JP2017012973A - Centrifugal machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は冷却装置と真空ポンプを有する遠心機に関し、特に運転終了後のドアを開けてロータを取り出すまでの手順と時間を短縮すると共に、運転終了後のサンプル温度の上昇を防ぐことにある。 The present invention relates to a centrifuge having a cooling device and a vacuum pump. In particular, the present invention is to shorten the procedure and time required to open a door after completion of operation and take out a rotor, and to prevent an increase in sample temperature after completion of operation.
遠心機（遠心分離機）は、分離するサンプル（例えば、培養液や血液など）をチューブやボトルを介してロータに挿入し、ロータを高速に回転させることでサンプルの分離や精製を行う。設定されるロータの回転速度は用途によって異なり、用途に合わせて低速（数千回転程度）から高速（最高回転速度は１５０，０００ｒｐｍ）までの複数の製品が提供されている。遠心機で用いられるロータには様々なタイプがあり、アングルロータやスイングロータなどがあって、モータ等の駆動手段の回転軸に着脱される。 A centrifuge (centrifuge) separates and purifies a sample by inserting a sample to be separated (for example, a culture solution or blood) into a rotor through a tube or a bottle and rotating the rotor at a high speed. The rotational speed of the set rotor varies depending on the application, and a plurality of products from low speed (several thousand revolutions) to high speed (maximum rotational speed is 150,000 rpm) are provided according to the application. There are various types of rotors used in centrifuges, including an angle rotor and a swing rotor, which are attached to and detached from a rotating shaft of a driving means such as a motor.
ロータが空気中で高速回転すると、空気との摩擦熱（風損）によってロータの温度が上昇する。分離するサンプルによっては低温を保たなければならないものもあるため、特許文献１のように運転中にロータを冷却する冷却装置と、回転室内を減圧する真空ポンプを備えた遠心機が広く用いられている。このような遠心機は、回転室を減圧した状態でロータを回転させ、ロータの回転が停止したら、ユーザが減圧を行うためのボタン（真空ボタン）を押すことにより回転室に外部から大気を流入させる（エアリーク）。回転室内が大気圧に戻った後に、ドアが開閉可能な状態となる。このように回転室の減圧をユーザによる操作まで行わないのは、エアリーク後にロータを取り出さずに放置すると、回転室内の温度が上昇してサンプルの設定温度が保持できなくなる恐れがあるためである。
When the rotor rotates at high speed in the air, the temperature of the rotor rises due to frictional heat (windage loss) with the air. Since some samples to be separated must be kept at a low temperature, a centrifuge equipped with a cooling device for cooling the rotor during operation and a vacuum pump for reducing the pressure in the rotating chamber is widely used as in
従来の遠心機では、遠心分離運転の終了後であってドアを開けてサンプルを取り出す前に、ユーザは真空ボタンを押すことによってエアリークを開始させる必要があった。その後、エアリークが完了して回転室内が大気圧に戻り、ドアが開閉可能となるまでには十数秒から数十秒程度待つ必要があった。そのため、ユーザからドアが開閉可能になるまでの待ち時間を短くして欲しいという要望があった。 In a conventional centrifuge, the user needs to start an air leak by pressing a vacuum button after the end of the centrifuge operation and before opening the door and taking out the sample. After that, it was necessary to wait for several tens of seconds to several tens of seconds until the air leak was completed and the inside of the rotating chamber returned to atmospheric pressure and the door could be opened and closed. Therefore, there has been a request from the user to shorten the waiting time until the door can be opened and closed.
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータの停止の際に真空ボタンの操作なしに自動でエアリークを行うモード（自動エアリークモード）を設け、ロータが停止してからドアを開けるまでの時間・手順を短縮した遠心機を提供することにある。
本発明の他の目的は、自動エアリーク機能を、ユーザが有効にするか無効にするかを予め設定可能とし、ユーザの要望にあった使いやすい遠心機を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、エアリークの実行後にロータが取り出されない場合であって、ロータの温度が許容範囲から外れそうな状況のときには、真空ポンプを再稼働させて回転室内の温度制御を行い、サンプル温度を維持するようにした遠心機を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described background, and its purpose is to provide a mode (automatic air leak mode) in which air is automatically leaked without operating a vacuum button when the rotor is stopped, and the door is stopped after the rotor is stopped. The object is to provide a centrifuge that shortens the time and procedure until opening.
Another object of the present invention is to provide an easy-to-use centrifuge that can be set in advance by a user to enable or disable the automatic air leak function.
Still another object of the present invention is when the rotor is not taken out after the air leak is performed, and when the temperature of the rotor is likely to be out of the allowable range, the vacuum pump is restarted to control the temperature in the rotating chamber. It is to provide a centrifuge that is adapted to maintain the sample temperature.
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の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、駆動装置によって回転されサンプルを保持するロータと、ロータを収容する回転室と、回転室の開口部を覆って密閉するドアと、回転室内を減圧する真空ポンプと、回転室内を冷却する冷却装置と、減圧された回転室に大気を流入させて回転室内を大気圧に戻すためのエアリーク手段を有する遠心分離機において、遠心分離運転が終了した際に自動でエアリーク手段を動作させる自動エアリーク機能（自動エアリークモード）を設け、自動エアリーク機能を有効にするか無効にするかを、ユーザによって事前（ロータの回転停止前）に選択できるようにした。よって、自動エアリーク機構を有効にすれば、ロータの回転停止後にユーザが操作しなければならなかった操作（エアリーク操作）を省略することができる。自動エアリーク機能は、ロータの回転停止後に直ちにエアリーク手段を動作させる“停止後エアリーク”と、ロータの回転停止直前であってロータの減速中にエアリーク手段を動作させる“事前エアリーク”のいずれかを予め選択できる。
The characteristics of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
According to one aspect of the present invention, a rotor that is rotated by a driving device and holds a sample, a rotating chamber that houses the rotor, a door that covers and seals the opening of the rotating chamber, and a vacuum pump that decompresses the rotating chamber A centrifuge having a cooling device for cooling the rotating chamber and an air leak means for causing the atmosphere to flow into the depressurized rotating chamber and returning the rotating chamber to the atmospheric pressure. An automatic air leak function (automatic air leak mode) for operating the air leak means is provided, and the user can select in advance (before the rotor stops rotating) whether to enable or disable the automatic air leak function. Therefore, if the automatic air leak mechanism is enabled, an operation (air leak operation) that the user has to operate after the rotation of the rotor is stopped can be omitted. The automatic air leak function preliminarily selects either “after-stop air leak” that operates the air leak means immediately after the rotor stops rotating, or “pre-air leak” that operates the air leak means immediately before the rotor stops rotating while the rotor is decelerating. You can choose.
