JP7426904B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本開示は、試薬保冷庫を備えた自動分析装置に関する。

自動分析装置における試薬保冷庫として、例えば、特許文献１のように、試薬容器が格納される円筒状のケースを備え、ケースの外面が断熱材で覆われた構造の試薬保冷庫が知られている。特許文献１では、円筒状のケースに用いられる断熱材の材質については特に言及されていないが、一般にポリスチレンフォーム等が用いられている。

特開２０１６－２０６１１３号公報

しかしながら、特許文献１で示されるような従来技術では、空気中の水分が外側への結露するのを防止するためにかなりの厚さの断熱材が必要である。そのため、自動分析装置のサイズが大きくなってしまうという課題がある。

本開示は、このような状況に鑑み、試薬保冷庫の断熱材の厚さを薄くし、従来よりも小型の試薬保冷庫およびそれを備えた自動分析装置を実現する技術を提案する。

上記課題を解決するために、本開示は、検体と試薬を反応させて検体中の成分を分析する自動分析装置であって、試薬を封入した複数の試薬容器を収納する冷却ジャケットと、冷却ジャケットの側面に設けられた側面断熱材と、冷却ジャケットの上部に設けられた上部断熱材と、冷却ジャケットの下部に設けられた下部断熱材と、側面断熱材の周囲を覆う枠部材と、冷却ジャケットを冷却する冷却装置と、を有する試薬保冷庫を備え、側面断熱材は、真空断熱材で構成される第１断熱材と、真空断熱材以外の材質の断熱材で構成される第２断熱材と、を含み、第１断熱材は、冷却ジャケットと枠部材の間の位置に設けられ、第２断熱材は、第１断熱材と冷却ジャケットの間と、第１断熱材と枠部材の間の一方または両方に設けられ、第１断熱材の上部は、冷却ジャケットの上面端部よりも上側に位置し、第１断熱材の下部は、冷却ジャケットの下面端部よりも下側に位置する、自動分析装置を提案する。

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではないことを理解する必要がある。

本開示の技術によれば、試薬保冷庫の断熱材の厚さを薄くすることができ、よって、従来よりも小型の試薬保冷庫およびそれを備えた自動分析装置を実現することができる。

第１の実施形態による自動分析装置の試薬保冷庫の断面構成例を示す図である。 真空断熱材４の断面構成例を示す図である。 真空断熱材の熱伝導率の特性を模式的に示した図である。 冷却ジャケット２の上下の高さと真空断熱材４の端部の高さを揃えた場合（従来構造）とずらした場合（本実施形態）における冷却能力と温度低下量の関係（断熱性能）を示す図である。 第２の実施形態に係る自動分析装置の試薬保冷庫１の断面構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る自動分析装置の試薬保冷庫１の断面構成例を示す図である。 第４の実施形態に係る自動分析装置の試薬保冷庫１の断面構成例を示す図である。 第５の実施形態に係る自動分析装置の試薬保冷庫１の断面構成例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

（１）第１の実施形態
＜自動分析装置の試薬保冷庫の構成例＞
図１は、第１の実施形態による自動分析装置の試薬保冷庫の断面構成例を示す図である。なお、図１では、後述の回転軸２１１の左側断面の試薬保冷庫１の構成のみが示されている。また、図１のＺ軸方向に、試薬保冷庫１の上部および下部を定義する。

図１において、試薬保冷庫１の内部に設置される試薬ボトル１７は試薬ディスク１８の上に載置される。試薬ディスク１８は、駆動部２１によって回転軸２１１（Ｚ方向に延びる）を中心にＸＹ平面内で回転できるように構成される。

試薬ディスク１８の周囲（側面）と下面には冷却ジャケット（試薬ジャケットともいう）２が設けられる。この冷却ジャケット２は、試薬保冷庫１の下面に取り付けられたペルチェ冷却ユニット等の冷却装置１６によって冷却される。冷却ジャケット２には、熱を良く伝えるために、比較的熱伝導率が高い銅やアルミニウム等の材料が用いられる。

冷却ジャケット２の下側には、ポリスチレンフォーム等の下部断熱材７が充填され、外部からの熱を断熱する。試薬保冷庫１の側面の一番外側にはポリプロピレン等でつくられた樹脂枠８が設けられている。そして、真空断熱材４が樹脂枠８に接着剤等によって固定される。真空断熱材４の上部には上部に上部樹脂材９、下部には下部樹脂材１０を設ける。真空断熱材４と冷却ジャケット２との間の上下の樹脂材９および１０の間の部分には、ウレタン発泡材等の断熱材５が充填される。なお、本実施形態では、真空断熱材４とウレタン発泡材５を合わせて周囲断熱部（周囲断熱材）３と呼ぶことにする。

