CN101672844B - 将流体定量给料到测试元件的接收通道中的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于使用定量给料装置将流体定量给料到测试元件的接收通道中的方法。定量给料装置包括定量给料腔室、与定量给料腔室流体连接的定量给料管道、至少部分地延伸到定量给料腔室中的定量给料元件；用于对从定量给料腔室通过定量给料管道进入接收通道的流体流进行定量控制的定量给料控制装置；以及通过其可引起定量给料管道和测试元件之间的相对运动的运动装置，运动路径包括不工作位置和操作位置，且定量给料末端在操作位置上比在不工作位置上更接近接收通道。该方法包括以下步骤：以使定量给料管道从不工作位置运动到操作位置的方式促动运动装置，以及以使限定量的流体从定量给料腔室排出而通过定量给料管道进入接收通道的方式促动定量给料控制装置。

Description

将流体定量给料到测试元件的接收通道中的方法和装置

本发明涉及一种用于使用定量给料装置将液体定量给料到测试元件的接收通道中的方法。该测试元件用于针对包含在体液中的分析物对体液进行分析。本发明还涉及以便将体液定量给料到测试元件的接收通道中的定量给料装置，以及用于将流体定量给料到这样的接收通道中的用后即可弃的筒。

在医学分析领域中，在针对包含在其中的分析物对体液试样进行分析时，人们基本在具有″湿试剂″的分析系统和具有″干试剂″的分析系统之间进行了区别。典型地，对于使用湿试剂来进行分析，需要技术上复杂的大型分析装置，其容许单独的元件进行所需的多种运动。

使用干试剂进行操作的分析系统典型地包括带有集成的试剂的测试元件。这样的测试元件典型地为试片，其中流体试样溶解试片中的试剂，且其反应导致了被测值的可测量的变化。被测值是使用光学或电化学方法在测试元件上测量的。这种类型的测试系统节省成本且易于操作。然而，使用试片和相似的分析元件，受监测的和多步骤的反应序列是不可行的。特别地，可能不能对单独的反应步骤的按时间顺序的序列进行控制。

与此对比，可使用湿式分析系统来执行多步骤反应序列(测试协议)。高性能装置容许有多步骤反应序列(例如，如在免疫化学分析中所必须的)，且多步骤反应序列常常还包括分离结合相(bound phase)与自由相-所谓的结合/自由分离。可使用湿式分析系统来执行用于确定多种分析物的多个测试协议，其确实在许多方面有所不同，但全部都要求用多个反应步骤进行复杂的处理。然而，对于许多应用而言，用于此目的的装置太大、昂贵且复杂而难以处理。

具有可控制的测试元件的分析系统合并了两种类型的分析系统的优点。它们允许进行从外部控制的液体传输，即使用测试元件外的元件来控制的传输。该外部控制还可基于压力差的应用或力作用的变化。外部控制常常通过作用在旋转的测试元件上的离心力来进行。但是，这些分析系统紧凑且易于操作。

可控制的测试元件典型地具有包含尺寸稳定的塑料材料的壳体以及由该壳体包围的至少一个分析功能通道。该分析功能通道常包括多个通道段的序列和位于它们之间的扩展腔室。分析功能通道的结构和尺寸通过对塑料部分构造轮廓来获得，其通过注射模制技术或者其它已知的方法来生产。

具有可控制的测试元件的分析系统容许测试协议(到目前为止，其仅可在大型实验室系统上执行)小型化。在这种情况下可对相对少量的体液试样进行分析。这些量典型地通过定量给料台引入分析功能通道中，该分析功能通道还可以是试样分析通道。使用其它分析功能通道，例如，以用于接收执行反应序列所需的洗涤流体或者洗涤缓冲剂。例如，将应用的另外的流体还可以是反应溶液、洗涤溶液或者稀释缓冲剂。

如体液试样，液体也典型地使用定量给料台来供应，该定量给料台包括：定量给料泵，例如活塞泵；以及用于注射流体的管道，其还被称为定量给料针。此外，例如使用手动移液管或注射器来手动地定量给料流体也是可行的。

在使用定量给料泵来定量给料少量的流体时，流体从储器供应至定量给料腔室，且然后在定量给料时通过定量给料针从该腔室中排放。储器的容积比定量给料腔室的容积大几倍，从而使得存储在储器中的流体的量足够用于多个应用。然而，这也可引起问题，因为大部分量的流体承受老化且可能不能用于有待进行的分析(持续)任意长的时间。进行分析所需的流体中的一些可能会在较长时间的存储后结晶出来，并且堵塞储器和定量给料腔室以及还有定量给料泵之间的连接管路，这需要进行负杂的修复。为了防止这种情况，必须频繁地清洁和维护定量给料台。此外，必须定期更换管路。

为了避免污染问题，在现有技术中已知的定量给料装置包括可更换的定量给料筒，该定量给料筒包括储器，具有定量给料活塞的定量给料腔室以及定量给料针。这种类型的系统例如通过US 2005/0035156A1和US 2007/0272710 A1而已知。

然而，对于许多反应序列，流体的所供应的量必须非常精确。特别是在所供应的流体非常少量的情况下，此处要求非常严格。有时要求十分之几微升的精度。

因此，一个目的是以其量非常精确的方式对有待供应给测试元件的流体进行定量给料。

本目的通过具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求4的特征的定量给料系统、具有权利要求5的特征的定量给料装置、以及通过具有权利要求16的特征的用后即可弃的筒来实现。相关的从属权利要求包括单独的目的的有利的实施例。

根据本发明的定量给料系统包括定量给料装置和测试元件。该系统可具有另外的构件。其还可以是分析系统的一部分，该分析系统除了具有定量给料装置和测试元件的定量给料系统外还可包括测量和分析装置，例如，且可选地包括评价装置以及另外的器件和装置。

