JP2014117642A

JP2014117642A - 遠心機

Info

Publication number: JP2014117642A
Application number: JP2012273469A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Watabiki; 孝之綿引
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-30

Abstract

【課題】試料容器の誤った使用を容易に防止することの可能な遠心機を提供する。
【解決手段】遠心機１は、試料容器を保持するロータ３と、ロータ３を回転駆動するモータ４と、モータ４を制御する制御装置９とを備える。制御装置９は、使用者が選択した試料容器の仕様（実容量、及び許容遠心加速度又は許容回転速度）をメモリ部９ｂから読み出し、使用者が入力した使用条件（試料の注入容量並びに設定遠心加速度又は設定回転速度）と比較する。制御装置９は、比較の結果、仕様の範囲外と判断した場合は外部報知を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、試料の遠心分離や精製等を行う遠心機に関する。

遠心機では一般に、分離対象の試料を収容した遠心チューブやボトル等の試料容器をロータに保持し、ドアにより密閉されたロータ室（回転室）内でモータ等の駆動装置によりロータを高速回転させ、ロータと共に回転する試料容器内の試料の分離や精製等を行う。

ロータの回転速度は用途によって異なる。最高回転速度が例えば数千ｒｐｍ程度の比較的低速のロータもあれば150,000rpmの高速のロータもあり、一般に提供されている製品群の最高回転速度の範囲は広い。一方、ロータに収容する試料容器は多種多様であり、各々の試料容器について実容量や許容回転速度等が規定されている。例えば、最高回転速度が22,000rpmのロータで使用可能と規定される遠心チューブの中には許容回転速度が10,000rpmのものがある。

特公平７−９５００８号公報（本出願人提案）実用新案登録第２６０７７６１号公報（本出願人提案）

遠心分離を行う際に、常日頃使用している試料容器を用いる場合は、使用者は試料容器の実容量や許容回転速度を把握しているので問題はない。しかし、初めて使用する試料容器の場合は実容量や許容回転速度が判らず、取扱説明書やメーカーホームページから試料容器の仕様を確認する必要がある。このとき、取扱説明書やパソコン等が遠心機の傍にあるとは限らないため、試料容器の実容量や許容回転速度を把握するのに時間を費やすことがある。

また、遠心機の使用に精通した人は試料容器に許容回転速度があることを承知しているが、遠心機の使用に不慣れな人は、ロータに対応している試料容器を使用すればロータの最高回転速度で運転できる或いは試料容器に試料を満杯に収容して運転できるという誤った認識をしていることがある。試料容器の許容回転速度を超える高速でロータを回転させたり、試料容器に試料を実容量以上に収容した状態で運転したりすると、試料容器の破損やそれによる試料の損失、あるいはロータの破損等を招く可能性があった。

本発明の目的は、試料容器の誤った使用を容易に防止することの可能な遠心機を提供することにある。

本発明のある態様は、遠心機である。この遠心機は、試料容器を保持するロータと、前記ロータを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御部と、外部との間でデータを入出力するための入出力手段とを備え、前記制御部は、使用可能なロータの種類、各々のロータにて使用可能な試料容器の種類、及び各々の試料容器の仕様に関する既定情報を読出し可能である。

前記仕様は、許容遠心加速度、又はロータの種類に応じて定められた許容回転速度を含んでもよい。

前記制御部は、ロータの種類、試料容器の種類、及び当該試料容器の使用条件に関する外部入力情報を受信可能であってもよい。

前記使用条件は、設定遠心加速度、又はロータの設定回転速度を含んでもよい。

前記制御部は、前記既定情報と前記外部入力情報とを基に、運転の許容条件が満たされるか否かを判定可能であってもよい。

前記制御部は、前記既定情報と前記外部入力情報とを基に運転の許容条件が満たされないと判定した場合に外部に報知してもよい。

前記制御部は、前記既定情報と前記外部入力情報とを基に運転の許容条件が満たされないと判定した場合に、前記外部入力情報に示される試料容器の仕様を前記入出力手段により表示してもよい。

前記制御部は、前記駆動手段を回転させながら前記ロータの種類を判別し、判別した前記ロータの種類と前記外部入力情報に示されるロータの種類とが一致するか否かを判定可能であってもよい。

