JP2013148517A - 撹拌装置及び自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌時間を短縮すると共に小型化を図ることができる撹拌装置及び自動分析装置を提供する。
【解決手段】反応容器内の試料と第１試薬の混合液を回転により撹拌する撹拌棒６０と、撹拌棒６０を回転駆動するモータ６１と、撹拌棒６０を回転させるモータ６１の回転駆動により撹拌棒６０を揺動する揺動部６２とを備え、揺動部６２は、モータ６１の回転軸６１１と直交する直線６２ａ上に配置され、直線６２ａを仮想の軸としてモータ６１を揺動可能に支持する支持体６５と、回動軸６１１の直線６２ａと直交する位置から離れた位置に固定され、回転軸６１１から離間した位置に重心を有する錘６６とにより構成される。そして、回転駆動によりモータ６１を揺動させ、モータ６１の揺動により撹拌棒６０がＲ１方向に回転しながらＲ２方向に揺動する。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、分析成分を含む試料との混合液を撹拌する撹拌装置及び自動分析装置に関する。

自動分析装置は生化学検査項目等を対象とし、被検試料と各検査項目の試薬との混合液を収容する反応容器に光を照射する。そして、混合液中の反応によって生ずる色調や濁りの変化を、混合液を透過した光を検出することにより測定し、被検試料中の様々な成分の濃度や酵素活性を求める。

この自動分析装置は、反応容器内に撹拌棒を進入させ、撹拌棒を回転させることにより反応容器内の混合液を撹拌する撹拌部を備えている。そして、反応容器内で撹拌棒を回転させながら往復運動させることにより、撹拌時間の短縮を図ることができる撹拌部が知られている。

特開平１０−６２４３０号公報

しかしながら、撹拌棒を回転させながら往復運動させる撹拌部では、撹拌棒を回転駆動するモータと、撹拌棒を往復運動させる機構及びこの機構を駆動するモータを必要とするため、構成が複雑になり大型化する問題がある。

実施形態は、上記問題点を解決するためになされたもので、撹拌時間を短縮すると共に小型化を図ることができる撹拌装置及び自動分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、実施形態の撹拌装置は、試料と試薬の混合液を回転により撹拌する撹拌棒と、前記撹拌棒を回転駆動するモータと、前記モータの回転駆動により、前記撹拌棒を揺動する揺動部とを備えたことを特徴とする。

実施形態に係る自動分析装置の構成を示すブロック図。 実施形態に係る分析部の構成を示す斜視図。 実施形態に係る第１撹拌部の構成の一例を示す図。 実施形態に係る第１撹拌部の撹拌位置を示す図。 実施形態に係る支持体の他の例を示す図。 実施形態に係る反応容器内の混合液を撹拌する撹拌棒の回転方向及び揺動方向を示す図。 実施形態に係る第１撹拌部に設けたガイド及び移動機構を示す図。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、実施形態に係る自動分析装置の構成を示したブロック図である。この自動分析装置１００は、標準試料や被検試料と試薬とを分注し、その混合液を測定して標準データや被検データを生成する分析部２４と、分析部２４における各分析ユニットの駆動及び制御を行う分析制御部２５と、分析部２４で生成された標準データや被検データを処理して検量データや分析データを生成するデータ処理部３０とを備えている。

また、自動分析装置１００は、データ処理部３０で生成された検量データや分析データを印刷出力や表示出力する出力部４０と、各種コマンド信号の入力等を行う操作部５０と、分析制御部２５、データ処理部３０、及び出力部４０を統括して制御するシステム制御部５１とを備えている。

図２は、分析部２４の構成を示した斜視図である。この分析部２４は、標準試料や被検試料等の試料を収容する試料容器１７と、試料容器１７を保持するサンプルディスク５とを備えている。また、試料に含まれる各検査項目の成分と反応する成分を含有する試薬である例えば１試薬系及び２試薬系の第１試薬を収容する試薬容器６と、試薬容器６を保冷する試薬庫１と、試薬庫１に格納された試薬容器６を回動可能に保持する試薬ラック１ａとを備えている。また、２試薬系の第１試薬と対をなす第２試薬を収容する試薬容器７と、試薬容器７を保冷する試薬庫２と、試薬庫２に格納された試薬容器７を回動可能に保持する試薬ラック２ａとを備えている。また、円周上に配置された複数の反応容器３と、反応容器３を回転可能に保持する反応ディスク４とを備えている。

