JP2010175454A - 流体移送装置、流体移送方法、プログラム、及び、記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、例えば高度な計測機器が必要とするような高精度な流体移送制御が可能であり、かつ、流体移送の制御フローである流体移送過程を容易に構築可能な流体移送装置を提供することを目的とする。
【解決手段】流体移送機構と流体移送制御手段を備える流体移送装置であって、前記流体移送制御手段は、設定手段とデータバッファとプログラムカウンタとコード化手段と記憶手段とコード展開手段と処理手段を有し、前記処理手段は、当該処理手段の動作を制御する処理制御手段と、前記流体移送機構の前記信号入出力部の動作を制御する信号制御手段と、前記流体移送機構の前記流体吸入部における流体の吸入処理及び前記流体終端部における流体の排出処理を制御する流体制御手段を有し、前記動作コードは、前記処理制御手段、前記信号制御手段及び前記流体制御手段の動作にそれぞれ対応する。流体移送機構は流体移送を一貫して内包する恒温槽を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体移送装置、流体移送方法、プログラム、及び、記録媒体に関し、特に、流体吸入部より吸入された流体を流体終端部へ移送し、信号入出力部を有する流体移送機構と、前記流体移送機構を制御する流体移送制御手段を備える流体移送装置等に関する。

昨今、食品の残留農薬や化学物質が問題となっている。例えば、食中毒の原因として検出された残留農薬ＭＰ（メチルパラチオン）は、強い急性毒性を持つとして、現在の日本では農薬としての使用が禁止されている。しかし、海外では使用されている可能性がある。海外からの野菜などの日本への輸入は増加しており、輸入食品中に残留する農薬や化学物質の計測技術が注目されている。

従来、食品中に残留する微量な残留農薬や化学物質を迅速で高感度に測定するには、多大な時間と費用が必要であった。そのため、迅速で低廉な簡易測定法の開発・導入が期待されていた。

発明者らは、ＳＰＲ（表面プラズモン共鳴）イムノアッセイ装置を開発した（特許文献１及び非特許文献１から３参照）。これは、従来のイムノアッセイ装置と比べて、試料の着色の影響を全く受けない利点を有する。さらに、パームサイズＳＰＲ計測の差動化を行い、プロトタイプの試作に成功している。

特許第４０７６９６２号公報

田中 真由美、外６名著、「メチルパラチオン計測のための表面プラズモン共鳴イムノセンサーの開発」、BUNSEKI KAGAKU、Vol.56、No.9、pp.705-712、2007. RuiQi Zhang、外７名著、"Sequential injection chemiluminescence immunoassay for nonionic surfactants by using magnetic microbeads"、ANALYTICA CHIMICA ACTA、600、pp.105-113、2007. RuiQi Zhang、外８名著、"Sequential injection chemiluminescence immunoassay for anionic surfactants using magnetic microbeads immobilized with an antibody"、Talanta、2005.

しかしながら、ＳＰＲイムノアッセイ計測は、計測対象である流体の温度変化や、人の動き及び計測室のドアの開閉といったわずかな圧力変化にも計測精度が左右されるほどに繊細な計測である。したがって、計測を効果的に実現するためには、計測機器に移送される流体が高精度に制御されなければならず、そのような制御を実現する流体移送装置が必要となる。

従来、このような高精度な制御を可能とする流体移送装置は、外部パソコンにインストールされた汎用の機器制御フロー構築ソフトウェアにより制御されていた。汎用の機器制御フロー構築ソフトウェアを用いた場合、配線やスイッチといった基本的な制御ツールを最小構成単位として、制御フローの全てを組み立てる必要がある。そのため、計測対象の流体を高精度に制御するためには、構築すべき制御フローが非常に複雑なものとなる。

ＳＰＲイムノアッセイ計測のような高精度な計測を行う者は、通常、ソフトウェアを用いた制御について技術的知識を有していない。また、仮に有していたとしても、細分化された制御フローを構築し、さらに各ステップを一つ一つチェックしていく作業の負担は膨大なものとなる。

なお、このような課題は、計測分野に限らず、高度な流体移送制御が必要となる場合に広く生じうるものである。

ゆえに、本発明は、例えば高度な計測機器が必要とするような高精度な流体移送制御が可能であり、かつ、流体移送の制御フローである流体移送過程を容易に構築可能な流体移送装置を提供することを目的とする。

また、上記目的に加えて本発明は、各種計測機器に接続可能な流体移送装置を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、流体吸入部より吸入された流体を流体終端部へ移送し、信号入出力部を有する流体移送機構と、前記流体移送機構を制御する流体移送制御手段を備える流体移送装置であって、前記流体移送制御手段は、前記流体移送機構に対する動作コード及び制御パラメータの組み合わせを設定可能な設定手段と、前記設定手段において設定された前記動作コード及び前記制御パラメータの複数の組み合わせを順番付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせを順番に従って読み出して処理する処理手段を有し、前記処理手段は、当該処理手段の動作を制御する処理制御手段と、前記流体移送機構の前記信号入出力部の動作を制御する信号制御手段と、前記流体移送機構の前記流体吸入部における流体の吸入処理及び前記流体終端部における流体の排出処理を制御する流体制御手段を有し、前記動作コードは、前記処理制御手段、前記信号制御手段及び前記流体制御手段の動作にそれぞれ対応するものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の流体移送装置であって、前記流体吸入部は、シリンジポンプとバルブセレクタを有し、前記処理制御手段は、処理を行わないＮＯＰ制御手段と、経過時間を計測する計時制御手段と、待ち処理を行う待ち制御手段と、所定の条件を満たす場合に前記動作コード及び前記制御パラメータの複数の組み合わせを処理する順番を変更するＪＭＰ制御手段を有し、前記信号制御手段は、前記信号入出力手段に対して、特定のビットをオンするビットオン制御手段と、特定のビットをオフするビットオフ制御手段と、特定のビットがオンになるのを待たせるビットオン待ち制御手段と、特定のビットがオフになるのを待たせるビットオフ待ち制御手段を有し、前記流体制御手段は、前記流体吸入部に対して液体のＩＮ処理をさせるＩＮ吸入制御手段と、前記流体吸入部に対して液体のＯＵＴ処理をさせるＯＵＴ吸入制御手段と、前記流体終端部に対して流体の排出ＩＮ処理をさせる排出ＩＮ制御手段と、前記流体終端部に対して流体の排出ＯＵＴ処理をさせる排出ＯＵＴ制御手段と前記流体移送機構のバルブを制御するバルブＮｏ．制御手段と、前記流体移送機構のバルブの流路を制御するバルブバイパス制御手段を有し、前記動作コードには、前記ＮＯＰ制御手段、前記計時制御手段、前記待ち制御手段、前記ＪＭＰ制御手段、前記ビットオン制御手段、前記ビットオフ制御手段、前記ビットオン待ち制御手段、前記ビットオフ待ち制御手段、前記ＩＮ吸入制御手段、前記ＯＵＴ吸入制御手段、前記排出ＩＮ制御手段、前記排出ＯＵＴ制御手段、前記バルブＮｏ．制御手段及び前記バルブバイパス制御手段のそれぞれの動作に対応するものが含まれ、前記設定手段は、ユーザが、タッチパネル方式により、順番を付けて、前記動作コードの一つを選択し、流体移送パラメータを設定することで、流体吸入部への流体の吸入から流体終端部への流体の排出に至る過程を設定可能であり、前記流体移送パラメータを前記流体移送機構の制御パラメータに変換する論理演算手段を備えるものである。

