分析装置
【課題】分析用デバイスを揺動させる際の振れ角が大きい場合でも、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができる分析装置を提供する。
【解決手段】揺動駆動機構が、試料を注入された分析用デバイスを保持するターンテーブルに係合してそのターンテーブルを揺動させているとき、ターンテーブルを回転させるための回転駆動機構に発生する磁界を検出する３つ以上の磁気センサがそれぞれ生成する信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を選択し、その選択状態を、揺動動作の一動作が終了するまで保持したまま、選択された信号から振動数を演算する振動数検出部を設けた。
【解決手段】揺動駆動機構が、試料を注入された分析用デバイスを保持するターンテーブルに係合してそのターンテーブルを揺動させているとき、ターンテーブルを回転させるための回転駆動機構に発生する磁界を検出する３つ以上の磁気センサがそれぞれ生成する信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を選択し、その選択状態を、揺動動作の一動作が終了するまで保持したまま、選択された信号から振動数を演算する振動数検出部を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体状の試料を分析する分析装置として、マイクロチャネル構造体が形成された分析用デバイスを回転させるものが従来より知られている。例えば特許文献１には、血液の特定成分を測定するために、血液が導入された分析用デバイスを、その分析用デバイスの中心を回転中心として回転させる生化学分析装置が開示されている。
【０００３】
この従来の生化学分析装置は、分析用デバイスを回転させることにより発生する遠心力と、分析用デバイスに設けられたマイクロチャネル構造体に発生する毛細管力とを利用して、分析用デバイスの注入口からマイクロチャネル構造体に導入された血液を、分析用デバイスの端部側に設けられた、マイクロチャネル構造体の一部である測定スポットへ向けて移送させながら、当該血液に各種の操作を施すことで、測定スポットに分析対象を貯留させる。その貯留された分析対象には、試薬との混合による呈色が生じており、この従来の生化学分析装置は、その呈色を光学的に読み取ることで、血液の特定成分を測定する。
【０００４】
上記の各種の操作には、注入口から導入された血液を溶液成分である血漿または血清と固形成分である血球とに遠心分離する操作や、遠心分離された溶液成分を希釈液により希釈する操作や、希釈された溶液成分を試薬と混合させる操作などがある。その他に、注入口に点着された血液や、遠心分離された溶液成分や、希釈された溶液成分などを必要な量だけ保持して定量する操作なども含まれる。
【０００５】
また、この種の生化学分析装置には、例えば希釈液による希釈や、試薬との混合を促進させるために、所定の停止位置で、分析用デバイスの中心を軸心として分析用デバイスを揺動させるものがある。
【０００６】
例えば特許文献２には、分析用デバイスを保持するターンテーブルを回転させるための第１の駆動手段とは別異に、ターンテーブルを揺動させるための第２の駆動手段が設けられた分析装置が開示されている。この従来の分析装置の第２の駆動手段は、ターンテーブルに係合して往復振動することにより、ターンテーブルを揺動させる。
【０００７】
また、このように分析用デバイスを揺動させる分析装置では、その揺動を制御するために、揺動中の分析用デバイスの振動数が検出される。例えば前記特許文献２の分析装置では、分析用デバイスを保持するターンテーブルを回転させるための第１の駆動手段が３相ブラシレスモータで構成され、揺動中の分析用デバイスの振動数を検出するセンサとして、その３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子が利用される。詳しくは、前記特許文献２の分析装置は、３相ブラシレスモータの３相駆動コイルが励磁されていなくとも、第２の駆動手段の往復振動がターンテーブルに伝播されると、ブラシレスモータがターンテーブルと共に揺動される構成となっており、揺動中に３相ホール素子から発生する信号に出現する揺らぎを利用して分析用デバイスの振動数を検出している。
【０００８】
図１５は前記特許文献２の分析装置が備える振動検出部の構成を示す図である。この従来の振動検出部は、揺動中に、分析用デバイスを回転させるための３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子のうちの任意の２つが生成する信号のうちから、最も振動振幅が大きくなる信号、つまり交流成分のピーク値が最も大きくなる信号を選択して、その選択された信号から振動数を演算している。以下、図１５に示す従来の振動検出部について説明する。
【０００９】
ホール素子１０１が生成する信号は、ハイパスフィルタ１０３へ伝達される。ハイパスフィルタ１０３は、ホール素子１０１から伝達された信号の直流成分を除去する。その直流成分が除去された信号、つまり交流成分は、ピークホールド回路１０５へ伝達される。ピークホールド回路１０５は、ハイパスフィルタ１０３から伝達された信号のピーク値を保持して、その保持したピーク値をコンパレータ回路１０７の非反転入力（＋）に伝達する。
【００１０】
同様に、ホール素子１０２が生成する信号は、ハイパスフィルタ１０４へ伝達される。ハイパスフィルタ１０４は、ホール素子１０２から伝達された信号の直流成分を除去する。その直流成分が除去された信号、つまり交流成分は、ピークホールド回路１０６へ伝達される。ピークホールド回路１０６は、ハイパスフィルタ１０４から伝達された信号のピーク値を保持して、その保持したピーク値をコンパレータ回路１０７の反転入力（−）に伝達する。
【００１１】
コンパレータ回路１０７は、ピークホールド回路１０５および１０６からそれぞれ伝達された信号を比較して、ピークホールド回路１０５から伝達された信号がピークホールド回路１０６から伝達された信号よりも大きければ論理レベルがハイレベルとなり、ピークホールド回路１０５から伝達された信号がピークホールド回路１０６から伝達された信号よりも小さければ論理レベルがロウレベルとなるコントロール信号１０８を生成する。コントロール信号１０８は、遅延型フリップフロップ１０９の入力端子Ｄに伝達される。
【００１２】
このように、この従来の振動検出部は、ハイパスフィルタ、ピークホールド回路およびコンパレータ回路により、揺動中に、２つのホール素子が生成する信号のうちから、最も振動振幅が大きくなる信号、つまり交流成分のピーク値が最も大きくなる信号を判定している。
【００１３】
ハイパスフィルタ１０３および１０４はアナログマルチプレクサ１１０へも、ホール素子１０１および１０２から伝達された信号の交流成分を伝達している。アナログマルチプレクサ１１０は、遅延型フリップフロップ１０９の出力端子Ｑから伝達される信号に応じて出力状態を切り替える。詳しくは、アナログマルチプレクサ１１０は、ハイパスフィルタ１０３および１０４から伝達される信号のうちからピーク値の大きい方を選択する。
【００１４】
遅延型フリップフロップ１０９は、マイクロコンピュータ１１４からクロック端子ＣＬＫに伝達されるデジタル信号の立ち上がりエッジのタイミングで入力端子Ｄの信号レベルを出力端子Ｑに出現させる。出力端子Ｑの信号レベルは、クロック端子ＣＬＫにもう１度立ち上がりエッジが伝達されるまで保持される。この従来の振動検出部においては、揺動開始後にマイクロコンピュータ１１４から遅延型フリップフロップ１０９のクロック端子ＣＬＫに１パルスが送信され、その時のコントロール信号１０８が出力端子Ｑに出現したまま保持される。
【００１５】
アナログマルチプレクサ１１０により選択された信号は交流増幅回路１１１へ伝達される。交流増幅回路１１１は、アナログマルチプレクサ１１０から伝達される信号を２値化可能な信号レベルに増幅する。この増幅された信号はコンパレータ回路１１２の非反転入力（＋）へ伝達される。このコンパレータ回路１１２の反転入力（−）には電圧源１１３から閾値電圧が印加されている。したがって、交流増幅回路１１１により増幅された信号は、コンパレータ回路１１２においてデジタル変換される。
【００１６】
コンパレータ回路１１２においてデジタル変換された信号はマイクロコンピュータ１１４に入力される。マイクロコンピュータ１１４は、パルス周期を計測することによって分析用デバイスの振動数を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−９２３９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１６２６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以上のように、従来より、試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置として、分析用デバイスを保持するターンテーブルを回転させるための第１の駆動手段とは別異に、ターンテーブルを揺動させるための第２の駆動手段が設けられており、第１の駆動手段が３相ブラシレスモータで構成され、揺動中の分析用デバイスの振動数を検出するセンサとして、その３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子を利用するものがある。このようにホール素子を利用するのは、揺動時の振動数を検出するためのセンサを別途設けずに済むためである。
【００１９】
しかしながら、従来の分析装置では、揺動中に、３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子が生成する信号のうちから最も振動振幅が大きくなる信号、つまり交流成分のピーク値が最大の信号を選択し、その選択された信号から振動数を演算しているため、揺動範囲、すなわち振れ角が大きくなると、振動数を正確に検出できない可能性があった。以下、この問題について、図面を交えて説明する。
【００２０】
図１６は、アウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子から発生する電圧の角度特性図である。図１６に示すグラフにおいて、横軸は、ブラシレスモータを構成するマグネットロータの任意の角度を０°とした回転角を示しており、縦軸は電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子から発生する信号を、破線はＢ相のホール素子から発生する信号を、２点鎖線はＣ相のホール素子から発生する信号をそれぞれ示している。
【００２１】
この１２極磁石式３相ブラシレスモータを、図１６に示す揺動範囲（機械角で４０°から５５°）で揺動させた場合、Ａ相およびＢ相のホール素子から発生する信号の交流成分は、図１７に示すように変化する。図１７に示すグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸は電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子から発生する信号の交流成分を、破線はＢ相のホール素子から発生する信号の交流成分をそれぞれ示している。
【００２２】
機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合、図１６に示すように、Ａ相のホール素子から発生する信号は正弦波のピークを跨いで振動するため、図１７に示すように、Ａ相のホール素子から発生する信号の交流成分は振動数が２倍になってしまい、その信号から正確な振動数を得ることはできない。一方、図１６に示すように、Ｂ相のホール素子から発生する信号は正弦波のピークを跨いでいないので、図１７に示すように、Ｂ相のホール素子から発生する信号の交流成分は正確な振動数をあらわしている。
【００２３】
したがって、この場合、Ｂ相を選択する必要がある。しかし、揺動範囲が大きくなると、正弦波のピークを跨いで振動する信号の振動振幅が大きくなり、図１７に示すように、Ａ相のピーク値がＢ相よりも大きくなる。そのため、振動数が２倍のＡ相の信号が選択されてしまい、振動数を正確に検出できない可能性があった。
【００２４】
本発明は、上記問題点に鑑み、分析用デバイスを揺動させる際の振れ角が大きい場合でも、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができる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】
【００２５】
本発明の分析装置は、試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置であって、前記分析用デバイスを保持する回転保持体と、前記回転保持体を回転させる回転駆動機構と、前記回転駆動機構に設けられ、前記回転駆動機構に発生する磁界を検出する３つ以上の磁気センサと、前記回転保持体に係合して前記回転保持体を揺動させる揺動駆動機構と、前記磁気センサが生成する信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を選択し、その選択状態を、揺動動作の一動作が終了するまで保持したまま、選択された信号から振動数を演算する振動数検出部と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記した本発明の分析装置において、前記振動検出部は、前記磁気センサがそれぞれ生成する信号の交流成分をそれぞれ除去する低周波濾波器と、前記低周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を判定し、その判定結果を揺動動作の一動作が終了するまで保持する判定保持部と、前記磁気センサがそれぞれ生成する信号の直流成分をそれぞれ除去する高周波濾波器と、前記高周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、前記判定保持部が保持する判定結果に対応する信号を選択する選択部と、前記選択部で選択された信号から振動数を演算する演算部と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の好ましい形態によれば、分析用デバイスを揺動させる際の振れ角が大きい場合でも、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態における分析装置の要部の概略を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態における分析装置の要部の概略を示す平面図
