JP2854683B2

JP2854683B2 - マグヌス装置

Info

Publication number: JP2854683B2
Application number: JP2177372A
Authority: JP
Inventors: 修中川; 伸夫細谷
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1999-02-03
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JPH0465674A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、薬理活性物質のプライマリースクリーニン
グに用いられるマグヌス法を行うマグヌス装置に関す
る。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

マグヌス法は、例えば骨格筋、神経筋標本、心房ある
いは平滑筋などの検体である程度の緊張を保ちつつ栄養
液中に浸し、検体の機能を維持したままで種々の薬液と
反応させて薬液が検体に及ぼす影響を測定する実験方法
であり、従来、検体の張力の変化をトランスデューサ等
によって電気信号に変換して伸縮量や拍動の測定を行う
ようにしたマグヌス装置が使用されている。

この種のマグヌス装置は、栄養液や薬液を入れるマグ
ヌス管と称する容器を用い、検体の両端に糸などを取り
付けてその下端をマグヌス管内に固定するとともに上端
をトランスデューサに取り付けて検体の張力を測定する
ようにしたもので、検体に所定の初期張力を加えた状態
でマグヌス管内に薬液を分注し、このときの張力の変化
がトランスデューサの出力に基づいてペンレコーダ等に
よってチャート紙に記録される。

ところで、この種のマグヌス法において、一個の検体
に対して薬液を複数回分注し、各分注の段階における検
体の累積的な変化を測定する方法がある。

例えば、薬液によって検体が収縮する場合について説
明すると、最初に濃度の低い薬液を分注して検体を収縮
させ、さらに濃度の高い薬液を再び分注して検体を収縮
させる。そして、濃度を変えながら同様な過程を数回繰
り返して張力の変化が記録される。

なお、検体に薬液を分注すると、例えば第10図に示し
たように、検体が収縮して張力が増加するが、この一回
目の分注に対して検体はある程度収縮すると収縮が止ま
って張力が減少するようになる。そこで上記のように累
積的に分注を行う実験の場合には、張力が最大になった
らできるだけ早く分注を行わなければならない。このた
め張力のピークを検出する必要があるが、張力を記録チ
ャートから読み取るには手間がかかり、特に複数の検体
について同時に多くの実験を行う場合には、張力のピー
クを自動的に検出することが要求されている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するためになした本発明のマグヌス
装置は、マグヌス管内に収容した検体の張力を検出する
信号変換手段と、この信号変換手段の検出信号に基づい
て検体の張力を逐次測定する制御手段とを備えるマグヌ
ス装置であって、前記制御手段は、逐次測定する張力値
の増加状態から減少状態への変化点または減少状態から
増加状態への変化点を検出し、この変化点における張力
値を保持するとともに計時を開始し、この変化点からの
計時時間が予め設定された設定時間を経過したとき、ま
たは、測定した張力値と上記変化点における保持した張
力値との差の絶対値が予め設定された設定張力値に達し
たときに、検体の張力のピーク検出と判定するようにし
たことを特徴とする。

〔作用〕

本発明のマグヌス装置において、制御手段は、マグヌ
ス管内に収容した検体の張力を信号変換手段の検出信号
に基づいて逐次測定する。

このとき制御手段は、逐次測定する張力値の増加状態
から減少状態への変化点または減少状態から増加状態へ
の変化点を検出し、この変化点における張力値を保持す
るとともに計時を開始する。そして、変化点からの計時
時間が予め設定された設定時間を経過したとき、また
は、測定した張力値と上記変化点において保持した張力
値との差の絶対値が予め設定された設定張力値範囲に達
したときに、検体の張力のピーク検出と判定する。

