JP6336791B2 - 自動分析装置における試薬容器受容位置のための閉鎖システム - Google Patents

Description

本発明は、自動分析装置における反応容器用ホルダに対する閉鎖システムに関する。

血液、血漿、血清、もしくは尿などの体液サンプル又は他の生物学的サンプルの生理学的パラメータを測定する多数の検出及び分析方法は、現在、対応する分析装置において自動的に実行される。

現在の分析装置は、多数のサンプルを用いた多種多様な検出反応及び分析を実行することができる。臨床研究室又は血液バンクにおいて現在用いられている種類の分析装置は通常、分析対象の一次サンプルが入っているサンプル容器を送出するための領域を含む。サンプル容器を分析装置に供給するため、通常、搬送システムが設けられている。搬送システムは、まずサンプル容器をサンプル識別デバイスに搬送し、識別デバイスが、サンプル容器に適用されるサンプル固有の情報を検出し、当該情報を記憶ユニットに送信する。その後、サンプル容器はサンプリングステーションに搬送される。サンプルピペッティングデバイスを用いて、サンプル液の少なくとも１つのアリコート（aliquot）をサンプル容器から取り出し、反応容器に移す。

一般的に、反応容器は使い捨てのキュベットの形態であり、分析装置のキュベットコンテナに保存され、保存コンテナから規定の受容位置へ自動的に搬送される。異なるタイプの試験固有の反応混合物を提供するために必要な試薬は、試薬ステーションに保存された試薬コンテナに配置されている。試薬コンテナは、自動的に又は手作業で分析装置へ送出される。

光度測定（例えば濁度測定、比濁分析、蛍光強度測定、もしくは発光測定（luminometric））又は放射測定の原理に基づいた測定システムが特に一般的である。これらの方法によって、追加の分離ステップを設定する必要なく、液体サンプル内分析物の定性的及び定量的な検出が可能となる。多くの場合、分析物の濃度や活性などの臨床関連パラメータは、患者の体液のアリコートが、反応容器内で同時に又は連続して１以上の試験試薬と混合され、その結果、生化学的反応が始まり、試験混合物の光学特性に測定可能な変化が生じることによって測定される。

次いで、測定システムは測定結果を記憶ユニットに転送し、評価する。この後、分析装置はサンプル固有の測定値を、例えばモニタ、プリンタ、又はネットワーク接続などの出力媒体を介してユーザに提供する。

多くの場合、反応容器は、円形の搬送ホイール上で様々な測定システムに送出される。通常、この種のホイールは、自動分析装置において垂直中心軸を有するように配置され、その外周に沿って反応容器のための多数のホルダを有する。反応容器は一般的に円筒形であり、その中心軸が搬送ホイールの中心軸に対して平行に配置される。したがって、反応容器を上方からホルダに挿入し、搬送ホイールの回転によって別の位置に移動させ、そこで再び取り出すことができる。

反応容器がどの程度の時間、搬送ホイールに留まるかにより、反応容器の内容物を蒸発及び例えばほこりや光等の外部の影響から保護する必要があり得る。通常、この目的のために蓋を用いる。しかしながら、分析装置における自動化処理では、試薬を追加したりサンプル液を取り除いたりするために、この蓋をいつでも自動的に開くこと及び再び閉じることが可能でなければならない。すでに装置に存在する動作をできる限り利用して蓋を作動させることで、位置決め及び蓋の作動に関して追加の技術上の費用が発生しないようにすべきである。

本発明の目的は、自動分析装置における反応容器の受容位置のための閉鎖システムであって、一方では各ホルダの自動化された開放及び確実な閉鎖を可能とし、他方では技術的な観点から特に簡単かつ費用対効果の大きい方法で製造可能である閉鎖システム、を利用可能とすることである。

上記目的は、保持要素に可動装着することができ、ホルダの開口を閉鎖姿勢で閉鎖すると共に開放姿勢で開放する蓋を備えた閉鎖システムによって達成される。該閉鎖システムはさらに、蓋の姿勢に応じて閉鎖姿勢の方向又は開放姿勢の方向に付勢力を加えるように設計された付勢要素を含む。

