JP2007278833A - 分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配管内における気泡の有無を検体や試薬を含む液体試料を無駄にすることなく簡単に判定することができ、再検を行う時間を減らすことが可能な分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置を提供すること。
【解決手段】分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、配管に印加する圧力を変化させて分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置における配管内の気泡の有無判定方法と分注装置。有無判定方法は、配管内の圧力を検出する工程と、検出した配管内の圧力の所定時間内における積分値と、気泡不存在時の対応する積分値との比較に基づいて配管内における気泡の有無を判定する工程とを含む。分注装置１は、配管２内の圧力を検出する圧力センサ７と、所定時間内における積分値と、気泡不存在時の積分値との比較に基づいて気泡の有無を判定する判定部１３ｄとを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置に関するものである。

従来、分析装置において検体や試薬を含む液体試料を分注する際に使用する分注装置は、給排ポンプによって配管内の液体、例えば、洗浄水を吸引或いは排出することによって配管に接続された分注ノズルから液体試料を吸引し、吸引した液体試料を所定位置に吐出して分注を行っている。このとき、分注装置は、洗浄水中に気泡が混入すると、気泡によって液体試料の分注精度が低下する。このため、分注装置は、配管に脱気した洗浄水を満たしている。

しかし、メンテナンス等の際に配管に接続された部品類を着脱した場合、配管に僅かな気泡が混入して分注精度が低下し、分析データの信頼性が問題となる。このため、配管内の気泡の存在を検出する機能を備えた分注装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）

特開２００３−２５４９８２号公報

しかしながら、特許文献１の分注装置は、分注後に気泡の存在を告知するもので、分注前に気泡の存在を知ることができないことから、分注後の液体試料、特に、検体や試薬が無駄になるうえ、検体や試薬の不正確な分注に起因した再検のための時間が必要となる等の問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、配管内における気泡の有無を検体や試薬を含む液体試料を無駄にすることなく簡単に判定することができ、再検を行う時間を減らすことが可能な分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る分注装置における配管内の気泡の有無判定方法は、分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、当該配管に印加する圧力を変化させて前記分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置における配管内の気泡の有無判定方法であって、前記配管内の圧力を検出する工程と、検出した前記配管内の圧力の所定時間内における積分値と、予め求めておいた気泡不存在時の対応する積分値との比較に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定する工程と、を含むことを特徴とする。

また、請求項２に係る分注装置における配管内の気泡の有無判定方法は、上記の発明において、前記気泡の有無を判定する工程は、前記所定時間内における積分値が、前記気泡不存在時の対応する積分値と異なる場合に、前記配管内に気泡が存在すると判定することを特徴とする。

また、請求項３に係る分注装置における配管内の気泡の有無判定方法は、上記の発明において、前記気泡の有無を判定する工程は、検出した前記圧力の変化を時間軸に沿って拡大し、前記気泡の有無を判定することを特徴とする。

また、請求項４に係る分注装置における配管内の気泡の有無判定方法は、上記の発明において、前記気泡の有無を判定する工程は、前記分注ノズルから吸引する空気又は吐出する前記液体の速度を低速化し、或いは前記分注ノズルから吸引する空気又は吐出する前記液体の量を増加させ、前記圧力の変化時間を延長した状態で前記配管内における気泡の有無を判定することを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項５に係る分注装置は、分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、当該配管に印加する圧力を変化させて前記分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置であって、前記配管内の圧力を検出する圧力センサと、前記配管内の圧力の所定時間内における積分値と、予め求めておいた気泡不存在時の対応する積分値との比較に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項６に係る分注装置は、上記の発明において、前記判定手段は、前記所定時間内における積分値が、前記気泡不存在時の対応する積分値と異なる場合に、前記配管内に気泡が存在すると判定することを特徴とする。

また、請求項７に係る分注装置は、上記の発明において、さらに、前記配管内に気泡が存在する旨を表示あるいは警報によって告知する告知手段を備えていることを特徴とする。

本発明にかかる分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置は、配管内の圧力の所定時間内における積分値と、気泡不存在時の対応する積分値との比較に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定するので、前記配管に印加する圧力を変化させるだけで、配管内における気泡の有無を検体や試薬を含む液体試料を無駄することなく簡単に判定することができ、再検を行う時間を減らすことができるという効果を奏する。

