JP2010064073A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、ロータを組み込んだ状態で試料が接する部位を効率的に滅菌処理することである。
【解決手段】
サンプルラインから回転装置部１０のロータ内に試料を供給し、該ロータをロータ室内で回転駆動することによって試料を遠心分離し、遠心分離された試料をロータからサンプルラインを経て排出する遠心分離機において、ロータ室を減圧する真空ポンプを設け、ロータに滅菌用蒸気を流すときには、ロータ室を真空ポンプにより減圧する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ロータ室内で高速回転するロータ内で試料を遠心分離するための遠心分離機に関するものである。

この種の遠心分離機の従来例を図１４及び図１５に示す。

即ち、図１４は従来の遠心分離機の正面図、図１５は同遠心分離機におけるロータの着脱作業を示す側面図であり、図示例の遠心分離機１’は、図１４に示すように、回転装置部１０と、その両側に配置された試料注入装置１００’及び制御装置部２００とで構成されている。

上記回転装置部１０は、床面２上に複数本のボルト３によって固定されたベース１１上に円筒状のチャンバ１２を備えており、該チャンバ１２内には、図１５に示す円筒状のロータ１３が回転自在に挿入セットされている。そして、ロータ１３の上下からは上回転軸１４と下回転軸１５が垂直にそれぞれ延びており、上回転軸１４は、円板状のアッパプレート１６上に設置された駆動部３０に連結されている。又、下回転軸１５は前記ベース１１に固設された下軸受部５０によって回転自在に支承されている。尚、駆動部３０には駆動源としての不図示の電動モータが設けられており、前記上回転軸１４は、電動モータの出力軸（モータ軸）内に挿入固着されており、該上回転軸１４と前記下回転軸１５には、試料が通過するための円孔状の通路（図示せず）が貫設されている。

又、回転装置部１０には、油圧によって上下動せしめられる左右一対の鉛直リフト７０が前記チャンバ１２の背面側（図１５の左側）に垂直に立設されており、これらの鉛直リフト７０間には、左右一対の水平リフト８０が水平に取り付けられている。ここで、水平リフト８０は、油圧によって水平方向に進退動せしめられるものであって、その先端部は前記アッパプレート１６に連結されている。

又、前記試料注入装置１００’は、床面２上を移動可能な枠体１０１を備えており、この枠体１０１には試料を収容した試料タンク１０２が設置されており、その上方には液送ポンプ１０３が配され、更にその上方には切替バルブ１０４とフローメータ１０５が設置されている。そして、試料タンク１０２から上方へ延びる配管１０６は、前記液送ポンプ１０３の吸入側に接続されており、液送ポンプ１０３の吐出側から延びる配管１０７は、前記回転装置部１０の下軸受部５０に連結された試料注入コネクタ１７に接続されている。又、前記駆動部３０の上端に連結された試料排出コネクタ１８からは配管１０８が試料注入装置１００’に向かって延びており、その端部は不図示の試料排出タンク内に挿入されている。

更に、前記制御装置部２００は、矩形ボックス状のケース２０１の上部にコントロールパネル２０２を設置して構成されており、図示しないが、ケース２０１内には駆動部電源、冷却水及びロータ１３を冷却するための冷凍機、チャンバ１２内の不図示のロータ室を真空引きするための真空ポンプ、前記回転装置部１０の各部にオイルを供給するためのオイルポンプ、前記鉛直リフト７０及び水平リフト８０を駆動するための油圧ユニット等が組み込まれている。尚、コントロールパネル２０２では、ロータ１３の回転数、運転時間、温度等の設定及び表示が可能であり、これには装置を起動・停止するためのスイッチが設けられている。

而して、以上の構成を有する遠心分離機１’においては、試料注入装置１００’の液送ポンプ１０３によって試料タンク１０２内の試料が配管１０６，１０７を経て回転装置部１０の試料注入コネクタ１７からロータ１３内に注入される。そして、ロータ１３内に注入された試料は、ロータ１３が高速回転することによって遠心分離され、遠心分離された試料（上澄液等）は、排出液として試料排出コネクタ１８から配管１０８を経て不図示の試料排出タンクへと排出され、ロータ１３内に沈降した粒子を含む試料（分離試料）は、ロータ１３の回転が停止した後、ロータ１３内が大気に開放されることによってロータ１３の下部側から不図示の試料回収タンクへと排出されて回収される。

ところで、上述のようにして試料の遠心分離がなされた後は、ロータ１３がチャンバ１２から取り出されて洗浄され、或は必要に応じて滅菌処理された後、チャンバ１２内にロータ１３が組み込まれるが、ロータ１３は高重量であるため、その着脱は油圧によって作動する前記鉛直リフト７０及び水平リフト８０によって次のようになされる。

即ち、制御装置部２００の不図示の油圧ユニットから供給される油圧によって鉛直リフト７０が駆動されると、水平リフト８０及びその先端部に取り付けられたアッパプレート１６が駆動部３０及びロータ１３と共に上動して図１５に鎖線にて示す位置まで上昇する。そして、その位置から水平リフト８０が油圧によって駆動されて前進せしめられると、その先端部に支持されたアッパプレート１６が駆動部３０及びロータ１３と共に図１５に鎖線にて示す退避位置まで前進するため、これによってロータ１３がチャンバ１２から取り出される。そして、チャンバ１２から取り出されたロータ１３は、洗浄或は更に滅菌処理がなされた後、以上とは逆の手順によってチャンバ１２内に組み込まれて再び遠心分離に供される。尚、ロータ１３の油圧ユニットによる着脱については特許文献１に記載され、蒸気による滅菌処理については特許文献２に記載されている。

特開２０００−０２４５５１号公報 特開２０００−０４２４４９号公報

ところで、遠心分離すべき試料が例えばインフルエンザウイルスや日本脳炎ウイルス等である場合、これが他のウイルスや菌、或は不純物等の混入によって汚染されないように、その取り扱いには細心の注意が払われなければならない。

