JP7105043B2 - 容器供給ユニット及び自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料の分析に用いられる容器を供給する容器供給ユニット、及び、容器供給ユニットを備える自動分析装置に関する。

従来、血液や尿等の生体試料である検体中にある特定物質を定量的に測定する自動分析装置が知られている。自動分析装置では、検体や試薬を収容する容器として、ディスポーサブルキュベット（使い捨て測定容器）が用いられる。このような自動分析装置は、例えば、容器が並べられる反応ユニットと、反応ユニットに並べられた容器に検体や試薬等を分注する分注部と、反応ユニットへ空の容器を供給する容器供給ユニットとを備える。

容器供給ユニットは、容器を整列させて搬送する整列レールと、整列レールに振動を加える加振器とを有する。そして、所定の傾きを有する整列レールに対して加振器が振動を加えることにより、整列レール上に配置された容器が振動により整列し、レールに沿って搬送される。特許文献１には、投入された複数のキュベットを貯留する貯留部と、この貯留部中のキュベットを貯留部から取り出すための取り出し部と、貯留部を振動させることにより貯留部内におけるキュベットの移動を促す振動部とを備えた分析装置が開示されている。

近年、容器を搬送する容器供給ユニットにおいて、磁力を利用したリニアフィーダーを使用することが行われている。このような容器供給ユニットは、鉄等の金属材料で構成される複数のブロックを板ばねで支持した構成とされ、ブロックの内部に、磁界を発生させるためのコイルが加振器として配置される。そして、制御部がコイルに周期的な電流を与えることにより、板ばねで支持された金属製のブロックがコイルに吸引されたり開放されたりし、この吸引及び開放の動作に伴って、ブロックが往復動作する。この往復動作の周波数が容器供給ユニットの共振周波数と一致するようにコイルに与える電流の周期を調整することで、金属製のブロックが共振状態となって大きく振動する。このように振動するブロック上に整列レールを配置し、整列レールに容器を投入することで、ブロックの振動の力により容器が整列レール上で整列し、レールに沿って搬送される。

特開２０１４－１９４３４９号公報

しかしながら、コイルに印加する電流の周期（周波数）を規定するパラメータである容器供給ユニットの共振周波数は、理論上のある一点の周波数であり、構造体としての容器供給ユニットの個体差に応じて、精密に調整される必要がある。容器供給ユニットの個体差は、例えば、質量のばらつき、固定ボルトの締結力のばらつき等によって生じる。また、個体差が生じないように厳密に調整が行われた場合であっても、容器供給ユニットの振動状態は、外乱要因により変化する。容器供給ユニットの振動状態を変化させる外乱要因には、例えば、整列レール上を搬送するワーク（容器）の数量（本数）の変化に伴う質量の変化や、周囲の環境の温度変化に伴って生じる、容器供給ユニットを構成する各部材の材質の熱膨張又は収縮による極微小な変化等がある。このような影響を受けることにより容器供給ユニットの振動状態が変化した場合、整列レールに加わる振動の大きさも変化する。そして、整列レールに加わる振動の大きさが変化した場合には、整列レールに沿って搬送される容器の搬送速度も変化してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、何らかの外乱要因により振動状態が変化した場合にも、安定的に動作可能な容器供給ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の容器供給ユニットは、整列レールと、加振器と、振動状態検出センサと、振動状態制御部と、を備える。整列レールは、水平方向に対して傾斜した傾斜面部を少なくとも有し、他の装置に受け渡す移送位置まで複数の容器を搬送して移動可能に支持する。加振器は、整列レールに振動を加える。振動状態検出センサは、整列レールの振動状態を検出する。振動状態制御部は、振動状態検出センサが検出した振動状態をフィードバックとして加振器に入力する制御信号を制御する。そして、振動状態制御部は、制御信号の制御として、整列レールの振動振幅を目標値に収束させるために、制御信号の波形のデューティのみを変化させる制御を行い、振動状態検出センサは、整列レールの一端部に近接して設置され、整列レールの振動状態として、振動に伴う整列レールの変位量を検出する。

また、本発明の自動分析装置は、容器を保持し、保持した容器に検体及び試薬が分注される反応ユニットと、反応ユニットに容器を供給する上述の容器供給ユニットとを含む。

本発明の容器供給ユニット及び自動分析装置によれば、何らかの外乱要因により振動状態が変化した場合にも安定的に動作可能な容器供給ユニットを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る自動分析装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る自動分析装置において使用する容器を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る容器供給ユニットを示す斜視図（その１）である。 本発明の一実施形態に係る容器供給ユニットを示す斜視図（その２）である。 本発明の一実施形態に係る容器供給ユニットを示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る容器供給ユニットの容器整列部を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る容器整列部の共振周波数と環境温度との対応を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る、レーザー変位計及び容器供給ユニットの側面図である。 本発明の一実施形態に係るレーザー変位計の出力波形を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る整列レールの振動状態制御に関わる各ブロックの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る振動状態制御部によるフィードバック制御の手順の例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る図１１の結合子Ａ以降の処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る、フィードバック制御を行った場合と行わなかった場合とにおける整列レールの振動の振幅の変化を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る振動状態制御部によるより簡易的な手法でのフィードバック制御の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る、自動分析装置の起動から、整列レールの振動の振幅が目標値に収束するまでの間の、制御信号の波形のデューティ及び振動の振幅の推移を示すグラフである。 本発明の変形例に係る加速度センサの自動分析装置への取り付け例を示す容器供給ユニットの側面図である。 レーザー変位計で整列レールの振動の振幅を直接測定した結果と、加速度センサが測定した加速度に基づいて間接的に算出された振幅の測定結果とを示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。なお、各図において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

１．自動分析装置の構成
まず、本発明の実施の形態例に係る自動分析装置について図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態例に係る自動分析装置を示す概略構成図である。

［自動分析装置の概要］
図１に示す自動分析装置１は、被検体の抗原抗体反応などの免疫分析を行う免疫分析装置を自動分析装置に適用したものである。自動分析装置１は、測定装置２と、測定装置２を含む自動分析装置１全体の制御を行うとともに測定装置２から出力される測定データの分析を行う制御装置８０とを備える。

免疫分析装置が適用された自動分析装置１は、例えば化学発光酵素免疫測定法（CLEIA：Chemiluminescent Enzyme Immunoassay）を用いて、高感度の測定を行う。ＣＬＥＩＡは、主な工程として、反応工程、分離工程（ＢＦ分離）及び測光工程を有する。反応工程では、反応容器内で検体（抗原又は抗体）と試薬とを反応させる。分離工程（ＢＦ分離）では、反応容器内の反応生成物（bound）と未反応物質（free）とを分離する。測光工程では、各試薬と検体とが反応して生成される免疫複合体から生じる発光の発光量を測定する。

［自動分析装置の測定系］
測定装置２は、大別して容器供給ユニット３、検体架設ユニット４、容器搬送ユニット５、検体分注ユニット６、試薬保冷ユニット７、第１の試薬分注ユニット８、第２の試薬分注ユニット９、免疫酵素反応ユニット１０（反応ユニットの一例）、第１のＢＦ分離ユニット１１、第２のＢＦ分離ユニット１２、基質液保冷庫１４、容器移送ユニット１５及び発光測定ユニット１６を備える。これら容器供給ユニット３、検体架設ユニット４等の各ユニットや基質液保冷庫１４、容器移送ユニット１５及び発光測定ユニット１６は、装置外装体１８に収容される。

容器供給ユニット３は、複数の容器（キュベット）１００を収容し、それら複数の容器１００を１つずつ移送位置に配置する。移送位置に配置された容器１００は、容器搬送ユニット５によって免疫酵素反応ユニット１０に搬送される。免疫酵素反応ユニット１０に搬送された容器１００には、検体と所定の試薬とが注入される。

容器搬送ユニット５は、鉛直方向への昇降および自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行うアームと、アームの先端部に設けられた保持部とを備える。容器搬送ユニット５は、容器供給ユニット３の移送位置に配置された容器１００を保持部により保持し、アームを旋回して、所定のタイミングで免疫酵素反応ユニット１０の所定の位置に搬送する。

検体架設ユニット４は、軸方向の一端が開口した略円筒状をなす容器状に形成されたターンテーブルを備える。この検体架設ユニット４には、複数の検体容器４ａが収容される。検体容器４ａには、被検者から採取した血液又は尿等からなる検体（サンプル）が収容される。複数の検体容器４ａは、検体架設ユニット４の周方向に所定の間隔を空けて並べて配置される。検体架設ユニット４は、不図示の駆動機構によって周方向に沿って回転可能に支持される。そして、検体架設ユニット４は、不図示の駆動機構により、周方向に所定の角度範囲ごとに、所定の速度で回転する。図１の例では、検体架設ユニット４の周方向に並べられた検体容器４ａの列は、検体架設ユニット４の半径方向に所定の間隔を空けて２列設けられている。なお、検体として、所定の希釈液で希釈された検体等を用いてもよい。

検体分注ユニット６は、検体の吸引及び吐出を行う先端部に取り付けられたプローブと、鉛直方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行うアームとを備える。検体分注ユニット６は、検体架設ユニット４の所定位置に移動された検体容器４ａ内の検体をプローブによって吸引し、アームを旋回させて、所定のタイミングで免疫酵素反応ユニット１０の所定の位置にある容器１００に分注する。

試薬保冷ユニット７は、検体架設ユニット４と同様に、軸方向の一端が開口した略円筒状をなす容器状に形成されたターンテーブルを備える。試薬保冷ユニット７は、不図示の駆動機構によって周方向に沿って回動可能に支持されており、この不図示の駆動機構により、その周方向に所定の角度範囲ずつ、所定の速度で正回転又は逆回転する。

試薬保冷ユニット７には、第１の試薬容器７ａと第２の試薬容器７ｂが収容される。第１の試薬容器７ａ及び第２の試薬容器７ｂは、試薬保冷ユニット７の周方向上に所定の間隔を空けて並べて配置される。第１の試薬容器７ａには、第１の試薬として、検体中の目的の抗原と反応する磁性粒子からなる磁性試薬が収容される。また、第２の試薬容器７ｂには、第２の試薬として、検体中の抗原と磁性試薬とが結合した反応生成物と、反応する標識試薬（酵素抗体）とが収容される。試薬保冷ユニット７内は、不図示の保冷機構によって所定の温度に保たれる。そのため、第１の試薬容器７ａに収容された第１の試薬（磁性試薬）と、第２の試薬容器７ｂに収容された第２の試薬（標識試薬）とは、所定の温度で保冷される。

