JP2003287545A - 分注装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分注すべき液体の粘性、配管経路内の液体の
摩擦、配管経路の経時変化や機差などの影響を受けるこ
と無く、常に安定した状態で分注吸引量および吐出量の
分注異常を検知できる分注装置を提供する。 【解決手段】 吸排ポンプ５の作動により管路および分
注ノズル１内の液を介して所定液体を分注する分注装置
において、管路に配置された断面積の異なる流路を有す
る継ぎ手３と、継ぎ手３の断面積の大きい流路側および
小さい流路側にそれぞれ配置した２個の圧力センサ２
５，２６と、これら２個の圧力センサ２５，２６による
測定圧力に基づいて管路内を流れる液体の流量を演算
し、その演算した流量に基づいて分注異常を検知する異
常検知回路３１と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば臨床検査自
動分析装置に用いられ、吸排ポンプの作動により管路お
よび分注ノズル内の液を介して所定液体を分注する分注
装置、特に分注吸引量および吐出量の分注異常を検知す
るようにした分注装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】臨床検査用検体検査分析装置では、分析
工程のなかで、それぞれの工程、例えば検液や試薬の吸
引・吐出動作、が正常に終了したか否かを逐次モニタす
ることが求められている。

【０００３】このようなことから、例えば検液や試薬等
の液体を分注する分注装置として、分注ノズルまたは配
管経路に圧力センサを配置し、分注時の測定圧力と閾値
とを比較することにより分注異常を検知するようにした
もの（特開平１１−２５８２４４号公報）や、配管経路
に圧力センサを配置し、その測定圧力を積分して閾値と
比較することにより分注異常を検知するようにしたもの
（特表２０００−５１３１０８号公報、特表２０００−
５１３１０９号公報）が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の分注装置にあっては、測定値と比較するための
閾値を、検液の粘性や、配管経路内の摩擦などの影響に
よるバラツキを考慮して、幅を持たせて設定する必要が
あるため、分注異常の検知精度が低下することが懸念さ
れると共に、経時変化による配管経路内の汚れによって
圧力が変化すると誤検知が生じる恐れがある。

【０００５】また、分注ノズルや配管チューブには機差
があるため、メンテナンスのためにこれらを交換した場
合には、閾値の再設定を要し、手間がかかることも懸念
される。なお、閾値の幅をより大きくすることで、分注
ノズルや配管チューブの交換時における閾値の再設定操
作を省略することも考えられるが、このようにすると分
注異常の検知精度がさらに低下することになる。

【０００６】したがって、かかる点に鑑みてなされた本
発明の目的は、分注すべき液体の粘性、配管経路内の液
体の摩擦、配管経路の経時変化や機差などの影響を受け
ること無く、常に安定した状態で分注吸引量および吐出
量の分注異常を検知できるよう適切に構成した分注装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に係る発明は、吸排ポンプの作動により管路および
分注ノズル内の液を介して所定液体を分注する分注装置
において、上記管路に配置された断面積の異なる流路を
有する継ぎ手と、該継ぎ手の断面積の大きい流路側およ
び小さい流路側にそれぞれ配置した２個の圧力センサ
と、これら２個の圧力センサによる測定圧力に基づいて
上記管路内を流れる液体の流量を演算し、その演算した
流量に基づいて分注異常を検知する異常検知回路と、を
有することを特徴とするものである。

【０００８】このように、本発明では、管路内を流れる
流量に基づいて分注異常を検知するので、分注すべき液
体の粘性、配管経路内の液体の摩擦、配管経路の経時変
化や機差などに影響されること無く、安定した状態で分
注吸引量および吐出量の分注異常を検知することが可能
となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による分注装置の一
実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。

【００１０】図１は、本発明の一実施の形態における分
注装置の要部の概略構成を示すものである。この分注装
置は、臨床検査用自動分析装置に用いられるもので、分
注ノズル１は、配管チューブ２を介して継ぎ手３の一端
に連結し、継ぎ手３の他端は配管チューブ４を介してシ
リンジポンプ５に連結する。また、シリンジポンプ５
は、配管チューブ６、電磁弁７、配管チューブ８、ポン
プ９および配管チューブ１０を介して洗剤液１１を収容
する洗剤容器１２に連結する。

