(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択可能角度バケットタイプのローター（１３）を有する遠心機であって、駆動シャフト（１１，２０）上に取付けられた前記ローターは上面および下面と、可逆方向駆動シャフト（１１，２０）を有し、そして（ａ）遠心チューブ（８７）を支持するのに適し、（ｂ）前記ローター（１３）の周縁に回動自在に取付けられた、そして（ｃ）遠心機の作動中上方へそして外側へ回動することができるバケット（８０）を持ち、前記遠心機は、
前記ローターのそれぞれの上面および下面に隣接して回転自在に配置された上方および下方カム（１０２，１０４）を備え、
前記下方カム（１０４）は周縁の駆動突起（１５０）を有し、
前記上方カム（１０２）は周縁の拘束突起（１５９）を有し、
前記カム（１０２，１０４）は同調して動くように連結されており、
前記両方の突起（１５０，１５９）を、（ａ）前記バケット（８０）を係合し、そして（ｂ）前記バケット（８０）を脱係合するように整列させるために、制御された方法で前記ローター（１３）を前記カム（１０２，１０４）に対してそれぞれに回転させる制御された駆動手段（１６１）と、
そして、前記カム（１０２，１０４）を静止状態に保持するため、それにより前記バケット（８０）が前記ローター（１３）を回転させることにより前記駆動シャフト（１１，２０）の軸に対して固定角度において回転することを許容する制御された保持手段（１５１，１５３）を備えている遠心機。
【請求項２】
前記ローター（１３）は複数の前記バケット（８０）を備え、そして前記下方カム（１０４）は周縁くぼみ（１５２）と交番する複数の前記駆動突起（１５０）と、そして前記突起と前記くぼみを交番に前記バケットと係合するように十分に前記ローターを回転し、それにより前記バケットが前記固定角度か、または前記駆動シャフト（１１，２０）の軸に対して平行な休息位置になるのを許容する駆動手段（１６１）を備えている請求項１に記載の遠心機。
【請求項３】
該又は各上方カム拘束突起（１５９）は、前記バケット（８０）の外側への回動を駆動シャフトの回転軸に対して約４５°に制限するように設計されている請求項１又は２に記載の遠心機。
【請求項４】
該又は各下方カム駆動突起（１５０）は、前記バケット（８０）の外側への回動を駆動シャフトの回転軸に対して約４５°に位置決めするように設計されている請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心機。
【請求項５】
前記保持手段は作動ステップピン（１５１）を含み、下方カム（１０４）は前記ステップピンを受入れるのに適したスロット（１５３）を有し、それにより前記カム（１０２，１０４）の回転を防止し、かつ前記ローター（１３）単独の回転を許容する請求項１ないし４のいずれかに記載の遠心機。
【請求項６】
バケット（８０）は（ａ）開いた下端と、（ｂ）前記バケットの下端をカバーし、それにより前記チューブ（８７）をその中に保持する回動ブラケット（９６）と、（ｃ）前記ブラケット（９６）を係合しそして拘束するための作動化された部材（８４）とを有し、そして遠心機は前記ローター（１３）を第１の方向に回転し、かつ同時に前記作動化された部材（８４）が前記ブラケット（９６）を係合し、それにより前記ブラケットを前記バケット（８０）の下端から離して動かして前記バケットから前記チューブ（８７）が落下することを許容する手段（１６１）を含んでいる請求項１ないし５のいずれかに記載の遠心機。
【請求項７】
前記ローターを第１の方向とは反対の第２の方向へ回転し、そして前記作動化された部材（８４）を脱作動し、それにより前記ブラケット（９６）を前記バケットの下の位置へ復帰させる手段（１６１）を含んでいる請求項６に記載の遠心機。
【請求項８】
前記バケットの下に配置され、それにより前記チューブ（８７）がバケット（８０）から落下する時それを案内するチューブガイド（８２）を含んでいる請求項６又は７に記載の遠心機。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ユーザーがサンプルのための標本を保持するチューブが遠心される角度を選択することができる遠心機に関する。
本発明の背景
しばしば臨床検査所において全血標本を調製する時、血液をその成分へ分離するためにこれら標本は遠心される。遠心機はこのサンプルをその成分へ密度により分離するため材料のサンプルを遠心力へ服させるための装置である。遠心機の慣用使用は、患者から得た血液が遠心力によって赤血球および血漿成分へ分離される臨床分析検査所である。遠心機は、通常静止保護ケーシングを備えた、ジャイロ上に取付けられた高速回転運動のための回転部材もしくはローターを含んでいる。ローターは、遠心力への露出の間分離すべきサンプルを支持するバケットもしくは空胴を外側に備えることができる。
