CN102215970A - 具有自动吸液装置和两个容量不同的泵吸单元的自动分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动吸液装置，该自动吸液装置包括液体管线和至少两个容量不同的泵吸单元，所述液体管线一侧在冲洗液存储器内打开而在另一侧在吸液针内打开。为了使一个泵吸单元能够以高位移分解度执行小体积的吸液循环而另一泵吸单元能够执行大体积的冲洗循环，并使泵吸单元尽可能地节省空间、低维保和便宜，根据本发明提出了通过活塞驱动装置同步地驱动至少两个泵吸单元的活塞，并将最大作业室与液体管线相连接的点布置成比至少一个其它泵吸单元的作业室与液体管线相连接的点更接近于冲洗液存储器，其中，在液体管线的最大作业室与液体管线相连接的点处还布置一个三通阀。

Description

具有自动吸液装置和两个容量不同的泵吸单元的自动分析装置

技术领域

本发明涉及用于液体的自动分析的装置的自动吸液装置，其中，吸液装置包括至少两个容量不同的泵吸单元和液体管线，其中每个泵吸单元具有空腔，每个空腔内布置有可轴向运动的活塞，其中每个活塞与其中布置有活塞的空腔一起界定出一个作业室，所述作业室的体积随活塞的轴向位置而不同，其中，活塞通过后赛驱动装置而轴向运动，其中每个作业室连接到液体管线，其中液体管线一侧在冲洗液存储器内开口并在另一侧具有到吸液针的转接器(transition)。此外，本发明涉及具有所述自动吸液装置的自动分析装置。

背景技术

在人类或兽类医疗诊断领域的不断提高自动化的范围中，其中开发了用于自动分析液体的装置，称为分析仪，该分析仪可从试剂容器取得用于进行分析所需的各种试剂并将各试剂与用于在反应容器中进行分析的样品试样混合。为此，分析仪通常具有转盘，其中设置用于试剂容器的接纳区域或用于试样容器的接纳区域。在专用分析仪转盘中，同时设置用于试剂容器的接纳区域和用于试样容器的接纳区域。这些转盘通常由设置在分析仪内的驱动机构驱动以进行转盘的转动运动。

试剂或试样通常由自动吸液装置取出并传递至反应容器。原则上，所述自动吸液装置包括吸液臂，在吸液臂上布置有吸液针，该吸液针连接到泵吸单元，液体可通过泵吸单元而被抽入吸液针并也可再从吸液针排出。所述吸液臂通常被设计成：吸液针可借助于吸液臂在作业区上方运动，在该作业区内，固定地布置有试剂容器、试样容器和/或反应容器(例如试管)，或者，这些容器例如由转盘临时提供。

在各个冲洗操作之间，通常必须清洗自动吸液装置的吸液针的内侧和外侧。为此，通常将吸液针浸入冲洗液，其中一定量的冲洗液被吸入吸液针内。然后，将冲洗液抽出吸液针并在废液容器或排放管上方排空，并让其滴干或将其擦干。

此外，分析仪通常包括：至少一个控制单元，用于控制吸液臂的运动、泵吸单元的运动、吸液针的运动、升降柱的运动和/或转盘的运动；测量装置，用于确定放置在反应容器内的反应混合物的物理或化学量；以及数据处理装置，用于初始化并执行分析程序和用于所测量的物理或化学量的输出和处理。

如上所述，自动吸液装置的吸液针的内侧和外侧在各个吸液操作之间通常必须清洗。清洗的一种可能性由将吸液针浸入冲洗液并将适当量的冲洗液抽入吸液针构成。在将吸液针带到废液容器上方或排放管上方之后，然后，可从吸液针排出冲洗液。在替代设计中，冲洗液不是由吸液针抽空，而是由连接到吸液针的泵吸单元抽空，泵吸单元可从冲洗液存储器抽取冲洗液，并将冲洗液排出吸液针。这至少清洗了吸液针的内侧。该方法中，吸液针的外侧可通过擦拭或其它方式来清洗。

