JP6412382B2 - 検体分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、検体分析装置に関する。

従来、容器中の液体試料を採取する導電性のノズルを用いて、液面を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−０６４６６１号公報

しかし、特許文献１の導電性ノズルを用いた検体分析装置において、電解質の洗浄液（例えば、ナトリウムイオンを含む溶液）をノズルに供給すると、場合によっては、洗浄液の供給路がアンテナとして機能する。すなわち、この供給路がノイズ源となったり、他の機器に起因するノイズがこの供給路で受信される。その結果、液面検出時における静電容量の変化やインピーダンス変化を正しく測定できないという問題が生ずる。

そこで、本発明では、電解質の液を供給配管を介してノズルに供給する場合であっても、良好に液面検出を実行できる検体分析装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、検体分析装置であって、検体を貯留する貯留部と、導電性を有する筒状のノズルと、前記貯留部に貯留された前記検体の液面に対して前記ノズルを昇降させる昇降部と、前記昇降部によって昇降させられた前記ノズルの先端が前記検体の前記液面に到達したか否かを、静電容量の変化に基づいて検出する検出部と、前記ノズルと連通接続されるとともに、誘電体により形成された供給配管と、前記供給配管に設けられており、前記ノズルの前記先端が前記検体内に浸漬された状態で、前記検体を前記ノズル内に吸引させるとともに、前記ノズル内の前記検体を押し出し可能とされたポンプと、前記供給配管に設けられており、液供給部から供給され、前記供給配管を流通する電解質の洗浄液を、前記ノズルから吐出させる吐出部と、前記供給配管に設けられており、前記供給配管を流通する前記洗浄液と、基準電位点とを電気的に接続させる接地部とを備え、前記供給配管における前記洗浄液の流通方向を基準にした場合、前記ポンプは、前記吐出部の下流側に設けられるとともに、前記接地部は、前記吐出部および前記液供給部の間に設けられていることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の検体分析装置において、前記供給配管に設けられたバルブは、前記吐出部および前記ポンプの間に配置されていることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の検体分析装置において、前記接地部は、前記供給配管の一部に設けられた導電体であることを特徴とする。

請求項１から請求項３に記載の発明において、静電容量の変化に基づいた検体の液面検出は、供給配管を流通する電解質の洗浄液が接地された状態で実行される。これにより、供給配管がノイズ源となり、このノイズに起因して静電容量の変化を正しく検出できなくなるという問題、および検体分析装置内のノイズ、または他の機器に起因するノイズが供給配管で受信されるという問題、を防止できる。

そのため、供給配管に電解質の洗浄液が流通させられる場合であっても、検体の液面にノズルの先端が到達したか否かの判断を良好に実行でき、液面位置の誤検出が生ずることを防止できる。

特に、請求項３に記載の発明によれば、基準電位点と接地部との電気的接続が容易にできる。そのため、供給配管を流通する洗浄液の電位を容易に基準電位にすることができる。

本発明の実施の形態における検体分析装置の外観の一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における検体分析装置の要部の一例を示す斜視図である。 検体処理ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 検体処理ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 検体処理ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 検体処理ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 検体分析装置の配管構成の一例を示す図である。 制御ユニットの構成の一例を示すブロック図である。 静電容量の変化に基づいた液面検出の原理を説明するための図である。 静電容量の変化に基づいた液面検出の原理を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜１．検体分析装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態における検体分析装置１の外観の一例を示す斜視図である。ここで、検体分析装置１は、尿等の液状の検体に含まれるもの（例えば、ブドウ糖および蛋白質等）の濃度、並びに検体の比重を検査する装置である。図１に示すように、検体分析装置１の前面には、搬送ユニット３が設けられている。また、検体分析装置１の筐体１ａには、主として、表示部８と、警告灯９と、が設けられている。

なお、図１および以降の各図には、図面に記載された各構成要素の理解を助けるため、必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が、付されている。

搬送ユニット３は、搬送台６の搬入位置から、検体処理ユニット１０下方の採取位置を経由し、搬送台６の搬出位置まで、一または複数のスピッツ管５を搬送する。ここで、各スピッツ管５は検体（第１液）を貯留する貯留部である。図１に示すように、各スピッツ管５は搬送台６に立て掛けられた状態で搬送される。

