JPS5866835A - 試剤混合システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は試剤混合システム、さらに詳しくは試料分析装
置用試剤混合システムに関する。

ある種の医薬品分析装置において、試剤を試料に混合し
たのち、導電率、光学濃度もしくは吸光度、濃度、反応
速度などの特性または他の特性における変化を検出する
検出システムが使用される。

例えば、プロトロムビン時間、クレアチン濃度などを測
定するために若干の分析装置が使用され得る。

首尾一貫した正確な試験結果を得るために、試剤を試験
すべき各試料に十分に混合しなければならない。この混
合は、例えば、°振盪機、攪拌機、混合機、超音波混合
装置、回転装置または転換装置を使用して達成されてき
た。かかる混合方法および混合装置は著るしいエネルギ
ーおよび空間を必要とし、しかも比較的大きな高価な分
析装備に一般に帰着する。例えば、米国特許第３７５４
８６６号において、試剤に試料を混合するために磁力混
合装置を使用する光学検出システムが開示されている。

同特許において、試料内に配置された磁力混合要素を回
転するために試料容器の底部から間隔をおいたモーター
駆動磁石が使用される。。

さらにシステムの操作中に磁力要素の作動および攪拌効
果を中止する装置が提供される。かかるシステムは全体
にわたる大きさが追加され、該装置の値段と複雑さを増
大させ、著しいエネルギーを必要とする。

それ故に本発明の目的は、上記問題点のうち１または２
以上を克服する分析システムに使用する大めの改良され
た混合システムおよび方法を提供することである。本発
明のある局面に従って、試料を含む容器中へ複数の噴流
式液体試剤を導入して容器中で試剤と試料を乱流状に混
合させることからなる混合システムおよ°び方法が提供
される。

混合物に°噴流間で乱流程度を緩和させるように噴流状
液体試剤は時機を見計られれる。

本発明のこれらの、および他の°目的と利点は下記の詳
細な記載および添付の図面から明白となる。

図面、とくに第１図を引用して、本発明による試剤混合
システム（１２１を含む試料分析システムＯＤを示す。

混合システム（１２１は種々の型の試料分析システム、
例えば、試料および試剤の電気的または化学的特性を検
出する型に使用され得るが、本発明の混合システムは、
透過性、濃度、吸光度、吸光度の変化速度などの光学特
性を検出する試料分析システムにとくに有用である。か
かる光学特性の検出は医学上の試験、例えば、血漿の凝
固時間、クレアチンの濃度の定量や、多くの他の医学上
の定量に有用である。

０４）で示される光学検出システムまたは分光器を含む
分析システムＯｅが示される。光学検出システム（１４
）は装置のハウジングの板難のくぼみ＋１８）にある試
料容器（１６１を含む、。光源＠、好ましくは高性能ラ
ンプ、例えば、ハロゲンランプは容器（１６１の一方の
側のハウジングに設けた焦点を合せるレンズ（２滲およ
びフィルタ（至）を通して光束を通過させるようにハウ
ジング板ωに設置される。フィルタは分析すべき試料の
特性に従った波長で光線を通過させるは光変換器■によ
って受取られる。検出器■は容器（１６１中の試料の透
過度に比例した電気信号出力を生じる。ランプ＠は電圧
供給源■によって電気を通される。検出器弼は、例えば
、適当なまたは通常のプログラムされたコンピューター
システム（財）に連結したアウトプットを有する通常の
信号増幅器■に連結したアウトプットを有する。コンピ
ューターシステム（至）は読取り表示装置ＩＩに連結さ
れて示される。コンピューターシステム（財）は入す−
消しスイッチ（４１Ｊを経て交流／直流電力供給系（４
りによって電気を通されて示される。容器中の試料につ
いて試験を行うためにコンピューターシステムのプログ
ラムした操作を手で開始するための“試験“スイッチは
卿に示される。

所望の特別の試験に依存して、コンピューター（財）は
試剤および考慮中の試料の所望のまたは特定の溶液に関
する光学濃度または吸光度もしくは他の光学特性におけ
る変化に関連して読取り表示装置冊で読取りできるよう
にプログラムされている。

例えば、検出器（至）による透過度の変化速度の検出は
吸光度の変化を算出するために使用され、また、例えば
、尿試料中のクレアチン濃度を定量するためにコンピュ
ーターにより使用され得る。かかる場合に使用される試
剤はピクレート（ピクリン酸およびアルカリ溶液）でも
よい。

