JP6659877B2 - 自動分析装置 - Google Patents
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Description
本発明は反応物を所定の温度範囲に温調する機能を有する自動分析装置に関する。
臨床検査において、血液や尿などの検体中における成分の分析や微生物の有無等の検査を行う検体検査が行われている。近年では検体検査の効率化、省力化、高精度化が求められており、これらを自動的に行う自動分析装置が開発され、臨床検査で積極的に用いられている。自動分析装置には、生化学的検査を行う生化学自動分析装置や、免疫学的検査を行う免疫自動分析装置等がある。例えば、生化学自動分析装置では、検体に対して目的物質と反応する試薬を添加することで、化学反応により発色させ、この発色を吸光光度法により吸光度の経時変化として測光しその吸光変化率等を求め、これを検量線に代入して目的の成分濃度を求める比色分析が行われる。また免疫自動分析装置では、検体中に含まれる特定の測定対象物質に対して、特異的に反応する抗原抗体反応により標識をつけ、標識された物質量を定量化し、これを検量線に代入して目的の成分濃度を求める免疫分析が行われる。
これらの反応には、その反応がもっとも効率的に進行する適切な温度が存在する。一般的に、人体に存在する物質を対象とする検体検査では、人体温に近い３７℃での反応効率がよい。このため、多くの自動分析装置では測定対象物質の化学反応を、３７℃付近に制御したヒートブロック等で行っている。
特許文献１には、「ヒートブロックを構成しているヒータや温度センサの電線をヒートブロックの回転管軸の中を通し、回転管軸周りに数回巻き付ける。巻き付ける部分にはフレキシブルな帯状の電線を用い、電線と一緒に緩締できる板ばねをガイドにして固定する。回転管軸と連動し、ある程度電線が締め付けられたら検知、ステッピングモータを逆回転させるための連動検知板と位置センサを設ける。ヒートブロック上のベッセルの保持位置の順番を１サイクルあたり数ピッチ置きにし、数サイクルに一回、数ポジション分ヒートブロックを逆回転させながら、数サイクル目に最初の保持位置がベッセル保持位ａに戻りかつ電線の累積締まりが０になるように、締まり修正を行う回転制御をする」ことが開示されている。
自動分析装置では、前記のとおり測定対象物質の化学反応を３７℃付近で行っているが、試薬や検体を更に微量化する場合や、検査精度を高める場合は、反応液の温度均一性をより高める必要がある。したがって、各反応液の温度均一性をより向上可能なヒートブロックが求められている。特許文献１に記載の発明は、ヒータで加熱するタイプのヒートブロックについての発明であるが、ヒートブロック内の温度均一性については言及されていない。
本発明は上記問題点を鑑みなされたものであって、自動分析装置に係り、ヒートブロックが保持する複数の反応容器内の反応液の温度均一性の向上を簡易的な手法で実現し、かつ装置自体の大型化を抑制しつつ、測定精度の安定性向上が可能な自動分析装置を提供することを目的とする。
上記の課題を達成するために、本発明に関わる自動分析装置の第一の形態は、試薬と検体を混合した反応液を注入した反応容器が搭載される複数のポジションを有するヒートブロックと、前記ヒートブロックを加熱する帯状ヒータを備え、前記帯状ヒータはヒートブロックの外周に、当該帯状ヒータの両端領域が隣接するよう巻きつけて取り付けられ、前記帯状ヒータは、通電により発熱する発熱抵抗体、前記発熱抵抗体を挟み込むように配置されることで外部に対し電気的に絶縁する絶縁膜、および、前記発熱抵抗体の両端部に取り付けられ、当該発熱抵抗体に電力を供給する第一および第二の給電線とを備え、前記帯状ヒータの両端領域における発熱抵抗体の幅が、他の領域における発熱抵抗体の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする。
