JP2017012974A - Centrifugal machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料を連続的に流して液体試料中の粒子をロータ内で遠心分離する遠心機(連続遠心分離機)に関し、特に、ロータの許容量を超えて大量の沈殿物が堆積することを防止するようにしたものである。 The present invention relates to a centrifuge (continuous centrifuge) for continuously flowing a sample and centrifuging particles in a liquid sample in a rotor, and in particular, a large amount of sediment is deposited exceeding the allowable capacity of the rotor. It is intended to prevent.
遠心機は、通常の重力場では沈降しないもしくは沈降しにくい粒子を遠心力によって分離するもので、分離対象には例えばウィルスや菌体などが含まれる。ウィルスや菌体は、薬品やワクチンなどの製造にとっては欠かせない原料であり、これらの製造過程において原料を分離精製する設備として連続遠心分離機が広く使用される。連続遠心分離機は、高速回転するロータおよびその上下に接続される貫通孔を有した2本の回転軸等とロータに試料を供給するための試料供給部を有する。試料供給部は、試料を供給するための送液ポンプを有し、制御装置による制御によってロータの回転中に試料をロータの流入口から内部に連続的に供給し、ロータの排出口から排出される。 A centrifuge separates particles that do not settle or are difficult to settle in a normal gravitational field by centrifugal force, and examples of separation objects include viruses and fungal bodies. Viruses and fungal cells are indispensable raw materials for manufacturing pharmaceuticals and vaccines, and continuous centrifuges are widely used as equipment for separating and purifying raw materials in these manufacturing processes. The continuous centrifuge includes a rotor that rotates at high speed, two rotating shafts having through holes connected to the top and bottom of the rotor, and a sample supply unit for supplying a sample to the rotor. The sample supply unit has a liquid feed pump for supplying the sample, and continuously supplies the sample from the rotor inlet to the inside of the rotor during rotation of the rotor under the control of the controller, and is discharged from the rotor outlet. The
連続遠心分離機の運転中は、ロータ内が完全に液体(試料)で満たされた状態で運転されるが、許容量を超えて大量の沈殿物がロータの内部に堆積した場合、本来ならロータの内部に堆積して遠心分離運転後に取り出されるべき密度の大きい粒子が、ロータ内に堆積されず上清とともに流れ出てしまい、分離性能が低下する恐れがある。また、大量の沈殿物がロータの内部に堆積した場合には、ロータの全質量が過大となり異常振動を引き起こす恐れがある。さらに、ロータの内部に流す試料の流れが阻害されて、試料供給圧力が異常上昇する恐れがある。 During operation of the continuous centrifuge, the rotor is completely filled with liquid (sample). However, if a large amount of sediment accumulates in the rotor beyond the allowable amount, There is a possibility that particles having a high density to be deposited inside the cylinder and to be taken out after the centrifugal separation operation flow out together with the supernatant without being deposited in the rotor, and the separation performance may be deteriorated. In addition, when a large amount of precipitate is accumulated inside the rotor, the total mass of the rotor becomes excessive, which may cause abnormal vibration. Furthermore, there is a possibility that the flow of the sample flowing inside the rotor is hindered and the sample supply pressure rises abnormally.
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータ内に堆積した沈殿量を算出して表示部に表示することにより、運転中にユーザが沈殿物の量を容易に把握できるようにした遠心機を提供することにある。
本発明の他の目的は、沈殿物の量がロータに堆積できる許容上限値に到達したときはロータへの試料の注入を停止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 background, and its purpose is to calculate the amount of sediment deposited in the rotor and display it on the display unit, so that the user can easily grasp the amount of sediment during operation. An object of the present invention is to provide such a centrifuge.
Another object of the present invention is to provide a centrifuge in which the injection of the sample into the rotor is stopped when the amount of the precipitate reaches an allowable upper limit value that can be deposited on the rotor.
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。 The characteristics of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
本発明の一つの特徴によれば、試料を分離するための円筒状のロータと、ロータを回転させる駆動部と、ロータの軸方向上下に連結され内部に貫通孔を有する2本の回転軸と、回転軸の連通した貫通孔からロータに試料を連続的に供給する供給ラインと、ロータから試料を連続的に排出される排出ラインと、供給ラインに試料を送る試料供給手段を有する遠心機において、排出ラインの経路中と供給ラインの経路中に、コリオリ式質量流量計等の質量流量計を設け、排出ライン側の質量流量計の値から供給ライン側の質量流量計の値を引くことによって、ロータ内に堆積した沈殿量を算出するようにした。算出される沈殿量は、ロータに沈殿した沈殿物の推定容量、又は/及び、推定質量であって、これらは遠心分離運転中に、表示部にリアルタイムに表示される。表示される推定容量と推定質量は、絶対表示とするか、あるいは沈殿許容上限値に対する%表示とすることができる。 According to one aspect of the present invention, a cylindrical rotor for separating a sample, a drive unit that rotates the rotor, two rotating shafts that are connected vertically in the axial direction of the rotor and have a through hole therein, In a centrifuge having a supply line for continuously supplying a sample to a rotor from a through-hole communicating with a rotating shaft, a discharge line for continuously discharging the sample from the rotor, and a sample supply means for sending the sample to the supply line By installing a mass flow meter such as a Coriolis type mass flow meter in the route of the discharge line and the route of the supply line, and subtracting the value of the mass flow meter on the supply line side from the value of the mass flow meter on the discharge line side The amount of sediment deposited in the rotor was calculated. The calculated precipitation amount is an estimated volume or / and an estimated mass of the precipitate deposited on the rotor, and these are displayed in real time on the display unit during the centrifugal separation operation. The estimated capacity and the estimated mass to be displayed can be absolute or can be expressed as a percentage with respect to the allowable precipitation upper limit.
