管内の詰まり状態判定装置及び方法
【課題】 管内を気体と液体とが交互に流れる状況にある場合に、管内の詰まり状態を簡易な方法で検出できるようにする。
【解決手段】 光を透過する材質からなる管１内での流体の詰まり状態を判定するために、管１を挟んで発光部２と受光部３とが対向配置される。管１内を気体Ｇと液体Ｌとが交互に流れる状況にある場合に、発光部２により光を照射すると、気体Ｇと液体Ｌとの屈折率の相違により受光部３により受光される受光強度が異なるので、その受光強度に応じた信号に基づいて管内の詰まり状態を判定することができる。
【解決手段】 光を透過する材質からなる管１内での流体の詰まり状態を判定するために、管１を挟んで発光部２と受光部３とが対向配置される。管１内を気体Ｇと液体Ｌとが交互に流れる状況にある場合に、発光部２により光を照射すると、気体Ｇと液体Ｌとの屈折率の相違により受光部３により受光される受光強度が異なるので、その受光強度に応じた信号に基づいて管内の詰まり状態を判定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置における分析後に、分析装置の洗浄を行い、残った試薬や洗浄液を、管を通して廃棄する際の管内の詰まり状態を判定するのに好適な管内の詰まり状態判定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液から分離した血清（試料）の分析、検査を行う分析装置では、試薬を用いた分析後に、装置の各部位（例えば分注ノズルや容器類）に残った試薬を廃棄するとともに、それら各部位に洗浄液を供給して洗浄し、その洗浄液を廃棄することが行われる。廃棄処理において、残った試薬や洗浄液は、ポンプにより吸引されて管（例えば可撓性を有するチューブ）を介して廃棄液タンクまで導かれる。このように比較的少量の液体を管を介して吸引することを繰り返すような状況では、管内には気体（空気）と液体（試薬や洗浄液）とが交互に流れうる。しかしながら、試薬や洗浄液が管内に留まって詰まりが発生すると、管内における気体及び液体の流れが滞ってしまい、液体の吸引や供給がスムーズに行われなくなる。
【０００３】
流路内の詰まりを検出する手法として、例えば流量を直接測定し、流路内の流量変化を捉える方式がある。しかしながら、一般的に流量センサは高価であり、また、市販されている流量センサは流体のみ或いは気体のみが測定可能であることが多く、気液混合状態で流れる流路内の詰まりを検出することは難しいという問題がある。
【０００４】
また、流路内の圧力変化を捉える方式もあり、この場合は気液混合状態で流れる流路内の詰まりを検出することも可能であるが、配管系が複雑になるとともに、やはり圧力センサが高価であるという問題がある。
【０００５】
さらに、特許文献１には、流路内を通過する複数の流体（空気、試料、及び洗浄液）の吸光度の違いを利用して、検知部において光を照射して吸光度の高い特定液体（試料）を検出する流路内特定流体検出装置が開示されている。そして、ノズルが特定液体（試料）を吸引してから一定時間を経ても検知部に達しないときは、流路の詰まり等が生じたものと判断するようになっている。
【０００６】
同様に、特許文献２には、流路を流れる血液サンプルはキャリア液（純水）より光吸収性が大であることを利用して、フォトカプラを用いて光吸収量の変化から血液サンプルの存在を検知する液体試料の流れ分析方法が開示されている。そして、所定時間の間、ポンプを作動させてもフォトカプラの位置まで血液サンプルが到達しない場合には、詰まりが生じたものと判定するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】実開平５−５０３４９号公報
【特許文献２】特公平７−９４１６号公報
【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、特許文献１、２に開示されているように吸引を開始してから検出位置に特定液体や血液サンプルが達するまでの時間を計測して詰まりを検出する場合、特定液体や血液サンプルが吸引された時点を特定しなければならず、そのための装置構成が必要となる。特に吸引開始時でなく、吸引開始後に詰まりを判定するためには、検出位置に到達した特定液体や血液サンプルがいつ吸引されたものであるかを特定しなければならず、信頼性に劣ってしまう。
【０００９】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、管内を気体と液体とが交互に流れる状況にある場合に、管内の詰まり状態を簡易な方法で検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の管内の詰まり状態判定装置は、試薬を用いて試料の分析を行う分析装置にて、残った試薬、各部位の洗浄に使用された水や洗浄液をポンプにより吸引し、光を透過する材質からなる管を介して廃棄することにより上記管内を気体と液体とが交互に流れうる状況にある場合に、上記管内の詰まり状態を判定する管内の詰まり状態判定装置であって、上記管を挟んで発光手段と受光手段とが対向配置され、上記発光手段により照射される光のうち上記管内を透過する光を上記受光手段により受光して、上記受光手段により得られる受光強度に応じた信号に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する構成にした点に特徴を有する。この場合に、上記受光手段から出力される受光強度に応じた信号を交流増幅する交流増幅手段と、上記交流増幅手段の出力信号と上閾値及び下閾値とを比較して、それら閾値のうちいずれか一方を超えた場合に信号を出力する比較手段と、上記比較手段から一定時間内に出力される信号のカウント値に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する判定手段とを備えてもよい。さらに、上記判定手段は、上記管内が詰まり状態と判定した場合に、上記カウント値に基づいて、更に詰まり状態の度合いを判定するようにしてもよい。また、上記発光手段は、光源と、上記光源と上記管との間に配置されたスリット部材とにより構成され、また、上記受光手段は、受光素子と、上記受光素子と上記管との間に配置されたスリット部材とにより構成されるようにしてもよい。
本発明の管内の詰まり状態判定方法は、試薬を用いて試料の分析を行う分析装置にて、残った試薬、各部位の洗浄に使用された水や洗浄液をポンプにより吸引し、光を透過する材質からなる管を介して廃棄することにより上記管内を気体と液体とが交互に流れうる状況にある場合に、上記管内の詰まり状態を判定する管内の詰まり状態判定方法であって、上記管を挟んで対向配置された発光手段と受光手段とを用いて、上記発光手段により照射される光のうち上記管内を透過する光を上記受光手段により受光して、上記受光手段により得られる受光強度に応じた信号に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光を透過する材質からなる管を挟んで発光手段と受光手段とを対向配置し、気体と液体との屈折率の相違により変化する受光強度に基づいて管内の詰まり状態を判定するようにしたので、管内を気体と液体とが交互に流れる状況にある場合に、管内の詰まり状態を簡易な方法で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】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図１に、本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置の概略構成を示す。管内の詰まり状態判定装置は、光を透過する材質（透明な高分子化合物やガラス等）からなる管（例えば可撓性を有するチューブ）１内を気体Ｇと液体Ｌとが交互に流れる状況にある場合に、その管１内の詰まり状態を判定し、例えば詰まりが生じていないかを判定するものである。
【００１３】
まず、図８を参照して、本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置が使用される分析装置について説明する。図８に示す分析装置は、試料を反応セルに分注して試薬と反応させる反応処理と、反応後に反応セルから残液を吸引し、更に反応セル及びノズル等を洗浄する洗浄処理とが可能である。