また、本発明にかかる自動分析装置の第二の形態は、試薬と検体を混合した反応液を注入した反応容器が搭載される複数のポジションを有するヒートブロックと、前記ヒートブロックを加熱する帯状ヒータを備え、前記帯状ヒータはヒートブロックの外周に、当該帯状ヒータの両端領域が隣接するよう巻きつけて取り付けられ、前記帯状ヒータは、通電により発熱する発熱抵抗体、前記発熱抵抗体を挟み込むように配置されることで外部に対し電気的に絶縁する絶縁膜、および、前記発熱抵抗体の両端部に取り付けられ、当該発熱抵抗体に電力を供給する第一および第二の給電線とを備え、前記帯状ヒータの両端領域が前記帯状ヒータの長手方向に対して垂直方向に並んで配置されており、前記発熱抵抗体は前記第一の給電線および前記第二の給電線を通る通電方向に垂直な断面積幅が一様であり、前記第一の給電線が接合される接合部と、前記第二の給電線が接合される接合部が、前記帯状ヒータの長手方向に垂直な方向に並ぶ位置より前記発熱抵抗体の端部側に位置することを特徴とする。
本発明によれば、自動分析装置に係り、ヒートブロックが保持する反応液の温度均一性の向上を簡易的な手法で実現できる。
以下、本発明に係る自動分析装置１００の一実施の形態について、図面に基づき説明する。なお、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付する。なお図面は実施形態を模式的に表したものであるため、現実のものと比較し省略もしくは簡略化する場合がある。また本発明は自動分析装置１００に限らず、ＤＮＡ等の分析装置においても適応可能である。
図１は、本発明の一実例の形態に係る自動分析装置の全体構成を模式的に示した概略全体構成図である。
本実施の形態に係る自動分析装置１００は、検査に用いられる検体と試薬とを混合した反応液中を一定温度で一定時間反応させるヒートブロック１を有している。
図示の自動分析装置１００の場合は、上述したヒートブロック１に加えて、その作業台１０１上に、検体ラック搭載部１０２、検体分注機構１０３、検体分注チップおよび反応容器保持部材搭載部１０４、検体分注チップおよび反応容器廃棄孔１０５、検体分注チップおよび反応容器搬送機構１０６、検体チップ装着位置１０７、反応容器攪拌機構１０８、反応液吸引機構１０９、試薬分注機構１１０、試薬保管庫１１１、検出ユニット１１２が備えられた構成になっている。加えて、試薬保管庫１１１には、試薬ディスク３１１３、試薬容器１１４、試薬ディスク３カバー１１５が一体的に設けられており、試薬ディスク３カバー１１５には分注孔１１６が設けられている。
ヒートブロック１は複数の反応容器２を一定温度で保持させるもので、自動分析装置１００の作業台１０１上の所定位置に設けられ、反応容器２を回転運動により円周方向に移動させることが可能である。これにより、反応容器２を検体分注チップおよび反応容器搬送機構１０６、検体分注機構１０３、試薬分注機構１１０の作業位置に配置できるようになっている。
検体ラック１１７搭載部１０２は、自動分析装置１００の作業台１０１上の所定位置に設けられ、検体ラック１１７が複数搭載可能になっている。また制御信号に基づき検体ラック１１７をＸ軸方向に移動可能である。検体ラック１１７には、分析の対象としての抗原を含む検体がそれぞれ貯留された複数の検体容器１１８が配列収納されている。
検体分注チップおよび反応容器保持部材搭載部１０４は、自動分析装置１００の作業台１０１上の所定位置に設けられ、検体分注チップおよび反応容器保持部材１１９を複数架設している。また検体分注チップおよび反応容器保持部材１１９には未使用の検体分注チップ１２０および反応容器２が配列収納されている。
検体分注機構１０３は、自動分析装置１００の作業台１０１上の所定位置に設けられ、制御信号に基づいて検体チップ装着位置１０５から検体分注チップ１２０を装着し、検体容器１１８内の検体に検体分注チップ１２０を浸漬し、検体を検体分注チップ１２０内に吸引して採取する。また、制御信号に基づいて試薬が貯留された反応容器２内の試薬に検体分注チップ１２０を浸漬し、検体を反応容器２内に吐出して分注する。さらに制御信号に基づいて反応容器２内に貯留された検体と試薬の反応液を吸引した後に吐出する動作を繰り返すことで、反応容器２内の反応液を攪拌する。
検体分注チップ１２０および反応容器搬送機構１０６は、検体分注チップ１２０および反応容器２を保持して移動させるもので、検体分注チップ１２０および反応容器２を、自動分析装置１００の作業台１０１上で移動変位させる。検体分注チップおよび反応容器搬送機構１０６は、制御信号に基づいて、作業台１０１上の所望の三次元位置に検体分注チップ１２０および反応容器２を配置する。