臨床家は現在遠心のため回動バケットとそして固定角度ローターの間を選ぶことができる。回動バケットローターは良く知られている。このローターは放射方向外側へ延びるアームを有する中央ハブ部分によって典型化される。アームの放射方向外側端部は典型的にはいくらか拡大しており、その上にバケットが支持されるトラニオン支持ピンを受入れるのに適した支持部分を形成する。拡大した支持部分の側面は実質上垂直もしくはローターの回転軸に対して平行に延びている。トラニオンピンは拡大した支持部分中に延びているボア内に受入れられる。角度的に隣接するアームの直面する表面上のピンの軸は同一平面内にあり、そして外側へ延びるか、または実質上ひも状の線に沿って相互へ向かって延びている。これらトラニオンピンの直面する対の上に、遠心すべきサンプルを支持する容器もしくはチューブが取付けられる。ローターが休止している時、バケットはトラニオンピンから垂直に下方へ垂れ下り、そのためバケットの軸はローターの回転軸に対して実質上平行である。しかしながらローターが作業速度へもたらされる時、バケットはトラニオンピンのまわりを外側へ回転し、そして遠心力の影響のもとに放射方向外側へ回動する。すなわち、作動の間、バケットの軸はローターの回転軸に対して実質上直角である。
回動バケットローターは、ローターに使用されるチクソトロピックなゲル障壁がチューブが回転軸に対して直角に配向された時チューブ軸に対して直角に配置される利益を有する。またそれらは回転軸に整列させたチューブを持つ懸吊回転により非ゲル採取チューブの使用を許容する。これはゲルがコストを増加しそしてある種の方法では不可欠的と考えられるので利益の一つである。
固定角度ローター、すなわちチューブが回転軸に対して固定角度、典型的には４５°の位置に固定されるローターは、回動バケットローターよりも同じ重力で液相または固相をより少ない時間で分離することが知られている。これはチューブ壁までの固相の短い移動距離と、チューブ壁における血球凝集の効果のためである。剪断応力の増加は血球をそれらの正常な連続構造からより小さい単位へ凝集させる。“ルーロー”もしくは“フロック”と呼ばれるこの効果は、その後チューブ壁において粘度の減少および増加した血球フローを生じさせる。
通常の遠心機設計は、（１）回動バケット作動のため、および（２）固定角度分離のために別々の遠心機を必要とする。これはコストおよび作業上非能率的である。
米国特許No. ４，３４４，５６３は、アームの放射方向外側端においてアームに設けたトラニオンボアが、アームの一方の表面に設けたボア軸がアームを通る水平面の上方に横たわり、そしてアームの他方の表面に設けたボア軸がアームの下方に横たわるように、そして隣接するアームの直面する表面に設けたボアは前記水平面の同じ側に横たわるように配置されることを特徴とする、回動バケットタイプの遠心機ローターを記載する。
米国特許No. ３，９５１，３３４は、回動バケットタイプ遠心機のための花弁状部材を有する係止リングを記載する。この係止リングは、花弁状部材を、バケットをブロックするかまたは作動中外側へ回動することを許容するためローターに対して角度を変えて配置できるように製作されている。バケットに対する花弁部材の角度配置は、ローターと係止リングとの間の相対的加速および減速によって達成される。
米国特許No. ４，４３１，４２３は、把持フックをその上に有する放射方向内側へ向いたアームを備えた回動自在なサンプルチューブホルダーを有する血球洗浄装置を記載する。フックは、サンプルホルダーの放射方向外側への運動を阻止するため、ホルダーの回動点の放射方向内側に配置された保持表面と係合する。
これら先行技術遠心機のどれも両方の能力、すなわち固定角度および回動バケットの両方で作動できない。
本発明の概要
本発明は、先行技術のこれら不利益の多数を克服し、そして選択可能な角度の回動バケットタイプローターを有する遠心機を提供する。このローターは上面および下面と、可逆方向駆動シャフトを有し、そしてローターは前記駆動シャフトに取付けられ、そして遠心チューブを支持するのに適し、（ｂ）ローターの周囲に回動自在に取付けられ、そして（ｃ）遠心機の作動中上方へそして外側へ回動し得るバケットを有する。前記遠心機は、
前記ローターのそれぞれの上面および下面に隣接して回転自在に配置され、同調運動するように連結されている上方および下方カムを備え、
前記下方カムは周縁駆動突起を有し、
