JP3765255B2

JP3765255B2 - 攪拌装置およびそれを用いた自動分析装置

Info

Publication number: JP3765255B2
Application number: JP2001249732A
Authority: JP
Inventors: 徹也藤沢; 輝美田村; 克明高橋; 敦仁黒澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2021-08-21
Also published as: JP2003057249A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体試料等を攪拌する装置に係り、特に攪拌動作の信頼性，安全性向上を必要とする自動分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動分析装置や化学実験装置等では、各種薬品の混合や沈殿物等の攪拌を目的とした様々な攪拌装置が存在する。
【０００３】
その攪拌方法にも接触式，非接触式に分かれ、目的，用途によって様々な方法が採られてきた。そのなかでも比較的一般的なものが、例えば特開平５−302928号公報に記載されているような回転あるいは往復運動を行う攪拌棒を直接、被攪拌物内へ挿入し、攪拌を行うものである。また攪拌動作も、特開平９−145718号公報に記載されているような、目的の攪拌物に応じて回転数を制御する攪拌システムも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の攪拌機構では例えば試薬の粘度が大きく状態によっては攪拌棒が目的の回転数に満たすことができない、または攪拌棒が試薬ボトルに接触して目的の回転数に満たない等といった場合でもその異常を検知することはできなかった。特開平９−１４５７１８号公報に記載された技術は、攪拌棒の回転数を予め定めた回転数になるように設定するだけで、実際の回転数をモニターし、回転数制御にフィードバックするような機構は開示されていない。このような従来技術では、被攪拌物が十分に攪拌されない状態において、分析が進行し、測定結果に支障をきたす可能性があった。
【０００５】
また、攪拌機構は洗浄位置から攪拌位置へ移動し、攪拌棒の下降動作後に攪拌作業を行う。このとき、該下降動作において下降先に試薬ボトルの蓋，人の手などの障害物が存在した場合において、従来の攪拌機構ではこれらの障害物を検知することはできず、被攪拌物の攪拌ができないのみならず、攪拌機構の破損を招く恐れもあった。
【０００６】
本発明の目的は攪拌棒が被攪拌物を正常に攪拌しているかどうかを検知できるシステムを備えた攪拌システムおよび該攪拌システムを備えた自動分析装置を提供することにある。
【０００７】
また、攪拌機構における問題の一つに、攪拌棒に付着した水，試薬などが攪拌機構移動時に飛び散りを起こす場合がある。特に非対称な構造を持ったへら型の攪拌棒を使用した場合、へらの向く方向によっては飛び散りが顕著に現れてしまう。そこで攪拌動作終了後、攪拌棒は常に一定の方向を向いて停止させ、へらの向きを常に一定の方向を持って停止させることで、付着物の飛び散りを防止することも目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の構成は以下の通りである。
（１）被攪拌物に浸漬し該被攪拌物を攪拌する攪拌棒と、該攪拌棒に連結され該攪拌棒を回転させるモータと、該モータを支持し、所定の位置に前記攪拌棒を位置付ける支持部材と、を備えた攪拌装置において、更に、前記攪拌棒の回転数、及び該攪拌棒の上下方向の移動の両方を検知可能な単一のセンサを備えた攪拌装置。
（２）（１）において、前記センサは該攪拌棒と該攪拌棒を回転させるモータとを連結する軸に、被検知部位を設けた攪拌装置。
（３）（２）において、前記軸に配置された弾性体の上昇動作により前記検知部位が、検知機構の検知領域内外を移動可能とする構造を有し、前記攪拌棒の異常下降の検出を行う攪拌装置。
（４）分析対象となる検体を収容する試料容器と、該検体と混合・反応させ分析を行う試薬を収容する試薬容器と、検体と試薬を混合させる反応容器と、該反応容器での反応を光学的手段で測定する測定装置と、を備えた自動分析装置において、前記反応容器での検体と試薬の混合を促進するための攪拌装置が（１）〜（３）のいずれかの攪拌装置である自動分析装置。
（５）（４）において、攪拌の状態を監視し、攪拌作業に異常が発生した場合において、攪拌機構の動作異常及び動作異常による測定結果が正常でないことをシステム状態表示部に表示する機構を備えた自動分析装置。