しかし、図１４及び図１５に示す従来の遠心分離装置１’においては、ロータ１３をチャンバ１２から取り出してこれを分解及び滅菌処理した後、滅菌処理されたロータ１３を再び組み立ててこれをチャンバ１２内に組み込んだ後において、該ロータ１３に配管１０８を接続する作業が必要であるため、その作業時に大気中に浮遊する菌等が試料の経路（以後、「サンプルライン」と称する）に混入する可能性があり、ロータ１３を組み込んだ状態での滅菌が不可能であるために無菌状態を保持した状態で試料の遠心分離を行うことが困難であった。

又、試料注入装置１００’も分解し、サンプルラインを形成する部品を滅菌処理した後に組み立て、それを回転装置部３０に接続しているため、無菌状態を完全に保持することが非常に困難であった。

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、ロータを組み込んだ状態で少なくとも試料が接する部位を滅菌処理することによって、完全な無菌状態下での試料の遠心分離を実現することができる遠心分離機を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、ロータと、該ロータを回転させるための駆動部と、前記ロータが配置されるロータ室と、該ロータ室を減圧するための真空ポンプと有する遠心分離機において、前記ロータに滅菌用蒸気を流すと共に、蒸気を流すときに、前記ロータが配置される前記ロータ室を前記真空ポンプによって、減圧するようにしたことに一つの特徴を有する。

本発明の他の特徴は、前記ロータに蒸気を流すときに、シール部、及びベアリング部にオイルを供給する手段を備えたことにある。

本発明によれば、ロータ室内を真空状態に保つことにより、該ロータ室が断熱層を形成して熱の伝達を低減するため、ロータが蒸気によって早期に加熱されて該ロータに対する滅菌処理が効率的になされるとともに、チャンバが高温になることがなく安全である。

またシール部及びベアリング部にオイルを供給することにより、これらの部品からの蒸気の漏れと大気の侵入がオイルによるシール効果によって確実に防がれ、確実に滅菌することができる。

本発明の実施形態によれば、回転装置部にロータを組み込んだ状態で、滅菌装置によって既存のサンプルラインに蒸気等の滅菌用流体を流して少なくとも試料が接触する部位を滅菌処理するようにしたため、完全な無菌状態下での試料の遠心分離を実現することができる。

本発明の実施形態によれば、回転装置部に冷却水を供給する冷却水ラインにも滅菌用流体を流して該冷却水ラインも滅菌処理するようにしたため、冷却水に含まれる菌の試料への混入が確実に防がれ、より完全な無菌状態下での試料の遠心分離が可能となる。

本発明の実施形態によれば、冷却水として使用される高価な蒸留水等を閉ループ内で循環させて冷却に供することができるため、冷却水の使用量を削減して運転コストを下げることができる。

本発明の実施形態によれば、少なくとも試料が接触する部位が蒸気又は薬液によって確実に滅菌処理され、試料への菌の混入が確実に防がれる。

本発明の実施形態によれば、滅菌処理後に被処理ラインがエアで加圧されるため、大気の被処理ラインへの侵入が防がれ、大気中に浮遊する菌の被処理ラインへの混入が確実に防がれる。

本発明の実施形態によれば、滅菌処理工程の後処理として、例えば蒸気によって加熱されて高温となったロータを冷却水によって冷却するようにしたため、引き続いて実施される試料の遠心分離を速やかに行うことができる。

本発明の実施形態によれば、遠心分離された試料を回収する分離試料回収工程の前処理として、エアライン及び冷却水ラインをエアブローするようにしたため、分離試料の回収時に大気がエアライン及び冷却水ラインをスムーズに通過し、ロータ内が確実に大気に開放され、その内部に残留する分離試料が自重によってロータ外に排出されて回収される。

本発明の実施形態によれば、遠心分離された試料が回収された後に、ロータを組んだままの状態で、サンプルライン及び冷却水ラインを蒸留水によって洗浄することができ、洗浄に際してロータや配管等の分解や着脱が不要となる。

本発明の実施形態によれば、滅菌装置を回転装置部及び制御装置部とは独立に構成したため、遠心分離機を設置する部屋に合わせてこれらの滅菌装置と回転装置部及び制御装置部を任意に設置することができるとともに、必要に応じて後から滅菌装置を既存の回転装置部及び制御装置部と組み合わせて使用することができる。

本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の正面図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の回転装置部の一部を破断して示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の回転装置部の駆動部の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の下軸受部の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の蒸気滅菌装置の配管図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機における蒸気滅菌工程での蒸気の流れを示す配管図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機におけるエアブロー及びロータ冷却工程でのエア及び冷却水の流れを示す配管図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機における遠心分離工程での試料及び冷却水の流れを示す配管図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機におけるエアブロー工程でのエアの流れを示す配管図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機における分離試料回収工程での分離試料及びエアの流れを示す配管図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心分離機における洗浄工程での蒸留水の流れを示す配管図である。 本発明の実施の形態２に係る遠心分離機における遠心分離工程での試料及び冷却水の流れを示す配管図である。 本発明の実施の形態２に係る遠心分離機における蒸気滅菌工程での蒸気の流れを示す配管図である。 従来の遠心分離機の正面図である。 従来の遠心分離機におけるロータの着脱作業を示す側面図である。

本発明の実施形態によれば、滅菌装置を制御する制御部は、制御装置部からの各種信号を受信し、その信号に基づいて滅菌装置を適正に制御することができる。

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。

図１は本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の正面図である。

先ず、本発明に係る遠心分離機１の全体構成を図１に基づいて説明するが、本発明に係る遠心分離機１は、図１４及び図１５に示した従来の遠心分離機１’の試料注入装置１００’に滅菌手段を組み込んで蒸気滅菌装置１００とした以外は従来の遠心分離機１’の構成と同様であるため、図１においては図１４及び図１５に示したものと同一要素には同一符号を付し、以下、それらについての再度の説明は省略する。

