CN105899954A - 分注装置以及分注方法 - Google Patents

Abstract

为了不使装置复杂化地提高液体从密封型的液体保持容器的分注精度，通过连接于分注探针的压力传感器对密封液体保持容器内外的压力进行测定，根据测定出的压力对泵的排出动作量进行修正。泵的排出动作量的修正通过对由压力变化产生的分注流路的变形量进行计算而进行。

Description

分注装置以及分注方法

技术领域

本发明涉及液体的分注装置、具备该分注装置的自动分析装置、液体的分注方法，例如涉及从样品容器、试剂容器等保持液体的液体保持容器提取液体并将其分注至反应容器的分注方法。

背景技术

例如在自动分析装置中，通常使用上部的开口部被敞开的非密封型的液体保持容器，但近年来，真空采血管等利用橡胶塞堵塞开口部的密封型的液体保持容器广泛地普及，从而即使在分注装置中，也存在欲不从密封型的保持容器开栓而直接提取液体的要求。

但是，通常，密封型的液体保持容器的内部相对于外部空气压力成为负压的情况较多，另外，在进行盖的开闭、基于注射器向容器注入样品的情况下，也存在相对于外部空气压力成为正压的情况。当在液体保持容器的内外存在压力差的情况下，若将探针插入液体保持容器，则连接于探针的分注装置整体的流路因压力的变动而收缩或者膨胀，从而导致流路内的液体、气体移动。另外，在从液体保持容器抽出探针时，流路因大气敞开而再次变形，从而导致包括吸引的样品的流路内的液体、气体移动。其结果，导致吸引的样品的探针内的位置因液体保持容器的内部压力的不同而变化，从而液体的分注量相对于泵的动作量不恒定，而无法获得所需的分注精度。

与此相对，为了消除液体保持容器的内外的压力差，而各种悉心钻研。例如，使用将液体样品吸引用的细管与通气用的细管形成一体化的探针(参照专利文献1)。根据该技术，使具备两条通路的探针贯通于橡胶塞，经由吸引用的通路吸引液体，并且经由通气用的通路进行通气，从而消除液体保持容器的内外的压力差。另外，使用具备Z状的刀刃的穿孔装置在样品容器的栓形成样品提取用探针的插入孔(参照专利文献2)。根据该技术，凭借通过样品提取用探针的插入而形成于栓的开口或者孔的扩开而提供充分的通气，从而消除液体保持容器的内外的压力差。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-304400号公报

专利文献2：日本特表2004-523434号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中，除了吸引用的通路之外，还具有通气用的通路，因此探针外形较粗，从而穿刺橡胶塞时的摩擦力较大，因此拔插探针需要较大的力。另外，也可能产生样品从抽出探针后残留的橡胶塞的贯通孔泄漏等不良情况。在专利文献2中，除了样品提取用探针之外，还使用穿孔用的刀刃，因此装置复杂化，从而维护等的麻烦增加。另外，为了避免样品之间的交叉污染，需要进行穿孔用的刀刃的清洗，因此清洗水的消耗量也增大。

本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种不会为了获得通气口而使装置复杂化，能够提高液体从密封型的液体保持容器的分注精度的分注方法。

用于解决课题的方法

在本发明中，对密封型的液体保持容器内外的压力进行测定，对压力变动产生的分注流路的变形量进行计算，根据该变形量对泵的动作量进行修正。

即，本发明的分注装置具备：泵、利用配管连接于泵的探针、对配管内的压力进行测定的压力传感器以及对泵与探针进行控制并且读出压力传感器的信号的控制部，控制部在从密封型容器分注液体时，通过压力传感器对容器的外部以及内部的压力进行测定，根据测定出的压力对泵的动作量进行修正。

控制部也能够对排出液体的泵的动作量进行修正，也能够对相对于探针吸引或者排出空气的泵的动作量进行修正。

另外，本发明的分注方法具有：向探针吸引分节空气的工序、对密封型容器的外部的压力进行测定的工序、对容器的内部的压力进行测定的工序、基于测定出的外部以及内部的压力对通过探针排出从容器吸引的液体所需的排出量的修正量进行计算的工序、向探针吸引保持于容器的液体的工序、从容器抽出探针的工序以及应用排出量的修正量从探针排出所吸引的液体的工序。