在这两者情况中都需要泵吸单元可同时执行一般来说在1μl至500μl范围内非常小体积的吸液循环以及约1ml至2ml体积或更多冲洗液的冲洗循环。

有时，这些泵装置设有两个马达驱动器其中，两个马达驱动器中一个用作致动计量注射器，而另一个用于驱动用来注射冲洗液的泵。通常来说，为小体积而设计的计量注射器具有不充分的活塞位移，以能够迅速地执行冲洗循环。

这些泵吸单元具有非常昂贵的构造、大量的运动磨损部件且占用分析仪内相对较大的空间。具体来说，用于注射器的驱动机构容易磨损，尤其是齿轮单元，该齿轮单元负责将力从马达传送到活塞。

因此，存在如下用于分析仪的自动吸液装置的需求：该自动吸液装置较不容易磨损且因此具有较长使用寿命并能够以尽可能精确的不同体积来执行泵吸操作。

发明内容

因此，本发明所要解决的问题是提供一种用于分析仪的自动吸液装置，其中，该吸液装置具有至少两个容量不同的泵吸单元，一个泵吸单元能够用尽可能高的位移分解度(stroke resolution)执行约1μl至500μl范围内的小体积的吸液循环，另一泵吸单元能够执行体积在约500μl至5000μl范围内的冲洗循环。如果可能，泵吸单元应该设计成在分析仪内占用较小空间。

该问题由根据本发明的开头所陈述类型的自动吸液装置所解决，在该自动吸液装置中，所述至少两个泵吸单元中的活塞通过活塞驱动装置而同步地轴向运动，且其中，最大作业室与液体管线相连接的点比至少一个其它泵吸单元的作业室与液体管线相连接的点更接近冲洗液存储器，在最大作业室与液体管线相连接的点处，液体管线上布置有三通阀。如果设有数个泵吸单元，则最大泵吸单元比所有其它泵吸单元更接近液体存储器地连接到液体管线。

这里，泵容量意为最大活塞位移。因此，根据本发明的吸液装置的至少两个泵吸单元具有不同的最大活塞位移。

根据本发明的自动吸液装置基本上仅需要一个如所述的阀，该阀设置在所述点处。但是，本发明还包括这样的吸液装置，在该吸液装置中，沿液体管线或沿连接到液体管线的管线，在冲洗液存储器与吸液针之间布置有附加的阀。但是，在一较佳实施例中，在冲洗液存储器和吸液针之间的液体管线上没有布置附加的阀或至多布置一个附加的阀。

三通阀是具有三个接头和不同切换位置的阀。该阀的三个连接端中的两个连接到液体管线，而第三个连接端则连接到最大泵吸单元的作业室。基本上，本领域技术人员知道的所有三通阀都适于与本发明连接。适当地，该阀是受控球阀。但是，尤其较佳地，所使用的阀是电磁阀。

较佳的，该三通阀至少设有切换位置，在该位置处，在冲洗液存储器与吸液针之间的液体管线中：a)在最大作业室与液体管线相连接的点与冲洗液存储器之间的流动中断，而可能在最大作业室与液体管线相连接的点与吸液针之间有流动；以及b)在最大作业室与液体管线相连接的点与吸液针之间的流动中断，而可能在最大作业室与液体管线相连接的点与冲洗液存储器之间有流动。较佳地，三通阀是具有前段中所述的切换可能性的二位三通阀。

