JP2014025812A - 自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路部品の劣化や故障等、操作の誤りによる流路内圧力の低下を検出する。流路部品の劣化や故障等、操作の誤りにより流路内圧力が低下すると、分析動作に影響する。
【解決手段】分注ノズルと分注用シリンジとを繋ぐ配管に圧力センサを設け、圧力センサにより配管内の出力を測定し、該出力に基づいて、電磁弁、ギアポンプ、給水タンクのいずれかの異常を検知する機構を備える自動分析装置を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、血液、尿等の生体サンプルの定性・定量分析を行う自動分析装置に関する。

患者の血液，尿等の生体試料中に含まれる成分を分析する臨床検査は、試料と試薬を反応させて試料中の目的成分の定性・定量分析を行う。この場合、試料と試薬を反応させる反応容器に所定量の試料，試薬を供給するため、分注機構と称する液体供給機構を利用する。液体供給機構としては、圧力変化手段としてシリンジを用いて液体を吸引するノズル内の圧力を負圧として、ノズル内に被吸引液を吸引した後、圧力変化手段を用いてノズル内の圧力を正圧とすることで反応容器に所定量の液体を吐出する。

ノズルは異なる試料，異なる試薬を分注するため、１つの試料，試薬の吸引，吐出を行った後、ノズルを洗浄する。ノズル洗浄には、ノズルの外側に洗浄液をかけて洗浄する外洗と、ノズルの内部から洗浄液を吐出してノズル内部を洗浄する内洗がある。ノズル洗浄工程において、十分な洗浄が行われないと、分析結果に影響を及ぼす。このため、洗浄水の圧力とタイミングを監視し、正常でない場合に警告を発するシステムが特許文献１に記載されている。

ＷＯ２０１０／０３８５４６

外洗および内洗用の水は給水タンクを経由して自動分析装置内に給水用ポンプによって引き込まれる。その後、内洗水はギアポンプを経由することにより例えばノズル出口近傍の配管内にて250kPa程度の高圧となる。ノズル内の洗浄を十分に行うためには一定以上の圧力を加える必要があるが、流路部品の劣化や故障等により、この圧力が低下することがある。

流路部品の劣化や故障の要因以外にも、ユーザーのメンテナンスエラーによっても流路内の圧力低下が起こりうる。給水タンクは定期的に清掃を行うため、取り外し可能な構造となっており、取り外す際は自動分析装置と給水タンクの間にあるコックを閉める。清掃後、誤ってコックを開けなかった場合には、装置内に給水されず、結果として内洗時に必要な圧力が加わらない。

本発明の目的は分注ノズル内の圧力センサの出力を測定することにより、分注ノズルの流路に設けられた、電磁弁、ギアポンプ、給水タンクのいずれかの異常を検知することにある。また、出力値から検出された異常要因の切り分けを行うことにある。

代表的は本願発明を挙げれば、液体を所定量吸引及び吐出するための分注用ノズルと、前記分注ノズル内の圧力を変化させる分注用シリンジと、前記分注ノズルと前記分注用シリンジとを繋ぐ配管に設けられた圧力センサと、前記配管内の液体流路を隔てるための電磁弁と、前記分注用ノズルに給水するための給水ポンプと、前記給水ポンプに給水するための給水タンクと、前記分注ノズル内の液体に水圧を加えるためのギアポンプと、を備えた自動分析装置において、前記圧力センサの出力を測定し、該出力に基づいて、前記電磁弁、前記ギアポンプ、前記給水タンクのいずれかの異常を検知する機構を備える自動分析装置である。

電磁弁、ギアポンプ、給水タンクのいずれかの異常を検知することで、正常化を行うことができ、これらの異常を起因とする分注プローブの洗浄不良を防止することができる。従い、自動分析装置の分析精度維持ができる。さらに、異常要因を判別することで、的確に異常個所を正常化することができ、装置の停止時間を短くすることができる。

