KR20110045089A - 유량 센서 및 이것을 구비한 분석장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체(81)에 혼입된 기체(80)를 배관(56) 내에서 이동시키고, 기체(80)를 검출함으로써 시료의 유속을 측정하는 유량 센서(52)에 관한 것이다. 이 유량 센서(52)는 배관(56)에 대한 기체의 접촉 면적이 일정 또는 대략 일정하게 유지되도록 구성되어 있다.

Description

유량 센서 및 이것을 구비한 분석장치{FLOW SENSOR AND ANALYSIS DEVICE PROVIDED WITH SAME}

본 발명은 혈액 시료 등의 시료의 이동 속도를 측정하기 위한 유량 센서에 관한 것이다.

혈액의 유동성이나 혈액 중의 세포의 상태를 검사하는 방법으로서는, 혈액 필터를 이용하는 방법이 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2). 혈액 필터는 미세한 홈이 형성된 기판에 다른 기판을 접합한 것이다. 이러한 혈액 필터를 이용할 경우에는, 혈액이 홈을 통과할 때의 혈액 중의 세포의 상태를 관찰할 수 있다.

도 25에는 혈액 필터를 이용한 혈액검사장치의 일례를 배관도로서 나타내고 있다. 혈액검사장치(9)는 송액 기구(91), 폐액 기구(92), 혈액공급기구(93) 및 유속측정기구(94)를 구비하고 있다.

송액 기구(91)는, 혈액 필터(90)에 소정의 액체를 공급하기 위한 것으로, 액 보유 병(bottle)(91A), (91B) 및 송액 노즐(91C)을 가지고 있다. 액 보유병(91A)은 혈액의 유속을 측정하기 위해서 사용되는 생리식염수를 보유한 것이다. 액 보유병(91B)은 배관을 세정하기 위해서 사용되는 증류수를 보유한 것이다. 이 송액 기구(91)에서는, 송액 노즐(91C)을 혈액 필터(90)에 장착한 상태에서 3방향 밸브(91D)를 적절하게 전환시킴으로써, 송액 노즐(91C)에 생리식염수가 공급되는 상태와, 송액 노즐(91C)에 증류수가 공급되는 상태를 선택할 수 있다.

폐액 기구(92)는, 혈액 필터(90)의 액체를 폐기하기 위한 것으로, 폐액 노즐(92A), 감압 병(92B), 감압 펌프(92C) 및 폐액 병(92D)을 가지고 있다. 이 폐액 기구(92)에서는, 폐액 노즐(92A)을 혈액 필터(90)에 장착한 상태에서 감압 펌프(92C)를 동작시킴으로써, 배관(92E)의 액체 등이 감압 병(92B)에 폐기된다. 감압 병(92B)의 액체는, 감압 펌프(92B)에 의해서, 배관(92F)을 거쳐서 폐액 병(92D)에 폐기된다.

혈액공급기구(93)는, 혈액 필터(90)로부터 액체를 흡출(吸出)하여 혈액공급용의 공간을 형성하는 동시에, 혈액공급용의 공간에 혈액을 공급하기 위한 것으로, 샘플링 노즐(93A)을 가지고 있다.

유속측정기구(94)는 혈액 필터(90)를 이동하는 혈액의 속도를 측정하는데 필요한 정보를 얻기 위한 것으로, U자 관(94A) 및 측정 노즐(94B)을 가지고 있다. U자 관(94A)은 혈액 필터(90)보다도 높은 위치에 배치되어 있어, 수두차에 의해서 혈액 필터(90)의 혈액을 이동시키는 것이 가능하도록 되어 있다.

혈액검사장치(9)에서는 다음과 같이 해서 혈액의 이동 속도가 측정된다.

우선, 도 26에 나타낸 바와 같이, 혈액 필터(90)의 내부를 생리식염수에 의해 치환한다. 보다 구체적으로는, 송액 기구(91)의 송액 노즐(91C)을 혈액 필터(90)에 장착하는 동시에, 액 보유병(91A)의 생리식염수를 송액 노즐(91C)에 공급가능상태로 3방향 밸브(91D)를 전환시켜 둔다. 한편, 폐액 기구(92)의 폐액 노즐(92A)을 혈액 필터(90)에 장착하는 동시에, 감압 펌프(92C)를 동작시킨다. 이것에 의해, 액 보유병(91A)의 생리식염수가 송액 노즐(91C)을 거쳐서 혈액 필터(90)에 공급되는 동시에, 혈액 필터(90)를 통과한 생리식염수가 폐액 노즐(92A)을 거쳐서 폐액 병(92D)에 폐기된다.

이어서, 혈액 필터(90)로부터 송액 노즐(91C)을 떼어내고, 도 27A에 나타낸 바와 같이, 혈액공급기구(93)의 샘플링 노즐(93A)에 의해서 혈액 필터(90)의 생리식염수의 일부를 흡출하여, 도 27B에 나타낸 바와 같이 혈액을 공급하기 위한 공간(95)을 형성한다.

또한, 도 28A에 나타낸 바와 같이, 샘플링 노즐(93A)에 의해서 채혈관(96)으로부터 혈액을 채취하는 한편, 도 28B에 나타낸 바와 같이, 채취한 혈액(97)을 혈액 필터(90)의 공간(95)에 충전한다

이어서, 도 29A에 나타낸 바와 같이, 유속측정기구(94)의 측정 노즐(94B)을 혈액 필터(90)에 장착한다. 이것에 의해, U자 관(94A)과 혈액 필터(90) 사이에 생기는 수두차에 의해서, U자 관(94A)의 액체가 혈액 필터(90)를 향하여 이동해서, U자 관(94A)에서의 액면위치가 변화된다. 혈액검사장치(9)에서는, 도 29B에 나타낸 바와 같이, U자 관(94A)에 있어서의 액면위치의 변화 속도를 복수의 포토센서(98)에 의해서 검출하고, 그 검출 결과에 의거해서 혈액의 이동 속도를 연산한다.

도 25에 나타낸 바와 같이, 혈액 필터(90)에서의 혈액의 유동 상태는, 촬상장치(99A)를 이용해서 혈액 필터(90)를 촬상함으로써 모니터(99B)에 있어서 관찰할 수 있다.

그러나, U자 관(94A)와 혈액 필터(90)와의 수두차를 이용하는 방법에서는, U자 관(94A)에 있어서의 액면위치가 변화되므로, 측정 압력(혈액 필터(90)의 혈액(97)에 작용하는 압력)에 변동이 생긴다. 또, 수두차에 의해서 혈액 필터(90)에 있어서 혈액(97)을 이동시키기 위해서는, U자 관(94A)으로부터 감압 병(92D)에 이르기까지의 배관(92E), (94C)에 액체가 충전되어 있을 필요가 있다. 그 때문에, 혈액검사장치(9)에서는, 비교적 큰 배관 길이를 필요로 하므로 배관 저항이 커진다. 또한, 송액 노즐(91C) 및 폐액 노즐(92A) 이외에, U자 관(94A)으로부터의 액체를 혈액 필터(90)에 공급하기 위한 측정 노즐(94B)이 필요하게 되므로, 측정에 필요한 노즐수가 많아진다. 그것뿐만 아니라, 노즐수가 많기 때문에 배관도 복잡해지고, 또 노즐(91C), (92A), (93A), (94B)을 전환시키기 위한 밸브수도 많아지는 등 부품 점수가 많아, 이것이 장치의 소형화의 방해로 되고 있다. 또, 부품 점수가 많아지면, 밸브 등과 같이 비교적 고장률이 높은 부품도 많이 포함되는 것으로 되므로, 장치의 고장률(성능)을 나타내는 지표인 평균 고장 시간(MTBF)이 짧아져 버린다.

이러한 문제를 해결하고자 할 경우, U자 관(94A) 대신에 수평 배치한 직선 형상의 관을 사용해서, 수두차를 일정하게 유지하는 것도 고려된다. 그 경우에는, 제품마다의 직선 형상의 관 내경의 편차가 유속의 측정치에 주는 영향이 커지므로, 혈액 필터(90)를 통과하는 혈액의 유속을 적절하게 파악할 수 없는 것도 상정된다. 특히, 직선 형상 관에 있어서의 유체의 이동 속도를 크게 하기 위해서 직선 형상의 관의 내경을 작게 설정했을 경우에는, 내경의 편차가 유속에 부여하는 영향이 더욱 커진다.

