特許 7631541 ロータ及びそれを用いた遠心機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-07

(45)【発行日】2025-02-18

(54)【発明の名称】ロータ及びそれを用いた遠心機

(51)【国際特許分類】

   B04B 1/02 20060101AFI20250210BHJP

   B04B 7/12 20060101ALI20250210BHJP

【ＦＩ】

B04B1/02

B04B7/12

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023545579

(86)(22)【出願日】2022-08-30

(86)【国際出願番号】 JP2022032501

(87)【国際公開番号】W WO2023032944

(87)【国際公開日】2023-03-09

【審査請求日】2024-01-18

(31)【優先権主張番号】P 2021140741

(32)【優先日】2021-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】520276604

【氏名又は名称】エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】金濱 衛

(72)【発明者】

【氏名】小村 崇人

(72)【発明者】

【氏名】戸井 寛厚

(72)【発明者】

【氏名】福原 栄一

【審査官】奥隅 隆

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１３６６４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１３１８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９４７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２４１４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２１８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４３６１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０４Ｂ １／０２

Ｂ０４Ｂ ７／１２

Ｂ０４Ｂ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱状のコア本体と、前記コア本体の外周面から放射状に突出するように前記コア本体に装着された複数のフィンと、を具備するコアと、前記コアを囲む筒状のロータボディとを備え、回転軸方向の両端側の間で前記コア本体と前記ロータボディ内に試料が流される構成とされたロータが、前記回転軸の周りで回転する遠心機用のロータであって、
前記フィンは前記コア本体に対して着脱可能であって、
前記フィンとして、前記コア本体の外周面よりも径方向外側に突出する部分の周方向幅が異なるものを複数種準備し、
複数種の前記フィンのいずれかを選択して前記コア本体に装着することによって、前記コア本体と前記ロータボディ間に画定される遠心分離空間の容積を変えられるようにしたことを特徴とするロータ。

【請求項2】

前記コア本体は円柱状であって、前記コア本体の外周面の周方向に等間隔で複数のフィン装着溝が形成され、
前記フィン装着溝は、前記ロータの回転軸と平行方向に前記コア本体の上端から下端まで連続して形成され、
前記フィンは、前記フィン装着溝に対応する形状の取付部と、前記フィン装着溝の開口面よりも径方向外側に突出する突出部により形成され、
前記突出部の周方向幅は、前記フィン装着溝の幅よりも大きくなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のロータ。

【請求項3】

前記突出部は、前記コア本体の外周面と接する内周面と、前記ロータボディの内周面と接する外周面を有して形成され、それぞれの前記フィンの外周面の面積は、前記フィン装着溝の開口面積よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のロータ。

【請求項4】

遠心分離される試料は、前記ロータの回転中に回転軸方向における一方の側から前記ロータボディ内に注入され、他方の側から排出される構成であり、
前記ロータの分解時において、前記フィンと前記コア本体は前記ロータボディから取り外し可能とされることを特徴とする請求項３に記載のロータ。

【請求項5】

前記フィンの選択にかかわらず、前記ロータボディ内と前記コアとの空間（流路）の径方向の距離は一定であることを特徴とする請求項１に記載のロータ。

【請求項6】

前記コア本体と前記フィンは、合成樹脂製又は金属製であり、前記フィンの比重は前記コア本体の比重よりも小さくなるように構成されることを特徴とする請求項４に記載のロータ。

【請求項7】

前記フィンの密度は、１．２ｇ／ｃｍ^３未満であり、
前記試料を前記ロータ内に流しながら遠心分離をおこなうと、前記フィンは、前記試料との密度差によって回転軸に近づく方向に移動することを特徴とする請求項６に記載のロータ。

【請求項8】

試料を分離するための円筒状のロータと、該ロータが収納される遠心室と、
前記ロータを回転させる駆動手段と、前記ロータの回転中に前記ロータに試料を連続的に供給および排出する試料ラインを備え、
前記ロータは、円筒形のロータボディと、前記ロータボディに配置することで前記試料の経路を形成するコア本体と、前記試料を分離するためであって前記ロータボディの内部を複数の空間に仕切るために前記コア本体に着脱可能とされる複数のフィンにより構成された遠心機において、
前記コア本体には前記フィンを取り付けるためのフィン装着溝が複数形成され、
前記フィンは、前記フィン装着溝に対応する形状の取付部と、前記フィン装着溝よりも径方向外側に突出する突出部を含んで形成され、
周方向に見て前記突出部が前記フィン装着溝の形成範囲内に収まる第１のフィンと、前記突出部が前記フィン装着溝の形成範囲内から前記ロータの周方向に延在する第２のフィンを有し、
前記第１のフィン又は前記第２のフィンのいずれかを前記コア本体に装着することによって、前記コア本体と前記ロータボディとの間の遠心分離空間の容積を切り替えることを特徴とする遠心機。

【請求項9】

前記第２のフィンの前記突出部は、外面が前記ロータボディの内径とほぼ等しい外径を有する円弧面を有し、前記突出部の内面が前記コア本体の外面に接触する円弧面にて形成され、前記第２のフィンの密度は、前記コア本体の密度よりも小さくなるように構成したことを特徴とする請求項８に記載の遠心機。

【請求項10】

請求項１から７のいずれか一項に記載の前記ロータと、該ロータが収納される遠心室と、前記ロータを駆動する駆動部と、前記ロータの回転中に前記ロータに試料を連続的に供給および排出する試料ラインと、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、ロータの回転中に試料を流して液体試料中の粒子をロータ内で遠心分離する遠心機に関する。

【背景技術】

【0002】

遠心機は、通常の重力場では沈降しないもしくは沈降しにくい粒子を遠心力によって分離するもので、分離対象には例えばウィルスや菌体などが含まれる。ウィルスや菌体は、薬品やワクチンなどの製造にとっては欠かせない原料であり、これらの製造過程において原料を分離精製する設備としていわゆる連続遠心分離機が広く使用される。連続遠心分離機は、高速回転するロータに、試料を連続的に供給可能とするための試料供給部を有する。試料供給部は、試料を供給するための送液ポンプを有し、制御装置による制御によってロータの回転中に試料をロータの流入口から内部に連続的に供給し、ロータの排出口から排出させる。

【0003】

遠心機においては、ロータを回転させるモータの回転速度（回転数：ｒｐｍ）が定められ、ロータに試料が導入された状態で、定められた時間だけこの回転数でロータを回転させることにより、ロータ内部の試料に強い遠心力が加わる。この際の加速度（遠心加速度）は、重力加速度Ｇを単位として数万Ｇ以上となる場合もあり、ロータの回転速度を高速とするため、ロータは、真空排気されたロータ室に設けられる場合が多い。遠心分離処理後には、試料は密度に応じて分離される。

【0004】

こうした遠心機を用いて、例えばワクチンの原料となる試料を遠心分離処理する場合は、遠心分離を行った後に所望の密度に対応した部分が選択的に抽出される。このような連続遠心分離機の構成は、例えば特許文献１に記載されている。ここで図１０を用いて特許文献１にて開示される従来のロータのコア本体３３１の形状を説明する。図１０（Ａ）は、コア本体３３１とフィン３４０の上面図である。特許文献１の連続遠心分離機では、ロータボディ３１１（符号は（Ｂ）参照）とコア本体部との間の固着を抑制する目的において、コア本体３３１とは別体にフィン３４０を別体式で構成し、各フィン３４０がコア本体３３１に装着されるようにした。フィン３４０を装着した後の形状は、特許文献１よりも従前の遠心機のロータコアの形状と同様の外観であり、コア本体にフィンが一体成形された形状と同じになる。コア本体３３１には、フィン装着溝３３７が形成される。フィン３４０は、フィン先端部３４２を有し、フィン基部３４１がフィン装着溝３３７に挿入するようにして取り付けられ、径方向にわずかに移動可能とした。

