WO2021166522A1 - 自動分析装置 - Google Patents

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WO2021166522A1
WO2021166522A1 PCT/JP2021/001668 JP2021001668W WO2021166522A1 WO 2021166522 A1 WO2021166522 A1 WO 2021166522A1 JP 2021001668 W JP2021001668 W JP 2021001668W WO 2021166522 A1 WO2021166522 A1 WO 2021166522A1
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shaft
arm
automatic analyzer
reagent
lowered
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優 宮崎
彰太郎 佐川
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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    • G01N2035/1076—Multiple transfer devices plurality or independently movable heads

Definitions

  • the present invention relates to an automatic analyzer.
  • the reagent or sample dispensing mechanism in the automatic analyzer consists of a probe that sucks and discharges reagents, an arm that supports the probe, and a drive mechanism that drives the arm. Then, the probe horizontally moves to a suction position and a discharge position of the reagent and the like, a cleaning position for cleaning the probe, and moves up and down at each stop position.
  • a dispensing mechanism having a so-called two-link arm structure having two degrees of freedom of rotation with respect to horizontal movement has been provided.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state (a) before the arm is lowered and a state (b) after the arm is lowered.
  • the motor 28 is used to rotate the first shaft 26 to drive the inner arm 25, and the motor 33 is used to rotate the second shaft 31 to rotate the outer arm.
  • Drive 30 is used to rotate the first shaft 26 to drive the inner arm 25
  • the motor 33 is used to rotate the second shaft 31 to rotate the outer arm.
  • the first shaft 26 descends while sliding the rotary ball spline
  • the second shaft 31 also descends while sliding the ball spline 55.
  • An object of the present invention is to provide an automatic analyzer with an improved degree of freedom regarding the arrangement of a dispensing mechanism and a unit provided below the dispensing mechanism.
  • the present invention is an automatic analyzer provided with a dispensing mechanism for driving a probe of a reagent or a sample, in which an arm having two degrees of freedom for supporting the probe and an arm for supporting the arm are supported.
  • a first shaft and a second shaft that transmit power to the shaft, and a motor that gives power to rotate and move the first shaft and the second shaft up and down are provided.
  • the second shaft has different diameters, and when the arm is lowered by the power of the motor, the second shaft is shortened by accommodating one of the divided shafts inside the other.
  • an automatic analyzer in which a part of the shaft does not protrude below the dispensing mechanism or the amount of protrusion can be reduced, and the degree of freedom regarding the arrangement of the dispensing mechanism and the unit provided below the dispensing mechanism is improved. It becomes possible to do.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the dispensing mechanism according to the first embodiment.
  • (a) is a cross-sectional view showing a state before the arm is lowered
  • (b) is a cross-sectional view showing a state after the arm is lowered.
  • (a) is a schematic view showing the state of the shaft before the arm is lowered
  • (b) is a schematic view showing the state of the shaft after the arm is lowered
  • (a) is a schematic view showing the state of the shaft before the arm is lowered
  • (b) is a schematic view showing the state of the shaft after the arm is lowered.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the automatic analyzer according to the present embodiment.
  • the automatic analyzer is a device that dispenses a sample (sample) and a reagent into a plurality of reaction vessels 2 and reacts them, and measures the reacted liquid.
  • the automatic analyzer includes a reaction disk 1, a reagent disk 9, a sample transfer mechanism 17, a reagent dispensing mechanism 7, 8, a reagent syringe 18, a sample dispensing mechanism 11, 12, a sample syringe 19, a cleaning mechanism 3, and a light source 4a.
  • a spectrophotometer 4 a stirring mechanism 5, 6, a cleaning pump 20, a cleaning tank 13, 14, 22, 23, 56, 57, and a controller 21.
  • Reaction vessels 2 are arranged on the circumference of the reaction disk 1.
  • a sample transport mechanism 17 for moving the sample rack 16 on which the sample container (test tube) 15 is placed is installed near the reaction disk 1.
  • a test sample such as blood is stored in the sample container 15, placed on a sample rack 16 and carried by a sample transport mechanism 17.
  • Specimen dispensing mechanisms 11 and 12 that can rotate and move up and down are installed between the reaction disk 1 and the sample transport mechanism 17.
  • the sample dispensing mechanisms 11 and 12 include sample probes 11a and 12a to which the sample syringes 19 and 19a are connected, and the sample probes 11a and 12a draw an arc around the rotation axis of the sample dispensing mechanisms 11 and 12. Move and dispense the sample from the sample container 15 to the reaction container 2.
  • a plurality of reagent bottles 10 can be placed on the circumference of the reagent disk 9.
  • the reagent disk 9 is kept cold.
  • a reagent dispensing mechanism 7 or 8 that can rotate and move up and down is installed between the reaction disk 1 and the reagent disk 9.
  • Each of the reagent dispensing mechanisms 7 and 8 is provided with reagent probes 7a and 8a to which the reagent syringes 18 and 18a are connected, and the reagent probes 7a and 8a move while drawing an arc around the rotation axis to form a reagent disk. Access 9 and dispense the reagent from the reagent bottle 10 to the reaction vessel 2.
  • a cleaning mechanism 3 for washing the measured reaction vessel stirring mechanisms 5 and 6 for stirring the mixed solution (reaction solution) of the reagent and the sample in the reaction vessel, and the mixed solution in the reaction vessel.
  • a light source 4a and a spectrophotometer 4 for irradiating (reaction solution) with light and measuring its absorbance, for example, are arranged.
  • a cleaning pump 20 is connected to the cleaning mechanism 3.
  • Wash tanks 13, 14, 57, 56, 23, 22 are installed in the operating range of the sample dispensing mechanisms 11, 12, the reagent dispensing mechanisms 7, 8, and the stirring mechanisms 5, 6, respectively.
