シリンジポンプの異常検出方法及び液体吸引吐出器並びに生化学分析装置
【課題】 シリンジ及びプランジャの異常によるシリンジポンプの異常を確実に検出する。
【解決手段】 点着用ノズル３６とシリンジポンプ７０とを通気管６９を介して接続し、さらに通気管６９の途中に三方管７９を介して圧力センサ８１を接続する。シリンジポンプ７０は、シリンジ７１、プランジャ７２からなる。プランジャ７２には、伝達部材７３、駆動ギヤ７４、モータ７６が接続されており、モータ７６の回転によって上下動する。圧力センサ８１、モータ７６には、コントローラ８５が接続されている。コントローラ８５には、微分回路８６と、比較回路８７とが組み込まれている。リークなどの異常検出を行うときには、プランジャ７２を、実際の吸引吐出動作を行うときと同じ使用領域で上下動させ、このときの圧力を圧力センサ８１で出力してその圧力の微分値を微分回路８６で検出し、この圧力微分値に基づいて異常を判定する。
【解決手段】 点着用ノズル３６とシリンジポンプ７０とを通気管６９を介して接続し、さらに通気管６９の途中に三方管７９を介して圧力センサ８１を接続する。シリンジポンプ７０は、シリンジ７１、プランジャ７２からなる。プランジャ７２には、伝達部材７３、駆動ギヤ７４、モータ７６が接続されており、モータ７６の回転によって上下動する。圧力センサ８１、モータ７６には、コントローラ８５が接続されている。コントローラ８５には、微分回路８６と、比較回路８７とが組み込まれている。リークなどの異常検出を行うときには、プランジャ７２を、実際の吸引吐出動作を行うときと同じ使用領域で上下動させ、このときの圧力を圧力センサ８１で出力してその圧力の微分値を微分回路８６で検出し、この圧力微分値に基づいて異常を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンジポンプの異常検出方法及び液体吸引吐出器並びに生化学分析装置に関し、特に血液、尿等の検体を液体吸引吐出器により乾式分析素子又は電解質スライド等の被点着材に点着する際に好適なシリンジポンプの異常検出方法及び液体吸引吐出器並びに生化学分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療機関、研究所等では、数多くの検体を分析する必要があることから、検体の小滴を点着供給するだけで検体中に含まれている特定の化学成分又は有形成分を定量分析することが可能なドライタイプの乾式分析素子や電解質スライド（乾式イオン選択電極フイルム）を使用することが一般的となっており、乾式分析素子を用いる比色測定法や、電解質スライドを用いる電位差測定法によって検体中の化学成分等の定量分析を行う生化学分析装置が普及してきている。例えば、本出願人からも富士ドライケム３５００（商品名）等の卓上型の生化学分析装置が販売されている。
【０００３】
比色測定法を用いる生化学分析装置は、検体を乾式分析素子に点着させた後、これをインキュベータ（恒温器）内で所定時間恒温保持して呈色反応（色素生成反応）させ、予め選定された波長を含む測定用照射光をこの乾式分析素子に照射してその光学濃度を測定し、この光学濃度から、生化学物質の濃度を求めることができる。一方、電位差測定法を用いる生化学分析装置は、上記の光学濃度を測定する代わりに、同種の乾式イオン選択電極の２個１組からなる電極対に点着された検体中に含まれる特定イオンの活量を、ポテンシオメトリで定量分析することによって物質濃度を求めることができる。
【０００４】
ところで、上記いずれの方法を用いる装置においても、一般に液体の検体は検体容器（サンプリングカップ）に収容して装置にセットされ、そこから上下動及び横方向移動が可能な点着用ノズルと、この点着用ノズルに吸引圧及び吐出圧を供給する吸引吐出ポンプとを備えた液体吸引吐出器を利用して点着されるようになっている。この点着用ノズルは、必要に応じて先端に使い捨てのノズルチップを嵌合して、検体容器内の検体を吸引し、その後、被点着材としての前記乾式分析素子又は電解質スライド上に移動して所定量吐出し点着するように構成されている。なお、上述したような液体吸引吐出器を構成する吸引吐出ポンプとしては、シリンジ（筒体）及びこのシリンジに対して摺動自在に挿入したプランジャからなるシリンジポンプを使用することが知られている。
【０００５】
上述したような生化学分析装置では、液体吸引吐出器を構成する圧力系統にシール不良等が発生してリーク（漏れ）があると、正常な吸引吐出作動が行えずに作動不良、測定精度の低下の原因となることがある。そこで、液体吸引吐出器の点着用ノズルによって検体等の液体を吸引し、所定量の液体を精度良く吐出して点着等を行うためには、圧力系統のリーク検出を行うことが考えられており、特許文献１には、生化学分析装置の点着用ノズルに対する圧力系統に圧力センサを接続するとともに、点着用ノズルの先端を閉塞し、吸引吐出ポンプのプランジャを複数点で停止させて点着用ノズルに吸引圧又は吐出圧を加え、プランジャを停止させた複数点で圧力センサによる圧力検出をそれぞれ行うリーク検出方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２に記載された液体を分注する分注装置では、テスト用の液体を吸引吐出し、このテスト時に吐出された液体の液面レベルが、正常時の液面レベルの許容範囲内にあれば異常がないと判定され、許容範囲を超えている場合には、リークなどの異常があると判定される構成としている。
【０００７】
さらにまた、上述の特許文献１に記載されているような検出方法では、圧力センサによる検出信号から圧力変化を測定し、この圧力変化に基づいてリークなどの異常を検出するのが一般的であるが、このような構成では、微小な圧力変化を検知できず、異常などを見落としてしまう可能性がある。そこで、特許文献３に記載されているサンプリング方法では、圧力センサからの検出信号を微分した圧力微分値を算出し、この圧力微分値に基づいて比較判定を行っているので、微小な圧力変動も検知することができる。
【特許文献１】特開２０００−２５８４３７
【特許文献２】特開２００２−３５０４５３
【特許文献３】特開２００２−３５０４５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているような生化学分析装置のリーク検出方法では、点着用ノズルの先端を塞いだ状態での圧力検出であり、実際の吸引吐出動作を行っているときとは異なる形態でのリーク検出しか行うことができない。また、上記特許文献１では、プランジャを停止させた状態での圧力検出であり、実際に吸引吐出動作を行っているときのようにプランジャが移動中のリーク状態を検出することはできない。さらにまた、上記特許文献１では、プランジャに対するシリンジ側のシール不足が原因となるリーク検出のみが記載されており、プランジャ自体に異常がある場合のリーク検出については考慮されていない。
【０００９】
一方、上記特許文献２では、実際にテスト用の試料（液体）を吸引吐出しなければリーク検出を行うことができず、このような検出方法では効率が悪く、またテスト用の試料を使用する分、コストが増加してしまう。さらにまた、上記特許文献３では、ノズルの先端を液体に接触させ、このときに検出される圧力信号から圧力微分値を算出し、この圧力微分値に基づいて液面を検出するという構成になっている。したがって、シリンジのリーク等の異常検出を行うことができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、シリンジ及びプランジャの異常による液体吸引吐出器の異常を確実に検出することが可能なシリンジポンプの異常検出方法、液体吸引吐出器、及び生化学分析装置をローコストに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のシリンジポンプの異常検出方法は、筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなるシリンジポンプの異常検出方法において、前記シリンジの給排口に開放系管路を接続し、この開放系管路の圧力を検出する圧力センサを設け、前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させて前記圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする。なお、前記開放系管路を、液体を吸引吐出するノズルと、このノズルを前記シリンジポンプの給排口に接続する管路とから構成することを特徴とすることが好ましい。
【００１２】
