(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧空気源と、
前記空気源と連通している液体収集用且つ液体保持用のベッセルであって、吸引オリフィスを有するベッセルと、
吸引すべき液体を含む容器の中へ、前記空気源と連通した状態で前記ベッセルを降下させるための手段と、
前記液体との接触により前記ベッセル内の圧力が増大した際に前記ベッセルへの前記加圧空気の流入を停止させるための停止手段と、
前記オリフィス以外の出口から前記ベッセル内の前記加圧空気を抜くためのベントであって、前記ベッセルと並列に連通しており、前記停止手段の下流に位置し、且つ前記オリフィスの閉塞により前記ベッセル内の圧力が増大した際に前記ベッセルから圧力を抜くのに有効な場所に置かれたベントとを含み、
前記ベントは前記ベッセルの降下中に開放されたままであることにより、前記オリフィスが液体で閉塞された際に、前記ベッセル内の加圧空気が、前記容器内の液体中に気泡を生ぜしめることなく前記ベントから抜かれる分析装置用アスピレーター。
【請求項２】
加圧空気源と、
前記空気源と連通している液体収集用且つ液体保持用のベッセルであって、吸引オリフィスを有するベッセルと、
吸引すべき液体を含む容器の中へ、前記空気源と連通した状態で前記ベッセルを降下させるための手段と、
前記液体との接触により前記ベッセル内の圧力が増大した際に前記ベッセルへの前記加圧空気の流入を停止させるための停止手段と、
前記オリフィス以外の出口から前記ベッセル内の前記加圧空気を抜くためのベントであって、前記ベッセルと並列に連通しており、前記停止手段の下流に位置し、且つ前記オリフィスの閉塞により前記ベッセル内の圧力が増大した際に前記ベッセルから圧力を抜くのに有効な場所に置かれたベントとを含み、
前記ベントは前記ベッセルの降下中に開放されたままであることにより、前記オリフィスが液体で閉塞された際に、前記ベッセル内の加圧空気が、前記容器内の液体中に気泡を生ぜしめることなく前記ベントから抜かれる分析装置用ディスペンサー。
【請求項３】
気液界面を形成する液体に向けて降下され且つ前記液体中に入れられるベッセルを有するアスピレーター又はディスペンサーによって前記気液界面の存在を検知する方法であって、（ａ）前記アスピレーター又はディスペンサーの前記ベッセルを加圧しながら前記ベッセルを降下させる工程、（ｂ）工程（ａ）を実施する間、前記ベッセル内の圧力レベルを検出する工程、及び（ｃ）前記ベッセルが前記界面に接触したことを表す圧力増大が発生した時点で工程（ａ）を停止させる工程を含み、
工程（ａ）及び工程（ｂ）は、前記ベッセルの降下中、前記ベッセルとは隔離された出口から前記アスピレーター又はディスペンサーを大気に向けてガス抜きする工程を含み、よって前記圧力が増大した際には、工程（ｃ）の実施中に過剰圧力が瞬時に前記ベッセルから解放されるため、過剰圧力による気泡が前記液体中に追い出されることがない方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体界面検出器を有するアスピレーター又はディスペンサーに関し、また液体中に捕捉される気泡の発生を防止するそれらの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸引目的でアスピレーターの先端をその中へ降下させていく液体と該先端部との接触を検知する方法が知られている。非常に好ましい方法は、一定圧力の加圧空気を先端のオリフィスから追い出し、該先端部内部の圧力を圧力検出器又は圧力変換器で検知する方法である。該圧力検出器又は圧力変換器が液体との接触による圧力増大を検知した時点で加圧空気源を先端部から遮断する。次いで、ポンプによる従来法で先端部の排気を行うことにより、該液体を吸引し、その後別の場所でこれを分配することができる。この構成、配置について記載している代表的な特許明細書は、米国特許第５，０１３，５２９号明細書（特に、第３図）である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の機構には以下の欠点がある。先端部と加圧源との連通を断つ遮断弁では、先端部から先端オリフィスを覆う液体中に１個又は２個以上の様々な大きさの気泡を放逐する原因となるような圧力の増大を常に防止することは不可能である。このような気泡は望ましいものではない。なぜなら、これらの気泡は、完全に分散しない限り、液体の代わりに逆に先端部に吸引されるため、期待される液体容量の精度が低下するからである。より詳細に説明すると、該機構は、圧力変換器を利用して、先端オリフィスを現に閉塞している液体の壁を表す増大圧力のスパイク(spike) を検知する方法である。この圧力のスパイクは圧力変換器が作動するために必須である。残念ながら、このスパイクが、その後先端オリフィスに気泡を生ぜしめる。この気泡は、結局のところ先端オリフィスに位置し、先端部の吸引サイクル中に吸引されるにすぎない。このような場合には、気泡の容積は、先端部の容量残部の一部となりこれに影響を及ぼすだけであり、また「分配」されることは決してない。さらに、このような気泡は、空気排出装置における固有空気容量(dead air volume) を事実上変化させることによる二次効果(second order effect) を発生させる。例えば、気泡容積が、吸引された液体アリコートの１０％に相当する場合でも、その後の分配に対するその影響は２％にすぎないこともある。
