JP5812855B2 - Centrifuge bucket and method for manufacturing centrifuge bucket - Google Patents
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Description
本発明は、遠心分離機のスイングロータに取り付ける遠心分離機用バケットに関する。 The present invention relates to a centrifuge bucket attached to a swing rotor of a centrifuge.
遠心分離機は医学、薬学などの広い分野で使用されている。また、同時に多数の試料に遠心力を加えるために、多数の試料穴を有するプレートを設置できる遠心分離機もある。プレートを設置できる遠心分離機は、スイングロータに遠心分離機用バケットが取り付けられており、その遠心分離機用バケットにプレートを設置する。また、用途に応じて必要な遠心力が異なるので、遠心分離機の回転速度も様々である。高速回転(例えば5000回転/分以上)が求められる遠心分離機では非常に高い遠心力が加わるので、遠心分離機用バケットを軽量かつ高強度にするとともに、プレートを破損しにくくする必要がある。そのため、特許文献1には、アルミニウムの切削加工で製造された遠心分離機用バケット、およびプレートと遠心分離機用バケットとの間に配置するアダプタが示されている。一方、比較的低速な回転(例えば2000回転/分以下,1000G以下)の遠心分離機では、低コスト化のために、金属板の折り曲げ加工によって遠心分離機用バケットを製造している。 Centrifuges are used in a wide range of fields such as medicine and pharmacy. In addition, there is a centrifuge in which a plate having a large number of sample holes can be installed in order to apply centrifugal force to a large number of samples at the same time. In a centrifuge that can install a plate, a centrifuge bucket is attached to a swing rotor, and the plate is installed in the centrifuge bucket. Further, since the necessary centrifugal force varies depending on the application, the rotational speed of the centrifuge varies. In a centrifuge that requires high speed rotation (for example, 5000 rpm / min or more), a very high centrifugal force is applied. Therefore, it is necessary to make the centrifuge bucket light and strong, and to make the plate difficult to break. Therefore, Patent Document 1 discloses a centrifuge bucket manufactured by aluminum cutting and an adapter disposed between the plate and the centrifuge bucket. On the other hand, in a centrifuge having a relatively low speed (for example, 2000 rpm / min, 1000 G or less), a centrifuge bucket is manufactured by bending a metal plate in order to reduce costs.
図1に一般的なプレートの例を示す。図1(A)はプレートの平面図、図1(B)は正面図、図1(C)は図1(A)のG−G断面図、図1(D)は複数のプレートを重ねたときのG−G断面図である。プレート130は、試料を入れるための複数の試料穴131と、外周部分に試料穴131の底面133よりも所定長dだけ低い位置まで延びた外周壁132を有する。通常、外周壁132は低い位置ほど広がっており、テーブルの上などでは図1(D)に示すように重ねることもできる。なお、プレートは透明であることが求められることが多く、厚さ1mm程度のポリスチレンやポリプロピレンで形成されることが多い。
FIG. 1 shows an example of a general plate. 1A is a plan view of the plate, FIG. 1B is a front view, FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line GG in FIG. 1A, and FIG. 1D is a stack of a plurality of plates. It is GG sectional drawing at the time. The
図2に従来の低速回転の遠心分離機のスイングロータと遠心分離機用バケットの構成例を示す。図2(A)は平面図、図2(B)は図2(A)のH−H断面図を示している。スイングロータ110はバケット保持部111、連結部112、回転軸113、トラニオンピン114を有する。回転軸113はモータなどの駆動源に接続されている。1つの遠心分離機用バケットを挟む位置に1組のバケット保持部111が配置され、それぞれのバケット保持部111の向かい合う面にはトラニオンピン114が備えられている。連結部112は、回転軸113と1組のバケット保持部111を連結している。図2は2組のバケット保持部111が備えられた例が示されている。そして、スイングロータ110に2つの遠心分離機用バケット920が取り付けられ、図の右側の遠心分離機用バケットにのみプレートが配置された例が示されている。遠心分離機用バケット920はトラニオンピン114に、遠心力に応じた角度に回転できるように取り付けられる。また、プレート130は、遠心分離機用バケット920の底板923上に配置される。回転軸113が回転するとスイングロータ110全体が回転する。そして、プレート130(プレート130に注入された試料)が底板923側に遠心力と重力を合成した力を受けるように、遠心分離機用バケット920は遠心力に応じて角度を変える。
FIG. 2 shows a configuration example of a swing rotor and a centrifuge bucket of a conventional low-speed centrifuge. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line HH in FIG. The
図3は試料穴が深いタイプのプレートを設置した場合の遠心分離機用バケットとプレートとの関係を示す図である。図3(A)は図2(A)のJ−Jの位置での断面、図3(B)は図2(A)のH−Hの位置での断面である。プレート230は、図1のプレート130よりも深い試料穴231を持つ。プレート230の場合も外周壁232は試料穴231の底面233よりも所定長dだけ低い位置まで延びている。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the centrifuge bucket and the plate when a plate with a deep sample hole is installed. 3A is a cross-section at the position JJ in FIG. 2A, and FIG. 3B is a cross-section at the position H-H in FIG. The