混合システム（１２１は液体試剤の出所または貯蔵器（
至）に導管（財）によって連結した入口Ｍを有する液体
用ポンプωを含んで示される。ポンプ団は、容器叩の内
側底壁（（至）の幾何学的中心上に直接位置する出口（
６４１を有するノズル（口に導管時、例えば、曲げ易い
導管によって連結されて示される出口−を有する。ポン
プωの操作は、例示した態様においてコンピューターシ
ステム（財）によって制御されるポンプ駆動体または制
御回路（＠により制御される。

ポンプωは、その出口（至）で複数の圧力波動状または
噴流状液体を生じるように制御され得るものなら如何な
る適当なまたは通常の型のものでもよい。

第２図でより詳しく示すように、ポンプωはソレノイド
作動の正移動ボ／プとして例示される。該ポンプは輪形
シール□付のピストンを有するスライド可能な磁カビス
トン棒■をかこむソレノイドコイル（至）を含む。ソレ
ノイドコイル１はポンプ制御回路（＠に連結されて第１
図に示された一対の導線を有する。ピストン閥は液室（
至）中で密封したままスライド可能であって、スプリン
グ四によってポンプの右側または入口側にばねで偏らせ
る。人口６ｚでは逆止め弁（イ）をスプリングの１）に
より閉、じた状態にばねで偏らせる。

ソレノイドコイル■にポンプ制御回路−から信号に、よ
り電気を通じるときに、ピストン棒■およびピストン（
７４）は急速に左側−に移動して出口上またはピストン
ｆｆ４１の左側の室徹中の液体を加圧し、出口（５８）
を経てノズル（面および容器ｕｅ中へ液体試剤の噴流ま
たは加圧流体を導く。ピストンｆｆ４１のこの液体排出
運動の間、液体差動圧力効果により弁■が開いて液体試
剤が貯蔵器（転）から入口■へおよび入口上またはピス
トン（７４１の右側の室ｔ７８１へ流入することが阻止
される。作動信号の終りに、スプリング四はピストン閥
を右側へ停止にまたは弁ｆｉｌｌとのかみ合いへ戻す。

ピストン閥のこの戻り運動の間、室徹中の液体試剤はピ
ストン閥の右側からピストン壁中の開口部（財）を経て
出口上または、ピストンの左側の小室へ流れる。示され
たポンプにおいて、封じ輪■は軸方向へ可動してピスト
ンの圧力発生行程へ向けて開口部（８４）を閉じ、かつ
伸縮自在またはピストンの右側戻り行程へ向けて開口部
（財）を開く。ピストン閥のそれぞれの正移勤行程へ向
う出口−を経て排出される液体の容量または量はピスト
ン行程の長さによって決定され、かつこれは止めナツト
（イ）をゆるめたのち、ポンプのハウジング末端板■に
ねじ切りを付した入口（５りを回転させることにより調
節され得る。ピストン弁間とかみ合うので、入口（支）
の調節は行程距離を決定する。

第１図に示された試料（９２１に液体試剤（９Ｑａ　−
ｃ）を混合する際に分析器（１αにより遂行される一連
の連続した段階または機能は第３〜８図に示される。

第３図において、液体試剤の最初の加圧大波または噴流
（９０ａ）がノズル（６２１から排出され、容器叫の底
壁（６６）の幾何学的中心上の試料国の上部表面を打つ
ことが示される。この試剤の噴流はポンプ制御回路（６
８１からソレノイドコイル■に適用される制御瞬間波動
または信号電圧によって惹起される。この液体試剤の噴
流（９０ａ　）は試剤と試料＠（第１図）の乱流状混合
を惹起して混合物または溶液（へ）（第３図）を生成す
る。噴流によって起される乱流は矢印によって示される
。適用された信号の終りに、ノズル□□□からの試剤の
流れが次の噴流の前に所定の時間停止するようにコイル
はへの電流を止める。

容器Ｏｅ中の試剤と試料の混合物（至）は、第４図に示
すよ゛うに、実質的に落着かせて、静かになり、乱流が
弱まる。所定時間後に、第２の瞬間波動が適用されてコ
イル罹に電流を通じ、液体（９０ｂ）の第２次噴流を惹
起しく第５図）、これを容器（１６１中に急激に導入し
、その結果、図示されるように、この噴流は乱流を生起
することにより容器中の試料と試剤の溶液（９５）と混
合される。制御回路−により適用される第２次電流を通
じる信号を停止するや否や、コイルｆｆｌの電流は止ま
り、液体試剤は所定の時間ノズル（面からの流れを市め
て、第６図に示すように容器（１６１中の混合物（至）
を落着かせ、乱流が弱まる。再び電源鯛）によりソレノ
イドコイルσ０）への信号が適用され、液体試剤の第３
次噴流（９０Ｃ）（第７図）を生起させて、容器（１６
）中にある液体混合物へ導入され、第７図に示すように
、さらに試剤と試料の乱流状混合をもたらす。噴流（９
０？）のあとで、第８図に示すように、乱流が弱まる。