試薬保管庫１１１は、自動分析装置１００の作業台１０１上の所定位置に設けられ、抗原抗体反応で用いる抗原と標識物質を含む試薬が貯留された複数の試薬容器１１４を低温で保持する。試薬容器１１４は試薬容器１１４を複数保持可能な試薬ディスク３上に収容される。試薬保管庫１１１は試薬の収容、取り出しを行うための試薬ディスク３カバー１１５を設けている。試薬ディスク３カバー１１５上には、試薬ディスク３カバー１１５を開閉しなくとも試薬分注機構１１０が試薬容器１１４内に貯留された試薬を吸引可能とするための分注孔１１６を設けている。試薬ディスク３１１３はＺ方向（表裏方向）を軸に回転可能になっており、制御信号に基づいて検査で使用する試薬を分注孔１１６の直下に移動可能となっている。
試薬分注機構１１０は、自動分析装置１００の作業台１０１上の所定位置に設けられ、制御信号に基づいて試薬保冷庫内の試薬ディスク３上に収容された試薬容器１１４内の試薬に、分注孔１１６を貫通してノズルを浸漬し、試薬を吸引して採取する。また、制御信号に基づいてヒートブロック１上に配備された空の反応容器２内に試薬を吐出して分注する。
制御部１２１は、自動分析装置１００の制御部は、操作者からのキーボードやタッチパネル等を介して入力された測定依頼を受けて分析計画を作成し、作成した分析計画を分析装置へ送信することにより、分析計画に基づいて、各機構に制御信号を送信することにより動作を制御する。制御部内には分析依頼情報や分析パラメータ、分析結果等を記憶する記憶部が併設されていても良い。
より具体的には検体分注チップおよび反応容器搬送機構１０６は、検体分注チップおよび反応容器保持部材１１９の上方に移動し、下降して未使用の反応容器２を把持して上昇し、ヒートブロック１の反応容器設置孔１０の上方に移動し、下降して反応容器２を設置する。
試薬分注機構１１０は、試薬ディスク３カバー１１５の分注孔１１６の上方に回転移動して下降し、試薬分注機構１１０の先端を所定の試薬容器１１４内の試薬に接液させて、所定量の試薬を吸引する。次いで、試薬分注機構１１０を上昇させて、ヒートブロック１の試薬吐出位置の上方に移動して、反応容器２に試薬を吐出する。
次いで、検体分注チップおよび反応容器搬送機構１０６は、検体分注チップおよび反応容器保持部材１１９の上方に移動し、下降して未使用の検体分注チップ１２０を把持して上昇し、検体分注チップ装着位置１２１の上方に移動し、下降して検体分注チップ１２０を設置する。検体分注機構１０３は、回転及び上下動作が可能であり、検体分注チップ装着位置１２１の上方に移動して下降し、検体分注機構１０３の先端に検体分注チップ１２０を装着する。検体分注チップ１２０を装着した検体分注機構１０３は、搬送ラックに載置された検体容器１１８の上方に移動して下降し、検体容器１１８に保持された検体を所定量吸引する。検体を吸引した検体分注機構１０３は、ヒートブロック１の検体吐出位置に移動して下降し、ヒートブロック１上の、試薬が分注された反応容器２に検体を吐出する。検体吐出の後、検体分注機構１０３は、検体分注チップ１２０及び反応容器２廃棄孔の上方に移動し、使用済みの検体分注チップ１２０を廃棄孔へと廃棄する。
検体と試薬が吐出された反応容器２は、ヒートブロック１の回転によって、反応容器２搬送位置に移動し、検体分注チップ１２０及び反応容器２搬送機構によって、反応容器攪拌装置１０８へと搬送される。反応容器攪拌装置１０８は、反応容器２に自転と公転による回転運動を加えて反応容器２内の検体と試薬を混和する。攪拌の終了した反応容器２は、検体分注チップおよび反応容器搬送機構１０６によって、ヒートブロック１の反応容器搬送位置に戻される。反応液吸引機構１０９は回転と上下移動が可能であり、検体と試薬が分注、混和され、ヒートブロック１上で所定時間が経過した反応容器２の上方に移動し、下降し、反応容器２内の反応液を吸引する。反応液吸引機構１０９で吸引された反応液は、検出ユニット１１２へと送液され、測定対象物が検出される。制御部は、測定対象物の検出値に基づいて測定結果を導出して表示する。反応液が吸引された反応容器２は、ヒートブロック１の回転によって反応容器廃棄位置１０８に移動し、検体分注チップおよび反応容器搬送機構１０６によって、ヒートブロック１から検体分注チップおよび反応容器廃棄孔１０５の上方に移動し、廃棄される。
