JP5268519B2 - Analysis equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生物などから採取した試料液が入った分析用デバイスを、遠心力によって測定チャンバーに向かって移送して分析する分析装置に関する。 The present invention relates to an analyzer for analyzing an analysis device containing a sample solution collected from a living organism or the like by transferring it toward a measurement chamber by centrifugal force.
従来、生物などから採取した液体を分析する方法として、液体流路を形成した分析用デバイスを用いて分析する方法が知られている。分析用デバイスは、回転装置を使って流体の制御をすることが可能であり、遠心力を利用して、試料液の希釈、溶液の計量、固体成分の分離、分離された流体の移送分配、溶液と試薬の混合等を行うことができるため、種々の生物化学的な分析を行うことが可能である。 Conventionally, as a method for analyzing a liquid collected from a living organism or the like, a method for analyzing using a device for analysis in which a liquid channel is formed is known. The analytical device can control the fluid using a rotating device, and utilizes centrifugal force to dilute the sample liquid, measure the solution, separate the solid component, transfer and distribute the separated fluid, Since a solution and a reagent can be mixed, various biochemical analyzes can be performed.
遠心力を利用して溶液を移送する特許文献1に記載の分析用デバイス50は、図19に示すように注入口51からピペットなどの挿入器具によって検体としての試料液を計量室52へ注入し、計量室52の毛細管力で試料液を保持した後、分析用デバイスの回転によって、試料液を分離室53へ移送するように構成されている。このような遠心力を送液の動力源とする分析用デバイスは、円盤形状にすることで送液制御を行うためのマイクロチャネルを放射状に配置でき、無駄な面積が発生しないため好ましい形状として用いられる。
The
試料液と希釈液の混合攪拌は、この分析用デバイス50をセットしたターンテーブルを、同一回転方向に加減速あるいは正転、逆転することで行っている。
特許文献1のような分析用デバイスを取り扱うものではないが、特許文献2の遠心分離装置には、図20に示すように基板300に穿設された孔301に、モータ302によって回転駆動される偏芯カム303を挿入することによって、基板300を振動させる技術が記載されている。
Although the analysis device as in
しかしながら、特許文献1の構成では、分析用デバイスの慣性力や、駆動装置の応答性などが問題で、短時間で混合攪拌を行うに足りる加速度が十分に得られず、混合攪拌に長い時間を要しているのが現状である。
However, in the configuration of
このことは、微量の流体の混合の場合に特に顕著であり、十分な時間をかけても混合攪拌が不十分である場合が発生する。
そこで、分析用デバイスに回転運動と所定の停止位置の分析用デバイスを所定の振幅範囲、周期で左右に往復運動をさせことができる図21に示す回転駆動装置106が考えられる。
This is particularly noticeable in the case of mixing a very small amount of fluid, and there is a case where mixing and stirring are insufficient even if sufficient time is spent.
Therefore, a
図21に示すように、分析用デバイスがセットされるターンテーブル101は、第1の駆動手段D1の第1のモータ71aの出力軸に取り付けられており、第1のモータ71aを運転することによって分析用デバイスを右方向に連続回転または左方向に連続回転させることができる。
As shown in FIG. 21, the
第1のモータ71aが取り付けられているシャーシ75には、第1の駆動手段D1に選択的に係合し分析用デバイスに往復運動を与える第2の駆動手段D2の第2のモータ72aと、第1の駆動手段D1と第2の駆動手段D2が係合する位置と係合しない位置に相対移動させる第3の駆動手段D3の第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22(a)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
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芯カム83が係合している。
A
第1のモータ71aによって分析用デバイスを連続回転させる場合には、支持テーブル77はシャーシ75との間に介装されている引っ張りコイルバネ88によって、図22(a)に示すようにターンテーブル101の第1のギア部74に第2のギア部80が噛合しないように支持テーブル77が後退している。
When the analysis device is continuously rotated by the
分析用デバイスを連続回転させずに所定の振幅範囲、周期で左右に往復運動をさせる場合には、シャーシ75に取り付けられた第3のモータ73aを回転させると、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が回転し、ウォームホイール86が回転し、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が駆動されて、図22(b)に示すように支持テーブル77が前進してターンテーブル101の第1のギア部74に第2のギア部80が噛合する。具体的には、検出スイッチ91が図22(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22(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22(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に噛合する。
When reciprocating left and right at a predetermined amplitude range and cycle without continuously rotating the analysis device, when the
この状態でさらに、第2のモータ72aを回転させると、偏芯カム83を介してレバー79が図22(b)に示す実線位置と仮想線位置にターンテーブル101の接線方向に揺動する。第2のモータ72aの回転数を高くすることによって、前記ターンテーブル101にセットされた分析用デバイス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。
When the
しかし、第1のギア部74に第2のギア部80を噛合させて前記ターンテーブル101を往復運動をさせた場合には、この分析装置を長期間にわたって運転した場合には、第2のギア部80が摩耗して、図23に仮想線で示す当初の歯の形状が、実線で示すように変形する。
However, when the
このように第2のギア部80が摩耗した場合には、前記ターンテーブル101にセットされた分析用デバイス内の微量の流体を攪拌することを目的とした揺動処理の周波数が変動し、分析精度を維持できなくなる問題がある。
When the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、分析用デバイスがセットされるターンテーブルに係合してこのターンテーブルを往復運動させる場合に、部品の摩耗などの変形が発生しても安定な揺動処理を実施できる回転駆動装置を備えた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 is stable even when deformation such as wear of parts occurs when the turntable is engaged with a turntable on which an analysis device is set and the turntable is reciprocated. It is an object of the present invention to provide an analyzer equipped with a rotation drive device that can perform various swing processes.