另外，本发明的分注方法具有：向探针吸引分节空气的工序、对密封型容器的外部的压力进行测定的工序、将探针插入容器的工序、对容器的内部的压力进行测定的工序、基于测定的外部以及内部的压力以分节空气的量成为在从容器抽出探针的状态下被决定的量的方式排出或者吸引分节空气的工序、向探针吸引保持于容器的液体的工序、向探针的前端从容器内吸引在从容器抽出探针的状态下成为预定量的空气的工序、从容器抽出探针的工序以及从探针排出吸引的液体的工序。

发明效果

根据本发明，不会为了获得通气口而使装置复杂化，能够提高液体从密封型的液体保持容器的分注精度。

上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明变得清楚。

附图说明

图1是表示自动分析装置的整体构成例的简图。

图2是表示分注机构的构成例的示意图。

图3是表示大气压下的液体样品的通常的分注顺序的示意图。

图4是表示负压下的液体样品的分注顺序的示意图。

图5是表示分注路径的压力的经时变化的图。

图6是根据压力对样品排出量进行修正的分注顺序的流程图。

图7是根据压力对样品排出量进行修正的分注顺序的示意图。

图8是根据压力对分节空气量进行修正的分注顺序的流程图。

图9是根据压力对分节空气量进行修正的分注顺序的示意图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

[实施例1]

自动分析装置是自动地分析血液、尿液等生物体样品的成分的装置，具有从样品容器、试剂容器提取液体并将其分注至反应容器的分注装置。图1是表示自动分析装置的整体构成例的简图。自动分析装置具备：配置多个收纳样品的样品容器100的样品架101、配置多个收纳试剂的试剂瓶102的试剂转盘103、配置多个使样品与试剂混合而成为反应液的反应槽104的槽转盘105、能够使样品从样品容器100内向反应槽104内移动恒定量的样品分注机构106以及能够使试剂从试剂瓶102内向反应槽104内移动恒定量的试剂分注机构107。另外，具备使样品与试剂在反应槽104内搅拌混合的搅拌单元108、向反应槽104内的反应液照射光而接收所获得的光的测定单元109、对反应槽104进行清洗的清洗单元110、进行装置各部的驱动控制、测定数据的读取、数据储存、解析的计算机111、能够从外部将必要的数据输入计算机111的输入装置112以及能够显示数据并将其输出至外部的输出装置113。

样品中的成分量的分析以接下来的顺序进行。首先，通过样品分注机构106将样品容器100内的样品分注至反应槽104内恒定量。接下来，通过试剂分注机构107将试剂瓶102内的试剂分注至反应槽104内恒定量。接着，通过搅拌单元108将反应槽104内的样品与试剂搅拌形成反应液。如果需要，则通过试剂分注机构107将多个试剂以追加的方式分注至反应槽104内。在这些分注时，通过样品架101的输送与试剂转盘103、槽转盘105的旋转，使样品容器100、试剂瓶102、反应槽104向预定的位置移动。在反应结束后，通过清洗机构110对反应槽104内进行清洗，进行接下来的分析。反应液的吸光度在测定单元109内进行测定，在计算机111积蓄吸光度数据。根据积蓄的吸光度数据在计算机111基于检量线数据以及朗伯贝尔法则对成分量进行分析。各部的控制·分析所需的数据从输入装置112被输入计算机111。各种数据、解析结果被输出装置113显示·输出。

图2是表示分注机构的构成例的示意图。在能够上下驱动的轴114上设置有能够旋转驱动的臂115。在臂115的前端设置有分注探针116，分注探针116与压力传感器117、注射泵118经由配管119被连接。该分注流路构成为前端侧通过分注探针116而被敞开，基部侧通过电磁阀120而被敞开、关闭。在进行液体的分注动作时，关闭电磁阀120，通过设置于注射泵118的柱塞121的移动，在分注探针116的前端进行样品或者试剂的吸引·排出。另外，在分注动作结束后，打开电磁阀，从基部侧供给清洗水。

