(57)【要約】【課題】ペルチェ素子の素子平面方向における厚さが場所によってばらついても固定の際の局部的な応力の集中を簡易に回避することができ、長期に亘って高い信頼性の下に使用することが可能なペルチェ素子の固定構造、冷却装置及び分析装置を提供すること。【解決手段】ペルチェ素子を位置決めした位置決め部材を放熱部材と吸熱部材との間に配置して前記ペルチェ素子を固定するペルチェ素子の固定構造、冷却装置及び分析装置。ペルチェ素子の固定構造は、放熱部材２１１とペルチェ素子２１３との間又は吸熱部材２１５とペルチェ素子との間に、弾性及び熱伝導性を有する緩衝材２１２を配置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペルチェ素子を位置決めした位置決め部材を放熱部材と吸熱部材との間に配置して前記ペルチェ素子を固定するペルチェ素子の固定構造であって、
前記放熱部材と前記ペルチェ素子との間又は前記吸熱部材と前記ペルチェ素子との間に、弾性及び熱伝導性を有する緩衝材を配置することを特徴とするペルチェ素子の固定構造。
【請求項２】
前記位置決め部材は、前記ペルチェ素子よりも厚く、前記ペルチェ素子の厚みと前記緩衝材の厚みの和よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載のペルチェ素子の固定構造。
【請求項３】
請求項１に記載のペルチェ素子の固定構造を用いてペルチェ素子が固定されると共に、保冷庫温度検知手段が設けられた試薬保冷庫と前記吸熱部材との間で保冷庫冷却液を循環させる保冷庫冷却管が接続されるペルチェ冷却器と、
前記放熱部材との間で素子冷却液を循環させる素子冷却管が接続される放熱手段と、
前記保冷庫温度検知手段が検知した前記試薬保冷庫の温度をもとに、前記ペルチェ素子を制御し、前記試薬保冷庫の温度を目標温度に制御する温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
前記ペルチェ冷却器は、前記放熱部材の温度を検知する素子温度検知手段を備え、
前記放熱手段は、当該放熱手段に冷却風を送風する冷却ファンを備え、
前記温度制御手段は、前記素子温度検知手段が検知した前記放熱部材の温度をもとに前記冷却ファンの作動を制御することで前記放熱手段内を流れる前記素子冷却液を冷却し、前記放熱部材の温度を所定温度以下に制御することを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
検体と試薬とを反応させることによって前記検体の成分を光学的に分析する分析装置であって、
前記試薬を収容する試薬保冷庫を冷却する請求項３又は４に記載の冷却装置を備えることを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ素子の固定構造、冷却装置及び分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ペルチェ素子は、冷却手段や加温手段として広く使用されており、例えば、放熱面をヒートシンクに接触させ、吸熱面を発熱源に接触させて固定される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４７１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ペルチェ素子は、製造上、素子平面方向における厚さが場所によって異なるばらつきを回避することが難しい。このため、ペルチェ素子は、素子平面方向における厚さのばらつきにより、固定の際に局部的に応力が集中して素子寿命が短くなったり、破損したりすることがあるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ペルチェ素子の素子平面方向における厚さが場所によってばらついても固定の際の局部的な応力の集中を簡易に回避することができ、長期に亘って高い信頼性の下に使用することが可能なペルチェ素子の固定構造、冷却装置及び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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のペルチェ素子の固定構造は、ペルチェ素子を位置決めした位置決め部材を放熱部材と吸熱部材との間に配置して前記ペルチェ素子を固定するペルチェ素子の固定構造であって、前記放熱部材と前記ペルチェ素子との間又は前記吸熱部材と前記ペルチェ素子との間に、弾性及び熱伝導性を有する緩衝材を配置することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のペルチェ素子の固定構造は、上記の発明において、前記位置決め部材は、前記ペルチェ素子よりも厚く、前記ペルチェ素子の厚みと前記緩衝材の厚みの和よりも薄いことを特徴とする。
