JP2020173118A

JP2020173118A - 送液装置

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Publication number: JP2020173118A
Application number: JP2019073675A
Authority: JP
Inventors: 進一太田; Shinichi Ota; 高輔久保; Kosuke Kubo
Original assignee: Arkray Inc
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2039-04-08
Also published as: JP7122283B2

Abstract

【課題】液体の貯留部と供給先との間に直列に２つのポンプと流量計とが設けられている送液装置において、一方のポンプの流量を精密に測定する流量計で、もう一方のポンプの流量を測定可能とする。【解決手段】液体の貯留部１３と供給先２０とを連絡する流路３１に設けられ、液体を供給する第１ポンプ４１、第１ポンプ４１の下流に設けられ液体を供給する第２ポンプ４２、第２ポンプ４２の下流側に設けられた流量計６０、及び第１ポンプ４１と第２ポンプ４２とを制御する制御部１００を有する送液装置１０であって、制御部１００は、第１ポンプ４１を制御して流路３１へ液体を供給させるのと併せて、第２ポンプ４２を制御して、液体を流路３１から吸引させ、又は、液体を流路３１に送出させた状態で、流量計６０が測定した流量を、第２ポンプ４２が吸引した流量又は送出した流量で補正し、第１ポンプ４１が流路３１に供給する流量を算出することが可能である。【選択図】図４

Description

本発明は、液体の貯留部と供給先との間に直列に２つのポンプと流量計とが設けられている送液装置に関する。

特許文献１及び特許文献２には、シース液が流入したのち２つに分岐するシース液流路と、液体の検体が流入する検体流路と、これら２つのシース液流路及び検体流路が合流して検体に含有される有形成分の撮影が行われる合流路と、を備えたフローセルが開示されている。

特開２０１８−１１２５１６号公報特開２０１９−７８９３号公報

たとえば上記先行技術で開示されているフローセルを用いた測定のために、精密に流量を測定すべき測定用のポンプの他に、別のポンプ（たとえば、測定系の洗浄用など）が直列に設けられている場合、その別のポンプの流量が、測定用のポンプの流量を精密に測定する流量計の測定可能範囲を外れている、具体的には超えていると、その流量計でその別のポンプの流量を測ることができない。また、その流量計の測定可能範囲に、特に精密に測定できる範囲が含まれている場合、その別のポンプの流量がその流量計の測定可能範囲内であっても、その精密に測定できる流量の範囲から外れていれば、正確にポンプの流量を測定することができない。そのため、その別のポンプの流量を正確に測定するためには、その別のポンプ専用の流量計を別途設ける必要がある。その場合、装置が大型化するとともに、流路や制御も複雑化する。また、たとえばその流量測定がその別のポンプを有する装置の出荷時にのみ実施される場合、年に１回程度行うメンテナンスにおいてのみ実施される場合など、その別のポンプの流量の測定頻度が低い場合に、その別のポンプ専用の流量計を別途設けると、過剰に装置が大型化したり、装置の製造コストが増加する。

そこで本発明の実施態様は、液体の貯留部と供給先との間に直列に２つのポンプと流量計とが設けられている送液装置において、一方のポンプの流量を精密に測定する流量計で、もう一方のポンプの流量を測定可能とすることを課題とする。

本開示の実施態様は、
液体の貯留部、
前記貯留部と前記貯留部の液体の供給先とを連絡する流路、
前記流路に設けられ、前記供給先に前記液体を供給する第１ポンプ、
前記第１ポンプの下流側の前記流路に設けられ、前記液体を保留する保留槽を有し、前記供給先に前記液体を供給する第２ポンプ、
前記第２ポンプの下流側に設けられた流量計、及び
前記第１ポンプと前記第２ポンプとを制御する制御部、を有する送液装置であって、
前記制御部は、前記第１ポンプを制御して前記流路へ液体を供給させるのと併せて、前記第２ポンプを制御して、前記第１ポンプから供給された前記液体を前記流路から前記第２ポンプの前記保留槽に吸引させ、又は、前記保留槽が保留する前記液体を前記第２ポンプの下流側の流路に送出させた状態で、前記流量計が測定した流量を、前記第２ポンプが前記保留槽に吸引した吸引流量又は前記保留槽から送出した送出流量で補正することで、前記第１ポンプが前記流路に供給する流量である第１ポンプ供給流量を算出することが可能である。

本発明の実施態様では、液体の貯留部と供給先との間に直列に２つのポンプと流量計とが設けられている送液装置において、一方のポンプの流量を精密に測定する流量計で、もう一方のポンプの流量を測定可能となる。

本開示の実施形態の送液装置の模式図である。図１の送液装置の機能ブロック図である。図２の制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。本実施形態の送液装置における流量測定の一状態を示す模式図である。本実施形態の送液装置における検体処理の概要を示すフローチャートである。本実施形態の送液装置における供給流量測定処理の概要を示すフローチャートである。本実施形態の送液装置における流量測定の別の状態を示す模式図である。

本開示の実施態様は以下のとおりである。なお、以下の記載で各構成に付与されている符号は図面に記載されている符号と対応させてあるが、本発明はこれに限定されないことはいうまでもない。また、本開示では、各流路において、液体の流入元に近い側を「上流」と称し、液体の流出先に近い側を「下流」と称する。

また、本開示における「流量」とは、単位時間あたりに流れる液体の体積をいい、たとえば「ｍｌ／ｍｉｎ」というような単位で表される。また、下記で言及される「液量」とは、液体の体積をいい、たとえば「ｍｌ」というような単位で表される。

［送液装置］
本開示の実施態様の送液装置１０は、液体の貯留部１３、貯留部１３と液体の供給先２０とを連絡する流路３１、貯留部１３の下流に設けられ、供給先２０に液体を供給する第１ポンプ４１、第１ポンプ４１の下流側の前記流路３１に設けられ、液体を保留する保留槽４２Ａを有し、供給先２０に液体を供給する第２ポンプ４２、第２ポンプ４２の下流側に設けられた流量計６０、及び第１ポンプ４１と第２ポンプ４２とを制御する制御部１００を有する。

