特許 5714410 自動分析装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5714410

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】自動分析装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/10 20060101AFI20150416BHJP

【ＦＩ】

   G01N35/10 C

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2011-109243(P2011-109243)

(22)【出願日】2011年5月16日

(65)【公開番号】特開2012-242106(P2012-242106A)

(43)【公開日】2012年12月10日

【審査請求日】2013年12月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100091096

【弁理士】

【氏名又は名称】平木 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100105463

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100102576

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 敏章

(72)【発明者】

【氏名】平野 匡章

(72)【発明者】

【氏名】中村 和弘

【審査官】 清水 督史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−３００１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３９９６８５１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１０−０９１４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８５９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３１７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３９７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８６０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１０３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４６５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６３４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８１１３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３５／００−３５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料又は試薬を所定量分注する分注プローブと、
前記分注プローブを水平方向に２次元的に移動させる２つ以上の駆動軸を有し、かつ、当該駆動軸の少なくとも１つは回転駆動軸である分注プローブ駆動機構と、
前記分注プローブの吸引位置、吐出位置及び洗浄位置の少なくともいずれかの位置に設置可能な又は配置される位置決め部材であって、位置合わせの際に前記分注プローブが接触する部分が円形状に形成された位置決め部材と、
前記分注プローブが、前記位置決め部材に接触したことを検出する接触検出機構と、
前記分注プローブ駆動機構の２つ以上の駆動軸の１つのみを駆動制御して、前記位置決め部材の円形状の部分に接触させ、次に、前記駆動制御した駆動軸以外の１つの駆動軸のみを駆動制御して、前記位置決め部材の円形状の部分に接触させ、前記接触が検出された各点の位置情報、又は、前記接触が検出された各点の位置情報及び前記分注プローブを移動させた際の軌跡情報に基づいて、前記分注プローブの吸引位置、吐出位置及び洗浄位置の少なくともいずれかの中心点の位置情報を算出する制御部と
を備え、前記駆動制御する軸の少なくとも１つは前記回転駆動軸であることを特徴とする自動分析装置。

【請求項2】

請求項１に記載の自動分析装置において、
前記位置決め部材は、前記分注プローブの吸引位置、吐出位置及び洗浄位置の少なくともいずれかの位置に着脱可能な形状部分を有する
ことを特徴とする自動分析装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の自動分析装置において、
前記接触検出機構は、静電容量検出機構又は電気導通検出機構である
ことを特徴とする自動分析装置。

【請求項4】

請求項１、２又は３に記載の自動分析装置において、
ｎ箇所(ｎ≧３)の停止位置における相互の相対位置誤差が無視できる程小さい場合、前記制御部は、前記停止位置のうち２点に対する中心点の位置情報を算出し、他のｎ−２点に対する中心点の位置情報を算術演算により求める
ことを特徴とする自動分析装置。

【請求項5】

試料又は試薬を所定量分注する分注プローブと、
前記分注プローブを水平方向に２次元的に移動させる２つ以上の駆動軸を有し、かつ、当該駆動軸の少なくとも１つは回転駆動軸である分注プローブ駆動機構と、
前記分注プローブの吸引位置、吐出位置及び洗浄位置の少なくともいずれかの位置に設置可能な又は配置される位置決め部材であって、位置合わせの際に前記分注プローブが接触する部分が円形状に形成された位置決め部材と、
前記分注プローブが、前記位置決め部材に接触したことを検出する接触検出機構と、
前記分注プローブ駆動機構及び前記接触検出機構を制御する制御部とを有する自動分析装置において実行される自動分析方法において、
前記制御部が、
前記分注プローブ駆動機構の２つ以上の駆動軸の１つのみを駆動制御して、前記位置決め部材の円形状の部分に接触させる第１の処理と、
前記第１の処理の後、前記駆動制御した駆動軸以外の１つの駆動軸のみを駆動制御して、前記位置決め部材の円形状の部分に接触させる第２の処理と、
前記接触が検出された各点の位置情報、又は、前記接触が検出された各点の位置情報及び前記分注プローブを移動させた際の軌跡情報に基づいて、前記分注プローブの吸引位置、吐出位置及び洗浄位置の少なくともいずれかの中心点の位置情報を算出する第３の処理と
を実行し、前記駆動制御する軸の少なくとも１つは前記回転駆動軸であることを特徴とする自動分析方法。

【請求項6】

請求項５に記載の自動分析方法において、
ｎ箇所(ｎ≧３)の停止位置における相互の相対位置誤差が無視できる程小さい場合、
前記制御部が、
前記停止位置のうち２点に対する中心点の位置情報を算出し、他のｎ−２点に対する中心点の位置情報を算術演算により求める
ことを特徴とする自動分析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分注駆動機構を有する自動分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、試料プローブ又は試薬プローブを高精度に位置決めできる自動分析装置を提供するものがある（特許文献１を参照）。特許文献１には、プローブの固体若しくは液体への接近又は接触を検出する検出部を自動分析装置に設けることが記されている。また、同文献には、反応容器の中心位置の検出を可能とする中心位置検出部を有する治具を、反応容器に取り付けることが記されている。その上で、同文献には、移動中のプローブが、治具の中心位置検出部に接近又は接触したか否かを検出部で検出することにより、プローブを反応容器の中心に位置決めすることが記されている。

