CN112041076A - 用于从液体介质获得测量信号的自动分析器和光学测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于液体试剂来对液体样品执行化学、生化和/或免疫化学分析的方法和装置，该液体样品存在于自动分析器(100)的样品存储器(920)中，该液体试剂存在于该分析器(100)的至少一个试剂存储区(950a，950b)中，该装置具有用于接纳该液体样品和试剂的比色皿(201)，其中多个比色皿以至少一个驻定线性比色皿阵列(200)的形式被布置在该分析器中。该分析器包括光学测量单元(500)，该光学测量单元具有包括至少一个光分布器设备(542)的驻定光供应单元(540)，该至少一个光分布器设备将来自多个LED光源(541)的光馈送到比色皿阵列(200)的各个比色皿(201)的入口窗口(202)中，该多个LED光源在UV/VIS/NIR波长范围中以光谱上不同的方式进行发射。光学测量单元(500)进一步装备有驻定检测单元(550)，该驻定检测单元与比色皿(201)的出口窗口(203)相关联并包括多个光电二极管(551)。

Description

用于从液体介质获得测量信号的自动分析器和光学测量方法

本发明涉及一种用于借助于液体试剂来对液体样品执行化学、生化和/或免疫化学分析的自动分析器，其中液体样品存在于该分析器的样品存储区中，液体试剂存在于该分析器的至少一个试剂存储区中，本发明涉及一种用于对液体样品进行自动化学、生化和/或免疫化学分析的方法，本发明还涉及一种用于从液体介质获得测量信号的光学测量方法。

自动化分析器或分析设备常规地用于例如临床诊断、分析和微生物学中，其中需要快速、准确且可再现地确定液体样品的各种属性和成分，特别是使用光学方法来确定。

在已知分析设备中使用各种测量原理。一方面，利用具有驻定检测单元(例如驻定光度计)和盘形可旋转保持器的设备，该盘形可旋转保持器具有比色皿以用于保持由样品和试剂构成的待测量反应混合物。比色皿相继地移动经过检测单元并被测量。因此，每当新样品或试剂被引入比色皿中或要清洗比色皿并使其可用于新测试时，比色皿转盘都必须作停留。在这一概念上严格预定义的循环时间与效率的显著损失相关联。关于这一点的进一步细节可以在现有技术的讨论中找到(参见点A)。

在用于从液体介质获得测量信号的光学测量单元中，使用不同类型的测量：

光度法

光度测量所基于的物理效应是液体中存在的特定物质对特定波长的光的吸收。结果产生的经过比色皿的光强度降低使用测量技术来检测，并允许通过考虑以下等式来定量确定物质浓度：

T＝I/I₀ (式1)

E＝–log T＝log(I₀/I) (式2)

E＝ε.c.d (式3)朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律

其中T…透射率

E…消光率

I₀…在不存在吸光物质情况下的强度

I…在存在吸光物质情况下的强度

c[mol/l]…摩尔浓度

d[cm]…吸收液体层的厚度

ε[l mol^-1cm^-1]…摩尔消光系数(物质相关变量)

由此可以从消光或透射测量的结果直接计算摩尔浓度c。这种类型的测量被用于化学和酶促反应，以确定样品中存在的特定分析物(血浆、尿液等)的摩尔浓度。在该情形中，吸光物质(染料)出现或消失，并且待确定的分析物的摩尔浓度随后从其消光或消光变化中推导出。

浊度法和比浊法

这种类型的测量被用于均质免疫测定中，其中特定的分析物(诸如举例而言酶、肽或蛋白质)与抗体反应。这导致较大的结构，其造成样品的光散射或浊度增加。

虽然在透射测量的情形中，由于浊度的增加，穿过光束的强度随着分析物浓度的增加而减小，但是在90°的检测角度下，散射光束的强度随着浊度的增加而增加。

具有透射测量形式的浊度测量被称为浊度法。相关联的测量设备被称为浊度计。以与通过的光束成例如90°的角度进行的散射光测量被称为比浊法，并且相关联的测量设备被称为比浊计。

为了更好地理解本发明，将更详细地定义本申请中所使用的一些必要技术术语：

分析器：

用于借助于液体试剂来对液体样品执行化学、生化和/或免疫化学分析的设备，其中液体样品存在于位于该设备中的样品存储区中，液体试剂存在于位于该设备中的至少一个试剂存储区中。

x轴、y轴和z轴：

x轴表示分析器的水平延伸的纵轴，y方向表示分析器的水平延伸的宽度或深度轴，而z表示分析器垂直延伸的高度轴(例如参见图3)。

比色皿：

在本发明的意义上，比色皿是指温度可控的器皿，该器皿在所有侧面是封闭的并且在顶部是打开的，以用于保持样品液体和试剂液体以及所得到的反应混合物，并用于藉由光度法和/或发光光学法来测量反应混合物。在本发明的意义上，比色皿具有至少一个窗口，该至少一个窗口被布置在该比色皿的侧壁中，并且对于所使用的光学测量方法而言是透明的，或者整体上是光学透明的。

驻定比色皿阵列：

这是指彼此相邻排列的多个比色皿，这些比色皿以驻定方式被布置在分析器中，并且在正常测量操作期间不会沿x轴、y轴和z轴中的任何轴移动。

线性比色皿阵列：

这是指由沿一条直线布置的多个比色皿形成的单排。

试剂器皿：

用于保持执行分析所需的试剂的器皿或容器。

样品器皿：

分析器中包含分析样品(待分析的样品)的器皿或容器，从中可以获取多个较小的样品数量(等分试样)以分析各个分析物或参数。该分析不在分析样品的器皿中发生，而是在已添加试剂之后的比色皿中发生，在该意义上比色皿用作反应器皿。

分析样品：

被引入分析器中的待分析材料被称为分析样品(通常简称为样品或物质样品)。该材料是液体物质混合物，并且可以是例如体液，诸如血清、血浆、尿液或脑脊髓液。其他物质混合物是例如饮用水、废水、葡萄酒、啤酒和果汁、以及来自化学和生化生产过程的液体。

分析物：

被包含在分析样品中的那些物质，并且关于这些物质的信息要使用分析器借助于液体试剂经由化学分析来获得，也就是说，用所报告的浓度定量确定的内容被称为(诸)分析物(以及被称为参数)。

分析：

对分析样品中所包含的分析物的定量确定(这些确定由分析器借助于液体试剂自动执行)被称为分析或测试(或者在免疫化学分析的情形中也被称为免疫测定)。

移液单元：

该术语指代用于在不同器皿之间转移液体的自动移液设备的整个系统，该系统包括一个或多个可移动移液器连同对于该系统的运行所需要的所有可移动和驻定组件，包括用于供应目的的流体元件(软管连接、泵、阀、容器等等)、传感器、控制器以及电源。

移液器：

该术语描述了移液单元的组件，该组件可在相对于保持器皿(比色皿、样品器皿、试剂器皿)的至少x方向上水平地线性移动。移液器包括具有至少一个移液模块的悬挂组件，该移液模块可在基本上垂直于x方向的y方向上移动。