試薬保冷庫１の上部は、ポリスチレンフォーム等の上部断熱材６とポリプロピレン等の樹脂枠１１で構成され上カバー５０とによって覆われる。また、上部樹脂材９と上部断熱材６との間には、シール材１２（例えば、シリコン、変成シリコン、ウレタン、アクリル、ポリサルファイドなど）が設けられる。上部樹脂材９にはナット２０が埋め込まれ、上カバー５０とナット２０とがボルト１９によって固定される。ボルト１９やナット２０は、熱伝導による熱漏洩の影響を考慮すると、フッ素樹脂等の樹脂製とすることができる。下部樹脂材１０と下部断熱材７との間には、シール材１３が設けられる。

上部断熱材６の下側と周囲断熱部（周囲断熱材）３の上側には段差１４が設けられる。また、下部断熱材７の上側と周囲断熱部（周囲断熱材）３の下側には段差１５が設けられる。この段差１４よって、真空断熱材４の上部と冷却ジャケット２の上部の位置とをずらし、真空断熱材４の上部が冷却ジャケット２の上部よりも上側になるように配置することができる。また、段差１５によって、真空断熱材４の下部と冷却ジャケット２の下部の位置とをずらし、真空断熱材４の下部が冷却ジャケット２の下部よりも下側になるように配置することができる。後述するように、これらの段差１４および１５によって、真空断熱材４から冷却ジャケット２に伝わる熱を低減することが可能となる。

＜真空断熱材の構成＞
図２は、真空断熱材４の断面構成例を示す図である。図３は、真空断熱材４の熱伝導率を示す図である。

図２に示されるように、真空断熱材４は、芯材４１と、それを包むとともにガスバリア性を持つ複合素材である外被材４２とによって構成され、外被材４２の内側を減圧して真空状態にすることにより得られる断熱材である。芯材４１としては、グラスウール等の繊維状の素材や発泡体や粉末材料が用いられる。また、外被材４２としては、アルミ蒸着フィルム等が用いられる。

外被材４２の熱伝導率は真空の内部と比べて高い。このため、図３に模式的に示すように、真空断熱材の両端部の熱伝導率は高くなる。なお、図２の両端の耳部４３（真空断熱材は必然的に耳部が形成されてしまう）は、実際には折りたたんで実装されるが、図３ではその部分は省略して示している。このように真空断熱材４の両端部は熱伝導率が高いため、段差１４および１５を設けて、上述のように冷却ジャケット２の上下と真空断熱材４の端部の位置をずらすことによって、真空断熱材４の両端部を通じて伝わる熱（外部からの熱）を低減することができる。

＜冷却能力と温度低下量との関係：断熱性能＞
図４は、冷却ジャケット２の上下の高さと真空断熱材４の端部の高さを揃えた場合（従来構造）とずらした場合（本実施形態）における冷却能力と温度低下量の関係（断熱性能）を示す図である。なお、図４では、冷却能力と温度低下量のそれぞれを基準に対する比率で表している。

図４に示されるように、本実施形態の構造により、同じ冷却能力ではより低い温度に内部を冷却することができることが分かる。また、同じ内部温度においては、冷却能力を減らすことができる。このように周囲断熱部３の断熱性能が向上するので、同じ内部温度、冷却能力において周囲断熱部（周囲断熱材）３の厚さを薄くすることが可能である。具体的には、周囲断熱部（周囲断熱材）３の厚さを１０％程度薄くすることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の構造により周囲の断熱材（試薬保冷庫１の側面に設けられる断熱材）の厚さを薄くできるので、試薬保冷庫、延いては自動分析装置を小型化することが可能である。

（２）第２の実施形態
図５は、第２の実施形態に係る自動分析装置の試薬保冷庫１の断面構成例を示す図である。第１の実施形態と共通する部分には同じ番号が付されている。

第２の実施形態においては、真空断熱材４を樹脂枠８から離れた位置に設置し、その両側にウレタン発泡材５およびウレタン発泡材５１を充填する。このような構造においても、第１の実施形態と同様に、試薬保冷庫１の側面の断熱材の厚さを薄くすることができる。

なお、以下の第３から第５の実施形態においては、側面、下部、および上カバー５０等に設置される真空断熱材は、それぞれが樹脂枠に密着させた形状として説明するが、第２の実施形態と同様に、真空断熱材４を樹脂枠から離れた位置に設置し、その両側にウレタン発泡材５１を充填する構造を採用することもできる。このようにしても、第２の実施形態と同様に、側面、下部、および上部における断熱材の厚さを薄くすることが可能となる。

（３）第３の実施形態
図６は、第３の実施形態に係る自動分析装置の試薬保冷庫１の断面構成例を示す図である。第１の実施形態と共通する部分には同じ番号が付されている。

第３の実施形態による試薬保冷庫１の樹脂枠８０は、第１の実施形態に示される樹脂枠８の下側部分が延長されて構成される。実際には、側面部分と下側部分を一体に成形するか、接着剤等で接合することにより樹脂枠８０を製作することができる。

