JP2015123447A - Centrifugal machine and centrifugal machine control method - Google Patents
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Description
本発明は、試料を高速で回転させる遠心機、及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a centrifuge that rotates a sample at a high speed, and a control method thereof.
高速回転時の遠心力によって密度の異なる物質を分離あるいは分析するために、遠心機(遠心分離機)が用いられている。遠心機においては、モータの回転速度(回転数:rpm)が定められ、ある定められた時間だけこの回転数で試料が回転する。こうした作業を行う際には、試料に印加された加速度(遠心加速度)の度合いを示す指標として、回転運動によって試料に印加された遠心加速度gの時間積分値(g・sec値又は、遠心加速度積算値)を管理する必要がある。すなわち、1回の遠心分離処理を行うにあたり、所望のg・sec値となるようにこの処理を行うようにする必要がある。ここで、遠心加速度gは回転速度の2乗に比例するため、回転数が一定に保たれた場合のg・sec値は、設定された回転数(整定回転数)の2乗と、この回転数が維持された時間(整定時間)の積で定まる。このため、所望のg・sec値とこの関係から整定回転数と整定時間を定めることができる。 A centrifuge (centrifuge) is used to separate or analyze substances having different densities by centrifugal force during high-speed rotation. In the centrifuge, the rotation speed (rotation speed: rpm) of the motor is determined, and the sample rotates at this rotation speed for a predetermined time. When performing such operations, as an index indicating the degree of acceleration (centrifugal acceleration) applied to the sample, the time integral value (g · sec value or centrifugal acceleration integration) of the centrifugal acceleration g applied to the sample by the rotational motion. Value) must be managed. That is, in performing one centrifugation process, it is necessary to perform this process so that a desired g · sec value is obtained. Here, since the centrifugal acceleration g is proportional to the square of the rotational speed, the g · sec value when the rotational speed is kept constant is the square of the set rotational speed (settling rotational speed) and this rotational speed. It is determined by the product of the time the number is maintained (settling time). Therefore, the settling speed and the settling time can be determined from the desired g · sec value and this relationship.
しかしながら、遠心機における整定回転数は、例えば数万rpm以上という高速に設定されるため、静止状態からこの整定回転数に達するまでの時間(加速時間)、あるいはこの整定回転数から静止状態になるまでの時間(減速時間)は、整定時間と比べて無視できない程度の長さとなる。このため、遠心分離処理時のg・sec値を正確に求めるためには、整定時間内だけでなく加速時と減速時におけるg・sec値も考慮する必要がある。あるいは、所定のg・sec値を与える処理を試料に対して行うためには、加減速時のg・sec値も考慮して整定回転数や整定時間を定めることが必要である。この場合、処理によって与えられるg・sec値は、実際には整定時間で制御することができる。すなわち、整定運転を開始してから終了するまでの間に加速時のg・sec値と減速時のg・sec値が定まれば、この処理によって所望のg・sec値が与えられるように整定時間(整定運転を終了し減速を開始するタイミング)を定めることができる。 However, since the settling speed in the centrifuge is set at a high speed of, for example, several tens of thousands rpm, the time (acceleration time) until the settling speed is reached from the stationary state, or the stationary rotational speed is reached from the stationary speed. The time until (the deceleration time) is a length that cannot be ignored compared to the settling time. For this reason, in order to accurately obtain the g · sec value at the time of centrifugation, it is necessary to consider not only the settling time but also the g · sec value at the time of acceleration and deceleration. Alternatively, in order to perform processing for giving a predetermined g · sec value to the sample, it is necessary to determine the settling speed and the settling time in consideration of the g · sec value during acceleration / deceleration. In this case, the g · sec value given by the process can actually be controlled by the settling time. That is, if the g · sec value at the time of acceleration and the g · sec value at the time of deceleration are determined between the start and end of the settling operation, the settling is performed so that a desired g · sec value is given by this processing. Time (timing to end settling operation and start deceleration) can be determined.