移液模块：

这是指安装在移液器上并且可在y方向上移动的设备，该设备包括保持器，该保持器可在垂直的z方向上移动并且旨在保持至少一个套管或空心针连同其流体连接元件。

空心针：

这是指安装在移液模块的保持器上的针或套管，并且旨在从分配器皿中抽吸液体并将经计量量的所抽吸液体排出到保持器皿中。

驻定机器组件：

一种机器组件，该机器组件以驻定方式被布置在分析器中并且在正常测量操作期间不会沿线性比色皿阵列移动。

可移动机器组件：

这是指一种机器组件，该机器组件以非驻定方式被布置在分析器中并且在正常测量操作期间至少可以藉由受控驱动器沿线性比色皿阵列移动和放置。

用于准直的光学元件：

这些是用于产生尽可能平行的光束的光学元件。原则上，来自或多或少点状光源的光被变换成平行射线束。以基本上平行方式对准来自LED的光的光学元件是例如会聚透镜、TIR透镜、抛物面镜和光阑装置。

用于滤光的光学元件：

这些是用于以频率相关方式(即对于可见光以颜色相关的方式)来过滤透射光的光学组件，特别是干涉滤光器。这些组件通常被建立为薄载体上的介电层。由于波长相关透射率取决于光的入射角，因此如果照射在滤光器元件上的光束尽可能平行地行进并且平行于光轴取向，则是有利的。

利用陷波滤光器、长通滤光器、短通滤光器、带通滤光器和二向色干涉滤光器。特别优选带通滤光器，因为它们对于特定的波长带具有高透射率，同时吸收较短或较长的波长。

A)具有以圆形方式被布置在转台(转盘装置)上的可移动反应器皿/比色皿的分析 系统

US 8,911,685 B2(HITACHI)公开了一种用于藉由光度测量方法来对液体样品执行化学和生化分析的典型自动分析器。这些分析器的基本特征是：反应器皿，其被布置在转台的外周并同时用作比色皿；以及围绕转台的圆周以驻定方式布置的设备组件，诸如举例而言移液器(样品分配器、试剂分配器)、混合设备、光学测量设备以及比色皿清洗单元。比色皿的温度控制可例如以温度受控水浴的形式被集成在转台中。样品器皿被布置在样品转台上，而试剂位于试剂转台上。

DE 11 2009 002 702 B4(HITACHI)公开了另一种自动分析器，该自动分析器的样品容器和试剂容器存在于转盘装置中。该分析器包括样品盘，该样品盘上可以安装用于保持样品的多个样品容器；第一试剂盘和第二试剂盘，其中每一者上可以布置用于保持第一试剂和第二试剂的数个试剂容器；以及反应盘，数个比色皿或反应容器按圆周方向被布置在该反应盘上。

样品分配设备被设置在反应盘与样品盘之间，该样品分配设备将已在样品容器处抽吸的样品分配到反应容器中。另外，第一试剂分配设备被设置在反应盘与第一试剂盘之间，该第一试剂分配设备将已从第一试剂盘上的试剂容器抽吸的试剂分配到反应容器中。类似地，第二试剂分配设备被设置在反应盘与第二试剂盘之间，该第二试剂分配设备将已从第二试剂盘上的试剂容器抽吸的试剂分配到反应容器中。样品分配设备和这两个试剂分配设备以驻定方式被布置在围绕反应盘的圆周的限定点处。

在反应盘的旋转方向上以如下次序在该反应盘的外圆周提供：两个驻定搅拌器，其在已分配第一试剂和第二试剂之后搅拌反应容器中的液体；光源，其发送光穿过反应容器；以及用于清洗反应容器的容器清洗机构。

驻定光谱系统被布置在与光源相对的位置，以使得反应盘位于两者之间。在光谱系统的附近设置有处理来自该光谱系统的信号的信号处理电路。该信号处理电路被连接到计算机。

这种分析器是不利的，因为所有过程都由转盘的严格时钟循环预定义，并且必须在预定的时间窗口中发生。仅当相应比色皿位于相应设备组件的位置时，才能进行诸如分配、混合、测量和清洗之类的动作。

例如，仅当空比色皿移动经过样品移液器的位置并且比色皿转盘在该位置处停留时(而不是在任何时间)，才能将样品分配到该空比色皿中。仅当包含样品的比色皿移动经过试剂移液器的位置并且比色皿转盘在该位置处停留时，才能将试剂分配到所讨论的比色皿中。这同样适用于通过机械搅拌进行对比色皿中由样品和试剂构成的反应混合物的搅拌，以及在光学测量设备的位置处的光学测量。

例如，特定的比色皿也不能在任何时间或以小的时间间隔重复地进行光学测量，这是因为首先需要等待直到所讨论的比色皿位于光学测量单元的位置或者在测量期间“在运行中(on the fly)”正被引导经过光学测量单元。

当反应完成之后，不能立即执行测量，并且在动力学测量的情形中，各个测量之间的时间间隔相对较大(转台至少旋转一圈)。不利的是，当测量完成时，不能立即清洗比色皿并使其可用于新测试。仅当所讨论的比色皿位于比色皿清洗站点的位置并且在固定时间点或在从测试开始起的固定历时内(根据在这一概念上严格预定义的循环时间)在所讨论的位置处发生(提供)清洗停留时，才能清洗该比色皿使其可用于新测试。结果，所有比色皿被“阻塞”达相同的时间长度，而不管相应测试的测量历时是短还是长。

具有移动样品、试剂和比色皿的以旋转方式组织的转盘装置、特别是具有可移动比色皿和驻定机器组件的转盘概念导致各个测试相对高的吞吐时间，并限制了在具有特定数目比色皿的设备上每小时可以执行的测试次数。

B)具有以圆形方式布置的驻定反应器皿/比色皿的分析系统

US 5,178,833 A(BIOSEMA)公开了一种自动分析器，该自动分析器具有以圆形方式布置并且相对于设备驻定的测量比色皿和试剂器皿，测量比色皿被布置在外环中并且试剂器皿被布置在两个内环中。驻定移液器的旋转轴被放置在试剂器皿环的中心，所述旋转轴被用于移液器的可下降移液针的环形清洗器皿环绕。分析器的样品器皿位于驻定比色皿环外周的单独转台上。光学测量单元藉由围绕分析器中心轴线的旋转移动到达测量比色皿。光路沿各个测量比色皿的纵轴通过液体表面。移液针藉由移液器的两个水平臂围绕第一中心轴线和另一轴线的旋转移动到达样品器皿、测量比色皿、试剂器皿和清洗器皿。

不利的是，所公开的配置仅允许一个用于样品和试剂的可独立移动移液针，试剂存储区被限制于内部驻定环的区域，并且光路延伸通过反应液体的表面。特别不利的是，不能清洗测量比色皿，而是替代地必须在使用后由外环分区段代替。

