JP2010236990A - Analysis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心分離機能と振動による攪拌機能を兼ね備えた分析装置に関する。 The present invention relates to an analyzer having both a centrifugal separation function and a vibration stirring function.
血液や尿等の試料液に含まれる成分を分析するため、その過程において試薬との混合や遠心分離といった操作が行われる。このような操作は一般的には攪拌装置や遠心分離装置を用いて行われるが、複数の過程を経る分析において、これらの操作をそれぞれ個別の装置で行っていては効率が悪い。このため、遠心分離と攪拌を1つの装置で行う装置が特許文献1などで提案されている。 In order to analyze the components contained in the sample liquid such as blood and urine, operations such as mixing with a reagent and centrifugation are performed in the process. Such an operation is generally performed using a stirrer or a centrifuge, but in an analysis through a plurality of processes, it is inefficient if each of these operations is performed by individual devices. For this reason, an apparatus for performing centrifugation and stirring with one apparatus is proposed in Patent Document 1 and the like.
この特許文献1の事例では、遠心分離を行うための第1のモータと、攪拌を行うための第2のモータを備えており、試料がセルなどに注入された状態で搭載されているターンテーブルを第1のモータで回転させ、攪拌は第2のモータが前記ターンテーブルに接続された状態で回転させ、第2のモータの先端の偏心カムが回転することで前記ターンテーブルを旋回運動させることで行っている。また、遠心分離と攪拌の操作切り替えは電磁プランジャにて行っている。
この従来の構成では、遠心分離と攪拌を別々のモータにて行っている。しかしながら、各操作を精度良く行うためには各モータの回転を一定に制御する必要があり、攪拌機能が追加されたことによって振動数を検出するための新たなセンサが必要になり、装置の構成が増大し、制御の複雑化を招くという課題を有している。 In this conventional configuration, centrifugation and stirring are performed by separate motors. However, in order to perform each operation with high accuracy, it is necessary to control the rotation of each motor to be constant, and a new sensor for detecting the vibration frequency is required due to the addition of the stirring function. Has a problem of increasing the complexity of control.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、遠心分離と攪拌を制御するためのセンサを兼用できる分析装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an analyzer that can also serve as a sensor for controlling centrifugation and stirring.
本発明の請求項1記載の分析装置は、試料液を注入した分析用デバイスを保持するターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転駆動すると共に少なくとも2つ以上の磁気センサを回転磁界の検出に使用した第1の駆動手段と、前記ターンテーブルに係合させて前記ターンテーブルを往復振動させる第2の駆動手段と、前記ターンテーブルと前記第2の駆動手段との前記係合状態を検出する係合検出手段と、前記ターンテーブルと前記第2の駆動手段との前記係合が係合完了状態であることを前記係合検出手段が検出してから、前記磁気センサの出力信号から最も大きい振幅の出力信号を選択しその選択状態を振動攪拌の一動作が終わるまで保持したまま選択された出力信号から振動数を演算する振動検出部とを備えたことを特徴とする。 The analyzer according to claim 1 of the present invention uses a turntable that holds an analysis device into which a sample solution has been injected, and rotationally drives the turntable and uses at least two magnetic sensors for detecting a rotating magnetic field. A first driving means; a second driving means that engages with the turntable to reciprocately vibrate the turntable; and an engagement that detects the engagement state between the turntable and the second driving means. After the engagement detection means detects that the engagement between the detection means, the turntable and the second drive means is in the engaged state, the output signal of the magnetic sensor has the largest amplitude. And a vibration detector that calculates the frequency from the selected output signal while selecting the output signal and holding the selected state until one operation of vibration agitation ends.
本発明の請求項2記載の分析装置は、請求項1において、前記第1の駆動手段の回転モータが、3相ブラシレスモータであることを特徴とする。
本発明の請求項3記載の分析装置は、請求項1において、前記振動検出部が、前記磁気センサの出力信号のうちから2つの出力信号を取り出し直流信号を除去する濾波器と、前記濾波器の出力信号の振幅を比較して大小を判定しその判定結果を保持する第1の比較部と、前記第1の比較部の保持した判定結果に基づいて前記濾波器の出力信号から最も振幅の大きい信号を選択するマルチプレクサと、前記マルチプレクサで選択した出力信号をデジタル変換する第2の比較部と、前記第2の比較部の出力信号から振動数を演算するマイクロコンピュータとを備えたことを特徴とする。
The analyzer according to
According to a third aspect of the present invention, there is provided the analyzer according to the first aspect, wherein the vibration detecting unit extracts two output signals from the output signals of the magnetic sensor and removes a DC signal, and the filter. A first comparison unit that compares the amplitudes of the output signals and determines the magnitude of the output signal and holds the determination result; and the amplitude of the output signal of the filter based on the determination result held by the first comparison unit A multiplexer that selects a large signal, a second comparison unit that digitally converts an output signal selected by the multiplexer, and a microcomputer that calculates a frequency from the output signal of the second comparison unit. And
本発明の請求項4記載の分析装置は、請求項3において、前記第1の比較部が、第1の磁気センサからの出力信号のピーク値を検出する第1のピークホールド回路と、第2の磁気センサからの出力信号のピーク値を検出する第2のピークホールド回路と、前記第1,第2のピークホールド回路の出力の大きい方を判定するヒステリシス特性を有したコンパレータ回路とで構成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the analyzer according to the third aspect, wherein the first comparison section detects a peak value of an output signal from the first magnetic sensor, and a second peak hold circuit. A second peak hold circuit for detecting a peak value of an output signal from the magnetic sensor, and a comparator circuit having a hysteresis characteristic for determining the larger one of the outputs of the first and second peak hold circuits. It is characterized by.
本発明の請求項5記載の分析装置は、請求項3において、前記第1の比較部が、第1の磁気センサからの出力信号のピーク値を検出する第1のピークホールド回路と、第2の磁気センサからの出力信号のピーク値を検出する第2のピークホールド回路と、前記第1,第2のピークホールド回路の出力の大きい方を判定するヒステリシス特性を有しないコンパレータ回路と、前記コンパレータ回路の出力を振動攪拌の一動作が終わるまで保持するラッチ手段とを備え、前記ラッチ手段の出力に基づいて前記マルチプレクサを切り替えるよう構成したことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the analyzer according to the third aspect, wherein the first comparison unit detects a peak value of an output signal from the first magnetic sensor; A second peak hold circuit that detects a peak value of an output signal from the magnetic sensor, a comparator circuit that does not have a hysteresis characteristic that determines the larger output of the first and second peak hold circuits, and the comparator Latch means for holding the output of the circuit until one operation of vibration agitation is completed, and the multiplexer is switched based on the output of the latch means.
本発明の請求項6記載の分析装置は、請求項1において、前記振動検出部が、2つ以上の前記磁気センサの出力信号からそれぞれ直流信号を除去する濾波器と、前記濾波器の出力信号から1つを選択するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの出力信号をデジタル変換するアナログ・デジタル変換器と、前記アナログ・デジタル変換器の出力信号から振動数を演算するマイクロコンピュータとを備えたことを特徴とする。 The analyzer according to claim 6 of the present invention is the analyzer according to claim 1, wherein the vibration detecting unit removes a direct current signal from output signals of two or more magnetic sensors, and an output signal of the filter. A multiplexer that selects one from the above, an analog-to-digital converter that digitally converts the output signal of the multiplexer, and a microcomputer that calculates the frequency from the output signal of the analog-to-digital converter To do.
本発明の請求項7記載の分析装置は、請求項3または請求項6において、前記濾波器が、前記磁気センサの出力信号と直列したコンデンサと、出力信号に並列した抵抗器から構成されたハイパスフィルタであることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the analysis device according to the third or sixth aspect, the filter includes a capacitor in series with the output signal of the magnetic sensor and a resistor in parallel with the output signal. It is a filter.