ここで、遠心機においては、モータによって回転するロータがロータ室中に設けられ、このロータ内に複数の試料が装着される。また、整定回転数は作業前に予め作業者によって設定され、モータ(ロータ)の回転数は、この値となるように制御される。しかしながら、整定回転数が同一であっても、一般的には、加速時間、減速時間、あるいは加速、減速時の回転数の変動の度合いは、試料の数や重量等に依存して変化する。例えば、試料の総重量が重い場合には、駆動される慣性モーメントが大きくなるために、加速時間、減速時間は長くなり、試料の総重量が軽い場合には、これらの時間は短くなる。また、加速時間はモータ等の特性で、減速時間はモータや制動系の特性で定まり、加速時間、減速時間には、これらの特性で定まる下限時間が存在し、加速時間、減速時間を零に近くすることは実際には困難である。すなわち、整定回転数や整定時間の制御と比べて、加速時間、減速時間の制御は困難であり、特に加速時間、減速時間をこれらの下限時間よりも短くするように制御することは困難である。このため、遠心分離処理における処理時間やg・sec値の制御は、通常は整定時間の設定のみで行われる。 Here, in the centrifuge, a rotor that is rotated by a motor is provided in the rotor chamber, and a plurality of samples are mounted in the rotor. Further, the set rotational speed is set in advance by the operator before the work, and the rotational speed of the motor (rotor) is controlled to be this value. However, even if the settling rotational speed is the same, in general, the acceleration time, the deceleration time, or the degree of fluctuation of the rotational speed during acceleration and deceleration varies depending on the number of samples, weight, and the like. For example, when the total weight of the sample is heavy, the moment of inertia to be driven becomes large, so that the acceleration time and the deceleration time become long, and when the total weight of the sample is light, these times become short. The acceleration time is determined by the characteristics of the motor, etc., and the deceleration time is determined by the characteristics of the motor and braking system.There is a lower limit time determined by these characteristics, and the acceleration time and deceleration time are set to zero. It is actually difficult to get close. That is, it is difficult to control the acceleration time and the deceleration time as compared with the control of the settling speed and the settling time, and it is particularly difficult to control the acceleration time and the deceleration time to be shorter than these lower limit times. . For this reason, control of the processing time and the g · sec value in the centrifugal separation processing is usually performed only by setting the settling time.
このため、従来は、設定された整定回転数で定まる遠心加速度gと整定時間のみを考慮し加速時、減速時のg・sec値は考慮せず、整定回転数の2乗×整定時間に比例するものとして算出されたg・sec値が用いられた。この場合には、実際に試料に与えられたg・sec値は、このように算出されたg・sec値よりも加減速時の分だけ大きくなった。この誤差は、試料の総重量が重くなったために加減速時間が長くなった場合には特に大きくなった。 For this reason, conventionally, only the centrifugal acceleration g determined at the settling speed and the settling time are considered, and the g · sec value at the time of acceleration and deceleration is not considered, and is proportional to the square of the settling speed x the settling time. The g · sec value calculated as to be used was used. In this case, the g · sec value actually given to the sample was larger than the g · sec value thus calculated by the amount during acceleration / deceleration. This error was particularly large when the acceleration / deceleration time was increased because the total weight of the sample was increased.
また、加速時のg・sec値は、実際の加速時間あるいは加速時において整定回転数に達するまでに実測された回転数の変化より、整定運転の開始直後には正確に算出が可能である。このため、整定運転開始直後に加速時のg・sec値を算出し、算出された加速時のg・sec値を所望のg・sec値から差し引いたg・sec値が整定運転時に得られるように整定時間を定めることもできる。この場合には、前記の例よりも所望の値に近いg・sec値を試料に与える処理を行うことができる。しかしながら、この場合においても減速時のg・sec値はやはり考慮されないため、やはり所望のg・sec値を正確に試料に与える処理を行うことはできなかった。 Further, the g · sec value at the time of acceleration can be accurately calculated immediately after the start of the settling operation from the actual acceleration time or the change in the number of revolutions actually measured until reaching the settling number of revolutions. Therefore, the g · sec value during acceleration is calculated immediately after the start of settling operation, and the g · sec value obtained by subtracting the calculated g · sec value during acceleration from the desired g · sec value is obtained during the settling operation. It is also possible to set a settling time. In this case, it is possible to perform a process of giving the sample a g · sec value closer to a desired value than in the above example. However, in this case as well, the g · sec value at the time of deceleration is not taken into consideration, and therefore, it has been impossible to accurately perform the process of giving the desired g · sec value to the sample.