〔実施例〕第５図は本発明実施例のマグヌス装置の正面図、第６
図は平面図、第７図は側面図である。

図において、１はマグヌス管11を恒温水槽12内に配設
してマグヌス管11内で検体を所定の環境に保持する検体
収容部、２は複数の薬液ビン21を配置する薬液収容部、
３は検体に初期張力を与えるとともにトランスデューサ
31によって検体の張力を測定する測定装置、４は検体に
薬液を分注する薬液分注装置、５は分注管41を移動する
分注管移動装置、６は分注管41を洗浄するときの洗浄容
器、７はマグヌス管11に栄養液を供給する栄養液ポン
プ、８は洗浄液を供給する洗浄装置であり、マグヌス管
11、薬液収容部２、測定装置３、分注管41、分注管移動
装置５および洗浄容器６はそれぞれ４組配設されてい
る。

恒温水槽12内の循環水はヒータ15によって一定温度
（例えば37℃程度）に保たれ、各マグヌス管11には恒温
水槽12内に配されたＵ字型管路11a介して所定温度に温
められた栄養液が供給され、実験中は、マグヌス管11内
の栄養液と検体とが一定温度に保たれる。また、マグヌ
ス管11内の栄養液の入替えや洗浄時には、恒温水槽12の
外部のゴム管8aに連通する排水管11bを介して排水され
る。

なお、薬液分注装置４は、４本の分注管41に対応する
４台の分注器42を備えており、各分注器42の作動により
分注管41による薬液の吸入と分注が行われる。

さらに、この実施例のマグヌス装置では、本体フレー
ムが前フレームＡと後フレームＢとに分割され、本装置
を設置した状態で前フレームＡと後フレームＢが隣接し
た位置関係になるようになっている。そして、検体収容
部１と測定装置３は、前フレームＡの上面に対してダン
パ用ゴムＧを介して配設されたテーブルＣに固定され、
薬液収容部２、薬液分注装置４、分注管移動装置５、洗
浄容器６、栄養液ポンプ７および洗浄装置８は後フレー
ムＢに固定されている。

薬液収容部２において、薬液ビン21は薬液テーブル22
に円弧状に配設されており、この薬液テーブル22は後フ
レームＢに固定されたスタンド23上に載置されている。
また、分注管移動装置５は、分注管41を先端に保持する
分注アーム51を有しており、この分注アーム51はフレー
ム52の内部に設けられた図示しない回動装置と昇降装置
により、回動運動と昇降運動を行う。そして、この分注
アーム51の回動運動と昇降運動に伴って、分注管41は第
６図の一点鎖線のようにマグヌス管11、薬液ビン21およ
び洗浄容器６を通る円弧軌道Ｌに沿って移動されて所定
の位置で停止され、マグヌス管11、薬液ビン21あるいは
洗浄容器６の位置で昇降されて、分注動作や分注管41の
洗浄が行われる。

分注器42は、テフロンチューブ43によって分注管41と
接続されたシリンジ421を備えており、このシリンジ421
は、三方電磁弁9aと二方電磁弁9bを介して図示しない洗
浄液タンクに接続されている。そして、三方電磁弁9aと
二方電磁弁9bの開閉の制御と、ステッピングモータ42
2、ボールネジ423およびナット部材424の送り機構によ
りプランジャ421aを移動し、シリンジ421内の注排水が
行われる。なお、分注管41は細長い硬質のパイプで、シ
リンジ421、テフロンチューブ43および分注管41内には
水が充填されており、薬液を分注するときは、薬液と分
注管41内の水との間に空気を介在させ、シリンジ421に
よって分注管41内の水を移動させることにより所定量の
薬液の吸入と排出が行われる。

また、栄養液ポンプ７は、図示しない栄養液タンク、
洗浄液タンクおよびマグヌス管11に接続されたシリンジ
71を備えており、このシリンジ71はモータ72の駆動によ
って、マグヌス管11に対して栄養液の供給と洗浄液の供
給を行う。

第８図は検体収容部１と測定装置３を示す図であり、
同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は背面図である。