請求項３に係る発明は、請求項２記載の流体移送装置であって、前記流体移送制御手段は、前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせを一時的に記憶するデータバッファと、前記データバッファに記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせにプログラム番号を関連付けるプログラムカウンタと、前記データバッファに記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータと前記プログラム番号の組み合わせを前記データバッファから読み出し、まとめてコード化し、流体移送過程として記憶手段に転送するコード化手段と、前記処理手段が前記記憶手段から前記流体移送過程を読み出す際に、コード化された前記流体移送過程を個々の前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせに展開する、コード展開手段を有し、前記プログラムカウンタは、前記処理手段が処理を実行する際に、前記流体移送過程の前記プログラム番号のうち前記処理手段が処理すべきプログラム実行番号を指し示すものである。

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の流体移送装置であって、前記流体終端部は、計測機器に接続可能であり、前記流体終端部から前記計測手段へ流体が排出されるものであり、前記流体移送機構は、内部空間の温度を一定に保つことが可能である恒温層を有し、前記処理手段は、前記計測機器を制御する計測制御手段及び前記恒温槽を制御する温度制御手段を有し、前記恒温槽は、移送する流体、前記流体吸入部、前記流体終端部、前記計測機器を内包できることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項４記載の流体移送装置であって、前記計測機器は、光量計測及びＳＰＲイムノアッセイ法によるＳＰＲ計測が可能であり、前記計測制御手段は、前記計測機器に対して、前記流体終端部に到達した流体の光量計測処理を行わせる光量計測制御手段と、前記計測機器に対して、前記流体終端部に到達した流体のＳＰＲ計測処理を行わせるＳＰＲ計測制御手段を有し、前記動作コードには、前記光量計測制御手段及び前記ＳＰＲ計測制御手段のそれぞれの動作に対応するものが含まれるものである。

請求項６に係る発明は、流体吸入部より吸入された流体を流体終端部へ移送し、信号入出力部を有する流体移送機構と、前記流体移送機構を制御する流体移送制御手段を一体として備える流体移送装置における流体移送制御方法であって、前記流体移送制御手段は、前記信号入出力部の動作を制御する信号制御手段と、前記流体移送機構の流体吸入部における流体の吸入処理及び流体終端部における流体の排出処理を制御する流体制御手段と、前記信号制御手段及び前記流体制御手段の動作にそれぞれ対応する動作コード及び当該動作コードの制御パラメータの組み合わせを設定可能な設定手段を有し、前記設定手段が、記憶手段に対して、前記設定手段において設定された前記動作コード及び前記制御パラメータの複数の組み合わせを順番付けて記憶させるステップと、前記流体移送制御手段の処理手段が、前記記憶手段に記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせを順番に従って読み出し、当該流体移送制御手段の動作を制御するステップを含むものである。

請求項７に係る発明は、流体吸入部より吸入された流体を流体終端部へ移送し信号入出力部を有する流体移送機構、並びに、動作コード及び制御パラメータの組み合わせを設定可能な設定手段、前記設定手段により設定された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせを順番付けて記憶する記憶手段を備える流体移送制御手段、とを備える流体移送装置を制御するためのコンピュータを、前記記憶手段に記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせの順番に従って、前記信号入出力部の動作を制御する信号制御手段と、前記流体移送機構の流体吸入部における流体の吸入処理及び流体終端部における流体の排出処理を制御する流体制御手段、として、動作コードに対応させて動作させて機能させるためのプログラムであることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項７記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴とする。

なお、設定手段における入力手段は、流体移送装置に付属の入力手段であればよく、請求項２記載のタッチパネル方式による入力以外にも、例えば画面付近に付属のプッシュ式ボタンあるいはキーボードによる入力手段であってもよい。

また、ＪＭＰ制御手段は、所定の条件を満たす場合に動作コード及び制御パラメータの複数の組み合わせを処理する順番を変更する以外にも、例えば、所定の条件が成立する場合には、ＪＭＰ制御手段が流体移送過程の一部を繰り返させる制御を行うものであってもよい。

さらに、上記とは異なる各種制御手段を処理手段に設けてもよい。例えば、恒温槽の内部空間の湿度を制御する湿度制御手段、又は、同じく恒温槽の内部空間の圧力を制御する圧力制御手段を設けてもよい。

また、請求項３において、データバッファに記憶された動作コード及び制御パラメータの組み合わせとプログラム番号を関連付けるプログラムカウンタと、処理手段が処理を実行する際にプログラム実行番号を指し示すプログラムカウンタとが同じであるとしたが、両者を別々のプログラムカウンタとして設けてもよい。

