JP2008261690A - 遠心測定機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体を正確に位置決めして停止させる位置決め機能と、回転体を短時間で加減速する高速駆動機能の２つの機能を１つの装置に備える。
【解決手段】遠心測定機は、内部に試料を収容する試料容器を保持する保持部を有するターンテーブルと、このターンテーブルを高速回転させる高速回転部と、ターンテーブルを所定角度位置に位置決めする定位置移動部とを備える。高速回転部は、ターンテーブルの回転軸に直結される高速回転モータを有する。定位置移動部は、ターンテーブルを所定角度位置に位置決めするための位置決め用モータと、高速回転モータによって回転駆動される高速ローラーと位置決め用モータによって回転駆動される位置決めローラーとの間で行う接触と分離とを切り替えるクラッチ機構を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料に遠心力を作用させて測定を行う測定機に関し、例えば、血液分析等において、血液試料を遠心分離し、得られた血液成分について分析を行う測定機に適用することができる測定機器に関する。

臨床診断分野の血液検査では、採血した血液から血液中の特定成分を分析することによって、被検者の疾病状態や治療回復状態などを把握している。この検査では、採血した血液を成分別に分離し、被分析物を含む試料だけを分析するのが普通である。血液の生化学検査の項目では血清成分を対象とすることが多い。

血液等の試料を測定し分析する測定において、遠心力によって試料に含まれる成分を遠心分離し、分離した成分を測定する測定機器が知られている。例えば、採取した血液を遠心分離器を用いて、赤血球、白血球、リンパ球、血小板、血液凝固因子を分離して得た血清等を各試験管に採り、これらの各成分について、ケミカルセンサによってｐＨ，酸素、二酸化炭素等の各濃度を測定する他、酵素等の試薬を注入し、血清中に基質との発光反応の分光や吸収分光を行う（例えば、特許文献１参照）。

血液分析において、上記したように、遠心分離した各成分を試験管内に分注し、この試験管内で分析を行う他に、バイオセンサと呼ばれる装置を用いて行うことも知られている。このバイオセンサは、試料の採取と採取した試料を分析部分に移動する構造を有し、バイオセンサ内に試料を取り込んだままの状態で遠心分離器を用いて遠心力を印加することによって、採取した試料をバイオセンサ内の分析部分に移動させ、さらに、分析部分内において試料を遠心分離させる。さらに、例えば、分析部分内に試薬を設けておくことで、成分の試薬反応による分析を行うことが可能となる。

また、遠心分離装置の先行技術として特許文献２〜４が知られている。

特許文献２では、自動遠心分離装置は、搬送された容器をロータの決められた位置に搬入或いはロータの決められた位置から搬出しなければならないため、ロータを所定の位置に回転させ停止させる必要性があることを挙げている。

そして、ロータを位置決めする必要性から、従来では、試料を遠心分離するためのロータの高速回転のための駆動モータとは別に、適宜ロータの位置決めを行うサーボモータを使用してロータの回転方向の位置決めを行う構成が用いられているとし、このような従来の遠心分離機では、ロータを高速回転させる場合にはサーボモータをその回転系から外し、ロータの位置決め作業を行うときのみ回転系と接続するために、複雑なクラッチ機構や高価なジャッキが必要であることを指摘している。

そして、ロータの高速回転のための駆動モータとは別に位置決め用のサーボモータを使用している場合、自動遠心分離装置に使用される遠心分離機には、汎用の遠心分離機をそのまま使用することができず、ロータの位置決め機構を有する専用機を製作するか、又は汎用の遠心分離機にロータの位置決め機構を追加する改造をしなければならず、結果として高価な遠心分離機となってしまうという課題を指摘している。

また、特許文献３には、ロータの外周に係合してロータの回転を停止させるブレーキ機構と、ロータを回転駆動させるステッピングモータとを設け、このステッピングモータを位置決めセンサに応じて制御することで定位置に位置決めする構成の点が記載されている。

また、特許文献４には、高速回転に駆動モータと、一方向動力伝達のギア機構を備えた位置決め用のパルスモータとの構成の点が記載されている。

特開２００３−１０７０８０号公報（段落０００２，段落００２０） 特開２０００−１７６３１６号公報（段落番０００３〜０００６） 特開平３−１５７１５５号公報 実開平２−１０４８４６号公報

上記した文献に用いられる遠心分離器では、ロータを所定位置に位置決めするために、駆動モータとしてステッピングモータやパルスモータを用いているが、一般に、このステッピングモータやパルスモータのトルクは小さいため、ロータを加減速させるために長い時間を要するという問題がある。

したがって、従来の遠心分離器では、回転体を正確に位置決めして停止させる位置決め機能と、回転体を短時間で停止状態から高速回転状態とし、また、回転体を短時間で回転状態から停止状態とするという高速駆動機能の２つの機能を１つの装置に備えることが困難であるという課題がある。