为了将流体定量给料到用于分析体液的测试元件的接收通道中，使用根据本发明的定量给料装置。有待定量给料的流体可以是试样流体或者还可以是分析和所要求的反应序列所需的另一流体(液体)，诸如洗涤缓冲剂。例如，接收通道是分析功能通道的一部分且优选具有接收开口。除了试样分析通道，洗涤通道等也可用作分析功能通道。在本发明的意义下，将定量给料理解为添加或排放测定过的-即定量给料的量，其中，液体的排放量非常准确。

根据本发明的定量给料装置包括定量给料腔室和定量给料管道，定量给料管道与定量给料腔室流体连接，以便将流体从定量给料腔室传输到测试元件的接收通道中。此外，定量给料装置包括：用于对从定量给料腔室通过定量给料管道进入接收通道的流体流进行确定定量的控制的定量给料控制装置，以及运动装置，可通过该运动装置引起定量给料管道和测试元件之间的相对运动。相对运动的运动路径包括定量给料管道相对于测试元件的接收通道的不工作位置和操作位置，其中，定量给料管道的定量给料末端在操作位置上比在不工作位置上更接近接收通道。因此，运动装置会引起定量给料管道和测试元件之间的距离减小和距离增加。定量给料管道或测试元件是否运动或者两者是否相对于彼此而运动并没有关系。因此，对于固定地定位的定量给料管道，使测试元件以使得定量给料管道到达其操作位置的方式朝向定量给料管道运动也是可行的。

在下文中，以不限制一般性的方式假设定量给料管道和测试元件之间的相对运动是由定量给料管道的运动引起的。测试元件并不朝向或者远离定量给料管道而运动，而是管道接近它或者远离其而运动。

在操作位置上，定量给料管道的末端以这样的方式定位在测试元件的接收通道附近(足够靠近)：即，使得在从定量给料管道定量给料地排放流体期间，在定量给料管道的定量给料末端和测试元件的接收通道之间形成流体桥，且在定量给料流体排放结束时，至少部分量的流体通过吸力而传输到接收通道中。

在本发明的上下文中，已经确立了至少在流体排放结束时，定量给料管道的末端和接收通道以这样的方式彼此接近：即，使得最后从末端离开的流体的部分量也以使得没有流体残留在定量给料末端外侧上的方式被吸入接收通道中。换言之，例如，从定量给料末端离开的全部量的流体都传输到定量给料通道中，而没有残余物悬在定量给料末端上。因此，″最后一滴″也被吸入通道中。这样就非常精确地确定了排放到通道中的流体的量。

即便是在顺次多次排放流体的情况下，也会精确地排放相同的量。在各种情况下，排放都如此精确以致于差异小到可以忽略。

因此，在流体排放结束时，定量给料末端以没有或者仅有可忽略的量的流体粘附在末端上的方式在其外侧和/或管道口上没有流体。这样，可实现确保了至多±2.5μl的定量给料量偏差的定量给料精度。该偏差典型地为至多±1.5μl，在大多数情况下至多±0.5μl。

根据本发明，包括上述特征的定量给料装置能够实现该目的。根据本发明的定量给料装置具有至少部分地延伸到定量给料腔室中的定量给料元件。该定量给料元件的延伸到定量给料腔室中的部分被定量给料腔室中的流体包围，优选被完全包围。定量给料元件可在起始位置和终点位置之间在运动路径上运动。在起始位置上，定量给料元件的较小部分定位在腔室中；在终点位置上，定量给料元件的较大部分延伸到腔室中。在起始位置和终点位置之间额外地延伸到腔室中的定量给料元件部分将所期望的体积移出定量给料腔室，该期望的体积对应于有待排放的流体的量。因为定量给料元件不像在注射器中一样接触腔室的侧壁，所以所移置的体积与定量给料腔室无关。所移置的体积仅仅是定量给料元件的形状的函数。因此，只有定量给料元件必须准确地且精确地制造。相反，定量给料腔室本身不必是精密部件，这样，定量给料腔室和定量给料装置作为整体可以非常有成本效率地生产。

使用上述定量给料装置和/或定量给料系统来进行液体到用于分析体液的测试元件的接收通道中的精确定量给料。根据本发明，用于液体的精确定量给料的方法包括以下步骤：

以使得定量给料管道运动离开不工作位置而进入操作位置的方式来促动运动装置。为此，如上所述，需要在定量给料管道和测试元件之间有相对运动。另外的方法步骤包括：以使得将限定量的流体从定量给料腔室通过定量给料管道排放到测试元件的接收通道中的方式来促动定量给料控制装置。这典型地通过在定量给料腔室中移动活塞来执行。

由于方法步骤的序列，在操作位置上，定量给料管道的末端以这样的方式来接近测试元件：即，使得在定量给料排放期间形成在定量给料管道的定量给料末端与分析元件的接收通道之间延伸的一定量的流体，换言之，形成了流体桥，且在定量给料流体排放结束时，流体的部分通过由吸力驱动而流入接收通道中。在流体排放结束时，已从定量给料末端离开的流体的所有部分都已到达接收通道。

根据本发明，定量给料管道和定量给料元件的运动彼此结合，特别是以两个运动能够通过一个共同的促动器或促动器元件来驱动的方式彼此结合。这些运动以它们优选至少部分地同时发生的方式相结合。它们可同步地发生、异步地发生或者以有或没有时间顺序上的交迭的方式在时间上有偏移而发生。在向测试元件的接收通道中进行定量给料流体排放期间，定量给料管道的定量给料末端优选定位在操作位置上。优选地，定量给料管道的末端在开始流体排放前已经处在了操作位置上。无论如何，在有待定量给料的流体排放结束时，优选在流体排放结束之前，定量给料管道的末端必须位于操作位置上，从而使得在定量给料末端和接收通道之间形成流体桥，且有待定量给料的流体的量的″最后一滴″被吸入接收通道中。