前記上方カムは位置において前記下方カムに対応する周縁拘束突起を有し、さらに
（ａ）前記バケットを係合し、そして（ｂ）前記バケットを脱係合し、それにより前記バケットが前記駆動シャフトの軸に対して選択された角度において前記ローターによって回転されることを許容されるように、前記突起を整列するため前記カムに関し前記ローターを回転する手段を備えている。
好ましい具体例においては、上方カム拘束突起は、前記バケットの外側回動を駆動シャフトの回転軸に対し約４５°に制限するように設計される。
本発明の他の好ましい具体例においては、遠心機バケットは、（ａ）開いた下端、（ｂ）前記バケットの下端をカバーし、それによりチューブをその中に保持するための回動ブラケット、および（ｃ）該ブラケットを係合しそして拘束するための作動化部材を有し、そして遠心機は、前記ローターを第１の方向に回転しそれと同時に前記ブラケットを係合するように前記作動化部材を作動させ、それにより前記ブラケットを前記バケットの下端から離して配置して前記チューブが前記ブラケットから落下することを許容する手段を含んでいる。
本発明は、単にローターをその上方および下方カムに対し回転するだけで、または同じ回転シーケンスにおいて回動バケットおよび固定角度の組合せにより、回動バケットまたは固定角度のどちらの作動も可能な遠心機を提供することが見られる。さらに、チューブは、単に遠心機をその休息位置になることを許容し、バケット解放ブラケットを係合し、そしてローターをゆっくり回転してチューブが落下することを許容するだけで、チューブをバケットから空にすることができる。
【図面の簡単な説明】
明細書と合わせていくつかの図面は、本発明のより良い理解を提供するであろう。これら図面において類似の参照数字が類似の部品に使用されており、以下の図がある。
図１は、本発明の選択可能角度回動バケットタイプローターの斜視図である。
図２は、図１に示した選択可能角度ローターの分解図である。
図３は、図１に図示した遠心機ローターの縦断面である。
図４は、図１に図示した遠心機の作動の一つの相にある正面図である。
図５は、図１に図示した遠心機の作動の他の相にある正面図である。
図６は、固定角度作動における、図１に図示した遠心機の平面図である。
図７は、図６の線７−７に沿って取った断面図である。
好ましい具体例の説明
図１には、本発明に従って構築された、ローター１３上に複数のバケット８０を取付けた遠心機を見ることができる。ローター１３はハウジング１０上に取付けられ、そしてノブ１２により上方駆動シャフト（図３）へ固定される。ハウジング１０の側部へはチューブガイド８２および付属するソレノイド８４が取付けられ、両方共ハウジング１０へ取付けた同じブラケット８６によって取付けられる。
ローターの詳細は図２を参照してもっと容易に理解することができる。ローターは、菊形花弁９０によって区切られた周方向に離間したくぼみ８８を持つことが見られる。花弁の各自は、バケット８０の各自のためのバケット取付けトラニオンピン９４を受入れるためのその上側に形成されたトラニオンボア９２を有する。バケット８０の各自は、解放トラニオンピン９８上に回動自在に取付けられた下方へ垂れ下っている解放ブラケット９６を有する。解放ブラケット９６は、バケット８０内に配置されたチューブ８６（図３）がバケットから落下するのを防止するように機能する。ローターライナー１００は、上方カム１０２および下方カム１０４のためのスライド表面を提供するように、ローター１３の上下に配置される。ガスケット１６６が上方および下方カムの取付けを助ける。孤立ピン１０８はローター１３に形成された孤立スロット１１０の各自を通って配置される。スクリュー１１２は上方および下方カム１０２，１０４を通過し、孤立ピン１０８を係合し、そしてそれにより上方および下方カムを同調して作動させる。各花弁９０へ取付けたバケットリテイナー１１４は、各バケット８０のためのトラニオンガイドピン９４を自由に回動する位置に保持する。
