JP2017194442A - 液体分析装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】血液分析装置の操作時間を減少可能な装置を提供する。【解決手段】キャリア１１０と、駆動ユニットと、回転板１２０と、伝達機構１３０とを含む。駆動ユニットは、キャリアを回転するよう駆動するために適用される。回転板は、キャリアの上に回転可能に配置され、分析カセットを支持するために適用される。伝達機構は、キャリアと回転板の間に接続される。駆動ユニットがキャリアを回転するよう駆動し、キャリアの回転速度を変更して、所定の回転速度を越えた時、回転板は、キャリアに相対して回転する。【選択図】図２

Description

本発明は、分析装置に関するものであり、特に、液体分析装置に関するものである。
液体成分の臨床試験において、血液成分を例に挙げると、様々な種類の血液分析装置を使用して、血液を分析することができる。血液分析装置の１種として、分析カセットに血液と薬剤を入れた後に、血液分析装置のキャリアに分析カセットを置いて、キャリアを回転するよう駆動することによって、分析カセット内の血液と薬剤を混合して化学反応させ、それにより、光学検出の方法で血液を分析するものがある。この種の血液分析装置は、血液分析装置のキャリアに分析カセットを置いた時に分析カセットがキャリアに固定されるため、キャリアが回転して分析カセットを回転するよう駆動し始めた時に、分析カセットの血液が１つの方向の遠心力により影響を受け、分析カセットに関連する方向に対して流動する。
この種の血液分析装置は、血液と薬剤を十分に混合するために、通常、キャリアを回転状態から静止状態に切り替えなければならず、その後、分析カセットを手動で取り外して別の方向に変更し、再びキャリアの上に置いて対向する方向を変更した後、再びキャリアを回転するよう駆動するため、分析装置内の血液は、分析カセットの対向方向を変更することによって、分析カセットに関連する別の方向に向かって流動することができ、それにより、血液と薬剤を混合する効果を効果的に向上させることができる。しかしながら、この方法は、操作時間が増加する。
血液分析装置の操作時間を減らす必要がある。
本発明は、キャリアと、駆動ユニットと、回転板と、伝達機構とを含む液体分析装置を提供する。駆動ユニットは、キャリアを回転するよう駆動するために適用される。回転板は、キャリアの上に回転可能に配置され、分析カセットを支持するために適用される。伝達機構は、キャリアと回転板の間に接続される。駆動ユニットがキャリアを回転するよう駆動し、キャリアの回転速度を変更して、所定の回転速度を越えた時、回転板は、キャリアに相対して回転する。
本発明の１つの実施形態において、駆動ユニットがキャリアを第１回転速度から第２回転速度に、または第２回転速度から第１回転速度に変更するよう駆動した時、回転板は、キャリアに相対して回転する。所定の回転速度は、第１回転速度と第２回転速度の間である。
本発明の１つの実施形態において、キャリアが第１回転速度から第２回転速度に変更された時、回転板は、第１方向に沿ってキャリアに相対して回転し；キャリアが第２回転速度から第１回転速度に変更された時、回転板は、第２方向に沿ってキャリアに相対して回転する。第２方向は、第１方向の逆である。
本発明の１つの実施形態において、伝達機構は、弾性部材を含む。キャリアの回転速度が所定の回転速度よりも遅い時、弾性部材は、第１変形状態を有し、キャリアは、第１対向状態にある。キャリアの回転速度が所定の回転速度よりも速い時、弾性部材は、第２変形状態を有し、キャリアは、第２対向状態にある。第２対向状態は、回転板が第１対向状態からある角度だけキャリアに相対して回転する状態を指し、第２変形状態は、弾性部材が第１変形状態からある変形量だけ変形している状態を指す。
本発明の１つの実施形態において、伝達機構は、弾性部材を含む。駆動ユニットがキャリアを第１回転速度から第２回転速度に変更するよう駆動した時、回転板は、キャリアに相対して回転し、弾性部材は、ある変化量だけ変形する。第１回転速度は、第２回転速度よりも遅く、所定の回転速度は、第１回転速度と第２回転速度の間である。
本発明の１つの実施形態において、回転板は、質量中心を有し、質量中心は、回転板の回転中心に位置しない。伝達機構は、弾性部材を含み、弾性部材は、回転板とキャリアの間に接続される。
