JP2001083160A - 分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電気配線された回転体の回転動作による断線を
防ぐ。 【解決手段】ヒートブロック１を構成しているヒータ３
や温度センサ４の電線をヒートブロック１の回転管軸７
の中を通し、回転管軸７周りに数回巻き付ける。巻き付
ける部分にはフレキシブルな帯状の電線２０を用い、電
線と一緒に緩締できる板ばね２１をガイドにして固定す
る。回転管軸７と連動し、ある程度電線が締め付けられ
たら検知、ステッピングモータ９を逆回転させるための
連動検知板１２と位置センサＣ１７を設ける。ヒートブ
ロック１上のベッセル３８の保持位置の順番を１サイク
ルあたり数ピッチ置きにし、数サイクルに一回、数ポジ
ション分ヒートブロック１を逆回転させながら、数サイ
クル目に最初の保持位置がベッセル保持位置２ａに戻り
かつ電線２０の累積締まりが０になるように、締まり修
正を行う回転制御をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は臨床検査や化学分析
に係わる分析装置における回転体の制御方法と機構に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】分析装置における回転体の一例とし温度
制御された反応槽を用いて説明する。臨床検査等の分析
装置における反応槽の一例としては、ヒータや温度セン
サ等で温度制御された水等をコンプレッサ等で回し、そ
の流路上に試料や試薬の分注されたセルや反応容器等を
保持し加熱反応させる機構や温度制御されたヒートブロ
ック上に試料や試薬の分注されたセルや反応容器を保持
し加熱反応させる機構が一般的に知られている。

【０００３】従来の装置として既存の免疫分析装置を一
例に挙げる。キャリーオーバの低減等から使い捨てのチ
ップや反応容器が用いられ、反応槽には温度制御された
アルミのヒートブロックを採用、反応容器を保持、加熱
する穴がヒートブロック上面にマトリクス状に配置され
ている。試料や試薬の分注はＸ−Ｙ−Ｚ方向に動作する
搬送機構により反応槽外の分注位置に一時反応容器が搬
送されてから行われ、再び反応容器が反応槽に戻され加
熱、保持され免疫反応を待つ。免疫反応が終わったら搬
送機構により吸引位置に搬送され、吸引機構により測定
機構に吸引、測定が行われる。そのため、反応槽は回転
等の動作はせず、ヒートブロックを構成しているヒータ
や温度センサ等の電線は固定され配線もしやすく簡単な
機構で反応槽を構成できた。しかし、近年、生化学分析
や免疫分析では検査の多様化、集中化や検査項目の増加
などから装置のシステム化、分析処理能力や分析精度の
向上など装置に対する要求が高まっている。その結果、
例えば、分注精度を向上させるため使い捨てのチップや
反応容器を用いると、それらを供給する供給機構、それ
らを個別に反応槽等に搬送する搬送機構、それらを用い
試料と試薬の分取、分注を行う分注機構等が必要になっ
てくる。また、分析処理能力の向上させるため、吸引機
構、測定機構をそれぞれ２台設け同時に測定を行う等、
装置の機構も複雑化してきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば、本発明に用い
る免疫分析装置２４では、免疫反応の開始温度が重要
で、反応槽２８の温度は３７±０．３℃に制御されるこ
とが要求されている。また試料と試薬の反応にはキャリ
ーオーバの低減などの理由から反応容器として使い捨て
のベッセル３８が用いられ、分析１サイクルあたり時間
の制限等から試料や試薬の分取、分注や反応液の吸引は
ノズル２９ｂが反応槽２８上を旋回し定位置で行う機構
になっている。そのためベッセル搬送機構３５により反
応槽２８上に搬送、保持されたベッセル３８が搬送位置
２ａ、試薬分注位置２９ａ、試料分注位置３０ａ、反応
液の吸引位置３３ａと１分析サイクルの間に短時間に移
動しなければならない。また、反応槽２８には、コスト
や簡単な機構構成の面からベッセル３８への加熱手段と
してヒートブロック方式のアルミディスク２が採用さ
れ、ヒートブロック１の上面にベッセル３８を保持、加
熱できる保持穴２ｂが円状に５４個設けられている。こ
のヒートブロック１の中心には回転管軸７の一端が軸方
向に取り付けられ、図示しないコンピュータで制御され
たステッピングモータ９の回転により回転管軸７を中心
に回転が可能である。しかし、このヒートブロック１を
回転させると、ヒートブロック１を構成しているヒータ
３や温度センサ４の電線が、電線を回転管軸７の中を通
し、回転管軸７に設けられている穴や切欠き７ａから外
へ出して電線中継板１８等に固定配線する等しても、一
緒に回転してねじれてしまい、電線にストレスがかか
る。そのため、繰り返すヒートブロック１の時計、反時
計回りの回転、停止により断線することがある。また、
電線へのストレスを少なくし、断線を防ぐためにヒート
ブロック１の回転動作を制限しなければならなかった。

