JP4988541B2 - ノズル装置及び液体試料分析装置 - Google Patents

Description

この発明は、密閉容器内の液体を吸引するためのノズル装置及びこのノズル装置を用いた液体試料分析装置に関するものである。

従来、液体試料分析装置、特に血液など生体試料を分析する装置においては、密閉容器である検体容器に貫通されるノズルと、ノズルから血液等の液体試料を吸引するためのシリンジなどの吸引機構とが、可撓性を有する弾性チューブにより接続されている。

しかしながら、検体容器内にノズルを貫通させると、検体容器内の圧力が弾性チューブ内の圧力（例えば大気圧）よりも大きい場合、検体容器及び弾性チューブが密閉状態のため圧力の逃げ場が無く、検体容器内の圧力と弾性チューブ内に圧力とが平衡状態に移行する過程で、弾性チューブ内の圧力が上昇して加圧状態となる。ここで、弾性チューブは、圧力に抗して容積を一定に保つことができず、膨らんでしまう。そうすると、弾性チューブが膨らんだ分だけ血液がノズル内に入り込んでしまう。そして、その後、検体容器内が大気圧になったとしても、一度ノズルに入り込んだ血液は、ノズル内壁に僅かに付着して残ってしまう。

また、ノズル内の流路、弾性チューブ内及びシリンジ内が、希釈液などの液体で満たされている場合には、ノズル内に血液が入り込んだ際に、その液体と混ざってしまい、やはり血液がノズル内に残ることになる。

このようなことから、ノズル内の流路及び弾性チューブ内に流路の容積に基づいて定量を行うものの場合には、正確な定量を行うことができないという問題がある。一方、検体容器内が大気圧よりも小さい場合には、逆の現象が起きてしまい、ノズル内が希釈液などの液体で満たされている場合には、ノズルから当該液体が密閉容器内に流出してしまい、血液を希釈してしまう結果、やはり正確な定量を行うことができないという問題がある。

このような問題を回避するため、特許文献１に示すように、ノズルに密閉容器内を大気開放する手段を設けているものがある。

しかしながら、ノズルを貫通させる瞬間や引き抜く際の急激な圧力変化に対応することができず、依然として上記問題が生じてしまう。
特開２００４−１７０１５６号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、密閉容器内にノズルを貫通させる場合等における圧力影響を受けずに、正確な定量吸引を可能にすることをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係るノズル装置は、密閉容器を貫通し、当該密閉容器内の液体を吸引するノズルと、前記密閉容器を大気開放する大気開放機構と、前記ノズルの基端部に接続され、前記ノズル内の流路に連通する内部流路及び当該内部流路の開閉を行う開閉機構を有し、硬質材料からなる開閉構造体と、前記開閉機構を制御する開閉制御部と、を具備し、前記開閉制御部が、前記ノズルが前記密閉容器を貫通するときに前記内部流路を閉塞するように前記開閉機構を制御するものであることを特徴とする。

このようなものであれば、ノズルを貫通させる場合等における圧力影響により、弾性チューブが変形することがないので、弾性チューブ内の体積変化による吸引誤差を解消することができる。したがって、正確な定量吸引を可能にすることができる。

開閉構造体の構成を簡単にするためには、前記開閉構造体が、前記ノズル内の流路に連通する内部流路を有するマニホールドと、当該マニホールドに設けられる電磁弁とからなることが望ましい。

開閉構造体の具体的な実施の態様としては、前記開閉構造体の内部流路が、大気圧と前記密閉容器内の圧力との差圧により変形しないものであることが望ましい。

大気開放機構により密閉容器が大気開放され、大気圧と密閉容器内の圧力との差圧を無くすため、及びその大気開放過程における圧力影響を受けないようにするためには、前記開閉制御部が、前記ノズルが前記密閉容器を貫通するとき及び、前記密閉容器を貫通してから所定時間が経過するまで、前記内部流路を閉塞するように前記開閉機構を制御するものであることが望ましい。

ノズルを密閉容器から抜脱する際に生じる圧力変位による影響を受けないようにするためには、前記開閉制御部が、前記ノズルを前記密閉容器から抜脱するときに、前記内部流路を閉塞するように前記開閉機構を制御するものであることが望ましい。

また、本発明に係る液体試料分析装置は、上記ノズル装置、又は上記ノズル装置、前記開閉構造体に接続され、前記密閉容器から液体を吸引するための吸引機構及び前記吸引機構を制御する吸引制御部を有する試料吸引装置を備えている。

この構成において、密閉容器が大気開放された後に吸引を行い、正確な定量吸引を可能にするためには、前記吸引制御部が、前記ノズルが前記密閉容器に貫通されてから所定時間経過後に、前記密閉容器から液体を吸引するものであることが望ましい。

このように本発明によれば、密閉容器内にノズルを貫通させる場合等における圧力影響を受けずに、正確な定量吸引を可能にすることができる。

次に、本発明に係るノズル装置を用いた液体試料吸引装置１の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図１は本実施形態に係る液体試料吸引装置１の模式的構成図ある。