本発明の請求項8記載の分析装置は、請求項1において、前記係合検出手段が、前記第2の駆動手段が前記ターンテーブルに係合した係合完了状態に移動したことを検出するように取り付けられたスイッチであることを特徴とする。
The analyzer according to
本発明の請求項9記載の分析装置は、請求項1において、前記係合検出手段が、前記第1の駆動手段の逆起電力に基づいて前記第2の駆動手段が前記ターンテーブルに係合した係合完了状態に移動したことを検出するよう構成されていることを特徴とする。 The analyzer according to claim 9 of the present invention is the analyzer according to claim 1, wherein the engagement detecting means is engaged with the turntable based on the back electromotive force of the first drive means. It is configured to detect that it has moved to the engaged completion state.
本発明の請求項10記載の分析装置は、試料液を注入した分析用デバイスを保持するターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転駆動すると共に少なくとも2つ以上の磁気センサを回転磁界の検出に使用した第1の駆動手段と、前記ターンテーブルに係合させて前記ターンテーブルを往復振動させる第2の駆動手段と、前記第2の駆動手段を前記ターンテーブルと係合するように動作を開始してからの経過時間が規定時間になったことを検出して前記係合が係合完了状態であると判定する係合検出手段と、前記係合検出手段が係合完了状態であると判定してから、前記磁気センサの出力信号から最も大きい振幅の出力信号を選択しその選択状態を振動攪拌の一動作が終わるまで保持したまま選択された出力信号から振動数を演算する振動検出部とを備えたことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a turntable for holding an analysis device into which a sample liquid has been injected, and the turntable is driven to rotate and at least two or more magnetic sensors are used for detecting a rotating magnetic field. The first driving means, the second driving means engaged with the turntable to reciprocately vibrate the turntable, and the second driving means are started to engage with the turntable. An engagement detecting means for detecting that the elapsed time from a predetermined time has been reached and determining that the engagement is in an engagement complete state; and determining that the engagement detection means is in an engagement complete state From the output signal of the magnetic sensor, the vibration detection is performed by calculating the frequency from the selected output signal while selecting the output signal having the largest amplitude and holding the selected state until one operation of vibration stirring is completed. Characterized in that a part.
この構成によれば、遠心分離のための回転駆動のモータに使用している磁気センサの検出出力から攪拌運転時の振動数を演算することができ、攪拌を制御するためのセンサを遠心分離のための回転駆動のモータとは別に設ける必要がない。さらに、係合検出手段を設け、ターンテーブルと第2の駆動手段とが係合完了状態であることを検出してから、または第2の駆動手段をターンテーブルと係合するように動作を開始してからの経過時間が規定時間になったことを検出してから、磁気センサの出力信号から最も大きい振幅の出力信号を選択しその選択状態を振動攪拌の一動作が終わるまで保持したまま選択された出力信号から振動数を演算するので、攪拌開始から攪拌の終了までの期間にターンテーブルの振動数を安定して演算できる。 According to this configuration, the vibration frequency during the stirring operation can be calculated from the detection output of the magnetic sensor used in the rotation drive motor for the centrifugal separation, and the sensor for controlling the stirring is separated from the centrifugal separator. Therefore, it is not necessary to provide it separately from the rotational drive motor. Furthermore, an engagement detection means is provided, and the operation is started after detecting that the turntable and the second drive means are in the engaged state, or to engage the second drive means with the turntable. After detecting that the elapsed time has reached the specified time, select the output signal with the largest amplitude from the output signal of the magnetic sensor, and select it while holding the selected state until one vibration agitation operation ends Since the vibration frequency is calculated from the output signal thus generated, the vibration frequency of the turntable can be stably calculated during the period from the start of stirring to the end of stirring.
以下、図1〜図25に示す各比較例に基づいて、本発明の実施の形態を図26〜図35に基づいて説明する。
先ず、係合検出手段を設けていない場合を(比較例1)〜(比較例3)で説明し、その次に係合検出手段を設けた場合を(実施の形態1)〜(実施の形態3)として、係合検出手段が有効であることを説明する。
Hereinafter, based on each comparative example shown in FIGS. 1-25, embodiment of this invention is described based on FIGS. 26-35.
First, the case where the engagement detection means is not provided will be described in (Comparative Example 1) to (Comparative Example 3), and the case where the engagement detection means is provided next (Embodiment 1) to (Embodiment 1). As 3), it will be described that the engagement detecting means is effective.
(比較例1)
図1と図2は血液分析装置に組み込まれた分析装置を示す。図3は血液分析装置のドア103を開放した状態の斜視図、図4は分析用デバイス1をターンテーブル101にセットした状態を示している。
(Comparative Example 1)
1 and 2 show an analyzer incorporated in a blood analyzer. FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the
分析用デバイス1は、血液や尿等の試料液を注入し、遠心分離、攪拌を行うための流路を備えている。ターンテーブル101の上面には溝102が形成されており、分析用デバイス1をターンテーブル101にセットした状態では分析用デバイス1のカバー基板4に形成された回転支持部115と保護キャップ2に形成された回転支持部116が溝102に係合してこれを収容している。
The analysis device 1 is provided with a flow path for injecting a sample solution such as blood or urine, and performing centrifugation and stirring. A
ターンテーブル101に分析用デバイス1をセットした後に、ターンテーブル101の回転させる前に分析装置のドア103を閉じると、セットされた分析用デバイス1は、ドア103の側に設けられた可動片104によって、ターンテーブル101の回転軸心上の位置がバネ105の付勢力でターンテーブル101の側に押さえられて、分析用デバイス1は、回転駆動手段106によって回転駆動されるターンテーブル101と一体に回転する。107はターンテーブル101の回転中の軸心を示している。
When the analysis device 1 is set on the
図1と図2に見られるように、回転駆動手段106は、ターンテーブル101を回転中心107の回りに回転駆動する第1の駆動手段71と、ターンテーブル101に接触して回転中心107と垂直に交差する振動中心R2を軸としてターンテーブル101の接線方向に往復振動する第2の駆動手段72と、攪拌する際にのみターンテーブル101と第2の駆動手段72を接触させ、遠心分離時は回避させておく第3の駆動手段73とで構成されている。第3の駆動手段73は直流モータや電磁プランジャ等の動力源によって構成される。ターンテーブル101と第2の駆動手段72の接触は、振動を効率良く伝達するため、第2の駆動手段72とターンテーブル101の接触面に摩擦係数の高い材質を使用したり、ギア構造にして互いに噛み合わせる構成にすると良い。
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotation driving means 106 includes a first driving means 71 that rotates the
図5〜図8は、第2の駆動手段72とターンテーブル101の接触面をギア構造にして互いに噛み合わせるようにし、第3の駆動手段73を直流モータで構成した場合の具体例を示している。
FIGS. 5 to 8 show specific examples in which the contact surfaces of the second driving means 72 and the
セットされた分析用デバイス1に回転運動を与える第1の駆動手段71は、アウターロータ型のブラシレスモータ71aと、このブラシレスモータ71aの出力軸に取り付けられ前記分析用デバイス1がセットされる前記ターンテーブル101とで構成されている。
ターンテーブル101の外周部には第1のギア部74が形成されている。
The first driving means 71 for giving the rotational motion to the set analysis device 1 includes an outer rotor type
A
回転駆動手段106は、第1の駆動手段71の他に、所定の停止位置でターンテーブル101を、回転軸心107を中心に所定の振幅範囲、周期で左右に往復運動をさせるために、第1の駆動手段71に選択的に係合し分析用デバイス1に往復運動を与える第2の駆動手段72と、第1の駆動手段71と第2の駆動手段72が係合する位置(図5(b))と係合しない位置(図5(a))に相対移動させる第3の駆動手段73が設けられている。
In addition to the first driving means 71, the rotation driving means 106 performs a reciprocating motion of the
第2の駆動手段72と第3の駆動手段73は、図6〜図8に示すように構成されている。
ブラシレスモータ71aが取り付けられているシャーシ75には第2のモータ72aと第3のモータ73aなどが取り付けられている。シャーシ75に対して矢印76方向(図5(a),図6参照)にスライド自在に取り付けられた支持テーブル77には、支持軸78が取り付けられている。
The second driving means 72 and the third driving means 73 are configured as shown in FIGS.
