JP2945746B2

JP2945746B2 - 生化学分析機

Info

Publication number: JP2945746B2
Application number: JP2298224A
Authority: JP
Inventors: 浩之今林; 毅直藤村; 寿信新村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH04169850A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、医薬用生化学分析機に関する。より詳しく
は、このような分析機において、試薬または血清等のサ
ンプリング用分注ノズルを超音波洗浄する装置の改良に
関する。

〔従来の技術〕医薬用の生化学自動分析機における試料および試料の
サンプリング方式には、分注ノズルにより試料の吸引お
よび吐出を繰返し行う方式が多く採用されている。この
分注ノズルは、試料を吸引して吐出した後、次に吸引す
る試料へのキャリオーバーが発生する可能性があるた
め、必ず洗浄されなければならない。特に、高濃度の試
料をサンプリングする場合には、キャリオーバー発生の
可能性が大きくなるため、前記洗浄工程がより重要とな
る。更に、１本のノズルにより多種類の試料を連続して
吸引および吐出するピペッティング方式を試料サンプリ
ング方式として採用した生化学自動分析機においても、
該ノズルの洗浄がより精密に行われることが必要であ
る。

前記生化学自動分析機における分注ノズルに洗浄方法
については、従来より様々な方法が発案されている。こ
の典型例として、実開昭第57−54059号公報に開示され
た分注ノズルの洗浄装置を具備した分析機が挙げられ
る。

第６図に当該分析機における洗浄装置の断面図を示
す。第６図は洗浄装置内に分注ノズル68が移動停止した
状態である。61は、隔壁62で仕切られた第一の部屋63お
よび第二の部屋64を有する洗浄槽である。第一の部屋63
の底部には、第二の部屋64に連通した排液口66が開口し
ている。また、第一の部屋63の側壁には洗浄液噴射管65
が設けられている。更に、第二の部屋64の底部には排液
管67が開口している。

上記洗浄装置において、洗浄槽61に洗浄液を満たし、
第一の部屋63中に分注ノズル68を浸漬させる。この分注
ノズル68に対して洗浄液噴射管65から洗浄液が吐出され
（矢印69a）、分注ノズル68の付着物が除去される。更
に、この操作によって生ずる排液は、排液口66を通り
（矢印69b）、また隔壁62をオーバーフローして（矢印6
9c）第二の部屋64に排出され、排液管67を通して洗浄槽
外に排出される（矢印69d）。尚、以上の洗浄における
洗浄液としては、通常精製水が使用される。

このように、従来の生化学分析機における分注ノズル
の洗浄は、上記のように洗浄槽内に供給される水を対流
させながら排出することによって行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の生化学分析機における水の対流を利用
した分注ノズルの洗浄には、以下のような問題が生じて
いる。

即ち、サンプリングされる試料によっては、上記従来
技術に従って洗浄を行っても分注ノズルの付着物を完全
に除去することは困難である。特に、ラテックス、血液
成分中の抗体および抗原体のタンパク質等の付着物の除
去は困難である。このため、従来の生化学分析機におい
ては、分注ノズルの長時間の洗浄や、定期的な機器管理
者による分析機器のメンテナンスが必要不可欠である。

また、生化学分析機において分注ノズルの洗浄が充分
でないと、上述したように分注される試料や試薬のキャ
リオーバーが発生する。このため、分析結果に大きな誤
差が生じ、分析機の性能が低下する。更に、分注ノズル
の付着物によってコンタミネーションが発生するため、
分注される試薬の劣化が生ずる。

上記問題点を解決するために、前記洗浄液に洗剤を使
用すること、また対流させる水量の増大といった提案が
なされている。しかし、以上の改善では、高価な洗剤の
使用、使用精製水量の増加、および多量の排液の発生に
よる処理費用の増大といったコスト高の問題が残る。ま
た、洗浄時の水の対流方法の改善も提案されているが、
洗浄工程が複雑になり、洗浄時間の増大といった別の問
題が生ずる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その課
題とするところは、生化学分析機における分注ノズルの
試料付着物の除去を完全に行うことであり、これによっ
て試料のキャリオーバーの発生を防止し、分析結果の誤
差を低減させ、分析機の性能を向上させることである。
また、本発明の更なる課題は、上記分注ノズルの付着物
の除去を完全に行うことによって、分注される試薬のコ
ンタミネーションを防止し、該試薬の劣化を低減するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決は、試薬または血清をサンプリングす
る分注ノズルと、前記分注ノズルを洗浄する超音波洗浄
装置とを具備した生化学分析機において、前記超音波洗
浄装置が、超音波振動を発生するランジュバン振動子
と、両端に細径部および太径部を有する断面積がしだい
に拡がった管形状であり、前記太径部端面が前記ランジ
ュバン振動子の一端面に接する形で配置されたホーン部
材とを具備し、前記ホーン部材は、細径部の内部に前記
分注ノズルを洗浄する洗浄水を収容した洗浄槽を有し、
該槽内部に超音波振動を洗浄される分注ノズルに伝達す
る振動間接部材が装填されたことを特徴とする生化学分
析機によって達成される。

