(57)【要約】【課題】遠心室が冷却される構成を具備する遠心機において、冷凍機の動作に起因する悪影響を除去する。【解決手段】図１の動作においては、減速期間以降においては、温度がＴ１以上となっても冷凍機がオンされない。このため、遠心室は減速期間以降では冷却されないが、減速期間以降では、ロータが減速して停止するために、ロータの発熱が発生しなくなり、少なくとも温度が大きく上昇することはない。一方、整定期間において適正に遠心分離処理が行われた試料に対して、冷凍機から振動が伝達することはない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容するロータを内部で回転させる遠心室と、冷媒を冷却して流す冷凍機と、前記ロータの回転の制御と前記冷凍機の制御とを行う制御部と、前記冷媒が流され前記遠心室に装着された冷凍配管と、を具備し、前記制御部が前記冷凍機のオン・オフを制御することによって、前記遠心室の温度が制御される遠心機であって、
前記制御部は、
前記ロータが減速を開始し前記ロータが停止するまでの減速期間において、前記遠心室の温度を低下させるための前記冷凍機をオフからオンにする制御を行わないことを特徴とする遠心機。
【請求項２】
前記制御部は、
前記減速期間において、前記ロータの回転速度が予め定められた動作切替回転速度以下となった時点以降において、前記冷凍機をオフからオンにする制御を行わないことを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
【請求項３】
試料を収容するロータを内部で回転させる遠心室と、冷媒を冷却して流す冷凍機と、前記ロータの回転の制御と前記冷凍機の制御とを行う制御部と、前記冷媒が流され前記遠心室に装着された冷凍配管と、を具備し、前記制御部が前記冷凍機のオン・オフを制御することによって、前記遠心室の温度が制御される遠心機であって、
前記制御部は、
前記ロータが減速を開始し前記ロータが停止するまでの減速期間において、前記冷凍機をオフする制御を行うことを特徴とする遠心機。
【請求項４】
前記制御部は、
前記減速期間において、前記ロータの回転速度が予め定められた動作切替回転速度以下となった時点において、前記冷凍機をオフする制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
【請求項５】
前記動作切替回転速度は前記ロータの種類に応じて設定され、前記動作切替回転速度と前記種類との対応関係を示すデータを記憶する記憶部が前記制御部に接続されたことを特徴とする請求項２又は４に記載の遠心機。
【請求項６】
前記ロータには、前記種類に対応したロータ識別子が設けられ、
前記制御部は、前記ロータ識別子に基づいて前記種類を認識することを特徴とする請求項５に記載の遠心機。
【請求項７】
前記制御部は、
前記減速期間の終了後、予め設定された停止期間の間において、前記冷凍機をオフからオンにする制御を行わず、前記停止期間の経過後に前記遠心室の温度を制御する動作を行うことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の遠心機。
【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。この際のロータ、あるいはロータを駆動するモータの回転速度（回転数：ｒｐｍ）が定められ、ある定められた時間だけこの回転速度で試料が回転する。また、この設定回転速度に達するまでには一定の加速時間、この設定回転速度から停止状態に達するまでには一定の減速時間が必要になる。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る。加速時間、減速時間は、ロータの種類に応じて異なる。
【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。特許文献１には、こうした構成を具備する遠心機２００が記載されている。図５は、このような遠心機２００の全体の構成を模式的に示す図である。図５において、ロータ２０１は遠心室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。遠心室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・凝集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、遠心室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。モータ２０３や冷凍機２０６を制御する制御部２０７は、遠心室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の上側に固定された操作パネル２０９を作業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。