この制御部１００は、第１ポンプ４１を制御して流路３１へ液体を供給させるのと併せて、第２ポンプ４２を制御して、前記第１ポンプ４１から供給された液体を流路３１から前記第２ポンプ４２の保留槽４２Ａに吸引させ、又は、保留槽４２Ａが保留する液体を前記第２ポンプ４２の下流側の流路３１に送出させた状態で、流量計６０が測定した流量を、第２ポンプ４２が保留槽４２Ａに吸引した吸引流量又は保留槽４２Ａから送出した送出流量で補正することで、第１ポンプ４１が流路３１に供給する流量である第１ポンプ供給流量を算出することが可能である。

液体の供給先２０とは、たとえば、検体（たとえば、生体から採取した血液、尿などの液体試料）における浮遊物や含有成分の測定に用いるフローセル２０が挙げられる。液体の供給先２０としてこのようなフローセル２０を用いる場合、供給される液体は、たとえば検体とともにフローセル２０内を流動するシース液である。もちろん、このようなフローセル２０以外にも、流量を制御して液体に、測定を含む何らかの操作を施すことを意図するものであれば、本実施態様でいう液体の供給先２０とすることができる。

液体の貯留部１３とは、本実施態様の送液装置１０において最上流に位置し、液体の供給先２０に供給される液体を貯留する構造である。この液体の貯留部１３としては、たとえば上記したシース液を貯留するシース液貯留部１３とすることができる。この液体の貯留部１３からは、後述する第１ポンプ４１で流路３１の下流側へ貯留する液体が送出される。

第１ポンプ４１と、第２ポンプ４２と、流量計６０とは、流路３１において上流側から下流側に向けて、換言すれば、貯留部１３から供給先２０に向けて、この順番に直列に接続されている。もちろん、これらの構成はこの順番に接続されていれば、その途中に他の構造（たとえば、流路３１の分岐や流路３１の開閉又は切替を行うバルブ）が介在していても差し支えない。

第２ポンプ４２は、流量計６０による流量の測定の対象となるポンプである。この第２ポンプ４２としては、送出可能な液量は一定の範囲内に制限されていても、液体を送出する流量を一定に制御し、流路３１から液体を吸引又は流路３１に液体を送出できる方式のポンプ（たとえば、シリンジポンプやチューブポンプ）により構成されていることが望ましい。特に、シリンジポンプであることが望ましい。

また、第２ポンプ４２はその内部に液体を保留可能な保留槽４２Ａを有し、流路３１から液体を吸引してその吸引した液体を保留槽４２Ａに保留する。そして保留槽４２Ａに保留した液体を流路３１に送出する。つまり第２ポンプ４２は、流路３１を流れる液体を流路３１から保留槽４２Ａに吸引し、第２ポンプ４２より下流側の流路に流れる液体の流量を減らす。また、保留槽４２Ａに保留している液体を流路３１に送出することで、第２ポンプ４２より下流側の流路３１に流れる液体の流量を増やす。第２ポンプ４２の保留槽４２Ａは、第２ポンプ４２が吸引した液体を保留できるものであればよい。たとえば、第２ポンプ４２がシリンジポンプである場合、シリンジポンプで流路３１の液体を吸引すると、その液体はシリンジ内に留まり、流路３１からその分の流量が除外されて、流路３１の第２ポンプ４２より下流側に流れる流量が減少する。そして、シリンジ内に留まった液体をシリンジのピストンを押し出して流路３１に送出すると、流路３１の第２ポンプ４２の下流側に流れる流量が増加する。そのため、シリンジポンプのシリンジは第２ポンプ４２の保留槽４２Ａに該当する。また、第２ポンプ４２は、第１ポンプ４１と流量計６０との間に分岐流路を設け、その分岐流路に保留槽４２Ａとチューブポンプを設けた構成としてもよい。この場合、チューブポンプで流路３１から液体を吸引して分岐流路から保留槽４２Ａに液体を吸引すると、同様にその液体は流路３１から除外されて保留槽４２Ａに留まり、流路３１の第２ポンプ４２の下流側に流れる流量が減少する。そして、保留槽４２Ａの液体をチューブポンプで分岐流路から流路３１に液体を送出すると、流路３１の第２ポンプ４２より下流側に流れる流量が増加する。

流量計６０は、第２ポンプの定格流量を測定可能範囲に含むことが望ましく、その方式は特に限定されない。たとえば、電磁式流量計、カルマン渦式流量計、羽根車式流量計、浮き子式流量計、熱式流量計などが適宜選択できる。流路３１を流れる液体の向きに関わらずに測定できる流量計が望ましい。熱式質量流量計や、赤外線や超音波を流体に照射して流量を測定する非接触型の液体流量センサが本実施態様の送液装置１０には適している。ここで、測定可能な流量の範囲とは、流量計６０を流れる液体の流量に応じて、流量計６０の出力値が変化する流量の範囲をいう。

第１ポンプ４１は、前記した液体の貯留部１３から液体を吸引し、流路３１の下流側、つまり供給先２０側へ送出するポンプである。この第１ポンプ４１としては、前記した流量計６０の測定可能範囲を超える流量、又は流量計６０で精密に測定可能な範囲を超える流量を送出可能なポンプが用いられる。第１ポンプ４１としては、連続的に液体を送出可能な方式のポンプ（たとえば、チューブポンプ）やシリンジポンプなど適宜選択できる。この第１ポンプ４１としてはチューブポンプを用いることが望ましい。