【図３】本発明の実施の形態における分析装置の振動数検出部の一構成例を示す図
【図４】本発明の実施の形態における分析装置の振動検出部が具備する電圧比較部の一構成例を示す図と、その電圧比較部に係る真理値表を示す図
【図５】本発明の実施の形態における分析装置の回転駆動機構であるアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子から発生する信号の角度特性図
【図６】本発明の実施の形態における分析装置の回転駆動機構であるアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータを機械角で０°から１５°まで揺動させた場合の３相ホール素子から発生する信号とその交流成分及び直流成分を示す図
【図７】本発明の実施の形態における分析装置の回転駆動機構であるアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータを機械角で５°から２０°まで揺動させた場合の３相ホール素子から発生する信号とその交流成分及び直流成分を示す図
【図８】本発明の実施の形態における分析装置の回転駆動機構であるアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータを機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合の３相ホール素子から発生する信号とその交流成分及び直流成分を示す図
【図９】本発明の実施の形態における分析装置の外観の一例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態における分析装置の要部の断面の一例を示す図
【図１１】本発明の実施の形態における分析装置のターンテーブルと揺動駆動機構との係合が解除された状態の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す平面図と、ターンテーブルと揺動駆動機構とが係合した状態の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す平面図
【図１２】本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す斜視図
【図１３】本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す側面図
【図１４】本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構のレバーを取り外した状態の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す平面図
【図１５】従来の分析装置の振動検出部の構成を示す図
【図１６】従来のアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子から発生する信号の角度特性図
【図１７】従来のアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータを機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合の３相ホール素子から発生する電圧の交流成分を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態における分析装置について、図面を交えて説明する。ただし、先行して説明した要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。なお、この実施の形態では、血液を分析する分析装置について説明するが、本発明は、試料に関して特に制限されるものではない。
【００３０】
図１は本発明の実施の形態における分析装置の要部の概略を示す斜視図であり、図２は本発明の実施の形態における分析装置の要部の概略を示す平面図である。図１と図２には、この分析装置が備える回転駆動機構１、揺動駆動機構２および移送駆動機構３を模式的に示している。まず、図１と図２を用いて、この分析装置による分析用デバイス４の回転と揺動について説明する。
【００３１】
この分析装置は、回転駆動機構１および揺動駆動機構２により、分析用デバイス４の回転および揺動を実行する。すなわち、回転駆動機構１は、分析用デバイス４が装着されたターンテーブル５を軸心６まわりに回転させる。ターンテーブル５は、分析用デバイス４を保持する回転保持体の一例である。揺動駆動機構２は、ターンテーブル５に係合して、軸心６と垂直に交差する振動中心Ｒ２を中心にターンテーブル５の接線方向に往復振動することで、ターンテーブル５を揺動させる。揺動駆動機構２の往復振動のターンテーブル５への伝達は、例えばターンテーブル５と揺動駆動機構２の接触面に摩擦係数の高い材質を使用したり、ギア構造にして互いに噛み合わせる構成にして実現することができる。
【００３２】
移送駆動機構３は、ターンテーブル５に対して揺動駆動機構２を振動中心Ｒ２に沿って近接、離間させて、ターンテーブル５への揺動駆動機構２の係合およびその係合の解除を実行する。移送駆動機構３は、例えば直流モータや電磁プランジャ等の動力源によって構成することができる。
【００３３】
続いて、この分析装置に使用される分析用デバイス４について説明する。この分析用デバイス４は、本体部と、本体部に取り付けられた試料飛散防止用の保護キャップからなり、保護キャップを開くと、試料である血液が点着される注入口が外部に露出する構成となっている。
【００３４】
本体部にはマイクロチャネル構造体が形成されている。マイクロチャネル構造体は、測定槽やその他の槽、並びにそれらの槽の間を連通する流路などからなる。測定槽は、円盤状の分析用デバイス４の周縁部側に配置されており、それには分析に必要な試薬が予め担持されている。また、この分析用デバイス４の本体部と保護キャップには、後述する回転支持部が分析装置の筐体側にそれぞれ形成されている。
【００３５】
上記のその他の槽には、注入口から導入された血液を溶液成分である血漿または血清と固形成分である血球とに遠心分離するための分離槽や、遠心分離された溶液成分を希釈液により希釈するための希釈槽などが含まれる。その他に、注入口に点着された血液や、遠心分離された溶液成分や、希釈された溶液成分などを必要な量だけ保持して定量する定量槽なども含まれる。
【００３６】
分析装置は、以上説明した円盤状の分析用デバイス４を用いて、その分析用デバイス４の内部に導入された血液の特定成分を測定する。詳しくは、試料である血液が導入された分析用デバイス４を回転および揺動させることで、所定の操作を血液に施し、測定槽に分析対象を貯留させる。そして、その貯留された分析対象に光学的にアクセスして、血液の特定成分を測定する。
【００３７】
続いて、分析装置の一具体例について説明する。図９は本発明の実施の形態における分析装置の外観の一例を示す図である。図９には、ドア２８が開放された状態の分析装置を示している。また、図１０は本発明の実施の形態における分析装置の要部の断面の一例を示す図である。図１０には、分析用デバイス４が装着されドア２８が閉じられた状態の分析装置を示している。
【００３８】
分析用デバイス４は、その注入口に血液が点着された後、図９、図１０に示すように、分析装置のターンテーブル５に装着される。ターンテーブル５の上面には溝２９が形成されており、分析用デバイス４をターンテーブル５に装着した状態では、分析用デバイス４の本体部と保護キャップに形成されている回転支持部３０、３１が溝２９に係合している。
【００３９】
また、ターンテーブル５に分析用デバイス４を装着してから、分析装置のドア２８を閉じると、図１０に示すように、装着された分析用デバイス４は、ドア２８に設けられた可動片３２によって、ターンテーブル５の軸心６上の位置がバネ３３の付勢力でターンテーブル５側に押えられる。これにより、分析用デバイス４は、回転駆動機構１の動力源であるブラシレスモータ３４によって回転されるターンテーブル５と一体に軸心６まわりに回転する。したがって、分析用デバイス４は回転中心を持つ。なお、この実施の形態では、回転駆動機構１の動力源がアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータである場合について説明する。
【００４０】
１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４には、その内部に発生する磁界を検出する磁気センサとして図示しない３相ホール素子が設けられており、それら３つのホール素子からは、ブラシレスモータ３４の動作に応じてレベル変化する信号が発生する。この実施の形態では、３相ホール素子から発生する信号を基にブラシレスモータ３４の回転速度などが制御される。ブラシレスモータ３４は、ターンテーブル５を介して分析用デバイス４を軸心６まわりに任意の方向に所定の回転速度で回転させる。
【００４１】
また、この分析装置は、分析用デバイス４の測定槽に特定波長の検出光を照射するための光源３５と、測定槽を通過した透過光の光量を検出する受光器３６とを備えており、光源３５が発光する光を測定槽に照射し、測定槽を透過した透過光を受光器３６で受光して、その透過光の光量を検出し、その検出値を基に、測定槽に貯留された分析対象の特定成分を演算する。
【００４２】
このように構成された分析装置は、ブラシレスモータ３４の回転速度などを調整することにより、分析用デバイス４の注入口からマイクロチャネル構造体に導入された血液を、軸心６を中心に分析用デバイス４を回転させることにより発生する遠心力と、分析用デバイス４に設けられたマイクロチャネル構造体に発生する毛細管力とを利用して、分析用デバイス４の周縁部側に設けられた、マイクロチャネル構造体の一部である測定槽へ向けて移送させながら、当該血液に各種の操作を施して、測定槽に分析対象を貯留させる。その貯留された分析対象には、試薬との混合による呈色が生じており、この分析装置は、回転する分析用デバイス４から、その呈色を光学的に読み取ることで、試料である血液の特定成分を測定する。
【００４３】
各種の操作には、注入口から導入された血液を溶液成分である血漿または血清と固形成分である血球とに遠心分離する操作や、遠心分離された溶液成分を希釈液により希釈する操作や、希釈された溶液成分を試薬と混合させる操作などが含まれる。その他に、注入口に点着された血液や、遠心分離された溶液成分や、希釈された溶液成分等を必要な量だけ保持して定量する操作なども含まれる。
【００４４】
また、この分析装置は、例えば希釈液による希釈や、試薬との混合を促進させるために、振動中心Ｒ２を中心に所定の振幅範囲および周期で揺動駆動機構２を左右に往復振動させて、分析用デバイス４を揺動させる。
【００４５】
続いて、この分析装置の分析工程の概要について説明する。まず、ユーザが、分析装置のドア２８を開けて、試料である血液が導入された分析用デバイス４を分析装置に装着し、ドア２８を閉じる。分析用デバイス４は、保護キャップが開放された状態で、シリンジなどで採血された血液がスポイドやピペットなどにより注入口に点着された後、保護キャップが閉じられ、分析装置に装着される。
【００４６】
分析装置に分析用デバイス４が装着された後、分析装置は、ブラシレスモータ３４の回転駆動を開始し、ブラシレスモータ３４に設けられたホール素子からの信号を基に、分析用デバイス４の回転速度などを調整することにより、分析用デバイス４の内部に導入された血液を、遠心力と毛細管力とを利用して測定槽へ向けて移送させながら、当該血液に各種の操作を施して、測定槽に分析対象を貯留させる。この間、揺動駆動機構２により分析用デバイス４の中心を軸心として分析用デバイス４を揺動させ、希釈液による希釈や、試薬との混合などを促進させる。その後、測定槽に貯留されている試薬反応後の分析対象の特定成分を光学的に測定する。
【００４７】
続いて、この分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一具体例について、図１１〜図１４を用いて説明する。ここでは、ターンテーブル５と揺動駆動機構２の接触面をギア構造にして互いに噛み合わせるようにし、揺動駆動機構２と移送駆動機構３をそれぞれ直流モータを用いて構成した場合について説明する。
【００４８】
図１１は本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一構成例を示す平面図であり、図１１（ａ）はターンテーブル５と揺動駆動機構２との係合が解除された状態を、図１１（ｂ）はターンテーブル５と揺動駆動機構２とが係合した状態をそれぞれ示している。また、図１２は本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一構成例を示す斜視図、図１３は本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一構成例を示す側面図である。また、図１４は本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一構成例を説明するための平面図であって、後述する揺動駆動機構２のレバーを取り外した状態を示している。
【００４９】
ここでは、回転駆動機構１の動力源はアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４である。このブラシレスモータ３４の出力軸にターンテーブル５が取り付けられており、そのターンテーブル５の側面には、第１のギア部３７が形成されている。
【００５０】
揺動駆動機構２は、ターンテーブル５に選択的に係合し、所定の停止位置でターンテーブル５を、軸心６を中心に所定の揺動範囲、周期で左右に揺動させる。また、移送駆動機構３は、図１１（ｂ）に示すターンテーブル５と揺動駆動機構２が係合する位置と、図１１（ａ）に示すターンテーブル５と揺動駆動機構２が係合しない位置に、ターンテーブル５と揺動駆動機構２とを相対的に移動させる。
【００５１】
まず、揺動駆動機構２の一具体例について説明する。揺動駆動機構２は、動力源である第１の直流モータ３８や、支持テーブル４０、支持軸４２、レバー４３、偏心カム４７からなる。
【００５２】
第１の直流モータ３８は、ブラシレスモータ３４が取り付けられているシャーシ３９に取り付けられている。支持テーブル４０は、シャーシ３９に対して矢印４１で示す方向（図１１（ａ）および図１２を参照）にスライド自在に取り付けられている。
【００５３】
