CN1133020A - 自动装卸样品容器的离心机及其中所用转子 - Google Patents

Abstract

一种离心机(10)及其所用转子(12)，该转子可以通过位于芯部(32)上面的盖子(52)的一个开孔利用重力自动装入样品容器(T)，在离心分离之后，再利用重力通过芯部下面的开口自动卸出样品。装有样品容器装入装置(72)，用于保持许多的样品容器和单个地向转子提供样品容器。

Description

自动装卸样品容器 的离心机及其中所用转子

               发明背景

发明领域

本发明涉及用于离心分离液体样品以便随后进行分析的离心机及其中所用转子，具体涉及可自动装卸其中装有样品的容器的离心机及转子。

先有技术

目前，在一些标准实验室的方法中，在分析之前，通常要用离心力根据样品中各种成分不同的密度将液体样品例如体液(如血液)分离成各种成分。液体样品装在容器例如试管中，该容器插放在离心机的转子中。转子装在转轴的上端部，该转轴向上凸出，伸入一个腔或离心机转筒，该转筒被支承在离心机机壳的内部。该转轴连接在一个动力源上。当该动力源驱动时便使转子按预定的转速转动。离心力作用于容器中的样品并使其中各种成分按照其密度分离。

因为在典型的实验室情况下，需要在一定的时间内分离相当多的样品，所以在离心机转子中手动装卸样品容器需要相当长的时间。另外，在处理样品容器期间可能存在的问题是，如果发生了事故，或如果容器损坏了或发生了误操作，则操作者可能受到样品的作用。由此，先有技术已经提出了各种用于在离心机转子中自动装卸样品容器的自动装置。

美国专利5171532(Columbus等)公开一种其中装有培养器和离心机的分析器。离心机转子绕水平轴转动。由于转动轴在水平方向，所以样品容器可以沿水平方向用机械方法插入转子和用机械方法推出转子。

美国专利4501565(Diramoon)公开一种重力装置，用于将吊斗锁定在摆动斗离心机转子的枢轴臂上。

美国专利3635394(Natelson)说明一种系统，该系统具有可将样品容器装入和卸出离心转子的销钉形布夹子。容器被送向和移离在相应第一和第二传送带上的相应的装入和卸出夹子。

美国专利4927545(Roginski)公开一种用于将血液试管装在离心转子上的自动夹具。该管被引向在第一运送器上的夹具。在离心分离之后，夹具从转子上卸下该管子并将它们放在第二运送器上。

美国专利4685853(Roshala)说明一种手控工具，作为一种辅助手段用于将微电子器件顺序地从托架杆移到离心机转子的卡盘上。在离心分离操作之后，将卡盘从转子上卸下来，然后用手动工具将器件送回到托架杆上。

美国专利5166889(Cloyd)公开一种自动操作装置，该装置可以抓住装有样品容器的转子，并可以将转子移送到离心机的转轴上和从该轴上移下来。

因此，基于上述原因，提供这样一种离心机被认为是有利的，即这种离心机可以利用重力将许多样品容器中的每一个装在离心机转子上并在离心分离之后同样利用重力将样品容器从转子上卸下来。

发明概要

本发明旨在提供一种离心机和其中所用的转子。利用重力使样品容器装入和卸出转子。

转子包括芯部，该芯部至少具有一个完全穿通的容器接收腔。具有卸出口的底板配置在芯部的下面。设置第一锁件，用于选择性锁住底板和芯部。在销住状态，芯部和底板被连接在一起，处于一部分底板关闭芯部上的接收腔的关闭位置。在未锁住状态，芯部可以相对于底板移动，使芯部上的接收腔与底部上的卸出口对齐，从而可使装在腔中的样品容器在重力作用下从芯部上通过卸出口落下。

具有装入口的盖子配置在芯部上方。第二锁件可选择地将芯部锁在盖子上，使得在锁住状态下，芯部与盖子可作为一个整体单元移动。在未锁住状态，芯部和盖子可以彼此相对运动到装入位置，在此位置，装入口与芯部上的接收腔对齐。在装入位置，样品容器在重力作用下通过装入口落入芯部上的接收腔。

                 附图的简要说明

下面结合附图进行详细说明，根据这些说明可以更全面地理解本发明，这些附图是：

图1是完全的侧视截面图，示出均为本发明的离心机及其中的转子；

图2是用在图1离心机的样品容器装入装置中的自动送进斗的平面图，为使例示清楚，图中省去送进斗的径向外侧凸出部的部分；

图3是分解透视图，示出图1离心机的各种部件；

图4A、4B、4C和4D是图3所示离心机各种部件中的某些部件的平面图；

图5A和5B是图1一部分的放大截面图，示出将芯部选择性地锁在底板上的锁件的优选形式，这些部件在锁住状态时示于图5A，在未锁住状态时示于图5B；

图6A和6B是大体类似于图5A和5B的图1中一部分的放大截面图，分别示出将芯部选择地锁在盖子上的锁件优选形式，这些部件在图6A中位于锁住状态，在图6B中位于未锁住状态。

图7是类似于图1的侧视图，示出样品容器被装入和卸出转子时的本发明的离心机及其所用转子。

图8是本发明转子的分离透视图，图中转子的一部分被切去，示出同时将样品容器装入和卸出转子的状态。

              发明的详细说明

在整个下面的详细说明中，在所有附图中相同的编号代表相同的部件。

本发明旨在提供一种总的用编号10表示的离心机和总的用编号12表示的其中所用的转子。最一般地讲，离心机10和转子12可以有效地使装入容器中的任何材料或组成部分受到离心力场的作用。具体地讲，离心机10和转子12用于使装在适当容器中的液体样品(包括液体和固体形成的浆状样品)受到离心力场的作用。在最好的情况下，离心机10和转子12被用于使病人的体液(如血液)样品受到离心力场的作用，由此可以根据样品中各成分的密度将样品分离为各种成分。本发明的离心机10和转子12特别适合于处理现时可以买到的所谓“原生管”容器，即如图7和8所示的有塞样品管T。原生管是病人体液样品在采集时装入的容器。本发明的离心机和转子可以处理的现时可以买到的管容器包括：新泽西州富兰克林湖的Becton Dickinson and Company所卖的那些容器，其商品名为“Vacutainer”、“Vacutainer Plus SST”和“Vacutainer Plus With Hemogard”；伊利诺斯州阿灵顿高地的Sarstedt Inc.所卖的容器，其商品名为“Monovette”；新泽西州索美塞特的Terumo MedicalCorporation所卖的容器，商品名为“Venoject II”。

