(57)【要約】【課題】撹拌棒の揺動ストロークを安定させ、撹拌棒が容器に当たるのを防止できる撹拌装置を提供する。【解決手段】ケース１に支点２の回りを揺動可能にテーブル４を支持させる。テーブル４に撹拌棒３を結合する。テーブル４の支点２の両側に第一及び第二の磁石５，６を配置する。ケース１に、第一の磁石５に吸引力及び反発力を発生させる第一のコイル７を配置し、第二の磁石６に吸引力及び反発力を発生させる第二のコイル８を配置する。ケース１にテーブル４を原点位置に復帰させる原点復帰手段２８，２９を配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースに支点の回りを揺動可能に支持されるテーブルと、
前記テーブルに結合される撹拌棒と、
前記テーブルの前記支点の両側に配置される第一及び第二の可動子と、
前記ケースに配置され、前記第一の可動子に吸引力及び反発力を発生させる第一の固定子と、
前記ケースに配置され、前記第二の可動子に吸引力及び反発力を発生させる第二の固定子と、
前記テーブルを原点位置に復帰させる原点復帰手段と、を備え、
前記第一及び前記第二の可動子は、磁石及びコイルのいずれか一方を含み、
前記第一及び前記第二の固定子は、前記磁石及び前記コイルの他方を含む撹拌装置。
【請求項２】
前記撹拌棒は、前記ケースに開けた貫通孔を通ることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
【請求項３】
前記テーブルは、
前記第一及び前記第二の磁石が取り付けられるテーブル本体と、
前記テーブル本体に結合され、前記テーブル本体を前記支点の回りを揺動可能に支持する一対の柱と、を備え、
前記撹拌棒は、前記一対の柱間に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の撹拌装置。
【請求項４】
前記ケースは、非導電材料からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撹拌装置。
【請求項５】
前記撹拌装置は、
第一及び第二のコイルに、９０度位相が異なるＡ相電流及びＢ相電流を供給するドライバを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液、体液等の試料、試料と試薬との混合液等を撹拌する撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な自動分析装置は、血液、体液等の試料が収容された試料容器から一定量の試料を反応容器に分注し、反応容器内で試料と試薬とを反応させている。そして、反応容器に光を照射し、混合液を透過する光を検出することによって、試料を分析している。
【０００３】
この種の自動分析装置において、血液中の血球を分析する場合、試料容器中の血液から血球成分を吸引する必要がある。しかし、血球中の赤血球には、比重の重いヘモグロビンが含まれるので、試料容器中の血液を放置しておくと、血球成分が比重差によって沈み、血漿成分と血球成分とに分離する。試料容器中の血液は、分注プローブによって吸引され、反応容器に吐出される。分離したままだと、分注プローブによって血漿成分しか吸引できないことがある。このため、分注プローブによる吸引前に血液を撹拌する必要がある。
【０００４】
従来の撹拌装置として、試料容器に撹拌棒を挿入し、撹拌棒をその長さ方向に往復運動させるものが知られているが、撹拌性能が悪いという課題がある。撹拌性能を向上させるために、特許文献１には、撹拌棒をプロペラのようにその中心線の回りに回転させると共に、撹拌棒を揺動（すなわち揺動軸の回りに所定角度だけ時計方向及び半時計方向に回転させる）させるものが知られている。
【０００５】