【００１４】
周方向に沿って反応セルが並べられたテーブル８０１まわりには、試料を各反応セルに分注するための分注ノズル８０２と、各反応セル内の試料を攪拌するためのセル攪拌器８０３と、各反応セルを洗浄するための洗浄ノズル８０４とが配置される。
【００１５】
また、テーブル８０１まわりには、容器状の形状を有し、分注ノズル８０２又はセル攪拌器８０３が挿入された状態でこれらを洗浄する洗浄器８０５ａ、８０５ｂが配設される。図８の分析装置では、洗浄器８０５ａが分注ノズル８０２に、洗浄器８０５ｂがセル攪拌器８０３にそれぞれ対応して設けられている。洗浄器８０５ａ、８０５ｂは、その内部に精製水又は洗浄液が充填された状態で、分注ノズル８０２又はセル攪拌器８０３が挿入されることで、これらの外面を洗浄することができる。
【００１６】
さらに、分析装置には、精製水が充填された精製水タンク８０６、洗浄液（洗剤等）が充填された洗浄液タンク８０７、反応後の残液等の廃液を貯えるための廃液用タンク８０８、８０９が設けられる。
【００１７】
精製水タンク８０６は、ポンプ８１０ａが配設された配管８１０を介して分注ノズル８０２、洗浄ノズル８０４、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに接続する。なお、配管８１０は、後述する三方弁８１６の位置で配管８１０ｂ、８１０ｃに分岐している。配管８１０ｂは分注ノズル８０２、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに接続し、配管８１０ｃは洗浄ノズル８０４に接続している。三方弁８１０ｂは、ポンプ８１０ａの駆動によって、精製水は精製水タンク８０６から分注ノズル８０２、洗浄ノズル８０４、及び各洗浄器８０５ａ、８０５ｂに供給される。
【００１８】
また、洗浄液タンク８０７は、ポンプ８１１ａが配設された配管８１１を介して洗浄ノズル８０４、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに接続する。ポンプ８１１ａの駆動によって、洗浄液は洗浄器８０７から洗浄ノズル８０４及び各洗浄器８０５ａ、８０５ｂに供給される。
【００１９】
また、廃液用タンク８０８、８０９は、ポンプ８１２ａ、８１３ａが配設された配管８１２、８１３を介して洗浄ノズル８０４、各洗浄器８０５ａ、８０５ｂに接続する。ポンプ８１２ａ、８１３ａの駆動によって、反応セル内の廃液は洗浄ノズル８０４から吸引され廃液用タンク８０８、８０９に廃棄され、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに溜まった廃液は吸引されて廃液用タンク８０８に廃棄される。
【００２０】
また、分析装置には、三方弁８１５が、シリンダ８１４、分注ノズル８０２、及び配管８１０をつなぐ形で設けられている。三方弁８１５は、ポンプ８１０ａで吸い上げられた精製水について、シリンダ８１４、分注ノズル８０２、及び配管８１０の間で精製水の供給先を切り替えて分注ノズル８０２による分注処理及び洗浄処理を実現するものである。すなわち、三方弁８１５は、配管８１０とシリンダ８１４とを直結するように切り替えることで精製水をシリンダ８１４に注入でき、シリンダ８１４に精製水が注入された状態でシリンダ８１４と分注ノズル８０２とを直結するように切り替えることで精製水の水圧による分注動作（試料の吸引・吐出動作）を行わせることができる。また、配管８１０と分注ノズル８０２とを直結するように切り替えることで、精製水を分注ノズル８０２から排出させて分注ノズル８０２内部の洗浄を行わせることができる。分注ノズル８０２内部の洗浄の際には、分注ノズル８０２は予め洗浄器８０５ａに挿入しておき、洗浄液を洗浄器８０５ａに排出する。
【００２１】
また、配管８１０における分注ノズル８０２と洗浄ノズル８０４との分岐点にも三方弁８１６が設けられている。三方弁８１６は、ポンプ８１０ａで吸引した精製水を分注ノズル８０２又は洗浄ノズル８０４のいずれかに供給するように経路を切り替えることができる。分注ノズル８０２では、精製水は分注処理及び洗浄処理の両方の目的に用いられるが、分注処理のために精製水をシリンダ８１４に供給する際に、洗浄処理に用いられる洗浄ノズル８０４にも同時に精製水が供給されると、シリンダ８１４への精製水の流入量が減少したり、洗浄ノズル８０４から精製水が流出したりして分注処理に支障が出る。このため、精製水の供給経路をいずれか一つに切り替える目的で三方弁８１６が設けられている。
【００２２】
また、配管８１０における分注ノズル８０２と洗浄器８０５ａとの分岐点にも三方弁８１７が設けられ、分注ノズル８０２と洗浄器８０５ｂとの分岐点にも三方弁８１８が設けられている。三方弁８１７、８１８は、ポンプ８１０ａで吸引した精製水を分注ノズル８０２又は洗浄器８０５ａ、８０５ｂのいずれかに供給するように経路を切り替えることができる。三方弁８１７、８１８も、三方弁８１６と同様の理由により、各分岐点において精製水の供給経路をいずれか一つに切り替える目的で設けられている。
【００２３】
三方弁８１５〜８１８による精製水の供給経路の切り替え動作について、処理別に説明する。なお、三方弁８１５〜８１８の切り替え動作は、図示しない弁制御部によって制御される。分注ノズル８０２による分注処理の場合、まず三方弁８１６において、ポンプ８１０ａ、分注ノズル８０２側の配管８１０ｂを直結するように弁が切り替わり、ポンプ８１０ａの駆動によって分注ノズル８０２へ精製水が供給される。この際、三方弁８１８、８１７については予め、分注ノズル８０２側に精製水が供給されるよう弁を切り替えておく。供給された精製水が三方弁８１５に到達すると、三方弁８１５は、まずシリンダ８１４と配管８１０ｂとを直結するように弁が切り替わり、これによりシリンダ８１４に精製水が注入される。分注処理に必要な量の精製水が注入されると、三方弁８１５はシリンダ８１４と分注ノズル８０２とを直結するように弁が切り替わって精製水の注入が停止され、更にポンプ８１０ａが停止されると、配管８１０ｂからの精製水の供給を終了する。以後、分注ノズル８０２は、シリンダ８１４のピストン動作によって、精製水の水圧を利用した分注処理が可能となる。
【００２４】
分注ノズル８０２による洗浄処理の場合、三方弁８１６、８１７、８１８の切り替え動作は、上述した分注処理の場合と同様である。ポンプ８１０ａにより精製水が三方弁８１５に到達すると、三方弁８１５は、配管８１０と分注ノズル８０２とを接続するように弁が切り替わる。これにより、分注ノズル８０２から精製水が排出され、分注ノズル８０２の内部の洗浄が行われる。
【００２５】
洗浄ノズル８０４による洗浄処理の場合は、三方弁８１６において、ポンプ８１０ａと、洗浄ノズル８０４側の配管８１０ｃを接続するように弁が切り替わり、ポンプ８１０ａの駆動によって洗浄ノズル８０４へ精製水が排出され、反応セルの洗浄が可能となる。
【００２６】
洗浄器８０５ａ、８０５ｂへの精製水の供給の場合、まず三方弁８１６によって、ポンプ８１０ａと、分注ノズル８０２側の配管８１０ｂとを直結するように弁が切り替わり、ポンプ８１０ａの駆動により分注ノズル８０２側へ精製水が供給される。この状態で三方弁８１７において洗浄器８０５ａと配管８１０ｂとを直結するように弁が切り替わると、洗浄器８０５ａ内に精製水が供給され、次に三方弁８１８において洗浄器８０５ｂと配管８１０ｂとを接続するように弁が切り替わると、精製水は洗浄器８０５ｂに供給される。
【００２７】
なお、上述した各処理において、三方弁８１５〜８１８は、切り替えの際に弁の開放度合いを調整して、精製水の流入量を調整するようにしてもよい。
【００２８】
また、図８では図示を省略するが、洗浄器８０５ａ、８０５ｂの開口部近傍に、廃液用タンク８０８又は８０９に廃液を排出させるためにポンプが配設された配管を接続するようにしてもよい。このような構成により、洗浄器８０５ａ、８０５ｂから廃液が溢れ出しそうな状況において、ポンプを駆動させて当該配管を介して廃液を吸引し廃液用タンク８０８又は８０９に廃棄でき、洗浄器８０５ａ、８０５ｂから廃液が溢れ出すことによる汚染を防止することができる。
【００２９】
