JPH04169850A

JPH04169850A - 生化学分析機

Info

Publication number: JPH04169850A
Application number: JP2298224A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Imabayashi; 浩之今林; Takenao Fujimura; 毅直藤村; Hisanobu Niimura; 寿信新村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1992-06-17
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JP2945746B2

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、医療用生化学分析機に関する。より詳しくは
、このような分析機において、試薬または血清等のサン
プリング用分注ノズルを超音波洗浄する装置の改良に関
する。

〔従来の技術〕

医療用の生化学自動分析機における試料および試薬のサ
ンプリング方式には、分注ノズルにより試料の吸引およ
び吐出を繰返し行う方式が多く採用されている。この分
注ノズルは、試料を吸引して吐出した後、次に吸引する
試料へのキャリオーバーが発生する可能性があるため、
必ず洗浄されなければならない。特に、高濃度の試料を
サンプリングする場合には、キャリオーバー発生の可能
性が大きくなるため、前記洗浄工程がより重要となる。

更に、１本のノズルにより多種類の試料を連続して吸引
および吐出するピペッティング方式を試料サンプリング
方式として採用した生化学自動分析機においても、該ノ
ズルの洗浄がより精密に行われることが必要である。

前記生化学自動分析機における分注ノズルの洗浄方法に
ついては、従来より様々な方法が発案されている。この
典型例として、実開昭節５７−５４０５９号公報に開示
された分注ノズルの洗浄装置を具備した分析機が挙げら
れる。

第６図に当該分析機における洗浄装置の断面図を示す。

第６図は洗浄装置内に分注ノズル６８が移動停止した状
態である。６１は、隔壁６２で仕切られた第一の部屋６
３および第二の部屋６４を有する洗浄槽である。第一の
部屋６３の底部には、第二の部屋６４に連通した排液口
６６が開口している。また、第一の部屋６３の側壁には
洗浄液噴射管６５が設けられている。更に、第二の部屋
６４の底部には排液管６７が開口している。

上記洗浄装置において、洗浄槽６１に洗浄液を満たし、
第一の部屋６３中に分注ノズル６８を浸漬させる。この
分注ノズル６８に対して洗浄液噴射管６５から洗浄液が
吐出され（矢印６９ａ）、分注ノズル６８の付着物が除
去される。更に、この操作によって生ずる排液は、排液
口６６を通り（矢印６９ｂ）、また隔壁６２をオーバー
フローして（矢印６９Ｃ）第二の部屋６４に排出され、
排液管６７を通して洗浄槽外に排出される（矢印６９ｄ
）。尚、以上の洗浄における洗浄液としては、通常精製
水が使用される。

このように、従来の生化学分析機における分注ノズルの
洗浄は、上記のように洗浄槽内に供給される水を対流さ
せながら排出することによって行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の生化学分析機における水の対流を利用し
た分注ノズルの洗浄には、以下のような問題が生じてい
る。

即ち、サンプリングされる試料によっては、上記従来技
術に従って洗浄を行っても分注ノズルの付着物を完全に
除去することは困難である。特に、ラテックス、血液成
分中の抗体および抗原体のタンパク質等の付着物の除去
は困難である。このため、従来の生化学分析機において
は、分注ノズルの長時間の洗浄や、定期的な機器管理者
による分析機器のメンテナンスが必要不可欠である。

また、生化学分析機において分注ノズルの洗浄が充分で
ないと、上述したように分注される試料や試薬のキャリ
オーバーが発生する。このため、分析結果に大きな誤差
が生じ、分析機の性能が低下する。更に、分注ノズルの
付着物によってコンタミネーションが発生するため、分
注される試薬の劣化が生ずる。

上記問題点を解決するために、前記洗浄液に洗剤を使用
すること、また対流させる水量の増大といった提案がな
されている。しかし、以上の改善では、高価な洗剤の使
用、使用精製水量の増加、および多量の排液の発生によ
る処理費用の増大といったコスト高の問題が残る。また
、洗浄時の水の対流方法の改善も提案されているが、洗
浄工程が複雑になり、洗浄時間の増大といった別の問題
が生ずる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題
とするところは、生化学分析機における分注ノズルの試
料付着物の除去を完全に行うことであり、これによって
試料のキャリオーバーの発生を防止し、分析結果の誤差
を低減させ、分析機の性能を向上させることである。ま
た、本発明の更なる課題は、上記分注ノズルの付着物の
除去を完全に行うことによって、分注される試薬のコン
タミネーションを防止し、該試薬の劣化を低減すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決は、試薬または血清をサンプリングする
分注ノズルと、前記分注ノズルを洗浄する超音波洗浄装
置とを具備した生化学分析機において、前記超音波洗浄
装置が、超音波振動を発生ずるランジュバン振動子と、
両端に細径部および太径部を有する断面積がしだいに拡
がった管形状であり前記太径部端面が前記ランジュバン
振動子の一端面に接する形で配置されたホーン部材とを
具備し、前記ホーン部材は、細径部の内部に前記分注ノ
ズルを洗浄する洗浄水を収容した洗浄槽を有し、該槽内
部に超音波振動を洗浄される分注ノズルに伝達する振動
間接部材が装填されたことを特徴とする生化学分析機に
よって達成される。