また本発明は、筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなり、液体を吸引吐出する点着用ノズルと接続され、この点着用ノズルに吸引吐出圧を供給することによって前記点着用ノズルの先端又は該点着用ノズルの先端に装着したノズルチップから前記液体を被点着材へ点着するシリンジポンプの異常検出方法において、前記点着用ノズルと前記シリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に圧力センサを設け、前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させて前記圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の液体吸引吐出器は、筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなるシリンジポンプと、前記シリンジの給排口に接続された開放系管路とを有する液体吸引吐出器において、前記開放系管路の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求める微分算出手段と、この微分算出手段により求められた圧力微分値から前記シリンジポンプの異常を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の液体吸引吐出器は、液体を吸引吐出する点着用ノズルと、このノズルに接続され、筒体状に形成されたシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなり、前記点着用ノズルに吸引吐出圧を供給するシリンジポンプとを有し、前記点着用ノズルの先端又は該点着用ノズルの先端に装着したノズルチップから前記液体を被点着材へ点着する液体吸引吐出器において、前記点着用ノズルと前記シリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に接続された圧力センサと、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求める微分算出手段と、この微分算出手段により求められた圧力微分値から前記シリンジポンプの異常を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
なお、前記ノズルの先端を開放した状態で前記プランジャを移動させて前記シリンジポンプの異常を判定することが好ましい。また、前記シリンジポンプを実際に使用するときの使用領域で前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させ、この移動中の状態で前記圧力センサにより圧力を検出することが好ましい。さらにまた、所定の閾値と前記圧力微分値とを比較して前記シリンジポンプの異常を判定することが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明の生化学分析装置は、前記液体吸引吐出器を用いて、被点着材へ被測定物質としての液体を点着し、この被点着材に光源から測定光を照射し、被点着材からの反射光または透過光の光量を測定手段により測定し、前記測定手段の測定結果に基づいて前記液体の定量分析を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のシリンジポンプの異常検出方法、液体吸引吐出器、及び生化学分析器は、シリンジポンプの給排口に接続された開放系管路、あるいは点着用ノズルとシリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に圧力センサを設け、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいてシリンジポンプの異常を判定しているので、微小な圧力変動も感知することが可能となり、高感度な検出を行うことが可能であり、シリンジポンプのシリンジ及びプランジャの不良による異常を確実に検出することができる。
【００１８】
また、シリンジポンプが実際に使用されるときの使用領域でプランジャをシリンジに対して相対移動させ、この移動中の状態で圧力センサにより圧力を検出し、さらに、ノズルの先端を開放した状態でプランジャを移動させてシリンジポンプの異常を判定しているので、実際の吸引吐出動作で使用しているときに発生する可能のある異常を確実に検出することができる。
【００１９】
さらにまた、所定の閾値と圧力微分値とを比較してシリンジポンプの異常を判定しているので、シリンジのシール不足による不良及びプランジャの傾きや真円度の不良による異常をそれぞれ確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態である生化学分析装置の構成を図１に示す。この生化学分析装置１０は、比色測定系（一般測定系）として、乾式分析フイルム片による乾式分析素子１を収納したカートリッジ３を格納する主保管庫１１と、この主保管庫１１の側方に配設され乾式分析素子１を所定時間恒温保持するインキュベータ１２と、主保管庫１１から乾式分析素子１を取り出してインキュベータ１２に搬送する素子搬送手段１３と、例えば血清、尿等の複数の検体を収納した検体容器３１を保持する検体保持手段１４と、乾式分析素子１を素子搬送手段１３によってインキュベータ１２に搬送するまでの間にこの乾式分析素子１に検体保持手段１４の検体を点着する第１の点着手段１５と、インキュベータ１２の下方に配設された測定手段１６とを備えている。
【００２１】
さらに、電位差測定系として、電解質スライドによる乾式分析素子２を同様に収納した電解質カートリッジ４を格納する電解質保管庫２１と、この電解質保管庫２１内の電解質カートリッジ４から電解質乾式分析素子２を点着位置に搬送する搬送手段２２と、電解質乾式分析素子２に検体保持手段１４から検体を点着する第２の点着手段２３と、参照液容器３２から参照液を同様に電解質乾式分析素子２に点着する第３の点着手段２４と、電解質点着位置の前方に設置され電解質乾式分析素子２を所定時間恒温保持するとともに電位差を測定する電位差測定手段２５とを備えている。一方、第１および第２点着手段１５，２３の近傍には、その点着用ノズル３６，３７の先端に装着するノズルチップ３８を配列して収納したチップラック３９を保持するチップ供給手段２６が設置されている。
【００２２】
検体保持手段１４は、回転操作される検体テーブル３０を備え、この検体テーブル３０の内外周部には検体を収納した複数の検体容器３１がセットされ、その回転により検体容器３１が順次供給位置に移動される。
【００２３】
また、チップ供給手段２６は、チップラック３９に加えて、カップ状の凹部が並列配置された希釈容器４０を横方向にスライド移動するものであり、順次ノズルチップ３８または希釈容器４０の位置が回動してきた点着用ノズル３６，３７の下方に位置するように移動が制御される。
【００２４】
第１の点着手段１５は、回動および昇降自在に設けられたサンプリングアーム４２の先端に検体の吸引吐出を行う点着用ノズル３６を有し、この点着用ノズル３６の先端にはピペット状のノズルチップ３８が装着され、検体テーブル３０の検体容器３１から検体を吸引し移動して素子移動手段１３の移載部材１３ａの上に保持されている乾式分析素子１に点着する。なお、検体テーブル３０に隣接して希釈液ホルダ４４が配設され、測定項目に応じては、検体を希釈容器４０で希釈した後に、乾式分析素子１に点着するものである。また、サンプリングアーム４２の具体的構造については後述する。なお、ノズルチップ３８は点着毎に交換され、図示しない廃却箱に廃棄される。
【００２５】
第２の点着手段２３のサンプリングアーム４６は、第１のサンプリングアーム４２と同様に、回動および昇降自在に設けられ、先端に検体の吸引吐出を行う点着用ノズル３７を有し、この点着用ノズル３７の先端にはノズルチップ３８が装着され、検体テーブル３０の検体容器３１から検体を吸引し移動して電解質乾式分析素子２に点着する。
【００２６】
第３の点着手段２４の参照液アーム４８も同様に、回動および昇降自在に設けられて先端に点着用ノズル５１を有し、参照液容器３２から参照液を吸引して電解質乾式分析素子２に点着し、測定手段２５で電位差を測定するものである。なお使用後の電解質乾式分析素子２は図示しない廃却箱に廃棄される。
【００２７】
点着手段１５は、詳しくは図２に示すような構成となっている。この点着手段１５は、点着用ノズル３６と、サンプリングアーム４２と、スプラインシャフト６２と、ベルト車６３と、ベルト６５と、第１のモータ６４と、つば部６６と、ベルト６７と、第２のモータ６８と、通気管６９と、シリンジポンプ７０と、伝達部材７３と、駆動ギヤ７４と、第３のモータ７６とを備えている。
【００２８】
サンプリングアーム４２は点着用ノズル３６を上下動可能に支持する。スプラインシャフト６２は鉛直方向に沿って配設され、サンプリングアーム４２の他端においてサンプリングアーム４２が水平となるように保持する。ベルト車６３は、スプラインシャフト６２の周壁において軸方向に形成された溝部６２ａと係合する爪部を備え、このスプラインシャフト６２に対し回転方向には相対的に固定、軸方向には相対的に移動自在に取り付けられ、ベルト６５の一端が掛けられている。第１のモータ６４は、ベルト６５を矢印Ａ方向に移動させてベルト車６３を所定方向に所定量だけ回転駆動する。つば部６６はスプラインシャフト６２の底部に取り付けられ、このつば部６６の側壁にベルト６７がねじ止めされている。第２のモータ６８は、ベルト６７を矢印Ｂ方向に移動させてスプラインシャフト６２を所定量だけ上下動させる。
【００２９】
サンプリングアーム４２の内部には、通気管６９が配設されており、サンプリングアーム４２の一端側に貫入した点着用ノズル３６の他端部３６ａに、その一端部６９ａが接続され、且つサンプリングアーム４２の他端に近い部分から外部へ延び出ている。さらに、この通気管６９の他端部６９ｂは、シリンジポンプ７０の給排口７１ｂに接続ロッド７１ｃを介して接続されている。
【００３０】
図４に示すように、シリンジポンプ７０は、筒体状に形成され、通気管６９の他端部６９ｃが接続されたシリンジ７１と、このシリンジ７１内に上下動可能に嵌入され、かつシリンジ７１から突出する外周面の一部に雄ヘリコイド７２ａが形成されたプランジャ７２とからなる。さらに、シリンジ７１の内周面には、円周方向に沿った溝７１ａが形成されており、この溝７１ａにプランジャとの密閉度を保つためのシール７７（図４参照）が嵌め込まれている。伝達部材７３には、プランジャ７２の雄ヘリコイド７２ａに螺合する雌ヘリコイド７３ａが内周面に形成され、外周面にギヤ７３ｂが形成されている。この伝達部材７３のギヤ７３ｂには、駆動ギヤ７４が噛合し、第３のモータ７６の回転軸７６ａに駆動ギヤ７４が固着されている。