本発明の１つの実施形態において、回転板の上にウェイトブロック（weight block）が配置され、ウェイトブロックと結合された回転板は、質量中心を有し、質量中心は、回転板の回転中心に位置しない。伝達機構は、弾性部材を含み、弾性部材は、回転板とキャリアの間に接続される。
本発明の１つの実施形態において、伝達機構は、スライディングブロック（sliding block）および弾性部材を含み、スライディングブロックは、弾性部材および回転板と接続される。
本発明の１つの実施形態において、回転板は、ギア（gear）を有し、スライディングブロックは、ギアラック（gear rack）を有し、ギアラックは、ギアと噛み合う。
本発明の１つの実施形態において、キャリアは、ガイドロッド（guide rod）を有し、スライディングブロックは、ガイドロッドの上に滑動可能に配置される。
以上のように、本発明の液体分析装置は、キャリアが異なる回転速度で回転した時に生じる異なる遠心力によって、伝達機構と回転板の間の操作関係を制御することができるため、回転板がキャリアに相対して回転し、それにより、異なる対向方向間で回転板を切り替えることができる。したがって、本発明が提供する液体分析装置は、回転板の対向方向を自動的に切り替えることができ、それにより、操作効率を効果的に向上させることができる。
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
本発明の１つの実施形態に係る液体分析装置を示す斜視図である。 図１に示した液体分析装置の一部の構成要素を示す斜視図である。 図１に示した液体分析装置の一部の構成要素を示すブロック図である。 図１に示した液体分析装置の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板は、第１対向状態にある。 図１に示した液体分析装置の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板は、第２対向状態にある。 本発明の別の実施形態に係る液体分析装置を示す斜視図である。 図６に示した液体分析装置の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板は、第１対向状態にある。 図６に示した液体分析装置の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板は、第２対向状態にある。 本発明の別の実施形態に係る液体分析装置を示す斜視図である。 図９に示した液体分析装置の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板は、第１対向状態にある。 図９に示した液体分析装置の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板は、第２対向状態にある。
図１は、本発明の１つの実施形態に係る液体分析装置１００を示す斜視図である。図２は、図１に示した液体分析装置１００の一部の構成要素を示す斜視図である。図３は、図１に示した液体分析装置１００の一部の構成要素を示すブロック図である。図４は、図１に示した液体分析装置１００の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板１２０は、第１対向状態にある。図１〜図４を参照すると、本実施形態の液体分析装置１００は、例えば、血液分析装置であり、キャリア１１０と、少なくとも１つの回転板１２０（２個図示する）と、少なくとも１つの伝達機構１３０（２個図示する）と、駆動ユニット１４０とを含む。
駆動ユニット１４０は、例えば、キャリア１１０を回転するよう駆動するために適用されるモータである。回転板１２０は、キャリア１１０に回転可能に配置され、分析カセット５０を支持するために適用される。分析カセット５０は、試験したい液体（例えば、血液および対応する薬剤）を収容するために適用される。回転板１２０は、回転中心Ｃ１の周りをキャリア１１０に相対して回転し、回転板１２０の質量中心は、回転板１２０の回転中心Ｃ１に位置しない。伝達機構１３０は、弾性部材１３２を含み、弾性部材１３２は、キャリア１１０と対応する回転板１２０の間に接続される。本実施形態において、弾性部材１３２は、例えば、対応する回転板１２０の回転中心Ｃ１を取り囲むように配置されたねじりばね（torsion spring）または巻き取りばね（winding spring）であるため、弾性部材１３２は、対応する回転板１２０の回転方向Ｒ１の周りを延伸し、弾性部材１３２に力を印加した時に弾性変形を有する。回転板１２０および伝達機構１３０の数は、本発明において限定されず、それぞれ図１に示したように２個であってもよく、あるいは必要に応じて他の適切な数に設計されてもよい。