A
支持軸78にはレバー79が枢支されている。レバー79の前記ターンテーブル101の側の一端には、ターンテーブル101の第1のギア部74に噛合できる第2のギア部80が形成されている。レバー79の他端には、凹部81が形成されている。凹部81には、第2のモータ72aの出力軸82に取り付けられた偏心カム83が係合している。なお、図8はレバー79を支持軸78から取り外して図示した平面図である。
A
このように構成したため、第2のモータ72aに通電すると、偏心カム83を介してレバー79が実線位置と仮想線位置に揺動する。
なお、レバー79は、つるまきバネ(図示せず)によって付勢して前記揺動時のレバー79のバックラッシュ(Backlash)が小さくなるように構成されている。
With this configuration, when the
The
第3の駆動手段73は、シャーシ75に取り付けられた前記第3のモータ73aと、第3のモータ73aの出力軸84に取り付けられたウォーム85と、シャーシ75に回転自在に取り付けられ前記ウォーム85に噛合したウォームホイール86と、支持テーブル77に形成され前記ウォームホイール86に噛合するラック87とで構成されている。ウォームホイール86とラック87との間のバックラッシュが小さくなるように、支持テーブル77とシャーシ75の間には引っ張りコイルバネ88が介装されている。
The third driving means 73 includes the
このように構成したため、検出スイッチ91が図5(b)に示すように支持テーブル77を検出するまで第3のモータ73aに通電してウォームホイール86を矢印89方向(図5(a)参照)に回転させると、ラック87がウォームホイール86に噛合している支持テーブル77が、ターンテーブル101に接近するようスライドして、図5(b)に示すように、レバー79の第2のギア部80がターンテーブル101の第1のギア部74に噛合し、この状態で第2のモータ72aが通電状態に維持されると、ターンテーブル101の接線方向にレバー79によってターンテーブル101が揺動駆動されるので、第2のモータ72aの回転数を高くすることによって短い時間であっても分析用デバイス1内の微量の流体を攪拌するに十分な加速度を、短時間にして得ることができる。
With this configuration, the
なお、図4において112は分析用デバイス1の測定部に特定の波長光を照射するためのレーザー光源、113は分析用デバイス1を通過した透過光の光量を検出するフォトディテクタである。
In FIG. 4,
図9はブラシレスモータ71aを、4極マグネットロータ6と、U相駆動コイル7,V相駆動コイル8,W相駆動コイル9およびU相駆動コイル10,V相駆動コイル11,W相駆動コイル12を使用した4極磁石式3相ブラシレスモータとした場合であって、マグネットロータ6はN極とS極の一対の磁石を2組有する。また、駆動コイル7,8,9および10,11,12はそれぞれY結線されており、固定子の6つの突極部にそれぞれ巻回されている。6つの突極部は、60°間隔で配置されている。
9 shows a
また、3相駆動コイルの励磁電流の切り替えタイミングは、磁気センサとしての3つのホール素子13,14,15の検出に基づいて行う。3つのホール素子13,14,15は、それぞれ3相駆動コイルU,V,Wから30°ずれた位置に配置される。そして、対向するマグネットロータ6の磁石着磁の極性(N極かS極か)を検出し、その検出している極性に相当したレベルの起電力を発生する。
Further, the switching timing of the excitation current of the three-phase drive coil is performed based on the detection of the three
図10は、4極磁石式3相ブラシレスモータのホール素子13,14,15から出力する電圧の角度特性図である。横軸はマグネットロータのある角度を0°とした回転角を示しており、縦軸はホール素子の出力電圧を示している。ホール素子13,14,15から出力される電圧は、Vrefを基準電圧としてN極が近づくと+側に出力され、S極が近づくと−側に出力される。マグネットロータ6はNS極が90°毎に配置されているため、ホール素子電圧は180°周期の正弦波となり、ホール素子13,14,15は機械角で60°ずつ位相がずれる。
FIG. 10 is an angle characteristic diagram of voltages output from the
30°毎にホール素子13,14,15のいずれかの出力電圧がVrefを基準として反転されるため、コンパレータ回路によってVrefを基準として+側をハイレベル、−側をロウレベルとするデジタル信号に変換する事で、ホール素子13,14,15の出力パターンから30°毎の回転位置を特定できる。ホール素子13,14,15の出力パターンを3相駆動コイルの励磁電流の切り替えタイミングとして使用する。
Every 30 °, the output voltage of any one of the
図11は、4極磁石式3相ブラシレスモータの3相駆動コイルの6つの極性パターンとマグネットロータの位置の関係を示す図である。(i)の状態を角度0°と定義し、(i)→(ii)→(iii)→(iv)→(v)→(vi)で30°毎のマグネットロータ6の状態を示しており、図10の回転角と対応している。Y結線された3相駆動コイルU相、V相、W相のうち、(i)ではV相を+電位、U相を−電位にすることでV相からU相に向けて励磁電流が流れ、V相にN極、U相にS極が現れる。このためマグネットロータ6に吸引力と反発力が発生し、30°右回転する。30°回転すると(ii)の状態になり、ホール素子15の極性が反転する。この時、W相を+電位、U相を−電位にする事で、W相にN極、U相にS極が現れ、マグネットロータ6は更に30°右回転する。以降、(iii)→(iv)→(v)→(vi)と励磁するコイルを変化させる事でマグネットロータ6が回転する。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the six polarity patterns of the three-phase drive coil of the four-pole magnet type three-phase brushless motor and the position of the magnet rotor. The state of (i) is defined as an angle of 0 °, and the state of the magnet rotor 6 every 30 ° is shown by (i) → (ii) → (iii) → (iv) → (v) → (vi) This corresponds to the rotation angle in FIG. Among the Y-connected three-phase drive coils U-phase, V-phase, and W-phase, in (i), the excitation current flows from the V-phase to the U-phase by setting the V-phase to + potential and the U-phase to -potential. The N pole appears in the V phase and the S pole appears in the U phase. For this reason, an attractive force and a repulsive force are generated in the magnet rotor 6, and the magnet rotor 6 rotates right by 30 °. When rotated by 30 °, the state (ii) is obtained, and the polarity of the
図12はホール素子13,14,15とU相,V相,W相の駆動コイルへの通電状態を示している。
図13は、分析装置の振動検出部100を示す。
FIG. 12 shows the energization state of the
FIG. 13 shows the
この分析装置では、攪拌時の振動数を前記ホール素子の出力信号に基づいて検出する。つまり、ブラシレスモータ71aの3相駆動コイルが励磁されていなくとも、第2の駆動手段72によってターンテーブル101に振動が伝達されると、ブラシレスモータ71aも一緒に振動され、3つのホール素子13,14,15にも振動による電圧の揺らぎが出現する。この揺らぎを検出して振動数を特定する。
In this analyzer, the frequency of stirring is detected based on the output signal of the Hall element. That is, even if the three-phase drive coil of the
図13においては、3つのホール素子のうちホール素子13,15の出力電圧を取り出した一例であって、ホール素子14の出力電圧を取り出しても構わない。
ホール素子13の検出出力は、ホール素子13の出力信号から直流信号を除去する濾波器16とピークホールド回路18を介してコンパレータ20の非反転入力(+)に接続されている。ホール素子15の検出出力は、ホール素子15の出力信号から直流信号を除去する濾波器17とピークホールド回路19を介してコンパレータ20の反転入力(−)に接続されている。
FIG. 13 is an example in which the output voltages of the
The detection output of the
濾波器16,17は、入力信号から直流信号を除去して振動数の周波数成分(交流信号)を抽出して出力する。より具体的には、ホール素子13,15の出力信号と直列したコンデンサと、出力信号に並列した抵抗器から構成されたハイパスフィルタで構成される。
The
ピークホールド回路18,19は、入力された電圧のピーク値をホールドして出力する回路である。より詳細には以前の時間に入力された電圧よりも大きな電圧が入力された場合にのみ動作し、現在の入力電圧を一定時間ホールドする回路である。
The
コンパレータ回路20は、ピークホールド回路18,19の出力信号を比較して、ピークホールド回路18の出力信号がピークホールド回路19の出力信号よりも大きければハイレベル、ピークホールド回路18の出力信号がピークホールド回路19の出力信号よりも小さければロウレベルのコントロール信号20aを出力する。つまり、ピークホールド回路18,19とコンパレータ回路20によって、濾波器16,17の出力信号の振幅を比較して大小を判定する第1の比較部110が構成されている。