本願の各請求項に係る発明によれば、流体移送機構と流体移送制御手段とを備える流体移送装置において、流体移送制御手段が備える各種制御手段に対応する動作が流体移送過程の最小構成単位となる。したがって、外部パソコンにインストールされた汎用の機器制御フロー構築ソフトウェアで制御する場合と比較して、ユーザが、装置の詳細な制御の順序ではなく、装置の動作の順序に基づいて制御フローを構築しチェックすることを可能とする。また、装置の動作は配線やスイッチといった制御の基本ツールに比べて大きな構成単位である。このため、ソフトウェアを用いた制御に通じていない計測者が、高精度な流体移送を実現するための複雑な流体移送過程を容易に構築することを可能とする。

さらに、請求項２に係る発明によれば、ユーザは２０程度の各種制御手段の動作コードの選択がもたらす流体移送機構の動作を把握することにより、流体移送機構が実現可能ないかなる動作をも構築可能である。すなわち、ユーザは途方に暮れることもなく、かつ、編集範囲を制限されることもなく、必要十分な構成単位を基に流体移送過程を構築し、チェックし、又は修正することが可能となる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、動作コード及び制御パラメータの組み合わせを、まとめてコード化し、流体移送過程として記憶手段に記憶させることが可能となる。コード化の際、併せて通常のデータ圧縮技術を用いてデータを圧縮することで、記憶手段が記憶する流体移送装置のデータ量を減らすことが可能となる。請求項２に係る発明のように制御手段が多数となることで、複雑かつ大規模化な流体移送過程が編集可能となるため、このようにデータ量を減らす手段を導入することで、実質的な記憶容量の増大を図ることが可能となる。通常は、流体移送装置の記憶容量が小さいことを考慮すると、このようにデータ量を減らすことは望ましいといえる。また、実質的に記憶容量が増大することで、過去に設定した流体移送過程を多数保存することも可能となる。

また、上記の効果に加えて、請求項４及び５に係る発明によれば、流体は移送される前の段階から流体吸入部及び流体終端部を経由して計測機器に至るまで一貫して、温度が一定に保たれる恒温槽内部で全ての移送が行われる。この効果は、従来計測機器の付属物と考えられていた流体移送装置が計測機器を内包するという発想の転換によって可能となったものであり、計測対象となる流体の計測環境を高精度に制御可能となる。しかも、計測機器を流体移送装置の内部にある恒温槽内に入れたことで、流体移送装置を密閉することなどにより、計測室などの外部雰囲気との遮断が可能となる。結果として、人の動きや計測室のドアの開閉といったわずかな圧力変化の影響に敏感なＳＰＲ測定の安定な実行が可能となる。

さらに、請求項４及び５に係る発明によれば、計測機器に接続し、流体移送から計測まで全自動で制御することが可能となり、計測対象となる流体の計測環境を高精度に制御可能となる。したがって、ＳＰＲイムノアッセイ装置などの各種計測機器に、計測対象となる流体の計測環境を高精度に制御された流体を移送することにより、精密な計測が可能となる。

また、上記の効果に加えて、本願の各請求項に係る発明によれば、制御手段が個別に存在することで、それぞれの制御手段が専門性をもつため、確実性の高い動作が期待できる。また、流体移送機構の各機能に対応する制御手段が区別されているため、流体移送機構が正常に機能しない場合に故障をきたした制御手段を容易に特定できる。したがって、流体移送装置のメンテナンスが容易となる。

さらに、請求項２に係る発明によれば、論理演算手段が流体移送パラメータを制御パラメータに変換する。流体移送パラメータを工業単位のパラメータとし、制御パラメータを前記処理手段が前記流体移送装置を制御するためのパラメータとすることで、さらにユーザフレンドリーな環境をユーザに提供できる。

本発明に係る流体移送装置の概要を示すブロック図である。 本発明に係る流体移送装置の動作を示すフロー図である。 図２におけるステップＥＸＳＴ３の制御フローの具体例を示した図である。 本発明の実施の形態に係る流体移送装置の流体終端部にＳＰＲ残留農薬検出器を接続したシステム構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る流体移送装置の流体終端部にＳＰＲ残留農薬検出器を接続したシステムのハードウェア構成の概要を示す図である。 図４において検量線のデータの入力を可能としたシステム構成を示す図である。 本発明に係る設定手段が設定する動作コード及び制御パラメータのイメージ図である。 本発明の実施の形態に係る流体移送装置の流体終端部にＳＰＲ残留農薬検出器を接続したシステムを動作させるプログラムの例を示す図である。 図８と共に、本発明の実施の形態に係る流体移送装置の流体終端部にＳＰＲ残留農薬検出器を接続したシステムを動作させるプログラムの例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る流体移送装置の概要を示すブロック図である。流体移送装置１は、流体移送制御手段３と流体移送機構５を備え、計測機器５７に接続可能である。流体移送制御手段３は、設定手段３１と記憶手段３３と処理手段３５とデータバッファ３７とプログラムカウンタ３９とコード化手段４１とコード展開手段４３とを備える。流体移送機構５は、信号入出力部５１と流体吸入部５３と流体終端部５５と計測機器５７と恒温槽５９とを備える。

まず、ユーザによる設定手段３１を用いた動作設定処理、及び、記憶手段３３に記憶された流体移送過程３３１の生成処理について説明する。設定手段３１は、タッチパネル３１１と論理演算手段３１３とを備える。タッチパネル３１１は、ユーザの操作に応じて、動作コードと流体移送パラメータを設定する。論理演算手段３１３は、タッチパネル方式により設定された流体移送パラメータを、流体移送機構を制御するための制御パラメータに変換する。データバッファ３７は、設定手段３１が設定した動作コード及び制御パラメータの複数の組み合わせを一時的に記憶する。プログラムカウンタ３９は、データバッファ３７に記憶された制御パラメータ及び制御パラメータの組み合わせに対して、設定手段３１によって設定された順に割り振るプログラム番号を関連付ける。コード化手段４１は、データバッファ３７に記憶された動作コード、制御パラメータ、及び、プログラム番号の複数の組み合わせを、まとめてコード化し、記憶手段３３に記憶させる。記憶手段３３は、コード化手段４１がコード化して転送した情報を、流体移送過程３３１として記憶する。このように記憶されたものが流体移送過程３３１である。

