WO2015152296A1 - ピンチバルブおよびピンチバルブを備えた自動分析装置 - Google Patents

ピンチバルブおよびピンチバルブを備えた自動分析装置 Download PDF

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tube
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pinch tube
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好洋 嘉部
敬道 坂下
神原　克宏
健 寺崎
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/02—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm
    • F16K7/04—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm constrictable by external radial force
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    • F16K7/045—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm constrictable by external radial force by electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
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    • G01N35/1095—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers
    • G01N35/1097—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers characterised by the valves
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    • G01N35/04—Details of the conveyor system
    • G01N2035/0439—Rotary sample carriers, i.e. carousels
    • G01N2035/0453—Multiple carousels working in parallel

Definitions

  • the present invention relates to a pinch valve for sealing a flow path and an automatic analyzer provided with the pinch valve in the flow path.
  • Patent Document 1 discloses an automatic analyzer for measuring a biological sample derived from blood, urine, or the like in the field of clinical laboratories, and includes a valve for controlling the measurement flow path to seal the flow path.
  • An automatic analyzer that controls stopping and opening is described.
  • a pinch valve exists as a main valve for controlling a flow path.
  • the pinch valve closes the valve by operating the pinch rod with a coil and holding the pinch tube with the pinch rod and holding surface.
  • This pinch valve may be used for, for example, a waste flow path switching unit that wastes a sample after completion of measurement because clogging of liquid and air containing particles does not occur when the flow path is switched.
  • a pinch valve When a pinch valve is used to open and close the flow path of an automatic analyzer that needs to process multiple samples continuously, such as in a clinical laboratory, by repeatedly opening and closing the valve, the pinch rod of the pinch valve and If the surface around the pinch tube in contact with the holding surface exceeds the specified maintenance period, it may break due to fatigue cracks.
  • the pinch tube is a regular replacement part, and the device for mounting the pinch valve requires regular maintenance. The user of the apparatus cannot perform analysis during execution of the regular maintenance, and there is a possibility that the inspection processing efficiency is lowered.
  • the present invention is to prevent pinch tube fatigue and improve the maintainability of the apparatus.
  • a holding part that holds a tube through which a fluid can pass, a pressing surface that is formed by a curved surface that contacts the pinch tube held by the holding part, and the pressing part sandwiching the pinch tube
  • the shape of the portion that is provided facing the surface and is in contact with the pinch tube is formed with substantially the same shape and the same diameter as the pressing surface, and the width d of the shape of the contact portion is approximately the thickness of the pinch tube. It is characterized by comprising a pinch rod that is 1.5 times and a driving means for closing or opening the pinch tube by driving the pinch rod so that the distance between the holding surface and the pinch rod is variable. Yes.
  • a pinch valve capable of reliably controlling the closing and opening of the flow path while reducing fatigue of the pinch tube and an automatic analyzer including the pinch valve are provided. be able to.
  • the automatic analyzer will be described with reference to FIG.
  • a sample container 102 for holding a sample is installed on a rack 101 of the analyzer 100, and a sample dispensing position near the sample dispensing nozzle 103 is provided by a rack transport line 117. To move.
  • a plurality of reaction vessels 105 can be installed on the incubator disc 104, and a rotational movement for moving the reaction vessels 105 installed in the circumferential direction to predetermined positions is possible.
  • the sample dispensing tip and reaction container transport mechanism 106 can move in three directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the sample dispensing tip and reaction container holding member 107, the reaction container stirring mechanism 108, and the sample dispensing chip.
  • the range of the reaction container disposal hole 109, the sample dispensing tip mounting position 110, and a predetermined portion of the incubator disk 104 is moved to carry the sample dispensing tip and the reaction container.
  • the sample dispensing tip and reaction vessel holding member 107 is provided with a plurality of unused reaction vessels and sample dispensing tips.
  • the sample dispensing tip / reaction container transport mechanism 106 moves above the sample dispensing tip / reaction container holding member 107, descends, lifts after gripping an unused reaction container, and further moves to a predetermined position of the incubator disk 104. Move upward and move down to install the reaction vessel.
  • sample dispensing tip and reaction vessel transport mechanism 106 moves above the sample dispensing tip and reaction vessel holding member 107, descends and holds an unused sample dispensing tip, and then moves up to sample sample. It moves above the tip placement position 110 and descends to install the sample dispensing tip.
  • the sample dispensing nozzle 103 can be rotated and moved up and down, and after rotating and moving above the sample dispensing tip mounting position 110, the sample dispensing nozzle 103 is lowered and press-fitted into the tip of the sample dispensing nozzle 103. And put on.
  • the sample dispensing nozzle 103 equipped with the sample dispensing tip moves upward above the sample container 102 placed on the transport rack 101 and then descends to suck a predetermined amount of the sample held in the sample container 102.
  • the sample dispensing nozzle 103 that has sucked the sample moves upward above the incubator disk 104 and then descends to discharge the sample into an unused reaction vessel 105 held on the incubator disk 104.
  • the sample dispensing nozzle 103 moves above the sample dispensing tip and the reaction container discarding hole 109 and discards the used sample dispensing tip from the disposal hole.
  • a plurality of reagent containers 118 are installed on the reagent disk 111.
  • a reagent disk cover 112 is provided above the reagent disk 111, and the inside of the reagent disk 111 is kept at a predetermined temperature.
  • a reagent disk cover opening 113 is provided in a part of the reagent disk cover 112.
  • the reagent dispensing nozzle 114 can be rotated and moved up and down. The reagent dispensing nozzle 114 descends after rotating above the opening 113 of the reagent disk cover 112 and immerses the tip of the reagent dispensing nozzle 114 in the reagent in a predetermined reagent container. Then, a predetermined amount of reagent is aspirated. Next, after the reagent dispensing nozzle 114 is raised, the reagent dispensing nozzle 114 rotates and moves above a predetermined position of the incubator disk 104 to discharge the reagent into the reaction vessel 105.