本発明の他の特徴によれば、事前エアリークでは、ロータの停止と同時にエアリークが完了するようにエアリーク手段を先行動作させるが、ロータの回転数によっては先行して動作させる時点でエアリーク開始のための可能条件を満たしていない場合がある。その場合は、ロータの回転速度が低下して開始可能条件を満たすようになってから遅滞なくエアリーク手段を動作させるようにした。よって、自動エアリークを最短のタイミングで実行することができる。このエアリーク開始可能条件には、例えばエアリークを実行できるロータの最高回転速度（ＮＡ）があり、最高回転速度（ＮＡ）は装着されたロータの種類や外気温度などによって決定される。 According to another feature of the present invention, in the pre-air leak, the air leak means is operated in advance so that the air leak is completed simultaneously with the stop of the rotor, but depending on the number of rotations of the rotor, the air leak starts at the time of operating in advance. May not meet the possible conditions. In that case, the air leak means is operated without delay after the rotational speed of the rotor is reduced to satisfy the startable condition. Therefore, automatic air leak can be executed at the shortest timing. The air leak startable condition includes, for example, the maximum rotational speed (N A ) of the rotor that can execute the air leak, and the maximum rotational speed (N A ) is determined by the type of installed rotor, the outside air temperature, and the like.
本発明のさらに他の特徴によれば、自動エアリークの完了後は、サンプル回収を促すための音、又は／及び、画面表示によるアラームを周期的に又は非周期的に発するようにして、ユーザにロータを取り出すよう注意を喚起する。これにより自動エアリークの完了後にユーザがサンプルの回収遅れや回収忘れをすることを抑制できる。また、ドアの開閉状態を検出する開閉センサを設け、自動エアリークが完了した後に、所定の時間以上ドアの開放操作が行われなかった場合は、真空ポンプを再起動させるようにした。これによりロータの温度が上昇して許容範囲から外れそうな場合には、真空ポンプを再稼働させて回転室内の温度制御を再開させるので、サンプル温度を所定の範囲内に維持することができる。冷却装置は、例えば回転室のボウルに接するように設けられるペルチェ式冷却装置であって、真空ポンプを再起動させる際に冷却装置による冷却も再開または維持される。 According to still another aspect of the present invention, after completion of the automatic air leak, a sound for prompting sample collection and / or an alarm based on a screen display is periodically or aperiodically issued to the user. Call attention to take out the rotor. Thereby, it is possible to prevent the user from delaying or forgetting to collect the sample after the automatic air leak is completed. In addition, an open / close sensor for detecting the open / close state of the door is provided, and the vacuum pump is restarted when the door is not opened for a predetermined time after the automatic air leak is completed. As a result, when the temperature of the rotor rises and is likely to deviate from the allowable range, the vacuum pump is restarted and the temperature control in the rotating chamber is resumed, so that the sample temperature can be maintained within a predetermined range. The cooling device is, for example, a Peltier cooling device provided so as to be in contact with the bowl of the rotating chamber, and the cooling by the cooling device is resumed or maintained when the vacuum pump is restarted.
本発明によれば、自動エアリーク機能を用けたので、ロータの減速中にエアリークを開始することができ、最短の場合はロータの停止後すぐにドアを開けることが可能となり、ユーザがサンプルを取り出せるまでの操作の省略と、待ち時間の大幅な短縮を実現できる。また、自動エアリーク機能の実行の要否は、サンプルの設定温度、許容温度や運転時間、オペレータの常駐有無などによって運転毎に異なることがあるが、通常は自動エアリーク機能を無効とし、必要な運転の場合に限り有効と設定しても良いし、又は逆の設定とすることもできるので使いやすい遠心機を実現できる。
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
According to the present invention, since the automatic air leak function is used, the air leak can be started while the rotor is decelerating. In the shortest case, the door can be opened immediately after the rotor is stopped, and the user can take out the sample. Can be omitted, and waiting time can be greatly shortened. In addition, the necessity of the execution of the automatic air leak function may differ depending on the operation depending on the set temperature of the sample, allowable temperature, operation time, presence / absence of the operator, etc. Only in this case, it may be set to be effective, or the reverse setting can be made, so that an easy-to-use centrifuge can be realized.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted.
