JP6851953B2 - ポンプ駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ駆動方法に関する。

下記特許文献１には、カソードブロックに保持された吸引配管の端部に、吸引ポンプが接続されたキャピラリ電気泳動装置が示されている。このキャピラリ電気泳動装置では、吸引ポンプを作動させると、吸引配管内へ試料を吸引することができる。

特開２０１６−１７６７６８号公報

上記特許文献１のキャピラリ電気泳動装置のように、ポンプを使用する装置を正常に機能させるためには、ポンプの作動状態が適正かどうかを適宜評価する必要がある。

本発明は上記事実を考慮して、ポンプの作動状態を評価できるポンプ駆動方法を提供することを目的とする。

第一態様のポンプ駆動方法は、流路と、前記流路内に圧力を付与するポンプと、前記流路に設けられ、前記流路を開閉する開閉弁と、前記流路において前記ポンプと前記開閉弁の間に設けられ、前記流路内の圧力を検出する圧力検出部と、前記流路において前記ポンプと前記開閉弁の間に設けられ、前記流路内を大気開放する大気開放弁と、を有する加圧装置に用いられ、前記開閉弁を閉じ、前記大気開放弁を開き、前記ポンプを駆動する第１工程と、前記ポンプを駆動したまま前記大気開放弁を閉じてから、所定時間経過時に前記圧力検出部が検出した圧力に基づき、前記ポンプの状態を評価する第２工程と、を有する。

第一態様のポンプ駆動方法では、第１工程で、加圧装置における流路に設けられた開閉弁を閉じ、流路においてポンプと開閉弁の間に設けられた大気開放弁を開き、ポンプを駆動することで流路内の空気が押し出され流路内の圧力が大気圧と等しくなる。これにより圧力検出部で検出される流路内の圧力がゼロとなる。

ポンプを駆動したままで、流路内の圧力がゼロの状態から大気開放弁を閉じると、流路内の圧力が上昇する。そして第２工程で、大気開放弁を閉じてから所定時間経過時の圧力を圧力検出部が検出する。

所定時間経過時の圧力が基準圧力より低いと、ポンプの調整が必要、又はポンプが劣化していると評価できる。また、所定時間経過時の圧力が基準圧力より高い場合も、ポンプの調整が必要と評価する。

このように、ポンプの能力（流量）を直接計測する流量計でなく、流路内の圧力を検出する圧力検出部を利用してポンプを評価することで、低コストでコンパクトな加圧装置を構成することができる。

第二態様のポンプ駆動方法は、第一態様のポンプ駆動方法において、前記第２工程において、前記圧力検出部が検出した圧力に基づいて前記ポンプから吐出される空気の流量を算出して、前記ポンプの状態を評価する。

第二態様のポンプ駆動方法では、第２工程で検出した圧力から、ポンプから吐出される空気の流量を算出する。そしてこの流量が基準流量より小さいと、ポンプの調整が必要、又はポンプが劣化していると評価する。

第三態様のポンプ駆動方法は、第一態様又は第二態様のポンプ駆動方法において、前記第２工程において、前記圧力検出部が検出した圧力と基準圧力とのずれが閾値を超えた場合には、エラーと判断する。

第三態様のポンプ駆動方法では、第２工程で検出した圧力と基準圧力とのずれが、予め定められた閾値を超えた場合は、エラーと判断する。これにより、劣化したポンプを使用し続けることを抑制できる。

第四態様のポンプ駆動方法は、第一態様〜第三態様の何れか一態様のポンプ駆動方法において、前記第２工程において、所定時間経過時に前記ポンプを停止して、前記圧力検出部が圧力を複数回検出する。

第四態様のポンプ駆動方法では、大気開放弁を閉じてから所定時間経過時の流路内圧力を複数回測定できる。このため、圧力検出部の測定誤差を少なくして、圧力の測定精度を向上できる。

第五態様のポンプ駆動方法は、第一態様〜第三態様の何れか一態様のポンプ駆動方法において、前記第２工程において、前記圧力検出部が流路内圧力を複数回検出し、それぞれの測定値と経過時間との関係から、前記流路内圧力が上昇を開始した時間を推定する。

大気開放弁を閉じる時間と流路の圧力が上昇を始める時間には、タイムラグが生じる場合がある。このタイムラグが大きい場合、大気開放弁を閉じてから所定時間経過時の流路の圧力と、流路の圧力が上昇を開始してから所定時間経過時の流路内圧力と、の間に誤差が生じる。

そこで第五態様のポンプ駆動方法では、流路の圧力を複数回測定することで、経過時間に対する圧力の増加分、すなわち傾きを算出し、流路の圧力が上昇を開始した時間を推定できる。これにより、流路の圧力が上昇を開始してから所定時間経過時の流路内圧力を推定できる。

第六態様のポンプ駆動方法は、第一態様〜第四態様の何れか一態様のポンプ駆動方法において、前記流路に接続され、密閉気室へ連通された調整流路と、前記調整流路に設けられ、前記調整流路を開閉する調整弁と、を備えた前記加圧装置において、前記第１工程において、前記調整弁を開けた状態で前記ポンプを作動させる。

