JPWO2017141696A1 - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

試薬ディスク９に搬入される試薬ボトル１０の蓋１１２に穴をあけるためのニードル３００を有する試薬ボトル蓋開栓機構１０４は、ニードル３００のニードル本体１０５が蓋１１２の中心に刺さるようにニードル３００の蓋１１２に対する位置を自動で調整する調芯機構を有しており、繰り返しかつ高精度に蓋１１２の中心に切り込み１１２ａを入れる。これにより、ニードル中心軸と蓋の中心軸がずれていた場合でも試薬ボトルの蓋の中心に正確に開封を行うことが可能な自動分析装置が提供される。

Description

本発明は、試薬、血液や尿等の液体試料を分析する自動分析装置に係り、特に試薬ボトルの開栓を自動で行う自動分析装置に関する。

特許文献１には、精度よく吸引管を検体容器の中心軸の位置に挿入することを目的とした発明において、ピアサが、先端がロングバイアルの密閉蓋を貫通可能なように形成されており、ピアサ移動部が、ピアサを鉛直方向に移動させる機能を有しており、ピアサを固定保持する水平アームと、水平アームを鉛直方向に貫通するネジ軸と、ネジ軸に螺合するナットとを有している検体処理装置が記載されている。

特開２０１０−１０７３０８号公報

自動分析装置で使用する試薬は、オペレーターが試薬ボトルの蓋を開けてから装置に設置することが通常の作業であるが、近年、試薬の蓋にニードルで僅かな切り込みをいれて、その切り込みをいれた穴に試薬プローブを挿入して試薬を吸引することが知られている。

試薬ボトルの切り込みは、試薬プローブの挿入前には閉塞しており、試薬吸引時に試薬プローブで切り込みの穴を押し広げながら挿入していき、試薬プローブが蓋から出た後は切り込みが再度閉塞する構造となっている。このように蓋が閉塞する構造であることで、試薬ボトル内の試薬が外気にさらされる時間を減らすことができ、試薬の安定性を確保できるとともに、試薬ボトルの充填量を増やせるなどの利点がある。

ここで自動分析装置の処理速度向上に伴い、各機構の動作は高速に動作しており、試薬プローブも従来よりも高速で動作するようになってきている。

試薬プローブは試薬ボトルの蓋に切り込みをいれた小さな穴に高速で下降して吸引動作を行うためには、試薬ボトルの蓋の切り込みを蓋の中心に精度良く開ける技術が必要となる。

特許文献１に記載の技術では、ピアサが水平アームに固定されているため、試薬ボトルの蓋の中心軸とピアサとがずれている場合、蓋の中心に切り込みを入れることが困難である、との問題がある。また、このような問題が生じないように調整に時間をかけてニードルの中心と蓋の中心を合わせる作業を行うことが挙げられるが、それには非常に手間が掛かり、現実的ではない、との問題がある。

上述のように、試薬ボトルの蓋への僅かな切り込みを開けた穴に対して、試薬プローブを高速で挿入するため、ニードルを用いて常に安定して蓋の中心への穴あけ動作は重要な課題である。

ここで試薬ボトルの蓋は下側にすり鉢状の形状となっているため、蓋の中心はすり鉢状の頂点となっている。蓋に対してニードルで行う穴あけ動作の位置がずれてしまうと、最悪の場合、試薬吸引動作の試薬プローブの下降動作時に切り込みが入っていない蓋のすり鉢状の頂点に試薬プローブ先端が接触して、試薬プローブを曲げてしまう危険性がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、ニードル中心と蓋の中心軸がずれていた場合でも試薬ボトルの蓋の中心に正確に開封を行うことが可能な自動分析装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、試料と試薬とを複数の反応容器に各々分注して反応させ、この反応させた液体を測定する自動分析装置であって、前記試薬を収容した試薬ボトルを収容するための試薬ディスクと、前記自動分析装置に投入されて前記試薬ディスクへ搬入される前記試薬ボトルの蓋に穴をあけるためのニードルを有する試薬ボトル蓋開栓部とを備え、前記試薬ボトル蓋開栓部は、前記ニードルが前記蓋の中心に刺さるよう前記ニードルの前記蓋に対する位置を調整する調芯機構を有することを特徴とする。

本発明によれば、繰り返し、かつ正確に試薬ボトルの蓋の中心を開封することができ、試薬分注性能の信頼性が高い自動分析装置を提供することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施形態の自動分析装置の全体構成の概略を示した図である。 本実施形態の自動分析装置に設けられたオートローダーの構成を示した図である。 一般的な自動分析装置において試薬ボトルの蓋の切り込みが中心に開いているとプローブが曲がらずに分注できることを示した図である。 一般的な自動分析装置において試薬ボトルの蓋の切り込みが中心に開いているとプローブが曲がらずに分注できることを示した図である。 一般的な自動分析装置において試薬ボトルの蓋の切り込みが中心に開いていないとプローブが曲がる原因を示した図である。 一般的な自動分析装置において試薬ボトルの蓋の切り込みが中心に開いていないとプローブが曲がる原因を示した図である。 本実施形態の自動分析装置に設けられた試薬ボトル蓋開栓機構の上下動を行う機構の構成を示した概略図である。 試薬ボトルの蓋の概略図である。 本実施形態の自動分析装置における試薬ボトル蓋開栓機構の概略図である。 図９中の領域Ａを拡大した図である。 ニードルで試薬ボトルの蓋への穴あけ動作を示したフロー図である。 ニードルで試薬ボトルの蓋への穴あけ動作を示したフロー図である。 ニードルで試薬ボトルの蓋への穴あけ動作を示したフロー図である。 ニードルで試薬ボトルの蓋への穴あけ動作を示したフロー図である。 ニードルで試薬ボトルの蓋への穴あけ動作を示したフロー図である。 ニードルで試薬ボトルの蓋への穴あけ動作を示したフロー図である。 ニードルで試薬ボトルの蓋への穴あけ動作を示したフロー図である。 試薬ボトル蓋開栓機構の他の一例の概略を示す図である。 試薬ボトル蓋開栓機構の更に他の一例の概略を示す図である。 試薬ボトル蓋開栓機構の更に他の一例の概略を示す図である。 試薬ボトル蓋開栓機構の更に他の一例の概略を示す図である。 試薬ボトル蓋開栓機構の更に他の一例の概略を示す図である。 試薬ボトル蓋開栓機構の更に他の一例の概略を示す図である。

