JP2021521546A - 診断検査装置のマニホルド圧力を維持するインテリジェント圧力制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

圧力回復時間がより短い、ピペットすすぎ中のチャンバ圧力を制御するように構成された装置。圧力制御装置は、液体を分注するピペットと、ピペットに液体を供給するマニホルドチャンバと、各流路内にある流量制御弁と、液体を供給するポンプと、測定圧力をもたらす圧力センサと、流量コントローラとを含み、流量コントローラは、キャリブレーションモードでは、測定圧力が高い場合はポンプ駆動設定を低減させ、測定圧力が低い場合は設定を増加させ、圧力が所定圧力閾値限界内にある場合は個々の組合さった動作状態についてのポンプ駆動設定を記憶し、または、検査モードでは、測定圧力が事前命令状態組合せについての閾値限界内にあるかを判定し、閾値限界内にない場合は次のときのためにそのポンプ駆動設定を調節する。他の態様によれば、圧力制御装置の動作方法が述べられる。【選択図】図１

Description

本出願は、２０１８年４月２５日出願の米国仮出願第６２／６６２，５８７号に対する優先権を主張するものであり、その内容全体を参照によって本明細書に組み入れる。

本開示は、生体液体診断検査装置のマニホルドチャンバ内の圧力を制御する方法および装置に関する。

患者から得られる生体液体の様々な化学的成分、たとえば血清、血漿などを測定するための臨床検査室での検査においては、臨床分析装置またはイムノアッセイ分析装置などの全自動診断検査装置が、そのような生体液体の分析を実施するために求められる訓練された技術者の数を減らし、生体液体診断検査の精度を向上させ、検査１回あたりの総コストを減らすことができる。

そのような全自動診断検査装置は、最初の容器から液体（たとえば、生体液体および／または液体試薬の試料）を吸引し、その液体を反応容器（たとえば、キュベット）などの別の容器に分注するように構成された自動吸引分注装置を含むことができる。吸引分注装置は、ロボットの可動構成要素にそれぞれ取り付けられた複数の可動ピペット（「プローブ」とも呼ばれる）を含む。可動ピペットは、液体の吸引分注機能を実施し、その液体をある場所から反応容器に移動させるように構成される。

吸引分注動作後、可動構成要素と各ピペットは、廃棄物レセプタクルに位置することができ、ピペットの洗浄を促進するピペットの内部通路内にすすぎ液が分注される。いくつかの例では、ピペットは、ピペット外側の洗浄を促進する洗浄ステーション浴中に浸漬することもできる。このピペット内すすぎプロセスは、比例積分（ＰＩ）フィードバック制御法を含むポンプにより行うことができる。そのようなピペット洗浄プロセスは、検査間、たとえば患者検体間の一生体液体の相互汚染を防ぐ。

このような診断検査装置の従来の吸引分注装置は、この吸引分注を許容可能に実施することができる。しかし、より速く、より高い信頼性および／またはより安価に実施するシステムがまだ求められている。

第１の態様では、圧力制御装置が提供される。圧力制御装置は、複数のピペットの各出口から液体を分注するように構成された、複数のピペットと；複数のピペットの出口に、マニホルドチャンバと出口との間を通る流路を通って液体を供給するように構成されたマニホルドチャンバを含む、マニホルドと；各流路内にあり、その内部の液体の流れを変調するように構成された流量制御弁と；液体源に相互連結され、マニホルドチャンバに液体を供給しマニホルドチャンバ内の目標圧力を維持するように構成されたポンプと；マニホルドチャンバに連結され、マニホルドチャンバ内の圧力に相関する測定圧力をもたらすように構成された圧力センサと；複数の動作状態組合せから個々の動作状態組合せを命令するように構成された流量コントローラとを含み、流量コントローラはさらに、キャリブレーションモードでは、測定圧力が高過ぎる場合はポンプ駆動設定を低減させ、測定圧力が低過ぎる場合はポンプ駆動設定を増加させ、圧力測定値が目標圧力の所定閾値限界内にある場合は個々の組合さった動作状態についてのポンプ駆動設定を記憶するように、または、検査モードでは、マニホルドチャンバ内の測定圧力が、個々の動作状態組合せ前に命令された事前命令状態組合せについての目標圧力の所定閾値限界内にあるかを判定し、所定閾値限界内にない場合、次に事前命令状態組合せが命令されるときのためにポンプ駆動設定を調節するように構成される。

他の態様によれば、診断検査装置における流量制御装置のマニホルドチャンバ内のマニホルド圧力を維持する圧力制御方法が提供される。圧力制御方法は、マニホルドチャンバに連結された流路内にある複数の流量制御弁の動作状態組合せを特徴付けることと；駆動設定を、マニホルドチャンバに液体を供給するポンプに提供することと；測定圧力をもたらすためにマニホルドチャンバ内の圧力を測定することと；マニホルドチャンバ内の測定圧力が目標圧力の所定圧力閾値限界内にあるかを判定することと；所定圧力閾値限界内にない場合、駆動設定を増加もしくは低減させること、または、所定圧力閾値限界内にある場合、複数の流量制御弁の動作状態組合せについての最適駆動設定を記憶することのどちらかと、を含む。

他の態様では、診断検査装置における流量制御装置のマニホルドチャンバ内の圧力を維持する圧力制御方法が提供される。圧力制御方法は、マニホルドチャンバに連結された流路内にある複数の流量制御弁の新しい動作状態組合せを選択することと；新しい動作状態組合せに変える前に、現在の動作状態組合せのマニホルドチャンバ内のマニホルド圧力を測定することと；マニホルドチャンバに液体を供給するポンプにポンプ駆動設定を出力することと；現在の動作状態組合せから新しい動作状態組合せに変えることと；マニホルドチャンバ内の測定圧力が目標圧力の所定圧力閾値限界内にあるかを判定することと；他の新しい動作状態組合せを選択すること、または、所定圧力閾値限界内にない場合、現在の動作状態組合せについてのポンプ駆動設定を調節することのどちらかと、を含む。