本発明の請求項1記載の分析装置は、セットされた分析用デバイスに回転運動を与える第1の駆動手段と、前記第1の駆動手段に選択的に係合し分析用デバイスに往復運動を与える第2の駆動手段と、前記第1の駆動手段と第2の駆動手段が係合する位置と係合しない位置に相対移動させる第3の駆動手段とを備えた回転駆動装置を備えた分析装置であって、設定値に対応して前記第2の駆動手段の揺動周波数を記憶したメモリと、前記分析用デバイスに目的の周波数の揺動を与えるに必要な設定値を読み出して前記第2の駆動手段に供給する揺動処理ルーチンを実行する制御装置とを設け、かつ前記制御装置を、前記第2の駆動手段に学習用の設定値を供給して前記揺動周波数を実測し、この実測値に応じて揺動周波数の変動が小さくなる方向に前記メモリの内容を更新する負荷変動学習ルーチンを実行するよう構成したことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an analyzing apparatus comprising: a first driving means for giving a rotational motion to a set analytical device; and a reciprocating motion to the analytical device selectively engaged with the first driving means. Analysis provided with a rotary drive device comprising: a second drive means for giving, and a third drive means for moving relative to a position where the first drive means and the second drive means are engaged and a position where they are not engaged A device that stores a rocking frequency of the second driving means corresponding to a set value, and reads a set value required to give a rocking of a target frequency to the analyzing device; A control device for executing a swing processing routine to be supplied to the second drive means, and the control device supplies the learning drive setting value to the second drive means to measure the swing frequency, The fluctuation of the oscillation frequency becomes small according to this measured value. Characterized by being configured to execute load fluctuation learning routine for updating the contents of the memory to the direction.
本発明の請求項2記載の分析装置は、請求項1において、前記制御装置は、揺動運転の内容に応じたカウント値を前記揺動処理ルーチンにおいて累積加算するとともに、前記累積加算値が閾値を越えたことを検出して前記負荷変動学習ルーチンに実行を指示して前記前記累積加算値をリセットする累積揺動値判定ルーチンを実行するよう構成したことを特徴とする。
The analyzer according to
本発明の請求項3記載の分析装置は、請求項2において、前記制御装置は、揺動運転の内容に応じたカウント値と経年変化に応じたカウント値を前記揺動処理ルーチンにおいて累積加算することを特徴とする。
The analyzer according to
本発明の請求項4記載の分析装置は、請求項1において、前記制御装置は、負荷変動学習ルーチンにおいて学習用の単一の設定値を前記第2の駆動手段に供給して前記揺動周波数を実測し、この実測値に応じて揺動周波数の変動が小さくなる方向に前記メモリの内容を更新す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 first aspect, wherein the control device supplies a single set value for learning to the second driving means in the load fluctuation learning routine to provide the oscillation frequency. And the contents of the memory are updated in such a way that the fluctuation of the oscillation frequency becomes smaller in accordance with the measured value.
本発明の請求項5記載の分析装置は、請求項1において、前記制御装置は、負荷変動学習ルーチンにおいて学習用の複数の設定値を前記第2の駆動手段に供給して各前記揺動周波数を実測し、この実測値の2点間を線形近似して揺動周波数の変動が小さくなる方向に前記メモリの内容を更新することを特徴とする。
The analyzer according to
この構成によれば、第1の駆動手段と第2の駆動手段の少なくとも一方に負荷変動を伴う機械的変動が発生しても、前記制御装置が第2の駆動手段に指示する設定値を定期的に自動修正するので、分析用デバイスの揺動周波数の変動を低減でき、分析精度を長期間にわたって維持できる。 According to this configuration, even if a mechanical fluctuation accompanied by a load fluctuation occurs in at least one of the first driving means and the second driving means, the set value instructed by the control device to the second driving means is periodically set. Therefore, the fluctuation of the oscillation frequency of the analyzing device can be reduced, and the analysis accuracy can be maintained over a long period.
以下に、本発明の分析装置を図1〜図18の各実施の形態に基づいて説明する。
先ず、分析に使用される分析用デバイスを図9と図10に基づいて説明する。この分析用デバイスが、分析装置の図18で説明した回転駆動装置106のターンテーブル101に、図11と図12に示すように分析用デバイスを分析装置にセットして分析処理が実行される。
Below, the analyzer of this invention is demonstrated based on each embodiment of FIGS.