【００１１】分注ノズル１は、制御回路１５の制御のも
とに分注ノズル駆動手段１６により水平方向に駆動し
て、洗浄位置、試薬吸引位置、検液吸引位置、および吐
出位置に選択的に位置決めすると共に、各位置において
上下方向に駆動する。また、シリンジポンプ５は、制御
回路１５の制御のもとにポンプ駆動手段１７により吸排
動作させ、電磁弁７およびポンプ９は、ポンプ駆動手段
１７によるシリンジポンプ５の駆動に同期して制御回路
１５により駆動する。なお、分注ノズル１から洗剤容器
１２に至る配管経路は、試薬や検液の吸引前において、
全体を洗剤液１１で満たすようにする。

【００１２】継ぎ手３は、図２に詳細断面図を示すよう
に、一端側の流路２１と他端側の流路２２とを連続さ
せ、かつ流路２１と流路２２とで断面積が異なるよう
に、この実施の形態では流路２１の直径を流路２２の直
径よりも小さく形成する。また、流路２１，２２には、
それぞれ鉛直方向に流路２１ａ，２２ａを形成し、これ
ら流路２１ａ，２２ａを塞ぐようにそれぞれ圧力センサ
２５，２６を配置する。圧力センサ２５，２６は、例え
ば水頭をセンサ面で検知する歪みゲージ式のものを用い
る。なお、圧力センサ２５，２６の上部は、キャップ２
８，２９で覆っておく。

【００１３】圧力センサ２５，２６による測定圧力は、
図１に示すように異常検知回路３１に供給する。異常検
知回路３１は、Ａ／Ｄ変換器３２および演算回路３３を
有し、圧力センサ２５，２６での測定圧力をＡ／Ｄ変換
器３２でデジタル値に変換して演算回路３３に供給し、
演算回路３３において両測定圧力に基づいて流量を演算
して分注吸引量および吐出量の分注異常の有無を検知
し、その検知結果を制御回路１５に供給する。

【００１４】ここで、シリンジポンプ５の吸引動作ある
いは吐出動作により、継ぎ手３を流れる洗剤液１１の単
位時間の流量ｑは、流路２１の直径をＤ１、流路２１側
の圧力センサ２５による測定圧力をＰ１、流路２２の直
径をＤ２（＞Ｄ１）、流路２２側の圧力センサ２６によ
る測定圧力をＰ２、流量係数をＣ、洗剤液１１の比重を
ρ、重力加速度をｇとすると、ベルヌーイの定理および
連続に式から、継ぎ手３を平行に配置した場合には、下
記の（１）から得ることができる。

【００１５】

【数１】

【００１６】また、上記（１）式は固定値を含んでいる
ので、定数をαとすると、下記の（２）式のように表わ
すことができる。

【００１７】

【数２】

【００１８】したがって、実際の流量Ｑは、下記（３）
式に示すように、単位時間の流量ｑを分注時間ｔで積分
することにより得ることができる。

【００１９】

【数３】

【００２０】演算回路３３では、上記（２）式および
（３）式の演算を行なって実際の流量（吸引量および吐
出量）Ｑを求め、その流量Ｑに基づいて分注異常の有無
を検知して、その検知結果を制御回路１５に供給する。

【００２１】以下、本実施の形態の分注装置の概略動作
について説明する。

【００２２】先ず、分注ノズル１を分注ノズル駆動手段
３により水平移動させて洗浄位置に位置決めし、その位
置で、電磁弁７およびポンプ９を連動して駆動すると共
に、その駆動と同期してポンプ駆動手段１７によりシリ
ンジポンプ５を吸排動作させて、洗剤容器１２に収容さ
れている洗剤液１１を分注ノズル１から洗浄槽３５に吐
出させることにより、配管経路内の全てに洗剤液１１を
充填させる。