また、支持テーブル４０には支持軸４２が取り付けられており、支持軸４２にはレバー４３が枢支されている。レバー４３のターンテーブル５側の一端には、ターンテーブル５の第１のギア部３７に噛合できる第２のギア部４４が設けられており、レバー４３の他端には凹部４５が形成されている。凹部４５には、第１の直流モータ３８の出力軸４６に取り付けられた偏心カム４７が係合している。図１４には、レバー４３を支持軸４２から取り外した状態を示している。
【００５４】
このように構成したため、第１の直流モータ３８に通電すると、偏心カム４７を介してレバー４３が図１１（ｂ）に示す実線位置と仮想線位置に揺動する。なお、図示しないが、揺動時のレバー４３のバックラッシュ（Backlash）が小さくなるように、レバー４３はつるまきバネによって付勢されている。
【００５５】
続いて、移送駆動機構３の一具体例について説明する。移送駆動機構３は、動力源である第２の直流モータ４８や、ウォーム５０、ウォームホイール５１、ラック５２からなる。第２の直流モータ４８はシャーシ３９に取り付けられている。ウォーム５０は、第２の直流モータ４８の出力軸４９に取り付けられている。ウォームホイール５１はシャーシ３９に回転自在に取り付けられており、且つウォーム５０に噛合している。ラック５２は、支持テーブル４０に形成されており、且つウォームホイール５１に噛合している。なお、ウォームホイール５１とラック５２との間のバックラッシュが小さくなるように、支持テーブル４０とシャーシ３９の間には引っ張りコイルバネ５３が介装されている。
【００５６】
このように構成したため、第２の直流モータ４８に通電してウォームホイール５１を図１１（ａ）に示す矢印５５で示す方向に回転させると、ウォームホイール５１に噛合するラック５２が形成されている支持テーブル４０が、ターンテーブル５に接近するようスライドする。そして、図１１（ｂ）に示すように検出スイッチ５４が支持テーブル４０を検出するまで第２の直流モータ４８が通電状態に維持されると、レバー４３の第２のギア部４４がターンテーブル５の第１のギア部３７に噛合する。
【００５７】
したがって、第１のギア部３７と第２のギア部４４が噛合した状態で第１の直流モータ３８が通電状態に維持されると、ターンテーブル５の接線方向にレバー４３が往復振動し、それによってターンテーブル５が揺動駆動される。
【００５８】
以上説明した構成によれば、揺動駆動機構２の動力源である第１の直流モータ３８の回転数を高くすることによって、希釈液による希釈や試薬との混合を促進させるのに十分な加速度を、短時間にして得ることができる。
【００５９】
続いて、この実施の形態における分析装置の振動数検出部について説明する。この分析装置は、分析工程において分析用デバイス４を揺動させており、その揺動を制御するために、揺動中の分析用デバイス４の振動数を検出する振動数検出部を備える。
【００６０】
図３は本発明の実施の形態における分析装置の振動数検出部の一構成例を示す図である。この分析装置は、揺動中の分析用デバイス４の振動数を検出するセンサとして、回転駆動機構１の動力源である３相ブラシレスモータ３４に設けられた３相ホール素子を利用している。
【００６１】
つまり、この実施の形態では、回転駆動機構１の動力源がアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４で構成されている。そのため、揺動駆動機構２の往復振動がターンテーブル５に伝播されると、３相ブラシレスモータ３４の３相駆動コイルが励磁されていなくとも、ターンテーブル５と共に３相ブラシレスモータ３４のマグネットロータが揺動されて、３相ホール素子から発生する信号に揺らぎが出現するので、その揺らぎを利用して分析用デバイス４の振動数を検出している。
【００６２】
詳しくは、この分析装置の振動数検出部は、３相ブラシレスモータ３４に設けられた３相ホール素子が生成する信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を選択し、その選択状態を、揺動動作の一動作が終了するまで保持したまま、選択された信号から振動数を演算する。以下、図３に示す振動検出部について、さらに詳しく説明する。
【００６３】
３相ブラシレスモータ３４に設けられたＡ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９が生成する信号はそれぞれ低周波濾波器１０、１１、１２へ伝達される。低周波濾波器１０、１１、１２はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から伝達された信号の交流成分を除去する。それらの交流成分が除去された信号は電圧比較部１３へ伝達される。つまり、低周波濾波器１０、１１、１２はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号の直流成分を電圧比較部１３へ伝達する。低周波濾波器は、例えば、ホール素子に対してコンデンサを並列接続させた構成としてもよい。
【００６４】
電圧比較部１３は、低周波濾波器１０、１１、１２の各々から伝達される信号を比較して、それらのうちから直流成分が相対的に中レベルの信号を判定し、その判定結果を後段の保持部１４へ伝達する。
【００６５】
図４（ａ）は電圧比較部１３の一構成例を示す図である。電圧比較部１３は、図４（ａ）に示すように、例えば３つのコンパレータ回路２３、２４、２５と、２つの排他的論理和回路２６、２７により構成することができる。また図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す電圧比較部１３に係る真理値表である。ここで、図４（ａ）に示す電圧比較部１３の構成について説明する。
【００６６】
コンパレータ回路２３の非反転入力（＋）には、低周波濾波器１０により交流成分が除去されたＡ相のホール素子７からの信号、つまりＡ相のホール素子７から発生する信号の直流成分が伝達され、コンパレータ回路２３の反転入力（−）には、低周波濾波器１１により交流成分が除去されたＢ相のホール素子８からの信号、つまりＢ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が伝達される。
【００６７】
同様に、コンパレータ回路２４の非反転入力（＋）には、低周波濾波器１１により交流成分が除去されたＢ相のホール素子８からの信号、つまりＢ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が伝達され、コンパレータ回路２４の反転入力（−）には、低周波濾波器１２により交流成分が除去されたＣ相のホール素子９からの信号、つまりＣ相のホール素子９から発生する信号の直流成分が伝達される。
【００６８】
また同様に、コンパレータ回路２５の非反転入力（＋）には、低周波濾波器１２により交流成分が除去されたＣ相のホール素子９からの信号、つまりＣ相のホール素子９から発生する信号の直流成分が伝達され、コンパレータ回路２５の反転入力（−）には、低周波濾波器１０により交流成分が除去されたＡ相のホール素子７からの信号、つまりＡ相のホール素子７から発生する信号の直流成分が伝達される。
【００６９】
これらのコンパレータ回路２３、２４、２５は、非反転入力（＋）に伝達された信号が反転入力（−）に伝達された信号よりも大きい場合に論理値「１」を示し、その逆の場合に論理値「０」を示す信号を生成する。
【００７０】
排他的論理和回路２６は、コンパレータ回路２３とコンパレータ回路２４から伝達された信号の排他的論理和を演算して、その演算結果を示す信号を生成する。同様に、排他的論理和回路２７はコンパレータ回路２４とコンパレータ回路２５から伝達された信号の排他的論理和を演算して、その演算結果を示す信号を生成する。
【００７１】
このように、図４（ａ）に示す電圧比較部１３は、低周波濾波器１０、１１、１２の各々から伝達される信号のうちのいずれの信号が相対的に中レベルであるのかを示す判定結果として、２ビットの信号を生成する。
【００７２】
続いて、図４（ａ）に示す電圧比較部１３の動作について、図４（ｂ）に示す真理値表を用いて説明する。例えば、Ｂ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が最も高く（ｈｉｇｈ）、Ｃ相のホール素子９から発生する信号の直流成分が最も低く（ｌｏｗ）、Ａ相のホール素子７から発生する信号の直流成分が中レベル（ｍｉｄ）、すなわちＢ相に比べて低く且つＣ相に比べて高い場合、真理値表の１段目に示すように、コンパレータ回路２３（ＣＯＭ１）から発生する信号は論理値「０」となり、コンパレータ回路２４（ＣＯＭ２）から発生する信号は論理値「１」となり、コンパレータ回路２５（ＣＯＭ３）から発生する信号は論理値「０」となり、その結果、排他的論理和回路２６（ＥＸ−ＯＲ１）と排他的論理和回路２７（ＥＸ−ＯＲ１）から発生する信号は共に論理値「１」となる。すなわち、電圧比較部１３から伝達される２ビットの信号は（１１）となる。一方、Ａ相が中レベル（ｍｉｄ）で、Ｂ相が低レベル（ｌｏｗ）、Ｃ相が高レベル（ｈｉｇｈ）の場合も同様に、真理値表の２段目に示すように、電圧比較部１３から伝達される２ビットの信号は（１１）となる。つまり、この電圧比較部１３は、低周波濾波器１０から伝達される信号が中レベルであることを示す判定結果として（１１）を生成する。
【００７３】
Ｂ相が中レベル（ｍｉｄ）の場合も同様に、真理値表の３、４段目に示すように、低周波濾波器１１から伝達される信号が中レベルであることを示す判定結果として（０１）が生成される。
【００７４】
またＣ相が中レベル（ｍｉｄ）の場合も同様に、真理値表の５、６段目に示すように、低周波濾波器１２から伝達される信号が中レベルであることを示す判定結果として（１０）が生成される。
【００７５】
このように、この電圧比較部１３は、３相ホール素子から伝達される信号のうち、いずれの直流成分が相対的に中レベルであるかを判定して、その判定結果を後段の保持部１４へ伝達する。
【００７６】
なお、無論、電圧比較部１３の構成は図４（ａ）に示す構成に限定されるものではない。また、ここでは電圧比較部１３を論理回路で構成する場合について説明したが、これに限らず、例えばマイクロコンピュータ等で構成することもできる。
【００７７】
図３に戻る。電圧比較部１３から判定結果が伝達された保持部１４はその判定結果を、マイクロコンピュータ２２からの指令に基づき、揺動動作の一動作が終了するまで保持する。マイクロコンピュータ２２は、揺動動作が開始されてから所定時間（例えば５０ｍｓｓｅｃ）が経過した後に、保持部１４へ判定結果の保持を指令する。保持部１４は、例えばＴフリップフロップで構成することができる。
【００７８】
このように、この実施の形態では、電圧比較部１３と保持部１４とマイクロコンピュータ２２により、低周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を判定し、その判定結果を揺動動作の一動作が終了するまで保持する判定保持部が構成されている。
【００７９】
３相ブラシレスモータ３４に設けられたＡ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９が生成する信号はそれぞれ、低周波濾波器１０、１１、１２へ伝達される一方で、高周波濾波器１５、１６、１７へも伝達される。
【００８０】
高周波濾波器１５、１６、１７はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から伝達された信号の直流成分を除去する。それらの直流成分が除去された信号はアナログマルチプレクサ１８へ伝達される。つまり、高周波濾波器１５、１６、１７はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号の交流成分をアナログマルチプレクサ１８へ伝達する。高周波濾波器は、例えば、ホール素子に対してコンデンサを直列接続させた構成としてもよい。
【００８１】
アナログマルチプレクサ１８は、高周波濾波器１５、１６、１７の各々から伝達される信号のうちから、保持部１４が保持する判定結果に対応する信号を選択する選択部の一例であり。つまり、マルチプレクサ１８は、保持部１４から伝達される判定結果に応じて出力状態が切り替わる。具体的には、マルチプレクサ１８は、３相ホール素子７、８、９のうち直流成分が相対的に中レベルとなる信号を発生するホール素子から伝達された信号の交流成分を選択する。
【００８２】
アナログマルチプレクサ１８により選択された信号は交流増幅回路１９へ伝達される。交流増幅回路１９は、アナログマルチプレクサ１８から伝達される信号を２値化可能な信号レベルに増幅する。この増幅された信号はコンパレータ回路２０の非反転入力（＋）へ伝達される。このコンパレータ回路２０の反転入力（−）には電圧源２１から閾値電圧が印加されている。したがって、交流増幅回路１９により増幅された信号は、コンパレータ回路２０において閾値電圧のレベルでデジタル変換される。
【００８３】
コンパレータ回路２０においてデジタル変換された信号はマイクロコンピュータ２２に入力される。マイクロコンピュータ２２は、コンパレータ回路２０から伝達されたデジタル信号のパルス周期を計測することによって、分析用デバイス４の振動数を計算する。
【００８４】
このように、この実施の形態では、交流増幅器１９とコンパレータ回路２０とマイクロコンピュータ２２により、アナログマルチプレクサ１８で選択された信号から振動数を演算する演算部が構成されている。
【００８５】
続いて、この実施の形態における振動検出部の動作について説明する。図５は、アウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４に設けられている３相ホール素子７、８、９から発生する電圧の角度特性図である。図５に示すグラフにおいて、横軸は、ブラシレスモータ３４を構成するマグネットロータの任意の角度を０°とした回転角を示しており、縦軸は０Ｖを基準電圧とした電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子７から発生する信号を、破線はＢ相のホール素子８から発生する信号を、２点鎖線はＣ相のホール素子９から発生する信号をそれぞれ示している。
【００８６】
３相ホール素子７、８、９から発生する信号は、Ｎ極が近づくと＋側へ増加し、Ｓ極が近づくと−側へ増加する。１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４の１２極マグネットロータは、Ｎ極とＳ極の一対の磁石を６組有し、それらのＮＳ極が３０°毎に配置されているため、３相ホール素子７、８、９から発生する信号は６０°周期の正弦波となる。また、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９は２０°ずつずれた位置に配置されているため、それらから発生する信号は、機械角で２０°ずつ位相がずれる。