本発明において、前記ランジュバン振動子とホーン部
材の接触面に、軸心ずれ防止手段を具備させることが好
ましい。

また、前記洗浄槽内において前記分注ノズルを超音波
洗浄するとき、少なくとも分注ノズルが洗浄水に接触す
るまでに超音波振動を発生させるようにすることが好ま
しい。

〔作用〕

本発明の生化学分析機における超音波洗浄装置では、
ランジュバン振動子において発生した超音波振動がホー
ン部材に伝達される。これによって洗浄槽内の洗浄水に
強力なキャビテーションが発生し、該洗浄水中に強い衝
撃性の音波が発射される。この強力な衝撃波によって、
分注ノズルの付着物が着接破砕されて微粉化し、洗浄水
中に分散され、これと共に排出される。このとき、洗浄
槽内部に装填された振動間接部材が、分注ノズルに超音
波振動を直接伝達し、ノズル自身をも振動させることに
よって、その付着物の離脱を助長する。即ち、本発明の
生化学分析機における超音波洗浄装置では、分注ノズル
の洗浄効果が極めて大きい。

また、本発明の生化学分析機における超音波洗浄装置
は、ランジュバン振動子とホーン部材との接触面に、軸
心ずれ防止手段を具備するため、前記ランジュバン振動
子において発生した超音波縦振動が、効率よくホーン部
材に伝達される。このため、洗浄水内に発射される衝撃
波の効率も良好なものとなり、分注ノズルの洗浄効果が
いっそう増大される。

更に、本発明の生化学分析機における超音波洗浄装置
では、少なくとも分注ノズルが洗浄槽内の洗浄水に接触
するまでに超音波振動を発生しているため、分注ノズル
は振動間接部材に干渉せず、洗浄槽への挿入が滑らかに
なる。このため、分注ノズルの洗浄工程の円滑であり且
つ効率の良い工程の進行が保障される。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

実施例１第１図（Ａ）は実施例１の生化学分析機における超音
波洗浄装置を示す。

同図において、４はランジュバン振動子、５はランジ
ュバン振動子４は一端面に接する形で配置されたホーン
部材である。

ランジュバン振動子４は、圧電素子１を４枚積層し、
その外周部に絶縁被覆２を施し、積層された圧電素子の
両端面に共振器３を放置することによって形成されてい
る。該共振器３の材質は、縦弾性係数が大きく且つ振動
の減衰が少ないものが好ましく、ステンレス、アルミ、
ジュランルミン、リン青銅等が好適である。

ホーン部材５は、断面積がしだいに拡がった管形状で
あり、両端部に細径部6aおよび太径部6bを有し、更に段
付部９を有する一様段ステップ型構造である。またホー
ン部材５は、太径部6b側の端面においてランジュバン振
動子４の一端面に接しており、中心が固定ボルト７で締
結されている。該固定ボルト７のネジ部の直径は、共振
器３の直径の約1/3が望ましい。該ホーン部材５の材質
は、縦弾性係数が大きく且つ振動の減衰が少ないものが
好ましく、ステンレス、アルミ、ジュラルミン、リン青
銅等が好適である。

ホーン部材５の細径部6aの内部には、細径部6aの端面
に開口部を有し、深さが段付部９まで達する洗浄槽11が
形成されている。洗浄槽11の底部には洗浄水供給パイプ
12が突接されており、これを通して洗浄槽11内部に洗浄
水が供給される。洗浄槽11の内部には、該底部から洗浄
槽11の約1/2程度の深さまで、球状の振動間接部材16が
複数個装填されている。該振動間接部材16は直径１〜4m
mであることが望ましい。該振動間接部材16の材質は、
縦弾性係数が大きく且つ洗浄水に侵されない材質が好ま
しく、ステンレスやセラミックスが好適である。また、
この振動間接部材16が洗浄操作の際に外部に飛び出ない
ように、洗浄槽11の開口部にはツバ19が付設されてい
る。