C)具有以线性方式布置的可移动反应器皿/比色皿的分析系统

GB 1 321 754 A公开了一种具有反应器皿/比色皿的自动分析器，其中反应器皿/比色皿被附连到能够以线性方式移动的循环环形带。

US 2014/0287523 A1(ABBOTT)同样地公开了一种分析器，该分析器具有以线性方式被布置在带上的反应器皿或比色皿。线性环形带在两个带轮上被张紧，其中恰适的反应器皿在纵向上(例如在“预处理通道”中以及在“主过程通道”中)被附连。通过旋转带轮，反应器皿或比色皿可以在带的运行方向上来回移动，也可以在底侧围绕带轮移动。该装置相当于常规转盘装置的“线性变型”，在常规转盘装置中反应器皿或比色皿在圆形路径上移动。然而，这两种变型的一个共同特征是反应器皿或比色皿仍然相对于设备移动，并被驱动朝向处理站点(机器组件)。因此，出现了与在点A)中已经提到的基本上相同的缺点。

WO 99/046601 A1(HITACHI)公开了一种线性可移动比色皿阵列，其具有驻定的设备组件(用于样品液体和试剂的分配器、机械搅拌器、光度计以及比色皿清洗站点)。如本申请的图1a中所示，在WO 99/046601 A1中，多个比色皿或反应器皿2以预定的间隔被布置在温度受控腔(水浴)1中的支撑框架或输送杆7中。比色皿内容物例如藉由超声被混合。包含反应器皿2的输送杆藉由驱动单元8沿箭头9的方向线性移动。除了温度受控腔1之外，还提供了样品移液单元3a、试剂注射单元3b、光学测量单元4、比色皿清洗单元5、以及第一搅拌机构6a和用于再次搅拌反应器皿2的内容物的第二搅拌机构6b。搅拌机构6a或6b也可以被设计为超声发生器，其经由腔1中的水浴作用于反应器皿2上。在该实施例变型中，温度受控腔1中的水被保持在恒定温度下，在该温度下可以发生反应并且可以执行光学测量。

在设备的操作期间，反应器皿2在样品移液单元3a处停留，该样品移液单元3a将样品分配到反应器皿2中。同样地，试剂注射单元3b将用于分析的试剂排放到对应的反应器皿2中。另外，第一搅拌机构6a进行搅拌以混合反应溶液，并且第二搅拌机构6b再次搅拌反应器皿2中的混合物。光学测量单元4测量对应反应器皿中的吸收。此外，比色皿清洗单元5丢弃被测试的反应溶液并清洗反应器皿2。一旦这些过程完成，驱动单元8就开始移动反应容器2。当反应容器2向前移动时，样品移液单元3a、试剂注射单元3b、以及第一和第二搅拌机构6a、6b在清洗单元中被清洗。通过重复上述过程来执行数次化学分析。如从上述过程可以看出，设备的各个组件必须沿移动方向9按指定次序被布置。

该概念的一个缺点在于，输送杆7不可避免地在驻定设备组件3a、3b、6a、6b和5的左侧和右侧需要大量的自由间隔以用于反应器皿2的线性移动。分析器的纵轴由此不可避免地增加达输送杆7的长度的至少两倍。

根据WO 99/046601 A1的设备的比色皿或反应器皿2由此以类似于上述转台变型的方式移动经过驻定设备组件。该系统是不灵活的，并且出现与在点A)中已经提到的基本上相同的缺点。

D)具有以圆形和/或线性方式布置的驻定反应器皿/比色皿的系统

EP 2 309 251 A1(SIEMENS)公开了一种自动分析器，该自动分析器具有存在于圆形或线性装置中的驻定样品器皿或比色皿，其中光学测量单元被形成在可旋转设备上，以便可沿样品器皿移动。根据一个实施例变型，承载LED形式的光源和光电二极管形式的光电检测器的可旋转设备可被布置在用于样品器皿的接纳部的下方，其结果是在所有时间可以藉由夹臂来进出样品器皿。可旋转设备还可以具有不同波长的多个LED和多个光电二极管，以使得可以在多个波长下测量样品。光电二极管可以由CCD元件代替。

EP 2 309 251 A1中所描述的装置例如不适合于临床化学分析器(CC分析器)，并且涉及用于止血测量(用于确定凝血)的分析器。该装置也可以是由多个设备(例如PCR分析器、冷却设备)构成的系统的一部分。样品器皿未被重复使用，而是可任选地被传递到系统的其他组件，例如，藉由夹臂或在已确定凝结参数之后被丢弃。

在凝结测量的情形中，仅具有尽可能未稀释形式的全血(其中含有血细胞的血浆)适合作为样品。相比之下，全血完全不适合光度透射光测量，这是因为血细胞散射光并且由此测量结果会失真。因此，包括这种光度计的分析器总是使用无细胞分析样品，诸如举例而言血浆或血清，血浆或血清另外因添加试剂而被严重稀释。

根据EP 2 309 251 A1，其中具有样品的器皿(可任选地在添加试剂之后)被直接用于光学测量。

在根据本发明的分析器中，总是使用无细胞分析样品(举例而言，体液，诸如血浆/血清、尿液和脑脊髓液；物质混合物，诸如饮用水、废水、葡萄酒、啤酒和果汁；以及来自化学和生化生产过程的液体)来执行测量，这些无细胞分析样品藉由样品器皿被引入设备中，之后样品的等分试样与试剂一起藉由移液器被转移到单独的比色皿中，随后对比色皿执行光度测量。

E)用于使用2D布置(微量滴定板)中的驻定反应器皿/比色皿来制备和/或分析样 品的实验室机器人与自动移液和分析设备

用于使用微量滴定板来对液体样品执行生化分析的典型分析设备例如从EP 0259 386 B1(TECAN)中已知。该分析设备包括：用于保持多个样品器皿的主支架；十字工作台，该十字工作台可以在x-y方向上邻近主支架放置并被设计成保持微量滴定板；样品分布臂，其被布置在主支架和十字工作台上方并且可以根据期望被布置在上部水平面中；以及光度计，其被布置在十字工作台的放置区域内，并且其光束路径垂直地穿过十字工作台的x-y平面。

用于自动制备和分析微量滴定板的孔中的样品的机器的另一示例从DE 10 2004057 450 B4(CYBIO)已知。

存在许多这种类型的机器，它们使用微量滴定板来检测和确定物质。微量滴定板包含排列成行和列(2D阵列)的大量相互隔离的孔。这些孔被用于各种各样的规程。移液手动地发生，或者在高通量筛选(HTS)的情形中借助于移液机器人发生。光度确定(例如使用光度计在透射光下对微量滴定板的吸收测量)以使光束路径在垂直方向上通过液体表面穿过孔的方式发生。然而，为了进行精确的定量确定，有必要在已知且尽可能精确定义的路径和距离上将光束引导通过测量液体。在颗粒、浊度、入口面、表面(例如液体表面、比色皿壁)上的任何光散射都会导致光损失，其在另一方面会使测量结果失真。