本実施例において、ユーザは、目的の流体移送を実現する流体移送過程３３１を編集するために、タッチパネル３１１に表示された日本語で書かれた動作コードの選択、及び、一般に当業者によって用いられる単位（いわゆる工業単位）での流体移送パラメータの設定を行えばよい。これによって、ソフトウェアを用いた制御に通じていないユーザの負担を大幅に軽減することが可能となる。

続いて、流体移送機構５の制御処理について説明する。処理手段３５は、処理手段３５の動作を制御する処理制御手段３５１と、流体移送機構５の信号入出力部５１の動作を制御する信号制御手段３５３と、流体移送機構の流体吸入部５３における流体の吸入処理及び流体終端部５５における流体の排出処理を制御する流体制御手段３５５と、計測機器５７を制御する計測制御手段３５７の４つの制御手段を備える。

処理手段３５は、記憶手段３３に記憶された動作コード及び制御パラメータの組み合わせを順番に従って読み出して処理する。処理手段３５が備える各制御手段は、さらに、設定手段３１が設定する動作コードに対応する処理を具体的に行う手段を、下記のように備える。

処理制御手段３５１は、特別な処理を行わないＮＯＰ制御手段３５１１と、経過時間を計測する計時制御手段３５１３と、待ち処理を行う動作完了待ち制御手段３５１５と、所定の条件を満たす場合に前記動作コード及び前記制御パラメータの複数の組み合わせを読み出す順番を変更するＪＭＰ制御手段３５１７とを備える。

信号制御手段３５３は、特定のビットをオンするビットオン制御手段３５３１と、特定のビットをオフするビットオフ制御手段３５３３と、特定のビットがオンになるのを待たせるビットオン待ち制御手段３５３５と、特定のビットがオフになるのを待たせるビットオフ待ち制御手段３５３７とを備える。

流体制御手段３５５は、流体吸入部５３に対して液体のＩＮ処理をさせるＩＮ吸入制御手段３５５１と、流体吸入部５３に対して液体のＯＵＴ処理をさせるＯＵＴ吸入制御手段３５５３と、流体終端部５５に対して流体の排出ＩＮ処理をさせる排出ＩＮ制御手段３５５５と、流体終端部５５に対して流体の排出ＯＵＴ処理をさせる排出ＯＵＴ制御手段３５５７と流体移送機構５のバルブを制御するバルブＮｏ．制御手段３５５９と、流体移送機構５のバルブの流路を制御するバルブバイパス制御手段３５６１とを備える。

計測制御手段３５７は、光量計測制御手段３５７１とＳＰＲ計測制御手段３５７３とを備え、計測機器５７を制御する。

流体移送機構５の信号入出力部５１は流体移送機構５の信号を授受し、流体移送制御手段３の他、流体移送機構５の外部装置との電子的な信号を一元的に管理する。装置外部から流体吸入部５３のシリンジポンプ５３１及びバルブセレクタ５３３を通して吸入された流体は、流体終端部５５へと移送される。計測を行う場合は、流体は流体終端部５５から計測機器５７へと移送され、計測が行われる。

本発明の実施の形態に係る流体移送装置１は、抗原や抗体等の移送される流体を入れた試薬瓶の他、シリンジポンプ５３１、バルブセレクタ５３３、流路、及び計測機器５７を全て恒温槽５９の内部空間に安置できる。また、５℃以上の設定温度に対して、プラスマイナス１℃の精度で流体を計測機器５７に移送するため、高精度に流体の環境を制御した流体移送及び計測を実現可能である。さらに、恒温槽５９の外枠である流体移送装置１は密閉化を可能としている。このことにより、計測機器人の動きや計測室のドアの開閉によって計測値が左右されることはない。さらに、処理手段３５が計測制御手段３５７も備えるため、流体移送から計測に至るまでを全自動で実施できる。

ここで、処理手段３５が備える３５１１から３５７３の各制御手段の動作は、流体移送機構５の動作の最小単位を制御している。したがって、３５１１から３５７３の各制御手段の動作に対応する動作コードを流体移送過程３３１の最小構成単位とすることで、制御に通じていない計測者でも流体移送過程３３１を構築し、チェックし、又は修正することが容易となる。

また、本発明の実施の形態に係る流体移送装置１において、従来パソコンが担っていた制御部としての機能を流体移送制御手段３が備えている。したがって、パソコンのＯＳや制御フロー構築ソフトウェアによって生じていたパソコンと機器間の通信の不具合が生じない。そのため、パソコンのＯＳを更新する度にあるいは制御ソフトウェア毎に装置の動作を検証する必要もない。また、パソコンのように処理手段３５が流体移送装置の制御以外の原因でシャットダウンすることもなく、流体移送システムの動作稼働率を高く維持できる。さらに、パソコンが停電やパソコンの演算エラーでシャットダウンしたときには一般に運転中のデータは全て失われていたが、本発明の実施の形態に係る流体移送装置１は、流体移送専用装置であるため停電前の流体移送に関するデータを記憶部３３に記憶させておくことが容易である。

図２は、本発明に係る流体移送装置１の動作を示すフロー図である。図２（ａ）は、ユーザの設定手段３１を用いた設定から記憶手段３３が流体移送過程３３１を記憶する編集段階のフロー図である。図２（ｂ）は、処理手段３５が記憶手段３３から流体移送過程３３１を読出して処理を行う実行段階のフロー図である。以下、図２を用いて、本発明の実施の形態に係る流体移送装置１を用いた流体移送について説明する。

まず、図２（ａ）の編集段階のステップＥＤＳＴ１において、ユーザが設定手段３１のタッチパネル３１１を用いて、動作コード及び流体移送パラメータを設定する。ステップＥＤＳＴ２において、論理演算手段３１３が流体移送パラメータを制御パラメータに変換する。ステップＥＤＳＴ３において、設定手段３１によって設定された動作コード及び制御パラメータがデータバッファ３７に一時的に記憶される。ステップＥＤＳＴ４において、データバッファ３７に記憶された制御パラメータ及び制御パラメータの組み合わせに対して、プログラムカウンタ３９がプログラム番号を関連付ける。ステップＥＤＳＴ５において、データバッファ３７に記憶された動作コード、制御パラメータ、及び、プログラム番号の複数の組み合わせを、コード化手段４１がまとめてコード化し、記憶手段３３に転送する。ステップＥＤＳＴ６において、記憶手段３３は、コード化手段４１がコード化して転送した情報を、流体移送過程３３１として記憶する。