次に、図８に示した分析装置における洗浄処理の動作について説明する。図８の分析装置では、反応セルがノンディスポーザブル（セミディスポーザブル）となっており、反応セルに反応処理後の残液等が残っていると、次回の反応処理に影響を及ぼすおそれがあるため、各反応セルを洗浄することが必要である。同様に、分注ノズル８０２がノンディスポーザブル（セミディスポーザブル）である場合も、汚染防止のため洗浄することが必要である。セル攪拌器８０３においても同様である。
【００３０】
そこで、各反応セルでの反応処理過程又は反応処理後に洗浄処理を行う。すなわち、洗浄ノズル８０４を反応セル内に挿入し、ポンプ８１２ａ、８１３ａを駆動することにより反応セル内の廃液を吸引して、廃液用タンク８０８、８０９に廃棄する。そして、ポンプ８１０ａ、８１１ａを駆動することにより、洗浄ノズル８０４から反応セル内に洗浄液や精製水を供給し（吐出）し、更にポンプ８１２ａ、８１３ａを駆動してそれを吸引して廃液用タンク８０８、８０９に廃棄することを繰り返して、反応セルを洗浄する。なお、洗浄液により洗浄を行う場合は、最後に精製水の吐出／吸引を繰り返して、反応セル内をゆすぐ。
【００３１】
また、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに対し、ポンプ８１０ａを駆動することにより精製水が供給され、次にポンプ８１１ａを駆動することにより洗浄液が供給され、これらの混合液に分注ノズル８０２及びセル攪拌器８０３を挿入してこれらの外面を洗浄する。また、分注ノズル８０２については、洗浄器８０５ａに挿入された状態で、ポンプ８１０ａを駆動して精製水を分注ノズル８０２に供給して排出させ、内面を洗浄する。そして、ポンプ８１２ａ、８１３ａを駆動することにより洗浄器８０５ａ、８０５ｂ内の洗浄後の液体（廃液）を吸引して、廃液用タンク８０８に廃棄する。
【００３２】
以上述べた洗浄処理を行うに際して、例えば配管８１２、８１３内のゴミの付着、洗浄液による泡の滞留、ポンプ８１２ａ、８１３ａの吸引能力の低下等により、廃液用タンク８０８、８０９への流れが滞ると、反応セルや洗浄器８０５ａ、８０５ｂから洗浄液等が溢れ出て、汚染が発生することにもなりかねない。また、吸引すべき洗浄液が反応セル内に残る場合もあり、分析結果に悪影響を及ぼすおそれもある。したがって、配管８１２、８１３内における流体の進行状況を監視して、廃液用タンク８０８、８０９への流れが滞りなくスムーズであることを確認する必要がある。そこで、図８に示すように、配管８１２、８１３に、本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置１００を配置するようにしている。また、詰まり状態判定装置１００は、後述する洗浄処理の停止制御のため分析装置におけるポンプ８１２ａ、８１３ａの駆動制御部（不図示）と接続している。
【００３３】
ところで、配管８１２、８１３（以下、「管１」と称する）による廃液用タンクへの流れは、比較的少量の廃液を吸引することを繰り返すような状況となるため、図１に示すように、管１内を気体Ｇ（空気）と液体Ｌ（残液や洗浄液等）とが交互に流れる状況となる。
【００３４】
本実施形態の管内の詰まり状態判定装置は、上述したように配管内を気体Ｇと液体Ｌとが交互に流れる状況にある場合に、その管１内の詰まり状態を判定するためのものであり、図１に示すように、管１を挟んで発光部２と受光部３とが対向配置される。
【００３５】
発光部２は、例えば可視光を照射する汎用のＬＥＤからなる光源２ａと、光源２ａと管１との間に配置されたスリット部材２ｂとにより構成される。また、受光部３は、例えば受光強度に応じた電気信号を発生するフォトトランジスタからなる受光素子３ａと、受光素子３ａと管１との間に配置されたスリット部材３ｂとにより構成される。
【００３６】
図２に示すように、スリット部材２ｂ、３ｂは、長さｌと幅ｈの比が大きい矩形状のスリット２１、３１を有するものであり、長さｌ方向と管１の軸線とが平面視において直交するように配置される。管１を挟んで対向配置されたスリット２１とスリット３１とは、光源２ａから照射される光を絞るとともに外部光が受光素子３ａで受光されないようにし、管１の所定の横断面位置（検出位置）を光が透過するように光路４（図１）を形成する。
【００３７】
管１内の詰まり状態を判定するに際して、図３に示すように、発光部２により光５を照射すると、光５が管１の外周面に入射して内周面１ａに達する。
【００３８】
ここで、液体Ｌの屈折率は管１自体の屈折率に近い値をとる（例えば水の屈折率は１．３３程度であるのに対して、管１の材質として用いられる樹脂の屈折率は１．５程度）。したがって、検出位置を液体Ｌが流れている場合、図３に示すように、管１から液体Ｌに光５が入射するときに集光し、光５の多くは受光部３により受光される。
【００３９】
それに対して、気体Ｇの屈折率は管１自体の屈折率と大きく異なる（空気の屈折率はほぼ１．０程度であるのに対して、管１の材質として用いられる樹脂の屈折率は１．５程度）。したがって、検出位置を気体Ｇが流れている場合、管１から気体Ｇ又は気体Ｇから管１に光５が入射するときに液体Ｌが流れているときと比べて大きく屈折する。また、屈折率の差から反射率も高くなるため、光５の大部分が進行方向を変えて受光部３に向かわなくなり、受光部３による受光強度は小さくなる。
【００４０】
すなわち、図４に示すように、検出位置を液体Ｌ（Ｌ1〜Ｌ3）が流れている場合は、受光部３による受光強度（透過光量）は比較的大きくなり、検出位置を気体Ｇ（Ｇ1〜Ｇ3）が流れている場合は、受光部３での受光強度（透過光量）は比較的小さくなる。なお、受光部３の受光素子３ａからは、受光強度に応じた電気信号が出力される。
【００４１】
更に、図４（ａ）に示すように、管１内では液体Ｌと気体Ｇとの界面にてメニスカス６が形成される。検出位置にメニスカス６がある場合、光はメニスカス６で反射、散乱してしまい、受光強度（透過光量）が著しく小さくなり、図４（ｂ）に示すように受光素子３ａからの電気信号の波形にはピークｐが現れる。
【００４２】
以上の原理に基づいて管１内の詰まり状態を判定するのであるが、図１に示すように、受光素子３ａにはアンプ（交流増幅器）７が接続する。交流増幅器７は、受光素子３ａから出力される受光強度に応じた電気信号（図５（ｂ））を交流増幅するものであり、これにより、図５（ｃ）に示すように、交流信号のみが増幅された出力信号が得られる。
【００４３】
交流増幅器７には２つのコンパレータＡ８、コンパレータＢ９が接続する。コンパレータＡ８では、交流増幅器７の出力信号の基準レベルより高い上閾値が設定されており、その上閾値と交流増幅器７の出力信号とを比較して、図５（ｄ）に示すように、上閾値を超える場合だけパルスを出力する。同様に、コンパレータＢ９では、交流増幅器７の出力信号の基準レベルより低い下閾値が設定されており、その下閾値と交流増幅器７の出力信号とを比較して、図５（ｅ）に示すように、下閾値を超える場合だけパルスを出力する。
【００４４】
コンパレータＡ８、コンパレータＢ９にはＯＲ回路１０が接続する。ＯＲ回路１０は、２つのコンパレータＡ８、コンパレータＢ９のうちいずれか１つから入力があればその信号を出力するものであり、これにより、図５（ｆ）に示すように、気体Ｇと液体Ｌとの界面ごとにパルス列（２つのパルスにより構成される）信号Ｐが得られる。
【００４５】
カウンタ１１では、ＯＲ回路１０からの出力信号に現れる信号Ｐをカウントする。そして、詰まり判定部１２では、カウンタ１１によるカウント数に基づいて管１内に詰まりが生じているか否かを判定する。つまり、図１の装置は、管１内の気体Ｇと液体Ｌとの界面における受光強度の変化をパルスで表わし、そのパルスのカウント数に基づいて管１内の詰まり状態を判定するものである。
【００４６】
具体的にいえば、図５に示すように管１内を気体Ｇと液体Ｌとが交互に滞りなく流れる状況であれば、信号Ｐ間の時間間隔にはばらつきはあるものの、信号Ｐが順次カウントされるので、例えば一定時間内でのカウント数が予め設定された数（設定数）より多ければ、管１内の流れがスムーズであると判定する。
【００４７】
それに対して、詰まりが生じて管１内の流れが滞ると、信号Ｐがカウントされる時間間隔は長くなる。また、管１内の流れが滞ると、図６（ａ）に示すように、受光素子３ａから出力される電気信号の変化が緩慢なものとなるため、交流増幅器７からの出力信号が上閾値や下閾値を超えなくなり（図６（ｂ））、コンパレータＡ８、コンパレータＢ９及びＯＲ回路１０を介して得られるパルスが少なくなったり、まったくなかったりする（図６（ｃ）〜６（ｅ））。したがって、一定時間内でのカウント数が設定数より少なければ、管１内に詰まりが生じている（詰まりかけている）と判定することができる。