【０００４】
また、遠心室２０２の内部には温度センサ（図示せず）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。この出力をフィードバックすることによって、遠心室２０２の温度が一定となるように、冷凍機２０６は制御される。冷媒の温度を短い時定数で精密に制御することは困難であるために、実際にはこの制御は、冷凍機２０６をオン・オフさせる動作によって行われる。冷凍機２０６のオン・オフとは、具体的には、冷凍機２０６で使用されるコンプレッサを機械的に駆動するポンプあるいはモータのオン・オフを意味する。
【０００５】
図６は、こうした遠心機２００において遠心分離処理が行われる際の、ロータ２０１の回転速度（上段）、この際の冷凍機２０６の動作（中段）、遠心室２０２あるいはロータ２０１の温度（下段）の時間経過を、模式的に示している。ここで、遠心分離処理においては、まず、ロータ２０１が停止した状態から、ロータ２０１が予め定められ回転速度（整定回転数）に達するまでの期間（加速期間）が存在する。その後、この整定回転数が所定時間維持された整定期間が設けられる。整定期間が終了したら、ロータ２０１が減速を開始し、停止するまでの減速期間が設けられる。これらの期間内において実際に試料に印加される遠心加速度の時間積分値（ｇ・ｓｅｃ値又は、遠心加速度積算値）の大部分は整定期間内において得られる。しかしながら、ロータ２０１の慣性モーメントが大きく、かつ整定回転数が大きい場合には、遠心分離処理に要する総時間において、加速期間、減速期間は無視できない程度の長さとなる。
【０００６】
図６中段に示されるように、遠心室２０２の温度を一定とする、あるいはこの温度を一定の範囲に保つためには、冷凍機２０６のオン・オフが繰り返される。ここで、遠心室２０２の温度を下げる必要がある場合には冷凍機２０６をオンさせるが、この温度を一定値に近づけるためには、この温度がある程度以下となった場合には冷凍機２０６はオフされる。制御部２０７は、遠心室２０２に装着された温度センサの出力を基にして、この制御を行う。これによって、図６下段に示されるように、遠心室２０２の温度を所定の値に近づける、あるいは所定の範囲に保つことができる。この場合、図６中段に示されるように冷凍機２０６のオン・オフが繰り返され、これに応じて遠心室２０２の温度は図６下段に示されるように細かく変動する。なお、図６では単純化してオン、オフの遷移が周期的であるように記載されているが、整定期間においてはロータ２０１の発熱が大きいために冷凍機２０６がオンとなる期間は長くなり、実際にはオンとなる時間、オフとなる時間は、加速期間、整定期間、減速期間にわたり一様ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２４００３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように遠心室２０２あるいはその中のロータ２０１の温度が制御される際に、冷凍機２０６が動作している間には、冷凍機２０６におけるポンプ等の動作に応じた振動が遠心室２０２にも伝達する。この振動によってロータ２０１に装着されたチューブ内の試料に印加される加速度は、遠心分離処理中において印加される最大遠心加速度と比べて無視できる程度の大きさであるために、最大遠心加速度が印加され続ける整定期間においては、この振動が遠心分離処理自身に対して与える影響は無視できる。
【０００９】
しかしながら、整定期間が終了し、ロータ２０１の減速が開始しロータ２０１が停止するまでの減速期間においては、この影響を無視することはできず、整定期間においてチューブ内で適正に分離された試料が、この振動によって再度撹拌されてしまう可能性があった。
【００１０】
すなわち、遠心室が冷却される構成を具備する遠心機において、冷凍機の動作に起因する悪影響を除去することは困難であった。
【００１１】
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】
【００１２】