この点を改善するために、特許文献1においては、減速時における回転の制御を行うことによって減速時のg・sec値も正確に定め、この減速時のg・sec値を用いて全体のg・sec値を管理する技術が記載されている。ここで、前記の通り、減速時間をその下限時間よりも短くするような制御を行うことは困難であるが、減速時間を長くする制御は、モータの電流や制動系を制御することによって、比較的容易に行うことができる。このため、特許文献1に記載の技術においては、様々な試料がロータに装着された場合において最も減速時間が長くなる場合の減速時間が設定され、実際の減速時間がこの設定された減速時間となるような制御が減速時に行われる。このため、減速時のg・sec値は予め定まる。また、加速時のg・sec値は前記と同様に実測によって正確に定まる。 In order to improve this point, in Patent Document 1, the g · sec value at the time of deceleration is accurately determined by controlling the rotation at the time of deceleration, and the overall g is determined using the g · sec value at the time of deceleration.・ Techniques for managing sec values are described. Here, as described above, it is difficult to control the deceleration time to be shorter than the lower limit time. However, the control to increase the deceleration time can be compared by controlling the motor current and the braking system. Can be done easily. For this reason, in the technique described in Patent Document 1, when various samples are mounted on the rotor, the deceleration time when the deceleration time becomes the longest is set, and the actual deceleration time is the set deceleration time. Such control is performed during deceleration. For this reason, the g · sec value during deceleration is determined in advance. Further, the g · sec value at the time of acceleration is accurately determined by actual measurement as described above.
このため、特許文献1に記載の技術においては、加速時のg・sec値と減速時のg・sec値は、整定運転の開始時には正確に定まり、これに応じて整定時間を定めることができ、1回の遠心分離処理で所望のg・sec値を正確に試料に対して与えることができる。 For this reason, in the technique described in Patent Document 1, the g · sec value during acceleration and the g · sec value during deceleration are accurately determined at the start of settling operation, and the settling time can be determined accordingly. A desired g · sec value can be accurately given to the sample by a single centrifugation process.
特許文献1に記載の技術によって、所望のg・sec値を試料に与えることができる一方で、前記の通り、減速時間(減速時のg・sec値)を定めるために、減速時間を長くする制御が行われる。このため、ロータを回転させてから停止させるまでの遠心分離処理全体の処理時間は、減速時間の制御が行われない場合と比べて長くなるという問題が生じた。 While the desired g · sec value can be given to the sample by the technique described in Patent Document 1, the deceleration time is lengthened to determine the deceleration time (g · sec value during deceleration) as described above. Control is performed. For this reason, the problem that the processing time of the whole centrifugation process until it stops after rotating a rotor becomes long compared with the case where control of deceleration time is not performed occurred.
すなわち、試料に対して所望のg・sec値を正確に与えることが可能であり、かつ処理時間が短い遠心機を得ることは困難であった。 That is, it has been difficult to obtain a centrifuge capable of accurately giving a desired g · sec value to a sample and having a short processing time.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記の問題点を解決する発明を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an invention that solves the above problems.
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の遠心機は、試料を収容するロータを回転させて前記試料に遠心加速度を印加する遠心分離処理を行う遠心機であって、前記ロータを加速する際の回転速度の上昇の状況から、前記ロータを減速する際の回転速度の減速の状況を推定する制御部を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記制御部は、推定された前記ロータを減速する際の状況を用いて、前記遠心分離処理の期間中において前記試料に与える前記遠心加速度の時間積分値の制御を行うことを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記遠心分離処理が行われる期間には、前記ロータの回転速度が予め設定された整定回転速度に維持される整定運転期間と、前記整定運転期間の前において前記ロータを停止させた状態から前記整定回転速度まで加速させる加速期間と、前記整定運転期間の後において前記ロータを前記整定回転速度から停止させるまで減速させる減速期間と、が含まれ、前記制御部は、前記加速期間における前記ロータの加速の状況から前記減速期間における前記ロータの減速の状況を推定し、前記推定された前記ロータの減速の状況を用いて、前記整定運転期間を設定することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記遠心分離処理が行われる期間には、前記ロータの加速の状況と前記ロータの減速の状況との間の関係を示すデータを記憶する記憶部を具備し、前記制御部は、前記データに基づいて前記ロータを減速する際の回転速度の減速の状況を推定することを特徴とする。
本発明の遠心機は、複数の種類の中から選択された前記ロータが使用され、前記記憶部は、前記種類毎に前記データを記憶することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記ロータには、前記種類に対応したロータ識別子が設けられ、前記制御部は、前記ロータ識別子に基づいて前記ロータの種類を認識することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記記憶部は、前記ロータの加速の際の回転速度上昇率と前記ロータの減速の際の回転速度下降率との関係を示す前記データを記憶することを特徴とする。
本発明の遠心機の制御方法は、試料を収容するロータを回転させて前記試料に遠心加速度を印加する遠心分離処理を行う遠心機の制御方法であって、前記ロータの回転速度が予め設定された回転速度まで加速される際の加速の状況から、前記ロータの回転速度が予め設定された回転速度から減速される際の減速の状況を推定し、前記推定された前記ロータの減速の状況を用いて、前記遠心分離処置における処理時間の制御を行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
The centrifuge of the present invention is a centrifuge that performs a centrifugal separation process of applying a centrifugal acceleration to the sample by rotating a rotor that accommodates the sample, from the situation of an increase in rotational speed when accelerating the rotor, It has a control part which presumes the situation of deceleration of the rotation speed at the time of decelerating the rotor.
