夹阀及具备夹阀的自动分析装置的制作方法

本实用新型涉及用于封闭流道的夹阀及在流道设有该夹阀的自动分析装置。

背景技术：

在专利文献1中记载了一种自动分析装置，该自动分析装置在临床检查室的领域中用于测定由血液、尿等产生的生物体试样，具备进行测定用流道的控制的阀并对流道进行封闭、打开控制。作为用于流道控制的阀，在主要种类上具有夹阀。

夹阀通过利用线圈使夹杆工作，利用夹杆和按压面对夹管进行按压，关闭阀。本夹阀为了在流道的切换方面不会相对于含有粒子的液体及空气产生堵塞，有时用于例如废弃测定结束后的检测体的废流道切换部的用途。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-300752号公报

技术实现要素：

实用新型所要解决的课题

在如临床检查室那样需要连续地处理多检测体的自动分析装置的流道的开闭上使用夹阀的情况下，通过反复阀的开闭动作，存在与夹阀的夹杆及按压面接触的夹管周围的表面当超过预定维修期间时则疲劳龟裂破损的可能性。该夹管为定期更换部件，安装夹阀的装置需要定期的维修。装置的用户无法在定期维修执行中执行分析，存在检查处理效率下降的可能性。

本实用新型鉴于上述课题，其目的在于防止夹管的疲劳，提高装置的维修性。

用于解决课题的方法

鉴于上述课题的本申请实用新型的结构如以下那样。

即，根据方案一所述的夹阀，其特征在于，具备：保持能使流体通过的夹管的保持部；按压面，其由曲面形成与夹管接触的面，该夹管由上述保持部保持的；隔着夹管与上述按压面对置地设置，与上述夹管接触的部分的形状以与上述按压面相同形状及相同直径形成，所接触的上述部分的形状的宽度d是该夹管的厚度的1.5倍的夹杆；通过以使上述按压面与上述夹杆之间的距离可变的方式进行驱动，进行上述夹管的关闭或打开的驱动机构。

根据方案二所述的夹阀，在方案一中，上述按压面及上述夹杆与上述夹管接触的面的曲率R是该按压面及该夹杆与该夹管接触的面的宽度d的1/3以上。

根据方案三所述的夹阀，在方案二中，在上述夹管是厚度t为0.5～1.5mm的硅橡胶材质的情况下，R是1.5。

根据方案四所述的夹阀，在方案一中，上述驱动机构包括线圈部、由该线圈部驱动的可动铁芯、吸引可动铁芯的固定铁芯，在该夹阀处于封闭状态的情况下，上述驱动机构通过利用上述线圈部使上述可动铁芯进行动作至上述固定铁芯，使上述夹杆向上述夹管移动，通过分别利用上述按压面和上述夹杆按压封闭对象的上述夹管的上面和下面，以成为面压力p为能克服夹管内的内压的封闭压力P1的按压量H1的方式控制上述按压面与上述夹杆之间的距离。

根据方案五所述的夹阀，在方案四中，在上述夹管是厚度为0.5～1.5mm的硅橡胶材质的情况下，按压量H1为1.7～2.0mm。

根据方案六所述的自动分析装置，其具备分析测定对象试样的分析部、使用于分析的流体通过的流道以及根据分析过程打开及封闭上述流道的夹阀，该自动分析装置的特征在于，上述夹阀具备：保持夹管的保持部；按压面，其由曲面形成与夹管接触的面，该夹管由上述保持部保持的；夹杆，其隔着夹管与上述按压面对置地设置，与上述夹管接触的部分的形状以与上述按压面相同形状及相同直径形成，上述接触的部分的形状的宽度d是该夹管的厚度的1.5倍；以及通过以使上述按压面与上述夹杆之间的距离可变的方式进行驱动，进行上述夹管的关闭或打开的驱动机构。

根据方案七所述的自动分析装置，在分案六的自动分析装置中，上述分析部具有定量或定性地检测生物体由来试样中所含的测定对象成分的流动池检测部，上述夹阀设于使流体与流动池检测部连通的流道上。