First, an analysis device used for analysis will be described with reference to FIGS. This analysis device is set on the
図9(a)(b)は分析用デバイス1の保護キャップ2を閉じた状態と開いた状態を示している。図10は図9(a)における下側を上に向けた状態で分解した状態を示している。
FIGS. 9A and 9B show a state in which the
図9と図10に示すこの分析用デバイス1は、微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が片面に形成されたベース基板3と、ベース基板3の表面を覆うカバー基板4と、希釈液を保持している希釈液容器5と、試料液飛散防止用の保護キャップ2とを合わせた4つの部品で構成されている。
This
ベース基板3とカバー基板4は、希釈液容器5などを内部にセットした状態で接合され、この接合されたものに保護キャップ2が取り付けられている。
ベース基板3の上面に形成されている数個の凹部の開口をカバー基板4で覆うことによって、複数の収容エリアとその収容エリアの間を接続するマイクロチャネル構造の流路などが形成されている。11は希釈液容器収容部、23は分離キャビティ、25a,25b,25cは空気孔、28,30は溢流流路、29は溢流キャビティ、31はリファレンス測定チャンバー、33は毛細管キャビティ、34は連結流路、36は溢流キャビティ、37は毛細管流路、38は計量流路、40は測定チャンバー、41は連結流路である。
The
By covering the openings of several concave portions formed on the upper surface of the
検査しようとする試料液が血液の場合、毛細管力の作用する前記マイクロチャネル構造の各流路の隙間は、50μm〜300μmに設定されている。図9(b)の状態で点着部13に付けられた試料液は、ベース基板3とカバー基板4の間に形成されている流路の毛細管力によって吸い上げて取り込むように構成されている。保護キャップ2の片側は、ベース基板3とカバー基板4に形成された軸6a,6bに係合して開閉できるように枢支されており、図9(b)に示すように保護キャップ2を閉じることによって、希釈液容器5に収容されている希釈液は、希釈液容器5が分析用デバイス1の中で移動することによって希釈液容器5から分析用デバイス1の内部に放出される。分析用デバイス1の収容エリアのうちの必要なものには各種の分析に必要な試薬が予め担持されている。
When the sample liquid to be examined is blood, the gap between the flow paths of the microchannel structure on which the capillary force acts is set to 50 μm to 300 μm. The sample liquid attached to the
分析工程の概要は、このようにして取り込んだ試料液の少なくとも一部を前記希釈液で希釈した後に測定チャンバー40にまで移送して測定しようとするものである。
この分析用デバイス1を図11に示す分析装置100の回転駆動装置106にセットする。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15と保護キャップ2に形成された回転支持部16が溝102に係合してこれを収容している。
The outline of the analysis step is to measure at least a part of the sample liquid taken in this way by diluting with the diluting liquid and then transferring it to the measuring
This
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を回転させる前に分析装置100のドア103を閉じると、分析用デバイス1は、図12に示すようにセットされたドア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107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は回転駆動装置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。
When the
分析装置100の分析工程は、上記のように第1のモータ71aによってターンテーブル101を高速回転して、分析用デバイス1の測定チャンバー40に向かって試料液を移送し、その途中期間に第1のモータ71aの駆動を一時的に中止して分析用デバイス1を揺動させるために、前記第3のモータ73aを運転して第2のギア部80を前記ターンテーブル101に接近させるとともに、第2のモータ72aを運転する。
In the analysis process of the
なお、ここでは第2のモータ72aには直流モータが使用されており、印加電圧に応じて回転速度が変化する場合を例に挙げて説明する。
その後、試料液の特定成分を希釈液で希釈したサンプル液が、測定チャンバー40に到着すると、第1のモータ71aの駆動を一時的に中止して第2のモータ72aを運転して分析用デバイス1を揺動させて測定チャンバー40にセットされている試薬とサンプル液とを攪拌して反応させる。
Here, a case where a DC motor is used as the
After that, when the sample liquid obtained by diluting a specific component of the sample liquid with the diluting liquid arrives at the
そして、第1のモータ71aによってターンテーブル101を再び高速に回転させながら、図12に示すように光源112から出射して測定チャンバー40の溶液を通過した検出光をフォトディテクタ113で読み取って、成分の読み取りが行われる。
Then, while rotating the
揺動処理を繰り返して実施していると、分析装置100の使用開始の直後には、81,83とその周辺の揺動機構を構成する部材の摺動性が塗布されているグリスの潤滑によって図2に示すa領域(負荷激減領域)のように第2のモータ72aの負荷が激減するため、第2のモータ72aへの印加電圧が同じであっても分析用デバイス1の揺動周波数が変化し、攪拌処理の内容が安定しない。
If the swinging process is repeated, immediately after the start of use of the