The
また、濾波器16,17の出力は、コンパレータ回路20の出力のコントロール信号20aに応じて出力状態が切り替えられるアナログマルチプレクサ21と、交流増幅回路22を介して第2の比較部としてのコンパレータ回路23の非反転入力(+)に接続されている。コンパレータ回路23の反転入力(−)には電圧源24から閾値電圧V24が印加されている。
The outputs of the
アナログマルチプレクサ21は、濾波器16,17で交流結合された2つのホール素子13,15の出力信号から振動振幅の大きい方をコントロール信号20aに基づき選択して出力する。アナログマルチプレクサ21の出力信号は交流増幅回路22にて2値化可能な振幅まで信号増幅され、コンパレータ回路23において閾値電圧V24でデジタル変換される。
The
なお、濾波器16,17において直流信号の除去後の基準電圧をVrefとすると、交流信号はVrefを振幅中心として出力されるため、閾値電圧V24はVrefと同電圧にすれば振幅中心でデジタル変換できる。
If the reference voltage after removal of the DC signal in the
コンパレータ回路23の出力はマイクロコンピュータ25に入力され、マイクロコンピュータ25においてパルス周期を計測する事によってターンテーブル101の振動数を計算している。
The output of the
この振動検出部100を図14〜図17を用いて更に詳しく説明する。
図14は、第1の駆動手段71として4極磁石式3相ブラシレスモータを、角度αの範囲で振動させた場合の交流結合されたホール素子の出力電圧の時間変化を示す。図15はその時のピークホールド電圧の時間変化を示している。
The
FIG. 14 shows the time change of the output voltage of the Hall element coupled by alternating current when a four-pole magnet type three-phase brushless motor is vibrated in the range of the angle α as the first driving means 71. FIG. 15 shows the time change of the peak hold voltage at that time.
なお、ここでは、コンパレータ20の入出力特性にはヒステリシスがないものとして説明を始める。
角度αの範囲、つまり機械角で210°から240°までを振動数20Hzで往復振動した場合、振動による揺らぎは図14のように示される。この角度ではホール素子15からの信号は振動数20Hzになっていて正確な振動数が得られるが、ホール素子13からの信号は正弦波のピーク付近で振動するため、振動振幅が小さくなるとともに振動数が2倍になってしまって正確な振動数を得ることができない。
Here, the description starts assuming that the input / output characteristics of the
When reciprocating vibration is performed at a frequency of 20 Hz in the range of the angle α, that is, from 210 ° to 240 ° in mechanical angle, the fluctuation due to vibration is shown in FIG. At this angle, the signal from the
この時、図15よりピークホールド電圧はホール素子13の方がホール素子15よりも大きくなるため、アナログマルチプレクサ21にて、振動振幅の大きいホール素子15の出力を選択することができ、振動数に基づく正確な信号を取り出すことができる。
At this time, the peak hold voltage of the
図16は、第1の駆動手段71として4極磁石式3相ブラシレスモータを、角度βの範囲で振動させた場合の交流結合されたホール素子の出力電圧の時間変化を示す。図17は、その時のピークホールド電圧の時間変化を示す。 FIG. 16 shows the time change of the output voltage of the Hall element coupled by alternating current when a 4-pole magnet type three-phase brushless motor is vibrated in the range of the angle β as the first driving means 71. FIG. 17 shows the time change of the peak hold voltage at that time.
この場合には図14,図15の場合と逆の状態になり、角度βの範囲で振動させた場合、ホール素子13からは正確な振動数が得られるが、ホール素子15からは振動数が2倍になってしまう。しかし、それぞれピークホールド電圧を比較することで、ホール素子15からの信号を選択することができ、この場合にも振動数に基づく正確な信号を取り出すことができる。
In this case, the situation is opposite to that in FIGS. 14 and 15, and when the vibration is made in the range of the angle β, an accurate frequency is obtained from the
このように、第1の駆動手段71としてホール素子形式のブラシレスモータを用い、複数のホール素子13,14,15から2つのホール素子信号13,15を取り出して振動振幅を比較し、振動振幅の大きい方を取り出す構成にしたことによって、遠心分離装置の遠心分離と、攪拌を制御するためのセンサとを兼用することができ、攪拌を制御するためのセンサを第1の駆動手段71とは別に設ける必要がない。
Thus, using a Hall element type brushless motor as the first driving means 71, the two Hall element signals 13, 15 are extracted from the plurality of
以上の説明では、ターンテーブル101を機械角で210°から240°までを往復振動した場合、ターンテーブル101を機械角で240°から270°までを往復振動した場合を例に挙げて説明したが、図10を見て分かるようにホール素子13の出力信号とホール素子15の出力信号には、互いの出力信号が交差するポイントP1,P2,P3,P4が存在している。そのため、ターンテーブル101を機械角で0°から30°までを往復振動した場合、ターンテーブル101を機械角で90°から120°までを往復振動した場合、ターンテーブル101を機械角で180°から210°までを往復振動した場合、ターンテーブル101を機械角で270°から300°までを往復振動した場合には、動作が不安定になって、正確な振動数を計算することができない。
In the above description, the
そこで、図13におけるコンパレータ20としては、入出力特性にヒステリシスを有するものを使用する。
図18は、ターンテーブル101を図10に示したP1〜P4のいずれかの角度を振動中心として往復振動させた場合の交流結合されたホール素子13,15の出力電圧を示す特性図である。また、図19はピークホールド電圧を示す特性図である。
Therefore, as the
FIG. 18 is a characteristic diagram showing output voltages of the
図18に示すように、図10に示したP1〜P4を中心に振動するとホール素子13とホール素子15の出力信号は互いに逆位相となり、振動振幅は同じレベルになる。
図19に示すように、振動開始直後はホール素子13のピークホールド電圧が大きいが、時間が経過するとホール素子15のピークホールド電圧が大きくなる。最終的にはホール素子13とホール素子15のピークホールド電圧は同じレベルで保持される。
As shown in FIG. 18, when the vibration is centered on P1 to P4 shown in FIG. 10, the output signals of the
As shown in FIG. 19, the peak hold voltage of the
図20はコンパレータ回路20の入出力特性図であって、横軸はピークホールド回路18の出力からピークホールド15の出力を引いた値を示し、縦軸は出力信号を示している。
FIG. 20 is an input / output characteristic diagram of the
図19のようにピークホールド電圧が同じレベルであると、コンパレータ回路20の入力信号は0となり、出力信号はチャタリング現象を起こしてしまう。ホール素子13とホール素子15の出力信号は逆位相であることから、チャタリング現象によってアナログマルチプレクサ21の選択信号が切り替わると位相が反転してしまうため、振動数を誤検出してしまう。
As shown in FIG. 19, when the peak hold voltage is at the same level, the input signal of the
この誤検出の問題は、コンパレータ回路20にヒステリシス特性を持たせることで解決できる。図21は、コンパレータ回路20にヒステリシス特性を持たせた場合の入出力特性図である。横軸はピークホールド回路18からピークホールド回路19を引いた入力信号を示し、縦軸は出力信号を示している。
This problem of erroneous detection can be solved by providing the
この図20と図21を比較して分かるように、コンパレータ回路20がヒステリシス特性を有していない場合には、図20に示すように“0”レベルを閾値としてハイレベルとロウレベルが切り替わるが、コンパレータ回路20に、出力信号がハイになる第1の閾値:Th1と、出力信号がロウになる第2の閾値:Th2を別に設けて、ヒステリシス特性を持たせた場合には、図21に示すように入力信号が変化しても出力が変化しない不感帯(Th1−Th2)が形成され、出力がハイレベルとロウレベルの一方に固定されると反転しにくくなる。
As can be seen by comparing FIG. 20 and FIG. 21, when the