第六態様のポンプ駆動方法では、流路を密閉気室に連通させることで、流路全体（流路、加圧流路及び調整流路で形成された密閉空間）の体積を大きくしている。これによりポンプによる圧力の上昇が緩慢になる。このため、大気開放弁を閉じる時間と流路の圧力が上昇を始める時間にタイムラグが生じても、大気開放弁を閉じてから所定時間経過時の流路の圧力と、流路内圧力が上昇を開始してから所定時間経過時の流路の圧力と、を近似することができる。

第七態様のポンプ駆動方法は、第一態様〜第三態様の何れか一態様のポンプ駆動方法において、前記第２工程に代えて、前記ポンプを駆動したまま前記大気開放弁を閉じてから、前記圧力検出部が所定圧力を検出するまでの時間に基づいて、前記ポンプの状態を評価する第３工程と、を有する。

第七態様のポンプ駆動方法では、所定圧力検出時の時間が想定時間より遅いと、ポンプの調整が必要、又はポンプが劣化していると評価する。また、所定圧力検出時の時間が想定時間より早い場合も、ポンプの調整が必要と評価する。

第八態様のポンプ駆動方法は、第一態様〜第六態様の何れか一態様のポンプ駆動方法において、前記第２工程で評価したポンプの状態に基づいて、前記ポンプの駆動条件を調整する第４工程を有する。

第八態様のポンプ駆動方法では、所定時間経過時の圧力が基準圧力より低く、ポンプの調整が必要、又はポンプが劣化していると評価された場合、ポンプの駆動条件を調整する。例えば、ポンプに印加する印加電圧を補正して圧力を調整するか、ポンプの駆動を停止する。また、所定時間経過時の圧力が基準圧力より高く、ポンプの調整が必要と評価された場合は、ポンプに印加する印加電圧を補正して圧力を調整する。

第九態様のポンプ駆動方法は、第七態様のポンプ駆動方法において、前記第３工程で評価したポンプの状態に基づいて、前記ポンプの駆動条件を調整する第５工程を有する。

第九態様のポンプ駆動方法では、所定圧力検出時の時間が想定時間より遅く、ポンプの調整が必要、又はポンプが劣化していると評価された場合、ポンプに印加する印加電圧を補正して圧力を調整するか、ポンプの駆動を停止する。また、所定圧力検出時の時間が想定時間より早く、ポンプの調整が必要と評価された場合は、ポンプに印加する印加電圧を補正して圧力を調整する。

第十態様のポンプ駆動方法は、第八態様又は第九態様のポンプ駆動方法において、前記ポンプの駆動条件は、前記ポンプに印加する電圧である。

第十態様のポンプ駆動方法では、ポンプに印加する印加電圧を補正して流路内の圧力を調整する。これにより、例えばポンプの駆動時間を補正する場合と比較して、ポンプの駆動時間が変動することを抑制できる。

第十一態様のポンプ駆動方法は、第八態様〜第十態様の何れか一態様のポンプ駆動方法において、前記加圧装置が設置された環境温度を測定する第６工程と、前記環境温度に基づいて、前記ポンプの駆動条件を調整する第７工程と、を有する。

第十一態様のポンプ駆動方法では、加圧装置が設置された環境温度に応じて、ポンプの駆動条件を調整することにより、環境温度によるポンプ性能のバラつきを抑制できる。

第十二態様のポンプ駆動方法は、第一態様〜第十一態様の何れか一態様のポンプ駆動方法において、前記加圧装置は希釈試料を分析する分析装置に設置され、前記流路は希釈液が封入された液体槽に接続され、前記液体槽へ圧力が供給されると前記希釈液が前記液体槽の外へ押し出されて試料を希釈する。

第十二態様のポンプ駆動方法が適用される加圧装置は、希釈試料を分析する分析装置に設置される。そして、加圧装置は希釈液が封入された液体槽へ圧力を供給する。これにより希釈液が液体槽の外へ押し出されて試料を希釈する。試料を適切に希釈するためには、希釈液を押し出すスピードをコントロールする必要があるが、そのためにはポンプの作動状態を適切な状態に保つ必要がある。

本発明に係るポンプ駆動方法によると、ポンプの作動状態を評価できる。

本発明の第１実施形態に係るポンプ駆動方法が適用される加圧装置を示した構成図である。 本発明の第１実施形態に係るポンプ駆動方法が適用される加圧装置における圧力供給部を示した構成図である。 本発明の第１実施形態に係るポンプ駆動方法において、大気開放弁を閉じてからの経過時間と流路及び加圧流路で形成される密閉空間内の圧力との関係を示したグラフである。 本発明の第２実施形態に係るポンプ駆動方法において、大気開放弁を閉じてからの経過時間と流路及び加圧流路で形成される密閉空間内の圧力との関係を示したグラフである。 本発明の第３実施形態に係るポンプ駆動方法において、大気開放弁を閉じてからの経過時間と流路及び加圧流路で形成される密閉空間内の圧力との関係を示したグラフである。 本発明の第４実施形態に係るポンプ駆動方法が適用される加圧装置を示した構成図である。 本発明の第４実施形態に係るポンプ駆動方法において、大気開放弁を閉じてからの経過時間と流路及び加圧流路で形成される密閉空間内の圧力との関係を示したグラフである。 本発明の実施形態に係るポンプ駆動方法が適用される加圧装置が設置される分析装置の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るポンプ駆動方法において、ポンプを調整する方法を示したフローチャートである。 本発明の実施形態に係るポンプを調整する方法において、圧力測定前にポンプを予備稼動する変形例を示したフローチャートである。

