JP2008292463A - 液体の重量測定による体積測定のための装置及び方法及びこの装置を含む分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動診療用分析装置における自動ピペット装置を較正するための重量測定による体積測定に必要な手作業の量及び時間を実質的に減少することができるようにする。
【解決手段】この装置は、試料または試薬容器を保持する診療用分析装置に使用される標準ラックの形状及び寸法を有するハウジング１１、及びハウジング１１に収納される以下のコンポーネント、すなわち重量測定による体積測定のためのロードセル１２、ロードセルを用いて計量される液体を受けるための計量容器１３、計量容器１３を空気の流れから遮蔽する風除け１４、計量容器１４へ収容された液体の蒸発を防止する蒸発トラップ１５、ハウジング１１内の予め決められた点でそれぞれ温度、気圧及び湿度を検知する温度センサ２１、気圧センサ３１及び湿度センサ４１、及びロードセル１２及びセンサ２１、３１、４１により送られた電気出力信号を処理する電子処理ユニット、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体の重量測定による体積測定のための装置及び方法に関する。

本発明は、さらに上記の種類の装置を含む分析装置に関する。

診療分子化学の分野において、例えば診療化学分析装置及び診療分子分析装置など診療用分析装置において、例えば上述の種類の分析装置の構成部である自動ピペット装置を較正するため等の非常に小さい液体体積をマイクロリットルさらにはナノリットルの範囲で非常に正確に測定する必要がある。このため重量測定による体積測定が望ましい方法である。従来のこの種の方法は多くの手動操作が必要であり、そのため時間がかかる。これは、特に、重量測定による体積測定を行うために必要な各種の装置が、最近の自動診断用分析装置など自動化システムの一部でないためである。この最近の自動診断用分析装置においては、重量測定による体積測定を行うために必要な各種の装置が、生体試料の分析を実施するために必要な操作のほとんどが高度に自動化されていて手動操作ステップを僅かしか必要としない。例えば、従来の重量測定による体積測定の場合、計量対象である各液体体積を特殊な計量器具の計量容器の中へ手動でピペットを使って移さなければならない。そして、重量測定による体積測定のための手順の制御及び結果の評価は計量器具に接続されるコンピュータにより行われる。計量結果を測定対象の体積に変換するために分析装置の自動ピペット装置の較正を行うが、その前に適正な温度、気圧及び湿度データを手動でコンピュータに入力しなければならない。適正な温度、気圧及び湿度データは分析装置が配置される場所の特定の環境条件に応じて比較的広範囲に変動する可能性がある。さらに、分析装置の配置場所及び環境はその時々に変化する可能性があるので、適正な温度、気圧及び湿度データが安定した値を持つと仮定することはできない。

重量測定による体積測定を実施する従来の方法のさらなる欠点は、必要な追加装置を分析装置の周りに配置しなければならず、そのため分析装置の運転のために必要なスペースを増大することである。さらに、重量測定による体積測定を行うために必要な従来の追加装置のサイズは分析装置内部に収納することができないものである。

特に、診療用分析装置の製造における品質管理及びその種のシステムの現場テストは上記の較正のために多数回の重量測定による体積測定を必要とする。さらに、すでに設備投資がされ運転中の分析装置については重量測定による体積測定により自動ピペット装置の定期的較正を行わなければならない。従って、既存の及び将来の自動診療用分析装置におけるこの種の体積測定のために必要な手作業の量及び時間を大幅に減少する必要がある。

従って、本発明の第一の目的は、既存の及び将来の自動診療用分析装置における自動ピペット装置を較正するために必要な信頼できる重量測定による体積測定を行うために必要な手作業の量及び時間を実質的に減少することができるようにする、重量測定による体積測定のための装置及び方法を提供することである。

本発明の第二の目的は本発明による方法を実施する装置を含む診断用分析装置を提供することである。

本発明の第一の態様によれば、請求項１により定義される装置を用いて請求項７により定義される方法により上記の第一の目的が達成される。請求項２から６までは本発明による装置の望ましい実施態様を定義している。

