(57)【要約】【課題】  本発明は、医学、薬学、遺伝子工学等の分野で使用されている遠心機のロ−タに関し、マイクロプレ−ト状試料分注チュ−ブ集合体を用いた研究工程における試料分注作業の効率向上と低コスト化を実現することである。【解決手段】  上記目的は、箱形試料保持体を保持して回転することにより該箱形試料保持体に内蔵する試料に遠心力を加える遠心機用ロータにおいて、前記遠心機用ロータの駆動軸に対して直角方向に前記箱形試料保持体を保持する試料体保持部を有し、更に前記遠心機用ロータの回転により発生する遠心力による前記箱形試料保持体の移動を規制する移動規制手段を有することを特徴とする遠心機用ロータ又は遠心機を使用することにより達成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱形試料保持体を保持して回転することにより該箱形試料保持体に内蔵する試料に遠心力を加える遠心機用ロータにおいて、前記遠心機用ロータの駆動軸に対して直角方向に前記箱形試料保持体を保持する試料体保持部を有し、更に前記遠心機用ロータの回転により発生する遠心力による前記箱形試料保持体の移動を規制する移動規制手段を有することを特徴とする遠心機用ロータ。
【請求項２】
前記移動規制手段は、前記箱形試料保持体の一部を押さえる前記試料体保持部に設けたストッパであることを特徴とする請求項１記載の遠心機用ロータ。
【請求項３】
前記ストッパは、前記箱形試料保持体の上端面を押さえ、且つ前記遠心機用ロータの駆動軸に対して同心位置に回転摺動可能に設けられたことを特徴とする請求項２記載の遠心機用ロータ。
【請求項４】
前記試料体保持部に前記箱形試料保持体を回転中の圧力差によって吸引するための貫通穴を設けたことを特徴とする請求項１記載の遠心機用ロータ。
【請求項５】
モータと、該モータに接続されて回転される遠心機用ロータと、該遠心機用ロータを収納するロータ室とを有する遠心機において、前記遠心機用ロータは、前記遠心機用ロータの駆動軸に対して直角方向に箱形試料保持体を保持する試料体保持部を有し、且つ前記遠心機用ロータの回転により発生する遠心力による前記箱形試料保持体の移動を規制する移動規制手段を有することを特徴とする遠心機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医学、薬学、遺伝子工学等の分野で使用されている遠心機のロ−タに関し、マイクロプレ−ト状試料分注チュ−ブ集合体を用いて試料に遠心加速度を付加するためのロータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に現在市販されているマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体は、寸法が縦約１３０mm、横約９０mm、高さ約１０mm程度の箱形の容器であり、その概略形状の正面図及び側面図を図７に示す。マイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０は、試料を予め注入しておくための複数の小さな穴が設けられた試料注入部１０ａと、長手方向に遠心力が発生するように遠心されることにより試料が分注するために設けられたチューブ内のウェル部１０ｂと、試料注入部１０ａと試料注入部１０ａから長手方向に配置されているウェル部１０ｂとをつなぎ試料の通り道となる毛細管１０ｃとで構成されている。毛細管１０ｃはプレート部１０ｄと試料注入部１０ａを有するシート部１０ｅとの間に形成されている。一般にマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０は、ポリスチレンやポリプロピレン等のプラスチック材料を使用してモ−ルド成形されており、使い捨てである。
【０００３】
試料の分注方法については、例えば、初めに、調査するための試料を試料注入部１０ａに注入し図４のように遠心機でスイングロータを回転させるとマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０の長手方向に遠心力が加わるため、試料は試料注入部１０ａから毛細管１０ｃを通りプレート部１０ｄのウェル部１０ｂに分注でき、試料注入部１０ａには試料が無くなる。次に、試料と反応させるための試薬を試料注入部１０ａに注入し同様にしてウェル部１０ｂに分注する。
【０００４】
従来の予め試料を分注しておくタイプのマイクロプレート用ロータは、例えば特開平９−１５５２３５に示されているように、マイクロプレートに厚さ方向の遠心力を加えることで試料等を分離する。一方、本発明のように長手方向に遠心力を加えるロ−タの外観斜視図を図４に示す。図４において、ロ−タはロ−タボディ２１、バケット２３、アダプタ２４からなり、遠心機の駆動軸によって回転されると、停止中はバケット２３の底面２３ａが下側にある状態から、バケット２３が外方向にスイングして、バケット２３にアダプタ２４によって保持されたマイクロプレ−ト状試料分注チュ−ブ集合体１０の液体試料に遠心加速度が付加されるものである。このような構成のロ−タをスイングロータと呼び、最高回転速度が２０００ｒｐｍ、最大遠心加速度が１０００×ｇ程度のものがある。