図３を参照して、ローター１３を駆動するジャイロの残りの詳細を説明する。このジャイロは「遠心ローターを安定化する装置および方法」と題する、１９９６年４月３０日出願の米国特許出願No. ０８／６４０，３９１（デュポン書類No. ＩＰ−１０２２）に記載されたものと同じでよい。このジャイロは、二つのシャフト、上方駆動シャフト１１および下方駆動シャフト２０からなり、これらシャフトは、二つのシャフトの間の相対的横方向運動（シャフトの回転軸に対して直角な）を許容する可撓性カップリング２２によって一体に連結されている。この可撓性カップリング２２はこのタイプの任意の適当なカップリングでよく、一つの適当なカップリングはＳｅｒｖｏｍｅｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されるカップリングである。可撓性カップリング２２は上端および下端キャップマウントそれぞれ２４，２６を有する。各自はそれぞれの駆動シャフト２０および１１を収容するための端部ポートを有する。下端キャップマウント２６は、ローター（シャフト）のホーム位置を感知するための旗として使用し得る探査ピン（図示せず）を有する。この位置は旗の位置を観察しそして既知の態様でローター１３の位置を制御するために使用し得る適当なトランスジューサー３０（図５）によって感知される。
下方駆動シャフト２０は、軸受ハウジング３８内に適当なワッシャーおよび保持リング３４によって配置されたボールベアリング３２によって固定される。軸受ハウジング３８は適当なねじによりハウジング１０の下端へ固定される。
上方駆動シャフト１１は切り株の形であり、その下端は上端キャップマウント２４中に固定され、そしてディスク４０が一体に形成されたハブの形の軸受ハウジング４６に収容されたディスクベアリング４２内に配置される。ディスク４０は好ましくはステンレス鋼で形成され、そして上端が一般にカップ形でそしてキャップ１６によりカバーされたハウジング１０内に配置される。ハウジング１０は、上方駆動シャフト１１の放射方向運動をクッションするバンパーとして作用するプラスチックボス５６が位置するカウンターボアを有する。ディスクベアリング４６は適当なワッシャーおよび保持リング５２によりハウジング４６の両端において固定される。
本発明によれば、好ましくは下方支持滑りベアリング６０の形の複数の保持手段がディスク４０の水平面における回転を支持するためにディスク４０の下に配置される。これら下方支持ベアリング６０は、ハウジング１０のキャップ形部分の下方部分中に形成されたくぼみ（図示せず）中に、好ましくは６個所の等周間隔位置に配置される。対応して、３個の等周間隔上方滑りベアリング６４は、対応する下方支持ベアリング６０の軸方向上部に配置された、キャップ１６に形成されたくぼみ内に配置される。拘束ベアリングと呼ぶことができるこれらベアリング６４は、下方支持ベアリング６０の３個の上だけに配置され、残りの等周間隔支持ベアリング６０の真上に配置された、ソレノイド作動滑りベアリング６８の形の減衰手段のための室を許容する。
ソレノイド作動ベアリング６８は、ソレノイド（図示せず）によって作動され、該ソレノイドはキャップ１６に反対向きに嵌合し、そして減衰ベアリング６８を駆動するため取付けたソレノイドシャフトを作動化するように作動する。減衰ベアリング６８は、低滑り摩擦を有するグラファイドを有するＶｅｓｐｅｌのような適当な材料で作られる。対応して、上方拘束ベアリング６４は、やはり低い滑り摩擦を有するＥｒｔａｌｙｔｅポリエステルのような適当な材料で作ることができる。実際に、滑りベアリングは、名指しすればしかし少数であるが、テフロン、ナイロン、デルリンのような低い滑り摩擦を与える任意の適当な材料でつくることができる。上方ベアリング６４および６８は、正常な作動においてそれらはディスクの上側と接触しないかまたは軽く接触するように配置される。
ジャイロはまた、適当なブラケットによりハウジング１０の側部へ取付けたカムソレノイド１２０を含み、該ソレノイドは作動化された時、ディスクカム１２２を動かし、ハウジング１０中に取付けられた下方ビームピン１２６と、キャップ１６中に取付けられた上方ビームピン１２８によって支持されそして案内される押しビーム１２４を持ち上げる。キャップ１６の頂部には駆動ピン１５１が取付けられ、この駆動ピン１５１は下方カム（図２）中の駆動スロット１５３と係合する。
本発明によれば、下方カム１０４（図２）は、複数の等間隔、等周間隔のカム駆動突起１５０を有する。突起１５０は下方カム１０４の周囲のまわりに１５°間隔（バケット間隔に相当）で離されている。駆動突起１５０は、下方カムが適切に回転する時、バケット８０と係合し、そしてそれを外側へ回転軸に対して４５°の角度（他の角度を選択することもできる）に押し、それによって固定角度遠心機として遠心機の作動を許容するように、十分な距離を放射方向外側へ突出している。各突起の間には、図３に示すように、バケット８０が垂直方向に横たわることを許容するのに十分に放射方向に延びるくぼみ１５２がある。