本発明の他の特徴によれば、遠心分離運転中に、ロータに沈殿した沈殿物の推定容量(算出容量)、又は推定質量(算出質量)が設定された上限値に到達した場合は、試料供給手段を停止させることによりロータへの試料の注入を停止させ、遠心分離運転の停止処理に移行させる。この移行の際には、表示部にロータへの試料供給を停止した旨のアラームを表示してユーザに報知するようにした。 According to another feature of the present invention, when the estimated capacity (calculated capacity) of sediment deposited on the rotor or the estimated mass (calculated mass) reaches a set upper limit value during centrifugation operation, By stopping the supply means, the injection of the sample into the rotor is stopped, and the process proceeds to the centrifugal operation stop process. In this transition, an alarm indicating that the sample supply to the rotor has been stopped is displayed on the display unit to notify the user.
本発明のさらに他の特徴によれば、遠心機において試料供給手段によって供給ラインからロータに供給される試料の量、又はロータから排出ラインに排出される試料の量のどちらか一方を測定する測定器を設けて試料の積算値を求め、運転が終了してロータが停止した際に、算出された試料の量(容量又は質量)を処理量として表示部に表示するようにした。これによりユーザは、どの位の量又は容量の試料がロータに供給されたか又は排出されたかを直ちに知ることができるので、たいへん使い勝手の良い遠心機を実現できた。 According to still another aspect of the present invention, in the centrifuge, the measurement is performed to measure either the amount of the sample supplied from the supply line to the rotor by the sample supply means or the amount of the sample discharged from the rotor to the discharge line. The integrated value of the sample was obtained by providing a container, and when the operation was completed and the rotor was stopped, the calculated amount (capacity or mass) of the sample was displayed as a processing amount on the display unit. As a result, the user can immediately know how much or volume of sample has been supplied to or discharged from the rotor, and thus a centrifuge that is very easy to use can be realized.
本発明によれば、遠心機において、ロータ内に堆積する沈殿物が適切な範囲内に収まるように管理できるので、連続遠心分離を精度良く行うことができる。また、制御装置がロータ内の沈殿物の量をリアルタイムに監視するので、ロータに供給させる流量を所定の範囲内に保つことができる。さらに、ロータの沈殿許容上限値を超えたときは試料の供給が停止されるので、操作ミス等によってロータや回転駆動系に過大な負荷を掛けることを防止できる。さらに、沈殿量が既定値に達したことが検出されたら表示部にアラームが表示されるので、ユーザは適切な対応を迅速に行なうことができる。
本発明の上記および他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載および図面から明らかになるであろう。
According to the present invention, in the centrifuge, the sediment deposited in the rotor can be managed so as to be within an appropriate range, so that continuous centrifugation can be performed with high accuracy. In addition, since the control device monitors the amount of sediment in the rotor in real time, the flow rate supplied to the rotor can be kept within a predetermined range. Further, since the sample supply is stopped when the allowable precipitation upper limit value of the rotor is exceeded, it is possible to prevent an excessive load from being applied to the rotor and the rotational drive system due to an operation error or the like. Further, when it is detected that the precipitation amount has reached the predetermined value, an alarm is displayed on the display unit, so that the user can quickly take an appropriate action.