定量给料管道的运动和定量给料元件的运动的结合具有可使用仅一个促动器来使两个构件运动的优点。例如，该结合可通过具有一个或多个杆的杆构造、通过具有齿轮的齿轮齿条构造、或者通过具有一个或多个弹簧的弹簧构造来进行。

该目的所要求的方法步骤可以刚描述过的顺序或者以任何任意顺序发生。重要的仅仅是至少在流体排放结束时定量给料管道要定位在操作位置上，从而使得所有流体都传输到接收通道中。

在操作位置上，定量给料管道的定量给料末端有利地以使得其定位在接收通道中的方式接近接收通道。定量给料管道，但是至少是定量给料末端，延伸通过接收开口而进入接收通道。

在本发明的上下文中已经确立的是，在定量给料管道的操作位置上，定量给料末端和在运动方向上与定量给料末端相对的接收通道壁之间的最短距离至多为1mm，优选至多为0.8mm，特别优选至多为0.7mm，且非常特别地优选至多0.5mm。在本发明的意义上，在具有基本竖直的侧壁的通道中，接收通道的基底理解为″在运动方向上相对的壁″；但是在漏斗形接收通道中，其是漏斗壁。定量给料末端与壁和/或基底之间的最短距离是到定量给料末端的、垂直于壁和/或基底而形成的(最短)距离。如果考虑定量给料末端和接收通道的接收开口的边缘之间的距离，则最短距离是有意义的。

在定量给料装置的一个优选实施例中，定量给料装置包括可动的定量给料元件，其至少部分地延伸到定量给料腔室中。定量给料元件可以在起始位置和终点位置之间相对于定量给料腔室在运动路径上运动，在起始位置上，定量给料元件的一小部分延伸到定量给料腔室中，在终点位置上，定量给料元件的较大部分延伸。通过定量给料元件从起始位置到终点位置的运动，一定流体体积被移出定量给料腔室，其对应于待排放的流体量。定量给料元件的体积优选小于定量给料腔室的容积，例如，是定量给料腔室容积的1/10。

定量给料元件和/或定量给料活塞可实现为使得定量给料元件和/或活塞与定量给料腔室的至少一个侧壁没有接触。对于立方体的定量给料元件，优选四个侧面至少部分地与流体接触。对于圆柱形定量给料活塞或定量给料元件，横向表面至少部分地与流体接触。在横向表面和定量给料腔室的内壁之间优选没有接触。这具有定量给料腔室不必在其尺寸上特别精确的优点。为了能够排放精确量的流体，定量给料元件的体积(至少是在起始位置和终点位置之间额外地延伸到定量给料腔室中的定量给料元件的部分体积)高度精密就足够了。因此，若定量给料元件是精密部件就足够了。因此定量给料装置作为整体是非常有成本效率的，因为在生产定量给料腔室期间不必保持高的公差。

在本发明的上下文中使用的表达″定量给料流体排放结束″描述了当定量给料元件在其终点位置上-即，当定量给料元件处于停顿时在其运动路径的终点处-时精确地达到的状态。在定量给料元件的终点位置上，已经排放了所移置的量的流体。此时，最后从定量给料末端排放的部分量的流体必须仍然形成通到接收通道的流体桥，且通过吸力而以没有残余物仍悬在定量给料末端外侧上的方式被吸入通道中。

所述的将流体精确地定量给料到测试元件的接收通道中的目的还根据本发明而通过用后即可弃的筒来实现，该用后即可弃的筒可以是定量给料装置(特别是如上所述)的构件。根据本发明的筒包括：具有定量给料腔室和定量给料管道的定量给料模块，定量给料管道与定量给料腔室流体连接，以便将流体传输到测试元件的接收通道中；用于流体的储器；以及用于储器与定量给料腔室之间的流体连接的连接管道。定量给料模块的定量给料管道可以在包括不工作位置和操作位置的运动路径(如上所述)上运动。在操作位置上，定量给料末端优选处在以下位置上，该位置靠近接收通道以至于在定量给料排放期间在定量给料末端和接收通道之间形成流体桥(其在排放结束时仍然存在)，且在定量给料流体排放结束时，至少部分量的流体通过吸力而到达接收通道。在这种情况下，从定量给料末端离开的最后部分量的流体完全吸入到接收通道中，从而没有或者仅有可忽略的量的流体残留在一次性的且因而可更换的筒的定量给料末端上。然而，优选也没有从定量给料末端的内部吸出流体。为了能够非常精确地定量给料流体，这很重要。

因此，用后即可弃的筒包括与有待定量给料的流体发生接触的所有部分和构件。在筒的储器是空的、定量给料流体的按时间顺序受限的储存寿命已到期、或者流体引导部分其中之一出现缺陷-诸如粘住时，就对筒进行处理。因而确保了定期更换所有流体引导部分。省去了如在大型定量给料系统中将进行的成本昂贵且复杂的维护。

下文中基于图中所示的优选实施例对本发明进行了更加详细的阐述。此处所示的特定的特征可单独地使用或者组合地使用，以便提供本发明的优选设计。此处所描述的实施例不代表对权利要求中所限定的主题的一般性进行限制。在图中：

