JP7141207B2 - 分注用シリンジポンプ及びそれを備えた自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、分注用シリンジポンプ及びそれを備えた自動分析装置に関する。

自動分析装置は、主に生化学検査や免疫検査などで用いられ、被検試料と各測定項目に該当する試薬との混合液の反応によって生ずる色調の変化を光の透過量を測定することにより、被検試料中の様々な成分の濃度や酵素の活性を測定する。

自動分析装置において、被検試料及び試薬は、それぞれ分注プローブによって反応容器へ分注される。分注プローブには、分注用シリンジポンプから供給された液体（純水）が充填される。分注プローブに供給された液体を介した負圧によって、被検試料及び試薬は、分注ブローブに吸引され、分注プローブに供給された液体を介した正圧によって、被検試料及び試薬は、分注ブローブから吐出される。このように、充填された液体を介した吸引及び吐出によって、反応容器へ吐出される被検試料及び試薬の量が定められる。

分注プローブに充填された液体は、分注プローブの上流に設けられた分注用シリンジポンプによって、吐出及び吸引される。分注用シリンジポンプでは、吐出及び吸引動作の繰り返しや、定期的な保守作業において、内壁に気泡が付着する場合があった。気泡が付着しまま測定を行った場合、吐出及び吸引の体積に乱れが生じ、その結果、分注プローブから吐出される被検試料及び試薬の量が変動する。従って、保守作業者等の操作者は、内壁に付着した気泡を除去するために、液体を断続的又は旋回的に分注シリンジポンプへ供給する方法や、手作業によって、プランジャを往復させる、又はシリンジを叩打するなどの方法を用いていた。しかしながら、これらの方法では、気泡を除去するまでに長時間を要する場合があった。また、叩打による部品破損のおそれがあった。

特開２００６－３４３２４６号公報

本発明が解決しようとする課題は、シリンダ内部に付着した気泡を簡便に除去することができる分注用シリンジポンプ及びそれを備えた自動分析装置を提供することである。

実施形態に係る分注用シリンジポンプは、シリンジと、シリンジに設けられ、液体を吐出可能に形成された吐出口と、シリンジに複数設けられ、シリンジ内へ液体が流入可能に形成された流入口と、複数の前記流入口へ供給される液体の流量を前記流入口ごとに変更しながら液体を供給する分配手段と、を有する。流入口は、複数設けられ、シリンジ内へ流入された液体が旋回しながら吐出口へ向かう水流であって、流入口ごとに異なる方向の水流を発生させるように設けられる。

第１の実施形態に係る分注用シリンジポンプ及びそれを備えた自動分析装置の全体構成を示す模式図。 実施形態に係る分注用シリンジポンプの構成を示す模式図。 実施形態に係る分注用シリンジポンプに備えられるプランジャの構成を示す模式図。 実施形態に係るシリンジの構成を示す模式図。 実施形態に係るシリンジのＡ－Ａ断面図。 実施形態に係るシリンジにおける水流の概略を示す模式図。 実施形態に係るシリンジにおける水流の概略を示すＡ－Ａ断面図。 実施形態に係るシリンジにおける水流の概略を示す模式図。 実施形態に係るシリンジにおける水流の概略を示すＡ－Ａ断面図。 実施形態に係るシリンジにおける水流の概略を示す模式図。 実施形態に係るシリンジにおける水流の概略を示すＡ－Ａ断面図。 変形例に係る分注用シリンジポンプのシリンジの構成を示す模式図。 変形例に係る分注用シリンジポンプシリンジのＡ－Ａ断面図。 変形例に係るシリンジにおける水流の概略を示す模式図。 変形例に係るシリンジにおける水流の概略を示すＡ－Ａ断面図。 変形例に係るシリンジにおける水流の概略を示す模式図。 変形例に係るシリンジにおける水流の概略を示すＡ－Ａ断面図。 変形例に係るシリンジにおける水流の概略を示す模式図。 変形例に係るシリンジにおける水流の概略を示すＡ－Ａ断面図。