検体収容部１において、各マグヌス管11は、恒温水槽
12の底部に設けられたマグヌス管取付栓13と恒温水槽12
の内部に設けられたマグヌス管支持金具14によって固定
されている。なお、マグヌス管11の下部には栄養液にガ
スを吹き込むためのガス導入管11cが形成されている。

マグヌス管11内の栄養液中に浸漬された検体Ｓには下
端と上端に糸l₁，l₂が取り付けられ、下端の糸l₁はマグ
ヌス管11内の突起16に引っ掛けられ、上端の糸l₂により
測定装置３のトランスデューサ31にけん吊されている。

測定装置３において、32はトランスデューサ31を昇降
させて検体Ｓに与える初期張力を調整するためのスピー
ドコントロールモータで、このスピードコントロールモ
ータ32に直結された減速機32aの出力軸はカップリング3
2bを介して送りネジ軸33に連結されている。

減速機32aはテーブルＣに固定されたプレート34₁に取
り付けられ、このプレート34₁には取付プレート34₂が立
設されている。また、取付プレート34₂には、送りネジ
軸33を支持するための軸受34aと送りネジ軸33に平行な
レール34bが取り付けられている。

送りネジ軸33には支持棒取付金具35がナットを介して
螺合され、この支持棒取付金具35に固定されたガイド35
aがレール34bに摺動自在に取り付けられている。また、
支持棒取付金具35には支持棒35bが取り付けられ、この
支持棒35bの先端部にはトランスデューサ31が取り付け
られている。

そして、スピードコントロールモータ32の駆動によっ
て送りネジ軸33が回転すると、支持棒取付金具35および
ガイド35aがレール34bに沿って昇降し、トランスデュー
サ31が昇降する。すなわち、スピードコントロールモー
タ32の駆動を制御することにより検体Ｓに加える初期張
力が調整される。なお、36₁，36₂はプレート34₂の上下
所定の位置に取り付けられた光電スイッチで、ガイド35
aに取り付けられた検出金具35cを光電スイッチ36₁，36₂
で検知することにより、検体Ｓの初期張力を自動調整す
るときにトランスデューサ31の上限と下限とが検出され
る。また、37は測定装置３のカバーで、このカバー37の
上部には、検体Ｓをトランスデューサ31とマグヌス管11
にセットするときに手動でトランスデューサ31を上下さ
せるためのスイッチ38が設けられている。

第９図は実施例のマグヌス装置の制御と測定を行うた
めの制御装置を示す図であり、100はマイクロコンピュ
ータ（パーソナルコンピュータ）、200はディスプレ
イ、300はトランスデューサ31の増幅器である。マイク
ロコンピュータ100には図示しないインターフェースが
接続され、このインターフェースを介して測定装置３の
スピードコントロールモータ32、分注管移動装置５、薬
液分注装置４、栄養液ポンプ７、洗浄装置８の各モータ
等のドライバに接続されている。また、マグヌス装置の
管路に配された電磁弁等に接続されている。そして、実
験に先立って予め設定される実験条件に基づいて各部の
動作を制御し、４つの各マグヌス管11についての実験を
平行に行う。

第１図は実施例における制御系のブロック図であり、
アンプ310およびA/D変換器（ADC）320は増幅器300内に
構成され、トランスデューサ31からの電気信号はアンプ
310およびA/D変換器（ADC）320を介して制御部110に入
力される。また、制御部110は、マイクロコンピュータ1
00内に構成され、張力の最大値からの変化の許容値とし
ての張力範囲設定値（Δｆ）と最大値検出時からの許容
時間として30〜40sec程度の設定時間（Δｔ）、後述説
明するように一定時間ピークが検出できない場合に強制
分注を行うための60sec程度の待ち解除時間（T_LIM）
が、それぞれキーボードなどを介して予め入力設定さ
れ、これらの各データ（Δf,Δt,T_LIM）はメモリ120内
に記憶している。