図１は本発明の実施例に係る遠心機１の全体構造を示す概略図である。遠心機１は、箱形の板金などで製作される筐体２の内部に金属製の薄板で形成されたボウル３が設けられ、ボウル３とドア７によって回転室４が画定される。ドア７は回転室４の開口部を覆って閉鎖することにより回転室４を密閉するもので、筐体の一部に設けられる図示しないスライドレールに沿って水平方向に移動可能に固定される。ドア７には図示しない操作レバーが設けられ、ユーザによってドア７の開閉操作が行われる。ロータ５は、分離するサンプルを保持し高速回転するものであり、駆動装置たるモータ６の回転軸６ａに装着される。
FIG. 1 is a schematic view showing the overall structure of a
ドア７の側方には、使用者がロータの回転速度や分離時間等の条件を入力すると共に、運転状況等の各種情報を表示する操作パネル１１が配置される。操作パネル１１は、遠心分離機に必要な制御情報を入力するための入力部となるものである。本実施例では、いわゆるタッチパネル方式の液晶表示器を用いることにより、操作者に対して必要な情報を表示するための表示部としての機能も果たす。尚、操作パネル１１はタッチパネル方式の液晶表示器だけでなく、その他の入出力装置で構成しても良いし、公知の表示装置と公知の入力装置の組み合わせで構成しても良い。
On the side of the door 7, an
回転室４は上側に開口部が設けられ、ドア７を開けた状態で開口部から回転室４の内部に位置するロータ５にアクセスし、ロータ５の装着又は取り外しが行われる。ロータ５は、遠心分離を行うサンプルやそれを保持するサンプル容器に合わせて選択される。ロータ５はモータ６の回転軸６ａに装着されため、ロータ５の回転速度と、モータ６の回転速度は同一となる。制御装置１０は遠心機１の全体を制御するもので、操作パネル１１から入力される遠心分離運転のための各種情報に従って、モータ６の回転制御、冷却装置１２の運転制御、真空ポンプ１３の運転制御と、エアリーク用バルブ１４の開閉制御等を行う。
The rotating chamber 4 is provided with an opening on the upper side, and with the door 7 opened, the rotor 5 located inside the rotating chamber 4 is accessed from the opening, and the rotor 5 is attached or detached. The rotor 5 is selected according to the sample to be centrifuged and the sample container that holds the sample. Since the rotor 5 is mounted on the
ロータ５の温度は、回転室４に設置されるロータ用温度センサ１６により測定される。ロータ用温度センサ１６を設ける位置は種々考えられるが、本実施例ではボウル３の底部の上面に設けられる。ロータ用温度センサ１６に隣接するように回転室用温度センサ１７が設けられる。ロータ用温度センサ１６と回転室用温度センサ１７の出力は、図示しない信号線によって制御装置１０に入力され、制御装置１０によってロータ５の温度及び回転室４の温度が監視され、遠心機１の全体制御に利用される。
The temperature of the rotor 5 is measured by a
ボウル３はステンレス等の金属合金製であり、その下側にはペルチェ式の冷却装置１２が設けられる。冷却装置１２は上面視で円環状であって、ボウル３の底部の内、回転軸６ａを貫通させる貫通穴の外周部付近を冷やすことによって回転室４の内部及びロータ５を冷却する。冷却装置１２を稼働させることによって回転室４の内部のロータが設定温度になるように冷却される。この際、ロータ用温度センサ１６の出力を用いて制御装置１０は冷却装置１２をフィードバック制御する。本実施例では、回転室４が減圧された状態にされるので、ペルチェ式の冷却装置１２に要求される冷却能力は、回転室を大気圧下で冷却する場合に比べて小さくて済み、小型のものでも良い。ボウル３の内部には、ロータ５の回転開始直後に、ロータ５に設けられた図示しない識別子を読み取るロータ識別センサ１５が設けられる。読み取られた識別子は図示しない信号線により制御装置１０に出力される。
The
真空ポンプ１３は、回転室４を減圧させて真空状態とするための装置である。図１においては、一つのブロック図で図示しているが、油拡散真空ポンプ、油回転真空ポンプ、その他の形式の真空ポンプ、又はそれらの組み合わせによって構成できる。図１には図示していないが、回転室の圧力を測定する気圧センサが設けられ、気圧センサの出力を制御装置１０が監視して、真空ポンプ１３のオン又はオフを含めた制御を行う。エアリーク手段、ここではエアリーク用バルブ１４は、制御装置１０からの制御によりオン又はオフが電気的に制御可能な電磁バルブである。遠心分離運転が開始すると、エアリーク用バルブ１４はオフ状態、即ちバルブを閉鎖して回転室を密閉状態に保つようにする。エアリーク動作の実行期間中だけエアリーク用バルブ１４が開放され、回転室と外気とを連通する通路が開放される。エアリークが完了したら再びエアリーク用バルブ１４は閉じられる。ロータ識別センサ１５は、装着されたロータ５に示されたＩＤ情報を読み取る装置であり、ロータ５が回転を開始した直後にＩＤ情報を読み取り、図示しない信号線を介して制御装置１０に出力する。周囲温度センサ１８は、遠心機１の設置された空間の温度（外気温度）を測定するためのものである。周囲温度センサ１８は、吸気スリット近傍の外気温度をできるだけ正確に測定できる箇所に設けられ、その出力は信号線を介して制御装置１０に送られる。ドア開閉センサ１９は、ドア７が閉鎖位置にあるか否かを検出するためのセンサであり、その出力は信号線を介して制御装置１０に送られる。
The
図２は本実施例に係る遠心機１の自動エアリークの実行手順を説明するための図である。図２は、ロータの回転数２２に応じた、運転状態２１、真空ポンプ１３の稼働状態、回転室４の減圧状態、ユーザによる操作２３を、時間軸に併せて並べて図示したものである。ユーザは、時刻ｔ０より前にサンプルを収容したロータ５をモータ６の回転軸６ａにセットし、スライド式のドア７を閉鎖する。次に、操作パネル１１からロータの回転速度、遠心分離運転時間、ロータ温度等の遠心分離条件を入力して、矢印４１の時点で操作パネルのスタートボタン（後述）をタッチすることにより遠心分離運転を開始させる。時刻ｔ０までのロータ５の運転状態２１は“停止”、回転数２２は“０”、真空ポンプ１３は“ＯＦＦ”、回転室４は“大気圧”、ユーザによる主要な操作２３は、“ロータのセットと、スタートボタンのタッチによる運転開始の指示”である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an execution procedure of automatic air leak of the
