特許 6542893 分注装置及び自動分析装置

(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】6542893

(24)【登録日】2019年6月21日

(45)【発行日】2019年7月10日

(54)【発明の名称】分注装置及び自動分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/10 20060101AFI20190628BHJP

   B01J 4/02 20060101ALI20190628BHJP

【ＦＩ】

   G01N35/10 A

   B01J4/02 B

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-532446(P2017-532446)

(86)(22)【出願日】2016年7月11日

(86)【国際出願番号】JP2016070360

(87)【国際公開番号】WO2017022412

(87)【国際公開日】20170209

【審査請求日】2018年1月11日

(31)【優先権主張番号】特願2015-153799(P2015-153799)

(32)【優先日】2015年8月4日

(33)【優先権主張国】JP

(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】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】濱崎 孝伸

(72)【発明者】

【氏名】山下 善寛

【審査官】 多田 達也

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５７−１０５９７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−０４７６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２７７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１５８７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３５／００−３７／００

Ｂ０１Ｌ １／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吐出ノズルと、
試薬が格納された試薬ボトルと前記吐出ノズルを接続するように配置され、前記試薬の流路を形成する送液管と、
前記試薬ボトルと前記吐出ノズルをつなぐ送液管の経路上に配置された流体制御弁と、を備え、
前記流体制御弁は、導液口と排液口を有する前記試薬の流路と、前記流路の途中に設けられたダイヤフラム弁とを備え、
前記ダイヤフラム弁は、前記流体制御弁の流路の下方であって、当該ダイヤフラム弁の中心軸が水平面からなす角が３０度以上９０度以下となる向きで前記流体制御弁が配置され、
前記ダイヤフラム弁の流路は、前記導液口が前記排液口より低い位置になる向きで、前記ダイヤフラム弁が配置されることを特徴とする分注装置。

【請求項2】

吐出ノズルと、
試薬が格納された試薬ボトルと前記吐出ノズルを接続するように配置され、前記試薬の流路を形成する送液管と、
前記試薬ボトルと前記吐出ノズルをつなぐ送液管の経路上に配置された流体制御弁と、を備え、
前記流体制御弁は、導液口と排液口を有する前記試薬の流路と、前記流路の途中に設けられたダイヤフラム弁とを備え、
前記ダイヤフラム弁は、前記流体制御弁の流路の下方であって、当該ダイヤフラム弁の中心軸が水平面からなす角が３０度以上９０度以下となる向きで前記流体制御弁が配置され、
前記ダイヤフラム弁が親水化処理されていることを特徴とする分注装置。

【請求項3】

吐出ノズルと、
試薬が格納された試薬ボトルと前記吐出ノズルを接続するように配置され、前記試薬の流路を形成する送液管と、
前記試薬ボトルと前記吐出ノズルをつなぐ送液管の経路上に配置された流体制御弁と、を備え、
前記流体制御弁は、導液口と排液口を有する前記試薬の流路と、前記流路の途中に設けられたダイヤフラム弁とを備え、
前記ダイヤフラム弁は、前記流体制御弁の流路の下方であって、当該ダイヤフラム弁の中心軸が水平面からなす角が３０度以上９０度以下となる向きで前記流体制御弁が配置され、
前記流体制御弁が固定される固定用部材と、
前記流体制御弁の前記導液口と前記排液口を結ぶ直線と水平面との角度を可変とする角度切替機構とを有することを特徴とする分注装置。

【請求項4】

請求項３に記載の分注装置において、
前記角度切替機構は、分注動作が行われるときは前記導液口と前記排液口を結ぶ直線が前記水平面に対して傾斜する角度になり、メンテナンスが行われるときは前記導液口と前記排液口を結ぶ直線が前記水平面に対して垂直となる角度に切替可能であることを特徴とする分注装置。

【請求項5】

請求項３に記載の分注装置において、
前記角度切替機構は前記固定用部材の回転軸であることを特徴とする分注装置。

【請求項6】

請求項３に記載の分注装置において、
前記角度切替機構は前記固定用部材に取り付けられる取付け部材であって、
前記取付け部材は、前記流体制御弁を前記固定用部材に対して傾斜して保持することができる角度にある第一取付け部と、前記流体制御弁の流路が鉛直方向になるような角度に前記流体制御弁を保持する保持部と、前記流体制御弁に固定される第二取付け部と、を有することを特徴とする分注装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載の分注装置を備える、自動分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動分析装置等の分注機構おいて流体制御弁内の気泡除去による高精度微量分注技術に関する。

