JP5657685B2 - ピストンポンプによる試料採取をモニタするための装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は，ピストンポンプ，特にシリンジタイプのポンプにより実施される自動化された試料採取の分野に関する。本発明は特に，自動分析システムによる，試料，特に血液試料の採取に関する。

特に自動血液分析システムでは，分析のために，管の中に試料を採取する。この自動システムは，管に挿入して試料を採取するために設けた針と，ポンプとを備える。ポンプは通常，適切な導管システムを通って針と連通する作業室を備える。採取した試料を吸収するのか，又は，管の中に戻す意図なのかによって，作業室の容積は変わる。通常，採取した試料は針，或いは，針の近く導管システムの一部の中に入ったままである。流体，通常，液体ピストンは，試料とは別に，作業室及び導管システムに収容されている。シリンジ等の作業室の容積の変化は，通常，作業室内に摺動可能に取り付けたプランジャの移動により確実となる。作業室の容積は，ピストンの位置に依存する。

特に試料に含まれた要素をアッセイし，採取された試料の，吸収された容積，及び，排出された容積を確認しようとする場合には，このことは特に重要である。同じことが，同様のポンプ手段により吸収又は排出され得る試薬にも適用される。容積の検証は，通常，プランジャの位置センサ，及び／又は，このプランジャを駆動するステッピングモータのステップにより確実となる。しかし，いくつかの状況が，採取エラーを招く。

第１の例では，気泡が管の中の血液の表面に形成される，或いは，血液に針を挿入することができなくなり得る。そのため，採取中に，対象となる血液の代わりに空気が入り，プランジャが一定距離動く。

第２の例では，針又は導管システムの中に凝塊が形成され，試料の採取ができなくなり得る。しかし，特に流体ピストンに空気が入っている場合，この空気が膨張し，プランジャが一定距離動く。

これらの双方の例では，プランジャの移動を検証するだけで，採取は正確に実施されることが提案されるが，それは事実とは異なる。更に，プランジャの移動の途中では採取が正確に行われ，例えば，管の中の血液の高さが針の高さよりも低くなった場合には採取が中断され，それにより，採取される血液の中に，針をそれ以上挿入することができなくなる。

同じことが，液体の吸引又は排出にも適用される。

本発明の目的は，このような装置により，吸引又は排出が意図される液体が，実際に吸引又は排出されることを確実にするポンプ装置を提案することである。

本発明によると，吸引及び／又は排出による液体のポンピングを確実にするポンプ装置が，該ポンプ装置のポンプ回路に配置される圧力タップを備えることを特徴とする。好適には，このポンプ回路は作業室を備え，ポンピング中に前記作業室の容積が変化し，前記作業室内には，圧力タップが配置される。この圧力タップは，前記作業室の端壁の全体又は一部を形成してもよい。

したがって，吸引中，測定された瞬間圧力が，第１の予測可能なしきい値よりも高い場合，少なくとも一部の空気が吸引されると考えられる。反対に，圧力が，第２の通常の予測可能なしきい値よりも低い場合，吸引を妨げる栓があると考えられ得る。

また，排出中，測定された瞬間圧力が，第３の予測可能なしきい値よりも低い場合，少なくとも一部の空気が排出され得ると考えられる。反対に，圧力が，第４の通常の予測可能なしきい値よりも高い場合，排出を妨げる栓があると考えられ得る。

有利には，本装置は，吸引及び／又は排出オリフィスを備えてもよく，圧力タップ，例えば圧力センサを備えた圧力タップが，前記オリフィスの近くに配置される。したがって，本装置は，ポンプ回路を介した吸引又は排出により生じるポンピングの不具合を，より感知しやすい。

特定の実施形態によると，このポンプシステムは，シリンジタイプのポンプを備えてもよく，すなわち，作業室が円筒状で，前記作業室内に，摺動可能かつ密封可能に取り付けられたプランジャを備え，それにより，作業室の容積が，前記作業室内のプランジャの位置によって変化し，圧力タップの圧力センサが，プランジャに対向する作業室の一端に配置される。このような装置に適用される圧力センサが，作業室の端壁を形成する膜を備えてもよい。

本装置は，圧力センサで測定される瞬間圧力と通常の圧力の状態とを比較するためのモニタ手段を備えることが有利であり得る。

本発明は更に，本発明の装置を備える自動分析システム，特に自動血液分析システムに関する。

本発明のいくつかの実施形態を，添付図面を参照して，非限定的な実施例として，以下に説明する。

自動血液分析システムのためのポンプ装置の断面図。 図１のポンプ装置を備えた圧力センサの本体の一部，並びに，前記本体付近の，前記ポンプ装置の左半分の図。 吸引された容積に対する予測可能な圧力を示すグラフ。