【０００８】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の冷却装置は、前記ペルチェ素子の固定構造を用いてペルチェ素子が固定されると共に、保冷庫温度検知手段が設けられた試薬保冷庫と前記吸熱部材との間で保冷庫冷却液を循環させる保冷庫冷却管が接続されるペルチェ冷却器と、前記放熱部材との間で素子冷却液を循環させる素子冷却管が接続される放熱手段と、前記保冷庫温度検知手段が検知した前記試薬保冷庫の温度をもとに、前記ペルチェ素子を制御し、前記試薬保冷庫の温度を目標温度に制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の冷却装置は、上記の発明において、前記ペルチェ冷却器は、前記放熱部材の温度を検知する素子温度検知手段を備え、前記放熱手段は、当該放熱手段に冷却風を送風する冷却ファンを備え、前記温度制御手段は、前記素子温度検知手段が検知した前記放熱部材の温度をもとに前記冷却ファンの作動を制御することで前記放熱手段内を流れる前記素子冷却液を冷却し、前記放熱部材の温度を所定温度以下に制御することを特徴とする。
【００１０】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の分析装置は、試薬を収容する試薬保冷庫を冷却する前記冷却装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のペルチェ素子の固定構造は、放熱部材とペルチェ素子との間又は吸熱部材とペルチェ素子との間に、弾性及び熱伝導性を有する緩衝材を配置し、本発明の冷却装置は、ペルチェ素子の固定構造を用いてペルチェ素子が固定されると共に、保冷庫温度検知手段が設けられた試薬保冷庫と吸熱部材との間で保冷庫冷却液を循環させる保冷庫冷却管が接続されるペルチェ冷却器と、放熱部材との間で素子冷却液を循環させる素子冷却管が接続される放熱手段と、保冷庫温度検知手段が検知した試薬保冷庫の温度をもとに、ペルチェ素子を制御し、試薬保冷庫の温度を目標温度に制御する温度制御手段とを備えている。また、本発明の分析装置は、試薬を収容する試薬保冷庫を冷却する前記冷却装置を備えている。このため、本発明のペルチェ素子の固定構造、冷却装置及び分析装置は、ペルチェ素子の素子平面方向における厚さが場所によってばらついても固定の際の局部的な応力の集中を簡易に回避することができ、長期に亘って高い信頼性の下に使用することが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のペルチェ素子の固定構造、冷却装置及び分析装置にかかる実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のペルチェ素子の固定構造を示すペルチェ冷却器の分解斜視図である。図２は、図１に示すペルチェ冷却器の組み立て後の斜視図である。図３は、図２に示すペルチェ冷却器のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【００１３】
ペルチェ冷却器２１は、図１に示すように、放熱部材２１１、緩衝材２１２、ペルチェ素子２１３、スペーサ２１４及び吸熱部材２１５を備えている。
【００１４】
放熱部材２１１は、ペルチェ素子２１３の発熱側に配置して発生した熱を放熱するもので、図１に示すように、素子冷却液を流す管２１１ａが内部に配管され、その両端が一方の端面に突出している。
【００１５】
緩衝材２１２は、弾性及び熱伝導性を有し、図１に示すように、放熱部材２１１とペルチェ素子２１３との間に配置する。緩衝材２１２は、例えば、弾性及び熱伝導性を有するシリコーン樹脂やアクリル樹脂等からなるゲルや弾性体を使用することができる。ここで、弾性及び熱伝導性を有していれば、緩衝材２１２は、吸熱部材２１５とペルチェ素子２１３との間に配置してもよい。
【００１６】
ペルチェ素子２１３は、図示の例では２つのペルチェ素子ユニットを並列接続したものであるが、１つであってもよく、ペルチェ素子ユニットの数及び大きさはペルチェ冷却器２１の用途によって決まるので、特に限定はない。
【００１７】
スペーサ２１４は、ペルチェ素子２１３を位置決めする位置決め部材であり、図１に示すように、位置決めするペルチェ素子２１３の数（図示の例では４つ）に対応した開口２１４ａとペルチェ素子２１３のリード線２１３ａをペルチェ冷却器２１の外部へ引き出すための凹部２１４ｂが形成されている。ここで、スペーサ２１４は、ペルチェ素子２１３よりも厚く、ペルチェ素子２１３の厚みと緩衝材２１２の厚みの和よりも薄くなるように厚さを設定する。
【００１８】
吸熱部材２１５は、ペルチェ素子２１３の吸熱側に配置して冷却手段となるもので、保冷庫冷却液を流す管２１５ａが内部に配管され、その両端が一方の端面に突出している。
【００１９】
ペルチェ冷却器２１は、以上のように構成されており、リード線２１３ａを凹部２１４ｂに配置してスペーサ２１４外へ延出すると共に、ペルチェ素子２１３と緩衝材２１２とを開口２１４ａにそれぞれ位置決めした後、最も外側に位置する凹部２１４ｂに水透過性の少ないシール剤、例えば、エポキシ系の接着剤を充填してリード線２１３ａとの隙間をシールする。そして、放熱部材２１１、スペーサ２１４及び吸熱部材２１５の適宜箇所に設けたねじ孔２１１ｂ，２１４ｃ，２１５ｂに挿通する止めねじ２１６によって組み付けた後、放熱部材２１１下部外周、スペーサ２１４外周及び吸熱部材２１５上部外周に防湿シール材２１７を貼付してシールし、図２に示すようにペルチェ冷却器２１が組み立てられる。
【００２０】
