JP5704308B2 - 連続遠心分離機 - Google Patents

Description

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連続遠心分離機に関し、特にロータの内部を洗浄又は滅菌するための洗浄モードを設けた連続遠心分離機に関する。

遠心分離機は、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分離するもので、ウィルスや菌体などが分離対象に含まれる。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穴を有した２本の回転軸等からなる試料が流れるラインを有する。連続遠心分離機は、インフルエンザワクチンのような試料を扱うことがあるので、その場合は運転後に試料ラインを滅菌及び／又は洗浄することが重要である。

一般に、連続遠心分離機の運転を終了した後はロータを遠心室から取り出して、ロータを分解して滅菌及び／又は洗浄することが多く、そのための洗浄機などが準備されている。ロータを取り出して分解に少なくとも２０から３０分以上かかり、さらに取り外したロータの洗浄に３０分以上かかることが多く、洗浄したロータを再度遠心室に取り付けるのに、取り出し分解するのと同様の時間がかかってしまう。そのため、ロータを遠心室から取り出さず、蒸気を試料ラインに流すＳＩＰ（Ｓｔｅａｍ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）滅菌を行なうための滅菌モードを備えた連続遠心分離機が提供されている。例えば特許文献１に記載の連続遠心分離機は、ロータを取り出さずに蒸気を使用して試料ラインの滅菌を行なう、いわゆる滅菌モードを備えている。

特開２００６−２１１２１号公報

特許文献１による滅菌モードにおいては、ロータの回転を止めた状態で行い、蒸気温度を１２１℃以上にコントロールすることで試料ラインの滅菌を確実に行なうようにした。一方で、このような蒸気滅菌を行なうためには高額で大掛かりな蒸気発生装置や温度コントロールシステム、配管設備が必要である。また、連続遠心分離機自体も高温の蒸気を流すに耐えうる部材への変更が一部必要となる。これらの結果、連続遠心分離機の製造コストが高くなってしまうため、低価格で実現できて効果的な滅菌モードを実現することが望まれていた。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータを取り外すことなく効果的に試料ラインを滅菌や洗浄することができる連続遠心分離機を提供することにある。

本発明の他の目的は、試料ラインに薬液を流して滅菌し、この滅菌効果を高める運転モード（洗浄モード）を有する連続遠心分離機を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、試料ラインに薬液を流して滅菌する洗浄モードの際に、ロータ室の減圧レベルを適度に制御して省エネルギー化を図った連続遠心分離機を提供することにある。

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。

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、ロータが収納される遠心室と、ロータを回転させる駆動手段と、ロータの回転中にロータに試料を連続的に供給および排出する試料ラインを備えた連続遠心分離機において、ロータを回転させながら試料ラインに薬液を流して滅菌及び／又は洗浄する洗浄モード「ＣＩＰ（Ｃｌｅａｎ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）モード」を設けた。この際のロータの回転数は、ロータ内に留まった気泡を試料ラインへ排出するのに十分な程度の低速回転であり、例えば最高回転数の１／１０以下である。

本発明の他の特徴によれば、遠心室には内部を減圧させるための真空ポンプが接続され、洗浄モードは、遠心室の減圧レベルが通常の運転モードよりも大気圧に近い状態でロータを回転させるか、真空ポンプを停止させて大気圧下にてロータを回転させるようにした。

本発明のさらに他の特徴によれば、連続遠心分離機の制御部は、洗浄モードでの運転状況を記憶するようにした。また、制御部は、作業者によって通常の遠心分離運転が指示された際には、記憶された運転状況から洗浄モードが完了済みか否かを判断し、完了していないときは通常の連続遠心分離運転を開始しないようにした。連続遠心分離機には、その運転状況を表示する操作パネルを設け、操作パネルに洗浄モードの開始を指示するアイコンを表示した。

本発明のさらに他の特徴によれば、試料を分離するための円筒状のロータと、ロータが収納される遠心室と、ロータを回転させる駆動手段と、ロータの回転中にロータに試料を連続的に供給又は排出する上側試料ラインと下側試料ラインを備えた連続遠心分離機において、ロータを回転させながら上側試料ライン又は下側試料ラインに薬液を流して滅菌及び／又は洗浄する洗浄モードを設け、洗浄モードでの運転中に薬液を流す方向を、上側試料ラインから又は下側試料ラインからのいずれかに切り替えるように構成した。洗浄モードにおけるロータの回転数は、例えばロータの最高回転数の１／１０以下とすると好ましい。遠心分離機には、ロータに供給される試料を収容する試料タンクと、ロータから排出される廃液を収容する廃液タンクと、試料タンクから試料を送出する供給ポンプを設け、供給ポンプによって試料タンクから上側試料ライン又は下側試料ラインのいずれかに試料を供給するための切替バルブを設けた。

請求項１の発明によれば、連続遠心分離機において、ロータを回転させながら試料ラインに薬液を流して滅菌及び／又は洗浄する洗浄モードを設けたので、試料ラインの薬液によるＣＩＰ滅菌を効果的に行なうことができる。この際、ロータ内に留まった気泡を試料ラインへ排出するためにロータを回転させるので、ロータ内部に残った気泡の箇所に薬液が触れずに十分な滅菌ができる。

請求項２の発明によれば、洗浄モードにおいてロータを回転させながら薬液を流す方向を逆方向に切り替えるので、ロータの上側又は下側の生じた気泡等も、薬液を双方向に流すために容易に排出させることができ、ロータの内壁に薬液が確実に接するようになり、薬液による滅菌をきわめて良好に行うことができる。

請求項３の発明によれば、ロータの回転数は最高回転数の１／１０以下であるので、連続遠心分離モードでは設定できない低回転領域の回転数を設定することができる。

請求項４の発明によれば、洗浄モードは、遠心室の減圧レベルが通常の運転モードよりも大気圧に近い状態でロータを回転させるので、遠心室の真空度の条件を通常の運転状態よりも緩くすることによって洗浄モードに要する運転時間の短縮化を図ることができる。