そこで、本発明は上記の課題を解決して、回転体を正確に位置決めして停止させる位置決め機能と、回転体を短時間で加減速する高速駆動機能の２つの機能を１つの装置に備えることを目的とする。

本発明の遠心測定機は、内部に試料を収容する試料容器を保持する保持部を有するターンテーブルと、このターンテーブルを高速回転させる高速回転部と、ターンテーブルを所定角度位置に位置決めする定位置移動部とを備える。

本発明の高速回転部は、ターンテーブルの回転軸に直結される高速回転モータを有する。一方、本発明の定位置移動部は、ターンテーブルを所定角度位置に位置決めするための位置決め用モータと、高速回転モータによって回転駆動される高速ローラーと位置決め用モータによって回転駆動される位置決めローラーとの間で行う接触と分離とを切り替えるクラッチ機構を備える。

そして、本発明のクラッチ機構は、ターンテーブルの高速回転時には、高速ローラーから位置決めローラーを分離して、高速回転モータに直結される高速ローラーの高速回転によりターンテーブルを高速回転させ、ターンテーブルの位置決め時には、位置決めローラーを前記高速ローラーに接触させ、当該位置決めローラーの低速回転によりターンテーブルの制動および位置決めを行い、さらに、ターンテーブルの停止状態では、位置決めローラーを前記高速ローラーに接触させ、この位置決めローラーの停止状態によりターンテーブルを固定保持させる。

本発明の遠心測定機は、ターンテーブルを高速回転させる高速回転部と、ターンテーブルを所定角度位置に位置決めする定位置移動部とを備え、この２つの駆動部をクラッチ機構で切り替えることで、回転体を正確に位置決めして停止させる位置決め機能と、回転体を短時間で加減速する高速駆動機能の２つの機能を１つの装置に備えることができる。また、本発明は、このクラッチ機構は、ターンテーブルの停止状態において、位置決めローラーを高速ローラーに接触させ、この位置決めローラーを停止させておくことによってターンテーブルを固定保持させることができ、ターンテーブルを安定的に保持させることができる。

さらに、本発明の遠心測定機が備えるクラッチ機構は、位置決め用モータにより正回転および逆回転を切り替え自在とするギア機構と、このギア機構によりスライド移動する制御レバーと、位置決めローラーを軸支するとともに、ギア機構と制御レバーと連動して移動する移動アーム部材とを備えた構成とする。

このクラッチ機構の構成によって、ターンテーブルの高速回転時には、位置決め用モータによりギア機構を逆回転させ、このギア機構の逆回転による制御レバーのスライド移動と、ギア機構の逆回転による移動アーム部材の移動との２つの部材の移動によって、移動アーム部材と制御レバーとの係合を解いて移動アーム部材を移動自在とすると共に、移動アーム部材に軸支される位置決めローラーを高速ローラーから分離して、高速回転部のみによってターンテーブルを高速で回転させる。

この高速回転時において、高速ローラーに位置決めローラーが接触している場合には、位置決め用モータは低速回転であるため、ターンテーブルの高速回転に対してブレーキ作用を奏することになるが、本発明の構成によれば、位置決めローラーは高速ローラーから分離しているため、ターンテーブルは位置決め用モータによる影響を受けることなく高速で回転することができる。

また、ターンテーブルの位置決め時には、位置決め用モータによりギア機構を正回転させ、このギア機構の正回転による制御レバーのスライド移動と、ギア機構の正回転による移動アーム部材の移動の２つの部材の移動によって、移動アーム部材と制御レバーとを係合させると共に、移動アーム部材に軸支される位置決めローラーを高速ローラーに接触させる。移動アーム部材と制御レバーとを係合させることによって、位置決めローラーの高速ローラーに対する接触状態の保持を確実なものとする。

この位置決め時には、高速回転モータは駆動させず、位置決め用モータによってのみ駆動する。そのため、位置決めローラーと高速ローラーとの接触が不良である場合には、ターンテーブルの回転が不均一となって良好な位置決めが困難となるが、本発明の構成によれば、位置決めローラーの高速ローラーに対する接触状態の保持を確実なものとすることができるため、ターンテーブルを良好に位置決めすることができる。

また、ターンテーブルの停止状態では、移動アーム部材と制御レバーとを係合させると共に、移動アーム部材に軸支される位置決めローラーを高速ローラーに接触させる。移動アーム部材と制御レバーとを係合させることによって、ターンテーブルは、高速ローラー、位置決めローラー、および位置アーム部材を介して制御レバーと連結した状態となる。このとき、制御レバーの固定によってターンテーブルは固定される。したがって、装置が振動等によって揺れた場合であっても、ターンテーブルの振動を抑制することができる。

