JP4007922B2 - サンプル分注装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンプル分注装置に関し、より詳細には血液や尿等のサンプルを分析する装置に用いられるサンプル分注装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
血液や尿等のサンプルを分析する装置は一端に加減圧を行う手段が接続されたノズルを有するサンプル分注装置を備えている。サンプル分注装置はノズルにてサンプルを吸引し吐出してサンプルの分注を行う。サンプルとして血清又は血漿が用いられる場合、サンプルにはフィブリン等の固形物が含まれているので、分注時にノズルが詰まることがある。ノズルが詰まるとほとんどサンプルを吸引できなくなる。
【０００３】
ノズルと加減圧を行う手段との間に設けられた圧力センサの出力に基づいて、分注時にノズルに異物が詰まったかどうかを判断する技術は広く知られている。例えば特許文献１には、サンプルを吸引し吐出する際に、吸引と吐出の間の所定の時刻に圧力センサにてノズルの圧力を検出するサンプル分注装置が開示されている。粘性が高いサンプルを吸引するときのノズルの圧力の変化はノズルが詰まったときのものと類似している。圧力を検出する時刻が適切に選択されているので、粘性が高いサンプルを吸引したときにノズルが詰まったと誤って判断されることが防止される。
【０００４】
また特許文献２には、基準液体の分注時の圧力とサンプルの分注時の圧力との比に基づいてノズルの詰まりを判断するサンプル分注装置が開示されている。このサンプル分注装置では、圧力センサや増幅回路の特性のばらつきの影響が取り除かれる。
【０００５】
また特許文献３には、検出した圧力が予め設定された測定適合範囲、測定許容範囲又は非測定範囲のいずれかに属するかを判別するサンプル分注装置が開示されている。圧力が非測定範囲にあるときに詰まりであると判断され、測定許容範囲又は非測定範囲のときにサンプル吸引状態に関する警報が出力される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−８３８６８号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−２５８２４４号公報
【０００８】
【特許文献３】
特許第２５７７３４３号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
フィブリンのようなタンパク質を含むサンプルの吸引吐出を繰り返すにつれて、ノズルの内面にタンパク質が付着してノズルの内容積が徐々に減少する。内容積が減少すると、サンプルを正確な量だけ吸引し吐出することができなくなり、正確な分注が行われなくなる。上述のようなサンプル分注装置は詰まりを検知できるが、内容積の減少を検知できない。
【００１０】
このため、一定期間毎にノズルに洗浄液を吸引させて吐出させたり、一定期間毎にサンプル分注装置を分解し洗浄したりして、ノズルの内面に付着した付着物を除去している。分解洗浄は数日、数週間又は数ヶ月毎に行われる。しかしながら、サンプルに含まれる付着物の濃度が高かったり吸引吐出が頻繁になされたりすると、付着物の除去後、一定期間を過ぎる前にノズルの内容積が大きく減少する恐れがある。
【００１１】
従って、本発明の目的は、ノズルの詰まりを検知できるだけでなく、ノズルの内容積の減少を検知して正確な分注を行うことができるサンプル分注装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係わるサンプル分注装置は、
中空の分注ノズルと、
分注ノズル内の圧力を変化させ、分注ノズルへの液体の吸引と分注ノズルからの液体の吐出との少なくとも一方を行う圧力変化手段と、
を備え、１種類のサンプルを含む複数種類の液体が用意され、それぞれの液体の吸引と吐出の少なくとも一方が複数回行われるサンプル分注装置であって、
分注ノズルに及ぼされる圧力を検出する圧力センサと、
前記複数種類の液体の内から予め選択されている少なくとも１つの選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が初めて行われたときに圧力センサにより検出された初期圧力と、初期圧力の検出以降に選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われたときに圧力センサにより検出された圧力との差が所定の閾値よりも大きいときに警報信号を出力する圧力処理部と、
