JP3726919B2 - サンプルプローブ詰まり検出方法及び検出回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は自動液体サンプル吸引／吐出装置の分野に関するものであり、特に、自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブ内の詰まりを検出する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
臨床研究所では、患者から採取した血液、血清、血漿、脳脊髄液、尿などの体液の様々な化学的組成を測定するのに自動分析器を使用している。自動分析器を使用することにより臨床研究所で分析を行う上で必要な熟練技術者の数を減らすことができ、検査精度が向上すると共に検査当たりの費用も節約される。
【０００３】
通常の自動分析器には、自動的に患者の標本容器からサンプル液を吸引して反応キュベットへ吐出する自動液体サンプル吸引／吐出装置が設けられている。また、自動分析器では実施中の試験に特有の試薬をキュベットまたは反応容器の中へ吐出してサンプルと試薬を混合する場合もある。テストサンプルと試薬の反応によって生成された反応物を調べることにより、現在検査を行おうとしている患者標本の特定化学組成物または分析物の濃度を自動分析器で測定する。この検査が終了すると、検査の結果が報告／印刷される。この検査結果には、サンプルの識別名、検査の数値結果、同じ検査で測定した化学組成物または分析物の測定値の標準的な範囲が含まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような自動分析器では、サンプルを吸引する時に血塊あるいはその他のごみなどが原因となって自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブの一部あるいは全てが詰まってしまい、必要量の標本を吸引したり、あるいは、反応キュベットに完全に吐出することができなくなってしまうといった問題があった。試薬と混合する標本のサンプル量が間違っていると検査結果も違ってしまう。
【０００５】
臨床技師が得た検査結果が異常な場合や、研究所の技術者が異常な検査結果を直接または間接に気づいた場合はその検査をやり直し、新しく得た結果を前回の結果と比較するようになっている。しかしながら、これら２つの結果が所定範囲内で一致しないような場合は、これらの検査結果のうちどちらの検査結果が有効であるかを判別するため検査を二度やり直さなくてはならない。
【０００６】
本願発明は上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、技術者が現在行っている検査の結果がサンプルプローブの詰まりのため無効なものであることが分かるよう、サンプルプローブの詰まりの有無を判別する手段を備えた自動吸引／吐出装置およびそのサンプルプローブの詰まり判別方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブ詰まり判別方法は、
サンプルプローブによる一定量の液体の吐出または吸引を開始する段階と、
前記サンプルプローブによる前記一定量の液体の吐出または吸引を終了する段階と、
前記吐出または吸引が終了してから所定時間経過した後の前記サンプルプローブ内の最終圧力を測定する段階と、
前記サンプルプローブの前記最終圧力が所定範囲外の場合はエラー状態を信号で知らせる段階とからなることを特徴とする。
【０００８】
本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出装置は、
ポンプと、
前記ポンプに接続されたサンプルプローブと、
前記ポンプに電気的に接続されており、前記ポンプを用いて液体サンプルの吸引及び吐出を制御するコントローラーと、
前記コントローラーに電気的に接続されており、前記サンプルプローブ内の圧力を測定する圧力センサーを備えたサンプルプローブ詰まり検出回路とから構成されており、
前記コントローラーは、前記ポンプによる吸引または吐出が終了してから所定時間経過した後の前記サンプルプローブ内の最終圧力を前記サンプルプローブ詰まり検出回路に測定せしめ、
前記サンプルプローブ内の前記最終圧力が所定範囲外の場合は前記サンプルプローブ詰まり検出回路がエラー状態を知らせる信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
また、本願発明の液体吸引／吐出プローブ用センサーは、
前記センサーに作動自在に接続された詰まり検出回路と、
前記詰まり検出回路に作動自在に接続されたコントローラーとから構成されており、前記詰まり検出回路は前記センサーで検出した圧力変動に応答するものであり、また、前記圧力が所定レンジまたはベースラインを越えて変動すると前記詰まり検出回路は前記コントローラーに信号でエラーを知らせることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本願発明の液体吸引／吐出プローブ用センサーは、
前記センサーに作動自在に接続された詰まり検出回路と、
前記詰まり検出回路に作動自在に接続されたコントローラーとから構成されており、前記詰まり検出回路は前記センサーで検出した圧力変動に応答するものであり、また、前記圧力が所定期限を越えて変動すると前記詰まり検出回路は前記コントローラーに信号でエラーを知らせることを特徴とする液体吸引／吐出プローブ用センサー。
【００１１】
【作用】
上記のように本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブの詰まりを検出する詰まり検出回路には、ポンプとサンプルプローブオリフィスを接続する流体管路内の圧力を測定する圧力センサーが備えられている。まず、一定量の標本の吐出あるいは吸引を開始した直後に自動液体サンプル吸引／吐出装置で接続流体管路内の圧力を測定する。次にポンプによる吸引または吐出作業が終了した後で流体管路内の圧力を再度測定する。もし所定時間内に圧力が所定範囲内に戻っていない場合は、エラー状態が報告される。
【００１２】
本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブの詰まり検出方法によれば、一定量の標本液体の吐出または吸引をサンプルプローブを介して開始する。その後この吐出または吸引作業が終了してから一定時間が経過した後にサンプルプローブ内の最終圧力を測定する。もしサンプルプローブ内の最終圧力が所定範囲外の場合はエラー状態が信号で知らせられる。
【００１３】
また、本願発明の液体吸引／吐出装置用センサーには、センサーに接続された詰まり検出回路とこの詰まり検出回路に接続されたコントローラーが設けられており、詰まり検出回路はセンサーで検出した圧力変動に反応するになっている。圧力変動が所定範囲またはベースラインを越える場合は詰まり検出回路からコントローラーへエラー信号が出力される。
【００１４】
さらに、本願発明の液体吸引／吐出装置用センサーによれば、センサーに接続された詰まり検出回路がセンサーで検出した圧力変動に応答する。圧力変動が所定時間の範囲を越える場合は詰まり検出回路からコントローラーへエラー信号が出力される。
【００１５】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本願発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００１６】
図１には本願発明の詰まり検出回路５２と自動液体サンプル吸引／吐出装置１０が図示されている。この自動液体サンプル吸引／吐出装置１０はシリンジポンプの形をしたポンプ１２と、ポンプコントローラー１４、サンプルプローブオリフィス１８を有した流体管路１６とから構成されている。自動液体サンプル吸引／吐出装置１０はマイクロプロセッサー２０で制御されており、データバス２２を介してマイクロプロセッサー２０へ作動データが出力される。この実施例では、マイクロプロセッサー２０として１６ＭＨｚクロックのインテルｉ８０５１ビットマイクロプロセッサーを使用している。
【００１７】
サンプルプローブオリフィス１８とポンプ１２の間を結ぶ流体管路１６に圧力センサー５０が配設されている。圧力センサー５０はできるだけポンプ１２の近くに、また、サンプルプローブオリフィス１８から遠い所に配設して圧力測定のＳ／Ｎ比を向上させる。圧力センサー５０は詰まり検出回路５２に電気的に接続されており、この詰まり検出回路５２はデータバス２２によってマイクロプロセッサー２０に電気的に接続されている。このように、ポンプ１２で一定量のサンプルを吸引または吐出させると、ポンプ１２とサンプルプローブオリフィス１８を結ぶ流体管路１６の圧力変化を圧力センサー５０で測定し、この圧力変化を詰まり検出回路５２で監視する。サンプルプローブオリフィス１８または流体管路１６が詰まると、詰まり検出回路５２からマイクロプロセッサー２０へ詰まり検出信号が出力される。
【００１８】
図２により詳細に説明する。本願発明の第１実施例の詰まり検出回路５２は圧力センサー５０と電気的に接続されている。圧力センサー５０の出力端子６２、６４には差分出力電圧が出力される。この差分出力電圧は、流体管路１６内の圧力と周囲大気圧力との圧力差に比例したものである。
【００１９】
