(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定角遠心ローター（１０，１５０）であって、
円周側壁（１９）および複数の管状空洞（２６）を有するローター本体（１２）であって、各空洞（２６）は、開口端部（２１）および閉口端部（２２）を有し、かつそこにサンプル容器を受け入れるよう構成された、ローター本体を備え、
圧力板（５４，１５４）は、前記複数の管状空洞（２６）に連結され、前記圧力板（５４，１５４）は前記複数の管状空洞（２６）と共に、それぞれ隣接する一対の前記複数の管状空洞（２６）の間に密閉された中空室（４８）を形成し、かつ
前記圧力板（５４，１５４）は、複数の円周方向に離間した凹部（５６，１５６）を有し、各凹部は、前記複数の管状空洞（２６）の１つにそれぞれ連結する
ことを特徴とする固定角遠心ローター。
【請求項２】
各前記複数の管状空洞（２６）は、前記ローター本体（１２）の内部（２８）に面する側壁（３４ｂ）と、前記閉口端部（２２）に底壁（３４ｃ）と、を有する、請求項１に記載のローター（１０，１５０）。
【請求項３】
前記圧力板（５４，１５４）は、円錐の直立壁部（５４ａ）と、前記円錐の直立壁部（５４ａ）から外向きに延在する底壁部（５４ｂ）とを備え、前記円周方向に離間した凹部（５６，１５６）が前記底壁部（５４ｂ）に位置する、請求項２に記載のローター（１０，１５０）。
【請求項４】
前記圧力板（５４，１５４）の前記円錐の直立壁部（５４ａ）は、前記複数の管状空洞（２６）の各前記側壁（３４ｂ）に連結され、かつ前記圧力板（５４，１５４）の前記底壁部（５４ｂ）は、前記複数の管状空洞（２６）の各前記底壁（３４ｃ）に連結されている、請求項３に記載のローター（１０，１５０）。
【請求項５】
前記ローター本体（１２）の前記円周側壁（１９）の周囲に延在する細長い補強材（１８）をさらに備え、前記細長い補強材（１８）が前記圧力板（５４，１５４）の外表面の周囲に少なくとも部分的に延在する、請求項１に記載のローター（１０，１５０）。
【請求項６】
前記ローター本体（１２）または前記圧力板（５４，１５４）の少なくとも一方が炭素繊維から作られている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のローター（１０，１５０）。
【請求項７】
前記ローター本体（１２）および前記圧力板（５４，１５４）が圧縮成形された単一構造を形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のローター（１０，１５０）。
【請求項８】
前記圧力板（１５４）が、隣接する一対の前記凹部（１５６）の間に位置する複数の円周方向に離間した扇形部分（１６４）を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のローター（１０，１５０）。
【請求項９】
前記圧力板（１５４）が、各１つの前記管状空洞（２６）の前記閉口端部に摩擦によって係合するよう構成された複数のふち（１６０）を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のローター（１０，１５０）。
【請求項１０】
円周側壁（１９）および複数の管状空洞（２６）を含むローター本体（１２）を有する固定角遠心ローター（１０，１５０）を形成する方法であって、各空洞（２６）は、開口端部（２１）および閉口端部（２２）を有し、かつそこにサンプル容器を受け入れるよう構成され、
該方法は、
複数の円周方向に離間した凹部（５６，１５６）を有する圧力板（５４，１５４）を各前記空洞（２６）の前記閉口端部（２２）に連結するステップであって、それにより各隣接する一対の管状空洞（２６）の間に密閉された中空室（４８）を形成するステップによって特徴付けられ、
前記圧力板（５４，１５４）の各前記複数の円周方向に離間した凹部（５６，１５６）は、各１つの前記管状空洞（２６）に連結する、方法。
【請求項１１】
単一構造を形成するために前記圧力板（５４，１５４）および前記ローター本体（１２）を圧縮成形するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ローター本体（１２）の外周に、および前記圧力板（５４，１５４）の外表面の周囲に少なくとも部分的に、補強材（１８）を適用するステップをさらに備える、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記補強材（１８）が樹脂によって被覆され、前記方法が前記ローター本体（１２）と一体にするために前記補強材（１８）を硬化させるステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の穴（４２）を有する上板（４０）を得るステップと、