图1显示了定量给料末端接近测试元件的接收通道的示意性略图；

图2显示了根据本发明的定量给料装置的示意性略图；

图3显示了具有定量给料模块和储器的用后即可弃的筒；

图4显示了贯穿来自图3的筒的截面示意；

图5显示了来自图3的定量给料模块的细节的截面示意；

图6显示了具有筒和测试元件的定量给料装置的截面示意；

图7显示了来自图6的详细视图；

图8显示了筒的另外的详细视图；

图9显示了摇杆阀的详细视图。

基于图1a-d描述了一种用于将流体定量给料到可动的、优选可旋转的测试元件的接收通道中的基本方法。为了可见性的原因，仅显示了定量给料装置1的部分。在图1中仅显示了具有定量给料末端3的定量给料管道2。定量给料管道2与定量给料腔室(此处未示出)处于流体连接，流体从其中排放而通过管道2进入固定的、非运动的测试元件6的接收通道4中。接收通道4在其顶侧上具有接收开口5。优选的盘状测试元件6实现为盘，例如，类似于用于数据或音乐的压缩盘，其可绕着旋转轴线水平地旋转。

在图1a中所示的第一步中，在定量给料管道2和测试元件6之间进行相对运动。在此处所示的示例中，测试元件6固定在其竖直位置上。定量给料管道2在朝向测试元件6的方向上向下运动，直至其到达操作位置。在操作位置上，定量给料管道2以末端3延伸通过接收开口5而进入接收通道4中的方式接近接收通道4。

现在接着进行一定量的流体的排放，其在此处作为示例而以仅一滴的形式发生，图1b。无论如何，定量给料末端3都仍在流体排放结束之前-优选在流体排放开始之前-到达操作位置。

在操作位置上，定量给料末端3以形成通向接收通道4的基底8的流体桥的形式接近接收通道4的壁7和基底8。流体桥在流体的定量给料排放结束时仍保持存在；流体的部分通过吸力而到达接收通道4，其在图1c中示出。流体滴运动到接收通道4中且在其中通过毛细作用而进一步传输，图1d。定量给料管道2向上运动而远离测试元件6，直到其到达其不工作位置。由于流体的吸入-包括最后的残余物-非常迅速地发生(少于一秒)，所以定量给料末端3可在一秒之后就已被升高，优选在定量给料过程结束之后0.5秒之后就已被升高。

如可根据图1从示意图中推导出的，必须对定量给料末端3非常精确地定位。定量给料末端3以使得其定量给料末端3与接收通道4的基底8的最小距离至多为1mm的方式接近测试元件6。这样，例如，获得具有±20％的精度的13μl的甚至更少量流体是可行的。

图2显示了定量给料装置1和流体排放到其接收通道4中的测试元件6的示意图。除了具有定量给料末端3的定量给料管道2外，定量给料装置1还包括通过柔性排放管道10与定量给料末端2流体连接的定量给料腔室9。定量给料腔室9包括定量给料元件11，其实现为活塞13。活塞13(其是活塞泵12的构件)延伸到定量给料腔室9中且向下运动以便排放流体。活塞泵12通过定量给料控制装置14而启动，定量给料控制装置14包括马达15和驱动器，例如以便驱动活塞13。定量给料控制装置14另外还包括其它构件，特别是电子控制器，以便实现作为目标的流体排放。

运动装置16包括用于使降低臂17运动的驱动器，降低臂17连接到定量给料管道2上，从而使得降低臂17的运动引起定量给料管道2的运动。

如果有待定量给料的流体可结晶出来，则必须定期清洁和维护定量给料装置1的管路、管道和泵。因为所有构件都永久地安装且填充有有待定量给料的流体，所以清洁和维护非常复杂。由于这个原因，所以使用包括可更换的筒的定量给料装置。

定量给料装置的根据本发明的用后即可弃的筒19示于图3(没有壳体18)和图4中。筒19包括定量给料模块20、有待定量给料的流体以较大的量存储在其中的储器21、以及用于储器21和定量给料模块20之间的流体连接的连接管道22。

筒19的定量给料模块20优选包括定量给料腔室9和具有定量给料末端3的定量给料管道2。作为定量给料模块20的构件，定量给料管道2和定量给料腔室9优选以使得它们能够以相结合的方式从不工作位置运动到操作位置的方式相对于彼此固定。定量给料管道2的运动因此还引起了定量给料模块20和定量给料腔室9的运动。因此，连接管道22优选实现为柔性的，例如实现为可弯曲的管路。因此，定量给料管道2的运动通过定量给料模块20相对于筒的壳体18的运动来实现。

为了将筒19集成在定量给料装置1中，将其插入为此目的而提供的容座中(此处未示出)。因为完整的定量给料技术(包括储器、定量给料腔室、定量给料元件)都包含在筒中，所以仅(电气的)驱动器-即促动器必须通过机械接口来联接。这些驱动器本身不是用后即可弃的筒19的构件，而是甚至在更换筒19时都保留在定量给料装置1中。因为定量给料腔室9固定地连接到储器21上，所以省去了定量给料模块20和储器21之间的容易断开且在现有技术中以多种方式需要的流体联接。

如可从图4和5中推出的，定量给料模块20还包括定量给料元件23，其是销状的定量给料活塞24。定量给料元件23部分地延伸到定量给料腔室9中。定量给料元件23从起始位置到终点位置的运动将期望的量的流体移出定量给料腔室9，图5中显示了起始位置且在该位置上定量给料元件23的仅一小部分延伸到定量给料腔室9中，在终点位置上，定量给料元件23的较大部分延伸到定量给料腔室9中。在终点位置上，定量给料元件23的延伸到定量给料腔室中的体积部分远小于定量给料腔室的容积。为了能够排放可能的最精确的量的流体，仅必须非常精确地制造定量给料活塞24。因此，定量给料活塞24优选是由金属制成(或者由其它材料制成，特别优选塑料)的精密部件。

促动器接触元件25是定量给料模块20的构件且优选以降低促动器接触元件25优选会引起定量给料元件23的同时降低的方式对定量给料元件23起作用。促动器接触元件25实现为圆柱形头部部分26，定量给料活塞24的上端延伸到该头部部分26中。头部部分26与定量给料活塞24永久地彼此连接，例如胶接、焊接或者以类似的方式彼此连接。