本発明の第三の態様によれば、請求項８により定義される診断用分析装置により第二の目的が達成される。

本発明による装置から得られる主要な利点は、この種の装置が既存のまたは将来の診断用分析装置に組み込むのに適している点である。本発明による装置は分析装置の組み込みコンポーネントである。従って、本発明による装置は、信頼できる重量測定による体積測定を行うために必要な技術手段を既存の及び将来の自動診療用分析装置に一体化することを可能にし、それによりこの種の分析装置において重量測定による体積測定により自動ピペット装置を確実に較正するために必要な時間及び作業を実質的に減少する。これは、重量測定による体積測定を行うための従来の方法の上記の全ての手動ステップが自動的に行われるからである。例えば、液体を計量容器の中へピペットで移す作業は分析装置の自動ピペット装置で行われ、必要な温度、気圧及び湿度データは本発明による装置の一部であるセンサにより入手される。この種のデータは、同じく本発明による装置の一部であるデータ処理用の電子ユニットへ直接伝送される。本発明による装置を用いれば、診療用分析装置における重量測定による体積測定は、このように必要な手作業を最小限に抑えて自動的に行われる。従って、時間がかかる従来の重量測定による体積測定により生じる遅延が無くなるので、既存の診療用分析装置の効率が向上する。さらに、本発明による装置を診療用分析装置に組み込むことにより、重量測定による体積測定に使用される精密機器が外部からの障害を受けることが防止されるので、さらに信頼できる測定結果が得られる。

添付図面を参照しながら以下に本発明の望ましい実施態様を例に挙げて本発明について説明する。これらの実施態様は本発明の理解を助けるためのものであり、限定的なものとして解釈されるものではない。

本発明による液体の重量測定による体積測定のための装置及び方法並びに本発明による装置を含む診療用分析装置の望ましい実施態様が以下に説明される。

（本発明による装置の例）
本発明による液体の重量測定による体積測定のための装置の望ましい実施態様について添付図面を参照しながら下に説明する。

本発明による装置に選択された構造は、各分析装置が試料または試薬容器を保持する少なくとも１つの標準ラックを有し、このラックが指定の形状及び寸法を有し、かつシステムがこの少なくとも１つのラックを受けるためのエリアを含むことを基礎とする。

図１及び２に示される通り、装置は試料または試薬容器を保持するために診療用分析装置に使用される標準ラックと同じ形状及び寸法を有するハウジング１１を含む。望ましい実施態様において、ハウジング１１の寸法は下記の値を上回らない。すなわち、長さ４１５ミリメートル、幅３６ミリメートル及び高さ９０ミリメートルである。従って、本発明による装置の構造は、同じ目的の従来の装置が占めていたスペースよりかなり小さいスペースに重量測定による体積測定をするために必要な全てのコンポーネントを収納することができるようにする。

図１及び２に示される通り、下記のコンポーネントがハウジング１１に含まれる。すなわち、
重量測定による体積測定のためのロードセル１２（計量セルとも呼ばれる）
ロードセル１２を用いて計量される液体を受けるための計量容器１３、
計量容器１３を空気の流れから遮蔽する風除け１４、
計量容器１３の中に入れられる液体の蒸発を防止する蒸発トラップ１５、
ハウジング１１内部の予め決められたポイントのそれぞれ温度、気圧及び湿度を検知する温度センサ２１、気圧センサ３１及び湿度センサ４１、及び
ロードセル１２及びセンサ２１、３１、４１により発生する電気信号を処理する電子処理ユニット１６。

電子処理ユニット１６は例えばＵＳＢ−、ブルートゥース（ Bluetooth；登録商標 ）及びＲＳ−２３２インターフェイス接続を有する。

図１及び２に示される装置は、ロードセル１２及びセンサ２１、３１、４１を電子処理ユニット１６に接続する全ての必要な電気接続を含むが、これらの接続は図１及び２には示されていない。

望ましい実施態様において、ロードセル１２は例えば０から５グラムまでの範囲の重量用の５桁のデジタルロードセルである。この種のロードセルはナノリットル及びマイクロリットルの範囲の重量測定による体積測定に適する。

