JPH07253383A

JPH07253383A - 医療用分析機の洗浄装置

Info

Publication number: JPH07253383A
Application number: JP6069148A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Imabayashi; 浩之今林; Yoshie Wakamatsu; 良依若松
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【目的】分析結果の信頼性の向上，洗浄時間の短縮お
よび廃棄物の低減が可能となる医療用分析機の洗浄装置
を得る。【構成】振動発生部７に設けられた共振器８は２段の
略円筒形状に形成されている。共振器８のホーン先端部
１０には超音波振動子５の軸方向と垂直に貫通孔１２が
形成されている。貫通孔１２に嵌入された分注ノズル１
１は振動方向Ｃより締結部材１３によってネジ固定され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動によりノズルを洗
浄する医療用分析機の洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、医療用分析機の洗浄装置として、
例えば特開昭６０−４２６３５号公報に記載される発明
がある。上記発明は、図１４に示す様に、円筒形状の洗
浄槽７１には洗浄水が注入される注入口７２と洗浄水を
排出する排水口７３とが設置されている。また、洗浄槽
７１内の底部には超音波振動を発生する振動部７５が設
けられている。

【０００３】上記構成の装置は、多検体を測定すること
によって汚れたサンプルノズル７４が洗浄水中に浸漬さ
れると、振動部７５から超音波振動が発生し、洗浄水に
定在波を形成する。この定在波によって、サンプルノズ
ル７４の外面・内面に付着した汚れを除去する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】洗浄水に超音波振動を
伝達させ、洗浄水のキャビテーションによって汚れを取
り除く方法は、一般的な超音波洗浄装置にもあるよう
に、強固な汚れも破壊して剥離することが可能である。

【０００５】しかしながら、前記従来技術における装置
は、ノズルの外面の汚れは落ちても、内面の汚れはほと
んど落とすことができない。これは、超音波振動の波長
に対してノズルの内径が非常に小さく、超音波振動が吐
出口から入ってもすぐに減衰し、ノズル内部では強力な
キャビテーションがほとんど起きないことによる。さら
に、洗浄水に伝達される超音波振動は水面に反射して、
節と腹を有する縦振動の定在波を形成する。よって、節
位置の部分では、腹位置と同程度に汚れを落とすことが
できない。

【０００６】このような洗浄不良は、キャリーオーバー
やコンタミネーションを引き起こし分析信頼性を低下さ
せる。また、洗浄不良をなくすために洗浄水を増やした
り、洗浄時間を長くしたりしているが、廃棄物の増加や
分析時間の長時間化を伴い別の問題を引き起こしてい
る。

【０００７】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、請求項１の目的は、ノズ
ルの外面・内面に付着した汚れをほとんど残さずに洗浄
する医療用分析機の洗浄装置を提供することにある。ま
た、請求項２の目的は、長時間安定した洗浄効果を得る
ことを可能とする医療用分析機の洗浄装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、検
体・試薬を分注する分注ノズルと、洗浄水を分注ノズル
と洗浄槽に供給する洗浄水供給装置と、分注ノズル吐出
口附近を浸漬する洗浄槽とを有する医療用分析機の洗浄
装置において、交番電圧の印加によって圧電素子から振
動を発生する超音波振動子と、該超音波振動子に設けら
れて圧電素子の振動を拡大するホーン部と、該ホーン部
に振動方向と垂直な方向へ支持される分注ノズルとを具
備したことを特徴とする医療用分析機の洗浄装置であ
る。また、前記分注ノズルは超音波振動子の振動方向と
一致する方向から締結する締結部材によって支持されて
いることを特徴とする請求項１記載の医療用分析機の洗
浄装置である。

【０００９】請求項１の作用は以下の通りである。交番
電圧の印加によって圧電素子から超音波振動が発生し、
この振動振幅をホーンによって増幅する。この増幅され
た振動はホーン部先端から分注ノズルに伝達され、分注
ノズルを支持部が節、吐出口が腹となる高次の屈曲振動
で励振する。

【００１０】洗浄水が洗浄水供給装置から送られ始める
と、ノズルが振動して分注ノズルの内面外面に付着した
検体・試薬残りを超音波の大きな加速度によって洗浄水
中に振り落して剥離洗浄する。また、ノズルの強力な振
動によってノズル内の洗浄水にキャビテーションが発生
してさらに洗浄効果を高め、ノズルの屈曲振動の節位置
の検体・試薬残りも洗浄する。

【００１１】このように、汚れている分注ノズル自身に
振動が直接伝達されるため、外部から放射される超音波
振動を洗浄水を間接材として伝達させる方法のように、
振動伝達時に超音波振動が減衰するようなことが全くな
く、強力に洗浄することが可能である。