接着，作为比较例，使用图3的示意图对大气压下的液体样品的通常的分注顺序进行说明。

图3(a)示出了将要向密封型的样品容器100插入分注探针116前的状况。在该例中，样品容器100的内部的压力为与样品容器100的外部相同的大气压。在分注探针116为了传递来自注射泵118的压力而充满水122，向分注探针116的前端预先吸引分节空气123，从而以防止在吸引样品124时混合水122而被稀释为目的形成空气层。然后，如图3(b)所示，将分注探针116通过橡胶塞125插入样品容器100至到达样品124的液中。而且，如图3(c)所示，将样品124吸引至分注探针116的内部。另外，如图3(d)所示，向样品容器100外抽出分注探针116。最后，如图3(e)所示，使分注探针116向反应槽104的内部移动，如图3(f)所示，将吸引的样品124排出至反应槽104。

接下来，使用图4的示意图对密封型的样品容器100的内部成为负压的情况下的分注顺序的样子进行说明。另外，使用表示分注流路的压力的经时变化的图5对与样品容器为大气压的情况的不同进行说明。实线表示样品容器为负压的情况，虚线为大气压的情况下的分注流路的压力变动的样子。

图4(a)示出了向充满水122的分注探针116吸引分节空气123的状态。若吸引分节空气123，则如图5的压力数据的时间t0～t1所示，分注流路内部的压力在吸引动作过程中降低。如图4(b)所示，若由此向样品容器100插入分注探针116，则分注流路与样品容器100被气密连接。此时，如图5的压力数据的时间t2～t3所示，在试剂容器100的内部为大气压的情况下，在分注流路内部的压力不引起变化，但在负压的情况下，从P0减少至P1。其结果，在负压的情况下，分注流路整体收缩，从而分注探针116的内部的水122的界面向样品容器100的一方移动，进而分注探针116的内部的分节空气123的体积减少。

接下来，如图4(c)所示，分注探针116到达至样品容器100内的样品124，如图4(d)所示，向分注探针116的内部吸引样品124。此时，如图5的时间t4～t5所示，分注流路内部的压力在吸引动作过程中降低。接着，如图4(e)～图4(f)所示，若向样品容器100外抽出分注探针116，则分注流路与样品容器100的气密连接被解除。此时，如图5的压力数据的时间t6～t7所示，在样品容器100的内部为大气压的情况下，在分注流路的压力方面不引起变化，但在负压的情况下，分注流路内的压力从P1被大气释放至P0。其结果，流路整体膨胀，因此分注探针116的内部的水122的界面、分节空气123以及样品124从前端向基部侧移动，从而在分注探针116的前端流入有空气。最后，如图4(g)所示，使分注探针116在反应槽104的内部移动，如图4(h)所示，将吸引的样品124排出至反应槽105，但在样品容器100的内部为负压的情况下，在前端流入有空气，因此导致排出量相对于泵的动作量不足。

因此，在本实施例中，为了消除排出量的不足，根据密封型的样品容器100的内部的压力进行排出动作量的修正。使用图6的流程图与图7的示意图对本实施例的顺序进行说明。

如图6所示，在开始分注动作后，在步骤11中，吸引分节空气123(图7(a))。接下来，在步骤12中，进行大气压的测定。这在图5所示的时间t1内进行，从而能够获得大气压P0。接着，在步骤13中，将分注探针116通过橡胶塞125插入至密封型的样品容器100的空气层(图7(b))。此处，进行步骤14的样品容器100内部的压力测定。该工序在图5的时间t3内进行，从而能够获得压力P1。在该阶段，能够取得样品容器100的外部的大气压P0与内部的压力P1，因此在步骤15中进行样品排出的修正量计算。修正量的计算方法详细后述。

然后，在步骤16中，使分注探针116下降至样品层(图7(c))，在步骤17中，吸引样品124(图7(d))。另外，若在步骤18中从样品容器100抽出分注探针116，则分注流路内部的压力被释放成大气压，从而如图7(f)所示，在分注探针116前端流入有空气。最后，将分注探针116插入反应槽104(图7(g))，在步骤19中，应用在步骤15中获得的样品排出的修正量，考虑空气流入引起的不足部分地将样品124排出至反应槽104(图7(h))，结束顺序。