第１の試薬分注ユニット８は、検体の吸引及び吐出を行う先端部に取り付けられたプローブと、鉛直方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行うアームとを備える。第１の試薬分注ユニット８は、試薬保冷ユニット７の所定位置に移動された第１の試薬容器７ａ内の第１の試薬（磁性試薬）をプローブによって吸引し、アームを旋回させて、所定のタイミングで免疫酵素反応ユニット１０の所定の位置にある容器１００に分注する。

第２の試薬分注ユニット９は、第１の試薬分注ユニット８と同様の構成を有する。第２の試薬分注ユニット９は、試薬保冷ユニット７の所定位置に移動された第２の試薬容器７ｂ内の第２の試薬（標識試薬）をプローブによって吸引し、アームを旋回させて、所定のタイミングで免疫酵素反応ユニット１０の所定の位置にある容器１００に分注する。

免疫酵素反応ユニット１０では、周方向に配置された容器１００内で、検体と分析項目に対応する所定の試薬との免疫反応と、この免疫反応で生成される免疫複合体と化学発光基質による酵素反応とが行われる。免疫酵素反応ユニット１０は、検体架設ユニット４と同様に、軸方向の一端が開口した略円筒状をなす容器状に形成されたターンテーブルを備える。免疫酵素反応ユニット１０は、不図示の駆動機構によって周方向に沿って回転可能に支持されており、この不図示の駆動機構により、その周方向に所定の角度範囲ずつ、所定の速度で回転する。ここでは、免疫酵素反応ユニット１０は、反時計回りに回転する。図１の例では、免疫酵素反応ユニット１０の周方向に並べられた容器１００の列は、免疫酵素反応ユニット１０の半径方向に所定の間隔を空けて１列セットされているが、後述する第１の試薬用の容器１００の列と第２の試薬用の容器１００の列を半径方向に所定の間隔を空けて設けてもよい。

免疫酵素反応ユニット１０は、検体が注入された容器１００に第１の試薬分注ユニット８によって磁性試薬が分注されると、不図示の撹拌機構により磁性試薬と検体の混合液を撹拌し、検体中の抗原と磁性試薬とを一定時間免疫反応させる（１次免疫反応）。次に、免疫酵素反応ユニット１０は、この容器１００を第１の集磁機構（磁石１３）に移動し、抗原と磁性試薬とが結合した反応生成物を磁力により集磁する。そして、この状態で容器１００内が洗浄され、磁性試薬と反応しなかった未反応物質が除去される（１次ＢＦ分離）。

第１の集磁機構は、免疫酵素反応ユニット１０の外周部近傍に配置された第１のＢＦ分離ユニット１１に対応した位置に固定される。免疫酵素反応ユニット１０のターンテーブルは、固定された下層と回転可能な上層の二層で構成される。下層のターンテーブルには、第１の集磁機構として磁石１３が配置され、上層のターンテーブルには容器１００が配置される。磁石１３は、容器１００内の反応生成物を集磁する。

第１のＢＦ分離ユニット１１は、アーム２５と、アーム２５に取り付けられたノズル２１と、洗浄槽２４とを備える。アーム２５は、鉛直方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行う。このアーム２５は、ノズル２１を、免疫酵素反応ユニット１０の１次ＢＦ分離位置にある容器１００と、第１のＢＦ分離ユニット１１側のノズル洗浄位置にある洗浄槽２４とに移動する。ノズル２１は、１次ＢＦ分離位置において、検体と磁性試薬が注入された容器１００内に洗浄液を吐出及び吸引して洗浄し、磁性試薬と反応しなかった未反応物質を除去する（ＢＦ洗浄）。

第１のＢＦ分離ユニット１１は、容器１００が１次ＢＦ分離位置に搬送されると、１次ＢＦ分離を行う。１次ＢＦ分離及びＢＦ洗浄により、容器１００には、検体中の目的の抗原と磁性試薬が結合した反応生成物が集磁される。そして、１次ＢＦ分離が終了すると、アーム２５によりノズル２１を洗浄槽２４があるノズル洗浄位置に移動する。

１次ＢＦ分離後、免疫酵素反応ユニット１０は、反応生成物が残留した容器１００に、第２の試薬分注ユニット９によって標識試薬が分注されると、不図示の撹拌機構により磁性試薬と検体の混合液を撹拌し、反応生成物と標識試薬とを一定時間免疫反応させる（２次免疫反応）。次に、免疫酵素反応ユニット１０は、この容器１００を不図示の第２の集磁機構に移動し、反応生成物と標識試薬とが結合した免疫複合体を磁力により集磁する。そして、この状態で容器１００内が洗浄され、標識試薬と反応しなかった未反応物質が除去される（２次ＢＦ分離）。

第２の集磁機構は、第１の集磁機構の磁石１３と同様の磁石を有し、免疫酵素反応ユニット１０の外周部近傍に配置された第２のＢＦ分離ユニット１２に対応した位置に固定される。図１の例では、第２の集磁機構が備える磁石は、２次ＢＦ分離位置にあるノズル２１の下方に配置される。

第２のＢＦ分離ユニット１２は、第１のＢＦ分離ユニット１１と同様の構成を有し、第１のＢＦ分離ユニット１１に対し周方向に所定の距離をあけて配置される。アーム２５は、鉛直方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行う。このアーム２５は、ノズル２１を、免疫酵素反応ユニット１０の２次ＢＦ分離位置にある容器１００と、第２のＢＦ分離ユニット１２側のノズル洗浄位置にある洗浄槽２４とに移動する。ノズル２１は、２次ＢＦ分離位置において、標識試薬が注入された容器１００内に洗浄液を吐出及び吸引して洗浄し、標識試薬と反応しなかった余剰の未反応物質を除去する（ＢＦ洗浄）。

第２のＢＦ分離ユニット１２は、容器１００が２次ＢＦ分離位置に搬送されると、２次ＢＦ分離を行う。２次ＢＦ分離及びＢＦ洗浄により、容器１００には、検体中の目的の抗原及び磁性試薬からなる反応生成物と標識試薬とが結合した免疫複合体が集磁される。そして、２次ＢＦ分離が終了すると、アーム２５によりノズル２１を洗浄槽２４があるノズル洗浄位置に移動する。

第２のＢＦ分離ユニット１２のアーム２５には、さらに基質液分注ユニット２６が取り付けられる。基質液分注ユニット２６は、ノズル２１よりもアーム２５の回転軸から遠い位置に配置される。基質液分注ユニット２６は、不図示のチューブを介して、基質液を収容して保冷する基質液保冷庫１４と接続する。基質液分注ユニット２６は、磁性試薬、抗原及び標識試薬（酵素抗体）が結合した免疫複合体に対し、標識試薬と特異的に反応する化学発光基質を含んだ基質液を、２次ＢＦ分離後の容器１００内に分注する。そして、基質液が注入された容器１００は、免疫酵素反応ユニット１０の回転によって、所定位置まで搬送される。所定位置に搬送された容器１００は、容器移送ユニット１５によって発光測定ユニット１６へ移送される。

発光測定ユニット１６は、光電子増倍管（ＰＭＴ）１６ａを検出器とする測光部であり、免疫複合体と化学発光基質とからなる発光現象をフォトカウントにより測光する。つまり、発光量を測定する。発光測定ユニット１６で検出された光束（発光量）に対応する測光信号は、不図示のアナログ－デジタル変換器によりデジタル化される。そして、デジタル化された測光信号は、不図示のシリアルインターフェース等を介して制御装置８０に入力され、制御装置８０によって分析処理が行われる。

２．容器の構成
次に、容器１００の構成について、図２を参照して説明する。図２は、自動分析装置１において使用される容器１００を示す斜視図である。

図２に示すように、容器１００は、有底の円筒状に形成されており、胴体部１０１と、首部１０２とを有する。容器１００の材料としては、樹脂やガラス等を挙げることができる。また、容器１００は、透明又は半透明に形成される。

胴体部１０１の軸方向の一端部は、容器１００の底部を形成しており、略半球状に形成される。首部１０２は、胴体部１０１の軸方向の他端部に設けられる。この首部１０２の外径は、胴体部１０１の外径よりも大きい。首部１０２の外径を胴体部１０１の外径よりも大きく形成することにより、首部１０２と胴体部１０１との間に段差が形成される。また、首部１０２の外周面には、首部１０２の軸方向に沿って延びる溝１０２ａが形成される。

なお、容器における首部は、胴体部の外径よりも大きい外径であればよく、溝を有するものに限定されない。容器の首部としては、例えば、胴体部の外径よりも大きい第１外径部と、第１外径部の外径よりも大きい第２外径部を有するものや、一部が胴体部の外径よりも大きい外径のものであってもよい。

３．容器供給ユニットの構成
次に、容器供給ユニット３の詳細な構成について、図３～図６を参照して説明する。図３及び図４は、容器供給ユニット３の斜視図であり、図５は、容器供給ユニット３の側面図である。図６は、容器供給ユニット３の容器整列部３４の側面図である。

図３及び図４に示すように、容器供給ユニット３は、ベース部３１と、容器貯留部３２と、容器排出部３３と、容器整列部３４と、振動状態検出センサ１１０とを備える。ベース部３１は、適当な厚みを有する矩形の板状に形成される。

［容器貯留部］
まず、容器貯留部３２について、図３を参照して説明する。図３に示すように、容器貯留部３２は、上面が開口した中空の箱状に形成されており、複数の容器１００（図２参照）を貯留する。この容器貯留部３２は、４つの側面板３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、底面板３２ｅとを有する。側面板３２ａ，３２ｂは、互いに対向しており、側面板３２ｃ，３２ｄは、互いに対向している。

側面板３２ｄには、上下方向に延びる切欠き３８が形成される。この切欠き３８には、容器排出部３３が配置される。また、側面板３２ｄには、切欠き３８及び容器排出部３３を覆うカバー部材３９が取り付けられている。このカバー部材３９内には、容器整列部３４の後述する整列レール５１の一端部が配置される。

底面板３２ｅの内面は、側面板３２ｃから側面板３２ｄへ向かうにつれて低くなるように傾斜している。これにより、容器貯留部３２に貯留された複数の容器１００は、不図示の底面板に案内されて、容器排出部３３が配置された側面板３２ｄ側に移動する。

容器貯留部３２の開口は、装置外装体１８（図１参照）に設けられた貯留部用蓋（不図示）によって閉じられている。容器貯留部３２に複数の容器１００を投入する場合は、ユーザーは、貯留部用蓋を開けて、容器貯留部３２の開口を露出させる。

