(57)【要約】【課題】圧力センサが１つで済み、ノイズ等の外乱に影響されることなく気泡の有無を正確に判定することが可能な分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置を提供すること。【解決手段】分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、配管内で液体を移動させて分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置における配管内の気泡の有無判定方法と分注装置。分注装置１は、配管２へ印加した圧力によって生ずる圧力振動の時間波形をフーリエ変換し、得られる周波数のピーク値に基づいて配管２内における気泡の有無を判定する判定装置１４が設けられ、気泡の有無判定方法は、配管へ圧力を印加する工程と、印加した圧力によって配管内に生ずる圧力振動の時間波形をフーリエ変換する工程と、フーリエ変換して得られる周波数のピーク値に基づいて配管内における気泡の有無を判定する工程とを含む。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、当該配管内で前記液体を移動させて前記分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置における配管内の気泡の有無判定方法であって、
前記配管へ圧力を印加する工程と、
印加した圧力によって前記配管内に生ずる圧力振動の時間波形をフーリエ変換する工程と、
フーリエ変換処理して得られる周波数のピーク値に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定する工程と、
を含むことを特徴とする分注装置における配管内の気泡の有無判定方法。
【請求項２】
前記気泡の有無を判定する工程は、前記周波数のピーク値が、前記配管内に気泡が存在しない場合の前記周波数のピーク値よりも小さい場合に前記配管内に気泡が存在すると判定することを特徴とする請求項１に記載の分注装置における配管内の気泡の有無判定方法。
【請求項３】
分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、当該配管内で前記液体を移動させて前記分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置であって、
前記配管へ印加した圧力によって前記配管内に生ずる圧力振動の時間波形をフーリエ変換し、得られる周波数のピーク値に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定する判定手段を設けたことを特徴とする分注装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記周波数のピーク値が、前記配管内に気泡が存在しない場合の前記周波数のピーク値よりも小さい場合に前記配管内に気泡が存在すると判定することを特徴とする請求項３に記載の分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置において検体や試薬を含む液体試料を分注する際に使用する分注装置は、給排ポンプによって配管の洗浄水を吸引或いは排出することによって配管に接続された分注ノズルから液体試料を吸引し、吸引した液体試料を所定位置に吐出して分注を行っている。このとき、分注装置は、洗浄水中に気泡が混入すると、気泡によって液体試料の分注精度が低下する。このため、分注装置は、配管に脱気した洗浄水を満たしている。
【０００３】
しかし、配管に脱気した洗浄水を供給する供給装置に異常が発生した場合や、メンテナンス等の際に配管に接続された部品類を着脱した場合、配管に僅かな気泡が混入することがある。このような場合、気泡を発見することは容易ではないことから、分注装置は、気付かない間に分注精度が低下してしまう可能性があった。
【０００４】
このため、分注ノズル側と給排ポンプ側の２箇所に設けた２個の圧力センサを用い、各圧力センサから得られる圧力値の立ち上がり遅れ、変化率の低下或いはピーク値の減少から気泡の有無を判定する分注装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２７７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の分注装置は、圧力センサを２個必要とするうえ、圧力センサの出力信号にノイズが入ると圧力値の立ち上がり遅れ等の測定に際して誤差が生じ易く、気泡の有無を正確に判定することが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圧力センサが１つで済み、ノイズ等の外乱に影響されることなく気泡の有無を正確に判定することが可能な分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る分注装置における配管内の気泡の有無判定方法は、分