按照本发明，如下面将要说明的，重力既被用来使许多样品容器T中的每个容器自动地装入离心机转子12，又被用来在离心分离之后从转子12上自动地卸下样品容器T。离心机10既可以作为“独立的”设备使用，也可以与一种样品测试分析仪联用，作为“前置部”的样品制备装置使用。

但是，不管如何使用，离心机10包括一个合适的支承构架(其一部分示意于图1)14。构架14使室16或转筒支承在固定配置于离心机10内的适合的部件18(也示意示出)上。转筒16本身由底部20和圆筒形侧壁22组成。底部20和侧壁22上各有相应的孔20A、22A，而沿四周延伸的安装箍22B则沿侧壁22的内表面延伸，所有这些用意将在下面说明。安装箍22B具有槽22S。如果需要，侧壁22可用于构成一个保护环，以便即使转子破裂也可提供保护。为此侧壁22可以用例如安全销钉等(未示出)连接在底部20上，使得侧壁22可以相对它转动，从而吸收转子碎片的能量。为图示清楚，在图中省去了另外一些部件，例如一个或多个附加的保护环。

传感器24装在侧壁22的内表面上。传感器24如此装置，使得其敏感区位于大体向内的向上倾斜的方向。

离心机的动力源例如伺服马达26装在底部20上并由其支承。为吸收由转子达到其临界速度产生的力造成的振动和马达的错位，马达26软安装在弹性马达安装架26M上。可以认为，伺服马达最适合于用作离心机10的动力源，因为这种马达既能提供沿转动轴线准确定位转子12所必需的角分辨率，又能提供使转子12的转速达到约3300转/分所需要的动力。作为伺服马达26适用的是纽约州Commack的PMI Motion Technologies制造的马达，售卖的型号为PB09A2。如本技术的技术人员周知的，伺服马达包括具有高分辨率的编码轮(每转约2000计数)、为此目的的传感器以及分立的原始位置传感器，由此，一个马达转轴上的预定点可以相对于转轴的转动轴线和相对于转筒16准确地定位在预定角度的“原始位置”。

马达26包括定子盒26H，该盒具有定中和轴向延伸的转轴26S。轴26S具有轴套26B，轴26S的上端部是螺纹部26T，用于安装螺帽26C。马达轴26S的轴线26A构成离心机10的中心轴线和装在上面的任何转子12的转动中心轴线，该轴线以后称作“VCL”。驱动销26P从转轴26S横向延伸，其用途下面说明。驱动控制信号通过导线26W加在马达26上，该信号来自总的由编号28表示的离心机控制网络。实际上离心机控制网络28最好是一个按照一系列贮存指令操作的基于微处理器的控制器。

样品容器传送装置30被支承在构架14内。图1示意示出的传送装置30可以取与离心机10应用环境相一致的各种形式中的任何一种。例如，如果离心机10与样品测试分析器联用，用作“前置部”的试样制备仪器，则传送装置可以取蛇形带的形式，将样品容器从离心机10传送到另一位置。传送装置30最好配置在底部20的孔20A的下面。当用在独立式环境中时，传送装置30可以采用例如可更换的圆盘传送带或钢丝轨。

当离心机10和转子12用在样品测试分析器的范围时，样品容器由传送装置30传送到适当样品分析设备的样品输入部分，图1中分析设备用字母M表示。应当明白，样品分析设备M的示意表示意味着包括任何一种要求形式的样品分析设备，包括比色计、浊度计和/或电位分析的样品分析设备，但并不限于这些分析设备。为了容易识别，每个样品容器T上可贴一个标记条。在到分析设备M的容器传送路径上配置用字母R示意表示的读出器。在典型的实例中，容器T上可以贴一个可由条形码读出器读出的条形码识别签。

如图1、3和4C所示，离心转子12是一个固定角转子，包括芯部32，该芯部具有大体为圆筒形的中央部分32C和大体为截头圆锥形的径向向外部分32F。在优选情况下，截头圆锥形的径向向外部分32F相对于圆筒形中央部分32C形成45°角。圆筒形中央部分32C具有定中和轴向延伸的芯部安装孔32M。圆筒形中央部分32C的下表面上有槽32G。该槽32G的尺寸与转轴26S的驱动锁钉26P相匹配。在中央部分32C上，在大体靠近截头圆锥形部分32F处形成一个凹口，该凹口呈第一孔32B-1的形式，其作用下面说明。

芯部32再分为许多成角度的相邻的扇形32S，其中一些示于图4C。扇形最好尺寸相同。至少一个扇形32S的截头圆锥形径向向外部分32F具有样品容器接收腔34。实际上，最好在许多扇形32S上形成样品容器接收容器腔34。每个腔34的大小可以接收各种尺寸的样品容器T的任何一种容器。腔34的尺寸最好相同。

在至少两个扇形32S中的芯部32的表面保留完整。即，在这些扇形中(在图4C中用编号32S′表示，以后称作“实心”扇形)没有形成样品容器接收腔34，使得芯部的表面不被间断，实心扇形32S′最好彼此对称配置。转子12顶好包括至少两个在芯部32上径向相对配置的实心扇形32S′。应当知道，如果需要，在实心扇形32S′上的芯部32的下表面可以是空心的，以便更准确地控制重量分布的对称性。由于形成实心扇形32S′，所以一些腔34的预定点与相邻腔的相应预定点之间间隔第一角距离36S，而另一些腔34的预定点与其相邻腔的相应预定点之间间隔较大的第二角距离。较大的角度间隔是由于在芯部32上形成实心扇形32S′。