記憶手段３３としてメモリを用いる場合、上記のように流体移送過程の個々の動作コードがプログラム番号と関連付けられて明確に分けられることで、個々の動作コードをメモリのアドレス毎に保存可能となる。

続いて、図２（ｂ）の実行段階のステップＥＸＳＴ１において、記憶手段３３に記憶された流体移送過程３３１を、処理手段３５が読み出す。ステップＥＸＳＴ２において、読み出された流体移送過程３３１がコード展開手段４３によって、個々の動作コード、制御パラメータ、及び、プログラム番号の複数の組み合わせに展開される。ステップＥＸＳＴ３において、プログラムカウンタ３９は、処理手段３５に処理を実行させるべきプログラム番号であるプログラム実行番号ｎを初期化する。ＥＸＳＴ４において、処理手段３５はｎが指し示すプログラム番号に対応する動作コードが存在するかどうかを判定する。もし、対応する動作コードがあれば、ステップＥＸＳＴ５において、処理手段３５はプログラム実行番号ｎが指し示すプログラム番号に対応する制御を各種制御手段３５１１〜３５７３に実行させる。続いてステップＥＸＳＴ６において、プログラムカウンタ３９は、プログラム実行番号ｎをｎ＋１にインクリメントする。もし、ＥＸＳＴ４において、ｎが指し示すプログラム番号に対応する動作コードが存在しなければ、処理手段３５は処理を終了する。

図３は、図２におけるステップＥＸＳＴ３の制御フローの具体例を示す図である。図３（ａ）は、ＪＭＰ制御手段３５１７の制御フローの具体例を示す。図３（ｂ）は、ビットオン待ち制御手段３５３５の制御フローの具体例を示す。図３（ｃ）は、ＩＮ吸入制御手段３５５１の制御フローの具体例を示す。図３（ｄ）は、ＳＰＲ計測制御手段３５７３の制御フローの具体例を示す。以下、図３を用いて各種制御手段３５１１〜３５７３が行う制御の具体例を説明する。

まず、図３（ａ）を用いて、ＪＭＰ制御手段３５１７の制御フローの具体例について説明する。ステップＥＸＳＴ３ａ１において、ＪＭＰ制御手段３５１７は制御パラメータに基づいて条件を指定する。また、ステップＥＸＳＴ３ａ２において、ＪＭＰ制御手段３５１７は制御パラメータに基づいて、条件成立時にプログラム実行番号ｎとなるプログラム番号ｐを指定する。ステップＥＸＳＴ３ａ３において、ＪＭＰ制御手段３５１７は指定された条件が成立しているか否かを判定する。もし、条件が成立していれば、ステップＥＸＳＴ３ａ４において、ＪＭＰ制御手段３５１７はプログラムカウンタ３９にプログラム実行番号ｎをｐに一致させて処理を終了する。もし、ステップＥＸＳＴ３ａ３において条件が成立していなければ、ＪＭＰ制御手段３５１７は処理を終了する。

ＪＭＰ制御手段３５１７が指定する条件の例として、指定のビットがオンであれば条件成立、指定のビットがオフであれば条件成立、吸入した流体の容量が指定された容量に達していれば条件成立、排出した流体の容量が指定された容量に達していれば条件成立、指定された範囲のプログラム番号の動作が別に指定された回数だけ繰り返されれば条件成立、指定の時刻に達していれば条件成立、無条件で条件成立、といったものが挙げられる。

続いて、図３（ｂ）を用いて、ビットオン待ち制御手段３５３５の制御フローの具体例について説明する。ステップＥＸＳＴ３ｂ１において、ビットオン待ち制御手段３５３５は制御パラメータに基づいてビットを指定する。ステップＥＸＳＴ３ｂ２において、ビットオン待ち制御手段３５３５は指定されたビットがオンであるか否かを判定する。もし、指定されたビットがオンであれば、ビットオン待ち制御手段３５３５は処理を終了する。もし、指定されたビットがオンでなければ、ビットオン待ち制御手段３５３５はステップＥＸＳＴ３ｂ２に戻る。

続いて、図３（ｃ）を用いて、ＩＮ吸入制御手段３５５１の制御フローの具体例について説明する。ステップＥＸＳＴ３ｃ１において、ＩＮ吸入制御手段３５５１は制御パラメータに基づいてＩＮ側ポート番号を指定する。ステップＥＸＳＴ３ｃ２において、ＩＮ吸入制御手段３５５１は制御パラメータに基づいて吸入する流体の容量を指定する。ステップＥＸＳＴ３ｃ３において、ＩＮ吸入制御手段３５５１は制御パラメータに基づいて流体を吸入する流速を指定する。ステップＥＸＳＴ３ｃ４において、ＩＮ吸入制御手段３５５１は吸入された流体の容量が指定された流体の容量に達したか否かを判定する。もし達していなければ、ステップＥＸＳＴ３ｃ５において、ＩＮ吸入制御手段３５５１は指定されたＩＮ側ポート番号から指定された流速で流体を吸入してステップＥＸＳＴ３ｃ４に戻る。もし、ステップＥＸＳＴ３ｃ４において、吸入された流体の容量が指定された流体の容量に達していれば、ステップＥＸＳＴ３ｃ６において、ＩＮ吸入制御手段３５５１は指定したＩＮ側ポートからの処理を終了する。