樹脂枠２３は、樹脂枠８０と冷却装置１６のない部分で繋がっており、冷却装置１６の周囲を囲う構造となっている。冷却ジャケット２の側面部分と下側部分にウレタン発泡材を注入して発泡させることにより、側面と下側の断熱部分を一体化した構造とする。このとき、ウレタン発泡材５とウレタン発泡材２２は、樹脂枠２３に一緒に注入され、冷却装置１６のない部分で繋がる。

また、第３の実施形態では、真空断熱材４の長さを第１の実施形態の真空断熱材の長さよりも長くし、真空断熱材４の下側部分の位置が冷却ジャケット２よりも下側の位置になるように構成している。また、第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に、周囲断熱部（周囲断熱材）３の上側には段差１４が設けられている。このようにすることにより、真空断熱材４の両端部（熱伝導率がその真中部分よりも高い）を冷却ジャケット２から遠ざけることができる。

以上のように、本実施形態によれば、側面と下側面の断熱材を一体で作製することにより、側面の断熱材と下側の断熱材の接合部をなくすことができるので、その部分からの熱漏洩を防止できる。また、側面の断熱材の部分を更に薄くすることができるので、試薬保冷庫を更に小型化することが可能である。

（４）第４の実施形態
図７は、第４の実施形態に係る自動分析装置の試薬保冷庫１の断面構成例を示す図である。
第４の実施形態では、側面の他に下側部分に真空断熱材２４および２５が装着される。真空断熱材２４は樹脂枠８０の下部に、真空断熱材２５は樹脂枠２３に接着剤等によってそれぞれ固定される。

また、上カバー５０には真空断熱材２６を装着する。真空断熱材２６は樹脂枠１１に接着剤等によって固定される。上部断熱材６は、他の断熱部分と同様にウレタン発泡材を用いて製作しても良い。下側部分の真空断熱材２４の端部２７は、冷却ジャケット２の外側の面よりも更に外側の位置になるように設置する。また、上カバー５０に取り付ける真空断熱材２６の端部２８は、冷却ジャケット２の外側の面よりも更に外側の位置になるように設置する。

このように下側部分や上カバー部分にも真空断熱材を装着するとともに、それらの端部が冷却ジャケット２の外側の面よりも更に外側の位置になるように設置する。このようにすることにより、断熱性能が向上し、下側部分の断熱材２２と上カバー部分の上部断熱材６をそれぞれ薄くすることができるので、試薬保冷庫を更に小型化することが可能である。

（５）第５の実施形態
図８は、第５の実施形態に係る自動分析装置の試薬保冷庫１の断面構成例を示す図である。第５の実施形態では、上カバー５０の固定のための樹脂製のフランジ２９を樹脂枠１１に設けるとともに、樹脂枠８の上部にフランジ３０を設けている。上カバー５０はボルト１９およびナット２０によって固定される。

このような構造にすることにより、ボルトやナットを通して周囲の熱が侵入することを防止できる。また、真空断熱材２６の端部２８をより外側に設置することができるので、上カバー５０の断熱性能が向上し、上部断熱材６の厚さをさらに薄くできるので、試薬保冷庫１を更に小型化することが可能である。なお、ボルトおよびナットを試薬保冷庫１の外に設置することができるので、金属製のボルトおよびナットを用いることができる。

（６）まとめ
本実施形態では、断熱効率の高い真空断熱材を用いることによって断熱材の厚さを薄くしている。しかし、真空断熱材の端部は耳部４３があるため、端部における断熱効率が端部以外に比べて落ちてしまう。そこで、真空断熱材（真空断熱材４、２４から２６）を試薬保冷庫１の周囲（側面、または／および上下部）に配置する場合に、真空断熱材の端部を冷却ジャケット２の上下端部および側面端部からずれた位置に配置して真空断熱材の端部と冷却ジャケット２との距離をできるだけ取るようにする。これにより、伝導率が大きい真空断熱材の端部を通って冷却ジャケット２に熱が侵入するのを抑制できるので、断熱材の断熱効果が改善される。そして、真空断熱材の断熱効果を最大限に活用することができるようになるため、真空断熱材以外の断熱材（ウレタン発泡材やポリスチレンフォーム等で構成される断熱材）の厚さを従来よりも薄くすることができる。このように、試薬保冷庫１の断熱材を従来の構成よりも薄くできるので、試薬保冷庫１、延いては自動分析装置のサイズを小型化することが可能となる。なお、当該自動分析装置としては、免疫分析装置や生化学分析装置等、一般に試薬を低温で保存する必要がある装置に適用することができる。