【００１２】請求項２の作用は以下の通りである。分注
ノズルを支持する締結部材は、超音波振動子の振動方向
と一致する方向から締結したことにより、締結部材にお
ける超音波振動による疲労破壊を防止している。

【００１３】

【実施例１】図１〜図５は本実施例を示し、図１は概略
構成図、図２は分注ノズルの支持状態を示す平面図、図
３は図２の要部拡大図、図４は圧電素子の変形を示す側
面図、図５は分注ノズルの別の支持状態を示す平面図で
ある。

【００１４】ドーナツ形状をした厚み方向分極の圧電素
子１の２枚は、両端面に銀蒸着が処理され、分極方向が
図１の矢印Ｍ方向で対向するように設置されている。各
圧電素子１の端面には略同形状の薄板のリン青銅製電極
板２がそれぞれ設置され、圧電素子１に正弦波電圧を供
給する。一方の圧電素子１の端面に設置されて共振器３
と接触する電極板４には超音波振動子５を支持するため
の突出部が２箇所形成され、分注ノズル搬送部材６にネ
ジ止めされている。

【００１５】このような振動発生部７を両側から共振器
３と共振器８とで挟み、中心を振動子圧着部材９によっ
て締結し、ランジュバン型の超音波振動子５を構成す
る。共振器３は振動伝達に優れた材料、ステンレス，ア
ルミニウム合金，ジュラルミンおよびリン青銅等が用い
られ、ここでは、耐腐食性の良いステンレスが用いられ
る。形状は圧電素子１と同外径の略円筒形状をなし、電
極板４との接触面はＲｍａｘ１μｍ以下の表面粗さに仕
上げられている。

【００１６】共振器３の中心には、振動子圧着部材９の
頭部を収納する段差を有し、かつ貫通する孔が形成され
ている。共振器８も共振器３と同材料が用いられ、２段
の略円筒形状をなし、電極板２との接触面はＲｍａｘ１
μｍ以下の表面粗さに仕上げられている。共振器８の中
心には、振動子圧着部材９の先端に螺刻されたオネジと
螺合するためのメネジが螺刻されている。

【００１７】２段の略円筒形状をした共振器８はホーン
効果を有するようにそれぞれの円筒長さが、駆動周波数
の１／４波長と略一致されている。共振器８のホーン先
端部１０には、超音波振動子５の軸方向と垂直に分注ノ
ズル１１の貫通する貫通孔１２が形成され、ホーン先端
部１０から分注ノズル１１の貫通孔１２まで締結部材１
３を締結するメネジが螺刻されている。

【００１８】分注ノズル１１の材質には耐腐食性に優れ
たステンレスが用いられ、超音波振動子５のホーン先端
部１０に所定長さの位置で締結部材１３によってネジ固
定されている。分注ノズル１１のノズル先端１４はテー
パー形状に絞り加工されて吐出口１５が形成されてい
る。また、もう一方の分注ノズル１１の端部には可逆す
る往復動ポンプ１６からの接続パイプ１７がつながって
いる。なお、接続パイプ１７内部および往復動ポンプ１
６内部には生理食塩水または水が入っており、往復動ポ
ンプ１６によって、検体あるいは試薬を吸引吐出した
り、洗浄水としての生理食塩水または水を吐出したりす
る。

【００１９】分注ノズル１１の下方には洗浄水の満たさ
れた洗浄槽１８が設置されている。洗浄槽１８の底部に
は図示しないポンプより洗浄水を供給する供給口１９
と、水面附近には、オーバーフローにより洗浄水を排出
する排出口２０とが形成されている。

【００２０】以下に各構成部材の試薬吸引吐出及び洗浄
動作の一例を簡単に説明する。分注ノズル搬送部材６が
図示しない試薬ケースの上方に回転して下降する。分注
ノズル１１が液面に僅かに接したところで下降が停止
し、往復動ポンプ１６によって分注ノズル１１内部に試
薬を吸引する。その後、分注ノズル搬送部材６が上昇
し、分注ノズル１１が試薬ケース上方に再び配置され
る。そして、分注ノズル搬送部材６が図示しない検体の
入った反応セル上方に回転移動し、反応セル内に試薬を
所定量吐出する。

【００２１】吐出後、分注ノズル搬送部材６が洗浄槽１
８上方に回転移動し、その後下降して洗浄槽１８内にノ
ズル先端１４を所定長さ浸漬する。洗浄槽１８内の洗浄
水に分注ノズル１１が触れると同時に、往復動ポンプ１
６より分注ノズル１１内部に洗浄水として生理食塩水ま
たは水が流される。また、洗浄槽１８内にも供給口１９
より洗浄水が流される。さらに、超音波振動子５に正弦
波電圧が印加され、ノズル１１に振動が伝達される。