本発明において、前記ランジュバン振動子とホーン部材
との接触面に、軸心ずれ防止手段を具備させることが好
ましい。

また、前記洗浄槽内において前記分注ノズルを超音波洗
浄するとき、少なくとも分注ノズルが洗浄水に接触する
までに超音波振動を発生させるようにすることが好まし
い。

〔作　用〕

本発明の生化学分析機における超音波洗浄装置では、ラ
ンジュバン振動子において発生した超音波振動がホーン
部材に伝達される。これによって洗浄槽内の洗浄水に強
力なキャビテーションが発生し、該洗浄水中に強い衝撃
性の音波が発射される。この強力な衝撃波によって、分
注ノズルの付着物が直接破砕されて微粉化し、洗浄水中
に分散され、これと共に排出される。このとき、洗浄槽
内部に装填された振動間接部材が、分注ノズルに超音波
振動を直接伝達し、ノズル自身をも振動させることによ
って、その付着物の離脱を助長する。即ち、本発明の生
化学分析機における超音波洗浄装置では、分注ノズルの
洗浄効果が極めて大きい。

また、本発明の生化学分析機における超音波洗浄装置は
、ランジュバン振動子とホーン部材との接触面に、軸心
ずれ防止手段を具備するため、前記ランジュバン振動子
において発生した超音波縦振動が、効率よくホーン部材
に伝達される。このため、洗浄水内に発射される衝撃波
の効率も良好なものとなり、分注ノズルの洗浄効果がい
っそう増大される。

更に、本発明の生化学分析機における超音波洗浄装置で
は、少なくとも分注ノズルが洗浄槽内の洗浄水に接触す
るまでに超音波振動を発生しているため、分注ノズルは
振動間接部材に干渉せず、洗浄槽への挿入が滑らかにな
る。このため、分注ノズルの洗浄工程の円滑であり且つ
効率の良い工程の進行が保障される。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

実施例１第１図（Ａ）は実施例１の生化学分析機における超音波
洗浄装置を示す。

同図において、４はランジュバン振動子、５はランジュ
バン振動子４の一端面に接する形で配置されたホーン部
材である。

ランジュバン振動子４は、圧電素子１を４枚積層し、そ
の外周部に絶縁被覆２を施し、積層された圧電素子の両
端面に共振器３を配置することによって形成されている
。該共振器３の材質は、縦弾性係数が大きく且つ振動の
減衰が少ないものが好ましく、ステンレス、アルミ、ジ
ュラルミン、リン青銅等が好適である。

ホーン部材５は、断面積がしだいに拡がった管形状であ
り、両端部に細径部６ａおよび太径部６ｂを有し、更に
段付部９を有する一様段ステップ型構造である。またホ
ーン部材５は、太径部６ｂ側の端面においてランジュバ
ン振動子４の一端面に接しており、中心が固定ボルト７
で締結されている。該固定ボルト７のネジ部の直径は、
共振器３の直径の約１／３が望ましい。該ホーン部材５
の材質は、縦弾性係数が大きく且つ振動の減衰が少ない
ものが好ましく、ステンレス、アルミ、ジュラルミン、
リン青銅等が好適である。

ホーン部材５の細径部６ａの内部には、細径部６ａの端
面に開口部を有し、深さが段付部９まで達する洗浄槽１
１が形成されている。洗浄槽１１の底部には洗浄水供給
バイブ１２が突設されており、これを通して洗浄槽１１
内部に洗浄水が供給される。洗浄槽１１の内部には、該
底部から洗浄槽１１の約１７２程度の深さまで、球状の
振動間接部材１６が複数個装填されている。該振動間接
部材１６は直径１〜４１通であることが望ましい。

該振動間接部材１６の材質は、縦弾性係数が大きく且つ
洗浄水に侵されない材質が好ましく、ステンレスやセラ
ミックスが好適である。また、この振動間接部材１６が
洗浄操作の際に外部に飛び出ないように、洗浄槽１１の
開口部にはツバ］９が付設されている。