【0003】

また、プローブの先端を駆動してロケーターウェルの側壁と点接触させ、その接触を検出することにより、プローブの先端を位置決めするプローブ駆動装置を提供するものがある（特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−３００１５２号公報

【特許文献2】特許第３９９６８５１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１は、回転駆動軸を含む２次元水平移動機構を備える分注駆動機構において、プローブを停止位置に自動的に位置決めする方法を記載する。しかし、この方法は、停止位置となる可能性のある場所が反応容器の中心位置か否かを順番に確認する。このため、確認に要する工程数が多くなる。

【0006】

また、特許文献２は、直線駆動軸のみによる２次元水平動機構を備えたプローブ駆動装置において、プローブの先端を自動的に位置決めする方法を記載する。しかし、この方法は、各直線駆動軸に沿ってプローブを駆動して円筒型のロケーターウェルの側壁との接触点を検出し、その中間点を各駆動軸方向の中心点とする。このため、回転駆動を含む分注駆動機構におけるプローブの位置決めには適用することができない。

【0007】

本発明は、少なくとも１つは回転駆動軸を含む２次元水平移動機構を備えた分注駆動機構において、プローブを自動的かつ短時間に位置決めできる自動分析装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前述した課題の解決のための一例として、本発明は、以下の構成を有している。
（１）試料又は試薬を所定量分注する分注プローブ
（２）分注プローブを水平方向に２次元的に移動させる２つ以上の駆動軸を有する分注駆動機構（ただし、駆動軸の少なくとも１つは回転駆動軸）
（３）分注プローブの吸引位置、吐出位置、洗浄位置の少なくともいずれかの位置に設置可能な又は配置される位置決め部材（位置合わせの際に前記分注プローブが接触する部分が、位置決め位置を中心とする円形状）

【0009】

（４）分注プローブと位置決め部材との接触を検出する接触検出機構
（５）分注プローブ駆動機構の２つ以上の駆動軸の１つのみを駆動制御して、位置決め部材の円形状の部分に接触させ、次に、先に駆動制御した駆動軸以外の１つの駆動軸のみを駆動制御して、位置決め部材の円形状の部分に接触させ、接触が検出された各点の位置情報、又は、接触が検出された各点の位置情報及び分注プローブを移動させた際の軌跡情報に基づいて、分注プローブの吸引位置、吐出位置及び洗浄位置の少なくともいずれかの中心点の位置情報を算出する制御部

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、２次元移動のための２以上の駆動軸のうち少なくとも１つが回転駆動軸である分注駆動機構を自動分析装置が搭載する場合にも、従来に比して少ない工程数かつ短時間で、分注プローブの位置を所定位置に自動的に位置決めすることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】形態例に係る自動分析装置の全体構成を示す図。

【図2】分注駆動機構の構成例を示す図。

【図3A】位置決め部材の断面構造例を示す図。

【図3B】位置決め部材の上面構造を示す図。

【図4】分注駆動機構が２つの回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理を説明するフローチャート。

【図5A】分注駆動機構が２つの回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理の工程を説明する図。

【図5B】分注駆動機構が２つの回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理の工程を説明する図。

【図5C】分注駆動機構が２つの回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理の工程を説明する図。

【図5D】分注駆動機構が２つの回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理の工程を説明する図。

【図5E】分注駆動機構が２つの回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理の工程を説明する図。

【図6】分注駆動機構が直線駆動軸と回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理を説明するフローチャート。

【図7A】分注駆動機構が直線駆動軸と回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理の工程を説明する図。

【図7B】分注駆動機構が直線駆動軸と回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理の工程を説明する図。

【図7C】分注駆動機構が直線駆動軸と回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理の工程を説明する図。

【図7D】分注駆動機構が直線駆動軸と回転駆動軸を備える場合における複数の接触点を用いた位置決め処理の工程を説明する図。

【図8】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理を説明するフローチャート。

【図9A】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図9B】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図9C】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図9D】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図10A】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図10B】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図10C】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図10D】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図10E】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図10F】複数の接触点と分注プローブの移動軌跡による位置決め処理の工程を説明する図。

【図11A】複数箇所の停止位置に対する位置決め処理の工程を説明する図。

【図11B】複数箇所の停止位置に対する位置決め処理の工程を説明する図。

【図11C】複数箇所の停止位置に対する位置決め処理の工程を説明する図。

【図11D】複数箇所の停止位置に対する位置決め処理の工程を説明する図。

【図11E】複数箇所の停止位置に対する位置決め処理の工程を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施態様は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。

【0013】

[形態例１]
本実施例では、分注駆動機構が２つの回転駆動軸を備える場合に、複数の接触点の検出により分注プローブの位置決めを行う例を説明する。

【0014】

図１に、自動分析装置の全体構成例を示す。自動分析装置は、試料を収めた試料カップ１００、試料カップ１００を複数配置した試料ラック１０１、試薬を収めた試薬ボトル１０２、試薬ボトル１０２を複数配置した試薬ディスク１０３、試料と試薬とを混合させて反応液とするセル１０４、セル１０４を複数配置したセルディスク１０５、試料を試料カップ１００内からセル１０４内に一定量移動できる試料分注機構１０６、試薬を試薬ボトル１０２内からセル１０４内に一定量移動することができる試薬分注機構１０７、試料と試薬をセル１０４内で攪拌し混合させる攪拌ユニット１０８、セル１０４内の反応液に光を照射し、得られる光を受光する測定ユニット１０９、セル１０４を洗浄する洗浄ユニット１１０、装置各部を制御する制御部１１１、各種データを蓄えたデータ格納部１１２、外部より必要なデータをデータ格納部１１２に入力できる入力部１１３、測定ユニット１０９で得られる光量から吸光度までを算出する測定部１１４、吸光度から成分量を割り出す解析部１１５、データを表示し外部に出力できる出力部１１６より構成される。