EP 2 410 342 A2(HOFFMANN-LA ROCHE)公开了一种具有移液器的移液设备，该移液器具有多个彼此相邻布置的扁平框架元件，并且这些扁平框架元件连同其移液针一起可在垂直于主框架体的水平x方向上在该主框架体上共同移动。移液设备用于将样品或试剂从第一排器皿转移到在x方向上偏移的第二排器皿。移液针首先在y方向上被调整到第一排器皿的间隔以获取样品液体或试剂液体，并且随后被适配到第二排器皿的间隔以分配样品液体或试剂液体。然而，不提供两个移液针在x和y方向上的独立移动。针对y方向和z方向(移液针的提升和下降)的移动模块被布置在扁平毗邻框架元件中的间隙中，以使各个移液针之间的间隔保持较小。然而，移液针在y方向上的独立移动仅在有限程度上是可能的。例如，框架元件不可能在转移臂上移动经过彼此，这导致移液针在y方向上的移动自由度的相互限制。这种移液设备特别在与微量滴定板结合时找到有用的应用。

EP 1 230 553 B1(MAXMAT)公开了一种化学或生物分析器，该分析器具有用于样品管和试剂管的存储模块。还提供了一种分析模块，其具有微量滴定板形式的反应容器以及取样模块(移液器)，该取样模块可在轨道上移动并且具有被彼此有固定距离地布置的两个移液针，这些移液针在z方向上彼此独立地操作以自动获取样品并且各自装备有可缩回抽吸移液器以用于将预定量的样品和试剂从存储模块转移到分析模块。这两个移液针在水平x/y平面上仅可共同移动。

分析模块具有用于微量滴定板的加热板，该加热板被布置成接近微量滴定板的孔的较低区域以通过对流来加热孔的内容物。取样单元进一步包括混合设备，该混合设备由电磁体控制以在移液针处于微量滴定板的孔中的降低位置时引起该移液针的交替往复移动，以充分混合由样品和试剂构成的混合物。

US 5 897 837 A(TOA MEDICAL)公开了一种适合于预处理用于免疫测定分析器的样品的移液机器，该移液机器具有第一块移液器，该第一块移液器可在x和y方向上水平地移动并且装备有彼此相邻的两个移液针，所述移液针可以彼此独立地被下降或提升。在该情形中，两个针之一可以被指派给试剂，而另一个针可以被指派给样品。另外，还存在第二块，该第二块可在x-y方向上移动并具有可下降移液针。为了清洗针，需要移动到驻定的针清洗站点。第一可移动块的这两个移液针不利地只能在水平x/y平面中共同移动。这具有如下缺点：移液器的机器人组件的重量不能跨两个水平移动轴x和y分布，使得为了在y方向上移动到各位置必须总是也要加速第二移液单元(的重量)。类似地，在两个水平方向上也必须总是加速针清洗单元连同针清洗器皿(的重量)。此外，由于共同水平移动，因此不可能同时使用两个针在器皿行的不同非毗邻位置处进行移液。

US 8,675,187 B2(Hitachi)描述了一种用于从液体介质获得测量信号的光学测量单元，以及装备有该光学测量单元的分析系统。如本申请的图1b中所示，以圆形方式被布置在转台23上的多个反应器皿24之一被浸入温度浴25中，该温度浴25填充有恒定温度的水26。被固定地布置在温度浴25中的光度计27具有LED光源28，来自该光源的光藉由聚光透镜29和偏转镜30被照射到存在于反应器皿24中的样品31中。半导体激光器也可以用作光源。光度计27的光电检测器32被布置在反应器皿24的相对侧上。在光度计27的测量位置33处在反应器皿24的入口侧和出口侧设置有用于入口辐射和出口辐射的光阑34。一个缺点是与以圆形方式被布置在转台上的反应器皿相关联的机械和计量学复杂性，这是由于为了测量样品必须将各个反应器皿24移动到光度计27的测量位置中。

US 2013/0301051 A1(Pogosyan)描述了一种成本有效的便携式光度计，该光度计具有不同波长的多个LED作为光源，并具有光电二极管或光电倍增器作为检测器。光度计可以被用于分析位于光源与检测器之间的样品保持器中的化学、生物或药物样品。来自光源的光被指引到光散射表面上并穿过准直透镜和狭缝光阑，以到达存在于样品保持器中的样品。如图所示，检测器可以从第一位置枢转到第二位置。在所解说的几何形状中，如果散射表面被选择为非常小、几乎呈点状，则准直透镜将发挥最佳作用，但这会降低光输出。

US 8,064,062 B2(Beckmann)公开了一种光度计，该光度计具有包括多个光源的驻定LED阵列以及包括多个光电二极管的驻定检测器阵列，其中对每个光源指派一个光电二极管。位于转台上的比色皿被布置在LED阵列与检测器阵列之间。在比色皿的旋转移动期间，光束路径相交，并且不同波长的光可以被相继施加到比色皿中的样品。

F)用于分析系统的移液设备或移液机器

US 5,897,837 A(TOA MEDICAL)公开了一种用于预处理免疫分析器的样品的自动移液设备或移液机器。如本申请的图1c中所示，移液机器10具有第一移液器20，该第一移液器20可在x和y方向上水平地移动并且装备有两个移液针11和12，这些移液针可以彼此独立地垂直下降或提升。在该情形中，这两个针中的一个针11可以被指派给试剂，而另一针12被指派给布置在桌面23的不同部分14到19的样品。另外，还存在第二移液器21，该第二移液器21可在x-y方向上移动并具有可下降的移液针13。

第一可水平移动的移液器20承载针清洗单元22，该针清洗单元22可在这两个移液针11、12的垂直下降路径之间水平地往返移动。以交替的方式，这两个针中的相应一个针可以在另一针执行移液操作时被清洗。第一移液器20的这两个移液针11、12仅可共同在x和/或y方向上移动。

这具有如下缺点：移液器20的机器人组件的重量不能跨两个水平移动轴x和y分布，使得为了在y方向上移动到各位置必须总是也要加速第二移液单元(的重量)。类似地，在两个水平方向上也必须总是加速针清洗单元22连同针清洗器皿(的重量)。

另外，DE 10 2005 049 920 A1(MANZ AUTOMATION)公开了一种用于生命科学领域的机器人组装件，该机器人组装件包括多个机器人模块131。如本申请的图1d中所示，每个可耦合模块131装备有驻定的X轴臂132，至少一个Y轴臂133被布置在该X轴臂132上以使得可在X方向上移动。在Y轴臂133上设置有用于可拆卸地耦合工作模块134的耦合设备，所述耦合设备可在Y方向上移动。工作模块134可被设计为具有多个移液针135的移液模块，或者被设计为夹持器模块。待吸移的样品136被布置在工作台板137上，其中可更换的分配模块138被布置在将工作台板137连接到X轴臂132的柱139中，所述分配模块经由软管线连接到工作模块134。根据一个实施例变型，Y轴臂133可在Y轴臂133的相对侧上具有两个用于工作模块134的耦合设备。耦合设备随后可彼此独立地在Y方向上移动。多个模块131可以使得其X轴臂彼此邻接的方式被耦合，其中相邻模块上的Y轴臂可以移动但不能移动经过彼此。