また、本発明の遠心測定機は、ターンテーブルの回転を固定する固定部を備える構成とすることができる。本発明の固定部は、定位置移動部によって所定角度位置に位置決めされたターンテーブルをその角度位置に固定するものである。本発明の固定部は、軸支される固定アーム部材と、この固定アーム部材を駆動するリンク機構とを備えた構成とすることができる。この固定部は、定位置移動部によってターンテーブルが所定角度位置に位置決めされた後にリンク機構を駆動し、このリンク機構の駆動によって固定アーム部材をターンテーブルに設けた切り欠き部に係合させ、この固定アーム部材と切り欠き部との係合によってターンテーブルを所定角度位置に位置決めし固定する。

本発明の遠心測定機は、回転体を正確に位置決めして停止させる位置決め機能と、回転体を短時間で加減速する高速駆動機能の２つの機能を１つの装置に備えることができる。

はじめに、本発明の遠心測定機の第１の実施態様について説明する。なお、図１〜図５は本発明の遠心測定機の構成例を示し、図６〜図１２は本発明の遠心測定機の動作例を示し、図１３〜図１６は本発明の遠心測定機が備えるクラッチ機構の構成例を示し、図１７は本発明の遠心測定機の位置決めのための位置検出部の構成例を示し、図１８，１９は本発明の遠心測定機の固定部の構成および動作例を示している。

はじめに、本発明の遠心測定機の概略構成について図１を用いて説明する。

図１において、本発明の遠心測定機１は、内部に試料を収容する試料容器（図示していない）を保持する保持部（図示していない）を有するターンテーブル２と、このターンテーブル２を高速回転させる高速回転部３と、このターンテーブル２を所定角度位置に位置決めする定位置移動部４と、ターンテーブルの所定角度位置に固定する固定部５と、これらの高速回転部３と定位置移動部４と固定部５とがそれぞれ持つモータを駆動し制御する駆動／制御部７と、この駆動／制御部７に電力を供給する電源９とを備える。

また、上記構成の他に、ターンテーブル２が所定位置にあることを検出する回転位置検出部６、ターンテーブル２の保持部に保持された試料と電気的な接続を行うための接点部を備える。

高速回転部３は、スピンドルモータ等の高トルクのメインモータと高速ローラー３ｂを備え、このメインモータの駆動軸（図示していない）をターンテーブル２と直結している。高速回転部３のメインモータは、駆動／制御部７が備える駆動／制動ドライブ回路７ａによって電力供給と制御が行われる。

また、定位置移動部４は、ターンテーブル２を所定の角度位置に位置決めする位置決めモータ４ａと、高速ローラー３ｂと接触してターンテーブル２を回転させるための位置決めローラー４ｂと、位置決めモータ４ａと位置決めローラー４ｂとの間の接触および分離を切り替えるクラッチ機構とを備える。位置決めモータ４ａは、駆動／制御部７が備える正転／逆転ドライブ回路７ｂによって電力供給と制御が行われ、正転／逆転ドライブ回路７ｂによって、位置決めモータ４ａを正転あるいは逆転させてクラッチ機構を駆動することによって、位置決めモータ４ａと位置決めローラー４ｂとの間の接触および分離を行う。

また、固定部５は、固定アーム部材（図示していない）を駆動する固定アーム駆動モータ５ａを備える。固定アーム駆動モータ５ａは、駆動／制御部７が備える正転／逆転ドライブ回路７ｃによって電力供給と制御が行われる。正転／逆転ドライブ回路７ｃによって、固定アーム駆動モータ５ａを正転あるいは逆転させることによって、固定アーム部材によるターンテーブル２の固定および開放を行う。

駆動／制動ドライブ回路７ａ、正転／逆転ドライブ回路７ｂ、正転／逆転ドライブ回路７ｃは制御ＣＰＵ７ｄと共に駆動／制御部７に設けられ、各ドライブ回路は制御ＣＰＵ７ｄによって制御される。なお、図示しないメモリには制御プログラムが記録され、制御ＣＰＵ７ｄを実行することで各制御が行われる。

また、ターンテーブル２の回転位置を検出する回転位置検出部６が設けられ、制御ＣＰＵ７ｄはこの回転位置検出部６で検出した回転位置信号を入力し、ターンテーブル２が定位置にあることを検出して制御を行う。

なお、制御ＣＰＵ７には、電源９の電圧をレギュレータ７ｅによって定電圧化して供給してもよい。また、制御ＣＰＵ７は、ＬＣＤ表示器７ｆ等の表示装置を制御して、動作状態や操作指示を表示することができる。

図２は、本発明の遠心測定機１の各構成部分を示す概略斜視図である。また、図３は本発明の遠心測定機１の各構成部分を示す断面視図である。なお、図３（ａ）は試料を保持する保持部２ｄを正面に見る断面を示し、図３（ｂ）は試料を保持する部分を横方向から見る方向の断面を示している。

