JP2007326038A - Centrifuge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイングロータを有する遠心機に関し、特に、スイングロータのロータピンにスイング可能に支持されるバケットのスイング状態を判別または特定できる遠心機に関するものである。 The present invention relates to a centrifuge having a swing rotor, and more particularly to a centrifuge capable of discriminating or specifying a swing state of a bucket that is swingably supported by a rotor pin of a swing rotor.
一般の遠心機におけるスイングロータは、試料が入った容器を装填するためのバケットおよびバケットを遠心力によりスイング(揺動)可能な状態で保持するアームを有し、回転駆動軸に着脱自在に取り付けられて試料を遠心分離する。遠心機のスイングロータのロータピンにスイング可能に支持されたバケットは、運転を開始するとロータの回転速度の上昇に伴い、バケットならびにバケットに搭載されるチューブ等の容器および試料の遠心力によって、ロータの回転速度に対応して鉛直(垂直)の状態から徐々にスイングし、やがて水平状態もしくは水平状態に近い状態にスイングする。ロータの許容最高回転速度に達した後にロータの運転を停止すると、回転速度の減速に伴い、バケットは水平状態から鉛直状態に徐々に復帰する。 The swing rotor in a general centrifuge has a bucket for loading a container containing a sample and an arm that holds the bucket in a swingable (swingable) state by centrifugal force, and is detachably attached to a rotary drive shaft. And centrifuge the sample. A bucket that is swingably supported by the rotor pin of a swing rotor of a centrifuge is driven by the centrifugal force of the container such as a bucket and a tube mounted on the bucket and a sample as the rotation speed of the rotor increases when operation starts. Swing gradually from a vertical (vertical) state corresponding to the rotation speed, and eventually swing to a horizontal state or a state close to a horizontal state. When the operation of the rotor is stopped after reaching the maximum allowable rotational speed of the rotor, the bucket gradually returns from the horizontal state to the vertical state as the rotational speed is reduced.
スイングロータは、バケットをスイング可能に支持するアームまたはロータピン等の磨耗またはロータピンの損傷によりバケットがスイング不能となる場合がある。さらにバケットに搭載されるチューブ、ボトルなどの容器に許容値以上の質量または容量をもつ試料を搭載(装填)するとバケットのスイング動作が緩慢となり、また遠心力により容器の変形や損傷を来たすことになる。このため、遠心分離が不可能となり、またバケット等の機器の破損や貴重な試料の損失となる場合がある。 The swing rotor may become unable to swing due to wear of an arm or a rotor pin that supports the bucket so that the bucket can swing, or damage to the rotor pin. Furthermore, if a sample with a mass or capacity exceeding the allowable value is loaded (loaded) into a container such as a tube or bottle mounted on the bucket, the swinging movement of the bucket will be slow, and the container may be deformed or damaged by centrifugal force. Become. For this reason, centrifugation cannot be performed, and equipment such as a bucket may be damaged or a valuable sample may be lost.
従来、スイングロータのバケットのスイング状態を遠心機の外部から目視により確認するために、例えば透明なアクリル製のドアを採用し、運転中に遠心機のボウル内(ロータ室内)を目視観測することが考えられた。一方、下記特許文献1に開示されるように、バケットの回転停止位置における位置検出器を用いて、バケットが、ロータの回転停止時に水平状態から鉛直状態に復帰したか否かをチェックし、バケットが正常にスイングしているか判別する方法も提案されている。 Conventionally, in order to visually confirm the swing state of the bucket of the swing rotor from the outside of the centrifuge, for example, a transparent acrylic door is adopted, and the inside of the centrifuge bowl (rotor chamber) is visually observed during operation. Was considered. On the other hand, as disclosed in Patent Document 1 below, a position detector at the rotation stop position of the bucket is used to check whether or not the bucket has returned from the horizontal state to the vertical state when the rotation of the rotor is stopped. A method for discriminating whether or not the swing is normal is also proposed.
しかしながら、上述したようにドアとして透明材料のカバーを採用する技術では強度上の理由からロータの許容最高回転速度が制限され、ロータを高速回転で運転する遠心機では、ドアやボウルに頑丈な材質である鋼板材料を使用する必要があり、透明な合成樹脂材料の採用ができないという問題がある。そのため、運転開始直後や運転終了直前などバケットのスイング角度が徐々に変化している時のバケットのスイング状態を確認することが不可能となる。 However, as mentioned above, the technology that employs a transparent material cover as the door limits the maximum allowable rotational speed of the rotor for reasons of strength. In a centrifuge that operates the rotor at high speed, the door and bowl are made of a sturdy material. Therefore, there is a problem that a transparent synthetic resin material cannot be used. Therefore, it becomes impossible to confirm the swing state of the bucket when the bucket swing angle is gradually changing, such as immediately after the start of operation or immediately before the end of operation.
一方、上述した特許文献1に開示された、バケット位置検出器を用いたバケットの異常検出法では、バケットが水平状態から鉛直状態に復帰したか否かをチェックするものであるので、加速時にバケットのスイング異常を検出することは困難である。 On the other hand, in the bucket abnormality detection method using the bucket position detector disclosed in Patent Document 1 described above, whether or not the bucket has returned from the horizontal state to the vertical state is checked. It is difficult to detect an abnormal swing.
