JP3974178B2 - 流体送出し装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は任意の所望流量の２つ又はそれ以上の流体又は懸濁液を供給することができまたその相対的濃度を正確に変えることのできる装置に関する。
背景技術
英国特許第2,068,544号は、赤血球の希薄標本の特性が浸透によって変えられ血球標本の人間又は動物の供給源の健康又は生理条件の特性である一組の関連データを生み出す方法と装置を開示している。血球に異なる濃度の多数の溶液を作用させることにより、血球の大きさと形状は変化する。これらの変化が電気的に測定された時、検出された電気抵抗は最高点へと増大しそれから臨界濃度が推移するにつれて低下する。
特に、ドイツ特許第2,068,544号において、一連の劣張濃度が得られそれにより一連の異なった浸透圧重量モル濃度で血球の特性を測定するのが望ましいことが知られている。今までは、普通のパルスモーターが親ねじと組合わせて用いられ、希釈液を収容する第１の注入器のプランジャを駆動し、この希釈液は続いて第２の注入器に収容された異なる希釈液と混合され、第２の注入器のプランジャは第２のパルスモーターで駆動されるようにしていた。用意された血球標本を収容している第３の注入器から一定流量の標本が混合室の中に放出されこの混合室に第１及び第２の注入器からその内容物が同時に放出される。試験の間、第１の注入器からの流体の流量は典型的にはある時間にわたって減少されこれに対し第２の注入器からの流体の流量は同じ時間にわたってこれに対応して増大され２つの希釈液の相対濃度を変化させ、一方、大きさ形状及び数の測定はこうして得られた混合液の中の血球で行われる。しかし、公知のパルスモーターは限定された数の予め決められたステッピング速度で駆動されそれにより各注入器から放出される流体の速度が段階的に変えられるだけであり、そのため所望の速度線図にあらまし近づくにすぎない。公知のパルスモーターの速度の各段階の変化は下流側で行われる大きさ、形状及び数の測定の精密さに影響を与える流体の流れに乱流を生じることになる。したがって、血球の浸透圧重量モル濃度を決定するこの公知の装置の精密度は２〜３mosmkg^-1の範囲にすぎず、これは一定の健康状態又は生理状態を検出するに十分な感度とは云えない。
発明の開示
本発明の第１の形態によれば、流体送出し装置を用いる血球標本の血球特性を試験する方法が提供されるが、この試験方法において流体送出し装置は第１及び第２の送出し注入器を具備し、各送出し注入器は流体出口を有する管状通路を区画形成する注入器ハウジングと管状通路の内部で軸方向に摺動しかつ管状通路の一端をシールするように配設された注入器プランジャとを具備し、流体送出し装置はさらに注入器プランジャを管状通路の長さの少なくとも一部に沿って、送出し注入器の所定の速度線図にしたがって駆動し流体を流体出口を通って放出するよう配設された注入器プランジャ駆動手段を具備し、前記試験方法は、血球標本を第１の希釈液と予め混合し第１の送出し注入器に供給する流体源を形成し、第２の送出し注入器に他の流体源から供給し、プランジャを各送出し注入器の所定の速度線図にしたがって注入器の内部で摺動しそれにより送出し注入器の出口から同時に放出された流体の組合わされた流量が複数のプランジャの運動の範囲の少なくとも一部にわたって実質的に一定に保たれるようにすることからなっている。
本発明の方法を用いる時導入された血球の大きさの変化が小さくなるのは濃度勾配の小さな変化についてのみであるため、測定誤差は潜在的に重要となる。予めの混合は標本の血球が実質的に均一に分配されるため試験データの品質を向上させる。これに対し、３つの注入器の方式においては標本血球の小さな濃縮ポケットが形成されこれが大きな測定誤差を生じるものとなる。
本発明において、各送出し注入器のプランジャを所望の速度線図にしたがって実質的に連続して駆動する手段が設けられ、前記速度線図の一部が流体の放出速度に加速度をもたらす。この速度線図は直線状であるか他の曲線であるかにかかわらず任意の連続作用とすることができる。各注入器の所定の速度線図は流体が注入器プランジャの運動の範囲で注入器から放出される流量を決定する。血球特性を測定する装置において各送出し注入器の流体出口は装置の上流側の離れた混合及び検知室に連結され血球の大きさ、数の測定及び他の測定を行うようにする。このような装置が用いられた時、本発明の方法は流体の組合わされた流量が、希釈液の相対濃度が連続して変化しても少なくとも試験測定が行われている時間の間は実質的に一定に保たれるのを保証する。