【００３１】
第３のモータ７６が回転すると、伝達部材７３を介してプランジャ７２に駆動が伝達され、雄ヘリコイド７２ａ，雌ヘリコイド７４ａのリードに従ってプランジャ７２を所定量だけ上下動させ、これによりシリンジ７１内の容積が可変して通気管６９の他端部６９ｃから通気管６９内に空気を送り込みまたは吸引し、ノズルチップ３８、点着用ノズル３６および通気管６９で構成された管路内に圧力を供給する。
【００３２】
さらに、点着手段１５の各モータ６４，６８，７６には、制御部７８が接続されている。この制御部７８は、所定のシーケンスプログラムに従って各モータ６４，６８，７６の回転を制御する。
【００３３】
まず、制御部７８から第１のモータ６４に所定のモータ駆動信号が出力され、このモータ駆動信号に従い回転する第１のモータ６４の駆動力によりサンプリングアーム４２が回転して（矢印Ｃ方向）、点着用ノズル３６およびノズルチップ３８が検体８０を収容した検体容器３１上に位置する。
【００３４】
次に、制御部７８は第３のモータ７６を正転方向へ回転駆動させてシリンダ７２を上方に移動させる。これによってシリンジ７１内の空気が通気管６９内に送り込まれ、管路内は正圧状態となる。同時に制御部７８は、第２のモータ６８を回転駆動させてサンプリングアーム４２を所定の速度で下降させる。
【００３５】
サンプリングアーム４２が下降を続けてノズルチップ３８の先端部が検体容器３１内の検体の液面に接触すると、図示しない液面検出ユニットによってこれを検知し、制御部７８は、第２のモータ６８の駆動を停止させ、サンプリングアーム４２の下降を停止させる。また、同時に制御部７８は、第３のモータ７６の駆動を停止させ、これによりシリンダ７２の上方への移動が停止してシリンジ７１から通気管６９内への空気の圧送が停止する。
【００３６】
サンプリングアーム４２の下降を所定量行い停止した後、制御部７８は、第３のモータ７６を逆転方向へ回転駆動させてシリンダ７２を所定量下方に移動させる。これによってノズルチップ３８内に所定量の検体８０が吸引保持される。その後制御部７８から各モータ６４，６８，７６へ順次所定のモータ駆動信号が出力され、サンプリングアーム４２が上昇後、回転して下降し、ノズルチップ３８内に吸引された検体８０が乾式分析素子１上に吐出点着される。本実施形態においては、例えば一回の吸引吐出動作で、５ｍｌから１００ｍｌの検体が点着される。なお、第２及び第３の点着手段２３，２４も上述した第１の点着手段１５と同様に構成されている。
【００３７】
本実施形態においては、生化学分析装置１０が製品として出荷される前に、点着手段１５のリーク検出を行なっており、以下では、このリーク検出を行うときの構成、及び手順について説明する。リーク検出を行うときには、詳しくは図３及び図４に示すように、点着用ノズル３６とシリンジポンプ７０とを通気管６９を介して接続し、さらに通気管６９の途中には、三方管７９を介して管路内の圧力を検出する圧力センサ８１を接続している。また、シリンジポンプ７０には、上述の点着手段１５と同様に、伝達部材７３、駆動ギヤ７４、第３のモータ７６が接続されている。さらにまた、圧力センサ８１及び第３のモータ７６には、リーク検出用コントローラ８５が接続されている。
【００３８】
圧力センサ８１からは通気管６９の管路内の圧力に対応する電気信号が時々刻々と出力され、コントローラ８５へと送られる。圧力センサ８１は管路内の圧力に応じた圧電気を発生する圧電素子８１ａを備え、この圧電素子８１ａから発生する電気を検出信号として出力するように構成されている。リーク検出用コントローラ８５はＡ／Ｄ変換器８６、微分回路８７、比較回路８８を備えている。Ａ／Ｄ変換器８６は圧力センサ８１からのアナログ電気信号をデジタル化する。微分回路８７は、デジタル化された電気信号を微分し、この圧力微分値により圧力変動を明確化する。比較回路８８は所定の閾値が基準信号として入力されており、これとの比較でリークが発生しているか否かを判定する。閾値は、検出したいリークの種別に応じて変更可能にされており、図示しない操作部のキー入力などによって変更される。なお、実際にはリーク検出用コントローラ８５内でソフトウェアで微分処理や比較処理が行われるが、これに代えてハードウェアとして構成してもよい。比較回路８８により圧力微分値が閾値を超える場合にはリークが発生していると判定され、リーク検出用コントローラ８５に接続されたアラーム８９により警報が発せられる。なお、リーク発生を警告する構成としては、これに限らず、図示しない操作パネルなどにリーク発生を知らせる表示を行わせるようにしてもよい。
【００３９】
本実施形態で行うリーク検出では、シリンジポンプ７０のプランジャ７２を、実際の吸引吐出動作を行うときと同じ使用領域Ｌ（図４参照）、及び同じ移動速度で上下動させ、このときの通気管６９の管路内の圧力を圧力センサ８１で出力し、その圧力の微分値を微分回路８７で検出する。すなわち、シリンジポンプ７０は、プランジャ７２の先端がシリンジ７１の下方まで最も引き出された下端位置ｐＥ（図４の２点鎖線で示す位置）から、シリンジ７１の上端まで最も押し込まれた上端位置ｐＳ（図４の実線で示す位置）まで移動させ、さらにこの移動の後に連続して上端位置ｐＳから下端位置ｐＥまでプランジャ７２を移動させて、この往復移動中の圧力の微分値を検出するものである。なお、このとき、点着用ノズル３６の先端を閉塞せず、開放された状態でリーク検出を行う。
【００４０】
以上のように、点着用ノズル３６と通気管６９とにより開放系管路が構成され、この開放系管路に三方管７９を介して圧力センサ８１が接続されており、これら開放系管路、圧力センサ８１、及びリーク検出用コントローラ８５によりリーク検出ユニットが構成される。なお、開放系管路、圧力センサ８１、及びリーク検出用コントローラ８５の微分回路は、上述した液面検出ユニットと共用しており、装置構成が簡素化されている。
【００４１】
図５、図６及び図７は、上述したリーク検出で検出された圧力値及び圧力微分値の測定結果を示すグラフである。図５はシリンジ７１及びプランジャ７２が正常でリークが発生しない状態、図６は、プランジャ７２に対するシリンジ７１のシール不良によるリークが検出された状態、そして図７は、プランジャ７２の不良によるリークが検出された状態のときのそれぞれの測定結果である。なお、図５〜図７では、横軸が測定を行っているときの経過時間Ｔ、縦軸が圧力値Ｐ、及びこの圧力値を微分して求めた圧力微分値ＤＰを示す。
【００４２】
図５に示す正常な状態の測定結果では、グラフ９０が圧力値を、グラフ９１が圧力微分値を示している。そして、測定開始時間ｔ０の時点では、プランジャ７２が下端位置ｐＥに位置しており、そこからモータ７６の回転が開始され、プランジャ７２が上方への移動を開始する。そしてプランジャ７２の移動に応じて圧力値Ｐ（グラフ９０）が徐々に上昇し、時間ｔ１の時点で最大ピーク値Ｐｍａｘに到達する。そして、時間ｔ１の後から時間ｔ２すなわちプランジャ７２が上端位置ｐＳに位置するまで、最大ピーク値Ｐｍａｘで一定の状態が保たれる。このとき、圧力微分値ＤＰ（グラフ９１）は時間ｔ０からｔ１まで徐々に減少（圧力変動が少なくなっていく）していき、そして時間ｔ１の後からは、時間ｔ２まで、圧力微分値ＤＰが０、すなわち圧力変動が無い状態が保たれる。時間ｔ２から時間ｔ３までは、モータ７６の回転が停止してプランジャ７２が上端位置ｐＳに停止している状態を示しており、圧力値Ｐが徐々に減少し、時間ｔ３の時点で０になる。このとき、時間ｔ２で圧力微分値ＤＰは負の値となり、そこから徐々に上昇して時間ｔ３では圧力微分値ＤＰが０となる。なお、この時間ｔ２からｔ３の間までは、上述したようにプランジャ７２が停止しているので、このときの圧力微分値ＤＰは、リーク検出の判定には使用しない。
【００４３】
そして時間ｔ３からは、モータ７６が逆転し、プランジャ７２は下方への移動を開始する。そして、時間ｔ３から時間ｔ４までの間に、圧力値Ｐが０から徐々に減少（負圧が徐々に増加）していき、時間ｔ４の時点で最少ピーク値Ｐｍｉｎ（負圧側の最大値）に到達する。そして時間ｔ４の後からは、時間ｔ５すなわちプランジャ７２が下端位置ｐＥに位置するまで、最少ピーク値Ｐｍｉｎで一定の状態が保たれる。そしてプランジャ７２が下端位置ｐＥに到達すると、一回の検出が終了する。このとき、圧力微分値ＤＰは、時間ｔ３で負の値となり、そこから時間ｔ４まで徐々に増加していき、そして時間ｔ４の後から時間ｔ５までは、圧力微分値ＤＰが０の状態が保たれる。
【００４４】
上述のように、図５に示す測定結果では、プランジャ７２の移動開始直後の区間（上方、下方への移動ともに）を除く殆どの部分で、圧力微分値ＤＰが０で一定した状態、すなわち、圧力センサ８１から出力される圧力値の変動が無いことが分かるので、シリンジポンプ７０のシール状態が良好であり、このシリンジポンプ７０から構成される点着手段１５は、所定量の液体を精度良く吸引吐出して点着を行うことが可能である。なお、この図５に示す測定結果で明らかなように、プランジャ７２の移動に応じた圧力値Ｐ及び圧力微分値ＤＰの測定結果では、プランジャ７２が下端位置ｐＥから上端位置ｐＳへ上方に移動したとき（時間ｔ０からｔ２までの区間）と、上端位置ｐＳから下端位置ｐＥへ下方に移動したとき（時間ｔ３からｔ５までの区間）とでは、正圧側と負圧側との違いはあるが、ほぼ線対称な波形になり、それから導かれるリークの判定もほぼ同様の結果が導かれることになるので、以下で説明する図６、及び図７では、プランジャ７２が上方へ移動（下端位置ｐＥから上端位置ｐＳまで）したときの測定結果のみを示し、下方へ移動（上端位置ｐＳから下端位置ｐＥまで）したときの測定結果を省略している。
