JP3700402B2 - Method for detecting clogged suction channel or insufficient suction volume, sample liquid suction device, and dispensing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料液を所定量吸引するさいに行われる吸引流路の詰まりまたは吸引量不足の検出方法、及びこの検出方法に適した試料液吸引装置に関し、特に試料液の分注を行う際等に吸引流路の圧力を測定して吸引の正常性を判断することができる吸引流路の詰まりまたは吸引量不足の検出方法、及びこの検出方法を用いるのに適した試料液吸引装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
臨床検査の分野においては、人体から採血された血液の血清、血漿などの液状検体(試料液、またはサンプル)はサンプル容器に入れられ、多数のサンプル容器が検体ラックにセットされ検査工程に回される。そして、サンプルの所定の検査を行うため検体ラックは試料液吸引装置を備えた、分注装置にセットされる。
【0003】
検体ラックが分注装置にセットされてから、分注装置に備え付けられているサンプル移送アームが、分注ポンプシステムの吸引取付部がノズルヘッドである場合はノズルヘッドに、または同吸引取付部がチップヘッドの場合はチップヘッドにディスポーザルチップを取付ける。
【0004】
ノズルヘッドまたはチップヘッドに取付けられたディスポーザルチップの先端がサンプル容器のサンプル液の中に浸され、分注ポンプが作動し、サンプル容器からディスポーザルチップへサンプルが必要量吸引され、吸引されたサンプルはディスポーザルチップから免疫反応カートリッジの各々の容器に必要量分注される。
【0005】
しかし、サンプルにフィブリンなどの固形物が含有されていた場合、分注ポンプによりサンプルがディスポーザルチップ内に吸引される場合に、固形物が微少なディスポーザルチップの吸入口に吸着して閉塞状態を引き起こし円滑な正しい吸引作業をすることが困難になる。サンプルが正しくディスポーザルチップに吸引されないと、サンプルを必要量免疫反応カートリッジの容器に分注することができず、正しい検査結果が得られない。よって、サンプル容器からディスポーザルチップへサンプルの吸引作業が正しく行われている否かを監視する必要が生じる。
【0006】
そこで、正しい吸引作業が行われているかどうかを監視する方法として、試料液吸引時の吸引流路内の圧力値を測定し、吸引量に応じて決定された圧力の閾値と比較することにより吸引流路の詰まりが生じたか否かを判断し、正常に試料液が容器に採取された場合と、吸引作業に異常が生じた場合とを識別する方法がある(特開平10−48220号公開公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では、図5に示すようなサンプルの吸引量(吸引された量)の不足が発生した場合に、異常な吸引であるにもかかわらず、吸引圧力をゲージ圧で測定した値の最大値が正常な吸引の場合とほぼ等しいため、正常な吸引と判定してしまう場合があり、吸引作業の正常性を正しく判定をすることは困難である。
【0008】
そこで、本発明は、詰まりによる吸引異常だけでなく、吸引量の不足による吸引異常をも判定でき、より正確にかつ確実に吸引作業の正常性の判定ができる検知方法及びこの検知方法を用いた試料液吸引装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による吸引流路の詰まりまたは吸引量不足の検出方法は、試料液を所定量吸引するさいに行われる吸引流路の詰まりまたは吸引量不足の検出方法において;前記試料液の吸引作動終了後における吸引流路内の圧力を検知し;前記検知した圧力から、圧力の時間に対する変化率を算出し;前記算出した変化率を所定の閾値と比較し、吸引流路の詰まりまたは吸引量不足を検知することを特徴とする。吸引流路内の圧力を検知し、検知した圧力から、圧力の時間に対する変化率を算出し、算出した変化率を所定の閾値と比較するので、より正確にかつ確実に吸引流路の詰まり及び試料液の吸引量不足の検出ができる。吸引流路内の圧力を検知することは実質的に吸引圧力を検知することになる。吸引流路内の圧力を測定する代わりに、シリンジ型の吸引ポンプが使用されている場合にシリンジ部の圧力を測定してもよい。シリンジ部の圧力は実質的に吸引圧力に等しいからである。
【0010】
さらに、前記所定の閾値が、試料液の吸引量に対応して決定されたものとしてよい。変化率は試料液の吸引量により異なるので、吸引量に応じた閾値を決定するのである。
【0011】
さらに、前記変化率が、吸引動作停止時と該吸引動作停止時から所定時間経過時との間の変化率であるとしてもよい。吸引流路の詰まりまたは吸引量不足が生じているか否かは、吸引動作停止時と該吸引動作停止時から所定時間経過時との間の変化率の値の大きさに顕著に現れるので、この変化率を所定の閾値と比較するのである。
【0012】
吸引動作停止時(第1の時点とする)と該吸引動作停止時から所定時間経過時(第2の時点とする)との間の変化率は、それら2点における吸引圧力の差を第1と第2の時点の時間差で除して求めた圧力変化の傾斜であってもよいし、第1の時点と第2の時点をさらに細かく分割して分割区間の変化率を求め、それらを平均してもよいし、それらの変化率のうち中間のものを採用するものとしてもよい。このようにすることにより信頼性が増す。
【0013】