本発明に係る自動分析装置の分注プローブの流路を説明する図である。 本発明に係る自動分析装置の分注プローブ内の圧力センサの圧力挙動を説明する図である。

図１は、本発明を適用した自動分析装置における構成図の一例である。図１は、自動分析装置の給水タンク１２から分注プローブ１までに流路を説明する図である。

サンプルプローブ（分注用ノズル）１はチューブ２を介し、分注用シリンジ３に接続され、それらの内部は液体で充填されている。分注用シリンジ３はシリンダ３ａとプランジャ３ｂからなり、プランジャ３ｂには分注用シリンジ駆動機構４が接続されている。シリンダ３ａを固定し、プランジャ３ｂを分注用シリンジ駆動機構４によって上下に駆動させ、これによって試料の分注動作を行う。通常、サンプルプローブは複数種類あるため、流路を隔てるために電磁弁１４がギアポンプとの間に接続されている。またサンプルプローブ１にはサンプルプローブ駆動機構５が接続されており、これによってサンプルプローブ１を所定の位置に移動することが可能となる。なお、分注用シリンジ駆動機構４およびサンプルプローブ駆動機構５は、制御部６によって制御される。

サンプルプローブ１は、液体を所定量吸引及び吐出するためのプローブで主に血液や尿などの検体の吸引や吐出を行う。分注用シリンジ３は、サンプルプローブ１内の圧力を変化させることができる。電磁弁１４は、サンプルプローブ１と分注用シリンジとを繋ぐ配管内の液体流路を隔てる役割がある。

今、サンプルプローブ駆動機構５によってサンプルプローブ１が下降動作を行い、試料容器７内の試料８の液中に到達すると、分注用シリンジ駆動機構４によって分注用シリンジ３が吸引動作を行う。試料吸引動作が終了すると、サンプルプローブ１は試料吐出位置９へ移動し、分注用シリンジ３が吐出動作を行う。分注終了後、サンプルプローブ１は洗浄位置１０へ移動し、給水ポンプ１１によって給水タンク１２内の洗浄水１３を引き込み、ギアポンプ１３にて高圧としたうえで、サンプルプローブ１を洗浄することが可能である。その切り替えは電磁弁１４で行い、これは制御部６によって制御される。

給水ポンプ１１は、分注用ノズルに給水するためのポンプであり、給水タンク１２は給水ポンプ１１に給水するためのタンクである。また、ギアポンプ１３は、分注ノズル内の液体に水圧を加えるためのポンプである。

圧力センサ１５は、分岐ブロック１６を介し、サンプルプローブ１，チューブ２，分注用シリンジ３を含む分注流路系に接続されている。圧力センサ１５は、分注流路系内の液体の圧力を検知することができる。圧力センサ１５の圧力信号は回路１７によって信号処理される。

図２は、本発明が対象とする圧力センサの挙動を説明する図である。下図は、ギアポンプと電磁弁のオン、オフ状態、装置の状態、監視項目を示し、上図は、横軸が対応する状態における圧力センサの圧力を示している。ここで、ギアポンプがオンの状態は、ギアポンプが駆動している駆動状態、電磁弁がオンの状態は、電磁弁が閉まっている閉状態、オフの状態は、電磁弁が開いている開状態である。

前記分注流路系において、内洗水圧力値が異常となる要因としては、給水タンク出口に設けられたコック開け忘れ、ギアポンプの劣化、電磁弁が閉まりきらない動作不良、配管接続部の緩み、等が考えられる。圧力センサの出力値そのものは圧力センサの種類、圧力センサの配置位置、配管寸法、ギアポンプ出力調整圧によって異なるが、以下代表値で説明する。また、圧力センサはゲージ圧タイプとし、例えば背圧側を大気開放として気圧の影響は受けない構造とし、数100kPa以上まで測定できるタイプとする。

内洗や吸引、吐出を行っていないとき、分注ノズル近傍の圧力センサ出力値は、0kPaを示す（スタンバイ状態）。また、内洗動作中は、ギアポンプがオン、電磁弁もオンであり、通常250kPaまで上昇する。また、他機構動作の場合には、ギアポンプがオン、電磁弁がオフであり、数10kPaまで上昇する。