【００４５】
次に図６に示すシリンジ７１のシール不良によるリークが検出された状態の測定結果では、グラフ９２が圧力値を、グラフ９３が圧力微分値を示している。そして、測定開始時間ｔ０（プランジャ７２が下端位置ｐＥ）からプランジャ７２の移動を開始し、時間ｔ１（圧力値Ｐが最大ピーク値Ｐｍａｘに到達）を過ぎた後、時間ｔ２（プランジャ７２が上端位置ｐＳに到達）までの間に、圧力微分値ＤＰが部分的に大きく変動する箇所（符号９３ａ，９３ｂ，９３ｃで示す）がある。
【００４６】
上述のように、圧力微分値ＤＰの変動が大きい箇所９３ａ，９３ｂ，９３ｃでは、シリンジ７１のシール７７の密閉度が不足しており、そこからリークが発生していることが分かる。よって本実施形態では、シリンジ７１の不良によるリーク検出をするときの閾値９４（図中点線で示す）を設定しており、この閾値９４を比較回路８８に基準信号として入力し、微分回路８７から出力された圧力微分値の測定結果と比較して閾値９４を超えている場合には、シール７７が不良であると判定し、アラーム８９により警報を発する。
【００４７】
また図７に示すプランジャ７２の不良によるリークが検出された状態の測定結果では、グラフ９５が圧力値を、グラフ９６が圧力微分値を示している。そして測定開始時間ｔ０（プランジャ７２が下端位置ｐＥ）からプランジャ７２の移動を開始し、時間ｔ１（圧力値Ｐが最大ピーク値Ｐｍａｘに到達）を過ぎた後、時間ｔ２（プランジャ７２が上端位置ｐＳに到達）までの間に、圧力微分値ＤＰが一定の周期で変動する部分（符号９６ａで示す範囲）がある。
【００４８】
上述のように、圧力微分値ＤＰが一定の周期で変動する部分９６ａでは、プランジャ７２がシリンジ７１の軸方向に対して傾いている。あるいは、プランジャ７２の真円度に不良があり、一定の周期でリークが発生していることが分かる。よって本実施形態では、プランジャ７２の不良によるリーク検出をするときの閾値９７（図中点線で示す）を設定しており、この閾値９７を比較回路８８に格納し、微分回路８７で検出された圧力微分値の測定結果と比較して閾値９７を超えている場合には、プランジャ７２が不良であると判定する。
【００４９】
上述のように、圧力微分値を求めた測定結果からシリンジポンプ７０のリークなどの異常を判定しているので、圧力センサ８１から出力される微小な圧力変動も感知することが可能となり、高感度な検出を行うことができるので、シリンジポンプ７０のシリンジ７１及びプランジャ７２の不良による異常を確実に検出することができる。
【００５０】
また、シリンジポンプ７０のプランジャ７２を、実際の吸引吐出動作を行うときと同じ使用領域Ｌで上下動させているときに圧力センサ８１から出力される圧力信号の微分値を求め、シリンジポンプ７０の異常を判定しているので、実際の吸引吐出動作で使用しているときに発生する可能のある異常を確実に検出することができる。さらにまた、点着用ノズル３６の先端を閉塞せず、開放された状態で異常検出を行っているので実際の吸引吐出動作を行うときに近い状態で圧力が出力され、シリンジポンプ７０の異常を判定することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態では、生化学分析装置１０が製品として出荷される前にシリンジポンプ７０の異常検出を行っているが、本発明はこれに限るものではなく、生化学分析装置１０が製品として出荷された後、この生化学分析装置１０を使用する前のシリンジポンプ７０の状態チェック用に、上述したような構成の異常検出を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を実施した生化学分析装置を示す斜視図である。
【図２】点着手段の構成を示す斜視図である。
【図３】リーク検出を行うときの状態を示す斜視図である。
【図４】リーク検出を行うときの状態を示す断面図である。
【図５】正常な状態での測定結果を示すグラフである。
【図６】シリンジのシール不良によるリークが発生したときのグラフである。
【図７】プランジャの不良によるリークが発生したときのグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 生化学分析装置
７０ シリンジポンプ
７１ シリンジ
７２ プランジャ
８１ 圧力センサ
８６ 微分回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンジポンプの異常検出方法及び液体吸引吐出器並びに生化学分析装置に関し、特に血液、尿等の検体を液体吸引吐出器により乾式分析素子又は電解質スライド等の被点着材に点着する際に好適なシリンジポンプの異常検出方法及び液体吸引吐出器並びに生化学分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療機関、研究所等では、数多くの検体を分析する必要があることから、検体の小滴を点着供給するだけで検体中に含まれている特定の化学成分又は有形成分を定量分析することが可能なドライタイプの乾式分析素子や電解質スライド（乾式イオン選択電極フイルム）を使用することが一般的となっており、乾式分析素子を用いる比色測定法や、電解質スライドを用いる電位差測定法によって検体中の化学成分等の定量分析を行う生化学分析装置が普及してきている。例えば、本出願人からも富士ドライケム３５００（商品名）等の卓上型の生化学分析装置が販売されている。
【０００３】
比色測定法を用いる生化学分析装置は、検体を乾式分析素子に点着させた後、これをインキュベータ（恒温器）内で所定時間恒温保持して呈色反応（色素生成反応）させ、予め選定された波長を含む測定用照射光をこの乾式分析素子に照射してその光学濃度を測定し、この光学濃度から、生化学物質の濃度を求めることができる。一方、電位差測定法を用いる生化学分析装置は、上記の光学濃度を測定する代わりに、同種の乾式イオン選択電極の２個１組からなる電極対に点着された検体中に含まれる特定イオンの活量を、ポテンシオメトリで定量分析することによって物質濃度を求めることができる。
【０００４】
ところで、上記いずれの方法を用いる装置においても、一般に液体の検体は検体容器（サンプリングカップ）に収容して装置にセットされ、そこから上下動及び横方向移動が可能な点着用ノズルと、この点着用ノズルに吸引圧及び吐出圧を供給する吸引吐出ポンプとを備えた液体吸引吐出器を利用して点着されるようになっている。この点着用ノズルは、必要に応じて先端に使い捨てのノズルチップを嵌合して、検体容器内の検体を吸引し、その後、被点着材としての前記乾式分析素子又は電解質スライド上に移動して所定量吐出し点着するように構成されている。なお、上述したような液体吸引吐出器を構成する吸引吐出ポンプとしては、シリンジ（筒体）及びこのシリンジに対して摺動自在に挿入したプランジャからなるシリンジポンプを使用することが知られている。
【０００５】
上述したような生化学分析装置では、液体吸引吐出器を構成する圧力系統にシール不良等が発生してリーク（漏れ）があると、正常な吸引吐出作動が行えずに作動不良、測定精度の低下の原因となることがある。そこで、液体吸引吐出器の点着用ノズルによって検体等の液体を吸引し、所定量の液体を精度良く吐出して点着等を行うためには、圧力系統のリーク検出を行うことが考えられており、特許文献１には、生化学分析装置の点着用ノズルに対する圧力系統に圧力センサを接続するとともに、点着用ノズルの先端を閉塞し、吸引吐出ポンプのプランジャを複数点で停止させて点着用ノズルに吸引圧又は吐出圧を加え、プランジャを停止させた複数点で圧力センサによる圧力検出をそれぞれ行うリーク検出方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２に記載された液体を分注する分注装置では、テスト用の液体を吸引吐出し、このテスト時に吐出された液体の液面レベルが、正常時の液面レベルの許容範囲内にあれば異常がないと判定され、許容範囲を超えている場合には、リークなどの異常があると判定される構成としている。
【０００７】
さらにまた、上述の特許文献１に記載されているような検出方法では、圧力センサによる検出信号から圧力変化を測定し、この圧力変化に基づいてリークなどの異常を検出するのが一般的であるが、このような構成では、微小な圧力変化を検知できず、異常などを見落としてしまう可能性がある。そこで、特許文献３に記載されているサンプリング方法では、圧力センサからの検出信号を微分した圧力微分値を算出し、この圧力微分値に基づいて比較判定を行っているので、微小な圧力変動も検知することができる。
【特許文献１】特開２０００−２５８４３７
【特許文献２】特開２００２−３５０４５３
【特許文献３】特開２００２−３５０４５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているような生化学分析装置のリーク検出方法では、点着用ノズルの先端を塞いだ状態での圧力検出であり、実際の吸引吐出動作を行っているときとは異なる形態でのリーク検出しか行うことができない。また、上記特許文献１では、プランジャを停止させた状態での圧力検出であり、実際に吸引吐出動作を行っているときのようにプランジャが移動中のリーク状態を検出することはできない。さらにまた、上記特許文献１では、プランジャに対するシリンジ側のシール不足が原因となるリーク検出のみが記載されており、プランジャ自体に異常がある場合のリーク検出については考慮されていない。
【０００９】