この撹拌装置は、ケースと、ケースに中心線の回りを回転可能にかつ揺動軸の回りを揺動可能に支持される撹拌棒と、撹拌棒をその中心線の回りに回転させる回転モータと、回転モータの回転軸に結合される偏心錘と、を備える。回転モータを回転させると、偏心錘に働く遠心力によって、撹拌棒が揺動軸の回りを揺動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１４８５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の撹拌装置にあっては、撹拌軸の回転数の増加に伴って偏心錘に働く遠心力が大きくなり、撹拌棒の揺動ストロークが大きくなるので、撹拌棒が試料容器に当たってしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、撹拌棒の揺動ストロークを安定させ、撹拌棒が容器に当たるのを防止できる撹拌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】
【０００９】
以下、本発明について説明する。本発明の一態様は、ケースと、前記ケースに支点の回りを揺動可能に支持されるテーブルと、前記テーブルに結合される撹拌棒と、前記テーブルの前記支点の両側に配置される第一及び第二の可動子と、前記ケースに配置され、前記第一の可動子に吸引力及び反発力を発生させる第一の固定子と、前記ケースに配置され、前記第二の可動子に吸引力及び反発力を発生させる第二の固定子と、前記テーブルを原点位置に復帰させる原点復帰手段と、を備え、前記第一及び前記第二の可動子は、磁石及びコイルのいずれか一方を含み、前記第一及び前記第二の固定子は、前記磁石及び前記コイルの他方を含む撹拌装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ケースに配置される第一及び第二の固定子とテーブルの支点の両側に配置される第一及び第二の可動子とに働く吸引力及び反発力を利用して、撹拌棒を揺動させる。この吸引力及び反発力の大きさは、第一及び第二の固定子又は第一及び第二の可動子のコイルに供給する電力の周波数が変化しても略一定である。このため、撹拌棒の揺動ストロークを安定させ、撹拌棒が容器に当たるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の撹拌装置の外観斜視図である
【図２】本実施形態の撹拌装置の分解斜視図である。
【図３】ケースの底面図である。
【図４】本実施形態の撹拌装置の動作図である（Ｓ１は、テーブルの原点位置を示し、Ｓ２は、テーブルのストローク右端の位置を示し、Ｓ３は、テーブルのストローク左端の位置を示す）
【図５】撹拌棒の揺動動作を示す模式図である。
【図６】撹拌棒の先端で容器内の試料を撹拌している状態を示す（図６（ａ）は容器の平面図を示し、図６（ｂ）は容器の垂直断面図を示す）。
【図７】本実施形態と比較例とで撹拌棒の回転半径を比較した図である（図７（ａ１）は、比較例の撹拌棒の原点位置を示し、図７（ａ２）は、比較例の撹拌棒のストローク左端の位置を示し、図７（ｂ１）は、本実施形態の撹拌棒の原点位置を示し、図７（ｂ２）は、本実施形態の撹拌棒のストローク左端の位置を示す）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下添付図面に基づいて本発明の一実施形態における撹拌装置を詳細に説明する。図１は、本実施形態の撹拌装置の外観斜視図を示す。
【００１３】
撹拌装置は、ケース１と、ケース１に支点２の回りを揺動可能に支持されるテーブル４と、テーブル４の支点２の両側に配置される第一及び第二の可動子としての第一及び第二の磁石５，６と、ケース１に配置される第一及び第二の固定子としての第一及び第二のコイル７，８と、を備える。テーブル４には、撹拌棒３が結合される。撹拌棒３は、ケース１の底部の貫通孔を通り、ケース１から下方に突出する。
【００１４】
図２は、撹拌装置の分解斜視図を示す。以下に、ケース１、テーブル４、第一及び第二の磁石５，６、第一及び第二のコイル７，８の構成を順番に説明する。
【００１５】
