JPH0221264A - 自動分析装置の反応温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動分析装置の反応温度制御装置に係り、特に
臨床検査用生化学自動分析装置の検体と試薬を反応させ
る反応セル内の反応液の温度を一定に保持する恒温循環
水を得るのに好適な反応温度制御装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

臨床検査用生化学自動分析装置においては、分析中の反
応液を一定温度に安定度よく保持することは、正確な分
析結果を得、分析精度の安定化。

高信頼化のための必須条件である。この要求を満すため
、従来の反応温度制御装置は、特開昭５９−２３０１６
２号公報に記載のように次のように構成されていた。

通常、制御対象の温度を周囲温度が不定のもとて精度よ
く制御するには、冷却部と加熱部の双方を設け、対象物
の温度をその制御系の中に設けた温度センサでコントロ
ーラにフィードバックして制御温度と温度センサの検知
温度との偏差で冷却部または加熱部を制御することが行
われており、この場合、通常は冷却部を精度よく制御す
ることは困難であるため、これは連続動作として加熱部
を制御している。従来の装置においても、冷却部として
圧縮式冷凍機を用い、そのヒートサイクル中の蒸発器部
分を冷水槽として冷水を作り、一方、冷水槽に隣接して
恒温槽を設け、恒温槽は冷水槽と細孔で接続されていて
、冷水を冷却源として利用するとともに、恒温槽中には
加熱源としてヒータ及び温度センサが設けられていて、
温度センサの出力と制御温度との偏差でヒータをオン、
オフ制御して恒温槽の中の水を所定の温度に制御し、恒
温水をポンプで反応槽との間に循環させて反応槽の温度
を一定に保持している。冷却槽内の冷水は、ポンプによ
り試薬性留部との間を循環して、試薬貯留部内に収容し
である試薬を保冷する。そのため、圧縮式冷凍機は装置
が非動作時であっても常に運転状態にあって冷水を一定
温度に維持していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

自動分析装置の反応温度制御装置に対する要求の１つは
、安価で信頼性の高い制御系にあり、この点では従来の
オン、オフ制御はその要求を満たすものであるが、性能
性から次の要求がある。すなわち、正確な分析結果を得
るための温度制御の高精度化であり、また、いま１つは
、電源投入後の装置の立ち上げ時間の短縮のための反応
槽温度の立ち上がり時間の短縮である。オン、オフ制御
においては、温度制御精度上の問題は、温度リップルが
大きいことにあり、第１の要求の制御の高精度化を得る
には、ヒータ及び冷却部の容量は制御が可能な範囲内で
できる限り小さいのがよく。

第２の要求の立ち上がり時間の短縮には、冷却能力及び
ヒータの容量を大きくする必要がある。従来の自動分析
装置においては１反応温度は２５゜３０＠、３７°のう
ちからいずれかの温度の選択を可能とし、また、周囲温
度としては、例えば、１５〜３８℃を許容している。こ
の条件から従来の装置では、冷却部の能力は３２℃近辺
の温度の循環水を２５℃の制御範囲内に所定の時間内に
冷却し得る能力として、また、ヒータの容量は１５℃近
辺の循環水を３７℃の制御範囲内に所定の時間で加熱し
得る能力として２つの矛盾した要求で選ばれており、必
ずしもこの２つの要求に対しては満足が得られていたも
のではなかった。また、この方法によると、ヒートサイ
クル中ＰＨ７動作時の冷凍負荷が必要以上に大きくなっ
て、その低減も望まれるところである。

本発明の目的は、従来装置での上記した問題点を解決す
るためになされたもので、立ち上がり時間の短かい、か
つ、温度リップルの小さい高精度な反応槽温度制御を実
現して使い勝手のよい正確な分析結果が得られる自動分
析装置の反応温度制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、検体と試薬を混和、呈色反応させる反応セ
ルと、この反応セル内の反応液の温度を一定に保持する
恒温水が循環している反応槽と、上記循環恒温水を得る
ための循環水の冷却手段と、ポンプ等の上記循環水の循
環手段と、上記循環水の加熱手段とを環状に接続し、こ
の加熱手段の後方に設けた上記循環水の温度を検知する
温度検知手段と、この温度検知手段からの信号で上記冷
却手段、加熱手段を操作する制御手段とを設け、上記循
環水温度の制御状態あるいは制御目標値に応じて上記冷
却手段での上記循環水の熱交換量を可変とする手段を具
備した構成として達成するようにした。