一方、上記特許文献２では、実際にテスト用の試料（液体）を吸引吐出しなければリーク検出を行うことができず、このような検出方法では効率が悪く、またテスト用の試料を使用する分、コストが増加してしまう。さらにまた、上記特許文献３では、ノズルの先端を液体に接触させ、このときに検出される圧力信号から圧力微分値を算出し、この圧力微分値に基づいて液面を検出するという構成になっている。したがって、シリンジのリーク等の異常検出を行うことができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、シリンジ及びプランジャの異常による液体吸引吐出器の異常を確実に検出することが可能なシリンジポンプの異常検出方法、液体吸引吐出器、及び生化学分析装置をローコストに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のシリンジポンプの異常検出方法は、筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなるシリンジポンプの異常検出方法において、前記シリンジの給排口に開放系管路を接続し、この開放系管路の圧力を検出する圧力センサを設け、前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させて前記圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする。なお、前記開放系管路を、液体を吸引吐出するノズルと、このノズルを前記シリンジポンプの給排口に接続する管路とから構成することを特徴とすることが好ましい。
【００１２】
また本発明は、筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなり、液体を吸引吐出する点着用ノズルと接続され、この点着用ノズルに吸引吐出圧を供給することによって前記点着用ノズルの先端又は該点着用ノズルの先端に装着したノズルチップから前記液体を被点着材へ点着するシリンジポンプの異常検出方法において、前記点着用ノズルと前記シリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に圧力センサを設け、前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させて前記圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の液体吸引吐出器は、筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなるシリンジポンプと、前記シリンジの給排口に接続された開放系管路とを有する液体吸引吐出器において、前記開放系管路の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求める微分算出手段と、この微分算出手段により求められた圧力微分値から前記シリンジポンプの異常を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の液体吸引吐出器は、液体を吸引吐出する点着用ノズルと、このノズルに接続され、筒体状に形成されたシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなり、前記点着用ノズルに吸引吐出圧を供給するシリンジポンプとを有し、前記点着用ノズルの先端又は該点着用ノズルの先端に装着したノズルチップから前記液体を被点着材へ点着する液体吸引吐出器において、前記点着用ノズルと前記シリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に接続された圧力センサと、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求める微分算出手段と、この微分算出手段により求められた圧力微分値から前記シリンジポンプの異常を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
なお、前記ノズルの先端を開放した状態で前記プランジャを移動させて前記シリンジポンプの異常を判定することが好ましい。また、前記シリンジポンプを実際に使用するときの使用領域で前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させ、この移動中の状態で前記圧力センサにより圧力を検出することが好ましい。さらにまた、所定の閾値と前記圧力微分値とを比較して前記シリンジポンプの異常を判定することが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明の生化学分析装置は、前記液体吸引吐出器を用いて、被点着材へ被測定物質としての液体を点着し、この被点着材に光源から測定光を照射し、被点着材からの反射光または透過光の光量を測定手段により測定し、前記測定手段の測定結果に基づいて前記液体の定量分析を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のシリンジポンプの異常検出方法、液体吸引吐出器、及び生化学分析器は、シリンジポンプの給排口に接続された開放系管路、あるいは点着用ノズルとシリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に圧力センサを設け、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいてシリンジポンプの異常を判定しているので、微小な圧力変動も感知することが可能となり、高感度な検出を行うことが可能であり、シリンジポンプのシリンジ及びプランジャの不良による異常を確実に検出することができる。
【００１８】
また、シリンジポンプが実際に使用されるときの使用領域でプランジャをシリンジに対して相対移動させ、この移動中の状態で圧力センサにより圧力を検出し、さらに、ノズルの先端を開放した状態でプランジャを移動させてシリンジポンプの異常を判定しているので、実際の吸引吐出動作で使用しているときに発生する可能のある異常を確実に検出することができる。
【００１９】
さらにまた、所定の閾値と圧力微分値とを比較してシリンジポンプの異常を判定しているので、シリンジのシール不足による不良及びプランジャの傾きや真円度の不良による異常をそれぞれ確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態である生化学分析装置の構成を図１に示す。この生化学分析装置１０は、比色測定系（一般測定系）として、乾式分析フイルム片による乾式分析素子１を収納したカートリッジ３を格納する主保管庫１１と、この主保管庫１１の側方に配設され乾式分析素子１を所定時間恒温保持するインキュベータ１２と、主保管庫１１から乾式分析素子１を取り出してインキュベータ１２に搬送する素子搬送手段１３と、例えば血清、尿等の複数の検体を収納した検体容器３１を保持する検体保持手段１４と、乾式分析素子１を素子搬送手段１３によってインキュベータ１２に搬送するまでの間にこの乾式分析素子１に検体保持手段１４の検体を点着する第１の点着手段１５と、インキュベータ１２の下方に配設された測定手段１６とを備えている。
【００２１】
さらに、電位差測定系として、電解質スライドによる乾式分析素子２を同様に収納した電解質カートリッジ４を格納する電解質保管庫２１と、この電解質保管庫２１内の電解質カートリッジ４から電解質乾式分析素子２を点着位置に搬送する搬送手段２２と、電解質乾式分析素子２に検体保持手段１４から検体を点着する第２の点着手段２３と、参照液容器３２から参照液を同様に電解質乾式分析素子２に点着する第３の点着手段２４と、電解質点着位置の前方に設置され電解質乾式分析素子２を所定時間恒温保持するとともに電位差を測定する電位差測定手段２５とを備えている。一方、第１および第２点着手段１５，２３の近傍には、その点着用ノズル３６，３７の先端に装着するノズルチップ３８を配列して収納したチップラック３９を保持するチップ供給手段２６が設置されている。
【００２２】
検体保持手段１４は、回転操作される検体テーブル３０を備え、この検体テーブル３０の内外周部には検体を収納した複数の検体容器３１がセットされ、その回転により検体容器３１が順次供給位置に移動される。
【００２３】
また、チップ供給手段２６は、チップラック３９に加えて、カップ状の凹部が並列配置された希釈容器４０を横方向にスライド移動するものであり、順次ノズルチップ３８または希釈容器４０の位置が回動してきた点着用ノズル３６，３７の下方に位置するように移動が制御される。
【００２４】
第１の点着手段１５は、回動および昇降自在に設けられたサンプリングアーム４２の先端に検体の吸引吐出を行う点着用ノズル３６を有し、この点着用ノズル３６の先端にはピペット状のノズルチップ３８が装着され、検体テーブル３０の検体容器３１から検体を吸引し移動して素子移動手段１３の移載部材１３ａの上に保持されている乾式分析素子１に点着する。なお、検体テーブル３０に隣接して希釈液ホルダ４４が配設され、測定項目に応じては、検体を希釈容器４０で希釈した後に、乾式分析素子１に点着するものである。また、サンプリングアーム４２の具体的構造については後述する。なお、ノズルチップ３８は点着毎に交換され、図示しない廃却箱に廃棄される。
【００２５】
第２の点着手段２３のサンプリングアーム４６は、第１のサンプリングアーム４２と同様に、回動および昇降自在に設けられ、先端に検体の吸引吐出を行う点着用ノズル３７を有し、この点着用ノズル３７の先端にはノズルチップ３８が装着され、検体テーブル３０の検体容器３１から検体を吸引し移動して電解質乾式分析素子２に点着する。