図１に示す蒸気滅菌装置１００は、回転装置部１０とこれを制御する制御装置部２００とは独立に構成されており、その内部には後述の各種配管（図５参照）の他、図１４に示した液送ポンプ１０３（図５参照）及び不図示の制御部を組み込んで構成されており、その上部には蒸気接続口１０９と蒸留水接続口１１０及びエア接続口１１１がそれぞれ立設されている。

又、蒸気滅菌装置１００の前面上部には操作パネル１１２が設けられており、操作者はこの操作パネル１１２によって各種操作を設定することができ、蒸気滅菌装置１００の制御部は、操作パネル１１２から入力された設定（条件）に従ってエア駆動バルブや電動バルブを制御する。尚、図１において、１０２は遠心分離すべき試料を内部に収容して成る試料タンクであり、その上部から上方へ延出する配管１０６は、蒸気滅菌装置１００の内部に組み込まれた液送ポンプ１０３（図５参照）の吸入側に接続されており、液送ポンプ１０３の吐出側から導出する配管１０７は、回転装置部１０の下部に設けられた試料注入コネクタ１７に接続されている。又、回転装置部１０の駆動部３０の上部に設けられた試料排出コネクタ１８から導出する配管１０８は、蒸気滅菌装置１００の側部に接続され、蒸気滅菌装置１００内に設けられた不図示の試料排出タンク内に挿入されている。

次に、回転装置部１０の構成の詳細を図２〜図４に基づいて説明する。尚、図２は回転装置部の一部を破断して示す縦断面図、図３は同回転装置部の駆動部の縦断面図、図４は同回転装置部の下軸受部の縦断面図である。

図２に示すように、回転装置部１０のチャンバ１２は、その下端フランジ部が複数のボルト１９によってベース１１の上部に取り付けられており、その内部の軸中心部には円柱状のロータ１３が回転自在に垂直に収納されている。ここで、ロータ１３の内部には円筒状のコア２０が同心的に収納されており、ロータ１３の上下の開口端には椀状のカバー２１，２２が着脱可能に螺着されている。そして、上下のカバー２１，２２の中心部には、中空状の上回転軸１４と下回転軸１５がそれぞれロータナット２３，２４によって脱着可能に取り付けられており、これらの上回転軸１４と下回転軸１５は、それぞれ垂直上方及び垂直下方に延び、上回転軸１４は後述のように駆動部３０に接続され、下回転軸１５は下軸受部５０によって回転自在に支承されている。

ところで、チャンバ１２の上端開口部には円板状のアッパプレート１６が着脱可能に被着されており、チャンバ１２内には前記ロータ１３を収容するケース２５によって密閉されたロータ室Ｓが形成されており、ケース２５の外周側には円筒状のプロテクタ２６が同心的に配置されている。そして、ケース２５の外周面には蒸発管としての冷却コイル２７が巻装されており、ロータ室Ｓは冷却コイル２７を流れる冷媒の蒸発によって潜熱を奪われて冷却される。又、ロータ室Ｓの底部には、ベース１１の上壁に貫設されたドレイン孔２８が開口しており、このドレイン孔２８にはコネクタ２９が接続されている。更に、ロータ室Ｓは、図１に示す制御装置部２００に設けられた不図示の真空ポンプに接続されている。尚、前記冷却コイル２７には、制御装置部２００に設けられた不図示のロータ冷却用冷凍機から冷媒が供給され、この冷媒は冷却コイル２７を含む閉ループの冷媒配管を循環して冷却作用を繰り返す。

又、前記アッパケース１６上には、前記ロータ１３を高速で回転駆動するための駆動部３０が設置されているが、この駆動部３０の構成の詳細を図３に基づいて説明する。

駆動部３０は、駆動源としての電動モータ３１を有しており、この電動モータ３１の中空状の出力軸３２は垂直に配され、その上下が一対のボールベアリング３３によって回転自在に支承されている。ここで、電動モータ３１は、出力軸３２と共に回転する回転子３４の周囲にステータ３５を固設して構成されており、これらを収納するモータハウジング３６には冷却水ジャケット３６ａが形成されている。従って、電動モータ３１は、冷却水ジャケット３６ａを流れる冷却水によって冷却されてその発熱が抑えられる。尚、この冷却水は、前記制御装置部２００に設けられた不図示の冷凍機から供給される。

そして、電動モータ３１の出力軸３２には、前記上回転軸１４が挿通固着されており、該上回転軸１４の出力軸３２から下方へ延出する下端部は上下一対のすべり軸受３７によって回転自在に支承されている。又、上回転軸１４の出力軸３２から上方へ突出する上端部には円筒状のシャフトヘッド３８が螺着されており、このシャフトヘッド３８の上端部は、耐熱性を有する低摺動プラスチックで構成されたメカニカルシール３９に当接している。尚、シャフトヘッド３８の外周面は、上下一対のリップシール４０によってシールされており、これらのリップシール４０は、オイル注入口４１から供給されるオイルによって潤滑される。

又、上記メカニカルシール３９は、シールコネクタ４２に上下摺動自在に保持されたシールホルダ４３によって上下動可能に保持されており、両者はスプリング４４によって下方に付勢されているため、メカニカルシール３９は前記シャフトヘッド３８の上端に所定の圧力で当接している。尚、メカニカルシール３９は、冷却水入口４５から供給される冷却水によって冷却され、冷却に供されて温度の上昇した冷却水は、冷却水出口４６から排出される。

ところで、前記リップシール４０の他、前記ボールベアリング３３及び滑り軸受３７にもオイルが供給されるが、これらのオイルは、前記制御装置部２００に設けられた不図示のオイルポンプから供給され、閉ループを構成する不図示のオイル配管を循環せしめられて各部の潤滑に供される。又、前記電動モータ３１及び前記リップシール４０を冷却する冷却水は、制御装置部２００に設けられた不図示の冷凍機から供給されて各部の冷却に供される。