  • Each mechanism of the automatic analyzer is connected to and controlled by the controller 21.
  • the analysis process of the test sample by the automatic analyzer is generally executed in the following order.
  • the sample in the sample container 15 placed on the sample rack 16 transported near the reaction disk 1 by the sample transfer mechanism 17 is subjected to the reaction container on the reaction disk 1 by the sample probe 11a of the sample dispensing mechanism 11. Dispense into 2.
  • the reagent used for the analysis is first dispensed from the reagent bottle 10 on the reagent disk 9 by the reagent probe 7a of the reagent dispensing mechanism 7 or the reagent probe 8a of the reagent dispensing mechanism 8. Distribute to.
  • the stirring mechanism 5 stirs the mixed solution of the sample and the reagent in the reaction vessel 2.
  • the light generated from the light source 4a is transmitted through the reaction vessel 2 containing the mixed solution, and the luminous intensity of the transmitted light is measured by the spectrophotometer 4.
  • the luminous intensity measured by the spectrophotometer 4 is transmitted to the controller 21 via the A / D converter and the interface.
  • the controller 21 performs an operation to calculate, for example, the concentration of a predetermined component of an analysis item according to the reagent from the absorbance of the mixed solution (reaction solution).
  • the obtained measurement result is displayed on a display unit (not shown) or the like.
  • An automatic analyzer for determining the concentration of a predetermined component using a spectrophotometer 4 will be described as an example, but the technique disclosed in the embodiments described later is immunoautomatic for measuring a sample using another photometer. It may be used for an analyzer or an automatic solidification analyzer.
  • FIG. 3 is a perspective view of the dispensing mechanism according to the present embodiment, in which the arm and the base 24 are omitted.
  • the dispensing mechanism according to the present embodiment has a first shaft 26 and a second shaft as shafts that support the arm and transmit power to the arm.
  • the first shaft 26 serves as a rotation shaft for rotating the first arm
  • the second shaft serves as a rotation shaft for rotating the second arm.
  • the second shaft is divided into an upper shaft 41 and a lower shaft 40 in the axial direction, and each has a different diameter.
  • the power of the motor 28 is used.
  • the drive-side pulley incorporated in the motor 28 is connected to the driven-side pulley 27 via a belt 29, and the pulley 27 is further fixed to the rotary ball spline 51 (sleeve portion 511 in FIG. 5).
  • the rotary ball spline 51 which is a ball spline for the first shaft, slides and supports the first shaft 26, which is a spline shaft, and can transmit the torque of the pulley 27 to the first shaft 26. Therefore, the rotational power of the motor 28 is transmitted to the first shaft 26 via the belt 29, the pulley 27, and the rotary ball spline 51.
  • the first shaft 26 slides with respect to the pulley 27 and the rotary ball spline 51 so that the first shaft 26 can move up and down. Further, the driven pulley 27 is decelerated by increasing the diameter of the driven pulley 27 with respect to the drive side pulley, and the load due to inertia during rotation of the first arm can be reduced.
  • the power of the motor 33 is used.
  • the drive-side pulley incorporated in the motor 33 is connected to the driven-side pulley 32 via the belt 34, and the pulley 32 is further fixed to the lower end of the lower shaft 40.
  • the lower shaft 40 which is a spline shaft
  • the ball spline 43 is fixed to the joint 44, and the joint 44 is further fixed to the upper shaft 41 (see FIG. 5). Therefore, the rotational power of the motor 33 is transmitted to the upper shaft 41 via the belt 34, the pulley 32, and the lower shaft 40.
  • the driven pulley 32 is decelerated by increasing the diameter of the driven pulley 32 with respect to the drive side pulley, and the load due to inertia during rotation of the second arm can be reduced.
  • the vertical drive belt 38 is wound endlessly over the drive side pulley incorporated in the motor 37 and the driven side pulley 39.
  • the side that drives the first shaft 26 in the same direction as the moving direction is fixed to the joint 36, and the side that drives the first shaft 26 in the direction opposite to the moving direction.
  • the balance weight 53 is fixed to the.
  • the joint 36 is formed integrally with the slider 35. The balance weight 53 is for reducing the torque of the motor 37 required to drive the belt 38.
  • the shaft (lower shaft 40) acts as a rail via the slider 35 so that the joint 36 and the slider 35 can move up and down smoothly. It has become.
  • the balance weight 53 moves up and down along the rail 54, the balance weight 53 can also move up and down smoothly.
  • the balance weight 53 is lowered when the joint 36, the slider 35, the first shaft 26 and the second shaft (upper shaft 41) are raised, and the balance weight 53 is raised when the joint 36 or the like is lowered.
  • the slider 35 has a bearing incorporated therein, and while rotatably supporting the first shaft 26 and the upper shaft 41, regulates the axial position of the upper shaft 41 with respect to the first shaft 26. There is. Therefore, when the motor 37 is driven, the first shaft 26 and the upper shaft 41 move up and down via the slider 35.
  • FIG. 4 is a front view of the dispensing mechanism according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the dispensing mechanism according to the first embodiment.
  • the dispensing mechanism of this embodiment includes an outer arm 30 which is a second arm that supports the reagent probes 7a and 8a, and an inner arm 25 which is a first arm connected to the outer arm 30. It is equipped with a 2-link arm capable of positioning with 2 degrees of freedom.
  • the dispensing mechanism provided with the reagent probes 7a and 8a will be described, but it goes without saying that the dispensing mechanism provided with the sample probe can also be adopted.
  • the dispensing mechanism of this embodiment includes a base 24, a first shaft 26, a second shaft, a motor 28 for rotating the first shaft 26, and a second shaft. It has a motor 33 for rotating and a motor 37 for moving the first shaft 26 and the second shaft (upper shaft 41) up and down. Then, the motor 28, the motor 33, and the motor 37 are fixed to the base 24.