根据方案八所述的自动分析装置，在方案六中，上述按压面及上述夹杆与上述夹管接触的面的曲率R是该按压面及该夹杆与该夹管接触的面的宽度d的1/3以上。

根据方案九所述的自动分析装置，在方案八中，在上述夹管是厚度t为0.5～1.5mm的硅橡胶材质的情况下，R是1.5。

根据方案十所述的自动分析装置，在方案六中，上述驱动机构包括线圈部、由该线圈部驱动的可动铁芯、吸引可动铁芯的固定铁芯，在该夹阀处于封闭状态的情况下，上述驱动机构通过利用上述线圈部使上述可动铁芯进行动作至上述固定铁芯，使上述夹杆向上述夹管移动，通过分别利用上述按压面和上述夹杆按压封闭对象的上述夹管的上面和下面，以成为面压力p为能克服夹管内的内压的封闭压力P1的按压量H1的方式控制上述按压面与上述夹杆之间的距离。

根据方案十一所述的自动分析装置，在方案十中，在上述夹管是厚度为0.5～1.5mm的硅橡胶材质的情况下，按压量H1为1.7mm。

实用新型效果

根据本实用新型，通过具备上述结构，能提供能可靠地减少夹管的疲劳且可靠地控制流道的关闭及打开的夹阀以及具备该夹阀的自动分析装置。

附图说明

图1是表示自动分析装置的一例的图。

图2是包括具备本实用新型的夹阀的流动池检测器的流道结构图。

图3是夹阀的结构图。

图4是现有技术的开阀时的夹阀的夹管按压面周围放大图。

图5是现有技术的闭阀时的夹阀的夹管按压面周围放大图。

图6A是使接触面为曲面形状的闭阀时的夹阀的放大图。

图6B是使接触面为曲面形状的闭阀时的夹阀的放大图。

图7是表示接触面的形状和夹管最大变形部位的变形量的关系的示意图。

图8A是使接触面中的曲面形状R变化为三通时的闭阀时的夹阀放大图。

图8B是使接触面中的曲面形状R变化为三通时的闭阀时的夹阀放大图。

图8C是使接触面中的曲面形状R变化为三通时的闭阀时的夹阀放大图。

图9是表示作为曲面形状的接触面的宽度d和夹管最大变形部位的变形量的关系的图。

图10是表示夹管的厚度t和夹管表面的最大变形量最小时的按压面宽度d，的关系的图。

图11A是夹杆的面形状及按压面为相同的曲面形状的情况和非相同形状的情况下的、闭阀时的夹阀放大图。

图11B是夹杆的面形状及按压面为相同的曲面形状的情况和非相同形状的情况下的、闭阀时的夹阀放大图。

图12是夹阀闭阀时的夹管的放大图。

图13是夹阀闭阀时的夹管按压量和管内面所附加的面压力的关系的图。

具体实施方式

使用图1对自动分析装置进行说明。

本实施例的自动分析装置在分析装置100的、架101上架设保持样品的样品容器102，利用架搬运线117移动至样品分注喷嘴103的附近的样品分注位置。

在细菌培养器盘104上能设置多个反应容器105，能进行用于使设置在圆周方向上的反应容器105分别移动至预定位置的旋转运动。

样品分注尖端及反应容器搬运机构106能在X轴、Y轴、Z轴的三方向上移动，在样品分注尖端及反应容器保持部件107、反应容器搅拌机构108、样品分注尖端及反应容器废弃孔109、样品分注尖端安装位置110、细菌培养器盘104的预定位置的范围移动，进行样品分注尖端及反应容器的搬运。

在样品分注尖端及反应容器保持部件107上设置多个未使用的反应容器和样品分注尖端。样品分注尖端及反应容器搬运机构106向样品分注尖端及反应容器保持部件107的上方移动，下降并把持未使用的反应容器后上升，另外，移动至细菌培养器盘104的预定位置上方，下降并设置反应容器。

接着，样品分注尖端及反应容器搬运机构106移动至样品分注尖端及反应容器保持部件107的上方，下降并把持未使用的样品分注尖端后上升，移动至样品分注尖端安装位置110的上方，下降并设置样品分注尖端。

样品分注喷嘴103能转动及上下移动，在转动移动至样品分注尖端安装位置110的上方后，下降并向样品分注喷嘴103的前端压入样品分注尖端并安装。安装了样品分注尖端的样品分注喷嘴103移动至载置在搬运架101上的样品容器102的上方后，下降并对样品容器102所保持的样品进行预定量吸引。吸引了样品的样品分注喷嘴103移动至细菌培养器盘104的上方后，下降并向细菌培养器盘104所保持的未使用的反应容器105排出样品。当样品排出结束时，样品分注喷嘴103移动至样品分注尖端及反应容器废弃孔109的上方，从废弃孔废弃使用后的样品分注尖端。

