(57)【要約】【課題】種類が判別できないロータを使用して運転する場合であっても、適正な温度補正制御を行うことによって試料の凍結や活性の喪失等の不具合の発生を防ぐことができる遠心分離機を提供すること。【解決手段】ロータ１３と、該ロータ１３に設けられたロータ識別子２と、該ロータ識別子２を検出するためのロータ判別器（ロータ判別手段）３と、モータと、回転信号発生器（回転検出手段）１６と、回転室１２内の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）２３と、冷却機２４と、新たにロータを追加登録する機能を有し、温度補正値を用いて温度制御を行う遠心分離機において、追加登録されたロータ１３を用いて運転する場合であって、前記ロータ判別器３にてロータ１３にロータ識別子２が無いと判別された場合には、一定の回転数域での加速時間を計測し、計測された加速時間をパラメータとして回転数に対して求められた温度補正値を用いて温度制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収納してこれを遠心分離するロータと、該ロータに設けられたロータ識別子と、該ロータ識別子を検出するためのロータ判別手段と、ロータを回転室内で回転駆動するモータと、該モータの回転を検出する回転検出手段と、前記回転室内の温度を検出する温度検出手段と、検出された温度等を表示する表示手段と、回転室内を冷却する冷却機と、新たにロータを追加登録する機能を有し、ロータの種類と回転数に応じた温度補正値を用いて温度制御を行う遠心分離機において、
追加登録されたロータを用いて運転する場合であって、前記ロータ判別手段にてロータに前記ロータ識別子が無いと判別された場合には、一定の回転数域での加速時間を計測し、計測された加速時間をパラメータとして回転数に対して求められた温度補正値を用いて温度制御を行うようにしたことを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記温度補正値が一定値を超えると前記表示手段に警告を表示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】
加速時間計測時に設定回転数での温度補正値を算出し、その算出された温度補正値が一定値を超えると前記表示手段に警告を表示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】
前記一定値は、最大ロータに対する温度補正値の上限値であることを特徴とする請求項２又は３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、医学、薬学、農学等の分野において試料の分離に使用される遠心分離機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の遠心分離機は、試料を収容したロータを高速で回転させて試料を遠心分離するものであって、分離すべき試料に合わせてユーザーによって決定された回転数や運転時間（分離時間）、制御温度等の所謂分離条件に従って運転される。
【０００３】
ところで、ロータ温度をユーザーの要求に合わせて制御する場合、高級な機種では、ロータの回転に伴う摩擦熱の発生を抑えるためにロータを真空中で回転させ、回転室の温度を赤外線センサ等を用いて測定して高精度の制御と表示を行っている。
【０００４】
一方、低価格機では、ロータを大気中で回転させ、回転室の温度をサーミスタ等を用いて測定して制御と表示を行っている。
【０００５】
ロータの摩擦による発熱量は、ロータの形状や回転速度によって違うため、サーミスタ等によって測定される温度と実際のロータ温度との間に差が生じる。このため、古い装置では、ユーザーが希望する温度で制御を行うために、ユーザーが予め補正した温度を制御値として入力して運転を行っていた。
【０００６】
又、近年では、操作の煩わしさからマイクロコンピュータ等を用いてロータの種類（試料容量の違いによりロータのサイズに違いがある）や回転速度に応じて予め温度制御補正値を記憶しておく方法が一般化している。
【０００７】
そして、ロータの種類による温度制御補正を適正に行うため、ロータ判別機構によってロータを判別し、或は使用ロータを運転前に選択することによって、ロータの種類と回転数検出機構によって検出された回転数を用いて温度補正を行って高い制御精度を維持する提案がなされている（特許文献１参照）。
【０００８】
ところで、運転対象ロータは基本的には製品の発売時点で同時に発売しているものであって、ロータ判別機構によって種類が判別可能なロータである。
【０００９】
他方、既にメーカーにおいて生産を中止しているロータをユーザーが所有している場合があり、このような場合にユーザーの要求でそのロータを用いた運転を可能とすることがある。斯かる場合にユーザーの要求を満たすために、操作・表示部より使用ロータを追加登録し、新たに使用するロータを用いて装置を運転可能とする提案がなされている（特許文献２参照）。このように操作・表示部より使用ロータを追加登録する場合は、温度補正に関する情報も入力する。メーカーが生産を中止したロータの中には、ロータ判別機構にて種類を判別することができないロータがあり、このような場合には、ユーザーは運転前にロータが追加登録したロータであることを操作・表示部から入力してから運転を行う。
