CN117677850A - 化学分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在故障诊断中容易推定故障位置的化学分析装置。化学分析装置具备多个被分注检体和试剂的反应单元，通过对收容于反应单元的检体和试剂的混合液照射光并对通过了混合液的光进行测光的测光系统来进行吸光度测定，该化学分析装置具备进行故障诊断的诊断部，诊断部存储使用故障诊断用的样品检体和故障诊断用的试剂而测定出的时间序列的测光系统数据，针对每个预定的反应单元生成故障诊断用的测光数据的总体，将针对每个预定的反应单元生成的测光数据的总体的测光数据与预先设定的阈值进行比较来进行故障诊断。

Description

化学分析装置

技术领域

本发明涉及化学分析装置，特别涉及具备故障诊断功能的化学分析装置。

背景技术

化学分析装置具有：将样品及试剂供给至反应容器的自动样品及试剂供给机构；对反应容器内的样品及试剂进行搅拌的自动搅拌机构；在反应中或反应结束后对样品的物性进行测量的比色测定部；对测量结束的样品进行吸引及排出，对反应容器进行清洗的自动清洗机构；以及对这些动作进行控制的控制部。化学分析装置的处理能力从每小时数百个测试到大型装置情况下的每小时9000个测试以上。

在比色测定部中，将来自光源的白色光照射到反应容器内的被测定溶液，通过分光装置对透过的光进行分光。测定分光后的光中特定波长的光强度，将其与预先测定的基准浓度的溶液的光强度进行比较，由此计算吸光度。根据吸光度，分析被测定溶液中的化学成分。

在化学分析装置中，使用卤素灯作为光源。卤素灯是覆盖从可见区域到近红外区域的连续光谱光源。另外，具有通过卤素循环而灯丝的寿命较长这样的优异的特性。

对光源灯设定了额定寿命。额定寿命被定义为大量灯的寿命的平均值。因此，在到达额定寿命时，并非所有的灯都到达寿命。例如，也存在在到达额定寿命之前不能点亮的情况。

因此，对灯设定推荐更换期间。推荐更换期间设定得比额定寿命短。即，针对额定寿命估计余量来设定推荐更换期间。若该余量过大，则灯的更换频度变高，运行成本变大。

因此，为了抑制运行成本，只要估计相对于额定寿命较少的余量来设定推荐更换期间即可。然而，在该情况下，已知即使在寿命末期确保了满足规格的光量，也会发生光量在短时间内变动的现象。光量的变动导致测定精度的变动。因此，减少余量来设定灯的推荐更换期间存在限度。

在专利文献1中，以提供一种能够延长光源灯的寿命，确保测定精度的化学分析装置为目的，提出了为了延长灯的寿命而将光源驱动电力设定为比额定值低的值，且空白吸光度收敛于预定的允许值内的方法。另外，在专利文献1中，提出了监视向光源供给的光源驱动电力，诊断光源灯的寿命、光源灯的故障，或者监视吸光度，诊断光源灯的故障。

在专利文献2中，以能够早期掌握具备光检测器的测定部的异常为目的，提出了一种自动分析装置，其具备：检体容器保持部，其保持收容测定对象的检体的检体容器；试剂容器保持部，其保持收容试剂的试剂容器；反应容器保持部，其保持搅拌检体以及试剂的反应容器；检体分注部，其从检体容器吸引检体，向反应容器分注检体；试剂分注部，其从试剂容器吸引试剂，向反应容器分注试剂；测定部，其测定使分注到反应容器的检体与试剂反应而得到的反应物；控制部，其针对测定部在自动分析装置启动时、预定单位的检体的测定开始时以及预定单位的检体的测定结束时，进行测定部的自我诊断，基于测定部的测定值来判定测定部的正常或者异常；以及显示部，其通过控制部的控制，按时间序列显示测定部进行自我诊断而得到的测定值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-058151号公报

专利文献2：日本特开2019-158738号公报

发明内容

发明所要解决的课题

根据专利文献1，能够延长光源灯的寿命，确保测定精度。

但是，在专利文献1中没有记载对光源灯以外的故障进行诊断的方法。除了光源灯以外，有时为了满足分注机构、搅拌机构、清洗机构、反应单元等装置的分析性能而分别进行阈值判断等，但各机构的故障诊断独立，难以确定故障部位，有时恢复要花费时间。