これにより、反応容器ホルダ、特に通常は多数ある該ホルダ用の閉鎖システムについて、殊に簡単かつ費用対効果の大きい構成が得られる。その理由は、蓋の動作が、例えばモータによる能動式制御で独占的に実行されるのではなく、受動式の機械的要素の使用を伴うからである。この目的のために付勢要素が提供されている。この付勢要素は、一方では蓋を閉鎖姿勢に維持し、この結果として例えば密閉に役立つ圧力を得ることができ、他方では蓋を開放姿勢に維持し、蓋を開放したままに維持するための別個の手段無しで、サンプルを除去したり試薬を追加したりすることができる。さらに付勢要素は、蓋の姿勢に応じて開放又は閉鎖姿勢へ付勢するように設計される。これによって、作動に関してある程度のあいまいさが可能となる。すなわち、能動部品によって蓋を最終姿勢まで完全に動作させる必要はなく、蓋は、付勢要素によって所定の開放又は閉鎖姿勢へ自動的に到達するようになるところまで動作させれば充分である。この結果、蓋を作動させる構成に高い柔軟性がもたらされる。

有利な態様において、蓋は、閉鎖姿勢から予め決められた角度だけ（好ましくは９０°）、軸を中心として回転することによって開放姿勢へ到達する。この場合、蓋はアームに固定され、該アームは回転シャフトに固定される。したがって、蓋がその周りを回動する軸は、蓋を接続したシャフトの形態とすることが好ましい。

これによって、上述の二重自己付勢機能について有利な設計が可能となる。すなわち、シャフトにカムを設け、閉鎖姿勢においてそのカムが付勢要素から上下方向の力を受けるようになっている。該カムは、シャフトの回転運動に従動する丸い突起である。これに対して、例えばばねのような１つ以上の付勢要素が保持要素に固定されており、この付勢要素は蓋の回転に追従しない。このようなばねは、蓋が閉じているときカムに対して上下方向に作用するように配置されている。すなわち、ばね力がカムに対して上下方向に作用する。開放姿勢から蓋が回転することでカムが傾くと、カムの丸い突起がばねに向かって動き、力が増すようになっている。この結果として自己付勢効果が得られる。カムの丸みによって、付勢特性、すなわちどの回転角度から開放姿勢又は閉鎖姿勢への付勢が始まるかを決定することができる。

開放及び閉鎖の両姿勢への付勢力を加えるのに必要な付勢要素は１つで済ませられる。

閉鎖システムは、シャフトの少なくとも一端に、軸の両側へ半径方向に延出するレバーを更に含むと有利である。このレバーによって簡単に蓋を作動させることができる。レバーは、例えばレバー端部を押圧するボルトによって、順々に駆動可能である。この圧力でシャフトが回転させられると、蓋が回転する。この回転が、カムがスナップする、すなわち開放又は閉鎖姿勢への付勢境界を規定する回転角度を超えると、すぐに蓋は自動的に他方の姿勢へ動く。このときに、作動ボルトによって最終姿勢まで完全に案内する必要はない。

有利な態様において、付勢要素は曲げ腕ばねとして設計されている。当該曲げ腕ばねは直線腕を備えており、その一端は固定され、他端は自由に浮いている。この腕の弾性によって自由端は反ることが可能であるが、必ず直線姿勢に復帰する。このような自由端が、カムに付勢力を加えるように配置される。この種の設計は多くの利点を有する。すなわち、曲げ腕の延伸によってカムの回転表面全体に力を作用させることができ、これは自動付勢にとって必要なことである。また、曲げ腕は例えば射出成形によって直接製造することができる。別個に取り付ける金属ばね等を必要とせず、これによって製造プロセスが更に容易になる。

開放姿勢と閉鎖姿勢との間の回転角度は９０度にするのがよい。この結果得られる対称性が閉鎖システムの構成を簡素にする。さらに、例えば上述のレバー又はレバーのアームを９０度だけ回転させれば良いので、蓋機構の作動が簡素になる。このように、１つの方向における簡単な一次元の動きだけによって作動を実行することができる。

