JP6836597B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料容器に収容された血液や尿などの生体試料の定性・定量分析を行う自動分析装置に関する。

特許文献１には、試薬ピペット装置は一端が軸に軸支された保持具と、この保持具の他端に保持された単数のピペットノズルと、ピペットノズルに連通接続され、測定項目に対応する試薬を所要量吸引し対応反応管に分注する試薬ポンプと、保持具を試薬吸引位置から反応管への吐出位置を経て洗浄位置まで軸を中心として回転移送し、かつ各位置にて昇降制御する駆動装置とから構成され、ピペットノズルより吸引された試薬は、吸引系流路内を水にて充満させておき、空気にて試薬と水とを隔離し、吐出時には試薬のみを試薬ポンプにて押出して反応管に吐出し、引続き、洗浄位置に移送されて、流路およびピペットノズルの内部は流路内に充填された押出し水の残部にて洗浄されることが記載されている。

特開昭６３−５２０６４号公報

自動分析装置、例えば、生化学自動分析装置では、生体試料（以下試料と称する）の成分分析を行うために、試薬と試料をそれぞれの吸引機構に搭載されたプローブで吸引し、セル内に吐出することで試料と試薬を反応させ変化を測定することで分析結果を算出している。

この自動分析装置では、試薬または試料がプローブに残留したままでは、次の試薬または試料の分注の際に、繰り越しによる試薬または試料のコンタミネーションが発生してしまう。

このコンタミネーションを防止するために、プローブ外面の洗浄や上述の特許文献１に記載のようなプローブ内面の洗浄を行っている。このうち、プローブ内面の洗浄は、一般的には、内洗水をギアポンプで高圧にして吐出することで行っている。

しかし、ギアポンプはギア部の経時的あるいは空運転などの異常時の磨耗により圧力が減少することが知られている。現状は、オペレータによるギアポンプ吐出圧のメータ確認、サービスマンの定期的調整で対応している。

そこで、自動分析装置自体によるギアポンプ吐出圧の監視、調整機能を設けることによって、オペレータ及びサービスマンの作業削減、分析性能の信頼性をより向上させることが可能な自動分析装置が待たれている。

その一環として、特許文献１に記載の技術にポンプの駆動を制御するコントロールシステムを組み込むことが考えられる。しかしポンプのコントロールシステムは高価であり、また実装サイズが大きくなる。このため、自動分析装置のサイズを小さくすることが困難となり、組み込みが容易でない、との課題がある。

本発明は、上記の問題を解決するために、低コストかつ実装サイズが小さくありながら、プローブ洗浄に用いるポンプの駆動を制御する必要のない自動分析装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、反応容器に試料と試薬を各々分注して反応させ、この反応させた液体を測定する自動分析装置であって、前記試薬や前記試料を反応容器に分注する分注プローブと、前記分注プローブに洗浄水を供給するギアポンプと、前記ギアポンプから吐出された洗浄水を前記分注プローブまで送液する洗浄流路と、前記洗浄流路の圧力を測定する圧力センサと、前記ギアポンプに対して並列に配置され、前記ギアポンプの吐出口側と吸引口側とを接続する戻り流路と、前記戻り流路に配置され、前記戻り流路を流れる前記洗浄水の流量を調整する流量調整部と、前記圧力センサの測定結果に応じて前記流量調整部の開閉度を変更することで前記戻り流路を流れる前記洗浄水の流量を調整する制御部と、とを備え、前記制御部は、調整目標圧と前記圧力センサで測定した前記洗浄流路の圧力値とを比較し、前記圧力値が前記調整目標圧と異なる場合は前記洗浄流路の圧力が前記調整目標圧となるよう前記流量調整部の開閉度を変更することを特徴とする。

本発明によれば、低コストかつ実装サイズが小さくありながら、プローブ洗浄に用いるポンプの駆動を制御する必要をなくすことができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１の自動分析装置の全体構成の概略を示した図である。 実施例１の自動分析装置における試薬プローブ、試料分注プローブの内洗流路の構成を示した図である。 実施例１の自動分析装置における圧力自動調整のフローチャート図である。 実施例１の自動分析装置の他の形態の流路の構成を示した図である。 本発明の実施例２の自動分析装置における比例電磁弁を用いた圧力調整の制御のフローチャート図である。 実施例２の自動分析装置における比例電磁弁の開閉度の調整イメージを示した図である。 本発明の実施例３の自動分析装置における比例電磁弁の開閉度の調整イメージを示した図である。

以下に本発明の自動分析装置の実施例を、図面を用いて説明する。

＜実施例１＞
本発明の自動分析装置の実施例１を、図１乃至図４を用いて説明する。まず自動分析装置の全体構成について図１を用いて説明する。図１は本実施例の自動分析装置の全体構成を概略的に示す図である。

図１に示す自動分析装置１００は、複数の反応容器２に試料と試薬を各々分注して反応させ、この反応させた液体を測定する装置であって、反応ディスク１、試薬ディスク９、試料搬送機構１７、試薬分注機構７，８、試薬用シリンジ１８、試料分注機構１１、試料用シリンジ１９、洗浄機構３、光源４ａ、分光光度計４、撹拌機構５，６、洗浄用ポンプ２０、洗浄槽１３，１４，２９，３０，３１，３２、コントローラ２１を備えている。