送液装置１０においては、上記した貯留部１３、第１ポンプ４１、第２ポンプ４２、流量計６０及び供給先２０が流路３１で直列に連結されている。

制御部１００は、後述するようにコンピュータのハードウェア構成を用いて送液装置１０の各構成を制御するものである。制御部１００は、具体的には、第１ポンプ４１の駆動を制御する第１ポンプ制御手段１４１、第２ポンプ４２の駆動を制御する第２ポンプ制御手段１４２、第１ポンプ制御手段１４１によって第１ポンプ４１を駆動させて液体を流路３１に供給し、かつ、第２ポンプ制御手段１４２によって第２ポンプ４２を駆動して液体を流路３１に対し吸引又は送出して、流量計６０を流れる液体の流量を、測定可能範囲に含まれる流量に調整する流量調整手段１６０、流量調整手段１６０が調整した流量計６０を流れる液体の流量を合成流量として測定する合成流量測定手段１６１、及び、合成流量測定手段１６１が測定した合成流量を、第２ポンプ４２が流路３１に対し吸引した吸引流量又は送出した送出流量のいずれかである調整流量で補正した流量を、第１ポンプ４１が流路３１に供給する流量である第１ポンプ供給流量として算出する第１ポンプ供給流量算出手段１７１として機能する。

ここで、第１ポンプ４１が送出する流量は流量計６０の測定可能範囲、又は、流量計６０の最適な測定範囲に含まれていないので、この流量計６０によっては正確な流量を測定することができない。

そこで、流量調整手段１６０によって、第１ポンプ制御手段１４１によって第１ポンプ４１を駆動させて流路に液体を送出させるのと併せて、第２ポンプ制御手段１４２によって第２ポンプ４２を駆動させて流路３１に対し液体を送出又は吸引させる。

ここで、第１ポンプ４１が送出する流量が流量計６０の測定可能範囲を超えている場合には、第２ポンプ制御手段１４２によって第２ポンプ４２を駆動させて流路３１から液体を調整流量（すなわち、吸引流量）で吸引する。これにより流量計６０に到達する液体の流量を、調整流量の分、減らすことで、流量計６０に到達する液体の流量を測定可能範囲に収める。

一方、第１ポンプ４１が送出する流量が流量計６０の測定可能範囲に満たない場合には、第２ポンプ制御手段１４２によって第２ポンプ４２を駆動させて流路３１へ液体を調整流量（すなわち、送出流量）で送出する。これにより流量計６０に到達する液体の流量を、調整流量の分、増やすことで、流量計６０に到達する液体の流量を測定可能範囲に収める。このとき、流路３１に送出する液体は、流路３１から液体を吸引し、第２ポンプ４２内又は第２ポンプが有する貯留部に貯留したものを用いてもよい。また、第２ポンプ４２に、別途、液体の貯留部１３を接続し、その液体を流路３１に送出してもよい。

この調整流量は、第１ポンプ４１が送出する流量に応じて、適宜変更してもよい。

合成流量測定手段１６１は、流量調整手段１６０によって調整された後の流量を、流量計６０で合成流量として測定する。そして、第１ポンプ供給流量算出手段１７１は、測定されたこの合成流量を、上記の調整流量で補正することによって、第１ポンプ４１が流路３１に供給する流量である第１ポンプ供給流量を算出する。

具体的には、第２ポンプ４２による液体の吸引流量又は送出流量として表される干渉値を、流量計６０で測定された流量値に加算することで、第１ポンプ供給流量算出手段１７１は第１ポンプ供給流量を算出する。ここでこの干渉値とは、上記したように、第２ポンプ４２による液体の吸引流量は正の値とし、かつ、第２ポンプ４２による液体の送出流量は負の値として定義される数値である。

すなわち、流量を測定したい第１ポンプ４１と流量計６０との間に第２ポンプ４２を設け、第２ポンプ４２を駆動させた後の流量が流量計６０で測定される。そして、流量計６０で測定された数値である流量値に、第２ポンプ４２の駆動による干渉値を加算することによって補正した後の値が第１ポンプ供給流量となる。

換言すると、第２ポンプ４２によって流路３１から液体を吸引している場合には、流量値とその吸引流量との和が、第１ポンプ供給流量となる。逆に、第２ポンプ４２によって流路３１に液体を送出している場合には、流量値とその第２ポンプ４２の送出容量との差が、第１ポンプ供給流量となる。

なお、制御部１００、具体的には第１ポンプ制御手段１４１は、第１ポンプ供給流量算出手段１７１が算出した第１ポンプ供給流量に基づき、第１ポンプ４１が流路３１に送出する流量を調節可能としてもよい。たとえば算出した第１ポンプ供給流量が想定していた値よりも低い場合や、供給先２０の目的に応じて設定されている第１ポンプ４１の流量よりも低い場合には、第１ポンプ４１が送出する流量を大きくしたり、逆に高い場合には第１ポンプ４１が送出する流量を小さくしたりすることとしてもよい。

なお、この第１ポンプ４１が送出する流量の調節は、本実施態様の送液装置１０の出荷時の性能確認として行うこととしてもよいし、その送液装置１０のメンテナンス時に行うこととしてもよいし、あるいは、第１ポンプ４１が駆動している任意の時点で行ってもよい。

また、制御部１００、具体的には第２ポンプ制御手段１４２は、第１ポンプ４１の流路３１への液体の供給が停止した状態で流量計６０が測定した第２ポンプ４２が送出する流量である第２ポンプ送出流量に基づき、第２ポンプ４２が送出する流量を調節可能としてもよい。たとえば、供給先２０の目的に応じた第２ポンプ４２の流量が設定されている場合、実際に測定された第２ポンプ送出流量に応じて、第２ポンプ４２が送出する流量を高めたりあるいは低くしたりして、その設定された流量を実現するようにすることができる。

［流量測定方法］
本開示の実施態様における流量測定方法は、上記した送液装置１０を用いて、第１ポンプ４１を駆動して液体を流路３１に供給し、かつ、第２ポンプ４２を駆動して液体を流路３１に対し吸引又は送出して、流量計６０を流れる液体の流量を、流量計６０の測定可能範囲に含まれる流量に調整する流量調整工程Ｓ２００と、流量調整工程Ｓ２００で調整された第２ポンプ４２下流の流量を合成流量として測定する合成流量測定工程Ｓ２１０と、合成流量測定工程Ｓ２１０で測定した合成流量を、第２ポンプ４２が流路３１に対し吸引又は送出した流量である調整流量で補正した流量を、第１ポンプ４１が流路３１に供給する流量である第１ポンプ供給流量として算出する第１ポンプ供給流量算出工程Ｓ２２０と、を含む。