従って、従来のスイング状態の判別法では、ロータにスイング可能に支持されたはずの複数バケットのうち、運転中に一つ以上のバケットが何等かの問題で、例えば誤って規定以上の試料をバケットに搭載して許容値以上の搭載量に気付かずにそのまま運転してしまった場合、あるいはバケットが遠心力によりスイングしている最中にバケットもしくはチューブ等の試料容器がロータに引っ掛かかった場合等、特定のバケットが本来の水平状態にスイングされる以前に運転を終了してしまうという問題点を看過することになる。 Therefore, in the conventional method for determining the swing state, among the plurality of buckets that should have been supported so as to be swingable by the rotor, one or more buckets may have some problem during operation. If a sample container such as a bucket or tube is caught on the rotor while the bucket is swinging due to centrifugal force, without being aware of the loading amount exceeding the allowable value. Such a problem that the operation is terminated before the specific bucket is swung to the original horizontal state is overlooked.
また、チューブ等の試料容器への試料の搭載量を許容値より超過したり、バケットやチューブがロータに不安定な状態で引っ掛かったまま運転を継続すると、ロータピンからバケットが離脱して機器の破損を招くという恐れもある。 In addition, if the amount of sample loaded in a sample container such as a tube exceeds the allowable value, or if the operation is continued with the bucket or tube being caught on the rotor in an unstable state, the bucket will be detached from the rotor pin, causing damage to the equipment. There is also a fear of inviting.
同様に、スイングロータにて、沈殿(ペレット)をさせる場合、正常なスイング動作に基づいて沈殿させた試料は、運転後に試料が入ったチューブ等の容器を垂直に立てたときに試料が水平に正常に沈殿されるのに対し、前述のように水平にならない問題のある状態で運転されたバケットに搭載された容器では、回転中のスイング状態のまま沈殿され、運転後に容器(チューブ)を取り出し、容器を垂直に立てたときに水平に対し斜めに傾いた状態で沈殿してしまうことになり、所謂、試料の分離層(バンド層)の確認が不可能になるという問題が生じる。この場合、遠心機の運転やり直しを強いられたり、さらには貴重な試料(サンプル)を失うことになり兼ねない。 Similarly, when precipitating (pellet) with a swing rotor, the sample that has been precipitated based on normal swinging operation will be horizontal when the container such as a tube containing the sample is placed vertically after operation. In the case of a container mounted on a bucket that has been operated in a state where there is a problem that does not become horizontal as described above, although it settles normally, it is settled in a rotating swing state, and the container (tube) is taken out after operation. When the container is erected vertically, it will precipitate in an inclined state with respect to the horizontal, and so-called separation layer (band layer) of the sample cannot be confirmed. In this case, it may be forced to restart the centrifuge or even lose a valuable sample (sample).
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消するために、ロータの加速時にスイングロータの異常なスイング動作を判定または特定することにより、バケットの異常なスイング動作を防止した遠心機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a centrifuge that prevents an abnormal swing operation of a bucket by determining or specifying an abnormal swing operation of the swing rotor during acceleration of the rotor in order to solve the above-described problems. There is.
上記課題を解決するために本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次ぎのとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application in order to solve the above problems, the characteristics of typical ones will be described as follows.
(1)本発明の一つの特徴によれば、試料が入った容器を装填するためのバケットおよび前記バケットを遠心力によりスイング可能な状態で保持するアームを有し、回転駆動軸に着脱自在に取り付けられて前記試料を遠心分離するロータと、前記ロータが取り付けられる前記回転駆動軸を回転させるモータと、前記モータを駆動制御する制御装置と、前記ロータの種類を識別するロータ識別手段と、前記モータまたは前記ロータの回転を検出する回転数検出手段とを有する遠心機であって、前記ロータを回転させた時、前記バケットが特定の角度にスイングしたことを検出するバケット検出センサを具備せしめ、前記回転数検出手段によりその時の回転速度を検出する。 (1) According to one aspect of the present invention, the apparatus has a bucket for loading a container containing a sample and an arm for holding the bucket in a swingable state by centrifugal force, and is detachably attached to a rotary drive shaft. A rotor that is attached and centrifuges the sample; a motor that rotates the rotary drive shaft to which the rotor is attached; a control device that drives and controls the motor; a rotor identification means that identifies the type of the rotor; A centrifuge having a rotation number detecting means for detecting the rotation of the motor or the rotor, and having a bucket detection sensor for detecting that the bucket swings to a specific angle when the rotor is rotated, The rotational speed detection means detects the rotational speed at that time.
(2)本発明の他の特徴によれば、前記制御装置は、前記ロータ識別手段により前記ロータに付された識別子から前記ロータの種類を判別し、判別された前記ロータの種類に基づいて、前記バケット検出センサによって検出される前記特定の角度におけるスイング状態を特定する。 (2) According to another feature of the present invention, the control device determines the type of the rotor from the identifier given to the rotor by the rotor identification means, and based on the determined type of the rotor, A swing state at the specific angle detected by the bucket detection sensor is specified.
(3)本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御装置は、前記回転数検出手段によって検出した前記ロータの回転速度と、前記バケット検出センサによって検出された前記バケットのスイング角度との関係を記憶部に保存し、前記ロータの回転速度に基づいて前記バケットのスイング角度を算出する。 (3) According to still another feature of the present invention, the control device relates to a relationship between a rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection means and a swing angle of the bucket detected by the bucket detection sensor. Is stored in the storage unit, and the swing angle of the bucket is calculated based on the rotational speed of the rotor.
(4)本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御装置は、前記回転数検出手段によって検出した前記ロータの回転速度と、前記バケット検出センサによって検出された前記バケットのスイング角度との関係を記憶部に保存し、前記バケット検出センサによって検出された前記バケットのスイング角度に基づいて前記ロータの回転速度を算出する。 (4) According to still another aspect of the present invention, the control device relates a relationship between a rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection means and a swing angle of the bucket detected by the bucket detection sensor. Is stored in the storage unit, and the rotational speed of the rotor is calculated based on the swing angle of the bucket detected by the bucket detection sensor.