本発明の自動分析装置の実施形態を、図１乃至図２３を用いて説明する。図１は本実施例の自動分析装置の斜視図である。

図１において、自動分析装置は、複数の反応容器２に試料と試薬を各々分注して反応させ、この反応させた液体を測定する装置であって、反応ディスク１、試薬ディスク９、試料搬送機構１７、試薬分注機構７，８、試薬用シリンジ１８、サンプル分注機構１１、試料用シリンジ１９、洗浄機構３、光源４ａ、分光光度計４、撹拌機構５，６、洗浄用ポンプ２０、洗浄槽１３，３０，３１，３２，３３、コントローラ２１、オートローダー機構１００（図２参照）を備えている。

反応ディスク１には反応容器２が円周上に並んでいる。反応ディスク１の近くには試料容器１５を載せたラック１６を移動する試料搬送機構１７が設置されている。

反応ディスク１と試料搬送機構１７の間には、回転および上下動可能なサンプル分注機構１１が設置されており、サンプルプローブ１１ａを備えている。サンプルプローブ１１ａには試料用シリンジ１９が接続されている。サンプルプローブ１１ａは回転軸を中心に円弧を描きながら移動して試料容器１５から反応容器２への試料分注を行う。

試薬ディスク９の中には複数の試薬ボトル１０が円周上に載置可能である。試薬ディスク９は保冷されており、吸引口１１１（図２参照）が設けられたカバーによって覆われている。

反応ディスク１と試薬ディスク９の間には回転および上下動可能な試薬分注機構７，８が設置されており、それぞれ試薬プローブ７ａ，８ａを備えている。試薬プローブ７ａ，８ａには試薬用シリンジ１８が接続されている。試薬プローブ７ａ，８ａは回転軸を中心に円弧を描きながら移動して、吸引口１１１から試薬ディスク９内にアクセスし、試薬ボトル１０から反応容器２への試薬の分注を行う。

反応ディスク１の周囲には、更に、洗浄機構３、光源４ａ、分光光度計４、撹拌機構５，６が配置されている。洗浄機構３には洗浄用ポンプ２０が接続されている。試薬分注機構７，８、サンプル分注機構１１、撹拌機構５，６の動作範囲上に洗浄槽３２，３３，１３，３０，３１がそれぞれ設置されている。試料容器１５には血液等の検査試料（検体）が含まれ、ラック１６に載せられて試料搬送機構１７によって運ばれる。また、各機構はコントローラ２１に接続されている。

コントローラ２１は、コンピュータ等から構成され、自動分析装置内の各機構の動作を制御するとともに、血液や尿等の液体試料中の所定の成分の濃度を求める演算処理を行う。

以上が自動分析装置の一般的な構成である。

上述のような自動分析装置による検査試料の分析処理は、一般的に以下の順に従い実行される。

まず、試料搬送機構１７によって反応ディスク１近くに搬送されたラック１６の上に載置された試料容器１５内の試料を、サンプル分注機構１１のサンプルプローブ１１ａにより反応ディスク１上の反応容器２へと分注する。次に、分析に使用する試薬を、試薬ディスク９上の試薬ボトル１０から試薬分注機構７，８により先に試料を分注した反応容器２に対して分注する。続いて、撹拌機構５で反応容器２内の試料と試薬との混合液の撹拌を行う。

その後、光源４ａから発生させた光を撹拌後の混合液の入った反応容器２を透過させ、透過光の光度を分光光度計４により測定する。分光光度計４により測定された光度を、Ａ／Ｄコンバータおよびインターフェイスを介してコントローラ２１に送信する。そしてコントローラ２１によって演算を行い、血液や尿等の液体試料中の所定の成分の濃度を求め、結果を表示部（図示省略）等にて表示させたり、記憶部（図示省略）に記憶させる。

次にオートローダー機構１００の構成について図２以降を参照して説明する。図２はオートローダー機構１００の概要を示す図である。

上述したように、試薬ボトル１０の試薬プローブ吸引口位置には内部を密閉するために蓋１１２が取りつけられており、自動分析装置内にセットする時に蓋１１２を取り外して装置内に設置することが一般的である。しかし、近年、蓋１１２に切り込み状の穴を開けて、試薬プローブ７ａ，８ａを切り込み状の穴に挿入して試薬ボトル１０内の試薬を吸引する方法がある。試薬は蓋１１２の開口部が僅かな切り込みとなるため、試薬は外気との接触が最小となり、試薬の劣化は従来と比較して改善される。このような場合に、オペレーターは未開封の新品の試薬ボトル１０を自動分析装置内に設置すれば、試薬ボトル１０の蓋１１２に穴を開けて自動で試薬ディスク９に設置まで行われる。そのための機構がオートローダー機構１００である。

オートローダー機構１００は、試薬ディスク９の上部に配置され、図２に示すような構成となっている。図２において、オートローダー機構１００は、試薬搭載部１０３、試薬搭載機構（搬送ライン）１０２、試薬搬送機構（試薬搬送部）１０１、ニードル洗浄槽１０８、ニードル乾燥口１０９、支柱１１７、金属板１１８を備えており、１枚の金属板１１８に支柱１１７を除くこれらの各機構が取り付けられた構成となっている。