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、試料を収容するロータを内部で回転させる遠心室と、冷媒を冷却して流す冷凍機と、前記ロータの回転の制御と前記冷凍機の制御とを行う制御部と、前記冷媒が流され前記遠心室に装着された冷凍配管と、を具備し、前記制御部が前記冷凍機のオン・オフを制御することによって、前記遠心室の温度が制御される遠心機であって、前記制御部は、前記ロータが減速を開始し前記ロータが停止するまでの減速期間において、前記遠心室の温度を低下させるための前記冷凍機をオフからオンにする制御を行わな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、前記減速期間において、前記ロータの回転速度が予め定められた動作切替回転速度以下となった時点以降において、前記冷凍機をオフからオンにする制御を行わないことを特徴とする。
本発明の遠心機は、試料を収容するロータを内部で回転させる遠心室と、冷媒を冷却して流す冷凍機と、前記ロータの回転の制御と前記冷凍機の制御とを行う制御部と、前記冷媒が流され前記遠心室に装着された冷凍配管と、を具備し、前記制御部が前記冷凍機のオン・オフを制御することによって、前記遠心室の温度が制御される遠心機であって、前記制御部は、前記ロータが減速を開始し前記ロータが停止するまでの減速期間において、前記冷凍機をオフする制御を行うことを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記減速期間において、前記ロータの回転速度が予め定められた動作切替回転速度以下となった時点において、前記冷凍機をオフする制御を行うことを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記動作切替回転速度は前記ロータの種類に応じて設定され、前記動作切替回転速度と前記種類との対応関係を示すデータを記憶する記憶部が前記制御部に接続されたことを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記ロータには、前記種類に対応したロータ識別子が設けられ、前記制御部は、前記ロータ識別子に基づいて前記種類を認識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、前記減速期間の終了後、予め設定された停止期間の間において、前記冷凍機をオフからオンにする制御を行わず、前記停止期間の経過後に前記遠心室の温度を制御する動作を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は以上のように構成されているので、遠心室が冷却される構成を具備する遠心機において、冷凍機の動作に起因する悪影響を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる遠心機におけるロータの回転と温度制御の動作を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態となる遠心機の変形例におけるロータの回転と温度制御の動作を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態となる遠心機におけるロータの回転と温度制御の動作を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態となる遠心機の変形例におけるロータの回転と温度制御の動作を模式的に示す図である。
【図５】遠心室の温度制御が行われる遠心機の構成を示す図である。
【図６】従来の遠心機におけるロータの回転と温度制御の動作を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る遠心機について説明する。この遠心機の全体の構成は、前記の遠心機２００と同様である。ただし、この遠心機においては、制御部２０７による冷凍機２０６の制御、特に冷凍機２０６のオン・オフの制御に特徴を有し、制御部２０７は、減速期間以降において、整定期間において適正に遠心分離処理された試料に対して冷凍機２０６による悪影響が及ばないように、冷凍機２０６を制御する。以下に、この制御について説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態における制御部２０７が用いられた場合のロータ２０１の回転速度（上段９、冷凍機２０６の動作（中段）、遠心室２０２の温度（下段）を模式的に示し、図６に対応する。ここで、遠心室２０２の温度の制御は、冷凍機２０６（冷凍機２０６において用いられるポンプ）のオン・オフによって行われる。この動作は、加速期間と整定期間においては、図６の場合と同様である。具体的には、設定された遠心室２０２の温度をＴ０とすると、制御部２０７は、実測された遠心室２０２の温度が第１の設定値Ｔ１以上となった場合に冷凍機２０６をオンし、遠心機２０２の温度が第２の設定値Ｔ２以下となった場合に冷凍機２０６をオフする。ここで、Ｔ２＜Ｔ０＜Ｔ１であり、Ｔ２、Ｔ１は共にＴ０に近い値である。この動作により、遠心室２０２あるいはロータ２０１の温度をＴ０に近い値（Ｔ１とＴ２の間）に維持して遠心分離処理が行われる。
