JPH05180848A - 分析機の清浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分析機における反応セルの洗浄を完全に行い
汚染機器の廃棄を不要とするとともに高速洗浄を実現
し、更に分析機の小型化を達成する。 【構成】 超音波振動を伝達しやすいアルミニウム合
金、ステンレス、セラミックス、ガラス等の材質で形成
された共振器１０に対して、圧電素子１１を２枚パラレ
ルに積層し、各電圧素子１１間に銅板の電極板１２を設
置して、各構成物間に接着剤を塗布し、中心部と固定ボ
ルト１４で反応セルカセット側に固定することによりラ
ンジュバン振動子１５とする。ランジュバン振動子１５
をベルト１にカセットバネ１３を介してカセットバネ１
３を介して支持し、ベルト駆動により分析部、洗浄部、
分析部へとエンドレスに移送する。反応セル２は共振器
１０の内部に一体に構成されており、反応セル２自身を
直接に超音波振動させるため高い洗浄効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療用分析機の超音波
洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の超音波洗浄装置の例とし
て特開昭５９−１８０４６０号広報に開示された発明が
知られている。この超音波洗浄装置は図１１及び図１２
に示すように周固設された反応槽５５の内部に恒温液５
８が満たされており、試薬と検対を反応させるための反
応管５６が恒温液５８に浸漬されるように反応管カセッ
ト５７により保持されている。一方、反応槽５５の底面
には超音波を発生する複個の振動部５９が適宜に間隔を
保って配置されている。

【０００３】反応管５６を保持した反応管カセット５７
は、駆動シャフト５１，５２に設けられたスプロケット
５３にかみ合うエンドレスのチェーン５４に固着され、
駆動シャフト５１の回転により反応槽５５に沿って移動
する。

【０００４】しかして反応管５６は駆動シャフト５１の
回転により移送されて振動部５９の上方に来ると駆動回
路（不図示）によって反応槽５５の底部に設けられた振
動部５９が振動し、上方に向かって定在波が形成される
ので反応管５６の外壁に付着した汚れがこの定在波によ
って洗浄される。

【０００５】前記洗浄効果によって、直接側光方式の場
合の正確な測定を確保することが可能となる。また、測
定部６３にて測定を終了したのち、洗浄ポンプ６０によ
り反応管５６内に洗浄液を注入し、発液を吐出すること
によって振動部５９の上方において反応管５６の内壁が
洗浄される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の分析機の洗浄装
置では、超音波を用いる場合に必ず液体を媒体として被
洗浄物を洗浄しているため、完全な超音波洗浄をするに
は、数分の時間を必要としていた。

【０００７】しかし、高速測定を行なう分析機において
は洗浄時間を多くとることができないため、完全に汚れ
を落し切れないうちに次の測定に移行することがあり、
これにより誤測定を引起す原因となっていた。

【０００８】これに対して、大型ループの搬送装置を用
いて反応管を長時間液体に接触させる場合もあるが、こ
の場合には分析機全体が大型化する問題があった。

【０００９】また、免疫感染症等の高値検体の場合は、
完全洗浄が非常に困難なため、使い捨てのディスポ化が
多用されている。このため、高濃度に汚染された反応管
が大量に廃棄され、環境上好ましくない。

【００１０】また、このような反応管、反応セル、キュ
ベット等と呼ばれる検体と試薬を反応させる容器は、検
体が接触している内側の汚れの方が外側の汚れよりも測
定結果に大きな影響を引起こしている。このような容器
の超音波洗浄では、外側の液体から超音波振動を伝導し
て、その厚さによって、超音波振動が減衰し、これによ
り容器の内側の洗浄が不完全になってしまう問題があっ
た。