さらに、本開示の他の態様、構成および利点は、本発明を実施するために企図されたベストモードを含む、いくつかの例示的な実施形態を例示することによって、以下の詳細な説明から容易に明らかになろう。本開示は、他の実施形態および異なる実施形態も可能であり、その詳細は、すべて本開示の範囲から逸脱することなく、様々な点で変更することができる。したがって、図面および説明は、事実上、例示的であるとみなすべきであり、限定的とみなすべきではない。本開示は、特許請求の範囲内にあるすべての変更形態、均等物、および代替形態を網羅する。

本開示は、以下の図面とあわせて詳細な説明を参照することでより良く理解されよう。図面は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。明細書を通して、同じ数字は同じ要素を示すのに使用される。

実施形態による診断検査装置のマニホルドチャンバ内の圧力を制御するように構成された圧力制御装置の概略図である。 実施形態による圧力制御装置の構成要素の概略図である。 実施形態による圧力制御装置のキャリブレーション動作の流れ図である。 実施形態による圧力制御装置の検査動作の流れ図である。 実施形態による圧力制御装置および方法のいくつかの動作状態組合せについてのポンプ駆動設定を示すルックアップテーブルの一実施形態の表である。 実施形態による圧力制御を示す性能プロットである。

前述の困難を考慮すると、共通のマニホルドチャンバに連結された多数のピペットから液体（たとえば、すすぎ液）を分注するときに診断検査装置の圧力制御装置内の圧力をより正確に制御する未対処の必要性が存在する。本明細書に記載の圧力制御装置および方法は、被検物質測定、アッセイもしくはイムノアッセイなどの生体液体検体における測定または生体液体検体における他の臨床検査を実施するための分析装置における使用に有用である。具体的には、本明細書に記載の圧力制御装置および方法は、各分析装置がそれぞれ、生体液体検体、および／または試薬、および／または他の液体を異なるタイミングで吸引および分注するように構成された多数のピペットを含むピペット洗浄プロセスに適用可能である。ピペットは、圧力制御装置の動作によりすすぎ液（たとえば、水）を分注することによって洗浄される。本明細書に記載の実施形態は、たとえば２本以上のピペットが一度に洗浄動作を受けるときなど、行われる洗浄動作の数にかかわらず、ピペットに連結されたマニホルドチャンバ内の圧力を制御する能力を劇的に向上させる。

一態様では、本開示の実施形態は、すすぎ液を多数のピペットに供給するように構成されたマニホルドチャンバ内の圧力変動を大幅に減少させる圧力制御装置および方法を提供する。たとえば、多数のピペットのうちの１本だけ、または多数のピペットのうちの１本より多いピペット、たとえば、２、３もしくは４本以上のピペットが一度にすすぎ液を分注することができる。したがって、すすぎ液を分注するように命令されるピペットの数に応じて、すすぎ液をマニホルドチャンバに供給するように設けられたポンプの負荷は大きく変化することがある。本発明の圧力制御装置および方法は、すすぎ液を分注するように命令されるピペットの数にかかわらず、確実に、一定の圧力水頭を得ることができるようにする。したがって、圧力制御装置および方法は、確実に、実質的に一定の加圧すすぎ液源が利用できるようにすることによって迅速なすすぎ能力を提供する。したがって、本開示の実施形態を使用することにより、すすぎ液を分注する閾圧力に再び達する前の待機時間が最低限にされるという点で、従来技術より、各ピペットのすすぎ動作を迅速に行うことを可能にすることができる。

具体的には、本明細書において、発明者らは、マニホルドチャンバ圧力を比較的安定に（比較的一定に）制御する試みにおいて、従来技術によるポンプおよび可変オリフィス圧力リリーフ弁のＰＩ制御の使用が問題であったことを発見した。具体的には、ＰＩ制御を用いると、実際は、動作中に比較的大きな圧力変動が起こる。つまり、ＰＩ制御は、マニホルド圧を一定値に維持することにあまり効果がなく、すすぎ液分注後に圧力が再び十分になるまで長い過渡期間が生じ得る。その結果、使用中に様々なピペットをすすぐすすぎ液分注の合間の待機時間が過度となり、場合により５０ｍｓになることもある。したがって、分析装置の処理量に影響を及ぼすおそれがある。本開示の実施形態は、この待機時間の状況を改善する。

本開示の実施形態の上記その他の態様および構成を、本明細書の図１〜図４を参照して述べる。

まず図１を参照すると、圧力制御装置１００の第１の実施形態が示され記載されている。圧力制御装置１００は、複数のピペット１０１Ａ〜１０１Ｄを含む。複数のピペット１０１Ａ〜１０１Ｄは、それらの各出口１０３Ａ〜１０３Ｄから液体１０２（たとえば、水）を分注するように構成される。出口１０３Ａ〜１０３Ｄからの液体１０２（たとえば、水）の分注は、たとえばピペット１０１Ａ〜１０１Ｄのうちの１本またはそれ以上によって生体液体および／または試薬の分注が行われる先行分注動作後に命令することができる。すすぎ動作は、それぞれのピペット１０１Ａ〜１０１Ｄの通路に付着した生体液体および／または試薬の任意の残った残留部分を洗い流すことを意図する。すすぎ動作中、ロボットＡ〜ロボットＤのようなロボットは、コントローラ１０９の位置コントロール１０９Ｐから命令を受けることができる。命令は、ピペット１０１Ａ〜１０１Ｄを洗浄ステーション１０７Ａ〜１０７Ｄへ動かし、洗浄ステーション１０７Ａ〜１０７Ｄの所望の深さまで挿入し、次いでピペット１０１Ａ〜１０１Ｄの通路からすすぎ液１０２を分注することであってよい。