以下、本発明の液体分析装置１００の操作について、図面を参照しながら説明する。図４および図５を参照すると、図５は、図１に示した液体分析装置１００の一部の構成要素を示す別の上面図であり、回転板１２０は、第２対向状態にある。分析カセット５０を液体分析装置１００の回転板１２０に置いた後、駆動ユニット１４０は、まず、キャリア１１０を第１回転速度に回転するよう駆動する。この場合、キャリア１１０上の回転板１２０は、図４に示すように、第１対向状態にあり、弾性部材１３２は、第１変形状態を有する。
キャリア１１０がある期間の間第１回転速度で回転した後、駆動ユニット１４０は、キャリア１１０の回転速度を変更して、所定の回転速度を越えるよう駆動し始める。具体的に説明すると、キャリア１１０がある期間の間第１回転速度で回転した後、駆動ユニット１４０は、キャリア１１０を第１回転速度から第２回転速度に変更するよう駆動する。所定の回転速度は、第１回転速度と第２回転速度の間である。この場合、駆動ユニット１４０は、キャリア１１０の回転速度を変更して、所定の回転速度を越えるよう駆動する。
また、駆動ユニット１４０がキャリア１１０の回転速度を変更して、所定の回転速度を越えるよう駆動した時、回転速度の変化が伝達機構１３０と回転板１２０の間の操作関係を駆動するため、回転板１２０は、キャリア１１０に相対して回転する。この場合、液体分析装置１００は、例えば、図５に示すように、第２対向状態にあり、弾性部材１３２は、第２変形状態を有する。
本実施形態において、回転板１２０の質量中心は、回転板１２０の回転中心Ｃ１に設置されない。駆動ユニット１４０がキャリア１１０の回転速度を変更して、所定の回転速度を越えるよう駆動した時、回転板１２０は、回転板１２０の質量中心に印加された遠心力の変化と伝達機構１３０の弾性部材１３２の弾性力の間に関係により、キャリア１１０に相対して回転するよう駆動される。
例えば、第２回転速度が第１回転速度よりも速いと仮定すると、駆動ユニット１４０が図４に示したキャリア１１０を第１回転速度から第２回転速度に変更して、所定の回転速度を越えるよう駆動した時、キャリア１１０により生成される遠心力が増加し、回転板１２０の質量中心に印加される遠心力も増加する。回転板１２０の質量中心に印加された遠心力が伝達機構１３０の弾性部材１３２の弾性力よりも大きい時、回転板１２０は、弾性部材１３２を変形させて、第１方向（例えば、時計方向）に沿ってある角度だけキャリア１１０に相対して回転し、図５に示した第２対向状態になる。同時に、弾性部材１３２は、第１変形状態から第２変形状態に変形する。弾性部材１３２は、弾性部材１３２に印加された力方向に基づいて、圧縮または延伸により変形してもよい。
そうでなければ、駆動ユニット１４０が図５に示したキャリア１１０を第２回転速度から第１回転速度に変更して、所定の回転速度を越えるよう駆動した時、キャリア１１０によって生成される遠心力が減少し、回転板１２０の質量中心に印加される遠心力も減少する。回転板１２０の質量中心に印加された遠心力が伝達機構１３０の弾性部材１３２の弾性力よりも小さい時、回転板１２０は、弾性部材１３２に押圧されて、第１方向と逆の第２方向（すなわち、逆時計回り）に沿ってキャリア１１０に相対して回転し、図４に示した第１対向状態になる。同時に、弾性部材１３２は、第２変形状態から第１変形状態に戻る。
本発明の実施形態において、所定の回転速度で回転した時にキャリア１１０によって生成される遠心力は、伝達機構１３０の弾性部材１３２の弾性力に等しい。
