試薬容器、および試薬容器用管体
【課題】本発明は、安価で、分注ノズルで持上がるリスクがなく、かつ水分蒸発抑制機能をもつ管体(チムニー)を提供すること。
【解決手段】本発明は、上開口部から挿入される管体を備える試薬容器であって、おいて、管体の上端内部通路の内径が最小で、下部に向かって内径が拡大することを特徴とすること。そして、管体の内部通路の内径dと、上端側から試薬容器内の試薬液面までの距離Lとの間にL=C・(d2/4)の関係を満たす。(C:比例定数)
【解決手段】本発明は、上開口部から挿入される管体を備える試薬容器であって、おいて、管体の上端内部通路の内径が最小で、下部に向かって内径が拡大することを特徴とすること。そして、管体の内部通路の内径dと、上端側から試薬容器内の試薬液面までの距離Lとの間にL=C・(d2/4)の関係を満たす。(C:比例定数)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動分析装置で分析する試料を反応させる試薬が入る試薬容器、および試薬容器用管体に関わる。
【背景技術】
【0002】
自動分析装置は試薬の入った試薬容器を、あらかじめ装置内に設置して置き、自動分析装置に備える試薬分注ノズルが自動で試薬容器内にアクセスし、試薬容器から吸引した試薬を試料の入る反応容器に分注して反応させ、その反応液を分析して測定をする。
【0003】
試薬容器の上部には、試薬分注ノズルがアクセスできるよう、通常、5mm〜30mmくらいの上開口部がある。試薬容器を長期間開封状態で放置した場合、水分の蒸発等の影響により、試薬容器内の試薬が濃縮し、結果として、正しい分析結果が得られないことがある。
【0004】
水分蒸発を抑制する手段として最も容易なのは、容器の上開口部を覆うこと、すなわち蓋をすることであり、開栓・閉栓を自動的に行う機構を備えた自動分析装置も存在する。しかし、開栓・閉栓を自動的に行う機構を備えることはコストが余分にかかるだけでなく、開閉栓の作動に所定の時間を必要とするから、高速自動分析処理化への妨げになるなどのデメリットもあり、その開栓・閉栓を自動的に行う機構を備えるのは、これらデメリットを補って余りあるメリットがある場合に限られる。
【0005】
比較的安価でかつ簡便な手段として、試薬容器の上開口部に管体(チムニー)を挿入し、試薬と外気接触面積を低減することで水分蒸発量を抑制するようにしている。この水分蒸発抑制は以下の特許文献に掲載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平1−111657号公報
【特許文献2】特開2001−21568号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記特許文献において、試薬容器に挿入する管体(チムニー)の直径(内部通路断面積)は、長さ方向で一様、または、試薬容器の上部から底部に向けて小さくなるテーパ構造をとっている。
【0008】
試薬分注ノズルは、試薬容器の上開口部に挿入装着したチムニー内を通りながら試薬液面に到達するまで下降する。試薬吸引後、試薬ノズルは上昇し、所定の位置(反応容器)に移動した後、試薬が吐出される。
【0009】
試薬容器の上開口部から底部に向けて直径(内部通路断面積)が小さくなるテーパ構造のチムニーにおいては、広いチムニー上部では試薬分注ノズルとチムニーが接触しなくとも、狭い下部で接触することが考えられる(図2(1)参照)。
【0010】
接触した場合、以下の問題が考えられる。一つは、チムニーと試薬分注ノズルのそれぞれの摩耗または機械的変形。一つは、相互のコンタミネーション。それから、下降した試薬分注ノズルを上昇する際に、接触の摩擦等により、チムニーまたは試薬容器ごと持上げてしまうこと。また、これらによる二次的な被害も考えられる。
【0011】
チムニーが一様径の場合は、通常であれば上記問題発生の可能性が低いが(図2(2)参照)、デッドボリュームを低減させるために、試薬容器を傾けて使用をするシステムであった場合、同様のリスクが考えられる(図2(3)参照)。
【0012】
上記問題に対しては、チムニーに耐摩耗性の高い材料を採用する、試薬分注ノズルにおいて、チムニーと接触リスクのある領域を全て洗浄する、チムニーの持上げ防止機構をつける、といった対策が考えられるが、いずれも、コストがかかる。
【0013】
本発明は、上記問題に鑑み、水分蒸発量が抑制でき、コストアップのもとになっていた試薬分注ノズルとの接触が生じ難い試薬容器および試薬容器用管体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】
【0014】
本発明は、上開口部から挿入される管体を備える試薬容器であって、前記管体の内部通路断面積が上端側よりも下端側が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、管体の内部通路断面積を上端側よりも下端側を大きくすることで、コストアップのもとになっていた試薬分注ノズルとの接触が生じ難く、水分蒸発量抑制は従来の管体に比べ遜色のない、試薬容器および試薬容器用管体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施例1に係るもので、試薬容器の概略構成図である。
【図2】本発明と比較するために挙げた比較例を示す図である。
【図3】本発明に係る蒸発量抑制原理を説明するための図である。
【図4】本発明の実施例2に係るもので、試薬容器の概略構成図である。
【図5】本発明の実施例3に係るもので、試薬容器および管体を示す図である。
【図6】本発明の実施例4に係るもので、管体を示す図である。
【図7】本発明の実施例5に係るもので、管体を示す図である。
【図8】本発明の実施例に係るもので、自動分析装置の概要を示す図である。
【図9】本発明の実施例6に係るもので、管体を示す図である。
【図10】本発明の実施例7に係るもので、試薬容器および管体を示す図である。
