JP7465993B2 - 自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動分析装置に関する。

自動分析装置は臨床検査において患者から採取した血液や尿等の成分を分析する装置である。分析は各種試薬と検体を反応させ、反応液の変色や発光等を測定することで行われる。この自動分析装置は試薬の品質維持のため、試薬温度を一定範囲内に保冷する試薬保冷庫を備える。

試薬保冷庫内は外気よりも温度が低い状態に保たれている。一方で試薬保冷庫は試薬の分注等を目的として部分的に開放されている。そのため開放部から外気が流入することによって試薬保冷庫内に結露が発生し、保冷庫内の環境が悪化することが問題となる。

特許文献1では、試薬保冷庫外から冷却した空気を送り込むことによって外気の流入を防ぎ、結露を防止する技術が開示されている。

特開２００９－２７０８５７号公報

試薬保冷庫へ連続的に送り込む空気を冷却する上では、空気と冷媒の伝熱面積が十分でなければ目標の温度まで冷却されず、試薬保冷庫の保冷性能を低下させる。しかしながら特許文献1に開示される自動分析装置では、送り込む空気の冷却機能を試薬保冷庫と一体化させているため、当該空気の冷却構造を設計する上で試薬保冷庫の形状が空間的制約となり、伝熱面積を十分に確保できなくなるおそれがある。

そこで本発明は、送り込む空気の冷却を試薬保冷庫から分離した空間で行うことにより、目標の冷却性能に応じて高い自由度で構造設計を行うことが可能で、試薬保冷庫内の結露発生を抑制する自動分析装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては、検体に反応させる試薬を収容する試薬容器を格納する試薬保冷庫と、試薬保冷庫を冷媒により冷却する冷媒冷却部と、試薬保冷庫の中を試薬保冷庫の周囲に対して陽圧化するための外気を取り入れる外気取入部と、試薬保冷庫の外側に配置され、外気を冷媒により冷却した冷却空気を、試薬保冷庫の内部に送風する送風空気冷却部と、を備える構成の自動分析装置を構成する。

本発明によれば、外部から取り込まれ送風空気冷却部で冷却された送風空気により、試薬保冷庫内を陽圧化し、結露発生を抑制することができる。

自動分析装置の概要を示す平面図。 自動分析装置のA―A断面を示す構成概要図。 実施例１における送風空気冷却部の内部構造を示す概要図。 実施例１における送風空気冷却部の立体構造を示す概要図。 実施例２における送風空気冷却部及び送風部の配置を示す図。 実施例３における送風空気冷却部の内部構造を示す概要図。 実施例３における送風空気冷却部の立体構造を示す概要図。

以下、図面を参照して、本発明の自動分析装置を実施するための形態について説明する。自動分析装置は、臨床検査において患者から採取した血液や尿等の検体を分析する装置である。

実施例１は、検体に反応させる試薬を収容する試薬容器を格納する試薬保冷庫と、試薬保冷庫を冷媒により冷却する冷媒冷却部と、試薬保冷庫の中を試薬保冷庫の周囲に対して陽圧化するための外気を取り入れる外気取入部と、試薬保冷庫の外側に配置され、外気を冷媒により冷却した冷却空気を、試薬保冷庫の内部に送風する送風空気冷却部と、を備える自動分析装置の実施例である。

図１を用いて、本実施例の自動分析装置1について説明する。自動分析装置1は、分析部2と制御部3とが通信線4で接続されて構成される。制御部3は、分析部2の各部を制御する装置であり、例えばいわゆるコンピュータである。操作者は制御部3が有するキーボードやマウス、タッチパネルなどの入力部から目的とする分析内容を入力し、液晶ディスプレイやタッチパネルなどの出力部で分析結果を確認する。

分析部2は、検体を分析用の試薬と反応させることによって生じる発光や変色を測定することにより検体を分析する装置であり、検体搬送路10、試薬保冷庫20、インキュベータ30、反応液測定部40を備える。