【背景技術】

【0002】

生化学自動分析装置においては、将来的にもさらなる微量化が進み、同時に定量性、再現性の向上が求められる。また、生化学分析装置では検体や試薬を分注するための技術として、所定の液体の吸引と吐出をシリンジポンプによって分注する技術が広く一般的に採用されている。高精度分注技術は、微量分注における定量性、再現性を実現する最も重要な要素技術である。

【0003】

分注装置には液体を吐出するノズルとシリンジポンプ間には流体の方向を制御するための弁が備えられることが多く、この流体制御弁によって複雑な流路構成を可能にする。このような分注機構では、液体の吸引が繰り返し行われる分注動作中に、液体を収容する流体制御の内壁や、流路の接続の凹凸部に気泡が付着することがある。気泡が付着したまま微量分注を行なうと、気泡の体積変化により流路内の内圧が変動し分注すべき液体の量にばらつきが生じることによって分注精度が低下してしまうという問題があった。

【0004】

そのため、分注装置に特別な機構を設けて気泡を除去することが行われており、例えば特許文献１のように気泡除去のための振動機構を備えたものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−２４２０４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、気泡を除去するために特別な振動機構を設ける必要があるため、分注装置の構成が複雑になってしまうという問題があった。

【0007】

本発明は、流体制御弁の固定方法を工夫することで非常に簡便に流体制御弁内に留まる気体を低減でき、かつ容易に気体を除去することで高精度の微量分注精度を実現する分注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】

自動分析装置において微量液量を吸引または吐出する流路を開閉する流体制御弁の配置および流体制御弁に接続する流路構造、センター、固定用板金、シリンジポンプ動作に関する発明である。本発明は、以下の特徴を有する装置構成にすることで本課題を解決した。

【0009】

例えば、本発明は、吐出ノズルと、試薬が格納された試薬ボトルと前記吐出ノズルを接続するように配置され、前記試薬の流路を形成する送液管と、前記試薬ボトルと前記吐出ノズルをつなぐ送液管の経路上に配置された流体制御弁と、を備え、前記流体制御弁は、導液口と排液口を有する前記試薬の流路と、前記流路の途中に設けられたダイヤフラム弁とを備え、前記ダイヤフラム弁が前記流体制御弁の流路の下に配置される向きで前記流体制御弁が配置される。

【0010】

より具体的には、流路および重力線方向に対して斜め方向に流体制御弁の駆動方向が位置付けられるよう、流体制御弁の配置方向を１８０°回転させ、かつ斜め配置にしたことを特徴とする。また、流体制御弁、送液ポンプ、配管、吐出口、液体供給源および液体から構成され、流体制御弁の排液口が導液口よりも高い位置になるように傾斜を持って配置され、かつ流体制御弁のダイヤフラムの弁室側の面が上方を向いていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、流体制御弁の固定方法を工夫することで非常に簡便に流体制御弁内に留まる気体を低減でき、かつ容易に気体を除去することで高精度の微量分注精度を実現する分注装置を提供することが可能となる。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】

【0012】

【図1】生化学自動分析装置の分注機構の系統図を示す。

【図2】ダイヤフラム式二方電磁弁断面の模式図を用いて、ダイヤフラムが上部に配置されている場合の気泡の付着位置を示す。

【図3】ダイヤフラム式二方電磁弁断面の模式図を用いて、ダイヤフラムが下部に配置されている場合の気泡の付着位置を示す。

【図4】ダイヤフラム式二方電磁弁を斜めに配置した場合の断面の模式図を用いて、ダイヤフラムが下部に配置されてINからOUTへ、かつ下から上へ流体が向かう様子を示す。