또한, 액체와 기체와의 계면을 포토센서(98)에 의해서 검출하는 방법에서는, 직선 형상의 관이 다른 배관과 내경이 다른 경우, 배관에 대한 기체의 접촉 면적이 변화될 수 있는 상황 하에 있게 된다. 이 경우, 혈액의 이동 속도를 측정하고 있을 때 배관에 대한 기체의 접촉 면적이 변화되면, 이동 속도의 측정 중에 유체의 이동 저항이 변화되게 된다. 그 결과, 유체의 이동 속도와 이동 시간과의 관계에 있어서, 직선성이 손상되어, 정확한 이동 속도를 측정하는 것이 곤란해진다는 것도 고려된다.

JPH2-130471 A JPH11-118819 A

본 발명은, 혈액 필터 등의 저항체를 이용한 분석장치에 있어서, 부품 점수를 적게 해서 장치의 소형화를 도모하는 동시에 비용 저감 및 평균 고장 시간의 장시간화를 실현하면서, 장치 간에 측정정밀도의 편차가 생기는 것을 억제하고, 또한 각 장치에 있어서의 측정정밀도를 향상시키는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명에서는, 제1유체와 제1유체에 혼입된 제2유체를 배관 내에서 이동시키고, 또한 상기 제2유체를 검출함으로써 시료의 유속을 측정하는 유량 센서에 관한 것이다. 상기 유량 센서는 상기 배관에 대한 상기 제2유체의 접촉 면적이 일정 또는 대략 일정하게 유지되도록 구성되어 있다. 여기서, 접촉 면적이 일정 또는 대략 일정이란, 예를 들어, 목적으로 하는 접촉 면적에 대해서 -3% 내지 +3%의 범위이다.

상기 제1유체는 상기 제2유체의 상류 측 및 하류 측의 쌍방에 존재하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 유량 센서는, 예를 들어, 상기 배관의 일부를 구성하는 동시에 직선 형상으로 뻗는 직선부를 가진 관 형상 부재와, 상기 직선부를 이동하는 상기 제1유체와 상기 제2유체와의 계면을 검출하기 위한 적어도 1개의 센서를 포함하고 있다.

상기 직선부는, 예를 들어, 일정 또는 대략 일정한 내경을 가지고 있다. 이 경우, 상기 제2유체는, 예를 들어, 상기 시료의 유속을 측정할 때 상기 직선부, 또는 상기 직선부 및 상기 배관에 있어서의 상기 직선부와 동일 또는 대략 동일한 내경을 가진 부분을 이동시킬 수 있다. 여기서, 일정 또는 대략 일정한 내경이란, 예를 들어, 목적으로 하는 내경에 대해서 -3% 내지 +3%의 범위이다.

상기 배관은, 상기 직선부보다도 하류 측의 부분이 상기 직선부를 이동시키는 제2유체의 용적보다도 큰 내용적을 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 유량 센서는, 예를 들어, 상기 배관에 있어서의 상기 관 형상 부재보다도 상류 측의 위치에 있어서 상기 제2유체를 도입할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 관 형상 부재에 있어서의 적어도 직선부의 내경은, 예를 들어, 상기 배관에 있어서의 상기 관 형상 부재의 내경보다도 작다.

상기 직선부는 상기 수평방향에 대해서 경사져 있어도 된다.

상기 저항체는, 예를 들어, 혈액시료가 이동할 때에 이동 저항을 부여하는 것이다.

본 발명은, 또한, 상기 유량 센서를 구비한 분석장치에 관한 것이다. 해당 분석장치는 상기 제1 및 제2유체를 이동시키기 위한 동력을 부여하는 감압 기구와, 상기 유량 센서와 상기 감압 기구 사이에 배치된 감압 병을 추가로 구비하고 있다. 상기 배관에 있어서의 감압 병에 연결된 하류 측의 단부는 수평 또는 대략 수평 방향으로 연장되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 단부는 상기 감압 병의 내부에 있어서 돌출하고 있는 것이 바람직하다.

상기 감압 병은, 예를 들어, 상기 단부에 있어서의 개구부에 대면하는 벽부를 가지고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분석장치의 일례로서의 혈액검사장치를 나타낸 배관도;
도 2는 도 1에 나타낸 혈액검사장치에서 이용하는 혈액 필터를 설명하기 위한 전체 사시도;
도 3은 도 2의 III-III을 따른 단면도;
도 4는 도 2에 나타낸 혈액 필터의 분해 사시도;
도 5는 도 2에 나타낸 혈액 필터를 밑면 측에서 본 분해 사시도;
도 6은 도 2에 나타낸 혈액 필터에 있어서의 유로기판의 전체 사시도;
도 7A 내지 도 7C는 도 2에 나타낸 혈액 필터를 설명하기 위한 요부를 나타낸 단면도;
도 8A는 도 6에 나타낸 유로기판에 있어서의 연결 홈에 따른 단면의 요부를 나타낸 단면도이고, 도 8B는 도 6에 나타낸 유로기판에 있어서의 제방의 직선부에 따른 단면의 요부를 나타낸 단면도;
도 9는 도 6에 나타낸 유로기판의 요부를 확대해서 나타낸 사시도;
도 10은 도 1에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 유량 센서를 나타낸 정면도;
도 11은 도 10에 나타낸 유량 센서의 동작을 설명하기 위한 단면도;
도 12A 내지 도 12C는 도 10에 나타낸 유량 센서의 동작을 설명하기 위한 요부를 확대해서 나타낸 단면도;
도 13A 및 도 13B는 도 10에 나타낸 유량 센서의 동작을 설명하기 위한 정면도;
도 14는 도 1에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 감압 병의 요부를 나타낸 단면도;
도 15는 도 1에 나타낸 혈액검사장치의 블록도;
도 16은 도 1에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 기액 치환 동작을 설명하기 위한 배관도;
도 17은 도 1에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 공기 도입 동작을 설명하기 위한 배관도;
도 18A 내지 도 도 18C는 도 1에 나타낸 혈액검사장치의 공기 도입 동작에 있어서의 3방향 밸브 주변의 상태를 설명하기 위한 일부 파단도;
도 19는 도 1에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 혈액 필터에 공간을 형성하기 위한 폐액 동작을 설명하기 위한 배관도;
도 20A 및 도 20B는 폐액 동작을 설명하기 위한 혈액 필터 주변의 단면도;
도 21은 도 1에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 혈액 필터에 대한 혈액 공급 동작을 설명하기 위한 배관도;
도 222A 및 도 22B는 혈액 공급 동작을 설명하기 위한 혈액 필터 주변의 단면도;
도 23은 도 1에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 측정 동작을 설명하기 위한 배관도;
도 24는 도 1에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 배관의 세정 동작을 설명하기 위한 배관도;
도 25는 종래의 혈액검사장치의 일례를 나타낸 배관도;
도 26은 도 25에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 기액 치환 동작을 설명하기 위한 배관도;
도 27A는 도 25에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 혈액 필터로부터의 폐액 동작을 설명하기 위한 배관도이고, 도 27B는 폐액 동작을 설명하기 위한 혈액 필터 주변의 단면도;
도 28A는 도 25에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 혈액 필터에 대한 혈액 공급 동작을 설명하기 위한 배관도이고, 도 28B는 혈액 공급 동작을 설명하기 위한 혈액 필터 주변의 단면도;
도 29A는 도 1에 나타낸 혈액검사장치에 있어서의 측정 동작을 설명하기 위한 배관도이고, 도 29B는 측정 동작에 있어서의 유로 센서를 설명하기 위한 정면도.

이하, 본 발명에 따른 분석장치의 일례인 혈액검사장치에 대해서, 도면을 참조해서 구체적으로 설명한다.

도 1에 나타낸 혈액검사장치(1)는, 혈액 필터(2)를 이용해서, 예를 들어, 전혈 등의 혈액 시료의 유동성, 적혈구의 변형 형태 및 백혈구의 활성도를 측정하도록 구성된 것이다. 이 혈액검사장치(1)는 액공급기구(3), 샘플링 기구(4), 폐액 기구(5) 및 촬상기(6)를 구비하고 있다.

도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 혈액 필터(2)는, 혈액을 이동시키는 유로를 규정하는 것으로, 홀더(holder)(20), 유로기판(21), 패킹(22), 투명 커버(23) 및 캡(24)을 가지고 있다.

