(57)【要約】  【課題】  酸性やアルカリ性の洗浄液、高圧蒸気等に繰り返し曝されても、長期間に亘って用いることができるノズルを備えたノズルユニットを提供する。  【解決手段】  ノズルユニットは、洗浄用流体を被洗浄容器に供給および前記洗浄用流体を前記被洗浄容器から吸引の少なくともいずれかを行なうノズルを備えるノズルユニットであって、前記ノズルは、接液面を含む内周部が酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、窒化珪素またはサイアロンを主成分とするセラミックスからなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄用流体を被洗浄容器に供給および前記洗浄用流体を前記被洗浄容器から吸引の少なくともいずれかを行なうノズルを備えるノズルユニットであって、前記ノズルは、接液面を含む内周部が酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、窒化珪素またはサイアロンを主成分とするセラミックスからなる、ノズルユニット。
【請求項２】
前記ノズルは、第１通路および該第１通路に接続する複数の分岐通路を有する先端部と、前記第１通路に連通する第２通路を有する管状部とを備えてなる請求項１に記載のノズルユニット。
【請求項３】
前記先端部は、気孔率が２０体積％以上５０体積％以下である、請求項２に記載のノズルユニット。
【請求項４】
前記先端部および前記管状部は直接接合されてなる請求項２または３に記載のノズルユニット。
【請求項５】
前記ノズルは、同軸度が２μｍ以下である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のノズルユニット。
【請求項６】
前記ノズルは、前記接液面の算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下である、請求項１乃至５のいずれかに記載のノズルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ノズルユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床検査装置の一例としては、自動分析装置がある。
【０００３】
この自動分析装置は、試薬および被検者の尿、血液等の検体を反応容器に分注する。試薬および検体は反応容器内で反応液を生成させ、反応液の成分が分析される。反応容器は、分析後、酸性やアルカリ性の洗浄液を用いて洗浄、乾燥され、次の分析に用いられる。また、必要に応じて高圧蒸気による洗浄がなされることもある。
【０００４】
反応容器の内側面および底面（以下、内側面および底面を内面という。）は、洗浄用ノズルによって洗浄され、特許文献１では、耐薬品性を考慮して、ステンレス鋼からなる洗浄ノズルが提案されている。
【０００５】
また、昨今、臨床検査の速度を上げるために、反応容器から短時間で残渣を吸引し、乾燥させることが求められている。このような要求に応じるために、特許文献２では、チューブを介して真空ポンプに連結された吸引ノズルが嵌装された基端面および外気に開放された先端面を有する棒状体と、棒状体の内部に形成され、基端面および先端面を連通させる中空部と、中空部の先端側に連通して形成された吸引用穴と、棒状体の先端面から基端面にわたる棒状体の長手方向の各稜線部に略扇形断面となるように形成された通気用溝と、棒状体の先端面に、吸引用穴から通気用溝の各先端部に向かって放射状に配置され、吸引用穴と通気用溝とを連絡するように形成された案内用溝と、を有するノズルが提案されている。
【０００６】
そして、棒状体は、フッ素樹脂を含む疎水性樹脂から形成されたり、多孔質膜を用いて形成したりすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１０１２０６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３２５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
昨今、ノズルの接液面を含む内周部が酸性やアルカリ性の洗浄液、高圧蒸気等に繰り返し曝されても、ステンレス鋼や疎水性樹脂からなる場合よりも、さらに長期間に亘って用いることができるノズルを備えたノズルユニットが求められている。
【０００９】
本開示は、酸性やアルカリ性の洗浄液、高圧蒸気等に繰り返し曝されても、長期間に亘って用いることができるノズルを備えたノズルユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示のノズルユニットは、洗浄用流体を被洗浄容器に供給および前記洗浄用流体を前記被洗浄容器から吸引の少なくともいずれかを行なうノズルを備えてなり、前記ノズルは、接液面を含む内周部が酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、窒化珪素またはサイアロンを主成分とするセラミックスからなる。