（実施の形態１）
以下、本発明の分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置にかかる実施の形態１について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、この発明の分注装置の構成を示すブロック図である。図２は、配管内の圧力変化を圧力センサの出力電圧によって示した圧力変化波形図である。図３は、図２のＡ部を時間軸を拡大して示した図である。分注装置１は、図１に示すように、プローブ３、分注ポンプ５、圧力センサ７、洗浄水ポンプ８、増幅回路１２及び有無判定部１３を備えており、単独で使用される他、分析装置に組み込んで使用される。

プローブ３は、配管２によって分注ポンプ５、圧力センサ７及び洗浄水ポンプ８と接続されている。プローブ３は、ノズル駆動部４によって図中矢印Ｚで示す上下方向に移動され、プローブ３の下部に順次搬送されてくるサンプルカップ２０から検体を吸引し、この検体を反応容器に吐出することによって検体を分注する。

分注ポンプ５は、プローブ３にサンプルカップ２０内の検体を吸引し、サンプルカップ２０に引き続いて搬送されてくる反応容器に吸引した検体を吐出するシリンジポンプであり、ポンプ駆動部６によってピストン５ａが往復動される。

圧力センサ７は、配管２内の圧力を検出し、圧力信号（アナログ）として増幅回路１２へ出力する。

洗浄水ポンプ８は、タンク１０に貯留された脱気した洗浄水１１を吸い上げ、圧力センサ７との間に設けた電磁弁９を介して配管２内に圧送し、配管２内を満たしている。このとき、電磁弁９は、ＣＰＵ１３ｂからの制御信号によって、吸い上げた洗浄水１１を配管２内に圧送する場合には「開」に切り替えられ、分注ポンプ５によってプローブ３が検体を吸引し、吐出する場合には「閉」に切り替えられる。

増幅回路１２は、圧力センサ７から出力される圧力信号（アナログ）を増幅し、増幅した圧力信号を有無判定部１３へ出力する。

有無判定部１３は、処理部１３ａ、印加部１３ｂ、演算部１３ｃ、判定部１３ｄ、制御部１３ｅおよび告知部１３ｆを備えており、例えば、コンピュータ装置が使用される。

処理部１３ａは、増幅回路１２から入力される圧力信号（アナログ）をデジタル信号に変換処理して配管２内の圧力を検出する部分で、例えばＡ／Ｄ変換器が使用される。印加部１３ｂは、電磁弁９を閉じて分注ポンプ５を駆動し、配管２に圧力を印加する。演算部１３ｃは、圧力センサ７が検出した配管２内の圧力から圧力変化波形の所定時間内の積分値を演算し、演算結果を判定部１３ｄに出力する。判定部１３ｄは、演算部１３ｃが演算した算出積分値に基づいて配管２内における気泡の有無を判定する。このとき、判定部１３ｄは、配管２内に気泡が存在しない場合に演算部１３ｃが予め求めておいた圧力変化波形の所定時間内の基準積分値が入力されており、基準積分値と算出積分値とが異なる場合、即ち、基準積分値が算出積分値よりも大きい場合に（基準積分値＞算出積分値）、配管２内に気泡が存在すると判断する。制御部１３ｅは、ノズル駆動部４，ポンプ駆動部６，洗浄水ポンプ８および電磁弁９の作動を制御する。ここで、判定部１３ｄは、判定結果、特に、配管２内に気泡が存在すると判定した場合に、その旨を告知部１３ｆに出力する。告知部１３ｆとしては、例えば、配管２内に気泡が存在する旨を表示するディスプレイ装置や、警報音を発する警報装置を使用することができる。このような告知によって、分注装置１のオペレータは、例えば、検体への試薬の分注停止、配管２からの空気抜き処置等の対処をして検体や試薬の無駄や再検のための時間の無駄を回避することができる。

以上のように構成される分注装置１は、以下のように使用される。先ず、電磁弁９を閉じて分注ポンプ５を駆動し、洗浄水１１によって内部の洗浄（内洗）が済んだプローブ３から洗浄水１１を洗浄容器に吐出する。

このとき、圧力センサ７が検出した配管２内の圧力変化を示す図２の圧力変化波形Ｗ0においては、Ｗ1が内洗の際の波形を示し、Ｗ2が洗浄水１１を吐出した際の波形を示している。吐出の場合、圧力センサ７は出力電圧が負で、下に凸の波形を示すが、配管２内の圧力は正圧となる。一方、吸引の場合、図２の圧力変化波形Ｗは、圧力センサ７の出力電圧が正で、上に凸の波形を示すが、配管２内の圧力は負圧となる。

