(57)【要約】【課題】液レベル検出、詰まり検出、及び量検出を同時に実行する、シリンジアセンブリおよび当該シリンジアセンブリの使用方法を提供する。【解決手段】本開示は、シリンジアセンブリ及びシリンジ方法に関し、当該シリンジアセンブリは、超音波部材と、ガイドチューブと、シリンジと、を備え、当該超音波部材は、超音波信号を生成し、当該超音波信号の反射を受信し、上記ガイドチューブは、第１連結部材と第２連結部材とを備え、上記シリンジ及び上記ガイドチューブは上記第２連結部材を介して互いに連結し、本開示に従う上記シリンジアセンブリは、サンプリング、液レベル検出、詰まり検出、及び液量検出を実行することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンジアセンブリであって、
超音波信号を生成し、かつ、当該超音波信号の反射を受信する超音波部材と、
第１連結部材と第２連結部材とを備え、当該第１連結部材を介して上記超音波部材と連結するガイドチューブと、
上記第２連結部材を介して上記ガイドチューブと連結するシリンジと、を備えることを特徴とするシリンジアセンブリ。
【請求項２】
上記ガイドチューブは、さらに第３連結部材を備え、
上記第３連結部材は、当該第３連結部材に接続するサンプルヘッドを配設するためのものであることを特徴とする請求項１に記載のシリンジアセンブリ。
【請求項３】
上記第１連結部材及び上記第２連結部材は同軸に配されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンジアセンブリ。
【請求項４】
上記第１連結部材、上記第２連結部材、及び上記第３連結部材は互いに連通することを特徴とする請求項２に記載のシリンジアセンブリ。
【請求項５】
上記第１連結部材と上記第３連結部材との間に波形収束孔が配置されることを特徴とする請求項２に記載のシリンジアセンブリ。
【請求項６】
シリンジ方法であって、
試験される液体中にシリンジアセンブリを入れる工程と、
上記シリンジアセンブリのサンプリングヘッド内の液レベルを検出するために、当該シリンジアセンブリの超音波部材によって継続的に信号を送信する工程と、
上記シリンジアセンブリのシリンジによって吸引処理を実行する工程と、
上記サンプリングヘッド内に上記試験される液体を吸引する工程と、
上記液レベルと上記吸引処理を同時に比較する工程と、
上記液レベルが上記吸引処理に対応していないと判定された場合、上記吸引処理を瞬時に中止する工程と、を含むことを特徴とするシリンジ方法。
【請求項７】
上記シリンジアセンブリはさらにガイドチューブを備え、
上記ガイドチューブは、第１連結部材と第２連結部材とを備え、かつ、当該第１連結部材を介して上記超音波部材と連結し、
上記シリンジは、上記第２連結部材を介して上記ガイドチューブと連結することを特徴とする請求項６に記載のシリンジ方法。
【請求項８】
上記ガイドチューブは、さらに第３連結部材を備え、
上記第３連結部材は、当該第３連結部材に接続するサンプルヘッドを配設するためのものであることを特徴とする請求項７に記載のシリンジ方法。
【請求項９】
上記第１連結部材、上記第２連結部材、及び上記第３連結部材は互いに連通することを特徴とする請求項８に記載のシリンジ方法。
【請求項１０】
上記第１連結部材と上記第３連結部材との間に波形収束孔が配置されることを特徴とする請求項８に記載のシリンジ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンジアセンブリ、及び当該シリンジアセンブリの使用方法に関し、特に、生物医学産業における自動化されたサンプリング装置に適用される。
【背景技術】
【０００２】
生物医学の実験室においては、通常、定量的なサンプリングおよび液体試料の移動のために定量ピペットが採用される。しかしながら、試料間における相互汚染を避けるため、定量ピペットには使い捨てのサンプリングヘッド（いわゆるチップとも称される）が被せられる。基本的には、サンプリングヘッドは１回だけ使用することができる。定量ピペットの操作の原理は、減圧手段によって試料がサンプリングヘッドに入る。また、減圧手段により生じる推力によって試料はサンプリングヘッドから排出される。一般的に、サンプリングヘッドの本体は、円筒形状に形成され、底部においてテーパー状の開口部へと収束していく。
【０００３】
