JPH07239336A

JPH07239336A - 医療用分析機

Info

Publication number: JPH07239336A
Application number: JP6053145A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Imabayashi; 浩之今林; Takayasu Mikkaichi; 高康三日市
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】分注ノズルが他の物体に接触したときに装置
の動作を停止させることができる医療用分析機を提供す
ることを目的とする。【構成】検体又は試薬を分注する分注ノズル１をアー
ム２を旋回して所定位置に移動する医療用分析機に、分
注ノズル１が周辺の他の物体に接触したことを検知する
検知センサと、このセンサの信号を受けてアーム２を停
止する制御手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は検体又は試薬を自動的に
分注する医療用分析機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の医療用分析機を図６により説明す
る。この装置は、分注ノズル１で試薬ボトル４内の試薬
を吸引し、反応セル５に吐出した後、分注ノズル１を洗
浄槽６で洗浄する動作を繰り返すものであって、このた
め、分注ノズル１は旋回・上下動自在なアーム２の先端
にネジ３止め固定され、アーム２の旋回にともない円弧
状の移動経路Ｌに沿って移動するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の装置では、試薬ボトル４や洗浄槽６の配置ミスがある
と、それらに衝突した分注ノズル１が折れ曲がったり、
または、試薬ボトル４が引き倒されたりする虞があると
いう問題点があった。

【０００４】また、一般に分注ノズル１の先端部１ａは
試薬の吐出量を正確にする必要からテーパ形状に鋭く尖
っており、さらに、分注ノズル１は作業効率を上げるた
め比較的高速に移動するから、人の手などが移動経路Ｌ
にあるとノズル先端部１ａによって怪我をする虞があ
る。上述のような試薬の分注作業であれば怪我だけです
むが、血液の分注作業中に怪我をすると免疫感染症の感
染といった事態も考えられるため、分注ノズルによる怪
我は避けなければならない。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、分注ノズルが他の物体に接触したときに装置の動作
を停止させることができる医療用分析機を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る本発明の医療用分析機では、検体又は
試薬を分注する分注ノズルを所定位置に移動する搬送手
段と、前記分注ノズルが周辺の他の物体に接触したこと
を検知する検知手段と、前記検知手段の信号を受けて前
記搬送手段を停止する制御手段とを備えることとした。

【０００７】この場合、搬送手段としては上記従来例の
ような旋回アームを用いてもよいし、リニアガイド等の
案内部材を用いて分注ノズルを直線移動させる構造をと
ってもよい。なお「搬送手段」の語には、分注ノズルを
直接支持する部材（従来例のアーム６に相当）のほか、
かかる部材を移動させるモータや動力伝達系統などの駆
動手段をも含むものとする。

【０００８】制御手段には少なくとも搬送手段を停止す
るための構成が必要であるが、いったん停止させた後の
動作については各種変形が可能である。例えば、停止さ
せた直後に搬送手段を逆転させて分注ノズルを後退させ
るように制御したり、停止直後に動力伝達系統に設けた
クラッチを解放してアームの動きをフリー状態にするな
どの制御を行えば、怪我の発生を一層確実に防止するこ
とができる。

【０００９】検知手段としては様々なセンサを使用する
ことが可能である。例えばマイクロフォンを分注ノズル
に取付けて外部の物体との衝突音を検知するようにすれ
ば、特に硬質な物体との接触検知に適しているし、他の
例として、分注ノズルに静電容量計を取付ければ、いわ
ゆるタッチセンサとして人体との接触を鋭敏に検知でき
る。後者の例では、人体に接触する直前の接近の段階で
静電容量の変化を検知することも可能であるし、静電容
量の変化から試薬ボトル内の試薬残量を検知できる可能
性もある。より簡易な手段によって外部の物体との衝突
を検知するには、分注ノズルに変形センサを取付けるの
がよい。外力の作用による分注ノズル自体の変形を検出
するのである。

【００１０】そこで、請求項２に係る本発明の医療用分
析機では、前記検知手段が前記分注ノズル又は前記搬送
手段のいずれかに取付けられた変形センサであることを
特徴としている。

