自動分析装置及びモータの駆動制御装置
【課題】自動分析装置の立ち上げ時に、分注アームを含む構成要素を手操作で容易に移動することが可能となり、無駄な電力の消費を防止することが可能な自動分析装置、及び、ステッピングモータの駆動制御装置を提供する。
【解決手段】分注アームに連動するロータと、ステータと、ロータ又はステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するステッピングモータと、電流を供給する対象のコイルを切り換える駆動手段と、駆動手段を含む各構成要素に電流を供給する電源と、駆動手段に対して電源を投入した場合、複数のコイルのいずれに対しても電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、複数のコイルに対し電流の供給を開始し、ロータを順次回転させる制御手段と、を有する。
【解決手段】分注アームに連動するロータと、ステータと、ロータ又はステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するステッピングモータと、電流を供給する対象のコイルを切り換える駆動手段と、駆動手段を含む各構成要素に電流を供給する電源と、駆動手段に対して電源を投入した場合、複数のコイルのいずれに対しても電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、複数のコイルに対し電流の供給を開始し、ロータを順次回転させる制御手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動分析装置及びモータの駆動制御装置に関し、特に、試料及び試薬を反応容器にそれぞれ分注して反応溶液を生成し、該反応溶液の成分量を測定する自動分析装置及びモータの駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動分析装置では、試料容器から反応容器へ試料（検体）を分注するとき又は試薬容器から反応容器に試薬を分注するときに、まず、試料容器の開口部の上方あるいは試薬容器の開口部の上方（吸引位置）に位置するように分注アームが回動し、分注アームの回動を終了すると、分注アームは降下して、分注プローブの先端が試料容器内の試料あるいは試薬容器内の試薬に浸かり、真空ポンプ等による吸引動作により試料あるいは試薬が分注プローブ内に吸引される。
【０００３】
ここで、分注アームは上昇して分注プローブが試料容器あるいは試薬容器から抜き出されると、分注アームは、反応容器の開口部の上方（吐出位置）に分注プローブが位置するように回動し、この回動を終了すると分注アームは降下して、分注プローブの先端が反応容器内に入り、試料あるいは試薬を予め設定された量だけ反応容器内に吐出する。この吐出が終了すると、分注アームは上昇して、分注プローブが反応容器から抜け出す。
【０００４】
分注プローブの先端は試料あるいは試薬に浸かるので、その分注プローブの先端部分には試料あるいは試薬が付着する。従って、分注プローブの先端が試料あるいは試薬に浸かった後、分注アームが上昇したとき又は回動したときには、分注アームの動作状態によって、分注プローブの先端に付着した試料あるいは試薬が飛散するおそれがある。このような分注プローブの先端に付着した試料あるいは試薬の飛散により、飛散した溶液が、他の反応容器、試料容器、試薬容器に混入するとコンタミネーション(汚染)が発生し、反応溶液の成分量を測定するときの精度が低下する。
【０００５】
コンタミネーション(汚染)の発生を防止するため、試料あるいは試薬の吐出が終了し、分注プローブを反応容器から抜き出した後、分注プローブを洗浄位置に位置させるように、分注アームは回動し、分注プローブの洗浄後、分注プローブを待機位置に位置させるように、分注アームは回動し、次の試料あるいは試薬の分注に備える。以上により試料あるいは試薬の一連の分注動作を終了する。
【０００６】
上記試料あるいは試薬の一連の分注動作において、分注アームを回動、上昇、及び、下降させるときの動力源としてステッピングモータを使用する自動分析装置がある（特許文献１）。
【０００７】
ステッピングモータは、動作させる対象を制御するためのフィードバック信号を必要とせず、対象の位置決め誤差が累積しない等の利点がある。例えば、ＰＭ形ステッピングモータとしては、ロータと、ステータと、ロータに設けられた永久磁石と、ステータに設けられた複数のポールと、各ポールに巻かれて、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有している。その中で２相のステッピングモータでは、ロータの回転方向に沿って、ポール１〜４が設けられ、ポール１とポール３に１本の電線であるコイルＡが巻かれ、さらに、１本の電線であるコイルＡ’が巻かれている。コイルＡとコイルＡ’は、それぞれに供給された電流が互いに逆方向に流れるようになっている。また、ポール２とポール４に１本の電線であるコイルＢが巻かれ、さらに、１本の電線であるコイルＢ’が巻かれている。コイルＢとコイルＢ’は、それぞれに供給された電流が互いに逆方向に流れるようになっている。コイルＡに電流を供給したとき、ポール１、３がＮ極、Ｓ極となり、コイルＡ’に電流を供給したとき、ポール１、３がＳ極、Ｎ極となる。また、コイルＢに電流を供給したとき、ポール２、４がＮ極、Ｓ極となり、コイルＢ’に電流を供給したとき、ポール２、４がＳ極、Ｎ極となる。
【０００８】
このようなステッピングモータの駆動制御装置としては、電流を供給する対象のコイルを切り換える駆動手段（スイッチング回路）と、駆動手段に電流を供給する電源と、駆動手段を制御する制御手段とを有している。
【０００９】
上記の２相のステッピングモータの各コイルを例えば１相励磁方式により励磁する場合、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＡに切り換えたとき、コイルＡに生じた磁力により、ポール１がＮ極となり（ポール３がＳ極となり）、ポール１のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール３のＳ極が永久磁石のＮ極を引き込む。次に、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＢに切り換えたとき、コイルＢに生じた磁力により、ポール２がＮ極となり（ポール４がＳ極となり）、ポール２のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール４のＳ極が永久磁石のＮ極を引き込む。次に、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＡ’に切り換えたとき、コイルＡ’に生じた磁力により、ポール３がＮ極となり（ポール１がＳ極となり）、ポール３のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール１のＳ極が永久磁石のＮ極を引き込む。次に、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＢ’に切り換えたとき、コイルＢ’に生じた磁力により、ポール４がＮ極となり（ポール２がＳ極となり）、ポール４のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール２のＳ極が永久磁石のＮ極を引き込む。
【００１０】
以上のように、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＡ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’の順に切り換えることにより、順番にＮ極となったポール１、２、３、４がロータの永久磁石のＳ極を引き込みと共に、順番にＳ極となったポール３、４、１、２がロータの永久磁石のＮ極を引き込み、ロータを１回転させる。
【００１１】
ロータを所定方向に所定角度だけ回転させた場合、駆動手段が電流を供給する対象のコイルの切り換えを終了し、終了時に電流を供給したコイルに生じた磁力により、ロータを所定位置にホールディングトルクと呼ばれる力で保持する。例えば、ロータの回転終了時に、電流を供給する対象を、コイルＡにしたとき、コイルＡに生じた磁力により、ポール１がＮ極となり、また、ポール３がＳ極となり、ポール１のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール３のＳ極がロータの永久磁石のＮ極を引き込み、ロータを保持する。
【００１２】
このようなステッピングモータを動力源として分注アームを回動させる場合、ステッピングモータのロータを分注アームに連動させる。自動分析装置の立ち上げ時に、駆動手段に電源を投入すると、駆動手段が電流を供給する対象のコイルを予め定めており、電流を供給したコイルに生じた磁力により、ロータを所定位置に保持する。電源投入時に、駆動手段が電流を供給する対象を例えば、コイルＡにしたとき、コイルＡに生じた磁力により、ポール１がＮ極となり、また、ポール３がＳ極となり、ポール１のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール３のＳ極がロータの永久磁石のＮ極を引き込み、ロータを保持し、それにより、分注アームを初期位置（例えば待機位置）に保持する。
【００１３】
上記ステッピングモータを動力源とする構成要素として、分注アームの他に、例えば、試料容器を円周方向に配列して載置する試料ディスク、試薬容器を円周方向に配列して載置する試薬ディスク、及び、反応容器を円周方向に配列して載置する反応ディスクを有する自動分析装置がある（特許文献２）。
【００１４】
上記分注アーム以外の各構成要素においても、分注アームと同様に、自動分析装置の立ち上げ時に、駆動手段に電源を投入した場合、電流を供給したコイルに生じた磁力により、ロータを所定位置に保持し、それにより、各構成要素を初期位置に保持する。
【００１５】
また、自動分析装置においては、試料及び試薬を反応容器に分注し、生成された反応溶液の成分量を測定する。反応容器は反応庫に収容されている。反応庫の内部温度を所定温度に上昇及び維持するためのヒータが設けられている。
【００１６】
自動分析装置の立ち上げ時に、ヒータに電流を供給することにより、反応庫の内部温度を所定温度になるまで上昇させる。反応庫の内部温度を所定温度に上昇させた後に、反応溶液の成分量を測定することが可能となる。また、反応溶液の成分量の測定中に、反応庫の内部温度が所定温度より低くなった場合、ヒータに電流を供給し、反応庫の内部温度が所定温度に達した場合、ヒータに対する電流の供給を停止し、反応庫の内部温度を所定温度に維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平９−２７４０４７号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記特許文献１及び２にそれぞれ記載された従来の自動分析装置では、
立ち上げ時に、駆動手段に対し電源を投入すると、上記したように、駆動手段が電流を供給する対象のコイルを予め定めており、電流を供給したコイルに生じた磁力により、ロータを所定位置に保持し、それにより、分注アームを例えば初期位置に保持する。ステッピングモータを動力源とする他の構成要素も、電源を投入すると、分注アームと同様に所定位置に保持する。
【００１９】
駆動手段に対し電源を投入した後に、分注プローブの保守点検等を行う場合、コイルに生じた磁力により、分注アームが初期位置に保持されているため、分注アームを手操作で容易に移動させることができないという問題点があった。同様の問題点が、分注ノズル以外の他の構成要素を手操作で移動させる場合もあった。
【００２０】
また、分注アームを初期位置に保持するために、ステッピングモータのコイルに電流を供給し続けているので、無駄な電力を消費するという問題点もあった。
【００２１】
仮に、駆動手段に対し電源を投入してから反応庫の内部温度が所定温度に達するまでのアイドリング期間中に、分注アームを手操作で容易に移動するために、電源を投入しないで、ステッピングモータのコイルを無励磁状態にした場合、ヒータにも電源が投入されないため、反応庫の内部温度を設定温度に上昇させることができず、分注プローブの保守点検等を終了後に、ヒータに電源を投入するため、アイドリング期間が長期化するという問題点があった。