【発明の効果】
【００１１】
本開示のノズルユニットは、ノズルの接液面を含む内周部が耐食性の高いセラミックスからなることから、長期間に亘って用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示のノズルユニットを含む反応容器洗浄ユニットの一例を示す模式図である。
【図２】本開示のノズルの一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はノズルの先端部の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本開示のノズルユニットについて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本開示のノズルユニットを含む反応容器洗浄ユニットの一例を示す模式図である。
【００１５】
反応容器洗浄ユニット３０は、反応容器１を洗浄するユニットであり、円板状の回転ディスク２０の外周側に並んで載置された反応容器１の上側に設置されている。反応容器１には、分注された試薬および検体の混合液が収容されている。分析が終了すると、混合液は、反応容器１から排出され、反応容器１は、円板状の回転ディスク２０の回転に応じて位置を変え、反応容器洗浄ユニット３０の下側に移動する。
【００１６】
ここで、反応容器洗浄ユニット３０は、洗浄用流体を反応容器１に供給および洗浄用流体を反応容器１から吸引のいずれかを行なうノズル２ｎ、３ｎ、４ｎ、５ｎ、６ｎ、７ｎ、８ｎ、９ｎを備え、これら各ノズルは回転ディスク２０の外周側で、反応容器１の移動方向に沿って並んで配置されている。
【００１７】
ノズル２ｎ〜９ｎは、例えば、円柱状または多角柱状等の外形状であり、内部に洗浄用流体が流れる流路を有している。ノズル２ｎ〜９ｎの先端側の端面には、洗浄用流体を反応容器１に供給するための供給口、または、洗浄用流体を反応容器１から吸引するための吸引口を有している。なお、供給口あるいは吸引口はノズル２ｎ〜９ｎの先端側の端面に限らず、先端側の側面にあってもよい。また、供給口あるいは吸引口は、複数あってもよい。
【００１８】
また、ノズル２ｎ〜９ｎのいずれかは、洗浄用流体を供給するノズルであってもよく、洗浄用流体を吸引するノズルであってもよく、あるいは、供給と吸引をともに行なうノズルであってもよい。
【００１９】
また、ノズル２ｎ、３ｎ、４ｎ、５ｎ、６ｎ、７ｎ、８ｎ、９ｎは、洗浄用流体の供給口または吸入口を有する先端側とは反対側でそれぞれ保持部によって保持されている。また、ノズルユニット２、３、４、５、６、７、８、９は、個別のノズル２ｎ、３ｎ、４ｎ、５ｎ、６ｎ、７ｎ、８ｎ、９ｎと、これら各ノズルをそれぞれ保持する保持部２ｈ、３ｈ、４ｈ、５ｈ、６ｈ、７ｈ、８ｈ、９ｈとを備えている。そして、これらのノズルユニット２、３、４、５、６、７、８、９は、反応容器洗浄ユニット２０に装着されている。
【００２０】
反応容器１が反応容器洗浄ユニット３０の下側で回転ディスク２０の周方向（図１ではＡ方向）に沿って移動すると、ノズル２ｎ、３ｎ、４ｎ、５ｎ、６ｎ、７ｎが、順次、洗浄用流体を反応容器１に供給して、洗浄を始める。本開示では、反応容器１が被洗浄容器に該当する。
【００２１】
具体的には、まず、反応容器１はノズル２ｎの真下に移動する。この位置で、純水がノズル２ｎによって反応容器１に供給された後、反応容器１の内部を洗浄し、ノズル２ｎは、洗浄を終えた純水を吸引、排出する。この動作により、第１洗浄（第１の純水洗浄）が終了する。
【００２２】
第１洗浄終了後、反応容器１はノズル３ｎの真下に移動する。この位置で、高温高圧の蒸気がノズル３ｎによって反応容器１に供給されると、反応容器１の内面に付着している汚れ（例えば、蛋白質や酵素）が洗い流され、第２洗浄（高圧蒸気洗浄）が終了する。
【００２３】
第２洗浄終了後、反応容器１はノズル４ｎの真下に移動する。この位置で、アルカリ性の洗浄用流体がノズル４ｎによって反応容器１に供給された後、反応容器１の内部を洗浄し、ノズル４ｎは洗浄を終えたアルカリ性の洗浄用流体を吸引、排出する。この動作により、第３洗浄（アルカリ洗浄）が終了する。
【００２４】
第３洗浄終了後、反応容器１はノズル５ｎの真下に移動する。この位置で、酸性の洗浄用流体がノズル５ｎによって反応容器１に供給された後、反応容器１の内部を洗浄し、ノズル５ｎは洗浄を終えた酸性の洗浄用流体を吸引、排出する。この動作により、第４段階の洗浄（酸洗浄）が終了する。
【００２５】
第４洗浄終了後、反応容器１はノズル６ｎの真下に移動する。この位置で、純水がノズル６ｎによって反応容器１に供給された後、反応容器１の内部を洗浄し、ノズル６ｎは、洗浄を終えた純水を吸引、排出する。この動作により、第５洗浄（第２の純水洗浄）が終了する。