流量調整工程Ｓ２００とは、第１ポンプ４１を駆動して液体を流路３１に供給した状態で、第２ポンプ４２によって流路３１から液体を吸引するか、又は、流路３１へ液体を送出するかのいずれかによって、第２ポンプ４２から供給先２０側の流路、つまり、流量計６０で現に流れている液体の流量が、流量計６０の測定可能範囲に含まれるように調整する工程である。ここで、この流量調整工程Ｓ２００において、第２ポンプ４２によって流路３１から吸引された液体の流量、又は、流路３１へ送出された液体の流量を、調整流量と称する。この調整流量の意義は上述の通りである。

この調整流量は、第１ポンプ４１が送出する流量に応じて、適宜変更してもよい。たとえば、第２ポンプ４２によって流路３１の液体を調整流量で吸引しても、流量計６０に流れている液体の流量が流量計６０の測定可能範囲を依然として超えている場合、その調整流量を増加させて新たな調整流量としてもよい。この新たな調整流量で第２ポンプ４２を用いて流路３１の液体を吸引し、流量計６０を流れる流量が測定可能範囲に収める。この新たな調整流量でも流量計６０を流れる流量が測定可能範囲に収まらない場合は、これを繰り返してもよい。第２ポンプ４２によって流路３１の液体を調整流量で送出しても、流量計６０に流れている液体の流量が流量計６０の測定可能範囲よりも依然として低い場合も同様に適切な調整流量に変更できる。

合成流量測定工程Ｓ２１０とは、流量調整工程Ｓ２００を経て流量計６０で測定された流量を、合成流量として測定する工程である。

第１ポンプ供給流量算出工程Ｓ２２０とは、合成流量測定工程Ｓ２１０によって測定された合成流量を、流量調整工程Ｓ２００における調整流量で補正することで、第１ポンプ供給流量を算出する工程である。たとえば、第２ポンプ４２によって液体が流路３１から吸引される場合の調整流量を正の数として定義し、かつ、液体が流路へ送出される場合の調整流量を負の数として定義した干渉値という値を導入し、この干渉値を、合成流量に加算することでこの補正を行うことができる。

そして、たとえば、この第１ポンプ供給流量の算出値に基づき、第１ポンプ４１の供給流量を調節する工程を設けることとしてもよい。これにより、第１ポンプ４１によって、供給先２０にとって望ましい流量で、供給先２０に液体を供給できる。

なお、上記した流量調整工程Ｓ２００、合成流量測定工程Ｓ２１０及び第１ポンプ供給流量算出工程Ｓ２２０の一連の流れとは別に、これらの工程を行うに先立って、第２ポンプ４２を駆動して、流量計６０によって第２ポンプ送出流量を測定する第２ポンプ送出流量測定工程Ｓ１１０を実施することとしてもよい。そうして、このときの第２ポンプ４２の駆動速度と測定された第２ポンプ送出流量とから、前記した流量調整工程Ｓ２００における調整流量で流路３１に対し液体を吸引又は送出するための第２ポンプの駆動速度（調整流量駆動速度）を算出する調整流量駆動速度算出工程Ｓ１２０を実施する。そして、流量調整工程Ｓ２００において、この調整流量駆動速度で第２ポンプ４２を駆動させて、前記した調整流量で流路３１から液体を吸引又は送出する。これにより、第２ポンプ４２の駆動速度と実際に流量計６０を流れる流量の関係を得ることができ、この関係から正確な調整流量を得て、正しく第１ポンプ供給流量を算出することができる。なお、本実施態様では第２ポンプ４２が流路３１に送出する流量の調節は、第２ポンプ４２の駆動速度を調節することで行う例を用いて説明している。しかし、第２ポンプ４２が流路３１に送出する流量の調節は駆動速度で行うことに限定されず、適切な方法で調節できる。

なお、この流量計６０で測定した第２ポンプ送出流量の測定結果に基づき、第２ポンプ４２の駆動速度を調節する工程を設けることとしてもよい。これにより、第２ポンプ４２によって、供給先２０にとって望ましい流量で、供給先２０に液体を供給できる。

上記した供給流量の測定方法は、流量計６０の測定可能範囲が、第１ポンプ供給流量を含まない場合に特に適している。たとえば、第１ポンプ供給流量が、流量計６０の最適な測定範囲を超えていたり、あるいは、流量計６０の最適な測定範囲に満たないような場合がこれに該当する。

以下、本開示における実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の送液装置１０を模式的に示している。本実施形態では、液体としてのシース液の供給先２０としてのフローセル２０に流入する流路３１としての第１流路３１、及び、フローセル２０に検体（たとえば、尿）を流入させる第３流路３３が接続されている。また、フローセル２０から流出する流路として、廃液路３６も接続されている。

［送液装置１０の構成］
フローセル２０は、透光性のある材質で形成されている。フローセル２０には、シース液開口２１Ａで外部と連通するシース液流路２１と、検体開口２２Ａで外部と連通する検体流路２２と、廃液開口２３Ａで外部と連通する合流路２３とが内部に設けられている。シース液開口２１Ａには、第１流路３１が接続される。検体開口２２Ａには、第３流路３３が接続される。廃液開口２３Ａには、廃液路３６が接続される。

換言すると、第１流路３１はシース液開口２１Ａを介して、フローセル２０内の２つのシース液流路２１に分岐する。一方、第３流路３３は検体開口２２Ａを介して、フローセル内の検体流路２２に至る。そして、２つのシース液流路２１及び検体流路２２が合流して、合流路２３となり、廃液開口２３Ａを介して、廃液路３６へ至る。