ケース１は、箱形状に形成される。ケース１は、底部１ａと、底部１ａの周囲を囲む側壁部１ｂと、を備える。ケース１には、平面視したとき、一対の半円と、四角形を組み合わせた形状のコイル収容部１１が形成される。ケース１の側壁部１ｂの下部には、テーブル４の支点となる揺動軸９ａ，９ｂが嵌め込まれる一対の軸挿入孔１２が開けられる。なお、図２には、一方の軸挿入孔１２のみを示すが、同一直線上にもう一つの軸挿入孔１２が開けられている。ケース１の底部１ａには、後述する原点復帰磁石が配置される一対の円形の凹部１３が設けられる。図２には、一方の凹部１３のみを示すが、ケース１の長さ方向にもう一つの凹部１３が設けられている。また、ケース１の底部ａには、テーブル４の一対の柱２１ａ，２１ｂが挿入される柱挿入孔１４が開けられる。図２には、一方の柱挿入孔１４のみを示すが、もう一つの柱挿入孔１４は、ケース１の幅方向に並べられている。図３のケース１の底面図にも示すように、ケース１の底部１ａの中央には、撹拌棒３が通る貫通孔１５が開けられる。ケース１は、樹脂等の非導電材料からなる。
【００１６】
図２に示すように、テーブル４は、十字に形成されるテーブル本体２０と、テーブル本体２０を支持する一対の柱２１ａ，２１ｂと、を備える。テーブル本体２０は、十字を構成する長辺部２０ａ及び短辺部２０ｂを備える。長辺部２０ａの長さ方向はケース１の長さ方向（図１参照）と一致する。短辺部２０ｂの長さ方向は、ケース１の幅方向（図１参照）と一致する。テーブル本体２０は、樹脂等の非磁性材料からなる。一対の柱２１ａ，２１ｂは、短辺部２０ｂの長さ方向の両端部に、ねじ等の締結手段によって結合される。柱２１ａ，２１ｂの下部には、揺動軸９ａ，９ｂが挿入される挿入孔２３ａ，２３ｂが開けられる。柱２１ａ，２１ｂは、揺動軸９ａ，９ｂの回りを揺動可能である。柱２１ａ，２１ｂの下端部は、ケース１の底部１ａの柱挿入孔１４に挿入される。揺動軸９ａ，９ｂをできるだけケース１の下側に配置するためである。柱２１ａ，２１ｂは、摺動抵抗が低い樹脂からなる。
【００１７】
テーブル本体２０の長辺部２０ａの長さ方向の両端部には、第一及び第二の磁石５，６が取り付けられる。第一及び第二の磁石５，６は、棒磁石からなり、互いに平行である。第一及び第二の磁石５，６は、軸方向に着磁された永久磁石であり、軸方向の一端部がＮ極に、軸方向の他端部がＳ極に形成される。第一及び第二の磁石５，６は、先端部５ａ，６ａが互いに異極になるように、テーブル本体２０に取り付けられる。例えば、第一の磁石５の先端部５ａがＮ極の場合、第二の磁石６の先端部６ａはＳ極である。第一及び第二の磁石５，６の先端部５ａ，６ａは、第一及び第二のコイル７，８の内側に入る。第一及び第二の磁石５，６の基端部５ｂ，６ｂは、第一及び第二のコイル７，８の外側に出ている。
【００１８】
テーブル本体２０の十字の交差部分には、撹拌棒３を取り付けるための取付け孔２４が開けられる。撹拌棒３は、取付け孔２４を通るねじ等の締結手段によってテーブル本体２０に結合される。撹拌棒３は、テーブル本体２０の下面からケース１に向かって突出し、ケース１の底部１ａの貫通孔１５を通る。撹拌棒３は、一対の柱２１ａ，２１ｂの間にかつ第一及び第二の磁石５，６の間に配置される。
【００１９】
ケース１には、第一及び第二のコイル７，８が収容される。第一及び第二のコイル７，８は、中心線が互いに平行であり、ケース１の長さ方向に並べられる。第一及び第二のコイル７，８は、第一及び第二のボビン２６，２７に巻かれる。第一及び第二のコイル７，８の下側には、原点復帰手段としての第一及び第二の原点復帰磁石２８，２９が配置される。第一及び第二の原点復帰磁石２８，２９は、円形の板状に形成される。第一及び第二の原点復帰磁石２８，２９は、軸方向に着磁された永久磁石からなる。第一の原点復帰磁石２８は第一の磁石５と反発するように、その表面側が第一の磁石５の先端部５ａと同極になるように、例えばＮ極に形成される、第二の原点復帰磁石２９は第二の磁石６と反発するように、その表面側が第二の磁石６の先端部６ａと同極になるように、例えばＳ極に形成される。