In the centrifuge of the present invention, the control unit controls a time integral value of the centrifugal acceleration applied to the sample during the centrifugation process using the estimated situation when the rotor is decelerated. It is characterized by that.
In the centrifuge of the present invention, during the period during which the centrifugal separation process is performed, the rotor is rotated before the settling operation period, during which the rotation speed of the rotor is maintained at a settling rotation speed set in advance. An acceleration period for accelerating from the stopped state to the settling rotational speed, and a deceleration period for decelerating the rotor from the settling rotational speed to stop after the settling operation period. Estimating the state of deceleration of the rotor during the deceleration period from the state of acceleration of the rotor during the acceleration period, and setting the settling operation period using the estimated state of deceleration of the rotor. .
The centrifuge of the present invention includes a storage unit that stores data indicating a relationship between an acceleration state of the rotor and a deceleration state of the rotor during a period in which the centrifugal separation process is performed, and the control The unit estimates the state of deceleration of the rotational speed when the rotor is decelerated based on the data.
The centrifuge of the present invention uses the rotor selected from a plurality of types, and the storage unit stores the data for each type.
In the centrifuge of the present invention, the rotor is provided with a rotor identifier corresponding to the type, and the control unit recognizes the type of the rotor based on the rotor identifier.
In the centrifuge of the present invention, the storage unit stores the data indicating a relationship between a rotation speed increase rate when the rotor is accelerated and a rotation speed decrease rate when the rotor is decelerated. .
The centrifuge control method of the present invention is a centrifuge control method for performing a centrifugal separation process in which a rotor for accommodating a sample is rotated and centrifugal acceleration is applied to the sample, and the rotational speed of the rotor is preset. From the state of acceleration when accelerating to a predetermined rotational speed, the state of deceleration when the rotational speed of the rotor is decelerated from a preset rotational speed is estimated, and the estimated state of deceleration of the rotor is determined. And controlling the processing time in the centrifugation treatment.
本発明は以上のように構成されているので、試料に対して所望のg・sec値を正確に与えることが可能であり、かつ処理時間が短い遠心機を得ることができる。 Since the present invention is configured as described above, a centrifuge capable of accurately giving a desired g · sec value to a sample and having a short processing time can be obtained.
本発明の実施の形態に係る遠心機について説明する。この遠心機においては、加速時のg・sec値(遠心加速度の時間積分値)が実測され、かつ減速時のg・sec値も精密に算出されるが、減速時間が長くなる制御はされない。このため、試料に対して所望のg・sec値を正確に与えることができ、かつ処理時間を短くすることができる。 A centrifuge according to an embodiment of the present invention will be described. In this centrifuge, the g · sec value during acceleration (time integral value of centrifugal acceleration) is actually measured and the g · sec value during deceleration is also accurately calculated, but control for increasing the deceleration time is not performed. For this reason, a desired g · sec value can be accurately given to the sample, and the processing time can be shortened.