また、サンプルディスク５に保持された試料容器１７内の試料を吸引して反応容器３内へ吐出する分注を行うサンプル分注プローブ１６と、サンプル分注プローブ１６を移動可能に保持するサンプル分注アーム１０とを備えている。また、試薬ラック１ａに保持された試薬容器６内の第１試薬を吸引して試料が分注された反応容器３内に吐出する分注を行う第１試薬分注プローブ１４と、第１試薬分注プローブ１４を移動可能に保持する第１試薬分注アーム８とを備えている。また、反応容器３内に吐出された試料と第１試薬の混合液を撹拌する第１撹拌部１８と、第１撹拌部１８を移動可能に保持する第１撹拌アーム１９とを備えている。

また、試薬ラック２ａに保持された試薬容器７内の第２試薬を吸引して第１試薬が分注された反応容器３内に吐出する分注を行う第２試薬分注プローブ１５と、第２試薬分注プローブ１５を移動可能に保持する第２試薬分注アーム９とを備えている。また、反応容器３内に吐出された試料、第１試薬及び第２試薬の混合液を撹拌する第２撹拌部２０と、第２撹拌部２０を移動可能に保持する第２撹拌アーム２１とを備えている。また、混合液を収容する反応容器３に光を照射して測定する測光部１３と、測光部１３で測定を終了した反応容器３内を洗浄する反応容器洗浄ユニット１２とを備えている。

そして、測光部１３は、回転移動する反応容器３に光を照射し、その照射により反応容器３内の試料及び第１試薬の混合液や、試料、第１試薬及び第２試薬の混合液を透過した光を検出する。そして、検出した信号に基づいて吸光度で表される標準データや被検データを生成し、生成した標準データや被検データをデータ処理部３０に出力する。

図１の分析制御部２５は、分析部２４の各分析ユニットを駆動及び制御する。そして、サンプルディスク５、試薬ラック１ａ及び試薬ラック２ａを夫々回動させる。また、反応ディスク４を回転させる。また、サンプル分注アーム１０、第１試薬分注アーム８、第２試薬分注アーム９、第１撹拌アーム１９及び第２撹拌アーム２１を夫々回動及び上下移動させる。また、第１及び第２撹拌部１８，２０を夫々撹拌駆動する。また、反応容器洗浄ユニット１２を上下移動させる。

データ処理部３０は、分析部２４の測光部１３から出力された標準データや被検データを処理して各検査項目の検量データや分析データを生成する演算部３１と、演算部３１で生成された標準データや分析データを保存するデータ記憶部３２とを備えている。

演算部３１は、測光部１３から出力された標準データ及びこの標準データの標準試料に対して予め設定された標準値から、標準値と標準データの関係を表す検量データを生成し、生成した検量データを出力部４０に出力すると共にデータ記憶部３２に保存する。

また、演算部３１は、測光部１３から出力された被検データに対応する検査項目の検量データをデータ記憶部３２から読み出し、読み出した検量データを用いて測光部１３より出力された被検データから、濃度値や活性値として表される分析データを生成する。そして、生成した分析データを出力部４０に出力すると共にデータ記憶部３２に保存する。

データ記憶部３２は、ハードディスク等のメモリデバイスを備え、演算部３１から出力された検量データを検査項目毎に保存する。また、演算部３１から出力された各検査項目の分析データを被検試料毎に保存する。

出力部４０は、データ処理部３０の演算部３１から出力された検量データや分析データを印刷出力する印刷部４１及び表示出力する表示部４２を備えている。そして、印刷部４１は、プリンタなどを備え、検量データや分析データを予め設定されたフォーマットに従って、プリンタ用紙などに印刷する。

表示部４２は、ＣＲＴや液晶パネルなどのモニタを備え、検量データや分析データを表示する。また、自動分析装置１００で各検査項目を分析する分析パラメータを設定するための分析パラメータ設定画面を表示する。また、被検試料毎にこの被検試料を識別する氏名やＩＤ等の識別情報及び分析パラメータ設定画面で設定された検査項目の中から検査対象となる検査項目を設定するための検査項目設定画面を表示する。