【００１１】よって、本発明は、前記問題点に鑑みてな
されたものであり、試薬や検体を収納する容器の洗浄を
完全に行なうことにより汚染機器の廃棄を不要とすると
ともに、高速洗浄を可能とし、さらに小型化を可能とし
た分析機の洗浄装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、試薬が充填される容器と、圧電素子により超
音波を発生する超音波発生手段と、前記容器に洗浄水を
供給する洗浄水供給手段とを備え、前記超音波発生手段
からの超音波が前記容器に直接に伝達されるように容器
と超音波発生手段とが配設されていることを特徴とする
ものである。

【００１３】なお、超音波振動を発生する手段として、
強力超音波を容易に発生できる圧電素子を利用したラン
ジュバン型振動子を使用することができる。

【００１４】

【作用】本発明の分析機の洗浄装置によれば、試薬や液
体を入れる容器自身を直接に超音波振動させたり、超音
波発生手段内部に容器を形成して超音波振動させるの
で、非常に高い洗浄効果を得ることが可能となる。

【００１５】即ち、超音波洗浄効果であるキャビテーシ
ョンおよび加速度が強力に発生し、容器の内側、外側と
も一様に付着物の剥離が行なわれるので、液体を媒体と
して超音波振動を伝達することにより洗浄する場合に比
べて洗浄効果は約１００倍となる。そして、剥離させら
れた付着物は洗浄によって外部に排出される。

【００１６】

【実施例１】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１７】図１〜図３は本発明の実施例１を示し、図
１は分析機の洗浄装置の概略説明図、図２は図１のＡ部
拡大断面図、図３は図２のＢ部側面図である。

【００１８】複数個の反応セル２を保持した複数個の反
応セルカセット３がバネ部材で構成されたカセットバネ
１３によりベルト１に対して側面から（図３）支持され
ることによりベルト１上に配設されており、ベルト１を
駆動ローラ３８により駆動することにより反応セル２が
サンプル吐出位置Ａ，希釈又は試薬吐出位置Ｂ，測定パ
レット吐出位置Ｃ，洗浄位置Ｄに搬送されるようになっ
ている。なお、ベルト１の駆動 にカセットバネ１３が
駆動ローラ３８を乗り上げて移動できるようにベルト１
の進行方向に向かって傾斜１３ｂが形成されている。

【００１９】しかして、レンプル吐出位置Ａでは、試験
管４等に入っている検体の所定量をノズル５で吸引して
反応セル２に吐出し、試薬吐出位置Ｂでは反応セル２に
希釈又は試薬吐出が行なわれ、測定パレット吐出位置Ｃ
では反応セル２から検体６ａ等をノズル６で所定量を吸
引し、測定パレット７に吐出する。その後、反応セル２
は下方の洗浄水８の入った洗浄槽９の中に浸され超音波
洗浄が開始される。

【００２０】前記超音波洗浄を行なう超音波洗浄部は、
図２に示すように振動を伝達しやすい材質、例えば表面
処置したアルミニウム合金、ステンレス、セラミック、
ガラス等で形成された共振器１０に対してドーナツ状か
つ厚さ１ｍｍの銀蒸着電極が施されたハード系電圧素子
１１を２枚パラレルに積層し、各電圧素子１１の間に厚
さ０．２ｍｍの銅板の電極板１２を設置して、各構成物
間には接着剤を塗布後、中心部を固定ボルト１４で反応
セルカセット３側に固定することによりに、ランジュバ
ン振動子１５を構成している。

【００２１】反応セル２は、ランジュバン振動子１５の
共振器１０の内部に一体的に構成され、内側が試薬等を
入れるための容器部となっており、この内側がホーンの
形状に形成されている。また、圧電素子１１と電極板１
２の位置には、洗浄水８への漏電を防止するための絶縁
被覆１６が形成されている。

【００２２】しかして、洗浄時ランジュバン振動子１５
の共振周波数の正弦波が図示しない駆動回路により印加
されるとともに、洗浄水供給管１７によって洗浄水８が
洗浄槽９に供給され、超音波振動によって剥離させられ
た付着物または排出管１８によって洗浄槽８の外部に排
出される。