【0005】

図１０（Ｂ）はロータが高速回転している時のフィン３４０の状態を示す図である。遠心分離処理時には、ロータボディ３１１が遠心力によってわずかに膨らむが、同時にフィン３４０も遠心力によって外側に移動するため、フィン先端部３４２の先端（径方向外周面）はロータボディ３１１の内面に当接した状態となる。このときのフィン３４０の可動範囲３４５は、例えば０．１ｍｍ～０．５ｍｍ程度である。フィン先端部３４２の先端部とロータボディ３１１の内面との間に沈殿物Ｐが入り込むことはなく、各遠心分離空間Ｓはフィン３４０によって密封された状態が維持され、分離空間Ｓ中の試料（液体）における乱流の発生が抑制される。

【0006】

この状態からロータの回転が停止した図１０（Ｃ）の状態において、ロータボディ３１１は図１０（Ｂ）の状態からわずかに収縮するが、この収縮の際にフィン３４０は、フィン先端部３４２がロータボディ３１１の内面と当接しながら内側に移動することになる。この結果、遠心分離処理時から処理終了時にかけて、フィン３４０の先端部とロータボディ３１１の内面とが接する状態が維持される。ロータの分解時において、フィン３４０は回転軸線方向（上下方向）で移動可能である。従って、遠心分離運転の終了後に、遠心分離空間Ｓ内において沈殿物Ｐが分離された後の試料（液体）を試料の導入と逆の手順で抜き取り、ロータを分解する。この分解時に、ロータの下側ロータカバー（図示せず）を取り外し、ロータボディ３１１にコア本体３３１が装着された状態で、ユーザはフィン３４０を下側に移動させてコア本体３３１からフィン３４０を抜き取ることができる。その後、コア本体３３１と上側ロータカバーを分離し、ロータを容易に分解することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１７－１３１８７３号公報

【文献】特開２００６－４３６１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

連続遠心分離機では、製造用連続遠心分離の最適条件を求めるための予備試験を、実際の製造用連続遠心分離機の一部を変更してスケールダウンすることによって実現する場合がある。その場合、分離する試料（サンプル）量に応じて、コア又は遠心機を複数用意する必要があり、導入コストや、複数の遠心機の設置場所を準備する必要があった。また特許文献２の技術では、ロータボディの内部に収容される標準的なコア本体に加えて、小容量のコア本体を準備するようにしている。しかしながら、小容量のコア本体を準備することはコストアップの要因になる上に、小容量のコア本体を準備したとしても、少量の試料を分離するコア（予備試験用のコア）と、容量の多い試料を分離するコア（製造用のコア）とで、流路の半径方向の深さが異なっている場合では、試料の分離にかかる時間が異なってくるため、試料をロータ内に送り込む流量を調整する必要がある。また、少量の試料を分離するコア（予備試験用のコア）の運転条件をもとに、容量の多い試料を分離するコア（製造用のコア）で運転条件を計算によって求めるようにしているが、場合によっては運転条件の微調整が必要になり、最適な条件を求めるのに手間がかかっていた。

【0009】

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、コア本体のフィン部を着脱可能に構成すると共に、装着するフィンの大きさによって遠心分離空間の容量を段階的に切り替え可能にした遠心機用のロータ、及びそれを用いた遠心機を提供することにある。
本発明の他の目的は、遠心運転条件を同じ状態を維持しつつ遠心分離空間の容量変更を可能とした遠心機用のロータ、及びそれを用いた遠心機を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、共通のロータボディと、共通のコア本体を用いながら簡易な手法にて遠心分離空間の容量の変更を可能とした遠心機用のロータ、及びそれを用いた遠心機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば、柱状のコア本体と、コア本体の外周面から放射状に突出するようにコア本体に装着された複数のフィンと、を具備するコアと、コアを囲む筒状のロータボディとを備え、回転軸方向の両端側の間でコア本体とロータボディ内に試料が流される構成とされたロータが、回転軸の周りで回転する遠心機用のロータにおいて、フィンはコア本体に対して着脱可能であって、フィンとして、コア本体の外周面よりも径方向外側に突出する部分の周方向幅が異なるものを複数種準備した。ユーザは、ロータの分解時に、複数種のフィンのいずれかを選択してコア本体に装着することによって、コア本体とロータボディ間に画定される遠心分離空間Ｓの容積を、通常の大きさだけでなく、容積を小さくして小容量の遠心分離に対応できるようにした。ロータのコア本体は略円柱状であって、コア本体の外周面の周方向に等間隔で複数のフィン装着溝が形成される。フィン装着溝は、ロータの回転軸と平行方向にコア本体の上端から下端まで連続して形成される。このフィンは、フィン装着溝に対応する形状の取付部と、フィン装着溝の開口面よりも径方向外側に突出する突出部により形成され、突出部の周方向幅は、フィン装着溝の幅よりも大きくなるように形成される。

【0011】

本発明の他の特徴によれば、フィンの突出部は、コア本体の外周面と接する内周面と、ロータボディの内周面と接する外周面を有して形成され、フィンのそれぞれの外周面の面積は、フィン装着溝の開口面積よりも大きくなるように構成される。遠心機における遠心分離される試料は、ロータの回転中に回転軸方向における一方の側からロータボディ内に注入され、他方の側から排出される構成であり、ロータの分解時において、フィンとコア本体はロータボディから取り外し可能とされる。また、ユーザが選択したフィンにかかわらず、ロータボディ内とコアとの遠心分離空間Ｓの径方向の距離は一定であるので、フィンを変更しても試料に加わる遠心加速力などの変化がなく、遠心分離条件が一定に保たれる。尚、コア本体とフィンは、合成樹脂製又は金属製であり、フィンの密度はコア本体の密度よりも小さくなるように構成される。例えば、フィンの密度は、１．２ｇ／ｃｍ^３未満として密度勾配液の最大密度よりも小さく設定すれば、試料をロータ内に流しながら遠心分離をおこなうと、フィンは、試料との密度差によって回転軸に近づく方向に移動する。