洗浄槽11の周囲には、排液槽13が形成されている。排
液槽13はホーン部材５の段付部９の外周部において、ゴ
ムリング18を介して固定されている。また排液槽13の底
部には洗浄水排水パイプ14が突設されており、これを通
して排液が外部に排出される。

以上のように構成された超音波洗浄装置は、圧電素子
１の部分に設置された止め板15によって外部に保持され
ている。

この超音波洗浄装置において、ホーン部材５には、上
述したようにランジュバン振動子４で発生した超音波振
動が伝達される。第１図（Ｂ）は、該超音波洗浄装置の
各構成部材における理想的な振動伝達の様子を表した振
幅図を示す。同図に示すように、ホーン部材５の細径部
6aにおいて、縦振動が最大になるようにすることが好ま
しく、各構成部材の接合部等における振動の減衰を防止
する必要がある。従って、この実施例１の超音波洗浄装
置では、同図のように、ランジュバン振動子４の圧電素
子１部分（止め板15）が振動の節、ランジュバン振動子
４およびホーン部材５の接触面が振動の腹、ホーン部材
５の段付部９（排液槽13およびホーン部材５の接合部）
が振動の節と夫々なるように、各構成部材の軸方向の寸
法が駆動波長に応じて設定されている。尚、本例では波
長の1/4を基準に設定した。

次に、本実施例の生化学分析機の超音波洗浄装置の使
用態様をその作用と共に説明する。

まず、洗浄槽11内に予め洗浄水を満たしておく。次
に、圧電素子１に正弦波の電圧を印加し、ランジュバン
振動子４に超音波振動を発生させる。この超音波振動は
ホーン部材５に伝達され、洗浄槽11を強力に励振させ、
更に槽内の洗浄水を振動させる。このように洗浄水に超
音波振動が伝達された後、分注ノズル10を洗浄槽11内に
挿入させる。このとき、洗浄槽内においては超音波振動
が既に起こっているため、振動間接部材16は分注ノズル
10の挿入に対して干渉しない。従って、分注ノズル10の
挿入は滑らかに行うことができる。

上記ホーン部材５に伝達された超音波振動は、超音波
加工機と同様にホーン部材５においてその縦振動が数倍
に拡大され、強力な超音波振動となる。この振動の拡大
率はホーン部材の形状によって変化する。例えば、ホー
ンの断面積がその喉部からの距離の指数関数であるよう
な形状のホーン（指数ホーン）を使用した場合、更に強
力な振動を励振させることができる。洗浄槽11は、ホー
ン部材５において振動が拡大していく内部に設置されて
いるため、振動している系の中でも最大の振動を利用し
て強力な超音波振動を生ずることが可能である。こうし
て洗浄槽11内では、洗浄水を介して分注ノズル10の超音
波洗浄が行われる。このとき、排液槽13はホーン部材５
と、またランジュバン振動子４は外部と、何れも振動の
節に相当する部材で保持されているため、伝達される振
動の減衰は極力低減される。

洗浄槽11内部に設置された球状の振動間接部材16は、
洗浄槽11の内壁面および分注ノズル10の表面の両方に直
接接触して、分注ノズル10に超音波振動を伝達する。分
注ノズル10は、前記洗浄水および振動間接部材16の両方
から伝達される振動によって、強力に励振されるため、
該表面の付着物が除去される。また、振動間接部材16は
前後左右に振動することによって（図中矢印）、分注ノ
ズル10の表面に接触し、該表面の付着物を粉砕除去す
る。同様の現象が振動間接部材16どうしにおいても発生
するため、分注ノズル10から除去された付着物は、振動
間接部材16に再付着することはなく、振動間接部材16は
常に清浄な状態に保たれて機能することが可能となる。

上記実施例の超音波洗浄装置を具備した生化学分析機
を使用することにより、生化学分析機の分注ノズルの洗
浄において、洗浄水だけによる洗浄に比べ、飛躍的な洗
浄効果が実現される。特に、ラテックス系等の付着し易
く、洗浄が困難な試薬や試料の除去を完全に行うことが
できるようになる。この結果、試薬や試料のキャリオー
バー等による分析機のデータ不良が皆無になり、分析機
の信頼性が向上する。また同時に、分注ノズルの付着物
の影響による試薬の劣化も低減される。