圧力センサー５０には正の出力端子６２と負の出力端子６４が設けられている。正の出力端子６２とアースとの間の電位差と負の出力端子６４とアースとの電位差は、圧力センサー５０で測定した圧力に比例している。第１実施例の圧力センサー５０はＨｏｎｅｙｗｅｌｌ社（米国、イリノイ州フリーポート）のマイクロスィッチ部門で製造された２６ＰＣ系圧力センサーであり、このセンサーの出力電圧は６．６７ｍＶ／ＰＳＩの割合で圧力変動に対応して変化する。
【００２０】
圧力センサー５０の正の出力端子６２は抵抗７４を介して差動増幅器７２の正の入力端子に接続されている。圧力センサー５０の負の出力端子６４は抵抗７８を介して差動増幅器７２の負の入力端子７６に接続されている。正の出力端子６２と負の出力端子６４と５．０Ｖ電源の間に接続されているダイオード対８４と８６、及び、正の出力端子６２と負の出力端子６４とアースの間に接続されているダイオード対８０と８２は詰まり検出回路５２を静電気（ｅｓｄ）から保護している。ここで、圧力センサー５０の一方の出力端子、例えば、端子６４を接地して圧力センサー５０を単一出力センサーとして使用することも可能であるし、また、詰まり検出回路５２の動作に影響を与えずに差動増幅器７２を単一入力増幅器に代えることも可能である。
【００２１】
差動増幅器７２の出力端子８８は上限圧力信号比較器１０２の負の入力端子１００と下限圧力信号比較器１１２の正の入力端子１１０にそれぞれ接続されている。第１実施例ではアースと５．０Ｖ電源の間に接続され抵抗１２０（１０ｋΩ）、１２２（１ｋΩ）、１２４（１ｋΩ）、１２６（１０ｋΩ）から構成された分圧器１１８から上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２への基準電圧が出力されている。上限圧力信号比較器１０２の正の入力端子１３０は分圧器１１８の抵抗１２０と１２２の中間に接続されている。このように第１実施例の分圧器１１８は上限圧力信号比較器１０２の正の入力端子１３０に基準電圧２．７５Ｖを出力している。同様に、下限圧力信号比較器１１２の負の入力端子１３６は分圧器１１８の抵抗１２４と１２６の中間に接続されており、図に示すように第１実施例の分圧器１１８は下限圧力信号比較器１１２の負の入力端子１３６へ基準電圧２．２５Ｖを供給している。
【００２２】
上限圧力信号比較器１０２の出力端子１４０と正の入力端子１３０は抵抗１３２を介して互いに接続されており、入力端子１３０へ所定のヒステリシスを付与している。同様に、下限圧力信号比較器１１２の出力端子１６０と正の入力端子１１０は抵抗１３４を介して互いに接続されており、入力端子１１０へ所定のヒステリシスを付与している。上限圧力信号比較器１０２の出力端子１４０はＡＮＤゲート１５０の一方の入力端子１４２にも接続されている。ＡＮＤゲート１５０の他方の入力端子１５２は下限圧力信号比較器１１２の出力端子１６０に接続されている。ＡＮＤゲート１５０の出力端子１６４はマルチ端子コネクター１８０の一端子１７０に接続されており、このマルチ端子コネクター１８０はマイクロプロセッサー２０のデータバス２２に接続されている。マイクロプロセッサー２０は端子１７０の電位を監視しておりサンプルプローブオリフィス１８または流体管路１６が詰まっているかどうかを判断する。
【００２３】
サンプルホールド回路２１０がサンプリングを行っている時は、エラー増幅器２００とサンプルホールド回路２１０で構成するサーボループから差動増幅器７２の正の入力端子７０へ既知の信号レベルが出力される。エラー増幅器２００の正の入力端子２２０は分圧器１１８の抵抗１２２と１２４の中間に接続されてる。図に示す第１実施例の分圧器１１８の抵抗値の場合、エラー増幅器２００の正の入力端子２２０へは２．５Ｖの基準電圧が出力されている。増幅器２００の負の入力端子２２２は抵抗２２４を介して差動増幅器７２の出力端子８８へ接続されている。増幅器２００の出力端子２３０はサンプルホールド回路２１０の信号入力端子２４０に接続されている。
【００２４】
サンプルホールド回路２１０の制御端子２４２はマルチ端子コネクター１８０の第２端子２５０に接続されている。マイクロプロセッサー２０はマルチ端子コネクター１８０の第２端子２５０に入力される信号レベルを調整してサンプルホールド回路２１０を制御する。サンプルホールド回路２１０の出力端子２５２は抵抗２５４を介して差動増幅器７２の正の端子７０に接続されている。
【００２５】
図に示す第１実施例の場合、マイクロプロセッサー２０の各データラインにはプルアップ抵抗が接続されているためデータバス２２に接続されているデバイスが信号状態をローへ引き込まない限り各データラインの信号状態はハイに保たれている。詰まり検出回路５２には第２ＡＮＤゲート２６０が設けられている。このＡＮＤゲート２６０の入力端子２６２と２６４は接地されていて出力端子２６６の出力信号を常にローに維持している。出力端子２６６はマルチ端子コネクター１８０の端子２７０に接続されており、対応するデータラインをロー状態に引き込んで自動液体吸引／吐出装置１０に詰まり検出回路５２が設けられていることをマイクロプロセッサー２０に知らせる。マイクロプロセッサー２０のデータラインが正常なハイでない場合は、入力端子２６２と２６４に５．０Ｖ電源を接続してＡＮＤゲート２８２の端子２７０にハイ信号を出力することにより詰まり検出回路５２が接続されていることを指示することができる。
【００２６】
詰まり検出回路５２の一般的な動作原理を説明する。吸引を行うと、サンプルプローブオリフィス１８を経て流体管路１６へ液体サンプルが吸い込まれるようポンプ１２が真空状態を部分的に作り出すため流体管路１６内の圧力は低下する。吸引が完了すると周囲大気圧力によって液体サンプルが流体管路１６内へ圧入されるため流体管路１６の内部圧力は正常レベルに戻り、自動液体サンプル吸引／吐出装置は平衡状態になる。しかし、血塊やその他のごみなどでサンプルプローブオリフィス１８あるいは流体管路１６が詰まってしまうと流体管路１６への液体サンプルの流入がある程度妨げられる、吸引作用が終了した後でも流体管路１６の内部圧力は大気圧あるいは所定圧力レンジ以下のままになってしまう。
【００２７】
同様に、吐出を行うと、ポンプ１２は液体サンプルへの圧力を増加させてサンプルプローブオリフィス１８を経て流体管路１６から外へ液体サンプルを排出するため流体管路１６の内部圧力も増大する。吐出が完了すると液体サンプルが分注されるため流体管路１６の内部圧力は再び大気圧へ戻り、自動液体サンプル吸引／吐出装置は平衡状態になる。しかし、サンプルプローブオリフィス１８あるいは流体管路１６が詰まってしまうと流体管路１６の中の液体サンプルが全くあるいは一部流れ出なくなり、吐出が完了した後でも流体管路１６の内部圧力が大気圧あるいは所定圧力レンジ以上のままになってしまう。
【００２８】
このように、吸引または吐出が終了した後の流体管路１６の内部圧力を測定することにより、圧力が正常範囲に戻ったかどうかを詰まり検出回路５２で判断することができる。吸引または吐出が終了してから所定時間以内に流体管路１６の内部圧力が大気圧または所定圧力レンジに戻らない場合は、流体管路１６が詰まっていると報告される。
【００２９】
さらに詳細に説明すると、検出した圧力に比例した正または負の差分電圧（圧力が増加しているか、あるいは、減少しているかによって正と負は決まる）が圧力センサー５０の出力端子６２、６４に出力される。図の実施例の場合、一定量のサンプルをポンプ１２が吸引すると、流体管路１６の内部圧力が減少し、周囲大気圧を測定した時の出力端子６２と６４の各々の電圧値（アース電位を基準とした場合の）、すなわち、設定電圧値２．５Ｖに対して出力端子６２の電圧（アース電位を基準とした電圧）は減少し、一方、出力端子６４の電圧（アース電位を基準とした電圧）は増加する。これに対して、ポンプ１２が一定量のサンプルを吐出すると、流体管路１６の内部圧力が増加し、前記設定電圧値２．５Ｖに対して出力端子６２の電圧（アース電位を基準とした電圧）は増加し、一方、出力端子６４の電圧（アース電位を基準とした電圧）は低下する。圧力センサー５０の出力端子６２、６４の電圧は作動増幅器７２で増幅され、この作動増幅器７２は検出した差圧に比例した信号を出力端子８８へ出力する。作動増幅器７２から出力された信号は上限圧力信号比較器１０２の負の入力端子１００と下限圧力信号比較器１１２の正の入力端子１１０にそれぞれ入力される。上限圧力信号比較器１０２の負の入力端子１００に入力された信号が、分圧器１１８から正の端子１３０へ供給されている基準電圧２．７５Ｖを越えると、上限圧力比較器１０２の出力端子１４０に現れる出力信号はローになる。これにより、ＡＮＤゲート１５０の入力端子１４２にローの入力信号が入力され、ＡＮＤゲート１５０の出力端子１６４に現れる出力信号はローになる。
【００３０】
同様に、作動増幅器７２から下限圧力信号比較器１１２の正の入力端子１１０に出力される信号が、分圧器１１８から下限圧力信号比較器１１２の負の入力端子１３６に供給される基準電圧２．２５Ｖより小さくなると、下限圧力信号比較器１１２の出力端子１６０に現れる出力信号はローになる。これにより、ＡＮＤゲート１５０の入力端子１５２にローの信号が入力され、ＡＮＤゲート１５０の出力端子１６４に現れる出力信号はローになる。
【００３１】
このように、圧力センサー５０で検出した圧力が所定値以上でも以下でもＡＮＤゲート１５０の出力信号はローになる。ＡＮＤゲート１５０の出力端子１６４に現れる出力信号の状態を調べれば、作動増幅器７２からの信号（つまり、圧力センサー５０で検出した圧力が）上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２のそれぞれの基準電圧で定めた制限範囲を越えているかどうかを判断できる。