また、a領域が終了してもb領域(負荷微減領域)のように第2のギア部80の摩耗が進行して第1のギア部74との噛み込みが次第に浅くなり、第2のモータ72aの負荷が次第に軽くなることに起因して、図3に示すようにb領域のある時期の揺動周波数がa領域の最終時点の特性と比べると、Δf(図3においては揺動周波数がαからβまでの+4Hz)だけ高くなり、b領域でも攪拌処理の内容が安定しない。
In addition, even when the region a ends, the wear of the
この問題を解消するために本発明では、図1に示すように揺動処理中の第1のモータ71aの揺動周波数を揺動周波数検出手段121によって検出し、この揺動周波数検出手段121で読み取った実測の揺動周波数と、不揮発性メモリ122に書き込まれているテーブルとに基づいて制御装置としてのマイクロコンピュータ123が揺動モータ駆動手段124を介して第2のモータ72aを前記Δfが小さくなる方向に制御する。この実施の形態では、第1のモータ71aがブラシレスモータで構成されており、第1のモータ71aの内部にはロータの機械角検出用としてホールセンサーが搭載されている。攪拌による往復運動によって前記ホールセンサーの検出出力には電圧の揺らぎが発生する。そこで揺動周波数検出手段121は、前記ホールセンサーの検出出力の電圧の揺らぎから揺動周波数を検出する。また、マイクロコンピュータ123は揺動動作の際に着脱モータ駆動手段125を介して第3のモータ73aへの通電のタイミングと回転方向を制御している。
In order to solve this problem, in the present invention, as shown in FIG. 1, the oscillation frequency of the
分析装置100の製造直後には、マイクロコンピュータ123は学習モードにセットされる。この学習モードでは、揺動モータ駆動手段124へ出力する設定値を変更しながら揺動周波数検出手段121の実測値を読み込んで、マイクロコンピュータ123が不揮発性メモリ122に、図3に示すa領域の特性をテーブルとして書き込む。
Immediately after manufacturing the
この学習モードでは分析用デバイス1をターンテーブル101にセットした状態で実測して揺動周波数を学習することが理想的であるが、この実施の形態では、分析用デバイス1をターンテーブル101にセットしない状態で学習するとして説明する。
In this learning mode, it is ideal to learn the oscillation frequency by actually measuring the
この学習が終わるとマイクロコンピュータ123は分析運転モードに切り換えられる。
分析運転モードにセットされたマイクロコンピュータ123は、分析工程中の前記揺動処理に同期して図4の揺動処理ルーチン400を実行する。
When this learning is finished, the
The
ステップS1では、不揮発性メモリ122に書き込まれている設定値−揺動周波数関係式の前記テーブルを読み出す。
ステップS2では、前記分析工程中における目的の揺動周波数を得るに必要な設定値をステップS1で読み出したテーブルを参照して決定し、この設定値を揺動モータ駆動手段124に設定する。
In step S1, the table of the set value-oscillation frequency relational expression written in the
In step S2, a setting value necessary for obtaining the target oscillation frequency during the analysis step is determined with reference to the table read in step S1, and this setting value is set in the oscillation motor driving means 124.
ステップS3では、着脱モータ駆動手段125を介して第3のモータ73aに通電して第2のギア部80をターンテーブル101に接近させるとともに、揺動駆動モータ駆動手段124を制御して第2のモータ72aに前記設定値に応じた電圧値の直流電圧を印加して、ステップS4で分析用デバイス1の揺動処理を実行する。
In step S3, the
揺動処理の規定時間が経過したことを検出したマイクロコンピュータ123は、ステップS5において、揺動駆動モータ駆動手段124から第2のモータ72aへの直流電圧の印加を終了するとともに、着脱モータ駆動手段125を介して第3のモータ73aに通電して第2のギア部80をターンテーブル101から離間させてその回の揺動処理を終了する。
In step S5, the
ステップS6では、予め摩耗実験を実施して決定されている図5に示す加算値テーブル126の一部または全部を参照して、その回の揺動処理の揺動周波数に基づいてレジスタRに適切な加算値を加算する。具体的には、前回の揺動処理によって前記レジスタRの累積値がN1であって、加算値テーブル126の上の三行を参照して処理する場合、ステップS2で設定した前記設定値で決まるその回の揺動周波数が10Hz〜20Hzの場合には、今回のステップS6ではレジスタRの累積値(累積揺動値)が+1されて(N1+1)に更新される。 In step S6, a part or all of the addition value table 126 shown in FIG. 5 determined in advance by performing a wear experiment is referred to, and an appropriate value is applied to the register R based on the oscillation frequency of the oscillation processing at that time. Add additional values. Specifically, when the accumulated value of the register R is N1 by the previous swing process, and processing is performed with reference to the three rows on the addition value table 126, it is determined by the set value set in step S2. When the oscillation frequency at that time is 10 Hz to 20 Hz, the accumulated value (accumulated oscillation value) of the register R is incremented by 1 and updated to (N1 + 1) in the current step S6.