続いて、図３（ｄ）を用いて、ＳＰＲ計測制御手段３５７３の制御フローの具体例について説明する。ステップＥＸＳＴ３ｄ１において、ＳＰＲ計測制御手段３５７３は制御パラメータに基づいて計測のインターバルタイムを指定する。ステップＥＸＳＴ３ｄ２において、ＳＰＲ計測制御手段３５７３は制御パラメータに基づいて計測範囲を指定する。ステップＥＸＳＴ３ｄ３において、ＳＰＲ計測制御手段３５７３はＳＰＲ計測機器５７とシリアル通信を開始する。ステップＥＸＳＴ３ｄ４において、ＳＰＲ計測制御手段３５７３はＳＰＲ計測を行うと同時に、このＳＰＲ計測からの経過時間の計測を開始する。ステップＥＸＳＴ３ｄ５において、ＳＰＲ計測制御手段３５７３はＳＰＲ計測した計測データを保存する。ステップＥＸＳＴ３ｄ６において、ＳＰＲ計測制御手段３５７３は指定された計測範囲の計測を終えたか否かを判定する。もし計測を終えていれば、ＳＰＲ計測制御手段３５７３は処理を終了する。もし、計測を終えていなければ、ステップＥＸＳＴ３ｄ７において、ＳＰＲ計測制御手段３５７３は前回の計測からインターバルタイムが経過したかいないかを判定する。もしインターバルタイムが経過していれば、ＳＰＲ計測制御手段３５７３はステップＥＸＳＴ３ｄ４に戻る。もしインターバルタイムが経過していなければ、ＳＰＲ計測制御手段３５７３はステップＥＸＳＴ３ｄ７に戻る。

なお、ユーザは、図３を用いて上に例示した制御フローの詳細を理解せずとも、望みの流体移送を実現できる。ユーザは、各制御フローを実行する各種制御手段３５１１〜３５７３に対応する動作コードをタッチパネル３１１で選択するだけでよいからである。

図４は、流体移送装置１の流体終端部５５に、計測機器５７としてＳＰＲ残留農薬検出器を接続したシステム構成を示す図である。図４では便宜上、計測機器５７に当たるＤ−ＳＰＲセンサーが流体移送装置１の外部に接続されているように描かれているが、実際には流体移送装置１の内部にある恒温槽に収めることが可能である。

計測者は、タッチパネル３１１からの設定を行うことで流体移送過程３３１を構築可能である。流体移送過程３３１を実現する制御の詳細は、流体移送機構３３１のコード化から流体移送機構５の動作、さらには計測に至るまで、計測者の目に触れることなく流体移送装置１及び計測機器５７の内部で処理される。したがって計測者は、制御の詳細に立ち入ることなく、動作コードの入力と流体移送装置１及び計測機器５７の動作という入出力の関係を直観的に結び付けて把握可能であり、容易に流体移送過程３３１を構築し、チェックし、又は修正することが可能である。

図４では、バッファー液を吸入するシリンジポンプを複数設置することで、検体試料である流体と標準試料である流体を計測機器に移送し、ＳＰＲ計測の差動化を可能としている。また、バルブセレクタの数を増やすことで、より多くの検体を一度に計測することが可能である。

図５は、流体移送装置１の流体終端部５５に、ＳＰＲ残留農薬検出器を接続したシステムのハードウェア構成の概要を示す図である。以下、図１と対応させて説明する。

図１における設定手段のタッチパネル３１１に相当する小型タッチパネルがＣＰＵに接続されている。また、図１における論理演算手段３１３、処理手段３５、プログラムカウンタ３９、コード化手段４１、及び、コード展開手段４３がＰＬＣＣＰＵとして実現されている。記憶手段３３及びデータバッファ３７がＰＬＣＣＰＵ内のメモリとして実現されている。図５においてＣＰＵは、小型タッチパネルが設定した動作コード及び流体移送パラメータに基づいて、図１における流体移送機構５の信号入出力部５１に相当するコントロールＩ／Ｏ、流体吸入部５３を構成するシリンジポンプ５３１及びバルブセレクタ５３３、並びに、計測機器５７に相当するＳＰＲ残留農薬検出器を制御する。

計測機器５７に相当する計測機器として、界面活性剤検出装置など他の計測機器を接続することも可能である。本発明の実施の形態に係る流体移送装置１は外部に接続できるハードウェア構成であるため、計測機器５７に接続する代わりに、工場の生産ラインに組み込むことも容易である。

図６は検量線のデータを流体移送装置１に入力可能としたシステム構成を示す図である。図４と同様に図６においても、Ｄ−ＳＰＲセンサーは実際には流体移送装置１の内部にある恒温槽５９に収めることが可能である。図４の場合には、検量線を作成する必要があるために計測まで１５〜１６時間を要する場合でも、図６の場合は検量線を作成する必要がないため、測定まで２〜３時間のみで済む。また、検量線を作成するための抗原が必要ないため、図４のシステムと比較して吸入する流体の種類を削減可能である。したがって、図４では９つあったバルブセレクタのバルブの数が、図６では６つと減少しているのも有利な点である。

図７は、設定手段３１が設定する動作コード及び制御パラメータからなる流体移送過程３３１のイメージ図である。図７（ａ）において、動作コードと制御パラメータの複数の組み合わせが順序付けられてプログラムパターンを構成している。１つのプログラムパターンは１２５個程度まで組み合わせ数を増やすことが可能である。また、図７（ｂ）において、流体移送装置１の記憶手段３３は、プログラムパターンを１６個程度記憶することが可能である。したがって、２０００個程度の動作コードと制御パラメータの複数の組み合わせを順序付けて記憶させることが可能であり、流体を精密に制御する上で十分に精緻な流体移送過程３３１を構築することが可能である。

図８及び図９は、本発明の実施の形態に係る流体移送装置の流体終端部にＳＰＲ残留農薬検出器を接続したシステムを動作させるプログラムの例を示す図である。図８が１番目のプログラムパターンであり、図９が２番目のプログラムパターンであり、１番目のプログラムパターンと２番目のプログラムパターンが、流体移送から計測に至るまでの流体移送過程３３１を構成している。ソフトウェアを用いた制御に通じていない計測者にとって、専用の制御用ソフトウェアで流体移送プログラムを構築する場合よりも流体移送プログラムの構築・チェック作業が格段に容易となっている。

