JP2004205292A - 試料分析装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】測定ユニットとポンプとの接続を簡略化し、かつ、測定ユニットの試料によってポンプが汚染されることを防止する。
【解決手段】試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し、一端が試料流路に接続される第１流路を備えた流体基板と、一端が第１流路の他端に接続される第２流路を備えたポンプ設置部材と、ポンプ設置部材に設置され第２流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部と、測定結果から試料を分析する分析部を備える。
【選択図】 図１９
【解決手段】試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し、一端が試料流路に接続される第１流路を備えた流体基板と、一端が第１流路の他端に接続される第２流路を備えたポンプ設置部材と、ポンプ設置部材に設置され第２流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部と、測定結果から試料を分析する分析部を備える。
【選択図】 図１９
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は試料分析装置に関し、とくに使い捨て可能な試料測定ユニットを用いた試料分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する従来技術としては、
（１）試料の光学特性を測定して体液成分分析を行う分析器具であり、試料受容口とポンプ接続口を有し、該試料受容口とポンプ接続口の間に少なくとも１つの試料処理室と測光室、または試料処理室と測光室および廃液溜とを有し、それぞれが流路で結合されていることを特徴とする体液成分分析器具（例えば、特許文献１参照）や、
【０００３】
（２）少なくとも一つの光学式または電気化学式センサを内蔵する測定通路と、分析装置を接続するための第１の開口と、試料取り出し部分を接続するための、測定通路の他端に設けた第２の開口とを具備する使い捨て測定要素において、両開口のために共通の一つの密封要素が設けられ、この密封要素が三つの位置を有し、この密封要素の第１の位置において測定流路の両端が閉鎖され、密封要素の第２の位置において測定通路の一端が第１開口に接続され、かつ測定通路の他端が測定要素内に設けられた、測定通路から出る液体のための捕集タンクに接続され、密封要素の第３の位置において測定通路の一端が測定要素内の緩衝タンクに接続され、かつ測定通路の他端が第２開口に接続されていることを特徴とする使い捨て測定要素（例えば、特許文献２参照）などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５６８１５２９号
【特許文献２】
米国特許第５２２８３５０号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、使い捨て可能な試料測定ユニットを試料分析装置に搭載する構成となっており、試料は試料測定ユニット内で移送され、試料分析装置内に流入することはない構成となっている。そして、試料分析装置は、ポンプやパルプなどの流体制御素子と試料測定ユニットをチューブなどで接続する構成となっている。
【０００６】
しかし、試料分析装置の内部の構成が煩雑であること、万一、試料測定ユニットから試料分析装置へ試料が引き込まれた場合に流体制御素子が試料によって汚染されてしまう危険性が高いこと、チューブや流体制御素子の洗浄や交換が困難であることが問題であった。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、試料分析装置内部の構成が単純化され、万一、試料測定ユニットから試料分析装置へ試料が引き込まれた場合に流体制御素子が試料によって汚染されてしまう危険性が軽減され、試料分析装置内の部品の洗浄や交換が容易である試料分析装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し、一端が試料流路に接続される第１流路を備えた流体基板と、一端が第１流路の他端に着脱可能に接続される第２流路を備えたポンプ設置部材と、ポンプ設置部材に設置され第２流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備える試料分析装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の試料分析装置は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し、一端が試料流路に接続される第１流路を備えた流体基板と、一端が第１流路の他端に着脱可能に接続される第２流路を備えたポンプ設置部材と、ポンプ設置部材に設置され第２流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備えることを特徴とする。
【０００９】
測定ユニットとポンプ設置ユニットとの間に着脱可能な流体基板が存在するので、万一、測定ユニットから試料がポンプ側へ引き込まれても、流体基板やポンプ設置部やポンプなどの洗浄や交換が容易である。
【００１０】
この発明の試料分析装置の分析対象試料としては、血液，尿のような体液、トナーのような工業用粒子、牛乳のような飲料物などを挙げることができる。測定ユニットには、例えば、試料受容部と、試料測定室と、両者を結ぶ流路と、流路に圧力を印加するための開口を備えたものを用いることができる。
流体基板およびポンプ設置部材は、材料としてアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂を用い、成型加工および機械加工を施すことによって得ることができる。ポンプには、電動シリンジポンプやペリスタポンプを用いることができる。
【００１１】
この発明において、測定部は、主に粒子のサイズや数を測定するための電気特性測定部であってもよいし、試料の吸光度を測定するための光学特性測定部であってもよいし、その両者であってもよい。
電気特性測定部は、赤血球，白血球，血小板，トナーなどの数やサイズを測定し、光学特性測定部は、ヘモグロビン量，血液凝固時間，ＡＬＰやペルオキシターゼなどの酵素活性量，ビリルビン量，ＣＲＰなどを測定することができる。
また、測定部によって得られる試料の特性情報から試料を分析する分析部は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータから構成し、試料分析装置内部に配置してもよいし、パーソナルコンピュータに配置し、試料分析装置と接続するようにしてもよい。
【００１２】
この発明において、流体基板は第１流路の一部にポンプへの試料の流入を防止するための流入防止部を備えることが好ましい。これによって、測定ユニットから第１流路へ流出した試料がポンプに流入する危険性を軽減することができる。この発明の試料分析装置は、複数のバルブをさらに備え、試料流路と第１および第２流路がそれぞれ複数の流路からなり、ポンプが単一のポンプからなり、各バルブが各第２流路の他端とポンプとの間に挿入されてもよい。
【００１３】
別の観点から、この発明は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、流体ユニットは試料流路からポンプへの試料の流入を防止するための流入防止部を第３流路に備える試料分析装置を提供するものである。
流体ユニットは、測定ユニットを搭載する流体基板と、ポンプを設置するポンプ設置部材とからなり、第３流路は、流体基板に形成され一端が試料流路に接続される第１流路と、ポンプ設置部材に形成され一端が第１流路の他端に着脱可能に接続され他端がポンプに接続される第２流路とからなり、流入防止部が第１流路に設けられてもよい。
【００１４】
流入防止部は、第１または第３流路の他の部分よりも大きい断面積を有するトラップであってもよい。また、流入防止部は、第１または第３流路に液体を吸収する吸収部材（例えば、綿）や、液体の通過を阻止するフィルタ（例えば、米国特許第5,156,811号記載のプラグメンバー）を挿入することによっても形成できる。
【００１５】
流入防止部が、第３流路の他の部分よりも高い位置に配置された流路であってもよい。
また、この発明は、さらに別の観点から試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、第３流路は流体ユニット内に形成された流路である試料分析装置を提供するものである。
【００１６】
実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。この実施例では、試料分析装置として、試料が血液であり、白血球データおよびヘモグロビン量を得るための血液分析システムについて説明する。これによってこの発明が限定されるものではない。なお、各図面において同じ要素には共通の符号を付している。
【００１７】
Ａ．測定ユニット
１．測定ユニットの全体構成
図１は、この発明の血液分析装置に用いられる白血球およびヘモグロビン測定用の測定ユニットの上面図、図２は正面図、図３は内部構成を示す斜視図である。
【００１８】
これらの図に示すように、測定ユニット（以下、ユニットという）１は上プレート２および下プレート３から構成される。上プレート２の上面にはユニット１を識別するためのバーコードラベルＢＬが貼付けられている。ユニット１は試料を受容する容積２００μＬの試料受容部４と、希釈液収容部５を内蔵し試料の定量と流路の切換えを行う回転バルブ６と、電気抵抗測定室７と、第１、第２および第３ポンプ接続口（圧力導入口）８，９，１０を備える。また、ユニット１は後述の血液分析装置本体に位置決めして設置するための位置決め用貫通孔４１，４２，４３を備える。
【００１９】
試料受容部４は上部に試料注入用開口を有し、その底部は流路１１によって回転バルブ６に接続されている。ポンプ接続口８は流路１２によって回転バルブ６に接続されている。電気抵抗測定室７は、流路１３を介して回転バルブ６に、流路１４を介してポンプ接続口９に、流路１５を介してポンプ接続口１０に接続され、流路１５の途中には透明な吸光度測定室４０が設けられ図２に示すようにユニット１の下面から突出している。また、ポンプ接続口８，９，１０は、それぞれユニット１の下面から突出するパイプを有する（図２）。なお、回転バルブ６を外気に開放するための通気孔３７が設けられている（図１）。
【００２０】
詳細は後述するが、流路１１，１２は、試料を試料定量部へ導くための定量用流路を構成する。流路１３は希釈試料を希釈液収容部５から電気抵抗測定室７へ導くための測定用流路を構成する。さらに流路１３と流路１４は定量された試料と希釈液とを撹拌して希釈試料を得るための撹拌流路を構成する。また、流路１５は電気抵抗測定室７と吸光度測定室４０とポンプ接続口１０とを連通し、測定済みの希釈試料液を引き込んで貯留するための貯留流路を構成する。
【００２１】
ここで、流路１４は、図３および図４９に示すように、ポンプ接続口９に近づくほど断面積が大きくなるように内壁に傾斜部分１４ａや段差部分１４ｂを有する。これらは、定量された試料と希釈液とを矢印Ａ方向とＢ方向とに繰り返し移動させて撹拌する際に発生する気泡が、矢印Ｂ方向、つまり希釈液収容部５の方向へ逆流することを阻止し希釈試料液への気泡の混入を防止することができる。
【００２２】
