JP2013044530A - Dispenser - Google Patents

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Hideo Enoki
英雄 榎
Isao Yamazaki
功夫 山崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the need of complicated setting due to dependency on specifications of a nozzle or the like when detection is performed on the basis of a pressure, in a technology of detecting an abnormality such as suction of bubbles and air and clogging on the basis of data of a pressure sensor even for liquids of different viscosities in a dispenser.SOLUTION: The dispenser includes: a nozzle; pressure generation means for changing a pressure inside the nozzle; a pressure sensor for detecting the pressure inside the nozzle; a storage part for storing a conversion equation for obtaining viscosities corresponding to a plurality of points of time from pressure values at the plurality of points of time of a pressure waveform obtained by the pressure sensor when a standard liquid of a known viscosity is sucked or discharged; and a control part for calculating, by using the conversion equation, the viscosities at the respective points of time from the pressure values at the plurality of points of time of the pressure waveform obtained by the pressure sensor when a fluid of an unknown viscosity is sucked or discharged.

Description

本発明は流体を分注する分注装置に関する。また、流体の物性を計測する計測装置に関する。   The present invention relates to a dispensing device for dispensing a fluid. Moreover, it is related with the measuring device which measures the physical property of fluid.

血液、尿等の生体サンプルを定性・定量分析する自動分析装置では、所定量のサンプルをノズルで吸引し、所定量だけ反応容器に吐出した後、試薬を別のノズルで吸引し、サンプルが入っている反応容器に所定量の試薬を吐出する分注系を備えている。分注されたサンプルと試薬は容器内で反応し、反応により生じた発色を光学的な測定手段などを用いてサンプルの成分などを測定している。上記の吸引動作中に何らかの原因でノズル中に泡や空気を吸い込んだり、異物が詰まる場合があり、吐出時に泡や空気が混入したり、液の吐出が困難となり所定量の液が容器に分注できない場合がある。このような場合には、正しい分析結果が得られない場合がある。このような問題に対し分注系に圧力センサを設け吸引時の圧力を測定して泡や空気の吸い込みや詰まりを検知する技術が知られている(特許文献1)。   In an automated analyzer that qualitatively and quantitatively analyzes biological samples such as blood and urine, a predetermined amount of sample is sucked with a nozzle and discharged to a reaction container by a predetermined amount, and then the reagent is sucked with another nozzle and the sample enters. And a dispensing system for discharging a predetermined amount of reagent to the reaction container. The dispensed sample and the reagent react in the container, and the color of the sample produced by the reaction is measured using an optical measuring means or the like. During the above suction operation, bubbles or air may be sucked into the nozzle for some reason or foreign matter may be clogged, and bubbles or air may be mixed during discharge, or it will be difficult to discharge the liquid, and a predetermined amount of liquid will be distributed to the container. May not be able to note. In such a case, a correct analysis result may not be obtained. In order to solve such a problem, a technique is known in which a pressure sensor is provided in a dispensing system to measure suction pressure and detect suction or clogging of bubbles or air (Patent Document 1).

また、分注装置において、圧力センサによる圧力信号を記憶し、後日のモニタを可能にすることでデータ検証を行う技術が知られている(特許文献2)。   In addition, in a dispensing device, a technique for performing data verification by storing a pressure signal from a pressure sensor and enabling monitoring at a later date is known (Patent Document 2).

また、自動分析装置において、吸光度の補正を目的として検体の粘度の値を算出する技術が開示されている(特許文献3)。   In addition, a technique for calculating a viscosity value of a specimen for the purpose of correcting absorbance in an automatic analyzer is disclosed (Patent Document 3).

特開2006−300814号公報JP 2006-300814 A 特開2009−121838号公報JP 2009-121838 A 特開2010−112832号公報JP 2010-111282 A

特許文献1の技術では、吸引圧力曲線に指数関数などの数式をフィッティングし、実測した曲線と数式から求めた曲線を比較して、一定以上の誤差を生じた時に異常と認識するが、実際の圧力変化は分注条件や分注系の仕様により様々で数式で表された曲線に対し同じような誤差が生じるとは限らず、適用範囲が限られるという課題がある。   In the technique of Patent Document 1, a mathematical formula such as an exponential function is fitted to the suction pressure curve, and the actually measured curve is compared with the curve obtained from the mathematical formula. The pressure change varies depending on the dispensing conditions and the specifications of the dispensing system, and the same error does not always occur with respect to the curve represented by the mathematical formula, but there is a problem that the application range is limited.

また、特許文献2の技術では、特許文献1の技術と同様に、圧力値を用いたデータ検証技術であり、やはり分注条件や分注系の仕様に依存するため、適用範囲が限られるという課題がある。   In addition, the technique of Patent Document 2 is a data verification technique using a pressure value, similar to the technique of Patent Document 1, and also depends on the dispensing conditions and the specifications of the dispensing system, so that the scope of application is limited. There are challenges.

また、特許文献3の技術では、圧力から粘度の値の算出が行われるが、吸光度の補正を目的として粘度を算出するため、算出した粘度から泡や空気の吸引、若しくは異物の詰まりを判別することができない。例えば、粘度の低い流体を吸引した場合と、粘度の高い流体を吸引しているが泡を吸引したために、粘度が低く算出された場合との判別ができないという課題がある。   In the technique of Patent Document 3, the viscosity value is calculated from the pressure. Since the viscosity is calculated for the purpose of correcting the absorbance, the suction of bubbles or air or the clogging of foreign matter is determined from the calculated viscosity. I can't. For example, there is a problem that it is not possible to distinguish between a case where a fluid having a low viscosity is sucked and a case where a fluid having a high viscosity is sucked but a bubble is sucked and thus the viscosity is calculated to be low.

上記課題を解決するための代表的な手段は以下のとおりである。   Representative means for solving the above problems are as follows.