ここで、抗原‐抗体反応によるＳＰＲユニットを用いて特定の物質を検出するためには、抗原と抗体がＳＰＲユニット上で反応できるように、検体である流体が十分に時間をかけて移送される必要がある。しかし、従来の流体移送装置を用いた場合、最も遅いスピードでも数μl/secのスピードで移送されてしまっていた。そのため、ＳＰＲユニットで抗原‐抗体反応が起こりにくかった。強いて遅いスピードでの移送を実現するために手作業によって移送することも行われていたが、長時間にわたって一定速度の流体移送を実現することは困難であった。また、ダイオキシンなどの毒性の強い物質に関しては危険が伴うために、手作業による流体移送は行えず、ＳＰＲユニットを用いた検出方法を適用できなかった。

本発明の実施の形態に係る流体移送装置１は、駆動周波数設定によって6.25μl/minまで遅い流速の設定が可能である。さらに、遅延時間制御によって0.050μl/minまで遅い流速の設定が可能であるため、ＳＰＲユニットで抗原‐抗体反応を起こすのに十分に遅い流速での流体移送を行える。

なお、図１における設定手段３１のタッチパネル３１１を設定手段３１の入力方式としてのみならず、流体移送機構５が移送する流体の流量や計測機器５７からの出力を表示する表示手段として用いることも可能である。あるいは、パソコンを流体移送装置１の外部から接続して、パソコンを流体移送データ又は計測データの収集、表示、編集、保存の各手段として用いることも可能である。

さらに、設定手段３１が、外部操作の有効／無効切り替え設定を可能としてもよい。このようにすることで、設定手段３１が外部操作を可能としたとき、流体移送装置１の運転／停止を外部スイッチに委ねることを可能とする。パッチ配線を行うことで、ビット出力信号で運転／停止の制御を行うことも可能である。パソコンを外部から接続して、専用のアプリケーションソフトを用いてパソコンで流体移送過程３３１を構築・保存することも可能である。このとき、構築した流体移送過程３３１のパソコンと流体移送装置１との通信にはイーサネット（登録商標）かＲＳ２３２Ｃを用いる。

一度設定した動作コード及び制御パラメータの設定を記録するレシピ機能を流体移送装置１に実装すれば、次回以降に同じ流体移送を行う際の設定を省略可能とできるで有用である。また、流体移送に関する設定に限らず、例えば、流体終端部５５に接続した計測機器５７の設定データ及び計測データを多数保存／読出ができるようにするとよい。計測の分析に有用だからである。このような設定やデータを記録するために記録手段３３を用いてもよいし、他に記録手段を設けてもよい。

また、図１において処理手段３５が備える３５１１から３５７３の各制御手段の他にも、ネットワークへの参加を可能とするネットワーク制御手段、音声によるメッセージ発声を制御するサウンド制御手段を備えてもよい。

ネットワーク制御手段は、数台の本発明の実施の形態に係る流体移送装置をネットワーク化して、単独／連動運転を実現する点で有用である。また、ネットワーク制御手段がイーサネット（登録商標）通信を可能とすることで、リモートメンテナンス、遠隔制御、遠隔監視を行うことが可能となる。

流体移送装置１からのビット出力をモニターしたり、流体移送装置１にビット信号を入力したりする、ビット信号モニター用パッチボードを流体移送装置１に接続可能としてもよい。このようにすることで、それぞれの出力又は入力につながったジャックにプラグを差し込むと外部にその信号を委ねることが可能となる。ここで、ジャックに差し込むプラグは一般のオーディオ用抵抗なしのミニプラグを使用可能とすることで流体移送装置１の汎用性を向上させることができる。

上記のビット信号モニター用パッチボードに加えて、ビット出力信号でメカニカルリレーを駆動するリレーボックスを接続することで、商用電源を流体移送装置１に供給することも可能である。このとき、リレーボックスを単体で使用できるようにトグルスイッチを付けるとよい。また、出力コンセントとしては日本仕様の２Ｐタイプだけでなく、３Ｐタイプとすることも可能である。

メッセージを発するサウンド制御手段を設ける際、例えば．ＷＡＶ形式の拡張子を持つサウンドファイルを編集して流体移送装置１に取り込み、場面に応じて再生できるような動作コードを設定手段３１に設けるとよい。サウンドファイルを流体移送装置に取り込むには、例えばＳＤメモリに保存して取り込むことでサウンド制御手段が制御することが可能である。

また、処理手段３５の制御とは独立にシリンジポンプを繰り返し動作させる装置を流体移送機構５に連結することを可能としてもよい。

さらに、シリンジサイズを設定した時に、シリンジサイズに対応する流速設定範囲表示部に表示させることも有用である。こうすることで、流体移送装置の使用経験が浅い者でも、設定可能な流速を容易に把握可能となるからである。

さらに、上記では本発明の実施の形態に係る流体移送装置がシリンジポンプ５３１又はバルブセレクタ５３３をそれぞれ１つずつ備えるものとして説明した。しかし、複数のシリンジポンプ５３１又はバルブセレクタ５３３を備えることとしてもよい。複数のシリンジポンプ５３１又はバルブセレクタ５３３を備えることで、より多くの流体の吸入過程を流体移送過程３３１に含めることが可能となる点で有利である。

流体移送過程３３１において、二以上のシリンジポンプ５３１又はバルブセレクタ５３３からの二以上の流体の吸入過程を含めることで、複数の流体を任意の割合で混合させた流体を排出することも可能である。この場合、計測機器５７の代わりに容器を設置することで、本発明に係る流体移送装置１は、試薬の調合装置としても機能することになる。

Claims (8)