請求項５の発明によれば、洗浄モードによる運転時には真空ポンプを停止させるので、遠心室を減圧するための時間が不要であり洗浄モードに要する運転時間の短縮化を図ることができる。さらに、洗浄モード時の省電力化を図ることができる。

請求項６の発明によれば、遠心分離機の制御部は、洗浄モードでの運転状況を記憶するので、洗浄を行った履歴情報を参照することが可能になる。

請求項７の発明によれば、制御部は、作業者によって通常の遠心分離運転が指示された際には、記憶された運転状況から洗浄モードが完了済みか否かを判断し、完了していないときは通常の連続遠心分離運転を開始しないので、洗浄をしないまま通常の遠心分離運転を行うことを効果的に防止できる。

請求項８の発明によれば、連続遠心分離機の運転状況を表示する操作パネルを設け、操作パネルに洗浄モードの開始を指示するアイコンを表示するので、作業者の意図によって洗浄モードを実行できる。

請求項９の発明によれば、洗浄モードでの運転中に薬液を流す方向を、上側試料ラインから又は下側試料ラインからのいずれかに切り替えるので、ロータの上側又は下側の生じた気泡等も、薬液を双方向に流すために容易に排出させることができ、ロータの内壁に薬液が確実に接するようになり、薬液による滅菌をきわめて良好に行うことができる。

請求項１０の発明によれば、洗浄モードにおけるロータの回転数は最高回転数の１／１０以下であるので、連続遠心分離モードでは設定できない低回転領域の回転数を設定することができる。

請求項１１の発明によれば、供給ポンプによって試料タンクから上側試料ライン又は下側試料ラインのいずれかに試料を供給することができる切替バルブを設けたので、試料タンクからロータに送出される薬液をロータの上から又は下からの任意の方向から注入することができる。

請求項１２の発明によれば、切替バルブは電磁バルブであり、連続遠心分離機の運転を制御する制御部が電磁バルブを動作させるので、洗浄モードでの洗浄運転を自動的に行うことができる。

請求項１３の発明によれば、洗浄モードにおいて、薬液を下側試料ラインを介して又は上側試料ラインを介してのいずれかを交互に切り替えながらロータに供給するので、ロータの内部をまんべんなく薬液によって洗浄・滅菌することができる。

請求項１４の発明によれば、洗浄モード中に、試料タンクから下側試料ラインへの接続と上側試料ラインへの接続を交互に繰り返すように制御するので、薬液によるロータの洗浄・滅菌をより完全に行うことができる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係る連続遠心分離機の全体を示す斜視図である。 図１の遠心分離部１００の詳細構造を示す断面図である。 図１の操作パネル２０５に表示される画面を示す図である。 本発明の実施例に係る連続遠心分離機の洗浄モードでの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例に係る連続遠心分離機の洗浄モードでの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施例に係る遠心分離部の詳細構造を示す断面図である。 本発明の第３の実施例に係る連続遠心分離機の洗浄モードでの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施例に係る連続遠心分離機の方向切り替えバルブ機構を説明する図である（その１）。 本発明の第４の実施例に係る連続遠心分離機の方向切り替えバルブ機構を説明する図である（その２）。

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、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。

図１は、実施例に係る連続遠心分離機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とを備えている。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。

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軸受部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及びアーム１６０Ａと、ロータ１２０に試料または薬液（滅菌液）を連続的に供給・排出する試料循環部１７０（図１及び２参照）を有して構成される。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が収容される。

ロータ１２０は通常運転時は高速で回転駆動されるため、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の胴部に形成される。チャンバ１０１は複数のボルト１１０Ａでベース１１０に固定され、ベース１１０は複数のボルト１１０Ｂにより床面に固定される。

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凍機、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、ロータ１２０を所定の場所に移動させるための図示せぬリフト駆動装置、ロータ１２０を駆動制御する図示せぬ制御部等が収容され、上部に、操作・入力する箇所である操作パネル２０５が配置される。制御部は、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を駆動制御だけでなく連続遠心分離機全体の制御を行う。

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円筒形のエバポレータ（蒸発配管）１０２が設置され、エバポレータ１０２の外側には円筒形のプロテクタ１０３が設置される。プロテクタ１０３は、ロータ１２０が回転中に何らかの原因でロータ１２０が破壊されるようなことがあった場合であっても、その破片や試料が外部に飛び出すことなくチャンバ１０１内部に留めておくために設置され、防護壁の役割を果たすものである。エバポレータ１０２は、チャンバ１０１の内部を冷やすことができるように冷媒ガスを循環させる銅配管で構成されており、チャンバ１０１の内部を冷却可能である。

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。駆動部１３０は、リフト１６０（図１参照）と一体の後述するアッパープレート１６１に取り付けられ、モータ１３１、軸受部１３２等で構成されている。モータ１３１は、アッパーシャフト１２３Ａを回転軸とし、軸受部１３２は、モータ１３１の上下においてアッパーシャフト１２３Ａを回転可能に支持する。アッパーシャフト１２３Ａの下端部にナット１２３Ｂによって上部ロータカバー１２３が取り付けられるため、ロータ１２０は駆動部１３０から吊り下げられる。

上部ロータカバー１２３および下部ロータカバー１２２のそれぞれの軸心位置には試料通過孔がそれぞれ形成されており、上部ロータカバー１２３および下部ロータカバー１２２には、回転軸部であるアッパーシャフト１２３Ａとロアシャフト１２２Ａとが取り付けられる。アッパーシャフト１２３Ａとロアシャフト１２２Ａと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１３１の駆動によってアッパーシャフト１２３Ａが高速回転されることにより、アッパーシャフト１２３Ａに取り付けられるロータ１２０およびロータ１２０にナット１２２Ｂによって取り付けられるロアシャフト１２２Ａが共に高速回転する。