【００８７】
ここで、１２極磁石式３相ブラシレスモータについて簡単に説明する。１２極磁石式３相ブラシレスモータは３組の３相駆動コイルを備える。それら３組の３相駆動コイルはそれぞれＹ結線されており、９つの駆動コイルは、固定子の９つの突極部にそれぞれ巻回されている。９つの突極部は、４０°間隔で配置されている。３つのホール素子はそれぞれ、任意の一組の３相駆動コイルを構成するＵ相駆動コイル、Ｖ相駆動コイル、Ｗ相駆動コイルから１０°ずれた位置に配置される。そして、対向するマグネットロータの磁石着磁の極性（Ｎ極かＳ極か）を検出し、その検出している極性に相当したレベルの起電力を発生する。３相駆動コイルの励磁電流の切り替えタイミングは、３つのホール素子から発生する信号に基づいて実行される。具体的には、１０°毎に３つのホール素子の出力電圧が順次反転されるため、３つのホール素子の出力パターンから１０°毎の回転位置を特定できる。したがって、３つのホール素子の出力パターンが３相駆動コイルの励磁電流の切り替えタイミングとして使用される。
【００８８】
この１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４のマグネットロータを、図５に示す揺動範囲α（機械角で０°から１５°）で揺動させた場合、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号は、図６（ａ）に示すように変化し、交流成分は図６（ｂ）に示すように変化し、直流成分は図６（ｃ）に示すように変化する。図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸は０Ｖを基準電圧とした電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子７から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、破線はＢ相のホール素子８から発生する信号と交流成分及び直流成分を、２点鎖線はＣ相のホール素子９から発生する信号とその交流成分及び直流成分をそれぞれ示している。
【００８９】
機械角で０°から１５°まで揺動させた場合、図５に示すように、Ｃ相のホール素子９から発生する信号は正弦波のピークを跨いで振動するため、図６（ｂ）に示すように、Ｃ相のホール素子９から発生する信号の交流成分は０Ｖを閾値電圧とすると振動数が２倍になってしまい、その信号から正確な振動数を得ることはできない。一方、図５に示すように、Ａ、Ｂ相のホール素子７、８から発生する信号は正弦波のピークを跨いでいないので、図６（ｂ）に示すように、Ａ、Ｂ相のホール素子７、８から発生する信号の交流成分は正確な振動数をあらわしている。したがって、この場合、Ａ相またはＢ相を選択する必要がある。
【００９０】
この実施の形態における振動数検出部は、前記したように、３相ホール素子７、８、９のうち直流成分が相対的に中レベルとなる信号を発生するホール素子から伝達された信号の交流成分を用いて、分析用デバイス４の振動数を計算する。図６（ｃ）に示すように、機械角で０°から１５°まで揺動させた場合、Ｂ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が相対的に中レベルとなるので、この振動数検出部はＢ相を選択する。よって、この振動数検出部によれば、分析用デバイス４の振動数を正確に検出することができる。
【００９１】
続いて、図５に示す揺動範囲β（機械角で５°から２０°）で揺動させた場合について説明する。この場合、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号は、図７（ａ）に示すように変化し、交流成分は図７（ｂ）に示すように変化し、直流成分は図７（ｃ）に示すように変化する。図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸は０Ｖを基準電圧とした電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子７から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、破線はＢ相のホール素子８から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、２点鎖線はＣ相のホール素子９から発生する信号とその交流成分及び直流成分をそれぞれ示している。
【００９２】
機械角で５°から２０°まで揺動させた場合、図５に示すように、Ａ相のホール素子７から発生する信号は正弦波のピークを跨いで振動するため、図７（ｂ）に示すように、Ａ相のホール素子７から発生する信号の交流成分は０Ｖを閾値電圧とすると振動数が２倍になってしまい、その信号から正確な振動数を得ることはできない。一方、図５に示すように、Ｂ、Ｃ相のホール素子８、９から発生する信号は正弦波のピークを跨いでいないので、図７（ｂ）に示すように、Ｂ、Ｃ相のホール素子８、９から発生する信号の交流成分は正確な振動数をあらわしている。したがって、この場合、Ｂ相またはＣ相を選択する必要がある。
【００９３】
一方、図７（ｃ）に示すように、機械角で５°から２０°まで揺動させた場合、揺動開始から２５ｍｓｅｃが経過した後は、Ｂ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が相対的に中レベルとなる。したがって、この実施の形態における振動数検出部によれば、マイクロコンピュータ２２が、揺動動作が開始されてから例えば５０ｍｓｅｃが経過した後に、保持部１４へ判定結果の保持指令を伝達することにより、Ｂ相が選択されるので、分析用デバイス４の振動数を正確に検出することができる。
【００９４】
なお、機械角で０°から１５°まで揺動させた場合には、交流成分の振動数が２倍となるＣ相のホール素子９から発生する信号の直流成分は、図６（ｃ）に示すように、相対的に信号レベルが最も低くなり、機械角で５°から２０°まで揺動させた場合には、交流成分の振動数が２倍となるＡ相のホール素子７から発生する信号の直流成分は、図７（ｃ）に示すように、相対的に信号レベルが最も高くなる。したがって、直流成分が相対的に最大となる信号や最低となる信号を発生するホール素子を選択すると、振動数を正確に検出できない可能性がある。
【００９５】
続いて、図５に示す揺動範囲γ（機械角で４０°から５５°）で揺動させた場合について説明する。この場合、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号は、図８（ａ）に示すように変化し、交流成分は図８（ｂ）に示すように変化し、直流成分は図８（ｃ）に示すように変化する。図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸は０Ｖを基準電圧とした電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子７から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、破線はＢ相のホール素子８から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、２点鎖線はＣ相のホール素子９から発生する信号とその交流成分及び直流成分をそれぞれ示している。
【００９６】
機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合、図５に示すように、Ａ相のホール素子７から発生する信号は正弦波のピークを跨いで振動するため、図８（ｂ）に示すように、Ａ相のホール素子７から発生する信号の交流成分は０Ｖを閾値電圧とすると振動数が２倍になってしまい、その信号から正確な振動数を得ることはできない。一方、図５に示すように、Ｂ、Ｃ相のホール素子８、９から発生する信号は正弦波のピークを跨いでいないので、図８（ｂ）に示すように、Ｂ、Ｃ相のホール素子８、９から発生する信号の交流成分は正確な振動数をあらわしている。したがって、この場合、Ｂ相またはＣ相を選択する必要がある。
【００９７】
一方、図８（ｃ）に示すように、機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合、Ｃ相のホール素子９から発生する信号の直流成分が相対的に中レベルとなる。したがって、この実施の形態における振動数検出部によれば、Ｃ相が選択されるので、分析用デバイス４の振動数を正確に検出することができる。
【００９８】
以上説明したように、この実施の形態によれば、３相ホール素子が生成する信号の直流成分を比較して、相対的に中レベルの信号を発生させているホール素子を選択し、その選択したホール素子が生成する信号の交流成分を利用することにより、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができ、ひいては、希釈液による希釈や試薬との混合を促進させるために行う分析用デバイスの揺動を精度よく制御することができる。
【００９９】
また、揺動時の振れ角が機械角で１５°程度の大きさになると、図６（ｂ）や図８（ｂ）に示すように、３相ホール素子が生成する信号のうちの、正弦波のピークを跨いで振動して交流成分の振動数が２倍となる信号の交流成分のピーク値が、正弦波のピークを跨がずに振動する信号の一方よりも大きくなる場合がある。そのため、従来の振動数検出部のように、２つのホール素子が生成する信号のうちから交流成分のピーク値が大きい方の信号を選択する場合、交流成分の振動数が２倍となる信号が選択される可能性があったが、この実施の形態によれば、このように触れ角が大きい場合でも、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができる。
【０１００】
さらに、３相ホール素子が生成する信号のうちの、正弦波のピークを跨いで振動する信号の直流成分は、正弦波のピークを跨がずに振動する他の２つの信号の直流成分とは反対の極性に必ず出現する。例えば、図５に示すように、揺動範囲α付近では、Ｃ相の信号がマイナス側でピークを跨いで振動する一方で、Ａ相とＢ相の信号はプラス側に出現する。この場合、仮にＡ相とＢ相の信号の直流成分が同レベルであったとしても、それらの交流成分は２倍にならず、Ａ相とＢ相のいずれを選択しても振動数は正確に検出できる。
【０１０１】
また、図５において、３つのホール素子から発生する信号の振幅が同レベルであったとして説明したが、実際には、素子特性や配置関係によって３つのホール素子から発生する信号の振幅にばらつきが生じる。しかしながら、上述したように、３つのホール素子から発生する信号のうちの、正弦波のピークを跨いで振動する信号の直流成分は、正弦波のピークを跨がずに振動する他の２つの信号の直流成分とは反対の極性に必ず出現する。したがって、振幅にばらつきが生じたとしても極性は反転しないので、振幅のばらつきが振動数検出に与える影響は小さい。
【０１０２】
なお、ここでは、円盤状の分析用デバイスを例に説明したが、分析用デバイスの形状は円盤状に限るものではない。また、ここでは、透過光を利用して試料の特定成分を測定する場合について説明したが、反射光を利用する測定方式であっても構わないし、蛍光検出など他の測定方式であってももちろん支障はない。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明にかかる分析装置は、分析用デバイスを揺動させる際の振れ角が大きい場合でも、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができ、ひいては分析用デバイスの揺動を精度よく制御することができ、生化学分析装置などの、試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置に有用である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 回転駆動機構
２ 揺動駆動機構
３ 移送駆動機構
４ 分析用デバイス
５ ターンテーブル
６ 軸心
７〜９ ホール素子
１０〜１２ 低周波濾波器
１３ 電圧比較部
１４ 保持部
１５〜１７ 高周波濾波器
１８ アナログマルチプレクサ
１９ 交流増幅回路
２０ コンパレータ回路
２１ 電圧源
２２ マイクロコンピュータ
２３〜２５ コンパレータ回路
２６、２７ 排他的論理和回路
２８ ドア
２９ 溝
３０、３１ 回転支持部
３２ 可動片
３３ バネ
３４ アウタロータ型の１２極磁石式ブラシレスモータ
３５ 光源
３６ 受光器
３７ 第１のギア部
３８ 第１の直流モータ
３９ シャーシ
４０ 支持テーブル
４２ 支持軸
４３ レバー
４４ 第２のギア部
４５ 凹部
４６ 第１の直流モータの出力軸
４７ 偏心カム
４８ 第２の直流モータ
４９ 第２の直流モータの出力軸
５０ ウォーム
５１ ウォームホイール
５２ ラック
５３ 引っ張りコイルバネ
５４ 検出スイッチ
１０１、１０２ ホール素子
１０３、１０４ ハイパスフィルタ
１０５、１０６ ピークホールド回路
１０７ コンパレータ回路
１０８ コントロール信号
１０９ 遅延型フリップフロップ
１１０ アナログマルチプレクサ
１１１ 交流増幅回路
１１２ コンパレータ回路
１１３ 電圧源
１１４ マイクロコンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体状の試料を分析する分析装置として、マイクロチャネル構造体が形成された分析用デバイスを回転させるものが従来より知られている。例えば特許文献１には、血液の特定成分を測定するために、血液が導入された分析用デバイスを、その分析用デバイスの中心を回転中心として回転させる生化学分析装置が開示されている。
【０００３】
この従来の生化学分析装置は、分析用デバイスを回転させることにより発生する遠心力と、分析用デバイスに設けられたマイクロチャネル構造体に発生する毛細管力とを利用して、分析用デバイスの注入口からマイクロチャネル構造体に導入された血液を、分析用デバイスの端部側に設けられた、マイクロチャネル構造体の一部である測定スポットへ向けて移送させながら、当該血液に各種の操作を施すことで、測定スポットに分析対象を貯留させる。その貯留された分析対象には、試薬との混合による呈色が生じており、この従来の生化学分析装置は、その呈色を光学的に読み取ることで、血液の特定成分を測定する。