促动器接触元件25由定量给料装置1的促动器27来促动。促动器27可以是运动装置或定量给料控制装置或者组合的装置的一部分。例如，它可以是联接到促动器接触元件25上且使其从顶部运动到底部的推杆28。在所示的实施例中，通过使促动器27接触(碰触)接触元件25且向下按压促动器27来实现联接。为了将推杆28联接在头部部分26上，将在头部部分26上方遮盖筒壳体18的壳体开口30的薄膜29刺穿。在刺穿薄膜29且在促动器接触元件25(以及因此定量给料元件23)运动时，推杆28进行线性(一维)运动。其优选由定量给料装置1的线性驱动器来驱动。

在一个优选实施例中，定量给料模块20以这样的方式来实现，即通过利用对促动器接触元件25起作用的促动器27的一维运动，其引起了定量给料模块20在不工作位置与操作位置之间的运动以及定量给料元件23在其起始位置和其终点位置之间的运动。这就具有以下优点：即使用仅一个(线性)驱动器就引起了定量给料末端3接近接收通道4以及还有期望的流体排放两者。因此，定量给料装置1可构造成具有非常简单的设计且因此有成本效率。因为提供了仅一个驱动器和仅一个促动器27，这种类型的定量给料装置还非常健壮。

例如，为此，可执行定量给料元件与定量给料管道的联接。备选地，可在定量给料元件与包括定量给料腔室和具有定量给料末端的定量给料管道的定量给料模块之间发生联接。联接可以是例如杆构造、单部件或多部件连杆构造、离合器(诸如滑动离合器)、类似齿轮箱的构造或者弹簧构造。这些联接可能性可通过促动器27的一维运动引起定量给料模块20的运动以及还有定量给料元件23的运动两者。两个运动可同步地或异步地发生，以相同的或者不同的速度发生，同时或者在时间上有偏移而发生，或者以这些可能性的组合(不是排除性列举)发生。

定量给料模块20优选包括定量给料弹簧31，其在定量给料腔室9和促动器接触元件25之间起作用。定量给料弹簧31的弹簧力和弹簧作用方向尺寸设置成以便使得(向下)施加在促动器接触元件25上的压力首先驱动定量给料模块20运动，且然后驱动定量给料元件23运动。当定量给料模块20的运动已经停止(特别优选地通过止动件34而停止)时，定量给料元件23优选首次被驱动。

图5显示了定量给料弹簧31支承于定量给料腔室9的头部部分26和弹簧支承件32之间，定量给料元件23延伸通过该弹簧支承件32。定量给料弹簧31实现为卷簧，其在所示的示例中由头部部分26压缩。当然，将弹簧实现为使得其通过头部部分26的向下运动而从其不工作位置伸展出来也是可行的。此处所示的定量给料弹簧31以其沿着卷簧的纵向轴线延伸的方式包围定量给料活塞25。

优选地，如图5中所示，定量给料模块20包括在定量给料腔室9与止动件34之间起作用的降低弹簧33。止动件34优选位于筒19的壳体18上。降低弹簧33的作用方向对应于定量给料弹簧31的作用方向。在此处所示的实施例中，弹簧作用方向从顶部导向底部。降低弹簧33的弹簧力小于定量给料弹簧31的弹簧力。这样，对促动器接触元件25起作用的压力首先驱动定量给料模块20向下运动，且在较晚时候-优选在定量给料模块20的运动已经由止动件34停止时-仅驱动定量给料活塞24运动。

在实践中，以使得降低弹簧33的弹簧常数小于定量给料弹簧31的弹簧常数的方式来选择定量给料弹簧31和降低弹簧33。然而，弹簧其中之一相对于另一个的更强的弹簧力还可例如在相同的弹簧常数下通过特定弹簧的偏置张力来实现。

定量给料腔室9通过降低弹簧33而弹簧加载地连接到筒19的壳体18上。降低弹簧33位于定量给料模块20的上套环35和下方的凸缘型环形保持网36之间。其在促动器接触元件25运动时也受到压缩。

以下描述流体定量给料排放期间的运动次序：推杆28刺穿薄膜29且从上方按压在促动器接触元件25的头部部分26上，即其产生了作用在头部部分26上的压力。因为降低弹簧33的弹簧力小于定量给料弹簧31的弹簧力，所以首先，定量给料模块20与定量给料腔室9一起向下运动，直到定量给料末端3到达其操作位置。定量给料模块20从不工作位置到操作位置的运动从顶部到底部发生。在该位置上，定量给料模块20靠接止动件34。因此止动件34界定了定量给料模块20的运动路径。其确保了定量给料末端3的限定的操作位置。备选地，止动件34也可以是定量给料装置1的部分且因此独立于筒19。

通过推杆28施加的力现在作用在头部部分26上且压缩定量给料弹簧31，定量给料活塞24运动到定量给料腔室9中。在该运动期间由定量给料活塞移置的体积对应于通过定量给料末端3到达测试元件6的接收通道4的所排放的流体的量。

在期望的量的流体已经从定量给料末端3排放到接收通道4中后，使推杆28向上运动。定量给料元件23和/或定量给料模块20也通过定量给料弹簧31和降低弹簧33的弹簧力向上运动，从而使得定量给料元件23再次到达其起始位置，且定量给料模块20再次到达其不工作位置。定量给料元件23和定量给料模块20的运动根据弹簧31，33的弹簧力来定向。它们的运动可顺次发生、同时发生或者在时间上有所偏移而发生。由于两个弹簧31，33的向上定向的弹簧力，推杆28仅抵靠着促动器接触元件25来压缩就足够了。联锁联接并不是必需的，因为推杆28仅必须向下传递力。

