(57)【要約】【課題】遠心機において、試料をロータに設置する前のロータの予備的な温度調整を短時間で行う。【解決手段】急速温度制御モードにおいて、設定温度が２３℃であることに対応し、目標となる温度である内部設定温度は２５℃とされている。ここでは温度上昇の速度を最大に維持するため、冷凍機２０６は常時オフとされる。また、ロータは、これを高速で回転駆動することによって、熱源として用いられる。このため、図４においては、処理開始時から実測温度は単調に増加した後に、短時間で内部設定温度である２５℃に達し、この時点でロータが停止する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容した状態で回転するロータと、
前記ロータを冷却する冷却機構と、
前記ロータの温度を測定する温度センサと、
前記ロータの温度を制御する制御部と、
を具備する遠心機であって、
前記制御部は、
前記ロータを回転させた状態で、前記温度センサで計測された温度である実測温度とユーザにより入力された設定温度とを一致させるように、前記実測温度と前記設定温度との差に基づいて前記冷却機構を制御することで前記ロータの温度を調整する通常モードと、前記設定温度とは別に前記制御部に設定される内部設定温度と前記実測温度とを一致させるように前記ロータを加熱又は冷却し、前記実測温度が前記内部設定温度に達した際に前記加熱又は冷却を停止して前記ロータの温度を調整する急速温度制御モードと、
を選択可能であって、
前記急速温度制御モードを開始してから前記実測温度が前記内部設定温度に達するまでの到達時間が、前記通常モードを開始してから前記実測温度が前記設定温度に達するまでの到達時間よりも短いことを特徴とする遠心機。
【請求項２】
前記制御部は、
前記急速温度制御モードにおいて、前記ロータを加熱又は冷却する際に前記ロータを回転させ、前記急速温度制御モードが終了すると前記ロータを停止させることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
【請求項３】
前記制御部は、前記急速温度制御モードにおいて、
前記実測温度が前記内部設定温度よりも低い場合には、前記冷却機構を駆動せずに前記ロータを回転駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心機。
【請求項４】
前記制御部は、前記急速温度制御モードにおいて、
前記実測温度が前記内部設定温度よりも低い場合に、前記実測温度が前記内部設定温度に達するまで前記ロータを一定の回転速度である加熱時回転速度で駆動することを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
【請求項５】
前記ロータとして、複数の種類のうちの１種が選択して使用され、前記制御部は、前記ロータの種類に応じて前記加熱時回転速度を設定することを特徴とする請求項４に記載の遠心機。
【請求項６】
前記制御部は、前記急速温度制御モードにおいて、
前記実測温度が前記内部設定温度よりも高い場合には、前記実測温度が前記内部設定温度に達するまで前記冷却機構を一定条件で駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心機。
【請求項７】
前記制御部は、前記急速温度制御モードにおいて、
前記実測温度が前記内部設定温度よりも高い場合に、前記実測温度が前記内部設定温度に達するまで前記ロータを一定の回転速度である冷却時回転速度で駆動することを特徴とする請求項６に記載の遠心機。
【請求項８】
前記ロータとして、複数の種類のうちの１種が選択して使用され、前記制御部は、前記ロータの種類に応じて前記冷却時回転速度を設定することを特徴とする請求項７に記載の遠心機。
【請求項９】
前記制御部は、
前記通常モードにおいては、前記実測温度が前記設定温度に達するまでに前記冷却機構の出力を変動させる制御を２回以上行い、
前記急速温度制御モードにおいては、前記実測温度が前記内部設定温度に達するまでに、前記冷却機構の出力を変動させる制御を行わない、又は１回のみ行う、ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の遠心機。
【請求項１０】
前記制御部において、
前記急速温度制御モードは、ユーザによる前記急速温度制御モード設定の入力があり、かつ前記実測温度と前記内部設定温度との温度差の絶対値が予め定められた閾値を超える場合に設定されることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の遠心機。
【請求項１１】
前記ロータとして、複数の種類のうちの１種が選択して使用され、前記制御部において、前記内部設定温度は、前記ロータの種類に応じて設定されることを特徴とする請求項４または７に記載の遠心機。
【請求項１２】
前記ロータとして、複数の種類のうちの１種が選択して使用され、前記制御部において、前記急速温度制御モードを開始して前記ロータを加熱又は冷却する時間が、前記ロータの種類に応じて設定されることを特徴とする請求項４または７に記載の遠心機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を高速で回転させると共に、その温度が制御されるロータを具備する遠心機に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速回転時の遠心力によって密度の異なる物質を分離あるいは分析するために、遠心機（遠心分離機)が用いられている。遠心機においては、試料が封入されたチューブが高速で回転する金属製のロータに装着され、ロータが例えば１５００００ｒｐｍ程度の高速で回転する。ロータとしては、チューブの形態やチューブ内の試料に印加する遠心加速度の状況に応じて、様々な種類のものが用いられ、適宜選択されて使用される。