図１は，自動血液分析システム内に取り付けられるポンプ装置１の断面を示す。ポンプ装置１は，実質的に平行六面体の形状を有する。ポンプ装置１は，該ポンプ装置１を自動システムに取り付けるため，又は，他の隣接するユニットと共に組み立てるために設けた孔２を備える。自動システムのポンプ回路の部分３，４，６が，ポンプ装置１内に形成される。この回路部分は，作業室３と，該作業室３の第１の端部付近で，オリフィス６を通って作業室３内に開口する導管４とを備える。導管４は吸引と排出の両方に使用される。

作業室３は，図１の部分断面図の軸Ｘ３に対して軸対称の円筒形を実質的に有する。作業室３は，第１の端部に対向する第２の端部を通り，ポンプ装置１の第１の面７を通って，かつ，前記第１の面７に対して垂直に開口する。ポンプ装置１はプランジャ８を更に備え，該プランジャ８は作業室３と係合し，該作業室３に摺動可能に取り付けられる。プランジャ８は，第１の面７の開口部を通って作業室３を貫通する。プランジャ８は，作業室３と密封可能に取り付けられる。このプランジャ８は，図示しないステッピングモータにより，並進的に駆動される。

作業室３の第１の端部は，該作業室３の端壁１２の全部又は一部を形成する圧力センサを含む圧力タップ１１により閉じられる。端壁１２は，Ｘ軸に対して垂直に，作業室３の横方向の寸法全体に延在する。圧力タップ１１は，図２に拡大して詳細に図示された本体１５を備える。

導管６は，作業室３から，図１の観察者と対向するポンプ装置１の隠れた面に向かって放射状に延在する。オリフィス６は，端壁１２と実質的に接する。したがって，導管のすぐ近くでは，圧力センサは，例えば，空気が吸引された場合，又は，栓がポンプ回路に形成された場合などの，導管４上方のフローの変化による僅かな圧力の変化に敏感である。導管６上方では，ポンプ回路は，分析される血液が入った適切な管の中の血液試料を採取するために設けた針（図示せず）で終端する。

ポンプ装置１は，取り付けキャビティ１３を更に備え，該取り付けキャビティ１３は，ポンプ装置１の第２の面１４を通って開口し，第１の面７に対向する。キャビティ１３は，圧力タップ１１がポンプ装置１の第２の面１４を介して取り付けられることを可能にするために設けられる。

取り付けキャビティ１３及び作業室３は共に，圧力タップ１１のハウジング２６を形成する。該ハウジングは，作業室３の軸Ｘ３に対して軸対称である。作業室３から取り付けキャビティ１３に進行するか否かにより，ハウジングは，連続的に大きくなる３つの円筒状の領域３１〜３３を備え，各領域は，隣接する領域と，リング状のショルダー３４，３５により分離される。一定の直径Ｄ３を有する第１の円筒状の領域３３は，作業室３へ延在する。第２の領域３２の直径Ｄ３２及び第３の領域３３の直径Ｄ３３は，Ｄ３３＞Ｄ３２＞Ｄ３１となる。リング状のショルダー３４，３５は軸Ｘ３に対して垂直である。

図２を参照して本体１５を説明する。

本体１５は，軸Ｘ１１に対して実質的に軸対称の形状を有し，圧力タップ１１がポンプ装置１に取り付けられる際に，作業室３の軸Ｘ３と一致するように設けられる。

本体１５の外面は，硬質の正面，リング状のショルダー１８を共に形成する二つの円筒状外面１６，１７，及び，リング状の後面１９により画定される。

本体１５は，リング状のショルダー２３を共に形成する２つの円筒状内面２１，２２により画定される内部空間２０を備える。

これらのショルダー，正面，及び，後面は，それぞれ，軸Ｘ１１に対して垂直な平面内にある。

本体１５は，内部空間２０に開口する測定チャネル３７を更に備え，空間２０の圧力を測定するための機器（図示せず）と連通させることが意図される。

正面は，作業室３の端壁１２を形成するために設けられる。正面は基本的に，作業室３と，圧力タップ１１の本体１５の内部空間２０との間の圧力の差に依存する変形可能な膜２４により形成される。このような膜２４の使用は，特に有利である。実際は，小さな寸法と僅かな変位を考慮すると，膜２４は，作業室３の容積を変えることなく，よって，採取及び／又は分配される容積にいかなる影響を及ぼすことなく，作業室３内の圧力の測定を可能にする。これは，可撓性の管の直径の変化を検出し，容量の変化が，実際に採取及び／又は分配される容積において本質的かつ重要な役割を果たす他の解決策とは逆である。