を備えている。
【００１３】
本発明の請求項２に係わるサンプル分注装置は、洗剤によって分注ノズルを洗浄する洗浄ユニットをさらに備えており、
該洗浄ユニットは前記圧力処理部から警報信号が出力されたときに分注ノズルを洗浄し、
前記洗浄ユニットが分注ノズルを洗浄した後には、前記選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われ、
これが行われたときに圧力センサにより検出された圧力と前記初期圧力との差が前記閾値よりも大きいときには圧力処理部から警報信号が出力されて洗浄ユニットが分注ノズルを洗浄する。
【００１４】
本発明の請求項３に係わるサンプル分注装置は、使用者により所定の入力がなされたときに初期化信号を出力する操作部をさらに備えており、
前記圧力処理部は、操作部から初期化信号が出力された後に初めて前記選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われたときに圧力センサにより検出された更新初期圧力と、更新初期圧力の検出以降に前記選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われたときに圧力センサにより検出された圧力との差が前記閾値よりも大きいときに警報信号を出力する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係わるサンプル分注装置を説明する。図１はサンプル分注装置の概略図である。中空の分注ノズル１１とシリンジポンプ２１とは管路２３を介して接続されている。シリンジポンプ２１はポンプ駆動手段２２により駆動される。シリンジポンプ２１とポンプ駆動手段２２は、分注ノズル１１内の圧力を変化させ、分注ノズル１１への液体の吸引と分注ノズル１１からの液体の吐出との少なくとも一方を行う圧力変化手段に含まれている。サンプル分注装置は分注ノズル１１を移動させ、液体を吸引する位置又は液体を吐出する位置に位置させる分注ノズル駆動手段１２を有している。
【００１６】
管路２４の一端がシリンジポンプ２１に接続されており、他端側は分岐している。分岐した管路２４の他端の一方は、分注ノズル１１に及ぼされる圧力を検出する圧力センサ３２に、他方は電磁バルブ７１に接続されている。圧力センサ３２は増幅回路３３を介して、Ａ／Ｄ変換器４１、ＣＰＵ４２及び記憶装置４３を含んでいる圧力処理部４０に接続されている。分注が行われるとき、１種類のサンプルを含む複数種類の液体が用意され、それぞれの液体の吸引と吐出の少なくとも一方が複数回行われる。圧力処理部４０は、複数種類の液体の内から予め選択されている少なくとも１つの選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が初めて行われたときに圧力センサ３２により検出された初期圧力と、初期圧力の検出以降に選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われたときに圧力センサ３２により検出された圧力との差が所定の閾値よりも大きいときに警報信号を出力する。電磁バルブ７１は、洗浄水タンク７３に入れられた洗浄水７４を電磁バルブ７１に向け供給する洗浄水ポンプ７２に接続されている。洗浄水ポンプ７２は上述の圧力変化手段に含まれている。
【００１７】
図２はサンプル分注装置の制御要素のブロック図である。分注ノズル駆動手段１２、ポンプ駆動手段２２、ＣＰＵ４２、電磁バルブ７１及び洗浄水ポンプ７２にはこれらを制御する制御部６１が接続されている。制御部６１には、使用者により操作され、制御部６１に指示を与える信号を出力する操作部６２が接続されている。
【００１８】
以下、分注手順の一例を説明する。先ず、サンプル分注装置の初期化を行う。ここでサンプル分注装置の初期化とは、サンプル分注装置の分解洗浄と、サンプル分注装置の部品の交換、例えば分注ノズル１１、管路２３、洗浄水ポンプ７２等の交換とを含む。サンプル分注装置の分解洗浄が行われると、分注ノズル１１に付着した付着物が除去される。
【００１９】