【０００５】
上記のスイングロータでは、スイングロータのボデイと試料を保持してスイングするバケットの慣性モーメントが大きいことに起因して加速、減速に長い時間がかかり、効率の面で難があった。又、前記スイングロータは、構造が複雑であるため高価であった。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１５５２３５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した従来のマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体を用いた研究工程における試料分注作業では、遠心機による遠心力を加える方法は確実に試料を分注することが可能である点から有効な手段であるが、前記したように効率の面から難があり、更に、高価であるという欠点があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記した欠点を改良し、現状のマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体を簡便に使用でき、作業効率を向上できることと、ロータの製造コストを低く抑えて安価な製品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、箱形試料保持体を保持して回転することにより該箱形試料保持体に内蔵する試料に遠心力を加える遠心機用ロータにおいて、前記遠心機用ロータの駆動軸に対して直角方向に前記箱形試料保持体を保持する試料体保持部を有し、更に前記遠心機用ロータの回転により発生する遠心力による前記箱形試料保持体の移動を規制する移動規制手段を有することを特徴とする遠心機用ロータを使用することにより達成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マイクロプレ−ト状試料分注チュ−ブ集合体を遠心加速度を付加した状態で処理することが効率的、且つ容易に行なうことができると共に、安価な製品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明となる遠心機用ロータ及び遠心機の実施の形態について以下図を用いて説明する。
【００１２】
まず、本発明となる遠心機について説明する。図８は遠心機用ロータを遠心機に実装した場合の側面断面図である。遠心機３０はモータ３４、ロータ室３３を備え、モータ３４はモータ３４の振動等を吸収する防振ゴム等から成るモータ支持部３６により遠心機３０に固定されている。モータ３４の上部はロータ室３３に突き出しており、モータ３４の駆動軸３５には本発明となるロータ１がナット４０よって固定されている。ロータ室３３の上部には、ドア３２が設置されており、ロータ１はドア３２を開けて上方から着脱される。
【００１３】
更に、ドア３２にはロータ１を冷却するために、外気を取込むための吸い込み穴３７が設けられている。ロータ１がモータ３４によって回転すると、ロータ室３３内の空気は外周側に吐出され排気穴３８ａからフレーム３１内に排気される。よって、ロータ室３３内は遠心機３０外の大気圧と比較して負圧と成るため遠心機３０外の空気が吸い込み穴３７からロータ室３０内に吸い込まれ、ロータ１を冷却することができる。尚、フレーム３１内に排気された空気は、フレーム３１に設けられた排気穴３８ｂからファン３９により遠心機３０の外部に排出される。
【００１４】
次に、本発明となる遠心機用ロータについて説明する。図１は本発明の実施例となる遠心機用ロータの外観を示す斜視図である。図２は図１に示したロ−タ１の正面断面図であり、右半分はロータ１が回転中の状態、左半分はロータ１で使用するマイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０の取り付け、取り外し時の状態を断面で示している。図３は図２に示したロータ１の右半分の部分拡大正面断面図である。
【００１５】
図２、図３において、ロ−タ１は中心部にモータ３４の駆動軸３５と締結するための締結部５を有するカップリング４と、板状部材からなるロータボデイ２からなり、カップリング４とロータボディ２は固定ボルト９によって一体的に締結されている。ロータボディ２は、駆動軸３５を挟んで左右対称に外方に向かう平滑面を有する試料体保持部３ａ及び３ｂを有している。尚、試料体保持部３ａ、３ｂは駆動軸３５に対して左右対称位置に設置できれば２ヶ所でなくても良い。
【００１６】
試料体保持部３ａ及び３ｂの先端には、マイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０（箱形試料保持体）が遠心力によって外側へ飛び出してしまうのを防止するためにマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０の上側面１０ｆ、又は上端面１０ｇを押さえるストッパ６を有している。ストッパ６は回転中の加わる遠心力や、マイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０による遠心荷重による押圧により、ロータボディ２に対し垂直状態より外側に変形しないように内側に斜めに設けられている。