＜装置構成＞

本実施形態に係る液体試料吸引装置１は、生体試料の分析を行う液体試料分析装置のうち、例えば血液分析装置に用いられるものであり、密閉容器Ｔ内の血液を、その密閉容器Ｔ内の圧力の影響を受けることなく、定量吸引することができるものである。

血液分析装置としては、電気抵抗法により、ＷＢＣ（白血球数）、ＲＢＣ（赤血球数）、ＰＬＴ（血小板数）、ＭＣＶ（赤血球容積）、Ｈｃｔ（ヘマトクリット値）を測定し、またシアンメトヘモグロビン法における吸光光度法によりＨｇｂ（ヘモグロビン濃度）等を測定するものである。

具体的にこのものは、図１に示すように、密閉容器Ｔを貫通し、当該密閉容器Ｔ内の液体を吸引するノズル２と、前記ノズル２に設けられ、前記密閉容器Ｔに貫通された際に、前記密閉容器Ｔを大気開放する大気開放機構３と、前記ノズル２の基端部に設けられ、前記ノズル２内の流路に連通する内部流路４１１、４１２及び当該内部流路４１１、４１２の開閉を行う開閉機構を有する開閉構造体４と、前記開閉機構を制御する開閉制御部５と、前記開閉構造体４に接続され、前記密閉容器Ｔから液体を吸引するための弾性チューブ６１及びシリンジ６２からなる吸引機構６と、前記吸引機構６を制御する吸引制御部７と、を具備する。なお、本実施形態の密閉容器Ｔは、樹脂製の円筒形状をなし、上部の開口が、例えば樹脂製の蓋（キャップ）によって閉塞されている。

以下、各部２〜７について説明する。

ノズル２は、図示しないノズル駆動機構により水平方向及び鉛直方向に移動されて、密閉容器Ｔである検体容器を貫通するものである。本実施形態のノズル２は、先端部に液体流入口を有し、基端部に液体流出口を有する内管と、当該内管の外側に所定間隙を開けて設けられ、先端部及び基端部に開口を有する外管とからなる二重管構造をなすものである。なお、ノズル２の内管は、後述する内部流路４１１、４１２、弾性チューブ６１及びシリンジ６２とともに、希釈液などの液体により満たされている。

そして、外管の先端部及び基端部に設けた開口及び内管及び外管からなる空間により、ノズル２を検体容器に貫通する際に、検体容器Ｔを大気開放する大気開放機構３が構成される。

開閉構造体４は、ノズル２と弾性チューブ６１との間に設けられるものであり、ノズル２内の流路に連通する内部流路４１１、４１２を有するマニホールド４１と、当該マニホールド４１に設けられる電磁弁４２とからなる。

マニホールド４１は、ノズル２内の流路と連通して、側面に開口する第１の内部流路４１１と、当該側面に開口し、弾性チューブ６１が接続される接続ポートに開口する第２の内部流路４１２と、を備えている。そして、第１の内部流路４１１及び第２の内部流路４１２が開口している側面に電磁弁４２が設けられている。

具体的には、マニホールド４１は、その内部流路４１１、４１２が、大気圧と密閉容器Ｔ内の圧力との差圧において変形しない硬質材料からなるものである。より詳細には、マニホールド４１は、樹脂製の蓋により密閉した検体容器Ｔ内で生じ得る圧力、つまり、大気圧に対して密閉容器Ｔ内の圧力の差圧が±１００ｋＰａの範囲内において、内部流路４１１、４１２の容量が実質的に一定となるものである。つまり、マニホールド４１は、前記差圧において、変形しないものである。その材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、アクリル樹脂等のプラスチックが考えられる。

開閉制御部５は、電磁弁４２を制御することにより、内部流路４１１、４１２を開放又は閉塞するものである。

具体的には、開閉制御部５は、ノズル２を密閉容器Ｔに貫通させる際及び密閉容器Ｔに貫通されてから所定時間が経過するまで、つまり、貫通された後、大気開放機構３により密閉容器Ｔが大気開放されて、その圧力が大気圧に安定するまで、電磁弁４２により内部流路４１１を閉塞する。これにより、密閉容器Ｔの大気開放過程において、ノズル２内に血液が流入又はノズル２内から希釈液が流出することを防止することができる。

さらに、開閉制御部５は、ノズル２を密閉容器Ｔから抜脱する際に、電磁弁４２により内部流路４１１を閉塞する。これにより、ノズル２を抜脱する際に生じる密閉容器Ｔ内の圧力変化により、吸引した血液がノズル２から流出することを防止することができる。

吸引機構６は、詳細には、一端が前記マニホールド４１に接続された可撓性を有する弾性チューブ６１と、当該弾性チューブ６１の他端に接続されたシリンジなどの吸引手段６２とからなる。この吸引手段６２は、吸引制御部７により制御される。

吸引制御部７は、吸引手段６２を制御することにより、ノズル２から吸引される血液量を定量するものである。例えば、吸引制御部７は、シリンジ６２の駆動時間により制御する時間制御又はシリンジ６２のストローク量により制御するストローク量制御を行う。具体的には、吸引制御部７は、ノズル２が密閉容器Ｔに貫通されて所定時間経過後、つまり、ノズル２が貫通された後、密閉容器Ｔ内の圧力が大気圧で安定した後に、吸引手段６２を制御することにより、血液を定量して吸引する。