また、流路１５は、図３および図５０に示すように電気抵抗測定室７内の内部流路１５ｃよりも断面積が十分に小さい部分１５ｆを有する。これによって、流路１５の流速が増大し電気抵抗測定室７の電極（後述）近傍に発生する気泡が、希釈試料液と共に矢印Ｃ方向に引き込まれるので、電気抵抗測定室７はその測定において気泡の影響を受けることがない。
【００２３】
２．回転バルブの構成
図４は回転バルブ６の上面図、図５は正面図、図６は底面図である。これらの図に示すように、回転バルブ６は底部に開口を有する円筒状の外筒１６と、外筒１６の底部開口から嵌入された有底の内筒１７を備える。内筒１７は上部に開口を有し、底部にフランジ１８を備える。
【００２４】
フランジ１８から下方に２つの突出部１９，２０が突出し、不平行な溝２１を形成する。突出部１９，２０は後述するバルブ駆動源との結合部を構成する。内筒１７が軸を中心に回転するとき、内筒１７の外周面は外筒１６の内周面を摺動できるようになっている。なお、本実施例では溝２１は不平行に形成されているが平行に形成されていてもよい。
【００２５】
図７〜図９は、それぞれ図５のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ矢視断面図、図１０は図４のＸ−Ｘ矢視断面図である。図７に示すように内筒１７は上段に通気孔開閉用の２つの貫通孔２２，２３を備え、外筒１６は通気孔３７に連通する貫通孔３８を備える。
【００２６】
図８に示すように内筒１７は中段に外周面の同一円周上に形成された３つの細長い横溝２４，２５，２６を備え、外筒１６は流路１１，１２，１３にそれぞれ連通する３つの貫通孔２７，２８，２９を備える。
後述するように横溝２５は試料定量部として作用し、横溝２４，２６は流路開閉用溝として作用する。
【００２７】
図９に示すように内筒１７は下段に流路開閉用の２つの貫通孔３０，３１を備える。また、図８〜図１０に示すように外筒１６は中段から下段にわたって内周面に形成された軸方向に延びる細長い縦溝３２を備える。
【００２８】
３．電気抵抗測定室の構成
図１および図３に示すように、電気抵抗測定室７は、内部流路１５ｃの垂直部分１５ａと１５ｂとの間に設けられた円盤状のペレット（仕切り板）３３と、流路１５と１５ｃとの接続部に流路内に先端が露出するように設けられた電極３４と、流路１３と１４との接合部分３６に流路内に先端が露出するように設けられた電極３５から構成される。
【００２９】
図１１は電気抵抗測定室７の要部断面図であり、ペレット３３は垂直部１５ｂに同軸に下プレート３に形成された円形凹部に嵌め込まれ、垂直部１５ａに同軸に上プレート２に形成された円形凸部により押圧されて固定されている。
【００３０】
ペレット３３は中心に微細孔（オリフィス）３３ａを備え、微細孔３３ａを通過する電解液の電気抵抗が電極３４と３５によって測定されるようになっている。なお、ペレット３３は、厚さ１２５μｍのポリエーテルイミドシートを使用し、エキシマレーザによって直径１００μｍの微細孔３３ａを加工することによって得られる。
【００３１】
Ｂ．血液分析装置
１．血液分析装置の構成
図１２は血液分析装置の外観を示す斜視図である。血液分析装置は、本体１００と、本体１００にケーブル接続されたバーコードリーダ２００とプリンタ３００を備える。本体１００は、測定部１１０とその上面に開閉可能に設けられた蓋１１１とを備え、測定部１１０の前面には入力部（キーボード）１０７と表示部（ＬＣＤ）１０８が設けられている。
【００３２】
図１３は本体１００の外観を示す斜視図、図１４は本体１００にユニット１を搭載した状態を示す斜視図である。図１３の測定部１１０の上面には、ユニット１を着脱可能に搭載するための流体基板２０１が方形の開口部１１４に部分的に露出している。蓋１１１を閉じたときに、搭載されたユニット１の上部を収容して適度に押圧するための方形状の凹部１１２が蓋１１１の裏面に形成されている。
【００３３】
そして、開口部１１４にはユニット１の貫通孔４１，４２，４３（図１）に挿入される位置決めピン１１５，１１６，１１７が垂直方向に立設し、電極３４，３５（図１、図３）に接触するための電極接触子１１８，１１９と、ポンプ接続口８，９，１０のパイプ（図１、図２、図３）にそれぞれ接続される接続部１２０，１２１，１２２と、回転バルブ６（図１、図２、図３）を受入れる貫通孔２０２と、吸光度測定室４０（図３）を受入れるための切欠き部１２４が露出している。
【００３４】
図１５は測定部１１０の内部構造の要部を示す斜視図、図１６は図１５の矢印Ｚ方向から見た平面図、図１７と図１８は、図１５の矢印ＸとＹ方向から見た側面図である。これらの図に示すように、測定部１１０の内部には、流体基板２０１とポンプ設置部材２０３とからなる流体ユニット２５０が設けられている。流体基板２０１の切欠き部１２４の下方にユニット１の吸光度測定室４０へレーザ光を照射するためのレーザダイオード１２５と、その透過光を受光するためのフォトダイオード１２６が設置されている。
【００３５】
流体基板２０１の貫通孔２０２の下方にはステッピングモータＭ１が設けられ、回転バルブ６の突出部１９，２０（図２，図６）と結合するための結合円板１２３がステッピングモータＭ１の出力軸の先端に固定されている。ステッピングモータＭ１の出力軸には回転角度検出用のスリット円板１２７が設置され、スリット円板１２７はその近傍にスリット検出用のフォトインタラプタＰＲを備える。
【００３６】
また、ポンプ設置部材２０３は、シリンジポンプＣＰと、シリンジポンプＣＰを作動させるステッピングモータ内蔵のリニアアクチュエータＬＡと、電磁バルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４と、圧力センサＰＳとを備える。
なお、流体ユニット２５０において、流体基板２０１は、ポンプ設置部材２０３に対し、ビス２０４，２０５によって離脱可能に固定される。
【００３７】
図１９は、ユニット１と流体基板２０１とポンプ設置部材２０３の内部流路の構成と接続を説明するための分解斜視図である。同図に示すように、流体基板２０１には、トラップ（貯留部）１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂが形成され、さらに接続部１２０，１２１，１２２をそれぞれトラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂに接続する流路１２０ａ，１２１ａ，１２２ａと、トラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂをポンプ設置部材２０３へそれぞれ接続する流路１２０ｃ、１２１ｃ、１２２ｃが形成されている。
【００３８】
トラップ１２０ｂ〜１２２ｂは、流路１２０ａ〜１２２ａおよび流路１２０ｃ〜１２２ｃに比べて大きい断面積を有する。
ここでトラップ１２０ｂ，１２１ｂ，１２２ｂの体積は、シリンジポンプＣＰへの試料の流入防止の観点からは大きい方が好ましいが、大きすぎると、周囲温度の変化によって悪影響を受ける可能性があり、測定動作におけるシリンジポンプＣＰの１回の吸引体積のうち最大のもの以下の体積とすることが好ましい。この実施例においては、トラップ１２０ｂ，１２２ｂが１００μＬの体積，トラップ１２１ｂが２０μＬの体積を有する。
【００３９】
また、ポンプ設置部材２０３には、流体基板２０１の流路１２０ｃ、１２１ｃ、１２２ｃをそれぞれ受け入れる接続部１２０ｄ、１２１ｄ、１２２ｄと、接続部１２０ｄ、１２１ｄ、１２２ｄをそれぞれ電磁バルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３へ接続する流路１２０ｅ，１２１ｅ，１２２ｅが形成されている。
【００４０】
さらに、ポンプ設置部材２０３には、共通流路２０６が形成されると共に、電磁バルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３をそれぞれ共通流路２０６に接続する流路１２０ｆ，１２１ｆ，１２２ｆが形成されている。そして、共通流路２０６の一端はシリンジポンプＣＰと圧力センサＰＳに接続され、他端は流路２０７と電磁バルブＳＶ４と流路２０８とを介して大気に開放されるようになっている。
【００４１】
ここで、流体基板２０１に設けられたトラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂは、後述する試料測定時において、シリンジポンプＣＰの作動により、万一、試料が過剰に吸引されてユニット１から流体基板２０１へ流入した場合に、その流入試料を貯留して試料がポンプ設置部材２０３まで流入することを防止するために設けられている。
【００４２】
また、トラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂの貯留作用を助長するために、流路１２０ｃ、１２１ｃ、１２２ｃはそれぞれトラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂは垂直方向に所定距離だけ立上がった後に接続部１２０ｄ、１２１ｄ、１２２ｄに接続されるように形成されている。
【００４３】
なお、ユニット１から流体基板２０１へ試料が流入して流体基板２０１が汚染された場合には、ビス２０４，２０５をゆるめて流体基板２０１をポンプ設置部材２０３から取りはずして廃棄または洗浄することができる。
【００４４】
流体基板２０１の流路およびトラップは、基板を多層積層（この実施例では３層積層）構造にすることにより、容易に形成できる。ポンプ設置部材２０３の流路も、同様にして形成できる。また、流体基板２０１とポンプ設置部材２０３の材料としては、たとえばアクリル樹脂を好適に用いることができる。
【００４５】
図２０はユニット１と流体基板２０１との接続部１２０の構成を示す拡大断面図である。同図に示すように、接続部１２０において、流体基板２０１の表面に円柱状の凹部２０９が流路１２０ａと同芯に形成され、凹部２０９に円筒状の金属（例えばアルミニウム）製のカラー２１０がＯリング２１２を介して嵌入されている。
【００４６】
さらに、ユニット１のポンプ接続口９のパイプがＯリング２１１を介してカラー２１０へ嵌入されている。そこで、ユニット１が流体基板２０３へ押圧されると、Ｏリング２１１と２１２が圧縮されて半径方向に膨張し、ポンプ接続口９と流路１２０ａとは気密的かつ、着脱可能に接続される。接続部１２１，１２２も同等の構成を有する。
【００４７】
図２１は図２０に示す接続部１２０の変形例を示す断面図である。この変形例では、図２０におけるカラー２１０とＯリング２１１，２１２の代わりに弾性体からなる筒形パッキング２１４を使用している。
【００４８】
筒形パッキング２１４は凹部２０９から若干突出する程度の長さを有しており、ユニット１が流体基板２０３へ押圧されると、筒形パッキング２１４は、凹部２０９内へ圧縮されて半径方向に膨張し、ポンプ接続口９と流路１２０ａとを気密的かつ、着脱可能に接続する。接続部１２１，１２２も同様に構成することができる。
【００４９】
図２２は流体基板２０１とポンプ設置部材２０３との接続部１２０ｅの構成を示す拡大断面図である。同図に示すように、接続部１２０ｄにおいて、ポンプ設置部材２０３の表面に円盤状の凹部２１５が流路１２０ｅと同芯に形成され、Ｏリング２１６が嵌入されている。
【００５０】
そこで、流体基板２０１の流路１２０ｃと流路１２０ｅとが対向するようにポンプ設置部材２０３に流体基板２０１を接触させ、ビス２０４，２０５を締め付けると、Ｏリング２１６が凹部２１５内で圧縮されて半径方向に膨張し、流路１２０ｃと流路１２０ｅが気密的に接続される。接続部１２１ｄ，１２２ｄも同等の構成を有する。なお、接続部１２０，１２１，１２２についても、図２２に示すような構造にすることができる。