試料液の吸引は、通常試料液の吸引ポンプが吸引動作をすることによって行われ、吸引動作終了とは、例えば吸引ポンプの吸引作動が終了すること、即ちシリンジ型の吸引ポンプの場合はシリンジのピストンが所定のストロークだけ抜き出された後に止まることをいう。
【0014】
さらに、前記変化率が、吸引作動停止から所定時間経過後の所定の2点間の変化率であるとしてもよい。
【0015】
吸引流路の詰まりまたは吸引量不足が生じた場合の特有の変化率は、吸引作動停止から所定時間経過してから顕著に現れるからである。第1の点と第2の点を各々一つづつに固定せずに、一つの試料液に対し適宜何通りか選択して第1の点と第2の点とを組合せ、第1の点と第2の点との間の変化率が所定の閾値を下まわったり、越えたりすることがあるか否かで判断してもよい。また、閾値は一つとは限らず、二つ以上設けてもよい。
【0016】
上記目的を達成するために、本発明による試料液吸引装置は、図1に示すように、吸引流路の圧力を吸引作動終了後に検知する圧力センサー8と;前記検知した圧力から、圧力の時間に対する変化率を演算する演算部13と;前記演算した変化率の閾値を記憶する記憶部13と;前記変化率と前記閾値とを比較する比較部13とを備える。
【0017】
さらに、前記閾値を試料液の吸引量に対応させて演算する演算部をさらに備えるようにしてよい。
【0018】
上記目的を達成するために、本発明による分注装置は、請求項5または請求項6に記載の試料液吸引装置と;前記試料液を収容する容器を保持する保持部と;前記吸引流路と前記保持部とを相対的に移動させる移動装置とを備える。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0020】
図1は、本発明による吸引流路の詰まりまたは吸引量不足を検知する検知方法を用いた試料液吸引装置、を備えた分注装置1の主要構成を示すブロック図である。試料液の分注を行う際には、試料液の吸引が行われるので以下分注装置について吸引を中心に記述する。本分注装置1はチップ2を有する。チップ2は、被分注液であり検体液であるサンプル(試料液)を吸引するためのものである。チップ2はサンプルが入っているサンプル容器(不図示)に挿入され、チップ2の先端部がサンプル液面下に来るまで降下して、サンプルを吸引する。チップ2はチップヘッド2Aに取付けられ、チップヘッド2Aには配管3が接続されている。
【0021】
チップヘッド2Aは、チップ2と配管3を連通する連通路(不図示)を有する。チップヘッド2Aには、さらにチップヘッド移動手段14が連結され、チップヘッド2Aの移動(即ちチップ2の移動)は制御部6からチップヘッド移動手段14に送られるチップヘッド移動信号15に従って、チップヘッド移動手段14により行われる。配管3には分注ポンプ4が接続されている。分注ポンプ4にはポンプ駆動手段5が連結され、ポンプ駆動手段5は、制御部6からポンプ駆動手段5に送られるポンプ制御信号7に従って分注ポンプ4を駆動する。
【0022】
配管3には吸引圧力を測定するための圧力センサー8が接続されている。圧力センサー8は圧力トランスミッターを内蔵し、圧力センサー8からの圧力信号9はアンプ10に送られ、拡大された圧力信号11はアンプ10から制御部6に送られる。圧力信号11はアナログ信号であり、制御部6が内蔵するA/Dコンバーター12によってデジタル信号に変えられ、このデジタル信号は制御部6が内蔵するCPU13に送られる。吸引圧力はゲージ圧にて測定される。圧力センサー8はチップヘッド2Aに取付けて、チップヘッド2Aの圧力を測定するようにしてもよい。チップヘッド2Aの圧力は実質的に吸引圧力に等しいからである。
【0023】
CPU13は、プログラム部を有し、分注装置1を制御するためのプログラムが組まれている。このプログラムによって予め定められた順序に従ってチップヘッド2Aが駆動され、さらに分注ポンプ4が駆動されて分注作業が行われるよう、チップヘッド移動信号15、ポンプ駆動信号7が制御部6から送られる。CPU13は、圧力センサー8からの圧力信号11でデジタル信号に変換されたデータに基づいて圧力(吸引圧力)の変化率(時間に対する変化率。以下同様)を演算する演算部と、吸引容量に対応させて圧力の閾値を記憶する記憶部と、吸引容量に対応させて閾値を演算する演算部と、演算で求めた圧力の変化率と、前記記憶された閾値または前記演算された閾値を比較する比較部をプログラムとして内包する。
【0024】
閾値が演算される場合とは、例えば吸引容量がある値のとき、記憶部にその値と完全に等しい容量値とそれに対応する閾値が記憶されていない場合に、与えられた吸引容量を用いて、内挿または外挿によって、記憶部に記憶された吸引容量とそれに対応する閾値のデータ群から、その吸引容量の値に対応する閾値が演算される場合である。
【0025】
チップ2が、サンプルが充填されたサンプル容器がセットされた位置の真上に来るように、チップヘッド移動手段14によって移送される。次にチップ2はチップヘッド移動手段14によって、真下に下げられ、さらにチップ2がサンプル容器に挿入され、チップ2の先端がサンプルの液面より下の所定の距離に来たところで停止する。一連の、サンプル容器とチップ2の動作及びこの後の分注装置1の動作は制御部のCPU13に組み込まれたプログラムに従って行われ、分注装置1が自動的に作動するようになっている。
【0026】
チップ2の前述の停止後、分注ポンプ4がポンプ駆動手段5によって作動し、必要とするサンプルの液量(分注量)の全量または過剰量を吸引採取する。サンプルの吸引中チップ2は停止した状態を維持する。
【0027】