生物医学の実験室のためにサンプリングされる液体試料には、例えば、血清、血漿および血液全体が含まれる。上記液体試料は、大量のタンパク質、炭水化物、脂肪、血球、細胞、及び微生物を含んでおり、粒子および／またはコロイド粒子を含む粘性の液体に属する。そのため、精密かつ正確な定量的サンプリングにおいて、サンプリングヘッドのテーパー状の開口部を操作するにはある程度のレベルの困難性を伴う。手動操作では、粒子および／またはコロイド粒子の詰まりを瞬間的な目視観察によって回避することができる。目視観察は、吸引／排出の量が適切かどうかを調べる。すなわち、観察者は、詰まりが生じた場合、定量ピペットの汚染を避けるため、吸引／排出を瞬時に止めることができる。
【０００４】
基本的に、試料の吸引／排出の精密さ、及び正確さは極めて重要である。試料の吸引／排出の正確さが担保されていない場合、偽性の陰性、又は偽性の陽性が引き起こされる。その結果、試験結果の判断に誤りが生じる。
【０００５】
従来技術において、自動化装置は幾つかの問題を有する。その問題は、（１）液レベル検出、（２）詰まり検出、及び（３）量検出、を含む。
【０００６】
液レベル検出について、定量ピペットは、液面位置に応じて、吸引／排出するための試料の液レベルを検出することができる。これにより、試料の液面下にサンプリングヘッドが浸入する事態を防止でき、また、サンプリングヘッドが試料に過剰に浸入してキャリーオーバー（carry-over）、及び相互汚染が生じる事態を防止できる。
【０００７】
詰まり検出について、サンプリングヘッドのテーパー状の開口部が詰まったとき、定量ピペットが詰まりを検出できず吸引を継続すると、サンプリングヘッドの内圧に異常をきたす。詰まりがサンプリングヘッドに吸引された場合、当該圧によって試料が定量ピペットの内部に噴出する可能性があり、その結果、定量ピペットが汚染し、次のサンプリングに影響を及ぼす。
【０００８】
容量（volume）検出について、吸引された試料を固定する必要があり、サンプリングされた試料それぞれの容量を検知することが重要である。このことは、特に自動装置に用いられる場合に重要である。
【０００９】
しかしながら、自動装置においては、上記３つの技術的な問題を解決する必要があり、また、操作者が観察することなく、試料の吸引／排出の精密さ、及び正確さを担保する必要がある。
【００１０】
米国特許第５，６４８，７２７号では、電気伝導性のピックアップヘッド（pick-up  head）と共に容量性のセンシング素子が定量ピペットに設けられる。これにより、伝導性のヘッドが伝導性の試料の液面に近づくと、静電容量の差異に応じて電流が生じる。そして、電流を計算することで液面高さが取得される。しかしながら、この方法は、非伝導性の試料、又は泡状の試料に対してエラー検出されるという問題がある。
【００１１】
米国特許第８，２８７，８０６号では、圧力差を検出するセンサが提供される。試料が吸引ヘッドに入ると、吸引ヘッド内部の空気が圧縮されて、圧力変化がもたらされる。また、圧力差を計算することで吸引ヘッド内部の試料容量が取得される。しかしながら、この方法は、完全な気密性を必要とする。これは、コスト高を意味する。同時に、ひとたび空気の漏れが発生した場合、誤検出は避けられない。
【００１２】
米国特許第８，１００，００７号の方法は、まず試料の液レベルを検出し、続いて、試料の液レベルが検出されると、試料の液面まで吸引ヘッドを下げて試料を吸引する。しかしながら、吸引試料の容量判定と詰まり判定を試料の吸引処理中に同時に行えないという欠点がある。自動装置では、このような欠点により、定量用ピペットの汚染および／または他の汚染に係るいくつかの技術的な問題が生じる。
【００１３】
上記従来技術は、上述の技術的な問題に対する解決を提供する。しかしながら、上述の技術的な問題を同時に解決する効果的な方法は存在しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，６４８，７２７号明細書
【特許文献２】米国特許第８，２８７，８０６号明細書
【特許文献３】米国特許第８，１００，００７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記公知技術に係る上記技術的問題を解決するために、本開示事項はシリンジアセンブリを提供することを目的とする。本開示事項は、ガイドチューブによって、サンプリング、詰まり検出、液面検出、及び液量検出を同時に実行する。上記ガイドチューブは、超音波部材及びシリンジとそれぞれ同時に連結している。
【００１６】
上記目的を実現するために、本開示事項は、超音波部材と、ガイドチューブと、シリンジとを備えたシリンジアセンブリを提供する。
【００１７】