【００２０】
第一及び第二のコイル７，８には、図示しないドライバにより交流が供給される。この実施形態では、第一のコイル７には、Ａ相の交流（例えば正弦波の交流）が供給される。第二のコイル８には、９０度位相が異なるＢ相の交流（例えば余弦波の交流）が供給される。ドライバには、例えば２相ステッピングモータ用の定電流駆動方式のドライバが用いられる。
【００２１】
図４は、本実施形態の撹拌装置の動作図を示す。第一及び第二のコイル７，８に交流を供給すると、第一及び第二のコイル７，８と第一及び第二の磁石５，６との間に吸引力及び反発力が働く。
【００２２】
第一のコイル７と第一の磁石５との間に反発力が働き、第二のコイル８と第二の磁石６との間に吸引力が働くとき、図４の（Ｓ１）→（Ｓ２）に示すように、テーブル４が時計方向ＣＷに揺動する。テーブル４が時計方向ＣＷに所定角度だけ揺動すると、第二の磁石６と第二の原点復帰磁石２９との反発力が大きくなり、テーブル４の時計方向ＣＷの揺動が制限される。
【００２３】
第一及び第二のコイル７，８に流れる電流の方向が切り替わると、第一のコイル７と第一の磁石５との間に吸引力が働き、第二のコイル８と第二の磁石６との間に反発力が働く。これにより、図４の（Ｓ１）→（Ｓ３）に示すように、テーブル４が反時計方向ＣＣＷに揺動する。テーブル４が反時計方向ＣＣＷに所定角度だけ揺動すると、第一の磁石５と第一の原点復帰磁石２８との反発力が大きくなるので、テーブル４の反時計方向ＣＣＷの揺動が制限される。
【００２４】
以上のように、第一及び第二のコイル７，８に交流を供給すると、テーブル４は、図４の（Ｓ１）→（Ｓ２）→（Ｓ１）→（Ｓ３）→（Ｓ１）→（Ｓ２）→（Ｓ１）→（Ｓ３）…の順番で揺動を繰り返す。図４の（Ｓ１）がテーブル４の原点位置を示し、図４の（Ｓ２）がテーブル４の時計方向ＣＷの揺動ストローク端を示し、図４の（Ｓ３）がテーブル４の反時計方向ＣＣＷの揺動ストローク端を示す。テーブル４の揺動の周波数は、第一及び第二のコイル７，８に供給する交流の周波数に一致する。このため、テーブル４の揺動の周波数を高くすることができる。
【００２５】
図５は、撹拌棒３の揺動動作を示す模式図である。上記のように、撹拌棒３は、テーブル４の下面に取り付けられ、テーブル４と共に揺動する。撹拌棒３はテーブル４からケース１に向かって突出しており、ケース１の下部の揺動軸９ａ，９ｂを支点２として揺動する。ここで、支点２から撹拌棒３の先端３ａまでの距離Ｌ１（回転半径）を小さくすることで、撹拌棒３の水平方向のストロークδ１を一定としたときの撹拌棒３の傾き角度θ１を大きくすることができる。
【００２６】
図６は、撹拌棒３の先端を容器３１に挿入し、撹拌棒３の先端で容器３１内の試料を撹拌している状態を示す。図６（ａ）は容器３１の平面図を示し、図６（ｂ）は容器３１の垂直断面図を示す。この例の容器３１の底３１ａは、円錐形に形成されており、底には例えば３０度のテーパが付いている。撹拌棒３を揺動させたとき、撹拌棒３に試料を下から上に掬い上げるような動作をさせることができ、試料には図６（ｂ）の矢印で示す対流が発生する。図５に示す撹拌棒３の傾き角度θ１が大きくなればなるほど、試料を下から上に効率的に掬い上げることができ、撹拌棒３の撹拌性能が向上する。
【００２７】
図７（ａ１）（ａ２）は、テーブル４に撹拌棒３をケース１とは反対側に突出するように取り付けた比較例を示す。図７（ａ１）は撹拌棒３の原点位置を示し、図７（ａ２）は撹拌棒３のストローク左端を示す。図７（ａ１）（ａ２）に示すように、比較例の場合でも、ケース１に撹拌棒３の支点になる揺動軸を配置する必要があるので、揺動の支点２´から撹拌棒３の先端３ａまでの回転半径Ｌ１´も大きくなる。容器３１に当たらないまでの撹拌棒３の水平方向のストロークδ１を一定とするとき、撹拌棒３の傾き角度θ１´も小さくならざるを得ない。なお、図７（ａ２）には、テーブル４の傾き角度θ１´が示されているが、撹拌棒３の傾き角度θ１´は、テーブル４の傾き角度θ１´に等しい。