【００２６】
第５洗浄終了後、反応容器１はノズル７ｎの真下に移動する。この位置で、純水がノズル７ｎによって反応容器１に供給された後、反応容器１の内部を洗浄して、第６洗浄（第３の純水洗浄）が終了する。但し、排出は、次のノズル８ｎによってなされる。
【００２７】
第６洗浄終了後、反応容器１はノズル８ｎの真下に移動する。この位置で、チューブを介して真空ポンプ（チューブおよび真空ポンプは図示しない。）に接続したノズル８ｎによって、反応容器１から純水を吸引、排出するとともに、反応容器１内の残渣の多くを除去して、第７洗浄（吸引）が終了する。
【００２８】
第７洗浄終了後、反応容器１はノズル９ｎの真下に移動する。この位置で、チューブを介して真空ポンプ（チューブおよび真空ポンプは図示しない。）に接続したノズル９ｎによって、反応容器１内に残る残渣を吸引、排出、乾燥させて、第８洗浄（乾燥）が終了する。
【００２９】
本開示のノズルユニット２〜９を構成するノズル２ｎ〜９ｎの少なくともいずれかは、接液面を含む内周部が酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、窒化珪素またはサイアロンを主成分とするセラミックスからなるものである。つまり、ノズル２ｎ〜９ｎの少なくともいずれかは、洗浄用流体が流れる内部の流路のうち、少なくとも洗浄用流体と接する接液面が上記セラミックスからなる。
【００３０】
このような構成であると、上記セラミックスは耐食性および耐摩耗性が高いので、酸性やアルカリ性の液体、高圧蒸気等が洗浄用流体として接液面に曝されても、長期間に亘って用いることができる。
【００３１】
なお、主成分とは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、着目する成分
の含有量が８０質量％以上である成分をいう。例えば、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスとは、セラミックス焼結体を構成する全成分１００質量％のうち、酸化アルミニウムの含有量が８０質量％以上であるセラミックスのことである。
【００３２】
酸化アルミニウムが主成分である場合、セラミックスに含まれる他の成分は、例えば、珪素、カルシウム、マグネシウム等の酸化物である。
【００３３】
酸化ジルコニウムが主成分である場合、セラミックスに含まれる他の成分は、例えば、イットリウム、セリウム、ディスプロシウム、マグネシウム、カルシウム等の酸化物である。
【００３４】
炭化珪素が主成分である場合、セラミックスに含まれる他の成分は、例えば、炭化硼素、遊離炭素である。
【００３５】
窒化珪素が主成分である場合、セラミックスに含まれる他の成分は、マグネシウム、イットリウム等の酸化物である。
【００３６】
サイアロンが主成分の場合、その組成式はＳｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ（ｚ＝０．１〜１）で表されるβ−サイアロンであり、セラミックスに含まれる他の成分は、アルミニウム、イットリウム等の酸化物である。
【００３７】
セラミックスの主成分は、以下に述べる方法により求めることができる。まず、セラミックスを構成する成分を、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折装置による測定結果からＪＣＰＤＳカードを用いて同定する。次に、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）またはＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）発光分光分析装置（ＩＣＰ）を用いて、各成分の含有量を求める。例えば、ＸＲＤによる同定で酸化アルミニウムを含むことが確認され、ＸＲＦまたはＩＣＰを用いた測定によって得られたアルミニウムの含有量から酸化アルミニウムの含有量に換算した値が８０質量％以上であれば、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスである。
【００３８】
上記セラミックスからなる内周部の先端側の部位は、気孔率が２０体積％以上５０体積％以下であってもよい。気孔率が２０体積％以上であると、連通する気孔が多くなるので、洗浄用流体が流れる流路内における通気抵抗が抑制される。一方、気孔率が５０体積％以下であると、機械的強度を維持することができる。気孔率が２０体積％以上５０体積％以下であることによって、低い通気抵抗と高い機械的強度とを兼ね備えることができる。なお、気孔率は、水銀圧入法に準拠して求めればよい。
【００３９】
図２は、本開示のノズルの一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はノズルの先端部の底面図である。本開示では、ノズル９ｎに図２の構造を採用した例を示すが、ノズル９ｎに限らず、他のノズル２ｎ〜８ｎに採用してもよい。