(5)本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御装置は、前記バケット検出センサによって検出された前記バケットのスイング角度から算出した前記ロータの回転速度が所定の許容範囲に入らなかった場合、前記ロータの運転を停止させる。 (5) According to still another feature of the present invention, the control device is configured such that the rotational speed of the rotor calculated from the bucket swing angle detected by the bucket detection sensor does not fall within a predetermined allowable range. Then, the operation of the rotor is stopped.
(6)本発明のさらに他の特徴によれば、試料が入った容器を装填するためのバケットおよび前記バケットを遠心力によりスイング可能な状態で保持するアームを有し、回転駆動軸に着脱自在に取り付けられて前記試料を遠心分離するロータと、前記ロータが取り付けられる前記回転駆動軸を回転させるモータと、前記モータを駆動制御する制御装置と、前記ロータの種類を識別するロータ識別手段と、前記モータまたは前記ロータの回転を検出する回転数検出手段とを有する遠心機であって、前記制御装置は、前記ロータの回転速度と前記バケットのスイング角度との関係を記憶部に保存し、前記回転数検出手段によって検出された前記ロータの回転速度に基づいて前記バケットのスイング角度を算出する。 (6) According to still another aspect of the present invention, the apparatus has a bucket for loading a container containing a sample and an arm for holding the bucket in a swingable state by centrifugal force, and is detachably attached to a rotary drive shaft. A rotor that centrifuges the sample attached to the rotor, a motor that rotates the rotary drive shaft to which the rotor is attached, a control device that drives and controls the motor, and a rotor identification means that identifies the type of the rotor; A centrifuge having a rotation speed detecting means for detecting rotation of the motor or the rotor, wherein the control device stores a relationship between a rotation speed of the rotor and a swing angle of the bucket in a storage unit; A swing angle of the bucket is calculated based on the rotational speed of the rotor detected by the rotational speed detection means.
(7)本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御装置は、表示部に前記バケットのスイング状態を表示する。 (7) According to still another feature of the present invention, the control device displays a swing state of the bucket on a display unit.
(8)本発明のさらに他の特徴によれば、試料が入った容器を装填するためのバケットおよび前記バケットを遠心力によりスイング可能な状態で保持するアームを有し、回転駆動軸に着脱自在に取り付けられて前記試料を遠心分離するロータと、前記ロータが取り付けられる前記回転駆動軸を回転させるモータと、前記モータを駆動制御する制御装置と、前記ロータの種類を識別するロータ識別手段とを有する遠心機であって、前記バケットが特定の角度にスイングしたことを検出するバケット検出センサを具備し、前記制御装置は、前記ロータの回転速度と前記バケットのスイング角度との関係を予め記憶しておき、前記バケット検出センサによって検出された前記バケットのスイング角度に基づいて前記ロータの回転速度を算出する。 (8) According to still another feature of the present invention, the apparatus has a bucket for loading a container containing a sample and an arm for holding the bucket in a swingable state by centrifugal force, and is detachably attached to a rotary drive shaft. A rotor that centrifuges the sample attached to the rotor, a motor that rotates the rotary drive shaft to which the rotor is attached, a control device that drives and controls the motor, and a rotor identification means that identifies the type of the rotor A centrifuge having a bucket detection sensor for detecting that the bucket has swung to a specific angle, and the control device stores in advance a relationship between a rotation speed of the rotor and a swing angle of the bucket. The rotation speed of the rotor is calculated based on the swing angle of the bucket detected by the bucket detection sensor.
(9)本発明のさらに他の特徴によれば、上記(8)項において、前記制御装置は、前記バケット検出センサによって検出された前記バケットのスイング角度から算出した前記ロータの回転速度が所定の許容範囲に入らなかった場合、前記ロータの運転を停止させる。 (9) According to still another feature of the present invention, in the above item (8), the control device has a predetermined rotational speed of the rotor calculated from the bucket swing angle detected by the bucket detection sensor. If the allowable range is not reached, the operation of the rotor is stopped.
(10)本発明のさらに他の特徴によれば、前記ロータの回転速度と前記バケットのスイング角度の関係は、実際の遠心機を使用した実験、または「ADAMS」の名称で周知の機構解析シミュレーションソフトウェアを用いて求めておき、それを前記制御装置の記憶部に記憶させておく。 (10) According to still another feature of the present invention, the relationship between the rotational speed of the rotor and the swing angle of the bucket is an experiment using an actual centrifuge, or a mechanism analysis simulation known under the name “ADAMS”. It is obtained using software and stored in the storage unit of the control device.
上記特徴を持つ本発明の遠心機によれば、スイングロータのバケットが正常なスイング動作をしなかった時に、バケットの異常動作を判別または特定することができるため、バケットの離脱による破損などの事故を防止することができる。また、試料容器に対し斜めに試料の沈殿層または分離層を形成するのを防止できるので、遠心分離運転のやり直しや貴重なサンプルの損失を防止することができる。さらに、遠心機のドアやボウルに、透明な材料を使う必要がなく、頑丈な鋼板材料を使用できるので、破損に対し強度な遠心機を供給することができる。 According to the centrifuge of the present invention having the above characteristics, when the bucket of the swing rotor does not perform a normal swing operation, it is possible to determine or identify an abnormal operation of the bucket. Can be prevented. In addition, since it is possible to prevent the precipitation layer or separation layer of the sample from being formed obliquely with respect to the sample container, it is possible to prevent redo of the centrifugal separation operation and loss of valuable samples. Furthermore, it is not necessary to use a transparent material for the centrifuge door or bowl, and a sturdy steel plate material can be used, so that a centrifuge that is strong against breakage can be supplied.