【００２２】
さらに、反応溶液の成分量の測定中に、例えば故障した分注アームを手操作で容易に移動させるために、駆動手段に投入した電源を落とした場合、ヒータに投入した電源も落ちて、反応庫の内部温度が所定温度より低くなってしまうおそれがある。この場合、再び、反応庫の内部温度を所定温度まで上昇させてから、反応溶液の成分量を測定させる必要があるため、反応溶液の成分量の測定を再開するまでの期間が長期化するという問題点があった。
【００２３】
この発明は、上記の問題を解決するものであり、駆動手段に電源を投入した後に、分注アームを含む構成要素を手操作で容易に移動することが可能となり、無駄な電力の消費を防止することが可能な自動分析装置、及び、モータの駆動制御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】
【００２４】
上記課題を解決するため、この発明は、自動分析装置の立ち上げ時に、モータのコイルを無励磁状態にすることに着目した。
具体的に、この発明の第１の形態は、試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置において、前記自動分析装置を構成する構成要素に連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するモータと、前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、前記駆動手段を含む前記各構成要素に前記電流を供給する電源と、前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを回転させる制御手段と、を有することを特徴とする自動分析装置である。
また、この発明の第２の形態は、試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置において、試料又は試薬が入れられ、吸引位置にそれぞれ配置された分注元容器と、所定方向に並べられ、前記所定方向上に設けられた吐出位置に順に移動する反応容器と、前記吸引位置に配された前記各分注元容器から前記試料及び前記試薬をそれぞれ吸引し、前記吸引した前記試料及び前記試薬を前記吐出位置に移動した前記反応容器にそれぞれ吐出する分注プローブと、前記分注プローブを前記吸引位置と前記吐出位置との間で往復移動させるように回動する分注アームと、前記分注アームに連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するステッピングモータと、前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、前記駆動手段を含む各構成要素に前記電流を供給する電源と、前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを順次回転させる制御手段と、を有することを特徴とする自動分析装置である。
さらに、この発明の他の形態は、試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置に用いられ、該自動分析装置を構成する構成要素に連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するモータの駆動制御装置において、前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、前記駆動手段を含む前記各構成要素に前記電流を供給する電源と、前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを回転させる制御手段と、を有することを特徴とするモータの駆動制御装置である。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によると、自動分析装置の立ち上げ時に、分注アームを含む構成要素を手操作で容易に移動することが可能となり、無駄な電力の消費を防止することが可能となる。
【００２６】
また、この発明の第１、第２及び他の形態によると、駆動手段に電源を投入してから予め定められた指示を受けるまで、分注アームを含む構成要素を手操作で容易に移動することが可能となり、無駄な電力の消費を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態に係る自動分析装置の全体図である。
【図２】分注アームの駆動装置の斜視図である。
【図３】ステッピングモータのステータとコイルを概念的に示した図である。
【図４】ステッピングモータの駆動制御装置のブロック図である。
【図５】分注プローブの保守点検時のコイルの励磁状態を示す図である。
【図６】励磁信号タイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
この発明の一実施形態に係る自動分析装置の構成について図１から図６を参照して説明する。図１は、自動分析装置の全体図、図２は、分注アームの駆動装置の斜視図である。
【００２９】
先ず、自動分析装置の基本的な構成について図１及び図２を参照して説明する。自動分析装置１０は、第１及び第２の試薬庫１００、試薬を収容する試薬容器１０１、試薬アーム１０２、試薬プローブ１０３、試薬庫ケース１１０、試料庫２００、試料（生体サンプル）を収容する試料容器２０１、試料アーム２０２、試料プローブ２０３、反応庫３００、反応容器３０１、ステッピングモータ４０、駆動手段５０、電源５１、制御手段５２、及び、その他の構成要素を有する。ここで、試薬アーム１０２及び試料アーム２０２が分注アームに相当し、試薬プローブ１０３及び試料プローブ２０３が分注プローブに相当する。また、試薬容器１０１及び試料容器２０１が分注元容器に相当する。
【００３０】
第１及び第２の各試薬庫１００は基本的に同じ構成をしている。以下に、第１の試薬庫１００について主に説明し、第２の試薬庫１００については、第１の試薬庫１００と重複する説明を省略する。試薬庫１００は、試薬容器１０１を円周方向に並べた状態で載置し、試薬容器１０１を円周方向に回転させることにより、複数の試薬容器１０１を順番に吸引位置に搬送するステッピングモータを含む試薬庫用駆動部（図示省略）を有する。試薬容器１０１には、試料に含まれる特定成分に対して選択的に反応する試薬が収容されている。
【００３１】
第２の試薬庫１００の試薬容器１０１には、前記第１の試薬庫１００の試薬容器１０１に収容されている試薬と対をなす試薬が収容されている。
【００３２】
試料庫２００は、複数の試料容器２０１を円周方向に並べた状態で載置するディスクサンプラである試料ラック２３０と、試料ラック２３０を円周方向に回転させることにより、複数の試料容器２０１を順番に吸引位置に搬送するステッピングモータを含む試料庫用駆動部（図示省略）とを有する。
【００３３】
反応庫３００には複数の反応容器３０１が収容されている。反応庫３００は、複数の反応容器３０１を円周方向に並べた状態で載置する反応ライン３３０と、反応ライン３３０を円周方向に回転させることにより、複数の反応容器３０１を順番に吐出位置に搬送するステッピングモータを含む反応庫用駆動部（図示省略）とを有する。
【００３４】
試薬アーム１０２の先端部には試薬プローブ１０３が設けられている。試薬プローブ１０３は、吸引位置に搬送された試薬容器１０１から試薬を吸引し、吸引した試薬を、吐出位置に搬送された反応容器３０１に吐出する。試薬アーム１０２は、試薬プローブ１０３を吸引位置と吐出位置との間で往復移動させるように回動する。試料アーム２０２の先端部には試料プローブ２０３が設けられている。試料プローブ２０３は、吸引位置に搬送された試料容器２０１から試料を吸引し、吸引した試料を、吐出位置に搬送された反応容器３０１に吐出する。試料アーム２０２は、試料プローブ２０３を吸引位置と吐出位置との間で移動させるように回動する。
【００３５】
次に、自動分析装置１０の構成及び動作についてさらに詳細に説明する。試薬プローブ１０３を下降及び上昇させ、及び、試薬プローブ１０３を吸引位置と吐出位置との間に移動させ、さらに、洗浄位置、及び、待機位置に移動させるためのステッピングモータを含む試薬プローブ駆動部（図示省略）と、試薬プローブ１０３により、試薬を吸引及び吐出させるためのポンプ（図示省略）と、電磁弁（図示省略）と、電磁弁を駆動させるアクチュエータ（図示省略）とを有する試薬吸排部が設けられている。試薬アーム１０２が回動し、試薬プローブ１０３が待機位置から吸引位置に移動すると、試薬プローブ駆動部が試薬プローブ１０３を下降させる。電磁弁が作動して、試薬プローブ１０３により所定の試薬容器１０１から試薬を吸引させる。
【００３６】
次に、電磁弁が作動し、試薬プローブ駆動部が試薬プローブ１０３を上昇させる。試薬アーム１０２が回動し、試薬プローブ１０３が吸引位置から吐出位置に移動すると、試薬プローブ駆動部が試薬プローブ１０３を下降させる。電磁弁が作動して、試薬プローブ１０３により所定の反応容器３０１に試料を吐出させる。次に、電磁弁が作動し閉じ、試薬プローブ駆動部が試薬プローブ１０３を上昇させる。試薬アーム１０２が回動し、試薬プローブ１０３が吐出位置から洗浄位置に移動し、試薬プローブ１０３の洗浄を終了した後に、待機位置に移動する。
【００３７】
試料プローブ２０３を下降及び上昇させ、及び、試料プローブ２０３を吸引位置と吐出位置との間に移動させ、さらに、洗浄位置、及び、待機位置に移動させるためのステッピングモータを含む試料プローブ駆動部（図示省略）と、試料プローブ２０３により、試料を吸引及び吐出させるためのポンプ（図示省略）と、電磁弁（図示省略）と、電磁弁を駆動させるアクチュエータ（図示省略）とを有する試料吸排部が設けられている。試料アーム２０２が回動し、試料プローブ２０３が待機位置から吸引位置に移動すると、試料プローブ駆動部が試料プローブ２０３を下降させる。電磁弁が作動して、試料プローブ２０３により所定の試料容器２０１から試料を吸引させる。
【００３８】
次に、電磁弁が作動し、試料プローブ駆動部が試料プローブ２０３を上昇させる。試料アーム２０２が回動し、試料プローブ２０３が吸引位置から吐出位置に移動すると、試料プローブ駆動部が試料プローブ２０３を下降させる。電磁弁が作動して、試料プローブ２０３により所定の反応容器３０１に試料を吐出させる。次に、電磁弁が作動し閉じ、試料プローブ駆動部が試料プローブ２０３を上昇させる。試料アーム２０２が回動し、試料プローブ２０３が吐出位置から洗浄位置に移動し、試料プローブ２０３の洗浄を終了した後、待機位置に移動する。
【００３９】
以上のように、試料及び試薬が分注された反応容器３０１を、反応庫用駆動部によって、測光ユニット１９０の方へ移動させる。それまでの間、反応容器３０１内の試料及び試薬は攪拌子（図示省略）によって攪拌される。測光ユニット１９０は、攪拌後の反応容器３０１に光を照射して、透過した光から設定波長における吸光度を測定する。
【００４０】
以上説明したように、分注アーム（試薬アーム１０２及び試料アーム２０２）、試薬庫１００、試料庫２００、及び、反応庫３００が、ステッピングモータを動力源とする構成要素に相当する。以下の説明において、分注アームの駆動装置の代表として試薬アーム１０２の駆動装置を説明し、他の構成要素の駆動装置の説明を省略する。
【００４１】
試薬アーム１０２の駆動装置の基本的な概略構成について図１及び図２を参照して説明する。試薬アーム１０２の先端に、この試薬アーム１０２の軸方向に対して垂直に、試薬プローブ１０３が固定されている。試薬アーム１０２の末端は、この試薬アーム１０２の軸方向に対して垂直に設けられているスプライン軸１２３の上端に固定支持されている。
【００４２】
このスプライン軸１２３の略中間には回動機構１２４が固定されており、この回動機構１２４にはスプライン側プーリ１２５が同心円上に設けられている。このスプライン側プーリ１２５と、自動分析装置１０のフレーム(図示省略)に固定され、回動機構１２４の駆動源を構成するステッピングモータ４０の回転シャフトに固定されたモータ側プーリ１２７との間には、回動用ベルト１２８が掛け渡されて、モータ側プーリ１２７の回動に対してスプライン側プーリ１２５が連動して回動するようになっている。