【0012】

本発明のさらに他の特徴によれば、試料を分離するための円筒状のロータと、該ロータが収納される遠心室と、ロータを回転させる駆動手段と、ロータの回転中にロータに試料を連続的に供給および排出する試料ラインを備えた遠心機用のロータにおいて、ロータは、円筒形のロータボディと、ロータボディに配置することで試料の経路を形成するコア本体と、試料を分離するためであってロータボディの内部を複数の空間に仕切るためにコア本体に着脱可能とされるフィンにより構成される。コア本体にはフィンを取り付けるためのフィン装着溝が形成される。フィンは、フィン装着溝に対応する形状の取付部と、フィン装着溝よりも径方向外側に突出する突出部を含んで形成され、突出部がフィン装着溝の形成範囲よりもロータの周方向に延在させることによって、コア本体とロータボディとの間の遠心分離空間の容積を変更することが可能となる。フィンの突出部は、外面がロータボディの内径とほぼ等しい外径を有する円弧面を有し、突出部の内面がロータボディの外面に接触する円弧面にて形成され、フィンの密度は、コア本体の密度よりも小さくなるように構成した。このようなロータを用いて、ロータを駆動する駆動部を有する連続遠心機を構成した。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ロータコアの本体部（コア本体）に、羽根部（フィン）を着脱できるように構成すると共に、通常の羽根部と、遠心分離空間を通常より小さくするための羽根部を準備した。ユーザは本体部に装着する羽根部を交換することで、分離空間の径方向の距離を変えることなく、遠心分離空間（分離室）の流路面積を変えることで分離空間（分離室）の体積を変えることができる。この結果、一度の遠心分離運転の処理容量の変化に柔軟に対応でき、例えば、小容量の試験的な連続遠心分離から、大容量の生産用の連続遠心分離までに対応できるので、コア本体や、ロータを複数準備しなくても済むことになる。また、ロータコアの本体部（コア本体）の径方向の寸法を変えることなく、羽根部の差替えだけで流路容積を変更できるので、遠心条件が同一のままで試料の容量変更にも柔軟に対応できる。このように、少量の実験用試料で最適な運転条件を導き、運転条件を変えることなく生産用の試料（大容量）を分離することができる。この結果、一度の遠心分離運転の処理容量の変化に柔軟に対応でき、例えば、試験的な分離から生産用の分離まで対応できるので、コアや連続遠心機本体を複数台準備しなくても済む。また、ロータコアの本体部（コア本体）の径方向の寸法を変えることなく、羽根部の差替えだけで流路面積を変更することができるので、試料の容量変更によって遠心条件が変わってしまう虞を排除できる。このように、少量の実験用試料で最適な運転条件を導き、運転条件を変えることなく生産用の試料（大容量）を分離することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施例に係る遠心機１の全体を示す斜視図である。

【図2】図１の遠心分離部１００の詳細構造を示す断面図と、試料ラインの配管図である。

【図3】図１のロータ１０の縦断面図である。

【図4】図３のＡ－Ａ部の断面図であり、（Ａ）はコア本体３１に標準的なフィン４０を取り付けた状態の断面図であり、（Ｂ）はコア本体３１へ取り受けるフィン４０又はフィン５０の取り付け方法を説明するための図であり、（Ｃ）はコア本体３１に小容量対応のフィン５０を取り付けた状態のＡ－Ａ部の断面図である。

【図5】（Ａ）は本実施例のコア本体３１に、小容量対応のフィン５０を取り付けた状態の上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図であり、（Ｃ）はコア本体３１に、中容量対応のフィン６０を取り付けた状態の部分上面図である。

【図6】（Ａ）は図４で示した標準的なフィン４０の全体形状を示す斜視図であり、（Ｂ）は図４で示した小容量用のフィン５０の全体形状を示す斜視図であり、（Ｃ）は小容量用のフィン５０にてロータを高速回転させた状態を説明するための水平断面図（模式図）である。

【図7】本実施例の第１の変形例に係る小容量用のフィン７０を示す図であり、（Ａ）は水平断面図であり、（Ｂ）は全体を示す斜視図である。

【図8】本実施例の第２の変形例に係る小容量用のフィン８０を示す図であり、（Ａ）は水平断面図であり、（Ｂ）は全体を示す斜視図である。

【図9】本発明の第２の実施例に係るロータ１０Ａの鉛直断面図である。

【図10】（Ａ）は従来のロータのコア本体３３１の形状を示す上面図であり、（Ｂ）はロータが高速回転している時のフィン３４０の状態を示す図であり、（Ｃ）はロータが減速して停止する際のフィン３４０の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0015】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

【0016】

図１は、本実施例に係る遠心機（連続遠心分離機）１の全体を示す斜視図である。図１に示されるように遠心機１はロータ１０の回転中において外部から試料をロータ１０の内部に連続的に供給し、排出させることができるものであり、ワクチン製造工程などにおいて広く使用される。遠心機１は、遠心分離部１００と制御装置部２００の２つの主要部分から構成される。遠心分離部１００と制御装置部２００との間は配線・配管群２５０で接続される

【0017】

遠心分離部１００は、遠心室となる円筒状のチャンバ１０１と、チャンバ１０１を支持するベース１１０と、チャンバ１０１の内部に出し入れ自由に収容されて高速回転するロータ１０と、チャンバ１０１の上側に配置されてロータ１０を吊り下げた状態でこれを回転駆動する駆動部１３０と、チャンバ１０１の下側に取り付けられる下側回転支持部１４０と、駆動部１３０を上下および前後方向に移動させるためのリフト１６０及びアーム１６１と、ロータ１０に試料又は滅菌液を連続的に供給・排出する試料ライン（図２で後述）を有して構成される。ロータ１０は、円筒形のロータボディ１１と、ロータボディ１１の上側にねじ込み式で取り付けられる上側ロータカバー１９と、ロータボディ１１の下側にねじ込み式で取り付けられる下側ロータカバー２４を含んで構成される。下側ロータカバー２４には、ロアシャフト１４１が接続され、これらにより高速回転する回転容器が構成される。

【0018】

ロータ１０は高速で回転駆動されるため、運転時の大気との風損や摩擦熱による発熱を抑える目的で遠心分離運転中はチャンバ１０１の内部を減圧された状態に保たれる。ロータ１０が収納されるチャンバ１０１の内部を減圧された状態にするために、チャンバ１０１内の空気を排出する図示しない排出口がチャンバ１０１の胴部に形成され、図示しない真空ポンプが接続される。チャンバ１０１は複数のボルト１１１でベース１１０に固定され、ベース１１０は複数のボルト１１２により床面に固定される。

【0019】

制御装置部２００には、チャンバ１０１内部の遠心室全体を冷却するための図示しない冷却装置と、チャンバ１０１内部の遠心室を減圧された状態にするための図示しない真空ポンプと、ロータ１０を所定の場所に移動させるリフト１６０及びアーム１６１を駆動する図示しないリフト駆動装置と、ロータ１０を駆動制御する図示しない制御装置が収容される。制御装置は、図示しないマイクロコンピュータ、記憶装置を含んだ電子回路で構成され、ロータ１０の回転制御を行うと共に、遠心機１に含まれる機器の全体の制御を行なう。制御装置部２００の上部には、ユーザが情報を入力するための入力部と、ユーザへ運転状況等の表示を行う表示部の機能を兼ねた操作パネル２０５が配置される。操作パネル２０５としては、例えばタッチセンサ式の液晶ディスプレイ装置を用いることができ、図示しないスピーカー等の音声出力部も併せて設けられる。

【0020】

図２は図１の遠心分離部１００の詳細構造を示す断面図である。チャンバ１０１は、その内部に駆動部１３０に吊り下げられたロータ１０が収容され、ロータ１０の周囲を覆うようにエバポレータ（図示せず）が設置される。エバポレータは冷媒ガスを循環させる銅配管で構成され、これによってチャンバ１０１の内部を設定された温度で冷却する。

【0021】

駆動部１３０は、図示しないモータを含んで構成される。遠心分離を行なう際は、ロアシャフト１４１側から試料をロータ１０の内部に注入し、ロータ１０内に導入された試料は、後述するコア３０によって高遠心力場（後述する遠心分離空間Ｓ）へ移動されて沈殿物と上清とに分離され、上清（廃液）は、アッパーシャフト１３１の試料通過孔から排出される。

