(57)【要約】【課題】  本発明は、遠心分離機が運転中に供給電源が遮断された場合においても、試料に加わる所望の総遠心力が正常運転時と同等になるように制御することを課題とする。【解決手段】  試料を収容するロータと、該ロータの回転を検出する回転検出器と、前記ロータを回転駆動する駆動装置と、運転条件を入力及び表示する操作部と、該操作部から入力された情報に基づき前記駆動装置を回転駆動する制御部と、を備えた遠心分離機において、商用交流電源からの供給電源の遮断を検出する停電検知回路と、一定の周波数を出力するクロックと、前記回転検出器の信号からロータの回転速度を算出する回転速度算出手段と、前記ロータの回転速度などの運転実績データを格納するメモリと、前記回転検出器へ電源を供給し、且つ前記クロックと前記回転速度算出手段へ電源供給するバッテリを有するレコーダを設けることにより解決できる。【選択図】図１
2010058090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容するロータと、該ロータの回転を検出する回転検出器と、前記ロータを回転駆動する駆動装置と、運転条件を入力及び表示する操作部と、該操作部から入力された情報に基づき前記駆動装置を回転駆動する制御部と、を備えた遠心分離機において、
商用交流電源からの供給電源の遮断を検出する停電検知回路と、一定の周波数を出力するクロックと、前記回転検出器の信号からロータの回転速度を算出する回転速度算出手段と、前記ロータの回転速度などの運転実績データを格納するメモリと、前記回転検出器へ電源を供給し、且つ前記クロックと前記回転速度算出手段と前記メモリへ電源供給するバッテリを有するレコーダを設けたことを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
電源の供給及び遮断を検出する前記停電検知回路の信号により、停電から通電復帰するまでの間、前記回転速度算出手段より算出された前記ロータの回転速度を、一定時間毎に前記メモリに記憶することを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記停電検知回路の信号により、停電から通電復帰するまでの間、前記回転速度算出手段より算出された前記ロータの回転速度の２乗値を時間積分した値を前記メモリに記憶することを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記メモリには、揮発性メモリと不揮発性メモリを有し、前記レコーダは前記停電検出回路が電源遮断を検出した場合には、前記揮発性メモリと前記不揮発性メモリに同一の情報を記憶させ、商用電源からの電源供給が開始されると、前記揮発性メモリと前記不揮発性メモリに記憶されている、情報を比較することを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心分離機が運転中に商用交流電源から電力供給が遮断された場合においても、試料に加わる所望の遠心加速度の積算値が正常運転時と同一または、同等になるように制御する遠心分離機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分離すべき試料をロータに収容してロータを高速で回転させ、遠心力を利用して試料を遠心分離する遠心分離機において、高速回転の運転中で停電などが発生した場合、ロータを回転駆動するモータへの電力供給が遮断されるため、ロータは自然減速して所望の運転が得られなくなり、試料の遠心分離が不完全となってしまう。
【０００３】
上記したように運転中に停電が発生した場合は、停電中も補助用電池にて動作する時計機能を用い、停電発生直前の時刻と通電再開時刻及び停電時間を記憶してオペレータに知らせる運転情報提供技術がある。また通電再開後、停電時間に合わせて運転時間を延長して運転を継続する記載が、例えば下記特許文献１に示されている。
【０００４】
また、電源が遮断された場合、遠心分離機の運転情報や運転来歴情報などを不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に書き込む際、電源監視装置により電源遮断の判別を行い、ソレノイドやＤＣファンなどの直流駆動装置を停止させて直流電源の電圧低下を遅延させ、不揮発性メモリに書き込む動作時間を確保し、書き込み動作を確実に行えるようにした技術が、例えば下記特許文献２に示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２６８５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２２２８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２で開示された技術により、商用交流電源の遮断を電源監視装置の電源遮断信号で認識し、上記特許文献１で開示された技術にて、補助用電池にて動作する時計で停電発生直前の時刻と通電再開時刻をメモリに記憶するので、オペレータは容易に停電時間を認識でき、運転再開時の遠心時間の設定が容易となる。また、停電時間に合わせて運転時間を延長して自動的に運転を再開することも可能である。