洗浄槽１１の周囲には、排液槽１３が形成されている。

排液槽１３はホーン部材５の段付部９の外周部において
、ゴムリング１８を介して固定されている。また排液槽
１３の底部には洗浄水排水バイブ１４が突設されており
、これを通して排液が外部に排出される。

以上のように構成された超音波洗浄装置は、圧電素子１
の部分に設置された止め板１５によって外部に保持され
ている。

この超音波洗浄装置において、ホーン部材５には、上述
したようにランジュバン振動子４で発生した超音波振動
が伝達される。第１図（Ｂ）は、該超音波洗浄装置の各
構成部材における理想的な振動伝達の様子を表した振幅
図を示す。同図に示すように、ホーン部材５の細径部６
ａにおいて、縦振動が最大になるようにすることか好ま
しく、各構成部材の接合部等における振動の減衰を防止
する必要がある。従って、この実施例１の超音波洗浄装
置では、同図のように、ランジュバン振動子４の圧電素
子１部分（止め板１５）か振動の節、ランジュバン振動
子４およびホーン部材５の接触面が振動の腹、ホーン部
材５の段付部９（排液槽１３およびホーン部材５の接合
部）が振動の節と夫々なるように、各構成部材の軸方向
の寸法が駆動波長に応じて設定されている。尚、本例で
は波長の１／４を基準に設定した。

次に、本実施例の生化学分析機の超音波洗浄装置の使用
態様をその作用と共に説明する。

まず、洗浄槽１１内に予め洗浄水を満たしておく。次に
、圧電素子１に正弦波の電圧を印加し、ランジュバン振
動子４に超音波振動を発生させる。

この超音波振動はホーン部材５に伝達され、洗浄槽１１
を強力に励振させ、更に槽内の洗浄水を振動させる。こ
のように洗浄水に超音波振動が伝達された後、分注ノズ
ル１０を洗浄槽１１内に挿入させる。このとき、洗浄槽
内においては超音波振動が既に起こっているため、振動
間接部材１６は分注ノズル１０の挿入に対して干渉しな
い。従って、分注ノズル１０の挿入は滑らかに行うこと
ができる。

上記ホーン部材５に伝達された超音波振動は、超音波加
工機と同様にホーン部材５においてその縦振動が数倍に
拡大され、強力な超音波振動となる。この振動の拡大率
はホーン部材の形状によって変化する。例えば、ホーン
の断面積がその喉部からの距離の指数関数であるような
形状のホーン（指数ホーン）を使用した場合、更に強力
な振動を励振させることができる。洗浄槽１１は、ホー
ン部材５において振動が拡大していく内部に設置されて
いるため、振動している系の中でも最大の振動を利用し
て強力な超音波振動を生ずることが可能である。こうし
て洗浄槽１１内では、洗浄水を介して分注ノズル１０の
超音波洗浄が行われる。

このとき、排液槽１３はホーン部材５と、またランジュ
バン振動子４は外部と、何れも振動の節に相当する部分
で保持されているため、伝達される振動の減衰は極力低
減される。

洗浄槽１１内部に設置された球状の振動間接部材１６は
、洗浄槽１１の内壁面および分注ノズル１０の表面の両
方に直接接触して、分注ノズル１０に超音波振動を伝達
する。分注ノズル１０は、前記洗浄水および振動間接部
材１６の両方力１ら伝達される振動によって、強力に励
振されるため、該表面の付着物が除去される。また、振
動間接部材１６は前後左右に振動することによって（図
中矢印）、分注ノズル１０の表面に接触し、該表面の付
着物を粉砕除去する。同様の現象が振動間接部材１６ど
うしにおいても発生するため、分注ノズル１０から除去
された付着物は、振動間接部材１６に再付着することは
なく、振動間接部材１６は常に清浄な状態に保たれて機
能することが可能となる。

上記実施例の超音波洗浄装置を具備した生化学分析機を
使用することにより、生化学分析機の分注ノズルの洗浄
において、洗浄水だけによる洗浄に比べ、飛躍的な洗浄
効果が実現される。特に、ラテックス系等の付着し易く
、洗浄が困難な試薬や試料の除去を完全に行うことがで
きるようになる。この結果、試薬や試料のキャリオーバ
ー等による分析機のデータネ良が皆無になり、分析機の
信頼性が向上する。また同時に、分注ノズルの付着物の
影響による試薬の劣化も低減される。

また、上記実施例の生化学分析機における超音波洗浄装
置において、ラテックス等が付着したノズルを洗浄する
場合、僅か５秒で付着物を完全に除去することができる
。一方、従来市販されている超音波洗浄装置を使用して
同程度の付着物を除去した場合、１０〜２０分を要する
。このため、本実施例の超音波洗浄装置は、各分析機の
サイクルタイムを短縮させることが可能である。