加算値テーブル126の上の全部を参照して処理する場合には、マイクロコンピュータ123は分析装置の工場出荷からの経過時間を計数、または時々の日付データと工場出荷時の日付データの差から経過時間を計算しており、上記のように加算値テーブル126の上の三行を参照してレジスタRを更新するとともに、前記経過時間に応じて経過時間が長いほど大きくなる重み付を持った加算値を加算する。具体的には、経過時間が3年を越えて4年までの場合には+2するよう構成されているので、この場合には累積揺動値が(N1+1+2)に更新される。
In the case of processing with reference to the whole of the addition value table 126, the
揺動処理ルーチン400のステップS6が終了すると、分析工程の終了直後などの適当なタイミングに、図6に示す累積揺動値判定ルーチン600が実施される。
ステップS7では、マイクロコンピュータ123は前記レジスタRから累積揺動値を読み出す。ステップS8では、ステップS7で読み出した累積揺動値が予め設定されている閾値を越えたかをチェックする。
When step S6 of the
In step S7, the
累積揺動値が閾値を越えていないとステップS8で判定された場合には、累積揺動値判定ルーチン600を終了して分析工程に戻る。
ステップS8において累積揺動値が閾値を越えたと判定された場合には、ステップS9の負荷変動学習ルーチン700を実行する。この実施の形態では負荷変動学習ルーチン700がターンテーブル101に分析用デバイス1がセットされていない状態で実施される。
When it is determined in step S8 that the cumulative fluctuation value does not exceed the threshold value, the cumulative fluctuation
If it is determined in step S8 that the cumulative fluctuation value has exceeded the threshold value, the load fluctuation learning routine 700 in step S9 is executed. In this embodiment, the load variation learning routine 700 is performed in a state where the
図7にマイクロコンピュータ123の負荷変動学習ルーチン700を示す。
この負荷変動学習ルーチン700はステップS11において、不揮発性メモリ122からステップS1で書き込んだ最新の設定値−揺動周波数関係式のテーブルを読み出す。
FIG. 7 shows a load fluctuation learning routine 700 of the
In step S11, the load fluctuation learning routine 700 reads the table of the latest set value-oscillation frequency relational expression written in step S1 from the
ステップS12では、学習のために予め設定された設定値を読み出す。ここでは設定値が60であるとする。
ステップS13では、着脱モータ駆動手段125を介して第3のモータ73aに通電して第2のギア部80をターンテーブル101に接近させるとともに、ステップS12で読み出した設定値の60を揺動モータ駆動手段124にセットする。これによってステップS14で揺動処理される。この揺動中にステップS15では、揺動周波数検出手段121から出力される実測値の揺動周波数を読み取る。このときの読み取り実測値が図8に示すβであった場合、ステップS16では、
β − α = Δf
の揺動周波数のシフト量を計算し、ステップS17では、不揮発性メモリ122のテーブルをΔfがゼロに近づくように更新する。具体的には、図8における設定値60で実測した揺動周波数βのポイントを、不揮発性メモリ122の現在のテーブル(更新前)が通過するように設定値をΔV分だけ上下方向に移動させた一点鎖線のテーブル(更新後)に書き換える。また、このとき次回のステップS12で使用する学習のための設定値を、更新後のテーブルにおいて揺動周波数αを得るために必要な50に更新する。
In step S12, a set value set in advance for learning is read. Here, it is assumed that the set value is 60.
In step S13, the
β-α = Δf
In step S17, the table of the
ステップS17が終了すると、図6に示したステップS10において、ステップS6で書き込みを実施した前記レジスタRの累積揺動値をゼロにリセットしてから分析工程に戻る。 When step S17 is completed, in step S10 shown in FIG. 6, the cumulative fluctuation value of the register R in which writing is performed in step S6 is reset to zero, and then the process returns to the analysis step.
このように図6のステップS8で累積揺動値が閾値を越えるまでは、分析工程で揺動処理が指定されるたびに、指定された揺動周波数での揺動運転に必要な設定値を不揮発性メモリ122から読み出した最新の設定値−揺動周波数関係式の最新のテーブルに基づいて決定してステップS4で揺動運転し、ステップS6で累積揺動値を更新しているので、揺動運転の内容に応じて適切な時期に図7に示した負荷変動学習ルーチン700を実行して不揮発性メモリ122のテーブルを更新しているので、a領域とb領域において第2のモータ72aの負荷変動が発生しても、揺動処理における揺動周波数を安定させることが出来、分析処理のばらつきを解消することができる。
Thus, until the cumulative swing value exceeds the threshold value in step S8 in FIG. 6, every time the swing process is specified in the analysis process, the set value required for the swing operation at the specified swing frequency is set. Based on the latest table of the latest set value-oscillation frequency relational expression read from the
揺動処理における揺動周波数を安定させることが出来る点について、さらに詳しく説明する。
上記に説明した図7に示した負荷変動学習ルーチン700を実行せずに、揺動モータ駆動手段124に指示する設定値として工場出荷時に設定された値を使用して長期間にわたって分析装置を稼働させた場合には、部品の摩耗などの変形が発生しているにもかかわらず工場出荷時に設定された値を設定値として揺動モータ駆動手段124に指示を続けるため、この設定値で揺動運転を開始して揺動周波数が安定しても、このときの揺動周波数は前記のように部品の摩耗などの変形が発生しているため、必要としている揺動周波数よりもΔfだけ高く、フィードバック制御しながら揺動周波数を目標の揺動周波数に到達させることになって、揺動開始から必要としている揺動周波数に到達するまでの応答時間が大きくなり、応答時間における攪拌処理の内容が安定しなくなってしまう。
The point that the oscillation frequency in the oscillation process can be stabilized will be described in more detail.