［第１実施形態］
第１実施形態に係るポンプ駆動方法によって作動状態を評価するポンプは、例えば血液に含まれる糖化ヘモグロビンの量を分析する分析装置の内部に設置する加圧装置に用いられる。血液は、試料の一例であり、検体と称されることもある。糖化ヘモグロビンは、分析装置による分析対象の一例である。

＜分析装置（外部構成）＞
図８に示すように、分析装置１０２は筐体１０４を有する。本実施形態では、筐体１０４は、略直方体の箱状に形成されている。

筐体１０４には、図示しないタッチパネルが設けられている。分析作業者は、タッチパネルに表示された情報を参照しながら、タッチパネルに接触することで、分析装置１０２を操作することができる。

筐体１０４には、図示しないプリンターが設けられている。分析装置１０２は、試料を分析した結果をプリンターで印刷することが可能である。

筐体１０４の手前面１０８には、開閉蓋１１４が設けられている。開閉蓋１１４は、開閉機構１１６によって手前側に移動した突出位置（二点鎖線で示す）と、奥側へ移動して手前面１０８と面一になった収容位置（実線で示す）との間をスライド可能である。開閉蓋１１４が突出位置にある状態で、開閉蓋１１４と共にトレー１１８が筐体１０４の手前側に露出する。このトレーに、検体（試料）を含む分析用具４２（図２参照）を載置することができる。

＜加圧装置＞
分析装置１０２の内部には、加圧装置１０が設置されている。図１に示すように、加圧装置１０は、流路２２と、流路２２内に圧力を付与するポンプ３０と、流路２２に設けられ流路２２内の圧力を検出する圧力検出部としての圧力センサ３２と、流路２２に設けられ流路２２内を大気開放する大気開放弁３４と、流路２２に接続され、圧力供給部としての液体槽５２へ圧力を供給する加圧流路２４（加圧流路２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ）と、加圧流路２４に設けられ、加圧流路２４を開閉する開閉弁２６（開閉弁２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ）と、を備えている。加圧流路２４は流路２２から分岐した流路であり、加圧流路２４と流路２２は互いに連通され、内部の圧力が等しい。なお、流路２２及び加圧流路２４は、本発明における流路の一例である。

＜分析用具＞
加圧装置１０は、図２に示す分析用具４２の内部に形成された液体槽５２（液体槽５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ）に対して圧力を付与する。分析用具４２は、複数の流路４８及びキャピラリ６８が形成されたチップ４４と、複数の液体槽５２が形成されたカートリッジ４６とを組合わせて形成される。

カートリッジ４６の液体槽５２の下部には、チップ４４の流路と連通する連通部５６が形成されている。複数の液体槽５２の一部には、たとえば、希釈液や泳動液等の液体ＬＡが封入されている。複数の液体槽５２のうち、特定の２つの連通部５６に対応する流路４８の間には、キャピラリ６８が形成されている。キャピラリ６８の流路断面積は、流路４８に存在している液体が毛細管現象で流れるように設定されている。したがって、キャピラリ６８の流路断面積は、流路４８のいずれの流路断面積よりも小さい。そして、キャピラリ６８の両側の連通部５６には電極６２が設けられている。また、チップ４４の流路４８の一部には、カートリッジ４６と組合わせる前に、予め試料（本実施形態では血液）が充填されている。

チップ４４とカートリッジ４６とを組合わせると、複数の流路４８の端部のそれぞれと、液体槽５２とが連通される。チップ４４とカートリッジ４６とを組合わせた分析用具４２は、図示しない分析装置の内部において、設置部１２２と押圧部１２４との間で挟み込まれて保持される。設置部１２２は分析用具４２を載置する台座であり、押圧部１２４は分析用具４２を設置部１２２へ固定する固定具である。この状態で液体槽５２（液体槽５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ）には、押圧部１２４から下向きに突出した複数の接続ポート２８（接続ポート２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ）が挿入される。接続ポート２８は中空管で形成され、押圧部１２４の内部において、図１に示す加圧流路２４と接続されている。ポンプ３０を駆動させ、加圧流路２４の開閉弁２６を開閉することで、図２に示す接続ポート２８から液体槽５２へ空気を導入したり、空気の導入を停止したりできる。

＜加圧装置の動作＞
加圧装置１０の通常運転時における駆動方法の一例について説明する。例えば開閉弁２６Ａを開け、開閉弁２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを閉じて（図１参照）、１つの液体槽５２Ａへ空気の導入（加圧）を行う。これにより、試料が液体ＬＡで希釈されて攪拌され、特定の流路４８を通じて、液体槽５２Ｂへ送られる。

また、例えば開閉弁２６Ｄを開け、開閉弁２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを閉じて（図１参照）、上記とは異なる液体槽（図２では右側の液体槽５２）への空気の導入（加圧）等を行う。これにより、該当する液体槽５２の液体ＬＡが、この液体槽５２と繋がっている流路４８に充填される。そしてキャピラリ６８に、毛細管現象により液体が充填される。

次に、電極６２の間に所定の電圧を印加する。これにより、キャピラリ６８において電気泳動が生じ、試料中に含まれる成分が分離される。電気泳動している希釈試料に対して、照射部材１７６から光を照射し、電気泳動されている希釈試料の光特性（吸収や反射等）を測定する。ここでは、吸光度を吸光度センサ１８６で検出し、キャピラリ６８で分離された試料の各成分を測定する。