【００３２】
作動増幅器７２の出力端子８８から出力される増幅圧力信号はエラー増幅器２００の負の入力端子２２２に入力される。エラー増幅器２００の正の端子２２０は、分圧器１１８から供給されている２．５Ｖの基準電圧に接続されている。負の入力端子２２２に入力される信号と正の入力端子２２０に入力される２．５Ｖの基準電圧との電位差によってエラー信号が生成され、このエラー信号はエラー増幅器２００の出力端子２３０に出力される。
【００３３】
エラー増幅器２００から出力されたエラー信号はサンプルホールド回路２１０の入力端子２４０に入力される。サンプルホールド回路２１０の制御ライン２４２がハイの場合は、サンプルホールド回路２１０はサンプリング中であり、サンプルホールド回路２１０の入力端子２４０に入力されたエラー信号が出力端子２５２に出力される。
【００３４】
このように、サンプルホールド回路２１０がサンプリング中の場合は、作動増幅器７２の正の入力端子７０においてサンプルホールド回路２１０の出力端子２５２から出力された信号が圧力センサー５０の正の出力端子６２から出力される電圧に重畳される。このように、サンプルホールド回路２１０がサンプリングを行っている時は、エラー増幅器２００がサーボループ内のエラー増幅器として機能して作動増幅器７２の出力を強制的に２．５Ｖにする。この結果、上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２のベースラインに２．５Ｖが供給されることになる。
【００３５】
サンプルホールド回路２１０の制御端子２４２の信号がローになると、サンプルホールド回路２１０はサンプリングを停止し、サンプリング停止直前にサンプルホールド回路２１０の入力端子２４０に入力されたエラー信号が出力端子２５２に出力されて周囲大気圧に等しい信号電圧ベースラインが形成される。
【００３６】
電圧ベースラインが形成されると、上述したように上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２が、圧力センサー５０で測定した圧力変動によって生じたベースラインに対する電圧の変動を基準電圧と比較する。このように、詰まり検出回路５２では平衡圧力状態に等しいベースライン電圧をまず形成し、次に、このベースラインを基準とする圧力変動を測定する。
【００３７】
図３には、端子１７０を介してＡＮＤゲート１５０からの出力信号の状態を監視する際にマイクロプロセッサー２０で使用するアルゴリズムの好適な例が示されている。マイクロプロセッサー２０はポンプ１２にサンプルの吸引または吐出（ステップ３００）を行わせて監視ルーチンを開始する。サンプルの吸引または吐出が開始されると、流体管路１６の内部圧力が変化しはじめる。
【００３８】
同時に、吸引または吐出が開始され、マイクロプロセッサー２０からコネクタ１８０の端子２５０にロー論理状態の電圧が出力される（ステップ３１０）。これにより、サンプルホールド回路２１０は入力端子２４０に印加される電圧の電流値を出力端子２５２の電流値に保つ。このためサーボループ効果が失われ、作動増幅器７２は圧力センサー５０からの圧力信号を増幅し、また、詰まり検出回路５２は流体管路１６の内部圧力を監視できる。
【００３９】
ポンプ１２が吸引または吐出を完了するまでマイクロプロセッサー２０はループする（ステップ３２０）。ポンプ１２が吸引または吐出を完了するとマイクロプロセッサー２０はカウントダウンタイマーであるレジスタをロードする（ステップ３２２）。レジスターにロードされる値は、レジスターが初期値からゼロまでカウントダウンする時の経過時間１１０ｍｓｅｃ．に相当する。
【００４０】
次に、マイクロプロセッサー２０はコネクタ１８０の端子１７０に入力される信号がハイであるかどうかを判断する（ステップ３２４）。端子１７０に入力される信号がハイの場合、つまり、ＡＮＤゲート１５０からの出力信号がハイの場合は、流体管路１６の内部圧力は許容範囲の中にあるため、マイクロプロセッサー２０はライン２５０をハイに設定し（ステップ３３０）、サンプルホールド回路２１０へサンプリング開始を指示する。この結果、実際には、詰まり検出回路５２は流体管路１６の内部圧力を検出できないようにして詰まり検出回路５２は不能状態になる。次の吸引または吐出サイクルが開始されるまでプログラムはループから出る（ステップ３３２）。
【００４１】
コネクタ１８０の端子１７０に入力される信号がローの場合、つまり、ＡＮＤゲート１５０からの出力信号がローの場合（従って、流体管路１６の内部圧力が許容範囲以上か以下の場合）は、マイクロプロセッサー２０が経過時間カウンターの減少させ（ステップ３３３）、経過時間カウンターがゼロまでカウントダウンしたかどうかを確認する（ステップ３３４）。経過時間タイマーがゼロまでカウントダウンしていない場合、つまり１１０ｍｓｅｃ．の経過時間が終了しておらず自動液体吸引／吐出装置がまだ安定していない場合は、マイクロプロセッサー２０はループに戻りコネクタ１８０の端子１７０に入力される信号の状態を再び確認する。
【００４２】
もし経過時間が１１０ｍｓｅｃ．を越えている場合、つまり、自動液体吸引／吐出装置が安定している場合は、端子１７０への入力信号の状態がロー、すなわち、吐出完了後の流体管路１６の内部圧力が許容範囲を越えているかあるいは吸引終了後の流体管路１６の内部圧力が許容範囲よりも小さい場合は、流体管路１６の中の詰まりによってエラー状態であることをマイクロプロセッサー２０が判断し、エラー状態であることをオペレーターに通報したり信号で知らせ（ステップ３３６）、サンプルホールド回路２１０をサンプリングに設定して（ステップ３３０）からループから出る（ステップ３３２）。
【００４３】
このように、マイクロプロセッサー２０は液体サンプルの吸引または吐出作業の開始と終了時の圧力を監視している。液体サンプルの吸引または吐出が終了してから所定時間内に流体管路１６の内部圧力が許容範囲内に戻らない場合は、詰まり検出回路５２がこの状態を指摘し、マイクロプロセッサー２０にエラー状態が通報される。
【００４４】
図４は、圧力が正常範囲外かどうかを所定回数判別する時にマイクロプロセッサー２０で使用するアルゴリズムの別の例が示されている。すなわち、この例のマイクロプロセッサー２０は流体管路１６の内部圧力が正常範囲まで戻るのに要する時間を測定する。もし正常範囲に戻る時間が所定最大時間、この例では１１０ｍｓｅｃ．を越えるような場合は、流体管路１６の少なくとも一部は詰まっていると判断される。流体管路１６が詰まって圧力が正常範囲へ戻らない場合は、マイクロプロセッサー２０はタイムアウト値以上の時間またはタイムアウト値に等しい時間を測定して流体管路１６が詰まっていることを宣言したり信号で知らせたりする。
【００４５】
すなわち、この例の場合、吸引または吐出が終了した後（ステップ３２０）、タイマーカウンターはゼロに初期化され（ステップ３２０’）、端子１７０への入力信号を調べて流体管路１６の内部圧力が正常範囲内であるかどうかを判断する（ステップ３２２）。流体管路１６の内部圧力が正常範囲外の場合は、タイマーカウンターは増加し（ステップ３３３’）、タイマーカウンターがタイムアウト値に等しいか、あるいは、それ以上であるかを確かめる（ステップ３３４’）。マイクロプロセッサー２０がタイムアウトした場合は、前記実施例と同様に流体管路１６の閉塞が宣言され（ステップ３３６）、詰まり検出回路５２は不能状態になり（ステップ３３０）、アルゴリズムはループから出る（ステップ３３６）。そうでない場合は、ループが継続される。
【００４６】
流体管路１６の内部圧力が正常範囲に戻っていると判断されると（ステップ３２２）、許容最大時間内に回復したどうかタイマーが確認される（ステップ３３８）。もし許容最大時間内に正常範囲に圧力が回復した場合は、前記実施例と同様に詰まり検出回路５２は不能状態となり（ステップ３３０）、アルゴリズムはループから出る（ステップ３３２）。圧力が正常範囲へ回復するのに要した時間が許容最大時間を越えている場合は、詰まり検出回路５２が不能になる（ステップ３３０）前に流体管路１６の閉塞状態が宣言される（ステップ３３６）。
【００４７】
図５は第２実施例の詰まり検出回路５２’を示している。上限圧力信号比較器１０２’と下限圧力信号比較器１１２’への入力信号が逆になっているのを除けばこの実施例の詰まり検出回路５２’は図２の実施例の詰まり検出回路５２と同じである。つまり、差動増幅器７２から出力された信号は上限圧力信号比較器１０２’の正の入力端子１３０’と下限圧力信号比較器１１２’の負の入力端子１３６’に入力される。また、分圧器１１８から供給される基準電圧は上限圧力信号比較器１０２’の負の入力端子１００’と下限圧力信号比較器１１２’の正の入力端子１１０’に入力される。これらの比較器１０２’、１１２’の出力端子１４０’、１６０’はＯＲゲート２８４の入力端子２８０、２８２のそれぞれに接続されている。ＯＲゲート２８４の出力端子２８６はコネクタ１８０の端子１７０に接続されている。
【００４８】
