JP5104530B2 - Centrifuge - Google Patents
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Description
本発明はチャンバ内を減圧してロータを回転させる遠心機に関し、特に、チャンバ内の真空排気時間の短縮化を図った遠心機に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a centrifuge that rotates a rotor by reducing the pressure in the chamber, and more particularly, to a centrifuge that shortens the evacuation time in the chamber.
遠心機は、たとえば回転体の回転速度が毎分2万回転以上になると、風損によって回転体の温度が上がり、中のサンプル(試料)が変性し、あるいは駆動装置の出力が不足して目的の回転速度まで上昇できない場合が起こりうる。よって一部の遠心機では真空ポンプでチャンバ内を減圧し、風損の影響低減を図っている。特に、最高回転速度が毎分4万回転以上の、いわゆる超遠心機と呼ばれている遠心機では、風損による温度上昇が大きくなるため、回転室内の真空度をより高めるようにしている。そのため、高真空が得られる油拡散真空ポンプ(ポンプ単体の到達圧力は概略0.0001Pa以上)が用いられている。 For example, when the rotational speed of a rotating body reaches 20,000 revolutions per minute, the temperature of the rotating body rises due to windage, the sample inside the sample is denatured, or the output of the drive device is insufficient. In some cases, the rotation speed cannot be increased to Therefore, in some centrifuges, the inside of the chamber is decompressed with a vacuum pump to reduce the influence of windage loss. Particularly, in a centrifuge called a so-called ultracentrifuge having a maximum rotation speed of 40,000 revolutions or more per minute, the temperature rise due to windage increases, so the degree of vacuum in the rotation chamber is further increased. Therefore, an oil diffusion vacuum pump that can obtain a high vacuum (the ultimate pressure of the pump alone is approximately 0.0001 Pa or more) is used.
油拡散真空ポンプは、作動するのに20Pa程度の背圧が必要である為、この背圧を得る為の補助ポンプとして、取り付け構造が簡単で特別な取り扱いを要さず、高真空が得やすい油回転真空ポンプが用いられている。 Since the oil diffusion vacuum pump requires a back pressure of about 20 Pa to operate, it has a simple mounting structure and does not require special handling as an auxiliary pump for obtaining this back pressure, and it is easy to obtain a high vacuum. An oil rotary vacuum pump is used.
一方、真空ポンプには、油回転真空ポンプだけでなく、ダイヤフラム真空ポンプやスクロール式真空ポンプ等のドライ式真空ポンプもあるが、ダイヤフラム真空ポンプは到達真空度が劣る、必要背圧に達するまでの時間がかかる、といった難点があり、またスクロール式真空ポンプは、最近までシール性能に難点があったため、この種の遠心機には採用できなかった。 On the other hand, vacuum pumps include not only oil rotary vacuum pumps, but also dry vacuum pumps such as diaphragm vacuum pumps and scroll vacuum pumps. Diaphragm vacuum pumps are inferior in ultimate vacuum, until the required back pressure is reached. The scroll-type vacuum pump has a drawback in that it takes time, and until recently, there has been a difficulty in sealing performance, so that it cannot be used for this type of centrifuge.
このような遠心機において、万一回転中に回転体からチャンバ内に試料が漏れた場合、試料が空気と共に真空ポンプに吸引され、真空ポンプから機外に排出されることになる。試料が病原性や毒性を有する場合にそのまま排出されると、部屋にいる人間や実験動物などに感染するバイオハザード(生物災害)の恐れがある。 In such a centrifuge, if a sample leaks from the rotating body into the chamber during rotation, the sample is sucked into the vacuum pump together with air and discharged from the vacuum pump to the outside of the device. If the sample is pathogenic or toxic, it may be discharged as it is, which may cause a biohazard that can infect humans or laboratory animals in the room.
そのため、危険性の高い生物試料を分離する場合は、試料の排出リスクを低減するために、特許文献1や特許文献2に記載されているように遠心機のチャンバと真空ポンプを接続する配管の途中にフィルタを接続し、万一チャンバ内に危険性のある試料が漏れても、真空ポンプに吸引される途中においてフィルタで捕捉し、遠心機の外部への試料の放出を防ぐバイオハザード対策が一般的に取られている。
Therefore, when separating a biological sample with high risk, in order to reduce the risk of sample discharge, as described in
なお、この種の遠心機に用いられるフィルタは、HEPAフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)と呼ばれ、粒径0.3μmの粒子に対して99.97%以上の捕集率を持つフィルタが一般的である。 A filter used in this type of centrifuge is called a HEPA filter (High Efficiency Particulate Air Filter), and a filter having a collection rate of 99.97% or more for particles having a particle size of 0.3 μm is generally used. Is.