【００４８】
また、信号Ｐと次の信号Ｐとの時間間隔を記録していき、例えばある時点より前の信号Ｐ群間での時間間隔に比べて、後の信号Ｐ群間の時間間隔が長くなったような場合には、管１内の流れが滞りはじめたと判定するようにしてもよい。
【００４９】
詰まり判定部１２は、管１が詰まり状態と判定すると、表示部１３に所定の通知を行い、更に洗浄処理の停止制御を行う。図１では、詰まり状態を通知する手段として表示部１３を設けているが、他の通知手段（例えば警告音を発するブザー）としてもよい。
【００５０】
図７は、本実施形態の管内の詰まり状態判定装置での処理動作を示すフローチャートである。洗浄処理を行っているときに（ステップＳ７０１）、詰まり判定部１２は、既述したようにコンパレータＡ８、コンパレータＢ９及びＯＲ回路１０を介して得られる信号の一定時間内でのカウント数と設定数とを比較することにより詰まり判定を行い（ステップＳ７０２）、カウント数が設定値以上となり、詰まりが生じていないと判定した場合、ステップＳ７０１に戻って洗浄処理を続ける。
【００５１】
それに対して、カウント数が設定値未満となり、詰まりが生じていると判定した場合は、ステップＳ７０３に移行して、詰まりの度合を判定する。例えば、パルスのカウント数が予め設定された閾値（設定数よりも小さな数値）よりも少なければ、完全詰まりが生じていると判定し、この場合は、分析装置の洗浄処理を直ちに停止し（ステップＳ７０４）、表示部１３に異常の発生を表示することにより部品（例えば管自体）の交換要求を行う（ステップＳ７０５）。ステップＳ７０４において、詰まり判定部１２は、同時にポンプ８１２ａ又は８１３ａの駆動制御部を停止させる制御信号を出力する。一方、パルスのカウント数が閾値よりも多ければ、不完全詰まりが生じていると判定し、表示部１３に異常の発生を表示することにより部品（例えば管自体）の交換要求を行う（ステップＳ７０６）。
【００５２】
また、管１内において気体Ｇ及び液体Ｌのうちいずれか一方が長期間流れ続け、気体Ｇと液体Ｌとの替わる頻度が少ない場合には、気体Ｇと液体Ｌとの界面が受光部３のスリット３１を通過するインターバルが長くなる。この場合、気体Ｇ及び液体Ｌが実際には滞りなく流れているにもかかわらず、カウント数が設定値を下回り、詰まり状態と誤って判定されるおそれがある。
【００５３】
この場合、図１に示す詰まり判定部１２において、パルスのカウント値の他に、コンパレータＡ８及びコンパレータＢ９から出力されるパルスの時間間隔を監視し、パルスのカウント数と総合して詰まり状態を判定することで、誤判定を防止することができる。
【００５４】
図５（ｃ）に示すように、管１内を気体Ｇと液体Ｌとが滞りなく流れる場合には、交流増幅器７の出力信号は一波形でレベルの上閾値及び下閾値を超えるため、コンパレータＡ８及びコンパレータＢ９からそれぞれパルスが出力される。一方、図６に示すように、管１内で詰まりが発生して流れが滞る場合には、交流増幅器７の出力信号は変化が緩慢となり、上閾値又は下閾値を超える頻度が減少し、パルスの発生が少なくなるか、まったくなくなる。
【００５５】
すなわち、両コンパレータＡ、Ｂから出力されるパルスの時間間隔が極めて短い場合には、交流増幅器７の出力信号の一波形に基づいてこれらのパルスが生成されていると判断でき、気体Ｇ及び液体Ｌが滞りなく流れているものとみなすことができる。この現象は界面が受光部３のスリット３１を通過するインターバルには影響しないので、この現象を利用して詰まり状態の誤判定を回避することができる。両コンパレータＡ、Ｂからのパルス時間間隔の長短の判定については、例えば詰まり判定部１２において当該間隔の閾値を予め設定しておき、実際の時間間隔との比較によって判定する方法が考えられる。
【００５６】
以上述べたように、本発明によれば、流体にセンサ類を直接接触させることなく、安価で簡易な装置構成により管１内の詰まりを検出することができる。また、検出位置にて順次得られる信号に基づいて詰まり状態を判定するようにしたので、吸引時点を特定する必要がなく、管内の詰まり状態を簡易に検出することができる。
【００５７】
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、本発明は実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば、上記実施形態では図５で説明したようにパルスを得て詰まり状態を判定しているが、図４（ｂ）に示すようなセンサ出力そのものから透過光量の大きい部分（液体層）を特定していき、透過光量の大きい部分が順次特定される場合には管１内の流れがスムーズであると判定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置の概略構成を示す図である。
【図２】発光部及び受光部に含まれるスリット部材を示す平面図である。
【図３】検出位置において管内に液体がある場合の光の屈折の状態を示す図である。
【図４】管内の様子とセンサ出力との関係を説明するための図である。
【図５】管内の様子とセンサ出力、アンプ出力、コンパレータ出力、ＯＲ回路の出力との関係を説明するための図である。
【図６】流れが滞ったときのセンサ出力、アンプ出力、コンパレータ出力、ＯＲ回路の出力との関係を説明するための図である。
【図７】本実施形態の管内の詰まり状態判定装置での処理動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置が使用される分析装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 管
２ 発光部
２ａ 光源
２ｂ スリット部材
３ 受光部
３ａ 受光素子
３ｂ スリット部材
４ 光路
５ 光
６ メニスカス
７ 交流増幅器
８、９ コンパレータ
１０ ＯＲ回路
１１ カウンタ
１２ 詰まり判定部
１３ 表示部
２１、３１ スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置における分析後に、分析装置の洗浄を行い、残った試薬や洗浄液を、管を通して廃棄する際の管内の詰まり状態を判定するのに好適な管内の詰まり状態判定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液から分離した血清（試料）の分析、検査を行う分析装置では、試薬を用いた分析後に、装置の各部位（例えば分注ノズルや容器類）に残った試薬を廃棄するとともに、それら各部位に洗浄液を供給して洗浄し、その洗浄液を廃棄することが行われる。廃棄処理において、残った試薬や洗浄液は、ポンプにより吸引されて管（例えば可撓性を有するチューブ）を介して廃棄液タンクまで導かれる。このように比較的少量の液体を管を介して吸引することを繰り返すような状況では、管内には気体（空気）と液体（試薬や洗浄液）とが交互に流れうる。しかしながら、試薬や洗浄液が管内に留まって詰まりが発生すると、管内における気体及び液体の流れが滞ってしまい、液体の吸引や供給がスムーズに行われなくなる。
【０００３】
流路内の詰まりを検出する手法として、例えば流量を直接測定し、流路内の流量変化を捉える方式がある。しかしながら、一般的に流量センサは高価であり、また、市販されている流量センサは流体のみ或いは気体のみが測定可能であることが多く、気液混合状態で流れる流路内の詰まりを検出することは難しいという問題がある。
【０００４】
また、流路内の圧力変化を捉える方式もあり、この場合は気液混合状態で流れる流路内の詰まりを検出することも可能であるが、配管系が複雑になるとともに、やはり圧力センサが高価であるという問題がある。
【０００５】
さらに、特許文献１には、流路内を通過する複数の流体（空気、試料、及び洗浄液）の吸光度の違いを利用して、検知部において光を照射して吸光度の高い特定液体（試料）を検出する流路内特定流体検出装置が開示されている。そして、ノズルが特定液体（試料）を吸引してから一定時間を経ても検知部に達しないときは、流路の詰まり等が生じたものと判断するようになっている。
【０００６】