このように、図２の詰まり検出回路５２とは異なり、上限圧力信号比較器１０２’の正の入力端子１３０’に入力される信号が、分圧器１１８から負の端子１００’に供給される基準電圧２．７５Ｖを越える場合は、上限圧力信号比較器１０２’の出力端子１４０’に出力される信号がハイになり、ＯＲゲート２８４の入力端子２８０にハイの入力信号が供給され、これによりＯＲゲート２８４の出力端子２８６に出力される信号はハイになる。同様に、差動増幅器７２から下限圧力信号比較器１１２’の正の入力端子１１０’に出力される信号が、分圧器１１８から下限圧力信号比較器１１２’の負の入力端子１３６’へ供給される基準電圧２．２５Ｖよりも小さくなると、下限圧力信号比較器１１２’の出力端子１６０’に出力される信号はハイになり、ＯＲゲート２８４の入力端子２８２へハイの信号が入力され、ＯＲゲート２８４の出力端子２８６に出力される信号もハイになる。
【００４９】
圧力センサー５０で検出した圧力が所定範囲外の場合は、ＯＲゲート２８４の出力信号はハイになる。ＯＲゲート２８４の出力端子２８６に出力される信号の状態を調べれば、差動増幅器７２からの出力信号が許容範囲外であるかどうか、つまり、圧力センサー５０で検出した圧力が上限圧力および下限圧力信号比較器１０２’、１１２’のそれぞれの基準電圧で定めた範囲の外にあるかどうかをマイクロプロセッサー２０が判断できる。この実施例の場合、コネクタ１８０の端子１７０への入力電圧の状態がローでなくハイであれば流体管路１６の内部圧力が所望範囲外であるとマイクロプロセッサー２０が判断する。
【００５０】
図６には上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２をトライステート比較器３００、３１０にそれぞれ交換した場合の実施例が示されている。トライステート比較器３００の正の入力端子１３０”は分圧器１１８から供給される基準電圧に接続されている。一方、負の入力端子１００”は差動増幅器７２の出力端子８８に接続されている。同様に、トライステート比較器３１０の負の入力端子１３６”は分圧器１１８から供給される基準電圧に接続されており、一方、正の入力端子１１０”は差動増幅器７２の出力端子８８に接続されている。この実施例の詰まり検出回路は図２の詰まり検出回路に類似している。しかしながら、この実施例では、トライステート比較器３００の出力端子１４０”とトライステート比較器３１０の出力端子１６０”は互いに接続され、また、端子１７０へ接続されている。トライステート比較器３００、３１０を使用することにより、ＡＮＤゲート１５０などの論理ゲートを介在させずに比較器３００、３１０の出力端子１４０”、１６０”を互いに接続することができる。
【００５１】
上記各実施例において、上限圧力信号比較器と下限圧力信号比較器の出力をそれぞれコネクタ１８０の別々の端子に直接接続するよう構成してもよい。このように、比較器の出力端子の信号をマイクロプロセッサー２０でそれぞれ調べて圧力センサー５０からの信号が範囲外かどうかを判断する。しかし、このような構成の場合は、マイクロプロセッサー２０との接続に、前述の実施例のような単一データライン（端子１７０に接続）ではなく２本のデータラインを使用しなくてはならない。さらに、マイクロプロセッサー２０は上述の実施例のように端子１７０の信号状態だけを判断するのではなく、各データラインを検査してエラー状態を判断しなくてはならない。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出方法および装置によれば、ポンプによるサンプルの吸引／吐出直後の流体管路内の圧力を測定し、次に吸引／吐出直後の流体管路内の圧力を測定して、所定時間内に圧力が所定範囲内に戻らない場合はエラー状態を通報してサンプルプローブの詰まりを検出するようになっているため、サンプルプローブの詰まりによる検査結果の有効／無効が判断できるようになるため検査精度が向上するといった利点がある。また、従来は検査結果の比較を行った時に結果が所定範囲内で一致しないような場合は、いずれの結果が有効であるかを判別するため２回検査をやり直していたが、本願発明の方法及び装置によれば検査の無効は即座に判別できるため無効な検査結果との比較により検査のやり直しをすることがなくなるため検査費用が節約できるといった利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動サンプル吸引／吐出装置で使用する本願発明の第１実施例の詰まり検出回路のブロック図
【図２】図１の詰まり検出回路の回路図
【図３】図２の詰まり検出回路で使用するサンプルプローブ内の詰まりを検出するためのアルゴリズムの一例を示したフロー図
【図４】図２の詰まり検出回路で使用するサンプルプローブ内の詰まりを検出するためのアルゴリズムのその他の例を示したフロー図
【図５】本願発明の第２実施例の詰まり検出回路の回路図
【図６】本願発明の第３実施例の詰まり検出回路の回路図
【符号の説明】
１０ 自動液体サンプル吸引／吐出装置
１２ ポンプ
１４ ポンプコントローラー
１６ 流体管路
１８ サンプルプローブオリフィス
２０ マイクロプロセッサー
２２ データバス
５０ 圧力センサー
５２ 詰まり検出回路
７２ 差動増幅器
１０２、１０２’ 上限圧力信号比較器
１１２、１１２’ 下限圧力信号比較器
１１８ 分圧器
１５０、２６０ ＡＮＤゲート
１８０ マルチ端子コネクタ
２１０ サンプルホールド回路
２００ エラー増幅器
２８４ ＯＲゲート
３００、３１０ トライステート比較器
【産業上の利用分野】
本願発明は自動液体サンプル吸引／吐出装置の分野に関するものであり、特に、自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブ内の詰まりを検出する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
臨床研究所では、患者から採取した血液、血清、血漿、脳脊髄液、尿などの体液の様々な化学的組成を測定するのに自動分析器を使用している。自動分析器を使用することにより臨床研究所で分析を行う上で必要な熟練技術者の数を減らすことができ、検査精度が向上すると共に検査当たりの費用も節約される。
【０００３】
通常の自動分析器には、自動的に患者の標本容器からサンプル液を吸引して反応キュベットへ吐出する自動液体サンプル吸引／吐出装置が設けられている。また、自動分析器では実施中の試験に特有の試薬をキュベットまたは反応容器の中へ吐出してサンプルと試薬を混合する場合もある。テストサンプルと試薬の反応によって生成された反応物を調べることにより、現在検査を行おうとしている患者標本の特定化学組成物または分析物の濃度を自動分析器で測定する。この検査が終了すると、検査の結果が報告／印刷される。この検査結果には、サンプルの識別名、検査の数値結果、同じ検査で測定した化学組成物または分析物の測定値の標準的な範囲が含まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような自動分析器では、サンプルを吸引する時に血塊あるいはその他のごみなどが原因となって自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブの一部あるいは全てが詰まってしまい、必要量の標本を吸引したり、あるいは、反応キュベットに完全に吐出することができなくなってしまうといった問題があった。試薬と混合する標本のサンプル量が間違っていると検査結果も違ってしまう。
【０００５】
臨床技師が得た検査結果が異常な場合や、研究所の技術者が異常な検査結果を直接または間接に気づいた場合はその検査をやり直し、新しく得た結果を前回の結果と比較するようになっている。しかしながら、これら２つの結果が所定範囲内で一致しないような場合は、これらの検査結果のうちどちらの検査結果が有効であるかを判別するため検査を二度やり直さなくてはならない。
【０００６】
本願発明は上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、技術者が現在行っている検査の結果がサンプルプローブの詰まりのため無効なものであることが分かるよう、サンプルプローブの詰まりの有無を判別する手段を備えた自動吸引／吐出装置およびそのサンプルプローブの詰まり判別方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブ詰まり判別方法は、
サンプルプローブによる一定量の液体の吐出または吸引を開始する段階と、
前記サンプルプローブによる前記一定量の液体の吐出または吸引を終了する段階と、
前記吐出または吸引が終了してから所定時間経過した後の前記サンプルプローブ内の最終圧力を測定する段階と、
前記サンプルプローブの前記最終圧力が所定範囲外の場合はエラー状態を信号で知らせる段階とからなることを特徴とする。
【０００８】
本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出装置は、
ポンプと、
前記ポンプに接続されたサンプルプローブと、
前記ポンプに電気的に接続されており、前記ポンプを用いて液体サンプルの吸引及び吐出を制御するコントローラーと、
前記コントローラーに電気的に接続されており、前記サンプルプローブ内の圧力を測定する圧力センサーを備えたサンプルプローブ詰まり検出回路とから構成されており、
前記コントローラーは、前記ポンプによる吸引または吐出が終了してから所定時間経過した後の前記サンプルプローブ内の最終圧力を前記サンプルプローブ詰まり検出回路に測定せしめ、
前記サンプルプローブ内の前記最終圧力が所定範囲外の場合は前記サンプルプローブ詰まり検出回路がエラー状態を知らせる信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
また、本願発明の液体吸引／吐出プローブ用センサーは、
前記センサーに作動自在に接続された詰まり検出回路と、