  • a pulley 45 in the inner arm 25 is attached to the upper end of the upper shaft 41 constituting the second shaft.
  • the pulley 45 rotates the pulley 47 and the shaft 48 fixed to the pulley 47 via the belt 46.
  • the shaft 48 is connected to the outer arm 30. Therefore, when the upper shaft 41 rotates, the outer arm 30 rotates with the tip of the inner arm 25 as the rotation axis, and the reagent probes 7a and 8a at the tip of the outer arm 30 are positioned. Since the upper end of the first shaft 26 is connected to the inner arm 25, the inner arm 25 rotates when the first shaft 26 rotates.
  • a rotary ball spline 51 that slidably supports the first shaft 26 in the vertical direction with respect to the base 24 and a ball that slidably supports the lower shaft 40 in the vertical direction with respect to the upper shaft 41. It has a spline 43 and.
  • the rotary ball spline 51 includes a cylindrical sleeve portion 511 that is externally fitted to the first shaft 26 that is a spline shaft, and a flange portion 512 that is arranged on the outer peripheral side of the sleeve portion 511 via a rotary bearing. , Is equipped.
  • the upper side of the sleeve portion 511 is fixed to the pulley 27.
  • the flange portion 512 is used for fixing the rotary ball spline 51 to the through hole provided in the upper part of the base 24.
  • the outer diameter of the lower shaft 40 having a solid horizontal cross section is smaller than the inner diameter of the upper shaft 41 having a hollow horizontal cross section, and the lower shaft 40 is concentrically housed inside the upper shaft 41.
  • the lower shaft 40 does not move in the axial direction, but the upper shaft 41 is lowered.
  • the bush 42 is arranged at the upper end of the lower shaft 40, the contact point between the lower shaft 40 and the upper shaft 41 is limited to the bush 42 and the ball spline 43. Therefore, during the lowering operation of the arm, the upper shaft 41 can be smoothly lowered while sliding with respect to the lower shaft 40, and the upper shaft 41 is prevented from directly contacting the outer peripheral surface of the lower shaft 40 to cause a problem. There is.
  • it is necessary to form a groove on the outer peripheral surface of the lower shaft 40 but since the lower shaft 40 is solid, there is an advantage that a decrease in strength can be suppressed even if the groove is formed. be.
  • the lower shaft 40 is solid and the upper shaft 41 is hollow, it is possible to suppress an increase in the diameter of the first shaft 26. If the lower shaft 40 is hollow and the upper shaft 41 is solid, the radial dimension of the lower shaft ball spline becomes larger, so that the diameter of the first shaft 26 arranged on the outer diameter side thereof becomes larger. The weight of the entire shaft will increase.
  • the configuration in which the lower shaft 40 is hollow and the solid upper shaft 41 is housed inside the lower shaft 40 is not hindered.
  • the wiring can be passed through the inside of the hollow shaft on the inner diameter side. Further, by adding another shaft on the outer diameter side of the first shaft 26, it is possible to increase the degree of freedom of positioning to 3 degrees of freedom or more.
  • the pulley 27 for rotating the first shaft 26 is supported on the upper part of the base 24 via the rotary ball spline 51, and the pulley 32 for rotating the lower shaft 40 is supported via the bearing 52. It is supported at the bottom of the base 24. Then, since tension by the belt 29 and the belt 34 acts on the pulley 27 and the pulley 32, loads are applied to the motor 28 side and the motor 33 side, respectively.
  • the lower shaft 40 of this embodiment has a length from the lower part to the upper part of the base 24, and both ends thereof are supported by the upper part and the lower part of the base 24.
  • the position of the lower shaft 40 is less likely to shift. Further, since the lower shaft 40 also serves as a rail for the upper shaft 41 and the first shaft 26, it is possible to prevent the upper shaft 41 and the first shaft 26 from tilting, and as a result, the stopping positions of the reagent probes 7a and 8a are accurate. It becomes possible to control well.
  • the length of the lower shaft 40 may be lengthened so as to protrude upward from the pulley 27, but since the processing cost of a long shaft is high, the upper end of the lower shaft 40 is in the axial direction of the rotary ball spline 51. It is located within the range. In particular, in this embodiment, since the upper end of the lower shaft 40 is located within the axial range of the flange portion 512 of the rotary ball spline 51, the strength of the entire dispensing mechanism is further improved.
  • the lower shaft 40 When the lower shaft 40 is short, that is, when the upper end of the lower shaft 40 is located below the lower end of the rotary ball spline 51, the position of the upper end of the lower shaft 40 is likely to be shaken, and the upper shaft 41 and the first shaft 26 are It may tilt. In this case, the lower shaft 40 and the upper shaft 41 may be bent at the position of the slider 35, which may cause resistance when the arm moves up and down, or the shaft may be severely worn.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state (a) before the arm is lowered and a state (b) after the arm is lowered with respect to the dispensing mechanism according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a state (a) of the shaft before the arm is lowered and a state (b) of the shaft after the arm is lowered with respect to the dispensing mechanism according to the present embodiment.
  • the first shaft 26 and the upper shaft 41 are located above, as shown in FIG. 7A. After that, when the motor 37 is driven, the first shaft 26 descends while sliding on the rotary ball spline 51.
  • the upper shaft 41 since the position of the first shaft 26 in the axial direction is restricted with respect to the upper shaft 41, when the first shaft 26 descends, the upper shaft 41 also descends together with the ball spline 43.
  • the ball spline 43 descends while sliding along the lower shaft 40. Then, as shown in FIG. 7B, the first shaft 26 and the upper shaft 41 move downward relative to the lower shaft 40, and have a small diameter inside the hollow and large diameter upper shaft 41.