反応ディスク１には試料と試薬とを混合して反応させるための反応容器２が円周上に複数個並んでいる。反応ディスク１の近くには血液等の試料が含まれた試料容器１５を載せた試料ラック１６を移動する試料搬送機構１７が設置されている。

反応ディスク１と試料搬送機構１７の間には、回転および上下動可能な試料分注機構１１，１２が設置されており、それぞれ試料プローブ（分注プローブ）１１ａ，１２ａを備えている。試料プローブ１１ａ，１２ａには試料用シリンジ１９が接続されている。試料プローブ１１ａ，１２ａは回転軸を中心に円弧を描きながら移動して試料搬送機構１７により試料分注位置に搬送された試料容器１５から反応容器２への試料分注を行う。

試料分注機構１１の稼動範囲には試料プローブ１１ａを洗浄水により洗浄する洗浄槽１３および特別な洗浄水により洗浄する洗浄容器２３が配置されており、試料分注機構１２の稼動範囲には試料プローブ１２ａを洗浄水により洗浄する洗浄槽１４および特別な洗浄水により洗浄する洗浄容器２４が配置されている。

試薬ディスク９の中には複数の試薬ボトル１０が円周上に載置可能である。試薬ディスク９は保冷されており、吸引口（図示省略）が設けられたカバーによって覆われている。試薬ボトル１０は、試料の分析に用いる試薬を収容したボトルである。

反応ディスク１と試薬ディスク９の間には回転および上下動可能な試薬分注機構７，８が設置されており、それぞれ試薬プローブ７ａ，８ａを備えている。試薬プローブ７ａ，８ａには試薬用シリンジ１８が接続されている。試薬プローブ７ａ，８ａは回転軸を中心に円弧を描きながら移動して、吸引口から試薬ディスク９内にアクセスし、試薬ボトル１０から反応容器２への試薬の分注を行う。

試薬分注機構７の稼動範囲には試薬プローブ７ａを洗浄水により洗浄する洗浄槽３２が配置され、試薬分注機構８の稼動範囲には試薬プローブ８ａを洗浄水により洗浄する洗浄槽３１が配置されている。

反応ディスク１の周囲には、反応容器２に分注された試料と試薬との混合液（反応液）を攪拌する撹拌機構５，６、光源４ａから反応容器２の反応液を介して得られる透過光を測定することにより反応液の吸光度を測定する分光光度計４、使用済みの反応容器２を洗浄する洗浄機構３等が配置されている。

撹拌機構５，６は、水平方向への回転動作および上下動作が可能なように構成されており、反応容器２に挿入することにより試料と試薬の混合液（反応液）の攪拌を行う。撹拌機構５，６の稼動範囲には、撹拌機構５，６を洗浄水により洗浄する洗浄槽２９，３０が配置されている。また、洗浄機構３には、洗浄用ポンプ２０が接続されている。

コントローラ２１は、コンピュータ等から構成され、自動分析装置１００内の各機器・機構の動作を制御するとともに、試料中の所定の成分の濃度を求める演算処理を行う。

以上が自動分析装置１００の一般的な構成である。

上述のような自動分析装置１００による検査試料の分析処理は、一般的に以下の順に従い実行される。

まず、試料搬送機構１７によって反応ディスク１近くに搬送された試料ラック１６の上に載置された試料容器１５内の試料を、試料分注機構１１，１２の試料プローブ１１ａ，１２ａにより反応ディスク１上の反応容器２へと分注する。次に、分析に使用する試薬を、試薬ディスク９上の試薬ボトル１０から試薬分注機構７，８により先に試料を分注した反応容器２に対して分注する。続いて、撹拌機構５，６で反応容器２内の試料と試薬との混合液の撹拌を行う。

その後、光源４ａから発生させた光を撹拌後の混合液の入った反応容器２を透過させ、透過光の光度を分光光度計４により測定する。分光光度計４により測定された光度を、Ａ／Ｄコンバータおよびインターフェイスを介してコントローラ２１に送信する。そしてコントローラ２１によって演算を行い、血液や尿等の液体試料中の所定の成分の濃度を求め、結果を表示部（図示省略）等にて表示させるとともに、記憶部（図示省略）に記憶させる。

次に試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａの内面の洗浄を行うための構成について図２以降を参照して説明する。

試薬，試料の吸引，分注に使用している試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａは使い捨てではないため、同一のプローブを連続して使用している。同一プローブを使用するため、前動作で吐出を行った試薬，試料がプローブ内に残留すると、次動作で吸引を行う試薬，試料がコンタミネーションを発生させてしまい、分析結果が正常に判定されない可能性がある。

そのため、一般的には、プローブ外面の洗浄は、洗浄槽１３，１４，３１，３２内において洗浄水を当該プローブ外面に向けて吐出することで行っている。また、プローブ内面の洗浄は、洗浄槽１３，１４，３１，３２内においてポンプで高圧にした洗浄水を当該プローブから吐出することで行っている。洗浄水を高圧にするためにはギアポンプ３４が用いられることが多い。