【００４３】
スプライン軸１２３の下端はブロック１２９に回動自在に軸支され、このブロック１２９にはボールネジ１２０のナット１２１が固定されている。さらに、前記ボールネジ１２０には、自動分析装置１０のフレームに固定された上下動用ステッピングモータ４０Ａの回転軸が直接連結されており、ボールネジ１２０が回転することにより、ナット１２１が上下運動し、それに伴ってブロック１２９が上下運動するようになっている。
【００４４】
以上、試薬アーム１０２の駆動装置について説明した。次に、ステッピングモータ４０、及び、ステッピングモータ４０の駆動制御装置について図３及び図４を参照して説明する。図３はステッピングモータのステータとコイルを概念的に示した図、図４はステッピングモータ４０の駆動制御装置のブロック図である。なお、以下に、２相式のＰＭ形のステッピングモータ４０を一例として説明するが、ステッピングモータ４０については、２相式、及び、ＰＭ形に限定するものではない。
【００４５】
ステッピングモータ４０は、分注アームに連動するロータ４１と、ステータ４２と、ステータ４２に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイル４３とを有する。
【００４６】
ロータ４１には永久磁石が設けられている。ステータ４２には、ロータ４１の回転方向に沿って４つポールが９０°間隔で設けられている。０°、９０°、１８０°、２７０°の位置にそれぞれ設けられたポール１〜４、及び、ポール１〜４に巻かれたコイル４３Ａ〜４３Ｂ’を図４（ａ）に示す。なお、図４（ａ）では、各コイルが各ポールに巻かれているように示したが、実際は、以下に示すように、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’は巻かれている。
【００４７】
ロータ４１の回転中心に互いに向き合う０°のポール１と１８０°のポール３に１本の電線であるコイル４３Ａが巻かれ、さらに、１本の電線であるコイル４３Ａ’が巻かれている。コイル４３Ａとコイル４３Ａ’は、それぞれに供給された電流が互いに逆方向に流れるようになっている。また、コイル４３Ａとコイル４３Ａ’は、共通の端子ＣＯＭを有している。ポール１とポール３にそれぞれ巻かれたコイル４３Ａ、及び、コイル４３Ａ’を図４（ｂ）に示す。
【００４８】
同様に、ロータ４１の回転中心に互いに向き合う９０°のポール２と２７０°のポール４に１本の電線であるコイル４３Ｂが巻かれ、さらに、１本の電線であるコイル４３Ｂ’が巻かれている。コイル４３Ｂとコイル４３Ｂ’は、それぞれに供給された電流が互いに逆方向に流れるようになっている。また、コイル４３Ｂとコイル４３Ｂ’は、共通の端子ＣＯＭを有している。なお、図４（ｂ）に示すコイル４３Ａ、及び、コイル４３Ａ’と同様に、コイル４３Ｂ、及び、コイル４３Ｂ’もポール２とポール４にそれぞれ巻かれている。
【００４９】
ステッピングモータ４０の駆動制御装置は、電流を供給する対象のコイルを切り換える
駆動手段５０と、駆動手段５０に電流を供給する電源５１と、コイルに対する電流の供給を制御する制御手段５２とを有している。
【００５０】
駆動手段５０は、例えば、アレイ上に並べたセルと配線用素子とにより構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を有している。なお、ＦＰＧＡを概念的に表したスイッチ群を図３に示す。
【００５１】
コイル４３Ａ、４３Ａ’は、共に端子ＣＯＭを介して電源５１の正極に接続されている。コイル４３Ａの他方の端子ＩＮＡは、スイッチ５０Ａを介して電源５１の負極に接続されている。同様に、コイル４３Ａ’の他方の端子ＩＮＡ−は、スイッチ５０Ａ’を介して電源５１の負極に接続されている。
【００５２】
また、コイル４３Ｂ、４３Ｂ’は、共に端子ＣＯＭを介して電源５１の正極に接続されている。コイル４３Ｂの他方の端子ＩＮＢは、スイッチ５０Ｂを介して電源５１の負極に接続されている。同様に、コイル４３Ｂ’の他方の端子ＩＮＢ−は、スイッチ５０Ｂ’を介して電源５１の負極に接続されている。
【００５３】
次に、反応庫３００の内部温度を所定温度に上昇及び維持する構成について図３を参照して説明する。
【００５４】
自動分析装置１０は、ヒータ６２、スイッチ６２Ａ及び温度検出手段６３を有している。ヒータ６２の一端は、電源５１の正極に接続され、ヒータ６２の他端は、スイッチ６２Ａを介して電源５１の負極に接続されている。制御手段５２は、始動スイッチ６０がオンし、駆動手段５０に対して電源５１が投入されると、温度検出手段６３の検出信号を受けて、反応庫３００の内部温度が所定温度より低いと判断した場合にスイッチ６２Ａをオンの状態にし、反応庫３００の内部温度が所定温度に達したと判断した場合にスイッチ６２Ａをオフの状態にする。駆動手段５０に対して電源５１が投入されてから反応庫３００の内部温度が所定温度に達し、反応溶液の成分量測定が可能になるまでのアイドリング期間中、制御手段５２は、上記のようにスイッチ６２Ａを制御する。
【００５５】
アイドリング期間が経過した後、制御手段５２は、温度検出手段６３の検出信号を受けて、反応庫３００の内部温度が所定温度より低いと判断した場合にスイッチ６２Ａをオンの状態にし、反応庫３００の内部温度が所定温度に達したと判断した場合にスイッチ６２Ａをオフの状態にする。
【００５６】
次に、自動分析装置１０の一連の動作について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、分注プローブの保守点検時のコイルの励磁状態を示す図、図６は、励磁信号のタイミングチャートである。なお、構成要素の駆動装置について、試薬アーム１０２の駆動装置を代表して説明し、他の構成要素の駆動装置の説明を省略する。
【００５７】
先ず、自動分析装置１０の立ち上げ時に、始動スイッチ６０をオンし、駆動手段５０に対して電源５１を投入すると、制御手段５２が、４つのスイッチ５０Ａ〜５０Ｂ’のいずれもオフの状態にし、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’の各端子ＩＮＡ〜ＩＮＢ’の電圧が全てＨレベルとなる。同じく、端子ＣＯＭの電圧がＨレベルであるため、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’のいずれにも電流が供給されず、無励磁状態（図５に示すコイルの無励磁状態）となる。
【００５８】
それにより、ステータ４２のポール１〜４は、ロータ４１のＮ極又はＳ極を引き込まず、ロータ４１を保持しない。例えば、試薬アーム１０２を手操作で容易に手前側（作業者側）に移動して、試薬プローブ１０３の保守点検等を容易に行うことが可能となる。４つのコイル４３Ａ〜４３Ｂ’のいずれも無励磁状態としたので、無駄な電力を消費させずに済む。
【００５９】
なお、駆動手段５０に対して電源５１を投入した後に、試薬プローブ１０３の保守点検等を行う場合、試薬アーム１０２がいずれの位置にあっても、ステッピングモータのコイルのいずれも無励磁状態としたが、試薬アーム１０２を予め定められた位置（例えば、待機位置や初期位置）に移動させてから、ステッピングモータのコイルのいずれも無励磁状態としても良い。
【００６０】
また、自動分析装置１０の立ち上げ時に、始動スイッチ６０をオンし、ヒータ６２に対して電源５１を投入すると、制御手段５２が、温度検出手段６３の検出信号を受け、反応庫３００の内部温度が所定温度より低いと判断した場合、スイッチ６２Ａをオンの状態にし、ヒータ６２に電流を供給し、反応庫３００の内部温度が所定温度に達したと判断した場合、スイッチ６２Ａをオフの状態にし、ヒータ６２に対する電流の供給を停止する。
【００６１】
電源５１を投入してから反応庫３００の内部温度が所定温度に達するまでのアイドリング期間中、ヒータ６２は、電流を供給され続けるため、反応庫３００の内部温度を所定温度に連続的に上昇させる。それにより、反応庫３００の内部温度を所定温度に上昇させるまでの時間に無駄がなく、アイドリング期間の長期化を防止することが可能となる。
【００６２】
アイドリング期間を経過した後に、制御手段５２は、温度検出手段６３の検出信号を受け、反応庫３００の内部温度が所定温度より低いと判断した場合に、スイッチ６２Ａをオンの状態にし、ヒータ６２に電流を供給し、反応庫３００の内部温度が所定温度に達したと判断した場合に、スイッチ６２Ａをオフの状態にし、ヒータ６２に対する電流の供給を停止する。それにより、反応庫３００の内部温度を所定温度に維持する。
【００６３】
次に、比較例に係るステッピングモータの駆動制御装置について図５を参照して説明する。比較例に係るステッピングモータの駆動制御装置が前記実施形態と異なる点は、制御手段の構成にある。
【００６４】
比較例において、自動分析装置１０の立ち上げ時において、始動スイッチ６０をオンし、駆動手段５０に対して電源５１を投入すると、制御手段（図示省略）は、予め定められたコイルを励磁する。例えば、制御手段は、スイッチ５０Ａ、５０Ｂをオンの状態にし、スイッチ５０Ａ’、５０Ｂ’をオフの状態にし、コイル４３Ａ、４３Ｂの各端子ＩＮＡ、ＩＮＢの電圧がＬレベルとなり、端子ＣＯＭの電圧がＨレベルとなるため、コイル４３Ａ、４３Ｂに電流が供給され、励磁状態（図５に示すコイルの励磁状態）となる。コイル４３Ａに生じた磁力により、ポール１がＮ極となり、また、ポール３がＳ極となり、ポール１のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール３のＳ極がロータ４１の永久磁石のＮ極を引き込み、ロータ４１を保持し、それにより、試薬アーム１０２を初期位置（例えば待機位置）に保持する。
【００６５】
比較例においては、駆動手段５０に対して電源５１を投入した後に、試薬プローブ１０３の保守点検等を行う場合に、試薬アーム１０２を手操作で手前側（作業者側）に移動しようとするとき、ロータ４１の保持力に抗して行うために困難を伴う。また、所定のコイルに電流を供給し続けているので、無駄な電力を消費する。
以上で、本実施形態に対する比較例についての説明を終了する。
【００６６】
次に、本実施形態において、アイドリング期間経過後に行われる反応溶液の成分量の測定について説明する。反応溶液の成分量の測定については、上記したように、試薬庫用駆動部（図示省略）により試薬容器１０１が順番に吸引位置に搬送される。また、試料庫用駆動部（図示省略）により試料容器２０１が順番に吸引位置に搬送される。さらに、反応庫用駆動部（図示省略）により反応容器３０１が順番に吐出位置に搬送される。及び、試薬アーム１０２の駆動装置は、吸引位置と吐出位置との間を試薬プローブ１０３が移動するように試薬アーム１０２を回動させる。また、試料アーム２０２の駆動装置は、吸引位置と吐出位置との間を試料プローブ２０３が移動するように試料アーム２０２を回動させる。
【００６７】
上記の試薬庫駆動部、試料庫用駆動部、反応庫用駆動部、試薬アーム１０２の駆動装置、及び、試料アーム２０２の駆動装置は、それぞれステッピングモータ及びステッピングモータの駆動制御装置を備えている。それらのステッピングモータ及びステッピングモータの駆動制御装置は、基本的に同じ構成をしている。以下、試薬アーム１０２の駆動装置を代表して説明し、他の駆動装置の説明を省略する。
【００６８】
アイドリング期間経過後、予め定められた指示（例えば、反応溶液の成分量の測定開始指示）を受けて、制御手段５２は、駆動手段５０を制御し、駆動手段５０は、電流を供給する対象であるコイルを切り換える。また、制御手段５２は、ヒータ６２のスイッチ６２Ａを制御し、反応庫３００の内部温度を所定温度に維持する。
【００６９】
駆動手段５０は、電流を供給する対象であるコイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’を切り換えることにより、ロータ４１を所定方向に回転させる。２相励磁方式を基にして、駆動手段５０により切り換えられるコイル４３Ａの端子ＩＮＡ〜コイル４３Ｂ’の端子ＩＮＢ−の電圧レベルを図６に示す。
【００７０】