【0015】

なお、試薬ディスク１０３及びセルディスク１０５は、いずれもディスク形状であり、回転軸を中心に回転駆動される。なお、試薬ディスク１０３とセル１０４は、それぞれ試薬ディスク１０３及びセルディスク１０５の外周位置に配列される。

【0016】

試料の成分量の分析は、次のような手順で行われる。まず、試料カップ１００内の試料を試料分注機構１０６によりセル１０４内に一定量分注する。次に、試薬ボトル１０２内の試薬を試薬分注機構１０７によりセル１０４内に一定量分注する。続いて、セル１０４内の試料と試薬とを攪拌ユニット１０８により攪拌し反応液とする。必要であれば、複数の試薬を、試薬分注機構１０７を用いてセル１０４内に追加的に分注する。これらの分注の際には、試料ラック１０１の搬送と、試薬ディスク１０３とセルディスク１０５の回転により、試料カップ１００、試薬ボトル１０２、セル１０４を所定の位置に移動させる。反応が終了すると、洗浄ユニット１１０によりセル１０４内を洗浄し、次の分析を行う。反応液の吸光度は、測定ユニット１０９と測定部１１４により測定され、データ格納部１１２に吸光度データとして蓄積される。蓄積された吸光度データは、解析部１１５において、検量線データ及びランベルト・ベアーの法則に基づき解析される。この解析により、試料に含まれる成分量を分析できる。各部の制御・分析に必要なデータは、入力部１１３からデータ格納部１１２に入力される。各種データや解析結果は、出力部１１６により表示及び／又は出力される。

【0017】

図２に、本形態例で使用する分注駆動機構の構成例を示す。この形態例の場合、上下に駆動可能なシャフト１２１の上端位置に、θ１アーム１２２の一端部が、ＸＹ面内で回転可能に取り付けられている。また、θ２アーム１２３の一端部は、θ１アーム１２２の自由端である先端位置に、ＸＹ面内で回転可能に取り付けられている。また、θ２アーム１２３の自由端である先端位置にはＺ軸方向下方に延長するように分注プローブ１２４が取り付けられている。

【0018】

なお、分注プローブ１２４とシリンジ１２５は、チューブ１２６を介して接続されている。チューブ１２６は、シャフト１２１の台座からシャフト１２１、θ１アーム１２２、θ２アーム１２３を通り、分注プローブ１２４の一端側に接続されている。シリンジ１２５には、その内容積を可変するためのプランジャ１２７が移動可能に取り付けられている。プランジャ１２７の移動位置に応じ、分注プローブ１２４の先端からは試料又は試薬の吸引又は吐出が行われる。また、分注プローブ１２４には、静電容量方式の液面検知器１２８が接続されており、分注プローブ１２４が試料、試薬又は金属と接触したことを検出することができる。

【0019】

図３Ａ及び図３Ｂに、位置決め部材１２９の構造例を示す。図３Ａは、位置決め部材１２９と、当該位置決め部材１２９を取り付けたセル１０４の断面構造を示し、図３Ｂは、位置決め部材１２９の上面図を示している。位置決め部材１２９は、セル１０４の開口部分に着脱可能な治具である。位置決め部材１２９のうちセル１０４に取り付けられる部分の形状は、セル１０４に取り付け可能な形状であれば任意である。この形態例の場合、取り付け状態における位置決め部材１２９の上端側には、円筒構造１３０が設けられている。ここで、円筒構造１３０は、その中心軸が位置決め時の目標点と一致するように形成される。

【0020】

ここでは、着脱可能な治具を例に説明するが、例えば試薬ディスク１０３の試薬ボトル１０２を設置する場所に予め同様の構造が形成されていても、本明細書において提案する位置決め処理は実現可能である。

【0021】

位置決め部材１２９は金属製である。従って、分注プローブ１２４との接触を液面検知器１２８によって検出することができる。本形態例の場合、分注プローブ１２４と円筒構造１３０の内側面との接触を検出し、その位置情報に基づいて分注プローブ１２４の位置決めを行う。そのため、加工誤差や組み立て誤差があったとしても、円筒構造１３０は、分注プローブ１２４が最初の基準となる位置に移動されたときに、必ずその円筒の内部に位置するような大きさであることが望ましい。

【0022】

なお、本形態例の場合、静電容量方式による接触検出を例に説明するが、位置決め部材１２９と分注プローブ１２４を導通検知器（不図示）に予め接続させておき、接触による電気的導通を検出する方法を用いても２つの部材の接触を検出しても良い。