可以在方便数目的扇形32S上形成腔34。在转子中腔34的数目依赖于转子12的用法。在芯部32上，腔34可以配置成任何方便的形式，以保持对称的重量平衡。一些因素，例如样品容器的尺寸和希望的处理量(即在一定的时间内用离心机10处理的样品容器的数目)被用来确定转子12的尺寸和腔34的数目。例如，当用转子12来旋转装在直径为0.5英寸长为4英寸的有塞血液采集管中的样品时，芯部32的外径为12英寸和形成12个样品接收腔34比较好。其中除开12个扇形32S具有样品接收腔34而外，还有两个径向相对的实心扇形32S′，使得芯部32仍对称地保持重量平衡。

从图8可以清楚看到，每个样品容器接收腔34完全穿过芯部32。每个腔34由一对径向延伸的平行侧壁34S形成，该一对侧壁34S在其径向内端处由内边壁34N连接，在其径向外端部处由外边壁34F连接。在优选实例中，边壁34N和34F平行于转子的中心转动轴线VCL。

芯部32的截头圆锥形部分32F的径向最外部分被切去，从而形成大体为圆柱体的垂直延伸边界表面32D。边界表面32D平行中心转动轴线VCL。呈第二孔32B-2形式的第二凹口从边界表面32D伸入芯部32的截头圆周形径向向外部32F，其用途将在下面说明。

转子12还包括配置芯部32下面的底板40。底板40最好形成图1、3和4D见到的形式。底板40具有大体为圆筒形的中央部分40C以及从该处延伸的截头圆锥形径向向外裙部40S。在优选的实例中，截头圆锥径向向外裙部与圆筒形中央部分40C形成45°角。裙部40S具有大体平滑的外表面，并由穿过该表面的卸出口40P间隔开。卸出口40P的靠近径向内端和径向外端的表面应当平行于转动轴线。底板40的圆筒形中央部分40C具底板安装孔40M和锁孔40L(图5A和5B)。

当转子12装配时(详见图1)，底板40和芯部32彼此形成套管关系。在套装时，底板40的圆筒形部分40C和芯部32的圆筒部分32C处于垂直相邻靠近的状态，使其上的相应安装孔40M、32M彼此轴向准直，而且与离心机的中心轴线VCL准直。在底板40的锁孔40L与芯部32的第一孔32B-1准直。芯部32和底板40形成这样的构形，使得它们的中央部分32C和40C分开相当小的距离40D(图5A)，而其截头圆锥形部分32F和40S彼此接触。

另外，当套装芯部32和底板40时，底板40的截头锥形裙部40S位于芯部32的截头锥形部分32F的下面，与其形成垂直相邻靠近的状态。裙部40S的表面用于封闭每个芯部32的空腔34的底部。

第一锁46用于选择性锁住底板40和芯部32。第一锁46装在芯部32和底板40的各自相应相对圆筒形中央部分32C、40C之间。当在锁住状态时，即当锁46被锁住时(图5A)，芯部32连接在底板40上，二者可作为一个单元一齐转动。但是当在未锁住状态时(图1和5B)，即当锁46缩回，使芯部32和底板40脱开连接时，芯部32和底部40便可以彼此相对运动。

如图5A和5B所示，第一锁46包括呈制动球46B形式的锁件，该锁件装在盒46C中。盒46C装在于芯部32的中央部分32C上形成的第一孔32B-1中。盒子46C和孔32B-1可以作成螺纹的，以便将一个装在另一个。也可以改用其它的安装方法，例如采用压配法。锁件可以改用锁钉而不用球。在图5A中，弹簧46S对制动球46B施加偏压，使其离开盒子46C，并使球的一部分被推压到与底板40的中央部分40C上形成的锁孔40L啮合。在图5A所示实施的情况下，当制动球46B的伸出部分被装入底板40的锁孔40L时便达到锁住状态，由此使底板40连接在芯部32上。出于明显的原因，第一锁46必须位于在芯部32和底板40间的相对位置，在该位置，制动球46B不能啮合接收它的锁孔40L以外的任何开孔。

第一锁系统46包括锁松开机构，该机构为装在盒子46H中的塞杆46P。为方便起见，盒子46H装在伺服马达26的外罩26H上(图1、3)。如图5B清楚示出的，塞杆46P响应驱动力，从盒子46H中伸出而与装入底板40的锁孔40L中的制动球46B的部分啮合并推压该制动球46B，从而使底板40与芯部32脱开。在未锁定状态时(图5B)，芯部32可在芯部32和底板40的各自套装的截头锥形部分32F、40S之间形成的支承面上相对于底板40转动。

在优选实施例中，用于伸出塞杆46P的驱动力由电控电磁螺线管产生，该螺线管配置在盒子46H中。螺线管通过导线46W连接在离心机控制网络28上。弹簧46S的长度可被调整，或进行其它的改变，使得弹簧46S的弹簧刚性可与螺线管产生的驱动力匹配。

塞杆46P在伸入锁孔40L时起着另外的作用，即相对于对离心机10的转动轴线VCL位于第一预定角位置的离心机的转筒16锁住底板40不动。该第一预定角位置由编号48表示(例如图8)。第一角位置48是这样一个角位置，即当底板40由塞杆46P锁住使其相对于轴线VCL静止时卸出40P所处的位置。

从图1中可以清楚看到的卸出滑槽50在第一角位置48由转筒16的底部20支承。滑槽50具有紧靠底板40下面的开50M，滑槽50中的偏转板50D与底部20上的孔20A连通。样品容器传送装置30最好配置在滑槽50的下面，以便收集由于重力从转子12上掉下的样品容器T(图8)。

在优选的实例中，转子12还包括芯部32上面的盖子52。如图1、3和4B所示，盖子52具有大体圆筒形中央部分52C以及大体为截头圆锥形径向向外裙部52S。盖子52的圆筒中央部分52C具有盖子安装孔52M。为使结构具有刚性，在52B形成裙部52S的径向外延伸部分，以形成下悬的环形的凸缘52L。凸缘上有销凹口52R。盖子52的裙部52S具有大体平滑的外表面，该外表面仅由穿通它的装入口52P间隔开。在优选实例中，截头圆锥形径向向外裙部52S相对于圆筒形中央部分52C还是形成45°角。装入口52P的靠近其径向内端和径向外端的表面也应平行于转动轴线。