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、当該配管内で前記液体を移動させて前記分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置における配管内の気泡の有無判定方法であって、前記配管へ圧力を印加する工程と、印加した圧力によって前記配管内に生ずる圧力振動の時間波形をフーリエ変換する工程と、フーリエ変換処理して得られる周波数のピーク値に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る分注装置における配管内の気泡の有無判定方法は、上記の発明において、前記気泡の有無を判定する工程は、前記周波数のピーク値が、前記配管内に気泡が存在しない場合の前記周波数のピーク値よりも小さい場合に前記配管内に気泡が存在すると判定することを特徴とする。
【００１０】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項３に係る分注装置は、分注ノズルを接続した配管内に液体を充填し、当該配管内で前記液体を移動させて前記分注ノズルから検体または試薬を含む液体試料を吸引し、吸引した液体試料を吐出して分注を行う分注装置であって、前記配管へ印加した圧力によって前記配管内に生ずる圧力振動の時間波形をフーリエ変換し、得られる周波数のピーク値に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定する判定手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る分注装置は、上記の発明において、前記判定手段は、前記周波数のピーク値が、前記配管内に気泡が存在しない場合の前記周波数のピーク値よりも小さい場合に前記配管内に気泡が存在すると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置は、配管内に生ずる圧力振動の時間波形をフーリエ変換して得られる周波数に基づいて前記配管内における気泡の有無を判定するので、圧力センサが１つで済み、気泡の有無をノイズ等の外乱に影響されることなく高い確度の下に正確に判定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の分注装置における配管内の気泡の有無判定方法および分注装置にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、この発明の分注装置の構成を示すブロック図である。分注装置１は、図１に示すように、プローブ３、分注ポンプ５、圧力センサ７、洗浄水ポンプ８、増幅回路１３、判定装置１４、入力部１５及び出力部１６を備えており、単独で使用される他、分析装置に組み込んで使用される。
【００１４】
プローブ３は、配管２によって分注ポンプ５、圧力センサ７及び洗浄水ポンプ８と接続されている。プローブ３は、ノズル駆動部４によって図中矢印Ｘで示す水平方向及び矢印Ｚで示す上下方向に移動される。また、位置Ｐ1には、検体が入ったサンプルカップ２０が、位置Ｐ2には、サンプルカップ２０から分注した検体を吐出する反応容器２１が、それぞれ配置されている。位置Ｐ3には、プローブ３を洗浄した洗浄水１１を吐出する洗浄容器２２が、位置Ｐ4には、洗浄水１１では洗浄しきれないときに、プローブ３を洗浄する洗剤が入った洗剤カップ２３が、それぞれ配置されている。この洗剤によるプローブ３の洗浄は選択に基づいて実行される。一方、ノズル駆動部４は、ＣＰＵ１４ｂからの指令に基づいて作動が制御され、プローブ３を位置Ｐ1〜Ｐ4に移動すると共に、プローブ３の先端を所定深さまで液体試料中に侵入させる。
【００１５】
分注ポンプ５は、プローブ３に液体試料を吸引し、吸引した液体試料を位置Ｐ1〜Ｐ4のカップ等に吐出するシリンジポンプであり、ポンプ駆動部６によってピストン５ａが往復動される。
【００１６】
圧力センサ７は、分注ポンプ５によって液体試料を吸引し、吐出する際の配管２内の圧力を検知し、圧力信号（アナログ）として増幅回路１３へ出力する。
【００１７】
洗浄水ポンプ８は、タンク１０に貯留された脱気した洗浄水１１を吸い上げ、圧力センサ７との間に設けた電磁弁９を介して配管２内に圧送する。このとき、電磁弁９は、ＣＰＵ１４ｂからの制御信号によって、吸い上げた洗浄水１１を配管２内に圧送する場合には「開」に切り替えられ、分注ポンプ５によってプローブ３が液体試料を吸引し、吐出する場合には「閉」に切り替えられる。また、電磁弁９及びプローブ３と分注ポンプ５との間を接続する配管２に設けた電磁弁１２は、ＣＰＵ１４ｂからの制御信号によって、分注ポンプ５によって配管２に圧力を印加する場合には「閉」に切り替えられる。
【００１８】
増幅回路１３は、圧力センサ７から出力される圧力信号（アナログ）を増幅し、増幅した圧力信号を判定装置１４へ出力する。
【００１９】
判定装置１４は、配管２内における気泡の有無を判定するもので、例えば、コンピュータが使用される。判定装置１４は、処理部１４ａ、印加部１４ｂ、変換部１４ｃ、判定部１４ｄ、告知部１４ｅおよび制御部１４ｆを備えている。