＜ポンプの調整方法＞
ポンプ３０の調整方法について説明する。ポンプ３０は、電動で駆動する圧力発生装置であり、上述した加圧装置１０の通常運転時に試料を十分に希釈し、また、過剰な攪拌を抑制するために、定期的に作動状態を評価し、当該評価に基づいて調整する。試料溶液を過剰に撹拌した場合には、試料が泡立つことにより、正常に光特性の測定が行えない場合が生じる。このため、ポンプ３０が送り出す空気の流量を正確に制御することが重要となる。この評価及び調整作業の頻度は任意であるが、通常運転を行う毎に、また、通常運転を開始する直前に行うことが好ましい。なお、ポンプ３０が送り出す空気の流量が、正常に光特性の測定が行えない程度に変化する要因としては、ポンプ３０の個体差の他、ポンプ３０の劣化等が挙げられる。

ポンプ３０の作動状態を評価するためには、まずポンプ３０を停止し、図１に示す開閉弁２６（開閉弁２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ）を閉めた状態で、大気開放弁３４を開放する。これにより、流路２２及び加圧流路２４（２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ）内の圧力を大気圧と等しくする。すなわち圧力をゼロとする（図９、ステップＳ１０２）。

次に、開閉弁２６を閉め大気開放弁３４を開放した状態を維持したまま、ポンプ３０を駆動する。大気開放弁３４を開放しているので、流路２２内の圧力はゼロの状態が維持される（図９、ステップＳ１０４（第１工程））。

次に、大気開放弁３４を閉じる。これにより、開閉弁２６、大気開放弁３４により密閉された流路２２及び加圧流路２４の内部の圧力が上昇する（図９、ステップＳ１０６）。なお、以下の説明においては、ポンプ３０に連通する密閉された空間を密閉空間Ｖ１と称することがある。

次に、圧力センサ３２によって密閉空間Ｖ１内の圧力（流路２２及び加圧流路２４の内部の圧力）を検出し、記録する（図９、ステップＳ１１０）。この際、密閉空間Ｖ１には液体は含まれず、気体のみが存在している。圧力センサ３２が密閉空間Ｖ１の圧力を検出するタイミングは、予め定められている。例えば本実施形態においては、ステップＳ１０８に示すように、大気開放弁３４を閉じてから所定時間経過後の密閉空間Ｖ１の圧力を検出する。この所定時間（後述する所定時間ｔ１）は、ポンプ３０が正常に想定通り駆動している場合に密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を開始してから所定の圧力Ｐ０（通常運転時における駆動圧力）に達するまでの時間である。

図３には、大気開放弁を閉じた時間をｔ＝０として、ポンプ３０が正常に駆動している場合の経過時間ｔと密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐとの関係が二点鎖線で示されている。また、ポンプ３０が正常に駆動していない、すなわち、ポンプ３０による液体槽５２への供給圧力が、基準圧力（予め設定された正常値）とずれが生じている経過時間ｔと密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐとの関係が実線で示されている。

図３に示すように、調整が必要なポンプ３０を使用した場合における所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１は、正常に駆動しているポンプ３０を使用した場合における所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ０と比較して、小さい。すなわち、ポンプ３０による液体槽５２への供給圧力が、基準圧力とずれが生じて、小さくなっている。圧力が小さいと、ポンプ３０によって液体槽５２へ送られる空気量が少なくなるため、液体槽５２から送液される液体ＬＡの液量も少なくなる。ポンプ３０をこのまま使用した場合、例えば希釈液と試料とが十分に混合されない可能性がある。

なお、図３には、ポンプ３０による液体槽５２への供給圧力が基準圧力より「小さい」例が示されているが、ポンプ３０による液体槽５２への供給圧力が基準圧力より「大きい」場合もある。この場合、所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力は、圧力Ｐ０より大きくなる。これにより、ポンプ３０によって液体槽５２へ送られる空気量が多くなるため、液体槽５２から送液される液体ＬＡの液量も多くなる。このような場合においても、希釈液と試料とが過剰に撹拌され、分析に必要のない気泡等が生じる可能性がある。

したがって、所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１を圧力Ｐ０に近づけて、液体槽５２へ送られる空気の流量を適切な値にするための補正作業を適宜実行することにより、正確な測定が可能となる。このため、図９のステップＳ１１２に示されるように、ポンプ３０による液体槽５２への供給圧力が基準圧力より「小さい」又は「大きい」場合、ポンプ３０の調整が必要と評価して（第２工程）、所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１を、圧力Ｐ０に近づけるために、ポンプ３０に対する印加電圧を補正して、ポンプ３０によって液体槽５２へ送られる空気の流量を調整する（図９、ステップＳ１１４、第４工程）。

ここで、例えば、通常運転時にポンプ３０によって密閉空間Ｖ１内に供給される空気の流量をＹ（ml／sec）とすると、流量Ｙは密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ（Ｐa）を用いて次のように示される。

Ｙ＝Ａ・Ｐ＋Ｂ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１式）

上記の（１式）における定数Ａ（ml／sec・Ｐa）、Ｂ（ml／sec）は、ポンプの種類や、流路長、流路面積、流路の屈曲の有無などによって定められる定数であり、予め実験などを通して検出された流量Ｙと圧力Ｐとの関係から導き出される。