このギアポンプ３４は、長期的な使用で圧力が低下することがわかっている。洗浄水が低圧になった場合、試料または試薬を十分に洗浄しきれずにプローブ内に残る恐れがあり、コンタミネーションの発生リスクが高くなる、との恐れがある。

現在の圧力低下の対策としては、オペレータによる圧力の監視、またはサービスマンのギアポンプ３４の定期的な調整が行われており、これらの方法により吐出圧を維持している。

上述のように、コンタミネーションのリスクを低減することで更に分析性能の信頼性が高い自動分析装置を市場に提供することができる。そのため、ギアポンプ３４吐出圧の監視、調整機能を実現するための本発明の特徴的な流路構成が図２に示す流路構成である。図２は試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａの内面の洗浄を行うための流路構成を示している。

試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａの洗浄するための流路は、貯水部２０１、洗浄用ポンプ２０、ギアポンプ３４、洗浄流路１０６、戻り流路１０５、絞り部１０１、圧力センサ１０２、分岐管１０４、電磁弁１０７，１０８，１０９，１１０、試薬プローブ圧力センサ（プローブ圧力センサ）１１１，１１２、試料プローブ圧力センサ（プローブ圧力センサ）１１３，１１４、制御部１０３にて構成されている。

洗浄用ポンプ２０は、本流路においては、貯水部２０１に貯留された洗浄水をギアポンプ３４に供給するポンプである。洗浄用ポンプ２０はギアポンプ３４に接続されており、ギアポンプ３４は洗浄用ポンプ２０から供給される洗浄水を高圧にして試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａに向けた洗浄水の吐出を行う。ギアポンプ３４の吐出圧は後述する洗浄流路１０６の調整目標圧Ｐｍと同じ程度か、より高い必要がある。

洗浄流路１０６は、ギアポンプ３４から吐出された洗浄水を試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａまで送液する流路である。

洗浄流路１０６には、ギアポンプ３４停止時の洗浄用ポンプ２０の吐出圧、及びギアポンプ３４動作中の洗浄流路１０６の圧力を測定する圧力センサ１０２が配置されている。また、圧力センサ１０２は、試薬プローブ７ａ，８ａの吐出圧を検出する試薬プローブ圧力センサ１１１，１１２や、試料プローブ１１ａ，１２ａの吐出圧を検出する試料プローブ圧力センサ１１３，１１４と伴に用いることで、試薬分注機構７，８の試薬プローブ７ａ，８ａによる試薬の吸引と吐出、および試料分注機構１１，１２の試料プローブ１１ａ，１２ａによる試料の吸引と吐出が正常に動作しているかを確認できるようになっている。

上述した洗浄流路１０６は分岐管１０４が配置されている。分岐管１０４は、洗浄水を試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａへ流路を分岐するために備えられている。また、分岐管１０４の流路内には洗浄水に含まれている可能性がある異物を除去するためのフィルタ１０４ａを備えている。

分岐管１０４で分岐された洗浄流路１０６部分には洗浄水の流れを制御するために電磁弁１０７，１０８，１０９，１１０がそれぞれ備えられている。電磁弁１０７，１０８，１０９，１１０を開くことで洗浄水が試薬プローブ７ａ，８ａまたは試料プローブ１１ａ，１２ａに流れ、洗浄が行われる。

また、洗浄流路１０６にはギアポンプ３４に対して並列に配置され、ギアポンプ３４の吐出口側と吸引口側とを接続する戻り流路１０５が配置されている。この戻り流路１０５には、戻り流路１０５を流れる洗浄水の流量を調整するためにその開閉度が調整可能な絞り部（流量調整部）１０１が配置されている。絞り部１０１の開閉度は後述する制御部１０３によって調整される。

制御部１０３はコントローラ２１内に配置されており、圧力センサ１０２で測定した洗浄流路１０６の圧力値に応じて絞り部１０１の開閉度を変更することで戻り流路１０５を流れる洗浄水の流量を調整する。

より具体的な開閉度の調整を説明すると、制御部１０３は、洗浄流路１０６の調整目標圧Ｐｍと圧力センサ１０２で測定した洗浄流路１０６の圧力値とを比較し、洗浄流路１０６の圧力が調整目標圧Ｐｍより高値の場合は絞り部１０１を開き方向に調整を行う。これによりギアポンプ３４より吐出された洗浄水の一部が戻り流路１０５を介してギアポンプ３４の吸入口側に流れる量が増加するとともに分岐管１０４側へ流れる量が減少して圧力が逃げるため、洗浄流路１０６が低圧側に調整される。

逆に、洗浄流路１０６の圧力が調整目標圧Ｐｍより低値の場合は絞り部１０１を閉じ方向に調整を行う。これによりギアポンプ３４より吐出された洗浄水の一部が戻り流路１０５を介してギアポンプ３４の吸入口側に流れる量が減少するとともに分岐管１０４側へ流れる量が増加して圧力が逃げなくなるため、洗浄流路１０６が高圧側に調整される。