【０００７】
このように、単に停電時間分を時間延長する場合、停電時にロータが自然減速している時も通電復帰に所定の回転数まで加速する時も、回転中は常に試料に遠心加速度がかかっているため、過剰な遠心加速度積算値（g×sec）になってしまうという場合がある。特に、血液などの遠心分離においては、遠心加速度の時間積分値である総遠心加速度積算値（g×sec）で遠心分離条件を管理することがあるため、条件を満足しない場合などは貴重な血液試料を廃棄せねばならないといった問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、停電などの影響で遠心分離機に商用交流電源からの電力供給が途絶えてしまった場合でも、通電復帰時には遠心加速度積算値（g×sec）の遠心分離条件を満足できるような遠心分離運転を可能とした遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を解決するため、試料を収容するロータと、該ロータの回転を検出する回転検出器と、前記ロータを回転駆動する駆動装置と、運転条件を入力及び表示する操作部と、該操作部から入力された情報に基づき前記駆動装置を回転駆動する制御部と、を備えた遠心分離機において、商用交流電源からの供給電源の遮断を検出する停電検知回路と、一定の周波数を出力するクロックと、前記回転検出器の信号からロータの回転速度を算出する回転速度算出手段と、前記ロータの回転速度などの運転実績データを格納するメモリと、前記回転検出器へ電源を供給し、且つ前記クロックと前記回転速度算出手段と前記メモリへ電源供給するバッテリを有するレコーダを設け、商用電源からの供給及び遮断を検出する停電検知回路の停電信号より、停電から通電復帰するまでの間、回転速度算出手段より算出されたロータの回転速度を一定時間毎にメモリに記憶して回転速度カーブを保存することにより達成される。
【００１０】
また、電源の供給及び遮断を検出する停電検知回路の停電信号より、停電から通電復帰するまでの間、回転速度算出手段より算出されたロータの回転速度の２乗値を時間積分した値をメモリに記憶することにより達成される。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至請求項２記載の発明によれば、試料の遠心分離途中で停電などが発生して駆動装置より回転力が与えられなくなって自然減速する場合においても、停電中でもバッテリで動作し、ロータの回転速度を一定時間毎にメモリに記憶して回転速度カーブを保存するレコーダを設けたので、通電復帰後、自然減速で試料に加わった遠心加速度積算値（g×sec）を求めることが可能となるため、周知の技術で記憶できる停電直前まで運転した遠心加速度積算値（g×sec）と、上記した停電中の遠心加速度積算値（g×sec）から、残りの必要な遠心加速度積算値（g×sec）を算出することができ、試料に加わる所望の総遠心加速度積算値（g×sec）が正常運転時と同等となるように継続運転することができる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明によれば、停電から通電復帰するまでの間、回転速度算出手段より算出されたロータの回転速度の２乗値を時間積分し、その値をメモリに記憶するようにしたので、請求項２記載にあるようなロータの回転速度カーブの保存をしなくても、通電復帰時には自然減速で試料に加わった遠心加速度積算値（g×sec）を求めることができる。そのため、上記と同様に所望の総遠心加速度積算値（g×sec）が正常運転時と同等となるように継続運転することができ、然も回転速度カーブを保存する必要がないため、メモリ容量を小さくすることができる。
【００１３】
また、請求項４記載の発明によれば、商用交流電源からの電力供給が遮断されている間に、不揮発性メモリ（第一のメモリ）と揮発性メモリ（第二のメモリ）に同一の情報（データ）を記憶させておき、不揮発性メモリと揮発性メモリの情報（データ）を比較することで、バッテリーからの電力供給がストップしてしまったことが分かり、商用交流電源からの電力供給が遮断されている間に記憶してい情報（データ）の信頼を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