Without executing the load fluctuation learning routine 700 shown in FIG. 7 described above, the analyzer is operated over a long period of time using the value set at the time of factory shipment as the setting value instructed to the swing motor driving means 124. In such a case, the swing motor driving means 124 continues to be instructed with the value set at the time of shipment from the factory as a set value despite the occurrence of deformation such as wear of parts. Even if the oscillation frequency is stabilized after the operation is started, the oscillation frequency at this time is higher than the required oscillation frequency by Δf because the deformation such as wear of parts has occurred as described above. While the feedback control is performed, the oscillation frequency reaches the target oscillation frequency, the response time from the start of oscillation to the required oscillation frequency increases, and the response time is disturbed. The contents of the process becomes unstable.
これに対して図6に示した累積揺動値判定ルーチン600を実行して自動的に図7に示した負荷変動学習ルーチン700を実行しているこの実施の形態では、不揮発性メモリ122に書き込まれているテーブルを前記Δfが小さくなる方向に学習させた値を、設定値に採用して揺動モータ駆動手段124に指示するため、工場出荷時に設定された値を設定値とする場合に比べてΔfの大きさを小さくすることができ、フィードバック制御しながら揺動周波数を目標の揺動周波数に到達させる際の応答時間を短くすることができ、応答時間における攪拌処理の内容が安定する。
In contrast, in this embodiment in which the cumulative fluctuation
なお、上記の実施の形態ではターンテーブル101に分析用デバイス1がセットされていない状態で学習した設定値−揺動周波数関係式のテーブルを参照してステップS4で揺動処理を実施したが、ターンテーブル101に分析用デバイス1がセットされた状態で設定値を変更しながら揺動周波数を実測すると、図13に示す特性P2のように、ターンテーブル101に分析用デバイス1がセットされていない場合の特性P1と比べると、25Hz未満の低周波揺動域では両者は略一致している。しかし、25Hzを越えた高周波揺動域ではターンテーブル101に分析用デバイス1がセットされた状態の揺動周波数は、設定値が同じであっても分析用デバイス1がセットされていない場合に比べて揺動周波数が低くなる傾向にある。
In the above embodiment, the swing process is performed in step S4 with reference to the set value-oscillation frequency relational expression table learned in a state where the
そのため、揺動処理が高周波揺動域に及ぶ場合には、不揮発性メモリ122に書き込んだ特性P1を、揺動周波数ごとに異なる規定の係数を掛け算して特性P2を算出し、この計算結果に不揮発性メモリ122の内容を書き換えてステップS4を実行することによって、低周波揺動域から高周波揺動域の広範囲にわたって分析用デバイス1を正確な揺動周波数で揺動させることが出来る。
Therefore, when the swing process extends to the high-frequency swing range, the characteristic P1 written in the
あるいは、特性P1の特性P2への変換処理などを実施せずに、ターンテーブル101に分析用デバイス1をセットした状態で設定値を変更して揺動周波数を学習して特性P2を不揮発性メモリ122に書き込んでステップS4を実施することも出来る。
Alternatively, without performing the conversion process of the characteristic P1 to the characteristic P2, etc., the setting value is changed in a state where the
上記の各実施の形態では、ターンテーブル101に設けた第1のギア部74に第2の駆動手段72が係合して駆動するように構成したが、第1のモータ71aのアウターロータ90の外周部に第1のギア部74を形成し、これに第2の駆動手段72の第2のギア部80が噛合させることもできる。
In each of the above embodiments, the second driving means 72 is engaged with and driven by the
上記の各実施の形態では、回転駆動手段106の第2のギア部80が次第に摩耗して揺動周波数が変動する場合を例に挙げて説明したが、回転駆動手段106の構造が図14に示すように、ターンテーブル101の外周にレバー79の一端にも受けられた摩擦を有する部材202を当接させて、ターンテーブル101とレバー79とを係合するように構成された回転駆動装置106の場合にも、運転の経過に伴って摩擦を有する部材202が摩耗するなどして揺動周波数が不安定になる場合があって、この場合にも前記Δfを小さくするように同様に制御できる。図15(a)は摩擦を有する部材202がターンテーブル101から離間した状態を示し、図15(b)は摩擦を有する部材202がターンテーブル101に当設した状態を示している。
In each of the above-described embodiments, the case where the
図14のように構成された回転駆動手段106の場合には、第2の駆動手段D2をターンテーブル101の接線方向に往復駆動させるように構成した点と、第3の駆動手段D3の駆動源をソレノイドにした点だけが図21の場合とは異なっている。この相違点について説明する。
In the case of the rotation drive means 106 configured as shown in FIG. 14, the second drive means D2 is configured to reciprocate in the tangential direction of the
図14と図15に示すように、第1のモータ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とソレノイド204および支持軸203a,203b、支持軸209などが取り付けられている。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
