(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（Ｒ）周りに回転する遠心分離機用のハイブリッドロータ（１）であって、
前記回転軸（Ｒ）の軸方向にて遠心分離容器が挿入される複数のレセプタクル（１１）を備えた側であるレセプタクル側（１６）と、前記回転軸（Ｒ）の軸方向にて前記レセプタクル側（１６）とは反対側の、遠心分離モータの駆動軸が固定される側である駆動部側（１７）とを有するロータ本体（１０）と、
前記ロータ本体（１０）を前記回転軸（Ｒ）周りに回転させる前記駆動軸を前記ロータ本体（１０）の前記駆動部側（１７）に固定する固定手段と、を備え、
複数の前記レセプタクル（１１）は、遠心分離容器用の挿入開口部（１１０）をそれぞれ有すると共に、そのうち、少なくとも１つの前記レセプタクル（１１）は、前記挿入開口部（１１０）を間にして互いに対向する位置に、前記遠心分離容器としての揺動容器（２）の１つのトラニオン（２３）を収容して回動可能に取り付けるための２つの円形の凹所（１２０）である回動支持面（１２）が、前記遠心分離容器の挿入方向に見て、前記遠心分離容器としての固定角容器（３）のつば部（３４）を収容して固定的に取り付けるための平らな平面支持部（１３０）を前記挿入開口部（１１０）の周囲に配置した固定支持面（１３）の後方に位置するように、前記回動支持面（１２）及び前記固定支持面（１３）の両方を備える、ことを特徴とするハイブリッドロータ（１）。
【請求項２】
複数の前記固定支持面（１３）の前記平面支持部（１３０）は、前記回転軸（Ｒ）を中心とする回転方向に互いにすぐ隣り合わせにして環状に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドロータ（１）。
【請求項３】
少なくとも１つの前記固定支持面（１３）の前記平面支持部（１３０）は、前記ロータ本体（１０）の前記レセプタクル側（１６）から前記回転軸（Ｒ）及び前記駆動部側（１７）に向かって傾斜している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッドロータ（１）。
【請求項４】
少なくとも１つの前記固定支持面（１３）の前記平面支持部（１３０）は、台形形状に形成されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッドロータ（１）。
【請求項５】
前記回動支持面（１２）に形成された凹所（１２０）は、前記固定支持面（１３）の平面支持部（１３０）の領域に、該平面支持部（１３０）に埋没させて配置される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッドロータ（１）。
【請求項６】
遠心分離機用の装置（４）であって、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッドロータ（１）と、
少なくとも１つの固定角容器（３）と、を備える装置（４）。
【請求項７】
少なくとも１つの前記固定角容器（３）は、前記ハイブリッドロータ（１）の固定支持面（１３）の平面支持部（１３０）に、揺動しないように、嵌合して前記固定支持面（１３）の前記平面支持部（１３０）に支えられるように台形形状に形成されたつば部（３４）を備える、ことを特徴とする請求項６に記載の装置（４）。
【請求項８】
少なくとも１つの前記固定角容器（３）は、前記ハイブリッドロータ（１）の回動支持面（１２）の凹所（１２０）に収容されるトラニオン（３３）を備える、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の装置（４）。
【請求項９】
少なくとも１つの前記固定角容器（３）は、２つの係止突起部（３５）を備え、前記ハイブリッドロータ（１）のロータ本体（１０）の駆動部側（１７）にて、レセプタクル（１１）の縁部の両側に設けられた切込部（１４）に、前記係止突起部（３５）を嵌合させて前記レセプタクル（１１）内に支持される、ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置（４）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のハイブリッドロータ（１）又は装置（４）で使用するための固定角容器（３）であって、
前記ハイブリッドロータ（１）の固定支持面（１３）に嵌合するつば部（３４）を有する着脱可能なアダプタ（３７）が配置された揺動容器（２）を含んで構成された、ことを特徴とする固定角容器（３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのレセプタクルが配置されるレセプタクル側、及び駆動部側を有するロータ本体と、ロータ本体を回転軸周りに回転させる駆動軸を固定する固定手段と、を備える遠心分離機、特に実験用遠心分離機用のハイブリッドロータに関する。また、本発明は、ハイブリッドロータ及び少なくとも１つの固定角容器を備える遠心分離機、特に実験用遠心分離機用の装置に関する。さらに本発明は、ハイブリッドロータ又は装置において使用する固定角容器にも関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明によるハイブリッドロータ、装置及び固定角容器は、遠心分離機、特に実験用遠心分離機で用いるために構成されている。実験用遠心分離機は、生化学、化学、生物学及び医学分野において、例えば混合物の分離等の様々な用途に使用される。そのため、分離対象の混合物を含むサンプル容器は、遠心分離容器に設置される。あるときには、サンプル容器は、予めアダプタに収容される。遠心分離容器はロータに固定され、次にロータは、遠心分離駆動部の駆動軸の駆動ヘッドに取り付けられる。遠心分離機のロータは、駆動部によって回転軸周りに回転し、回転中に、サンプルに作用する遠心力によって混合物が分離される。実験用の遠心分離機は、工業的に使用される遠心分離機と異なり、例えば、しばしば少ないサンプル容量で動作され、サンプルが非常に繊細でかつ高価である場合があり、サンプル品質に悪影響を及ぼすことなく、サンプルを最も正確に分離できる非常に精密な装置であることが要求される。