前記詰まり検出回路に作動自在に接続されたコントローラーとから構成されており、前記詰まり検出回路は前記センサーで検出した圧力変動に応答するものであり、また、前記圧力が所定レンジまたはベースラインを越えて変動すると前記詰まり検出回路は前記コントローラーに信号でエラーを知らせることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本願発明の液体吸引／吐出プローブ用センサーは、
前記センサーに作動自在に接続された詰まり検出回路と、
前記詰まり検出回路に作動自在に接続されたコントローラーとから構成されており、前記詰まり検出回路は前記センサーで検出した圧力変動に応答するものであり、また、前記圧力が所定期限を越えて変動すると前記詰まり検出回路は前記コントローラーに信号でエラーを知らせることを特徴とする液体吸引／吐出プローブ用センサー。
【００１１】
【作用】
上記のように本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブの詰まりを検出する詰まり検出回路には、ポンプとサンプルプローブオリフィスを接続する流体管路内の圧力を測定する圧力センサーが備えられている。まず、一定量の標本の吐出あるいは吸引を開始した直後に自動液体サンプル吸引／吐出装置で接続流体管路内の圧力を測定する。次にポンプによる吸引または吐出作業が終了した後で流体管路内の圧力を再度測定する。もし所定時間内に圧力が所定範囲内に戻っていない場合は、エラー状態が報告される。
【００１２】
本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブの詰まり検出方法によれば、一定量の標本液体の吐出または吸引をサンプルプローブを介して開始する。その後この吐出または吸引作業が終了してから一定時間が経過した後にサンプルプローブ内の最終圧力を測定する。もしサンプルプローブ内の最終圧力が所定範囲外の場合はエラー状態が信号で知らせられる。
【００１３】
また、本願発明の液体吸引／吐出装置用センサーには、センサーに接続された詰まり検出回路とこの詰まり検出回路に接続されたコントローラーが設けられており、詰まり検出回路はセンサーで検出した圧力変動に反応するになっている。圧力変動が所定範囲またはベースラインを越える場合は詰まり検出回路からコントローラーへエラー信号が出力される。
【００１４】
さらに、本願発明の液体吸引／吐出装置用センサーによれば、センサーに接続された詰まり検出回路がセンサーで検出した圧力変動に応答する。圧力変動が所定時間の範囲を越える場合は詰まり検出回路からコントローラーへエラー信号が出力される。
【００１５】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本願発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００１６】
図１には本願発明の詰まり検出回路５２と自動液体サンプル吸引／吐出装置１０が図示されている。この自動液体サンプル吸引／吐出装置１０はシリンジポンプの形をしたポンプ１２と、ポンプコントローラー１４、サンプルプローブオリフィス１８を有した流体管路１６とから構成されている。自動液体サンプル吸引／吐出装置１０はマイクロプロセッサー２０で制御されており、データバス２２を介してマイクロプロセッサー２０へ作動データが出力される。この実施例では、マイクロプロセッサー２０として１６ＭＨｚクロックのインテルｉ８０５１ビットマイクロプロセッサーを使用している。
【００１７】
サンプルプローブオリフィス１８とポンプ１２の間を結ぶ流体管路１６に圧力センサー５０が配設されている。圧力センサー５０はできるだけポンプ１２の近くに、また、サンプルプローブオリフィス１８から遠い所に配設して圧力測定のＳ／Ｎ比を向上させる。圧力センサー５０は詰まり検出回路５２に電気的に接続されており、この詰まり検出回路５２はデータバス２２によってマイクロプロセッサー２０に電気的に接続されている。このように、ポンプ１２で一定量のサンプルを吸引または吐出させると、ポンプ１２とサンプルプローブオリフィス１８を結ぶ流体管路１６の圧力変化を圧力センサー５０で測定し、この圧力変化を詰まり検出回路５２で監視する。サンプルプローブオリフィス１８または流体管路１６が詰まると、詰まり検出回路５２からマイクロプロセッサー２０へ詰まり検出信号が出力される。
【００１８】
図２により詳細に説明する。本願発明の第１実施例の詰まり検出回路５２は圧力センサー５０と電気的に接続されている。圧力センサー５０の出力端子６２、６４には差分出力電圧が出力される。この差分出力電圧は、流体管路１６内の圧力と周囲大気圧力との圧力差に比例したものである。
【００１９】
圧力センサー５０には正の出力端子６２と負の出力端子６４が設けられている。正の出力端子６２とアースとの間の電位差と負の出力端子６４とアースとの電位差は、圧力センサー５０で測定した圧力に比例している。第１実施例の圧力センサー５０はＨｏｎｅｙｗｅｌｌ社（米国、イリノイ州フリーポート）のマイクロスィッチ部門で製造された２６ＰＣ系圧力センサーであり、このセンサーの出力電圧は６．６７ｍＶ／ＰＳＩの割合で圧力変動に対応して変化する。
【００２０】
圧力センサー５０の正の出力端子６２は抵抗７４を介して差動増幅器７２の正の入力端子に接続されている。圧力センサー５０の負の出力端子６４は抵抗７８を介して差動増幅器７２の負の入力端子７６に接続されている。正の出力端子６２と負の出力端子６４と５．０Ｖ電源の間に接続されているダイオード対８４と８６、及び、正の出力端子６２と負の出力端子６４とアースの間に接続されているダイオード対８０と８２は詰まり検出回路５２を静電気（ｅｓｄ）から保護している。ここで、圧力センサー５０の一方の出力端子、例えば、端子６４を接地して圧力センサー５０を単一出力センサーとして使用することも可能であるし、また、詰まり検出回路５２の動作に影響を与えずに差動増幅器７２を単一入力増幅器に代えることも可能である。
【００２１】
差動増幅器７２の出力端子８８は上限圧力信号比較器１０２の負の入力端子１００と下限圧力信号比較器１１２の正の入力端子１１０にそれぞれ接続されている。第１実施例ではアースと５．０Ｖ電源の間に接続され抵抗１２０（１０ｋΩ）、１２２（１ｋΩ）、１２４（１ｋΩ）、１２６（１０ｋΩ）から構成された分圧器１１８から上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２への基準電圧が出力されている。上限圧力信号比較器１０２の正の入力端子１３０は分圧器１１８の抵抗１２０と１２２の中間に接続されている。このように第１実施例の分圧器１１８は上限圧力信号比較器１０２の正の入力端子１３０に基準電圧２．７５Ｖを出力している。同様に、下限圧力信号比較器１１２の負の入力端子１３６は分圧器１１８の抵抗１２４と１２６の中間に接続されており、図に示すように第１実施例の分圧器１１８は下限圧力信号比較器１１２の負の入力端子１３６へ基準電圧２．２５Ｖを供給している。
【００２２】
上限圧力信号比較器１０２の出力端子１４０と正の入力端子１３０は抵抗１３２を介して互いに接続されており、入力端子１３０へ所定のヒステリシスを付与している。同様に、下限圧力信号比較器１１２の出力端子１６０と正の入力端子１１０は抵抗１３４を介して互いに接続されており、入力端子１１０へ所定のヒステリシスを付与している。上限圧力信号比較器１０２の出力端子１４０はＡＮＤゲート１５０の一方の入力端子１４２にも接続されている。ＡＮＤゲート１５０の他方の入力端子１５２は下限圧力信号比較器１１２の出力端子１６０に接続されている。ＡＮＤゲート１５０の出力端子１６４はマルチ端子コネクター１８０の一端子１７０に接続されており、このマルチ端子コネクター１８０はマイクロプロセッサー２０のデータバス２２に接続されている。マイクロプロセッサー２０は端子１７０の電位を監視しておりサンプルプローブオリフィス１８または流体管路１６が詰まっているかどうかを判断する。
【００２３】
サンプルホールド回路２１０がサンプリングを行っている時は、エラー増幅器２００とサンプルホールド回路２１０で構成するサーボループから差動増幅器７２の正の入力端子７０へ既知の信号レベルが出力される。エラー増幅器２００の正の入力端子２２０は分圧器１１８の抵抗１２２と１２４の中間に接続されてる。図に示す第１実施例の分圧器１１８の抵抗値の場合、エラー増幅器２００の正の入力端子２２０へは２．５Ｖの基準電圧が出力されている。増幅器２００の負の入力端子２２２は抵抗２２４を介して差動増幅器７２の出力端子８８へ接続されている。増幅器２００の出力端子２３０はサンプルホールド回路２１０の信号入力端子２４０に接続されている。
【００２４】
サンプルホールド回路２１０の制御端子２４２はマルチ端子コネクター１８０の第２端子２５０に接続されている。マイクロプロセッサー２０はマルチ端子コネクター１８０の第２端子２５０に入力される信号レベルを調整してサンプルホールド回路２１０を制御する。サンプルホールド回路２１０の出力端子２５２は抵抗２５４を介して差動増幅器７２の正の端子７０に接続されている。
【００２５】