【００５１】
図１３に示すように、蓋１１１は、測定部１１０の上面との接触面に係止片１２８を備える。係止片１２８は図示しないバネで矢印Ｄ方向に付勢されており、ユニット１を収容部１１４に装填して蓋１１１を閉じると、係止片１２８が測定部１１０の上面の開口部１２９に係止して蓋１１１を閉じた状態に維持する。蓋１１１の側面には係止片１２８の開口部１２９への係止を解除するための押ボタン１２８ａが設けられている。
【００５２】
また、開口部１２９の下方には、係止片１２８を開口部１２９へロックするためのソレノイドＲＳが設けられ、ソレノイドＲＳが作動すると、その作動部が係止片１２８の横穴１２８ｂに突入するようになっている。なお、蓋１１１を固定する方法は、ソレノイドＲＳを使用する他、電磁バルブなどを用いて実現することもできる。
【００５３】
ユニット１の装填時には、ユニット１の位置決め用貫通孔４１，４２，４３（図１）に図１４に示すように位置決めピン１１５，１１６，１１７をそれぞれ挿入させてユニット１を測定部１１０の上面の収容部１１４に載置し、蓋１１１を閉じる。
【００５４】
蓋１１１によってユニット１が押圧され、ポンプ接続口８，９，１０のパイプが接続部１２０，１２１，１２２にそれぞれ気密的に接続される。それと同時に、吸光度測定室４０がレーザダイオード１２５とフォトダイオード１２６の間へ下降し、また、回転バルブ６の内筒１７（図４）が結合円板１２３と結合すると共に、電極３４，３５がそれぞれ電極接触子１１８，１１９に接触する。
【００５５】
２．制御回路と流体回路
図２３は本体１００にユニット１が装填されたときの制御回路および流体回路を示すブロック図である。同図に示す直流定電流電源１０１の出力は接触子１１８，１１９を介して、それぞれユニット１の電極３４と３５に接続される。直流定電流電源１０１および接触子１１８，１１９は電気特性測定部を構成する。
【００５６】
図２３において、制御部１０６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータと、モータおよび電磁バルブ用のドライバー回路とから構成され、第１分析部１０６ａと第２分析１０６ｂと動作制御部１０６ｃと外部出力ポート１０２を備える。制御部１０６は、入力部１０７、電極３４，３５、フォトダイオード１２６、フォトインタラプタＰＲ、バーコードリーダ２００および圧力センサＰＳからの出力信号を受けて信号処理を行うと共に、レーザダイオード１２５、ステッピングモータＭ１，リニアアクチュエータＬＡ、電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ４、ソレノイドＲＳ、表示部１０８、およびプリンタ３００へ出力するようになっている。
【００５７】
第１分析部１０６ａは主に電極３４と３５からの信号を受けて、第２分析部１０６ｂは主にフォトダイオード１２６からの信号を受けて、それぞれ解析および分析処理を行う。また、その他の制御処理は動作制御部１０６ｃによって行われる。レーザダイオード１２５，フォトダイオード１２６は光学特性測定部を構成する。
【００５８】
なお、電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ４は、常閉形であり、常時は閉じている。また、制御部１０６は外部出力ポート１０２を介して外部の情報処理装置、例えばパーソナルコンピュータに対して信号を授受できるようにもなっている。直流定電流電源１０１は、ユニット１が本体１００に装填されたときに、電極３４と３５の間に存在する電解液に定電流を供給する。そして、その時に電極３４と３５間に生じる電位差が、インピーダンス（抵抗）の変化として制御部１０６へ入力される。なお、分析部１０６ａ，１０６ｂを外部のパーソナルコンピュータに配置して、外部出力ポート１０２を介して信号を授受してもよい。
【００５９】
Ｃ．測定動作
次に、図１２に示す血液分析装置１００の動作を図２４〜図２７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図２８〜図３２は回転バルブ６の外筒１６に対する内筒１７の回転位置を示し、図２８〜図３２の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図５のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ矢視断面図を表している。
【００６０】
使用者は図１４に示すようにユニット１を測定部１１０に装填し、蓋１１１を閉じる（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。それに伴って、蓋１１１がロックされる（ステップＳ１０２ａ）。制御部１０６はフォトインタラプタＰＲにより内筒１７の回転位置を確認し、必要があれば、ステッピングモータＭ１を駆動して内筒１７を初期位置に設定する（ステップＳ１０３）。次に使用者が入力部１０７を操作して「加圧テスト」を入力する（ステップＳ１０４）。
【００６１】
それによって、所定時間だけバルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３が開き、シリンジポンプＣＰが吐出動作を行う。そのときの共通流路２０６の圧力が圧力センサＰＳにより検出され、その圧力が所定値以上であると、接続部１２０，１２１，１２２および接続部１２０ｄ，１２１ｄ，１２２ｄが十分な気密性を有して接続されているものと認識され、「加圧テストＯＫ」が表示部１０８に表示される（ステップＳ１０４ａ）。そして、蓋１１１のロックが解除される（ステップＳ１０４ｂ）。
【００６２】
そこで、使用者は蓋１１１を開き、搭載されているユニット１のバーコードラベルＢＬをバーコードリーダ２００で読み取り、全血試料を試料受容部の上部開口に注入する（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）。
【００６３】
そして、使用者は再び蓋１１１を閉じ、入力部１０７から起動指令を入力する（ステップＳ１０８，Ｓ１０９）。
次に、図２５に示すように、ソレノイドＲＳが作動して蓋１１１がロックされる（ステップＳ１）。
【００６４】
次にステッピングモータＭ１が駆動して、内筒１７が図２８と図３３に示す初期位置から時計方向に角度θ１だけ回転し（ステップＳ２〜Ｓ４）、図２９および図３４に示す位置に達する。
【００６５】
この時、図２９の（ｂ）および図３４に示すように流路１１と１２とが横溝２５を介して連通し、定量用流路を形成する。そこで、バルブＳＶ２が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ１だけ吸引を行いバルブＳＶ２が閉じると、試料Ｂは図３５に示すように試料受容部４から横溝２５を介して流路１２へ移動し、横溝２５を充満させる（ステップＳ５〜Ｓ７）。
【００６６】
次に、ステッピングモータＭ１が駆動して内筒１７が時計方向に角度θ２だけ回転し（ステップＳ８〜Ｓ１０）、図３０および図３６に示す位置に達する。この時、図３６に示すように横溝２５の容積（２μＬ）分の試料が外筒１６の内周面によって切り取られて定量される。
【００６７】
それと共に、図３０の（ａ）に示すように内筒１７の貫通孔２２が通気孔３７に連通して希釈液収容部５の上部が大気に開放されると共に、図３０の（ｂ）と（ｃ）に示すように流路１３が横溝２６、縦溝３２および貫通孔３１を介して希釈液収容部５の底部と連通する。
【００６８】
そこで、バルブＳＶ３が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ１１だけ吸引を行うと、希釈液収容部５の希釈液Ｌは図３７に示すように流路１３から流路１５へ引き込まれ５０μＬの希釈液Ｌが吸光度測定室４０に貯留される（ステップＳ１０ａ〜Ｓ１０ｃ）。
【００６９】
次に、レーザダイオード１２５が吸光度測定室４０を照射しフォトダイオード１２６が透過光強度を検出し、その検出値（ブランク値）が制御部１０６に格納される（ステップＳ１０ｄ）。次に、シリンジポンプＣＰが時間ｔ１２だけ吐出を行い、バルブＳＶ３が閉じると、流路１５と１３の希釈液Ｌは図３８に示すように希釈液収容部５へ戻される（ステップＳ１０ｅ〜Ｓ１０ｇ）。
【００７０】
そこで、バルブＳＶ１が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ２だけ吸引を行い、バルブＳＶ１が閉じると（ステップＳ１１〜Ｓ１３）、希釈液収容部５の希釈液Ｌは再び図３９に示すように流路１３へ引き込まれる。
【００７１】
次に、ステッピングモータＭ１が駆動して内筒１７が時計方向に角度θ３だけ回転し（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、図３１に示す位置に達する。
この時、図３１の（ａ）に示すように内筒１７の貫通孔２３が通気孔３７に連通して希釈液収容部５の上部が大気に開放されると共に、図３１の（ｂ）と（ｃ）および図４０に示すように流路１３が横溝２５、縦溝３２および貫通孔３０を介して希釈液収容部５の底部と連通し、攪拌用流路を形成する。それと共に、図３１の（ｂ）に示すように流路１１は横溝２４を介して流路１２と連通する。
【００７２】
そこで、バルブＳＶ１が開き、シリンジポンプＣＰが時間ｔ４だけさらに吸引動作を行うと（ステップＳ１７〜Ｓ１９）、希釈液収容部５の希釈液Ｌは図４１に示すように横溝２５内の定量された試料と共に流路１３へ引き込まれる。
次に、シリンジポンプＣＰが吐出動作を時間ｔ５だけ行うと図４２に示すように試料と希釈液が再び希釈液収容部５へ戻される（ステップＳ２０〜Ｓ２２）。
【００７３】
次に、シリンジポンプＣＰが時間ｔ６の吸引動作と時間ｔ７の吐出動作をｎ回くり返し、図４３に示すように希釈液と試料とを流路１３，１４と希釈液収容部５との間を往復させる（ステップＳ２３〜Ｓ２９）。それによって、希釈液と試料とが十分に撹拌・混合され、５００倍の希釈試料が調整されて、最終的に図４４に示すように希釈液収容部５に収容される。
【００７４】
次に、シリンジポンプが時間ｔ８だけ吸引動作を行い、バルブＳＶ１が閉じると、図４５に示すように希釈試料は希釈液収容部５から流路１３，１４に引き込まれる（ステップＳ３０〜Ｓ３２）。
【００７５】
次に、バルブＳＶ３が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ９だけ吸引動作を行ってバルブＳＶ３が閉じると、希釈試料が図４６に示すように希釈液収容部５から流路１３、ペレット３３および流路１５を介して吸引され、２００μＬの希釈試料が吸光度測定室４０へ供給される。この期間に制御部１０６は電極３４と３５間の電気抵抗を測定する（ステップＳ３３〜Ｓ３６）。
【００７６】
一方、吸光度測定室４０へ供給された２００μＬの希釈試料は貯留されていた５０μＬの希釈液によりさらに希釈され、結果的に６２５倍の希釈試料となる。この希釈試料にレーザダイオード１２５が光を照射し、その透過光強度がフォトダイオード１２６により検出され、検出値が制御部１０６へ格納される（ステップＳ３５ａ）。
【００７７】
次にバルブＳＶ１，ＳＶ２が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ１０だけ吸引動作を行い、バルブＳＶ１，ＳＶ２が閉じると、試料受容部４に残留していた全血試料が図４６、図４７に示すように移動して全て流路１２内へ収容され、希釈液収容部５の希釈試料も全て流路１３，１４へ収容される（ステップＳ３７〜Ｓ３９）。