時刻ｔ０にてユーザによってスタートボタンが押されると、制御装置１０はドア開閉センサ１９の出力からドア７が閉められているかを確認し、閉められている場合は真空ポンプ１３をオンにして稼働を開始させることにより回転室４を所定の真空状態（減圧状態）にする。そして、制御装置１０はモータ６を起動して、ロータ５の回転数２２を、速度曲線３１の矢印３１ａに示すようにして所定の回転速度まで加速させる。尚、真空ポンプ１３を用いる遠心機においては、通常、回転室４内の真空度が所定の真空度に到達するまで低速でロータ５を回転させながら待機し、所定の真空度に到達してから設定された回転速度まで加速させるという制御を行うことが多い。しかし、図２はでそのような制御については図示を省略しているので注意されたい。
When the user presses the start button at time t 0 , the
時刻ｔ１においてロータ５が設定された回転数に到達すると、矢印３１ｂに示すように一定回転速度のまま設定された運転時間分の運転がおこなわれる（ロータの“整定”状態）。この間は、真空ポンプ１３は“ＯＮ”、回転室４は“減圧状態”であり、ドア７は図示しないドアロック機構によって“ドアロック”状態にあるので、ユーザはドア７を開けることができない。
Upon reaching the rotational speed of the rotor 5 is set at time t 1, the set operating time of the operation remains constant rotational speed is carried out as shown by the arrow 31b ( "settling" state of the rotor). During this time, the
時刻ｔ２において所定の遠心分離時間が経過すると、矢印３１ｃは設定された減速勾配による減速度に従って、モータ６が減速される。この“減速”の区間において本実施例による制御が行われる。本実施例では、エアリーク用バルブ１４（図１参照）を用いたエアリーク（自動エアリーク４２）を、制御装置１０による制御によって自動で行うようにした。ここで、本実施例の動作を説明する前に、従来技術による手動エアリークの実行手順を図７を用いて説明する。
When a predetermined centrifugation time has elapsed in time t 2, the
図７は、従来の遠心機の手動エアリークの実行手順を説明するための図である。図２と同じ部分には同じ参照符号を付している。従来の遠心機の構成は、制御装置１０に含まれるコンピュータプログラムの相違だけであって、基本的には図１に示した構成と同じである。速度曲線１３１は、ロータの種類、設定回転数、加速勾配、減速勾配ならば、図２で示した速度曲線３１と同じであって、時刻ｔ２以前の真空ポンプ１３の動作、回転室４や状態、ユーザによる操作２３は図２に示したものと同じである。
FIG. 7 is a diagram for explaining a procedure for performing a manual air leak in a conventional centrifuge. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The configuration of the conventional centrifuge is only the difference in the computer program included in the
図７に示す従来の遠心機１では、時刻ｔ４にてロータの回転が停止してから、ユーザが手動にてエアリーク操作１４３を行う。ここでは時刻ｔ５にて操作パネル１１からバキュームボタン（図６にて後述）をタッチすることにより、エアリーク１４２が行われ、真空ポンプ１３の運転が停止され、冷却装置１２も同時に運転が停止される。また、ドアロックも解除される。時刻ｔ６にてエアリークが完了して回転室４が大気圧に戻ると、矢印１４４に示すようにユーザはドア７を開けてロータ５を回転室４から取り出すことができる。
In
再び図２に戻る。図２においては自動エアリークが行われるが、その完了タイミングがロータ５の回転停止とほぼ同じ、即ち時刻ｔ４になるようにした。このため、制御装置１０は時刻ｔ４でエアリークが完了させるために時間を逆算して、時刻ｔ３に自動エアリーク４２を開始するようにした。真空ポンプ１３は、自動エアリーク４２を開始と同時に停止される。図２において冷却装置１２の稼働状況を図示していないが、冷却装置１２は真空ポンプ１３のＯＮ、ＯＦＦと連動させて稼働させると良い。時刻ｔ４ではロータ５の回転が停止するが、ロータ５が停止するとドアロックも解除される。ユーザはこの時点、即ち、遠心分離運転の終了時にすぐにドア７の開閉操作が可能となり、矢印４４に示すように時刻ｔ４以降にロータ５の回転室４からの取り出し操作が可能となる。尚、低温の回転室内にてロータ５の減速中または運転直後にエアリークを行うと、従来よりもボウル３が結露しやすくなる恐れがある。そのため、結露の対策としてボウルを一時的に加熱して除湿及び霜取りを行う、図示しないデフロスト機能を設けた遠心機もある。その場合は、自動エアリーク４２を行う直前のタイミングで、矢印４５のようにデフロスト機能を働かせるようにしても良い。
Returning again to FIG. Although automatic air leak is performed in FIG. 2, approximately the same, ie was set to the time t 4 the completion timing is a stop of the rotation of the rotor 5. Therefore, the
以上のように、本実施例では自動エアリーク機能を設けて、制御装置１０に設けられた図示しないマイコンによるソフトウェア制御によって、エアリークを自動で行い、しかもエアリーク開始をロータ５の回転停止に先行して行うようにした。本実施例では自動エアリーク機能を採用したことで最短の場合はロータ５の停止後にすぐにドア７を開けられるため、サンプルが取り出せるまでの待ち時間を大幅に短縮することができる。尚、図２においては図示の便宜の点から、時刻ｔ３〜ｔ４の自動エアリーク４２の範囲が、整定回転数の半分程度の回転数から開始されるかのように図示しているが、時刻ｔ３は、回転中のロータ５を大気圧中に晒しても問題ない程度の低速域、例えば３０００ｒｐｍ以下に到達してからであるので注意されたい。この回転中のロータ５を大気圧中に晒しても問題ない程度の低速域になったからのみ自動エアリークを行うようにすると、ロータ５の種類によっては、ロータ５が完全停止した時点で自動エアリーク完了していないという事態も生じ得る。この現象を説明するのが図３である。