操作部５０は、キーボード、マウス、ボタン、タッチキーパネルなどの入力デバイスを備え、検査項目毎に分析パラメータを設定するための入力を行う。また、被検試料毎に識別情報及び検査対象となる検査項目を設定するための入力を行う。

システム制御部５１は、ＣＰＵ及び記憶回路を備え、操作部５０からの操作により入力された各検査項目の分析パラメータの情報、被検試料毎の識別情報及び検査項目の情報等の入力情報を記憶回路に記憶した後、これらの入力情報に基づいて、分析制御部２５、データ処理部３０及び出力部４０を統括してシステム全体を制御する。

以下、図１乃至図７を参照して、分析部２４における第１撹拌部１８の構成及び動作について説明する。そして、第２撹拌部２０は、第１撹拌部１８と同様に構成され、第１撹拌部１８と同様に動作するのでその説明を省略する。

先ず、図２乃至図５を参照して、第１撹拌部１８の構成について説明する。
図３は、第１撹拌部１８の構成の一例を示した図である。この第１撹拌部１８は、反応容器３内に進入して試料と第１試薬の混合液を回転により撹拌する撹拌棒６０と、撹拌棒６０を回転駆動するモータ６１と、モータ６１の回転駆動によりモータ６１及び撹拌棒６０を揺動する揺動部６２と、モータ６１を揺動可能に支持する２つのバネ６３とを備えている。

また、第１撹拌部１８は、下部に開口部を有し、モータ６１、揺動部６２及びバネ６３を覆う第１撹拌アーム１９に保持されたケース６４を備えている。そして、図４に示すように、第１撹拌アーム１９の下方向への移動により反応容器３の上部に設けた開口から撹拌棒６０が進入し、下端が反応容器３内の底面近傍となる混合液の撹拌が可能な撹拌位置Ｔで停止する。

撹拌棒６０は、例えば上下方向に延びた細長い平板であり、上端部がモータ６１と連結している。また、モータ６１は、撹拌棒６０の長手方向の上側に配置され、下端部が撹拌棒６０と連結された回転軸６１１と、貫設された回転軸６１１を回転可能に支持する本体６１２とにより構成される。

揺動部６２は、モータ６１の本体６１２下方に位置する回転軸６１１と直交する直線６２ａ上に配置され、モータ６１を矢印Ｒ２方向及び矢印Ｒ３方向へ揺動可能に支持する支持体６５により構成される。また、回動軸６１１の直線６２ａと直交する位置から離れた位置である例えば本体６１２上方に位置する回転軸６１１の上端部近傍に固定され、回転軸６１１から離間した位置に重心を有する錘６６により構成される。

支持体６５は、撹拌棒６０の下端を最下端とし、回転軸６１１の上端を最上端とする最下端と最上端の間の中央近傍である撹拌棒６０とモータ６１の本体６１２間に配置され、回転軸６１１を回転可能に支持する第１の支持体６５１及びこの第１の支持体６５１を揺動可能に支持する２つの第２の支持体６５２により構成される。そして、モータ６１をＲ２方向及びＲ３方向へ揺動可能に支持している。

第１の支持体６５１は、中心部を上下方向に貫通する貫通孔に配置され、貫設された回転軸６１１の下方向への移動を阻止すると共に回転を可能に支持する第１の玉軸受けを有する。また、第１の玉軸受けを介して対向配置され、各第２の支持体６５２の一端部に係合する２つの第２の玉軸受けを有する。

各第２の支持体６５２は、直線６２ａ上に第１の支持体６５１を介して互いに対向配置された支持軸であり、一端部に形成された円錐部が第１の支持体６５１の第２の玉軸受けに係合し、他端部がケース６４に固定されている。そして、第１の支持体６５１を揺動可能に支持している。