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、遠心機の一例として連続遠心分離機1を用いて説明し、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 addition, in the following figures, it demonstrates using the
図1は、本実施例に係る連続遠心分離機(遠心機)1の全体を示す斜視図である。図1に示されるように連続遠心分離機1は、ワクチン製造工程などに使用されるいわゆる“連続超遠心分離機”であり、遠心分離部100と制御装置部200の2つの主要部分から構成される。遠心分離部100と制御装置部200との間は配線・配管群50で接続される。
FIG. 1 is a perspective view showing an entire continuous centrifuge (centrifuge) 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
遠心分離部100は、遠心室となる円筒状のチャンバ101と、チャンバ101を支持するベース110と、チャンバ101の内部に出し入れ自由に収容されて高速回転するロータ120と、チャンバ101の上部に配置されてロータ120を吊り下げた状態でこれを回転駆動する駆動部130と、チャンバ101の下側に取り付けられる下部回転支持部140と、駆動部130を上下および前後方向に移動させるためのリフト160とおよびアーム161と、ロータ120に試料又は滅菌液を連続的に供給・排出する試料ラインを有して構成される。ロータ120は、円筒形のロータボディ121と、ロータボディ121の上下にねじ込み式で取り付けられる上部ロータカバー123および下部ロータカバー122を含んで構成される。下部ロータカバー122には、ロアシャフト141が接続され、これらにより高速回転する回転容器が構成される。
The
ロータ120は高速で回転駆動されるため、運転時の大気との風損や摩擦熱による発熱を抑える目的で遠心分離中はチャンバ101の内部を減圧された状態に保たれる。チャンバ101の内部を減圧された状態にするために、チャンバ101内の空気を排出する図示せぬ排出口がチャンバ101の胴部に形成され、図示しない真空ポンプが接続される。チャンバ101は複数のボルト111でベース110に固定され、ベース110は複数のボルト112により床面に固定される。
Since the
制御装置部200には、チャンバ101内部の遠心室全体を冷却するための図示せぬ冷却装置と、チャンバ101内部の遠心室を減圧された状態にするための図示せぬ真空ポンプと、ロータ120を所定の場所に移動させるリフト160及びアーム161を駆動する図示せぬリフト駆動装置と、ロータ120を駆動制御する図示せぬ制御装置が収容される。制御装置は、図示しないマイクロコンピュータ、記憶装置を含んだ電子回路で構成され、ロータ120の回転制御と、ロータ120内部の沈殿物監視を行うと共に、連続遠心分離機に含まれる機器の全体の制御を行なう。制御装置部200の上部には、ユーザが情報を入力するための入力部と、ユーザへ運転状況等の表示を行う表示部の機能を兼ねた操作パネル205が配置される。操作パネル205としては、例えばタッチセンサ式の液晶ディスプレイ装置を用いることができ、図示しないスピーカー等の音声出力部も併せて設けられる。
The
図2は図1の遠心分離部100の詳細構造を示す断面図である。チャンバ101は、その内部に駆動部130に吊り下げられたロータ120が収容され、ロータ120の周囲を覆うようにエバポレータ(図示せず)が設置される。エバポレータは冷媒ガスを循環させる銅配管で構成され、これによってチャンバ101の内部を設定された温度で冷却する。
FIG. 2 is a sectional view showing a detailed structure of the
駆動部130は、図示しないモータを含んで構成される。遠心分離を行なう際は、ロアシャフト141側から試料をロータ120の内部に注入し、ロータ120内に導入された試料は、後述するコア125によって高遠心力場へ移動されて沈殿物と上清とに分離され、上清(廃液)は、アッパーシャフト131の試料通過孔から排出される。
The
モータは、上下方向に延びる中空の回転軸(アッパーシャフト131)を有し、アッパーシャフト131の下端側はナット132によって上部ロータカバー123に固定され、ロータ120は駆動部130から吊り下げられる形で回転する。下部ロータカバー122には回転軸部であるロアシャフト141がナット142によって取り付けられる。アッパーシャフト131とロアシャフト141のそれぞれの軸中心には、上部通路および下部通路である貫通孔(試料通過孔)がそれぞれ貫通しており、これらの試料通過孔は、上部ロータカバー123および下部ロータカバー122のそれぞれに形成された試料通過孔に連通する。駆動部130に含まれるモータの駆動によってアッパーシャフト131が高速回転することにより、アッパーシャフト131に取り付けられるロータ120がロアシャフト141とともに高速回転する。ロータ120に付随して回転するロアシャフト141は、下部回転支持部140により軸支される。下部回転支持部140はベース110のチャンバ101と当接する位置に固定される。
The motor has a hollow rotating shaft (upper shaft 131) extending in the vertical direction, the lower end side of the
試料は試料タンク171から供給され、その流れは、下側接続パイプ172、送液ポンプ173、質量流量計175、ロアシャフト141、ロータ120、アッパーシャフト131、質量流量計185、上側接続パイプ182を通って上清回収タンク181まで流れる。本実施例では、ロータ120の下側から試料を注入して、上側から上清を排出するように試料ラインを構成したので、下側接続パイプ172が試料の供給ラインとなり、上側接続パイプ182が上清の排出ラインとなる。下側接続パイプ172は試料タンク171から下部回転支持部140との間を接続するものであって、その経路中には送液ポンプ173と供給側の質量流量計175が設けられる。上側接続パイプ182は、駆動部130のアッパーシャフト131と上清回収タンク181の間を接続するものである。
The sample is supplied from the
送液ポンプ173は、制御装置から電気的に送出又は停止の制御が行われる試料供給手段であって、例えばモータ駆動による流体ポンプである。質量流量計175としては、例えばインライン型のコリオリ式質量流量計を用いることができる。コリオリ式質量流量計は、流体の温度、密度等の変化に影響を受けない「質量」を、直接かつ連続して測定する質量流量計であり、コリオリの力を利用した原理により、高精度かつ高感度で質量流量を検出することができる。質量流量計175は、下側接続パイプ172に流れる試料の質量流量を測定して、その値に対応する信号を制御装置に出力する。一方、上側接続パイプ182は駆動部130と上清回収タンク181を接続するものであって、その経路中には質量流量計185が設けられる。質量流量計185は、上側接続パイプ182に流れる試料の質量流量を測定して、その値に対応する信号を制御装置に出力するものであって、質量流量計185と質量流量計175は同一の計測機を用いることができ、それら出力は制御装置に送出される。