【００２０】
処理部１４ａは、増幅回路１３から入力される圧力信号（アナログ）をデジタル信号に変換処理する。印加部１４ｂは、ポンプ駆動部６と電磁弁９，１２に駆動信号を出力し、電磁弁９，１２を閉じると共に、分注ポンプ５を駆動し、配管２に圧力を印加する。変換部１４ｃは、配管２に印加した圧力によって配管２内に生ずる圧力振動の時間波形をフーリエ変換する。判定部１４ｄは、配管２内に生ずる圧力振動の時間波形をフーリエ変換処理して得られる周波数のピーク値に基づいて配管２内における気泡の有無を判定する。告知部１４ｅは、配管２内における気泡の有無の判定結果に関する信号を出力部１６に出力し、表示や警報によって判定結果を告知させる。制御部１４ｆは、ノズル駆動部４，ポンプ駆動部６，洗浄水ポンプ８および電磁弁９，１２の作動を制御する。
【００２１】
入力部１５は、判定装置１４に指示を与えると共に、データ入力をするキーボードやマウス等であり、例えば、増幅回路１３，判定装置１４及び出力部１５と共にパーソナルコンピュータとして一体化したものであってもよい。
【００２２】
出力部１６は、分注装置１の作動や判定装置１４による気泡の有無の判定結果等を表示するディスプレイ装置であり、警報音を発するアラームを含んでいる。
【００２３】
以上のように構成される分注装置１は、以下のように使用される。先ず、電磁弁９を開いて洗浄水ポンプ８によってタンク１０内の洗浄水１１を配管２内に圧送し、プローブ３の先端に空気層を所定量残して洗浄水１１を満たす。
【００２４】
次に、電磁弁９を閉に切り替え、ノズル駆動部４によってプローブ３をサンプルカップ２０が配置された位置Ｐ1に位置決めする。その後、プローブ３を下降し、プローブ３の先端をサンプルカップ２０の検体中に所定量侵入させる。
【００２５】
次いで、ポンプ駆動部６によって分注ポンプ５のピストン５ａを駆動し、プローブ３内に検体を所定量吸い込む。このとき、検体は、洗浄水１１との間に前記空気層が介在した状態で吸い込まれるので、洗浄水１１と混ざり合うことはない。
【００２６】
しかる後、ノズル駆動部４によってプローブ３を上昇し、反応容器２１が配置された位置Ｐ2にプローブ３を位置決めする。その後、ノズル駆動部４によって再びプローブ３を下降させ、ポンプ駆動部６によって分注ポンプ５のピストン５ａを駆動してプローブ３内に吸い込んだ検体を反応容器２１に吐出する。
【００２７】
そして、ノズル駆動部４によってプローブ３を上昇させ、洗浄容器２２が配置された位置Ｐ3にプローブ３を位置決めする。その後、プローブ３を再び下降させ、電磁弁９を開に切り替える。そして、洗浄水ポンプ８を駆動してタンク１０内の洗浄水１１を配管２内に圧送し、プローブ３から洗浄容器２２に吐出してプローブ３内を洗浄水１１で洗浄する。これにより、１つの検体をサンプルカップ２０から反応容器２１に分注する一連の分注作業が完了する。このとき、洗浄水１１によるプローブ３内の洗浄が不十分のときには、プローブ３をさらに洗剤で洗浄することもある。一方、他の検体を分注するときには、以上の動作を繰り返すことにより、新たなサンプルカップ２０から新たな反応容器２１に順次新たな検体を分注してゆく。
【００２８】
ここで、分注装置１は、電磁弁９，１２を閉じ、分注ポンプ５によって配管２に図２に示す圧力Ｐ1をステップ状に印加する。すると、洗浄水１１が慣性を有する圧縮性流体の挙動を示すため、配管２内には圧力振動が発生する。これにより、増幅回路１３は、圧力センサ７から出力される信号によって、図３に示す圧力振動の時間波形を出力する。一方、分注装置１は、同様にして、配管２に図４に示す圧力Ｐ2のインパルスを印加する。すると、配管２内に発生する圧力振動により、増幅回路１３は、同様にして、図５に示す圧力振動の時間波形を出力する。
【００２９】
これらの圧力振動の時間波形は、配管２内に気泡が混入している場合と、混入していない場合とで相違している。例えば、配管２にインパルスを印加した場合、図６に示すように、気泡がある場合の時間波形Ｗaは、気泡がない場合の時間波形Ｗ0に比べて波長が長くなり、従って周波数が低くなる。これは、配管２にステップ状の圧力を印加した場合でも同じである。
【００３０】
本発明は、配管２内に生ずる圧力振動の時間波形におけるこの周波数の変化から気泡の有無を判定するものである。このとき、図６に示す時間波形Ｗa，Ｗ0をフーリエ変換して周波数のパワースペクトルを求めると、図７に示すように、気泡がある場合の周波数のピーク値Ｆaは、気泡がない場合の周波数のピーク値Ｆ0に比べて小さくなり、しかも時間波形Ｗa，Ｗ0に含まれるノイズ等の外乱の影響を受けていない。従って、分注装置１は、配管２内に気泡がない場合の周波数のピーク値Ｆ0を予め演算し、これを閾値として判定部１４ｄに記憶させておけばよい。
【００３１】
以下、本発明方法による配管２内の気泡の有無の判定と判定結果に基づく対処を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、分注装置１は、例えば、分析装置をスイッチオンした立上げ時における分注開始前のチェックに際し、制御部１４ｆの制御の下に、電磁弁９，１２を閉じ、分注ポンプ５によって配管２に圧力を印加する（ステップＳ１００）。この印加した圧力によって配管２内には圧力振動が発生する。この圧力振動を検知した圧力センサ７から出力される信号により、増幅回路１３は圧力振動の時間波形を出力する。