同様に、特許文献２には、流路を流れる血液サンプルはキャリア液（純水）より光吸収性が大であることを利用して、フォトカプラを用いて光吸収量の変化から血液サンプルの存在を検知する液体試料の流れ分析方法が開示されている。そして、所定時間の間、ポンプを作動させてもフォトカプラの位置まで血液サンプルが到達しない場合には、詰まりが生じたものと判定するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】実開平５−５０３４９号公報
【特許文献２】特公平７−９４１６号公報
【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、特許文献１、２に開示されているように吸引を開始してから検出位置に特定液体や血液サンプルが達するまでの時間を計測して詰まりを検出する場合、特定液体や血液サンプルが吸引された時点を特定しなければならず、そのための装置構成が必要となる。特に吸引開始時でなく、吸引開始後に詰まりを判定するためには、検出位置に到達した特定液体や血液サンプルがいつ吸引されたものであるかを特定しなければならず、信頼性に劣ってしまう。
【０００９】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、管内を気体と液体とが交互に流れる状況にある場合に、管内の詰まり状態を簡易な方法で検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の管内の詰まり状態判定装置は、試薬を用いて試料の分析を行う分析装置にて、残った試薬、各部位の洗浄に使用された水や洗浄液をポンプにより吸引し、光を透過する材質からなる管を介して廃棄することにより上記管内を気体と液体とが交互に流れうる状況にある場合に、上記管内の詰まり状態を判定する管内の詰まり状態判定装置であって、上記管を挟んで発光手段と受光手段とが対向配置され、上記発光手段により照射される光のうち上記管内を透過する光を上記受光手段により受光して、上記受光手段により得られる受光強度に応じた信号に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する構成にした点に特徴を有する。この場合に、上記受光手段から出力される受光強度に応じた信号を交流増幅する交流増幅手段と、上記交流増幅手段の出力信号と上閾値及び下閾値とを比較して、それら閾値のうちいずれか一方を超えた場合に信号を出力する比較手段と、上記比較手段から一定時間内に出力される信号のカウント値に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する判定手段とを備えてもよい。さらに、上記判定手段は、上記管内が詰まり状態と判定した場合に、上記カウント値に基づいて、更に詰まり状態の度合いを判定するようにしてもよい。また、上記発光手段は、光源と、上記光源と上記管との間に配置されたスリット部材とにより構成され、また、上記受光手段は、受光素子と、上記受光素子と上記管との間に配置されたスリット部材とにより構成されるようにしてもよい。
本発明の管内の詰まり状態判定方法は、試薬を用いて試料の分析を行う分析装置にて、残った試薬、各部位の洗浄に使用された水や洗浄液をポンプにより吸引し、光を透過する材質からなる管を介して廃棄することにより上記管内を気体と液体とが交互に流れうる状況にある場合に、上記管内の詰まり状態を判定する管内の詰まり状態判定方法であって、上記管を挟んで対向配置された発光手段と受光手段とを用いて、上記発光手段により照射される光のうち上記管内を透過する光を上記受光手段により受光して、上記受光手段により得られる受光強度に応じた信号に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光を透過する材質からなる管を挟んで発光手段と受光手段とを対向配置し、気体と液体との屈折率の相違により変化する受光強度に基づいて管内の詰まり状態を判定するようにしたので、管内を気体と液体とが交互に流れる状況にある場合に、管内の詰まり状態を簡易な方法で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】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図１に、本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置の概略構成を示す。管内の詰まり状態判定装置は、光を透過する材質（透明な高分子化合物やガラス等）からなる管（例えば可撓性を有するチューブ）１内を気体Ｇと液体Ｌとが交互に流れる状況にある場合に、その管１内の詰まり状態を判定し、例えば詰まりが生じていないかを判定するものである。
【００１３】
まず、図８を参照して、本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置が使用される分析装置について説明する。図８に示す分析装置は、試料を反応セルに分注して試薬と反応させる反応処理と、反応後に反応セルから残液を吸引し、更に反応セル及びノズル等を洗浄する洗浄処理とが可能である。
【００１４】
周方向に沿って反応セルが並べられたテーブル８０１まわりには、試料を各反応セルに分注するための分注ノズル８０２と、各反応セル内の試料を攪拌するためのセル攪拌器８０３と、各反応セルを洗浄するための洗浄ノズル８０４とが配置される。
【００１５】
また、テーブル８０１まわりには、容器状の形状を有し、分注ノズル８０２又はセル攪拌器８０３が挿入された状態でこれらを洗浄する洗浄器８０５ａ、８０５ｂが配設される。図８の分析装置では、洗浄器８０５ａが分注ノズル８０２に、洗浄器８０５ｂがセル攪拌器８０３にそれぞれ対応して設けられている。洗浄器８０５ａ、８０５ｂは、その内部に精製水又は洗浄液が充填された状態で、分注ノズル８０２又はセル攪拌器８０３が挿入されることで、これらの外面を洗浄することができる。
【００１６】
さらに、分析装置には、精製水が充填された精製水タンク８０６、洗浄液（洗剤等）が充填された洗浄液タンク８０７、反応後の残液等の廃液を貯えるための廃液用タンク８０８、８０９が設けられる。
【００１７】
精製水タンク８０６は、ポンプ８１０ａが配設された配管８１０を介して分注ノズル８０２、洗浄ノズル８０４、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに接続する。なお、配管８１０は、後述する三方弁８１６の位置で配管８１０ｂ、８１０ｃに分岐している。配管８１０ｂは分注ノズル８０２、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに接続し、配管８１０ｃは洗浄ノズル８０４に接続している。三方弁８１０ｂは、ポンプ８１０ａの駆動によって、精製水は精製水タンク８０６から分注ノズル８０２、洗浄ノズル８０４、及び各洗浄器８０５ａ、８０５ｂに供給される。
【００１８】
また、洗浄液タンク８０７は、ポンプ８１１ａが配設された配管８１１を介して洗浄ノズル８０４、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに接続する。ポンプ８１１ａの駆動によって、洗浄液は洗浄器８０７から洗浄ノズル８０４及び各洗浄器８０５ａ、８０５ｂに供給される。
【００１９】
また、廃液用タンク８０８、８０９は、ポンプ８１２ａ、８１３ａが配設された配管８１２、８１３を介して洗浄ノズル８０４、各洗浄器８０５ａ、８０５ｂに接続する。ポンプ８１２ａ、８１３ａの駆動によって、反応セル内の廃液は洗浄ノズル８０４から吸引され廃液用タンク８０８、８０９に廃棄され、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに溜まった廃液は吸引されて廃液用タンク８０８に廃棄される。
【００２０】
また、分析装置には、三方弁８１５が、シリンダ８１４、分注ノズル８０２、及び配管８１０をつなぐ形で設けられている。三方弁８１５は、ポンプ８１０ａで吸い上げられた精製水について、シリンダ８１４、分注ノズル８０２、及び配管８１０の間で精製水の供給先を切り替えて分注ノズル８０２による分注処理及び洗浄処理を実現するものである。すなわち、三方弁８１５は、配管８１０とシリンダ８１４とを直結するように切り替えることで精製水をシリンダ８１４に注入でき、シリンダ８１４に精製水が注入された状態でシリンダ８１４と分注ノズル８０２とを直結するように切り替えることで精製水の水圧による分注動作（試料の吸引・吐出動作）を行わせることができる。また、配管８１０と分注ノズル８０２とを直結するように切り替えることで、精製水を分注ノズル８０２から排出させて分注ノズル８０２内部の洗浄を行わせることができる。分注ノズル８０２内部の洗浄の際には、分注ノズル８０２は予め洗浄器８０５ａに挿入しておき、洗浄液を洗浄器８０５ａに排出する。