The
試料タンク171は、ロータ120で遠心分離を行う前の試料を入れる容器である。下側接続パイプ172から質量流量計175を通過してロータ120内に流入した試料は、ロータ120の高速回転によって遠心分離され、分離された試料の上清は、駆動部130を通り、上側接続パイプ182に流れて質量流量計185を通過して上清回収タンク181に回収される。尚、試料ラインを構成する下側接続パイプ172や上側接続パイプ182の配管方法や、用いられる試料タンクや上清タンク等の配置や接続等は任意であり、流路を切り替える切り替えバルブ等を用いて複数の流路を任意に切り替えるように構成しても良いし、その他の供給ラインと排出ラインを形成しても良い。しかしながら、供給ラインの好ましくは下部回転支持部140に近い部分に質量流量計175を設け、排出ラインの好ましくは駆動部130に近い部分に質量流量計185を設けることは重要である。
The
試料タンク171に試料が入れられ、送液ポンプ173を稼働させて下側接続パイプ172からロアシャフト141を通ってロータ120への試料供給が開始されると、次第にロータ120内が試料によって満たされる。ロータ120内が試料で一杯になるとオーバーフローした液体がアッパーシャフト131、駆動部130を通過して上側接続パイプ182へと送出され、上清回収タンク181に排出される。これら試料のロータ120内部への注入は、図示しない制御装置によって送液ポンプ173を制御することで調整される。制御装置は、供給側の質量流量計175と排出側の質量流量計185の両方で液体の流れを検出したことを確認すると、ロータ120内に試料が充填されたと判断し、ロータ120の回転を開始させる。
When the sample is placed in the
図3はロータ120の縦断面図である。円筒形のロータボディ121の内部にコア125が配置される。コア125は、ロータボディ121の内部に注入された試料を高遠心力場に導入するためのものであり、コア125はロータボディ121に対して軸方向に出し入れ可能に構成される。ロータボディ121の下側の開口は下部ロータカバー122で覆われ、上側の開口は上部ロータカバー123で覆われる。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
図4はコア125の外観形状を示す斜視図である。コア125は、円筒状の胴部125Aに設けられた径方向に延びる6枚の羽部125Bによってロータ120の内部空間を6個の均等の空間に分割する。ロアシャフト141の試料貫通孔からロータ120内部に注入された試料は、遠心力によって密度の高い粒子がロータ120の内壁部分に徐々に堆積して沈殿物となる。この沈殿物の沈殿状態を図5を用いて説明する。
FIG. 4 is a perspective view showing the external shape of the
図5は、図3のA−A部の断面図であって、(1)〜(4)は沈殿物の堆積進行状態を示す図である。ロータ120の内部は、コア125の羽部125Bによって6つの区画126に分割される。尚、区画126はロータボディ121の下側から上側まで同じ断面形状で連続して形成されるものである。遠心分離を行う際には、区画126内は分離する試料で満たされている。説明の便宜上、ここでは試料は透明であると仮定して、図では沈殿物127だけを示している。図5(1)はロータ120の内部に試料(液体)にて満たされているが、まだ沈殿物が無い状態(沈殿0%)を示すものである。これはロータ120の回転が開始されるときの状態でもある。(2)は遠心分離運転が進行し、遠心力によって密度の高い粒子がコア125の羽部125Bによって径方向外側に案内され、外周部分たるロータ120の内壁部分に徐々に密度の高い粒子が堆積することにより沈殿物127となったものである。(2)の状態では沈殿物127の量(体積)は、区画126の容積の20%である。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3, and (1) to (4) are diagrams showing the progress of deposit deposition. The interior of the
連続遠心分離運転が進むと更に沈殿する物質が区画126に溜まり、(3)は沈殿物127が区画126の容積の60%までたまった状態である。(4)は同様にして沈殿物127が区画126の容積の90%までたまった状態である。(4)のように沈殿がたまりすぎると、分離前の液体たる試料が位置する空間がわずかな部分(内側部分)だけになってしまい、遠心力がかからない液体がアッパーシャフト131の方向に流れて、分離されずにそのまま外に出てしまう恐れがある。そこで、本実施例では、(3)の状態、即ち容積比で沈殿60%の状態を沈殿可能な最大量(蓄積許容量)として、(1)〜(3)の範囲内で連続遠心分離運転を行うようにし、(3)で示す状態以上に沈殿物127を溜めないようにした。尚、蓄積許容量が60%という上限値は、区画126の容積比から決まるものであるが、蓄積許容量は容積比だけできめるのではなく、沈殿物127の質量比による上限値も併せて設定することができる。これは沈殿物127の比重が高い場合には有効であり、相対的に重さのある沈殿物127の量が増えすぎると回転するロータ120の全体質量が大きくなるので、蓄積許容質量の上限値を併用すると良い。これら蓄積許容上限の容量と質量は、ロータの種類、流す試料の特性に応じてメーカー側が予め設定しても良いし、ユーザがその都度設定するようにしても良い。
As the continuous centrifugation operation proceeds, further precipitated substances accumulate in the
次に図6を用いて、連続遠心分離機1の運転工程の一例を説明する。ここでは工程ナンバー毎に、工程名、ロータ回転速度、供給側の質量流量計175の値、排出側の質量流量計185の値、ロータ内部の沈殿量を示している。工程No.301は、試料注入中の工程であり、送液ポンプ173にて、1分間に2.0kgの試料をロータ120に注入し続ける。ロータ120はまだ起動していないためロータ120の回転速度は0rpmである。また、ロータ120の内部は試料で満たされていないため、質量流量計175は質量として2kg/分の値が出力されるが、質量流量計185の値はゼロのままである。ロータ120は回転していないので沈殿物はない。
工程No.302は、試料注入完了時点を示している。試料注入が完了するとアッパーシャフト131にも試料が流れるので質量流量計185が排出量を示し始める。ここではまだロータ120が回転していないので、質量流量計175、185の示す質量は2kg/分であって同じである。
Next, an example of the operation process of the
Step No.
