JP2648944B2

JP2648944B2 - 流体回路ユニット

Info

Publication number: JP2648944B2
Application number: JP63264603A
Authority: JP
Inventors: 隆人福原; 定一薮田
Original assignee: TOA IYO DENSHI KK
Current assignee: TOA IYO DENSHI KK
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: US5073343A; JPH02110377A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、試料分析装置等の使用された流体回路ユニ
ットに関し、詳しくは流体回路における弁やシリンダ等
の構成要素、及びそれらの駆動手段等がコンパクトにま
とめられた流体回路ユニットに関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、試料分析装置において流体回路を構成する場
合、従来は、弁やシリンダ等をチューブを用いて配管す
ることにより、必要とされる所定の流体回路を実現して
いた。この場合には、さらに、シリンジや弁を駆動する
ため駆動源、弁を制御するための制御装置等も必要であ
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため、流体回路及びそれに付随する装置が大きく
なり高価となっていた。さらに、流体回路に流す希釈液
や試料の液量も多く必要である不経済であった。

最近、試料分析装置の小型化、低価格化が要求され、
また経済性も要求されている。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、弁、シリン
ジ、流路等の液体回路の構成要素、さらに、これらの構
成要素の制御手段、駆動手段等がコンパクトにまとめら
れた、流体回路ユニットを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の流体回路ユニ
ットは、図面に示すように、駆動源16と、該駆動源の軸
に接続され正逆回転可能に支持された主軸10と、該主軸
に取り付けられた第１のカム群及び第２のカム群と、第
１のカム群及び第２のカム群にそれぞれ当接するピスト
ン群と、該ピストン群がそれぞれ往復直線移動する空洞
部及び該空洞部に通じる通路が設けられたシリンダ部3
6,38とを包含し、第１のカム群の主軸10に対する回転可
能な方向と第２のカム群の主軸10に対する回転可能な方
向とが反対となるように、第１のカム群が主軸10に対し
正方向に回転できて逆方向には回転できない第１の一方
向クラッチ24、26を介して主軸10に取り付けられ、第２
のカム群が主軸10に対し逆方向に回転できて正方向には
回転できない第２の一方向クラッチ28、30を介して主軸
10に取り付けて構成したものである。

本発明の流体回路ユニットにおいて、「正方向に回転
する」とは、第１図で主軸10を駆動源16側から見て時計
針方向に回転することを言い、「逆方向に回転する」と
は、第１図で主軸10を駆動源16側から見て反時計針方向
に回転することを言う。

なお正方向回転を逆方向回転に、逆方向回転を正方向
回転にすることも、勿論可能である。

〔作用〕

主軸10に対して一例として、正方向には回転できるが
逆方向には回転できない第１の一方向クラッチ24、26
が、主軸10に取り付けられ、これらの一方向クラッチ2
4、26に第１のカム群が取り付けられている。

また、主軸10に対して逆方向には回転できるが正方向
には回転できない第２の一方向クラッチ28、30が、主軸
10に取り付けられ、これらの一方向クラッチ28、30に第
２のカム群が取り付けられている。

つまり、主軸10を静止させているときには、第１のカ
ム群は正方向には回転でき、逆方向には回転できない。
逆に、第２のカム群は逆方向には回転できるが、正方向
には回転できない状態にある。

このため、駆動源16により主軸10を正方向に回転させ
ようとすると、相対的に、第１の一方向クラッチ24、26
及び第２の一方向クラッチ28、30は、主軸10に対し逆方
向に回転させられることになる。とこらが、第１の一方
向クラッチ24、26は主軸10に対して逆方向には摺動でき
ないので、第１のカム群は主軸10とともに正方向に回転
する。第２の一方向クラッチ28、30は逆方向には摺動で
きるので、第２のカム群は回転せず停止したままとな
る。

一方、主軸10を逆方向に回転させようとすると、上記
とは逆の作用により、第１のカム群は回転せず停止した
ままとなり、第２のカム群は主軸10とともに逆方向に回
転する。

第１のカム群および第２のカム群にそれぞれピストン
群が当接しているので、駆動源16の回転方向を変えるだ
けで、第１のカム群に当接しているピストン群のみを移
動させたり、第２のカム群に当接しているピストン群の
みを移動させたりすることができる。