サンプル分注装置の初期化後、使用者により所定の入力が操作部６２になされ、操作部６２から初期化信号が出力される。制御部６１が初期化信号を受けると、制御部６１はＣＰＵ４２に対し、用意された複数種類の液体の内から予め選択されている選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が初めて行われたときに圧力センサ３２により検出された圧力を初期圧力として記憶装置４３に記憶させる指示を送る。本実施の形態では、選択液体として洗浄水７４が選択されていて、洗浄水７４の吐出が初めて行われたときに検出された圧力が初期圧力として記憶される。
【００２０】
指示後、制御部６１の分注のための制御が始まる。分注ノズル駆動手段１２は分注ノズル１１がサンプル容器５１に入れられたサンプル５２に浸る位置に分注ノズル１１を位置させる。この後、ポンプ駆動手段２２はサンプル５２が所定量だけ分注ノズル１１に吸引されるようシリンジポンプ２１を駆動する。このとき、分注ノズル１１内の圧力は負圧になる。電磁バルブ７１は閉じている。
【００２１】
サンプル５２の吸引後、分注ノズル駆動手段１２は分注ノズル１１が分注容器５３に対向する位置に分注ノズル１１を位置させる。この後、ポンプ駆動手段２２は吸引されたサンプル５２が分注容器５３の内部に吐出されるようシリンジポンプ２１を駆動する。このとき、分注ノズル１１内の圧力は正圧になる。
【００２２】
サンプル５２の吐出後、分注ノズル駆動手段１２は分注ノズル１１を洗浄槽５６内に位置させる。この後、制御部６１は電磁バルブ７１を開き、洗浄水ポンプ７２を駆動する。洗浄水７４が分注ノズル１１から洗浄槽５６に吐出されることにより分注ノズル１１の洗浄がなされる。このとき分注ノズル１１の圧力は正圧になる。洗浄水７４の吐出中、ＣＰＵ４２は圧力センサ３２により検出された分注ノズル１１の圧力を初期圧力として記憶装置４３に記憶させる。記憶される圧力が検出されるタイミングは予め決められている。
【００２３】
サンプルの吸引、サンプルの吐出及び洗浄水７４の吐出が繰り返され、サンプルの分注が行われる。洗浄水７４の吐出毎に、初期圧力が検出されたときと同じタイミングで圧力センサ３２により圧力が検出される。
【００２４】
サンプルの吸引及び吐出が繰り返されるにつれて、洗浄水７４による洗浄では除去できない付着物が分注ノズル１１の内面に付着して分注ノズル１１の内容積が徐々に減少する。内容積が減少するにつれて、洗浄水７４の吐出毎に検出される圧力と初期圧力との圧力差は大きくなる。図３は検出回数に対する圧力差のグラフである。圧力差が所定の閾値よりも大きくなると、サンプルを正確な量だけ吸引し吐出することができなくなり、正確な分注が行われなくなる。
【００２５】
ＣＰＵ４２は洗浄水７４の吐出毎に圧力差を計算し、圧力差がこの閾値よりも大きいときに警報信号を出力する。制御部６１が警報信号を受けると、制御部６１は、分注ノズル１１の内容積が減少したことを知らせるとともに分注ノズル１１の洗浄を促す警報画像を表示部６３に表示させる。
【００２６】
分注ノズル１１が詰まっているときには洗浄水７４の吐出毎に検出される圧力と初期圧力との圧力差はある値よりも大きい。この値をＣＰＵ４２にて使用されている閾値として用いれば、分注ノズル１１が詰まっていることを検知できる。
【００２７】
使用者により所定の入力が操作部６２になされると、サンプルの吸引、サンプルの吐出及び洗浄水７４の吐出が中断され、分注ノズル１１が洗浄ユニットにより洗浄される。洗浄ユニットには分注ノズル駆動手段１２、ポンプ駆動手段２２、洗浄液容器５４、洗浄槽５６及び制御部６１が含まれている。制御部６１は洗剤５５による分注ノズル１１の洗浄がなされるよう制御を行う。分注ノズル１１は洗浄液容器５４に入れられた洗剤５５に浸された後、洗剤５５が吸引され、吸引された洗剤５５が洗浄槽５６に吐出される。使用者が再度入力すれば、分注ノズル１１の洗浄がなされる。分注ノズル１１に付着した付着物が除去された後、サンプルの吸引が再開される。
【００２８】
本実施の形態のサンプル分注装置には様々な変形と修正が可能である。圧力差は洗浄水７４の吐出毎に毎回計算されるが、１回おきに計算されても良い。また２回以上おきに計算されても良い。内容積が減少したことを知らせるために、表示部６３に表示された警報画像の代わりに警報音を利用しても良いし、両方を用いても良い。
【００２９】