具体的に説明すると、駆動ユニット１４０がキャリア１１０を所定の回転速度よりも大きい第２回転速度で回転するよう駆動した時、キャリア１１０によって生成される遠心力は、弾性部材１３２の弾性力よりも大きい。そのため、回転板１２０は、弾性部材１３２を変形させて、キャリア１１０に相対して回転するため、弾性部材１３２は、変形量を有し、第１変形状態から第２変形状態に変形する。この場合、回転板１２０は、図５に示した第２対向状態にある。反対に、駆動ユニット１４０がキャリア１１０を所定の回転速度よりも遅い第１回転速度で回転するよう駆動した時、キャリア１１０によって生成される遠心力は、弾性部材１３２の弾性力よりも小さいため、回転板１２０は、弾性部材１３２を変形させることができず、第２変形状態から第１変形状態に戻る。この場合、回転板１２０は、図４に示した第１対向状態にある。
１つの実施形態において、第１回転速度よび第２回転速度は、それぞれ２０００ｒｐｍおよび４０００ｒｐｍ、あるいは別の異なる適切な回転速度であり、本発明は、これに限定されない。また、別の実施形態において、回転板１２０の上にウェイトブロックを配置してもよく、ウェイトブロックと結合された回転板１２０の質量中心は、回転板１２０の回転中心に位置しない。
以上のように、本発明の実施形態が提供する液体分析装置１００は、キャリアが異なる回転速度で回転した時に生じる異なる遠心力によって、伝達機構１３０と回転板１２０の間の操作関係を制御するため、回転板１２０がキャリア１１０に相対して回転し、それにより、回転板１２０を異なる対向方向（例えば、図４の第１対向状態と図５の第２対向状態）の間で切り替える。従って、本発明が提供する液体分析装置１００は、回転板１２０の対向方向を自動的に切り替えることができ、それにより、操作効率を効果的に向上させることができる。
本実施形態において、キャリア１１０は、例えば、１つの方向に回転する。つまり、キャリア１１０は、第１回転速度と第２回転速度で回転している時に同じ回転方向Ｒ２を有するが、本発明は、これに限定されない。また、例えば、駆動ユニット１４０がキャリア１１０を第１回転速度と第２回転速度で交互に回転するよう駆動した時、回転板１２０の対向方向は、キャリア１１０の回転速度が変更されるプロセスの間、図４に示した第１対向状態と図５に示した第２対向状態の間で交互に切り替わり続けるため、血液と薬剤を混合するのに必要な時間を効果的に減らすことができる。
本実施形態において、キャリア１１０は、少なくとも１つの第１停止構造１１０ａ（２個示す）を有し、回転板１２０は、少なくとも１つの第２停止構造１２２ａ（２個示す）を有し、第２停止構造１２２ａは、２つの第１停止構造１１０ａの間で回転板１２０とともに移動するよう制限される。つまり、キャリア１１０に相対して回転する回転板１２０の範囲は、第１停止構造１１０ａおよび第２停止構造１２２ａからの干渉によって制限される。
図６は、本発明の別の実施形態に係る液体分析装置２００を示す斜視図である。図７は、図６に示した液体分析装置２００の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板２２０は、第１対向状態にある。図８は、図６に示した液体分析装置２００の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板２２０は、第２対向状態にある。図６〜図８に示した液体分析装置２００において、キャリア２１０、第１停止構造２１０ａ、回転板２２０、第２停止構造２２２ａ、伝達機構２３０、および弾性部材２３２の操作は、図１〜図５に示した液体分析装置１００のキャリア１１０、第１停止構造１１０ａ、回転板１２０、第２停止構造１２２ａ、伝達機構１３０、および弾性部材１３２の操作に類似する。
液体分析装置２００と液体分析装置１００の相違点は、弾性部材２３２がねじりばねや巻き取りばねではなく、伸縮ばね（telescopic spring）であることである。また、キャリア２１０は、ガイドスロット２１０ｂを有し、ガイドスロット２１０ｂは、回転板２２０の回転方向Ｒ１’の周りに延伸し、弾性部材２３２は、ガイドスロット２１０ｂの中に設置され、回転板２２０の回転方向に沿って弾性変形を起こすために適用される。本実施形態において、液体分析装置２００は、キャリア２１０の回転速度を変更することによって、伝達機構２３０と回転板２２０の間の操作関係を制御し、それにより、回転板２２０を図７および図８に示した異なる対向方向間で切り替えてもよいが、ここでは繰り返し説明しない。
