(57)【要約】【課題】ロータ内に堆積した沈殿物の量を算出することにより、運転中にユーザが沈殿量を把握できるようにした連続遠心分離機を提供する。【解決手段】試料を分離するロータ１２１を回転させる駆動部１３０と、ロータの回転軸の連通した貫通孔からロータ内に試料を連続的に供給する供給ライン１７２と、ロータから試料を連続的に排出される排出ライン１８２と、供給ラインに試料を送る送液ポンプ１７３を有する連続遠心分離機において、供給ラインと排出ラインのそれぞれに質量流量計１７５、１８５を設け、供給ライン側の質量流量計の積算値から排出ライン側の質量流量計の積算値を引くことによって、ロータ内に堆積した沈殿物の推定容量、推定質量を算出する。算出された値は、運転中に表示パネルにリアルタイムで表示する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を分離するためのロータと、前記ロータを回転させる駆動部と、前記ロータに試料を連続的に供給する供給ラインと、前記ロータから試料を連続的に排出される排出ラインと、前記供給ラインに前記試料を送る試料供給手段を有する遠心機において、
前記供給ラインと前記排出ラインの経路中に質量流量計を設け、
前記排出ライン側の質量流量計の値から前記供給ライン側の質量流量計の値を引くことによって、前記ロータ内に堆積した沈殿量を算出することを特徴とする遠心機。
【請求項２】
前記沈殿量は、前記ロータに沈殿した沈殿物の推定容量、又は／及び、推定質量であることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
【請求項３】
運転状況の表示を行なう表示部を設け、
遠心分離運転中に、前記表示部に前記推定容量、又は／及び、前記推定質量を表示することを特徴とする請求項２に記載の遠心機。
【請求項４】
前記表示部に表示される前記推定容量と前記推定質量は、絶対表示とするか、あるいは沈殿許容上限値に対する％表示と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】
遠心分離運転中に、前記ロータに沈殿した沈殿物の推定容量、又は推定質量が設定された上限値に到達した場合は、前記試料供給手段を停止させることにより遠心分離運転の停止処理に移行することを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心機。
【請求項６】
前記沈殿物が上限値に到達して遠心分離運転の停止処理に移行した際には、前記表示部に、前記ロータへの試料供給を停止した旨のアラームを表示することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の遠心機。
【請求項７】
遠心分離運転の停止処理が終了したら、前記ロータに注入された試料の量を処理量として前記表示部に表示することを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の遠心機。
【請求項８】
前記質量流量計は、コリオリ式質量流量計であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の遠心機。
【請求項９】
試料を分離するためのロータと、前記ロータを回転させる駆動部と、前記ロータに試料を連続的に供給する供給ラインと、前記ロータから試料を連続的に排出される排出ラインと、前記供給ラインに前記試料を送る試料供給手段と、運転状況の表示を行なう表示部を備えた遠心機において、
前記試料供給手段によって前記供給ラインから前記ロータに供給される試料の量、又は前記ロータから前記排出ラインに排出される試料の量のどちらか一方を測定する測定器を設けて、供給される前記試料の積算値を求め、
遠心分離運転が終了して前記ロータが停止した際に、前記積算値を遠心分離された処理量として前記表示部に表示することを特徴とする遠心機。
【請求項１０】
前記処理量と併せて、前記ロータに沈殿した沈殿物の推定容量又は／及び推定質量、を前記表示部に表示することを特徴とする請求項９に記載の遠心機。
【請求項１１】
前記ロータには軸方向上下に連結され内部に貫通孔を有する２本の回転軸が設けられ、前記回転軸の連通した貫通孔の一方から前記ロータ内に試料を供給し、更に他方から前記ロータ内の試料を排出すことを特徴とする請求項１又は９に記載の遠心機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を連続的に流して液体試料中の粒子をロータ内で遠心分離する遠心機（連続遠心分離機）に関し、特に、ロータの許容量を超えて大量の沈殿物が堆積することを防止するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