  • the reaction container 105 from which the sample and the reagent have been discharged moves to a predetermined position by the rotation of the incubator disk 104, and is transported to the reaction container stirring mechanism 108 by the sample dispensing tip and the reaction container transport mechanism 106.
  • the reaction vessel stirring mechanism 108 agitates and mixes the sample and the reagent in the reaction vessel by applying a rotational motion to the reaction vessel.
  • the stirred reaction container is returned to a predetermined position of the incubator disk 104 by the sample dispensing tip and the reaction container transport mechanism 106.
  • the reaction solution suction nozzle 115 can rotate and move up and down, dispenses the sample and the reagent, completes the stirring, moves to a position above the reaction vessel 105 where a predetermined reaction time has passed by the incubator disc 104, and descends. Then, the reaction solution in the reaction vessel 105 is sucked. The reaction liquid sucked by the reaction liquid suction nozzle 115 is analyzed by the detection unit 116.
  • the reaction container 105 with the reaction solution sucked is moved to a predetermined position by the rotation of the incubator disk 104, and the sample dispensing chip and the reaction container discard hole 109 are moved from the incubator disk 105 by the sample dispensing chip and reaction container transport mechanism 106. Move upward and discard from the waste hole.
  • FIG. 2 is a flow path configuration diagram of the detection unit 116 provided with the pinch valve of the present invention.
  • Reaction liquid suction nozzle 201 for sucking or discharging liquid or air
  • flow cell detector 202 for detecting an object to be measured
  • syringe 203 for generating a pressure difference for sucking or discharging liquid or air
  • liquid And a drain 204 for discharging air from the first flow path 206 connecting the nozzle and the inlet connection part 205 of the flow cell detector, and from the outlet connection part 207 of the flow cell detector to the branching part 209 via the first valve 208.
  • the second flow path 210 communicating with the second flow path 210, then the third flow path 211 communicating with the syringe via the branch portion 209, and the fourth flow path communicating with the drain 204 from the branch portion 209 via the second valve 212. 213.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of the pinch valve.
  • the pinch valve 301 includes a pressing surface 302, a coil portion 303, a movable iron core 304 driven by the coil, a fixed iron core 305 that attracts the movable iron core, a pinch rod 306 that operates together with the aforementioned movable iron core, and a pinch tube 307. Consists of.
  • the pinch valve moves the pinch rod toward the pinch tube by moving the movable iron core to the fixed iron core by the coil portion, and presses the upper surface 308 and the lower surface 309 of the pinch tube to be sealed with the pressing surface and the pinch rod, respectively. This closes the flow path in the pinch tube.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic view of the periphery of the pressing surfaces of the pinch valve 301, the pinch rod 306, and the pinch tube 307 when the valve is opened in the prior art.
  • the upper surface 308 and the lower surface 309 of the pinch tube are divided into equal sections in the thickness direction and the length direction. Since the pinch tube is not deformed when the valve is opened, all the sections of the pinch tube have the same area.
  • FIG. 5 is an enlarged schematic view of the vicinity of the holding surface of the pinch valve and the pinch tube when the valve is closed in the prior art.
  • the pinch rod 306 When the valve is closed, the pinch rod 306 is raised so that the inner surface 501 of the upper surface 308 of the pinch tube and the inner surface 502 of the lower surface 309 are in contact with each other so as to close the flow channel in the pinch tube, and the flow channel is sealed. .
  • the upper surface 501 and the lower surface 502 of the pinch tube have the largest amount of deformation at the portion where the pinch rod and the peripheral portion A of the pressing surface come into contact.
  • the isosurface section of the upper surface of the pinch tube with which the peripheral edge portion A of the pressing surface 302 contacts is referred to as a maximum deformation location a.
  • the deformation amount of the maximum deformation portion a of the pinch tube is determined by the following three factors.
  • (1) Shape of holding surface and pinch rod (2) Influence of deformation at other locations (3) Pinch rod drive amount
  • the shape of the hold surface and pinch rod and the pinch rod drive amount when the valve is closed are optimized.
  • the above-mentioned problem is solved by reducing the amount of deformation at the maximum deformation location of the pinch tube when the valve is closed, and reducing the fatigue crack load on the pinch tube and extending the life.
  • FIG. 6A and 6B are enlarged views of the periphery of the pinch valve when the valve is closed when the pressing surface has a curved contact surface that contacts the pinch tube.
  • FIG. 6A shows a pinch in which a flat region 401 exists in the contact surface of the pressing surface that contacts the pinch tube, and the peripheral portion of the contact surface has an R chamfered shape (hereinafter, this shape is referred to as a square shape).
  • R chamfered shape hereinafter, this shape is referred to as a square shape.
  • FIG. 6B is a schematic diagram when the valve is closed with a pinch valve that is a pressing surface (hereinafter referred to as a curved surface shape) that is formed entirely as a curved surface without a flat region in the contact surface.
  • the maximum deformation points b and c occur in a part of the pinch tube that contacts the peripheral edge of the contact surface of the pressing surface 302.
  • the direction of the arrow indicates the deformation direction of the maximum deformation location
  • the length indicates the deformation amount.
  • the pinch tube since the pinch tube has a large friction coefficient, it is usually deformed according to the contact surface. Therefore, the deformation of the pinch tube becomes gentler in the curved shape than in the square shape.