図1は、本発明の実施の形態に係る遠心機の構成を示す図である。この遠心機10においては、駆動モータ11によって回転するロータ12がロータ室13内において、駆動モータ11の回転軸111に装着される。ロータ12における回転軸の回りには複数の試料挿入穴(図示せず)が設けられ、試料(図示せず)がこの中に固定された状態でロータ12が高速で回転する。ロータ室13は上側を開閉可能な蓋14を閉じた状態で封止される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a centrifuge according to an embodiment of the present invention. In the
ロータ12は、複数の種類のものの中から選択されて使用される。ロータ12は、その種類に応じて形状が異なる。このため、同一の回転数とされた場合でも、この種類に応じて試料に印加される遠心加速度は異なる。このため、g・sec値を正確に管理するにあたっては、使用されるロータ12の種類を認識することが必要である。また、ロータ12の重量あるいは慣性モーメントも、この種類によって異なる。このため、加速時間、減速時間もロータ12の種類に依存する。このため、ロータ12には、ロータ識別子121が設けられており、ロータ室13内におけるロータ識別子121に対応する箇所にはロータ識別子121を読み込むことができるロータ識別センサ15が設けられている。また、駆動モータ11には、回転軸111(ロータ12)の回転速度(回転数:rpm)を検出する回転速度センサ16が設けられている。なお、上記の遠心機10において、ロータ12(試料)を予め設定された温度に保つ構成とすることもできる。
The
ロータ識別子とセンサの組み合わせは、すでに公知技術であり、ロータ12に形成された凹部(穴部)の配列を渦電流式のセンサ(距離センサ)で検出し、この配列パターンからロータの種類を判別する方式、マグネットとホール素子或いは磁気抵抗素子等のマグネットを検出するためのマグネットセンサでマグネットの配列を検出し、この配列パターンから種類を判別する方式、等を用いることができる。また、他のロータ識別方法として、遠心機にカメラを設け、カメラによって撮影された画像によってロータの種類を識別しても良い。
The combination of the rotor identifier and the sensor is already a known technique, and the arrangement of the recesses (holes) formed in the
駆動モータ11の回転速度(回転数)の制御は、制御部20が駆動モータ11を駆動する電流を制御することによって行われる。制御部20には、回転速度センサ16の出力(実測された回転数)が入力し、これをフィードバックしてこの回転数が所望の値となるような制御が行われる。また、制御部20は、この遠心機10全体の制御として、駆動モータ11以外の制御、例えばロータ12の温度制御も行う。これらの制御に関するパラメータの入力や表示は、液晶パネルで構成された表示・操作部21によって行うことができる。1回の遠心分離処理(加速時〜整定運転〜減速時)において試料に与える所望のg・sec値も、作業者が表示・操作部21から入力することができる。
The control of the rotational speed (the number of rotations) of the
また、記憶部22は、この遠心機10を運転するための各種データを記憶しており、制御部20が駆動モータ11等を制御するに際しては、このデータを参照する。記憶部22は、電源がオフとされても記憶されたデータが維持される不揮発性メモリやROMで構成される。また、ロータ識別センサ15の出力も制御部20に入力し、制御部20は、ロータ12が回転軸111に装着された後でロータ12の種類を認識し、上記の制御を行うことができる。ただし、ロータ12の種類を表示・操作部21から作業者が入力する設定とすることもできる
The
ここで、遠心分離処理全体の処理時間を短縮するためには、この遠心機10におけるロータ12が静止状態から整定回転速度(整定回転数)に達するまでの時間(加速時間)は短いことが好ましい。しかしながら、この加速時間は、駆動モータ11の動力性能や、ロータ12の慣性モーメント、試料の重量等に依存し、実際には加速時間を零とすることは不可能である。ロータ12を整定回転数から静止状態にする減速時には、この回転運動を制動するための機構が用いられるが、この際の減速時間も、ロータ12の慣性モーメント、試料の重量等に依存する。加速時間、減速時間は、共にロータ12の慣性モーメント、試料の重量が大きな場合に長くなり、これらが小さな場合には短くなる。
Here, in order to shorten the processing time of the entire centrifugal separation process, it is preferable that the time (acceleration time) until the
ここで、試料の重量は所定の範囲内で任意の値をとりうるのに対して、ロータ12は、複数の種類の中から選択したものが用いられる。このため、加速時間や減速時間の試料の総重量依存性を、ロータ12の種類毎に考えることができる。すなわち、ロータ12の種類を定めた場合には、試料の総重量と加速時間の間、及び試料の総重量と減速時間の間には、一定の関係があると考えることができる。従って、ロータ12の種類を定めた場合には、加速時間と減速時間の間にも一定の関係があると考えることができる。この関係は、計算あるいは予め行われた実験によって求めることができる。このため、この関係を表や近似式におけるパラメータとして記憶部22に予め記憶させることができる。
Here, the weight of the sample can take an arbitrary value within a predetermined range, while the
また、加速時間あるいは加速の際の回転数の上昇の度合いは、特許文献1に記載の技術と同様に、回転速度センサ16を用いて実測することが可能である。このため、整定運転の開始直後には加速時間は実測され、この加速時間に対応した減速時間を推定することが可能である。使用される可能性のあるロータ12の種類毎の加速時間と減速時間の関係を記憶部22が記憶しておけば、制御部20は、ロータ12の種類を認識した後でこのデータを記憶部22から読み込むことによって、加速時間から減速時間を認識することができる。
Further, the acceleration time or the degree of increase in the number of rotations during acceleration can be measured using the
一方、試料に印加される遠心加速度と回転数の関係も、ロータ12の種類に応じて異なるが、この関係も、ロータ12の種類毎のこの関係も記憶部22に記憶させることができる。