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴は、以下の本明細書の記述および添付図面よりさらに明らかにされる。 The above and other objects, and the above and other features of the present invention will become more apparent from the following description of the present specification and the accompanying drawings.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
図1は本発明の第1の実施形態に係る遠心機の構成を示すブロック図、図2は図1に示す遠心機の制御装置の構成図、図3は図1に示す遠心機のスイングバケットの加速時におけるスイング動作を示す状態図、図4は図1に示す遠心機のスイングロータの回転速度とバケットのスイング角度の関係を示す特性図、図5は図1に示す遠心機のバケットの動作状態を検出するための制御フローチャートの第1の例、図6は図1に示す遠心機のバケットの動作状態を検出するための制御フローチャートの第2の例をそれぞれ示す。 1 is a block diagram showing a configuration of a centrifuge according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a control device for the centrifuge shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a swing bucket of the centrifuge shown in FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the rotational speed of the swing rotor of the centrifuge shown in FIG. 1 and the swing angle of the bucket, and FIG. 5 is a diagram of the bucket of the centrifuge shown in FIG. FIG. 6 shows a second example of the control flowchart for detecting the operating state of the bucket of the centrifuge shown in FIG. 1, respectively.
最初に、図1を参照して本発明の第1の実施形態に係る遠心機の全体の構成について説明する。 First, the overall configuration of the centrifuge according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
遠心機100は、鋼板材料から成るボウル等の隔壁部(ボウル)5aおよび鋼板材料から成るドア6によって密閉されたロータ室5と、ロータ室5の中に装着され、回転駆動軸7に着脱可能に取り付けられた遠心分離すべき試料を入れるロータ(スイングロータ)1と、ロータ1が取り付けられた回転駆動軸7を高速回転で駆動させるためのモータ8と、モータ8および後述する表示装置15を制御するための制御装置9と、ロータ1に搭載した試料を遠心分離するための回転速度、運転時間、温度、加速勾配、減速勾配等の運転条件の情報を制御装置9に入力し、ファンクション(機能)の選択を行うためのキースイッチ14aを含む入力装置14と、入力装置14による入力情報および制御装置9の運転情報を表示するために制御装置9に接続された表示装置15とを有する。これらロータ室5やモータ8などの構成部材は、図示されていない筐体の中に装着され、特に、入力装置14と表示装置15は、筐体から露出している。
The
ロータ1は、図3に示されるように、スイングロータから成り、バケット4がロータ1のアーム部1aに、図示されていないロータピンによって、スイング可能(揺動可能)に支持されている。バケット4の中にはチューブ等の容器3が保持され、容器3の中に遠心分離すべき試料2が搭載または装填されている。容器3としては、チューブ以外に試験管、ボトル等を用いることができる。ロータ1は、図3に示すように、回転中心から放射方向に延び、例えば、互いに90°づつ円周方向に離間するアーム部1aを有し、各アーム部1aにバケット4がスイング可能に支持される。通常のバケット4のスイング動作において、バケット4に保持される容器3に所定質量または所定容量の試料2を搭載した状態でロータ1を所定の回転速度で加速すれば、バケット4は、図3の(a)乃至(e)に示されるように、(a)に示す停止時の垂直状態から(e)に示す遠心分離運転時(許容最高速度で運転している状態)の水平状態にスイングする。
As shown in FIG. 3, the rotor 1 includes a swing rotor, and the bucket 4 is supported on the
ロータ1は、回転駆動軸7に着脱可能に装着されるので、遠心分離すべき試料2に従って材質、形状等の異なる他の種類のロータと容易に交換できる。このため、ロータ1は、回転駆動軸7に取り付けられたロータの種類を識別するための識別子11を有し、識別子11に隣接して設けられる磁気センサ等の識別子検出器12によってそのロータの種類を表す信号を検出し、検出信号を制御装置9に入力する。制御装置9は、後述する記憶部に予め記憶(保存)されたロータの種類および識別子検出器12からの検出信号に基づいて、ロータの種類を判別または特定する。
Since the rotor 1 is detachably attached to the rotary drive shaft 7, it can be easily replaced with another type of rotor having a different material, shape, etc. according to the sample 2 to be centrifuged. Therefore, the rotor 1 has an
モータ8は、例えば3相ブラシレス直流モータから成り、モータ8(またはロータ1)の回転数は回転速度検出センサ10によって検出され、その検出信号は制御装置9に入力される。
The motor 8 is composed of, for example, a three-phase brushless DC motor, and the rotational speed of the motor 8 (or the rotor 1) is detected by the rotational
入力装置14は、モータ8の回転速度、遠心処理の時間(運転時間)、加速勾配、減速勾配等の運転条件(分離条件)を制御装置9に設定するために設けられている。この運転条件は、使用するロータに応じて適切な値に制御装置9に設定する。また、入力装置14はロータ室5の温度等を設定することもできる。この入力装置14はキースイッチ14aを備えた操作パネルから成る。
The
表示装置15は、モータ8の回転速度、遠心処理の時間、温度、装着されているロータ1の種類等の運転条件を表示し、さらに遠心機100の運転状況および問題事故が発生した場合の状況等を表示するために設けられる。さらに、この表示装置15はバケット4の傾き情報も表示することができる。表示装置15は、一般的には液晶ディスプレイ(LCD)が用いられる。他の例としてはプラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセントパネル(ELP)等を用いることもできる。