上記レバーは、ホルダに対する挿入及び除去の方向に対し、４５度の角度を形成するように設けるのがよい。これによれば、蓋の開放及び閉鎖を、挿入及び除去の方向における動作で実施可能である。この態様によれば、例えば自動化ピペット又はグリッパアーム等のアクセスデバイスに適切に位置決めしたボルトによって、蓋の開放及び閉鎖を、各ホルダへのアクセス動作と直に一体化することができる。

本発明はさらに、反応容器用ホルダを多数備えた保持デバイスであって、本発明に従った閉鎖システムがホルダに配置されている保持デバイス、に関する。この保持デバイスは、本発明に従った閉鎖システムのための保持要素を含むことが好ましい。保持要素は、例えば射出成形によって製造することができ、例えば曲げ腕ばね及び回転可能蓋のための軸受等、ホルダに配置すべき閉鎖システムの部品を前もって備えておくことができる。これによって製造が大幅に簡略化される。

さらに、本発明は、反応容器用ホルダを多数備えた保持デバイスを有する自動分析装置であって、本発明に従った閉鎖システムがホルダに配置されている自動分析装置、に関する。この分析装置は、例えば反応容器用グリッパや中空針付きピペッティングデバイスであるアクセスデバイスも含み、当アクセスデバイスに、本発明に従った閉鎖システムを作動させるためのボルトが付設される。

本発明によれば、試薬容器受容位置のための閉鎖システムにおいて開放姿勢及び閉鎖姿勢に対する二重自動付勢を実現する、閉鎖機構の非常に簡単な動作が達成される。したがって、自動分析装置における反応容器の受容位置の閉鎖について、費用対効果に優れ且つ技術的に簡単な手法で実現することができる。

本発明につき、次の図面を参照して詳細に説明する。
搬送ホイールのセグメントにある反応容器用ホルダのための閉鎖システムを示す。 ボルトによって閉鎖姿勢に駆動した閉鎖システムを示す。 ボルトによって開放姿勢に駆動した閉鎖システムを示す。 複数の閉鎖システム用の保持要素を示す。 搬送ホイールのセグメントを示す。 閉鎖システムの蓋の正面を示す。 閉鎖システムの蓋の背面を示す。

全ての図面を通して、同一の部分は同じ参照符号で示す。

図１は、自動分析装置における反応容器４のホルダ２のための閉鎖システム１を断面で示す。各々が開口６を有するホルダ２が、搬送ホイールのセグメント８に２列で配置されている。明りょうに示すため、１つのホルダ２にのみ参照符号を付してある。セグメント８は円弧形状であり、ホルダ２の第１の列は第１の円弧上に配置されている。他のホルダ２の列は、もっと大きい半径すなわち外側の同心円の第２の円弧上に配置されている。

ホルダ２は、実質的に、上部で開口した中空の円筒として設計され、内部はわずかに円錐形であり、挿入及び除去の方向が円筒軸に沿うようになっている。内側にある円弧上に配置されたホルダ２は、外側に配置されたホルダ２よりも背が高い。ホルダ２はウェブ１０によってジグザグ形態に接続され、これによって安定性が高まる。

セグメント８は、射出成形によってプラスチックから製造される。セグメント８の外側半径上に歯状リング１２が配置され、したがって当該歯状リング１２は、反応容器を搬送するべく複数のセグメント８により形成される搬送ホイールの外側に沿って、延設される。この歯状リングに、駆動装置によって動作する歯状ホイール（詳細は図示せず）が噛み合う。自動分析装置の制御ユニット（詳細は図示せず）がその駆動装置を制御し、搬送ホイールの位置決めを制御するようになっている。

図１には、ホルダ２の１つの断面を示してある。断面で示すホルダ２の開口６に反応容器４が挿入されている。反応容器４は上方に開口した円錐形として設計され、その上縁１４は外側に湾曲し且つその外形はホルダ２の内側に適合するので、反応容器４は、ホルダ２の中に安定して置かれる。ただし、反応容器４はホルダ２によって完全に囲まれるわけではなく、ホルダ２よりも背が高いので、開口６から突出する。

図１に断面で示すホルダ２は、完全閉鎖システム１を備えた個別のホルダとして提供されている。閉鎖システム１は、同様に横断で示す蓋１６を含み、この蓋１６が、反応容器（キュベット）の縁部１４に適合して反応容器４を閉鎖する。図１において、蓋１６は閉鎖姿勢で示されている。