調整が必要なポンプ３０による流量をＹ１（ml／sec）とすると、流量Ｙ１は、圧力センサ３２で検出された圧力Ｐ１（Ｐa）を上記の（１式）に代入して、次のように算出される。

Ｙ１＝Ａ・Ｐ１＋Ｂ

調整作業では、この流量Ｙ１を、正常に駆動しているポンプ３０による流量Ｙ０に近づけるように印加電圧を調整して補正する。ここで、ポンプに印加する電圧をＥ（Ｖ）とすると、電圧Ｅは流量Ｙ（ml／sec）を用いて次のように示される。

Ｅ＝Ｃ・Ｙ ・・・・・・・・・・・・・・・・（２式）

上記の（２式）における定数Ｃ（Ｖ・sec／ml）は、定数Ａ、Ｂと同様に、ポンプの種類や、流路長、流路面積、流路の屈曲の有無などによって定められる定数であり、予め実験などを通して検出された流量Ｙと電圧Ｅとの関係から導き出される。ここで、ポンプ３０が正常に駆動している状態の流量（基準流量）を流量Ｙ０とすると、印加電圧の補正値ΔＥは、次のように算出される。

ΔＥ＝Ｃ（Ｙ０-Ｙ１）

すわなち、調整が必要なポンプ３０によって送られる空気の流量が、圧力センサ３２によって検出された圧力Ｐ１及び（１式）を用いて流量Ｙ１と算出される。さらに、この流量Ｙ１及び（２式）を用いて、印加電圧の補正値ΔＥが算出される。当該補正値ΔＥを、調整前の印加電圧Ｅ１に加えた値（Ｅ１＋ΔＥ）を調整後の印加電圧とする。これにより、流量Ｙ１が流量Ｙ０に補正される。

＜作用・効果＞
第１実施形態に係るポンプ駆動方法においては、以上の工程により、ポンプ３０の作動状態を評価できる。また、ポンプ３０に対する印加電圧を調整することで、ポンプ３０によって液体槽５２へ送られる空気の流量を調整できる。これにより、流路２２及び加圧流路２４に流量計を設置せずに、密閉空間Ｖ１における空気の流量を調整することができる。流量計を設置しないことで、分析装置の部品数が減り機構が簡略化されるため、メンテナンスしやすい。また、分析装置のサイズを小さくすることができ、製造コストも削減できる。また、ポンプ３０の個体差や劣化による流量変動の影響を抑制することができる。

さらに、第１実施形態に係るポンプ駆動方法が適用される分析装置１０２においては、分析用具４２のキャピラリ６８に希釈試料を充填する。ポンプ３０は、希釈液や泳動液等の液体ＬＡと試料とを攪拌することで、容積が小さいキャピラリ６８へ充填する希釈試料を生成する。すなわち、希釈試料の体積は小さく、ポンプ３０の流量、圧力の誤差が、測定結果に与える影響が大きい。本実施形態においては、上記の方法によりポンプ３０を調整できる。

［第２実施形態］
第１実施形態に係るポンプ駆動方法では、ポンプ３０を駆動させたまま、大気開放弁３４を閉じてから所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力を測定している。これに対して第２実施形態に係るポンプ駆動方法では、所定時間ｔ１経過時に、ポンプ３０の駆動を停止する。さらに、ポンプ３０の駆動を停止した状態で、圧力センサ３２が、密閉空間Ｖ１内の圧力を複数回測定する。

図４に示すように、ポンプ３０を短時間だけ駆動させた後に停止させることにより、密閉空間Ｖ１内の圧力が大きく上昇することを回避する。この状態で圧力センサ３２によって密閉空間Ｖ１内の圧力を複数回測定することにより、所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力として、複数の値が検出される。これらの値を相加平均した圧力を、所定時間ｔ１経過時の圧力Ｐ１として用いることで、圧力センサ３２の測定誤差を少なくすることができる。また、ポンプ３０を駆動する時間を短く一定の長さに設定できることから、ポンプ３０への負担を少なくすることができる。

圧力Ｐ１を用いてポンプ３０によって液体槽５２へ送られる空気の流量を調整する方法及び効果については第１実施形態と同様であり、説明を省略する。以下の各実施形態においても同様である。

なお、第１、第２実施形態では、大気開放弁３４を閉じる時間と、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始める時間には、タイムラグが生じる場合がある。例えば気温が低い環境下で大気開放弁３４を制御する場合、大気開放弁３４を閉じる挙動が、気温が高い環境下で制御する場合と比較して緩慢になることがある。このような場合、密閉空間Ｖ１内の圧力測定を開始する前に、大気開放弁３４を予備稼動させることが好ましい。

上述したように、加圧流路２４の開閉弁２６を閉め、ポンプ３０を駆動させた状態で大気開放弁３４を閉じる（図１０、ステップＳ１０６）と、流路２２及び加圧流路２４の内部の圧力が上昇を開始する。このとき、圧力センサ３２によって密閉空間Ｖ１内の圧力を測定する所定時間の経過前、すなわちステップＳ１０８に移行する前に、図１０に示すようにステップＳ１１６へ移行して、温度が所定温度以下かどうかを判別する。温度が所定温度より高ければ、予備稼動を行わず、ステップＳ１０８へ移行する。温度が所定温度以下の場合、ステップＳ１１８へ移行して大気開放弁３４を開放し、密閉空間Ｖ１内の圧力をゼロにして、ステップＳ１２０へ移行して大気開放弁３４を閉じる。その後、ステップＳ１０８に移行する。