本発明は、流体を吸引又は吐出するためのノズルと、ノズル内の圧力を変化させる圧力発生手段と、ノズル内の圧力を検知する圧力センサと、既知粘度の標準液の吸引又は吐出時の、圧力センサで得られる圧力波形の複数時点の圧力値から、当該複数時点に対応する粘度を求める変換式を記憶する記憶部と、未知粘度の流体の吸引又は吐出の際における、圧力センサで得られる圧力波形の当該複数時点の圧力値から各時点での粘度を、変換式を用いて算出する制御部と、を備える分注装置である。   The present invention relates to a nozzle for sucking or discharging a fluid, a pressure generating means for changing the pressure in the nozzle, a pressure sensor for detecting the pressure in the nozzle, and at the time of sucking or discharging a standard liquid having a known viscosity. Obtained from a pressure sensor at the time of suction or discharge of a fluid of unknown viscosity, from a pressure value obtained at a plurality of time points of a pressure waveform obtained by the pressure sensor, a storage unit for storing a conversion formula for obtaining a viscosity corresponding to the plurality of time points And a controller that calculates a viscosity at each time point from the pressure values at the plurality of time points of the pressure waveform using a conversion formula.

本発明によれば、流体の粘度という流体の物性を算出する制御部を備えるため、分注系の仕様に依存しないという利点のみならず、複数時点における各時点での粘度を算出するため経時的な変化を観察することで、分注系の異常を把握することができるという利点がある。また、正常な吸引又は吐出動作の場合でも時間変動する圧力波形と異なり、一定の粘度として算出されるので、波形に沿った複雑な閾値を設定する必要がなく、空気や泡の吸引、若しくは異物の詰まりなどの異常現象の検出を簡略化することができる。ひいては、異物現象の検知を高速化することができる。   According to the present invention, since the control unit for calculating the physical property of the fluid called the viscosity of the fluid is provided, not only the advantage of not depending on the specification of the dispensing system but also the time-lapse for calculating the viscosity at each time point in a plurality of time points. By observing various changes, there is an advantage that abnormalities in the dispensing system can be grasped. Unlike normal pressure waveforms that vary with time even in normal suction or discharge operations, it is calculated as a constant viscosity, so there is no need to set complex threshold values along the waveform, and air or bubble suction or foreign matter Detection of abnormal phenomena such as clogging can be simplified. As a result, the detection of the foreign matter phenomenon can be speeded up.

自動分析装置の構成図である。It is a block diagram of an automatic analyzer. 分注装置の分注流路系を示す図である。It is a figure which shows the dispensing flow path system of a dispensing apparatus. 分注装置の圧力センサで測定された圧力波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure waveform measured with the pressure sensor of the dispensing apparatus. 圧力センサ出力値と粘度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a pressure sensor output value and a viscosity. 粘度換算式群を用いて圧力波形から換算した粘度波形を求めた図である。It is the figure which calculated | required the viscosity waveform converted from the pressure waveform using the viscosity conversion formula group. 分注装置の動作のフロー図である。It is a flowchart of operation | movement of a dispensing apparatus. 自動分析装置で多数分注した時の粘度換算波形平均値と標準偏差を2次元プロットしたことを示す図である。It is a figure which shows having plotted two-dimensionally the viscosity conversion waveform average value and standard deviation when many are dispensed with an automatic analyzer.

以下、発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described.

図1に実施例として血液成分を計測する自動分析装置10の構成を示す。自動分析装置10は、サンプル容器(主に血清を保持)を格納したサンプルディスク11、試薬容器を格納した試薬ディスク12、両者を混合反応させる反応セルを格納した反応ディスク13、サンプルおよび試薬を分注する分注機構14、15、反応セル内の反応液の吸光度を検出する検出器16、これらの動作を制御する制御部17、マンマシンインターフェースとなるコンソール18、反応セルを洗浄する洗浄機構19、サンプルと試薬を撹拌する撹拌機構101とにより構成される。なお、制御部17もしくはコンソール18は情報を記憶する記憶部を含んでいる。   FIG. 1 shows a configuration of an automatic analyzer 10 that measures blood components as an embodiment. The automatic analyzer 10 includes a sample disk 11 storing a sample container (mainly holding serum), a reagent disk 12 storing a reagent container, a reaction disk 13 storing a reaction cell for mixing and reacting both, a sample and a reagent. Dispensing mechanisms 14 and 15 for pouring, a detector 16 for detecting the absorbance of the reaction solution in the reaction cell, a control unit 17 for controlling these operations, a console 18 serving as a man-machine interface, and a washing mechanism 19 for washing the reaction cell And a stirring mechanism 101 that stirs the sample and the reagent. The control unit 17 or the console 18 includes a storage unit that stores information.

次に装置動作の概略を説明する。まず、サンプルディスク11上のサンプル容器27からサンプル分注機構14によって反応セル内にサンプルが分注される。本発明の分注装置は少なくともこの分注機構と制御部17を備えており、この分注機構の流路系20は図2に示す様にノズル21とシリンジポンプ22(ノズル内の圧力を変化させる圧力発生手段)およびそれをつなぐチューブ23から構成されており、シリンジポンプ22内のプランジャ24の移動による体積変化を利用してノズル21先端から液を吸引、吐出する(適宜バルブ25を開閉し水タンクから流体系に液を注入しノズル21内を洗浄する)。次に、上記の反応セルを格納した反応ディスク13が回転し、試薬分注位置に達したところで停止する。その後、試薬ディスク12に搭載の試薬容器から試薬分注機構15によって反応セル内に試薬が分注される。さらに、反応セルは攪拌機構101の位置まで回転移動し、反応セル内のサンプルおよび試薬の攪拌混合がなされる。攪拌が終了した時点から検出器16による測定が開始され、反応が終了したところで洗浄機構19により反応セル内のサンプルと試薬の混合物が吸引され、洗浄処理が施される。以上の一連のプロセスを繰り返し多数のサンプルを分析する。   Next, an outline of the operation of the apparatus will be described. First, a sample is dispensed into the reaction cell from the sample container 27 on the sample disk 11 by the sample dispensing mechanism 14. The dispensing device of the present invention includes at least the dispensing mechanism and the control unit 17, and the flow path system 20 of the dispensing mechanism changes the nozzle 21 and the syringe pump 22 (the pressure in the nozzle changes as shown in FIG. 2). Pressure generating means) and a tube 23 that connects the pressure generating means), and sucks and discharges liquid from the tip of the nozzle 21 using the volume change caused by the movement of the plunger 24 in the syringe pump 22 (the valve 25 is opened and closed as appropriate). The liquid is injected from the water tank into the fluid system to clean the inside of the nozzle 21). Next, the reaction disk 13 storing the above reaction cell rotates and stops when it reaches the reagent dispensing position. Thereafter, the reagent is dispensed from the reagent container mounted on the reagent disk 12 into the reaction cell by the reagent dispensing mechanism 15. Further, the reaction cell rotates and moves to the position of the stirring mechanism 101, and the sample and the reagent in the reaction cell are stirred and mixed. The measurement by the detector 16 is started from the time when the stirring is completed, and when the reaction is completed, the mixture of the sample and the reagent in the reaction cell is sucked by the cleaning mechanism 19 and the cleaning process is performed. A series of processes are repeated to analyze a large number of samples.

