專利名稱：離心機轉(zhuǎn)子和離心機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及離心機和用于離心機中的離心機轉(zhuǎn)子。
技術背景離心機構(gòu)造成將待分離的樣品通過諸如管或瓶等容器插入轉(zhuǎn)子 中，然后使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)從而分離并提煉該樣品。轉(zhuǎn)子的用途根據(jù)旋 轉(zhuǎn)速度的不同而不同，并且包括各種類型的轉(zhuǎn)子，例如管孔固定的角 轉(zhuǎn)子、以及裝載有管的桶隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而從豎直狀態(tài)擺動到水平狀 態(tài)的擺動轉(zhuǎn)子。在用于快速分離微量樣品的高速微量離心機中，通常主要使用角轉(zhuǎn)子。例如，JP-A-8-103689披露了一種用于離心機的傳統(tǒng)角轉(zhuǎn)子， 該角轉(zhuǎn)子主要通過切割鋁塊或成型塑料而形成，并構(gòu)造成用于保持管 的多個管孔相對于旋轉(zhuǎn)軸以恒定的角度間隔設置。管孔的開口端面的 錐形表面與旋轉(zhuǎn)軸同心地形成。為了使由于風而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)損耗降低到最小值， 一部分角轉(zhuǎn)子 都設置有轉(zhuǎn)子蓋，從而使得在將管插入轉(zhuǎn)子時形成的粗糙表面不會暴 露于大氣中。目前制造的一些類型的轉(zhuǎn)子都設置成允許在安裝有轉(zhuǎn)子 蓋的狀態(tài)下使用，或者在不安裝轉(zhuǎn)子蓋的狀態(tài)下使用。在這種轉(zhuǎn)子中， 當容納樣品的管的數(shù)量較大時，每次在分離前用管代替已分離的管時 都需要移除并安裝轉(zhuǎn)子蓋。這樣，實際上，操作者經(jīng)常會在不安裝轉(zhuǎn) 子蓋的情況下使用轉(zhuǎn)子。在JP-A-8-103689所披露的角轉(zhuǎn)子中，在沒有插入管的管孔中可 能會產(chǎn)生共鳴音或共鳴，即所謂的嘯聲。例如在JP-A-10-34019中披 露，為了避免這種現(xiàn)象，可以設置將管孔內(nèi)的空間與轉(zhuǎn)子外部連通的 通孔。發(fā)明內(nèi)容然而，當在管孔處形成與轉(zhuǎn)子外部連通的通孔時，會擔心由于 風而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子損耗變大，這將造成與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相關的能量增大。此 夕卜，近幾年還提出了生物安全性的問題。即，在轉(zhuǎn)子設置有與轉(zhuǎn)子外 部連通的通孔的情況下，如果管破裂，樣品將通過通孔排出并散落到 轉(zhuǎn)子外部，這違背了生物安全性要求。相應地，本發(fā)明的目的是提供一種離心機轉(zhuǎn)子和離心機，其可 以在抑制共鳴的同時實現(xiàn)生物安全性。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種離心機轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包 括具有多個容納部分的環(huán)形部分，每個容納部分都保持用于容納待分離樣品的樣品容器，所述環(huán)形部分設置有端面部分，所述容納部分的 孔在所述端面部分上開通并沿著所述環(huán)形部分的圓周方向排列，其 中，在所述端面部分上，在相應的每對相鄰孔之間設置有凸部分或 凹部分。根據(jù)該構(gòu)造，可以增大所述端面部分和空氣之間的摩擦程度。 這樣，可以減小當所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時在所述端面部分產(chǎn)生的空氣相對流 動的流速。由于流速減小，可以抑制共鳴的產(chǎn)生。此外，在轉(zhuǎn)子中， 由于沒有設置用于連通所述容納部分和外周部分的孔，因此可以防止 在進行分離操作時樣品從所述容納部分泄漏到外部。在如此構(gòu)造的離心機轉(zhuǎn)子中，所述凹部分可以由用于連通相鄰 孔的凹槽部分構(gòu)成。根據(jù)該構(gòu)造，可以使得與產(chǎn)生共鳴相關的所述容納部分的深度 變小。當所述深度較小時，由于與共鳴相關的頻率較高，因此可以抑 制共鳴的產(chǎn)生。