そして、ピストン群とシリンダ部36、38により、弁や
シリンダや流路等の組合せである流体回路を構成してい
る。このため、駆動源16の回転方向に変えるだけで、２
種類の流体回路を別々に駆動、制御することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に
説明する。ただしこの実施例に記載されている構成機器
の個数、形状、その相対配置などは、とくに特定的に記
載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する
趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

第１図は本発明の流体回路ユニットの一実施例の一部
断面側面を示し、第２図は第１図における流体回路ユニ
ットの流体回路を示し、第３図は第２図における流体回
路の各素子の動作順序を示すシーケンスを示している。

第１図の流体回路ユニットは、血液を所定倍率に希釈
する機能と、その希釈された血液を用いて白血球数及び
ヘモグロビン量を測定する機能とを有している。

以下、一例として、第１のカム群が７個のカムK₁〜K₇
からなり、第２のカム群が３個のカムK₈〜K₁₀からなる
場合について説明する。なおカムの数は、勿論、これら
に限定されるものではない。また「正方向」を「第１の
方向」、「逆方向」を「第２の方向」として説明する。

第１図に示すように、主軸10がベアリング12、14を介
して支持具22に、正逆回転自在に支持されている。モー
タなどの駆動源16が取付具18によって支持具22に取り付
けられている。主軸10は接続用部材20によって駆動源16
の軸と接続されている。

一方向クラッチ24、26が筒状部材32内側に貫入され、
一方向クラッチ24、26に主軸10が挿入されている。ま
た、一方向クラッチ28、30も筒状部材34内側に貫入さ
れ、一方向クラッチ28、30に主軸10が挿入されている。
第１図を駆動源16側から見た場合、一方向クラッチ24、
26及び筒状部材32は、静止状態にある主軸10に対し時計
方向（以後、第１の方向と呼ぶ）には摺動して回転で
き、反時計方向（以後、第２の方向と呼ぶ）には摺動せ
ず、したがって、回転できず、一方向クラッチ28、30及
び筒状部材34は、静止状態にある主軸10に対し反時計方
向（第２の方向）には摺動して回転でき、時計方向（第
１の方向）には摺動せず回転できない。上記一方向クラ
ッチ24、26を第１の一方向クラッチと呼び、一方向クラ
ッチ28、30を第２の一方向クラッチと呼ぶ。筒状部材32
には複数のカムK₀、K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆、K₇が固定
して取り付けられている。このうち、カムK₁〜K₇を第１
のカム群と呼ぶ。筒状部材34には複数のカムK₈、K₉、K
₁₀、K₁₁が固定して取り付けられている。このうち、カ
ムK₈〜K₁₀を第２のカム群と呼ぶ。

第１の一方向クラッチ24、26と第２の一方向クラッチ
28、30の作用のため、主軸10が駆動源16により、第１の
方向に回転させられると、第１のカム群K₁〜K₇は主軸10
とともに第１の方向に回転し、第２のカム群K₈〜K₁₀は
停止したまま回転しない。逆に、主軸10が第２の方向に
回転すると、第２のカム群K₈〜K₁₀が主軸10とともに第
２の方向に回転し、第１のカム群K₁〜K₇は停止したまま
回転しない。

支持具22に設けられた複数の孔に、それぞれスプリン
グS₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇、S₈、S₉、S₁₀が配置さ
れ、これらのスプリングが付勢するように、ピストン
P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇、P₈、P₉、P₁₀がそれぞれ
下向きに挿入されている。スプリングS₁〜S₁₀の作用に
よりピストンP₁〜P₁₀は上方に上がろうとし、常時、そ
れぞれカムK₁〜K₁₀に当接している。なお、カムK₀はセ
ンサ（図示せず）とともに第１のカム群K₁〜K₇の回転角
を検知するためのものであり、カムK₁₁はセンサ（図示
せず）とともに第２のカム群K₈〜K₁₀の回転角を検知す
るためのものである。