遠心機は、通常の重力場では沈降しないもしくは沈降しにくい粒子を遠心力によって分離するもので、分離対象には例えばウィルスや菌体などが含まれる。ウィルスや菌体は、薬品やワクチンなどの製造にとっては欠かせない原料であり、これらの製造過程において原料を分離精製する設備として連続遠心分離機が広く使用される。連続遠心分離機は、高速回転するロータおよびその上下に接続される貫通孔を有した２本の回転軸等とロータに試料を供給するための試料供給部を有する。試料供給部は、試料を供給するための送液ポンプを有し、制御装置による制御によってロータの回転中に試料をロータの流入口から内部に連続的に供給し、ロータの排出口から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
連続遠心分離機の運転中は、ロータ内が完全に液体（試料）で満たされた状態で運転されるが、許容量を超えて大量の沈殿物がロータの内部に堆積した場合、本来ならロータの内部に堆積して遠心分離運転後に取り出されるべき密度の大きい粒子が、ロータ内に堆積されず上清とともに流れ出てしまい、分離性能が低下する恐れがある。また、大量の沈殿物がロータの内部に堆積した場合には、ロータの全質量が過大となり異常振動を引き起こす恐れがある。さらに、ロータの内部に流す試料の流れが阻害されて、試料供給圧力が異常上昇する恐れがある。
【０００５】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータ内に堆積した沈殿量を算出して表示部に表示することにより、運転中にユーザが沈殿物の量を容易に把握できるようにした遠心機を提供することにある。
本発明の他の目的は、沈殿物の量がロータに堆積できる許容上限値に到達したときはロータへの試料の注入を停止するようにした遠心機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明の一つの特徴によれば、試料を分離するための円筒状のロータと、ロータを回転させる駆動部と、ロータの軸方向上下に連結され内部に貫通孔を有する２本の回転軸と、回転軸の連通した貫通孔からロータに試料を連続的に供給する供給ラインと、ロータから試料を連続的に排出される排出ラインと、供給ラインに試料を送る試料供給手段を有する遠心機において、排出ラインの経路中と供給ラインの経路中に、コリオリ式質量流量計等の質量流量計を設け、排出ライン側の質量流量計の値から供給ライン側の質量流量計の値を引くことによって、ロータ内に堆積した沈殿量を算出するようにした。算出される沈殿量は、ロータに沈殿した沈殿物の推定容量、又は／及び、推定質量であって、これらは遠心分離運転中に、表示部にリアルタイムに表示される。表示される推定容量と推定質量は、絶対表示とするか、あるいは沈殿許容上限値に対する％表示とすることができる。
【０００８】
本発明の他の特徴によれば、遠心分離運転中に、ロータに沈殿した沈殿物の推定容量（算出容量）、又は推定質量（算出質量）が設定された上限値に到達した場合は、試料供給手段を停止させることによりロータへの試料の注入を停止させ、遠心分離運転の停止処理に移行させる。この移行の際には、表示部にロータへの試料供給を停止した旨のアラームを表示してユーザに報知するようにした。
【０００９】
本発明のさらに他の特徴によれば、遠心機において試料供給手段によって供給ラインからロータに供給される試料の量、又はロータから排出ラインに排出される試料の量のどちらか一方を測定する測定器を設けて試料の積算値を求め、運転が終了してロータが停止した際に、算出された試料の量（容量又は質量）を処理量として表示部に表示するようにした。これによりユーザは、どの位の量又は容量の試料がロータに供給されたか又は排出されたかを直ちに知ることができるので、たいへん使い勝手の良い遠心機を実現できた。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、遠心機において、ロータ内に堆積する沈殿物が適切な範囲内に収まるように管理できるので、連続遠心分離を精度良く行うことができる。また、制御装置がロータ内の沈殿物の量をリアルタイムに監視するので、ロータに供給させる流量を所定の範囲内に保つことができる。さらに、ロータの沈殿許容上限値を超えたときは試料の供給が停止されるので、操作ミス等によってロータや回転駆動系に過大な負荷を掛けることを防止できる。さらに、沈殿量が既定値に達したことが検出されたら表示部にアラームが表示されるので、ユーザは適切な対応を迅速に行なうことができる。
本発明の上記および他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載および図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る連続遠心分離機１の全体を示す斜視図である。
【図２】図１の遠心分離部１００の詳細構造を示す断面図と、試料ラインの配管図である。
【図３】図１のロータ１２０の縦断面図である。
【図４】図３のコア１２５の外観形状を示す斜視図である。
【図５】図３のＡ−Ａ部の断面図であって、（１）〜（４）は沈殿物の堆積進行状態を示す図である。
【図６】連続遠心分離機１の運転工程の一例を説明するための図である。
【図７】本実施例によるロータ内の沈殿量の算出手順を示すフローチャートである。
【図８】本実施例の沈殿量の算出方法を説明するための図である。