【００２２】以上の動作で洗浄がおこわれ、分注ノズル
１１の汚れは排出口２０より外部に排出される。洗浄が
終了すると、洗浄水供給および振動が停止される。その
後、分注ノズル搬送部材６が上昇し、分注ノズル１１が
洗浄槽１８より引き上げられる。

【００２３】次に、本実施例の作用を説明する。正弦波
電圧の印加によって、図４に示す点線のように圧電素子
１から軸方向の縦振動が振動振幅数ｎｍ発生する。この
振動は共振器３，８のホーン効果によって、ホーン先端
部１０で数十μｍの縦振動Ｃに拡大される。この振動
は、図３に示されるように、ホーン先端部１０の貫通孔
１２の１接触線２１と、分注ノズル１１支持のための締
結部材１３との１接触線２２とから分注ノズル１１に直
接振動伝達される。分注ノズル１１は超音波振動子５の
振動方向と垂直に構成されるため、ホーン先端部１０の
振動によって、分注ノズル１１が径方向に高速で振ら
れ、高次の屈曲振動Ｂを励振する。

【００２４】分注ノズル１１に付着した検体および試薬
残りの汚れは、強力な屈曲振動の加速度によって、分注
ノズル１１の表面から引き剥がされ、洗浄水の流れによ
り外部に放出される。また、分注ノズル１１自信が振動
するため、分注ノズル１１内側の表面から超音波振動が
内部の洗浄水に照射され、強力なキャビテーションを起
こし、分注ノズル１１の屈曲振動の節位置においても、
良好な洗浄効果を得ることができる。

【００２５】本実施例では、縦振動が発生している方向
Ｃに分注ノズル１１を支持する締結部材１３が設けられ
ているので、超音波振動の疲労破壊による締結部材１３
の破損が発生しずらい。図５に示すように、縦振動方向
Ｃに対して締結部材２３が垂直な方向から締結される
と、締結部材２３の頭部がＤの方向に屈曲し、Ａ点の部
分から亀裂が生じて破損する場合がある。締結部材２３
が破損すると、分注ノズル１１を超音波振動子５のホー
ン先端部１０へ強固に支持できなくなり、分注ノズル１
１への振動伝達を疎外する問題が発生する。

【００２６】分注ノズル１１が超音波振動子５に強固に
支持されている限り、分注ノズル１１への振動伝達は減
衰が少ない状態で行われ、洗浄水を間接材として用いる
一般的な超音波洗浄方法よりも強力に分注ノズル１１を
振動させることができる。

【００２７】本実施例によれば、ノズルの外面・内面に
付着した汚れは、前述の屈曲振動の加速度・キャビテー
ションによって振り落とされる。このため、洗浄不良が
原因で発生する試薬間のコンタミネーションおよび検体
のキャリーオーバーの発生がなくなり、信頼性の高い分
析が可能となる。また、洗浄水だけの洗浄に比べ、洗浄
時間が短縮され高速分析が可能となる。さらに特殊な洗
剤を必要とせず、洗浄水量も削減でき、廃棄物にかかる
廃棄処理費用の低減が可能となる。

【００２８】また、ノズルを締結支持する締結部材が振
動方向と一致しているので、応力破壊が発生せず、確実
にノズルを長時間支持することができる。因って、良好
な振動伝達が可能となり、洗浄効果を長時間維持でき
る。また、締結部材の破損による分析動作の疎外がなく
なる。

【００２９】

【実施例２】図６および図７は本実施例を示し、図６は
分注ノズルの支持状態を示す平面図、図７は図６の要部
拡大図である。本実施例は、前記実施例１におけるホー
ン先端部１０の分注ノズル１１支持方法を変更した点が
異なり、他の構成は同一な構成部分から成るもので、同
一構成部分には同一番号を付してその説明を省略する。

【００３０】ホーン先端部１０には分注ノズル１１が設
置される方向に、先端部端面から分注ノズル直径と略同
幅の溝２４が形成されている。溝２４の最低部はＶ字形
状２５をなし、先端部の軸心から縦振動方向Ｃに締結部
材２６が設置され、分注ノズル１１を支持している。

【００３１】図７に示すように、分注ノズル１１が溝２
４底部のＶ字形状２５の２接触線２７と、締結部材２６
の１接触線２２の３箇所で接触し、振動がさらに伝達さ
れやすくなる。よって、分注ノズル１１の高次の屈曲振
動Ｂが強く励振される。その他の作用は前記実施例１と
同様であり、作用の説明を省略する。