バイオハザード対策として、HEPAフィルタを組み込んだ遠心機では、フィルタが微粒子を捕集する代わりに空気の流れをも妨げるため、チャンバ内を減圧する時間がHEPAフィルタを組み込んでない遠心機に比べ遅くなるという問題がある。この従来の遠心機について、図5を用いて説明する。 As a biohazard measure, in a centrifuge incorporating a HEPA filter, the filter also prevents the flow of air instead of collecting particulates, so the time to decompress the chamber is slower than a centrifuge that does not incorporate a HEPA filter. There's a problem. This conventional centrifuge will be described with reference to FIG.
図5において、遠心機201は、上面から見た断面形状が略四角形のフレーム202を有し、フレーム202の内部には、サンプリングチューブ等の試料容器(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205と、ロータ205に回転駆動力を与えるためのモータ204と、チャンバ203によって区画されたロータ205を収納する空間を有する。チャンバ203内は、ロータ205の運転中に動作する2つの真空ポンプによって減圧される。この減圧によって、ロータ205が回転中に、残留する空気との摩擦によって、発熱するのを低減させることができる。
In FIG. 5, a
真空経路には、油拡散真空ポンプ206と、真空配管208a、208bと油回転真空ポンプ213が配置され、真空配管208a、208bの間にHEPAフィルタ212が取り付けられる。油回転真空ポンプ213を用いる遠心機においては、通常、HEPAフィルタ212は、油拡散真空ポンプ206と油回転真空ポンプ213の間に接続される。HEPAフィルタ212をこの位置に設けるのは油回転真空ポンプ213の構造上の理由に基づくもので、仮に油回転真空ポンプ213の後方にHEPAフィルタ212を設けたくても、期待される性能が維持できないためである。
An oil
油回転真空ポンプ213の場合、排出口から排気と共にオイルミストが排出されるため、排出口にオイルミストを捕捉するためのオイルミストトラップ214を接続するのが一般的である。オイルミストトラップ214を接続せずにHEPAフィルタを接続するのは現実的ではない。また、オイルミストトラップ214の後ろにHEPAフィルタを接続したとしても、オイルミストトラップ214ではオイルミストを100%捕集することが期待できないことから、HEPAフィルタの目詰まりを起こりやすい。別の問題として滅菌の問題がある。即ち、HEPAフィルタを油回転真空ポンプ213の排出口側に設けると、チャンバ及び真空経路内を滅菌するには、油回転真空ポンプ213も滅菌する必要がある。しかし、油回転真空ポンプ213のポンプ部の排出口が油中にあり、吸い込んだ生物試料は油中に放出されてしまうことから、滅菌が困難となる。従って、油回転真空ポンプ213の排出口側にHEPAフィルタを接続することは実用的ではなかった。
In the case of the oil
以上の理由から、HEPAフィルタ212は、図5に示すように、油拡散真空ポンプ206と油回転真空ポンプ213の間に接続せざるを得ないが、この場合、HEPAフィルタ212の前後の圧力差は大気圧に対して負圧になることから、最大でも101.3kPa(1気圧)しか発生しない。このため流路抵抗が大きいHEPAフィルタを接続すると、油拡散真空ポンプが動作する背圧に達するまでの時間が長くなり、HEPAフィルタ212を設けない場合に比べて高真空に到達する時間が大幅に増えていた。
For the above reasons, the HEPA
また、この種の遠心機では試料の温度を一定温度、例えば4℃に保つ必要があることが多く、チャンバ203内に熱交換用のボウル203dを持たせているのが一般的である。ボウル203dにはサーモモジュール210と呼ばれる半導体素子が取り付けられており、このサーモモジュール210でボウル203dを冷やしたり温めたりしている。また、ボウルの回りに管を巻き、その中に冷凍機で冷媒を流し、ボウルの温度を下げているものもある。しかし、このボウル表面に空気中の水分が結露するため、真空ポンプはチャンバ内の空気と共に結露した水分を吸引排気することになる。そしてこの水分がHEPAフィルタ212に捕捉され、減圧下において蒸発し、一部がチャンバ203内に逆流することから、チャンバ203内の真空度向上の妨げにもなっている。
Further, in this type of centrifuge, it is often necessary to keep the temperature of the sample at a constant temperature, for example, 4 ° C., and the
以上のように、油拡散真空ポンプ206と油回転真空ポンプ213の間にHEPAフィルタ212を追加した遠心機201では、危険粒子を機外に排出する心配がないというメリットがあるものの、真空排気時間が長くなるというデメリットがある。排気速度100L/秒程度の油拡散真空ポンプと160L/分程度の油回転真空ポンプを持つ遠心機において、チャンバ内の真空度が1Paに到達するまでの時間は、通常、ポンプが動作を開始して10から20分程度であるのに対し、HEPAフィルタを油拡散真空ポンプと油回転真空ポンプの間に設けた遠心機では1時間以上かかる場合があり、使用者に長時間にわたる待ち時間を強い、遠心分離の効率を低下させる要因になっている。
As described above, the
そこで、本発明の目的は、フィルタを備えた遠心機において、真空排気時間の遅延を防止することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent a delay in evacuation time in a centrifuge equipped with a filter.
