CN103635810A - 用于自动分析器的低延滞液体处理探针 - Google Patents

Abstract

这里提供用于分析系统的延滞减少液体处理探针，其结合刚性护套和从护套延伸以用作流体接触表面的聚合物内芯。

Description

用于自动分析器的低延滞液体处理探针

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年7月1日提交的第61/504，070号美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用而结合在本文中。

背景技术

各种各样的自动分析器可用来执行从简单的pH确定到确定遗传标记的存在的复杂试验范围的分析。不管这个范围的功能和能力，但是，几乎所有的自动分析器都具有常见的基本功能性和性能问题。自动分析器必须操纵病人样本，病人样本一般为液体，诸如血液、血浆、血清、尿、脑脊髓液或者唾液。诸如组织样本和粪便材料的固体或者半固体样本，能够在液体中浸软并悬浮之后作为液体被处理。像这样的样本被放置于诸如静脉血收集管的容器中，并且一般通过使用一个以上的液体处理探针从这些容器中吸入而被操纵。为了将这些流体和液体试剂移动到自动分析器上的不同位置，可将液体处理探针附接到移动的托架。

自动分析器一般共用通用的工作流程，通用的工作流程的每个步骤为可能成为降低系统性能的误差的潜在因素。在典型自动分析器容器中，保持的液体样本首先通过操作者被装载到系统中。然后机械液体处理探针移动用于试验的样本的一部分。一般也为液体形式的一种以上的试剂使用机械液体处理探针从存储器中取回并且随后与样本混合，以便进行产生可察觉的结果的化验反应。

如上所述的液体传送为在自动分析器上频繁执行的处理，并且为可能降低化验结果的品质的误差的潜在源。会受到这种误差严重影响的一个化验特征是灵敏度，灵敏度是分析器所能可靠检测或定量的特定被分析物的最低浓度的衡量标准。在很多情况下，特别化验的灵敏度为与由在不包含被分析物的样本上执行的化验的结果相关联的信号的变化的函数，所述信号还被称为本底信号。本底信号结果的大量变化将分析器的灵敏度限制到返回相对强信号的被分析物的浓度，该相对强的信号在统计上可与变化范围大的本底信号相区别。相反，本底信号的少量变化能够允许检测产生相对弱信号的相对低的浓度或者被分析物。

本底信号的一个变化源为延滞或者污染。当材料从第一流体被传送到分析器部件然后从分析器部件被传送到第二流体时，出现延滞。典型情况是，当少量的流体从包含非常高浓度的被分析物的病人样本通过液体处理探针被传送到第二病人样本时，从第二样本产生假阳性试验结果。也可以类似地传送液体化验试剂。

通过物理传送大量流体会出现延滞。这个会出现在液体处理探针的设计中所固有的裂隙中，或者可能发生在由于粗略处理或者在使用期间的不注意的碰撞而可能出现的液体处理探针的表面中的不规则中。延滞的另一个源为样本中的特定分子与液体处理探针的浸湿表面的相互作用。一旦与这种表面结合起来，则当液体处理探针进入不同的流体时，这些分子就随之被释放。另外，通过结合这些因素，也可能出现延滞。

已经开发出很多方法来使延滞最小化。这些方法中的一个方法是使用一次性尖端来处理流体。这些尖端在处理流体之前被应用于液体处理探针机构并且此后被处理掉。供应和操纵这些一次性尖端会给自动分析器增加显著的成本和复杂性，并且附接和除掉尖端所需要的时间会影响系统吞吐量。尖端不适当附接到液体处理探针还可能导致输送影响化验结果的不正确的体积，从而变成另一个变化源。

另一种方法是实现液体处理探针机构的内部和外部的严格清洗程序。已经公开了用于这种方式的多种装置和方法，但是，以对附加的工作站和清洗试剂的需要的形式，这些会显著增加分析器的成本和复杂性。除了影响系统吞吐量之外，这些清洗步骤也是分析器中附加的变化源。