次に、ロータ120の内部が試料(液体)で満たされたので、工程No.303で駆動部130を起動してロータ120を0から40,000回転まで加速させる。この間も送液ポンプ173にて、1分間に2.0kgの試料をロータ120に注入し続けるが、ロータ120の回転上昇に伴い、試料のうち比重の重い物質が遠心力により径方向外側に向けて移動し、ロータ120の内壁に沈殿しはじめる。この結果、アッパーシャフト131からは比重の軽い上清だけが排出されるため、排出側の質量流量計185の示す値(質量流量)は、2.000gm/分から1.980kg/分のように徐々に減り始める。
そして、工程No.304ではロータ120が40,000回転にて定速回転するので、ロータ120のアッパーシャフト131から排出される液体は、注入側から入った量(質量)から、ロータ120の内部に沈殿した沈殿物の量を引いた量となる。所定運転時間が終了すると、工程No.305にてロータ120の回転を減速させ、ロータ120は停止する。このロータ120の減速に伴い、注入される試料に対するロータ120に沈殿する割合が減るため、質量流量計185の示す質量は1.980kg/分から2.000kg/分に上昇する。
そして工程No.306ではロータ120を停止させると共に送液ポンプ173を停止させる。尚、ロータ120の停止と送液ポンプ173の停止は必ずしも同時にする必要は無くて、先に送液ポンプ173を停止させて、所定の時間だけロータ120を回転させたのちに駆動部130の回転を停止させるような、“ロータ120の停止処理”を実行しても良い。ここで、工程No.306にてロータ120が停止するが、ロータ120に内部に沈殿する量は、工程No.303から306までの質量流量計175の積算値から質量流量計185の積算値を引くことによって算出することができる。
Next, since the inside of the
And process no. In 304, since the
And process no. At 306, the
次に図7のフローチャートを用いて、本実施例によるロータ120内の沈殿量の算出手順を説明する。図7に示す手順は、制御装置に含まれるマイコンがコンピュータプログラムを実行してソフトウェアによって実現することができる。まずユーザが試料タンク171に試料を入れ、上清回収タンク181をセットする。ユーザが図示しないスタートボタンを押すことによって運転が開始され、制御装置は試料をロータ120に送液するために送液ポンプ173の運転を開始させる(ステップ401)。ここでは送液ポンプ173は、遠心分離運転が終了するまで一定の流量にて送液を行う。次に、ステップ402にて、上側の質量流量計185と下側の質量流量計175による計測を行い供給側の質量流量aを得る。試料の送液直後の場合は、下側の質量流量計175が計測を開始するが、ロータ120内が試料で満たされるまでは上側の質量流量計185の質量が0のままである。送液が進むと上側の質量流量計185側にも試料(上清)が到達するため、質量流量計185の質量流量bを得る。このようにロータ120の内部に試料が満たされた状態になったら、駆動部130のモータを起動させ、ロータ120が設定されたロータ回転速度(例えば40,000rpm)まで加速して、定速回転にて整定する。
Next, the calculation procedure of the precipitation amount in the
次に、制御装置は、計測された下側の質量流量計175の値(質量流量a)と上側の質量流量計185の値(質量流量b)を積算して積算値A、Bを算出し(ステップ403)、注入側の積算値Aから排出側の積算値Bを引くことによってロータ120の内部に滞留する沈殿量を算出する(ステップ404)。ここで、図8を用いて沈殿量の算出方法を説明する。
Next, the control device integrates the measured value of the lower mass flow meter 175 (mass flow rate a) and the value of the upper mass flow meter 185 (mass flow rate b) to calculate integrated values A and B. (Step 403) By subtracting the integrated value B on the discharge side from the integrated value A on the injection side, the amount of sediment staying inside the
図8は、本実施例の沈殿量の算出方法を説明するための図である。ここでは試料が、密度1.5g/cm3の粒子を含む水溶液であって、連続遠心分離運転時には、図6の工程表No.403に従い送液ポンプ173によって1分間に2000gの質量流量でロータ120に注入される。この場合、供給側となる下側の質量流量計175の値は2000g/分となる。一方、排出側となる質量流量計185は、試料から得られる沈殿物の割合とその重さによって変化するが、ここでは、1980g/分であったとする。この関係の場合は、
(下側の質量流量計175の質量流量a)−(上側の質量流量計185の質量流量b)
= ロータ120内に堆積する沈殿物の質量
の式から算出でき、ここでは1分間に堆積する沈殿物の質量は20gとなる。このように単位時間あたりの堆積増加量20g/分をカウントして積算すると共に、沈殿物の密度1.5g/cm3とロータ120の容積との関係から、沈殿物がどのくらいの容積を占めているかを示す沈殿堆積(L)と、沈殿物がロータ120の容積のどの程度を占めているかの容積比(%)を算出できる。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method for calculating the amount of precipitation according to the present embodiment. Here, the sample is an aqueous solution containing particles having a density of 1.5 g / cm 3 , and the process table No. 1 in FIG. According to 403, the liquid is fed into the