望ましい実施態様において、温度センサ２１は計量容器１３の温度を検知するセンサ要素２２及び風除け１４内部の温度を検知するセンサ要素２３を含む。

望ましい実施態様において、気圧センサ３１は風除け１４内部の気圧を検知するセンサ要素３２及び蒸発トラップ１５内部の気圧を検知するセンサ要素３３を含む。

望ましい実施態様において、湿度センサ４１は風除け１４内部の湿度を検知するセンサ要素４２及び蒸発トラップ１５内部の湿度を検知するセンサ要素４３を含む。

望ましい実施態様において、ハウジング１１はさらにロードセル１２及び電子処理ユニット１６を作動するために必要な電気エネルギーを供給する充電式バッテリ１７を含む。

本発明による装置の望ましい実施態様はさらにハウジング１１の１つの側面の外面に取り付けられる識別バーコードラベル６１を含む。

図１及び２に示される装置の動作は基本的に下記の通りである。この装置は、診療用分析装置において試料用ラックまたは試薬用ラックが配置される位置と同様の位置に配置される。体積測定対象である液体のある量が分析装置の自動ピペット装置を用いて自動的に計量容器１３の中に移され、計量ステップの後、この液体は同じ自動ピペット装置により計量容器１３から取り除かれる。それぞれセンサ２１、３１、４１を用いて入手される温度、気圧及び湿度データを表す電気出力信号並びにロードセル１２を用いて入手される計量結果を表す出力信号は各々直接電子処理ユニットに送られる。電子処理ユニット１６は上記の全てのパラメータ（温度、気圧、湿度）を考慮に入れて測定された計量結果に対応する体積を計算し、算定された体積値に対応する出力信号を診療用分析装置の電子データ処理ユニットへ送る。算定された体積値の表示及び（または）その後の処理が診療用分析装置において利用可能な適切な手段により行われる。

（本発明による方法の例）
本発明による上述の装置を用いて実行される液体の重量測定による体積測定のための方法の例は、下記のステップを含む。すなわち、
（ａ）計量対象の液体試料をロードセル１２へ導入し、ロードセル１２で発生した出力信号を電子処理ユニット１６へ送るステップであり、前記出力信号が前記試料の重量を表すステップ、
（ｂ）温度センサ２１を用いてロードセル１２の環境の温度を測定し、このセンサで発生した出力信号を電子処理ユニット１６へ送るステップ、
（ｃ）気圧センサ３１を用いてロードセル１２の環境の気圧を測定し、このセンサで発生した出力信号を電子処理ユニット１６へ送るステップ、
（ｄ）湿度センサ４１を用いてロードセル１２の環境の湿度を測定し、このセンサで発生した出力信号を電子処理ユニット１６へ送るステップ、
（ｅ）ステップ（ａ）から（ｄ）までに従って発生した出力信号を電子処理ユニット１６において処理するステップであり、前記処理が、ロードセル１２を用いて測定された液体試料の重量に対応する液体試料の体積の計算を含むステップ。

好ましくは、ステップ（ａ）における液体試料の導入は、下記のステップを含む。すなわち、
（ａ１）診療用分析装置の自動ピペット装置を用いて計量対象である液体試料を吸引するステップ、及び
（ａ２）ピペット装置を用いてロードセル１２へ前記サンプルを送給するステップ。

本発明による方法の望ましい実施態様は下記の付加的ステップを含む。すなわち、
（１）ロードセルを順応させるステップ、
（２）ロードセル１２の環境の温度、気圧及び湿度の測定値を評価するステップ、
（３）蒸発トラップ１５に液体を充填するステップ、
（４）計量容器に較正用液体を充填するステップ、
（５）風除け１４の内部の温度、気圧及び湿度を測定し評価するステップ、
（６）時間間隔毎の蒸発速度を計算し評価するステップ、
（７）条件（温度、気圧及び湿度を含めて）が許容限度内にあるとき測定を開始するステップ、
（８）計量容器からまたは計量容器の中へピペットで移されるステップ、
（９）同時に全ての測定値（重量、温度など）を記録するステップ、
（１０）結果を（任意にリアルタイムで）計算するステップ、すなわち
体積＝（重量）＊密度係数

（本発明による分析装置の例）
本発明による装置が使用される診断用分析装置の一例は、試料及び（または）試薬容器を受けるための少なくとも１つの標準ラック、及び少なくとも１つのこの種のラックを受けるためのエリアを含む。本発明による装置は分析装置の試料及び（または）試薬ラックと同じ形状及び寸法を有するハウジングを持つので、本発明による装置は、分析装置において、分析装置の標準試料（または試薬）ラックに利用可能な場所に取り付けられるのに適する。

（本発明による装置の望ましい使用例）
下に示すのは本発明による方法及び装置の望ましい使用の例である。
・ 任意の繰り返し率でピペットで移される体積の使い捨てのない確認
・ 正常な使用分野において使用される器具を用いて移された体積の精度を確認する自動較正手順の実行
・ ピペット作業に関するパラメータの完全または部分的に自動化された測定
・ 異なる液体のピペット作業の研究

特定の用語を用いて本発明の望ましい実施態様について説明したが、この説明は単なる例示であり、特許請求の範囲の精神または範囲から逸脱することなく変更及び変化を加えることができると解釈すべきである。