根据专利文献2，即使在启动时判定为测定部正常，在预定单位的检体的测定开始时以及预定单位的检体的测定结束时判定为测定部异常的情况下，也能够迅速地掌握异常，进行预定的应对，能够消除伴随着持续使用被判定为异常的测定部的测定值的异常。但是，在专利文献2中，没有记载对具备光检测器的测定部的异常以外进行诊断的方法。

本发明的目的在于提供一种在故障诊断中容易推定故障位置的化学分析装置。

用于解决课题的手段

为了实现所述课题，本发明的化学分析装置如请求专利保护的范围所记载的那样构成。此外，在请求专利保护的范围中，引用形式的请求项中的其他请求项的引用，为了容易理解引用形式的请求项的记载而设为单项引用，但本发明包含在引用形式的请求项中引用多个请求项的方式(多项引用项)以及引用多个多项引用项的方式。

具体而言，本发明的化学分析装置例如是具备多个被分注检体和试剂的反应单元，通过对收容于反应单元的检体与试剂的混合液照射光并对通过了混合液的光进行测光的测光系统来进行吸光度测定的化学分析装置，具备进行故障诊断的诊断部，诊断部存储使用故障诊断用的样品检体和故障诊断用的试剂而测定出的时间序列的测光系统数据，针对每个预定的反应单元生成故障诊断用的测光数据的总体，将针对每个预定的反应单元生成的测光数据的总体的测光数据与预先设定的阈值进行比较来进行故障诊断。

另外，诊断部取得分注机构、搅拌机构等构成化学分析装置的各种机构的时序数据，在将针对每个预定的反应单元生成的测光数据的总体的测光数据与预先设定的阈值进行比较而进行了故障判定的情况下，与各种机构的时序数据进行对照来推定故障位置。

发明效果

根据本发明，在故障诊断中故障位置的推定变得容易。

所述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明而明确。

附图说明

图1是说明应用本发明的化学分析装置的整体的装置结构例的说明图。

图2是说明实施例1中记载的测光系统的测定结果的图。

图3是从上面观察实施例1中记载的装置结构的恒温槽的说明图。

图4是说明实施例1中记载的测光系统的测定结果的图。

图5是说明实施例1中记载的故障诊断的流程的流程图剖视图。

图6是说明实施例2中记载的故障诊断的流程的流程图剖视图。

图7是说明实施例2中记载的测定结果的图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施例。此外，对实质上相同或类似的结构标注相同的附图标记，在说明重复的情况下，有时省略其说明。

实施例1

首先，参照图1，说明应用本发明的化学分析装置的整体的装置结构例。

化学分析装置具有控制部30、机构部50和诊断部60。控制部30具有控制用电源31、CPU32、存储器33、存储介质34、I/O35以及AD转换器36。机构部50具有光源用电源41、光源42、多波长光度计43、电力计44、试样分注机构53、试剂分注机构54、搅拌机构55、清洗机构56以及恒温槽57。诊断部60具有控制用电源61、CPU62、存储器63、存储介质64以及AD转换器66。

控制部30经由I/O35驱动机构部50的各部。试样分注机构53将检体容器(试样容器)51内的试样分注到反应单元(反应容器)52。试剂分注机构54向反应容器52注入试剂。搅拌机构55搅拌反应单元(反应容器)52内的混合液，使试样与试剂反应。清洗机构56清洗反应单元(反应容器)52。恒温槽57为了使反应稳定而将反应系统保持在一定温度。

来自光源42的光照射到收容于反应单元(反应容器)52的混合液。多波长光度计43检测通过了混合液的光中的预定波长的光。AD转换器36将来自多波长光度计43的模拟信号转换为数字信号。控制部30通过将由多波长光度计43检测出的光强度与预先测定的基准浓度的溶液的光强度进行比较来计算吸光度。控制部30基于吸光度来分析试样。光源42、多波长光度计43构成测光系统。

电力计44测定光源驱动电力，即光源驱动电流或光源驱动电压。光源驱动电流的测定方法有将光源用电源41作为直流电源而使用霍尔元件的方法、将光源用电源41作为交流电源而使用电流互感器的方法等。使用霍尔元件的方法由于以非接触方式测定电流，因此具有能够抑制电力损失的优点。光源驱动电压的测定方法有使用分流电阻来测定在电阻的两端产生的电位差的方法。

光源用电源41向光源42供给电力。光源用电源41基于来自控制部30的控制信号，控制向光源42供给的电力。存储介质34存储用于使化学分析装置运转的各种程序。存储器33实时地存储吸光度以及光源驱动电力。控制用电源31是用于控制部30的电源。CPU32读取存储在存储介质34中的程序，并且控制控制部30的操作。