【図９】図１の操作パネル２０５に表示される画面例を示す図である（その１）。
【図１０】図１の操作パネル２０５に表示される画面例を示す図である（その２）。
【図１１】図１の操作パネル２０５に表示される画面例を示す図である（その３）。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、遠心機の一例として連続遠心分離機１を用いて説明し、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
図１は、本実施例に係る連続遠心分離機（遠心機）１の全体を示す斜視図である。図１に示されるように連続遠心分離機１は、ワクチン製造工程などに使用されるいわゆる“連続超遠心分離機”であり、遠心分離部１００と制御装置部２００の２つの主要部分から構成される。遠心分離部１００と制御装置部２００との間は配線・配管群５０で接続される。
【００１４】
遠心分離部１００は、遠心室となる円筒状のチャンバ１０１と、チャンバ１０１を支持するベース１１０と、チャンバ１０１の内部に出し入れ自由に収容されて高速回転するロータ１２０と、チャンバ１０１の上部に配置されてロータ１２０を吊り下げた状態でこれを回転駆動する駆動部１３０と、チャンバ１０１の下側に取り付けられる下部回転支持部１４０と、駆動部１３０を上下および前後方向に移動させるためのリフト１６０とおよびアーム１６１と、ロータ１２０に試料又は滅菌液を連続的に供給・排出する試料ラインを有して構成される。ロータ１２０は、円筒形のロータボディ１２１と、ロータボディ１２１の上下にねじ込み式で取り付けられる上部ロータカバー１２３および下部ロータカバー１２２を含んで構成される。下部ロータカバー１２２には、ロアシャフト１４１が接続され、これらにより高速回転する回転容器が構成される。
【００１５】
ロータ１２０は高速で回転駆動されるため、運転時の大気との風損や摩擦熱による発熱を抑える目的で遠心分離中はチャンバ１０１の内部を減圧された状態に保たれる。チャンバ１０１の内部を減圧された状態にするために、チャンバ１０１内の空気を排出する図示せぬ排出口がチャンバ１０１の胴部に形成され、図示しない真空ポンプが接続される。チャンバ１０１は複数のボルト１１１でベース１１０に固定され、ベース１１０は複数のボルト１１２により床面に固定される。
【００１６】
制御装置部２００には、チャンバ１０１内部の遠心室全体を冷却するための図示せぬ冷却装置と、チャンバ１０１内部の遠心室を減圧された状態にするための図示せぬ真空ポンプと、ロータ１２０を所定の場所に移動させるリフト１６０及びアーム１６１を駆動する図示せぬリフト駆動装置と、ロータ１２０を駆動制御する図示せぬ制御装置が収容される。制御装置は、図示しないマイクロコンピュータ、記憶装置を含んだ電子回路で構成され、ロータ１２０の回転制御と、ロータ１２０内部の沈殿物監視を行うと共に、連続遠心分離機に含まれる機器の全体の制御を行なう。制御装置部２００の上部には、ユーザが情報を入力するための入力部と、ユーザへ運転状況等の表示を行う表示部の機能を兼ねた操作パネル２０５が配置される。操作パネル２０５としては、例えばタッチセンサ式の液晶ディスプレイ装置を用いることができ、図示しないスピーカー等の音声出力部も併せて設けられる。
【００１７】
図２は図１の遠心分離部１００の詳細構造を示す断面図である。チャンバ１０１は、その内部に駆動部１３０に吊り下げられたロータ１２０が収容され、ロータ１２０の周囲を覆うようにエバポレータ（図示せず）が設置される。エバポレータは冷媒ガスを循環させる銅配管で構成され、これによってチャンバ１０１の内部を設定された温度で冷却する。
【００１８】
駆動部１３０は、図示しないモータを含んで構成される。遠心分離を行なう際は、ロアシャフト１４１側から試料をロータ１２０の内部に注入し、ロータ１２０内に導入された試料は、後述するコア１２５によって高遠心力場へ移動されて沈殿物と上清とに分離され、上清（廃液）は、アッパーシャフト１３１の試料通過孔から排出される。
【００１９】
モータは、上下方向に延びる中空の回転軸（アッパーシャフト１３１）を有し、アッパーシャフト１３１の下端側はナット１３２によって上部ロータカバー１２３に固定され、ロータ１２０は駆動部１３０から吊り下げられる形で回転する。下部ロータカバー１２２には回転軸部であるロアシャフト１４１がナット１４２によって取り付けられる。アッパーシャフト１３１とロアシャフト１４１のそれぞれの軸中心には、上部通路および下部通路である貫通孔（試料通過孔）がそれぞれ貫通しており、これらの試料通過孔は、上部ロータカバー１２３および下部ロータカバー１２２のそれぞれに形成された試料通過孔に連通する。駆動部１３０に含まれるモータの駆動によってアッパーシャフト１３１が高速回転することにより、アッパーシャフト１３１に取り付けられるロータ１２０がロアシャフト１４１とともに高速回転する。ロータ１２０に付随して回転するロアシャフト１４１は、下部回転支持部１４０により軸支される。下部回転支持部１４０はベース１１０のチャンバ１０１と当接する位置に固定される。
