WO2018123508A1 - ノズル洗浄器およびこれを用いた自動分析装置 - Google Patents

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WO2018123508A1
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cleaning
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conductive member
sample
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拓士 宮川
悟郎 吉田
裕人 田中
昂平 野中
高通 森
鉄士 川原
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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Definitions

  • the present invention relates to a nozzle washer that cleans a nozzle for dispensing a sample such as serum or urine, and an automatic analyzer that performs component analysis by mixing a sample and a reagent.
  • the same nozzle is repeatedly used to dispense a sample, so the nozzle tip is washed before aspirating another sample. If the nozzle tip is not sufficiently cleaned, the previous sample components are brought into the next sample (carry over), and the measurement accuracy deteriorates.
  • Patent Document 1 As a method for effectively cleaning the nozzle, in Patent Document 1, not only cleaning with deionized water but also a method of removing dirt on the inner and outer surfaces of the nozzle tip by immersing the nozzle tip in a detergent stored in a part of the cleaning tank Is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses an ultrasonic cleaning tank in which a piezoelectric element (vibrator array) is disposed in a cleaning tank capable of storing liquid as an ultrasonic cleaning device for a nozzle.
  • the nozzles used in automatic analyzers are often metal nozzles with excellent mechanical wear resistance and chemical corrosion resistance. Furthermore, in order to detect the liquid level of a sample or reagent, a liquid level detection method that utilizes changes in electrical characteristics such as changes in capacitance and resistance before and after the nozzle contacts each liquid is adopted. It is common to have. In these liquid level detection methods, the liquid level can be detected by applying a predetermined voltage to a metal (conductive) nozzle.
  • a cleaning liquid containing an electrolyte is stored in a cleaning tank, and the nozzle is cleaned by the cleaning mechanism disclosed in Patent Document 2.
  • the vibrator array having the metal member is disposed in the cleaning tank, and therefore the metal nozzle and the metal member of the cleaning mechanism (vibrator array) are the same electrolyte aqueous solution during nozzle cleaning. It will be immersed in.
  • the nozzle level detection function is operated to monitor whether the nozzle is normally immersed in the electrolyte aqueous solution (cleaning solution)
  • a predetermined voltage is applied to the nozzle so that the nozzle side becomes an anode, and the nozzle Electrocorrosion may occur on the surface.
  • the change in the nozzle surface state may adversely affect the carry-over and dispensing accuracy.
  • the present invention provides a nozzle cleaning device for preventing unintended electric corrosion and an automatic analyzer using the same in a nozzle cleaning device for cleaning a nozzle having a liquid level detection function.
  • a nozzle cleaning device for cleaning a nozzle of a dispensing mechanism having a liquid level detection function, a cleaning tank for storing cleaning liquid, and a first conductive member arranged to be immersed in the cleaning liquid stored in the cleaning tank during nozzle cleaning And a first voltage control unit that controls a potential applied to the first conductive member.
  • the first voltage control unit sets a second potential higher than the first potential applied to the nozzle during nozzle cleaning. 1 Applied to conductive member.
  • the second conductive member has a 2nd electroconductive member, and it arrange
  • a second voltage control unit that controls the potential applied to the second conductive member.
  • the second voltage control unit is equal to or equal to the first potential.
  • a higher third potential is applied to the second conductive member.
  • the second conductive member can be replaced with the first conductive member, and the second potential can be applied to the second conductive member.
  • a detergent having a high cleaning effect including an electrolyte and an ultrasonic cleaner including a metal member in a cleaning tank can be used in combination, and a nozzle cleaner having a high cleaning effect can be provided. it can.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the automatic analyzer 100.
  • a biological sample such as blood or urine to be analyzed (hereinafter simply referred to as a sample) is accommodated in the sample container 15.
  • One or more sample containers 15 are mounted on the sample rack 16 and are transported by the sample transport mechanism 17.
  • Reagents used for sample analysis are accommodated in a reagent bottle 10, and a plurality of reagent bottles 10 are arranged in a circumferential direction on a reagent disk 9.
  • the sample and the reagent are mixed and reacted in the reaction vessel 2.
  • a plurality of reaction vessels 2 are arranged on the reaction disk 1 in the circumferential direction.
  • the sample is dispensed from the sample container 15 conveyed to the sample dispensing position by the sample conveyance mechanism 17 to the reaction container 2 by the first or second sample dispensing mechanism 11 or 12.
  • the reagent is dispensed from the reagent bottle 10 into the reaction container 2 by the reagent dispensing mechanisms 7 and 8.
  • a mixed solution (reaction solution) of the sample and the reagent dispensed into the reaction vessel 2 is stirred by the stirring mechanisms 5 and 6 and obtained by the spectrophotometer 4 from the light source (not shown) through the reaction solution in the reaction vessel 2. By measuring the transmitted light, the absorbance of the reaction solution is measured.
  • the concentration of the predetermined component of the analysis item corresponding to the reagent is calculated from the absorbance of the mixed solution (reaction solution) measured by the spectrophotometer 4.
  • the measured reaction vessel 2 is washed by the washing mechanism 3.
  • the first (second) sample dispensing mechanism 11 (12) has a sample nozzle 11a (12a) disposed with its tip directed downward, and the sample nozzle 11a (12a) includes a sample nozzle 11a (12a).
  • a pump 19 is connected.
  • the first (second) sample dispensing mechanism 11 (12) is configured to be capable of rotating in the horizontal direction and moving up and down, and inserting the sample nozzle 11a (12a) into the sample container 15 The sample is sucked, the sample nozzle 11a (12a) is inserted into the reaction vessel 2 and the sample is discharged, thereby dispensing the sample from the sample vessel 15 to the reaction vessel 2.