なお、上記循環水の熱交換量を可変とする手段は、圧縮
式冷凍機等により作られる冷水に少なくも１本の冷却管
を配設して、この冷却管の内側に上記循環水を流し、上
記冷水の外で上記冷却管を継ぐ流路を切り替えるか、バ
イパスする流路を設け、上記循環水と上記冷水との熱交
換量を可変とした構造としてある。

〔作用〕

従来の反応温度制御装置では、立ち上げ時に温度の低い
循環水をヒータで加熱しているときでも、循環水は冷水
と熱交換して冷却され、それをヒータで再加熱していた
ので、立ち上げ時にはヒータの能力はこの冷却量だけ損
失となるため、大容量化し、定常な制御動作時には過剰
能力となって制御精度を低下させていた。

ところで、反応槽循環恒温水の冷却能力を流路を切り替
えることによって制御状態に応じて可変とする本発明に
おいては。

１、反応槽温度制御の立ち上げ時に目標温度に対して循
環水の温度が低い場合は、制御範囲内に到達するまでは
循環水は冷却部をバイアスして冷水と熱交換することな
くヒータ部に流れるため、ヒータ能力の損失はなく、従
ってヒータ容量は小さく設定し得る。

２、循環水の温度が目標値より高い場合は、ヒータはオ
フ状態にあり、制御範囲内に到達するまでは冷却部は制
御精度に関係なく最大冷却能力に選ばれ、立ち上げ時間
の短縮が得られる。

３、制御動作範囲では、冷却部は制御動作からのみ決定
された冷却能力を選び、冷凍負荷の軽減も得られる。

などにより、立ち上がり時間の短縮と、温度制御の高精
度化の双方の要求を満足することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図〜第４図を用いて詳細に説
明する。

第１図は本発明の自動分析装置の反応温度制御装置の一
実施例を示す構成図である。第１図において、１は例え
ばフロンＲ−１２を冷媒とする圧縮式冷凍機で、圧縮機
２．凝縮器３．膨張弁４゜蒸発器５等が図示の如く接続
されている。６は冷水槽で、圧縮式冷凍１ｌｆｌ■の蒸
発器５２反反応槽２７内熱交換量の異なる第１．第２の
冷却管７．８が設けられ、その外周りは断熱材９で覆れ
ており、上部には断熱する蓋１０が設けられている。冷
却槽６の内部の水１１は圧縮式冷凍機上の冷媒の蒸発器
５で気化により冷やされて冷水となる。

反応槽側の構成を説明すると、２１は反応槽循環ポンプ
、２２は筒形のヒータ筒で、配管接続口２３．２４が設
けられ、棒状のヒータ２５１例えば白金を温度検出材と
した温度センサ２６がその内部にそれぞれシールされて
図示の如く取り付けられている。２７は上方が開放され
、Ｕ字断面よりなる円環状の反応槽で、その底面部に恒
温水の循環のための流入配管２８と流出配管２９が設け
られており、その外表面は断熱材３０で断熱されている
。３１は、例えば、ガラス管の透明で光学的特性、熱伝
導度のよい材料よりなる円筒状の反応セルで、その中に
検体と試薬とがそれぞれ定量ずつ注入され、混和される
。複数個の反応セル３１が反応ディスク３２に保持され
て反応槽２７内の温度制御された恒温水３３中にその下
部を浸して恒温水３３によって検体と試薬が混和された
反応液を所定の反応温度に保持される。反応ディスク３
２は図示を省略した回転駆動機構により、図示を省略し
た光度計の周りに所定の間欠回転動作を与えられて反応
セル３１内の反応液の反応を吸光度変化として時系列的
に測定する。測定が完了した反応器は、吸い上げ廃棄さ
れ、反応セル３１は図示を省略した洗浄装置で洗浄され
、再測定に供される。