【００７８】
次にステッピングモータＭ１が駆動して内筒１７が時計方向に角度θ４だけ回転し（ステップＳ４０〜Ｓ４２）、図３２に示す位置に達する。それによって、図４８に示すように通気孔３７と希釈液収容部５との間および流路１１と流路１２との間が遮断される。
【００７９】
以上の工程によって測定動作は完了し、残余全血試料は流路１２内に保持され、希釈試料も希釈液収容部５内および流路１３〜１５内に保持される。そして、第１および第２分析部１０６ａ，１０６ｂによる分析結果がステップＳ１０６で読み取った識別コードと共に表示部１０８とプリンタ３００に出力されて、蓋１１１のロックが解除される（ステップＳ４３，Ｓ４４）。そこで、使用者は蓋１１１を開き、ユニット１を取りはずして廃棄する（ステップＳ４５，Ｓ４６）。
【００８０】
Ｄ．白血球の計数および粒径の算出とヘモグロビン量の算出
図１１に示すように、微細孔３３ａを有するペレット３３で仕切られた希釈試料に直流定電流電源１０１（図２３）から電極３４と３５を介して定電流が供給されると、電極３４と３５間の抵抗は、希釈試料の液体成分の固有抵抗に依存するが、微細孔（オリフィス）３３ａとその近傍に存在する液体成分が形成する抵抗により決定され、主として微細孔３３ａの直径とペレット３３の厚さに支配される。
【００８１】
微細孔３３ａを白血球が通過すると、その白血球の体積分だけ液体成分が除去されるので電極３４と３５間の電気抵抗が変動し、その変動分を電極３４と３５間に発生するパルス電圧として検出できる。
【００８２】
従って、第１分析部１０６ａはこのパルスの数から白血球数を計数する。また、パルス高さは粒子の体積に比例するので、第１分析部１０６ａはパルス高さを検出し、白血球の球相当径を算出して粒度分布図を作成する。
【００８３】
また、第２分析部１０６ｂは、吸光度測定室４０で得られた希釈液の透過光強度（ブランク値）と希釈試料の透過光強度から希釈試料の吸光度を公知の方法で求め、求めた吸光度からヘモグロビン量を算出する。そして、白血球数，粒度分布図およびヘモグロビン量は、表示部１０８および／又はプリンタ３００によって出力される。
【００８４】
【発明の効果】
この発明の試料分析装置は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し、一端が試料流路に接続される第１流路を備えた流体基板と、一端が第１流路の他端に着脱可能に接続される第２流路を備えたポンプ設置部材と、ポンプ設置部材に設置され第２流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備える装置であり、流体基板がポンプ設置部材に着脱可能に接続されるので、万一、測定ユニットから試料がポンプ側へ引き込まれても、流体基板の洗浄や交換を容易に行うことができる。
【００８５】
また、この発明の試料分析装置は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、流体ユニットは試料流路からポンプへの試料の流入を防止するための流入防止部を第３流路に備える装置であり、流体ユニットの流路に流入防止部が設けられているので、万一、測定ユニットからポンプ側へ試料が引き込まれた場合に、ポンプが試料によって汚染される危険性が軽減される。
【００８６】
さらに、この発明の試料分析装置は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、第３流路は流体ユニット内に形成された流路である装置であるので、装置内部の構成が単純化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の血液分析装置に用いる測定ユニットの上面図である。
【図２】図１の測定ユニットの正面図である。
【図３】図１の測定ユニットの内部構成を示す斜視図である。
【図４】図１の測定ユニットの回転バルブの上面図である。
【図５】図１の測定ユニットの回転バルブの正面図である。
【図６】図１の測定ユニットの回転バルブの底面図である。
【図７】図５のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図８】図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図９】図５のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１０】図４のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図１１】図１の測定ユニットの電気抵抗測定部の要部断面図である。
【図１２】この発明の血液分析装置の外観を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す装置の構成説明図である。
【図１４】図１２に示す装置の使用方法を示す説明図である。
【図１５】図１２に示す装置の内部構造の要部を示す斜視図である。
【図１６】図１５の矢印Ｚ方向から見た平面図である。
【図１７】図１５の矢印Ｘ方向から見た側面図である。
【図１８】図１５の矢印Ｙ方向から見た側面図である。
【図１９】この発明の測定ユニットと流体基板とポンプ設置部材の内部流路の構成と接続を示す分解斜視図である。
【図２０】この発明の測定ユニットと流体基板の流路の接続部を示す断面図である。
【図２１】図２０に示す接続部の変形例を示す断面図である。
【図２２】この発明の流体基板とポンプ設置部材の流路の接続部を示す断面図である。
【図２３】図１２の装置に測定ユニットを装填した時の接続構成を示すブロック図である。
【図２４】図１２の装置の動作を示すフローチャートである。
【図２５】図１２の装置の動作を示すフローチャートである。
【図２６】図１８の装置の動作を示すフローチャートである。
【図２７】図１８の装置の動作を示すフローチャートである。
【図２８】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図２９】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図３０】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図３１】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図３２】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図３３】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３４】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３５】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３６】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３７】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３８】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３９】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４０】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４１】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４２】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４３】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４４】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４５】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４６】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４７】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４８】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４９】この発明の測定ユニットの流路の要部断面図である。
【図５０】この発明の測定ユニットの流路の要部断面図である。
【符号の説明】
１ 測定ユニット
２ 上プレート
３ 下プレート
４ 試料受容部
５ 希釈液収容部
６ 回転バルブ
７ 電気抵抗測定質
８ 第１ポンプ接続口
９ 第２ポンプ接続口
１０ 第３ポンプ接続口
１１ 流路
１２ 流路
１３ 流路
１４ 流路
１５ 流路
１５ａ 垂直部
１５ｂ 垂直部
１５ｃ 内部流路
１６ 外筒
１７ 内筒
１８ フランジ
１９ 突出部
２０ 突出部
２１ 溝
２２ 貫通孔
２３ 貫通孔
２４ 横溝
２５ 横溝
２６ 横溝
２７ 貫通孔
２８ 貫通孔
２９ 貫通孔
３０ 貫通孔
３１ 貫通孔
３２ 縦溝
３３ ペレット
３３ａ 微細孔
３４ 電極
３５ 電極
３７ 通気孔
３８ 貫通孔
４０ 吸光度測定室
４１ 位置決め用貫通孔
４２ 位置決め用貫通孔
４３ 位置決め用貫通孔
１００ 本体
１０１ 直流定電流電源
１０２ 外部出力ポート
１０６ 制御部
１０６ａ 第１分析部
１０６ｂ 第２分析部
１０６ｃ 動作制御部
１０７ 入力部
１０８ 表示部
１１０ 測定部
１１１ 蓋
１１２ 凹部
１１４ 開口
１１５ 位置決めピン
１１６ 位置決めピン
１１７ 位置決めピン
１１８ 電極接触子
１１９ 電極接触子
１２０ 接続部
１２０ａ 流路
１２０ｂ トラップ
１２０ｃ 流路
１２０ｄ 接続部
１２０ｅ 流路
１２０ｆ 流路
１２１ 接続部
１２１ａ 流路
１２１ｂ トラップ
１２１ｃ 流路
１２１ｄ 接続部
１２１ｅ 流路
１２１ｆ 流路
１２２ 接続部
１２２ａ 流路
１２２ｂ トラップ
１２２ｃ 流路
１２２ｄ 接続部
１２２ｅ 流路
１２２ｆ 流路
１２３ 結合円板
１２４ 切欠き部
１２５ レーザダイオード
１２６ フォトダイオード
１２７ スリット円板
１２８ 係止片
１２８ａ 押ボタン
１２８ｂ 横穴
１２９ 開口部
２００ バーコードリーダ
２０１ 流体基板
２０２ 貫通孔
２０３ ポンプ設置部材
２０４ ビス
２０５ ビス
２０６ 共通流路
２０７ 流路
２０８ 流路
２０９ 凹部
２１０ カラー
２１１ Ｏリング
２１２ Ｏリング
２１４ 筒形パッキング
２１５ 凹部
２１６ Ｏリング
２５０ 流体ユニット
３００ プリンタ
Ｍ１ ステッピングモータ
ＢＬ バーコードラベル
ＰＲ フォトインタラプタ
ＣＰ シリンジポンプ
ＬＡ リニアアクチュエータ
ＰＳ 圧力センサ
ＳＶ１ 電磁バルブ
ＳＶ２ 電磁バルブ
ＳＶ３ 電磁バルブ
ＳＶ４ 電磁バルブ
ＲＳ ソレノイド
【発明の属する技術分野】
この発明は試料分析装置に関し、とくに使い捨て可能な試料測定ユニットを用いた試料分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する従来技術としては、