本発明のさらに別の目的は、フィルタの設置位置を真空経路の下流側に移動させても、支障なく真空経路と真空ポンプの滅菌処理を行うことができる遠心機を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a centrifuge capable of performing sterilization of the vacuum path and the vacuum pump without any trouble even if the installation position of the filter is moved to the downstream side of the vacuum path.
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。 Of the inventions disclosed in the present application, typical features will be described as follows.
本発明の一つの特徴によれば、試料を保持した状態でモータによって回転駆動されるロータと、ロータを収容するチャンバと、チャンバ内を減圧する真空ポンプと、チャンバと真空ポンプを接続する真空配管と、を有する遠心機において、真空ポンプとしてドライ式真空ポンプを用い、チャンバからドライ式真空ポンプに至る真空配管にフィルタを設けずにドライ式真空ポンプの排出口側に生物試料を捕集する能力を有するフィルタを設け、フィルタを通してチャンバ内の空気を外部に排出するようにした。生物試料を捕集する能力を有するフィルタとしては、例えばHEPAフィルタを用いると良い。ドライ式真空ポンプは、例えば、スクロール形ドライ式真空ポンプを用い、スクロール形ドライ式真空ポンプの流入口側真空配管中には、流路を閉鎖するバルブを設けると好ましい。 According to one aspect of the present invention, a rotor that is rotationally driven by a motor while holding a sample, a chamber that houses the rotor, a vacuum pump that depressurizes the chamber, and a vacuum pipe that connects the chamber and the vacuum pump And using a dry vacuum pump as the vacuum pump, and collecting a biological sample on the discharge port side of the dry vacuum pump without providing a filter in the vacuum piping from the chamber to the dry vacuum pump A filter having a filter was provided, and the air in the chamber was discharged to the outside through the filter. For example, a HEPA filter may be used as a filter having the ability to collect a biological sample. As the dry vacuum pump, for example, a scroll type dry vacuum pump is used, and a valve for closing the flow path is preferably provided in the inlet side vacuum piping of the scroll type dry vacuum pump.
本発明の他の特徴によれば、チャンバからドライ式真空ポンプに至る真空配管中に、さらに第2の真空ポンプを設けた。この第2の真空ポンプは、例えば、油拡散真空ポンプ、メカニカルブースター真空ポンプを用いると好ましい。 According to another feature of the invention, a second vacuum pump is further provided in the vacuum piping from the chamber to the dry vacuum pump. For example, an oil diffusion vacuum pump or a mechanical booster vacuum pump is preferably used as the second vacuum pump.
本発明のさらに他の特徴によれば、ドライ式真空ポンプの排出口とフィルタの間に圧力計を設けた。尚、ドライ式真空ポンプの排出口とフィルタの間にバッファタンクを設け、バッファタンクに圧力計を設けることによりバッファタンクの圧力を測定するように構成しても良い。圧力計の測定値は監視手段によって監視するが、監視手段は遠心機全体を制御する制御部にその機能を持たせるように構成しても良いし、設定圧力を超えたらアラームを発する監視機能付きの圧力計を用いても良い。監視手段は圧力の測定値が所定の圧力を超えた場合にアラームを発するように構成した。 According to still another aspect of the present invention, a pressure gauge is provided between the discharge port of the dry vacuum pump and the filter. A buffer tank may be provided between the discharge port of the dry vacuum pump and the filter, and a pressure gauge may be provided in the buffer tank to measure the buffer tank pressure. The measured value of the pressure gauge is monitored by the monitoring means, but the monitoring means may be configured to have the function in the control unit that controls the whole centrifuge, or with a monitoring function that issues an alarm when the set pressure is exceeded The pressure gauge may be used. The monitoring means is configured to issue an alarm when the measured pressure value exceeds a predetermined pressure.