検体搬送路10は、血液や尿などの検体を収容する検体容器11を検体分注部12の分注位置まで搬送する機構である。検体分注部12は搬送された検体容器11から検体を吸引し、インキュベータ30に設置される反応容器13へ検体を吐出する。検体分注部12では搬送部14によって搭載ラック15から分注チップ着脱部へ搬送される分注チップ16が装着される。検体分注時のコンタミネーションを防止するため、分注チップ16は分注の度に交換される。

試薬保冷庫20は分析用の試薬が収容される試薬容器21を低温で保管する機構であり、試薬ディスク22と試薬ジャケット23を有する。試薬保冷庫20の内部温度は、例えば5～10度に保たれる。試薬ディスク22は試薬容器21を搭載し、鉛直方向の軸を回転軸として回転することにより試薬容器21を所定の位置、例えば試薬分注部24の分注位置に移動させる。試薬ジャケット23は試薬ディスク22の外側に位置する被覆部であり、試薬ディスク23が回転しても静止したままである。

インキュベータ30は、検体分注部12によって分注される検体と試薬分注部24によって分注される試薬との混合液の反応を促進するため一定温度で保持する機構である。インキュベータ30には、検体や試薬が分注されるに先立ち、搬送部14によって搭載ラック15から反応容器13が搬送される。

反応液測定部40は、インキュベータ30に配置される反応容器13から反応液分注部41によって分注される反応液の変色や発光等を測定することにより検体の成分を分析する。反応液測定部40での測定結果は、制御部3が有する液晶ディスプレイやタッチパネルなどの出力部に表示される。反応液が分注された反応容器13は、搬送部14によってインキュベータ30から搭載ラック15へ搬送されることにより取り除かれる。

図２を用いて、本実施例の分析部2内部の試薬保冷庫20と関連機構の構造について説明する。図２は自動分析装置のＡ－Ａ断面の構成概要を示す。本実施例の試薬保冷庫20は複数の流路205～215によって冷媒冷却部201および送風空気冷却部202とつながっている。また試薬保冷庫20は試薬分注部24が試薬容器21設置位置まで下降するための孔である試薬吸引孔203を有する。分析部2の冷媒冷却部201、送風部204、送風空気冷却部202、更に反応液測定部40は、制御部3により制御される。

同図に示すように、送風空気冷却部202は、試薬保冷庫20と水平方向に並ぶように配置され、冷媒冷却部201は、試薬保冷庫20並びに送風空気冷却部202の鉛直方向下側に配置され、外気取入部として機能する送風部204は、試薬保冷庫20および送風空気冷却部202の鉛直方向下側に配置されたレイアウトとなっている。これは、実装のし易さのためである。

冷媒冷却部201は、例えば冷却水などの冷媒を送液及び冷却する機構である。冷媒冷却部201から第8流路205を通り送液された冷媒は装置内の冷却対象部位を循環した後、第6流路206を通り再び冷媒冷却部201に戻る。装置各部の冷却によって温度が上昇した冷媒は、冷媒冷却部201にて再び冷却される。同時に冷媒冷却部201は冷媒から吸収した熱を装置外部に放出する。冷却された冷媒は再び第8流路205を通り送液され、装置内を繰り返し循環する。

試薬ジャケット23内部の空間には第7流路207が配置されている。ここで第7流路207は試薬ジャケット23の内側側面に接するように配置されている。

第8流路205を経て第7流路207を流れる冷媒は、試薬ジャケット23内部の空間を少なくとも一周以上循環する。その間に冷媒が試薬保冷庫20内の空気の熱を吸収することで、保冷庫内部の空間および保冷庫内に設置された試薬容器21を冷却する。冷媒は循環後に第4流路208を通り試薬保冷庫20の外部へ流れる。

試薬保冷庫20内の空間が冷却されることにより、空気中に含まれる水分から結露が発生する。発生した結露水は第3流路209からドレイン（排出口）経由で、試薬保冷庫20の外部へと排出される。