The
バケット検出センサ13はロータ1の円周の外周側、言い換えればロータ室5の側面を区画する隔壁部(ボウル)5aに配置する。また、バケット検出センサ13からの検出信号を反射させるための反射板16が、ロータ1の中心側に位置する回転駆動軸7に隣接して配置される。このバケット検出センサ13は、ロータ1の加速時に、遠心力により鉛直状態から水平状態にスイングするバケット4の外周の軌跡と鉛直方向に交差し、ボウル5aの側壁部に鉛直方向に識別可能な位置にあり、バケット4がスイングしている最中に、バケット検出センサ13の配置線上をバケット4が通過したときに反応する。
The
バケット検出センサ13は例えば送受信兼用の超音波センサから構成される。ボウル5a内にバケット4の底部のスイング軌跡と交差する延長線上(超音波信号13a上)にバケット検出センサ13を配置する。バケット4が加速時に正常にスイングしている場合、バケット検出センサ13から送信された信号は、反射板16で反射しバケット検出センサ13によって受信することができる。しかしながら、バケット4がスイング不良となる場合、バケット検出センサ13からの信号はバケット4で遮断されてしまいバケット検出センサ13で受信することができなくなる。従って、バケット検出センサ13によって、バケット4がスイングしたか否かを検出することができる。この場合、バケット4のいずれか一つのスイング不良を検出すると運転が停止する。さらに、バケット検出センサ13の取付け位置によって、バケット4が所定の角度(例えば回転駆動軸7に対して60°)にスイングしたか否かを検出することができる。
The
回転速度検出センサ10は、モータ8の回転速度を計測し、計測した回転速度に応じた信号を制御装置9に送信する。
The rotation
識別子11は、例えばロータ1の底面の同心円上に、ロータ1の種類毎に定められた所定の角度の組み合わせに従う配置、数が備えられている。識別子11は、例えば磁石であり、通常1つ以上、円周状に配置されている。識別子11の位置、数等の識別子配置情報は、ロータ1固有の情報としてロータ1の種類と対応したテーブルとして予め制御装置9の後述するROM53に記憶されている。識別子検出器12は、例えば磁気センサから構成され、識別子11と対向する位置に一個又は所定の角度毎に複数個配置されている。識別子検出器12は識別子11を検出し、その位置、数等の識別子配置情報を制御装置9に送信する。識別子11は、例えば、本件出願人の出願に係る特開2002−113394号公開特許公報に開示された技術を採用することができる。この技術に従えば、識別子としてマグネットを用いて、ロータ2の回転軸を中心とした同一円周上に複数のマグネットを配置し、配置されるマグネットの角度から、形式、回転半径等のロータの種類および許容最高回転速度を識別する構成とする。また、他の関係技術として本件出願人の出願に係る特開平10−34021号公開特許公報に開示されるように、ロータ底面に等間隔で識別格子を設け、格子上のマグネットの有無を、磁気センサによって配列パターン化し、予め記憶されている配列パターンと比較することによりロータの種類等を識別する技術を採用できる。
For example, the
制御装置9は、予め入力装置14から入力されて設定された回転速度と、回転速度検出センサ10からの信号とに基づいて、モータ8の回転を制御するとともに、ロータ1の種類の識別を行う。また、表示装置15を制御する機能を持つ。
The
この制御装置9は、マイクロコンピュータから成り、図2に示すように、互いにバス59で接続されたCPU51、ROM53、RAM55、EEPROM57から成る。
The
CPU51は、遠心機100の遠心処理動作、ロータ1の回転速度からバケット4のスイング角度の算出、バケット4のスイング角度からロータ1の回転速度の算出、ロータ1の識別処理動作等を制御する演算処理装置である。
The
ROM53は、バケット4のスイング角度の算出、ロータ1の回転速度の算出、ロータ1の識別処理動作を制御するプログラム等を記憶する読み取り専用メモリである。
The
RAM55は、例えば遠心処理時の回転速度、処理時間、処理温度の設定値等のデータを一時的に記憶するランダム・アクセス・メモリである。
The
EEPROM57は書き換え可能なメモリで、遠心分離機100で使用可能なロータ1の固有のデータである識別子11に関する識別子配置情報、上述した実験やADAMSを始めとした機構解析シミュレーションソフトウェアを用いて求められたロータの種類毎の回転速度とバケットのスイング角度の関係を記憶し、かつバケット検出センサ13がバケット4の位置を検出した際のロータの最小回転速度と最大回転速度をロータ1の種類と対応させたテーブルとして記憶する。
The
以上の構成により、制御装置9によってモータ8の駆動制御を行い、ロータ1を所定の回転速度で駆動し、ロータ1のバケット4を垂直状態から水平状態にスイング動作させて試料2の遠心分離を行うことができる。通常のバケット4のスイング動作において、バケット4に保持される容器3に所定質量または所定容量の試料2を搭載した状態でロータ1を所定の回転速度で加速すれば、バケット4は、図3の(a)乃至(e)に示されるように、(a)に示す停止時の垂直状態から(e)に示す遠心分離運転時(許容最高速度で運転している状態)の水平状態にスイングする。図3に示したバケット4のスイング状態図を参照してバケット4の通常のスイング動作を説明すれば、次のとおりである。
With the above configuration, the
遠心機100のロータ1にスイング可能な状態で保持されたバケット4は、ロータ1の回転停止時に、図3の(a)に示すように鉛直(垂直)状態にある。運転を開始するとロータ1の回転速度の上昇に伴い、図3の(b)、(c)および(d)に示すように、バケット4ならびに装填された試料2とチューブ3の遠心力により鉛直の状態から徐々にスイングする。さらに、許容最高回転速度(設定回転速度)に達すると、図3の(e)に示すように、バケット4は水平状態あるいは水平状態に近い状態で回転するようになる。所定時間、遠心分離動作を行った後に、ロータ1の運転を停止すると、回転速度の減速に伴い、バケット4は、図3の(e)に示す水平状態から、図3の(a)に示す鉛直状態に徐々に復帰し、スイング動作を完了する。
The bucket 4 held in a swingable state by the rotor 1 of the
以上の遠心動作において、もし、ロータ1のバケット4のスイング動作に異常状態が発生した場合、本発明に従えば、ロータ1の回転速度とバケット4のスイング角度の関係からバケット4の異常動作を判定または特定する。図4に示した特性図を参照してロータ1の回転速度とバケット4のスイング角度の関係を説明する。 In the centrifugal operation described above, if an abnormal state occurs in the swing operation of the bucket 4 of the rotor 1, according to the present invention, the abnormal operation of the bucket 4 is determined from the relationship between the rotational speed of the rotor 1 and the swing angle of the bucket 4. Determine or identify. The relationship between the rotational speed of the rotor 1 and the swing angle of the bucket 4 will be described with reference to the characteristic diagram shown in FIG.