ロボットＡ〜Ｄは、ピペット１０１Ａ〜１０１ＤのＸ、Ｙおよび／またはＺなど１つまたはそれ以上の座標方向の運動を実行するように構成された任意の適当なロボットとすることができる。ロボットＡ〜Ｄは、ロボット構成要素（たとえば、ロボットアーム、ブーム、フレームなど）を含むことができ、それにピペット１０１Ａ〜１０１Ｄをその運動を行うために取り付けることができる。ロボット構成要素は、たとえばＸ−Ｙ平面の運動能力をもたらす回転アクチュエータ動作によって固定軸周りに揺動することができる。いくつかの実施形態では、運動を行うのにガントリロボットを使用することができる。場合により、またはそれに加えて、垂直Ｚ軸に沿ったピペット１０１Ａ〜１０１Ｄの垂直運動は、ピペット１０１Ａ〜１０１Ｄに連結された可動構成要素の適当なアクチュエータの動作によって付与することもできる。アクチュエータは、少なくともいくらかの液体を吸引し次いで検査のために反応容器（たとえば、キュベット）に分注することができるようにピペット１０１Ａ〜１０１Ｄを大量の試薬液体を含む試薬容器（図示せず）および／または生体液体を含む試料容器（図示せず）へと下降させて入れ上昇させてそこから出すように動作可能とすることができる。生体液体は、血液、血清、血漿、脳液、脊髄液、間質液、尿などとすることができる。他の適当な液体も吸引し検査することができる。加えて、または場合により、Ｘ軸および／またはＹ軸に沿った運動を付与するために１つまたはそれ以上のアクチュエータを設けてもよい。各アクチュエータは、ピペット１０１Ａ〜１０１Ｄに一次元、二次元または三次元空間の所望の運動を付与するように、コントローラ１０９の位置コントロール１０９Ｐの制御を受けて適当に作動することができる。

それぞれのアクチュエータは、ピペット１０１Ａ〜１０１Ｄを、たとえば、試薬容器から反応容器（たとえば、図示されないキュベット）へ、および／または試料容器（図示せず）から反応容器へ、および反応容器からそれぞれの洗浄ステーション１０７Ａ〜１０７Ｄへと動かすように動作することができる。４本のピペット１０１Ａ〜１０１Ｄおよび４つの洗浄ステーション１０７Ａ〜１０７Ｄが図示されているが、それぞれより多くまたはより少なくてもよく、ピペットの数が洗浄ステーションの数と異なってもよい。

こうして、洗浄動作を受けることによって、任意の残留材料（検体および／または試薬）がピペット１０１Ａ〜１０１Ｄの通路から除去される。さらに、洗浄液を低圧マニホルド１１８から各洗浄ステーション１０７Ａ〜１０７Ｄに供給することもできる。各洗浄ステーション１０７Ａ〜１０７Ｄは、内部に含まれる、洗浄液のリザーバを含むことができる。洗浄液は、たとえば、水または水性石鹸液を含むことができる。他の適当な洗浄液も使用することができる。いくつかの実施形態では、それぞれのリザーバに流体連結された入口および出口導管を介してそれぞれのリザーバ内を洗浄液が循環してもよい（矢印は１つの例示的な流れ方向を示している）。

再び図１を参照すると、圧力制御装置１００は、内部にマニホルドチャンバ１０６を含むマニホルド１０５（たとえば、高圧マニホルド）をさらに含む。マニホルドチャンバ１０６は、複数のピペット１０１Ａ〜１０１Ｄの出口１０３Ａ〜１０３Ｄに液体１０２を供給するように構成されたチャンバである。液体１０２は、マニホルドチャンバ１０６と出口１０３Ａ〜１０３Ｄとの間を通る流路１０８Ａ〜１０８Ｄ内に供給される。流路１０８Ａ〜１０８Ｄは、可撓性の小径管または同様のものを含むことができる。

流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄは、各流路１０８Ａ〜１０８Ｄに設けられ、各流路１０８Ａ〜１０８Ｄ内の液体１０２の流れを、たとえばオンまたはオフの間で変調するように構成される。オン状態とオフ状態を有する電磁駆動の流量制御弁のような任意の適当な二方弁を使用することができる。他のタイプの弁を使用することもできる。図示の実施形態では、オンは、液体１０２の流れを可能にする弁構成を提供し、オフは、液体１０２の流れが提供されないように閉じた弁構成を提供する。したがって、流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄのうちの１つまたはそれ以上のオン構成によって、液体１０２はそれぞれの流路１０８Ａ〜１０８Ｄを流れ、それによって、オンに構成された流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄに関連したピペット１０１Ａ〜１０１Ｄのすすぎが行われる。流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄの弁構成は、インテリジェント流量コントロール１０９Ｉからの適当な命令に基づく。コントローラ１０９のインテリジェント流量コントロール１０９Ｉによってオンに命令される流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄの数および組合せに応じて、いくつかの異なる流れ要求が存在し得ると理解されたい。