【0023】

また、図３Ａ及びＢに示すように、円筒構造１３０の中心部に、くぼみ１３１を形成しても良い。くぼみ１３１は、分注プローブ１２４の外径より大きい内径を有する位置決め確認用の治具として用いられる。例えば後述する位置決め処理の後、目標点として算出された位置で分注プローブ１２４を下降させ、分注プローブ１２４がくぼみ１３１に挿入されたか否かを検出することにより、分注プローブ１２４が正しく位置決めされたか否かを確認できるようにしても良い。

【0024】

次に、図４及び図５Ａ〜図５Ｅを使用して、本形態例に係る位置決め方法を説明する。すなわち、２つの回転駆動軸を有する水平移動機構を搭載する分注駆動機構による位置決め方法を説明する。ここで、図４は、本形態例に係る位置決め処理手法の概要を示すフローチャートである。図５Ａ〜図５Ｅは、位置決め処理過程におけるθ１アーム１２２、θ２アーム１２３及び円筒構造１３０の位置関係を示している。位置決め処理は、制御部１１１が実行する。

【0025】

図５Ａは、以下の説明で使用する座標系と各アームの初期位置及び寸法を示している。図に示すように、θ１アーム１２２の回転軸を座標原点とし、ホーム位置（初期位置）におけるθ１アーム１２２の軸方向をＸ軸とする。なお、Ｘ軸と直交する軸方向をＹ軸とする。なお、θ１アーム１２２のアーム長をｌ_１ とし、θ２アーム１２３のアーム長をｌ_２ とする。

【0026】

分注プローブ１２４を移動した後の各アームの角度は、駆動前のθ１アーム１２２及びθ２アーム１２３の初期角度と、当該初期角度に対する移動量（回転量）を与える各移動パルス数と、移動角分解能とから求めることができる。また、分注プローブ１２４の移動後の座標位置（ｘ，ｙ）は、図５Ｂに示すように、各アームの長さと各アームの角度により求めることができる。以降の工程でも同様にして、移動後の分注プローブ１２４の位置座標を求めることができる。当該座標位置の計算は、制御部１１１が実行する。

【0027】

まず、図５Ｂに示すように、分注プローブ１２４を初期位置から所定の基準点Ｐまで移動させる（処理２００）。ここで、基準点Ｐは、部品の製造時の加工誤差や組み立て誤差がない場合の停止位置である。この分注プローブ１２４の水平移動は、θ１アーム１２２及びθ２アーム１２３のＸＹ面内における回転駆動により実現される。分注プローブ１２４が基準点Ｐの座標位置に位置決めされると、制御部１１１は、シャフト１２１を降下させる。降下量は、降下完了後に、分注プローブ１２４をＸＹ面内で移動させた際に、その先端部分が位置決め部材１２９の円筒構造１３０の内側面と接触できる高さまでである。

【0028】

本来、基準点Ｐは、位置決めすべき目標点Ｑと一致することが期待されている。しかし、位置決めすべき目標点Ｑは、加工誤差や組み立て誤差により基準点Ｐと一致しないことがある。その場合、基準点Ｐと目標点Ｑが一致するように、分注駆動機構の位置決めを再設定する必要がある。

【0029】

そこで、図５Ｃに示すように、θ２アーム１２３だけをＸＹ面内で左右に回転駆動し、分注プローブ１２４を位置決め部材１２９の円筒構造１３０の内面に接触させる。図では左側に位置する接触点を点Ａとし、右側に位置する接触点を点Ｂとする。そして、接触が検出されるたび、点Ａ及びＢの座標（ｘ_ａ，ｙ_ａ）及び（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）を算出する（処理２０１、２０２）。

【0030】

なお、点Ａとの接触の確認により、制御部１１１は、位置決め部材１２９が取り付けられていること及び液面検知器１２８が正常動作していることを確認することができる。点Ａとの接触が確認できない場合、制御部１１１は、以下の動作を実行することなく、位置決め動作を停止する。この際、出力部１１６を通じて位置決め動作が中止されたことを、操作者に報知することが望ましい。

【0031】

このように点Ａ及びＢの座標が検出されると、θ２アーム１２３だけを再び駆動し、分注プローブ１２４を基準点Ｐの位置に戻す（処理２０３）。この処理は必ずしも必須の処理ではないが、初期位置である基準点Ｐから次に検出する点Ｃの座標を算出することにより、点Ｃの座標の算出精度を高めることができる。

【0032】

分注プローブ１２４が基準点Ｐに戻ると、図５Ｄに示すように、今度は、θ１アーム１２２だけを回転駆動し、分注プローブ１２４が位置決め部材１２９の円筒構造１３０の内面に接触する位置まで移動させる。この場合も、移動可能な方向は２つある。この形態例の場合には、点Ａ及びＢが存在する方向とは反対の方向に、すなわち点Ａ及びＢから遠ざけるように分注プローブ１２４を駆動する。このとき、接触が検出された点を点Ｃとする（処理２０４）。点Ａ及びＢの場合と同様に、制御部１１１は、点Ｃの座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ）を算出する。

【0033】

これら接触点（点Ａ〜点Ｃ）の検出により、各点の座標（ｘ_ａ，ｙ_ａ）〜（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ）が制御部１１１において算出される。これらの点Ａ〜点Ｃは、円周上（より正確には、位置決め部材１２９の内壁から分注プローブ１２４の半径分だけ内側）の点である。このため、位置決め部材１２９の内壁面に相当する円周上の円の中心である目標点Ｑの座標は、これらの３点から計算により算出することができる（処理２０５）。この目標点Ｑが、分注プローブ１１４を位置決めすべき座標位置を与える。