  • an ultrasonic cleaner (nozzle cleaner) 23 for cleaning the sample nozzle 11a (12a) with the cleaning liquid is disposed.
  • a cleaning tank 13 (14) for cleaning the sample nozzle 11a (12a) is disposed in order to remove the cleaning liquid used for cleaning with water when water other than water is used as the cleaning liquid.
  • the reagent dispensing mechanisms 7 and 8 have reagent nozzles 7a and 8a arranged with their tips directed downward, and a reagent pump 18 is connected to the reagent nozzles 7a and 8a.
  • the reagent dispensing mechanisms 7 and 8 are configured so as to be able to rotate in the horizontal direction and move up and down.
  • the reagent nozzles 7a and 8a are inserted into the reagent bottle 10 to suck the reagent.
  • the reagent is dispensed from the reagent bottle 10 to the reaction container 2 by inserting 8a into the reaction container 2 and discharging the reagent.
  • cleaning tanks 32 and 33 for cleaning the reagent nozzles 7a and 8a with a cleaning liquid are arranged.
  • the stirring mechanisms 5 and 6 are configured so as to be capable of rotating in the horizontal direction and moving up and down, and agitating the mixed solution (reaction solution) of the sample and the reagent by being inserted into the reaction vessel 2.
  • mixing tanks 30 and 31 for cleaning the stirring mechanisms 5 and 6 with the cleaning liquid are arranged.
  • a cleaning pump 20 is connected to the cleaning mechanism 3.
  • control unit 21 The overall operation of these automatic analyzers 100 is controlled by the control unit 21.
  • FIG. 1 for simplicity of illustration, a part of the connection between each mechanism constituting the automatic analyzer 100 and the control unit 21 is omitted.
  • FIGS. 2A to 2D A configuration example of the ultrasonic cleaners 23 and 24 will be described with reference to FIGS. 2A to 2D.
  • 2A is a perspective view of the ultrasonic cleaners 23 and 24,
  • FIG. 2B is a top view
  • FIG. 2C is a cross-sectional view along AA ′ (FIG. 2B)
  • FIG. 2D is a side view of the ultrasonic transducer and the vibration head. It is.
  • the ultrasonic cleaners 23 and 24 are ultrasonic vibrations configured by sandwiching one or more piezoelectric elements 203 between a front mass 201 and a back mass 202 and fastening the front mass 201 and the back mass 202 with a bolt 204.
  • a base part 207 provided with a child (bolt-clampedlampLangevin Type Transducer) 205, a vibration head 209, and a cleaning tank 206 for storing a cleaning liquid.
  • the axial direction of the bolt 204 of the ultrasonic transducer 205 is the X direction
  • the direction perpendicular to the X direction on the upper surface (horizontal plane) of the base portion 207 is the Y direction
  • the direction perpendicular to the horizontal plane, that is, the vertical direction is the Z direction.
  • the ultrasonic transducer 205 includes a flange portion 208 and is fixed to the base portion 207.
  • the flange portion 208 is fixed to the base portion 207 on the lower side.
  • the flange portion 208 is fixed. It is also possible to evenly fix the entire circumference.
  • a vibration head 209 extended toward the cleaning tank 206 is provided at the front mass side tip of the ultrasonic vibrator 205.
  • the tip portion 210 of the vibration head 209 has a cylindrical shape, and is adjusted so as to be in a position where the cleaning liquid stored in the cleaning tank 206 is immersed in a position not in contact with the cleaning tank 206.
  • the cylindrical vibration head front end portion 210 is provided with a cylindrical hole 211 larger than the outer diameter of the front end of the sample nozzle.
  • the metal block (201/202) and the vibration head 209 are metal members, respectively.
  • the front mass 201 and the vibration head 209 may be separately manufactured and fixed with bolts or the like, or may be manufactured integrally. .
  • the cleaning tank 206 is provided with a pipe 212 for supplying a cleaning liquid.
  • the cleaning liquid in the cleaning tank 206 can be replaced by overflowing. That is, the cleaning liquid supplied from the cleaning liquid supply pipe 212 overflows from the upper end of the side wall of the cleaning tank 206, flows into the liquid receiver 213 on the outer periphery of the cleaning tank 206, and is discharged from the drainage channel 214.
  • the height (liquid level) of the cleaning liquid becomes constant every time the cleaning liquid is supplied.
  • the cleaning tank 206 and the base portion 207 can be formed of resin.
  • an electrode for example, a copper plate
  • a sine wave voltage having a predetermined frequency is applied to these electrodes.
  • the amplitude of the piezoelectric element 203 can be amplified by changing the shape of the front mass 201 to a horn shape (a shape in which the diameter is changed between the piezoelectric element 203 side and the vibration head side). By designing the length and shape according to the frequency to be driven, a large amplitude can be obtained with a small amount of power.
  • the figure shows a conical horn shape, other shapes (such as an exponential horn) can be used without any problem.
  • a long displacement vibration head 209 is provided at the tip of the horn-shaped front mass 201, and a large displacement can be generated at the vibration head tip 210 by resonating in synchronization with the vibration of the ultrasonic transducer 205. Thereby, the electric energy applied to the ultrasonic transducer 205 can be efficiently converted into vibration (kinetic energy) of the vibration head tip portion 210.
  • the piezoelectric element 203 is driven at a predetermined low frequency, and the sample nozzle is cleaned in the cylindrical hole 211 of the vibration head tip 210 (the tip of the sample nozzle). And soaked in the cleaning solution for a certain period of time, so that the dirt attached to the outer periphery of the sample nozzle is removed by cavitation. After cleaning, the sample nozzle is withdrawn from the ultrasonic cleaner, and the cleaning liquid in the cleaning tank 206 is replaced by overflow, so that the next cleaning of the sample nozzle can be performed with a new cleaning liquid, thereby suppressing carryover. it can.