【０００３】
また、ロータを特に高速で回転させる場合には、ロータとその周囲の大気（雰囲気）との間の摩擦によって、ロータが発熱する。このため、安定した条件下で遠心分離処理を行うためには、回転時のロータを冷却することが好ましい。また、遠心分離処理の温度を予め設定された温度下で行うことが必要となる場合もある。このため、ロータの温度は制御可能とされ、この温度は使用者（ユーザ）によって設定される。こうした構成の遠心機について、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
この構成においては、高速で回転するロータ自身の温度を測定することは困難であるため、実際にはロータが収容されるロータ室内におけるロータの近傍の箇所の温度が測定される。温度の制御のためには、一般的には、測定された温度と設定温度との差に基づくＰＩＤ制御によってヒーターによる加熱と冷凍機による冷却が交互に繰り返されることによって、最終的に実際の温度が設定温度付近で安定するような制御が行われる。これに対して、特許文献１に記載の遠心機においては、ロータが空気中で高速回転する際の空気との摩擦によって発熱するため、加熱のためのヒーターは設けられない。遠心分離処理時においてはロータの回転速度は設定された値に保たれ、冷凍機のオン・オフの制御のみによって、温度制御が行われる。
【０００５】
一方、特許文献１に記載の遠心機においては、ロータに試料（チューブ）を装着する前に、予めロータの温度を処理時の温度（設定温度）に近づけておくための予熱運転を行うこともできる。予熱運転においては、冷凍機は常時オフとされ、試料がセットされない状態のロータを回転させ、測定された温度と設定温度との差に基づいてロータの回転速度をＰＩＤ制御することによって、温度制御が行われる。予熱運転は、例えば処理対象の試料の準備を行っている間に行うことができるため、予熱運転を行うことによって、作業を効率的に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような予熱運転を用いることによって、作業を効率的に行うことができるものの、実際には予熱運転にも長時間を要する場合が多く、この時間を短縮することが望まれた。このため、例えば、予熱運転における設定温度を処理時の設定温度よりも高めに設定した上で制御（ＰＩＤ制御）を行うことによって、温度の上昇速度を速めて設定温度に到達させた上で、温度制御をオフするような操作が使用者によって行われる場合もあった。しかしながら、このような場合には、予熱運転時と実際の処理時とで設定温度を変えることが必要になり、誤った設定温度でその後の処理を行うことがあった。
【０００８】
また、ロータを加熱する場合だけでなく、設定温度が室温よりも低い場合には、逆に、ロータを冷却する必要がある。この場合には、前記の例とは逆に、予めロータを冷却する予冷運転が行われるが、この予冷運転の時間を短縮することも望まれた。
【０００９】
すなわち、ロータの温度が制御される遠心機において、試料をロータに設置する前のロータの予備的な温度調整を短時間で行うことが望まれた。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記の問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の遠心機は、試料を収容した状態で回転するロータと、前記ロータを冷却する冷却機構と、前記ロータの温度を測定する温度センサと、前記ロータの温度を制御する制御部と、を具備する遠心機であって、前記制御部は、前記ロータを回転させた状態で、前記温度センサで計測された温度である実測温度とユーザにより入力された設定温度とを一致させるように、前記実測温度と前記設定温度との差に基づいて前記冷却機構を制御することで前記ロータの温度を調整する通常モードと、前記設定温度とは別に前記制御部に設定される内部設定温度と前記実測温度とを一致させるように前記ロータを加熱又は冷却し、前記実測温度が前記内部設定温度に達した際に前記加熱又は冷却を停止して前記ロータの温度を調整する急速温度制御モードと、を選択可能であって、前記急速温度制御モードを開始してから前記実測温度が前記内部設定温度に達するまでの到達時間が、前記通常モードを開始してから前記実測温度が前記設定温度に達するまでの到達時間よりも短いことを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記急速温度制御モードにおいて、前記ロータを加熱又は冷却する際に前記ロータを回転させ、前記急速温度制御モードが終了すると前記ロータを停止させることを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記急速温度制御モードにおいて、前記実測温度が前記内部設定温度よりも低い場合には、前記冷却機構を駆動せずに前記ロータを回転駆動することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記急速温度制御モードにおいて、前記実測温度が前記内部設定温度よりも低い場合に、前記実測温度が前記内部設定温度に達するまで前記ロータを一定の回転速度である加熱時回転速度で駆動することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記ロータとして、複数の種類のうちの１種が選択して使用され、前記制御部は、前記ロータの種類に応じて前記加熱時回転速度を設定することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記急速温度制御モードにおいて、前記実測温度が前記内部設定温度よりも高い場合には、前記実測温度が前記内部設定温度に達するまで前記冷却機構を一定条件で駆動することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記急速温度制御モードにおいて、前記実測温度が前記内部設定温度よりも高い場合に、前記実測温度が前記内部設定温度に達するまで前記ロータを一定の回転速度である冷却時回転速度で駆動することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記ロータとして、複数の種類のうちの１種が選択して使用され、前記制御部は、前記ロータの種類に応じて前記冷却時回転速度を設定することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記通常モードにおいては、前記実測温度が前記設定温度に達するまでに前記冷却機構の出力を変動させる制御を２回以上行い、前記急速温度制御モードにおいては、前記実測温度が前記内部設定温度に達するまでに、前記冷却機構の出力を変動させる制御を行わない、又は１回のみ行う、ことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記制御部において、前記急速温度制御モードは、ユーザによる前記急速温度制御モード設定の入力があり、かつ前記実測温度と前記内部設定温度との温度差の絶対値が予め定められた閾値を超える場合に設定されることを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記ロータとして、複数の種類のうちの１種が選択して使用され、前記制御部において、前記内部設定温度は、前記ロータの種類に応じて設定されることを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記ロータとして、複数の種類のうちの１種が選択して使用され、前記制御部において、前記急速温度制御モードを開始して前記ロータを加熱又は冷却する時間が、前記ロータの種類に応じて設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以上のように構成されているので、遠心機において、試料をロータに設置する前のロータの予備的な温度調整を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態となる遠心機の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態となる遠心機の通常モードにおける加熱を行う場合のロータの回転と温度制御の動作の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態となる遠心機の通常モードにおける冷却を行う場合のロータの回転と温度制御の動作の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態となる遠心機の急速温度制御モードにおける加熱を行う場合のロータの回転と温度制御の動作の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態となる遠心機の急速温度制御モードにおける冷却を行う場合のロータの回転と温度制御の動作の一例を示す図である。
【図６】通常モードにおける温度制御の動作の一例のフローチャートである。
【図７】急速温度制御モードにおける温度制御の動作の一例のフローチャートである。
【図８】急速温度制御モードを行う際の操作パネルの表示の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る遠心機について説明する。図１は、この遠心機２００の全体の構成を模式的に示す図である。図１において、ロータ２０１はロータ室２０２中において、その下側に設けられたモータ２０３の回転軸２０３Ａによって回転する。ロータ室２０２の周囲には、冷凍配管２０４が巻回され、その周囲に断熱層２０５が装着される。冷凍配管２０４の中には、冷凍機２０６によって冷却された冷媒が流される。冷凍機（冷却機構）２０６においては、例えば、コンプレッサによって冷媒の圧縮・凝縮を繰り返す冷凍サイクルを繰り返すことによって冷媒が冷却され、かつこの冷媒を冷凍配管２０４に流すことができる。これによって、ロータ室２０２、あるいはその中のロータ２０１やこれに装着されたチューブ（試料）の温度が制御される。このため、冷凍機２０６においては、コンプレッサの駆動速度（回転速度）に応じて冷却の度合いを調整することができ、この回転速度が高い場合にロータ２０１（ロータ室２０２）は強く冷却される。
【００１５】
モータ２０３や冷凍機２０６を制御する制御部２０７は、ロータ室２０２、モータ２０３、冷凍機２０６等と伴に、フレーム（筐体）２０８中に設けられている。制御部２０７（遠心機２００全体）の操作は、フレーム２０８に固定された操作パネル２０９を使用者が操作することによって行われる。また、遠心室２０２の上部は、開閉可能なドア２１０によって封止される。
【００１６】
また、ロータ室２０２の内部におけるロータ２０１の近傍には温度センサ２１１が設けられており、この温度センサの出力は制御部２０７に入力する。高速で回転するロータ２０１自身の温度を直接測定することは困難であるために、ここでは、ロータ室２０２において温度センサ２１１によって計測された箇所における温度がロータ２０１の温度（実測温度）であると推定される。すなわち、温度センサ２１１は間接的にロータ２０１の温度を測定する。
【００１７】