图6显示了根据本发明的筒19的另外的截面示意，其中使定量给料模块20处于其操作位置。定量给料末端3已以使得其延伸通过接收开口5而进入接收通道4的方式接近测试元件6的对应的接收通道4。降低弹簧33和定量给料弹簧31被完全压缩，从而使定量给料活塞24位于其终点位置。因此，已经从定量给料末端3流出了期望的量的流体。

在图7中详细地显示了定量给料末端3在接收通道4中的构造。清楚地显示了没有流体残余物仍悬挂在定量给料末端3上。已经从定量给料末端3离开的所有量的流体都通过吸入作用而被吸入接收通道4中。定量给料末端3的外侧没有流体-在任何情况下都意味着至多只有可忽略的量的流体保持粘附在其上。吸入作用是由于流体的附着力、流体与测试元件6的基底8之间的粘附力以及接收通道4的毛细力的组合而引起的。

该吸入作用在其中测试元件6的接收通道4实现为亲水性的一个特定实施例中得到支持。定量给料装置1的定量给料末端3优选为疏水性的或恐水性的。这样就支持了从定量给料末端3到接收通道4的流体传输。

为了确保流体可靠地传输到接收通道4中，定量给料末端与测试元件6的基底8之间的距离可至多为1mm。在图7中所示的实施例中，定量给料末端3具有0.5mm的内径和1.5mm的外径。定量给料末端3与测试元件6的基底8的距离为0.8mm到0.6mm，该测试元件6总共3mm高(由塑料制成的具有2.7mm厚度的注射模制层和具有0.3mm厚度的位于下方的(自粘附性)基底薄膜)。定量给料末端3因此延伸到测试元件的接收开口5中大约1.9到2.1mm。

在根据本发明的筒19的一个优选实施例中，定量给料腔室9具有：流体入口37，流体可通过其而从储器21和连接管道22进入定量给料腔室9中；以及流体出口38，一定量的流体可通过其从定量给料腔室9离开而进入定量给料管道2。为了控制流入和流出定量给料腔室9的流体流，有利地提供了入口阀39和出口阀40。入口阀39可打开和关闭流体入口37；出口阀40用于关闭和打开自定量给料腔室9的流体出口38。

图8显示了贯穿根据本发明的筒19的另一截面。在一个优选实施例中，入口阀39和出口阀40是阀单元41(例如摇杆阀)的构件。摇杆阀41以使得入口阀39和出口阀40必须具有不同的开关状态的方式来实现。如果一个阀打开，则另一个阀闭合。

图9详细地显示了摇杆阀41。摇杆弹簧42以使得出口阀40在摇杆阀41的不工作位置上关闭且因此没有流体可离开而进入定量给料管道2的方式对摇杆阀41的阀摇杆43起作用，阀弹簧42有利地实现为片弹簧；然而，其它弹簧也是可行的。阀弹簧42使得摇杆阀41从出口阀40的接通(打开)状态自动复位到关闭状态。为了确保流体入口37和流体出口38的可能的最佳密封，阀摇杆43具有两个圆形密封元件44，它们可靠地闭合了入口37和出口38。密封元件44优选是挤出的；例如，它们包括TPE。它们可有利地略大于入口37和/或出口38。

阀杆45模制到阀摇杆43上，从而使得可经由阀促动器(未示出)来促动摇杆阀41。优选为了此目的而提供电气装置，该电气装置使摇杆阀41从其不工作位置运动到流体出口38的打开位置。阀促动器优选由外部控制器控制。摇杆阀41因此是可受外部控制的。可以电子的方式以及还有机械的方式来确保惟有在当定量给料管道2及因此定量给料模块20位于操作位置上时，促动阀杆45才是可行的。因此，从定量给料腔室9定量给料流体仅仅在当定量给料模块20处于操作位置上时是可行的。如果切换摇杆阀41，则阀摇杆43绕着形成了旋转轴线且在阀杆的长度上延伸的阀轴杆46旋转大约10°(在图8中为逆时针)，且因此关闭流体入口37及从而关闭储器21。流体出口38及因此到定量给料末端3的通路同时打开。

例如通过摇杆阀41的外部控制器而关于止回阀提高了操作可靠性。这种提高通过增大(外部)接触压力来实现，这因此可更好地密封阀。此外，对于外部控制和切换的摇杆阀41，存在集成传感器单元以便监测定量给料装置1中的阀设置的可能性，以便识别摇杆阀41的失调且防止由包含在储器21中的流体(诸如洗涤缓冲剂)以及给料不足来污染定量给料装置1或测试元件6。通过外部控制器来精确地切换摇杆阀41另外具有可再次提高定量给料精度的优点。

Claims (28)

1.一种用于将流体定量给料到用于分析体液的测试元件(6)的接收通道中的方法，其使用定量给料装置(1)，所述定量给料装置(1)包括，

定量给料腔室(9)，

定量给料管道(2)，其与所述定量给料腔室(9)流体连接，以便将所述流体传输到所述测试元件(6)的接收通道(4)中，

定量给料元件(23)，其可运动以便至少部分地延伸到所述定量给料腔室(9)中，以用于将一定量的流体移出所述定量给料腔室(9)，所述定量给料元件(23)的延伸到所述定量给料腔室(9)中的部分由所述定量给料腔室(23)中的流体包围，

用于控制从所述定量给料腔室(9)通过所述定量给料管道(2)进入所述接收通道(4)中的流体流的定量给料控制装置(14)，以及

运动装置(16)，通过其可在所述定量给料管道(2)和所述测试元件(6)之间引起相对运动，运动路径包括所述定量给料管道(2)目对于所述测试元件(6)的接收通道(4)的不工作位置和操作位置，所述定量给料管道(2)的定量给料末端(3)在所述操作位置上比在所述不工作位置上更靠近所述接收通道(4)，

