JP2010217147A

JP2010217147A - 生化学自動分析装置用流系内圧力制御システム

Info

Publication number: JP2010217147A
Application number: JP2009067679A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kondo; 靖志近藤; Etsuo Otachime; 悦男大立目
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-30

Abstract

【課題】本発明は生化学自動分析装置用流系内圧力制御システムに関し、生化学自動分析装置とは独立して機能することができる生化学自動分析装置用流系内圧力制御システムを提供することを目的としている。
【解決手段】試料液を吸引し、サンプルピペットを介して希釈セルに試料液を吐出するサンプリングポンプ１と、前記サンプルピペット２を洗浄するサンプリング洗浄ポンプ４と、前記サンプリングポンプ１とサンプリング洗浄ポンプ４との間に設けられた電磁弁８と、前記サンプリング洗浄ポンプと純水タンクとの間に設けられた逆止弁７と、前記サンプリング洗浄ポンプ４と逆止弁７との間に設けられた圧力センサ９と、該圧力センサ９の上限閾値と下限閾値が設定され、前記圧力センサ９の出力が前記上限閾値を超えるか又は前記下限閾値よりも下回った時、アラーム信号を出力する制御部１０とを設けて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は生化学自動分析装置用流系内圧力制御システムに関し、更に詳しくは生化学自動分析装置用流系圧力を測定して、圧力の値に応じてアラーム信号とアラームの種類を出力することができるようにした生化学自動分析装置用流系内圧力制御システムに関する。

例えば、生化学自動分析装置や免疫自動分析装置などの自動分析装置では、液体試料を試料容器から反応容器へ自動で吸引・吐出（以下、分注と呼ぶ）するサンプル分注装置を備えている。サンプル分注装置は、従来サンプルプローブと、これに接続された
分注シリンジと、サンプルプローブを所定の位置に移動する移動機構を備え、サンプルプローブの先端を試料中に挿入し、分注シリンジを所定量駆動することによって、所定量の試料を吸引し、しかる後、サンプルプローブを反応容器に移動し、吸引した試料を吐出する、という分注動作を繰り返すようになっている。

規定量の吸引が行なわれたことの確認手段として、吸引前後や吸引中の流路内圧力値をモニタし、分注プローブ先端の詰まり等の要因による所定量以下の吸引異常が発生したことを検知する手法がある。図４は従来装置の動作の一例を示すフローチャートである。

試料の吸引指令が来ると（Ｓ１）、生化学自動分析装置（以下装置と略す）は試料吸引量の確定を行なう（Ｓ２）。試料吸引量が確定すると、試料の吸引動作を行ない（Ｓ３）、試料吸引時の圧力測定を行なう（Ｓ４；実測圧力の測定）。一方、装置側では、圧力センサの出力を入力して吸引量区間と圧力閾値区間に応じて圧力閾値を算出する（Ｓ５）。

次に、装置はステップＳ４で求めた実測圧力と、ステップＳ５で算出した圧力閾値との比較を行なう（Ｓ６）。比較の結果、（実測値＞閾値）となった時は、正常な吸引と判断し（Ｓ７）、測定データの出力を行なう（Ｓ８）。比較の結果、（実測値≦閾値）となった時は、詰まりの発生と判断し（Ｓ９）、エラー出力を行なう（Ｓ１０）。

従来のこの種の装置としては、サンプルプローブ，分注シリンジを含む分注流路系に圧力センサを接続し、試料の分注動作時における圧力センサの出力値を複数個取り込み、これら得られた複数個の圧力センサ出力値を項目とした多項目分析を行ない、閾値と比較することで分注が正常に行なわれたかどうかを判定する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

また、液体容器にそれぞれ接続された複数の分岐配管とそれらの合流配管とを含む配管系の異常を検出するため、合流配管にて吸引ポンプにより液体容器内の液体を吸引し、分岐配管を電磁弁により開閉制御し、分岐配管内の圧力を圧力センサで測定し、圧力センサの出力データに基づき配管系の異常を判定する装置が知られている（例えば特許文献２参照）。

特開２００４−１２５７８０号公報（段落００３５〜００４０、図１）特開２００６−１８９２５９号公報（段落００１８〜００２７、図１）

しかしながら、従来の装置には、生化学自動分析装置（生化学／免疫／尿他）に装置本体のシステムから独立して適用できる小型で閾値の上限・下限の調整が容易にでき、任意のタイミングで圧力を監視できるものがなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされものであって、電磁弁のオン信号をトリガに用いるだけで、生化学自動分析装置とは独立して機能することができる生化学自動分析装置用流系内圧力制御システムを提供することを目的としている。