【０００５】本発明の目的は、ヒートブロックを構成す
るヒータや温度センサの電線をヒートブロックの回転時
にねじれることなく、またストレスをかけないように配
線し、試料や試薬の分注のためにそれぞれの定位置に回
転、停止できるようにヒートブロックが時計、又は反時
計回りに自由に数回転できるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、ヒートブロック１を構成しているヒータ３と温
度センサ４等の電線をヒートブロック１に固定されてい
る回転管軸７の上端から中に入れ、下端に設けられた切
り欠き７ａから外に出し、一端を回転管軸７に固定、他
端を電線が固定される電線中継板１８に固定した帯状の
板ばね２１をガイドにして回転管軸７に渦巻き状に一緒
に数回巻きつける。ここで電線は回転管軸７中の切欠き
７ａ付近からフレキシブルな帯状の電線２０に繋ぎ変
え、巻きやすくする。またステッピングモータ９の回転
によりヒートブロック１と伴に更に連動して回転する従
動検知板１２を設け、ヒータ３や温度センサ４の電線が
回転管軸７にある程度締め付けられたら、従動検知板１
２が入るように設けられた位置センサＣ１７により検知
することで、ステッピングモータ９を逆回転し、ヒート
ブロック１を逆回転させ、同時に電線の締まりを解放す
る。更に、ヒートブロック１上の保持穴２ｂに搬送され
るベッセル３８の順番が最初の分析のために搬送された
保持穴位置１から次の分析のために搬送される保持穴位
置２が順送りではなく、定数ピッチ置きにヒートブロッ
ク１がベッセル搬送位置２ａに停止するようにする。こ
の動作を繰り返し、数回の分析サイクルごとに１回、定
数ピッチ分逆回転させて次にベッセル３８が搬送される
保持穴位置２ｂがベッセル搬送位置２ａに停止させるこ
とにより、回転管軸７に巻き付けた電線の締まりを解放
しながら回転動作をさせる。この一連の締まり、締まり
解放を繰り返し数分析サイクル目で最初の分析のために
ベッセル３８が搬送された保持部穴位置１が再びベッセ
ル搬送位置２ａに戻り、電線の累積締まりも０に戻るよ
うにヒートブロック１の回転を制御する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
５を用いて説明する。

【０００８】先ず、免疫分析装置２４の装置の構成の概
略を説明する。免疫分析装置２４は図５下側を装置前部
とし、試料が乗せられているラック２７ａが試料吸引位
置２７ｂへ搬送されるライン機構２７ｃ、免疫反応に必
要な試薬の入った蓋付きの試薬ボトル２５ａが収納され
ている試薬ディスク２５、試薬ボトル２５ａの蓋を開閉
する試薬ボトル蓋開閉機構２６、試料や試薬の分取、分
注に用いる図示しないチップと反応容器として用いるベ
ッセル３８が保持、収納されているマガジン３６ａを収
納部から供給し、使用済みのマガジン３６ａを定位置３
６ｂに廃棄するマガジン供給廃棄機構３６、マガジン３
６ａからチップ、ベッセル３８を試料と試薬の免疫反応
させる反応槽２８、試薬ディスク２５の試薬を攪拌する
試薬攪拌機構３１、試料と試薬の混合液を攪拌する攪拌
機構３７へ搬送するベッセル搬送機構３５、試料の分
取、分注を行う試料分注機構３０、試薬の分取、分注を
行う分注機構２９、反応液を測定機構３２へ吸引する吸
引機構３３、測定時に反応液と一緒に吸引される試薬が
貯められている試薬保管機構３４等から構成されてる。