홀더(20)는 유로기판(21)을 유지하기 위한 것임과 동시에, 유로기판(21)에의 액체의 공급 및 유로기판(21)으로부터의 액체의 폐기를 가능하게 하는 것이다. 이 홀더(20)는, 1쌍의 소직경 원통부(25A), (25B)를, 직사각형 통부(26) 및 대직경 원통부(27)의 내부에 설치한 것이다. 1쌍의 소직경 원통부(25A), (25B)는, 상부 개구부(25Aa), (25Ba) 및 하부 개구부(25Ab), (25Bb)를 가진 원통 형상으로 형성되어 있어, 핀(25C)을 개재해서 직사각형 통부(26) 및 대직경 원통부(27)에 일체화되어 있다. 대직경 원통부(27)는 유로기판(21)을 고정하는 역할도 하는 것으로, 원기둥 형상 오목부(27A)를 지니고 있다. 원기둥 형상 오목부(27A)는, 패킹(22)이 끼워 넣어지는 부분으로, 그 내부에는 1쌍의 원기둥 형상 볼록부(27Aa)가 형성되어 있다. 직사각형 통부(26)와 대직경 원통부(27) 사이에는 플랜지(20A)가 설치되어 있다. 이 플랜지(20A)는, 캡(24)을 홀더(20)에 고정하는 데 이용하는 것으로, 평면에서 보아 대략 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 플랜지(20A)의 코너부(20B)에는 원기둥 형상 돌기(20C)가 형성되어 있다.

도 3, 도 6, 도 7A 및 도 7B에 나타낸 바와 같이, 유로기판(21)은, 혈액을 이동시킬 때 이동 저항을 부여하는 동시에, 필터로서 기능하는 것으로, 홀더(20)의 대직경 원통부(27)(원기둥 형상 오목부(27A))에 패킹(22)을 개재해서 고정되어 있다. 도 6 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 유로기판(21)은, 예를 들어, 실리콘에 의해 전체로서 직사각형 판형상으로 형성되어 있고, 그 일면을 포토리소그래피 수법을 이용해서, 또 에칭 처리를 행하는 것에 의해, 제방부(28) 및 복수의 연결 홈(29)을 가지는 것으로 해서 형성되어 있다.

제방부(28)는, 유로기판(21)의 길이 방향의 중앙부에 있어서, 지그재그 형상으로 형성되어 있다. 제방부(28)는 유로기판(21)의 길이 방향으로 뻗는 복수의 직선부(28A)를 가지고 있고, 이들 직선부(28A)에 의해서 도입용 유로(28B) 및 폐기용 유로(28C)가 규정되어 있다. 제방부(28)의 양 사이드에는, 또한 도 6, 도 7A 및 도 7B에 나타낸 바와 같이, 홀더(20)의 소직경 원통부(25A), (25B)의 하부 개구부(25Ab), (25Bb)에 대응하는 부분에 관통구멍(28D), (28E)이 형성되어 있다. 관통구멍(28D)은 소직경 원통부(25A)로부터의 액체를 유로기판(21)에 도입하기 위한 것이고, 관통구멍(28E)은 유로기판(21)의 액체를 소직경 원통부(25B)에 배출하기 위한 것이다.

한편, 복수의 연결 홈(29)은, 제방부(28)의 직선부(28A)에 있어서, 그 폭방향으로 뻗도록 형성되어 있다. 즉, 연결 홈(29)은 도입용 유로(28B)와 폐기용 유로(28C) 사이를 연통시키고 있다. 각 연결 홈(29)은, 혈구나 혈소판 등의 세포의 변형능을 관찰할 경우에는, 그 폭 치수는 세포의 직경보다도 작게 설정되며, 예를 들어, 4 내지 6㎛로 된다. 또, 인접하는 연결 홈(29) 사이의 간격은, 예를 들어, 15 내지 20㎛로 된다.

이러한 유로기판(21)에서는, 관통구멍(28D)을 거쳐서 도입된 액체는 도입용 유로(28B), 연결 홈(29) 및 폐기용 유로(28C)를 순차적으로 이동하여, 관통구멍(28E)을 거쳐서 유로기판(21)으로부터 폐기된다.

도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 패킹(22)은 홀더(20)의 대직경 원통부(27)에 유로기판(21)을 밀폐 상태에서 수용하기 위한 것이다. 이 패킹(22)은, 전체로서 원판 형상의 형태를 지니고 있고, 홀더(20)의 대직경 원통부(27)에 있어서의 원기둥 형상 오목부(27A)에 끼워 넣어져 있다. 패킹(22)에는 1쌍의 관통구멍(22A) 및 직사각형 오목부(22B)가 형성되어 있다. 1쌍의 관통구멍(22A)은 홀더(20)에 있어서의 대직경 통부(27)의 원기둥 형상 볼록부(27A)가 끼워 넣어지는 부분이다. 1쌍의 관통구멍(22A)에 원기둥 형상 볼록부(27Aa)를 끼워 넣는 것에 의해, 패킹(22)은 대직경 원통부(27)에 위치결정된다. 직사각형 오목부(22B)는, 유로기판(21)을 수용하기 위한 것으로, 유로기판(21)의 외관 형상에 대응한 형태로 되어 있다. 단, 직사각형 오목부(22B)의 깊이는 유로기판(21)의 최대 두께와 같은 정도 혹은 그것보다도 약간 작게 되어 있다. 직사각형 오목부(22B)에는 1쌍의 연통구멍(22C), (22D)이 형성되어 있다. 이들 연통구멍(22C), (22D)은 홀더(20)의 소직경 원통부(25A), (25B)의 하부 개구부(25Ab), (25Bb)를 유로기판(21)의 관통구멍(28D), (28E)과 연통시키기 위한 것이다.

도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 투명 커버(23)는 유로기판(21)에 맞닿게 해서 유로기판(21)에 있어서의 도입용 유로(28B), 연통홈(29) 및 폐기용 유로(28C)를 폐단면 구조로 하기 위한 것이다. 이 투명 커버(23)는, 예를 들어, 유리에 의해 원판 형상으로 형성되어 있다. 투명 커버(23)의 두께는 홀더(20)의 대직경 원통부(27)에 있어서의 원기둥 형상 오목부(27A)의 깊이보다도 작게 되어 있는 동시에, 투명 커버(23)와 패킹(22)의 최대 두께의 합계는 원기둥 형상 오목부(27A)의 깊이보다도 크게 되어 있다.

도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 캡(24)은 유로기판(21)을 패킹(22) 및 투명 커버(23)와 함께 고정하기 위한 것으로, 원통부(24A) 및 플랜지(24B)를 가지고 있다. 원통부(24A)는 홀더(20)의 대직경 원통부(27)를 에워싸기 위한 것으로, 관통구멍(24C)을 지니고 있다. 관통구멍(24C)은, 유로기판(21)에 있어서의 혈액의 이동 상태를 확인할 때, 그 시인성을 저해하지 않도록 하기 위한 것이다. 플랜지(24B)는, 홀더(20)의 플랜지(20A)에 대응한 형태를 지니고 있고, 그 코너부(24D)에 오목부(24E)가 형성되어 있다. 이 오목부(24E)는 홀더(20)의 플랜지(20A)에 있어서의 원기둥 형상 돌기(20C)를 끼워맞춤하기 위한 것이다.

전술한 바와 같이, 투명 커버(23)의 두께는 홀더(20)의 대직경 원통부(27)에 있어서의 원기둥 형상 오목부(27A)의 깊이보다도 작게 되어 있는 동시에, 투명 커버(23)와 패킹(22)의 최대 두께의 합계는 원기둥 형상 오목부(27A)의 깊이보다도 크게 되어 있다. 한편, 직사각형 오목부(22B)의 깊이는 유로기판(21)의 최대 두께와 같은 정도 혹은 그것보다도 약간 크게 되어 있다. 그 때문에, 캡(24)에 의해서 유로기판(21)을 패킹(22) 및 투명 커버(23)와 함께 고정했을 때, 패킹(22)이 압축되어서 투명 커버(23)가 유로기판(21)에 적절하게 밀착되어, 유로기판(21)과 투명 커버(23) 사이에서 액체가 누출되는 것을 억제할 수 있다.

도 1에 나타낸 액공급기구(3)는, 혈액 필터(2)에 액체를 공급하기 위한 것으로, 병(30), (31), 3방향 밸브(32), 가압 펌프(33) 및 액공급노즐(34)을 가지고 있다.

병(30), (31)은 혈액 필터(2)에 공급해야 할 액체를 보유한 것이다. 병(30)은 혈액 검사를 위하여 사용하는 생리식염수를 보유한 것으로, 배관(70)을 개재해서 3방향 밸브(32)에 접속되어 있다. 한편, 병(31)은 배관의 세정을 위하여 사용하는 증류수를 보유한 것으로, 배관(71)을 개재해서 3방향 밸브(32)에 접속되어 있다.