【0022】

モータは、上下方向に延びる中空の回転軸（アッパーシャフト１３１）を有し、アッパーシャフト１３１の下端側はナット１３２によって上側ロータカバー１９が固定され、ロータ１０は駆動部１３０から吊り下げられる形で回転する。下側ロータカバー２４には回転軸部であるロアシャフト１４１がナット１４２によって取り付けられる。アッパーシャフト１３１とロアシャフト１４１のそれぞれの回転軸の中心には、上側通路および下側通路である貫通孔（試料通過孔）が貫通しており、これらの試料通過孔は、上側ロータカバー１９および下側ロータカバー２４のそれぞれに形成された試料通過孔に連通する。駆動部１３０に含まれるモータの駆動によってアッパーシャフト１３１が高速回転することにより、アッパーシャフト１３１に取り付けられるロータ１０がロアシャフト１４１とともに高速回転する。ロータ１０に付随して回転するロアシャフト１４１は、下側回転支持部１４０により軸支される。下側回転支持部１４０はベース１１０のチャンバ１０１と当接する位置に固定される。

【0023】

試料は試料タンク１７１から供給され、下側接続パイプ１７２、送液ポンプ１７３、質量流量計１７５、下側回転支持部１４０、ロアシャフト１４１を通ってロータ１０の内部に流入する。試料タンク１７１に試料が入れられ、送液ポンプ１７３を稼働させて下側接続パイプ１７２からロアシャフト１４１を通ってロータ１０への試料供給が開始されると、次第にロータ１０内が試料によって満たされる。ロータ１０内が試料で一杯になるとオーバーフローした液体がアッパーシャフト１３１、駆動部１３０を通過して上側接続パイプ１８２へと送出され、上清回収タンク１８１に排出される。これら試料のロータ１０内部への注入は、図示しない制御装置によって送液ポンプ１７３を制御することで調整される。

【0024】

ロータ１０の高速回転によって遠心分離され、分離された試料の上清は、アッパーシャフト１３１、駆動部１３０を通り、上側接続パイプ１８２に流れて質量流量計１８５を通過して上清回収タンク１８１に回収される。本実施例では、ロータ１０の下側から試料を注入して、上側から上清を排出するように試料ラインを構成したので、下側接続パイプ１７２が試料の供給ラインとなり、上側接続パイプ１８２が上清の排出ラインとなる。下側接続パイプ１７２は試料タンク１７１から下側回転支持部１４０との間を接続するものであって、その経路中には送液ポンプ１７３と供給側の質量流量計１７５が設けられる。上側接続パイプ１８２は、駆動部１３０のアッパーシャフト１３１と上清回収タンク１８１の間を接続するものである。

【0025】

送液ポンプ１７３は、制御装置から電気的に送出又は停止の制御が行われる試料供給手段であって、例えばモータ駆動による流体ポンプである。質量流量計１７５としては、例えばインライン型のコリオリ式質量流量計を用いることができ、下側接続パイプ１７２に流れる試料の質量流量を測定して、その値に対応する信号を制御装置に出力する。質量流量計１８５は、上側接続パイプ１８２に流れる試料の質量流量を測定して、その値に対応する信号を制御装置に出力するものであって、質量流量計１８５と質量流量計１７５は同一の計測機を用いることができ、それら出力は制御装置に送出される。尚、試料ラインを構成する下側接続パイプ１７２や上側接続パイプ１８２の配管方法や、用いられる試料タンクや上清タンク等の配置や接続等は任意であり、遠心分離を行う試料によっては、上側接続パイプ１８２からロータ１０に試料を供給し、下側接続パイプ１７２から廃液を回収するように構成するようにしても良い。

【0026】

図３は図１に示すロータ１０の縦断面図である。ロータ１０は、ロータボディ１１、コア本体３１、フィン４０、上側ロータカバー１９、下側ロータカバー２４によって主に構成される。円筒形のロータボディ１１の内側であって、回転軸線Ａ１と同軸となるように、円柱状のコア３０が配置される。コア３０はロータボディ１１に対して軸方向に出し入れ可能に構成され、ロータボディ１１の内部に注入された試料を高遠心力場に導入するためのものである。ロータボディ１１の上側の開口付近には雌ねじ部１２が形成され、上側ロータカバー１９の開口付近には雄ねじ部２２が形成され、雄ねじ部２２と雌ねじ部１２が螺合することにより、上側ロータカバー１９はロータボディ１１に対して固定される。上側ロータカバー１９とロータボディ１１の上側開口との間にはＯリング１３が介在される。同様にして、ロータボディ１１の下側の開口付近には雌ねじ部１４が形成され、下側ロータカバー２４の開口付近には雄ねじ部２８が形成され、雄ねじ部２８と雌ねじ部１４が螺合することにより、下側ロータカバー２４はロータボディ１１に対して固定される。下側ロータカバー２４とロータボディ１１の下側開口との間にはＯリング１５が介在される。このように、円筒形のロータボディ１１の上側と下側が、ロータカバー（１９、２０）にて閉鎖されることにより上側ロータカバー１９とロータボディ１１の間、及び下側ロータカバー２４とロータボディ１１の間は密封される。

【0027】

上側ロータカバー１９の回転軸線Ａ１上には、上方に突出する円筒状の突起部２０が形成される。突起部２０の外周面には雄ねじ部２０ａが形成され、回転軸線Ａ１上には上面から軸方向に延在する流路２３ａが形成される。流路２３ａは、アッパーシャフト１３１のナット１３２の内周側に形成される雌ねじと螺合することにより、ロータ１０からアッパーシャフト１３１へ試料を連続的に排出させる試料通路を画定する。流路２３ａは、上側ロータカバー１９に形成された凹部２０ｂに開口し、流路２３ａの下側は、斜め放射状に分かれて分岐する４本の分岐路２３ｂ（図では２本しか見えない）に接続される。分岐路２３ｂは、コア本体３１の嵌合孔３２と、嵌合軸２１との接続部に開口する。

【0028】

下側ロータカバー２４には、下方に突出する突起部２５が回転軸線Ａ１と同軸に形成される。突起部２５の外周面には雄ねじ部２５ａが形成され、突起部２５には下面から軸方向上に延在する流路２７ａが回転軸線Ａ１と同軸に形成される。流路２７ａは、ロアシャフト１４１のナット１４２の内周側に形成される雌ねじと螺合することにより、ロアシャフト１４１からロータ１０へ試料を連続的に注入させる試料循環通路を画定する。流路２７ａは、下側ロータカバー２４に形成された凹部２５ｂに開口し、上側部分であってロータ１０の内部空間には、斜め放射状に４本に分岐する分岐路２７ｂに接続する。分岐路２７ｂは、コア本体３１の嵌合孔３５と、下側ロータカバー２４に形成された嵌合軸２６との接続面付近に開口する。

【0029】

コア３０は中実の部材であって、下側ロータカバー２４に設けられているコア固定用の図示されていないピンがロータ本体のピン孔３４に挿入することで相対回転しないようにして固定される。また、コア３０は、ロータボディ１１の内部空間の径方向外側部分において、遠心分離運転に使用する分離空間Ｓを形成すると共に、周方向に区画された複数の分離空間Ｓ１～Ｓ６（符号は後述の図４を参照）を画定するための仕切り部材として機能する。本実施例のコア３０は合成樹脂製であって、コア本体３１の外周面から内側に窪むように形成されたフィン装着溝３７に６つのフィン４０が装着される。フィン装着溝３７は、コア３０の回転軸線Ａ１方向の大きさと同じに形成され、回転軸線Ａ１と平行方向に向けてコア本体の上端から下端まで連続的に、また、回転軸線Ａ１方向の断面形状が、上下両端部付近を除いてほぼ同一断面形状にて形成される。フィン４０の形状は図４及び図５を用いて後述する。