【０００９】次に本発明を適用した反応槽２８を図１を
用いて説明する。本発明を適用した反応槽２８は試料と
試薬が分注されたベッセル３８を保持し、ベッセル３８
と同じ形状をしたはめあいの保持穴２ｂを円状に５４
個、等間隔に備えた円盤状のアルミブロック２、アルミ
ブロック２内側面から内部に埋め込まれた温度センサ
４、アルミブロック２の外側面に貼り付けられた帯状の
加熱用ヒータ３、アルミブロック２の保温のためにヒー
タ３の上から貼り付けられた断熱材Ａ５、断熱材Ｂ６等
から成り加熱手段だけで３７±０．３℃に温度制御でき
るヒートブロック１、一端にヒートブロック１が固定さ
れ、軸中に従動プーリ８、従動検知板１２が取り付けら
れており、他端に電線を外に出すための切り欠き７ａが
設けられている回転管軸７、駆動手段として駆動プーリ
１０が回転軸９ａ先に取り付けられているステッピング
モータ９、ステッピングモータ９やヒートブロック１等
が組み付けられるベース１１、回転管軸を受けるための
ベアリング１３、ステッピングモータ９の回転によりヒ
ートブロック１が回転管軸７を中心に回転するための伝
動ベルト１４、ヒートブロック１の回転位置を制御する
位置センサＡ１５、位置センサＢ１６、位置センサＡ１
５、位置センサＢ１６が取り付けられている固定板１
９、回転管軸７と連動回転する従動検知板１２が入るこ
とでヒータ３と温度センサ４の電線の締まりを検知する
位置センサＣ１７、一方が回転管軸７切り欠き７ａ近く
に、他方が電線中継ベース１８にねじＡ２１ａ、ねじＢ
２１ｂで固定されたヒータ３や温度センサ４の電線のず
れ防止のための板ばね２１等から構成されている。伝動
ベルト１４は従動プーリ８とステッピングモータ９の駆
動プーリ１０に掛けられており、回転管軸７は上下２個
のベアリング１３を介してベース１１に組み付けられて
いる。ステッピングモータ９は図示しないコンピュータ
で制御されており、位置センサＡ１５、位置センサＢ１
６によりヒートブロック１はベッセル搬送位置２ａ、試
料分注位置３０ａ、試薬の分注位置２９ａや反応液の吸
引位置３３ａなどで自由に回転停止できる。また回転管
軸７にはヒートブロック１を構成するヒータ３と温度セ
ンサ４の電線が通され、回転管軸７下端の切り欠き７ａ
から軸の外に出され、押え栓２２で固定されている。ま
たヒータ３と温度センサ４の電線は回転管軸７中に設け
られた切り欠き７ａ付近で長さ４００ｍｍ、幅２０ｍ
ｍ、厚さ０．０８５ｍｍのフレキシブルな帯状の電線２
０に繋ぎ変えられており、板ばね２１をガイドに回転管
軸７を中心に時計回り方向に渦巻き状に数回巻かれ、板
ばね２１と一緒に緩締できるように電線中継板１８を中
継して電源２３に配線されている。従動検知板１２はヒ
ータ３と温度センサ４の電線がある程度締め付けられた
ら位置センサＣ１７より検知できるように組み付けられ
ている。