本発明に係る装置の１つの実施態様の上面略図を示す。 図１に示される実施態様の長手対称軸に沿って見た断面略図を示す。

符号の説明

１１ ハウジング
１２ ロードセル／計量セル
１３ 計量容器
１４ 風除け
１５ 蒸発トラップ
１６ 電子処理ユニット
１７ バッテリ
２１ 温度センサ
２２ 温度センサ要素
２３ 温度センサ要素
３１ 気圧センサ
３２ 気圧センサ要素
３３ 気圧センサ要素
４１ 湿度センサ
４２ 湿度センサ要素
４３ 湿度センサ要素
５１ ＲＳ３２−インターフェイス接続
５２ ＵＳＢ−インターフェイス接続
５３ ブルートゥース−インターフェイス接続
６１ 識別バーコードラベル

Claims (9)

1. （ａ）試料または試薬容器を保持するために診療用分析装置で使用される標準ラックの形状及び寸法を有するハウジング（１１）と、
   （ｂ）前記ハウジング（１１）の中に収納される以下のコンポーネント、すなわち、
   重量測定により体積測定をするためのロードセル（１２）と、
   前記ロードセルを用いて計量される液体を受ける計量容器（１３）と、
   前記計量容器（１３）を空気の流れから遮蔽する風除け（１４）と、
   前記計量容器（１３）の中に収容された液体の蒸発を防止する蒸発トラップ（１５）と、
   前記ハウジング（１１）内部の予め決められた点でそれぞれ温度、気圧及び湿度を検知する温度センサ（２１）、気圧センサ（３１）及び湿度センサ（４１）と、
   前記ロードセル（１２）及び前記センサ（２１、３１、４１）により送られた電気出力信号を処理する電子処理ユニット（１６）と、
   を含むことを特徴とする、液体の計量測定による体積測定のための装置。
2. 前記ロードセル（１２）がナノリットル及びマイクロリットルの範囲で重量測定により体積測定をするためのデジタルロードセルであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記温度センサ（２１）が前記計量容器（１３）の温度を検知するセンサ要素（２２）及び前記風除け（１４）内部の温度を検知するセンサ要素（２３）を含み、
   前記気圧センサ（３１）が前記風除け（１４）内部の気圧を検知するセンサ要素（３２）及び前記蒸発トラップ（１５）内部の気圧を検知するセンサ要素（３３）を含み、
   前記湿度センサ（４１）が前記風除け（１４）内部の湿度を検知するセンサ要素（４２）及び前記蒸発トラップ（１５）内部の湿度を検知するセンサ要素（４３）を含む、
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記ハウジング（１１）に収納される前記コンポーネントが、さらに前記ロードセル（１２）及び前記電子処理ユニット（１６）を作動するために必要な電気エネルギーを供給するバッテリ（１７）を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記ハウジング（１１）の１つの側面の外面に識別バーコードラベル（６１）が取り付けられることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記ハウジング（１１）の寸法が長さ４１５ミリメートル、幅３６ミリメートル及び高さ９０ミリメートルを上回らないことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. （ａ）計量対象である液体試料を前記ロードセル（１２）に導入し、前記ロードセル（１２）で発生した出力信号を前記電子処理ユニット（１６）へ送るステップであり、前記出力信号が前記試料の重量を表す、ステップと、
   （ｂ）前記温度センサ（２１）を用いて前記ロードセル（１２）の環境の温度を測定し、前記センサで発生した出力信号を前記電子処理ユニット（１６）へ送るステップと、
   （ｃ）前記気圧センサ（３１）を用いて前記ロードセル（１２）の環境の気圧を測定し、前記センサで発生した出力信号を前記電子処理ユニット（１６）へ送るステップと、
   （ｄ）前記湿度センサ（４１）を用いて前記ロードセル（１２）の環境の湿度を測定し、前記センサで発生した出力信号を前記電子処理ユニット（１６）へ送るステップと、
   （ｅ）ステップ（ａ）から（ｄ）までに従って発生した出力信号を前記電子処理ユニット（１６）において処理するステップであり、該処理するステップが前記ロードセル（１２）を用いて測定された前記液体試料の重量に対応する前記液体試料の体積を計算するステップを含む、ステップと、
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置を用いる液体の重量の測定により体積を測定する方法。
8. 前記液体試料を導入するステップ（ａ）が、
   （ａ１）診療用分析装置の自動ピペット装置を用いて計量対象である液体試料を吸引するステップと、
   （ａ２）前記ピペット装置を用いて前記試料を前記ロードセルへ送給するステップと、
   を含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の液体の重力測定による体積測定のための装置を含む診療用分析装置。

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