１ 試薬保冷庫
２ 冷却ジャケット
３ 周囲断熱部（周囲断熱材）
４ 真空断熱材
５ ウレタン発泡材
６ 上部断熱材
７ 下部断熱材
８、８０ 樹脂枠
９ 上部樹脂材
１０ 下部樹脂材
１１ 樹脂枠
１２、１３ シール材
１４、１５ 段差
１６ 冷却装置
１７ 試薬ボトル
１８ 試薬ディスク
１９ ボルト
２０ ナット
２１ 駆動部
２２ ウレタン発泡材
２３ 樹脂枠
２４、２５ 下部真空断熱材
２６ 上部真空断熱材
２７ 下部真空断熱材端部
２８ 上部真空断熱材端部
２９、３０ フランジ
３１ スペーサ
４１ 芯材
４２ 外被材
５０ 上カバー
２１１ 回転軸

Claims (12)

1. 検体と試薬を反応させて前記検体中の成分を分析する自動分析装置であって、
   前記試薬を封入した複数の試薬容器を収納する冷却ジャケットと、
   前記冷却ジャケットの側面に設けられた側面断熱材と、
   前記冷却ジャケットの上部に設けられた上部断熱材と、
   前記冷却ジャケットの下部に設けられた下部断熱材と、
   前記側面断熱材の周囲を覆う枠部材と、
   前記冷却ジャケットを冷却する冷却装置と、を有する試薬保冷庫を備え、
   前記側面断熱材は、真空断熱材で構成される第１断熱材と、真空断熱材以外の材質の断熱材で構成される第２断熱材と、を含み、
   前記第１断熱材は、前記冷却ジャケットと前記枠部材の間の位置に設けられ、
   前記第２断熱材は、前記第１断熱材と前記冷却ジャケットの間と、前記第１断熱材と前記枠部材の間の一方または両方に設けられ、
   前記第１断熱材の上部は、前記冷却ジャケットの上面端部よりも上側に位置し、
   前記第１断熱材の下部は、前記冷却ジャケットの下面端部よりも下側に位置する、自動分析装置。
2. 請求項１において、
   前記側面断熱材と前記上部断熱材との境界部分に第１段差部が設けられ、
   前記側面断熱材と前記下部断熱材との境界部分に第２段差部が設けられ、
   前記第１段差部と前記第２段差部で形成される第１空間に前記枠部材が配置され、前記第１段差部と前記第２段差部で形成される第２空間に前記冷却ジャケットが配置され、
   前記第１空間の高さ方向の距離は、前記第２空間の高さ方向の距離よりも大きい、自動分析装置。
3. 請求項２において、
   前記第１段差部および前記第２段差部は、樹脂材によって構成される、自動分析装置。
4. 請求項１において、
   前記第２断熱材と前記下部断熱材とが一体に形成され、
   前記枠部材は、前記冷却ジャケットの下部まで覆うように延設され、
   前記枠部材には、前記第２断熱材と前記下部断熱材が充填されている、自動分析装置。
5. 請求項４において、
   前記側面断熱材と前記上部断熱材との境界部分に段差部が設けられ、
   前記段差部と前記枠部材の底面部で形成される第１空間に前記第１断熱材が収容され、 前記段差部と前記枠部材の底面部で形成される第２空間に前記冷却ジャケットが配置され、
   前記第１空間の高さ方向の距離は、前記第２空間の高さ方向の距離よりも大きい、自動分析装置。
6. 請求項５において、
   前記段差部は、樹脂材によって構成される、自動分析装置。
7. 請求項１または４において、
   さらに、前記上部断熱材を覆う上部枠部材を備え、
   前記上部断熱材は、真空断熱材で構成される第３断熱材と、真空断熱材以外の材質の断熱材で構成される第４断熱材と、を含み、
   前記第３断熱材の端部が前記冷却ジャケットの側面端部よりも外側に位置する、自動分析装置。
8. 請求項１または４において、
   さらに、前記下部断熱材を覆う下部枠部材を備え、
   前記下部断熱材は、真空断熱材で構成される第６断熱材と、真空断熱材以外の材質の断熱材で構成される第７断熱材と、を含み、
   前記第６断熱材の端部が前記冷却ジャケットの側面端部よりも外側に位置する、自動分析装置。
9. 請求項１において、
   前記第２断熱材は、ウレタン発泡材で構成される、自動分析装置。
10. 請求項２において、
    前記上部断熱材と前記枠部材とは、前記第１段差部においてボルトとナットによって連結される、自動分析装置。
11. 請求項５において、
    前記上部断熱材と前記枠部材とは、前記段差部においてボルトとナットによって連結される、自動分析装置。
12. 請求項１０または１１において、
    前記上部断熱材を覆う上カバーおよび前記枠部材にフランジがそれぞれ設けられ、
    前記フランジが前記ボルトと前記ナットによって連結される、自動分析装置。