【0034】

目標点Ｑの座標は、図５Ｅに示すように点Ａ〜Ｃの中から任意の２点を２組選び、その垂直２等分線の交点を求めることにより算出することができる。垂直２等分線の式は、次式で与えることができる。

【0035】

【数1】

この２式を連立して解くと、点Ｑの座標（ｘ_Ｑ，ｙ_Ｑ）は、次式により算出できる。

【0036】

【数2】

【0037】

この他、最小二乗法を用いる方法によっても、円筒構造１３０の内側を構成する円の中心を求めることもができる。この場合、円周は、中心点（点Ｑ）の座標（ｘ_Ｑ，ｙ_Ｑ）を用いて、以下の式で表すことができる。

【0038】

【数3】

ここで、次式のＳを最小にするｘ_Ｑ、ｙ_Ｑを求める。

【0039】

【数4】

【0040】

ここで、α＝−２ｘ_Ｑ、β＝−２ｙ_Ｑ、γ＝ｘ_Ｑ^２＋ｙ_Ｑ^２−ｒ^２とすると、前式のＳは、次式で表すことができる。

【0041】

【数5】

【0042】

更に、

【数6】

となる。

【0043】

この行列を解き、α及びβの定義式を適用すると、以下の関係が算出される。

【数7】

【0044】

すなわち、点Ｑの座標（ｘ_Ｑ，ｙ_Ｑ）と、位置決め部材１２９の円筒半径が算出される。なお、算出された点Ｑの座標を図５Ｂの２式に代入し、θ_１Ｑとθ_２Ｑについて解くと、θ１アーム１２２とθ２アーム１２３の各基準位置に対するなす角を算出することができる。制御部１１１は、算出されたθ_１Ｑとθ_２Ｑに基づいて、θ１アーム１２２とθ２アーム１２３の駆動部（例えばモータ）を駆動し、それらを目標点Ｑに位置決めする。

【0045】

ここで、液面検知器１２８の誤動作や位置決め部材１２９の設置不良等により、点Ｑの座標又は位置決め部材の円筒半径の設計値と算出結果とが公差よりも大きく乖離している場合、制御部１１１は、自動分析装置の出力部１１６よりアラームを出力し、作業者に確認を促すことが望ましい。

【0046】

以上説明した処理機能の搭載により、分注駆動機構が２つの回転駆動軸を備える場合にも、分注プローブ１２４を正確かつ短時間に所定位置に自動的に位置決めすることができる。

【0047】

[形態例２]
形態例１の場合には、分注プローブ１２４の水平移動を２つの回転駆動軸の組み合わせにより実現しているが、本形態例の場合には、分注プローブ１２４の水平移動を１つの直線駆動軸と１つの回転駆動軸の組み合わせにより実現する場合について説明する。

【0048】

以下、図６及び図７Ａ〜図７Ｄを使用して、本形態例に係る位置決め方法を説明する。ここで、図６は、本形態例に係る位置決め処理手法の概要を示すフローチャートである。図７Ａ〜図７Ｄは、位置決め処理過程におけるリニアステージ１４１、θ２アーム１２３及び円筒構造１３０の位置関係を示している。

【0049】

図７Ａは、以下の説明で使用する座標系と各可動部の初期位置及び寸法を示している。図７Ａの場合、座標系のＸ軸は、リニアステージ１４１の可動方向に一致させる。Ｙ軸は、Ｘ軸と直交する軸方向に設定する。θ２アーム１２３は、リニアステージ１４１に設置され、その回転駆動軸はＸ軸上に設定される。θ２アーム１２３の回転軸の取付位置は、リニアガイド（Ｘ軸）に対するリニアステージ１４１の移動に伴って移動される。θ２アーム１２３のアーム長はｌ_２ である。

【0050】

分注プローブ１２４を移動した後のθ２アーム１２３の回転軸の位置は、初期位置（Ｘ軸の原点）に対するリニアステージ１４１の移動量（例えば移動パルス数）として与えられる。また、θ２アーム１２３の角度は、Ｘ軸を初期角度（＝０°）として与えられ、当該初期角度に対する移動量（回転量）を与える各移動パルス数と移動角分解能とにより与えられる。

【0051】

分注プローブ１２４の移動後の座標位置（ｘ，ｙ）は、図７Ｂに示すように、θ２アーム１２３の回転軸のＸ軸上の座標ｘ_１Ｐと、Ｘ軸に対するθ２アーム１２３の角度θ_２Ｐにより求めることができる。以降の工程でも同様にして、移動後の分注プローブ１２４の位置座標を求めることができる。当該座標位置の計算は、制御部１１１が実行する。

【0052】

まず、図７Ｂに示すように、分注プローブ１２４を初期位置から所定の基準点Ｐまで移動させる（処理３００）。ここで、基準点Ｐは、部品の製造時の加工誤差や組み立て誤差がない場合の停止位置である。この分注プローブ１２４の水平移動は、リニアステージ１４１及びθ２アーム１２３によるＸＹ面内での水平移動と回転移動により実現される。分注プローブ１２４が基準点Ｐの座標位置に位置決めされると、制御部１１１は、シャフト１２１を降下させる。降下量は、降下完了後に、分注プローブ１２４をＸＹ面内で移動させた際に、その先端部分が位置決め部材１２９の円筒構造１３０の内側面と接触できる高さまでである。