支持軸203a,203bには、レバー201が摺動可能にスペーサ210、締結部材212で枢支されている。レバー201の前記ターンテーブル101の側の辺は、第1のモータ71aのロータと平行になるように折り曲げられて成形されており、この折り曲げ辺201bの先端には、第1のモータ71aのロータと摩擦接触できるコルク、ブチルゴムなどでできた摩擦部材202が取り付けられている。またレバー201には、凹部211が形成され、第2のモータ72aの出力軸82に取り付けられた偏芯カム83が係合している。
A
図15(b)の状態で第2のモータ72aに通電すると、偏芯カム83を介してレバー201が図11の矢印213のように往復運動する。第3の駆動手段Dは、シャーシ75に取り付けられたソレノイド204と、ソレノイド204と係合したレバー206と、中間部がシャーシ75に植接された支持軸209に枢支され一端が前記レバー206に植設された軸206bに係合するレバー205とで構成されている。なお、レバー205の他端205bは、レバー201の穴部214に挿入されて折り曲げ辺201bの先端に係合している。
When the
また、レバー205は、引っ張りコイルばね207によって図15(a)の矢印215の方向にレバー201の板ばねの作用を有する折り曲げ辺201bの先端を付勢している。
Further, the
このように構成したため、ソレノイド204に通電するとソレノイド204によりレバー206が移動すると同時にレバー205が図15(b)の矢印216のように支持軸209を回転軸として回転し、レバー201の折り曲げ辺201bの先端の板ばね形状部が復帰し、摩擦部材202が第1のモータ71aのロータに当接する。
With this configuration, when the
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。
When the
なお、第1のモータ71aに対して第2の駆動手段D2のレバー201を接近させたが、第2の駆動手段D2のレバー201に対して第1のモータ71aを接近させて攪拌揺動したり、第1の駆動手段D1と、第2の駆動手段D2のレバー201とを互いに接近させて分析用デバイス1を攪拌揺動することもでき、第3の駆動手段D3によってレバー201と第1のモータ71aが係合する位置と係合しない位置に、第1の駆動手段D1と第2の駆動手段D2を相対移動させることによって実現できると言える。
Although the
なお、摩擦部材202を第1のモータ71aと係合するようにしたが、レバー201の摩擦部材202を第2のギア部80に変更し、ターンテーブル101あるいは第1のモータ71aに設けた第1のギア部74と係合するように構成しても実現できる。
The
上記の各実施の形態の負荷変動学習ルーチン700では、図8に実線で示す不揮発性メモリ122の現在のテーブルを、設定値のΔV分だけ上下方向に移動させた一点鎖線のテーブルにステップS16とステップS17において書き換えたが、これは不揮発性メモリ122の内容を、図16〜図18に示すように複数点で学習した結果に更新することによって、より正確な制御を実現できる。
In the load fluctuation learning routine 700 of each of the above embodiments, the current table of the
ここでは、不揮発性メモリ122の現在のテーブルが図8に示す特性P1であって、(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)(x4,y4)(x5,y5)はこの特性P1の複数点である。
Here, the current table of the
図16のステップS12−aでは、複数(y1〜yn)の揺動周波数に対応する前記設定値を、ステップS11で不揮発性メモリ122から読み出した最新の設定値−揺動周波数関係式のテーブルに基づいて決定する。ここでは複数点をy1〜y5の5点として説明する。この場合、例えば図17に示す設定値y1=40,y2=60,y3=80,y4=100,y5=120を設定する。
In step S12-a in FIG. 16, the set values corresponding to a plurality (y1 to yn) of oscillation frequencies are stored in the table of the latest set value-oscillation frequency relational expressions read from the
ステップS13−aでは、着脱モータ駆動手段125を介して第3のモータ73aに通電して第2のギア部80をターンテーブル101に接近させるとともに、揺動モータ駆動手段124に動作を指示する。
In step S13-a, the
ステップS13bでは、学習開始からの測定完了点を記憶しているマイクロコンピュータ123の中の特定のレジスタの内容をyn=y1にセットする。
ステップS14では、特定のレジスタの内容のy1に基づいて、揺動モータ駆動手段124に設定値40を設定して揺動処理を実行する。
In step S13b, the contents of a specific register in the
In step S14, based on y1 of the contents of the specific register, the
ステップS15では、このときの揺動周波数検出手段121の実測した揺動周波数xn=x11を読み取る。
ステップS16−aでは、マイクロコンピュータ123の中のRAMに、ステップS15で読み取ったx11を設定値y1と対応させて記憶する。
In step S15, the actually measured oscillation frequency xn = x11 of the oscillation frequency detecting means 121 at this time is read.
In step S16-a, x11 read in step S15 is stored in the RAM in the
ステップS16−bでは、学習の完了した実測点の数が規定値の5点になったか判定する。yn≠y5の場合にはステップS16−cで前記特定のレジスタの内容をyn+1に更新してステップS14に戻る。これによって次回のステップS14では、揺動モータ駆動手段124に設定値60を設定して揺動処理を実行する。ステップS15では揺動周波数検出手段121の実測した揺動周波数xn=x21を読み取る。ステップS16−aでは、マイクロコンピュータ123の中のRAMに、ステップS15で読み取ったx21を設定値y2と対応させて記憶する。
In step S16-b, it is determined whether or not the number of actually measured points that have been learned has reached a prescribed value of five. If yn ≠ y5, the contents of the specific register are updated to yn + 1 in step S16-c, and the process returns to step S14. As a result, in the next step S14, the
ステップS16−bでyn=y5を検出するまでステップS16−c〜ステップS16−aのルーチンを繰り返して、(x11,y1)(x21,y2)(x31,y3)(x41,y4)(x51,y5)を学習する。 The routine from step S16-c to step S16-a is repeated until yn = y5 is detected in step S16-b, and (x11, y1) (x21, y2) (x31, y3) (x41, y4) (x51, Learn y5).