そして、後述説明するように、メモリ120内に格納さ
れた制御フローに従って、設定張力範囲と設定時間およ
びA/D変換器320の出力データ（張力値）に基づいて検体
のピーク検出を行い、ピークが検出された検体について
は、対応する分注管移動装置５を制御して分注動作を行
う。

この実施例においては、前記のようにマグヌス管11と
トランスデューサ31を複数対（４対）備えており、制御
部110は４台の各トランスデューサ31についてピーク検
出と分注動作の制御を時分割で行うようにしている。な
お、制御部10はCPUの内部クロック等のカウントによっ
て内部レジスタの内容を更新して計時動作を行うタイマ
ーを備えている。また、制御部110はマイクロコンピュ
ータ100のメモリ120等のワーキングエリア内に、各トラ
ンスデューサ31に対応させて、張力の最大値を記憶する
ための最大値レジスタ（F_MAX）とタイマーの動作状態を
示すタイマーフラグ（FT）が設定されている。

ところで、実験条件によっては、分注後に検体が弛緩
して張力が一時減少する場合があり、この場合に分注時
点よりも張力が小さい状態が一定時間（待ち解除時間
（T_LIM））続くと強制分注を行うようにしている。そし
て、この強制分注の判断のために、分注直後の張力値す
なわちピーク検出の判断開始直後の張力値を記憶するた
めの判断開始張力レジスタ（F_ST）と判断開始直後を示
すための開始フラグ（FS）がそれぞれメモリ120等のワ
ーキングエリア内に設定されている。

第２図は制御部110のピーク検出の制御を示すフロー
チャートであり、４台の各トランスデューサを時分割で
制御するメインルーチンから起動されるピーク検出のサ
ブルーチンを示す。なお、同図のピーク検出フローは各
トランスデューサ31について1sec周期で起動されるもの
とし、以後、１台のトランスデューサ31についての制御
を説明する。

制御部110は、ADC320からの張力値を検出しながら測
定装置３のスピードコントロールモータ32を制御して初
期張力の設定が終了するとこの初期張力値を最大値レジ
スタ（F_MAX）に格納して一回目の分注動作を行い、開始
フラグ（FS）を“0"にリセットしてピーク検出の制御を
開始する。

先ず、ADC320を介して現在の張力値（ｆ）を読み取り
（ステップS₁）、開始フラグ（FS）の状態から判断開始
直後か否かを判定し（ステップS₂）、開始フラグ（FS）
がリセットされていて判断開始直後であれば、現在の張
力値（ｆ）を判断開始張力レジスタ（F_ST）と最大値レ
ジスタ（F_MAX）に格納するとともに開始フラグ（FS）を
“1"にセットし（ステップS₃）、現在の張力値（ｆ）と
最大値レジスタ（F_MAX）内の張力値（f_M）とを比較する
（ステップS₄）。また、開始フラグ（FS）がセットされ
ていて判断開始直後でなければ、そのままステップS₄の
比較を行う。

上記ステップS₄の比較の結果、現在の張力値（ｆ）が
最大値レジスタ（F_MAX）内に張力値（f_M）より大きい場
合にはそれを最大値レジスタ（F_MAX）に格納して最大値
を更新し（ステップS₅）、タイマーをリセットするとと
もにタイマーフラグ（FT）を“0"にリセットし（ステッ
プS₆）、メインルーチンに復帰する。

一方、上記ステップR₄の比較の結果、現在の張力値
（ｆ）が最大値レジスタ（F_MAX）内の張力値（f_M）以下
の場合にはタイマーフラグ（FT）がリセットされている
か否かを判定し（ステップS₇）、リセットされていれば
タイマーを起動してタイマーフラグ（FT）を“1"にセッ
トし（ステップS₈）、メインルーチンに復帰する。