前記穴（４２）を通り前記複数の管状空洞（２６）を挿入するステップと、
単一構造を形成するために、前記上板（４０）および管状空洞（２６）を圧縮成形するステップと、
をさらに備える、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
各管状空洞（２６）が前記ローター本体（１２）の内部に面する側壁（３４ｂ）を有し、前記方法が、
各前記空洞（２６）の前記側壁（３４ｂ）を前記密閉された中空室（４８）で囲むステップをさらに備える、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
各管状空洞（２６）が前記閉口端部（２２）に底壁（３４ｃ）を有し、かつ
前記圧力板（５４，１５４）を各前記空洞（２６）の前記閉口端部（２２）に連結するステップが、前記空洞の各前記底壁（３４ｃ）を前記圧力板（５４，１５４）の前記円周方向に離間した凹部（５６，１５６）に係合するステップを含む、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連参照
本願は、２００９年１１月１１日出願の米国特許出願第12/616,276号の優先日の権利を主張し、その開示全体は、参照としてここに明らかに組み込まれている。
【０００２】
技術分野
本発明は、概して遠心ローターに関し、より具体的には、遠心分離器に用いられる固定角ローターに関する。
【背景技術】
【０００３】
遠心ローターは、通常実験室の遠心分離機において遠心分離中にサンプルを保持するために使用される。遠心ローターの構造および大きさは多様であるが、共通する１つのローター構造は、ローター本体を有する固定角ローターであり、ローター本体は、ローター本体内で放射状に分布し、かつ回転軸まわりに対称に配置された複数のセル穴空洞を有する。サンプルは、空洞内に配置され、複数のサンプルを遠心分離にかけることができる。
【０００４】
従来の固定角遠心ローターは、金属または様々な他の材料から作られている。しかし、既知の改善は、圧縮成形およびフィラメント・ワインディングプロセスにより遠心ローターを構成することであり、ローターが炭素繊維複合材などの適切な材料から製造される。例えば、固定角遠心ローターは、樹脂被覆炭素繊維積層材料の層を圧縮成形させて作ることができる。合成遠心ローターの例は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、および特許文献１３（本願の出願人による）に記載され、かつそれぞれの開示は、ここに参照としてその全体が明確に組み込まれている。
【０００５】
遠心ローターは、通常遠心分離機の速度が毎分数百または数千回転を越える高回転で使用されているため、遠心ローターは、荷重を加えたローターの高速回転中にかかる応力およびひずみに耐えることができなくてはならない。遠心分離中に、空洞に装着されたサンプルを伴うローターは、空洞から半径方向外向きの、および空洞の縦軸に沿った方向の、サンプル容器に加えられた遠心力と一致する強い力がかかる。これらの力は、ローター本体に対する大きな応力およびひずみの原因となる。
【０００６】
遠心ローターは、ローターの寿命期間中は急速な遠心分離に関した力に耐えることができなくてはならない。遠心ローターをこのような力および関連する応力に耐えるようにする既知の手法は、サンプルをそこに受け入れるよう構成されるローター内の穴または適当な大きさの凹部によって形成された空洞を有するローター本体を、堅い構造にすることを含む。しかし、このタイプのローターは、製造が比較的難しく、かつ費用がかかり、およびそれらの回転速度は、ローターの比較的重い質量により制限される場合がある。したがって遠心分離中にかかる動荷重の問題において向上した性能を提供し、従来のローターに関連するこれらおよび他の問題に対処する遠心ローターが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第4,738,656号明細書
【特許文献２】米国特許第4,781,669号明細書
【特許文献３】米国特許第4,790,808号明細書
【特許文献４】米国特許第5,505,684号明細書
【特許文献５】米国特許第5,601,522号明細書
【特許文献６】米国特許第5,643,168号明細書
【特許文献７】米国特許第5,759,592号明細書
【特許文献８】米国特許第5,776,400号明細書