クロック０で、制御手段５２は、スイッチ５０Ａ及びスイッチ５０Ｂをオンにし、駆動手段５０は、コイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’の各端子の電圧レベルをＬ、Ｈ、Ｌ、Ｈにする。それにより、コイル４３Ａ及びコイル４３Ｂに電流がそれぞれ供給され、ポール１及びポール２がＮ極となり、ポール３及びポール４がＳ極となる。ポール１がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール３がロータ４１のＮ極を引き込み、ポール２がロータのＮ極を斥け、ポール４がロータのＳ極を斥ける。その結果、ロータ４１が時計方向に回転する。
【００７１】
クロック１で、制御手段５２は、スイッチ５０Ａをオンからオフに切り換え、スイッチ５０Ａ’をオフからオンに切り換え、駆動手段５０は、コイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’の各端子の電圧レベルをＨ、Ｌ、Ｌ、Ｈにする。それにより、コイル４３Ａに電流が停止し、ポール１がＳ極となり、コイル４３Ａ’に電流が供給され、ポール３がＮ極となる。ポール２がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール４がロータ４１のＮ極を引き込み、ポール３がロータのＮ極を斥け、ポール１がロータのＳ極を斥ける。その結果、ロータ４１が時計方向に回転する。
【００７２】
クロック２で、制御手段５２は、スイッチ５０Ｂをオンからオフに切り換え、スイッチ５０Ｂ’をオフからオンに切り換え、駆動手段５０は、コイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’の各端子の電圧レベルをＨ、Ｌ、Ｈ、Ｌにする。それにより、コイル４３Ｂに電流が停止し、ポール２がＳ極となり、コイル４３Ｂ’に電流が供給され、ポール４がＮ極となる。ポール３がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール１がロータ４１のＮ極を引き込み、ポール４がロータのＮ極を斥け、ポール２がロータのＳ極を斥ける。その結果、ロータ４１が時計方向に回転する。
【００７３】
クロック３で、制御手段５２は、スイッチ５０Ａ’をオンからオフに切り換え、スイッチ５０Ａをオフからオンに切り換え、駆動手段５０は、コイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’の各端子の電圧レベルをＬ、Ｈ、Ｈ、Ｌにする。それにより、コイル４３Ａ’に電流が停止し、ポール３がＳ極となり、コイル４３Ａに電流が供給され、ポール４がＮ極となる。ポール４がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール２がロータ４１のＮ極を引き込み、ポール１がロータのＮ極を斥け、ポール３がロータのＳ極を斥ける。その結果、ロータ４１が時計方向に回転する。
【００７４】
上記クロック０から上記クロック３により、ロータ４１が１回転する。その後、再び、クロック０に戻る。そして、クロック０からクロック３までの制御を繰り返すことによりロータ４１が回転し続ける。
【００７５】
試薬プローブ１０３が所定位置（例えば吸引位置）に移動した場合、ロータ４１の回転を停止する。クロック０で、ロータ４１の回転が停止したとき、コイル４３Ａ及びコイル４３Ｂに電流がそれぞれ供給され、ポール１及びポール２がＮ極となり、ポール３及びポール４がＳ極となる。ポール１がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール３がロータ４１のＮ極を引き込む。それにより、ロータ４１を保持し、試薬アーム１０２を停止位置に保持する。
【００７６】
次に、反応溶液の成分量を測定中に、例えば、試薬プローブ１０３の点検等を目的として、試薬アーム１０２を手操作で操作する場合について説明する。
【００７７】
操作部６１の操作による指示を受けて、制御手段５２は、４つのスイッチ５０Ａ〜５０Ｂ’のいずれもオフの状態にし、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’の各端子ＩＮＡ〜ＩＮＢ’の電圧が全てＨレベルとなる。同じく、端子ＣＯＭの電圧がＨレベルであるため、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’のいずれにも電流が供給されず、無励磁状態（図５に示すコイルの無励磁状態）となる。それにより、ステータ４２のポール１は、ロータ４１のＳ極を引き込まず、ポール３は、ロータ４１のＮ極を引き込まない。その結果、ロータ４１を保持せず、例えば、試薬アーム１０２を手操作で容易に手前側（作業者側）に移動して、試薬プローブ１０３の点検等を容易に行うことが可能となる。また、制御手段５２は、ヒータ６２に対する電流の供給を停止しないので、反応庫３００の内部温度を所定温度に維持すること可能となり、試薬プローブ１０３の点検後に、反応溶液の成分量の測定を即座に再開することが可能となる。
【００７８】
なお、反応溶液の成分量の測定中に、試薬アーム１０２を手操作で移動するとき、試薬アーム１０２を予め定められた位置に回動させた後に、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’を無励磁状態にしても良い。予め定められた位置に回動させた後の試薬アーム１０２を手操作で移動するので、より安全に試薬アーム１０２を移動させることが可能となる。
【００７９】
例えば、ロータ４１の回転軸に取り付けたエンコーダ（検出手段）により、試薬アーム１０２の回動位置を検出する。制御手段５２は、操作部６１の操作による指示を受けた場合、スイッチ５０Ａ〜５０Ｂ’をオン又はオフにし、駆動手段５０が電流を供給する対象であるコイルを切り換え、ロータ４１を所定方向に所定量だけ回転させ、試薬アーム１０２を予め定められた位置（例えば、待機位置）に回動させる。試薬アーム１０２が予め定められた位置に回動したことの信号を受けて、制御手段５２は、ロータ４１の回転を停止させる。
【００８０】
なお、前記実施形態では、試薬アーム１０２の駆動装置におけるステッピングモータ４０及びステッピングモータ４０の駆動制御装置を代表して説明したが、これに限らず、試薬庫駆動部、試料庫用駆動部、及び、反応庫用駆動部においても、上記したステッピングモータ４０及びステッピングモータ４０の駆動制御装置と同様な構成にすることができる。この場合、ステッピングモータ４０のロータ４１を各駆動部の構成要素に連動させる。制御手段がいずれのコイルに対しても電流の供給を停止させることで、各構成要素を手操作で容易に移動させることが可能となり、無駄な電力の消費を防止することが可能となり、ヒータ６２に電流を供給し続けることで、反応庫３００の内部温度が連続的に所定温度まで上昇し、アイドリング期間の長期化を防止することが可能となる。また、反応溶液の成分量の測定中であっても、操作部６１の操作による指示を受けて、制御手段がいずれのコイルに対しても電流の供給を停止させることで、各構成要素を手操作で容易に移動させることが可能となる。コイルに対する電流の供給を停止しても、ヒータ６２に対する電流の供給を停止させないので、反応庫３００の内部温度を所定温度に維持することができ、反応溶液の成分量の測定再開までの期間の長期化を防止することが可能となる。
【００８１】
また、コイルに対する電流の供給を停止しても、電流供給が必要な他の構成要素に対する電流の供給を停止しないので、この点からも、反応容器の成分量の測定の開始及び再開の迅速化を図ることが可能となる。
【００８２】
さらに、前記実施形態では、自動分析装置１０を構成する構成要素に動力を供給する動力源として、ステッピングモータ４０を代表して説明したが、ステッピングモータ４０以外のモータであっても良い。例えば、ロータの検出位置に応じて直流電流の極性を切り替えるブラシレスＤＣモータであっても良い。ブラシレスＤＣモータは、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式により駆動制御される。また、一直線に長く伸びたステータに置かれたロータを、磁界の変化により直線運動させるリニアモータであっても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 自動分析装置 １００ 試薬庫 １０１ 試薬容器
１０２ 試薬アーム １０３ 試薬プローブ １１０ 試薬庫ケース
１２０ ボールネジ １２１ ナット １２３ スプライン軸
１２４ 回動機構 １２５ スプライン側プーリ １２７ モータ側プーリ
１２８ 回動用ベルト １２９ ブロック
２００ 試料庫 ２０１ 試料容器 ２０２ 試料アーム
２０３ 試料プローブ ３００ 反応庫 ３０１ 反応容器
４０ ステッピングモータ ５０ 駆動手段 ５１ 電源
５２ 制御手段 ６０ 始動スイッチ ６１ 操作部 ６２ ヒータ
６３ 温度検出手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動分析装置及びモータの駆動制御装置に関し、特に、試料及び試薬を反応容器にそれぞれ分注して反応溶液を生成し、該反応溶液の成分量を測定する自動分析装置及びモータの駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動分析装置では、試料容器から反応容器へ試料（検体）を分注するとき又は試薬容器から反応容器に試薬を分注するときに、まず、試料容器の開口部の上方あるいは試薬容器の開口部の上方（吸引位置）に位置するように分注アームが回動し、分注アームの回動を終了すると、分注アームは降下して、分注プローブの先端が試料容器内の試料あるいは試薬容器内の試薬に浸かり、真空ポンプ等による吸引動作により試料あるいは試薬が分注プローブ内に吸引される。
【０００３】
ここで、分注アームは上昇して分注プローブが試料容器あるいは試薬容器から抜き出されると、分注アームは、反応容器の開口部の上方（吐出位置）に分注プローブが位置するように回動し、この回動を終了すると分注アームは降下して、分注プローブの先端が反応容器内に入り、試料あるいは試薬を予め設定された量だけ反応容器内に吐出する。この吐出が終了すると、分注アームは上昇して、分注プローブが反応容器から抜け出す。
【０００４】
分注プローブの先端は試料あるいは試薬に浸かるので、その分注プローブの先端部分には試料あるいは試薬が付着する。従って、分注プローブの先端が試料あるいは試薬に浸かった後、分注アームが上昇したとき又は回動したときには、分注アームの動作状態によって、分注プローブの先端に付着した試料あるいは試薬が飛散するおそれがある。このような分注プローブの先端に付着した試料あるいは試薬の飛散により、飛散した溶液が、他の反応容器、試料容器、試薬容器に混入するとコンタミネーション(汚染)が発生し、反応溶液の成分量を測定するときの精度が低下する。
【０００５】
コンタミネーション(汚染)の発生を防止するため、試料あるいは試薬の吐出が終了し、分注プローブを反応容器から抜き出した後、分注プローブを洗浄位置に位置させるように、分注アームは回動し、分注プローブの洗浄後、分注プローブを待機位置に位置させるように、分注アームは回動し、次の試料あるいは試薬の分注に備える。以上により試料あるいは試薬の一連の分注動作を終了する。
【０００６】
上記試料あるいは試薬の一連の分注動作において、分注アームを回動、上昇、及び、下降させるときの動力源としてステッピングモータを使用する自動分析装置がある（特許文献１）。
【０００７】
ステッピングモータは、動作させる対象を制御するためのフィードバック信号を必要とせず、対象の位置決め誤差が累積しない等の利点がある。例えば、ＰＭ形ステッピングモータとしては、ロータと、ステータと、ロータに設けられた永久磁石と、ステータに設けられた複数のポールと、各ポールに巻かれて、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有している。その中で２相のステッピングモータでは、ロータの回転方向に沿って、ポール１〜４が設けられ、ポール１とポール３に１本の電線であるコイルＡが巻かれ、さらに、１本の電線であるコイルＡ’が巻かれている。コイルＡとコイルＡ’は、それぞれに供給された電流が互いに逆方向に流れるようになっている。また、ポール２とポール４に１本の電線であるコイルＢが巻かれ、さらに、１本の電線であるコイルＢ’が巻かれている。コイルＢとコイルＢ’は、それぞれに供給された電流が互いに逆方向に流れるようになっている。コイルＡに電流を供給したとき、ポール１、３がＮ極、Ｓ極となり、コイルＡ’に電流を供給したとき、ポール１、３がＳ極、Ｎ極となる。また、コイルＢに電流を供給したとき、ポール２、４がＮ極、Ｓ極となり、コイルＢ’に電流を供給したとき、ポール２、４がＳ極、Ｎ極となる。