此处，示出了大气压P0的测定时机在图5的时间t1进行的例子，但即使在从样品容器100抽出分注探针116的时间t7～t8的期间进行，也能够获得相同的结果。另外，在双方的时机内进行测定而取平均等来实现压力的测定精度提高也有效。样品容器100内部的压力测定也不仅在图5的时间t3内测定，可以在t5～t6的期间内测定，也可以在双方的时机内测定。另外，示出了在步骤13中，使分注探针116下降至样品容器100的空气层，在步骤14中在下降停止过程中进行压力测定的例子，但若动作过程中的振动等不影响测定，则也可以在下降过程中进行压力测定。另外，若从将分注探针116插入样品容器100至到达样品层压力变动静定的时间充分，则可以不使分注探针116在空气层停止而继续下降，另外，即便在浸渍于样品层的状态下，也能够进行压力的测定。

接下来，对根据样品容器100的外部的大气压P0与内部的压力P1计算样品排出的修正量的方法进行说明。压力变化引起的排出量的不足部分如图7(f)所示，为流入分注探针116的前端的空气量V_cor，因分注流路的变形与分节空气123的体积变化而产生。因此，对该变化量进行计算，从而能够求得修正量。

如图2所示，分注流路由分注探针116、压力传感器117、注射泵118以及将它们连接的配管119构成。例如，配管119呈圆筒形，将其内径设为r_in，将外径设为r_out，将长度设为l，将杨氏模量设为E，将泊松比设为ν，在对配管119的内部施加压力P_in，对外部施加压力P_out的情况下，内径变化量Δr_in、长度变化量Δl能够如以下那样计算。

${\mathrm{\Δr}}_{in}=\frac{r_{in}}{E}\{(v+\frac{{r_{out}}^2+{r_{in}}^2}{{r_{out}}^2-{r_{in}}^2})P_{in}-\frac{2{r_{out}}^2}{{r_{out}}^2-{r_{in}}^2}{P}_{out}\}$

$\mathrm{\Δ}l=\frac{vl}{E}(-\frac{2{r_{in}}^2}{{r_{out}}^2-{r_{in}}^2}{P}_{in}+\frac{2{r_{out}}^2}{{r_{out}}^2-{r_{in}}^2}{P}_{out})$

在将分注探针116插入样品容器100的期间，P_out＝P0，P_in＝P1，因此能够分别导出Δr_in与Δl。因此，配管119的变形量ΔV_tube如以下那样被计算。

ΔV_tube＝π{(r_in+Δr_in)²(l+Δl)-r_in ²l}

针对全部的构成部件将这些计算、合算，从而求得流路整体的变形量ΔV_fc。接下来，求得分节空气123的体积变化。将分节空气123的吸引量设为V_air，若考虑将分注探针116插入样品容器100时的配管变形量ΔV_fc成为分节空气123的漏出量，则在抽出时，因压力而体积变化的量ΔV_air能够如以下那样计算。

${\mathrm{\ΔV}}_{air}=\frac{P1-P0}{P0}(V_{air}+{\mathrm{\ΔV}}_{fc})$

从以上的计算结果来看，最终，样品排出的修正量V_cor、修正后的排出量V_dspc(修正前的排出量：V_dsp)能够如以下那样求得。

V_cor＝-(ΔV_fc+ΔV_air)

V_dspc＝V_dsp+V_cor

这些计算也可以在顺序中通过压力测定结果实时地计算，但预先将压力与修正量的关系存储为数据，从而也可以根据压力测定结果读出对应的修正量。

[实施例2]

在本实施例中，对修正分节空气123的量与排出量的方法进行说明。

如在图4中也表示的那样，分节空气123的量因密封型的样品容器100的内部的压力而变动。分节空气123发挥防止混入吸引传递来自注射泵的压力的水122的样品，而使样品被稀释的作用。但是，无法完全避免稀释，另外，若分节空气的量变化，则也可能在样品的被稀释的一方产生不同。并且，在吸引样品124时，分节空气123伸缩，从而存在因样品的粘度而使其伸缩对从吸引结束至压力静定的时间影响较大的情况。在产生这些不良情况的情况下，分节空气123的量不取决于样品容器100的内部的压力而以成为恒定的方式进行修正是有效的。