  • These controls are executed by the control unit 21 according to a predetermined device sequence.
  • the ultrasonic cleaners 23 and 24 drive the piezoelectric element 203 at a frequency of 20 to 100 kHz suitable for generating cavitation in the cleaning liquid, resonate the vibration head 209 in the cleaning tank 206, and vibrate its large displacement. (The frequency is the same as the drive frequency) to generate ultrasonic vibration. As a result, cavitation occurs around the vibration head 209, particularly around the vibration antinode (the portion with the largest amplitude). Since the vibration head tip 210 which is an open end becomes a vibration antinode, the tip of the sample nozzle is intensively cleaned by cavitation generated in the cylindrical hole 211.
  • FIG. 3 shows a state in which the sample nozzle 11 a is immersed in the cleaning liquid in the cleaning tank 206. Since the sample nozzle 12a has the same function as the sample nozzle 11a, the sample nozzle 11a will be described below as a representative example.
  • control unit 21 includes a liquid level detection control unit 301, a first voltage control unit 302, and a second voltage control unit 303.
  • the sample nozzle 11a has a liquid level detection function.
  • the liquid level detection function is activated during nozzle cleaning, and the nozzle is immersed in the cleaning liquid in the cleaning tank. Confirm.
  • the liquid level detection control unit 301 applies a predetermined electric potential V 1 to the sample nozzle 11a.
  • the ultrasonic cleaner 23 is installed on a metal base 305, and the base 305 is set to a reference potential GND ( ⁇ 0 V).
  • GND ⁇ 0 V
  • the electrostatic capacitance between the sample nozzle 11a and the gantry 305 is different. By detecting this change in capacitance, it can be confirmed that the nozzle is immersed in the cleaning liquid in the cleaning tank.
  • the sample nozzle 11a made of metal and the vibration head 209 made of metal are immersed in the same electrolyte solution, and the sample nozzle 11a detects the liquid level. For this reason, there is a possibility that electrolytic corrosion occurs in the sample nozzle 11a by applying a predetermined voltage. For this reason, in this embodiment, a metal member 221 in contact with the cleaning liquid in the cleaning tank 206 is provided, and a predetermined potential V 2 is applied to the metal member 221 by the first voltage controller 302.
  • the potential V 2 applied to the metal member 221 by applying a voltage higher than the potential V 1 applied to the sample nozzle 11a to be protected, electrodeposition of the sample nozzle 11a corrosion is suppressed.
  • the potential V 1 applied to the sample nozzle 11a and + 5V for controlling the potential of the + 15V as voltage V 2 applied to the metallic member 221.
  • the potential of the oscillating head 209 has a low potential than the potential V 1 of the sample nozzle 11a (e.g., 0V) to the case, leaving the risk of ⁇ raw electrodeposition in a sample nozzle 11a. Therefore, with respect to the vibration head 209, the second voltage control unit 303, it is desirable to apply a potential equal to the potential V 1 applied to the sample nozzle 11a or the high potential V 3 than the potential V 1,. Furthermore, by setting the potential V 1 ⁇ potential V 3 ⁇ potential V 2 , both the sample nozzle 11 a and the vibration head 209 can obtain the effect of preventing electrolytic corrosion.
  • the metal member 221 shown in FIG. 3 can be omitted. That is, the vibration head 209 is replaced with the metal member 221, and a potential V 2 that is higher than the potential V 1 applied from the first voltage control unit 302 to the sample nozzle 11 a is applied to the vibration head 209.
  • V 1 , V 2 , and V 3 have a common reference potential GND.
  • GND the potential of the housing of the automatic analyzer in which the ultrasonic cleaner is installed. it can.
  • the cleaning liquid is insulated from the surroundings and floated, so that the potential applied to the vibrating head 209 and the potential applied to the sample nozzle 11 a become the same potential.
  • the effect of preventing electrolytic corrosion can be obtained theoretically.
  • electromagnetic valves, pumps, branch pipes and other piping members are in contact with the cleaning liquid, and some of them are grounded.
  • FIG. 4 shows an example in which a metal member 221 in contact with the cleaning liquid is provided in the pipe 212 for supplying the cleaning liquid.
  • the metal member 221 can be arranged upstream of the cleaning tank 206, and can be surely contacted before the sample nozzle 11a.
  • the metal member 221 is disposed on the upper side of the cleaning tank 206, if the amount of the cleaning liquid is insufficient, only the sample nozzle 11a may come into contact with the cleaning liquid and electric corrosion may occur.
  • the wetted part of the metal member 221 touches the atmosphere side, there is a possibility that the component of the cleaning liquid is deposited on the metal member 221. Such a problem can be avoided by the configuration of FIG.
  • the washing tank 206 can be made from metal and can also serve as the metal member 221.
  • the ultrasonic generation mechanism the structure for generating the ultrasonic vibration by vibrating the vibration head 209 in the cleaning liquid has been described in detail.
  • the ultrasonic vibrator itself is disposed in the cleaning tank. It may be.
  • the metal member 221 is not necessarily arranged on the cleaning tank side, and is attached to the sample dispensing mechanism 11 provided with the sample nozzle 11a, for example, and is driven with horizontal driving and vertical driving together with the sample nozzle 11a. The effect may be exhibited by contacting the cleaning liquid in the tank 206.
  • first voltage control unit 302 and the second voltage control unit 303 do not always need to apply a predetermined potential. For example, voltage application is started immediately before the sample nozzle 11a is immersed in the cleaning liquid, and the sample nozzle 11a is cleaned after cleaning. May be controlled so that the voltage application is terminated immediately after the cleaning liquid is removed. Thereby, there exists an effect which reduces the electric corrosion of metal member 221.