更に、本実施例の生化学分析機における超音波洗浄装置
は、ランジュバン振動子４やホーン部材５を使用した非
常に小型でコンパクトな形状の洗浄装置である。従って
、この超音波洗浄装置部分は当該分析機に対して容易に
実装されることが可能である。また、前記振動間接部材
１６の作用による洗浄効果の増大により、使用される洗
浄水量を少量にすることが可能である。このため、排液
処理のコストが低減される。

以上のように、本発明の上記実施例は、洗浄水に加え、
振動間接部材］６によって超音波振動を効率よく分注ノ
ズル１０に伝達することによって、洗浄力の向上を図っ
たものである。この他、該振動間接部材には、第２図（
Ａ）および（Ｂ）に示す変形例のような部材を使用する
こともてきる。

第２図（Ａ）に示す変形例（Ａ）は、洗浄槽内部にステ
ンレス短繊維またはセラミックス短繊維等の短繊維２１
を、洗浄槽の１７２の深さまで入れたものである。これ
ら短繊維の形状は、長さ０．１〜２ＩＩ１１程度である
ことが望ましい。このような振動間接部材は、洗浄され
る分注ノズルが極細であり、微小な力でも変形するよう
な場合に好適である。該振動間接部材が使用された場合
でも、前記球状の振動間接部材と同様に、短繊維が超音
波振動するため、分注ノズルから破砕および除去された
付着物が前記分注ノズルに再付着することはない。また
、第２図（Ｂ）に示す変形例（Ｂ）は、洗浄槽内部に細
径のピン２２を数本人れたものである。

このように、振動間接部材には、洗浄される分注ノズル
の条件等に応じて、様々な形状のものを使用することが
可能で、第１図（Ａ）に記載した球状のものでなくても
所望の洗浄効果を達成することができる。

実施例２第３図は、実施例２の生化学分析機における超音波洗浄
装置を示す。

同図に示された超音波洗浄装置において、主な構造は実
施例１の超音波洗浄装置と同様である。

実施例１との相違点としては、ホーン部材５の太径部６
ｂ側の端面およびランジュバン振動子４の一端面の接触
面に、接触端面と同形状の嵌合部８が形成されている。

当該箇所は、前記実施例１において説明したように、振
動の腹の部分に相当しているため、固定ボルト７だけで
は完全な固定が困難である。従って、嵌合部８を設ける
ことにより、当該箇所は固定されるため超音波洗浄装置
全体の軸心が一定になり、ランジュバン振動子４からの
振動は洗浄槽１１の中心に安定して伝達される。この結
果、ランジュバン振動子４から洗浄水に効率よく超音波
振動が伝達され、該超音波洗浄装置を作動させる際の消
費電力を低減させることができる。

また、上記の他にもランジュバン振動子４とホーン部材
５との接触面における軸心ずれ防止手段がある。第４図
（Ａ）〜（Ｃ）は、該軸心ずれ防止手段の変形例（Ａ）
〜（Ｃ）を示す。変形例（Ａ）は、ランジュバン振動子
４とホーン部材５との接触面の２箇所にピン４１を埋め
込むことによって、両部材を固定したものである。変形
例（Ｂ）は、同接触面をエポキシ系接着剤４２によって
固定したものである。変形例（Ｃ）は、ホーン部材５と
ランジュバン振動子４の共振器３（ホ−ン部材５と接す
る側）とを一体化したものである。この場合、固定ボル
ト７は、ホーン部材５と接する側の共振器３中において
締結する構造となっている。

この他、実施例２の超音波洗浄装置が実施例１と異なる
点として、洗浄槽１１の開口部から排液槽１３上部の開
口部の外周部にかけて傾斜をなしたメツシュ構造の網２
０が、洗浄槽１１の周囲全体に設置されている。この網
２０におけるメツシュの大きさは、振動間接部材１６よ
り小さい。このため、超音波洗浄操作において振動間接
部材１６は、洗浄槽から飛出した場合でも再び洗浄槽１
１内に戻ることができる。

実施例３第５図は、実施例３の生化学分析様用超音波洗浄装置を
上方から見た図を示す。

同図において、６ａはホーン部材５（第４図には図示せ
ず）の細径部である。この細径部６ａの内部には、３槽
の洗浄槽７１〜７３が設置されている。各洗浄槽７１〜
７３の間には隔壁１７が設けられている。これによって
、洗浄操作の際に各洗浄槽７１〜７３からオーバーフロ
ーした洗浄水か、隣接した洗浄槽７１〜７３へ流入せず
、効率よく排液槽１３に排出される（矢印７４）。