As described above, in this embodiment, an automatic air leak function is provided, and the air leak is automatically performed by software control by a microcomputer (not shown) provided in the
図３は、減速時における自動エアリークの開始及び終了タイミングを説明するための図である。速度曲線３１は、図２の減速時と停止時の部分を抜き出して、更なる矢印を付加したものである。通常、回転室４と大気への開放通路を閉鎖するためのエアリーク用バルブ１４には電磁バルブが用いられる。エアリークに要する時間は、回転室４の容積で変わるもので、例えば、直径４０ｃｍ以上のロータ５を収容できる床置き型の遠心分離機の場合には、２０〜３０秒程度くらいかかる。ロータ５の停止と同時に矢印３１ｆの時点でエアリークが完了する様にするには、エアリークに要する時間を逆算してエアリーク開始時間たる時刻ｔ３１を求め、ロータ５の回転停止直前であって減速中の状態たる矢印３１ｄの時点（回転数Ｎ３１）からエアリークを開始する（事前エアリーク１）。しかしながら、逆算によって求めた時刻ｔ３１での最高回転数Ｎ３１が、エアリーク実行可能な回転数ＮＡよりも大きい場合があり、その場合は矢印３１ｅの回転数以下の条件、即ちエアリーク開始可能条件を満たしていないため、ロータ５の回転速度を回転数ＮＡまで低下させないと自動エアリークを実行できないことになる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the start and end timing of automatic air leak during deceleration. The
“事前エアリーク２”は、ロータ５の回転速度が回転数ＮＡまで低下するのを待ってエアリーク開始可能条件を満たすようになってから、エアリーク手段を動作させるものであり、この場合はエアリークの完了時刻が時刻ｔ４１となってロータ５の停止時刻ｔ４よりも後になってしまう。しかしながら、”事前エアリーク２”は、実行可能な最早のエアリークであるので、ユーザとしては従来と比べると十分早いタイミングでサンプルの取り出しが可能となる。尚、エアリーク実行可能な回転数ＮＡは、運転しているロータ５の種類と現在の回転数、設定された減速勾配、外気温度等によって変動するので、装着されたロータ５の種類、周囲温度センサ１８にて測定された外気温度に応じて回転数ＮＡが求められる。制御装置１０はロータ５の回転開始直後にロータ識別センサ１５を用いてロータ５の型式等を識別するので、その情報と自機の回転室４の形状、等を考慮して回転数ＮＡを算出するか、予めロータ５の機種と回転数ＮＡと外気温度の関係を求めておいて、記憶装置にテーブル形式、又は演算式の形式で格納しておいても良い。
"
図３の“停止後エアリーク”は、ロータ５が完全停止をした時刻ｔ４からエアリークを実行した場合である。これは制御装置１０がエアリーク実行可能な回転数ＮＡを取得できない場合や、ユーザからロータ停止後のエアリーク開始を希望されている場合等に行われるものである。ここではエアリークは時刻ｔ４においてロータ５の停止と同時に、又はほとんど同時に開始され、時刻ｔ４２にて完了する。このようにロータの“停止後エアリーク”によれば、ユーザはロータ５が停止してから手動でエアリークボタンを押す（図６で後述するＶａｃｕｕｍアイコンをタッチする）必要がないので、ユーザの操作が簡略化され、作業性が改善される。
"Stop after air leak" of FIG. 3 is a case of executing the air leak from the time t 4 when the rotor 5 has completely stopped. This is what the
“自動エアリーク機能”は大変便利な機能であるが、自動エアリークのあとは冷却装置１２と真空ポンプ１３が停止状態になるため、ユーザがドア７を開けずにそのまま長い時間放置すると、ロータ室の温度上昇、ロータ５の温度上昇が起きてしまうという欠点もある。そこで、本実施例ではそのような状況を監視し、自動エアリークが完了した後に、所定の時間Ｔ以上、ドア７の開放操作が行われなかった場合は、真空ポンプ１３を再起動させるようにした。図２において、時刻ｔ４から時間Ｔだけ経過したら（時刻ｔ７）、制御装置１０は真空ポンプ１３をＯＮにして再起動させて、同時に冷却装置１２もＯＮにする。このときは図示しないドアロック機構を再びロック状態とする。ここで、真空ポンプ１３を再起動させるまでの所定の時間Ｔをどの程度にするかは、用いられるサンプルの種類、遠心分離運転中のロータ５の設定温度と外気温度との比較、その他の種々のパラメータを用いて適宜設定すれば良い。この時間は、ロータ５の種類毎に変更するようにしても良いし、外気の状況に応じて可変にしても良いし、エアリーク後の回転室４の温度推移を監視しながら時刻ｔ７のタイミングを設定するようにしても良い。
The “automatic air leak function” is a very convenient function. However, since the
以上、“自動エアリーク機能”と、自動エアリーク実施後の“真空ポンプの再起動機能”について説明したが、ユーザによってはこれらの機能の適用を望まない場合がある。そこで、本実施例の遠心機１では、これらの機能を使用するか否か、予め選択できるように構成した。
As described above, the “automatic air leak function” and the “restart function of the vacuum pump” after the automatic air leak have been described. However, depending on the user, application of these functions may not be desired. Therefore, the
図４は遠心機１の初期設定を行うメニュー画面５０の中から、自動エアリーク機能（自動エアリークモード）を設定する画面５１を示す図である。これらは遠心機１の設置時あるいは、遠心分離運転の開始前に予め設定しておく。この画面５１には、自動エアリーク機能を有効とするアイコン５２と、無効とするアイコン５３が表示され、ユーザはそれらのいずれかをタッチすることにより選択する。選択されたアイコンには、選択枠５４で囲まれて表示形態が変更されて表示されため、ユーザはどちらが選択されているかを容易に視認できる。図では“自動エアリーク機能”が“有効”の状態を示している。図４では白黒で図示しているが、実際の遠心機の画面はカラー表示であるため、選択枠５４を表示するのでは無くて、色や形状等の表示態様を変えたり、選択された側のアイコンの輝度を高くして、選択されていない側のアイコンの輝度を下げるようにしても良いし、その他の表示方法としても良い。