図8に分注ポンプ4の構造をさらに詳細に示す(図8には、チップ2、チップヘッド2A、配管3、分注ポンプ4、ポンプ駆動手段5、圧力センサー8、チップヘッド移動手段14のみ示し、他は省略する)。分注ポンプ4は一端にノズル4Dを有するシリンダ形状のシリンジ4A、シリンジ4Aの他端からシリンジ4Aに挿入されたピストン4B、ピストン4Bの挿入先端とは反対側の一端に結合されたピストンロッド4Cから構成され、シリンジ4Aのノズル4Dが配管3に繋がれている。ピストンロッド4Cの、ピストン4Bと結合された端部とは反対の端部はポンプ駆動手段5に結合される。
【0028】
よって、ポンプ駆動手段5を介してピストンロッド4Cを引くことにより、シリンジ4A内に挿入されていたピストン4Bが外方向AAに引き抜かれる。ピストン4Bが外方向AAに引き抜かれることによりサンプルはチップ2内部に吸引される。ピストンロッド4Cが外方向AAの動きを停止すれば、ピストン4Bも動きを停止し、分注ポンプ4の吸引動作は終了する。分注ポンプ4の吸引動作が終了しても負圧であったチップ2内部の圧力(吸引圧力)が大気圧にほぼ等しくなるまでサンプルの吸引は行われる。
【0029】
次に吸引作業の終了後にチップ2はチップヘッド移動手段14により、真上に引き上げられ、チップ2の先端がサンプル容器(図8に不図示)の上端面より所定の高さに来たときに停止する。次にチップ2はチップヘッド移動手段14により免疫反応カートリッジの所定の容器(図8に不図示)の真上に来るまで移送され、停止する。
【0030】
次に、チップ2がチップヘッド移動手段14により免疫反応カートリッジの所定の容器の真上に来るまで移送された後に、免疫反応カートリッジの容器にサンプルが分注される手順を説明する。
【0031】
チップ2はサンプルチップヘッド移動手段14により、この免疫反応カートリッジの容器の中に挿入され、この容器内の試薬液面下の所定の深さになったところで停止しする。次にポンプ駆動手段5が作動し、容器内の試薬と反応させる分量だけサンプルを容器内に吐出する。
【0032】
分注ポンプ4の吐出作業は次のように行われる。前述のように分注ポンプ4のピストンロッド4Cの、ピストン4Bと結合された端部とは反対の端部はポンプ駆動手段5に結合されている。よって、ポンプ駆動手段5を介してピストンロッド4Cを押すことにより、シリンジ4A内のピストン4Bが内部方向BBに押されて挿入される。ピストン4Bが内部方向BBに押されて挿入されることによりサンプルはチップ2外部に吐出され、吐出されたサンプルは免疫反応カートリッジの容器に分注される。ピストンロッド4Cは所定量が分注されるようにシリンジ4Aの内部方向BBに向かって所定のストロークだけ動くので、同様にピストン4Bもシリンジ4Aの内部方向BBに向かって前記の所定のストロークだけ動く。シリンジ4Aが動きを停止し、分注ポンプ4の吐出動作は終了する。
【0033】
分注が終了した後は、新しいチップ2に取り換えられ、次のサンプルの分注作業が行われる。分注されたサンプルは容器の中で試薬液とミキシングされ、所定時間インキュベーションされた後所定の検査が行われる。
【0034】
サンプルのサンプル容器からチップ2への吸引、及びサンプルのチップ2から免疫反応カートリッジの容器への吐出が行われると配管の吸引圧力及び吐出圧力は変動する。分注が正常に行われる場合は、図2、図3、図4に示すごとく、分注ポンプ4の吸引を開始する直前では、圧力センサー8によって検出される配管3の圧力は大気圧に等しく、分注ポンプ4の吸引動作開始時S以降から吸引動作終了時Eまでは吸引圧力は負圧である。分注ポンプ4の吸引動作開始時Sから吸引圧力は大気圧から下がって下降を開始し、分注ポンプ4の吸引動作がある程度進行した時点でその圧力下降はなだらかになりやがてその値は最小に達し、以後圧力はなだらかに上昇するが、分注ポンプ4の吸引動作終了時Eに圧力は完全には大気圧に回復しない。
【0035】
分注ポンプ4の吸引動作が終了しても、被分注液のチップ2への吸引は続行され、吸引圧力はさらに回復し続け、上昇をし続ける。これは吸引ライン(チップ2、ノズルヘッド2A、配管3、分注ポンプ4)には流動抵抗があるからである。したがって、分注ポンプ4の吸引動作終了後に圧力変化率がゼロではないある値を有する時間帯が存在する。そして、被分注液のチップ2への移動が完了する時点で、吸引圧力が大気圧に近い状態に回復する。
【0036】
図2は吸引容量が100μリットルの場合、図3は吸引容量が50μリットルの場合、図4は吸引容量が20μリットルの場合で、共に吸引が正常に行われる場合の吸引圧力の変化を測定した圧力波形図である。横軸は時間を表し、一目盛りが20m秒であり、正方形の横軸の一辺が100m秒を表す。縦軸は吸引圧力の圧力信号を表し、一目盛りが2ボルト(V)であり、上方向が圧力が増える方向で下方向が圧力が減少する方向である(他の圧力波形図、すなわち図5、図6において同様)。図中Sが吸引動作開始、Eが分注ポンプ4の吸引動作終了の時点の位置を示す。吸引開始前の吸引圧力は大気圧に等しく、吸引により圧力が負圧になった後に圧力回復が完了したときの吸引圧力は大気圧にほぼ等しくなる。大気圧に完全に等しくならないのは被分注液の粘性等に起因する力による。
【0037】
一方、被分注液量が不足した場合は、図5に示すごとく、正常な分注時の分注ポンプ4の吸引動作終了時Eよりも早く吸引圧力の回復が認められる。分注ポンプ4の吸引動作終了時点Eでは、吸引圧力がほぼ大気圧に近いレベルまで回復してしまっている。このため分注ポンプ4の吸引動作終了時点E以降、吸引圧力の圧力変化率はほぼゼロに等しい。図5の場合の吸引容量は50μリットルである。サンプル容器中の被分注液が不足した場合の他、例えば、何らかの原因で被分注液と共に気泡が多量に吸引された場合にも、このような現象が見られる。