【０００３】
したがって、本発明は、主として好ましくは、最大５０ｍｌ、例えば最大１５ｍｌのサンプル容量を、一動作当たり一度に最大１６サンプル、ほとんどの場合、最大８サンプルの容量で、最大６，０００ｇの遠心加速度、例えば重力加速度（ｇ）の最大４，０００倍の遠心加速度で分離を行う実験用遠心分離機に関する。
【０００４】
容器が遠心分離動作中に遠心力によって水平位置の外側に揺動するように、遠心分離容器をサンプル容器と共に懸垂状態でロータに取り付けることは知られている。この種のサンプル容器は、以下「揺動容器」と言う。揺動容器の他に、回転軸に対して、遠心分離動作中に変化しない固定角度でロータに配置される遠心分離容器が知られている。このようなサンプル容器は、以後「固定角容器」と言う。
【０００５】
揺動容器及び固定角容器は、ロータにそれぞれ異なる方法で取り付ける必要があるため、従来から２つの用途には２つの異なるタイプのロータが使用されている。揺動容器と共に使用するために構成されたロータの一例は、例えば特許文献１に記載されたものが知られており、固定角容器用のロータは、例えば特許文献２に記載されたものが知られている。典型的には、遠心分離機では、揺動容器と共に使用するために構成されたロータ又は固定角容器と共に使用するために構成されたロータのいずれかが、用途に応じて駆動ヘッドに取り付け可能となっている。現在は、必要とされている用途の種類に応じて、遠心分離機を装備し直す必要があり、ロータを交換しなければならない。この場合、時間損失及びコストが発生する。さらに、しばしば多くの場合、ロータは構造が複雑で、製造コストが高い。ロータに関して順守すべき安全規則は厳しいため、ロータは比較的重く、遠心分離機の必要な回転エネルギ及び運転コストが大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１１０５０８３６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００４０６２２３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、遠心分離機の取り扱いの改善と共に、製造及び運転コストの削減を可能にする解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、独立請求項に係るハイブリッドロータ、装置及び固定角容器によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項に示される。
【０００９】
特に、この目的は、揺動容器を回転可能に取り付けるための回動支持面が、少なくとも１つのレセプタクルに形成され、固定角容器を固定的に取り付けるための固定支持面が、少なくとも１つのレセプタクルに形成される、上述のハイブリッドロータによって達成される。したがって、「ハイブリッドロータ」という語は、各遠心分離容器と共に使用される時、揺動容器用途及び固定角容器用途の両方に適するように構成された遠心分離ロータを指す。
【００１０】
揺動容器用途は、遠心分離容器、この場合には揺動容器が、遠心分離動作中の揺動移動により、垂下位置からスイングアウト位置に移動するようにロータに取り付けられることを特徴とする。ここで、垂下位置（通常垂直）又はスイングアウト位置（例えば、水平、又は垂下位置に対して０°より大きく９０°までの任意の他の角度）は、遠心分離容器の長軸を基準とする。揺動移動は、ロータの回転の結果発生する遠心力によって生じる。遠心分離動作が終了し、遠心速度が低下すると、揺動容器は、スイングアウト位置から垂下位置に揺り戻す。揺動角度は、９０°未満の角度範囲に制限されることが好ましく、例えば、８５°〜９０°未満の範囲内にある。
【００１１】
対照的に、固定角容器用途は、遠心分離容器、この場合には固定角容器が、その長軸が遠心分離ロータの回転軸に対して固定角度を有するように、遠心分離ロータに取り付けられることを特徴とする。この角度は、遠心分離動作中、実質的に同じで変化しない。好ましくは、この角度は、回転軸に対して０°〜６０°、特に２５°〜５０°の範囲内にある。
【００１２】
したがって、本発明の文脈では、揺動容器及び固定角容器は、互いに異なる遠心分離容器を指す。２つの容器の種類の違いは、主に、容器をロータに固定するための手段が互いに異なる点にあり、上記のように、一方はロータの回転軸に対して揺動可能であり、もう一方は回転軸に対して所定の角度で容器をロータに支持可能である。
【００１３】