又、前記シールコネクタ４２の上部中心部には試料排出コネクタ１８が取り付けられており、この試料排出コネクタ１８には、図１に示す前記配管１０８が接続されている。

而して、以上のように構成された駆動部３０の軸中心には、シールコネクタ４２、シールホルダ４３、メカニカルシール３９、シャフトヘッド３８及び上回転軸１４の各中心部に貫設された円孔状の通路４２ａ，４３ａ，３９ａ，３８ａ，１４ａによってサンプルライン（図５に示すラインｄの一部）が上下方向に形成されており、このサンプルラインの下端は前記ロータ１３内の上部に連通しており、上端は試料排出コネクタ１８を介して前記配管１０８（図１参照）に接続されている。

次に、前記下軸受部５０の構成の詳細を図４に基づいて説明する。

下軸受部５０は、下回転軸１５を回転自在に支持するものであって、下回転軸１５は、すべり軸受５１によって回転可能に支承されており、その下端部に螺着されたシャフトヘッド５２の下端部は、耐熱性を有する低摺動プラスチックで構成されたメカニカルシール５３に当接している。尚、シャフトヘッド５２の外周面は、上下一対のリップシール５４によってシールされており、これらのリップシール５４は、オイル注入口５５から供給されるオイルによって潤滑される。又、前記すべり軸受５１は、冷却水入口５６から供給される冷却水によって冷却されるとともに、オイル注入口５７から供給されるオイルによって潤滑される。尚、冷却水は、前記制御装置部２００に設けられた不図示の冷凍機から供給される。

前記メカニカルシール５３は、シールコネクタ５８に上下摺動自在に保持されたシールホルダ５９によって上下動可能に保持されており、両者はスプリング６０によって上方に付勢されているため、メカニカルシール５３は前記シャフトヘッド５２の下端に所定の圧力で当接している。尚、メカニカルシール５３は、冷却水入口６１から供給される冷却水によって冷却され、冷却に供されて温度の上昇した冷却水は、冷却水出口６２から排出される。

ところで、前記リップシール５４及びすべり軸受５１に供給されるオイルは、前記制御装置部２００に設けられた不図示のオイルポンプから供給され、閉ループを構成するオイル配管を循環せしめられて各部の潤滑に供される。又、前記リップシール５４を冷却する冷却水は、制御装置部２００に設けられた不図示の冷凍機から供給されてリップシール５４の冷却に供される。

又、前記シールコネクタ５８の下部中心部には試料注入コネクタ１７が取り付けられており、この試料注入コネクタ１７には、図１に示す前記配管１０７が接続されている。

而して、以上のように構成された下軸受部５０の軸中心には、シールコネクタ５８、シールホルダ５９、メカニカルシール５３、シャフトヘッド５２及び下回転軸１５の各中心部に貫設された円孔状の通路５８ａ，５９ａ，５３ａ，５２ａ，１５ａによってサンプルライン（図５に示すラインｄの一部）が上下方向に形成されており、このサンプルラインの上端は前記ロータ１３内の下部に連通しており、下端は試料注入コネクタ１７を介して前記配管１０７（図１参照）に接続されている。

次に、前記蒸気滅菌装置１００の配管構成を図５に基づいて説明する。

図５は蒸気滅菌装置１００の配管図であり、該蒸気滅菌装置１００の配管は、既存のサンプルラインと冷却水ライン及びエアラインを含んで構成されている。

即ち、図５において、サンプルラインは、試料タンク１０２から液送ポンプ１０３に至るラインａ（図１に示す配管１０６）と、液送ポンプ１０３からバルブＶＤ６を経てフローメータＦＭに至るラインｂと、フローメータＦＭからバルブＶＤ８及びＶＤ１７を経て回転装置部１０のチャンバ１２下部に至るラインｃと、チャンバ１２内に形成されるラインｄと、駆動部３０の上部からバルブＶＤ１５、圧力計ＰＩ３、バルブＶＤ９及びＶＤ１４を経て不図示の試料排出タンク（ＤＲＡＩＮ２）に至るラインｅと、前記ラインｃの前記バルブＶＤ１７の下流側から分岐してバルブＶＤ１８を経て不図示の試料回収タンク（ＦＲＡＣＴＩＯＮ）に至るラインｆを含んで構成されている。そして、ラインｃとラインｅは、間に前記バルブＶＤ８とＶＤ９を挟んでラインｇ，ｈによってそれぞれ接続されており、ラインｇ，ｈにはバルブＶＤ７，ＶＤ１０がそれぞれ設けられている。

又、冷却水ラインは、不図示の蒸留設備から蒸留水等（例えば、超純水（ＵＦＷ））の冷却水を流すラインであって、蒸留設備からバルブＶＤ２、圧力計ＰＩ２及びバルブＶＤ１６を経てチャンバ１２上部の接続部４７に至るラインｉと、接続部４７から駆動部３０に至るラインｊと、駆動部３０から下軸受部５０に至るラインｋと、下軸受部５０からバルブＶＤ１９，ＶＢ５（又はＶＮ３）、温度計ＴＩＣＡ、バルブＶＢ４（又はスチームトラップＳＴ４）、サイトグラスＳＧ及び逆止弁ＶＳ４を経て下水（ＤＲＡＩＮ）に至るラインＬを含んで構成されている。尚、本実施の形態では、冷却水として４℃の蒸留水を用いた。