試薬搭載部１０３は、自動分析装置内に試薬ボトル１０を投入する際にオペレーターが試薬ボトル１０を設置するための部分であり、試薬搭載機構１０２によって試薬搭載部１０３は図２上で上下方向に動作される。試薬搭載部１０３の動作範囲はオートローダー機構１００が配置される金属板１１８上に留めることで装置内に収まるようにする。試薬搭載部１０３は、複数の試薬ボトル１０を直線上に設置可能な構造となっており、例えば、試薬ボトル１０を設置するための試薬ボトルスロットを複数有するトレーである。

試薬搭載機構１０２は、試薬ボトル１０の装置内への投入位置と試薬搭載部１０３の待機位置との間に設置されたガイドに沿ってレール上を試薬搭載部１０３がモータ等の動力によって移動することができるよう構成されている。

試薬搬送機構１０１は、試薬搭載部１０３に設置された試薬ボトル１０を試薬ディスク９内に搬送するための機構であり、試薬ボトル１０を把持するグリッパー機構（グリッパー部）１０６、試薬ボトル１０の蓋１１２に切り込み状の穴を開ける試薬ボトル蓋開栓機構（試薬ボトル蓋開栓部）１０４、試薬ボトル蓋開栓機構１０４を上下動させる上下駆動モータ１３０（図７参照）、およびグリッパー機構１０６や試薬ボトル蓋開栓機構１０４を図２上で左右方向に駆動させる水平駆動モータ１３１を構成部品としている。

試薬搬送機構１０１は、図２における試薬搭載部１０３の位置から開閉カバー１１３の位置の間を図２上で左右方向に動作する。すなわち、試薬搭載部１０３は図２上で上下方向に移動し、試薬搬送機構１０１は図２上で水平方向に動作するため、動作方向が直交するように構成されている。また、試薬搬送機構１０１は、グリッパー機構１０６によって試薬ボトル１０を把持する位置と、試薬ボトル１０を試薬ディスク９に搬入、搬出する位置とが直線状に配置されている。

試薬ボトル蓋開栓機構１０４は、試薬ボトルの蓋１１２に切り込みを入れるためのニードル３００（図７参照）が取り付けられている。試薬ボトル蓋開栓機構１０４では、蓋１１２に切り込みを入れた後のニードル３００のニードル本体１０５（図９参照）の洗浄を試薬搬送機構１０１の動作方向に対して平行に配置されたニードル洗浄槽１０８で行い、次の工程で、試薬搬送機構１０１の動作方向に対して平行に配置されたニードル乾燥口１０９にて洗浄水の除去を行う。これにより、試薬ボトルの蓋１１２の切り込みを入れるときに、洗浄水で試薬を薄めないように構成されている。ここで図２に示されているように、ニードル洗浄槽１０８とニードル乾燥口１０９は、試薬搬送機構１０１の動作方向に対して平行に配置されている。

グリッパー機構１０６は、試薬ボトル１０を把持するための引っかけ爪を有しており、この引っかけ爪を試薬ボトル１０の切欠き部に引っかけることで試薬ボトル１０を把持する。

開閉カバー１１３は、保冷された試薬ディスク９内部の冷気を逃がさないようにするためのカバーであり、通常は閉じた状態である。試薬搬送機構１０１が試薬ディスク９にアクセスする際には開閉カバー１１３が開き、試薬ディスク９への試薬ボトル１０の搬入・搬出を行うことができるように動作する。

以上がオートローダー機構１００の構成である。

次に、オペレーターが試薬ボトル１０を試薬搭載部１０３に設置してから試薬ディスク９へ搬入するまでの動作について説明する。

オペレーターが新規の試薬ボトル１０を装置の試薬ディスク９に搬入したい場合は、まず装置のボタンスイッチ（図示省略）の第１回目の押下を行う。装置は、オペレーターによってボタンスイッチの第１回目の押下が行われたことを認識する。これにより、試薬搭載機構１０２が動作し、試薬搭載部１０３が待機位置から動きだし、装置手前（図２下側）に移動する。

試薬搭載部１０３が装置手前に到着した後、オペレーターは試薬ボトル１０を試薬搭載部１０３に設置する。試薬ボトル１０の必要数を試薬搭載部１０３に設置した後、オペレーターはボタンスイッチを再度押下する。

オペレーターがボタンスイッチを押下したことを認識した後は、試薬搭載部１０３は試薬ボトル蓋開栓機構１０４の下方位置に移動する。次いで、試薬ボトル蓋開栓機構１０４が試薬ボトル１０の蓋１１２に向けて下降して、ニードル本体１０５で蓋１１２に試薬プローブ７ａ，８ａが挿入できる程度の切り込みを開ける。試薬ボトル１０の蓋１１２に切り込みを入れた後、試薬ボトル蓋開栓機構１０４は上昇し、ニードル本体１０５を洗浄するために試薬搬送機構１０１がニードル洗浄槽１０８の位置に移動し、ニードル本体１０５を洗浄する。その後、ニードル乾燥口１０９に移動しニードル本体１０５の乾燥を実施する。

乾燥後、試薬搭載機構１０２は試薬搭載部１０３を動作させ、切り込みを入れた試薬ボトル１０をグリッパー機構１０６の下方位置に移動させる。その後、グリッパー機構１０６が下降し、試薬ボトル１０を掴み、その後、開閉カバー１１３を開ける。その後、グリッパー機構１０６が上昇するとともに、開いた開閉カバー１１３の位置まで移動し、空きの試薬ディスク９の位置に運搬した試薬ボトル１０を搬入する。搬入後、再度グリッパー機構１０６を試薬搭載部１０３の位置に戻す。