図に示す第１実施例の場合、マイクロプロセッサー２０の各データラインにはプルアップ抵抗が接続されているためデータバス２２に接続されているデバイスが信号状態をローへ引き込まない限り各データラインの信号状態はハイに保たれている。詰まり検出回路５２には第２ＡＮＤゲート２６０が設けられている。このＡＮＤゲート２６０の入力端子２６２と２６４は接地されていて出力端子２６６の出力信号を常にローに維持している。出力端子２６６はマルチ端子コネクター１８０の端子２７０に接続されており、対応するデータラインをロー状態に引き込んで自動液体吸引／吐出装置１０に詰まり検出回路５２が設けられていることをマイクロプロセッサー２０に知らせる。マイクロプロセッサー２０のデータラインが正常なハイでない場合は、入力端子２６２と２６４に５．０Ｖ電源を接続してＡＮＤゲート２８２の端子２７０にハイ信号を出力することにより詰まり検出回路５２が接続されていることを指示することができる。
【００２６】
詰まり検出回路５２の一般的な動作原理を説明する。吸引を行うと、サンプルプローブオリフィス１８を経て流体管路１６へ液体サンプルが吸い込まれるようポンプ１２が真空状態を部分的に作り出すため流体管路１６内の圧力は低下する。吸引が完了すると周囲大気圧力によって液体サンプルが流体管路１６内へ圧入されるため流体管路１６の内部圧力は正常レベルに戻り、自動液体サンプル吸引／吐出装置は平衡状態になる。しかし、血塊やその他のごみなどでサンプルプローブオリフィス１８あるいは流体管路１６が詰まってしまうと流体管路１６への液体サンプルの流入がある程度妨げられる、吸引作用が終了した後でも流体管路１６の内部圧力は大気圧あるいは所定圧力レンジ以下のままになってしまう。
【００２７】
同様に、吐出を行うと、ポンプ１２は液体サンプルへの圧力を増加させてサンプルプローブオリフィス１８を経て流体管路１６から外へ液体サンプルを排出するため流体管路１６の内部圧力も増大する。吐出が完了すると液体サンプルが分注されるため流体管路１６の内部圧力は再び大気圧へ戻り、自動液体サンプル吸引／吐出装置は平衡状態になる。しかし、サンプルプローブオリフィス１８あるいは流体管路１６が詰まってしまうと流体管路１６の中の液体サンプルが全くあるいは一部流れ出なくなり、吐出が完了した後でも流体管路１６の内部圧力が大気圧あるいは所定圧力レンジ以上のままになってしまう。
【００２８】
このように、吸引または吐出が終了した後の流体管路１６の内部圧力を測定することにより、圧力が正常範囲に戻ったかどうかを詰まり検出回路５２で判断することができる。吸引または吐出が終了してから所定時間以内に流体管路１６の内部圧力が大気圧または所定圧力レンジに戻らない場合は、流体管路１６が詰まっていると報告される。
【００２９】
さらに詳細に説明すると、検出した圧力に比例した正または負の差分電圧（圧力が増加しているか、あるいは、減少しているかによって正と負は決まる）が圧力センサー５０の出力端子６２、６４に出力される。図の実施例の場合、一定量のサンプルをポンプ１２が吸引すると、流体管路１６の内部圧力が減少し、周囲大気圧を測定した時の出力端子６２と６４の各々の電圧値（アース電位を基準とした場合の）、すなわち、設定電圧値２．５Ｖに対して出力端子６２の電圧（アース電位を基準とした電圧）は減少し、一方、出力端子６４の電圧（アース電位を基準とした電圧）は増加する。これに対して、ポンプ１２が一定量のサンプルを吐出すると、流体管路１６の内部圧力が増加し、前記設定電圧値２．５Ｖに対して出力端子６２の電圧（アース電位を基準とした電圧）は増加し、一方、出力端子６４の電圧（アース電位を基準とした電圧）は低下する。圧力センサー５０の出力端子６２、６４の電圧は作動増幅器７２で増幅され、この作動増幅器７２は検出した差圧に比例した信号を出力端子８８へ出力する。作動増幅器７２から出力された信号は上限圧力信号比較器１０２の負の入力端子１００と下限圧力信号比較器１１２の正の入力端子１１０にそれぞれ入力される。上限圧力信号比較器１０２の負の入力端子１００に入力された信号が、分圧器１１８から正の端子１３０へ供給されている基準電圧２．７５Ｖを越えると、上限圧力比較器１０２の出力端子１４０に現れる出力信号はローになる。これにより、ＡＮＤゲート１５０の入力端子１４２にローの入力信号が入力され、ＡＮＤゲート１５０の出力端子１６４に現れる出力信号はローになる。
【００３０】
同様に、作動増幅器７２から下限圧力信号比較器１１２の正の入力端子１１０に出力される信号が、分圧器１１８から下限圧力信号比較器１１２の負の入力端子１３６に供給される基準電圧２．２５Ｖより小さくなると、下限圧力信号比較器１１２の出力端子１６０に現れる出力信号はローになる。これにより、ＡＮＤゲート１５０の入力端子１５２にローの信号が入力され、ＡＮＤゲート１５０の出力端子１６４に現れる出力信号はローになる。
【００３１】
このように、圧力センサー５０で検出した圧力が所定値以上でも以下でもＡＮＤゲート１５０の出力信号はローになる。ＡＮＤゲート１５０の出力端子１６４に現れる出力信号の状態を調べれば、作動増幅器７２からの信号（つまり、圧力センサー５０で検出した圧力が）上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２のそれぞれの基準電圧で定めた制限範囲を越えているかどうかを判断できる。
【００３２】
作動増幅器７２の出力端子８８から出力される増幅圧力信号はエラー増幅器２００の負の入力端子２２２に入力される。エラー増幅器２００の正の端子２２０は、分圧器１１８から供給されている２．５Ｖの基準電圧に接続されている。負の入力端子２２２に入力される信号と正の入力端子２２０に入力される２．５Ｖの基準電圧との電位差によってエラー信号が生成され、このエラー信号はエラー増幅器２００の出力端子２３０に出力される。
【００３３】
エラー増幅器２００から出力されたエラー信号はサンプルホールド回路２１０の入力端子２４０に入力される。サンプルホールド回路２１０の制御ライン２４２がハイの場合は、サンプルホールド回路２１０はサンプリング中であり、サンプルホールド回路２１０の入力端子２４０に入力されたエラー信号が出力端子２５２に出力される。
【００３４】
このように、サンプルホールド回路２１０がサンプリング中の場合は、作動増幅器７２の正の入力端子７０においてサンプルホールド回路２１０の出力端子２５２から出力された信号が圧力センサー５０の正の出力端子６２から出力される電圧に重畳される。このように、サンプルホールド回路２１０がサンプリングを行っている時は、エラー増幅器２００がサーボループ内のエラー増幅器として機能して作動増幅器７２の出力を強制的に２．５Ｖにする。この結果、上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２のベースラインに２．５Ｖが供給されることになる。
【００３５】
サンプルホールド回路２１０の制御端子２４２の信号がローになると、サンプルホールド回路２１０はサンプリングを停止し、サンプリング停止直前にサンプルホールド回路２１０の入力端子２４０に入力されたエラー信号が出力端子２５２に出力されて周囲大気圧に等しい信号電圧ベースラインが形成される。
【００３６】
電圧ベースラインが形成されると、上述したように上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２が、圧力センサー５０で測定した圧力変動によって生じたベースラインに対する電圧の変動を基準電圧と比較する。このように、詰まり検出回路５２では平衡圧力状態に等しいベースライン電圧をまず形成し、次に、このベースラインを基準とする圧力変動を測定する。
【００３７】
図３には、端子１７０を介してＡＮＤゲート１５０からの出力信号の状態を監視する際にマイクロプロセッサー２０で使用するアルゴリズムの好適な例が示されている。マイクロプロセッサー２０はポンプ１２にサンプルの吸引または吐出（ステップ３００）を行わせて監視ルーチンを開始する。サンプルの吸引または吐出が開始されると、流体管路１６の内部圧力が変化しはじめる。
【００３８】
同時に、吸引または吐出が開始され、マイクロプロセッサー２０からコネクタ１８０の端子２５０にロー論理状態の電圧が出力される（ステップ３１０）。これにより、サンプルホールド回路２１０は入力端子２４０に印加される電圧の電流値を出力端子２５２の電流値に保つ。このためサーボループ効果が失われ、作動増幅器７２は圧力センサー５０からの圧力信号を増幅し、また、詰まり検出回路５２は流体管路１６の内部圧力を監視できる。
【００３９】
ポンプ１２が吸引または吐出を完了するまでマイクロプロセッサー２０はループする（ステップ３２０）。ポンプ１２が吸引または吐出を完了するとマイクロプロセッサー２０はカウントダウンタイマーであるレジスタをロードする（ステップ３２２）。レジスターにロードされる値は、レジスターが初期値からゼロまでカウントダウンする時の経過時間１１０ｍｓｅｃ．に相当する。
【００４０】
次に、マイクロプロセッサー２０はコネクタ１８０の端子１７０に入力される信号がハイであるかどうかを判断する（ステップ３２４）。端子１７０に入力される信号がハイの場合、つまり、ＡＮＤゲート１５０からの出力信号がハイの場合は、流体管路１６の内部圧力は許容範囲の中にあるため、マイクロプロセッサー２０はライン２５０をハイに設定し（ステップ３３０）、サンプルホールド回路２１０へサンプリング開始を指示する。この結果、実際には、詰まり検出回路５２は流体管路１６の内部圧力を検出できないようにして詰まり検出回路５２は不能状態になる。次の吸引または吐出サイクルが開始されるまでプログラムはループから出る（ステップ３３２）。
【００４１】