在本实施例的化学分析装置的故障部位推定中，将机构部50的各机构的动态特性的测定值传递给诊断部60的ADC66。存储介质64存储推定化学分析装置的故障部位的阈值和各种程序。存储器63实时地存储机构部50的各机构的动态特性以及测光系统的测定结果。控制用电源61是用于诊断部60的电源。CPU62读取存储在存储介质64中的阈值和程序，并且控制控制部30的操作。

本实施例的化学分析装置进行以下处理：(1)吸光度计算处理，通过将由多波长光度计43检测出的光强度与预先测定的基准浓度的溶液的光强度进行比较来计算吸光度；(2)寿命延长模式运转处理，在灯寿命延长模式下运转化学分析装置；(3)寿命判定处理，判定为光源灯到达寿命，产生该意思的警告；(4)故障判定处理，判定为光源灯或各种机构发生了故障，产生该意思的警告；以及(5)在各种机构发生了故障时的故障部位推定处理等。进行这些(1)～(4)的处理的程序存储于存储介质34。进行(5)的处理的程序存储在存储介质64中。下面详细说明(5)的处理。

在本实施例中，详细说明进行构成化学分析装置的各种机构发生故障时的故障部位推定处理等。

为了诊断故障的有无，一般不改变条件而反复存储测光系统的测定值并生成总体，通过对偏差程度进行阈值判定来进行诊断。在反复的测定中，由于在一个测光系统中在时间上连续地进行测定，因此作为阈值判定的结果，几乎是在有变化的时间诊断为发生了故障或异常。之后，在发生故障的定时确认到回溯故障后，在故障部位的推定中根据经验调查故障位置，确认故障的有无。虽然有时通过预先设定各机构的寿命来进行各机构的故障预兆，但需要参照每个机构的输出结果，需要时间。

在本实施例中，除了所述在时间上连续测定的测光系统数据的总体以外，还向多个反应单元分注故障诊断用的样品检体和试剂来收录测光系统数据，按每个反应单元位置生成测光系统数据的总体，诊断故障。作为故障诊断用的样品检体，例如使用甘油水溶液。改变甘油水溶液的浓度来模拟化学分析装置的分析对象的粘性。除了甘油水溶液以外，也可以使用生理盐水。作为故障诊断用的试剂，例如使用酰胺黑等色素溶液。另外，作为检体容器(试样容器)，设置有收容故障诊断用的样品检体的检体容器(省略图示)。

图2表示说明本实施例的测光系统的测定结果的图。若将横轴设为时间，将纵轴设为吸光度，将在时间上连续测定的测光数据进行绘制，则从数据201变为数据203，相对于虚线所示的平均值，将吸光度的测定值与平均值的差分量、吸光度的测定值的标准偏差除以平均值而得的变动系数等作为指标，与预先设定的阈值进行比较来诊断故障。从数据201到数据203表示不同的反应单元的测定结果，以了解哪个位置的反应单元的测定结果的方式收录数据。即，根据测定时间信息和反应单元位置信息生成故障诊断用的总体。另外，横轴的时间轴例如为数秒级。

生成总体的时间上连续测定的测光数据可以使反应单元为空而测定数据，也可以如所述那样分注故障诊断用的样品检体和试剂来充满。在前者的情况下，通过不使用故障诊断用的样品检体和试剂，能够抑制成本。在后者的情况下，能够利用共同的测光数据来生成在时间上连续进行测定而生成的总体和按每个反应单元整理的总体，因此能够缩短测定故障诊断用的数据的时间。另外，在能够在实质上不改变条件的情况下进行测光的情况下，也考虑不利用故障诊断用的样品检体和试剂，而是利用化学分析装置的分析对象的测光数据进行故障诊断。重要的是针对每个反应单元生成测光数据的总体来进行故障诊断。

此外，如图3所示，例如选定三处(A、B、C)用于故障诊断的反应单元，向选定的反应单元分注故障诊断用的样品检体和试剂，收录测光数据。其结果，如图4所示，数据401、数据402、数据403所示的结果分别是以预定的时间轴收集在反应单元A、反应单元B、反应单元C的位置测定的数据并绘制的结果。平均值例如是最近的3个测定数据的移动平均。在故障依赖于反应单元的场所的情况下，如数据401所示，容易注意到测定值的平均值的变化，故障或异常诊断的精度提高。另外，在本实施例中，绘图中的圆的直径对应于阈值。在时间t5之前，与此前的平均值的差分超过阈值。