【図11】本発明の実施例8に係るもので、試薬容器および管体を示す図である。
【図12】本発明の実施例9に係るもので、試薬容器および管体を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明の実施例について、図に沿って説明する。
【0018】
まず、図8を引用して自動分析装置の概要から説明する。
【0019】
自動分析装置は、検体を装置にセットするための検体ディスク101,その検体の分注を行うための検体分注装置102,反応容器である反応セル103およびその保持具である反応ディスク104を有する。更に、測定項目に応じた試薬をセットする試薬ディスク105,その試薬の分注を行うための試薬分注機構106,反応セル中に分注された検体と試薬を攪拌するための攪拌機構107,反応液を比色分析する光度計108、分析が終了した反応液の吸引および反応セルの洗浄を行う洗浄機構109、そしてこれらの制御部を備えた構成になっている。
【0020】
試薬容器は分析項目ごとに異なると制御が困難もしくは不可となるから、制御できるレベルまで容器を統一する必要がある。その統一された試薬容器において、水分蒸発量の抑制が必要ない場合はそのままで、水分蒸発量抑制が必要な場合は、試料容器に後述する管体(以下チムニーと称する)を組み込んだ状態で試薬ディスクにセットするようにすれば、自動分析装置に特別な変更を加えることなく水分蒸発量の抑制ができる。
【0021】
水分蒸発量の抑制について説明する。
【0022】
本発明は、図1(実施例1)に示すように、試薬2の水分蒸発量を抑えるために試薬容器1に挿入されている管体3(チムニー)に分注ノズルが出し入れされる際に接触が生じないように管体(チムニー)を上端側の内部通路断面積よりも下端側の内部通路断面積を大きくして下端側に向かって末広がりにした特徴がある。
【0023】
この下端側の末広がり(本発明)と、先細り(従来例)の構造を水分蒸発量抑制の観点で述べる。
【0024】
一般に、断面積が均一な試薬容器に液体が入った図3(1)に示す形態においては、次式が成立する。
【0025】
P=p2−p1=(wRT/M)・(L/DA) 式1
ここで、
P:平衡蒸気圧差
p1:試薬液面近傍における平衡蒸気圧
p2:容器開口部における平衡蒸気圧
w:単位時間当り水分蒸発量
R:ガス定数
T:温度
M:分子量
L:管長さ
D:拡散係数
A:試薬容器の断面積
簡単化のため、液温と外気温は等しいとし、さらに空気の流量は0とする。
【0026】
式1を変形すると、
w=(PM/RT)・(DA/L) 式2
となるから、単位時間当り水分蒸発量wは容器断面積Aに比例し、管長さLに反比例することが分かる。
【0027】
図3(2)に示すような開口を持つ試薬容器においては、試薬容器の本体部と上開口部に分け、本体部の断面積をA1、上開口部の断面積をA2、本体部の試薬液面までの長さをL1、開口部の長さをL2とし、試薬液面近傍、口部下部、口部上部における平衡蒸気圧をそれぞれp1、p2、p3とすると、式3、式4が成り立つ。
【0028】
P1=p2−p1=(wRT/M)・(L1/DA1) 式3
P2=p3−p2=(wRT/M)・(L2/DA2) 式4
式3と式4を足し合わせると
P=P2+P1=p3−p1=(wRT/M)・(1/D)・〔(L2/A2)
+(L1/A1)〕 式5
となる。ここで、p3は外気の蒸気圧、p1はその温度における液の蒸気圧であり、次式6により、単位時間当り水分蒸発量wを求めることができる。
【0029】
w=(PM/RT)・D/〔(L2/A2)+(L1/A1)〕 式6
開口部の断面積A2と等しい管体(チムニー)を挿入することにより、液の外気接触面積がA2と等しくなるから、管体(チムニー)を挿入したときの単位時間当り水分蒸発量をwchimneyとすると、
wchimney=(PM/RT)・(DA2/Lall) 式7
となる。ここで、Lall=L1+L2であり、また、挿入するチムニーの厚みは0と仮定している。
【0030】
以上から、チムニーを挿入前後で、
wdiff=w−wchimney=(PM/RT)・D・〔1/(L2/A2+L 1/A1)−(A2/Lall)〕 式8
だけの水分蒸発量抑制効果がある。
【0031】
式7から、蒸発量は、液の外気接触面積に比例し、管体(チムニー)上端から試薬液面までの距離に反比例することが分かり、従来の先細り構造の管体(チムニー)は水分蒸発量抑制の観点からは好ましいと言える。
【0032】
一方、先細り構造は前述の通り、分注ノズルと管体(チムニー)の接触のリスクがあり、その接触の解決するために管体(チムニー)の径を広げた。その場合においても、水分蒸発量抑制効果に大きな影響がないことを以下に示す。
【0033】
式8から、A1>>A2であれば、A2の値を大きくしてもwdiffの値は大きく変化しない。一方、A1とA2の値が近い場合、そもそもwdiffの値が小さいから、管体(チムニー)の挿入による水分蒸発量抑制効果はあまり期待できず、別の水分蒸発量抑制手段を適用すべきである。
【0034】
以上のことから、A1>>A2であれば、管体(チムニー)の挿入による水分蒸発量抑制は十分効果があり、末広がり構造であっても大きな問題とならないことが分かる。
式7から、wchimneyが一定であるとすると、
L=CA2=C・d2/4 式9
のように書ける。ここで、Cは比例定数、dは試薬容器の開口部および管体(チムニー)が円であるときの、管体(チムニー)の径である。
【0035】
試薬液面と容器口の距離であるLは液を消費するに従い大きくなるが、それに合わせて式9に従い管体(チムニー)径を大きくすれば、水分蒸発量変化率を一定にする効果も期待できる。試薬が多く充填されているときも、少く充填されているときも、水分蒸発量抑制効果を同じにすることができるから、試薬の濃度変化がなく安定使用につながる。
【0036】
次に管体(チムニー)を末広がり構造とした場合に生じる問題の解決について説明する。末広がり構造の管体(チムニー)は試薬容器への挿入がし難く、それの解決を図4に示す実施例2について述べる。