前記した課題を解決するための本発明の構成は以下の通りである。
（１）請求項１記載の発明は、試料液を吸引し、サンプルピペットを介して希釈セルに試料液を吐出するサンプリングポンプと、純水タンクから純水を吸引して前記サンプルピペットを洗浄するサンプリング洗浄ポンプと、前記サンプリングポンプとサンプリング洗浄ポンプとの間に設けられた電磁弁と、前記サンプリング洗浄ポンプと純水タンクとの間に設けられた逆止弁と、前記サンプリング洗浄ポンプと逆止弁との間に設けられた流路内の圧力を測定する圧力センサと、該圧力センサの出力の上限閾値と下限閾値が設定され、前記圧力センサの出力が前記上限閾値を超えるか又は前記下限閾値よりも下回った時、アラーム信号を出力する制御部と、を設けたことを特徴とする。

（２）請求項２記載の発明は、前記制御部は、前記電磁弁がオンの時に前記圧力センサの値が前記上限閾値を超えている場合は電磁弁の動作不良、圧力センサの値が前記下限閾値を下回っている場合は逆止弁の動作不良と判定することを特徴とする。

（３）請求項３記載の発明は、前記電磁弁のオン信号を受けてから、前記制御装置は圧力測定を行なうタイミングを任意に調整することができるようにしたことを特徴とする。

（１）請求項１記載の発明によれば、圧力センサの出力に上限閾値と下限閾値を設定することにより、圧力が上限閾値を超えた時と、圧力が下限閾値を下回った場合にアラーム信号を出力することができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、前記電磁弁がオンの時に前記圧力センサの値が前記上限閾値を超えている場合は電磁弁の動作不良、圧力センサの値が前記下限閾値を下回っている場合は逆止弁の動作不良と判定することができ、故障の原因を究明することができる。

（３）請求項３記載の発明によれば、電磁弁のオン信号をトリガに用いるだけで、生化学自動分析装置とは独立して機能をすることができるため、機種の違いに関係なく容易に設置することができる。

本発明の一実施例を示す構成図である。洗浄水を吸引・吐出する際の圧力のプロファイルを示す図である。本発明の全体構成例を示す図である。従来装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（実施例１）
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図において、３はその内部に液体試料が吐出される希釈セル、２は該希釈セル３に液体を吐出するサンプルピペット、１は試料液を吸引し、サンプルピペット２を介して希釈セル３に試料液を吐出するサンプリングポンプである。５はその中に洗浄用の純水が貯留される純水タンク、４は純水タンク５から純水を吸引して前記サンプルピペット２を洗浄するサンプリング洗浄ポンプである。

８は前記サンプリングポンプ１とサンプリング洗浄ポンプ４との間に設けられた電磁弁、７は前記サンプリング洗浄ポンプ４と純水タンク５との間に設けられた逆止弁、９は前記サンプリング洗浄ポンプ４と逆止弁７との間に設けられた流路内の圧力を測定する圧力センサである。６は純水タンク５から吸引された純水から気泡を除去する脱気装置である。

１０は前記圧力センサ９の出力を受けて、該圧力を所定の閾値と比較して比較結果に応じてアラーム信号を出力すると共に、生化学自動分析装置から与えられる電磁弁８のオン信号に同期して図に示すシステムの圧力異常を判断してアラームを出力する制御部である。該制御部１０としては、例えばマイクロコンピュータが用いられる。

該制御部１０には、生化学自動分析装置（図示せず）から出力される電磁弁８のオン／オフ信号が入力されている。また、この制御部１０には、圧力の上限閾値と下限閾値とが設定され、装置内のメモリ１０ａに記憶されている。そして、該制御部１０からは圧力センサ９の出力が正常範囲であった場合にはＯＫ信号が、圧力センサ９の出力が上限値を超えた場合、または下限値を下回った時にアラーム信号が出力される。このように構成されたシステムの動作を説明すれば、以下の通りである。
１）試料液の吐出動作
この時は、生化学自動分析装置は電磁弁８をオフ状態（閉まった状態）にする。この状態で、サンプリングポンプ１は試料液が入ったセル又はタンク（図示せず）から試料液を吸引する。その後、サンプリングポンプ１は、例えば円周上に配置された複数の希釈セル３に順次試料液を吐出していく。複数の希釈セル３には、順次試料液が入っていくことになる。
２）サンプルピペットの洗浄動作
この時には生化学自動分析装置は、電磁弁８をオフにした状態である。この状態でサンプリング洗浄ポンプ４は純水タンク５から純水を吸引する。サンプリング洗浄ポンプ４に入った洗浄水は、逆止弁７により純水タンク５に戻ることはない。なお、純水タンク５に入っている純水は、脱気装置６で空気の泡が除去された後、サンプリング洗浄ポンプ４に入るようになっている。