【００１７】
しかしながら、図１の動作においては、減速期間以降においては、温度がＴ１以上となっても冷凍機２０７がオンされない。このため、遠心室２０２は減速期間以降では冷却されないが、減速期間以降では、ロータ２０１が減速して停止するために、ロータ２０１の発熱が小さくなり、少なくとも温度が大きく上昇することはない。
【００１８】
一方、整定期間において適正に遠心分離処理が行われた試料に対して、冷凍機２０６から振動が伝達することはない。このため、作業者は、減速期間終了後に、ドア２１０を開け、適正に遠心分離処理が行われた試料が入ったチューブをロータ２０１から取り出すことができる。すなわち、冷凍機２０６の動作による試料への悪影響が排除される。
【００１９】
また、同様の効果を、上記とは異なる制御を行うことによって得ることもできる。こうした第１の実施の形態の変形例における制御部２０７による動作を、図１に対応して図２に示す。図１の動作においては、減速期間が開始した時点を基準とし、この時点以降は冷凍機２０６がオンされないのに対し、図２の動作においては、この基準となる時点が異なる。この基準となる時点は、減速期間において、ロータ２０１の回転速度が予め設定された動作切替回転速度（動作切替回転数）Ｒ（ｒｐｍ）に達した時点となる。以降の動作は、図１と同様である。
【００２０】
前記の通り、ロータ２０１の発熱は、ロータ２０１の回転によって発生する。このため、例えば整定回転数が高い場合には、減速期間の初期においては、整定期間よりは発熱量は小さいものの、ロータ２０１の回転速度がまだ充分高いために、発熱は生ずる。このため、減速期間においても遠心室２０２の温度を適正な範囲に維持するという観点からは、ロータ２０１がまだ充分減速していない間は、冷凍機２０６をオンさせることが好ましい。このため、図２の動作においては、整定回転数よりも小さな値であるＲよりもロータ２０１の回転数が高い間は、減速期間内であっても、冷凍機２０６がオンされる。ロータ２０１の回転数がＲ以下となり、ロータ２０１からの発熱が充分に小さくなった後では、冷凍機２０６がオンされない。
【００２１】
このため、図２の動作においては、図１の動作における場合よりも、特に減速期間以降における最高温度を低下させ、ロータ２０１が停止するまでの間における遠心室２０２（ロータ２０１）の温度をより高精度に制御することができる。
【００２２】
上記の制御の閾値として用いられる動作切替回転速度Ｒは、試料における冷凍機２０６の動作による悪影響と、減速期間における温度制御の精度という観点から定めることができる。作業者が操作パネル２０９によってＲを入力することによって設定するようにしてもよい。
【００２３】
また、Ｒをロータ２０１の種類毎に定めることができる。例えば、ロータ２０１の最大径ｒｍａｘが大きな場合には、比較的、振動によって分離構造が再撹拌されにくいため、温度制御を優先しＲを小さく（回転速度を低い値に）設定することが好ましい。一方、ｒｍａｘが小さな場合には、比較的、振動によって分離構造が再撹拌されやすいため、冷凍機２０６による振動の影響を低減するためにＲを大きく（回転速度を高い値に）設定することが好ましい。表１は、３種類のロータ（Ａ、Ｂ、Ｃ）におけるｒｍａｘと、これに応じて推奨されるＲの例である。
【００２４】
【表１】
2016010754.tif 000003
【００２５】
制御部２０７に不揮発性メモリからなる記憶部を接続し、表１に例示された対応関係をデータとして記憶させることができる。また、ロータ２０１の表面に、ロータの種類に対応したロータ識別マーク（ロータ識別子）を形成し、遠心室２０２の内部に、このロータ識別マークを読み取るためのロータ識別センサを設けることができる。これによって、制御部２０７は、遠心室２０２内に装着されたロータ２０１の種類を認識し、自動的にＲを設定することができ、図２の動作を行わせることができる。また、表１の対応関係を操作パネル２０９を用いて表示させ、作業者にＲを選択させてもよい。なお、こうしてＲが設定された場合において、整定回転数がＲよりも低かった場合には、整定期間中においては冷凍機２０６をオンさせ、減速期間以降は冷凍機２０６をオンさせない図１の動作を行わせることが好ましい。なおロータ識別の方法としては、従来からいろいろな方法があり、例えば特開平１１−１５６２４５号公報に開示されている方法を用いることができる。
【００２６】
図１、２の動作は、遠心室２０２の温度を制御するために、短い時間間隔で冷凍機２０６のオン・オフが繰り返される場合に有効である。