以下、実施形態の分注用シリンジポンプ及びそれを備えた自動分析装置について図面を参照して説明する。

〈第１の実施形態〉
［全体構成］
図１は、第１の実施形態に係る分注用シリンジポンプ１及びそれを備えた自動分析装置２の全体構成を示す模式図である。自動分析装置２は、分注用シリンジポンプ１、第１試薬ボトル２１ａ、第２試薬ボトル２１ｂ、第１試薬ラック２２ａ、第２試薬ラック２２ｂ、第１試薬庫２３ａ、第２試薬庫２３ｂ、反応管２４、反応ディスク２５、試料容器２６、ラック２７、第１分注ノズル２８ａ、第２分注ノズル２８ｂ、サンプリングノズル２９、攪拌ユニット３０、測光ユニット３１、及び洗浄ユニット３２を有する。分注用シリンジポンプ１は、分配手段１１と液体供給可能に接続される。また、分配手段１１は、ポンプ１２と液体供給可能に接続される。ポンプ１２の上流には貯水タンク１３が設けられる。

第１試薬ボトル２１ａには、試料と反応する第１試薬が収容される。第２試薬ボトル２１ｂには、第１試薬と異なる種類の試薬である第２試薬が収容される。第１試薬ラック２２ａは、複数の第１試薬ボトル２１ａを収容した状態で第１試薬庫２３ａに設置される。第２試薬ラック２２ｂは複数の第２試薬ボトル２１ｂを収容した状態で第２試薬庫２３ｂに設置される。

反応管２４は、試料と第１試薬及び第２試薬とを反応させる際に使用する容器である。反応ディスク２５には、複数の反応管２４が円状に配置される。

試料容器２６は、試料が収められる容器である。試料容器２６には、血液や尿等の被検試料、被測定物質の濃度や活性が既知である校正用試料又は精度管理試料が検査に応じて収められる。ラック２７には、複数の試料容器２６が配置される。ラック２７は、たとえば、一般的な搬送機構であるレールＲの上流側（図１の例ではレールＲの右側）に投入され、そして、下流側（図１の例ではレールＲの左側）へ搬送される。試料容器２６の一つ一つは、個別にバーコード等の識別符号が付帯され、個別に管理可能である。サンプリングノズル２９は、試料容器２６から反応管２４内へ試料を分注する。サンプリングノズル２９には、対応する分注用シリンジポンプ１が液体供給可能に接続されている。分注用シリンジポンプ１からサンプリングノズル２９のノズル先端まで液体が充填され、その状態で分注用シリンジポンプ１が液体を吸入又は吐出することによって、分注が行なわれる。

第１試薬は、第１分注ノズル２８ａによって、試料が分注されている反応管２４内へ第１試薬ボトル２１ａ内から分注される。第２試薬は、第２分注ノズル２８ｂによって、試料及び第１試薬が分注されている反応管２４内へ第２試薬ボトル２１ｂ内から分注される。また、第１分注ノズル２８ａ及び第２分注ノズル２８ｂには、それぞれ対応する分注用シリンジポンプ１が液体供給可能に接続されている。分注用シリンジポンプ１から第１分注ノズル２８ａ及び第２分注ノズル２８ｂのノズル先端まで液体が充填され、その状態で分注用シリンジポンプ１が液体を吸入又は吐出することによって、分注が行なわれる。以下、サンプリングノズル２９、第１分注ノズル２８ａ、及び第２分注ノズル２８ｂを総じて分注ノズルと称する。

試料と第１試薬とが分注された反応管２４、並びに、試料と第１試薬及び第２試薬とが分注された反応管２４は、反応ディスク２５の回動により、攪拌ユニット３０の位置まで移動される。攪拌ユニット３０は、反応管２４内の試料と第１試薬とを攪拌し、また、反応管２４内の試料と第１試薬及び第２試薬とを攪拌して、試料と第１試薬及び第２試薬とを混合させるユニットである。

攪拌された試料と第１試薬及び第２試薬とを含む反応管２４は、反応ディスク２５の回動により、測光ユニット３１の位置まで移動される。測光ユニット３１は、反応管２４に対して光を照射し、試料と第１試薬及び第２試薬との混合液の吸光度変化等を測定する。洗浄ユニット３２は、測定が完了した反応管２４内の混合液が廃棄された後、反応管２４内の洗浄を行う。