また、上記実施例の生化学分析機における超音波洗浄
装置において、ラテックス等が付着したノズルを洗浄す
る場合、僅か５秒で付着物を完全に除去することができ
る。一方、従来市販されている超音波洗浄装置を使用し
て同程度の付着物を除去した場合、10〜20分を要する。
このため、本実施例の超音波洗浄装置は、各分析機のサ
イクルタイムを短縮させることが可能である。

更に、本実施例の生化学分析機における超音波洗浄装
置は、ランジュバン振動子４やホーン部材５を使用した
非常に小型でコンパンクトな形状の洗浄装置である。従
って、この超音波洗浄装置部分は当該分析機に対して容
易に実装されることが可能である。また、前記振動間接
部材16の作用による洗浄効果の増大により、使用される
洗浄水量を少量にすることが可能である。このため、排
液処理のコストが低減される。

以上のように、本発明の上記実施例は、洗浄水に加
え、振動間接部材16によって超音波振動を効率よく分注
ノズル10に伝達することによって、洗浄力の向上を図っ
たものである。この他、該振動間接部材には、第２図
（Ａ）および（Ｂ）に示す変形例のような部材を使用す
ることもできる。

第２図（Ａ）に示す変形例（Ａ）は、洗浄槽内部にス
テンレス短繊維またはセラミックス短繊維等の短繊維21
を、洗浄槽の1/2の深さまで入れたものである。これら
短繊維の形状は、長さ0.1〜2mm程度であるこが望まし
い。このような振動間接部材は、洗浄される分注ノズル
が極細であり、微小な力でも変形するような場合に好適
である。該振動間接部材が使用された場合でも、前記球
状の振動間接部材と同様に、短繊維が超音波振動するた
め、分注ノズルから破砕および除去された付着物が前記
分注ノズルに再付着することはない。また、第２図
（Ｂ）に示す変形例（Ｂ）は、洗浄槽内部の細径のピン
22を数本入れたものである。

このように、振動間接部材には、洗浄される分注ノズ
ルの条件等に応じて、様々な形状のものを使用すること
が可能で、第１図（Ａ）に記載した球状のものでなくて
も所望の洗浄効果を達成することができる。

実施例２第３図は、実施例２の生化学分析機における超音波洗
浄装置を示す。

同図に示された超音波洗浄装置において、主な構造は
実施例１の超音波洗浄装置と同様である。

実施例１との相違点としては、ホーン部材５の太径部
6b側の端面および９ランジュバン振動子４の一端面の接
触面に、接触端面と同形状の嵌合部８が形成されてい
る。当該箇所は、前記実施例１において説明したよう
に、振動の腹の部分に相当しているため、固定ボルト７
だけでは完全な固定が困難である。従って、嵌合部８を
設けることにより、当該箇所は固定されるため超音波洗
浄装置全体の軸心が一定になり、ランジュバン振動子４
からの振動は洗浄槽11の中心に安定して伝達される。こ
の結果、ランジュバン振動子４から洗浄水に効率よく超
音波振動が伝達され、該超音波洗浄装置を作動させる際
の消費電力を低減させることができる。

また、上記の他にもランジュバン振動子４とホーン部
材５との接触面における軸心ずれ防止手段がある。第４
図（Ａ）〜（Ｃ）は、該軸心ずれ防止手段の変形例
（Ａ）〜（Ｃ）を示す。変形例（Ａ）は、ランジュバン
振動子４とホーン部材５との接触面の２箇所にピン41を
埋め込むことによって、両部材を固定したものである。
変形例（Ｂ）は、同接触面をエポキシ系接着剤42によっ
て固定したものである。変形例（Ｃ）は、ホーン部材５
とランジュバン振動子４の共振器３（ホーン部材５と接
する側）とを一体化したものである。この場合、固定ボ
ルト７は、ホーン部材５と接する側の共振器３中におい
て締結する構造となっている。

この他、実施例２の超音波洗浄装置が実施例１と異な
る点として、洗浄槽11の開口部から排液槽13上部の開口
部の外周部にかけて傾斜をなしたメッシュ構造の網20
が、洗浄槽11の周囲全体に設置されている。この網20に
おけるメッシュの大きさは、振動間接部材16より小さ
い。このため、超音波洗浄操作において振動間接部材16
は、洗浄槽から飛出した場合でも再び洗浄槽11内に戻る
ことができる。

