JP6331378B2 - 遠心機 - Google Patents

Description

本発明は、医学、薬学、バイオ等の分野において試料を分離するための遠心機に関し、特に、回転条件に応じて真空ポンプの運転を制御して省エネルギー化を図った遠心機に関するものである。

遠心機（遠心分離機）は、分離する試料をチューブやボトルに入れ、それらをロータに装填させた後、ロータをロータ室（回転体室）の中に収容し、ロータ室を密閉した状態でロータを高速に回転させてロータに保持された試料の分離、精製等を行うものである。ロータの回転速度は用途によって異なり、最高回転速度が毎分数千回転（ｒｐｍ）程度の比較的低速のものから、最高回転速度が毎分１５万回転（ｒｐｍ）程度の高速のものまで、幅広い回転速度をもつ製品群が一般に提供されている。なかでも回転速度が概ね４万ｒｐｍを超える遠心機の場合には、ロータ室内の空気とロータとの風損（摩擦熱）の発生を抑制するため、ロータ室を減圧させる真空ポンプを備えている。真空ポンプは、粗引きポンプとしての油回転真空ポンプと、より高真空を得るための油拡散真空ポンプで構成されるのが一般的である。さらに、ロータを設定した温度に保つために、ロータ室を冷却する冷却装置が設けられる。

従来の遠心機においては、ロータは駆動軸に対して着脱可能であって、着脱されたロータに試料を入れた試料容器をセットし、ロータの開口部に蓋をかぶせた後にユーザがロータをロータ室内の駆動軸に装着する。遠心分離の作業には１つの検体に対し回転速度等の異なる運転条件で複数回の運転が必要となる場合がある。さらに、運転中に遠心機を停止させてサンプル抽出またはサンプル追加を行い 繰り返し運転を行う場合もある。遠心機において運転条件を自動で切替えてステップ運転ができるプログラム運転機能がある。プログラム運転機能とは、例えば、遠心分離運転を複数のステップに区切って、ステップ毎に遠心機の運転条件（回転速度・時間・温度等）を設定できるようにして、制御部によって設定されたステップを順番に自動運転できるようにした機能である。

遠心機のプログラム機能を実現する技術として特許文献１が知られている。特許文献１では、複数ステップの運転条件で連続運転するステップ運転（プログラム運転）を行う場合、キー入力部によってステップ運転条件を入力した後、ステップ運転条件を表示部に、回転速度を縦軸に運転時間を横軸にした折れ線グラフで表示するようにしたものである。しかしながら、特許文献１の技術を用いてプログラム運転を行っても、特殊な遠心分離運転の場合は不便な場合があった。これを説明するのが図１２である。図１２は全体の遠心分離運転の途中にロータの回転を停止させて、試料用容器内にサンプルを追加する工程を含む遠心作業である。ここでは特許文献１の技術を用いて、プログラム０１を実施→サンプルの追加１→プログラム０２を実施→サンプルの追加２→プログラム０１を再び実施、の一連の作業を行う。ここでは時刻ｔ_１にてサンプルを遠心機にセットし、プログラム０１を呼出し、ＳＴＡＲＴボタンで運転を開始する。設定されたステップ機能（プログラム運転機能）によってＳＴＥＰ１（Ｓ１）とＳＴＥＰ２（Ｓ２）の運転した後に、ロータが減速して停止する。ここで、ユーザがプログラム０１（１回目）に運転が完了したことをノート等に記録する。次にユーザは、バキュームボタンを押して真空ポンプを停止させてから遠心機のドアを開けてロータの蓋を開け、サンプルを試料容器内に供給してからロータの蓋を再び閉じ、遠心機のドアを閉めた後に、プログラム０２を呼出して、時刻ｔ_４にてＳＴＡＲＴボタンを押すことにより運転を開始させる。

プログラム０１と同様に、設定されたステップ機能によってＳＴＥＰ３（Ｓ３）とＳＴＥＰ４（Ｓ４）の運転がされると、ロータは減速して停止する。ここで、ユーザがプログラム０２（２回目）の運転が完了したことをノート等に記録する。次にユーザは、バキュームボタンを押して真空ポンプを停止させてから遠心機のドアを開けてロータの蓋を開け、サンプルを試料容器内に供給してロータの蓋をし、遠心機のドアを閉めた後に、再びプログラム０１を呼出して、時刻ｔ_７にてＳＴＡＲＴボタンを押して運転開始する。プログラム０１（２回目）のＳＴＥＰ１（Ｓ１）とＳＴＥＰ１（Ｓ２）が運転された後、ロータが減速し停止するので、ユーザはプログラム０１（２回目）が運転完了したことをノート等に記録し、バキュームボタンを押して真空ポンプを停止させることにより全工程の遠心分離運転が終了する。

特開２００８−１００１２４号公報

図１２で示したような遠心分離運転の途中にロータを止める必要がある場合には、特許文献１の技術によると複数のプログラムを準備する必要があり、例えば時刻ｔ_４、時刻ｔ_７ではサンプルの追加等の処理をした後に操作部より次のプログラム０２、０１を呼び出して、手動にてプログラム運転を開始させなければならない。つまり、プログラム運転機能にロータの停止状態（回転数０）を組み込むことができないため、ユーザの注意深い操作が必要であった。特に、プログラム０１とプログラム０２を複数回繰返し運転するような場合には何回繰返しを行ったかユーザが運転記録を取らなければならないため、操作性の更なる向上が望まれていた。さらに、従来の方法ではプログラムとプログラムの間の遠心機の状態が不明で解析結果にバラツキが生じる可能性があった。たとえば、時刻ｔ_３〜ｔ_４間の時間の記録や、ロータ室内の温度、場合によってはロータ室内の真空度の状態や、ロータに加わった振動などの情報は十分管理されておらず、同じ手順の運転を行う場合の再現性の悪い一因となる可能性がある。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、プログラム運転機能にロータの回転を停止させてサンプル抽出またはサンプル追加の作業を行うことができる特定ステップを設定可能とすることで、１つの検体の遠心工程においては１つのプログラムで遠心分離の全工程を一括で実行及び管理できる遠心機を実現する。
本発明の他の目的は、サンプル追加を行う特定ステップを含む複数のステップの進行状況を、ユーザが画面上で容易に識別することができる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、サンプル追加等を行う特定ステップの開始予想時間と特定ステップでの処理内容をユーザが容易に知ることができるようにした遠心機を提供することにある。