【0038】
また、固形物や不溶物が被分注液中に存在し、吸引時にチップ2が詰まった状態になると、図6に示すように分注ポンプ4の吸引動作中は吸引圧力が大気圧から降下するが、吸引動作終了時E以降の吸引圧力の圧力変動は、正常に吸引が実行された場合及び被分注液量が不足した場合とは異なり、チップ2の先端が被分注液に接触している間は、大気圧近辺までの吸引圧力の回復が見られない状態が継続する。このため、分注ポンプ4の吸引動作終了後、ある時間経過するまで(チップ2の先端が被分注液から離れ、接触を止めるまで)は吸引圧力の圧力変化率がほぼゼロである。図6の場合の吸引容量は20μリットルである。
【0039】
したがって、分注ポンプ4の吸引動作終了時Eの吸引圧力の圧力値と、分注ポンプ4の吸引動作終了時から一定時間経過後の吸引圧力の圧力値から計算式を用いて吸引圧力の変化率を求めれば、液状検体、試薬液などの被分注液のチップ2への採取が正常に行われたか、被分注液の量が何らかの理由により不足していたため被分注液の採取が異常に行われたか、または固形物や不溶物が被分注液に存在するため被分注液の採取が異常に行われたのかの判定が出来ることになる。
【0040】
ここで、分注の異常が固形物等の詰まりによるものか、被分注量の不足によるものかを区別したい場合は、さらに分注ポンプの吸引動作終了時または、吸引動作終了時からの一定時間経過後における正常吸引時の吸引圧力(ゲージ圧)の絶対値を圧力閾値として設定し、この圧力閾値と測定された吸引圧力(ゲージ圧)の絶対値を、分注ポンプの吸引動作終了時または、吸引動作終了時からの一定時間経過時に比較してもよい。測定された吸引圧力(ゲージ圧)の絶対値が圧力閾値より大きい場合は固形物等に詰まりによる分注異常であり、測定された吸引圧力(ゲージ圧)の絶対値が圧力閾値より小さい場合は被分注量の不足による分注異常である。
【0041】
図2〜図6から読み取れるように、被分注液が正常に採取されたケースにおいて、吸引時の分注ポンプ4停止後の吸引圧力カーブ(絶対圧)において圧力変化率の絶対値はある程度大きい値であり、被分注液量が不足していたケースにおいては同吸引圧力カーブ(絶対圧)における圧力変化率の絶対値は非常に小さい値であり、固形物や不溶物があって被分注液の採取が異常に行われた場合にも同吸引圧力カーブにおける圧力変化率の絶対値が非常に小さい値となっている。
【0042】
吸引容量が100μリットルのときの、正常吸引の場合と、ショートサンプルの場合の分注ポンプ4吸引動作終了後の吸引圧力を20m秒ごとに測定した結果を変化曲線として図7に示す。縦軸は吸引圧力に対応し、ゲージ圧の絶対値に対応する。但し、図7において吸引圧力は圧力信号11を使用しているので単位はボルト(V)である。この結果から、分注ポンプ4の吸引動作終了時から80m秒経過する間、吸引圧力変化率は正常な吸引の場合の方が、ショートサンプル下の吸引の場合よりも大きくなっていることがわかり、前記と同様の結論となる。
【0043】
ここで、図7のデータを基に分注ポンプが吸引動作終了してから20m秒経過した時点から、同40m秒を経過する時点の圧力変化率(単位 V/s)を以下の表1に掲載する。但し、表1においても図7と同様に吸引圧力の単位はボルト(V)であり、ゲージ圧の絶対値に対応する。また、圧力変化率は少数第3位を四捨五入し少数第2位まで求めている。
【0044】
【表1】
【0045】
表1に記載するように、正常吸引(データD1〜D4)の場合の、吸引圧力の変化率は16.0〜22.0V/sの範囲であり、異常吸引(データD5〜D7)の場合の吸引圧力の変化率は全て0.5V/sである。この場合の閾値を10.0V/sとし、あるサンプルの吸引圧力の分注ポンプの吸引動作終了から20m秒経過した時点から、同40m秒を経過する時点までの変化率が閾値以上の場合は正常吸引とし、閾値より小さい場合は吸引異常と判定することができる。
【0046】
吸引圧力の変化率を求める時間間隔は、前述のように分注ポンプの吸引動作終了から20m秒経過した時点から、同40m秒を経過する時点までに限られず、例えば分注ポンプが吸引動作を終了した時点から、分注ポンプが吸引動作を終了したときから20m秒を経過する時点まで、または40m秒を経過する時点までとしてもよい。これらの場合は、前述とは違うこれらの場合に適した閾値を定めればよい。
【0047】
また、分注ポンプ4の吸引動作終了時の吸引圧力の圧力値(ゲージ圧)の絶対値と分注ポンプ4の吸引動作終了時から60m秒経過時における吸引圧力の圧力値(ゲージ圧)の絶対値の差を取り、これをこれらの間の時間60m秒で割って吸引圧力の変化率を求め、これを閾値と比較してもよい。この場合を下記の表2に記載する。閾値は吸引量が20μリットルの場合も、50μリットルの場合も共に8.0としたが吸引量によって変えてもよい。
【0048】
【表2】
【0049】
さらに、上記表2において、分注ポンプ4の吸引動作終了時の吸引圧力の圧力値(ゲージ圧)の絶対値の代わりに 、分注ポンプ4の吸引動作終了時より10m秒経過時の圧力値(ゲージ圧)の絶対値を用いて吸引圧力の変化率を求めてもよい。そこで、分注ポンプ4の吸引動作終了時から10m秒経過時の吸引圧力の圧力値(ゲージ圧)の絶対値と、分注ポンプ4の吸引動作終了時から60m秒経過時における圧力値(ゲージ圧)の絶対値の差を取り、これをこれらの間の時間50m秒で割って圧力の変化率を求め、これを閾値と比較した場合を下記の表3に記載する。この場合も、チップ2の詰まりによる分注異常だけでなく被分注量不足による分注異常の判定もできるので、より詳細な判定ができ有利である。閾値は吸引量が20μリットルの場合も、50μリットルの場合も共に6.0としたが吸引量によって変えてもよい。