  • the pinch tube deformation maximum portion b in contact with the pressing surface is not only deformed according to the contact surface but also deformed to be pushed outward from the center with respect to the axial direction 601 of the pinch tube. Further added. Therefore, the deformation amount of the maximum deformation location c in FIG. 6A when the pressing surface is curved is reduced compared to the deformation amount of the maximum deformation location b in FIG. 6B when the pressing surface is square.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between the shape of the contact surface of the pressing surface 302 and the amount of deformation at the maximum deformation location. It is assumed that the tube thickness t and the pressing surface width d are constant. As R formed on the periphery of the holding surface is increased, the deformation of the maximum deformation portion of the pinch tube that occurs in contact with the periphery of the holding surface becomes gentle, and further, a flat that adds deformation that pushes the pinch tube in the axial direction. Therefore, the amount of deformation of the pinch tube surface can be reduced. In addition, when R becomes 1 / 3d or more, the deformation that pushes the pinch tube in the axial direction decreases, so the maximum deformation amount on the surface of the pinch tube decreases. Further, when R is 1 / 2d, the maximum deformation amount on the surface of the pinch tube is the smallest.
  • FIG. 8A to 8C are views in which the width d of the pressing surface is changed in three ways to enlarge the periphery of the pressing surface of the pinch valve when the valve is closed. It is assumed that the width d increases from FIG. 8A to FIG. 8C.
  • the pinch tube deformation portion e in contact with the center portion of the pressing surface is deformed so as to be pushed outward from the center portion with respect to the axial direction of the pinch tube as compared with the case of FIG. 8A and FIG. .
  • the pinch tube deformation maximum point e in contact with the pressing curved surface is added to the pinch tube deformation maximum point e in contact with the pressing curved surface. Therefore, the amount of deformation on the pinch tube surface increases.
  • FIG. 9 shows the relationship between the width d and the maximum deformation when the pressing surface 302 has a curved surface shape.
  • the material of the pinch tube is general-purpose silicone rubber and has a hardness of about 50 to 70.
  • the width d of the pressing surface When the width d of the pressing surface is small with respect to the thickness t of the pinch tube (in the case of FIG. 8A), the deformation of the pinch tube along the peripheral edge of the pressing surface becomes steep, so that the maximum deformation amount increases. .
  • the width d of the pressing surface is larger than the thickness t of the pinch tube (in the case of FIG. 8C), not only the deformation following the curved contact surface but also the deformation pushed out toward the center portion in the axial direction 801. Since it is added, the maximum deformation becomes large.
  • the pinch tube is deformed most gently with respect to the thickness t of each pinch tube, and other axial deformations are minimized, and the amount of deformation at the maximum deformation portion of the pinch tube is minimized. There is a width d.
  • a curved surface shape R when a pinch tube made of a silicone rubber material having a tube thickness t of 0.5 to 1.5 mm was examined.
  • a superelastic simulation using the finite element method was performed, and the deformation amount (strain amount) of the maximum deformation portion of the pinch tube was calculated.
  • the amount of deformation of the maximum deformation part of the pinch tube can be reduced by about half to about half as compared with the case of using the pinch valve of the prior art, and the fatigue of the pinch tube Can be prevented.
  • the inventor has a proportional relationship between the pinch tube thickness t and the width d ′ of the pressing surface that minimizes the maximum deformation with respect to the pinch tube (FIG. 10), and the diameter of the curved surface R It has been found that the deformation amount of the maximum deformation portion of the pinch tube can be reduced most when the thickness becomes about 1.5 times the pinch tube thickness t.
  • FIG. 11A shows a pinch valve when the valve is closed when the holding surface 302 has a curved shape and the pinch rod 306 has a square shape
  • FIG. 11B shows a valve when the holding surface 302 and the pinch rod 306 have the same curved shape. It is a pinch valve when closed.
  • the amount of deformation of the upper and lower surfaces of the pinch tube becomes non-uniform between the holding surface and the pinch rod surface, and the upper surface 201 of the pinch tube is It expands and deforms to the holding surface side, and the deformation amount of the deformation portion f on the inner wall of the pinch tube increases.
  • the deformation amount of the pinch tube deformation maximum point g is further added, the deformation amount of the pinch tube surface increases.
  • the pinch valve is usually a structure that seals the flow path in the pinch tube by narrowing the distance between the pinch rod and the holding surface in a state where a fluid such as liquid or gas flows in the pinch tube. Therefore, in order to seal without leakage with the pinch valve, it is necessary to apply a sufficient sealing pressure to the inner surface of the pinch tube with respect to the internal pressure of the pinch tube.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a pinch tube state when the valve is closed when both the pressing surface 302 and the pinch rod 306 have the same curved surface shape.
  • a surface pressure p is applied to the inner surface where the upper surface 501 and the lower surface 502 of the pinch tube contact.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the pinch tube crushing amount h and the surface pressure p applied to the inner surface of the tube when the pinch valve having the shape of FIG. 12 is closed. In this graph, the thickness t of the pinch tube is constant.
  • the surface pressure p increases.
  • a crushing amount H1 when a pinch tube made of a silicone rubber material having a thickness t of 0.5 to 1.5 mm is used will be examined.
  • the sealing pressure P1 at the time of closing the flow path required for the pinch valve is about 200 kPa
  • the safety factor is 5
  • the surface pressure p applied to the inner surface of the pinch tube at the time of valve closing needs to be about 1.0 MPa or more.
  • the surface pressure p is about 1.0 MPa, and the flow path is sufficiently obtained. It was found that it can be sealed.
  • the deformation amount strain amount
  • the deformation amount can be reduced to about 0.16 times and about 1/10, and excessive force is concentrated, so that the pinch tube Can be prevented from becoming tired early.
  • the product to which the pinch tube in the present invention is applied includes an automatic analyzer having a flow path mechanism including a flow cell type detector, and its detection principle and other device configurations may be different from those of the embodiments.
  • a pinch valve provided in a flow path for feeding the sample to the electrode film may be used for an ion selective electrode that measures the ion concentration of Na, K, Cl in the sample.
  • the pinch valve for closing and opening the flow path which lets gas pass may be sufficient.