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、ロータと、ロータを収納するロータ室と、ロータを回転駆動するモータと、ロータ室の開口部を閉鎖するドアと、運転条件の入力を行う入力部と、運転状況の表示を行う表示部と、モータの回転を制御する制御部を備えた遠心機において、制御部は複数のステップに渡る運転条件にてロータを回転させるプログラム運転が可能なように構成され、これらロータを回転させる複数のステップの間に、ロータの回転を止めてユーザにドアの開閉を許可する“特定ステップ”を設定可能とした。このように特定ステップを設定可能としたので、従来ユーザが手動にて複数のプログラムを呼び出して一連の遠心分離運転を完了させていた操作を、一括してプログラム化する事が可能となり、運転ミスを起こしにくく使いやすい遠心機を実現できる。特定ステップを除くその他のステップ（通常ステップ）では、そのステップでの運転時間の設定が必須であるが、特定ステップではユーザの作業によって所要時間が変わるために運転時間を特定しないようにして、入力部においてユーザによる運転再開指示（例えばスタートボタンの押下）を受けたら、ドアの開閉状態をチェックしてドアが閉じていることが確認できたら次のステップに移行するようにした。

本発明の他の特徴によれば、制御部は表示部にステップの実行状況を番号で又はグラフ等にて可視的に表示し、特定ステップの実行直前及び実行時にはユーザが行うべき操作の説明を表示部に表示するようにした。遠心機がロータ室を減圧する真空ポンプを有する場合には特定ステップにおいてユーザによるロータ室の減圧操作を許可するように構成したので、作業者は特定ステップで真空ポンプを止めてドアを開くことができるようになった。遠心分離の運転中には、表示部において、横軸に時間軸、縦軸にロータの回転数のグラフを表示し、運転が完了した部分をハッチング等のように識別可能なように表示して、運転完了部分を可視的に表示すると好ましい。

本発明の他の特徴によれば、制御部は特定ステップを含む全ステップの実行が完了する終了時間を予測し、終了時間を運転中に表示部に表示する。特定ステップに実行に要する時間は、標準的な作業時間を用いて予測すれば良く、例えば、特定のロータの試料容器に試料を追加する場合は作業時間“５分”というような時間を用いて、全体のステップを終了させるのに要する時間を計算する。尚、制御部は運転中に、終了した特定ステップに要した実時間を反映させて、その後のステップの実行が終了する終了時間を再計算し、表示部を更新するようにすれば良い。このように実測値を運転の進捗状況に応じて順次反映させるようにしたので、ユーザは精度の良い運転終了時間を知ることができる。また、制御部は遠心運転中に、プログラム運転中に、現在進行中のステップよりも後に実行される特定ステップの開始時間を表示部に表示するようにした。そのため、ユーザは表示部を見ることで次に作業を行う時間の開始時間を容易に知ることができる。さらに特定ステップへの移行時にドアを開閉するユーザのログインを要求し、ログインしたユーザの情報を制御部内の記憶装置（ハードディスクドライブ、カードメモリ装置等）に記録するようにした。このログインを要求することにより、権限を持たないユーザが誤って特定ステップの操作を行うことを防止できる上に、誰がいつ作業をしたかを遠心機にて確実に記録できるので、正確な作業記録の取得と管理を行うことができる。

本発明によれば、１つのプログラムで遠心分離の全工程を管理でき、プログラムされた規定のステップによる運転が完了するまでユーザがスタートボタンを押すだけで、途中にロータを止めなければならない検体への作業を含む遠心分離運転を実行できる。また、特定ステップで行う“ドアの開閉を伴う作業”の後に誤ったプログラムを選択して実行するミスを効果的に排除でき、プログラム運転の新しい操作法をユーザに提案できる。また、プログラム運転の進捗状況が表示画面に表示されるため、ユーザは特定の作業を行うタイミングを容易に知ることができる。さらに、特定の作業の内容を示すガイダンスが表示部に表示されるので、ユーザによる特定作業内容のミスを大幅に減らすことができる。

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。

本発明の実施例に係る遠心機１の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例に係る遠心機１の外観を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る遠心機１の上面図である。 図３のＡ−Ａ部の部分断面図である。 図３の基板４１の上面図である。 本発明の実施例に係る遠心機１の制御ブロック図である。 本発明の実施例に係る操作表示部８における表示例を示す図である（その１）。 本発明の実施例に係るプログラム運転設定手順を説明するための図である。 本発明の実施例に係る操作表示部８における表示例を示す図である（その２）。 本発明の実施例に係るプログラム運転進捗状況画面を示す図である。 本発明の実施例に係るログイン画面を説明するための図である。 従来の遠心機における複数のプログラム運転の実行状況を説明するための図である。

本発明の実施例による遠心機について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例に係る遠心機１の構成を示す断面図である。遠心機１は、分離する試料を保持して回転するロータ２と、ロータ２を収容するロータ室３と、ロータ室３へロータ２の出し入れを行うために設けられた開口部を閉塞するように開閉自在に設けられたドア５と、ドア５の開閉状態を検知するためのセンサー（図示せず）と、ロータ室３を減圧する２つの真空ポンプ（油回転真空ポンプ６と油拡散真空ポンプ７）と、ユーザによる遠心分離条件の設定操作を受け付けると共にユーザに対して運転状態等の各種情報の表示する操作表示部８と、ロータ２を回転させる駆動部であるモータ９と、ロータ室３への空気の流入を行うために設けられた開閉自在なエアリークバルブ２６と、ロータ室３内部の圧力を測定する真空センサ１２と、ロータ２の温度を測定する図示しない温度センサと、ボウル４を冷却することで間接的にロータ２の温度制御を行う図示しない冷却装置と、装着されたロータ２を識別するためのロータ識別センサ１４と、これらを制御するための制御装置３０を含んで構成される。