また、ロータ１２０の内部には、出し入れ可能なコア１２０Ａが配置され、遠心分離を行なう際は、ロアシャフト１２２Ａから注入される試料が、試料通過孔を通過してロータ１２０の内部に導入され、ロータ１２０内に導入された試料は、コア１２０Ａによって高遠心力場へ移動されて沈殿と上清とに分離され、上清（廃液）は、アッパーシャフト１２３Ａの試料通過孔から排出される。

試料循環部１７０は、試料パイプ１７１と、試料タンク１７２と、試料供給ポンプ１７３と、廃液回収タンク１７６により主に構成される。試料パイプ１７１は、試料タンク１７２と下部軸受部１４０との間、および駆動部１３０と廃液回収タンク１７６との間を接続し、下部軸受部１４０との間に下側コネクタ１７１Ｂを有すると共に駆動部１３０との間に上側コネクタ１７５Ｂを有する。下部軸受部１４０は、ベース１１０のチャンバ１０１と当接する位置に設けられる。

試料タンク１７２はロータ１２０で遠心分離する試料が蓄えられ、試料供給ポンプ１７３は、下部軸受部１４０に試料を圧送する。廃液回収タンク１７６はロータ１２０で分離された試料の上清（廃液）を貯留する。試料が試料タンク１７２から試料供給ポンプ１７３により下側パイプ１７１Ａ内を圧送され、下部軸受部１４０を通過してロータ１２０内に流入して遠心分離された後に駆動部１３０から上側パイプ１７５Ａを通り廃液回収タンク１７６までの間を試料循環ラインと定義する。尚、試料タンク１７２から試料供給ポンプ１７３の間、及び、上側コネクタ１７５Ｂと廃液回収タンク１７６の間には三方弁１８１、１８２が挿入される。三方弁１８１は通路１８１Ａと通路１８１Ｂが連通しており、三方弁１８１は試料タンク１７２から下側パイプ１７１Ａに試料が流れるように流路が形成される。三方弁１８２は通路１８２Ａと通路１８２Ｂが連通しており、三方弁１８２は上側コネクタ１７５Ｂから上側パイプ１７５Ａを介して廃液回収タンク１７６に遠心分離後の上澄み液が流れるように流路が形成される。尚、三方弁１８１は、通路１８１Ａ、１８１Ｂ、１８１Ｃの３つのうち、任意の２つの通路を連通させることができる。同様に、三方弁１８２は、通路１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃの３つのうち、任意の２つの通路を連通させることができる。

尚、図２においてはロア側からアッパー側へ薬液を流す図としているが、薬液の流れを上下切り替えるための流路切替バルブを試料循環部１７０に配置して、薬液の流れを上下切り替えることによってもロータ１２０内の気泡を排出することが可能である。

図３は操作パネル２０５での表示例を示す図である。操作パネル２０５には、本発明による洗浄モードの開始ボタンとなるＣＩＰボタン２１６が配置される。本実施例においてＣＩＰボタン２１６を押すことによって開始される“洗浄モード”とは、洗浄運転、滅菌運転、洗浄及び滅菌を含む運転のモードであり、試料を連続遠心分離する際の運転モードとは別の制御で行われる。操作パネル２０５は、例えばタッチセンサ式の液晶表示画面で構成され、表示部の上側には、ロータ１２０の回転数表示部２１１（単位：ＲＰＭ）、経過時間表示部２１２（単位：時：分）、チャンバ内温度表示部２１３（単位：℃）、チャンバ内真空度表示部２１４（単位：Ｐａ）等の各種情報が表示される。

回転数表示部２１１、経過時間表示部２１２及びチャンバ内温度表示部２１３の各表示部には、左側に現在の状況を表示する領域と、右側に設定状況を表示する領域が設けられる。操作パネル２０５の中央部には、ロータ１２０の回転数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２１５が設けられる。図３では、横軸を時間とし、縦軸にロータの回転数とロータの温度としたグラフが表示された例を示している。このグラフ表示によって作業者は、ロータの回転数と温度が正常であるか否かを即座に認識できる。

トレンド表示部２１５の下側の領域には、作業者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２１７、何らかの異常が起こった際に作業者への警告を表示するためのアラーム表示部２１８が設けられる。図３の例では、メッセージ表示部２１７に、洗浄モードでの運転中であることを示す“ＣＩＰモード運転中”とのメッセージが表示されており、これによって作業者は選択されたモードや運転中のモードを認識できる。さらに、操作パネル２０５の右下部には、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の真空ボタン２１９と、ロータ１２０の回転を開始させるためのスタートボタン２２０と、回転中のロータ１２０を停止させるためのストップボタン２２１が表示される。

次に図４を用いて連続遠心分離機１の洗浄モードでの制御手順を説明する。図４のフローチャートに示す制御は、制御装置部２００内の図示しないマイクロコンピュータによって制御プログラムを実行することによりソフト的に制御する。まず、連続遠心分離機１を用いて作業を行う前に、作業者は操作パネル２０５を用いて運転モードを入力する（ステップ３０１）。

作業者によってメニューボタン２２２（図３参照）から、運転モードとして洗浄モードが選択された場合は、マイクロコンピュータは洗浄モードの制御手順を実行する（ステップ３０３、３０４）。洗浄モードとは試料ラインに薬液を流して滅菌や洗浄をするモードであり、通常の遠心分離運転が終了した後に、ロータ１２０をチャンバ１０１から取り出さず、以下のような操作を行なうことによって薬液による滅菌を行なう。