【特許文献９】米国特許第5,833,908号明細書
【特許文献１０】米国特許第5,876,322号明細書
【特許文献１１】米国特許第6,056,910号明細書
【特許文献１２】米国特許第6,296,798号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第12/391,838号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、遠心分離に使用する公知の遠心ローターにおける前述および他の欠点および不都合を克服する。本発明は、ある実施形態に関して説明されるが、本発明は、これらの実施形態に限定されないことを理解されるべきである。むしろ本発明は、本発明の精神と技術範囲に含まれうる全ての代替形、改良および等価のものを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態において、固定角遠心ローターが提供される。ローターは、円周の側壁外殻および複数の管状セル穴空洞を有するローター本体を含む。各空洞は、開口端部および閉口端部を有し、かつそこにサンプル容器を受け入れるよう構成されている。圧力板は、複数の管状空洞に連結され、圧力板は複数の管状空洞と共に、それぞれ隣接する一対の複数の管状空洞の間に密閉された中空室を形成する。各複数の管状空洞は、ローター本体の内部に面する側壁および閉口端部に底壁を有する。
【００１０】
一実施形態において、圧力板は、略円錐の直立壁部と、略円錐の直立壁部から外向きに延在する底壁部とを有する。圧力板の略円錐の直立壁部は、複数の管状空洞の各側壁に連結されることができ、かつ圧力板の底壁部は、複数の管状空洞の各底壁の大部分に連結されることができる。圧力板の底壁部は、複数の管状空洞の底壁の各１つに連結するようそれぞれ構成された円周方向に離間した複数の凹部を含むことができる。
【００１１】
ローターは、ローター本体の円周側壁の周囲に延在する細長い補強材を含むことができる。細長い補強材は、圧力板の外表面の周囲に少なくとも部分的に追加的に延在することができる。一実施形態において、細長い補強材は、単一の炭素繊維束を含む。あるいは、他の実施形態において補強材は、複数の繊維束または一方向性テープ備えることができる。そのうえ、または代わりに、少なくとも１つのローター本体または圧力板は、炭素繊維から作られることができる。ローター本体および圧力板は、圧縮成形された単一構造とすることができる。
【００１２】
さらに他の実施形態においては、遠心ローターを形成する方法が提供される。遠心ローターは、円周側壁および複数の管状空洞を含むローター本体を有し、各空洞は、開口端部および閉口端部を有する。各空洞は、その中にサンプル容器を受け入れるよう構成されている。方法は、各管状空洞の圧力板を閉口端部に連結するステップを含み、それによりそれぞれ隣接する一対の管状空洞の間に密閉された中空室を形成する。そのうえ、または代わりに、方法は、ローター本体および圧力板を単一構造とする圧縮成形ステップを含むことができる。
【００１３】
方法は、ローター本体の外部の周囲および圧力板の外表面の周囲の少なくとも一部分に補強材を適用するステップを含むことができる。補強材を適用するステップは、ローター本体の外部の周囲に１つのカーボン繊維束などの高強度繊維を連続的に巻くステップを含むことができる。あるいは補強材は、他の実施形態において複数の繊維束または一方向性テープを備えることができる。炭素繊維束は、例えば樹脂によって被覆されることができ、および方法は、ローター本体と一体にするために炭素繊維束を硬化させるステップを含むことができる。そのうえまたは代わりに、方法は、ローター本体の外部の周囲に単一の炭素繊維束をらせん状に巻くステップを含むことができる。そのうえまたは代わりに、方法は、ローター本体の外部の周囲に炭素繊維束などの２つ以上の高強度繊維をらせん状に巻くステップを含むことができる。
【００１４】
方法はまた、複数の穴を有する上板を得るステップと、穴を通り複数の管状空洞を挿入するステップと、単一構造を形成するために上部板および管状空洞を圧縮成形するステップとを含むことができる。方法は、管状空洞の各側壁の大部分を中空室で囲むステップを含むことができる。そのうえ、または代わりに、方法は、空洞の各底壁の大部分を圧力板に係合するステップを含むことができる。
【００１５】
本発明の上記のおよび他の目的および利点は、添付の図面およびその説明から明らかになるだろう。
【００１６】