当装配转子12时(仍如图1清楚示出的)，盖子52和芯部32彼此套装，其相应部分位于上面，形成彼此垂直相邻靠近的状态。各自的安装孔52M、32M彼此轴向对准，并与底板40的安装孔40M轴向对准。芯部32和盖子52分别是轮廓相同的，使得其中央部分32C、52C分开相当小的距离52D(图1)，而各自的截头锥形部分32F和52S则互相接触。另外，在装配时，芯部32的截头锥形径向向外部分32F的大体为圆筒形的边界表面32D和盖子52的凸缘52L是相对配置的，使得在盖子52的凸缘52L上的锁凹口52R与芯部32上的第二孔32B-2在角度上对准。

第二锁56用于选择性锁住盖子52和芯部32。第二锁56装在芯部32的相对圆筒形边界面32D和盖子52的凸缘52L之间。当第二锁56位于锁住状态时，即当锁56确实地使芯部32连接在盖子52上时(图1和6A)，芯部32和盖子52可以作为一个单元转动。但是，在未锁住状态时(图6B)，即当锁56后缩使芯部32脱开盖子40时，芯部32和盖子40以彼此相对运动。

第二锁系统56包括呈制动球56B形式的锁件，该球56B装在盒子56C中。盒子56C拧入(或用压配合嵌入)于芯部32的径向向外截头锥形部分32F上形成的第二孔32B-2中。如图6A所示，弹簧56S对制动球56B施加偏压，使其离开56C，从而使球的一部分被推压到与在相对配置的盖子52的凸缘部52L上形成的锁凹口52R啮合。当制动球56B的伸出部分进入盖子52的锁凹口52R时，第二锁56达到锁住状态。

用于第二锁56的锁松开机构也取塞杆56P的形式，该塞杆装在盒子56H中。盒子56H固定在转筒16的侧壁22的外部，使得塞杆56P可以装入孔22A。如图6B清楚示出的，塞杆56P响应驱动力，从盒子56H伸出而与位于盖子52的凸缘52L上的锁凹口52R中的制动球56B啮合，从而推压该球。由于推压制动球56B离开凹口52R，所以使盖子与芯部32脱开。当第二锁56处于未锁住的状态时，芯部32可在盖子52和芯部32的套装的截头锥形部分52S和32F之间形成的支承面上相对于盖子52转动。在优选实例中，塞杆56P的驱动力仍由装在盒子56H中的电控的电磁螺线管产生。螺线管通过导线56W连接到离心机的控制网络28上。

当伸入锁凹口52R时，塞杆56P起着另外的作用，即相对于对转动轴线VCL位于第二预定角位置的离心机10的转筒16，它锁定盖子52不动。第二预定角位置在图8中由编号58表示。第二角位置58是这样的角位置，即当盖子52由塞杆56P锁住而相对于转动轴线VCL静止时装入口52P所处的位置。

角位置48、58和传感器24之间的关系示于图2。

芯部32可以(采用例如铸造法或模制法)用适当的转子材料例如碳丝复合材料、铝、钛或塑料制造。芯部上的零件例如各种空腔、孔、开口或槽可以用适当的制造方法例如机加工或铸造法制造。底板40和盖子52用适当刚性结构材料，最好用铝或钛制作。因为底板40和盖子52与芯部32摩擦接触，所以这些部件之间的界面必需要具有充分的润滑性，以便可以进行相对运动。为此，最好至少芯部单独一方，或至少底板40和盖子52一方用低摩擦的聚合材料例如聚烯烃或四氟乙烯材料制作或涂以这种材料。在任何情况下，可以用常规的加工方法加工底板40和盖子52上的相应零件。

芯部32、底板40和盖子52的各种零件以这样方式定位在这些构件上，使得当这些构件以套装关系装配而且锁46、56处于将这些部件锁在一起时，转子12处于“正常关闭”(或被停放)的状态。在正常关闭状态：(1)盖子52这样装在芯部32上，使得芯部32的实心扇形32S′中的一个扇形位于盖子52的装入口52P的下面；(2)其中另一个实心扇形(芯部32的实心扇形32S′通常是径向相对的)则位于底板40的卸出40P的上面。由于在芯部32的实芯扇形32S′、盖子52和底部40之间的这种关系，因而装入口52P和卸出口40P被堵塞。另外，当在原始位置时，底板40的裙部40S的表面关闭芯部32的每个腔34的底部。在用来说明芯部32和底板40之间关系时，词“关闭”或“被关闭”应该理解为包括一种状态，在这种状态中，至少底板40的一些部分用于至少部分堵塞芯部的腔34，从而防止样品容器在重力作用下从该腔34中掉下来，一直到底板移离其堵塞位置。当处于原始位置时，盖子52的裙部52S的下表面盖在芯部32的每个腔34的顶部。

假定在制造构件期间和在其上定位锁46和56时注意操作，则当芯部32被锁在底板40(通过锁46)上和当芯部32锁在盖子52上(通过锁56)时，正常关闭状态作为自然结果而达到。

当转子12装在离心机10中时，转轴26S分别穿过底板40、芯部32和盖子52上的准直的孔40M、32M和52M。离心机的中心轴线VCL穿过准直孔40M、32M和52M。底板40的圆筒形中心部分40C靠在转轴26S的轴环26B上。锁钉26穿过驱动转轴装在芯部32下表面的槽26G中(图1)。螺盖26C拧在转轴26S的上端部，固定芯部32、底板40和盖子52，构成上述的装配关系。