次に、上述したように構成された本実施の形態に係る自動分析装置１００において、反応容器２内に貯留された反応液を一定温度で保管するヒートブロック１の構成および作用について詳述する。
図２は、本発明の一実施の形態に係る自動分析装置の主要部としてのヒートブロックの構成を模式的に示した概略構成図の一例である。
図３は、図２において示したＡ矢印方向に眺めたヒートブロックの側面構成において、断熱材を省略した概略正面図と、Ｂ方向に眺めたヒートブロックの上面構成を模式的に示した概略平面図である。
図４は、図３において示したＣ−Ｃ断面方向に眺めたヒートブロック１の断面構成を模式的に示した概略断面図である。
一般的に、ヒートブロックの加熱にはヒータを用いる。ヒータは通電することで発熱する箔状の発熱抵抗体を備えている。発熱抵抗体は複数の絶縁膜に挟まれることにより、外部に対し電気的に絶縁されている。この絶縁膜は発熱抵抗体を挟むよう積層し接着された構造であるため、発熱抵抗体の周囲には少なからず接合面が形成される。発熱抵抗体の両端には、発熱抵抗体に電力を供給する給電線を取り付けるための電極部が存在する。ヒータの製造工程において、電極部に給電線を取り付けやすくするために、電極部は発熱抵抗体の他の領域と比較し、幅が広くなっている。
発熱抵抗体の発熱量は、通電方向に垂直な発熱抵抗体の断面積に反比例する。すなわち、通電方向の長さが等しく幅が異なる発熱抵抗体に一定電流を通電した場合、より幅が狭い方が発熱量は大きく、単位面積当たりの発熱量（発熱密度）が高い。そのため、電極部は他の領域と比較し発熱密度が低くなる。例えば帯状ヒータをヒートブロックの外周に沿って取り付けた場合、帯状ヒータの長手方向の端部同士の対向面に、絶縁膜の接合部による非発熱領域と、電極部により発熱密度の低い領域が位置する。さらに帯状ヒータの長手方向の端部同士の対向面に、隙間が生じることがある。これより、ヒートブロックの外周方向に温度のばらつきが生じる可能性がある。
本実施の形態に係わる自動分析装置では、ヒートブロック１は、反応液が貯留された反応容器２を複数格納するディスク３と、ディスク３を加熱する帯状ヒータ４、ヒートブロック１からの放熱を防ぐ断熱材５が設けられた構造になっている。
ディスク３は、例えばアルミニウム合金や銅合金等の熱伝導率の高い材質を用いて形成されている。ディスク３は、反応容器２を格納する複数の反応容器設置孔１０を、ディスク３の外周に沿って等間隔に設けている。ディスク３には、反応容器２を加熱するための帯状ヒータ４が外周に貼り付けられ、帯状ヒータ４の外側と、ディスク３の反応容器格納孔１０近傍以外の上面と底面にはディスク３からの不要な放熱を防ぐための断熱材５が取り付けられている。断熱材５は、例えばポリエチレン等の熱伝導率の低い材質を用いて形成されている。ディスク３は回転軸９を介して自動分析装置１００と連結され、駆動機構等の動作によって回転軸９を中心として回転可能になっている。これにより、反応容器設置孔１０を任意の位置に移動させることで、検体分注チップおよび反応容器搬送機構１０６と接続が可能となり、反応容器２の設置や取り出しが可能となる。また検体分注機構１０３や試薬分注機構１１０、反応液吸引機構１０９と接続が可能となり、検体や試薬の分注、吸引を行うことができる。
図示の例では、ディスク３は回転軸９を中心とした円板形状であり、回転軸９を中心として外周に沿って反応容器設置孔１０を等間隔に設けており、ディスク３の側面に沿って帯状ヒータ４が巻きつけて配置される。帯状ヒータ４の側面およびディスク３の反応容器格納孔付近以外の上面と底面には断熱材５が配備されている。
帯状ヒータ４は、ディスク４の外周に沿って取り付けられており、図示の例では帯状ヒータ４の端部同士が互いに対向するように配置されている。
帯状ヒータ４は通電により発熱する発熱抵抗体６と、発熱抵抗体６を外部に対して電気的に絶縁する絶縁膜７と、発熱抵抗体６に電力を供給する第一の給電線８と第二の給電線８ａから構成される。