第３流路３３の最上流端には、図示しない検体収容部から検体を吸引するノズル１２が先端に装着されている。

流路３１としての第１流路３１の最上流には、液体の貯留部１３として、この第１流路３１に液体として供給されるシース液を貯留するタンクである、シース液貯留部１３が設けられている。シース液貯留部１３とフローセル２０との間には、チューブポンプにより構成されている第１ポンプ４１が設けられている。また、第１ポンプ４１とフローセル２０との間には、シリンジポンプにより構成されている第２ポンプ４２が設けられている。さらに、第２ポンプ４２とフローセル２０との間には、非接触型液体流量センサにより構成されている流量計６０が設けられている。

なお、第１流路３１において、第１ポンプ４１の下流側、つまり、第１ポンプ４１と第２ポンプ４２の間には、一方向に開閉可能なバルブである第１シース液バルブ５４が設けられている。そして、この第１シース液バルブ５４の上流側では、第１流路３１から第２流路３２が分岐している。

この第２流路３２は、前記した第３流路３３の途中に設けられた、三方バルブで構成される第１バルブ５１を介して、第３流路３３に合流している。この第２流路３２の途中に、もう一つのシリンジポンプである第３ポンプ４３が設けられている。さらに、第２流路３２において、第３ポンプ４３の上流側には、一方向に開閉可能なバルブである第２シース液バルブ５５が設けられている。

なお、第３流路３３において、第１バルブ５１とフローセル２０との間には別の三方バルブで構成される第２バルブ５２が設けられている。また、第１流路３１において、第２ポンプ４２とフローセル２０との間には、さらに別の三方バルブで構成される第３バルブ５３が設けられている。これらの第２バルブ５２と第３バルブ５３とは、第４流路３４で連絡されている。

第１流路３１、第２流路３２、第３流路３３、第４流路３４及び廃液路３６はいずれも、可撓性及び柔軟性を備えた材質の管（たとえば、テフロン（登録商標）チューブ）によって構成されている。

送液装置１０の機能ブロック図を図２に示す。制御部１００は、この送液装置１０の各部を制御するものである。制御部１００は、後述するハードウェア構成によって、第１ポンプ４１の駆動を制御する第１ポンプ制御手段１４１、及び、第２ポンプ４２の駆動を制御する第２ポンプ制御手段１４２として機能する。また、流量計６０が測定した流量値から第２ポンプ送出流量を測定する第２ポンプ送出流量測定手段１５２、及び、この第２ポンプ送出流量から前記した調整流量駆動速度を算出する調整流量駆動速度算出手段１５３としても機能する。さらに、第１ポンプ供給流量の算出の際、第１ポンプ４１の流量を第２ポンプ４２の前記した調整流量で調整する流量調整手段１６０、この調整後の流量を合成流量として流量計６０で測定する合成流量測定手段１６１、及び、合成流量を調整流量に基づく干渉値で補正して第１ポンプ供給流量を算出する第１ポンプ供給流量算出手段１７１としても機能する。

制御部１００は、図３のハードウェア構成に示すように、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１０３及びストレージ１０４を有する。各構成は、バス１０９を介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ１０１は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２又はストレージ１０４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１０３を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２又はストレージ１０４に記録されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。

ＲＯＭ１０２は、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭ１０３は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ１０４は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）又はフラッシュメモリにより構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。本態様では、ＲＯＭ１０２又はストレージ１０４には、測定や判定に関するプログラムや各種データが格納されている。また、ストレージ１０４には、測定データを保存しておくこともできる。

制御部１００は、上記ハードウェア構成のうちＣＰＵ１０１が、前記したプログラムを実行することによって、送液装置１０において図２に示すような、第１ポンプ制御手段１４１、第２ポンプ制御手段１４２、第２ポンプ送出流量測定手段１５２、調整流量駆動速度算出手段１５３、流量調整手段１６０、合成流量測定手段１６１及び第１ポンプ供給流量算出手段１７１として機能する。これらの機能の詳細については後述する。なお、制御部１００は、他にも送液装置１０の各種機能を制御する制御手段も有するが、本開示と直接関連しない部分については図示及び説明を割愛する。

［検体の分析］
図１の送液装置１０における検体の分析の概要は、以下のとおりである。

まず、前記した第１シース液バルブ５４及び第２シース液バルブ５５並びに第１バルブ５１、第２バルブ５２及び第３バルブ５３の流路を適宜切り替えつつ、第１ポンプ４１、第２ポンプ４２及び第３ポンプ４３の駆動によって、シース液貯留部１３から供給されたシース液で、第１流路３１、第２流路３２、第３流路３３、第４流路３４、フローセル２０内の各流路及び廃液路３６の全てが満たされる。

この状態で、一旦第１ポンプ４１、第２ポンプ４２及び第３ポンプ４３の駆動が停止される。そして、第１バルブ５１、第２バルブ５２及び第３バルブ５３の流路を切り替えて、ノズル１２から第１バルブ５１を経て第２バルブ５２までの第３流路３３と、第２バルブ５２から第３バルブ５３までの第４流路３４と、第３バルブ５３から第２ポンプ４２までの第１流路３１とを導通させる。この状態で、第２ポンプ４２を吸引方向へ駆動させることにより、ノズル１２からまず空気を吸引し、そのすぐ後に検体を吸引する。

吸引した空気の全量が第４流路３４に収容した時点で、第２ポンプ４２による吸引を停止させる。引き続き、第１バルブ５１、第２バルブ５２及び第３バルブ５３の流路を切り替えて、第２ポンプ４２から第３バルブ５３を経てフローセル２０までの第１流路３１を導通させるとともに、第３ポンプ４３から第１バルブ５１までの第２流路３２と、第１バルブ５１から第２バルブ５２を経てフローセル２０までの第３流路３３とを導通させる。これにより、第４流路３４に滞留している空気が第１流路３１及び第３流路３３から遮断される。