【図5】流体制御弁の取り付け角度の定義について説明する図を示す。

【図6】生化学自動分析装置の分注機構と制御部の系統図、および各構成物の配置についての模式図を示す。

【図7】ダイヤフラム式二方電磁弁断面の模式図を示す。

【図8】ダイヤフラム式二方電磁弁（ノーマルクローズ）の弁開口時の模式図を示す。

【図9】ダイヤフラム式二方電磁弁（ノーマルクローズ）の弁閉口時の模式図を示す。

【図10】可動式板金に固定された流体制御弁の分注動作時の図を示す。

【図11】可動式板金に固定された流体制御弁のメンテナンス時の図を示す。

【図12】取付け板金を用いた流体制御弁の分注動作時配置の図を示す。

【図13】取付け板金を用いた流体制御弁のメンテナンス時配置の図を示す。

【図14】傾斜角θｚの気泡抜け比較表を示す。

【図15】傾斜角θｒの気泡抜け比較表を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である分注装置および当該分注装置を用いた分析装置について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

【0014】

生化学自動分析装置は図１に示すような分注機構を有する。分注機構は、吐出ノズル１００、シリンジポンプ１０１、流体制御弁（吐出ノズル側）１０２、流体制御弁（試薬ボトル側）１０３、送液管１０４から構成され、試薬ボトル１０５に格納された状態で保持された試薬を反応容器に分注する。送液管１０４は試薬ボトルと吐出ノズルを接続するように配置され、試薬の流路を形成している。流体制御弁（吐出ノズル側）１０２、流体制御弁（試薬ボトル側）１０３は、試薬ボトルと吐出ノズルをつなぐ送液管１０４の経路上に配置されている。

【0015】

微量分注を実現するにあたり、分注機構の構成品は以下の部材であることが望ましいが、本発明の構成が下記の部材に限定されるものではない。なお、ここで微量とは０．２ｍｌ以下と定義し、特に４ｕｌ以上１２０ｕｌ以下の範囲での分注に対する効果について説明する。

【0016】

吐出ノズル１００は溶液吐き出し時の流体の方向と速度が均一になるように、さらに溶液の液切れをよくするためステンレス等の金属により内径約０．５ｍｍ以下で作製することが望ましい。シリンジポンプ１０１は圧損を減らすため、アクリル樹脂からなるシリンダとフッ化ポリマーからなるプランジャを有し、ボールネジとステッピングモータにより吐出、吸引の駆動することが望ましい。流体制御弁（吐出ノズル側）１０２、流体制御弁（試薬ボトル側）１０３は、開閉速度が高いことと、閉弁時のポンピング量が少ないことからダイヤフラム式の電磁弁を用いることが望ましい。以上の構成は市販品として一般に流通しており、手に入り易さと価格の面でも優位性がある。送液管１０４は流路抵抗による圧損を低減するため濡れ性の低いフッ化ポリマーを材料として、さらにデッドボリュームを減らし、送液効率を高めるために内径１ｍｍ以下で構成されることが望ましい。試薬ボトル１０５は交換を容易にできるように大気圧下に開放して設置することが望ましい。

【0017】

分注の手順を以下に説明する。図１に示すように吐出ノズル１００は送液管１０４によって流体制御弁（吐出ノズル側）１０２に接続され、さらに分岐１０６を通じてシリンジポンプ１０１と流体制御弁（試薬ボトル側）１０３に接続する。流体制御弁（試薬ボトル側）１０３は送液管１０４を通じて試薬ボトルに接続されている。試薬分注をする場合、初めに流体制御弁（吐出ノズル側）１０２は閉じ、流体制御弁（試薬ボトル側）１０３が開いた状態で、シリンジポンプ１０１が試薬を吸引する。所望の量の試薬が送液管１０４に満たされるとシリンジポンプ１０１の吸引動作が終わり、次いで流体制御弁（試薬ボトル側）１０３が閉まり、その後流体制御弁（吐出ノズル側）１０２が開く。次に、シリンジポンプ１０１が吐出方向に動作し、吐出ノズル１００から所定の量の試薬が吐出される。したがって送液は常に試薬ボトル１０５から吐出ノズル１００の方向へ行なわれる。