コネクタ１８０の端子１７０に入力される信号がローの場合、つまり、ＡＮＤゲート１５０からの出力信号がローの場合（従って、流体管路１６の内部圧力が許容範囲以上か以下の場合）は、マイクロプロセッサー２０が経過時間カウンターの減少させ（ステップ３３３）、経過時間カウンターがゼロまでカウントダウンしたかどうかを確認する（ステップ３３４）。経過時間タイマーがゼロまでカウントダウンしていない場合、つまり１１０ｍｓｅｃ．の経過時間が終了しておらず自動液体吸引／吐出装置がまだ安定していない場合は、マイクロプロセッサー２０はループに戻りコネクタ１８０の端子１７０に入力される信号の状態を再び確認する。
【００４２】
もし経過時間が１１０ｍｓｅｃ．を越えている場合、つまり、自動液体吸引／吐出装置が安定している場合は、端子１７０への入力信号の状態がロー、すなわち、吐出完了後の流体管路１６の内部圧力が許容範囲を越えているかあるいは吸引終了後の流体管路１６の内部圧力が許容範囲よりも小さい場合は、流体管路１６の中の詰まりによってエラー状態であることをマイクロプロセッサー２０が判断し、エラー状態であることをオペレーターに通報したり信号で知らせ（ステップ３３６）、サンプルホールド回路２１０をサンプリングに設定して（ステップ３３０）からループから出る（ステップ３３２）。
【００４３】
このように、マイクロプロセッサー２０は液体サンプルの吸引または吐出作業の開始と終了時の圧力を監視している。液体サンプルの吸引または吐出が終了してから所定時間内に流体管路１６の内部圧力が許容範囲内に戻らない場合は、詰まり検出回路５２がこの状態を指摘し、マイクロプロセッサー２０にエラー状態が通報される。
【００４４】
図４は、圧力が正常範囲外かどうかを所定回数判別する時にマイクロプロセッサー２０で使用するアルゴリズムの別の例が示されている。すなわち、この例のマイクロプロセッサー２０は流体管路１６の内部圧力が正常範囲まで戻るのに要する時間を測定する。もし正常範囲に戻る時間が所定最大時間、この例では１１０ｍｓｅｃ．を越えるような場合は、流体管路１６の少なくとも一部は詰まっていると判断される。流体管路１６が詰まって圧力が正常範囲へ戻らない場合は、マイクロプロセッサー２０はタイムアウト値以上の時間またはタイムアウト値に等しい時間を測定して流体管路１６が詰まっていることを宣言したり信号で知らせたりする。
【００４５】
すなわち、この例の場合、吸引または吐出が終了した後（ステップ３２０）、タイマーカウンターはゼロに初期化され（ステップ３２０’）、端子１７０への入力信号を調べて流体管路１６の内部圧力が正常範囲内であるかどうかを判断する（ステップ３２２）。流体管路１６の内部圧力が正常範囲外の場合は、タイマーカウンターは増加し（ステップ３３３’）、タイマーカウンターがタイムアウト値に等しいか、あるいは、それ以上であるかを確かめる（ステップ３３４’）。マイクロプロセッサー２０がタイムアウトした場合は、前記実施例と同様に流体管路１６の閉塞が宣言され（ステップ３３６）、詰まり検出回路５２は不能状態になり（ステップ３３０）、アルゴリズムはループから出る（ステップ３３６）。そうでない場合は、ループが継続される。
【００４６】
流体管路１６の内部圧力が正常範囲に戻っていると判断されると（ステップ３２２）、許容最大時間内に回復したどうかタイマーが確認される（ステップ３３８）。もし許容最大時間内に正常範囲に圧力が回復した場合は、前記実施例と同様に詰まり検出回路５２は不能状態となり（ステップ３３０）、アルゴリズムはループから出る（ステップ３３２）。圧力が正常範囲へ回復するのに要した時間が許容最大時間を越えている場合は、詰まり検出回路５２が不能になる（ステップ３３０）前に流体管路１６の閉塞状態が宣言される（ステップ３３６）。
【００４７】
図５は第２実施例の詰まり検出回路５２’を示している。上限圧力信号比較器１０２’と下限圧力信号比較器１１２’への入力信号が逆になっているのを除けばこの実施例の詰まり検出回路５２’は図２の実施例の詰まり検出回路５２と同じである。つまり、差動増幅器７２から出力された信号は上限圧力信号比較器１０２’の正の入力端子１３０’と下限圧力信号比較器１１２’の負の入力端子１３６’に入力される。また、分圧器１１８から供給される基準電圧は上限圧力信号比較器１０２’の負の入力端子１００’と下限圧力信号比較器１１２’の正の入力端子１１０’に入力される。これらの比較器１０２’、１１２’の出力端子１４０’、１６０’はＯＲゲート２８４の入力端子２８０、２８２のそれぞれに接続されている。ＯＲゲート２８４の出力端子２８６はコネクタ１８０の端子１７０に接続されている。
【００４８】
このように、図２の詰まり検出回路５２とは異なり、上限圧力信号比較器１０２’の正の入力端子１３０’に入力される信号が、分圧器１１８から負の端子１００’に供給される基準電圧２．７５Ｖを越える場合は、上限圧力信号比較器１０２’の出力端子１４０’に出力される信号がハイになり、ＯＲゲート２８４の入力端子２８０にハイの入力信号が供給され、これによりＯＲゲート２８４の出力端子２８６に出力される信号はハイになる。同様に、差動増幅器７２から下限圧力信号比較器１１２’の正の入力端子１１０’に出力される信号が、分圧器１１８から下限圧力信号比較器１１２’の負の入力端子１３６’へ供給される基準電圧２．２５Ｖよりも小さくなると、下限圧力信号比較器１１２’の出力端子１６０’に出力される信号はハイになり、ＯＲゲート２８４の入力端子２８２へハイの信号が入力され、ＯＲゲート２８４の出力端子２８６に出力される信号もハイになる。
【００４９】
圧力センサー５０で検出した圧力が所定範囲外の場合は、ＯＲゲート２８４の出力信号はハイになる。ＯＲゲート２８４の出力端子２８６に出力される信号の状態を調べれば、差動増幅器７２からの出力信号が許容範囲外であるかどうか、つまり、圧力センサー５０で検出した圧力が上限圧力および下限圧力信号比較器１０２’、１１２’のそれぞれの基準電圧で定めた範囲の外にあるかどうかをマイクロプロセッサー２０が判断できる。この実施例の場合、コネクタ１８０の端子１７０への入力電圧の状態がローでなくハイであれば流体管路１６の内部圧力が所望範囲外であるとマイクロプロセッサー２０が判断する。
【００５０】
図６には上限圧力信号比較器１０２と下限圧力信号比較器１１２をトライステート比較器３００、３１０にそれぞれ交換した場合の実施例が示されている。トライステート比較器３００の正の入力端子１３０”は分圧器１１８から供給される基準電圧に接続されている。一方、負の入力端子１００”は差動増幅器７２の出力端子８８に接続されている。同様に、トライステート比較器３１０の負の入力端子１３６”は分圧器１１８から供給される基準電圧に接続されており、一方、正の入力端子１１０”は差動増幅器７２の出力端子８８に接続されている。この実施例の詰まり検出回路は図２の詰まり検出回路に類似している。しかしながら、この実施例では、トライステート比較器３００の出力端子１４０”とトライステート比較器３１０の出力端子１６０”は互いに接続され、また、端子１７０へ接続されている。トライステート比較器３００、３１０を使用することにより、ＡＮＤゲート１５０などの論理ゲートを介在させずに比較器３００、３１０の出力端子１４０”、１６０”を互いに接続することができる。
【００５１】
上記各実施例において、上限圧力信号比較器と下限圧力信号比較器の出力をそれぞれコネクタ１８０の別々の端子に直接接続するよう構成してもよい。このように、比較器の出力端子の信号をマイクロプロセッサー２０でそれぞれ調べて圧力センサー５０からの信号が範囲外かどうかを判断する。しかし、このような構成の場合は、マイクロプロセッサー２０との接続に、前述の実施例のような単一データライン（端子１７０に接続）ではなく２本のデータラインを使用しなくてはならない。さらに、マイクロプロセッサー２０は上述の実施例のように端子１７０の信号状態だけを判断するのではなく、各データラインを検査してエラー状態を判断しなくてはならない。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本願発明の自動液体サンプル吸引／吐出方法および装置によれば、ポンプによるサンプルの吸引／吐出直後の流体管路内の圧力を測定し、次に吸引／吐出直後の流体管路内の圧力を測定して、所定時間内に圧力が所定範囲内に戻らない場合はエラー状態を通報してサンプルプローブの詰まりを検出するようになっているため、サンプルプローブの詰まりによる検査結果の有効／無効が判断できるようになるため検査精度が向上するといった利点がある。また、従来は検査結果の比較を行った時に結果が所定範囲内で一致しないような場合は、いずれの結果が有効であるかを判別するため２回検査をやり直していたが、本願発明の方法及び装置によれば検査の無効は即座に判別できるため無効な検査結果との比較により検査のやり直しをすることがなくなるため検査費用が節約できるといった利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動サンプル吸引／吐出装置で使用する本願発明の第１実施例の詰まり検出回路のブロック図
【図２】図１の詰まり検出回路の回路図
【図３】図２の詰まり検出回路で使用するサンプルプローブ内の詰まりを検出するためのアルゴリズムの一例を示したフロー図
【図４】図２の詰まり検出回路で使用するサンプルプローブ内の詰まりを検出するためのアルゴリズムのその他の例を示したフロー図
【図５】本願発明の第２実施例の詰まり検出回路の回路図
【図６】本願発明の第３実施例の詰まり検出回路の回路図
【符号の説明】
１０ 自動液体サンプル吸引／吐出装置
１２ ポンプ
１４ ポンプコントローラー
