JPS5935124A - 圧力センサ - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、圧力センサの技術分野に属する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、液体の圧力を検出する圧力センサは、たとえば第
１図に示すようにして構成されている。

すなわち、同図において、圧力センサ２０Ｂは、感圧素
子３０と、その圧力が測定される液体３３を感圧素子面
に接触可能に導ひくための連通管３６とを具備する。

しかしながら、前記構成の圧力センサ２ＯＢは、液体３
３が水溶液である場合、温度の上昇あるいは水溶液に対
する気圧の低下等によシ、水溶液中に溶存していた空気
が気泡３５となって連通管３６中に出現すると、応答性
が悪くなシ、正確に液体３３の圧力を測定することがで
きなくなる欠点を有する。その場合、連通管３６中に気
泡３５が発生すると、連通管３６内の水溶液３３をすべ
て新しいものに交換しなければならないのであるが、一
般に感圧素子３０付近の連通管内容積が小さく、また、
形状も複雑であるために、気泡を混入することなく新し
い水溶液３３に交換するのは、きわめて困難である。

前記欠点を解消することを目的に、第２図に示すよう々
圧力センサ２０Ｂもある。第２図に示す圧カセンザ２０
Ｂは、連通管３６内に隔液ダイヤフラム３２を設け、隔
液ダイヤフラム３２と感圧素子面との間の連通管３６に
は気体を溶存しない液たとえばシリコンオイル３１を充
填し、水溶液３３の圧力をシリコンオイル３１を介して
感圧素子３０に伝達するように構成されている。

しかしながら、前記構成の圧力センサ２０Ｂは、隔液ダ
イヤフラム３２を有することによシ、水溶液３３の圧力
変化に対する感圧素子３０への圧力変化の応答性が低下
するという、別の問題点が生ずる。

〔発明の目的〕

この発明は、前記事情に鑑みてなされたものであシ、被
検液の圧力変化に対する感圧素子への圧力変化の応答性
が良好であり、かつ、気泡発生を防止して正確に被検液
の圧力を測定することができる圧力センサを提供するこ
とを目的とするものである。

〔発明の概要〕 前記目的を達成するためのこの発明の概要は、感圧素子
と、外部液および感圧素子に接触すると共に外部液の圧
力を感圧素子に伝達する伝達液と、伝達液を収容すると
共に外部液と伝達液との界面近傍であって伝達液側にオ
リフィスを有する連通管とを具備することを待機とする
ものである。

〔発明の実施例〕

この発明の一実施例である圧力センサについて図面を参
照しながら説明する。

第３図に示すように、圧力センサ２０Ｄは、筐体３７内
に配置された感圧素子３０たとえば拡散型半導体感圧素
子と、オリフィス３４を有する連通管３６と、連通管３
６内の感圧素子面からオリフィス３４まで収容されると
共に、外部液３３の圧力を感圧素子３０に伝達するため
め、気体を溶存しない伝達液３またとえばシリコンオイ
ルとを具備する。オリフィス３４の内径および軸線方向
長さは、伝達液３１の表面張力によってオリフィス３４
から連通管３６内の伝達液３１が流失しないように、適
宜に決定することができる。力お、紀３図において、３
８で示すのはパイプ接続口であり、この・ｆイブ接続口
３８に液体たとえば外部液３３を収容したパイプ（図示
せず）を接続することによって、外部液３３と伝達液３
１とがオリフィス３４の近傍で接触することができるよ
うにするものである。

以上のように圧力センサ２０Ｄを構成すると、外部液３
３の圧力は、伝達液３１を介して感圧素子３０に伝達さ
れることによシ、検出することができる。しかも、伝達
液３１と外部液３３とは直接に接触していて、隔液ダイ
ヤフラムを介していないので、外部液３３の圧力変化に
対する感圧素子３０への圧力変化の応答性がきわめて良
好である。さらに、オリフィス３４から感圧素子３０ま
での連通管３６内には、気体を溶存しない伝達液３１が
充填されているので、外部温度が上昇しても、膨張した
伝達液３１がオリフィス３４外に若干突出することによ
シ伝達液３１の余分の圧力が感圧素子３０に加わること
を防止することができ（５） ると共に、気体の発生を阻止することができる。