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Abstract

　流体を通過させることが可能なチューブを保持する保持部と、前記保持部にて保持されたピンチチューブと接触する面が曲面で形成された押さえ面と、ピンチチューブをはさんで前記押さえ面と対向して設けられ、前記ピンチチューブと接触する部分の形状が前記押さえ面と略同一形状および略同一径で形成され、前記接触する部分の形状の幅ｄが当該ピンチチューブの厚みの略１．５倍であるピンチロッドと、前記押さえ面と前記ピンチロッドとの間の距離を可変とするように駆動させることにより、前記ピンチチューブの閉鎖あるいは開放させる駆動手段を備えた。これにより、ピンチバルブの押さえ面、ピンチロッドの形状、およびピンチロッドの押し潰し量を最適化することにより、定期交換部品であるピンチチューブの変形量を最小化することにより、装置のメンテナンス性を向上させることができる。

Description

ピンチバルブおよびピンチバルブを備えた自動分析装置
　本発明は流路を封止するためのピンチバルブおよび当該ピンチバルブを流路に設けた自動分析装置に関する。
　特許文献１には、臨床検査室の分野において、血液や尿などに由来する生体試料を測定するための自動分析装置であって、測定用流路の制御を行うバルブを備えて流路を封止・開放を制御する自動分析装置が記載されている。流路制御のためのバルブとして主なものにピンチバルブが存在する。
　ピンチバルブは、コイルによりピンチロッドを稼動させ、ピンチロッドと押さえ面によりピンチチューブを押さえることにより、弁を閉じる。本ピンチバルブは、流路の切替えには粒子を含んだ液体および空気に対して詰まりが生じないため、例えば測定終了後の検体を廃液する廃流路切替部の用途に用いられることがある。
特開平１０－３００７５２号公報
　臨床検査室のように多検体を連続的に処理する必要がある自動分析装置の流路の開閉にピンチバルブを使用している場合、弁の開閉動作を繰り返すことにより、ピンチバルブのピンチロッドおよび押さえ面と接触するピンチチューブ周辺の表面が、規定メンテナンス期間を超過すると疲労き裂により破断する可能性がある。当該ピンチチューブは定期交換部品となっており、ピンチバルブを実装する装置は定期的なメンテナンスを必要とする。装置のユーザは定期メンテナンス実行中に分析を実行することができず、検査処理効率が低下する可能性があった。
　本発明は上記課題に鑑み、ピンチチューブの疲労を防止し、装置のメンテナンス性を向上させることにある。
　上記課題に鑑みた本願発明の構成は以下の通りである。
　すなわち、流体を通過させることが可能なチューブを保持する保持部と、前記保持部にて保持されたピンチチューブと接触する面が曲面で形成された押さえ面と、ピンチチューブをはさんで前記押さえ面と対向して設けられ、前記ピンチチューブと接触する部分の形状が前記押さえ面と略同一形状および略同一径で形成され、前記接触する部分の形状の幅ｄが当該ピンチチューブの厚みの略１．５倍であるピンチロッドと、前記押さえ面と前記ピンチロッドとの間の距離を可変とするように駆動させることにより、前記ピンチチューブの閉鎖あるいは開放させる駆動手段を備えたことを特徴としている。
　本発明によれば、上記構成を備えることにより、ピンチチューブの疲労を低減しつつも確実に流路の閉鎖および開放を制御可能なピンチバルブ、および当該ピンチバルブを備えた自動分析装置を提供することができる。
自動分析装置の一例を示す図である。 本発明のピンチバルブを備えたフローセル検出器を含む流路構成図である。 ピンチバルブの構成図である。 従来技術における弁開時のピンチバルブのピンチチューブ押さえ面周辺拡大図である。 従来技術における弁閉時のピンチバルブのピンチチューブ押さえ面周辺拡大図である。 接触面を曲面形状にした弁閉時のピンチバルブの拡大図である。 接触面を曲面形状にした弁閉時のピンチバルブの拡大図である。 接触面の形状とピンチチューブ最大変形箇所の変形量の関係を示す模式図である。 接触面における曲面形状Ｒを３通りに変化させたときの、弁閉時のピンチバルブ拡大図である。 接触面における曲面形状Ｒを３通りに変化させたときの、弁閉時のピンチバルブ拡大図である。 接触面における曲面形状Ｒを３通りに変化させたときの、弁閉時のピンチバルブ拡大図である。 曲面形状である接触面の幅ｄとピンチチューブ最大変形箇所の変形量の関係を示す図である。 ピンチチューブの厚みｔとピンチチューブ表面の最大変形量が最小時の押さえ面幅ｄ´の関係を示す図である。 ピンチロッドの面形状および押さえ面が同一の曲面形状である場合と非同一形状である場合の、弁閉時のピンチバルブ拡大図である。 ピンチロッドの面形状および押さえ面が同一の曲面形状である場合と非同一形状である場合の、弁閉時のピンチバルブ拡大図である。 ピンチバルブが弁閉時におけるピンチバルブの拡大図である。 ピンチバルブが弁閉時におけるピンチチューブ押しつぶし量とチューブ内面に付加される面圧の関係を示す図である。
　図１を用いて、自動分析装置について説明する。
　本実施例における自動分析装置は、分析装置１００の、ラック１０１には、サンプルを保持するサンプル容器１０２が架設されており、ラック搬送ライン１１７によって、サンプル分注ノズル１０３の近傍のサンプル分注位置まで移動させる。
　インキュベータディスク１０４には、複数の反応容器１０５が設置可能であり、円周方向に設置された反応容器１０５をそれぞれ所定位置まで移動させるための回転運動が可能である。