【0050】
【表3】
【0051】
図9に示すように、他の実施の形態として、分注ポンプとチップを配管を介さずに直接接続することも可能である。この場合、分注ポンプ34はシリンジ34A、ピストン34B、ピストンロッド34C、ノズル34Dを含んで形成されるピストンロッド34はポンプ駆動手段35に連結される。この場合ノズル34Dはそのジリンジ34Aに結合される端部とは反対の端部にノズルヘッド34Eを有し、このノズルヘッド34Eにチップ32が接続される。配管33はシリンジ34Aの側壁のノズル34D近傍に接続される。
【0052】
本実施の形態では、第1の実施の形態とは違い、第1の実施の形態のチップヘッド2Aに連結されているチップヘッド移動手段14は、ノズル移動手段44としてノズル34Dに連結されているが、ノズル移動手段44の作用は、チップヘッドではなくノズル34Dに作用すること以外チップヘッド移動手段14と同様である。
【0053】
以上、サンプルがサンプル容器から免疫反応カートリッジの各々の容器へ分注される場合について述べたが、免疫反応カートリッジの各々の容器へ所定量の試薬液が試薬液容器から分注される場合であってもよい。
【0054】
上述のように吸引量不足による吸引異常の場合は、吸引圧力(ゲージ圧)の絶対値の最大値が、正常吸引の場合のそれにほぼ等しいので、測定された吸引圧力(ゲージ圧)の絶対値と、正常吸引の場合の吸引圧力(ゲージ圧)の絶対値を基に定められた圧力閾値とを比較することによる方法では正確に判定できないが、測定または測定/演算された吸引圧力(ゲージ圧)の絶対値の変化率と、正常吸引の場合の吸引圧力(ゲージ圧)の絶対値の変化率を基に定められた変化率の閾値とを比較することによる方法であればこれを正確に判定することができる。よって上述の本発明の検出方法であれば、チップ2の詰まりによる吸引異常だけでなく、吸引量不足による吸引異常の判定もできるので、より詳細な判定ができ有利である。
【0055】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、試料液の吸引作動終了後における吸引流路内の圧力を検知し、検知した圧力から、圧力の時間に対する変化率を算出し、これを所定の閾値と比較するので、詰まりによる吸引異常だけでなく吸引量不足による吸引異常の判定もできるので、より詳細な判定ができ有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の分注装置の主要構成を示すブロック図である。
【図2】吸引容量が100μリットルであり、正常に分注が行われた場合の吸引圧力の変化を測定した圧力波形図である。
【図3】吸引容量が50μリットルであり、正常に分注が行われた場合の吸引圧力の変化を測定した圧力波形図である。
【図4】吸引容量が20μリットルであり、正常に分注が行われた場合の吸引圧力の変化を測定した圧力波形図である。
【図5】吸引容量50μリットルであり、被分注量が不足した状態で分注が行われた場合の吸引圧力の変化を測定した圧力波形図である。
【図6】吸引容量が20μリットルであり、詰まりを生じた場合の吸引圧力の変化を測定した圧力波形図である。
【図7】吸引容量が100μリットルであり、正常に分注が行われた場合と、被分注量が不足した場合に採取された吸引圧力の変化を示す圧力変化図である。
【図8】第1の実施の形態の分注ポンプの構成を示した模式図である。
【図9】他の実施の形態の分注ポンプの構成を示した模式図である。
【符号の説明】
1 分注装置
2 チップ
2A チップヘッド
3 配管
4 分注ポンプ
4A シリンジ
4B ピストン
4C ピストンロッド
4D ノズル
5 ポンプ駆動手段
6 制御部
7 ポンプ制御信号
8 圧力センサー
9 圧力信号
10 アンプ
11 圧力信号
12 A/Dコンバーター
13 CPU
14 チップヘッド移動手段
15 チップヘッド移動信号
32 チップ
33 配管
34 分注ポンプ
34A シリンジ
34B ピストン
34C ピストンロッド
34D ノズル
34E ノズルヘッド
35 ポンプ駆動手段
44 ノズル移動手段
AA 外方向
BB 内部方向
E 吸引動作終了時
S 吸引動作開始時[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a detection method for clogging of a suction channel or a suction amount shortage performed when a predetermined amount of sample liquid is sucked, and a sample liquid suction device suitable for this detection method, and particularly when dispensing a sample liquid. The present invention relates to a method for detecting clogging of a suction channel or a shortage of suction amount that can determine the normality of suction by measuring the pressure of the suction channel, etc., and a sample liquid suction device suitable for using this detection method It is.