【0018】

複数回に渡って分注で正確性を保つためにはシリンジポンプ１０１で流路内に圧力をかけて吐出ノズル１００方向に溶液を吐き出す際に、再現よく一定の圧力をかけることである。圧力が不安定な場合、送液され液量がばらつくだけでなく、最後の液切れが悪化を招くことで０．５〜２ｕｌ程度の吐出量低下が引き起こされる。定量吐出の不安定要因はいくつかあり、部材が圧力で変形する場合や、装置自体の振動により液切れが悪化する場合があるが、最大の要因は流路内への気泡の混入である。開放した試薬ボトル１０５を使用する場合、溶存酸素が溶出することで送液管１０４内に気泡が生成されることがある。特にシリンジポンプ１０１の吸引時の圧力低下に伴って溶存酸素の溶出が促進される。気泡は溶液に比べて圧力によって大きく体積を変えるため、吸引時には低圧により膨張し、溶液の吸引不足を引き起こす。一方、吐出時は加圧状態になるため、気泡は収縮されることになる。これにより本来の圧力伝播が損なわれ、こちらも吐出不足を招く。例えば内径１ｍｍで長さ１ｍの送液管に２５℃で溶存酸素が飽和量に達した溶液が満たされた状態から全ての酸素を溶出させると大気圧下で約４ｕｌ分の気泡量に相当する。しかし、実際の試薬では酸素は飽和状態になく、１００％溶出することも無いため、気泡の溶出量は１ｕｌにも満たない。ところが実際に分注動作を繰り返し実施したところ、２０回に１度程度の頻度で気泡約直径１ｍｍ程度の気泡が１〜３個送液管内に混入し、１２０ｕｌの定量分注に対して約１〜５ｕｌの吐出量不足が生じる現象が確認された。

【0019】

吐出量不足をもたらす気泡の発生地点について送液管１０４の観察を行なったところ、流体制御弁（試薬ボトル側）１０３から頻繁に気泡が発生することが分かった。以下で図２を用いて気泡の発生について説明する。図２では流体制御弁の構造を示している。図２の流体制御弁は、導液口（図２のＩＮ）、排液口（図２のＯＵＴ）、弁室で区分けされた流路と円盤状のダイヤフラムとを備える。ここで、弁室とは図２のダイヤフラムを一側面とする空間のことを指す。弁室は円柱形になっており、ダイヤフラムは弁室内を円柱軸方向に往復運動することができる。導液口と排液口はチューブ状の流路で接続されており、導液口からの流路は弁室の中心軸（ダイヤフラムの中心軸）に設けられた弁室の入口を経由して弁室につながっている。そして、流路は、弁室の端に設けられた弁室の出口から排液口へと接続されている。導液口から排液口までが流体制御弁内の試薬の流路となっており、ダイヤフラムはこの試薬の流路の途中に配置されている。ダイヤフラムの中心部は厚みを持ち、流れを遮断する場合はダイヤフラムが導液口方向に動作して導液口との接続部に密着して流路を塞ぐ。それぞれ弁室に以下の説明では、流路の入り口側をＩＮ、出口側をＯＵＴとする。

【0020】

さらに図２で示す流体制御弁（試薬ボトル側）１０３のヘッド１０７を透明の部材に変えて溶液を観察すると、試薬吸引時に弁室内で１ｍｍに満たない気泡１１０が膨張して発生し、ダイヤフラム１０８の表面やボディとの隙間に気泡が付着する様子が見られた。吐出時には小さい気泡１１０は収縮して目視できなくなるがしばらくすると吐出時（加圧時）にも確認できる大きさの気泡１０９に成長し、弁室内の流れが遅い部分に蓄積されていることが確認できた。すなわち、溶出した細かい気泡が弁内で統合されて１ｍｍ程度の気泡になり、ある程度大きくなると流れに乗って放出される。また、本検討で使用した流体制御弁の弁室の内部容積が約３０ｕＬである。直径１．５ｍｍの送液管を通った液体が容積の広い弁室に入ると減圧状態になり、気泡が膨張することにより試薬吸引時の圧力が不安定になる。

【0021】

流体制御弁内で気泡が成長する原因としてダイヤフラム１０８の部材特性が挙げられる。本実験で使用したダイヤフラム１０８はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の成型品である。ＰＴＦＥは非常に強い撥水特性を有するため、電磁弁のコイル部分とのシール材として優れている他、柔軟性と耐久性も高い。さらに強い撥水性により圧損の低減やタンパク質等による汚染防止効果も得られる。一方で強い撥水性によって気泡が付着し易く気泡の成長を助長していると考えられる。