  • the lower shaft 40 is gradually accommodated, and the lowering of the arm is completed in a state where the length of the second shaft is shortened.
  • the lower end of the lower shaft 40 is fixed to the base 24 together with the pulley 32, and the position in the axial direction is regulated. Therefore, in this embodiment, a part of the second shaft does not protrude from the lower part of the base 24, and the space below the base 24 can be effectively used.
  • the second shaft does not protrude from the lower part of the base 24 at all. If the protruding part can be reduced by shortening the length, a certain effect can be obtained.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a state (a) of the shaft before the arm is lowered and a state (b) of the shaft after the arm is lowered with respect to the dispensing mechanism of the comparative example.
  • the first shaft 26 and the second shaft 31 are located above, as shown in FIG. 8A. After that, when the motor is driven, the first shaft 26 descends while sliding on the rotary ball spline 51.
  • the position of the first shaft 26 in the axial direction is restricted with respect to the second shaft 31, when the first shaft 26 is lowered, the second shaft 31 is also lowered.
  • the second shaft 31 descends while sliding the ball spline 55 at the lower part of the base 24. Therefore, as shown in FIG. 8B, a part of the second shaft 31 protrudes from the lower part of the base 24, and the space below the base 24 is limited.
  • the outer arm 30 which is the second arm is connected to the tip of the inner arm 25 which is the first arm, and the reagent probes 7a and 8a are attached to the tip of the outer arm 30. Therefore, it was possible to position with two degrees of freedom with respect to one stop position.
  • the second embodiment has two upper and lower arms with one degree of freedom, and each arm can rotate independently by the first shaft and the second shaft.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the structure of this embodiment.
  • the dispensing mechanism according to this embodiment has two reagent probes 7a and 8a.
  • the lower arm 49, which is the first arm, is positioned while rotating on the first shaft 26, and the upper arm 50, which is the second arm, is positioned while rotating on the second shaft (upper shaft 41 and lower shaft 40).
  • Reagent probes 7a and 8a are attached to the tips of the respective arms, and the lower arm 49 and the upper arm 50 can move up and down together at the same time and rotate independently at the same time.
  • the reagent probes 7a and 8a of the upper arm 50 have the same height as the reagent probes 7a and 8a of the lower arm 49, so that the reagent probes 7a and 8a of the lower arm 49 have the same height. Is longer than.
  • an automatic analyzer having two degrees of freedom arms that can be positioned at two locations at the same time and dispensed at two locations at the same time. Further, since one dispensing mechanism can dispense to two places at the same time, it is possible to reduce the number of dispensing mechanisms themselves in the automatic analyzer.