【００２０】
試料は試料タンク１７１から供給され、その流れは、下側接続パイプ１７２、送液ポンプ１７３、質量流量計１７５、ロアシャフト１４１、ロータ１２０、アッパーシャフト１３１、質量流量計１８５、上側接続パイプ１８２を通って上清回収タンク１８１まで流れる。本実施例では、ロータ１２０の下側から試料を注入して、上側から上清を排出するように試料ラインを構成したので、下側接続パイプ１７２が試料の供給ラインとなり、上側接続パイプ１８２が上清の排出ラインとなる。下側接続パイプ１７２は試料タンク１７１から下部回転支持部１４０との間を接続するものであって、その経路中には送液ポンプ１７３と供給側の質量流量計１７５が設けられる。上側接続パイプ１８２は、駆動部１３０のアッパーシャフト１３１と上清回収タンク１８１の間を接続するものである。
【００２１】
送液ポンプ１７３は、制御装置から電気的に送出又は停止の制御が行われる試料供給手段であって、例えばモータ駆動による流体ポンプである。質量流量計１７５としては、例えばインライン型のコリオリ式質量流量計を用いることができる。コリオリ式質量流量計は、流体の温度、密度等の変化に影響を受けない「質量」を、直接かつ連続して測定する質量流量計であり、コリオリの力を利用した原理により、高精度かつ高感度で質量流量を検出することができる。質量流量計１７５は、下側接続パイプ１７２に流れる試料の質量流量を測定して、その値に対応する信号を制御装置に出力する。一方、上側接続パイプ１８２は駆動部１３０と上清回収タンク１８１を接続するものであって、その経路中には質量流量計１８５が設けられる。質量流量計１８５は、上側接続パイプ１８２に流れる試料の質量流量を測定して、その値に対応する信号を制御装置に出力するものであって、質量流量計１８５と質量流量計１７５は同一の計測機を用いることができ、それら出力は制御装置に送出される。
【００２２】
試料タンク１７１は、ロータ１２０で遠心分離を行う前の試料を入れる容器である。下側接続パイプ１７２から質量流量計１７５を通過してロータ１２０内に流入した試料は、ロータ１２０の高速回転によって遠心分離され、分離された試料の上清は、駆動部１３０を通り、上側接続パイプ１８２に流れて質量流量計１８５を通過して上清回収タンク１８１に回収される。尚、試料ラインを構成する下側接続パイプ１７２や上側接続パイプ１８２の配管方法や、用いられる試料タンクや上清タンク等の配置や接続等は任意であり、流路を切り替える切り替えバルブ等を用いて複数の流路を任意に切り替えるように構成しても良いし、その他の供給ラインと排出ラインを形成しても良い。しかしながら、供給ラインの好ましくは下部回転支持部１４０に近い部分に質量流量計１７５を設け、排出ラインの好ましくは駆動部１３０に近い部分に質量流量計１８５を設けることは重要である。
【００２３】
試料タンク１７１に試料が入れられ、送液ポンプ１７３を稼働させて下側接続パイプ１７２からロアシャフト１４１を通ってロータ１２０への試料供給が開始されると、次第にロータ１２０内が試料によって満たされる。ロータ１２０内が試料で一杯になるとオーバーフローした液体がアッパーシャフト１３１、駆動部１３０を通過して上側接続パイプ１８２へと送出され、上清回収タンク１８１に排出される。これら試料のロータ１２０内部への注入は、図示しない制御装置によって送液ポンプ１７３を制御することで調整される。制御装置は、供給側の質量流量計１７５と排出側の質量流量計１８５の両方で液体の流れを検出したことを確認すると、ロータ１２０内に試料が充填されたと判断し、ロータ１２０の回転を開始させる。
【００２４】
図３はロータ１２０の縦断面図である。円筒形のロータボディ１２１の内部にコア１２５が配置される。コア１２５は、ロータボディ１２１の内部に注入された試料を高遠心力場に導入するためのものであり、コア１２５はロータボディ１２１に対して軸方向に出し入れ可能に構成される。ロータボディ１２１の下側の開口は下部ロータカバー１２２で覆われ、上側の開口は上部ロータカバー１２３で覆われる。
【００２５】
図４はコア１２５の外観形状を示す斜視図である。コア１２５は、円筒状の胴部１２５Ａに設けられた径方向に延びる６枚の羽部１２５Ｂによってロータ１２０の内部空間を６個の均等の空間に分割する。ロアシャフト１４１の試料貫通孔からロータ１２０内部に注入された試料は、遠心力によって密度の高い粒子がロータ１２０の内壁部分に徐々に堆積して沈殿物となる。この沈殿物の沈殿状態を図５を用いて説明する。
【００２６】
図５は、図３のＡ−Ａ部の断面図であって、（１）〜（４）は沈殿物の堆積進行状態を示す図である。ロータ１２０の内部は、コア１２５の羽部１２５Ｂによって６つの区画１２６に分割される。尚、区画１２６はロータボディ１２１の下側から上側まで同じ断面形状で連続して形成されるものである。遠心分離を行う際には、区画１２６内は分離する試料で満たされている。説明の便宜上、ここでは試料は透明であると仮定して、図では沈殿物１２７だけを示している。図５（１）はロータ１２０の内部に試料（液体）にて満たされているが、まだ沈殿物が無い状態（沈殿０％）を示すものである。これはロータ１２０の回転が開始されるときの状態でもある。（２）は遠心分離運転が進行し、遠心力によって密度の高い粒子がコア１２５の羽部１２５Ｂによって径方向外側に案内され、外周部分たるロータ１２０の内壁部分に徐々に密度の高い粒子が堆積することにより沈殿物１２７となったものである。（２）の状態では沈殿物１２７の量（体積）は、区画１２６の容積の２０％である。