可選的是，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種離心機轉(zhuǎn)子， 所述轉(zhuǎn)子包括具有多個容納部分的環(huán)形部分，每個容納部分都保持用 于容納待分離樣品的樣品容器，所述環(huán)形部分設置有端面部分，所述 容納部分的孔在所述端面部分上開通并沿著所述環(huán)形部分的圓周方 向排列，其中，所述環(huán)形部分形成為圓錐形并設置有凹陷部分，所述凹陷部分 的側(cè)壁由所述環(huán)形部分形成，所述環(huán)形部分還設置有通孔，所述通孔 開通所述凹陷部分的內(nèi)周面并連通所述凹陷部分和所述容納部分的 內(nèi)部。根據(jù)該構(gòu)造，同樣可以使得與產(chǎn)生共鳴相關的所述容納部分的 深度較小。當所述深度較小時，由于與共鳴相關的頻率較高，因此可 以抑制共鳴的產(chǎn)生。此外，在所述轉(zhuǎn)子中，由于沒有設置用于連通所述容納部分和外周部分的孔，因此可以防止在進行分離操作時樣品從 所述容納部分泄漏到外部?？蛇x的是，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種包括以上述方 式構(gòu)造的離心機轉(zhuǎn)子的離心機。根據(jù)本發(fā)明的離心機轉(zhuǎn)子和離心機可以在抑制共鳴的同時實現(xiàn) 生物安全性。


在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離心機的剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離心機轉(zhuǎn)子的剖視圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離心機轉(zhuǎn)子的容納部分中的管長與渦流之間關系的示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離心機轉(zhuǎn)子的共鳴頻率與渦流發(fā)生頻率之間關系的曲線圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的離心機轉(zhuǎn)子的透視圖； 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的離心機轉(zhuǎn)子的局部剖視圖； 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的離心機轉(zhuǎn)子的共鳴頻率與渦流發(fā)生頻率之間關系的曲線圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的修改例的離心機轉(zhuǎn)子的透視剖視圖；以及圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的修改例的離心機轉(zhuǎn)子的局 部剖視圖。
具體實施方式
在下文中，將參照圖1到圖4說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離 心機轉(zhuǎn)子和離心機。圖1所示的離心機1主要由外殼2、電動機3、 旋轉(zhuǎn)室腔體(旋轉(zhuǎn)室框架)4、遮蓋5和轉(zhuǎn)子IO構(gòu)成。外殼2用作離心機的外部殼體，并且容納有電動機3、旋轉(zhuǎn)室腔 體4、轉(zhuǎn)子10和控制裝置(未示出)等。在外殼2的上部形成用作 下述旋轉(zhuǎn)室4a的開口的開口部分2a。電動機3包括作為輸出軸使用的旋轉(zhuǎn)軸部分3B，并經(jīng)由阻尼器 3A、 3A設置為使電動機3在外殼2內(nèi)指向上方。電動機3可以使轉(zhuǎn) 子10以最高15000rpm的速度旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)室腔體4設置在電動機3的上部以及開口部分2a的下方， 并在其中限定旋轉(zhuǎn)室4a。旋轉(zhuǎn)軸部分3B的端部穿過旋轉(zhuǎn)室腔體4并 突出到旋轉(zhuǎn)室4a中。遮蓋5設置在外殼2的上部從而能夠打開和關 閉旋轉(zhuǎn)室4a的開口部分2a。轉(zhuǎn)子10主要由軸部分11、環(huán)形部分12和用于連接軸部分11 與環(huán)形部分12的凹陷部分13構(gòu)成。