【０００８】
このようなステッピングモータの駆動制御装置としては、電流を供給する対象のコイルを切り換える駆動手段（スイッチング回路）と、駆動手段に電流を供給する電源と、駆動手段を制御する制御手段とを有している。
【０００９】
上記の２相のステッピングモータの各コイルを例えば１相励磁方式により励磁する場合、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＡに切り換えたとき、コイルＡに生じた磁力により、ポール１がＮ極となり（ポール３がＳ極となり）、ポール１のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール３のＳ極が永久磁石のＮ極を引き込む。次に、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＢに切り換えたとき、コイルＢに生じた磁力により、ポール２がＮ極となり（ポール４がＳ極となり）、ポール２のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール４のＳ極が永久磁石のＮ極を引き込む。次に、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＡ’に切り換えたとき、コイルＡ’に生じた磁力により、ポール３がＮ極となり（ポール１がＳ極となり）、ポール３のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール１のＳ極が永久磁石のＮ極を引き込む。次に、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＢ’に切り換えたとき、コイルＢ’に生じた磁力により、ポール４がＮ極となり（ポール２がＳ極となり）、ポール４のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール２のＳ極が永久磁石のＮ極を引き込む。
【００１０】
以上のように、駆動手段が電流を供給する対象をコイルＡ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’の順に切り換えることにより、順番にＮ極となったポール１、２、３、４がロータの永久磁石のＳ極を引き込みと共に、順番にＳ極となったポール３、４、１、２がロータの永久磁石のＮ極を引き込み、ロータを１回転させる。
【００１１】
ロータを所定方向に所定角度だけ回転させた場合、駆動手段が電流を供給する対象のコイルの切り換えを終了し、終了時に電流を供給したコイルに生じた磁力により、ロータを所定位置にホールディングトルクと呼ばれる力で保持する。例えば、ロータの回転終了時に、電流を供給する対象を、コイルＡにしたとき、コイルＡに生じた磁力により、ポール１がＮ極となり、また、ポール３がＳ極となり、ポール１のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール３のＳ極がロータの永久磁石のＮ極を引き込み、ロータを保持する。
【００１２】
このようなステッピングモータを動力源として分注アームを回動させる場合、ステッピングモータのロータを分注アームに連動させる。自動分析装置の立ち上げ時に、駆動手段に電源を投入すると、駆動手段が電流を供給する対象のコイルを予め定めており、電流を供給したコイルに生じた磁力により、ロータを所定位置に保持する。電源投入時に、駆動手段が電流を供給する対象を例えば、コイルＡにしたとき、コイルＡに生じた磁力により、ポール１がＮ極となり、また、ポール３がＳ極となり、ポール１のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール３のＳ極がロータの永久磁石のＮ極を引き込み、ロータを保持し、それにより、分注アームを初期位置（例えば待機位置）に保持する。
【００１３】
上記ステッピングモータを動力源とする構成要素として、分注アームの他に、例えば、試料容器を円周方向に配列して載置する試料ディスク、試薬容器を円周方向に配列して載置する試薬ディスク、及び、反応容器を円周方向に配列して載置する反応ディスクを有する自動分析装置がある（特許文献２）。
【００１４】
上記分注アーム以外の各構成要素においても、分注アームと同様に、自動分析装置の立ち上げ時に、駆動手段に電源を投入した場合、電流を供給したコイルに生じた磁力により、ロータを所定位置に保持し、それにより、各構成要素を初期位置に保持する。
【００１５】
また、自動分析装置においては、試料及び試薬を反応容器に分注し、生成された反応溶液の成分量を測定する。反応容器は反応庫に収容されている。反応庫の内部温度を所定温度に上昇及び維持するためのヒータが設けられている。
【００１６】
自動分析装置の立ち上げ時に、ヒータに電流を供給することにより、反応庫の内部温度を所定温度になるまで上昇させる。反応庫の内部温度を所定温度に上昇させた後に、反応溶液の成分量を測定することが可能となる。また、反応溶液の成分量の測定中に、反応庫の内部温度が所定温度より低くなった場合、ヒータに電流を供給し、反応庫の内部温度が所定温度に達した場合、ヒータに対する電流の供給を停止し、反応庫の内部温度を所定温度に維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平９−２７４０４７号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記特許文献１及び２にそれぞれ記載された従来の自動分析装置では、
立ち上げ時に、駆動手段に対し電源を投入すると、上記したように、駆動手段が電流を供給する対象のコイルを予め定めており、電流を供給したコイルに生じた磁力により、ロータを所定位置に保持し、それにより、分注アームを例えば初期位置に保持する。ステッピングモータを動力源とする他の構成要素も、電源を投入すると、分注アームと同様に所定位置に保持する。
【００１９】
駆動手段に対し電源を投入した後に、分注プローブの保守点検等を行う場合、コイルに生じた磁力により、分注アームが初期位置に保持されているため、分注アームを手操作で容易に移動させることができないという問題点があった。同様の問題点が、分注ノズル以外の他の構成要素を手操作で移動させる場合もあった。
【００２０】
また、分注アームを初期位置に保持するために、ステッピングモータのコイルに電流を供給し続けているので、無駄な電力を消費するという問題点もあった。
【００２１】
仮に、駆動手段に対し電源を投入してから反応庫の内部温度が所定温度に達するまでのアイドリング期間中に、分注アームを手操作で容易に移動するために、電源を投入しないで、ステッピングモータのコイルを無励磁状態にした場合、ヒータにも電源が投入されないため、反応庫の内部温度を設定温度に上昇させることができず、分注プローブの保守点検等を終了後に、ヒータに電源を投入するため、アイドリング期間が長期化するという問題点があった。
【００２２】
さらに、反応溶液の成分量の測定中に、例えば故障した分注アームを手操作で容易に移動させるために、駆動手段に投入した電源を落とした場合、ヒータに投入した電源も落ちて、反応庫の内部温度が所定温度より低くなってしまうおそれがある。この場合、再び、反応庫の内部温度を所定温度まで上昇させてから、反応溶液の成分量を測定させる必要があるため、反応溶液の成分量の測定を再開するまでの期間が長期化するという問題点があった。
【００２３】
この発明は、上記の問題を解決するものであり、駆動手段に電源を投入した後に、分注アームを含む構成要素を手操作で容易に移動することが可能となり、無駄な電力の消費を防止することが可能な自動分析装置、及び、モータの駆動制御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】
【００２４】
上記課題を解決するため、この発明は、自動分析装置の立ち上げ時に、モータのコイルを無励磁状態にすることに着目した。
具体的に、この発明の第１の形態は、試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置において、前記自動分析装置を構成する構成要素に連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するモータと、前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、前記駆動手段を含む前記各構成要素に前記電流を供給する電源と、前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを回転させる制御手段と、を有することを特徴とする自動分析装置である。
また、この発明の第２の形態は、試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置において、試料又は試薬が入れられ、吸引位置にそれぞれ配置された分注元容器と、所定方向に並べられ、前記所定方向上に設けられた吐出位置に順に移動する反応容器と、前記吸引位置に配された前記各分注元容器から前記試料及び前記試薬をそれぞれ吸引し、前記吸引した前記試料及び前記試薬を前記吐出位置に移動した前記反応容器にそれぞれ吐出する分注プローブと、前記分注プローブを前記吸引位置と前記吐出位置との間で往復移動させるように回動する分注アームと、前記分注アームに連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するステッピングモータと、前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、前記駆動手段を含む各構成要素に前記電流を供給する電源と、前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを順次回転させる制御手段と、を有することを特徴とする自動分析装置である。
さらに、この発明の他の形態は、試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置に用いられ、該自動分析装置を構成する構成要素に連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するモータの駆動制御装置において、前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、前記駆動手段を含む前記各構成要素に前記電流を供給する電源と、前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを回転させる制御手段と、を有することを特徴とするモータの駆動制御装置である。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によると、自動分析装置の立ち上げ時に、分注アームを含む構成要素を手操作で容易に移動することが可能となり、無駄な電力の消費を防止することが可能となる。
【００２６】
また、この発明の第１、第２及び他の形態によると、駆動手段に電源を投入してから予め定められた指示を受けるまで、分注アームを含む構成要素を手操作で容易に移動することが可能となり、無駄な電力の消費を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態に係る自動分析装置の全体図である。
【図２】分注アームの駆動装置の斜視図である。
【図３】ステッピングモータのステータとコイルを概念的に示した図である。
【図４】ステッピングモータの駆動制御装置のブロック図である。