【0037】
図4に示す管体(チムニー)3は、最大外径を試薬容器1の上開口部の内径と同径ないし以下にしたものである。なお、この同径ないし以下とは、管体(チムニー)3が上開口部に挿入でき、かつ管体(チムニー)3の外周と上開口部の内周との間に隙間ができない程度の寸法関係を云う。
【0038】
試薬の分注ノズル外径は通常1mmから3mmくらいの大きさであり、試薬分注機構の累積公差、移動誤差を考慮すると、試薬容器1の上開口部の大きさは5mmから10mm以上の大きさであることが望ましい。よって、元々の試薬容器1の上開口部が例えば30mmと大きい場合は、管体(チムニー)3の最大外径を30mmとし、上開口部側に対応する管体(チムニー)3の内部通路の内径を10mm、最下端側の内径を28mmの寸法にしたものが考えられる。
【0039】
なお、図4において、管体(チムニー)3の上部にはフランジ20を設け、管体(チムニー)3が試薬容器1内に落下しないようにしている。管体(チムニー)3内に落下せずに、その位置を保持できる構造であれば、フランジ以外の構造であっても構わない。以下の実施例においても、フランジが落下防止以外の機能を備えている場合を除き、フランジの有無は問わない。
【0040】
また、図4の管体(チムニー)3は上端側から下端側に亘って同じ外径のため、上端側では内部通路の内径が小さくなる。上開口部の口径が小さい試薬容器に用いる管体(チムニー)にあっては内部通路の上面側周縁に試薬分注ノズルが接触ないし突き当たる恐れがある。
【0041】
そこで、内部通路の内径を試薬容器の上開口部の口径程度に保ったまま、下端を大きくする末広がり構造とするためには、管体(チムニー)に弾性を持たせ、管体(チムニー)挿入の際に、下端を縮めて入れることが考えられる。
【0042】
例えば、図1に示す管体(チムニー)の形状ではゴム素材で製作することが考えられる。下端を畳み込むように縮めれば試薬容器の上開口部から挿入でき、試薬容器の内部まで入れてからゴム弾性により開いて元の形状に復元させることができる。
【0043】
なお、素材はゴムだけではなく、合成樹脂(プラスチック)でもよい。特にポリエチレンやポリプロピレンは化学的に安定しているだけでなく、安価に実現でき、管体(チムニー)の材料としては最適である。ただし、ゴムのような大きな弾性および復元性は期待できないから、形状に工夫が必要である。
【0044】
図5(実施例3)に示す管体(チムニー)3について説明する。
【0045】
図5(1)は、長手方向にスリット4が入った管体(チムニー)3であり、スリットによる弾性変形により押し縮めて下端径を小さくし、この状態で、試薬容器1の上開口部に挿入することができるようになっている(図5(2))。
【0046】
スリット4は一つでも複数でも構わないが、スリット4により除かれた表面積はできるだけ小さい方が望ましい。分注で試薬液面が下がり、その試薬液面がスリット4の部分に達したときに、この隙間から大気交換が進行し、水分蒸発量抑制効果が低下してしまうためである。
【0047】
図6(実施例4)は、長手方向に襞(ひだ)5のあるベローズ構造の管体(チムニー)3である。上述したスリット式と同様、襞(ひだ)による弾性変形により押し縮めて下端径を小さくし、試薬容器1の上開口部に挿入できるようになっている。
【0048】
図7(実施例5)はベローズ式の別の形態に係る管体(チムニー)3である。この管体(チムニー)3は全長に亘って襞(ひだ)5が形成され、上端に操作フランジ6を有する。操作フランジ6は、外周側が上向きに反ったり、下向きに反ったりするとともにトグル作動をする。したがって、操作フランジ6は、外周側が上向きに反った状態(図7(1))と、下向きに反った状態(図7(2))に切り替え操作され、いずれかの状態で安定するようになっている。
【0049】
そして、操作フランジ6を下向きに反るように下げるとベローズが畳まれ下端径が縮小し、操作フランジ6を上向きに反るように上げるとベローズが開き元に戻るようになっている。
【0050】
管体(チムニー)3の挿入作業を人手で行うとき、試薬と接触することになる管体(チムニー)3の下端部を手で触れることは、あまり好ましいことではない。手袋をして作業するなどの手法もあるが、操作フランジ6を備えたベローズ式の構造とすることで、接液箇所(下端部を)に直接手を触れずに管体(チムニー)の装着作業を行うことができる。
【0051】
また、管体(チムニー)が末広がり構造になることで、管体(チムニー)の浮上り防止の効果も得られる。
【0052】
管体(チムニー)の材料をポリエチレンやポリプロピレンのような比重の小さい材料とした場合、特に比重の大きな試薬にて、管体(チムニー)に働く浮力によりこれが浮上ってしまう恐れがあり、その場合、浮上った管体(チムニー)と試薬の分注ノズルが接触する危険性がある。管体(チムニー)の外径が試薬容器の上開口部より大きい末広がり構造であれば、管体(チムニー)が引っかかり、浮上りを防止できる。
【0053】
図9(実施例6)に示す管体(チムニー)3は、下側に下がるにつれて段階的に径大する形状を有する。異径段は3段であるが、2段または4段以上することも可能である。また、弾性変形ができるようにゴム、可撓性の合成樹脂で形成したり、スリットや襞をつけることも可能である。
【0054】
図10(実施例7)、図11(実施例8)、図12(実施例9)は管体(チムニー)3の抜け防止に係るものである。
【0055】
図10(実施例7)の(1)に示される管体(チムニー)3は外周に係合突起60を有する。係合突起60は管体(チムニー)3の中途高さに設けられる。管体(チムニー)3の上端外周には、落下防止をするフランジ20が設けられる。
【0056】
管体(チムニー)3は図10の(2)に示す試薬容器1の上開口部に挿入される。挿入された管体(チムニー)3は図10の(3)に示すように試薬容器内に装着される。係合突起60が上開口部の内側下端縁に係合して管体(チムニー)3の抜け止めになる。
【0057】