蓋１６は、直角保持アーム１９を介してシャフト２０に固定されている。シャフト２０にはカム２４が形成されており、図示する閉鎖姿勢において保持要素２６に上下方向の力が加えられるようになっている。

保持要素１８（ここでは図示せず）は、実質的にＵ字形の曲げ腕ばね２６を含み、そのＵ字の湾曲部位は強化されている。Ｕ字形は、曲げ腕ばね２６のばね変位を長くすることができるという効果を有する。曲げ腕ばね２６の一端が保持要素１８に固定され、そして自由端は、Ｕ字の内側でカム２４と相互作用するように配置される。蓋１６がほんの少し開かれることがあったとしても、そのカム２４の傾きによって反らされる曲げ腕ばね２６が、閉鎖姿勢の方向へ付勢力を加える。

セグメント８のその余のホルダ２について、上述のホルダ２と同様に構成した上記の通りの曲げ腕ばね２６が保持要素１８によって備えられる。保持要素１８及び曲げ腕ばね２６は、プラスチック射出成形の部品としてワンピースで製造される。図１において、他のホルダ２に蓋１６は図示してない。

図２は、蓋１６を閉じたホルダ２を示す。中央に図示したホルダ２の右側及び左側には、蓋１６を開いたホルダ２を示してある。開放姿勢において、蓋１６は、セグメント８の円弧の中心点の方向に対し９０度の角度を保つ。保持アーム１９を経て蓋１６と接続していて回転軸を形成するシャフト２０は、外向きの円筒形ウェブ２８を備えている。ウェブ２８は、保持要素１８の軸受３０に回転可能に支持されている。軸受３０は、セグメント８の円弧の中心点に向かって開放となっているが、ウェブ２８は、曲げ腕ばね２６の力によって軸受３０内に保持される。

図１と図２を組み合わせて、曲げ腕ばね２６による二重付勢作用が説明される。すなわち、閉鎖姿勢において、すでに述べたように付勢力がカム２４に作用し、この作用が保持アーム１９を介して縁部１４に対する蓋１６の必要な圧力を保証し、したがって反応容器４が安全に閉鎖される。この付勢力に逆らう回転軸の回転によって蓋１６が開かれると、曲げ腕ばね２６はこれに屈する。カム２４の丸い先端がセグメント８の円弧の中心点方向を指す場合、４５度の回転で曲げ腕ばね２６の最大変位に達する。

開放姿勢の方向への回転が続くと、曲げ腕ばね２６の力はもはや閉鎖姿勢の方向に作用せず、開放姿勢の方向に作用することになる。この時点の後、蓋１６は自動的に開放姿勢へ傾くので、もはや力を加える必要はない。これと逆の閉鎖プロセスも同様に行われる。

蓋１６は真っ直ぐのレバー３２によって駆動される。レバー３２は、その中央で、ウェブ２８の１つの端部すなわちシャフト２０の一端に固定され、アームが回転軸の両側に延出する。レバー３２は、ホルダ２の挿入及び除去の方向に対し４５度で配設され、蓋１６の作動を上から実行できる配置になっている。すなわち、レバーアームのいずれか一方に下向きの圧力を加えることで、蓋１６をいずれか一方の姿勢にすることができる。本例の場合、セグメント８の円弧の中心点へ向いた、言い換えると、回転軸から蓋１６とは逆の方へ向かうレバーアームが、閉鎖姿勢において上方に位置する。

図２に示すボルト３４が蓋開放機構を作動させる。ボルト３４は、例えば自動分析装置のグリッパアーム又はピペッティングデバイスに直接固定することで、既存の上方向及び下方向の動作と一体で作動を行うことが可能となっている。作動のためには、ボルト３４は、レバー３２の２つのレバーアームの一方の上に持ってきて下方向に案内するだけで良い。本例の場合、曲げ腕ばね２６による自己付勢作用によって蓋１６の姿勢が常に正確に開放又は閉鎖のいずれかになるので、ボルト３４の位置に関して正確である必要はない。ボルト３４は、レバー３２が蓋の開放又は閉鎖姿勢と一致する位置に達するまで下げる必要はない。