【００１１】この場合、変形センサは分注ノズル自体に
取付けてもよいが、変形容易な部分をアームなど搬送手
段の一部に設けてそこに取付けてもよく、また、駆動軸
などアームの動力伝達系統に生じる過大トルクをねじれ
量で検出するように取付けてもよい。そして、変形セン
サとしては、一般的な歪ゲージを用いてもよいし、微小
な歪を検出することのできる圧電素子を用いてもよく、
あるいは、ＰＶＤＦのような高分子圧電フィルムを使用
してもよい。特に圧電素子の場合には、変形を検出する
センサとして使用できると同時に、変形を与えるアクチ
ュエータとしても使用することができる点が有利とな
る。

【００１２】そこで、請求項３に係る本発明の医療用分
析機では、前記変形センサが圧電アクチュエータであっ
て、この圧電アクチュエータに交番電圧（正弦波電圧）
を印加する駆動回路が、前記制御回路と切換自在に併設
されていることを特徴としている。

【００１３】

【作用】請求項１記載の医療用分析機では、分注ノズル
が他の物体に接触したことを検知手段が検知すると、制
御手段が搬送手段を即座に停止させる。

【００１４】請求項２記載の医療用分析機では、外力の
作用による分注ノズル自体の変形によって、分注ノズル
が他の物体に接触したことを検知する。

【００１５】請求項３記載の医療用分析機では、圧電ア
クチュエータを駆動して分注ノズルを超音波振動させ
る。これにより洗浄槽内で分注ノズルを洗浄したり、試
薬ボトルや反応セル内の液体を撹拌したりする。

【００１６】以下、添付図面を参照して本発明に係る医
療用分析機の実施例を説明する。なお、図面の説明にお
いて、従来例と同一の要素には同一符号を付した。

【００１７】

【実施例１】まず、本発明の実施例１を説明する。図１
（ａ）は医療用分析機の要部を示す立面図である。図に
おいて、分注ノズル１は、耐食性に優れたステンレス管
を素材とし、先端部１ａは絞り加工でテーパ状に形成さ
れ、試薬や検体を正確に吸引吐出できるものであって、
所定長さの位置でアーム２にネジ３止め固定されてい
る。

【００１８】アーム２は、前記図６と同様に旋回・上下
動自在になっており、これらの駆動はモータ８が行う。
ここで、アーム２とモータ８とが搬送手段に相当する。

【００１９】圧電素子９は、検知手段に相当するもので
あって、図１（ｂ）に示す如く、分注ノズル１の外側面
に接着できるように分注ノズル１の外径曲率に合致した
曲率の円弧断面形状に形成されている。そして、圧電素
子９は矢印で示す如く外面から内面に向けて分極され、
内外表面には銀電極（図示せず）が蒸着されており、各
電極からの信号線は制御回路１０に入力している。この
圧電素子９は分注ノズル１の変形量に比例した電圧を出
力する。従って、分注ノズル１が障害物に接触した場合
には受けた力に応じた電圧信号が得られる。また、分注
ノズル１が衝撃により振動した場合には振動に応じた電
圧信号が得られる。

【００２０】圧電素子９は微小な歪を検出することがで
き、人の手のような柔らかい物体に分注ノズル１がわず
かに接触したときの変形も敏感に検知することができ
る。圧電素子には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や
チタン酸鉛などがあり、高電圧で分極処理を施すことで
圧電効果が得られる。圧電素子は焼成により製作できる
ため、様々な形状に作ることが可能であり、本実施例の
ような円弧形状も簡単に製作できる。

【００２１】上記構成からなる実施例の医療用分析機で
は、分注ノズル１が旋回移動中に障害物に衝突すると、
受けた力により分注ノズル１が微小に曲がり、その変形
量に応じた電圧が圧電素子９から出力される。従って、
この電圧信号を制御手段１０にて監視し、設定範囲に比
べて高くなったら直ちにモータ８を停止すれば、所期の
目的を達成することができる。

【００２２】ここで、制御手段１０の動作についてさら
に詳しく説明する。前述のように分注ノズル１が障害物
に接触した時に高い電圧信号が得られるのは明らかであ
るが、障害物に接触しない場合であっても高い電圧が誤
検知されるおそれがある。というのは、分注ノズル１は
分析時間の短縮化のために高速移動、停止を繰り返して
いるので、急停止時には衝撃と慣性力によってその固有
振動数で振動してしまい、このとき圧電素子９に図１
（ｃ）の如き電圧が生じるからである。この問題に対し
ては、搬送手段の駆動系の構成に応じて２種類の対策を
考えることができる。