通过优化分析器功能以将减少液体处理探针机构与样本的接触，不采用以上这些措施也可使流体体积的延滞最小化，例如通过使用液面感应来检测样本液体的表面并且随后仅仅浸没液体处理探针的一小部分。液体处理探针机构本身能够被设计成存在没有能够捕获液体的特征的表面。这个可以通过电解抛光暴露的金属表面并且利用诸如不锈钢等的抗划痕的材料。也可以监控液体处理探针的定位以避免产生表面划痕和碎片的碰撞。

由于分子结合到液体处理探针的材料而产生的延滞，可以通过选择不易于与溶液中的分子反应的材料来避免。这些材料典型地为诸如聚丙烯或者含氟聚合物的聚合物。液体处理探针由这些材料全部构成，但是强度和刚性的相对缺少会使将这种装置安装到运动系统和随后的精确定位变得复杂，特别是在可能使得快速运动的高吞吐量分析器中。另外，由于这种材料一般是非导电的，因此它们与许多液面传感机构不相容。低非特异性结合材料能够被用作更常规的刚性材料例如不锈钢上的涂层。这种涂层容易由于疏忽的处理和意外碰撞而被损坏，但是，聚合物涂层中产生表面划痕和碎片会导致显著的流体体积延滞。

发明的实施例个别并集中解决这些及其它的问题。

发明内容

这里提供用于分析系统的延滞减少液体处理探针，结合刚性护套和从护套延伸以用作流体接触表面的聚合物内芯。聚合物内芯可以是导电的，从而延伸部分可以用作液面传感器的部分。装置还可以包括减震座架，该减震座架简化用户替换液体处理探针并且在使用期间帮助使得损坏最小化。减震座架可以结合传感器，该传感器检测碰撞、以及分析系统要采取减少对液体处理探针的损坏的进一步步骤的信号。

这里提供液体处理探针（或者流体处理探针），该液体处理探针（或者流体处理探针）包含细长刚性护套，该护套具有远端（或者下部）终点；导电聚合物内芯，该导电聚合物内芯被至少部分包围在所述细长刚性护套内，并且所述导电聚合物内芯包括内部流体导管和导电聚合物尖端；和液面传感机构，该液面传感机构能够被可操作地连接到导电聚合物内芯。在一些实施例中，导电聚合物尖端包含从细长刚性护套的远端突出的导电聚合物内芯的部分。在一些实施例中，导电聚合物内芯将细长刚性护套的远端延伸超过至少0.05英寸，例如0.1英寸、0.25英寸、0.5英寸、0.75英寸、1英寸、0.05-2英寸、0.1-1英寸、0.1-0.5英寸等等。在一些实施例中，细长刚性护套具有近端（或者上部）终点。在一些实施例中，导电聚合物内芯从近端突出以形成扩口式管接头。

在一些实施例中，细长刚性护套包含不锈钢，例如电解抛光的不锈钢。在一些实施例中，细长刚性护套是导电的，并且导电聚合物内芯与所述细长刚性护套电接触。在一些实施例中，流体传感机构是基于电容的液体传感电路。在一些实施例中，导电聚合物内芯包含具有体电阻率小于0.5Ω*m的导电聚合物，例如0.4、0.3、0.25、0.1、0.05、0.1-0.5或者0.2-0.4Ω*m。在一些实施例中，导电聚合物内芯包含导电的含氟聚合物。在一些实施例中，导电聚合物内芯包含具有低非特异性结合的聚合物。

此外，提供用于在自动化学分析器上处理液体的装置，所述自动化学分析器具有一个以上的升降架组件，包含：（1）液体处理探针，例如，如上所述的液体处理探针实施例中的任何一种；（2）用于将所述液体处理探针固定到自动化学分析器的升降架组件的探针座架；和（3）附接到所述探针座架的探针引导部（例如，经由探针装配架安装托架）。在一些实施例中，柔性构件被插入探针座架和所述探针引导部之间。在一些实施例中，液体处理探针被固定到探针引导部。在一些实施例中，装置进一步包含可操作地连接到柔性构件的碰撞检测传感器。在一些实施例中，液面传感机构通过探针引导部被可操作地连接到导电聚合物内芯。在一些实施例中，液面处理探针包含可操作地连接到导电聚合物内芯的液面传感机构。在一些实施例中，液面传感机构通过探针引导部被可操作地连接到导电聚合物内芯。