【０００４】
しかしながら、しばしば起こることであるが、気泡が先端部から解離した場合には状況は悪化する。その場合、気泡は、分配される容量の「スラッグ(slug)」の一部として先端部内に逆に吸引されてしまう恐れがある。この気泡は容量残部中へ移行しうる。しかしながら、この移行が（試料の流動性や気泡の最初の所在によっては）分配工程前に常に完了しないようなタイミングがある。その場合、気泡は一次誤差(first order error) を生ぜしめる、即ち、分配されるアリコート容積の１０％に相当する気泡容積が、結局その分配されるアリコートにおいて１０％の誤差となる。
いずれの場合においても、高精度の計量様式にとってはどちらの誤差も許容できるものではない。
【０００５】
上記の問題は、単に、空気圧源の断絶時に先端部に発生する圧力増大量を縮小する意図で、放逐される空気圧の圧縮空気源の全圧ＰT を低下させるだけでは解決することはできない。圧力検出器の引き金を引いて断絶を行うために、圧力スパイクΔＰ1 が先端部内に必要であることに変わりはない。このため、たとえ空気源のＰT を半分に低下させ、スパイク圧ΔＰ2 が、例えば前記米国特許第５，０１３，５２９号明細書の装置において断絶を起こすスパイク圧ΔＰ1 の半分だけになったとしても、先端部から液体中に気泡を放出するに十分な圧力であることに変わりはない。このような気泡は１個たりとも許容できないので、単に加圧空気源のＰT を半分に低下させる方法では、十分な解決にはならない。その上、気泡の大きさを縮小すべく、検出器の引き金となる圧力スパイクを大幅に縮小する試みは、いずれも検出可能なスパイクに必要とされるシグナル対ノイズ比によって課される限界値に直ぐに達してしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題の解決には、液体界面との接触時の先端部内の圧力増大を、先端オリフィス以外の出口を介して瞬間的に解放する必要があることを見い出した。本発明者は、これを達成するための装置及び方法を提供する。
より詳細には、本発明の一側面によると、
加圧空気源と、
前記空気源と連通している液体収集用且つ液体保持用のベッセルであって、吸引オリフィスを有するベッセルと、
吸引すべき液体を含む容器の中へ、前記空気源と連通した状態で前記ベッセルを降下させるための手段と、
前記液体との接触により前記ベッセル内の圧力が増大した際に前記ベッセルへの前記加圧空気の流入を停止させるための停止手段と、
前記オリフィス以外の出口から前記ベッセル内の前記加圧空気を抜くためのベントであって、前記ベッセルと並列に連通しており、前記停止手段の下流に位置し、且つ前記オリフィスの閉塞により前記ベッセル内の圧力が増大した際に前記ベッセルから圧力を抜くのに有効な場所に置かれたベントとを含み、
前記オリフィスが液体で閉塞された際に、前記ベッセル内の加圧空気が、前記容器内の液体中に気泡を生ぜしめることなく前記ベントから抜かれる分析装置用アスピレーター又はディスペンサーが提供される。
【０００７】
本発明の別の側面によると、
気液界面を形成する液体に向けて降下され且つ前記液体中に入れられるベッセルを有するアスピレーター又はディスペンサーによって前記気液界面の存在を検知する方法であって、（ａ）前記アスピレーター又はディスペンサーの前記ベッセルを加圧しながら前記ベッセルを降下させる工程、（ｂ）工程（ａ）を実施する間、前記ベッセル内の圧力レベルを検出する工程、及び（ｃ）前記ベッセルが前記界面に接触したことを表す圧力増大が発生した時点で工程（ａ）を停止させる工程を含み、
工程（ａ）及び工程（ｂ）は、前記ベッセルの降下中、前記ベッセルとは隔離された出口から前記アスピレーター又はディスペンサーを大気に向けてガス抜きする工程を含み、よって前記圧力が増大した際には、工程（ｃ）の実施中に過剰圧力が瞬時に前記ベッセルから解放されるため、過剰圧力による気泡が前記液体中に追い出されることがない方法が提供される。
【０００８】
本発明を特定の好ましい実施態様との関連で説明する。ここでは、特定の一定圧力を圧縮空気源により発生させ、そして特定の圧力変換器を使用して、流体界面と接触した際の圧力スパイクを検知する。さらに、検知用の空気圧や、その空気圧が圧縮空気源由来であるか否か、特定の圧力変換器を使用するか否か、さらには検知される液体の種類とは無関係に、検出器が、吸引用のベッセルオリフィスから離れて独立して大気に向けてガス抜きされる限り、本発明は有用である。
【０００９】