其中，所述方法包括以下步骤：

以使得所述定量给料管道(2)移出所述不工作位置而进入所述操作位置的方式促动所述运动装置(16)，

以使得限定量的流体从所述定量给料腔室(9)排放而通过所述定量给料管道(2)进入所述测试元件(6)的接收通道(4)的方式促动所述定量给料控制装置(14)，

其中，在所述操作位置上，所述定量给料管道(2)的末端(3)足够靠近所述测试元件(6)的接收通道(4)，使得在流体排放期间在所述定量给料管道(2)的定量给料末端(3)与所述测试元件(6)的接收通道(4)之间形成流体桥，且在所述流体排放结束时，所述流体的至少一部分通过吸力而被传输到所述接收通道(4)中，且所述定量给料管道(2)的运动和所述定量给料元件(23)的运动彼此相结合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述操作位置上，所述定量给料管道(2)的定量给料末端(3)位于所述接收通道(4)中。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述定量给料管道(2)的所述操作位置上，在其定量给料末端(3)和所述接收通道(4)的壁(7，8)之间的最短距离至多为1mm。

4.一种定量给料系统，其包括具有接收通道的用于分析体液的测试元件以及用于将流体定量给料到所述测试元件的接收通道中的定量给料装置，所述定量给料装置包括：

定量给料腔室(9)，

与所述定量给料腔室(9)流体连接的定量给料管道(2)，用于将所述流体传输到所述测试元件(6)的接收通道(4)中，

用于控制从所述定量给料腔室(9)通过所述定量给料管道(2)进入所述接收通道(4)的流体流的定量给料控制装置(14)，以及

运动装置(16)，通过其可在所述定量给料管道(2)和所述测试元件(6)之间引起相对运动，运动路径包括所述定量给料管道(2)相对于所述测试元件(6)的接收通道(4)的不工作位置和操作位置，所述定量给料管道(2)的定量给料末端(3)在所述操作位置上比在所述不工作位置上更靠近所述接收通道(4)，

其中，

在所述操作位置上，所述定量给料管道(2)的定量给料末端(3)足够靠近所述测试元件(6)的接收通道(4)，使得在排放期间，在所述定量给料管道(2)的定量给料末端(3)与所述测试元件(6)的接收通道(4)之间形成流体桥，且在所述定量给料流体排放结束时，一定量流体的至少一部分通过吸力而传输到所述接收通道(4)中。

5.根据权利要求4所述的定量给料系统，其特征在于，所述定量给料装置包括所述定量给料模块(20)，所述定量给料模块(20)包括所述定量给料腔室(9)、所述定量给料管道(2)和定量给料元件(23)，在所述定量给料模块(20)中，所述定量给料腔室(9)和所述定量给料管道(2)相对于彼此固定，从而使得它们能够结合起来从不工作位置运动到操作位置。

6.根据权利要求5所述的定量给料系统，其特征在于，以使得所述定量给料模块(20)在所述定量给料元件(23)处于其终点位置之前到达所述定量给料模块(20)的操作位置的方式来控制所述定量给料模块(20)和所述定量给料元件(23)的运动。

7.根据权利要求5所述的定量给料系统，其特征在于，所述定量给料模块(20)具有促动器接触元件(25)，所述促动器接触元件(25)作用于所述定量给料元件(23)上，且由所述定量给料装置(1)的促动器(27)来促动。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的定量给料系统，其特征在于，所述定量给料装置(1)包括用后即可弃的筒(19)，所述用后即可弃的筒(19)包括所述定量给料模块(20)、用于流体的储器(21)以及用于所述储器(21)与所述定量给料腔室(9)之间的流体连接的连接管道(22)。

9.根据权利要求7所述的定量给料系统，其特征在于，所述定量给料模块(20)适于使得所述定量给料模块(20)在所述不工作位置和所述操作位置之间的运动以及还有所述定量给料元件(23)在其起始位置与其终点位置之间的运动由对所述促动器接触元件(25)起作用的所述促动器(27)的一维运动来促动。

10.根据权利要求7所述的定量给料系统，其特征在于，所述定量给料模块(20)包括定量给料弹簧(31)，所述定量给料弹簧(31)在所述定量给料腔室(9)和所述促动器接触元件(25)之间起作用，且它的弹簧力和弹簧作用方向尺寸设置成使得施加在所述促动器接触元件(25)上的压力首先驱动所述定量给料模块(20)运动，且然后，驱动所述定量给料元件(23)运动。

11.根据权利要求10所述的定量给料系统，其特征在于，在已经由止动件(34)停止了所述定量给料模块(20)的进一步运动之后，在所述促动器接触元件(25)上的压力驱动所述定量给料元件(23)运动。

12.根据权利要求11所述的定量给料系统，其特征在于，所述定量给料模块(20)包括降低弹簧(33)，所述降低弹簧(33)在所述定量给料腔室(9)和所述止动件(34)之间起作用，且具有与所述定量给料弹簧(31)的作用方向相对应的作用方向，所述降低弹簧(33)的弹簧力小于所述定量给料弹簧(31)的弹簧力，从而使得作用在所述促动器接触元件(25)上的压力首先驱动所述定量给料模块(20)运动。

13.根据前述权利要求8所述的定量给料系统，其特征在于，所述定量给料腔室(9)具有：流体入口(37)，流体可通过其从所述储器(21)进入所述定量给料腔室(9)；以及流体出口(38)，流体可通过其从所述定量给料腔室(9)离开而进入所述定量给料管道(2)。

14.权利要求13所述的定量给料系统，其特征在于，所述定量给料腔室(9)包括用于关闭和打开所述流体入口(37)的入口阀(39)和/或用于关闭和打开所述流体出口(38)的出口阀(40)。