【0022】

その他、様々な流体制御弁が使用できるが本実験で使用したような二方ダイヤフラム式電磁弁であることが望ましい。また、流体制御弁の流体制御弁のヘッド、シール、ダイヤフラム部材がＰＴＦＥ、ＦＫＭ、ＮＢＲ、ＥＰＲ、ＥＰＤＭ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＳＵ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＰＦＡ、ＦＦＫＭ、ＦＫＭＰＣ、ＴＦＥ、ＰＯＭ、ＨＰＶＣ、ＡＬＭ２０３、ＦＰＡ、シリコンゴムのいずれか一つあるいは二つ以上の組み合わせから選ばれることが望ましい。さらに流体制御弁室内のデッドボリュームが５０ｕＬ以下であることが望ましい。発明者らは鋭意検討を行い、以下の電磁弁内の気泡生成および蓄積の防止策を検討した。

【0023】

まず、気泡生成および蓄積の防止策の一案として、ＰＴＦＥのダイヤフラム表面を親水化することで気泡の付着を低減する方法を考案した。親水化はプラズマ照射あるいはエキシマＵＶ照射によって可能である。未処理のダイヤフラム表面の水接触角は約１００°であるのに対して、１０分間１００Ｗのプラズマ処理を行なうと４０°付近になり、親水化することができる。親水化によって一定の効果が得られる。ただし、汚染によって親水化を長時間保つことができず気泡生成を完全に抑えるのは難しい。さらに弁室の流速が低下する部分では気泡が蓄積してしまう可能性がある。

【0024】

そこで、気泡生成および蓄積の防止策の別の一案として、ダイヤフラム１０８の流路に面した側を鉛直上向きになるように流体制御弁を配置することが望ましい。別の表現をすれば、ダイヤフラムが流体制御弁内の試薬の流路の下に配置されるような向きで流体制御弁を配置する、と言い換えることもできる。なお、ここで、流路の「下」とは鉛直下方に限定されるものではなく、ある程度の角度範囲を許容する意味であり、少なくとも以下で説明する角度範囲を含むものである。

【0025】

この様子を図３に示す。このような配置にすることで、生成した気泡１０９、１１０は浮力と液の流れによって剥がれて排出される。

【0026】

さらに、また、図４のように、流体制御弁の導水側（ＩＮ）が下側に、排液口側（ＯＵＴ）が上になるように流体制御弁を斜めに配置することが望ましい。このような配置において試薬を下側から上側に送液する。別の表現をすれば、流体制御弁の導液口は排液口より低い位置になる向きで流体制御弁を配置する、と言い換えることもできる。ここで、「低い位置」とは鉛直方向の高さが低いという意味である。なお、図４でも、ダイヤフラム１０８の流路に面した側が上向きになるように配置されている。この配置にすることで、気泡が生成してもすぐに排液口側に浮上して排出される。

【0027】

上記のように、第一のダイヤフラム１０８の向きを変えることで気泡の除去にかかる時間が大幅に短縮した。特に、流体制御弁を斜めに配置し、かつダイヤフラムの向きを上向きにすることによって、さらに気泡除去時間の短縮が見られ、の大きな気泡の蓄積を防ぐことができる。

【実施例1】

【0028】

図５を用いて流体制御弁の角度について説明する。図５のようにダイヤフラム２００の液体に接する面を鉛直上向きして配置したとき導液口２０４（ＩＮ側）から排液口２０３（ＯＵＴ側）の方向をx軸とする。このとき電磁弁の中心軸Ｐはｘ軸に対して直角になる。この方向をｚ軸とする。

【0029】

図５に示すように、ＩＮ側からＯＵＴ側を結ぶ直線ｘ’をｘｚ面内に維持したまま中心軸ＰをＩＮ側がＯＵＴ側より常に下になるようにいくつか角度を変えた。
Ｐ’軸：電磁弁の中心軸の向き、
ｚ軸：鉛直方向、
ｘ軸：流体制御弁をＰ’軸＝ｚ軸にして配置したときのある特定の一状態におけるＩＮとＯＵＴを結ぶ直線の向き、
θｒ：電磁弁のＩＮとＯＵＴを結ぶ直線のｘ軸に対する回転角度、
θｚ：Ｐ’軸と水平面とのなす角
と定義する。このときに、θｚ＝９０°、６５°、４５°、３０°、０°となるそれぞれの条件で一度弁室内を空気で満たしてから送液を行い、気泡が完全に抜けきるまでの時間を計測した。その結果、θｚ＝６５°の時に最も気泡抜けが早く、弁室に液体が満たされてから５秒以内に気泡が完全に除去された。またθｚ＝９０°、４５°、３０°では１０秒以上の時間を要するものの完全な気泡抜けが見られた。θｚ＝０°では完全に気泡が抜ける場合もあったが、複数回の試行で１ｍｍ程度の気泡が電磁弁のボディ、あるいはボディとダイヤフラム弁の隙間に気泡が捕捉され１分以上経過しても抜けきらなかった。したがって、３０°≦θｚ≦９０°に配置することで気泡を除去する効果を確認した。特に、６５°にすることで最も迅速に気泡を除去することが可能となる（図１４）。