G)用于自动分析器的混合和温度控制的系统组件

从DE 27 26 498 A1(HELLMA)已知一种温度可控的比色皿装置。如本申请的图2a中所示，提供了具有多个接纳轴56的温度可控比色皿块55，比色皿57可以被插入到这些接纳轴56中。在向下方向上呈锥形地变窄并具有侧向测量窗口58的比色皿57以形状配合的方式插入到U形适配器59中，该适配器59具有良好的导热性，并且由此经由接纳轴56的壁60与比色皿块55建立热接触。在每种情形中，可以通过比色皿块55中的测量通道61来光学地测量每个比色皿57中的样品/试剂混合物。

此处的一个缺点是样品/试剂混合物的温度仅缓慢地加热到比色皿块的温度。由此在分析器中更难以达成高样品通量，因为在分析样品时的温度控制在占用大部分时间的各过程之中总是很重要。

JP 2007-303964 A(OLYMPUS)公开了(如本申请的图2b中所示)一种用于控制被布置在可旋转转盘63的接纳部中的比色皿62的温度的设备。该设备具有压电基板64，该压电基板64被附连到每个比色皿62的侧壁，并且在该该压电基板64上集成有作为超声换能器65的叉指换能器(IDT)的电极结构以及用于非侵入式测量比色皿内容物的温度的温度传感器66两者。经由滑动触头67连接的控制单元69的温度调节单元68与用于超声换能器65的驱动器单元70一起形成控制回路以用于控制比色皿62中反应混合物的温度。通过吸收超声能量来将样品/试剂混合物直接加热到目标温度。

此处的一个缺点在于，每个比色皿62需要粘接压电基板64以及集成温度传感器66，必须使该温度传感器66与电子调节单元68接触。另外，在超声换能器65的基板上测得的温度可能由于该超声换能器的自热而失真，并且由此不对应于比色皿62中的样品/试剂混合物的温度。

此外，温度传感器66不与液体接触，而是仅可以经由比色皿62的器皿壁的热传导间接地感测液体的温度，其结果是，特别是在极快速加热液体的情形中，不能够以足够的速度和精度来测量液体中的温度升高，从而无法排除持久或短暂超越目标温度达对样品组分而言临界的值。

EP 1 995 597 A1(OLYMPUS)公开了一种用于搅拌比色皿71中的液体的设备(如本申请的图2c中所示)，比色皿71被布置在可旋转转盘72上，其中用于将超声能量照射到比色皿71中的声音发生器73(叉指式换能器(IDT))被粘接到每个比色皿的侧壁。然而，根据EP 1995 597 A1，必须采取措施来限制由于吸声而出现的比色皿内容物温度的不期望升高，并防止由于热损伤而导致的分析结果失真。

通过存储在控制单元74中的比色皿内容物的热特性来计算由声音发生器73的操作引起的临界热输入。可以通过限制工作时间、通过调制振幅、或通过改变超声发生器的工作来将热输入限制于无害值。根据用于限制热输入的进一步措施，可以藉由用于每个比色皿71的致动器75将专用珀尔帖元件76直接施加到粘接的声音发生器73的基板，以在操作期间主动冷却所述声音发生器。珀尔帖元件76的功率经由所存储的操作参数来控制，其中在珀尔帖元件上未提供温度测量。用于声音发生器73的信号发生器77由控制单元74的驱动器单元78来致动。

仅仅通过合适的参数化来对比色皿71中的液体进行精确的温度控制由此是不可能的或无法提供的，这是因为预先计算的超声输入本身会太不精确而无法达到目标温度。

为了更精确地控制混合或搅拌过程并确保在搅拌期间不超过有害温度值，可以通过驻定红外传感器从上方执行对液体的温度测量，但是在每种情形中这仅可以在转盘处于静止时在该转盘的一个特定比色皿上执行。

与恒温的比色皿保持器中的块温度控制相比，具有前述技术特征的温度控制具有以下缺点：就加热和调节期间超过目标温度而言，该系统可能被认为在本质上不安全。

JP 2007-010345 A(OLYMPUS)描述了一种超声搅拌设备，通过该超声搅拌设备可以混合比色皿81的内容物L。如本申请的图2d中所示，压电陶瓷超声发生器(厚度模式换能器83)被粘接到比色皿81的底部82，其中比色皿底部的形状和材料形成声学透镜84以用于将超声能量聚集在略低于液面的F点。由锆钛酸铅(“发声体”)制成的厚度模式换能器83包括扁平盘85，在其两侧具有扁平的电接触件86，该电接触件86的直径大于比色皿底部82的直径。

本发明的一个目的在于要在用于对液体样品执行化学、生化和/或免疫化学分析的自动分析器中避免上述缺点，特别是与已知系统的样品通量结合的缺点，已知系统的样品通量受到由严格时钟循环预定义且在预定时间窗口中发生的过程的限制，本发明的目的还在于要提出增加样品通量而不显著增加单独分析或分析器的成本的改进，同时至少维持分析的质量。另外，目的在于要提出一种用于对液体样品进行自动化学、生化和/或免疫化学分析的改进方法。

根据本发明，该目的通过一种分析器来实现，该分析器具有用于保持液体样品和试剂的比色皿，每个比色皿具有侧向入口窗口和至少一个侧向出口窗口，其中多个比色皿被布置为该分析器中的至少一个驻定线性比色皿阵列，该分析器具有可移动和驻定机器组件，至少包括：

·移液器，该移液器被设计成可沿由线性比色皿阵列定义的移动线路在x方向上移动，所述移液器装备有至少一个移液模块，该至少一个移液模块可在基本上垂直于x方向的y方向上移动，所述移液模块的至少一个空心针被设计成可在z方向上下降到比色皿中并且还下降到样品存储区和/或试剂存储区的各个器皿中，

·混合器单元，用于混合比色皿中的样品和试剂，

·光学测量单元，

·包括具有至少一个光分布器设备的驻定光供应单元，该至少一个光分布器设备将来自多个LED光源的光馈送到比色皿阵列的各个比色皿的入口窗口中，该多个LED光源在UV/VIS/NIR波长范围中以光谱上不同的方式进行发射，并且

·包括驻定检测单元，该驻定检测单元被指派给比色皿的出口窗口并且具有多个光电二极管，

·用于清洗比色皿的比色皿清洗单元，其被设计成可在x方向上移动，

·针清洗单元，用于清洗该至少一个空心针，

·驻定温度控制单元，用于设置比色皿中的可预定义测量温度，以及

·评估和控制单元，其中光分布器设备具有腔，该腔的内表面被设计成是至少部分地镜面反射的和/或漫反射的，并且其中，至少一个光电二极管被固定地指派给驻定比色皿阵列的每个比色皿。