【００２７】
連続遠心分離運転が進むと更に沈殿する物質が区画１２６に溜まり、（３）は沈殿物１２７が区画１２６の容積の６０％までたまった状態である。（４）は同様にして沈殿物１２７が区画１２６の容積の９０％までたまった状態である。（４）のように沈殿がたまりすぎると、分離前の液体たる試料が位置する空間がわずかな部分（内側部分）だけになってしまい、遠心力がかからない液体がアッパーシャフト１３１の方向に流れて、分離されずにそのまま外に出てしまう恐れがある。そこで、本実施例では、（３）の状態、即ち容積比で沈殿６０％の状態を沈殿可能な最大量（蓄積許容量）として、（１）〜（３）の範囲内で連続遠心分離運転を行うようにし、（３）で示す状態以上に沈殿物１２７を溜めないようにした。尚、蓄積許容量が６０％という上限値は、区画１２６の容積比から決まるものであるが、蓄積許容量は容積比だけできめるのではなく、沈殿物１２７の質量比による上限値も併せて設定することができる。これは沈殿物１２７の比重が高い場合には有効であり、相対的に重さのある沈殿物１２７の量が増えすぎると回転するロータ１２０の全体質量が大きくなるので、蓄積許容質量の上限値を併用すると良い。これら蓄積許容上限の容量と質量は、ロータの種類、流す試料の特性に応じてメーカー側が予め設定しても良いし、ユーザがその都度設定するようにしても良い。
【００２８】
次に図６を用いて、連続遠心分離機１の運転工程の一例を説明する。ここでは工程ナンバー毎に、工程名、ロータ回転速度、供給側の質量流量計１７５の値、排出側の質量流量計１８５の値、ロータ内部の沈殿量を示している。工程Ｎｏ．３０１は、試料注入中の工程であり、送液ポンプ１７３にて、１分間に２．０ｋｇの試料をロータ１２０に注入し続ける。ロータ１２０はまだ起動していないためロータ１２０の回転速度は０ｒｐｍである。また、ロータ１２０の内部は試料で満たされていないため、質量流量計１７５は質量として２ｋｇ／分の値が出力されるが、質量流量計１８５の値はゼロのままである。ロータ１２０は回転していないので沈殿物はない。
工程Ｎｏ．３０２は、試料注入完了時点を示している。試料注入が完了するとアッパーシャフト１３１にも試料が流れるので質量流量計１８５が排出量を示し始める。ここではまだロータ１２０が回転していないので、質量流量計１７５、１８５の示す質量は２ｋｇ／分であって同じである。
【００２９】
次に、ロータ１２０の内部が試料（液体）で満たされたので、工程Ｎｏ．３０３で駆動部１３０を起動してロータ１２０を０から４０，０００回転まで加速させる。この間も送液ポンプ１７３にて、１分間に２．０ｋｇの試料をロータ１２０に注入し続けるが、ロータ１２０の回転上昇に伴い、試料のうち比重の重い物質が遠心力により径方向外側に向けて移動し、ロータ１２０の内壁に沈殿しはじめる。この結果、アッパーシャフト１３１からは比重の軽い上清だけが排出されるため、排出側の質量流量計１８５の示す値（質量流量）は、２．０００ｇｍ／分から１．９８０ｋｇ／分のように徐々に減り始める。
そして、工程Ｎｏ．３０４ではロータ１２０が４０，０００回転にて定速回転するので、ロータ１２０のアッパーシャフト１３１から排出される液体は、注入側から入った量（質量）から、ロータ１２０の内部に沈殿した沈殿物の量を引いた量となる。所定運転時間が終了すると、工程Ｎｏ．３０５にてロータ１２０の回転を減速させ、ロータ１２０は停止する。このロータ１２０の減速に伴い、注入される試料に対するロータ１２０に沈殿する割合が減るため、質量流量計１８５の示す質量は１．９８０ｋｇ／分から２．０００ｋｇ／分に上昇する。
そして工程Ｎｏ．３０６ではロータ１２０を停止させると共に送液ポンプ１７３を停止させる。尚、ロータ１２０の停止と送液ポンプ１７３の停止は必ずしも同時にする必要は無くて、先に送液ポンプ１７３を停止させて、所定の時間だけロータ１２０を回転させたのちに駆動部１３０の回転を停止させるような、“ロータ１２０の停止処理”を実行しても良い。ここで、工程Ｎｏ．３０６にてロータ１２０が停止するが、ロータ１２０に内部に沈殿する量は、工程Ｎｏ．３０３から３０６までの質量流量計１７５の積算値から質量流量計１８５の積算値を引くことによって算出することができる。
【００３０】