更に、エアラインは、不図示のエアコンプレッサ等の圧縮エア供給設備からブロー及びバルブ駆動用のエアを流すラインであって、不図示の圧縮エア供給設備から圧力計ＰＩ１、バルブＶＢＭ２，ＶＣ１，ＶＢＭ３及びＶＢ１を経てフィルタＦ１に至るラインｍと、フィルタＦ１からバルブＶＤ４、スチームトラップＳＴ３及び逆止弁ＶＳ３を経て前記ラインＬに接続されたラインｎと、前記ラインｍの前記バルブＶＢＭ２の上流側から分岐してバルブＶＢＭ１を経てフィルタＦ２に至るラインｏと、フィルタＦ２から導出するラインｐを含んで構成されている。

而して、本実施の形態に係る蒸気滅菌装置１００は、以上説明したサンプルラインと冷却水ライン及びエアラインに、滅菌用流体として蒸気（ピュアスチーム（ＰＳ））を流すためのラインを付加する配管構成を採用している。

即ち、ボイラ等の不図示の蒸気発生装置から延びるラインｑを前記ラインｉのバルブＶＤ２と圧力計ＰＩ２の間に接続し、その途中にバルブＶＤＣ１とＶＤ１を設けている。又、ラインｑの途中から分岐するラインｒをスチームトラップＳＴ１及び逆止弁ＶＳ１を経て前記ラインＬに接続するとともに、前記ラインｍのバルブＶＢ１とフィルタＦ１の間からラインｓを分岐させ、該ラインｓの一端を大気中に開口せしめ、他端をバルブＶＢ２、温度計ＴＩＡ、スチームトラップＳＴ２及び逆止弁ＶＳ２を経て前記ラインＬに接続している。

更に、前記ラインｉのバルブＶＤ２と圧力計ＰＩ２の間から分岐するラインｔをバルブＶＤ３を経て前記ラインｎのフィルタＦ１とバルブＶＤ４の間に接続し、前記ラインｑのバルブＶＤ１と圧力計ＰＩ２との間から分岐するラインｕをバルブＶＤ５を経て前記ラインｂの液送ポンプ１０３とバルブＶＤ６の間に接続するとともに、ラインｉの圧力計ＰＩ２とバルブＶＤ１６の間から分岐するラインｖをバルブＶＤ１１を経て前記ラインｂのフローメータＦＭとバルブＶＤ８の間に接続している。

又、前記ラインｂのバルブＶＤ６とフローメータＦＭの間から分岐するラインｗをバルブＶＢ８及びＶＮ２を経て前記ラインＬに接続し、前記ラインｃのバルブＶＤ８とＶＤ１７の間から分岐するラインｘをバルブＶＤ１２を経て前記ラインＬに接続するとともに、前記ラインｅのバルブＶＤ９とＶＤ１３の間から分岐するラインｙをバルブＶＤ１４及びＶＢ６を経て前記ラインＬに接続している。

尚、以上において、バルブＶＢＭ１〜ＶＢＭ３は手動ボールバルブ、バルブＶＢ１〜ＶＢ７はエア駆動ボールバルブ、バルブＶＤＭ１は手動ダイヤフラムバルブ、バルブＶＤ１〜ＶＤ１９はエア駆動ダイヤフラムバルブ、バルブＶＤＣ１はダイヤフラムコントロールバルブ、バルブＶＣ１，ＶＣ２は減圧弁、バルブＶＮ１〜ＶＮ３はニードルバルブである。

次に、本発明に係る遠心分離機１による遠心分離の一連の作業を図６〜図１１に従って工程順に説明するが、作業は、１）蒸気滅菌工程、２）エアブロー及びロータ冷却工程、３）遠心分離工程、４）エアブロー工程、５）分離試料回収工程及び６）洗浄工程を順次経て実施される。尚、図６〜図１１は各工程における各種流体（蒸気、冷却水及びエア）の流れを示す図５と同様の配管図であり、これらの図においては図５に付したものと同一要素には同一符号を付している。
１）蒸気滅菌工程：
この蒸気滅菌工程は、前回の遠心分離作業が終了した後、ロータ１３をチャンバ１２から取り出してこれを分解、洗浄及び滅菌処理し、これらの処理がなされたロータ１３を組み立ててチャンバ１２内に組み込み、下軸受部５０の試料注入コネクタ１７に配管１０７を接続するとともに、駆動部３０の試料排出コネクタ１８に配管１０８を接続した後になされる工程であって、この工程では、高温の蒸気（ＰＳ）が図６に矢印にて示す経路を経て流される。ここで、配管内の蒸気温度は温度計ＴＩＣＡで測定され、その温度が１２１℃〜１３０℃の範囲内となるようにバルブＶＤＣ１を制御し、配管内を流れる蒸気の流量及び配管内の圧力を制御することによって、配管内の蒸気温度を制御している。これにより、少なくとも試料が接触する部位が蒸気によって滅菌処理される。

即ち、ボイラ等の蒸気発生設備から供給される蒸気は、ラインｑを流れ、その一部はラインｔ，ｎ，ｍ，ｓを流れてこれらを滅菌処理する。そして、その途中で冷却されて液化した水滴は、スチームトラップＳＴ２，ＳＴ３から排出される。

又、他の蒸気は、冷却水ラインであるラインｉ側へと流れ、その一部がサンプルライン側であるラインｕ側へ流れる。そして、ラインｕ側へ流れた蒸気は、その一部がラインｂ，ｇを経てラインｅで分岐し、図に矢印にて示すように、チャンバ１２の上部に設けられた試料排出コネクタ１８からチャンバ１２内に形成されたラインｄを流れ、ラインｃ，ｘを経てラインＬに至る。一方、ラインｅで分岐した蒸気の一部は、ラインｈを経てラインｃを流れる蒸気と合流し、残りの一部は、ラインｅのバルブＶＤ１３側とラインｙに分岐してラインＬに至る。又、ラインｂを流れる蒸気の一部は、ラインｗを通ってラインＬに至る。尚、ラインｗにバルブＶＮ２を配置しているのは、抵抗の小さいラインｗを流れる蒸気の流量を絞り、ラインｃ，ｅ，ｄ，ｋ側に蒸気が流れるようにするためである。ラインＬでは、途中で冷却されて液化した蒸気の水滴は、スチームトラップＳＴ４と逆止弁ＶＳ４を経て下水（ＤＲＡＩＮ）へと排出される。