ボウル４の下部には、ボウル４の内外を連通する貫通孔が設けられ、モータを有するモータ９から延びるシャフトケース９ａ内を通る図示されていない回転軸がシャフトケース９ａと共に貫通孔を貫通し、さらに回転軸の先端の嵌合部９ｂにロータ２が取り付けられる。尚、貫通孔においてシャフトケース９ａは図示せぬシール部材によってシールされ、ロータ室３の気密性が保持できる構造となっている。ロータ２には、試料を入れるチューブ等を挿入するための孔２ａが複数形成される。本実施例では、モータ９の回転速度は、例えば最高で毎分１５万回転で運転可能であり、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２が高速回転すると、風損によりロータ２が発熱し、空気抵抗によりロータ２の高速回転化が抑制される。このためロータ２を高速で回転させる場合は、ロータ室３内の空気を抜いて減圧または真空状態にし、風損を抑制することが重要である。

油拡散真空ポンプ（ＤＰ）７は、吸引側が真空配管２１によりロータ室３に接続され、排出側が真空配管２２を介して油回転真空ポンプ（ＲＰ）６の吸引口に接続される。油拡散真空ポンプ７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３内の空気を排出させる公知の装置である。本実施例においては、ロータ室３を減圧させる真空ポンプとして、油拡散真空ポンプ７と油回転真空ポンプ６を直列に接続している。油回転真空ポンプ６の排出側は、排気に含まれるオイルミストを補足するためのオイルミストトラップ２３が設けられる。

制御装置３０は、遠心機１の全体の制御をするもので、後述するマイコンや、ＲＯＭ／ＲＡＭ等の記憶装置を含んで構成される。制御装置３０は図示しない信号線により真空センサ１２および温度センサ１３の信号を入力し、モータ９の回転制御や、油回転真空ポンプ６の起動・停止制御、油拡散真空ポンプ７の起動・停止制御、コンプレッサの運転制御による冷媒配管の冷却制御、操作表示部８への情報の表示と入力データの取得、エアリークバルブ２６の開閉等の遠心機１の全般の制御を行う。

図２は本発明の実施例に係る遠心機１の外観を示す斜視図である。遠心機１の“筐体”は、前後左右及び底面を形成する筐体本体部１０と、その上面を覆うトップカバー１１の２つの部材によって主に構成される。トップカバー１１にはロータ室３へアクセスするための開口部１１ａが形成され、開口部１１ａの下側にはドア５が設けられる。図２の状態はドア５によってロータ室が密閉されている状態を示す。ドア５を開けるには、ロータ２の回転が完全に停止してから、バキュームボタン２３０を押すことで真空ポンプ（６、７）が停止して、エアリークバルブ２６（図１参照）の解放によりロータ室３の気圧が大気圧になってから、レバー５ａの上端を手前から後方に倒すようにしてドア５を前方から後方へスライドさせる。トップカバー１１の後方側にはスライドされたドア５を収納するための、ドア収納部１５が設けられる。開口部１１ａの右側にはゴム等の弾性部材２８が張られており、遠心作業に用いられる部品等の仮置き台として利用できる。

遠心機１の筐体上面、開口部１１ａよりも前側であって、筐体部分の上面（トップカバー１１）と前面で接合部１０ａよりも上側部分（トップカバー１１の前面部分）が交わる角部（稜線部）には、所定の横幅を有する発光部４０が設けられる。発光部４０は帯状の細長い形状であって、遠心機１の通電中に発光され、外部から見える全体部分が発光する。実際には外部から見える素材自体が発光しているのでは無いが（光を透過又は拡散している）、外部からは発光しているように見える。発光部４０にて発光させる光源をどのような形態で実現するかは任意であるが、本実施例の発光部４０は、筐体本体部１０の内部に配置される後述するＬＥＤ４２の光を透過させる半透明の樹脂部材で構成した。発光部４０を透明の樹脂にて内部のＬＥＤが見えるように構成しても良いが、本実施例のように半透明で白色系の樹脂製とすれば、面発光をしているような発光状態となる上に、カラーＬＥＤを用いることにより任意の色にて発光させることが可能となる。尚、ＥＬ（エレクトロ ルミネッセンス）パネル、ＥＬ照明のような面発光素子を用いて発光部４０を実現するようにしても良い。さらに、発光部４０は、直接光にて発光状態を実現しても良いし、間接光にて発光状態を実現しても良い。

トップカバー１１に上面右側、前方側であって、発光部４０の右側には、操作表示部８が設けられる。操作表示部８は例えば、タッチパネル式の液晶表示装置又ＥＬパネルであって、情報を可視的に表示する表示手段（表示部）としての機能と、ユーザが指又はタッチペンでタッチすることにより情報を入力するための入力手段（入力部）としての機能を果たす。尚、操作表示部８はタッチパネル式の液晶表示装置だけでなく、入力キーを有する入力装置と、タッチ機能無しの表示装置によって構成しても良い。筐体本体部１０の右側側面の上方には、遠心機１の電源スイッチを配置するためのスイッチ部２９が形成される。本実施例では、スイッチ部２９は蓋にて覆われており、蓋を開けると図示しない電源スイッチをアクセスできるが、スイッチ部２９の構成はこれだけに限らずに、筐体本体部１０の外縁からくぼんだ部分に電源スイッチを配置するように構成しても良い。