(Mass flow rate a of lower mass flow meter 175) − (mass flow rate b of upper mass flow meter 185)
= It can be calculated from the equation of the mass of the sediment deposited in the
図8の表は、運転時間の経過に伴う、試料処理量(kg)と沈殿質量(g)と沈殿堆積(L)とロータ容積比(%)の推移結果を示した表であり、時間の経過と共に沈殿物がロータの内部にたまり、例えば360分(6時間)運転したところでは太枠806で囲むように、沈殿物127の質量が7200g、沈殿物127の堆積が4.8Lとなったことがわかる。また、ロータ120の容積が8Lであることから、沈殿物127はロータ120の容積60.0%を占めていることが理解できる。通常、ロータ120の内部には、沈殿を100%まで堆積できないため、沈殿量は所定の上限値までとすることが一般的である。この上限値(蓄積許容量)は、容積的な限度(ロータ容積比の上限)と、質量的な限度(沈殿質量の上限)によって決まる。容積的には、図8の太枠で囲むように60%程度で停止すると良い。一方、容積比が上限値に到達しない場合であっても沈殿物の質量が規定の質量、例えば10000gになった場合は、その時点で遠心分離を停止するようにしても良い。図8の試料の場合は、質量制限に到達する前に容積制限に到達しているが、沈殿物127の密度次第では逆の場合、即ち容積制限に到達する前に質量制限に到達する場合がある。
The table in FIG. 8 is a table showing the transition results of the sample processing amount (kg), the precipitation mass (g), the precipitation accumulation (L), and the rotor volume ratio (%) with the passage of operating time. With the passage of time, the precipitate accumulated inside the rotor. For example, when it was operated for 360 minutes (6 hours), the mass of the precipitate 127 was 7200 g and the deposit of the precipitate 127 was 4.8 L so as to be surrounded by the
本実施例では、ロータ容積比の上限を60%、沈殿質量の上限を10000gとしたが、これらの上限値は、用いられる連続遠心分離機の種類、ロータ120の大きさや強度等の制約に応じて適宜設定すれば良い。また、これらの上限値は予め制御装置の記憶装置内にパラメータの一つとして登録しておけば、ユーザは使用時に用いる試料から得られる沈殿物の密度を入力するだけで本実施例を容易に実現できる。さらに、沈殿物の上限となるロータ容積比の上限値、沈殿質量の上限値は、初期値の一つとしてユーザによって手動で設定するようにしても良い。
In this example, the upper limit of the rotor volume ratio was 60% and the upper limit of the precipitation mass was 10000 g, but these upper limits depend on the type of continuous centrifuge used, the size and strength of the
再び図7のフローチャートに戻る。ステップ405において、制御装置は,算出された値から、試料処理量(kg)と、推定沈殿容量(%)と、推定沈殿質量(g)を操作パネル205に表示することにより、ロータ120の沈殿状態をユーザに報知する。この表示例を図9を用いて説明する。操作パネル205(図1参照)は、例えばタッチセンサ式の液晶表示画面で構成され、表示画面500の上側には、ロータ120の回転速度表示部501(単位:rpm)、経過時間表示部502(単位:時、分)、チャンバ内温度表示部503(単位:℃)、チャンバ内真空度表示部504(単位:Pa)が設けられる。
Returning again to the flowchart of FIG. In
回転速度表示部501、経過時間表示部502およびチャンバ内温度表示部503の各表示部には、左側に現在の状態を表示する領域と、右側に設定状態を表示する領域が設けられる。表示画面500の中央部には、ロータ120の回転速度と温度の推移を時間経過と対応させて表示するためのトレンド表示部505が設けられる。図9では、横軸を時間とし、縦軸にロータの回転速度(SPEED[rpm])とロータの温度(TEMP[Deg.C])としたグラフが表示される例を示し、ロータの回転速度506とロータの温度507が進行状況に応じて伸びるように表示される。
Each display unit of the rotation
トレンド表示部505の右側の領域には、沈殿状況表示欄510が設けられる。ここには、試料処理量511と、推定沈殿容量512と、推定沈殿質量513が表示される。試料処理量511は図8の試料処理量802に相当する内容であって、ロータ120が満たされた状態からロータ120の内部にどの程度の試料が注入されたか、その質量で表示される(絶対表示)。推定沈殿容量512は、図8のロータ容積比805に相当する内容であって、図8から試料処理量802が240kgの時のロータ容積比805が20.0%であることが理解できよう。推定沈殿質量513は、図8の沈殿質量803の値であって、図8から試料処理量802が240kgの時の沈殿質量803が2400gであることが理解できよう。ここでは、推定沈殿容量512と推定沈殿質量513の表示の冒頭に“推定”と付けているが、これはあくまでも計算による理論値であって、ロータ120の内部の沈殿物を直接測定した値ではないからである。ユーザがこの値の性質を理解するならば、あえて“推定”と付加しなくても良いし、その他の表示方法、例えば“算出沈殿容量”、“算出沈殿質量”等としても良い。
In the area on the right side of the