容器排出部３３は、容器貯留部３２に貯留された複数の容器を側面板３２ｄの外側に排出する。
［容器排出部］
次に、同じく図３を参照して、容器排出部３３について説明する。図３に示すように、容器排出部３３は、環状ベルト４３と、環状ベルト４３を回転可能に支持するベルト支持機構４４と、環状ベルト４３を回転させる不図示のベルト回転機構と、環状ベルト４３に設けられた載置部材４５とを備える。

環状ベルト４３は、無端状に形成されており、ベルト支持機構４４の駆動ローラ及び従動ローラに掛け渡される。環状ベルト４３の材料としては、ゴム材、合成樹脂、金属ワイヤ等をあげることができる。

環状ベルト４３の外周面には、複数の載置部材４５が設けられる。複数の載置部材４５は、環状ベルト４３の周方向に所定の間隔をあけて配置される。この複数の載置部材４５には、容器貯留部３２に貯留された容器１００が載置される。

ベルト支持機構４４は、駆動ローラと、従動ローラと、一対のローラ支持板４６Ａ，４６Ｂとを有する。一対のローラ支持板４６Ａ、４６Ｂは、上下方向に延びる略長方形の板体からなっており、互いの一方の平面が対向している。

駆動ローラは、一対のローラ支持板４６Ａ、４６Ｂ間に配置され、一対のローラ支持板４６Ａ、４６Ｂの下部に回転可能に支持される。従動ローラは、一対のローラ支持板４６Ａ、４６Ｂ間に配置され、一対のローラ支持板４６Ａ、４６Ｂの上部に回転可能に支持される。これにより、駆動ローラ及び従動ローラに掛け渡されている環状ベルト４３は、上下方向に長い環状に形作られる。

駆動ローラには、不図示のベルト回転機構を構成するモータが連結される。そして、モータが駆動すると、駆動ローラが回転し、駆動ローラに掛け渡された環状ベルト４３が回転する。

その結果、環状ベルト４３には、載置部材４５が上方向に移動する往路と、載置部材４５が下方向に移動する復路が形成される。なお、環状ベルト４３の往路は、容器貯留部３２内に配置され、環状ベルト４３の復路は、容器貯留部３２の外側に配置される。

また、環状ベルト４３の往路は、環状ベルト４３の上部である湾曲部（以下、「上湾曲部」という）を経て復路に切り替わる。そして、環状ベルト４３の復路は、環状ベルト４３の下部である湾曲部（以下、「下湾曲部」という）を経て往路に切り替わる。環状ベルト４３の下湾曲部は、ベルト回転機構と共に、容器貯留部３２の底面板３２ｅの下方に配置されている。

そして、複数の載置部材４５は、往路において載置された容器１００を搬送し、往路と復路が切り替わる上部湾曲部においてカバー部材３９に向けて容器１００を排出する。
［容器整列部］
次に、容器整列部３４について、図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５に示すように、容器整列部３４は、容器排出部３３から排出された容器１００を整列させ、整列された容器１００を、容器搬送ユニット５に受け渡す移送位置まで搬送する。

容器整列部３４は、整列レール５１と、シャッタ機構５２と、数量監視センサ５３Ａ、５３Ｂと、容器有無センサ５４と、整列レール５１を支持する整列部支持部材９０と、整列レール５１に振動を加える加振器５５と、整列レール５１の振動状態を検出する振動状態検出センサ１１０とを備える。

整列レール５１は、互いに対向する２つの平板６１Ａ，６１Ｂから構成される。これら平板６１Ａ，６１Ｂは、横長の略長方形に形成されており、側面板３２ｄに略平行に配置される。平板６１Ａ，６１Ｂの互いに対向する平面間の距離は、容器１００における胴体部１０１の外径よりも長く、首部１０２の外径よりも短い。例えば、平板６１Ａ、６１Ｂの互いに対向する平面間の距離は、胴体部１０１の外径よりも、０．１～０．５ｍｍ程度長く設定される。

平板６１Ａ、６１Ｂにおける上下方向の上端部には、第１傾斜面部６１ａ（傾斜面部の一例）と、第２傾斜面部６１ｂ（傾斜面部の一例）と、段差面部６１ｃが形成される。第１傾斜面部６１ａは、搬送方向の上流側、すなわちカバー部材３９から容器１００を受け取る受取位置から下流側に向かうにつれて上下方向の高さが連続して低くなるように傾斜している。第１傾斜面部６１ａは、水平方向に対して第１の傾斜角度θ１で傾斜している。第１の傾斜角度θ１は、容器１００の搬送速度及び移送位置において容器１００を受け渡すタイミングに基づいて設定される。第１の傾斜角度θ１は、容器１００を搬送するために最低限の搬送力を得るための角度の２倍に設定されている。第１の傾斜角度θ１としては、例えば４．５°に設定される。

第２傾斜面部６１ｂは、第１傾斜面部６１ａと同様に、搬送方向の上流側から下流側に向かうにつれて上下方向の高さが連続して低くなるように傾斜している。第２傾斜面部６１ｂは、水平方向に対して第２の傾斜角度θ２で傾斜している。第２の傾斜角度θ２は、第１の傾斜角度θ１よりも小さく設定されている（θ１＞θ２）。すなわち、第２傾斜面部６１ｂは、第１傾斜面部６１ａよりも緩やかに形成されている。

第２傾斜面部６１ｂでは、第１傾斜面部６１ａを通過した容器１００の姿勢を安定化させる。すなわち、第２傾斜面部６１ｂを容器１００が通過する際に、容器１００は、その軸方向が上下方向と略平行となり、その姿勢が安定する。第２の傾斜角度θ２は、容器１００を搬送するために最低限の搬送力を得るための角度に設定されている。第２の傾斜角度θ２としては、例えば２°に設定されている。

上述の各部材により構成される整列レール５１は、図５に示すように、長手方向の一端部、すなわち搬送方向の上流側が上述のカバー部材３９を貫通して、カバー部材３９内に配置される。すなわち、容器排出部３３から排出された容器１００は、カバー部材３９内において、整列レール５１に渡される。

シャッタ機構５２は、整列レール５１における搬送方向の下流側、すなわち移送位置の近傍において、整列レール５１の移送位置よりもカバー部材３９側に配設される。シャッタ機構５２は、整列レール５１に沿って移動する複数の容器１００の移動を一時的に遮断し、整列レール５１の移送位置に容器１００を１つずつ送り出す。

数量監視センサ５３Ａ，５３Ｂは、カバー部材３９とシャッタ機構５２との間に配置される。これら数量監視センサ５３Ａ，５３Ｂは、例えば、フォトセンサであり、対向する位置に容器１００があるか否かを検出する。

容器有無センサ５４は、不図示のブラケットを介して支持フレーム７１に固定される。容器有無センサ５４は、整列レール５１の移送位置に配置された容器１００に対向している。容器有無センサ５４は、例えば、フォトセンサであり、対向する位置（移送位置）に容器１００があるか否かを検出する。容器有無センサ５４で移送位置に容器１００がないことが検出された場合、制御装置８０によって、容器１００の詰まりやジャム等が発生したと判断され、分析動作を保留する等の処置が行われた上で、容器１００の供給に失敗した旨がユーザーに通知される。

さらに、シャッタ機構５２には、ストッパ部材６２が設けられている。ストッパ部材６２は、固定ブラケット８６を介して支持フレーム７１に固定されている。ストッパ部材６２は、後述する整列レール５１の段差面部６１ｃの上下方向の上方に配置されており、段差面部６１ｃと上下方向の上方に隙間を空けて対向する。そして、ストッパ部材６２は、整列レール５１の移動位置に配置された容器１００の首部１０２に当接する。

数量監視センサ５３Ａ，５３Ｂは、カバー部材３９とシャッタ機構５２との間に配置されている。これら数量監視センサ５３Ａ，５３Ｂは、例えば、フォトセンサであり、対向する位置に容器１００があるか否かを検出する。

数量監視センサ５３Ａ，５３Ｂの両方が、対向する位置に容器１００が有ることを検出した場合は、シャッタ機構５２を通過する前の容器１００が所定の個数以上あると判別できる。これにより、少なくとも所定の個数以上の容器１００が連続的に後工程に供給されるという情報を、後工程を制御する制御装置８０に送信することができる。

また、数量監視センサ５３Ａ，５３Ｂの少なくとも一方が、対向する位置に容器１００が無いことを検出した場合は、シャッタ機構５２を通過する前の容器１００が所定の個数未満であると判別できる。これにより、少なくとも所定の個数以上の容器１００が連続的に後工程に供給されないという情報を、後工程を制御する制御装置８０に送信することができる。

加振器５５は、整列レール５１を支持する整列部支持部材９０に取り付けられる。加振器５５としては、例えば、ソレノイド（コイル）等を挙げることができる。加振器５５により整列レール５１に振動が加えられることにより、整列レール５１に保持された容器１００は、徐々に整列レール５１の他端部、すなわち搬送方向の下流側に向かって移動する。整列レール５１の下流側は、上述した容器搬送ユニット５に容器１００を渡す移送位置に設定される。

次に、整列レール５１を支持する整列部支持部材９０の詳細な構成について、図６を参照して説明する。図６に示すように、整列部支持部材９０は、固定架台９１Ａと、第１の振動体９１Ｂと、第２の振動体９１Ｃと、加振器５５とを備える。

固定架台９１Ａは、整列レール５１を含む容器整列部３４の構造を自動分析装置１に固定する土台である。第１の振動体９１Ｂは、固定架台９１Ａの上に配置され、第１の振動体９１Ｂの上には、第２の振動体９１Ｃが配置される。そして、第２の振動体９１Ｃの上に整列レール５１が配置される。

第１の振動体９１Ｂ及び第２の振動体９１Ｃが有する面のうちの、搬送方向の下流側の面である第１の面Ｓｄ１、及び、搬送方向の下流側の面である第２の面Ｓｄ２は、搬送方向と垂直な方向に対して所定の角度だけ傾斜している。

第１の振動体９１Ｂ及び固定架台９１Ａは、平板状の板ばね９２Ａ及び９２Ｂによって接続される。板ばね９２Ａは、ボルト９３Ａ～９３Ｄ（ボルト９３Ｂ及び９３Ｃは図示略）によって、第１の振動体９１Ｂ及び固定架台９１Ａの第１の面Ｓｄ１上に取り付けられる。板ばね９２Ｂは、ボルト９３Ｅ～９３Ｈ（ボルト９３Ｆ及び９３Ｇは図示略）によって、第１の振動体９１Ｂ及び固定架台９１Ａの第２の面Ｓｄ２上に取り付けられる。つまり、第１の振動体９１Ｂは、板ばね９２Ａ及び９２Ｂを介して、搬送方向に往復移動可能な状態で固定架台９１Ａに支持される。