根据本发明的分析器及其特殊的光学测量单元的一个显著优点在于，比色皿被布置为不可移动的驻定比色皿阵列，其中光学测量单元的各个检测器(透射光检测器和/或散射光检测器)被固定地指派给每个比色皿，并且因此从各个比色皿出射的光(即，还包括任何暗信号)可以按时间上不受限的方式从每个比色皿测量。由此在停走(stop-and-go)操作中不必在移动经过检测器时进行测量、或者将检测器顺序地放置在多个比色皿的前面。结果，可以获得更准确的测量结果，并且使测量过程灵活得多。

如果光供应单元具有将来自各个LED光源的光分布在比色皿阵列的各个比色皿之中的至少一个驻定光分布设备，则也是有利的，其中该光分布器设备具有腔，该腔的内表面被设计成是至少部分地镜面反射的和/或漫反射的。在该情形中，光分布器设备可以针对每个LED光源具有用于将光馈送到腔中的入口开口，并且针对比色皿阵列的每个比色皿具有用于将光馈送到比色皿中的出口开口。

这是紧凑的、成本有效的实施例，因为容适不同波长的多个LED光源的光分布器设备以驻定方式被指派给一行比色皿。

在具有大量比色皿的比色皿阵列的情形中，驻定比色皿阵列可以被分段，其中单独的光分布器设备被固定地指派给每个分段。因此，总体而言，这导致没有移动组件的光学测量单元。

为了均匀分布由不同波长的各个LED光源照射到光分布器设备中的光，光分布器设备的与LED光源的入口开口相对定位的内表面优选地被设计成是波纹状的和反射性的。尽管在各个LED光源与比色皿之间可能出现不同的光路，但由于存在恒定的几何条件而可以通过计算和/或通过校准测量来补偿强度差。

为了使进入比色皿的测量辐射均匀化，光分布器设备的与比色皿的出口开口相对定位的内表面被设计成是漫反射的。

根据本发明的借助于存在于分析器的至少一个试剂存储区中的液体试剂来对存在于该分析器的样品存储区中的液体样品进行自动化学、生化和/或免疫化学分析以确定样品中的至少一种分析物浓度的方法，表征为包括以下步骤：

-借助于能够沿比色皿阵列移动的至少一个移液器，藉由移液器的第一移液模块的空心针或能独立于该第一移液模块移动的第二移液模块的空心针将预定量的液体样品从样品存储区中的样品器皿转移到驻定线性比色皿阵列的比色皿中；

-藉由可沿比色皿阵列移动的该至少一个移液器的第一移液模块的空心针或藉由第二移液模块的空心针将预定量的试剂液体从试剂存储区的试剂器皿转移到驻定线性比色皿阵列的比色皿中；

-可任选地藉由可沿比色皿阵列移动的该至少一个移液器的第一移液模块或第二移液模块的空心针将预定量的其它试剂液体从试剂存储区的试剂器皿转移到驻定线性比色皿阵列的比色皿中；

-在每种情形中，在每次移液过程之后清洗用于移液过程的针；

-在每种情形中，在添加试剂液体之后混合并控制比色皿中的液体的温度；

-藉由沿比色皿阵列布置的光学测量单元来光度地测量比色皿的内容物，所述光学测量单元包括驻定光供应单元和驻定检测单元；并确定至少一个测量值；

-基于所确定的测量值并基于先前已知或预定的参考值和校准值来计算和显示分析物浓度；

-藉由可沿比色皿阵列移动的比色皿清洗单元来清洗和干燥比色皿；以及

-提供比色皿以供后续分析。

至少两个机器组件被设计成可在x方向上彼此独立地移动：移液器(在最简单的情形中是具有单个移液模块的单个移液器)和比色皿清洗单元。混合器单元可以是驻定的或可移动的，并且光学测量单元和温度控制单元是驻定的。还应当注意，进出比色皿开口的两个不同的可移动机器组件不能同时进出同一比色皿。然而在实践中，在任何情形中移液器和比色皿清洗单元都不必例如“同时”进出同一比色皿。还应当注意，驻定机器组件被设计成使得它们无论如何都进出每个比色皿，例如由于一个此类机器组件被指派给每个比色皿或比色皿组的事实。

由于可在x方向上移动的机器组件的自由进出选择，特别是比色皿清洗单元进出任何期望比色皿以及该至少一个移液器(具有至少一个移液模块)进出任何期望的样品器皿、试剂器皿和比色皿，因此与以旋转方式组织的具有相同数目比色皿的机器相比通量显著增加。

根据本发明的一个有利实施例变型，分析器具有可在x方向上彼此独立地移动的两个移液器。

与具有一个移液器的变型相比，由于第一移液器可以将样品吸移到第一比色皿中，而第二移液器可以同时将试剂吸移到可自由选择的第二比色皿中，这导致通量的进一步增加。

根据本发明，还提供了具有两个移液模块的至少一个移液器，这两个移液模块可在y方向上彼此独立地且彼此平行地移动，每个移液模块具有至少一个空心针。移液器的这两个移液模块由此可以在y方向上彼此独立地移动经过彼此而不会碰撞。

根据该有利变型，也可以使用两种不同的针类型(例如，对于不同的移液体积，具有用于不同类型的样品和试剂的特定涂层，而无需另一移液器或针交换站点)。

本发明的一个特别有利的变型规定针清洗单元被布置在移液器上并且被设计成可随该移液器一起移动。

一个移液模块的空心针能够进行移液、而第二移液模块的空心针同时被清洗的措施还用于增加通量。即使在移液器上只有一个移液模块时也获得优点，这是因为移液器不需要每次都移至驻定针清洗单元。由于各个移液模块的y移动可以独立于移液器上承载的针清洗单元发生，因此机器人组件的移动质量可以跨两个水平轴拆分，以使得针清洗单元仅需要在x方向上加速。

根据本发明的测量方法还表征为：

·为了光度地测量比色皿的内容物，光被多个LED光源在时间上相继地照射到驻定光供应单元的至少一个光分布器设备中，该多个LED光源在UV/VIS/NIR波长范围中以光谱上不同的方式进行发射，该光分布器设备与比色皿阵列的至少一个分段光学地接触，

·来自各个LED光源的光被馈送到比色皿阵列的各个比色皿的侧向入口窗口中，以及

·从比色皿的侧向出口窗口出射的测量辐射是藉由驻定检测单元的至少一个光电二极管被检测的，该至少一个光电二极管被固定地指派给每个比色皿。

由于驻定光分布器设备和检测器分别被指派给每个比色皿，因此在停走操作中不必在移动经过检测器时进行测量、或者将检测器顺序地放置在多个比色皿的前面。

另一优点在于，各个检测器(透射光检测器(用于光度和浊度测量)和/或散射光检测器(用于比浊测量))被固定地指派给每个比色皿，并且从各个比色皿出射的光(即，还包括任何暗信号和可能的入射环境光)可以按时间上不受限的方式从每个比色皿测量以用于校正目的。结果，由此可以在非常短的时间间隔(<1秒)中从每个比色皿获得更准确的测量结果，并且因此可以使测量过程更短并且灵活得多。