次に、分注ポンプ５を逆方向に駆動して、プローブ３の先端に空気を所定量吸引する（図２波形Ｗ3参照）。次いで、ノズル駆動部４によってプローブ３を下降し、搬送されてくるサンプルカップ２０の検体中にプローブ３の先端を所定量侵入させる。

その後、分注ポンプ５を駆動し、プローブ３内に検体を所定量吸い込む（図２波形Ｗ4参照）。このとき、検体は、洗浄水１１との間に前記空気が介在した状態で吸い込まれるので、洗浄水１１と混ざり合うことはない。また、プローブ３は、分析に必要な量よりも少し多く検体を吸引する。

次に、吸引した検体をサンプルカップ２０へ僅かに吐出する（図２波形Ｗ5参照）。次いで、ノズル駆動部４によってプローブ３を上昇した後、ノズル駆動部４によって再びプローブ３を下降させ、吸い込んだ検体をサンプルカップ２０に引き続いて搬送されてくる反応容器に吐出する（図２波形Ｗ6参照）。

そして、ノズル駆動部４によってプローブ３を再度上昇させた後、プローブ３を反応容器に引き続いて搬送されてくる洗浄容器に下降させ、電磁弁９を開に切り替える。そして、洗浄水ポンプ８を駆動してタンク１０内の洗浄水１１を配管２に圧送し、プローブ３から洗浄容器に吐出してプローブ３を洗浄水１１で洗浄する。これにより、１つの検体をサンプルカップ２０から反応容器に分注する一連の分注作業が完了する。このとき、洗浄水１１によるプローブ３の内洗が不十分のときには、さらに洗剤でプローブ３を洗浄することもある。一方、他の検体を分注するときには、以上の動作を繰り返すことにより、新たなサンプルカップ２０から新たな反応容器に順次新たな検体を分注してゆく。

ここで、図２及び図３において、圧力変化波形Ｗは、配管２内に気泡が混入した場合の波形であり、圧力変化波形Ｗ0は、配管２内に気泡が混入していない場合の波形である。配管２内の洗浄液１１に気泡が混入すると、気泡によって圧力の伝達が遅くなるため、圧力変化が緩慢になる。このため、図２及び図３に示すように、気泡が混入した場合の圧力変化波形Ｗは、気泡が混入していない場合の圧力変化波形Ｗ0に比べて波形が滑らかであり、出力電圧値も僅かに小さくなる。

従って、本発明においては、配管２内の圧力変化に基づいて配管２内における気泡の有無を判定するのである。即ち、図３に示すように、予め求めておいた、例えば、内洗終了から空気を吸引終了迄の所定時間Ｔ1内の演算部１３ｃによる圧力変化波形Ｗ0の基準積分値が、この時間Ｔ1内の圧力変化波形Ｗの算出積分値よりも大きい場合（基準積分値＞算出積分値）、判定部１３ｄは配管２内に気泡が存在すると判定する。一方、基準積分値が、算出積分値と略等しい場合（基準積分値≒算出積分値）、判定部１３ｄは配管２内に気泡が存在しないと判定する。但し、判定部１３ｄは、演算部１３ｃが演算した増幅回路１２を介して入力される圧力センサ７の圧力信号の出力電圧に関し、気泡が混入していない場合の圧力変化波形Ｗ0と気泡が混入した場合の圧力変化波形Ｗとの出力電圧の差分を前記所定時間Ｔ1に亘って積算し、積算値の差がゼロの場合に配管２内に気泡がないと判定し、積算値の差がある場合に配管２内に気泡があると判定してもよい。

以下、有無判定部１３による配管２内の気泡の有無の判定と判定結果に基づく対処を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、有無判定部１３は、例えば、メンテナンス後の分析装置１をスイッチオンした立上げ時に、制御部１３ｅの制御の下に、配管２内の気泡の排出処理を実行する（ステップＳ１００）。この気泡の排出処理は、制御部１３ｅが洗浄水ポンプ８と電磁弁９とに制御信号を出力し、電磁弁９を開くと共に、洗浄水ポンプ８を駆動してタンク１０内の洗浄水１１を配管２内に圧送し、洗浄水１１をプローブ３から洗浄容器に吐出することによって実行される。

次に、制御部１３ｅの制御の下に、分注ポンプ５を駆動し、プローブ３から洗浄水１１を洗浄容器に吐出する。このとき、処理部１３ａは、増幅回路１２から入力される圧力信号（アナログ）を変換処理して得たデジタルの圧力信号から配管２内の圧力を検出する（ステップＳ１０２）。