次に図７のフローチャートを用いて、本実施例によるロータ１２０内の沈殿量の算出手順を説明する。図７に示す手順は、制御装置に含まれるマイコンがコンピュータプログラムを実行してソフトウェアによって実現することができる。まずユーザが試料タンク１７１に試料を入れ、上清回収タンク１８１をセットする。ユーザが図示しないスタートボタンを押すことによって運転が開始され、制御装置は試料をロータ１２０に送液するために送液ポンプ１７３の運転を開始させる（ステップ４０１）。ここでは送液ポンプ１７３は、遠心分離運転が終了するまで一定の流量にて送液を行う。次に、ステップ４０２にて、上側の質量流量計１８５と下側の質量流量計１７５による計測を行い供給側の質量流量ａを得る。試料の送液直後の場合は、下側の質量流量計１７５が計測を開始するが、ロータ１２０内が試料で満たされるまでは上側の質量流量計１８５の質量が０のままである。送液が進むと上側の質量流量計１８５側にも試料（上清）が到達するため、質量流量計１８５の質量流量ｂを得る。このようにロータ１２０の内部に試料が満たされた状態になったら、駆動部１３０のモータを起動させ、ロータ１２０が設定されたロータ回転速度（例えば４０，０００ｒｐｍ）まで加速して、定速回転にて整定する。
【００３１】
次に、制御装置は、計測された下側の質量流量計１７５の値（質量流量ａ）と上側の質量流量計１８５の値（質量流量ｂ）を積算して積算値Ａ、Ｂを算出し（ステップ４０３）、注入側の積算値Ａから排出側の積算値Ｂを引くことによってロータ１２０の内部に滞留する沈殿量を算出する（ステップ４０４）。ここで、図８を用いて沈殿量の算出方法を説明する。
【００３２】
図８は、本実施例の沈殿量の算出方法を説明するための図である。ここでは試料が、密度１．５ｇ／ｃｍ３の粒子を含む水溶液であって、連続遠心分離運転時には、図６の工程表Ｎｏ．４０３に従い送液ポンプ１７３によって１分間に２０００ｇの質量流量でロータ１２０に注入される。この場合、供給側となる下側の質量流量計１７５の値は２０００ｇ／分となる。一方、排出側となる質量流量計１８５は、試料から得られる沈殿物の割合とその重さによって変化するが、ここでは、１９８０ｇ／分であったとする。この関係の場合は、
（下側の質量流量計１７５の質量流量ａ）−（上側の質量流量計１８５の質量流量ｂ）
＝  ロータ１２０内に堆積する沈殿物の質量
の式から算出でき、ここでは１分間に堆積する沈殿物の質量は２０ｇとなる。このように単位時間あたりの堆積増加量２０ｇ／分をカウントして積算すると共に、沈殿物の密度１．５ｇ／ｃｍ３とロータ１２０の容積との関係から、沈殿物がどのくらいの容積を占めているかを示す沈殿堆積（Ｌ）と、沈殿物がロータ１２０の容積のどの程度を占めているかの容積比（％）を算出できる。
【００３３】
図８の表は、運転時間の経過に伴う、試料処理量（ｋｇ）と沈殿質量（ｇ）と沈殿堆積（Ｌ）とロータ容積比（％）の推移結果を示した表であり、時間の経過と共に沈殿物がロータの内部にたまり、例えば３６０分（６時間）運転したところでは太枠８０６で囲むように、沈殿物１２７の質量が７２００ｇ、沈殿物１２７の堆積が４．８Ｌとなったことがわかる。また、ロータ１２０の容積が８Ｌであることから、沈殿物１２７はロータ１２０の容積６０．０％を占めていることが理解できる。通常、ロータ１２０の内部には、沈殿を１００％まで堆積できないため、沈殿量は所定の上限値までとすることが一般的である。この上限値（蓄積許容量）は、容積的な限度（ロータ容積比の上限）と、質量的な限度（沈殿質量の上限）によって決まる。容積的には、図８の太枠で囲むように６０％程度で停止すると良い。一方、容積比が上限値に到達しない場合であっても沈殿物の質量が規定の質量、例えば１００００ｇになった場合は、その時点で遠心分離を停止するようにしても良い。図８の試料の場合は、質量制限に到達する前に容積制限に到達しているが、沈殿物１２７の密度次第では逆の場合、即ち容積制限に到達する前に質量制限に到達する場合がある。
【００３４】
本実施例では、ロータ容積比の上限を６０％、沈殿質量の上限を１００００ｇとしたが、これらの上限値は、用いられる連続遠心分離機の種類、ロータ１２０の大きさや強度等の制約に応じて適宜設定すれば良い。また、これらの上限値は予め制御装置の記憶装置内にパラメータの一つとして登録しておけば、ユーザは使用時に用いる試料から得られる沈殿物の密度を入力するだけで本実施例を容易に実現できる。さらに、沈殿物の上限となるロータ容積比の上限値、沈殿質量の上限値は、初期値の一つとしてユーザによって手動で設定するようにしても良い。
【００３５】
再び図７のフローチャートに戻る。ステップ４０５において、制御装置は，算出された値から、試料処理量（ｋｇ）と、推定沈殿容量（％）と、推定沈殿質量（ｇ）を操作パネル２０５に表示することにより、ロータ１２０の沈殿状態をユーザに報知する。この表示例を図９を用いて説明する。操作パネル２０５（図１参照）は、例えばタッチセンサ式の液晶表示画面で構成され、表示画面５００の上側には、ロータ１２０の回転速度表示部５０１（単位：ｒｐｍ）、経過時間表示部５０２（単位：時、分）、チャンバ内温度表示部５０３（単位：℃）、チャンバ内真空度表示部５０４（単位：Ｐａ）が設けられる。
【００３６】
回転速度表示部５０１、経過時間表示部５０２およびチャンバ内温度表示部５０３の各表示部には、左側に現在の状態を表示する領域と、右側に設定状態を表示する領域が設けられる。表示画面５００の中央部には、ロータ１２０の回転速度と温度の推移を時間経過と対応させて表示するためのトレンド表示部５０５が設けられる。図９では、横軸を時間とし、縦軸にロータの回転速度（ＳＰＥＥＤ［ｒｐｍ］）とロータの温度（ＴＥＭＰ［Ｄｅｇ．Ｃ］）としたグラフが表示される例を示し、ロータの回転速度５０６とロータの温度５０７が進行状況に応じて伸びるように表示される。