以上の動作を、試薬搭載部１０３に搭載され、試薬ディスク９に搬入する必要がある全ての試薬ボトル１０に対して繰り返し行う。試薬搭載部１０３に設置され、搬入する必要がある試薬ボトル１０を試薬ディスク９に全て搬入した後、開閉カバー１１３を閉める。

以上が、オートローダー機構１００での試薬ボトル１０の設置からの、試薬ボトル１０の蓋１１２の穴あけ動作、および試薬ディスク９への搬入動作になる。

試薬ディスク９内に設置された試薬が空の状態になった場合は、以下の流れで試薬ボトル１０を搬出する。試薬ボトル１０の搬出タイミングは、分析中でも試薬分注機構７，８の最後の分注の終了後、もしくは分析結果の出力後に実施しても良い。

まず、コントローラ２１は、開閉カバー１１３を開ける。また、試薬搬送機構１０１は開いた開閉カバー１１３の位置まで移動する。次いで、グリッパー機構１０６により空の試薬ボトル１０を把持する。また、これと並行して、試薬搭載部１０３が待機位置から移動して、試薬搭載部１０３の空きの試薬ボトルスロットがグリッパー機構１０６の軌道の下方になる位置で停止する。

次いで、グリッパー機構１０６により空の試薬ボトル１０を把持した状態で試薬搬送機構１０１が試薬搭載機構１０２の位置まで移動する。これと並行して、開閉カバー１１３を閉める。その後、グリッパー機構１０６により試薬搭載部１０３の空きの試薬ボトルスロットに空になった試薬ボトル１０を置く。その後、試薬搭載機構１０２は待機位置に戻る。

その後、オペレーターに空の試薬ボトル１０が取り出せる状態であることを通知する。オペレーターはこの通知を受けて空になった試薬ボトル１０を装置外に取り出す。

また、試薬搭載部１０３全ての試薬スロットに試薬ボトル１０が設置されている場合で、試薬ディスク９に設置している試薬ボトル１０が空になり装置の外に廃棄したい場合は、試薬ディスク９の設置可能数に対し１個もしくは数個、空の試薬スロットを設けておく。その上で、試薬搭載部１０３に設置されている試薬ボトル１０を蓋１１２に切り込みを入れないで試薬ディスク９に搬入し、空の試薬ボトル１０をグリッパー機構１０６で掴み、試薬搭載部１０３に乗せた後、オペレーターが空の試薬ボトル１０を搬出する。搬出後、空いている試薬スロットに再度、試薬ディスク９に設置した切り込みを入れていない試薬ボトル１０を戻すことができる。試薬搭載部１０３に空きスロットを設けておけば同様の動作は可能である。

ここで、ニードル本体１０５で蓋１１２への穴あけ動作は蓋１１２に対して中心に開ける必要がある。以下図３乃至図６を用いてその理由を説明する。

先にも述べているが、試薬プローブ７ａ，８ａのオペレーション動作では高速状態で蓋１１２に挿入する。そのため、図３に示すように蓋１１２の切り込み１１２ａが蓋１１２の中心に開けられていると、図４に示すように試薬プローブ７ａ，８ａがその中心を正常に通過する。これに対し、図５に示すように蓋１１２の切り込み１１２ａが蓋１１２の中心からずれて開けられていると、図６に示すように試薬プローブ，８ａの先端が蓋１１２に引っかかりやすくなり、最悪の場合、試薬プローブ７ａ，８ａを曲げてしまう危険がある。

また、近年用いられている試薬プローブ７ａ、８ａのノズル直径は１ｍｍ程度であり、その座屈強度は強くない。このため、蓋１１２への穴あけを中心で行い、蓋１１２に挿入して試薬を吐出する動作を繰り返すためには、洗浄して長期間使用する必要があり、このためには引っ掛かりなどの試薬プローブ７ａ，８ａへのダメージは極力回避しなくてはならない。

そのために、本実施形態の自動分析装置では、試薬ボトル蓋開栓機構１０４が、ニードル３００のニードル本体１０５が蓋１１２の中心に再現性高く刺さり、切込み状の穴をあけることができるように、ニードル３００のニードル本体１０５の蓋１１２に対する位置を調整する調芯機構を有している。以下、試薬ボトル蓋開栓機構１０４や調芯機構の構成および動作について図７乃至図２３を用いて説明する。図７に試薬ボトル蓋開栓機構１０４の上下動のための構成を示す。

図７に示すように、上下駆動モータ１３０と、この上下駆動モータ１３０と連動して回転するプーリ２０２と、このプーリ２０２と対に設けられたプーリ２０３と、プーリ２０２およびプーリ２０３に連結されたベルト２０４とが設けられており、試薬ボトル蓋開栓機構１０４はベルト２０４に連結されている。そのため、上下駆動モータ１３０が駆動することで、試薬ボトル蓋開栓機構１０４が上下方向に動作する。

なお、図７では、上部に上下駆動モータ１３０、下部にプーリ２０３を配置し、ベルト２０４に試薬ボトル蓋開栓機構１０４を取り付けた図で説明したが、試薬ボトル蓋開栓機構１０４を上下に動作させて行うための構成は図７の構成に限定されるものではない。例えばボールネジやスプラインシャフトを使用した構成でも、ニードル本体１０５が上下に動作すれば蓋１１２への穴開けは可能である。

次に、試薬ボトル蓋開栓機構１０４の構造および試薬ボトル１０の蓋１１２の構造について図８乃至図１０を用いて説明する。図８は試薬ボトル１０の蓋１１２の断面の概略図、図９は試薬ボトル蓋開栓機構１０４の概略図、図１０は図９中の領域Ａを拡大した図である。