  • Examples 1 and 2 have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. It is also possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
  • Cleaning tank 24 ... Base 25 ... Inner arm 26 ... First shaft 27 ... Pulley 28, 33, 37 ... Motor 29, 34 , 38, 46 ... Belt 30 ... Outer arm 31 ... Second shaft 32, 39, 45, 47 ... Pulley 35 ... Slider 36, 44 ... Joint 40 ... Lower shaft 41 ... Upper shaft 42 ... Bush 43 ... Ball spline 48 ... Shaft 49 ... Lower arm 50 ... Upper arm 56, 57 ... (for reagent dispensing mechanism) Cleaning tank

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Abstract

本発明の目的は、分注機構やその下方に設けるユニットの配置に関する自由度を向上させた自動分析装置を提供することにある。そのために、本発明は、試薬又は検体のプローブ（７ａ，８ａ）を駆動させる分注機構を備えた自動分析装置において、プローブ（７ａ，８ａ）を支持する２自由度のアーム（２５，３０）と、アーム（２５，３０）を支持しアーム（２５，３０）に動力を伝達する第一シャフト（２６）及び第二シャフト（４０，４１）と、第一シャフト（２６）及び第二シャフト（４０，４１）を回転及び上下移動させる動力を与えるモータ（２８，３３，３７）と、を備え、第二シャフト（４０，４１）は軸方向に分割され、それぞれが異なる直径を有し、モータ（３７）の動力によりアーム（２５，３０）を下降させる際に、第二シャフト（４０，４１）は分割された一方（４０）が他方（４１）の内部に収容されることで短くなる。

Description

自動分析装置
　本発明は、自動分析装置に関する。
　自動分析装置における試薬又は検体の分注機構は、試薬等の吸引や吐出を行うプローブと、プローブを支持するアームと、アームを駆動させる駆動機構で構成されている。そして、プローブは、試薬等の吸引位置や吐出位置、プローブの洗浄を行う洗浄位置などへ水平移動を行うとともに、各停止位置で上下移動を行う。自動分析装置の高機能化に伴い、例えば特許文献１のように、水平移動に関して２軸の回転自由度を持つ、所謂２リンクアームの構造を持つ分注機構が提供されてきた。
　ここで、従来の２自由度の分注機構について説明する。図２は、アームが下降する前の状態（ａ）とアームが下降した後の状態（ｂ）を示す斜視図である。従来における２リンクアームの分注機構では、モータ２８を利用して第一シャフト２６を回転させることで内側アーム２５を駆動し、モータ３３を利用して第二シャフト３１を回転させることで外側アーム３０を駆動する。そして、アームを下降させる際には、第一シャフト２６がロータリーボールスプラインを摺動しながら下降するとともに、第二シャフト３１もボールスプライン５５を摺動しながら下降する。
特開２０１４－２０６３８１号公報
　しかしながら、上記従来の２リンクアームでは、アームを上下移動させる際に、第二シャフトの全体が下降し、下降した分だけ分注機構のベース下部から突き出てしまう。このため、ベースの下方には、突き出るシャフトを避けるための空間が必要となり、分注機構の下方に配置すべきユニットのレイアウトに制約を受ける。あるいは、シャフトが突き出しても良いように、分注機構の位置をずらす必要が生じてしまう。
　本発明の目的は、分注機構やその下方に設けるユニットの配置に関する自由度を向上させた自動分析装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、試薬又は検体のプローブを駆動させる分注機構を備えた自動分析装置において、前記プローブを支持する２自由度のアームと、前記アームを支持し前記アームに動力を伝達する第一シャフト及び第二シャフトと、前記第一シャフト及び第二シャフトを回転及び上下移動さる動力を与えるモータと、を備え、前記第二シャフトは軸方向に分割され、それぞれが異なる直径を有し、前記モータの動力により前記アームを下降させる際に、前記第二シャフトは分割された一方が他方の内部に収容されることで短くなる。
　本発明によれば、シャフトの一部が分注機構の下方に突き出ないか、突き出る量を少なくでき、分注機構やその下方に設けるユニットの配置に関する自由度を向上させた自動分析装置を提供することが可能となる。
自動分析装置の全体構成を示す斜視図。 従来の自動分析装置における分注機構について、（ａ）はアームが下降する前の状態を示す斜視図、（ｂ）はアームが下降した後の状態を示す斜視図。 実施形態に係る分注機構について、アーム及びベースを省略した斜視図。 実施例１に係る分注機構の正面図。 実施例１に係る分注機構の断面図。 実施例１に係る分注機構について、（ａ）はアームが下降する前の状態を示す断面図、（ｂ）はアームが下降した後の状態を示す断面図。 実施例１に係る分注機構について、（ａ）はアームが下降する前のシャフトの状態を示す概略図、（ｂ）はアームが下降した後のシャフトの状態を示す概略図。 比較例に係る分注機構について、（ａ）はアームが下降する前のシャフトの状態を示す概略図、（ｂ）はアームが下降した後のシャフトの状態を示す概略図。 実施例２に係る分注機構の斜視図。
　図１は、本実施形態に係る自動分析装置の全体構成を示す斜視図である。自動分析装置は、複数の反応容器２に試料（検体）と試薬と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る。自動分析装置は、反応ディスク１、試薬ディスク９、検体搬送機構１７、試薬分注機構７，８、試薬用シリンジ１８、検体分注機構１１，１２、検体用シリンジ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１３，１４，２２，２３，５６，５７、コントローラ２１、とを備えている。
　反応ディスク１には反応容器２が円周上に並べられる。反応ディスク１の近くには検体容器(試験管)１５を載せた検体ラック１６を移動させる検体搬送機構１７が設置されている。検体容器１５には血液等の検査検体が収容され、検体ラック１６に載せられて検体搬送機構１７によって運ばれる。反応ディスク１と検体搬送機構１７との間には、回転及び上下動可能な検体分注機構１１，１２が設置されている。検体分注機構１１，１２は、検体用シリンジ１９，１９ａが接続された検体プローブ１１ａ，１２ａを備え、検体プローブ１１ａ，１２ａは検体分注機構１１，１２の回転軸を中心に円弧を描きながら移動し、検体容器１５から反応容器２への検体分注を行う。