次に、判定部１３ｄは、検出した配管２内の圧力変化に基づいて配管２内における気泡の有無を判定する（ステップＳ１０４）。このとき、判定部１３ｄは、演算部１３ｃが予め求めておいた所定時間Ｔ1内の圧力変化波形Ｗ0の基準積分値が、この時間Ｔ1内の算出積分値よりも大きいか否かによって、配管２内に気泡が存在するか否かを判定する。

即ち、判定部１３ｄは、基準積分値が算出積分値と略等しい場合（基準積分値≒算出積分値）、配管２内に気泡が存在しないと判定し（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、判定作業を終了する。この場合、判定部１３ｄは、告知部１３ｆのディスプレイ装置にその旨を表示し、告知部１３ｆの警報装置から警報音を発してもよい。また、判定作業の終了により、分注装置１は、液体試料の分注を開始する。

一方、基準積分値が、この時間Ｔ1内の算出積分値よりも大きい場合（基準積分値＞算出積分値）、判定部１３ｄは、配管２内に気泡が存在すると判定する（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）。

その後、判定部１３ｄは、泡抜き回数が設定回数以下か否かを判定する（ステップＳ１０６）。泡抜き回数が設定回数以上の場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、泡抜き動作にも拘わらず配管２内に気泡が混入している場合であるから、判定部１３ｄは、告知部１３ｆによって異常を告知する（ステップＳ１０８）。異常の告知は、例えば、告知部１３ｆのディスプレイ装置に気泡混入の旨を表示し、或いは告知部１３ｆの警報装置から警報音を発する。

一方、泡抜き回数が設定回数以下の場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、判定部１３ｄは、泡抜き動作が不十分と判断し、自動泡抜き処理を実行する（ステップＳ１１０）。この自動泡抜き処理は、電磁弁９に制御信号を出力して弁を開き、洗浄水ポンプ８を駆動してタンク１０内の洗浄水１１を配管２内に圧送することによって実行される。これにより、配管２内に混入している気泡が、洗浄水と共に洗浄容器に吐出される。その後、判定部１３ｄは、ステップＳ１００に戻り、配管２内における気泡の有無の判定を繰り返す。ここで、ステップＳ１０４における判定の結果、判定部１３ｄは、直にステップＳ１０８或いはステップＳ１１０に進んでもよく、泡抜き回数の判定（ステップＳ１０６）は必須ではない。

このように、本発明の分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置は、配管２内の圧力を単一の圧力センサ７によって検出すればよいので、配管２内における気泡の有無を検体や試薬を含む液体試料を無駄することなく簡単に判定することができる。このため、本発明の分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置は、再検を行う時間を減らすことができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置にかかる実施の形態２について説明する。実施の形態１は、配管２内の圧力をそのまま検出して気泡の有無を判定したが、実施の形態２では配管２内の圧力の変化時間を延長した状態で前記配管内における気泡の有無を判定している。図５は、気泡の有無判定方法を適用した実施の形態２の分注装置の構成を示すブロック図である。図６は、実施の形態２において測定された図２のＡ部に対応する部分における圧力変化波形図である。ここで、実施の形態２の分注装置１は、実施の形態１の分注装置１と同一構成部分に同一の符号を付している。

分注装置１は、図５に示すように、配管２内の圧力の変化時間を延長する延長部１３ｇが有無判定部１３に設けられている。延長部１３ｇは、制御部１３ｅによるポンプ駆動部６の作動を遅延制御する。これにより、延長部１３ｇは、分注ポンプ５によって分注ノズル３から吸引する空気又は吐出する洗浄水の速度を低速化し、或いは分注ポンプ５によって分注ノズル３から吸引する空気又は吐出する洗浄水の量を増加させる。

従って、延長部１３ｇが、例えば、ポンプ駆動部６による分注ポンプ５の作動速度を実施の形態１の場合の１／２にすると、図６に示すように、分注ノズル３から吸引される空気又は吐出される洗浄水の速度も１／２になる。この結果、同じ量の空気又は洗浄水を分注ノズル３から吸引又は吐出するためには、分注装置１は、実施の形態１の場合の２倍の時間を要することになる。このため、判定部１３ｄは、圧力の変化時間を２倍に延長した状態で、実施の形態１の場合と同様にして、所定時間Ｔ2内の圧力変化波形Ｗ0の基準積分値と、この時間Ｔ2内の圧力変化波形Ｗの算出積分値とを比較して配管２内に気泡が存在するか否かを判定することになる。