前記制御部は、判別した前記ロータの種類と前記外部入力情報に示されるロータの種類とが一致しない場合に前記駆動手段を停止してもよい。

前記仕様は注入可能な試料の容量を含み、前記使用条件は前記試料容器への注入容量を含んでもよい。

前記制御部は、運転中に前記ロータの実遠心加速度又は実回転速度に関する実速度情報を取得し、前記既定情報と前記実速度情報とを基に運転の許容条件が満たされるか否かを判定可能であってもよい。

前記制御部は、前記既定情報と前記実速度情報とを基に運転の許容条件が満たされないと判定した場合に前記駆動手段を停止してもよい。

前記制御部は、前記既定情報を利用して運転の許容条件が満たされるか否かの判定を行う判定モードと、前記判定を行わない非判定モードとを切替可能であってもよい。

本発明のもう１つの態様は、遠心機である。この遠心機は、試料容器を保持するロータと、前記ロータを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御部と、外部との間でデータを入出力するための入出力手段とを備え、前記制御部は、使用可能なロータの種類、各々のロータにて使用可能な試料容器の種類、及び各々の試料容器に注入可能な試料の容量に関する既定情報を読出し可能である。

前記制御部は、ロータの種類、試料容器の種類、及び当該試料容器への注入容量に関する外部入力情報を受信可能であってもよい。

本発明のもう１つの態様は、遠心機である。この遠心機は、試料容器を保持するロータと、前記ロータを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御部と、運転条件を入力するための入出力手段と、入力された運転条件を表示する表示部とを備え、前記制御部は、選択又は判別されたロータに応じて、使用可能な試料容器の一覧を前記表示部に表示させる。

前記制御装置は、前記試料容器の一覧から特定の前記試料容器が選択されると、前記ロータの許容回転速度を変更してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、試料容器の誤った使用を容易に防止することの可能な遠心機を提供できる。

本発明の実施の形態に係る遠心機の全体の構造を示す断面図。図１に示した遠心機の機能ブロック図。図１に示した遠心機の例示的な運転手順を示すフローチャート。図１に示した遠心機におけるパネル入力／表示部の表示例の説明図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態に係る遠心機１の全体構造を示す断面図である。図２は、図１に示した遠心機１の機能ブロック図である。

遠心機１は、上面から見た断面形状が略四角形である筐体（フレーム）２を備え、筐体２の内部には、遠心チューブやボトル等の試料容器（図示せず）を保持するためのチタン合金またはアルミニウム合金等から成るロータ３と、ロータ３に回転駆動力を与えるための駆動手段としてのモータ４と、底部材５（プレート）及び円環状の仕切り部材６によって区画された、ロータ３を収納するロータ室（回転室）７とを具備し、また、筐体２内に形成されたロータ室７の上部開口部（開閉部）には、開閉手段としてのスライド式のドア８が筐体２に対し開閉自在に取り付けられている。

ロータ３の回転中には後述する制御装置９（例えばマイクロコンピュータ）によって、ドア８はロータ室７を気密に保持して開放しないように制御される。ロータ室７内は、ロータ３の運転中に動作する減圧手段としての真空ポンプ１１によって約１Ｐａ以下に減圧される。この減圧によって、回転するロータ３とロータ室７内に残留する空気との摩擦による発熱を低減させることができる。

ロータ室７には、例えばアルミニウム材料から成るボウル１０がロータ３を包囲するように設置されている。ボウル１０の底部１０ａと底部材５との間には温度制御用のペルチェ素子１２（冷却手段の例示）が挟持されている。ロータ室７の温度は、底部材５に固定された温度センサ１３によって検出され、制御装置９によって測定される。制御装置９によって制御されるペルチェ素子１２（図２参照）の冷熱は、熱伝導率の高い材質によって形成されたボウル１０を経て、ただちにロータ室７全体に伝達され、ロータ室７の温度を均一に、例えば４℃に制御する。結果的に、ロータ３の回転時の風損による温度上昇を減圧により抑制し、輻射によってロータ３の熱を奪い、高速回転にもかかわらずロータ３内の温度を一定温度に制御している。