【特許文献１】特開２００３−０１０７３５号公報
【特許文献２】特開２００１−１０４８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ロータ判別機構によって使用ロータの判別が可能である場合や使用ロータが特定される場合には、適切な温度補正を行うことができるが、ユーザーが所有している旧タイプロータを追加登録して運転する場合であって、しかも、ロータの種類の判別ができない場合は、ユーザーが選択する情報が全てとなる。
【００１１】
このような場合にユーザーが使用ロータを間違えて選択すると、温度補正制御が適正になされず、ロータの回転に伴う摩擦熱はロータのサイズによって異なるために、場合によっては試料が凍結したり、活性を失う等の不具合が発生する可能性がある。
【００１２】
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、種類が判別できないロータを使用して運転する場合であっても、適正な温度補正制御を行うことによって試料の凍結や活性の喪失等の不具合の発生を防ぐことができる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】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、試料を収納してこれを遠心分離するロータと、該ロータに設けられたロータ識別子と、該ロータ識別子を検出するためのロータ判別手段と、ロータを回転室内で回転駆動するモータと、該モータの回転を検出する回転検出手段と、前記回転室内の温度を検出する温度検出手段と、検出された温度等を表示する表示手段と、回転室内を冷却する冷却機と、新たにロータを追加登録する機能を有し、ロータの種類と回転数に応じた温度補正値を用いて温度制御を行う遠心分離機において、
追加登録されたロータを用いて運転する場合であって、前記ロータ判別手段にてロータに前記識別子が無いと判別された場合には、一定の回転数域での加速時間を計測し、計測された加速時間をパラメータとして回転数に対して求められた温度補正値を用いて温度制御を行うようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記温度補正値が一定値を超えると前記表示手段に警告を表示することを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、加速時間計測時に設定回転数での温度補正値を算出し、その算出された温度補正値が一定値を超えると前記表示手段に警告を表示することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記一定値は、最大ロータに対する温度補正値の上限値であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、運転に供されるロータが追加登録ロータであって、且つ、その種別が判別できない場合には、そのロータの加速時間を計測することによって該ロータのサイズ（重量）を判断し、加速時間をパラメータとして回転数に対する温度補正値を求め、この温度補正値に基づいて、温度検出手段によって検出された温度を補正して温度制御を行うようにしたため、適正な温度制御がなされ、試料が凍結したり活性を失う等の不具合の発生を防ぐことができる。
【００１８】
請求項２〜４記載の発明によれば、加速時間に基づいて求められた温度補正値が一定値（最大ロータに対する温度補正値の上限値）を超えている場合及び設定回転数における温度補正値が一定値以上である場合には、計測した加速時間が適正でないことも考えられるとして、表示手段に警告を表示し、ユーザーに適正な処理を促すようにしたため、試料の損傷等を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
先ず、本発明に係る遠心分離機の概略構成を図１に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る遠心分離機の縦断面図であり、その筐体１１の内部には、上面が開口するドラム状のチャンバ６が収納され、その下方には駆動装置１５と制御装置１及び冷却機２４が配置されている。又、筐体１１の上部には操作・表示部１７が設けられている。そして、チャンバ６内には、ドア１８によって開閉される回転室１２が形成されており、ドア１８の開閉はドアスイッチ２５によって検知され、その検知信号は、前記制御装置１の信号処理部４へと送信される。
【００２２】