この状態で、第３ポンプ４３を送出方向へ駆動させて、第２流路３２へシース液を送出し、これによって第３流路３３に吸引されていた検体が検体開口２２Ａからフローセル２０の検体流路２２に流入する。併せて、第２ポンプ４２を送出方向へ駆動させて、第１流路３１へシース液を送出し、このシース液がシース液開口２１Ａからフローセル２０のシース液流路２１に流入する。

フローセル２０内で、検体流路２２に流入した検体と、シース液流路２１に流入したシース液とは、合流路２３で合流する。そして、この合流路２３の近傍に設置されている図示しない測定手段としてのカメラによって、合流路２３をシース液とともに流れる検体が撮影される。

合流路２３で検体と混合したシース液は廃液として廃液路３６から図示しない外部へ排出される。

なお、この後、第１ポンプ制御手段１４１は第１ポンプ４１を駆動させて、第１流路３１、第２流路３２、第３流路３３、第４流路３４、フローセル２０内の各流路及び廃液路３６の全てをシース液８０で洗浄し、次の検体の分析に備える。

［第２ポンプ送出流量の測定］
以下、図１の送液装置１０の模式図、図３のブロック図、図４の流量測定状態の模式図及び図５Ａのフローチャートを適宜参照しつつ、本実施形態の送液装置１０において、第２ポンプ送出流量の測定について説明する。

まず、制御部１００が第３バルブ５３を、第２ポンプ４２と第４流路３４が導通するように流路を切り替え、さらに第２バルブ５２を、第１バルブとフローセル２０が導通するように流路を切り替える。これにより、流量計６０の下流側の流路は閉状態となる。さらに、第１シース液バルブ５４を開状態に、第２シース液バルブ５５を閉状態にする。

この状態で、第２ポンプ４２であるシリンジポンプのピストンを引き上げる。それにより、シース液貯留部１３から第１流路３１を介して第２ポンプ４２であるシリンジポンプのシリンジ内にシース液が吸引される。

その後、制御部１００が第３バルブを、第２ポンプであるシリンジポンプとシース液開口２１Ａが導通するように流路を切り替える。これにより、第２ポンプ４２であるシリンジポンプは流量計６０を介して、外部に繋がる廃液路２６と導通し、第２ポンプ４２の下流側の流路は開状態となる。また、第１シース液バルブ５４を閉状態にする。これにより、第２ポンプ４２の上流側は閉状態となる。

そして、制御部１００は、第２ポンプ制御手段１４２（図２参照）によって、第２ポンプ駆動工程Ｓ１００（図５Ａ参照）において、第２ポンプ４２であるシリンジポンプのピストンを一定の駆動速度で押し下げるように制御し、シリンジ内に吸引していたシース液を排出するそしてシリンジから排出されたシース液は、第２ポンプ送出流量で流量計６０に送出される。

なお、流量計６０は、検体を測定する際にフローセル２０にシース液を流入させる流量を測定するために適した測定可能範囲を有するものである。

制御部１００は、第２ポンプ送出流量測定手段１５２（図２参照）によって、第２ポンプ送出流量測定工程Ｓ１１０（図５Ａ参照）において、流量計６０で、上述の一定の駆動速度におけるシース液の流量を測定する。そして、その流量の測定値が、前記した検体の分析に適した流量（以下、「至適流量」と称する。）の範囲内にあるか判断する。この至適流量の範囲内になければ、制御部１００はその一定の駆動速度と流量の測定値とから、至適流量を送出するために必要な駆動速度（以下、「至適流量駆動速度」と称する。）を算出する。そして、検体の分析の際には、第２ポンプ制御手段１４２は、その至適流量駆動速度で第２ポンプ４２を駆動させて、至適流量で供給先２０であるフローセル２０にシース液を送出する。

なお、第２ポンプ４２が送出する流量は、ピストンの駆動速度の増加に従って増加し、反対にピストンの駆動速度の減少に従って減少する。そのため、ピストンの駆動速度と流量の測定値の関係から、至適流量を得るための至適流量駆動速度を算出できる。たとえば、駆動速度と流量が比例すると想定して、至適流量を得るためのピストンの至適流量駆動速度を算出してもよい。なお、吸引又は送出する流量がポンプの駆動量と関連しているのであれば、第２ポンプ４２としてはピストンを有するシリンジポンプに限らず、チューブポンプなどその他の種類のポンプを適宜選択できる。また、本実施例では、第２ポンプ４２であるシリンジポンプの至適流量を得るために、シリンジポンプの駆動速度を調節している。しかし、シリンジポンプが供給先２０へ送出する流量を調節する方法は、シリンジポンプの駆動速度を調節することに限定されない。適宜、シリンジポンプが供給先２０へ送出する流量を調節する手段を選択できる。

同時に、制御部１００は、第２ポンプ４２であるシリンジポンプのピストンの駆動速度と、流量計６０を用いて測定した流量の測定値を記憶する。そして、調整流量駆動速度算出手段１５３（図２参照）によって、調整流量駆動速度算出工程Ｓ１２０（図５Ａ参照）において、上述のピストンの駆動速度と流量の測定値の関係から、後述する干渉量（Ｆ_Ｉ）となる調整流量を得るためのピストンの駆動速度である調整流量駆動速度を算出する。たとえば、駆動速度と流量とが比例すると想定して、その調整流量を得るためのピストンの駆動速度を算出してもよい。これにより、より正確に調整流量駆動速度を求めることができ、後述する第１ポンプ供給流量をより正確に算出できるからである。

[第１ポンプ供給流量測定]
次に、第１ポンプ４２を用いてフローセル内にシース液を送出する際の、第１ポンプ供給流量の算出について説明する。

まず、制御部１００が、第１シース液バルブ５４が開放するように制御し、かつ、第３バルブ５３を第２ポンプ４２からフローセル２０までの第１流路３１が導通する状態に流路を切り替えるよう制御する（図１参照）。