在优选实例中，锁46、56的相应锁松开机构的盒子46H、56H这样配置在离心机中，即当转子12(位于正常关闭状态)装在离心机中并且马达26占据其原始角位置时，锁松开机构的相应塞杆46P、56P面对着为其提供的相应锁孔40L、52R。即，盒子46H和56H这样定位，使得如果螺线管起动，则塞杆46P和56P将分别在第一和第二角位置48、58直接进入各自的孔40L、52R并分别锁定底板40和盖子52。因此，当正常关闭的转子被装在本身位于原始位置的马达26的转轴26S上时，卸出40P与滑槽50对准，装入口52P配置在第二角位置58。应当注意到，盒子46H和56H本身可以方便地放在离心机中任何位置，不需要要求定位在第一或第二角位置48、58。相应的孔40L、52R分别可协调地配置在构件40、52上。

在本发明的规则中还包括总的用编号70表示的装置，用于将许多样品容器T自动装入转子12。如图1和2清楚示出的，装入装置70置在转子12上，包括固定的装入盘72、有关的固定的自动送进件76和可相对于该送进件转动的装入轮74。样品容器T可以具有各种尺寸和/或形状，但每个容器通常可装入5～15mL液体样品，可以将许多这种样品容器T散装地装入自动送进件76，如下面要说明的那样。

装入盘72(也见图3和4A)位于转子12上，固定在装于侧壁22内部的安装箍22B。盘72具有大体为圆筒形的中央部分72C和大体为截头锥形径向向外裙部72S。裙部72S相对于圆筒形中央部分72C倾斜45°角。中央部分72C具有孔72A。盘72的裙部72S的表面由上面形成的装入槽72L间隔开。装入槽口72L的尺寸对应于盖子52的装入口52P和芯部32的腔34。槽口72L的径向内表面和外表面平行于转动轴线VCL。

为了将装入盘72固定在侧壁22上，将装入盘72外周上的安装片72T装入安装箍22B的槽22S上。盘72最好这样固定在侧壁22上，使得装入槽口72L配置在相对于转动轴线VCL的第二角位置。因此，当正常的关闭的转子12被安装在本身处于原始角位置的马达26的转轴上时，盘72的装入槽口72L竖直地与穿过盖子52的装入口52P对准。槽口72L在图2中用点线表示。

装入轮74具有大体为圆筒形的中央部分74C和大体为截头锥形的与该中央部分成45°角的径向向外裙部74S。中央部分74C具有圆形开口72M。与芯部32优选实施例相似，装入轮74的截头锥形径向向外部分74S具有许多穿过它的径向延伸腔74C。在图2中每个腔74C用点划线表示。每个腔74C由一对大体径向延伸的平行侧壁74R确定，该侧壁74R在其径向内端由内边界壁74N连接，在其径向外端由外边界壁74F连接。在优选实施中，边界壁74N和74F平行于离心机的中心轴线和转子12的转动轴线VCL。每个腔74C完全穿过轮74，其尺寸与芯部32上的腔相同。观察孔74H沿大体向上倾斜的径向方向延伸，穿过轮74与每个腔74C连通。每个观察孔74H在图2中也用点划线表示。

裙部74S的径向向外延伸部具有朝上升高的环形壁74W，因此在观看时，轮74的垂直横截面(图1)大体为“W”形。壁74W的上端部形成环形凸缘74L。齿轮74G与壁74W的外表面形成整体，位于凸缘74L的下面。

在装配时，装入轮74与盘72共轴对准并导装在该盘上。轮74可在套装盘72的截头锥形裙部72S和轮74的截头锥形裙部74S时形成的支承面上相对于盘72转动。齿轮环74G与装在步进驱动马达78M的转轴端部上的驱动齿轮78D啮合。马达78M的盒子可方便地固定在侧壁22的靠近其上缘的外表面上。驱动控制信号通过导线78W从离心机控制网络28加到马达78M上。

试样容器自动送进件76固定在装入轮74的上面。自动送进件76包括圆筒形中央部分76C，该中央部分76C向环形凸缘76F向外倾斜。凸缘76F靠在装入轮74的凸缘74L顶上。腿部76L吊挂在自动送进件76的中央部分76C的下表面上。腿部76L穿过装入轮74上的开孔74M，并装入盘72的中央部分72C上的孔72A中，由此将自动送进件76固定在上面。自动送进件76具有径向延伸的穿过它的一组孔，这些孔形成样品容器接收送进斗76M。可以采用任何方便数目的送进斗76M。在所示的实施例中形成10个送进斗76M-1～76M-10。送进斗76M配置在相对于转动轴线VCL确定的传送扇形80内(图2)。

当装在离心机上时，自动送进件76位于极靠近装入轮74的位置，使得当装入轮74在其下面转动时，装入轮74上的腔74C与送进斗76M的口相通。送进斗76M可以有效地产生单层的样品容器流，并且在装入轮74的空的腔74C在送进斗76M的下面转动和对着该斗的口时，顺序地将容器流中的每个容器引导进入该空的腔74C。由自动送进件76接收的样品容器T的数目取决于送进斗的数目和每个送斗76M的容器容量。在优选实例中，自动送进件76可以容纳约60个容器。

在工作时应注意确保，在装配离心机10时装入轮74相对于盘72占据原始位置，使得盘72的槽72L在角度上偏离任何一个腔74C而不与腔74C对准。还要注意，在装入轮74的原始位置，装入轮的腔74C也同样在角度上偏离自动送进板76上的送进口76M。

盘72可以用热塑性塑料例如ABS塑料真空成型。装入轮74和自动送进件76可用高密度的结构泡沫塑料例如聚丙烯材料制作。因为装入轮74相对于盘转动，所以其间的界面形成支承面。因而装入轮74或盘72应当用低磨擦的聚合材料制作或涂上这种材，从而提供有利于任何相对运动所需要的润滑性。

操作

上面已说明离心机的结构及其中所用转子，下面说明自动装入和卸出转子12的操作模式。

在装入转子之前，装入轮74本身必需配有样品容器T的传送机构。操作者将许多样品容器T放入自动送进件76的每个送进斗76M。可以容纳各种尺寸的容器T。容器T无序地配置在送进斗76M中。唯一要注意的是，每个样品容器T的有塞端部在送进斗76M中最好径向向内。每个送进斗使其中的样品容器T形成垂直的单层容器柱。由于送进斗76M和装入轮74的腔74C之间的角偏移，所以在任何送进斗76M中的最下层容器T由装入轮74的截头锥形裙部74S的一部分上表面支承。在图2和图7(右手侧)中的管T′(用虚线表示)例示出这种情况。应当注意到，在图7中(在左右两侧)用虚线示出的管子T为例示清楚起见稍为分开了一些。