表示部８は、例えば、液晶ディスプレイにより構成されており、指や専用のペンで画面に触れることによって画面上の位置を指定できる「タッチパネル」としての機能を、有している。したがって、検体分析装置１の使用者（以下、単に、「使用者」と称する）は、表示部８に表示された内容に基づき、表示部８の「タッチパネル」機能を使用した指示を行うことによって、検体分析装置１に所定の処理（例えば、スピッツ管５に貯留された検体の分析を開始させること）を実行させることができる。このように、表示部８は、使用者からの入力動作を受け付ける入力部として使用できる。

警告灯９は、検体分析装置１の運転状況を使用者に報知するための報知部であり、例えばアクリル棒のような透明体から形成されている。図１に示すように、警告灯９は、透明な本体部９ａと、研磨等により表面が不透明とされた点灯部９ｂと、を有している。これにより、本体部９ａの端部から警告灯９に光が導かれると、点灯部９ｂは、導かれた光に応じた色に発光する。

図２は、検体分析装置１の要部の一例を示す斜視図である。図２に示すように、検体分析装置１は、主として、検体処理ユニット１０と、移送ユニット４０と、検査ユニット７０と、制御ユニット９０と、を有している。

検体処理ユニット１０は、スピッツ管５からノズル１１内に吸引された検体を所望の位置（例えば、移送ユニット４０に載置された試験体７の各試験パッド７ａ等）で吐出する。なお、検体処理ユニット１０の詳細な構成については後述する。

移送ユニット４０は、各試験パッド７ａに検体が吐出された試験体７を、検体処理ユニット１０から検査ユニット７０へ移送する。図２に示すように、試験体７の移送方向（矢印ＡＲ１方向）は、ノズル１１の進退方向（矢印ＡＲ２方向）と略直交する。

検査ユニット７０は、各試験パッド７ａを撮像するとともに、取得された画像データに対して画像処理を施すことによって、各試験パッド７ａに対応する測定項目の判定を実行する。

制御ユニット９０は、信号線９８、９９を介して検体処理ユニット１０、移送ユニット４０、および検査ユニット７０と電気的に接続されており、これら要素１０、４０、７０の動作を制御する。なお、制御ユニット９０の詳細な構成については、後述する。

＜２．検体処理ユニットの構成＞
図３から図６のそれぞれは、検体処理ユニット１０の構成の一例を示す斜視図である。図３および図６に示すように、検体処理ユニット１０は、主として、ノズル１１と、昇降部１５と、進退部２０と、を有している。

ノズル１１は、導電性を有する材料により形成された筒状体である。ノズル１１の先端１１ａからは、吸引された検体または洗浄液が吐出可能とされている。なお、ノズル１１と連通接続された配管の構成については、後述する。

昇降部１５は、スピッツ管５に貯留された検体の液面に対してノズル１１を昇降させる。図４および図５に示すように、昇降部１５は、主として、昇降台１６と、送りねじ１７と、昇降用モータ１８と、昇降ガイド１９と、を有している。

昇降台１６は、ノズル１１が固定された板状体であり、送りねじ１７と螺合するねじ穴が形成されている。また、昇降台１６は、送りねじ１７と平行に配置された昇降ガイド１９に対して摺動可能とされている。さらに、送りねじ１７は、昇降用モータ１８の回転軸と連結されている。

これにより、昇降用モータ１８が、正方向または負方向に回転させられることによって、昇降台１６は、送りねじ１７および昇降ガイド１９の延伸方向（矢印ＡＲ３方向）に沿って移動させられる。そのため、ノズル１１は、スピッツ管５に貯留された検体を吸引する吸引位置（図４参照）と、スピッツ管５の上方の退避位置（図５参照）と、の間で昇降できる。