具体的には、図19では振動開始の直後にホール素子13のピークホールド電圧がホール素子15より大きく、コンパレータ回路20の入力が第1の閾値:Th1以上になってコンパレータ回路20の入力がハイレベルに固定される。その後、ホール素子13とホール素子15のピークホールド電圧は同じレベルになるためにコンパレータ回路20の入力が“0”となるが、コンパレータ回路20の入力が第2の閾値:Th2以下にならないのでロウレベルに切り替わることは無い。
Specifically, in FIG. 19, immediately after the start of vibration, the peak hold voltage of the
このため、コンパレータ回路20のコントロール信号20aによるアナログマルチプレクサ21の選択は、ホール素子13またはホール素子15の一方に保持され、振動中にコンパレータ回路20が切り替わることがなくなり、振動数を正確に検出できる。
Therefore, the selection of the
なお、コントロール信号20aが切り替わらない不感帯(Th1−Th2)は2つのピークホールド回路18,19の出力信号のノイズ振幅で決定される。図22は図19の縦軸(電圧レンジ)を拡大した図。不感帯(Th1−Th2)を2つのピークホールド回路18,19の出力信号18a,19aのノイズ振幅より小さくするとノイズに反応してコンパレータが切り替わってしまうので、不感帯(Th1−Th2)は少なくともノイズの振幅の2倍以上の不感帯を設けることが望ましい。
Note that the dead zone (Th1-Th2) where the
(比較例2)
図23は比較例2の分析装置の振動検出部100を示す。
実施の形態1を示す図13ではコンパレータ回路20にヒステリシス特性を持たせることによって、ターンテーブル101を往復振動させる位置にかかわらず正確な振動数を計算することができたが、図23に示した振動検出部100では、コンパレータ回路20にヒステリシス特性を持たせる代わりに、ラッチ手段として遅延型フリップフロップ30を設けて構成している。その他は実施の形態1と同じである。
(Comparative Example 2)
FIG. 23 shows the
In FIG. 13 showing the first embodiment, it is possible to calculate the accurate frequency regardless of the position where the
遅延型フリップフロップ30の入力端子Dにはコントロール信号20aが入力され、アナログマルチプレクサ21の切替状態は遅延型フリップフロップ30の出力端子Qの信号で制御されている。
The control signal 20 a is input to the input terminal D of the delay flip-
遅延型フリップフロップ30は、マイクロコンピュータ25からクロック端子CLKに入力されるデジタル信号の立ち上がりエッジのタイミングで入力端子Dの信号レベルを出力端子Qに出力する。出力端子Qはクロック端子CLKにもう1度立ち上がりエッジが入力されるまで出力は保持される。
The delay flip-
振動開始後にマイクロコンピュータ25から遅延型フリップフロップ30のクロック端子CLKに1パルスを送信し、その時のコントロール信号20aをアナログマルチプレクサ21に入力したまま保持しておく。このため、コントロール信号20aが切り替わったとしても、アナログマルチプレクサ21の選択状態が切り替わることがなく、前記ヒステリシス特性と同様の効果を得ることができる。
After the start of vibration, one pulse is transmitted from the
(比較例3)
図24と図25は比較例3の分析装置の振動検出部を示す。
実施の形態1を示す図13では、2つのホール素子13,15の出力を入力信号として振動数を計算したが、図24では3つのホール素子13,14,15の出力を入力信号として振動数を計算している点が実施の形態1とは異なっている。更に詳しくは、3対1アナログマルチプレクサ27を設けて3つのホール素子の出力を取り出す構成にした点と、アナログ・デジタル変換器28を設けてピーク検出回路やコンパレータによる信号処理をマイクロコンピュータ25での数値計算に置き換えた点が実施の形態1とは異なっている。
(Comparative Example 3)
24 and 25 show the vibration detection unit of the analyzer of Comparative Example 3. FIG.
In FIG. 13 showing the first embodiment, the frequency is calculated using the outputs of the two
図24において、27は入力が3回路a,b,cで、出力が1回路の3対1のアナログマルチプレクサで、入力にはホール素子13,14,15の出力が濾波器16,26,17を介して入力されている。アナログマルチプレクサ27はマイクロコンピュータ25からの信号で制御される。例えば、マイクロコンピュータ25から2ビットで『00』の信号を受信した場合は『入力a』を選択し、『01』を受信した場合は『入力b』を選択し、『10』を受信した場合は『入力c』を選択する。アナログマルチプレクサ27の出力はアナログ・デジタル変換器28で多値のデジタル信号に変換され、マイクロコンピュータ25に転送する。外部メモリ29はSRAM等の揮発メモリや、EEPROM等の不揮発メモリで構成され、マイクロコンピュータ25と双方向に記憶データを通信している。
In FIG. 24,
図25はマイクロコンピュータ25の振動数検出の工程図を示している。
ここでは、第2の駆動手段72がターンテーブル101に係合している状態を“セット”と呼び、セットされて振動攪拌が開始されたタイミングを“スタート”と定義する。
FIG. 25 shows a process chart of the frequency detection of the
Here, the state in which the second driving means 72 is engaged with the
まず、ステップS11では、アナログマルチプレクサ27の出力を『入力a』の選択状態に切り替える。
ステップS12では、ホール素子13からの出力信号をアナログ・デジタル変換器28の出力から一定数サンプリングする。
First, in step S11, the output of the
In step S12, the output signal from the
ステップS13では、ステップS12でサンプリングしたホール素子13からの出力信号からピーク値を検出する。
ステップS14では、ステップS13で検出したピーク値を外部メモリ29に記憶する。
In step S13, a peak value is detected from the output signal from the
In step S14, the peak value detected in step S13 is stored in the
次にステップS15では、アナログマルチプレクサ27の出力を『入力b』の選択状態に切り替える。そしてステップS16〜ステップS18では、ステップS12〜ステップS14と同様に、ホール素子14からの出力信号を処理する。
In step S15, the output of the
続いて、ステップS19では、アナログマルチプレクサ27の出力を『入力c』の選択状態に切り替える。そしてステップS20〜ステップS22では、ステップS12〜ステップS14と同様に、ホール素子15からの出力信号を処理する。
Subsequently, in step S19, the output of the
その後、ステップS23では外部メモリ29に記憶されたホール素子13,14,15のピーク値を読み出し、ステップS24でピーク値の大きさを比較する。
ステップS25では、ステップ24でピーク値の大きさの比較結果に基づいてアナログマルチプレクサ27の切替状態を、振動攪拌の一動作が終わるまで固定する。
Thereafter, in step S23, the peak values of the
In step S25, based on the comparison result of the peak value in
ステップ24でピーク値の大きさの比較結果には、下記のケース1〜ケース3の3パターンがあって、
ケース1の場合 : ホール素子13 = ホール素子14 > ホール素子15
ケース2の場合 : ホール素子14 = ホール素子15 > ホール素子13
ケース3の場合 : ホール素子15 = ホール素子13 > ホール素子14
具体的には、ケース1の場合はマルチプレクサ27の切替状態をホール素子13を選択して出力する切替状態に固定する。ケース2の場合はマルチプレクサ27の切替状態をホール素子14を選択して出力する切替状態に固定する。ケース3の場合はマルチプレクサ27の切替状態をホール素子15を選択して出力する切替状態に固定する。
In the comparison result of the peak value in
Case 1:
Case 2:
Case 3:
Specifically, in case 1, the switching state of the
ステップS26では、外部メモリ29から閾値を読み出す。
ステップS27では、アナログマルチプレクサ27の出力をステップS26で読み出した閾値でホール素子の出力信号を2値化する。
In step S26, the threshold value is read from the
In step S27, the output signal of the hall element is binarized with the threshold value read from the output of the
ステップS28では、ステップS27で2値化された信号のパルス周期を計測して振動数を計算する。
このように、実施の形態3においては3つのホール素子から振動振幅を比較し、振動振幅の最も大きいホール素子を取り出す構成にしたことによって、2つのホール素子を比較する実施の形態1の構成に比べて振動数の検出精度が向上する。また、マイクロコンピュータ25での数値計算に置き換えたことによって構成を簡略化できる。
In step S28, the frequency of the pulse is calculated by measuring the pulse period of the signal binarized in step S27.