次に、以上構成の圧力センサ２０Ｄの、自動化学分析装
置におけるサンプリング装置への適用について述べる。

自動化学分析装置におけるサンプリング装置は、第４図
に示すように、ポンプたとえばシリンダ６およびプラン
ジャ７を有する注射器型のシリンジポンプ１と、水を収
容する容器２と、患者等から採取した試料（以下サンプ
ルと言うこともある。）を収容するサンプルカップ３と
、酵素反応等の生化学反応を行なう反応管４と、一端を
前記容器２内の水中に没する第１のＡ？イグ８と、一端
に吸引吐出ノズル５を装着して、この吸引吐出ノズル５
をサンプルカップ３と反応管４とに移動させることがで
きると共に、サンプルカップ３内および反応管４内それ
ぞれに吸引吐出ノズル５を挿入することができるように
なっている第２のパイプ９と、第１のパイプ８を介して
シリンジポンプ１内に水を吸引し、また、シリンジポン
プ１内よシ第２のパイプ９へと水を送シ込むように開閉
する開閉弁（６） ｌＯとを具備し、吸引吐出ノズル５よシサンプルカツプ
３内のサンプルを吸引する前の初期状態においては、第
１の７９イブ８、第２のパイプ９および吸引吐出ノズル
５の先端１で水が充填されている。

さらに、第４１￥１に示すサンプリング装置には、圧力
検出手段２０と、制御装置２１と、制御装置２１から出
力される指令信号によ多動作するポンプ駆動手段２２お
よび吸引吐出ノズル駆動手段２３とが設けられている。

圧力検出手段２０は、シリンダ６内の水圧を検出するも
のであシ、第４図に示すように、たとえば開閉弁１０と
シリンジポンプ１とを連結するノ９イゾに設けた第２の
開閉弁２ＯＡと、水を充満していると共に第２の開閉弁
２０Ａとこの発明に係る圧力センサ２０Ｄとを連結する
パイプ２０Ｃと、パイプ２０Ｃ内の水を介してシリンダ
６内の圧力を検出し、検出した圧力値をディジタル信号
に変換してこれを出力する圧力センサ２０Ｄとを少なく
とも具備し、第２の開閉弁２０Ａを駆動してシリンジポ
ンプ１とパイプ２０Ｃとを水を介して連結することによ
シ、シリンジ号？ンプ１内の圧力を圧カセンザ２０Ｄに
よシ検出することができるように構成されている。制御
装置２１は、圧力センサ２０Ｄより出力されるディジタ
ル信号に基づき、あらかじめ記憶している第５図に示す
ような圧力−粘度データに照らして吸引吐出ノズル５に
おける吸引状態を判別し、あらかじめ定められた手順に
従って自動化学分析装置各部を動作させるように構成さ
れている。ポンプ駆動手段２２は、たとえばパルスモー
タを具備してプランジャ７をシリンダ６内で往復動させ
るようになっている。１だ、吸引吐出ノズル駆動手段２
３は、制御装置２１よ多出力される判別信号に基づき、
吸引吐出ノズル５をサンプルカップ３内に下降あるいは
サンプルカップ３内から上昇させ、吸引吐出ノズル５を
サンプルカップ３、洗浄槽１１および反応管４上の上方
の軌跡１２に従って移動し、壕だ、吸引吐出ノズル５を
洗浄槽１１および反応管４に対して昇降させるように構
成されている。