【００２３】また、反応セル２が洗浄水８に浸っている
間は洗浄作用を継続するための超音波振動を行い、反応
セル２が洗浄水８から離れた後のサンプル吐出位置Ａま
での間は、洗浄水８の水切りとしての超音波振動を続行
する。そして、この超音波振動はサンプル吐出動作が始
まるまでに終了する。

【００２４】前記正弦波の電圧が電圧素子１１に印加さ
れると電圧素子には縦モード（矢印Ｚ）の振動が発生
し、反応セル２を内部に形成したランジュバン振動子１
５の共振器１０がその振動をさらに拡大し反応セルに非
常に強力な超音波振動が作用する。従って、液体を振動
媒体としていないため振動の減衰が起こらず、短時間で
有効な洗浄能力が得られる。

【００２５】また、反応セル３を形成している形状が内
側ホーンとなっているため、ランジュバン振動子１５か
ら発生する縦振動振幅が拡大されて、反応セル３の内
側、外側に洗浄能力の高いキャビテーションおよび重力
加速度の数千倍の加速どが発生する。このため、強固に
付着した汚れであっても強力に剥離することができな
い。

【００２６】例えば、φ１５のランジュバン振動子１５
（入力電力５０Ｗ、駆動周波数約５０ＫＨｚ）の共振器
内部にφ１０の反応セル３を形成し、反応セル３に高濃
度な蛋白を付着させた場合、洗浄水だけの流水洗浄に比
べて、洗浄効果は７０〜１００倍に向上する。

【００２７】しかもこのときの洗浄時間は僅か２秒であ
り、洗浄水は洗剤を使用しないイオン交換水でも十分で
あり、洗浄水の水切り時にも超音波振動によってサンプ
ル吐出位置にくるまでに洗浄水を霧状にして発散させる
ことにより、反応セル内部に洗浄水が残らないようにす
ることができる。

【００２８】なお、前記反応セルは、ガラス等の透明部
材で構成することにより、従来例に示されているような
直接測光方式の分析も可能となる。

【００２９】本実施例によれば、高濃度の蛋白等の付着
しやすく洗浄しにくいものであっても洗浄が可能とな
り、洗浄時間が短縮されるため分析機の分析サイクルを
効率化し、高速測定が実現できるとともに洗浄水の使用
量も削減でき、洗浄装置の小型化が可能となる。

【００３０】

【実施例２】図４〜図６は本発明の実施例２を示し、図
４は分析機の洗浄装置の超音波洗浄部の断面図、図５は
図４の側面図、図６は超音波洗浄部の変形例の説明図で
ある。

【００３１】実施例１における共振器１０が反応セル２
と一体に構成しているのに対し、本実施例では反応セル
２を共振器１０から分離し、共振器１０に対し反応セル
１９（図４）を着脱可能にしたもので、その他の構成に
ついては実施例１と同様であるので同一部材、同一構成
部分について同一符号を付してその説明を省略する。

【００３２】本実施例における反応セル１９は、ランジ
ュバン振動素子１５の共振器１０の内部に形成されたホ
ルダー２０に嵌合密着するようになっており、この反応
セル１９の材質としては共振器１０と同様な材質、例え
ば、表面処理したアルミニウム合金、ステンレス、セラ
ミックス、ガラス等が適している。

【００３３】また、図５に示すように外部の固定部材２
１から張り出したブラシ２２と圧電素子１１部の電極板
２３の接触によって圧電素子１１に電圧を印加するよう
になっている。

【００３４】なお、反応セル１９に十分な超音波振動を
伝達するため共振器１０の強度を阻害しない範囲内で反
応セル１９を深く嵌合させるのが好ましい。

【００３５】また、図示しないが、反応セル１９の外周
部にネジを形成し、共振器１０のホルダー２０に形成し
たネジと螺着して、反応セル１９を強固に保持してもよ
い。

【００３６】また、図６の例に示すように共振器２４を
分割して共振子２４ａ，２４ｂとし、いずれか一方の共
振子２４ａまたは２４ｂを他方の共振子２４ｂまたは２
４ａにネジ部２５で強固に締結してもよい。