使用者は、操作パネル２０９を介して、遠心分離処理を行う際のロータ２０１の温度（設定温度）等を入力することができる。遠心分離処理時においては、制御部２０７は、この設定温度を認識し、実測温度が設定温度となるようにロータ室２０２（ロータ２０１）の温度の制御を行う。この際には、実測温度と設定温度との差や実測温度の変化率に基づいたＰＩＤ制御を行うことにより、実測温度を設定温度に漸近させて維持することができる。一方、この遠心機２００においては、実際にロータ２０１内に試料を設置してから遠心分離処理を行う前に、試料が設置されないロータ２０１の温度を予備的に調整するための制御も行われる。どちらの制御においても、制御部２０７は冷凍機２０６における回転速度を調整する。また、一般的に、温度制御においては、加熱のためのヒーター（加熱機構）と冷却のための冷却機構が共に用いられることによって、加熱と冷却の度合いが調整されるが、ここでは、加熱のためのヒーターは設けられず、ロータ２０１の回転に際しての発熱が加熱機構として用いられる。このため、上記の温度制御において、モータ２０３の回転速度を調整することもできる。
【００１８】
以下に、制御部２０７による上記の温度制御の動作について説明する。まず、実測温度と設定温度との差に基づいた精密な制御（ＰＩＤ制御等）を行う場合（通常モード）の動作について説明する。通常モードは、実際に試料に対して遠心分離処理を行う際に設定される。ここでは、この動作の開始時における実測温度が設定温度から大きく乖離している場合について説明する。まず、処理開始時の実測温度が設定温度よりも低かった場合における制御の一例を、経過時間を横軸、実測温度、ロータ２０１の回転速度、冷凍機２０６の回転速度を縦軸として図２に示す。ここでは、制御開始時の実測温度が５℃、設定温度が２５℃であるものとする。
【００１９】
この場合においては、加熱が主となるために、冷凍機２０６は温度が十分に上昇するまで用いられない（冷凍機２０６の回転速度が零とされる）。また、ロータ２０１の回転速度は、遠心分離処理のための回転速度（高速）とされ、温度制御とは無関係に設定される。この場合には、動作開始時のロータ２０１の温度は設定温度から大きく乖離しているため、冷凍機２０６の制御は複数段階に分けて行われる。
【００２０】
まず、図２に示されるように、制御の開始時から３００ｓｅｃ程度経過時まで（実測温度が１７℃程度となるまで）は、ロータ２０１の回転によって発熱量が大きくなり、実測温度は単調に上昇する。ただし、加熱前におけるロータ２０１の温度は設定温度から大きく乖離していたために、この時点ではロータ２０１内の実際の温度分布は一様ではない。また、この温度上昇率が持続すると実測温度が設定温度となってからのオーバーシュートが大きくなりすぎるために、制御部２０７は、ここで一旦冷凍機２０６をオンする。この際、ロータ２０１からの大きな発熱量に対応するために、冷凍機２０６の回転速度も高く設定され、冷却能力が高い状態とされる。ただし、これによって実測温度が下降して実測温度が設定温度からの乖離が再び大きくなった場合は、制御部２０７は、冷凍機２０６の回転速度を徐々に低下させ、オフする。
【００２１】
その後、実測温度が再び上昇し図２における冷凍機切替温度（２２℃）を超える程度の時間が経過すると、この時点ではロータ２０１内の実際の温度分布も一様となる。このため、この後は、冷凍機２０６のオン・オフを細かく繰り返し、設定温度とこれよりも３℃低い冷凍機切替温度との間に実測温度が収まるような制御が行われる。冷凍機２０６を継続してオンとして機能させることのできる時間には下限があり、かつ、冷凍機２０６が実際に機能するまでにはタイムラグがあるため、ここでは、この下限時間で回転速度を一定の低回転とした状態を実測温度に応じて細かく繰り返すことによって、実測温度を設定温度近くに維持する動作が行われる。図２においては、冷凍機切替温度である２２℃となると、冷凍機２０６をこのように短時間オンする動作が行われ、実測温度が低下する。その後、冷凍機２０６がオフとなり実測温度が再び上昇して再び冷凍機切替温度となると、冷凍機２０６を短時間オンする動作が再び行われる。この動作は、遠心分離処理が終了する（ロータ２０１の回転速度を低下させる）まで繰り返され、この間において、実測温度は設定温度に漸近して維持される。
【００２２】
この制御においては、制御部２０７は、実測温度と設定温度との差や実測温度の温度上昇率、温度低下率等に基づいて、上記のように冷凍機２０６の制御を行う。
【００２３】
次に、処理開始時の実測温度が設定温度よりも高かった場合における制御の一例を、上記と同様に図３に示す。ここでは、制御開始時の実測温度が２５℃、設定温度が４℃であるものとする。
【００２４】
この場合においては、冷却が主となるために、冷凍機２０６は、制御開始から温度が十分に下降するまでは設定された最大出力（最大回転速度）で用いられる。また、前記と同様に、ロータ２０１の回転速度は、遠心分離処理のための回転速度として温度制御とは無関係に設定される。この場合、図３に示されるように、制御の開始時から３００ｓｅｃ程度経過時まで（実測温度が５℃程度となるまで）は、ロータ２０１の回転による発熱よりも冷凍機２０６による冷却による効果が大きくなり、実測温度は単調に低下する。この温度低下率が持続すると実測温度が設定温度となってからのアンダーシュートが大きくなるために、制御部２０７は、ここで冷凍機２０６の回転速度を大きく低下させることによって、温度低下率を低下させ、その後は実測温度と設定温度の差や実測温度の温度低下率等に基づいて、冷凍機２０６の回転速度は微調整される。その後、実測温度が設定温度よりも低下したために、７００ｓｅｃ程度では再び冷凍機２０６の回転速度が大きく低下するように制御される。その後、再び冷凍機２０６の回転速度が微調整されることによって、処理が終了するまで、実測温度は設定温度（図においては４℃）に漸近して維持される。この制御においては、ロータ２０１が一定の高速で回転駆動されることによる発熱が発生するため、図３において、冷凍機２０６の動作自体は常時オン（回転速度が零でない状態）とされ、冷凍機２０６の回転速度の調整のみが行われる。ただし、実測温度が設定温度から乖離して低下しすぎた場合（例えば実測温度が設定温度よりも３℃以上低くなった場合）には、冷凍機２０６をオフさせることができる。