较佳地，根据本发明的三通阀和可选地设置在液体管线上的至多一个附加的阀以及活塞驱动装置由电子控制元件控制。例如，可通过处理器控制。

本发明的优点是在自动吸液装置中以极其节省空间的方式设有两个容量不同的泵吸单元。因为至少两个泵吸单元可通过共同的活塞驱动装置而同步地轴向运动，所以能够节省空间。本发明的另一优点是使得交替执行吸液循环和冲洗循环成为可能，而基本上在液体管线区域中仅需布置一个阀。这通过使用三通阀来实现，三通阀布置在相应合适的点处。由于仅需要使用一个阀，所以根据本发明的吸液装置具有相对较少的运动和磨损部件。在所设置的一个阀的使用寿命结束时，只需替换一个阀，而不需如本领域中现有的吸液装置中通常需要的那样替换多个阀。

较佳实施例中，所述至少两个泵吸单元的空腔制成一体且由相同的单件材料块制成。该材料块可例如由具有相应孔的丙烯酸玻璃体构成。

较佳地，活塞驱动装置包括马达，马达驱动小齿轮，小齿轮与连接到驱动件的齿轮啮合，所述驱动件连接到活塞。如果小齿轮由马达转动，则致使各泵吸单元空腔内的活塞同步地轴向运动。

较佳的实施例中，泵吸单元的作业室沿着将作业室连接到液体管线的连接管线的方向而会聚到一个点处。更佳地，布置在这些作业室内的活塞也相应地做成更窄。

为使活塞的使用寿命最大化，尤其较佳地是使用位移活塞，其不抵靠缸壁密封，而仅在缸底部的进入点处密封。通过这种类型的缸体，掠过的体积相应于活塞在作业室内所占用的部分的体积。由于这些活塞的公差某种程度上较大，它们在某种程度上较便宜。尤其较佳的是，活塞由陶瓷或高合金高级钢材(例如不锈钢)制成。

较佳地，最大泵吸单元的活塞位移在500μl至5000μl范围内。最小泵吸单元的活塞位移较佳地在50μl至500μl范围内。

吸液装置的至少两个泵吸单元之间的活塞位移比率较佳地在20∶1至10∶1范围内。尤其较佳的实施例中，吸液装置具有两个泵吸单元，其中一个泵吸单元具有2250μl的活塞位移，而另一各泵吸单元具有250μl的活塞位移。另一较佳的实施例中，一个泵吸单元的活塞位移是2375μl，而另一各泵吸单元的活塞位移是125μl。

最小泵吸单元的位移分解度较佳地在0.01μl/步至0.1μl/步范围内。最大泵吸单元的位移分解度较佳地在0.5μl/步至2μl/步范围内。根据本发明的吸液装置可有利地以总是仅有例如水的冲洗液而没有被抽入吸液针的试样或试剂进入泵吸单元的作业室的方式操作。

如开始所已经提到的，所述具有液体容器转盘的根据本发明的装置具有一个或多个以下构件：用于转盘的驱动装置、吸液装置、冲洗工位、产生热的装置、产生冷的装置、用于确定反应混合物的物理或化学量的光学测量装置以及用于读取光电可读代码的光电读取装置，光电读取装置应用在转盘和/或试样和/或试剂上。

为了原始公开的目的，应当指出，只要未明白地排除或技术方面没有使这种组合不可能实现或无意义，根据本说明书、附图和权利要求书将对本领域的技术人员变得明显的所有特征可分别组合和以与本文迄今为止所揭示的其它特征或特征组的任何组合相组合，即使它们仅特别地与某些其它特征相关联地描述。仅为了说明书的简要和可读性的目的而在这里省略各特征的所有可设想组合的全面的清楚的表述。

附图说明

其它特征或各特征组以及各特征的可能能想到的组合的实例通过以下对附图的说明来公开和说明。

所示出的是：

图1是具有根据本发明的吸液装置的用于液体的自动分析的装置(分析仪)，

图2是根据本发明的吸液装置的泵吸单元的示意图，

图3是吸液操作过程中的根据本发明的吸液系统的泵吸单元的示意图，以及

图4是冲洗操作过程中的根据本发明的吸液系统的泵吸单元的示意图。

具体实施方式

图1示出用于液体的自动分析的装置(分析仪)，该装置具有用于液体容器的转盘1和具有吸液臂5的吸液装置2。转盘1被布置成使得其可将液体容器引入吸液臂5的作业区。此外，冲洗工位3和用于确定吸液针末梢的确切位置的测量装置4也设置在吸液臂5的作业区内。