ここで、生化学自動分析装置からの電磁弁オン信号が電磁弁８に与えられる。この電磁弁８のオン信号は制御部１０にも与えられる。この結果、サンプリング洗浄ポンプ４は、貯まっている洗浄水を圧送し、電磁弁８とサンプリングポンプ１を介してサンプルピペット２を洗浄する。

洗浄流系内圧力の状態判定は、スタート信号を受信し、次に生化学自動分析装置からの電磁弁のオン信号を受信すると制御部１０が計測を開始する。最大圧力値となるポイントは各流系により異なるため、計測開始ポイントの時間をデジタル可変できるようにし、設定した計測開始ポイントの時間になると、流系の圧力を計測する。

図２は洗浄水を吸引・吐出する際の圧力のプロファイルを示す図である。図において、縦軸は圧力、横軸は時間である。Ｌ１は上限閾値、Ｌ２は下限閾値、Ｌ３は大気圧である。Ｔ１は洗浄水吸引期間を、Ｔ２は洗浄水吐出期間を示している。上限閾値Ｌ１と下限閾値Ｌ２は制御部１０に設定され、制御部内のメモリ１０ａに記憶される。

実線で示す波形Ｎは電磁弁８と逆止弁７が正常に働いた場合の特性を示している。洗浄水吸引時は負圧を保ち、電磁弁８がオンになると洗浄水吐出モードになる。電磁弁８がオンになってから所定時間が経過して時点ｔ１で圧力計測開始ポイントになる。制御部１０は圧力センサ９の出力を受けて圧力計測を開始する。正常に働いている場合は、圧力はＬ１とＬ２の中間の値をとる。即ち、洗浄水吐出モードでは、サンプリング洗浄ポンプ４が高圧になるので、流路内圧力は図に示すように高圧になる。所定の期間だけ、サンプルピペット２の洗浄を行なう。

サンプルピペット２の洗浄が行われると、サンプリング洗浄ポンプ４が動作を停止してオフとなる。その後、生化学自動分析装置から電磁弁オフ信号が入力される。この結果、流路内圧力は急激に大気圧に近づく。破線Ｏは逆止弁７が閉じなかった場合を示している。逆止弁７に異常がある場合は、洗浄水吸引モードでは、一定の負圧を示しているが、電磁弁８がオンになり洗浄水吐出モードになっても圧力が逆止弁７から逃げていくので、流路内の圧力は下限閾値Ｌ２を下回っている。従って洗浄水吐出モードでは、Ａ_Oに示すように洗浄水吐出モードでの流路圧力が下限閾値Ｌ２よりも下回る。

一点鎖線Ｃ１は逆止弁７が閉じたままの状態を示している。洗浄水吸引モードでも、純水タンク５から純水が流入してこないので、流路内の圧力が著しい負圧になる。電磁弁８がオンになって洗浄水吐出モードになっても流路内に洗浄水がないので、その圧力はＡ_C1に示すように流路内の圧力はほとんど上昇しない。

二点鎖線Ｃ２は電磁弁８が閉じたままの状態を示している。この時は洗浄水吸引モードの時は、正常な特性Ｎと同じ圧力状態を示す。しかしながら、電磁弁８がオンになっても電磁弁は閉じたままであるから、洗浄水がサンプルピペット２側に流れず、圧力だけ急激に高まる。図のＡ_C2がその状態を示している。この場合は流路内の圧力は上限閾値Ｌ１より高くなる。

このような圧力変動に対して、制御部１０は以下のような判断をする。
１）逆止弁７と電磁弁８が正常の場合は、図２に示すように洗浄水吸引時と洗浄水吐出時の何れにおいても、流路内の圧力は上限閾値Ｌ１と下限閾値Ｌ２内の間にあり、制御部１０はＯＫ信号を出力する。このＯＫ信号を受けて、緑色のＬＥＤを点灯させるようにするとよい。
２）逆止弁７が閉じたままの場合は圧力測定時に圧力が下限閾値Ｌ２よりもはるかに低いので異常と判断し、セイフティ処理（アラーム及びＬＥＤ点灯）をする。この時、閾値範囲は外部より任意に可変できるようにしておけば、圧力値の変化量が正確に電圧値に反映できるようにすることができる。
３）逆止弁７が閉じなかった場合は、圧力測定時に圧力が下限閾値Ｌ２よりも下回っているので、逆止弁７の異常と判断し、セイフティ処理をする。
４）電磁弁８が閉じたままの場合は、洗浄水吐出モードで流路内の圧力が上限閾値Ｌ１を超えるので電磁弁８の異常と判断し、セイフティ処理をする。