たとえば、図示のようにピペットが４本の場合、各流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄのそれぞれの動作状態組合せに応じて１６の異なる流れ要求が可能である（複数の動作状態組合せについての様々なオンとオフの構成を示す図３Ｃ参照）。たとえば、すべてオフ（動作状態１６）、すべてオン（動作状態１５）、およびオンとオフの任意の数の組合せ（動作状態１〜１４参照）があり得る。図示の実施形態では４本のピペット１０１Ａ〜１０１Ｄが示されているが、本明細書の圧力制御装置および方法は、共通のマニホルドチャンバからすすぎ液を受けるピペットおよび対応する流路がより少ないまたはより多い（たとえば、３、５、６、７、８、９、または１０本以上のピペットの）装置にも同じように適用可能である。いくつかの実施形態では、圧力制御装置１００内の流量制御弁の個数は、たとえば、約２から２２個とすることができる。しかし、他の個数も可能である。

圧力制御装置１００は、液体源１０４と相互連結され作動するとマニホルドチャンバ１０６に液体１０２を供給するように構成されたポンプ１１２（たとえば、高圧ポンプ）をさらに含む。ポンプ１１２は、たとえば、約５０ｐｓｉから約７０ｐｓｉの間の設計圧力で動作する能力を有するデニールサイレンサ（Ｄｅｎｉｅｒ Ｓｉｌｅｎｃｅｒ）タイプのポンプのような高速ポンプとすることができる。他の適当な動作圧力も使用することができる。液体源１０４は、水ボトル、または他の適当なリザーバもしくは液体源とすることができる。ポンプ１１２の動作は、動作状態組合せにかかわらず高圧システムのマニホルドチャンバ１０６内の目標圧力Ｐｔを維持するようにコントローラ１０９のインテリジェント流量コントロール１０９Ｉから命令を受ける。本圧力制御装置１００において、目標圧力Ｐｔの維持は、順次的なすすぎ動作が最低限の過渡待機時間で非常に迅速に行われるように提供される。目標圧力Ｐｔは、まず、図３Ａを参照して述べられるような適当なキャリブレーション方法によって維持され、その後、検査では、新しい状態組合せが命令される前の測定チャンバ圧力Ｐｍによって維持され、測定チャンバ圧力Ｐｍが目標圧力Ｐｔの所定閾値内にあるか判定される。測定チャンバ圧力Ｐｍが目標圧力Ｐｔの所定閾値内にない場合、命令のあった個々の状態組合せについてのポンプ駆動設定が、次に動作状態が命令されるときのために調節される。

圧力制御装置１００は、高圧システムのマニホルドチャンバ１０６に連結された圧力センサ１１４をさらに含む。圧力センサ１１４は、マニホルドチャンバ１０６内の圧力に相関する測定チャンバ圧力Ｐｍを決定しコントローラ１０９のインテリジェントコントロール１０９Ｉに提供するように構成される。測定チャンバ圧力Ｐｍは、コントローラ１０９に提供されるデジタルまたはアナログの信号の形態とすることができる。適当な調整用電子機器（図２では調整部２１７）は、コントローラ１０９で使用される信号を調整することに使用することができる。圧力センサ１１４は、マニホルドチャンバ１０６の約１５ｐｓｉから１５０ｐｓｉの範囲内の圧力を測定するように構成された高圧センサ（ＳＨ）とすることができる。圧力センサ１１４は、たとえば、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ、Ｅａｓｔ Ｓｙｒａｃｕｓｅ、ＮＹから入手可能なＴＲＵＥＳＴＡＢＩＬＩＴＹ（商標）ＲＳＣシリーズの圧力センサなどのピエゾ抵抗シリコン圧力センサとすることができる。他の適当な圧力センサを使用することもできる。センサ調整部２１７は、圧力センサ１１４によって提供される圧力生信号を調整するために設けることができる。このセンサ調整部２１７は、適当なＡ／Ｄ変換器、増幅器、および場合により適当なアンチエイリアシングフィルタを含むことができる。アンチエイリアシングフィルタは、約１６０Ｈｚ以上のカットオフ周波数を有することができる。測定チャンバ圧力Ｐｍのサンプリング速度は、たとえば、２，０００試料／秒以上とすることができる。他のサンプリング速度を使用することもできる。

圧力制御装置１００は、マニホルドチャンバ１０６と液体源１０４との間に連結された戻り流路Ｒをさらに含む。図示の実施形態では、戻り流路Ｒは、固定オリフィス（ＦＯ）のような固定流量制限部１１７を含む導管を含む。戻り流路Ｒは、たとえば、流れを液体源１０４に戻す。戻り流路Ｒは、その内部に、任意の適当なパティキュレートフィルタなどを含む、液体１０２の濾過部を含むことができる。固定流量制限部１１７（たとえば、固定オリフィス−ＦＯ）は、たとえば、直径０．２５ｍｍから６．３５ｍｍ、長さ２ｍｍから８ｍｍのような寸法を有する円形オリフィスを含むことができる。固定オリフィスの他の寸法を使用することもできる。固定流量制限部１１７は、実質的に不変の流れ制限を提供し、それによって、定流量かつ定圧の制限を提供する、液体源１０４への戻り流路Ｒが提供される。有利には、固定流量制限部１１７は、すべての流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄがオフ状態にあるときにマニホルドチャンバ１０６内の流量がゼロになり得ないようにする。これによって、この全オフ状態下でも圧力制御の維持が可能になる。これは、ポンプが高い動的範囲機能を持つ必要性、および速い応答時間の必要性を劇的に低減させ、したがってそのコストを低くすることができる。固定オリフィス（ＦＯ）と液体１０２を液体源１０４に戻す戻り流路Ｒなどと類似の固定流量制限部を設けることもできる。