また、ステップS₇の判定でタイマーフラグ（FT）がセ
ットされていればタイマーが設定時間（Δｔ）を計時し
てタイムアップしているか否かを判定し（ステップ
S₉）、設定時間（Δｔ）に達していなければ最大値レジ
スタ（F_MAX）内の張力値（f_M）と現在の張力値（ｆ）と
の差の絶対値（｜f_M−f|）が張力範囲設定値（Δｆ）に
達しているか否かを判定し（ステップS₁₀）、この張力
値の差（｜f_M−f|）が張力範囲設定値（Δｆ）に達して
いない場合は待ち解除時間（T_LIM）がタイムアップして
いるか否かを判定する（ステップS₁₁）。そして、この
判定で待ち解除時間（T_LIM）に達していなければメイン
ルーチンに復帰する。

また、ステップS₉の判定において設定時間（Δｔ）が
タイムアップしていた場合もしくはステップS₁₀の判定
において張力値の差の絶対値（｜f_M−f|）が張力範囲設
定値（Δｆ）に達していた場合には、現在の張力値
（ｆ）と判断開始張力レジスタ（F_ST）内の張力値
（f_ST）とを比較し（ステップS₁₂）、現在の張力値
（ｆ）が判断開始張力レジスタ（F_ST）内の張力値
（f_ST）より大きい場合には、ピーク検出と判定してピ
ーク検出フラグをONにし（ステップS₁₃）、次の分注動
作を開始して開始フラグ（FS）とタイマーフラグ（FT）
を“0"にリセットし（ステップS₁₄）、メインルーチン
に復帰する。

また、現在の張力値（ｆ）が判断開始張力レジスタ
（F_ST）内の張力値（f_ST）以下の場合には、ステップS
₁₁の判定を行い、判定開始からの時間が待ち解除時間
（T_LIM）に達している場合には、上記同様にステップS
₁₃およびステップS₁₄の処理を行い、メインルーチンに
復帰する。

第３図は、分注後に張力が増加する実験について上記
のピーク検出の制御に基づいて分注動作を行った場合の
張力の変化の一例を示す図である。

図のように、検体Ｓには初期張力f₀が加えられ、時刻
T₁に一回目の分注が行われて張力が増加し始める。張力
が増加して時刻T₂で張力が最大に達すると、その後タイ
マーが起動されるとともに最大値レジスタ（F_MAX）の張
力値（f_M）が維持され、タイマーのタイムアップと張力
値の差が判定される。

そして、時刻T₃では、張力値の差は張力範囲設定値
（Δｆ）に達していないが、タイマーがタイムアップし
て設定時間（Δｔ）が経過し、さらに現在張力（ｆ）が
時刻T₁における一回目の分注直後に記憶した張力より大
きいため、ピーク検出と判定されて二回目の分注が行わ
れている。この二回目の分注により上記同様に張力が増
加し始め、時刻T₄で最大に達している。その後、上記同
様にタイムアップと張力値の差が判定され、時刻T₅で
は、タイムアップしていない張力値の差が張力範囲設定
値（Δｆ）に達し、さらに現在張力（ｆ）が時刻T₃にお
ける二回目の分注直後に記憶した張力より大きいため、
ピーク検出と判定されて三回目の分注が行われている。

第４図は、分注後に一時張力が減少する実験について
上記のピーク検出の制御に基づいて分注動作を行った場
合の張力の変化の一例を示す図であり、この場合には、
前記ステップS₁₁の判定により、分注時点よりも張力が
小さい状態が待ち解除時間（T_LIM）だけ継続すると強制
分注を行うようにしている。

同図のように、検体Ｓには初期張力f₀が加えられ、時
刻T₁′に一回目の分注が行われるとそのときの張力が判
断開始張力レジスタ（F_ST）に格納され、張力を検出し
て張力げ減少して始めるとタイマーが起動されるととも
に最大値レジスタ（F_MAX）の張力値（f_M）が維持され、
タイマーのタイムアップと張力値の差が判定される。し
かし、例えば時刻T₂′で設定時間（Δｔ）がタイムアッ
プしても、そのときの張力値（f₁）が一回目の分注直後
における判断開始張力レジスタ（F_ST）内の張力値（f
_ST1）を越えないので分注が行われない。