このとき、本発明のペルチェ素子の固定構造は、図３に示すように、放熱部材２１１とペルチェ素子２１３との間に弾性及び熱伝導性を有する緩衝材２１２を配置している。そして、スペーサ２１４の厚みは、ペルチェ素子２１３よりも厚く、ペルチェ素子２１３の厚みと緩衝材２１２の厚みの和よりも薄く設定されている。従って、本発明のペルチェ素子の固定構造を採用することにより、ペルチェ冷却器２１は、ペルチェ素子２１３の素子平面方向における厚さが場所によってばらついても、放熱部材２１１と吸熱部材２１５との間に固定する際、ペルチェ素子２１３が発生する熱の放熱部材２１１への伝達性を確保しつつ、ペルチェ素子２１３への局部的な応力の集中を緩衝材２１２によって簡易に回避することができる。このため、ペルチェ冷却器２１は、長期に亘って高い信頼性の下に使用することが可能となる。
【００２１】
また、ペルチェ冷却器２１は、リード線２１３ａが外部へ延出する凹部２１４ｂに水透過性の少ないシール剤を充填してリード線２１３ａとの隙間がシールされるうえ、スペーサ２１４の外周が防湿シール材２１７によってシールされている。このため、ペルチェ冷却器２１は、水分が内部へ浸入し難く、結露に起因したペルチェ素子内部に発生する錆による経時的な破壊も回避でき、長期に亘って高い信頼性の下に使用することができる。
【００２２】
このようなペルチェ素子の固定構造を採用したペルチェ冷却器２１は、例えば、自動分析装置の試薬保冷庫を冷却する冷却装置に使用される。以下、ペルチェ冷却器２１を用いた冷却装置２０を搭載した自動分析装置１について説明する。
【００２３】
自動分析装置１は、図４に示すように、作業テーブル２上に検体テーブル３、検体分注装置５、キュベットホイール７、測光装置９、洗浄装置１０、撹拌装置１１、試薬分注装置１２及び試薬保冷庫１３が設けられている。
【００２４】
検体テーブル３は、図４に示すように、駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室３ａが複数設けられている。各収納室３ａは、検体を収容した検体容器４が着脱自在に収納される。
【００２５】
検体分注装置５は、キュベットホイール７に保持された反応容器８に検体を分注する手段であり、図４に示すように、検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次反応容器８に分注する。検体分注装置５は、図５に示すように、水平面内を軸廻りに回動されると共に、上下方向に昇降される支柱５ａ、支柱５ａに支持されたアーム５ｂ、アーム５ｂに支持され、配管５１によって脱気水タンク６と接続された分注プローブ５ｃを有している。
【００２６】
そして、検体分注装置５は、図５に示すように、配管５１に脱気水タンク６側から順に加圧ポンプ５２、エアトラップ５３、三方弁からなる電磁弁５４及び分注器５５が設けられている。また、電磁弁５４には、加圧ポンプ５２が圧送した脱気水を脱気水タンク６に戻す戻し配管５１ａが接続されている。分注器５５は、分注プローブ５ｃから検体を吸引し、吐出する際に駆動されるシリンジポンプである。
【００２７】
キュベットホイール７は、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって図４に矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って反応容器８を配置する複数の凹部７ａが設けられている。キュベットホイール７は、各凹部７ａの半径方向両側に測定光が通過する開口が形成されている。キュベットホイール７は、例えば、一周期で時計方向に（１周−１反応容器）／４分回転し、四周期で反時計方向に凹部７ａの１個分回転する。キュベットホイール７の外周には、測光装置９、洗浄装置１０及び撹拌装置１１が配置されている。
【００２８】
反応容器８は、測光装置９の光源から出射された分析光に含まれる光の８０％以上を透過する透明素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス，環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂からなるキュベットである。
【００２９】
測光装置９は、図４に示すように、キュベットホイール７の外周近傍に配置され、反応容器８に保持された液体を分析する分析光を出射する光源と、液体を透過した分析光を分光して受光する受光器とを有している。測光装置９は、前記光源と受光器がキュベットホイール７の凹部７ａを挟んで半径方向に対向する位置に配置されている。
【００３０】
洗浄装置１０は、反応容器８から液体や洗浄液を排出する排出手段と、洗浄液の分注手段とを有している。洗浄装置１０は、測光終了後の反応容器８から測光後の液体を排出した後、洗浄液を分注する。洗浄装置１０は、洗浄液の分注と排出の動作を複数回繰り返すことにより、反応容器８の内部を洗浄する。このようにして洗浄された反応容器８は、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００３１】
撹拌装置１１は、反応容器８に分注された検体や試薬を、例えば、攪拌棒によって攪拌する。但し、撹拌装置１１は、反応容器８に保持された液体を非接触で攪拌する必要がある場合には、反応容器８に表面弾性波素子を取り付け、表面弾性波素子が発生する音波によって撹拌してもよい。
【００３２】
試薬分注装置１２は、キュベットホイール７に保持された複数の反応容器８に試薬を分注する手段である。試薬分注装置１２は、図４に示すように、キュベットホイール７及び試薬保冷庫１３から等距離の位置に配置され、試薬保冷庫１３の所定の試薬容器１４から試薬を順次反応容器８に分注する。試薬分注装置１２は、図５に示すように、水平面内を軸廻りに回動されると共に、上下方向に昇降される支柱１２ａ、支柱１２ａに支持されたアーム１２ｂ、アーム１２ｂに支持され、配管５１，１２１によって脱気水タンク６と接続された分注プローブ１２ｃを有している。