この明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、かつ上記の発明の概要および下記の詳細な説明と共に本発明を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の１つの実施形態による遠心ローターの斜視図である。
【図２】図１のライン２−２に沿った横断面図である。
【図２Ａ】図１〜２のローター底部の部分切欠き図である。
【図３】図１〜２の遠心ローターの部分分解斜視図である。
【図３Ａ】図１〜３のローターの第１部分を形成する例示的な方法の概略図である。
【図４Ａ】図１〜３の遠心ローターのローター本体の概略図である。
【図４Ｂ】本発明の１つの実施形態による、補強材が巻かれた図４Ａのローター本体の立面図である。
【図４Ｃ】本発明の１つの実施形態による、多数の補強材が巻かれた図４Ａのローター本体の立面図である。
【図４Ｄ】本発明の他の実施形態による、多数の補強材が巻かれた図４Ａのローター本体の立面図である。
【図５Ａ】本発明の１つの実施形態による、補強材が巻かれたローター本体の平面図である。
【図５Ｂ】本発明の１つの実施形態による、補強材が巻かれたローター本体の平面図である。
【図５Ｃ】本発明の１つの実施形態による、補強材が巻かれたローター本体の平面図である。
【図５Ｄ】本発明の１つの実施形態による、補強材が巻かれたローター本体の平面図である。
【図５Ｅ】本発明の１つの実施形態による、補強材が巻かれたローター本体の平面図である。
【図６】本発明の他の実施形態による遠心ローターの部分分解斜視図である。
【図７】図６の遠心ローターの一部の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜図３は、本発明の１つの実施形態による例示的な遠心ローター１０を示す。ローター１０は、上面１４を有し、かつローター本体１２の回転軸１６に対称なローター本体１２を含み、サンプル（図示せず）は、回転軸周りに遠心力で回転される。細長い補強材１８は、ローター本体１２の側壁１９（図３）周辺に延在する略滑らかな外表面２０の周囲に連続的に延在する。ここで使用される外表面２０を表す「略滑らかな」との語句は、表面２０が段のある形状ではなく、かつ角または鋭い端がほとんどないことを示していることを意図している。この点において、上記のように定義された語句は、表面２０の表面粗さを規定する意図はない。さらにローター本体１２は、補強材１８を適用する前に、略滑らかな外表面２０に対して追加的な機械加工または仕上げが必要ないように形成されることができる。
【００１９】
ローター１０は、ローター本体１２の上面１４から内部２８（図２Ａおよび図３）に向かって延在する複数（例えば４または６個）の管状セル穴空洞２６を含む。ここで使用されるように、ローター１０の内部２８を参照する場合の「内部」との語句は、ローター１０全体の形を形成する外壁によって密閉されるローター１０の部分に関する。各管状空洞は、上面１４に開口端部２１を、および対向する閉口端部２２を有する。軸１６周りにサンプル容器を遠心回転させるために、各空洞２６は、適当な大きさであり、かつそこにサンプル容器（図示せず）の１つを受け入れるような形をしている。各空洞２６は、適当に選択された厚さおよび断面の形状を有する側壁３４によって形成される。各側壁３４は、空洞２６の第１面の容器受容部を形成する第１面３４ａと、ローター本体１２の内部２８に面する対向第２面３４ｂとを有する。ここで使用されるように、任意の断面形状を有する空洞に関する「管状」との語句は、例示的かつ限定されずに、丸みを帯びた形（例えば卵形、円形または円錐）、四辺形、正多角形、または不規則の多角形、または任意の他の適切な形を含む。したがって、この語句は、図に示される例示的な管状空洞２６の略円形断面の形状に限定することを意図していない。
【００２０】
引き続き図１〜図３を参照し、さらに図３Ａを参照すると、この実施形態のローター１０を作るステップは、上面１４を形成するローター本体１２の部分に沿って管状空洞２６を形成するステップを含む。より具体的には、図３Ａを特に参照すると、上板４０は、各空洞２６に対応する複数の穴４２を有するものとすることができる。そして各管状空洞２６は、穴４２の１つを通り（矢印４３の方向に）挿入され、かつ管状空洞２６および上板４０に圧力および熱が加えられ、それにより単一構造が形成される。管状空洞２６および上板４０は、適当に選択された材料から作られている。例示的、かつ限定されないが、管状空洞２６および上板４０は、ローター１０の全体質量を最小限に抑えることが容易になる炭素繊維などの軽いが強い材料から作られることができる。示された実施形態において、さらに管状空洞２６は、各第２面３４ｂのそれぞれの部分がローター本体１２の内部２８の一対の隣接する中空室４８（図２Ａおよび図３）によって囲まれるように形成され、それは、ローター１０の全体質量を最小限に抑えることが容易になる。しかし、管状空洞２６が、内部２８においてローター１０に対して大した質量を加えない軽い材料によって部分的に、追加的に囲まれるような代替の実施形態も考えられる。
