一种用于离心管的配接器.pdf

    本发明涉及一种用于离心管的管壳配接器。

    PCT出版物WO91/06373公开有一种管壳配接器，其用以在离心转子的一个型腔内支承一个密封的离心管。该管壳配接器，其用以在离心转子的一个型腔内支承一个密封的离心管。该管壳配接器包括有一对可配合的配接器弧块，每个弧块内有一个凹槽。当上述弧块沿配合表面连接时，每个弧块上的凹槽相互结合形成一个凹腔，其尺寸和形状接近与（在一定的制造公差范围内）密封离心管的某些部分或全部的尺寸和形状相一致。将管壳配接器放入到一个转子型腔中时，两个弧块之一个被称为内侧弧块Ai的位置径向上靠近转动轴线VCL。内侧弧块Ai在其上具有一个锁定件其被认为是沿径向插入到型腔C的内侧边的弧段。另一个弧块被称为径向外侧弧块Ao，该弧块的位置径向上在内侧弧块的外面，并且径向上远离转动轴线VCL。

    图1A和1B表示为俯视剖视图，其取自一个横截于现有技术密封塑料离心管T的纵向轴线的平面，分别示出一个管壳配接器的内侧弧块Ai和外侧弧块Ao，因为这些弧块在转子V的型腔C内支承着管T，图示为一个垂直转子。在如图1A所示的静止状态中，配接器的相应内侧弧块Ai和外侧弧块Ao的内表面的位置环绕着密封管的整个周边（在尺寸公差范围内）靠近或直接接触其外表面。需注意的是配接器弧块的内表面相对于密封管配置成贯穿于管的整个轴向长度。那就是说使每个横向截面，如图1A所示的关系，沿管的纵向轴线保持不变。

    参阅图1B所示，当转子围绕转动轴线VCL旋转时，管T不仅受到一个沿径向方向朝外的力Fc的作用而且还受到一个内部流体静压力Fh的作用。作用力Fc是由管本身的质量在离心负荷下所产生的。作用力Fh是由管的液态物质质量在离心负荷下所产生的。在管的一第一部分P1，即置于径向内侧弧块Ai内的管T的一部分中，作用力Fc和Fh的矢量和会使该管径向朝外偏离而形成一个在图1B中用字母D所表示的凹陷区。管的这一部分P1的外表面与内侧弧块Ai的内表面的邻接区R是间隔开的或形成一个空隙。这一空隙在图1B中用字母S来表示，而内侧弧块Ai的邻接区R则用点划弧线来表示。空隙S的径向大小取决于密封管内液体的容量、压缩性，以及还取决于管T配装在配接器内的情况。

    在整个管的周长的其余部分，作用力Fc和Fh的矢量和会使管T的外部受迫压而与邻接位置的配接器的内侧弧块Ai和外侧弧块Ao的内表面构成紧密接触关系。紧密接触区是用较粗的线来表示。

    如上所述可以理解，形成的凹陷区D具有一个长度尺寸，该长度尺寸可沿管的纵向轴线测定出。这一长度尺寸的大小也取决于管内液体的容量和压缩性。例如，如果管内完全装满一种不可压缩的液体，那么液体的作用力就会与离心力平衡，也就不可能形成凹陷区。而在实践中，由于管很少被完全装满，而液体在某种程度是可压缩的，因此一个凹陷区D就会沿管T的径向朝内部分的一些部分长度上形成。凹陷区可以看成是沿管的径向朝内部分的一个凹入。

    由于凹陷区D内的管材料和内侧弧块Ai的区R的内表面是间隔开的，所以管T内液体的流体静力对内侧弧块Ai的这一区域就不能形成任何支承。但是，管T内液体的流体静力对内侧弧块Ai的其他区域则形成一些支承，进入这些区域管T就与内侧弧块形成紧密地接触关系。因此，在使用时，配接器的内侧弧块的非支承区R就径向向外偏离。

    偏离量的大小用恒定偏离或应力的表面轮廓线表示在图2中。虽然图2是一个垂直透视图，其是沿一个通过一半内侧弧块Ai的垂直中心面截取的，应当理解图2所示的表面轮廓线相对该垂直中心面是对称的。配接器内侧弧块Ai的区R的相对偏离量用字符δ₁至δ₄来表示。由于较大的偏离在配接器的弧块内产生较大的应力，所以表示随着应力相对值的表面轮廓线在形式上均类似于偏离的表面轮廓线。因而应力轮廓线均示于图2中，并且分别用字符σ₁至σ₄来表示。字符δ₁和字符σ₁表示视情况而定的偏离或应力的最大值。内侧弧块Ai的那些承受较大偏离和较高应力的区域更有可能受到损坏。