請求項1の発明によれば、真空ポンプとしてドライ式真空ポンプと油拡散真空ポンプを用いたので真空吸引に要する時間を低減できると共に高い真空度を達成できる。また、ドライ式真空ポンプの排出口に生物試料を捕集する能力を有するフィルタを接続したので、真空吸引の流路抵抗が増すこともなく遠心機の真空排気時間を短縮することができる。さらに、真空配管中にフィルタがないので、フィルタに捕捉された水分が真空度低下の要因になるという問題も生じない。 According to the first aspect of the present invention, since a dry vacuum pump and an oil diffusion vacuum pump are used as the vacuum pump , the time required for vacuum suction can be reduced and a high degree of vacuum can be achieved . In addition, since a filter having the ability to collect a biological sample is connected to the discharge port of the dry vacuum pump, the evacuation time of the centrifuge can be shortened without increasing the vacuum flow path resistance. Furthermore, since there is no filter in the vacuum pipe, there is no problem that moisture trapped in the filter causes a decrease in the degree of vacuum.
請求項2の発明によれば、フィルタは、HEPAフィルタであるので、生物試料に対して良好な捕集率を達成できる。
According to invention of
請求項3の発明によれば、ドライ式真空ポンプは、スクロール形ドライ式真空ポンプであるので、チャンバおよび真空排気系を滅菌する場合にも、例えばホルマリンガスをチャンバ内に注入し、真空ポンプで吸引させることにより、チャンバから配管はもちろんのこと、ドライ式真空ポンプであればポンプの内部までガスが行きわたるため、確実に滅菌できる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、スクロール形ドライ式真空ポンプの流入口に、流路を閉鎖するバルブを設けたので、仮に停電などで電源が遮断してしまったような場合に、バルブを閉鎖することにより、吸引された空気がスクロール形ドライ真空ポンプからチャンバに逆流してしまうことを防止できる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、ドライ式真空ポンプの排出口とフィルタの間に圧力計を設けたので、ゴミ・ほこり等の吸引によりフィルタの目詰まりが生じている状態を圧力計にて容易に確認することができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、ドライ式真空ポンプの排出口とフィルタの間にバッファタンクを設けたので瞬間的な圧力上昇を緩和でき、圧力測定を阻害する脈動の影響を排除できることに加え、タンクがない場合に比べて、一時的に圧力が上がって所定の圧力に達してしまうといったケースが減り、フィルタの交換周期を伸ばす効果が期待できる。
According to the invention of
請求項7の発明によれば、圧力をモニターして所定の値を超えた場合には、アラームを発するようにしたので、使用者が定期的なフィルタ交換作業を怠った場合や、ゴミ・ほこり等の吸引によりフィルタの目詰まりが想定以上に早まった場合でも、配管が外れたりフィルタが破損する前にフィルタの目詰まりが検出でき、危険物質が機外に漏洩することを防止できる。 According to the seventh aspect of the present invention, when the pressure is monitored and the predetermined value is exceeded, an alarm is issued. Therefore, when the user neglects to periodically replace the filter, Even when the filter is clogged faster than expected due to suction, etc., it is possible to detect clogging of the filter before the pipe is disconnected or the filter is damaged, and it is possible to prevent dangerous substances from leaking out of the machine.
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。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
以下、本発明の実施形態に係る遠心機について、図1に基づき説明する。図1において、図5に示した従来例と異なる主な点は、真空ポンプを油タイプ(油回転真空ポンプ213)からドライタイプにしたことと、HEPAフィルタの設置位置を変えたことである。 Hereinafter, a centrifuge according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the main points different from the conventional example shown in FIG. 5 are that the vacuum pump is changed from the oil type (oil rotary vacuum pump 213) to the dry type and the installation position of the HEPA filter is changed.