（１）試料の光学特性を測定して体液成分分析を行う分析器具であり、試料受容口とポンプ接続口を有し、該試料受容口とポンプ接続口の間に少なくとも１つの試料処理室と測光室、または試料処理室と測光室および廃液溜とを有し、それぞれが流路で結合されていることを特徴とする体液成分分析器具（例えば、特許文献１参照）や、
【０００３】
（２）少なくとも一つの光学式または電気化学式センサを内蔵する測定通路と、分析装置を接続するための第１の開口と、試料取り出し部分を接続するための、測定通路の他端に設けた第２の開口とを具備する使い捨て測定要素において、両開口のために共通の一つの密封要素が設けられ、この密封要素が三つの位置を有し、この密封要素の第１の位置において測定流路の両端が閉鎖され、密封要素の第２の位置において測定通路の一端が第１開口に接続され、かつ測定通路の他端が測定要素内に設けられた、測定通路から出る液体のための捕集タンクに接続され、密封要素の第３の位置において測定通路の一端が測定要素内の緩衝タンクに接続され、かつ測定通路の他端が第２開口に接続されていることを特徴とする使い捨て測定要素（例えば、特許文献２参照）などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５６８１５２９号
【特許文献２】
米国特許第５２２８３５０号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、使い捨て可能な試料測定ユニットを試料分析装置に搭載する構成となっており、試料は試料測定ユニット内で移送され、試料分析装置内に流入することはない構成となっている。そして、試料分析装置は、ポンプやパルプなどの流体制御素子と試料測定ユニットをチューブなどで接続する構成となっている。
【０００６】
しかし、試料分析装置の内部の構成が煩雑であること、万一、試料測定ユニットから試料分析装置へ試料が引き込まれた場合に流体制御素子が試料によって汚染されてしまう危険性が高いこと、チューブや流体制御素子の洗浄や交換が困難であることが問題であった。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、試料分析装置内部の構成が単純化され、万一、試料測定ユニットから試料分析装置へ試料が引き込まれた場合に流体制御素子が試料によって汚染されてしまう危険性が軽減され、試料分析装置内の部品の洗浄や交換が容易である試料分析装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し、一端が試料流路に接続される第１流路を備えた流体基板と、一端が第１流路の他端に着脱可能に接続される第２流路を備えたポンプ設置部材と、ポンプ設置部材に設置され第２流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備える試料分析装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の試料分析装置は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し、一端が試料流路に接続される第１流路を備えた流体基板と、一端が第１流路の他端に着脱可能に接続される第２流路を備えたポンプ設置部材と、ポンプ設置部材に設置され第２流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備えることを特徴とする。
【０００９】
測定ユニットとポンプ設置ユニットとの間に着脱可能な流体基板が存在するので、万一、測定ユニットから試料がポンプ側へ引き込まれても、流体基板やポンプ設置部やポンプなどの洗浄や交換が容易である。
【００１０】
この発明の試料分析装置の分析対象試料としては、血液，尿のような体液、トナーのような工業用粒子、牛乳のような飲料物などを挙げることができる。測定ユニットには、例えば、試料受容部と、試料測定室と、両者を結ぶ流路と、流路に圧力を印加するための開口を備えたものを用いることができる。
流体基板およびポンプ設置部材は、材料としてアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂を用い、成型加工および機械加工を施すことによって得ることができる。ポンプには、電動シリンジポンプやペリスタポンプを用いることができる。
【００１１】
この発明において、測定部は、主に粒子のサイズや数を測定するための電気特性測定部であってもよいし、試料の吸光度を測定するための光学特性測定部であってもよいし、その両者であってもよい。
電気特性測定部は、赤血球，白血球，血小板，トナーなどの数やサイズを測定し、光学特性測定部は、ヘモグロビン量，血液凝固時間，ＡＬＰやペルオキシターゼなどの酵素活性量，ビリルビン量，ＣＲＰなどを測定することができる。
また、測定部によって得られる試料の特性情報から試料を分析する分析部は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータから構成し、試料分析装置内部に配置してもよいし、パーソナルコンピュータに配置し、試料分析装置と接続するようにしてもよい。
【００１２】
この発明において、流体基板は第１流路の一部にポンプへの試料の流入を防止するための流入防止部を備えることが好ましい。これによって、測定ユニットから第１流路へ流出した試料がポンプに流入する危険性を軽減することができる。この発明の試料分析装置は、複数のバルブをさらに備え、試料流路と第１および第２流路がそれぞれ複数の流路からなり、ポンプが単一のポンプからなり、各バルブが各第２流路の他端とポンプとの間に挿入されてもよい。
【００１３】
別の観点から、この発明は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、流体ユニットは試料流路からポンプへの試料の流入を防止するための流入防止部を第３流路に備える試料分析装置を提供するものである。
流体ユニットは、測定ユニットを搭載する流体基板と、ポンプを設置するポンプ設置部材とからなり、第３流路は、流体基板に形成され一端が試料流路に接続される第１流路と、ポンプ設置部材に形成され一端が第１流路の他端に着脱可能に接続され他端がポンプに接続される第２流路とからなり、流入防止部が第１流路に設けられてもよい。
【００１４】
流入防止部は、第１または第３流路の他の部分よりも大きい断面積を有するトラップであってもよい。また、流入防止部は、第１または第３流路に液体を吸収する吸収部材（例えば、綿）や、液体の通過を阻止するフィルタ（例えば、米国特許第5,156,811号記載のプラグメンバー）を挿入することによっても形成できる。
【００１５】
流入防止部が、第３流路の他の部分よりも高い位置に配置された流路であってもよい。
また、この発明は、さらに別の観点から試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、第３流路は流体ユニット内に形成された流路である試料分析装置を提供するものである。
【００１６】
実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。この実施例では、試料分析装置として、試料が血液であり、白血球データおよびヘモグロビン量を得るための血液分析システムについて説明する。これによってこの発明が限定されるものではない。なお、各図面において同じ要素には共通の符号を付している。
【００１７】
Ａ．測定ユニット
１．測定ユニットの全体構成
図１は、この発明の血液分析装置に用いられる白血球およびヘモグロビン測定用の測定ユニットの上面図、図２は正面図、図３は内部構成を示す斜視図である。
【００１８】
これらの図に示すように、測定ユニット（以下、ユニットという）１は上プレート２および下プレート３から構成される。上プレート２の上面にはユニット１を識別するためのバーコードラベルＢＬが貼付けられている。ユニット１は試料を受容する容積２００μＬの試料受容部４と、希釈液収容部５を内蔵し試料の定量と流路の切換えを行う回転バルブ６と、電気抵抗測定室７と、第１、第２および第３ポンプ接続口（圧力導入口）８，９，１０を備える。また、ユニット１は後述の血液分析装置本体に位置決めして設置するための位置決め用貫通孔４１，４２，４３を備える。
【００１９】
試料受容部４は上部に試料注入用開口を有し、その底部は流路１１によって回転バルブ６に接続されている。ポンプ接続口８は流路１２によって回転バルブ６に接続されている。電気抵抗測定室７は、流路１３を介して回転バルブ６に、流路１４を介してポンプ接続口９に、流路１５を介してポンプ接続口１０に接続され、流路１５の途中には透明な吸光度測定室４０が設けられ図２に示すようにユニット１の下面から突出している。また、ポンプ接続口８，９，１０は、それぞれユニット１の下面から突出するパイプを有する（図２）。なお、回転バルブ６を外気に開放するための通気孔３７が設けられている（図１）。
【００２０】
詳細は後述するが、流路１１，１２は、試料を試料定量部へ導くための定量用流路を構成する。流路１３は希釈試料を希釈液収容部５から電気抵抗測定室７へ導くための測定用流路を構成する。さらに流路１３と流路１４は定量された試料と希釈液とを撹拌して希釈試料を得るための撹拌流路を構成する。また、流路１５は電気抵抗測定室７と吸光度測定室４０とポンプ接続口１０とを連通し、測定済みの希釈試料液を引き込んで貯留するための貯留流路を構成する。
【００２１】
ここで、流路１４は、図３および図４９に示すように、ポンプ接続口９に近づくほど断面積が大きくなるように内壁に傾斜部分１４ａや段差部分１４ｂを有する。これらは、定量された試料と希釈液とを矢印Ａ方向とＢ方向とに繰り返し移動させて撹拌する際に発生する気泡が、矢印Ｂ方向、つまり希釈液収容部５の方向へ逆流することを阻止し希釈試料液への気泡の混入を防止することができる。
【００２２】
また、流路１５は、図３および図５０に示すように電気抵抗測定室７内の内部流路１５ｃよりも断面積が十分に小さい部分１５ｆを有する。これによって、流路１５の流速が増大し電気抵抗測定室７の電極（後述）近傍に発生する気泡が、希釈試料液と共に矢印Ｃ方向に引き込まれるので、電気抵抗測定室７はその測定において気泡の影響を受けることがない。
【００２３】
２．回転バルブの構成
図４は回転バルブ６の上面図、図５は正面図、図６は底面図である。これらの図に示すように、回転バルブ６は底部に開口を有する円筒状の外筒１６と、外筒１６の底部開口から嵌入された有底の内筒１７を備える。内筒１７は上部に開口を有し、底部にフランジ１８を備える。
【００２４】
フランジ１８から下方に２つの突出部１９，２０が突出し、不平行な溝２１を形成する。突出部１９，２０は後述するバルブ駆動源との結合部を構成する。内筒１７が軸を中心に回転するとき、内筒１７の外周面は外筒１６の内周面を摺動できるようになっている。なお、本実施例では溝２１は不平行に形成されているが平行に形成されていてもよい。
【００２５】
図７〜図９は、それぞれ図５のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ矢視断面図、図１０は図４のＸ−Ｘ矢視断面図である。図７に示すように内筒１７は上段に通気孔開閉用の２つの貫通孔２２，２３を備え、外筒１６は通気孔３７に連通する貫通孔３８を備える。
【００２６】
図８に示すように内筒１７は中段に外周面の同一円周上に形成された３つの細長い横溝２４，２５，２６を備え、外筒１６は流路１１，１２，１３にそれぞれ連通する３つの貫通孔２７，２８，２９を備える。
後述するように横溝２５は試料定量部として作用し、横溝２４，２６は流路開閉用溝として作用する。