図２は電磁弁１０７，１０８，１０９，１１０への異物の噛みこみを防止するため流路の上流にフィルタ１０４ａを組み込んだ構成となっているがフィルタ部の詰まりが課題となる。そのため上述した洗浄流路１０６の構成では圧力センサ１０２を用いてギアポンプ３４の吐出圧を把握し、また試薬プローブ圧力センサ１１１，１１２により試薬プローブ７ａ，８ａの洗浄水の吐出圧を検出することができ、試料プローブ圧力センサ１１３，１１４により試料プローブ１１ａ，１２ａの洗浄水の吐出圧を検出することができる。このため、制御部１０３において、ギアポンプ３４の吐出圧と試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａから吐出する洗浄水の圧力を比較することで分岐管１０４内のフィルタ１０４ａの詰まり具合を判定する。すべてのプローブで圧力が低下している場合はフィルタ１０４ａの詰まりの可能性が高く、単一のプローブで圧力が低下している場合は電磁弁１０７，１０８，１０９，１１０の動作不良が疑われる。また、フィルタ１０４ａが詰まっていると判定されたときは、制御部１０３は、フィルタ１０４ａの清掃・交換が必要であるとの警告を表示部にて表示させ、オペレータに清掃・交換を促す。

フィルタ１０４ａが組み込まれていない場合においても、圧力センサ１０２から試薬プローブ圧力センサ１１１，１１２または試料プローブ圧力センサ１１３，１１４間の流路の詰まり具合（詰まりの有無も含む）あるいは電磁弁１０７，１０８，１０９，１１０の動作不良を検出することが可能である。つまり、制御部１０３は、圧力センサ１０２の測定値と試料又は試薬のプローブ圧力センサ１１１，１１２，１１３，１１４の測定値との差分により洗浄流路１０６の異常を判定することができる。なお、フィルタ１０４ａがある場合には制御部１０３はこの差分によりフィルタ１０４ａの詰まり具合を判定することができる。

なお、洗浄流路１０６は、ギアポンプ３４の下流側において開閉弁（図示省略）を備えた戻り流路（図示省略）を備えており、試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａの洗浄や洗浄流路１０６の圧力調整を行う際には開閉弁を閉じ、それ以外の時は開閉弁を開いてギアポンプ３４が吐出する洗浄水を貯水部２０１に還元することで、ギアポンプ３４がオーバーヒートすることを防止している。開閉弁の代わりにリリーフ弁を用いてもよい。

制御部１０３による洗浄流路１０６の圧力調整フローの概念を図３のフローチャートを用いて説明する。図３は制御部１０３による洗浄流路１０６の圧力調整フローチャート図である。

まず初めに、自動分析装置１００の起動時に圧力自動調整を開始する（ステップＳ３０１）。

次いで、制御部１０３は、圧力センサ１０２によって、洗浄水の供給元となっている洗浄用ポンプ２０の吐出圧Ｐ_ＷＳを測定する（ステップＳ３０２）。

次いで、制御部１０３は、洗浄用ポンプ２０の吐出圧Ｐ_ＷＳが吐出圧の仕様上限Ｘと仕様下限Ｙの範囲内（Ｘ＜Ｐ_ＷＳ＜Ｙ）に当てはまるか否かを判定して、洗浄用ポンプ２０の圧力に異常があるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

仕様範囲内（Ｙｅｓ）であると判定された場合はステップＳ３０５に処理を進める。これに対しステップＳ３０３で洗浄用ポンプ２０の圧力仕様範囲外（Ｎｏ）であると判定された場合は洗浄用ポンプ２０に異常が発生したと考えられるため、ステップＳ３０４に処理を進めてアラームを表示部に表示させ、自動分析装置１００を停止させる（ステップＳ３０４）。

次いで、制御部１０３は、ギアポンプ３４を起動させ、絞り部１０１を全開状態にする（ステップＳ３０５）。

次いで、制御部１０３は、圧力センサ１０２を用いてギアポンプ３４の吐出圧Ｐの測定を行う（ステップＳ３０６）。

次いで、制御部１０３は、ステップＳ３０６で測定したギアポンプ３４の吐出圧Ｐが調整目標圧Ｐｍと乖離しているか否かを判定する（ステップＳ３０７）。吐出圧Ｐと調整目標圧ＰｍがＰ＝Ｐｍの関係が成立する（乖離していない、Ｎｏ）ときは処理をステップＳ３０９に進め、調整を終了する。

これに対し吐出圧Ｐと調整目標圧Ｐｍが等しくない（乖離している、Ｙｅｓ）場合はステップＳ３０８に処理を進める。次いで、制御部１０３は、絞り部１０１の絞り量を吐出圧Ｐと調整目標圧Ｐｍが等しくなるように絞り部１０１の開閉度の（閉じ方向への）調整を行い（ステップＳ３０８）、調整終了後にステップＳ３０９に処理を進めて調整を終了とする（ステップＳ３０９）。