１６ 流体管路
１８ サンプルプローブオリフィス
２０ マイクロプロセッサー
２２ データバス
５０ 圧力センサー
５２ 詰まり検出回路
７２ 差動増幅器
１０２、１０２’ 上限圧力信号比較器
１１２、１１２’ 下限圧力信号比較器
１１８ 分圧器
１５０、２６０ ＡＮＤゲート
１８０ マルチ端子コネクタ
２１０ サンプルホールド回路
２００ エラー増幅器
２８４ ＯＲゲート
３００、３１０ トライステート比較器
Claims (11)
- サンプルプローブによる一定量の液体の吐出または吸引を開始する段階と、
圧力センサーを用いて前記サンプルプローブ内の圧力に対応する圧力信号値を事前に測定する段階と、
前記圧力信号値と所定の基準値との差となるベースライン差を決定する段階と、
前記ベースライン差を前記圧力信号値に加算して、該圧力信号値を調整する段階と、
前記サンプルプローブによる前記一定量の液体の吐出または吸引を終了する段階と、
前記吐出または吸引が終了してから所定時間経過した後の前記サンプルプローブ内の最終圧力に対応する調整済みの圧力信号値を最終圧力信号値として測定する段階と、
前記サンプルプローブ内の前記最終圧力が所定範囲外の場合には、前記最終圧力信号値に基づき、エラー状態と判定する段階とからなる自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブの詰まりを検出する方法。 - 自動液体サンプル吸引／吐出装置のサンプルプローブ内の詰まりを検出するサンプルプローブ詰まり検出装置は、前記サンプルプローブと、ポンプと、前記サンプルプローブと前記ポンプを連通する流体管路とを有しているものであって、当該サンプルプローブ詰まり検出装置が、
前記流体管路内の圧力を測定するよう配置された第１出力端子付き圧力センサーであって、前記流体管路内の圧力を表す信号を前記第１出力端子に出力する圧力センサーと、
出力端子と、前記圧力センサーの前記第１出力端子に電気的に接続された第１入力端子とを有した詰まり検出回路とから構成されており、
前記ポンプによる吸引または吐出が終了してから所定時間経過した後に測定した前記管路内の圧力が所定範囲外の場合は前記詰まり検出回路の前記出力端子に前記詰まり検出回路が第１信号を供給し、
前記詰まり検出回路が、
前記圧力センサの前記第１出力端子と電気的に接続された第１入力端子と、基準電圧と電気的に接続した第２入力端子と、出力端子とを備えたエラー増幅器と、
前記エラー増幅器の前記出力端子に電気的に接続された入力端子と、前記圧力センサの前記第１出力端子に電気的に接続された出力端子と、制御端子とを有したサンプルホールド回路とを備え、
前記サンプルホールド回路は、該サンプルホールド回路の前記制御端子に供給された制御信号に応じて、該サンプルホールド回路の前記入力端子に供給された信号値を該サンプルホールド回路の前記出力端子にホールドすることを特徴とするサンプルプローブ詰まり検出装置。 - 前記詰まり検出回路が、
前記圧力センサーの前記第１出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、第１所定基準電圧に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを有しており、前記流体管路内の圧力が所定値以上の場合は当該出力端子に第１レンジ外信号を出力する上限圧力信号比較器と、
前記圧力センサーの前記第１出力端子に電気的に接続された入力端子と、第２所定基準電圧に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを有しており、前記流体管路内の圧力が所定値以下の場合は当該出力端子に第２レンジ外信号を出力する下限圧力信号比較器とから構成されていることを特徴とする請求項２記載のサンプルプローブ詰まり検出装置。 - 前記圧力センサーの前記第１出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、前記上限圧力比較器の前記第１入力端子と前記下限圧力比較器の前記第１入力端子の両方に電気的に接続された出力端子を有した増幅器をさらに具備していることを特徴とする請求項３記載のサンプルプローブ詰まり検出回路。
- 前記圧力センサーは第２出力端子を有しており、また、前記増幅器は差動増幅器であり、当該差動増幅器は前記圧力センサーの前記第２出力端子に電気的に接続された第２入力端子をさらに備えていることを特徴とする請求項４記載のサンプルプローブ詰まり検出回路。
- 前記上限圧力比較器の前記出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、前記下限圧力比較器の前記出力端子に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを備えており、前記上限圧力比較器から第１レンジ外信号が出力されるか、あるいは、前記下限圧力比較器から第２レンジ外信号が出力される場合に第３レンジ外信号を出力する判別回路をさらに具備していることを特徴とする請求項３記載のサンプルプローブ詰まり検出回路。
- 前記判別回路はＡＮＤゲートであり、当該ＡＮＤゲートは前記上限圧力比較器の前記出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、前記下限圧力比較器の前記出力端子に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを有していることを特徴とする請求項６記載のサンプルプローブ詰まり検出回路。
- 前記判別回路はＯＲゲートであり、当該ＯＲゲートは前記上限圧力比較器の前記出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、前記下限圧力端子の前記出力端子に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを有していることを特徴とする請求項６記載のサンプルプローブ詰まり検出回路。
- 前記上限圧力比較器と前記下限圧力比較はトライステートデバイスで構成されており、また、前記上限圧力比較器の前記出力端子は前記下限圧力比較器の前記出力端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項３記載のサンプルプローブ詰まり検出回路。
- 前記第１所定基準電圧、前記第２所定基準電圧、前記基準電圧は分圧器であることを特徴とする請求項４記載のサンプルプローブ詰まり検出装置。
- サンプルプローブと、ポンプと、前記サンプルプローブと前記ポンプを接続する流体管路とを有した自動液体サンプル吸入／吐出装置の前記サンプルプローブ内の詰まりを検出するサンプルプローブ詰まり検出装置において、
前記流体管路内に配置されており、また、第１出力端子と第２出力端子を有しており、前記流体管路内の圧力を示す信号を当該第１及び第２出力端子に出力する圧力センサーと、
前記圧力センサーの前記第１出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、前記圧力センサーの前記第２出力端子に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを有している差動増幅器と、
前記差動増幅器の前記出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、第１所定基準電圧に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを有しており、前記流体管路内の圧力が所定値以上の場合は当該出力端子にレンジ外信号を出力する上限圧力信号比較器と、
前記差動増幅器の前記出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、第２所定基準電圧に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを有しており、前記流体管路内の圧力が所定値以下の場合は当該出力端子にレンジ外信号を出力する下限圧力信号比較器と、
前記上限圧力比較器の前記出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、前記下限圧力比較器の前記出力端子に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを有したＡＮＤゲートであり、前記上限圧力信号比較器と前記下限圧力信号比較器の少なくともいずれか一方がレンジ外信号を出力する時に当該ＡＮＤゲートの当該出力端子に第１信号を出力し、また、前記上限圧力信号比較器と前記下限圧力信号比較器のいずれもレンジ外信号を出力しない場合には当該ＡＮＤゲートの当該出力端子に第２信号を出力するＡＮＤゲートと、
前記差動増幅器の前記出力端子に電気的に接続された第１入力端子と、第３所定基準電圧に電気的に接続された第２入力端子と、出力端子とを有したエラー増幅器と、
前記エラー増幅器の前記出力端子に電気的に接続された入力端子と、前記差動増幅器の前記第１入力端子に電気的に接続された出力端子と、制御端子とを有しており、当該入力端子に印加された信号値を当該制御端子に印加される制御信号に応じて当該出力端子にホールドするサンプルホールド回路とから構成されていることを特徴とするサンプルプローブ詰まり検出装置。
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