図２，３において、ターンテーブル２には、外周の一部に中心側に向かって３つの切り込み部２ａ，２ｂ，２ｃが形成される。切り込み部２ａには、試料と同程度の大きさの開口部を備え、図示していない支持部材により試料を保持する。また、切り込み部２ｂ，２ｃは、固定部５が備える固定アーム部材５ｂ，５ｃを挿入して係合させることによって、ターンテーブル２の回転を固定する。また、切り込み部２ｂ，２ｃは、固定アーム部材５ｂ，５ｃの係合を外すことで固定状態を解放し回転自在の状態とすることができる。固定アーム部材５ｂ，５ｃの切り込み部２ｂ、２ｃに対する移動は、固定アーム駆動モータ５ａによって駆動されるリンク機構（図示していない）によって回動することで行われる。なお、図では、切り込み部２ｂ，２ｃを切り込み部２ａの両側に設ける構成例を示しているが、ターンテーブルを固定するための切り込み部２ｂ，２ｃは、図示する位置に限らず任意の位置としてもよい。

ターンテーブル２は、切り込み部２ｂ，２ｃに固定アーム部材５ｂ，５ｃを挿入することによって常に同一の所定角度位置に位置決めされる。所定角度位置決めされたターンテーブル２において、切り込み部２ａの下方位置には接点部８が配置される。接点部８は、接点ピン８ｂと、この接点ピン８ｂを保持する保持部材を上下方向に移動する昇降機構８ａとを備え、昇降機構８ａによって接点ピン８ｂを切り込み部２ａ方向に上下移動させる。試料（図示していない）側には接点が設けられている。切り込み部２ａに試料を保持させ、ターンテーブルを所定角度位置に位置決めした状態において、昇降機構８ａで接点部８の接点ピン８ｂを上昇させて試料側の接点に接触させることによって試料側への給電および試料からの信号の授受を行うことができる。また、昇降機構８ａで接点部８の接点ピン８ｂを下降させて接点ピン８ｂを試料側の接点から離すことによって、ターンテーブル２を回転が可能な状態とすることができる。

ターンテーブル２の高速回転は、高速回転部３によって行う。高速回転部３は、スピンドルモータ等の高トルクを有し高速回転（例えば、３０００rpm）が可能なメインモータ３ａを用いる。メインモータ３ａはターンテーブル２に直結され、ターンテーブル２を高速回転する。

また、メインモータ３ａには高速ローラー３ｂが設けられ、定位置移動部４側の位置決め用ローラー４ｂと接触および分離を自在としている。この高速ローラー３ｂに対する位置決め用ローラー４ｂの接触および分離はクラッチ機構４ｃによって行われる。

ターンテーブル２の位置決め時には、高速ローラー３ｂに位置決め用ローラー４ｂを接触させることによって、高速のメインモータ３ａに代えて低速の位置決めモータ４ａによる回転で行う。なお、高速ローラー３ｂには、位置決め用ローラー４ｂと接触する外周面に接触部３ｃを設けてもよい。

また、周上の一部に切り欠き溝４ｆを設けた回転体４ｅをターンテーブル２と同軸に設けると共に、この切り欠き溝４ｆを検出する位置出しセンサ４ｄを設ける。位置出しセンサ４ｄは切り欠き溝４ｆを検出し、回転体４ｅが所定位置にあることを検出する。

次に、定位置移動部４の構成について説明する。図４は定位置移動部４の断面を示す図であり、図５は定位置移動部４の平面を示す図である。

定位置移動部４は、ターンテーブル２を所定角度位置に位置決めするための機構であり、高速回転するターンテーブル２を減速して低速回転に切換え、位置出しセンサ４ｄの検出に基づいてターンテーブル２を所定角度位置に位置決めする。

定位置移動部４は、ターンテーブル２を低速で回転させて所定角度位置に位置決めするための位置決めモータ４ａと、高速ローラー３ｂと接触して位置決めモータ４ａの回転力を伝える位置決め用ローラー４ｂと、位置決めモータ４ａと位置決め用ローラー４ｂとの間に有って、ターンテーブル２への回転力の伝達状態を切り換えるクラッチ機構４ｃを備える。

クラッチ機構４ｃは、ターンテーブル２が高速で回転する場合には、メインモータ３ａのみによって高速回転するように、位置決め用ローラー４ｂを高速ローラー３ｂから分離し、ターンテーブル２を所定角度位置に位置決めする場合には、位置決め用ローラー４ｂを高速ローラー３ｂに接触させ、メインモータ３ａの回転に代えて、位置決めモータ４ａによって低速で回転させ、位置出しセンサ４ｄの検出に基づいてターンテーブル２を所定角度位置に位置決めする。