[0002]
[Prior art]
In the field of clinical tests, liquid specimens (sample liquids or samples) such as blood serum and plasma collected from the human body are placed in sample containers, and a large number of sample containers are set in a specimen rack and sent to the examination process. The Then, the sample rack is set in a dispensing device equipped with a sample liquid suction device in order to perform a predetermined inspection of the sample.
[0003]
After the sample rack is set in the dispensing device, the sample transfer arm provided in the dispensing device is used for the nozzle head when the suction mounting portion of the dispensing pump system is a nozzle head, or the same suction mounting portion. In the case of a chip head, a disposal chip is attached to the chip head.
[0004]
The tip of the disposal tip attached to the nozzle head or tip head is immersed in the sample liquid in the sample container, the dispensing pump is activated, and the required amount of sample is sucked from the sample container into the disposal chip and sucked The required amount of sample is dispensed from the disposal chip into each container of the immune reaction cartridge.
[0005]
However, if the sample contains solids such as fibrin, when the sample is sucked into the disposal tip by the dispensing pump, the solid matter is adsorbed on the suction tip of the disposal tip and blocked. It becomes difficult to perform a smooth and correct suction operation. If the sample is not correctly aspirated into the disposal chip, the required amount of sample cannot be dispensed into the container of the immune reaction cartridge, and correct test results cannot be obtained. Therefore, it is necessary to monitor whether or not the sample suction operation is correctly performed from the sample container to the disposal chip.
[0006]
Therefore, as a method for monitoring whether or not correct suction work is being performed, the pressure value in the suction flow path during sample liquid suction is measured, and suction is performed by comparing it with the pressure threshold value determined according to the suction amount. There is a method of determining whether or not the flow path is clogged and discriminating between the case where the sample liquid is normally collected in the container and the case where the suction operation is abnormal (Japanese Patent Laid-Open No. 10-48220). ).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this method, when a shortage of the sample suction amount (suction amount) as shown in FIG. 5 occurs, the suction pressure is a value measured by the gauge pressure in spite of abnormal suction. Since the maximum value is almost equal to that in normal suction, it may be determined as normal suction, and it is difficult to correctly determine the normality of the suction work.
[0008]
Accordingly, the present invention uses not only a suction abnormality due to clogging but also a suction abnormality due to a shortage of suction amount, and a detection method that can determine the normality of suction work more accurately and reliably, and this detection method. An object of the present invention is to provide a sample liquid suction device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the method for detecting clogging of the suction channel or the shortage of the suction amount according to the present invention is a detection method for clogging of the suction channel or the shortage of the suction amount performed when a predetermined amount of sample liquid is sucked; Aspiration of the sample liquid Finish The pressure in the suction channel is detected later; the rate of change of the pressure with respect to time is calculated from the detected pressure; the calculated rate of change is compared with a predetermined threshold, and the suction channel is clogged or the suction amount is insufficient It is characterized by detecting. The pressure in the suction channel is detected, and the rate of change of the pressure with respect to time is calculated from the detected pressure, and the calculated rate of change is compared with a predetermined threshold, so the suction channel is clogged more accurately and reliably. as well as It is possible to detect a shortage of sample liquid suction. Detecting the pressure in the suction channel substantially detects the suction pressure. Instead of measuring the pressure in the suction channel, the pressure of the syringe part may be measured when a syringe-type suction pump is used. This is because the pressure of the syringe part is substantially equal to the suction pressure.
[0010]
Furthermore, the predetermined threshold value may be determined according to the amount of sample liquid sucked. Since the rate of change varies depending on the amount of sample liquid sucked, a threshold value corresponding to the amount of suction is determined.
[0011]
Further, the change rate may be a change rate between when the suction operation is stopped and when a predetermined time has elapsed since the suction operation was stopped. Whether or not the suction flow path is clogged or the suction amount is insufficient appears significantly in the magnitude of the rate of change between when the suction operation is stopped and when the predetermined time has elapsed since the suction operation was stopped. The rate of change is compared with a predetermined threshold.
[0012]
The rate of change between the time when the suction operation is stopped (referred to as the first time point) and the time when the predetermined time has elapsed since the time when the suction operation was stopped (referred to as the second time point) is the difference between the suction pressures at these two points. It may be the slope of the pressure change obtained by dividing by the time difference between the second time point and the first time point and the second time point are further subdivided to obtain the rate of change of the divided sections and average them. Alternatively, an intermediate one of the change rates may be adopted. This increases the reliability.
[0013]
The suction of the sample liquid is normally performed by the suction operation of the suction pump of the sample liquid, and the end of the suction operation is, for example, the end of the suction operation of the suction pump, that is, in the case of a syringe type suction pump, This means that the piston stops after being pulled out by a predetermined stroke.