外面１６，１７のうち，第１の外面１６は，第２の外面１７の直径Ｄ１７よりも小さな直径Ｄ１６を有する。直径Ｄ１６は作業室３の直径Ｄ３と実質的に等しく，それにより，第１の外面１６は，調整によって，ハウジング２６の第１の領域３１と嵌合される。第２の外面１７の直径Ｄ１７は，ハウジング２６の第２の領域３２の直径Ｄ３２よりも大きく，同じハウジング２６の第３の領域３３の直径Ｄ３３よりも小さい。したがって，圧力タップ１１がポンプ装置１に取り付けられている場合，すなわち，本体が図１及び図２に示す位置にある場合，本体のショルダー１８はハウジング２６の第２のショルダー３５に支持され，それにより作業室３の端壁１２の位置を画定する。ハウジング２６の第２の領域３２では，リング状の空間が，第１のショルダー３４と，Ｏリングが設けられる本体１５の外側ショルダー１８との間に画定され，このリング状の空間がこれらのショルダーの間で圧縮されることにより，作業室３の封止を確実にする。

圧力タップ１１の他の要素は，記載も図示もされていない。

図３は，吸引中の所定の瞬間の作業室３の容積Ｖに対する，圧力タップ１１に設けた圧力センサにより測定された圧力Ｐを示すグラフである。容積Ｖは，作業室３内のプランジャ８の所定の瞬間の位置に対応する。このグラフは単なる例であり，特に，作業室の寸法，作業室内のピストンの速度，及び，採取される流体の粘度により異なる。

ハッチングをした領域Ｎは，中央の理論曲線Ｍの周りの上方の曲線Ｃ１及び下方の曲線Ｃ２により限定される。この領域Ｎは，血液試料が吸引された際の，通常の動作状態を示す。この領域Ｎは実験的に決定され，自動システムに統合された記憶手段により記録されることが有利であり得る。

吸引中，所定容積Ｖに関して，瞬間圧力Ｐが曲線Ｃ２より下，又は，曲線Ｃ１より上である場合，試料の採取量がゼロと考えられ，採取を再び実施しなければならない。栓がポンプ回路の内部に形成される場合，ポンプ回路の予備クリーニングが必要であり得る。空気を入れずに採取針を十分に挿入できるように，採取される試料を入れた管の位置を変える必要がある。

一例として，このような装置は特に以下の寸法を有してもよい：
Ｄ３≒Ｄ１６＝６ｍｍ
Ｄ１７＝８ｍｍ

もちろん，本発明は，上述した実施例に限定されるものではない。

したがって，ポンプはシリンジタイプ以外のタイプのものでもよく，例えば，図示のように，円筒状の作業室内を摺動するピストン備えてもよい。

本発明の装置は，ユニットの形状ではなく，個別の要素を備えてもよい。更に，本発明の装置は，特に下記の機能の全て又は一部を実施するために，例えば，プロセッサ及び記憶手段などの制御手段を備えることが有利である：
− ポンピング中の通常の圧力状態又は異常な圧力状態を示すデータベースを記憶することにより蓄積する機能；
− 前記データベースを記録し，保存する機能；
− 前記データベースからのデータを用いてポンプ圧力を瞬時に比較する機能；
− 異常な瞬間圧力値の場合に警告を発する機能。

Claims (5)

1. ポンピング中に容積が変化する作業室（３）と，前記作業室（３）内に配置された圧力タップ（１１）を備え，前記圧力タップ（１１）が端壁（１２）の全体又は一部を形成する圧力センサを含み，
   更に，前記作業室（３）より延在すると共に，吸引及び／又は排出用のオリフィス（６）と連通する導管（４）を含み，前記オリフィス（６）が前記圧力タップ（１１）の端壁（１２）と実質的に接していることを特徴とする，吸引及び／又は排出による液体のポンピングを確実にできる自動分析システムのためのポンプ装置（１）。
2. 前記作業室（３）が円筒状で，前記作業室（３）内に摺動可能かつ密封可能に取り付けられたプランジャ（８）を備え，それにより，前記作業室（３）の容積が，前記作業室（３）内の前記プランジャ（８）の位置によって変化し，前記圧力タップ（１１）が，前記プランジャ（８）に対向する，前記作業室（３）の一端に配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記圧力センサが，前記作業室（３）の端壁（１２）である前記端壁（１２）を形成する膜（２４）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 前記圧力センサで測定される瞬間圧力と通常の圧力の状態とを比較するためのモニタ手段を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の装置。
5. 請求項１〜４いずれか１項記載の装置を備えることを特徴とする，血液の自動分析システム。

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