図３は本実施例に係る遠心機１の上面図である。発光部４０は、上面図で見たときにその一部又は全部が見えるような位置に配置し、かつ、正面図（図示していない）で見たときにも発光面の一部又は全部が見えるような位置に配置することが重要である。ここでは、トップカバー１１の開口部１１ａの直径Ｄ１に対して、発光部４０の幅Ｗが十分大きくなるように構成した。この際、ロータの軸心の左右方向線（位置）と発光部４０の左右中心線（位置）が一致するように配置される。通常、ユーザがロータ室３内にロータ２を装着する際には、ロータ２を遠心機１の前方側から矢印で示すように開口部１１ａに移動させる。この際、発光部４０の上側を通るようにしてロータ室３内にロータ２を移動させることになる。遠心機１で用いられるようなロータ２は、チタン製の一体成形品であり、重量で１０〜３０ｋｇ程度であって片手で容易に扱えるほど軽くない。そこでユーザは体の前方側にロータ２を位置づけて両手でしっかりと把持しながら移動させる。この際、遠心機１において横幅Ｄ１の発光部４０全体が発光していると、この発光位置を目安としてロータ２をロータ室３の内部に導くことができる。また、発光部４０によってロータ２の下側から照らすことにより、ロータ２の下側付近が見やすくなるため、ロータ２の下端付近に設けられている部材、例えば、オーバースピードアダプタや、ロータの識別情報を記憶させる磁気リング等をぶつける恐れを低減させることができる。さらに、発光部４０の横幅Ｗが開口部Ｄ１よりも左右にそれぞれ幅Ｓの分だけ広くなっているので、ユーザが把持しているロータ２を上から見ると、ロータ２の左右端部より見える発光部の一部の長さが左右で等しくなるようにロータ２を移動させると、ロータ２をロータ室３の左右方向中心位置に効果的に導くことができる。

操作表示部８は発光部４０の右側近傍に位置している。操作表示部８の横幅Ｗ１は開口部１１ａに対して大きくないが、発光部４０の横幅Ｗと横幅Ｗ１の間は距離にしてＲだけの間隔が開いている。この間隔Ｒを所定量だけ確保することにより、ロータ２の装着行為の最中においても操作表示部８に干渉することを効果的に防止できる。尚、本実施例では図２から理解できるように、発光部４０は角部を有する様に形成されるが、操作表示部８は角部を有しないように斜めに配置される。従ってユーザから見やすい角度とすることができる上に、操作表示部８と発光部４０との間に発光しない空間（間隔Ｒの部分）が存在するので、発光部４０をロータ２の装着の際に位置合わせ用のガイドとして用いるときの誤認を効果的に防止できる。

図４は図３のＡ−Ａ部の部分断面図である。本実施例ではトップカバー１１の前面側の角部分に樹脂製の発光部（透過窓）４０を設け、透過窓を介して内部に配置されたＬＥＤ４２の光が外部に照射または拡散されるように構成した。発光部４０は樹脂製のトップカバー１１と一体に構成（鋳込む）しても良いし、樹脂製又は金属製のトップカバー１１に帯状のスリットを設け、スリットの開口部に樹脂製の透過部材を取り付けるように構成しても良いし、その他の構成としても良い。ＬＥＤ４２はその性質上、光の直進性が強いので、発光部４０を半透明の合成樹脂製の部材とすると光を適度に拡散するうえに、発光部４０を直視したユーザが過度にまぶしくないように最適な光拡散状況を実現できる。

発光部４０を設ける位置は、筐体の開口部１１ａから筐体の前面に至る部分であって、図３のように上面図で図示した際と、図示しない正面図で図示した際のいずれにも発光部４０の一部が見えるような位置に配置する。この位置は箱状の筐体ならば筐体の上面と前面の交わる角部近傍、好ましくは筐体の上面と前面の交わる稜線上に発光部４０（透過面、光拡散面）を設けるようにすると好ましい。本実施例では、複数のＬＥＤ４２を帯状の基板４１上に搭載し、その基板４１を取付アーム４５にネジ止め固定するようにした。取付アーム４５は、ネジ４６によってトップカバー１１の内側に固定されるが、この際、スペーサ４４、４７を用いることにより基板４１の取付位置、取付角度を容易に設定できる。ＬＥＤ４２による光の照射方向は斜め前方に向くようにすると好ましく、本実施例ではＬＥＤ４２の照射方向θが、水平面より４５度になるようにした。発光部４０は、筐体の上面と前面の交わる角部の稜線上に設けたので、発光範囲が水平方向から垂直方向に広がるように構成できた。ここで発光方向を上方のみとすると、遠心機とユーザの距離が離れるほど上面を視認しづらくなるという問題があり、筐体前面に発光部を設ける構成とすると発光方向が前方のみとなり上方向からの視認が困難になるという問題があるので、本実施例のように角部に配置して上方側からも前方側からも見えるように発光部４０を配置することにより、様々な方向から容易に視認できるように構成できた。尚、図４の断面図で見た際の発光部４０の前後方向幅をどの程度にするかは任意であるが、正面から遠心機を見た際に帯状に見えるような発光部４０とすると好ましい。また、発光部４０の形状を更に工夫して、光を任意の方向に拡散する拡散部を有した窓とすることにより、光源（ＬＥＤ４２）の点灯状況を任意の方向から見えるように構成することも可能である。拡散部としては、例えば樹脂製の発光部４０の表側又は裏側に断面形状が三角形のギザギザ状部分を形成し、プリズムの役割をさせて中から照射される光を屈折させるように構成すれば良い。