  • the material for the sample nozzle 11a, the ultrasonic head 209, and the metal member 221 is not particularly limited.
  • an effect of suppressing the electrolytic corrosion of the component can be obtained even when the power is shut off.
  • it has electroconductivity, since it can acquire the electrolytic corrosion inhibitory effect, it does not necessarily need to be a metal.
  • an ultrasonic cleaner having an ultrasonic vibrator has been described as an example.
  • a water level sensor or a liquid sensor may be used, and the liquid is simultaneously in contact with the cleaning liquid in which the sample nozzle 11a is immersed.
  • the present invention is applicable to a cleaning device including at least one conductive member.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications within the scope not departing from the gist thereof.
  • the present invention is not limited to the one having all the configurations described in the above-described embodiments, and includes a configuration in which a part of the configuration is deleted as long as the effects of the invention are not impaired.
  • reaction disk 1: reaction disk, 2: reaction vessel, 3: washing mechanism, 4: spectrophotometer, 5: stirring mechanism, 6: stirring mechanism, 7: reagent dispensing mechanism, 8: reagent dispensing mechanism, 7a: reagent nozzle, 8a: Reagent nozzle, 9: Reagent disc, 10: Reagent bottle, 11: Sample dispensing mechanism, 12: Sample dispensing mechanism, 11a: Sample nozzle, 12a: Sample nozzle, 13: Cleaning tank for sample nozzle, 14: Sample Nozzle cleaning tank, 15: sample container, 16: sample rack, 17: sample transport mechanism, 18: reagent pump, 19: sample pump, 20: cleaning pump, 21: control unit, 23: ultrasonic cleaner 24: Ultrasonic cleaner, 30: Cleaning tank for stirring mechanism, 31: Cleaning tank for stirring mechanism, 32: Cleaning tank for reagent nozzle, 33: Cleaning tank for reagent nozzle, 100: Automatic analyzer, 201: Front mass 202: Backmouth, 20 : Piezoelectric element, 204: Bolt

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Abstract

液面検知機能を備えたノズルを洗浄するノズル洗浄器において、意図しない電蝕を防止する。洗浄液をためる洗浄槽206と、ノズル洗浄時に洗浄槽にためられた洗浄液に浸漬するよう配置された第１導電性部材221と、第２導電性部材209の少なくとも一部がノズル洗浄時に洗浄槽にためられた洗浄液に浸漬されるよう配置され、洗浄槽にためられた洗浄液に超音波振動を発生させる超音波発生機構と、第１導電性部材221に印加する電位を制御する第１電圧制御部302と、第２導電性部材209に印加する電位を制御する第２電圧制御部303とを有するノズル洗浄器において、第１電圧制御部302は、ノズル洗浄時にノズルに印加される第１電位V1よりも高い第２電位V2を第１導電性部材221に印加し、第２電圧制御部303は、第１電位V1と等しい電位、またはより高い第３電位V3を第２導電性部材209に印加する。

Description

ノズル洗浄器およびこれを用いた自動分析装置