より詳細には、コントローラ１０９のインテリジェント流量コントロール１０９Ｉは、キャリブレーションモードおよび／または検査モードを実行するように構成される。キャリブレーションモード（図３Ａ）では、インテリジェント流量コントロール１０９Ｉは、マニホルドチャンバ１０６内の測定圧力Ｐｍが目標チャンバ圧力Ｐｔの所定閾値限界内にあるかを判定する。次いで、インテリジェント流量コントロール１０９Ｉは、所定閾値限界内にない場合、ポンプ駆動設定ＤＳを（上または下に）調節する、または測定チャンバ圧力Ｐｍが所定閾値限界内にある場合、複数の流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄの動作状態組合せについての最適駆動設定ＤＳ（たとえば、Ｄｓ１〜Ｄｓ１６）を記憶することができる。記憶は、メモリ内の図２および図３Ｃに示されるようなデータベース内のルックアップテーブル２２７として行うことができる。目標圧力Ｐｔの±５％、±４％、±３％、±２％、±１％、またはさらに±０．５％などの任意の適当な所定圧力閾値限界を使用することができる。

コントローラ１０９は、実行可能命令および比較を実行するように構成された適当なマイクロプロセッサ、データベース（ルックアップテーブル２２７）に情報を記憶するように構成された固定メモリ製品など（たとえば、ハードドライブなど）の適当なメモリ、ならびにセンサ１１４、１２０とポンプ１１２、１２２の間の信号の送受信を可能にする調整用電子機器２２７および電子周辺機器（たとえば、ドライバ２２１Ａ〜２２１Ｄ）を含む、デジタルコンピュータなどの任意の適当なコンピューティングデバイスとすることができる。

図示の実施形態では、ポンプ１１２は、低圧マニホルド１１８を介して液体１０２の流れを受けることができ、図示の実施形態では洗浄液を含む液体１０２の流れを洗浄ステーション１０７Ａ〜１０７Ｄにもたらすように構成された低圧液体供給システムの一部として構成することができる。マニホルド１０５を含む高圧システムは、場合により液体源１０４から液体１０２の流れを直接受けることができるが、低圧システムを介して流れを受けることは、ポンプ１１２の要求を低減させ、したがって望ましいことであると理解されたい。

低圧液体供給システムを含む圧力制御装置１００は、低圧マニホルドチャンバ１１９内の圧力に関係する圧力測定値を流量コントローラ１０９のインテリジェント流量コントロール１０９Ｉに供給するように構成された、低圧マニホルド１１８に連結された低圧センサ１２０を含むことができる。低圧ポンプ１２２は、ポンプ１１２と同様に駆動することができ、低圧マニホルドチャンバ１１９内に実質的に一定の圧力をもたらす。

圧力制御装置１００は、ピペット１０１Ａ〜１０１Ｄ内部への所望の液体（たとえば、試薬液体または検体）の厳格かつ精確な吸引を促進するように提供される吸引器／分注装置とともに使用することができる。吸引体積は、非常に小さく、すなわち、いくつかの実施形態では約２５μＬ未満とすることができる。吸引／分注装置は、ピペット１０１Ａ〜１０１Ｄ内部への所望の量の液体（たとえば、液体検体）の吸い込み（たとえば、吸引）および分注動作の制御を行うように構成された高精度のポンプ（図示せず）を含むことができる。吸引／分注装置は、高精度容積型ポンプ、１つもしくはそれ以上の弁、アキュムレータ、分注器、または液体の吸引および分注を実現する他の油圧構成要素（図示せず）など、他の従来の構成要素を含むことができる。ピペット１０１Ａ〜１０１Ｄへの液体検体の精確な吸引および分注のための任意の適当な装置を使用することができる。吸引および分注を達成するための支援（ｂａｃｋｉｎｇ）液体の供給は、液体１０２であってよく、高精度ポンプは、高圧マニホルド１０５か低圧マニホルド１１８のどちらかから液体１０２を得ることができる。

次に、図２および図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、本開示の広範な方法が示されており、制御を受ける構成要素が記載されている。上述のように、圧力制御装置１００は、第１のモードまたは第２のモードで動作することができる。第１のモードである、図３Ａに示されるようなキャリブレーションモードでは、圧力制御装置１００のキャリブレーションが行われる。検査モードでは、圧力制御装置１００は、キャリブレーションが検証されるように、または先に記憶されているポンプ駆動設定が場合により更新されるように、動作される。

図３Ａに示されるようなキャリブレーション方法３００Ｃは、３２５で、動作状態組合せの特徴付けを含む。特徴付けは、単に、流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄについて、最初にキャリブレーションされることが望まれる動作状態組合せを決定することである。たとえば、キャリブレーションは、動作状態組合せ１（ＣＶ１−オン、ＣＶ２−オフ、ＣＶ３−オフ、ＣＶ４−オフ）から始まってよく、方法３００Ｃは、他の状態２〜１６についてのキャリブレーションを一つ一つ実施することができる。いくつかの実施形態では、各流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄについての動作状態は、オン状態かオフ状態のどちらかである。各流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄのこの動作状態組合せは、任意の適当な手段によって特徴付けることができる。たとえば、流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄのこの動作状態組合せは、新しい動作状態組合せ（すなわち、流量制御弁設定）を要求するコントローラ１０９によって発行された命令をパースすることによって特徴付けることができる。次いで、方法３００Ｃは、３２６で、複数の動作状態組合せから流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄの個々の状態組合せを命令することができる。方法３００Ｃは、３２７で、ポンプ駆動設定ＤＳ（すなわち、ポンプ駆動電圧）をポンプ１１２に出力することができる。３２６および３２７での命令は、たとえば同時に行うことができる。いくつかの実施形態では、各流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄとポンプ１１２のラグおよび遅延を考慮して、それらがほぼ同時に作動されるようにすることができる。