【００４０】
図２に示すように、ノズル９ｎは、第１通路１０および第１通路１０に接続する複数の分岐通路１１を有する先端部１２と、第１通路１０に連通する第２通路１３を有する管状部１４とを備えていてもよい。
【００４１】
このような構成であると、反応容器１内、特に、反応容器１内の隅部に残る残渣が分岐通路１１、第１通路１０、第２通路１３を順次介して吸引、排出、乾燥されるため、臨床検査に要する時間を短縮することができる。
【００４２】
先端部１２は、四角柱状であり、軸方向における長さは、例えば、１５ｍｍ以上２０ｍ
ｍ以下であり、軸方向に垂直な断面は、３ｍｍ〜４ｍｍ×４ｍｍ〜５ｍｍの矩形状である。また、反応容器１の軸方向に垂直な断面も矩形状である。
【００４３】
先端部１２が反応容器１に挿入された場合、反応容器１の内面と先端部１２の外面との間には、例えば、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの間隙が生じる。第１通路１０および第２通路１３の径は、いずれも１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、分岐通路１１は、Ｖ状またはＵ状の溝であり、その溝幅および溝深さは、いずれも０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である。        
【００４４】
また、図２に示すように、先端部１２の稜線部は、軸方向に沿って、円弧状の溝１５を備えていてもよい。このような構成であると、反応容器１内の隅部に残る残渣が円弧状の溝１５、分岐通路１１、第１通路１０、第２通路１３を順次介して吸引、排出、乾燥されるため、臨床検査に要する時間をさらに短縮することができる。
【００４５】
先端部１２は、気孔率が２０体積％以上５０体積％以下であってもよい。気孔率が２０体積％以上であると、連通する気孔が多くなるので、第１通路１０および分岐通路１１内における通気抵抗が抑制される。一方、気孔率が５０体積％以下であると、機械的強度を維持することができる。気孔率が２０体積％以上５０体積％以下であることによって、低い通気抵抗と高い機械的強度とを兼ね備えることができる。気孔率は、水銀圧入法に準拠して求めればよい。
【００４６】
また、先端部１２および管状部１４は直接接合されていてもよい。このような構成であると、例えば、劣化しやすい樹脂からなる接合層がないので、長期間に亘って用いることができる。
【００４７】
なお、本開示における直接接合とは、接合層を介さない、すなわち接合剤を用いない接合のことをいう。
【００４８】
また、ノズル２ｎ〜９ｎの少なくともいずれかは、同軸度が２μｍ以下であってもよい。本開示におけるノズルの同軸度とは、ノズルの外周面の軸心とノズルの内周面の軸心とのずれを言い、同軸度がこの範囲であると、ノズルの直胴部の肉厚が薄い部分が減少するので、高い機械的強度および剛性が維持される。
【００４９】
同軸度は、真円度測定器によりＪＩＳ  Ｂ  ７４５１−１９９７に準拠して求めることができる。
【００５０】
また、ノズル２ｎ〜９ｎの少なくともいずれかは、接液面の算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下であってもよい。
【００５１】
算術平均粗さＲａがこの範囲であると、接液面は、鏡面となり、接触角が小さくなるので、接液面の疎液性が向上して、接液面に残渣が残りにくくなり、臨床検査に要する時間をさらに短縮することができる。
【００５２】
算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２０１３に準拠して測定すればよい。例えば、触針式の表面粗さ計を用いて測定する場合は、測定長さを５ｍｍ、カットオフ値を０．８ｍｍ、触針の走査速度は０．５ｍｍ／秒に設定し、触針先端半径が５μｍの触針を、各ノズル２ｎ〜９ｎの軸方向における両端部および中央部の接液面３箇所に当てて測定すればよい。そして、この測定で得られた３箇所の平均値を算術平均粗さＲａの値とすればよい。
【００５３】
また、ノズル２ｎ〜９ｎの少なくともいずれかは、内周部の接液面の算術平均粗さに比べて外面の算術平均粗さの方が低くてもよい。この場合、ノズルの外面に洗浄液の残渣が
残るのをより低減することができ、反応容器１にノズルの外面に残った残渣が再付着するのをより低減できる。
【００５４】
次に、本開示のノズルユニットの製造方法の一例について、説明する。
【００５５】
酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、窒化珪素またはサイアロンを主成分とするセラミック原料の粉末およびバインダーを含む坏土を押出成形機に投入して、圧力を加えて押し出し、筒状の第１成形体を得る。ここで、必要に応じて、焼結助剤となる原料の粉末を添加してもよい。
【００５６】