図2、3に示した遠心分離機用バケット920は上述のように低速回転の場合に利用できる遠心分離機用バケットである。この遠心分離機用バケットの場合、安価にできるが、回転速度を高くしていくとプレートや遠心分離機用バケットが破損することがある。特許文献1には高速回転用の遠心分離機にプレートを配置するための技術が示されており、プレートと遠心分離機用バケットとの間に配置するアダプタが示されている。しかし、特許文献1に示された遠心分離機用バケットは、アルミニウムなどの材料の切削加工によって製造されたものであるため高価である。しかも、アダプタがさらに必要になる。このように、安価な折り曲げ加工の遠心分離機用バケットと高価な切削加工の遠心分離機用バケットしか存在しない。したがって、折り曲げ加工の遠心分離機用バケットを用いることができる回転速度よりも少し高速で回転させたい場合(高速の遠心分離機の許容回転速度よりはかなり低速だが、低速の遠心分離機の許容回転速度よりは少し高い回転速度の場合。例えば、2000〜4000回転/分程度)でも、高価な遠心分離機用バケットとアダプタを用いなければならなかった。
The
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、低速用の遠心分離機用バケットの許容回転速度を高めることを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at raising the permissible rotational speed of the bucket for low speed centrifuges.
本発明の遠心分離機用バケットは、金属板の折り曲げ加工により形成され、プレート保持手段と取付手段とを備える。プレート保持手段は、試料を入れるための複数の試料穴と、外周部分に試料穴の底面よりも所定長だけ低い位置まで延びた外周壁を有するプレートを保持する。取付手段は、遠心分離機のスイングロータに、遠心力に応じた角度に回転できるように取り付ける。そして、プレート保持手段は、試料穴の底面に対向する試料領域と外周壁と対向する外周壁領域を有する底板を有する。底板には、底板の湾曲を防止する凸部が試料領域の一部のみに形成されている。また、凸部は、プレートの試料穴の底面の方向に所定長以上の高さとなるように押し出されている。 The centrifuge bucket of the present invention is formed by bending a metal plate, and includes plate holding means and attachment means. The plate holding means holds a plate having a plurality of sample holes for containing the sample and an outer peripheral wall extending to a position lower than the bottom surface of the sample hole by a predetermined length in the outer peripheral portion. The attachment means is attached to the swing rotor of the centrifuge so that it can rotate at an angle corresponding to the centrifugal force. The plate holding means has a bottom plate having a sample region facing the bottom surface of the sample hole and an outer peripheral wall region facing the outer peripheral wall. On the bottom plate, a convex portion that prevents the bottom plate from being bent is formed only in a part of the sample region. Moreover, the convex part is extruded so that it may become height more than predetermined length in the direction of the bottom face of the sample hole of a plate.
本発明の遠心分離機用バケットによれば、底板の湾曲を防ぐ凸部は試料領域のみに形成されている。また、凸部はプレートの試料穴自体または試料穴の近くの別の試料穴に接触している。したがって、底板の湾曲を防ぐことができる。また、プレートの試料穴自体を支える場合は、試料穴に加わる遠心力によってプレートが破損しないようにできる。また、凸部が接触していない試料穴であっても近傍の試料穴が凸部に接触しているので、遠心力によって生じるモーメントを小さくでき、プレートの破損を防ぐことができる。よって、低速用の遠心分離機用バケットの許容回転速度を高くできる。 According to the centrifuge bucket of the present invention, the convex portion for preventing the curvature of the bottom plate is formed only in the sample region. Further, the convex portion is in contact with the sample hole itself of the plate or another sample hole near the sample hole. Therefore, the curvature of the bottom plate can be prevented. Further, when supporting the sample hole itself of the plate, the plate can be prevented from being damaged by the centrifugal force applied to the sample hole. Moreover, even if the sample hole is not in contact with the convex portion, the nearby sample hole is in contact with the convex portion, so that the moment generated by the centrifugal force can be reduced, and the plate can be prevented from being damaged. Therefore, the permissible rotational speed of the low-speed centrifuge bucket can be increased.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, the same number is attached | subjected to the structure part which has the same function, and duplication description is abbreviate | omitted.