【００３３】
そして、試薬分注装置１２は、図５に示すように、エアトラップ５３と電磁弁５４との間を接続する配管５１と配管１２１によって接続されている。配管１２１には、エアトラップ５３側から順に三方弁からなる電磁弁１２２及び分注器５５と同様に構成される分注器１２３が設けられている。また、電磁弁１２２には、脱気水を脱気水タンク６に戻す戻し配管１２１ａが接続されている。
【００３４】
試薬保冷庫１３は、検体テーブル３及びキュベットホイール７とは異なる駆動手段によって図４に矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１３ａが周方向に沿って複数設けられている。試薬保冷庫１３は、収納室１３ａのそれぞれに試薬容器１４が着脱自在に収納され、上述したペルチェ冷却器２１を用いた冷却装置２０（図５，図６参照）によって内部が所定の目標温度に冷却され、試薬を保冷している。このため、試薬保冷庫１３は、庫内温度を検出する保冷庫温度検知手段として温度センサ１３ｂ（図６参照）が設けられている。一方、試薬容器１４は、検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外面には収容した試薬に関する情報を記録したバーコードラベル等の情報記録媒体（図示せず）が貼付されている。
【００３５】
ここで、試薬保冷庫１３の外周には、図４に示すように、試薬容器１４に貼付した前記情報記録媒体に記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部１６へ出力する読取装置１５が設置されている。
【００３６】
制御部１６は、検体テーブル３、検体分注装置５、キュベットホイール７、測光装置９、洗浄装置１０、撹拌装置１１、試薬分注装置１２、試薬保冷庫１３、読取装置１５、分析部１７、入力部１８、表示部１９及び冷却装置２０等と接続され、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部１６は、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、前記情報記録媒体の記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を停止するように自動分析装置１を制御し、或いはオペレータに警告を発する。
【００３７】
分析部１７は、制御部１６を介して測光装置９に接続され、受光器が受光した光量に基づく反応容器８内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を制御部１６に出力する。入力部１８は、制御部１６へ検査項目等を入力する操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部１９は、分析内容や警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
【００３８】
冷却装置２０は、図５及び図６に示すように、上述のペルチェ冷却器２１、ラジエータ２４及び温度制御部２８を備えている。
【００３９】
このとき、ペルチェ冷却器２１は、図５及び図６に示すように、試薬保冷庫１３と吸熱部材２１５との間が保冷庫冷却管２２によって接続され、保冷庫冷却管２２に設けたポンプ２３によって試薬保冷庫１３との間に保冷庫冷却液を循環させ、試薬保冷庫１３を冷却している。また、ペルチェ冷却器２１は、図６に示すように、放熱部材２１１に素子温度検知手段として温度センサ２１８が設けられている。
【００４０】
ラジエータ２４は、図５及び図６に示すように、ペルチェ冷却器２１の放熱部材２１１との間が素子冷却管２５によって接続され、素子冷却管２５に設けたポンプ２６によって放熱部材２１１との間に素子冷却液を循環させ、放熱部材２１１の冷却によって温度上昇した素子冷却液を冷却している。また、ラジエータ２４は、冷却風を送風する冷却ファン２７を備えている。冷却ファン２７は、ラジエータ２４単独による素子冷却液の冷却が不十分な場合に駆動され、ラジエータ２４に冷却風を送風することにより、ラジエータ２４内を流れる素子冷却液を冷却する。
【００４１】
温度制御部２８は、温度センサ１３ｂが検知した試薬保冷庫１３の温度をもとに、ペルチェ素子２１３の動作電圧を制御し、試薬保冷庫１３の温度を目標温度に制御するＥＣＵ等を使用した温度制御手段である。そして、温度制御部２８は、温度センサ２１８が検知した放熱部材２１１の温度をもとに冷却ファン２７のオン，オフや作動時の回転数を制御する。これにより、温度制御部２８は、ラジエータ２４内を流れる素子冷却液を冷却し、放熱部材２１１の温度が所定温度以下となるように制御している。
【００４２】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転するキュベットホイール７によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器８に試薬分注装置１２が試薬容器１４から試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器８は、キュベットホイール７によって周方向に沿って搬送され、検体分注装置５によって検体テーブル３に保持された複数の検体容器４から検体が順次分注される。