絶縁膜７は発熱抵抗体６をディスク３や断熱材５、外部に対して電気的に絶縁する。また絶縁膜７は、例えば図４の、第一の絶縁膜７ａ、第二の絶縁膜７ｂのように構成され、発熱抵抗体６は第一の絶縁膜７ａ、第二の絶縁膜７ｂに挟まれており、第一の絶縁膜７ａ、第二の絶縁膜７ｂは接着剤等で直接接合されているため、発熱抵抗体６の周囲には絶縁膜７ａ、絶縁膜７ｂの接合領域７ｃが少なからず存在する。
発熱抵抗体６は、通電により発熱するステンレス箔やニクロム箔等の材質で形成されている。発熱抵抗体６は、図３の概略正面図に示すように、長手方向に一様厚の帯状に形成されている。発熱抵抗体６において、長手方向の一端に第一の電極部６ａを有し、他端に第二の電極部６ｂを有している。また第一の端部６ａには第一の給電線８が取り付けられ、第二の端部６ｂには第二の給電線８ａが取り付けられている。
図３の例では、第一の電極部６ａと第二の電極部６ｂは、発熱抵抗体６の他の領域に対し幅が広い。また発熱抵抗体６の第一の電極部６ａ近傍と第二の電極部６ｂ近傍は、発熱抵抗体６の他の領域に対し幅が狭い狭小部６ｃとなっている。
さらに、発熱抵抗体６が帯状ヒータ４の長手方向端部で折り返すように形成され、狭小部６ｃ同士が互いに隣接している。
帯状ヒータ４の長さは、ディスク３に貼り付けた際に重ならないよう、ディスク３の外周長より短く形成されているため、帯状ヒータ４の長手方向の端部には少なからず隙間が発生する。また前述のとおり発熱抵抗体６の周囲には絶縁膜７の接合領域７ｃが存在するため、図３に示すように帯状ヒータ４の端部の対向部に、幅Ｗ３の非発熱領域が発生する。
図５は、図３の概略正面図において発熱抵抗体６の狭小部６ｃの形状を変更した一例である。
発熱抵抗体６の狭小部６ｃの幅は一様である必要はなく、例えば図５に示すとおり、発熱抵抗体６に空隙が設けられ、幅が狭い狭小部６ｃとなっていてもよい。図面では、両端部領域に５個の穴を設けた形状が記載されている。なお、穴の個数や形状は図５の態様に限らない。
次に、上述した構成のヒートブロック１の作用・効果について、図３に示したヒートブロック１の概略正面図と概略平面図を用いて詳述する。
図３の概略正面図において、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は帯状ヒータ４を長手方向に分割した場合の各範囲であり、Ｗ１は発熱抵抗体６の狭小部６ｃと第一の電極部６ａもしくは第二の電極部６ｂが位置する範囲、Ｗ２は発熱抵抗体６が位置する範囲、Ｗ３は発熱抵抗体６が存在しない非発熱領域の範囲である。またＷ１、Ｗ２、Ｗ３はそれぞれ図３の概略平面図中の回転軸９を中心としたディスク３の角度範囲θ１、θ２、θ３に対応している。またｒ１はディスク３外周の半径、ｒ２は反応容器格納孔が配列されたピッチ半径を示す。
発熱抵抗体６の発熱量は、ジュールの法則により電気抵抗値と電流値の２乗に比例する。また電気抵抗値は、通電方向に垂直な発熱抵抗体６の断面積に反比例する。すなわち、通電方向の長さが等しく幅が異なる発熱抵抗体６に通電した場合、より幅が狭い方が発熱量は大きく、単位面積当たりの発熱量（発熱密度）が高いといえる。第一の電極部６ａおよび第二の電極部６ｂは他の発熱抵抗体６と比較し幅が広いため、他の発熱抵抗体６と比較し発熱密度が低くなっている。これに対し、狭小部６ｃは他の発熱抵抗体６と比較し幅が狭いため、他の発熱抵抗体６と比較し発熱密度が高くなっている。
これより、図３の範囲Ｗ１では、第一の電極部６ａおよび第二の電極部６ｂの発熱密度の低い領域が存在するが、狭小部６ｃの発熱密度が高いため、範囲Ｗ２と比較し発熱密度が高くなる。
材質と形状が同様な場合、発熱密度の高い箇所の方が温度上昇する。従って、帯状ヒータ４上において、図３の概略平面図に示す角度範囲θ１の温度は、θ２やθ３と比較し高くなる。
一方、帯状ヒータ４の発熱量は、物体内の温度勾配により熱伝導で伝熱されるため、帯状ヒータ４の外側に貼り付けた断熱材５を介して空気中に放出される熱量を除き、帯状ヒータ４より温度の低いディスク３の回転軸４の方向に伝熱する。範囲θ３は非発熱領域であるが、ディスク３の回転軸９の方向に伝熱が進むにつれて、温度の高いθ１から温度勾配により伝熱し、結果的に温度が上昇する。
すなわち、非発熱領域の範囲θ３の温度低下を、θ１発熱密度を高くし補うことで、半径ｒ２のピッチ円上に位置する各反応容器の温度分布を均一化する。
