Volumetric method of liquid reagent

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、化学分析器の試薬ボトル中に残留する液体試薬の量を、非−侵入的に（non-invasively) 測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分析器の試薬液体ボトルの内容物について、侵入的方法により検査できること、または目視検査のためにオペレーターの関与を必要とする方法で検査できることは知られている。 しかしながら、これらは両者とも時間がかかるものであり、後者は大きな労力を必要とするものである。
十分なグリースが存在するか否かを調べるために、空気圧を利用して試験ベアリングを注入することが知られている。 このことは、例えば、米国特許第４，８７５，３６６号に記載されているように、調整された空気圧を、丁度”十分な”グリースを有する”対照”ベアリング中に注入して、その中の圧力を標準として測定し、次に調整された空気圧を、未知量のグリースを有する試験ベアリング中に注入して、その検出圧力を所定の標準圧力と比較することにより行う。 しかしながら、この方法は、臨床分析器に適した分野ではなく、その上、いずれにしても”標準”は、残っている幾分かの残留グリースを常に含んだ値である。 しかしながら、試薬ボトルの場合は、最小の容認液体はゼロであるので、圧力を全連続体として正確にプロットもしくは算出することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、このようなボトル中の液体試薬レベルを測定するための、自動的な非−侵入性方法を提供する必要性が本発明前には存在した。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の必要性に対する解決法を提供するものである。
さらに詳細には、本発明は、化学分析器の既知容積ボトル中の非圧縮性液体試薬の容積を、前記の液体試薬により占められていないボトルの空気容積を検出することにより測定する方法であって、前記方法が、
ａ）圧縮気体供給源を配備する工程、
ｂ）第１に、前記供給源を、既知容積の液体試薬を含む少なくとも１個の対照ボトルに接続して、圧縮気体を前記の対照ボトルに供給し、既知容積の相関としての発生圧力を検量する工程、
ｃ）第２に、前記供給源を、未知量の液体試薬を含む試験ボトルに接続して、圧縮気体を試験ボトルに供給する工程、
ｄ）前記の試験ボトルに発生した圧力を、前記の少なくとも１個の対照ボトルに発生した圧力と比較する工程、そしてｅ）工程ｄ）における比較から予想される、試験ボトル中の残留液体容積を示す信号を発生させる工程、
を含んでなり；
前記の圧縮気体供給源は、一定の（固定された）既知圧力で気体を無限に供給する供給源を含んでなり、そして工程ｂ）および工程ｃ）の接続工程は、試験ボトル中に存在する液体容積の変動により引き起こされる流速の変動を測定するように、一定圧力下で変動しうる流速で圧縮気体を供給することを含み、
前記の変動しうる流速および一定の気体圧力の無限の供給源が、長時間にわたって、最終的に対照ボトルと試験ボトルの両者において同一の所定終点圧力を生じさせるのに十分である、
測定方法を提供する。
【０００５】
以下に、好ましい実施態様について述べるが、この好ましい実施態様においては、既知圧力で圧縮空気を試薬ボトルに供給するために、および、好ましい時間においてボトル中に得られる圧力もしくは圧力増加速度、または一定圧力に達するのに要する時間、終点に達するまでのすべてを読み取るために、ある種の好ましい装置を用いている。 さらに、本発明は、前記の特定装置を用いたか否か、いかなる気体を用いたか（空気または他のもの）にかかわらず、そして読み取りを行う時間が終点の前であるか否かにかかわらず、有用である。
【０００６】
本明細書で用いられるものとして、”実質的に空の（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｅｍｐｔｙ）”とは、すべての実際上の目的のために試薬ボトルが空である状態、すなわち、残留液体が分析器で用いられるには不十分である状態を意味する。 同様に”実質的に充填された（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｆｕｌｌ）”とは、実際上、充填されている意味である。