次に以上の構成を有する装置の作用について説明する。

先ず、従来のサンプリング装置と同様の動作によって、
サンプルカップ３内のサンプルを吸引吐出ノズル５内に
吸引すると、パイプ９、シリンダ６およびパイプ２ＯＣ
内に充填されている水を介して、プランジャ７の駆動に
よる吸引圧が圧力センサ２０Ｄに伝達されて検出され、
ディジタル信号に変換された後制御装置２１に圧力デー
タが出力される。制御装置２１は第６図に示すような手
順に従って動作する。すなわち、サンプルの種類たとえ
ば血液や尿についての吸引圧力とその粘度との第５図に
示すような関係をディジタル値であらかじめ多数のフレ
ームメモリに記憶しておシ、図示しない操作盤によ多入
力したサンプルの種類の指定によシ、フレームメモリか
ら該当サンプルに該当するページメモリを決定する。次
いで、圧力センサ２０Ｄよ多出力された圧力データと決
定したページメモリ中のデータとを比較対照する。

たとえば第５図に示す関係に従って比較対照の結（９） 来、圧力センサ２０Ｄよ多出力された圧力データによシ
、サンプルの粘度が０．８〜２５ｃ、　ｐ、　ｏ　範囲
内にあるときは、吸引吐出ノズル５１１′ｉ：正常の吸
引状態であると判断する。一方、圧力センサ２０Ｄは、
プランジャ７がシリンダ６よシ所定量引き抜かれた後の
シランジャ７の停止中におけるシリンジポンプ１内の圧
力をも検出し、圧力データとして制御装置２１に出力す
る。制御装置２１は、種々の圧力に応じてサンプルカッ
プ３内のサンプル残存量をフレームメモリにあらかじめ
記憶しているので、第６図に示すように、プランジャ７
の停止中のシリンジポンプ１内の圧力を判別後、サンプ
ルカップ３内のサンプル残存量を決定する。次いで、サ
ンプル残存量が必要量以上であると判別したときは、従
来におけるのと同様のサンプリング装置の動作を行なわ
せる動作指令信号を出力する。また、サンプル残存量が
必要量よシも少ないと判別したとき、たとえば〔反応管
チャンネル数×反応管１本あたりの吐出量〕よシも少な
いと判別したときは、反応管１本あたシの可能な吐出量
（１０） と希釈倍率とを計算し、ポンプ駆動手段２２および吸引
吐出ノズル駆動手段２３に動作指令信号を出力して、一
定の希釈倍率で反応管４内で反応を行ガわせるようにす
る。なお、希釈倍率は、図示しない吸光度分析の後、吸
光度の演算装置に転送され、吸光度計算の補正に用いら
れる。

制御装置２１は、第６図に示すように、ページメモリ中
のデータと比較対照の結果、プランジャ７の駆動時にお
けるシリン、ノポンプ１内の圧力からサンプルの粘度が
０．８　ｃ、ｐ、よりも小さいと判断するときは、サン
プルカップ３内が空に々っていて吸引吐出ノズル５はサ
ンプルを吸引していないと判断して、サンプル補充のだ
めの警告信号を出力することによシ、たとえば表示ラン
プを点滅させ、あるいは表示装置たとえばＣＲＴ画面に
警告文をテロップで表示する。同時に、制御装置２１は
ポンプ駆動手段２２および吸引吐出ノズル駆動手段２３
に動作停止信号を出力して、サンプリング装置の動作を
止める。

制御装置２１は、第６図に示すように前記比較対照の結
果、サンプルの粘度が２．５〜４．　Ｏｃ、ｐ、の範囲
内にあるときは、サンプルが高粘度であることによシ通
常のプランジャ７の駆動では吸引吐出ノズル５が正確に
所定量のサンプルを吸引することができないので、ポン
プ駆動手段２２に、シランジャ７の駆動量を増加させる
だめの動作指令信号を出力する。プランジャ７をシリン
ダ６から引き抜くだめのプランジャ７の駆動量は、制御
装置２１内のフレームメモリにあらかじめ記憶されてい
るところのサンプルの種類に応じた粘度とプランジャ７
の駆動量との対応データに基づき決定される。動作指令
信号を入力したポンプ駆動手段２２はグランジャ７を通
常の場合よυも大きくシリンダ６よシ引き抜くことによ
υシリンジポンプ１内に大きな吸引圧力を発生させ、吸
引吐出ノズル５内に粘度の高いサンプルを所定量吸引さ
せる。そして、従来におけるのと同様の動作をもって、
高粘度のサンプルを反応管４内に吐出する。