【００２５】
設定温度が高い図２、設定温度が低い図３、のどちらの場合においても、制御部２０７は、実測温度と設定温度に基づいた冷凍機２０６の回転速度を細かく調整する制御を行う。制御のパラメータによって、図２、３における冷凍機２０６の回転速度の変動の状況や実測温度の変動の状況は異なるが、冷凍機２０６のオン・オフや回転速度が細かく調整され、これによって実測温度が設定温度に漸近した状態とされることは同様である。また、ロータ２０１の回転速度は温度制御とは無関係に設定される。
【００２６】
この際、図２、３のどちらの場合においても、設定温度に対するオーバーシュートやアンダーシュートを小さくして温度の制御中における実測温度の設定温度からの乖離を小さくするために、実測温度が設定温度に近づいてからの温度上昇率や温度低下率が小さくなる制御が行われる。すなわち、加熱時（図２）においてはロータ２０１の冷却効率を高めるように、冷却時（図３）においては冷却効率を低下させるように冷凍機２０６が制御される。しかしながら、こうした制御によって、実測温度が実際に設定温度と等しくなる、あるいは漸近するまでの時間は長くなる。遠心分離処理を行うに際しては、処理を開始してから実測温度が設定温度近くに到達するまでの時間が短いことが好ましく、この時間を短くするためには、遠心分離処理の開始時の実測温度を予め設定温度に近づけておくことが好ましい。
【００２７】
急速温度制御モードは、このように遠心分離処理開始時のロータ２０１の温度（実測温度）を予め設定温度に近づけるために設けられる。通常モードの場合には、ロータ２０１の回転速度は要求される遠心分離処理に対応した高速の回転速度とされたのに対し、急速温度制御モードにおいては、ロータ２０１内には試料は設置されず試料に対する処理は全く行われないことが前提となる。ただし、ロータ２０１の温度を上昇させる、あるいはロータ２０１内で温度を一様に低下させるために、ロータ２０１はやはり回転駆動される。このため、通常モードとは異なり、ロータ２０１の回転速度は、この温度制御に適応するように制御部２０７によって設定される。また、試料に対する処理は行われないため、急速温度制御モードにおいては、温度制御に対する精度は通常モードほどには要求されない。
【００２８】
急速温度制御モードにおいては、動作の終了後にロータ２０１が停止した後に、使用者がロータ２０１に試料を設置することが前提とされる。この際、ロータ２０１の回転による発熱が停止するため、一般的にはロータ２０１の温度は動作の終了時よりも低下する。このため、急速温度制御モードにおいては、通常モードと比べて温度制御の精度は要求されず、設定温度よりも高めの温度を目標とすることが好ましい。このため、急速温度制御モードにおいて目標とするロータ２０１の温度（内部設定温度）は、前記の設定温度と大きく異ならない範囲で、Ａ（温度オフセット：Ａ＞０）ｄｅｇだけ高く、制御部２０７によって設定される。
【００２９】
また、前記の通常モードの動作が行われる時間は遠心分離処理の時間となるために処理に応じて一定に定められるのに対して、急速温度制御モードは遠心分離処理を行うための準備のために用いられるため、処理の効率化のためにその時間は短いことが好ましい。通常モードにおいては、前記の通り、加熱時においては温度上昇を抑制する方向の動作が、冷却時においては温度低下を抑制する方向の動作がそれぞれ行われたのに対し、急速温度制御モードにおいては、こうした動作を行わせないことによって、加熱又は冷却に要する時間を短縮することができる。前記の通常モードとは異なり、急速温度制御モードは、動作の開始時における実測温度が設定温度から大きく乖離していることを前提とし、こうした動作は作業の効率化のためには特に好ましい。
【００３０】
急速温度制御モードにおいて、動作開始時の実測温度が４℃、設定温度が２３℃である場合の制御の一例を、経過時間を横軸、実測温度、ロータ２０１の回転速度を縦軸として図４に示す。ここでは、設定温度が２３℃であることに対応し、目標となる温度である内部設定温度は２５℃（Ａ＝２ｄｅｇ）とされている。この動作はロータ２０１を加熱するために行われる。前記の通り、ここでは温度上昇の速度を最大に維持するため、冷凍機２０６は常時オフ（回転速度が零）とされる。また、ロータ２０１は、内部に試料が設けられていないものの、これを高速で回転駆動することによって、熱源として用いられ。この際の回転速度（加熱時回転速度）は、発熱量を大きくするために高く設定され、ここでは、図２における遠心分離処理時の回転速度（４２００ｒｐｍ）と等しくされている。
【００３１】
このため、図４においては、処理開始時から実測温度は単調に増加した後に、短時間で内部設定温度である２５℃に達し、この時点でロータ２０１が停止する。この時点で発熱が停止するが、冷凍機２０６が駆動されておらず、かつロータ２０１等の熱容量があるために、実測温度は２５℃からは急激には低下しない。この状態で、使用者は試料をロータ２０１内に設置することができ、その後に通常モードとして遠心分離処理を開始することができる。
【００３２】