第２の振動体９１Ｃ及び第１の振動体９１Ｂは、平板状の板ばね９２Ｃ及び９２Ｄによって接続される。板ばね９２Ｃは、ボルト９３Ｉ～９３Ｌ（ボルト９３Ｊ及び９３Ｋは図示略）によって、第２の振動体９１Ｃ及び第１の振動体９１Ｂの第１の面Ｓｄ１上に固定される。板ばね９２Ｄは、ボルト９３Ｍ～９３Ｐ（ボルト９３Ｎ及び９３Ｐは図示略）によって、第２の振動体９１Ｃ及び第１の振動体９１Ｂの第２の面Ｓｄ２上に固定される。つまり、第２の振動体９１Ｃは、板ばね９２Ｃ及び９２Ｄを介して、搬送方向に往復移動可能な状態で第１の振動体９１Ｂに支持される。

第１の振動体９１Ｂは、上端部が開口されて下端部に底部が形成されるＵ字形状の開口部９１Ｂａを有する。開口部９１Ｂａの底部には、コイル（ソレノイド）で形成された加振器５５が取り付けられる。

コイルで構成された加振器５５に電流が印加されると、第２の振動体９１Ｃが加振器５５側に引き寄せられる。一方、加振器５５に印加されていた電流が遮断されると、板ばね９２Ｃ及び９２Ｄが元の位置に戻る力、すなわち、加振器５５が第２の振動体９１Ｃを引き寄せる力と逆向きの力を発生する。これにより第２の振動体９１Ｃは元の位置に復帰する。そして、加振器５５に対する電流の印加及び遮断を繰り返すことにより、第２の振動体９１Ｃは上下の方向に振動する。このとき、加振器５５が取り付けられている第１の振動体９１Ｂは、第２の振動体９１Ｃが加振器５５に引き寄せられたり離れたりする動きの反作用により反力を受けて振動する。

上述のように、第１の振動体９１Ｂ及び第２の振動体９１Ｃはともに、搬送方向と垂直な方向に対して所定の角度だけ傾斜した第１の側面Ｓｄ１及び第２の側面Ｓｄ２を有することから、第１の振動体９１Ｂ及び第２の振動体９１Ｃの上下方向の振動は、搬送方向の往復動作に変換される。

第１の振動体９１Ｂが固定架台９１Ａに対して完全に固定されている場合、この反力が構造体としての容器整列部３４の外部に逃げてしまい、その分、振動発生効率が悪化する。本実施形態では、第１の振動体９１Ｂと固定架台９１Ａとを、板ばね９２Ａ及び９２Ｂで固定することにより、第１の振動体９１Ｂは固定架台９１Ａに対して可動できるようになる。したがって、本実施形態によれば、反作用による反力は構造体に吸収され、それゆえ、振動発生効率の低下を防ぐことが可能となる。

加振器５５に対する電流の印加及び遮断は、後述の振動状態制御部２００の加振器ドライバ２０４（図１０参照）から加振器５５に対して、ＯＮ及びＯＦＦの二値を有する制御信号が供給されることにより実現される。ここで、第１の振動体９１Ｂ及び第２の振動体９１Ｃの往復動作の周波数が、これらの振動体を含む構造体としての容器整列部３４の共振周波数と一致するように、加振器５５に与える電流の周期を調整することにより、容器整列部３４が共振状態となる。そして、容器整列部３４が共振状態となることにより、第１の振動体９１Ｂ及び第２の振動体９１Ｃが大きく振動する。

なお、容器供給ユニット３を構成する固定架台９１Ａ、第１の振動体９１Ｂ、第２の振動体９１Ｃ、板ばね９２Ａ～９２Ｄは、例えば、アルミニウム、鋳鉄、ステンレス鋼等の金属材料で構成される。これらの金属材料は、それぞれ固有の熱膨張係数を有する。すなわち、これらの金属材料は置かれた場所（環境）の温度（以下、「環境温度」とも称する）によって膨張したり収縮したりする。具体的な熱膨張係数（熱膨張率）の代表値を表１に示す。

表１には、アルミニウムの熱膨張係数は２３×１０^－６／℃であり、鋳鉄の熱膨張係数は１１．７×１０^－６／℃であり、ステンレス鋼の熱膨張係数は１７×１０^－６／℃であることが示されている。

ここで、このような様々な種類の金属材料で構成される容器整列部の共振周波数と、環境温度との対応について、図７を参照して説明する。図７は、容器整列部の共振周波数と環境温度との対応を示すグラフである。図７のグラフの縦軸は共振周波数（Ｈｚ）を示し、横軸は環境温度（℃）を示す。

図７に示すグラフは、ある常温の環境下で共振周波数が調整された容器整列部を含む自動分析装置を、環境試験室等の室温を制御できる環境に設置し、環境温度を１５℃～３０℃まで変化させた場合における、容器整列部の共振周波数と、環境温度との対応を示すグラフである。この実験は、共振周波数を調整済みの３台の異なる自動分析装置を対象として行われた。３台の自動分析装置における各測定結果は、図７において、それぞれ、三角形のマーカーが付与された直線、円形のマーカーが付与された直線、及び、四角形のマーカーが付与された直線として示される。

図７に示すグラフによれば、３台のいずれの自動分析装置においても、環境温度が１５℃である場合と３０℃である場合とでは、共振周波数がおおよそ１Ｈｚ程度変化している。つまり、製造工場で共振周波数の調整が行われた自動分析装置を、実際に使用する環境にユーザーが設置した場合にも同様に、環境温度の変化に伴って、容器整列部の共振周波数が変化する。そして、容器整列部の共振周波数が変化した場合には、整列レールの振動状態も変化する。

容器整列部の共振周波数の変化に伴って、容器整列部の整列レールに加わる振動が想定される振動よりも大きくなった場合、整列レール上を搬送される容器に加わる振動は大きくなる。その結果、移送位置にある容器が想定より大きく振動してしまい、容器搬送ユニットのアームが、移送位置にある容器を掴めなく（チャックできなく）なってしまう。この場合、容器の搬送失敗を検知した制御装置の制御に基づいて、自動分析装置の分析動作が停止してしまう。

一方、容器整列部の整列レールに加わる振動が、想定される振動よりも小さくなった場合、整列レール上を搬送される容器に加わる振動も小さくなる。その結果、容器の搬送速度が遅くなり、免疫酵素反応ユニットへの容器の供給不足を招いてしまう。つまり、自動分析装置が置かれた環境の温度変化によって容器整列部の共振周波数が変化し、整列レールの振動状態が変化した場合、整列レール上を搬送される容器の搬送速度が変動するため、自動分析装置の動作に悪影響を及ぼす結果となってしまう。

本実施形態では、整列レール５１の振動の状態を検出する振動状態検出センサ１１０（図３，図５参照）を自動分析装置１に搭載もしくは装置近傍に配置し、制御装置８０の振動状態制御部２００（図１０参照）が、振動状態検出センサ１１０の検出値をフィードバック信号として用いて加振器５５に入力する制御信号を制御する。

振動状態検出センサ１１０には、例えば、磁気誘導型近接センサ又はレーザー変位計等を用いることができる。図５の容器供給ユニット３の側面図においては、振動状態検出センサ１１０として、磁気誘導型近接センサ１１０αを使用した例を示す。磁気誘導型近接センサ１１０αのコイルは、例えば、不図示のプリント基板上に配線パターンとして形成される。そして、磁気誘導型近接センサ１１０αは、ベース部３１にその一端が固定された剛体１１２上の、整列レール５１の一端部の近傍の位置に取り付けられる。

磁気誘導型近接センサ１１０αが取り付けられた剛体１１２を、整列レール５１の振動時にも振動しないベース部３１に固定することにより、磁気誘導型近接センサ１１０αが整列レール５１の振動の影響を受けなくなる。これにより、磁気誘導型近接センサ１１０αが、整列レール５１の振動状態を正確に検出することができる。磁気誘導型近接センサ１１０αの配置箇所には、保護カバー１１１が設けられる。

図８に、振動状態検出センサ１１０としてレーザー変位計１１０βを使用した場合における、レーザー変位計１１０β及び容器供給ユニット３の側面図を示す。図８に示す例では、レーザー変位計１１０βは、容器供給ユニット３の近傍の位置に配置された平板状の剛体１１３上の、整列レール５１の一端部の近傍の位置に固定される。

磁気誘導型近接センサ１１０αは、センサに組み込まれたコイルから発せられる高周波の磁界を金属製の対象物（被測定物）に当て、コイル周囲の磁気抵抗変化による自己のコイルのインダクタンスの変化を検出することにより、被測定物の変位量（自センサとの距離の変動）を測定するセンサである。磁気誘導型近接センサ１１０αでは、コイルの設計及び／又は調整を行うことにより、サブミクロン単位の変位量も検出することが可能となる。

レーザー変位計１１０βは、測定対象物にレーザー光を照射し対象物からの反射光の角度を測定することにより、三角測量の原理に基づき対象物との距離を算出する測定器である。受光素子の性能により、対象物との距離をサブミクロン単位で測定することができる。

ここで、レーザー変位計１１０βの出力波形について、図９を参照して説明する。図９は、レーザー変位計１１０βの出力波形を示すグラフである。図９のグラフの縦軸は、レーザー変位計１１０βの出力波形の振幅（ｍｍ）を示し、横軸は時間（ｓ）を示す。図９に示すグラフには、加振器５５に印加（入力）する制御信号の波形のデューティ（波形のＯＮ時間）を５００μｓ、８００μｓ、１０００μｓと変化させた各場合に対応するレーザー変位計１１０βの出力波形が、それぞれ、実線、破線、一点鎖線で示される。

図９に示されるように、制御信号の波形のデューティが５００μｓの場合と、８００μｓの場合と、１０００μｓの場合とで、レーザー変位計１１０βの出力波形の振幅が異なる。具体的には、制御信号の波形のデューティが大きくなるほど、レーザー変位計１１０βの出力波形の振幅も大きくなる。制御信号の波形のデューティが大きくなるほど、整列レール５１の振動の振幅も大きくなり、それゆえ、レーザー変位計１１０βの出力波形の振幅も大きくなるためである。つまり、レーザー変位計１１０βの出力波形の振幅は、整列レール５１の振動の振幅を表したものであると考えられる。

したがって、レーザー変位計１１０βの出力波形の振幅のピークトゥピークを測定することにより、整列レール５１の振動の振幅を算出ことができる。また、レーザー変位計１１０βの出力波形のピークトゥピークの周期を測定することにより、副次的に、加振器５５を駆動する制御信号の周波数（駆動周波数）を算出することも可能である。