【００２６】
第３の点着手段２４の参照液アーム４８も同様に、回動および昇降自在に設けられて先端に点着用ノズル５１を有し、参照液容器３２から参照液を吸引して電解質乾式分析素子２に点着し、測定手段２５で電位差を測定するものである。なお使用後の電解質乾式分析素子２は図示しない廃却箱に廃棄される。
【００２７】
点着手段１５は、詳しくは図２に示すような構成となっている。この点着手段１５は、点着用ノズル３６と、サンプリングアーム４２と、スプラインシャフト６２と、ベルト車６３と、ベルト６５と、第１のモータ６４と、つば部６６と、ベルト６７と、第２のモータ６８と、通気管６９と、シリンジポンプ７０と、伝達部材７３と、駆動ギヤ７４と、第３のモータ７６とを備えている。
【００２８】
サンプリングアーム４２は点着用ノズル３６を上下動可能に支持する。スプラインシャフト６２は鉛直方向に沿って配設され、サンプリングアーム４２の他端においてサンプリングアーム４２が水平となるように保持する。ベルト車６３は、スプラインシャフト６２の周壁において軸方向に形成された溝部６２ａと係合する爪部を備え、このスプラインシャフト６２に対し回転方向には相対的に固定、軸方向には相対的に移動自在に取り付けられ、ベルト６５の一端が掛けられている。第１のモータ６４は、ベルト６５を矢印Ａ方向に移動させてベルト車６３を所定方向に所定量だけ回転駆動する。つば部６６はスプラインシャフト６２の底部に取り付けられ、このつば部６６の側壁にベルト６７がねじ止めされている。第２のモータ６８は、ベルト６７を矢印Ｂ方向に移動させてスプラインシャフト６２を所定量だけ上下動させる。
【００２９】
サンプリングアーム４２の内部には、通気管６９が配設されており、サンプリングアーム４２の一端側に貫入した点着用ノズル３６の他端部３６ａに、その一端部６９ａが接続され、且つサンプリングアーム４２の他端に近い部分から外部へ延び出ている。さらに、この通気管６９の他端部６９ｂは、シリンジポンプ７０の給排口７１ｂに接続ロッド７１ｃを介して接続されている。
【００３０】
図４に示すように、シリンジポンプ７０は、筒体状に形成され、通気管６９の他端部６９ｃが接続されたシリンジ７１と、このシリンジ７１内に上下動可能に嵌入され、かつシリンジ７１から突出する外周面の一部に雄ヘリコイド７２ａが形成されたプランジャ７２とからなる。さらに、シリンジ７１の内周面には、円周方向に沿った溝７１ａが形成されており、この溝７１ａにプランジャとの密閉度を保つためのシール７７（図４参照）が嵌め込まれている。伝達部材７３には、プランジャ７２の雄ヘリコイド７２ａに螺合する雌ヘリコイド７３ａが内周面に形成され、外周面にギヤ７３ｂが形成されている。この伝達部材７３のギヤ７３ｂには、駆動ギヤ７４が噛合し、第３のモータ７６の回転軸７６ａに駆動ギヤ７４が固着されている。
【００３１】
第３のモータ７６が回転すると、伝達部材７３を介してプランジャ７２に駆動が伝達され、雄ヘリコイド７２ａ，雌ヘリコイド７４ａのリードに従ってプランジャ７２を所定量だけ上下動させ、これによりシリンジ７１内の容積が可変して通気管６９の他端部６９ｃから通気管６９内に空気を送り込みまたは吸引し、ノズルチップ３８、点着用ノズル３６および通気管６９で構成された管路内に圧力を供給する。
【００３２】
さらに、点着手段１５の各モータ６４，６８，７６には、制御部７８が接続されている。この制御部７８は、所定のシーケンスプログラムに従って各モータ６４，６８，７６の回転を制御する。
【００３３】
まず、制御部７８から第１のモータ６４に所定のモータ駆動信号が出力され、このモータ駆動信号に従い回転する第１のモータ６４の駆動力によりサンプリングアーム４２が回転して（矢印Ｃ方向）、点着用ノズル３６およびノズルチップ３８が検体８０を収容した検体容器３１上に位置する。
【００３４】
次に、制御部７８は第３のモータ７６を正転方向へ回転駆動させてシリンダ７２を上方に移動させる。これによってシリンジ７１内の空気が通気管６９内に送り込まれ、管路内は正圧状態となる。同時に制御部７８は、第２のモータ６８を回転駆動させてサンプリングアーム４２を所定の速度で下降させる。
【００３５】
サンプリングアーム４２が下降を続けてノズルチップ３８の先端部が検体容器３１内の検体の液面に接触すると、図示しない液面検出ユニットによってこれを検知し、制御部７８は、第２のモータ６８の駆動を停止させ、サンプリングアーム４２の下降を停止させる。また、同時に制御部７８は、第３のモータ７６の駆動を停止させ、これによりシリンダ７２の上方への移動が停止してシリンジ７１から通気管６９内への空気の圧送が停止する。
【００３６】
サンプリングアーム４２の下降を所定量行い停止した後、制御部７８は、第３のモータ７６を逆転方向へ回転駆動させてシリンダ７２を所定量下方に移動させる。これによってノズルチップ３８内に所定量の検体８０が吸引保持される。その後制御部７８から各モータ６４，６８，７６へ順次所定のモータ駆動信号が出力され、サンプリングアーム４２が上昇後、回転して下降し、ノズルチップ３８内に吸引された検体８０が乾式分析素子１上に吐出点着される。本実施形態においては、例えば一回の吸引吐出動作で、５ｍｌから１００ｍｌの検体が点着される。なお、第２及び第３の点着手段２３，２４も上述した第１の点着手段１５と同様に構成されている。
【００３７】
本実施形態においては、生化学分析装置１０が製品として出荷される前に、点着手段１５のリーク検出を行なっており、以下では、このリーク検出を行うときの構成、及び手順について説明する。リーク検出を行うときには、詳しくは図３及び図４に示すように、点着用ノズル３６とシリンジポンプ７０とを通気管６９を介して接続し、さらに通気管６９の途中には、三方管７９を介して管路内の圧力を検出する圧力センサ８１を接続している。また、シリンジポンプ７０には、上述の点着手段１５と同様に、伝達部材７３、駆動ギヤ７４、第３のモータ７６が接続されている。さらにまた、圧力センサ８１及び第３のモータ７６には、リーク検出用コントローラ８５が接続されている。
【００３８】
圧力センサ８１からは通気管６９の管路内の圧力に対応する電気信号が時々刻々と出力され、コントローラ８５へと送られる。圧力センサ８１は管路内の圧力に応じた圧電気を発生する圧電素子８１ａを備え、この圧電素子８１ａから発生する電気を検出信号として出力するように構成されている。リーク検出用コントローラ８５はＡ／Ｄ変換器８６、微分回路８７、比較回路８８を備えている。Ａ／Ｄ変換器８６は圧力センサ８１からのアナログ電気信号をデジタル化する。微分回路８７は、デジタル化された電気信号を微分し、この圧力微分値により圧力変動を明確化する。比較回路８８は所定の閾値が基準信号として入力されており、これとの比較でリークが発生しているか否かを判定する。閾値は、検出したいリークの種別に応じて変更可能にされており、図示しない操作部のキー入力などによって変更される。なお、実際にはリーク検出用コントローラ８５内でソフトウェアで微分処理や比較処理が行われるが、これに代えてハードウェアとして構成してもよい。比較回路８８により圧力微分値が閾値を超える場合にはリークが発生していると判定され、リーク検出用コントローラ８５に接続されたアラーム８９により警報が発せられる。なお、リーク発生を警告する構成としては、これに限らず、図示しない操作パネルなどにリーク発生を知らせる表示を行わせるようにしてもよい。
【００３９】
本実施形態で行うリーク検出では、シリンジポンプ７０のプランジャ７２を、実際の吸引吐出動作を行うときと同じ使用領域Ｌ（図４参照）、及び同じ移動速度で上下動させ、このときの通気管６９の管路内の圧力を圧力センサ８１で出力し、その圧力の微分値を微分回路８７で検出する。すなわち、シリンジポンプ７０は、プランジャ７２の先端がシリンジ７１の下方まで最も引き出された下端位置ｐＥ（図４の２点鎖線で示す位置）から、シリンジ７１の上端まで最も押し込まれた上端位置ｐＳ（図４の実線で示す位置）まで移動させ、さらにこの移動の後に連続して上端位置ｐＳから下端位置ｐＥまでプランジャ７２を移動させて、この往復移動中の圧力の微分値を検出するものである。なお、このとき、点着用ノズル３６の先端を閉塞せず、開放された状態でリーク検出を行う。
【００４０】
以上のように、点着用ノズル３６と通気管６９とにより開放系管路が構成され、この開放系管路に三方管７９を介して圧力センサ８１が接続されており、これら開放系管路、圧力センサ８１、及びリーク検出用コントローラ８５によりリーク検出ユニットが構成される。なお、開放系管路、圧力センサ８１、及びリーク検出用コントローラ８５の微分回路は、上述した液面検出ユニットと共用しており、装置構成が簡素化されている。
【００４１】
図５、図６及び図７は、上述したリーク検出で検出された圧力値及び圧力微分値の測定結果を示すグラフである。図５はシリンジ７１及びプランジャ７２が正常でリークが発生しない状態、図６は、プランジャ７２に対するシリンジ７１のシール不良によるリークが検出された状態、そして図７は、プランジャ７２の不良によるリークが検出された状態のときのそれぞれの測定結果である。なお、図５〜図７では、横軸が測定を行っているときの経過時間Ｔ、縦軸が圧力値Ｐ、及びこの圧力値を微分して求めた圧力微分値ＤＰを示す。
【００４２】