【００２７】
図９に示すように内筒１７は下段に流路開閉用の２つの貫通孔３０，３１を備える。また、図８〜図１０に示すように外筒１６は中段から下段にわたって内周面に形成された軸方向に延びる細長い縦溝３２を備える。
【００２８】
３．電気抵抗測定室の構成
図１および図３に示すように、電気抵抗測定室７は、内部流路１５ｃの垂直部分１５ａと１５ｂとの間に設けられた円盤状のペレット（仕切り板）３３と、流路１５と１５ｃとの接続部に流路内に先端が露出するように設けられた電極３４と、流路１３と１４との接合部分３６に流路内に先端が露出するように設けられた電極３５から構成される。
【００２９】
図１１は電気抵抗測定室７の要部断面図であり、ペレット３３は垂直部１５ｂに同軸に下プレート３に形成された円形凹部に嵌め込まれ、垂直部１５ａに同軸に上プレート２に形成された円形凸部により押圧されて固定されている。
【００３０】
ペレット３３は中心に微細孔（オリフィス）３３ａを備え、微細孔３３ａを通過する電解液の電気抵抗が電極３４と３５によって測定されるようになっている。なお、ペレット３３は、厚さ１２５μｍのポリエーテルイミドシートを使用し、エキシマレーザによって直径１００μｍの微細孔３３ａを加工することによって得られる。
【００３１】
Ｂ．血液分析装置
１．血液分析装置の構成
図１２は血液分析装置の外観を示す斜視図である。血液分析装置は、本体１００と、本体１００にケーブル接続されたバーコードリーダ２００とプリンタ３００を備える。本体１００は、測定部１１０とその上面に開閉可能に設けられた蓋１１１とを備え、測定部１１０の前面には入力部（キーボード）１０７と表示部（ＬＣＤ）１０８が設けられている。
【００３２】
図１３は本体１００の外観を示す斜視図、図１４は本体１００にユニット１を搭載した状態を示す斜視図である。図１３の測定部１１０の上面には、ユニット１を着脱可能に搭載するための流体基板２０１が方形の開口部１１４に部分的に露出している。蓋１１１を閉じたときに、搭載されたユニット１の上部を収容して適度に押圧するための方形状の凹部１１２が蓋１１１の裏面に形成されている。
【００３３】
そして、開口部１１４にはユニット１の貫通孔４１，４２，４３（図１）に挿入される位置決めピン１１５，１１６，１１７が垂直方向に立設し、電極３４，３５（図１、図３）に接触するための電極接触子１１８，１１９と、ポンプ接続口８，９，１０のパイプ（図１、図２、図３）にそれぞれ接続される接続部１２０，１２１，１２２と、回転バルブ６（図１、図２、図３）を受入れる貫通孔２０２と、吸光度測定室４０（図３）を受入れるための切欠き部１２４が露出している。
【００３４】
図１５は測定部１１０の内部構造の要部を示す斜視図、図１６は図１５の矢印Ｚ方向から見た平面図、図１７と図１８は、図１５の矢印ＸとＹ方向から見た側面図である。これらの図に示すように、測定部１１０の内部には、流体基板２０１とポンプ設置部材２０３とからなる流体ユニット２５０が設けられている。流体基板２０１の切欠き部１２４の下方にユニット１の吸光度測定室４０へレーザ光を照射するためのレーザダイオード１２５と、その透過光を受光するためのフォトダイオード１２６が設置されている。
【００３５】
流体基板２０１の貫通孔２０２の下方にはステッピングモータＭ１が設けられ、回転バルブ６の突出部１９，２０（図２，図６）と結合するための結合円板１２３がステッピングモータＭ１の出力軸の先端に固定されている。ステッピングモータＭ１の出力軸には回転角度検出用のスリット円板１２７が設置され、スリット円板１２７はその近傍にスリット検出用のフォトインタラプタＰＲを備える。
【００３６】
また、ポンプ設置部材２０３は、シリンジポンプＣＰと、シリンジポンプＣＰを作動させるステッピングモータ内蔵のリニアアクチュエータＬＡと、電磁バルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４と、圧力センサＰＳとを備える。
なお、流体ユニット２５０において、流体基板２０１は、ポンプ設置部材２０３に対し、ビス２０４，２０５によって離脱可能に固定される。
【００３７】
図１９は、ユニット１と流体基板２０１とポンプ設置部材２０３の内部流路の構成と接続を説明するための分解斜視図である。同図に示すように、流体基板２０１には、トラップ（貯留部）１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂが形成され、さらに接続部１２０，１２１，１２２をそれぞれトラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂに接続する流路１２０ａ，１２１ａ，１２２ａと、トラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂをポンプ設置部材２０３へそれぞれ接続する流路１２０ｃ、１２１ｃ、１２２ｃが形成されている。
【００３８】
トラップ１２０ｂ〜１２２ｂは、流路１２０ａ〜１２２ａおよび流路１２０ｃ〜１２２ｃに比べて大きい断面積を有する。
ここでトラップ１２０ｂ，１２１ｂ，１２２ｂの体積は、シリンジポンプＣＰへの試料の流入防止の観点からは大きい方が好ましいが、大きすぎると、周囲温度の変化によって悪影響を受ける可能性があり、測定動作におけるシリンジポンプＣＰの１回の吸引体積のうち最大のもの以下の体積とすることが好ましい。この実施例においては、トラップ１２０ｂ，１２２ｂが１００μＬの体積，トラップ１２１ｂが２０μＬの体積を有する。
【００３９】
また、ポンプ設置部材２０３には、流体基板２０１の流路１２０ｃ、１２１ｃ、１２２ｃをそれぞれ受け入れる接続部１２０ｄ、１２１ｄ、１２２ｄと、接続部１２０ｄ、１２１ｄ、１２２ｄをそれぞれ電磁バルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３へ接続する流路１２０ｅ，１２１ｅ，１２２ｅが形成されている。
【００４０】
さらに、ポンプ設置部材２０３には、共通流路２０６が形成されると共に、電磁バルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３をそれぞれ共通流路２０６に接続する流路１２０ｆ，１２１ｆ，１２２ｆが形成されている。そして、共通流路２０６の一端はシリンジポンプＣＰと圧力センサＰＳに接続され、他端は流路２０７と電磁バルブＳＶ４と流路２０８とを介して大気に開放されるようになっている。
【００４１】
ここで、流体基板２０１に設けられたトラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂは、後述する試料測定時において、シリンジポンプＣＰの作動により、万一、試料が過剰に吸引されてユニット１から流体基板２０１へ流入した場合に、その流入試料を貯留して試料がポンプ設置部材２０３まで流入することを防止するために設けられている。
【００４２】
また、トラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂの貯留作用を助長するために、流路１２０ｃ、１２１ｃ、１２２ｃはそれぞれトラップ１２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂは垂直方向に所定距離だけ立上がった後に接続部１２０ｄ、１２１ｄ、１２２ｄに接続されるように形成されている。
【００４３】
なお、ユニット１から流体基板２０１へ試料が流入して流体基板２０１が汚染された場合には、ビス２０４，２０５をゆるめて流体基板２０１をポンプ設置部材２０３から取りはずして廃棄または洗浄することができる。
【００４４】
流体基板２０１の流路およびトラップは、基板を多層積層（この実施例では３層積層）構造にすることにより、容易に形成できる。ポンプ設置部材２０３の流路も、同様にして形成できる。また、流体基板２０１とポンプ設置部材２０３の材料としては、たとえばアクリル樹脂を好適に用いることができる。
【００４５】
図２０はユニット１と流体基板２０１との接続部１２０の構成を示す拡大断面図である。同図に示すように、接続部１２０において、流体基板２０１の表面に円柱状の凹部２０９が流路１２０ａと同芯に形成され、凹部２０９に円筒状の金属（例えばアルミニウム）製のカラー２１０がＯリング２１２を介して嵌入されている。
【００４６】
さらに、ユニット１のポンプ接続口９のパイプがＯリング２１１を介してカラー２１０へ嵌入されている。そこで、ユニット１が流体基板２０３へ押圧されると、Ｏリング２１１と２１２が圧縮されて半径方向に膨張し、ポンプ接続口９と流路１２０ａとは気密的かつ、着脱可能に接続される。接続部１２１，１２２も同等の構成を有する。
【００４７】
図２１は図２０に示す接続部１２０の変形例を示す断面図である。この変形例では、図２０におけるカラー２１０とＯリング２１１，２１２の代わりに弾性体からなる筒形パッキング２１４を使用している。
【００４８】
筒形パッキング２１４は凹部２０９から若干突出する程度の長さを有しており、ユニット１が流体基板２０３へ押圧されると、筒形パッキング２１４は、凹部２０９内へ圧縮されて半径方向に膨張し、ポンプ接続口９と流路１２０ａとを気密的かつ、着脱可能に接続する。接続部１２１，１２２も同様に構成することができる。
【００４９】
図２２は流体基板２０１とポンプ設置部材２０３との接続部１２０ｅの構成を示す拡大断面図である。同図に示すように、接続部１２０ｄにおいて、ポンプ設置部材２０３の表面に円盤状の凹部２１５が流路１２０ｅと同芯に形成され、Ｏリング２１６が嵌入されている。
【００５０】
そこで、流体基板２０１の流路１２０ｃと流路１２０ｅとが対向するようにポンプ設置部材２０３に流体基板２０１を接触させ、ビス２０４，２０５を締め付けると、Ｏリング２１６が凹部２１５内で圧縮されて半径方向に膨張し、流路１２０ｃと流路１２０ｅが気密的に接続される。接続部１２１ｄ，１２２ｄも同等の構成を有する。なお、接続部１２０，１２１，１２２についても、図２２に示すような構造にすることができる。
【００５１】
図１３に示すように、蓋１１１は、測定部１１０の上面との接触面に係止片１２８を備える。係止片１２８は図示しないバネで矢印Ｄ方向に付勢されており、ユニット１を収容部１１４に装填して蓋１１１を閉じると、係止片１２８が測定部１１０の上面の開口部１２９に係止して蓋１１１を閉じた状態に維持する。蓋１１１の側面には係止片１２８の開口部１２９への係止を解除するための押ボタン１２８ａが設けられている。
【００５２】
また、開口部１２９の下方には、係止片１２８を開口部１２９へロックするためのソレノイドＲＳが設けられ、ソレノイドＲＳが作動すると、その作動部が係止片１２８の横穴１２８ｂに突入するようになっている。なお、蓋１１１を固定する方法は、ソレノイドＲＳを使用する他、電磁バルブなどを用いて実現することもできる。
【００５３】
ユニット１の装填時には、ユニット１の位置決め用貫通孔４１，４２，４３（図１）に図１４に示すように位置決めピン１１５，１１６，１１７をそれぞれ挿入させてユニット１を測定部１１０の上面の収容部１１４に載置し、蓋１１１を閉じる。
【００５４】
蓋１１１によってユニット１が押圧され、ポンプ接続口８，９，１０のパイプが接続部１２０，１２１，１２２にそれぞれ気密的に接続される。それと同時に、吸光度測定室４０がレーザダイオード１２５とフォトダイオード１２６の間へ下降し、また、回転バルブ６の内筒１７（図４）が結合円板１２３と結合すると共に、電極３４，３５がそれぞれ電極接触子１１８，１１９に接触する。
【００５５】
２．制御回路と流体回路