从比色皿出射的测量辐射被转换成电测量信号，并在经过适当准备之后在显示器单元中显示。

分析器还具有混合器单元，例如可以以旋转或振动方式设置的移液模块的空心针，该空心针可以下降到相应比色皿中以混合样品和试剂。

分析器具有比色皿清洗单元，根据本发明，该比色皿清洗单元被设计为可移动机器组件，其在每个清洗位置中可以进出一个比色皿或同时进出一组比色皿，优选地进出两个至五个彼此相邻布置的比色皿。比色皿清洗单元还可具有搅拌元件，该搅拌元件可以下降到相应的比色皿中以混合样品和试剂。

根据本发明，分析器可具有用于设置可预定义测量温度的温度控制单元，该温度控制单元包括加热箔，该加热箔与各个比色皿或比色皿组热接触并且可以向其施加不同的温度水平。替换地，各个比色皿或比色皿组还可以容适在温度可控比色皿块中，该温度可控比色皿块同时用作比色皿保持器。

比色皿在靠近底部的区域中具有入口窗口和出口窗口，该入口窗口和出口窗口优选地被布置为彼此平面平行并且对于光学测量单元的入口辐射和出口辐射或测量辐射是透明的。

以下将在示例性实施例的基础上更详细地解释本发明，这些实施例是部分示意性的并且其中：

图1a示出了根据现有技术的具有以线性方式布置的可移动反应器皿或比色皿的自动分析器，

图1b示出了根据现有技术的具有以圆形方式布置在转台上的比色皿连同光学测量单元的自动分析器，

图1c和图1d在每种情形中以三维视图示出了根据现有技术的用于转移样品和试剂的自动移液设备，

图2a到图2d示出了根据现有技术的用于混合和搅拌比色皿中的液体的设备，

图3以三维总体视图示出了根据本发明的用于对液体样品执行化学、生化和/或免疫化学分析的自动分析器，该自动分析器包括线性驻定比色皿阵列上的两个移液器，

图4示出了沿图5中的线IV-IV的分析器的截面图示，

图5示出了根据图3的分析器的简化平面视图，

图6a以三维视图示出了根据图3的自动分析器的两个可独立移动的移液器，

图6b以三维视图示出了具有移液器的移液设备的实施例变型，

图7a以朝向光供应单元观察的三维视图示出了根据本发明的、根据图3到5的分析器的光学测量单元，

图7b以朝向检测单元观察的三维视图示出了根据图7a的光学测量单元，

图8a示出了根据图7a的光供应单元沿图8b中的线II-II的截面图示，

图8b示出了根据图7a的光供应单元沿图8a中的线III-III的截面图示，

图8c示出了根据图8a的光供应单元的管状主体的三维细节图示，

图8d示出了图8a的放大细节图示，

图8e示出了根据图8a的截面图示中的光供应单元的变型，

图8f以沿图8e中的线IV-IV的截面图示示出了根据图8e的光供应单元的变型，

图8g到图8i以根据图8f的截面视图示出了在比色皿的入口侧和出口侧的光束引导的三个不同详细变型，

图9示出了关于根据图7a的光学测量单元的电子致动的框图，

图10a示出了用于解说测量过程的第一示图(模式1和2)，

图10b示出了用于解说测量过程的第二示图(模式3)，

图11以三维视图示出了根据图3的自动分析器的可移动比色皿清洗单元，

图12以三维局部剖视图示出了根据图3的自动分析器的针清洗单元，

图13以三维局部剖视图示出了用于根据图3的自动分析器的比色皿的温度控制单元，

图14以示意图示示出了根据图6a的移液模块的空心针或移液针的流体元件，

图15以示意图示示出了根据图12的针清洗单元的流体元件，

图16以示意图示示出了根据图11的比色皿清洗单元的流体元件，

图17a以三维视图示出了根据图3到5的自动分析器中用于混合并控制液体介质的温度的设备，

图17b以根据图17a的截面图示示出了根据图17a的设备，

图17c以三维视图示出了如图17a中所示的根据本发明的设备的比色皿连同超声换能器，

图18示出了关于根据图17a的用于混合并控制液体介质的温度的设备的电子致动的框图，

图19a示出了用于解说针对液体的温度控制和混合过程的第一示例性实施例的温度示图，

图19b示出了用于解说针对液体的温度控制和混合过程的第二示例性实施例的温度示图。

具有相同功能的部件在各实施例变型中被提供有相同的附图标记。

图1a和1b中所示的自动分析器、图1c和1d中所示的移液设备、以及图2a到2d中所述的用于混合和温度控制的系统组件涉及现有技术的示例，并且在本描述的介绍部分中详细描述。

图3到5中所示的自动分析器100被用于对液体样品执行化学、生化和/或免疫化学分析。为了简单起见，仅示出了分析器100中对本发明而言必要的那些组件，其中诸如泵、阀、评估单元、控制单元和驱动单元之类的分析器组件将不会详细讨论。

液体样品存在于分析器100的样品存储区920中的样品器皿921中，并借助于液体试剂进行分析，该液体试剂存在于分析器100的两个试剂存储区950a、950b中的试剂器皿951a、951b中。

用于保持液体样品和试剂的比色皿201以驻定线性比色皿阵列200的形式被布置在分析器100中，并且在多次单独分析期间保留在其原始位置。在所解说的示例中，比色皿阵列200被布置在第一试剂存储区950a与第二试剂存储区950b之间。

根据图3到5的自动分析器100装备有可移动和驻定机器组件，即：

·具有两个移液器300a、300b，它们可沿由线性比色皿阵列200定义的移动线路在x方向上移动，所述移液器中的每一者都装备有两个移液模块301a1、301a2和301b1、301b2，这些移液模块的空心针307被设计成可在z方向上下降到比色皿201中、下降到位于样品存储区920中的样品器皿921中以及位于试剂存储区950a、950b中的试剂器皿951a、951b中，并且被设计成可在比色皿201与样品存储区920和/或两个试剂存储区950a、950b之间在基本上垂直于x方向的y方向上移动；

·具有用于混合比色皿201中的样品和试剂的混合器单元(未进一步示出)；

·具有驻定光学测量单元500，该驻定光学测量单元500为了获得测量信号而接收通过被布置在比色皿201的一侧的测量窗口203出射的测量辐射；

·具有用于清洗比色皿201的比色皿清洗单元600，该比色皿清洗单元可沿由比色皿阵列200定义的移动线路在x方向上移动，

·具有用于清洗这两个移液器300a、300b的移液模块301a1、301a2、301b1、301b2的空心针307的针清洗单元700a1、700a2、700b1、700b2；