進退部２０は、昇降部１５を、スピッツ管５の上方位置と、移送ユニット４０の上方位置と、の間で進退させる。図３および図６に示すように、進退部２０は、主として、上および下ガイド２１、２２と、プーリ２４（２４ａ、２４ｂ）と、ベルト２５と、進退用モータ２７と、固定具２８と、を有している。

上および下ガイド２１、２２は、昇降部１５を進退方向（矢印ＡＲ２方向）に沿って摺動させる。プーリ２４（２４ａ、２４ｂ）は、矢印ＡＲ１方向と略平行な軸心を中心に回転する。また、プーリ２４（２４ａ、２４ｂ）の外周には、ベルト２５が掛けられている。また、プーリ２４ａの軸心は、進退用モータ２７の回転軸に連結されている。さらに、昇降部１５は、固定具２８によりベルト２５に固定されている。

これにより、進退用モータ２７が、正方向または負方向に回転させられることによって、昇降部１５は、進退方向（矢印ＡＲ２方向）に沿って移動させられる。そのため、ノズル１１は、図２に示すように、検体の吸引位置と、試験体７に検体を吐出する吐出位置と、の間で進退できる。

＜３．検体分析装置の配管構成＞
図７は、検体分析装置１における供給系および排出系の配管構成の一例を示す図である。ここでは、ガス供給部４５および洗浄液供給部５０の供給系に接続された配管等について説明する。

ガス供給部４５は、ノズル１１にガスを供給する供給源である。図７に示すように、ガス供給部４５は、配管４６および共通管４９を介してノズル１１と連通接続されている。ガス混入用ポンプ４７は、配管４６に設けられており、ガスをノズル１１側に送る。バルブ４８は、配管４６に設けられた電磁弁である。配管４６におけるガスの流通方向（すなわち、ガス供給部４５からノズル１１に流れる方向）を基準にした場合、バルブ４８はガス混入用ポンプ４７の下流側に設けられている。

これにより、バルブ４８が開放された状態で、ガス混入用ポンプ４７が駆動させられることによって、ノズル１１にガスが供給される。ここで、ノズル１１に供給されるガスとして空気が採用される場合、特別なガス供給部４５を設けず、雰囲気中の空気が配管４６に導入されても良い。すなわち、配管４６の一端は開放される。

洗浄液供給部５０は、ノズル１１および不図示の洗浄ユニットに電解質の洗浄液（例えば、ナトリウムイオンを含む溶液）（第２液）を供給する供給源である。図７に示すように、洗浄液供給部５０は、配管５１および共通管４９を介してノズル１１と連通接続されている。ここで、配管５１および共通管４９の材料としては、例えばビニールチューブのような誘電体が採用されている。また、ノズル１１は、不図示の洗浄ユニットで洗浄される。

吐出ポンプ５４は、配管５１に設けられており、洗浄液をノズル１１側に送る。すなわち、吐出ポンプ５４は、洗浄液供給部５０から供給され、配管５１を流通する洗浄液を、ノズル１１から吐出させる吐出部として用いられる。

バルブ５５は、配管５１に設けられた電磁弁である。配管５１における洗浄液の流通方向（洗浄液供給部５０からノズル１１に流れる方向）（以下、単に、「第１流通方向」と称する）を基準にした場合、バルブ５５は、吐出ポンプ５４の下流側に設けられている。

吸引ポンプ５６は、第１流通方向を基準にした場合、吐出ポンプ５４およびバルブ５５の下流側に設けられている。吸引ポンプ５６は、ノズル１１および共通管４９内の検体を、第１流通方向に押し出すとともに、第１流通方向と逆方向に吸引することができる。すなわち、吸引ポンプ５６は、ノズル１１の先端１１ａが検体５ａ内に浸漬された状態で、検体５ａをノズル１１内に吸引させる吸引部として用いることができる。

これにより、バルブ５５が閉鎖された状態で、吸引ポンプ５６の吸引動作が実行されることによって、スピッツ管５に貯留された検体５ａがノズル１１内（場合によっては、共通管４９内）に吸引される。一方、バルブ５５が開放された状態で、吐出ポンプ５４が駆動させられることによって、ノズル１１から洗浄液が吐出される。すなわち、配管５１および共通管４９は、ノズル１１および洗浄液供給部５０と連通接続されており、ノズル１１に洗浄液を供給する供給配管として用いられる。