次に、本実施例の効果について説明する。

上述した本発明の実施例１の自動分析装置１００は、試薬を反応容器２に分注する試薬プローブ７ａ，８ａや試料を反応容器２に分注する試料プローブ１１ａ，１２ａと、試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａに洗浄水を供給するギアポンプ３４と、ギアポンプ３４から吐出された洗浄水を試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａまで送液する洗浄流路１０６と、洗浄流路１０６の圧力を測定する圧力センサ１０２と、ギアポンプ３４に対して並列に配置され、ギアポンプ３４の吐出口側と吸引口側とを接続する戻り流路１０５と、戻り流路１０５に配置され、戻り流路１０５を流れる洗浄水の流量を調整する絞り部１０１と、圧力センサ１０２の測定結果に応じて絞り部１０１の開閉度を変更することで戻り流路１０５を流れる洗浄水の流量を調整する制御部１０３と、とを備えている。

これによって、圧力センサ１０２でギアポンプ３４の吐出圧を監視し、戻り流路１０５の絞り部１０１の開閉度を圧力センサ１０２で検出した洗浄流路１０６の圧力に応じて変更して洗浄流路１０６から試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａまで送液される洗浄水の水量を調節して、ギアポンプ３４の駆動を制御することなく洗浄流路１０６の洗浄水の圧力を調整することができる。このため、高価なポンプ駆動コントロールシステムを導入することなくポンプ吐出流路の圧力を調整することができる。これにより、自動分析装置のサイズを大型化することなく、オペレータ及びサービスマンの作業削減、および分析性能の信頼性をより向上させた自動分析装置が得られる。また、洗浄流路１０６の圧力の調整を行うためにギアポンプ３４の回転数をコントロールする必要がなく、ギアポンプ３４に加わる負荷を必要以上に増加させる必要もないため、回転数を調整することによってギアポンプのギアに掛かる衝撃を増加させることがなく、ギアポンプ３４の寿命が短くなることを抑制することができる、との効果も奏する。

また、制御部１０３は、調整目標圧Ｐｍと圧力センサ１０２で測定した洗浄流路１０６の圧力値とを比較し、圧力値が調整目標圧Ｐｍと異なる場合は洗浄流路１０６の圧力が調整目標圧Ｐｍとなるよう、より具体的には、洗浄流路１０６が調整目標圧Ｐｍより高圧の場合は絞り部１０１を開き方向に変更し、洗浄流路１０６が調整目標圧Ｐｍより低圧の場合は絞り部１０１を閉じ方向に変更することにより、ギアポンプ３４の駆動を制御することなく洗浄流路１０６の洗浄水の圧力を所定の圧力に制御することができる。

更に、洗浄流路１０６を各々の試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａに分岐させる分岐管１０４と、試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａから吐出される洗浄水の圧力を測定するプローブ圧力センサ１１１，１１２，１１３，１１４と、を更に備え、制御部１０３は、圧力センサ１０２の測定値とプローブ圧力センサ１１１，１１２，１１３，１１４の測定値とを比較して洗浄流路１０６の異常を判定することにより、洗浄流路１０６の詰まりや電磁弁１０７，１０８，１０９，１１０の動作異常などの異常が把握でき、試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａの洗浄を確実かつ十分に行うことができる。従って、分析性能の信頼性を更に向上させることができる。

また、分岐管１０４内に設けられた、洗浄水中の異物を取り除くためのフィルタ１０４ａを更に備え、制御部１０３は、前記異常としてフィルタ１０４ａの詰まり具合を判定することにより、フィルタ１０４ａの詰まりによる試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａでの洗浄水の圧力が不足することが生じることを抑制することができ、試薬プローブ７ａ，８ａ、試料プローブ１１ａ，１２ａの洗浄を確実かつ十分に行うことができる。従って、分析性能の信頼性を更に向上させることができる。

なお、図４に示すように、給水タンク等からなる洗浄水の貯水部２０１からギアポンプ３４で直接洗浄水を循環、高圧にしている流路構成によっても、洗浄流路１０６の圧力調整の効果を得ることができる。

また、図３におけるステップＳ３０５を省略して、絞り部１０１の開き方向および／または閉じ方向の調整を行うようにすることができる。

＜実施例２＞
本発明の実施例２の自動分析装置を図６を用いて説明する。図１乃至図５に示す実施例１の自動分析装置と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。

本実施例の自動分析装置は、実施例１の自動分析装置１００において、絞り部１０１に比例電磁弁を用いたものである。

本実施例の自動分析装置では、制御部１０３は、洗浄流路１０６の圧力を調整目標圧Ｐｍへ調整する際に、比例電磁弁の開閉方向を一方方向に限定し、多段的な開閉度の調整を行う。より具体的には、本実施例では、比例電磁弁を閉じ方向のみに多段的に調整する。これは、以下のような理由による。

比例電磁弁は印加する電流または電圧によって流路の開閉度が自在に調整可能である。しかし比例電磁弁にはヒステリシスが発生することが知られている。このため、同じ電流値、電圧値を印加した場合でも開く方向に調整した場合か閉じる方向で調整した場合かによって開閉度がずれることがわかっている。

そこで、比例電磁弁を制御する際は開閉方向を常に一定方向に限定し、調整目標圧Ｐｍを超えないようにすることが望まれる。以下説明する制御では電流での制御方法であるが電流を電圧に置き換えて調整することも可能である。