【００２７】
（第２の実施の形態）
遠心室２０２の温度を制御するための冷凍機２０６のオン・オフが繰り返される間隔は、設定される温度Ｔ０あるいは要求される温度制御の精度、動作環境等によって異なる。第２の実施の形態における動作は、冷凍機２０６のオン・オフが繰り返される間隔が長い場合に特に有効である。
【００２８】
図３は、第２の実施の形態における制御部２０７による動作を、図１に対応して示す。この動作においては、減速期間が開始した（整定期間が終了した）場合には、制御部２０７は、強制的に冷凍機２０６をオフする。このため、整定期間の終了時に冷凍機２０６がオンであった場合には、遠心機２０２の温度に関わらず、減速期間となった時点で冷凍機２０６はオフされ、以降は冷凍機２０６はオンされない。この場合においても、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは明らかである。
【００２９】
更に、第１の実施の形態における変形例と同様に、減速期間の初期においては整定期間と同様の温度制御を行い、減速期間の途中で冷凍機２０６をオフすることもできる。図４は、この動作を図３に対応させて示す図である。第１の実施の形態の変形例と同様に、これによって、減速期間における温度の制御性を、図３の動作よりも高めることができる。この場合においても、前記と同様に、予め設定されたロータ２０１毎の動作切替回転速度Ｒを用いることができ、Ｒをロータ２０１の種類に応じて設定することができる。ロータ２０１の種類を識別することによって自動的にＲが設定される構成とすることができる点についても、同様である。
【００３０】
第２の実施の形態に係る遠心機の動作（図３、４）と第１の実施の形態に係る遠心機の動作（図１、２）を共に行わせることもできる。この場合には、減速期間の開始時（整定期間の終了時）において冷凍機２０６がオフであった場合には図１、２の動作、オンであった場合には図３、４の動作を行うことができる。あるいは、制御部２０７が、図１〜４の動作のいずれかを作業者が選択して行わせるような設定とすることもできる。
【００３１】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る遠心機においては、制御部２０７は、第１又は第２の実施の形態の動作を行い、更に、一定の期間の間は冷凍機２０６をオンさせない。この一定の期間(停止期間）の開始時点は、減速期間の終了時（ロータ２０１の停止時）とすることができる。停止期間の長さをＵとすると、Ｕは、作業者がドア２１０を開け、ロータ２０１から遠心分離処理後の試料が入ったチューブを取り出すまでに要する時間よりも長く設定することができる。これによって、作業者がチューブをロータ２０１から取り出す際に不意に冷凍機２０６が動作し、遠心分離処理後の試料が乱されることが抑制される。
【００３２】
なお、停止期間の開始時点は、整定期間の終了時、あるいは、図２、４の動作においてはロータ２０１の回転速度が動作切替回転速度Ｒに達した時点とすることもできる。また、この停止期間内であっても、一度開いたドア２１０が閉じ、再びロータ２０１の回転が始まった場合には、この停止期間が経過した場合と同様に再び冷凍機２０６をオンすることができる設定とすることが好ましい。
【００３３】
上記の構成においては、コンプレッサを機械的に駆動するポンプ等を具備する冷凍機が用いられる場合に、その動作の際に発生する振動が遠心分離処理後の試料に対して与える悪影響が除去される。動作時に振動を発生する部品が用いられる冷凍機が用いられる限りにおいて、上記の動作が有効であることは明らかである。
【００３４】
また、図５の構成においては、遠心室２０２と冷凍機２０６とが共通のフレーム２０８内に設けられていた。しかしながら、仮に冷凍機がフレームの外側に設けられていた場合でも、冷凍機の振動は冷凍配管等を介して遠心室に伝わる。このため、図５の形態に限定されず、同様に冷凍機を用いた温度制御が行われる遠心機であれば、同様の動作が有効であることは明らかである。
【符号の説明】
【００３５】
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
２０７  制御部
２０８  フレーム（筐体）
２０９  操作パネル
２１０  ドア
【図１】
2016010754.tif 000004
【図２】
2016010754.tif 000005
【図３】
2016010754.tif 000006
【図４】
2016010754.tif 000007
【図５】
2016010754.tif 000008
【図６】
2016010754.tif 000009