【０００７】
図１を参照すると、容器、具体的には、試薬ボトルもしくは対照ボトルに、時間ｔ ₀で空気圧を注入した場合、ボトル内の圧力は、Ｐ _ambient （Ｐ _ambとして示す）と標識された値、すなわち、既に存在している圧力から出発する。 時間が経過するにつれ、曲線１０、２０および３０となり、最終的に、終点圧力 ”Ｐ _endpoint ”に到達するが、この圧力は、圧縮空気の導入速度について、対照ボトルまたは試験ボトルのいずれにおいても存在することができる最高圧力である。 終点に達する前であって、ある選択時間ｔ _fixed後の，ボトル液体上の検出可能な圧力は、Ｐ _emptyとＰ _fullの間の値となり、ここでＰ _emptyは、非−圧縮性液体試薬が実質的に存在しない故に、得られる最小の圧力であり、Ｐ _fullは、試薬ボトルが液体試薬で実質的に充填されている場合に検出されうる最高の圧力である。 未知量の液体試薬を含む前記ボトルでは、時間ｔ _fixedで、Ｐ _emptyより値ΔＰ高い圧力（またはＰ _fullよりΔＰ低い圧力）であるＰ _unknownの読み取りが得られる。 したがって、本方法は、Ｐ _emptyまたはＰ _full両者を知る必要は必ずしもないが、いずれかを知る必要があり、両者を用いることが好ましい。 （あるいは、Ｐ _emptyとＰ _full間で両者を含む任意の２点を対照として用いることができるが、最も正確な結果を得るためには、二つの極限値が好ましい。）
あるいは、圧力の増加速度Ｒ _EまたはＲ _Fをプロットし、時間ｔ _fixedでの未知のＲ _Sについての速度と比較することができる。 これらの速度は、曲線の傾斜である。
【０００８】
もし圧力発生速度の代わりに、実際の圧力の検出を用いるならば、ｔ _fixedを、好ましい値、例えば、ｔ ₀から２０秒後としても、またはそうでない場合でも、本方法は有用である。 例えば、このことは、平衡終点圧力で読み取った場合でも当てはまるであろうが、その状態になるまで待たないことが有利である場合は例外である。 すなわち、最も好ましいことは、図１の領域”Ｂ”よりも時間領域”Ａ”で圧力増加速度（または絶対圧力）を読み取ることである。 この理由は、当然のことであるが、曲線１０、２０または３０は漸近的にＰ _endpoint （時間ｔ _E1, ｔ _E2およびｔ _E3で）に到達するので、Ｐ _endpointが曲線と交差する実際の時間を測定するのが困難になるからである。
【０００９】
したがって、本方法では、一定の既知圧力で導入される空気の無限の供給源を用いて、ａ）２種類の対照ボトル（その一方は、例えば、実質的に空である）についての可変流速の圧力値を、時間ｔ ₀とそれ以後のある時間の間、例えば、ｔ _fixedでプロットまたは測定する。 曲線１０は、実質的に空の対照ボトルについてのものであり、曲線２０は、実質的に充填されたものについてである。 次に、ｂ）前記ボトルが未知量の液体試料を含有する場合には、液体試料上の空気圧力値または圧力の発生速度を測定するために、試験ボトル中の曲線３０についての圧力値を、時間ｔ _fixedでプロットまたは測定する。 全量２リットルの空ボトルについて、Ｐ _unknownがゼロ近傍、例えば、１ｐｓｉ以下のΔＰを生じるならば、特定の試薬ボトルを取り替える必要があることをオペレーターに注意するような信号が発せられる。 その理由は、そのような最小のΔＰ値は前記容積のボトルに１００ｃｃの液体が残されていることを表しているからである。
【００１０】
時間ｔ _fixed （例えば、ｔ ₀後１秒）での速度を比較する場合ば、Ｐ _fullおよびＰ _empty以上のものを検量表で知って、既知値間の補間（内挿）を最小にすることが好ましい。