As described above, in the third embodiment, the vibration amplitudes are compared from the three Hall elements, and the Hall element having the largest vibration amplitude is extracted, so that the two Hall elements are compared. Compared with this, the frequency detection accuracy is improved. Further, the configuration can be simplified by replacing the numerical calculation with the
なお、ターンテーブル101を再度同じ機械角で振動させる場合には、その際のステップS25でのアナログマルチプレクサ27の切替状態を記憶しておき、次回にはそれを読み出してアナログマルチプレクサ27の切替状態を同じにセットすることによって、ステップS26〜S28のルーチンを繰り返すだけで、ターンテーブル101の振動数を計算できる。
When the
(実施の形態1)
図26は、本発明の実施の形態1の分析装置の振動検出部100を示す。
図13に示した比較例1の振動検出部100と比べると、検出スイッチ91とスイッチ回路800が設けられ、スイッチ回路800の出力信号によってピークホールド回路18,19のピークホールド動作が制御されている点だけが異なっている。
(Embodiment 1)
FIG. 26 shows the
Compared to the
なお、図5(a)(b)に示す比較例1の検出スイッチ91は支持テーブル77を検出しているが支持テーブル77の位置をより正確に検出できるように変更されている。
ターンテーブル101の第1のギア部74に第2のギア部80が噛合するように、第1の駆動手段73に通電して、第2の駆動手段72を運転することによって、ターンテーブル101を揺動させて分析用デバイス1を揺動させる場合には、図27(b)に示すように第2のギア部80が直ちにターンテーブル101の第1のギア部74に噛合することが好ましいが、実際には、図27(a)に示したように第2のギア部80の山部が、第1のギア部74の山部に当接し、その後に、第2のギア部80の山部が、第1のギア部74の谷部に噛合した図27(b)の状態に移行する場合が存在している。
Note that the
By energizing the first drive means 73 and operating the second drive means 72 so that the
比較例1の検出スイッチ91は支持テーブル77が図27(a)の位置と図27(b)の位置にあることを区別できなかったが、本発明の各実施の形態では検出スイッチ91としては、支持テーブル77が図27(a)の位置と図27(b)の位置にあることを区別できるものが使用されている。この検出スイッチ91はメカニカルなスイッチに限定されるものではなく、フォトスイッチによって実現することが好ましい。
Although the
このように図27(a)に示した状態から図27(b)に示した状態に移行した場合には、比較例1の構成では振動数を正確に演算することができない。
具体的には、各比較例においては振動の中心角度が全ての時間においてずれていない場合を説明していたが、図10における角度αで振動する例では210°から240°までを往復振動している。しかしながら、図5(b)に示すように第1のギア部74と第2のギア80が噛合する過程において振動の中心角度がずれる場合がある。
As described above, when the state shown in FIG. 27A is shifted to the state shown in FIG. 27B, the configuration of Comparative Example 1 cannot accurately calculate the frequency.
Specifically, in each comparative example, the case where the center angle of vibration is not shifted at all times has been described. However, in the example that vibrates at an angle α in FIG. 10, the vibration reciprocates from 210 ° to 240 °. ing. However, as shown in FIG. 5B, the center angle of the vibration may be shifted in the process in which the
図27(b)の場合のように、第1のギア部74と第2のギア80が山部と谷部、あるいは谷部と山部の関係であれば確実に噛合するが、図27(a)の場合のように、山部と山部が衝突すると噛合できない。このような場合は、第2の駆動手段72にて第2のギア80を揺動させながら支持テーブル77をターンテーブル101に接近させることで、山部と山部が衝突したとしても揺動によって山部と谷部を噛合できる。しかしながら、この時に第1のギア部74が左右どちらかに若干回転する事になって振動の中心角度がずれる。
As in the case of FIG. 27 (b), the
第1の駆動手段71として4極磁石式3相ブラシレスモータを、角度αの範囲で振動させていたが、図28は振動の中心角度が角度βの範囲にずれてしまった場合の交流結合されたホール素子の出力電圧の時間変化を示す。 A quadrupole magnet type three-phase brushless motor is vibrated in the range of the angle α as the first driving means 71, but FIG. 28 is AC-coupled when the center angle of the vibration is shifted to the range of the angle β. The time change of the output voltage of the Hall element is shown.
この図28によると、時間50msec以前はホール素子15の出力電圧が大きいが、時間50msecより以後は振動の中心角度がずれる事によってホール素子13の出力電圧が大きくなる。このため、ピークホールド回路19が時間50msecより以前で動作してしまうとホール素子15の出力電圧のピーク値をホールドしてしまい、時間50msecより以後においてもホールドされた状態になってしまう。このために前記の各比較例ではホール素子の選択を間違ってしまう。図29はその時のピークホールド電圧の時間変化を示している。
According to FIG. 28, the output voltage of the
図26におけるピークホールド回路18,19は、比較例1の図13に示したものと同じで、入力された電圧のピーク値をホールドして出力する回路である。より詳細には以前の時間に入力された電圧よりも大きな電圧が入力された場合にのみ動作し、現在の入力電圧を一定時間ホールドする回路である。この実施の形態1では、ピークホールド回路18,19のホールド動作は、スイッチ回路800にてコントロールされている。
The
検出スイッチ91が図5(b)に示すようにレバー79の第2のギア部80がターンテーブル101の第1のギア部74に噛合された事を検出すると、スイッチ回路800はコントロール信号800aを出力し、ピークホールド回路18,19が入力電圧をホールドするように動作する。つまり、図5(a)の状態ではピークホールド回路18,19は入力電圧をホールドしない。その他は比較例1と同じである。
When the
このため、図26のピークホールド回路18,19はスイッチ回路800により、検出スイッチ91が図5(b)に示すようにレバー79の第2のギア部80がターンテーブル101の第1のギア部74に噛合された事を検出すると、ホールドを実行する。
Therefore, the
図30は図26のように構成した場合のピークホールド電圧の時間変化を示している。
図30では時間50msecにて検出スイッチ91が第2のギア部80と第1のギア部74の噛合を検出する例を示しており、振動の中心角度がずれて噛合したタイミングからピークホールド回路18,19が動作するために、揺動動作の開始時に振動の中心角度がずれる場合が発生しても出力電圧の大きいホール素子を正確に選択することができ、振動数を正確に演算できる。
FIG. 30 shows the time change of the peak hold voltage in the case of the configuration shown in FIG.
