特許 7369057 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】

(24)【登録日】2023-10-17

(45)【発行日】2023-10-25

(54)【発明の名称】自動分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/00 20060101AFI20231018BHJP

【ＦＩ】

G01N35/00 B

G01N35/00 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020022888

(22)【出願日】2020-02-13

(65)【公開番号】P2021128066

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-10-19

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】滝澤 光

【審査官】遠藤 直恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１９１２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０２１２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６８５３０９０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１８－００９８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２２７８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１５９７５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００９３８３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３５／００－３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試薬を保冷する試薬保冷庫と、
反応槽を有し、検体と前記試薬とを反応させる反応部と、前記検体の成分を測定する測定部と、を有する分析部と、
連続的に動作する第１の温調ユニットと、
出力調整用の第２の温調ユニットと、
前記第１の温調ユニット及び第２の温調ユニットの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記第１の温調ユニットは、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットの送風ファン以外の部分であり、前記第２の温調ユニットは、前記蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットの前記送風ファンであり、
前記制御部は、前記第１の温調ユニットによる温度調整と、前記第２の温調ユニットによる温度調整との総和の温度調整によって、前記試薬の温度が一定となるように制御することを特徴とする自動分析装置。

【請求項2】

試薬を保冷する試薬保冷庫と、
反応槽を有し、検体と前記試薬とを反応させる反応部と、前記検体の成分を測定する測定部と、を有する分析部と、
連続的に動作する第１の温調ユニットと、
出力調整用の第２の温調ユニットと、
前記第１の温調ユニット及び第２の温調ユニットの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記第１の温調ユニットは、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットの送風ファン以外の部分であり、前記第２の温調ユニットは、前記蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットの前記送風ファンとペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニットの組み合わせであり、
前記制御部は、前記第１の温調ユニットによる温度調整と、前記第２の温調ユニットによる温度調整との総和の温度調整によって、前記試薬の温度が一定となるように制御することを特徴とする自動分析装置。

【請求項3】

請求項２に記載の自動分析装置において、
前記蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットと前記ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニットの冷却能力の比は、前記分析部の環境や装置状態の少なくともいずれか一方によって要求される最小の冷却能力及び最大の冷却能力によって決定されることを特徴とする自動分析装置。

【請求項4】

請求項３に記載の自動分析装置において、
前記蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットと前記ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニットの冷却能力の比は、前記最大の冷却能力から前記最小の冷却能力を減算した値を、前記最大の冷却能力と前記最小の冷却能力との和の値で割った値であることを特徴とする自動分析装置。

【請求項5】

請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の自動分析装置において、
前記試薬保冷庫を温調する媒体の温度を測定する温度センサを備え、前記制御部は、前記温度センサが測定した前記媒体の温度情報を受け取ることを特徴とする自動分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は自動分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動分析装置として、特許文献１に記載のものがある。この装置は、血液中の蛋白やイオン、尿中の成分などを分析・定量するための比色測定部と、血液中のイオンを分析するイオン分析部からなる装置で、１時間に数百テストから、大型の装置になると８０００テスト以上の処理速度を持つ。

【0003】

特に、比色測定部では処理速度を上げるために、自動分析装置の本体上面には、化学反応の起きる容器と、光学測定のキュベットを兼ねる多数の反応セルが、反応ディスクの円周上に設けられ、パイプライン処理により順次検体を混合・反応・測定する装置である。

【0004】

また、特許文献２には、自動分析装置において、効率的な排熱及び反応試薬ユニットの冷却手段を効率的に機能させる技術が記載されている。

【0005】

特許文献２に記載の技術によれば、筐体を低温部である上部と高温部である下部に仕切り、熱を発生させる電源、制御ユニット及びダクトを下部に収容し、上部に反応試薬ユニットを収容して、装置内のレイアウトにより効率的な冷却を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１１－３１６２３７号公報

【文献】特開２００３－０８３９７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

一般的な自動分析装置の構成は、検体、試薬を反応セルに分注する自動検体・試薬分注機構、反応セル内の検体・試薬を攪拌する自動攪拌機構と、反応中あるいは反応が終了した反応液の物性を測定する光度計と、測定の終了した反応液を吸引・排出し、反応セルを洗浄する自動洗浄機構と、反応セルを一定の温度に保ち、安定した化学反応を行わせる反応槽機構と、試薬を保冷するための試薬保冷庫と、これらの動作を制御する制御部とを備える。

【0008】

光度計では、光源から出る光束を反応セル内の反応液を透過させた後、分光装置に導き、特定の波長について測定した光強度値を、基準濃度の溶液について予め測定した光強度値と比較し、吸光度を算出することにより、被測定溶液中の化学成分を分析している。

