本實用新型涉及用于封閉流道的夾閥及在流道設有該夾閥的自動分析裝置。

背景技術：

在專利文獻1中記載了一種自動分析裝置，該自動分析裝置在臨床檢查室的領域中用于測定由血液、尿等產(chǎn)生的生物體試樣，具備進行測定用流道的控制的閥并對流道進行封閉、打開控制。作為用于流道控制的閥，在主要種類上具有夾閥。

夾閥通過利用線圈使夾桿工作，利用夾桿和按壓面對夾管進行按壓，關閉閥。本夾閥為了在流道的切換方面不會相對于含有粒子的液體及空氣產(chǎn)生堵塞，有時用于例如廢棄測定結束后的檢測體的廢流道切換部的用途。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平10-300752號公報

技術實現(xiàn)要素：

實用新型所要解決的課題

在如臨床檢查室那樣需要連續(xù)地處理多檢測體的自動分析裝置的流道的開閉上使用夾閥的情況下，通過反復閥的開閉動作，存在與夾閥的夾桿及按壓面接觸的夾管周圍的表面當超過預定維修期間時則疲勞龜裂破損的可能性。該夾管為定期更換部件，安裝夾閥的裝置需要定期的維修。裝置的用戶無法在定期維修執(zhí)行中執(zhí)行分析，存在檢查處理效率下降的可能性。

本實用新型鑒于上述課題，其目的在于防止夾管的疲勞，提高裝置的維修性。

用于解決課題的方法

鑒于上述課題的本申請實用新型的結構如以下那樣。

即，根據(jù)方案一所述的夾閥，其特征在于，具備：保持能使流體通過的夾管的保持部；按壓面，其由曲面形成與夾管接觸的面，該夾管由上述保持部保持的；隔著夾管與上述按壓面對置地設置，與上述夾管接觸的部分的形狀以與上述按壓面相同形狀及相同直徑形成，所接觸的上述部分的形狀的寬度d是該夾管的厚度的1.5倍的夾桿；通過以使上述按壓面與上述夾桿之間的距離可變的方式進行驅(qū)動，進行上述夾管的關閉或打開的驅(qū)動機構。

根據(jù)方案二所述的夾閥，在方案一中，上述按壓面及上述夾桿與上述夾管接觸的面的曲率R是該按壓面及該夾桿與該夾管接觸的面的寬度d的1/3以上。

根據(jù)方案三所述的夾閥，在方案二中，在上述夾管是厚度t為0.5～1.5mm的硅橡膠材質(zhì)的情況下，R是1.5。

根據(jù)方案四所述的夾閥，在方案一中，上述驅(qū)動機構包括線圈部、由該線圈部驅(qū)動的可動鐵芯、吸引可動鐵芯的固定鐵芯，在該夾閥處于封閉狀態(tài)的情況下，上述驅(qū)動機構通過利用上述線圈部使上述可動鐵芯進行動作至上述固定鐵芯，使上述夾桿向上述夾管移動，通過分別利用上述按壓面和上述夾桿按壓封閉對象的上述夾管的上面和下面，以成為面壓力p為能克服夾管內(nèi)的內(nèi)壓的封閉壓力P1的按壓量H1的方式控制上述按壓面與上述夾桿之間的距離。

根據(jù)方案五所述的夾閥，在方案四中，在上述夾管是厚度為0.5～1.5mm的硅橡膠材質(zhì)的情況下，按壓量H1為1.7～2.0mm。

根據(jù)方案六所述的自動分析裝置，其具備分析測定對象試樣的分析部、使用于分析的流體通過的流道以及根據(jù)分析過程打開及封閉上述流道的夾閥，該自動分析裝置的特征在于，上述夾閥具備：保持夾管的保持部；按壓面，其由曲面形成與夾管接觸的面，該夾管由上述保持部保持的；夾桿，其隔著夾管與上述按壓面對置地設置，與上述夾管接觸的部分的形狀以與上述按壓面相同形狀及相同直徑形成，上述接觸的部分的形狀的寬度d是該夾管的厚度的1.5倍；以及通過以使上述按壓面與上述夾桿之間的距離可變的方式進行驅(qū)動，進行上述夾管的關閉或打開的驅(qū)動機構。