図９は、本発明の別の実施形態に係る液体分析装置３００を示す斜視図である。図１０は、図９に示した液体分析装置３００の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板３２０は、第１対向状態にある。図１１は、図９に示した液体分析装置３００の一部の構成要素を示す概略的上面図であり、回転板３２０は、第２対向状態にある。図９〜図１１に示した液体分析装置３００において、キャリア３１０と回転板３２０の接続関係は、図１〜図５に示した液体分析装置１００のキャリア１１０と回転板１２０の接続関係に類似する。
液体分析装置３００と液体分析装置１００の相違点は、伝達機構３３０が弾性部材３３２だけでなく、スライディングブロック３３４も含むことである。スライディングブロック３３４は、弾性部材３３２にもたれかかり、回転板３２０に接続される。本実施形態において、キャリア３１０は、ガイドロッド３１２を有する。スライディングブロック３３４は、ギアラック３３４ａを有し、キャリア３１０のガイドロッド３１２に滑動可能に配置される。回転板３２０は、その回転中心Ｃ２にギア３２２ａを有し、スライディングブロック３３４のギアラック３３４ａは、回転板３２０のギア３３２ａと噛み合う。弾性部材３３２は、スライディングブロック３３４とキャリア３１０の間に接続され、ガイドロッド３１２を套設する。
本実施形態において、キャリア３１０の回転速度が変更された時、遠心力と弾性部材３３２の弾性力の間の関係が変わることによって、スライディングブロック３３４が移動し、回転板３２０を回転するよう駆動する。
例えば、回転板３２０が図１０に示した第１対向状態にある場合、キャリア３１０の回転速度を第１回転速度から第２回転速度に変更して、所定の回転速度を越えた時、キャリア３１０の回転速度により生成される遠心力が増加し、スライディングブロック３３４に印加される遠心力も増加する。スライディングブロック３３４に印加された遠心力が弾性部材３３２の弾性力よりも大きい時、スライディングブロック３３４は、弾性部材３３２を変形させて、図１０に示した第１位置Ｐ１から図１１に示した第２位置Ｐ２へ滑動する。このプロセスにおいて、スライディングブロック３３４は、回転板３２０をギアラック３３４ａとギア３３２ａの間の嵌合関係により回転するよう駆動するため、回転板３２０は、キャリア３１０に相対して回転し、図１１に示した第２対向状態になる。同時に、弾性部材３３２は、第１変形状態から第２変形状態に変形する。
反対に、図１１に示したキャリア３１０の回転速度が第２回転速度から第１回転速度に変更されて、所定の回転速度を越えた時、キャリア３１０の回転速度により生成される遠心力が減少し、スライディングブロック３３４に印加される遠心力も減少する。スライディングブロック３３４に印加される遠心力が弾性部材３３２の遠心力よりも小さい時、スライディングブロック３３４は、弾性部材３３２により押圧されて、図１１に示した第２位置Ｐ２から図１０に示した第１位置Ｐ１へ滑動する。このプロセスにおいて、スライディングブロック３３４は、回転板３２０をギアラック３３４ａとギア３３２ａの間の嵌合関係により回転するよう駆動するため、回転板３２０は、キャリア３１０に相対して回転し、図１０に示した第１対向状態になる。同時に、弾性部材３３２は、第２変形状態から第１変形状態に変形する。
以上のように、本発明の液体分析装置は、キャリアが異なる回転速度で回転した時に生成される異なる遠心力により、伝達機構と回転板の間の操作関係を制御することができるため、回転板がキャリアに相対して回転し、それにより、異なる対向方向の間で回転板を切り替えることができる。したがって、本発明が提供する液体分析装置は、回転板の対向方向を自動的に切り替えることができ、それにより、操作効率を効果的に向上させることができる。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
液体分析装置を使用して、血液成分の臨床試験における血液分析を行うことができる。
５０ 分析カセット
１００、２００、３００ 液体分析装置
１１０、２１０、３１０ キャリア
１１０ａ、２１０ａ 第１停止構造
１２０、２２０、３２０ 回転板
１２２ａ、２２２ａ 第２停止構造
１３０、２３０、３３０ 伝達機構
１３２、２３２、３３２ 弾性部材
１４０ 駆動ユニット
２１０ｂ ガイドスロット