図８に示すように、試薬ボトル１０の蓋１１２には、ニードル３００を蓋１１２の中心までガイドするように形成された蓋テーパ（テーパ部）１１２ｂが設けられている。

図９および図１０に示すように、試薬ボトル蓋開栓機構１０４は、ニードル３００と、ニードル３００のニードル本体１０５が蓋１１２の中心に刺さるようニードル本体１０５の蓋１１２に対する位置を調整する調芯機構からなり、この調芯機構として、ピアス止め４０３およびこのピアス止め４０３を支えるピアス支え部からなる。

ピアス支え部は、ピアス止め４０３と接するピアス支え３０１と、このピアス支え３０１を支持する支え板３０２と、この支え板３０２に固定され、ピアス止め４０３がピアス支え部に対して平行な方向に移動したときにピアス止め４０３の平行な方向の移動量を制限する抑え板３０３とからなる。

ニードル３００は、蓋１１２に刺さるニードル本体１０５と、ピアスシャフト４００と、ピアスガイド４０２と、バネ４０４と、ワッシャー４０８と、を有している。

ピアスシャフト４００の先端にはニードル本体１０５が組み込まれており、反対側の端部にはニードル本体１０５より径の太いピアス止め４０３が組み込まれている。ピアスシャフト４００のニードル本体１０５側には、ニードル本体１０５の大部分を覆うようにピアスガイド４０２が取り付けられている。このピアスガイド４０２の下方側には試薬ボトル１０の蓋１１２の蓋テーパ１１２ｂと互いに嵌め合うことが可能なように形成されたテーパ部４０６を有している。ピアスガイド４０２の内部にはバネ４０４が組み込まれている。ニードル本体１０５はバネ４０４の伸縮により上下方向に稼働可能な構造となっており、ピアス止め４０３と抑え板３０３とが接触するとバネ４０４が縮み、ニードル本体１０５がピアスガイド４０２から飛び出して蓋１１２に接触するようになっている。

ピアス止め４０３はテーパ形状に加工された形状となっている。また、支え板３０２に組込まれたピアス支え３０１もテーパ形状である。ピアス止め４０３とピアス支え３０１とが互いに嵌め合うように配置されており、ピアス止め４０３がピアス支え３０１に対して間隔３０４分だけ上下方向に移動可能であり、間隔３０５，３０６分だけ左右方向に移動可能となっている。このため、ニードル３００がピアス支え３０１に対して振り子のように左右方向に移動することができるようになっている。また、何も力が作用していないときには、ニードル３００が自重によりピアス支え３０１に対して自動的に元の位置に戻るようになっている。

次に、ピアスガイド４０２にニードル本体１０５に対する上下動作の可動範囲について説明する。ピアスガイド４０２の上昇の移動量は、バネ４０４が完全に圧縮されるまでであり、下降の移動量は、ピアスガイド４０２と一体に構成されているストッパ４０５がピアスシャフト４００の段差部４０７に接触するまでとなっている。この上下動の移動量は、ピアスガイド４０２のテーパ部４０６が蓋１１２の蓋テーパ１１２ｂで位置決めされた後に、ニードル本体１０５が蓋１１２を貫通するまでの上下動作量が確保することができればよく、ピアスガイド４０２の上昇動作はバネ４０４が完全に圧縮するまで行う必要は無い。例えば、ピアスシャフト４００にストッパ（図示省略）を設けるなどして、ストッパをピアスガイド４０２に接触させる構成にすればバネ４０４へのダメージを回避することができる。

ここで、ピアス支え３０１の開口部の直径φＡと、ピアスガイド４０２の直径φＢとが
φＡ＞φＢ ・・・（１）
の関係を満たすことが望ましい。この式（１）の関係を満たすことによって、ニードル本体１０５等に異常または消耗が生じた際の交換のためのニードル３００の脱着が容易になり、メンテナンス向上や部品交換の簡易化を図ることができる。

なお、φＡ≦φＢの場合でも、蓋１１２の中心軸とニードル本体１０５の中心軸とのずれ量をＤと、ピアスシャフト４００の直径をφＣとした場合に、
Ｄ≦φＡ−φＣ ・・・（２）
の関係式を満たせば、自動での調芯は可能である。

また、ピアス支え３０１に設けられた開口部とニードル３００のピアスシャフト４００との間隔３０５（φＡ−φＣ）に加えて、ピアス止め４０３の側面とピアス支え３０１の側面との間の間隔３０６は、蓋１１２の中心軸とニードル３００との中心軸の差分Ｄより大きくなっている。

式（１）および式（２）の効果については図１１以降を用いて説明する。

次に、試薬ボトル蓋開栓機構１０４の構造および試薬ボトル１０の蓋１１２の切り込み状の穴をあける動作について図１１乃至図１７を用いて説明する。図１１乃至図１７では、蓋１１２の穴あけ前にニードル本体１０５の中心軸と蓋１１２の中心軸とがずれているケースを例に示す。

図１１乃至図１７はニードル本体１０５で蓋１１２への穴あける時にニードル本体１０５の中心軸と蓋１１２の中心軸がずれていた場合に再現性良く蓋１１２中心への穴開け動作を実現するための説明図である。

ニードル本体１０５の中心軸と蓋１１２の中心軸とがずれる要因は、各部品の取り付けの際の調整のばらつきや、部品自体のサイズのばらつき、試薬ボトル１０や蓋１１２のサイズのばらつき、ニードル本体１０５で穴を開ける前の試薬ボトル１０の試薬搭載部１０３における設置位置のばらつき、など多岐に原因はある。しかし、部品の公差を精度よく作るとコストが上がる。また、調整時間を多く設けてばらつきを無くすことは現実的には難を極める。そこで、本実施形態のような調芯機構を備えた試薬ボトル蓋開栓機構１０４が非常に有用となる。