遠心分離容器、すなわち揺動容器又は固定角容器は、ハイブリッドロータのレセプタクルに取り付けられる。レセプタクルは、どちらの場合も遠心分離容器を挿入可能な挿入開口部を備える。ロータ本体の、遠心分離容器がレセプタクルに挿入される側は、ロータ本体、即ちハイブリッドロータのレセプタクル側と呼ばれる。ロータ本体、即ちハイブリッドロータの駆動部側は、レセプタクル側と反対側に位置することが好ましい。遠心分離モータの駆動軸は、例えば駆動ヘッド（固定手段）を介して、ロータ本体の駆動部側に固定可能である。遠心分離動作中、ハイブリッドロータは、駆動軸及び遠心分離モータによって回転される。
【００１４】
本発明によれば、従来技術とは対照的に、揺動容器用途及び固定角容器用途毎に別々の遠心分離ロータを使用する必要がなく、両用途に同時に適切なハイブリッドロータが提供される。したがって、本発明の基本概念は、揺動容器を支持可能な回動支持面及び固定角容器を支持可能な固定支持面の両方が、１つの遠心分離ロータに設けられる点にある。ここで、回動支持面とは、揺動容器を取り付けることができ、かつ遠心分離動作中に、揺動容器が垂下位置からスイングアウト位置に向かって外側に揺動できるようにするハイブリッドロータの任意の構成要素又は任意の構造を指す。ここで、固定支持面とは、固定角容器が、遠心分離動作中、その長軸を回転軸に対して実質的に一定の角度に保つように、ハイブリッドロータのレセプタクルに固定角容器を取り付けるハイブリッドロータの任意の構成要素又は任意の構造を指す。したがって、固定支持面は、特に、固定角容器が回動支持面によって明らかに許容されている揺動をするのを防止するのに役立つ。本発明によるハイブリッドロータを使用することによって、各用途のために２つの異なるロータを製造及び取得するコストの両方を免れる。さらに、ハイブリッドロータは、それぞれ異なる用途の２つの遠心分離動作を次々に行わなければならない場合に交換する必要がない。この点で、遠心分離機を装備し直すための時間も節約され、結果として、従来の遠心分離ロータと比較して、本発明によるハイブリッドロータを有する遠心分離機のよりコスト効率の高い動作がもたらされる。また、揺動容器及び固定角容器は、１回の遠心分離動作で両方一緒に処理可能である。したがって、ただ容器を選択することによって、本発明によるロータを揺動容器ロータ及び固定角容器ロータの少なくとも何れか一方のロータとして動作させるかを決定することができる。
【００１５】
基本的に、いずれの場合にもハイブリッドロータに異なるレセプタクル、すなわち回動支持面を備えるレセプタクルと固定支持面を備えるレセプタクルとを設けることが可能である。どちらのレセプタクルタイプもロータのレセプタクル側に都合よく設置される。このようなハイブリッドロータにおいて、各レセプタクルは、揺動容器用途用又は固定角容器用途用の何れかに構成されている。このように、１回の遠心分離動作に揺動容器と固定角容器を一緒に使用することは実際に可能であるが、１つのタイプの遠心分離容器、すなわち、固定角容器又は揺動容器の何れかの最大容量はかなり制限される。したがって、少なくとも１つのレセプタクル、好ましくは全てのレセプタクルが、回動支持面と固定支持面の両方を有することが好ましい。したがって、各レセプタクルは、揺動容器を用いる用途と固定角容器を用いる用途の両用に構成されている。ハイブリッドロータのすべてのレセプタクルが両用途に適していることが理想的である。結果として、ハイブリッドロータは、最大の揺動容器の数、最大の固定角容器の数、或いは２つの容器タイプの混合で動作することができる。したがって、ハイブリッドロータの１つの容器タイプの容量は、この容器タイプ用にのみ構成されている従来のロータと比較して制限されない。
【００１６】
本発明による回動支持面は、異なる方法で、基本的に従来技術から知られている揺動容器の任意の支持面と同様に構成可能である。例えば、回動支持面は、外側に突出させて対向配置された２つのトラニオンを備えていてもよく、対応して相補的に形成される凹所又は突起部を有する揺動容器を吊り下げてもよい。重要なことは、回動支持面は、少なくとも揺動容器の一部を回転可能に取り付け可能な少なくとも１つの固定される対向支持面をロータに形成することである。好ましい実施形態では、回動支持面は、揺動容器の各トラニオンを収容するための２つの凹所を備え、この凹所は、挿入開口部を間にして互いに対向する位置に配置され、特に円形を成している。このような凹所は、特に簡単な方法でロータ本体に形成可能なため、ハイブリッドロータの製造コストの低減が促進される。結果として、ハイブリッドロータは、特に、相対向して配置された２つのトラニオンを有する揺動容器と共に使用するために構成されている。トラニオンは揺動容器に固定的に接続されてもよい。また、揺動移動は、ロータの凹所内でトラニオンが回転することによって達成される。この場合には、トラニオン及び凹所の外形は、円形であることが適切である。別の方法として、トラニオンは、揺動容器に回転可能に取り付けられてもよい。この場合、トラニオンは、回転不能な方法で凹所に収容されることが好ましく、その外形は、それに応じて有角形状を有するように構成される。
【００１７】