図２の機能ブロック図に示されるように、ペルチェ素子１２及び温度センサ１３は制御装置９に電気的に接続され、制御装置９は、温度センサ１３からの検出値と、制御装置９に予め設定した温度設定値とを比較し、その演算結果に基づいてペルチェ素子１２を冷却するように、ペルチェ素子１２に、オン／オフ制御された駆動電圧を供給し、または停止する。モータ４は、例えば誘導モータから構成される。このモータ４の駆動電源は、商用交流電源（例えば、１００Ｖまたは２００Ｖ、５０／６０Ｈｚ）を、インバータを介して変換した３相交流電源によって駆動され、ロータ３に高速回転を与えることができる。モータ４によって回転駆動されるロータ３の回転速度はロータ３の底部に近接して設けられた回転センサ１４によって検出される。回転センサ１４の検出値は制御装置９に入力され、制御装置９はその検出値と制御装置９に予め設定された回転速度設定値とを比較し、演算しながらモータ４の回転速度を制御する。ロータ判別手段を成す磁気ヘッド１５は、ロータ３の種類等を認識するために、ロータ３側に設けられた永久磁石配列による磁気情報を読み取って制御装置９に入力する。

制御装置９は、図２に示すように、演算部９ａ及びメモリ部９ｂを具備するマイクロコンピュータを含み、さらに、モータ４の駆動回路、真空ポンプ１１の駆動回路、ペルチェ素子１２の駆動回路を具備する駆動部９ｃを具備する。さらに、制御装置９は、ロータ３の回転速度や遠心分離を行う時間や温度等の運転条件を示すデータを制御装置９に入力し、及び入力された情報や運転中の情報を制御装置９が出力（表示）するためのパネル入力／表示部９ｄ（入出力手段の例示）を具備している。制御装置９のメモリ部９ｂには、モータ４の制御プログラム、真空ポンプ１１の制御プログラム、及びペルチェ素子１２の制御プログラム等のデータを格納するＲＯＭ等のメモリを具備する。このメモリには、また、使用可能なロータの種類、各々のロータにて使用可能な試料容器の種類、及び各々の試料容器の仕様に関する既定情報が格納（記憶）される。試料容器の仕様は、当該試料容器に注入可能な試料の容量（実容量）、及び当該試料容器の許容遠心加速度又は許容回転速度（ロータの種類に応じて定められた許容回転速度）を含む。

図３は、図１に示した遠心機１の例示的な運転手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、使用者がパネル入力／表示部９ｄのスタートスイッチ（図示せず）を押し下げることにより開始する。制御装置９は、使用者の入力を基に、誤使用チェックモード（判定モード）か従来モードかを判断する（Ｓ１）。モード選択はパネル入力／表示部９ｄのメニュー画面（図示せず）で使用者が行い、選択結果は制御装置９のメモリ部９ｂが記憶する。従来モードの場合は、誤使用チェックを行わず従来の運転制御を行う。すなわち、誤使用チェックを行わずに運転を開始し（Ｓ２）、設定時間の経過を待って（Ｓ３）、運転を停止する（Ｓ４）。

誤使用チェックモードの場合、制御装置９は遠心機１において使用可能なロータのリスト（ロータの選択画面）を例えば図４（Ａ）のようにパネル入力／表示部９ｄに表示し、使用者はパネル入力／表示部９ｄによりロータを選択する（Ｓ５）。ここでは、ロータ室７に装着されているロータ３、例えばＲ２２Ａ４が選択されたものとする。

次に、制御装置９はＲ２２Ａ４（選択されたロータ）で使用可能な試料容器のリスト（試料容器の選択画面）を図４（Ｂ）のようにパネル入力／表示部９ｄに表示し、使用者はパネル入力／表示部９ｄにより試料容器を選択する（Ｓ６）。また、表示部９ｄに試料容器と一緒に使用されるアダプタの名称や型式を表示させるようにしても良い。ここでは例として1.5mlマイクロチューブが選択されたものとする。

次に、制御装置９は使用条件入力画面をパネル入力／表示部９ｄに表示し、使用者はパネル入力／表示部９ｄにより使用条件を入力する（Ｓ７）。使用条件は、設定遠心加速度又はロータ３の設定回転数、及び試料容器への注入容量（実際に注入した試料の容量）を含む。試料容器への注入容量（使用容量）の入力画面は例えば図４（Ｃ）に示す通りである。なお、図４（Ｃ）には設定遠心加速度及びロータ３の設定回転数も表示されるが、この値は遠心機１の運転条件を入力する画面（図示せず）にて設定された値である。