【0009】

試薬保冷庫は、空気・水・もしくはそれらに類する流体を媒体として冷却される。流体は、別途備える冷却ユニットによって冷却され、保冷庫と冷却ユニットを循環する。冷却ユニットは、反応槽機構の温度を一定に制御するための冷却部として兼用されている。

【0010】

冷却ユニットは、エアコンなどと同じ冷媒の気化熱・凝縮熱を利用する蒸気圧縮型ヒートポンプを用いるケースが多い。これは、前記の通り反応槽機構の温度制御のため常に冷却を行う都合上、一定以上の冷却能力が必要であり、効率よく大きな冷却能力を得ることが可能であるからである。

【0011】

反応槽が小形で、大きな冷却能力を要しない免疫自動分析装置の中には、保冷庫にペルチェ型ヒートポンプの冷却ユニットを直接貼り付け、保冷庫の冷却を行うタイプもある。

【0012】

しかし、近年では、大形の免疫自動分析装置では各部温度制御や試薬の保冷に大きな冷却能力を要することが多く、蒸気圧縮型ヒートポンプの冷却ユニットを用いる傾向がある。

【0013】

化学・医用分析の分野では、分析に使用する検体の微量化が大きな課題となっている。すなわち、分析項目の増大に伴い、単項目に割くことのできる検体量が少量になっている。さらに、小児検体等、採取検体自体が少量である場合等、従来高度な分析とされていた微量の検体での分析がルーチン的に行われるようになってきている。

【0014】

自動分析装置で微量の検体の分析を行う場合、従来に増して装置内の温度環境の安定性が重要となる。検体や試薬の分注流路内の作動流体が、温度変化により体積変化し、分注の吸引・吐出精度影響するからである。この影響は、作動流体の体積変化が分注流路の長さと温度変化の大きさに比例する関係上、分注量が小さくなるほど相対的に大きくなる。また、光度計も筐体の温度変化による伸縮により光の結像関係が変化し、測定値に影響を及ぼす。

【0015】

自動分析装置内の温度環境の変動要因として、主に蒸気圧縮型ヒートポンプの冷却ユニットがある。この冷却ユニットは、試薬を一定の温度範囲で保冷するために、動作と停止を繰り返して制御されている。動作時と停止時で冷却ユニットの放出する熱量が異なるため、装置内の温度環境の変化の要因となっている。

【0016】

冷却ユニットによる自動分析装置内の温度環境への影響を抑制するためには、冷却ユニットの出力を調整して、一定の割合で運転するように制御すればよい。

【0017】

一般的に、エアコンなど蒸気圧縮型ヒートポンプの冷却ユニットの出力調整には、インバータ方式が採用されている。インバータ方式では、運転電源周波数を変化させて圧縮機やファンモータの回転数を調整し、冷却ユニットの出力を調整している。

【0018】

しかし、冷却能力は圧縮機の回転数に単純に比例せず、また応答速度も長いため、インバータ方式による一定の冷却能力調整は、制御難易度が高く不安定となりやすい課題がある。

【0019】

また、インバータ方式は運転電源周波数を変化させる性質上、必然的に高調波やノイズが発生するため、微小信号を測定する自動分析装置において測定精度を悪化させる要因や、ＥＭＣ性能を悪化させる要因となってしまうという問題がある。

【0020】

また、冷却ユニットの出力を調整する別の方法として、ペルチェ型ヒートポンプの冷却ユニットを用いる方法がある。ペルチェ型ヒートポンプは印加電圧に比例して熱輸送能力が変化するため、出力調整が容易であり、応答性も良く、インバータ方式のようなノイズも発生しない。

【0021】

しかし、一般的にペルチェ型ヒートポンプは蒸気圧縮型ヒートポンプに比較して低効率であり、冷却能力の上昇とともに素子の発熱が急激に増大するため、大きな冷却能力を得られにくいという問題がある。

【0022】

特許文献２に記載のように装置内のレイアウトにより効率的な冷却を図ることも考えられる。

【0023】

しかし、自動分析装置内部は多機能化に伴い年々高密度化しており、微量分析のトレンドと相まって、特許文献２に記載されたレイアウトによる温度影響対策は限界に近付いている。

【0024】

本発明の目的は、前記課題を解決し、冷却能力を調整可能な冷却ユニットを備え、自動分析装置内の温度環境を安定化させ、微量な検体においても精度よく測定することが可能な自動分析装置を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0025】