支持具22の下部にはシリンダ部36、38が取り付けられ
ている。シリンダ部36には、ピストンP₁〜P₁₀がそれぞ
れ往復直線移動することができる空洞部A₁〜A₁₀が設け
られている。また、シリンダ部38には、ピストンP₂〜P
₁₀がそれぞれ移動することができる空洞部B₂〜B₁₀が設
けられている。

そして、ピストンP₁と空洞部A₁、ピストンP₇と空洞部
A₇、B₇、ピストンP₈と空洞部A₈、B₈、ピストンP₁₀と空
洞部A₁₀、B₁₀はそれぞれシリンジを構成し、ピストンP₂
と空洞部A₂、B₂、ピストンP₃と空洞部A₃、B₃、ピストン
P₄と空洞部A₄、B₄、ピストンP₅と空洞部A₅、B₅、ピスト
ンP₆と空洞部A₆、B₆、ピストンP₉と空洞部A₉、B₉はそれ
ぞれ弁を構成する。

孔径100μｍ程度の細孔43を有するペレット42が設け
られた有底筒状の検出器40が、ネジ部44にてシリンダ部
38に取り付けられている。さらに、シリンダ部36、38に
は、空洞部A₁〜A₁₀、B₂〜B₁₀、検出器40を互いに通じさ
せるための複数の通路が設けられる。本実施例において
は、第２図に示す流体回路を構成するように通路が設け
られている。ピストンP₁、P₇、P₈、P₁₀はそれぞれシリ
ンジC₁、C₂、C₃、C₄のピストンとなっており、ピストン
P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₉はそれぞれ弁V₁、V₂、V₃、V₄、
V₅、V₆の可動部となっている。

第４図は弁V₁部分の断面の拡大図であり、弁が閉じた
状態を示している。つまり、ピストンP₂はシール材E₂、
F₂によりシールされているので、空洞部A₂に通じた通路
T₂₁と空洞部B₂に通じた通路T₂₂は相通じない。しかし、
ピストンP₂が上方に移動すると、ピストンP₂がシール材
F₂から離れ、シール材E₂でのみシールされることになる
ので、通路T₂₁、T₂₂は相通じ、弁が開くことになる。弁
V₁、V₃、V₄、V₅、V₆も同様の構造である。第１図に示す
チューブ46は、一端が通路T₂₁に接続され他端が検出器4
0内にまで引き入れられている。

第２図に示す絶縁チャンバZ₁、Z₂は流体の流れを不連
続にするための比較的大容量の通路であり、流路を通っ
て外部から侵入する電気的ノイズを遮断する効果を有す
る。測光部48は、比色法により試料中のヘモグロビン量
を測定するためのものである。測光部48を挟んで光源
（図示せず）と受光素子（図示せず）が配置される。弁
V₃にチューブ50が接続され、弁V₂と絶縁チャンバZ₁との
間に、切換弁56を介して洗浄液槽58と希釈液槽60とが接
続され、シリンジC₂に逆流止め弁62を介して廃液槽64が
接続され、シリンジC₄に逆流止め弁68を介して希釈液槽
70が接続され、シリンジC₃にピペット66が接続されてい
る。

次に流体回路の動作について説明する。まず試料の希
釈について説明する。駆動源16が第２の方向（第１図に
おいて駆動源16側から見て反時計方向）に回転すると、
第１のカム群K₁〜K₇は回転せず、第２のカム群K₈〜K₁₀
のみ第２の方向に回転する。このとき、カムK₉は変位し
ないのでピストンP₉も移動せず、弁V₆は閉じたままとな
っている。シリンジC₄が希釈液槽70から希釈液を一定量
（例えば5ml）吸引し、シリンジC₃がピペット66から試
料である血液を所定量（例えば20μ）吸引する。そし
て、第２のカム群が所定角度（例えば150度）回転し終
ると、駆動源16は停止し、第２のカム群K₈〜K₁₀も停止
する。再び駆動源16が第２の方向に回転すると、カムK₉
が変位しピストンP₉が移動するので、弁V₆は開いた状態
になる。また、シリンジC₃、C₄は排出動作を始め、ピペ
ット66から先程の希釈液と血液がともに吐出される。そ
れをビーカ（図示せず）で受けることにより希釈試料が
得られる。駆動源16及び第２のカム群K₈〜K₁₀は、元の
位置で停止する。この希釈試料に少量（例えば100μ
）の溶血剤を滴下して、赤血球を破壊しヘモグロビン
を溶出させる。ただし、白血球は破壊されない。この約
250倍に希釈された白血球及びヘモグロビン測定用の希
釈試料54中に、検出器40及びチューブ50が浸される。