【0030】

図４は、図３のＡ－Ａ部の断面図である。この断面位置では、コア本体３１とフィン４０は上面図に相当する。また、図３のＡ－Ａ部では外周側は上側ロータカバー１９が相当するが、断面形状が同じであるので、説明の都合上、コア本体３１の外側にロータボディ１１があるとして説明する。コア３０は、円柱状のコア本体３１と、回転軸線Ａ１（中心軸）を中心とした径方向でコア本体３１から外側に放射状に突出するように延伸する複数のフィン４０で構成されている。これにより、図４に示されるように、ロータボディ１１の内側には、６つのフィン４０で分離された６つの分離空間Ｓ（Ｓ１～Ｓ６）が形成される。コア本体３１の上面には、円環状の溝部２３ｃと、溝部２３ｃから径方向外側向けて直線状に延びる６本のガイド溝３３が形成される。ガイド溝３３は、上面３１ａを溝の幅とほぼ同じ深さの凹部として形成したものである。溝部２３ｃの外周側において、ガイド溝３３が形成される部分以外のコア３０の上面３１ａは、上側ロータカバー１９の内側壁面（下面）と良好に接触するので、ガイド溝３３の凹部と上側ロータカバー１９の下面により細長い流路を形成される。つまり、ガイド溝３３は、ドーナツ状の空間となる溝部２３ｃから分離空間Ｓ１～Ｓ６の上端付近を接続するための管路（流路）となる。

【0031】

上側ロータカバー１９の回転軸線を含む領域の下面側には下側に突出する嵌合軸２１（図３参照）が設けられる。コア本体３１の上側には嵌合軸２１と嵌合する嵌合孔３２が設けられ、嵌合軸２１と嵌合孔３２を、嵌合させる。ここでは図示していないが、コア本体３１の下端面にもガイド溝３３と同様の６本のガイド溝３８が形成される。それぞれのガイド溝３８は、コア本体３１の上面３１ａの形状と同一であり、６つの遠心分離空間Ｓ１～Ｓ６の下端部に接続される。下側ロータカバー２４の上側には上側に突出する嵌合軸２６（図３参照）が設けられ、コア本体３１の下側に形成された嵌合孔３５（図３参照）と嵌合する。このようにして、上側ロータカバー１９、コア３０（コア本体３１）、下側ロータカバー２４は連結するように固定され、駆動部１３０によってロータ１０が一体に駆動される。

【0032】

以上のように、コア３０とロータボディ１１によって画定される遠心分離空間Ｓは、周方向（回転方向）に等間隔でフィン４０が設けられるために、遠心分離空間Ｓが複数の空間Ｓ１～Ｓ６に区画されることにより、遠心分離される試料に乱流が発生することが抑制される。仮に、遠心分離空間Ｓ（Ｓ１～Ｓ６）を連続空間として、いわゆるドーナツ状の空間にすると、ロータ１０の加減速時の加速や減速によって、試料が遠心分離空間Ｓ内で周方向に回って対流する虞が高くなる。その対流を防ぐために周方向に等間隔でフィン４０が設けられ、遠心分離空間をＳ１～Ｓ６の６つに区画している。

【0033】

図４（Ｂ）は、コア本体３１にフィン４０又はフィン５０のいずれかを取り付ける状態を示している。コア本体３１の周方向の６箇所には、フィン装着溝３７が形成される。フィン装着溝３７はコア本体３１の外周面から回転軸線Ａ１方向に窪む溝であって、回転軸線Ａ１と平行にコア本体３１の上部から下部まで連続して形成される。フィン装着溝３７には、壁面が平行、又は、ほぼ平行に形成された２つの側壁面３７ｂ、３７ｃが形成される。２つの側壁面３７ｂ、３７ｃの回転軸線Ａ１に近い側に底面３７ｄが形成され、底面３７ｄと反対側がフィン装着溝３７の開口面３７ａになっている。フィン装着溝３７は、回転軸線Ａ１を中心とした周方向で見た際に、隣接する２つのガイド溝３３の径方向外側開口の中間位置に形成される。従って、ガイド溝３３の数（＝６）と、フィン装着溝３７の数（＝６）は同数となる。フィン４０とフィン５０は、いずれか一方がフィン装着溝３７に装着される。フィン４０は、従来と同じ形式のコアを実現するもので、コア本体３１にフィン４０が取り付けられた状態においては、コア本体と一体成形にて製造される従来形式のコアと同じ外観形状となる。この遠心機におけるコア３０以外の構成は、従来のフィンまで一体化されたコアを有する遠心機１と同じである。このため、上記のコア３０を、従来の遠心機１の一体型コア（図示せず）から変更することで、本願発明が実現できることになる。

【0034】

コア本体３１は、合成樹脂の一体成形で製造され、例えば、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ：ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｅｔｈｅｒ）にて製造される。フィン４０も同様に、変性ポリフェニレンエーテル等の合成樹脂の一体成形で構成される。フィン４０は、取付部４１と突出部４２の２つの部分を有する。取付部４１は、コア本体３１のフィン装着溝３７内に嵌合される部位であり、フィン装着溝３７の周方向幅とほぼ同じ幅（但し、フィン装着溝３７に挿入できる程度にわずかに小さい幅）を有する。突出部４２は、コア本体３１の円筒形の外縁部から、径方向外側に突出する部位である。突出部４２の断面形状は、取付部４１から先端（径方向外側）に向かうにつれて周方向の厚さが小さくなる先細りの形状である。

【0035】

フィン５０は、本発明の実施例において新たに準備されるフィンであり、フィン４０と同様に、取付部５１と突出部５２により形成される。フィン５０も変性ポリフェニレンエーテル等の合成樹脂の一体成形にて製造できる。取付部５１の形状は、フィン４０の取付部４１の形状と同一であり、フィン装着溝３７による窪み内に全体が挿入されるような形状である。突出部５２は、コア本体３１の外周面やフィン装着溝３７の開口面３７ａから径方向外側に突出している部分であり、円筒形の遠心分離空間の一部を、角度にして約２０度分だけ回転軸線Ａ１と概ね平行に切り出したような形状である。突出部５２の回転方向（周方向）の長さは、フィン装着溝３７の幅よりも大きくなるように形成され、フィン５０の外周面の面積は、フィン装着溝３７の開口面３７ａの面積よりも十分大きくなる。

【0036】

突出部５２によって遠心分離空間の一部が占められるために、利用できる遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６の容積を小さくすることができる。フィン５０を取り付ける際には、装着済みのフィン４０をコア本体３１からすべて取り外して、取り外されたフィン装着溝３７に６つのフィン５０を取り付ける。ここでは、異なるフィンを混在させてコア本体３１に取り付けるのではなく、同一サイズのフィン（フィン４０又はフィン５０）を取り付けることが重要である。フィン４０又は５０によって画定される６つの遠心分離空間の容積を等しくする為である。フィン４０又はフィン５０は、取付部４１、５１をフィン装着溝３７にはめ込むだけで良く、ネジ止め等の別の固定部材を用いた固定を行っていない。ここではフィン装着溝３７にフィン４０、５０を装着した際に、取付部４１、５１とフィン装着溝３７との間に隙間ができるだけ生じないようにし、かつ、ユーザの手作業による装着及び取外しが可能なような程度の微少な隙間が生じる程度にフィン４０、５０が形成される。