図２は、閉鎖姿勢の方向に閉鎖システム１を作動させた後のボルト３４を示している。

図３は、図２の状態から開放姿勢の方向に作動させた後の閉鎖システム１を示す。ボルト３４は、回転軸から蓋１６とは逆の方へ向かうレバーアーム上に位置決めされ、下方向に案内されている。

図４は、セグメント８に配置される前の保持要素１８を、蓋１６の無い状態で示す。保持要素１８は、プラスチックから射出成形した部品として製造され、円弧の形状に配置された軸受３０と、上述した形態の曲げ腕ばね２６とを有する。保持要素１８は３つの中空の円筒形固定部３６を含み、これら固定部３６は、均等に配置されて保持要素１８をセグメント８に固定するように機能する。必要に応じて、蓋１６を保持要素１８に装着することができる。

図５は、ホルダ２と共に上述のセグメント８を示すが、保持要素１８及び閉鎖システム１は図示されていない。セグメント８は、保持要素１８の固定部３６と整合したボルト３８を有する。固定部３６は、保持要素１８とセグメント８が堅固に接続されるように、ボルト３８に押し込められて固定される。

図６は、閉鎖システム１の蓋１６を含んだ部分の正面を示す。蓋１６及び２つの部分の保持アーム１９が含まれている。さらに、図６に示す部分には、回転可能な搭載のための端部ウェブ２８を有するシャフト２０と、蓋１６を作動させるためのレバー３２と、が含まれている。

図７は、閉鎖システム１の蓋１６を含んだ部分の背面を示す。特にこの図において、シャフト２０のカム２４が明らかである。

１ 閉鎖システム
２ ホルダ
４ 反応容器
６ 開口
８ セグメント
１０ ウェブ
１２ 歯状リング
１４ 縁部
１６ 蓋
１８ 保持要素
１９ 保持アーム
２０ シャフト
２４ カム
２６ 曲げ腕ばね
２８ ウェブ
３０ 軸受
３２ レバー
３４ ボルト
３６ 固定部
３８ ボルト

Claims (7)

1. 自動分析装置における反応容器（４）用ホルダ（２）のための閉鎖システムであって、
   軸を中心として動作し、前記ホルダ（２）の開口（６）を閉鎖姿勢で閉鎖すると共に開放姿勢で開放する蓋（１６）と、
   該蓋（１６）が接続されると共に、保持要素（１８）に軸支されて前記軸を形成するように構成されたシャフト（２０）と、
   該シャフト（２０）に配置されたカム（２４）と、
   該カム（２４）に作用する付勢要素（２６）と、
   前記シャフト（２０）の少なくとも一端に設けられて、前記軸の両側へ半径方向に延出するレバー（３２）とを備え、
   前記レバー（３２）に圧力を加えることで前記シャフト（２０）を回転させることができ、
   前記付勢要素（２６）は、前記蓋（１６）が前記閉鎖姿勢になるときには前記閉鎖姿勢の方向に付勢力が加わるように前記カム（２４）に作用し、前記蓋（１６）が前記開放姿勢になるときには前記開放姿勢の方向に付勢力が加わるように前記カム（２４）に作用する、閉鎖システム。
2. 前記閉鎖姿勢から予め決められた角度だけ、前記軸を中心として前記蓋（１６）を回転させることによって、前記開放姿勢に到達する、請求項１に記載の閉鎖システム。
3. 前記予め決められた角度が９０度である、請求項２に記載の閉鎖システム。
4. 前記レバー（３２）は、前記ホルダ（２）の挿入及び除去の方向に対して４５度の角度をなすように設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の閉鎖システム。
5. 前記付勢要素（２６）が曲げ腕ばねとして構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の閉鎖システム。
6. 反応容器（４）用のホルダ（２）を多数備えた保持デバイスであって、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の閉鎖システム（１）が前記ホルダ（２）に配置されている、保持デバイス。
7. 請求項６に記載した反応容器（４）用のホルダ（２）を多数備えた保持デバイスと、
   中空針付きピペッティングデバイス及びグリップデバイスの少なくともいずれかと、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の閉鎖システム（１）の前記レバー（３２）に圧力を加えるためのボルト（３４）と、
   を有する自動分析装置。

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