3방향 밸브(32)는 액공급노즐(34)에 공급해야 할 액체의 종류를 선택하기 위한 것으로, 배관(72)을 개재해서 가압 펌프(33)에 접속되어 있다. 즉, 3방향 밸브(32)를 적절하게 전환시킴으로써, 병(30)으로부터 액공급노즐(34)에 생리식염수가 공급되는 상태 및 병(31)으로부터 액공급노즐(34)에 증류수가 공급되는 상태 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

가압 펌프(33)는 병(30), (31)으로부터 액공급노즐(34)에 액체를 이동시키기 위한 동력을 부여하기 위한 것으로, 배관(73)을 개재해서 액공급노즐(34)에 접속되어 있다. 가압 펌프(33)로서는, 공지의 각종의 것을 사용할 수 있지만, 장치를 소형화하는 관점으로부터는, 튜브 펌프를 이용하는 것이 바람직하다.

액공급노즐(34)은 각 병(30), (31)으로부터의 액체를 혈액 필터(2)에 공급하기 위한 것으로, 혈액 필터(2)의 상부 개구부(25Aa)에 장착되는 것이다. 이 액공급노즐(34)은 선단부에 혈액 필터(2)에 있어서의 소직경 통부(25A)의 상부 개구부(25Aa)(도 2 및 도 3 참조)에 장착되는 조인트(joint)(35)가 설치되어 있는 한편, 타단부에 있어서 배관(73)을 개재해서 가압 펌프(33)에 접속되어 있다.

샘플링 기구(4)는, 혈액 필터(2)에 혈액을 공급하기 위한 것으로, 샘플링 펌프(40), 혈액공급노즐(41) 및 액면 검지 센서("액면 센서"라 약칭할 경우도 있음)(42)를 가지고 있다.

샘플링 펌프(40)는, 혈액을 흡인·토출하기 위한 동력을 부여하기 위한 것으로, 예를 들어, 시린지 펌프로서 구성되어 있다.

혈액공급노즐(41)은, 선단부에 팁(tip)(43)을 장착해서 사용하는 것으로, 샘플링 펌프(40)에 의해서 팁(43)의 내부에 부압을 작용시킴으로써, 채혈관(81)으로부터 팁(43)의 내부에 혈액을 흡인하여, 샘플링 펌프(40)에 의해서 팁 내부의 혈액을 가압함으로써 혈액을 토출하도록 구성되어 있다.

액면 센서(42)는 팁(43)의 내부에 흡인된 혈액의 액면을 검지하기 위한 것이다. 이 액면 센서(42)는, 팁(43)의 내부의 압력이 소정값으로 되었을 때 그 취지의 신호를 출력하여, 목적량의 혈액이 흡인된 것을 검출하는 것이다.

폐액 기구(5)는, 각종 배관 및 혈액 필터(2)의 내부의 액체를 폐기하기 위한 것으로, 폐액 노즐(50), 3방향 밸브(51), 유량 센서(52), 감압 병(53), 감압 펌프(54) 및 폐액 병(55)을 가지고 있다.

폐액 노즐(50)은, 혈액 필터(2)의 내부의 액체를 흡인하기 위한 것으로, 혈액 필터(2)에 있어서의 소직경 통부(25B)의 상부 개구부(25Ba)(도 2 및 도 3 참조)에 장착되는 것이다. 이 폐액 노즐(50)은, 선단부에 혈액 필터(2)의 상부 개구부(25Ba)에 장착되는 조인트(50A)가 설치되어 있는 한편, 타단부가 배관(74)을 개재해서 3방향 밸브(51)에 접속되어 있다.

3방향 밸브(51)는, 배관(76)을 개재해서 유량 센서(52)에 접속되고 있는 동시에, 대기 개방용의 배관(7A)이 접속된 것이다. 이 3방향 밸브(51)에서는, 감압 병(53)에 액을 폐기할 수 있는 상태와, 배관(7A)을 거쳐서 배관(76)에 공기를 도입하는 상태를 선택할 수 있다. 이 3방향 밸브(51)는, 유량 센서(52)보다도 상류 측에 배치되어 있어, 후술하는 유량 센서(52)의 직선관(56)에는 상류 측에서부터 공기가 도입되도록 되어 있다.

도 10 내지 도 12에 나타낸 바와 같이, 유량 센서(52)는, 공기(80)와 혈액(81)과의 계면(82A), (82B)을 포착해서 공기(80)의 도입량을 규제하기 위하여, 혹은 혈액 필터(2) 중의 혈액의 이동 속도를 측정하기 위하여 이용되는 것이다. 이 유량 센서(52)는 복수(도면 상에는 5개)의 포토센서(52A), (52B), (52C), (52D), (52E), 직선관(56) 및 플레이트(57)를 가지고 있다.

복수의 포토센서(52A) 내지 (52E)는, 직선관(56)에 있어서의 대응하는 영역을 계면(82A), (82B)이 이동하였는지의 여부를 검출하기 위한 것으로, 수평방향에 대해서 경사진 상태에 있어서, 대략 등간격으로 나열되어 배치되어 있다.

각 포토센서(52A) 내지 (52E)는, 발광 소자(52Aa), (52Ba), (52Ca), (52Da), (52Ea) 및 수광소자(52Ab), (52Bb), (52Cb), (52Db), (52Eb)를 가지고 있고, 그들 소자(52Aa) 내지 (52Ea), (52Ab) 내지 (52Eb)가 서로 대면해서 배치된 투과형 센서로서 구성되어 있다.

물론, 포토센서(52A) 내지 (52E)로서는, 투과형에 한하지 않고, 반사형의 것을 사용할 수도 있다.

도 13A에 나타낸 바와 같이, 각 포토센서(52A) 내지 (52E)는, 기판(58A), (58B), (58C), (58D), (58E)에 고정되어 있고, 기판(58A) 내지 (58E)과 함께 직선관(56)을 따라서 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 기판(58A) 내지 (58E)은, 긴 구멍(58Aa), (58Ba), (58Ca), (58Da), (58Ea)에 있어서 볼트(59C)에 의해서 플레이트(57)에 고정되어 있어, 볼트(58Aa) 내지 (58Ea)를 이완시킴으로써 긴 구멍(58Aa) 내지 (58Ea)을 따라서 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 각 포토센서(52A) 내지 (52E)는, 볼트(58Aa) 내지 (58Ea)를 이완시킨 상태에서 기판(58A) 내지 (58E)을 이동시킴으로써 직선관(56)(긴 구멍(58Aa) 내지 (58Ea))을 따라서 이동가능하며, 볼트(58Aa) 내지 (58Ea)를 조임으로써 위치 고정가능하도록 되어 있다.

여기서, 각 포토센서(52A) 내지 (52E)의 위치는, 공기(80)와 액체(81)와의 상류 측의 계면(82B)을 액체(81)의 소정량에 대응하는 거리만큼 이동시키고, 이동 후의 계면(82B)에 대해서 복수의 포토센서(52A) 내지 (52E)를 위치맞춤함으로써 조정된다.

보다 구체적으로는, 우선, 직선관(56)에 공기(80)가 존재하는 상태로 하고, 공기(80)와 액체(81)와의 계면(82A)에 포토센서(52A)를 위치맞춤한다. 이 위치맞춤은, 포토센서(52A)의 수광소자(52Ab)에 있어서의 수광량의 변화를 확인하면서, 기판(58A)을 직선관(56)을 따라서 이동시킴으로써 행해진다.

이어서, 계면(82A)을 액체(81)의 소정량에 대응하는 만큼 이동시킨다. 예를 들어, 유량 센서(52)에 있어서 25㎕에 상당하는 양의 액체(81)의 이동을 합계 100㎕분만큼 검출할 경우에는, 포토센서(52A)를 위치맞춤 후에 액체(81)의 25㎕에 상당하는 양만큼 계면(82A)을 반복해서 이동시키고, 이동 후의 계면(82A)에 포토센서(52B) 내지 (52E)의 각각을 위치맞춤한다. 포토센서(52B) 내지 (52E)의 위치맞춤은, 포토센서(52A)의 경우와 마찬가지로, 수광소자(52Bb) 내지 (52Eb)에 있어서의 수광량의 변화를 확인하면서, 기판(58B) 내지 (58E)을 직선관(56)을 따라서 이동시킴으로써 행해진다.

직선관(56)에 있어서의 계면(82A)의 이동(미량(예를 들어, 25㎕)의 액체(81)의 공급)은, 예를 들어, 배관을 거쳐서 직선관(56)을 고정밀도 펌프에 접속해 둔 상태에서, 고정밀도 펌프를 이용해서 적절하게 행할 수 있다. 이 고정밀도 펌프는, 일반적으로 혈액검사장치(1)에 편입되는 것이 아니라 센서(52B) 내지 (52E)의 위치맞춤을 위하여 준비되는 것이다.