　試薬ディスク９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が設置されている。試薬分注機構７，８それぞれは、試薬用シリンジ１８，１８ａが接続された試薬プローブ７ａ，８ａを備えており、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、試薬ディスク９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、測定済みの反応容器を洗浄する洗浄機構３、反応容器内の試薬と検体の混合液（反応液）の撹拌を行う撹拌機構５，６、反応容器内の混合液（反応液）に光を照射し、例えばその吸光度を測定するための光源４ａ及び分光光度計４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。検体分注機構１１，１２、試薬分注機構７，８、撹拌機構５，６の動作範囲上には洗浄槽１３，１４，５７，５６，２３，２２がそれぞれ設置されている。自動分析装置の各機構はコントローラ２１に接続され、制御される。
　自動分析装置による検査検体の分析処理は、一般的に以下の順に従い実行される。まず、検体搬送機構１７によって反応ディスク１近くに搬送された検体ラック１６の上に載置された検体容器１５内の検体を、検体分注機構１１の検体プローブ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の試薬プローブ７ａ又は試薬分注機構８の試薬プローブ８ａ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内の検体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。コントローラ２１では、例えば、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を算出する演算を行う。得られた測定結果は表示部（図示せず）等に表示される。なお、分光光度計４を用いて所定の成分の濃度を求める自動分析装置を例として説明するが、後述の実施形態にて開示される技術は他の光度計を用いて試料を測定する免疫自動分析装置や凝固自動分析装置に用いても良い。
　図３は、本実施形態に係る分注機構について、アーム及びベース２４を省略した斜視図である。図３に示すように、本実施形態に係る分注機構は、アームを支持しつつアームに動力を伝達するシャフトとして、第一シャフト２６と、第二シャフトと、を有している。第一シャフト２６は、第一アームを回転させるための回転軸となり、第二シャフトは、第二アームを回転させるための回転軸となる。なお、第二シャフトは、後述するとおり、上シャフト４１と下シャフト４０に軸方向に分割され、それぞれが異なる直径を有している。
　まず、第一シャフト２６を介して第一アームを回転させるための構造について説明する。
　第一アームを回転させる際には、モータ２８の動力が利用される。モータ２８に組み込まれた駆動側のプーリは、ベルト２９を介して従動側のプーリ２７と接続され、さらにプーリ２７はロータリーボールスプライン５１（図５のスリーブ部５１１）に固定されている。また、第一シャフト用ボールスプラインであるロータリーボールスプライン５１は、スプラインシャフトである第一シャフト２６を摺動支持し、かつ、プーリ２７のトルクを第一シャフト２６へ伝達可能となっている。このため、モータ２８の回転動力は、ベルト２９、プーリ２７及びロータリーボールスプライン５１を介して、第一シャフト２６へ伝達される。なお、アームが上下移動する際には、プーリ２７及びロータリーボールスプライン５１に対して、第一シャフト２６が滑ることで、第一シャフト２６が上下移動できるようになっている。また、従動側のプーリ２７は、駆動側のプーリに対して直径を大きくすることで減速し、第一アームの回転時の慣性による負荷を低減させることが可能となっている。
　次に、第二シャフトを介して第二アームを回転させるための構造について説明する。
　第二アームを回転させる際には、モータ３３の動力が利用される。モータ３３に組み込まれた駆動側のプーリは、ベルト３４を介して従動側のプーリ３２と接続され、さらにプーリ３２は下シャフト４０の下端と固定されている。また、スプラインシャフトである下シャフト４０は、下シャフト用ボールスプラインであるボールスプライン４３によって摺動支持されている。ここで、ボールスプライン４３はジョイント４４に固定され、さらにジョイント４４は上シャフト４１と固定されている（図５参照）。したがって、モータ３３の回転動力は、ベルト３４、プーリ３２及び下シャフト４０を介して、上シャフト４１へ伝達される。また、従動側のプーリ３２は、駆動側のプーリに対して直径を大きくすることで減速し、第二アームの回転時の慣性による負荷を低減させることが可能となっている。
　次に、シャフトを介して第一アーム及び第二アームを上下移動させるための構造について、説明する。
　各アームを上下移動させる際には、モータ３７の動力が利用される。上下駆動用のベルト３８が、モータ３７に組み込まれた駆動側のプーリと、従動側のプーリ３９と、に亘って無端状に巻き掛けられている。これら２つのプーリを結ぶベルト３８のうち、第一シャフト２６の移動する向きと同じ向きに駆動する側に、ジョイント３６が固定され、第一シャフト２６の移動する向きと反対の向きに駆動する側に、バランスウェイト５３が固定されている。ジョイント３６は、スライダ３５と一体的に形成されるものである。バランスウェイト５３は、ベルト３８を駆動させるときに必要なモータ３７のトルクを小さくするためのものである。また、ベルト３８の駆動に伴ってジョイント３６が上下移動する際には、スライダ３５を介してシャフト（下シャフト４０）がレールの役割を果たし、ジョイント３６及びスライダ３５がスムーズに上下移動できるようになっている。このとき、バランスウェイト５３はレール５４に沿って上下移動するため、バランスウェイト５３もスムーズに上下移動が可能となっている。なお、ジョイント３６、スライダ３５、第一シャフト２６及び第二シャフト（上シャフト４１）が上昇するときにはバランスウェイト５３が下降し、ジョイント３６等が下降するときにはバランスウェイト５３が上昇する。
　また、スライダ３５は、内部にベアリングが組み込まれており、第一シャフト２６及び上シャフト４１を回転可能に支持しつつ、第一シャフト２６に対して上シャフト４１の軸方向の位置を規制している。このため、モータ３７が駆動すると、スライダ３５を介して、第一シャフト２６及び上シャフト４１が上下移動する。
　図４は、実施例１に係る分注機構の正面図、図５は、実施例１に係る分注機構の断面図である。本実施例の分注機構は、試薬プローブ７ａ，８ａを支持する第二アームである外側アーム３０と、この外側アーム３０に接続される第一アームである内側アーム２５と、を有しており、２自由度の位置決めが可能な２リンクアームを備えている。なお、本実施例では、試薬プローブ７ａ，８ａを備えた分注機構について説明するが、検体プローブを備えた分注機構にも採用できることは言うまでもない。