上記超音波部材は、超音波信号を生成し、当該超音波信号の反射を受信するために使用される。上記ガイドチューブは、第１連結部材と第２連結部材とを備える。当該ガイドチューブは、上記第１連結部材を介して上記超音波部材と連結する。上記シリンジは、上記第２連結部材を介して上記ガイドチューブと連結する。
【００１８】
好ましい実施形態において、上記ガイドチューブは、さらに第３連結部材を備える。当該第３連結部材は、当該第３連結部材に接続するサンプルヘッド（チップ）を配設するためのものである。
【００１９】
好ましい実施形態において、上記第１連結部材及び上記第２連結部材は同軸に配されている。
【００２０】
好ましい実施形態において、上記第１連結部材、上記第２連結部材、及び上記第３連結部材は互いに連通する。
【００２１】
好ましい実施形態において、上記第１連結部材と上記第３連結部材との間に波形収束孔が配置される。
【００２２】
上記目的を実現するために、本開示事項は、以下の工程を含むシリンジ方法を提供する。最初に、試験される液体中にシリンジアセンブリが入れられる。上記シリンジアセンブリに配置された超音波装置が、上記シリンジアセンブリのサンプリングヘッド内の液レベルを検出するために、継続的に信号を送信する。上記シリンジアセンブリのシリンジが、上記試験される液体を上記サンプリングヘッドに吸引するために吸引処理を実施する。上記液レベルと上記吸引処理とが同時に比較される。上記液レベルが上記吸引処理に対応していないと判定された場合、上記吸引処理が瞬時に中止される。
【００２３】
好ましい実施形態において、上記シリンジアセンブリはさらにガイドチューブを備える。上記ガイドチューブは、第１連結部材と第２連結部材とを備え、かつ、当該第１連結部材を介して上記超音波部材と連結する。上記シリンジは、上記第２連結部材を介して上記ガイドチューブと連結する。
【００２４】
好ましい実施形態において、上記ガイドチューブは、さらに第３連結部材を備える。上記第３連結部材は、当該第３連結部材に接続するサンプルヘッドを配設するためのものである。
【００２５】
好ましい実施形態において、上記第１連結部材、上記第２連結部材、及び上記第３連結部材は互いに連通する。
【００２６】
好ましい実施形態において、上記第１連結部材と上記第３連結部材との間に波形収束孔が配置される。
【００２７】
上記公知技術と比較すると、本開示事項は、ガイドチューブによって、試料サンプリング、詰まり検出、液面検出、及び液量検出を同時に実行する。上記ガイドチューブは、超音波部材及びシリンジとそれぞれ同時に連結している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本開示に基づくシリンジアセンブリの分解図を示す。
【図２】図１のガイドチューブの上面図である。
【図３】図２のガイドチューブのＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】本開示に基づくシリンジ方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本実施形態の以下の記述が、開示事項を実施する具体的な実施形態を参照して説明される。“上”、“下” 、“前” 、“後ろ” 、“左” 、“右” 、“内部” 、“外部” 、及び“側面”等である。図面の方向である。従って、方向を示すタームは、本開示事項を説明し、理解するために用いられるのであり、開示事項を限定するものではない。
【００３０】
図１から図３を参照する。図１は、本開示に基づくシリンジアセンブリ１００の分解図を示す。図２は、図１のガイドチューブ１２０の上面図である。図３は、図２のガイドチューブ１２０のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。シリンジアセンブリ１００は、超音波部材１１０と、ガイドチューブ１２０と、シリンジ１３０と、サンプリングヘッド１４０とを備える。
【００３１】
超音波部材１１０は、超音波信号を生成し、当該超音波信号の反射を受信するために使用される。より詳細に、上記超音波信号によって、試験される液体の液表面レベル（液レベル）が取得される。その結果、上記試験される液体の容量が液レベルに基づく演算によって導出される。ガイドチューブ１２０は、第１連結部材１２１と、第２連結部材１２２と、第３連結部材１２３とを備える。より詳細に、シリンジ１３０は、圧力差を利用して、上記サンプリングヘッド内に試料を吸引する。ガイドチューブ１２０は、第１連結部材１２１を介して、超音波部材１１０と接続する。シリンジ１３０は、第２連結部材１２２を介して、ガイドチューブ１２０と接続する。第３連結部材１２３は、第３連結部材１２３に接続するサンプリングヘッド１４０を配設するために使用される。