次に試料の測定について説明する。駆動源16が第１の
方向（第１図において駆動源16側から見て時計方向）に
回転すると、第２のカム群K₈〜K₁₀は回転せず、第１の
カム群K₁〜K₇のみ第１の方向に回転する。この場合のシ
リンダC₁、C₂、弁V₁〜V₅の各動作順序は、第３図に示す
通りである。なお第３図において、↑はピストンの上
昇、すなわち吸引を示し、↓はピストンの下降、すなわ
ち排出を示し、Ｃは弁が閉じた状態を示し、Ｏは弁が開
いた状態を示している。

通常、切換弁56は希釈液槽60側と通じている。まず、
弁_１〜V₅が閉じた状態でシリンジC₁が排出動作をする。
これにより、チューブ46内の液がチューブ46を通って検
出器40内に供給され、ペレット42の細孔43から押し出さ
れることにより、細孔のつまり除去がなされる。

次に、弁V₁、V₅がともに開き、シリンジC₁が排出動
作、シリンジC₂が吸引動作をする。よって、希釈液槽60
からの希釈液が検出器40内部に供給されてシリンジC₂に
吸引されることにより、検出器40内の洗浄がなされる。

次に、弁V₁、V₅が閉じシリンジC₁が吸引動作をする。
よって、希釈試料54がペレット42の細孔43から所定量吸
引され、希釈試料54中の白血球が順々に細孔43を通過す
る。このとき、検出器40内部に配置された電極51と検出
器40外部に配置された電極53との間の電気的インピーダ
ンスの変化を検出装置55にて検出し、その信号を計測す
ることにより、白血球の数や大きさを求めることができ
る。

一方、弁V₂、V₄も開きシリンジC₂が吸引動作をする。
このようにして、比色測定法のブランク液として、希釈
液が希釈液槽60から測光部48に充満される。そして、弁
V₂、V₄が閉じられ、そのブランク液の吸光度が測定され
る。次に、弁V₃、V₄が開きシリンジC₂が吸引動作をす
る。このため、希釈試料54が測光部48に充満される。そ
して、弁V₃、V₄が閉じられ、試料の吸光度が測定され
る。次に、再び弁V₂、V₄が開き、シリンジC₂が吸引動作
をすることにより、測光部48は希釈液により洗い流され
洗浄される。次に、弁V₂、V₄が閉じられ、シリンジC₂が
排出動作をすることにより、廃液が廃液槽64に排出され
る。測定された上記ブランク液の吸光度と試料の吸光度
から、演算により試料中のヘモグロビン量が算出され
る。ところで、切換弁56を洗浄液槽58側に切り換え、弁
V₁、V₅を開けシリンジC₂を吸引動作させると、検出器40
内に洗浄液を充満させることができ、より確実な洗浄が
行える。

なお、チューブ46はコイル状に巻かれ距離をかせぐこ
とにより、シリンジC₁の吸引量より大きな容量にするこ
とができる。この場合には、試料がシリンジC₁内に入る
ことがないので、内部が汚れず、故障を少なくすること
ができる。

また、シリンダ部は必ずしも２つに分ける必要はな
く、内部の構造も必要に応じて任意に設計することがで
きる。カムの形状も必要に応じて任意に設定できる。

ところで、白血球やヘモグロビンを測定する場合に
は、前述したように、溶血処理を行う必要があるが、赤
血球を測定する場合には、溶血処理を行わず、約250倍
の希釈試料を再度希釈することにより、約62500倍の希
釈試料を作製し、検出器40に供すればよい。