図１は、上記従来法を例示するものである。一定圧力空気源が２２に設けられており、そして調節器２３ｂ及び圧力検知器２４を介して圧力検知器２４に応答する三方弁２１へ送られる。三方弁２１は、ベッセル３を液体１２に向けて降下させている間、最初からベッセル３に連通している。ベッセル３が液体と接触すると、ベッセル３において圧力スパイクが起こり、これを検出器２４で検知する。これに応答して、三方弁２１が切り替わり、管路２２からの一定圧力はこれ以上かからなくなり、代わりにベッセル３はピストンポンプ２６に連通して液体をベッセル３の中に吸引する。
しかしながら、検出器２４の引き金を引く圧力スパイクは、ベッセル３の先端オリフィスの外部を除くと行き場がないため、上記のように気泡が発生して問題となる。
【００１０】
実施態様
本発明の解決策は、流体界面の探索時には一般に開放しておくが、空気加圧管路（図１では２２）をベッセルから断絶した後には閉鎖する弁を介して、管路２０に大気排気用管路を付加する方法である。
【００１１】
好ましい構造（図２）を参照すると、先端部又はベッセル１０３は管路１２０と連通したまま昇降される。管路１２０は、容器１４０に入れられている血清などの流体１１２に向かいベッセル１０２が進行している際には通常開放されている弁１２１を介して、圧縮空気１２３のような源由来の一定空気圧源を受容する管路１２２と圧力変換器検知器１２４とに連通している。（ベッセル１０３の昇降には、例えばラック１３０及び被動ピニオンギア１３２のように、任意の機構を採用することができる。）流体１１２がベッセル１０３と接触すると、常用のピストンポンプ１２６を、例えばステップモーター１４１によって作動させることにより、液体を容器１０３の中に吸引し、その後、吸引した液体を、例えばスライド試験要素の上に、又は別の容器の中に、分配することができる（いずれも図示なし）。
【００１２】
本発明により付加されるものは、ベッセル１０３と並列に連通し、弁２０２により管路１２２に連通し、さらに圧力変換器１２４にも連通しているベント管路２００である。弁２０２は、液体レベルの検知工程だけの場合には開放されたままである。ベント管路２００の出口は大気に向いている。弁２０２及び１２１は順に常用のコントローラー２１０に接続されており、これが圧力変換器１２４に応答してこれらの弁を作動させる。圧力変換器１２４は、例えば、歪ゲージ式シリコンダイアフラム相対圧力検知器であることができる。
【００１３】
動作時には、圧縮空気源１２３の圧力ＰT が弁１２１を介して管路１２０及び２００の両方（矢印２９０及び２９２）にかかり、その間にベッセル１０３が血清１１２に向けて（矢印３００）降下される。ベッセル１０３の先端オリフィス２６０から放出される空気（矢印３０２）は、ベッセル１０３が血清１１２と接触した時に圧力ＰT を上回る圧力のスパイクを発生させ、このスパイクが圧力変換器１２４の引き金を引く。この引き金は、コントローラー２１０を介して弁１２１を遮断する信号を送り、空気圧ＰT がさらに管路１２０及びベッセル１０３にかからないようにする。その結果、管路１２０及びベッセル１０３における周囲よりも高い空気圧、具体的には上記引き金となった圧力スパイクは、ベッセル１０３から液体１１２に向かう代わりに、弁２０２及びベント２００を介して（矢印２９２）外部へ瞬時に解放される。その直後、例えばその３０ミリ秒後に、コントローラー２１０が弁２０２を遮断し、そしてモーター１４０を、好ましくは間を置いてから作動させることでポンプ１２６を動かし、気泡をまったく発生させることなく、血清１１２の一部をベッセル１０３の中に吸引する。（ベッセル１０３は、液体１１２を容器１４０から吸引しながら徐々に下降する。）
【００１４】
別法として（図３）、ポンプ１２６の代わりに常用のベローズポンプ４００、例えば１９８９年８月１日に発行された米国特許第４，８５２，６２０号明細書に記載されているものを使用して、慣用法であるが、部分真空及び部分加圧を発生させることによりそれぞれ液体をベッセル１０３の中に吸引及びベッセル１０３から分配することも可能である。
【００１５】
【発明の効果】
従って、本発明の有利な特徴は、吸引すべき液体中に気泡を発生させることなく、アスピレーター又はディスペンサーの先端部で加圧空気を利用して気液界面を検知できることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧空気を利用した従来技術の気液界面検出装置の概略図である。
【図２】本発明により構築された検出装置の概略図である。
【図３】本発明の別の態様を示す断片的部分断面立面図である。
【符号の説明】
３，１０３…ベッセル
１２，１１２…液体
２０，１２０，１２２…管路
２１…三方弁
２６，１２６…ポンプ
１２１，２０２…弁
１２４…圧力変換器
１３０…ラック
１３２…被動ピニオンギア
１４０…容器
１４１…モーター
２００…ベント管路
２１０…コントローラー
２６０…オリフィス
４００…ベローズポンプ
【図１】
0004108780.tif 000002
【図２】
0004108780.tif 000003
【図３】
0004108780.tif 000004