図１の構成の場合、図３Ｃに示されるルックアップテーブル２２７に示されるような１６の動作状態組合せがある。動作状態組合せごとに、キャリブレーション方法３００Ｃによって確立された、事前確立のポンプ駆動設定ＤＳ１〜ＤＳ１６がある。たとえば、ＣＶＡ−オン、ＣＶＢ−オフ、ＣＶＣ−オン、ＣＶＤ−オフの動作状態組合せの場合、ポンプ駆動設定（ＤＳ）は、事前確立ポンプ駆動設定値（ポンプ駆動装置２２３によって出力される駆動電圧など）であるＤＳ９に設定される。これらのポンプ駆動設定ＤＳ１〜ＤＳ１６は、特定の圧力制御装置１００についてキャリブレーション方法３００Ｃを実行することによってもたらすことができる。

より詳細には、３２６で個々の動作状態組合せが流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄに命令され３２７でポンプ駆動設定がポンプ１１２に出力された後、方法３００Ｃは、３２８で、マニホルドチャンバ１０６内の測定チャンバ圧力Ｐｍが目標圧力Ｐｔの所定閾値限界内にあるかを判定する。具体的には、コントローラ１０９のメモリに記憶されている適当なソフトウェアルーチンであるインテリジェント流量コントロール１０９Ｉが比較動作を実行し、マニホルドチャンバ１０６内の測定チャンバ圧力Ｐｍが目標圧力Ｐｔの所定圧力閾値限界内にあるかを判定する。いくつかの実施形態では、目標圧力Ｐｔの所定閾値限界は、たとえば、Ｐｔの±５％、±４％、±３％、±２％、±１％、またはさらに±０．５％内など、目標圧力Ｐｔのパーセンテージに基づいてよい。他の適当な圧力閾値限界を使用することもできる。目標圧力Ｐｔならびに上限および下限の閾圧力（ＵＴＰ、ＬＴＰ）は、メモリ内に記憶されているデータベースの一部としてのルックアップテーブル２２７に記憶することができる。圧力センサ１１４によって測定されるような測定チャンバ圧力Ｐｍが目標圧力Ｐｔの所定閾値限界内にある場合（はい−上限（ＵＴＰ）と下限（ＬＴＰ）の閾圧力の間）、３３０で、流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄのその動作状態組合せについての緻密な駆動設定（最適駆動設定）が記憶される。これは、ルックアップテーブルの第１の母集団、またはその時点のもしくは事前投入のポンプ駆動設定の代替とすることができる。次いで、検査モードにおいて、流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄのその動作状態組合せが命令されたとき、記憶されているこのポンプ駆動設定が使用される。したがって、方法３００Ｃは、ルックアップテーブル２２７に、検査の開始のときに使用することができる最適ポンプ駆動設定を記憶する。

方法３００Ｃが、測定圧力Ｐｍが目標圧力Ｐｔの所定閾値の閾値内にないと判定した（いいえ）場合、３３２で追加の比較動作に取り掛かり、圧力が高過ぎる、すなわち上限閾圧力（ＵＴＰ）を上回っているかを判定する。上限閾圧力（ＵＴＰ）は、図３Ｃに示されるようにルックアップテーブル２２７に記憶することができる。測定圧力Ｐｍが高過ぎる（はい）場合、３３４で流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄの個々の動作状態組合せについてのポンプ駆動設定が低減される。ポンプ駆動設定の低減量は、決まった量、または測定圧力Ｐｍと目標圧力Ｐｔとの比率もしくは差に基づいた量、または何らかの他の適当な設定補正とすることができる。たとえば、最適駆動設定（ＯＤＳ）は、下式１：
ＯＤＳ＝ＤＳ×Ｐｔ／Ｐｍ 式１
に従って、ある係数に現在記憶されている駆動設定（ＤＳ）を乗じたものに基づいて調節することができる。

新しい最適駆動設定（ＯＤＳ）が判明したら、検査中に使用するために任意の現在のポンプ駆動設定（ＤＳ）に取って代わってその最適駆動設定（ＯＤＳ）をルックアップテーブル２２７に記憶することができる。

方法３００Ｃが、３３２で測定圧力Ｐｍが高過ぎないと判定した（いいえ）場合、測定圧力Ｐｍは、下限閾圧力（ＬＴＰ）を下回っている。下限閾圧力（ＬＴＰ）は、やはりまた、図３Ｃに示されるようなルックアップテーブル２２７に記憶することができる。測定圧力Ｐｍが高過ぎない（いいえ）場合、すなわち低過ぎるまたは下限閾圧力（ＬＴＰ）から外れている場合、３３６で流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄの個々の状態組合せについてのポンプ駆動設定（ＤＳ）が増加される。ポンプ駆動設定の増加量は、決まった量、または測定圧力Ｐｍと目標圧力Ｐｔとの比率もしくは差に基づいた量、または何らかの他の適当な駆動設定補正とすることができる。たとえば、最適駆動設定（ＯＤＳ）は、上式１に従って増加させることができる。検査での使用のために任意の現在のポンプ駆動設定（ＤＳ）に取って代わって新しい最適駆動設定（ＯＤＳ）をルックアップテーブル２２７に記憶することができる。