【0037】

フィン４０又はフィン５０の装着及び取り外しは、ロータ１０を分解してコア３０をロータボディ１１から分離させた際に行われる。フィン４０、５０のコア本体３１への装着及び取り外しには、治具や工具は必要ない。よって、ユーザは、ロータ１０の分解・洗浄時に、フィン４０、５０の脱着を容易に行うことができる。また、フィン４０、フィン５０が分離式であることは、ロータ１０の洗浄時に有利である。

【0038】

図４（Ｃ）は、フィン４０の代わりにフィン５０を装着した状態を示す図であって、図４（Ａ）に対応する図である。図４（Ａ）、（Ｃ）で用いるコア本体３１は同一のものである。フィン５０の外周面は、ロータボディ１１の内周の大きさ（内径）とほぼ等しい外径を有する円弧面にて形成され、ロータボディ１１の内周壁面に対向するように接触する。図４（Ｃ）を見るとわかるように、遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６の各容積は、図４（Ａ）の遠心分離空間Ｓ１～Ｓ６の半分以下になるように大幅に減少する。フィン５０の突出部５２の周方向の大きさは任意に設定でき、その大きさによって遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６の各容積が決定される。

【0039】

コア本体３１は、フィン４０又はフィン５０のいずれか一方が取り付けられた後に、下側又は上側の開口からロータボディ１１の内部に挿入される。従って、この挿入が可能なように、即ち、フィン５０の外周面がロータボディ１１の内周壁面を摺動するような程度の大きさとなるように、フィン５０の形状を決定する。このような組み立て方法を採用することは、従来からのロータ１０の分解及び組み立て方法と同じであり、コア３０がさらにコア本体３１とフィン４０又は５０に分解可能になっただけの違いであるので、ユーザにとっても扱いやすい。

【0040】

以上、本実施例ではフィン４０の代わりにフィン５０を装着することにより、図４（Ａ）の遠心分離空間Ｓ１～Ｓ６の半分以下の小さい容積を有する遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６を形成できた。遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６は、周方向の長さが、遠心分離空間Ｓ１～Ｓ６よりも小さいものの、各遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６が、径方向に放射状に形成されるガイド溝３３の外側に形成される点と、遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６の内周壁及び外周壁の回転軸線Ａ１からの距離は、図４（Ａ）に示す通常の遠心分離空間Ｓ１～Ｓ６と同一である。つまり、フィン４０の突出部の周方向の長さを変更したフィン５０を使用することで、分離空間Ｓ１１～Ｓ１６（遠心場）の径方向の寸法を変えることなく流路断面積を変えることができる。従って、フィン４０を用いた遠心分離運転と、フィン５０を用いた遠心分離空間では、同一回転数ならば、試料に印加される遠心加速度が同一となるため、試料容量に応じて分離条件を変えることなく少量の試料を用いて運転条件の最適化を迅速に行うことができる。フィン５０の周方向に見た側壁は、内周側の占める角度θ_１が、外側（５５）の占める角度θ_２よりも小さくなるように形成される。

【0041】

図５（Ａ）は本実施例のコア本体３１に、本実施例に係るフィン５０を取り付けた状態の上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の部分図である。フィン５０の周方向に見た側壁となる端面５４ａ、５４ｂは、内周側の周方向に占める角度θ_１が１５度であるのに対して、外周側の周方向に占める角度θ_２が２０度となっている。つまり、遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６は、内周側の距離Ｄ１が外周側の距離Ｄ２よりも小さい形状とされ、内側から外側に向かうにつれて遠心分離空間が水平面状で広がるように形成される。この遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６の広がり形状は、大多数の試料を分離するに当たり有利である。尚、Ｄ_１、Ｄ_２の大きさの選定は任意であり、Ｄ_１≦Ｄ_２であれば好ましいものの、遠心分離を行う試料によっては、Ｄ_１＞Ｄ_２となるように形成するほうが適切な場合もあり得る。

【0042】

図５（Ｂ）に示すフィン５０は小容量対応のフィンである。フィン５０は、外周面５５の形状はロータボディ１１の内周壁の形状と相似である。フィン５０の内周面は、突出部５２を挟んで回転方向一方側の内周面５３ａ、他方側の内周面５３ｂが形成されるが、内周面５３ａ、５３ｄは、コア本体３１の外周面に良好に密着できるように、コア本体３１の外周面と同形状、即ち、円弧面にて形成される。フィン５０の端面５４ａ、５４ｂは、回転軸線Ａ１を通る鉛直面に沿う形状では無く、外周側が広がるような所定の角度θ（図５（Ａ）参照）が付けられる。

【0043】

図５（Ｃ）に示すフィン６０は中容量対応のフィンであって、標準のフィン４０よりは小容量で、小容量のフィン５０よりは大容量である。フィン６０の形状は、フィン５０と同様の形状であり、取付部６１と突出部６２から形成され、突出部６２の周方向に占める長さが突出部５２と違う程度の差である。フィン６０の外周面６５の形状は、ロータボディ１１の内周壁の形状と相似である。フィン６０の内周面６３ａ、６３ｄは、コア本体３１の外周面に良好に密着できるように、コア本体３１の外周面と同形とされる。

【0044】

以上、フィン５０、６０は、フィン装着溝３７に対応する形状の取付部５１、６１と、フィン装着溝３７よりも径方向外側に突出する突出部５２、６２を含んで形成され、これら突出部５２、６２がフィン装着溝３７の形成範囲よりもロータ１０の周方向の双方に延在させるように形成することによって、コア本体３１とロータボディ１１との間の遠心分離空間Ｓの容積を変更することが可能となった。尚、本実施例では図５（Ｂ）、（Ｃ）の２つのフィン５０、６０の例を説明したが、図５（Ｂ）に示したフィン５０の、突出部５２の周方向をさらに延ばすか、又は、縮めることによって、フィン５０よりも更に小さい遠心分離空間、又は、さらに大きい遠心分離空間を画定することも可能である。

【0045】

図６（Ａ）は図４（Ａ）で示した標準的なフィン４０の全体形状を示す斜視図である。フィン４０は、回転軸線Ａ１方向（上下方向）に対して、コア本体３１に対応する長さを有し、上下両端部を除いて上端から下端はほぼ同じ断面形状にて形成される。取付部４１の上端面４１ａはコア本体３１の上面３１ａ（図４参照）と同様に平坦であり、回転軸線Ａ１と垂直な面にて形成される。突出部４２の上端は、径方向外側に向かうにつれて下がるような湾曲面４２ａとなるように形成される。つまり、湾曲面４２ａは、上側ロータカバー１９の内壁面に沿った形状にて形成される。フィン４０は上下対称の形状であり、どちらの端部をコア本体３１の上側にしても装着できる。従って、図では見えないが取付部４１の下端面と突出部４２の下端面は、上端面４１ａと湾曲面４２ａに対して上下対称の形状にて形成される。

【0046】

図６（Ｂ）は、図４（Ｃ）で示した小容量の遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６を形成するためのフィン５０の全体形状を示す斜視図である。フィン５０の回転軸線Ａ１方向（上下方向）の長さは、フィン５０と同じ長さであって、コア本体３１の上下長と等しい。フィン５０の回転軸線Ａ１と直角な断面形状は、上下両端部を除いて上端から下端はほぼ同じ断面形状である。取付部５１の上端面５１ａはコア本体３１の上面３１ａ（図４参照）と同様に平坦であり、回転軸線Ａ１と垂直な面にて形成される。突出部５２の上端部５２ａは、上側ロータカバー１９の内壁面に沿うように、径方向外側に向かうにつれて下がるような湾曲面５２ａにて形成される。フィン５０は上下対称の形状であり、どちらの端部をコア本体３１の上側にしても装着できる。従って、図では見えないが取付部５１の下端面と突出部５２の下端面は、上端面５１ａと湾曲面５２ａに対して上下対称の形状にて形成される。