基本的には、固定支持面も種々の異なる形状を有してもよい。例えば、固定支持面は、固定角容器の相補的に形成された部分が嵌合する突起部、凹部又は切込部を備えることができる。また、固定角容器をフック、クランプ又はラッチ可能な固定手段をハイブリッドロータに設けることも考えられる。しかし、本発明によれば、固定支持面は、構造が簡単で、取り扱いが迅速かつ信頼性が高いことを特徴とすることが好ましい。特に、固定支持面は、固定角容器のつば部を収容するための平面、好ましくは平らな支持部を備えることが好ましく、支持部は、ロータ本体のレセプタクル側のレセプタクルの挿入開口部の周囲に配置され、好ましくは挿入開口部を完全に取り囲んで配置されるのがよい。固定支持面の平面支持部は、固定角容器のつば部のための支持面として機能し、特に、固定角容器のつば部を完全に収容できるように、ロータ本体に凹部として構成される。つば部を完全に収容するということは、固定支持面の平面支持部に支えられるつば部がロータ本体から突出しないことを意味する。つば部が平面支持部に支えられる結果として、レセプタクル内で固定角容器が傾くのを防止することができる。代わりに、固定角容器は、平面支持部とつば部とにより、その長軸がハイブリッドロータの回転軸に対して固定角度をなす状態で保持される。平面支持部が挿入開口部を完全に取り囲んで配置されている時には、固定角容器は特に安定的に支持される。固定支持面の上記の構成により、固定角容器は、つば部が固定支持面の平面支持部に支えられるまでレセプタクルに挿入されるだけでよい。結果として、固定角容器を非常に迅速にハイブリッドロータに取り付けることができ、またハイブリッドロータから取り外すことができる。したがって、作業労力が減少する。
【００１８】
ハイブリッドロータのレセプタクル側の利用可能領域を最も効率的に使用するために、固定支持面の平面支持部が互いにできるだけ近くに位置すると有利である。したがって、固定支持面の平面支持部は、個々の固定支持面の間に未使用領域が残らないように、回転軸周りに配置されると好都合である。したがって、複数の固定支持面の平面支持部は、回転軸を中心とする回転方向に互いにすぐ隣り合わせにして環状に配置されることが好ましい。環状とは、正確な円環である必要はなく、多角形の平面支持部又は多角形の固定支持面によって形成されてもよい。回転軸周りに環状に配置された固定支持面は、ハイブリッドロータのレセプタクル側の利用可能領域を最適な形で利用することができる。その結果、ロータは、絶対に必要とされるものよりも大型である必要はない。そのため、ハイブリッドロータを駆動するためには、比較的低い回転エネルギで十分であり、運転コストが削減される。
【００１９】
少なくとも１つの固定支持面の平面支持部は、例えば、水平面上、すなわち、ハイブリッドロータの回転軸に対して直角をなしてもよい。しかし、少なくとも１つの固定支持面の平面支持部を固定角容器の傾斜位置に対応させて、ハイブリッドロータのレセプタクル側から回転軸及び駆動部側方向に傾斜させることは、より人間工学的解決である。したがって、ハイブリッドロータは、結局、中央に回転軸を備えたレセプタクル側に窪んだ凹部を形成する。このように固定支持面が傾斜した構成では、運転中に固定角容器に発生する力が、特にうまくハイブリッドロータへ逸れ、ハイブリッドロータ及び容器の安定性、及び遠心分離動作中の安全性が向上する。
【００２０】
基本的に、平面支持部の外形は種々の形で構成可能である。利用可能領域の最適利用は、少なくとも１つの固定支持面の平面支持部を台形状に設計することで達成される。この場合、台形の短い方の底辺をハイブリッドロータの回転軸側にする。ハイブリッドロータのレセプタクルの挿入開口部は、台形支持部のほぼ中央に位置する。理想的には、挿入開口部は、その全周が固定支持面の支持部で囲まれている。利用可能空間の最適利用によって、固定支持面の最大支持領域が、固定角容器のつば部のために使用される。これにより、遠心分離動作中に固定角容器からハイブリッドロータに伝達される面積あたりの力が特に小さくなる。これにより、安定的かつ安全な運転が確実になる。
【００２１】
回動支持面に対する固定支持面の配置も基本的に可変的である。例えば、回動支持面をレセプタクル側から見て固定支持面の前に配置することが可能である。その結果、回動支持面は、ハイブリッドロータのレセプタクル側で固定支持面よりも隆起する。しかし、このような構成は、回動支持面が安定な構造を有するとき、隣接する固定支持面の利用可能な支持領域が減少するという問題、又は逆に、回動支持面は、固定支持面の利用できる空間をより大きくするために、比較的不安定な構成にする必要があるという問題をもたらす。したがって、固定支持面をレセプタクル側から見て回動支持面の手前に配置することが好ましい。換言すれば、回動支持面の凹所は、固定支持面の平面支持部の領域に、該平面支持部に埋没させて配置され、好ましくは、挿入開口部の真横に隣接することが望ましい。回動支持面の凹所の残りの外縁部は、固定支持面の該支持面で取り囲まれることが好ましい。このような固定支持面及び回動支持面相互の配置は、構造的に簡単に実現可能で、小型構造を有し、さらに、回動支持面の揺動容器と、固定支持面の固定角容器の両方を特に安定的に支持することを可能にする。
【００２２】
また、本発明の根底にある目的は、上記ハイブリッドロータ及び少なくとも１つの固定角容器を備える遠心分離機、特に実験用遠心分離機用の装置により達成される。また、該装置は当然１つ以上の揺動容器を備えてもよい。したがって、装置は全体が上記要素から構成されるため、各構成要素の上述した特徴及び利点は、全体として装置に適用される。装置の以下の記述は、特に、ハイブリッドロータと、固定角容器及び揺動容器との間の相互作用を説明するために提供される。
【００２３】