上述した開閉制御部５及び吸引制御部７は、情報処理装置の内部メモリの所定領域に格納してあるプログラムに基づいて情報処理装置のＣＰＵやその周辺機器等が作動することにより構成されている。

＜本実施形態の動作＞

次にこのように構成した液体試料吸引装置１の吸引動作について説明する。

まず、開閉制御部５は、電磁弁４２を作動させて、マニホールド４１内の内部流路４１１を閉塞する。そして、ノズル駆動部によりノズル２を密閉容器Ｔ内に貫通させて、ノズル２の先端部を液面下まで下ろす。そうすると、ノズル２に設けられた大気開放機構３により、密閉容器Ｔ内の圧力が大気圧になる。所定時間経過後、開閉制御部５は、電磁弁４２を作動させて、内部流路４１１を開放する。

次に、吸引制御部７は、シリンジ（吸引手段６２）を作動させて、液体を吸引する。所定量の吸引後、開閉制御部５は、電磁弁４２を作動させて、内部流路４１１を閉塞する。その後、ノズル駆動部により、ノズル２を密閉容器Ｔから抜脱する。このようにして、大気圧と密閉容器Ｔ内の圧力との不均衡により生じる不具合を生じさせることなく、一定量の血液を吸引することができる。

＜本実施形態の効果＞

このように構成した本実施形態の液体試料吸引装置１によれば、弾性チューブ６１とノズル２との間に開閉構造体４を設けており、ノズルを貫通させる場合等における圧力影響で弾性チューブ６１が変形することがないので、弾性チューブ６１内の体積変化による吸引誤差を解消することができる。したがって、正確な定量吸引を可能にすることができる。

＜その他の変形実施形態＞

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、大気開放機構に関して言うと、二重管により構成するものの他、ノズルが、吸引用管と大気開放用管とを並列に接続したものであっても良いし、ノズルの外側周面に設けられ、密閉容器Ｔに貫通される際に密閉容器内の空間と外部空間とを連通する溝であっても良い。また、大気開放機構は、ノズルに設けられるものに限られず、ノズルとは別体に設けるようにしても良い。

開閉機構に関して言うと、前記実施形態の電磁弁を用いたものの他に、電磁弁以外の開閉弁を用いても良い。

前記実施形態の開閉構造体は、マニホールドと電磁弁からなるものであったが、一端がノズルに接続され、他端が弾性チューブに接続される管状部材と、当該管状部材に設けられ、その内部流路の開閉を行う電磁弁などの開閉機構と、を備えるものであっても良い。なお、管状部材は、大気圧と密閉容器Ｔ内の圧力との差圧において変形しないものであり、その材質は、前記実施形態のマニホールドと同様である。

また、前記実施形態の液体試料吸引装置は、血液分析装置の他、密閉容器内に収容された生体試料などの液体試料を処理する装置に用いることができる。

その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る液体試料吸引装置の模式的構成図。

符号の説明

１・・・液体試料吸引装置
Ｔ・・・密閉容器
２・・・ノズル
３・・・大気開放機構
４・・・開閉構造体
４１１、４１２・・・内部流路
４１・・・マニホールド
４２・・・開閉機構（電磁弁）
５・・・開閉制御部
６・・・吸引機構
７・・・吸引制御部

Claims (6)

1. 密閉容器を貫通し、当該密閉容器内の液体を吸引するノズルと、
   前記密閉容器を大気開放する大気開放機構と、
   前記ノズルの基端部に接続され、前記ノズル内の流路に連通する内部流路を有する硬質材料からなるマニホールド、及び、当該マニホールドに設けられて前記内部流路の開閉を行う電磁弁を有する開閉構造体と、
   前記電磁弁を制御する開閉制御部と、を具備し、
   前記開閉制御部が、前記ノズルが前記密閉容器を貫通するときに前記内部流路を閉塞するように前記電磁弁を制御するものであるノズル装置。
2. 前記開閉構造体の内部流路が、大気圧と前記密閉容器内の圧力との差圧により変形しないものである請求項１記載のノズル装置。
3. 前記開閉制御部が、前記密閉容器を貫通してから所定時間が経過するまで、前記内部流路を閉塞するように前記電磁弁を制御するものである請求項１又は２記載のノズル装置。
4. 前記開閉制御部が、前記ノズルを前記密閉容器から抜脱するときに、前記内部流路を閉塞するように前記電磁弁を制御するものである請求項１、２又は３記載のノズル装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のノズル装置、又は請求項１乃至４のいずれかに記載のノズル装置、前記開閉構造体に接続され、前記ノズルから前記密閉容器内の液体を吸引するための吸引機構、及び前記吸引機構を制御する吸引制御部を有する液体試料吸引装置を備える液体試料分析装置。
6. 前記吸引制御部が、前記ノズルが前記密閉容器に貫通されてから所定時間経過後に、前記密閉容器から液体を吸引するものである請求項５記載の液体試料分析装置。