［分注用シリンジポンプ］
図２Ａは、実施形態に係る分注用シリンジポンプ１の構成を示す模式図である。図２Ｂは、分注用シリンジポンプ１に備えられるプランジャＰの構成を示す模式図である。分注用シリンジポンプ１は、モータＭと、ボールねじＢと、駆動体Ｄと、プランジャＰと、シリンジ１００とを有する。

モータＭ及びボールねじＢは、同軸に機械的に接続される。それにより、モータＭの回転に連動してボールねじＢも回転する。駆動体Ｄには、ボールねじＢのピッチに対応するタップが形成されている。駆動体Ｄは、そのタップと同軸にボールねじＢのピッチと嵌合して接続される。それにより、駆動体Ｄは、ボールねじＢの回転に連動して上下方向（ｚ軸の±方向）に平行移動することができる。駆動体Ｄの一部はプランジャＰの基端Ｐ１と機械的に接続される。それにより、プランジャＰは、駆動体Ｄの平行移動に連動して上下方向に平行移動することができる。

プランジャＰは、先端Ｐ２側がシリンジ１００の内径よりも細く形成される。プランジャＰは、先端Ｐ２側がシリンジ内１００内にシリンジ１００の長手方向（図２Ａの例ではｚ軸方向）の中心軸と同軸に挿入される。プランジャＰがこの中心軸と平行に移動することにより、シリンジ１００内の液体を吸入及び吐出することができる。

図３Ａは、実施形態に係るシリンジ１００の構成を示す模式図である。図３Ｂは、実施形態に係るシリンジ１００のＡ－Ａ断面図である。シリンジ１００は、軸対称に形成される。シリンジの形状の例としては円筒が挙げられる。シリンジ１００には、液体を吐出可能に形成された吐出口１０１が設けられる。例えば、吐出口１０１は、シリンジ１００の長手方向における先端側（図３Ａの例では＋ｚ軸側）に設けられ、シリンジ１００の内部と外部とを挿通する空孔形状に形成される。吐出口１０１は、分注ノズルへ液体供給可能に接続される。この接続には、例えば、ステンレスチューブやテフロン（登録商標）チューブなど、想定される水流による体積変動を実質的に無視できるチューブが適宜用いられる。

また、シリンジ１００には、流入口１０２が複数設けられる。流入口１０２は、吐出口１０１から離間して設けられる。例えば、流入口１０２は、シリンジ１００の長手方向に所定距離離間した位置に設けられ、シリンジ１００の内部と外部とを挿通する空孔形状に形成される。この所定距離は適宜設計されてよい。流入口１０２は、シリンジ１００の中心軸ＡＸを含む平面ＰＡを介した位置に離間して設けられる（図３Ｂ）。換言すると、複数の流入口１０２のそれぞれに基づく流路方向が中心軸ＡＸに対する相対的な流入方向（１０２ａ，１０２ｂ）が異なるように、流入口１０２が設けられれば良い。流入口１０２は、分配手段１１から液体供給可能に接続される。

分配手段１１は、複数の流入口１０２へ供給される液体の流量を流入口ごとに変更しながら液体を供給する。この実施形態では、分配手段１１が３方活栓により構成される例を説明する。

３方活栓のうち１つの端部はポンプ１２から液体供給可能に接続される。３方活栓のうち他の２つの端部はそれぞれ流入口１０２へ個別に液体供給可能に接続される。それにより、操作者は、３方活栓を切り替えることによって、液体を供給する流入口１０２を選択することができる。３方活栓の切り替えは、手作業による切り替えでもよく、電動による切り替え制御であってもよい。

図４Ａは、実施形態に係るシリンジ１００における水流の概略を示す模式図である。図４Ｂは、実施形態に係るシリンジ１００における水流の概略を示すＡ－Ａ断面図である。例えば、３方活栓の切り替えによって、流入方向１０２ａ側の流入口１０２が選択されたとき、シリンジ１００における水流ＷＦは、＋ｘ軸方向から＋ｙ軸方向へ旋回しながら吐出口１０１へ向かう（＋ｚ方向へ向かう）旋回流となる。

図５Ａは、実施形態に係るシリンジ１００における水流の概略を示す模式図である。図５Ｂは、実施形態に係るシリンジ１００における水流の概略を示すＡ－Ａ断面図である。また、３方活栓の切り替えによって、流入方向１０２ｂ側の流入口１０２が選択されたとき、シリンジ１００における水流ＷＦは、＋ｙ軸方向から＋ｘ軸方向へ旋回しながら吐出口１０１へ向かう（＋ｚ方向へ向かう）旋回流となる。