制御装置９は、Ｓ６において選択された試料容器（1.5mlマイクロチューブ）の仕様（実容量、及び許容遠心加速度又は許容回転速度）をメモリ部９ｂから読み出し、Ｓ７において入力された使用条件（試料の注入容量並びに設定遠心加速度又は設定回転速度）と比較する。試料容器の仕様は、図４（Ｄ）に示すような情報であり、予め制御装置９のメモリに登録しておく。

制御装置９は、比較の結果、仕様の範囲外、すなわち運転許容条件が充足されないと判断した場合は（Ｓ８のＮｏ）、外部報知を行う（Ｓ９）。外部報知は、例えば「チューブ・ボトルの仕様範囲外です」等のメッセージを表示し、試料容器の仕様を図４（Ｄ）のように表示することによって行う。一方、制御装置９は、比較の結果、仕様の範囲内、すなわち運転許容条件が充足されると判断した場合は（Ｓ８のＹｅｓ）、モータ４の回転させてロータ３の回転を開始する（Ｓ１０）。制御装置９は、ロータ３の回転開始後、ロータ３の底部のアダプタからロータ情報を磁気ヘッド１５により読み取り、ロータ３の形名（種類）を自動認識する（Ｓ１１）。なお、この段階ではロータ３の回転数は低速であって設定回転速度には到達していない。

制御装置９は、Ｓ１１において認識したロータ３の形名と、Ｓ５にて選択されたロータの形名とが不一致の場合は（Ｓ１２のＮｏ）、外部報知を行いロータ３の回転を停止する（Ｓ１３）。外部報知は、例えば「使用ロータが異なっています」等のメッセージを表示することによって行う。一方、Ｓ１１で認識したロータの形名と、Ｓ５にて選択されたロータの形名とが一致の場合は（Ｓ１２のＹｅｓ）、ロータ３の回転数を設定回転数に向けて上昇させるとともに、ロータ３の実遠心加速度又は実回転速度を回転センサ１４により測定する（Ｓ１４）。なお、実遠心加速度は、ロータ３の種類（寸法）と実回転速度により間接的に特定される。制御装置９は、ロータ３の実遠心加速度又は実回転速度と、Ｓ６にて選択された試料容器の仕様（許容遠心加速度又は許容回転速度）とを比較し、仕様の範囲外の場合、すなわち運転許容条件が充足されないと判断した場合は（Ｓ１５のＮｏ）、外部報知を行いロータ３の回転を停止する（Ｓ１６）。外部報知は、例えば「チューブ・ボトルの仕様範囲外です」等のメッセージを表示することにより行う。制御装置９は、ロータ３の実遠心加速度又は実回転速度が仕様の範囲内の場合、すなわち運転許容条件が充足されると判断した場合は（Ｓ１５のＹｅｓ）、ロータ３の回転中に試料容器の仕様範囲外の設定遠心加速度又は設定回転速度が入力される場合に備え、例えば一定期間ごとに実遠心加速度又は実回転速度のチェックを繰り返し（Ｓ１７のＮｏ）、予め定められた設定時間が経過すると（Ｓ１７のＹｅｓ）、運転を停止する（Ｓ１８）。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 運転開始前に試料容器の仕様を超える使用条件が設定されていないかをチェックする機能を遠心機１が有するため、試料容器の誤使用を未然に容易に防止することができ、試料容器の破損やそれによる貴重な試料の損失、あるいはロータの破損等を防止できる。

(2) 取扱説明書やメーカーホームページによらず試料容器の仕様を確認でき、使用者に便利である。

(3) 入力されたロータの種類と回転開始後に自動認識したロータの種類との一致、不一致をチェックする機能を遠心機１が有するため、ロータの種類に入力間違い等があった場合にも試料容器の誤使用を防止することができる。

(4) 運転開始後にロータ３の実遠心加速度又は実回転速度が試料容器の仕様を超えないかどうかをチェックする機能を遠心機１が有するため、運転開始後に試料容器の仕様を超える使用条件が設定される等により実遠心加速度又は実回転速度が試料容器の仕様を超えることを防止できる。

(5) 誤使用チェックモードの実行有無を選択可能であり、遠心機の使用に精通した人は誤使用チェックモードを行わないことで迅速に遠心分離の作業を実施できる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