図1において、遠心機1は、フレーム2と、チャンバ3と、モータ4と、ロータ5と、スクロール形ドライ真空ポンプ7(第1の真空ポンプ)と、油拡散真空ポンプ6(第2の真空ポンプ)と、真空配管8a、8bと、HEPAフィルタ12を有する。フレーム2は、遠心機1の骨格及び外殻を成し、その上部に操作パネル15が配置される。フレーム2の上部にはプラスチック製のカバ14が設けられ、カバ14に、後述のロータ室3aにアクセスする孔14aが形成される。チャンバ3内には、例えばアルミニウム材料から成るボウル3dがロータ5を包囲するように設置される。ボウル3dの底部とチャンバ3の底部材との間には温度制御用のサーモモジュール10が挟持される。サーモモジュール10は、制御装置9によって制御され、その冷熱は、熱伝導率の高い材質(例えばアルミニウム)によって形成されたボウル3dに伝達され、ロータ室3aの真空度が低い時はロータ室3a内の空気を介してロータ5を冷やしたり温めたりして均一な温度(例えば4℃)に保ち、ロータ室3aの真空度が高い時はボウル3dとロータ5の間の輻射伝熱によって同様にロータ5を均一な温度に保っている。その結果、ロータ5の回転時の風損が大きい時には温度上昇分が冷却され、遠心分離時の高速回転に伴うロータ5内の試料容器の温度上昇が起きないように制御される。ロータ5の温度は、チャンバ3の底部材に固定された図示しない温度センサによって検出され、制御装置9によって測定される。
In FIG. 1, a
チャンバ3の上部には、ロータ室3aと孔14aとを連通する孔3bが形成され、孔3bを閉止してロータ室3aを密閉するドア16が設けられる。ドア16には、開閉を検知する図示せぬセンサが設けられ、ドア16の閉止状況がモニターされる。チャンバ3の下部には、ロータ室3aの内外を連通する貫通孔3cが設けられる。モータ4は出力軸4aを有し、出力軸4aを覆うようにシャフトケース4bが設けられている。モータ4のハウジングがチャンバ3の下方に位置するようにフレーム2に弾性的に固定される。シャフトケース4bは、貫通孔3cを貫通してロータ室3a内に突出する。貫通孔3cにおいてシャフトケース4bは図示せぬシール部材によってシールされ、ロータ室3aの気密性が保持できる構造となっている。
In the upper part of the
ロータ5には、試料を入れるサンプリングチューブ等を挿入するための孔5aが複数形成され、モータ4の出力軸4aに連結され、回転駆動される。本実施形態では、モータ4の回転速度は、例えば毎分4万回転以上であり、この回転によって発生する遠心力により試料が遠心分離される。通常、大気圧下でロータ5が高速回転すると、風損によりロータ5が発熱する。また、大気圧下では空気抵抗によりロータ5の高回転化が抑制される。よって遠心分離時にチャンバ3内の空気を抜いて真空状態にし、風損を抑制する必要がある。
The
油拡散真空ポンプ6は、吸引側がロータ室3aに接続され、排出側が真空配管8a、8b及びバルブ81を介して、スクロール形ドライ真空ポンプ7の吸引口11aに接続される。油拡散真空ポンプ6は内部に液体の油を備え、この油の内部での蒸発・凝縮によってロータ室3a内の空気を排出させる公知の装置である。油拡散真空ポンプ6は、作動するために、ある程度の背圧(20Pa程度)が必要であるため、この背圧を得るために補助ポンプが必要とされるが、スクロール形ドライ真空ポンプ7が油拡散真空ポンプ6の補助ポンプとして機能する。
The oil
ここで重要なことは、後段側の真空ポンプとしてドライタイプの真空ポンプ(スクロール形ドライ真空ポンプ7)を用いたことである。ドライタイプの真空ポンプを用いることにより、その排出側にオイルミストトラップを設ける必要が無くなり、その位置にHEPAフィルタ12を設けることが可能になった。HEPAフィルタ12は、ドライタイプの真空ポンプの排出口11bの下流側の任意の位置に設けることができ、本実施形態では配管13を介して接続される。HEPAフィルタ12は固定部材により、フレーム2の一部に固定される。
What is important here is that a dry type vacuum pump (scroll type dry vacuum pump 7) is used as a vacuum pump on the rear stage side. By using a dry type vacuum pump, it is no longer necessary to provide an oil mist trap on the discharge side, and a
HEPAフィルタ12の設置位置を真空経路の最下流に配置する場合、ロータ室3a及び真空経路を滅菌する場合にはスクロール形ドライ真空ポンプ7内の滅菌も考慮しなければならないが、近年の改良されたドライタイプの真空ポンプでは、密閉性も良くオイルも使わないため、ロータ室3aからHEPAフィルタ12に至る経路に滅菌ガスを加えるだけで容易に滅菌できる。滅菌ガスは例えばホルマリンガスである。
When the installation position of the
なお、スクロール形ドライ真空ポンプ7を用いると、仮に停電などで電源が遮断してしまったような場合に、吸引された空気がスクロール形ドライ真空ポンプ7から逆流してしまい、ロータ室3aに戻る恐れがある。よって、本実施形態では、スクロール形ドライ真空ポンプ7の上流にバルブ81を設け、そのような場合にバルブ81を遮断して真空経路を閉じることができるようにした。バルブ81として、例えば電磁バルブなどが利用できる。