言い換えると、送風空気冷却部202は、冷却空気を試薬保冷庫20の中に導く第1流路211と、送風空気冷却部202により生じた結露水をドレインに排出する第2流路212を備え、試薬保冷庫20は、試薬保冷庫により生じた結露水をドレインに排出する第3流路209を備え、第１流路211と第2流路212は第3流路209と合流するよう形成されている。第2流路212と第3流路209が合流する地点よりもドレイン側に、冷却空気が外部に漏れないように結露水を溜める貯水部を備えている。

送風部204は装置外部から内部に空気を送り込む外気取入部として機能する。例えばファンのような部品を回転させることによって、装置外部から取り込まれた空気が送風部204を通り装置内部へ流れる。この空気を送風空気と称する。送風部204は、埃や異物の吸引を防ぐため吸気面が地面に向かないように配置することが好ましい。

送風空気冷却部202は送風部204から送り込まれた空気を冷却する機構である。

送風空気冷却部202は送風部204から流れる空気を取り込む第5流路210、当該空気を冷却後に送風空気冷却部外部に送り出す第1流路211、冷媒を取り込む第4流路208、冷媒を送り出す第6流路206、および結露水を排出する第2流路212とつながる。さらに、送風空気冷却部202は、外気取入部である送風部204から取り入れた外気を第１流路211まで導く送風路となる第10流路214を備える。

試薬保冷庫20を経由した冷媒は、第4流路208を通り送風空気冷却部202に流入する。冷媒は送風空気冷却部202内の空間を流れ、第5流路210から流入する空気を冷却した後、第6流路206を通り送風空気冷却部202の外側へ流れる。その後冷媒は冷媒冷却部201へと戻る。

第1流路211は試薬保冷庫20からドレイン経由で排出される結露水が流れる第3流路209とつながっている。送風空気冷却部202から第1流路211へ流れ出る冷却された送風空気は第3流路209を通り試薬保冷庫20の内部へと流れる。

試薬保冷庫20内部の空間は、送風空気によって陽圧化され、装置外部の空気よりも圧力が高い状態になる。これにより試薬吸引孔203から保冷庫内部への外部空気の流入を抑制する。

送風空気は送風空気冷却部202において冷媒により冷却される際、結露の発生によって空気中の水分の量が減少している。したがって送風空気は乾いた状態で試薬保冷庫20に送り込まれる。これにより、上記の試薬吸引孔203からの外部空気の流入抑制と合わせて、送風空気は試薬保冷庫20内における結露の発生量を低減する効果を有する。

また試薬保冷庫20および送風空気冷却部202はともに循環する冷媒を冷却に利用しているため、送風空気冷却部202にて冷却された送風空気は試薬保冷庫20内の空気と同等の温度となる。したがって送風空気の流入により試薬保冷庫20内部の温度調整に及ぶ影響は抑制される。

送風空気冷却部202内部における空気の冷却によって、空気中に含まれる水分から結露が発生する。発生した結露水は第2流路212から送風空気冷却部202の外へ排出される。

第3流路209と第2流路212は下流側で合流し第9流路213となり、第9流路213はドレイン経由で装置外部へとつながる。したがって、試薬保冷庫20と送風空気冷却部202で発生した結露水はいずれも第9流路213を通り装置外部へと排出される。

第9流路213には、上述した結露水を一時的に留める貯水部を有し、図２では斜線によりハイライトで表示した。試薬保冷庫20および送風空気冷却部202から流れる結露水は装置外部へ排出される前に貯水部にて一時的に留まる。貯水部が留まる水量が上限に達すると、上限を超過した分の水量が貯水部から溢れ装置外部に排出される。貯水部に留まる結露水によって第9流路213は塞がれ、送風部204から流れる空気が第9流路213から装置外部へ流出することがない。そのため試薬保冷庫20への送風量の減少および保冷庫内の陽圧効果低減が抑制される。