分注動作は容器27にノズル21先端を挿入するところから始まる。この時、ノズル21と容器27内の液間の静電容量を測定し、ノズル21が液と接触した時に生じる静電容量の変化で液面を検知する。その後、さらにノズル21を下降させ、液内にノズル21先端を侵入させて空気を吸わないように配慮している。しかしながら、静電容量では液面上に生じた液膜や浮遊した泡と液面が区別できない場合があり、液面より高い位置にある液膜や泡28を液面と誤検知した場合、ノズル21が本来の液面に届かず空気や泡を吸い込む場合がある。これらが反応容器に吐出されると本来設定した液量から外れるため正確な分析結果を得られない原因となることがある。   The dispensing operation starts from inserting the tip of the nozzle 21 into the container 27. At this time, the electrostatic capacity between the nozzle 21 and the liquid in the container 27 is measured, and the liquid level is detected by a change in the electrostatic capacity that occurs when the nozzle 21 comes into contact with the liquid. Thereafter, the nozzle 21 is further lowered so that the tip of the nozzle 21 enters the liquid so as not to suck air. However, there is a case where the liquid film or floating bubbles generated on the liquid surface cannot be distinguished from the liquid surface by the electrostatic capacity, and the liquid film or the bubble 28 at a position higher than the liquid surface is erroneously detected as the liquid surface. 21 may not reach the original liquid level and may inhale air or bubbles. If these are discharged into the reaction vessel, they may deviate from the originally set liquid volume, which may cause an inaccurate analysis result.

分注機構の流路系20には流路の途中に圧力センサ26を設けてノズル内の圧力の変化を検知する。本実施例ではノズル21やチューブ23などの流路内に液体が満たされている。この流路内の液体に流れが発生すると流路の流れ方向に圧力差を生じる。この圧力差は円管の場合、流路内を流れる液体の粘度、流量と流路の長さに比例し、流路内径の4乗に反比例する(ハーゲン・ポアズイユの法則)。流路系先端の圧力は(ノズル21先端部分)は大気圧に一致し、大気圧を基準として、流路内の流体の速度や粘度により流路途中に設けた圧力センサ26の出力が変化する。液体の代わりに空気を吸引すると、空気の粘度が水などの液体に比べ無視できるほど小さいため出力の変化が小さくなる。また、泡などが多数入った場合、流路内に液と空気の界面が多数発生し界面力による抵抗が生じ圧力差とその変動が大きくなる。さらに、粒子など固形物を吸い込み管内に詰まると、流れがさえぎられて圧力差が大きくなる。以上の様な正常から外れた圧力の変化を捉えることにより分注の異常を検知することが行われている。しかし、本実施例は圧力波形そのものではなく、圧力波形を粘度波形に変換して粘度とその変化を用いて異常を検知する分注装置である。   A pressure sensor 26 is provided in the middle of the flow path in the flow path system 20 of the dispensing mechanism to detect a change in pressure in the nozzle. In the present embodiment, the liquid such as the nozzle 21 and the tube 23 is filled with the liquid. When a flow is generated in the liquid in the flow path, a pressure difference is generated in the flow direction of the flow path. In the case of a circular tube, this pressure difference is proportional to the viscosity and flow rate of the liquid flowing in the flow path and the length of the flow path, and inversely proportional to the fourth power of the flow path inner diameter (Hagen-Poiseuille's law). The pressure at the tip of the flow path system (the tip of the nozzle 21) matches the atmospheric pressure, and the output of the pressure sensor 26 provided in the middle of the flow path varies depending on the speed and viscosity of the fluid in the flow path with reference to the atmospheric pressure. . When air is sucked instead of liquid, the change in output is small because the viscosity of air is negligibly small compared to liquids such as water. In addition, when a large number of bubbles or the like enter, a large number of liquid-air interfaces are generated in the flow path, resulting in resistance due to the interfacial force, resulting in a large pressure difference and fluctuation. Further, when solid matter such as particles is sucked into the suction pipe, the flow is blocked and the pressure difference increases. Dispensing abnormality is detected by capturing the change in pressure deviating from normal as described above. However, this embodiment is not a pressure waveform itself, but a dispensing device that converts a pressure waveform into a viscosity waveform and detects an abnormality using the viscosity and its change.

先ず準備として、標準液として自動分析装置10で分注される粘度範囲をカバーする標準粘度液を数種準備する。これらの標準液の粘度は既知である。この標準液を自動分析装置10の稼働時と同様の流量で正常(泡や空気の吸引、詰まりがない標準的な状態)に吸引し、同時に圧力波形(圧力センサ26の出力)を記憶部に記録する。また、空気を吸引し同時に圧力波形を記録する。これらの作業の結果得られた圧力波形の例を図3に示す。   First, as a preparation, several types of standard viscosity liquids that cover the viscosity range dispensed by the automatic analyzer 10 are prepared as standard liquids. The viscosities of these standard solutions are known. This standard solution is normally sucked at the same flow rate as when the automatic analyzer 10 is operated (a standard state in which bubbles and air are not sucked or clogged), and at the same time, a pressure waveform (output of the pressure sensor 26) is stored in the storage unit. Record. Also, air is sucked and the pressure waveform is recorded at the same time. An example of a pressure waveform obtained as a result of these operations is shown in FIG.