根據(jù)方案七所述的自動分析裝置，在分案六的自動分析裝置中，上述分析部具有定量或定性地檢測生物體由來試樣中所含的測定對象成分的流動池檢測部，上述夾閥設于使流體與流動池檢測部連通的流道上。

根據(jù)方案八所述的自動分析裝置，在方案六中，上述按壓面及上述夾桿與上述夾管接觸的面的曲率R是該按壓面及該夾桿與該夾管接觸的面的寬度d的1/3以上。

根據(jù)方案九所述的自動分析裝置，在方案八中，在上述夾管是厚度t為0.5～1.5mm的硅橡膠材質(zhì)的情況下，R是1.5。

根據(jù)方案十所述的自動分析裝置，在方案六中，上述驅(qū)動機構包括線圈部、由該線圈部驅(qū)動的可動鐵芯、吸引可動鐵芯的固定鐵芯，在該夾閥處于封閉狀態(tài)的情況下，上述驅(qū)動機構通過利用上述線圈部使上述可動鐵芯進行動作至上述固定鐵芯，使上述夾桿向上述夾管移動，通過分別利用上述按壓面和上述夾桿按壓封閉對象的上述夾管的上面和下面，以成為面壓力p為能克服夾管內(nèi)的內(nèi)壓的封閉壓力P1的按壓量H1的方式控制上述按壓面與上述夾桿之間的距離。

根據(jù)方案十一所述的自動分析裝置，在方案十中，在上述夾管是厚度為0.5～1.5mm的硅橡膠材質(zhì)的情況下，按壓量H1為1.7mm。

實用新型效果

根據(jù)本實用新型，通過具備上述結構，能提供能可靠地減少夾管的疲勞且可靠地控制流道的關閉及打開的夾閥以及具備該夾閥的自動分析裝置。

附圖說明

圖1是表示自動分析裝置的一例的圖。

圖2是包括具備本實用新型的夾閥的流動池檢測器的流道結構圖。

圖3是夾閥的結構圖。

圖4是現(xiàn)有技術的開閥時的夾閥的夾管按壓面周圍放大圖。

圖5是現(xiàn)有技術的閉閥時的夾閥的夾管按壓面周圍放大圖。

圖6A是使接觸面為曲面形狀的閉閥時的夾閥的放大圖。

圖6B是使接觸面為曲面形狀的閉閥時的夾閥的放大圖。

圖7是表示接觸面的形狀和夾管最大變形部位的變形量的關系的示意圖。

圖8A是使接觸面中的曲面形狀R變化為三通時的閉閥時的夾閥放大圖。

圖8B是使接觸面中的曲面形狀R變化為三通時的閉閥時的夾閥放大圖。

圖8C是使接觸面中的曲面形狀R變化為三通時的閉閥時的夾閥放大圖。

圖9是表示作為曲面形狀的接觸面的寬度d和夾管最大變形部位的變形量的關系的圖。

圖10是表示夾管的厚度t和夾管表面的最大變形量最小時的按壓面寬度d，的關系的圖。

圖11A是夾桿的面形狀及按壓面為相同的曲面形狀的情況和非相同形狀的情況下的、閉閥時的夾閥放大圖。

圖11B是夾桿的面形狀及按壓面為相同的曲面形狀的情況和非相同形狀的情況下的、閉閥時的夾閥放大圖。

圖12是夾閥閉閥時的夾管的放大圖。

圖13是夾閥閉閥時的夾管按壓量和管內(nèi)面所附加的面壓力的關系的圖。

具體實施方式

使用圖1對自動分析裝置進行說明。

本實施例的自動分析裝置在分析裝置100的、架101上架設保持樣品的樣品容器102，利用架搬運線117移動至樣品分注噴嘴103的附近的樣品分注位置。

在細菌培養(yǎng)器盤104上能設置多個反應容器105，能進行用于使設置在圓周方向上的反應容器105分別移動至預定位置的旋轉(zhuǎn)運動。

樣品分注尖端及反應容器搬運機構106能在X軸、Y軸、Z軸的三方向上移動，在樣品分注尖端及反應容器保持部件107、反應容器攪拌機構108、樣品分注尖端及反應容器廢棄孔109、樣品分注尖端安裝位置110、細菌培養(yǎng)器盤104的預定位置的范圍移動，進行樣品分注尖端及反應容器的搬運。