然后起动马达78，使装入轮74在自动送进件76的下面步进。当装入轮74转动时(例如在图2和8中沿箭头82的方向顺时针转动)，则每个腔74C被引导到对准一个送进斗76M的口部下面。因而样品容器T在重力作用下从送进斗76M穿过该口部落入空的腔74C。在腔74C中接收的容器T被支承在盘72的裙部72S的表面上。图7(右手侧)示出这种情况。由于腔74C的尺寸，在一个给定的腔中只能接收一个样品容器T。因此，如果腔74C已被充满，则当其通过送进斗口部的下面时，容器便不能从送进斗落入已充满的腔。当装入轮74转动，而且在装入轮74开始运转时最初刚巧在传送扇形80内的腔74C移出扇形80时，送进斗76M依次被排空。

继续轮子的装入，一直到沿转动方向82的前面的充满的腔邻接盘72的装入口72L。传感器24被定位成可以在转动轮74转动时通过开孔74H观测每个腔74C。传感器24核实前面的腔74C是否装有管T。

下面讨论转子12的装入。如上所述，转子12被装配成正常关闭状态，锁46和56位于锁住状态。因此实心扇形32S′堵塞装入口52P和卸出口40P。转子装在马达26的转轴上，马达26移到原始位置。应当记住，在马达26的原始位置，盖子52上的装入口52P竖直对准位于第二角位置58的盘72的装入槽72L的下面。

为了装入芯部32，锁定盖子52，使相对于在第二角位置58的轴线VCL固定不动。为此，起动第二锁56的螺线管56P，以使塞杆56P伸入锁孔52R。然而因为第一锁46位于锁住状态(作为转子12的正常关闭状态的事件)，所以芯部32和底板40可以作为一个单元运动。

芯部和底板单元由马达26逐渐递增地转动，从而将芯部32的未装入的腔34对准当时处于静止的盖子52的装入口52P的下面。然后使马达78步进，转动装入轮74，使配置在前面腔74C中的样品容器与盘72上的装入槽口72L对准。当装入轮74的运动使其上的前面腔74C与盘72的槽口72L对准时，轮74和盘72之间的相对运动便使盘72的裙部72S以活板门的方式从装入轮74的腔的74C的下面扫过。因此样品容器T在重力作用下从装入轮74的腔74C通过盘72的槽口72L和在下面对准的盖子的装入口52P落入芯部32的样品接收腔34。这种装入操作示于图7和8的左手侧。应当注意到，因为底板40的裙部40S关闭了芯部32的腔34，所以容器T被睹塞而不能穿过芯部32。

芯部-底板单元转动(利用马达26)之后再继之以转动装入轮74(利用马达78)的这种连锁顺序转动一直继续到要求数目的芯部32的样品接收腔34由从轮74的腔74C掉下的样品容器充满。或者同时，或者以任何其它的预定的相对转动方式转动装入轮74和芯部32是在本发明的规划中。

由芯部32携带的样品容器T的数目可以小于其中腔34的总数。在这种情况下，为保持转子12的重量对称平衡，在轮子74沿转动方向82转动之前，可以使芯部32转动，使选定的腔34位于第二角位置58(在盖子52的装入槽52P的下面)。

离心机10适合于适应紧急情况。参照图2，送进斗76M-10(即刚好通过由盘的槽口72L占据的角位置的送进斗)可被称为在“静态”位置。该送进斗可以保持未装入的状态。需要立即处理的任何容器T可以放在该送进斗中并由位于下面的轮74的表面支承。当马达26转动芯部32使其中一个空的腔34位于与其准直的槽口72L和装入口52P的下面时，可以使马达78沿相反于装入方向82的相反方向(在本申请的上下文中沿反时针方向)转动装入轮74。当送进斗76M-10与盘72的槽72L对准时，容器T落入芯部32的开放的腔34。

在离心分离之前，解除螺线管的驱动，使塞杆56P从锁孔52R中退出，从而使盖子52锁在芯部32上。制动球56B再与锁孔52R啮合，从而使盖子52锁在芯部32上。因此芯部32、底板40和盖子52被锁在一起，形成可转动的转子单元。然后最后的可转动的转子单元转动，实现装在芯部32中的样品容器中的样品的离心分离。因为盖子52的裙部52S位于芯部32的腔34的顶部，所以在转子单元转动期间，装在其中的样品容器克服离心力而被约束。

在最好的实例中，转子12包括分别配置在芯部32下面和上面的底板40和盖子52。应当注意到，因为底板和盖子40、52分别显示出大体光滑的外表面，所以在转子12转动时在芯部32上的这些光滑外表面的存在使风的阻力减到了最小。

在离心分离之后，从芯部32卸出样品内器T。为了卸出，使马达26转到其原始位置。结果，底板40的卸出40P便定位在第一角位置48并直接位于滑槽50的上面。起动第一锁46的螺线管，因而其塞杆46P伸向底板40的中心部分40C。塞杆46P的头部很快冲入锁凹口40L将制动球46B推出锁凹口40L，因此底板40被锁在卸出位置。而芯部32和盖子52仍被锁在一起，可作为一个单元一齐运动。

然后沿方向82转动芯部和盖子单元。当芯部32中的每个样品接收腔34依次地与卸出口40P对准时，裙部40S的表面便从芯部32的腔34的下面消失，又形成活板门的形式。因而样品容器T在重力作用下，从芯部32的空腔34通过底板40的卸出40P落入滑槽50。这种操作示于图7和8二个图的左手侧。落入滑槽50的每个样品容器T由偏转板50D偏转并指向底部20的孔20A。滑槽50的偏转板50D用于改变样品容器T的方向，使其从大体45°角倾斜(由芯部32的腔34的方向造成的)改变到大体平行于转动轴线VCL的方向。容器T可由样品传送装置30接收。