トレンド表示部505の表示の内容や、その表の仕方は任意であり、様々な変形が可能である。例えば、ロータ120の沈殿可能容量がロータ容積比805の60%と理解しているユーザに対しては、図9の表示の仕方は便利であるが、60%が上限とは知らないユーザにとっては、図9の表示例を見て、沈殿容量はあと80%分可能であると誤解してしまう恐れがある。そのような場合は、ロータ120のロータ容積比の0〜60%の範囲を、100%表示に置き換えて、ユーザに対しては沈殿の許容上限値まであと何%程度の沈殿が可能か、その割合を%にて表示するようにしても良い。この場合、図9の表示は、推定沈殿容量が上限60%のうちの20%、つまり、33.3%分であることから、33%と表示するようにすれば良い。同様にして、沈殿質量803を質量で表示するのでは無く、上限値10000gに対しての%表示、即ち、“推定沈殿質量 24%”と表示しても良い。このように%表示をすることにより、ユーザは上限質量まであと76%の余裕があることを容易に識別できる。
The display contents of the
図9においてトレンド表示部505の下側の領域には、ユーザへ伝達するメッセージを表示するためのメッセージ表示部520と、何らかの異常が起こった際に操作者への警告を表示するためのアラーム表示部521が設けられる。アラーム表示部521の右側には、チャンバ101内を減圧するため図示せぬ真空ポンプを駆動するため又は停止させるための真空ボタン530と、遠心分離運転の開始を指示するスタートボタン540と、遠心分離運転中に回転しているロータ120を停止させるためのストップボタン550が設けられる。尚、ここではボタン530〜550は、タッチパネル式の液晶表示装置においてアイコン形式で表示されるものである。
In the area below the
再び図7のフローチャートに戻る。制御装置は、ステップ404にて算出された沈殿量が、限度値に到達しているか否かを判定する(ステップ406)。ここの限度値は、図8で示した例によれば、沈殿容量の限度値がロータ容積比で60%であり、沈殿質量限度値は10000gである。ステップ406で沈殿量が限度値に到達していない場合は、ステップ407に進んで、注入すべき試料の供給が全て終了したか否かを判定し、終了していなかったらステップ402に戻り、終了したらステップ409に進む(ステップ407)。ステップ406において沈殿量が限度値に到達した場合には、アラーム音を発すると共に表示画面500に、沈殿量の限度値に到達したことを示すメッセージを表示する(ステップ408)。この時の画面例を示したのが図10である。
Returning again to the flowchart of FIG. The control device determines whether or not the precipitation amount calculated in
図10では、画面の中央付近にポップアップ窓560を表示して、“沈殿質量が限度値(ロータの容量の60%)に到達したため送液ポンプを停止しました。STOPボタンを押して運転を停止してください。”とのアラームメッセージを表示すると共に、ユーザによる確認を促すためのOKアイコン561を表示する。ユーザがOKアイコンを押したら、ポップアップ窓560の表示が消えるので、ユーザはSTOPボタンを押すことにより遠心分離運転を終了させる。ユーザがOKアイコンを押さない場合には、ポップアップ窓を表示したままにするが、所定の時間が経過したらステップ409に移り、以降の処理が実行される。
In FIG. 10, a pop-up
ステップ409では、演算装置は送液ポンプ173の運転を停止することによって試料のロータ120への注入を停止して、図6で示した工程に沿って工程No.305と306の処理を実行する。次に演算装置は、ロータ120の回転が停止したか否かを判断し、停止していない場合は停止するまで待機する(ステップ410)。ステップ410においてロータの回転が停止したら、図11のように表示画面500に、運転が終了した旨のメッセージを表示する。この際、処理した試料の量(試料処理量)と、推定沈殿容量と、推定沈殿質量も合わせて表示して、処理を終了する(ステップ411)。図11は、運転が終了した旨のメッセージの画面表示例である。ここでは、画面の中央付近にポップアップ窓570を表示して、“運転を終了しました。試料処理量は720kg 推定沈殿容量は60% 推定沈殿質量は7200gです。”とのメッセージを表示すると共に、ユーザによる確認を促すためのOKアイコン571を表示する。ユーザがOKアイコンを押したら、ポップアップ窓570の表示を消して元の画面表示に戻る。
In
以上説明した図9〜図11に示す表示画面は一例であり、操作パネル205には様々な操作画面を表示することができる。例えば、推定沈殿容量512と推定沈殿質量513を複数段階(例えば6段階)に分けたセグメントを用いて、沈殿の進行度合いに応じたセグメントの点灯によって、何分のいくつくらいの沈殿がたまっているかの量を視覚的にわかりやすく表示しても良い。また、図9〜図11ではモノクロ画面にて示したが、実際にはグレースケール表示やカラー表示をするようにすれば、視認性に優れて使い勝手の良い操作パネル205を実現できる。さらに、制御装置部200にスピーカーやブザー等の音響装置を設けて、操作パネル205の操作にあわせてタッチ音を出したり、画面によるメッセージの表示の際に、アラーム音や音声メッセージを出したりしても良い。
The display screens shown in FIGS. 9 to 11 described above are examples, and various operation screens can be displayed on 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、上述の実施例では試料を下側接続パイプ172からロータ120へ入れる場合の例で説明したが、それだけに限られずに、送液ポンプ173を上側接続パイプ182側に設けて、試料を上側接続パイプ182側からロータ120に入れて、下側接続パイプ172から上清を回収するように構成したものであっても同様に適用できる。その場合は送液ポンプ173を上側接続パイプ182の経路中に設けると共に、試料タンク171を上側接続パイプ182に接続し、上清回収タンク181を下側接続パイプ172に接続し、それぞれの経路中に質量流量計を配置すれば良い。