【００２３】その後、分注ノズル１を分注ノズル駆動手
段３により水平移動させて検液吸引位置に位置決めし、
その位置で下降させて分注ノズル１の先端をサンプルチ
ューブ３６に収容された検液３７に侵入させ、その状態
でポンプ駆動手段１７によりシリンジポンプ５を吸引動
作させて検液３７を吸引する。

【００２４】次に、分注ノズル１を分注ノズル駆動手段
３により上昇させてから、水平移動させて吐出位置に位
置決めした後に下降させて、ポンプ駆動手段１７により
シリンジポンプ５を吐出動作させて反応容器３８内に検
液を吐出する。

【００２５】その後、分注ノズル１を分注ノズル駆動手
段３により上昇させてから、水平移動させて洗浄位置に
位置決めし、その位置で下降させて、洗浄槽３５内で図
示しない給液手段からの洗剤液により分注ノズル１の外
壁を洗浄すると同時に、洗剤液１１を分注ノズル１から
吐出して、分注ノズル１の内壁を洗浄する。

【００２６】次に、分注ノズル１を分注ノズル駆動手段
３により上昇させてから、水平移動させて試薬吸引位置
に位置決めした後に下降させて、分注ノズル１の先端を
試薬ボトル３９に収容された試薬４０に侵入させ、その
状態でポンプ駆動手段１７によりシリンジポンプ５を吸
引動作させて試薬４０を吸引する。

【００２７】その後、分注ノズル１を分注ノズル駆動手
段３により上昇させてから、水平移動させて吐出位置に
位置決めし、その位置で下降させて、ポンプ駆動手段１
７によりシリンジポンプ５を吐出動作させて反応容器３
８内に試薬を吐出し、これにより反応容器３８内に検液
および試薬を有する反応液４１を作成する。

【００２８】臨床検査用自動分析装置では、以上の動作
を検液吸引位置に順次位置決めされるサンプルチューブ
に対して繰り返すことにより、順次の反応容器に反応液
を作成して自動分析する。

【００２９】上記の検液３７の吸引動作および吐出動作
時、ならびに試薬４０の吸引動作および吐出動作時に
は、配管経路内は洗剤液１１で満たされているので、配
管経路内に配置された継ぎ手３内では、分注ノズル１か
らの吸引流量および吐出流量と同じ量の洗剤液１１が流
れ、それらの各流量が圧力センサ２５，２６による測定
圧力に基づいて異常検知回路３１で演算される。

【００３０】ここで、検液３７あるいは試薬４０の吐出
時に、圧力センサ２５，２６で測定される圧力Ｐ１，Ｐ
２は、例えば図３に示すようになる。図３において、吐
出開始時と吐出終了時とにピークがあるが、これは配管
の管壁と流体との静止摩擦の影響や、配管チューブの弾
性変形の影響に起因するものである。圧力センサ２５，
２６によるそれぞれの測定圧力のグラフは、ほぼ相似形
を示すが、管路の断面積の小さい圧力センサ２５の測定
圧力Ｐ１の方が高値を示す。

【００３１】図４は、図３に示す測定圧力Ｐ１，Ｐ２の
データを元に（Ｐｌ−Ｐ２）^１／２を求めたものであ
る。図４から、縦軸の値を分注時間で積分した結果（面
積）にα（定数）を積算したものが実際の流量になる。
ここで、定数αは、継ぎ手３を通過する流体の特性値
と、継ぎ手３の形状により決定されるもので、流量すな
わち分注量とは関係なく固定値となる。

【００３２】したがって、分注ノズル１での吸引、吐出
動作時に継ぎ手３内を流れる流体の圧力を測定すること
により、所定の分注量を分注できたか否かを判定するこ
とができ、分注異常の検知を行なうことができる。

【００３３】また、通常、分注時の検液３７や試薬４０
の薄まりを防止するため、分注吸引量＝分注吐出量＋余
剰量、の関係があるが、余剰量は予め設定されて既知で
あるので、吸引時と吐出時との流量の差を演算により求
めれば、その分注動作が正常に終了したか否かを判定す
ることができる。