クラッチ機構４ｃは、高速ローラー３ｂに対する位置決め用ローラー４ｂの位置を切り換えるために、種々のギアを備えるギア機構（４ｇ〜４ｊ，４ｍ）と、移動アーム部材４ｋおよび制御レバー４ｌを備える。

位置決めモータ４ａにはウオームギア４ｇが設けられ、ホイールギア４ｈを回転する。このホイールギア４ｈには、同軸で移動アーム部材４ｋが回転自在に取り付けられている。この移動アーム部材４ｋにはプーリーギア４ｊが取り付けられ、ホイールギア４ｈと噛み合っている。これによって、ウオームギア４ｇが位置決めモータ４ａによって駆動されるとホイールギア４ｈが回転し、このホイールギア４ｈとプーリーギア４ｊとの噛み合いによって、移動アーム部材４ｋがホイールギア４ｈの軸の回りで回動する。

一方、ホイールギア４ｈは、制御レバー４ｌに直線状に設けられた制御レバーギア４ｍと噛み合っており、ホイールギア４ｈが回転することによって、制御レバー４ｌが直線移動（図中の横方向）する。この制御レバー４ｌの一端には係合部４ｎが設けられ、移動アーム部材４ｋの一端が係合自在となっている。

この移動アーム部材４ｋと制御レバー４ｌの係合部４ｎとの係合および開放は、前記した移動アーム部材４ｋの回動と、制御レバー４ｌの直線移動とによって行われる。

プーリーギア４ｊの回転軸と移動アーム部材４ｋの回転軸とは同軸上にあり、また、位置決め用ローラー４ｂも同軸に設けられる。位置決め用ローラー４ｂは、ギア４ｏがホイールギア４ｈと噛み合うことによって回転する。

このクラッチ機構４ｃの動作によって、高速ローラー３ｂに対する位置決め用ローラー４ｂの位置の切り換えを行い、位置決め用ローラー４ｂを高速ローラー３ｂに接触させることでターンテーブルを低速回転させ、また、位置決め用ローラー４ｂを高速ローラー３ｂから離すことでターンテーブルを高速回転させることができる。また、停止時においては、位置決め用ローラー４ｂを高速ローラー３ｂに接触させ、クラッチ機構４の動作を止めることで、ターンテーブルを固定する。

次に、本発明の遠心測定機１の動作例について、図６〜図１２のフローチャート、および、図１３〜図１６の動作図を用いて説明する。なお、図６のフローチャートは遠心測定機の概略動作を示し、図７〜図１２は各工程の詳細動作を示している。

はじめに、遠心測定機１はスタート待ちの状態にある。図１３は停止状態を示している。図１３において、停止状態では、位置決めモータ４ａは停止し、位置決めローラー４ｂはメインモータ３ａ側の高速ローラー３ｂの側面に接触している。また、ウオームギア４ｇは停止し、ホイールギア４ｈを固定している。また、制御レバー４ｌは、端部４ｎに移動アーム部材４ｋの一端を係合させて固定している。

この停止状態では、高速ローラー３ｂに外力を加えて正逆何れかの回転方向に回転させようとした場合、高速ローラー３ｂに接触する位置決めローラー４ｂは、プーリーギア４ｊ、ホイールギア４ｈを介してウオームギア４ｇを回転させようとするが、ホイールギア４ｈを介してウオームギア４ｇとの関係から、ウオームギア４ｇを回転させることができないため、結局、高速ローラー３ｂを回転させることができず、高速ローラー３ｂにはブレーキがかかった状態となり、外力によるターンテーブル２の回転を防いでいる。なお、上記した、ホイールギアとウオームギアとの関係はウオームギアのセルフロックと呼ばれる。

このスタート待ちの状態において、メインモータ３ａを逆回転方向に起動し（Ｓ１１）、この状態を所定時間（例えば、０．２５秒）保持した後（Ｓ１２）、メインモータ３ａの駆動を制動して停止させる（Ｓ１３）ことによって、遠心測定機１が確実の固定された状態にあることを確認することができる。次に、スタートスイッチがオン状態となるかを監視する。この監視は、例えば、スタートスイッチを１ｍｓでサンプリングすることで行う（Ｓ２，Ｓ２１）。

スタートスイッチがオン状態となった後、ターンテーブル２の切り込み２ｂ，２ｃに係合することでターンテーブル２を固定していた固定アーム部材５ｂ，５ｃを開放する（Ｓ３）。この固定アーム部材５ｂ，５ｃの開放は、固定アーム駆動モータ５ａを正転方向に起動することで行う。なお、ここでは、固定アーム部材５ｂ，５ｃを開放する方向の回転方法を正転方向とし、固定アーム部材５ｂ，５ｃを切り込み２ｂ，２ｃに係合させる方向の回転方法を逆転方向としている（Ｓ３１）。