【０００４】
上記の各種の操作には、注入口から導入された血液を溶液成分である血漿または血清と固形成分である血球とに遠心分離する操作や、遠心分離された溶液成分を希釈液により希釈する操作や、希釈された溶液成分を試薬と混合させる操作などがある。その他に、注入口に点着された血液や、遠心分離された溶液成分や、希釈された溶液成分などを必要な量だけ保持して定量する操作なども含まれる。
【０００５】
また、この種の生化学分析装置には、例えば希釈液による希釈や、試薬との混合を促進させるために、所定の停止位置で、分析用デバイスの中心を軸心として分析用デバイスを揺動させるものがある。
【０００６】
例えば特許文献２には、分析用デバイスを保持するターンテーブルを回転させるための第１の駆動手段とは別異に、ターンテーブルを揺動させるための第２の駆動手段が設けられた分析装置が開示されている。この従来の分析装置の第２の駆動手段は、ターンテーブルに係合して往復振動することにより、ターンテーブルを揺動させる。
【０００７】
また、このように分析用デバイスを揺動させる分析装置では、その揺動を制御するために、揺動中の分析用デバイスの振動数が検出される。例えば前記特許文献２の分析装置では、分析用デバイスを保持するターンテーブルを回転させるための第１の駆動手段が３相ブラシレスモータで構成され、揺動中の分析用デバイスの振動数を検出するセンサとして、その３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子が利用される。詳しくは、前記特許文献２の分析装置は、３相ブラシレスモータの３相駆動コイルが励磁されていなくとも、第２の駆動手段の往復振動がターンテーブルに伝播されると、ブラシレスモータがターンテーブルと共に揺動される構成となっており、揺動中に３相ホール素子から発生する信号に出現する揺らぎを利用して分析用デバイスの振動数を検出している。
【０００８】
図１５は前記特許文献２の分析装置が備える振動検出部の構成を示す図である。この従来の振動検出部は、揺動中に、分析用デバイスを回転させるための３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子のうちの任意の２つが生成する信号のうちから、最も振動振幅が大きくなる信号、つまり交流成分のピーク値が最も大きくなる信号を選択して、その選択された信号から振動数を演算している。以下、図１５に示す従来の振動検出部について説明する。
【０００９】
ホール素子１０１が生成する信号は、ハイパスフィルタ１０３へ伝達される。ハイパスフィルタ１０３は、ホール素子１０１から伝達された信号の直流成分を除去する。その直流成分が除去された信号、つまり交流成分は、ピークホールド回路１０５へ伝達される。ピークホールド回路１０５は、ハイパスフィルタ１０３から伝達された信号のピーク値を保持して、その保持したピーク値をコンパレータ回路１０７の非反転入力（＋）に伝達する。
【００１０】
同様に、ホール素子１０２が生成する信号は、ハイパスフィルタ１０４へ伝達される。ハイパスフィルタ１０４は、ホール素子１０２から伝達された信号の直流成分を除去する。その直流成分が除去された信号、つまり交流成分は、ピークホールド回路１０６へ伝達される。ピークホールド回路１０６は、ハイパスフィルタ１０４から伝達された信号のピーク値を保持して、その保持したピーク値をコンパレータ回路１０７の反転入力（−）に伝達する。
【００１１】
コンパレータ回路１０７は、ピークホールド回路１０５および１０６からそれぞれ伝達された信号を比較して、ピークホールド回路１０５から伝達された信号がピークホールド回路１０６から伝達された信号よりも大きければ論理レベルがハイレベルとなり、ピークホールド回路１０５から伝達された信号がピークホールド回路１０６から伝達された信号よりも小さければ論理レベルがロウレベルとなるコントロール信号１０８を生成する。コントロール信号１０８は、遅延型フリップフロップ１０９の入力端子Ｄに伝達される。
【００１２】
このように、この従来の振動検出部は、ハイパスフィルタ、ピークホールド回路およびコンパレータ回路により、揺動中に、２つのホール素子が生成する信号のうちから、最も振動振幅が大きくなる信号、つまり交流成分のピーク値が最も大きくなる信号を判定している。
【００１３】
ハイパスフィルタ１０３および１０４はアナログマルチプレクサ１１０へも、ホール素子１０１および１０２から伝達された信号の交流成分を伝達している。アナログマルチプレクサ１１０は、遅延型フリップフロップ１０９の出力端子Ｑから伝達される信号に応じて出力状態を切り替える。詳しくは、アナログマルチプレクサ１１０は、ハイパスフィルタ１０３および１０４から伝達される信号のうちからピーク値の大きい方を選択する。
【００１４】
遅延型フリップフロップ１０９は、マイクロコンピュータ１１４からクロック端子ＣＬＫに伝達されるデジタル信号の立ち上がりエッジのタイミングで入力端子Ｄの信号レベルを出力端子Ｑに出現させる。出力端子Ｑの信号レベルは、クロック端子ＣＬＫにもう１度立ち上がりエッジが伝達されるまで保持される。この従来の振動検出部においては、揺動開始後にマイクロコンピュータ１１４から遅延型フリップフロップ１０９のクロック端子ＣＬＫに１パルスが送信され、その時のコントロール信号１０８が出力端子Ｑに出現したまま保持される。
【００１５】
アナログマルチプレクサ１１０により選択された信号は交流増幅回路１１１へ伝達される。交流増幅回路１１１は、アナログマルチプレクサ１１０から伝達される信号を２値化可能な信号レベルに増幅する。この増幅された信号はコンパレータ回路１１２の非反転入力（＋）へ伝達される。このコンパレータ回路１１２の反転入力（−）には電圧源１１３から閾値電圧が印加されている。したがって、交流増幅回路１１１により増幅された信号は、コンパレータ回路１１２においてデジタル変換される。
【００１６】
コンパレータ回路１１２においてデジタル変換された信号はマイクロコンピュータ１１４に入力される。マイクロコンピュータ１１４は、パルス周期を計測することによって分析用デバイスの振動数を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−９２３９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１６２６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以上のように、従来より、試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置として、分析用デバイスを保持するターンテーブルを回転させるための第１の駆動手段とは別異に、ターンテーブルを揺動させるための第２の駆動手段が設けられており、第１の駆動手段が３相ブラシレスモータで構成され、揺動中の分析用デバイスの振動数を検出するセンサとして、その３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子を利用するものがある。このようにホール素子を利用するのは、揺動時の振動数を検出するためのセンサを別途設けずに済むためである。
【００１９】
しかしながら、従来の分析装置では、揺動中に、３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子が生成する信号のうちから最も振動振幅が大きくなる信号、つまり交流成分のピーク値が最大の信号を選択し、その選択された信号から振動数を演算しているため、揺動範囲、すなわち振れ角が大きくなると、振動数を正確に検出できない可能性があった。以下、この問題について、図面を交えて説明する。
【００２０】
図１６は、アウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子から発生する電圧の角度特性図である。図１６に示すグラフにおいて、横軸は、ブラシレスモータを構成するマグネットロータの任意の角度を０°とした回転角を示しており、縦軸は電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子から発生する信号を、破線はＢ相のホール素子から発生する信号を、２点鎖線はＣ相のホール素子から発生する信号をそれぞれ示している。
【００２１】
この１２極磁石式３相ブラシレスモータを、図１６に示す揺動範囲（機械角で４０°から５５°）で揺動させた場合、Ａ相およびＢ相のホール素子から発生する信号の交流成分は、図１７に示すように変化する。図１７に示すグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸は電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子から発生する信号の交流成分を、破線はＢ相のホール素子から発生する信号の交流成分をそれぞれ示している。
【００２２】
機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合、図１６に示すように、Ａ相のホール素子から発生する信号は正弦波のピークを跨いで振動するため、図１７に示すように、Ａ相のホール素子から発生する信号の交流成分は振動数が２倍になってしまい、その信号から正確な振動数を得ることはできない。一方、図１６に示すように、Ｂ相のホール素子から発生する信号は正弦波のピークを跨いでいないので、図１７に示すように、Ｂ相のホール素子から発生する信号の交流成分は正確な振動数をあらわしている。
【００２３】
したがって、この場合、Ｂ相を選択する必要がある。しかし、揺動範囲が大きくなると、正弦波のピークを跨いで振動する信号の振動振幅が大きくなり、図１７に示すように、Ａ相のピーク値がＢ相よりも大きくなる。そのため、振動数が２倍のＡ相の信号が選択されてしまい、振動数を正確に検出できない可能性があった。
【００２４】
本発明は、上記問題点に鑑み、分析用デバイスを揺動させる際の振れ角が大きい場合でも、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができる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】
【００２５】
本発明の分析装置は、試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置であって、前記分析用デバイスを保持する回転保持体と、前記回転保持体を回転させる回転駆動機構と、前記回転駆動機構に設けられ、前記回転駆動機構に発生する磁界を検出する３つ以上の磁気センサと、前記回転保持体に係合して前記回転保持体を揺動させる揺動駆動機構と、前記磁気センサが生成する信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を選択し、その選択状態を、揺動動作の一動作が終了するまで保持したまま、選択された信号から振動数を演算する振動数検出部と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記した本発明の分析装置において、前記振動検出部は、前記磁気センサがそれぞれ生成する信号の交流成分をそれぞれ除去する低周波濾波器と、前記低周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を判定し、その判定結果を揺動動作の一動作が終了するまで保持する判定保持部と、前記磁気センサがそれぞれ生成する信号の直流成分をそれぞれ除去する高周波濾波器と、前記高周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、前記判定保持部が保持する判定結果に対応する信号を選択する選択部と、前記選択部で選択された信号から振動数を演算する演算部と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の好ましい形態によれば、分析用デバイスを揺動させる際の振れ角が大きい場合でも、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態における分析装置の要部の概略を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態における分析装置の要部の概略を示す平面図
【図３】本発明の実施の形態における分析装置の振動数検出部の一構成例を示す図
【図４】本発明の実施の形態における分析装置の振動検出部が具備する電圧比較部の一構成例を示す図と、その電圧比較部に係る真理値表を示す図
【図５】本発明の実施の形態における分析装置の回転駆動機構であるアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子から発生する信号の角度特性図
【図６】本発明の実施の形態における分析装置の回転駆動機構であるアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータを機械角で０°から１５°まで揺動させた場合の３相ホール素子から発生する信号とその交流成分及び直流成分を示す図
【図７】本発明の実施の形態における分析装置の回転駆動機構であるアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータを機械角で５°から２０°まで揺動させた場合の３相ホール素子から発生する信号とその交流成分及び直流成分を示す図
【図８】本発明の実施の形態における分析装置の回転駆動機構であるアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータを機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合の３相ホール素子から発生する信号とその交流成分及び直流成分を示す図
【図９】本発明の実施の形態における分析装置の外観の一例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態における分析装置の要部の断面の一例を示す図
【図１１】本発明の実施の形態における分析装置のターンテーブルと揺動駆動機構との係合が解除された状態の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す平面図と、ターンテーブルと揺動駆動機構とが係合した状態の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す平面図