錘６６は、回転軸６１１から離間した位置に重心を有するため、モータ６１の回転駆動により回転が不均衡となり、回転軸６１１に対して垂直方向へ遠心力を発生する。この遠心力がモータ６１の支持体６５から最も離れた位置でモータ６１を振動させる振動力として作用するため、支持体６５に支持されたモータ６１をＲ２方向へ揺動させ、モータ６１の揺動により撹拌棒６０が矢印Ｒ４方向に揺動する。また、モータ６１をＲ３方向へ揺動させ、モータ６１の揺動により撹拌棒６０が矢印Ｒ５方向に揺動する。

各バネ６３は、モータ６１の本体６１２を介して互いに対向して且つ直線６２ａに対して垂直に配置され、一端部及び他端部がケース６４及び本体６１２に固定されている。そして、揺動部６２の支持体６５が錘６６及び本体６１２よりも下方で回転軸６１１を支持しているため、支持体６５よりも上方に重心が位置するモータ６１のＲ２方向又はＲ３方向への回転を阻止するために設けられている。

そして、撹拌位置Ｔにおいて、図４に示すように、回転駆動が停止した状態のモータ６１を、撹拌棒６０が反応容器３内の矢印で示した幅方向における中央で停止する初期位置になるように保持する。また、モータ６１の回転駆動によるＲ２方向又はＲ３方向の一方向への揺動に応じて一方のバネが縮むと共に他方のバネが伸び、他方向への揺動に応じて一方のバネが伸びると共に他方のバネが縮んでモータ６１を支持する。

このように、撹拌棒６０の下端を最下端とし、モータ６１の回転軸６１１の上端を最上端近傍とする第１撹拌部１８の中央近傍に支持体６５を配置し、支持体６５から離間した回転軸６１１の上端部近傍に錘６６を配置することにより、１個のモータ６１の回転駆動により、簡単な構成で撹拌棒６０を回転させながら揺動による往復運動させることが可能となり、小型化を図ることができる。

なお、支持体６５を、図５に示すように、モータ６１の本体６１２外周に固定された第１の支持体６５１ａ及びこの第１の支持体６５１ａを揺動可能に支持する２つの第２の支持体６５２ａにより構成される支持体６５ａに置き換える。そして、錘６６を保持したモータ６１の重心が支持体６５ａに支持された位置よりも上方に位置する場合にモータ６１の本体６１２をバネ６３で支持し、錘６６を保持したモータ６１の重心が支持体６５ａに支持された位置よりも下方に位置する場合にバネ６３をモータ６１から取り外して実施するようにしてもよい。このように、モータ６１の回転駆動により撹拌棒６０を回転させながら揺動による往復運動させることができる。これにより、簡単な構成で撹拌棒６０を回転させながら揺動による往復運動させることが可能となり、小型化を図ることができる。

次に、図１乃至図７を参照して、第１撹拌部１８の動作について説明する。
第１撹拌部１８は、試料と第１試薬の混合液を収容する反応容器３が下方に停止したとき、第１撹拌アーム１９により下方向へ移動して、撹拌位置Ｔで停止する。次いで、分析制御部２５は、モータ６１を駆動制御する。モータ６１は、撹拌棒６０及び揺動部６２の錘６６を回転駆動する。

図６は、反応容器３内の混合液を撹拌する撹拌棒６０の回転方向及び揺動方向を示した図である。モータ６１の回転駆動により、撹拌棒６０及び錘６６はＲ１方向へ回転する。この錘６６の回転がモータ６１を振動させる振動力として作用し、モータ６１をＲ２方向及びＲ３方向へ揺動させる。モータ６１の揺動により、撹拌棒６０は、反応容器３内の混合液中でＲ１方向へ回転しながら初期位置から例えばＲ４方向へ揺動した後、初期位置に戻る。初期位置へ戻った後、Ｒ５方向へ揺動する。そして、Ｒ１方向へ回転しながらＲ４方向及びＲ５方向への揺動を連続して繰り返す。

このように、反応容器３内の混合液中で撹拌棒６０を回転させながら揺動による往復運動させることができる。これにより、混合液を広範囲に亘って撹拌することが可能となり、混合液を短時間で均一に撹拌することができる。

所定時間経過後、分析制御部２５の制御によりモータ６１が回転駆動を停止する。モータ６１の停止に応じて、撹拌棒６０は回転を停止すると共に初期位置で停止する。撹拌棒６０の停止後、第１撹拌部１８は、第１撹拌アーム１９により上方向へ移動して上停止位置で停止する。