図５に示す正常な状態の測定結果では、グラフ９０が圧力値を、グラフ９１が圧力微分値を示している。そして、測定開始時間ｔ０の時点では、プランジャ７２が下端位置ｐＥに位置しており、そこからモータ７６の回転が開始され、プランジャ７２が上方への移動を開始する。そしてプランジャ７２の移動に応じて圧力値Ｐ（グラフ９０）が徐々に上昇し、時間ｔ１の時点で最大ピーク値Ｐｍａｘに到達する。そして、時間ｔ１の後から時間ｔ２すなわちプランジャ７２が上端位置ｐＳに位置するまで、最大ピーク値Ｐｍａｘで一定の状態が保たれる。このとき、圧力微分値ＤＰ（グラフ９１）は時間ｔ０からｔ１まで徐々に減少（圧力変動が少なくなっていく）していき、そして時間ｔ１の後からは、時間ｔ２まで、圧力微分値ＤＰが０、すなわち圧力変動が無い状態が保たれる。時間ｔ２から時間ｔ３までは、モータ７６の回転が停止してプランジャ７２が上端位置ｐＳに停止している状態を示しており、圧力値Ｐが徐々に減少し、時間ｔ３の時点で０になる。このとき、時間ｔ２で圧力微分値ＤＰは負の値となり、そこから徐々に上昇して時間ｔ３では圧力微分値ＤＰが０となる。なお、この時間ｔ２からｔ３の間までは、上述したようにプランジャ７２が停止しているので、このときの圧力微分値ＤＰは、リーク検出の判定には使用しない。
【００４３】
そして時間ｔ３からは、モータ７６が逆転し、プランジャ７２は下方への移動を開始する。そして、時間ｔ３から時間ｔ４までの間に、圧力値Ｐが０から徐々に減少（負圧が徐々に増加）していき、時間ｔ４の時点で最少ピーク値Ｐｍｉｎ（負圧側の最大値）に到達する。そして時間ｔ４の後からは、時間ｔ５すなわちプランジャ７２が下端位置ｐＥに位置するまで、最少ピーク値Ｐｍｉｎで一定の状態が保たれる。そしてプランジャ７２が下端位置ｐＥに到達すると、一回の検出が終了する。このとき、圧力微分値ＤＰは、時間ｔ３で負の値となり、そこから時間ｔ４まで徐々に増加していき、そして時間ｔ４の後から時間ｔ５までは、圧力微分値ＤＰが０の状態が保たれる。
【００４４】
上述のように、図５に示す測定結果では、プランジャ７２の移動開始直後の区間（上方、下方への移動ともに）を除く殆どの部分で、圧力微分値ＤＰが０で一定した状態、すなわち、圧力センサ８１から出力される圧力値の変動が無いことが分かるので、シリンジポンプ７０のシール状態が良好であり、このシリンジポンプ７０から構成される点着手段１５は、所定量の液体を精度良く吸引吐出して点着を行うことが可能である。なお、この図５に示す測定結果で明らかなように、プランジャ７２の移動に応じた圧力値Ｐ及び圧力微分値ＤＰの測定結果では、プランジャ７２が下端位置ｐＥから上端位置ｐＳへ上方に移動したとき（時間ｔ０からｔ２までの区間）と、上端位置ｐＳから下端位置ｐＥへ下方に移動したとき（時間ｔ３からｔ５までの区間）とでは、正圧側と負圧側との違いはあるが、ほぼ線対称な波形になり、それから導かれるリークの判定もほぼ同様の結果が導かれることになるので、以下で説明する図６、及び図７では、プランジャ７２が上方へ移動（下端位置ｐＥから上端位置ｐＳまで）したときの測定結果のみを示し、下方へ移動（上端位置ｐＳから下端位置ｐＥまで）したときの測定結果を省略している。
【００４５】
次に図６に示すシリンジ７１のシール不良によるリークが検出された状態の測定結果では、グラフ９２が圧力値を、グラフ９３が圧力微分値を示している。そして、測定開始時間ｔ０（プランジャ７２が下端位置ｐＥ）からプランジャ７２の移動を開始し、時間ｔ１（圧力値Ｐが最大ピーク値Ｐｍａｘに到達）を過ぎた後、時間ｔ２（プランジャ７２が上端位置ｐＳに到達）までの間に、圧力微分値ＤＰが部分的に大きく変動する箇所（符号９３ａ，９３ｂ，９３ｃで示す）がある。
【００４６】
上述のように、圧力微分値ＤＰの変動が大きい箇所９３ａ，９３ｂ，９３ｃでは、シリンジ７１のシール７７の密閉度が不足しており、そこからリークが発生していることが分かる。よって本実施形態では、シリンジ７１の不良によるリーク検出をするときの閾値９４（図中点線で示す）を設定しており、この閾値９４を比較回路８８に基準信号として入力し、微分回路８７から出力された圧力微分値の測定結果と比較して閾値９４を超えている場合には、シール７７が不良であると判定し、アラーム８９により警報を発する。
【００４７】
また図７に示すプランジャ７２の不良によるリークが検出された状態の測定結果では、グラフ９５が圧力値を、グラフ９６が圧力微分値を示している。そして測定開始時間ｔ０（プランジャ７２が下端位置ｐＥ）からプランジャ７２の移動を開始し、時間ｔ１（圧力値Ｐが最大ピーク値Ｐｍａｘに到達）を過ぎた後、時間ｔ２（プランジャ７２が上端位置ｐＳに到達）までの間に、圧力微分値ＤＰが一定の周期で変動する部分（符号９６ａで示す範囲）がある。
【００４８】
上述のように、圧力微分値ＤＰが一定の周期で変動する部分９６ａでは、プランジャ７２がシリンジ７１の軸方向に対して傾いている。あるいは、プランジャ７２の真円度に不良があり、一定の周期でリークが発生していることが分かる。よって本実施形態では、プランジャ７２の不良によるリーク検出をするときの閾値９７（図中点線で示す）を設定しており、この閾値９７を比較回路８８に格納し、微分回路８７で検出された圧力微分値の測定結果と比較して閾値９７を超えている場合には、プランジャ７２が不良であると判定する。
【００４９】
上述のように、圧力微分値を求めた測定結果からシリンジポンプ７０のリークなどの異常を判定しているので、圧力センサ８１から出力される微小な圧力変動も感知することが可能となり、高感度な検出を行うことができるので、シリンジポンプ７０のシリンジ７１及びプランジャ７２の不良による異常を確実に検出することができる。
【００５０】
また、シリンジポンプ７０のプランジャ７２を、実際の吸引吐出動作を行うときと同じ使用領域Ｌで上下動させているときに圧力センサ８１から出力される圧力信号の微分値を求め、シリンジポンプ７０の異常を判定しているので、実際の吸引吐出動作で使用しているときに発生する可能のある異常を確実に検出することができる。さらにまた、点着用ノズル３６の先端を閉塞せず、開放された状態で異常検出を行っているので実際の吸引吐出動作を行うときに近い状態で圧力が出力され、シリンジポンプ７０の異常を判定することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態では、生化学分析装置１０が製品として出荷される前にシリンジポンプ７０の異常検出を行っているが、本発明はこれに限るものではなく、生化学分析装置１０が製品として出荷された後、この生化学分析装置１０を使用する前のシリンジポンプ７０の状態チェック用に、上述したような構成の異常検出を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を実施した生化学分析装置を示す斜視図である。
【図２】点着手段の構成を示す斜視図である。
【図３】リーク検出を行うときの状態を示す斜視図である。
【図４】リーク検出を行うときの状態を示す断面図である。
【図５】正常な状態での測定結果を示すグラフである。
【図６】シリンジのシール不良によるリークが発生したときのグラフである。
【図７】プランジャの不良によるリークが発生したときのグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 生化学分析装置
７０ シリンジポンプ
７１ シリンジ
７２ プランジャ
８１ 圧力センサ
８６ 微分回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなるシリンジポンプの異常検出方法において、
前記シリンジの給排口に開放系管路を接続し、この開放系管路の圧力を検出する圧力センサを設け、前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させて前記圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とするシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項２】
前記開放系管路を、液体を吸引吐出するノズルと、このノズルを前記シリンジポンプの給排口に接続する管路とから構成することを特徴とする請求項１記載のシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項３】
筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなり、液体を吸引吐出する点着用ノズルと接続され、この点着用ノズルに吸引吐出圧を供給することによって前記点着用ノズルの先端又は該点着用ノズルの先端に装着したノズルチップから前記液体を被点着材へ点着するシリンジポンプの異常検出方法において、
前記点着用ノズルと前記シリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に圧力センサを設け、前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させて前記圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とするシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項４】
前記点着用ノズルの先端を開放した状態で前記プランジャを移動させて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項３記載のシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項５】