在试剂盘111上设置多个试剂容器118。在试剂盘111的上部设有试剂盘罩112，试剂盘111内部被保温为预定的温度。在试剂盘罩112的一部分设有试剂盘罩开口部113。试剂分注喷嘴114能旋转与上下移动，在旋转移动至试剂盘罩112的开口部113的上方后下降，将试剂分注喷嘴114的前端浸渍在预定的试剂容器内的试剂中，并吸引预定量的试剂。接着，在试剂分注喷嘴114上升后，旋转移动至细菌培养器盘104的预定位置的上方，并向反应容器105排出试剂。

排出了样品与试剂的反应容器105通过细菌培养器盘104的旋转移动至预定位置，通过样品分注尖端及反应容器搬运机构106，被向反应容器搅拌机构108搬运。反应容器搅拌机构108通过相对于反应容器施加旋转运动而对反应容器内的样品与试剂进行搅拌、混合。搅拌结束了的反应容器利用样品分注尖端及反应容器搬运机构106返回至细菌培养器盘104的预定位置。

反应液吸引喷嘴115能旋转与上下移动，样品与试剂的分注、搅拌结束，利用细菌培养器盘104移动至经过了预定的反应时间的反应容器105的上方、下降，吸引反应容器105内的反应液。由反应液吸引喷嘴115吸引的反应液由检测部单元116进行分析。

吸引了反应液的反应容器105通过细菌培养器盘104的旋转移动至预定位置，利用样品分注尖端及反应容器搬运机构106从细菌培养器盘105移动至样品分注尖端及反应容器废弃孔109的上方，并从废弃孔废弃。

图2是具备本实用新型的夹阀的检测部单元116的流动结构图。

用于吸引或排出液体、空气的反应液吸引喷嘴201、用于检测测定对象物的流动池检测器202、用于产生用于吸引或排出液体、空气的压力差的注射器203、用于排出液体、空气的排液管204具备连接喷嘴与流动池检测器的入口连接部205的第一流道206、从流动池检测器的出口连接部207经过第一阀208向分支部209连接的第二流道210、接着通过分支部209向注射器连接的第三流道211、从分注部209经过第二阀212向排液管204连接的第四流道213。在该流道结构中，通过注射器203的上下动作及第一阀208和第二阀212的开闭切换从反应液吸引喷嘴114实施液体、空气的吸引或排出。在本流道结构中，第一阀208和第二阀212使用能封闭包括粒子的液体及空气的夹阀。

图3是表示夹阀的结构的示意图。

夹阀301由按压面302、线圈部303、由线圈驱动的可动铁芯304、吸引可动铁芯的固定铁芯305、与上述可动铁芯一起进行动作的夹杆306以及夹管307构成。夹阀通过利用线圈部使可动铁芯进行动作至固定铁芯，使夹杆向夹管移动，通过分别利用按压面和夹杆按压封闭对象的夹管的上面308和下面309，封闭夹管内的流道。

图4是放大了现有技术中的开阀时的夹阀301、夹杆306及夹管307的按压面周围的示意图。

另外，在图4中，为了着眼于夹管的每单位面积的形状变化，在厚度方向和长度方向上以等面区划划分夹管的上面308及下面309而表示。在开阀时，未产生夹管的变形，因此，夹管的划分全部具有相同的面积。

图5是放大了现有技术中的闭阀时的夹阀和夹管的按压面周围的示意图。

以在闭阀时封闭夹管内的流道的方式，并以夹管的上面308的内面501和下面309的内面502分别接触的方式，夹杆306上升，流道被封闭。

在此，夹管的上面501及下面502的夹杆及按压面的周缘部A接触的部分的变形量最大。以下，在本实施例中，将按压面302的周缘部A接触的夹管上面的等面区划称为变形最大部位a。由于夹阀反复开闭阀的程度的、较大的负荷施加在变形最大部位a，因此，由于在长期间反复使用夹阀，从而存在变形最大部位a由于疲劳龟裂而破裂的可能性。