このように、大気開放弁３４を閉じた後、大気開放弁３４を開放して密閉空間Ｖ１内の圧力をゼロにする予備稼動を、少なくとも１回行うことで、タイムラグのばらつき、又は、タイムラグが発生することを抑制できる。なお、ステップＳ１１６での温度測定による判定を行わず、ステップＳ１１８の大気開放弁３４の予備稼動をさせてもよい。

［第３実施形態］
第３実施形態においては、上述したタイムラグが発生した場合において、当該タイムラグを算出して、圧力の測定値に誤差が生じることを抑制する。

図５に示すように、大気開放弁３４を閉じる時間と、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始める時間にタイムラグΔｔがある場合、大気開放弁３４を閉じてから（ｔ＝０から）所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１２と、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始めてから所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１１との間に、誤差ΔＰ２が生じる。ここでＰ１１はタイムラグΔｔがない場合の所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１の圧力値に相当する。

タイムラグΔｔは、周辺環境の気温及び大気開放弁３４の制御回路の仕様などにより異なるため、ポンプ３０を評価するためには、大気開放弁３４を閉じてから所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１２ではなく、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始めてから所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１１を使用することが好ましい。この圧力Ｐ１１を使用することで、タイムラグΔｔの影響を排除できる。

そこで第３実施形態に係るポンプ駆動方法では、ポンプ３０を駆動させたまま、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を続けている状態で、圧力センサ３２が、密閉空間Ｖ１内の圧力を複数回測定する。そして、これらの複数の測定値からタイムラグΔｔ、すなわち、大気開放弁３４を閉じてから密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始めるまでにかかる所要時間を算出する。

具体的には、例えば図５に示す２つの測定点Ａ、Ｂにおけるそれぞれの（時間ｔ，圧力Ｐ）の値（ｔ２，Ｐ２）、（ｔ３，Ｐ３）から、時間ｔに対する圧力Ｐの傾き（Ｐ３−Ｐ２）／（ｔ３−ｔ２）を算出し、時間ｔと圧力Ｐとの関係を一次関数に近似して、Δｔの値を推定する。または、例えば図５に示す３つの測定点Ａ、Ｂ、Ｃにおけるそれぞれの（時間ｔ，圧力Ｐ）の値（ｔ２，Ｐ２）、（ｔ３，Ｐ３）、（ｔ４，Ｐ４）から、時間ｔと圧力Ｐとの関係を二次関数に近似して、Δｔの値を推定する。

このように、２点以上の測定点における時間ｔ、圧力Ｐの値を用いて、時間ｔと圧力Ｐとの関係を、線形近似、多項式近似又は累乗近似したり、移動平均線を導出したりするなどして、任意の近似曲線を算出しΔｔを推定することができる。

これにより、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始めてから所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１２を推定することができる。このように、第３実施形態に係るポンプ駆動方法によると、大気開放弁３４を閉じる時間と密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始める時間にタイムラグΔｔが生じる場合においても、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始める時間を推測することにより、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始めてから所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力を精度よく検出することができる。

なお、タイムラグΔｔの影響を排除するための方法は、本実施形態に限らない。例えば、密閉空間Ｖ１内の圧力が所定の圧力（圧力Ｐ２）に達した点（測定点Ａ）からの圧力上昇を記録して、圧力変化の傾き（時間ｔを用いて表される圧力Ｐの関数における微分値）を算出してもよい。この算出値と基準値とを比較することで、ポンプの稼動条件を調整することができる。すなわち、密閉空間Ｖ１内の圧力が所定の圧力（圧力Ｐ２）に達してからの圧力変化の傾きが基準より大きい場合や、小さい場合に、ポンプ３０は調整が必要と判断する。

［第４実施形態］
第４実施形態に係るポンプ駆動方法は、第３実施形態に係るポンプ駆動方法と同様、大気開放弁３４を閉じる時間と密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始める時間にタイムラグが生じる場合において適用できる。

第４実施形態に係るポンプ駆動方法が適用される加圧装置１２は、図１に示した第１実施形態の加圧装置１０と基本構成は共通しているが、図６に示すように、流路２２に接続された調整流路６３と、調整流路６３に連通された密閉気室６４と、調整流路６３を開閉する調整弁６６と、をさらに備えている。調整弁６６を開放すると、流路２２及び加圧流路２４と、密閉気室６４とが連通される。これにより、流路２２、加圧流路２４、調整流路６３及び密閉気室６４を備えた密閉空間Ｖ２が形成される。このため、密閉空間Ｖ２の体積は、第１〜第３実施形態の加圧装置１０における密閉空間Ｖ１と比較して大きい。

第４実施形態に係るポンプ駆動方法では、ポンプ３０を駆動する際に、調整弁６６を開放し、大気開放弁３４を閉じた際に密閉空間Ｖ２を形成する。

図７には、正常値からずれている場合の、第３実施形態に係る加圧装置１０における密閉空間Ｖ１内の圧力を実線Ｌ１で示し、第４実施形態に係る加圧装置１０における密閉空間Ｖ２内の圧力を一点鎖線Ｌ２で示している。これに対して、ポンプ３０が正常に駆動している場合における密閉空間Ｖ１、Ｖ２の圧力を、それぞれ二点鎖線Ｌ３、Ｌ４で示している。