基本的に、固定角容器は、レセプタクル内の固定角容器が遠心分離動作中に揺動しないように、ハイブリッドロータの固定支持面と相互作用する構造を有する必要がある。この構造の厳密な構成は、それほど重要ではない。しかし、少なくとも１つの固定角容器が、ハイブリッドロータの固定支持面の平面支持部と相補的、特に、台形形状に設計されたつば部を備えると有利であることが分かっており、その結果、つば部は、固定角容器が揺動しないように嵌合することによって固定支持面の支持部に支えられる。特に、つば部はまた、少なくとも平面又は平らに構成されている。好ましくは、つば部は、固定角容器の長軸から見て固定角容器の本体から半径方向に突出し、特に、固定角容器の長軸に垂直方向に向いている。この形状によって、つば部は、最大面積で固定支持面の平面支持部に支持されることができ、遠心分離動作中に固定角容器に作用する力を、つば部の全領域からハイブリッドロータに最も均一に逸らすことができる。この構成は、特に、遠心分離動作が安定し、ハイブリッドロータ及び固定角容器双方の耐用年数が長くなるという点に特徴がある。
【００２４】
本発明の別の思想は、回動支持面の凹所を、固定角容器を付加的に支持するために使用することに関する。固定角容器が、固定支持面の平面支持部に支持されるつば部しか有しない場合、回動支持面の凹所は空のままで、ハイブリッドロータのつば部の下が空洞となる。このような空洞は、例えば、力を固定角容器からハイブリッドロータへ空洞を介して逸らすことができないため、構造の安定性に不利であり、したがって、固定角容器が回動支持面の凹所を埋める構造を有すると有利である。したがって、少なくとも１つの固定角容器が、ハイブリッドロータの回動支持面の凹所と相補的に構成され、ハイブリッドロータの回動支持面の凹所に収容されるトラニオンを備えることが好ましい。トラニオンは、基本的に揺動容器のトラニオンと同じ形状を有する。しかし、トラニオンは、揺動容器のトラニオンの一部のみの形状を有することもできる。例えば、固定角容器のトラニオンは、回動支持面の凹所を埋める部分のみを備えてもよい。回動支持面の凹所から突出する揺動容器のトラニオンの部分は、固定角容器のトラニオンでは省略してもよい。この実施形態では、理想的には回動支持面の凹所を完全に埋めるトラニオンによって、力を固定角容器からハイブリッドロータに伝達することも可能である。したがって、固定角容器は、回動支持面に回動不能な状態で支持されている。固定角容器のトラニオンは、付加的な支持部として機能し、ハイブリッドロータによる固定角容器の支持を安定化させる。
【００２５】
考えられる代替的な構成は、後に係止手段によりロータに固定することによって、揺動容器を固定角容器に変換できるようにしてもよい。係止手段は、揺動容器を所定の角度でロータに取り付けるために、例えば、容器に固定的に結合されたつば部ではなく、固定支持面、及び既にロータに設置されている時には揺動容器の上端部に配置される係止板であってもよい。しかし、取り扱いが複雑になるほど部品点数が多く、ロータへの取り付けが不安定であるために、この変形は現在好ましくない。したがって、揺動容器と固定角容器は、ロータ外で既にそれ自体互いに異なることが好ましい。本発明によるロータが揺動容器ロータ及び固定角容器ロータの少なくともいずれか一方として動作されるかは、容器の選択にかかっている。
【００２６】
ロータの駆動に必要な回転エネルギを最小にするために、基本的にロータをできるだけ軽量に構成することが有利である。回転エネルギが低ければ低いほど、ロータを動作させるのに必要なモータ出力が低く、ロータが破損した場合の受動的な安全性の要求が低くなる。したがって、低い回転エネルギは、装置の受動的安全性を増大させ、ロータの加速、回転及び減速の際のエネルギ消費を減少させる。さらに、ロータを製造する際の物質的な労力が少ないため、コストを節約できる。さらに、より軽量のロータの取り扱いは、ユーザにとってより簡単で、また、本発明の場合には、めったに必要とならないロータ交換の際の労力も減少する。なぜなら、本発明によるロータによって、揺動容器用途と固定角容器用途の両方を達成できるからである。
【００２７】
基本構造に関して、本発明によるロータは、基本的に揺動容器ロータの構造に対応することが好ましい。これらのロータは通常、固定角容器ロータよりも小型かつ軽量である。なぜなら、遠心分離容器は、通常、一部分、すなわち、懸垂装置を備える部分だけでロータに収容され、容器の自由端はロータからはみ出ているからである。本発明によるハイブリッドロータは、このように好都合に構成され、したがって、遠心分離容器の安全な懸垂を確保するのに十分な比較的小さな直径を有する。ロータのレセプタクル側は、比較的小型に構成され、実質的に遠心分離容器用の挿入開口部のみを備えるのに対して、ロータの駆動部側は、比較的自由である。なぜなら、揺動容器が垂下位置からスイングアウト位置に向かって外側に揺動することによって、レセプタクル開口部がこの領域に広がるからである。このために、揺動容器が回転中に揺動するスロット状の開口部もロータの外周部に存在する。本発明によるハイブリッドロータは、このような開放的な構造のため、非常に軽量化されている。
【００２８】
さらなる軽量化は、材料を適切に選択することによって達成可能である。本発明によれば、ハイブリッドロータをプラスチックから製造することが好ましい。特に好ましくは、射出成形によってロータを製造できる射出成形可能なプラスチックが使用される。ロータの破損抵抗を高める繊維強化プラスチックを使用してもよい。とりわけ、適切なプラスチックは、特にポリプロピレン等のポリオレフィンである。射出成形による製造は、滑らかであまり曲がりくねっていない表面を有する簡単な構造のロータの場合に特に有効である。ロータ本体に空洞を追加することによりさらに軽量化できる。しかしながら、残りの構造の十分な安定性には、注意すべきである。
【００２９】