【0047】

図６（Ｃ）は小容量用のフィン５０にてロータ１０を高速回転させた時の状態を説明するための水平断面図である。遠心分離運転の回転開始時には、遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６に密度勾配層が形成され、ロータ１０を回転させながらさらに分離対象の試料が注入されるため、最終的には遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６に試料にて満たされる。ロータ１０を高速にて回転させると、ロータボディ１１、コア本体３１、フィン５０にそれぞれ強い遠心荷重がかかる。この際、試料のうち、密度が重い成分は遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６の外周側に分離され、軽い成分は遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６の内周側に移動する。このような試料の遠心分離の際に、フィン５０は遠心分離空間Ｓ１１～Ｓ１６に満たされた試料の密度との相対関係によって、外側に移動するか、内側に移動するかが決まってくる。つまり、ロータ１０の回転時は、ロータ１０内に供給される試料とフィン５０の密度の関係によって、フィン５０が内側又は外側のどちらに寄る（移動する）ことになる。

【0048】

本実施例では、フィン５０と密度勾配液の密度（通常は密度が１～１．２２程度）や試料に含まれる成分のうち最大のものの密度よりも軽くなるように形成する。このようにフィン５０の密度をある範囲（ここでは、比重１．２０未満）とすることで、ロータ１０の高速回転中は、フィン５０の突出部５２に、試料から矢印５７ａ～５７ｂのような相対的な力が加わることになり、フィン５０が内側のコア本体３１に押しつけられる。また、ロータ１０の高速回転中にはロータボディ１１は強い遠心力によって外側にわずかに膨らむことも相まって、フィン５０の突出部５２とロータボディ１１の内周面の間には隙間５６ができてしまうが、本実施例ではこの状態の発生を許容する。矢印５７ａ～５７ｂのような遠心荷重が加わると、コア本体３１の外周面と突出部５２の内周面５３ａ、５３ｂが密着するため、フィン装着溝３７と取付部５１の間の隙間に試料が入り込むことを抑制できる。ロータ１０の高速回転中に隙間５６ができると、そこに分離される成分が入り込むこともありうる。尚、図６（Ｃ）の実際に隙間５６は、通常目視では確認し難い程度の隙間なので、発明の理解の為に径方向の隙間が大きくなるように模式的に図示している。

【0049】

以上、本実施例ではコア本体３１に装着されるフィン４０、フィン５０の周方向幅を変更したものを使用することで、遠心分離空間（遠心場）Ｓ１～Ｓ６、又は、Ｓ１１～Ｓ１６の径方向の寸法を変えることなく流路断面積を変えることができる。よって、運転条件を求めるために作成される少量の試料を使って試験運転を行うことができるので、遠心運転条件の最適化作業を迅速に行うことができる。さらに、少量の試料で運転条件を決められるので、試験運転後に廃棄する試料が少なくてすむ。また、突出部の周方向幅が異なる複数のフィンを準備しておくことで、多段階の遠心分離空間を有するロータ１０を実現できた。

【0050】

次に、図７を用いて本発明の変形例を説明する。図７は本実施例の第１の変形例に係る小容量用のフィン７０を示す図であり、（Ａ）は水平断面図である。前述したようにフィン７０の密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）を、密度勾配液の密度や試料に比べて所定の範囲内にすることによって、遠心分離時に図６（Ｃ）の矢印５７ａ～５７ｃのようにフィン５０が内側のコア本体３１に密着するように動作させることができる。この動作を確実にするために、フィン５０全体の比重を、構成する材料固有の密度よりも小さくすることが重要となる場合がある。図７のフィン７０では、合成樹脂の一体成形によって製造する点でフィン４０、５０、６０と同じであるが、フィン７０の内部空間の一部に空洞部７６を形成して、コア本体３１に装着された状態のフィン７０の比重が、フィン５０に比べて小さくなるように構成した。フィン７０の外観形状、即ち外周面７５の大きさ、突出部７２の厚さＴ、内周面７３ａ、７３ｂの大きさ、端面７４ａ、７４ｂの位置や、端面７４ａ、７４ｂの接線に対する傾斜角度などは、フィン５０と同じである。

【0051】

フィン７０の空洞部７６は、基準となるフィン５０の外面と接するように形成される。ここでは空洞部７６は、取付部７１の内周面から径方向外側に延在し、開口７６ａから見た底部７６ｂは、突出部７２の内部に位置する。このように空洞部７６を取付部７１だけでなく突出部７２に到達するように形成したので、空洞部７６の占める部分の素材分だけフィン７０を軽くすることができ、フィン７０が占める体積に対して全体の質量を小さくする、即ち比重を小さくすることができた。空洞部７６は、取付部７１の周方向にみた幅Ｗ_１に対して、Ｗ_２（但し、Ｗ_２＜Ｗ_１）となるように形成される。空洞部７６の開口７６ａは、コア本体３１のフィン装着溝３７によって閉鎖されるので、その内部に試料が流入することを防止できる。また、ロータ１０の回転中は図６（Ｃ）で示すようにフィン７０が径方向内側に向けて付勢されるので、空洞部７６に試料が流入する虞も防止できる。

【0052】

図７（Ｂ）はフィン７０の全体を示す斜視図である。空洞部７６は軸方向に連続する形状であるが、上下の両端付近には形成されず、取付部上面７１ａ近傍や、取付部下面７１ｂ近傍には形成されない。同様にして突出部上面７２ａ近傍や突出部上面７２ｂ近傍にも空洞部７６が形成されない。従って、フィン７０を取り付けた状態のコア本体３１は、外側に空洞部７６が露出されない状態になる。このような空洞部７６の形成は、フィン７０の射出成形によって容易に製造可能である。

【0053】

図８は本実施例の第２の変形例に係る小容量用のフィン８０を示す図であり、（Ａ）は水平断面図である。フィン８０は合成樹脂の一体成形品であり、内部に空洞部８６が形成される。空洞部８６は、射出成形時に突出部８２の内部に形成されて、外部との空気や液体の出入りができないように形成される。取付部８１の内部には空洞部８６は配置されない。空洞部８６の製造は、公知の合成樹脂のブロー成形技術を用いることができ、空洞部８６と外周面８５の厚さｔ、空洞部８６と端面８４ａ、８４ｂとの厚さｔ、空洞部８６と内周面８３ａ、８３ｂとの厚さｔはほぼ一定になるように成形される。取付部８２は中空でなく中実で形成されるので、フィン８０の重心位置が、図７で示したフィン７０に比べて回転軸線Ａ１に近づくように形成できるので、遠心分離運転においては有利である。本変形例のフィン８０は、空洞部８６が外部に露出しないため、フィン８０の取外し洗浄時に、空洞部８６の存在を意識する必要が無く、フィン５０と同様に容易に洗浄が可能となることである。

【0054】

図８（Ｂ）はフィン８０の全体を示す斜視図である。空洞部８６は回転軸線Ａ１方向に上端付近から下端付近まで連続する形状であるが、突出部上面８２ａや、突出部下面８２ｂは壁面が形成され、空洞部８６が閉鎖されているため、空洞部８６内の空気が外部と連通することはない。