前記駆動装置１５は、駆動源としての不図示のモータを含んで構成されており、モータから垂直上方へ延出するドライブシャフト７は、前記チャンバ６の底部中央を貫通して前記回転室１２内に臨み、その上端には円錐台状のロータ１３が着脱可能に取り付けられている。そして、ロータ１３内には、試料を収容した複数の試験管１４（図１には１つのみ図示）が周方向に等角度ピッチで斜めに収納されている。又、ロータ１３の底部には、ロータ毎に異なる位置や数で構成された穴や磁石から成るロータ識別子２が組み込まれている。
【００２３】
又、前記操作・表示部１７には、スタートスイッチ１９、ストップスイッチ２０、表示手段である運転状態表示部２１、テンキー部２２等が設けられている。
【００２４】
更に、駆動装置１５の下部には、前記ロータ１３の回転数を検出するための回転検出手段である回転信号発生器１６が設けられており、この回転信号発生器１６から出力される回転信号は、前記制御装置１の信号処理部４へと入力される。すると、信号処理部４は、回転信号を処理してロータ１３の回転数を算出するとともに、その回転数を操作・表示部１７の運転状態表示部２１に表示する。尚、回転信号発生器１６は、回転数に対応した電圧を出力する発電素子や回転数に応じたパルスを発生して出力するパルス発生器で構成されている。そして、制御装置１の信号処理部４では、発電素子からの電圧信号に基づいて回転数を算出し、或はパルス発生器からのパルス数をカウントすることによって回転数を算出する。
【００２５】
又、チャンバ６内の底部には、前記回転室１２内の温度を検出するための温度検出手段であるサーミスタ等の温度センサ２３と、前記ロータ識別子２を検出しその検出信号（ロータ識別信号）を前記制御装置１の信号処理部４へと出力するためのロータ判別手段であるロータ判別器３が設けられている。尚、温度センサ２３からの検出信号も制御装置１の信号処理部４へと送信され、信号処理部４は、検出信号を処理して回転室１２内の温度を算出するとともに、その温度を装置・表示部１７の運転状態表示部２１に表示する。
【００２６】
ここで、検出及び制御系の構成を図２にブロック図にて示すが、同図に示すように、制御装置１には記憶手段としてのメモリ５が内蔵されている。
【００２７】
以上の構成を有する遠心分離機の運転に際しては、ユーザーは、操作・表示部１７のテンキー部２２を操作して試料に合った回転数や運転時間（分離時間）、制御温度等の分離条件を入力した後、スタートスイッチ１９をＯＮする。
【００２８】
すると、駆動装置１５の不図示のモータが駆動され、該モータによってロータ１３がチャンバ６内の回転室１２で回転駆動され、このロータ１３内に収納された試験管１４内の試料が遠心分離されるが、このときに使用されるロータ１３の種別は、ロータ識別子２をロータ判別器３で検出し制御装置１の信号処理部４に入力されるロータ判別信号によって判別され、ロータ１３の回転数は、回転信号発生器１６から制御装置１の信号処理部４に入力される回転信号に基づいて算出され、回転室１２内の温度は、温度センサ２３から制御装置１の信号処理部４に入力される計測信号に基づいて算出され、制御装置１は、算出された回転数と温度がユーザーによって予め設定された値に等しくなるよう駆動装置１５と冷却機２４をフィードバック制御する。
【００２９】
ところで、本実施の形態に係る遠心分離機は、真空設備を備えておらず、回転室１２内は大気状態のまま維持され、その内部でロータ１３が回転駆動されるため、ロータ１３の回転に伴う摩擦熱が発生する。このロータ１３の空気との摩擦による発熱量は、ロータ１３の形状・サイズ（重量）や回転数によって違うため、温度センサ２３によって検出される温度とロータ１３の実際の温度との間に差が生じる。このため、形状やサイズ（重量）の異なる各種ロータ毎に回転数に対する温度補正値を予めメモリ５に記憶しておき、ロータ識別子２とロータ判別器３によってロータ１３の種別（形式）を判別し、判別されたロータ１３の種別（形式）に対して予め設定された温度補正値を用いて冷却機２４の駆動を制御してロータ１３の温度（回転室１２内の温度）をフィードバック制御している。
【００３０】
又、現在販売されていない旧ロータを用いて運転を行う場合には、そのロータの種別とそれに対する温度補正値を操作・表示部１７より追加登録することが可能であって、追加登録されたロータを使用して運転する場合においても、ロータ識別子２とロータ判別器３によってロータの種別（形式）が判別され、判別されたロータの種別（形式）に対して予め登録された温度補正値を用いて温度制御が行われる。
【００３１】
ところで、メーカーが生産を中止したロータの中には、ロータ識別子２を備えておらずロータ判別器３ではロータの種類を判別することができないものがあり、このようなロータを使用する場合には、ユーザーは運転前にロータの種別を操作・表示部１７から入力してから運転を行う。
【００３２】
ところが、ユーザーが使用ロータを間違えて選択すると、温度補正制御が適正になされず、ロータの回転に伴う摩擦熱はロータのサイズによって異なるために、場合によっては試料が凍結したり、活性を失う等の不具合が発生する可能性がある。