給水タンクのコックが閉まっているとき及びギアポンプが劣化したときは、内洗動作のためにギアポンプをオンし、電磁弁もオンしたときの圧力値が正常値に対して顕著に下がる（二点鎖線及び点線）。また、電磁弁が閉まりきらない動作不良が生じたときはギアポンプがオンで電磁弁がオフのときの圧力値が正常値に対して顕著に上がる（一点鎖線）。したがって、ギアポンプと電磁弁のオンおよびオフのタイミングによってそれぞれの監視を行うものとする。

次に、異常とみなす圧力値としては、給水タンクコックが閉まっているときの内洗圧力は70kPa程度までしか上がらない。一方でギアポンプが劣化したとみなす圧力値は200kPa前後であり、正常値に対してそれぞれ大きな差があり、容易に判別できることがわかる。

また、給水タンクを清掃するときは、給水タンク内の水を抜くために自動分析装置に対してメンテナンス指令を入力するので、この時にフラグを設定し、70ｋPa以下だったことと合わせて監視することで、給水タンク出口コックの開け忘れが内洗圧力低下の原因である可能性が極めて高いと判断できる。

具体的には、制御部６は、ギアポンプと電磁弁のオンオフ状態と圧力センサの圧力値を監視し、下記の判断を行う。

ギアポンプが駆動状態で、かつ、電磁弁が閉状態の場合において、圧力線さの圧力値が所定の閾値以上の場合には、電磁弁の動作不良であると判別するか、又は、ギアポンプが駆動状態で、かつ、電磁弁が開状態の場合において、圧力センサの圧力値が所定の閾値未満の場合には、ギアポンプ又は給水タンクの異常であると判別する。

また、ギアポンプが駆動状態で、かつ、前記電磁弁が開状態の場合において、圧力センサの圧力値が所定の閾値未満である場合には、ギアポンプ劣化か給水タンク異常かの切り分けができないので、制御部６は、下記の判断を行うことが望ましい。前出の閾値よりも低い第二の閾値（第二鎖線と点線との間の圧力値）を設定し、第二の閾値以上である場合には、ギアポンプの劣化であり、閾値未満である場合には、給水タンクの出口に設けられたコックが閉状態である異常であると判別する。

また、ギアポンプは使用時間に依存して圧力が低下することが分かっている。したがって、使用禁止圧力領域の直前にも圧力値における第三の閾値を設定して、この閾値を下回る場合にアラームを出力することで、予防保全を図ることが可能である。

また、複数の流路に圧力センサが備えられている場合、ギアポンプの劣化であれば全ての圧力センサが影響を受けるため、流路異常とギアポンプ劣化の切り分けが可能となる。具体的には、分注ノズルは、複数の分注ノズルを備え、夫々の分注ノズルは圧力センサを夫々備え、夫々の圧力センサは共通のギアポンプを備える状態において、圧力センサの出力を互いに比較することで個々の分注ノズルの流路異常かギアポンプ劣化であるかを判別することができる。互いに比較することで、特定の分注ノズルの圧力値が極めて高い値や極めて低い値などは、この特定の分注ノズルの流路異常であることが分かる。一方、複数の圧力センサの圧力値が正常時よりも極めて高い値や極めて低い値などの場合は、共通するギアポンプ劣化と判別することができる。なお、この圧力センサの出力の比較については、電磁弁、ギアポンプ、給水タンクのいずれかの異常検知とは別に、分注プローブ異常の検知として行うことができる。

また、分注ノズルを洗浄するとき、ノズルの周囲に洗浄水を噴出し、ノズル周囲を真空吸引することで不要な洗浄水の水滴を取り去る動作を行う。この真空吸引が正常に行われているかどうかを該圧力センサで判定を行うことも可能となる。つまり、分注ノズルの周囲を真空吸引する機構を備えている場合、制御部は、真空吸引中に圧力センサの出力を測定し、該出力に基づいて、真空吸引が正常に行われているかを判定することもできる。