本発明は、上記目的を達成するため、次のように構成される。

【0026】

自動分析装置において、試薬を保冷する試薬保冷庫と、反応槽を有し、検体と前記試薬とを反応させる反応部と、前記検体の成分を測定する測定部と、を有する分析部と、連続的に動作する第１の温調ユニットと、出力調整用の第２の温調ユニットと、前記第１の温調ユニット及び第２の温調ユニットの動作を制御する制御部と、を備え、前記第１の温調ユニットは、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットの送風ファン以外の部分であり、前記第２の温調ユニットは、前記蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットの前記送風ファンであり、前記制御部は、前記第１の温調ユニットによる温度調整と、前記第２の温調ユニットによる温度調整との総和の温度調整によって、前記試薬の温度が一定となるように制御する。
自動分析装置において、試薬を保冷する試薬保冷庫と、反応槽を有し、検体と前記試薬とを反応させる反応部と、前記検体の成分を測定する測定部と、を有する分析部と、連続的に動作する第１の温調ユニットと、出力調整用の第２の温調ユニットと、前記第１の温調ユニット及び第２の温調ユニットの動作を制御する制御部と、を備え、前記第１の温調ユニットは、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットの送風ファン以外の部分であり、前記第２の温調ユニットは、前記蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットの前記送風ファンとペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニットの組み合わせであり、前記制御部は、前記第１の温調ユニットによる温度調整と、前記第２の温調ユニットによる温度調整との総和の温度調整によって、前記試薬の温度が一定となるように制御する。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、冷却能力を調整可能な冷却ユニットを備え、自動分析装置内の温度環境を安定化させ、微量な検体においても精度よく測定することが可能な自動分析装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の実施例１が適用される自動分析装置の概略構成図である。

【図2】本発明の実施例１における冷却シスデム（温調システム）の概略構成図である。

【図3】本発明の実施例１における冷却能力の調整の概要の説明図である。

【図4】本発明の実施例１における冷却ユニットの制御動作フローチャートである。

【図5】本発明の実施例１における制御部の冷却動作に関する制御機能ブロック図である。

【図6】本発明の実施例１における各ユニットの情報のやり取りの説明図である。

【図7】本発明の実施例２における冷却シスデムの概略構成図である。

【図8】本発明の実施例３における冷却シスデムの概略構成図である。

【図9】本発明の実施例４における冷却シスデムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。

【実施例】

【0030】

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１が適用される自動分析装置の概略構成図である。

【0031】

図１において、自動分析装置は、分析部１１０と、制御部１１１とを備える。また、分析部１１０は、試薬容器１１３が配置される試薬ディスク１０５と、複数の反応セル１０１が固定され、回転駆動する反応ディスク１０９と、試薬分注機構１０８と、検体分注機構１０６と、光度計１０３（測定部）とを備える。

【0032】

また、分析部１１０は、検体容器１０７と、水吐出機構１０２（セル洗浄水・セルブランク水の注入機構）と、廃液排出機構１０４（測定後の検体・試薬・洗浄水・セルブランク水の吸い出し機構）とを有する。

【0033】

検体分注機構１０６は、検体容器１０７に収容された検体を吸引し、反応ディスク１０９に配置された反応セル１０１に吐出する。また、試薬分注機構１０８は、試薬容器１１３に収容された試薬を吸引し、反応ディスク１０９に配置された反応セル１０１に吐出する。反応ディスク（反応部）１０９は、後述する反応槽２１１を有している。

【0034】

後述するように、光度計１０３には、検体と試薬を混合する反応セル１０１に光を照射する光源（図示せず）と、反応セル１０１を透過した透過光を検出する検出器（図示せず）を含む。この他にも図示されていない、例えば反応セル１０１内の反応液を撹拌する撹拌機構なども反応ディスク１０９の周りに備えられている。

【0035】

円状に配置された複数の反応セル１０１は、各分析過程の操作のために、反応ディスク１０９によって、試薬ディスク１０５の周りを定周期で回転する。反応ディスク１０９の回転駆動は、制御部１１１の制御によって制御される。

【0036】

また、制御部１１１には、分析部１１０の分析に必要な情報を記憶する記憶部（図示せず）を備え、この記憶部に記憶された情報を用い、制御部１１１は分析部１１０の各種機構を制御する。

【0037】

検体の測定を行う前に、廃液排出機構１０４と、水吐出機構１０２によって反応セル１０１の洗浄が行われる。

【0038】

次に、反応セル１０１が光度計１０３の前を通過した際に、セルブランク測定がなされる。セルブランク測定は、水吐出機構１０２によって水を入れた反応セル１０１の吸光度を測定し、検体測定の際に各反応セル１０１のゼロ点を補正するために行われる。光度計１０３は、検体の成分を測定する測定部である。