【図１２】本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す斜視図
【図１３】本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す側面図
【図１４】本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構のレバーを取り外した状態の揺動駆動機構および移送駆動機構の一構成例を示す平面図
【図１５】従来の分析装置の振動検出部の構成を示す図
【図１６】従来のアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータに設けられている３相ホール素子から発生する信号の角度特性図
【図１７】従来のアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータを機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合の３相ホール素子から発生する電圧の交流成分を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態における分析装置について、図面を交えて説明する。ただし、先行して説明した要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。なお、この実施の形態では、血液を分析する分析装置について説明するが、本発明は、試料に関して特に制限されるものではない。
【００３０】
図１は本発明の実施の形態における分析装置の要部の概略を示す斜視図であり、図２は本発明の実施の形態における分析装置の要部の概略を示す平面図である。図１と図２には、この分析装置が備える回転駆動機構１、揺動駆動機構２および移送駆動機構３を模式的に示している。まず、図１と図２を用いて、この分析装置による分析用デバイス４の回転と揺動について説明する。
【００３１】
この分析装置は、回転駆動機構１および揺動駆動機構２により、分析用デバイス４の回転および揺動を実行する。すなわち、回転駆動機構１は、分析用デバイス４が装着されたターンテーブル５を軸心６まわりに回転させる。ターンテーブル５は、分析用デバイス４を保持する回転保持体の一例である。揺動駆動機構２は、ターンテーブル５に係合して、軸心６と垂直に交差する振動中心Ｒ２を中心にターンテーブル５の接線方向に往復振動することで、ターンテーブル５を揺動させる。揺動駆動機構２の往復振動のターンテーブル５への伝達は、例えばターンテーブル５と揺動駆動機構２の接触面に摩擦係数の高い材質を使用したり、ギア構造にして互いに噛み合わせる構成にして実現することができる。
【００３２】
移送駆動機構３は、ターンテーブル５に対して揺動駆動機構２を振動中心Ｒ２に沿って近接、離間させて、ターンテーブル５への揺動駆動機構２の係合およびその係合の解除を実行する。移送駆動機構３は、例えば直流モータや電磁プランジャ等の動力源によって構成することができる。
【００３３】
続いて、この分析装置に使用される分析用デバイス４について説明する。この分析用デバイス４は、本体部と、本体部に取り付けられた試料飛散防止用の保護キャップからなり、保護キャップを開くと、試料である血液が点着される注入口が外部に露出する構成となっている。
【００３４】
本体部にはマイクロチャネル構造体が形成されている。マイクロチャネル構造体は、測定槽やその他の槽、並びにそれらの槽の間を連通する流路などからなる。測定槽は、円盤状の分析用デバイス４の周縁部側に配置されており、それには分析に必要な試薬が予め担持されている。また、この分析用デバイス４の本体部と保護キャップには、後述する回転支持部が分析装置の筐体側にそれぞれ形成されている。
【００３５】
上記のその他の槽には、注入口から導入された血液を溶液成分である血漿または血清と固形成分である血球とに遠心分離するための分離槽や、遠心分離された溶液成分を希釈液により希釈するための希釈槽などが含まれる。その他に、注入口に点着された血液や、遠心分離された溶液成分や、希釈された溶液成分などを必要な量だけ保持して定量する定量槽なども含まれる。
【００３６】
分析装置は、以上説明した円盤状の分析用デバイス４を用いて、その分析用デバイス４の内部に導入された血液の特定成分を測定する。詳しくは、試料である血液が導入された分析用デバイス４を回転および揺動させることで、所定の操作を血液に施し、測定槽に分析対象を貯留させる。そして、その貯留された分析対象に光学的にアクセスして、血液の特定成分を測定する。
【００３７】
続いて、分析装置の一具体例について説明する。図９は本発明の実施の形態における分析装置の外観の一例を示す図である。図９には、ドア２８が開放された状態の分析装置を示している。また、図１０は本発明の実施の形態における分析装置の要部の断面の一例を示す図である。図１０には、分析用デバイス４が装着されドア２８が閉じられた状態の分析装置を示している。
【００３８】
分析用デバイス４は、その注入口に血液が点着された後、図９、図１０に示すように、分析装置のターンテーブル５に装着される。ターンテーブル５の上面には溝２９が形成されており、分析用デバイス４をターンテーブル５に装着した状態では、分析用デバイス４の本体部と保護キャップに形成されている回転支持部３０、３１が溝２９に係合している。
【００３９】
また、ターンテーブル５に分析用デバイス４を装着してから、分析装置のドア２８を閉じると、図１０に示すように、装着された分析用デバイス４は、ドア２８に設けられた可動片３２によって、ターンテーブル５の軸心６上の位置がバネ３３の付勢力でターンテーブル５側に押えられる。これにより、分析用デバイス４は、回転駆動機構１の動力源であるブラシレスモータ３４によって回転されるターンテーブル５と一体に軸心６まわりに回転する。したがって、分析用デバイス４は回転中心を持つ。なお、この実施の形態では、回転駆動機構１の動力源がアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータである場合について説明する。
【００４０】
１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４には、その内部に発生する磁界を検出する磁気センサとして図示しない３相ホール素子が設けられており、それら３つのホール素子からは、ブラシレスモータ３４の動作に応じてレベル変化する信号が発生する。この実施の形態では、３相ホール素子から発生する信号を基にブラシレスモータ３４の回転速度などが制御される。ブラシレスモータ３４は、ターンテーブル５を介して分析用デバイス４を軸心６まわりに任意の方向に所定の回転速度で回転させる。
【００４１】
また、この分析装置は、分析用デバイス４の測定槽に特定波長の検出光を照射するための光源３５と、測定槽を通過した透過光の光量を検出する受光器３６とを備えており、光源３５が発光する光を測定槽に照射し、測定槽を透過した透過光を受光器３６で受光して、その透過光の光量を検出し、その検出値を基に、測定槽に貯留された分析対象の特定成分を演算する。
【００４２】
このように構成された分析装置は、ブラシレスモータ３４の回転速度などを調整することにより、分析用デバイス４の注入口からマイクロチャネル構造体に導入された血液を、軸心６を中心に分析用デバイス４を回転させることにより発生する遠心力と、分析用デバイス４に設けられたマイクロチャネル構造体に発生する毛細管力とを利用して、分析用デバイス４の周縁部側に設けられた、マイクロチャネル構造体の一部である測定槽へ向けて移送させながら、当該血液に各種の操作を施して、測定槽に分析対象を貯留させる。その貯留された分析対象には、試薬との混合による呈色が生じており、この分析装置は、回転する分析用デバイス４から、その呈色を光学的に読み取ることで、試料である血液の特定成分を測定する。
【００４３】
各種の操作には、注入口から導入された血液を溶液成分である血漿または血清と固形成分である血球とに遠心分離する操作や、遠心分離された溶液成分を希釈液により希釈する操作や、希釈された溶液成分を試薬と混合させる操作などが含まれる。その他に、注入口に点着された血液や、遠心分離された溶液成分や、希釈された溶液成分等を必要な量だけ保持して定量する操作なども含まれる。
【００４４】
また、この分析装置は、例えば希釈液による希釈や、試薬との混合を促進させるために、振動中心Ｒ２を中心に所定の振幅範囲および周期で揺動駆動機構２を左右に往復振動させて、分析用デバイス４を揺動させる。
【００４５】
続いて、この分析装置の分析工程の概要について説明する。まず、ユーザが、分析装置のドア２８を開けて、試料である血液が導入された分析用デバイス４を分析装置に装着し、ドア２８を閉じる。分析用デバイス４は、保護キャップが開放された状態で、シリンジなどで採血された血液がスポイドやピペットなどにより注入口に点着された後、保護キャップが閉じられ、分析装置に装着される。
【００４６】
分析装置に分析用デバイス４が装着された後、分析装置は、ブラシレスモータ３４の回転駆動を開始し、ブラシレスモータ３４に設けられたホール素子からの信号を基に、分析用デバイス４の回転速度などを調整することにより、分析用デバイス４の内部に導入された血液を、遠心力と毛細管力とを利用して測定槽へ向けて移送させながら、当該血液に各種の操作を施して、測定槽に分析対象を貯留させる。この間、揺動駆動機構２により分析用デバイス４の中心を軸心として分析用デバイス４を揺動させ、希釈液による希釈や、試薬との混合などを促進させる。その後、測定槽に貯留されている試薬反応後の分析対象の特定成分を光学的に測定する。
【００４７】
続いて、この分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一具体例について、図１１〜図１４を用いて説明する。ここでは、ターンテーブル５と揺動駆動機構２の接触面をギア構造にして互いに噛み合わせるようにし、揺動駆動機構２と移送駆動機構３をそれぞれ直流モータを用いて構成した場合について説明する。
【００４８】
図１１は本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一構成例を示す平面図であり、図１１（ａ）はターンテーブル５と揺動駆動機構２との係合が解除された状態を、図１１（ｂ）はターンテーブル５と揺動駆動機構２とが係合した状態をそれぞれ示している。また、図１２は本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一構成例を示す斜視図、図１３は本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一構成例を示す側面図である。また、図１４は本発明の実施の形態における分析装置の揺動駆動機構２および移送駆動機構３の一構成例を説明するための平面図であって、後述する揺動駆動機構２のレバーを取り外した状態を示している。
【００４９】
ここでは、回転駆動機構１の動力源はアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４である。このブラシレスモータ３４の出力軸にターンテーブル５が取り付けられており、そのターンテーブル５の側面には、第１のギア部３７が形成されている。
【００５０】
揺動駆動機構２は、ターンテーブル５に選択的に係合し、所定の停止位置でターンテーブル５を、軸心６を中心に所定の揺動範囲、周期で左右に揺動させる。また、移送駆動機構３は、図１１（ｂ）に示すターンテーブル５と揺動駆動機構２が係合する位置と、図１１（ａ）に示すターンテーブル５と揺動駆動機構２が係合しない位置に、ターンテーブル５と揺動駆動機構２とを相対的に移動させる。
【００５１】
まず、揺動駆動機構２の一具体例について説明する。揺動駆動機構２は、動力源である第１の直流モータ３８や、支持テーブル４０、支持軸４２、レバー４３、偏心カム４７からなる。
【００５２】
第１の直流モータ３８は、ブラシレスモータ３４が取り付けられているシャーシ３９に取り付けられている。支持テーブル４０は、シャーシ３９に対して矢印４１で示す方向（図１１（ａ）および図１２を参照）にスライド自在に取り付けられている。
【００５３】
また、支持テーブル４０には支持軸４２が取り付けられており、支持軸４２にはレバー４３が枢支されている。レバー４３のターンテーブル５側の一端には、ターンテーブル５の第１のギア部３７に噛合できる第２のギア部４４が設けられており、レバー４３の他端には凹部４５が形成されている。凹部４５には、第１の直流モータ３８の出力軸４６に取り付けられた偏心カム４７が係合している。図１４には、レバー４３を支持軸４２から取り外した状態を示している。
【００５４】
このように構成したため、第１の直流モータ３８に通電すると、偏心カム４７を介してレバー４３が図１１（ｂ）に示す実線位置と仮想線位置に揺動する。なお、図示しないが、揺動時のレバー４３のバックラッシュ（Backlash）が小さくなるように、レバー４３はつるまきバネによって付勢されている。
【００５５】
続いて、移送駆動機構３の一具体例について説明する。移送駆動機構３は、動力源である第２の直流モータ４８や、ウォーム５０、ウォームホイール５１、ラック５２からなる。第２の直流モータ４８はシャーシ３９に取り付けられている。ウォーム５０は、第２の直流モータ４８の出力軸４９に取り付けられている。ウォームホイール５１はシャーシ３９に回転自在に取り付けられており、且つウォーム５０に噛合している。ラック５２は、支持テーブル４０に形成されており、且つウォームホイール５１に噛合している。なお、ウォームホイール５１とラック５２との間のバックラッシュが小さくなるように、支持テーブル４０とシャーシ３９の間には引っ張りコイルバネ５３が介装されている。
【００５６】
このように構成したため、第２の直流モータ４８に通電してウォームホイール５１を図１１（ａ）に示す矢印５５で示す方向に回転させると、ウォームホイール５１に噛合するラック５２が形成されている支持テーブル４０が、ターンテーブル５に接近するようスライドする。そして、図１１（ｂ）に示すように検出スイッチ５４が支持テーブル４０を検出するまで第２の直流モータ４８が通電状態に維持されると、レバー４３の第２のギア部４４がターンテーブル５の第１のギア部３７に噛合する。
【００５７】
したがって、第１のギア部３７と第２のギア部４４が噛合した状態で第１の直流モータ３８が通電状態に維持されると、ターンテーブル５の接線方向にレバー４３が往復振動し、それによってターンテーブル５が揺動駆動される。
【００５８】