他方、ラインｑからラインｉ側へと流れる蒸気は、その一部がラインｖを経てラインｂを流れる蒸気と合流し、他の蒸気は、冷却水ラインであるラインｊ，ｋを図示矢印方向に流れてラインＬに至る。そして、その途中で冷却されて液化した水滴は、スチームトラップＳＴ４へと排出される。尚、ラインＬにバルブＶＮ３を配置しているのは、前記と同様に抵抗の小さいラインｅ，ｋを流れる蒸気の流量を絞り、ラインｃ，ｄ側に蒸気が流れるようにするためである。

ところで、以上の滅菌処理は、制御装置部２００に設けられた不図示の真空ポンプを駆動してチャンバ１２内のロータ室Ｓ内を真空状態に保った状態でなされる。このようにロータ室Ｓ内を真空状態に保つと、該ロータ室Ｓが断熱層を形成して熱の伝達を低減するため、ロータ１３が蒸気によって早期に加熱されて該ロータ１３に対する滅菌処理が効率的になされるとともに、チャンバ１２が高温になることがなく安全である。更に、シャフトヘッド３８，５２とリップシール４０，５４がそれぞれ密着するため、蒸気の侵入が確実に防がれるという効果も得られる。

又、滅菌処理を行っている間は、回転装置部１０の図３に示す駆動部３０のリップシール４０，５４とボールベアリング３３及びすべり軸受３７，５１にはオイルが供給されている。リップシール４０，５４にオイルが流れることにより、シャフトヘッド３８，５２とリップシール４０，５４をそれぞれ密着させるとともに、リップシール４０，５４のリップ部の蒸気圧による変形を防いで蒸気の侵入を防いでいる。この結果、これらの部品からの蒸気の漏れと大気の侵入がオイルによるシール効果によって確実に防がれ、確実に滅菌することができる。更に、ボールベアリング３３、電動モータ３１内や、すべり軸受３７，５１等が蒸気の水分によって錆びる（腐食する）のを防ぐことができる。
２）エアブロー及びロータ冷却工程：
上記蒸気滅菌工程が終了すると、次のエアブロー及びロータ冷却工程に移行し、この工程では、図７に矢印にて示すように、エアコンプレッサ等の圧縮エア供給設備から圧縮エアがラインｍを経てフィルタＦ１へと流されるため、フィルタＦ１がエアによって乾燥され、フィルタＦ１の乾燥に供されたエアは、ラインｎを図示矢印方向に流れてスチームトラップＳＴ３から逆止弁ＶＳ３を通って下水（ＤＲＡＩＮ）に排出される。

又、不図示の蒸留設備からの冷却水が冷却水ラインであるラインｉを図示矢印方向に流れ、ラインｉからサンプルラインであるラインｖへと流れる。そして、ラインｖへと流れ込んだ冷却水は、ラインｃを通ってチャンバ１２内のラインｄを上方に向かって流れる過程でロータ１３を内部から冷却した後、ラインｅを通ってラインＬへと流れ、下水（ＤＲＡＩＮ）へと排出される。その後、バルブＶＤ２を閉じるとともにバルブＶＤ３を開け、蒸気配管内の水分を除去して乾燥させるためにエアブローを行う。

このように、前工程としての蒸気滅菌工程において蒸気によって加熱されて高温となっているロータ１３を冷却水によって冷却すれば、次の遠心分離工程での試料の遠心分離操作を速やかに行うことができる。

尚、蒸気滅菌処理工程、エアブロー及びロータ冷却工程が終了した後、直ち遠心分離処理が行われない場合には、エアコンプレッサ等の圧縮エア供給設備から供給される圧縮エアによって、サンプルラインと冷却水ラインは圧縮エアによって所定の圧力（本実施の形態では、０．１ＭＰａ）に加圧された状態に保たれ、大気の被処理ライン内への侵入が防がれる。この結果、大気中に浮遊する菌の被処理ラインへの侵入が確実に防がれる。

ところで、蒸気滅菌装置１００に設けられた不図示の制御部と前記制御装置部２００とは双方向通信が可能であって、制御部は、制御装置部２００からの信号に基づいて蒸気滅菌装置１００の運転を制御する。例えば、制御部は、蒸気滅菌工程時に駆動部３０のリップシール４０に流すオイルの有無を確認するため、オイルポンプを駆動するモータへの供給電流（又は供給電圧）を検出するセンサからの信号又はオイルラインに配置した流量計からの信号を受け取り、或はチャンバ１２内の真空状態（減圧状態）を検出するためのセンサーの信号を受け取り、これらの信号に基づいて蒸気滅菌装置１００の運転を制御する。

又、蒸気滅菌装置１００の制御部は、前記制御装置部２００に対して蒸気滅菌装置１００のバルブの開閉状態、配管内の温度や、冷却水、圧縮エア、蒸気の流量等の運転状態を示す信号を送信することができ、該制御部と制御装置部２００は、蒸気滅菌装置１００と回転装置部１０の運転状態を互いに常時確認し合うことができ、蒸気滅菌装置１００と回転装置部１０には信号を送受信するための出力端子が設けられている。

尚、蒸気滅菌装置１００の制御部を制御装置部２００内に組み込むことによっても、同様に蒸気滅菌装置１００と回転装置部１０の運転状態を互いに常時確認し合うことができ、遠心分離機１をより安全で信頼性の高い装置とすることができる。
３）遠心分離工程：
前記蒸気滅菌工程によって少なくとも試料が接触する部位の滅菌処理が施され、エアブロー及びロータ冷却工程によってフィルタＦ１が乾燥されるとともに、蒸気によって加熱されたロータ１３が冷却されると、遠心分離工程において試料が遠心分離される。