【0039】

セルブランク測定を終えた後は廃液排出機構１０４により反応セル１０１から水を吸い出す。

【0040】

続いて、検体分注機構１０６によって、検体の一部が、検体容器１０７から、吸引された後、検体分注機構１０６が反応セル１０１上空に移動し、検体を藩王反応セル１０１に吐出する。

【0041】

続いて、反応セル１０１が反応ディスク１０９によって移動され、試薬分注機構１０８によって試薬容器１３から反応セル１０１へ試薬が分注され、試薬と検体は混合して反応し、反応液が生成される。反応液が入った反応セル１０１が、定周期で回転して光度計（測定部）１０３の前を通過するときに一度、あるいは通過するたびに複数回の吸光光度測定を行い、検体の成分が測定される。

【0042】

自動分析装置は、こうした一連の動きを、一定のサイクルで、行なっている。

【0043】

以上が自動分析装置の概要である。

【0044】

図２は、本発明の実施例１における冷却シスデム（温調システム）の概略構成図である。図２を参照して、実施例１による自動分析装置の試薬保冷システムと反応槽の温度制御システムの概要を述べる。なお、冷却ユニットは温度を調整するものであるから、冷却のみならず、加熱を行うこともある。よって、冷却ユニットは、温度を調整する温調ユニットと同義である。

【0045】

図２において、試薬保冷システムは、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１（第１の温調ユニット）と、試薬保冷庫２０９とを備える。また、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は、圧縮機２０２と、凝縮器２０３と、蒸発器２０４と、冷水槽２０５と、冷水槽温度測定センサ２０６と、冷水循環ポンプ２０７とを有する。

【0046】

蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は、試薬を常に保冷する必要上、分析部１１０及び制御部１１１の動作・停止状態に関わらず通電されている。

【0047】

よって、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は外部からの制御を必要とせず、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１単独で運転を行う。圧縮機２０２により冷媒を圧縮し、凝縮器２０３によって冷媒の温度を下げることで冷媒を液化する。液化した冷媒を蒸発器２０４で蒸発させることで周囲の熱を奪い、冷水槽２０５の内部の冷水を冷却する。

【0048】

蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は独自の制御部（図示せず）を備え、冷水槽温度測定センサ２０６によって冷水槽２０５の内部の冷水の温度を測定し、冷水温度があらかじめ定められた一定の温度範囲となるように、圧縮機２０２の動作・停止を制御する。

【0049】

具体的には、冷水温度が一定の温度範囲の下限に達したら圧縮機２０２の動作を停止し、冷水温度が一定の温度範囲の上限に達したら圧縮機２０２の動作を開始するような制御を行う。

【0050】

一定の温度範囲に制御された冷水は、冷水循環ポンプ２０７によって、冷水流路２０８を通って試薬保冷庫２０９へ到達し、試薬保冷庫２０９と、その中に保管されている試薬カセット２１０を冷却する。その後、冷水は冷水槽２０５へ戻り、冷水槽２０５と、試薬保冷庫２０９を連続的に循環する。

【0051】

また、一定の温度範囲に制御された冷水は、反応槽水の温度制御のための役割も持っている。自動分析装置の分析部１１０は、反応セル１０１を一定の温度に保つための反応槽２１１を有している。反応槽２１１は、一定の水温に精度よく制御された反応槽水によって満たされている。

【0052】

反応槽水は、反応槽水循環ポンプ２１２によって、反応槽水流路２１３を通り、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の冷水槽２０５内部の反応送水冷却管２１４と、反応槽水加熱ヒータ２１５を通って反応槽２１１に戻る。反応槽水冷却管２１４は、冷水槽２０５内の冷水によって冷却されており、反応槽水が反応槽水冷却管２１４を通過する間に、反応槽水の制御目標温度よりもわずかに低い温度に冷却される。その後、反応槽水は反応槽水加熱ヒータ２１５によって、制御目標温度まで加熱されることで、精度よく反応槽水の温度を制御することができる。

【0053】

次に、本発明の実施例１における冷却ユニットの要部の構成について説明する。

【0054】

上述した自動分析装置の構成に加え、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１（第２の温調ユニット）と、冷水温度測定センサ３０２が備えられている。

【0055】

ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１は、冷水流路２０８に流れる冷水の温度を調整するため、冷水循環ポンプ２０７と試薬保冷庫２０９との間に配置された冷水流路２０８に取り付けられる。冷水流路２０８の近辺に配置されてもよい。

【0056】

冷水温度測定センサ３０２は、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の近辺に配置され、冷水流路２０８に流れる冷水の温度を測定する。