図６は、図３の概略正面図において、給電線８の取り付け状態を変更した場合の一例を示す概略正面図である。
本実施の形態に係わる自動分析装置では、帯状ヒータ４の第一の給電線８は、第一の電極部６ａから第二の電極部６ｂの方向に延びるよう取り付けられ、第二の給電線８ａは、第二の電極部６ｂから第一の電極部６ａの反対方向に延びるよう取り付けられている。
これにより、帯状ヒータ４と第一の給電線８と第二の給電線８ａを束ねた状態で、且つヒートブロックの外形からはみ出ること無く、電源へ配線することが可能となる。また、ヒートブロック内に保持された複数の反応液間の温度のばらつきを低減するための他の方式としては、ヒートブロックの厚さを増やし、帯状ヒータの両端部を厚み方向に延長することもできるが、ヒートブロックの厚さが増すことで全体のサイズや重量が増加してしまう。これに対して本願発明によれば、ヒートブロックの大きさを大きく変更することなく、ヒートブロックを均一に加温することが可能となる。
なお、本実施例ではヒートブロックを円盤形状として説明したが、本発明はこれに限られるものではない。たとえば直方体のブロックの周囲にヒーターを取り付けるようにしてもよい。
次に、本発明の別の実施の形態に係る自動分析装置について、図７、図８に基づいて説明する。なお、説明に当たって前述の自動分析装置と同様な構成については、図中に同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。 図７は、実施例２に係る自動分析装置１００の主要部としてのヒートブロック１の構成を模式的に示した概略構成図の一例である。
図８は、図７において示したＡ矢印方向に眺めたヒートブロック１の側面構成において、断熱材５を省略した概略正面図と、Ｂ方向に眺めたヒートブロック１の上面構成を模式的に示した概略平面図である。
本実施の形態に係る自動分析装置１００では、発熱抵抗体６の第一の電極部６ａ近傍と第二の電極部６ｂ近傍に幅が狭い狭小部６ｃを有し、第一の電極部６ａおよび第二の電極部６ｂと狭小部６ｃが、帯状ヒータ４の長手方向に垂直な方向に並ぶように配置されている。
発熱抵抗体６は、図８の概略正面図に示すように、絶縁膜７の長手方向に沿って一様厚の帯状に形成されている。発熱抵抗体６の狭小部６ｃの幅Ａはその他の領域の幅Ｂに対して狭く形成されている。なお、幅Ａは、通電方向に対し一様である必要はない。
ここで、発熱抵抗体６において、第一の給電線８が取り付けられる第一の端部より発熱抵抗体６の端部側、また第二の給電線８ａが取り付けられる第二の端部より発熱抵抗体６の端部側は通電しないため発熱しない。したがって、ヒートブロック１の周方向においては非発熱な領域が存在する。
次に、上述した構成のヒートブロック１の作用・効果について、図８に示したヒートブロック１の概略正面図と概略平面図を用いて詳述する。
図８の概略正面図において、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は帯状ヒータ４を長手方向に分割した場合の各範囲であり、Ｗ１は狭小部６ｃの範囲、Ｗ２は発熱抵抗体６の範囲、Ｗ３は非発熱領域の範囲である。またＷ１、Ｗ２、Ｗ３はそれぞれ図８の概略平面図中の回転軸９を中心としたディスク３の角度範囲θ１、θ２、θ３に対応している。またｒ１はディスク３外周の半径、ｒ２は反応容器格納孔が配列されたピッチ半径を示す。
図８で示した発熱抵抗体６の幅Ｂはほぼ一様である。一方、図８のＷ１の範囲には狭小部６ｃが位置しているため、範囲Ｗ２と比較し発熱密度が高くなる。
ディスク３の外周において、図８の概略平面図に示す角度範囲θ１の温度は、θ２やθ３と比較し高くなり、領域θ１から領域θ２と領域θ３に向かった周方向の熱伝導が発生する。一方、範囲θ３は非発熱領域の範囲であるため、帯状ヒータ４による温度上昇は発生しないが、範囲θ１より温度が低いため、温度勾配によりθ２の領域から伝熱し、結果的に温度が上昇する。
すなわち、非発熱領域の範囲θ３の温度低下を、θ１発熱密度を高くし補うことで、半径ｒ２のピッチ円上に位置する各反応容器の温度分布を均一化する。
図９は、図８の概略正面図において、給電線８の取り付け状態を変更した場合の一例を示す概略正面図である。