このように、複数の流入口１０２が、シリンジ１００の中心軸ＡＸを含む平面ＰＡを介した位置に離間して設けられることによって、流入口１０２ごとにシリンジ内へ流入する位置を中心軸ＡＸから離間した位置から切り替えることができる。

なお、双方の流入口１０２からシリンジ１００へ液体を供給してもよい。図６Ａは、実施形態に係るシリンジ１００における水流の概略を示す模式図である。図６Ｂは、実施形態に係るシリンジ１００における水流の概略を示すＡ－Ａ断面図である。この場合は、双方の流入口１０２からシリンジ１００内へ同時並行的に液体が供給される。従ってシリンジ１００における水流ＷＦは吐出口１０１へ向かう（＋ｚ方向へ向かう）乱流となる。

以上のように、実施形態に係る分注用シリンジポンプ１によれば、流入口１０２の上流側に設けられた３方活栓が流入口１０２ごとに液体を供給する。それにより、シリンジ１００内に付着した気泡を除去する場合、異なる方向の水流をシリンジ１００内に生じさせ、気泡に異なる方向からの水流圧を加えることができる。また、水流の方向の変更は、複数の流入口１０２に接続された３方活栓の切り替えによって簡便に行われる。従って、シリンダ内部に付着した気泡を簡便に除去することができる。

〈変形例〉
図７Ａは、変形例に係る分注用シリンジポンプ１のシリンジ１００の構成を示す模式図である。図７Ｂは、変形例に係る分注用シリンジポンプ１シリンジ１００のＡ－Ａ断面図である。変形例に係る分注用シリンジポンプ１は、用いられる分配手段１１の構成が上述した実施形態と異なる。以下、上述した実施形態と異なる内容について主に説明し、同様の内容については説明を省略する場合がある。

変形例に係る分配手段１１は、流入口１０２ごとに設けられた電磁弁（１１ａ，１１ｂ）によって構成される。電磁弁は、流入口１０２ごとに対応して、ポンプ１２との間に設けられる。電磁弁がオン・オフすることによって対応する流入口への流量を調節することができる。用いられる電磁弁は、通過させる流量を完全にオン・オフするものでもよく、通過する流量を線型又は非線形に制御するものであってもよい。また、電磁弁の電子制御回路そのものには、一般的な制御回路が用いられてよい。

図８Ａは、変形例に係るシリンジ１００における水流の概略を示す模式図である。図８Ｂは、変形例に係るシリンジ１００における水流の概略を示すＡ－Ａ断面図である。例えば、電磁弁１１ａがオンであり、電磁弁１１ｂがオフであるとき、シリンジ１００における水流ＷＦは、＋ｘ軸方向から＋ｙ軸方向へ旋回しながら吐出口１０１へ向かう（＋ｚ方向へ向かう）旋回流となる。

図９Ａは、変形例に係るシリンジ１００における水流の概略を示す模式図である。図９Ｂは、変形例に係るシリンジ１００における水流の概略を示すＡ－Ａ断面図である。例えば、電磁弁１１ａがオフであり、電磁弁１１ｂがオンであるとき、シリンジ１００における水流ＷＦは、＋ｙ軸方向から＋ｘ軸方向へ旋回しながら吐出口１０１へ向かう（＋ｚ方向へ向かう）旋回流となる。

なお、双方の流入口１０２からシリンジ１００へ液体を供給してもよい。図１０Ａは、実施形態に係るシリンジ１００における水流の概略を示す模式図である。図１０Ｂは、実施形態に係るシリンジ１００における水流の概略を示すＡ－Ａ断面図である。この場合は、電磁弁１１ａ及び電磁弁１１ｂの双方がオンである。双方の流入口１０２からシリンジ１００内へ同時並行的に液体が供給される。従ってシリンジ１００における水流ＷＦは吐出口１０１へ向かう（＋ｚ方向へ向かう）乱流となる。なお、電磁弁１１ａ及び電磁弁１１ｂそれぞれの開口を個別に変動させ、流入方向１０２ａ側と流入方向１０２ｂ側とで流量に差異を設けてもよい。それにより、乱流の方向を多様に変化させることができる。