管体(チムニー)3は係合突起60があるので、試薬容器1の上開口部に強く押し付けて挿入する。管体(チムニー)3が勢い付いて挿入されてもフランジ20でストップされ、試薬容器1内への管体(チムニー)3の落下防止は図られる。
【0058】
図11(実施例8)の(1)に示される管体(チムニー)3は、上端に外筒70を有する。外筒70は内周に雌ねじを有する。図11の(2)に示すように、試薬容器1は上開口部をもつ開口筒部71を有する。容器蓋体72は開口筒部71の蓋である(図11の(3))。
【0059】
開口筒部71は外周に雄ねじを有する。容器蓋体72は開口筒部71の雄ねじに螺合する雌ねじを有する。開口筒部71の雄ねじには、外筒70の雌ねじも螺合する。
【0060】
図11の(4)に示すように、試薬容器1から容器蓋体72を外し、管体(チムニー)3を試薬容器1に取り付ける。そして、管体(チムニー)3の外筒70を開口筒部71にねじ込んで固定する。この固定で管体(チムニー)3は試薬容器1に抜け止めされる。
【0061】
図12(実施例9)の(1)に示される管体(チムニー)3は、外周に雄ねじを有する。図12の(2)に示すように、試薬容器1は中央に上開口部をもつ開口筒部80を有する。開口筒部80は、外周に雄ねじ、内周に雌ねじを有する。容器蓋体81は開口筒部80の蓋で、これの内周に開口筒部80の雄ねじに螺合する雌ねじを有する。
【0062】
図12の(3)に示すように、試薬容器1から容器蓋体81を外す。そして、管体(チムニー)3を試薬容器1に取り付ける(図12の(4))、管体(チムニー)3を開口筒部80にねじ込んで固定する。この固定で管体(チムニー)3は試薬容器1に抜け止めされる。
【0063】
また、管体(チムニー)3が開口筒部80に取り付けられている上から容器蓋体81を開口筒部80にねじ込むことができるので、容器蓋体81による閉鎖は管体(チムニー)3を外さなくてもでき、取り扱い易い。
【符号の説明】
【0064】
1…試薬容器
2…試薬(液体)
3…管体(チムニー)
4…スリット
5…襞(ひだ)
6…操作フランジ
20…フランジ
101…検体ディスク
102…検体分注装置
103…反応セル
104…反応ディスク
105…試薬ディスク
106…試薬分注装置
107…攪拌機構
108…光度計
109…洗浄機構
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動分析装置で分析する試料を反応させる試薬が入る試薬容器、および試薬容器用管体に関わる。
【背景技術】
【0002】
自動分析装置は試薬の入った試薬容器を、あらかじめ装置内に設置して置き、自動分析装置に備える試薬分注ノズルが自動で試薬容器内にアクセスし、試薬容器から吸引した試薬を試料の入る反応容器に分注して反応させ、その反応液を分析して測定をする。
【0003】
試薬容器の上部には、試薬分注ノズルがアクセスできるよう、通常、5mm〜30mmくらいの上開口部がある。試薬容器を長期間開封状態で放置した場合、水分の蒸発等の影響により、試薬容器内の試薬が濃縮し、結果として、正しい分析結果が得られないことがある。
【0004】
水分蒸発を抑制する手段として最も容易なのは、容器の上開口部を覆うこと、すなわち蓋をすることであり、開栓・閉栓を自動的に行う機構を備えた自動分析装置も存在する。しかし、開栓・閉栓を自動的に行う機構を備えることはコストが余分にかかるだけでなく、開閉栓の作動に所定の時間を必要とするから、高速自動分析処理化への妨げになるなどのデメリットもあり、その開栓・閉栓を自動的に行う機構を備えるのは、これらデメリットを補って余りあるメリットがある場合に限られる。
【0005】
比較的安価でかつ簡便な手段として、試薬容器の上開口部に管体(チムニー)を挿入し、試薬と外気接触面積を低減することで水分蒸発量を抑制するようにしている。この水分蒸発抑制は以下の特許文献に掲載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平1−111657号公報
【特許文献2】特開2001−21568号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記特許文献において、試薬容器に挿入する管体(チムニー)の直径(内部通路断面積)は、長さ方向で一様、または、試薬容器の上部から底部に向けて小さくなるテーパ構造をとっている。
【0008】
試薬分注ノズルは、試薬容器の上開口部に挿入装着したチムニー内を通りながら試薬液面に到達するまで下降する。試薬吸引後、試薬ノズルは上昇し、所定の位置(反応容器)に移動した後、試薬が吐出される。
【0009】
試薬容器の上開口部から底部に向けて直径(内部通路断面積)が小さくなるテーパ構造のチムニーにおいては、広いチムニー上部では試薬分注ノズルとチムニーが接触しなくとも、狭い下部で接触することが考えられる(図2(1)参照)。
【0010】
接触した場合、以下の問題が考えられる。一つは、チムニーと試薬分注ノズルのそれぞれの摩耗または機械的変形。一つは、相互のコンタミネーション。それから、下降した試薬分注ノズルを上昇する際に、接触の摩擦等により、チムニーまたは試薬容器ごと持上げてしまうこと。また、これらによる二次的な被害も考えられる。
【0011】
チムニーが一様径の場合は、通常であれば上記問題発生の可能性が低いが(図2(2)参照)、デッドボリュームを低減させるために、試薬容器を傾けて使用をするシステムであった場合、同様のリスクが考えられる(図2(3)参照)。
【0012】
上記問題に対しては、チムニーに耐摩耗性の高い材料を採用する、試薬分注ノズルにおいて、チムニーと接触リスクのある領域を全て洗浄する、チムニーの持上げ防止機構をつける、といった対策が考えられるが、いずれも、コストがかかる。
【0013】
本発明は、上記問題に鑑み、水分蒸発量が抑制でき、コストアップのもとになっていた試薬分注ノズルとの接触が生じ難い試薬容器および試薬容器用管体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】