【００３３】
そこで、本実施の形態では、追加登録されたロータを用いて運転する場合であって、該ロータの種類が判別できない場合には、一定の回転数域での加速時間を計測し、計測された加速時間をパラメータとして回転数に対して求められた温度補正値を用いて温度制御を行うようにした。
【００３４】
ここで、一定の回転数域での加速時間の計測要領を図３及び図４に基づいて説明する。尚、図３は加速時間の計測手順を示すフローチャート、図４はロータの形式（大型、小型）をパラメータとして回転数の時間変化を示す図である。
【００３５】
図４に示すように、加速時間を計測する回転数域として回転数Ａ−Ｂの区間が設定されており、加速時間の計測に際しては、先ず、設定回転数がＢ以上か否かが判断される（ステップＳ３１）。設定回転数がＢ以上である場合（ステップＳ３１での判断結果がＹＥＳである場合）には、使用するロータが判別できない追加ロータであるか否かが判断され（ステップＳ３２）、使用するロータが判別できない追加ロータである場合（ステップＳ３２での判断結果がＹＥＳである場合）には、加速中であるか否かが判断される（ステップＳ３３）。尚、加速中であるか否かの判断は、ロータの回転数の時間的変化によって判断され、回転数が時間と共に増加している場合には加速中であると判断される。又、ロータの設定回転数がＢを超えていない場合（ステップＳ３１での判断結果がＮＯである場合）、ロータが判別できない追加登録ロータ以外のものである場合（ステップＳ３２での判断結果がＮＯである場合）及びロータの回転が加速中でない場合（ステップＳ３３での判断結果がＮＯである場合）には、何れも加速時間の計測はなされず制御処理は終了する（ステップＳ３７）。
【００３６】
ロータの回転が加速中である場合（ステップＳ３３での判断結果がＹＥＳである場合）には、ロータの回転数は図４に示すＡ−Ｂの区間にあるか否かが判断され（ステップＳ３４）、ロータの回転数がＡ−Ｂの区間にある場合（ステップＳ３４での判断結果がＹＥＳである場合）には、加速時間が計測され（ステップＳ３５）、この計測は回転数がＢを超えるまでなされ、回転数がＢを超えた時点で加速時間の計測が終了し、加速時間が制御装置１のメモリ５に記憶され（ステップＳ３６）、制御処理が終了する（ステップＳ３７）。
【００３７】
ところで、加速時間はロータの容量（重量、つまりは慣性力）に依存し、大型で容量（重量）が大きなロータほど、加速時間は長くなる。図４に小型のロータと大型のロータの加速特性を示すが、これらのロータに対して計測される加速時間はそれぞれｔ１，ｔ２にて示され、大型のロータの加速時間ｔ２は小型のロータの加速時間ｔ１よりも長くなる（ｔ２＞ｔ１）。
【００３８】
以上のように、本実施の形態では、運転に供されるロータが追加登録ロータであって、且つ、その種別が判別できない場合には、そのロータの加速時間を計測することによって該ロータのサイズ（重量）を判断するようにしている。
【００３９】
そして、本実施の形態では、図６に示すように、加速時間をパラメータとして回転数に対する温度補正値を求め、この温度補正値に基づいて、温度センサ２３によって検出された温度を補正して温度制御を行うようにしている。
【００４０】
図６に大型（容量大）のロータと小型（容量小）のロータの回転数に対する温度補正カーブを示すが、大型のロータは風損による発熱量が大きく、又、外周部に発生する応力も大きくなるため、運転可能な回転数は低く、回転数に対する温度補正値は大きくなる。これに対して、小型のロータは風損による発熱量が小さく、又、外周部に発生する応力も小さいため、運転可能な回転数が高く、回転数に対する温度補正値は小さくなる。尚、実際の温度制御においては、ロータの温度は温度センサ２３によって計測された温度から温度補正値をマイナスした温度として算出されるが、停止状態を含む低速回転時においては、試料の凍結等を防ぐために温度補正値はマイナスに設定されており、ロータの温度は温度センサ２３によって計測された温度に温度補正値をプラスして算出される。
【００４１】
而して、本実施の形態では、図６に示すように、最大容量（重量）のロータ（以下、「最大ロータ」と称する）に対する温度補正値の上限値Ｃを最大補正値とし、それ以上の値の温度補正は不要であり、又、補正値として上限値Ｃを超える値が算出された場合には、計測した加速時間が適切ではないことが考えられるため、操作・表示部１７の運転状態表示部２１に警告を表示するようにしている。
【００４２】
次に、温度補正処理手順を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４３】
温度補正処理に際しては、先ず、使用されるロータが判別できない追加登録ロータであるか否かが判断され（ステップＳ５１）、種別が判断できるロータである場合（ステップＳ５１での判断結果がＮＯである場合）には、判別されたロータでの補正値を採用して温度制御がなされる（ステップＳ５２）。
【００４４】