図２３は本体１００にユニット１が装填されたときの制御回路および流体回路を示すブロック図である。同図に示す直流定電流電源１０１の出力は接触子１１８，１１９を介して、それぞれユニット１の電極３４と３５に接続される。直流定電流電源１０１および接触子１１８，１１９は電気特性測定部を構成する。
【００５６】
図２３において、制御部１０６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータと、モータおよび電磁バルブ用のドライバー回路とから構成され、第１分析部１０６ａと第２分析１０６ｂと動作制御部１０６ｃと外部出力ポート１０２を備える。制御部１０６は、入力部１０７、電極３４，３５、フォトダイオード１２６、フォトインタラプタＰＲ、バーコードリーダ２００および圧力センサＰＳからの出力信号を受けて信号処理を行うと共に、レーザダイオード１２５、ステッピングモータＭ１，リニアアクチュエータＬＡ、電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ４、ソレノイドＲＳ、表示部１０８、およびプリンタ３００へ出力するようになっている。
【００５７】
第１分析部１０６ａは主に電極３４と３５からの信号を受けて、第２分析部１０６ｂは主にフォトダイオード１２６からの信号を受けて、それぞれ解析および分析処理を行う。また、その他の制御処理は動作制御部１０６ｃによって行われる。レーザダイオード１２５，フォトダイオード１２６は光学特性測定部を構成する。
【００５８】
なお、電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ４は、常閉形であり、常時は閉じている。また、制御部１０６は外部出力ポート１０２を介して外部の情報処理装置、例えばパーソナルコンピュータに対して信号を授受できるようにもなっている。直流定電流電源１０１は、ユニット１が本体１００に装填されたときに、電極３４と３５の間に存在する電解液に定電流を供給する。そして、その時に電極３４と３５間に生じる電位差が、インピーダンス（抵抗）の変化として制御部１０６へ入力される。なお、分析部１０６ａ，１０６ｂを外部のパーソナルコンピュータに配置して、外部出力ポート１０２を介して信号を授受してもよい。
【００５９】
Ｃ．測定動作
次に、図１２に示す血液分析装置１００の動作を図２４〜図２７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図２８〜図３２は回転バルブ６の外筒１６に対する内筒１７の回転位置を示し、図２８〜図３２の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図５のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ矢視断面図を表している。
【００６０】
使用者は図１４に示すようにユニット１を測定部１１０に装填し、蓋１１１を閉じる（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。それに伴って、蓋１１１がロックされる（ステップＳ１０２ａ）。制御部１０６はフォトインタラプタＰＲにより内筒１７の回転位置を確認し、必要があれば、ステッピングモータＭ１を駆動して内筒１７を初期位置に設定する（ステップＳ１０３）。次に使用者が入力部１０７を操作して「加圧テスト」を入力する（ステップＳ１０４）。
【００６１】
それによって、所定時間だけバルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３が開き、シリンジポンプＣＰが吐出動作を行う。そのときの共通流路２０６の圧力が圧力センサＰＳにより検出され、その圧力が所定値以上であると、接続部１２０，１２１，１２２および接続部１２０ｄ，１２１ｄ，１２２ｄが十分な気密性を有して接続されているものと認識され、「加圧テストＯＫ」が表示部１０８に表示される（ステップＳ１０４ａ）。そして、蓋１１１のロックが解除される（ステップＳ１０４ｂ）。
【００６２】
そこで、使用者は蓋１１１を開き、搭載されているユニット１のバーコードラベルＢＬをバーコードリーダ２００で読み取り、全血試料を試料受容部の上部開口に注入する（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）。
【００６３】
そして、使用者は再び蓋１１１を閉じ、入力部１０７から起動指令を入力する（ステップＳ１０８，Ｓ１０９）。
次に、図２５に示すように、ソレノイドＲＳが作動して蓋１１１がロックされる（ステップＳ１）。
【００６４】
次にステッピングモータＭ１が駆動して、内筒１７が図２８と図３３に示す初期位置から時計方向に角度θ１だけ回転し（ステップＳ２〜Ｓ４）、図２９および図３４に示す位置に達する。
【００６５】
この時、図２９の（ｂ）および図３４に示すように流路１１と１２とが横溝２５を介して連通し、定量用流路を形成する。そこで、バルブＳＶ２が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ１だけ吸引を行いバルブＳＶ２が閉じると、試料Ｂは図３５に示すように試料受容部４から横溝２５を介して流路１２へ移動し、横溝２５を充満させる（ステップＳ５〜Ｓ７）。
【００６６】
次に、ステッピングモータＭ１が駆動して内筒１７が時計方向に角度θ２だけ回転し（ステップＳ８〜Ｓ１０）、図３０および図３６に示す位置に達する。この時、図３６に示すように横溝２５の容積（２μＬ）分の試料が外筒１６の内周面によって切り取られて定量される。
【００６７】
それと共に、図３０の（ａ）に示すように内筒１７の貫通孔２２が通気孔３７に連通して希釈液収容部５の上部が大気に開放されると共に、図３０の（ｂ）と（ｃ）に示すように流路１３が横溝２６、縦溝３２および貫通孔３１を介して希釈液収容部５の底部と連通する。
【００６８】
そこで、バルブＳＶ３が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ１１だけ吸引を行うと、希釈液収容部５の希釈液Ｌは図３７に示すように流路１３から流路１５へ引き込まれ５０μＬの希釈液Ｌが吸光度測定室４０に貯留される（ステップＳ１０ａ〜Ｓ１０ｃ）。
【００６９】
次に、レーザダイオード１２５が吸光度測定室４０を照射しフォトダイオード１２６が透過光強度を検出し、その検出値（ブランク値）が制御部１０６に格納される（ステップＳ１０ｄ）。次に、シリンジポンプＣＰが時間ｔ１２だけ吐出を行い、バルブＳＶ３が閉じると、流路１５と１３の希釈液Ｌは図３８に示すように希釈液収容部５へ戻される（ステップＳ１０ｅ〜Ｓ１０ｇ）。
【００７０】
そこで、バルブＳＶ１が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ２だけ吸引を行い、バルブＳＶ１が閉じると（ステップＳ１１〜Ｓ１３）、希釈液収容部５の希釈液Ｌは再び図３９に示すように流路１３へ引き込まれる。
【００７１】
次に、ステッピングモータＭ１が駆動して内筒１７が時計方向に角度θ３だけ回転し（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、図３１に示す位置に達する。
この時、図３１の（ａ）に示すように内筒１７の貫通孔２３が通気孔３７に連通して希釈液収容部５の上部が大気に開放されると共に、図３１の（ｂ）と（ｃ）および図４０に示すように流路１３が横溝２５、縦溝３２および貫通孔３０を介して希釈液収容部５の底部と連通し、攪拌用流路を形成する。それと共に、図３１の（ｂ）に示すように流路１１は横溝２４を介して流路１２と連通する。
【００７２】
そこで、バルブＳＶ１が開き、シリンジポンプＣＰが時間ｔ４だけさらに吸引動作を行うと（ステップＳ１７〜Ｓ１９）、希釈液収容部５の希釈液Ｌは図４１に示すように横溝２５内の定量された試料と共に流路１３へ引き込まれる。
次に、シリンジポンプＣＰが吐出動作を時間ｔ５だけ行うと図４２に示すように試料と希釈液が再び希釈液収容部５へ戻される（ステップＳ２０〜Ｓ２２）。
【００７３】
次に、シリンジポンプＣＰが時間ｔ６の吸引動作と時間ｔ７の吐出動作をｎ回くり返し、図４３に示すように希釈液と試料とを流路１３，１４と希釈液収容部５との間を往復させる（ステップＳ２３〜Ｓ２９）。それによって、希釈液と試料とが十分に撹拌・混合され、５００倍の希釈試料が調整されて、最終的に図４４に示すように希釈液収容部５に収容される。
【００７４】
次に、シリンジポンプが時間ｔ８だけ吸引動作を行い、バルブＳＶ１が閉じると、図４５に示すように希釈試料は希釈液収容部５から流路１３，１４に引き込まれる（ステップＳ３０〜Ｓ３２）。
【００７５】
次に、バルブＳＶ３が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ９だけ吸引動作を行ってバルブＳＶ３が閉じると、希釈試料が図４６に示すように希釈液収容部５から流路１３、ペレット３３および流路１５を介して吸引され、２００μＬの希釈試料が吸光度測定室４０へ供給される。この期間に制御部１０６は電極３４と３５間の電気抵抗を測定する（ステップＳ３３〜Ｓ３６）。
【００７６】
一方、吸光度測定室４０へ供給された２００μＬの希釈試料は貯留されていた５０μＬの希釈液によりさらに希釈され、結果的に６２５倍の希釈試料となる。この希釈試料にレーザダイオード１２５が光を照射し、その透過光強度がフォトダイオード１２６により検出され、検出値が制御部１０６へ格納される（ステップＳ３５ａ）。
【００７７】
次にバルブＳＶ１，ＳＶ２が開きシリンジポンプＣＰが時間ｔ１０だけ吸引動作を行い、バルブＳＶ１，ＳＶ２が閉じると、試料受容部４に残留していた全血試料が図４６、図４７に示すように移動して全て流路１２内へ収容され、希釈液収容部５の希釈試料も全て流路１３，１４へ収容される（ステップＳ３７〜Ｓ３９）。
【００７８】
次にステッピングモータＭ１が駆動して内筒１７が時計方向に角度θ４だけ回転し（ステップＳ４０〜Ｓ４２）、図３２に示す位置に達する。それによって、図４８に示すように通気孔３７と希釈液収容部５との間および流路１１と流路１２との間が遮断される。
【００７９】
以上の工程によって測定動作は完了し、残余全血試料は流路１２内に保持され、希釈試料も希釈液収容部５内および流路１３〜１５内に保持される。そして、第１および第２分析部１０６ａ，１０６ｂによる分析結果がステップＳ１０６で読み取った識別コードと共に表示部１０８とプリンタ３００に出力されて、蓋１１１のロックが解除される（ステップＳ４３，Ｓ４４）。そこで、使用者は蓋１１１を開き、ユニット１を取りはずして廃棄する（ステップＳ４５，Ｓ４６）。
【００８０】
Ｄ．白血球の計数および粒径の算出とヘモグロビン量の算出
図１１に示すように、微細孔３３ａを有するペレット３３で仕切られた希釈試料に直流定電流電源１０１（図２３）から電極３４と３５を介して定電流が供給されると、電極３４と３５間の抵抗は、希釈試料の液体成分の固有抵抗に依存するが、微細孔（オリフィス）３３ａとその近傍に存在する液体成分が形成する抵抗により決定され、主として微細孔３３ａの直径とペレット３３の厚さに支配される。
【００８１】
微細孔３３ａを白血球が通過すると、その白血球の体積分だけ液体成分が除去されるので電極３４と３５間の電気抵抗が変動し、その変動分を電極３４と３５間に発生するパルス電圧として検出できる。
【００８２】
従って、第１分析部１０６ａはこのパルスの数から白血球数を計数する。また、パルス高さは粒子の体積に比例するので、第１分析部１０６ａはパルス高さを検出し、白血球の球相当径を算出して粒度分布図を作成する。