例えば、第３．５．７図においで、矢印は容器の中心へ
下方に向けて示され、液体はそれぞれの噴流間に側面に
沿って上方に流れる。噴流と次の連続した噴流の前に落
着かせる時間のこの使用は少くとも２種の噴流、好まし
くは５種の噴流の液体試剤を試料を含有する容器に導入
することによって好ましくは実施される（第３〜８図で
は、３種の噴流と２期の静止時間のみを示す）。

最後の噴流のあとで、好ましくは静止時間後に、コンピ
ューターシステム（財）は、十分に混合した液体試剤と
試料を通過する光線と容器ａｅに呼応して検出器（至）
によって発生する信号を記憶する。検出器信号は容器Ｏ
ｅ中の液体混合物の透過率に比例する。増幅器■はこの
信号を増幅して、分析と装置（４０）における読取りの
ためコンピューターシステムに適用される。勿論のこと
、コンピューターは考慮中の試料の各種の特性に対応す
る種々の読取りデータを生成するように光を操作し、増
幅器□□□から信号を拾上げるべくプログラムできる。

例えば、コンピューターは吸光度の変化速度の表示を与
えるように同一試料に対して検出器（支）からの２種の
時間的に間隔をとった信号を記憶し、比較することがで
きる。

試験結果の正確性は所定量の試料に対して使用される試
剤の量により影響を受けるので、使用される試剤の量、
は正確なものでなければならない。

すなわち、ポンプ［株］は、所望の予め決定された数の
噴流状試剤を容器中に導入したのち、予め決められた全
量の試剤を容器に提供するように選定され、かつ調節さ
れる。好ましくは、それぞれが同量の試剤、すなわち予
め定められた必要な全量の等しい一部量を導入する。

それぞれの噴流の試剤は乱流状または良好な混合が得ら
れるほど容器内で液体の十分な乱流状を何体すべきであ
るが、容器から液を喪失させるほどに液体の乱流状を付
与するような力で試剤を噴流化すべきでないことは勿論
である。この点に関して、噴流間の時間は液体の乱流状
が弱まるほど十分長くなければならないし、それ故に次
の連続した噴流は容器から液体をあふれさせないもので
ある。好ましくはそれぞれの噴流は容器中の液体の上部
表面に対して平方インチ当り１ボンド以上の圧力を生じ
る。

ある場合には、連続した噴流間の沈静時間が３００ミリ
秒にて平方インチ当り約６ポンドの圧力が良好な結果を
与える。すなわち、噴流間の沈静時間は実質的に１秒以
内であってよい。噴流の数は前記のように少くとも２種
でなければならないし、それ改築１次の噴流は試料と混
合され、第２次の噴流は十分な混合を何体する。２種以
上の噴流が好ましい。ある場合には、５種の連続した噴
流が使用され、それぞれの噴流が容量１５ｍ１で、内側
の直径８ｔｍの平らな底壁を有する容器中の尿試料５０
μｌ中へピクラート試剤１００μｔを導入した場合、良
好な結果が得られた。

好ましくは、それぞれの噴流は容器中に液１体を入れ、
液の深さの二分の一以上に液中に侵入し、さらに好まし
くは、第３．５および７図に示すように、容器の底部田
を噴流が打つほどの力を有する。これは十分な混合を確
保する。全ての噴流が底壁を打つ必要はないが１種以上
の噴流が容器の底壁（＠に達することが好ましい。

使用される試剤の全量は試料の全量よりも一般に多いが
、それぞれの区分された噴流状試剤は試料の全量以下の
量を含有してもよい。また噴流間の沈静時間、すなわち
一つ、の噴流の終りと次の噴流の開始の間の時間は少く
とも１００ミリ秒であることが好ましい。さらに、最初
の噴流が試料よりもむしろそれ自身客器の中心を打つよ
うに、試料を容器の中心から離していてもよい。

コンピューター制御を使用する間、何らかの適当な瞬間
波動タイマーによってまたは手動によってさえポンプを
操作できる。例えば、ソレノイドコイル（７０）を手動
操作のスイッチで適当な供給源に連結し、ソレノイドコ
イルを手動で入りにしたり消したりして所望の数の噴流
を生じさせることができる。