물론, 각 포토센서(52A) 내지 (52E)의 위치의 조정은, 하류 측의 계면(82A)을 검출함으로써 행해도 되고, 다른 방법이어도 된다. 예를 들어, 실제로 설치하는 직선관과는 별도로 기준으로 되는 직선관(기준관)을 배치했을 때의 공기(80)와 액체(81)와의 계면(82A)을 복수의 포토센서(52A) 내지 (52E)를 이용해서 검출함으로써 측정되는 제1이동 시간을 기준으로 해서 조정해도 된다. 보다 구체적으로는, 우선 기준관을 설치했을 때의 공기(계면)가 인접하는 포토센서(52A) 내지 (52E) 사이를 이동하는 시간이나 속도를 미리 측정해둔다. 이어서, 실제로 장치에 편입하는 직선관(56)을 설치했을 때의 공기(80)(계면(82A))의 인접하는 포토센서(52A) 내지 (52E) 사이를 이동하는 시간이나 속도를 미리 측정한다. 그리고, 기준관을 설치했을 때와 실제로 사용하는 직선관을 설치했을 때의 공기(80)(계면(82A))와의 사이에 이동 시간이나 이동 속도의 차이(예를 들어, 차이분)가 있을 경우에는, 차이가 있는 포토센서(52B) 내지 (52E)를 기판(58A) 내지 (58E)과 함께 이동시켜, 포토센서(52A)와의 거리를 적정화한다. 최후에는, 모든 볼트(58Aa) 내지 (58Ea)를 조임으로써 포토센서(52B) 내지 (52E)의 위치를 고정한다.

이와 같이 해서 포토센서(52B) 내지 (52E)의 위치를 조정하도록 하면, 액체(81)의 소정량에 대응하는 간격으로 복수의 포토센서(52B) 내지 (52E)를 배치할 수 있다. 그 때문에, 실제로 장치에 설치하는 직선관(56)의 내경에 편차(기준관과의 내경의 차이)가 있었다고 해도, 내경의 편차에 기인하는 측정오차의 발생을 억제할 수 있다. 특히, 직선관(56)의 내경을 작게 설정할 경우더라도, 적절하게 내경의 편차에 기인하는 측정오차의 발생을 억제할 수 있다.

도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 직선관(56)은, 측정 시에 있어서, 공기(80)를 이동시키는 부분으로, 배관(76)을 거쳐서 3방향 밸브(51)에 접속되어 있는 한편, 배관(77)을 거쳐서 감압 병(53)의 내부에 연통시키고 있다(도 1 참조). 배관(76), (77)에 있어서의 직선관(56)의 근방의 내경은, 직선관(56)과 동일 또는 대략 동일(예를 들어, 직선관(56)의 내면적의 -3% 내지 +3%의 내면적에 상당하는 내경)하게 설정하는 것이 바람직하다. 이 직선관(56)은, 각 포토센서(52A) 내지 (52E)에 있어서의 발광 소자(52Aa) 내지 (52Ea)와 수광소자(52Ab) 내지 (52Eb) 사이에 위치하도록, 수평방향에 대해서 경사진 상태에서 플레이트(57)에 고정되어 있다. 이 직선관(56)은, 투광성을 지닌 재료, 예를 들어, 투명 유리 혹은 투광성 수지에 의해, 균일한 단면을 지닌 원통 형상으로 형성되어 있다. 여기서, 균일한 단면을 지닌 원통 형상이란, 내경이 일정 또는 대략 일정(예를 들어, 목적으로 하는 내면적에 대해서 -3% 내지 +3%의 범위의 내면적에 상당하는 내경)한 원형 단면을 지니는 것을 의미하고 있다. 직선관(56)의 내경은, 공기(80)의 이동 속도를 적절하게 측정할 수 있는 범위로 설정하면 되고, 예를 들어, 다른 배관보다도 내경이 작은 0.9㎜ 내지 1.35㎜로 된다. 또한 직선관(56)은, 내경의 치수 공차를 고려했을 경우, 투명 유리에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 그와 같이 하면, 공기(80)의 이동 속도를 보다 정확하게 측정하는 것이 가능해진다.

도 13B에 나타낸 바와 같이, 플레이트(57)는, 직선관(56)의 경사각도를 조정 가능하게 하는 것으로, 볼트(59B), (59C)에 의해서 고정되어 있다. 볼트(59B), (59C)를 이완시킨 상태에서는, 플레이트(57)는 볼트(59B)를 중심으로 해서 볼트(59C)가 원호 형상의 긴 구멍(57A)을 따라서 상대적으로 이동함으로써 회전 가능하게 되어 있다. 그 때문에, 직선관(56)은 볼트(58Aa) 내지 (58Ea)를 이완시킨 상태에서 플레이트(57)를 회전시킴으로써 수평방향에 대한 경사각도를 조정할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 플레이트(57)(직선관(56))의 경사각도는 직선관(56)에 작용하는 수두차에 따라서 설정된다. 즉, 직선관(56)에 작용하는 수두차는, 장치에 있어서 사용하는 직선관(56)을 포함한 각종 배관의 내경의 편차 등에 의해 장치 간에 있어서 오차가 생길 수 있는 것이기 때문에, 직선관(56)의 경사각도를 조정하도록 하면, 수두차의 편차에 기인하는 측정오차의 발생을 억제할 수 있다. 또, 직선관(56)의 경사각도는, 직선관(56)에 있어서 계면(82A), (82B)을 이동시켰을 때의 이동 속도나 이동 시간을 이용해서 행할 수 있다.

도 12A 및 도 12B에 나타낸 바와 같이, 공기(80)(계면(80A), (80B))가 직선관(56)을 이동할 경우에는, 각 포토센서(52A) 내지 (52E)에 대응하는 영역에 있어서의 생리식염수와 공기(80)의 비율이 서서히 변화되므로, 포토센서(52A) 내지 (52E)의 수광소자(52Ab) 내지 (52Eb)에 있어서 얻어지는 수광량(투과율)이 변화된다. 그 때문에, 포토센서(52A) 내지 (52E)에 있어서 얻어지는 수광량(투과율)이 변화되기 시작한 시점 혹은 수광량(투과율)이 변화되기 시작한 후에 있어서 수광량(투과율)이 일정값으로 되는 시점 등을 기준으로 해서, 계면(80A), (80B)을 검출할 수 있다. 그리고, 복수의 포토센서(52A) 내지 (52E)에 있어서 계면(80A), (80B)의 통과를 개별적으로 검출하면, 계면(80A), (80B)이 인접하는 포토센서(52A) 내지 (52E) 사이를 통과하는 시간, 즉, 공기(80)(계면(80A), (80B))의 이동 속도를 검출할 수 있다. 또, 3개 이상의 포토센서(52A) 내지 (52E)를 설치함으로써, 어떤 시점에서의 공기(80)(계면(80A), (80B))의 이동 속도뿐만 아니라, 공기(80)(계면(80A), (80B))의 이동 속도의 경시적 변화를 측정할 수 있다.

또한, 복수의 포토센서(52A) 내지 (52E)의 설치 간격은, 예를 들어, 혈액 필터(2)를 이동시키는 혈액량이나 직선관(56)의 내경에 따라서 선택되며, 유체량을 기준으로 해서 10 내지 100㎕에 상당하는 양에 대응하는 거리로부터 선택된다. 예를 들어, 100㎕의 혈액을 혈액 필터(2)에 있어서 이동시킬 경우, 복수의 포토센서(52A) 내지 (52E)의 설치 간격은 25㎕에 상당하는 양으로 된다.

여기서, 공기(80)의 이동 속도는, 혈액이 혈액 필터(2)(도 1 내지 도 3 참조)에 있어서의 유로기판(21)을 이동할 때의 이동 저항에 의존한다. 그 때문에, 유량 센서(52)에 있어서 공기(80)(계면(82A), (82B))의 이동 속도를 검출함으로써, 혈액의 유동성 등의 정보를 얻는 것이 가능하게 된다.