以下、図3について説明する。この波形は圧力センサ26からの電気信号をAD変換して得られたもので圧力を代表している。このようにして取得された圧力波形のデータを標準データと呼ぶ。波形は空気と、既知の濃度であって濃度の異なる5種のグリセリン水溶液(図ではGLと略称、濃度0〜60%、通常分注される範囲は濃度0〜40%、なお、50%以上の水溶液は詰まりを模擬している)を吸引した場合のものである。各波形とも吸引開始とともに上昇し吸引を終了(時間380ms)すると圧力センサの出力は低下する。空気の粘度が最も小さく、グリセリン水溶液は濃度が上昇するとともに粘度も上昇するので、吸引による圧力波形は空気の場合が最も小さく、グリセリン濃度の大きさに対応して大きくなる。波形の一部には流体系の弾性や機構系の振動などの原因による小さな変動が重畳されている。また、ノズルは一般に先端が細く、基部が太く、用途によりサイズも異なるので液の吸引に伴う圧力変化はノズルの種類により様々変化する。したがって、これらの圧力波形はノズルが変わる毎に測定し、実際にサンプルの吸引又は吐出を行うノズルを使って圧力波形を測定することが望ましい。また、測定された情報は、分注装置の記憶部に記憶される。   Hereinafter, FIG. 3 will be described. This waveform is obtained by AD conversion of the electrical signal from the pressure sensor 26 and represents the pressure. The pressure waveform data acquired in this way is called standard data. The waveform is air, and five glycerin aqueous solutions of different concentrations with known concentrations (abbreviated as GL in the figure, the concentration is 0 to 60%, the range of normal dispensing is the concentration 0 to 40%, and more than 50% This is the case where an aqueous solution is sucked). Each waveform rises with the start of suction, and when suction is finished (time 380 ms), the output of the pressure sensor decreases. Since the viscosity of air is the smallest and the concentration of the glycerin aqueous solution increases and the viscosity also rises, the pressure waveform due to suction is the smallest in the case of air and increases corresponding to the size of the glycerin concentration. Small fluctuations due to causes such as fluid elasticity and mechanical vibration are superimposed on a part of the waveform. Further, since the nozzle is generally thin at the tip, thick at the base, and the size varies depending on the application, the pressure change accompanying the suction of the liquid varies depending on the type of the nozzle. Therefore, it is desirable to measure these pressure waveforms every time the nozzle changes, and to measure the pressure waveforms using a nozzle that actually sucks or discharges a sample. The measured information is stored in the storage unit of the dispensing device.

圧力センサ26から得られた波形はAD変換され一定時間間隔で装置に取り込まれるので各波形のある時間ti(i番目のAD変換)での値piと各波形を生じた流体の粘度vの組から図4の様なグラフが得られる。図4は図3の波形で100、120、200、300ms(1ms周期でサンプリングしているため100〜300番目に対応する)をピックアップして粘度と圧力センサ出力値の関係を例示している。これらのデータから各時点tiでv=fi(p)なる圧力から粘度への換算式(以下粘度換算式と呼ぶ)を作成し、記憶部に記憶される。粘度換算式は圧力波形として一定時間間隔で取得された圧力データ毎か、その中から選択して複数作成し圧力換算式群とする。粘度換算式は例えば最小二乗曲線やスプライン曲線などの既存の補間法により直線や曲線を表す方程式で記述できる。図4では各点を結ぶ直線の組を粘度変換式としている。   Since the waveform obtained from the pressure sensor 26 is AD-converted and taken into the apparatus at a constant time interval, the set of the value pi at a certain time ti (i-th AD conversion) of each waveform and the viscosity v of the fluid that generated each waveform From FIG. 4, a graph as shown in FIG. 4 is obtained. FIG. 4 illustrates the relationship between the viscosity and the output value of the pressure sensor by picking up 100, 120, 200, and 300 ms (corresponding to the 100th to 300th samples since sampling is performed at a cycle of 1 ms) in the waveform of FIG. From these data, a pressure-to-viscosity conversion formula (hereinafter referred to as a viscosity conversion formula) of v = fi (p) at each time point ti is created and stored in the storage unit. Viscosity conversion formulas are created for each pressure data acquired as a pressure waveform at regular time intervals, or a plurality of viscosity conversion formulas are selected from the pressure data and used as a pressure conversion formula group. The viscosity conversion formula can be described by an equation representing a straight line or a curve by an existing interpolation method such as a least square curve or a spline curve. In FIG. 4, a set of straight lines connecting the points is a viscosity conversion formula.

図5は粘度換算式群を用いて図3の標準データの圧力波形から換算粘度波形を求めたものである。図からわかるように換算粘度の値は20ms以下、420ms以上では圧力波形間の差が小さくなるので計算誤差が大きくなり粘度の値が変動する場合がある。20〜420msの間では変動が少なくほぼ一定の値となる。図3の圧力波形では流体系の弾性や機構系の振動、ノズル形状などにより様々に変化するが、近似式を粘度変換式に用いているため、この変換式を用いて粘度に変換することによりこれらの変動が見られなくなる。これにより、流体の物性である粘度を算出することができる。このように、制御部により算出された粘度の時間変動をコンソール18(表示部)に表示することで、操作者は時間変動を確認でき、容易に異常か否かを判別できる。本来、所定の時間帯では時間変動に依存せず、一定値になるはずの粘度が一定値になっているかを確認するだけで足りるからである。   FIG. 5 shows a converted viscosity waveform obtained from the pressure waveform of the standard data in FIG. 3 using a viscosity conversion formula group. As can be seen from the figure, when the converted viscosity value is 20 ms or less and 420 ms or more, the difference between the pressure waveforms becomes small, so that the calculation error increases and the viscosity value may fluctuate. There is little variation between 20 and 420 ms, and the value is almost constant. The pressure waveform in FIG. 3 varies depending on the elasticity of the fluid system, the vibration of the mechanism system, the nozzle shape, and the like. However, since the approximate expression is used in the viscosity conversion expression, it can be converted into viscosity using this conversion expression. These fluctuations will not be seen. Thereby, the viscosity which is a physical property of the fluid can be calculated. In this way, by displaying the time variation of the viscosity calculated by the control unit on the console 18 (display unit), the operator can confirm the time variation and can easily determine whether or not there is an abnormality. This is because, in a predetermined time zone, it is sufficient to confirm whether the viscosity that should be a constant value is a constant value without depending on the time variation.