【0030】

次にθz＝６５°の状態で中心軸Ｐを中心に時計回りにθｒ回転させた場合の評価を行なった。ＩＮ側からＯＵＴ側を結ぶ線をｘｚ平面に維持し、かつＩＮ側がｘの正方向になる位置を基準にθｒ＝４５°回転させた。その結果、θｚ＝６５°かつθｒ＝４５°の組み合わせで５秒以内に気泡が完全に除去された。したがって、θｚ＝６５°を保持状態で中心軸を基点に０〜４５°回転させても気泡除去効果が得られることが確認された（図１５）。

【0031】

さらにθｒ＝０°かつθｚ＝６５°の電磁弁配置の状態で配置して実際に１２０ｕＬの
分注実験を１０００テスト実施し、気泡混入の際に見られる平均分注量に対して１〜５ｕＬ程度の低値が一度も発生しないことを確認した。

【0032】

流路交換や電磁弁交換の際、一度流路内の液体を抜き交換後に再び液を満たす必要がある。これまでは交換作業の後は流路の総容積約１０ｍｌに対して約３００ｍｌの試薬を空流しすることで内部の気泡除去を行なっていた。しかし、場合によっては気泡が抜け切らずさらに試薬を流すこともあった。一方、電磁弁の配置を上記の範囲（０°≦θｒ≦４５°、３０°≦θｚ≦９０°）にすることで、パーツ交換後に必要な試薬の消費量を抑えられる。より具体的には電磁弁の配置をθｒ＝０°かつθｚ＝６５°にしたときに気泡を完全に除去するための空流しの試薬は６０ｍｌ程度で足りることを確認した。

【実施例2】

【0033】

次に、気泡除去効率をさらに向上させる気泡除去動作および気泡検知機能について説明する。本実施例は実施例１の流体制御弁の配置と組み合わせて用いることが特に効果的である。以下では、実施例１と同様の部分については説明を省略する。

【0034】

電磁弁内に混入する気泡は溶存気体由来の場合と試薬ボトル交換時に送液管端に残留する気泡がそのまま送液される場合がある。送液管端に残る気泡の大きさは比較的大きく１ｍｍ未満の気泡だけでなく内径１．５ｍｍの送液管内で液を分節する５ｕｌを超える容積のものもある。こうした容量の気泡が一つでも流体制御弁（ボトル側）を超えて分注流路内に混入すると分注精度が悪化する。

【0035】

そこで図６のように大容量の気泡の混入を未然に防ぐ機構および動作を追加することでリスクを回避する。第一の機構及び動作として、試薬ボトル３０５の交換作業後、一定量の流路内溶液を試薬ボトル３０５側に逆流させ気泡を追い出す動作でボトルから進入した気泡が電磁弁を通過してシリンジポンプ側の流路に混入することを防ぐ。第二の機構及び動作として、試薬ボトル３０５から全流路内容積分以上の試薬を吸引し、吐出ノズル３００から排出する動作で、第一の逆流動作では防ぎきれなかったシリンジポンプ側の流路に混入した気泡を抜く。第三の機構及び動作として、試薬ボトル３０５から流体制御弁（ボトル側）３０３までの流路の間に気泡検知器３０８を付けることで、ボトルから進入した気泡の有無、量を判定して、第一の逆流動作、あるいは第二の溶液吐出動作を実行するかまたは上述したような気泡除去処理を行うかを判定する。以上の三つの動作あるいは機構は独立で行ってもよいし、組み合わせて行ってもよい。これらの方法を組み合わせて行うことによってさらに効果が増す。