【0057】

制御部１１１は、冷水温度測定センサ３０２から冷水流路２０８内部の冷水温度の情報を受け取り、冷水温度が目標温度となるように、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の出力を調整する。冷水の目標温度は、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の温度制御範囲内である必要がある。

【0058】

また、本発明の実施例１における蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の冷却能力は、以下で計算される値となるように設計することができる。

【0059】

蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１とペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の冷却能力の比は、分析部１１０の環境や装置状態の少なくともいずれか一方によって要求される最小の冷却能力及び最大の冷却能力によって決定される。

【0060】

具体的には、要求される最小の冷却能力をＷｍｉｎ、最大の冷却能力をＷｍａｘとすると、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の冷却能力の仕様Ｑｊspecと、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の冷却能力の仕様Ｑｐspecの関係は、次式（１）のようにあらわすことができる。
Ｑｐspec／Ｑｊspec＝（Ｗｍａｘ－Ｗｍｉｎ）／（Ｗｍａｘ＋Ｗｍｉｎ）
・・・（１）

【0061】

上記式（１）のように、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１とペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の冷却能力の比が、最大の冷却能力Ｗｍａｘから最小の冷却能力Ｗｍｉｎを減算した値を、最大の冷却能力Ｗｍａｘと最小の冷却能力Ｗｍｉｎとの和の値で割った値となる。

【0062】

また、冷却能力の仕様ＱｊspecとＱｐspecは、次式（２）の関係となるように設計される。
Ｑｐspec＋Ｑｊspec＝Ｗｍａｘ ・・・（２）

【0063】

以上の式（１）及び（２）から、ＱｊspecとＱｐspecが設計されるべき値は次式（３）及び（４）のとおりである。
Ｑｊspec＝（Ｗｍａｘ＋Ｗｍｉｎ）／２ ・・・（３）
Ｑｐspec＝（Ｗｍａｘ－Ｗｍｉｎ）／２ ・・・（４）

【0064】

ただし、冷却能力の仕様ＱｊspecとＱｐspecの関係は、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１を加熱ユニットとしても使用し、かつペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の最大発揮できる加熱能力と冷却能力が等しい条件において、能力の無駄なく仕様を満たすための関係である。実際は、上記関係に裕度を考慮して両冷却ユニット２０１及び３０１の冷却能力の仕様は決定される。

【0065】

以上が本発明の実施例１における冷却ユニットの構成である。

【0066】

次に、図３を参照して、本発明の実施例１における冷却能力の調整の概要を述べる。図３の横軸は、分析装置が必要とする冷却能力を示し、縦軸は、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１とペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の総和としての冷却能力を示す。また、破線で示した部分は、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の冷却能力を示し、塗りつぶした領域は、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の冷却及び加熱能力を示す。よって、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１とペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の総和としての冷却能力は、実線で示すように変化する。

【0067】

分析部１１０は、自動分析装置の状態や環境温度によって必要とする冷却能力が異なる。例えば、室温状態の試薬カセット２１０を大量に冷却する場合や、環境温度が高く、環境からの分析部１１０への熱の流入が多く、分析部１１０内の各部から発生する熱が発散しにくい場合は、大きな冷却能力を必要とする。

【0068】

逆に、試薬カセット２１０が冷却されて定常状態にある場合や、環境温度が低く環境からの分析部１１０への熱の流入が少なく、分析部１１０内の各部から発生する熱が発散しやすい場合は、必要な冷却能力は小さくなる。

【0069】

このように、分析部１１０は状態や環境によって必要とする冷却能力が異なる。

【0070】

蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は、実際は環境温度によって多少の冷却能力変動があるが、簡易化のために、常に一定の冷却能力を発揮すると仮定して考える。

【0071】

蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１単体で構成される試薬冷却システムの場合、上記必要とされる冷却能力の、使用条件内で必要とされる最大の値を超えるように、冷却ユニット２０１の冷却能力が設定される。そして、上述したように、冷水が一定の温度範囲となるように間欠的に圧縮機２０２の動作・停止を行うため、この動作・停止の周期が従属的に変化することにより、上記必要とされる冷却能力が変化する点に対応している。

【0072】

一方、本発明の実施例１においては、分析部１１０の電源が入っている状態において、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は動作及び停止を間欠的に行うのではなく、連続的に動作する。

【0073】

よって、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は、継続的に仕様Ｑｊspecの冷却能力を発揮する。

【0074】

したがって、本発明の実施例１における運転状態の蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の冷却能力Ｑｊは、上述の通り使用条件内で必要な最大の冷却能力と最小の冷却能力を用いて、次式（５）のように表すことができる。
Ｑｊ＝Ｑｊspec＝（Ｗｍａｘ＋Ｗｍｉｎ）／２ ・・・（５）