【００３２】
次に、ＣＰＵ１４ｂは、増幅回路１３から入力される圧力振動の時間波形をフーリエ変換処理する（ステップＳ１０２）。次いで、ＣＰＵ１４ｂは、周波数のピーク値Ｆaがピーク値Ｆ0以下か否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００３３】
ピーク値Ｆaがピーク値Ｆ0以上の場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、判定部１４ｄは、配管２内には気泡がないと判定し、判定作業を終了する。この場合、判定部１４ｄは、出力部１５にその旨を表示してもよい。また、判定作業の終了により、分注装置１は、液体試料の分注を開始する。一方、ピーク値Ｆaがピーク値Ｆ0より小さい場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、判定部１４ｄは配管２内に気泡が混入していると判定する。
【００３４】
その後、判定部１４ｄは、泡抜き動作回数が設定回数以下か否かを判定する（ステップＳ１０６）。泡抜き動作回数が設定回数を超える場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、泡抜き動作にも拘わらず配管２内に気泡が混入している場合であるから、判定部１４ｄは、異常を告知する（ステップＳ１０８）。異常の告知は、例えば、出力部１６のディスプレイ装置に気泡混入の旨を表示し、或いはアラームによって警報音を発する。
【００３５】
一方、泡抜き動作回数が設定回数以下の場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、判定部１４ｄは、泡抜き動作が不十分と判断し、自動泡抜き処理を実行する（ステップＳ１１０）。この自動泡抜き処理は、プローブ３をノズル駆動部４によって位置Ｐ3に移動して洗浄容器２２に位置決めした後、電磁弁９，１２に制御信号を出力して弁を開き、洗浄水ポンプ８を駆動してタンク１０内の洗浄水１１を配管２内に圧送することによって実行される。これにより、配管２内に混入している気泡が、洗浄水と共に洗浄容器２２に吐出される。その後、判定部１４ｄは、ステップＳ１００に戻り、配管２内における気泡の有無の判定を繰り返す。
【００３６】
ここで、分注装置のメンテナンス後や、長時間に亘って分注作業を停止していた後に分注を再開する場合には、環境温度，気圧，些細なリーク等に起因して配管中に気泡が生ずることが考えられる。このため、気泡の有無の判定は、このような場合にも実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の分注装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の分注装置の配管にステップ状に印加する圧力を示す図である。
【図３】印加した図２の圧力によって増幅回路が出力する電圧の振動波形図である。
【図４】図１の分注装置の配管に印加する圧力のインパルスを示す図である。
【図５】印加した図４の圧力によって増幅回路が出力する電圧の振動波形図である。
【図６】気泡の有無による図１の分注装置の配管に印加した圧力のインパルスによって増幅回路が出力する電圧の振動波形図である。
【図７】図６に示す振動波形をフーリエ変換して求めた周波数のパワースペクトル図である。
【図８】本発明方法による配管内の気泡の有無の判定方法と判定結果に基づく対処について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１              分注装置
２              配管
３              プローブ
４              ノズル駆動部
５              分注ポンプ
６              ポンプ駆動部
７              圧力センサ
８              洗浄水ポンプ
９，１２        電磁弁
１０            タンク
１１            洗浄水
１３            増幅回路
１４            判定装置
１４ｂ          印加部
１４ｄ          判定部
１４ｅ          告知部
１５            入力部
１６            出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007047083.tif 000007
【図６】
2007047083.tif 000008
【図７】
2007047083.tif 000009
【図８】
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