另外，反应单元的选定部位不限于3个。选定部位越多，故障位置的推定精度越提高。即，根据反应单元的总数设定用于故障诊断的反应单元的位置和数量。此时，选定部位优选在恒温槽57的周向上均等地配置。

进一步，由于总体具有空间信息(反应单元的位置信息)，因此可以推定故障位置。例如，在图4的测定结果中，能够推定为在与反应单元A相关的部位发生了故障。在反应单元B、反应单元C中也同样地同时产生了判定故障的结果时，能够推测为在反应单元A～C共同的机构中发生了故障。这样，能够综合空间上的独立以及时间上的连续性来推定故障部位，因此能够缩短故障的原因分析、恢复对应的时间。

此外，也可以针对故障诊断所使用的阈值，基于测光数据的存储数据来决定新的阈值。即，为了避免不是故障而进行故障判断(推定)，如果在存储了测光数据并以到此为止的阈值进行了故障判断(推定)时判明了实际上没有故障的情况有多次，则将阈值设定得宽松。在图4的情况下，将绘图中的圆的直径设定得较大。

故障诊断的判定由图1中的诊断部60进行。将测光数据以及各种机构的动作数据从机构部50发送至诊断部60的AD转换器66并暂时保存于存储器63。在存储介质64中保存有按时间序列(在时间上连续)以及每个反应单元将测光数据整理为总体的程序以及针对各总体的故障判定等的阈值等，由CPU62对这些数据进行处理来判定故障。

接着，对用于进行实施例1所记载的各种机构发生故障时的故障部位推定处理等的流程进行说明。

图5是用于进行实施例1所记载的各种机构发生故障时的故障部位推定处理等的流程图。

在S201中，开始故障诊断。

在S202中，向反应单元分注故障诊断用的样品检体和试剂。

在S203中，通过搅拌机构搅拌样品试剂和试剂。

在S204中，利用测光系统测定吸光度。

在S205中，针对在时间上连续地形成了总体的数据判断故障。

在S205中判定为阈值外的情况下，判定为在化学分析装置的任一个中发生了故障。

在S206中，在S205中以时间序列形成了总体的数据是阈值内的情况下，利用在各反应单元位置形成了总体的数据进行阈值判定。

在S207中，在S206中判定为阈值内的情况下，清洗反应单元，进入正常结束。在S206中判定为阈值外的情况下，推定故障部位，清洗反应单元，进入正常结束。此外，在S205中判定为阈值外的情况下，清洗反应单元，进入正常结束。

如上所述，故障诊断时能够推定需要恢复的部位，能够缩短从故障恢复的时间。进而，能够提高初始的异常的检测概率，能够降低误诊断的可能性，进而能够实现分析性能的提高。

在S205中判定为阈值外的情况下，能够判定为在化学分析装置的任一个中产生了故障，但由于难以推定故障部位，所以也可以进入S206，能够进行故障部位的推定。此外，一般而言，与在时间上连续地形成了总体的数据(化学分析装置整体的测定数据)出现变化相比，各反应单元中的测定数据出现变化的可能性高。考虑到这样的情况，也可以省略S205。

实施例2

接着，对用于进行实施例2所记载的各种机构发生故障时的故障部位推定处理等的流程进行说明。

装置结构与实施例1相同。存储在诊断部60的存储介质中的故障诊断的程序等不同。

图6是用于进行实施例2中记载的各种机构发生故障时的故障部位推定处理等的流程图。S601至S607以及S617、S618与实施例1的S201至S207以及S217、S218相同。

在S602中，将分注时的控制信号传送到诊断部60而取得数据。取得的数据例如是分注路径中的压力值、注射泵的压力控制时的电流值等。

在S603中，例如在利用超声波进行搅拌的情况下，将搅拌时的超声波的输出传送至诊断部60而按时间序列取得数据。取得数据是输出超声波的声压值、超声波元件的驱动时的电流值等。

在S616中，将构成化学分析装置的各种机构(在图6中为试样分注机构、试剂分注机构、搅拌机构)的取得数据和根据在反应单元位置形成了总体的数据进行故障判定的结果进行对照，推定表示阈值异常的故障部位。

图7示出按时间序列形成了总体的数据701、在反应单元(在图7中为反应单元A)中形成了总体的数据702、以及反应单元A的搅拌时的电流值的取得数据703。另外，在搅拌机构为一个的情况下，也可以与反应单元无关地作为搅拌机构的搅拌时的电流值。另外，产生由吸光度测定位置与搅拌位置不同引起的时间的偏差，但考虑从搅拌机构至吸光度测定位置的时间差而将数据702与数据703建立对应。