FIG. 30 shows an example in which the
なお、実施の形態1の以上の説明は比較例1に適応した場合であったが、図31に示すように比較例2に適応した場合であっても同様に、揺動動作の開始時に振動の中心角度がずれる場合が発生しても出力電圧の大きいホール素子を正確に選択することができ、振動数を正確に演算できる。 Although the above description of the first embodiment has been applied to the first comparative example, even if the first embodiment is applied to the second comparative example as shown in FIG. Even if the center angle is shifted, a Hall element having a large output voltage can be accurately selected, and the frequency can be accurately calculated.
(実施の形態2)
図32と図33は実施の形態2を示す。
実施の形態1では係合検出手段としての検出スイッチ91を検出してピークホールド回路18,19の動作を開始させていたが、第2のギア部80と第1のギア部74が噛合する時間が明らか場合は図32に示す構成でも実現できる。
(Embodiment 2)
32 and 33 show the second embodiment.
In the first embodiment, the
第2の駆動手段72をターンテーブル101の第1のギア部74と第2のギア部80が係合するように動作を開始してから前記係合が係合完了状態になるまでの時間Δtが明らかな場合には、係合検出手段は前記時間Δtを規定時間として予め設定しておき、前記動作を開始してからの経過時間が規定時間になったことを検出して前記係合が係合完了状態であるとマイクロコンピュータ25が判定すると、その後にスイッチ回路800を介してピークホールド回路18,19がホールドを開始させる。
The time Δt from when the second driving means 72 starts operating so that the
図32は図26における検出スイッチ91を除去し、その替わりにマイクロコンピュータ25からの指令25aにてスイッチ回路800を動作させるよう構成されている。
図33は第1の駆動手段71とマイクロコンピュータ25と第2の駆動手段72およびスイッチ回路800の関係を示している。揺動運転の開始に際して、第3の駆動手段73が第2の駆動手段72をターンテーブル101の第1のギア部74に向かって駆動を開始すると、マイクロコンピュータ25は第3の駆動手段73の駆動開始の直後に指令25bを発生して第2の駆動手段72を運転し、マイクロコンピュータ25はこの指令25bから規定時間Δtを遅延させた後に指令25aをスイッチ回路800に与えてピークホールド動作を制御している。
FIG. 32 is configured such that the
FIG. 33 shows the relationship among the first driving means 71, the
このように構成した場合であっても、揺動動作の開始時に振動の中心角度がずれる場合が発生しても出力電圧の大きいホール素子を正確に選択することができ、振動数を正確に演算できる。 Even when configured in this way, even if the center angle of the vibration is shifted at the start of the swing operation, the Hall element having a large output voltage can be accurately selected, and the frequency is accurately calculated. it can.
(実施の形態3)
図34は本発明の実施の形態3を示す。
この実施の形態3は、図24に示した比較例3に本発明を適応した場合を説明している。
(Embodiment 3)
FIG. 34 shows a third embodiment of the present invention.
The third embodiment describes a case where the present invention is applied to the comparative example 3 shown in FIG.
検出スイッチ91が図5(b)に示すようにレバー79の第2のギア部80がターンテーブル101の第1のギア部74に噛合された事を検出すると、マイクロコンピュータ25は、図35に示すステップS11Aにおいて、ターンテーブル101の第1のギア部74と第2のギア部80との前記係合が係合完了状態であると判定して、ステップS11〜ステップS28を開始する。
When the
このように構成することによって、揺動動作の開始時に振動の中心角度がずれる場合が発生しても出力電圧の大きいホール素子を正確に選択することができ、振動数を正確に演算できる。 With this configuration, even when the center angle of the vibration is shifted at the start of the swing operation, the Hall element having a large output voltage can be accurately selected, and the frequency can be accurately calculated.
(実施の形態4)
上記の各実施の形態の係合検出手段は、検出スイッチ91の検出出力に基づいて、またはマイクロコンピュータ25が前記時間Δtの経過を検出することによって、第1のギア部74と第2のギア部80との係合が係合完了状態になったと判定してピークホールド回路18,19のピークホールド動作を制御したが、前記係合検出手段を、第1の駆動手段71aのブラシレスモータ71aの逆起電力が規定電圧に達したことをマイクロコンピュータ25または別の電圧検出回路によって検出することによって、第1のギア部74と第2のギア部80との係合が係合完了状態になったと判定するように構成して、ピークホールド回路18,19のピークホールド動作を制御することによっても、上記の各実施の形態と同様の効果を期待できる。
(Embodiment 4)
The engagement detection means of each of the embodiments described above is based on the detection output of the
上記の各実施の形態において、4極磁石式の3相ブラシレスモータを使用した例について説明したが、回転位置の検出に複数のホール素子を使用するブラシレスモータであれば、どの種類のブラシレスモータでも使用することができる。 In each of the above embodiments, an example using a four-pole magnet type three-phase brushless motor has been described. However, any type of brushless motor may be used as long as it is a brushless motor that uses a plurality of Hall elements to detect a rotational position. Can be used.
上記の各実施の形態において、マイクロコンピュータ25で計算した振動数が規定値になっているかどうかを確認するルーチンをマイクロコンピュータ25に設け、振動数が規定値に達しない状態を検出して、この状態の発生を報知することによって、血液成分の分析精度の低下を防止できる。
In each of the above embodiments, a routine for confirming whether or not the frequency calculated by the
本発明にかかる分析装置は、遠心分離装置の遠心分離と、攪拌を制御するためのセンサとを兼用することができ、遠心分離と攪拌を伴う分析工程の各種分析装置の分野において有用である。 The analyzer according to the present invention can be used as both a centrifugal separator of a centrifugal separator and a sensor for controlling stirring, and is useful in the field of various analyzers for analysis steps involving centrifugal separation and stirring.
1 分析用デバイス
6 マグネットロータ
7,10 U相の駆動コイル
8,11 V相の駆動コイル
9,12 W相の駆動コイル
13,14,15 ホール素子(磁気センサ)
16,17,26 濾波器
18,19 ピークホールド回路
20 コンパレータ回路
20a コントロール信号
21 アナログマルチプレクサ
22 交流増幅回路
23 コンパレータ回路(第2の比較部)
24 電圧源
25 マイクロコンピュータ
27 アナログマルチプレクサ
28 アナログ・デジタル変換器
29 外部メモリ
30 遅延型フリップフロップ(ラッチ手段)
71 第1の駆動手段
71a ブラシレスモータ
72 第2の駆動手段
73 第3の駆動手段
91 検出スイッチ(係合検出手段)
100 振動検出部
101 ターンテーブル
107 回転中心
110 第1の比較部
800 スイッチ回路
R2 振動中心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Analytical device 6
16, 17, 26
24
71 1st drive means
100
Claims (10)
前記ターンテーブルを回転駆動すると共に少なくとも2つ以上の磁気センサを回転磁界の検出に使用した第1の駆動手段と、
前記ターンテーブルに係合させて前記ターンテーブルを往復振動させる第2の駆動手段と、
前記ターンテーブルと前記第2の駆動手段との前記係合状態を検出する係合検出手段と、
前記ターンテーブルと前記第2の駆動手段との前記係合が係合完了状態であることを前記係合検出手段が検出してから、前記磁気センサの出力信号から最も大きい振幅の出力信号を選択しその選択状態を振動攪拌の一動作が終わるまで保持したまま選択された出力信号から振動数を演算する振動検出部と
を備えた分析装置。 A turntable for holding the analytical device into which the sample solution has been injected;
First driving means for rotating the turntable and using at least two or more magnetic sensors for detecting the rotating magnetic field;
A second driving means for reciprocatingly vibrating the turntable by engaging with the turntable;
Engagement detecting means for detecting the engagement state between the turntable and the second drive means;
After the engagement detecting means detects that the engagement between the turntable and the second driving means is in an engaged state, an output signal having the largest amplitude is selected from the output signal of the magnetic sensor. And a vibration detection unit that calculates a vibration frequency from the selected output signal while maintaining the selected state until one operation of vibration stirring is completed.