この固定アーム部材の開放動作において（Ｓ４）、固定アーム部材の位置を検出する検出スイッチを例えば１ｍｓでサンプリングして監視して、固定アーム部材が開放位置に移動したことを確認する。固定アーム部材の位置検出スイッチは任意のスイッチを用いることができるが、例えば、固定アーム部材が所定移動にあるときに光を遮光あるいは透過する光スイッチを用いることができる。（Ｓ４１）。

固定アーム部材が開放位置にあることを確認した後、固定アーム駆動モータ５ａを制動し（Ｓ４２）、この状態で所定時間（例えば、１秒）の経過を待ち、固定アーム駆動モータ５ａを停止させる（Ｓ４３）。

Ｓ４１の工程で固定アーム部材が開放にあることが確認できない状態において、ストップスイッチが押された場合には（Ｓ４４）、固定アーム駆動モータ５ａを制動し（Ｓ４５）、この状態で所定時間（例えば、１秒）の経過を待ち、固定アーム駆動モータ５ａを停止させ（Ｓ４６）、固定アーム部材を引き込む動作工程Ｓ８を実行する。

次に、ターンテーブル２を高速回転させる（Ｓ５）。この高速回転では、メインモータ３ａを起動し（Ｓ５１）、予め設定した時間（例えば、６０秒）駆動する。この駆動の残時間を計時して表示する（Ｓ５２）。この状態において、ストップスイッチが押された場合には（Ｓ５３）、Ｓ６の工程でメインモータ３ａを制動し停止させる。なお、ストップスイッチは、例えば１ｍｓでサンプリングして監視する。

一方、また、ストップスイッチが押されない場合には、所定時間（例えば、６０秒）が経過した後、Ｓ６の工程でメインモータ３ａを制動し停止させる。

図１４は、ターンテーブル２の高速回転状態を示す図である。図１４において、メインモータ３ａを起動する前に、位置決めモータ４ａを逆回転（例えば、１〜２秒）させて位置決めローラー４ｂを高速ローラー３ｂから離しておく。この位置決めモータ４ａを逆回転によって、制御レバー４ｌの制御レバーギア４ｍがホイールギア４ｈによって移動し、端部４ｎから移動アーム部材４ｋの係合が外れて固定状態が開放される。また、移動アーム部材４ｋがホイールギア４ｈの回転によって回動し、移動アーム部材４ｋに軸支されている位置決めローラー４ｂが高速ローラー３ｂから離れる。

位置決めローラー４ｂが高速ローラー３ｂから離れた後、メインモータ４ａを駆動してターンテーブル２を高速回転させ、遠心分離を行う。

ターンテーブルを所定時間だけ高速回転させた後、メインモータ４ａを停止し高速回転を終了する（Ｓ６）。

このメインモータ４ａの停止では、メインモータ４ａに所定時間（例えば、２秒）を制動する（Ｓ６１）。この制動中、残時間を計時して表示する（Ｓ６２）。さらに、所定時間（例えば、２秒）を制動した後（Ｓ６３）、メインモータ３ａを所定時間（例えば、３秒）正転駆動して（Ｓ６４）、メインモータ３ａが完全に停止する前に回転速度を戻し、次の位置決め動作を行う低速回転の回転速度の準備を行う（Ｓ６５）。この正転駆動を残時間を計時して表示し、所定時間（例えば、３秒）の経過を待つ（Ｓ６６）。

図１５は、メインモータ３ａの停止動作状態を示す図である。図１５において、メインモータ３ａを強制停止信号により強制停止し、その後所定時間（例えば、２秒程度）が経過した後、位置決めモータ４ａを正回転させる。なお、メインモータ３ａの強制停止は、駆動回路において、メインモータの端子間をショートすることで行うことができる。

位置決めモータ４ａを正回転さると、位置決めローラー４ｂは高速ローラー３ｂに接触する。接触後は、位置決めモータ４ａの低速回転によってさらにブレーキ効果が生じる。

次に、ターンテーブルを所定位置に位置決めする（Ｓ７）。この位置決めでは、位置決めモータ４ａを正転起動し（Ｓ７１）、ターンテーブル２が安定するまで、所定時間（例えば、０．１秒）の後（Ｓ７３）、残時間を計時して表示し、所定時間（例えば、１秒）の経過を待つ（Ｓ７４）。

その後、ターンテーブルが定位置となった状態で（Ｓ７５）、位置決めモータ４ａを停止する（Ｓ７６）。

図１６は、位置決めモータによるターンテーブルの定位置への位置決め動作を示す図である。図１６において、位置決めモータ４ａを正転させて、位置決めローラー４ｂを高速ローラー３ｂに接触させ、低速回転でターンテーブルを駆動する。この低速回転状態において、位置出しセンサ４ｄが溝を検出すると、位置決めモータ４ａの駆動を停止し、ターンテーブル２を定位置に停止する。