前述したように、比例電磁弁にはヒステリシスがあるため、調整目標圧Ｐｍに正確に調整を行うためには比例電磁弁への印加電流方向を上昇または下降のどちらか一方に固定する必要がある。本実施例では流路の耐圧安全性に考慮し、高圧対応が不可能な流路でも調整可能とするために、比例電磁弁を全開状態から調整することとした。そのため、比例電磁弁は、電源がＯＦＦの時に全開状態となるタイプを使用することとする。

また、上述のようにギアポンプ３４は経時的に使用することによってギアが磨耗し、吐出圧が低下する。そして絞り部１０１に比例電磁弁を用いる場合は、吐出圧を一定値に維持する場合はギアポンプ３４吐出圧の低下によって比例電磁弁の開閉度も経時的に変化をしてくる。そこで、制御部１０３は、印加している電流（または電圧）の推移を記録しておき、記録した推移に基づいてギアポンプ３４の寿命や交換推奨時期を予測し、交換推奨時期などを表示部にて表示させる。また、交換推奨時期に達したときは、制御部１０３は、オペレータにギアポンプ３４の交換が必要であるとの表示を表示部などで表示させたり、通信によってサービスマンに次回メンテナンス時にポンプ交換が必要であるとの知らせを通知したりする。

この寿命の予測について説明する。例えば、制御部１０３の制御可能範囲は、制御時電流Ｉあるいは電圧Ｖと比例電磁弁をほぼ全開状態とする調整可能限界の印加電流Ｉ_{ｌｉｍｉｔ}もしくは印加電圧Ｖ_{ｌｉｍｉｔ}で表わされる。この電流値もしくは電圧値は調整可能限界値となる。ギアポンプ３４は劣化によりこの調整可能限界値は変化する。寿命試験により経時的な調整可能限界値の特性変化を予め把握して記憶することで、制御部１０３は現状の調整可能限界値とギアポンプ３４の寿命となる調整可能限界値との差分により残りの寿命時間を予測することが可能である。

次に、本実施例の制御部１０３による洗浄流路１０６の圧力調整フローの概念を図５のフローチャートを用いて説明する。図５は制御部１０３による洗浄流路１０６の圧力調整フローチャート図である。

まず初めに、自動分析装置１００の起動時に圧力自動調整を開始する（ステップＳ４０１）。

次いで、制御部１０３は、ギアポンプ３４を起動させ、圧力センサ１０２を用いてギアポンプ３４の吐出圧Ｐの測定を行う（ステップＳ４０２）。なお、このステップＳ４０１〜Ｓ４０２との間に、図３に示すステップＳ３０２〜Ｓ３０４の洗浄用ポンプ２０の故障判定を行ってもよい。

次いで、制御部１０３は、ステップＳ４０２で測定したギアポンプ３４の吐出圧Ｐが調整目標圧Ｐｍと乖離しているか否かを判定する（ステップＳ４０３）。吐出圧Ｐと調整目標圧ＰｍがＰ＝Ｐｍの関係が成立する（乖離していない、Ｎｏ）ときは処理をステップＳ４０８に進め、比例電磁弁の開閉度の調整を行わずに調整を終了する。これに対し吐出圧Ｐと調整目標圧Ｐｍが等しくない（乖離している、Ｙｅｓ）場合はステップＳ４０４に処理を進める。

次いで、制御部１０３は、比例電磁弁への印加電流を確定するため吐出圧Ｐと調整目標圧Ｐｍとの差圧ΔＰｘを算出する（ステップＳ４０４）。

その後、制御部１０３は、算出した差圧ΔＰｘが微調整域に入っているか否かを判定し、比例電磁弁の開閉度を微調整、粗調整のどちらで調整をするか決定をする（ステップＳ４０５）。微調整領域に入っていないと判定された（Ｎｏ）ときは処理をステップＳ４０６に進め、微調整領域に入っていると判定された（Ｙｅｓ）ときは処理をステップＳ４０７に進める。

これらステップＳ４０４〜Ｓ４０７の流れは、以下のような理由による。比例電磁弁の開閉度の制御において調整を１回で終了させてしまう場合は、水温などの圧力バラつき要因によって調整目標圧Ｐｍを超えて調整される可能性があるが、上述のように比例電磁弁にはヒステリシスが存在する。比例電磁弁では開き方向への調整後に閉じ方向への調整を行うことや閉じ方向から開き方向への調整は容易ではない。そのため、基本的には、粗調整（ステップＳ４０６）後に微調整（Ｓ４０７）の順に最低２回以上の調整を行うことで調整目標圧Ｐｍを超えないように調整を行うこととする。

ステップＳ４０６の粗調整を行うための印加電流を決定する式（１）は以下のように決定する。

ここで、Ｉは印加電流、ΔＰｘは比例電磁弁が全開時の圧力と調整目標圧Ｐｍとの差圧、Ｍは比例電磁弁への印加電流と洗浄流路１０６の圧力の対応関係からのグラフ傾き値、Ａは微調整の設定回数とする。