このように本発明によれば、圧力センサ９の出力に上限閾値と下限閾値を設定することにより、圧力が上限閾値を超えた時と、圧力が下限閾値を下回った場合にアラーム信号を出力することができる。

また、本発明によれば、前記電磁弁８がオンの時に前記圧力センサの値が前記上限閾値Ｌ１を超えている場合は電磁弁の動作不良、圧力センサの値が前記加下限閾値Ｌ２を下回っている場合は逆止弁の動作不良と判定することができ、故障の原因を究明することができる。

また、本発明によれば、電磁弁８のオン信号をトリガに用いるだけで、生化学自動分析装置とは独立して機能をすることができるため、機種の違いに関係なく容易に設置することができる。

図３は本発明の全体構成例を示す図であり、逆止弁圧力監視警報機の外観を示している。このシステムは、図１に示す本発明システムが３個設けられている場合を示している。電磁弁８と逆止弁７及び圧力センサ９と、秤量ポンプ（サンプリング洗浄ポンプのこと）４はシステムの数だけ設けられている。３０が逆止弁圧力監視警報機である。３１はパワーのオン／オフ表示をするランプである。ランプはＬＥＤでもよい。逆止弁圧力監視警報機３０にはその内部回路を動作させるための電源が入っている。

即ち、電源スイッチが入ったら、例えば緑色に点灯するようになっている。３２はパワースイッチ（電源スイッチ）である。このパワースイッチ３２を押すことで、電源が入り、パワーランプ３１が点灯する。３３は逆止弁圧力監視警報機３０の動作をリセットするリセットスイッチ、３４はアラームが発生した時音で知らせるブザーである。３５は各システムの圧力の状態を示す警報ランプである。このランプはＬＥＤでもよい。

圧力センサ１〜３の出力は逆止弁圧力監視警報機３０に入っている。該逆止弁圧力監視警報機３０は、３システムの生化学自動分析装置用流系内圧力制御システムの圧力監視を行なっている。その動作は図１図２で示した通りである。そして、３台のシステムを監視しており、何れかのシステムに圧力異常が発生したら、そのシステムに対応した警報ランプ３５が赤に点灯すると共に、ブザー３４が鳴動する。これにより、操作者に圧力異常が発生したことを知らせることができる。なお、アラームランプ３５は、動作正常な場合は緑色を点灯させておくようにするとよい。

なお、図には示されていないが、各システム毎に圧力の上限閾値と下限閾値が設定されていることはいうまでもない。システムの機能により、圧力の上限閾値と下限閾値はシステム毎に異なっていてもよい。

以上説明した本発明の効果を列挙すれば、以下の通りである。
１）吸引／吐出の流系内に使用されているプランジャーポンプ（サンプリングポンプのこと）、電磁弁、逆止弁の異常を分析中に検知することができる。
２）複数の流路のプランジャーポンプや電磁弁、逆止弁の異常を同時に検知することができる。
３）早期発見により、機械的な原因によるデータ不良による貴重な検体や試薬のロスを大幅になくすことができる。
４）分析装置本体のソフトウェア制御に依存せず独立して機能するため、流路にプランジャーポンプや電磁弁、逆止弁を使用している機構であれば、容易に適用することができる。

１サンプリングポンプ
２サンプルピペット
３希釈セル
４サンプリング洗浄ポンプ
５純水タンク
６脱気装置
７逆止弁
８電磁弁
９圧力センサ
１０制御部
１０ａメモリ

Claims

試料液を吸引し、サンプルピペットを介して希釈セルに試料液を吐出するサンプリングポンプと、
純水タンクから純水を吸引して前記サンプルピペットを洗浄するサンプリング洗浄ポンプと、
前記サンプリングポンプとサンプリング洗浄ポンプとの間に設けられた電磁弁と、
前記サンプリング洗浄ポンプと純水タンクとの間に設けられた逆止弁と、
前記サンプリング洗浄ポンプと逆止弁との間に設けられた流路内の圧力を測定する圧力センサと、
該圧力センサの上限閾値と下限閾値が設定され、前記圧力センサの出力が前記上限閾値を超えるか又は前記下限閾値よりも下回った時、アラーム信号を出力する制御部と、
を設けたことを特徴とする生化学自動分析装置用流系内圧力制御システム。
前記制御部は、前記電磁弁がオンの時に前記圧力センサの値が前記上限閾値を超えている場合は電磁弁の動作不良、圧力センサの値が前記下限閾値を下回っている場合は逆止弁の動作不良と判定することを特徴とする請求項１記載の生化学自動分析装置用流系内圧力制御システム。
前記電磁弁のオン信号を受けてから、前記制御装置は圧力測定を行なうタイミングを任意に調整することができるようにしたことを特徴とする請求項１記載の生化学自動分析装置用流系内圧力制御システム。