此外，提供用于使对液体处理探针的碰撞损坏最小化的系统或方法，包含：固定到探针引导部的液体处理探针，所述探针引导部被附接到探针座架并且柔性构件被插入探针引导部和所述探针座架之间，其中物体与液体处理探针之间的碰撞导致探针引导部的位移和所述柔性构件的变形，其中所述柔性构件的所述变形使得在碰撞期间在所述物体与所述液体处理探针之间产生的力减小。在一些实施例中，所述柔性构件的变形激活产生通过控制器接收的信号的碰撞检测传感器。在一些实施例中，控制器在从碰撞检测传感器接收到信号之后改变液体处理探针的轨迹。在一些实施例中，碰撞检测传感器具有光程。在一些实施例中，柔性构件的变形使得不透明的标志移动通过碰撞检测传感器的光程。

附图说明

图1显示本发明的液体处理探针100。

图2显示本发明的减震探针座架200。

具体实施方式

参照图1，这里提供一种液体处理探针100，该液体处理探针100具有刚性外部护套106和聚合物内芯108。聚合物内芯108可以具有便于吸入和输送流体的内部流体管道。外部刚性护套106的使用提供附接到分析器的运动系统的固定点，分析器被用于使液体处理探针100与流体贮存器对准。这种运动系统包括线型支承部（gantry）、旋转支承部和铰接臂（articulated arm）。通过确保附接到运动系统的点与接触流体样本的探针的终点之间的相对位置被固定，外部护套的刚性使得液体处理探针100的对准简化。另外允许使用结合延伸长度的液体处理探针的系统设计。外部刚性护套106可以由任何适当的刚性材料制成，包括刚性塑料或者刚性金属。在一些实施例中，外部刚性护套由导电的材料制成。适当的材料包括，但不局限于不锈钢、合金钢、铝、铜和铜合金。外部刚性护套可以用作液面传感电路的连接部，和/或用作液面传感电路和聚合物内芯108之间的连接点。外部刚性护套的表面可以被抛光以减少在液体中的以外浸没的影响并且确保良好的电接触。在一些实施例中，外部刚性护套具有电解抛光表面。

聚合物内芯108从外部刚性护套106的终点延伸，并且用作唯一的流体接触表面。在一些实施例中，聚合物内芯108由具有与溶液中的分子相互作用最小的材料制成，即具有低非特异性结合的材料。这样会减少由于分子在第一溶液中的非特异性结合及随后的结合的分子向第二溶液的不期望的释放而导致的延滞。合适的低非特异性粘合材料包括，但不局限于聚丙烯、聚乙烯、含氟聚合物、硅酮材料和共聚物。

在一些实施例中，聚合物内芯由导电或者半导电的聚合物制成。适当的导电聚合物包括，但不局限于具有以适于支撑电流的流动的密度夹杂石墨或者其它导电材料的聚丙烯、聚乙烯、含氟聚合物、硅酮和共聚物。在一些实施例中，导电或者半导电的聚合物具有小于0.25Ω*m的体电阻。在一些实施例中，聚合物内芯由已经被处理已使它具有导电或者半导电的涂层的非导体材料制成。

导电或者半导电聚合物内芯108的使用允许液体处理探针100的这个部分用作液面传感电路的传感部分。这种流体传感电路，至少部分依赖于导电材料与液体的接触。在一些实施例中，液面传感电路结合液体处理探针100作为电容器的部分，并且可以感应与液体和/或导电表面的直接接触以及与液体或者导电表面的接近。

液面传感电路的使用允许系统验证与液体样本的接触。因此，系统能够给予液体处理探针的位置估算样本量，并且适用于不同的样本量。通过聚合物内芯的液面感应的使用还可以允许系统控制液体处理探针在液体样本中被降低的程度，从而限制接触液体样本的表面面积并且使得潜在的延滞最小化。

导电和半导电的聚合物能够传导电流。常规的金属导体是典型的非常有效的导体。在刚性外部护套106可导电的实施例中，刚性外部护套106和聚合物内芯108之间的紧密接触可以允许刚性外部护套106用作液面传感电路和液体处理探针100的聚合物内芯108之间的连接表面。通过聚合物内芯108的外部表面抵接刚性外部护套106的内部表面，或通过配置在聚合物内芯108和刚性外部护套106之间的附着层，或者这两者的结合，而实现刚性外部护套106与聚合物内芯108之间的紧密接触。在这种应用中，附着层可以是导电的或者半导电的。