【0075】

また、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１は、上述の通り、加熱と冷却の両方の機能を有する。本発明の実施例１では、加熱能力を負の値としてあらわすこととし、本発明の実施例１における運転状態のペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の冷却能力Ｑｐは、次式（６）に示す範囲で表すことができる。
－Ｑｐspec≦Ｑｐ≦Ｑｐspec ・・・（６）

【0076】

ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の特徴として、上述の通り、出力をシームレスに調整できる特徴を持っているため、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の冷却能力Ｑｐは、式（６）に示した範囲の値を任意にとることができる。

【0077】

ここで、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１と、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１を一体としてみた時の総和の冷却能力Ｑｓは、冷却能力ＱｊとＱｐの和によって、次式（７）のようにあらわされる。
Ｗｍｉｎ≦Ｑｓ＝Ｑｊ＋Ｑｐ≦Ｗｍａｘ ・・・（７）

【0078】

上記の通り、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１と、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１を一体としてみた時の総和の冷却能力Ｑｓは、分析部１１０によって要求される最小の冷却能力から最大の冷却能力の間を、シームレスに調整することが可能である。

【0079】

以上が本発明の実施例１における冷却能力の調整の概要である。

【0080】

次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例１における自動分析装置の使用状況による制御の動作フロー及び制御部１１１の制御機能について説明する。

【0081】

図４は、実施例１における冷却ユニット２０１及び３０１の制御動作フローチャートであり、図５は、制御部１１１の冷却動作に関する制御機能ブロック図である。図５に示すように、制御部１１１は、分析部電源オン判断部１１１Ａと、第１の冷却ユニット２０１を制御する第１制御部１１１Ｂと、第２の冷却ユニット３０１を制御する第２制御部１１１Ｃとを備える。

【0082】

図４及び図５において、分析部電源オン判断部１１１Ａは、分析部１１０の電源がオンであるか否かを判断する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、分析部１１０の電源がオフである場合、その情報を分析部電源オン判断部１１１Ａが第１制御部１１１Ｂに送信する。第１制御部１１１Ｂは、分析部電源オン判断部１１１Ａからの情報に従い、第１の冷却ユニットである蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１が断続運転するように制御する。

【0083】

ただし、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の出力調整は行わない。このとき、第２の冷却ユニットであるペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の動作は行わない。

【0084】

ここでの分析部１１０の機能は、試薬の保冷のみであり、他ユニットからの熱の流入が少ないため、要求される冷却能力は、Ｑｊspec以下とする。この場合、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１があらかじめ備えている一定の温度範囲で運転をオンオフする機能により、冷水の温度は保たれる。蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の断続運転により、分析部１１０内部の温度環境は常に変動するが、分析部１１０の電源がオフであるため、分析性能には影響ない。

【0085】

ステップＳ１において、分析部１１０の電源がオンである場合、分析部電源オン判断部１１１Ａは分析部１１０の電源がオンである情報を第１制御部１１１Ｂ及び第２制御部１１１Ｃに送信する。そして、処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３において、第１制御部１１１Ｂは、第１の冷却ユニット２０１を連続運転とする。そして、第２制御部１１１Ｃは第２の冷却ユニット３０１の出力調整を開始する。

【0086】

次に、ステップＳ４において、第２制御部１１１Ｃは、温度センサ３０２が測定した冷水温度（媒体温度）が制御目標温度（制御目標温度）に達しているか否かを判断する。

【0087】

ステップＳ４において、冷水温度が制御目標温度に達していない場合は、ステップＳ５に進み、第２制御部１１１Ｃは、冷水温度を制御目標温度に近づけるために第２の冷却ユニットであるペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１を１００％の出力で運転を行う。第２制御部１１１Ｃは、冷水温度が制御目標温度に達した後はステップＳ４に戻る。

【0088】

ステップＳ４において、冷水温度が制御目標温度に達している場合は、ステップＳ６に進み、第２制刑部１１１Ｃは、冷水温度が制御目標温度に一致するように第２の冷却ユニット３０１を制御して出力調整を行う。第２の冷却ユニット３０１は、出力調整用の温調ユニットと定義することができる。

【0089】

なお、第２制御部の制御の方式は本発明では問わないが、一例としてＰＩＤ制御でパラメータを適当に決定することで制御の実現が可能である。

【0090】

以上が本発明の実施例１における自動分析装置の使用状況による冷却ユニット制御のフローである。

【0091】

次に、図６を参照して、本発明の実施例１における各ユニットの情報のやり取りについて述べる。

【0092】

図６において、第１の冷却ユニットである蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は、制御部１１１による電源投入により、上述した一定の温度範囲における自律制御を開始する。