図３および図４を用いて、本実施例の送風空気冷却部202の構造について説明する。送風空気冷却部202は内部に空洞を有し、当該空洞部は第4流路208および第6流路206とつながる。また送風空気冷却部202は空洞の中を通るように配置された送風路である第10流路214を有する。第10流路214は冷媒との接触面積を大きくするように一部に螺旋状にカーブした構造を含む。空洞内の螺旋構造部より下流側で、第10流路214は第1流路211につながる本流と第2流路212につながる支流に分岐する。ここで支流は本流よりも内径の小さい流路とする。

第4流路208から送風空気冷却部202内部に流入する冷媒は、空洞内を通り第6流路206から外部へ流出する。ここで流入量は流出量よりも大きく、空洞内の冷媒液量は時間の経過により増加し、一定時間が経過すると空洞内部は循環する冷媒で満たされた状態になる。

送風空気冷却部202内の空洞が冷媒に満たされると、第10流路214は循環する冷媒に浸された状態となる。循環する冷媒は第10流路214を流れる送風空気の熱を吸収し、送風空気は冷却される。冷却に伴い送風空気からは結露が発生し、結露水は第2流路212を通り排出される。冷却された送風空気は第1流路211へと流れる。

送風空気の冷却により生じた結露水は第10流路214の支流を通り第2流路212から排出される。本実施例の構成において、第10流路214における螺旋構造の傾きと支流が鉛直方向下向きに向いていることにより、結露水が排出されやすい構造となっている。

実施例1では、図1に示したように、送風空気冷却部202を試薬保冷庫20と水平方向に並ぶように配置した。送風空気冷却部202は試薬保冷庫20や送風部204と各流路でつながることで機能を満たす。したがって送風空気冷却部202は実施例1の配置に限るものではない。一方で送風部204から試薬保冷庫20まで送風空気が流れる過程での圧力損失が大きい場合、試薬保冷庫20内の陽圧化の性能が低下するおそれがある。したがって圧力損失を抑制する目的から送風空気の流路長が短く、また当該流路のカーブが少ないことが望ましい。

そこで実施例２では送風空気の圧力損失を抑制することが可能な送風空気冷却部202および送風部204の配置が他の構成の実施例を説明する。なお、本実施例において、図１、図３、図４に示した構成は、実施例1と同様であるので説明を省略する。

図５を用いて、実施例２の送風空気冷却部202及び送風部204の配置について説明する。本実施例では、送風空気冷却部202を試薬保冷庫20より鉛直方向下側に配置する。また、送風部204を装置外側近傍に配置する。

図５に示す配置により、送風部204から試薬保冷庫20までの送風空気の流路長は短くなり、また当該流路のカーブが少なくなるため、圧力損失を抑制することができる。

実施例１では、送風空気冷却部202の内部に置いて送風空気の流路と冷媒の接触面積を大きくするため、第10流路214の一部を螺旋構造とした。一方で、目標とする冷却性能に応じて当該流路を異なる形状に設計することが可能であり、実施例１の形状に限るものではない。そこで、実施例３として、圧力損失の抑制のため送風空気冷却部202の内部の構造をより簡略化した構成の形状を説明する。

図６、図７を用いて、実施例３の送風空気冷却部202の構造を説明する。送風空気冷却部202は内部に空洞を有し、当該空洞部は第4流路208および第6流路206とつながる。また送風空気冷却部202は空洞部の中を通るように配置された送風路であるU字型の第11流路215を有する。第11流路215は空洞内で第1流路211につながる本流と、第2流路212につながる支流に分岐する。ここで支流は本流よりも径の小さい流路とする。

第4流路208から送風空気冷却部202内部に流入する冷媒は、空洞内を通り第6流路206から外部へ流出する。ここで流入量は流出量よりも大きく、空洞内の冷媒液量は時間の経過により増加し、一定時間が経過すると空洞内部は循環する冷媒で満たされた状態になる。送風空気冷却部202内の空洞が冷媒に満たされると、第11流路215は循環する冷媒に浸された状態となる。