図１は本発明に係る遠心分離機の制御ブロック図、図２は供給電源の遮断を検出する停電検知回路図、図３は遠心分離運転時の回転速度Ｎのカーブと、回転速度Ｎを２乗した値の積算カーブを示した一例であり、（ａ）は正常時のカーブを示し、（ｂ）は停電が発生した後、通電復帰した時のカーブを示したものである。また、図４は停電発生から通電復帰まで回転速度Ｎを1秒間毎にメモリに記憶するフローチャート、図５は回転速度Ｎの２乗値を積算するフローチャートである。
【００１６】
図１に示されるように、遠心分離機１は、遠心分離すべき試料を収容するロータ２の回転を検出する回転検出器３と、ロータ２を回転駆動する駆動装置４と、遠心分離すべき試料の運転条件を入力及び表示する操作部５と、この操作部５から入力された情報に基づき駆動装置４を回転駆動する制御部６を備えており、遠心分離機１は商用交流電源１３で動作し、制御部６は停電検知回路１９を有している。
【００１７】
回転検出器３は、例えばロータ２底部に取り付けた永久磁石を検出するホールＩＣなどであり、ロータ２が１回転すると１パルスの矩形波が出力される。また、回転検出器３はエンコーダとフォトカプラの組み合わせやロータ２底部に設けた凹凸を検出する近接センサの組み合わせなどであっても良い。
【００１８】
レコーダ７は、前記回転検出器３の回転信号からロータ２の回転速度を算出する回転速度算出手段８と、一定の周波数のパルスを出力するクロック９と、前記回転速度算出手段８にて得られた回転速度などのデータを記憶するメモリ１０（ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリ（第一のメモリ））を備え、回転速度算出手段８は演算プログラムを内蔵した所謂ワンチップマイコンが好適であり、送受信バッファ１１を介して制御部６とデータ通信を行う。また、パソコンなどの外部機器２０を接続して回転速度などのデータを送信することも可能としている。
【００１９】
更に、上記したレコーダ７と回転検出器３はバッテリ１２より電源ＶＢが供給されているので、停電時でも動作可能としており、レコーダ７は停電発生日時及び通電復帰日時情報をメモリ１０に記憶することができる。なお、バッテリ１２は図示していないスイッチング電源などの電源装置の出力電圧Ｖより電流の逆流防止ダイオードを介して充電される。
【００２０】
更に、バッテリ１２より供給される電源ＶＢで動作するレコーダ７は、前記した停電信号で商用交流電源１３の供給が停止されたのを検出すると、前記したようにロータ２の回転を監視して回転速度Ｎを記憶する。若しくは回転速度Ｎの２乗値の時間積分値をメモリ１０に記憶する。通電復帰後は、制御部６が回転速度Ｎを読み出して回転速度Ｎの２乗値の時間積分値を計算する。または制御部６が回転速度Ｎの２乗値の時間積分値を読取る。
【００２１】
図２は停電検知回路の一例であり、通電時は制御部６側に設けられているＣＰＵ１５からＨｉレベル信号を出力し、インバータＩＣ１６を介してフォトカプラ１４をオンさせる。具体的には電圧Ｖから電流制限抵抗１７を介してフォトカプラ１４のＬＥＤに電流を流して発光させ、２次側トランジスタをオンさせる。レコーダ７側に設けたプルアップ抵抗１８はバッテリ１２から供給される電源ＶＢより、停電信号をプルアップする。この回路構成により、停電信号は通電時がＬｏレベル信号、停電時がＨｉレベル信号となる。
【００２２】
上記した停電信号は、前記回転速度算出手段８のワンチップマイコンへ接続されており、回転速度算出手段８は、停電信号がＬｏレベル信号のときは通電状態と、Ｈｉレベル信号のときは停電状態と判別できる。
【００２３】
予め、制御部６より日時情報を得られる回転速度算出手段８は、日時計測する機能いわゆる時計を有しており、停電が発生した日時と通電が復帰した日時をメモリ１０に記憶できるようになっている。
【００２４】
上記したレコーダ７の動作について図４に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ０１において、回転速度算出手段８は停電が発生したか否かを判断し、停電を検出すると、停電発生日時をメモリ１０に記憶する（ステップＳ０２）。次に、回転速度算出手段８はクロック９にてロータ２の回転速度Ｎを算出する。例えばロータ２が１回転する時間を計測してロータ２の回転速度Ｎを求めても良く、エンコーダの場合は一定時間の間、ロータ２の回転角度から回転速度Ｎを求めても良い。回転速度Ｎを算出するとメモリ１０に記憶する（ステップＳ０３）。続いて、ロータ２の回転速度Ｎを順次求めてメモリ１０に保存していくが、保存周期としては遠心加速度積算値（g×sec）を算出する際の積分演算を簡単な演算とするため、周期は１秒が好ましい。処理段階Ｓ０４にて1秒経過か否か判断し、もし１秒経過していない場合は、ステップＳ０５にて通電が復帰したか否かを判断する。1秒経過している場合は、再びステップＳ０３を実行して回転速度Ｎをメモリ１０に記憶する。上記したステップＳ０３〜Ｓ０５を通電が復帰するまで実行するので、停電時の自然減速カーブの回転速度データがメモリ１０に蓄積保存される。