【0053】

この場合も、基準点Ｐは、位置決めすべき目標点Ｑと一致することが期待されている。しかし、位置決めすべき目標点Ｑは、加工誤差や組み立て誤差により基準点Ｐと一致しないことがある。その場合、基準点Ｐと目標点Ｑが一致するように、分注駆動機構の位置決めを再設定する必要がある。

【0054】

そこで、図７Ｃに示すように、θ２アーム１２３だけをＸＹ面内で左右両方向に回転駆動し、分注プローブ１２４を位置決め部材１２９の円筒構造１３０の内面に接触させる。図では左側に位置する接触点を点Ａとし、右側に位置する接触点を点Ｂとする。そして、接触が検出されるたび、点Ａ及びＢの座標（ｘ_ａ，ｙ_ａ）及び（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）を算出する（処理３０１、３０２）。

【0055】

なお、点Ａとの接触の確認により、制御部１１１は、位置決め部材１２９が取り付けられていること及び液面検知器１２８が正常動作していることを確認することができる。点Ａとの接触が確認できない場合、制御部１１１は、以下の動作を実行することなく、位置決め動作を停止する。この際、出力部１１６を通じて位置決め動作が中止されたことを操作者に報知することが望ましい。

【0056】

このように点Ａ及びＢの座標が検出されると、形態例１の場合と同様に、θ２アーム１２３だけを回転駆動し、分注プローブ１２４を基準点Ｐの位置に戻す（処理３０３）。この処理は必ずしも必須の処理ではないが、初期位置である基準点Ｐから次に検出する点Ｃの座標を算出することにより、点Ｃの座標の算出精度を高めることができる。

【0057】

分注プローブ１２４が基準点Ｐに戻ると、図７Ｄに示すように、今度は、リニアステージ１４１だけを直線駆動し、分注プローブ１２４が位置決め部材１２９の円筒構造１３０の内面に接触する位置までＸ軸方向に移動させる。この場合も、移動可能な方向は２つある。この形態例の場合には、基準点Ｐと点Ａの距離と基準点Ｐと点Ｂの距離のうち遠い方の点が存在する方向に分注プローブ１２４を駆動する。図７Ｄの場合は点Ａの方向に移動する。このとき、接触が検出された点を点Ｃとする（処理３０４）。点Ａ及びＢの場合と同様に、制御部１１１は、点Ｃの座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ）を算出する。

【0058】

これら接触点（点Ａ〜点Ｃ）の検出により、各点の座標（ｘ_ａ，ｙ_ａ）〜（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ）が制御部１１１において算出される。これらの点Ａ〜点Ｃは、円周上（より正確には、位置決め部材１２９の内側面から分注プローブ１２４の半径分だけ内側）の点である。このため、位置決め部材１２９の内側面に相当する円周上の円の中心である点Ｑの座標は、これらの３点から計算により算出することができる（処理３０５）。この点Ｑが、分注プローブ１１４を位置決めすべき座標位置を与える。

【0059】

以上説明した処理機能の搭載により、分注駆動機構が１つの直線駆動軸と１つの回転駆動軸を備える場合にも、分注プローブ１２４を正確にかつ短時間に所定位置に自動的に位置決めすることができる。

【0060】

[形態例３]
本形態例の場合には、接触点だけでなく分注プローブ１２４の移動軌跡も考慮して位置決めを実行する例について説明する。なお、自動分析装置の装置構成は、形態例１の場合と同様であるものとする。すなわち、分注プローブ１２４の水平移動を２つの回転駆動軸の組み合わせにより実現するものとする。もっとも、本形態例において説明する処理方法は、形態例２に係る自動分析装置にも適用することができる。

【0061】

以下、図８、図９Ａ〜図９Ｄ及び図１０Ａ〜図１０Ｆを使用して、本形態例に係る位置決め方法を説明する。ここで、図８は、接触点と分注プローブ１２４の移動軌跡による位置決め処理のフローチャートである。図８に示す処理手順のうち処理４０５及び４０７に示す条件分岐部分が、分注プローブ１２４の移動軌跡を考慮した判定処理に対応し、当該判定時点で目標点Ｑを与える候補点を決定できるか否かを判定する。なお、図９Ａ〜図９Ｄは、分注プローブ１２４の移動軌跡を考慮して位置決め候補点の一つを目標点Ｑと判定できる場合を示している。図１０は、分注プローブ１２４の移動軌跡を考慮しても、位置決め候補点を目標点Ｑと決定できない場合を示している。

【0062】

まず、移動軌跡の考慮により位置決め候補点を目標点Ｑに決定できる場合について説明する。図９Ａに示すように、θ１アーム１２２及びθ２アーム１２３を駆動し、分注プローブ１２４を基準点Ｐに移動させる。この後、位置決め部材１２９の円筒構造１３０の内側面に分注プローブ１２４が接触できる高さまでシャフト１２１を降下させる（処理４００）。