FIG. 4 is a diagram showing a
画面５１の下側には、関連する複数の機能の設定を行うための選択ボタンが表示される。選択ボタン５５は、遠心分離運転中に、Ｖａｃｕｕｍボタンを押した際に、自動エアリーク機能の有効から無効に、又は、無効から有効に切り替えるかどうかを設定するものである。この設定を有効にした場合は、運転開始時には自動エアリーク機能は常に無効で、運転中にＶａｃｕｕｍボタンをタッチことにより自動エアリーク機能を有効に切り替えるというような使い方も可能となる。尚、本実施例では表示パネルにタッチ式の液晶表示パネルを用いるため、ボタンを“タッチする”と表現しているが、本明細書では“タッチする”を、ボタンを“押す”、ボタンを“操作する”と同じ意味として用いているので注意されたい。このように遠心分離運転の開始後であっても、“自動エアリーク機能”の指定を行うことができれば、Ｖａｃｕｕｍボタンをタッチするのにロータの回転停止を待つ必要が無くなり、いわばＶａｃｕｕｍボタンの先押しが可能となるので、ユーザにとっては大変使い勝手が良くなる。
A selection button for setting a plurality of related functions is displayed on the lower side of the
選択ボタン５６は、自動エアリークを行った後もロータを設定温度に保持するか否かを指定するためのもので、これを選択（×印が表示された状態）では、真空ポンプ１３が停止して自動エアリークが行われても、ドア７の操作がないままに所定の時間Ｔが経過したら、再び真空ポンプ１３を稼働させて温度制御を行う。
選択ボタン５７は、自動エアリークが選択された際に、ロータの減速中に先行してエアリークを行うか否かを設定するためのものである。ロータ５の減速中にエアリークを実行すると減速時間に要する時間が変化するため、従来通りの運転を行うための設定として停止後エアリークも選べるようにしたものである。選択ボタン５７を選択すると、図３の”事前エアリーク１”又は”事前エアリーク２”のようなタイミングで自動エアリークを行い、この選択を解除すると図３の“停止後エアリーク”が実行される。
選択ボタン５８は、減速時のデフロストを有効にするか否かを指定するものである。図示しないデフロスト機能が付いた遠心機においては、デフロスト機能の有効又は無効を選べるようにした。本実施例では、手動エアリークだけでなく、自動エアリークを行う場合にもデフロスト機能を連動させて稼働させることができる。
The
The
The
次に図５のフローチャートを用いて本実施例に係る遠心機１の制御処理を説明する。図５に示す制御手順は、制御装置１０に含まれるマイクロコンピュータで、コンピュータプログラムを実行することによりソフトウェアにより実現できる。まず、ユーザが回転軸６ａにサンプルを収容したロータ５をセットして、ドア７を閉めて、操作パネル１１から必要な遠心分離運転の条件を入力し、スタートアイコン（図６にて後述）をタッチする事により遠心分離運転が開始され、図５の処理が開始される。制御装置１０は、図６のアイコン５２が選択されているかどうかにより、自動エアリーク機能が有効であるか否かを読み取る（ステップ６１）。ここで有効の場合は、図６にて後述する画面８０にて、自動エアリーク機能が有効である旨の表示を行う。
Next, control processing of the
次に、モータ６を起動させてロータ５の回転を開始させる（ステップ６２）。同時に、冷却装置１２と真空ポンプ１３を稼働させて、回転室４内を所定の真空度、所定の温度に保つようにする。ロータ５の回転速度が設定された回転数に到達したら、その回転にて整定し、設定された運転時間分の遠心分離運転を行う（ステップ６３）。次に設定された運転時間が終了したら、制御装置１０はロータ５の減速を開始すると共に、自動エアリーク機能が有効か否かを判断する（ステップ６４、６５）。この時点で自動エアリーク機能が有効か否かを再判断するのは、ステップ６２〜６４までの過程において、自動エアリーク機能を有効から無効に、又は無効から有効に切り替えできるように構成したためである。制御装置１０は、自動エアリーク機能が有効の場合は、使用されているロータ５に対応するエアリークに必要な時間を、予め格納されている記憶装置から読み出すことにより取得し、エアリークの開始時刻ｔ３（ｔ３１またはｔ３２）を算出する（ステップ６６）。
Next, the motor 6 is activated to start the rotation of the rotor 5 (step 62). At the same time, the
エアリークの開始時刻ｔ３になったら、制御装置１０は真空ポンプ１３を停止すると共に、エアリーク用バルブ１４を開くことによりエアリークを実行する（ステップ６７、６８）。そして、エアリークが完了すると同時に、又は、エアリーク完了の前にロータ５の回転が停止して遠心分離運転が終了する（ステップ６９）。この時点で、操作パネル１１にドア７を開けることを促す“運転を終了し、エアリークが完了しました。ドアを開けて下さい”とのメッセージ（画面表示によるアラーム）を表示する。このメッセージの表示と共に、サンプル回収を促すための音によるアラーム、例えばビープ音や音声メッセージを周期的に又は非周期的に出力するようにしても良い。
When the start time t 3 of the air leak, the
次に制御装置１０は、ドア７の開閉状態を検出するドア開閉センサ１９（図１参照）の出力信号をもとにドア７が開けられたかどうかを判断し（ステップ７０）、開けられたらフローチャートの処理を終了する。ステップ７０にてドア７が閉められたままの場合は、エアリークが完了してから所定時間Ｔが経過した否かを判定し（ステップ７１）、経過していたら真空ポンプ１３と冷却装置１２を再びオンにしてそれらの動作を再開させてステップ７４に移行する（ステップ７２）。この際、操作パネル１１の画面に、真空ポンプの稼働を再開する旨のアラームを表示して、ユーザによって真空ポンプの稼働再開が否定されないならば、真空ポンプと冷却装置を再起動させるように構成すると、ユーザの意思を確実に確認できる。
Next, the
ステップ６５において、自動エアリーク機能が無効の場合は、ステップ７３にてロータ５が停止したら、ユーザによる手動エアリークの操作ボタン、即ちバキュームボタン８８（後述する図６参照）が押されるまで待機する（ステップ７４）。ステップ７４にてバキュームボタンが押されたら、真空ポンプ１３を停止すると共にエアリーク（いわゆる手動エアリーク）を行い（ステップ７５）、処理を終了する。
If the automatic air leak function is disabled in