以上から求めた圧力変換式群を自動分析装置10の制御部17に設けた図示しない記憶部に記憶し、自動分析装置10でサンプルや試薬を分注する際に測定した圧力波形の各時点での値をその時点に対応する粘度換算式に入力し換算粘度波形に変換する。通常、吸引は数秒以内に終了するため温度変化が無視できるので、空気や泡、詰まりなどの異常がなければ吸引中の換算粘度波形はほとんど変化せず一定値となる。ところが空気や泡、詰まりなどが生じると圧力波形が変化し、これが換算粘度の変化として現われる。このことを利用して、換算粘度波形から変動を表すパラメータ、例えば標準偏差や最大振幅などを求めて一定の閾値を超えた場合異常と判断する。また、空気と液体では粘度が大きく異なるので換算粘度の平均値で下限の閾値を設定することにより空気吸いを識別できる。詰まりや高粘度化(液の変性などによる)の場合は平均値が大きくなるので上限の閾値を設定することで識別できる。   The pressure conversion formula group obtained from the above is stored in a storage unit (not shown) provided in the control unit 17 of the automatic analyzer 10, and at each time point of the pressure waveform measured when the automatic analyzer 10 dispenses a sample or a reagent. Is input into a viscosity conversion formula corresponding to the time point and converted into a converted viscosity waveform. Usually, since the suction is completed within a few seconds, the temperature change can be ignored. Therefore, if there is no abnormality such as air, bubbles, or clogging, the converted viscosity waveform during the suction hardly changes and becomes a constant value. However, when air, bubbles, clogging, etc. occur, the pressure waveform changes, and this appears as a change in the converted viscosity. By utilizing this fact, a parameter representing the fluctuation, for example, standard deviation or maximum amplitude, is obtained from the converted viscosity waveform, and when a certain threshold is exceeded, it is determined as abnormal. In addition, since the viscosity of air and liquid is greatly different, air suction can be identified by setting a lower limit threshold value with an average value of converted viscosity. In the case of clogging or increase in viscosity (due to liquid denaturation, etc.), the average value becomes large and can be identified by setting an upper threshold.

図6に動作のフローチャート例を示す。先ず、設定された分注条件(ノズルの種類など)を読み込み、その条件に対応して予め求め記憶部に記憶された粘度換算式群をロードする。次に、吸引を開始するとともに圧力センサにより圧力データを取得し、制御部は、取得された圧力データを粘度換算式に入力して換算粘度を計算する。この作業を吸引終了まで定期的に繰り返し換算粘度波形を求める。つまり、一定間隔で粘度が求まり、吸引開始後の経過時間と粘度との関係が求まる。さらに、得られた換算粘度波形の平均値又は標準偏差、若しくは平均値及び標準偏差を求め前述の異常判定の閾値と比較し、予め設定された閾値を超えた場合は制御部は異常と判定する。この場合、制御部は、記憶部に異常と判定された旨を記憶し、後に操作者が情報を読み出せたり、外部にアラームを出力し、操作者に知らせることが望ましい。またこれに加え、表示部にアラームを表示し、圧力と換算粘度を記憶部に記録することが望ましい。   FIG. 6 shows an example of a flowchart of the operation. First, the set dispensing conditions (nozzle type and the like) are read, and a viscosity conversion formula group obtained in advance corresponding to the conditions and stored in the storage unit is loaded. Next, suction is started and pressure data is acquired by the pressure sensor, and the control unit inputs the acquired pressure data into a viscosity conversion formula to calculate a converted viscosity. This operation is periodically repeated until the end of suction to obtain a converted viscosity waveform. That is, the viscosity is obtained at regular intervals, and the relationship between the elapsed time after the start of suction and the viscosity is obtained. Further, the average value or standard deviation of the obtained converted viscosity waveform, or the average value and the standard deviation are obtained and compared with the above-described abnormality determination threshold value. When the preset threshold value is exceeded, the control unit determines that the abnormality is present. . In this case, it is desirable that the control unit stores the fact that the abnormality is determined in the storage unit, so that the operator can read the information later or output an alarm to the outside to notify the operator. In addition to this, it is desirable to display an alarm on the display unit and record the pressure and the converted viscosity in the storage unit.

図7は一例として実際に自動分析装置10で空気を吸った時や標準液と同じ組成の液で故意に泡や空気を吸引した時の多数の測定結果(総数700個)について粘度換算波形の平均値と標準偏差を2次元グラフ上にプロットしたものである。当該グラフは表示部に表示される。横軸が換算粘度平均値、縦軸が換算粘度標準偏差である。□印のみのデータは吸光度で異常なし(標準液に一定量の色素を混ぜ分注し光学測定し吸光度が設定分注量の90%以上となった場合と定義した)と判定されたものである。×印データは吸光度で異常ありと判定されたもの(設定分注量の90%以下)、液が高粘度(グリセリン濃度50%、60%)のものを示す。   FIG. 7 shows, as an example, viscosity-converted waveforms for a large number of measurement results (total 700) when air is actually sucked by the automatic analyzer 10 or when bubbles or air are intentionally sucked with a liquid having the same composition as the standard liquid. The average value and standard deviation are plotted on a two-dimensional graph. The graph is displayed on the display unit. The horizontal axis represents the converted viscosity average value, and the vertical axis represents the converted viscosity standard deviation. The data with only □ marks are those that are judged to have no abnormalities in absorbance (defined as a case where a certain amount of dye is mixed in a standard solution and optically measured and the absorbance is 90% or more of the set dispensed amount). is there. The x mark data indicates that the absorbance was determined to be abnormal (90% or less of the set dispensing amount), and that the liquid had a high viscosity (glycerin concentration 50%, 60%).