【0014】
本発明は、上開口部から挿入される管体を備える試薬容器であって、前記管体の内部通路断面積が上端側よりも下端側が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、管体の内部通路断面積を上端側よりも下端側を大きくすることで、コストアップのもとになっていた試薬分注ノズルとの接触が生じ難く、水分蒸発量抑制は従来の管体に比べ遜色のない、試薬容器および試薬容器用管体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施例1に係るもので、試薬容器の概略構成図である。
【図2】本発明と比較するために挙げた比較例を示す図である。
【図3】本発明に係る蒸発量抑制原理を説明するための図である。
【図4】本発明の実施例2に係るもので、試薬容器の概略構成図である。
【図5】本発明の実施例3に係るもので、試薬容器および管体を示す図である。
【図6】本発明の実施例4に係るもので、管体を示す図である。
【図7】本発明の実施例5に係るもので、管体を示す図である。
【図8】本発明の実施例に係るもので、自動分析装置の概要を示す図である。
【図9】本発明の実施例6に係るもので、管体を示す図である。
【図10】本発明の実施例7に係るもので、試薬容器および管体を示す図である。
【図11】本発明の実施例8に係るもので、試薬容器および管体を示す図である。
【図12】本発明の実施例9に係るもので、試薬容器および管体を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明の実施例について、図に沿って説明する。
【0018】
まず、図8を引用して自動分析装置の概要から説明する。
【0019】
自動分析装置は、検体を装置にセットするための検体ディスク101,その検体の分注を行うための検体分注装置102,反応容器である反応セル103およびその保持具である反応ディスク104を有する。更に、測定項目に応じた試薬をセットする試薬ディスク105,その試薬の分注を行うための試薬分注機構106,反応セル中に分注された検体と試薬を攪拌するための攪拌機構107,反応液を比色分析する光度計108、分析が終了した反応液の吸引および反応セルの洗浄を行う洗浄機構109、そしてこれらの制御部を備えた構成になっている。
【0020】
試薬容器は分析項目ごとに異なると制御が困難もしくは不可となるから、制御できるレベルまで容器を統一する必要がある。その統一された試薬容器において、水分蒸発量の抑制が必要ない場合はそのままで、水分蒸発量抑制が必要な場合は、試料容器に後述する管体(以下チムニーと称する)を組み込んだ状態で試薬ディスクにセットするようにすれば、自動分析装置に特別な変更を加えることなく水分蒸発量の抑制ができる。
【0021】
水分蒸発量の抑制について説明する。
【0022】
本発明は、図1(実施例1)に示すように、試薬2の水分蒸発量を抑えるために試薬容器1に挿入されている管体3(チムニー)に分注ノズルが出し入れされる際に接触が生じないように管体(チムニー)を上端側の内部通路断面積よりも下端側の内部通路断面積を大きくして下端側に向かって末広がりにした特徴がある。
【0023】
この下端側の末広がり(本発明)と、先細り(従来例)の構造を水分蒸発量抑制の観点で述べる。
【0024】
一般に、断面積が均一な試薬容器に液体が入った図3(1)に示す形態においては、次式が成立する。
【0025】
P=p2−p1=(wRT/M)・(L/DA) 式1
ここで、
P:平衡蒸気圧差
p1:試薬液面近傍における平衡蒸気圧
p2:容器開口部における平衡蒸気圧
w:単位時間当り水分蒸発量
R:ガス定数
T:温度
M:分子量
L:管長さ
D:拡散係数
A:試薬容器の断面積
簡単化のため、液温と外気温は等しいとし、さらに空気の流量は0とする。
【0026】
式1を変形すると、
w=(PM/RT)・(DA/L) 式2
となるから、単位時間当り水分蒸発量wは容器断面積Aに比例し、管長さLに反比例することが分かる。
【0027】
図3(2)に示すような開口を持つ試薬容器においては、試薬容器の本体部と上開口部に分け、本体部の断面積をA1、上開口部の断面積をA2、本体部の試薬液面までの長さをL1、開口部の長さをL2とし、試薬液面近傍、口部下部、口部上部における平衡蒸気圧をそれぞれp1、p2、p3とすると、式3、式4が成り立つ。
【0028】
P1=p2−p1=(wRT/M)・(L1/DA1) 式3
P2=p3−p2=(wRT/M)・(L2/DA2) 式4
式3と式4を足し合わせると
P=P2+P1=p3−p1=(wRT/M)・(1/D)・〔(L2/A2)
+(L1/A1)〕 式5
となる。ここで、p3は外気の蒸気圧、p1はその温度における液の蒸気圧であり、次式6により、単位時間当り水分蒸発量wを求めることができる。
【0029】
w=(PM/RT)・D/〔(L2/A2)+(L1/A1)〕 式6
開口部の断面積A2と等しい管体(チムニー)を挿入することにより、液の外気接触面積がA2と等しくなるから、管体(チムニー)を挿入したときの単位時間当り水分蒸発量をwchimneyとすると、
wchimney=(PM/RT)・(DA2/Lall) 式7
となる。ここで、Lall=L1+L2であり、また、挿入するチムニーの厚みは0と仮定している。
【0030】
以上から、チムニーを挿入前後で、
wdiff=w−wchimney=(PM/RT)・D・〔1/(L2/A2+L 1/A1)−(A2/Lall)〕 式8
だけの水分蒸発量抑制効果がある。
【0031】
式7から、蒸発量は、液の外気接触面積に比例し、管体(チムニー)上端から試薬液面までの距離に反比例することが分かり、従来の先細り構造の管体(チムニー)は水分蒸発量抑制の観点からは好ましいと言える。
【0032】
一方、先細り構造は前述の通り、分注ノズルと管体(チムニー)の接触のリスクがあり、その接触の解決するために管体(チムニー)の径を広げた。その場合においても、水分蒸発量抑制効果に大きな影響がないことを以下に示す。