以上のように、本実施例では、自動エアリークを実行後にユーザがロータを取り出さないまま放置した場合でも、所定時間Ｔが経過したら自動的に真空ポンプを再稼働させて冷却装置による温度制御を行うことで、サンプルの意図しない温度上昇を抑制することができる。尚、ステップ６５で自動エアリーク機能が無効であり、ステップ７３〜７５の処理が行われた場合に、ステップ７５からステップ７０に移行させて、ステップ７０以降の制御を行うように構成しても良い。
As described above, in this embodiment, even if the user leaves the rotor without taking out after executing the automatic air leak, the vacuum pump is automatically restarted when the predetermined time T has elapsed, and the temperature control by the cooling device is performed. Thus, an unintended temperature rise of the sample can be suppressed. In addition, when the automatic air leak function is invalid in
図６は本発明の実施例に係る操作パネル１１における画面８０を示す図である。この画面８０は、遠心分離運転の運転直前の表示画面を示す図である。画面８０は、主に、遠心機１の運転状態と運転条件（設定値）を表示するもので、その画面中の上側には、左側から遠心分離機の運転条件である回転速度表示欄８１、運転時間表示欄８２、温度表示欄８３が設けられ、それぞれの表示欄には、現在の状況（値）と、設定値（ＳＥＴ値）が上下方向に並べて表示される。
FIG. 6 is a diagram showing a
ロータ表示欄８４には装着されたロータ５の型式番号が表示される。本実施例の遠心機１ではロータ５の回転開始直後に、ロータ５に設けられた図示しない識別子をロータ識別センサ１５にて読み取ることによりロータ表示欄８４にロータ５の型式番号が表示される（図ではロータ５の回転前なので表示されていない）。ＡＣＣＥＬ／ＤＥＣＥＬ表示欄８５は、加速モードと、減速モードの設定を表示するもので、ここをタッチすることにより加速モードは加速勾配を複数の選択肢の中から選択でき、減速モードは減速勾配を複数の選択肢の中から選択できる。ユーザ表示欄８６はログインしているユーザの名前やアイコンを表示する欄である。ファンクション表示欄８７は、プログラム運転の設定や、タイマー運転等の各種機能を設定するための画面である。
In the
スタートボタン９１は遠心分離運転の開始を指示するためのアイコンであり、ストップボタン９２は遠心分離運転の中止を指示するためのアイコンである。バキュームボタン８８は、ロータ５の回転に先駆けて回転室４の真空度を下げておく際に用いる真空ポンプ１３の起動ボタンとして機能し、また、稼働中の真空ポンプ１３を停止させてエアリーク用バルブ１４を稼働させるためのボタンでもある。バキュームボタン８８はさらに、回転室４内部の真空度を表示する機能をも兼用し、３本のバー表示の点灯によって真空度が高いか低いかを示している。バキュームボタン８８の上側には、自動エアリーク機能が有効であることを示す“Ａｕｔｏ Ｒｅｌｅａｓｅ ＯＮ”とのメッセージ８９（又はアイコン）が表示される。これは、自動エアリーク機能が有効の場合は、少なくとも遠心分離運転中に継続して表示されるものであり、ユーザはこのメッセージを見ることによって手動でエアリークを行う必要が無いことを認識することができる。自動エアリーク機能が無効の場合は、“Ａｕｔｏ Ｒｅｌｅａｓｅ ＯＮ”との表示全体を消すようにするか、又は、“Ａｕｔｏ Ｒｅｌｅａｓｅ ＯＦＦ”と表示すれば良い。
The
本実施例の遠心機１では、遠心分離運転中であって、ロータ５の回転速度が高速回転からエアリーク実行可能な回転数ＮＡ（図３参照）に到達するまでは、バキュームボタン８８をタッチことによって、自動エアリーク機能を“無効”の状態から“有効”の状態に切り替えることができ、いわば自動エアリークの予約ボタン的な使い方をすることができる。例えば、ユーザが運転中の画面８０を見たときに“Ａｕｔｏ Ｒｅｌｅａｓｅ ＯＮ”とのメッセージが表示されていないときは、バキュームボタン８８をタッチことによって、モータ６の回転停止後すぐにロータ５の取り出しが可能となる。尚、ロータ５の回転速度がエアリーク実行可能な回転数ＮＡ未満に低下した時にバキュームボタン８８をタッチした場合は、ロータ５の停止を待たずに直ちにエアリークが実行されることになる。一方、“Ａｕｔｏ Ｒｅｌｅａｓｅ ＯＮ”とのメッセージが表示されている時にバキュームボタン８８をタッチことによって、自動エアリーク機能を“無効”の状態に切り替えるように構成することも可能である。
In the
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例ではドア開閉センサ１９を用いてエアリーク後の所定時間Ｔの監視を行うようにしたが、ロータ識別センサによってロータが取り出されていないことを確認できる遠心機の場合は、ドア開閉センサ１９の代わりにロータ識別センサの信号を用いて監視するようにしても良い。
また、上記ロータ識別センサ１５の信号と、ドア開閉センサ１９からの信号から、真空ポンプ１３の運転を制御しても良いし、また、真空ポンプ１３を所定時間運転させて、真空センサの信号から一定の真空度に到達しない場合は、ドア７が閉まっていないと判断して、真空ポンプ１３の運転を停止するように制御しても良い。
更に、ロータ５と、室温と、真空度（風損の大きさ）の関係から、回転室４内に入れる空気の温度や、風損によって生じる発熱等によってロータ５が一定以上の温度上昇をしないように、エアリークを開始する回転速度や、エアリーク量を算出するようにしても良い。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, in the above embodiment, the door opening /
Further, the operation of the
Furthermore, due to the relationship between the rotor 5, the room temperature, and the degree of vacuum (windage loss), the rotor 5 does not rise above a certain level due to the temperature of the air put into the rotating chamber 4 or the heat generated by the windage loss. In this way, the rotational speed at which air leaks start and the amount of air leak may be calculated.