ロータ1の回転速度とバケット4のスイング角度の関係は、実験的に求めることができるが、「ADAMS」の名称で知られる一般的な機構解析シミュレーションソフトウェアを用いて求めることもできる。 The relationship between the rotational speed of the rotor 1 and the swing angle of the bucket 4 can be obtained experimentally, but can also be obtained by using a general mechanism analysis simulation software known by the name “ADAMS”.
バケット4に何も搭載していない状態で運転させた場合のロータ1の回転速度とバケット4のスイング角度の関係が特性曲線Aであり、試料2を最大許容量まで搭載した状態で運転させた場合のロータ1の回転速度とバケット4のスイング角度の関係が特性曲線Cである。また、特性曲線Aと特性曲線Cの中間、つまり一般的な使い方をした場合のロータ1の回転速度とバケット4のスイング角度の関係が特性曲線Bである。 The relationship between the rotational speed of the rotor 1 and the swing angle of the bucket 4 when operated with nothing mounted on the bucket 4 is the characteristic curve A, and the sample 2 was operated with the maximum allowable amount mounted. In this case, the relationship between the rotational speed of the rotor 1 and the swing angle of the bucket 4 is a characteristic curve C. Further, the characteristic curve B is the relationship between the rotational speed of the rotor 1 and the swing angle of the bucket 4 in the middle between the characteristic curve A and the characteristic curve C, that is, in a general usage.
従って、これらの特性曲線A、BおよびCよりバケット4のスイング角度が所定の角度、例えば60°になるときのロータ1(またはモータ8)の回転速度をE、FおよびGとすれば、「回転速度E」はバケット4に何も搭載していない状態で運転させた場合のロータ1の回転速度、「回転速度G」は試料2を最大許容量まで搭載した状態で運転させた場合のロータ1の回転速度、「回転速度F」は一般的な使い方をした場合のロータ1の回転速度をそれぞれ示すことになる。 Therefore, if the rotational speed of the rotor 1 (or the motor 8) when the swing angle of the bucket 4 becomes a predetermined angle, for example, 60 °, from these characteristic curves A, B and C is E, F and G, “ "Rotation speed E" is the rotation speed of the rotor 1 when operating with nothing loaded on the bucket 4, and "Rotation speed G" is the rotor when operating with the sample 2 mounted to the maximum allowable amount. The rotational speed of 1 and “rotational speed F” respectively indicate the rotational speed of the rotor 1 in a general usage.
そこで、制御装置9のEEPROM57(図2参照)には、ロータ1の種類別に、ロータ1の回転速度とバケットのスイング角度の一般的な関係の「特性曲線B」と、バケット検出センサ13がバケット4の60°のスイング角度を検出した際のロータ1の最小許容値を示す「回転速度E」と、最大許容値を示す「回転速度G」とを記憶させておく。また、バケット検出センサ13は、バケット4のスイング角度が所定の角度、例えば60°の角度にスイングしたときの位置を検出するようにセットする。つまり、バケット検出センサ13の超音波の発振信号13aを反射板16によって反射させるときのバケット4のスイング角度を60°に設定し、かつ回転速度検出センサ10は、バケット4のスイング角度が60°にスイングしたときの回転速度を検出できる構成とする。
Therefore, the EEPROM 57 (see FIG. 2) of the
このような構成により、バケット検出センサ13がバケット4のスイング角度60°を検出した時において、回転速度検出センサ10が最小許容回転速度Eより小さい回転速度Dを検出した場合、または最大許容回転速度Gを超えた回転速度Hを検出した場合、制御装置9はバケット4のスイングに不良が発生したものと判別または特定できる。例えば、回転速度Hによるスイング不良はバケット4またはチューブ3がロータ1に不安定な状態で引っ掛かり、またはバケット4のチューブ3に許容量以上の質量または容量の試料2が搭載された原因と考えられる。さらに、モータ8が加速運転しているにもかかわらず、バケット検出センサ13が全く反応しない場合にもチューブ3への試料2の超過搭載か、あるいはバケット4のスイング故障が原因であると考えられる。
With such a configuration, when the
次に、図5に示す制御フローチャートの第1の例を参照して、ロータ(スイングロータ)1のバケット4のスイング動作が正常か否か判定するための制御装置9の制御手順について説明する。
Next, a control procedure of the
まず、ステップS61において、回転駆動軸7にロータ1を装着し、モータ8の運転をスタートさせ、ロータ1を回転させる。 First, in step S61, the rotor 1 is mounted on the rotary drive shaft 7, the operation of the motor 8 is started, and the rotor 1 is rotated.