また、粗調整後に微調整を行うため、ステップＳ４０７の微調整の設定は、ΔＰｘの１／２未満になるような電流を印加することとする。

この上述した調整方法によって、調整目標圧Ｐｍを越えることなく調整が可能である。一連の調整イメージを図６に示す。図６は粗調整を１回行った後に微調整を２回行うことで調整目標圧Ｐｍに圧力を調整することを示している。

ステップＳ４０６における粗調整後、またはステップＳ４０７における微調整後は、ギアポンプ３４吐出圧の測定を行うステップＳ４０２に処理を戻し、ステップＳ４０３で再度圧力がＰ＝Ｐｍになっているか確認を行う。Ｐ＝Ｐｍになっていなかった場合はＰ＝Ｐｍになるまで再度ステップＳ４０５に処理を戻し、繰り返し調整を行う。

その他の構成・動作は前述した実施例１の自動分析装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の実施例２の自動分析装置においても、前述した実施例１の自動分析装置とほぼ同様な効果が得られる。

また、絞り部１０１は比例電磁弁であって、制御部１０３は、洗浄流路１０６の圧力を調整目標圧Ｐｍへ調整する際に、比例電磁弁の開閉方向を一方方向に限定し、多段的な開閉度の調整を行うことにより、ヒステリシスの影響を受けることなく洗浄流路１０６の圧力値が所定圧になるよう比例電磁弁を制御することができる。

更に、制御部１０３は、比例電磁弁を閉じ方向のみに多段的に調整することで、ヒステリシスの影響を受けることなく洗浄流路１０６の圧力値が所定圧になるよう比例電磁弁をより容易かつ確実に制御することができるとともに、洗浄流路１０６が最低圧の状態から調整することができ、ギアポンプ３４の吐出圧が最高圧状態からの使用を避けることができ、ギアポンプ３４に掛かる負荷が大きくなることを抑制し、寿命が短くなることを抑制することができる。

また、絞り部１０１は比例電磁弁であって、制御部１０３は、比例電磁弁を駆動する制御値の推移を記録し、ギアポンプ３４の寿命を判定することで、オペレータやサービスマンに掛かる負荷を低減するとともに、安定したギアポンプ３４の運用が可能となり、より信頼性の高い自動分析装置とすることができる。

なお、本実施例はこれに限られず、流路の耐圧安全性など考慮しなくて良い場合は比例電磁弁が全開状態からの調整に限らず全閉状態からの調整も可能である。全閉状態からの調整も前述した式で粗調整後に微調整を行うことで調整目標圧Ｐｍを下回らない調整が可能である。

＜実施例３＞
本発明の実施例３の自動分析装置を図７を用いて説明する。

本実施例の自動分析装置は、実施例２の自動分析装置とは絞り部１０１として配置した比例電磁弁の制御方法を変更したものである。

本実施例の自動分析装置では、制御部１０３は、洗浄流路１０６の圧力の測定結果が調整目標圧Ｐｍと乖離している場合は、圧力乖離量に応じて比例電磁弁への印加電流をＰＩ制御にて可変させることで比例電磁弁の開閉度を調整する。

ただし、前述した通り、比例電磁弁にはヒステリシスが存在する。このため、ヒステリシスの影響を受けないようＰＩ制御する必要がある。図７に、本実施例でのＰＩ制御のイメージの具体的な例を示す。

図７に示すように、本実施例の制御部１０３では、洗浄流路１０６の圧力の測定結果と調整目標圧Ｐｍ５０１の乖離量を算出する（図５のステップＳ４０４に相当）。その後、洗浄流路１０６の圧力が調整目標圧Ｐｍをオーバーシュートしないように、オーバーシュート許容値が洗浄流路１０６の調整目標圧Ｐｍ５０１を超えないようなパラメータを設定する。

その他の構成・動作は前述した実施例１の自動分析装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の実施例３の自動分析装置においても、前述した実施例１の自動分析装置とほぼ同様な効果が得られる。

また、絞り部１０１は比例電磁弁であって、制御部１０３は、比例電磁弁のオーバーシュート許容値が洗浄流路１０６の調整目標圧Ｐｍを超えないようにＰＩ制御を行うことによっても、ヒステリシスの影響を受けることなく洗浄流路１０６の圧力値が所定圧になるよう比例電磁弁を制御することができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の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る。上記の実施例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も可能であり、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・置換をすることも可能である。

上述の実施例では戻り流路１０５に絞り部１０１、特に比例電磁弁を配置する場合について説明したが、戻り流路１０５に配置される絞り部１０１は比例電磁弁に限られない。例えば、戻り流路１０５を複数の流路で構成し、これら複数の流路の各々に開／閉のみの開閉弁を設けて、ギアポンプ３４の吐出圧に応じて開く／閉じる開閉弁の個数を調整することが考えられる。この場合、複数の流路はそれぞれ配管径が同じであってもよいし、異なる径とすることもできる。

また、分注プローブとして、試薬プローブ７ａ，８ａおよび試料プローブ１１ａ，１２ａを例に挙げて説明したが、分注プローブはこれらに限定されず、プローブ形状を有しており、洗浄水を吐出することで内面が洗浄されるプロープ形態の機構の洗浄する流路に対しても適用することができる。