【図５】分注プローブの保守点検時のコイルの励磁状態を示す図である。
【図６】励磁信号タイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
この発明の一実施形態に係る自動分析装置の構成について図１から図６を参照して説明する。図１は、自動分析装置の全体図、図２は、分注アームの駆動装置の斜視図である。
【００２９】
先ず、自動分析装置の基本的な構成について図１及び図２を参照して説明する。自動分析装置１０は、第１及び第２の試薬庫１００、試薬を収容する試薬容器１０１、試薬アーム１０２、試薬プローブ１０３、試薬庫ケース１１０、試料庫２００、試料（生体サンプル）を収容する試料容器２０１、試料アーム２０２、試料プローブ２０３、反応庫３００、反応容器３０１、ステッピングモータ４０、駆動手段５０、電源５１、制御手段５２、及び、その他の構成要素を有する。ここで、試薬アーム１０２及び試料アーム２０２が分注アームに相当し、試薬プローブ１０３及び試料プローブ２０３が分注プローブに相当する。また、試薬容器１０１及び試料容器２０１が分注元容器に相当する。
【００３０】
第１及び第２の各試薬庫１００は基本的に同じ構成をしている。以下に、第１の試薬庫１００について主に説明し、第２の試薬庫１００については、第１の試薬庫１００と重複する説明を省略する。試薬庫１００は、試薬容器１０１を円周方向に並べた状態で載置し、試薬容器１０１を円周方向に回転させることにより、複数の試薬容器１０１を順番に吸引位置に搬送するステッピングモータを含む試薬庫用駆動部（図示省略）を有する。試薬容器１０１には、試料に含まれる特定成分に対して選択的に反応する試薬が収容されている。
【００３１】
第２の試薬庫１００の試薬容器１０１には、前記第１の試薬庫１００の試薬容器１０１に収容されている試薬と対をなす試薬が収容されている。
【００３２】
試料庫２００は、複数の試料容器２０１を円周方向に並べた状態で載置するディスクサンプラである試料ラック２３０と、試料ラック２３０を円周方向に回転させることにより、複数の試料容器２０１を順番に吸引位置に搬送するステッピングモータを含む試料庫用駆動部（図示省略）とを有する。
【００３３】
反応庫３００には複数の反応容器３０１が収容されている。反応庫３００は、複数の反応容器３０１を円周方向に並べた状態で載置する反応ライン３３０と、反応ライン３３０を円周方向に回転させることにより、複数の反応容器３０１を順番に吐出位置に搬送するステッピングモータを含む反応庫用駆動部（図示省略）とを有する。
【００３４】
試薬アーム１０２の先端部には試薬プローブ１０３が設けられている。試薬プローブ１０３は、吸引位置に搬送された試薬容器１０１から試薬を吸引し、吸引した試薬を、吐出位置に搬送された反応容器３０１に吐出する。試薬アーム１０２は、試薬プローブ１０３を吸引位置と吐出位置との間で往復移動させるように回動する。試料アーム２０２の先端部には試料プローブ２０３が設けられている。試料プローブ２０３は、吸引位置に搬送された試料容器２０１から試料を吸引し、吸引した試料を、吐出位置に搬送された反応容器３０１に吐出する。試料アーム２０２は、試料プローブ２０３を吸引位置と吐出位置との間で移動させるように回動する。
【００３５】
次に、自動分析装置１０の構成及び動作についてさらに詳細に説明する。試薬プローブ１０３を下降及び上昇させ、及び、試薬プローブ１０３を吸引位置と吐出位置との間に移動させ、さらに、洗浄位置、及び、待機位置に移動させるためのステッピングモータを含む試薬プローブ駆動部（図示省略）と、試薬プローブ１０３により、試薬を吸引及び吐出させるためのポンプ（図示省略）と、電磁弁（図示省略）と、電磁弁を駆動させるアクチュエータ（図示省略）とを有する試薬吸排部が設けられている。試薬アーム１０２が回動し、試薬プローブ１０３が待機位置から吸引位置に移動すると、試薬プローブ駆動部が試薬プローブ１０３を下降させる。電磁弁が作動して、試薬プローブ１０３により所定の試薬容器１０１から試薬を吸引させる。
【００３６】
次に、電磁弁が作動し、試薬プローブ駆動部が試薬プローブ１０３を上昇させる。試薬アーム１０２が回動し、試薬プローブ１０３が吸引位置から吐出位置に移動すると、試薬プローブ駆動部が試薬プローブ１０３を下降させる。電磁弁が作動して、試薬プローブ１０３により所定の反応容器３０１に試料を吐出させる。次に、電磁弁が作動し閉じ、試薬プローブ駆動部が試薬プローブ１０３を上昇させる。試薬アーム１０２が回動し、試薬プローブ１０３が吐出位置から洗浄位置に移動し、試薬プローブ１０３の洗浄を終了した後に、待機位置に移動する。
【００３７】
試料プローブ２０３を下降及び上昇させ、及び、試料プローブ２０３を吸引位置と吐出位置との間に移動させ、さらに、洗浄位置、及び、待機位置に移動させるためのステッピングモータを含む試料プローブ駆動部（図示省略）と、試料プローブ２０３により、試料を吸引及び吐出させるためのポンプ（図示省略）と、電磁弁（図示省略）と、電磁弁を駆動させるアクチュエータ（図示省略）とを有する試料吸排部が設けられている。試料アーム２０２が回動し、試料プローブ２０３が待機位置から吸引位置に移動すると、試料プローブ駆動部が試料プローブ２０３を下降させる。電磁弁が作動して、試料プローブ２０３により所定の試料容器２０１から試料を吸引させる。
【００３８】
次に、電磁弁が作動し、試料プローブ駆動部が試料プローブ２０３を上昇させる。試料アーム２０２が回動し、試料プローブ２０３が吸引位置から吐出位置に移動すると、試料プローブ駆動部が試料プローブ２０３を下降させる。電磁弁が作動して、試料プローブ２０３により所定の反応容器３０１に試料を吐出させる。次に、電磁弁が作動し閉じ、試料プローブ駆動部が試料プローブ２０３を上昇させる。試料アーム２０２が回動し、試料プローブ２０３が吐出位置から洗浄位置に移動し、試料プローブ２０３の洗浄を終了した後、待機位置に移動する。
【００３９】
以上のように、試料及び試薬が分注された反応容器３０１を、反応庫用駆動部によって、測光ユニット１９０の方へ移動させる。それまでの間、反応容器３０１内の試料及び試薬は攪拌子（図示省略）によって攪拌される。測光ユニット１９０は、攪拌後の反応容器３０１に光を照射して、透過した光から設定波長における吸光度を測定する。
【００４０】
以上説明したように、分注アーム（試薬アーム１０２及び試料アーム２０２）、試薬庫１００、試料庫２００、及び、反応庫３００が、ステッピングモータを動力源とする構成要素に相当する。以下の説明において、分注アームの駆動装置の代表として試薬アーム１０２の駆動装置を説明し、他の構成要素の駆動装置の説明を省略する。
【００４１】
試薬アーム１０２の駆動装置の基本的な概略構成について図１及び図２を参照して説明する。試薬アーム１０２の先端に、この試薬アーム１０２の軸方向に対して垂直に、試薬プローブ１０３が固定されている。試薬アーム１０２の末端は、この試薬アーム１０２の軸方向に対して垂直に設けられているスプライン軸１２３の上端に固定支持されている。
【００４２】
このスプライン軸１２３の略中間には回動機構１２４が固定されており、この回動機構１２４にはスプライン側プーリ１２５が同心円上に設けられている。このスプライン側プーリ１２５と、自動分析装置１０のフレーム(図示省略)に固定され、回動機構１２４の駆動源を構成するステッピングモータ４０の回転シャフトに固定されたモータ側プーリ１２７との間には、回動用ベルト１２８が掛け渡されて、モータ側プーリ１２７の回動に対してスプライン側プーリ１２５が連動して回動するようになっている。
【００４３】
スプライン軸１２３の下端はブロック１２９に回動自在に軸支され、このブロック１２９にはボールネジ１２０のナット１２１が固定されている。さらに、前記ボールネジ１２０には、自動分析装置１０のフレームに固定された上下動用ステッピングモータ４０Ａの回転軸が直接連結されており、ボールネジ１２０が回転することにより、ナット１２１が上下運動し、それに伴ってブロック１２９が上下運動するようになっている。
【００４４】
以上、試薬アーム１０２の駆動装置について説明した。次に、ステッピングモータ４０、及び、ステッピングモータ４０の駆動制御装置について図３及び図４を参照して説明する。図３はステッピングモータのステータとコイルを概念的に示した図、図４はステッピングモータ４０の駆動制御装置のブロック図である。なお、以下に、２相式のＰＭ形のステッピングモータ４０を一例として説明するが、ステッピングモータ４０については、２相式、及び、ＰＭ形に限定するものではない。
【００４５】
ステッピングモータ４０は、分注アームに連動するロータ４１と、ステータ４２と、ステータ４２に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイル４３とを有する。
【００４６】
ロータ４１には永久磁石が設けられている。ステータ４２には、ロータ４１の回転方向に沿って４つポールが９０°間隔で設けられている。０°、９０°、１８０°、２７０°の位置にそれぞれ設けられたポール１〜４、及び、ポール１〜４に巻かれたコイル４３Ａ〜４３Ｂ’を図４（ａ）に示す。なお、図４（ａ）では、各コイルが各ポールに巻かれているように示したが、実際は、以下に示すように、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’は巻かれている。
【００４７】
ロータ４１の回転中心に互いに向き合う０°のポール１と１８０°のポール３に１本の電線であるコイル４３Ａが巻かれ、さらに、１本の電線であるコイル４３Ａ’が巻かれている。コイル４３Ａとコイル４３Ａ’は、それぞれに供給された電流が互いに逆方向に流れるようになっている。また、コイル４３Ａとコイル４３Ａ’は、共通の端子ＣＯＭを有している。ポール１とポール３にそれぞれ巻かれたコイル４３Ａ、及び、コイル４３Ａ’を図４（ｂ）に示す。
【００４８】
同様に、ロータ４１の回転中心に互いに向き合う９０°のポール２と２７０°のポール４に１本の電線であるコイル４３Ｂが巻かれ、さらに、１本の電線であるコイル４３Ｂ’が巻かれている。コイル４３Ｂとコイル４３Ｂ’は、それぞれに供給された電流が互いに逆方向に流れるようになっている。また、コイル４３Ｂとコイル４３Ｂ’は、共通の端子ＣＯＭを有している。なお、図４（ｂ）に示すコイル４３Ａ、及び、コイル４３Ａ’と同様に、コイル４３Ｂ、及び、コイル４３Ｂ’もポール２とポール４にそれぞれ巻かれている。
【００４９】
ステッピングモータ４０の駆動制御装置は、電流を供給する対象のコイルを切り換える
駆動手段５０と、駆動手段５０に電流を供給する電源５１と、コイルに対する電流の供給を制御する制御手段５２とを有している。
【００５０】
駆動手段５０は、例えば、アレイ上に並べたセルと配線用素子とにより構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を有している。なお、ＦＰＧＡを概念的に表したスイッチ群を図３に示す。
【００５１】
コイル４３Ａ、４３Ａ’は、共に端子ＣＯＭを介して電源５１の正極に接続されている。コイル４３Ａの他方の端子ＩＮＡは、スイッチ５０Ａを介して電源５１の負極に接続されている。同様に、コイル４３Ａ’の他方の端子ＩＮＡ−は、スイッチ５０Ａ’を介して電源５１の負極に接続されている。
【００５２】
また、コイル４３Ｂ、４３Ｂ’は、共に端子ＣＯＭを介して電源５１の正極に接続されている。コイル４３Ｂの他方の端子ＩＮＢは、スイッチ５０Ｂを介して電源５１の負極に接続されている。同様に、コイル４３Ｂ’の他方の端子ＩＮＢ−は、スイッチ５０Ｂ’を介して電源５１の負極に接続されている。
【００５３】
次に、反応庫３００の内部温度を所定温度に上昇及び維持する構成について図３を参照して説明する。
【００５４】
自動分析装置１０は、ヒータ６２、スイッチ６２Ａ及び温度検出手段６３を有している。ヒータ６２の一端は、電源５１の正極に接続され、ヒータ６２の他端は、スイッチ６２Ａを介して電源５１の負極に接続されている。制御手段５２は、始動スイッチ６０がオンし、駆動手段５０に対して電源５１が投入されると、温度検出手段６３の検出信号を受けて、反応庫３００の内部温度が所定温度より低いと判断した場合にスイッチ６２Ａをオンの状態にし、反応庫３００の内部温度が所定温度に達したと判断した場合にスイッチ６２Ａをオフの状態にする。駆動手段５０に対して電源５１が投入されてから反応庫３００の内部温度が所定温度に達し、反応溶液の成分量測定が可能になるまでのアイドリング期間中、制御手段５２は、上記のようにスイッチ６２Ａを制御する。