磁気誘導型近接センサ１１０α及びレーザー変位計１１０βのいずれのセンサであっても、対象物との距離を測定できるため、これらのセンサで検出された、整列レール５１の一端部との距離の時間方向における変位の情報に基づいて、整列レール５１の振動の振幅を測定することができる。したがって、これらのセンサ又は測定器で構成した振動状態検出センサを容器整列部３４の整列レール５１の近傍に配置することにより、整列レール５１の振動の振幅を測定することができる。そして、測定した整列レール５１の振動の振幅の情報を用いて、制御装置８０の振動状態制御部２００が行うフィードバック制御で使用されるフィードバックパラメータの計算も容易に行うことができる。

なお、いずれのセンサ及び測定器も、振動に伴う整列レール５１の変位量を非接触で測定することが可能であるが、これらのセンサ及び測定器は感度が高く振動に対して敏感であるため、剛体等に固定して使用する等の対応が必要となる。

本実施形態では、振動状態制御部２００が、磁気誘導型近接センサ１１０α又はレーザー変位計１１０β等で構成される振動状態検出センサ１１０が検出した、整列レール５１の一端部との距離の時間方向における変位を、整列レール５１の振動の振幅として検出する。そして、振動状態制御部２００は、振動状態検出センサ１１０の検出値に基づいて測定された整列レール５１の振動の振幅に基づいて、加振器５５に入力する制御信号を制御する。より詳細には、振動状態制御部２００は、測定された整列レール５１の振動の振幅が、予め定められた目標の振幅（以下、「目標値」とも称する）に近づくようにフィードバック制御を行う。振動状態制御部２００によるフィードバック制御は、加振器５５に印加する制御信号の波形のデューティを変更することにより行う。

整列レール５１の振動の振幅と、整列レール５１における容器１００の搬送速度とは、概ね比例関係にあることが実験的に分かっているため、整列レール５１の振動の振幅の目標値は、容器１００の最適な搬送速度に基づいて設定が可能である。

［振動状態制御に関わるブロックの構成］
次に、容器整列部３４の整列レール５１の振動状態制御に関わるブロックの構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、整列レール５１の振動状態制御に関わる各ブロックの構成例を示すブロック図である。

図１０には、内部に加振器５５が設置された第１の振動体９１Ｂと、板ばね９２Ａ～９２Ｄによって第１の振動体９１Ｂと接続された第２の振動体９１Ｃと、第２の振動体９１Ｃの上部に配置された整列レール５１とを備えた容器整列部３４を、模式的に示す。容器整列部３４の整列レール５１の一端部の近傍の位置には、振動状態検出センサ１１０が配置され、振動状態検出センサ１１０と振動状態制御部２００とは、データを送受信可能に接続される。

振動状態制御部２００は、振幅検出部２０１、発振器２０２、デューティ制御回路２０３及び加振器ドライバ２０４を有する。振動状態制御部２００を構成する各部の動作は、制御部２１０によって制御される。

振幅検出部２０１は、振動状態検出センサ１１０の検出値に基づいて、整列レール５１の振動の振幅を検出（測定）し、検出した振幅値をデューティ制御回路２０３に出力する。発振器２０２は、加振器５５に印加する制御信号の基本波を発生させてデューティ制御回路２０３に出力する。デューティ制御回路２０３は、振幅検出部２０１から入力された振幅値に応じて制御信号の波形のデューティ（波形がＯＮ（ハイレベル）である区間の時間）を変化させて、波形のデューティが変更された制御信号を加振器ドライバ２０４に出力する。加振器ドライバ２０４は、例えばアンプ等で構成され、デューティ制御回路２０３から入力された制御信号を加振器５５が動作可能なレベルまで増幅して加振器５５に印加する。加振器５５は、加振器ドライバ２０４から制御信号が印加されることにより磁界を発生させ、第２の振動体９１Ｃを振動させる。

本実施形態では、デューティ制御回路２０３は、振幅検出部２０１から入力された実際の振幅の値と、予め設定された目標値とを比較し、実際の振幅が目標値に近づくように波形のデューティを変化させる。

上述の通り、容器整列部３４を構成する第１の振動体９１Ｂ及び９１Ｂは、自身を含む容器整列部３４の共振周波数で加振器５５が駆動されることにより、大きく振動する。そして、その振動状態が最適に調整されることにより、整列レール５１による容器１００の搬送速度も最適化される。つまり、容器１００の搬送速度の最適化にあたっては、加振器５５に印加する制御信号の周波数及びデューティが重要なパラメータとなる。

整列レール５１の振動状態を最適化するためのフィードバック制御は、加振器５５に印加する制御信号の周波数及びデューティの両方を変化させることによっても行うことが可能である。しかしながら、周波数及びデューティの両方をフィードバック制御のパラメータとした場合、最適な振動を発生させるためのパラメータの組み合わせが幾通りも生まれてしまい、フィードバック制御が収束せずに発散してしまう可能性が高くなる。したがって、本実施形態においては、このようにフィードバック制御が発散してしまうことを防ぐため、振動状態制御部２００は、より簡易的な制御として、加振器５５に印加する制御信号の周波数は変化させずに、制御信号の波形のデューティのみを変化させる制御を行う。

上記フィードバック制御を含む、整列レール５１の振動状態の制御は、例えば以下の手順で行われる。まず、自動分析装置１の製造段階で、工場において自動分析装置１の個体の共振周波数を測定する。次に、測定した共振周波数で容器供給ユニット３を駆動し、振動状態検出センサ１１０で測定される実際の振幅を目標値と一致させるように、加振器５５に印加する制御信号の波形のデューティを変化させる。そして、振動状態検出センサ１１０で測定される実際の振幅が目標値と一致した場合の測定値（振幅）を、自動分析装置１の固有の共振周波数（初期値）として、工場出荷段階で自動分析装置１内に記録させる。自動分析装置１への記録は、例えば、測定値を制御装置８０等にパラメータとして書き込むこと等によって行うことができる。

続いて、自動分析装置１を実際に作業現場で動作させる場合には、まず、自動分析装置１に記録された初期値で容器供給ユニット３を駆動する。次いで、振動状態検出センサ１１０から出力される情報に基づいて、制御装置８０の振動状態制御部２００が上述のフィードバック制御を行う。

なお、本実施形態では、振動状態制御部２００は、例えば、ＰＩＤ制御、移動平均法、ある所定の時間枠（区間）の平均値を用いて制御を行う方法（以下、「区間平均法」と称する）等の手法を用いてフィードバック制御を行う。

ＰＩＤ制卸は、目標値と現在値との差の大きさに比例した操作（制御）を行う比例制御（Ｐ）、現在値の変化に対してこれを抑えるような操作を行う微分制御（Ｄ）、及び、目標値と現在値との差を無くすように操作を行う積分制御（Ｉ）の各パラメータにより構成される。ただし、ＰＩＤ制御においては各パラメータを最適に決定する為のチューニング作業が必要となり、パラメータが適切でない場合はオーバーシュートを引き起こす可能性がある。

移動平均法では、振幅の値を所望の時間だけ過去に遡って平均値を算出し、算出した移動平均値と目標値とを比較し、目標値に近づけるよう操作を行う。移動平均値を参照しながら制御を行う為、平均化する時間間隔を適切に設定すれば、長期的の緩やかな変動を抑える上では効果的な方法である。また過渡的な変化に対しては鈍感な反応となる。本実施形態では、数時間オーダーの経時的な周囲温度変動に対する制御を行うことを目的とするため、移動平均を行う時間は、数分～数十分程度に設定することが望ましい。

区間平均法は、移動平均法と類似の方法であるが、移動平均のように時系列的に平均値を算出するのではなく、ある時間枠を区切ってその時間枠内に存在する値の平均を算出し、求めた平均値（区間平均値の一例）と目標値とを比較して制御を行う方法である。平均値を算出するための時間枠の長さを短く設定することにより、短期間における振幅値の平均値が算出され、急峻な変動が起こった場合でもある程度敏感に反応することが可能となる。しかしながら、移動平均法に比べるとオーバーシュートが発生する可能性が高くなる。

フィードバック制御方法は、自動分析装置１の装置設置環境の変動幅に応じて、上述した各制御方法の中から適切なものを適宜選択すればよい。なお、上述した制御方法以外の方法を用いてもよい。

［デューティ制御回路によるフィードバック制御の手法］
次に、振動状態制御部２００によるフィードバック制御の手順について、図１１を参照して詳述する。図１１は、振動状態制御部２００によるフィードバック制御の手順の例を示すフローチャートである。

まず、振動状態制御部２００を制御する制御部２１０は、フィードバック制御に用いる各設定値及びフラグに初期値を設定する（ステップＳ１）。具体的には、制御部２１０は、加振器ドライバ２０４に出力する制御信号において波形がＯＮである時間を示す、デューティＤＵＴＹに“５％”を設定する。また、制御部２１０は、デューティの変化量を示す“ｄＤＵＴＹ”に所定の値を設定する。さらに、制御部２１０は、前回のフィードバック制御時に、デューティＤＵＴＹを増加させたか減少させたか、すなわち、前回の制御時のデューティＤＵＴＹの増減の方向を示すフラグである“ｉＰｒｅｖ”に“０”を設定する。

次に、デューティ制御回路２０３は、振幅検出部２０１で算出された現在の整列レール５１の振動の振幅値（以下「現在値」とも称する）ＬＤＣを取得する（ステップＳ２）。次に、デューティ制御回路２０３は、ステップＳ２で取得した振幅の現在値ＬＤＣが、目標の振幅値として設定された目標値ｔＬＤＣからδ（μｍ）を減算した値よりも、小さいか否かを判定する（ステップＳ３）。“δ”は、目標値に対する許容値を示す値であり、許容値δの値には、実験等に基づいて求まる最適な値を設定可能である。

ステップＳ３で、振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣから許容値δ（μｍ）減算した値以上であると判定された場合（ステップＳ３がＮＯ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣに許容値δ（μｍ）を加算した値よりも、大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４で、振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣに許容値δ（μｍ）を加算した値以下であると判定された場合（ステップＳ４がＮＯ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、フラグｉＰｒｅｖに“０”を設定する（ステップＳ５）。

つまり、デューティ制御回路２０３は、整列レール５１の振動の振幅の現在値ＬＤＣが目標値ｔＬＤＣ±許容値δμｍの範囲内である場合には、制御信号の波形のデューティを変更する制御は行わず、前回の制御時のデューティＤＵＴＹの増減の方向を示すフラグｉＰｒｅｖに“０”を設定する。ステップＳ５の処理後、デューティ制御回路２０３は、処理を図１２のステップＳ２０に移す。