【０００９】
回転攪拌を行うためのパルスモータ，駆動力を伝達し、異常下降時には攪拌棒の保護機構となる弾性体，回転，異常下降を検知するための検知板及びセンサ，攪拌を行う攪拌棒からなる攪拌機構と、その攪拌機構を上下移動させる攪拌装置及び該２つを制御する制御部を設けている。
【００１０】
検知板は回転軸に対して同軸方向の歯を持ち、攪拌棒の回転を検知すると共に、異常下降が発生した場合において弾性体の働きによって上下移動が行われ、その変化をセンサで検知する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を、自動分析装置を例にとって以下に説明する。図１は本発明を用いた自動分析装置の平面図の一部である。１は分析用試薬を一定温度に保つ保冷容器であり、ここでは円形状のものを例に示す。保冷容器１は数本の試薬ボトル２を円周上に配置することができる構造を持つ。また保冷容器１はその中心軸３まわりにこれらの試薬ボトルを任意位置から攪拌作業位置７へ移動させるための回転機構を持つ。試薬保冷容器１の近傍に攪拌装置６，試薬あるいは検体等を分注する分注装置４を配置する。また攪拌装置６の近傍には攪拌機構部５を洗浄するための洗浄槽９を配置する。攪拌装置６は攪拌作業位置７及び攪拌機構部洗浄位置８への移動機構を持ち、ここでは特に試薬保冷容器１とは別の回転軸１０を持った回転移動機構を例に取って説明する。攪拌装置６は、この回転軸１０によって攪拌機構部５を洗浄位置８から攪拌作業位置７へ移動させ、攪拌機構部５は保冷容器１上の選択された試薬ボトルの攪拌を行う。試薬の攪拌作業を終了した攪拌機構部５は再び洗浄位置９へと移動し、試薬に汚染された攪拌機構部５を洗浄することにより、攪拌棒に付着した試薬を洗い落とすことで他の試薬への混入を防止している。
【００１２】
図２は本発明の攪拌装置を示した図である。攪拌装置３３はその機構フレーム２１の中心に回転軸２２を持ち、攪拌機構部２３を回転移動させる。攪拌機構部２３は、回転軸２２によって洗浄位置から攪拌作業位置へ、またその逆回転の移動を行う。攪拌機構部２３の回転移動は回転動作用パルスモータ２４によってプーリ２５とタイミングベルト２６を介して駆動する。これとは別に、攪拌機構部２３の上下動作を行う上下動作用パルスモータ２７を持つ。上下動作用パルスモータ２７からプーリ２８，タイミングベルト２９を介して回転軸２２に取り付けられたスライダ３０の上下を行い、スライダ３０に取り付いたアーム３１とそのアーム３１に取り付けられた攪拌機構部２３の上下移動を行う。該上下移動によって、攪拌機構部２３に取り付いた攪拌棒３２を試薬ボトル中、または洗浄槽中への挿入作業を実行する。
【００１３】
図３は攪拌機構部詳細を示した分解説明図である。機構回転軸４１は、図２の攪拌装置３３に示したアーム３１へと繋がる。機構回転軸４１により攪拌機構部４２の攪拌作業位置または洗浄槽位置への回転動作と、試薬攪拌または洗浄作業を行う場合において攪拌機構部４２を試薬ボトルあるいは洗浄槽へ挿入するための上下動作を攪拌機構部４２へと伝達する。攪拌機構部４２は機構回転軸４１とは別の回転軸４３を持ち、攪拌棒３２の回転軸となる。５０は攪拌機構部４２のフレーム、５１は機構カバーである。
【００１４】
攪拌機構部４２は攪拌回転を行わせるためのパルスモータ４４と、直接試薬へ挿入され試薬の攪拌を行う攪拌棒３２を持つ。パルスモータ４４と攪拌棒３２の間には回転を伝達し、更に上方向の異常下降が発生した場合に攪拌棒３２の破損を防ぐ弾性体４６，回転数の監視及び異常下降の検知を行うための検知板４７及び検知器４８を配置する。パルスモータ４４，弾性体４６，検知板４７，攪拌棒３２を同軸上に配置したことにより、攪拌棒３２とモータ４４との間に、駆動を伝達するためのギアや駆動ベルト等の機構を必要とせず、目的とする回転数をパルスモータによって出力することにより、攪拌棒３２がベルトの滑り等のロスなく、モータの回転数と同じ速度で回転する。
【００１５】
パルスモータ４４と回転軸４３との間に、回転軸４３と同方向に伸縮可能な弾性体４６として具体的にここでは圧縮コイルバネを配置する。圧縮コイルバネ４６をパルスモータ４４と攪拌棒３２の間に配置することにより該２つの軸ズレを吸収し、安定した回転駆動を可能とする。また、パルスモータ４４で発生した回転力を損なうことなく、圧縮コイルバネ４６によって回転軸４３へと伝達する一方で、軸に垂直方向の力が加わった際には、圧縮コイルバネ４６の伸縮作用によってバネ下の機構が上方向への移動を可能とする。このことにより、攪拌棒３２を試薬ボトルへ挿入した際などに攪拌棒３２へ上方向の無理な力が加わった場合でも、攪拌棒３２の破損を防止することが可能となる。分析に用いる試薬は温度，濃度などを厳しく管理する必要がある。そのため長時間使用しないときにおいては試薬ボトルの蓋を閉め、水分の蒸発を押さえることで試薬濃度の変化を抑える等の対策が有効である。このような試薬ボトルを使用した際に、蓋の開栓作業を行わずに使用した場合、或いは分析動作中に何らかの理由により蓋が閉じた場合等において、攪拌棒３２が蓋に接触し破損することの回避が可能である。