On the other hand, the relationship between the centrifugal acceleration applied to the sample and the number of rotations varies depending on the type of the
このため、制御部20は、ロータ12が装着された後でその種類を認識し、ロータ12の種類に応じた上記の関係を記憶部22から読み込むことによって、整定運転の開始直後に加速時のg・sec値を算出すると共に、減速時のg・sec値を推定することができる。このため、整定運転の開始直後には、ロータ12が停止するまでに所望のg・sec値が試料に与えられるように整定時間を定めることができる。これにより、試料に対して所望のg・sec値を正確に与えることができる。
For this reason, the
図2は、遠心機全般における遠心分離処理時間中の回転数の経時変化(下段)、試料に印加される加速度の経時変化(上段)を示す。ここで、回転数が一定に保たれる整定運転期間の前における加速期間(加速時)、整定運転期間後における減速期間(減速時)における回転数の上昇率、下降率がそれぞれ一定であると仮定している。このため、加減速時において、回転数の変化率は一定であり、加速度の変化率は2次関数的に変化する。g・sec値は、加速度の時間変化(上段)のグラフの積分値(面積)に対応する。 FIG. 2 shows changes with time in the number of rotations during the centrifugation process time in the whole centrifuge (lower stage) and changes with time in the acceleration applied to the sample (upper stage). Here, the rate of increase and the rate of decrease in the acceleration period (during acceleration) before the settling operation period in which the rotation number is kept constant and the deceleration period (during deceleration) after the settling operation period are constant, respectively. Assumes. For this reason, at the time of acceleration / deceleration, the change rate of the rotation speed is constant, and the change rate of the acceleration changes in a quadratic function. The g · sec value corresponds to the integrated value (area) of the graph of the change in acceleration with time (upper stage).
従来技術において加減速時のg・sec値を無視した場合には、図3(a)に示されるハッチング部の面積のみが処理時のg・sec値として扱われ、加速時は考慮されるが減速時が考慮されない場合には図3(b)に示されるハッチング部の面積のみが処理時のg・sec値として扱われる。これに対して、上記の遠心機10においては、図3(c)にハッチングで示された全ての領域の面積が、処理時のg・sec値として扱われ、正確なg・sec値が得られる。
When the g · sec value at the time of acceleration / deceleration is ignored in the prior art, only the area of the hatched portion shown in FIG. 3A is treated as the g · sec value at the time of processing and is considered at the time of acceleration. When the deceleration time is not taken into consideration, only the area of the hatched portion shown in FIG. 3B is treated as the g · sec value at the time of processing. On the other hand, in the
また、図4(a)は、特許文献1に記載の技術における遠心加速度の経時変化を示し、図4(b)は上記の遠心機10における遠心加速度の経時変化を示す。図4(a)に示されるように、特許文献1に記載の技術においては、減速時のプロファイルを点線で示されたとおりとすることができたにも関わらず、減速時間を定めるために、実線で示されたような減速時のプロファイルとされる。これに対して、上記の遠心機10においては、図4(b)に示されたように、減速時のプロファイルを図4(a)中の点線で示されたとおりとすることができる。
4A shows the change over time in centrifugal acceleration in the technique described in Patent Document 1, and FIG. 4B shows the change over time in centrifugal acceleration in the
すなわち、上記の遠心機10においては、特許文献1に記載の技術とは異なり、減速時間が長くなるような制御を行わずに減速時のg・sec値が定まるため、処理時間を長くすることはない。このため、試料に対して所望のg・sec値を正確に与え、かつ処理時間を短くすることができる。
That is, in the
図5は、この遠心機10におけるロータ12の装着以降における制御部20の動作(制御方法)を示す。ここでは、1回の処理で与えられるべきg・sec値は、予め表示・操作部21を作業者が操作することによって入力され、制御部20が認識している。
FIG. 5 shows an operation (control method) of the
まず、作業者は、試料をロータ12に装着した後に、蓋14を閉じ、ロータ室12を封止する。その後、作業者が不図示のスタートSWを押すと、制御部20は、駆動モータ11を駆動させてロータ121を回転させる。ロータ12が回転を始めると、制御部20はロータ識別センサ15によって、回転軸111に装着されたロータ12の種類を認識する(S1)。制御部20は、処理終了まで、このロータ12が用いられているものと認識する。その後、駆動モータ11が回転し、予め設定された整定回転数までの加速が始まる(S2)。
First, after attaching the sample to the