If the scroll-type
本実施形態によると、バイオハザード対策を行う場合でも真空配管内にHEPAフィルタを設ける必要がないため、チャンバ3内の真空排気時間を短くすることが可能となる。通常、チャンバ3と第1の真空ポンプを接続する配管中にHEPAフィルタを組み込むと、HEPAフィルタを通して吸引する圧力は最大でも101.3kPa(1気圧)しか働かない。一方、この種のフィルタの耐圧力(正圧)は101.3kPa以上あり、例えば米国のポール社(Pall
Corporation)が販売しているHEPAフィルタ(商品名:HEPA Capsule 12144)は、ポリプロピレンやナイロンなどの樹脂で容器が作られており、最大圧力340kPaまで耐えられることから、排気側に配置すればHEPAフィルタの流路抵抗が大きくても3倍以上の圧力がかけられ、真空ポンプの吸引側に配置する場合に比べて素早い排気が可能となる。また、金属製容器に入ったHEPAフィルタを用いることで、耐圧力をさらに増すことも可能である。
According to the present embodiment, it is not necessary to provide a HEPA filter in the vacuum pipe even when taking measures against biohazards, so that the vacuum exhaust time in the
The HEPA filter (trade name: HEPA Capsule 12144) sold by Corporation has a container made of resin such as polypropylene or nylon and can withstand a maximum pressure of 340 kPa. Even if the flow path resistance is large, a pressure of three times or more is applied, and quick exhaust is possible as compared with the case where it is arranged on the suction side of the vacuum pump. Further, the pressure resistance can be further increased by using a HEPA filter contained in a metal container.
2つの真空ポンプで吸引されたチャンバ3内の空気はHEPAフィルタ12を通して排出口12aから最終的に遠心機1の外部に排気される。万一、真空配管8a、8bに病原性や毒性を有するウイルスや菌体等が混入したとしても、HEPAフィルタ12で捕獲されることから、大気中へのウイルスや菌体等の排出を防止でき、バイオハザード防止効果が期待できる。更に、HEPAフィルタ交換時においても、ホルマリンガスを密閉したチャンバ3の注入口(図示せず)から注入し、HEPAフィルタから水中に放出すれば、チャンバ3からHEPAフィルタにいたるまで、安全かつ確実に滅菌できることから、フィルタ交換時の安全性確保にも問題ない。なお、ガスを注入する注入口は、通常使用時はチャンバ3内の真空度に影響しないよう閉じられている。
The air in the
次に、図2を用いて本願発明の第2の実施形態を説明する。図2において符号を付していない部分は図1と同じ構成であるので、繰り返しの説明は省略する。図2に示す遠心機1aは、図1の遠心機と異なり、第2の真空ポンプにあたる油拡散真空ポンプ6を有しておらず、チャンバ3とスクロール形ドライ真空ポンプ7が真空配管108a、108bにて直接連通される。真空配管108a、108bの間には、バルブ81が設けられ、真空流路を遮断できる。スクロール形ドライ真空ポンプ7で吸引されたチャンバ3内の空気は、その排出口11bに配管13によって接続されたHEPAフィルタ12を通して遠心機1の外部に排気される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 are the same as those in FIG. 1, and therefore, the repeated description is omitted. Unlike the centrifuge of FIG. 1, the
以上、上述した実施形態によると、チャンバ3と、第1の真空ポンプであるスクロール形ドライ真空ポンプ7の間にHEPAフィルタがないことから、HEPAフィルタが真空排気の抵抗になることがない。また、熱交換用のエバポレータに相当するボウル3dで結露した水分を真空経路内のHEPAフィルタが捕捉して、水分がチャンバ3内に逆流する恐れもない。よって、真空度低下をきたす心配もなく良好な真空状態を実現することができる。
As described above, according to the above-described embodiment, since there is no HEPA filter between the