換算粘度を求めることで平均値の低値側の閾値以下では主に空気が、高値側の閾値以上では高粘度液(詰まりを模擬)が吸引されたとして異常と判定できる。また、標準偏差の閾値以上では泡を多数吸い込んだための異常と判定できる。すなわち、平均値と標準偏差との両方に対し、夫々閾値を記憶部に記憶し、当該閾値の両方が所望の値にある場合に、正常に流体が吸引されたと制御部は判定する。一方、いずれかの値が記憶された閾値以上となった場合に制御部は異常と判定する。本実施例の場合、平均値の閾値を低値で0.0005Ps・s(空気とグリセリン濃度0%液の中間付近)、高値で0.005Pa・s(グリセリン濃度40%と50%の中間付近)とし、標準偏差の閾値を0.0002Pa・sとすると、異常と正常が正確に判別できる(本例の場合、判別正解率100%)。   By calculating the converted viscosity, it can be determined that the air is mainly sucked when the average value is lower than the threshold value on the lower value side, and that the high viscosity liquid (simulating clogging) is sucked when the threshold value is higher than the higher value side. In addition, when the threshold value is equal to or greater than the standard deviation, it can be determined that there is an abnormality because a large number of bubbles are sucked. That is, the threshold value is stored in the storage unit for both the average value and the standard deviation, and the control unit determines that the fluid is normally sucked when both the threshold values are at desired values. On the other hand, when any value is equal to or greater than the stored threshold, the control unit determines that there is an abnormality. In the case of the present embodiment, the average value threshold is 0.0005 Ps · s at low value (near the middle of air and glycerin concentration 0% liquid), and the high value is 0.005 Pa · s (near the middle of glycerin concentrations 40% and 50%). ) And a standard deviation threshold value of 0.0002 Pa · s, it is possible to accurately discriminate between abnormal and normal (in this example, a discrimination accuracy rate of 100%).

なお、本実施例では吸引時の圧力変化の場合を取り上げたが、吐出時の圧力変化でも同様に処理し、粘度換算でき、判別が可能であることは明らかである。また、平均値や標準偏差を求めるために使用する粘度換算データは2つ以上あればよく本実施例の様に多数である必要はない。また、吸引液量が異なる場合、吸引終了による波形の低下箇所が時間変化するが、もっとも液量の多い場合の波形から粘度換算式群を作成しておけば、吸引液量の少ない場合でも吸引終了までの範囲の粘度換算式群を用いて計算すればよい。また、測定時に吸引流量が異なる場合、圧力変化は流量に比例するため換算式を補正することが容易にできる。また、コンソール18などの表示部に図6の様な平均値と標準偏差の2次元グラフを図1のようにグラフ表示181として表示し、自動分析装置10にアクセスする人に液体の粘度情報を直接示してもよい。また、人がグラフを見て閾値を設定したり、変更してもよい。   In this embodiment, the case of a pressure change at the time of suction is taken up. However, it is obvious that the pressure change at the time of discharge can be similarly processed, converted into a viscosity, and can be discriminated. Further, the viscosity conversion data used for obtaining the average value and the standard deviation may be two or more, and it is not necessary to have a large number as in this embodiment. In addition, when the amount of suction liquid is different, the part where the waveform drops due to the end of suction changes over time, but if you create a viscosity conversion formula group from the waveform when the liquid volume is the highest, suction can be performed even when the amount of suction liquid is small. What is necessary is just to calculate using the viscosity conversion formula group of the range to the end. Further, when the suction flow rate is different at the time of measurement, since the pressure change is proportional to the flow rate, the conversion formula can be easily corrected. Further, a two-dimensional graph of average values and standard deviations as shown in FIG. 6 is displayed as a graph display 181 as shown in FIG. 1 on a display unit such as the console 18, and liquid viscosity information is given to a person accessing the automatic analyzer 10. It may be shown directly. Also, a person may set or change the threshold value by looking at the graph.

実施例2について説明する。本実施例では、実施例1で設定した閾値と観察手段とを利用して、異常の原因を特定し易くする発明に関するものである。   Example 2 will be described. The present embodiment relates to an invention that makes it easy to identify the cause of an abnormality using the threshold value and observation means set in the first embodiment.

本分注装置は、流体を収容する容器を観察する観察手段を備えている。制御部は、標準偏差若しくは平均値が、記憶部に記憶された閾値以上となった場合に、観察手段により観察された容器の状態を記憶部に記憶する。これにより、以下に述べるよう異常原因の特定に役立つ。ここで、容器の状態とは、容器内に収納された流体に異物や泡が混入しているか等、流体の表面や内部の状態や、流体の透明度や濁度の具合を示す。   The present dispensing apparatus includes an observation means for observing a container that contains a fluid. A control part memorize | stores the state of the container observed by the observation means in a memory | storage part, when a standard deviation or an average value becomes more than the threshold value memorize | stored in the memory | storage part. This helps identify the cause of the abnormality as described below. Here, the state of the container indicates the state of the surface or the interior of the fluid, such as whether foreign matter or bubbles are mixed in the fluid stored in the container, and the degree of transparency and turbidity of the fluid.

例えば、観察手段はカメラである。カメラによってノズルが吸引又は吐出する容器の状態を動画として撮り、常に一次保存しておく。実施例1で設定された閾値を超えた場合には、一次保存していた動画を記憶部に転送し、格納しておくことで、後に操作者が異常と判定されたサンプルでの吸引又は吐出の動画を確認することができ、異常と判定されたサンプルの異常と判定された原因を確認することができる。   For example, the observation means is a camera. The state of the container sucked or discharged by the nozzle is taken as a moving image by the camera, and is always temporarily stored. When the threshold set in the first embodiment is exceeded, the temporarily stored moving image is transferred to the storage unit and stored, so that the operator can perform suction or discharge with a sample that is later determined to be abnormal. Can be confirmed, and the cause determined to be abnormal for the sample determined to be abnormal can be confirmed.