效率较低的导电聚合物内芯108限制在其上形成有效传感器的长度。在这种情况下，刚性外部护套106可以在液体处理探针100的大多数表面上延伸并且靠近探针的终点。这样符合于刚性外部护套106的功能以固定近端102与远端104之间的相对位置，在近端102附近，液体处理探针100被固定到运动托架，在远端104附近，液体处理探针100接触液体。聚合物内芯108从刚性外部护套106出来的点可以用作在液体传送期间能够隔绝流体的表面，因此在一些实施例中，探针的这个区域远离液面。给出本设计，本领域的技术人员将了解如何平衡这些相对立的需要。在一些实施例中，聚合物内芯108从液体处理探针100的远端104延伸大约0.25到大约3英寸。在一些实施例中，聚合物内芯108从液体处理探针100的远端104延伸大约0.25到大约0.75英寸。在一些实施例中，聚合物内芯108从液体处理探针100的远端104延伸大约0.35英寸。

如上所述，结合聚合物内芯108的液面传感电路的使用也允许系统检测并且校正液体处理探针100的未对准。如上所述，液面传感电路可以检测导电表面的近端。来自这种液面传感电路的输入可以被系统使用以在碰撞之前使液体处理探针100的移动停止。这样有利于防止对可以用作流体贮存器并且产生延滞的液体处理探针100的表面的损坏，例如，划痕或者碎片。在一些实施例中，系统可以利用已知的导电表面作为基准点，例如，用于校准或者调整携带液体处理探针100的运动托架的位置。这些基准点可以是为附加目的而定位的系统的部分，或者为了对准，可以被单独包括在系统中。

尽管有这种预防，但是如果发生对液体处理探针的损坏，尽管存在划痕、碎片及其它缺陷，作为流体接触表面的聚合物内芯108的使用有利地持续作为对液体低的非特异性结合聚合物表面。这样将潜在的延滞限制为流体量的非故意传送，其在任何情况下都可以通过使用简单的清洗方法以物理移除任何延滞流体量来进行处理。

在一些实施例中，聚合物内芯108可以从外部刚性护套106的近端102出来以与吸液管组件的其它部分形成连接，吸液管组件典型地包括液压泵。在这种应用中，连接到吸液管组件的聚合物内芯108的终点可以是扩口式管接头110。在一些实施例中，扩口式管接头110只不过是聚合物内芯108的扩大部分。这样简化液体处理探针100的安装和替换并且有利地提供吸液管组件的泵部分与流体样本之间的直接连接。

此外，这里提供探针座架200，例如，用于使得对液体处理探针的损坏最小化，如图2所示。探针座架200可以被固定到被系统控制的传送托架，并且被移动到系统内的不同位置。传送托架包括，但不局限于，一维、二维和三维支承部系统、旋转升降架、铰接臂以及适于特别系统的几何结构的其它传送。在一些实施例中，液体处理探针100可以竖直地保持在与探针座架200接合的探针引导部202内。探针引导部202可以是能够固定地保持液体处理探针的任何构造。适当的构造包括具有多个附接点的空心圆筒、通道和轴。在一些实施例中，探针引导部202为空心圆筒。探针引导部202还可以包括用户能够松开以移动液体处理探针100或者紧固以固定液体处理探针100的特征。在一些实施例中，这个特征是位于探针座架200的螺母206。

为了对安装的液体处理探针100的损坏最小化，探针引导部202可以在结合到探针座架200中的探针引导通道内自由地移动。这种自由移动允许安装的液体处理探针100在碰撞期间移动，从而使得碰撞的冲击压力最小化，因此对探针的损坏最小化。这种损坏可以是以刮擦或者腐蚀的形式对液体处理探针100的表面的损坏，或者可以涉及液体处理探针100的弯曲或者卷曲。探针引导部202可以使用柔性或者弹性连接部204被固定到探针引导部202的一端。在这样的实施例中，一旦解决了碰撞，液体处理探针100可以被返回到其适当位置。