使用图8的流程图与图9的示意图对以分节空气123的量成为恒定的方式修正泵动作的分注顺序的例子进行说明。

在开始分注动作后，在步骤21中吸引分节空气123(图9(a))。此时，分节空气123的吸引量为了在修正动作中调节，最终预先比保持于分注探针116的量更多余地吸引。接下来，在步骤22中，进行大气压的测定。这在图5所示的时间t1内进行，从而能够获得大气压P0。接着，在步骤23中，将分注探针116通过橡胶塞125插入至密封型的样品容器100的空气层(图9(b))，在步骤24中进行样品容器100内部的压力测定。该工序在图5所示的时间t3内进行，从而能够获得压力P1。在该阶段，能够取得样品容器100的外部的大气压P0与内部的压力P1，因此在步骤25中进行空气排出以及空气吸引的修正量计算。修正量的计算方法详细后述。在步骤26中，应用步骤25中的修正量计算结果，从而为了将分节空气123的量形成恒定，而进行空气排出动作(图9(c))。

然后，在步骤27中，使分注探针116下降至样品层(图9(d))，在步骤28中吸引样品124(图9(e))。接着，在步骤29中，使分注探针116上升至空气层(图9(f))，在分注流路内部返回大气压时，考虑空气向前端流入的量，应用步骤25的修正量计算结果，在步骤30中进行空气吸引的动作(图9(g))。并且，在步骤31中，若从样品容器100抽出分注探针116(图9(h))，则分注流路内部的压力被释放成大气压，如上所述，空气流入分注探针116前端。另外，在样品容器100的内部成为正压状态的情况下，若从正压被释放成大气压，则分注流路收缩，从而样品124从分注探针116漏出。但是，在步骤30中，若考虑分注流路的变形量进行空气吸引的动作，则也能够避免样品124的漏出。因此，在步骤31结束的时刻，不取决于样品容器100的内部的压力，而能够在分注探针116的恒定的位置保持样品124。最后，将分注探针116插入反应槽104(图9(i))，在步骤32中，将样品124排出至反应槽104(图9(j))，结束顺序。此处，示出了在步骤26中进行排出动作的例子，但以根据样品容器100的内部的压力将分节空气123的量形成恒定为目的，因此可以形成吸引动作，另外，也可以根据压力选择吸引或者排出。

接下来，对根据样品容器100的外部的大气压P0与内部的压力P1计算空气排出·吸引的修正量的方法进行说明。如上所述，压力引起的分节空气123的量、吸引的样品的位置的不同因分注流路的变形与分节空气123的体积变化而产生。分注流路的变形量ΔV_fc如在实施例1中说明的那样，能够通过流路构成要素的物性值、尺寸与施加的压力进行计算。

表示图8的步骤26中的修正排出量V_cor1的计算方法。若将步骤21中的分节空气123的吸引量设为V_aira(图9(a))，将从样品容器100抽出分注探针116后保持的分节空气123的目标量设为V_airt(图9(h))，则修正排出量能够如以下那样求得。

$V_{cor1}=V_{aira}+{\mathrm{\ΔV}}_{fc}-V_{airt}\frac{P0}{P1}$

接着，表示步骤30中的修正吸引量V_cor2的计算方法。在从样品容器100抽出分注探针116后，为了以在分注探针116内保持于样品124的下方的空气的量成为V_airc(图9(h))的方式进行控制，而如以下那样设定修正吸引量V_cor2。

$V_{cor2}=V_{airC}+{\mathrm{\ΔV}}_{fc}+V_{airt}\frac{P1-P0}{P1}$

然后，在步骤32中进行样品排出时，将保持于分注探针116的前端的空气量V_airc与排出至反应槽105的样品量的和设定为泵的动作量。这些计算结果即使在样品容器100的内部的压力为大气压、负压、正压的任一个中也成立。