また、制御装置２１は、第６図に示すように、前記比較
対照の結果、粘度が４．０　（！、ｐ、よシも高いとき
、伺らかの原因によシ吸引吐出ノズル５内が閉塞してい
ると判断し、ポンプ駆動手段２２および吸引吐出ノズル
２３に次に示す動作をなすように動作指令信号を出力す
る。すなわち、吸引吐出ノズル駆動手段２３によシ、吸
引吐出ノズル５をザンプルカツゾ３の上方に上昇させ、
次いで、第４図に示すように軌跡１２に従って洗浄槽１
１内に吸引吐出ノズル５を挿入配置する。そして、ポン
プ駆動手段２２によシ、プランジャ７を大きく往復動さ
せることによシ、吸引吐出ノズル５の閉塞原因である汚
れ物質を吸引吐出ノズル５外へ排出する。

ポンプ駆動手段２２および吸引吐出ノズル駆動手段２３
は、制御部２１よシ指令される手順に従って、シリンジ
ポンプ１および吸引吐出ノズル５を動作させる。

以上のようにこの発明に係る圧力センサ２０Ｄをサンシ
リンダ装置に適用すると、圧力センサ２０Ｄの出力によ
り、吸引吐出ノズル５の吸引状態を判別し、種々の吸引
状態に対応する処置を自（１３） 動的に行なうことができ、かつ、サンプリング装置外部
の温度等によって圧カセンザ２０Ｄの連通管３６内で気
泡が発生することもないので、常に正確な圧力検出の下
で正確な吸引吐出量をもってサンプリング装置の動作を
実現することができる。

特に、第２図に示す圧力センサ２０Ｂを前記サンシリン
グ装置に適用した場合に、吸引吐出ノズル５から５０μ
ｔの水を吸引したとき、圧カセンザ２０Ｂでは９８１７
α２の最高引圧を示したのに対し、この発明に係る圧力
センサ２０Ｄを前記サンプリング装置に適用した場合に
、吸引吐出ノズル５から５０μｔの水を吸引したとき、
圧力センサ２０Ｄでは１３０１１／ｃｍの最高引圧を示
した。また、前記サンプリング装置では、実際にサンプ
ルを吸引する時間は０，１〜０．２秒であるから、応答
性の良好なこの発明の圧カセンザ２０Ｄの適用は、非常
に好都合である。

以上、この発明の一実施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定されるものではなく、この発明の
要旨の範囲内で種々変形して実施する（１４） ことができる。

〔発明の効果〕 この発明によると、応答性が良好で、かつ、外部の状態
によシ連通管内に気泡が発生することなく、常に正確な
圧力の検出が可能な圧カセンザを提供することができる
。また、この圧力センサを用いることによシ、分注精度
の高いサンプリング装置をも提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の圧力センサを示す説明図、
第３図はこの発明の一実施例を示す説明図、第４図は前
記実施例の圧力センサのサンプリング装置への適用例を
示す説明図、第５図は吸引圧力と試料の粘度との関係を
示すグラフ、並びに第６図は前記サンプリング装置にお
ける制御装置の手順を示す説明図である。 ２０Ｄ・・・圧力センサ、３０・・・感圧素子、３１・
・・伝達液、３３・・・外部液、３４・・・オリフィス
、３６・・・連通管。 （１５） 第１図 −１０６− ６８〜２．５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）感圧素子と、外部液および感圧素子に接触すると
   共に外部液の圧力を感圧素子に伝達する伝達液と、伝達
   液を収容すると共に外部液と伝達液との界面近傍であっ
   て伝達液側にオリフィスを有する連通管とを具備するこ
   とを特徴とする圧力センサ。
2. （２）前記伝達液が、シリコンオイルであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の圧力センサ０　　
   　／
3. （３）前記感圧素子が拡散型半導体感圧素子で赫ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の圧力センサ
   。