循環する冷媒は第11流路215を流れる送風空気の熱を吸収し、送風空気は冷却される。冷却に伴い送風空気からは結露が発生し、結露水は第2流路212を通り排出される。冷却された送風空気は第1流路211へと流れる。

送風空気の冷却により生じた結露水は第11流路215の支流を通り第2流路212から排出される。ここで第11流路215におけるU字型の形状と支流が鉛直方向下向きに向いていることにより、結露水が排出されやすい構造となっている。

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る。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

1 自動分析装置
2 分析部
3 制御部
4 通信線
10 検体搬送路
11 検体容器
12 検体分注部
13 反応容器
14 搬送部
15 搭載ラック
16 分注チップ
20 試薬保冷庫
21 試薬容器
22 試薬ディスク
23 試薬ジャケット
24 試薬分注部
30 インキュベータ
40 反応液測定部
41 反応液分注部
201 冷媒冷却部
202 送風空気冷却部
203 試薬分注孔
204 送風部
205 第8流路
206 第6流路
207 第7流路
208 第4流路
209 第3流路
210 第5流路
211 第1流路
212 第2流路
213 第9流路
214 第10流路
215 第11流路

Claims (10)

1. 検体に反応させる試薬を収容する試薬容器を格納する試薬保冷庫と、
   前記試薬保冷庫を冷媒により冷却する冷媒冷却部と、
   前記試薬保冷庫の中を当該試薬保冷庫の周囲に対して陽圧化するための外気を取り入れる外気取入部と、
   前記試薬保冷庫の外側に配置され、前記外気を前記冷媒により冷却した冷却空気を、前記試薬保冷庫の内部に送風する送風空気冷却部と、を備える、
   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であって、
   前記送風空気冷却部は、前記冷却空気を前記試薬保冷庫の中に導く第１流路と、当該送風空気冷却部により生じた結露水をドレインに排出する第2流路を備え、
   前記試薬保冷庫は、当該試薬保冷庫により生じた結露水を前記ドレインに排出する第3流路を備え、
   前記第１流路と前記第2流路は前記第3流路と合流するよう形成され、前記第2流路と前記第3流路が合流する地点よりも前記ドレイン側に、前記冷却空気が外部に漏れないように前記結露水を溜める貯水部を備える、
   ことを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項１に記載の自動分析装置であって、
   前記送風空気冷却部は、前記試薬保冷庫と水平方向に並ぶように配置される、ことを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１に記載の自動分析装置であって、
   前記冷媒冷却部は、前記試薬保冷庫並びに前記送風空気冷却部の鉛直方向下側に配置される、
   ことを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項１に記載の自動分析装置であって、
   前記外気取入部は、前記試薬保冷庫および前記送風空気冷却部の鉛直方向下側に配置される、
   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であって、
   前記送風空気冷却部は、前記外気取入部から取り入れた外気を前記第１流路まで導く送風路を備える、
   ことを特徴とする自動分析装置。
7. 請求項６に記載の自動分析装置であって、
   前記送風路は、螺旋状に構成される、
   ことを特徴とする自動分析装置。
8. 請求項６に記載の自動分析装置であって、
   前記送風路は、鉛直方向上側に開くU字型に構成される、
   ことを特徴とする自動分析装置。
9. 請求項１に記載の自動分析装置であって、
   反応液測定部と、制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記冷媒冷却部と、前記外気取入部と、前記送風空気冷却部と、反応液測定部とを制御する、
   ことを特徴とする自動分析装置。
10. 請求項９に記載の自動分析装置であって、
    前記制御部は、表示画面を出力する出力部を有し、前記表示画面に前記反応液測定部の測定結果を表示する、
    ことを特徴とする自動分析装置。

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