３４．３５はそれぞれ第１及び第２の三方電磁弁であり
、第１及び第２の三方電磁弁３４．３５及び冷水槽６の
第１及び第２の冷却管７，８は、断熱された配管３６〜
４６と２つの三方接続管４７．４８により図示の如く接
続されている。

５１は温度センサ２６の出力を電圧に変換、増幅する増
幅器、５２はＡ／Ｄ変換器、５３はマイクロコンピュー
タシステムよりなる温度制御装置の制御部、５４はヒー
タ２５に印加される交流電源、５５は制御部５３からの
信号によりヒータ２５への交流電源５４の印加の断・接
を行うソリッドステートリレー（以下ＳＳＲと略す）で
ある。

上記の構成の装置においては、圧縮式冷凍機１のヒート
ポンプ動作により、膨張弁４を出た冷媒は蒸発器５で気
化する際に冷水槽６内の水１１から気化熱を吸収するた
め、水１１を冷水化する。

この圧縮式冷凍機１の動作は、図示を省略したが冷水１
１の温度検出を行って制御される。一方、反応槽２７を
循環する恒温水３３の温度制御は次のようにして行われ
る。反応槽２７の流出配管口２９から配管３８に流れ出
た循環水は制御状態によりその流路を２つの三方電磁弁
３４．３５により選択し、冷却量が立ち上げ時と制御動
作時のそれぞれの状態に応じて３〜４段階で切り替えら
れる。冷水１１により冷却された循環水３３は、反応槽
循環ポンプ２１によってヒータ筒２２に送られる。ヒー
タ筒２２内では、温度センサ２白により筒内の循環水３
３の温度Ｔｐ　を検出し、増幅器５１により増幅し、Ａ
／Ｄ変換器５２でＡ／Ｄ変換され制御部５３に伝送され
る。温度センサ２６により検知された循環水３３の温度
があらかじめ設定された目標温度Ｔｉより低ければ５Ｓ
Ｒ５５をオンしてヒータ２５により加熱し、もし高けれ
ばヒータ２５をオフのままとするように目標温度ＴＩで
オン、オフ制御される。こうして恒温に制御された循環
水３３は反応槽２７に送られて槽内の反応セル３１内の
反応液を反応温度に維持する。

ここで循環水３３の冷水槽６での冷却流路は第２図〜第
４図に示したようにその制御状態によって次のように選
択される。

まず、装置の立ち上げ時であって、温度センサ２６で検
出される循環水３３の温度Ｔ、が目標温度ＴＩより低い
場合の流路選択を第２図に示す。

この場合は、循環水３３は冷却管７あるいは８のいずれ
をも通ることなく、循環ポンプ２１によりヒータ筒２２
に送られ、ヒータ２５により加熱される。従って従来の
装置でみられた循環水３３を冷やしながら温めるといっ
た無駄がなくなり、この場合の立ち」二かり時間を従来
と同じく選ぶならばヒータ２５の容量を著しく低減でき
る。

次に、装置の立ちトげ時であって、上記した循環水３３
の温度Ｔｐが目標値Ｔ、よりも高い場合は、第３図に示
したように冷却流路が選択される。

すなわち、熱交換量の大きい第１の冷却管７が選ばれる
。この第１の冷却管７は制御精度に係りなく循環水３３
の冷却速度のみから冷凍機１の能力内で冷却能力を最大
に選ぶことができる。従って温度制御時の制御精度に影
響されることなく、立ち上がり時間の短縮を可能とする
。

第４図は、循環水３３の温度が制御範囲内１例えば、目
標値の±０．１℃以内となったときに選択される流路を
示す。第２の冷却管８の冷却能力は、冷却速度に係りな
く、温度制御精度から適正化された値に選ばれており、
上記したヒータ２５の低容量化とあわせ、温度制御精度
の改善、温度リップル幅の低減を得ることができるとと
もに冷凍ｌ！ｌｌの負荷低減もあわせて可能とする。