在一些实施例中，柔性或者弹性连接部204为弹簧。

在一些实施例中，探针座架200包括碰撞传感器，该碰撞传感器通过探针引导部202的移动检测对液体处理探针100的影响。当来自碰撞传感器的信号表明液体处理探针100进行了非故意接触时，系统能够因此停止液体处理探针100的进一步移动。在一些实施例中，当来自碰撞传感器的信号表明液体处理探针100进行了非故意（无意中的）接触时，系统能够改变移动的液体处理探针100的轨迹。这种改变的轨迹可以包括使移动的方向反向。例如，如果在向下移动碰撞传感器的同时，液体处理探针100碰到固体物体，则液体处理探针100将信号提供给系统，其中液体处理探针100通过配备有碰撞传感器的探针座架被保持。随后，系统可以指引探针座架200被固定到其上的传送托架以停止进一步的移动，从而使得对液体处理探针100的损坏最小化。在一些实施例中，系统可以指引探针座架200被固定到其上的传送托架向上移动。通过系统的干涉能够通过减少力和影响的持续时间而使得对液体处理探针100的损坏最小化。除了采取使得对液体处理探针100的损坏最小化的步骤之外，系统还能够在接收指示碰撞已经出现的信号之后通知用户。

有用于通过移动探针引导部202来感应碰撞的很多适当的机构，包括使用光学传感器、霍尔效应传感器、或者操作地连接到探针引导部202的其它依赖位置的传感器。在一些实施例中，碰撞传感器为与位置标记210结合地使用的光学传感器208。位置标志210能够被安装在探针引导部202、光学传感器被结合到探针座架200。另外，光学传感器208能够被结合到探针引导部202、位置标志210被附接到探针座架200。

在液体处理探针100形成液面传感电路的部分的情况下，探针座架200还可以用作连接到液面传感电路的点。在一些实施例中，探针座架200为液体处理探针100的导电部分的附接提供适配。在一些实施例中，探针引导部本身提供到液面传感电路的连接。通过集成将液体处理探针100物理附接到系统的作用和使得连接到液面传感电路的作用，可以使得结合液面传感特征的液体处理探针100的附接或者替换简单化。

在一些实施例中，液面传感电路能够检测导电表面的近端。在这种实施例中，液面传感电路能够与如上所述的液体处理探针相关联地使用，从而将信号提供给接近固体表面的控制器。这种信号可以被用于避免于固体表面的碰撞。通过液面传感电路提供的信号还能够被用于检测系统上的对准特征的存在，从而确定液体处理探针100在系统内的位置。液体处理探针100相对于系统上的对准特征的位置的确定，可以被用于负责液体处理探针100的移动的传送托架的自动对准。这种对准特征能够被定位成执行附加功能，或者被放置于系统专用于对准。

在一些实施例中，发明将如上所述的低延滞液体处理探针100与损坏最小化的探针座架200结合。这些装置的延滞最小化特征是互相补充的，并且结合两个特征除了最大程度地简化安装或者替换液体处理探针100的任务之外，还可以提供最优的系统性能。。

虽然上面已经给出一个以上实施例的详细描述，但是在没有改变发明的精神的范围内，各种替换方案、变化例和等价物将对本领域的那些技术人员是显而易见的。而且，除了明显不适当指出的或者相反明确指出的，不同实施例的部件、装置和/或组件可以被代替和/或组合。因此，上述描述不应被理解为限制发明的范围。一个以上实施例的一个以上元件可以在不背离发明的范围内与一个以上其它实施例的一个以上元件相结合。

Claims (19)