ステップS16−dでは、(x11,y1)(x21,y2)の間の線形1を線形近似し、(x21,y2)(x31,y3)の間の線形2を線形近似し、(x31,y3)(x41,y4)の間の線形3を線形近似し、(x41,y4)(x51,y5)の間の線形4を線形近似して、線形1,線形2,線形3,線形4と、(x11,y1)以下を線形1、(x51,y5)以上を線形4としたテーブルに不揮発性メモリ122の内容を更新する。なお、図18は線形1〜線形4を計算した具体例を示している。
In step S16-d, the linear 1 between (x11, y1) (x21, y2) is linearly approximated, the linear 2 between (x21, y2) (x31, y3) is linearly approximated, and (x31, y3 ) Linearly
上記の各実施の形態では、工場出荷時とその後の学習の際に分析用デバイス1がセットされていない状態で不揮発メモリ122を更新するように構成したため、分析装置に電源を供給して分析用デバイス1をセットするまでの待機時間に、不揮発メモリ122を最適値に更新できる。工場出荷時とその後の学習の際に分析用デバイス1がセットされた状態で不揮発メモリ122を更新するように構成できることは、先に述べた通りである。
In each of the above-described embodiments, the
本発明は、生物などから採取した液体の成分分析に使用する分析装置の分析精度を長期間にわたって安定に維持して分析効率の向上に寄与する。 The present invention contributes to the improvement of analysis efficiency by stably maintaining the analysis accuracy of an analyzer used for component analysis of a liquid collected from a living organism or the like over a long period of time.
1 分析用デバイス
D1 第1の駆動手段
D2 第2の駆動手段
D3 第3の駆動手段
71a 第1のモータ
72a 第2のモータ
73a 第3のモータ
74 第1のギア部
79 レバー
80 第2のギア部80
83 偏芯カム
85 ウォーム
86 ウォームホイール
87 ラック
101 ターンテーブル
106 回転駆動装置
121 揺動周波数検出手段
122 不揮発性メモリ(メモリ)
123 マイクロコンピュータ(制御装置)
124 揺動モータ駆動手段
125 着脱モータ駆動手段
400 揺動処理ルーチン
600 累積揺動値判定ルーチン
700 負荷変動学習ルーチン
DESCRIPTION OF
83
123 Microcomputer (control device)
124 swing motor drive means 125 detachable motor drive means 400
Claims (5)
設定値に対応して前記第2の駆動手段の揺動周波数を記憶したメモリと、
前記分析用デバイスに目的の周波数の揺動を与えるに必要な設定値を読み出して前記第2の駆動手段に供給する揺動処理ルーチンを実行する制御装置と
を設け、かつ前記制御装置を、前記第2の駆動手段に学習用の設定値を供給して前記揺動周波数を実測し、この実測値に応じて揺動周波数の変動が小さくなる方向に前記メモリの内容を更新する負荷変動学習ルーチンを実行するよう構成した
分析装置。 First driving means for imparting rotational motion to the set analytical device; second driving means for selectively engaging the first driving means to provide reciprocating motion to the analytical device; An analyzer comprising a rotary drive device comprising a drive means and a third drive means for relative movement to a position where the drive means and the second drive means are engaged and a position where the drive means is not engaged,
A memory storing the oscillation frequency of the second driving means corresponding to a set value;
A control device that executes a swing processing routine that reads a set value necessary to give a swing of a target frequency to the analyzing device and supplies the set value to the second drive means; and A load fluctuation learning routine for supplying a set value for learning to the second driving means to actually measure the fluctuation frequency, and updating the contents of the memory in a direction in which fluctuation of the fluctuation frequency is reduced in accordance with the actual measurement value. An analyzer configured to perform
請求項1記載の分析装置。 The control device cumulatively adds a count value corresponding to the content of the swing operation in the swing processing routine, detects that the cumulative added value has exceeded a threshold value, and instructs the load variation learning routine to execute it. The analysis apparatus according to claim 1, wherein a cumulative fluctuation value determination routine for resetting the cumulative addition value is executed.
請求項2記載の分析装置。 The analyzer according to claim 2, wherein the control device cumulatively adds a count value corresponding to the content of the swing operation and a count value corresponding to a secular change in the swing processing routine.
請求項1記載の分析装置。 In the load fluctuation learning routine, the control device supplies a single set value for learning to the second driving means to measure the fluctuation frequency, and fluctuation of the fluctuation frequency is small according to the actually measured value. The analysis apparatus according to claim 1, wherein the contents of the memory are updated in the following direction.
請求項1記載の分析装置。 In the load fluctuation learning routine, the control device supplies a plurality of set values for learning to the second driving means to measure each oscillation frequency, and linearly approximates the two points of the actually measured values to perform oscillation. The analyzer according to claim 1, wherein the contents of the memory are updated in a direction in which fluctuations in dynamic frequency are reduced.
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