【0036】

以下に、効果を上げる組み合わせの一例を挙げる。試薬ボトル３０５を交換後、その動作を行ったという情報が信号として導線３１１を通じて制御部３０７に送信される。制御部３０７は試薬ボトル３０５の交換が行われたと認識すると、空になった試薬ボトル３０５からの気泡混入を防ぐため試薬ボトル側配管３０９内の溶液を試薬ボトル３０５側に逆流させる動作を始めるように制御する。次に新たに交換された試薬ボトル３０５からの吸引動作を始める。試薬ボトル側配管３０９内の溶液の逆流動作制御で気泡が除去しきれなかった場合、試薬ボトル３０５と流体制御弁（ボトル側）３０３の間にある気泡検知器３０８が気泡を検知し気泡の量が既定以上であれば吸引動作を停止させ、既定未満であれば停止せず流路内に進入した気泡を除去するための吐出動作が行なわれる。

【実施例3】

【0037】

次に、角度切替機能付の流体制御弁固定具について説明する。本実施例は実施例１、２の流体制御弁の配置と組み合わせて用いることが特に効果的である。以下では、実施例１と同様の部分については説明を省略する。

【0038】

ダイヤフラム式の電磁弁は複数のメーカより市販されている。特に分析装置用途で多く使用されるオリフィス径３ｍｍ以下の電磁弁は様々なオリフィス径、デッドボリューム、材質のものが販売されているが、これらの内部構造はほぼ共通の形状を持っている。図７は市販されている代表的な二方電磁弁の内部構造を簡略化したものを示している。電磁弁には通電時に弁が開くノーマルクローズ型と、通電時に閉まるノーマルオープン型が存在するが図８および図９はノーマルクローズ型を示している。ノーマルオープン型はノーマルクローズ型とスプリングの配置が異なるがそれ以外の基本構造はほぼ変わらない。どちらも樹脂製の流路内の途中にダイヤフラム弁が往復運動するシリンダ状の空間があり、その中をダイヤフラム弁が動くことで流路を開閉する。ノーマルオープン型は通電時にダイヤフラム弁が流路を塞ぐ方向に作動し、ノーマルクローズ型は通電時にダイヤフラム弁が流路を開く方向に作動する。どちらの型の電磁弁も選ぶことができるが、通常、漏水を防ぐため装置停止状態で流路が遮断されるノーマルクローズ型を利用することが多い。

【0039】

図7のように、電磁弁は溶液を流す流路を形成する送液管４１４と流路を塞ぐダイヤフラム弁４１６からなるヘッド４１５の部分と、ダイヤフラム弁４１６を動かすためのプランジャ４１１、コイル４１０、スプリング４１２、およびコイル４１０へ接続された導線４１３が配置されるボディ４０９部分に分かれている。流路を構成するヘッド４１５部分はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）といった樹脂材でできており、ダイヤフラムも同様にＰＴＦＥやフッ素系ゴムのＦＫＭ、あるいはアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）が使用される。さらに流路を直接塞ぐ止水栓４１７の部分でパーフロゴム（ＫＰＦ）が使用される場合もある。この他にも様々な樹脂材が使用されているが、基本的に汚染が少なく、溶液抵抗による圧損も低減できる疎水性の強い材質から選ばれている。したがって、気泡が残留しやすい性質を持った材質である。

【0040】

一方、ボディ４０９部はいわゆる電磁石による駆動方式であるため、プランジャ４１１、コイル４１０、スプリング４１２、導線４１３は金属製であることがほとんどである。従来は、通常使用される場合、図７のように電磁弁はヘッド部分が下、ボディ４０９部分が上になるように配置される。これは電磁弁のヘッドからの漏水に際してボディ４０９の被水を防ぐためである。漏水は多くの場合、電磁弁と送液管４１４を接続するニップル４０１部を取り外す時に起きやすい。ボディ部は金属でできているため、ボディ４０９部とヘッド４１５部のつなぎ目から送液管４０２からこぼれた液が浸入するとプランジャ４１１や内壁部分が錆びる恐れがある。さらにコイル４１０や導線４１３に被水すると漏電し電磁弁や装置本体の故障につながる。

【0041】

本実施例でも、実施例１、２と同様、電磁弁を逆さまにしてかつ、電磁弁の中心軸方向を基準に傾斜をつけて板金に固定配置する。したがって、通常の姿勢で電磁弁を使用する場合に比べて、漏れた液体が金属製のボディ４０９部にかかり易い。そこで電磁弁の固定用板金４０３を可動式にすることで被水のリスクを回避した。その一例について図１０から図１３を用いて説明する。