前記シリンジポンプを実際に使用するときの使用領域で前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させ、この移動中の状態で前記圧力センサにより圧力を検出し、前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項６】
所定の閾値と前記圧力微分値とを比較して前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載のシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項７】
筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなるシリンジポンプと、前記シリンジの給排口に接続された開放系管路とを有する液体吸引吐出器において、
前記開放系管路の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求める微分算出手段と、この微分算出手段により求められた圧力微分値から前記シリンジポンプの異常を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする液体吸引吐出器。
【請求項８】
液体を吸引吐出する点着用ノズルと、このノズルに接続され、筒体状に形成されたシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなり、前記点着用ノズルに吸引吐出圧を供給するシリンジポンプとを有し、前記点着用ノズルの先端又は該点着用ノズルの先端に装着したノズルチップから前記液体を被点着材へ点着する液体吸引吐出器において、
前記点着用ノズルと前記シリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に接続された圧力センサと、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求める微分算出手段と、この微分算出手段により求められた圧力微分値から前記シリンジポンプの異常を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする液体吸引吐出器。
【請求項９】
前記ノズルの先端を開放した状態で前記プランジャを移動させて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項８記載の液体吸引吐出器。
【請求項１０】
前記シリンジポンプを実際に使用するときの使用領域で前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させ、この移動中の状態で前記圧力センサにより圧力を検出することを特徴とする請求項７ないし９いずれか１項記載の液体吸引吐出器。
【請求項１１】
前記判定手段は、所定の閾値と、前記圧力微分値とを比較して前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項７ないし１０いずれか１項記載の液体吸引吐出器。
【請求項１２】
請求項７ないし１１いずれか１項記載の液体吸引吐出器を用いて、被点着材へ被測定物質としての液体を点着し、この被点着材に光源から測定光を照射し、被点着材からの反射光または透過光の光量を測定手段により測定し、前記測定手段の測定結果に基づいて前記液体の定量分析を行うことを特徴とする生化学分析装置。
【請求項１】
筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなるシリンジポンプの異常検出方法において、
前記シリンジの給排口に開放系管路を接続し、この開放系管路の圧力を検出する圧力センサを設け、前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させて前記圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とするシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項２】
前記開放系管路を、液体を吸引吐出するノズルと、このノズルを前記シリンジポンプの給排口に接続する管路とから構成することを特徴とする請求項１記載のシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項３】
筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなり、液体を吸引吐出する点着用ノズルと接続され、この点着用ノズルに吸引吐出圧を供給することによって前記点着用ノズルの先端又は該点着用ノズルの先端に装着したノズルチップから前記液体を被点着材へ点着するシリンジポンプの異常検出方法において、
前記点着用ノズルと前記シリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に圧力センサを設け、前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させて前記圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求め、この圧力微分値に基づいて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とするシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項４】
前記点着用ノズルの先端を開放した状態で前記プランジャを移動させて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項３記載のシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項５】
前記シリンジポンプを実際に使用するときの使用領域で前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させ、この移動中の状態で前記圧力センサにより圧力を検出し、前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項６】
所定の閾値と前記圧力微分値とを比較して前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載のシリンジポンプの異常検出方法。
【請求項７】
筒体状のシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなるシリンジポンプと、前記シリンジの給排口に接続された開放系管路とを有する液体吸引吐出器において、
前記開放系管路の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求める微分算出手段と、この微分算出手段により求められた圧力微分値から前記シリンジポンプの異常を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする液体吸引吐出器。
【請求項８】
液体を吸引吐出する点着用ノズルと、このノズルに接続され、筒体状に形成されたシリンジ及びこのシリンジの内部を摺動するプランジャからなり、前記点着用ノズルに吸引吐出圧を供給するシリンジポンプとを有し、前記点着用ノズルの先端又は該点着用ノズルの先端に装着したノズルチップから前記液体を被点着材へ点着する液体吸引吐出器において、
前記点着用ノズルと前記シリンジポンプとを繋ぐ圧力系統の途中に接続された圧力センサと、この圧力センサから出力される圧力信号を微分した圧力微分値を求める微分算出手段と、この微分算出手段により求められた圧力微分値から前記シリンジポンプの異常を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする液体吸引吐出器。
【請求項９】
前記ノズルの先端を開放した状態で前記プランジャを移動させて前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項８記載の液体吸引吐出器。
【請求項１０】
前記シリンジポンプを実際に使用するときの使用領域で前記プランジャを前記シリンジに対して相対移動させ、この移動中の状態で前記圧力センサにより圧力を検出することを特徴とする請求項７ないし９いずれか１項記載の液体吸引吐出器。
【請求項１１】
前記判定手段は、所定の閾値と、前記圧力微分値とを比較して前記シリンジポンプの異常を判定することを特徴とする請求項７ないし１０いずれか１項記載の液体吸引吐出器。
【請求項１２】
請求項７ないし１１いずれか１項記載の液体吸引吐出器を用いて、被点着材へ被測定物質としての液体を点着し、この被点着材に光源から測定光を照射し、被点着材からの反射光または透過光の光量を測定手段により測定し、前記測定手段の測定結果に基づいて前記液体の定量分析を行うことを特徴とする生化学分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−９８２２６（Ｐ２００６−９８２２６Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８５１５５（Ｐ２００４−２８５１５５）
【出願日】平成１６年９月２９日（２００４．９．２９）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２９日（２００４．９．２９）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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