従って、実施の形態２の分注装置１は、実施の形態１の分注装置１に比べて、長い時間スケールの下で圧力を検出するので、微妙な変化を含めて細部に至る圧力の変化を検出し、積分値を高精度に算出することができる。また、延長部１３ｇは、制御部１３ｅに出力する遅延信号によって、ポンプ駆動部６による分注ポンプ５の駆動量を制御し、分注ノズル３から吸引される空気又は吐出される洗浄水の量を増加させてもよい。このように、洗浄水や空気の量が増加すると、分注装置１は、分注ノズル３から洗浄水や空気を吸引又は吐出するのに要する時間が増加する結果、配管２内の圧力の変化時間を延長した状態で積分値を求め、配管内における気泡の有無を判定することになり、より精度の高い積分値に基づいて配管２内に気泡が存在するか否かを判定することができる。

ここで、上述の実施の形態は、分注装置１のメンテナンス後に気泡の有無の判定を行う場合について説明した。しかし、分析装置をスイッチオンした立上げ時における分注開始前のチェックの際や、長時間に亘って分注作業を停止していた後に分注を再開する際には、環境温度，気圧，些細なリーク等に起因して配管中に気泡が生ずることが考えられる。このため、気泡の有無の判定は、このような場合にも実行するようにしてもよい。

また、分注装置１は、検体を分注する他、試薬の分注や小型分析装置における液体移送にも使用可能である。

この発明の実施の形態１に係る分注装置の構成を示すブロック図である。 配管内の圧力変化を圧力センサの出力電圧によって示した圧力変化波形図である。 図２のＡ部を時間軸に沿って拡大して示した図である。 この発明の実施の形態１に係る分注装置における配管内の気泡の有無判定方法と判定結果に基づく対処について説明するフローチャートである。 気泡の有無判定方法を適用した実施の形態２の分注装置の構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態２において測定された図２のＡ部に対応する部分における圧力変化波形図である。

符号の説明

１ 分注装置
２ 配管
３ プローブ
４ ノズル駆動部
５ 分注ポンプ
６ ポンプ駆動部
７ 圧力センサ
８ 洗浄水ポンプ
９ 電磁弁
１０ タンク
１１ 洗浄水
１２ 増幅回路
１３ 有無判定部
１３ａ 処理部
１３ｂ 印加部
１３ｃ 演算部
１３ｄ 判定部
１３ｅ 制御部
１３ｆ 告知部
１３ｇ 延長部

Claims (7)

1. 分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、当該配管に印加する圧力を変化させて前記分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置における配管内の気泡の有無判定方法であって、
   前記配管内の圧力を検出する工程と、
   検出した前記配管内の圧力の所定時間内における積分値と、予め求めておいた気泡不存在時の対応する積分値との比較に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定する工程と、
   を含むことを特徴とする分注装置における配管内の気泡の有無判定方法。
2. 前記気泡の有無を判定する工程は、前記所定時間内における積分値が、前記気泡不存在時の対応する積分値と異なる場合に、前記配管内に気泡が存在すると判定することを特徴とする請求項１に記載の分注装置における配管内の気泡の有無判定方法。
3. 前記気泡の有無を判定する工程は、検出した前記圧力の変化を時間軸に沿って拡大し、前記気泡の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の分注装置における配管内の気泡の有無判定方法。
4. 前記気泡の有無を判定する工程は、前記分注ノズルから吸引する空気又は吐出する前記液体の速度を低速化し、或いは前記分注ノズルから吸引する空気又は吐出する前記液体の量を増加させ、前記圧力の変化時間を延長した状態で前記配管内における気泡の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の分注装置における配管内の気泡の有無判定方法。
5. 分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、当該配管に印加する圧力を変化させて前記分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置であって、
   前記配管内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記配管内の圧力の所定時間内における積分値と、予め求めておいた気泡不存在時の対応する積分値との比較に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする分注装置。
6. 前記判定手段は、前記所定時間内における積分値が、前記気泡不存在時の対応する積分値と異なる場合に、前記配管内に気泡が存在すると判定することを特徴とする請求項５に記載の分注装置。
7. さらに、前記配管内に気泡が存在する旨を表示あるいは警報によって告知する告知手段を備えていることを特徴とする請求項６に記載の分注装置。
   

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