图2示出具有两个容量不同的泵吸单元的根据本发明的吸液系统的示意图。泵吸单元由活塞20、21构成，活塞20、21可轴向运动地布置在空腔内。在每一情况中，两个活塞20、21与空腔一起界定出作业室22、23，作业室的体积随活塞20、21的轴向位置而改变。左活塞20是大活塞，它在相应的大空腔内运动并因此界定出相应的大作业室22。右活塞21是小活塞，它在相应的小空腔内，界定出相应的小作业室23。两个活塞20、21借助于活塞驱动装置24而同步地轴向运动。两个作业室22、23通过连接管线29、29′连接到液体管线25。在一侧，液体管线25在冲洗液存储器26内开口。在另一侧，液体管线25具有到吸液针27的转接器。

较大作业室22与液体管线25相连接的点比较小作业室23与液体管线25相连接的点更接近冲洗液存储器26。此外，二位三通阀28布置在较大作业室22与液体管线25相连接的点处。图3a和3b示出吸液操作过程中活塞的运动和液体管线内液体的流动方向。从图3a可看到活塞驱动装置进行运动，这致使两个活塞向下运动。作业室的体积相应增加，结果是液体经连接管线而被抽入作业室。

在吸液操作的这一阶段，切换三通阀，使得在冲洗液存储器和吸液针之间的液体管线中，最大作业室与液体管线相连接的点和吸液针之间的流动中断，而最大作业室与液体管线相连接的点和冲洗液存储器之间可有流动。如果较大活塞向下运动，从而增加较大作业室的体积，仅冲洗液从液体管线的在较大作业室与冲洗液存储器之间的分支而被抽入较大作业室。另一方面，由于较小作业室的体积的增加，液体管线的在较小作业室与液体管线相连接的点与吸液针之间的分支中的液体被抽入较小作业室，使得能够将相应体积的试样或试剂抽入吸液针。

图3b)所示的吸液操作的第二阶段中，阀保持在如图3a)所述的位置中。但是，活塞驱动装置沿相反方向运动，从而大活塞和小活塞同步地朝向液体出口(作业室在该出口内开口)运动，其中，两个泵吸单元的相应作业室变小，这就是大作业室具有将该作业室中的冲洗液朝向冲洗液存储器泵回的结果的情况。在液体管线的另一侧，从吸液针排出体积相应于较小作业室所减少的体积的试样或试剂。

图4a)和4b)示出发生在冲洗操作中的过程。图4a)所示阶段中，各活塞向下同步运动。阀位置相应于如图3a)和3b)所述的位置。因此，由于活塞的向下运动，再次将冲洗液从冲洗液存储器中抽入左作业室，而来自液体管线的右分支的冲洗液被抽入较小作业室。

如图4b)所示的冲洗操作的第二阶段中，阀位置不同于先前所述的阀位置。该阶段中，切换阀，使得在冲洗液存储器和吸液针之间的液体管线中，最大作业室与液体管线相连接的点与冲洗液存储器之间的流动中断，而最大作业室与液体管线相连接的点与吸液针之间可有流动。如果两个活塞向上运动，则冲洗液从两个作业室经吸液针延伸的液体管线分支而被泵吸并经吸液针开口排出。通过较大作业室的适当体积以及较大作业室和吸液针末梢之间的液体管线的相应体积，以此方式可完全冲洗吸液针。

所有吸液操作中，必须确保在抽入吸液针的试剂或试样的体积与液体管线25中的冲洗液的体积之间存在足够大的气泡，使得被抽入吸液针的液体不会与容纳在液体管线中的冲洗液接触。为此，在每次冲洗操作之后，在汲取试样或试剂之前，将一些环境空气抽入吸液针。