以上説明したように、主軸10に対し一方向にのみ回転
可能な一方向クラッチを用いているので、第１のカム群
K₁〜K₇のみを回転させたり、逆に第２のカム群K₈〜K₁₀
のみを回転させたりすることができる。よって、一つの
駆動源16で２つの流体回路を別々に駆動、制御すること
ができ、コンパクトな流体回路ユニットを構成すること
ができる。

なお、シリンジC₄内部に空気が存在すると、定量の際
にその空気が伸び縮みし、定量誤差が発生する。このた
め、空気が混入しても排出されやすい構造にしておけ
ば、空気除去の手間がなくなり便利である。その一例を
第５図に示す。ピストンP_10aの下端部は、略円錐状部73
に形成されてテーパ74になっているので、空気などの気
泡がテーパ74に沿って上昇しやすい。上昇した気泡は、
空洞部A_10aに設けられた螺旋状の溝72に沿って上昇し、
通路T₁₀₁を通って速やかにシリンジC₄の外へ排出され
る。なおE₁₀、F₁₀はシール材である。

〔発明の効果〕

本発明の流体回路ユニットは、主軸に対して一方向に
のみ回転可能なクラッチを用いているので、第１のカム
群のみを主軸とともに回転させたり、第２のカム群のみ
を主軸とともに回転させたりすることができる。このた
め、主軸の回転方向を変えるだけで、２種類の流体回路
を選択して駆動、制御することができる。これにより、
駆動源は一台でよくなり、ユニットを小さくコンパクト
にまとめることができ、低コスト化を図ることができ
る。

また、流体回路が小型になるので、使用する希釈液を
洗浄液、試料の液量を少なくすることができ、きわめて
経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体回路ユニットの一実施例を示す一
部断面側面図、第２図は第１図における流体回路の説明
図、第３図は第２図に示す流体回路のシーケンス図、第
４図は第１図における弁部分の拡大断面説明図、第５図
は第２図におけるシリンジ部の一例を示す拡大縦断面説
明図である。 10……主軸、12、14……ベアリング、16……駆動源、18
……取付具、20……接続用部材、22……支持具、24、2
6、28、30……一方向クラッチ、32、34……筒状部材、3
6、38……シリンダ部、40……検出器、42……ペレッ
ト、43……細孔、44……ネジ部、46……チューブ、48…
…測光部、50……チューブ、51、53……電極、52……ビ
ーカ、54……希釈試料、55……検出装置、56……切換
弁、58……洗浄液槽、60、70……希釈液槽、62、68……
逆流止め弁、64……廃液槽、66……ピペット、72……
溝、73……略円錐状部、74……テーパ、K₀、K₁、K₂、
K₃、K₄、K₅、K₆、K₇、K₈、K₉、K₁₀……カム、P₁、P₂、P
₃、P₄、P₅、P₆、P₇、P₈、P₉、P₁₀……ピストン、S₁、
S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇、S₈、S₉、S₁₀……スプリン
グ、A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈、A₉、A₁₀、B₂、B
₃、B₄、B₅、B₆、B₇、B₈、B₉、B₁₀、A_10a、B_10a……空洞
部、E₂、F₂、E₁₀、F₁₀……シール材、T₂₁、T₂₂、T₁₀₁、
T₁₀₂……通路、C₁、C₂、C₃、C₄……シリンジ、V₁、V₂、
V₃、V₄、V₅、V₆……弁、Z₁、Z₂……絶縁チャンバ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源と、該駆動源の軸に接続され正逆回
転可能に支持された主軸と、該主軸に取り付けられた第
１のカム群及び第２のカム群と、第１のカム群及び第２
のカム群にそれぞれ当接するピストン群と、該ピストン
群がそれぞれ往復直線移動する空洞部及び該空洞部に通
じる通路が設けられたシリンダ部とを包含し、第１のカ
ム群の主軸に対する回転可能な方向と第２のカム群の主
軸に対する回転可能な方向とが反対となるように、第１
のカム群が主軸に対し正方向に回転できて逆方向には回
転できない第１の一方向クラッチを介して主軸に取り付
けられ、第２のカム群が主軸に対し逆方向に回転できて
正方向には回転できない第２の一方向クラッチを介して
主軸に取り付けられていることを特徴とする流体回路ユ
ニット。