[分析]
図2に示した低速用の遠心分離機用バケットを用いて回転速度を高くした場合の破損の例を図4〜6に示す。図4は外周壁近傍が破損した例を示す図であり、図5は遠心分離機用バケットが変形した例であり、図6は遠心分離機用バケットが変形し、プレートの中央部分が破損した例である。図4(A)は図2(A)のJ−Jの位置での断面、図4(B)は図2(A)のH−Hの位置での断面である。
[analysis]
Examples of breakage when the rotational speed is increased using the low-speed centrifuge bucket shown in FIG. 2 are shown in FIGS. FIG. 4 is a diagram showing an example in which the vicinity of the outer peripheral wall is damaged, FIG. 5 is an example in which the centrifuge bucket is deformed, and FIG. 6 is a diagram in which the centrifuge bucket is deformed and the central portion of the plate is damaged. It is an example. 4A is a cross section at the position JJ in FIG. 2A, and FIG. 4B is a cross section at the position HH in FIG. 2A.
まず、図4の結果について検討する。プレート230の外周壁232のみが遠心分離機用バケット920の底板923上に接触し、試料穴231の底面233とプレートの底板923との間には隙間940が存在する(図2,3参照)。よって、外周壁232で試料穴231または注入された試料に加わる遠心力は、外周壁232のみで支持されることになる。したがって、試料穴231自体を支える必要がある。また、図5、6には遠心力によって変形した底板923’が示されている。また、図6には底板が変形したことに起因してプレートが中央部分191で破損した例が示されている。これらの変形、破損には、遠心分離機用バケットの補強が必要である。
First, the result of FIG. 4 will be examined. Only the outer
試料穴131,231自体を支えるためには、試料穴の底面133,233全体に接触するような部材で支えることが望ましい。しかし、底面133,233全体に接触させるような構成を板で形成すれば、上述の変形の問題を解決できない。また、底面133,233全体に接触させるような構成をブロック(厚みのある部材)で構成すれば重くなり、遠心力の影響を受けるので遠心分離機用バケット全体を補強しなければならなくなってしまう。 In order to support the sample holes 131 and 231 themselves, it is desirable to support them with a member that contacts the entire bottom surfaces 133 and 233 of the sample holes. However, if the structure that contacts the entire bottom surfaces 133 and 233 is formed of a plate, the above-described deformation problem cannot be solved. Moreover, if the structure which contacts the whole bottom face 133,233 is comprised with a block (thick member), it will become heavy, and since it will receive to the influence of centrifugal force, it will have to reinforce the whole bucket for centrifuges. .
そこで、外周壁近傍が破損した原因について再考してみる。遠心力を受けるのは試料穴231または注入された試料と考えられるが、破損しているのは外周壁232の上部側(破損している部分290)である。したがって、遠心力の加わっている部分と破損している部分までの距離に比例したモーメントも影響していると思われる。したがって、一部の試料穴を支持することで、プレート230の一部に過大なモーメントが加わらないようにできれば、許容回転数を上げることができると考えられる。
Therefore, let us reconsider the cause of the damage in the vicinity of the outer peripheral wall. Although it is considered that the
図7,8に本発明の遠心分離機用バケットをスイングロータに取り付けた構成を示す。図7,8には2つの遠心分離機用バケット120が取り付けられた例が示されており、図7には右側の遠心分離機用バケット120に深さの浅いプレート130が配置された例、図8には右側の遠心分離機用バケットに深さの深いプレート230が配置された例が示されている。図7(A)は平面図、図7(B)は図7(A)のA−A断面図、図8(A)は平面図、図8(B)は図8(A)のB−B断面図である。スイングロータ110は、図2のスイングロータと同じである。また、プレート130,230も図1,3などに示した従来のプレートと同じである。
7 and 8 show a configuration in which the centrifuge bucket of the present invention is attached to a swing rotor. 7 and 8 show an example in which two
図9は、本発明の遠心分離機用バケットの構造を示す図である。図9(A)は平面図、図9(B)は側面図、図9(C)は図9(A)のC−C断面図、図9(D)は図9(A)のD−D断面図である。図10は遠心分離機用バケットの試料領域と外周壁領域を示す図である。図10(A)は試料領域を示す平面図、図10(B)は外周壁領域を示す平面図である。遠心分離機用バケット120は、金属板の折り曲げ加工により形成され、プレート保持手段129と取付手段128とを備える。プレート保持手段129は、試料を入れるための複数の試料穴131,231と、外周部分に試料穴の底面133,233よりも所定長dだけ低い位置まで延びた外周壁132,232を有するプレート130,230を保持する。