まず、図１１に示すような状態から蓋１１２へ穴を開けるために試薬ボトル蓋開栓機構１０４が下降していく。すると、図１２に示すように、ニードル本体１０５ではなく、先ずニードル３００のピアスガイド４０２に設けられたテーパ部４０６と蓋１１２の蓋テーパ１１２ｂとが接触する。お互いの部品はテーパ形状であるため、テーパがガイドとなってそのままテーパ部４０６が蓋テーパ１１２ｂの中心方向に挿入されていく。

しかし、ニードル本体１０５の中心軸と蓋１１２の中心軸とがずれているため、試薬ボトル蓋開栓機構１０４がさらに下降すると、図１３に示すように、ピアス止め４０３はピアス支え３０１のテーパ部にならい、間隔３０５および間隔３０６を利用してニードル３００が図中左側に傾いていき、間隔３０４および間隔３０６を利用してピアス止め４０３がピアス支え３０１のテーパ面を上昇していく。

さらに試薬ボトル蓋開栓機構１０４が下降していくと、図１４に示すように、ピアス止め４０３の上面が抑え板３０３と接触する。

さらに試薬ボトル蓋開栓機構１０４が下降していくと、図１５に示すよう、テーパ部４０６が蓋テーパ１１２ｂに密着する。これらの動きによって自動で蓋１１２の中心軸とニードル本体１０５の中心軸とが一致するようにニードル本体１０５の中心軸が調整される。

このように自動で蓋１１２の中心軸とニードル本体１０５の中心軸を自動で調芯させるためには上述の式（２）の関係で構成することが望ましい。もし式（２）の関係式の符号が逆の場合でも調芯は可能であるが、中心軸とニードル本体１０５の中心軸とのずれ量Ｄだけ左右方向に動作しようとするときに、必要以外の箇所が接触する可能性があり、スムーズに調芯することに支障をきたす可能性があるため、式（２）の関係を満たすように構成することが望ましい。

更に試薬ボトル蓋開栓機構１０４が下降すると、ピアスガイド４０２と蓋１１２とが密着した状態を保持した状態でバネ４０４が圧縮し始め、ピアス止め４０３が間隔３０４分上昇し、抑え板３０３と密着する。

図１６に示すように、更に試薬ボトル蓋開栓機構１０４が下降するとニードル本体１０５が蓋１１２に接触し、蓋１１２に切り込み１１２ａが形成され、穴あけが行われる。

穴あけ完了後は試薬ボトル蓋開栓機構１０４が上昇する。このため、ニードル本体１０５は蓋１１２から外れる。また、ピアスガイド４０２などの構成部品を下方に設けていることと、ピアス止め４０３およびピアス支え３０１にテーパ部を設けているため、ピアス止め４０３がピアス支え３０１のテーパ面に沿って移動していき、図１７に示すように、自重を利用して再現性良くニードル本体１０５は垂直な配置に戻ることができる。よって、自動で調芯しながら蓋１１２の穴あけ動作を繰り返し行うことができる。

なお、図１８に示すように、ピアスシャフトガイド３２１を設けておき、ニードル本体１０５全体の傾きを補正するようにすることができる。この場合、ピアスシャフトガイド３２１とピアスシャフト４００との間には、ある程度の傾斜は許容されるよう間隔３０９を設けておくことが望ましい。

なお、ニードル３００の調芯機構は、図９および図１０に示すような態様に限られず、自動で調芯し蓋１１２へ穴を開けることが可能な構造であればよい。以下、他の態様について、図１９乃至図２３を用いて説明する。図１９乃至図２３は試薬ボトル蓋開栓機構の他の一例の概略を示す図である。

例えば、図１９に示すように、支え板３０２Ａの開口部のみがテーパ形状であり、ピアス止め４０３Ａがブロック状であってもよい。この場合も、テーパ形状となっている支え板３０２Ａにより、ピアス止め４０３Ａが支え板３０２Ａに対して上下左右方向に自由に移動可能に構成されているため、穴あけの際に自動で蓋１１２の中心軸とニードル本体１０５の中心軸とを一致させることができる。

また、図２０に示すように、テーパ形状のピアス支え３０１がなく、テーパ形状のピアス止め４０３のみであってもよい。この場合も、テーパ形状となっているピアス止め４０３により、ピアス止め４０３が支え板３０２に対して上下左右方向に自由に移動できるため、穴あけの際に蓋１１２の中心軸とニードル本体１０５の中心軸とが自動で一致する。

更に、図２１に示すように、抑え板３０３にボール３２０をピアス止め４０３Ｂの上下側で複数個固定し、ピアスシャフト４００を間隔３０７の間で、ピアス止め４０３を間隔３０８の間で左右にスライドさせる構造とすることができる。このような構造でも、蓋１１２の中心軸とニードル本体１０５の中心軸とを自動で調芯することができる。

図２１の説明においてはボール３２０を上部に５個、下部に２個を使用した例で説明しているが、ピアス止め４０３Ｂが左右にスムーズに動作すれば良いので、ボールの個数は図２１に示す数に限定されない。また、ボール３２０の固定方法に関しても、図２１に示すようにピアス止め４０３Ｂの上下の抑え板３０３に固定する構造に限られず、図２２に示すように、抑え板３０３とピアス止め４０３Ｂとの間の空間に収まるサイズのボール３２０を配置し、ピアス止め４０３Ｂの左右の動きに合わせてボール３２０が移動するような構造とすることができる。