轉(zhuǎn)子容納在旋轉(zhuǎn)室4a中，并且 轉(zhuǎn)子的軸部分11固定到旋轉(zhuǎn)軸部分3B上以便可以同軸地旋轉(zhuǎn)。環(huán) 形部分12構(gòu)造成截頭圓錐形并包括容納部分12a，該容納部分12a 沿著該環(huán)形部分12的圓周方向排列并且每個容納部分12a從圓錐形 的頂點側(cè)向其底側(cè)設置。容納待分離樣品的樣品容器15可以插入到 每個容納部分12a中。環(huán)形部分12設置有端面部分12A，在該端面部分12A上開通有 分別與容納部分12a的開口部分對應的孔12b。端面部分12A構(gòu)造成 與從圓錐形頂點側(cè)到底側(cè)的方向相交并沿著轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)方向連 續(xù)。在端面部分12A中，在每對相鄰孔12b之間設置有從端面部分 12A突出的凸部分14。凸部分14設置為其縱向大致與旋轉(zhuǎn)方向正交。下面將解釋在如此構(gòu)造的離心機1中在不將樣品容器15插入任 何容納部分12a的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子10的情況。當轉(zhuǎn)子IO旋轉(zhuǎn)時，在 端面部分12A相對地產(chǎn)生風。在該情況下，如圖3所示，在孔12b附近產(chǎn)生周期性渦流。由下面的表達式給出表示這種周期性渦流的發(fā) 生頻率的渦流發(fā)生頻率fC。/c = ("-0.25)+1.75)'表達式1其中，M表示馬赫數(shù)，U表示代表性流速，LD表示開口部分的長度而n表示模態(tài)(1、 2、 3……)。開口部分的長度是常數(shù)。代表性流速隨著轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度而增大和減小。馬赫數(shù)取決于代表性流速并等于或大于0但最大為大約2。這樣，如圖4所示，渦流發(fā)生頻率與轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度成正比地增大。此外，由于具有開口孔12b的容納部分12a是密封的管，因此 容納部分產(chǎn)生共鳴，而其共鳴頻率f由下面的表達式給出. /=(2"-l)/4.c/￡ 表達式2 其中，c表示音速，L表示管長，而n表示模態(tài)(1、 2、 3……)。 由于音速和管長都是常量，因此如圖4所示，共鳴頻率是恒定的。當轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度升高時，在孔12b附近相對產(chǎn)生的風的流 速增大，因此渦流發(fā)生頻率增大。當渦流發(fā)生頻率達到共鳴頻率時， 發(fā)生共鳴并產(chǎn)生所謂的嘯聲。然而，由于在容納部分12a附近設置有 凸部分14，端面部分12A和空氣之間的摩擦程度增大。因此，由于 過度拉引端面部分12A附近的空氣，因此在孔12b附近相對產(chǎn)生的 風的流速降低。與完全不設置凸部分14的情況相比，在設置有凸部 分14的情況下，即使當轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度相同時渦流發(fā)生頻率也更 小。這樣，即使電動機3以最高速度(15000rpm)旋轉(zhuǎn)，由于渦流 發(fā)生頻率沒有達到共鳴頻率，因而抑制了所謂嘯聲的產(chǎn)生。此外，在第一實施例中，降低了嘯聲，并且不在容納部分12a 上直接形成孔等。因此，即使在樣品容器15在容納部分12a中破損 的情況下，也可以防止樣品從容納部分12a中排出。接下來，將參照圖5到圖7說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的離心 機和離心機轉(zhuǎn)子。除了圖5所示的轉(zhuǎn)子20的構(gòu)造以外，根據(jù)第二實 施例的離心機與根據(jù)第一實施例的離心機1相同，因此將省略其說明。轉(zhuǎn)子20主要由軸部分21、環(huán)形部分22和用于連接軸部分21 與環(huán)形部分22的凹陷部分23構(gòu)成。轉(zhuǎn)子容納在旋轉(zhuǎn)室4a中，并且 轉(zhuǎn)子的軸部分21固定到旋轉(zhuǎn)軸部分3B (參見圖1)上以便可以同軸 地旋轉(zhuǎn)。環(huán)形部分22構(gòu)造成截頭圓錐形并包括容納部分22a，該容 納部分22a沿著該環(huán)形部分22的圓周方向排列并且每個容納部分22a 從圓錐形的頂點側(cè)向其底側(cè)設置。