以上説明した構成によれば、揺動駆動機構２の動力源である第１の直流モータ３８の回転数を高くすることによって、希釈液による希釈や試薬との混合を促進させるのに十分な加速度を、短時間にして得ることができる。
【００５９】
続いて、この実施の形態における分析装置の振動数検出部について説明する。この分析装置は、分析工程において分析用デバイス４を揺動させており、その揺動を制御するために、揺動中の分析用デバイス４の振動数を検出する振動数検出部を備える。
【００６０】
図３は本発明の実施の形態における分析装置の振動数検出部の一構成例を示す図である。この分析装置は、揺動中の分析用デバイス４の振動数を検出するセンサとして、回転駆動機構１の動力源である３相ブラシレスモータ３４に設けられた３相ホール素子を利用している。
【００６１】
つまり、この実施の形態では、回転駆動機構１の動力源がアウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４で構成されている。そのため、揺動駆動機構２の往復振動がターンテーブル５に伝播されると、３相ブラシレスモータ３４の３相駆動コイルが励磁されていなくとも、ターンテーブル５と共に３相ブラシレスモータ３４のマグネットロータが揺動されて、３相ホール素子から発生する信号に揺らぎが出現するので、その揺らぎを利用して分析用デバイス４の振動数を検出している。
【００６２】
詳しくは、この分析装置の振動数検出部は、３相ブラシレスモータ３４に設けられた３相ホール素子が生成する信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を選択し、その選択状態を、揺動動作の一動作が終了するまで保持したまま、選択された信号から振動数を演算する。以下、図３に示す振動検出部について、さらに詳しく説明する。
【００６３】
３相ブラシレスモータ３４に設けられたＡ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９が生成する信号はそれぞれ低周波濾波器１０、１１、１２へ伝達される。低周波濾波器１０、１１、１２はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から伝達された信号の交流成分を除去する。それらの交流成分が除去された信号は電圧比較部１３へ伝達される。つまり、低周波濾波器１０、１１、１２はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号の直流成分を電圧比較部１３へ伝達する。低周波濾波器は、例えば、ホール素子に対してコンデンサを並列接続させた構成としてもよい。
【００６４】
電圧比較部１３は、低周波濾波器１０、１１、１２の各々から伝達される信号を比較して、それらのうちから直流成分が相対的に中レベルの信号を判定し、その判定結果を後段の保持部１４へ伝達する。
【００６５】
図４（ａ）は電圧比較部１３の一構成例を示す図である。電圧比較部１３は、図４（ａ）に示すように、例えば３つのコンパレータ回路２３、２４、２５と、２つの排他的論理和回路２６、２７により構成することができる。また図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す電圧比較部１３に係る真理値表である。ここで、図４（ａ）に示す電圧比較部１３の構成について説明する。
【００６６】
コンパレータ回路２３の非反転入力（＋）には、低周波濾波器１０により交流成分が除去されたＡ相のホール素子７からの信号、つまりＡ相のホール素子７から発生する信号の直流成分が伝達され、コンパレータ回路２３の反転入力（−）には、低周波濾波器１１により交流成分が除去されたＢ相のホール素子８からの信号、つまりＢ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が伝達される。
【００６７】
同様に、コンパレータ回路２４の非反転入力（＋）には、低周波濾波器１１により交流成分が除去されたＢ相のホール素子８からの信号、つまりＢ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が伝達され、コンパレータ回路２４の反転入力（−）には、低周波濾波器１２により交流成分が除去されたＣ相のホール素子９からの信号、つまりＣ相のホール素子９から発生する信号の直流成分が伝達される。
【００６８】
また同様に、コンパレータ回路２５の非反転入力（＋）には、低周波濾波器１２により交流成分が除去されたＣ相のホール素子９からの信号、つまりＣ相のホール素子９から発生する信号の直流成分が伝達され、コンパレータ回路２５の反転入力（−）には、低周波濾波器１０により交流成分が除去されたＡ相のホール素子７からの信号、つまりＡ相のホール素子７から発生する信号の直流成分が伝達される。
【００６９】
これらのコンパレータ回路２３、２４、２５は、非反転入力（＋）に伝達された信号が反転入力（−）に伝達された信号よりも大きい場合に論理値「１」を示し、その逆の場合に論理値「０」を示す信号を生成する。
【００７０】
排他的論理和回路２６は、コンパレータ回路２３とコンパレータ回路２４から伝達された信号の排他的論理和を演算して、その演算結果を示す信号を生成する。同様に、排他的論理和回路２７はコンパレータ回路２４とコンパレータ回路２５から伝達された信号の排他的論理和を演算して、その演算結果を示す信号を生成する。
【００７１】
このように、図４（ａ）に示す電圧比較部１３は、低周波濾波器１０、１１、１２の各々から伝達される信号のうちのいずれの信号が相対的に中レベルであるのかを示す判定結果として、２ビットの信号を生成する。
【００７２】
続いて、図４（ａ）に示す電圧比較部１３の動作について、図４（ｂ）に示す真理値表を用いて説明する。例えば、Ｂ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が最も高く（ｈｉｇｈ）、Ｃ相のホール素子９から発生する信号の直流成分が最も低く（ｌｏｗ）、Ａ相のホール素子７から発生する信号の直流成分が中レベル（ｍｉｄ）、すなわちＢ相に比べて低く且つＣ相に比べて高い場合、真理値表の１段目に示すように、コンパレータ回路２３（ＣＯＭ１）から発生する信号は論理値「０」となり、コンパレータ回路２４（ＣＯＭ２）から発生する信号は論理値「１」となり、コンパレータ回路２５（ＣＯＭ３）から発生する信号は論理値「０」となり、その結果、排他的論理和回路２６（ＥＸ−ＯＲ１）と排他的論理和回路２７（ＥＸ−ＯＲ１）から発生する信号は共に論理値「１」となる。すなわち、電圧比較部１３から伝達される２ビットの信号は（１１）となる。一方、Ａ相が中レベル（ｍｉｄ）で、Ｂ相が低レベル（ｌｏｗ）、Ｃ相が高レベル（ｈｉｇｈ）の場合も同様に、真理値表の２段目に示すように、電圧比較部１３から伝達される２ビットの信号は（１１）となる。つまり、この電圧比較部１３は、低周波濾波器１０から伝達される信号が中レベルであることを示す判定結果として（１１）を生成する。
【００７３】
Ｂ相が中レベル（ｍｉｄ）の場合も同様に、真理値表の３、４段目に示すように、低周波濾波器１１から伝達される信号が中レベルであることを示す判定結果として（０１）が生成される。
【００７４】
またＣ相が中レベル（ｍｉｄ）の場合も同様に、真理値表の５、６段目に示すように、低周波濾波器１２から伝達される信号が中レベルであることを示す判定結果として（１０）が生成される。
【００７５】
このように、この電圧比較部１３は、３相ホール素子から伝達される信号のうち、いずれの直流成分が相対的に中レベルであるかを判定して、その判定結果を後段の保持部１４へ伝達する。
【００７６】
なお、無論、電圧比較部１３の構成は図４（ａ）に示す構成に限定されるものではない。また、ここでは電圧比較部１３を論理回路で構成する場合について説明したが、これに限らず、例えばマイクロコンピュータ等で構成することもできる。
【００７７】
図３に戻る。電圧比較部１３から判定結果が伝達された保持部１４はその判定結果を、マイクロコンピュータ２２からの指令に基づき、揺動動作の一動作が終了するまで保持する。マイクロコンピュータ２２は、揺動動作が開始されてから所定時間（例えば５０ｍｓｓｅｃ）が経過した後に、保持部１４へ判定結果の保持を指令する。保持部１４は、例えばＴフリップフロップで構成することができる。
【００７８】
このように、この実施の形態では、電圧比較部１３と保持部１４とマイクロコンピュータ２２により、低周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を判定し、その判定結果を揺動動作の一動作が終了するまで保持する判定保持部が構成されている。
【００７９】
３相ブラシレスモータ３４に設けられたＡ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９が生成する信号はそれぞれ、低周波濾波器１０、１１、１２へ伝達される一方で、高周波濾波器１５、１６、１７へも伝達される。
【００８０】
高周波濾波器１５、１６、１７はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から伝達された信号の直流成分を除去する。それらの直流成分が除去された信号はアナログマルチプレクサ１８へ伝達される。つまり、高周波濾波器１５、１６、１７はそれぞれ、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号の交流成分をアナログマルチプレクサ１８へ伝達する。高周波濾波器は、例えば、ホール素子に対してコンデンサを直列接続させた構成としてもよい。
【００８１】
アナログマルチプレクサ１８は、高周波濾波器１５、１６、１７の各々から伝達される信号のうちから、保持部１４が保持する判定結果に対応する信号を選択する選択部の一例であり。つまり、マルチプレクサ１８は、保持部１４から伝達される判定結果に応じて出力状態が切り替わる。具体的には、マルチプレクサ１８は、３相ホール素子７、８、９のうち直流成分が相対的に中レベルとなる信号を発生するホール素子から伝達された信号の交流成分を選択する。
【００８２】
アナログマルチプレクサ１８により選択された信号は交流増幅回路１９へ伝達される。交流増幅回路１９は、アナログマルチプレクサ１８から伝達される信号を２値化可能な信号レベルに増幅する。この増幅された信号はコンパレータ回路２０の非反転入力（＋）へ伝達される。このコンパレータ回路２０の反転入力（−）には電圧源２１から閾値電圧が印加されている。したがって、交流増幅回路１９により増幅された信号は、コンパレータ回路２０において閾値電圧のレベルでデジタル変換される。
【００８３】
コンパレータ回路２０においてデジタル変換された信号はマイクロコンピュータ２２に入力される。マイクロコンピュータ２２は、コンパレータ回路２０から伝達されたデジタル信号のパルス周期を計測することによって、分析用デバイス４の振動数を計算する。
【００８４】
このように、この実施の形態では、交流増幅器１９とコンパレータ回路２０とマイクロコンピュータ２２により、アナログマルチプレクサ１８で選択された信号から振動数を演算する演算部が構成されている。
【００８５】
続いて、この実施の形態における振動検出部の動作について説明する。図５は、アウタロータ型の１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４に設けられている３相ホール素子７、８、９から発生する電圧の角度特性図である。図５に示すグラフにおいて、横軸は、ブラシレスモータ３４を構成するマグネットロータの任意の角度を０°とした回転角を示しており、縦軸は０Ｖを基準電圧とした電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子７から発生する信号を、破線はＢ相のホール素子８から発生する信号を、２点鎖線はＣ相のホール素子９から発生する信号をそれぞれ示している。
【００８６】
３相ホール素子７、８、９から発生する信号は、Ｎ極が近づくと＋側へ増加し、Ｓ極が近づくと−側へ増加する。１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４の１２極マグネットロータは、Ｎ極とＳ極の一対の磁石を６組有し、それらのＮＳ極が３０°毎に配置されているため、３相ホール素子７、８、９から発生する信号は６０°周期の正弦波となる。また、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９は２０°ずつずれた位置に配置されているため、それらから発生する信号は、機械角で２０°ずつ位相がずれる。
【００８７】
ここで、１２極磁石式３相ブラシレスモータについて簡単に説明する。１２極磁石式３相ブラシレスモータは３組の３相駆動コイルを備える。それら３組の３相駆動コイルはそれぞれＹ結線されており、９つの駆動コイルは、固定子の９つの突極部にそれぞれ巻回されている。９つの突極部は、４０°間隔で配置されている。３つのホール素子はそれぞれ、任意の一組の３相駆動コイルを構成するＵ相駆動コイル、Ｖ相駆動コイル、Ｗ相駆動コイルから１０°ずれた位置に配置される。そして、対向するマグネットロータの磁石着磁の極性（Ｎ極かＳ極か）を検出し、その検出している極性に相当したレベルの起電力を発生する。３相駆動コイルの励磁電流の切り替えタイミングは、３つのホール素子から発生する信号に基づいて実行される。具体的には、１０°毎に３つのホール素子の出力電圧が順次反転されるため、３つのホール素子の出力パターンから１０°毎の回転位置を特定できる。したがって、３つのホール素子の出力パターンが３相駆動コイルの励磁電流の切り替えタイミングとして使用される。
【００８８】
この１２極磁石式３相ブラシレスモータ３４のマグネットロータを、図５に示す揺動範囲α（機械角で０°から１５°）で揺動させた場合、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号は、図６（ａ）に示すように変化し、交流成分は図６（ｂ）に示すように変化し、直流成分は図６（ｃ）に示すように変化する。図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸は０Ｖを基準電圧とした電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子７から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、破線はＢ相のホール素子８から発生する信号と交流成分及び直流成分を、２点鎖線はＣ相のホール素子９から発生する信号とその交流成分及び直流成分をそれぞれ示している。
【００８９】