　本発明は、血清や尿などのサンプルを分注するノズルを洗浄するノズル洗浄器、およびノズル洗浄器を備え、サンプルと試薬を混ぜ合わせることで成分分析を行う自動分析装置に関する。
　自動分析装置では、同一ノズルを繰り返し使用してサンプルを分注するため、別のサンプルを吸引する前にはノズル先端の洗浄を行う。ノズル先端の洗浄が不十分であると、前のサンプル成分を次のサンプルに持ち込み（キャリーオーバ）してしまい、測定精度が悪化する。効果的にノズルを洗浄する方法として、特許文献１では脱イオン水による洗浄のみでなく、洗浄槽の一部に貯留させた洗剤にノズル先端を浸漬させノズル先端の内外面の汚れを除去する方法が開示されている。
　また、特許文献２では、ノズル用の超音波洗浄器として、液体が貯留可能な洗浄槽内に圧電素子（振動子アレイ）を配置した超音波洗浄槽が開示されている。
特開２０１２－００８１２３号公報 特開２０１０－１３３７２７号公報
　自動分析装置に用いられるノズルは機械的耐摩耗性や化学的耐食性にすぐれた金属製のノズルであることが多い。更にはサンプルや試薬の液面を検出するために、ノズルと各液体が接触する前後での静電容量の変化や抵抗値の変化といった電気的特性の変化を利用した液面検知方式を採用していることが一般的である。これらの液面検知方式では金属製（導電性）ノズルに所定の電圧を印加させることで液面検知を可能としている。
　ここで、特許文献１に開示されているように、電解質を含む洗浄液を洗浄槽に貯留させ、特許文献２に開示されている洗浄機構によりノズルを洗浄するとする。特許文献２の洗浄機構では、金属部材を有する振動子アレイが洗浄槽内に配置されているため、ノズル洗浄時に、金属製のノズルと洗浄機構の金属部材（振動子アレイ）とが同一電解質水溶液内に浸漬することになる。このとき、ノズルが正常に電解質水溶液（洗浄液）に浸漬しているかを監視するためノズルの液面検知機能を動作させると、ノズルに所定の電圧が印加されることにより、ノズル側が陽極となり、ノズル表面において電蝕が発生する可能性がある。ノズル表面状態の変化は前述したようにキャリーオーバや分注量の精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
　本発明は、液面検知機能を備えたノズルを洗浄するノズル洗浄器において、意図しない電蝕を防止するノズル洗浄器およびこれを用いた自動分析装置を提供する。
　液面検知機能を有する分注機構のノズルを洗浄するノズル洗浄器であって、洗浄液をためる洗浄槽と、ノズル洗浄時に洗浄槽にためられた洗浄液に浸漬するよう配置された第１導電性部材と、第１導電性部材に印加する電位を制御する第１電圧制御部とを有し、第１電圧制御部は、ノズル洗浄時にノズルに印加される第１電位よりも高い第２電位を第１導電性部材に印加する。
　さらに、第２導電性部材を有し、第２導電性部材の少なくとも一部がノズル洗浄時に洗浄槽にためられた洗浄液に浸漬されるよう配置され、洗浄槽にためられた洗浄液に超音波振動を発生させる超音波発生機構と、第２導電性部材に印加する電位を制御する第２電圧制御部とを有し、第２電圧制御部は、第１電位と等しい電位、または第１電位よりも高い第３電位を第２導電性部材に印加する。
　なお、第２導電性部材を第１導電性部材に代替して、第２導電性部材に第２電位を印加することも可能である。
　ノズルの液面検知機能を維持したまま、電解質を含む洗浄効果の高い洗剤と、洗浄槽に金属部材を含む超音波洗浄器が併用可能となり、高い洗浄効果を有するノズル洗浄器を提供することができる。
自動分析装置の概略図である。 超音波洗浄器の斜視図である。 超音波洗浄器の上面図である。 Ａ－Ａ’に沿った超音波洗浄器の断面図である。 超音波振動子及び振動ヘッドの側面図である。 試料ノズルが洗浄槽に浸漬された状態を示す図である。 洗浄液を供給する配管側に金属部材を配置した例である。
　以下、図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。
　図１は自動分析装置１００の概略図である。分析対象の血液や尿などの生体試料（以下、単に試料と称する）は試料容器１５に収容される。１つ以上の試料容器１５が試料ラック１６に搭載され、試料搬送機構１７によって搬送される。試料の分析に用いる試薬は試薬ボトル１０に収容され、複数の試薬ボトル１０が試薬ディスク９に周方向に並べて配置されている。試料と試薬とは反応容器２内で混合して反応させられる。複数の反応容器２が反応ディスク１に周方向に並べて配置されている。試料は、試料搬送機構１７により試料分注位置に搬送された試料容器１５から、第１または第２の試料分注機構１１，１２により、反応容器２に試料を分注する。一方、試薬は試薬ボトル１０から、試薬分注機構７，８により、反応容器２に試薬を分注する。反応容器２に分注された試料と試薬の混合液（反応液）は、攪拌機構５，６によって攪拌され、分光光度計４により、図示しない光源から反応容器２の反応液を介して得られる透過光を測定することにより、反応液の吸光度が測定される。自動分析装置１００における分析処理として、分光光度計４が測定した混合液（反応液）の吸光度から試薬に応じた分析項目の所定成分の濃度等などが算出される。測定済みの反応容器２は洗浄機構３により洗浄される。
　第１（第２）の試料分注機構１１（１２）は、その先端を下方に向けて配置された試料ノズル１１ａ（１２ａ）を有しており、試料ノズル１１ａ（１２ａ）には、試料用ポンプ１９が接続されている。第１（第２）の試料分注機構１１（１２）は、水平方向への回転動作及び上下動作が可能なように構成されており、試料ノズル１１ａ（１２ａ）を試料容器１５に挿入して試料を吸引し、試料ノズル１１ａ（１２ａ）を反応容器２に挿入して試料を吐出することにより、試料容器１５から反応容器２への試料の分注を行う。第１（第２）の試料分注機構１１（１２）の稼動範囲には、試料ノズル１１ａ（１２ａ）を洗浄液により洗浄する超音波洗浄器（ノズル洗浄器）２３（２４）が配置されている。洗浄液として水以外を用いた場合に、水により洗浄に用いた洗浄液を取り除くため、試料ノズル１１ａ（１２ａ）を洗浄する洗浄槽１３（１４）が配置されている。