发明人仔细研究的结果，发现夹管的变形最大部位a的变形量由以下的三个主要原因决定。

(1)按压面及夹杆的形状

(2)由其他部位变形带来的影响

(3)夹杆驱动量

在本实用新型中，通过使按压面和夹杆的形状及闭阀时的夹杆驱动量最适化，减少闭阀时的夹管的变形最大部位的变形量，减少对夹管的疲劳龟裂负荷而长寿命化，从而解决上述课题。

首先，对使按压面的形状最适化的方法进行说明。

图6A、图6B是放大使按压面与夹管接触的接触面为曲面的情况下的、闭阀时的夹管周围的图。图6A是在与夹管接触的按压面的接触面内存在平坦的区域401，由使其接触面的周缘部为R面形状(以后将这种形状称为角形状)的夹阀闭阀的情况的示意图。图6B表示在接触面内不具有平坦的区域，由整体上由曲面形成的按压面(以后称为曲面形状)的夹阀闭阀的情况的示意图。

在任意的情况下，均在与按压面302的接触面的周缘部接触的夹管的一部分产生变形最大部位b、c。在变形最大部位b、c中，箭头的方向表示变形最大部位的变形方向，长度表示变形量。在此，由于夹管的摩擦系数大，因此，普遍成为接触面而变形。由此，与角形状相比，曲面形状的夹管的变形平缓。

另外，在存在平坦的区域401的情况下，在与按压面接触的夹管变形最大部位b不仅成为接触面的变形，在夹管的轴向601，还附加比中心部向外侧被按压的变形。因此，在使按压面为曲面形状的情况的图6A中的变形最大部位c的变形量比使按压面为角形状的情况的图6B中的变形最大部位b的变形量减少。

图7是表示按压面302的接触面的形状和最大变形部位的变形量的关系的示意图。另外，管的厚度t及按压面宽度d恒定。随着增大形成于按压面的周边部的R，与按压面的周缘部接触而产生的夹管的最大变形部位的变形平缓，并且没有附加在轴向推出夹管的变形的平坦的区域，因此，能减小夹管表面的变形量。另外，在R为1/3d以上的情况下，在轴线推出夹管的变形少，因此，夹管表面的最大变形量变小。另外，在R为1/2d的情况下，夹管表面的变形最大量最小。

接着，对使按压面302的宽度d最适化的方法进行说明。

图8A～图8C是放大使按压面的宽度d变化为三通，闭阀时的夹管的按压面周围的图。随着从图8A至图8C，宽度d大。

在宽度d最大的图8C的情况下，与图8A、图8B的情况相比，与按压面中心部接触的夹管变形部位e以在夹管的轴向，比中心部更向外侧被推出的方式变形。此时，在与按压曲面接触的夹管变形最大部位e不仅成为沿按压面的周缘部的接触面的变形，还在轴向附加比中心部更向外侧被推出的变形，因此，夹管表面的变形量增大。

图9表示按压面302是曲面形状的情况的宽度d和变形最大量的关系。在此，夹管的材质是普通的硅橡胶，硬度大约为50～70。

在相对于夹管的厚度t，按压面的宽度d小的情况下(图8A的情况下)，沿按压面的周缘部的夹管的变形陡峻，因此，变形最大量变大。另一方面，在相对于夹管的厚度t，按压面的宽度d大的情况下(图8C的情况下)，不仅成为曲面的接触面的变形，还在轴向801施加向中心部外侧被推出的变形，因此变形最大量变大。根据以上，存在相对于各自的夹管的厚度t使夹管的变形最平缓，并且使与其以外的轴向的变形最小化，夹管的变形最大部位的变形量最小的按压面的宽度d。

作为具体例子，研究管厚度t使用了0.5～1.5mm的硅橡胶材质的夹管的情况的曲面形状R。实施使用了有限要素法的超弹性模拟，计算夹管的变形最大部位的变形量(歪斜量)。其结果，在R＝0.1以下的情况下，可看出夹管的变形陡峻，变形最大量变大。另外，在R＝0.5以上的情况下，由于在轴向附加了被向中心部外侧推出的变形，因此，可看出变形量变大。另外，在R＝大约1.5的情况下，可看出夹管的变形最大部位的变形量最小。在R＝1.5的情况下，与使用现有技术的夹阀的情况相比，能够将夹管的最大变形部位的变形量减半为0.5倍，能防止夹管的疲劳。

另外，发明人进行了仔细研究的结果发现，夹管厚度t与相对于夹管使最大变形量变小的按压面的宽度d，存在比例关系(图10)，在曲面R的直径为夹管厚度t的大约1.5倍时，夹管的最大变形部位的变形量最减少。