図４の制御においては、実測温度が内部設定温度に達するまでにロータ２０１を加熱するための操作（ロータ２０１の回転駆動）のみが行われ、ロータ２０１を冷却するための操作は全く行われない。すなわち、図２における冷凍機２０６の制御のように、実測温度あるいはその上昇率を低下させるための制御は終了時まで全く行われないため、実測温度を内部設定温度近くに維持することはできないものの、実測温度が内部設定温度に達するまでの時間を短くすることができる。
【００３３】
次に、急速温度制御モードにおいて、動作開始時の実測温度が２５℃、設定温度が２℃である場合の制御の一例を、上記と同様に図５に示す。この動作はロータ２０１を冷却するために行われるため、ここでは冷凍機２０６は最大許容回転速度で一定条件で駆動される。また、発熱を抑制するためにロータ２０１は回転させないことが好ましいが、ロータ２０１を完全に停止させた場合にはロータ２０１の温度を一様に低下させることが困難となるため、ここでは、発熱の影響がない程度の低速度（冷却時回転速度：図５において１５００ｒｐｍ程度）でロータ２０１は駆動される。また、内部設定温度は４℃（温度オフセットＡ＝２ｄｅｇ）に設定される。
【００３４】
このため、図５においては、図４とは逆に処理開始時から実測温度は単調に低下した後に、短時間で内部設定温度である４℃に達し、この時点で冷凍機２０６及びロータ２０１が停止する。この時点で冷却が停止するが、ロータ２０１も同時に停止する、更にロータ２０１等の熱容量があるために、実測温度は５℃から徐々に低下する、あるいは少なくとも急激に上昇することはない。この状態で、使用者は試料をロータ２０１内に設置することができ、その後に通常モードとして遠心分離処理を開始することができる。
【００３５】
通常モードの動作（図２、３）においては、実測温度が設定温度に達する、あるいは漸近するまでの間に、冷凍機２０６の回転速度を変動させる制御が複数回必要となる。これに対して、急速温度制御モードの動作（図４、５）におおいては、実測温度が内部設定温度に達するまでの間に冷凍機２０６の回転速度を変動させる制御は１回も行われない（図４）、あるいは動作開始時の１回のみ行われる（図５）。すなわち、急速温度制御モードにおいては、冷凍機２０６の出力を変動させる制御の回数を通常モードと比べて減らす、あるいはなくすことによって、実測温度が内部設定温度に達するまでの時間を短くしている。
【００３６】
ここで、ロータ２０１内に装着するチューブの種類や数、遠心分離処理の内容に応じて、ロータ２０１としては、複数の種類が設定される場合もある。この場合、使用者は、この中から１種類を選択してこれをロータ室２０２内に装着する。この場合、図４におけるロータ２０１の回転時における温度上昇の状況あるいはロータ２０１の停止後における温度低下の状況、図５における冷凍機２０６の駆動及びロータ２０１の回転時における温度低下の状況、冷凍機２０６及びロータ２０１の回転の停止後における温度上昇の状況等は、ロータ２０１の大きさ、質量、構造によって、異なる。
【００３７】
このため、図４、５において用いられる内部設定温度の設定温度との温度差（内部設定温度＞設定温度）となる温度オフセットＡは、ロータ２０１の種類ごとに設定することが好ましい。また、温度オフセットＡが設定温度にも依存する、すなわち、温度オフセットＡは設定温度の関数となるように設定してもよい。このため、制御部２０７は、装着されたロータ２０１の種類（型番）を認識し、これに応じて設定温度から温度オフセットＡ（内部設定温度）を設定することが好ましい。このためには、制御部２０７には、ロータ２０１の型番毎の温度オフセットＡあるいは温度オフセットＡの設定温度依存性を記憶した不揮発性メモリが接続され、型番に応じて内部設定温度を適切に設定することが好ましい。使用者が操作パネル２０９を介してロータ２０１の型番を入力することによって、制御部２０７は、ロータ２０１の型番を認識することができる。あるいは、ロータ２０１にこの型番に対応した識別マークを設け、ロータ室２０２にこの識別マークを読み取るセンサを設け、これによって制御部２０７が自動的にロータ２０１の種類を認識できる設定としてもよい。
【００３８】
また、温度オフセットＡだけでなく、同様に、図４における加熱時回転速度、図５における冷却時回転速度も、ロータ２０１の種類に応じて最適に設定することによって、ロータ２０１の種類毎に急速温度制御モードにおける運転時間を短縮し、かつロータ２０１内における温度を一様にすることができる。このため、型番と加熱時回転速度、冷却時回転速度の関係も、制御部２０７に接続された不揮発性メモリが記憶していることが好ましい。このような温度オフセットＡ、加熱時回転速度、冷却時回転速度の値は、空のロータ２０１を回転駆動した状態で加熱・冷却して実測温度の経時変化のデータを取得することによって、予め設定することができる。
【００３９】
次に、制御部２０７における実際の制御の例をフローチャートを用いて説明する。まず、通常モードにおける制御について説明する。前記の通り、実際には通常モードにおいても様々な動作が切り替えて行われるが、ここでは、最も基本的な動作となる図２における８００ｓｅｃ以降の動作について説明する。この動作は、前記のように通常モードに先立ち急速温度制御モードが行われたために動作開始時における実測温度が設定温度に近い場合には、動作開始時から行われる。図６は、この際の制御のフローチャートである。
【００４０】
通常モードは、実際の遠心分離処理を行う際に用いられるため、前記の設定温度は、遠心分離処理時におけるロータ２０１の温度として、他のパラメータ（回転速度、運転時間）と共に設定される（Ｓ１）。これらのパラメータの値は、ロータ２０１として複数種類のうちの一つが選択されて使用される場合には、その種類も考慮された上で試料に印加される遠心力を考慮して、使用者によって設定される。その後、使用者による操作（ＳＴＡＲＴボタンを押すこと）によって、モータ２０３が駆動され、動作が開始する（Ｓ２）。