因为沿容器的传送路径配置适当的读出装置R(图1)，所以在装入、离心分离和卸出操作中无需监测样品容器的位置。

虽然上面已说明用分开操作法进行芯部32的装入和卸出，但是应当认识到，可以同时进行芯部32的装入和卸出，因而提高离心机的处理效率。为了结合这种操作，底板40锁在其卸出位置(角位置48)，而盖子52同时锁在其装入位置(角位置58)。利用马达26单独移动芯部32，使其中的腔34位于卸出口40P的上面，而使其中的另一个腔34置于装入口52P的下面。

根据以上的叙述，本技术的技术人员很容易看到，本发明利用重力通过盖子52上的装入口52P将样品容器装入芯部32的腔34中，同时在随后仍利用重力通过底板40上的卸出口40P卸出样品容器。

技术人员在如上所述的本发明的说明的基础上可以对其进行许多改变。例如，从上文应当认识到，在一些实例中，可以从转子12上省去盖子52。这虽然不是太好，但可以使用这种转子结构，只要提供合适的机构使其在离心分离期间约束转子中的样品容器，只要马达具有足够的转矩克服风阻效应。

这种和其它的改变应看成为在本发明的如所附权利要求书所确定的范围内。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1.一种使样品容器围绕转动轴线转动的离心机转子，该转子包括：

芯部，具有至少一个完全穿过该芯部的样品接收腔；

底板，配置在芯部下面，底板和芯部可作为一个单元运动，也可彼此相对运动，从一部分底板关闭接收腔的关闭位置运动到一个在接收腔中的容器在重力作用下从芯部落下的位置。

2.如权利要求1所述的离心机转子，还包括第一锁系统，该系统用于选择性锁住底板和芯部，使芯部和底板保持在关闭位置。

3.如权利要求2所述的离心机转子，还包括：

盖子，该盖子具有穿过它的装入口，盖子和芯部可以彼此相对移动到装入位置，该装入口在该装入位置与芯部上的腔对齐；

第二锁系统，用于选择性锁住盖子和芯部。

4.如权利要求2所述的离心机转子，其特征在于，该芯部包括：

大体圆筒形中央部分，具有穿过它的芯部安装孔；

大体截头圆锥形的径向向外部分，容器接收腔配置在该大体截头圆锥形径向向外部分上。

5.如权利要求4所述的离心机转子，其特征在于，底板包括：

大体圆筒形中央部分，具有穿过它的底板安装孔；大体截头圆锥形的径向向外裙部，该裙部具有穿过它的卸出口；

底板的圆筒形部分和芯部的圆筒形部分，这些部分如通过装入表面插入腔的容器可以通过相对表面从腔中卸出。

14.一种使样品容器绕转动轴线转动的离心机，该离心机包括转子，该转子包括：

芯部，具有至少一个完全穿过芯部的容器接收腔；

底板，配置在芯部下面，底板和芯部可以彼此相对运动，从一部分底板关闭接收腔的关闭位置运动到一个在接收腔中的容器在重力作用下从芯部落下的位置；

第一锁系统，用于选择性锁住底板和芯部，使其处于锁住状态和未锁住状态，在锁住状态，底板和芯部占据关闭位置，并可作为一个单元一起运动，而在未锁住位置，芯板可以相对于底板运动，同时芯部相对于转动轴线保持在预定的角位置；

上述离心机还包括动力源，该动力源连接在芯部上，用于在锁处于锁住状态时使芯部和底板作为一个单元转动，和用于在锁处于未锁住状态时使芯部相对于底板转动。

15.如权利要求14所述的离心机，其特征在于，转子还包括：

盖子，具有装入口，盖子和芯部可以彼此相对运动；

第二锁系统，用于选择性锁住盖子和芯部，使其处于锁住状态和未锁住状态，在锁住状态时，盖子和芯部可以作为一个单元一起运动，在未锁住状态时，盖子相对于转动轴线保持在预定的角装入位置，而芯部可相对于盖子运动，使腔对准在装入口的下面，从而使容器在重力作用通过装入口落入芯部中；

当第二锁位于未锁住状态时，动力源可以有效地使芯部相对盖子运动。

样品分析装置；

改进的转子，该转子包括一个芯部和底板，该芯部具有至少一个穿过该芯部的样品接收腔，该底板配置在芯部下面，底板和芯部可以彼此相对运动，从一部分底板关闭接收腔的关闭位置运动到一个在接收腔中的容器在重力作用下从芯部落下的位置。

Claims (20)