他方、ロータが判別できない追加登録ロータである場合（ステップＳ５１での判断結果がＹＥＳである場合）には、加速時間の計測が終了したか否かが判断され（ステップＳ５３）、加速時間の計測が終了していない場合（ステップＳ５３の判断結果がＮＯである場合）には、ユーザーが選択したロータの補正値を採用して温度制御を行う（ステップＳ５４）。
【００４５】
加速時間の計測が終了している場合（ステップＳ５３での判断結果がＹＥＳである場合）には、図６に示す温度補正データに基づいて加速時間と回転数から温度補正値を求め（ステップＳ５５）、その求められた温度補正値が最大ロータの補正値の上限値Ｃを超えているか否かを判断する（ステップＳ５６）。
【００４６】
求められた温度補正値が上限値Ｃを超えていない場合（ステップＳ５６での判断結果がＮＯである場合）には、次に、加速時間の計測中に求められた設定回転数における温度補正値が上限値Ｃを超えているか否かが判断され（ステップＳ５７）、超えていない場合（ステップＳ５７での判断結果がＮＯである場合）には、加速時間による温度補正値から算出した設定回転数での補正値を採用して温度補正を行う（ステップＳ５８）。
【００４７】
他方、求められた温度補正値が上限値Ｃを超えている場合（ステップＳ５６での判断結果がＹＥＳである場合）及び設定回転数における温度補正値が上限値Ｃ以上である場合（ステップＳ５７での判断結果がＹＥＳである場合）には、操作・表示部１７の運転状態表示部２１に警告を表示するとともに、回転数を現状の値に維持し加速時間から算出した補正値を採用し（ステップＳ５９）、処理を終了する（ステップＳ６０）。
【００４８】
以上のように、本実施の形態においては、運転に供されるロータ１３が追加登録ロータであって、且つ、その種別が判別できない場合には、そのロータ１３の加速時間を計測することによって該ロータ１３のサイズ（重量）を判断し、加速時間をパラメータとして回転数に対する温度補正値を求め、この温度補正値に基づいて、温度センサ２３によって計測された温度を補正して温度制御を行うようにしたため、適正な温度制御がなされ、試料が凍結したり活性を失う等の不具合の発生を防ぐことができる。
【００４９】
又、加速時間に基づいて求められた温度補正値が上限値Ｃを超えている場合及び設定回転数における温度補正値が上限値Ｃ以上である場合には、計測した加速時間が適切でないことも考えられるものとして、操作・表示部１７の運転状態表示部２１に警告を表示し、ユーザーに適正な処理を促すようにしたため、試料の損傷等を防ぐことができる。
【００５０】
尚、加速時間から温度補正値を求める方法としては、加速時間を数パターンに分類し、温度補正値をそれぞれに合わせた数パターンで変更したり、加速時間の変化量に応じて温度補正値を細分化して変更する方法を採用することができる。
【００５１】
又、設定回転数が低くて加速時間の測定が不可能である場合には、温度補正値の違いが小さいため、ユーザーが選択したロータ情報に基づいて処理することが可能であり、その設定回転数での運転を継続した状態で警告のみを発することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、メーカーで製造を中止している旧ロータを使用する場合であって、そのロータの種別が判別できないような場合にも、適正な温度制御を行って試料を初期の分離条件に従って分離することができる遠心分離機として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る遠心分離機の縦断面図である。
【図２】本発明に係る遠心分離機の検出及び制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る遠心分離機における加速時間の計測手順を示すフローチャートである。
【図４】ロータの形式（大型、小型）をパラメータとして回転数の時間変化を示す図である。
【図５】本発明に係る遠心分離機における温度補正処理手順を示すフローチャートである。
【図６】回転数に対する温度補正値を加速時間をパラメータとして示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１      制御装置
２      ロータ識別子
３      ロータ判別器（ロータ判別手段）
４      信号処理部
５      メモリ
６      チャンバ
７      ドライブシャフト
１１    筐体
１２    回転室
１３    ロータ
１４    試験管
１５    駆動装置
１６    回転信号発生器（回転検出手段）
１７    操作・表示部
１８    ドア
１９    スタートスイッチ
２０    ストップスイッチ
２１    運転状態表示部（表示手段）
２２    テンキー部
２３    温度センサ（温度検出手段）
２４    冷却機
２５    ドアスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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