　本実施例の分注機構は、上記内側アーム２５及び外側アーム３０の他、ベース２４と、第一シャフト２６と、第二シャフトと、第一シャフト２６を回転させるモータ２８と、第２シャフトを回転させるモータ３３と、第一シャフト２６及び第二シャフト（上シャフト４１）を上下移動させるモータ３７と、を有する。そして、モータ２８、モータ３３及びモータ３７は、ベース２４に固定される。
　図５に示すように、第二シャフトを構成する上シャフト４１の上端には、内側アーム２５内のプーリ４５が取り付けられている。このプーリ４５は、ベルト４６を介してプーリ４７と、このプーリ４７に固定されたシャフト４８と、を回転させる。このシャフト４８は、外側アーム３０と連結されている。したがって、上シャフト４１が回転すると、内側アーム２５の先端を回転軸として外側アーム３０が回転し、外側アーム３０の先端の試薬プローブ７ａ，８ａが位置決めされる。なお、第一シャフト２６の上端は、内側アーム２５と連結されているため、第一シャフト２６が回転すると、内側アーム２５が回転するようになっている。
　本実施例では、第一シャフト２６をベース２４に対して上下方向に摺動可能に支持するロータリーボールスプライン５１と、下シャフト４０を上シャフト４１に対して上下方向に摺動可能に支持するボールスプライン４３と、を有する。ここで、ロータリーボールスプライン５１は、スプラインシャフトである第一シャフト２６に外嵌される円筒状のスリーブ部５１１と、このスリーブ部５１１の外周側に回転ベアリングを介して配置されるフランジ部５１２と、を備えている。そして、スリーブ部５１１の上側は、プーリ２７と固定されている。また、フランジ部５１２は、ベース２４の上部に設けられた貫通孔に、ロータリーボールスプライン５１を固定するために用いられる。
　また、水平断面が中実の下シャフト４０の外径は、水平断面が中空の上シャフト４１の内径より小さくなっており、下シャフト４０が上シャフト４１の内部に同心円状に収容されている。アームの下降動作の際、下シャフト４０は軸方向に移動しないが、上シャフト４１が下降する。ここで、本実施例では、下シャフト４０の上端にブッシュ４２が配置されているため、下シャフト４０と上シャフト４１との接触箇所がブッシュ４２及びボールスプライン４３に限定される。このため、アームの下降動作の際、上シャフト４１が下シャフト４０に対して滑りながらスムーズに下降でき、上シャフト４１が下シャフト４０の外周面に直接接触して不具合が生じるのを防止している。なお、ブッシュ４２を配置する場合、下シャフト４０の外周面に溝を形成する必要があるが、この下シャフト４０が中実であるため、溝を形成しても強度の低下を抑制できる利点がある。
　本実施例では、下シャフト４０を中実として上シャフト４１を中空としているため、第一シャフト２６の直径が増加するのを抑制できる。仮に、下シャフト４０を中空として上シャフト４１を中実とした場合、下シャフト用ボールスプラインの径方向寸法が大きくなるため、その外径側に配置される第一シャフト２６の直径が大きくなり、シャフト全体の重量が増加してしまう。
　ただし、第一シャフト２６の直径の増加をある程度許容できるのであれば、下シャフト４０を中空とし、中実の上シャフト４１を下シャフト４０の内部に収容するような構成を妨げるものではない。また、上シャフト４１及び下シャフト４０を共に中空とすれば、内径側の中空シャフトの内部に配線と通すことが可能となる。さらには、第一シャフト２６の外径側に、別のシャフトを追加することで、位置決めの自由度を３自由度以上に増やすことも可能である。
　本実施例では、第一シャフト２６を回転させるためのプーリ２７が、ロータリーボールスプライン５１を介してベース２４の上部に支持され、下シャフト４０を回転させるためのプーリ３２が、ベアリング５２を介してベース２４の下部に支持されている。そして、プーリ２７及びプーリ３２には、ベルト２９及びベルト３４による張力が作用するため、それぞれモータ２８側及びモータ３３側に負荷が加わる。しかし、本実施例の下シャフト４０は、ベース２４の下部から上部までの長さがあり、その両端がベース２４の上部及び下部によって支持されている。したがって、ベルトの張力による負荷がプーリを介して下シャフト４０に加わっても、下シャフト４０の位置がずれ難くなっている。また、下シャフト４０は、上シャフト４１及び第一シャフト２６のレールの役割も果たすため、上シャフト４１及び第一シャフト２６が傾くことを防止でき、結果として試薬プローブ７ａ，８ａの停止位置を精度良く制御することが可能となる。
　下シャフト４０の長さは、プーリ２７よりも上方へ突き出るように長くしても良いが、長尺のシャフトは加工コストが大きくなるため、下シャフト４０の上端は、ロータリーボールスプライン５１の軸方向範囲内に位置する程度となっている。特に本実施例では、下シャフト４０の上端が、ロータリーボールスプライン５１のフランジ部５１２の軸方向範囲内に位置しているので、分注機構全体の強度がより向上している。なお、下シャフト４０が短い場合、すなわち、下シャフト４０の上端がロータリーボールスプライン５１の下端より下方に位置する場合、下シャフト４０の上端の位置がぶれやすく、上シャフト４１及び第一シャフト２６が傾いてしまう可能性がある。この場合、下シャフト４０と上シャフト４１がスライダ３５の位置で折れ曲がり、アームが上下移動する際の抵抗となったり、シャフトの摩耗が激しくなったりする恐れがある。
　図６は、本実施例に係る分注機構について、アームが下降する前の状態（ａ）とアームが下降した後の状態（ｂ）を示す断面図である。
　図６（ａ）のように、内側アーム２５及び外側アーム３０が上方に位置しているときは、第二シャフトが伸びた状態となっており、第一シャフト２６と、第二シャフトの上シャフト４１が、第二シャフトの下シャフト４０に対して上方にある。これに対して、図６（ｂ）のように、内側アーム２５及び外側アーム３０が下方に位置しているときは、第二シャフトが縮んだ状態となっており、第一シャフト２６と上シャフト４１が、図６（ａ）の状態と比べて相対的に下方にある。
　次に、本実施例に係る分注機構において、モータ３７により第一シャフト及び第二シャフトを下降させるときの動きに関し、具体的に説明する。図７は、本実施例に係る分注機構について、アームが下降する前のシャフトの状態（ａ）とアームが下降した後のシャフトの状態（ｂ）を示す概略図である。
　アームが下降する前は、図７（ａ）に示すように、第一シャフト２６及び上シャフト４１が上方に位置している。その後、モータ３７を駆動すると、第一シャフト２６がロータリーボールスプライン５１を摺動しながら下降する。ここで、第一シャフト２６は、上シャフト４１に対して軸方向の位置が規制されているため、第一シャフト２６が下降すると、上シャフト４１もボールスプライン４３と共に下降する。