また同日に出願された同時係属英国特許出願第9526717.5号は公知の親ねじ流体送出し装置におけるパルスモーターを制御するのに用いることのできるデジタル周波数発生装置を記載している。この周波数発生装置はパルスモーターのステッピング速度を正確にかつ大幅に増加した数の別の値の最小の遅れで設定できるようにしそれにより注入器プランジャの加速と注入器から放出された流体の流量とが段階作用ではなく実質的に連続した線図に対応して加速できるようにする。したがって、この装置は本発明の１つの実施態様を構成する。
本発明の好適な実施態様では、注入器プランジャ駆動手段は回転可能のカムとカム従動子とを具備し、カム従動子は注入器プランジャに連続されカムが回転されるにつれて注入器プランジャを駆動するようにしている。
好ましくは、カムはその一方の面に形成されたカム溝を有するプレートを具備している。好ましくは、カム従動子はカム溝の内部に位置するように配置されたローラ型のものである。このカム溝は送出し注入器と必要とされる試験の手順とに関連づけられた予め決定された速度線図に従って形成される。このカムプレートはプラスチック材料で形成できるが、好ましくは金属で形成される。さらに好ましくは、カムプレートは陽極酸化皮膜を形成したアルミニウムから形成される。
カム溝は自動車のエンジンに見られるようなスプリング復帰機構の必要をなくする。スプリングをなくすることにより、カムを駆動するのに必要とされるトルクは減少されまた位置の正確性は抵抗トルクが何時も一定であるため向上する。
カム溝は連続しておりそのためカム従動子はカムプレートの完全な１回転の後に何時もそのもとの位置に戻る。しかし、これはカムが比較的大きな直径を有し、より多くの材料を用いカムが重くなりコストがかかり、またそのため、好ましくはカムは往復動型としなければならないことを意味する。この場合、カム従動子はカムの回転方向を逆にすることによりそのもとの位置に戻される。
好ましくは、カム溝は、カムが一方の方向に回転した時カム従動子がカム溝の一方の側面に当接しまた反対方向に回転した時カム従動子がカム溝の反対側の側面に当接するようになっている。好ましくは、カム溝の向き合う側面は異なる形状とされる。このようにして、カム従動子は第１の方向に回転された時注入器プランジャを予め決められた速度線図にしたがって駆動し流体を送出し注入器から放出することができ、カムが反対方向に回転された時カム従動子は注入器プランジャをもう１つの予め決められた作用にしたがって駆動し注入器プランジャをそのもとの位置に戻すことができる。好ましくは、流体はカムの戻り行程の間供給源から送出し注入器の中に吸引される。
好ましくは、カムプレートはその中心が固定された水平シャフトに回転自在に支持され、それによりカムプレートが軸受上の固定されたシャフトの周りに回転できるようにする。
好ましくはカム従動子は注入器プランジャに連結される駆動ブロックに連結される。好ましくは、駆動ブロックは一対の支持案内シャフトに沿って垂直方向に自由に揺動できる。
最も好ましくは、第２の所定の速度線図を区画形成する第２のカム溝がカムプレートの反対側の面に形成され、それ自身の駆動ブロックと対の案内シャフトとに連結された第２のカム従動子が配設され第２の送出し注入器の注入器プランジャを駆動する。したがって、カムプレートが回転されるにつれて、２つの送出し注入器が同時に放出することができ、各注入器はそれぞれのカム溝に関連した所定の速度線図にしたがって放出される。この配置構造の利点は第１及び第２のカム溝が数秒の角度の範囲に相互に整列され、すなわちカムプレートを切削するのに用いられるCNC機械の限度に整列され、それにより停止又は震動してもこの２つのカム溝が装置の寿命を超えて動くことがないため精密な手動によるタイミングの調節を行う必要がないようにする。