ここで、バインダーとしては、メチルセルロース（ＭＣ），カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），ヒドロキシプロピルセルロ−ス（ＨＰＣ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ），ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを用い、バインダーの添加量の合計は、セラミック原料の粉末および焼結助剤となる原料の粉末（以下、両者を併せて単に原料粉末という。）の合計１００質量部に対して、固形分で２質量部以上８質量部以下を添加すればよい。
【００５７】
さらに、潤滑剤として、ワックス，グリセリン，ステアリン酸などを固形分で１質量部以上８質量部以下添加してもよい。また、溶媒としては水が好適であり、特にイオン交換水が好ましく、次工程の混練で坏土の粘度が１５０００Ｐａ・ｓ以上２２０００Ｐａ・ｓ以下になるように原料粉末１００質量部に対して例えば１０質量部以上２０質量部以下で調整して添加するとよい。
【００５８】
ここで、接液面の算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下であるノズルを得るには、平均粒径（Ｄ５０）が１μｍ以下の原料粉末を用いればよい。
【００５９】
そして、第１成形体を構成する主成分および焼結助剤のそれぞれの種類、含有量に応じて、雰囲気、焼成温度を適宜設定して焼成することにより、ノズルを得ることができる。
【００６０】
ここで、第１成形体が酸化アルミニウムを主成分とする場合、大気雰囲気中、温度を１５５０℃以上１６５０℃以下として焼成すればよい。
【００６１】
第１成形体が酸化ジルコニウムを主成分とする場合、大気雰囲気中、温度を１３５０℃以上１６００℃以下として焼成すればよい。
【００６２】
第１成形体が炭化珪素を主成分とする場合、不活性ガスの減圧雰囲気中、温度を１８００℃以上２２００℃以下として焼成すればよい。
【００６３】
第１成形体が窒化珪素またはサイアロンを主成分とする場合、窒素分圧を１１０ｋＰａに維持した状態で、温度を１７００℃以上１８００℃以下で焼成すればよい。
【００６４】
また、ノズルが先端部を備える場合には、管状部を構成するセラミックスの主成分と同じ主成分のセラミックス原料の粉末およびバインダーを含む顆粒を用いて、プレス成形により、第２成形体を作製すればよい。
【００６５】
ここで、第２成形体は、焼成後に第１通路となる貫通孔と分岐通路となる溝を備えたものであってもよい。
【００６６】
そして、第２成形体を構成する主成分および焼結助剤のそれぞれの種類、含有量に応じ
て、雰囲気、焼成温度を適宜設定して焼成することにより、先端部を得ることができる。
【００６７】
気孔率が２０体積％以上５０体積％以下である先端部を得るには、成形体が完全に緻密化した焼結体が得られる温度よりも低い温度、例えば１００〜２００℃低い温度で焼成すればよい。
【００６８】
そして、管状部の嵌め合せ面および先端部の嵌め合せ面の少なくともいずれかに水滴を噴霧して吸着させた後、温度を、例えば、１６３０℃以上１７３０℃以下として熱処理することで、先端部および管状部が直接接合されたノズルを得ることができる。
【００６９】
噴霧された水滴は互いに対向する嵌め合せ面を表面張力により密着させることができる。ここで、管状部および先端部がいずれも酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる場合、水和反応（不純物が少ないＨ２Ｏによる局所的なＯＨ基の加水分解反応で誘発されたＡｌ以外の元素（Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ）が電気陰性度の違いで、酸化アルミニウムと再結晶化され、強固な結合を得ることができる。
【００７０】
また、管状部の嵌め合せ面および先端部の嵌め合せ面の少なくともいずれかが研磨されていてもよく、平均粒径Ｄ５０が、例えば、２μｍ以下のダイヤモンド砥粒を用いて研磨してもよい。研磨により、研磨された表面の加水分解の反応が活性化されるので、より強固な結合を得ることができる。研磨された嵌め合せ面の算術平均粗さＲａは、０．４μｍ以下であってもよい。
【００７１】
上述した方法で得られたノズルをそれぞれ保持部に装着することによって本開示のノズルユニットを得ることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  ：反応容器
２〜９    ：ノズルユニット
２ｎ〜９ｎ：ノズル
２ｈ〜９ｈ：保持部
１０：第１通路
１１：分岐通路
１２：先端部
１３：第２通路
１４：管状部
１５：円弧状の溝
２０：回転ディスク
３０：反応容器洗浄ユニット
【図１】
2020020648.tif 000003
【図２】
2020020648.tif 000004