【0033】
式8から、A1>>A2であれば、A2の値を大きくしてもwdiffの値は大きく変化しない。一方、A1とA2の値が近い場合、そもそもwdiffの値が小さいから、管体(チムニー)の挿入による水分蒸発量抑制効果はあまり期待できず、別の水分蒸発量抑制手段を適用すべきである。
【0034】
以上のことから、A1>>A2であれば、管体(チムニー)の挿入による水分蒸発量抑制は十分効果があり、末広がり構造であっても大きな問題とならないことが分かる。
式7から、wchimneyが一定であるとすると、
L=CA2=C・d2/4 式9
のように書ける。ここで、Cは比例定数、dは試薬容器の開口部および管体(チムニー)が円であるときの、管体(チムニー)の径である。
【0035】
試薬液面と容器口の距離であるLは液を消費するに従い大きくなるが、それに合わせて式9に従い管体(チムニー)径を大きくすれば、水分蒸発量変化率を一定にする効果も期待できる。試薬が多く充填されているときも、少く充填されているときも、水分蒸発量抑制効果を同じにすることができるから、試薬の濃度変化がなく安定使用につながる。
【0036】
次に管体(チムニー)を末広がり構造とした場合に生じる問題の解決について説明する。末広がり構造の管体(チムニー)は試薬容器への挿入がし難く、それの解決を図4に示す実施例2について述べる。
【0037】
図4に示す管体(チムニー)3は、最大外径を試薬容器1の上開口部の内径と同径ないし以下にしたものである。なお、この同径ないし以下とは、管体(チムニー)3が上開口部に挿入でき、かつ管体(チムニー)3の外周と上開口部の内周との間に隙間ができない程度の寸法関係を云う。
【0038】
試薬の分注ノズル外径は通常1mmから3mmくらいの大きさであり、試薬分注機構の累積公差、移動誤差を考慮すると、試薬容器1の上開口部の大きさは5mmから10mm以上の大きさであることが望ましい。よって、元々の試薬容器1の上開口部が例えば30mmと大きい場合は、管体(チムニー)3の最大外径を30mmとし、上開口部側に対応する管体(チムニー)3の内部通路の内径を10mm、最下端側の内径を28mmの寸法にしたものが考えられる。
【0039】
なお、図4において、管体(チムニー)3の上部にはフランジ20を設け、管体(チムニー)3が試薬容器1内に落下しないようにしている。管体(チムニー)3内に落下せずに、その位置を保持できる構造であれば、フランジ以外の構造であっても構わない。以下の実施例においても、フランジが落下防止以外の機能を備えている場合を除き、フランジの有無は問わない。
【0040】
また、図4の管体(チムニー)3は上端側から下端側に亘って同じ外径のため、上端側では内部通路の内径が小さくなる。上開口部の口径が小さい試薬容器に用いる管体(チムニー)にあっては内部通路の上面側周縁に試薬分注ノズルが接触ないし突き当たる恐れがある。
【0041】
そこで、内部通路の内径を試薬容器の上開口部の口径程度に保ったまま、下端を大きくする末広がり構造とするためには、管体(チムニー)に弾性を持たせ、管体(チムニー)挿入の際に、下端を縮めて入れることが考えられる。
【0042】
例えば、図1に示す管体(チムニー)の形状ではゴム素材で製作することが考えられる。下端を畳み込むように縮めれば試薬容器の上開口部から挿入でき、試薬容器の内部まで入れてからゴム弾性により開いて元の形状に復元させることができる。
【0043】
なお、素材はゴムだけではなく、合成樹脂(プラスチック)でもよい。特にポリエチレンやポリプロピレンは化学的に安定しているだけでなく、安価に実現でき、管体(チムニー)の材料としては最適である。ただし、ゴムのような大きな弾性および復元性は期待できないから、形状に工夫が必要である。
【0044】
図5(実施例3)に示す管体(チムニー)3について説明する。
【0045】
図5(1)は、長手方向にスリット4が入った管体(チムニー)3であり、スリットによる弾性変形により押し縮めて下端径を小さくし、この状態で、試薬容器1の上開口部に挿入することができるようになっている(図5(2))。
【0046】
スリット4は一つでも複数でも構わないが、スリット4により除かれた表面積はできるだけ小さい方が望ましい。分注で試薬液面が下がり、その試薬液面がスリット4の部分に達したときに、この隙間から大気交換が進行し、水分蒸発量抑制効果が低下してしまうためである。
【0047】
図6(実施例4)は、長手方向に襞(ひだ)5のあるベローズ構造の管体(チムニー)3である。上述したスリット式と同様、襞(ひだ)による弾性変形により押し縮めて下端径を小さくし、試薬容器1の上開口部に挿入できるようになっている。
【0048】
図7(実施例5)はベローズ式の別の形態に係る管体(チムニー)3である。この管体(チムニー)3は全長に亘って襞(ひだ)5が形成され、上端に操作フランジ6を有する。操作フランジ6は、外周側が上向きに反ったり、下向きに反ったりするとともにトグル作動をする。したがって、操作フランジ6は、外周側が上向きに反った状態(図7(1))と、下向きに反った状態(図7(2))に切り替え操作され、いずれかの状態で安定するようになっている。
【0049】
そして、操作フランジ6を下向きに反るように下げるとベローズが畳まれ下端径が縮小し、操作フランジ6を上向きに反るように上げるとベローズが開き元に戻るようになっている。
【0050】
管体(チムニー)3の挿入作業を人手で行うとき、試薬と接触することになる管体(チムニー)3の下端部を手で触れることは、あまり好ましいことではない。手袋をして作業するなどの手法もあるが、操作フランジ6を備えたベローズ式の構造とすることで、接液箇所(下端部を)に直接手を触れずに管体(チムニー)の装着作業を行うことができる。
【0051】
また、管体(チムニー)が末広がり構造になることで、管体(チムニー)の浮上り防止の効果も得られる。
【0052】