    因此，由上述情况可以认为是有利于提出一种配接器，在该配合器中可以消除或显著减少其较大偏离和较高应力的区域。

    在分子生物学应用中通常的做法是利用一种称为“平衡离心作用”的技术按照样品相应的密度来离析一个样品中的各种物质。一种诱变剂一般为溴化3，8-二基-5-乙基-6-苯基非啶鎓（ethidium bromide）被加到所需物质中。在离心作用后，随着管处于静止与直立的状态，这些物质重新取向沿管的轴线形成纵向隔开位置的横向谱带。上述溴化3，8-5-二基-乙基-6-苯基非啶鎓在受到紫外线照射时吸收紫外线，并且放出一种可见的荧光，这些荧光有利于测定其有所需物质的谱带位置。

    一种提取具有所需物质谱带的普通方法是将管固定在某个部位上，使紫外线可通过其照耀以测定该谱带的位置。管可用手握住或夹紧在一个台架上。将一个通气针插入到该谱带（通常靠近菅的顶部）上面的管内。然而操作人员在将一个注射器插入到管中的同时必须稳定住管（不管其是否夹住）。插入的注射器要使其尖端立即位于所需物质的谱带的下面，就能提取该谱带。对每个具有所需物质的谱带重复上述过程。

    可以看到这项技术存在有各种各样的缺陷。操作人员在提取过程中握住管时冒着刺伤的危险。此外，例如很明显的是，一旦将注射器从管中抽出，管内的液体就会通过管上刺穿的孔泄漏。一般防止漏泄的措施有用带封住管壁或是由临床医生的手指堵住刺孔，直到可以将管放置到惰性液体泄内时为止。由于溴化3，8-二基-5-乙基-6-苯基非啶鎓是一种常用的诱变剂，其对身体接触应尽量地减少。

    因此，由上述情况可以认为是有利于提出一种配接器，其在离心作用时支承管，并且便于分离物质而无现有技术所存在的缺陷。

    本发明的首要目的是针对一种配接器，其适用于固定角离心转子，该配接器具有在其旋转时一个沿径向相对于转动轴线处于内侧的部分和一个处于外侧的部分。该配接器具有一个接纳一个离心管的一定尺寸的凹腔。管在离心作用时承受一个负荷，该负荷使该管的一第一部分沿径向朝外偏离该配接合器的内侧部分的一第一区，而管的一第二邻接部分则被迫压与接合器的内侧部分的一第二区紧密接触。按照本发明的配接器，其特点是其包括有一个在配接器径向内侧部分上形成的孔。最好是使该孔大致上与配接器的内侧部分的第一区是共同伸展的。通过适当地设定该孔的尺寸而使配接器的任何内侧部分在离心作用时不会承受超出配接器材料性能的负荷，以支承其本身。换句话说，该配接器环绕上述孔的内侧部分材料具有足够的强度在离心作用下可支承其本身。

    本发明的这个方面可以与任何形式的配接器一起使用，不管其结构是整体的或是分离的。当该配接器分别由配合的内侧和外侧弧块Ai、Ao构成的情况下，相应地是将孔设置在内侧弧块Ai上。

    按照本发明的另一目的，配接器包含一个可滑动地设置在配接器的内侧弧块的孔上的塞件，且该塞件可以有选择地放置在弧块的孔内。塞件在其上具有一个内侧表面和一个外侧表面。塞件的内侧表面在其上具有一个密封材料。密封材料施以偏压与装在配接器内的一个管接触。在优选实施例中孔的尺寸是大的足以使要曝露的样品受紫外线辐射源的作用，以便能直观地测定谱带的位置。另一方面或另外，配接器可以用一种能透过可见光的材料制造，这样就可以通过配接器直观地测定一个谱带的位置，该谱带是经受穿过孔的紫外线作用的。