附图标记

1用于液体容器的转盘

2吸液装置

3冲洗工位

4电容测量装置

5吸液臂

20大活塞

21小活塞

22大作业室

23小作业室

24活塞驱动装置

25液体管线

26冲洗液存储器

27吸液针

28三通阀

29连接管线

Claims (11)

1.用于液体自动分析装置的自动吸液装置(2)，其中，所述吸液装置(2)包括液体管线和至少两个容量不同的泵吸单元，所述泵吸单元中每个具有空腔，活塞(20，21)可轴向移动地布置在每个所述空腔内，其中，每个活塞(20，21)与其中布置有所述活塞(20，21)的所述空腔一起界定出作业室(22，23)，所述作业室的体积随着所述活塞(20，21)的轴向位置而改变，其中，所述活塞(20，21)通过活塞驱动装置(24)而同步地轴向运动，其中，每个作业室(22，23)连接到液体管线(25)，且所述液体管线的一侧在冲洗液存储器(26)内打开，而在另一侧，所述液体管线具有到吸液针(27)的转接器，其中，最大作业室(22)与所述液体管线(25)相连接的点比至少一个其它泵吸单元的作业室与所述液体管线(25)相连接的点更接近于所述冲洗液存储器(26)，其中，在所述最大作业室(22)与所述液体管线(25)相连接的点处的所述液体管线(25)上布置三通阀。

2.如权利要求1所述的吸液装置(2)，其特征在于，所述三通阀是二位三通阀。

3.如权利要求1或2中的一项所述的吸液装置(2)，其特征在于，在所述冲洗液存储器(26)与所述吸液针(27)之间的所述液体管线(25)上没有布置阀或至多布置一个其它阀。

4.如权利要求1至3中的一项所述的吸液装置(2)，其特征在于，所述三通阀(28)和可选地至多一个其它阀以及所述活塞装置(24)由电子控制元件控制。

5.如权利要求1至4中的一项所述的吸液装置(2)，其特征在于，所述至少两个泵吸单元的所述空腔由相同的单件材料块制成。

6.如权利要求1至5中的一项所述的吸液装置(2)，其特征在于，所述活塞驱动装置包括马达，所述马达驱动小齿轮，所述小齿轮被动地啮合在驱动元件的齿条内，所述驱动元件连接到所述活塞(20，21)，其中，所述小齿轮的运动致使所述活塞(20，21)在所述泵吸单元的所述空腔内的同步轴向运动。

7.如权利要求1至5中的一项所述的吸液装置(2)，其特征在于，至少一个所述空腔的上端和/或至少一个所述活塞的上端向上会聚到一点，其中，所述空腔的该上端在连接管线(29)内打开，所述连接管线(29)将所述空腔连接到所述液体管线(25)。

8.如权利要求1至7中的一项所述的吸液装置(2)，其特征在于，最大泵吸单元的活塞位移在500μl至5000μl范围内和/或最小泵吸单元的活塞位移在50μl至500μl范围内。

9.如权利要求1至8中的一项所述的吸液装置(2)，其特征在于，所述吸液装置(2)具有两个泵吸单元，这两个所述泵吸单元具有在20∶1至10∶1范围内的活塞位移比率。

10.如权利要求1至9中的一项所述的吸液装置(2)，其特征在于，所述最小泵吸单元的位移分解度在0.01μl/步至0.1μl/步范围内和/或最大泵吸单元的位移分解度在0.5μl/步至2μl/步范围内。

11.自动分析装置，具有如权利要求1至9所述的吸液装置(2)，并具有以下元件的一个或多个：分析转子、冲洗工位、产生热的装置、产生冷的装置、光学测量装置以及用于读取光电可读代码的光电读取装置。

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