本実施の形態では選択液体として洗浄水７４が選択されていて、洗浄水７４の吐出が初めて行われたときに検出された圧力が初期圧力として記憶される。洗浄水７４の代わりにその他の液体、例えばサンプル５２を選択しても良い。あるいは、用意された複数の種類の液体全てを選択しても良い。サンプル５２を選択した場合には、サンプル５２の吐出が初めて行われたときに検出された圧力を初期圧力として記憶しても良いし、サンプル５２の吸引が初めて行われたときに検出された圧力を初期圧力として記憶しても良い。前者の場合にはＣＰＵ４２にてサンプル５２の吐出毎に圧力センサ３２により検出された圧力と初期圧力との差が計算され、この差がサンプル５２の特性に応じて適切に設定された閾値と比較される。後者の場合にはサンプル５２の吸引毎に検出された圧力と初期圧力との差が計算される。両者を組み合わせることもできる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施の形態のサンプル分注装置を説明する。本実施の形態のサンプル分注装置の構成及び作用は基本的に第１の実施の形態のものと同じである。第１の実施の形態のサンプル分注装置の構成要素と実質的に同じ構成要素には同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態では、圧力処理部４０から警報信号が出力されたときに、使用者により所定の入力が操作部６２になされることなく、自動的に分注ノズル１１が洗剤５５によって洗浄される。この洗剤５５による洗浄は、洗浄水７４によって洗浄する通常の洗浄動作とは異なる。警報信号の出力後、制御部６１は上述の洗剤５５により分注ノズル１１が洗浄されるよう制御を行う。洗剤５５による分注ノズル１１の洗浄動作が完了した後には、選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われる。本実施の形態では洗浄水７４の吐出が行われる。洗浄水７４の吐出が行われたときに圧力センサ３２により検出された圧力と記憶装置４３に記憶された初期圧力との差がＣＰＵ４２にて使用されている閾値よりも大きいときには圧力処理部４０から再度警報信号が出力されて洗浄ユニットが再度分注ノズル１１を洗浄し、この差がこの閾値以下であるときには圧力処理部４０から警報信号が出力されず洗剤５５による分注ノズル１１の洗浄は行われない。つまり、警報信号が出力されなくなるまで分注ノズル１１は洗浄ユニットにより繰り返し洗浄される。この後、サンプルの吸引が再開される。これにより、分注中、分注ノズル１１に付着した付着物が使用者の労力を必要とせずに自動的に除去される。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施の形態のサンプル分注装置を説明する。本実施の形態のサンプル分注装置の構成及び作用は基本的に第１の実施の形態のものと同じである。第１の実施の形態のサンプル分注装置の構成要素と実質的に同じ構成要素には同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。第１の実施の形態と同様に、サンプル分注装置の初期化後、サンプルの吸引、サンプルの吐出及び洗浄水７４の吐出が繰り返され、サンプルの分注が行われる。選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が初めて行われたときに、即ち洗浄水７４の吐出が行われたときに、
圧力センサ３２により検出された圧力が初期圧力として記憶装置４３に記憶される。サンプルの分注が行われた後、再びサンプル分注装置の初期化が行われる。この初期化後、使用者により所定の入力が操作部６２になされ、操作部６２から初期化信号が出力される。
【００３３】
操作部６２から初期化信号が出力された後、圧力処理部４０は、操作部６２から初期化信号が出力された後に初めて選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われたときに圧力センサにより検出された更新初期圧力と、更新初期圧力の検出以降に選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われたときに圧力センサにより検出された圧力との差が上述の閾値よりも大きいときに警報信号を出力する。
【００３４】