機械角で０°から１５°まで揺動させた場合、図５に示すように、Ｃ相のホール素子９から発生する信号は正弦波のピークを跨いで振動するため、図６（ｂ）に示すように、Ｃ相のホール素子９から発生する信号の交流成分は０Ｖを閾値電圧とすると振動数が２倍になってしまい、その信号から正確な振動数を得ることはできない。一方、図５に示すように、Ａ、Ｂ相のホール素子７、８から発生する信号は正弦波のピークを跨いでいないので、図６（ｂ）に示すように、Ａ、Ｂ相のホール素子７、８から発生する信号の交流成分は正確な振動数をあらわしている。したがって、この場合、Ａ相またはＢ相を選択する必要がある。
【００９０】
この実施の形態における振動数検出部は、前記したように、３相ホール素子７、８、９のうち直流成分が相対的に中レベルとなる信号を発生するホール素子から伝達された信号の交流成分を用いて、分析用デバイス４の振動数を計算する。図６（ｃ）に示すように、機械角で０°から１５°まで揺動させた場合、Ｂ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が相対的に中レベルとなるので、この振動数検出部はＢ相を選択する。よって、この振動数検出部によれば、分析用デバイス４の振動数を正確に検出することができる。
【００９１】
続いて、図５に示す揺動範囲β（機械角で５°から２０°）で揺動させた場合について説明する。この場合、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号は、図７（ａ）に示すように変化し、交流成分は図７（ｂ）に示すように変化し、直流成分は図７（ｃ）に示すように変化する。図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸は０Ｖを基準電圧とした電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子７から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、破線はＢ相のホール素子８から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、２点鎖線はＣ相のホール素子９から発生する信号とその交流成分及び直流成分をそれぞれ示している。
【００９２】
機械角で５°から２０°まで揺動させた場合、図５に示すように、Ａ相のホール素子７から発生する信号は正弦波のピークを跨いで振動するため、図７（ｂ）に示すように、Ａ相のホール素子７から発生する信号の交流成分は０Ｖを閾値電圧とすると振動数が２倍になってしまい、その信号から正確な振動数を得ることはできない。一方、図５に示すように、Ｂ、Ｃ相のホール素子８、９から発生する信号は正弦波のピークを跨いでいないので、図７（ｂ）に示すように、Ｂ、Ｃ相のホール素子８、９から発生する信号の交流成分は正確な振動数をあらわしている。したがって、この場合、Ｂ相またはＣ相を選択する必要がある。
【００９３】
一方、図７（ｃ）に示すように、機械角で５°から２０°まで揺動させた場合、揺動開始から２５ｍｓｅｃが経過した後は、Ｂ相のホール素子８から発生する信号の直流成分が相対的に中レベルとなる。したがって、この実施の形態における振動数検出部によれば、マイクロコンピュータ２２が、揺動動作が開始されてから例えば５０ｍｓｅｃが経過した後に、保持部１４へ判定結果の保持指令を伝達することにより、Ｂ相が選択されるので、分析用デバイス４の振動数を正確に検出することができる。
【００９４】
なお、機械角で０°から１５°まで揺動させた場合には、交流成分の振動数が２倍となるＣ相のホール素子９から発生する信号の直流成分は、図６（ｃ）に示すように、相対的に信号レベルが最も低くなり、機械角で５°から２０°まで揺動させた場合には、交流成分の振動数が２倍となるＡ相のホール素子７から発生する信号の直流成分は、図７（ｃ）に示すように、相対的に信号レベルが最も高くなる。したがって、直流成分が相対的に最大となる信号や最低となる信号を発生するホール素子を選択すると、振動数を正確に検出できない可能性がある。
【００９５】
続いて、図５に示す揺動範囲γ（機械角で４０°から５５°）で揺動させた場合について説明する。この場合、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のホール素子７、８、９から発生する信号は、図８（ａ）に示すように変化し、交流成分は図８（ｂ）に示すように変化し、直流成分は図８（ｃ）に示すように変化する。図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸は０Ｖを基準電圧とした電圧値を示している。また、実線はＡ相のホール素子７から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、破線はＢ相のホール素子８から発生する信号とその交流成分及び直流成分を、２点鎖線はＣ相のホール素子９から発生する信号とその交流成分及び直流成分をそれぞれ示している。
【００９６】
機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合、図５に示すように、Ａ相のホール素子７から発生する信号は正弦波のピークを跨いで振動するため、図８（ｂ）に示すように、Ａ相のホール素子７から発生する信号の交流成分は０Ｖを閾値電圧とすると振動数が２倍になってしまい、その信号から正確な振動数を得ることはできない。一方、図５に示すように、Ｂ、Ｃ相のホール素子８、９から発生する信号は正弦波のピークを跨いでいないので、図８（ｂ）に示すように、Ｂ、Ｃ相のホール素子８、９から発生する信号の交流成分は正確な振動数をあらわしている。したがって、この場合、Ｂ相またはＣ相を選択する必要がある。
【００９７】
一方、図８（ｃ）に示すように、機械角で４０°から５５°まで揺動させた場合、Ｃ相のホール素子９から発生する信号の直流成分が相対的に中レベルとなる。したがって、この実施の形態における振動数検出部によれば、Ｃ相が選択されるので、分析用デバイス４の振動数を正確に検出することができる。
【００９８】
以上説明したように、この実施の形態によれば、３相ホール素子が生成する信号の直流成分を比較して、相対的に中レベルの信号を発生させているホール素子を選択し、その選択したホール素子が生成する信号の交流成分を利用することにより、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができ、ひいては、希釈液による希釈や試薬との混合を促進させるために行う分析用デバイスの揺動を精度よく制御することができる。
【００９９】
また、揺動時の振れ角が機械角で１５°程度の大きさになると、図６（ｂ）や図８（ｂ）に示すように、３相ホール素子が生成する信号のうちの、正弦波のピークを跨いで振動して交流成分の振動数が２倍となる信号の交流成分のピーク値が、正弦波のピークを跨がずに振動する信号の一方よりも大きくなる場合がある。そのため、従来の振動数検出部のように、２つのホール素子が生成する信号のうちから交流成分のピーク値が大きい方の信号を選択する場合、交流成分の振動数が２倍となる信号が選択される可能性があったが、この実施の形態によれば、このように触れ角が大きい場合でも、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができる。
【０１００】
さらに、３相ホール素子が生成する信号のうちの、正弦波のピークを跨いで振動する信号の直流成分は、正弦波のピークを跨がずに振動する他の２つの信号の直流成分とは反対の極性に必ず出現する。例えば、図５に示すように、揺動範囲α付近では、Ｃ相の信号がマイナス側でピークを跨いで振動する一方で、Ａ相とＢ相の信号はプラス側に出現する。この場合、仮にＡ相とＢ相の信号の直流成分が同レベルであったとしても、それらの交流成分は２倍にならず、Ａ相とＢ相のいずれを選択しても振動数は正確に検出できる。
【０１０１】
また、図５において、３つのホール素子から発生する信号の振幅が同レベルであったとして説明したが、実際には、素子特性や配置関係によって３つのホール素子から発生する信号の振幅にばらつきが生じる。しかしながら、上述したように、３つのホール素子から発生する信号のうちの、正弦波のピークを跨いで振動する信号の直流成分は、正弦波のピークを跨がずに振動する他の２つの信号の直流成分とは反対の極性に必ず出現する。したがって、振幅にばらつきが生じたとしても極性は反転しないので、振幅のばらつきが振動数検出に与える影響は小さい。
【０１０２】
なお、ここでは、円盤状の分析用デバイスを例に説明したが、分析用デバイスの形状は円盤状に限るものではない。また、ここでは、透過光を利用して試料の特定成分を測定する場合について説明したが、反射光を利用する測定方式であっても構わないし、蛍光検出など他の測定方式であってももちろん支障はない。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明にかかる分析装置は、分析用デバイスを揺動させる際の振れ角が大きい場合でも、分析用デバイスの振動数を正確に検出することができ、ひいては分析用デバイスの揺動を精度よく制御することができ、生化学分析装置などの、試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置に有用である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 回転駆動機構
２ 揺動駆動機構
３ 移送駆動機構
４ 分析用デバイス
５ ターンテーブル
６ 軸心
７〜９ ホール素子
１０〜１２ 低周波濾波器
１３ 電圧比較部
１４ 保持部
１５〜１７ 高周波濾波器
１８ アナログマルチプレクサ
１９ 交流増幅回路
２０ コンパレータ回路
２１ 電圧源
２２ マイクロコンピュータ
２３〜２５ コンパレータ回路
２６、２７ 排他的論理和回路
２８ ドア
２９ 溝
３０、３１ 回転支持部
３２ 可動片
３３ バネ
３４ アウタロータ型の１２極磁石式ブラシレスモータ
３５ 光源
３６ 受光器
３７ 第１のギア部
３８ 第１の直流モータ
３９ シャーシ
４０ 支持テーブル
４２ 支持軸
４３ レバー
４４ 第２のギア部
４５ 凹部
４６ 第１の直流モータの出力軸
４７ 偏心カム
４８ 第２の直流モータ
４９ 第２の直流モータの出力軸
５０ ウォーム
５１ ウォームホイール
５２ ラック
５３ 引っ張りコイルバネ
５４ 検出スイッチ
１０１、１０２ ホール素子
１０３、１０４ ハイパスフィルタ
１０５、１０６ ピークホールド回路
１０７ コンパレータ回路
１０８ コントロール信号
１０９ 遅延型フリップフロップ
１１０ アナログマルチプレクサ
１１１ 交流増幅回路
１１２ コンパレータ回路
１１３ 電圧源
１１４ マイクロコンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置であって、
前記分析用デバイスを保持する回転保持体と、
前記回転保持体を回転させる回転駆動機構と、
前記回転駆動機構に設けられ、前記回転駆動機構に発生する磁界を検出する３つ以上の磁気センサと、
前記回転保持体に係合して前記回転保持体を揺動させる揺動駆動機構と、
前記磁気センサが生成する信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を選択し、その選択状態を、揺動動作の一動作が終了するまで保持したまま、選択された信号から振動数を演算する振動数検出部と、
を備えることを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記振動検出部は、
前記磁気センサがそれぞれ生成する信号の交流成分をそれぞれ除去する低周波濾波器と、
前記低周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を判定し、その判定結果を揺動動作の一動作が終了するまで保持する判定保持部と、
前記磁気センサがそれぞれ生成する信号の直流成分をそれぞれ除去する高周波濾波器と、
前記高周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、前記判定保持部が保持する判定結果に対応する信号を選択する選択部と、
前記選択部で選択された信号から振動数を演算する演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の分析装置。
【請求項１】
試料を注入された分析用デバイスの回転および揺動が可能な分析装置であって、
前記分析用デバイスを保持する回転保持体と、
前記回転保持体を回転させる回転駆動機構と、
前記回転駆動機構に設けられ、前記回転駆動機構に発生する磁界を検出する３つ以上の磁気センサと、
前記回転保持体に係合して前記回転保持体を揺動させる揺動駆動機構と、
前記磁気センサが生成する信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を選択し、その選択状態を、揺動動作の一動作が終了するまで保持したまま、選択された信号から振動数を演算する振動数検出部と、
を備えることを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記振動検出部は、
前記磁気センサがそれぞれ生成する信号の交流成分をそれぞれ除去する低周波濾波器と、
前記低周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、直流成分が相対的に中レベルの信号を判定し、その判定結果を揺動動作の一動作が終了するまで保持する判定保持部と、
前記磁気センサがそれぞれ生成する信号の直流成分をそれぞれ除去する高周波濾波器と、
前記高周波濾波器の各々から伝達される信号のうちから、前記判定保持部が保持する判定結果に対応する信号を選択する選択部と、
前記選択部で選択された信号から振動数を演算する演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の分析装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−５２９６２（Ｐ２０１１−５２９６２Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９９１３６（Ｐ２００９−１９９１３６）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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