実施例３第５図は、実施例３の生化学分析機用超音波洗浄装置
を上方から見た図を示す。

同図において、6aはホーン部材５（第４図には図示せ
ず）の細径部である。この細径部6aの内部には、３槽の
洗浄槽71〜73が設置されている。各洗浄槽71〜73の間に
は隔壁17が設けられている。これによって、洗浄操作の
際に各洗浄槽71〜73からオーバーフローした洗浄水が、
隣接した洗浄槽71〜73へ流入せず、効率よく排液槽13に
排出される（矢印74）。

他の構造は、実施例１の超音波洗浄装置と同様であ
る。

本実施例の超音波洗浄装置では、洗浄槽が３槽設置さ
れているため、１台の超音波振動子を利用した装置で、
同時に３本の分注ノズルの洗浄が可能となる。現在の生
化学分析機には、分析能力を向上させるために複数の分
注ノズルを有したものも多く、そのような場合、本実施
例の超音波洗浄装置を具備した生化学分析機が特に効果
的である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の生化学分析機は、その
内部の超音波洗浄装置において、分注ノズルの試料付着
物の除去が完全に行われ、これによって試料のキャリオ
ーバーの発生を防止し、分析結果の誤差を低減させ、分
析機の性能を向上させる上で顕著な効果を奏するもので
ある。また、本発明の生化学分析機は、その超音波洗浄
装置が分注ノズルの付着物の除去を完全に行い、分注さ
れる試薬のコンタミネーションを防止する上においても
非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の実施例１の生化学分析機におけ
る超音波洗浄装置の構造を示す断面図、同図（Ｂ）は実
施例１の超音波洗浄装置における各構成部材における振
動伝達の様子を表した振幅図、第２図（Ａ）および（Ｂ）は実施例１の洗浄槽に設置さ
れた振動間接部材の変形例（Ａ）および（Ｂ）を示す
図、第３図は本発明の実施例２の生化学分析機における超音
波洗浄装置の構造を示す断面図、第４図（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は実施例２の軸心ず
れ防止手段の変形例（Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）を示す断
面図、第５図は本発明の実施例３の生化学分析機における超音
波洗浄装置を上方から見た図、第６図は従来技術の化学分析装置における分注ノズル洗
浄装置の構造を示す断面図である。１……圧電素子、２……絶縁被覆、３……共振器、４…
…ランジュバン振動子、５……ホーン部材、6a……ホー
ン部材細径部、6b……ホーン部材太径部、７……固定ボ
ルト、８……嵌合部、９……ホーン部材段付部、10……
分注ノズル、11……洗浄槽、12……洗浄水供給パイプ、
13……排液槽、14……洗浄水排出パイプ、15……止め
板、16……振動間接部材、17……隔壁、18……ゴムリン
グ、19……ツバ、20……網、21,22……振動間接部材、4
1……ピン、42……エポキシ系接着剤、61……洗浄槽、6
2……隔壁、63……第一の部屋、64……第二の部屋、65
……洗浄液噴射管、66……排液口、67……排液管、68…
…分注ノズル、69a……洗浄液の吐出、69b……排液口を
通過する排液、69c……オーバーフローする排液、69d…
…洗浄槽外に排出される排液、71,72,73……洗浄槽、74
……オーバーフローする排液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−9670（ＪＰ，Ａ) 特開平１−254871（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−42635（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 35/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】試薬または血清をサンプリングする分注ノ
ズルと、前記分注ノズルを洗浄する超音波洗浄装置とを
具備した生化学分析機において、前記超音波洗浄装置
が、超音波振動を発生するランジュバン振動子と、両端に細径部および太径部を有する断面積がしだいに拡
がった管形状であり、前記太径部端面が前記ランジュバ
ン振動子の一端面に接する形で配置されたホーン部材と
を具備し、前記ホーン部材は、細径部の内部に前記分注ノズルを洗
浄する洗浄水を収容した洗浄槽を有し、該槽内部に超音
波振動を洗浄される分注ノズルに伝達する振動間接部材
が装填されたことを特徴とする生化学分析機。
【請求項２】前記超音波洗浄装置のランジュバン振動子
およびホーン部材の接触面が、軸心ずれ防止手段を具備
したことを特徴とする請求項（１）記載の生化学分析
機。
【請求項３】前記超音波洗浄装置の洗浄槽内において前
記分注ノズルを超音波洗浄するとき、少なくとも分注ノ
ズルが洗浄槽内の洗浄水に接触するまでに超音波振動を
発生させることを特徴とする請求項（１）記載の生化学
分析機。