【００３７】本実施例の分析器の洗浄装置によれば、反
応セル１９を着脱式にしたため、反応セル１９が傷つい
たり、破損したりした場合に超音波振動子（実施例１の
ランジュバン振動子１５）ごと交換することなく、反応
セル１９の部分だけを容易に交換することができるの
で、オペレータによる反応セル１９交換作業の労力が軽
減する。

【００３８】また、圧電素子に電圧を印加する手段とし
て、ブラシ機構を用いたため搬送装置に固定され、回転
運動をする超音波振動子にも電圧印加が容易になり、配
線等が省略できるメリットがある。

【００３９】

【実施例３】図７〜図１０は本発明の実施例３を示し、
図７は洗浄装置の超音波洗浄部の一部分の断面図、図８
は超音波洗浄部の作動説明図、図９は図７の変形例の説
明図、図１０は、図９のＸ−Ｘ矢視図である。

【００４０】本実施例では、実施例１における共振器１
０部分に一体的に構成された超音波発生部分を共振器１
０から分離し超音波発生部分を別に設けたものであり、
反応セル１９がホルダー２０に嵌合密着されており、こ
のホルダー２０がベルト１に支持された反応セルカセッ
ト３に固着されている。

【００４１】しかして、ベルト１の駆動で、反応セル１
９が洗浄位置に搬送されると洗浄槽９の洗浄水８に埋設
している可動台２６に配設されたランジュバン振動子２
８のホーン３０が反応セル１９内に挿入（Ｐ方向）され
反応セル１９に圧着される。

【００４２】この洗浄装置における搬送ベルト１上部に
はランジュバン振動子２８の圧着力に対抗するためのロ
ーラ２７が設けられている。

【００４３】ランジュバン振動子２８はドーナツ形状厚
さ１ｍｍの銀蒸発電極が施されたハード系圧電素子１１
を２枚のパラレルに積層し、各圧電素子１１の間に厚さ
０．２ｍｍ銅板の電極板１２を設けることにより形成さ
れている。これら圧電素子１１と電極１２は、圧電素子
１１と同径の共振器２９とホーン形状の共振器３０によ
って挟まれ、各構成物間に接着剤を塗布後、中心部が固
定ボルト３１で固定される。

【００４４】共振器２９と圧電素子１１の間には設置電
極を兼ねた止め板３２が設置され、可動台２６に固定さ
れる。共振器２９，３０は振動伝達に優れた表面処理し
たアルミニウム合金、ステンレス、セラミック、ガラス
等で形成される。また、圧電素子１１と電極板１２とリ
ード─３９の位置には洗浄水８への漏電を防止するため
の絶縁被覆１６が形成される。

【００４５】洗浄時、ランジュバン振動子２８の共振周
波数の正弦波電圧が図示しない駆動回路より供給され、
同時に洗浄水供給管によって洗浄水８が洗浄槽に供給さ
れる。超音波振動によって剥離した付着物は排出管によ
って外部に排出されるようになっている。

【００４６】このとき、洗浄中に埋設しているホーン形
状の超音波振動子２８に正弦波の電圧を印加することに
よりホーン効果で拡大された大振幅の縦振動Ｚを発生で
きる。実施例ではホーン形状に段付きステップホーンを
用いているが、コニカルホーン、エキスポネンシャルホ
ーンでもよい。この大振幅の縦振動は超音波振動子が反
応セル内部に圧着されることによって反応セルを強力に
超音波振動させる。従って、実施例１と同様に強力なキ
ャビテ−ションおよび加速度が発生するための、反応セ
ルに付着した汚れを強固に剥離する。また、ホーン形状
の共振器の軸線方向に強力な定在波による直進流作用が
働いて洗浄水に噴出が起こるため、この噴流によっても
汚れの剥離に対して効果的となっている。