好ましくは、カムプレートを支持する固定シャフトは、それ自体が隣接の対の案内シャフトに支持される支持ブロックによってその対向端部の各々が支持される。さらに好ましくは、支持ブロックは解放可能でありそのためこれら支持ブロックはそれぞれの案内シャフトに沿って摺動することができカムプレートの高さを調節する。この固定されたシャフトは装置の幅を減少しそして送出し注入器をカム従動子の非常に近くに取付けることができるようにしそのためモーメントの距離を減少することができる。
好ましくは、カムプレートは円形でありカムの縁の周りを移動する駆動ベルトにより回転される。さらに好ましくは、駆動ベルトは歯がつけられまたカムの縁には刻みがつけられる。これはカムプレートを直接、最小数の機械的リンクで実質的にバックラッシュなしで最大のトルクで駆動する利点を有している。
好ましくは、駆動ベルトは一定速度のモーターに連結される。適当なモーターはパルス、DC又は歯車つきモーターを含んでいる。モーターは流体を送出し注入器から放出する時一定速度で駆動する。
好ましくは、カムプレートのカム縁はカムプレートが製造されるのと同時に形成された多数のタイミング用の刻み目が設けられこれら刻み目は光学センサにより検知されカムの位置を決定する。好ましくは、これらタイミング刻み目は分析事項となるカム運動の範囲のための頂部死点、底部死点、及び出発位置と終着位置を表示する。組立ての間、カムプレートの高さは、固定シャフトと支持ブロックをその各案内シャフトに沿って摺動させ光学センサの焦点深度を調節することにより調節される。切断されると、タイミング刻み目は調節する必要はなくなる。
図面の簡単な記載
本発明の流体送出し装置の一例が添付図面を参照して以下に記載される。ここで
図１は流体送出し装置の前面図を示す。
図２は流体送出し装置の平面図を示す。
図３は流体送出し装置の一部が露出され切断された端面図を示す。
図４は送出し注入器連結部の断面図を示す。
図５は２つの送出し注入器から放出される流体の一対の速度線図を示す。
図６は送出し注入器の注入器プランジャの一対の変位線図を示す。
詳細な記載
図１から３において、流体送出し装置は基板１と、一方の面４に切抜かれた第１のカム溝３と反対側の面５に切抜かれた第２のカム溝（図示しない）とを有する陽極酸化処理されたアルミニウムのカム円板２とを具備している。この実施例においては、カム溝３の向き合う面３₁，３₂の形状は同一であるが、以下に詳細に記載される理由により一方の面３₁では第１の連続する形状、他方の面３₂では他の連続する形状とすることができる。
カム円板２は多数のタイミング用刻み目６₁〜６₄を有し、これら刻み目はカム円板２の方の面４のカム縁７に切込まれている。
カム円板２は、カム円板２内部に位置する軸受組立体９を有する固定シャフト８に支持されている。シャフト８はその両端部が、それぞれ一対の案内シャフト11により支持されグラブねじ12により所定位置に保持される支持ブロック10に支持されている。支持ブロック10の、したがってカム円板２の高さは支持ブロック10を案内シャフト11上を上下に摺動させることにより調節される。
摺動ブロック13がまた案内シャフト11の各々に取付けられまたそれぞれの低摩擦鋼のローラカム従動子14に連結される。ローラカム従動子14は摺動ブロック13の中に延びる中心シャフトを有する小形シャフト軸受を具備している。図１に示されるように、カム従動子14はカム円板２の面４に形成されたカム溝３の内部に位置しまたこのカム溝の面に沿って転動するのが自由である。さらにまた、摺動ブロック13は垂直に取付けられた送出し注入器17に関連する２組の止めねじ15により注入器プランジャ16の一端に固定される。送出し注入器ハウジング18の上端には不活性のPTFE（ポリテトラフルオロエチレン）のワッシャ20を含む流体出入口19が設けられている。PTFEワッシャ20は流体出入口19を通過する流体が他のいかなる材料にも接触することなくPTFE送出しチューブ（図示しない）に流入するのを保証する。PTFEワッシャ20はPTFEチューブ（図示しない）の開放端部を受け入れる保持クランプ21によって所定位置に保持される。
各送出し注入器ハウジング18の上端は案内シャフト11の２つの対向する対を支える作用をする頂板２２に螺着される。