まず滅菌液が入った試料タンク１７２を準備し、試料供給ポンプ１７３を運転してロータ１２０に滅菌液を供給する。次第にロータ１２０内は滅菌液で満たされていく。このまま暫く滅菌液を流し続ければロータ１２０内部は滅菌されることになるのだが、実際にはロータ１２０内部に気泡が残っており、気泡が留まった箇所は滅菌液がロータ１２０やコア１２０Ａに触れず十分な滅菌ができていないことになる。次に、ロータ１２０内部が滅菌液で満たされたことを確認した後、滅菌液を流し続けたままの状態を保ち、作業者は操作パネル２０５にあるＣＩＰボタン２１６を押すことにより洗浄モードによる運転をスタートさせる（ステップ３０４）。また、制御部は、洗浄運転の記録を開始するとともに、その状態をトレンド表示部２１５（図３参照）に表示する。洗浄運転では、薬液の遠心分離の必要はないので、ロータ１２０を低速で回転させるようにモータ１３１の回転数を、例えば１０００ｒｐｍ程度に設定する。ロータ１２０は回転開始後、１０００ｒｐｍ（回転／分）まで加速して整定する。

ここで、通常の遠心分離を行なう際の回転数は３５０００ｒｐｍから４００００ｒｐｍであるのに対し、洗浄モード時の回転数は１０００ｒｐｍ程度であり十分に低速である。また、ロータ１２０の回転数が低速であり、風損で温度上昇を起こす恐れがないため、図示しない真空ポンプを運転しないで大気圧の環境下でロータ１２０を回転させることが可能である。ロータ１２０が回転することによって、ロータ１２０内部の滅菌液には遠心力が働き、内部に留まっていた気泡は滅菌液よりも当然軽いのでロータ１２０の中心に寄せられる。滅菌液は引き続き供給されているので、気泡はロア側からの滅菌液の流れに押されてアッパーシャフト１２３Ａから上側コネクタ１７５Ｂを通過して流れ、廃液回収タンク１７６に回収される。

十分な時間、滅菌液を流した後、再びＣＩＰボタン２１６を押してロータ１２０を減速停止させる。洗浄が完了したら取得された洗浄運転の記録は制御装置部２００内の記憶装置内に保存される（ステップ３０６）。作業者は、三方弁１８１の通路１８１Ｂと通路１８１Ｃを連通し、三方弁１８２の通路１８１Ｂと通路１８１Ｃを連通することにより、三方弁１８２の通路１８１Ｃからクリーンルーム内の大気が上側パイプ１７５Ａ、下側パイプ１７１Ａに流入することによりロータ１２０内の滅菌液を三方弁１８１の通路１８１Ｃから回収してロータ１２０内部を空の状態にして滅菌処理を終了する。なお、洗浄モードにおいては、１つの溶液で滅菌と洗浄を同時に行うようにしても良いし、一つの溶液で滅菌を行なった後に別の溶液を使用して洗浄処理を行なっても良い。別の溶液又は純水を使用して洗浄する場合は、滅菌液から洗浄液が入った試料タンク１７２に切り替えて上記と同様の処理を行なえばよい。また、三方弁１８２の通路１８２Ｃに、図示しないＨＥＰＡフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）を取り付け、ＨＥＰＡフィルタでろ過された大気（空気）をロータ１２０内に流入させたり、さらに大気（空気）の代わりに窒素ガスなどの不活性ガスを流入させ後、三方弁１８１及び１８２の通路１８１Ｂ及び通路１８２Ｂを遮断することにより、ロータ１２０内の滅菌状態を良好に維持することができる。

ステップ３０２において、作業者によって指示された運転モードが、通常の遠心分離運転モードの場合は、ステップ３０７に進み、マイクロコンピュータは前回の運転モードの後に洗浄済みであるか否かを判断する（ステップ３０７）。この判断は、制御装置部２００内の記憶装置に保存された遠心分離運転及び洗浄運転の記録を元に判断できる。洗浄済みでない場合は、洗浄を行うように作業者にアラームを発してステップ３０３に移る。洗浄済みの場合は、作業者からの遠心分離運転の条件、例えばロータ１２０の回転数、設定温度、真空度等の条件の入力を操作パネル２０５を介して受け付ける（ステップ３０８）。次に、作業者は操作パネル２０５のスタートボタン２２０を押すと、制御部は図示しない真空ポンプを稼働させてチャンバ１０１内を減圧させる。制御部は、通常運転の記録を開始するとともに、その状態をトレンド表示部２１５（図３参照）に表示する。次に、制御部はチャンバ１０１内の気圧が１００Ｐａ以下になったか否かを監視し（ステップ３１０）、１００Ｐａ以下に達したらロータ１２０の回転を開始させて遠心分離運転を開始する（ステップ３１１）。

次に、制御部は所定の遠心分離運転が終了したかどうか判断し（ステップ３１２）、遠心分離運転が完了したらロータ１２０の回転を停止させて取得された通常運転の記録を制御装置部２００内の記憶装置に保存する（ステップ３１３）。次に作業者は真空ボタン２１９（図３参照）を押して真空ポンプの駆動停止と真空開放バルブを“開”にすることでチャンバ１０１内部を大気状態にし（ステップ３１４）、処理を終了する。

以上説明したように、本実施例によれば、試料ラインに薬液を流すことによってＣＩＰ滅菌を行なうことができる。さらに洗浄モードではロータを低速で回転させることによってロータ内に留まった気泡をロータから排出させるため、満遍なく確実な滅菌が可能となる。さらに洗浄モードにおいては真空ポンプを停止して行うので、大気圧から所定の真空度に達するまでに要する時間が不要であり、全体の運転時間が短くて済み、さらに省エネルギー化も達成できる。さらに、滅菌のための滅菌槽を準備する必要がなく、さらに、滅菌後のロータの内部が大気に暴露されることがないので、良好が滅菌状態を維持することも出来る。