【００５５】
アイドリング期間が経過した後、制御手段５２は、温度検出手段６３の検出信号を受けて、反応庫３００の内部温度が所定温度より低いと判断した場合にスイッチ６２Ａをオンの状態にし、反応庫３００の内部温度が所定温度に達したと判断した場合にスイッチ６２Ａをオフの状態にする。
【００５６】
次に、自動分析装置１０の一連の動作について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、分注プローブの保守点検時のコイルの励磁状態を示す図、図６は、励磁信号のタイミングチャートである。なお、構成要素の駆動装置について、試薬アーム１０２の駆動装置を代表して説明し、他の構成要素の駆動装置の説明を省略する。
【００５７】
先ず、自動分析装置１０の立ち上げ時に、始動スイッチ６０をオンし、駆動手段５０に対して電源５１を投入すると、制御手段５２が、４つのスイッチ５０Ａ〜５０Ｂ’のいずれもオフの状態にし、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’の各端子ＩＮＡ〜ＩＮＢ’の電圧が全てＨレベルとなる。同じく、端子ＣＯＭの電圧がＨレベルであるため、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’のいずれにも電流が供給されず、無励磁状態（図５に示すコイルの無励磁状態）となる。
【００５８】
それにより、ステータ４２のポール１〜４は、ロータ４１のＮ極又はＳ極を引き込まず、ロータ４１を保持しない。例えば、試薬アーム１０２を手操作で容易に手前側（作業者側）に移動して、試薬プローブ１０３の保守点検等を容易に行うことが可能となる。４つのコイル４３Ａ〜４３Ｂ’のいずれも無励磁状態としたので、無駄な電力を消費させずに済む。
【００５９】
なお、駆動手段５０に対して電源５１を投入した後に、試薬プローブ１０３の保守点検等を行う場合、試薬アーム１０２がいずれの位置にあっても、ステッピングモータのコイルのいずれも無励磁状態としたが、試薬アーム１０２を予め定められた位置（例えば、待機位置や初期位置）に移動させてから、ステッピングモータのコイルのいずれも無励磁状態としても良い。
【００６０】
また、自動分析装置１０の立ち上げ時に、始動スイッチ６０をオンし、ヒータ６２に対して電源５１を投入すると、制御手段５２が、温度検出手段６３の検出信号を受け、反応庫３００の内部温度が所定温度より低いと判断した場合、スイッチ６２Ａをオンの状態にし、ヒータ６２に電流を供給し、反応庫３００の内部温度が所定温度に達したと判断した場合、スイッチ６２Ａをオフの状態にし、ヒータ６２に対する電流の供給を停止する。
【００６１】
電源５１を投入してから反応庫３００の内部温度が所定温度に達するまでのアイドリング期間中、ヒータ６２は、電流を供給され続けるため、反応庫３００の内部温度を所定温度に連続的に上昇させる。それにより、反応庫３００の内部温度を所定温度に上昇させるまでの時間に無駄がなく、アイドリング期間の長期化を防止することが可能となる。
【００６２】
アイドリング期間を経過した後に、制御手段５２は、温度検出手段６３の検出信号を受け、反応庫３００の内部温度が所定温度より低いと判断した場合に、スイッチ６２Ａをオンの状態にし、ヒータ６２に電流を供給し、反応庫３００の内部温度が所定温度に達したと判断した場合に、スイッチ６２Ａをオフの状態にし、ヒータ６２に対する電流の供給を停止する。それにより、反応庫３００の内部温度を所定温度に維持する。
【００６３】
次に、比較例に係るステッピングモータの駆動制御装置について図５を参照して説明する。比較例に係るステッピングモータの駆動制御装置が前記実施形態と異なる点は、制御手段の構成にある。
【００６４】
比較例において、自動分析装置１０の立ち上げ時において、始動スイッチ６０をオンし、駆動手段５０に対して電源５１を投入すると、制御手段（図示省略）は、予め定められたコイルを励磁する。例えば、制御手段は、スイッチ５０Ａ、５０Ｂをオンの状態にし、スイッチ５０Ａ’、５０Ｂ’をオフの状態にし、コイル４３Ａ、４３Ｂの各端子ＩＮＡ、ＩＮＢの電圧がＬレベルとなり、端子ＣＯＭの電圧がＨレベルとなるため、コイル４３Ａ、４３Ｂに電流が供給され、励磁状態（図５に示すコイルの励磁状態）となる。コイル４３Ａに生じた磁力により、ポール１がＮ極となり、また、ポール３がＳ極となり、ポール１のＮ極がロータの永久磁石のＳ極を引き込むと共に、ポール３のＳ極がロータ４１の永久磁石のＮ極を引き込み、ロータ４１を保持し、それにより、試薬アーム１０２を初期位置（例えば待機位置）に保持する。
【００６５】
比較例においては、駆動手段５０に対して電源５１を投入した後に、試薬プローブ１０３の保守点検等を行う場合に、試薬アーム１０２を手操作で手前側（作業者側）に移動しようとするとき、ロータ４１の保持力に抗して行うために困難を伴う。また、所定のコイルに電流を供給し続けているので、無駄な電力を消費する。
以上で、本実施形態に対する比較例についての説明を終了する。
【００６６】
次に、本実施形態において、アイドリング期間経過後に行われる反応溶液の成分量の測定について説明する。反応溶液の成分量の測定については、上記したように、試薬庫用駆動部（図示省略）により試薬容器１０１が順番に吸引位置に搬送される。また、試料庫用駆動部（図示省略）により試料容器２０１が順番に吸引位置に搬送される。さらに、反応庫用駆動部（図示省略）により反応容器３０１が順番に吐出位置に搬送される。及び、試薬アーム１０２の駆動装置は、吸引位置と吐出位置との間を試薬プローブ１０３が移動するように試薬アーム１０２を回動させる。また、試料アーム２０２の駆動装置は、吸引位置と吐出位置との間を試料プローブ２０３が移動するように試料アーム２０２を回動させる。
【００６７】
上記の試薬庫駆動部、試料庫用駆動部、反応庫用駆動部、試薬アーム１０２の駆動装置、及び、試料アーム２０２の駆動装置は、それぞれステッピングモータ及びステッピングモータの駆動制御装置を備えている。それらのステッピングモータ及びステッピングモータの駆動制御装置は、基本的に同じ構成をしている。以下、試薬アーム１０２の駆動装置を代表して説明し、他の駆動装置の説明を省略する。
【００６８】
アイドリング期間経過後、予め定められた指示（例えば、反応溶液の成分量の測定開始指示）を受けて、制御手段５２は、駆動手段５０を制御し、駆動手段５０は、電流を供給する対象であるコイルを切り換える。また、制御手段５２は、ヒータ６２のスイッチ６２Ａを制御し、反応庫３００の内部温度を所定温度に維持する。
【００６９】
駆動手段５０は、電流を供給する対象であるコイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’を切り換えることにより、ロータ４１を所定方向に回転させる。２相励磁方式を基にして、駆動手段５０により切り換えられるコイル４３Ａの端子ＩＮＡ〜コイル４３Ｂ’の端子ＩＮＢ−の電圧レベルを図６に示す。
【００７０】
クロック０で、制御手段５２は、スイッチ５０Ａ及びスイッチ５０Ｂをオンにし、駆動手段５０は、コイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’の各端子の電圧レベルをＬ、Ｈ、Ｌ、Ｈにする。それにより、コイル４３Ａ及びコイル４３Ｂに電流がそれぞれ供給され、ポール１及びポール２がＮ極となり、ポール３及びポール４がＳ極となる。ポール１がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール３がロータ４１のＮ極を引き込み、ポール２がロータのＮ極を斥け、ポール４がロータのＳ極を斥ける。その結果、ロータ４１が時計方向に回転する。
【００７１】
クロック１で、制御手段５２は、スイッチ５０Ａをオンからオフに切り換え、スイッチ５０Ａ’をオフからオンに切り換え、駆動手段５０は、コイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’の各端子の電圧レベルをＨ、Ｌ、Ｌ、Ｈにする。それにより、コイル４３Ａに電流が停止し、ポール１がＳ極となり、コイル４３Ａ’に電流が供給され、ポール３がＮ極となる。ポール２がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール４がロータ４１のＮ極を引き込み、ポール３がロータのＮ極を斥け、ポール１がロータのＳ極を斥ける。その結果、ロータ４１が時計方向に回転する。
【００７２】
クロック２で、制御手段５２は、スイッチ５０Ｂをオンからオフに切り換え、スイッチ５０Ｂ’をオフからオンに切り換え、駆動手段５０は、コイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’の各端子の電圧レベルをＨ、Ｌ、Ｈ、Ｌにする。それにより、コイル４３Ｂに電流が停止し、ポール２がＳ極となり、コイル４３Ｂ’に電流が供給され、ポール４がＮ極となる。ポール３がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール１がロータ４１のＮ極を引き込み、ポール４がロータのＮ極を斥け、ポール２がロータのＳ極を斥ける。その結果、ロータ４１が時計方向に回転する。
【００７３】
クロック３で、制御手段５２は、スイッチ５０Ａ’をオンからオフに切り換え、スイッチ５０Ａをオフからオンに切り換え、駆動手段５０は、コイル４３Ａ〜コイル４３Ｂ’の各端子の電圧レベルをＬ、Ｈ、Ｈ、Ｌにする。それにより、コイル４３Ａ’に電流が停止し、ポール３がＳ極となり、コイル４３Ａに電流が供給され、ポール４がＮ極となる。ポール４がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール２がロータ４１のＮ極を引き込み、ポール１がロータのＮ極を斥け、ポール３がロータのＳ極を斥ける。その結果、ロータ４１が時計方向に回転する。
【００７４】
上記クロック０から上記クロック３により、ロータ４１が１回転する。その後、再び、クロック０に戻る。そして、クロック０からクロック３までの制御を繰り返すことによりロータ４１が回転し続ける。
【００７５】
試薬プローブ１０３が所定位置（例えば吸引位置）に移動した場合、ロータ４１の回転を停止する。クロック０で、ロータ４１の回転が停止したとき、コイル４３Ａ及びコイル４３Ｂに電流がそれぞれ供給され、ポール１及びポール２がＮ極となり、ポール３及びポール４がＳ極となる。ポール１がロータ４１のＳ極を引き込み、ポール３がロータ４１のＮ極を引き込む。それにより、ロータ４１を保持し、試薬アーム１０２を停止位置に保持する。
【００７６】
次に、反応溶液の成分量を測定中に、例えば、試薬プローブ１０３の点検等を目的として、試薬アーム１０２を手操作で操作する場合について説明する。
【００７７】
操作部６１の操作による指示を受けて、制御手段５２は、４つのスイッチ５０Ａ〜５０Ｂ’のいずれもオフの状態にし、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’の各端子ＩＮＡ〜ＩＮＢ’の電圧が全てＨレベルとなる。同じく、端子ＣＯＭの電圧がＨレベルであるため、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’のいずれにも電流が供給されず、無励磁状態（図５に示すコイルの無励磁状態）となる。それにより、ステータ４２のポール１は、ロータ４１のＳ極を引き込まず、ポール３は、ロータ４１のＮ極を引き込まない。その結果、ロータ４１を保持せず、例えば、試薬アーム１０２を手操作で容易に手前側（作業者側）に移動して、試薬プローブ１０３の点検等を容易に行うことが可能となる。また、制御手段５２は、ヒータ６２に対する電流の供給を停止しないので、反応庫３００の内部温度を所定温度に維持すること可能となり、試薬プローブ１０３の点検後に、反応溶液の成分量の測定を即座に再開することが可能となる。
【００７８】