この状態で、流量調整工程Ｓ２００（図５Ｂ参照）において、流量調整手段１６０（図２参照）が第１ポンプ制御手段１４１を制御して、その制御によって第１ポンプ４１を駆動させて、図４に示すようにシース液貯留部１３からシース液を下流方向へ送出させる。このときの第１ポンプ４１の駆動速度は、たとえば前記したように、第１流路３１、第２流路３２、第３流路３３、第４流路３４、フローセル２０内の各流路及び廃液路３６を洗浄する際に必要と想定される駆動速度（以下、「必要流量駆動速度」と称する。）である。

次いで、同じく流量調整工程Ｓ２００において、流量調整手段１６０（図２参照）が第２ポンプ制御手段１４２（図３参照）を制御して、その制御によって図４に示すようにあらかじめシリンジポンプのピストンを押し切っておいた第２ポンプ４２を前記した調整流量駆動速度算出工程Ｓ１２０（図５Ａ参照）で算出された調整流量駆動速度で作動させて、第１流路３１からシース液を前記した調整流量としての所定の吸引流量（Ｆ_ＩＮ）をもって第２ポンプ４２内に吸引させる。つまり、流量調整工程Ｓ２００において第１ポンプ４１と第２ポンプ４２とを併せて駆動させることで、第１ポンプ４１が送出する流量と、第２ポンプが吸引する調整流量との合成流量を生成し、その合成流量が流量計６０に流れる。このときの合成流量は、流量計６０で測定可能な範囲内の流量である。上述のように、このときの合成流量が流量計６０で測定可能な範囲の上限値を超えていた場合は、この調整流量よりも流量が大きい新たな調整流量を設定する。そしてその新たな調整流量としての吸引流量（Ｆ_ＩＮ）をもって第２ポンプ４２内に吸引させる。これにより、合成流量が流量計６０で測定可能な範囲内に収まるようにする。合成流量が流量計６０で測定可能な範囲を下回っていた場合も、適宜、調整流量を設定する。

次いで、合成流量測定工程Ｓ２１０（図５Ｂ参照）において、合成流量測定手段１６１（図２参照）が、流量計６０を用いて上記した合成流量（Ｆ_０）を測定する。

そして、第１ポンプ供給流量算出工程Ｓ２２０（図５Ｂ参照）において、第１ポンプ供給流量算出手段１７１（図２参照）は、前記した調整流量としての吸引流量（Ｆ_ＩＮ）を干渉値（Ｆ_Ｉ）として、下記式１によって第１ポンプ供給流量（Ｆ）を算出する。

Ｆ＝Ｆ_０＋Ｆ_Ｉ・・・（式１）

なお、第１ポンプ供給流量算出工程Ｓ２２０で算出された第１ポンプ供給流量（Ｆ）が、前記した調整流量としての吸引流量（Ｆ_ＩＮ）を下回っている場合には、流量計６０の位置において第１流路３１内のシース液が下流側から上流側へ逆流する。この場合、流量計６０が測定する第１流路３１の流量値（Ｆ_０）は負の数として表される。

以上により、第１ポンプ４１が送出する流量が流量計６０の測定可能範囲の上限値を超えている場合に、第２ポンプ４２による調整流量で減殺された流量が第１流路３１の合成流量として流量計６０により測定される。この測定された合成流量（Ｆ_０）に、調整流量である干渉値（Ｆ_Ｉ＝Ｆ_ＩＮ）を加算することで流量値の補正が行われ、第１ポンプ４１が真に送出している流量である第１ポンプ供給流量（Ｆ）が求められる。

なお、第１ポンプ供給流量（Ｆ）が、流量計６０の測定可能範囲の下限値を下回る場合の算出手順について、図１の送液装置１０の模式図、図３のブロック図、図６の流量測定状態の模式図及び図５のフローチャートを適宜参照しつつ説明する。

この状態で、図５ＢのＳ２００に示す段階において、第１ポンプ制御手段１４１（図３参照）は第１ポンプ４１を駆動させて、図４に示すようにシース液貯留部１３からシース液を下流方向へ送出する。

次いで、同じく図５ＢのＳ２００に示す段階において、第２ポンプ制御手段１４２（図３参照）は、図６に示すように、あらかじめシリンジポンプのピストンを引き切っておいてシース液を吸引しておいた第２ポンプ４２を送出方向に作動させて、第１流路３１からシース液を前記した調整流量である送出流量（Ｆ_ＯＵＴ）をもって第１流路３１へ送出させる。

次いで、図５ＢのＳ２１０に示す段階において、流量計６０によって第１流路３１の合成流量（Ｆ_０）が測定される。

そして、図５ＢのＳ２２０に示す段階において、第１ポンプ供給流量算出手段１７１（図２参照）は、前記した調整流量としての送出流量（Ｆ_ＯＵＴ）に負号を付した値（−Ｆ_ＯＵＴ）を干渉値（Ｆ_Ｉ）として、前記式１によって第１ポンプ供給流量（Ｆ）を算出する。

以上により、第１ポンプ４１が送出する流量が流量計６０の測定可能範囲の下限値を下回っている場合に、第２ポンプ４２による調整流量で補填された流量が第１流路３１の合成流量として流量計６０により測定される。この測定された合成流量（Ｆ_０）に、調整流量である干渉値（Ｆ_Ｉ＝−Ｆ_ＯＵＴ）を加算することで流量値の補正が行われ、第１ポンプ４１が真に送出している流量である第１ポンプ供給流量（Ｆ）が求められる。

第１ポンプ供給流量については、上述のように流量計６０で測定した流量値と、第２ポンプ４２の駆動量に基づく干渉値との和として求められる。なお、このようにして求められた第１ポンプ４１供給流量が、例えば、第１流路３１、第２流路３２、第３流路３３、第４流路３４、フローセル２０内の各流路及び廃液路３６をシース液で満たしたり、洗浄したりする際に適切な流量と異なっている場合、制御部１００の第１ポンプ制御手段１４１によって第１ポンプ４１の駆動量を随時変更する構成としてもよい。これにより、第１ポンプを用いて適切な流量でシース液を、第１流路３１、第２流路３２、第３流路３３、第４流路３４、フローセル２０内の各流路及び廃液路３６に送出することができ、適切にこれらの流路をシース液で満たすことや、洗浄することができる。