【００４３】
そして、検体が分注された反応容器８は、キュベットホイール７によって撹拌装置１１へ搬送され、分注された試薬と検体が順次攪拌されて反応する。このようにして検体と試薬が反応した反応液は、キュベットホイール７が再び回転したときに測光装置９を通過し、光源から出射された分析光が透過する。このとき、反応容器８内の試薬と検体の反応液は、受光部で側光され、制御部１６によって成分濃度等が分析される。また、分析が終了した反応容器８は、洗浄装置１０によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００４４】
このとき、自動分析装置１は、ペルチェ冷却器２１を用いた冷却装置２０を搭載している。このため、ペルチェ素子の固定構造を採用したペルチェ冷却器２１は、長期に亘って高い信頼性の下に使用することができることから、冷却装置２０も長期に亘って高い信頼性の下に使用することが可能となる。この結果、ペルチェ冷却器２１や冷却装置２０をメンテナンスする頻度が低下することから、冷却装置２０を搭載した自動分析装置１は、長期に亘って高い信頼性の下に使用することが可能となる。
【００４５】
尚、本発明のペルチェ素子の固定構造は、放熱部材とペルチェ素子との間又は吸熱部材とペルチェ素子との間に、弾性及び熱伝導性を有する緩衝材が配置されていればよい。このため、ペルチェ冷却器２１は、例えば図７に示すように、緩衝材２１２をスペーサ２１４に形成した総ての開口２１４ａよりも僅かに大きい１点鎖線で示す範囲Ａを覆う大きさに形成し、放熱部材２１１とペルチェ素子２１３との間に緩衝材２１２を配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のペルチェ素子の固定構造を示すペルチェ冷却器の分解斜視図である。
【図２】図１に示すペルチェ冷却器の組み立て後の斜視図である。
【図３】図２に示すペルチェ冷却器のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図４】図１のペルチェ冷却器を用いた冷却装置を搭載した本発明の自動分析装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】図１の自動分析装置における検体分注装置、試薬分注装置及び冷却装置の概略構成図である。
【図６】図１の自動分析装置に搭載した冷却装置の概略構成図である。
【図７】図１に示すペルチェ冷却器の変形例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１                    自動分析装置
２                    作業テーブル
３                    検体テーブル
４                    検体容器
５                    検体分注装置
５１                  配管
５２                  加圧ポンプ
５３                  エアトラップ
５４                  電磁弁
５５                  分注器
６                    脱気水タンク
７                    キュベットホイール
８                    反応容器
９                    測光装置
１０                  洗浄装置
１１                  撹拌装置
１２                  試薬分注装置
１２１                配管
１２２                電磁弁
１２３                分注器
１３                  試薬保冷庫
１４                  試薬容器
１５                  読取装置
１６                  制御部
１７                  分析部
１８                  入力部
１９                  表示部
２０                  冷却装置
２１                  ペルチェ冷却器
２１１                放熱部材
２１２                緩衝材
２１３                ペルチェ素子
２１４                スペーサ
２１５                吸熱部材
２１６                止めねじ
２１７                防湿シール材
２１８                温度センサ
２２                  保冷庫冷却管
２３                  ポンプ
２４                  ラジエータ
２８                  温度制御部
２５                  素子冷却管
２６                  ポンプ
２７                  冷却ファン
２８                  温度制御部
【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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