【００１６】
圧縮コイルバネ４６下方に配置された攪拌棒３２は、本自動分析に用いられる試薬ボトル中へ挿入するために、ボトル底まで達する長さを有する。攪拌棒３２はその先端に、非対称なヘラ状の板４９を持ち、回転動作を行うことによって試薬底位置より乱流を発生させ、試薬全体を攪拌するものである。
【００１７】
圧縮コイルバネ４６と攪拌棒３２との間に、攪拌回転数検知及び異常下降検知を目的とする検知機構を配置する。以下では光センサを用いた検知器４８と該検知器により検知される被検知部位となる検知板からなる検知機構を備えた攪拌装置で説明するが、必ずしも光センサに限定されるべきものではなく、検知板あるいはこれに相当する部位の動作の検知が可能なセンサを用いた場合も含み、例えば光センサに代わり高周波誘導式または静電容量式の近接スイッチ等を使用する場合もこれに含むものである。圧縮コイルバネ４６と攪拌棒３２との間には、該２つに直接取り付けられ、パルスモータ４４より発生した回転数と同じ回転速度で圧縮コイルバネ４６，攪拌棒３２と同じく回転する検知板４７と、その検知板４７の動きを光センサにより監視が可能な検知器４８からなる。検知板４７はその形状が円盤状の板の外周に板から垂直下方に向かって外周半分の大きさを持つ歯状の突出部５４を備える。検知器４８と発光部５２はこの突出部５４を挟み込む形で検知板４７下方より配置する構造とする。
【００１８】
図４に攪拌制御部構成図を示す。検知器４８は発光手段と受光手段を対向させ、該２つの手段の間に検知板４７が通過することで明，暗のパルスが得られる。この明暗のパルス信号を受光部明暗検知回路５５によって電気パルス信号への変換を行う。攪拌動作時には、検知板４７の持つ突出部５４が検知器４８上で攪拌棒３２と同じ回転速度で回転し、検知板４７が備える突出部５４によって回転数と同数の光パルスを発生する。この光パルスを検知器４８により検知し、受光部明暗検知回路５５で変換されたパルス信号は、回転数カウント部５６において、攪拌棒３２の攪拌回転数として監視し、攪拌作業が正常に行われているか否かを判断する。攪拌回転が目的回転数の範囲内にある場合は攪拌作業の続行を、範囲外である場合は攪拌の停止命令をモータ制御部５９へと伝達し、モータ制御部５９は攪拌回転駆動モータ４４に対し、回転続行あるいは停止を実行する。
【００１９】
次に攪拌作業を終了時においては、検知板４７の突出部５４が検知器４８へと割り込んだ状態で停止させる制御を行う。受光部明暗検出回路５５によって得られるパルス信号を停止位置制御部５７において監視し、攪拌を終了させるタイミングにおいて、検知器４８が暗になった時を検知する。停止位置制御部５７は突出部５４の回転方向中心位置にて停止するのに必要なモータ駆動量をモータ制御部５９へと指示し、該制御部によって攪拌回転駆動モータ４４を駆動，停止させる。以上の動作により攪拌作業終了時において、検知器４８は検知板５４により暗の状態で停止する。検知器４８が暗状態から攪拌機構部４２の下降動作を行った場合において、攪拌棒３２に対して上方向の無理な力が加わった場合、回転軸４３上へ配置した圧縮コイルバネ４６が上方向へ縮む。この縮む動作により、圧縮コイルバネ４６と攪拌棒３２との間に取り付けられている検知板４７もまた、同様にして上方向への移動を行う。検知器４８と発光部５２との間に挿入されていた突出部５４も上方向へ移動し、それまで暗状態であった検知器４８は明へと変化する。この変化の光パルス信号が受光部明暗検出回路５５によって電気パルス信号へと変換された後、電気パルス信号が異常下降検知部５８に送られ、該検知部によって攪拌棒３２の異常下降が発生したと判断される。異常下降検知部５８はそれ以上の下降動作が危険であると判断し、モータ制御部５９に対して上下駆動モータ２７の動作を緊急停止するよう命令し、モータ制御部５９によって該駆動モータを停止させる。以上の動作により、攪拌機構部４２の上下動作を行った際に、攪拌棒３２が試薬ボトルの蓋等へ接触することにより起こる自動分析装置の破損を防止すること、分析試薬などを飛散させる危険を防止すること、或いは人の手などが下降先に存在した場合に人に傷害を与える危険を避けることを可能としている。