在樣品分注尖端及反應容器保持部件107上設置多個未使用的反應容器和樣品分注尖端。樣品分注尖端及反應容器搬運機構106向樣品分注尖端及反應容器保持部件107的上方移動，下降并把持未使用的反應容器后上升，另外，移動至細菌培養(yǎng)器盤104的預定位置上方，下降并設置反應容器。

接著，樣品分注尖端及反應容器搬運機構106移動至樣品分注尖端及反應容器保持部件107的上方，下降并把持未使用的樣品分注尖端后上升，移動至樣品分注尖端安裝位置110的上方，下降并設置樣品分注尖端。

樣品分注噴嘴103能轉(zhuǎn)動及上下移動，在轉(zhuǎn)動移動至樣品分注尖端安裝位置110的上方后，下降并向樣品分注噴嘴103的前端壓入樣品分注尖端并安裝。安裝了樣品分注尖端的樣品分注噴嘴103移動至載置在搬運架101上的樣品容器102的上方后，下降并對樣品容器102所保持的樣品進行預定量吸引。吸引了樣品的樣品分注噴嘴103移動至細菌培養(yǎng)器盤104的上方后，下降并向細菌培養(yǎng)器盤104所保持的未使用的反應容器105排出樣品。當樣品排出結束時，樣品分注噴嘴103移動至樣品分注尖端及反應容器廢棄孔109的上方，從廢棄孔廢棄使用后的樣品分注尖端。

在試劑盤111上設置多個試劑容器118。在試劑盤111的上部設有試劑盤罩112，試劑盤111內(nèi)部被保溫為預定的溫度。在試劑盤罩112的一部分設有試劑盤罩開口部113。試劑分注噴嘴114能旋轉(zhuǎn)與上下移動，在旋轉(zhuǎn)移動至試劑盤罩112的開口部113的上方后下降，將試劑分注噴嘴114的前端浸漬在預定的試劑容器內(nèi)的試劑中，并吸引預定量的試劑。接著，在試劑分注噴嘴114上升后，旋轉(zhuǎn)移動至細菌培養(yǎng)器盤104的預定位置的上方，并向反應容器105排出試劑。

排出了樣品與試劑的反應容器105通過細菌培養(yǎng)器盤104的旋轉(zhuǎn)移動至預定位置，通過樣品分注尖端及反應容器搬運機構106，被向反應容器攪拌機構108搬運。反應容器攪拌機構108通過相對于反應容器施加旋轉(zhuǎn)運動而對反應容器內(nèi)的樣品與試劑進行攪拌、混合。攪拌結束了的反應容器利用樣品分注尖端及反應容器搬運機構106返回至細菌培養(yǎng)器盤104的預定位置。

反應液吸引噴嘴115能旋轉(zhuǎn)與上下移動，樣品與試劑的分注、攪拌結束，利用細菌培養(yǎng)器盤104移動至經(jīng)過了預定的反應時間的反應容器105的上方、下降，吸引反應容器105內(nèi)的反應液。由反應液吸引噴嘴115吸引的反應液由檢測部單元116進行分析。

吸引了反應液的反應容器105通過細菌培養(yǎng)器盤104的旋轉(zhuǎn)移動至預定位置，利用樣品分注尖端及反應容器搬運機構106從細菌培養(yǎng)器盤105移動至樣品分注尖端及反應容器廢棄孔109的上方，并從廢棄孔廢棄。