【００２１】
また、配管８１０における分注ノズル８０２と洗浄ノズル８０４との分岐点にも三方弁８１６が設けられている。三方弁８１６は、ポンプ８１０ａで吸引した精製水を分注ノズル８０２又は洗浄ノズル８０４のいずれかに供給するように経路を切り替えることができる。分注ノズル８０２では、精製水は分注処理及び洗浄処理の両方の目的に用いられるが、分注処理のために精製水をシリンダ８１４に供給する際に、洗浄処理に用いられる洗浄ノズル８０４にも同時に精製水が供給されると、シリンダ８１４への精製水の流入量が減少したり、洗浄ノズル８０４から精製水が流出したりして分注処理に支障が出る。このため、精製水の供給経路をいずれか一つに切り替える目的で三方弁８１６が設けられている。
【００２２】
また、配管８１０における分注ノズル８０２と洗浄器８０５ａとの分岐点にも三方弁８１７が設けられ、分注ノズル８０２と洗浄器８０５ｂとの分岐点にも三方弁８１８が設けられている。三方弁８１７、８１８は、ポンプ８１０ａで吸引した精製水を分注ノズル８０２又は洗浄器８０５ａ、８０５ｂのいずれかに供給するように経路を切り替えることができる。三方弁８１７、８１８も、三方弁８１６と同様の理由により、各分岐点において精製水の供給経路をいずれか一つに切り替える目的で設けられている。
【００２３】
三方弁８１５〜８１８による精製水の供給経路の切り替え動作について、処理別に説明する。なお、三方弁８１５〜８１８の切り替え動作は、図示しない弁制御部によって制御される。分注ノズル８０２による分注処理の場合、まず三方弁８１６において、ポンプ８１０ａ、分注ノズル８０２側の配管８１０ｂを直結するように弁が切り替わり、ポンプ８１０ａの駆動によって分注ノズル８０２へ精製水が供給される。この際、三方弁８１８、８１７については予め、分注ノズル８０２側に精製水が供給されるよう弁を切り替えておく。供給された精製水が三方弁８１５に到達すると、三方弁８１５は、まずシリンダ８１４と配管８１０ｂとを直結するように弁が切り替わり、これによりシリンダ８１４に精製水が注入される。分注処理に必要な量の精製水が注入されると、三方弁８１５はシリンダ８１４と分注ノズル８０２とを直結するように弁が切り替わって精製水の注入が停止され、更にポンプ８１０ａが停止されると、配管８１０ｂからの精製水の供給を終了する。以後、分注ノズル８０２は、シリンダ８１４のピストン動作によって、精製水の水圧を利用した分注処理が可能となる。
【００２４】
分注ノズル８０２による洗浄処理の場合、三方弁８１６、８１７、８１８の切り替え動作は、上述した分注処理の場合と同様である。ポンプ８１０ａにより精製水が三方弁８１５に到達すると、三方弁８１５は、配管８１０と分注ノズル８０２とを接続するように弁が切り替わる。これにより、分注ノズル８０２から精製水が排出され、分注ノズル８０２の内部の洗浄が行われる。
【００２５】
洗浄ノズル８０４による洗浄処理の場合は、三方弁８１６において、ポンプ８１０ａと、洗浄ノズル８０４側の配管８１０ｃを接続するように弁が切り替わり、ポンプ８１０ａの駆動によって洗浄ノズル８０４へ精製水が排出され、反応セルの洗浄が可能となる。
【００２６】
洗浄器８０５ａ、８０５ｂへの精製水の供給の場合、まず三方弁８１６によって、ポンプ８１０ａと、分注ノズル８０２側の配管８１０ｂとを直結するように弁が切り替わり、ポンプ８１０ａの駆動により分注ノズル８０２側へ精製水が供給される。この状態で三方弁８１７において洗浄器８０５ａと配管８１０ｂとを直結するように弁が切り替わると、洗浄器８０５ａ内に精製水が供給され、次に三方弁８１８において洗浄器８０５ｂと配管８１０ｂとを接続するように弁が切り替わると、精製水は洗浄器８０５ｂに供給される。
【００２７】
なお、上述した各処理において、三方弁８１５〜８１８は、切り替えの際に弁の開放度合いを調整して、精製水の流入量を調整するようにしてもよい。
【００２８】
また、図８では図示を省略するが、洗浄器８０５ａ、８０５ｂの開口部近傍に、廃液用タンク８０８又は８０９に廃液を排出させるためにポンプが配設された配管を接続するようにしてもよい。このような構成により、洗浄器８０５ａ、８０５ｂから廃液が溢れ出しそうな状況において、ポンプを駆動させて当該配管を介して廃液を吸引し廃液用タンク８０８又は８０９に廃棄でき、洗浄器８０５ａ、８０５ｂから廃液が溢れ出すことによる汚染を防止することができる。
【００２９】
次に、図８に示した分析装置における洗浄処理の動作について説明する。図８の分析装置では、反応セルがノンディスポーザブル（セミディスポーザブル）となっており、反応セルに反応処理後の残液等が残っていると、次回の反応処理に影響を及ぼすおそれがあるため、各反応セルを洗浄することが必要である。同様に、分注ノズル８０２がノンディスポーザブル（セミディスポーザブル）である場合も、汚染防止のため洗浄することが必要である。セル攪拌器８０３においても同様である。
【００３０】
そこで、各反応セルでの反応処理過程又は反応処理後に洗浄処理を行う。すなわち、洗浄ノズル８０４を反応セル内に挿入し、ポンプ８１２ａ、８１３ａを駆動することにより反応セル内の廃液を吸引して、廃液用タンク８０８、８０９に廃棄する。そして、ポンプ８１０ａ、８１１ａを駆動することにより、洗浄ノズル８０４から反応セル内に洗浄液や精製水を供給し（吐出）し、更にポンプ８１２ａ、８１３ａを駆動してそれを吸引して廃液用タンク８０８、８０９に廃棄することを繰り返して、反応セルを洗浄する。なお、洗浄液により洗浄を行う場合は、最後に精製水の吐出／吸引を繰り返して、反応セル内をゆすぐ。
【００３１】
また、洗浄器８０５ａ、８０５ｂに対し、ポンプ８１０ａを駆動することにより精製水が供給され、次にポンプ８１１ａを駆動することにより洗浄液が供給され、これらの混合液に分注ノズル８０２及びセル攪拌器８０３を挿入してこれらの外面を洗浄する。また、分注ノズル８０２については、洗浄器８０５ａに挿入された状態で、ポンプ８１０ａを駆動して精製水を分注ノズル８０２に供給して排出させ、内面を洗浄する。そして、ポンプ８１２ａ、８１３ａを駆動することにより洗浄器８０５ａ、８０５ｂ内の洗浄後の液体（廃液）を吸引して、廃液用タンク８０８に廃棄する。
【００３２】
以上述べた洗浄処理を行うに際して、例えば配管８１２、８１３内のゴミの付着、洗浄液による泡の滞留、ポンプ８１２ａ、８１３ａの吸引能力の低下等により、廃液用タンク８０８、８０９への流れが滞ると、反応セルや洗浄器８０５ａ、８０５ｂから洗浄液等が溢れ出て、汚染が発生することにもなりかねない。また、吸引すべき洗浄液が反応セル内に残る場合もあり、分析結果に悪影響を及ぼすおそれもある。したがって、配管８１２、８１３内における流体の進行状況を監視して、廃液用タンク８０８、８０９への流れが滞りなくスムーズであることを確認する必要がある。そこで、図８に示すように、配管８１２、８１３に、本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置１００を配置するようにしている。また、詰まり状態判定装置１００は、後述する洗浄処理の停止制御のため分析装置におけるポンプ８１２ａ、８１３ａの駆動制御部（不図示）と接続している。
【００３３】
ところで、配管８１２、８１３（以下、「管１」と称する）による廃液用タンクへの流れは、比較的少量の廃液を吸引することを繰り返すような状況となるため、図１に示すように、管１内を気体Ｇ（空気）と液体Ｌ（残液や洗浄液等）とが交互に流れる状況となる。
【００３４】
本実施形態の管内の詰まり状態判定装置は、上述したように配管内を気体Ｇと液体Ｌとが交互に流れる状況にある場合に、その管１内の詰まり状態を判定するためのものであり、図１に示すように、管１を挟んで発光部２と受光部３とが対向配置される。
【００３５】