【００２０】
また、攪拌作業時以外の時は常に検知板４７を検知器４８が暗状態を保つ位置に停止させることにより、検知板４７と同じ回転軸４３に固定されている攪拌棒３２も常に決まった方向を持って停止させることが可能となる。本発明では特に、攪拌効率を向上させるために非対称のヘラ状の板４９を持った攪拌棒３２を使用した。このため、攪拌作業を終了し攪拌棒３２の停止した時の向きにより攪拌棒３２に付着した分析試薬などが、攪拌機構部４２の回転動作時に自動分析装置上などへ飛び散る事故を発生する。攪拌棒３２の停止向きを飛び散りの少ない方向へ常に停止させることによって、試薬飛び散り事故を防止するものである。また、このように非対称な形をした攪拌棒３２である場合、洗浄時に洗浄水のかける方向を指定し、板４９への洗浄水のかかる方向を指定することにより、洗浄の効率を上げることが可能である。
【００２１】
図５に、攪拌作業における攪拌制御部１２が行う作業の攪拌作業位置から下降，攪拌，上昇動作のフローチャートを示す。攪拌制御部１２から下降開始の指示を出力後６１、目的下降量に達するまでの間、検知器の明，暗を常に監視して異常下降が発生しないかを判断する６３。異常下降が発生した場合には下降動作を即座に停止し７１、Alarm 音を発生させると共にＣＲＴ１１上へAlarm メッセージを出力して作業者に知らせる機能を持つ７２。異常下降を発生せずに目的下降量に達した場合は、その位置で停止させ６４異常下降が入っていないことを確認し６５、次に攪拌回転動作を実行させる６６。攪拌回転をパルスモータにより発生させると同時に、検知器は次に回転数の監視を始める６７。回転する検知板により、作業者あるいはソフト上で指定した目的回転数の範囲内にあることを監視する。目的回転数を外れた場合、その旨を伝えるAlarm を音とＣＲＴ１１から操作者に伝え、攪拌を停止する７３。目的の回転数で攪拌作業を終了した後、検知板の停止位置が暗状態になる位置へ停止させる６９。次に試薬からの上昇動作を実行し７０、洗浄作業へと移る。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により、撹拌が正常に行われているかどうかをモニターすることができる。
【００２３】
また、この撹拌装置を自動分析装置に用いることにより、分析結果の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の攪拌装置を使った自動分析装置の一部を省略して示す平面図。
【図２】本発明の攪拌装置の全体構造を示す斜視図。
【図３】本発明の攪拌装置の一部を展開説明する斜視図。
【図４】攪拌制御部構成図。
【図５】装置動作の手順を示すフローチャート図。
【符号の説明】
１２…攪拌制御部、３２…攪拌棒、３３…攪拌装置、４２…攪拌機構部、４６…弾性体、４７…検知板、４８…検知器。

Claims

被攪拌物に浸漬し該被攪拌物を攪拌する攪拌棒と、該攪拌棒に連結され該攪拌棒を回転させるモータと、該モータを支持し、所定の位置に前記攪拌棒を位置付ける支持部材と、を備えた攪拌装置において、
前記攪拌棒を回転させるモータと該攪拌棒を連結する軸に、検知部位が設けられ、
前記検知部位の回転を検知して前記軸の回転数を検出するとともに、前記検知部位の上昇を検知して前記攪拌棒の異常下降を検出するセンサを備え、
更に、前記軸に設けられた弾性体により前記検知部位が前記センサの検知領域内外を移動可能とする構造を備えたことを特徴とする攪拌装置。
請求項１記載の攪拌装置において、
前記センサは光センサであり、前記検知部位の回転により該光センサの光路を断続的に遮断することにより、該検知部位の回転数を検出するとともに、
前記検知部位が上下動して前記光センサの光路を遮断することにより、該検知部位の上下動を検出することを特徴とする攪拌装置。
分析対象となる検体を収容する試料容器と、該検体と混合・反応させ分析を行う試薬を収容する試薬容器と、検体と試薬を混合させる反応容器と、該反応容器での反応を光学的手段で測定する測定装置と、を備えた自動分析装置において、
前記反応容器での検体と試薬の混合を促進するための攪拌装置が請求項１または２に記載の攪拌装置であることを特徴とする自動分析装置。
請求項３記載の自動分析装置において、攪拌の状態を監視し、攪拌作業に異常が発生した場合において、攪拌機構の動作異常及び動作異常による測定結果が正常でないことをシステム状態表示部に表示する機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。