他の構造は、実施例１の超音波洗浄装置と同様である。

本実施例の超音波洗浄装置では、洗浄槽が３槽設置され
ているため、１台の超音波振動子を利用した装置で、同
時に３本の分注ノズルの洗浄が可能となる。現在の生化
学分析機には、分析能力を向上させるために複数の分注
ノズルを有したものも多く、そのような場合、本実施例
の超音波洗浄装置を具備した生化学分析機が特に効果的
である。

〔発明の効果〕以上詳述したように、本発明の生化学分析機は、その内
部の超音波洗浄装置において、分注ノズルの試料付着物
の除去が完全に行われ、これによって試料のキャリオー
バーの発生を防止し、分析結果の誤差を低減させ、分析
機の性能を向上させる上で顕著な効果を奏するものであ
る。また、本発明の生化学分析機は、その超音波洗浄装
置が分注ノズルの付着物の除去を完全に行い、分注され
る試薬のコンタミネーションを防止する上においても非
常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の実施例１の生化学分析機におけ
る超音波洗浄装置の構造をを示す断面図、同図（Ｂ）は
実施例１の超音波洗浄装置における各構成部材における
振動伝達の様子を表した振幅図、第２図（Ａ）および（Ｂ）は実施例１の洗浄槽に設置さ
れた振動間接部材の変形例（Ａ）および（Ｂ）を示す図
、第３図は本発明の実施例２の生化学分析機における超音
波洗浄装置の構造を示す断面図、第４図（Ａ）、（Ｂ、
）および（Ｃ）は実施例２の軸心ずれ防止手段の変形例
（Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）を示す断面図、第５図は本発明の実施例３の生化学分析機における超音
波洗浄装置を上方から見た図、第６図は従来技術の化学
分析装置における分注ノズル洗浄装置の構造を示す断面
図である。１・・・圧電素子、２・・・絶縁被覆、３・・・共振器
、４・・・ランジュバン振動子、５・・・ホーン部材、
６ａ・・・ホーン部材細径部、６ｂ・・・ホーン部材太
径部、７・・・固定ボルト、８・・・嵌合部、９・・・
ホーン部材段付部、１０・・・分注ノズル、１１・・・
洗浄槽、１２・・・洗浄水供給バイブ、１３・・・排液
槽、１４・・・洗浄水排出パイプ、１５・・・止め板、
１６・・・振動間接部材、１７・・・隔壁、１８・・・
ゴムリング、１９・・・ツバ、２０・・・網、２１．２
２・・・振動間接部材、４１・・・ピン、４２・・・エ
ポキシ系接着剤、６１・・・洗浄槽、６２・・・隔壁、
６３・・・第一の部屋、６４・・・第二の部屋、６５・
・・洗浄液噴射管、６６・・・排液口、６７・・・排液
管、６８・・・分注ノズル、６９ａ・・・洗浄液の吐出
、６９ｂ・・・排液口を通過する排液、６９ｃ・・・オ
ーバーフローする排液、６９ｄ・・・洗浄槽外に排出さ
れる排液、７１．７２゜７３・・・洗浄槽、７４・・・
オーバーフローする排液出願人代理人　弁理士　坪井　
　淳第１図（Ａ）　　　　　　第１図（Ｂ）第２図（Ｂ）第３図第４図（Ａ）第４図（Ｂ）第４　ｍ＜Ｃ）第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試薬または血清をサンプリングする分注ノズルと
、前記分注ノズルを洗浄する超音波洗浄装置とを具備し
た生化学分析機において、前記超音波洗浄装置が、超音波振動を発生するランジュバン振動子と、両端に細
径部および太径部を有する断面積がしだいに拡がった管
形状であり、前記太径部端面が前記ランジュバン振動子
の一端面に接する形で配置されたホーン部材とを具備し
、前記ホーン部材は、細径部の内部に前記分注ノズルを洗
浄する洗浄水を収容した洗浄槽を有し、該槽内部に超音
波振動を洗浄される分注ノズルに伝達する振動間接部材
が装填されたことを特徴とする生化学分析機。
（２）前記超音波洗浄装置のランジュバン振動子および
ホーン部材の接触面が、軸心ずれ防止手段を具備したこ
とを特徴とする請求項（１）記載の生化学分析機。
（３）前記超音波洗浄装置の洗浄槽内において前記分注
ノズルを超音波洗浄するとき、少なくとも分注ノズルが
洗浄槽内の洗浄水に接触するまでに超音波振動を発生さ
せることを特徴とする請求項（１）記載の生化学分析機
。