【００２１】
さらに下記に詳細に説明されるように、中空室４８は、さらにローター１０の圧力板５４をローター本体１２に連結させることにより形成される。より具体的には、圧力板５４およびローター本体１２が互いに連結される場合、圧力板５４の中央に位置する略円錐の直立壁部５４ａが管状空洞２６の各第２面３４ｂの半径方向内向きに面する側部に係合（例えば当接する）し、それにより図２Ａおよび図３に明りょうに示されるように複数の密閉された中空室４８を形成する。この点において、略円錐の直立壁部５４ａおよび圧力板５４の底壁部５４ｂの上方に面する部分に沿った中空室４８が、ローター１０の内部２８をさらに形成する。
【００２２】
さらに、示される実施形態においては、各一対の隣接する管状空洞２６の第２面３４ｂが、共通の密閉中空室４８に面するように、全ての管状空洞２６が形成される。図に示される実施形態とは別に、ローターは、２つ以上の中空室４８にそれぞれ露出する空洞２６を有することができるということが考えられる。図２〜図２Ａの実施形態における各密閉された中空室４８は、ローター本体１２の円周の側壁１９によってさらに形成される。したがって、この点において、圧力板５４および空洞２６の側壁３４の間の連結は、側壁１９によって境された複数の密閉された中空室４８、２つの隣接する管状空洞２６の第２面３４ｂのそれぞれの側部、および圧力板５４の中央壁部５４ａを形成する。しかし、中空室４８のこのような形成は、単に例示的であり、したがって限定を意図しない。また示された実施形態において、各第２面３４ｂの大部分は、中空空間（つまり、密閉中空室４８の隣接する一対に対応する）によって囲まれる。ここで使用されるように、中空室４８によって囲まれる管状空洞２６の第２面３４ｂの一部を示すために使用される「大部分」との語句は、特定の第２面３４ｂの少なくとも約４０％、および好ましくは、約４０％〜約６０％が中空空間によって囲まれる実施形態を示すことを意図している。
【００２３】
図２および図３を特に参照すると、ローター１０は、上述したようにローター１０の底部を形成し、かつ管状空洞２６に動作連結された圧力板５４を含む。特に、ローター１０の高速回転中に管状空洞２６を支持するように、圧力板５４は、空洞２６の閉口端部２２に動作連結され、それにより構造の完全性を提供し、かつローター１０の故障の可能性を最小限にする。使用中、ローター１０が回転している場合、圧力板５４は管状空洞２６およびローター本体１２にトルクを加える。より具体的には、圧力板５４の底壁部５４ｂは、複数の円周方向に離間した凹部または空洞５６を含み、それぞれは、ローター１０の高速回転中に管状空洞２６の閉口端部２２における底壁３４ｃの各１つを受け入れ、かつ当接する関係に係合するよう構成されている。この目的を達成するために、圧力板５４およびローター本体１２の連結は、圧力板５４が各底壁３４ｃに対して圧力を加え、それにより所望の支持を提供するようになっている。凹部５６は、各底壁３４ｃのかなりの部分に接触するような適当な形とすることができる。これにより、高速回転に関連した応力が圧力板５４に集中する可能性を最小限に抑えることが容易になる。この特定の実施形態において、例えば、各凹部５６は、空洞２６の底壁３４の略平らな形に対応する略平らな面を有する。さらに、示された実施形態において、圧力板５４がローター本体１２に係合する場合、圧力板５４の円錐形状の直立壁部５４ａが管状空洞２６と当接係合することにより、ローター１０の高速回転中における管状空洞２６の支持をさらに提供する。
【００２４】
この実施形態において圧力板５４およびローター本体１２の連結は、例えば止めナット６０などの留め具によって促進され、かつさらに圧力板５４および管状空洞２６を互いに圧縮成形し、それにより単一構造を生じることにより促進される。より具体的には、特に図２および図２Ａを参照すると、止めナット６０は、ローターハブ６２の外ネジ部６１に螺合係合し、後述するように、これは、ローター１０の高速回転を可能にするために、遠心分離スピンドル（図示せず）によるローター１０の係合を容易にする。ナット６０の係合は、圧力板５４の下側から行われ、それにより、このような係合は、図示されるようにローターハブ６２および圧力板５４の直立壁部５４ａを互いに固定する。次にローターハブ６２は、ローター本体１２内部２８に位置し、かつローター本体１２の中央内部部分１２ｄに係合するローターインサート６４に螺合して固定される。