次に図５を用いて第２の実施例に係る連続遠心分離機１の洗浄モードでの制御手順を説明する。図５のフローチャートは、図４のステップ３０３〜ステップ３０５の部分を置き換えるものであり、図示していないその他の処理手順は図４と同じである。第２の実施例では、洗浄モードにおいて真空ポンプを稼働させることが、第１の実施例とは異なる。洗浄モードにおいてはロータ１２０を高速回転する訳ではないので、通常の遠心分離を行なう上で運転可能な真空度の必要条件としている高真空状態（例えば１２０Ｐａ以下）にする必要は必ずしもなく、洗浄モードでの真空度の条件を緩やかに設定することができる。例えば、２７０Ｐａ以下程度にすれば、チャンバ１０１の内部が減圧されるまでの時間を短縮することができ、洗浄モードでの運転が完了するまでの総時間を短縮できる。

洗浄モードの運転に先立って、作業者は、操作パネル２０５から洗浄モードでの運転条件を入力し（ステップ５０１）、真空ボタン２１９を押し、制御装置部２００に配置された図示せぬ真空ポンプの駆動を開始しチャンバ１０１の内部の減圧を開始する（ステップ５０２）。次に滅菌液が入った試料タンク１７２を準備し、試料供給ポンプ１７３を運転してロータ１２０に供給する。次第にロータ１２０内は滅菌液で満たされていく。このまま暫く滅菌液を流し続ければロータ１２０内部は滅菌されることになるのだが、実際にはロータ１２０内部に気泡が残っており、気泡が留まった箇所は滅菌液がロータ１２０やコア１２０Ａに触れず十分な滅菌ができていないことになる。

そこで、作業者はチャンバ内の真空度が所定の真空度以下（例えば２７０Ｐａ以下）になっていることを確認し、ロータ１２０内部が滅菌液で満たされたことを確認した後、滅菌液を流し続けたままの状態を保ち、操作パネル２０５にあるＣＩＰボタン２１６を押してロータの運転を開始させる（ステップ５０４）。これによってロータ１２０は１０００ｒｐｍ（回転／分）まで加速し整定する。

ロータ１２０が回転することによって、ロータ１２０内部の滅菌液には遠心力が働き、内部に留まっていた気泡は滅菌液よりも当然軽いのでロータ１２０の中心に寄せられる。滅菌液は引き続き供給されているので、気泡はロア側からの滅菌液の流れに押されてアッパーシャフト１２３Ａから上側コネクタ１７５Ｂを通過して廃液回収タンク１７６に回収される。十分な時間、滅菌液を流した後、再びＣＩＰボタン２１６を押してロータ１２０を減速停止させる。制御部は、運転終了の指示があったら（ステップ５０５）、運転記録を図示しない記憶手段に格納する（ステップ５０６）。ロータの回転が止まった後に、作業者は真空ボタン２１９を押して真空ポンプの駆動停止と真空開放バルブを“開”にし、チャンバ１０１内部を大気状態にする。最後に作業者はロータ１２０内の滅菌液を回収してロータ１２０内部を空の状態にして、滅菌及び／又は洗浄処理を終了する。

以上説明したように、第２の実施例によれば通常の遠心分離運転ほど高い真空度にしていないものの、ロータ室をある程度の真空度まで減圧するので、比較的高めの回転数でロータを回転させながら滅菌及び／又は洗浄処理を行うことができる。

尚、本実施例では、洗浄モードを設けてロータ１２０を回転させながら滅菌液を流すことによってロータ１２０内に留まった気泡を排出することによって確実な滅菌を提案しているが、上記したロータ１２０の回転数１０００ｒｐｍは一例であって、十分に気泡が排出できるのであればさらに遅い回転数であってもよいし、当然ながら１０００ｒｐｍから通常の遠心分離回転数（例えば３５０００ｒｐｍや４００００ｒｐｍ）の間の任意の回転数で回転させながら滅菌液を流しても同様な結果が得られることは明白である。

次に、図６及び図７を用いて本発明の第３の実施例を説明する。図６は、第３の実施例に係る遠心分離部の詳細構造を示す断面図である。図２で示した遠心分離部と同じ部分には同じ参照符号を付しており、その構造は同一であるので繰り返しの説明は省略する。第３の実施例で第１の実施例と異なるのは、試料タンク６７２及び廃液回収タンク６７６からロータ１２０への配管の構成である。本実施例では、試料タンク６７２から下側コネクタ６７１Ｂに至る配管の途中に試料供給ポンプ６７３と方向切替バルブ６７７と三方弁１８１を設けたことに特徴がある。

試料タンク６７２はロータ１２０で遠心分離する試料が蓄えられ、試料供給ポンプ６７３によって試料を圧送する。洗浄モードにおける運転時には、試料タンク６７２には滅菌液又は洗浄液が収容される。試料供給ポンプ６７３によって圧送された試料は、方向切替バルブ６７７の方向設定によって下側パイプ６７１Ａか上側パイプ６７５Ａのいずれに接続される。方向切替バルブ６７７は、４つのポートを有し、入口側２つと出口側２つのポートの組み合わせを同時に切り替えることができる電磁切替弁を用いることができる。方向切替バルブ６７７のポートは、それぞれ、試料タンク６７２に接続する試料パイプ６７９、廃液回収タンク６７６に接続する廃液パイプ６７８、下側コネクタ６７１Ｂに接続される下側パイプ６７１Ａ、及び、上側コネクタ６７５Ｂに接続される上側パイプ６７５Ａ、に接続される。