【００２８】
図７（ｂ１）（ｂ２）は、撹拌棒３をケース１に向かって突出させ、ケース１の底部１ａの貫通孔１５（図３参照）を通した本実施形態を示す。図７（ｂ１）（ｂ２）に示すように、撹拌棒３をケース１に向かって突出させた場合、ケース１に撹拌棒３の揺動の支点となる揺動軸９ａ，９ｂが配置されるので、揺動の支点２から撹拌棒３の先端３ａまでの回転半径Ｌ１を小さくすることができる。このため、撹拌棒３の水平方向のストロークδ１を一定とするときの撹拌棒３の傾き角度θ１を大きくすることができる。
【００２９】
本実施形態の撹拌装置によれば、以下の効果を奏する。ケース１に配置される第一及び第二のコイル７，８とテーブル４の支点の両側に配置される第一及び第二の磁石５，６とに働く吸引力及び反発力を利用して、撹拌棒３を揺動させる。この吸引力及び反発力は、第一及び第二のコイル７，８に供給する交流の周波数が変化しても、略一定である。このため、撹拌棒３の揺動ストロークを安定させることができる。
【００３０】
撹拌棒３がケース１に開けた貫通孔１５を通るようにすることで、撹拌棒３の回転半径Ｌ１を小さくし、撹拌棒３の傾き角度θ１を大きくすることができる。撹拌棒３に試料を下から上に掬い上げるような動作をさせることができるので、撹拌棒３の撹拌性能が向上する。また、撹拌中に血液等の試料が飛び散っても、試料がケース１内に浸入するのを防止できる。
【００３１】
テーブル４にテーブル本体２０を支点２の回りを揺動可能に支持する一対の柱２１ａ，２１ｂを設け、一対の柱２１ａ，２１ｂ間に撹拌棒３を配置することで、撹拌棒３の配置スペースを確保することができる。
【００３２】
ケース１を非導電材料にすることで、ケース１に渦電流が発生するのを防止できる。なお、ケース１を電流が流れる導電材料にした場合、第一及び第二の磁石５，６がケース１に近づいたり、遠ざかったりする度に、ケース１に渦電流が発生し、ケース１が高温になってしまう。
【００３３】
第一及び第二のコイル７，８に９０度位相が異なる交流を供給することで、第一のコイル７が吸引しているとき、反発動作中の第二のコイル８を半波長早く吸引動作に移行させることができる。同様に、第一のコイル７が反発しているとき、吸引動作中の第二のコイル８を半波長早く反発動作に移行させることができる。このため、テーブル４の揺動動作の効率を向上させることができる。
【００３４】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に変更可能である。
【００３５】
上記実施形態では、テーブルに第一及び第二の磁石を配置し、ケースに第一及び第二のコイルを配置しているが、テーブルに第一及び第二のコイルを配置し、ケースに第一及び第二の磁石を配置することもできる。
【００３６】
上記実施形態では、撹拌棒をねじによってテーブル本体に取り付けているが、撹拌棒をテーブルと一体にすることもできる。
【００３７】
上記実施形態では、テーブルを原点に復帰させる原点復帰手段として、磁石の反発力を利用する原点復帰手段を使用しているが、ばねの弾性力を利用した原点復帰手段を使用することもできる。
【００３８】
上記実施形態では、ドライバが第一及び第二のコイルに９０度位相の異なる交流を供給しているが、同一位相（すなわち単相）の交流を供給することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１…ケース，２…支点，３…撹拌棒，４…テーブル，５…第一の磁石，６…第二の磁石，７…第一のコイル，８…第二のコイル，１５…貫通孔，２０…テーブル本体，２１ａ，２１ｂ…テーブルの柱，２８…第一の原点復帰磁石（原点復帰手段），２９…第二の原点復帰磁石（原点復帰手段），３１…容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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