【００２５】
圧力板５４およびローター本体１２の示された連結は、限定することを意図するものではなく例示的であり、これらの構成要素の連結タイプの変化形である限りまた考慮されることが当業者は容易に理解できるだろう。このような連結は、例えば、ローター本体１２の外表面２０の周囲および圧力板５４の露出した部分の上に、単一の炭素繊維束または炭素繊維ストランド（例えば樹脂被覆炭素繊維）などの連続的な高強度繊維ストランドを巻く（例えばらせん状に巻く）ことによって適用される補強材１８によってさらに促進されることができる。特に繊維が樹脂被覆されている場合、圧縮成形後（すなわち熱および圧力が加えられる）、圧力板５４およびローター本体１２は単一構造となる。特定の実施形態において、ローター１０を作るステップは、ストランドがローター本体１２および／または圧力板５４と一体になるように、補強材１８の樹脂被覆炭素繊維束またはストランドを硬化させるステップを含むことができる。１つの態様において、圧力板５４は、適当に選択された材料から作られている。例示的に、かつ限定的ではなく、ローター１０の全質量をさらに最小にするために、圧力板５４は、炭素繊維から作られることができる。
【００２６】
再び図２および図３を参照すると、使用の際、ローター１０は、ローターハブ６２に取り付けられ、ローターハブ６２は、ハブ６２の底部のそれぞれのボス６３に収容される２つ以上のピンをさらに下記に詳しく説明される他の構造を介して遠心分離スピンドル（図示せず）に連結される。上述のように、ローター１０は、ローターハブ６２に螺合可能に係合するローターインサート６４を含む。インサート６４は、ローター本体１２の中央内部部分１２ｄにおける協同する凹部に収容される複数のウェブ６４ａを含む。一旦、ローター１０がローターハブ６２に設置されると、ローター本体１２、圧力板５４，ハブ６２およびインサート６４を互いに対する所定の場所に保持することを促進するために、ハブ保持器６６がハブ６２の上部に固定される。ローター１０のふた７０は、ハブ６２のネジ付き中央開口部６２ａを通り収容されるふたネジ７４を介してローター本体１２に連結される。さらに、この実施形態において、例えばＯリング７５（図２）などの封止部材が、さらにふた７０およびローター本体１２の連結を促進する。ふた７０は、高速回転中に空洞２６に保持されているサンプル容器へのアクセスをブロックする。一旦、ふた７０が中央開口部６２ａとのふたネジ７４の係合により所定の場所に固定されると、ふたネジ７４の穴７４ａを通じて固定ネジ７８が挿入される。固定ネジ７８の回転により、固定ネジ７８は、遠心分離スピンドル（図示せず）の協同するネジ付き部分とネジ込み係合することができ、それにより、ローター１０を遠心分離スピンドルに固定することができる。その後、遠心分離スピンドルは、高速遠心回転にローター１０を駆動するように作動されることができる。上述した１つまたは複数のローター固定部品を任意の適切な金属または非金属材料から作ることができることを当業者は理解するだろう。
【００２７】
図４Ａ〜図４Ｄを参照すると、補強材１８を適用する例示的な装置および例示的な方法の詳細が提供される。ガイド８０は、略螺旋の補強材経路８２に沿ってローター本体１２の外表面２０にストランド１８ａを適用するために使用される。ローター本体１２に対するガイド８０の経路は、ストランド１８ａの経路８２を形成する。ローター本体１２の表面に対して実質的に垂直にある場合に、ガイド８０がストランド１８ａを略螺旋の経路８２に正確にガイドすることを確実にするために、ガイド８０は、多自由度を有することができる。一実施形態において、補強材ガイド８０は、五自由度、すなわち回転軸１６に対するガイド８０の垂直位置および水平位置、ガイド８０のピッチおよびヨー、およびガイド８０の半径方向位置、を有することができる。所望の経路８２に沿ってストランド１８ａを適用するためにガイド８０を操作しながら、軸１６周りに本体１２を回転させることにより、ストランド１８ａはローター本体１２に巻きつけられることができる。軸１６周りに回転する際、ローター本体１２は、ほぼ固定の位置に保持されることができる、またはローター本体１２に巻かれるストランド１８ａの所望の経路８２を形成するために、ローター本体１２は、ガイド８０に対して動くことができる。あるいは、所望の経路８２に沿ってストランド１８ａを適用するために、ローター本体１２が軸１６周りに回転し、かつガイド８０に対して動く際、ガイド８０は、ほぼ固定の位置に保持されることができる。