図５は図４の基板４１の上面図である。ここでは基板４１上に等間隔で１６個のＬＥＤ４２を配置した例を示しているが、複数個のＬＥＤを用いて、発光部４０の発光状態が点でなくて面発光状態となれば良いので、ＬＥＤ４２の個数は任意である。基板４１は、例えばプリント基板で構成でき、基板上には図示しない配線が形成されており、図示しないリード線によって後述するＬＥＤ駆動回路３５（図６参照）に接続される。ＬＥＤ４２はそれぞれの発光色を変更できるように構成すると好ましく、例えば市販されている“３色ＲＧＢカラーＬＥＤ”を用いることにより、任意の色にて発光させることができる。これらのＬＥＤ４２は、複数個のＬＥＤを同一形態にて発光させるように制御して表示するように構成すればＬＥＤドライバ（点灯駆動回路）を単純化できるが、数個ずつのＬＥＤ４２をグループ化し、グループごとにＬＥＤドライバを設けて異なる表示態様で点灯するように構成しても良い。さらには、各ＬＥＤごとにＬＥＤドライバを個別に準備して多彩な点灯形態を実現するようにしても良い。第１の実施例では複数のＬＥＤ４２に対して一つのＬＥＤドライバを準備して、それぞれにオンオフ、発光色、発光パターン、輝度等を一体に制御するように構成した。

次に図６を用いて本実施例に係る遠心機１の制御ブロック図を説明する。制御装置３０は内部にマイコン（マイクロコンピュータ）３１と、遠心機を動作させるためのプログラムや制御情報データを記憶しておくための不揮発性メモリ３４と、演算や一時的なデータを保持するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３と、タッチ式液晶ディスプレイである操作表示部８の入力制御及び出力制御を行う入出力制御回路３２と、ＬＥＤ４２を点灯させるためのＬＥＤ駆動回路３５と、モータ９を駆動するためのインバータで構成されたモータ駆動回路３６と、ロータを冷却するためのペルチェ素子（冷却装置）１８を駆動させための冷却装置駆動回路３７と、油回転真空ポンプ６と油拡散真空ポンプ７を駆動するための真空ポンプ駆動回路３８を有する。マイコン３１には、ロータ２の温度を測定するための温度センサ１３と、ドア５の開閉状態を検出するドアセンサ１６と、ロータ室３内の気圧を測定する真空センサ１２と、ロータ２の装着とその識別情報を認識するロータ識別センサ１４と、モータ９の回転を検出する回転センサ９ｃが接続され、その出力がマイコン３１に入力される。モータ駆動回路３６、冷却装置駆動回路３７、真空ポンプ駆動回路３８には、交流１００Ｖ又は交流２００Ｖ等の商用電源３９が供給され、マイコン３１によってモータ９、ペルチェ素子１８、油回転真空ポンプ６、油拡散真空ポンプ７への電源供給が制御され、それらの起動、停止、及び運転の制御が行われる。複数のＬＥＤ４２の点灯は、ＯＮ又はＯＦＦ、発光色、点滅パターン、明るさ等はマイコン３１がＬＥＤ駆動回路３５に制御信号を送信することによって制御される。このＬＥＤ４２の制御は、マイコン３１において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的に制御できるので、マイコン３１は遠心機１の運転状況に応じてＬＥＤ４２の発光形態を任意に変更することが可能である。

次に図７を用いて本発明の実施例に係る操作表示部８における表示例を説明する。この画面は、複数のプログラム運転を設定するための操作画面である。画面２００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、その画面中には、遠心分離機の運転条件である回転速度表示領域２０１、時間表示領域２０４、温度表示領域２０７が設けられる。これら領域の周囲には、現在のプログラム運転状態を表示するプログラム運転表示欄２５０、遠心分離動作の開始を指示するためのスタートボタン２２０、遠心分離動作の中断又はモータ９の回転停止を指示するためのストップボタン２２１が表示される。回転速度表示領域２０１の中央の大きな数字“０”は、ロータ２の現在の回転速度２０２を示し、下線部で区切られた下段（小さな文字）は設定回転速度２０３を示す。使用者が回転速度表示領域２０１の枠内を指でタッチすると、テンキー画面（図示せず）がポップアップ表示されるので、使用者はテンキーを操作することにより回転速度を設定できる。時間表示領域２０４の中央の大きな数字は、ロータ２を設定回転速度２０３で実際に運転された運転時間（経過時間）２０５であり、時、分の単位で表示される。運転時間２０５は、マイコン３１に含まれるタイマー機能を用いて自動的にカウントされ、表示される。下線部で区切られた下段（小さな文字）は、遠心分離を行う設定運転時間２０６である。温度表示領域２０７の中央の大きな文字は、現在のロータ室３の内部のロータ温度２０８であり、下線部の下段（小さな文字）が、遠心分離を行う際に保持すべきロータ２の設定温度２０９である。

ロータ表示領域２１０には設定されるロータ２の型番号が表示される。ＡＣＣＥＬ／ＤＥＣＥＬ表示欄２１１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、０〜５００ｒｐｍまでの加速時間を複数の選択肢の中から番号で選択することができ、減速モードは５００ｒｐｍ〜０までの減速時間を複数の選択肢の中から番号で選択あるいは、設定回転速度から自然減速させるかを選択するためのものである。画面２００の右上には、現在日時２１５が表示される。バキュームボタン２３０は、ロータ２の回転に先駆けてロータ室３の真空度を下げておく際に用いる真空ポンプ（６、７）の起動ボタンまたは、稼働中の真空ポンプ（６、７）を停止させてエアリークバルブ２６を稼働させるためのボタンである。

プログラム運転表示欄２５０は、図１２のプログラム０１のステップ１（Ｓ１）から２回目のプログラム０１のステップ２（Ｓ２）までを一連に設定するためと、設定された運転状況を表示するために設けられる表示欄である。この欄には、プログラム番号２５１、ステップ番号２５２、プログラムのおおよその残り時間を示す運転残時間２５３が表示され、右上にはプログラム運転表示欄２５０を閉じるためのアイコン２５４が表示される。ここで、プログラム番号２５１欄をタッチすると図８（１）の状態に表示が切り替わる。