［その他］
第１ポンプ４１については、上記実施形態ではチューブポンプを用いているが、実際には、連続的に液体を送出することが可能なポンプであればどのようなポンプでもよい。たとえば、シリンジポンプを用いてもよい。

第２ポンプ４２については、上記実施形態ではシリンジポンプを用いているが、液体の送出及び吸引の両方が可能で、かつ、正確性及び再現性が高いポンプであればどのようなポンプを用いてもよい。

第２ポンプ４２の駆動量については、あらかじめ、想定される流量がわかっているのであれば、流量計６０に流れる液量が、流量計６０の測定可能範囲内になるような駆動量に設定すればよい。なお、流量計６０の測定結果を踏まえて、制御部１００の第２ポンプ制御手段１４２によって第２ポンプ４２の駆動量を随時変更可能な構成としてもよい。

なお、流量の単位は、上述のような単位時間あたりに流れる液体の体積ではなくとも、単位時間あたりに液体が流れる距離としてもよい。

実施例として、図４に図示したような流量測定状態によって、実際に第１ポンプ供給流量を算出した。

なお、第１ポンプ４１としてチューブポンプを用い、第２ポンプ４２としてシリンジポンプを用いた。また、流量計６０として、流量計内を流れる液体の向きに関わらず測定可能であって、測定範囲が０〜５．５ｍｌ／ｍｉｎである熱式質量流量計を用いた。

そして、第２ポンプ４２を一定速度で駆動し、流量を測定した。そして、その駆動量と流量の関係から、第２ポンプ４２が４０ｍｌ／ｍｉｎで第１流路３１からシース液を吸引するために必要な調整流量駆動速度を、制御部１００に算出させた。すなわち、第２ポンプ４２の調整流量としての吸引流量（Ｆ_ＩＮ）、すなわち干渉値（Ｆ_Ｉ＝Ｆ_ＩＮ）は４０ｍｌ／ｍｉｎとした。

そして、第１ポンプ４１を駆動させて流量計６０にシース液を送出するのに併せて第２ポンプ４２を上記の調整流量駆動速度で駆動させたところ、流量計６０により測定された合成流量（Ｆ_０）は−１．０７３ｍｌ／ｍｉｎ、すなわち下流側から上流側へ１．０７３ｍｌ／ｍｉｎの流量で逆流していた。この流量は熱式質量流量計の測定範囲である０〜５．５ｍｌ／ｍｉｎの範囲内であり、第１ポンプ４１と第２ポンプ４２の合成流量を測定できた。なお、この合成流量が流量計６０の測定範囲を超えている場合は、上述のように、調整流量を適宜調整できる。

以上により、第１ポンプ供給流量（Ｆ）は、
Ｆ＝Ｆ_０＋Ｆ_Ｉ＝−１．０７３＋４０＝３８．９２７（ｍｌ／ｍｉｎ）
と算出された。

なお、本実施例では流量計６０として、熱式質量流量計を用いているが、容積流量計やコリオリ流量計、あるいは、赤外線や超音波を流体に照射して流量を測定する非接触型の液体流量センサなど、どのような種類の流量計であってもよい。

本発明は、液体の貯留部と供給先との間に直列に２つのポンプと流量計とが設けられている送液装置に利用可能である。

１０送液装置１２ノズル
１３シース液貯留部（貯留部）
２０フローセル（供給先）
３１第１流路（流路）
４１第１ポンプ
４２第２ポンプ４２Ａ保留槽
４３第３ポンプ
６０流量計
１００制御部
１４１第１ポンプ制御手段１４２第２ポンプ制御手段
１５２第２ポンプ送出流量測定手段
１５３調整流量駆動速度算出手段
１６０流量調整手段
１６１合成流量測定手段
１７１第１ポンプ供給流量算出手段
Ｓ１００第２ポンプ駆動工程
Ｓ１１０第２ポンプ送出流量測定工程
Ｓ１２０調整流量駆動速度算出工程
Ｓ２００流量調整工程
Ｓ２１０合成流量測定工程
Ｓ２２０第１ポンプ供給流量算出工程

Claims

液体の貯留部、
前記貯留部と前記貯留部の液体の供給先とを連絡する流路、
前記流路に設けられ、前記供給先に前記液体を供給する第１ポンプ、
前記第１ポンプの下流側の前記流路に設けられ、前記液体を保留する保留槽を有し、前記供給先に前記液体を供給する第２ポンプ、
前記第２ポンプの下流側に設けられた流量計、及び
前記第１ポンプと前記第２ポンプとを制御する制御部、を有する送液装置であって、
前記制御部は、前記第１ポンプを制御して前記流路へ液体を供給させるのと併せて、前記第２ポンプを制御して、前記第１ポンプから供給された前記液体を前記流路から前記第２ポンプの前記保留槽に吸引させ、又は、前記保留槽が保留する前記液体を前記第２ポンプの下流側の流路に送出させた状態で、前記流量計が測定した流量を、前記第２ポンプが前記保留槽に吸引した吸引流量又は前記保留槽から送出した送出流量で補正することで、前記第１ポンプが前記流路に供給する流量である第１ポンプ供給流量を算出することが可能な、送液装置。
前記第２ポンプはシリンジポンプである、請求項１に記載の送液装置。
前記制御部は、前記吸引流量を正の値とし、かつ、前記送出流量を負の値として、前記流量計が測定した流量に加算することで前記補正を行う、請求項１又は請求項２に記載の送液装置。
前記制御部は、前記制御部が算出した前記第１ポンプ供給流量に基づき、前記第１ポンプが送出する流量を調節可能である、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の送液装置。
前記制御部は、前記第１ポンプの前記流路への前記液体の供給が停止した状態で前記流量計が測定した前記第２ポンプが送出する流量である第２ポンプ送出流量に基づき、前記第２ポンプが送出する流量を調節可能である、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の送液装置。