なお、反応溶液の成分量の測定中に、試薬アーム１０２を手操作で移動するとき、試薬アーム１０２を予め定められた位置に回動させた後に、コイル４３Ａ〜４３Ｂ’を無励磁状態にしても良い。予め定められた位置に回動させた後の試薬アーム１０２を手操作で移動するので、より安全に試薬アーム１０２を移動させることが可能となる。
【００７９】
例えば、ロータ４１の回転軸に取り付けたエンコーダ（検出手段）により、試薬アーム１０２の回動位置を検出する。制御手段５２は、操作部６１の操作による指示を受けた場合、スイッチ５０Ａ〜５０Ｂ’をオン又はオフにし、駆動手段５０が電流を供給する対象であるコイルを切り換え、ロータ４１を所定方向に所定量だけ回転させ、試薬アーム１０２を予め定められた位置（例えば、待機位置）に回動させる。試薬アーム１０２が予め定められた位置に回動したことの信号を受けて、制御手段５２は、ロータ４１の回転を停止させる。
【００８０】
なお、前記実施形態では、試薬アーム１０２の駆動装置におけるステッピングモータ４０及びステッピングモータ４０の駆動制御装置を代表して説明したが、これに限らず、試薬庫駆動部、試料庫用駆動部、及び、反応庫用駆動部においても、上記したステッピングモータ４０及びステッピングモータ４０の駆動制御装置と同様な構成にすることができる。この場合、ステッピングモータ４０のロータ４１を各駆動部の構成要素に連動させる。制御手段がいずれのコイルに対しても電流の供給を停止させることで、各構成要素を手操作で容易に移動させることが可能となり、無駄な電力の消費を防止することが可能となり、ヒータ６２に電流を供給し続けることで、反応庫３００の内部温度が連続的に所定温度まで上昇し、アイドリング期間の長期化を防止することが可能となる。また、反応溶液の成分量の測定中であっても、操作部６１の操作による指示を受けて、制御手段がいずれのコイルに対しても電流の供給を停止させることで、各構成要素を手操作で容易に移動させることが可能となる。コイルに対する電流の供給を停止しても、ヒータ６２に対する電流の供給を停止させないので、反応庫３００の内部温度を所定温度に維持することができ、反応溶液の成分量の測定再開までの期間の長期化を防止することが可能となる。
【００８１】
また、コイルに対する電流の供給を停止しても、電流供給が必要な他の構成要素に対する電流の供給を停止しないので、この点からも、反応容器の成分量の測定の開始及び再開の迅速化を図ることが可能となる。
【００８２】
さらに、前記実施形態では、自動分析装置１０を構成する構成要素に動力を供給する動力源として、ステッピングモータ４０を代表して説明したが、ステッピングモータ４０以外のモータであっても良い。例えば、ロータの検出位置に応じて直流電流の極性を切り替えるブラシレスＤＣモータであっても良い。ブラシレスＤＣモータは、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式により駆動制御される。また、一直線に長く伸びたステータに置かれたロータを、磁界の変化により直線運動させるリニアモータであっても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 自動分析装置 １００ 試薬庫 １０１ 試薬容器
１０２ 試薬アーム １０３ 試薬プローブ １１０ 試薬庫ケース
１２０ ボールネジ １２１ ナット １２３ スプライン軸
１２４ 回動機構 １２５ スプライン側プーリ １２７ モータ側プーリ
１２８ 回動用ベルト １２９ ブロック
２００ 試料庫 ２０１ 試料容器 ２０２ 試料アーム
２０３ 試料プローブ ３００ 反応庫 ３０１ 反応容器
４０ ステッピングモータ ５０ 駆動手段 ５１ 電源
５２ 制御手段 ６０ 始動スイッチ ６１ 操作部 ６２ ヒータ
６３ 温度検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置において、
前記自動分析装置を構成する構成要素に連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するモータと、
前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、
前記駆動手段を含む前記各構成要素に前記電流を供給する電源と、
前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを回転させる制御手段と、
を有する
ことを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置において、
試料又は試薬が入れられ、吸引位置にそれぞれ配置された分注元容器と、
所定方向に並べられ、前記所定方向上に設けられた吐出位置に順に移動する反応容器と、
前記吸引位置に配された前記各分注元容器から前記試料及び前記試薬をそれぞれ吸引し、前記吸引した前記試料及び前記試薬を前記吐出位置に移動した前記反応容器にそれぞれ吐出する分注プローブと、
前記分注プローブを前記吸引位置と前記吐出位置との間で往復移動させるように回動する分注アームと、
前記分注アームに連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するステッピングモータと、
前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、
前記駆動手段を含む各構成要素に前記電流を供給する電源と、
前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを順次回転させる制御手段と、
を有する
ことを特徴とする自動分析装置。
【請求項３】
前記反応容器を収容する反応庫と、該反応庫の内部温度を温めるためのヒータと、前記反応庫の内部温度を検出するための温度検出手段とを有し、
さらに、前記制御手段は、前記電源を投入した後、前記温度検出手段の検出信号を受け、前記反応庫の内部温度が所定温度より低いと判断した場合、前記ヒータに電流を供給し、前記反応庫の内部温度が前記所定温度に達したと判断した場合、前記ヒータに対する電流の供給を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動分析装置。
【請求項４】
さらに、前記制御手段は、前記反応溶液の前記成分量の測定中に、操作部の操作による指示を受けた場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動分析装置。
【請求項５】
前記分注アームの回動位置を検出する検出手段を有し、
さらに、前記制御手段は、前記操作部の操作による指示を受けた場合、前記検出手段の検出を基に前記分注アームが予め定められた位置にないと判断したとき、前記ロータを回転させて、前記分注アームを前記予め定められた位置に回動させるように前記駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の自動分析装置。
【請求項６】
試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置に用いられ、該自動分析装置を構成する構成要素に連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するモータの駆動制御装置において、
前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、
前記駆動手段を含む前記各構成要素に前記電流を供給する電源と、
前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを回転させる制御手段と、
を有する
ことを特徴とするモータの駆動制御装置。
【請求項１】
試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置において、
前記自動分析装置を構成する構成要素に連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するモータと、
前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、
前記駆動手段を含む前記各構成要素に前記電流を供給する電源と、
前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを回転させる制御手段と、
を有する
ことを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置において、
試料又は試薬が入れられ、吸引位置にそれぞれ配置された分注元容器と、
所定方向に並べられ、前記所定方向上に設けられた吐出位置に順に移動する反応容器と、
前記吸引位置に配された前記各分注元容器から前記試料及び前記試薬をそれぞれ吸引し、前記吸引した前記試料及び前記試薬を前記吐出位置に移動した前記反応容器にそれぞれ吐出する分注プローブと、
前記分注プローブを前記吸引位置と前記吐出位置との間で往復移動させるように回動する分注アームと、
前記分注アームに連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するステッピングモータと、
前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、
前記駆動手段を含む各構成要素に前記電流を供給する電源と、
前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを順次回転させる制御手段と、
を有する
ことを特徴とする自動分析装置。
【請求項３】
前記反応容器を収容する反応庫と、該反応庫の内部温度を温めるためのヒータと、前記反応庫の内部温度を検出するための温度検出手段とを有し、
さらに、前記制御手段は、前記電源を投入した後、前記温度検出手段の検出信号を受け、前記反応庫の内部温度が所定温度より低いと判断した場合、前記ヒータに電流を供給し、前記反応庫の内部温度が前記所定温度に達したと判断した場合、前記ヒータに対する電流の供給を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動分析装置。
【請求項４】
さらに、前記制御手段は、前記反応溶液の前記成分量の測定中に、操作部の操作による指示を受けた場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動分析装置。
【請求項５】
前記分注アームの回動位置を検出する検出手段を有し、
さらに、前記制御手段は、前記操作部の操作による指示を受けた場合、前記検出手段の検出を基に前記分注アームが予め定められた位置にないと判断したとき、前記ロータを回転させて、前記分注アームを前記予め定められた位置に回動させるように前記駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の自動分析装置。
【請求項６】
試料及び試薬から生成された反応溶液の成分量を測定する自動分析装置に用いられ、該自動分析装置を構成する構成要素に連動するロータと、ステータと、前記ロータ又は前記ステータの一方に設けられ、供給される電流により励磁される複数のコイルとを有するモータの駆動制御装置において、
前記電流を供給する対象の前記コイルを切り換える駆動手段と、
前記駆動手段を含む前記各構成要素に前記電流を供給する電源と、
前記駆動手段に対して前記電源を投入した場合、前記複数のコイルのいずれに対しても前記電流の供給を停止させ、その後、予め定められた指示を受けた場合、前記複数のコイルに対し前記電流の供給を開始し、前記ロータを回転させる制御手段と、
を有する
ことを特徴とするモータの駆動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１１７８６２（Ｐ２０１１−１１７８６２Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７６１８３（Ｐ２００９−２７６１８３）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
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