管体(チムニー)の材料をポリエチレンやポリプロピレンのような比重の小さい材料とした場合、特に比重の大きな試薬にて、管体(チムニー)に働く浮力によりこれが浮上ってしまう恐れがあり、その場合、浮上った管体(チムニー)と試薬の分注ノズルが接触する危険性がある。管体(チムニー)の外径が試薬容器の上開口部より大きい末広がり構造であれば、管体(チムニー)が引っかかり、浮上りを防止できる。
【0053】
図9(実施例6)に示す管体(チムニー)3は、下側に下がるにつれて段階的に径大する形状を有する。異径段は3段であるが、2段または4段以上することも可能である。また、弾性変形ができるようにゴム、可撓性の合成樹脂で形成したり、スリットや襞をつけることも可能である。
【0054】
図10(実施例7)、図11(実施例8)、図12(実施例9)は管体(チムニー)3の抜け防止に係るものである。
【0055】
図10(実施例7)の(1)に示される管体(チムニー)3は外周に係合突起60を有する。係合突起60は管体(チムニー)3の中途高さに設けられる。管体(チムニー)3の上端外周には、落下防止をするフランジ20が設けられる。
【0056】
管体(チムニー)3は図10の(2)に示す試薬容器1の上開口部に挿入される。挿入された管体(チムニー)3は図10の(3)に示すように試薬容器内に装着される。係合突起60が上開口部の内側下端縁に係合して管体(チムニー)3の抜け止めになる。
【0057】
管体(チムニー)3は係合突起60があるので、試薬容器1の上開口部に強く押し付けて挿入する。管体(チムニー)3が勢い付いて挿入されてもフランジ20でストップされ、試薬容器1内への管体(チムニー)3の落下防止は図られる。
【0058】
図11(実施例8)の(1)に示される管体(チムニー)3は、上端に外筒70を有する。外筒70は内周に雌ねじを有する。図11の(2)に示すように、試薬容器1は上開口部をもつ開口筒部71を有する。容器蓋体72は開口筒部71の蓋である(図11の(3))。
【0059】
開口筒部71は外周に雄ねじを有する。容器蓋体72は開口筒部71の雄ねじに螺合する雌ねじを有する。開口筒部71の雄ねじには、外筒70の雌ねじも螺合する。
【0060】
図11の(4)に示すように、試薬容器1から容器蓋体72を外し、管体(チムニー)3を試薬容器1に取り付ける。そして、管体(チムニー)3の外筒70を開口筒部71にねじ込んで固定する。この固定で管体(チムニー)3は試薬容器1に抜け止めされる。
【0061】
図12(実施例9)の(1)に示される管体(チムニー)3は、外周に雄ねじを有する。図12の(2)に示すように、試薬容器1は中央に上開口部をもつ開口筒部80を有する。開口筒部80は、外周に雄ねじ、内周に雌ねじを有する。容器蓋体81は開口筒部80の蓋で、これの内周に開口筒部80の雄ねじに螺合する雌ねじを有する。
【0062】
図12の(3)に示すように、試薬容器1から容器蓋体81を外す。そして、管体(チムニー)3を試薬容器1に取り付ける(図12の(4))、管体(チムニー)3を開口筒部80にねじ込んで固定する。この固定で管体(チムニー)3は試薬容器1に抜け止めされる。
【0063】
また、管体(チムニー)3が開口筒部80に取り付けられている上から容器蓋体81を開口筒部80にねじ込むことができるので、容器蓋体81による閉鎖は管体(チムニー)3を外さなくてもでき、取り扱い易い。
【符号の説明】
【0064】
1…試薬容器
2…試薬(液体)
3…管体(チムニー)
4…スリット
5…襞(ひだ)
6…操作フランジ
20…フランジ
101…検体ディスク
102…検体分注装置
103…反応セル
104…反応ディスク
105…試薬ディスク
106…試薬分注装置
107…攪拌機構
108…光度計
109…洗浄機構
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上開口部から挿入される管体を備える試薬容器であって、
前記管体の内部通路断面積は上端側よりも下端側が大きいことを特徴とする試薬容器。
【請求項2】
請求項1記載の試薬容器であって、
前記管体の内部通路断面積は上端側から下端側に向かって次第に大きくなることを特徴とする試薬容器。
【請求項3】
上開口部から挿入される管体を備える試薬容器であって、
前記管体の内部通路の内径dと、上端側から試薬容器内の試薬液面までの距離Lとの間にL=C・(d2/4)の関係を満たすことを特徴とする試薬容器。
但し、Cは比例定数である。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載された試薬容器であって、
前記管体の外径は、長さ方向に亘り前記上開口部の内径と同じであることを特徴とする試薬容器。
【請求項5】
請求項1〜3のいずれかに記載された試薬容器であって、
前記上開口部の内径より大きい外径を有する前記管体は弾性を有し、
前記管体を弾性変形により縮めて前記上開口部に挿入することを特徴とする試薬容器。
【請求項6】
請求項5記載の試薬容器であって、
前記管体は前記弾性をつける、長手方向に延びる一つまたは複数のスリットを有することを特徴とする試薬容器。
【請求項7】
請求項5記載の試薬容器であって、
前記管体に前記弾性を付ける、長手方向に延在する襞を有することを特徴とする試薬容器。
【請求項8】
請求項7記載の試薬容器であって、
前記管体は前記襞が全長に亘って形成され、上端に外周側が上向きに反ったり、下向きに反ったりするトグル作動をする操作フランジを備え、
前記操作フランジを下向きに反らして前記管体の下側が先細りになるように縮め、先細になった下側の方より前記管体を前記開口部に挿入し、管体が試薬容器の奥まで入ったら前記操作フランジを上向きに反らして管体の下側を拡げることを特徴とする試薬容器。
【請求項9】
請求項1から8のいずれかに記載された試薬容器であって、
前記管体を形成する材料はポリエチレンまたはポリプロピレンであることを特徴とする試薬容器。
【請求項10】
試薬容器に着脱自在に挿入される試薬容器用管体であって、
管体の内部通路断面積は上端側よりも下端側が大きいことを特徴とする試薬容器用管体。