本実施の形態に係わる自動分析装置では、帯状ヒータ４の第一の給電線８は、第一の電極部６ａから第二の電極部６ｂの方向に延びるよう取り付けられ、第二の給電線８ａは、第二の電極部６ｂから第一の電極部６ａの反対方向に延びるよう取り付けられている。
これにより、帯状ヒータ４と第一の給電線８と第二の給電線８ａを束ねた状態で、且つヒートブロックの外形からはみ出ること無く、電源へ配線することが可能となる。
次に、本発明のさらに別の実施の形態に係る自動分析装置１００について、図１０、図１１に基づいて説明する。なお、説明に当たって前述の自動分析装置１００と同様な構成については、図中に同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図１０は、さらに別の実施の形態に係る自動分析装置１００の主要部としてのヒートブロック１の構成を模式的に示した概略構成図の一例である。
図１１は、図１０において示したＡ矢印方向に眺めたヒートブロック１の側面構成において、断熱材５を省略した概略正面図と、Ｂ方向に眺めたヒートブロック１の上面構成を模式的に示した概略平面図である。
本実施の形態に係る自動分析装置１００では、発熱抵抗体６は幅が一様であり、第一の電極部６ａと第一給電線との接合部と、第二の電極部６ｂと第二給電線との接合部が、帯状ヒータ４の長手方向に垂直な方向に並んでいる位置より発熱抵抗体６の端部側に位置するように配置されている。
次に、上述した構成のヒートブロック１の作用・効果について、図１１に示したヒートブロック１の概略正面図と概略平面図を用いて詳述する。
図１１の概略正面図において、帯状ヒータ４の全範囲において発熱抵抗体６の幅Ａは一様であるため、発熱抵抗体６の発熱密度も一様である。
図１１の概略平面図において、第一の電極部６ａと第一給電線との接合部と、第二の電極部６ｂと第二の給電線８ａとの接合部は、ヒートブロックの周方向で同じ角度で重なっている。発熱抵抗体６は通電により発熱するため、接合部より発熱抵抗体６の端部側は非発熱領域となる。
ここで、ヒートブロック１の周方向において、全ての角度で帯状ヒータ４の発熱抵抗体６が備えられており、かつ全ての角度で発熱抵抗体６が通電により発熱するため、半径ｒ２のピッチ円上に位置する各反応容器の温度分布を均一化する。
次に、本発明の効果を更に具体的に説明するために、図２、図３、図４に示す自動分析装置の主要部としてのヒートブロック１の作用について説明する。
図１２は、実施例１に係るヒートブロック１における温度分布を模式的に示した説明図である。図１２に示す温度分布図において、縦軸は温度を示している。横軸は回転軸９を中心にｙ＝０の位置をθ＝０°とし、時計回りに３６０°までの角度を示している。また、非発熱領域の範囲Ｗ３（θ３）の中心は、横軸において９０°上に位置する。図１２において、実線はディスク３上の反応液設置孔が位置するピッチ円ｒ２上における温度分布、一点鎖線は帯状ヒータ４上での発熱抵抗体６の温度分布を示している。
帯状ヒータ４上の温度分布において、発熱密度の高い範囲θ１では範囲θ２およびθ３と比較し温度が高くなる。これに対し、ディスク３上の反応液設置孔が位置するピッチ円ｒ２上における温度分布において、温度のばらつきが抑えられ、全ての角度において概ね一様な温度分布となる。
このように、範囲θ３の温度低下を、発熱密度の高い発熱θ１の発熱で補うことで、温度分布の均一化を行う。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例では本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば上記ディスク３は円板形状ではなく、多角形形状に置くことも可能であり、反応容器設置孔１０は不等間隔で設置することも可能であり、帯状ヒータ４は馬蹄形でディスク３の裏側に設置することも可能である。
１ ヒートブロック
２ 反応容器
３ ディスク
４ 帯状ヒータ
５ 断熱材
６ 発熱抵抗体 ６ａ 第一の電極部 ６ｂ 第二の電極部 ６ｃ 狭小部
７ 絶縁膜 ７ａ 第一の絶縁膜 ７ｂ 第二の絶縁膜 ７ｃ 接合領域
８ 第一の給電線 ８ａ 第二の給電線
９ 回転軸
１０ 反応容器設置孔
１００ 自動分析装置
１０１ 作業台