【００３２】
好ましくは、自動装置において、シリンジ１３０は、コンピュータ装置の指示に基づいて上記試料の吸引／排出を自動的に実行する。
【００３３】
好ましくは、第１連結部材１２１及び超音波部材１１０は、糸（細線）、ラッチ等により固定されうる。第２連結部材１２２及びシリンジ１３０は、ゴム構造により互いに連結される。
【００３４】
実際には、第１連結部材１２１及び第２連結部材１２２は同軸に配される。これにより、超音波部材１１０は、サンプリングヘッド１４０内の上記試料の液面に対して超音波信号を送信することができる。そして、サンプリングヘッド１４０内の上記試料の液レベルがより精密に判定される。
【００３５】
より詳細に、第１連結部材１２１、第２連結部材１２２、及び第３連結部材１２３は互いに連通する。これは、第１連結部材１２１と第３連結部材１２３との間に上記超音波信号を送信すべく、第１連結部材１２１及び第３連結部材１２３が互いに連通するためである。第２連結部材１２２及び第３連結部材１２３は互いに連通する。これは、シリンジ１３０が作りだした圧力差により上記試料を吸引するためである。また、第１連結部材１２１と第３連結部材１２３との間に、波形収束孔１２４が形成され、配されている。波形収束孔１２４は、上記超音波信号の波形を、上記試料の液レベルを検出するのにより一層好適にすることができる。
【００３６】
実際に、シリンジアセンブリ１００が自動化装置（不図示）に配置された後に、シリンジ１３０は、サンプリングヘッド１４０の内部へ上記試料を吸引し始める。一方、超音波部材１１０は、サンプリングヘッド１４０内の上記試料の液レベルを検出するために超音波信号を継続的に送信する。シリンジ１３０及び超音波部材１１０はそれぞれ自動化装置に接続されているため、自動化装置は、サンプリングヘッド１４０内の上記試料の容量（液レベルの演算に基づく）と、シリンジ１３０により吸引された上記試料の容量とが一致するかどうか判定することができる。その結果、さらに、詰まりが発生しているか否かを判定することができる。本開示によって、上記試料の吸引と上記試料の液レベルの検出を同時に行うことで、詰まり同時検出の技術的効果を得ることができる。
【００３７】
図４は、本開示のフローチャートを示す。本開示に使用される部材は図１から図３が参照される。最初に、ステップＳ０１では、シリンジアセンブリ１００が試験される液体中に入れられる。ステップＳ０２では、超音波部材１１０が、サンプリングヘッド１４０内の上記試料の液レベルを検出するために超音波信号を継続的に送信する。ステップＳ０３では、吸引処理において、シリンジ１３０が、試験される液体をサンプリングヘッド１４０に吸引する。Ｓ０４では、液レベル検出及び吸引処理が同時に互いに比較（対照）される。Ｓ０５では、液レベルが吸引処理に対応していないと判定された場合、吸引処理が瞬時に中止される。
【００３８】
より詳細に、上記吸引処理には、（１）上記自動化装置による、吸引される試料の容量設定（例えば、体積）と、（２）上記自動化装置による、上記吸引処理を実行するためのシリンジ１３０の駆動（つまり、サンプリング動作）と、を含む。同様に、自動化装置によって、液面と上記吸引処理は同時に互いに比較される。液レベルが吸引処理に対応していない場合、設定された試料の量がサンプリングヘッド１４０内の試料の数字と一致しないことを意味する。例えば、シリンジ１３０により吸引された液レベル２ｃｃとサンプリングヘッド１４０内の試料が僅か液レベル１．９５ｃｃとを比較することで、詰まりの発生が示される。これにより吸引処理が中止される。詰まりは、手動で解消されてもよいし、自動化装置の後続処理により解消されてもよい。
【００３９】
上記説明は本開示に係る好ましい実施形態を示すのであって、当業者であれば、本開示事項の原理から逸脱することなく変更または改良することができ、そのような変更または改良も本開示事項の範囲内に含まれることに留意されたい。
【００４０】
上述したように、本開示事項は好ましい実施形態を参照して説明されたが、当業者であれば、本開示事項の原理及び趣旨から逸脱することなく、種々の改変、追加、大体が可能であろう。したがって、本開示事項の範囲は、特許請求の範囲を参照することによってのみ規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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