ロータの安定性は、ロータと遠心分離容器の相互作用によって高めることができる。この場合、遠心分離容器は、特に回転中にロータの変形に抗することによって、ロータの安定化に寄与するように構成される。本発明によるロータの好ましい軽量構造のため、高い回転速度により、特に外周部の領域に変形が生じる可能性がある。例えば、この変形により回転中に不均衡が生じ、最悪の場合には、ロータの破損につながる可能性がある。したがって、本発明によれば、遠心分離容器、特に固定角容器は、ロータの外周部の領域の拡張を防止又は少なくとも抑える手段を備える。具体的には、遠心分離容器は、ロータレセプタクルの両側に対応する切込部に嵌合する２つの係止突起部を備える。適切には、切込部は、ロータの外周領域に位置する。したがって、遠心分離容器の係止突起部が、レセプタクルを取り囲むロータの領域をクランプ式手段で結合するため、回転動作中の広がりを防止する。このように、ハイブリッドロータの耐用年数及び安全性が改善する。
【００３０】
既に述べた通り、本発明によるロータは、遠心分離容器がその自由端をロータの外周部から突出するように構成されることが好ましい。これにより、コンパクトに遠心分離容器を包み込む固定角ロータに比べて回転中の空気抵抗が増す。これに抗するために、遠心分離容器、特に揺動容器は、ロータ外面から突出する自由端に位置する空気抵抗を減らすための装置を備える。特に、このような装置は、遠心分離容器の外周面を超えて回転方向に楔形に突出する突起部である。そして、この突起部によって、気流を分け、該気流を遠心分離容器の側面を越えて誘導するようになっている。
【００３１】
また、本発明は、上記のようにハイブリッドロータ又は装置で使用するための固定角容器に関する。既に述べた固定角容器の特徴及び利点は、適宜適用される。固定角容器は、ハイブリッドロータの固定支持面と相補的に構成されたつば部から成る、着脱可能なアダプタを配置して備える揺動容器を含んで構成されていることを特徴とする。つまり、本発明による固定角容器は、アダプタを取り外すことによって揺動容器に変換可能であり、或いはその逆に、アダプタを取り付けることによって揺動容器から固定角容器に変換可能である。例えば、揺動容器は、ハイブリッドロータの回動支持面に収容されるトラニオンを有する通常の揺動容器に相当する。着脱可能なアダプタは、固定角容器の付加的な機能であって、とりわけ、つば部を備え、揺動容器に着脱可能に取り付けることができる。アダプタが取り付けられた揺動容器は、アダプタのつば部がハイブリッドロータの固定支持面に支えられる固定角容器に相当し、固定角容器がハイブリッドロータのレセプタクルで揺動することを防止する。このような固定角容器を使用することによって、用途ごとに２つの異なる遠心分離容器を確保する必要がなくなり、さらなるコストの削減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明は、図に示す例示的な実施形態を参照して、以下により詳細に説明される。
【図１】本発明によるハイブリッドロータを斜め上方からレセプタクル側に見た斜視図である。
【図２】揺動容器の斜視図である。
【図３】固定角容器の斜視図である。
【図４】揺動容器と固定角容器とが混じり合ったハイブリッドロータを示す図である。
【図５】揺動容器とともに動作するハイブリッドロータを示す図である。
【図６】固定角容器とともに動作するハイブリッドロータを示す図である。
【図７】ハイブリッドロータとともに動作中の揺動容器を示す縦断面図である。
【図８】ハイブリッドロータとともに動作中の固定角容器を示す横断面図である。
【００３３】
全図において、同じ参照符号は同一の要素を示す。各要素は、各図面において独立に示されているわけではない。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、ロータ本体１０を有するハイブリッドロータ１を示す。ハイブリッドロータ１又はロータ本体１０は、それぞれレセプタクル側１６、駆動部側１７及び外側面１８を備える。ハイブリッドロータ１は、遠心分離モータ（図示せず）の駆動軸の駆動ヘッドに取り付けることができ、回転軸Ｒ周りに回転するように構成されている。ハイブリッドロータ１の主要な要素は、凹所１２０を有する回動支持面１２、及び平面支持部１３０を有する固定支持面１３である。
【００３５】
各レセプタクル１１には、レセプタクル１１の挿入開口部１１０の両側に相対向して配置された２つの凹所１２０によって形成される１つの回動支持面１２が割り当てられる。凹所は、回動支持面１２に取り付けられる揺動容器２のピボット軸が、回転軸Ｒ上に中心点がある円の接線となるように配向されている。さらに、回動支持面１２は、垂直垂下位置と実質的に水平なスイングアウト位置との間の任意の揺動位置にレセプタクル１１内の揺動容器２をしっかりと保持するように構成されている。凹所１２０は、揺動容器２の外側トラニオン２３を収容することができるように、レセプタクル１１に向かって開口するように構成されている。さらに、凹所１２０は、揺動容器２の揺動移動を最も連続的かつ円滑で衝撃がないように誘導するために、円形に構成されている。このように、敏感なサンプルであっても、その品質に悪影響を及ぼすことなく遠心分離することができる。
【００３６】