また、バルブ４８およびバルブ５５が開放された状態で、吐出ポンプ５４およびガス混入用ポンプ４７が駆動させられることによって、ガスの気泡が含まれる洗浄液をノズル１１から吐出することができる。この場合、気泡なしの洗浄液と比較して洗浄力を向上させることができる。

接地部５７は、配管５１の一部に設けられた筒状の導電体であり、図７に示すように洗浄液供給部５０および吐出ポンプ５４の間に配置されている。配管５１を流通する洗浄液は、接地部５７の内壁と接触する。また、接地部５７の外周は、筐体１ａの基準電位点と接続されており、筐体１ａの基準電位点と接地部５７との電気的接続が容易にできる。これにより、配管５１および共通管４９を流通する洗浄液の電位を容易に基準電位にすることができる。ここで、接地部５７の材料としては、例えばステンレスが採用されても良い。

＜４．制御ユニットの構成＞
図８は、制御ユニット９０の構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、制御ユニット９０は、主として、ＣＰＵ９１と、メモリ９２と、通信制御部９４と、検出部９５と、を有している。

ＣＰＵ９１は、メモリ９２に格納されているプログラム９２ａにしたがって、データの演算処理等を所定のタイミングで実行する。通信制御部９４は、信号線９８を介して接続された昇降用モータ１８、進退用モータ２７、ガス混入用ポンプ４７、吐出ポンプ５４、吸引ポンプ５６およびバルブ４８、５５等に制御信号を送信することができる。これにより、通信制御部９４は、これらの要素１８、２７、４７、４８、５４、５５、５６等を所定のタイミングで動作させることができる。

なお、紙面の都合上、図８には、信号線９８と接続されている要素として昇降用モータ１８および進退用モータ２７のみが図示されている。

検出部９５は、昇降部１５によって昇降させられたノズル１１の先端１１ａが検体５ａの液面に到達したか否かを、静電容量の変化に基づいて検出する。図８に示すように、検出部９５は、信号線９９を介してノズル１１と電気的に接続されている。

図９および図１０のそれぞれは、静電容量の変化に基づいた液面検出の原理を説明するための図である。ここで、ノズル１１の先端１１ａが検体５ａの液面に到達する直前におけるノズル１１および基準電位点の間の静電容量値を「Ｃ１」とすると（図９参照）、ノズル１１の先端１１ａが検体５ａの液面に到達した時点における静電容量値は「Ｃ１＋Ｃ２」となる。

すなわち、ノズル１１の先端１１ａが検体５ａの液面に到達すると、ノズル１１および基準電位点の間の静電容量値が「Ｃ２」だけ急峻に変化する。したがって、検出部９５は、この静電容量の変化を監視することによって、ノズル１１の先端１１ａが液面に到達したか否かを判断している。

ところで、ノズル１１と連通接続された配管５１および共通管４９がビニールチューブのような誘電体により形成されている場合において、これら配管５１および共通管４９に電解質の洗浄液が流通させられると、次のような問題が生ずる。

すなわち、洗浄液の流路（供給配管）がアンテナとして機能し、この流路がノイズ源となったり、検体分析装置１内のノイズ、または他の機器に起因するノイズがこの流路で受信される。その結果、液面検出時における静電容量の変化を正しく測定できないという問題が生ずる。

そこで、本実施の形態の検体分析装置１では、このような問題を解消するため、配管５１に接地部５７が設けられている。これにより、洗浄液の流路がアンテナとして機能することを阻害できる。そのため、電解質の液が洗浄液として採用される場合であっても、液面検出時における静電容量の変化が正しく測定できる。

＜５．本実施の形態の検体分析装置の利点＞
以上のように、本実施の形態の検体分析装置１において、静電容量の変化に基づいた検体５ａの液面検出は、配管５１および共通管４９（供給配管）を流通する電解質の洗浄液が接地された状態で実行される。