１０２ 検体ラック搭載部
１０３ 検体分注機構
１０４ 検体分注チップおよび反応容器保持部材搭載部
１０５ 検体分注チップおよび反応容器廃棄孔
１０６ 検体分注チップおよび反応容器搬送機構
１０７ 検体チップ装着位置
１０８ 反応容器攪拌装置
１０９ 反応液吸引機構
１１０ 試薬分注機構
１１１ 試薬保管庫
１１２ 検出ユニット
１１３ 試薬ディスク
１１４ 試薬容器
１１５ 試薬ディスクカバー
１１６ 分注孔
１１７ 検体ラック
１１８ 検体容器
１１９ 検体分注チップおよび反応容器保持部材
１２０ 検体分注チップ
１２１ 制御部
２ 反応容器
３ ディスク
４ 帯状ヒータ
５ 断熱材
６ 発熱抵抗体 ６ａ 第一の電極部 ６ｂ 第二の電極部 ６ｃ 狭小部
７ 絶縁膜 ７ａ 第一の絶縁膜 ７ｂ 第二の絶縁膜 ７ｃ 接合領域
８ 第一の給電線 ８ａ 第二の給電線
９ 回転軸
１０ 反応容器設置孔
１００ 自動分析装置
１０１ 作業台
１０２ 検体ラック搭載部
１０３ 検体分注機構
１０４ 検体分注チップおよび反応容器保持部材搭載部
１０５ 検体分注チップおよび反応容器廃棄孔
１０６ 検体分注チップおよび反応容器搬送機構
１０７ 検体チップ装着位置
１０８ 反応容器攪拌装置
１０９ 反応液吸引機構
１１０ 試薬分注機構
１１１ 試薬保管庫
１１２ 検出ユニット
１１３ 試薬ディスク
１１４ 試薬容器
１１５ 試薬ディスクカバー
１１６ 分注孔
１１７ 検体ラック
１１８ 検体容器
１１９ 検体分注チップおよび反応容器保持部材
１２０ 検体分注チップ
１２１ 制御部
Claims (6)
- 試薬と検体を混合した反応液を注入した反応容器が搭載される複数のポジションを有するヒートブロックと、
前記ヒートブロックを加熱する帯状ヒータを備え、
前記帯状ヒータはヒートブロックの外周に、当該帯状ヒータの両端領域が隣接するよう巻きつけて取り付けられ、
前記帯状ヒータは、通電により発熱する発熱抵抗体、前記発熱抵抗体を挟み込むように配置されることで外部に対し電気的に絶縁する絶縁膜、および、前記発熱抵抗体の両端部に取り付けられ、当該発熱抵抗体に電力を供給する第一および第二の給電線とを備え、
前記帯状ヒータの両端領域における発熱抵抗体の幅が、他の領域における発熱抵抗体の幅よりも狭く形成されている、自動分析装置。 - 試薬と検体を混合した反応液を注入した反応容器が搭載される複数のポジションを有するヒートブロックと、
前記ヒートブロックを加熱する帯状ヒータを備え、
前記帯状ヒータはヒートブロックの外周に、当該帯状ヒータの両端領域が隣接するよう巻きつけて取り付けられ、
前記帯状ヒータは、通電により発熱する発熱抵抗体、前記発熱抵抗体を挟み込むように配置されることで外部に対し電気的に絶縁する絶縁膜、および、前記発熱抵抗体の両端部に取り付けられ、当該発熱抵抗体に電力を供給する第一および第二の給電線とを備え、
前記帯状ヒータの両端領域が前記帯状ヒータの長手方向に対して垂直方向に並んで配置されており、
前記発熱抵抗体は前記第一の給電線および前記第二の給電線を通る通電方向に垂直な断面積幅が一様であり、
前記第一の給電線が接合される接合部と、前記第二の給電線が接合される接合部が、前記帯状ヒータの長手方向に垂直な方向に並ぶ位置より前記発熱抵抗体の端部側に位置する、自動分析装置。 - 請求項１記載の自動分析装置において、
前記発熱抵抗体は、前記帯状ヒータの長手方向の両端を折り返して、前記帯状ヒータの両端領域が所定の間隔を挟んで対向するように配置されている、自動分析装置。 - 請求項１または２記載の自動分析装置において、
前記第一の給電線と前記第二の給電線はそれぞれ反対方向に延びるように取り付けられる、自動分析装置。 - 請求項１または２記載の自動分析装置において、
前記発熱抵抗体の両端部領域に孔が設けられている、自動分析装置。 - 請求項１記載の自動分析装置において、
前記帯状ヒータの両端領域が前記帯状ヒータの長手方向に対して垂直方向に並んで配置される、自動分析装置。
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2018
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