圖2是具備本實用新型的夾閥的檢測部單元116的流動結構圖。

用于吸引或排出液體、空氣的反應液吸引噴嘴201、用于檢測測定對象物的流動池檢測器202、用于產(chǎn)生用于吸引或排出液體、空氣的壓力差的注射器203、用于排出液體、空氣的排液管204具備連接噴嘴與流動池檢測器的入口連接部205的第一流道206、從流動池檢測器的出口連接部207經(jīng)過第一閥208向分支部209連接的第二流道210、接著通過分支部209向注射器連接的第三流道211、從分注部209經(jīng)過第二閥212向排液管204連接的第四流道213。在該流道結構中，通過注射器203的上下動作及第一閥208和第二閥212的開閉切換從反應液吸引噴嘴114實施液體、空氣的吸引或排出。在本流道結構中，第一閥208和第二閥212使用能封閉包括粒子的液體及空氣的夾閥。

圖3是表示夾閥的結構的示意圖。

夾閥301由按壓面302、線圈部303、由線圈驅(qū)動的可動鐵芯304、吸引可動鐵芯的固定鐵芯305、與上述可動鐵芯一起進行動作的夾桿306以及夾管307構成。夾閥通過利用線圈部使可動鐵芯進行動作至固定鐵芯，使夾桿向夾管移動，通過分別利用按壓面和夾桿按壓封閉對象的夾管的上面308和下面309，封閉夾管內(nèi)的流道。

圖4是放大了現(xiàn)有技術中的開閥時的夾閥301、夾桿306及夾管307的按壓面周圍的示意圖。

另外，在圖4中，為了著眼于夾管的每單位面積的形狀變化，在厚度方向和長度方向上以等面區(qū)劃劃分夾管的上面308及下面309而表示。在開閥時，未產(chǎn)生夾管的變形，因此，夾管的劃分全部具有相同的面積。

圖5是放大了現(xiàn)有技術中的閉閥時的夾閥和夾管的按壓面周圍的示意圖。

以在閉閥時封閉夾管內(nèi)的流道的方式，并以夾管的上面308的內(nèi)面501和下面309的內(nèi)面502分別接觸的方式，夾桿306上升，流道被封閉。

在此，夾管的上面501及下面502的夾桿及按壓面的周緣部A接觸的部分的變形量最大。以下，在本實施例中，將按壓面302的周緣部A接觸的夾管上面的等面區(qū)劃稱為變形最大部位a。由于夾閥反復開閉閥的程度的、較大的負荷施加在變形最大部位a，因此，由于在長期間反復使用夾閥，從而存在變形最大部位a由于疲勞龜裂而破裂的可能性。

發(fā)明人仔細研究的結果，發(fā)現(xiàn)夾管的變形最大部位a的變形量由以下的三個主要原因決定。

(1)按壓面及夾桿的形狀

(2)由其他部位變形帶來的影響

(3)夾桿驅(qū)動量

在本實用新型中，通過使按壓面和夾桿的形狀及閉閥時的夾桿驅(qū)動量最適化，減少閉閥時的夾管的變形最大部位的變形量，減少對夾管的疲勞龜裂負荷而長壽命化，從而解決上述課題。

首先，對使按壓面的形狀最適化的方法進行說明。

圖6A、圖6B是放大使按壓面與夾管接觸的接觸面為曲面的情況下的、閉閥時的夾管周圍的圖。圖6A是在與夾管接觸的按壓面的接觸面內(nèi)存在平坦的區(qū)域401，由使其接觸面的周緣部為R面形狀(以后將這種形狀稱為角形狀)的夾閥閉閥的情況的示意圖。圖6B表示在接觸面內(nèi)不具有平坦的區(qū)域，由整體上由曲面形成的按壓面(以后稱為曲面形狀)的夾閥閉閥的情況的示意圖。

在任意的情況下，均在與按壓面302的接觸面的周緣部接觸的夾管的一部分產(chǎn)生變形最大部位b、c。在變形最大部位b、c中，箭頭的方向表示變形最大部位的變形方向，長度表示變形量。在此，由于夾管的摩擦系數(shù)大，因此，普遍成為接觸面而變形。由此，與角形狀相比，曲面形狀的夾管的變形平緩。

另外，在存在平坦的區(qū)域401的情況下，在與按壓面接觸的夾管變形最大部位b不僅成為接觸面的變形，在夾管的軸向601，還附加比中心部向外側被按壓的變形。因此，在使按壓面為曲面形狀的情況的圖6A中的變形最大部位c的變形量比使按壓面為角形狀的情況的圖6B中的變形最大部位b的變形量減少。