また、ノズル周囲を洗浄する外洗動作と呼ばれる動作中、ノズル先端に流れてくるも洗浄水が流れてくることから、このタイミングでノズル内に吸引する動作を行い、ノズル内の圧力センサ出力を測定し、該出力に基づいて、洗浄水が正常に流れているか判定することも可能となる。つまり、分注ノズルの周囲に洗浄水を噴出して分注ノズルを洗浄する機構を備えている場合、洗浄中に分注用シリンジで、噴出された洗浄水の吸引動作を行い、該洗浄中に圧力センサの出力を測定し、該出力に基づいて、該洗浄水が正常に噴出されているかを判別することも可能である。

これらの、真空吸引や洗浄水噴出の判別については、圧力センサの圧力値に閾値を設け、この設けられた閾値を基準にして、制御部が自動で判別することができる。

１ サンプルプローブ
２ チューブ
３ 分注用シリンジ
３ａ シリンダ
３ｂ プランジャ
４ 分注用シリンジ駆動機構
５ サンプルプローブ駆動機構
６ 制御部 ７ 試料容器
８ 試料
９ 試料吐出位置
１０ 洗浄位置
１１ 給水ポンプ
１２ 給水タンク
１３ 洗浄水
１４ 電磁弁
１５ 圧力センサ
１６ 分岐ブロック
１７ 回路
１８ ギアポンプ
１９ 給水タンク開閉コック

Claims (6)

1. 液体を所定量吸引及び吐出するための分注用ノズルと、
   前記分注ノズル内の圧力を変化させる分注用シリンジと、
   前記分注ノズルと前記分注用シリンジとを繋ぐ配管に設けられた圧力センサと、
   前記配管内の液体流路を隔てるための電磁弁と、
   前記分注用ノズルに給水するための給水ポンプと、
   前記給水ポンプに給水するための給水タンクと、
   前記分注ノズル内の液体に水圧を加えるためのギアポンプと、
   を備えた自動分析装置において、
   前記圧力センサの出力を測定し、該出力に基づいて、前記電磁弁、前記ギアポンプ、前記給水タンクのいずれかの異常を検知する機構を備えることを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記ギアポンプが駆動状態で、かつ、前記電磁弁が閉状態の場合において、前記圧力センサの圧力値が所定の閾値以上の場合には、前記電磁弁の動作不良であると判別するか、又は、
   前記ギアポンプが駆動状態で、かつ、前記電磁弁が開状態の場合において、前記圧力センサの圧力値が所定の閾値未満の場合には、前記ギアポンプ又は給水タンクの異常であると判別することを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項２記載の自動分析装置において、
   さらに、前記ギアポンプが駆動状態で、かつ、前記電磁弁が開状態の場合において、前記圧力センサの圧力値が所定の閾値未満であって、
   第二の所定の閾値以上である場合には、前記ギアポンプの劣化であり、前記第二の所定の閾値未満である場合には、前記給水タンクの出口に設けられたコックが閉状態である異常であると判別することを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記分注ノズルは、複数の分注ノズルを備え、夫々の分注ノズルは前記圧力センサを夫々備え、前記夫々の圧力センサは共通の前記ギアポンプを備え、
   前記圧力センサの出力を互いに比較することで個々の分注ノズルの流路異常かギアポンプ劣化であるかを判別することを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項１記載の自動分析装置において、
   さらに、前記分注ノズルの周囲を真空吸引する機構を備え、
   該真空吸引中に前記圧力センサの出力を測定し、該出力に基づいて、真空吸引が正常に行われているかを判定することを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項１記載の自動分析装置において、
   さらに、前記分注ノズルの周囲に洗浄水を噴出して前記分注ノズルを洗浄する機構を備え、
   該洗浄中に前記分注用シリンジで、噴出された洗浄水の吸引動作を行い、該洗浄中に前記圧力センサの出力を測定し、該出力に基づいて、該洗浄水が正常に噴出されているかを判別することを特徴とする自動分析装置。