更に、図３，５に示すような圧力自動調整の実行は自動分析装置１００の起動時に限られず、自動分析装置１００のスタンバイ時やオペレータによる指示に基づいて実行するものとしてもよい。

１…反応ディスク
２…反応容器
３…洗浄機構
４…分光光度計
５，６…撹拌機構
７，８…試薬分注機構
７ａ，８ａ…試薬プローブ（分注プローブ）
９…試薬ディスク
１０…試薬ボトル
１１，１２…試料分注機構
１１ａ，１２ａ…試料プローブ（分注プローブ）
１３，１４…洗浄槽
１５…試料容器
１６…試料ラック
１７…試料搬送機構
１８…試薬用シリンジ
１９…試料用シリンジ
２０…洗浄用ポンプ
２１…コントローラ
２３，２４…洗浄容器
２９，３０…撹拌機構用洗浄槽
３１，３２…試薬分注機構用洗浄槽
３４…ギアポンプ
１００…自動分析装置
１０１…絞り部（流量調節部）
１０２…圧力センサ
１０３…制御部
１０４…分岐管
１０４ａ…フィルタ
１０５…戻り流路
１０６…洗浄流路
１０７，１０８，１０９，１１０…電磁弁
１１１，１１２…試薬プローブ圧力センサ
１１３，１１４…試料プローブ圧力センサ
２０１…貯水部
５０１…調整目標圧Ｐｍ
５０２…圧力推移

Claims (7)

1. 反応容器に試料と試薬を各々分注して反応させ、この反応させた液体を測定する自動分析装置であって、
   前記試薬や前記試料を反応容器に分注する分注プローブと、
   前記分注プローブに洗浄水を供給するギアポンプと、
   前記ギアポンプから吐出された洗浄水を前記分注プローブまで送液する洗浄流路と、
   前記洗浄流路の圧力を測定する圧力センサと、
   前記ギアポンプに対して並列に配置され、前記ギアポンプの吐出口側と吸引口側とを接続する戻り流路と、
   前記戻り流路に配置され、前記戻り流路を流れる前記洗浄水の流量を調整する流量調整部と、
   前記圧力センサの測定結果に応じて前記流量調整部の開閉度を変更することで前記戻り流路を流れる前記洗浄水の流量を調整する制御部と、とを備え、
   前記制御部は、調整目標圧と前記圧力センサで測定した前記洗浄流路の圧力値とを比較し、前記圧力値が前記調整目標圧と異なる場合は前記洗浄流路の圧力が前記調整目標圧となるよう前記流量調整部の開閉度を変更する
   ことを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１に記載の自動分析装置において、
   前記制御部は、前記洗浄流路が前記調整目標圧より高圧の場合は前記流量調整部を開き方向に変更し、前記洗浄流路が前記調整目標圧より低圧の場合は前記流量調整部を閉じ方向に変更する
   ことを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項２に記載の自動分析装置において、
   前記流量調整部は比例電磁弁であって、
   前記制御部は、前記洗浄流路を調整目標圧へ調整する際に、前記比例電磁弁の開閉方向を一方方向に限定し、多段的な開閉度の調整を行う
   ことを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項３に記載の自動分析装置において、
   前記制御部は、前記比例電磁弁を閉じ方向のみに多段的に調整する
   ことを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項２に記載の自動分析装置において、
   前記流量調整部は比例電磁弁であって、
   前記制御部は、前記比例電磁弁を駆動する制御値の推移を記録し、前記ギアポンプの寿命を判定する
   ことを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項２に記載の自動分析装置において、
   前記流量調整部は比例電磁弁であって、
   前記制御部は、前記比例電磁弁のオーバーシュート許容値が前記洗浄流路の前記調整目標圧を超えないようにＰＩ制御を行う
   ことを特徴とする自動分析装置。
7. 反応容器に試料と試薬を各々分注して反応させ、この反応させた液体を測定する自動分析装置であって、
   前記試薬や前記試料を反応容器に分注する分注プローブと、
   前記分注プローブに洗浄水を供給するギアポンプと、
   前記ギアポンプから吐出された洗浄水を前記分注プローブまで送液する洗浄流路と、
   前記洗浄流路の圧力を測定する圧力センサと、
   前記ギアポンプに対して並列に配置され、前記ギアポンプの吐出口側と吸引口側とを接続する戻り流路と、
   前記戻り流路に配置され、前記戻り流路を流れる前記洗浄水の流量を調整する流量調整部と、
   前記洗浄流路を各々の前記分注プローブに分岐させる分岐管と、
   前記分注プローブから吐出される前記洗浄水の圧力を測定するプローブ圧力センサと、
   前記分岐管内に設けられた、前記洗浄水中の異物を取り除くためのフィルタと、
   前記圧力センサの測定結果に応じて前記流量調整部の開閉度を変更することで前記戻り流路を流れる前記洗浄水の流量を調整する制御部と、とを備え、
   前記制御部は、前記圧力センサの測定値と前記プローブ圧力センサの測定値との差分により前記フィルタの詰まり具合を判定する
   ことを特徴とする自動分析装置。

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