ステップＳ３で、振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣから許容値δμｍを減算した値未満であると判定された場合（ステップＳ３がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、フラグｉＰｒｅｖの値が“０”より大きいか、すなわち、正の値であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６で、フラグｉＰｒｅｖの値が“０”より大きいと判断された場合（ステップＳ６がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティの変化量ｄＤＵＴＹの値に“２”を乗算する。すなわち、デューティの変化量ｄＤＵＴＹの値を２倍にする（ステップＳ７）。次に、デューティ制御回路２０３は、フラグｉＰｒｅｖの値を“＋１”にする（ステップＳ８）。

次に、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹにデューティ変化量ｄＤＵＴＹを加算した値を、新たなデューティＤＵＴＹの値とする（ステップＳ９）。

つまり、デューティ制御回路２０３は、振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣから許容値δμｍを減算した値を下回っており、かつ、前回制御時にデューティＤＵＴＹが増加されていた場合には、デューティの増加量がまだ足りていないと判断する。そして、デューティ制御回路２０３は、デューティ変化量ｄＤＵＴＹを２倍にする処理を行い、２倍にされたデューティ変化量ｄＤＵＴＹをデューティＤＵＴＹに加算した値を、新たなデューティＤＵＴＹとする。ステップＳ９の処理後、デューティ制御回路２０３は、処理を図１２のステップＳ２０に移す。

ステップＳ６で、フラグｉＰｒｅｖが“０”以下であると判断された場合（ステップＳ６がＮＯ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、フラグｉＰｒｅｖの値が“０”未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０で、フラグｉＰｒｅｖが“０”より小さいと判定された場合（ステップＳ１０がＹＥＳの場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティ変化量ｄＤＵＴＹの値を“２”で除算する。すなわち、デューティ変化量ｄＤＵＴＹの値を１／２にする（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の処理後、デューティ制御回路２０３は、ステップＳ８以降の処理を行う。

ステップＳ１０で、フラグｉＰｒｅｖが“０”より小さくないと判定された場合（ステップＳ１０がＮＯ判定の場合）、すなわち、フラグｉＰｒｅｖが“０”であると判定された場合、デューティ制御回路２０３は、ステップＳ８以降の処理を行う。

つまり、デューティ制御回路２０３は、振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣから許容値δμｍを減算した値を下回っており、かつ、前回制御時にデューティＤＵＴＹが減少されていた場合には、デューティの減少量が大きすぎたと判断する。そして、デューティ制御回路２０３は、デューティ変化量ｄＤＵＴＹを１／２にする処理を行い、１／２とされたデューティ変化量ｄＤＵＴＹをデューティＤＵＴＹに加算した値を、新たなデューティＤＵＴＹとする。

ステップＳ４で、振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣに許容値δ（μｍ）を加算した値よりも大きいと判定された場合（ステップＳ４がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、フラグｉＰｒｅｖが“０”より大きいかを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２で、フラグｉＰｒｅｖが“０”より大きいと判断された場合（ステップＳ１２がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティ変化量ｄＤＵＴＹの値を“２”で除算する。すなわち、デューティ変化量ｄＤＵＴＹの値を１／２にする（ステップＳ１３）。次に、デューティ制御回路２０３は、フラグｉＰｒｅｖの値を“－１”にする（ステップＳ１４）。

次に、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹからデューティ変化量ｄＤＵＴＹを減算した値を、新たなデューティＤＵＴＹの値とする（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の処理後、デューティ制御回路２０３は、処理を図１２のステップＳ２０に移す。

つまり、デューティ制御回路２０３は、振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣに許容値δμｍを加算した値を上回っており、かつ、前回制御時にデューティＤＵＴＹが増加されていた場合には、デューティの増加量が大きすぎたと判断する。そして、デューティ制御回路２０３は、デューティ変化量ｄＤＵＴＹを１／２にする処理を行い、１／２にされたデューティ変化量ｄＤＵＴＹをデューティＤＵＴＹから減算した値を、新たなデューティＤＵＴＹとする。

一方、ステップＳ１２で、フラグｉＰｒｅｖの値が“０”以下であると判定された場合（ステップＳ１２がＮＯ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、フラグｉＰｒｅｖの値が“０”より未満であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６で、フラグｉＰｒｅｖの値が“０”より小さいと判定された場合（ステップＳ１６がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティ変化量ｄＤＵＴＹの値に“２”を乗算する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の処理後、デューティ制御回路２０３は、ステップＳ１４以降の処理を行う。

ステップＳ１６で、フラグｉＰｒｅｖの値が“０”より小さくないと判定された場合（ステップＳ１６がＮＯ判定の場合）、すなわち、フラグｉＰｒｅｖの値が“０”であると判定された場合、デューティ制御回路２０３は、ステップＳ１４以降の処理を行う。

つまり、デューティ制御回路２０３は、振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣに許容値δμｍを加算した値を上回っており、かつ、前回制御時にデューティＤＵＴＹが減少されていた場合には、デューティの減少量が少なすぎたと判断する。そして、デューティ制御回路２０３は、デューティ変化量ｄＤＵＴＹを２倍にする処理を行い、２倍にされたデューティ変化量ｄＤＵＴＹをデューティＤＵＴＹから減算した値を、新たなデューティＤＵＴＹとする。

次に、図１２を参照して、図１１に示した結合子Ａ以降の処理について説明する。図１２は、図１１の結合子Ａ以降の処理の手順を示すフローチャートである。図１１のステップＳ５、Ｓ９又はＳ１５の処理後、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹの値が“５％”未満か否かを判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０で、デューティＤＵＴＹの値が“５％”より小さいと判定された場合（ステップＳ２０がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹに“５％”を設定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の処理後、デューティ制御回路２０３は、処理を図１１のステップＳ２に戻す。

一方、ステップＳ２０で、デューティＤＵＴＹの値が“５％”以上であると判定された場合（ステップＳ２０がＮＯ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹの値が“１５％”より大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２で、デューティＤＵＴＹの値が“１５％”より大きいと判定された場合（ステップＳ２２がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹに“１５％”を設定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３の処理後、デューティ制御回路２０３は、処理を図１１のステップＳ２に戻す。一方、デューティＤＵＴＹの値が“１５％”以下であると判定された場合には、デューティ制御回路２０３は、処理を図１１のステップＳ２に戻す。

つまり、図１２に示す処理では、デューティ制御回路２０３は、加振器５５に印加する制御信号の波形のＯＮ時間であるデューティＤＵＴＹの値を、５％以上１５％以下の範囲内の値に収める処理（リミッター処理）を行っている。デューティ制御回路２０３がこのような処理を行うことにより、フィードバック制御が発散してしまうことをより確実に防止することができ、かつ、整列レール５１の振動の振幅が目標値に収束する時間をより短縮することができる。

なお、図１２に示したデューティＤＵＴＹの値の制限値（リミッター）は一例であり、これらの値には、容器整列部３４の機械的な特性等に応じて求まる最適な値を適宜設定可能である。

上述のフィードバック制御においては、測定された整列レール５１の振動の振幅の現在値ＬＤＣが目標値ｔＬＤＣから乖離すればするほど、デューティ変化量ｄＤＵＴＹの値（操作量）が大きくなる。したがって、本実施形態によれば、自動分析装置１の周囲温度の変化に伴って容器整列部３４の共振周波数が変化し、整列レール５１の振動状態が変化した場合にも、整列レール５１の振動の振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣにすばやく収束する。

ここで、本実施形態に係るフィードバック制御を行った場合と行わなかった場合とにおける、整列レール５１の振動の振幅の変化について、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して説明する。図１３Ａは、フィードバック制御を行わなかった場合における整列レール５１の振動の振幅の変化を示すグラフであり、図１３Ｂは、フィードバック制御を行った場合における整列レール５１の振動の振幅の変化を示すグラフである。

図１３Ａの左側の縦軸は振幅（μｍ）を示し、右側の縦軸は温度（×０．１℃）を示し、横軸は時刻（ｈｈ：ｍｍ）を示す。図１３Ｂの左側の縦軸は、振幅（μｍ）及び温度（×０．１℃）を示し、右側の縦軸は、加振器５５に印加する制御信号のデューティ（波形のＯＮ時間）（μｓ）を示し、横軸は時刻（ｈｈ：ｍｍ）を示す。また、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、白丸は整列レール５１の振動の振幅を示し、白抜きの線は振幅を２００区間分移動平均した値の推移を示し、実線は周囲温度の推移を示す。

図１３Ａに示すグラフは、フィードバック制御を行わずに１８時から８時２４分までの間自動分析装置１を連続運転させた際の、周辺温度と整列レール５１の振動の振幅との関係を表したグラフである。図１３Ａに示すグラフによれば、実験開始から終了までの間に周辺温度は約１．５℃程度緩やかに減少しているのに対して、整列レール５１の振動の振幅は１２０μｍ付近から９０μｍ付近まで約３０μｍ以上変動していることが分かる。

図１３Ｂに示すグラフは、本実施形態に係るフィードバック制御を行った状態で、７時１２分から１０時付近までの間自動分析装置１を連続運転させた際の、周辺温度と整列レール５１の振動の振幅との関係を表したグラフである。図１３Ｂに示すグラフによれば、周囲温度が２４℃から２７℃付近まで比較的急峻に変動しているのに対して、整列レール５１の振動の振幅の変動は２００μｍ±８μｍ程度の範囲内に抑えられていることが分かる。

上述のように、本実施形態では、デューティ制御回路２０３が、加振器５５に印加する制御信号の周波数は変化させずに、制御信号の波形のデューティのみを変化させる制御を行う。これにより、周囲温度の変化に伴い容器整列部３４の共振周波数が変化した場合に、フィードバック制御に基づき加振器５５に印加される制御信号の周波数が、真の共振周波数と一致しない場合もありうる。

しかしながら、図７のグラフに示したように、自動分析装置１の周囲温度（環境温度）を１５℃から３０℃まで変化させた場合における容器整列部３４の共振周波数の変動幅は、１Ｈｚ程度である。したがって、共振周波数の変動幅が１Ｈｚ程度である自動分析装置１においては、加振器５５に印加する制御信号のデューティのみを変化させる制御によっても、目標振幅に対する制御は十分に可能である。さらに、デューティのみを変化させる制御を行うことにより、制御の発散を確実に防止することができる。