また、例えば観察手段は、吸光度計である。図1に示したとおり、自動分析装置は、吸光度を検出する検出器16が備えられている。このため、実施例1で記憶された閾値以上となった場合には、閾値を超えたサンプルの吸光度を測定し、その吸光度を記憶部に保存し、関連付けしておくことで、異常と判定されたサンプルにおける算出された粘度と吸光度とを同時に読み出し、操作者は異常と判定されたサンプルの異常原因を吸光度を見て、確認することができる。   For example, the observation means is an absorptiometer. As shown in FIG. 1, the automatic analyzer includes a detector 16 that detects absorbance. For this reason, when it becomes more than the threshold memorize | stored in Example 1, it determines with it being abnormal by measuring the light absorbency of the sample exceeding the threshold value, preserve | save the light absorbency in a memory | storage part, and making it link | link. The calculated viscosity and absorbance of the sample are simultaneously read, and the operator can check the cause of the abnormality of the sample determined to be abnormal by checking the absorbance.

また、例えば観察手段は、濁度計である。分注装置は、吸光度の他に散乱光を計測するための光源と検出器をさらに設けることで、上述の吸光度を検出する要領でサンプルの濁度を検出することができる。操作者は異常と判定されたサンプルの異常原因を濁度を見て、確認することができる。   Further, for example, the observation means is a turbidimeter. The dispensing apparatus can detect the turbidity of the sample in the manner of detecting the above-described absorbance by further providing a light source and a detector for measuring scattered light in addition to the absorbance. The operator can check the cause of the abnormality of the sample determined to be abnormal by checking the turbidity.

上記、観察手段は一つでも良いし、いずれかを組合せることができる。組合せた場合には、多種の観点から異常原因を特定する材料が得られ、異常原因を精密に特定することができる。   The number of observation means may be one, or any one may be combined. When combined, a material for identifying the cause of the abnormality can be obtained from various viewpoints, and the cause of the abnormality can be specified precisely.

以上、実施例1と2について説明した。本実施例では自動分析装置10のサンプル、試薬で説明したが、これに限定するものではなく液体は分注や液の移動に供されるものであればよい。例えばディスペンサーによる接着剤の塗布などの場合でも換算粘度を求めることができ、接着剤の粘度管理や、乾燥による詰まり、空気、泡の吸い込み、混合不良などの検知に利用できる。また、本実施例では液体を分注する場合を説明したが、気体を分注する装置でもよい。その場合は吸入時の液の混入を検知することになる(例えば液化しやすい気体の吸入の場合など、ノズル先端に気体が液化し吸い込まれるなどの原因が考えられる)。   The examples 1 and 2 have been described above. In the present embodiment, the sample and the reagent of the automatic analyzer 10 have been described. However, the present invention is not limited to this, and any liquid may be used as long as it is used for dispensing or moving the liquid. For example, even in the case of application of an adhesive with a dispenser, the converted viscosity can be obtained, and can be used for viscosity control of the adhesive, detection of clogging due to drying, suction of air and bubbles, poor mixing, and the like. Moreover, although the present Example demonstrated the case where the liquid was dispensed, the apparatus which dispenses gas may be sufficient. In that case, mixing of liquid at the time of inhalation is detected (for example, in the case of inhalation of gas that is liable to be liquefied, a cause such as gas being liquefied and sucked into the nozzle tip is considered).

本実施例によれば、時間変化する圧力波形が一定の粘度に換算されるので波形に沿った複雑な閾値を設定する必要がなく、空気や泡、詰まりなどの異常現象による変化を波形の標準偏差や平均に対して一定の閾値を設けることにより検知できるので処理が簡単化できる。ひいては異常検知の高速化ができる。また、粘度そのものを求めるため標準液と粘度の異なる液でも泡や空気の吸い込み、詰まりを検知することができる。また、分注系配管の異なる装置でも、装置毎に標準液で圧力測定することで泡や空気の吸い込み、詰まりを検知することができる。   According to this embodiment, since the time-varying pressure waveform is converted into a constant viscosity, it is not necessary to set a complicated threshold value along the waveform, and changes due to abnormal phenomena such as air, bubbles, clogging, etc. Since it can detect by providing a fixed threshold with respect to a deviation and an average, a process can be simplified. As a result, the speed of anomaly detection can be increased. In addition, since the viscosity itself is obtained, it is possible to detect bubbles and air inhalation and clogging even with a liquid having a viscosity different from that of the standard liquid. In addition, even in an apparatus with different dispensing pipes, inhalation of bubbles and air and clogging can be detected by measuring the pressure with a standard solution for each apparatus.

また、平均値と標準偏差の組合せから異常の分類ができるので、これらの情報を利用しで泡の発生し難い装置の開発やノズルの破損などの異常による泡や空気の混入が検知できメンテナンスに利用できる。但し、サンプルによっては、表面張力が小さく泡が発生し難いサンプルもあるので、標準偏差と平均値との両方を求める必要はなく、平均値のみを求めて異常検知の判断材料としてもよい。   In addition, abnormalities can be classified based on the combination of average value and standard deviation, so it is possible to use this information to detect the development of devices that are unlikely to generate bubbles and to detect the inclusion of bubbles and air due to abnormalities such as nozzle breakage. Available. However, some samples have a small surface tension and are less likely to generate bubbles. Therefore, it is not necessary to obtain both the standard deviation and the average value, and only the average value may be obtained and used as a material for determining abnormality detection.

また、サンプルの粘度情報の利用が可能になるので、生活習慣病による血液の粘度変化の測定評価が可能になる。また、試薬などの液の粘度の確認や粘度変化を伴う劣化の判定に利用できる。また、粘度の異なる複数種の成分を持つ混合液の場合、十分混合していなければ、その程度により吸引・吐出される液の粘度が変動するので標準偏差のみを見ることで混合評価に利用できる。この場合は、平均値を求める必要がない。   In addition, since the viscosity information of the sample can be used, it is possible to measure and evaluate the change in blood viscosity due to lifestyle-related diseases. Further, it can be used for confirmation of the viscosity of a liquid such as a reagent and determination of deterioration accompanying a change in viscosity. In addition, in the case of mixed liquids with multiple types of components with different viscosities, if they are not mixed well, the viscosity of the liquid that is sucked and discharged varies depending on the degree, so it can be used for mixing evaluation by looking at only the standard deviation. . In this case, it is not necessary to obtain an average value.