【００２８】
図４Ａを特に参照すると、ローター本体１２の側面概略図が示されている。矢印Ｇは、遠心分離中の荷を積んだ空洞２６の重力中心に加えられる外向きの力を示している。矢印Ｇ１およびＧ２は、力のローター本体１２の外表面２０に垂直な成分、および空洞２６の中央縦軸Ｃに沿った成分をそれぞれ示している。図４Ａの概略はまた、例示的な螺旋補強材経路８２を示している。螺旋補強材経路８２は、１つまたは複数の経路要素８２ａおよび８２ｂを含むことができる。経路要素８２ａは、荷を積んだ空洞２６の重力中心Ｇの放射投影によって形成され、ローター本体１２の外表面２０と交わる点１００と交差する。別の経路要素８２ｂは、空洞２６の縦軸Ｃとローター本体１２の下端部１２ｂにおける外表面との交差によって形成される点１０２と交差する。ガイド８０は、ストランド１８ａをローター本体１２の滑らかな外表面２０の周囲にきつく巻く。一実施形態において、特定の繊維経路およびローターの形に対して、ガイド８０によってストランド１８ａに十分な張力が加えられることにより、ローター本体１２により垂直抗力がストランド１８ａに加えられ、ローター本体１２の滑らかな外表面２０に対してストランド１８ａは実質的に滑らなくなる。
【００２９】
点１００および１０２は、実質的に滑らかなローター本体１２の外表面２０上に示されている。点１００は、荷を積んだ空洞の重力中心位置のローター本体１２の外表面２０への放射投影に対応している。点１０２は、１つの空洞２６の中央縦軸Ｃとローター本体１２の下端部１２ｂの外表面との交差点に対応している。一実施形態において、補強材経路８２は、これら点１００，１０２の一方または両方と重なり、一方または両方の点１００，１０２を覆うようにストランド１８ａの少なくとも２つの部分が連結される。それぞれの連結は、例えばストランド１８ａおよび適用される樹脂の重複部分によって形成されることができる。この点において、連結の垂直の帯１１２および連結の水平の帯１１４（図１）は、ローター本体１２の周囲の補強材１８を形成する材料の層によって形成されることができる。１つまたは複数の垂直の帯１１２は、ローター本体１２の表面２０において軸Ｃの１つを放射投影した位置とすることができる。例示的な方法において、補強材経路８２が例えば点１００および１０２などの選択された点と交差するように、１つの水平の帯１１４を、荷を積んだ空洞２６の重力中心に設置することができる。
【００３０】
特に図４Ｃおよび図４Ｄを参照すると、図４Ａ〜図４Ｂの実施形態の変化形が示されている。この実施形態において、補強材１８を形成するように、それぞれのガイド８０ａおよび８０ｂによって２つの個別のストランド１８ａ，１８ｂが同時にローター本体１２の外表面２０に適用される。ストランド１８ａ，１８ｂの開始点は、図４Ｃに示すように互いに反対に巻くように、ローター本体１２の反対側に位置することができる、または開始点は、図４Ｄに示すように互いに隣接して位置することができる。各補強材ガイド８０ａ，８０ｂは、上述のように五自由度を有することができる。補強材経路８２は、略螺旋であり、かつまた本体１２の上端部１２ａおよび下端部１２ｂの間を軸方向に動きながらローター本体１２の外表面２０の周囲に延在する。補強材経路８２はまた、ローター本体１２の下端部１２ｂの底縁の周囲を少なくとも部分的に延在することができ、かつ例えば圧力板５４を少なくとも部分的に覆うことができる。点１０２はまた図４Ｃに示され、点１００および１０２は、図４Ｄに示されている。多数の補強材ストランド１８ａ，１８ｂが補強材１８を構成するために使用され、ストランド１８ａとストランド１８ｂとの交差点は、投影された重力中心１００または縦軸交差点１０２に位置することができる。
【００３１】
ここに示されかつ説明された実施形態において、ストランド１８ａは、さらに、ローター本体１２の上端部１２ａの周囲の少なくとも部分的に略円周方向に経路に沿って延在するようにローター本体１２に適用されることができ、それによりローター本体１２の上端部１２ａに隣接したふち１１８（図２）を形成する。この目的を達成するために、および図４Ｂ〜図４Ｄに示されるように、ローター本体１２の上端部１２ａの上に位置するふち１１８（図２）を形成するためにストランド１８ａが略円柱の固定具１２４の周囲に巻きつけられるように、固定具１２４をローター本体１２の上端部１２ａに配置することができる。
【００３２】