　サンプル分注チップ及び反応容器搬送機構１０６は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３方向に移動可能であり、サンプル分注チップ及び反応容器保持部材１０７，反応容器攪拌機構１０８，サンプル分注チップ及び反応容器廃棄孔１０９，サンプル分注チップ装着位置１１０、インキュベータディスク１０４の所定箇所、の範囲を移動し、サンプル分注チップおよび反応容器の搬送を行う。
　サンプル分注チップ及び反応容器保持部材１０７には、未使用の反応容器とサンプル分注チップが複数設置されている。サンプル分注チップ及び反応容器搬送機構１０６は、サンプル分注チップ及び反応容器保持部材１０７の上方に移動し、下降して未使用の反応容器を把持した後上昇し、さらに、インキュベータディスク１０４の所定位置上方に移動し、下降して反応容器を設置する。
　次いで、サンプル分注チップ及び反応容器搬送機構１０６は、サンプル分注チップ及び反応容器保持部材１０７の上方に移動し、下降して未使用のサンプル分注チップを把持した後、上昇し、サンプル分注チップ装着位置１１０の上方に移動し、下降してサンプル分注チップを設置する。
　サンプル分注ノズル１０３は、回動及び上下動可能であり、サンプル分注チップ装着位置１１０の上方に回動移動した後、下降して、サンプル分注ノズル１０３の先端にサンプル分注チップを圧入して装着する。サンプル分注チップを装着したサンプル分注ノズル１０３は、搬送ラック１０１に載置されたサンプル容器１０２の上方に移動した後、下降して、サンプル容器１０２に保持されたサンプルを所定量吸引する。サンプルを吸引したサンプル分注ノズル１０３は、インキュベータディスク１０４の上方に移動した後、下降して、インキュベータディスク１０４に保持された未使用の反応容器１０５に、サンプルを吐出する。サンプル吐出が終了すると、サンプル分注ノズル１０３は、サンプル分注チップ及び反応容器廃棄孔１０９の上方に移動し、使用済みのサンプル分注チップを廃棄孔から廃棄する。
　試薬ディスク１１１には、複数の試薬容器１１８が設置されている。試薬ディスク１１１の上部には試薬ディスクカバー１１２が設けられ、試薬ディスク１１１内部は所定の温度に保温される。試薬ディスクカバー１１２の一部には、試薬ディスクカバー開口部１１３が設けられている。試薬分注ノズル１１４は回転と上下移動が可能であり、試薬ディスクカバー１１２の開口部１１３の上方に回転移動した後に下降し、試薬分注ノズル１１４の先端を所定の試薬容器内の試薬に浸漬して、所定量の試薬を吸引する。次いで、試薬分注ノズル１１４は上昇した後に、インキュベータディスク１０４の所定位置の上方に回転移動して、反応容器１０５に試薬を吐出する。
　サンプルと試薬の吐出された反応容器１０５は、インキュベータディスク１０４の回転によって所定位置に移動し、サンプル分注チップ及び反応容器搬送機構１０６によって、反応容器攪拌機構１０８へと搬送される。反応容器攪拌機構１０８は、反応容器に対して回転運動を加えることで反応容器内のサンプルと試薬を攪拌し、混和する。攪拌の終了した反応容器は、サンプル分注チップ及び反応容器搬送機構１０６によって、インキュベータディスク１０４の所定位置に戻される。
　反応液吸引ノズル１１５は回転と上下移動が可能であり、サンプルと試薬の分注し、攪拌が終了し、インキュベータディスク１０４で所定の反応時間が経過した反応容器１０５の上方に移動し、下降し、反応容器１０５内の反応液を吸引する。反応液吸引ノズル１１５で吸引された反応液は、検出部ユニット１１６で分析される。
　反応液の吸引された反応容器１０５は、インキュベータディスク１０４の回転によって所定位置に移動し、サンプル分注チップ及び反応容器搬送機構１０６によって、インキュベータディスク１０５からサンプル分注チップ及び反応容器廃棄孔１０９の上方に移動し、廃棄孔から廃棄する。
　図２は本発明のピンチバルブを備えた検出部ユニット１１６の流路構成図である。
　液体や空気を吸引或いは吐出するための反応液吸引ノズル２０１、測定対象物を検出するためのフローセル検出器２０２、液体や空気を吸引或いは吐出するための圧力差を発生させるためのシリンジ２０３、液体や空気を排出するためのドレイン２０４が、ノズルとフローセル検出器の入口接続部２０５を連絡する第一流路２０６、フローセル検出器の出口接続部２０７から第一弁２０８を経由して分岐部２０９へと連絡する第二流路２１０、次いで分岐部２０９を経由してシリンジへと連絡する第三流路２１１、分岐部２０９から第二弁２１２を経由してドレイン２０４へと連絡する第四流路２１３を備える。この流路構成において、シリンジ２０３の上下動作および第一弁２０８と第二弁２１２の開閉切替によって、反応液吸引ノズル１１４から液体や空気の吸引或いは吐出を実施する。本流路構成において第一弁２０８と第二弁２１２には、粒子を含んだ液体および空気を封止可能なピンチバルブが用いられる。
　図３はピンチバルブの構造を示す模式図である。
　ピンチバルブ３０１は、押さえ面３０２と、コイル部３０３と、コイルにより駆動する可動鉄心３０４と、可動鉄心が吸引される固定鉄心３０５と、前述した可動鉄心とともに動作するピンチロッド３０６と、ピンチチューブ３０７により構成される。ピンチバルブは、コイル部により可動鉄心を固定鉄心まで稼動させることにより、ピンチロッドをピンチチューブの方へ移動させ、封止対象のピンチチューブの上面３０８と下面３０９をそれぞれ押さえ面とピンチロッドで押さえることにより、ピンチチューブ内の流路を閉塞させる。