    现通过下面的具体实施例并结合附图对本发明的结构、特点及其他目的予以更详细的描述，以便对本发明有更充分的理解，其中：

    图1A和1B均为俯视剖视图，其是取自一个横截于一密封的离心管的纵向轴线的平面，以说明现有技术的一种配接器的内侧弧块和外侧弧块，同时分别表示在静止状态与旋转状态中支承在一个转子V的型腔C内的密封管；

    图2是一个垂直透视图，其是沿一个通过内侧弧块Ai的中心平面截取的，其说明由于在管旋转时管内形成一个凹陷区而于管中的偏离和应力表面轮廓线，该表面轮廓线绕相对中心平面是对称的；

    图3为按照本发明的一个主要方面提出的用于离心管的配接器的分解透视示意图，其中图的大部分是以透视形式示出的，只有一个部分是以垂直横截面的形式示出的；

    图4A和4B分别为透视图，其中分别说明图3配接器内侧弧块的内表面和外表面结构；和

    图5A、5B和5C分别为按照本发明的第二方面的配接器的侧剖视图、正视图（朝向内表面观看）和俯视剖视图，其中管是在图5A中提出的形式。

    在下列整个详细说明中对附图中所有的相同件则采用相同的件号标注。

    现参阅图3、4A和4B所示，其中分别表示出一个按照本发明的配接器的各种透视图，该配接器总的用件号10来表示。配接器10被用做使管T在一固定角离心转子V内适合经受离心作用。转子V在其内设有型腔C。而每个型腔则在其中可设置一个切口N。

    在所示实施例中，配接器10具有一个内侧弧块12和一个外侧弧块14。内侧弧块12可在其上设有一个锁定件12k，锁定件12k被放置在切口N内。两个弧块12和14分别在其内具有一个凹槽12I、14I。当配接器的弧块12、14连接时凹槽12I、14I相互配合以形成一个凹腔16（图3），其尺寸确定成可放置离心管T。配接器10的弧块12和14最好是采用例如注横法由一种诸如含30%碳纤维增强的甲苯基邻苯二酰胺（polyphthalamide）的材料来制造，这种材料由RTP公司销售，该公司设于威诺那，明尼苏达州（Winona，Minnesota），产品号为RTP4085。在某些情况下，当配接器材料（如本说明书中已讨论过的）是透光的，则配接器10就可由聚碳酸酯塑料材料以注模来制造。

    在本申请中所用的术语“固定角离心转子”是指一种具有型腔的转子，该型腔是在其本体内形成的，从而当一个管放置在其内时，每个管的轴线At相对于转动轴线VCL是以某个预定的倾角倾斜的，并且在整个离心运转作用过程中保持上述轴线倾斜。从这点来说“固定角离心转子”是不同于所谓“摆动斗离心转子”的，摆动斗离心转子中的管相对于转动轴线的倾角在开始时接近0°，而在离心作用下其摆动到某个方位，而在此位管的轴线基本上垂直于转动轴线。管的轴线At的倾角可以相对于转动轴线VCL通过倾斜转子内的型腔C的轴线Ac来实现，和/或通过倾斜配接器10内的凹腔16来实现。包括0°在内的任何角度值都可以使用的（0°值时称为“垂直转子”）。

    出于前面讨论过的原因，管在离心作用时受到一个负荷作用，该负荷使管的一第一部分沿径向朝外偏离配接器的内侧弧块12的一第一区（相当于上面所述的区R），而管的一第二邻接部分则被迫压与配接器的内侧弧块的一第二区紧密接触。在按照本发明的一个配接器的内侧弧块12在其上具有一个孔20。孔20与内侧弧块12的第一区基本上是共同延伸的。孔20的尺寸是设置成使配接器的内侧弧块12在离心作用下基本上没有任何部分承受超出配接器材料性能的负荷，以便支承其本身。换句话说，就是在离心作用下孔20的尺寸是设置成使围绕孔20的配接器的内侧弧块12的材料具有足够的强度，以支承其本身。术语“足够强度支承其本身”是指配接器10在整个循环操作所规定的有效使用期限内使用规定的最大运行速度时其不致于损坏。应该理解本申请所使用的术语“基本上共同伸展”是指包含一种或多或少地消除管的内侧弧块的整个第一区的情况。其目的在于通过设置与内侧弧块12的第一区基本上共同延伸的孔，使其偏离较大和应力较高的区域或是消除或是显著减少。