容納待分離樣品的樣品容器15(參 見圖2)可以插入到每個容納部分22a中。環(huán)形部分22設置有端面部分22A，在該端面部分22A上開通有 分別與容納部分22a的開口部分對應的孔22b。端面部分22A構(gòu)造成 與從圓錐形頂點側(cè)到底側(cè)的方向相交并沿著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)方向連 續(xù)。在端面部分22A中形成有凹槽部分24，以便連接每對相鄰地設 置的一個孔22b和另一個孔22b。由于設置有凹槽部分24，如圖6所示，與共鳴頻率有關的管長 L縮短到L'。因此，由表達式(2)清楚地看出，如圖7所示，與容 納部分22a相關的共鳴頻率可以比不設置凹槽部分24的情況高。因 此，即使電動機3以最高速度(15000rpm)旋轉(zhuǎn)，由于禍流發(fā)生頻 率沒有達到共鳴頻率，因此可以抑制所謂嘯聲的產(chǎn)生。作為第二實施例的修改例，如圖8所示，可以使用構(gòu)造成具有 通孔32c的轉(zhuǎn)子30，該通孔32c開通凹陷部分33的內(nèi)周面并連通凹 陷部分33和容納部分22a的內(nèi)部。在這種構(gòu)造中，如圖9所示，也 可以使與共鳴頻率相關的管長L縮短到L"。這樣，與第二實施例相 同，在根據(jù)修改例的轉(zhuǎn)子30中，由于渦流發(fā)生頻率沒有達到共鳴頻 率，因此可以抑制所謂嘯聲的產(chǎn)生。在第二實施例及其修改例中，在容納部分上形成凹槽或通孔。 然而，由于沒有在環(huán)形部分的外周部分上形成通孔等，因此即使在進 行分離操作時樣品容器15破損的情況下，也可以防止樣品排出到轉(zhuǎn) 子外部。根據(jù)本發(fā)明的離心機和離心機轉(zhuǎn)子不限于上述實施例，并且可 以在權利要求書所述的范圍內(nèi)以各種方式進行修改和改進。例如，雖然在第一實施例中設置了凸部分以增加端面部分和空氣之間的摩擦 程度從而減小相對速度，但是可以通過設置凹部分來增加端面部分和 空氣之間的摩擦程度。凹部分可以構(gòu)造成像第二實施例中所示的凹槽 部分24 —樣或者僅僅是如下通孔每一個通孔都在端面部分處開通 并在彼此相鄰設置的一個容納部分和另一個容納部分之間形成。本申請基于2007年3月20日提交的日本專利申請No. 2007-072972并要求其優(yōu)先權；該日本專利申請的全部內(nèi)容通過引用 并入本文。
權利要求
1.一種離心機轉(zhuǎn)子，包括環(huán)形部分，所述環(huán)形部分具有多個容納部分，每個容納部分都保持用于容納待分離樣品的樣品容器，所述環(huán)形部分設置有端面部分，所述容納部分的孔在所述端面部分上開通并沿著所述環(huán)形部分的圓周方向排列，其中，在所述端面部分上，在相應的每對相鄰孔之間設置有凹部分。
2. 根據(jù)權利要求1所述的離心機轉(zhuǎn)子，其中， 所述凹部分由用于連通相鄰孔的凹槽部分構(gòu)成。
3. —種離心機轉(zhuǎn)子，包括環(huán)形部分，所述環(huán)形部分具有多個容納部分，每個容納部分都 保持用于容納待分離樣品的樣品容器，所述環(huán)形部分設置有端面部 分，所述容納部分的孔在所述端面部分上開通并沿著所述環(huán)形部分的 圓周方向排列，其中，所述環(huán)形部分形成為圓錐形并設置有凹陷部分，所述凹陷部分 的側(cè)壁由所述環(huán)形部分形成，所述環(huán)形部分還設置有通孔，所述通孔 開通所述凹陷部分的內(nèi)周面并連通所述凹陷部分和所述容納部分的 內(nèi)部。
4. 一種包括根據(jù)權利要求1所述的離心機轉(zhuǎn)子的離心機。
5. —種包括根據(jù)權利要求3所述的離心機轉(zhuǎn)子的離心機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種離心機轉(zhuǎn)子，所述離心機轉(zhuǎn)子包括具有多個容納部分的環(huán)形部分，每個容納部分都保持用于容納待分離樣品的樣品容器，所述環(huán)形部分設置有端面部分，所述容納部分的孔在所述端面部分上開通并沿著所述環(huán)形部分的圓周方向排列。在所述端面部分上，在相應的每對相鄰孔之間設置有凹部分。
文檔編號B04B5/02GK101269355SQ20081008556
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月19日 優(yōu)先權日2007年3月20日
發(fā)明者根本建一, 楠元昭二, 清水雄貴 申請人:日立工機株式會社