図６において方向切替バルブ６７７の設定は、試料タンク６７２から下側パイプ６７１Ａに試料を圧送する向きに設定された状態を示している。この設定の場合、同時に上側パイプ６７５Ａが廃液回収タンク６７６に接続される。これが方向切替バルブ６７７の第１の設定位置である。また、方向切替バルブ６７７の設定を変更してバルブ６７７ａを図の位置から反時計回りに９０度回転させることによって、試料タンク６７２と上側パイプ６７５Ａを導通させ、同時に、廃液回収タンク６７６と下側パイプ６７１Ａを導通させるように設定できる（第２の設定位置）。

方向切替バルブ６７７のバルブ６７７ａが図６のように設定された状態において、試料タンク６７２から吸引されて方向切替バルブ６７７を通過した試料は、下部軸受部１４０を通過してロータ１２０内に流入して遠心分離され、ロータ１２０で分離された試料の上清（廃液）は、駆動部１３０を通り上側パイプ６７５Ａに至り、方向切替バルブ６７７、廃液パイプ６７８を介して廃液回収タンク６７６に回収される。本実施例において、方向切替バルブ６７７と廃液回収タンク６７６の間には流量センサ６８０が設けられ、廃液パイプ６７８に流入する廃液の量を計量し、そのデータを制御装置部２００（図１参照）に送出する。

方向切替バルブ６７７のバルブ６７７ａが、図６の状態から反時計回りに９０度回転された第２の設定位置において、試料タンク６７２から吸引されて方向切替バルブ６７７を通過した試料は、上側パイプ６７５Ａを経由して、アッパーシャフト１２３Ａに至りロータ１２０内に流入する。すると、ロータ１２０で分離された試料の上清（廃液）は、ロアシャフト１２２Ａを通過して下側パイプ６７１Ａに流入し、方向切替バルブ６７７を通過して廃液回収タンク６７６に至る。この際、廃液回収タンク６７６に流れる流量は流量センサ６８０によって測定され、そのデータは制御装置部２００（図１参照）に送出される。

以上のように、第３の実施例においては方向切替バルブ６７７を設けたことによって、試料、滅菌液、洗浄液をロータ１２０の下側から入れるか、上側から入れるかのいずれかを選ぶことができる。また、この選択をロータ１２０の回転中においても行うことができる。なお、下側パイプ６７１Ａと上側パイプ６７５Ａには三方弁１８１、１８２が挿入される。三方弁１８１は、通路１８１Ａ、１８１Ｂ、１８１Ｃの３つの通路を有し、これらのいずれか２つの通路を連通させるように制御できる。同様に、三方弁１８２は、通路１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃの３つの通路を有し、これらのいずれか２つの通路を連通させるように制御できる。従って、方向切替バルブ６７７による試料（洗浄液）の送出に加えて、三方弁１８１、１８２を用いた試料や廃液の下側パイプ６７１Ａ又は上側パイプ６７５Ａからの排出を行うことができる。本実施例においては、方向切替バルブ６７７、三方弁１８１、１８２を用いた制御を行うことによって、様々な形態の洗浄作業や滅菌作業を実現できる。

次に、図７のフローチャートを用いて第３の実施例に係る連続遠心分離機１の洗浄モードでの制御手順を説明する。図７のフローチャートは、図４のステップ３０３〜３０５の部分を置き換えるものであり、図示していないその他の処理手順は図４と同じである。第３の実施例では、洗浄モードにおいて、洗浄液をロータ１２０に流入させる方向を切り替えることに特徴がある。

まず、洗浄モードの運転に先立ち作業者は、操作パネル２０５から洗浄モードでの運転条件である、流路切替え回数Ｎと洗浄時間Ｔを入力する（ステップ７０１）。ここで、流路切替え回数Ｎは、ロータ１２０の下からの供給と上からの供給を１つの洗浄動作として、この洗浄動作を何回繰り返すかを示す回数である。また、洗浄時間Ｔは、ロータ１２０の下からの供給又は上からの供給による洗浄の時間を示し、例えば秒または分で指示する。次に、制御装置部２００は、ロータ１２０を低速で回転させる（ステップ７０２）。洗浄モードにおいてはロータ１２０を、通常の遠心分離を行なう回転数よりも少ない回転数、例えば最高回転数の１／１０以下の回転数で回転させる。次に、制御装置部２００は方向切替バルブ６７７をロータ１２０内の流路が「下から上」方向になるように、即ち、試料パイプ６７９と下側パイプ６７１Ａを接続し、上側パイプ６７５Ａと廃液パイプ６７８を接続する（ステップ７０３）。本明細書では、この接続状態を「Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｅｅｄ」と呼ぶ。

次に、制御装置部２００は洗浄時間Ｔが経過したかを判定し、未経過の場合は経過するまで待機する（ステップ７０４）。洗浄時間Ｔが経過したら、制御装置部２００は方向切替バルブ６７７をロータ１２０内の流路が「上から下」方向になるように、即ち、試料パイプ６７９と上側パイプ６７５Ａを接続し、下側パイプ６７１Ａと廃液パイプ６７８を接続する（ステップ７０５）。本明細書ではこの接続状態を「Ｔｏｐ Ｆｅｅｄ」と呼ぶ。

次に、制御装置部２００は洗浄時間Ｔが経過したかを判定し、未経過の場合は経過するまで待機する（ステップ７０６）。洗浄時間Ｔが経過したら、制御装置部２００は流路切替回数Ｎを１だけ減らし（ステップ７０７）、Ｎが０になったか否かを判定し、０でなかったらステップ７０３に戻り、０になったら処理を終了する（ステップ７０８）。