圖7是表示按壓面302的接觸面的形狀和最大變形部位的變形量的關系的示意圖。另外，管的厚度t及按壓面寬度d恒定。隨著增大形成于按壓面的周邊部的R，與按壓面的周緣部接觸而產(chǎn)生的夾管的最大變形部位的變形平緩，并且沒有附加在軸向推出夾管的變形的平坦的區(qū)域，因此，能減小夾管表面的變形量。另外，在R為1/3d以上的情況下，在軸線推出夾管的變形少，因此，夾管表面的最大變形量變小。另外，在R為1/2d的情況下，夾管表面的變形最大量最小。

接著，對使按壓面302的寬度d最適化的方法進行說明。

圖8A～圖8C是放大使按壓面的寬度d變化為三通，閉閥時的夾管的按壓面周圍的圖。隨著從圖8A至圖8C，寬度d大。

在寬度d最大的圖8C的情況下，與圖8A、圖8B的情況相比，與按壓面中心部接觸的夾管變形部位e以在夾管的軸向，比中心部更向外側被推出的方式變形。此時，在與按壓曲面接觸的夾管變形最大部位e不僅成為沿按壓面的周緣部的接觸面的變形，還在軸向附加比中心部更向外側被推出的變形，因此，夾管表面的變形量增大。

圖9表示按壓面302是曲面形狀的情況的寬度d和變形最大量的關系。在此，夾管的材質(zhì)是普通的硅橡膠，硬度大約為50～70。

在相對于夾管的厚度t，按壓面的寬度d小的情況下(圖8A的情況下)，沿按壓面的周緣部的夾管的變形陡峻，因此，變形最大量變大。另一方面，在相對于夾管的厚度t，按壓面的寬度d大的情況下(圖8C的情況下)，不僅成為曲面的接觸面的變形，還在軸向801施加向中心部外側被推出的變形，因此變形最大量變大。根據(jù)以上，存在相對于各自的夾管的厚度t使夾管的變形最平緩，并且使與其以外的軸向的變形最小化，夾管的變形最大部位的變形量最小的按壓面的寬度d。

作為具體例子，研究管厚度t使用了0.5～1.5mm的硅橡膠材質(zhì)的夾管的情況的曲面形狀R。實施使用了有限要素法的超彈性模擬，計算夾管的變形最大部位的變形量(歪斜量)。其結果，在R＝0.1以下的情況下，可看出夾管的變形陡峻，變形最大量變大。另外，在R＝0.5以上的情況下，由于在軸向附加了被向中心部外側推出的變形，因此，可看出變形量變大。另外，在R＝大約1.5的情況下，可看出夾管的變形最大部位的變形量最小。在R＝1.5的情況下，與使用現(xiàn)有技術的夾閥的情況相比，能夠?qū)A管的最大變形部位的變形量減半為0.5倍，能防止夾管的疲勞。

另外，發(fā)明人進行了仔細研究的結果發(fā)現(xiàn)，夾管厚度t與相對于夾管使最大變形量變小的按壓面的寬度d，存在比例關系(圖10)，在曲面R的直徑為夾管厚度t的大約1.5倍時，夾管的最大變形部位的變形量最減少。

接著，對配置于與按壓面對置的位置的夾桿的形狀進行研究。

圖11A是使按壓面302為曲面形狀，使夾桿306為方形狀時的閉閥時的夾閥，圖11B是使按壓面302及夾桿306為相同的曲面形狀的情況的閉閥時的夾閥。

如圖11A所示，在按壓面的面形狀與夾桿的形狀不同的情況下，夾管的上面與下面的變形量在按壓面?zhèn)扰c夾桿面?zhèn)炔痪鶆?，夾管的上面201向按壓面?zhèn)扰蛎涀冃危瑠A管內(nèi)面壁的變形部位f的變形量增大。由此，進一步附加夾管變形最大部位g的變形量，因此，夾管表面的變形量增大。