遠心分離に先立ち、バルブＶＤ６の前でラインｕは、液送ポンプ１０３側のラインに切り換え、同様にバルブＶＤ１４の後でラインｙは、不図示の試料排出タンク（ＤＲＡＩＮ２）側のラインに切り換える。

遠心分離工程においては、図８に矢印にて示すように、密度の異なる溶液を収容した不図示の複数のタンクから溶液が密度の小さいものから順番に液送ポンプ１０３によってラインａから吸引されて昇圧された後、ラインｂへと吐出される。そして、ラインｂへと吐出された溶液は、ラインｃからチャンバ１２内に下部から供給され、図４に示す下軸受部５０のシールコネクタ５８、シールホルダ５９、メカニカルシール５３、シャフトヘッド５２及び下回転軸１５に形成された各通路５８ａ，５９ａ，５３ａ，５２ａ，１５ａを通って図２に示すロータ１３の内部へ供給される。そして、ロータ１３の内部に密度勾配溶液が充填されると、図３に示す駆動部３０の電動モータ３１が駆動され、その回転は出力軸３２及び上回転軸１４を経てロータ１３に伝達されるため、該ロータ１３が真空状態にあるロータ室Ｓ内で高速（例えば、４０，０００ｒｐｍ）で回転駆動される。その後、試料タンク１０２内の試料が液送ポンプ１０３によってチャンバ１２の下部の試料注入コネクタ１７からロータ１３内に供給され、チャンバ１２の上部の試料排出コネクタ１８から上澄液が回収されることによって遠心分離処理がなされる。尚、試料をチャンバ１２の上部のコネクタ１８から供給し、上澄液をチャンバ１２の下部のコネクタ１７より回収するようにしても良い。又、本実施の形態では、液送ポンプ１０３によって試料タンク１０２内の試料を吸引するようにしたが、液送ポンプ１０３を省略し、試料タンク１０２内に圧縮エアを供給して試料を圧縮エア圧によって圧送する構成を採用しても良い。

尚、ロータ１３が回転しているときには、ロータ室Ｓ内は真空状態にあるため、ロータ１３の空気抵抗が低く抑えられてその高速での回転が可能となるとともに、ロータ１３の高速回転に伴う発熱が低く抑えられる。又、ロータ室Ｓは、ケース２５の外周面に巻装された冷却コイル２７を流れる冷媒の蒸発によって冷却され、試料が冷却されながら遠心分離処理される。

又、同時に、不図示の蒸留設備からは冷却水が冷却水ラインを構成するラインｉ，ｊを流れ、先ず、図３に示す駆動部３０のメカニカルシール３９を冷却した後、ラインｋを流れて下軸受部５０に供給され、図４に示すメカニカルシール５３を冷却する。そして、各部の冷却に供されて温度が上昇した冷却水は、ラインＬを通って下水（ＤＲＡＩＮ）へと排出される。

而して、前述のようにロータ１３がロータ室Ｓ内で高速回転すると、その内部に充填された試料が遠心分離され、遠心分離された試料（上澄液等）は、排出液として試料排出コネクタ１８から配管１０８を経て不図示の試料排出タンクへと排出され、ロータ１３内には分離された粒子が沈降する。

ところで、前記蒸気滅菌工程では、チャンバー１２にロータ１３を組み込み、試料排出コネクタ１８に配管１０８を接続した状態で、蒸気滅菌装置１００によってサンプルライン及び冷却水ラインに蒸気を流してこれらのラインを滅菌処理するようにしたため、無菌状態下での試料の遠心分離が可能となる。そして、特に冷却水ラインにも蒸気を流して該冷却水ラインも滅菌処理するようにしたため、冷却水に含まれる菌の試料への混入が確実に防がれ、より完全な無菌状態下での試料の遠心分離が実現される。
４）エアブロー工程：
上述の遠心分離工程によって試料が遠心分離されると、ロータ１３の回転及び冷却水の流れを停止し、図９に矢印にて示すように、コンプレッサ等のエア供給設備からのエアをラインｍ，ｔを経て冷却水ラインｉ，ｊ，ｋ，Ｌへと流し、これらのラインｍ，ｔ，ｉ〜Ｌをエアブローする。

尚、このエアブロー工程は、この次の分離試料回収工程に先立って配管内に残留する冷却水及び水分を除去するために実施される工程である。
５）分離試料回収工程：
上記エアブロー工程が終了すると分離試料回収工程に移行し、この分離試料回収工程においては、バルブＶＢ１７を閉じ、バルブＶＤ３，ＶＤ１１，ＶＤ７，ＶＤ１５，ＶＤ１８が開けられた状態で、バルブＶＢ２が開けられる。すると、大気がラインｍ，ｔ，ｉ，ｖ，ｇ，ｅを図１０の矢印方向に流れ、チャンバ１２内のロータ１３の内部が大気に開放されるため、前記遠心分離工程においてロータ１３内に沈降した粒子を含む試料（分離試料）は、自重によってチャンバ１２の下部のコネクタ１７からラインｃの一部及びラインfを通って不図示の試料回収タンクへと排出されて回収される。

ところで、本実施形態では、この分離試料回収工程の前工程であるエアブロー工程においてｍ，ｔ，ｉ〜Ｌをエアブローしたため、分離試料の回収時に大気がエアライン及び冷却水ライン（ラインｍ，ｔ，ｉ，ｖ，ｇ，ｅ）をスムーズに通過してロータ１３の内部を確実に開放する。この結果、ロータ１３の内部に残留する分離試料が自重によってロータ１３外へ排出されて回収される。
６）洗浄工程：
上記分離試料回収工程によって分離試料が回収されると、次の洗浄工程に移行し、サンプルライン及び冷却水ラインが蒸留水によって洗浄される。