　試薬分注機構７，８は、その先端を下方に向けて配置された試薬ノズル７ａ，８ａを有しており、試薬ノズル７ａ，８ａには、試薬用ポンプ１８が接続されている。試薬分注機構７，８は、水平方向への回転動作及び上下動作が可能なように構成されており、試薬ノズル７ａ，８ａを試薬ボトル１０に挿入して試薬を吸引し、試薬ノズル７ａ，８ａを反応容器２に挿入して試薬を吐出することにより、試薬ボトル１０から反応容器２への試薬の分注を行う。試薬分注機構７，８の稼動範囲には、試薬ノズル７ａ，８ａを洗浄液により洗浄する洗浄槽３２，３３が配置されている。
　攪拌機構５，６は、水平方向への回転動作及び上下動作が可能なように構成されており、反応容器２に挿入することにより試料と試薬の混合液（反応液）の攪拌を行う。攪拌機構５，６の稼動範囲には、攪拌機構５，６を洗浄液により洗浄する洗浄槽３０，３１が配置されている。また、洗浄機構３には、洗浄用ポンプ２０が接続されている。
　これら自動分析装置１００の全体の動作は制御部２１により制御される。なお、図１においては、図示の簡単のため、自動分析装置１００を構成する各機構と制御部２１との接続を一部省略して示している。
　図２Ａから図２Ｄを用いて超音波洗浄器２３，２４の構成例を説明する。図２Ａは超音波洗浄器２３，２４の斜視図、図２Ｂは上面図、図２ＣはＡ－Ａ’（図２Ｂ）に沿った断面図、図２Ｄは超音波振動子及び振動ヘッドの側面図である。
　超音波洗浄器２３，２４は、フロントマス２０１とバックマス２０２の間に１つ以上の圧電素子２０３を挟み、フロントマス２０１とバックマス２０２をボルト２０４で締結することで構成される超音波振動子（ボルト締めランジュバン振動子（ＢＬＴ：Bolt-clamped Langevin Type Transducer））２０５、振動ヘッド２０９、洗浄液を貯水する洗浄槽２０６が設けられたベース部２０７を有する。ここでは、超音波振動子２０５のボルト２０４の軸方向をＸ方向、ベース部２０７の上面（水平面）においてＸ方向と垂直な方向をＹ方向、水平面に垂直な方向、すなわち鉛直方向をＺ方向と定義している。
　超音波振動子２０５はフランジ部２０８を備え、ベース部２０７に固定されている。図ではフランジ部２０８の下側でベース部２０７に固定しているが、フランジ部２０８の上側にもフランジを固定する部材を設け、当該部材とベース部２０７とを接続することにより、フランジ部２０８の全周を均等に固定することも可能である。
　超音波振動子２０５のフロントマス側の先端に洗浄槽２０６に向けて延伸される振動ヘッド２０９を有する。振動ヘッド２０９の先端部２１０は円筒形状であり、洗浄槽２０６とは接しない位置で洗浄槽２０６に溜められた洗浄液に浸かる位置にくるように調整される。円筒形状の振動ヘッド先端部２１０には、試料ノズルの先端外径よりも大きい円筒孔２１１が設けられている。金属ブロック（２０１・２０２）と振動ヘッド２０９とはそれぞれ金属部材であり、フロントマス２０１と振動ヘッド２０９とは別々に作製してボルト等で固定してもよいし、一体で作製してもよい。また、洗浄槽２０６には洗浄液を供給する配管２１２が設けられ、一定量の洗浄液を供給することで洗浄槽２０６内にある洗浄液をオーバーフローさせることにより置換することができる。すなわち、洗浄液供給配管２１２から供給された洗浄液は、洗浄槽２０６の側壁の上端からあふれて、洗浄槽２０６の外周にある液受け２１３に流れ、排水路２１４から排出されることにより、洗浄槽２０６内の洗浄液の高さ（液位）は、洗浄液を供給するたびに一定となる。限定されないが、洗浄槽２０６、ベース部２０７は樹脂で形成することができる。
　図示しないが、金属ブロック（２０１・２０２）と圧電素子２０３の間及び複数の圧電素子２０３の間には電極（例えば銅板）が挟まれており、これら電極に対して所定の周波数の正弦波電圧を印加することで、ボルト２０４の軸方向に超音波振動子２０５が駆動される。特に、フロントマス２０１の形状をホーン形状（圧電素子２０３側と振動ヘッド側とで径を変化させる形状）とすることで、圧電素子２０３の発生する振幅を増幅できることが知られており、ホーンの長さや形状を駆動したい周波数に合わせて設計することで、少ない電力で大振幅が得られる。図ではコニカルホーン形状を示しているが、他の形状（エクスポネンシャルホーンなど）でも問題ない。
　さらに、ホーン形状のフロントマス２０１の先端に細長い振動ヘッド２０９を設け、超音波振動子２０５の振動に同期して共振させることにより、振動ヘッド先端部２１０において大変位を発生させることができる。これにより、超音波振動子２０５に印加する電気エネルギーを効率的に振動ヘッド先端部２１０の振動（運動エネルギー）に変換することができる。
　超音波洗浄器２３，２４で試料ノズル１１ａ，１２ａを洗浄するときには、所定の低周波数で圧電素子２０３を駆動し、振動ヘッド先端部２１０の円筒孔２１１に試料ノズルを洗浄範囲（試料ノズルの先端から５ｍｍ程度の範囲）が浸かるように挿入し、一定時間洗浄液に浸漬しておくことにより、試料ノズルの外周部に着いた汚れをキャビテーションによって除去する。洗浄後は、試料ノズルを超音波洗浄器から引き抜き、洗浄槽２０６の洗浄液をオーバーフローにより交換することで、次に試料ノズルを洗浄するときには新しい洗浄液で洗浄することができ、キャリーオーバを抑えることができる。これらの制御は、制御部２１により、所定の装置シーケンスにしたがって実行される。