도 1에 나타낸 감압 병(53)은 폐액을 일시적으로 보유하기 위한 것임과 동시에, 감압 공간을 규정하기 위한 것이다. 이 감압 병(53)은, 배관(77)을 거쳐서 유량 센서(52)에 접속되어 있는 한편, 배관(78)을 개재해서 감압 펌프(54)에 접속되어 있다. 여기서, 배관(77)은 직선관(56)에 도입하는 공기의 용적보다도 큰 내용적을 가진 길이로 설정된다. 이것에 의해, 계면(82A), (82B)의 이동을 검출하는 과정에 있어서 계면(82A), (82B)을 직선관(56)에 있어서 이동시키고 있는 도중에 공기(80)가 감압 병(53)에 분출되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 계면(82A), (82B)의 검출 과정에 있어서의 유체의 이동 저항의 변화를 억제하는 것이 가능해져, 계면(82A), (82B)의 이동 상태를 적절하게 검출할 수 있게 된다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 감압 병(53)은 캡(53A)을 가지고 있고, 이 캡(53A)에 있어서 배관(77), (78)에 접속되어 있다. 배관(77)에 있어서의 감압 병(53)과의 연결 부분(77A)은, 수평 또는 대략 수평방향으로 뻗도록 배치되어 있다. 연결 부분(78A)은 또한 감압 병(53)의 내부에 있어서 돌출하고 있다. 캡(53A)은 배관(77)의 연결 부분(77A)의 단면에 대향하도록 설치된 벽(53B)을 가지고 있다.

감압 병(53)에서는, 배관(77)의 연결 부분(77A)이 수평 또는 대략 수평방향으로 배치되어 있기 때문에, 연결 부분을 수직으로 배치할 경우에 비해서, 용이하고도 확실하게 직선관(56)에 작용하는 수두차를 목적값대로 설정하는 것이 가능해진다.

연결 부분(77A)을 감압 병(53)의 내부에 돌출하도록 하면, 연결 부분(77A)으로부터 토출되는 액체가 감압 병(53)의 내면을 따라서 이동하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 감압 병(53)의 내면을 따라서 액체가 이동했을 경우에는 직선관(67)에 작용하는 수두차가 설정값으로부터 벗어나는 것으로 되지만, 연결 부분(77A)을 돌출시켜 두면, 액체가 감압 병(53)의 내면을 이동하는 것을 피할 수 있다.

연결 부분(77A)의 단면에 대면시키도록 벽(53B)을 설치하면, 연결 부분(77A)으로부터 토출된 액체가 캡(53A)의 주위에 비산하는 것을 억제하여, 토출된 액체를 감압 병(53)의 바닥부에 적절하게 유도할 수 있다. 이것에 부가해서, 연결 부분(77A)이 수평 또는 대략 수평방향으로 배치될 경우더라도, 벽(53B)을 설치함으로써, 연결 부분(77A)에 적절하게 부압을 작용시킬 수 있다.

도 1에 나타낸 감압 펌프(54)는, 혈액 필터(2)의 내부의 액체를 흡인하기 위하여 혹은 대기를 배관(7A)에 도입하기 위하여, 감압 병(53)의 내부를 감압하는 것이다. 이 감압 펌프(54)는, 감압 병(53)에 대해서 배관(78)을 개재해서 접속되어 있는 한편 배관(79)을 개재해서 폐액 병(55)에 접속되어 있어, 감압 병(53)의 폐액을 폐액 병(55)에 송액하는 역할도 지니고 있다. 감압 펌프(54)로서는, 공지의 각종의 것을 사용할 수 있지만, 장치를 소형화하는 관점으로부터는, 튜브 펌프를 이용하는 것이 바람직하다.

폐액 병(55)은, 감압 병(53)의 폐액을 보유하기 위한 것으로, 배관(78), (79)을 개재해서 감압 병(53)에 접속되어 있다.

촬상기(6)는 유로기판(21)에 있어서의 혈액의 이동 상태를 촬상하기 위한 것이다. 이 촬상기(6)는, 예를 들어, CCD 카메라에 의해 구성되어 있고, 유로기판(21)의 정면에 위치하도록 배치되어 있다. 촬상기(6)에 있어서의 촬상 결과는, 예를 들어, 모니터(60)에 출력되어, 혈액의 이동 상태를 실시간으로 혹은 녹화 화상으로서 확인할 수 있다.

혈액검사장치(1)는, 도 1에 나타낸 각 요소 이외에, 도 15에 나타낸 바와 같이 제어부(10) 및 연산부(11)를 추가로 구비하고 있다.

제어부(10)는 각 요소의 동작을 제어하기 위한 것이다. 이 제어부(10)는, 예를 들어, 3방향 밸브(32), (51)의 전환 제어, 각 펌프(33), (54)의 구동 제어, 각 노즐(34), (41), (50)의 구동 제어, 촬상기(6)나 모니터(60)의 동작 제어를 행하는 것이다.

연산부(11)는, 각 요소를 동작시키는데 필요한 연산을 행하는 것임과 동시에, 유량 센서(52)에서의 모니터링 결과에 의거해서 혈액 필터(2)에 있어서의 혈액의 이동 속도(유동성)를 연산하는 것이기도 한다.

다음에, 혈액검사장치(1)에 있어서의 동작에 대해서 설명한다.

우선, 도 16에 나타낸 바와 같이, 혈액 필터(2)를 소정 위치에 세트한 상태에서, 측정을 개시하는 취지의 신호를 행한다. 이 신호는, 예를 들어, 혈액검사장치(1)에 설치된 버튼을 사용자가 조작함으로써, 혹은 혈액 필터(2)를 세트함으로써 자동적으로 행해진다. 제어부(10)(도 15 참조)는, 측정 개시 신호가 있었다고 인식했을 경우에는, 혈액 필터(2)의 내부의 기액 치환 동작을 행한다. 보다 구체적으로는, 제어부(10)(도 15 참조)는, 우선, 액공급기구(3)의 액공급노즐(34)을 혈액 필터(2)에 있어서의 소직경 통부(25A)의 상부 개구부(25Aa)에 장착시키는 동시에, 폐액 기구(5)의 폐액 노즐(50)을 혈액 필터(2)에 있어서의 소직경 통부(25B)의 상부 개구부(25Ba)에 장착시킨다. 한편, 제어부(10)(도 15 참조)는, 3방향 밸브(32)를 전환시켜 병(30)이 액공급노즐(34)에 연통된 상태로 하는 동시에, 3방향 밸브(51)를 전환시켜, 폐액 노즐(50)이 감압 병(53)에 연통된 상태로 한다. 즉, 병(30)과 감압 병(53) 사이가 혈액 필터(2)의 내부를 개재해서 연통된다. 이 상태에 있어서, 제어부(10)(도 15 참조)는, 액공급기구(3)의 가압 펌프(33) 및 폐액 기구(5)의 감압 펌프(54)를 구동한다. 여기서, 가압 펌프(33)의 가압력은, 예를 들어, 1 내지 150㎪로 되고, 감압 펌프(54)의 감압력은 0 내지 -50㎪로 된다.

이와 같이 해서 가압 펌프(33) 및 감압 펌프(54)를 구동시켰을 경우에는, 병(30)의 생리식염수는, 배관(71) 내지 (73)을 거쳐서 액공급노즐(34)에 공급되는 동시에, 혈액 필터(2)의 내부를 통과한 후, 폐액 노즐(50), 배관(74) 내지 (77)을 거쳐서 감압 병(53)에 폐기된다. 감압 병(53)에 폐기된 생리식염수는, 감압 펌프(54)의 동력에 의해, 배관(78), (79)을 거쳐서 폐액 병(55)에 폐기된다. 이것에 의해, 혈액 필터(2)의 내부의 기체는 생리식염수에 의해 배출되어, 혈액 필터(2)의 내부는 생리식염수에 의해 치환된다.

혈액검사장치(1)에서는, 혈액 필터(2)에 대한 기액 치환을, 혈액 필터(2)의 상류 측에 배치된 가압 펌프(33) 및 혈액 필터(2)의 하류 측에 배치된 감압 펌프(54)를 이용해서 행하고 있다. 그 때문에, 혈액 필터(2)의 하류 측에 배치된 감압 펌프(54)를 이용할 경우에 비해서, 혈액 필터(2)의 내부에 기포가 잔존할 가능성이 현저하게 경감되어, 혈액 필터(2)의 내부의 기체를 배출하는데 필요한 시간도 경감된다. 이것에 의해, 혈액검사에 필요한 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 또한, 혈액검사장치(1)에서는, 감압 펌프(54)에 부가해서 가압 펌프(33)를 병용하고 있지만, 기액 치환에 필요한 펌프 동력을 작게 하고, 치환 시간을 짧게 할 수 있으므로, 운영 비용을 오히려 작게 할 수 있다.