15.权利要求14所述的定量给料系统，其特征在于，所述入口阀(39)和所述出口阀(40)是阀单元(41)的构件，其以使得所述入口阀(39)和所述出口阀(40)必须具有不同的开关状态的方式来实现。

16.一种用于将流体定量给料到用于分析体液的测试元件的接收通道中的定量给料装置，其特征在于，所述定量给料装置(1)包括：定量给料元件(23)，其至少部分地延伸到所述定量给料腔室(9)中，所述定量给料元件(23)的延伸到所述定量给料腔室(9)中的部分由所述定量给料腔室(9)中的流体包围，且其能够相对于所述定量给料腔室(9)于起始位置和终点位置之间在运动路径上运动，在所述起始位置上，所述定量给料元件(23)的较小部分延伸到所述定量给料腔室(9)中，在所述终点位置上，所述定量给料元件(23)的较大部分延伸到所述定量给料腔室(9)中，所述定量给料腔室(9)中的、由所述定量给料元件(23)从所述起始位置到所述终点位置的运动所移出的体积对应于待排放的流体量。

17.根据权利要求16所述的定量给料装置，其特征在于，所述定量给料装置包括所述定量给料模块(20)，所述定量给料模块(20)包括所述定量给料腔室(9)、所述定量给料管道(2)和定量给料元件(23)，在所述定量给料模块(20)中，所述定量给料腔室(9)和所述定量给料管道(2)相对于彼此固定，从而使得它们能够结合起来从不工作位置运动到操作位置。

18.根据权利要求17所述的定量给料装置，其特征在于，以使得所述定量给料模块(20)在所述定量给料元件(23)处于其终点位置之前到达所述定量给料模块(20)的操作位置的方式来控制所述定量给料模块(20)和所述定量给料元件(23)的运动。

19.根据权利要求17所述定量给料装置，其特征在于，所述定量给料模块(20)具有促动器接触元件(25)，所述促动器接触元件(25)作用于所述定量给料元件(23)上，且由所述定量给料装置(1)的促动器(27)来促动。

20.根据权利要求17-19中任一项所述的定量给料装置，其特征在于，所述定量给料装置(1)包括用后即可弃的筒(19)，所述用后即可弃的筒(19)包括所述定量给料模块(20)、用于流体的储器(21)以及用于所述储器(21)与所述定量给料腔室(9)之间的流体连接的连接管道(22)。

21.根据权利要求19所述的定量给料装置，其特征在于，所述定量给料模块(20)适于使得所述定量给料模块(20)在所述不工作位置和所述操作位置之间的运动以及还有所述定量给料元件(23)在其起始位置与其终点位置之间的运动由对所述促动器接触元件(25)起作用的所述促动器(27)的一维运动来促动。

22.根据权利要求21所述的定量给料装置，其特征在于，所述定量给料模块(20)包括定量给料弹簧(31)，其在所述定量给料腔室(9)和所述促动器接触元件(25)之间起作用，且它的弹簧力和弹簧作用方向尺寸设置成使得施加在所述促动器接触元件(25)上的压力首先驱动所述定量给料模块(20)运动，且然后，驱动所述定量给料元件(23)运动。

23.根据权利要求22所述的定量给料装置，其特征在于，在已经由止动件(34)停止了所述定量给料模块(20)的进一步运动之后，在所述促动器接触元件(25)上的压力驱动所述定量给料元件(23)运动。

24.根据权利要求23所述的定量给料装置，其特征在于，所述定量给料模块(20)包括降低弹簧(33)，所述降低弹簧(33)在所述定量给料腔室(9)和所述止动件(34)之间起作用，且具有与所述定量给料弹簧(31)的作用方向相对应的作用方向，所述降低弹簧(33)的弹簧力小于所述定量给料弹簧(31)的弹簧力，从而使得作用在所述促动器接触元件(25)上的压力首先驱动所述定量给料模块(20)运动。

25.根据前述权利要求20所述的定量给料装置，其特征在于，所述定量给料腔室(9)具有：流体入口(37)，流体可通过其从所述储器(21)进入所述定量给料腔室(9)；以及流体出口(38)，流体可通过其从所述定量给料腔室(9)离开而进入所述定量给料管道(2)。

26.权利要求25所述的定量给料装置，其特征在于，所述定量给料腔室(9)包括用于关闭和打开所述流体入口(37)的入口阀(39)和/或用于关闭和打开所述流体出口(38)的出口阀(40)。

27.权利要求26所述的定量给料装置，其特征在于，所述入口阀(39)和所述出口阀(40)是阀单元(41)的构件，其以使得所述入口阀(39)和所述出口阀(40)必须具有不同的开关状态的方式来实现。

28.一种用于将流体定量给料到用于分析体液的测试元件的接收通道中的用后即可弃的筒，包括：

具有定量给料腔室(9)和定量给料管道(2)的定量给料模块(20)，所述定量给料管道(2)与所述定量给料腔室(9)流体连接，以便将所述流体传输到所述测试元件(6)的接收通道(4)中，

用于流体的储器(21)，以及

用于所述储器(21)和所述定量给料腔室(9)之间的流体连接的连接管道(22)，

其中

所述定量给料模块(20)的定量给料管道(2)是可动的，

所述定量给料管道(2)的运动路径包括不工作位置和操作位置，

所述定量给料管道(2)的定量给料末端(3)在所述不工作位置上比在所述操作位置上离所述接收通道(4)距离更远，且

在所述操作位置上，所述定量给料管道(2)的定量给料末端(3)足够靠近所述测试元件(6)的接收通道(4)，使得在定量给料排放期间，在所述定量给料管道(2)的定量给料末端(3)与所述测试元件(6)的接收通道(4)之间形成流体桥，且在所述流体排放结束时，一定量流体的至少部分通过吸力而传输到所述接收通道(4)中。

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