その後、制御部20は、回転速度センサ16の出力の変化から、現在の駆動モータ11(ロータ12)の回転数と、加速勾配(回転数の上昇率:図2下段における加速時の傾き)を認識する(S3)。
Thereafter, the
その後、この回転数が整定回転数に達したら(S4)、整定運転を開始する(S5)。すなわち、制御部は、この回転数が維持されるような制御を駆動モータ11に対して行う。ただし、この時点では、整定時間(減速を開始するまでの時間)はまだ定まっていない。整定運転期間中のみにおけるg・sec値は、S1で認識されたロータ12の種類、整定回転数、整定運転開始からの経過時間によって認識することができる。また、S3で認識された加速勾配とS1で認識されたロータ12の種類より加速時のg・sec値も算出することができるため、制御部20は、処理開始時(S2)からの現時点までの積算g・sec値を認識することができる。
Thereafter, when the rotational speed reaches the settling rotational speed (S4), the settling operation is started (S5). That is, the control unit controls the
次に、制御部20は、S1で認識されたロータ12の種類とS3で認識された加速勾配を元に、記憶部22に記憶されたデータを参照し、対応する減速勾配(減速時の回転速度下降率)を求める(S6)。ここでは、記憶部22は、このデータをテーブルとして記憶しているものとしている。
Next, the
制御部20は、減速勾配が定まったら、これに対応した減速時のg・sec値を算出する(S7)。
When the deceleration gradient is determined, the
前記のとおり、制御部20は、処理開始時(S2)から現時点までのg・sec値を認識することができる。この現時点までのg・sec値が、設定されたg・sec値からこの算出された減速時のg・sec値を差し引いた値となった場合(S8)に、整定運転を終了し、減速を開始する(S9)。その後、S6で推定された減速勾配で減速が行われた後に、ロータ12の回転が停止する。この際の減速勾配は、記憶部22に記憶されたデータが適正であれば、S7で算出された減速勾配と等しくなる。
As described above, the
その後、作業者は、蓋14を開け、試料をロータ12から取り出すことができる。この際、試料に与えられたg・sec値は、所望の値となっている。
Thereafter, the operator can open the
なお、上記の例では、加速勾配、減速勾配が一定であるものとしたが、これが一定でない場合においても、これに対応したデータを記憶部22が記憶すれば、同様の制御を行うことができる。すなわち、加速時の回転数の上昇の状況から減速時の回転数の下降の状況が推定できる場合においては、同様の制御を行うことができ、これに対応した減速時のg・sec値を算出することができることも明らかである。
In the above example, the acceleration gradient and the deceleration gradient are assumed to be constant. Even when these are not constant, the same control can be performed if the
また、上記の例では、ロータ12が複数種類のうちから選択して使用されるものとしたが、単一の遠心機において1種類のロータしか使用されない場合においても、この1種類に対応したデータを記憶部22が記憶することにより、同様の制御を行うことができる。
In the above example, the
また、上記の例では、ロータ室12が減圧(真空排気)されるものとしたが、減圧を要しない程度の低い整定回転数とされる遠心機においても、同様の制御を行うことができることは明らかである。
In the above example, the
また、上記の例では、遠心分離処理の期間において、整定運転期間、加速期間、減速期間が設けられるものとしたが、他の運転形態においても、ロータの加速と減速とが行われる限りにおいて、加速の状況から減速の状況を推定し、推定された減速の状況を、ロータの加速が終了してから行われる動作(制御)に用いることができる。例えば、整定運転を終了させる制御は行わずに、所望のg・sec値を試料に与えるために整定運転を終了させる時刻を表示・操作部に表示させることもできる。更に、上記の遠心機ではg・sec値を遠心分離処理の管理指標として用いたが、他の指標を用いる場合においても、予測される減速の状況を遠心分離処理中に予め用いることができる場合であれば、上記の構成が有効であることは明らかである。 Further, in the above example, the settling operation period, the acceleration period, and the deceleration period are provided in the centrifugal separation period, but in other operation modes as long as the rotor is accelerated and decelerated, The deceleration state can be estimated from the acceleration state, and the estimated deceleration state can be used for the operation (control) performed after the acceleration of the rotor is completed. For example, the time for ending the settling operation can be displayed on the display / operation unit in order to give a desired g · sec value to the sample without performing the control to end the settling operation. Furthermore, in the above centrifuge, the g · sec value was used as the management index for the centrifugation process. However, even when other indices are used, the predicted deceleration situation can be used in advance during the centrifugation process. Then, it is clear that the above configuration is effective.