在按时间序列形成了总体的数据701中，示出了平均值在时间t71变化的数据。但是，若对照反应单元的数据702与搅拌时的电流值的取得数据703，则在时间t70检测到吸光度的上升及电流值的下降。与通过按时间序列形成了总体的数据701进行判断相比，提前检测出异常，能够推定故障位置，也能够推定在搅拌机构发生了异常。在试样分注机构、试剂分注机构发生了异常的情况下也同样能够推定异常和位置。另外，虽然在本实施例中没有记载，但对于清洗机构也可以应用本实施例来进行故障诊断。另外，关于光源灯的异常，也可以通过应用专利文献1所记载的方法来进行故障诊断。

实施例1和实施例2中说明的故障诊断可以在一天中数次取得故障诊断用数据来进行数据取得和诊断。故障诊断次数越多，异常检测的时间分辨率越高。

根据以上的本发明的实施例，能够在故障诊断时推定故障位置(需要恢复的部位)，能够缩短从故障恢复的时间。进而，能够提高初始的异常的检测概率，能够降低误诊断的可能性，进而能够实现分析性能的提高。

此外，本发明并不限定于所述的实施例，包括各种变形例。例如，所述实施例是为了容易理解地说明本发明而详细说明的，并不一定限定于具备所说明的全部结构。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，另外，也能够对某实施例的结构追加其他实施例的结构。另外，关于各实施例的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除、置换。

附图标记说明

30…控制部、31…控制用电源、32…CPU、33…存储器、34…存储介质、35…I/O、36…AD转换器、41…光源用电源、42…光源、43…多波长光度计、44…电力计、50…机构部、51…检体容器(试样容器)、52…反应单元(反应容器)、53…试样分注机构、54…试剂分注机构、55…搅拌机构、56…清洗机构、57…恒温槽、60…诊断部、61…控制用电源、62…CPU、63…存储器、64…存储介质、66…AD转换器。

Claims (9)

1.一种化学分析装置，具备多个被分注检体和试剂的反应单元，通过对收容于所述反应单元的所述检体与所述试剂的混合液照射光并对通过了所述混合液的光进行测光的测光系统来进行吸光度测定，其特征在于，

该化学分析装置具备进行故障诊断的诊断部，所述诊断部针对每个预定的反应单元生成故障诊断用的测光数据的总体，将针对每个所述预定的反应单元生成的测光数据的总体的测光数据与预先设定的阈值进行比较来进行故障诊断。

2.根据权利要求1所述的化学分析装置，其特征在于，

所述诊断部存储使用故障诊断用的样品检体和故障诊断用的试剂而测定出的时间序列的测光数据，基于存储的所述测光数据，按每个所述预定的反应单元生成故障诊断用的测光数据的总体。

3.根据权利要求2所述的化学分析装置，其特征在于，

与所述阈值进行比较的测光数据是所述测光数据的测定值与平均值的差分量。

4.根据权利要求2所述的化学分析装置，其特征在于，

与所述阈值进行比较的测光数据是将所述测光数据的测定值的标准偏差除以平均值而得到的变动系数。

5.根据权利要求2所述的化学分析装置，其特征在于，

所述诊断部取得构成所述化学分析装置的机构的时序数据，在将针对每个所述预定的反应单元生成的测光数据的总体的测光数据与所述预先设定的阈值进行比较而进行了故障判定的情况下，与所述机构的时序数据进行对照来推定故障位置。

6.根据权利要求5所述的化学分析装置，其特征在于，

构成所述化学分析装置的机构是试样分注机构或试剂分注机构，构成所述化学分析装置的机构的时序数据是构成所述试样分注机构或所述试剂分注机构的分注路径中的压力值或注射泵的压力控制时的电流值。

7.根据权利要求5所述的化学分析装置，其特征在于，

构成所述化学分析装置的机构是对所述检体和所述试剂进行搅拌的搅拌机构，构成所述化学分析装置的机构的时序数据是构成所述搅拌机构的超声波元件的输出超声波的声压值或者所述超声波元件的驱动时的电流值。

8.根据权利要求2所述的化学分析装置，其特征在于，

所述诊断部存储所述测光数据，通过存储数据来决定新的阈值。

9.根据权利要求2所述的化学分析装置，其特征在于，

根据所述反应单元的总数设定用于故障诊断的反应单元的位置和数量。