【請求項11】
請求項10記載の試薬容器用管体であって、
管体の内部通路断面積は上端側から下端側に向かって次第に大きくなることを特徴とする試薬容器用管体。
【請求項12】
試薬容器の上開口部に着脱自在に挿入される管体を備える試薬容器にあって、
前記管体は前記上開口部の内側下端縁に係合して当該管体の抜け止めになる係合突起を外周に設けたことを特徴とする試薬容器。
【請求項13】
試薬容器の上開口部に着脱自在に挿入される管体を備える試薬容器にあって、
試薬容器は、前記上開口部をもつ開口筒部を有し、
前記開口筒部は外周に雄ねじを有し、
前記管体は上端側に前記開口筒部の外周に嵌る外筒を有し、
前記外筒は内周に雄ねじと螺合する雌ねじを有することを特徴とする試薬容器。
【請求項14】
請求項13に記載された試薬容器にあって、
前記雄ねじに螺合する蓋雌ねじを内周にもつ容器蓋体を備えたことを特徴とする試薬容器。
【請求項15】
試薬容器の上開口部に着脱自在に挿入される管体を備える試薬容器にあって、
試薬容器は前記上開口部をもつ開口筒部を有し、
前記開口筒部は上開口部の内周に雌ねじを有し、
前記管体は前記雌ねじに螺合する管体用雄ねじを有することを特徴とする試薬容器。
【請求項16】
請求項15記載の試薬容器において、
前記開口筒部は外周に雄ねじを有し、
前記雄ねじに螺合する蓋雌ねじを内周にもつ容器蓋体を備えたことを特徴とする試薬容器。
【請求項1】
上開口部から挿入される管体を備える試薬容器であって、
前記管体の内部通路断面積は上端側よりも下端側が大きいことを特徴とする試薬容器。
【請求項2】
請求項1記載の試薬容器であって、
前記管体の内部通路断面積は上端側から下端側に向かって次第に大きくなることを特徴とする試薬容器。
【請求項3】
上開口部から挿入される管体を備える試薬容器であって、
前記管体の内部通路の内径dと、上端側から試薬容器内の試薬液面までの距離Lとの間にL=C・(d2/4)の関係を満たすことを特徴とする試薬容器。
但し、Cは比例定数である。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載された試薬容器であって、
前記管体の外径は、長さ方向に亘り前記上開口部の内径と同じであることを特徴とする試薬容器。
【請求項5】
請求項1〜3のいずれかに記載された試薬容器であって、
前記上開口部の内径より大きい外径を有する前記管体は弾性を有し、
前記管体を弾性変形により縮めて前記上開口部に挿入することを特徴とする試薬容器。
【請求項6】
請求項5記載の試薬容器であって、
前記管体は前記弾性をつける、長手方向に延びる一つまたは複数のスリットを有することを特徴とする試薬容器。
【請求項7】
請求項5記載の試薬容器であって、
前記管体に前記弾性を付ける、長手方向に延在する襞を有することを特徴とする試薬容器。
【請求項8】
請求項7記載の試薬容器であって、
前記管体は前記襞が全長に亘って形成され、上端に外周側が上向きに反ったり、下向きに反ったりするトグル作動をする操作フランジを備え、
前記操作フランジを下向きに反らして前記管体の下側が先細りになるように縮め、先細になった下側の方より前記管体を前記開口部に挿入し、管体が試薬容器の奥まで入ったら前記操作フランジを上向きに反らして管体の下側を拡げることを特徴とする試薬容器。
【請求項9】
請求項1から8のいずれかに記載された試薬容器であって、
前記管体を形成する材料はポリエチレンまたはポリプロピレンであることを特徴とする試薬容器。
【請求項10】
試薬容器に着脱自在に挿入される試薬容器用管体であって、
管体の内部通路断面積は上端側よりも下端側が大きいことを特徴とする試薬容器用管体。
【請求項11】
請求項10記載の試薬容器用管体であって、
管体の内部通路断面積は上端側から下端側に向かって次第に大きくなることを特徴とする試薬容器用管体。
【請求項12】
試薬容器の上開口部に着脱自在に挿入される管体を備える試薬容器にあって、
前記管体は前記上開口部の内側下端縁に係合して当該管体の抜け止めになる係合突起を外周に設けたことを特徴とする試薬容器。
【請求項13】
試薬容器の上開口部に着脱自在に挿入される管体を備える試薬容器にあって、
試薬容器は、前記上開口部をもつ開口筒部を有し、
前記開口筒部は外周に雄ねじを有し、
前記管体は上端側に前記開口筒部の外周に嵌る外筒を有し、
前記外筒は内周に雄ねじと螺合する雌ねじを有することを特徴とする試薬容器。
【請求項14】
請求項13に記載された試薬容器にあって、
前記雄ねじに螺合する蓋雌ねじを内周にもつ容器蓋体を備えたことを特徴とする試薬容器。
【請求項15】
試薬容器の上開口部に着脱自在に挿入される管体を備える試薬容器にあって、
試薬容器は前記上開口部をもつ開口筒部を有し、
前記開口筒部は上開口部の内周に雌ねじを有し、
前記管体は前記雌ねじに螺合する管体用雄ねじを有することを特徴とする試薬容器。
【請求項16】
請求項15記載の試薬容器において、
前記開口筒部は外周に雄ねじを有し、
前記雄ねじに螺合する蓋雌ねじを内周にもつ容器蓋体を備えたことを特徴とする試薬容器。
【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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2011−99769(P2011−99769A)
【公開日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−254880(P2009−254880)
【出願日】平成21年11月6日(2009.11.6)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年11月6日(2009.11.6)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】
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