第2の実施形態によると、HEPAフィルタ12を交換する場合は、例えばチャンバ3に図示せぬ滅菌用の配管を設け、ホルマリンガス等の滅菌ガスをチャンバ内に注入して、真空ポンプで排気させることでチャンバ3内の空気を排出する流路を隅々まで滅菌することができ、汚染されたHEPAフィルタ12も安全に扱うことができる。なお、滅菌用の配管は、通常使用時はバルブ等で封止される。
According to the second embodiment, when replacing the
尚、油拡散真空ポンプ6、スクロール形ドライ真空ポンプ7の両ポンプともポンプ内部は吸引口と排出口以外、外部と遮断密閉されており、ポンプ内部から外部に気体が漏洩する心配はない。また、スクロール形ドライ真空ポンプ7は種類によって水分を含んだ流体をポンプ圧縮室内部で水分が結露しないように機外から内部に空気を入れるためのガスバラストバルブと称する吸入口を有するポンプもあるが、ガスバラストを閉じておけばポンプ内部の密閉を維持できることから気体が漏洩する心配はない。
Both the oil
次に、図3を用いて本願発明の第3の実施形態を説明する。図3において符号を付していない部分は図1と同じ構成である。図3において、スクロール形ドライ真空ポンプ7とHEPAフィルタ12を接続する配管の一部に圧力計17aを設け、圧力計17aの出力を制御装置9に入力させて、制御装置9にてHEPAフィルタ12の入力側の圧力をモニターできるように構成した。そのため本実施形態では、スクロール形ドライ真空ポンプ7の排出口11cの形状をT形に分岐する部材で形成した。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 are the same as those in FIG. In FIG. 3, a
ここで、HEPAフィルタ12を管路抵抗を有する円管と見ると、HEPAフィルタ12の前後の圧力差PはP∝λ・v2となる。ここでλは管路抵抗、vは流速である。すなわち、チャンバ3内に多くの気体(空気)が存在する真空排気開始時にvが大きくなるため、スクロール形ドライ真空ポンプ7とHEPAフィルタ12間の圧力は、真空排気開始直後が大きく、チャンバ3の空気が希薄になるにつれて、排気流体が減少するため圧力は低下していく。一方、試料を保持するロータ5は、真空排気開始直後は停止しているか、もしくは回転し始めであることから、万一スクロール形ドライ真空ポンプ7とHEPAフィルタ12間の圧力が、HEPAフィルタ12の許容値を上回ったとしても、運転開始直後に異常を判断できる。遠心機1bの運転中に所定の圧力に達したら、操作パネル15上にアラームを点灯させる。その結果、試料の漏れが発生する可能性がある前に、即ちロータが高速で回転する前に、フィルタの交換が可能となる。
Here, when the
また、あらかじめ決められた圧力に達すると、アラームを発すると共に、真空ポンプ(6、7)を停止させるようにしても良い。さらに、ロータ5が回転を開始している場合は、ロータ5を停止させるようにしても良い。
In addition, when a predetermined pressure is reached, an alarm may be generated and the vacuum pumps (6, 7) may be stopped. Furthermore, when the
さらに、圧力が上昇し所定の圧力に近づいたらバルブ81を閉じて、圧力が下がってきたら再びバルブ81を開いてスクロール形ドライ真空ポンプ7を動作させ、再び圧力が所定の圧力に近づいたらバルブ81を閉じてと、これらを繰り返すようにしても良い。
Further, when the pressure increases and approaches a predetermined pressure, the
以上のように、HEPAフィルタ12の目詰まり等でスクロール形ドライ真空ポンプ7とHEPAフィルタ12間の圧力が許容値以上に上がっても、使用者はその異常状態を直ちに知ることができるので、適切な時期にHEPAフィルタ12の交換をすることができる。よって、使用者が定期的なフィルタ交換作業を怠った場合や、ゴミ・ほこり等の吸引によりフィルタの目詰まりが想定以上に早まった場合でも、配管13が外れたりHEPAフィルタ12が破損する前に事前に検出でき、危険物質が機外に漏洩することを防止できる。
As described above, even if the pressure between the scroll-type
次に、図4を用いて本願発明の第4の実施形態を説明する。図4において、図3と違う点は、スクロール形ドライ真空ポンプ7とHEPAフィルタ12の間に、適度な容量を有する任意な形状のバッファタンク18を設けた点であり、圧力計17bをバッファタンク18に取り付けた。バッファタンク18は、例えばステンレス製の立方体又は円筒形の容器であり、HEPAフィルタ12よりも十分高い耐圧を有する。バッファタンク18の出口側に配管19bを介してHEPAフィルタ12が接続される。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 differs from FIG. 3 in that an arbitrarily shaped