【0055】

以上、本実施例によれば、コア３０の本体部（コア本体３１）の径方向の寸法を変えることなく、羽根部（フィン５０、６０、７０）の差替えだけで流路面積を変更することができる。尚、本発明の実施例では合成樹脂製のフィンを説明したが、合成樹脂製だけでなく、金属の一体成形で形成しても良い。連続遠心分離機においては、分離される試料に応じて、ロータ１０の洗浄・消毒工程にて蒸気滅菌を用いる場合がある。蒸気滅菌では高温の蒸気をロータ１０内に流すため、合成樹脂製よりも、チタン等の金属製にて製造した方が好ましい場合もある。その場合は、フィン５０、６０、７０とコア本体３１を、ともに金属にて製造すると良い。

【実施例2】

【0056】

次に図９を用いて本発明の第２の実施例に係るフィン５０Ａを説明する。図９は、本発明の第２の実施例に係るロータ１０Ａの鉛直断面図である。ロータ１０Ａは、ロータボディ１１と、上側ロータカバー１９と、下側ロータカバー２４を有し、それらの内部にコア３０Ａが収容される。コア３０Ａは、コア本体３１Ａとフィン５０Ａにより構成される。フィン装着溝３７、３７Ａはコア本体３１の外周面において、回転軸線Ａ１方向（上下方向）に渡って上端から下端まで連続して形成される。ここでは、フィン装着溝３７の形状が回転軸線Ａ１方向において同一ではなく、コア本体３０Ａの下側所定範囲（高さＨ_２の部分）において、第１の実施例のフィン装着溝３７よりも溝の深さ（＝コア本体の外周縁から、フィン装着溝３７の内周面（底面）との距離）３８ｂが徐々に深くなるように形成した。上側ロータカバー１９、ロータボディ１１、下側ロータカバー２４は図３で示した第１の実施例と同じであって、同じ部品を用いる。コア本体３１Ａは、上側Ｈ_１の範囲では、フィン装着溝３７の溝の深さ（＝コア本体の外周縁から、フィン装着溝３７の溝の深さ）３８ａが一定である。一方、コア本体３０Ａの下側Ｈ_２の所定範囲（本明細書では、この範囲を「テーパー形状部」と呼ぶ）においては、テーパー形状部の上端から下端に行くにつれて、フィン装着溝３７Ａの溝の深さ３８ｂが徐々に大きくなるように形成した。コア本体３１Ａに装着されるフィン５０Ａの形状は、フィン装着溝３７、３７Ａの形状に合わせて形成される。

【0057】

フィン５０Ａは、上側の高さＨ_１で示す部分においては、回転軸線Ａ１と直交する断面形状は、図６（Ｂ）にて示したフィン５０の断面形状と同じである。しかしながら、下側の高さＨ_２で示すテーパー形状部の断面形状では、突出部５２の形状は同じであるものの、取付部５１Ａの形状はフィン装着溝３７Ａの溝の深さ３８ｂに応じて回転軸線Ａ１と直交方向に長くなっている。このようにフィン装着溝３７Ａをテーパー形状に形成し、フィン５０Ａもそれに対応した形状とすることによって、ロータボディ１１内にコア本体３１が設けられ、かつ、下側ロータカバー２４が取り外されている状態において、フィン５０Ａをフィン装着溝３７に対して下側から回転軸線Ａ１方向上向きに移動させることで、フィン５０Ａを装着することができる。この際、フィン５０Ａの上端が上側ロータカバー１９に当接することによって、フィン５０Ａのコア本体３１に対する上下方向における位置が定まる。同様にして、コア本体３１に装着されたフィン５０Ａを取り外す際には、コア本体３１から下側にフィン５０Ａを引き出すことで取り外すことができる。第２の実施例では、下側からフィン５０Ａをコア本体３１に装着する、あるいはフィン５０Ａをコア本体３１から下側に向けて取り外すことが、特に容易となる。特に、フィン５０Ａを取り外す際に、ロータ１０を完全に分解した状態にて取外しを行うだけでなく、取り外したロータ１０の下側ロータカバー２４だけを取り外した一部分解の状態でも６つのフィン５０Ａを取り外せるようになった。

【0058】

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、フィン４０、５０、６０、７０、８０をネジでコア本体３１にネジで固定するようにしても良い。さらに、ロータ１０の重心位置が回転軸線上に位置するようにすれば、遠心分離空間を６区間から３区間又は２区間にできるようにフィン形状にしても良い。更に、フィン４０、５０、６０、７０、８０の２種類を必要に応じて組み合わせて使用するようにしても良いが、このときロータボディ１１に各種フィンを取り付けた時の重心位置が回転軸上に位置するように回転対称に配置することが重要である。

【符号の説明】

【0059】

１…遠心機、１０，１０Ａ…ロータ、１１…ロータボディ、１２，１４…雌ねじ部、１３，１５…Ｏリング、１９…上側ロータカバー、２０…突起部、２０ａ…雄ねじ部、２０ｂ…凹部、２１…嵌合軸、２２…雄ねじ部、２３ａ…流路、２３ｂ…分岐路、２３ｃ…溝部、２４…下側ロータカバー、２５…突起部、２５ａ…雄ねじ部、２５ｂ…凹部、２６…嵌合軸、２７ａ…流路、２７ｂ…分岐路、２８…雄ねじ部、３０，３０Ａ…コア、３１，３１Ａ…コア本体、３１ａ…（コア本体の）上面、３２…嵌合孔、３３…ガイド溝、３４…ピン孔、３５…嵌合孔、３７，３７Ａ…フィン装着溝、３７ａ…開口面、３７ｂ，３７ｃ…側壁面、３７ｄ…底面、３８…ガイド溝、３８…（フィン装着溝の）深さ、４０…フィン、４１…取付部、４１ａ…（取付部の）上端面、４２…突出部、４２ａ…湾曲面、５０，５０Ａ…フィン、５１…取付部、５１ａ…取付部上端面、５２…突出部、５２ａ…上端部、５３ａ，５３ｂ…内周面、５４ａ，５４ｂ…端面、５５…外周面、５６…隙間、５７ａ～５７ｃ…遠心荷重、６０…フィン、６１…取付部、６２…突出部、６３ａ，６３ｂ…内周面、６４ａ，６４ｂ…端面、６５…外周面、７０…フィン、７１…取付部、７１ａ…取付部上端面、７１ｂ…取付部下端面、７２…突出部、７２ａ…突出部上面、７３ａ，７３ｂ…内周面、７４ａ，７４ｂ…端面、７５…外周面、７６…空洞部、７６ａ…開口、７６ｂ…底部、８０…フィン、８１…取付部、８２…突出部、８２ａ…突出部上面、８２ｂ…突出部下面、８４ａ，８４ｂ…端面、８５…外周面、８６…空洞部、１００…遠心分離部、１０１…チャンバ、１１０…ベース、１１１…ボルト、１１２…ボルト、１３０…駆動部、１３１…アッパーシャフト、１３２…ナット、１４０…下側回転支持部、１４０ａ…ナット、１４１…ロアシャフト、１４２…ナット、１６０…リフト、１６１…アーム、１７１…試料タンク、１７２…下側接続パイプ、１７３…送液ポンプ、１７５…質量流量計、１８１…上清回収タンク、１８２…上側接続パイプ、１８５…質量流量計、２００…制御装置部、２０５…操作パネル、２５０…配管群、３１１…ロータボディ、３３１…コア本体、３３７…フィン装着溝、３４０…フィン、３４１…フィン基部、３４２…フィン先端部、３４５…可動範囲、Ａ１…回転軸線、Ｓ，Ｓ１～Ｓ６…分離空間（通常）、Ｓ１１～Ｓ１６…分離空間（縮小）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】