【0093】

分析部１１０の制御を行う制御部（装置制御部）１１１は、冷水温度測定センサ３０２から、冷却の媒体である冷水の温度情報を受け取る。制御部１１１は、受け取った温度情報と、あらかじめ定められた制御目標温度を比較し、その差に応じて第２の冷却ユニットであるペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の出力調整を行う。この出力調整により、冷水の温度が変化する。再び冷水温度センサ３０２から、冷水の温度情報を受け取り、制御部１１１はペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の出力調整を行う。

【0094】

制御部１１１が冷水温度センサ３０２から情報を受け取る間隔は、安定して制御を行うために、系の時定数などを考慮して適切に定められる必要がある。

【0095】

上述した一連の流れの動作が繰り返され、冷水の温度を安定して制御するため、冷却ユニット２０１、３０１の出力も大きく変化せず、分析部１１０内部の温度環境が安定し、微量な検体分析を可能とする。

【0096】

以上が本発明における各ユニットの情報のやり取りである。

【0097】

本発明の実施例１においては、試薬保冷庫２０９を冷却する水や空気等の媒体の温度を冷水温度センサ３０２によりセンシングし（測定し）、目標温度となるように第２の冷却ユニットであるペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の出力を制御部１１１がコントロールする。ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１は、印加電圧を逆にすることで容易に加熱ユニットになるため、その特性を利用して調整の範囲を広げることができる。

【0098】

第１の冷却ユニットである蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は、連続的に動作しているため、動作中の冷却量、排熱量は一定である。ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット２０１は、水や空気等の媒体の温度が目標温度に到達するまでは出力を変化させるが、媒体の温度が目標温度に到達し、分析部１１０内の温度変動が落ち着いた後は、媒体の温度が安定するように制御する。このため、出力の変化がほとんどなく、動作中の冷却量、排熱量もほぼ一定となる。

【0099】

つまり、本発明の実施例１によれば、第１の冷却ユニットである蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１と、 第２の冷却ユニットであるペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１との総和により、試薬保冷庫２０９及び反応槽２１１の温度調整を行い、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１を連続運転して、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の出力を調整し、冷水温度が一定となるように制御している。

【0100】

よって、大きな冷却能力を有し、かつ、温度変動が抑制され、微量な検体においても精度よく測定することが可能な自動分析装置を実現することができる。

【0101】

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。

【0102】

なお、特別な言及がない限り、実施例１における構成要素の一部、あるいは複数部を以下の他の実施例に置き換えても成り立つものとする。よって、構成要素の実施例の組み合わせにより、本発明の実施例が構成されるものとする。

【0103】

図７は、本発明の実施例２における冷却シスデムの概略構成図である。自動分析装置の概略構成は、実施例１と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。

【0104】

実施例１と実施例２との相違点は、実施例２においては、実施例１のペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１が省略され、第１の冷却ユニットである蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の凝縮器２０３を冷却する送風ファン（冷却ファン）２１６が第２の冷却ユニットとして構成されている。よって、実施例２において、第１の冷却ユニットは、実施例１に示した蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１のうち送風ファン２１６以外の部分であり、第２の冷却ユニットは蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１の送風ファン２１６である。

【0105】

実施例２における動作フローは図４に示したフローと同様である。また、実施例２における制御部１１１の機能ブロックは、図５に示した例と同様である。ただし、図５において、第２の冷却ユニット３０１は、第２の冷却ユニット２１６に置き換える。また、実施例２における各ユニットの情報のやり取りは図６に示した例と同様である。ただし、図６において、第２の冷却ユニット３０１は、第２の冷却ユニット２１６に置き換える。

【0106】

本発明において、第１の冷却ユニットとして、出力が大きく、効率が良いが、運転の微調整が難しいものを想定しており、蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット２０１が該当する。

【0107】

実施例１では、単純なオンオフの間欠動作を行う蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニットを想定したが、凝縮器２０３を冷却する送風ファン２１６の変速によっても、ある程度の冷却能力の制御が可能である。

【0108】

送風ファン２１６を無段階・あるいは数段階変速させることにより、上述した要求される冷却能力ＷｍａｘとＷｍｉｎの範囲をカバーできるのであれば、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１を省略しても、実施例２は実施例１と同等の効果が見込める。

【0109】

また、要求される冷却能力の範囲をすべてカバーすることができなくても、第１の冷却ユニット２０１と第２の冷却ユニット２１６とを組み合わせて使用することで、第２の冷却ユニット２１６に必要とされる冷却能力の最大値を低減し、ユニット小型化や消費電力低減の効果が見込める。