図１７は、ターンテーブルの定位置を検出するセンサを説明するための図である。図１７（ａ）において、ターンテーブル２と同期して回転する回転体４ｅには、その周囲の一部に定位置を定める溝４ｆを設ける。位置出しセンサ４ｄは、この溝４ｆを検出することで定位置を検出する。位置出しセンサ４ｄとして、発光部と受光部とを対向配置してなる光センサを用いることができる。この光センサの場合には、回転体４ｅの周囲部分を挟むように、発光部と受光部とを配置し、光の透過あるいは遮光によって溝４ｆを検出する。

ターンテーブルが定位置に停止した後、固定アーム部材を引き込んでターンテーブルを固定する（Ｓ８）。この固定アーム部材を引き込み動作では、固定アーム駆動モータ５ａを、固定アーム部材５ｂ，５ｃの引き込み位置方向に逆転起動し（Ｓ８１）、固定アーム部材５ｂ，５ｃを検出する検出スイッチによって検出し、固定アーム部材５ｂ，５ｃが引き込み位置に達したことを検出して（Ｓ８２）、固定アーム駆動モータ５ａを制動する（８３）。

一方、Ｓ８２の工程において固定アーム部材５ｂ，５ｃが引き込み位置に達したことが確認されない場合には、固定アーム駆動モータ５ａを起動した後、所定時間（例えば、０．６秒）経過を待って（Ｓ８４）、固定アーム駆動モータ５ａを制動し（Ｓ８５）、所定時間（例えば、０．２５秒）経過を待って（Ｓ８６）、Ｓ１０の工程で異常処理を行う。

Ｓ１０の異常処理では、固定アーム駆動モータ５ａを正転起動し（Ｓ１０１）、固定アーム５ｂ，５ｃが開放位置にあることを確認し（Ｓ１０２）、固定アーム駆動モータ５ａを制動し（Ｓ１０３）、所定時間（例えば、１秒）経過を待って（Ｓ１０４）、Ｓ７のターンテーブルの定位置移動工程に戻る。

図１８、図１９は、固定アーム部材の動作を説明するための図である。なお、図１８は、固定部５の斜視図であり、図１９は固定部の平面図である。

図１８（ａ）および図１９（ａ）は、固定アーム部材５ｂ，５ｃが開放された状態を示している。この開放された状態では、固定アーム部材５ｂ，５ｃは、ターンテーブル２に形成された切り欠き部２ｂ、２ｃから外れた状態となる。これによって、ターンテーブル２は自由に回転することができる。

一方、図１８（ｂ）および図１９（ｂ）は、固定アーム部材５ｂ，５ｃが係合した状態を示している。この係合状態では、固定アーム部材５ｂ，５ｃは、ターンテーブル２の切り欠き部２ｂ、２ｃ内に挿入されて係合した状態となる。これによって、ターンテーブル２の回転は制限される。

固定アーム部材５ｂ，５ｃは、固定アーム駆動モータ５ａで駆動されるリンク機構によって駆動することができる。このリンク機構は、例えば、固定アーム駆動モータ５ａによって移動するプレート５ｄに溝５ｅ，５ｆ，５ｇを形成しておき、この溝５ｅ，５ｆ，５ｇ内に固定アーム部材５ｂ，５ｃをスライド自在に取り付ける構成とすることができる。

図１９（ａ）では、プレート５ｄを図中の右方向に移動させることによって、固定アーム部材５ｂ，５ｃを開放状態に駆動する。また、図１９（ｂ）では、プレート５ｄを図中の左方向に移動させることによって、固定アーム部材５ｂ，５ｃを係合させる状態に駆動する。

なお、図１９において、ターンテーブル２の切り欠き部２ａには、配置した試料を保持するための蓋部２ｅが案内溝２ｆにそって回転自在に取り付けられ、この蓋部２ｅを図示しない止め部材で止めることで試料を保持する。

本発明の遠心測定機の概略構成を説明するための図である。 本発明の遠心測定機の各構成部分を示す概略斜視図である。 本発明の遠心測定機の各構成部分を示す断面視図である。 本発明の遠心測定機の定位置移動部の断面を示す図である。 本発明の遠心測定機の定位置移動部の平面を示す図である。 本発明の遠心測定機の動作例を説明するフローチャートである。 本発明の遠心測定機の動作例を説明するフローチャートである。 本発明の遠心測定機の動作例を説明するフローチャートである。 本発明の遠心測定機の動作例を説明するフローチャートである。 本発明の遠心測定機の動作例を説明するフローチャートである。 本発明の遠心測定機の動作例を説明するフローチャートである。 本発明の遠心測定機の動作例を説明するフローチャートである。 本発明の遠心測定機の停止状態を示す図である。 本発明の遠心測定機のターンテーブルの高速回転状態を示す図である。 本発明の遠心測定機のメインモータの停止動作状態を示す図である。 本発明の遠心測定機の位置決めモータによるターンテーブルの定位置への位置決め動作を示す図である。 本発明の遠心測定機の位置決めのための位置検出部の構成例を示す図である。 本発明の遠心測定機の固定部の構成を示す図である。 本発明の遠心測定機の固定部の動作例を示す図である。