なお、検査項目毎に検査項目の分析に用いる第１試薬の特性に合わせてモータ６１の回転速度を設定し、例えば高粘度の第１試薬を用いて分析が行われる検査項目では撹拌棒６０及び錘６６を高速回転させることにより、撹拌棒６０の揺動範囲を広くすることが可能となり、混合液を強力に撹拌することができる。また、低粘度で泡立ちやすい第１試薬を用いて分析が行われる検査項目では撹拌棒６０及び錘６６を低速回転させることにより、撹拌棒６０の揺動範囲を狭くすることが可能となり、泡立ちを抑えて混合液を撹拌することができる。

また、図７に示すように、錘６６に対して進退可能に配置され、楔形の切欠きを有するガイド６７と、モータ６１が揺動したとき、ガイド６７の切欠き面が錘６６の外周面と接触する位置へガイド６７を移動する移動機構６８とを設け、ガイド６７を進行させてモータ６１の揺動範囲を制限することにより、撹拌棒６０のＲ４方向及びＲ５方向への揺動範囲を制限する。そして、検査項目の分析に用いる第１試薬の特性に合わせて錘６６とガイド６７間の距離を長く設定することにより、撹拌棒６０の揺動範囲を広くすることが可能となり、混合液を強力に撹拌することができる。また、錘６６とガイド６７間の距離を短く設定することにより、撹拌棒６０の揺動範囲を狭くすることが可能となり、泡立ちを抑えて混合液を撹拌することができる。

以上述べた実施形態によれば、撹拌棒６０を回転駆動するモータ６１と、モータ６１の回転駆動により、撹拌棒６０を揺動する揺動部６２とを設けた簡単な構成により、反応容器３内の混合液中で撹拌棒６０を回転させながら揺動による往復運動させることができる。これにより、撹拌時間を短縮すると共に小型化を図ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Ｔ 撹拌位置
３ 反応容器
１８ 第１撹拌部
６０ 撹拌棒
６１ モータ
６２ 揺動部
６３ バネ
６４ ケース
６５ 支持体
６６ 錘
６１１ 回転軸
６１２ 本体
６５１ 第１の支持体
６５２ 第２の支持体

Claims (7)

1. 試料と試薬の混合液を回転により撹拌する撹拌棒と、
   前記撹拌棒を回転駆動するモータと、
   前記モータの回転駆動により、前記撹拌棒を揺動する揺動部とを
   備えたことを特徴とする撹拌装置。
2. 前記撹拌棒は、上端部が前記モータの回転軸と連結され、
   前記揺動部は、
   前記回転軸と直交する直線上に配置され、前記モータを揺動可能に支持する支持体と、
   前記回動軸の前記直線と直交する位置から離れた位置に固定され、前記回転軸から離間した位置に重心を有する錘とを
   有することを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
3. 前記支持体は、
   前記回転軸を回転可能に支持する第１の支持体と、
   前記第１の支持体を揺動可能に支持する第２の支持体とを
   有することを特徴とする請求項２に記載の撹拌装置。
4. 前記モータの回転軸を保持する本体を揺動可能に支持する弾性体を有し、
   前記支持体は、前記錘及び前記本体の下方に配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の撹拌装置。
5. 前記支持体は、
   前記回転軸を保持する本体に固定された第１の支持体と、
   前記第１の支持体を揺動可能に支持する第２の支持体とを
   有することを特徴とする請求項２に記載の撹拌装置。
6. 前記錘に対して進退可能に配置され、楔形の切欠きを有するガイドと、
   前記モータが揺動したとき、前記切欠き面が前記錘の外周面と接触する位置へ前記ガイドを移動する移動機構とを
   有することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の撹拌装置。
7. 試料と試薬を反応容器内に分注し、前記反応容器内の混合液を撹拌する撹拌部を備えた自動分析装置において、
   前記撹拌部は、
   前記混合液を回転により撹拌する撹拌棒と、
   前記撹拌棒を回転駆動するモータと、
   前記モータの回転駆動により、前記撹拌棒を揺動する揺動部とを
   備えたことを特徴とする自動分析装置。

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