密閉空間Ｖ２は、密閉空間Ｖ１と比較して体積が大きいので、二点鎖線Ｌ４で示される密閉空間Ｖ２の圧力上昇スピードは、二点鎖線Ｌ３で示される密閉空間Ｖ１の圧力上昇スピードより遅い。このため、ポンプ３０が正常に駆動している場合に、密閉空間Ｖ２内の圧力が上昇を開始してから所定の圧力Ｐ０に達するまでの時間ｔ５は、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を開始してから所定の圧力Ｐ０に達するまでの時間ｔ１と比較して長い。

ここで、大気開放弁３４を閉じる時間と、密閉空間Ｖ１、Ｖ２内の圧力が上昇を始める時間には、タイムラグΔｔがある。このため、実線Ｌ１で示すように、大気開放弁３４を閉じてから（ｔ＝０から）所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１２と、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始めてから所定時間ｔ１経過時の密閉空間Ｖ１内の圧力Ｐ１１との間に、誤差（ΔＰ２＝Ｐ１１−Ｐ１２）が生じる。同様に、一点鎖線Ｌ２で示すように、大気開放弁３４を閉じてから（ｔ＝０から）所定時間ｔ５経過時の密閉空間Ｖ２内の圧力Ｐ１３と、密閉空間Ｖ２内の圧力が上昇を始めてから所定時間ｔ５経過時の密閉空間Ｖ２内の圧力Ｐ１１との間に、誤差（ΔＰ３＝Ｐ１１−Ｐ１３）が生じる。

ここで、密閉空間Ｖ２内の圧力の上昇スピードは、密閉空間Ｖ１内の圧力の上昇スピードより遅い。このため、タイムラグΔｔに起因する圧力測定値の誤差ΔＰ３は、ΔＰ２と比較して小さい。

このように、第４実施形態に係るポンプ駆動方法では、密閉気室６４を流路２２に連通し密閉空間の容量を大きくすることにより、密閉空間Ｖ２内の圧力の上昇を緩慢にする。これにより、大気開放弁３４を閉じてから密閉空間Ｖ２の圧力が上昇を開始するまでのタイムラグΔｔがある場合においても、大気開放弁３４を閉じてから所定時間ｔ５経過時の密閉空間Ｖ２内の圧力Ｐ１３と、密閉空間Ｖ２内の圧力が上昇を始めてから所定時間ｔ５経過時の密閉空間Ｖ２内の圧力Ｐ１１との間に生じる誤差ΔＰ３を小さくできる。

このため、大気開放弁３４を閉じてから所定時間ｔ５経過時の密閉空間Ｖ２内の圧力Ｐ１３を、密閉空間Ｖ２内の圧力が上昇を始めてから所定時間ｔ５経過時の密閉空間Ｖ２内の圧力Ｐ１１の近似値として、用いることができる。

［その他の実施形態］
図３に示すように、第１実施形態においては、密閉空間Ｖ１内の圧力が上昇を始めてから所定時間ｔ１経過後の圧力Ｐ１を評価しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、密閉空間Ｖ１内の圧力が所定圧力Ｐ０に達するまでの時間ｔ６を用いて評価をしてもよい。

時間ｔ６が、ポンプ３０が正常に駆動している場合に所定圧力Ｐ０に達する時間ｔ１より遅ければ、ポンプ３０の調整が必要、又はポンプ３０が劣化していると評価して（第３工程）、ポンプ３０に印加する印加電圧を補正して圧力を調整するか、ポンプを交換する。また、時間ｔ６が時間ｔ１より早い場合も、ポンプ３０の調整が必要と評価して（第３工程）、ポンプ３０に印加する印加電圧を補正する（第５工程）。

また、第１〜第４実施形態の各実施形態においては、（２式）で表される印加電圧Ｅを補正して、通常運転時におけるポンプ３０の流量Ｙを調整しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば印加電圧Ｅを調整せず、ポンプ３０の駆動時間を調整することで流量Ｙを調整してもよい。つまり、ポンプ３０の駆動時間を長くすると流量Ｙは多くなり、ポンプ３０の駆動時間を短くすると流量Ｙは小さくなる。

また、第１〜第４実施形態の各実施形態においては、ポンプ３０の流量を調整する方法について説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、圧力検知部で測定した圧力と基準圧力とのずれが閾値を超えた場合には、エラーと判断し、エラー信号を測定装置に出力してポンプ３０の駆動を停止させてもよい。また、この場合、ポンプ３０が劣化したと判断し、それを示す信号を測定装置に出力することもできる。

また、図１、図６に示すように、第１〜第４実施形態の各実施形態において、加圧流路２４は４本形成されている（加圧流路２４Ａ〜２４Ｄ）が、本発明の実施形態はこれに限らない。加圧流路２４は、少なくとも１本あればよい。加圧流路２４が１本の場合、流路２２と加圧流路２４とを同一の管体を用いて一体的に形成できる。また、この場合圧力供給部としての液体槽５２についても、加圧流路２４の本数に応じて適宜増減することができる。

さらに第１〜第４実施形態の各実施形態においては、ポンプ３０が圧力を供給する圧力供給部を、試料を電気泳動させる分析用具４２に形成された液体槽５２としているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば電気泳動を用いない分析装置において試料を混合する場合などにおいて、試料が封入された部分を圧力供給部としてもよい。