さらに本発明によれば、上方カム１０２は、上方カム１０２の周囲のまわりに周方向に等間隔のやはり拘束花弁とも称し得るカム花弁１５９を備える。そのような花弁１５９は上方カム１０２の周囲のまわりに１５°毎に配置され、そしてそれらは４５°角において横たわる傾斜表面（４５°ローターのため）を持つ。これは、図７に図示するように、バケットを４５°角度に収容し、そしてそれを４５°角度をこえて傾くのを防止する。花弁１５９と突起１５０とは、カム１０２および１０４が所定位置にある時同じ相対的周方向位置に配置される。
各花弁１５９間には、バケット８０が加速される時外側へ回動するのを許容し、上方カム１０２が阻止位置にない時、回転軸に直角に横たわるのを許容するのに十分な深さのくぼみ１６０が上方カム１０２上に形成される。
作動において、遠心機は選択可能角度遠心機として、すなわち回動バケット遠心機としてまたは固定角度遠心機として作動することができる。遠心機はまた、図４に図示するように、駆動プーリー１６２を介してローター速度および回転方向を制御する慣用の駆動コントロール１６１を含んでいる。駆動コントロールはまた、カムソレノイド１２０およびバケット解放ソレノイド８４を作動する。駆動コントロール１６１は、ローター１３を後で説明するように増分ビットすなわち１４．５°回転させることができる。
作動のため、ローターをその平常もしくはホーム位置にし、上方カムくぼみ１６０および下方カムくぼみ１５２はローターくぼみ８８と一直線に配置される。このことはローターが回転される時、バケット８０が遠心機の回転軸に対して直角に回転する慣用の回動バケット位置を取るまで、バケット８０が外側へそして上方へ自由に回動することを許容する。
この場合回転軸に対して４５°（他の角度も選択できるがしかし４５°が慣用の角度である）で作動する固定角度ローターへシフトしようと望む時は、駆動コントロール１６１は押出しブラケット１２４をして駆動ピン１５１を下方カム１０４中の駆動スロット１５３の一つの中へ動かすように作動するカムソレノイド１２０を作動させる。このことは上方および下方カム１０２および１０４の運動を停止し、そしてローターがカム１０２および１０４から独立して回転することを許容する。駆動ピン１５１はこのように下方カムディスクの底と係合し、それを回転しているローターベース１３に関して下方および上方カムへ保持する。駆動コントロール１６１はカムに関して角度位置を１４．５°だけローター１３を回転させ、そして下方カムの駆動突起１５０および上方カムの花弁１５９をローター１３のくぼみ８８の上に位置決めする。図７に見られるように、駆動突起はバケット８０と係合し、そしてそれを４５°角度へ持ち上げ、上方カム花弁１５９はバケットの４５°角をこえての運動を制限する。
ローターを再位置決めすれば、ピン１５１は下方カムから脱係合し、そして遠心機は今や固定角度ローターとして作動することができる。この作動は、ピンを下方カムと再係合し、そしてローターを上方および下方カムとローターの間の相対的位置を再位置決めするように回転することにより、類似の態様で回動バケットタイプの作動へ復帰し得る。この回転タイプの選択は、もし望むならば各サンプルについて数回行っても良い。
固定バケットまたは回動バケット遠心機として回転しようとも、一旦ローターが停止すれば、チューブローターはその回動バケットモードへ復帰するに違いない。そのためチューブは今やそれらの垂直位置に垂れ下がる。本発明によれば、チューブ８６はバケットから自動的に解放されることができる。本発明のこの面は図４および５を参照して最良に理解される。ローターが回動バケットモードに配置される時、駆動コントロール１６１はバケット解放ソレノイド８４を作動化する。スポンジ様でよいパッド１７０は、解放ブラケット９６の底へしっかり係合するように解放ソレノイド８４によって第４図に示した位置へ少し上方へ動かされる。駆動コントロール１６１は、今やローターを時計方向に約１５°回転し、それにより解放ブラケットをバケット８０の真下から図５に示したように除去し、ソレノイドが偏向した解放ブラケット９６によって提供されるゆるみを補うようにパッド１７０を持ち上げるのを許容する。これはバケット８０内のチューブ８６（図３）がチューブガイド８２を通って捕捉装置（図示せず）へ落下するのを許容する。
バケットを空にした後、ソレノイド８４は脱作動され、パット１７０（図４）が解放ブラケットと接触していないその元の位置へ復帰することを許容する。ローターは今や再回転され、それにより図４に示したように他のバケットの底の下の新しい位置へ解放ブラケット９６を動かす。このシーケンスはバケットを望むだけ多数空にするようにくり返すことができる。
【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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