【0042】

図１０は電磁弁を固定用板金４０３（固定用部材）にボディ４０４が下になるように固定し、ボディ４０４導液口側が右、排液口が左に位置する方向からの概観図である。電磁弁の先端にあるネジ穴を用いて、固定用板金４０３に宙吊りになるようにネジ４００で固定される。このとき電磁弁は導液口と排液口を結ぶ直線が垂直線に対して６５°、かつ電磁弁の中心軸４０８が水平線に対して６５°になるように固定される。図１０では固定用板金４０３は垂直方向に長い長方形をしており、２つの電磁弁が固定用板金４０３の上下に固定され、図１の流路図に示した電磁弁１０２が上部に、電磁弁１０３が下部になるようにそれぞれ配置される。固定用板金４０３は流体制御弁の導液口と排液口を結ぶ直線と水平面との角度を可変とすることが可能な角度切替機構を有する。角度切替機構は、例えば、下側に支点を持ち、この支点を回転軸４０６として電磁弁の中心軸と水平線がなす角度θｚが０°に至るまで任意に動かすことができる。

【0043】

さらに図１０では回転軸４０６を中心に固定用板金４０３が直立しているとき、図１１は回転軸４０６を中心に固定用板金４０３が倒されているときの状態を示している。分注動作時には図１０のように固定用板金４０３を直立状態（少なくとも前述したように水平面に傾斜する状態）とし、メンテナンスなどのために送液管４０２取り外し時には図１１のように装置を正面にした時に手前側に向けて固定用板金４０３を倒す。図１１では、流体制御弁の導液口と排液口を結ぶ直線が水平面に対して垂直となる角度になっている。これによって、電磁弁ごと横向きに倒れ、ニップルへのアクセス性が向上する。また、送液管４０２より漏水があっても電磁弁のボディ４０９部まで至らずに被水を免れることができる。

【0044】

また、図１２、図１３のように取付け板金４０８を用いて各固定配置にすることもできる。取付け用板金４０８は、固定用板金４０３に着脱可能に固定される。取付け用板金４０８は、流体制御弁を固定用板金４０３に対して傾斜して保持することができる角度にある第一取付け部と、流体制御弁の流路が鉛直方向になるような角度に流体制御弁を保持する保持部と、流体制御弁への第２取付け部と、を有する。

【0045】

取付け用板金４０８も角度切替機構として働く。分注動作時には図１２のように第一取付け部によって固定用板金４０３に斜めにネジ留めし、メンテナンス時には図１０のように取付け板金４０８の屈曲部（保持部）を固定用板金４０３に引っ掛けてニップル４０１を外す作業ができる。それぞれ装置内のスペースやアクセス性を考慮して取り付け方法を選べばよい。

【0046】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施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が可能であり、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・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。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ソフトウェアで実現してもよい。

【0047】

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）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、光ディスク等の記録媒体に置くことができる。

【0048】

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しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0049】

１００：吐出ノズル、１０１：シリンジポンプ、１０２：流体制御弁（吐出ノズル側）、１０３：流体制御弁（試薬ボトル側）、１０４：送液管、１０５：試薬ボトル、１０６：分岐、１０７：ヘッド、１０８：ダイヤフラム、１０９：気泡、１１０：微小気泡、１１１：流体、
２００：ダイヤフラム、２０１：弁室、２０２：ヘッド、２０３：排出口、２０４：導液口、
３００：吐出ノズル、３０１：シリンジポンプ、３０２：流体制御弁（吐出ノズル側）、３０３：流体制御弁（試薬ボトル側）、３０４：送液管、３０５：試薬ボトル、３０６：分岐、３０７：制御部、３０８：気泡検知器、３０９：試薬ボトル側配管、３１０：試薬ボトル底面、３１１：導線、
４００：ネジ、４０１：ニップル、４０２：送液管、４０３：固定用板金、４０４：ボディ、４０５：導線、４０６：回転軸、４０７：中心軸、４０８：取付け板金、４０９：ボディ、４１０：コイル、４１１：プランジャ、４１２：スプリング、４１３：導線、４１４：送液管、４１５：ヘッド、４１６：ダイヤフラム弁、４１７：止水栓

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】