このようにバッファタンク18を用いることにより、真空排気開始時の急激な流体移動(流速の上昇)が発生しても、圧力上昇を緩和させることができ、タンクがない場合に比べ、一時的に圧力が上がって所定の圧力に達するといった、圧力計による測定の誤動作につながるケースが減少する。その結果、瞬間的な圧力上昇を緩和できるので、フィルタの交換周期を伸ばす効果が期待できると共に、配管19a、19bや、HEPAフィルタ12の損傷による排気の漏洩をより効果的に防止できる。
By using the
以上、本発明を示す実施形態に基づき説明したが、本発明は上述の形態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。たとえば、油拡散真空ポンプ6の替わりにメカニカルブースター真空ポンプを用いても良いし、真空ポンプを3段構成にして、HEPAフィルタを最下流側の真空ポンプの排出側に設けるようにしても良い。
As mentioned above, although demonstrated based on embodiment which shows this invention, this invention is not limited to the above-mentioned form, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, a mechanical booster vacuum pump may be used instead of the oil
また、アラーム機能付きの圧力計を用いて、設定した圧力値になったらブザーなどのアラームを発するようにしても良い。このように構成すれば、制御装置9側の構成を変更する必要が無く、容易に圧力値の監視を実現できる。
In addition, a pressure gauge with an alarm function may be used to issue an alarm such as a buzzer when the set pressure value is reached. If comprised in this way, it is not necessary to change the structure by the side of the
1、1a、1b、1c 遠心機 2 フレーム 3 チャンバ
3a ロータ室
3b 孔 3c 貫通孔 3d ボウル
4 モータ 4a 出力軸 5 ロータ 5a 孔
6 油拡散真空ポンプ 7 スクロール形ドライ真空ポンプ
8 真空配管 9 制御装置 10 サーモモジュール
11a 吸引口 11b、11c 排出口
12 HEPAフィルタ
13 配管 14a 孔 15 操作パネル 16 ドア
17a、17b 圧力計 18 バッファタンク
19a、19b 配管
201 遠心機 202 フレーム
108、208a、208b 真空配管
203d ボウル 204 モータ 205 ロータ
210 サーモモジュール 212 HEPAフィルタ
213 油回転真空ポンプ 214 オイルミストトラップ
DESCRIPTION OF
8
Claims (7)
該ロータを収容するチャンバと、
該チャンバ内を減圧するためのドライ式真空ポンプと、
前記チャンバと前記ドライ式真空ポンプとの間に設けられる油拡散真空ポンプと、
前記チャンバと前記油拡散真空ポンプ間、及び、前記油拡散真空ポンプと前記ドライ式真空ポンプ間を接続する真空配管と、を有する遠心機であって、
前記ドライ式真空ポンプの排出口側に生物試料を捕集する能力を有するフィルタを設け、該フィルタを通して前記チャンバ内の空気を外部に排出することを特徴とする遠心機。 A rotor that is rotationally driven by a motor while holding the sample;
A chamber containing the rotor;
A dry vacuum pump for reducing the pressure in the chamber;
An oil diffusion vacuum pump provided between the chamber and the dry vacuum pump;
Between said chamber and the oil diffusion vacuum pump, and a centrifuge having a vacuum pipe connecting between said oil diffusion vacuum pump said dry vacuum pump,
A centrifuge characterized by providing a filter having a capability of collecting a biological sample on the discharge port side of the dry vacuum pump, and discharging the air in the chamber to the outside through the filter.
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