此外，本发明不限定于上述的实施例，包括各种变形例。例如，上述的实施例为了容易明确本发明而详细地进行了说明，未必限定于具备说明的全部的结构。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换成其他的实施例的结构，另外，也能够对某实施例的结构添加其他的实施例的结构。另外，能够针对各实施例的结构的一部分追加·删除·置换其他的结构。

符号说明

100—样品容器，104—反应槽，114—轴，115—臂，116—分注探针，117—压力传感器，118—注射泵，119—配管，120—电磁阀，121—柱塞，122—水，123—分节空气，124—样品，125—橡胶塞。

Claims (12)

1.一种分注装置，其特征在于，具备：

泵；

利用配管连接于所述泵的探针；

对所述配管内的压力进行测定的压力传感器；以及

对所述泵与所述探针进行控制并且读出所述压力传感器的信号的控制部，

在从密封型容器分注液体时，所述控制部通过所述压力传感器对所述容器的外部以及内部的压力进行测定，根据测定出的压力对所述泵的动作量进行修正。

2.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，

所述控制部通过将所述探针插入所述容器来对所述容器的内部的压力进行测定。

3.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，

所述控制部对排出液体的所述泵的动作量进行修正。

4.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，

所述控制部对相对于所述探针吸引或者排出空气的所述泵的动作量进行修正。

5.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，

所述控制部对由压力变化产生的分注流路的变形量进行计算，基于该变形量对所述泵的动作量进行修正。

6.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，

所述控制部将吸引了分节空气的所述探针插入所述容器内，在吸引了液体后，将所述探针从所述容器抽出，在所述泵应用修正了的所述动作量，并使所述探针排出所吸引的液体。

7.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，

所述控制部将吸引了分节空气的所述探针插入所述容器内，以所述分节空气的量成为在将所述探针从所述容器抽出的状态下被规定的量的方式对所述泵进行控制，并排出或者吸引所述分节空气，另外，在吸引了所述容器内的液体后，对所述泵进行控制，使所述探针的前端从所述容器内吸引在将所述探针从所述容器抽出的状态下成为预定量的空气。

8.一种分注方法，其特征在于，具有：

向探针吸引分节空气的工序；

对密封型容器的外部的压力进行测定的工序；

对所述容器的内部的压力进行测定的工序；

基于测定出的所述外部的压力以及内部的压力，对通过所述探针排出从所述容器吸引的液体所需的排出量的修正量进行计算的工序；

向所述探针吸引保持于所述容器的液体的工序；

将所述探针从所述容器抽出的工序；以及

应用所述排出量的修正量排出从所述探针吸引的液体的工序。

9.根据权利要求8所述的分注方法，其特征在于，

所述压力的测定通过连接于所述探针的压力传感器进行，

在将所述探针插入所述容器前以及/或者抽出后，对所述外部的压力进行测定，

在将所述探针插入所述容器并吸引液体前以及/或者吸引并将所述探针从所述容器抽出前，对所述内部的压力进行测定。

10.根据权利要求8所述的分注方法，其特征在于，

将所述探针插入所述容器，使所述探针前端在所述容器的空气层停止，并对内部的压力进行测定。

11.根据权利要求8所述的分注方法，其特征在于，

所述排出量的修正量基于由压力变化产生的分注流路的变形量以及在将所述探针插入所述容器时从所述探针漏出的所述分节空气的量进行计算。

12.一种分注方法，其特征在于，具有：

向探针吸引分节空气的工序；

对密封型容器的外部的压力进行测定的工序；

将所述探针插入所述容器的工序；

对所述容器的内部的压力进行测定的工序；

基于测定出的所述外部的压力以及内部的压力，以所述分节空气的量成为在将所述探针从所述容器抽出的状态下被规定的量的方式排出或者吸引所述分节空气的工序；

向所述探针吸引保持于所述容器的液体的工序；

向所述探针的前端从所述容器内吸引在将所述探针从所述容器抽出的状态下成为预定量的空气的工序；

将所述探针从所述容器抽出的工序；以及

从所述探针排出所吸引的液体的工序。