カム円板２はパルスモーター25のプーリ24に連結された歯つき動力伝動ベルト23によってその平坦なカム縁７の周りに駆動されるよう配置されている。パルスモーター25はＬ字形ブラケット26上で基板１に固定されている。この装置はまたカム円板２の直ぐ下側で基板１のソケット27に取付けられた一対の離間した光学センサ（図示しない）を具備している。これら光学センサはカム円板２が回転するにつれてタイミング刻み目６₁〜６₄を検知する。
作動時、パルスモーター25はカム円板２を反時計方向に（図１に示される図に関して）駆動し送出し注入器17の各々に２つの別々の供給源（図示しない）から流体を再充填する。カム円板２が回転すれにつれて、カム溝３の内部に位置するカム従動子14が下方に押され注入器プランジャ16が取付けられた摺動ブロック13を下方に向って押す。摺動ブロック13はカムシャフト８と支持ブロック10とを支持する同じ案内シャフト11によって垂直方向に案内される。２つの反射光学センサ、典型的には取付けソケット27のカム円板２の下側に位置するペンサイズのバーコード読取り器からの要素がカム円板の位置をカム円板２の縁７に切込まれたタイミング刻み目６₁〜６₄を検出することにより決定する。タイミング刻み目６₁〜６₄は、頂部死点と試験測定を行う時の特定の分析事項の領域を記号づけする２つの変移部分と底部死点とを、それぞれ識別する。
光学センサ（図示しない）が、カム円板２が底部死点６₄にあること、すなわち送出し注入器17の各々が再充填された時を検出すると、パルスモーター25は停止され、逆転され、再びスタートされる。パルスモーター25はカム円板２を一定速度で回転し、送出し注入器17がカム円板２に切込まれたカム溝にそれぞれ関連する速度線図にしたがって流体を放出するようにする。
図４は送出し注入器17をPTFEチューブ28に連結する他の構造を示す断面図である。
この構造において、PTFEチューブ28の予め拡げられた端部29がプレート22の前方に形成された溝30とPTFEのワッシャ31とを通って挿入される。通常のように、チューブ28は開口を通してねじが切られまた現場で拡げられる。したがって、この構造は非常に簡単であり市場で入手可能な予め拡げられたチューブの使用を可能にする。送出し注入器17の出口及び入口は頂部プレート22に形成された対応のねじの切られた部分33に螺合されたねじのある部分32を含んでいる。送出し注入器が完全に螺合された時、送出し注入器17の頂部はPTFEチューブ28の張出し部分29の底部と係合し注入器の頂部をシールする。
上記のように、第１の連続した形状のカム溝３の一方の面３₁と他の連続した形状の他方の面３₂とを形成することができる。このようにして、カム従動子14は、反時計方向に回転され第１の面３₁に当接した時とカムプレート２が反対方向に回転された時とに所定の速度線図にしたがって注入器プランジャ16を駆動することができ、カム従動子14は面３₂と関連する他の所定の作用にしたがって注入器プランジャ16を駆動し注入器プランジャ16をそのもとの位置に戻すことができるようにする。
図５と６は２つの送出し注入器17からの流体の放出に関する時間に対する速度のグラフと２つの送出し注入器17の注入器プランジャ16の相対排除量のグラフとを、それぞれ示す。
この実施例では、塩類標本のような第１の希釈液が純水の標本のような第２の希釈液と混合される。図５に示されるように、第１の希釈液が充填された送出し注入器と関連するカム形状が注入器プランジャを加速し流体を速度Ｖ₁で放出し、一方第２の希釈液が充填された他方の送出し注入器17と関連するカム形状が注入器プランジャを加速し流体を低速度Ｖ₂で放出する。
各送出し注入器17からの一定流量がタイミング刻み目６₂により決定されたように、時間Ｔ₀と時間Ｔ₁で形成されると、第１の希釈液で充たされた送出し注入器と関連するカム形状が流体の放出速度を時間Ｔ₂−Ｔ₁にわたって、−但しＴ₂はタイミング刻み目６₃により表示される−直線状に速度Ｖ₂に減速させ、また同時に第２の希釈液で充たされた送出し注入器と関連するカム形状が流体の放出速度を速度Ｖ₁に直線状に加速させる。この時間中、２つの注入器の組合わされた流量は実質的に一定に保たれる。最後に、この２つの注入器は、タイミング刻み目６₄によって表示されるように、注入器プランジャが頂部死点に達するまで時間Ｔ₃−Ｔ₂にわたって流体を放出する。