これにより、配管５１および共通管４９がノイズ源となり、このノイズに起因して静電容量の変化を正しく検出できなくなるという問題、および検体分析装置１内のノイズ、または他の機器に起因するノイズが配管５１および共通管４９で受信されるという問題、を防止できる。

そのため、配管５１および共通管４９に電解質の洗浄液が流通させられる場合であっても、検体５ａの液面にノズル１１の先端１１ａが到達したか否かの判断を良好に実行でき、液面位置の誤検出が生ずることを防止できる。

＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

（１）本発明の実施の形態において、検体分析装置１は、単一の接地部５７を有するものとして説明したが、これに限定されるものでない。検体分析装置１は、複数の接地部５７を有しても良い。

（２）また、本発明の実施の形態において、接地部５７は、配管５１の一部に設けられた筒状の導電体であるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、接地部５７は、配管５１内に配置された電極と、この電極と配管５１外の基準電位点とを接続する電線と、を有するものであっても良い。すなわち、接地部５７は、配管５１に設けられるとともに、配管５１を流通する洗浄液と、基準電位点と、を電気的に接続させるものであれば十分である。

（３）また、本発明の実施の形態において、配管５１および共通管４９には、洗浄液供給部５０から電解質の洗浄液が供給されるものとして説明したが、液の用途はこれに限定されるものでない。すなわち、電解質の液を供給する液供給部が用いられる場合であっても、同様に、液面位置の誤検出を防止できる。

（４）また、本発明の実施の形態では、検体の液面を検出するものとして説明したが、これに限定されるものでない。すなわち、本実施の形態の装置１は、液面の検出対象を液状の検体に限定しない液面検出装置として用いることができる。

（５）さらに、本発明の実施の形態では、静電容量の変化に基づいて液面検出を実行するものとして説明したが、これに限定されるものでない。すなわち、接地部５７を用いて液を接地することによりノイズの影響を抑制する技術は、インピーダンス変化に基づいて液面検出を実行する場合にも有効である。

１ 検体分析装置（液面検出装置）
５ スピッツ管（貯留部）
５ａ 検体（第１液）
１０ 検体処理ユニット
１１ ノズル
１１ａ 先端
１５ 昇降部
４０ 移送ユニット
４９ 共通管
５０ 洗浄液供給部（液供給部）
５１ 配管
５４ 吐出ポンプ（吐出部）
５６ 吸引ポンプ（吸引部）
５７ 接地部
７０ 検査ユニット
９０ 制御ユニット
９５ 検出部

Claims (3)

1. 検体分析装置であって、
   (a) 検体を貯留する貯留部と、
   (b) 導電性を有する筒状のノズルと、
   (c) 前記貯留部に貯留された前記検体の液面に対して前記ノズルを昇降させる昇降部と、
   (d) 前記昇降部によって昇降させられた前記ノズルの先端が前記検体の前記液面に到達したか否かを、静電容量の変化に基づいて検出する検出部と、
   (e) 前記ノズルと連通接続されるとともに、誘電体により形成された供給配管と、
   (f) 前記供給配管に設けられており、前記ノズルの前記先端が前記検体内に浸漬された状態で、前記検体を前記ノズル内に吸引させるとともに、前記ノズル内の前記検体を押し出し可能とされたポンプと、
   (g) 前記供給配管に設けられており、液供給部から供給され、前記供給配管を流通する電解質の洗浄液を、前記ノズルから吐出させる吐出部と、
   (h) 前記供給配管に設けられており、前記供給配管を流通する前記洗浄液と、基準電位点と、を電気的に接続させる接地部と、
   を備え、
   前記供給配管における前記洗浄液の流通方向を基準にした場合、前記ポンプは、前記吐出部の下流側に設けられるとともに、
   前記接地部は、前記吐出部および前記液供給部の間に設けられていることを特徴とする検体分析装置。
2. 請求項１に記載の検体分析装置において、
   前記供給配管に設けられたバルブは、前記吐出部および前記ポンプの間に配置されていることを特徴とする検体分析装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検体分析装置において、
   前記接地部は、前記供給配管の一部に設けられた導電体であることを特徴とする検体分析装置。

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