かくして、ポンプ（２））は試剤の供給に役立つのみな
らず、試剤と試料の十分な混合ｌこ役立つ。一連の噴流
を使用して試剤と試料の混合を行うことによって、前記
の比較的高価な混合装置のみならずそれらのためのエネ
ルギーと空間の要求も回避できる。また軽便な試料分析
装置は比較的安価に製造でき、しかも安価に使用できる
。例えば、若干の既知の混合装置によって他の点で要求
されるエネルギーが必要とされないので、電池操作の軽
便分析装置が経済的に製造され得る。

本発明の範囲からそれることなしに上記の構造において
種々の変更がなされ得るので、上記の記載および添付の
図面に示される装置に含まれる全ての事項は限定の意味
でなく例示されたものと解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい態様に従った試剤混合システ
ムを含む分析システムの模式的フローチャート、第２図
は第１図の液体用ポンプの断面図、第３〜８図は第１図
の分析システムによって遂行される操作を示す説明図で
ある。図中の主な符号はつぎのとおりである。 ｌＯ：試料分析システム、１２：試剤混合システム、１
４：光学検出システム、１６：試料容器、２２：ランプ
、２８：光検出器、３４：コンピューターシステム、５
０：ポンプ、９０ａ〜Ｃ：液体試剤、９２：試料、９５
：混合物。 特許出願人　シャーウッド・メディカル・カンパニー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の区別された噴流状液体試剤を試料を含む容
   器中に導入して試剤と試料を各噴流にて乱流状に混合し
   、かつ一方の噴流により生じる乱流状混合の度合を減少
   させたのちに次の噴流を導入するように噴流に時間的に
   間隔をとることを特徴とする、試料の特性を分析する方
   法において所定音の液体試剤を試料に導入し、混合する
   方法。 （２）前記噴流がそれぞれ同量の試剤を容器中に導入す
   る特許請求の範囲第（１）項の方法。 （３）前記複数の噴流が２種以上である特許請求の範囲
   第（１）または（２）項の方法。 （４）前記複数の噴流が５種である特許請求の範囲第（
   ３）項の方法。 （５）噴流間の時間が１秒以下である特許請求の範囲第
   （３）項の方法。 （６）連続した噴流間の時間が１ｏｏミリ秒以上である
   特許請求の範囲第（５）項の方法。 （７）前記噴流はそれぞれ容器中の液体の深さの二分の
   一以上に侵入する特許請求の範囲第（１）項の方法。 （８）少くとも若干数の噴流が容器中の液体の全深度ま
   で侵入する特許請求の範囲第（１）または（４）項の方
   法。 （９）１種以上の前記噴流が前記容器の底壁に達する特
   許請求の範囲第（１）または（５）項の方法。 ００１噴流がそれぞれ容器中の液体の表面上に平方イン
   チ当り１ポンド以上の圧力を及ぼす特許請求の範囲第（
   ３）項の方法。 （１１）前記複数の噴流の最後のものが容器中に導入し
   たのち、混合した試剤と試料の光線強度に、比例した信
   号を検出する段階をさらに含む特許請求の範囲第（１）
   または（２）項の方法。 ０２液体試剤をその中に液体試剤を含む容器中に導入す
   るためのノズル装置、液体試剤の供給源と前・記ノズル
   間を連結する液体用ポンプ、ただし前記ポンプは試剤を
   試料に乱流状に混合させるための作動装置に適用される
   信号に応答して前記ポンプからノズルを経て容器へ区別
   された噴流状液体を流入させるポンプ作動装置を含み、
   および所定量の試剤を試料に混合させるために前記ノズ
   ルから容器へ複数の連続した噴流状液体試剤を流入させ
   るための作動装置に作動信号を適用させるべく連結され
   た制御装置を含み、ただし前記信号は容器中の液体乱流
   が連続した噴流間で減少するように時間的に間隔をとる
   もの′とすることを特徴とする、液体試剤を試料に混合
   して得られる混合物の特性を検出する試料分析システム
   用混合システム。 （Ｉ３）前記ポンプが液体試剤を辱圧して噴流とするた
   めのピストンを含み、前記作動装置が前記ピストンを作
   動させるためのソレノイドコイルを含み、かつ前記制御
   装置が前記信号で前記コイルに電気を通じるための装置
   を含む特許請求の範囲第０２項のシステム。 ＋１４１前記噴流がそれぞれ同等の液体試剤を含む特許
   請求の範囲第（１２または０３）項のシステム。 （１５１前記複数の噴流の最後のものを前記容器に導入
   したのち、容器中の試剤と試料の光透過率を検出するた
   めの装置をさらに含む特許請求の範囲第＋１２ｉ項のシ
   ステム。