請求項1に記載の分析装置。 The analyzer according to claim 1, wherein the rotary motor of the first driving means is a three-phase brushless motor.
前記磁気センサの出力信号のうちから2つの出力信号を取り出し直流信号を除去する濾波器と、
前記濾波器の出力信号の振幅を比較して大小を判定しその判定結果を保持する第1の比較部と、
前記第1の比較部の保持した判定結果に基づいて前記濾波器の出力信号から最も振幅の大きい信号を選択するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサで選択した出力信号をデジタル変換する第2の比較部と、
前記第2の比較部の出力信号から振動数を演算するマイクロコンピュータと
を備えた請求項1に記載の分析装置。 The vibration detection unit is
A filter that extracts two output signals from the output signals of the magnetic sensor and removes a DC signal;
A first comparator for comparing the amplitude of the output signal of the filter to determine the magnitude and holding the determination result;
A multiplexer that selects a signal having the largest amplitude from the output signal of the filter based on the determination result held by the first comparison unit;
A second comparator for digitally converting the output signal selected by the multiplexer;
The analyzer according to claim 1, further comprising a microcomputer that calculates a frequency from an output signal of the second comparison unit.
第1の磁気センサからの出力信号のピーク値を検出する第1のピークホールド回路と、
第2の磁気センサからの出力信号のピーク値を検出する第2のピークホールド回路と、
前記第1,第2のピークホールド回路の出力の大きい方を判定するヒステリシス特性を有したコンパレータ回路と
で構成されている請求項3に記載の分析装置。 The first comparison unit includes:
A first peak hold circuit for detecting a peak value of an output signal from the first magnetic sensor;
A second peak hold circuit for detecting a peak value of an output signal from the second magnetic sensor;
The analyzer according to claim 3, comprising a comparator circuit having a hysteresis characteristic for determining a larger output of the first and second peak hold circuits.
第1の磁気センサからの出力信号のピーク値を検出する第1のピークホールド回路と、
第2の磁気センサからの出力信号のピーク値を検出する第2のピークホールド回路と、
前記第1,第2のピークホールド回路の出力の大きい方を判定するヒステリシス特性を有しないコンパレータ回路と、
前記コンパレータ回路の出力を振動攪拌の一動作が終わるまで保持するラッチ手段と
を備え、前記ラッチ手段の出力に基づいて前記マルチプレクサを切り替わるよう構成した
請求項3に記載の分析装置。 The first comparison unit includes:
A first peak hold circuit for detecting a peak value of an output signal from the first magnetic sensor;
A second peak hold circuit for detecting a peak value of an output signal from the second magnetic sensor;
A comparator circuit having no hysteresis characteristic for determining the larger one of the outputs of the first and second peak hold circuits;
The analyzer according to claim 3, further comprising: latch means for holding the output of the comparator circuit until one operation of vibration stirring is completed, and configured to switch the multiplexer based on the output of the latch means.
2つ以上の前記磁気センサの出力信号からそれぞれ直流信号を除去する濾波器と、
前記濾波器の出力信号から1つを選択するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサの出力信号をデジタル変換するアナログ・デジタル変換器と、
前記アナログ・デジタル変換器の出力信号から振動数を演算するマイクロコンピュータと
を備えた請求項1に記載の分析装置。 The vibration detection unit is
A filter that removes a direct current signal from the output signals of two or more magnetic sensors;
A multiplexer that selects one of the output signals of the filter;
An analog-to-digital converter for digitally converting the output signal of the multiplexer;
The analyzer according to claim 1, further comprising a microcomputer that calculates a frequency from an output signal of the analog-digital converter.
前記磁気センサの出力信号と直列したコンデンサと、出力信号に並列した抵抗器から構成されたハイパスフィルタである
請求項3または請求項6に記載の分析装置。 The filter is
The analyzer according to claim 3 or 6, which is a high-pass filter including a capacitor in series with the output signal of the magnetic sensor and a resistor in parallel with the output signal.
請求項1記載の分析装置。 2. The switch according to claim 1, wherein the engagement detection unit is a switch attached so as to detect that the second drive unit has moved to an engagement completion state engaged with the turntable. Analysis equipment.
前記第1の駆動手段の逆起電力に基づいて前記第2の駆動手段が前記ターンテーブルに係合した係合完了状態に移動したことを検出するよう構成されていることを特徴とする
請求項1記載の分析装置。 The engagement detecting means;
2. The apparatus according to claim 1, wherein the second driving unit is configured to detect that the second driving unit has moved to an engaged state engaged with the turntable based on a back electromotive force of the first driving unit. The analyzer according to 1.
前記ターンテーブルを回転駆動すると共に少なくとも2つ以上の磁気センサを回転磁界の検出に使用した第1の駆動手段と、
前記ターンテーブルに係合させて前記ターンテーブルを往復振動させる第2の駆動手段と、
前記第2の駆動手段を前記ターンテーブルと係合するように動作を開始してからの経過時間が規定時間になったことを検出して前記係合が係合完了状態であると判定する係合検出手段と、
前記係合検出手段が係合完了状態であると判定してから、前記磁気センサの出力信号から最も大きい振幅の出力信号を選択しその選択状態を振動攪拌の一動作が終わるまで保持したまま選択された出力信号から振動数を演算する振動検出部と
を備えた分析装置。 A turntable for holding the analytical device into which the sample solution has been injected;
First driving means for rotating the turntable and using at least two or more magnetic sensors for detecting the rotating magnetic field;
A second driving means for reciprocatingly vibrating the turntable by engaging with the turntable;
A member that detects that the elapsed time from the start of the operation so as to engage the second drive unit with the turntable has reached a specified time, and determines that the engagement is in the engagement completed state. A joint detection means;
After determining that the engagement detecting means is in the engagement completion state, the output signal having the largest amplitude is selected from the output signals of the magnetic sensor, and the selection state is selected while being held until one operation of vibration stirring is completed. And a vibration detector that calculates a frequency from the output signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009084444A JP2010236990A (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Analysis device |
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JP2009084444A JP2010236990A (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Analysis device |
Publications (1)
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ID=43091445
Family Applications (1)
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JP2009084444A Pending JP2010236990A (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Analysis device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2010236990A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016070770A (en) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | シスメックス株式会社 | Analyser and agitation unit |
WO2019044648A1 (en) * | 2017-09-01 | 2019-03-07 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Connection module and method for avoiding interference |
-
2009
- 2009-03-31 JP JP2009084444A patent/JP2010236990A/en active Pending
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JP6998384B2 (en) | 2017-09-01 | 2022-02-10 | 株式会社日立ハイテク | Connection module and interference avoidance method |
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