【００２５】
図４には示していないが、回転速度Ｎ＝０min-1（ロータの回転が停止）のときにはメモリ１０へ記憶した後、次回以降の演算において回転速度Ｎ＝０のときは記憶をしないようにしても構わない。更には、今回検出した回転速度を、メモリ１０に記憶されている前回の回転速度との勾配を算出して、なだらかに傾斜している場合は、今回検出した回転速度をメモリ１０に記憶すると共に、商用交流電源１３からの電力供給が遮断されている間のロータ２の回転速度検出が正常に行なわれていると判断し、ロータ２の回転速度が０min-1になった場合は、メモリ１０に正常に検出できたことを記憶できるようにしても良い。または、算出された勾配が急激に変化している場合は、正常に検出されなかったと、メモリ１０に記憶させ、商用交流電源１３からの電力供給が復帰したときに、正常に検出できたのか、または、出来なかったかを、操作部５に表示させるようにしても良い。
【００２６】
更に、通電が復帰すると、ステップＳ０６にて通電が復帰した日時情報をメモリ１０に記憶する。
【００２７】
制御部６は、操作部５から入力された使用ロータ２の許容最高回転数などのロータ情報と一緒に遠心分離すべく試料の回転半径rなどの情報を予め不図示のＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶させておく。なお、不図示のＲＯＭは、バッテリ１２に接続されている訳ではなく、商用交流電源１３に接続されている、不図示の電源装置から電力を得て動作する。
遠心加速度は、回転半径rと、回転速度から遠心加速度を次式より求めることができる。
【００２８】
遠心加速度＝1118×ｒ×Ｎ2×10-8 
ｒ：回転半径(cm)    Ｎ：回転速度(min-1)
試料に加わった遠心力は遠心加速度の時間積分した値であり、いわゆる遠心加速度積算値（g×sec）と称している。
【００２９】
制御部６は、送受信バッファ１１を経由して、停電発生日時及び自然減速の回転速度及び通電復帰日時などの情報を読み取ることができる。図５のフローチャートに示してあるように、制御部６は、ステップＳ１０で記憶した回転速度Ｎを読み出して、その回転速度Ｎの２乗値を演算し（ステップＳ１１）、そのＮ２乗値の総和を求める処理、いわゆる積算を実行する（ステップＳ１２）。具体的には、前回演算した積算値に今回求めた回転速度Ｎの２乗値を加算する。これらのステップＳ１０〜Ｓ１２を回転速度Ｎのデータが終了するまで繰返し演算する（ステップＳ１３）。これにより、回転速度Ｎの２乗値の時間積分値が得られ、前記した計算式より、停電発生後から通電復帰するまでの遠心加速度積算値（g×sec）を求めることができる。
【００３０】
上記した実施形態では、停電発生直後から通電が復帰するまでの間、レコーダ７に回転速度Ｎを記憶させて、制御部６が順次その回転速度Ｎを読み出して遠心加速度積算値（g×sec）を算出する方法について説明した。他の実施形態として、レコーダ７の回転速度算出手段８であるワンチップマイコンのソフトウェアを図６に示すようなフローチャートにして、1秒サイクルで演算するステップＳ０３の後にステップＳ１１とステップＳ１３を実行させることで、回転速度Ｎの速度カーブを記憶させなくても、回転速度Ｎの２乗値を時間積分した値を記憶保存することができる。制御部６はその回転速度Ｎの２乗値の時間積分値を読み出すことで、遠心加速度積算値（g×sec）を算出することができ、この場合はメモリ１０の容量を小さくすることが可能で、レコーダ７を安価にすることができる。
【００３１】
図３（ａ）の上側は遠心時の所望の回転速度カーブ（台形カーブ）で、下側は回転速度Ｎの２乗値の1秒間毎に加算した積算カーブを示したもので、停電がなく正常に運転したときのカーブである。
【００３２】
図３（ｂ）に停電が発生して再開運転したときの回転速度カーブ（上側）と、その時の回転速度Ｎの２乗値を1秒間毎に加算した積算カーブ（下側）を示す。制御部６は、予め入力された遠心運転条件から運転終了時の回転速度Ｎ2積算値を求めることができ、運転再開後は、試料に加わる所望の遠心加速度積算値（g×sec）になるように、残りの回転速度Ｎ2値の積算値が正常減速カーブに要する回転速度Ｎ2積算分を差し引いた値になった時に減速するように遠心分離機の運転を制御すれば良い。