【００８３】
また、第２分析部１０６ｂは、吸光度測定室４０で得られた希釈液の透過光強度（ブランク値）と希釈試料の透過光強度から希釈試料の吸光度を公知の方法で求め、求めた吸光度からヘモグロビン量を算出する。そして、白血球数，粒度分布図およびヘモグロビン量は、表示部１０８および／又はプリンタ３００によって出力される。
【００８４】
【発明の効果】
この発明の試料分析装置は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し、一端が試料流路に接続される第１流路を備えた流体基板と、一端が第１流路の他端に着脱可能に接続される第２流路を備えたポンプ設置部材と、ポンプ設置部材に設置され第２流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備える装置であり、流体基板がポンプ設置部材に着脱可能に接続されるので、万一、測定ユニットから試料がポンプ側へ引き込まれても、流体基板の洗浄や交換を容易に行うことができる。
【００８５】
また、この発明の試料分析装置は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、流体ユニットは試料流路からポンプへの試料の流入を防止するための流入防止部を第３流路に備える装置であり、流体ユニットの流路に流入防止部が設けられているので、万一、測定ユニットからポンプ側へ試料が引き込まれた場合に、ポンプが試料によって汚染される危険性が軽減される。
【００８６】
さらに、この発明の試料分析装置は、試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、第３流路は流体ユニット内に形成された流路である装置であるので、装置内部の構成が単純化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の血液分析装置に用いる測定ユニットの上面図である。
【図２】図１の測定ユニットの正面図である。
【図３】図１の測定ユニットの内部構成を示す斜視図である。
【図４】図１の測定ユニットの回転バルブの上面図である。
【図５】図１の測定ユニットの回転バルブの正面図である。
【図６】図１の測定ユニットの回転バルブの底面図である。
【図７】図５のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図８】図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図９】図５のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１０】図４のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図１１】図１の測定ユニットの電気抵抗測定部の要部断面図である。
【図１２】この発明の血液分析装置の外観を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す装置の構成説明図である。
【図１４】図１２に示す装置の使用方法を示す説明図である。
【図１５】図１２に示す装置の内部構造の要部を示す斜視図である。
【図１６】図１５の矢印Ｚ方向から見た平面図である。
【図１７】図１５の矢印Ｘ方向から見た側面図である。
【図１８】図１５の矢印Ｙ方向から見た側面図である。
【図１９】この発明の測定ユニットと流体基板とポンプ設置部材の内部流路の構成と接続を示す分解斜視図である。
【図２０】この発明の測定ユニットと流体基板の流路の接続部を示す断面図である。
【図２１】図２０に示す接続部の変形例を示す断面図である。
【図２２】この発明の流体基板とポンプ設置部材の流路の接続部を示す断面図である。
【図２３】図１２の装置に測定ユニットを装填した時の接続構成を示すブロック図である。
【図２４】図１２の装置の動作を示すフローチャートである。
【図２５】図１２の装置の動作を示すフローチャートである。
【図２６】図１８の装置の動作を示すフローチャートである。
【図２７】図１８の装置の動作を示すフローチャートである。
【図２８】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図２９】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図３０】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図３１】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図３２】この発明の測定ユニットの回転バルブの動作説明図である。
【図３３】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３４】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３５】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３６】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３７】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３８】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図３９】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４０】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４１】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４２】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４３】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４４】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４５】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４６】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４７】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４８】この発明の測定ユニットの試料と希釈液の移動を示す説明図である。
【図４９】この発明の測定ユニットの流路の要部断面図である。
【図５０】この発明の測定ユニットの流路の要部断面図である。
【符号の説明】
１ 測定ユニット
２ 上プレート
３ 下プレート
４ 試料受容部
５ 希釈液収容部
６ 回転バルブ
７ 電気抵抗測定質
８ 第１ポンプ接続口
９ 第２ポンプ接続口
１０ 第３ポンプ接続口
１１ 流路
１２ 流路
１３ 流路
１４ 流路
１５ 流路
１５ａ 垂直部
１５ｂ 垂直部
１５ｃ 内部流路
１６ 外筒
１７ 内筒
１８ フランジ
１９ 突出部
２０ 突出部
２１ 溝
２２ 貫通孔
２３ 貫通孔
２４ 横溝
２５ 横溝
２６ 横溝
２７ 貫通孔
２８ 貫通孔
２９ 貫通孔
３０ 貫通孔
３１ 貫通孔
３２ 縦溝
３３ ペレット
３３ａ 微細孔
３４ 電極
３５ 電極
３７ 通気孔
３８ 貫通孔
４０ 吸光度測定室
４１ 位置決め用貫通孔
４２ 位置決め用貫通孔
４３ 位置決め用貫通孔
１００ 本体
１０１ 直流定電流電源
１０２ 外部出力ポート
１０６ 制御部
１０６ａ 第１分析部
１０６ｂ 第２分析部
１０６ｃ 動作制御部
１０７ 入力部
１０８ 表示部
１１０ 測定部
１１１ 蓋
１１２ 凹部
１１４ 開口
１１５ 位置決めピン
１１６ 位置決めピン
１１７ 位置決めピン
１１８ 電極接触子
１１９ 電極接触子
１２０ 接続部
１２０ａ 流路
１２０ｂ トラップ
１２０ｃ 流路
１２０ｄ 接続部
１２０ｅ 流路
１２０ｆ 流路
１２１ 接続部
１２１ａ 流路
１２１ｂ トラップ
１２１ｃ 流路
１２１ｄ 接続部
１２１ｅ 流路
１２１ｆ 流路
１２２ 接続部
１２２ａ 流路
１２２ｂ トラップ
１２２ｃ 流路
１２２ｄ 接続部
１２２ｅ 流路
１２２ｆ 流路
１２３ 結合円板
１２４ 切欠き部
１２５ レーザダイオード
１２６ フォトダイオード
１２７ スリット円板
１２８ 係止片
１２８ａ 押ボタン
１２８ｂ 横穴
１２９ 開口部
２００ バーコードリーダ
２０１ 流体基板
２０２ 貫通孔
２０３ ポンプ設置部材
２０４ ビス
２０５ ビス
２０６ 共通流路
２０７ 流路
２０８ 流路
２０９ 凹部
２１０ カラー
２１１ Ｏリング
２１２ Ｏリング
２１４ 筒形パッキング
２１５ 凹部
２１６ Ｏリング
２５０ 流体ユニット
３００ プリンタ
Ｍ１ ステッピングモータ
ＢＬ バーコードラベル
ＰＲ フォトインタラプタ
ＣＰ シリンジポンプ
ＬＡ リニアアクチュエータ
ＰＳ 圧力センサ
ＳＶ１ 電磁バルブ
ＳＶ２ 電磁バルブ
ＳＶ３ 電磁バルブ
ＳＶ４ 電磁バルブ
ＲＳ ソレノイド
Claims (8)
- 試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し、一端が試料流路に接続される第１流路を備えた流体基板と、一端が第１流路の他端に着脱可能に接続される第２流路を備えたポンプ設置部材と、ポンプ設置部材に設置され第２流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備える試料分析装置。
- 流体基板は第１流路の一部にポンプへの試料の流入を防止するための流入防止部を備える請求項１記載の試料分析装置。
- 複数のバルブをさらに備え、試料流路と第１および第２流路がそれぞれ複数の流路からなり、ポンプが単一のポンプからなり、各バルブが各第２流路の他端とポンプとの間に挿入されてなる請求項１記載の試料分析装置。
- 試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、流体ユニットは試料流路からポンプへの試料の流入を防止するための流入防止部を第３流路に備える試料分析装置。
- 流体ユニットは、測定ユニットを搭載する流体基板と、ポンプを設置するポンプ設置部材とからなり、第３流路は、流体基板に形成され一端が試料流路に接続される第１流路と、ポンプ設置部材に形成され一端が第１流路の他端に着脱可能に接続され他端がポンプに接続される第２流路とからなり、流入防止部が第１流路に設けられる請求項４記載の試料分析装置。
- 流入防止部が、第３流路の他の部分より大きい断面積を有するトラップである請求項４記載の試料分析装置。
- 流入防止部が、第３流路の他の部分よりも高い位置に配置された流路である請求項４記載の試料分析装置。
- 試料を流す試料流路を有する測定ユニットを着脱可能に搭載し一端が試料流路に接続される第３流路を備えた流体ユニットと、第３流路の他端に接続されるポンプと、試料流路へ圧力が供給されて測定ユニット内で試料が移送されるようにポンプを制御する制御部と、測定ユニット内で移送される試料の特性を測定する測定部を備え、第３流路は流体ユニット内に形成された流路である試料分析装置。
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