【００４７】反応セル１９は図９及び図１０に示すよう
に反応セルカセット３のホルダー２０に嵌合密着するこ
とにより保持されつつ、ベルト駆動により洗浄位置Ｄに
搬送されると洗浄槽９内の洗浄水８に埋設している可動
台３３に配設されたランジュバン振動子３４が反応セル
カセット３の側面（Ｑ方向）に圧着されるようになって
いる。この場合、ランジュバン振動子３４の圧着は反応
セルカット３の外周形状に密着するＹ形状３５となって
いる。

【００４８】このように振動伝達面積を増加させること
により振動伝達効率を向上させ、より強力な洗浄能力を
得ることができる。また、洗浄槽９を設置することなく
洗浄水供給管３６から噴流３７によって反応セル１９内
面の付着物を排出させるようにしても良く、これにより
洗浄水の使用量の節約が可能となる。

【００４９】従来の噴流洗浄方法では、洗浄残りが多発
していが、本実施例の超音波洗浄と併用することによ
り、完全洗浄を実現することが可能となる。

【００５０】本実施例におえる分析機の洗浄装置のその
他の構成については、前記実施例１と同様であるのでそ
の説明を省略する。

【００５１】本実施例の分析機の洗浄装置によれば、超
音波振動子２８を反応セル１９から分離することにより
反応セルカセット３の構造を簡単にすることができると
ともに重量の削減ができるので、搬送レールの駆動機構
の負荷を減少させることができ、駆動機構の小型化がで
きる。さらに、新たに洗浄作用に超音波振動の直進流効
果を利用することができるので、洗浄効果をより向上さ
せることが可能となるとともに、実施例１の作用効果を
併せて発揮しうる。

【００５２】

【発明の効果】本発明にれば、試薬や検体を入れる容器
の洗浄を完全に行なえるとともに廃棄処理に基づいた環
境問題もなく、しかも高速洗浄ができ、全体の小型化達
成をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す分析機の洗浄装置の概
略説明図である。

【図２】図１のＡ部拡大断面図である。

【図３】図２のＢ部側面図である。

【図４】本発明の実施例２を示す分析機の洗浄装置の概
略説明図である。

【図５】図４の側面図である。

【図６】図４の一部分を変形した場合の説明図である。

【図７】本発明の実施例３を示す分析機の洗浄装置の概
略説明図である。

【図８】図７の作動説明図である。

【図９】図７の一部分を変形した場合の説明図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視図である。

【図１１】従来の超音波洗浄装置の説明図である。

【図１２】図１１のＸ−Ｘ矢視図である。

【符号の説明】

１ ベルト ２，１９ 反応セル ３ 反応セルカセット ４ 試験管 ５，６ ノズル ７ 測定パレット ８ 洗浄水 ９ 洗浄槽 １０，２４，２９ 共振器 １１ 圧電素子 １２，２３ 電極板 １３ カセットバネ １４ 固定ボルト １５，２８，３４ ランジュバン振動子 １６ 絶縁被覆 １７ 洗浄供給管 １８ 排出管 ２０ ホルダー ２１ 固定部材 ２２ ブラシ ２５ ネジ ２６，３３ 可動台 ２７ ローラ ３０ ホーン共振器 ３１ 固定ボルト ３２ 止め板 ３５ Ｙ形状 ３６ 洗浄水供給管 ３７ 噴流 ３８ 駆動ローラ ３９ リード線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試薬が充填される容器と、圧電素子によ
   り超音波を発生する超音波発生手段と、前記容器に洗浄
   水を供給する洗浄水供給手段とを備え、前記超音波発生
   手段からの超音波が前記容器に直接に伝達されるように
   容器と超音波発生手段とが配設されていることを特徴と
   する分析機の洗浄装置。