另一方面，如圖11B所示，在夾桿與按壓面的形狀具有相同的曲面形狀且具有相同寬度d的情況下，夾管的上面與下面以相同程度變形，因此，在夾管內(nèi)面未發(fā)現(xiàn)變形量過度增大的部位，結果，能減少夾管表面的最大變形部位f的變形量。

接著，對使夾桿的驅(qū)動量(閉閥時的夾管按壓量)最適化的方法進行說明。

夾管通常是通過在使液體或氣體等流體在夾管內(nèi)流動的狀態(tài)下，縮小夾桿與按壓面之間的距離，封閉夾管內(nèi)的流道的結構。因此，為了利用夾閥沒有泄漏地封閉，需要在夾管內(nèi)面附加相對于夾管的流道內(nèi)壓充分的封閉壓力。

圖12是表示按壓面的面302與夾桿306均具有相同的曲面形狀的情況下的、閉閥時的夾管狀態(tài)的示意圖。在閉閥時，在夾管的上面501及下面502接觸的內(nèi)面施加面壓力p。

圖13是表示具有圖12的形狀的夾閥處于閉閥狀態(tài)的、夾管按壓量h與施加在夾管內(nèi)面的面壓力p的關系的圖表。另外，在本圖表中，夾管的厚度t恒定。

當按壓量h增加某種程度時，面壓力p變大。為了充分地封閉夾管內(nèi)的流道，只要面壓力p為能克服流道內(nèi)的內(nèi)壓的封閉壓力P1即可，面壓力p＝P1那樣的按壓量H1能夠決定為最適的按壓量。通過這樣決定按壓量H1，能在閉閥時不對夾管施加過度的壓力地以最小的變形量進行夾閥的閉閥。

作為具體例子，研究使用了厚度t為0.5～1.5mm的硅橡膠材質(zhì)的夾管的情況的壓扁量H1。在使在夾閥求出的流道封閉時的封閉壓力P1大約為200kPa的情況下，當使安全率為5時，需要閉閥時的附加在夾管內(nèi)面的面壓力p大約為1.0MPa以上。實施了上述的使用有限要素法的超彈性模擬的結果，在壓扁量H1為大約1.7～2.0mm時，面壓力p大約為1.0MPa，能充分地封閉流道。在與現(xiàn)有技術的形狀及壓扁量比較的情況下，變形量(歪斜量)能夠為0.16倍、即大約十分之一，通過集中地施加過度的力，能防止夾管提早成為疲勞的狀態(tài)。

另外，應用本實用新型的夾管的產(chǎn)品具有具備包括流動池類型的檢測器的流道機構的自動分析裝置，其檢測原理、其他裝置結構可以與實施例不同。例如，可以是相對于測定例如試樣中的Na、K、Cl之類的粒子濃度的離子選擇性電極，設于用于向電極膜輸送試樣的流道的夾閥。另外，在測定氣體等氣體中所含的成分的裝置中，可以是用于封閉、打開使氣體通過的流道的夾閥。

符號說明

100—分析裝置，101—架，102—樣品容器，103—樣品分注噴嘴，104—細菌培養(yǎng)器盤，105—反應容器，106—樣品分注尖端及反應容器搬運機構，107—樣品分注尖端及反應容器保持部件，108—反應容器攪拌機構，109—樣品分注尖端及反應容器廢棄孔，110—樣品分注尖端安裝位置，111—試劑盤，112—試劑盤罩，113—試劑盤罩開口部，114—試劑分注噴嘴，115—反應液吸引噴嘴，116—檢測單元，117—架搬運線，118—試劑容器，201—檢測部，202—流動池檢測器，203—注射器，204—排液管，205—流動池檢測器入口連接部，206—第一流道，207—流動池檢測器出口連接部，208—第一閥，209—分支部，210—第二流道，211—第三流道，212—第二閥，213—第四流道，301—夾閥，302—按壓面，303—線圈，304—可動鐵芯，305—固定鐵芯，306—夾桿，307—夾管，308—夾管上面，309—夾管下面，401—平坦的區(qū)域，501—夾管上面的內(nèi)面，502—夾管下面的內(nèi)面，701—夾管軸向。