図８は本発明の実施例に係るプログラム運転の設定手順を説明するための図である。図８（１）においてユーザはプログラム番号を設定する。ここでいうプログラム番号とは、図１２で説明した従来例で示した一連の動作（プログラム０１、停止、プログラム０２、停止、プログラム０１の複数の動作）を含むプログラムの識別番号であり、分離対象の検体をセットして、すべての遠心分離運転が終わって検体をロータ室３から取り出すまでの動作を含む。本実施例では、ロータ２の回転を止めて、エアリークバルブ２６を開くことによりロータ室３内を大気圧に戻してドア５の開閉を許可するステップを、プログラムのステップのひとつとして設定可能としたものである。ドア５の開閉を許可するステップ（ここでは、ロータの回転数０にして、ドアの開閉を許可するステップを「特定ステップ」と呼ぶものとする）では、ユーザがドア５を開閉して検体に試薬を追加する等の作業を行うが、制御装置３０からみるとドア５がいつ閉められて、いつ次のステップに移行して良いかがわからず、予め運転時間（所要時間）をプログラムしておくことが難しい。そこで本実施例ではそのようなロータ２の回転数がゼロ（又は所定の低速回転）であって、ドア５の開閉が許可される“特定ステップ”を一連のプログラム制御中に含めることができるように構成し、特定ステップでは運転時間を設定しない状況で登録できるように構成した。

図８（１）でユーザは入力欄１２１に作成するプログラムの識別のための番号（ここでは“１”）を入力する。ユーザが入力欄１２１をタッチすると、画面１２０の下半分にテンキー１２２が表示される。ここで所望の数字を（ここでは“１”）タッチした後にエンター１２３をタッチするか、閉じるアイコン１２４をタッチすると、図８（２）の画面に移行する。図８（２）はプログラム中の各ステップを定義するための入力画面である。各ステップには、タイトル欄１３１に表示されているように、ステップ番号に対応して「ロータの回転速度（ＳＰＥＥＤ）、ロータの設定温度（ＴＥＭＰ）、運転時間（ＴＩＭＥ）、加速モード（ＡＣＣＥＬ）、減速モード（ＤＥＣＥＬ）」を設定する。例えば、ユーザがステップ１の欄１３２ａをタッチすると図８（３）のような入力画面になり、ロータの回転速度（ＳＰＥＥＤ）、ロータの設定温度（ＴＥＭＰ）、運転時間（ＴＩＭＥ）の入力が可能となる。ここでは、スピード欄１４１、時間欄１４２、設定温度欄１４３のいずれかをタッチすると、画面１４０の下半分にテンキー１４４が表示される。ここで所望の数字をタッチした後にＯＫキー１４５をタッチするか、閉じるアイコン１４６をタッチすると、入力された数字が選択した欄（１４１〜１４３）内に入力される。尚、図８（３）では加速モード（ＡＣＣＥＬ）、減速モード（ＤＥＣＥＬ）の数字の入力部分が、テンキーに隠れて表示されていないが、これらはデフォルトで自動的に設定されるためである。但し、それらを個別に変更設定できるようにすると好ましい。図８（３）で入力が完了すると、図示しない完了アイコンを押すことにより図８（２）の画面に戻る。

図８（２）のステップ１、２が図１２のプログラム０１のステップ１、２に相当するものである。ステップ３は特定ステップであり、特定ステップにおいては、スピード欄１４１に“０”を、時間欄１４２に運転時間として“００：００”（又は未設定“−−：−−”のまま）を設定する。図８（３）にて設定時間（ＴＩＭＥ）を“００：００”と設定すると、図８（２）に戻ると“−−：−−”と表示されるので、ユーザはそれが特定ステップであることを識別できる。このように、本実施例ではプログラム化されるステップの一つとして、運転時間（ＴＩＭＥ）を未設定とした特定ステップを設けたことを特徴とする。特定ステップの実行時間は、前のステップが終了して、ユーザがスタートボタン２２０（図７参照）をタッチしてロータ２の回転が開始するまでとなるので、制御装置３０からみると固定時間ではなくてユーザの操作によって変動する可変時間となる。以上のように、（２）と（３）の画面を遷移させながら同様にしてステップ１〜８までをすべて入力する。（２）の表示画面からステップ６はステップ３と同様に設定時間を未設定とした特定ステップであることが理解できるであろう。尚、本実施例の遠心機では特定ステップにおいては、ドア５を開くことが前提とされているために、特定ステップが設定されたら、マイコン３１は特定ステップの実行の際にバキュームボタン２３０の操作を許可する。バキュームボタン２３０が操作されると真空ポンプ（６、７）が停止し、エアリークバルブ２６が開くことによりロータ室３内が大気圧に戻る。ロータ室３が大気圧に戻ることによりドア５は開閉できるようになる。

次に図９を用いて本実施例に係る遠心機１のプログラム運転中における操作表示部８に表示される画面２００を説明する。ここで表示される画面は、図７で説明した画面とほぼ同様であり、運転中であることから現在の回転速度２０２、実際に運転された運転時間（経過時間）２０５、現在のロータ温度２０８が表示される。この運転状況は、プログラム番号２５１が“１”、ステップ番号２５２が１番目であることを示し、図８（２）の欄１３２ａにて設定された運転条件が、設定回転速度２０３、設定運転時間２０６、設定温度２０９、ＡＣＣＥＬ／ＤＥＣＥＬ表示欄２１１に表示される。プログラム運転表示欄２５０には、運転のおおよその残り時間２５３が表示される。この時間は、ステップ３とステップ６でのユーザによる作業の時間が確定しないため、平均的な作業時間を用いた推定値を算出して表示する。ここで、ユーザがステップ番号２５２の表示された欄をタッチすると図１０のプログラム運転の進捗表示画面３００の表示に切り替わる。