以上のように、第３の実施例の洗浄モードにおいては、洗浄液をロータ１２０の下から上に流すだけでなく、上から下方向にも流すように構成した。通常、薬液（滅菌液）をロータ１２０の下から入れるだけだと、ロータ１２０中で生じた気泡は軽いので回転中心側に集まる。そうすると、中心付近に集まった気泡は上に抜ける。しかしながら、ロータ１２０の下側の生じた気泡は、薬液を下から上方向に流すだけでは上側から抜けにくくなることがある。気泡の存在は、ロータ１２０の内壁に薬液が接するのを阻害することになり得るので、薬液による滅菌を完全に行うためには好ましくない。そこで本実施例では、ロータ１２０の下から上方向に薬液を流した後に、薬液を流す方向を切り替えて、ロータ１２０の上から下方向に所定時間流すようにして、ロータ１２０の下側の生じた気泡を効果的に排出するようにした。このように構成することにより、薬液がロータ１２０、ロアシャフト１２２Ａ、アッパーシャフト１２３Ａの壁面に良好に接することができるので、確実に滅菌することができるようになった。

さらに、第３の実施例では薬液を流す方向の切替えを交互に１回以上切替えるようにしたので、ロータ１２０をチャンバ１０１から取り外すことなく洗浄・滅菌を行うことができる。尚、図７のフローチャートにおいては、「Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｅｅｄ」と「Ｔｏｐ Ｆｅｅｄ」を１組として、流路切替え回数Ｎをカウントするようにしたが、これらを別々にカウントしても良く、Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｅｅｄをｍ回、Ｔｏｐ Ｆｅｅｄをｎ回（ｎ＝ｍ±１）というように、設定しても良い。また、ステップ７０３で洗浄開始時に「Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｅｅｄ」で開始したが、これだけに限られずに「Ｔｏｐ Ｆｅｅｄ」から開始するようにしても良い。

さらに、図７のフローチャートのステップ７０３から７０８のステップの実行中にロータ１２０を低速で回転させるようにしたが、部分的にあるいは全体的にロータ１２０を停止させるようにしても良いし、洗浄の進行具合によってロータ１２０の回転数を可変にするようにしても良い。さらに、方向切替バルブ６７７を切り替えるタイミングを時間ではなく、流量センサ６８０を使って、廃液回収タンク６７６に流れた液量を基に切り替えても良い。

次に、図８〜図９を用いて本発明の第４の実施例を説明する。第４の実施例においては、薬液を流す方向の切替えを４つのポートを有した一つの電磁切替弁たる方向切替バルブ６７７にて行うようにしたが、本実施例においては流路をブリッジ型に接続し、４つの独立した自動バルブ７７７Ａ〜７７７Ｄを組み合わせて構成するようにしたことに特徴がある。

図８において、入力側のポートとして、試料タンク６７２から接続される接続パイプ６７４と、上側パイプ６７５Ａが割り当てられ、出力側のポートとして下側パイプ６７１Ａと廃液パイプ６７８が割り当てられる。この状態、つまり「Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｅｅｄ」は、自動バルブ７７７Ａを閉、７７７Ｂを開、７７７Ｃを閉、７７７Ｄを開にすることによって実現することができる。

図９は、図８で示した自動バルブ７７７Ａ〜７７７Ｄの開閉状態を変更して、接続される流路を切り替えた状態を示す図である。ここでは、入力側のポートとして、試料タンク６７２から接続される接続パイプ６７４と、下側パイプ６７１Ａが割り当てられ、出力側のポートとして上側パイプ６７５Ａと廃液パイプ６７８が割り当てられる。また、自動バルブ７７７Ａを開、７７７Ｂを閉、７７７Ｃを開、７７７Ｄを閉にすることによって「Ｔｏｐ Ｆｅｅｄ」を実現することができる。

以上のように、第４の実施例では方向切替バルブ６７７（図６参照）の代わりに、それと同等の構成を成す自動バルブ７７７Ａ〜７７７Ｄによって「Ｂｏｔｔｏｍ Ｆｅｅｄ」と「Ｔｏｐ Ｆｅｅｄ」を実現できるようにしたので、洗浄液をロータ１２０の下から上に流すだけでなく、上から下方向にも流すことができ、様々な形態の洗浄や滅菌を実現できる。

尚、自動バルブ７７７Ａ〜７７７Ｄは任意のタイプのものを用いることができ、自動バルブの種類としては電動バルブや空気圧バルブを使用しても良い。また、自動バルブだけでなく手動のバルブで実現して良い。

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。

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 １０２ エバポレータ １０３ プロテクタ
１１０ ベース １１０Ａ ボルト １１０Ｂ ボルト
１２０ ロータ １２０Ａ コア １２１ ロータボディ
１２２ 下部ロータカバー １２２Ａ ロアシャフト １２２Ｂ ナット
１２３ 上部ロータカバー １２３Ａ アッパーシャフト
１２３Ｂ ナット １３０ 駆動部 １３１ モータ
１３２ 軸受部 １４０ 下部軸受部 １６０ リフト
１６０Ａ アーム １６１ アッパープレート １７０ 試料循環部
１７１Ａ 下側パイプ １７１Ｂ 下側コネクタ １７２ 試料タンク
１７３ 試料供給ポンプ １７５Ａ 上側パイプ
１７５Ｂ 上側コネクタ １７６ 廃液回収タンク
１８１、１８２ 三方弁
１８１Ａ、１８１Ｂ、１８１Ｃ、１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃ 通路
２００ 制御装置部 ２０５ 操作パネル ２１１ 回転数表示部
２１２ 経過時間表示部 ２１３ チャンバ内温度表示部
２１４ チャンバ内真空度表示部 ２１５ トレンド表示部
２１６ ＣＩＰボタン ２１７ メッセージ表示部
２１８ アラーム表示部 ２１９ 真空ボタン ２２０ スタートボタン
２２１ ストップボタン ２２２ メニューボタン
６７１Ａ 下側パイプ ６７１Ｂ 下側コネクタ ６７２ 試料タンク
６７３ 試料供給ポンプ ６７４ 接続パイプ ６７５Ａ 上側パイプ
６７５Ｂ 上側コネクタ ６７６ 廃液回収タンク
６７７ 方向切替バルブ ６７７ａ バルブ ６７８ 廃液パイプ
６７９ 試料パイプ ６８０ 流量センサ
７７７Ａ〜７７７Ｄ 自動バルブ