洗浄に先立ち、バルブＶＤ６と液送ポンプ１０３間のラインをバルブＶＤ５とバルブＶＤ６間のラインｕに切り換え、同様にバルブＶＤ１４の後の不図示の試料排出タンク（ＤＲＡＩＮ２）側のラインをラインｙに切り換える。

洗浄工程においては、図１１に矢印にて示すように、不図示の蒸留設備からの蒸留水は、その一部がラインｉからサンプルライン側であるラインｕ側へ流れ、他の蒸留水は冷却水ラインであるラインｉ側へとそのまま流れる。そして、ラインｕ側へ流れた蒸留水は、その一部がラインｂ，ｗを経てラインＬに至るとともに、ラインｂ，ｃ，ｘ及びラインｂ，ｇ，ｈ，ｅ，ｙを経てラインＬに至り、更にラインｅからチャンバ１２内に形成されたラインｄを下方に向かって流れ、ラインｃ，ｘを図示矢印方向に流れてラインＬに至る。そして、残りのラインｉを流れる蒸留水の一部は、ラインｖを経てラインｃに合流するとともに、ラインｉから接続部４７を経てラインｊ，ｋを図示矢印方向に流れてラインＬに至る。そして、ラインＬへと至った蒸留水は下水（ＤＲＡＩＮ）へと排出される。

他方、ラインｉ側へと流れる蒸留水、その一部がラインｖを経てラインｂを流れる蒸留水と合流し、他の蒸留水は、冷却水ラインであるラインｊ，ｋを図示矢印方向に流れ、ラインＬを経て下水（ＤＲＡＩＮ）へと排出される。

而して、上記経路を流れる蒸留水によって各ラインがそれぞれ洗浄され、ここに一連の作業が終了するが、遠心分離された試料（分離試料）が回収された後にロータ１３をチャンバ１２に組み込んだままの状態で、サンプルライン及び冷却水ラインを蒸留水によって洗浄することができる。

尚、以上の一連の工程において、蒸気、冷却水、圧縮エアが流れる配管においては、これらに設けられたバルブが開かれ、他のバルブは全て閉じられている。
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図１２及び図１３に基づいて説明する。

本実施の形態は、遠心分離工程において冷却水を閉ループ内で循環させる構成を採用したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同様である。

即ち、図１２に示すように、ラインｉから分岐するラインｚをラインＬに接続し、これらのラインｉ，ｚ，Ｌとラインｊ，ｋによって閉ループの冷却水ラインを構成し、ラインｚの途中に冷却水ポンプ９０を設けるとともに、無菌室に配された冷却水タンク９１を接続し、冷却水タンク９１の周囲には冷却コイル９２を巻装している。尚、冷却コイル９２には、不図示の冷凍機から供給される冷媒が流され、閉ループの冷却水ラインを流れる冷却水が冷媒の蒸発によって冷却される。

このような構成を採用した場合の蒸気滅菌処理においては、ラインｚから冷却水タンク９１を取り外した状態で、図１３に矢印にて示すように、閉ループを構成する冷却水ラインを構成するラインｉ，ｚ，Ｊ，ｋ，Ｌに蒸気を流すことによってこれらのラインｉ，ｚ，ｊ〜Ｌを他のラインと同様に滅菌処理することができる。そして、滅菌処理が終了した後に、図１２に示すように、無菌室内でラインｚに冷却水タンク９１を接続して遠心分離工程を実施すれば良い。

而して、本実施の形態によれば、高価な蒸留水である冷却水を系外に排出することなく、閉ループ内を循環させて使用することができるため、冷却水の使用量が削減され、装置の運転コストを低く抑えることができる。

ところで、以上の実施の形態では、蒸気滅菌装置１００を回転装置部１０及び制御装置部２００とは独立に構成したため、遠心分離機１を設置する部屋に合わせてこれらの蒸気滅菌装置１００、回転装置部１０及び制御装置部２００を任意に設置することができるとともに、必要に応じて後から蒸気滅菌装置１００を回転装置部１０及び制御装置部２００と組み合わせて使用することができる。

尚、以上の実施の形態では、滅菌用流体として高温の蒸気を使用したが、薬剤（苛性ソ
ーダ（水酸化ナトリウム）、エタノール、ホルマリン）等、他の任意の滅菌用流体を使用
することができる。

本発明は、ウイルスや菌、或は不純物等の試料への混入を防ぐために滅菌処理を必要と
する遠心分離機に対して有用である。

１ 遠心分離機
１０ 回転装置部
１２ チャンバ
１３ ロータ
１４ 上回転軸
１５ 下回転軸
１７ 試料注入コネクタ
１８ 試料排出コネクタ
２０ コア
２７ 冷却コイル
３０ 駆動部
３１ 電動モータ
３２ 出力軸
３３ ボールベアリング
３７ すべり軸受
３９ メカニカルシール
４０ リップシール
５０ 下軸受部
５１ すべり軸受
５３ メカニカルシール
５４ リップシール
９０ 冷却水ポンプ
９１ 冷却水タンク
９２ 冷却コイル（冷却手段）
１００ 蒸気滅菌装置（滅菌装置）
１０２ 試料タンク
１０３ 液送ポンプ
１０６ 配管
１０７ 配管
１０８ 配管
１０９ 蒸気接続口
１１０ 蒸留水接続口
１１１ エア接続口
２００ 制御装置部
ａ〜ｋ ライン
Ｌ ライン
ｍ〜ｚ ライン
Ｓ ロータ室

Claims (2)

1. ロータと、
   該ロータを回転させるための駆動部と、
   前記ロータが配置されるロータ室と、
   該ロータ室を減圧するための真空ポンプと有する遠心分離機において、
   前記ロータに滅菌用蒸気を流すと共に、蒸気を流すときに、前記ロータが配置される前記ロータ室を前記真空ポンプによって、減圧することを特徴とする遠心分離機。
2. 前記ロータに蒸気を流すときに、シール部、及びベアリング部にオイルを供給する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の遠心分離機。

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