1. 流体吸入部より吸入された流体を流体終端部へ移送し、信号入出力部を有する流体移送機構と、前記流体移送機構を制御する流体移送制御手段を備える流体移送装置であって、
   前記流体移送制御手段は、
   前記流体移送機構に対する動作コード及び制御パラメータの組み合わせを設定可能な設定手段と、
   前記設定手段において設定された前記動作コード及び前記制御パラメータの複数の組み合わせを順番付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせを順番に従って読み出して処理する処理手段を有し、
   前記処理手段は、
   当該処理手段の動作を制御する処理制御手段と、
   前記流体移送機構の前記信号入出力部の動作を制御する信号制御手段と、
   前記流体移送機構の前記流体吸入部における流体の吸入処理及び前記流体終端部における流体の排出処理を制御する流体制御手段を有し、
   前記動作コードは、前記処理制御手段、前記信号制御手段及び前記流体制御手段の動作にそれぞれ対応する、
   流体移送制御装置。
2. 前記流体吸入部は、シリンジポンプとバルブセレクタを有し、
   前記処理制御手段は、
   処理を行わないＮＯＰ制御手段と、
   経過時間を計測する計時制御手段と、
   待ち処理を行う待ち制御手段と、
   所定の条件を満たす場合に前記動作コード及び前記制御パラメータの複数の組み合わせを処理する順番を変更するＪＭＰ制御手段を有し、
   前記信号制御手段は、前記信号入出力手段に対して、
   特定のビットをオンするビットオン制御手段と、
   特定のビットをオフするビットオフ制御手段と、
   特定のビットがオンになるのを待たせるビットオン待ち制御手段と、
   特定のビットがオフになるのを待たせるビットオフ待ち制御手段を有し、
   前記流体制御手段は、
   前記流体吸入部に対して液体のＩＮ処理をさせるＩＮ吸入制御手段と、
   前記流体吸入部に対して液体のＯＵＴ処理をさせるＯＵＴ吸入制御手段と、
   前記流体終端部に対して流体の排出ＩＮ処理をさせる排出ＩＮ制御手段と、
   前記流体終端部に対して流体の排出ＯＵＴ処理をさせる排出ＯＵＴ制御手段と
   前記流体移送機構のバルブを制御するバルブＮｏ．制御手段と、
   前記流体移送機構のバルブの流路を制御するバルブバイパス制御手段を有し、
   前記動作コードには、前記ＮＯＰ制御手段、前記計時制御手段、前記待ち制御手段、前記ＪＭＰ制御手段、前記ビットオン制御手段、前記ビットオフ制御手段、前記ビットオン待ち制御手段、前記ビットオフ待ち制御手段、前記ＩＮ吸入制御手段、前記ＯＵＴ吸入制御手段、前記排出ＩＮ制御手段、前記排出ＯＵＴ制御手段、前記バルブＮｏ．制御手段及び前記バルブバイパス制御手段のそれぞれの動作に対応するものが含まれ、
   前記設定手段は、
   ユーザが、タッチパネル方式により、順番を付けて、前記動作コードの一つを選択し、流体移送パラメータを設定することで、流体吸入部への流体の吸入から流体終端部への流体の排出に至る過程を設定可能であり、
   前記流体移送パラメータを前記流体移送機構の制御パラメータに変換する論理演算手段を備える、
   請求項１記載の流体移送装置。
3. 前記流体移送制御手段は、
   前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせを一時的に記憶するデータバッファと、
   前記データバッファに記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせにプログラム番号を関連付けるプログラムカウンタと、
   前記データバッファに記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータと前記プログラム番号の組み合わせを前記データバッファから読み出し、まとめてコード化し、流体移送過程として記憶手段に転送するコード化手段と、
   前記処理手段が前記記憶手段から前記流体移送過程を読み出す際に、コード化された前記流体移送過程を個々の前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせに展開する、コード展開手段を有し、
   前記プログラムカウンタは、前記処理手段が処理を実行する際に、前記流体移送過程の前記プログラム番号のうち前記処理手段が処理すべきプログラム実行番号を指し示す、
   請求項２記載の流体移送装置。
4. 前記流体終端部は、計測機器に接続可能であり、前記流体終端部から前記計測手段へ流体が排出されるものであり、
   前記流体移送機構は、内部空間の温度を一定に保つことが可能である恒温層を有し、
   前記処理手段は、前記計測機器を制御する計測制御手段及び前記恒温槽を制御する温度制御手段を有し、
   前記恒温槽は、移送する流体、前記流体吸入部、前記流体終端部、前記計測機器を内包できることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれかに記載の流体移送装置。
5. 前記計測機器は、光量計測及びＳＰＲイムノアッセイ法によるＳＰＲ計測が可能であり、
   前記計測制御手段は、
   前記計測機器に対して、前記流体終端部に到達した流体の光量計測処理を行わせる光量計測制御手段と、
   前記計測機器に対して、前記流体終端部に到達した流体のＳＰＲ計測処理を行わせるＳＰＲ計測制御手段を有し、
   前記動作コードには、前記光量計測制御手段及び前記ＳＰＲ計測制御手段のそれぞれの動作に対応するものが含まれる
   請求項４記載の流体移送装置。
6. 流体吸入部より吸入された流体を流体終端部へ移送し、信号入出力部を有する流体移送機構と、前記流体移送機構を制御する流体移送制御手段を一体として備える流体移送装置における流体移送制御方法であって、
   前記流体移送制御手段は、
   前記信号入出力部の動作を制御する信号制御手段と、
   前記流体移送機構の流体吸入部における流体の吸入処理及び流体終端部における流体の排出処理を制御する流体制御手段と、
   前記信号制御手段及び前記流体制御手段の動作にそれぞれ対応する動作コード及び当該動作コードの制御パラメータの組み合わせを設定可能な設定手段を有し、
   前記設定手段が、記憶手段に対して、前記設定手段において設定された前記動作コード及び前記制御パラメータの複数の組み合わせを順番付けて記憶させるステップと、
   前記流体移送制御手段の処理手段が、前記記憶手段に記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせを順番に従って読み出し、当該流体移送制御手段の動作を制御するステップ
   を含む流体移送制御方法。
7. 流体吸入部より吸入された流体を流体終端部へ移送し信号入出力部を有する流体移送機構、並びに、動作コード及び制御パラメータの組み合わせを設定可能な設定手段、前記設定手段により設定された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせを順番付けて記憶する記憶手段を備える流体移送制御手段、とを備える流体移送装置を制御するためのコンピュータを、
   前記記憶手段に記憶された前記動作コード及び前記制御パラメータの組み合わせの順番に従って、
   前記信号入出力部の動作を制御する信号制御手段と、
   前記流体移送機構の流体吸入部における流体の吸入処理及び流体終端部における流体の排出処理を制御する流体制御手段、
   として、動作コードに対応させて動作させて機能させるためのプログラム。
8. 請求項７記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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