【００１０】次に上述した反応槽２８を適用した免疫分
析装置２４の動作を簡単に説明する。

【００１１】先ず、マガジン供給廃棄機構３６により新
しいチップ、ベッセル３８が保持されているマガジン３
６ａが収納部より、マガジン供給廃棄機構３６によりチ
ップ、ベッセル供給位置３６ｂに供給される。チップ、
ベッセル３８はベッセル搬送機構３５により、チップ搬
送位置３０ｃ、反応槽２８のヒートブロック１上のベッ
セル搬送位置２ａにそれぞれ搬送保持される。ベッセル
３８の搬送されたヒートブロック１は試薬の分注位置２
９ａまで回転し、試薬分注機構２９により試薬の分注が
行われる。その後、再びヒートブロック１は試料分注位
置３０ａまで回転する。試料分注機構３０は、チップ搬
送位置３０ｃにあるチップをチップ保持部に装着、試料
を吸引し、試薬が分注されたベッセル３８に分注を行
う。分注が終わったベッセル３８はヒートブロック１上
に数分放置され、免疫反応を待つ。その間、ベッセル３
８はベッセル搬送機構３５により一旦攪拌機構３７に搬
送され、試料と試薬の混合液を攪拌した後、再びヒート
ブロック１上へ搬送、放置される。

【００１２】反応が終わったベッセル３８は、ヒートブ
ロック１の回転により、反応液の吸引位置３３ａまで回
転し、吸引機構３３により測定機構３２に吸引、分析が
行われる。分析が終わったベッセル３８はベッセル搬送
機構３５によりベッセル廃棄位置３８ａに、試料を分注
したチップは試料分注機構３０によりチップ廃棄位置３
０ｂに移動されそれぞれ廃棄される。以上の動作を１サ
イクル毎に繰り返す。

【００１３】次にヒートブロック１の回転制御の一例を
図４を用いて説明する。先ずステッピングモータ９の回
転によりヒートブロック１を反時計回りに回転させる、
それに連動して従動検知板１２も回転、ヒータ３と温度
センサ４の電線２０も同時に回転管軸７に締め付けられ
る。しかし、ある程度締め付けられた位置で従動検知板
１２が位置センサＣ１７に入りヒートブロック１の回転
が停止、同時に電線２０の締まりも停止する。その後、
ステッピングモータ９を逆回転させることにより、ヒー
トブロック１は時計回りに回転、同時に締まりも解放さ
れ、ヒートブロック１のポジション１はベッセル搬送位
置２ａに停止する。また、本発明の反応槽２８のヒート
ブロック１は、図２に示すように上からみて時計周りに
１から７ポジション置きに２、３、４・・・・５４と位
置が決められており、ステッピングモータ９の制御によ
り１サイクルの分析が終わった時点で、例えば最初に分
析がおこなわれたポジション１は７ピッチ分反時計回り
に移動した場所に停止し、ヒートブロック１のヒータ３
や温度センサ４の電線２０の締まりは０サイクル目（分
析前）の位置から７ピッチ分（締まる方に０．１３回転
分）となり、７サイクル目では４９ピッチ分（０．９１
回転分）となる、そこで８サイクル目に締まり解放動作
を行い４７ピッチ分ヒートブロック１を時計回りに逆回
転させるとベッセル搬送位置にはポジション９が停止す
る。再び１サイクル毎に７ピッチ分ずつ反時計回りに回
転させ、１５サイクル目に先に述べたように締まり解放
動作を行うと０サイクル目の位置から−３ピッチ（緩む
方に０．０６回転分）の位置となる。同様に２３、３
１、３９、５４サイクル目は８サイクルに1回、４６サ
イクル目は７サイクルに1回締まり修正を行うと５４サ
イクル目にポジション１は０サイクル目と同じベッセル
搬送位置２ａに戻り、累積締まりも０になる。以後この
サイクル動作を繰り返す。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、ヒートブロック１
のヒータ３や温度センサ４等の電線をヒートブロック１
の回転管軸７に対し、渦巻き状に数回巻き付け、かつ巻
き付け部分にフレキシブルな帯状の電線２０を用いたこ
と、更に電線２０と一緒に緩締する板ばね２１によるガ
イドを設けたことにより、ヒートブロック１の繰り返す
回転、停止による電線２０のねじれ、ストレスやずれを
無くし、断線を防止することができる。また、位置セン
サＣ１７による電線２０の締まり監視とヒートブロック
１の回転制御による締まり解放動作により、ヒートブロ
ック１の回転よる電線２０の過剰な締まりを押え電線２
０を保護することができる。このようにヒートブロック
１の温度制御に必要なヒータ３や温度センサ４の電線が
うまく配線処理されたことによりヒートブロック１がベ
ッセル搬送位置２ａ、試料分注位置３０ａ、試薬分注位
置２９ａや反応液の吸引位置３３ａに自由に回転、停止
できるので、反応槽２８が安価かつ簡単な機構により構
成することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した免疫分析装置の反応槽の平面
図をＡ−Ａで断面にした断面図である。