上記したこれらの制御状態における流路の選択は、ヒー
タ２５のオン、オフ動作とあわせ制御部５３により行わ
れる。また、このヒータ２５のオン、オフ動作は、上記
した±０．１℃といった冷却流路の選択条件よりももつ
と狭い範囲で行われる。　以上の説明で明らかなように
本実施例によれば、循環水３３を冷却するのに、大きい
冷却速度を必要とするときは、大きい冷却能力を、冷却
を必要としないときは冷やすことな（、また、高精度な
制御を行うときはそれに適正化された冷却能力の選択が
可能とされ、これにより立ち」二げ時間の短縮と制御精
度の改善が互いに干渉することなく達せられるとともに
冷凍機１に対しては負荷軽減によりその高信頼度化、長
寿命化が得られるものである。また、上記した説明では
立ち上げ時と制御状態とで冷却力を切り替える説明をし
たが、目標温度が上記したように２５．３０．３７℃と
切り替わる場合には、それぞれめ目標温度で適正化され
た冷却力に切り替えることも可能となり、これによれば
さらに精細な制御が可能となる。

また、本実施例では冷却部の流路を切り替えることで制
御状態に応じた冷却力の適正化を行ったが、冷却管を１
本としてその入口と出口間を冷水槽６の外でバイパスす
る流路を設け、制御状態に応じて冷却管に流れる流路と
バイパス流路の流量比を制御して冷却力の適正化をはか
っても同様の効果を期待できる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、冷水槽での循環水の冷却
力を循環水の温度制御状態からの要求により制御動作の
立ち上げ時で大きい冷却速度を必要とするときは大きく
し、冷却を必要としないときは冷却することなく、また
、制御動作に入ったときには、制御精度から要求される
適正値に選択が可能となり、温度制御の立ち上げ時間の
短縮化と制御精度の改善を互いに干渉し合うことなく達
せられ、また、冷凍機に対しては、その負荷軽減が著し
く、高信頼度化、長寿命化が得られ、装置に実用して分
析精度の改善、安定化、高信頼化が得られるとともに、
立ち上がり時間の短縮が可能となり、性能上使い勝手上
で大なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動分析装置の反応温度制御装置の一
実施例を示す構成図、第２図〜第４図は本発明における
流路の選択を示した流路図である。 １・・・圧縮式冷凍機、６・・・冷水槽、７，８・・・
冷却管、２１・・・反応槽循環ポンプ、２２・・・ヒー
タ筒、２５・・ヒータ、２６・・・温度センサ、２７・
・・反応槽、３１・・・反応セル、３３・・・恒温循環
水、３４．３５・・三方電磁弁、３６〜４６・・・配管
、４７．４８三方接続管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検体と試薬を反応させる反応セルと、該反応セル内
   の反応液の温度を一定に保持する恒温水が循環している
   反応槽と、前記循環恒温水を得るための循環水の冷却手
   段と、ポンプ等の前記循環水の循環手段と、前記循環水
   の加熱手段とを環状に接続し、前記循環水の温度を検知
   する温度検知手段と、該温度検知手段からの信号で前記
   冷却手段、加熱手段を操作する制御手段とを設け、前記
   循環水温度の制御状態あるいは制御目標値に応じて前記
   冷却手段での前記循環水の熱交換量を可変とする手段を
   具備することを特徴とする自動分析装置の反応温度制御
   装置。 ２、前記冷却手段は、圧縮式冷凍機等により作られる冷
   水中に熱交換量の異なる複数個の冷却管を配設して、該
   冷却管の内側に前記循環水を流す構造としたもので、前
   記冷却管を継ぐ流路を電磁弁等で切り替えて前記循環水
   と前記冷水との熱交換量を可変とした構造としてある特
   許請求の範囲第１項記載の自動分析装置の反応温度制御
   装置。 ３、前記冷却手段は、圧縮式冷凍機等より作られた冷水
   中に１本の冷却管を配設し、該冷却管の入口と出口を前
   記冷水の外でバイパスする流路を設け、前記冷却管と前
   記バイパス流路の流量比を制御して前記循環水と前記冷
   水との熱交換量を可変とした構造としてある特許請求の
   範囲第１項記載の自動分析装置の反応温度制御装置。 ４、前記冷却手段の熱交換量の切り替えを前記循環水の
   温度を検知して目標値との偏差により行うようにした特
   許請求の範囲第１項または第２項または第３項記載の自
   動分析装置の反応温度制御装置。