【００３７】
トレンド表示部５０５の右側の領域には、沈殿状況表示欄５１０が設けられる。ここには、試料処理量５１１と、推定沈殿容量５１２と、推定沈殿質量５１３が表示される。試料処理量５１１は図８の試料処理量８０２に相当する内容であって、ロータ１２０が満たされた状態からロータ１２０の内部にどの程度の試料が注入されたか、その質量で表示される（絶対表示）。推定沈殿容量５１２は、図８のロータ容積比８０５に相当する内容であって、図８から試料処理量８０２が２４０ｋｇの時のロータ容積比８０５が２０．０％であることが理解できよう。推定沈殿質量５１３は、図８の沈殿質量８０３の値であって、図８から試料処理量８０２が２４０ｋｇの時の沈殿質量８０３が２４００ｇであることが理解できよう。ここでは、推定沈殿容量５１２と推定沈殿質量５１３の表示の冒頭に“推定”と付けているが、これはあくまでも計算による理論値であって、ロータ１２０の内部の沈殿物を直接測定した値ではないからである。ユーザがこの値の性質を理解するならば、あえて“推定”と付加しなくても良いし、その他の表示方法、例えば“算出沈殿容量”、“算出沈殿質量”等としても良い。
【００３８】
トレンド表示部５０５の表示の内容や、その表の仕方は任意であり、様々な変形が可能である。例えば、ロータ１２０の沈殿可能容量がロータ容積比８０５の６０％と理解しているユーザに対しては、図９の表示の仕方は便利であるが、６０％が上限とは知らないユーザにとっては、図９の表示例を見て、沈殿容量はあと８０％分可能であると誤解してしまう恐れがある。そのような場合は、ロータ１２０のロータ容積比の０〜６０％の範囲を、１００％表示に置き換えて、ユーザに対しては沈殿の許容上限値まであと何％程度の沈殿が可能か、その割合を％にて表示するようにしても良い。この場合、図９の表示は、推定沈殿容量が上限６０％のうちの２０％、つまり、３３．３％分であることから、３３％と表示するようにすれば良い。同様にして、沈殿質量８０３を質量で表示するのでは無く、上限値１００００ｇに対しての％表示、即ち、“推定沈殿質量  ２４％”と表示しても良い。このように％表示をすることにより、ユーザは上限質量まであと７６％の余裕があることを容易に識別できる。
【００３９】
図９においてトレンド表示部５０５の下側の領域には、ユーザへ伝達するメッセージを表示するためのメッセージ表示部５２０と、何らかの異常が起こった際に操作者への警告を表示するためのアラーム表示部５２１が設けられる。アラーム表示部５２１の右側には、チャンバ１０１内を減圧するため図示せぬ真空ポンプを駆動するため又は停止させるための真空ボタン５３０と、遠心分離運転の開始を指示するスタートボタン５４０と、遠心分離運転中に回転しているロータ１２０を停止させるためのストップボタン５５０が設けられる。尚、ここではボタン５３０〜５５０は、タッチパネル式の液晶表示装置においてアイコン形式で表示されるものである。
【００４０】
再び図７のフローチャートに戻る。制御装置は、ステップ４０４にて算出された沈殿量が、限度値に到達しているか否かを判定する（ステップ４０６）。ここの限度値は、図８で示した例によれば、沈殿容量の限度値がロータ容積比で６０％であり、沈殿質量限度値は１００００ｇである。ステップ４０６で沈殿量が限度値に到達していない場合は、ステップ４０７に進んで、注入すべき試料の供給が全て終了したか否かを判定し、終了していなかったらステップ４０２に戻り、終了したらステップ４０９に進む（ステップ４０７）。ステップ４０６において沈殿量が限度値に到達した場合には、アラーム音を発すると共に表示画面５００に、沈殿量の限度値に到達したことを示すメッセージを表示する（ステップ４０８）。この時の画面例を示したのが図１０である。
【００４１】
図１０では、画面の中央付近にポップアップ窓５６０を表示して、“沈殿質量が限度値（ロータの容量の６０％）に到達したため送液ポンプを停止しました。ＳＴＯＰボタンを押して運転を停止してください。”とのアラームメッセージを表示すると共に、ユーザによる確認を促すためのＯＫアイコン５６１を表示する。ユーザがＯＫアイコンを押したら、ポップアップ窓５６０の表示が消えるので、ユーザはＳＴＯＰボタンを押すことにより遠心分離運転を終了させる。ユーザがＯＫアイコンを押さない場合には、ポップアップ窓を表示したままにするが、所定の時間が経過したらステップ４０９に移り、以降の処理が実行される。
【００４２】