変形例に係る分注用シリンジポンプ１によれば、複数の流入口１０２の上流側に個別に設けられた電磁弁が個別に流量制御する。それにより、シリンジ１００内に付着した気泡を除去する場合、異なる方向の水流をシリンジ１００内に生じさせ、気泡に異なる方向からの水流圧を加えることができる。また、流入口ごとに流量を制御することよって、さらに多様な方向から水流圧を加えることができる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の分注用シリンジポンプ及び自動分析装置によれば、シリンダ内部に付着した気泡を簡便に除去することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 分注用シリンジポンプ
２ 自動分析装置
１１ 分配手段
１２ ポンプ
１３ 貯水タンク
１１ａ，１１ｂ 電磁弁
２１ａ 第１試薬ボトル
２１ｂ 第２試薬ボトル
２２ａ 第１試薬ラック
２２ｂ 第２試薬ラック
２３ａ 第１試薬庫
２３ｂ 第２試薬庫
２４ 反応管
２５ 反応ディスク
２６ 試料容器
２７ ラック
２８ａ 第１分注ノズル
２８ｂ 第２分注ノズル
２９ サンプリングノズル
３０ 攪拌ユニット
３１ 測光ユニット
３２ 洗浄ユニット
１００ シリンジ
１０１ 吐出口
１０２ 流入口
１０２ａ，１０２ｂ 流入方向

Claims (13)

1. シリンジと、
   前記シリンジに設けられ、液体を吐出可能に形成された吐出口と、
   前記シリンジに複数設けられ、前記シリンジ内へ液体が流入可能に形成された流入口と、
   複数の前記流入口へ供給される液体の流量を前記流入口ごとに変更しながら液体を供給する分配手段と、
   を有し、
   前記流入口は、前記シリンジ内へ流入された前記液体が旋回しながら前記吐出口へ向かう水流であって、前記流入口ごとに異なる方向の水流を発生させるように設けられる、
   分注用シリンジポンプ。
2. 前記分配手段は、前記流入口の上流側に設けられた３方活栓により構成される、請求項１に記載の分注用シリンジポンプ。
3. 前記３方活栓は、前記流入口ごとに交互に液体を供給するように制御される、請求項２に記載の分注用シリンジポンプ。
4. 前記分配手段は、前記流入口の上流側に個別に設けられた電磁弁により構成される、請求項３に記載の分注用シリンジポンプ。
5. 前記電磁弁は、前記流入口ごとに交互に液体を供給するように制御される、請求項４に記載の分注用シリンジポンプ。
6. 前記分配手段は、複数の前記流入口へ同時並行的に液体を供給するように制御される、請求項２又は４に記載の分注用シリンジポンプ。
7. 軸対称に形成されたシリンジと、
   前記シリンジに設けられ、液体を吐出可能に形成された吐出口と、
   前記吐出口から離間して前記シリンジに設けられ、前記シリンジ内へ液体が流入可能に形成された流入口と、
   複数の前記流入口へ供給される液体の流量を前記流入口ごとに変更しながら液体を供給する、前記流入口の上流側に設けられた３方活栓と、
   を有し、
   前記流入口は、複数設けられ、それぞれの前記流入口に基づく流路方向が前記軸に対して異なる方向を示す位置に設けられる、
   分注用シリンジポンプ。
8. 複数の前記流入口は、前記軸を含む平面を介した位置に離間して設けられる、請求項７に記載の分注用シリンジポンプ。
9. 前記３方活栓は、前記流入口ごとに交互に液体を供給するように制御される、請求項７に記載の分注用シリンジポンプ。
10. 前記３方活栓は、前記流入口の上流側に個別に設けられた電磁弁により構成される、請求項７から９の何れか一項に記載の分注用シリンジポンプ。
11. 前記電磁弁は、前記流入口ごとに交互に液体を供給するように制御される、請求項１０に記載の分注用シリンジポンプ。
12. 前記３方活栓は、複数の前記流入口へ同時並行的に液体を供給するように制御される、請求項７から１１の何れか一項に記載の分注用シリンジポンプ。
13. 請求項１から１２の何れか１つに記載の分注用シリンジポンプを備えた自動分析装置。

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