【図２】反応槽の簡略平面図である。

【図３】回転管軸に巻かれた電線と板ばね部を図１断面
図の下から見た下視図である。

【図４】ヒートブロックの回転と累積締まりを表わした
図である。

【図５】本発明を適用した免疫分析装置全体の簡略平面
図である。

【符号の説明】 １…ヒートブロック、２…アルミブロック、２ａ…ベッ
セル搬送位置、３…ヒータ、４…温度センサ、７…回転
管軸、９…ステッピングモータ、１２…従動検知板、１
７…位置センサＣ、１８…電線中継板、２０…電線、２
１…板ばね、３８…ベッセル、２８…反応槽、３５…ベ
ッセル搬送機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G058 AA09 BB09 BB19 BB28 CB15 CD04 CE02 CE08 CF03 CF12 CF17 CF21 CF22 EA02 EA04 EA07 ED35 FA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転、停止を繰り返す電気配線が必要機
   器が取り付けられた回転体を具備した分析装置におい
   て、駆動手段により回転体が軸方向に固定された回転管
   軸あるいは回転軸を中心に時計または反時計回りに回
   転、定位置でセンサ等による位置検知手段により停止で
   き、回転体に取り付けられている電気機器の電線が回転
   体の回転管軸あるいは回転軸の軸端や途中から軸方向へ
   配線され、もう一方の軸端や途中から回転管軸あるいは
   回転軸周りに渦巻き状に数回巻かれてから電源等に配線
   され、回転管軸あるいは回転軸に巻かれている部分の電
   線にフレキシブルな帯状の電線が用いられ、電線が緩締
   することで繰り返す回転体の回転による電気機器の電線
   へのストレスを無くし、断線防止することを目的とした
   配線処理を特徴とした分析装置。
2. 【請求項２】 請求項１において回転体が駆動手段によ
   り時計または反時計回りに回転し、回転体に取り付けら
   れている電気機器の電線がある程度締め付けられたら締
   まり監視手段により検知され電線の締まりを解放する、
   締まり制限手段が設けられており、回転体がある位置か
   らある位置へ回転移動する動作において、電線が締まる
   方向に１ピッチまたは数ピッチ回転し、次の１ピッチで
   停止させたい位置に回転する際、回転体の回転方向が時
   計回りなら、α−３６０°ｎ、反時計回りなら−α＋３
   ６０°ｎ、（α＝回転ピッチ角、ｎ＝回転体の回転数
   ｛１、２、３・・・｝）式で表わせる回転角分逆回転さ
   せ、電線の締まりを解放し停止させたい位置まで移動さ
   せることで、回転体の電線の締まりを抑制することを目
   的とした回転制御が行われている分析装置。
3. 【請求項３】 請求項１において回転体の回転管軸ある
   いは回転軸に巻かれている電線が繰り返す回転体の時
   計、反時計回りの回転運動によりずれやねじれがないよ
   うに一方を回転管軸あるいは回転軸に、他方を電線を固
   定する固定器具に固定されている渦巻き状の板ばねをガ
   イドにして一緒に巻かれており、回転体の回転に連動し
   電線とガイドが一緒に回転管軸あるいは回転軸に対し緩
   締するように配線された電線のずれやねじれ防止を目的
   としたガイドが設けられていることを特徴とした分析装
   置。