張力が増加して時刻T₃′で張力が最大に達すると、タ
イマーが起動されるとともにこの張力の最大値すなわち
最大体レジスタ（F_MAX）の張力値（f_M）が維持され、タ
イマーのタイムアップと張力値の差が判定される。

そして、時刻T₄′では、設定時間（Δｔ）はタイムア
ップしていないが張力値の差が張力範囲設定値（Δｆ）
に達し、さらに、現在の張力値（f₂）が一回目の分注直
後における判断開始張力レジスタ（F_ST）内の張力値（f
_ST1）を越えているため、ピーク検出と判定されて二回
目の分注が行われている。この二回目の分注により上記
同様に張力が一時減少して増加し始め、時刻T₅′で最大
に達し、その後、上記同様にタイムアップと張力値の差
が判定されて時刻T₆′で三回目の分注が行われている。

そして、時刻T₇′では現在の張力値（f₃）が三回目の
分注直後における判断開始張力レジスタ（F_ST）内の張
力値（f_ST3）を越していないが、三回目の分注直後から
待ち解除時間（T_LIM）だけ経過しているので、強制分注
が行われている。

上記の実施例では、検体に薬液を分注する毎に検体の
張力が累積的に増加するような場合について説明した
が、薬液の分注によって検体の張力が累積的に減少する
ような場合には、前記第２図のステップS₄とステップS
₁₂の判定を逆にすれば同様にピーク（ボトム値）を検出
することができ、検体や薬液の種類に応じてこのような
制御を前記第２図の制御と切り換えるようにすればよ
い。なお、この制御の切り換えは、制御プログラムを選
択的に起動することにより容易に行うことができ、格別
の説明は要しないであろう。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のマグヌス装置によれば、
トランスデューサ等の信号変換手段からの検出の張力を
逐次測定し、この逐次測定した張力値の増加状態から減
少状態への変化点または減少状態から増加状態への変化
点を検出し、この変化点における張力値を保持するとと
もに計時を開始し、この変化点からの計時時間が予め設
定された設定時間を経過したとき、または、測定した張
力値と上記変化点における保持した張力値との差の絶対
値が予め設定された設定張力値に達したときに、検体の
張力のピーク検出と判定するようにしたので、検体の張
力がピークに達した時点から張力値の許容範囲内と経過
時間の許容範囲内においてピーク時点を適宜検出するこ
とができ、累積的に分注動作を行う場合など、検体の張
力のピークを自動的に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のブロック図、第２図は実施例におけるピーク検出のフローチャート、第３図は分注後に張力が増加する実験について実施例に
おけるピーク検出のタイミングの一例を示す図、第４図は分注後に一時張力が減少する実験について実施
例におけるピーク検出のタイミングの一例を示す図、第５図は実施例のマグヌス装置の正面図、第６図は同マグヌス装置の平面図、第７図は同マグヌス装置の側面図、第８図は同マグヌス装置の検体収容部と測定装置を示す
図、第９図は同マグヌス装置の制御部を示す図、第10図は本考案に係わるマグヌス装置における検体の張
力の変化の一例を示す図である。３…測定装置、11…マグヌス管、31…トランスデュー
サ、110…制御部、Ｓ…検体。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マグヌス管内に収容した検体の張力を検出
する信号変換手段と、この信号変換手段の検出信号に基
づいて検体の張力を逐次測定する制御手段とを備えるマ
グヌス装置であって、前記制御手段は、逐次測定する張力値の増加状態から減
少状態への変化点または減少状態から増加状態への変化
点を検出し、この変化点における張力値を保持するとと
もに計時を開始し、この変化点からの計時時間が予め設
定された設定時間を経過したとき、または、測定した張
力値と上記変化点における保持した張力値との差の絶対
値が予め設定された設定張力値に達したときに、検体の
張力のピーク検出と判定するようにしたことを特徴とす
るマグヌス装置。