[0014]
Furthermore, the change rate may be a change rate between two predetermined points after a predetermined time has elapsed since the suction operation was stopped.
[0015]
This is because the specific rate of change when the suction channel is clogged or the suction amount is insufficient appears significantly after a predetermined time has elapsed since the suction operation stopped. Instead of fixing each of the first point and the second point one by one, select several appropriate ways for one sample solution and combine the first point and the second point. It may be determined whether the rate of change between the first point and the second point may fall below or exceed a predetermined threshold. Further, the threshold value is not limited to one, and two or more threshold values may be provided.
[0016]
In order to achieve the above object, the sample liquid suction device according to the present invention, as shown in FIG. After suction operation A
[0017]
Furthermore, you may make it further provide the calculating part which calculates the said threshold value according to the suction | attraction amount of a sample liquid.
[0018]
In order to achieve the above object, a dispensing apparatus according to the present invention includes a sample liquid suction device according to
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a
[0021]
The
[0022]
A
[0023]
The
[0024]
When the threshold value is calculated, for example, when the suction capacity is a certain value, if the storage unit does not store a capacity value that is completely equal to that value and the corresponding threshold value, the given suction capacity is used. This is a case where a threshold corresponding to the value of the suction capacity is calculated from the suction capacity stored in the storage unit and the corresponding threshold data group by interpolation or extrapolation.
[0025]
The
[0026]
After the aforementioned stop of the
[0027]
FIG. 8 shows the structure of the dispensing
[0028]
Therefore, by pulling the
[0029]
Next, after the suction operation is completed, the
[0030]
Next, a procedure in which a sample is dispensed into the container of the immune reaction cartridge after the
[0031]
The
[0032]
The discharge operation of the dispensing
[0033]
After the dispensing is completed, the
[0034]
When suction of the sample from the sample container to the
[0035]
Even after the suction operation of the dispensing
[0036]
FIG. 2 shows the case where the suction volume is 100 μL, FIG. 3 shows the case where the suction volume is 50 μL, and FIG. 4 shows the case where the suction volume is 20 μL. It is a pressure waveform diagram. The horizontal axis represents time, the scale is 20 milliseconds, and one side of the square horizontal axis is 100 m seconds Represents. The vertical axis represents the pressure signal of the suction pressure, the scale is 2 volts (V), the upper direction is the direction in which the pressure increases, and the lower direction is the direction in which the pressure decreases (other pressure waveform diagrams, that is, FIG. 5). The same in FIG. 6). In the figure, S indicates the position when the suction operation starts, and E indicates the position when the suction operation of the dispensing
[0037]
On the other hand, when the amount of liquid to be dispensed is insufficient, as shown in FIG. 5, recovery of the suction pressure is recognized earlier than when the suction operation of the dispensing
[0038]
Also, when solids or insolubles are present in the liquid to be dispensed and the
[0039]
Therefore, the change in the suction pressure using the calculation formula from the pressure value of the suction pressure E at the end of the suction operation of the dispensing
[0040]
Here, if you want to distinguish whether the abnormality in dispensing is due to clogging of solids or the like, or due to a shortage of dispensed amount, it will be further fixed at the end of the suction operation of the dispensing pump or from the end of the suction operation. The absolute value of the suction pressure (gauge pressure) at the time of normal suction after the passage of time is set as the pressure threshold, and the absolute value of this pressure threshold and the measured suction pressure (gauge pressure) is set at the end of the dispensing pump suction operation. Or you may compare when the fixed time progresses from the time of completion | finish of attraction | suction operation | movement. If the absolute value of the measured suction pressure (gauge pressure) is greater than the pressure threshold, it is a dispensing error due to clogging with solids, etc. If the absolute value of the measured suction pressure (gauge pressure) is smaller than the pressure threshold Dispensing error due to insufficient dispensing volume.
[0041]
As can be seen from FIGS. 2 to 6, in the case where the liquid to be dispensed is normally collected, the absolute value of the rate of change in pressure is somewhat large in the suction pressure curve (absolute pressure) after stopping the dispensing
[0042]
FIG. 7 shows the result of measuring the suction pressure after the completion of the suction operation of the dispensing
[0043]
Here, based on the data of FIG. 7, the pressure change rate (unit: V / s) from the time when 20 msec passed after the dispensing pump ended the suction operation to the time when 40 msec elapses is shown in Table 1 below. Post. However, in Table 1, as in FIG. 7, the unit of the suction pressure is in volts (V) and corresponds to the absolute value of the gauge pressure. The pressure change rate is calculated to the second decimal place by rounding off the third decimal place.
[0044]
[Table 1]
[0045]
As shown in Table 1, the rate of change of the suction pressure in the case of normal suction (data D1 to D4) is in the range of 16.0 to 22.0 V / s, and in the case of abnormal suction (data D5 to D7) The rate of change of the suction pressure is 0.5 V / s. In this case, when the threshold value is 10.0 V / s, and the rate of change from the time when 20 msec has elapsed from the end of the suction operation of the dispensing pump with a certain sample suction pressure to the time when 40 msec elapses is greater than or equal to the threshold When the suction is normal and smaller than the threshold, it can be determined that the suction is abnormal.