다음에, 혈액검사장치(1)에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 배관(76)의 내부에 공기를 도입하기 위한 처리를 행한다. 보다 구체적으로는, 제어부(10)(도 15 참조)는, 감압 펌프(54)의 동작을 정지시켜, 도 18A로부터 도 18B에 나타낸 상태로 3방향 밸브(51)를 전환시켜 배관(76)이 배관(7A)을 개재해서 대기에 연통된 상태로 한다. 이때, 감압 병(53)(도 16 참조)은, 이전의 기액치환에 의해 감압된 상태로 되어 있다. 그 때문에, 배관(7A)을 거쳐서 배관(76)을 대기에 연통시킴으로써, 감압 병(53)(도 17 참조)의 부압에 의해서, 도 18B 및 도 18C에 나타낸 바와 같이 배관(7A)을 거쳐서 배관(76)에 공기(80)가 도입된다. 이러한 배관(76)에의 공기(80)의 도입은, 목적량의 공기(80)가 배관(76)에 도입될 때까지 행해진다. 배관(76)에 도입해야 할 공기(80)의 양은, 예를 들어, 혈액 필터(2)에 공급되는 혈액과 같은 정도(예를 들어, 100㎕)로 된다. 배관(76)에의 공기의 도입의 정지는, 예를 들어, 미리 선택된 포토센서(52A) 내지 (52E)에 있어서 공기(80)와 액체(생리식염수)(81)의 하류 측의 계면이 검출되었을 때 3방향 밸브(51)를 전환시킴으로써 행해진다. 이때, 공기(80)는 액체(생리식염수)(81)의 도중에 있어서 공기 축적으로서 존재한다. 즉, 공기(80)의 상류 측 및 하류 측의 쌍방에 액체(생리식염수)(81)가 존재한 상태로 된다.

물론, 배관(76)에의 공기의 도입의 정지는, 포토센서(52A)에 있어서 하류 측의 계면을 검출하는 방법에는 한정되지 않고, 예를 들어, 3방향 밸브(51)의 대기 개방 시간에 의해 제어해도 된다.

이어서, 도 19에 나타낸 바와 같이, 혈액검사장치(1)에서는, 혈액 필터(2)로부터 생리식염수(81)를 일정량 폐기하여, 혈액 필터(2)에 혈액을 공급하는 데 필요한 공간(83)을 확보한다. 보다 구체적으로는, 제어부(10)(도 15 참조)는, 액공급노즐(34)을 혈액 필터(2)로부터 떼어냄과 동시에 감압 펌프(54)를 구동시킨다. 이것에 의해, 도 20A 및 도 20B에 나타낸 바와 같이, 혈액 필터(2)의 내부의 생리식염수가 폐액 노즐(50)을 거쳐서 흡인 제거되어, 혈액 필터(2)에 공기(84)가 도입된다. 이때, 도 21A 및 도 21B에 나타낸 바와 같이, 배관(76), (77)의 생리식염수(81)는, 감압 병(53)(도 19 참조)을 향해서 이동시킬 수 있고, 이것에 따라, 배관(76)의 공기(80)도 감압 병(53)(도 19 참조)을 향해서 이동한다.

한편, 유량 센서(52)의 포토센서(52A) 내지 (52E)에서는, 공기(80)(하류 측의 계면(80A))의 이동 거리가 검출된다. 포토센서(52A) 내지 (52E)에서는, 공기(80)가 통과할 때에는, 수광소자(52Ab) 내지 (52Eb)에 있어서의 수광량이 크고, 액체(81)가 통과할 때에는 수광소자(52Ab) 내지 (52Eb)에 있어서의 수광량이 작기 때문에, 수광소자(52Ab) 내지 (52Eb)에서의 수광량의 변화를 모니터링함으로써 포토센서(52A) 내지 (52E)에 있어서 공기(80)(하류 측의 계면)를 검출할 수 있다. 그리고, 제어부(10)(도 15 참조)는, 포토센서(52A) 내지 (52E)에 있어서 공기(80)가 소정 거리만큼 이동한 것이 검출되었을 경우에는 생리식염수 및 공기(80)의 이동을 정지시킨다.

여기서, 배관(7A)을 거친 공기(80)의 도입은(도 18A 내지 도 18C 참조), 예를 들어, 포토센서(52A)에 있어서 하류 측의 계면(80A)이 검출되었을 때 정지하도록 할 수 있다. 한편, 배관(7A)을 거친 공기(80)의 도입량을 혈액 필터(2)에의 혈액도입량과 같은 정도로 했을 경우, 하류 측의 계면(82A)이 포토센서(52A)에 있어서 검출되었을 때 상류 측의 계면(82B)이 포토센서(82B)에 있어서 검출되는 위치에 대응시키는 것이 가능해진다.

이와 같이 혈액검사장치(1)에서는, 유량 센서(52)에 있어서 공기(80)의 위치를 검출함으로써, 혈액 필터(2)로부터 생리식염수의 폐기량을 규제하는 것으로 하고 있다. 그 때문에, 종래의 혈액검사장치와 같이, 혈액 공급 노즐에 액면 검지 센서에 의해서 생리식염수의 폐기량을 규제할 경우에 비해서, 혈액검사장치(1)에서는 생리식염수의 폐기량의 규제(계면 유출)를 단시간에 행할 수 있다. 이것에 의해, 혈액검사에 요하는 시간을 단축화하는 것이 가능해진다.

이어서, 도 21에 나타낸 바와 같이, 제어부(10)(도 15 참조)는 혈액 필터(2)에 설치된 공간(83)에 혈액(84)을 공급시킨다. 보다 구체적으로는, 제어부(10)(도 15 참조)는, 샘플링 펌프(40)의 동력을 이용해서, 채혈관(85)으로부터 혈액 공급 노즐(41)에 장착한 팁(43)의 내부에 혈액을 흡인한 후, 도 22A 및 도 22B에 나타낸 바와 같이, 팁(43)의 혈액(84)을 혈액 필터(2)의 공간(82)에 토출시킨다. 혈액 필터(2)에 대한 혈액(84)의 토출량은, 공간(83)의 용적에 대응한 양으로 되고, 그 토출량의 제어는, 액면 검지 센서(42)(도 22 참조)에 있어서 팁(43)의 내부의 혈액의 액면을 검지함으로써 행해진다.

다음에, 혈액검사장치(1)에서는, 도 23에 나타낸 바와 같이, 혈액 필터(2)의 공간(82)에 공급된 혈액(84)의 검사를 행한다. 보다 구체적으로는, 제어부(10)(도 15 참조)는, 감압 펌프(54)의 동력을 이용해서, 폐액 노즐(50)을 거쳐서 혈액 필터(2)의 생리식염수(81)를 폐기한다. 이때, 혈액 필터(2)에 있어서는, 생리식염수(83)와 함께 혈액(84)을 이동시킬 수 있다.

보다 구체적으로는, 혈액 필터(2)에 있어서는, 혈액(84)은, 유로기판(21)과 투명 커버(23) 사이에 형성된 유로(도 6 내지 도 9 참조)를 통과한 후에 소직경 통부(25B)로 이동된다. 유로기판(21)에 있어서는, 혈액(84)은, 도 6 내지 도 9를 참조해서 설명한 바와 같이, 관통구멍(28D)을 거쳐서 도입용 유로(28B)에 도입된 후에, 연결 홈(29) 및 폐기용 유로(28C)를 순차적으로 이동하여, 관통구멍(28E)을 거쳐서 폐기된다. 여기서, 연결 홈(29)의 폭 치수를 혈액(84) 중의 혈구나 혈소판 등의 세포의 직경보다도 작게 설정했을 경우에는, 세포는 변형되면서 연결 홈(29)을 이동하거나, 혹은 연결 홈(29)에 있어서 막힘을 일으킨다. 이러한 세포의 상태는 촬상기(6)에 있어서 촬영된다. 촬상기(6)에 있어서의 촬상결과는, 실시간으로 모니터(60)에 표시해도 되고, 녹화 후에 모니터(60)에 있어서 표시해도 된다.

한편, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 유량 센서(52)에 있어서는, 직선관(56)을 이동하는 상류 측의 계면(82B)의 이동이 모니터링된다. 그리고, 연산부(11)(도 15 참조)에서는, 각 포토센서(52A) 내지 (52E)로부터 얻어지는 정보에 의거해서, 공기(80)가 통과했는지의 여부가 판단되는 동시에, 공기(80)의 이동 속도가 연산된다. 공기(80)의 이동 속도는, 혈액(84)의 이동 속도, 즉, 혈액(84)의 유동성(저항)에 상관하는 것이기 때문에, 공기(80)의 이동 속도에 의해서 혈액(84)의 상태를 파악할 수 있다.