　超音波洗浄器２３，２４は、洗浄液中にキャビテーションを発生させるのに適した２０～１００ｋＨｚの周波数で圧電素子２０３を駆動し、洗浄槽２０６内の振動ヘッド２０９を共振させ、その大変位の振動（周波数は駆動周波数と同じ）により超音波振動を発生させる。これにより、振動ヘッド２０９の周囲、特に振動の腹（最も振幅が大きくなる部分）を中心にキャビテーションが発生する。開放端である振動ヘッド先端部２１０は振動の腹となるので、円筒孔２１１内に発生するキャビテーションにより、試料ノズル先端を集中的に洗浄する。
　図３は試料ノズル１１ａが洗浄槽２０６の洗浄液内に浸漬された状態を示している。試料ノズル１２ａも試料ノズル１１ａと同じ機能を備えているため、以下試料ノズル１１ａで代表して説明する。
　本実施例において、制御部２１は液面検知制御部３０１、第１電圧制御部３０２、第２電圧制御部３０３を含んでいる。
　試料ノズル１１ａは液面検知機能を備えており、正常にノズルの洗浄が行われるかどうか監視するため、ノズル洗浄時において液面検知機能を作動させ、ノズルが洗浄槽の洗浄液に浸かっていることを確認する。液面検知制御部３０１は試料ノズル１１ａに対して所定の電位Ｖ１を印加する。一方で、超音波洗浄器２３は金属製の架台３０５上に設置され、架台３０５は基準電位ＧＮＤ（±０Ｖ）とされている。試料ノズル１１ａが空気を介して架台３０５と相対しているときの試料ノズル１１ａと架台３０５間の静電容量と、洗浄槽２０６に洗浄液が満たされ、洗浄液を介して架台３０５と相対しているときの試料ノズル１１ａと架台３０５間の静電容量とは異なる。この静電容量の変化を検出することにより、ノズルが洗浄槽の洗浄液に浸かっていることを確認することができる。
　本実施例の構成では、電解質を含む洗浄液を使用する場合、金属製である試料ノズル１１ａと金属製である振動ヘッド２０９とが同じ電解質溶液中に浸漬され、また、試料ノズル１１ａが液面検知のために所定の電圧を印加されていることにより、試料ノズル１１ａに電蝕が生じるおそれがある。このため、本実施例では洗浄槽２０６内の洗浄液に接する金属部材２２１を設け、金属部材２２１には第１電圧制御部３０２により所定の電位Ｖ２が印加される。ここで、金属部材２２１に印加される電位Ｖ２として、保護すべき試料ノズル１１ａに印加される電位Ｖ１よりも高い電圧を印加することにより、試料ノズル１１ａの電蝕が抑止される。例えば、試料ノズル１１ａに印加される電位Ｖ１を＋５Ｖとする場合、金属部材２２１に印加される電位Ｖ２として＋１５Ｖの電位に制御する。
　ただし、振動ヘッド２０９の電位が試料ノズル１１ａの電位Ｖ１よりも低電位である（例えば、０Ｖ）場合には、試料ノズル１１ａにおいて電蝕発生のリスクが残る。このため、振動ヘッド２０９に対して、第２電圧制御部３０３により、試料ノズル１１ａに印加される電位Ｖ１と等しい電位、または電位Ｖ１よりも高い電位Ｖ３を印加することが望ましい。さらに、電位Ｖ１≦電位Ｖ３＜電位Ｖ２とすることにより、試料ノズル１１ａ及び振動ヘッド２０９ともに電蝕防止の効果を得ることができる。
　逆に、振動ヘッド２０９の電蝕が許容される場合には、図３に示した金属部材２２１を省略できる。すなわち、振動ヘッド２０９を金属部材２２１に代替させ、第１電圧制御部３０２から試料ノズル１１ａに印加する電位Ｖ１よりも高電位となる電位Ｖ２を振動ヘッド２０９に印加する。
　なお、これら電位Ｖ１、電位Ｖ２、電位Ｖ３は共通の基準電位ＧＮＤを有し、例えば、超音波洗浄器が設置される自動分析装置の筐体の電位を基準電位ＧＮＤとして用いることができる。
　ここで、図３から金属部材２２１を省略した構成において、洗浄液を周囲から絶縁してフローティングとし、振動ヘッド２０９に印加される電位と試料ノズル１１ａに印加される電位とが同電位となるように制御することにより、理論上は電蝕防止の効果を得ることができる。しかしながら、一定のシーケンスにしたがって試料ノズル１１ａの洗浄、洗浄槽２０６の洗浄液の交換を繰り返す自動分析装置用途では、洗浄液の電位が完全に浮いている状態を作り出すのは実際には難しい。図示していないが、実際には洗浄液を洗浄槽２０６に供給するため、電磁弁やポンプ、分岐管やその他配管部材が洗浄液と接液しており、それらの一部でも接地されていた場合や、導電性の部材であった場合には、たとえ振動ヘッド２０９と試料ノズル１１ａとが同電位となるように制御されていても電解質溶液内に電位差が生じ、電蝕が発生するリスクがある。そのため、振動ヘッド２０９と試料ノズル１１ａとを同電位となるように制御する場合には、図３の構成のように振動ヘッド２０９と試料ノズル１１ａよりも高電位が印加される金属部材２２１を洗浄液に接するように配置することが望ましい。
　図４は洗浄液に接する金属部材２２１を、洗浄液を供給する配管２１２に設けた例である。このように配置することにより、金属部材２２１を洗浄槽２０６の上流に配置でき、試料ノズル１１ａよりも確実に先に接液するようにできる。例えば、洗浄槽２０６の上側に金属部材２２１を配置したとすると、仮に洗浄液量が不足していた場合などに、試料ノズル１１ａのみが洗浄液に接液し、電蝕が発生するおそれがある。また、金属部材２２１の接液部分が大気側に触れることで、金属部材２２１上に洗浄液の成分が析出するおそれがある。図４の構成により、このような問題を回避できる。
　なお、本発明はこれらの実施例の構成に限定されるものではなく、例えば洗浄槽２０６を金属製として金属部材２２１の役割を兼ねることも可能である。また、超音波発生機構として、振動ヘッド２０９を洗浄液中で振動させて超音波振動を発生させる構造を詳細に説明したが、特許文献２のように超音波振動子そのものを洗浄槽に配置する構造であってもよい。さらに、金属部材２２１は必ずしも洗浄槽側に配置される必要はなく、例えば試料ノズル１１ａが備えられている試料分注機構１１に付属して、試料ノズル１１ａとともに水平駆動、垂直駆動を伴い、洗浄槽２０６内の洗浄液に接液してその効果を発揮してもよい。