　図４は、従来技術における弁開時のピンチバルブ３０１、ピンチロッド３０６およびピンチチューブ３０７の押さえ面周辺を拡大した模式図である。
　なお、図４ではピンチチューブの単位面積あたりの形状変化に着目するため、ピンチチューブの上面３０８および下面３０９を厚み方向と長さ方向に等面区画で区切って表している。弁開時には、ピンチチューブの変形は生じないため、ピンチチューブの区画は全て同じ面積を有する。
　図５は、従来技術における弁閉時のピンチバルブとピンチチューブの押さえ面周辺を拡大した模式図である。
　弁閉時にはピンチチューブ内の流路を閉塞するよう、ピンチチューブの上面３０８の内面５０１と下面３０９の内面５０２とがそれぞれ接触するように、ピンチロッド３０６が上昇し、流路が封止される。
　ここで、ピンチチューブの上面５０１および下面５０２は、ピンチロッドおよび押さえ面の周縁部Ａが接触する部分の変形量が最大となる。以下、本実施例では、押さえ面３０２の周縁部Ａが接触するピンチチューブ上面の等面区画を、変形最大箇所ａと称する。変形最大箇所ａにはピンチバルブが開閉弁を繰り返す都度、大きな負荷がかかるため、ピンチバルブを長期間に亘り繰り返し使用することにより、変形最大箇所ａが疲労き裂により破断する可能性があった。
　発明者は鋭意推考の結果、ピンチチューブの変形最大箇所ａの変形量は以下３つの要因により決まることを見出した。
（１）押さえ面およびピンチロッドの形状
（２）他箇所変形による影響
（３）ピンチロッド駆動量
　本発明では、押さえ面とピンチロッドの形状、および弁閉時のピンチロッド駆動量を最適化することで、弁閉時のピンチチューブの変形最大箇所における変形量を低減し、ピンチチューブへの疲労き裂負荷を減らして長寿命化することにより、上記課題を解決する。
　まず、押さえ面の形状を最適化する方法について説明する。
　図６Ａ、図６Ｂは、押さえ面がピンチチューブと接触する接触面を曲面にした場合の、弁閉時のピンチバルブ周辺を拡大したものである。図６Ａは、ピンチチューブに接触する押さえ面の接触面内に平坦な領域４０１が存在し、その接触面の周縁部をＲ面取り形状（以後、このような形状を角形状と称する）としたピンチバルブで弁閉した場合の模式図である。図６Ｂは、接触面内に平坦な領域が存在せず、全体的に曲面で形成される押さえ面（以後、曲面形状と称する）としたピンチバルブで弁閉した場合の模式図を示す。
　いずれの場合も、押さえ面３０２の接触面の周縁部と接触するピンチチューブの一部に変形最大箇所ｂ，ｃが生じる。変形最大箇所ｂ，ｃにおいて、矢印の向きは変形最大箇所の変形方向を、長さは変形量を示す。ここで、ピンチチューブは摩擦係数が大きいため、接触面にならって変形するのが通常である。よって、角形状よりも曲面形状の方がピンチチューブの変形がなだらかになる。
　また、平坦な領域４０１が存在する場合、押さえ面と接するピンチチューブ変形最大箇所ｂには、接触面にならった変形だけではなく、ピンチチューブの軸方向６０１に関して中心部より外側に押し出される変形がさらに付加される。そのため、押さえ面を曲面形状にした場合の図６Ａにおける変形最大箇所ｃの変形量は、押さえ面を角形状とした場合の図６Ｂにおける変形最大箇所ｂの変形量に比べて減少する。
　図７は、押さえ面３０２の接触面の形状と最大変形箇所の変形量の関係を示す模式図である。なお、チューブの厚みｔおよび押さえ面幅ｄは一定であるとする。押さえ面の周縁部に形成するＲを大きくするにつれて、押さえ面の周縁部に接触して生じるピンチチューブの最大変形箇所の変形がなだらかになり、さらにピンチチューブを軸方向に押し出す変形を付加する平坦な領域がなくなるため、ピンチチューブ表面の変形量を低減することができる。なお、Ｒは１／３ｄ以上になった場合に、ピンチチューブを軸方向に押し出す変形が少なくなるため、ピンチチューブ表面の最大変形量は小さくなる。また、Ｒは、１／２ｄとなった場合に、ピンチチューブ表面の変形最大量がもっとも小さくなる。
　次に、押さえ面３０２の幅ｄを最適化する方法について説明する。
　図８Ａ～図８Ｃは、押さえ面の幅ｄを三通りに変化させ、弁閉した際のピンチバルブの押さえ面周辺を拡大したものである。図８Ａから図８Ｃになるにつれて幅ｄは大きいとする。
　幅ｄが最も大きい図８Ｃの場合、図８Ａ、図８Ｂの場合に比べて押さえ面中心部に接するピンチチューブ変形箇所eは、ピンチチューブの軸方向に関して中心部より外側に押し出されるように変形する。このとき、押さえ曲面と接するピンチチューブ変形最大箇所ｅには、押さえ面の周縁部に沿った接触面にならった変形だけではなく、軸方向に関して中心部より外側に押し出される変形がさらに付加されるため、ピンチチューブ表面の変形量は増大する。
　押さえ面３０２が曲面形状である場合の幅ｄと変形最大量との関係を図９に示す。ここで、ピンチチューブの材質は汎用的なシリコーンゴムであり、硬度が約５０～７０であるとする。
　ピンチチューブの厚みtに対して、押さえ面の幅ｄが小さい場合（図８Ａの場合）には、押さえ面の周縁部に沿ったピンチチューブの変形が急峻となるため、変形最大量は大きくなる。一方、ピンチチューブの厚みtに対して押さえ面の幅ｄが大きい場合（図８Ｃの場合）には、曲面の接触面にならった変形だけではなく軸方向８０１に関して中心部外側へ押し出される変形が付加されるため、変形最大量は大きくなる。以上より、それぞれのピンチチューブの厚みtに対してピンチチューブの変形を最もなだらかにし、かつそれ以外の軸方向に関する変形を最小化し、ピンチチューブの変形最大箇所の変形量が最小となる押さえ面の幅ｄが存在する。