【0110】

第２の冷却ユニットである送風ファン２１６の変速制御は、冷水温度のみならず、環境温度によっても行うことが可能である。

【0111】

本発明の実施例２においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

【0112】

なお、実施例２において、実施例１と同様に、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１を配置し、送風ファン２１６及びペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１の組み合わせを第２の冷却ユニットする例も本発明の一実施例である。

【0113】

（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。

【0114】

図８は、本発明の実施例３における冷却シスデムの概略構成図である。自動分析装置の概略構成は、実施例１と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。

【0115】

実施例１と実施例３との相違点は、実施例２においては、実施例１のペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１に代えてペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１が配置された位置にヒータ３０３が配置され、ヒータ３０３が第２の冷却ユニットとして構成されている。

【0116】

実施例３における動作フローは図４に示したフローと同様である。また、実施例３における制御部１１１の機能ブロックは、図５に示した例と同様である。ただし、図５において、第２の冷却ユニット３０１は、第２の冷却ユニット３０３に置き換える。また、実施例３における各ユニットの情報のやり取りは図６に示した例と同様である。ただし、図６において、第２の冷却ユニット３０１は、第２の冷却ユニット３０１に置き換える。

【0117】

第２の冷却ユニットとして、出力調整が容易なものが該当する。実施例１ではペルチェ型ヒートポンプを上げたが、出力調整という点では、ヒートポンプでなくとも、ヒータによってシステムの総和としての冷却能力を調整しても本発明は成り立つ。

【0118】

実施例３においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

【0119】

ただし、実施例３の場合、第１の冷却ユニット２０１のみで要求される冷却能力Ｗｍａｘを満たすことが必要であり、実施例１と比較して、冷却ユニットが大型になる。また、実施例３は実施例１と比較して、エネルギー効率が劣る。

【0120】

（実施例４）
次に、本発明の実施例４について説明する。

【0121】

図９は、本発明の実施例４における冷却シスデムの概略構成図である。自動分析装置の概略構成は、実施例１と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。

【0122】

実施例１と実施例４との相違点は、実施例４においては、実施例１のペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１に代えて、ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット３０１が配置された位置に送風ファン（冷却ファン）３０４が配置され、試薬保冷庫２０９を温調する媒体の温度を調整する送風ファン３０４が第２の冷却ユニットとして構成されている。

【0123】

実施例４における動作フローは図４に示したフローと同様である。また、実施例４における制御部１１１の機能ブロックは、図５に示した例と同様である。ただし、図５において、第２の冷却ユニット３０１は、第２の冷却ユニット３０４に置き換える。また、実施例４における各ユニットの情報のやり取りは図６に示した例と同様である。ただし、図６において、第２の冷却ユニット３０１は、第２の冷却ユニット３０４に置き換える。

【0124】

第２の冷却ユニットとして、出力調整が容易なものが該当する。実施例１ではペルチェ型ヒートポンプを上げたが、出力調整という点では、ヒートポンプでなくとも、送風ファン３０４によってシステムの総和としての冷却能力を調整しても本発明は成り立つ。

【0125】

実施例４においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0126】

１０１・・・反応セル、１０２・・・水吐出機構、１０３・・・光度計（測定部）、１０４・・・廃液排出機構、１０５・・・試薬ディスク、１０６・・・検体分注機構、１０７・・・検体容器、１０８・・・試薬分注機構、１０９・・・反応ディスク（反応部）、１１０・・・分析部、１１１・・・制御部、１１１Ａ・・・分析部電源オン判断部、１１１Ｂ・・・第１制御部、１１１Ｃ・・・第２制御部、１１３・・・試薬容器、２０１・・・蒸気圧縮型ヒートポンプ冷却ユニット（第１の温調ユニット）、２０２・・・圧縮機、２０３・・・凝縮器、２０４・・・蒸発器、２０５・・・冷水槽、２０６・・・冷水槽温度測定センサ、２０７・・・冷水循環ポンプ、２０８・・・冷水流路、２０９・・・試薬保冷庫、２１０・・・試薬カセット、２１１・・・反応槽、２１２・・・反応槽水循環ポンプ、２１３・・・反応槽水流路、２１４・・・反応槽水冷却管、２１５・・・反応槽水加熱ヒータ、２１６・・・送風ファン、３０１・・・ペルチェ型ヒートポンプ冷却ユニット（第２の温調ユニット）、３０２・・・冷水温度測定センサ、３０３・・・ヒータ、３０４・・・送風ファン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】