また図２３に示すように、ピアス止め４０３Ｂ上部側のみにボール３２０を配置し、蓋１１２接触後はピアス止め４０３Ｂがボール３２０ごと持ち上がった後に、ピアス止め４０３Ｂが左右に移動するような構造とすることもできる。

次に、本実施形態の効果について説明する。

上述した本発明の自動分析装置の実施形態では、試薬ディスク９に搬入される試薬ボトル１０の蓋１１２に穴をあけるためのニードル３００を有する試薬ボトル蓋開栓機構１０４が、ニードル３００のニードル本体１０５が蓋１１２の中心に刺さるようにニードル３００の蓋１１２に対する位置を調整する調芯機構を有している。

上述のように、自動分析装置の処理速度向上に伴い、装置内の各機構の動作も高速になっており、試薬プローブ７ａ，８ａも従来よりも高速で動作している。試薬プローブ７ａ，８ａは試薬ボトル１０の蓋１１２に切り込み１１２ａをいれることで形成する小さな穴に高速で下降し吸引動作を行う。このため、試薬ボトル１０の蓋１１２の切り込み１１２ａを蓋１１２の中心に精度良く開けないと試薬プローブ７ａ，８ａが破損する可能性がある。信頼性の高い装置を提供するためには高い精度で繰り返し蓋１１２の中心に穴を開けることが求められる。

上述のような構成によって、本実施形態の自動分析装置では、試薬ボトル１０の蓋１１２の中心とニードル本体１０５の中心がずれていた場合でも、自動でニードル本体１０５の中心軸が蓋１１２の中心軸に一致するよう調芯され、調芯後に穴あけ動作が実施される。そのため、精度良く試薬ボトル１０の蓋１１２の中心に穴を繰り返し開けることが可能となる。そのため、試薬プローブ７ａ，８ａによる試薬の分注を高速、かつ繰り返し正確に行うことができ、自動分析装置の処理能力の向上を図ることができる。

また、調芯機構は、ニードル３００のニードル本体１０５の反対側の端部に設けられ、ニードル本体１０５より径の太いピアス止め４０３と、このピアス止め４０３を支えるピアス支え部と、を有し、ピアス止め４０３はニードル３００の中心軸に垂直な方向および平行な方向に移動可能となるようピアス支え部に対して支持されているため、ピアス止め４０３がピアス支え部に対して上下左右方向に自由に移動することができる。このため、自動でニードル本体１０５の中心軸が蓋１１２の中心軸に一致するよう調芯され、精度良く試薬ボトル１０の蓋１１２の中心に穴を繰り返し開けることが可能となる。

更に、調芯機構のピアス支え部とピアス止め４０３とのうち少なくとも一方がテーパ形状であることで、スムーズな調芯動作が行われ、より正確にかつ繰り返し蓋１１２の中心に切り込み１１２ａを入れることができる。

また、ピアス支え部は、ピアス止め４０３と接するテーパ形状のピアス支え３０１と、このピアス支え３０１を支持する支え板３０２と、この支え板３０２に固定され、ピアス止め４０３がピアス支え部に対して平行な方向に移動したときにピアス止め４０３の平行な方向の移動量を制限する抑え板３０３とを有し、開口部とニードル３００との間隔、およびピアス止め４０３の側面とピアス支え３０１の側面との間の間隔は、蓋１１２の中心軸とニードル３００との中心軸の差分より大きいことで、調芯の際に不要な箇所が接触することを防止でき、よりスムーズな調芯を実現することができる。

更に、ニードル３００は、蓋１１２に刺さるニードル本体１０５と、このニードル本体１０５を支持するピアスシャフト４００と、ニードル本体１０５を覆うピアスガイド４０２と、このピアスガイド４０２内に配置され、ニードル本体１０５をピアスシャフト４００側に押圧するバネ４０４と、を有し、ピアス止め４０３と抑え板３０３とが接触するとバネ４０４が縮み、ニードル本体１０５が蓋１１２に接触することにより、ニードル本体１０５が必要以上に蓋１１２に接触することが抑制される。このため、ニードル本体１０５へのダメージをより軽減することができ、より長期間にわたって高精度の穴あけ動作が可能となる。

また、試薬ボトル１０の蓋１１２が蓋テーパ１１２ｂを有し、ピアスガイド４０２がテーパ部４０６を有しており、蓋１１２の蓋テーパ１１２ｂとピアスガイド４０２のテーパ部４０６とで、ニードル３００が蓋１１２の中心に刺さるよう位置決めがなされることで、これらのテーパがガイドとなってよりスムーズに調芯され、より容易かつ確実に調芯を行うことができる。

更に、ニードル３００は、蓋１１２の穴あけ後に自動で元の位置に戻ることで、中心軸がずれた状態のままニードル３００が保持されたままとならず、スムーズに繰り返しの調芯が可能となる。

また、自動分析装置内に試薬ボトル１０を投入する際に試薬ボトル１０を設置するための試薬搭載部１０３と、この試薬搭載部１０３に設置された試薬ボトル１０を試薬ディスク９に搬送するための試薬搬送機構１０１であって、試薬ボトル１０を把持するグリッパー機構１０６および試薬ボトル蓋開栓機構１０４を有する試薬搬送機構１０１とを備えたことにより、オペレーターは試薬ボトル１０を直接試薬ディスク９に投入する必要がなくなり、試薬ボトル１０の開栓から試薬ディスク９への搬入が自動で行われるため、オペレーターの負担を軽減することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。

例えば、ニードル本体１０５の先端部がピアスガイド４０２から常時露出はしている例を示したが、ニードル本体１０５とピアスガイド４０２との位置関係は蓋１１２の上面から切り込む部位までの高さや蓋テーパ１１２ｂの形状や角度、それに合わせたテーパ部４０６の形状によって決まるので、上述の実施形態に限定されない。