図１０は本発明の実施例に係るプログラム運転の進捗表示画面３００を示す図である。ここでは図１０の表示画面の上側３／４の領域の表示が変更されたものであり、この変更される部分に、プログラミングされたロータの回転状況と経過時間の関係がわかるグラフが表示欄３０１内に表示される。表示欄３０１内には、回転速度カーブ３０５と、プログラムされたステップがＳ１〜Ｓ８として表示され、現在進行中の位置を示すインジケータ（ここでは矢印３０９）が表示される。矢印３０９は時間の進捗に伴い右方向に移動するように表示される。また、運転が完了した部分はハッチング３１０にて強調表示され、回転速度カーブ３０５と横軸の交差点（つまりロータ２の回転速度が０になる部分）には、到達予想時間３０７ａ、３０７ｂが表示される。ここでは、ステップ１の開始時間３０６は、７：００（実時間）である。また、ステップ２（Ｓ２）が終了する時間（９：２０）は、ほぼ正確な予測時間であり、ステップ５（Ｓ５）が終了する時間（１３：４５）は特定ステップ３の作業時間が５分と仮定された上での予測値である。全体の終了時間３０８は、特定ステップ３、６の作業時間がそれぞれ５分と仮定された上での予測値（推定時間）である。終了時間３０８は特定ステップ３、６におけるユーザの作業により大きく異なり、例えば特定ステップの到来時間の際にユーザが他の作業中であった場合等に作業が遅れることがありうるので、特定ステップ３において次のステップ４の運転を開始させるべくスタートボタン２２０が押されたら、時間（３０７ｂ）および終了時間（３０８）を再計算し、再計算後の到達予想時間を表示させる。このように画面３００では、プログラム運転の全体の状況がビジュアルに表示されるので作業者は全体の流れと、現在どのあたりを実行中であるかを容易に知ることができる。

さらに本実施例では、表示欄３２０に次の特定ステップ（Ｓ３）でユーザがおこなう作業内容（「比重液Ｂを６ｍｌ加え、静かに混和する」）が表示される。このように特定ステップ３（Ｓ３）の到達予想時間３０７ａと表示欄３２０の表示によってユーザは、いつ、どんな特定作業を行えば良いのかを容易に認識することができるので大変使いやすい遠心機を実現できた。同様にして、現在進行中の位置が、ステップ４（Ｓ４）〜ステップ５（Ｓ５）の時は、表示欄３２０にステップ６にて実行する内容の説明文を表示するようにすれば、作業者は特定作業における作業内容を画面３００にて確認してから作業に移ることができる。尚、表示欄３２０に表示される説明文は、図８（２）の設定画面にて、ステップ３、６として特定ステップとして指定した場合（ロータの回転０で時間設定を空欄にした場合）に付随して入力できるように構成しておけば良い。このようにしてステップ１，２の実行が終了すると、現在進行中の位置（矢印３０９）がステップ２の終了位置を示す位置に移動し（時刻９：３０付近）、ロータ２の回転が停止する。この際、ユーザはドア５を開けるべくバキュームボタン２３０をタッチすると図１１にてログイン画面３３０が表示される。なお、特定ステップ（Ｓ３、Ｓ６）で遠心機の管理（たとえば、あらかじめ決まられている条件や、ステップ２の終了からドアが開けられるまでの時間や、ステップ３に掛かった時間、ロータ室の温度や真空度の状態などや、ロータに加わった振動など）の情報をＲＡＭ３３に記憶することで履歴を残すことができ、従来ユーザが記録できなかったことが、本発明では、記録することができるので、ステップ（Ｓ３、Ｓ６）の状態も含めた検証を含めた一連の試験条件（プロトコール）を、再現できるようになるので、再現性の良い試験が何度もできるようになった。

図１１は本発明の実施例に係るログイン画面を説明するための図である。（１）は遠心機１に登録されたユーザのリストである。ここではユーザが４人しか設定されていないが、さらに多くのユーザが登録される場合はページ切替えアイコン３３６ａ、３３６ｂを選択して表示を切り替えることにより多数のユーザの登録が可能である。各ユーザ３３１〜３３４にはユーザネームとアクセスレベルが設定されている。遠心機１を操作しているユーザはこのリスト中から該当のものを選ぶと（２）の画面に遷移する。（２）では、暗証番号入力欄３４１とテンキー３４２が表示される。ユーザは設定されている暗証番号（パスワード）をテンキーから入力し、エンターキー３４３を押すとマイコン３１は入力された暗証番号が一致するかどうかを判定し、一致したら真空ポンプ（６、７）を停止するとともにエアリークバルブ２６を解放して減圧されているロータ室３を大気圧に戻すことによりドア５が開閉可能となる。尚、真空ポンプを用いない遠心機の場合は、ドア５にロック機構を設けて、暗証番号を入力して一致したらロックを解除してドア５を開閉可能なように構成しても良い。本実施例では特定ステップの実行の際にユーザに必ず再ログインをさせるように構成したので、特定ステップの実行した時間（開始時刻がログイン時、終了時刻がスタートボタン２２０のタッチ時）とその操作者を確実に記録することができる。尚、図１１によるログインを要求しないように設定することも可能である。その場合は、ユーザがバキュームボタン２３０をタッチすることで直ちに真空ポンプ６、７が停止させて、エアリークバルブ２６を開くように制御する。但し、特定ステップではない通常ステップの実行中においては、ユーザがバキュームボタン２３０をタッチしても何も反応しないように構成する。作業者が特定ステップでの処理（作業）が完了するとロータ２に蓋をしてからドア５を閉じてスタートボタン２２０をタッチする。この際、マイコン３１はドア５が確実に閉められているかをドアセンサ１６の出力によりチェックし、ドア５が閉じられている場合にのみ次のステップの実行を開始する。ドア５が閉じられていない場合には、アラーム音等による警告に加えて「ドアを閉じてからスタートボタンを押してください」とのメッセージを操作表示部８に表示する。

以上のようにして遠心機１のプログラム運転の全ステップが正常に終了した際には、操作表示部８に「全工程終了」メッセージを表示・点滅させると共に発光部４０を特定の色で点灯または点滅させる。この際に合わせてメロディーを鳴らす等の音響的な注意喚起を行うようにしてもよい。