図示した実施形態において、各レセプタクル１１は、固定支持面１３を備える。固定支持面１３は、レセプタクル１１の挿入開口部１１０の周囲に配置され、レセプタクルを完全に取り囲む平面支持部１３０を有する。本例では、平面支持部１３０は、ロータ本体１０に凹部として形成されている。平面支持部１３０は、可能な限り、特に平坦な領域を覆う。固定角容器３のための最大サイズの対向支持面によって、容器からハイブリッドロータ１に伝わる力は、考えられる最良の形で分散される。凹型の平面支持部１３０は、固定角容器３のつば部３４（図３）を配置できるように構成されている。平面支持部１３０は、レセプタクル側１６から回転軸Ｒ及び駆動部側１７に向かって傾斜している。複数の平面支持部１３０が、平面支持部１３０間に隙間が生じないように環状に回転軸Ｒ周りに互いに隣接配置されている。最も効率的にハイブリッドロータ１のレセプタクル側１６の表面を利用するために、平面支持部１３０は台形状に構成されている。
【００３７】
凹所１２０を有する回動支持面１２は、固定支持面１３とその平面支持部１３０の領域に形成される。したがって、凹所１２０の一方端は、関連するレセプタクル１１の挿入開口部１１０に直接取り囲まれており、他方端は固定支持面１３の平面支持部１３０に直接取り囲まれている。したがって、回動支持面１２は、レセプタクル１１の遠心分離容器（揺動容器２、固定角容器３）の挿入方向に見て、固定支持面１３の後方に位置する。
【００３８】
図２は、揺動容器２を示す。揺動容器２は、本体２１、及びサンプル容器（図示せず）を揺動容器２に挿入可能な開口部２０を備える。揺動容器２は、開口部２０と反対の端部に容器底部２２を備える。さらに、揺動容器２は、回動支持面１２で支持するために、回動支持面１２の凹所１２０と相補的に構成された２つのトラニオン２３を備える。揺動容器２のトラニオン２３は、図示された実施形態においてスポークホイール構造を有し、この構造によって、高い安定性が確保される一方、材料消費量の低減、軽量化及びコスト効率の高い製造が確実になる。揺動容器２は、トラニオン２３により１つの回動支持面１２の凹所１２０に懸垂可能である。揺動容器２は、ハイブリッドロータ１が静止している時には、その長軸２５が回転軸Ｒに実質的に平行な状態でぶら下がるようにレセプタクル１１に懸垂される。ハイブリッドロータ１が回転する時には、揺動容器２は、例えば図４及び５に示すように、実質的に水平な位置に向かって外側に揺動する。しかし、外側面１８の開口部１９をより短い構成にすることで、揺動角度αを９０°未満に小さくすることができる。
【００３９】
本発明による固定角容器３を図３に示す。固定角容器３は、容器底部３２、及びサンプル容器（図示せず）を固定角容器３に挿入可能な、容器底部と反対側の開口部３０を有する本体３１を備える。さらに、固定角容器３は、レセプタクル１１に収容される時、ハイブリッドロータ１の固定支持面１３に支えられるつば部３４を備える。この例示的な実施形態では、つば部３４は、台形で固定角容器３の長軸３６に垂直に構成された板として構成される。つば部３４は、開口部３０を固定角容器３の長軸３６から見て半径方向に完全に取り囲む。固定角容器３がレセプタクル１１に挿入されると、つば部３４によって固定角容器３の傾動又は揺動が防止されるため、固定角度βは、遠心分離動作の間中実質的に変化しない。また、固定角容器３は、揺動容器２のトラニオン２３と同様の、ハイブリッドロータ１の回動支持面１２と相補的に構成されたトラニオン３３を備える。固定角容器３がハイブリッドロータ１のレセプタクル１１に挿入されると、トラニオン３３は、回動支持面１２の凹所１２０を完全に埋める。ここで、固定角容器３のトラニオン３３は、揺動容器２のトラニオン２３に完全に一致する必要はなく、固定角容器３のトラニオン３３は、回動支持面１２の凹所１２０を完全に埋めるのみで、回動支持面１２の凹所１２０から突出しなければ十分である。トラニオン３３により、遠心分離動作中に固定角容器３にかかる力は、回動支持面１２の位置でもハイブリッドロータ１に伝達可能となる。
【００４０】
揺動容器は、つば部３４を備えた上部領域を着脱可能なアダプタ３７として構成する場合には、図３に示す固定角容器３から作り出すことができる。アダプタは、任意の適切な方法、例えばラッチ、プラグ、又はバイオネット接続により、着脱可能に揺動容器に接続されてもよい。したがって、図３に示す固定角容器３は、アダプタ３７を取り外すことによって、図２に示すものと同様の揺動容器２に変換可能である。アダプタ３７のつば部３４は、上記の一体形成された固定角容器３のつば部３４に対応する。このようなアダプタの使用により、ハイブリッドロータ１を揺動容器用途と固定角容器用途の両方に使用可能とするために、２つの異なる遠心分離容器（揺動容器２、固定角容器３）を確保する必要がない。したがって、アダプタ３７、又はアダプタ３７を備えた固定角容器３を使用することにより、顧客の取得コスト、及び異なる遠心分離容器（揺動容器２、固定角容器３）の製造コストを削減することができる。
【００４１】
ハイブリッドロータ１、揺動容器２及び固定角容器３は、射出成形によりプラスチックから製造されるのが好ましい。例えば、ポリプロピレンが特に適した材料であることが分かっている。好ましくは、ガラス繊維及び炭素繊維の少なくとも一方で強化されたポリプロピレン等の繊維強化プラスチック材料がロータに使用される。このような材料は、非常に耐久性があり、簡単かつ確実な方法で洗浄可能である。また、非常に軽量なため、遠心分離機の加減速時のエネルギ消費が少ない。回転エネルギの低減によって、ハイブリッドロータを使用する遠心分離機を組み立てる時の安全性努力が減る。なぜなら、ハイブリッドロータ１が破損するような緊急時に、減速するために必要な回転エネルギの量が少ないからである。結局のところ、遠心分離機の安全性が増す。さらに、射出成形による製造は非常に簡単で、コスト効率の高い方法で大量生産を可能にする。