図５Ａ〜図５Ｅは、補強材材料の層を形成するためにストランド１８ａを巻く工程を示している。特に、ストランド１８ａは、補強材経路８２に沿ってローター本体１２の周囲に繰り返し巻かれる（図４Ａ）。ローター本体１２の外表面２０の周囲にストランド１８ａを繰り返し巻くことにより、ローター本体１２を被覆する複数の材料層が生じ、それにより補強材１８を形成する。特定の実施形態において、ストランド１８ａは、上述したように、例えば炭素繊維ストランドまたはフィラメントとすることができる。ストランドまたはフィラメントは、一体型の遠心ローター１０を形成するために巻く工程の終わりには硬化される、炭素繊維および樹脂の複合材料とすることができる。あるいは、ガラス繊維、パラアラミド繊維（例えばケブラー（登録商標））などの合成繊維、超高鋼分子ポリエチレンなどの熱可塑性フィラメント、金属ワイヤー、またはローター本体１２を補強するために適切な他の材料などの様々な他の高張力、高弾性材料を炭素繊維の代わりに使用することができる。任意のこのような材料は、単一の連続的なフィラメントとして、または複数のフィラメントとして使用することができ、かつ多くのこのような材料に、樹脂被覆炭素繊維を硬化すると似た方法によって硬化することが可能な樹脂コーティングを適用することができる。上記の説明によって理解されるように、補強材は、様々な代替の実施形態において単一の繊維束、多数の繊維束または一方向性テープを備えることができる。
【００３３】
図６および図７を参照すると、ローター１５０の代替の実施形態は、前の図の圧力板５４からわずかに変更された圧力板１５４を含む。簡単にわかるように、図６および図７の似た符号は、前の図における類似の機構を参照する。圧力板１５４は、前の図の凹部または空洞５６の機能および構造と類似の、複数の円周方向に離間した凹部または空洞１５６を有する。各空洞１５６は、１つの管状空洞２６（図２）の閉口端部２２の肩部１６１にぴったりと、かつ摩擦によって係合するよう構成されたへりまたはふち１６０を有する。ふち１６０および対応する管状空洞２６の肩部１６１の間の堅い係合は、ローター１５０の遠心回転中の圧力板１５４から管状空洞２６へのトルクの移動を促進する。この目的を達成するために、各ふち１６０は、管状空洞２６の対応する閉口端部２２の外縁の周囲に実質的に延在し、かつ圧力板１５４周辺の縁の近くにさらに延在する。さらに、各ふち１６０は、空洞１５６の対応する凹部の底面から上方へ（軸１６方向）延在する。
【００３４】
代替のローター１５０の他の態様において、圧力板１５４はまた全体重量が最小になるように、それにしたがいローター１５０の全体重量が最小になるように設計される。より具体的には、圧力板１５４は、隣接する凹部または空洞１５６の間に位置する、複数の円周方向に離間した重量を最小限にする凹部の扇形部分１６４を含む。これらの扇形部分１６４は、例えば前の図の扇形部分を含まない圧力板５４に比べて圧力板の質量が少なくなるように、厚さが薄くなっている。例示的な圧力板１５４は、４つの管状空洞２６および４つの扇形部分１６４を有しているが、代わりに任意の他の数の管状空洞２６および／または扇形部分１６４を有してもよい。
【００３５】
様々な実施形態を説明することによって本発明の原理に従った様々な態様が示され、かつ実施形態は非常に詳細に説明されているが、これは、本発明の技術範囲をこのような詳細に制限すること、または何らかの限定をすることを意図していない。ここに示され、説明された様々な機構は、単独で、または任意に組み合わせて使用することができる。追加的な利点および改良は、当業者に容易に明らかになるだろう。したがってより広い態様の本発明は、示され、説明された特定の詳細、代表的な装置および方法および実例に限定されない。したがって、発明の概念の技術範囲から逸脱することなく、このような詳細から発展させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ローター
１２  ローター本体
１４  上面
１６  軸
１８  補強材
１９  側壁
２０  外表面
２１  開口端部
２２  閉口端部
２６  管状空洞
２８  内部
３４  側壁
４８  中空室
５４  圧力板
５４ａ  直立壁部
５４ｂ  底壁部
５６  凹部
６０  止めナット
６２  ローターハブ
６４  ローターインサート
６６  ハブ保持器
７０  ふた
８０  ガイド
８２  補強材経路
１１８  ふち
１６０  ふち
１６１  肩部
１６４  扇形部分
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
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