【００１７】
更に、試料体保持部３ａ及び３ｂの両側面にはマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０の側方位置を規制する側壁７がロータボデイ２に一体的に設けられている。又、試料体保持部３ａ及び３ｂには、図８に示したロータ１の上面部５１と下面部５２に生じる回転中の圧力差を利用し、設置されたマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０を吸引するための貫通穴８が駆動軸３５に関して左右対称位置となるように設けられている。
【００１８】
カップリング４には、ストッパ保持部１５が、カップリング４とストッパ保持部１５に設けられたねじ部で結合されている。ストッパ保持部１５にはマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０を試料体保持部３ａ及び３ｂに保持するためのストッパプレート１１が、ストッパ保持部１５との間にストッパプレート１１が回動できる程度の僅かな隙間を持たせた中心穴１１ａで同軸に結合されている。更にストッパ保持部１５には、ストッパプレート１１の落下を防止する止輪１６が設けてあり、又、ストッパプレート１１を回動し易くするためにストッパプレート１１と止輪１６の間に摺動部材１７が設けてある。更に、ストッパプレート１１がマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０の試料注入部１０ａとの隙間を一定に保つために、ストッパ保持部１５に設けた段差１５ａとストッパプレート１１の間にウェーブワッシャ等の弾性を持った弾性部材１２が設けられ、常に下方に押圧されている。尚、弾性部材１２は、ロータ１の回転中にストッパプレート１１が円周方向に動かないようにする役割も兼ねている。
【００１９】
ロータボデイ２は、カップリング４と締結されている底板から、試料体保持部３ａ及び３ｂ、ストッパ６、側壁７が一体的に板金の曲げ加工や溶接加工によって製作されている。材料としては、ステンレス鋼板、アルミ合金板および鉄鋼板等が、ロータの必要回転速度２０００ｒｐｍ程度に十分な強度を有しているため利用されている。又、カップリング４は、金属材料による機械加工やプラスチックのモールド加工品で製作することができる。
【００２０】
図５、図６は、マイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０をロータ１の試料体保持部３ａ及び３ｂの２ヶ所に、試料注入部１０ａが回転中心側となり、且つプレート部１０ｄが上側となるように設置された状態を示した部分拡大斜視図である。図５はマイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０の取り付け、又は取り外し時の状態を示しており、ストッパプレート１１は取り付け、取り外し作業の邪魔にならないように試料注入部１０ａに架からない位置に回動される。図６はロータ１が回転中の状態を示しており、ストッパプレート１１はマイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０の試料注入部１０ａを保持し、変形を防止する位置に回動される。
【００２１】
本発明となるロータ１に取り付けられたマイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０は上記したように長手方向に遠心荷重を受ける。この場合、試料注入部１０ａが設けられているシート部１０ｅの端面は薄板状になっているため図７中のＡ方向に変形が発生する。図３及び図６に示すように、ロータ１の回転中は上記したようにストッパプレート１１を試料注入部１０ａの上端面に回動し設置する。ストッパプレート１１は、回転中に試料注入部１０ａが変形すると、弾性部材１２に当接し移動が出来なくなるため、試料注入部１０ａの変形が防止される。
【００２２】
尚、ストッパプレート１１の他の実施例としては試料注入部１０ａ部で変形を防止する他に、図７中の試料注入部１０ａが設けられていない部分Ｘ部又はＹ部を押さえ付けるように設置しても上記と同様の効果がある。又、従来の図４のロータではマイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０の分注状態を確認する場合にはアダプタ２４から取り出さなければならないのに対し、本発明となるロータ１ではマイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０を試料体保持部３ａ及び３ｂに対し平行、且つ上向きで設置するため、設置した状態のままで容易に確認することができる。
【００２３】