【００４２】
例えば、図１及び４〜６を見ても分かるように、ハイブリッドロータ１のロータ本体１０は、遠心分離容器、すなわち、揺動容器２及び固定角容器３を挿入開口部１１０を介して、レセプタクル側１６から挿入可能なレセプタクル１１を備える。凹所１２０を有する回動支持面１２は、揺動容器２をハイブリッドロータ１に取り付けるために設けられている。さらに、ハイブリッドロータ１は、固定角容器３を収容するための平面支持部１３０を有する固定支持面１３を各レセプタクル１１に追加的に備える。装置４におけるハイブリッドロータ１と、揺動容器２及び固定角容器３の少なくとも何れか一方との間の相互作用は、特に図４、５及び６から理解できる。図から分かるように、ハイブリッドロータ１は、揺動容器２のみ（図５）、固定角容器３のみ（図６）、或いはこれらを混合して（図４）動作可能である。図は、スイングアウト位置、ここでは実質的に水平な位置にある揺動容器２を示す。揺動容器２を回動支持面１２の凹所１２０に回転可能に取り付けるトラニオン２３は、回動支持面１２と共に回動継ぎ手４０を形成する。回動継ぎ手４０によって、レセプタクル１１内での揺動容器２の連続的かつ円滑な揺動が可能となる。
【００４３】
特に、図５及び７を見て分かるように、揺動容器２は、その長軸２５と回転軸Ｒの平行線Ｐのなす揺動角度αで外側に揺動する。揺動角度αは９０°以下である。揺動容器２は、回動継ぎ手４０以外に、少なくともスイングアウト位置でハイブリッドロータ１との追加的な接触部を有し、この接触部により安定化されている。図７は、スイングアウト位置にある揺動容器２の長軸２５に沿った縦断面を示し、ハイブリッドロータ１の切欠部も示されている。図７から理解できるように、ハイブリッドロータ１は、遠心分離機のハイブリッドロータ１の動作中に揺動容器を支える止め具１５を備える。したがって、止め具１５の位置によって、最終的に揺動角度αが決まる。本発明によれば、止め具１５は、揺動角度αが９０°よりも小さくなるように構成されることが好ましい。好ましくは、揺動角度αは８５°以上９０°未満で、特に８８°が好ましい。この範囲では、揺動容器２は、揺動容器２にかかる遠心力の一部が止め具１５を介してハイブリッドロータに伝達されるように、ハイブリッドロータ１の止め具１５に支えられる。そして、回動継ぎ手４０又はその部品、即ち、トラニオン２３及び回動支持面１２に加わる遠心力を軽減することができる。回動継ぎ手４０に加わる遠心力を軽減することによって、耐用年数が増す。
【００４４】
さらに、揺動容器２は、フィン２４を備える。フィン２４は、揺動容器２のトラニオン２３と同じ面に位置する。したがって、フィン２４は、ハイブリッドロータ１及び揺動容器２の回転方向に配置されている。フィン２４は、長軸２５から見て半径方向外に向かって先細になる形状を有し、遠心分離動作中にハイブリッドロータ１内に位置しない揺動容器２の部分に、容器底部２２から長軸２５に平行に延びている。結局のところ、フィン２４は、揺動容器２の長手方向に延びた部分の少なくとも３分の１、好ましくは半分にわたって延びる。フィン２４は、揺動容器２をより空気力学的にするのに役立つ。フィン２４を使用することによって、遠心分離機動作中の容器の摩擦損失が約２０％減少し、モータ出力が小さくて済む上に空気ノイズの発生が抑えられる。フィン２４が、挿入開口部１１０及び開口部１９の幅よりも横方向に突出していたとしても、ロータ内の領域に位置する間、ほぼ上下方向に立つように、容器を回転することによって、揺動容器は、容易にレセプタクル１１に挿入及びレセプタクル１１から取り外し可能である。図示した例では、揺動容器だけがフィンを備えているが、フィンは、固定角容器に設けることもできる。
【００４５】
特に図４及び６を見て分かるように、固定角容器３は、そのつば部３４（図３）が固定支持面１３の平面支持部１３０に支えられるようにレセプタクル１１に取り付けられる。この位置において、固定角容器３の長軸３６は、回転軸Ｒの平行線Ｐと固定角度βをなす。固定角度βは、つば部３４によってレセプタクル１１内の固定角容器３の揺動が阻止されるため、遠心分離動作中、実質的に変化せず、一定のままである。
【００４６】
さらに、固定角容器３は、係止突起部３５を備える。係止突起部３５の機能は、図８においてより詳細に説明する。図８は、固定角容器３と共に動作している時のハイブリッドロータ１の外側面１８を示す図であり、ここでは長軸３６に垂直な断面で示されている。切込部１４が、ハイブリッドロータ１の駆動部側１７にあるレセプタクル１１の両端部に位置する。切込部１４は、固定角容器３をハイブリッドロータ１に取り付ける時に、係止突起部３５が切込部１４と嵌合するように、固定角容器３の係止突起部３５と相補的に構成されている。この嵌合によって、固定角容器３は、傾斜面の相互作用によりロータの開口縁部に対する締め具のような働きをし、レセプタクル１１に関してハイブリッドロータ１の拡張を防ぐ。レセプタクル１１でのハイブリッドロータ１の拡張に抗する力は、ハイブリッドロータ１の回転速度の増加と共に増大する。この手段によってもまた、ハイブリッドロータ１の耐用年数が増す。
【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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