【００２３】第１の対策は、ステッピングモータを用い
て駆動していたり、あるいは、通常のモータを用いてい
る場合であってもフォトインタラプタ等により停止位置
を電気的に検知して制御しているときに有効である。こ
の場合には、ステッピングモータの駆動信号やフォトイ
ンタラプタの出力からアームの停止タイミングを正確に
知ることができる。そこで、アームの停止時期以外つま
り通常の移動中であって、かつ、検出信号が得られた場
合にのみ搬送手段を停止するよう制御すれば誤検知を防
止できるのである。

【００２４】第２の対策は、図６に示したように、スト
ッパ７にアーム２を衝突させて停止させるような駆動系
に対して有効である。このような駆動系はコストが安い
ため、既存の医療用分析機に採用されている場合があ
る。この場合、ストッパ７へ衝突した瞬間にも大きな検
出信号が得られるが、その周波数は分注ノズル１の固有
振動数と同一の周波数である。そこで、この周波数の検
出信号を制御手段で除外し、障害物に接触したときだけ
搬送手段を停止するよう制御すればよい。すなわち、制
御装置で検出信号のピーク電圧・周波数成分を比較処理
し、分注ノズル１の搬送停止時の固有振動数かを判定
し、違う場合にはモータへ停止信号を出力するのであ
る。このような制御手段は高価で複雑化するおそれなし
としないが、図６に示したような既存の装置に対しても
追加的に本発明を適用することができる点で有利であ
る。

【００２５】

【実施例２】次に、本発明の実施例２を図２により説明
すると、この実施例の圧電素子２９は分注ノズル１の外
周全体を覆うように円筒形状に形成した点において、前
記実施例１の圧電素子９と異なっている。このように、
圧電素子２９を分注ノズルの径方向全周にわたって設置
すると、外部からの力がどの方向から作用しても確実に
振動を検出することができる利点がある。

【００２６】

【実施例３】次に、本発明の実施例３を図３により説明
する。前記実施例１〜２では分注ノズル１に検知手段た
る圧電素子９を直接取付けていたので、分注ノズルを交
換する際に検知手段をも交換しなければならず、メンテ
ナンス費用が高価だった。この点を改善すべく本実施例
では、アーム２の先端を変形容易な薄肉のＬ字型形状に
形成し、ここに圧電素子３９を固定して外力を検出する
こととした。

【００２７】

【実施例４】次に、本発明の実施例４を説明する。図４
は医療用分析機の要部を示す立面図である。この実施例
は請求項３に対応するもので、検知手段として圧電アク
チュエータ４９を使用している。図において、アーム２
は、ステンレス，アルミニウム合金，ジュラルミン，燐
青銅など振動伝達に優れた素材に機械加工を施した一体
物であって、先端部には薄肉部２ａを介してＬ字形のノ
ズル取付部２ｃが突設され、このノズル取付部２ｃとア
ーム２本体とに挟まれるように圧電アクチュエータ４９
が取付けられている。そして、圧電アクチュエータ４９
の取付部２ｂを作用点、前記薄肉部２ａを支点とするテ
コの原理の変位拡大機構が構成される。

【００２８】圧電アクチュエータ４９は積層型タイプの
素子で、厚み方向に分極された薄板圧電素子を多数枚パ
ラレル積層した直方体形状のものであり、側面から電線
が引き出され、この電線は切換回路１２を介して制御回
路１０または駆動回路１１のいずれかに選択的に接続さ
れる。上記構成からなる本実施例の医療用分析機では、
アーム２の移動中には切換回路１２を制御回路１０側に
切り換えて、圧電アクチュエータ４９を検知手段として
使用する。他方、アーム２の停止中には切換回路１２を
駆動回路１１側に切り換えて、圧電アクチュエータ４９
に交番電圧を印加する。これにより分注ノズル１に屈曲
超音波振動を励起させる。このとき分注ノズル１の振幅
は前記変位拡大機構によって増幅される。

【００２９】すなわち、分注ノズル洗浄時には、駆動回
路より交番電圧（正弦波電圧）が接続線を介して積層型
圧電アクチュエータに印加され、積層型圧電アクチュエ
ータは、電圧印加による逆圧電効果により超音波振動を
発生し、変位拡大機構で超音波振動振幅を拡大し、レバ
ーを介して分注ノズルに屈曲超音波振動を励振させる。
この分注ノズルに発生する超音波振動は、洗浄水に伝達
され、キャビテーションを起こしたり、超音波振動の大
きな加速度に追従できなくなった付着物を剥離したり、
試薬や検体の付着物を超音波洗浄し、キャリーオーバー
・コンタミネーションを防止する。このように、積層型
圧電アクチュエータは、分注ノズルに作用する外力の振
動検出部材と、洗浄時の超音波振動発生部材の両方の作
用を有する。