FIG. 9 is a view showing the structure of the centrifuge bucket of the present invention. 9A is a plan view, FIG. 9B is a side view, FIG. 9C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 9A, and FIG. 9D is a cross-sectional view along the line D- in FIG. It is D sectional drawing. FIG. 10 is a diagram showing a sample region and an outer peripheral wall region of the centrifuge bucket. FIG. 10A is a plan view showing a sample region, and FIG. 10B is a plan view showing an outer peripheral wall region. The
取付手段128は、遠心分離機のスイングロータ110に、遠心力に応じた角度に回転できるように取り付ける。具体的には、取付手段128は、遠心分離機用バケットの側面板に形成された挿入穴121と補強板122を備えればよい。そして、スイングロータ110のトラニオンピン114を挿入穴121に挿入することで、遠心力に応じて角度を変えることができるように取り付けることができる。したがって、プレート130(プレート130に注入された試料)は、試料穴131,231の底面133,233の方向に遠心力と重力を合成した力を受ける。補強板122は少なくとも挿入穴121の上部側の外周に沿って接着されている。例えば、スポット溶接などで接着すればよい。補強板122は、遠心力で挿入穴121の上部側が磨耗することを防ぐ役割を果たす。
The attachment means 128 is attached to the
プレート保持手段129は、プレートの試料穴131,231の底面133,233に対向する試料領域126(図10(A)の網掛け部分)と外周壁132,232と対向する外周壁領域127(図10(B)の網掛け部分)を有する底板123を有する。底板123には、底板123の湾曲を防止する凸部125が試料領域126の一部のみに形成されている。また、凸部125は、試料穴131,231の底面133,233の方向に所定長d以上の高さとなるようにhの高さに押し出されている。
The plate holding means 129 includes a sample region 126 (shaded portion in FIG. 10A) facing the bottom surfaces 133, 233 of the sample holes 131, 231 of the plate and an outer peripheral wall region 127 (FIG. 10) facing the outer
図11は、試料穴が深いタイプのプレートを設置した場合の本発明の遠心分離機用バケットとプレートとの関係を示す図である。図11(A)はプレートを設置したときの図9(A)のC−Cの位置での断面、図11(B)はプレートを設置したときの図9(A)のD−Dの位置での断面である。凸部125の高さhは所定長d以上であり、外周壁領域127には凸部125はないので、いくつかの試料穴231は、底面233が凸部125と接触している。つまり、底面233が凸部125と接触している位置では、プレート230は凸部125で支えられている。また、凸部125に支えられてない試料穴231に加わる遠心力は、近傍の凸部125で支えることになるが、いくつかの凸部が存在するので、力を分散できる。また、力点と支点の距離を短くできるのでモーメントも小さくできる。また、凸部125の高さhが所定長dよりも長いときには外周壁232は浮くことになる(底板123に接触しなくなる)ので、近傍の凸部125で外周壁232も支えることになる。しかし、外周壁232の重さのみ(外周壁なので試料はない)を支えればよく、力点と支点の距離も短いのでモーメントも小さい。さらに、凸部125は底板123の試料領域126の一部にのみ形成すればよいので、底板123が変形しにくくなるような配置で形成すればよい。なお、平板に凹凸をつけることで補強する方法はよく知られた方法なので、どのような位置に凸部を形成するかは、従来の設計方法に従えばよい。また、外周壁領域127は、もともと遠心分離機用バケットの側面に近いため湾曲しにくいので、凸部125を形成しなくても遠心分離機用バケットを十分に補強できる。したがって、従来の低速回転の遠心分離機用バケットよりも、許容回転速度を高くできる。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the centrifuge bucket of the present invention and the plate when a plate with a deep sample hole is installed. FIG. 11A is a cross-section at the position CC in FIG. 9A when the plate is installed, and FIG. 11B is a position DD in FIG. 9A when the plate is installed. It is the cross section in. The height h of the
[実験]
確認のため、挿入穴121間の長さ137mm、幅92mm、高さ47mmの遠心分離機用バケットを厚さ2mmのステンレス板で折り曲げ加工により、図2に示した遠心分離機用バケットと図9に示した遠心分離機用バケットを製作し、実験した。図2に示した遠心分離機用バケットでは、1000G(重力加速度の1000倍)程度で遠心分離機用バケットの変形またはプレートの破損が生じた。しかし、図9に示した遠心分離機用バケットでは、1800G(重力加速度の1800倍)程度でも変形や破損が生じないことを確認した。
[Experiment]
For confirmation, a centrifuge bucket having a length of 137 mm, a width of 92 mm, and a height of 47 mm between the insertion holes 121 is bent with a stainless steel plate having a thickness of 2 mm, so that the centrifuge bucket shown in FIG. The centrifuge bucket shown in Fig. 1 was manufactured and tested. In the centrifuge bucket shown in FIG. 2, the centrifuge bucket was deformed or the plate was broken at about 1000 G (1000 times the acceleration of gravity). However, it was confirmed that the centrifuge bucket shown in FIG. 9 was not deformed or damaged even at about 1800 G (1800 times the gravitational acceleration).