【0063】

次に、図９Ｂに示すように、θ２アーム１２３のみを一方向に回転駆動し、分注プローブ１２４を位置決め部材１２９を構成する円筒部材１３０の内側面に接触させ、点Ａの位置を検出する（処理４０１）。

【0064】

この後、θ２アーム１２３を逆方向に回転駆動し、分注プローブ１２４を基準点Ｐの位置へ戻す（処理４０２）。

【0065】

続いて、図９Ｃに示すように、θ１アーム１２２のみを一方向に回転駆動し、分注プローブ１２４を位置決め部材１２９の円筒構造１３０の内側面に接触させ、点Ｂの位置を検出する（処理４０３）。

【0066】

これまでの工程で位置決め部材１２９を構成する円筒構造１３０の内側面（内周）上の点Ａ及び点Ｂの２点が検出される。ここで、円筒構造１３０の径ｒを考慮すると、位置決め目標点Ｑの候補点は、図９Ｄに示すように、点Ｑ_１ と点Ｑ_２ の２点となる（処理４０４）。内円に接する２点を通る円は２つ存在するためである。なお、形態例１の場合には、円周上の３点が検出されるため、目標点Ｑの座標点も一意に確定する。

【0067】

この段階で、制御部１１１は、基準点Ｐと点Ｑ_１ の距離（ＰＱ_１ ）と基準点Ｐと点Ｑ_２の距離（ＰＱ_２ ）を算出し、それぞれを円筒構造１３０の半径ｒと比較する（処理４０５、処理４０７）。図９Ｄの場合、ＰＱ_１≦ｒ、かつ、ＰＱ_２＞ｒである。従って、処理４０５で否定結果が得られ、処理４０７で肯定結果が得られる。この場合、制御部１１１は、処理４０８に進み、候補点であるＱ_１ の方を目標点Ｑに確定する。

【0068】

これは、点Ｑ_２ を中心とする円筒構造１３０を考える場合、基準点Ｐが円筒構造１３０の内部から外れており、分注プローブ１２４の軌跡を考慮した場合、点Ｑ_２ は位置決めの目標点Ｑではあり得ないためである。従って、この場合、前述の通り、点Ｑ_１ を位置決め目標点Ｑとして確定することができる。なお、処理４０５で肯定結果が得られた場合、制御部１１１は処理４０６に進み、候補点であるＱ_２ の方を目標点Ｑに確定する。

【0069】

次に、移動軌跡を考慮しても位置決め候補点を特定できない場合について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｄは、前述した処理４００〜４０４の処理に当たる。従って、ここまでの処理は、前述の例と同様の手順となる。

【0070】

ただし、図１０Ｄの例は、ＰＱ_１ ≦ｒ、かつ、ＰＱ_２≦ｒである。従って、処理４０５及び処理４０７のいずれにおいても否定結果となる。すなわち、分注プローブ１２４の移動軌跡を考慮したとしても、この時点では、点Ｑ_１ と点Ｑ_２ のいずれもが目標点Ｑとなる可能性がある。

【0071】

この場合、制御部１１１は、θ１アーム１２２のみを処理４０３とは逆方向に回転駆動して分注プローブ１２４を基準点Ｐに戻し、その後、θ２アーム１２３のみを処理４０１とは逆方向に回転駆動して３番目の点Ｃを検出する（処理４０９、４１０）。

【0072】

この時点で３つの点Ａ、Ｂ及びＣを通る円は１つだけに確定する。よって、これらの３点から目標点Ｑの座標を算出する（処理４１１）。ここで、目標点Ｑの座標の算出方法には、図１０Ｆに示すように、候補点Ｑ_１ と点Ｃの距離ＣＱ_１ 及び候補点Ｑ_２ と点Ｃの距離ＣＱ_２ のいずれが径ｒと一致するか否かによって判定する方法と形態例１のように点Ａ〜Ｃの座標から目標点Ｑの座標を算出する方法のいずれを用いても良い。

【0073】

[形態例４]
本形態例の場合には、複数の停止位置に対して分注プローブ１２４を位置決めする場合の処理について説明する。ここでは、図１１Ａ〜図１１Ｅを用いて、当該処理を説明する。同図は、試薬ディスク１０３上に、９個の吸引位置Ｔ_ａ１〜Ｔ_ｃ３を設ける場合を示している。一般に、試薬ディスク１０３のように一体構造物上に設けられる吸引位置Ｔ_ａ１〜Ｔ_ｃ３の相対位置誤差は小さく、試薬ディスク１０３と試薬分注機構１０７のように異なる機構間の位置関係には誤差が多く含まれる場合が多い。

【0074】

吸引位置Ｔ_ａ１〜Ｔ_ｃ３の相対位置誤差が、位置決めする際に許容される誤差よりも十分に小さい場合、９箇所ある吸引位置のうち２箇所を正確に位置決めすることができれば、残り７箇所の位置決めは計算により実行することができる。以下、その方法を、図１１Ａ〜図１１Ｅを用いて説明する。