10 遠心機(遠心分離機)
11 駆動モータ
12 ロータ
13 ロータ室
14 蓋
15 ロータ識別センサ
16 回転速度センサ
20 制御部
21 表示・操作部
22 記憶部
111 回転軸
121 ロータ識別子
10 Centrifuge (centrifuge)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ロータを加速する際の回転速度の上昇の状況から、前記ロータを減速する際の回転速度の減速の状況を推定する制御部を具備することを特徴とする遠心機。 A centrifuge that performs a centrifugal separation process of applying a centrifugal acceleration to the sample by rotating a rotor that accommodates the sample,
A centrifuge comprising a control unit that estimates a state of deceleration of the rotational speed when the rotor is decelerated from a state of increase of the rotational speed when the rotor is accelerated.
前記制御部は、
前記加速期間における前記ロータの加速の状況から前記減速期間における前記ロータの減速の状況を推定し、前記推定された前記ロータの減速の状況を用いて、前記整定運転期間を設定することを特徴とする請求項2に記載の遠心機。 During the period in which the centrifugal separation process is performed, the settling operation period in which the rotation speed of the rotor is maintained at a preset settling rotation speed and the settling from the state in which the rotor is stopped before the settling operation period An acceleration period for accelerating to a rotational speed, and a deceleration period for decelerating the rotor until it stops from the settling rotational speed after the settling operation period,
The controller is
Estimating the state of deceleration of the rotor during the deceleration period from the state of acceleration of the rotor during the acceleration period, and setting the settling operation period using the estimated state of deceleration of the rotor. The centrifuge according to claim 2.
前記制御部は、前記データに基づいて前記ロータを減速する際の回転速度の減速の状況を推定することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の遠心機。 A storage unit for storing data indicating a relationship between the state of acceleration of the rotor and the state of deceleration of the rotor;
The centrifuge according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit estimates a state of reduction in rotational speed when the rotor is decelerated based on the data.
前記制御部は、前記ロータ識別子に基づいて前記ロータの種類を認識することを特徴とする請求項5に記載の遠心機。 The rotor is provided with a rotor identifier corresponding to the type,
The centrifuge according to claim 5, wherein the control unit recognizes a type of the rotor based on the rotor identifier.
前記ロータの回転速度が予め設定された回転速度まで加速される際の加速の状況から、前記ロータの回転速度が予め設定された回転速度から減速される際の減速の状況を推定し、前記推定された前記ロータの減速の状況を用いて、前記遠心分離処理における処理時間の制御を行うことを特徴とする遠心機の制御方法。 A method of controlling a centrifuge that performs a centrifugal separation process in which a rotor that houses a sample is rotated to apply centrifugal acceleration to the sample,
Estimating a deceleration situation when the rotational speed of the rotor is decelerated from a preset rotational speed from an acceleration situation when the rotational speed of the rotor is accelerated to a preset rotational speed, and the estimation A control method for the centrifuge, wherein the processing time in the centrifugal separation process is controlled using the reduced speed of the rotor.
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-
2013
- 2013-12-27 JP JP2013272353A patent/JP2015123447A/en active Pending
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