また、ニードル本体１０５は１本として説明しているが、試薬ボトル１０の蓋が２個有る場合はニードル本体１０５を２本取り付け、試薬ボトル蓋開栓機構１０４の下降動作で２個の蓋に同時に穴を開ける構成とすることができる。また、ニードル洗浄槽１０８、ニードル乾燥口１０９をニードル本体１０５の間隔で２個設置することができる。これにより、各々一度の上下動作で洗浄から乾燥まで可能となるので、搬入時間の短縮を図ることも可能である。

１…反応ディスク
２…反応容器
３…洗浄機構
４…分光光度計
４ａ…光源
５，６…撹拌機構
７，８…試薬分注機構
７ａ，８ａ…試薬プローブ
９…試薬ディスク
１０…試薬ボトル
１１…サンプル分注機構
１１ａ…サンプルプローブ
１３…洗浄槽
１５…試料容器
１６…ラック
１７…試料搬送機構
１８…試薬用シリンジ
１９…試料用シリンジ
２０…洗浄用ポンプ
２１…コントローラ
３０，３１，３２，３３…洗浄槽
１００…オートローダー機構
１０１…試薬搬送機構（試薬搬送部）
１０２…試薬搭載機構（搬送ライン）
１０３…試薬搭載部
１０４…試薬ボトル蓋開栓機構（試薬ボトル蓋開栓部）
１０５…ニードル本体
１０６…グリッパー機構（グリッパー部）
１０８…ニードル洗浄槽
１０９…ニードル乾燥口
１１１…吸引口
１１２…蓋
１１２ａ…切り込み
１１２ｂ…蓋テーパ（テーパ部）
１１３…開閉カバー
１１７…支柱
１１８…金属板
１３０…上下駆動モータ
１３１…水平駆動モータ
２０２，２０３…プーリ
２０４…ベルト
３００…ニードル
３０１…ピアス支え
３０２，３０２Ａ…支え板
３０３…抑え板
３０４，３０５，３０６，３０７，３０８，３０９…間隔
３２０…ボール
３２１…ピアスシャフトガイド
４００…ピアスシャフト
４０２…ピアスガイド
４０３，４０３Ａ，４０３Ｂ…ピアス止め
４０４…バネ
４０５…ストッパ
４０６…テーパ部
４０７…段差部
４０８…ワッシャー

Claims (9)

1. 試料と試薬とを複数の反応容器に各々分注して反応させ、この反応させた液体を測定する自動分析装置であって、
   前記試薬を収容した試薬ボトルを収容するための試薬ディスクと、
   前記自動分析装置に投入されて前記試薬ディスクへ搬入される前記試薬ボトルの蓋に穴をあけるためのニードルを有する試薬ボトル蓋開栓部とを備え、
   前記試薬ボトル蓋開栓部は、前記ニードルが前記蓋の中心に刺さるよう前記ニードルの前記蓋に対する位置を調整する調芯機構を有する
   ことを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１に記載の自動分析装置において、
   前記調芯機構は、前記ニードルの反対側の端部に設けられ、前記ニードルより径の太いピアス止めと、このピアス止めを支えるピアス支え部と、を有し、
   前記ピアス止めは前記ニードルの中心軸に垂直な方向および平行な方向に移動可能となるよう前記ピアス支え部に対して支持されている
   ことを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項２に記載の自動分析装置において、
   前記調芯機構の前記ピアス支え部と前記ピアス止めとのうち少なくとも一方がテーパ形状である
   ことを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項３に記載の自動分析装置において、
   前記ピアス支え部は、前記ピアス止めと接するテーパ形状のピアス支えと、このピアス支えを支持する支え板と、この支え板に固定され、前記ピアス止めが前記ピアス支え部に対して前記平行な方向に移動したときに前記ピアス止めの平行な方向の移動量を制限する抑え板とを有し、
   前記ピアス支え部に設けられた開口部と前記ニードルとの間隔、および前記ピアス止めの側面と前記ピアス支えの側面との間の間隔は、前記蓋の中心軸と前記ニードルとの中心軸の差分より大きい
   ことを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項４に記載の自動分析装置において、
   前記ニードルは、前記蓋に刺さるニードル本体と、このニードル本体を支持するピアスシャフトと、前記ニードル本体を覆うピアスガイドと、このピアスガイド内に配置され、前記ニードル本体を前記ピアスシャフト側に押圧するばねと、を有し、
   前記ピアス止めと前記抑え板とが接触すると前記ばねが縮み、前記ニードル本体が前記蓋に接触する
   ことを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項５に記載の自動分析装置において、
   前記試薬ボトルの前記蓋は、テーパ部を有し、
   前記ピアスガイドは、テーパ部を有し、
   前記蓋のテーパ部と前記ピアスガイドのテーパ部とで、前記ニードルが前記蓋の中心に刺さるよう位置決めがなされる
   ことを特徴とする自動分析装置。
7. 請求項２に記載の自動分析装置において、
   前記調芯機構の前記ピアス支え部は、前記ピアス止めに接する複数のボールと、このボールを保持する支え板とで構成される
   ことを特徴とする自動分析装置。
8. 請求項１に記載の自動分析装置において、
   前記ニードルは、前記蓋の穴あけ後に自動で元の位置に戻る
   ことを特徴とする自動分析装置。
9. 請求項１に記載の自動分析装置において、
   前記自動分析装置内に前記試薬ボトルを投入する際に前記試薬ボトルを設置するための試薬搭載部と、
   この試薬搭載部に設置された前記試薬ボトルを前記試薬ディスクに搬送するための試薬搬送部であって、前記試薬ボトルを把持するグリッパー部および前記試薬ボトル蓋開栓部を有する試薬搬送部とを備えた
   ことを特徴とする自動分析装置。

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