符号の説明

１ 遠心測定機
２ ターンテーブル
２ａ，２ｂ，２ｃ 切り欠き部
２ｄ 保持部
２ｅ 蓋部
２ｆ 案内溝
３ 高速回転部
３ａ メインモータ
３ｂ 高速ローラー
３ｃ 接触部
４ 定位置移動部
４ａ 位置決めモータ
４ｂ 位置決めローラー
４ｃ クラッチ機構
４ｄ 位置出しセンサ
４ｅ 回転体
４ｆ 溝
４ｇ ウオームギア
４ｈ ホイールギア
４ｉ 制御ギア
４ｊ プーリーギア
４ｋ 移動アーム部材
４ｌ 制御レバー
４ｍ 制御ギア
４ｎ 係合部
５ 固定部
５ａ 固定アーム駆動モータ
５ｂ、５ｃ 固定アーム部材
６ 回転位置検出部
６ａ 昇降部
６ｂ 接点ピン
７ 駆動／制御部
８ 接点部
８ａ 接点ピン
８ｂ 昇降部
９ 電源

Claims (5)

1. 内部に試料を収容する試料容器を保持する保持部を有するターンテーブルと
   前記ターンテーブルを高速回転させる高速回転部と、
   前記ターンテーブルを所定角度位置に位置決めする定位置移動部とを備え、
   前記高速回転部は、前記ターンテーブルの回転軸に直結される高速回転モータを有し、
   前記定位置移動部は、前記ターンテーブルを所定角度位置に位置決めするための位置決め用モータと、前記高速回転モータの高速ローラーと前記位置決め用モータの位置決めローラーとの間の接触および分離を切り替えるクラッチ機構を備え、
   前記クラッチ機構は、
   ターンテーブルの高速回転時には、前記高速ローラーから前記位置決めローラーを分離して、高速回転モータに直結される高速ローラーの高速回転によりターンテーブルを高速回転させ、
   ターンテーブルの位置決め時には、前記位置決めローラーを前記高速ローラーに接触させ、当該位置決めローラーの低速回転によりターンテーブルの制動および位置決めを行い、
   ターンテーブルの停止状態では、前記位置決めローラーを前記高速ローラーに接触させ、当該位置決めローラーの停止状態によりターンテーブルを固定保持させることを特徴とする、遠心測定機。
2. 前記クラッチ機構は、
   前記位置決め用モータにより正回転および逆回転を切り替え自在とするギア機構と、
   前記ギア機構によりスライド移動する制御レバーと、
   前記位置決めローラーを軸支するとともに、前記ギア機構および制御レバーと連動して移動する移動アーム部材とを備え、
   ターンテーブルの高速回転時には、前記位置決め用モータによりギア機構を逆回転させ、当該ギア機構の逆回転による前記制御レバーの前記スライド移動と、当該ギア機構の逆回転による移動アーム部材の移動によって、当該移動アーム部材と制御レバーとの係合を解くと共に、移動アーム部材に軸支される位置決めローラーを高速ローラーから分離し、
   ターンテーブルの位置決め時には、
   前記位置決め用モータによりギア機構を正回転させ、当該ギア機構の正回転による前記制御レバーの前記スライド移動と、当該ギア機構の正回転による移動アーム部材の移動によって、当該移動アーム部材と制御レバーとを係合させると共に、移動アーム部材に軸支される位置決めローラーを高速ローラーに接触させ、
   ターンテーブルの停止状態では、
   前記アーム部材と制御レバーとを係合させると共に、移動アーム部材に軸支される位置決めローラーを高速ローラーに接触させ、位置決め用モータの停止による位置決めローラーの停止によってターンテーブルを固定保持させることを特徴とする、請求項１に記載の遠心測定機。
3. 前記ターンテーブルの回転を固定する固定部を備え、
   前記固定部は、前記定位置移動部によって所定角度位置に位置決めされたターンテーブルを当該角度位置に固定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の遠心測定機。
4. 前記固定部は、軸支される固定アーム部材と、前記固定アーム部材を駆動するリンク機構とを備え、
   当該固定部は、定位置移動部によってターンテーブルが所定角度位置に位置決めされた後にリンク機構を駆動し、前記固定アーム部材をターンテーブルに設けた切り欠き部に係合させることを特徴とする、請求項３に記載の遠心測定機。
5. 前記高速回転モータはスピンドルモータであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の遠心測定機。

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