Claims (14)

1. 試料を遠心分離するためであって軸方向が鉛直に配置される円筒状のロータと、
   前記ロータの軸方向上側に連結され内部に試料通過孔を有する上側回転軸と、
   前記上側回転軸の前記試料通過孔に連通される上側試料ラインと、
   前記ロータの軸方向下側に連結され内部に試料通過孔を有する下側回転軸と、
   前記下側回転軸の前記試料通過孔に連通される下側試料ラインと、
   前記ロータが収納される遠心室と、
   前記上側回転軸に接続され前記ロータを回転させる駆動手段と、を有し、回転中の前記ロータに試料を連続的に供給および排出しながら連続的に遠心分離運転を行う連続遠心分離機において、
   前記ロータを高速で回転させながら前記下側試料ラインから試料を前記ロータ内に流して、前記上側試料ラインから上清を排出させながら遠心分離を行う遠心分離モードと、
   前記ロータを低速で回転させながら前記下側試料ライン又は上側試料ラインのいずれか側から薬液を前記ロータ内に流して、供給側とは反対側の試料ラインから排出させることにより滅菌及び／又は洗浄を行う洗浄モードと、を設け、
   前記洗浄モードでは、上側又は下側の一方の試料ラインから前記ロータに薬液を流し、次に、他方の試料ラインから逆方向に薬液を前記ロータに流すことにより、前記ロータを滅菌及び／又は洗浄すると共に、前記ロータ内に留まった気泡を前記ロータの外部へ排出させることを特徴とする連続遠心分離機。
2. 前記洗浄モードにおいてロータを回転させながら、前記薬液を流す方向を逆方向に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の連続遠心分離機。
3. 前記洗浄モードにおける前記ロータの回転数は、前記遠心分離モードにおける最高回転数の１／１０以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続遠心分離機。
4. 前記遠心室には内部を減圧させるための真空ポンプが接続され、
   前記洗浄モードにおける前記遠心室の減圧レベルが、前記遠心分離モードにおける減圧レベルよりも大気圧に近い状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続遠心分離機。
5. 前記洗浄モードによる運転時には前記真空ポンプを停止させることを特徴とする請求項４に記載の連続遠心分離機。
6. 連続遠心分離機全体の運転制御を行う制御部を有し、
   前記制御部は、前記洗浄モードでの運転記録を記憶装置に格納することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の連続遠心分離機。
7. 前記制御部は、作業者によって前記遠心分離モードが指示された際には、記憶された運転状況から洗浄モードが完了済みか否かを判断し、
   完了していないときは運転を開始しないことを特徴とする請求項６に記載の連続遠心分離機。
8. 運転状況を表示する操作パネルを設け、前記操作パネルに前記洗浄モードの開始を指示するアイコンを表示す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連続遠心分離機。
9. 試料を遠心分離するためであって軸方向が鉛直に配置される円筒状のロータと、
   前記ロータの軸方向上側に連結され内部に試料通過孔を有する上側回転軸と、
   前記上側回転軸の前記試料通過孔に連通される上側試料ラインと、
   前記ロータの軸方向下側に連結され内部に試料通過孔を有する下側回転軸と、
   前記下側回転軸の前記試料通過孔に連通される下側試料ラインと、
   前記上側試料ライン又は下側試料ラインのいずれか一方に接続される試料タンクと、
   前記上側試料ライン又は下側試料ラインのうち前記試料タンクが接続されていない方に接続される廃液タンクと、
   前記ロータが収納される遠心室を有する連続遠心分離機において、
   前記ロータを低速で回転させながら前記下側試料ライン又は上側試料ラインのいずれか側から前記試料タンクから薬液を前記ロータに流して滅菌及び／又は洗浄を行う洗浄モードを設け、
   前記洗浄モードでは、上側又は下側の一方の試料ラインから前記ロータに薬液を流して廃液を他方の前記試料ラインから前記廃液タンクに排出させ、洗浄モードでの運転の途中に、前記試料タンク及び前記廃液タンクと、前記上側試料ライン及び下側試料ラインへの接続対応を切り替えることにより、薬液を流す方向を逆方向にすることを特徴とする連続遠心分離機。
10. 前記洗浄モードにおける前記ロータの回転数は、通常の遠心分離運転での前記ロータの最高回転数の１／１０以下であることを特徴とする請求項９に記載の連続遠心分離機。
11. 前記試料タンクから試料を送出する供給ポンプを設け、
    前記供給ポンプによって前記試料タンクから前記上側試料ライン又は前記下側試料ラインのいずれかに試料を供給することができる切替バルブを設けたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の連続遠心分離機。
12. 前記切替バルブは電磁バルブであり、
    前記連続遠心分離機の運転を制御する制御部が前記電磁バルブを動作させることにより前記試料タンクから前記上側試料ライン又は前記下側試料ラインへの接続を切り替えることを特徴とする請求項１１に記載の連続遠心分離機。
13. 前記洗浄モードにおいて、
    前記試料タンクから前記下側試料ラインを介して前記ロータに薬液を供給し、
    次に、前記試料タンクから前記上側試料ラインを介して前記ロータに薬液を供給することを特徴とする請求項１２に記載の連続遠心分離機。
14. 前記洗浄モード中に、前記試料タンクから前記下側試料ラインへの接続と前記上側試料ラインへの接続を交互に繰り返すように制御することを特徴とする請求項１３に記載の連続遠心分離機。