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-described embodiment, the example in which the sample is put into the
1 連続遠心分離機 50 配線・配管群
100 遠心分離部 101 チャンバ
110 ベース 111、112 ボルト
120 ロータ 121 ロータボディ
122 下部ロータカバー 123 上部ロータカバー
125 コア 125A 胴部
125B 羽部 126 区画
127 沈殿物 130 駆動部
131 アッパーシャフト 132 ナット
140 下部回転支持部 141 ロアシャフト
142 ナット 160 リフト
161 アーム 171 試料タンク
172 下側接続パイプ 173 送液ポンプ
175 質量流量計 181 上清回収タンク
182 上側接続パイプ 185 質量流量計
200 制御装置部 205 操作パネル
500 表示画面 501 回転速度表示部
502 経過時間表示部 503 チャンバ内温度表示部
504 チャンバ内真空度表示部 505 トレンド表示部
506 回転速度 507 温度
510 沈殿状況表示欄 511 試料処理量
512 推定沈殿容量 513 推定沈殿質量
520 メッセージ表示部 521 アラーム表示部
530 真空ボタン 540 スタートボタン
550 ストップボタン 560、570 ポップアップ窓
561、571 アイコン 802 試料処理量
803 沈殿質量 805 ロータ容積比
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記供給ラインと前記排出ラインの経路中に質量流量計を設け、
前記排出ライン側の質量流量計の値から前記供給ライン側の質量流量計の値を引くことによって、前記ロータ内に堆積した沈殿量を算出することを特徴とする遠心機。 A rotor for separating the sample, a drive unit for rotating the rotor, a supply line for continuously supplying the sample to the rotor, a discharge line for continuously discharging the sample from the rotor, and the supply line In a centrifuge having a sample supply means for sending the sample to
A mass flow meter is provided in the path of the supply line and the discharge line,
The centrifuge characterized by calculating the amount of sediment deposited in the rotor by subtracting the value of the mass flow meter on the supply line side from the value of the mass flow meter on the discharge line side.
遠心分離運転中に、前記表示部に前記推定容量、又は/及び、前記推定質量を表示することを特徴とする請求項2に記載の遠心機。 A display unit is provided to display the driving status.
The centrifuge according to claim 2, wherein the estimated capacity or / and the estimated mass are displayed on the display unit during a centrifugal separation operation.
前記試料供給手段によって前記供給ラインから前記ロータに供給される試料の量、又は前記ロータから前記排出ラインに排出される試料の量のどちらか一方を測定する測定器を設けて、供給される前記試料の積算値を求め、
遠心分離運転が終了して前記ロータが停止した際に、前記積算値を遠心分離された処理量として前記表示部に表示することを特徴とする遠心機。 A rotor for separating the sample, a drive unit for rotating the rotor, a supply line for continuously supplying the sample to the rotor, a discharge line for continuously discharging the sample from the rotor, and the supply line In the centrifuge provided with the sample supply means for sending the sample to the display and the display unit for displaying the operation status,
The measuring device is provided to measure and supply either the amount of the sample supplied from the supply line to the rotor by the sample supply means or the amount of the sample discharged from the rotor to the discharge line. Find the integrated value of the sample,
The centrifuge characterized by displaying the integrated value on the display unit as a centrifugally processed amount when the rotor is stopped after completion of the centrifugal separation operation.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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