試験の間、速度Ｖ₁とＶ₂がゼロに接近しないことが重要である。これは一方の送出し注入器から他方の注入器に流体が入らないこと又は一方の注入器から他方のPTFE出口チューブに流体が流入する機会をなくすことを保証するためである。
血球特性を測定する試験方法において、血球標本は希釈液が送出し注入器17に吸入される前に希釈液、通常は塩類のような生理上の緩衝剤と予め混合される。この予めの混合は試験データの品質を向上させるが、その理由は混合液が上方の混合室（図示しない）に他方の送出し注入器17の中の第２の希釈液と共に放出される時血球が混合液の中に均一に分布されるからである。この装置は典型的には200μリットルＳ^-1の組合された出力を生み出しまた潜在的に0.1mosmkg^-1の範囲内で正確である。

Claims (12)

1. 少なくとも第１及び第２の送出し注入器を具備する流体送出し装置を用いて細胞標本の細胞特性を試験する方法であって、各送出し注入器が流体出口を有する管状通路を区画形成する注入器ハウジングと管状通路の内部を軸方法に摺動し管状通路の一端をシールするよう配設された注入器プランジャとを具備し、流体送出し装置がさらに第１及び第２の送出し注入器の注入器プランジャをそれぞれの管状通路の長さの少なくとも一部に沿って送出し注入器の所定の速度線図にしたがって駆動し流体を流体出口を通って放出するよう配設された注入器プランジャ駆動手段を具備し、前記方法が、以下の段階：
   ａ）細胞標本を第１の希釈液と予め混合し第１の送出し注入器に流体源を供給する；
   ｂ）第２の送出し注入器に他の流体源を供給する；
   ｃ）プランジャを注入器の内部で各送出し注入器の所定の速度線図にしたがって駆動手段により摺動しそれにより送出し注入器の出口から同時に放出された流体の組合わされた流量が複数のプランジャの運動の範囲の少なくとも一部にわたって実質的に一定に保たれるようにする；
   を含んでいる細胞標本の細胞特性の試験方法。
2. 注入器プランジャ駆動手段が回転可能なカムとカム従動子とを具備し、カム従動子が注入器プランジャの一つに連結されカムが回転するにつれて注入器プランジャを駆動するようにしている請求項１に記載の方法。
3. カムがプレートの一方の面に形成されたカム溝を有するプレートを具備し、カム溝が送出し第１の送出し注入器と関連した所定の速度線図したがって形成されている請求項２に記載の方法。
4. カム従動子がカム溝の内部に位置するよう配設されたローラ型の従動子である請求項３に記載の方法。
5. カムが往復運型のカムである請求項２に記載の方法。
6. カム溝が、カムが一方の方向に回転された時にカム従動子がカム溝の一方の側面に当接し反対方向に回転された時カム従動子がカム溝の反対側の側面に当接するように配置され、カム溝の対向する側面は異なったカム溝が設けられている請求項３に記載の方法。
7. カムプレートはその中心が固定された水平シャフトに回転可能に支持され、それによりカムプレートが軸受上の固定されたシャフトの周りに回転するようにしている請求項２に記載の方法。
8. カム従動子が注入器プランジャに連結される駆動ブロックに連結され、駆動ブロックが一対の支持案内シャフトに沿って垂直に摺動できるようにしている請求項２に記載の方法。
9. 第２の所定の速度線図を区画形成する第２のカム溝がカムプレートの反対側の面に形成され、それ自体の駆動ブロックと対の案内シャフトとに連結された第２のカム従動子が第２の送出し注入器の注入器プランジャを駆動するよう配設されている請求項３に記載の方法。
10. カムプレートが円形でありカム縁の周りの駆動ベルトによって回転される請求項２に記載の方法。
11. 駆動ベルトが一定速度のモーターに連結されている請求項10に記載の方法。
12. カムプレートは光学センサによって検出することのできる多数のタイミング用刻み目が設けられている請求項２に記載の方法。

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