接着，对配置于与按压面对置的位置的夹杆的形状进行研究。

图11A是使按压面302为曲面形状，使夹杆306为方形状时的闭阀时的夹阀，图11B是使按压面302及夹杆306为相同的曲面形状的情况的闭阀时的夹阀。

如图11A所示，在按压面的面形状与夹杆的形状不同的情况下，夹管的上面与下面的变形量在按压面侧与夹杆面侧不均匀，夹管的上面201向按压面侧膨胀变形，夹管内面壁的变形部位f的变形量增大。由此，进一步附加夹管变形最大部位g的变形量，因此，夹管表面的变形量增大。

另一方面，如图11B所示，在夹杆与按压面的形状具有相同的曲面形状且具有相同宽度d的情况下，夹管的上面与下面以相同程度变形，因此，在夹管内面未发现变形量过度增大的部位，结果，能减少夹管表面的最大变形部位f的变形量。

接着，对使夹杆的驱动量(闭阀时的夹管按压量)最适化的方法进行说明。

夹管通常是通过在使液体或气体等流体在夹管内流动的状态下，缩小夹杆与按压面之间的距离，封闭夹管内的流道的结构。因此，为了利用夹阀没有泄漏地封闭，需要在夹管内面附加相对于夹管的流道内压充分的封闭压力。

图12是表示按压面的面302与夹杆306均具有相同的曲面形状的情况下的、闭阀时的夹管状态的示意图。在闭阀时，在夹管的上面501及下面502接触的内面施加面压力p。

图13是表示具有图12的形状的夹阀处于闭阀状态的、夹管按压量h与施加在夹管内面的面压力p的关系的图表。另外，在本图表中，夹管的厚度t恒定。

当按压量h增加某种程度时，面压力p变大。为了充分地封闭夹管内的流道，只要面压力p为能克服流道内的内压的封闭压力P1即可，面压力p＝P1那样的按压量H1能够决定为最适的按压量。通过这样决定按压量H1，能在闭阀时不对夹管施加过度的压力地以最小的变形量进行夹阀的闭阀。

作为具体例子，研究使用了厚度t为0.5～1.5mm的硅橡胶材质的夹管的情况的压扁量H1。在使在夹阀求出的流道封闭时的封闭压力P1大约为200kPa的情况下，当使安全率为5时，需要闭阀时的附加在夹管内面的面压力p大约为1.0MPa以上。实施了上述的使用有限要素法的超弹性模拟的结果，在压扁量H1为大约1.7～2.0mm时，面压力p大约为1.0MPa，能充分地封闭流道。在与现有技术的形状及压扁量比较的情况下，变形量(歪斜量)能够为0.16倍、即大约十分之一，通过集中地施加过度的力，能防止夹管提早成为疲劳的状态。

另外，应用本实用新型的夹管的产品具有具备包括流动池类型的检测器的流道机构的自动分析装置，其检测原理、其他装置结构可以与实施例不同。例如，可以是相对于测定例如试样中的Na、K、Cl之类的粒子浓度的离子选择性电极，设于用于向电极膜输送试样的流道的夹阀。另外，在测定气体等气体中所含的成分的装置中，可以是用于封闭、打开使气体通过的流道的夹阀。

符号说明

100—分析装置，101—架，102—样品容器，103—样品分注喷嘴，104—细菌培养器盘，105—反应容器，106—样品分注尖端及反应容器搬运机构，107—样品分注尖端及反应容器保持部件，108—反应容器搅拌机构，109—样品分注尖端及反应容器废弃孔，110—样品分注尖端安装位置，111—试剂盘，112—试剂盘罩，113—试剂盘罩开口部，114—试剂分注喷嘴，115—反应液吸引喷嘴，116—检测单元，117—架搬运线，118—试剂容器，201—检测部，202—流动池检测器，203—注射器，204—排液管，205—流动池检测器入口连接部，206—第一流道，207—流动池检测器出口连接部，208—第一阀，209—分支部，210—第二流道，211—第三流道，212—第二阀，213—第四流道，301—夹阀，302—按压面，303—线圈，304—可动铁芯，305—固定铁芯，306—夹杆，307—夹管，308—夹管上面，309—夹管下面，401—平坦的区域，501—夹管上面的内面，502—夹管下面的内面，701—夹管轴向。