　このとき、ボールスプライン４３は、下シャフト４０に沿って摺動しながら下降する。すると、図７（ｂ）に示すように、第一シャフト２６及び上シャフト４１が、下シャフト４０に対して相対的に下方向へ移動し、中空かつ大径の上シャフト４１の内部に、小径の下シャフト４０が徐々に収容されていき、第二シャフトの長さが短くなった状態で、アームの下降が完了する。なお、下シャフト４０の下端は、プーリ３２と共にベース２４に固定され、軸方向の位置が規制されている。このため、本実施例では、第二シャフトの一部がベース２４の下部から突き出ることがなく、ベース２４の下方のスペースを有効に利用できる。その結果、自動分析装置の小型化及び高性能化が実現できる。なお、本実施例では、第二シャフトの上端が下降しても第二シャフトの下端は下降しない構成、すなわち、第二シャフトがベース２４の下部から全く突き出ない構成としているが、第二シャフトの長さが短くなることで突き出る部分を少なくできれば一定程度の効果が得られる。
　これに対して、比較例として、第二シャフトを分割せずに１本とした分注機構の動きについて説明する。図８は、比較例の分注機構について、アームが下降する前のシャフトの状態（ａ）とアームが下降した後のシャフトの状態（ｂ）を示す概略図である。
　アームが下降する前は、図８（ａ）に示すように、第一シャフト２６及び第二シャフト３１が上方に位置している。その後、モータを駆動すると、第一シャフト２６がロータリーボールスプライン５１を摺動しながら下降する。ここで、第一シャフト２６は、第二シャフト３１に対して軸方向の位置が規制されているため、第一シャフト２６が下降すると、第二シャフト３１も下降する。
　このとき、第二シャフト３１は、ベース２４の下部のボールスプライン５５を摺動しながら下降する。したがって、図８（ｂ）に示すように、第二シャフト３１の一部がベース２４の下部から突き出るようになり、ベース２４の下方のスペースが制限されてしまう。
　実施例１は、第一アームである内側アーム２５の先端に第二アームである外側アーム３０が連結され、試薬プローブ７ａ,８ａが外側アーム３０の先端に取り付けられる構造となっていた。そのため、１か所の停止位置に対して２自由度で位置決めすることができた。これに対して、実施例２は、１自由度のアームを上下に２段有しており、それぞれのアームが第一シャフト及び第二シャフトにより独立して回転できる構造となっている。
　図９は、本実施例の構造を示す斜視図である。図９に示す通り、本実施例に係る分注機構は、試薬プローブ７ａ,８ａを２本有している。第一アームである下段アーム４９は、第一シャフト２６で回転しながら位置決めし、第二アームである上段アーム５０は、第二シャフト（上シャフト４１及び下シャフト４０）で回転しながら位置決めする。それぞれのアームの先端に試薬プローブ７ａ,８ａが取り付けられ、下段アーム４９及び上段アーム５０は、同時に一体となって上下移動し、同時に独立して回転することが可能となっている。アームが上下２段に分かれているため、上段アーム５０の試薬プローブ７ａ,８ａは、下段アーム４９の試薬プローブ７ａ,８ａと先端が同じ高さとなるように、下段アーム４９の試薬プローブ７ａ,８ａよりも長くしている。
　本実施例によれば、同時に２か所に位置決めして、同時に２か所に分注できる２自由度のアームを有する自動分析装置を実現できる。また、１つの分注機構で同時に２か所に分注が可能なため、自動分析装置における分注機構自体の数を減らすことも可能である。
　また、中空シャフトを追加することで、位置決めの自由度を増やすことも可能である。例えば、中空シャフトを２つ追加し、下段アーム４９及び上段アーム５０の先端に、それぞれ別のアームを連結すれば、同時に２か所に位置決めするだけでなく、それぞれ２自由度で位置決めできるので停止位置の精度も向上する。
　なお、上述の実施例１，２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るものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をす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１１，１２…検体分注機構１１ａ，１２ａ…検体プローブ１３，１４…（検体分注機構用）洗浄槽１５…検体容器(試験管)１６…検体ラック１７…検体搬送機構１８，１８ａ…試薬用シリンジ１９，１９ａ…検体用シリンジ２０…洗浄用ポンプ２１…コントローラ２２，２３…（撹拌機構用）洗浄槽２４…ベース２５…内側アーム２６…第一シャフト２７…プーリ２８，３３，３７…モータ２９，３４，３８，４６…ベルト３０…外側アーム３１…第二シャフト３２，３９，４５，４７…プーリ３５…スライダ３６，４４…ジョイント４０…下シャフト４１…上シャフト４２…ブッシュ４３…ボールスプライン４８…シャフト４９…下段アーム５０…上段アーム５６，５７…（試薬分注機構用）洗浄槽

Claims (6)

  1. 　試薬又は検体のプローブを駆動させる分注機構を備えた自動分析装置において、
    　前記プローブを支持する２自由度のアームと、
    　前記アームを支持し前記アームに動力を伝達する第一シャフト及び第二シャフトと、前記第一シャフト及び第二シャフトを回転及び上下移動さる動力を与えるモータと、を備え、
    　前記第二シャフトは軸方向に分割され、それぞれが異なる直径を有し、
    　前記モータの動力により前記アームを下降させる際に、前記第二シャフトは分割された一方が他方の内部に収容されることで短くな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、
    　前記第二シャフトの上端が下降しても、前記第二シャフトの下端は下降しないことを特徴とする自動分析装置。
  3. 　請求項１に記載の自動分析装置において、
    　前記第二シャフトは、上シャフトと下シャフトに分割されており、
    　前記上シャフトは水平断面が中空であり、前記下シャフトは水平断面が中実であってでることを特徴とする自動分析装置。
  4. 　請求項１に記載の自動分析装置において、
    　前記第一シャフト及び第二シャフトは、スプラインシャフトであって、
    　前記第二シャフトは、上シャフトと下シャフトに分割されており、
    　前記下シャフトの下端及び前記モータを支持するベースと、
    　前記第一シャフトを前記ベースに対して上下方向に摺動可能に支持する第一シャフト用ボールスプラインと、
    　前記下シャフトを前記上シャフトに対して上下方向に摺動可能に支持する下シャフト用ボールスプラインと、を有する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、
    　前記下シャフトの上端は、前記第一シャフト用ボールスプラインの軸方向範囲内に位置することを特徴とする自動分析装置。
  6. 　請求項１に記載の自動分析装置において、
    　前記アームは、１自由度のアームを上下に２段有しており、
    　それぞれのアームが前記第一シャフト及び第二シャフトにより独立して回転することを特徴とする自動分析装置。
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