ステップ４０９では、演算装置は送液ポンプ１７３の運転を停止することによって試料のロータ１２０への注入を停止して、図６で示した工程に沿って工程Ｎｏ．３０５と３０６の処理を実行する。次に演算装置は、ロータ１２０の回転が停止したか否かを判断し、停止していない場合は停止するまで待機する（ステップ４１０）。ステップ４１０においてロータの回転が停止したら、図１１のように表示画面５００に、運転が終了した旨のメッセージを表示する。この際、処理した試料の量（試料処理量）と、推定沈殿容量と、推定沈殿質量も合わせて表示して、処理を終了する（ステップ４１１）。図１１は、運転が終了した旨のメッセージの画面表示例である。ここでは、画面の中央付近にポップアップ窓５７０を表示して、“運転を終了しました。試料処理量は７２０ｋｇ  推定沈殿容量は６０％  推定沈殿質量は７２００ｇです。”とのメッセージを表示すると共に、ユーザによる確認を促すためのＯＫアイコン５７１を表示する。ユーザがＯＫアイコンを押したら、ポップアップ窓５７０の表示を消して元の画面表示に戻る。
【００４３】
以上説明した図９〜図１１に示す表示画面は一例であり、操作パネル２０５には様々な操作画面を表示することができる。例えば、推定沈殿容量５１２と推定沈殿質量５１３を複数段階（例えば６段階）に分けたセグメントを用いて、沈殿の進行度合いに応じたセグメントの点灯によって、何分のいくつくらいの沈殿がたまっているかの量を視覚的にわかりやすく表示しても良い。また、図９〜図１１ではモノクロ画面にて示したが、実際にはグレースケール表示やカラー表示をするようにすれば、視認性に優れて使い勝手の良い操作パネル２０５を実現できる。さらに、制御装置部２００にスピーカーやブザー等の音響装置を設けて、操作パネル２０５の操作にあわせてタッチ音を出したり、画面によるメッセージの表示の際に、アラーム音や音声メッセージを出したりしても良い。
【００４４】
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、上述の実施例では試料を下側接続パイプ１７２からロータ１２０へ入れる場合の例で説明したが、それだけに限られずに、送液ポンプ１７３を上側接続パイプ１８２側に設けて、試料を上側接続パイプ１８２側からロータ１２０に入れて、下側接続パイプ１７２から上清を回収するように構成したものであっても同様に適用できる。その場合は送液ポンプ１７３を上側接続パイプ１８２の経路中に設けると共に、試料タンク１７１を上側接続パイプ１８２に接続し、上清回収タンク１８１を下側接続パイプ１７２に接続し、それぞれの経路中に質量流量計を配置すれば良い。
【符号の説明】
【００４５】
１  連続遠心分離機                      ５０  配線・配管群
１００  遠心分離部                      １０１  チャンバ
１１０  ベース                          １１１、１１２  ボルト
１２０  ロータ                          １２１  ロータボディ
１２２  下部ロータカバー                １２３  上部ロータカバー
１２５  コア                            １２５Ａ  胴部
１２５Ｂ  羽部                          １２６  区画
１２７  沈殿物                          １３０  駆動部
１３１  アッパーシャフト                １３２  ナット
１４０  下部回転支持部                  １４１  ロアシャフト
１４２  ナット                          １６０  リフト
１６１  アーム                          １７１  試料タンク
１７２  下側接続パイプ                  １７３  送液ポンプ
１７５  質量流量計                      １８１  上清回収タンク
１８２  上側接続パイプ                  １８５  質量流量計
２００  制御装置部                      ２０５  操作パネル
５００  表示画面                        ５０１  回転速度表示部
５０２  経過時間表示部                  ５０３  チャンバ内温度表示部
５０４  チャンバ内真空度表示部          ５０５  トレンド表示部
５０６  回転速度                        ５０７  温度
５１０  沈殿状況表示欄                  ５１１  試料処理量
５１２  推定沈殿容量                    ５１３  推定沈殿質量
５２０  メッセージ表示部                ５２１  アラーム表示部
５３０  真空ボタン                      ５４０  スタートボタン
５５０  ストップボタン                  ５６０、５７０  ポップアップ窓
５６１、５７１  アイコン                ８０２  試料処理量
８０３  沈殿質量                        ８０５  ロータ容積比
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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