なお、デューティ制御回路２０３によるフィードバック制御の手法は、図１１及び図１２に示した手法に限定されず、他の手法で行われてもよい。例えば、デューティ制御回路２０３は、図１４に示す、より簡易的な手法を用いてフィードバック制御を行ってもよい。図１４は、振動状態制御部２００によるより簡易的な手法でのフィードバック制御の手順を示すフローチャートである。

まず、デューティ制御回路２０３は、整列レール５１の振動の振幅の目標値ｔＬＤＣからの、振動状態検出センサ１１０で測定された振幅の現在値ＬＤＣの乖離ＤＩＦＦを算出する（ステップＳ３１）。乖離ＤＩＦＦは、以下の式（１）により算出できる。

乖離ＤＩＦＦ＝｜目標値ｔＬＤＣ－現在値ＬＤＣ｜…式（１）

次に、デューティ制御回路２０３は、乖離ＤＩＦＦが、目標値ｔＬＤＣに対する許容値として設定された“δ”μｍよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２で、乖離ＤＩＦＦが許容値δよりも大きいと判定された場合（ステップＳ３２がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、乖離ＤＩＦＦを目標値ｔＬＤＣ及び定数ａで除算した値を、デューティ変化量ｄＤＵＴＹに設定する（ステップＳ３３）。定数ａは、デューティ変化量ｄＤＵＴＹの値を変化させるための定数であり、容器供給ユニット３の機械的な特性等に応じて求まる最適な値を適宜設定可能である。

一方、ステップＳ３２で、乖離ＤＩＦＦが許容値δ以下であると判定された場合（ステップＳ３２がＮＯ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、乖離ＤＩＦＦを目標値ｔＬＤＣ及び定数ａ′で除算した値を、デューティ変化量ｄＤＵＴＹに設定する（ステップＳ３４）。定数ａ′には、上述の定数ａよりも大きな値が設定される。

つまり、デューティ制御回路２０３は、乖離ＤＩＦＦが大きいほど、すなわち、現在値ＬＤＣが目標値ｔＬＤＣから乖離すれば乖離するほど、デューティ変化量ｄＤＵＴＹを大きくする。

次に、デューティ制御回路２０３は、振幅の現在値ＬＤＣが目標値ｔＬＤＣ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５で、現在値ＬＤＣが目標値ｔＬＤＣよりも小さいと判定された場合（ステップＳ３５がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹにデューティ変化量ｄＤＵＴＹを加算した値を、新たなデューティＤＵＴＹとする（ステップＳ３６）。

一方、ステップＳ３５で、現在値ＬＤＣが目標値ｔＬＤＣ以上であると判定された場合（ステップＳ３５がＮＯ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹからデューティ変化量ｄＤＵＴＹを減算した値を、新たなデューティＤＵＴＹとする（ステップＳ３７）。

つまり、デューティ制御回路２０３は、振幅の現在値ＬＤＣが目標値ｔＬＤＣよりも小さい場合にはデューティＤＵＴＹを増加させ、大きい場合にはデューティＤＵＴＹを減少させる制御を行う。

ステップＳ３６又はＳ３７の処理後、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹの値が“５％”未満であるか否かを判定する（ステップＳ３８）。ステップＳ３８で、デューティＤＵＴＹの値が“５％”より小さいと判定された場合（ステップＳ３８がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹに“５％”を設定する（ステップＳ３９）。

一方、ステップＳ３８で、デューティＤＵＴＹの値が“５％”以上であると判定された場合（ステップＳ３８がＮＯ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹの値が“１５％”より大きいか否かを判定する（ステップＳ４０）。

ステップＳ４０で、デューティＤＵＴＹの値が“１５％”より大きいと判定された場合（ステップＳ４０がＹＥＳ判定の場合）、デューティ制御回路２０３は、デューティＤＵＴＹに“１５％”を設定する（ステップＳ４１）。一方、デューティＤＵＴＹの値が“１５％”以下であると判定された場合には、デューティ制御回路２０３は、処理をステップＳ３１に戻す。

上述のより簡易的なフィードバック制御においても、測定された整列レール５１の振動の振幅の現在値ＬＤＣが目標値ｔＬＤＣから乖離すればするほど、デューティ変化量ｄＤＵＴＹの値（操作量）が大きくなる。したがって、整列レール５１の振動状態が変化した場合にも、整列レール５１の振動の振幅の現在値ＬＤＣが、目標値ｔＬＤＣにすばやく収束する。また、上述のより簡易的なフィードバック制御によれば、前回制御時のデューティの増減の方向を示すフラグ等を用いなくても、整列レール５１の振動の振幅ＬＤＣを目標値ｔＬＤＣに収束させることができる。

ここで、上述の簡易的なフィードバック制御を行った場合の、自動分析装置１の起動から、整列レール５１の振動の振幅が目標値に収束するまでの間の、制御信号の波形のデューティ及び振幅の推移（挙動）について、図１５Ａ及び図１５Ｂを参照して説明する。ここでは、フィードバック制御における振幅の目標値に２００μｍが設定され、目標値からの許容値δに５μｍが設定された場合の例を示す。図１５Ａ及び図１５Ｂに示す例において、整列レール５１の振動は、磁気誘導型近接センサ１１０α（図５参照）の検出値に基づいて測定した。

図１５Ａは、整列レール５１の振動の振幅が目的値に収束するまでの間の、制御信号の波形のデューティ及び振幅の推移を示すグラフである。図１５Ｂは、意図的に熱負荷を与えた場合における、整列レール５１の振動の振幅が目的値に収束するまでの間の、制御信号の波形のデューティ及び振動の振幅の推移を示すグラフである。図１５Ａ及び図１５Ｂにおいて、左側の縦軸は整列レール５１の振動の振幅（μｍ）及び温度（×０．１℃）を示し、右側の縦軸は加振器５５に印加する制御信号の波形のデューティ（％）を示し、横軸は時間（ｓ）を示す。また、図１５Ａ及び図１５Ｂにおいて、一点鎖線は温度の推移を示し、破線は加振器５５に印加する制御信号の波形のデューティの推移を示し、実線は整列レール５１の振動の振幅の推移を示す。２本の平行する二点鎖線は、目標値２００μｍ±許容値５μｍの幅を示す。

図１５Ａに示す例において、自動分析装置１を起動後３０秒程度が経過した時点で、振幅が目標値である２００μｍを大きく超えている。これに対して、デューティ制御回路２０３によるフィードバック制御（加振器５５に印加する制御信号のデューティのみを変化させる制御）が行われることにより、６０秒を超えた時点で振幅が目標値（２００μｍ）に収束している。

図１５Ｂに示す例では、自動分析装置１の起動後約３，８４０秒が経過した時点と、約４，０００秒が経過した時点において、不図示のヒートガンを用いて自動分析装置１に熱負荷が加えられている。そして、これを受けて、整列レール５１の振動の振幅も、目標値に設定された２００μｍから許容値５μｍを減算した値である１９５μｍを大きく下回っている。これに対して、加振器５５に印加する制御信号のデューティを変更する制御がデューティ制御回路２０３によって行われることにより、整列レール５１の振動の振幅が目標値の２００μｍ±５μｍの範囲内に即時に収束している。

上記各実験結果に示される通り、本実施形態では、周辺温度の変化の影響を敏感に受ける容器供給ユニット３において、整列レール５１の振動の振幅が変動した場合にも、振動状態制御部２００が整列レール５１の振動の状態に応じたフィードバック制御を行うことにより、整列レール５１の振動の振幅を目標値に収束させることができる。また、振動状態制御部２００によるフィードバック制御において、目標値及び目標値に対する許容値に適切な値を設定することにより、整列レール５１の振動状態を最適なものとすることができる。つまり、本実施形態によれば、整列レール５１による容器１００の搬送速度を一定に保つことができるため、より安定的に動作する容器供給ユニット３を提供することが可能となる。これにより、自動分析装置１全体の信頼性を向上させることができる。

なお、整列レール５１の振動状態は、周辺温度の変化に伴う容器整列部３４の共振周波数の変化以外の要因でも変化する。例えば、整列レール５１の振動の妨げとなるゴミ等の物理的な干渉物が容器整列部３４のいずれかの位置に挟まることや、搬送するワーク数量（容器の本数）の変化に伴う構造体の質量の変化等によっても、整列レール５１の振動状態は変化する。このような場合においても、本実施形態では、振動状態制御部２００によってフィードバック制御が行われることにより、振幅の変動が動的に抑制されるため、整列レール５１の振動状態を安定した状態とすることができる。

また、上述した本実施形態では、デューティ制御回路２０３は、整列レール５１の振動の状態に応じて行うフィードバック制御において、加振器５５に印加する制御信号の周波数は変化させずに、波形のデューティのみを変化させる。それゆえ、本実施形態によれば、デューティ制御回路２０３によるフィードバック制御が発散してしまうことを防止することができる。また、デューティ制御回路２０３が加振器５５に印加する制御信号の波形のデューティのみを変化させることにより、整列レール５１の振動の振幅が目標値に収束するまでの時間を、制御信号の周波数を変化させる制御を行う場合と比較して短縮できる。

また、本実施形態では、デューティ制御回路２０３がフィードバック制御を行うことにより整列レール５１の振動状態が最適化されるため、振動状態を変動させる外乱要因による影響を小さくすることを目的として、容器供給ユニット３を大型化する必要がなくなる。それゆえ、本実施形態によれば、設置スペースに厳しい制約がある自動分析装置１において、省スペース化を実現することができる。

また、本実施形態では、デューティ制御回路２０３がフィードバック制御を行うことにより整列レール５１の振動状態が最適化されるため、整列レール５１の振動の低下を補うことを目的として、加振器５５に大きな電圧を印加する必要がなくなる。それゆえ、本実施形態によれば、過度の電圧の印加により整列レール５１が必要以上に大きく振動することがないため、大きな振動によって自動分析装置１の他のユニットに対して悪影響が及んだり、ユーザーに不快感を与えたりすることを防ぐことができる。つまり、本実施形態によれば、整列レール５１における過度の振動の発生を防止しつつ、必要最小限の搬送力も維持することができる。さらに、本実施形態によれば、自動分析装置１の静音化を図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。

上述した実施形態では、整列レール５１の振動の振幅を取得するための振動状態検出センサ１１０として、磁気誘導型近接センサ１１０α又はレーザー変位計１１０βを用いた例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。

例えば、振動状態検出センサ１１０を、加速度ピックアップや加速度センサ等で構成してもよい。この場合、振幅検出部２０１（図１０参照）は、加速度ピックアップや加速度センサ等で計測された加速度を用いて理論計算を行うことにより、整列レール５１の振動に伴う整列レール５１の変位量（振動の振幅）を間接的に算出する。