発光部２は、例えば可視光を照射する汎用のＬＥＤからなる光源２ａと、光源２ａと管１との間に配置されたスリット部材２ｂとにより構成される。また、受光部３は、例えば受光強度に応じた電気信号を発生するフォトトランジスタからなる受光素子３ａと、受光素子３ａと管１との間に配置されたスリット部材３ｂとにより構成される。
【００３６】
図２に示すように、スリット部材２ｂ、３ｂは、長さｌと幅ｈの比が大きい矩形状のスリット２１、３１を有するものであり、長さｌ方向と管１の軸線とが平面視において直交するように配置される。管１を挟んで対向配置されたスリット２１とスリット３１とは、光源２ａから照射される光を絞るとともに外部光が受光素子３ａで受光されないようにし、管１の所定の横断面位置（検出位置）を光が透過するように光路４（図１）を形成する。
【００３７】
管１内の詰まり状態を判定するに際して、図３に示すように、発光部２により光５を照射すると、光５が管１の外周面に入射して内周面１ａに達する。
【００３８】
ここで、液体Ｌの屈折率は管１自体の屈折率に近い値をとる（例えば水の屈折率は１．３３程度であるのに対して、管１の材質として用いられる樹脂の屈折率は１．５程度）。したがって、検出位置を液体Ｌが流れている場合、図３に示すように、管１から液体Ｌに光５が入射するときに集光し、光５の多くは受光部３により受光される。
【００３９】
それに対して、気体Ｇの屈折率は管１自体の屈折率と大きく異なる（空気の屈折率はほぼ１．０程度であるのに対して、管１の材質として用いられる樹脂の屈折率は１．５程度）。したがって、検出位置を気体Ｇが流れている場合、管１から気体Ｇ又は気体Ｇから管１に光５が入射するときに液体Ｌが流れているときと比べて大きく屈折する。また、屈折率の差から反射率も高くなるため、光５の大部分が進行方向を変えて受光部３に向かわなくなり、受光部３による受光強度は小さくなる。
【００４０】
すなわち、図４に示すように、検出位置を液体Ｌ（Ｌ1〜Ｌ3）が流れている場合は、受光部３による受光強度（透過光量）は比較的大きくなり、検出位置を気体Ｇ（Ｇ1〜Ｇ3）が流れている場合は、受光部３での受光強度（透過光量）は比較的小さくなる。なお、受光部３の受光素子３ａからは、受光強度に応じた電気信号が出力される。
【００４１】
更に、図４（ａ）に示すように、管１内では液体Ｌと気体Ｇとの界面にてメニスカス６が形成される。検出位置にメニスカス６がある場合、光はメニスカス６で反射、散乱してしまい、受光強度（透過光量）が著しく小さくなり、図４（ｂ）に示すように受光素子３ａからの電気信号の波形にはピークｐが現れる。
【００４２】
以上の原理に基づいて管１内の詰まり状態を判定するのであるが、図１に示すように、受光素子３ａにはアンプ（交流増幅器）７が接続する。交流増幅器７は、受光素子３ａから出力される受光強度に応じた電気信号（図５（ｂ））を交流増幅するものであり、これにより、図５（ｃ）に示すように、交流信号のみが増幅された出力信号が得られる。
【００４３】
交流増幅器７には２つのコンパレータＡ８、コンパレータＢ９が接続する。コンパレータＡ８では、交流増幅器７の出力信号の基準レベルより高い上閾値が設定されており、その上閾値と交流増幅器７の出力信号とを比較して、図５（ｄ）に示すように、上閾値を超える場合だけパルスを出力する。同様に、コンパレータＢ９では、交流増幅器７の出力信号の基準レベルより低い下閾値が設定されており、その下閾値と交流増幅器７の出力信号とを比較して、図５（ｅ）に示すように、下閾値を超える場合だけパルスを出力する。
【００４４】
コンパレータＡ８、コンパレータＢ９にはＯＲ回路１０が接続する。ＯＲ回路１０は、２つのコンパレータＡ８、コンパレータＢ９のうちいずれか１つから入力があればその信号を出力するものであり、これにより、図５（ｆ）に示すように、気体Ｇと液体Ｌとの界面ごとにパルス列（２つのパルスにより構成される）信号Ｐが得られる。
【００４５】
カウンタ１１では、ＯＲ回路１０からの出力信号に現れる信号Ｐをカウントする。そして、詰まり判定部１２では、カウンタ１１によるカウント数に基づいて管１内に詰まりが生じているか否かを判定する。つまり、図１の装置は、管１内の気体Ｇと液体Ｌとの界面における受光強度の変化をパルスで表わし、そのパルスのカウント数に基づいて管１内の詰まり状態を判定するものである。
【００４６】
具体的にいえば、図５に示すように管１内を気体Ｇと液体Ｌとが交互に滞りなく流れる状況であれば、信号Ｐ間の時間間隔にはばらつきはあるものの、信号Ｐが順次カウントされるので、例えば一定時間内でのカウント数が予め設定された数（設定数）より多ければ、管１内の流れがスムーズであると判定する。
【００４７】
それに対して、詰まりが生じて管１内の流れが滞ると、信号Ｐがカウントされる時間間隔は長くなる。また、管１内の流れが滞ると、図６（ａ）に示すように、受光素子３ａから出力される電気信号の変化が緩慢なものとなるため、交流増幅器７からの出力信号が上閾値や下閾値を超えなくなり（図６（ｂ））、コンパレータＡ８、コンパレータＢ９及びＯＲ回路１０を介して得られるパルスが少なくなったり、まったくなかったりする（図６（ｃ）〜６（ｅ））。したがって、一定時間内でのカウント数が設定数より少なければ、管１内に詰まりが生じている（詰まりかけている）と判定することができる。
【００４８】
また、信号Ｐと次の信号Ｐとの時間間隔を記録していき、例えばある時点より前の信号Ｐ群間での時間間隔に比べて、後の信号Ｐ群間の時間間隔が長くなったような場合には、管１内の流れが滞りはじめたと判定するようにしてもよい。
【００４９】
詰まり判定部１２は、管１が詰まり状態と判定すると、表示部１３に所定の通知を行い、更に洗浄処理の停止制御を行う。図１では、詰まり状態を通知する手段として表示部１３を設けているが、他の通知手段（例えば警告音を発するブザー）としてもよい。
【００５０】
図７は、本実施形態の管内の詰まり状態判定装置での処理動作を示すフローチャートである。洗浄処理を行っているときに（ステップＳ７０１）、詰まり判定部１２は、既述したようにコンパレータＡ８、コンパレータＢ９及びＯＲ回路１０を介して得られる信号の一定時間内でのカウント数と設定数とを比較することにより詰まり判定を行い（ステップＳ７０２）、カウント数が設定値以上となり、詰まりが生じていないと判定した場合、ステップＳ７０１に戻って洗浄処理を続ける。
【００５１】
それに対して、カウント数が設定値未満となり、詰まりが生じていると判定した場合は、ステップＳ７０３に移行して、詰まりの度合を判定する。例えば、パルスのカウント数が予め設定された閾値（設定数よりも小さな数値）よりも少なければ、完全詰まりが生じていると判定し、この場合は、分析装置の洗浄処理を直ちに停止し（ステップＳ７０４）、表示部１３に異常の発生を表示することにより部品（例えば管自体）の交換要求を行う（ステップＳ７０５）。ステップＳ７０４において、詰まり判定部１２は、同時にポンプ８１２ａ又は８１３ａの駆動制御部を停止させる制御信号を出力する。一方、パルスのカウント数が閾値よりも多ければ、不完全詰まりが生じていると判定し、表示部１３に異常の発生を表示することにより部品（例えば管自体）の交換要求を行う（ステップＳ７０６）。
【００５２】
また、管１内において気体Ｇ及び液体Ｌのうちいずれか一方が長期間流れ続け、気体Ｇと液体Ｌとの替わる頻度が少ない場合には、気体Ｇと液体Ｌとの界面が受光部３のスリット３１を通過するインターバルが長くなる。この場合、気体Ｇ及び液体Ｌが実際には滞りなく流れているにもかかわらず、カウント数が設定値を下回り、詰まり状態と誤って判定されるおそれがある。
【００５３】
この場合、図１に示す詰まり判定部１２において、パルスのカウント値の他に、コンパレータＡ８及びコンパレータＢ９から出力されるパルスの時間間隔を監視し、パルスのカウント数と総合して詰まり状態を判定することで、誤判定を防止することができる。
【００５４】
図５（ｃ）に示すように、管１内を気体Ｇと液体Ｌとが滞りなく流れる場合には、交流増幅器７の出力信号は一波形でレベルの上閾値及び下閾値を超えるため、コンパレータＡ８及びコンパレータＢ９からそれぞれパルスが出力される。一方、図６に示すように、管１内で詰まりが発生して流れが滞る場合には、交流増幅器７の出力信号は変化が緩慢となり、上閾値又は下閾値を超える頻度が減少し、パルスの発生が少なくなるか、まったくなくなる。
【００５５】