また、評価パラメータが2個(平均値と標準偏差)であるので表示装置に2次元グラフを示すことにより操作者の視認性が向上する。また、粘度やその変動を表示することにより泡や空気の吸い込み、詰まりなどの異常を操作者が経験的に判断することができるようになる。   Since there are two evaluation parameters (average value and standard deviation), the visibility of the operator is improved by showing a two-dimensional graph on the display device. Further, by displaying the viscosity and its variation, the operator can empirically determine abnormalities such as inhalation and clogging of bubbles and air.

10 自動分析装置
11 サンプルディスク
12 試薬ディスク
13 反応ディスク
14 サンプル分注機構
15 試薬分注機構
16 検出器
17 制御部
18 コンソール
19 洗浄機構
20 分注機構の流路系
21 ノズル
22 シリンジポンプ
23 チューブ
24 プランジャ
25 バルブ
26 圧力センサ
27 容器
28 液膜や泡
101 撹拌機構
181 グラフ表示
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Automatic analyzer 11 Sample disk 12 Reagent disk 13 Reaction disk 14 Sample dispensing mechanism 15 Reagent dispensing mechanism 16 Detector 17 Control part 18 Console 19 Cleaning mechanism 20 Flow path system 21 of dispensing mechanism Nozzle 22 Syringe pump 23 Tube 24 Plunger 25 Valve 26 Pressure sensor 27 Container 28 Liquid film or foam 101 Stirring mechanism 181 Graph display

Claims (8)

流体を吸引又は吐出するためのノズルと、
前記ノズル内の圧力を変化させる圧力発生手段と、
前記ノズル内の圧力を検知する圧力センサと、
既知粘度の標準液の吸引又は吐出時の、前記圧力センサで得られる圧力波形の複数時点の圧力値から、当該複数時点に対応する粘度を求める変換式を記憶する記憶部と、
未知粘度の流体の吸引又は吐出の際における、前記圧力センサで得られる圧力波形の当該複数時点の圧力値から各時点での粘度を、前記変換式を用いて算出する制御部と、を備えることを特徴とする分注装置。
A nozzle for aspirating or discharging fluid;
Pressure generating means for changing the pressure in the nozzle;
A pressure sensor for detecting the pressure in the nozzle;
A storage unit for storing a conversion equation for obtaining a viscosity corresponding to a plurality of time points from pressure values at a plurality of time points of a pressure waveform obtained by the pressure sensor at the time of suction or discharge of a standard solution having a known viscosity;
A controller that calculates the viscosity at each time point from the pressure values at the plurality of time points of the pressure waveform obtained by the pressure sensor at the time of suction or discharge of the fluid of unknown viscosity, using the conversion equation. Dispensing device characterized by.
請求項1記載の分注装置において、
前記制御部は、1つの特定の流体サンプルにおいて、前記算出手段により算出された各時点での粘度を母集団として、標準偏差若しくは平均値を算出し、
前記制御部は、前記標準偏差若しくは平均値が、前記記憶部に記憶された閾値を超えたか否かを判定することを特徴とする分注装置。
The dispensing device according to claim 1,
The control unit calculates a standard deviation or an average value in one specific fluid sample, with the viscosity at each time point calculated by the calculation means as a population,
The dispensing unit determines whether the standard deviation or the average value exceeds a threshold stored in the storage unit.
請求項2記載の分注装置において、
前記制御部は、前記標準偏差若しくは平均値が前記閾値以上となった場合に、前記記憶部にその旨を記憶する、若しくは外部にアラームを出力することを特徴とする分注装置。
The dispensing device according to claim 2,
When the standard deviation or the average value is equal to or greater than the threshold, the control unit stores the fact in the storage unit or outputs an alarm to the outside.
請求項2記載の分注装置において、
さらに、未知粘度の流体を収納する容器を観察する観察手段を備え、
前記制御部は、前記標準偏差若しくは平均値が前記閾値以上となった場合に、前記観察手段により観察された容器の状態を前記記憶部に記憶することを特徴とすることを特徴とする分注装置。
The dispensing device according to claim 2,
Furthermore, an observation means for observing a container containing a fluid of unknown viscosity is provided,
The control unit stores the state of the container observed by the observation unit in the storage unit when the standard deviation or the average value is equal to or greater than the threshold value. apparatus.
請求項4記載の分注装置において、
前記観察手段は、カメラ、吸光度計、濁度計のいずれかであることを特徴する分注装置。
The dispensing apparatus according to claim 4, wherein
2. The dispensing apparatus according to claim 1, wherein the observation means is any one of a camera, an absorptiometer, and a turbidimeter.
請求項1記載の分注装置において、
さらに、前記制御部により算出された粘度の時間変動を表示する表示部を備えることを特徴とする分注装置。
The dispensing device according to claim 1,
The dispensing apparatus further comprises a display unit that displays the time variation of the viscosity calculated by the control unit.
請求項1記載の分注装置において、
前記制御部は、1つの特定の流体サンプルにおいて、前記算出手段により算出された各時点での粘度を母集団として、標準偏差と平均値とを算出し、
前記標準偏差と前記平均値との二次元グラフ上に算出結果を表示する表示部を備えることを特徴とする分注装置。
The dispensing device according to claim 1,
The control unit calculates a standard deviation and an average value in one specific fluid sample, with the viscosity at each time point calculated by the calculation unit as a population,
A dispensing apparatus comprising a display unit that displays a calculation result on a two-dimensional graph of the standard deviation and the average value.
請求項7記載の分注装置において、
前記記憶部に、前記標準偏差と前記平均値に対する夫々閾値が記憶され、
前記制御部は、前記標準偏差と前記平均値の両方の閾値が所望の範囲にある場合に、正常に流体が吸引又は吐出されたと判定することを特徴とする分注装置。
The dispensing device according to claim 7,
In the storage unit, threshold values for the standard deviation and the average value are stored, respectively.
The dispenser is characterized in that the control unit determines that the fluid has been normally sucked or discharged when both of the threshold values of the standard deviation and the average value are in a desired range.
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