【００４１】
その後、前記のように、実測温度が冷凍機切替温度（図２においては２２℃）未満であるか否かが判定され（Ｓ３）、冷凍機切替温度未満であれば（Ｓ３：ＹＥＳ）、冷凍機２０６が所定の低速度で所定の短時間のみ駆動され（Ｓ４）、冷凍機切替温度以上であれば（Ｓ３：ＮＯ）、冷凍機２０６は駆動されない（Ｓ５）。この操作によって、実測温度は設定温度に近い状態に維持される。処理が開始されてからの経過時間が運転時間（Ｓ１）を超えるまで（Ｓ６：ＹＥＳ）、この動作が繰り返され、その後通常モードとしての動作が終了する（Ｓ７）。
【００４２】
次に、急速温度制御モードにおける制御について説明する。図７は、この動作を示すフローチャートである。ここでは、前記の通り、ロータ２０１として複数の種類のものが使用可能とした場合について記載する。まず、使用者は、図１の操作パネル２０９で、急速温度制御モードを使用可と設定する（Ｓ１１）。ここで、急速温度制御モードは遠心分離処理に先立って補助的に使用されるモードであるため、本来の目的時である遠心分離処理時においては、より温度の制御性の高い通常モードが設定される必要がある。このため、制御部２０７は、初期状態では通常モードが設定され、使用者が急速温度制御モードを設定可とした場合においてのみ急速温度制御モードが設定されるようにすることが好ましい。図８（ａ）〜（ｄ）は、このための操作パネル２０９（タッチパネル）の画面の一例である。ここでは、急速温冷モード（急速温度制御モード）を有効化するか否かが、図中の点線で囲まれたキーを押すことによって選択される（図８（ａ））。これにより、急速温度制御モードが設定可能とされ、次の画面（図８（ｂ））における、現在の温度（実測温度）表示の上の「Ｗａｒｍ／Ｃｏｏｌ」キーを押すことによって、急速温度制御モードが設定される。その後、次の画面（図８（ｃ））で設定温度を入力する。なお、ここで入力された設定温度の値が、次回に通常モードとしての動作（Ｓ１２）を行う際の設定温度の初期値となる。
【００４３】
これにより、まず、図７において制御部２０７は、設定温度を認識する（Ｓ１３）。次に、制御部２０７は、現在選択されているロータ２０１の種類（型番）を、前記の通り操作パネル２０９からの入力あるいはセンサによる識別によって認識し、この型番に対応した温度オフセットＡ、加熱時回転速度、冷却時回転速度を不揮発性メモリから読み出す（Ｓ１４）。ここで、前記の通り、通常モードにおいては設定温度、ロータ２０１の回転速度、運転時間等は作業者によって設定されたのに対し、ここで使用者によって設定されるのは、設定温度のみであり、ロータ２０１の回転速度（加熱時回転速度、冷却時回転速度）は制御部２０７によって不揮発性メモリから読み出されて設定される。また、運転時間は、制御に応じて定まるために設定されない。
【００４４】
次に、制御部２０７は、この温度オフセットＡより、以降の制御において目標とする温度となる内部設定温度を設定する（Ｓ１５）。制御部２０７はこの内部設定温度を認識するが、この内部設定温度は処理の都合により一時的に設定される温度であり、使用者にとって本来の遠心分離処理時において設定する温度（設定温度）と混同しやすいため、内部設定温度を操作パネル２０９等で表示させる必要はない。
【００４５】
次に、制御部２０７は、現在のロータ２０１の温度（実測温度）と内部設定温度とを比較し、この時点での実測温度が内部設定温度以下であれば（Ｓ１６：ＹＥＳ）加熱を行うために冷凍機２０６はオフとされ（Ｓ１７）、以降は図４の処理が行われる。この時点での実測温度が内部設定温度よりも高ければ（Ｓ１６：ＮＯ）冷却を行うために冷凍機２０６は最大能力で駆動され（Ｓ１８）、以降は図５の処理が行われる。実際の制御は、ロータ２０１が回転駆動すると同時に開始され、これは、操作パネル２０９における図８（ｃ）の次の画面（図８（ｄ））で「ＳＴＡＲＴ］キーを押すことによって、開始される（Ｓ１９）。ここで、開始時での実測温度が内部設定温度以下であれば（Ｓ１６：ＹＥＳ）、加熱のためにロータ２０１の回転速度は加熱時回転速度に設定され、開始時での実測温度が内部設定温度よりも高ければ（Ｓ１６：ＮＯ）、冷却のためにロータ２０１の回転速度は加熱時回転速度よりも低い冷却時回転速度に設定される。
【００４６】
その後、実測温度は上昇又は低下し、この状態は、実測温度が内部設定温度に達するまで維持される（Ｓ２０）。ここで、特に加熱時（Ｓ１６：ＹＥＳ）においては、前記の通り冷凍機２０６はオフとされる（Ｓ１７）が、この温度上昇が大きな場合には、遠心機２００としての上限温度（上限温度＞内部設定温度、設定温度）を超える可能性がある。このため、制御部２０７は、実測温度が内部設定温度に達した（Ｓ２０：ＹＥＳ）後で、実測温度がこの上限温度を超えているか否かが判定され（Ｓ２１）、超えている場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、短時間（例えば３０ｓｅｃ〜１ｍｉｎ程度）のみ冷凍機２０６をオンさせる（Ｓ２２）ことによって、上記の温度制御とは別に、ロータ２０１の温度を低下させるための制御を行う。その後、制御部２０７が、ロータ２０１を停止させる、あるいは更に冷凍機２０６がオンである場合には冷凍機２０６を停止させることによって、急速温度制御モードとしての動作が終了し（Ｓ２３）、その後に行われる遠心分離処理に備えて通常モードが設定される（Ｓ２４）。
【００４７】
その後、使用者は、停止状態のロータ２０１中に試料が収容されたチューブを設置した後に、通常モードでの動作を行わせ、遠心分離処理を行うことができる。この場合には、予めロータ２０１の温度は遠心分離処理時の温度である設定温度に近くなっているため、遠心分離処理の開始時から、この設定温度に近い温度で処理を行うことができる。