여기서, 유량 센서(52)는, 직선관(56)이 수평방향으로 경사져서 배치된 구성이기 때문에, 직선관(56)을 수평방향을 따라서 배치할 경우와 같이, 제품마다의 직선관(56)의 내경의 편차가 유속의 측정치에 주는 영향을 억제할 수 있다. 그 때문에, 경사진 직선관(56)에서는, 혈액 필터(2)를 통과하는 혈액(83)의 유속을 적절하게 파악할 수 있다. 특히, 직선관(56)에 있어서의 공기(80)의 이동 속도를 크게 하기 위해서 직선관(56)의 내경을 작게 설정했을 경우와 같이 내경의 편차가 유속에 주는 영향이 커지는 상황 하에 있어서도, 장치 간에 측정 정밀도의 편차가 생기는 것을 억제할 수 있다.

또, 혈액 필터(2)에 있어서 혈액을 이동시킬 때, 공기(80)의 상류 측에 생리식염수(81)가 존재한다. 한편, 직선관(56)에 접속되는 배관(77)은, 직선관(56)을 이동시키는 공기(81)의 용적보다도 큰 내용적을 가지는 길이로 설정되므로, 직선관(56)에 있어서 공기(80)를 이동시키고 있는 동안에는 공기(80)의 하류 측에는 항상 생리식염수(81)가 존재한다. 이것에 의해, 혈액을 이동시키고 있을 때의 배관에 있어서의 공기(80)의 이동에 기인하는 이동 저항의 변화를 억제할 수 있다. 그 결과, 혈액(83)의 이동 속도와 이동 시간과의 관계에 있어서 직선성을 충분히 확보할 수 있으므로, 정확하게 혈액(83)의 이동 속도를 측정하는 것이 가능해진다.

특히, 공기(80)가 이동하는 부분, 예를 들어, 직선관(56)의 내경을 균일(일정 또는 대략 일정)하게 하거나, 혹은 직선관(56)에 부가해서 직선관(56)에 접속된 배관(76), (77)에 있어서의 직선관(56)의 근방의 내경을 직선관(56)과 동일 또는 대략 동일하게 설정하면, 공기(80)가 직선관(56)의 전후를 이동할 경우더라도, 공기(80)와 배관의 내면 사이에 접촉 면적의 변화가 생기는 것을 억제하여, 접촉 면적을 일정 또는 대략 일정하게 유지할 수 있다.

도 24에 나타낸 바와 같이, 혈액의 검사가 종료했을 경우에는, 사용자의 선택에 의해, 폐액 기구(5)의 배관(73), (74), (76), (77)의 세정을 행한다. 이러한 세정 처리는, 혈액 필터(2)를 세트하는 위치에 세정용의 더미 팁(2')을 세트한 상태에서, 사용자가 세정 모드를 선택함으로써 행해진다. 여기서, 더미 팁(2')은, 외관형상에 있어서 혈액 필터(2)와 마찬가지인 것임과 동시에, 그 내부에 연통구멍(20')이 형성된 것이다. 연통구멍(20')은, 혈액 필터(2)에 있어서의 소직경 통부(25A), (25B)의 상부 개구부(25Aa), (25Ba)(도 2 및 도 3 참조)에 대응하는 부분에 설치된 개구부(21'), (22')를 가지는 것이다.

혈액검사장치(1)에 있어서는, 세정 모드가 선택되었을 경우에는, 제어부(10)(도 15 참조)는, 우선, 액공급기구(3)의 액공급노즐(34)을 더미 팁(2')에 있어서의 연통구멍(20')의 개구부(21')에 장착하는 동시에, 폐액 기구(5)의 폐액 노즐(50)을 더미 팁(2')에 있어서의 연통구멍(20')의 개구부(22')에 장착한다. 한편, 제어부(10)(도 15 참조)는, 3방향 밸브(32)를 전환시켜 병(31)이 액공급노즐(34)에 연통된 상태로 하는 동시에, 3방향 밸브(51)를 전환시켜, 폐액 노즐(50)이 감압 병(53)에 연통된 상태로 한다. 즉, 병(31)과 감압 병(53) 사이가 더미 팁(2')의 연통구멍(20')을 거쳐서 연통된다. 이 상태에 있어서, 제어부(10)(도 15 참조)는, 액공급기구(3)의 가압 펌프(33) 및 폐액 기구(5)의 감압 펌프(54)를 구동한다. 여기서, 가압 펌프(33)의 가압력은, 예를 들어, 1 내지 150㎪로 되고, 감압 펌프(54)의 감압력은 0 내지 -50㎪로 된다.

이와 같이 해서 가압 펌프(33) 및 감압 펌프(54)를 구동시켰을 경우에는, 병(31)의 증류수는, 배관(70), (72), (73)을 거쳐서 액공급노즐(34)에 공급되는 동시에, 더미 팁(2')의 연통구멍(20')을 통과한 후, 폐액 노즐(50), 배관(73), (74), (76), (77)을 거쳐서 감압 병(53)에 폐기된다. 감압 병(53)에 폐기된 증류수는, 감압 펌프(54)의 동력에 의해, 배관(78), (79)을 거쳐서 폐액 병(57)에 폐기된다. 이것에 의해, 폐액 기구(5)에 있어서의 배관(73), (74), (76), (77)은 증류수에 의해 세정된다.

혈액검사장치(1)에서는, 혈액 필터(2)보다도 하류에 설치된 유량 센서(52)로부터의 정보에 의거해서, 혈액의 상태를 파악하도록 하고 있다. 그 때문에, 종래의 혈액검사장치와 같이, 유량 센서(52)와 혈액 필터(2) 사이를 연결하는 배관 및 노즐을, 폐액 기구(5)의 배관(74), (76) 내지 (79)이나 폐액 노즐(50)과는 별도로 설치할 필요는 없다. 그 결과, 혈액검사장치(1)는, 장치 구성이 간략화되어, 비용적으로 유리하게 제조할 수 있는 동시에 장치의 소형화가 가능해진다. 그것뿐만 아니라, 구동 제어해야 할 노즐이나 밸브의 수가 적어짐으로써, 평균 고장 시간(MTBF)을 길게 할 수 있다. 또, 유량 센서(52)를 폐액 기구(5)의 배관의 도중에 설치하고 있기 때문에, 유량 센서(52)를 위한 배관을 폐액 기구(5)의 배관(74), (76) 내지 (79)과는 별도로 설치할 필요도 없고, 혈액검사에 필요한 배관 길이를 짧게 할 수 있다. 그 때문에, 혈액검사 시에 있어서의 유체저항을 작게 할 수 있으므로, 혈액검사 시에 있어서 감압 펌프(54)에 필요로 되는 동력을 작게 설정하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 운영 비용을 저감시킬 수 있다.

1: 혈액검사장치(분석장치) 2: 혈액 필터
33: 가압 펌프 52: 유량 센서
53: 감압 병 54: 감압 펌프
58A 내지 58E: (유량 센서의) 포토센서 56: (유량 센서의) 직선관
77: 배관 80: 공기
81: 혈액

Claims (5)

1. 제1유체와 제1유체에 혼입된 제2유체를 배관 내에서 이동시키고, 또한 상기 제2유체를 검출함으로써 시료의 유속을 측정하는 유량 센서로서,
   상기 배관에 대한 상기 제2유체의 접촉 면적이 일정 또는 대략 일정하게 유지되도록 구성되어 있는 것인 유량 센서.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2유체의 상류 측 및 하류 측의 쌍방에 존재하고 있는 것인 유량 센서.
3. 제1항에 있어서, 상기 배관의 일부를 구성하는 동시에 직선 형상으로 뻗는 직선부를 가진 관 형상 부재와, 상기 직선부를 이동하는 상기 제1유체와 상기 제2유체와의 계면을 검출하기 위한 적어도 1개의 센서를 포함하고 있는 유량 센서.
4. 제3항에 있어서, 상기 배관은, 상기 직선부보다도 하류 측의 부분이 상기 직선부를 이동시키는 제2유체의 용적보다도 큰 내용적을 가지고 있는 것인 유량 센서.
5. 제1항에 기재된 유량 센서를 포함하는 분석장치로서,
   상기 제1 및 제2유체를 이동시키기 위한 동력을 부여하는 감압 기구; 및
   상기 유량 센서와 상기 감압 기구 사이에 배치된 감압 병을 추가로 포함하되,
   상기 배관에 있어서의 감압 병에 연결된 하류 측의 단부는 수평 또는 대략 수평 방향으로 뻗도록 배치되어 있는 것인 분석장치.

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