すなわち、両コンパレータＡ、Ｂから出力されるパルスの時間間隔が極めて短い場合には、交流増幅器７の出力信号の一波形に基づいてこれらのパルスが生成されていると判断でき、気体Ｇ及び液体Ｌが滞りなく流れているものとみなすことができる。この現象は界面が受光部３のスリット３１を通過するインターバルには影響しないので、この現象を利用して詰まり状態の誤判定を回避することができる。両コンパレータＡ、Ｂからのパルス時間間隔の長短の判定については、例えば詰まり判定部１２において当該間隔の閾値を予め設定しておき、実際の時間間隔との比較によって判定する方法が考えられる。
【００５６】
以上述べたように、本発明によれば、流体にセンサ類を直接接触させることなく、安価で簡易な装置構成により管１内の詰まりを検出することができる。また、検出位置にて順次得られる信号に基づいて詰まり状態を判定するようにしたので、吸引時点を特定する必要がなく、管内の詰まり状態を簡易に検出することができる。
【００５７】
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、本発明は実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば、上記実施形態では図５で説明したようにパルスを得て詰まり状態を判定しているが、図４（ｂ）に示すようなセンサ出力そのものから透過光量の大きい部分（液体層）を特定していき、透過光量の大きい部分が順次特定される場合には管１内の流れがスムーズであると判定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置の概略構成を示す図である。
【図２】発光部及び受光部に含まれるスリット部材を示す平面図である。
【図３】検出位置において管内に液体がある場合の光の屈折の状態を示す図である。
【図４】管内の様子とセンサ出力との関係を説明するための図である。
【図５】管内の様子とセンサ出力、アンプ出力、コンパレータ出力、ＯＲ回路の出力との関係を説明するための図である。
【図６】流れが滞ったときのセンサ出力、アンプ出力、コンパレータ出力、ＯＲ回路の出力との関係を説明するための図である。
【図７】本実施形態の管内の詰まり状態判定装置での処理動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明を適用した管内の詰まり状態判定装置が使用される分析装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 管
２ 発光部
２ａ 光源
２ｂ スリット部材
３ 受光部
３ａ 受光素子
３ｂ スリット部材
４ 光路
５ 光
６ メニスカス
７ 交流増幅器
８、９ コンパレータ
１０ ＯＲ回路
１１ カウンタ
１２ 詰まり判定部
１３ 表示部
２１、３１ スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試薬を用いて試料の分析を行う分析装置にて、残った試薬、各部位の洗浄に使用された水や洗浄液をポンプにより吸引し、光を透過する材質からなる管を介して廃棄することにより上記管内を気体と液体とが交互に流れうる状況にある場合に、上記管内の詰まり状態を判定する管内の詰まり状態判定装置であって、
上記管を挟んで発光手段と受光手段とが対向配置され、上記発光手段により照射される光のうち上記管内を透過する光を上記受光手段により受光して、上記受光手段により得られる受光強度に応じた信号に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する構成にしたことを特徴とする管内の詰まり状態判定装置。
【請求項２】
上記受光手段から出力される受光強度に応じた信号を交流増幅する交流増幅手段と、
上記交流増幅手段の出力信号と上閾値及び下閾値とを比較して、それら閾値のうちいずれか一方を超えた場合に信号を出力する比較手段と、
上記比較手段から一定時間内に出力される信号のカウント値に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の管内の詰まり状態判定装置。
【請求項３】
上記判定手段は、上記管内が詰まり状態と判定した場合に、上記カウント値に基づいて、更に詰まり状態の度合いを判定することを特徴とする請求項２に記載の管内の詰まり状態判定装置。
【請求項４】
上記発光手段は、光源と、上記光源と上記管との間に配置されたスリット部材とにより構成され、また、上記受光手段は、受光素子と、上記受光素子と上記管との間に配置されたスリット部材とにより構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の管内の詰まり状態判定装置。
【請求項５】
試薬を用いて試料の分析を行う分析装置にて、残った試薬、各部位の洗浄に使用された水や洗浄液をポンプにより吸引し、光を透過する材質からなる管を介して廃棄することにより上記管内を気体と液体とが交互に流れうる状況にある場合に、上記管内の詰まり状態を判定する管内の詰まり状態判定方法であって、
上記管を挟んで対向配置された発光手段と受光手段とを用いて、上記発光手段により照射される光のうち上記管内を透過する光を上記受光手段により受光して、上記受光手段により得られる受光強度に応じた信号に基づいて上記管内の詰まり状態を判定することを特徴とする管内の詰まり状態判定方法。
【請求項１】
試薬を用いて試料の分析を行う分析装置にて、残った試薬、各部位の洗浄に使用された水や洗浄液をポンプにより吸引し、光を透過する材質からなる管を介して廃棄することにより上記管内を気体と液体とが交互に流れうる状況にある場合に、上記管内の詰まり状態を判定する管内の詰まり状態判定装置であって、
上記管を挟んで発光手段と受光手段とが対向配置され、上記発光手段により照射される光のうち上記管内を透過する光を上記受光手段により受光して、上記受光手段により得られる受光強度に応じた信号に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する構成にしたことを特徴とする管内の詰まり状態判定装置。
【請求項２】
上記受光手段から出力される受光強度に応じた信号を交流増幅する交流増幅手段と、
上記交流増幅手段の出力信号と上閾値及び下閾値とを比較して、それら閾値のうちいずれか一方を超えた場合に信号を出力する比較手段と、
上記比較手段から一定時間内に出力される信号のカウント値に基づいて上記管内の詰まり状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の管内の詰まり状態判定装置。
【請求項３】
上記判定手段は、上記管内が詰まり状態と判定した場合に、上記カウント値に基づいて、更に詰まり状態の度合いを判定することを特徴とする請求項２に記載の管内の詰まり状態判定装置。
【請求項４】
上記発光手段は、光源と、上記光源と上記管との間に配置されたスリット部材とにより構成され、また、上記受光手段は、受光素子と、上記受光素子と上記管との間に配置されたスリット部材とにより構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の管内の詰まり状態判定装置。
【請求項５】
試薬を用いて試料の分析を行う分析装置にて、残った試薬、各部位の洗浄に使用された水や洗浄液をポンプにより吸引し、光を透過する材質からなる管を介して廃棄することにより上記管内を気体と液体とが交互に流れうる状況にある場合に、上記管内の詰まり状態を判定する管内の詰まり状態判定方法であって、
上記管を挟んで対向配置された発光手段と受光手段とを用いて、上記発光手段により照射される光のうち上記管内を透過する光を上記受光手段により受光して、上記受光手段により得られる受光強度に応じた信号に基づいて上記管内の詰まり状態を判定することを特徴とする管内の詰まり状態判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３１７３３１（Ｐ２００６−３１７３３１Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４１２１５（Ｐ２００５−１４１２１５）
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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