【００４８】
なお、上記のフローチャート（図７）においては、急速温度制御モードでの制御の開始時における実測温度が内部設定温度以下（Ｓ１６：ＹＥＳ）であれば加熱が、この実測温度が内部設定温度を超えていれば（Ｓ１６：ＮＯ）冷却が行われるものとした。しかしながら、加熱や冷却を行う前の状態で実測温度が内部設定温度あるいは設定温度に近い場合には、あえて加熱や冷却を行う必要はない場合も多い。このため、ある閾値を設定し、急速温度制御モードでの動作の開始（Ｓ１９）直前における実測温度と内部設定温度との差の絶対値がこの閾値以下であれば、急速温度制御モードでの動作（Ｓ１７、Ｓ１８以降の動作）を行わせない設定とすることもできる。すなわち、この温度差の絶対値が閾値を超え、かつ使用者が急速温度制御モードの動作の開始指示（Ｓ１９）があった場合においてのみ、急速温度制御モードの動作が行われる設定とすることができる。この温度差が閾値以下であるために動作が行われない場合においては、その旨を操作パネル２０９等で表示させることが好ましい。
【００４９】
また、上記の例では、急速温度制御モードにおいて目標の温度とされる内部設定温度は設定温度よりも高い（温度オフセットＡ＞０）ものとされたが、ロータの種類や設定温度によっては、内部設定温度を設定温度を等しく、あるいは内部設定温度を設定温度を低くしても（温度オフセットＡ≦０としても）よい。いずれの場合においても、内部設定温度は、使用者が設定した設定温度に応じて、遠心分離処理に先立ち予め設定すべきロータ２０１の温度として、制御部２０７によって設定される。
【００５０】
また、上記の例では、急速温度制御モードの動作が行われている間において、ロータ２０１の回転速度が一定（加熱時回転速度：図４、冷却時回転速度：図５）、冷凍機２０６の回転速度が一定（図５）に制御されたが、これらの回転速度が一定である必要はない。例えば、急速温度制御モードにおける運転時間を十分短くすることができる範囲内で、急速温度制御モードの終了時におけるロータ２０１内の温度が一様となるように、これらの回転速度が変動するような制御を行ってもよい。この場合には、制御部２０７に接続された不揮発性メモリは、この制御パターンのデータを記憶し、設定温度（内部設定温度）や急速温度制御モード開始時の実測温度と設定温度（内部設定温度）との温度差に応じて、制御部２０７がこの制御パターンを設定すればよい。なお、特に急速温度制御モードにおいて冷却を行う場合（図５）においては、ロータ２０１の回転駆動は加熱のために行われるものでないため、冷凍機２０６を停止させる（急速温度制御モードの動作を終了させる）よりも前にロータ２０１を停止させる、あるいは冷凍機２０６を駆動して（急速温度制御モードの動作を開始して）から所定時間の後にロータ２０１を駆動させてもよく、急速温度制御モードの動作時において常時ロータ２０１が回転駆動される必要はない。
【００５１】
また、急速温度制御モードにおいては、通常モードと比較して、温度制御に対して高い精度は要求されない。また、急速温度制御モードはロータ２０１内に試料が全く設置されていないことが前提で行われるため、温度制御の対象となるロータ２０１の状況は、ロータ２０１の種類が定まれば、常に一定である。このため、急速温度制御モードにおける、ロータ２０１の回転速度や冷凍機２０６の回転速度に応じたロータ２０１の温度上昇・下降の状況については、予めデータを取得することができる。
【００５２】
この場合には、急速温度制御モードにおいて、前記の例のように実測温度が内部設定温度に到達するまでロータ２０１や冷凍機２０６を動作させる代わりに、所定の時間だけロータ２０１や冷凍機２０６を動作を所定の条件で運転させてもよい。この場合には、制御部２０７は、前記の内部設定温度の代わりにこの運転時間を設定することができる。前記の温度オフセットＡは設定温度によらず一定とすることもできたが、この運転時間は内部設定温度あるいは設定温度に応じて異なる。あるいは、前記と同様に、この運転時間の間に、ロータ２０１の回転速度や冷凍機２０６の回転速度が一定でないような制御を行ってもよい。この場合には、制御部２０７に接続された不揮発性メモリは、この制御パターンをロータ２０１の種類や設定温度毎に記憶すればよい。
【００５３】
また、上記の例においては、ロータ２０１の冷却の度合いを調整するために、冷凍機２０６におけるコンプレッサの回転速度が調整されたが、冷凍機の構成に応じて、この際に調整されるパラメータは適宜設定される。また、急速温度制御モードにおいて加熱のためにロータが回転駆動されることは上記の通りであるが、これ以外にロータ２０１を加熱するための機構を設けてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
２００  遠心機（遠心分離機）
２０１  ロータ
２０２  遠心室
２０３  モータ
２０３Ａ  回転軸
２０４  冷凍配管
２０５  断熱層
２０６  冷凍機（冷却機構）
２０７  制御部
２０８  フレーム（筐体）
２０９  操作パネル
２１０  ドア
２１１  温度センサ
【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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【図７】
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【図８】
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