【0075】

図１１Ａは、試薬ディスク１０３上に設けられた９箇所の吸引位置の配置例を示している。図１１Ａの場合、９箇所の吸引位置は、試薬ディスク１０３の中心Ｏから放射状に延びる３つの列に分散して配列されている。この例の場合、各列上には、吸引位置が３個ずつ配置されている。すなわち、Ｔ_ａ１〜Ｔ_ａ３の３つで構成される吸引位置列と、Ｔ_ｂ１〜Ｔ_ｂ３の３つで構成される吸引位置列と、Ｔ_ｃ１〜Ｔ_ｃ３の３つで構成される吸引位置列とに分散されている。なお、各列を構成する３つの吸引位置は、他の吸引位置列上で対応する各吸引位置と同心円上に配置されている。

【0076】

なお、この形態例の場合、各吸引位置列のなす角θ_ａｂ及びθ_ｂｃと、同じ吸引位置列上に並ぶ吸引位置間の距離ｒ_０１〜ｒ_２３が分かっているものとする。

【0077】

この形態例では、３つの吸引位置列のうち１つに着目し、当該吸引位置列上の２点についてのみ分注プローブ１２４の位置決め処理を実際に実行する。なお、相対位置誤差を最小にするため、ここでは３つの吸引位置列のうち真ん中に位置する吸引位置列に注目する。

【0078】

まず、制御部１１１は、図１１Ｂに示すように、最も内側に配置される吸引位置Ｔ_ｂ１に対し、分注プローブ１２４を位置決めし、その位置座標を算出する。勿論、当該位置決めに際しては、前述した形態例１又は３の処理方法を適用する。勿論、分注駆動機構が形態例２に対応する場合には、形態例に記載した処理方法を適用する。

【0079】

次に、制御部１１１は、図１１Ｃに示すように、吸引位置Ｔ_ｂ１と同列の最も外側に配置される吸引位置Ｔ_ｂ３に対し、分注プローブ１２４を位置決めし、その位置座標を算出する。この後、制御部１１１は、図１１Ｄに示すように、吸引位置Ｔ_ｂ１とＴ_ｂ３の座標と距離ｒ_０１〜ｒ_２３の関係に基づいて、同列上に位置する３個の吸引位置Ｔ_ｂ１〜Ｔ_ｂ３を結ぶ直線とｘ軸とのなす角θ_ｂと、中心Ｏの座標Ｏ（ｘ_０，ｙ_０）と、吸引位置Ｔ_ｂ２の座標を算出する。

【0080】

さらに、制御部１１１は、図１１Ｅに示すように、先に位置合わせが終了した吸引位置列の左右に位置する吸引位置列とのなす角θ_ａｂ及びθ_ｂｃに基づいて、各吸引位置列に対応する３つの吸引位置Ｔ_ａ１〜Ｔ_ａ３及びＴ_ｃ１〜Ｔ_ｃ３の座標を算出する。以上の通り、複数の吸引位置について位置決めが必要な場合でも、相互間の位置関係に関する情報を使用できる場合には、当該位置関係から要求される必要最小限（この形態例の場合は２箇所）の吸引位置Ｔ_ｂ１及びＴ_ｂ３に対してのみ実際の位置決め処理を実行すれば、残りの吸引位置の位置決めは計算処理により実行することができる。

【0081】

なお、本形態例の場合、同じ列上に配列される３つの吸引位置のうち最内周と最外周の２点に位置する吸引位置について実際の位置決め処理を行っているが、同じ列上に位置する任意の２点について実際の位置決めを行っても良い。

【0082】

[他の形態例]
前述の形態例においては、位置決め部材１２９のうち分注プローブ１２４と接触する部分の形状が円筒構造１３０である場合について説明した。しかし、前述の形態例で説明した処理手法の適用に必要な条件は、内側面がＸＹ面内において円形状であることである。従って、外側面の形状は必ずしも円である必要はない。すなわち、円筒構造１３０である必要はない。

【0083】

また、位置決め部材１２９の外側面との接触を利用して位置決めを実行する場合には、位置決め部材１２９のうち分注プローブ１２４の接触する外側面の形状が、ＸＹ面内において円形状であれば良い。すなわち、分注プローブ１２４が実際に接触する部分の形状は円柱形状でも良い。この場合も、外側面との２点以上の接触点について座標を算出することにより、位置決め部材１２９の中心座標を算出することができる。

【0084】

なお、本発明は上述した形態例に限定されるものでなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した形態例は、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、ある形態例の一部を他の形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある形態例の構成に他の形態例の構成を加えることも可能である。また、各形態例の構成の一部について、他の構成を追加、削除又は置換することも可能である。

【0085】

また、上述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記憶装置、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。

【0086】

また、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示すものであり、製品上必要な全ての制御線や情報線を表すものでない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

【符号の説明】

【0087】

１００…試料カップ、１０１…試料ラック、１０２…試薬ボトル、１０３…試薬ディスク、１０４…セル、１０５…セルディスク、１０６…試料分注機構、１０７…試薬分注機構、１０８…撹拌ユニット、１０９…測定ユニット、１１０…洗浄ユニット、１１１…制御部、１１２…データ格納部、１１３…入力部、１１４…測定部、１１５…解析部、１１６…出力部、１２１…シャフト、１２２…θ１アーム、１２３…θ２アーム、１２４…分注プローブ、１２５…プランジャ、１２６…シャフト、１２７…プランジャ、１２８…液面検知器、１２９…位置決め部材、１３０…円筒構造、１３１…くぼみ。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図10F】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】