一方、ロータ１が回転している場合、ロータ室３３内の空気は外周側に吐出され排気穴３８ａからフレーム３１内に排気される。よって、ロータ室３３内は遠心機３０外の大気圧と比較して負圧と成るため遠心機３０外の空気が吸い込み穴３７からロータ室３０内に吸い込まれる。これにより、ロータ室３３内の上面側５１（ドア３２側）には常に空気が供給されるため、図８に示すようにロータ１を境界としてロータ室３３内の上面部５１の圧力Ｐｕと下面部５２の圧力ＰＬを比較した場合、下面部５２の圧力ＰＬが低くなくため、ロータ室３３内のロータ１を境界として圧力差が生じる。
【００２４】
このため、図８の矢印４１の如くロータ室３３内の上面部５１の空気が、試料体保持部３ａ及び３ｂに設けた貫通穴８を通って下面部５２に向かって吸い出される現象が発生する。このため、マイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０をロータボディ２の試料体保持部３ａ及び３ｂに上方から押しつける力Fが発生し、マイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０の離脱を防止することが出来る。尚、貫通穴８の位置により吸引する力は変化し、駆動軸３５に近いほど強くなる。又、貫通穴８を設けたことにより、回転後のマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０を取り外す際に指を入れて押し出すことができるので取り出しを容易に行うことも可能にしている。
【００２５】
上記の構成ロ−タにおいて、ロータボデイ２を板厚２ｍｍのステンレス鋼板で、カップリング４をアルミ合金製とし、駆動軸３５に対し左右対称位置にあるストッパ６の内壁６ａから６ｂ間の間隔を３５２ｍｍとしたロータを製作し、日立工機(株)製のＣＴ６Ｄ形卓上形小形遠心機で回転したところ、回転速度２０００ｒｐｍまでの加速、減速時間は各々約２０秒であり、一定回転速度２０００ｒｐｍで１分間運転しても、回転開始から停止まで約１分４０秒で２枚のマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０の試料分注処理をすることができた。
【００２６】
尚、このロータは、回転速度２０００ｒｐｍにおけるマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０に加わる平均遠心加速度は約４８０×ｇである（マイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体１０に加わる最大遠心加速度は７７６×ｇ、最小遠心加速度は２２２×ｇ）。尚、平均遠心加速度はマイクロプレート状試料分注チューブ集合体１０のプレート部１０ｄの長手方向の中間位置での遠心加速度を示している。図４に示す従来のスイングロータで同等の遠心加速度を有する回転速度１８００ｒｐｍで１分間運転する場合、ロータやバケットの慣性モーメントが大きいため加速、減速が長くなり、回転速度１８００ｒｐｍまでの加速、減速時間は各々約２分となり、１回の分注処理に約５分を要していた。よって、本発明のロータでは1回当りの作業時間が短く、作業効率が向上する。
【００２７】
更に、上記した本発明のロータの製造コストは、材料費と加工費に分けられるが、材料費はマイクロプレートの寸法に対応する大きさのものが必要であるので固定的であり、加工費の大小により左右される。例えば、図１、図２に示した本発明となるロータ１においては、ロータボデイ２は単純な板金加工であること、ストッパプレート１１は旋削加工とフライス加工の単純加工又はプラスチックの成型品で製作できることから、加工費が比較的小さくでき、図４に示した従来例のスイングロータと比較して大幅に安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例のロ−タの外観斜視図
【図２】本発明の実施例の図１の正面断面図
【図３】本発明の実施例の図２の部分拡大正面断面図
【図４】従来のロ−タの外観斜視図
【図５】本発明の実施例の図１の部分拡大斜視図
【図６】本発明の実施例の図１の部分拡大斜視図
【図７】本発明に使用される箱形試料保持体の概略形状図
【図８】本発明の実施例の遠心機の側面断面図
【符号の説明】
【００２９】
１はロ−タ、２はロータボデイ、３ａ及び３ｂは試料体保持部、４はカップリング、５は締結部、６はストッパ、７は側壁、８は貫通穴、９は固定ボルト、１０はマイクロプレート状試料分注チュ−ブ集合体、１０ａは試料注入部、１０ｂはウェル部、１０ｃは毛細管、１０ｄはプレート部、１０ｅはシート部、１０ｆは上側面、１０ｇは上端面、１１はストッパプレート、１１ａはストッパプレート中心穴、１２は弾性部材、１５はストッパ保持部、１５ａはカップリング段差、１６はストッパ止輪、１７はストッパ摺動部材、２１はロータボデイ、２３はバケット、２３ａはバケット底面、２４はアダプタ、３０は遠心機、３１はフレーム、３２はドア、３３はロータ室、３４はモータ、３５は駆動軸、３６はモータ支持部、３７は吸込み穴、３８ａ及び３８ｂは排気穴、３９はファン、４０はナット、４１は空気の流れ、５１はロータ上面部、５２はロータ下面部である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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