[0046]
The time interval for obtaining the change rate of the suction pressure is not limited to the time point after the lapse of 20 milliseconds from the end of the suction operation of the dispensing pump as described above, and the time point when 40 milliseconds have elapsed, for example, the dispensing pump performs the suction operation. It is good also as from the time of complete | finishing to the time of 20 milliseconds having passed since the dispensing pump complete | finished suction operation, or to the time of having passed 40 milliseconds. In these cases, a threshold value suitable for these cases different from the above may be determined.
[0047]
In addition, the absolute value of the pressure value (gauge pressure) of the suction pressure at the end of the suction operation of the dispensing
[0048]
[Table 2]
[0049]
Furthermore, in Table 2 above, instead of the absolute value of the suction pressure value (gauge pressure) at the end of the suction operation of the dispensing
[0050]
[Table 3]
[0051]
As shown in FIG. 9, as another embodiment, it is also possible to directly connect the dispensing pump and the tip without using a pipe. In this case, the dispensing
[0052]
In the present embodiment, unlike the first embodiment, the chip head moving means 14 connected to the
[0053]
The case where the sample is dispensed from the sample container to each container of the immune reaction cartridge has been described above, but this is the case where a predetermined amount of reagent solution is dispensed from the reagent solution container to each container of the immune reaction cartridge. May be.
[0054]
As described above, in the case of abnormal suction due to insufficient suction volume, the absolute value of the absolute value of the suction pressure (gauge pressure) is almost equal to that of normal suction, so the absolute value of the measured suction pressure (gauge pressure) Cannot be accurately determined by comparing the pressure threshold value determined based on the absolute value of the suction pressure (gauge pressure) in normal suction with the measured or measured / calculated suction pressure (gauge pressure). If the method is based on comparing the change rate of the absolute value of) with the threshold value of the change rate determined based on the change rate of the absolute value of the suction pressure (gauge pressure) in normal suction Can be determined. Therefore, the detection method of the present invention described above is advantageous because it can determine not only the suction abnormality due to the clogging of the
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, After completion of sample liquid suction operation Detects the pressure in the suction channel, calculates the rate of change of the pressure over time from the detected pressure, and compares this with a predetermined threshold value. This is advantageous because more detailed determination can be made.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a dispensing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a pressure waveform diagram obtained by measuring a change in suction pressure when the suction volume is 100 μL and dispensing is performed normally.
FIG. 3 is a pressure waveform diagram obtained by measuring a change in suction pressure when the suction volume is 50 μl and dispensing is performed normally.
FIG. 4 is a pressure waveform diagram obtained by measuring a change in suction pressure when the suction volume is 20 μl and dispensing is performed normally.
FIG. 5 is a pressure waveform diagram showing a change in suction pressure when dispensing is performed in a state where the suction volume is 50 μl and the amount to be dispensed is insufficient.
FIG. 6 is a pressure waveform diagram obtained by measuring a change in suction pressure when the suction capacity is 20 μl and clogging occurs.
FIG. 7 is a pressure change diagram showing changes in suction pressure collected when the dispensing volume is 100 μl and dispensing is performed normally and when the dispensing volume is insufficient.
FIG. 8 is a schematic view showing a configuration of a dispensing pump according to the first embodiment.
FIG. 9 is a schematic view showing a configuration of a dispensing pump according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Dispensing device
2 chips
2A chip head
3 Piping
4 Dispensing pump
4A syringe
4B piston
4C piston rod
4D nozzle
5 Pump drive means
6 Control unit
7 Pump control signal
8 Pressure sensor
9 Pressure signal
10 amplifiers
11 Pressure signal
12 A / D converter
13 CPU
14 Chip head moving means
15 Chip head movement signal
32 chips
33 Piping
34 Dispensing pump
34A syringe
34B piston
34C piston rod
34D nozzle
34E Nozzle head
35 Pump drive means
44 Nozzle moving means
AA outward direction
BB internal direction
E End of suction operation
S At the start of suction operation
Claims (7)
前記試料液の吸引作動終了後における吸引流路内の圧力を検知し;
前記検知した圧力から、圧力の時間に対する変化率を算出し;
前記算出した変化率を所定の閾値と比較し、吸引流路の詰まりまたは吸引量不足を検知することを特徴とする;
吸引流路の詰まりまたは吸引量不足の検出方法。In a method for detecting clogging of a suction channel or a shortage of suction volume performed when a predetermined amount of sample liquid is sucked;
Detecting the pressure in the suction channel after completion of the suction operation of the sample liquid;
Calculating a rate of change of pressure with time from the detected pressure;
Comparing the calculated rate of change with a predetermined threshold value to detect clogging of the suction channel or insufficient suction amount;
Detection method for clogged suction channel or insufficient suction volume.
前記検知した圧力から、圧力の時間に対する変化率を演算する演算部と;
前記演算した変化率の閾値を記憶する記憶部と;
前記変化率と前記記憶部に記憶された閾値とを比較する比較部とを備える;
試料液吸引装置。A pressure sensor for detecting the pressure of the suction channel for sucking the sample liquid after completion of the suction operation ;
A calculation unit for calculating a rate of change of pressure with respect to time from the detected pressure;
A storage unit for storing a threshold value of the calculated change rate;
A comparison unit that compares the rate of change with a threshold value stored in the storage unit;
Sample liquid suction device.
前記試料液を収容する容器を保持する保持部と;
前記吸引流路と前記保持部とを相対的に移動させる移動装置とを備える;
分注装置。A sample liquid suction device according to claim 5;
A holding unit for holding a container for storing the sample solution;
A moving device that relatively moves the suction channel and the holding unit;
Dispensing device.
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