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、上述の実施例では特定ステップにおいて運転時間を設定しないように構成したが、制限時間（例えば１０分）や仮の設定時間を設けておいて、特定ステップから次ステップへの移行のトリガを通常ステップの場合は設定時間経過とし、特定ステップの場合はスタートボタン２２０の押下とドアの閉鎖でスタートするように制御すれば良い。この場合は、制限時間や仮の設定時間を用いることにより特定ステップの到達予想時間や終了予想時間をより精度良く算出できる。

１ 遠心機 ２ ロータ
２ａ 孔 ３ ロータ室
４ ボウル ５ ドア
５ａ レバー ６ 油回転真空ポンプ
７ 油拡散真空ポンプ ８ 操作表示部
９ モータ ９ａ シャフトケース
９ｂ 嵌合部 ９ｃ 回転センサ
１０ 筐体本体部 １１ トップカバー
１１ａ 開口部 １２ 真空センサ
１３ 温度センサ １４ ロータ識別センサ
１５ ドア収納部 １６ ドアセンサ
１８ ペルチェ素子（冷却装置）
２１、２２ 真空配管 ２３ オイルミストトラップ
２６ エアリークバルブ ２８ 弾性部材
２９ スイッチ部 ３０ 制御装置
３１ マイコン ３２ 入出力制御回路
３３ ＲＡＭ ３４ 不揮発性メモリ
３５ ＬＥＤ駆動回路 ３６ モータ駆動回路
３７ 冷却装置駆動回路 ３８ 真空ポンプ駆動回路
３９ 商用電源 ４０ 発光部
４１ 基板 ４２ ＬＥＤ
４４、４７ スペーサ ４５ 取付アーム
４６ ネジ １２０ 画面
１２１ 入力欄 １２２ テンキー
１２３ エンターキー １２４ 閉じるアイコン
１３１ タイトル欄 １３２ａ 運転条件入力欄
１４０ 画面 １４１ スピード欄
１４２ 時間欄 １４３ 設定温度欄
１４４ テンキー １４５ ＯＫキー
１４６ 閉じるアイコン ２００ 画面
２０１ 回転速度表示領域 ２０２ 回転速度
２０３ 設定回転速度 ２０４ 時間表示領域
２０５ 運転時間 ２０６ 設定運転時間
２０７ 温度表示領域 ２０８ ロータ温度
２０９ 設定温度 ２１０ ロータ表示領域
２１１ ＡＣＣＥＬ／ＤＥＣＥＬ表示欄
２１２ ユーザアイコン ２１５ 現在日時
２２０ スタートボタン ２２１ ストップボタン
２３０ バキュームボタン ２５０ プログラム運転表示欄
２５１ プログラム番号 ２５２ ステップ番号
２５３ 運転残時間 ２５４ アイコン
３００ 進捗表示画面 ３０１ 表示欄
３０５ 回転速度カーブ ３０６ 開始時間
３０７ａ、３０７ｂ 到達予想時間 ３０８ 終了時間
３０９ 運転の現在位置 ３１０ ハッチング
３２０ 表示欄（次の特定ステップの作業内容）
３３０ ログイン画面 ３３１ ユーザ
３３６ａ アイコン ３４１ 暗証番号入力欄
３４２ テンキー ３４３ エンターキー

Claims (10)

1. ロータと、前記ロータを収納するロータ室と、前記ロータを回転駆動するモータと、前記ロータ室の開口部を閉鎖するドアと、運転条件の入力を行う入力部と、運転状況の表示を行う表示部と、前記モータの回転を制御する制御部を備えた遠心機において、
   前記制御部は複数のステップに渡る運転条件にて前記ロータを回転させるプログラム運転が可能なように構成され、
   一つの前記プログラム運転中の前記ロータを回転させる複数のステップの間に、前記ロータの回転を止めて前記ドアの開閉を許可する特定ステップを設定可能とし、
   前記特定ステップでは運転時間を設定せずに、前記入力部においてユーザによる運転再開指示を受けたら次のステップに移行して前記プログラム運転を継続することを特徴とする遠心機。
2. 前記特定ステップを除く前記ステップのそれぞれに遠心分離の運転時間が設定され、
   前記特定ステップでは運転時間が設定されないことを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
3. 前記ドアの開閉状態を検出するセンサを設け、
   前記制御部は前記運転再開指示を受けた際に前記センサの出力から前記ドアの開閉状態を確認し、前記ドアが閉じている場合に前記次のステップの実行を開始することを特徴とする請求項２に記載の遠心機。
4. 前記制御部は前記表示部に前記ステップの実行状況を表示し、
   前記特定ステップの実行時にはユーザが行うべき操作の説明を前記表示部に表示することを特徴とする請求項２又は３に記載の遠心機。
5. 前記ロータ室を減圧する真空ポンプを有し、前記特定ステップにおいてユーザによる前記ロータ室の減圧操作を許可す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。
6. 前記表示部において、横軸に時間軸、縦軸にロータの回転数のグラフを表示し、運転が完了した部分を識別可能なように表示することを特徴とする請求項５に記載の遠心機。
7. 前記制御部は、前記特定ステップを含む全ステップの実行が完了する終了時間を予測し、
   前記終了時間を運転中に前記表示部に表示することを特徴とする請求項６に記載の遠心機。
8. 前記制御部は運転中に、終了した特定ステップに要した実時間を反映させて前記終了時間を更新して前記表示部に表示することを特徴とする請求項７に記載の遠心機。
9. 前記制御部は前記プログラム運転中に、現在進行中のステップよりも後に実行される前記特定ステップの開始時間を前記表示部に表示することを特徴とする請求項８に記載の遠心機。
10. 前記制御部は、前記特定ステップへの移行時に前記ドアを開閉するユーザのログインを要求し、ログインしたユーザの情報を記憶装置に記録することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の遠心機。
    

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