１ 遠心機 ２ 筐体
３ ボウル ４ 回転室
５ ロータ ６ モータ
６ａ 回転軸 ７ ドア
１０ 制御装置 １１ 操作パネル
１２ 冷却装置 １３ 真空ポンプ
１４ エアリーク用バルブ １５ ロータ識別センサ
１６ ロータ用温度センサ １７ 回転室用温度センサ
１８ 周囲温度センサ １９ ドア開閉センサ
２１ 運転状態 ２２ 回転数
２３ 操作 ３１ （ロータの）速度曲線
４２ 自動エアリーク ４５ デフロスト
５０ メニュー画面 ５１ （自動エアリーク機能）設定画面
５２、５３ アイコン ５４ 選択枠
５５〜５８ 選択ボタン ８０ 画面
８１ 回転速度表示欄 ８２ 運転時間表示欄
８３ 温度表示欄 ８４ ロータ表示欄
８５ ＡＣＣＥＬ／ＤＥＣＥＬ表示欄 ８６ ユーザ表示欄
８７ ファンクション表示欄 ８８ バキュームボタン
８９ メッセージ ９１ スタートボタン
９２ ストップボタン １３１ 速度曲線
ＮＡ エアリークを実行可能な最高回転数
Ｔ （エアリーク終了から真空ポンプを再起動させるための）所定の時間
DESCRIPTION OF
55 to 58
Claims (11)
遠心分離運転が終了した際に自動で前記エアリーク手段を動作させる自動エアリーク機能を設け、
前記自動エアリーク機能を有効にするか無効にするかを、ユーザによって事前に選択できるようにしたことを特徴とする遠心機。 A driving device, a rotor that is rotated by the driving device to hold a sample, a rotating chamber that houses the rotor, a door that covers and seals the opening of the rotating chamber, and a vacuum pump that decompresses the rotating chamber; In a centrifuge having a cooling device for cooling the rotating chamber, and an air leak means for causing the atmosphere to flow into the depressurized rotating chamber and returning the rotating chamber to atmospheric pressure,
Provided an automatic air leak function that automatically operates the air leak means when the centrifugal separation operation is completed,
A centrifuge characterized in that a user can select in advance whether to enable or disable the automatic air leak function.
算出された開始時間におけるロータの状況が、エアリーク手段を稼働させることができるエアリーク開始可能条件を満たしていない場合は、前記ロータの回転速度が低下して前記エアリーク開始可能条件を満たすようになってから、前記エアリーク手段を動作させることを特徴とする請求項２に記載の遠心機。 In the preliminary air leak, the air leak start time is calculated so that the air leak is completed before the rotor stops.
When the condition of the rotor at the calculated start time does not satisfy the air leak startable condition that allows the air leak means to operate, the rotational speed of the rotor decreases and the air leak startable condition is satisfied. The centrifuge according to claim 2, wherein the air leak means is operated.
前記自動エアリークが完了した後に、所定の時間Ｔ以上ドアの開放操作が行われなかった場合は、前記真空ポンプを再起動させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心機。 An opening / closing sensor for detecting an opening / closing state of the door is provided,
5. The vacuum pump is restarted when the door opening operation is not performed for a predetermined time T or longer after the automatic air leak is completed. 5. Centrifuge.
遠心分離運転の開始後であって運転が終了する前に、ユーザによって前記エアリーク手段を動作させるボタンの予約入力を受け付け、
前記予約入力がされた場合には、前記ロータの回転速度が低下してエアリークの開始可能条件を満たすようになったら前記エアリーク手段を動作させることを特徴とすることを特徴とする遠心機。 A driving device, a rotor that is rotated by the driving device to hold a sample, a rotating chamber that houses the rotor, a door that covers and seals the opening of the rotating chamber, and a vacuum pump that decompresses the rotating chamber; In the centrifuge having an air leak means for causing the atmosphere to flow into the reduced-pressure rotating chamber and returning the rotating chamber to atmospheric pressure,
After the start of the centrifugal separation operation and before the operation is finished, the user accepts a reservation input of a button for operating the air leak means,
The centrifuge according to claim 1, wherein when the reservation is input, the air leak means is operated when the rotational speed of the rotor decreases and the air leak startable condition is satisfied.
遠心分離運転が終了した際に自動で前記エアリーク手段を動作させる自動エアリーク機能を設け、
前記自動エアリーク機能を有効にするか否かを、遠心分離運転の開始後であっても運転が終了する前に、ユーザによって切り替えできるようにしたことを特徴とする遠心機。 A driving device, a rotor that is rotated by the driving device to hold a sample, a rotating chamber that houses the rotor, a door that covers and seals the opening of the rotating chamber, and a vacuum pump that decompresses the rotating chamber; In a centrifuge having a cooling device for cooling the rotating chamber, and an air leak means for causing the atmosphere to flow into the depressurized rotating chamber and returning the rotating chamber to atmospheric pressure,
Provided an automatic air leak function that automatically operates the air leak means when the centrifugal separation operation is completed,
A centrifuge capable of switching whether or not to enable the automatic air leak function by a user before the end of the operation even after the start of the centrifugal operation.
遠心分離運転が終了した際に自動で前記エアリーク手段を動作させる自動エアリーク機能を設け、
前記自動エアリークの完了後の所定の時間Ｔにわたり前記ドアが開けられなかった場合には、
前記表示部の画面に、真空ポンプの稼働を再開する旨のアラームを表示し、
ユーザによって前記再開が否定されないならば、前記真空ポンプと前記冷却装置を再起動させるようにしたことを特徴とする遠心機。
A driving device, a rotor rotated by the driving device to hold a sample, a rotating chamber that houses the rotor, a door that covers and seals an opening of the rotating chamber, and an open / close sensor that detects an open / closed state of the door A vacuum pump for depressurizing the rotating chamber, a cooling device for cooling the rotating chamber, air leak means for causing the atmosphere to flow into the depressurized rotating chamber and returning the rotating chamber to atmospheric pressure, and operating conditions In a centrifuge having a display unit for displaying
Provided an automatic air leak function that automatically operates the air leak means when the centrifugal separation operation is completed,
If the door cannot be opened for a predetermined time T after completion of the automatic air leak,
Display an alarm to resume the operation of the vacuum pump on the display screen,
The centrifuge characterized by restarting the vacuum pump and the cooling device if the restart is not denied by the user.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2015130486A JP2017012973A (en) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | Centrifugal machine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2015130486A JP2017012973A (en) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | Centrifugal machine |
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-
2015
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