ステップS62において、ロータ1が回転すると、識別子検出器12はロータ1の底面の同心円状に配置された識別子11の配置角度および配置数を検出し、ロータ1の種類を識別する。
In step S62, when the rotor 1 rotates, the identifier detector 12 detects the arrangement angle and the number of arrangement of the
次にステップS63に進み、識別子検出器12を用いて特定したロータ1の種類が、遠心力によりスイング可能なバケット4を保持するスイングロータであるか否かを判別する。このステップS63において、もし、装填するチューブ3の傾きが常に一定であり、遠心力によりスイング可能なバケット4を保持しない、例えばアングルロータであれば、ステップS67に進み、そのままモータ8の運転を継続する。
In step S63, it is determined whether or not the type of the rotor 1 specified by using the identifier detector 12 is a swing rotor that holds the bucket 4 that can swing by centrifugal force. In this step S63, if the inclination of the
ステップS64において、スイングロータ1が回転すると、バケット4は、ロータ1の回転速度の上昇に伴い、バケット4ならびに装填された試料2とチューブ3の遠心力により鉛直(垂直)の状態から徐々に水平方向にスイングする。バケット4が、スイングしている最中に、ボウル5a内に取り付けたバケット検出センサ13のセンサ線(13a)上を通過したときにバケット検出センサ13が反応し、バケット4が60°のスイング角度にスイングしたことを検出する。
When the swing rotor 1 rotates in step S64, the bucket 4 gradually becomes horizontal from the vertical (vertical) state by the centrifugal force of the bucket 4 and the loaded sample 2 and the
ステップS65において、回転速度検出センサ10により、バケット4が60°のスイング角度に傾いた時のロータの回転速度を検出もしくは算出する。
In step S65, the rotational
ステップS66において、回転速度検出センサ10によって検出した回転速度が、バケット4に何も搭載していない状態で運転させた場合のロータ1の回転速度E(図4参照)と、試料2を最大許容量まで搭載した状態で運転させた場合のロータ1の回転速度G(図4参照)との許容範囲内にあるか否かを判定する。例えば、検出した回転速度が回転速度F(図4参照)であれば許容範囲内と判定されて、ステップS67へ進み、そのままモータ8の運転を継続する。その後、ステップS68で遠心分離作業が終了したものと判断されれば、ステップS69で運転を終了する。
In step S66, the rotational speed detected by the rotational
しかしながら、ステップS66において、検出した回転速度が、バケット4に何も搭載していない状態で運転させた場合のロータ1の回転速度Eより低い場合(回転速度D)や、試料2を最大許容量まで搭載した状態で運転させた場合のロータ1の回転速度Gより高い場合(回転速度H)であれば、スイング不良と判定し、ステップS69へ進み、モータ8の運転を終了させる。 However, in step S66, when the detected rotational speed is lower than the rotational speed E of the rotor 1 when operated with nothing mounted on the bucket 4 (rotational speed D), or when the sample 2 has the maximum allowable amount. If it is higher than the rotational speed G of the rotor 1 when it is operated in a state of being mounted (rotational speed H), it is determined that the swing is defective, the process proceeds to step S69, and the operation of the motor 8 is terminated.
以上の実施形態の説明から明らかにされるように、本発明によれば、遠心機100の運転を開始すると、識別子検知器12が識別子11の配置情報を検出して制御装置9で装着されたロータ1の種類を特定し、バケット4のスイング時にバケット検出センサ13がバケット4に反応し、バケット検出センサ13が反応した時の回転速度が、許容範囲に入っていなければ、スイング不良と判定し、運転を停止する。
As will be apparent from the above description of the embodiment, according to the present invention, when the operation of the
なお、本実施形態ではバケット検出センサ13をボウル5aの側壁部に配置したが、ボウル5aの底壁部に配置してもよい。この場合、バケット4が加速時に正常にスイングすると、バケット検出センサ13から送信された信号は、バケット4が所定の角度にスイングしたときにバケット4により遮断されるため、バケット4のスイング動作を検出することができる。
In this embodiment, the
次に、図6の制御フローチャートの第2の例を参照して、ロータ1の回転速度からバケット4のスイング動作が正常か否か判定するための制御装置9の制御手順について説明する。なお、図5に示した制御手順と同様な工程は、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
Next, a control procedure of the
ステップS70において、回転数検出センサ10により、ロータ1の回転速度を検出する。なお、EEPROM57には予め、ロータ1に何も装着していない場合の回転速度とスイング角度の関係(例えば、図4に示す特性曲線Aの回転速度E)、ロータ1に許容値まで試料2を搭載した場合の回転速度とスイング角度の関係(図4に示す特性曲線Cの回転速度G)を記憶しておくものとする。このステップS70における回転速度の検出は、バケット検出センサ13の検出可能な角度、例えば、実施態様の場合は60°になるときの回転速度(図4に示す回転速度Eおよび回転速度Gに相当するもの)になったことを検出する。
In step S <b> 70, the rotational
ステップS71において、回転数検出センサ10により検出したロータ1の回転速度が、予めEEPROM57に記憶された回転速度(スイング角度が60°になるときの回転速度、すなわち図4に示す回転速度EおよびGの間)に達した場合に、バケット4が所定のスイング角度60°に達しているか否かをバケット検出センサ13によって検出する。
In step S71, the rotational speed of the rotor 1 detected by the rotational
ステップS72において、スイング角度が正常でないと判断された場合(NOの場合)、バケット検出センサ13によって検出したバケット4のスイング角度が60°に達していないことになる。すなわち、バケット4が正常にスイングされないために信号13a(図1参照)がバケット4で遮断された状態となる。この場合は、バケット4の異常なスイング動作と判断され、スイングロータ1の運転を終了する。なお、このとき、表示装置15に警告を表示してもよい。
If it is determined in step S72 that the swing angle is not normal (in the case of NO), the swing angle of the bucket 4 detected by the
ステップS72において、スイング角度が正常と判断された場合(YESの場合)、すなわち、検出した回転速度におけるバケット4のスイング角度が60°に達していると判断した場合、運転を継続する。 If it is determined in step S72 that the swing angle is normal (in the case of YES), that is, if it is determined that the swing angle of the bucket 4 at the detected rotational speed has reached 60 °, the operation is continued.