したがって、ポンプ駆動設定ＤＳ１〜ＤＳ１６は、方法３００Ｃで行われるキャリブレーション動作に基づいてもたらす（たとえば、ルックアップテーブル２２７に事前投入する）ことができる。いくつかの実施形態では、ポンプ駆動設定ＤＳ１〜ＤＳ１６は、圧力制御装置１００とほぼ同じ別の圧力制御装置で行ったキャリブレーション動作に基づいてもたらす（たとえば、ルックアップテーブル２２７に事前投入する）ことができ、次いで、ポンプ駆動設定（ＤＳ）が、インテリジェント圧力コントロール１０９Ｉに転送またはダウンロードされる。明らかなように、特定の圧力制御装置１００についての初期設定ＤＳ１〜ＤＳ１６は、動作の開始点を提供することができるが、ポンプ駆動設定ＤＳ１〜ＤＳ１６は、以下に述べるように検査モードの間に最適化することができる。

いくつかの実施形態では、キャリブレーション方法３００Ｃの間、初期ポンプ駆動設定は、閾値限界を下回る比較的低い開始電圧から開始し、次いで、圧力センサ１１４によって測定されるような測定チャンバ圧力Ｐｍが目標圧力Ｐｔの所定閾値限界内になるまで上昇される。下限閾圧力（ＬＴＰ）、すなわち下限閾値限界に最初になったときに得られた第１の駆動電圧を一時的に保存することができる。続いて、比較的高いポンプ駆動設定は、閾値限界を上回る第２の開始電圧をもたらすことができ、次いで、圧力センサ１１４によって測定されるような測定チャンバ圧力Ｐｍが目標圧力Ｐｔの所定閾値限界内になるまで下降される。上限閾圧力（ＵＴＰ）、すなわち上限閾値限界に最初になったときの第２の駆動電圧値は、第１の駆動電圧と平均化することができる。この平均電圧は、ポンプ駆動設定として使用されルックアップテーブル２２７に投入することができる。したがって、このキャリブレーション方法３００Ｃを使用することで、ポンプ駆動設定の取得におけるヒステリシスを説明できる。

たとえば、構成要素およびアセンブリの公差による圧力制御装置１００ごとの若干の差異ならびに動作の変動があり得るので、任意の事前投入の初期設定ＤＳ１〜ＤＳ１６が最適ではなくなることがある。さらに、時間とともに、電気システムのずれ、ポンプの摩耗などにより、ポンプ駆動設定がずれ、もはや最適ではなくなることがある。したがって、本開示の他の方法の態様によれば、各動作状態組合せについてのポンプ駆動設定は、図３Ｂを参照して述べられる検査方法３００Ｔの使用によって、検査モードにおいて最適ポンプ設定へ更新することができる。

次に、図３Ｂを参照すると、検査方法３００Ｔが示されている。検査方法３００Ｔによれば、前の検査が行われた後、３４０で、方法３００Ｔは、コントローラ１０９により、流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄについての新しい動作状態組合せを選択する。新しい動作状態組合せは、その時点で診断検査装置で行われている動作に基づくことができる。次いで、検査方法３００Ｔは、３４２で、新しい動作状態組合せへの変更前にマニホルドチャンバ１０６内の圧力（Ｐｍ）の測定を行う。次いで、検査方法３００Ｔは、３４４でポンプ駆動設定をポンプ１１２へ、好ましくは一斉に行われるように、出力し、３４６でたとえば流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄに駆動信号を送信することによって、流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄの現在の動作状態組合せを新しい動作状態組合せに変える。さらに、検査方法３００Ｔは、３４８で、先に測定された圧力Ｐｍが、たとえば事前確立されルックアップテーブル２２７に事前投入されている閾圧力限界内（すなわち、上限閾圧力（ＵＴＰ）と下限閾圧力（ＬＴＰ）との間）にあるかを判定する。答えがはいの場合、ルックアップテーブル２２７に記憶されている駆動設定（ＤＳ）への変更はなく、３４０で、新しい動作状態組合せが、ピペット（１０１Ａ〜１０１Ｄ）で行われる次の洗浄動作の組合せについて選択される。答えがいいえの場合、ルックアップテーブル２２７に記憶されているポンプ駆動設定（ＤＳ）は、３５０で、次に動作状態組合せが選択されるときのために調節される。

ポンプ駆動設定の補正量は、決まった量、または測定圧力Ｐｍと目標圧力Ｐｔとの比率もしくは差に基づいた量、または何らかの他の適当な駆動設定補正とすることができる。たとえば、最適駆動設定（ＯＤＳ）は、上式１に従って増加され、ルックアップテーブル２２７に記憶することができる。

図４は、流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄのオンオフ状態組合せについてのルックアップテーブル２２７からのポンプ駆動設定（ＤＳ）に基づいた駆動電圧信号４４０、および流量制御弁への状態を変える（たとえば、オフからオン）弁駆動信号４４５、および流量制御弁１１０Ａ〜１１０Ｄの新しい状態についての新しいポンプ駆動設定（ＤＳ）へと移っているときの経時的な生じた圧力のプロット４５０、についての例示的なプロット４００を示している。図示の実施形態では、生じた圧力のプロット４５０は、測定圧力Ｐｍが、状態組合せが変わったときにわずか（たとえば、約５％未満、またはさらに約２％未満、またはさらに約１％未満）しか変わらないことを示している。したがって、マニホルドチャンバ１０６内において実質的に一定の目標圧力Ｐｔが実現する。

本開示の様々な実施形態を図示し述べてきたが、特許請求される本発明の範囲に依然として入る多くの他の変形形態も可能であることが当業者には理解されよう。したがって、特許請求の範囲およびその均等物で示されるものとしてのみ本発明を限定することが意図されている。

Claims (21)