【００３２】本実施例によれば、前記実施例１と同様な
効果が得られるとともに、超音波振動子と分注ノズルと
の接触箇所が増加したため、振動伝達がさらに効率良く
行われて分注ノズルが強力に振動し、洗浄効果が向上す
る。

【００３３】

【実施例３】図８〜図１０は本実施例を示し、図８は分
注ノズルの支持状態を示す平面図、図９は図８の要部拡
大図、図１０は図８の要部断面図である。本実施例は、
前記実施例１におけるホーン先端部１０の分注ノズル１
１支持方法を変更した点が異なり、他の構成は同一な構
成部分から成るもので、同一構成部分から成るもので、
同一構成部分には同一番号を付してその説明を省略す
る。

【００３４】ホーン先端部１０には分注ノズル１１が設
置される方向に、先端部端面から分注ノズル１１直径と
略同幅の溝２４が形成され、溝２４の最低部はＶ字形状
２５をなしている。先端部の軸心からは縦振動方向に分
注ノズル１１を支持する締結部材２６が設置されてい
る。また、締結部材２６と分注ノズル１１との間には、
１端面がＶ字形状２８をなし、共振器８と同材質の円盤
型の接触部材２９が介在され、締結部材２６の支持力を
分注ノズル１１に間接的に伝えている。なお、分注ノズ
ル１１と２つのＶ字形状２５，２８との隙間にはエポキ
シ系の接着剤３０が充填されている。

【００３５】図９に示すように、分注ノズル１１は２つ
のＶ字形状２５，２８の４接触線２７，３１と接触し、
超音波振動子の振動が４箇所から伝達される。さらに、
エポキシ系接着剤３０が分注ノズル１１の周囲に充填さ
れているため、間接的に振動を分注ノズル１１に伝達す
ることができる。よって、分注ノズル１１の屈曲振動を
さらに強く励振することができる。その他の作用は前記
実施例１と同様であり、作用の説明を省略する。

【００３６】本実施例によれば、前記実施例１と同様な
効果が得られるとともに、超音波振動子と分注ノズルと
の接触箇所をさらに増加し、エポキシ系接着剤によって
間接的に振動伝達が行えるようにしたことで、振動伝達
がさらに効率良く行われ、分注ノズルが強力に振動して
洗浄効果が向上する。

【００３７】

【実施例４】図１１〜図１３は本実施例を示し、図１１
は概略構成図、図１２は圧電素子の分極概略図、図１３
は圧電素子の変形を示す側面図である。ドーナツ形状を
した厚みすべり方向分極の圧電素子３２の２枚は、両端
面にニッケルメッキが処理され、分極方向が図１２の矢
印にて示すように相反するように設置されている。各圧
電素子３２の端面には略同形状の薄板のリン青銅製電極
板２がそれぞれ設置され、圧電素子３２に正弦波電圧を
供給する。一方の圧電素子３２の端面に設置されて共振
器３と接触する電極板４には超音波振動子３３を支持す
るための突出部が２箇所形成され、分注ノズル搬送部材
６にネジ止めされている。

【００３８】このような振動発生部３４を両側から共振
器３と共振器３５とで挟み、中心を振動子圧着部材９に
よって締結し、ランジュバン型の超音波振動子３３を構
成する。共振器３は振動伝達に優れた材料、ステンレ
ス，アルミニウム合金，ジュラルミンおよびリン青銅等
が用いられ、ここでは、耐腐食性の良いステンレスが用
いられる。形状は圧電素子３２と同外径の略円筒形状を
なし、電極板４との接触面はＲｍａｘ１μｍ以下の表面
粗さに仕上げられている。共振器３の中心には、振動子
圧着部材９の頭部を収納する段差を有し、かつ貫通する
孔が形成されている。

【００３９】共振器３５も共振器３と同材料が用いら
れ、２段の略円筒形状をなし、電極板２との接触面はＲ
ｍａｘ１μｍ以下の表面粗さに仕上げられている。中心
には振動子圧着部材９先端に螺刻されたオネジと螺合す
るためのメネジが螺刻されている。２段の略円筒形状
は、屈曲振動ホーン効果を有するようにそれぞれの円筒
長さが所定量に設定されている。共振器３５のホーン先
端部３６には、超音波振動子３３の軸方向と垂直に分注
ノズル１１が貫通する貫通孔１２が形成され、ホーン先
端部側面から分注ノズル１１の貫通孔１２まで締結部材
３７を締結するメネジが螺刻されている。