【００３３】
上記した演算はオペレータの操作を必要としないので、通電復帰後、自動的に遠心運転を継続するように動作しても良い。その時は、停電発生情報や通電復帰運転などのメッセージを操作部５より表示する。
【００３４】
上記したように、遠心分離途中で停電などが発生して遠心分離が途絶えてしまった場合においても、バッテリ１２で駆動するレコーダ７を設けたので、停電復帰時において継続運転する場合であっても、試料に加わる所望の総遠心力が正常運転時と同等となるように遠心分離動作することができる。
【００３５】
上記の説明において、便宜上、レコーダ７は停電発生後から演算を実行するように説明したが、通電中においても常時演算を行うようにしても、通電中と停電中を認識できるので、上記と同様の効果を奏し得ることは容易に理解できる。また、外部機器２０へ回転速度などのデータを送信することにより、遠心運転の記録及び管理をすることができる。
【００３６】
ところで、ロータ２が停電などで最高回転速度から自然減速して停止するまでに、９０分以上の時間がかかる場合もあるため、バッテリ１２は少なくともその時間以上の駆動能力が必要となる。バッテリ１２の容量は回路の消費電力から必要な容量を算出し選定すれば良い。バッテリ１２の駆動時間は充電状態に左右されるので、回転速度算出手段８が通電中の充電時間を計測することでバッテリ１２の充電状態を正確に把握することができる。または、バッテリ１２の電圧を読み取ることでも充電状態を把握することは可能である。例えば、バッテリ１２の充電が不十分な時に停電が発生した場合に備えて、図７のフローチャートに示すように停電発生日時や、回転速度等のデータなど、メモリ１０内に記憶させた内容と同じデータを不図示のＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリに保存し（ステップ２０）、通電復帰時にはステップ２１にて停電発生日時情報や、回転速度等のデータがＥＥＰＲＯＭに記憶した日時とメモリ１０に記憶させたデータが一致しているかを照合して、不一致の場合は操作部５にアラームを表示し（ステップ２２）、オペレータに報知する。
ＥＥＰＲＯＭは、バッテリ１２に接続されおり、商用交流電源１３からの電力供給が遮断されても動作させることが出来る。
なおＥＥＰＲＯＭは、通常記憶させられる回数に限度があるため最低限、停電発生日時情報のみを記憶させておき、通電復帰時にメモリ１０（第一のメモリ）とＥＥＰＲＯＭ（第二のメモリ）に記憶させた停電発生日時情報が一致しているか比較するようにしても良い。
この手法により、レコーダ７に記憶させた回転速度、または回転速度の２乗値の時間積分値などのデータの信頼性を持たせることができる。
【００３７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る遠心分離機の制御ブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る停電検知回路図。
【図３】本発明の実施形態に係る遠心分離運転時の回転速度Ｎのカーブと、回転速度Ｎを２乗した値の積算カーブを示した図。
【図４】停電発生から通電復帰まで回転速度Ｎを1秒間毎にメモリに記憶するフローチャート。
【図５】回転速度Ｎを順次読み出して回転速度Ｎの２乗値を積算するフローチャート。
【図６】回転速度Ｎを算出して回転速度Ｎの２乗値を積算するフローチャート。
【図７】レコーダに記憶させたデータの信頼性を判断するフローチャート。
【符号の説明】
【００３９】
１：遠心分離機      ２：ロータ      ３：回転検出器      ４：駆動装置      
５：操作部      ６：制御部      ７：レコーダ      ８：回転速度算出手段      
９：クロック      １０：メモリ      １１：送受信バッファ      １２：バッテリ      
１３：商用交流電源      １４：フォトカプラ      １５：ＣＰＵ      
１６：インバータＩＣ      １７：電流制限抵抗      １８：プルアップ抵抗      
１９：停電検知回路      
【図１】
2010058090.tif 000003
【図２】
2010058090.tif 000004
【図３】
2010058090.tif 000005
【図４】
2010058090.tif 000006
【図５】
2010058090.tif 000007
【図６】
2010058090.tif 000008
【図７】
2010058090.tif 000009