1.一种液体处理探针，其特征在于，包含：

a）细长刚性护套，所述细长刚性护套具有远端；

b）导电聚合物内芯，所述导电聚合物内芯被部分包括在所述细长刚性护套内，所述导电聚合物内芯包括：

内部流体管道，和

导电聚合物尖端，所述导电聚合物尖端包含从所述细长刚性护套的远端突出的所述导电聚合物内芯的部分；和

c）流体传感机构，流体传感机构被能操作地连接到所述导电聚合物内芯。

2.一种用于在自动化学分析器上处理液体的装置，其特征在于，所述自动化学分析器具有一个以上的升降架组件，包含：

（1）液体处理探针，所述液体处理探针包含：

a）细长刚性护套，所述细长刚性护套具有远端；

b）导电聚合物内芯，所述导电聚合物内芯被部分包括在所述细长刚性护套内，所述导电聚合物内芯包含：

内部流体管道，和

导电聚合物尖端，所述导电聚合物尖端包含从所述细长刚性护套(106)的下端突出的所述导电聚合物内芯的部分；以及

c）液面传感机构，所述液面传感机构可操作地连接到所述导电聚合物内芯；

（2）探针座架，所述探针座架用于将所述液体处理探针固定到所述自动化学分析器的升降架组件；和

（3）探针引导部，所述探针引导部被附接到所述探针座架，其中柔性构件被插入所述探针引导部和所述探针座架之间，并且其中所述液体处理探针被固定到所述探针引导部。

3.如权利要求1或2所述的液体处理探针，其特征在于，所述细长刚性护套是导电的，并且所述导电聚合物内芯与所述细长刚性护套电接触。

4.如权利要求1所述的液体处理探针或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导电聚合物内芯延伸成超过所述细长刚性护套的远端至少0.25英寸。

5.如权利要求1所述的液体处理探针或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述细长刚性护套具有近端，并且所述导电聚合物内芯从所述近端突出以形成扩口式管接头。

6.如权利要求1所述的液体处理探针或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述流体传感机构为基于电容的液体传感电路。

7.如权利要求1所述的液体处理探针或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导电聚合物内芯包含具有小于0.25Ω*m的体电阻率的导电聚合物。

8.如权利要求1所述的液体处理探针或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导电聚合物内芯包含导电含氟聚合物。

9.如权利要求1所述的液体处理探针或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导电聚合物内芯包含具有低非特异性结合的聚合物。

10.如权利要求1所述的液体处理探针或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述细长刚性护套包含不锈钢。

11.如权利要求1所述的液体处理探针或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述细长刚性护套包含电解抛光的不锈钢。

12.一种用于在自动化学分析器上处理液体的装置，其特征在于，所述自动化学分析器具有一个以上的升降架组件，包含：

a）液体处理探针；

b）探针座架，所述探针座架用于将所述液体处理探针固定到所述自动化学分析器的升降架组件；和

c）探针引导部，所述探针引导部被附接到所述探针座架，其中柔性构件被插入所述探针座架和所述探针引导部之间，并且其中所述液体处理探针被固定到所述探针引导部。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，进一步包含能操作地连接到所述柔性构件的碰撞检测传感器。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述液体处理探针包含能操作地连接到所述导电聚合物内芯的液面传感机构。

15.如权利要求2或15所述的装置，其特征在于，所述液面传感机构通过所述探针引导部被能操作地连接到所述导电聚合物内芯。

16.一种用于使得对液体处理探针的碰撞损坏最小化的系统，其特征在于，包含

固定到探针引导部的所述液体处理探针，所述探针引导部被附接到探针座架并且柔性构件被插入所述探针引导部和所述探针座架之间；

其中物体与所述液体处理探针之间的碰撞导致所述探针引导部的位移和所述柔性构件的变形；

其中所述柔性构件的所述变形使得在所述碰撞期间在所述物体与所述液体处理探针之间产生的力减小。

17.一种用于使得对液体处理探针的碰撞损坏最小化的系统，其特征在于，包含

固定到探针引导部的所述液体处理探针，所述探针引导部被附接到探针座架并且柔性构件被插入所述探针引导部和所述探针座架之间；

其中物体与所述液体处理探针之间的碰撞导致所述探针引导部的位移和所述柔性构件的变形；

所述柔性构件的所述变形激活碰撞检测传感器，所述碰撞检测传感器随后产生由控制器接收的信号，并且

所述控制器在从所述碰撞检测传感器接收到所述信号之后改变所述液体处理探针的轨迹。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述碰撞检测传感器具有光路。

19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述柔性构件的变形使得不透明的标志通过所述碰撞检测传感器的所述光路。

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