この方法を達成するためには、当業者に明らかなように、任意の従来の装置を用いることができる。 具体例として、図２の化学分析器は、１個またはそれ以上の液体試薬ボトル４２（１個だけ示す）を含む。 これらの各々は、吸引ライン４４と、およびボトルの頂部４６で空気ライン４８と密封接着しており、前記の吸引ラインは、必要に応じて仮想線中に ”４０”として示す分析器の残りの部分に試薬液体を供給し、前記の空気ラインは、５０で圧力トランスジューサー５２のような圧力センサーへ枝分かれしている。 ５０からの他の分枝は、三方弁５４の３ポートの１つに接続されている。 弁の第２ポートは、通常通り、大気への通気孔となり（図示せず）、第３ポートは、空気ライン５６と接続し、前記の空気ライン５６はレストリクター弁５８と連結し、次に空気ライン６０により圧力レギユレーター６２のアウトレットに接続している。 コンプレッサー６４は、レギユレーター６２のインレットに接続している。 この装置のこれらの部分のすべては、通常のものである。 （分析器のパーツもまた通常のものであり、本発明の実施態様を実施するのに必要な工程を制御するマスターコンピユーターを含む。）このような装置には、一定空気圧の無限の供給源が配備され、ボトルの１個に圧力を供給した場合、変動可能な流速を生じさせることは、容易に明らかであろう。 すなわち、流速は、存在する試薬液体の容積に応じて必然的に変動する。 したがって、ボトル４２を試験する場合には、弁５４は、大気への通気口を閉じ、ライン４８からライン５６を開いて、ボトル４２中に圧力を生じさせる。 圧力センサー５２は、信号を発生し、ライン６６で分析器にその信号を送信して、ボトル４２に存在する圧力を時間ｔ _fixedの時点で検出する。 あるいは、圧力発生速度を前記の時点で測定することができる。 少なくともボトル４２が実質的に空である場合、および／またはボトル４２が実質的に充填されている場合に、時間ｔ _fixedの時点でこのような発生圧力を測定することにより得られた対照値を、分析器は内蔵している。 あるいは、望ましい場合には、Ｐ _empryとＰ _fullの間の値をさらに十分に検量するために、対照ボトル４２の容積の中間値を予め測定することもできる。
【００１１】
本発明方法および前記装置のさらに別の好ましい利用法は、時間ｔ ₁において、存在する圧力Ｐ _unknownまたは圧力発生速度が，それぞれ実質的にＰ _ambientに等しいか、またはゼロに等しいならば、分析器はボトル４２が ”欠落している”というエラー信号を発生する。 すなわち、このような信号は、ライン４８が無限容積、すなわち、ボトル４２が存在しない場合に存在する容積に注入された場合にのみ起こりうるものである。
【００１２】
信号の発生および比較は、当然のことであるが、分析器４０中の１個またはそれ以上のマイクロプロセッサー（図示せず）で行われる。 このために必要なプログラミングは通常のものである。
図１および図２から容易に明らかなように、一定の時間ｔ _fixedの時点で可変圧力を読み取る代わりの別の方法としては、前記の装置を用いて、一定の圧力 P _fixedとなるのに要する可変時間を読み取ることである。 したがって、図示したように、図２の装置を用いるこのような場合には、本方法では、Ｐ _fixedとなるのに要する時間を読み取る。 試験ボトルについて要する時間 ”ｔ ₂ ”は、実質的に充填されている対照ボトルについての時間 ”ｔ ₁ ”と比較するか、または実質的に空の対照ボトルについての ”ｔ ₃ ”と比較した場合、試験ボトル中に残留する液体試薬の量に反比例する。
【００１３】
【発明の効果】
このように、分析器ボトル中の液体試薬の残留量を、実質的に残留量ゼロも含めて、自動的かつ非−侵入的に測定することができることが、本発明の有利な技術的効果である。
【００１４】
さらに、別の関連する有利な技術的効果は、液体レベルの検出のために、試薬ボトル中にセンサーの機械的作用を及ぼす必要も、またはボトルからセンサーの機械的作用を得る必要もなく、したがって、分析器のパーツの混入およびパーツの消耗の可能性を減じることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】時間経過に対する圧力のプロットであり、本発明の理論を具体的に示すものである。
【図２】本発明を実施するのに有用な装置を示す略図である。
【符号の説明】
４０…分析器４２…液体試薬ボトル４４…吸引ライン４６…ボトル頂部４８…空気ライン５０…分枝点５２…圧力トランスジューサー５４…三方弁５６…空気ライン５８…レストリクター弁６０…空気ライン６２…圧力レギユレーター６４…コンプレッサー６６…ライン