　また、第１電圧制御部３０２及び第２電圧制御部３０３は、常に所定の電位を印加する必要はなく、例えば試料ノズル１１ａが洗浄液に浸漬する直前から電圧印加を開始し、洗浄後に試料ノズル１１ａが洗浄液を離脱した直後に電圧印加を終了するように制御してもよい。これにより、金属部材２２１の電蝕を低減する効果を奏する。
　また、試料ノズル１１ａ、超音波ヘッド２０９、金属部材２２１については特に材料を限定していないが、電源遮断時などに電解質を含む洗浄液に浸漬された状態で維持される可能性がある場合に備えて、同じ材質またはイオン化傾向が極めて近い材質で構成することで、電源遮断時においても構成要素の電蝕を抑止する効果が得られる。さらに、導電性を有していれば電蝕抑止効果を得られるため、必ずしも金属である必要はない。
　以上の実施例では、超音波振動子を有する超音波洗浄器を例に挙げて説明したが、水位センサや液性センサのようなものでもよく、試料ノズル１１ａを浸漬させる洗浄液に同時に接液する少なくとも一つの導電性部材を備える洗浄器に対して適用可能である。
　なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例を含んでいる。例えば、本発明は、上記した実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、発明の効果を損なわない範囲において、その構成の一部を削除したものも含んでいる。
１：反応ディスク、２：反応容器、３：洗浄機構、４：分光光度計、５：攪拌機構、６：攪拌機構、７：試薬分注機構、８：試薬分注機構、７ａ：試薬ノズル、８ａ：試薬ノズル、９：試薬ディスク、１０：試薬ボトル、１１：試料分注機構、１２：試料分注機構、１１ａ：試料ノズル、１２ａ：試料ノズル、１３：試料ノズル用洗浄槽、１４：試料ノズル用洗浄槽、１５：試料容器、１６：試料ラック、１７：試料搬送機構、１８：試薬用ポンプ、１９：試料用ポンプ、２０：洗浄用ポンプ、２１：制御部、２３：超音波洗浄器、２４：超音波洗浄器、３０：攪拌機構用洗浄槽、３１：攪拌機構用洗浄槽、３２：試薬ノズル用洗浄槽、３３：試薬ノズル用洗浄槽、１００：自動分析装置、２０１：フロントマス、２０２：バックマス、２０３：圧電素子、２０４：ボルト、２０５：超音波振動子（ＢＬＴ）、２０６：洗浄槽、２０７：ベース部、２０８：フランジ部、２０９：振動ヘッド、２１０：振動ヘッド先端部、２１１：円筒孔、２１２：洗浄液供給配管、２１３：液受け、２１４：排水路、２２１：金属部材、３０１：液面検知制御部、３０２：第１電圧制御部、３０３：第２電圧制御部、３０５：架台。

Claims (11)

  1. 　液面検知機能を有する分注機構のノズルを洗浄するノズル洗浄器であって、
    　洗浄液をためる洗浄槽と、
    　ノズル洗浄時に前記洗浄槽にためられた洗浄液に浸漬するよう配置された第１導電性部材と、
    　前記第１導電性部材に印加する電位を制御する第１電圧制御部とを有し、
    　前記第１電圧制御部は、ノズル洗浄時にノズルに印加される第１電位よりも高い第２電位を前記第１導電性部材に印加するノズル洗浄器。
  2. 　請求項１において、
    　第２導電性部材を有し、前記第２導電性部材の少なくとも一部がノズル洗浄時に前記洗浄槽にためられた洗浄液に浸漬されるよう配置され、前記洗浄槽にためられた洗浄液に超音波振動を発生させる超音波発生機構と、
    　前記第２導電性部材に印加する電位を制御する第２電圧制御部とを有し、
    　前記第２電圧制御部は、前記第１電位と等しい電位、または前記第１電位よりも高い第３電位を前記第２導電性部材に印加するノズル洗浄器。
  3. 　請求項２において、
    　前記第３電位は前記第２電位よりも低いノズル洗浄器。
  4. 　請求項３において、
    　前記超音波発生機構は、超音波振動子と、前記第２導電性部材として前記超音波振動子から前記洗浄槽に向けて延伸され、鉛直方向にその長手方向を有する円筒孔をその先端部に有する振動ヘッドを有し、
    　ノズルを前記円筒孔に挿入してノズルを洗浄するノズル洗浄器。
  5. 　請求項４において、
    　前記洗浄槽の底部に接続され、前記洗浄槽へ洗浄液を供給する配管を有し、
    　前記第１導電性部材は前記配管に設けられているノズル洗浄器。
  6. 　請求項１において、
    　超音波振動子と、
    　前記超音波振動子から前記洗浄槽に向けて延伸され、鉛直方向にその長手方向を有する円筒孔をその先端部に有する振動ヘッドとを有し、
    　前記振動ヘッドの先端部は、ノズル洗浄時に前記洗浄槽にためられた洗浄液に浸漬されるよう配置され、
    　前記第１電圧制御部は、前記第２電位を前記振動ヘッドに印加するノズル洗浄器。
  7. 　請求項２～５のいずれか一項に記載のノズル洗浄器と、
    　試料を吸引する試料ノズルを有する試料分注機構とを備え、
    　前記ノズル洗浄器は、前記試料ノズルを洗浄する自動分析装置。
  8. 　請求項７において、
    　前記第１導電性部材及び前記第２導電性部材は、前記試料ノズルと同じ材質またはイオン化傾向が近い材質である自動分析装置。
  9. 　請求項７において、
    　前記第１電圧制御部及び前記第２電圧制御部は、前記試料ノズルが洗浄液に浸漬する直前から前記第１導電性部材及び前記第２導電性部材への電圧印加を開始し、前記試料ノズルが洗浄液から離脱した直後に前記第１導電性部材及び前記第２導電性部材への電圧印加を終了させる自動分析装置。
  10. 　請求項７において、
    　前記第１電位、前記第２電位及び前記第３電位は、自動分析装置の筐体の電位を基準電位として生成される自動分析装置。
  11. 　請求項７において、
    　前記洗浄槽にためる洗浄液として電解質水溶液を用いる自動分析装置。
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