【００３４】以上のように、本実施の形態によれば、検
液や試薬の粘性の影響を受けることなく、管路内を流れ
る液体の流量を単純な演算で正確に得ることができ、分
注装置の分注異常を長期間に亘って安定して検知するこ
とができると共に、継ぎ手３の機械加工精度、圧力セン
サ２５，２６のバラツキを抑えるだけで、分注装置の長
い配管経路の機差バラツキを抑える必要がないので、分
注装置も簡単かつ安価にできる。また、継ぎ手３は、一
方の流路と他方の流路とで断面積を異ならせ、これら両
流路側に圧力センサ２５，２６の取り付け部を形成すれ
ばよいので、小型安価にできる。

【００３５】なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定
されるものではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば、図１において、継ぎ手３は、流量係数の影
響を比較的受け難いベンチユリ管や、製作の容易な管オ
リフィスで構成することもできる。また、圧力センサ２
５，２６は、水頭を検知する歪ゲージ方式のものに限ら
ず、マノメータ方式のものや、ブルドン管式のものを用
いることもできる。さらに、継ぎ手３内に充填される流
体は、洗剤液に限らず、イオン交換水などの液体でも良
く、また吸排ポンプもシリンジ式のものである必要はな
い。また、上記実施の形態では、継ぎ手３の断面積の小
さい側を分注ノズル側とし、断面積の大きい側をシリン
ジポンプ側としたが、それらを逆にしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、管路に断面積の異なる
流路を有する継ぎ手を配置して、その継ぎ手の断面積の
大きい側の流路および小さい側の流路における圧力をそ
れぞれ圧力センサで測定し、これら圧力センサによる測
定圧力に基づいて管路内を流れる液体の流量を演算して
分注異常を検知するようにしたので、分注すべき液体の
粘性、配管経路内の液体の摩擦、配管経路の経時変化や
機差などの影響を受けること無く、常に安定した状態で
分注異常を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態における分注装置の要
部の概略構成を示す図である。

【図２】 図１に示す継ぎ手の詳細断面図である。

【図３】 図１に示す２個の圧力センサによる吐出動作
時の測定圧力の時間変化を示す図である。

【図４】 ２個の圧力センサによる測定圧力に基づく単
位時間流量の演算結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 分注ノズル ２，４，６，８，１０ 配管チューブ ３ 継ぎ手 ５ シリンジポンプ ７ 電磁弁 ９ ポンプ １１ 洗剤液 １２ 洗剤容器 １５ 制御回路 １６ 分注ノズル駆動手段 １７ ポンプ駆動手段 ２１，２１ａ，２２，２２ａ 流路 ２５，２６ 圧力センサ ２８，２９ キャップ ３１ 異常検知回路 ３２ Ａ／Ｄ変換器 ３３ 演算回路 ３５ 洗浄槽 ３６ サンプルチューブ ３７ 検液 ３８ 反応容器 ３９ 試薬ボトル ４０ 試薬 ４１ 反応液

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸排ポンプの作動により管路および分注
   ノズル内の液を介して所定液体を分注する分注装置にお
   いて、 上記管路に配置された断面積の異なる流路を有する継ぎ
   手と、 該継ぎ手の断面積の大きい流路側および小さい流路側に
   それぞれ配置した２個の圧力センサと、 これら２個の圧力センサによる測定圧力に基づいて上記
   管路内を流れる液体の流量を演算し、その演算した流量
   に基づいて分注異常を検知する異常検知回路と、 を有することを特徴とする分注装置。
2. 【請求項２】 上記継ぎ手は、ベンチュリ管または管オ
   リフィスで構成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の分注装置。
3. 【請求項３】 上記異常検知回路は、上記２個の圧力セ
   ンサによる測定圧力の差の平方根を時間で積分し、その
   積分した値に基づいて上記流量を演算することを特徴と
   する請求項１または２に記載の分注装置。
4. 【請求項４】 上記異常検知回路は、分注吸引動作時に
   演算した流量と分注吐出動作時に演算した流量との差分
   に基づいて分注異常を検知することを特徴とする請求項
   １，２または３に記載の分注装置。