1. 圧力制御装置であって：
   複数のピペットの各出口から液体を分注するように構成された、複数のピペットと；
   該複数のピペットの出口に、マニホルドチャンバと出口との間を通る流路を通って液体を供給するように構成されたマニホルドチャンバを含む、マニホルドと；
   各流路内にあり、その内部の液体の流れを変調するように構成された流量制御弁と；
   液体源に相互連結され、マニホルドチャンバに液体を供給しマニホルドチャンバ内の目標圧力を維持するように構成されたポンプと；
   マニホルドチャンバに連結され、該マニホルドチャンバ内の圧力に相関する測定圧力をもたらすように構成された圧力センサと；
   複数の動作状態組合せから個々の動作状態組合せを命令するように構成された流量コントローラと
   を含み、該流量コントローラはさらに：
   キャリブレーションモードでは、測定圧力が高過ぎる場合はポンプ駆動設定を低減させ、測定圧力が低過ぎる場合はポンプ駆動設定を増加させ、圧力測定値が目標圧力の所定圧力閾値限界内にある場合は個々の組合さった動作状態についてのポンプ駆動設定を記憶するように、または、
   検査モードでは、マニホルドチャンバ内の測定圧力が、個々の動作状態組合せ前に命令された事前命令状態組合せについての目標圧力の所定圧力閾値限界内にあるかを判定し、所定圧力閾値限界内にない場合、次に事前命令状態組合せが命令されるときのためにポンプ駆動設定を調節する
   ように構成される、前記圧力制御装置。
2. 流量制御弁の複数の動作状態組合せのそれぞれについてのポンプ駆動設定を含むルックアップテーブルをさらに含む、請求項１に記載の圧力制御装置。
3. マニホルドチャンバと液体源との間に連結され固定流量制限器を含む戻り流路をさらに含む、請求項１に記載の圧力制御装置。
4. 各流路内の流量制御弁は、電磁駆動弁を含む、請求項１に記載の圧力制御装置。
5. 各流路内の流量制御弁は、オン状態とオフ状態を有する弁を含む、請求項１に記載の圧力制御装置。
6. 圧力制御装置内の流量制御弁の個数は、２から２２個である、請求項１に記載の圧力制御装置。
7. 所定圧力閾値限界は、目標圧力のプラスマイナスパーセンテージである、請求項１に記載の圧力制御装置。
8. 所定圧力閾値限界は、目標圧力のプラスマイナス５％である、請求項１に記載の圧力制御装置。
9. 所定圧力閾値限界は、目標圧力のプラスマイナス２％である、請求項１に記載の圧力制御装置。
10. マニホルドチャンバ内の目標圧力は、５０ｐｓｉから７０ｐｓｉの間である、請求項１に記載の圧力制御装置。
11. 診断検査装置における流量制御装置のマニホルドチャンバ内のマニホルド圧力を維持する圧力制御方法であって：
    マニホルドチャンバに連結された流路内にある複数の流量制御弁の動作状態組合せを特徴付けることと；
    駆動設定を、マニホルドチャンバに液体を供給するポンプに提供することと；
    測定圧力をもたらすためにマニホルドチャンバ内の圧力を測定することと；
    マニホルドチャンバ内の測定圧力が目標圧力の所定圧力閾値限界内にあるかを判定することと；
    所定圧力閾値限界内にない場合、駆動設定を増加もしくは低減させること、または、
    所定圧力閾値限界内にある場合、複数の流量制御弁の動作状態組合せについての最適駆動設定を記憶することのどちらかと：
    を含む、前記圧力制御方法。
12. マニホルドチャンバ内の測定圧力を、該マニホルドチャンバに連結されたセンサを用いて決定することを含む、請求項１１に記載の圧力制御方法。
13. 所定圧力閾値限界は、目標圧力のプラスマイナスパーセンテージである、請求項１１に記載の圧力制御方法。
14. 所定圧力閾値限界は、目標圧力のプラスマイナス５％である、請求項１３に記載の圧力制御方法。
15. 所定圧力閾値限界は、目標圧力のプラスマイナス２％である、請求項１３に記載の圧力制御方法。
16. 所定圧力閾値限界内にない場合の駆動設定の増加は、測定圧力が低過ぎる場合、最適駆動設定へと駆動設定をより上に調節することを含む、請求項１１に記載の圧力制御方法。
17. 複数の流量制御弁の動作状態組合せについての最適駆動設定を記憶することを含む、請求項１６に記載の圧力制御方法。
18. 所定圧力閾値限界内にない場合の駆動設定の低減は、測定圧力が高過ぎる場合、最適駆動設定へと駆動設定をより下に調節することを含む、請求項１１に記載の圧力制御方法。
19. 複数の流量制御弁の動作状態組合せについての最適駆動設定を記憶することを含む、請求項１８に記載の圧力制御方法。
20. 定流量制限をもたらす、液体源への戻り流路を設けることを含む、請求項１１に記載の圧力制御方法。
21. 診断検査装置における流量制御装置のマニホルドチャンバ内の圧力を維持する圧力制御方法であって：
    マニホルドチャンバに連結された流路内にある複数の流量制御弁の新しい動作状態組合せを選択することと；
    該新しい動作状態組合せに変える前に、現在の動作状態組合せのマニホルドチャンバ内のマニホルド圧力を測定することと；
    マニホルドチャンバに液体を供給するポンプにポンプ駆動設定を出力することと；
    現在の動作状態組合せから新しい動作状態組合せに変えることと；
    マニホルドチャンバ内の測定圧力が目標圧力の所定圧力閾値限界内にあるかを判定することと；
    他の新しい動作状態組合せを選択すること、または、
    所定圧力閾値限界内にない場合、現在の動作状態組合せについてのポンプ駆動設定を調節することのどちらかと：
    を含む、前記圧力制御方法。

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