　具体例として、チューブ厚みｔが０．５～１．５ｍｍのシリコーンゴム材質のピンチチューブを使用した場合の曲面形状Ｒを検討した。有限要素法を用いた超弾性シミュレーションを実施し、ピンチチューブの変形最大箇所の変形量（ひずみ量）を算出した。その結果、Ｒ＝１．０以下の場合において、ピンチチューブの変形が急峻となり、変形最大量が大きくなることが分かった。また、Ｒ＝５．０以上の場合において、軸方向に関して中心部外側へ押し出される変形が負荷されるため、変形最大量が大きくなることが分かった。さらに、Ｒ＝約１．５の場合において、ピンチチューブの変形最大箇所の変形量が最小となることが分かった。Ｒ＝１．５の場合において、従来技術のピンチバルブを使用した場合と比較して、ピンチチューブの最大変形箇所の変形量を約０．５倍とおよそ半減させることができ、ピンチチューブの疲労を防ぐことができる。
　また、発明者は鋭意検討の結果、ピンチチューブ厚みｔと、ピンチチューブに対して最も最大変形量を小さくするような押さえ面の幅ｄ‘は比例関係にあり（図１０）、曲面Ｒの径がピンチチューブ厚みｔの約１．５倍となるとき、ピンチチューブの最大変形箇所の変形量は最も低減することができることを見出した。
　次に、押さえ面と対向した位置に配置されるピンチロッドの形状について検討する。
　図１１Ａは、押さえ面３０２を曲面形状とし、ピンチロッド３０６を角形状としたときの弁閉時のピンチバルブ、図１１Ｂは、押さえ面３０２およびピンチロッド３０６を同一の曲面形状とした場合の弁閉時のピンチバルブである。
　図１１Ａに示すように、押さえ面の面形状とピンチロッドの形状が異なる場合、ピンチチューブの上面と下面の変形量が押さえ面側とピンチロッド面側で不均一となり、ピンチチューブの上面２０１は押さえ面側に膨張変形し、ピンチチューブ内面壁の変形箇所ｆの変形量が増大する。これにより、ピンチチューブ変形最大箇所ｇの変形量がさらに付加されるため、ピンチチューブ表面の変形量は増大する。
　一方、図１１Ｂに示すように、ピンチロッドと押さえ面の形状が同一の曲面形状かつ同一幅ｄを有する場合、ピンチチューブの上面と下面は同程度に変形するため、ピンチチューブ内面に変形量が過度に増大する箇所は現れず、結果的にピンチチューブ表面の最大変形箇所ｆの変形量を低減することができる。
　次に、ピンチロッドの駆動量（弁閉時のピンチチューブ押しつぶし量）を最適化する方法について説明する。
　ピンチバルブは通常、ピンチチューブ内に液体または気体などの流体を流した状態で、ピンチロッドと押さえ面の間の距離を狭めることにより、ピンチチューブ内の流路を封止する構造である。そのため、ピンチバルブで漏れなく封止するためには、ピンチチューブの流路内圧に対して十分な封止圧力をピンチチューブ内面に付加する必要がある。
　図１２は、押さえ面の面３０２とピンチロッド３０６がいずれも同一の曲面形状を有する場合の、弁閉時のピンチチューブ状態を示す模式図である。弁閉時には、ピンチチューブの上面５０１および下面５０２が接触する内面に、面圧ｐがかかる。
　図１３は、図１２の形状を有するピピンチバルブが弁閉状態における、ピンチチューブ押しつぶし量ｈとチューブ内面に付加される面圧ｐの関係を示すグラフである。なお、本グラフではピンチチューブの厚みｔは一定である。
　押しつぶし量ｈがある程度増加すると面圧ｐが大きくなる。ピンチチューブ内の流路を十分に封止するためには、面圧ｐが流路内の内圧に対抗しうる封止圧力Ｐ１となるようにすればよく、面圧ｐ＝Ｐ１となるような押しつぶし量Ｈ１が最適な押しつぶし量であると決定することができる。このように押しつぶし量Ｈ１を決定することにより、弁閉時に過度の圧力をピンチチューブに加えることなく、最小の変形量でピンチバルブの閉弁が可能となる。
　具体例として、厚みｔが０．５～１．５ｍｍのシリコーンゴム材質のピンチチューブを使用した場合の押し潰し量Ｈ１を検討する。ピンチバルブに求める流路閉塞時の封止圧力Ｐ１を約２００ｋＰａとする場合、安全率を５とすると、閉弁時のピンチチューブ内面に付加される面圧ｐは約１．０ＭＰａ以上となる必要がある。前述した有限要素法を用いた超弾性シミュレーションを実施した結果、押し潰し量Ｈ１が約１．７～２．０ｍｍとなったときに、面圧ｐは約１．０ＭＰａとなり、十分に流路を封止することできることが分かった。従来技術における形状および押し潰し量と比較した場合、変形量（ひずみ量）は約０．１６倍と約１０分の１とすることができ、過度な力が集中的にかかることにより、ピンチチューブが早期に疲労する状態となることを防ぐことができる。
　なお、本発明におけるピンチチューブが適用される製品は、フローセルタイプの検出器を含む流路機構を備える自動分析装置があり、その検出原理や他の装置構成は実施例と異なっていても良い。例えば、試料中のＮａ，Ｋ，Ｃｌといったイオン濃度を測定するイオン選択性電極に対して、電極膜に試料を送液するための流路に設けられたピンチバルブであっても良い。また、ガスなどの気体中に含まれる成分を測定する装置において、気体を通過させる流路を閉鎖・開放させるためのピンチバルブであっても良い。
１００：分析装置
１０１：ラック
１０２：サンプル容器
１０３：サンプル分注ノズル
１０４：インキュベータディスク