【００４０】分注ノズル１１は、耐腐食性に優れたステ
ンレスが用いられ、超音波振動子３３のホーン先端部３
６に所定長さの位置で締結部材３７によってネジ固定さ
れている。分注ノズル１１のノズル先端１４はテーパー
形状に絞り加工されて吐出口１５が形成されている。ま
た、もう一方の分注ノズル１１の端部には可逆する往復
動ポンプ１６からの接続パイプ１７がつながっている。
なお、接続パイプ１７内部および往復動ポンプ１６内部
には生理食塩水または水が入っており、往復動ポンプ１
６によって、検体あるいは試薬を吸引吐出したり、洗浄
水としての生理食塩水または水を吐出したりする。その
他の構成は前記実施例１と同様であり、構成の説明を省
略する。

【００４１】以下に本実施例の作用を説明する。正弦波
電圧の印加によって、圧電素子３２は図１３に示す点線
のように厚さに対して斜め方向（分極方向）に変形する
超音波振動を発生する。この微小振動は共振器の屈曲振
動ホーン効果によって、図１１に示す点線Ｆのようなホ
ーン先端部３６で数十μｍの屈曲振動に拡大される。分
注ノズル１１は超音波振動子３３の振動方向Ｅと垂直に
構成されているため、ホーン部の振動によって分注ノズ
ル１１が径方向に高速で振られ、高次の屈曲振動Ｂを励
振する。

【００４２】分注ノズル１１に付着した検体・試薬残り
の汚れは、強力な屈曲振動Ｂの加速度によって分注ノズ
ル１１の表面から引き剥がされ、洗浄水の流れにより外
部に放出される。また、分注ノズル１１自信が振動する
ため、ノズル内側の表面から超音波振動が内部の洗浄水
に照射され、強力なキャビテーションを起こし、分注ノ
ズル１１の屈曲振動の節位置においても、良好な洗浄効
果を得ることができる。屈曲振動が発生している方向Ｅ
に分注ノズル１１を支持する締結部材３７が設けられて
いるので、超音波振動の疲労破壊による締結部材３７の
破損が発生しずらい。その他の作用は前記実施例１と同
様であり、作用の説明を省略する。

【００４３】本実施例によれば、このように屈曲振動を
発生する超音波振動子に設けられた分注ノズルにおいて
も同様に良好な洗浄効果が得られる。この際、超音波振
動子の屈曲振動方向に分注ノズルの締結部材を設置すれ
ば、疲労破壊が防止できることは言うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の効果は、ノズルの外面および
内面に付着した汚れをほとんど残さずに洗浄することが
可能である。因って、分析結果の信頼性の向上，洗浄時
間の短縮および廃棄物の低減が可能となる医療用分析機
の洗浄装置を提供することができる。請求項２の効果
は、締結部材の破損を防止し、確実に振動をノズルへ伝
達することが可能となり、良好な洗浄効果を長期にわた
って維持可能な医療用分析機の洗浄装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概略構成図である。

【図２】実施例１を示す平面図である。

【図３】図２の要部拡大図である。

【図４】実施例１を示す側面図である。

【図５】実施例１を示す平面図である。

【図６】実施例２を示す平面図である。

【図７】図６の要部拡大図である。

【図８】実施例３を示す平面図である。

【図９】図８の要部拡大図である。

【図１０】図８の要部断面図である。

【図１１】実施例４を示す概略構成図である。

【図１２】実施例４を示す分極概略図である。

【図１３】実施例４を示す側面図である。

【図１４】従来例を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１圧電素子２，４電極板３，８共振器５超音波振動子７振動発生部９振動子圧着部材１０ホーン先端部１１分注ノズル１２貫通孔１３締結部材１４ノズル先端１５吐出口１６往復動ポンプ１７接続パイプ１８洗浄槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検体・試薬を分注する分注ノズルと、洗
浄水を分注ノズルと洗浄槽に供給する洗浄水供給装置
と、分注ノズル吐出口附近を浸漬する洗浄槽とを有する
医療用分析機の洗浄装置において、交番電圧の印加によ
って圧電素子から振動を発生する超音波振動子と、該超
音波振動子に設けられて圧電素子の振動を拡大するホー
ン部と、該ホーン部に振動方向と垂直な方向へ支持され
る分注ノズルとを具備したことを特徴とする医療用分析
機の洗浄装置。
【請求項２】前記分注ノズルは超音波振動子の振動方
向と一致する方向から締結する締結部材によって支持さ
れていることを特徴とする請求項１記載の医療用分析機
の洗浄装置。