1.一种使样品容器绕转动轴线转动的离心机转子，该转子包括：

芯部，至少具有一个完全穿过它的容器接收腔；

底板，该底板和芯部可从一部分底板关闭腔的关闭位置彼此相对运动到装在腔中的容器在重力作用下从芯部上落下的位置。

2.如权利要求1所述的离心机转子，还包括第一锁系统，该系统用于选择性锁住底板和芯部，使芯部和底板保持在关闭位置。

3.如权利要求2所述的离心机转子，还包括：

盖子，该盖子具有穿过它的装入口，盖子和芯部可以彼此相对移动到装入位置，该装入口在该装入位置与芯部上的腔对齐；

第二锁系统，用于选择性锁住盖子和芯部。

4.如权利要求2所述的离心机转子，其特征在于，该芯部包括：

大体圆筒形中央部分，具有穿过它的芯部安装孔；

大体截头圆锥形的径向向外部分，容器接收腔配置在该大体截头圆锥形径向向外部分上。

5.如权利要求4所述的离心机转子，其特征在于，底板包括：

大体圆筒形中央部分，具有穿过它的底板安装孔；大体截头圆锥形的径向向外裙部，该裙部具有穿过它的卸出口；

底板的圆筒形部分和芯部的圆筒形部分，这些部分如此配置，使得底板和芯部上的安装孔彼此轴向对准；

其中，第一锁系统配置在底板和芯部的圆筒形部分上。

6.如权利要求5所述的离心机转子，其特征在于，第一锁系统包括：

在芯部中央部分上形成的凹口；

在底板中央部分上形成的锁孔，凹口和锁孔彼此对齐；

锁件，装在凹口中，使其一部分伸入底板的锁孔中并由该锁孔接收，由此锁住底板和芯部；

塞杆，可伸出而啮合装在底板锁孔中的那部分锁件，将该部分锁件推出，从而使底板脱开芯部。

7.如权利要求2所述的离心机转子，其特征在于，芯部的容器接收腔具有径向内部和径向外部边界壁，该边界壁平行于转动轴线。

8.如权利要求2所述的离心机转子，其特征在于，芯部上具有表面，芯部表面可细分为许多扇形部，许多扇形部中的一些扇形部的表面由穿过芯部的样品接收腔断开，而另一些扇形部的表面未被断开，一些腔在角度上与相邻的腔隔开第一角距离，而另一些腔在角度上与相邻的腔相隔第二角距离，第二角距离较大，包括未断开的芯部扇形部的表面。

9.如权利要求8所述的离心机转子，其特征在于，芯部包括至少两个彼此径向相对的未断开的扇形部。

10.如权利要求3所述的离心机转子，其特征在于，盖子包括：

大体圆筒形中央部分，其上具有盖子安装孔；

大体截头圆锥形的径向向外裙部，一个环形凸缘悬挂在该裙部上，该裙部具有在其上形成的装入口。

11.如权利要求10所述的离心机转子，其特征在于，芯部包括：

大体圆筒形中央部分，具有穿过它的芯部安装孔；

大体截头圆锥形径向向外部分，容器接收腔配置在该大体截头锥形径向向外部分上；

盖子的圆筒形中央部分和芯部的圆筒形中央部分，这些部分如此配置，使得盖子安装孔与芯部安装孔轴向对准；其中，芯部的截头锥形径向向外部分和盖子上的凸缘相对配置，第二锁系统配置在盖子和芯部的相对配置部分上。

12.如权利要求11所述的离心机转子，其特征在于，第二锁系统包括：

在芯部的截头锥形部分上形成的第二凹口；

在盖子的凸缘部分上的第二锁孔，第二凹口和第二锁孔彼此对准；

第二锁件，装在第二凹口中，使得其一部分伸入第二锁孔并由该锁孔接收，由此将盖子锁在芯部上；

塞杆，可伸出而与第二锁孔接收的那部分第二锁件啮合，从而推出那部分锁件，由此使盖子脱开芯部。

13.一种使样品容器绕转动轴线转动的离心机离子，该转子包括：

芯部，具有装入表面和相对的卸出表面，至少一个容器接收腔完全穿过芯部；

底板，底板和芯部可以彼此相对运动，从一部分底板关闭腔的关闭位置运动到一个打开位置，在该打开位置，通过装入表面插入腔的容器可以通过相对表面从腔中卸出。

14.一种使样品容器绕转动轴线转动的离心机，该离心机包括一个转子和动力源，该转子包括：

芯部，至少具有一个完全穿过芯部的样品接收腔；

底板，底板和芯部可以彼此相对运动，从一部分底板关闭接收腔的关闭位置运动到腔中接收的容器在重力作用下从芯部落下的位置；

第一锁系统，用于选择性地锁住底板和芯部，使其处于锁住状态和未锁住状态，在锁住状态，底板和芯部处于关闭位置，而且可以作为一个单元一起转动，在未锁住状态，芯部可相对于底板转动，而芯部相对于转动轴线保持在预定的角位置；

上述动力源连接在芯部上，以便在锁位于锁住状态时使芯部和底板作为一个单元转动，而在锁位于未锁住状态时使芯部相对于底板转动。

15.如权利要求14所述的离心机，其特征在于，转子还包括：

盖子，具有装入口，盖子和芯部可以彼此相对运动；

第二锁系统，用于选择性锁住盖子和芯部，使其处于锁住状态和未锁住状态，在锁住状态时，盖子和芯部可以作为一个单元一起运动，在未锁住状态时，盖子相对于转动轴线保持在预定的角装入位置，而芯部可相对于盖子运动，使腔对准在装入口的下面，从而使容器在重力作用通过装入口落入芯部中；

当第二锁位于未锁住状态时，动力源可以有效地使芯部相对盖子运动。

16.如权利要求15所述的离心机，其特征在于，离心机还包括一个盘，盘上具有装入槽口，该装入槽口相对于转动轴线位于与盖子的装入口所在位置相同的预定角装入位置，因而当第二锁处于未锁住状态，而芯部由动力源相对于盖子转动时，芯部上的接收腔便可转到盘的装入槽口和盖的装入口的下面，与其对准，由此可使容器在重力作用下穿过对准的盘的装入槽口和盖子的装入口落入芯部中。

17.如权利要求16所述的离心机，其特征在于，离心机还包括：

装入轮，共轴安装在盘的上面，该轮上具有许多腔，每个腔的尺寸可以接收一个样品容器；

用于使装载轮和芯部转动的装置，从而使装入轮子腔中的容器与盘的装入槽口对齐。

18.如权利要求17所述的离心机，其特征在于，该离心机包括自动送进件，该送进件配置在装入轮的上面，该送进件具有至少一个送进斗，该送进斗用于产生一个单层的样品容器流并在转动装置使装入轮转动时顺序地将容器流中的每一个容器引导进入装入轮的腔中。

19.如权利要求14所述的离心机，该机还包括一个卸出滑槽，该滑槽相对转动轴线定位在与底板上的卸出口所占位置相同的预定角卸出位置，该滑槽被定位于可接收在重力作用下穿过卸出口落下的样品容器。

20.一种样品测试分析仪，该分析仪具有：

样品分析装置；

离心机，具有转子，该转子用于使样品容器中的样品受到离心力场的作用；

传送装置，用于将装有样品的小容器从离心机传送到样品分析装置；

改进的转子，该转子包括一个芯部和底板，该芯部具有至少一个穿过该芯部的样品接收腔，该底板和芯部可以彼此相对运动，从一部分底板关闭腔的关闭位置运动到腔中接收的容器在重力作用下从芯部上落下的位置。

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