誤使用チェックモードにおいて、試料容器の仕様のうち試料容器に注入可能な試料の容量に関するチェックを省略しても許容遠心加速度又は許容回転速度に関するチェックのみを行ってもよいし、許容遠心加速度又は許容回転速度に関するチェックを省略して試料容器に注入可能な試料の容量に関するチェックのみを行ってもよい。試料容器の仕様は、試料の注入容量の下限を含んでもよい。図３では、ロータ選択（Ｓ５）の後に試料容器選択（Ｓ６）を行ったが、試料容器選択後にロータ選択を行ってもよい。

遠心機にて使用可能なロータにおいて、新に使用可能な試料容器ができた場合には、試料容器の情報を追加登録できる機能を有してもよい。

１遠心機、２筐体（フレーム）、３ロータ、４モータ、５底部材（プレート）、６円環状の仕切り部材、７ロータ室、８ドア、９制御装置、９ａ演算部、９ｂメモリ部、９ｃ駆動部、９ｄ表示部、１０ボウル、１１真空ポンプ、１２ペルチェ素子、１３温度センサ、１４回転センサ、１５磁気ヘッド

Claims

試料容器を保持するロータと、前記ロータを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御部と、外部との間でデータを入出力するための入出力手段とを備え、前記制御部は、使用可能なロータの種類、各々のロータにて使用可能な試料容器の種類、及び各々の試料容器の仕様に関する既定情報を読出し可能である、遠心機。
前記仕様は、許容遠心加速度、又はロータの種類に応じて定められた許容回転速度を含む、請求項１に記載の遠心機。
前記制御部は、ロータの種類、試料容器の種類、及び当該試料容器の使用条件に関する外部入力情報を受信可能である、請求項１又は２に記載の遠心機。
前記使用条件は、設定遠心加速度、又はロータの設定回転速度を含む、請求項３に記載の遠心機。
前記制御部は、前記既定情報と前記外部入力情報とを基に、運転の許容条件が満たされるか否かを判定可能である、請求項３又は４に記載の遠心機。
前記制御部は、前記既定情報と前記外部入力情報とを基に運転の許容条件が満たされないと判定した場合に外部に報知する、請求項５に記載の遠心機。
前記制御部は、前記既定情報と前記外部入力情報とを基に運転の許容条件が満たされないと判定した場合に、前記外部入力情報に示される試料容器の仕様を前記入出力手段により表示する、請求項５又は６に記載の遠心機。
前記制御部は、前記駆動手段を回転させながら前記ロータの種類を判別し、判別した前記ロータの種類と前記外部入力情報に示されるロータの種類とが一致するか否かを判定可能である、請求項３から７のいずれか一項に記載の遠心機。
前記制御部は、判別した前記ロータの種類と前記外部入力情報に示されるロータの種類とが一致しない場合に前記駆動手段を停止する、請求項８に記載の遠心機。
前記仕様は注入可能な試料の容量を含み、前記使用条件は前記試料容器への注入容量を含む、請求項３から９のいずれか一項に記載の遠心機。
前記制御部は、運転中に前記ロータの実遠心加速度又は実回転速度に関する実速度情報を取得し、前記既定情報と前記実速度情報とを基に運転の許容条件が満たされるか否かを判定可能である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の遠心機。
前記制御部は、前記既定情報と前記実速度情報とを基に運転の許容条件が満たされないと判定した場合に前記駆動手段を停止する、請求項１１に記載の遠心機。
前記制御部は、前記既定情報を利用して運転の許容条件が満たされるか否かの判定を行う判定モードと、前記判定を行わない非判定モードとを切替可能である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の遠心機。
試料容器を保持するロータと、前記ロータを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御部と、外部との間でデータを入出力するための入出力手段とを備え、前記制御部は、使用可能なロータの種類、各々のロータにて使用可能な試料容器の種類、及び各々の試料容器に注入可能な試料の容量に関する既定情報を読出し可能である、遠心機。
前記制御部は、ロータの種類、試料容器の種類、及び当該試料容器への注入容量に関する外部入力情報を受信可能である、請求項１４に記載の遠心機。
試料容器を保持するロータと、前記ロータを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御部と、運転条件を入力するための入出力手段と、入力された運転条件を表示する表示部とを備え、前記制御部は、選択又は判別されたロータに応じて、使用可能な試料容器の一覧を前記表示部に表示させる遠心機。
前記制御装置は、前記試料容器の一覧から特定の前記試料容器が選択されると、前記ロータの許容回転速度を変更することを特徴する請求項１６記載の遠心機。