振動状態検出センサ１１０を加速度センサ１１０γで構成した場合の、加速度センサ１１０γの自動分析装置１への取り付け例について、図１６を参照して説明する。図１６は、加速度センサ１１０γの自動分析装置１への取り付け例を示す、容器供給ユニット３の側面図である。

図１６に示すように、加速度センサ１１０γは、整列レール５１の一端部における、整列レール５１の下端部に取り付けられる。加速度センサ１１０γをこのような位置に配置することにより、加速度センサ１１０γに整列レール５１の振動の加速度を検出させることが可能となる。

加速度センサ１１０γは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造される小型のセンサであり、加速度の検出方式には、例えば、静電容量式、ピエゾ抵抗式、熱検知式等の方式がある。いずれの方式においても、加速度センサは、センサにかかる加速度の変化を電気信号に変換して検出する。

代表的な加速度センサにおいて採用されている静電容量式では、以下の式（２）に示される原理で、加速度ａを検出する。

Ｆ＝ｍ×ａ…式（２）

上記式（２）において、“Ｆ”は重さ“ｍ”［ｋｇ］の物質に働く力を示し、“ａ”は加速度［ｍ／ｓ^２］を示す。また、ばねと重りで構成されるシステムにおいては、Ｆは以下の式（３）で示される。

Ｆ＝ｋ×ｘ…式（３）

上記式（３）において、“ｋ”はばね定数［Ｎ／ｍ］を示し、“ｘ”はばねの変位［ｍ］を示す。以上により、加速度ａは、以下の式（４）で表すことができる。

ａ＝ｋ×ｘ／ｍ…式（４）

つまり、加速度ａは、既知のばね定数と既知の重さの重りの移動量を計測することにより求めることができる。

整列レール５１の動作を単振動と仮定した場合、振動体の最大加速度をａ［ｍ／ｓ^２］、振動周波数をｆ［Ｈｚ］とすると、片振幅Ａ［ｍ］は以下の式（５）及び式（６）で与えられる。

ａ＝Ａ・ω^２…式（５）

Ａ＝ａ／ω^２…式（６）

上記式（６）において、“ω”は角周波数［ｒａｄ／ｓ］を示し、“ω”は以下の式（７）で示すことが可能である。

ω＝２・π・ｆ…式（７）

これにより、片振幅Ａは、下記の式（８）により求めることができる。

Ａ＝ａ／（２・π・ｆ）^２…式（８）

すなわち、加速度ａ及び周波数ｆが分かれば、片振幅Ａを求めることができる。上記式に、センサ固有の補正値や装置固有の補正係数を加味した補正項Ｃ_１及びＣ_２を追加するとことで全振幅Ａ′［ｍ］を算出することができる。全振幅Ａ′［ｍ］は以下の式（９）によって求めることができる。

Ａ′＝２・α／（２・π・ｆ）^２×Ｃ_１＋Ｃ_２…式（９）

ただし、ここで、補正項：Ｃ_１およびＣ_２は定数または１次以上の関数として別途実験結果に基づき決定される。

なお、振動状態検出センサ１１０として、加速度センサ１１０γを使用する場合、センサの設置状態による誤差を補正する為、キャリブレーションを実施するものとする。また、加速度センサの品種によっては自己調整モードを備えた製品もあるが、基材的には重力加速度を利用してＸ－Ｙ－Ｚ各軸の校正を行うものとする。

ここで、レーザー変位計で整列レール５１の振動の振幅を直接測定した結果と、加速度センサ１１０γが測定した加速度に基づいて間接的に算出された振幅の測定結果との対比について、図１７を参照して説明する。図１７Ａは、レーザー変位計１１０βで整列レール５１の振動の振幅を直接測定した結果を示すグラフであり、図１７Ｂは、加速度センサ１１０γが測定した加速度ａに基づいて間接的に算出された振幅の測定結果を示すグラフである。

図１７Ａ及び図１７Ｂにおいて、横軸は加振器５５に印加する矩形波の制御信号の周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸は矩形波のデューティを示す。グラフにおけるコンターは振幅の大きさを表しており、色が濃いほど振幅が小さく、色が薄いほど振幅が大きいことを示す。

容器整列部３４の共振点（振動の振幅が最も大きくなる点）は１２０．３Ｈｚ付近にあり、レーザー変位計１１０βで直接振幅を測定した場合と、加速度センサ１１０γで検出された加速度に基づいて間接的に振幅を測定した場合の両方において、同様の結果が得られていることがわかる。

以上説明した通り、振動状態検出センサ１１０としてより安価な加速度センサ１１０γを用いた場合であっても、整列レール５１の振動の振幅を算出することが可能である。そして、これらの振動状態検出センサ１１０で得られた振動の振幅の情報に基づいてフィードバック信号を生成することにより、整列レール５１を含む容器供給ユニット３の動作を長期的に安定したものとすることができる。

また、上述した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために装置（容器供給ユニット及び自動分析装置）の構成を詳細且つ具体的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、上述した実施形態では、整列レールを振動させる加振器を、コイル（ソレノイド）で構成した例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。容器を整列及び搬送する整列レールに対して振動を与えることができるアクチュエータであれば、どのようなもので加振器を構成してもよい。

また、上述した実施形態では、振動状態制御部が、加振器に印加する制御信号の波形のデューティのみを変化させてフィードバック制御を行う例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。振動状態制御部が、加振器に印加する制御信号の周波数のみを変化させる制御や、制御信号の周波数及び波形のデューティの両方を変化させる制御を行ってもよい。

また、上述した実施形態では、複数の振動体（第１の振動体９１Ｂ及び第２の振動体９１Ｃ）を、板ばねを介して接続する例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。加振器として、整列レールを往復させる方向に力を発生させることが可能なアクチュエータを用いた場合等には、板ばねは用いなくてもよく、振動体を複数個設けなくてもよい。

１…自動分析装置、２…測定装置、３…容器供給ユニット、４…検体架設ユニット、４ａ…検体容器、５…容器搬送ユニット、６…検体分注ユニット、７…試薬保冷ユニット、３１…ベース部、３２…容器貯留部、３２ａ…側面板、３２ｃ…側面板、３２ｄ…側面板、３２ｅ…底面板、３３…容器排出部、３４…容器整列部、３９…カバー部材、５１…整列レール、５２…シャッタ機構、５４…容器有無センサ、５５…加振器、６１ａ…第１傾斜面部、６１Ａ，６１Ｂ…平板、６１ｂ…第２傾斜面部、６１ｃ…段差面部、８０…制御装置、９０…整列部支持部材、９１Ａ…固定架台、９１Ｂ…第１の振動体、９１Ｃ…第２の振動体、９２Ａ～９２Ｄ…板ばね、９３Ａ～９３Ｐ…ボルト、１００…容器、１０１…胴体部、１０２…首部、１１０…振動状態検出センサ、１１０α…磁気誘導型近接センサ、１１０β…レーザー変位計、１１０γ…加速度センサ、２０１…振幅検出部、２０２…発振器、２０３…デューティ制御回路、２０４…加振器ドライバ

Claims (7)

1. 複数の容器を搬送して移動可能に支持する整列レールと、
   前記整列レールに振動を加える加振器と、
   前記整列レールの振動状態を検出する振動状態検出センサと、
   前記振動状態検出センサが検出した前記振動状態をフィードバックとして前記加振器に入力する制御信号を制御する振動状態制御部と、を備え、
   前記振動状態制御部は、前記制御信号の制御として、前記整列レールの振動振幅を目標値に収束させるために、前記制御信号の波形のデューティのみを変化させる制御を行い、
   前記振動状態検出センサは、前記整列レールの一端部に近接して設置され、前記整列レールの振動状態として、前記振動に伴う前記整列レールの変位量を検出する、ことを特徴とする
   容器供給ユニット。
2. 前記振動状態検出センサは、前記整列レールとの距離の変化を前記変位量として検出する磁器誘導型近接センサ又はレーザ変位計であることを特徴とする
   請求項１に記載の容器供給ユニット。
3. 前記振動状態制御部は、前記振動状態検出センサが検出した前記変位量を前記整列レールの振動振幅として検出した現在値と前記整列レールの振動振幅の目標値との比較結果、及び、前記振動状態制御部の前回の制御時における前記デューティの増減方向の情報に基づいて、前記制御信号の波形のデューティを変化させる変化量及び増減の方向を決定することを特徴とする
   請求項１又は２に記載の容器供給ユニット。
4. 前記振動状態制御部は、前記振動状態検出センサが検出した前記変位量を前記整列レールの振動振幅として検出した現在値と前記整列レールの振動振幅の目標値との差分の絶対値の大きさに基づいて、前記制御信号の波形のデューティを変化させる変化量を決定し、前記振動振幅の目標値と前記振動振幅の現在値との大小関係に基づいて、前記変化量の増減方向を決定することを特徴とする
   請求項１又は２に記載の容器供給ユニット。
5. 前記振動状態制御部は、前記デューティの変化量に基づき変更された前記デューティを、予め定められた所定の上限値及び下限値により規定される範囲内に収めることを特徴とする
   請求項３又は４に記載の容器供給ユニット。
6. 前記振動状態制御部は、前記整列レールの前記振動振幅の現在値が予め定められた目標値の許容範囲内にあるときは、前記デューティを変更しないことを特徴とする
   請求項３に記載の容器供給ユニット。
7. 容器を保持し、保持した容器に検体及び試薬が分注される反応ユニットと、前記反応ユニットに容器を供給する容器供給ユニットと、を含む自動分析装置において、
   前記容器供給ユニットは、
   複数の容器を貯留する容器貯留部と、
   前記容器貯留部に貯留された複数の容器を排出する容器排出部と、
   前記容器排出部から排出された容器を整列させる容器整列部と、を備え、
   前記容器整列部は、
   前記複数の容器を搬送して移動可能に支持する整列レールと、
   前記整列レールに振動を加える加振器と、
   前記整列レールの振動状態を検出する振動状態検出センサと、
   前記振動状態検出センサが検出した前記振動状態をフィードバックとして前記加振器に入力する制御信号を制御する振動状態制御部と、を備え、
   前記振動状態制御部は、前記制御信号の制御として、前記整列レールの振動振幅を目標値に収束させるために、前記制御信号の波形のデューティのみを変化させる制御を行い、
   前記振動状態検出センサは、前記整列レールの一端部に近接して設置され、前記整列レールの振動状態として、前記振動に伴う前記整列レールの変位量を検出する、ことを特徴とする
   自動分析装置。

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