【００３０】以上のように、本実施例においては、振動
検出部材としての積層型圧電アクチュエータは、洗浄時
の超音波振動発生部材として使用でき、安全性・分析作
業効率の向上に加え、洗浄時の洗浄効果をも向上するこ
とができる。

【００３１】

【実施例５】次に、本発明の実施例５を図５により説明
すると、この実施例の圧電アクチュエータはランジュバ
ン型超音波振動子５９を用いた点において、前記実施例
４の圧電アクチュエータ４９と異なっている。

【００３２】ランジュバン型超音波振動子５９は、厚み
方向に分極されたドーナツ形状の圧電素子５９ａの両面
に銀蒸着の電極を形成した後、互いの分極方向が対向す
るよう重ね合わせ、これらを両側から挟むように共振器
５９ｃ，５９ｄを配置して全体をボルト５９ｅ締めした
ものであって、燐青銅薄板の電極５９ｂを介して切換回
路（図示せず）に接続されている。ここで、共振器５９
ｃの円筒長さは分注ノズル１の共振周波数の１／４波長
に設定されホーン効果が高められており、超音波振動の
振幅を拡大し、分注ノズル１に高次の屈曲超音波振動を
励起させることができる。

【００３３】このようなランジュバン型超音波振動子５
９によれば、圧電素子５９ａ，５９ａが共振器５９ｃ，
５９ｄ間に挟まれて常に圧縮力を受けているため、耐久
性に優れておりメンテナンスフリーとなる利点がある。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のうち請求項
１〜３記載の医療用分析機によれば、分注ノズルが障害
物に接触した瞬間に、即座に装置の動作を停止させるこ
とができるので、分注ノズルの折損や、作業者の手に怪
我を負わせる事故を有効に防止することができる。

【００３５】また、請求項３記載の医療用分析機によれ
ば、分注ノズルを加振できるので、キャビテーション作
用と剥離作用によって洗浄槽内で分注ノズルを超音波洗
浄してキャリーオーバーやコンタミネーションを有効に
防止することができる。このとき洗浄槽は超音波洗浄槽
でなくてよい。また、試薬ボトルや反応セル内の液体を
撹拌するのにも使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の医療用分析機の要部を示す立面図
（ａ）、分注ノズルのＡ−Ａ断面図（ｂ）、および、圧
電素子からの出力信号波形図（ｃ）である。

【図２】実施例２の医療用分析機の要部を示す立面図
（ａ）、および、分注ノズルのＡ−Ａ断面図（ｂ）であ
る。

【図３】実施例３の医療用分析機の要部を示す立面図で
ある。

【図４】実施例４の医療用分析機の要部を示す立面図で
ある。

【図５】実施例５の医療用分析機の要部を示す立面図で
ある。

【図６】本発明が適用される医療用分析機の全体構成を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１分注ノズル２アーム３ネジ４試薬ボトル５反応セル６洗浄槽７ストッパ８モータ９圧電素子（検知手段）１０制御回路１１駆動回路１２切換回路２９，３９圧電素子（検知手段）４９圧電アクチュエータ（検知手段，アクチュエー
タ）５９ランジュバン型超音波振動子（検知手段，アクチ
ュエータ）Ｌ移動経路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検体又は試薬を分注する分注ノズルを所
定位置に移動する搬送手段と、前記分注ノズルが周辺の
他の物体に接触したことを検知する検知手段と、前記検
知手段の信号を受けて前記搬送手段を停止する制御手段
とを備えたことを特徴とする医療用分析機。
【請求項２】請求項１記載の医療用分析機において、
前記検知手段が前記分注ノズル又は前記搬送手段のいず
れかに取付けられた変形センサであることを特徴とする
医療用分析機。
【請求項３】請求項２記載の医療用分析機において、
前記変形センサが圧電アクチュエータであって、この圧
電アクチュエータに交番電圧を印加する駆動回路が、前
記制御回路と切換自在に併設されていることを特徴とす
る医療用分析機。