より詳細に説明すると、制御部６１が初期化信号を受けると、制御部６１はＣＰＵ４２に指示を送り、記憶装置４３に記憶されている初期圧力を消去させる。その後、制御部６１はサンプルの吸引、サンプルの吐出及び洗浄水７４の吐出が１回ずつ順次行われるよう制御を行う。洗浄水７４の吐出の際、検出された圧力を更新初期圧力として記憶させる。その後、制御部６１はサンプルの吸引、サンプルの吐出及び洗浄水７４の吐出が繰り返し行われるよう制御を行う。ＣＰＵ４２は洗浄水７４の吐出毎に検出される圧力と更新初期圧力との差を計算し、この差が上述の閾値よりも大きいときに警報信号を出力する。第１の実施の形態と同様に警報信号が出力されると、警報画像が表示部６３に表示される。
【００３５】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に従ったサンプル分注装置を用いれば、ノズルの詰まりを検知できるだけでなく、ノズルの内容積の減少を検知して正確な分注を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１乃至第３の実施の形態に係わるサンプル分注装置の概略図。
【図２】図２は図１のサンプル分注装置の制御要素のブロック図。
【図３】図３は検出回数に対する圧力差のグラフ。
【符号の説明】
１１ 分注ノズル
１２ 分注ノズル駆動手段
２１ シリンジポンプ
２２ ポンプ駆動手段
２３ 管路
２４ 管路
３２ 圧力センサ
３３ 増幅回路
４０ 圧力処理部
４１ Ａ／Ｄ変換器
４２ ＣＰＵ
４３ 記憶装置
５１ サンプル容器
５２ サンプル
５３ 分注容器
５４ 洗浄液容器
５５ 洗剤
５６ 洗浄槽
６１ 制御部
６２ 操作部
６３ 表示部
７１ 電磁バルブ
７２ 洗浄水ポンプ
７３ 洗浄水タンク
７４ 洗浄水

Claims (3)

1. 中空の分注ノズルと、
   分注ノズル内の圧力を変化させ、分注ノズルへの液体の吸引と分注ノズルからの液体の吐出との少なくとも一方を行う圧力変化手段と、
   を備え、１種類のサンプルを含む複数種類の液体が用意され、それぞれの液体の吸引と吐出の少なくとも一方が複数回行われるサンプル分注装置であって、
   分注ノズルに及ぼされる圧力を検出する圧力センサと、
   前記複数種類の液体の内から予め選択されている少なくとも１つの選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が初めて行われたときに圧力センサにより検出された初期圧力と、初期圧力の検出以降に選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われたときに圧力センサにより検出された圧力との差が所定の閾値よりも大きいときに警報信号を出力する圧力処理部と、
   を備えていることを特徴とするサンプル分注装置。
2. 前記サンプル分注装置は洗剤によって分注ノズルを洗浄する洗浄ユニットをさらに備えており、
   該洗浄ユニットは前記圧力処理部から警報信号が出力されたときに分注ノズルを洗浄し、
   前記洗浄ユニットが分注ノズルを洗浄した後には、前記選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われ、
   これが行われたときに圧力センサにより検出された圧力と前記初期圧力との差が前記閾値よりも大きいときには圧力処理部から警報信号が出力されて洗浄ユニットが分注ノズルを洗浄することを特徴とする請求項１に記載のサンプル分注装置。
3. 前記サンプル分注装置は使用者により所定の入力がなされたときに初期化信号を出力する操作部をさらに備えており、
   前記圧力処理部は、操作部から初期化信号が出力された後に初めて前記選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われたときに圧力センサにより検出された更新初期圧力と、更新初期圧力の検出以降に前記選択液体の吸引と吐出の少なくとも一方が行われたときに圧力センサにより検出された圧力との差が前記閾値よりも大きいときに警報信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のサンプル分注装置。

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