図7は、本発明の第2の実施形態に係る遠心機100の構成図を示す。この実施形態では、特に、バケット検出センサ13を、ロータ室5の隔壁部(ボウル)5aの側面および底面にそれぞれ備え、側面側のセンサからの信号は反射板16により反射させて反射信号を受信し、一方、底面側のセンサからの信号はドア6により反射させてその反射信号を受信するように構成する。この一対のバケット検出センサ13を使用することにより、より正確なバケット4のスイング状態を判別することができる。
FIG. 7 shows a block diagram of a
図8は、本発明の第3の実施形態に係る遠心機100の構成図を示す。バケット検出センサ13をロータ室5の隔壁部(ボウル)5aの側面および底面にそれぞれ複数個備え、回転速度に応じたバケット4のスイング角度を検出し、バケット4のスイング不良を検出できる。
FIG. 8 shows a block diagram of a
上述した本発明の遠心機によれば、スイングロータのバケットが正常なスイング動作をしなかった時に、バケットの異常動作を判定または特定することができるため、バケットの離脱による破損などの事故を防止することができる。また、試料容器に対し斜めに試料の沈殿層または分離層を形成するのを防止できるので、遠心分離運転のやり直しや貴重なサンプルの損失を防止することができる。さらに、遠心機のドアやボウルに、透明な材料を使う必要がなく、頑丈な鋼板材料を使用できるので、破損に対し強度な遠心機を供給することができる。 According to the above-described centrifuge of the present invention, when the bucket of the swing rotor does not perform a normal swing operation, it is possible to determine or identify the abnormal operation of the bucket, thereby preventing accidents such as breakage due to the separation of the bucket. can do. In addition, since it is possible to prevent the precipitation layer or separation layer of the sample from being formed obliquely with respect to the sample container, it is possible to prevent redo of the centrifugal separation operation and loss of valuable samples. Furthermore, it is not necessary to use a transparent material for the centrifuge door or bowl, and a sturdy steel plate material can be used, so that a centrifuge that is strong against breakage can be supplied.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It is.
1:ロータ(スイングロータ) 1a:アーム部 2:試料
3:容器(チューブ) 4:バケット 5:ロータ室
5a:隔壁部(ボウル) 6:ドア 7:回転駆動軸 8:モータ
9:制御装置 10:回転速度検出センサ 11:識別子
12:識別子検出器 13:バケット検出センサ 13a:超音波発振信号
14:入力装置(操作パネル) 14a:キースイッチ 15:表示装置
51:CPU(演算処理装置) 53:ROM 55:RAM
57:EEPROM 59:バス 100:遠心機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Rotor (swing rotor) 1a: Arm part 2: Sample 3: Container (tube) 4: Bucket 5:
57: EEPROM 59: Bus 100: Centrifuge
Claims (9)
前記ロータを回転させた時、前記バケットが特定の角度にスイングしたことを検出するバケット検出センサを具備せしめ、前記回転数検出手段によりその時の回転速度を検出することを特徴とする遠心機。 A bucket for loading a container containing a sample and an arm for holding the bucket in a swingable state by centrifugal force; a rotor that is detachably attached to a rotary drive shaft and centrifuges the sample; and A motor for rotating the rotary drive shaft to which the rotor is mounted; a control device for driving and controlling the motor; a rotor identifying means for identifying the type of the rotor; and a rotational speed detecting means for detecting the rotation of the motor or the rotor. A centrifuge having
A centrifuge characterized by comprising a bucket detection sensor for detecting that the bucket has swung to a specific angle when the rotor is rotated, and the rotational speed at that time is detected by the rotational speed detection means.
前記制御装置は、前記ロータの回転速度と前記バケットのスイング角度との関係を記憶部に保存し、前記回転数検出手段によって検出された前記ロータの回転速度に基づいて前記バケットのスイング角度を算出することを特徴とする遠心機。 A bucket for loading a container containing a sample and an arm for holding the bucket in a swingable state by centrifugal force; a rotor that is detachably attached to a rotary drive shaft and centrifuges the sample; and A motor for rotating the rotary drive shaft to which the rotor is mounted; a control device for driving and controlling the motor; a rotor identifying means for identifying the type of the rotor; and a rotational speed detecting means for detecting the rotation of the motor or the rotor. A centrifuge having
The control device stores a relationship between the rotation speed of the rotor and the swing angle of the bucket in a storage unit, and calculates the swing angle of the bucket based on the rotation speed of the rotor detected by the rotation speed detection means. A centrifuge characterized by
前記バケットが特定の角度にスイングしたことを検出するバケット検出センサを具備し、前記制御装置は、前記ロータの回転速度と前記バケットのスイング角度との関係を予め記憶しておき、前記バケット検出センサによって検出された前記バケットのスイング角度に基づいて前記ロータの回転速度を算出することを特徴とする遠心機。 A bucket for loading a container containing a sample and an arm for holding the bucket in a swingable state by centrifugal force; a rotor that is detachably attached to a rotary drive shaft and centrifuges the sample; and A centrifuge having a motor for rotating the rotary drive shaft to which the rotor is attached, a control device for driving and controlling the motor, and rotor identifying means for identifying the type of the rotor;
A bucket detection sensor for detecting that the bucket has swung to a specific angle; and the control device stores in advance a relationship between a rotation speed of the rotor and a swing angle of the bucket; The centrifuge is characterized in that the rotational speed of the rotor is calculated on the basis of the swing angle of the bucket detected by the above.
The said control apparatus stops the operation | movement of the said rotor, when the rotational speed of the said rotor calculated from the swing angle of the said bucket detected by the said bucket detection sensor does not enter into a predetermined tolerance. Item 9. The centrifuge described in item 8.
Priority Applications (1)
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2006
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