110 スイングロータ 111 バケット保持部
112 連結部 113 回転軸
114 トラニオンピン 120,920 遠心分離機用バケット
121 挿入穴 122 補強板
123,923 底板 125 凸部
126 試料領域 127 外周壁領域
128 取付手段 129 プレート保持手段
130,230 プレート 131,231 試料穴
132,232 外周壁 133,233 底面
DESCRIPTION OF
Claims (2)
試料を入れるための複数の試料穴と、外周部分に前記試料穴の底面よりも所定長だけ低い位置まで延びた外周壁を有するプレートを保持するプレート保持手段と、
遠心分離機のスイングロータに、遠心力に応じた角度に回転できるように取り付ける取付手段と、
を備えた遠心分離機用バケットであって、
前記プレート保持手段は、前記試料穴の底面に対向する試料領域と前記外周壁と対向する外周壁領域を有する底板を有し、
前記底板には、前記底板の湾曲を防止する凸部が前記試料領域の一部のみに形成され、
前記凸部は、前記試料穴の底面に接触するように、前記試料穴の底面の方向に前記所定長以上の高さとなるように押し出されている
ことを特徴とする遠心分離機用バケット。 It is a shape formed by bending a metal plate,
Plate holding means for holding a plurality of sample holes for containing a sample, and a plate having an outer peripheral wall extending to a position lower than the bottom surface of the sample hole in the outer peripheral portion by a predetermined length;
Mounting means for attaching to the swing rotor of the centrifuge so that it can rotate at an angle corresponding to the centrifugal force;
A centrifuge bucket comprising:
The plate holding means has a bottom plate having a sample region facing the bottom surface of the sample hole and an outer peripheral wall region facing the outer peripheral wall,
On the bottom plate, a convex portion for preventing the curvature of the bottom plate is formed only in a part of the sample region,
The centrifuge bucket according to claim 1, wherein the convex portion is pushed out in a direction toward the bottom surface of the sample hole so as to be higher than the predetermined length so as to be in contact with the bottom surface of the sample hole.
遠心分離機のスイングロータに、遠心力に応じた角度に回転できるように取り付ける取付手段と、 Mounting means for attaching to the swing rotor of the centrifuge so that it can rotate at an angle corresponding to the centrifugal force;
を備え、 With
前記プレート保持手段は、前記試料穴の底面に対向する試料領域と前記外周壁と対向する外周壁領域を有する底板を有し、 The plate holding means has a bottom plate having a sample region facing the bottom surface of the sample hole and an outer peripheral wall region facing the outer peripheral wall,
前記底板には、前記底板の湾曲を防止する凸部が前記試料領域の一部のみに形成された遠心分離機用バケットの製造方法であって、 The bottom plate is a method for manufacturing a centrifuge bucket in which a convex portion that prevents the bottom plate from being curved is formed only in a part of the sample region,
前記凸部を、前記試料穴の底面に接触するように、前記試料穴の底面の方向に前記所定長以上の高さとなるように押し出して形成し、 Extruding the convex portion so as to be higher than the predetermined length in the direction of the bottom surface of the sample hole so as to contact the bottom surface of the sample hole,
金属板の折り曲げ加工により当該遠心分離機用バケットを形成する The centrifuge bucket is formed by bending a metal plate.
ことを特徴とする遠心分離機用バケットの製造方法。 A method of manufacturing a bucket for a centrifuge, wherein
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