３１２ ガイドロッド
３２２ａ ギア
３３４ スライディングブロック
３３４ａ ギアラック
Ｃ１、Ｃ２ 回転中心
Ｐ１ 第１位置
Ｐ２ 第２位置
Ｒ１、Ｒ１’、Ｒ２ 回転方向

Claims (10)

  1. キャリアと、
    前記キャリアを回転するよう駆動するために適用された駆動ユニットと、
    前記キャリアの上に回転可能に配置され、分析カセットを支持するために適用された回転板と、
    前記キャリアと前記回転板の間に接続された伝達機構と、
    を含み、前記駆動ユニットが前記キャリアを回転するよう駆動して、前記キャリアの回転速度を変更し、所定の回転速度を越えた時、前記回転板が、前記キャリアに相対して回転する液体分析装置。
  2. 前記駆動ユニットが前記キャリアを第１回転速度から第２回転速度に、または前記第２回転速度から前記第１回転速度に変更するよう駆動した時、前記回転板が、前記キャリアに相対して回転し、前記所定の回転速度が、前記第１回転速度と前記第２回転速度の間である請求項１に記載の液体分析装置。
  3. 前記キャリアが前記第１回転速度から前記第２回転速度に変更された時、前記回転板が、第１方向に沿って前記キャリアに相対して回転し、
    前記キャリアが前記第２回転速度から前記第１回転速度に変更された時、前記回転板が、第２方向に沿って前記キャリアに相対して回転し、
    前記第２方向が、前記第１方向の逆である請求項２に記載の液体分析装置。
  4. 前記伝達機構が、弾性部材を含み、
    前記キャリアの前記回転速度が前記所定の回転速度よりも遅い時、前記弾性部材が、第１変形状態を有し、前記キャリアが、第１対向状態にあり、
    前記キャリアの前記回転速度が前記所定の回転速度よりも速い時、前記弾性部材が、第２変形状態を有し、前記キャリアが、第２対向状態にあり、
    前記第２対向状態が、前記回転板が前記第１対向状態からある角度だけ前記キャリアに相対して回転する状態を指し、
    前記第２変形状態が、前記弾性部材が前記第１変形状態からある変形量だけ変形している状態を指す請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体分析装置。
  5. 前記伝達機構が、弾性部材を含み、
    前記駆動ユニットが前記キャリアを第１回転速度から第２回転速度に変更するよう駆動した時、前記回転板が、前記キャリアに相対して回転し、前記弾性部材が、ある変化量だけ変形し、前記第１回転速度が、前記第２回転速度よりも遅く、前記所定の回転速度が、前記第１回転速度と前記第２回転速度の間である請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体分析装置。
  6. 前記伝達機構が、弾性部材を含み、
    前記回転板が、質量中心を有し、前記質量中心が、前記回転板の回転中心に位置せず、前記弾性部材が、前記回転板と前記キャリアの間に接続された請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体分析装置。
  7. 前記伝達機構が、弾性部材を含み、
    前記回転板の上にウェイトブロックが配置され、
    前記ウェイトブロックと結合された前記回転板が、質量中心を有し、前記質量中心が、前記回転板の回転中心に位置せず、前記弾性部材が、前記回転板と前記キャリアの間に接続された請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体分析装置。
  8. 前記伝達機構が、スライディングブロックおよび弾性部材を含み、前記スライディングブロックが、前記弾性部材および前記回転板と接続された請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体分析装置。
  9. 前記回転板が、ギアを有し、前記スライディングブロックが、ギアラックを有し、前記ギアラックが、前記ギアと噛み合う請求項８に記載の液体分析装置。
  10. 前記キャリアが、ガイドロッドを有し、前記スライディングブロックが、前記ガイドロッドの上に滑動可能に配置された請求項８または９に記載の液体分析装置。
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