１０５：反応容器
１０６：サンプル分注チップおよび反応容器搬送機構
１０７：サンプル分注チップおよび反応容器保持部材
１０８：反応容器攪拌機構
１０９：サンプル分注チップおよび反応容器廃棄孔
１１０：サンプル分注チップ装着位置
１１１：試薬ディスク
１１２：試薬ディスクカバー
１１３：試薬ディスクカバー開口部
１１４：試薬分注ノズル
１１５：反応液吸引ノズル
１１６：検出ユニット
１１７：ラック搬送ライン
１１８：試薬容器
２０１：検出部
２０２：フローセル検出器
２０３：シリンジ
２０４：ドレイン
２０５：フローセル検出器入口接続部
２０６：第一流路
２０７：フローセル検出器出口接続部
２０８：第一弁
２０９：分岐部
２１０：第二流路
２１１：第三流路
２１２：第二弁
２１３：第四流路
３０１：ピンチバルブ
３０２：押さえ面
３０３：コイル
３０４：可動鉄心
３０５：固定鉄心
３０６：ピンチロッド
３０７：ピンチチューブ
３０８：ピンチチューブ上面
３０９：ピンチチューブ下面
４０１：平坦な領域
５０１：ピンチチューブ上面の内面
５０２：ピンチチューブ下面の内面
７０１：ピンチチューブ軸方向

Claims (11)

  1. 　流体を通過させることが可能なチューブを保持する保持部と、
    　前記保持部にて保持されたピンチチューブと接触する面が曲面で形成された押さえ面と、
    　ピンチチューブをはさんで前記押さえ面と対向して設けられ、前記ピンチチューブと接触する部分の形状が前記押さえ面と略同一形状および略同一径で形成され、前記接触する部分の形状の幅ｄが当該ピンチチューブの厚みの略１．５倍であるピンチロッドと、
    　前記押さえ面と前記ピンチロッドとの間の距離を可変とするように駆動させることにより、前記ピンチチューブの閉鎖あるいは開放させる駆動手段と
    を備えたことを特徴とするピンチバルブ。
  2. 　請求項１記載のピンチバルブにおいて、
    　前記押さえ面および前記ピンチロッドが前記ピンチチューブと接触する面の曲率Ｒは、当該押さえ面および当該ピンチロッドが当該ピンチチューブと接触する面の幅ｄの略１／３以上であることを特徴とするピンチバルブ。
  3. 　請求項２記載のピンチバルブにおいて、
    　前記ピンチチューブが、厚みｔ０．５～１．５ｍｍのシリコーンゴム材質である場合、Ｒは略１．５であることを特徴とするピンチバルブ。
  4. 　請求項１記載のピンチバルブにおいて、
    　当該ピンチバルブが閉鎖状態にある場合、
    　前記駆動手段は、面圧ｐがピンチチューブ内の内圧に対抗しうる封止圧力Ｐ１となる押しつぶし量Ｈ１となるよう、前記押さえ面と前記ピンチロッドの間の距離を制御することを特徴とするピンチバルブ。
  5. 　請求項４記載のピンチバルブにおいて、
    　前記ピンチチューブが、厚みｔ０．５～１．５ｍｍのシリコーンゴム材質である場合、押しつぶし量Ｈ１は略１．７～２．０ｍｍであることを特徴とするピンチバルブ。
  6. 　測定対象試料を分析する分析部と、
    　分析に使用する流体を通過させる流路と、
    　分析プロセスに応じて前記流路を開放および閉鎖するピンチチューブと、を備えた自動分析装置において、
    　前記ピンチバルブは、
    　前記ピンチチューブを保持する保持部と、
    　前記保持部にて保持されたピンチチューブと接触する面が曲面で形成された押さえ面と、
    　ピンチチューブをはさんで前記押さえ面と対向して設けられ、前記ピンチチューブと接触する部分の形状が前記押さえ面と略同一形状および略同一幅で形成され、前記接触する部分の形状の幅dが当該ピンチチューブの厚みの略１．５倍であるピンチロッドと、
    　前記押さえ面と前記ピンチロッドとの間の距離を可変とするように駆動させることにより、前記ピンチチューブの閉鎖あるいは開放させる駆動手段と
    を備えたことを特徴とする自動分析装置。
  7. 　請求項６記載の自動分析装置において、
    　前記分析部は生体由来試料中に含まれる測定対象成分を定量的または定性的に検出するフローセル検出部を有し、
    　前記ピンチバルブは、流体をフローセル検出部に連通させる流路上に設けられていることを特徴とする自動分析装置。
  8. 　請求項６記載の自動分析装置において、
    　前記押さえ面および前記ピンチロッドが前記ピンチチューブと接触する面の曲率Ｒは、当該押さえ面および当該ピンチロッドが当該ピンチチューブと接触する面の幅ｄの略１／３以上であることを特徴とする自動分析装置。
  9. 　請求項８記載の自動分析装置において、
    　前記ピンチチューブが、厚みｔ０．５～１．５ｍｍのシリコーンゴム材質である場合、Ｒは略１．５であることを特徴とする自動分析装置。
  10. 　請求項６記載の自動分析装置において、
    　当該ピンチバルブが閉鎖状態にある場合、
    　前記駆動手段は、面圧ｐがピンチチューブ内の内圧に対抗しうる封止圧力Ｐ１となる押しつぶし量Ｈ１となるよう、前記押さえ面と前記ピンチロッドの間の距離を制御することを特徴とする自動分析装置。
  11. 　請求項１１記載の自動分析装置において、
    　前記ピンチチューブが、厚みｔ０．５～１．５ｍｍのシリコーンゴム材質である場合、押しつぶし量Ｈ１は略１．７ｍｍであることを特徴とする自動分析装置。
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