    虽然本发明已在前面对一种如PCT出版物WO91/06373相配的弧块构成的配接器的内容作了描述，但本发明在等同应用方面还可以同时使用一种整体构成的配接器，该配接器在使用时具有一个相对于转动轴线径向向内的部分和一个相对于转动轴线径向向外的部分。孔是设置在这种整体构成的配接器的径向向内侧部分上。孔的尺寸是按已讨论过的那样设置的，因此围绕孔的配接器的内侧部分的材料在离心作用时具有足够的强度以支承其本身，因此配接器没有任何部分在离心作用下承受超出配接器材料性能的负荷，以支承其本身。

    图5A、5B和5C分别为按照本发明的第二方面的所述一种配接器10′的内侧弧块12′的侧剖视图、正视图和俯剖视图。配接器10′的结构是特殊设置的，以利于提取在平衡离心分离作用过程中形成的材料谱带。配接器可以如图3或4所示的弧块形式构成，也可以是整体构成。

    配接器10′的径向内侧弧块12′或在使用时位于径向内侧的部分在其内具有一个孔20′。孔20′适合于露出一部分装于配接器内的管T。为了能从管中提取一个所需物质的谱带，要将孔20′的尺寸设置成能使样品经受一个紫外线辐射源的作用，且能使谱带置于可见的位置。而且应使孔20′的位置是这样，即露出并可看到包含所需物质的谱带的管部和一个在其上面的区域（通气用）。为了能在管内的任何地方提取所需物质的任何谱带，应使孔20′的尺寸和位置露出并可看到管长（包括其颈部n）的尽可能的多部分。

    孔20′的尺寸和位置还应取决于以前所述的对“足够的强度支承其本身”的考虑。由于考虑足够强度和考虑上述多露出和多看到是相互抵触的，因此，在实践中就需要对运行速度、窗孔尺寸和窗孔位置等方面有一个适当的折衷方案。

    配接器10′具有导轨22A、22B，该导轨是由围绕孔20′的配接器的材料所构成。一个塞件24具有槽26A、26B。槽26A、26B内置放有导轨22A、22B，因此塞件24可以沿孔20′滑动设置，并可有选择地定位于孔20′上。塞件24设有一个内表面28I和一个外表面28E。塞件24的内表面28I朝向配接器10′内的管显现出。内表面28I上具有一层诸如弹性材料的密封材料30。

    塞件24的尺寸是设置成在离心作用时可以装在配接器10′上，并使密封材料30与装在配接器内的管受偏压形成接触。导轨22A、22B的尺寸是设置成在离心作用时向塞件提供支承。不会有任何部分的塞件向外伸展超出配接器10′的外径，不然就要在转子上设置一个适当的孔。另一方面，配接器10′可以与塞件24是分离的，而在一次离心运转作用终止时再插在其上。

    外表面28E上具有锯齿部34，以便于移动。如果需要可以在孔20′上设置一个或多个附加的塞件。

    配接器10′可以用一种（诸如以前提出的）能透过可见光的材料来制造。该材料应是有足够的半透明，以使穿过孔20′由已经受紫外线作用的所需物质的谱带的操作人员能直观测定位置。最好材料应是透明的。要注意到的是对孔的尺寸是有限制的，要是能找到一种可透过紫外线和可见光的材料来制造配接器，则可以不必考虑谱带需经受紫外线作用的这一步骤。

    在使用过程中经离心作用之后，将配接器10′连同其内的管从转子中取出。在所需物质的谱带取出后可以用手握住或用一个夹持装置夹住配接器10′。另一方面，最好是，可以将配接器10′插入到一个适当的台架内，以便能看到孔20′，并且牢固地将配接器保持在适当的位置上。因此，一个操作人员就不需要在提取所需物质的谱带时要固定住配接器10′。这样就避免了潜在的刺伤的危险。

    从管中拔出注射器之后，将一个塞件24沿着孔20′滑移，直至其内表面28I上的密封材料30定位于管的刺孔上面为止。由于密封材料30受压与管形成密封接合，使得液体通过刺孔的泄漏被有效地阻止。上述偏压力的大小只需要能防止泄漏就够了，同时管处于静止状态。此后还可以对另外的材料进行提取工作。

    如前所述，在本发明提出的这些技术的特点可以形成许多改型结构。这些改型结构均被认为是不脱离所附权利要求书限定的本发明构思范围。