なお、液体槽５２に封入された希釈液や泳動液等の液体ＬＡは、加圧装置１０が設置された環境温度によって粘度が変化する場合がある。例えば環境温度が低い場合、液体ＬＡの粘度は高くなり、環境温度が高い場合、液体ＬＡの粘度は低くなる。そのため、ポンプ３０から送り出す空気量を一定にしても、環境温度によっては、空気により押し出される液体ＬＡの量が変動する。

ポンプ３０による空気の流量を、粘度が高い液体ＬＡに対して最適化すると、環境温度が高い場合に試料が過剰攪拌される可能性がある。また、ポンプ３０による空気の流量を、粘度が低い液体ＬＡに対して最適化すると、環境温度が低い場合に送液量が不足する可能性がある。

このように、環境温度による攪拌性能、送液性能のバラつきを解消するために、ポンプ３０の流量を、環境温度に応じて調整してもよい。具体的には、上述の（１式）に、環境温度をパラメータとして加え、環境温度を温度センサで測定し（第６工程）、環境温度が高い場合にはポンプ３０の流量を小さくして、環境温度が低い場合にはポンプ３０の流量を大きくするように、印加電圧の調整を行う（第７工程）。または、環境温度と送液性能の相関データを参照することにより、ポンプ３０の流量を調整してもよい。なお、環境温度の測定は、例えば、大気開放弁３４を開放する前、ポンプを駆動させる前、圧力を測定する前など、任意のタイミングで行うことができる。これにより、ポンプ３０の駆動精度を高くすることができる。なお、温度を測定する温度センサは、例えば分析用具４２を載置する設置部１２２（図２参照）に設置することで、液体ＬＡの環境温度を適切に測定できる。このように、本発明の実施形態は、様々な態様で実施できる。

１０ 加圧装置
１２ 加圧装置
２２ 流路
２４（２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ） 加圧流路（流路）
２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ） 開閉弁
３０ ポンプ
３２ 圧力センサ（圧力検出部）
３４ 大気開放弁
６３ 調整流路
６４ 密閉気室
６６ 調整弁

Claims (12)

1. 流路と、
   前記流路内に圧力を付与するポンプと、
   前記流路に設けられ、前記流路を開閉する開閉弁と、
   前記流路において前記ポンプと前記開閉弁の間に設けられ、前記流路内の圧力を検出する圧力検出部と、
   前記流路において前記ポンプと前記開閉弁の間に設けられ、前記流路内を大気開放する大気開放弁と、
   を有する加圧装置に用いられ、
   前記開閉弁を閉じ、前記大気開放弁を開き、前記ポンプを駆動する第１工程と、
   前記ポンプを駆動したまま前記大気開放弁を閉じてから、所定時間経過時に前記圧力検出部が検出した圧力に基づき、前記ポンプの状態を評価する第２工程と、
   を有する、ポンプ駆動方法。
2. 前記第２工程において、前記圧力検出部が検出した圧力に基づいて前記ポンプから吐出される空気の流量を算出して、前記ポンプの状態を評価する、請求項１に記載のポンプ駆動方法。
3. 前記第２工程において、前記圧力検出部が検出した圧力と基準圧力とのずれが閾値を超えた場合には、エラーと判断する、請求項１又は２に記載のポンプ駆動方法。
4. 前記第２工程において、所定時間経過時に前記ポンプを停止して、前記圧力検出部が圧力を複数回検出する、請求項１〜３の何れか１項に記載のポンプ駆動方法。
5. 前記第２工程において、前記圧力検出部が流路内圧力を複数回検出し、それぞれの測定値と経過時間との関係から、前記流路内圧力が上昇を開始した時間を推定する、請求項１〜３の何れか１項に記載のポンプ駆動方法。
6. 前記流路に接続され、密閉気室へ連通された調整流路と、
   前記調整流路に設けられ、前記調整流路を開閉する調整弁と、
   を備えた前記加圧装置において、
   前記第１工程において、前記調整弁を開けた状態で前記ポンプを作動させる、請求項１〜４の何れか１項に記載のポンプ駆動方法。
7. 前記第２工程に代えて、前記ポンプを駆動したまま前記大気開放弁を閉じてから、前記圧力検出部が所定圧力を検出するまでの時間に基づいて、前記ポンプの状態を評価する第３工程とを有する、請求項１〜３の何れか１項に記載のポンプ駆動方法。
8. 前記第２工程で評価したポンプの状態に基づいて、前記ポンプの駆動条件を調整する第４工程を有する、請求項１〜６の何れか１項に記載のポンプ駆動方法。
9. 前記第３工程で評価したポンプの状態に基づいて、前記ポンプの駆動条件を調整する第５工程を有する、請求項７に記載のポンプ駆動方法。
10. 前記ポンプの駆動条件は、前記ポンプに印加する電圧である、請求項８又は請求項９に記載のポンプ駆動方法。
11. 前記加圧装置が設置された環境温度を測定する第６工程と、
    前記環境温度に基づいて、前記ポンプの駆動条件を調整する第７工程と、を有する、請求項８〜１０の何れか１項に記載のポンプ駆動方法。
12. 前記加圧装置は希釈試料を分析する分析装置に設置され、前記流路は希釈液が封入された液体槽に接続され、前記液体槽へ圧力が供給されると前記希釈液が前記液体槽の外へ押し出されて試料を希釈する、請求項１〜１１の何れか１項に記載のポンプ駆動方法。

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