·具有用于设置比色皿201中的可预定义测量温度的驻定温度控制单元800，以及

·具有评估和控制单元588、584(参见图9)。

移液器300a、300b藉由可移动安装元件(未示出)被附连到以平行方式布置的轨道111a、111b；另外，提供了对应的轨道113以用于安装光学测量单元500，并且为比色皿清洗单元600提供了轨道112连同可移动底座601。移液器300a、300b的可移动底座以及底座601例如藉由齿形带(此处未进一步示出)以及在轨道112、111a和111b的一端的步进电机来驱动。

如特别从图4中可以看出，至少两个(在所解说的示例中为若干个)机器组件被设计成可沿着或平行于由线性比色皿阵列200定义的移动线路在x方向上彼此独立地移动，并且各自可以按可自由选择次序进出不同比色皿201或各组比色皿201。

在图3到5中所示的实施例变型中，分析器100具有样品存储区920、第一试剂存储区950a和第二试剂存储区950b。储存区域可以被全部或部分冷却。

为了用样品材料来装填分析器100，在预定位置处手动地或藉由机器人将包含分析样品的器皿921引入样品存储区920中。各个分析样品所期望的分析被输入到分析器100的控制器中。

为了用试剂来装填分析器，在预定位置处手动地或藉由机器人将包含用于分析不同分析物的试剂的试剂器皿951a、951b引入分析器100的两个试剂存储区950a、950b中。

包含校准液体和比较样品的器皿也可被引入样品存储区和/或试剂存储区中。

在所示出的实施例变型中，图3到5中所示的分析器具有两个移液器300a、300b，它们可在x方向上彼此独立地移动，并且可以彼此完全独立地且以可自由选择的次序来进出比色皿阵列200的各个比色皿201，同一比色皿除外。

图6a中所示的两个移液器300a、300b各自具有垂直塔303a、303b以及在y方向上水平取向的臂304a、304b，以使得形成用于两个移液模块301a1、301a2的基本上L形支撑结构(移液器300a)或用于两个移液模块301b1、301b2的T形支撑结构(移液器300b)，所述支撑结构可沿轨道111a或111b在x方向上移动。每个移液器由此具有两个移液模块301a1、301a2和301b1、301b2，这些移液模块可连同相关联的套管或空心针307在y方向上彼此独立且彼此平行地移动。移液模块301a1、301a2和301b1、301b2藉由可在y方向上移动的底座305被附连到臂304a和304b的左侧和右侧，并且由此可不受阻碍地移动经过彼此。每个底座305具有向下突出的轨道部分306，空心针307可以在该轨道部分上在z方向上下降到比色皿阵列200的比色皿201中。

各个移液模块301a1、301a2和301b1、301b2各自具有针保持器308，该针保持器具有在比色皿阵列200的方向上突出并承载空心针307的区域。结果，即使当移液模块301b2的空心针307与比色皿201对准地取向或下降时，也留有足够的空间以使L形移液器300a能够移动经过T形移液器300b(参见图4)。

在所示出的示例中，移液器300b或其两个移液模块301b1、301b2由此仅可以进出样品存储区920中的样品器皿921和试剂存储区950b中的试剂器皿951b，而移液器300a或其移液模块301a1、301a2仅可进出被布置在试剂存储区950a中的试剂器皿951a。所有移液模块301a1、301a2和301b1、301b2可以被移动到远至比色皿阵列200的平面，并可以下降到各个比色皿201中。

由于针清洗单元700a1、700a2和700b1、700b2被布置在移液器300a和300b上并且被设计成可随移液器一起移动，因此可以实现样品通量的显著增加。在所示出的实施例变型中，每个移液模块301a1、301a2、301b1、301b2具有其自身的针清洗单元700a1、700a2、700b1、700b2，这些针清洗单元在每种情形中可被布置在例如移液器300a和300b的垂直塔303a和303b上。因此，在每种情形中，移液模块301a1或301b1的空心针307中的一者可以在相关联的针清洗单元700a1或700b1中进行清洗，而相应的另一空心针307被浸入比色皿201中(参见图6a)。

也可构想分析器的简单实施例变型，其仅具有一个移液器。该移液器可以被设计为L形移液器300a，该L形移液器300a可在样品存储区或试剂存储区侧移动并且可能仅具有一个可移动移液模块301a1，或者该移液器可具有T形支撑结构并被设计成可在样品存储区与试剂存储区之间移动。

根据本发明的一个有利实施例变型，一个个体移液器300可具有：基座结构340，该基座结构可在x方向上移动并且两个梁341、342被附连到该基座结构，所述梁平行于彼此地取向并且在y方向上水平地突出；以及移液模块3011、3012，这些移液模块各自能够独立地移动经过彼此，这些移液模块被布置在所述梁的面向彼此的纵向侧，每个移液模块3011、3012具有至少一个空心针307，该至少一个空心针307可下降到各个比色皿201中。

此类变型将在根据图6b的移液设备中更详细地解释。可在x方向上移动的移液器300在水平突出臂304上具有两个移液模块3011、3012，所述移液模块可沿基本上垂直于x方向的y方向移动。平行于彼此地取向并且在y方向上水平地突出的两个梁341、342被附连到可在x方向上移动的基座结构340，并且能够独立地移动经过彼此的这两个移液模块3011、3012被布置在所述梁的面向彼此的纵向侧，每个移液模块3011、3012具有至少一个空心针307，该至少一个空心针307可下降到各个比色皿921、951a、951b、201中。这两个移液模块3011、3012通过线性驱动器(例如齿形带驱动器)在y方向上移动，线性驱动器在此处未示出。

移液器300的两个梁341、342可以在臂304的端面通过连接腹板351被连接，以形成基本上矩形的框架结构343以便加固移液器以对抗x方向上的变形。如果在梁341或342与连接腹板351或基座结构340之间的交点处在每种情形中在框架结构的内侧提供加固元件349，则可以使所得到的框架结构甚至更具刚性。

特别适合于臂304和基座结构340的材料是具有高抗拉强度的轻金属合金或纤维复合材料。由根据本发明的结构特征组成的移液器300可以按一个或多个部件来制造。

臂304经由基座结构340(其例如是梯形的)悬挂在水平运行轨道111上，这使得移液器300能够在样品和试剂台板930的工作面114的纵向侧(其被定义为x方向)上移动。在图3b中所示的变型中，臂304可以通过线性驱动器(例如齿形带驱动器(未示出))移动，该线性驱动器被连接到伺服电机347。运行轨道111被锚定到坚固的垂直取向的背板348，该背板348既适合于在移液器300的加速和减速期间用作配重，也适合于冷却运行轨道111。在根据本发明的一个典型实施例中，背板348可由铝制成并且可具有20kg的重量；在工作面114下方的机器框架(未详细示出)可具有>300kg的重量。

为了在y方向上引导流体管线以及任何电力供应线和信号线，可在梁341、342的内侧移动的两个移液模块3011和3012具有可以在相应梁的上侧展开的能量链3111、3112。为了在x方向上引导管线，为此提供了可以在运行轨道111上展开的能量链310。

移液设备的移液器300具有可随移液器300移动的针清洗单元700，用于清洗两个移液模块3011和3012的相应两个空心针307。

针清洗单元700沿移液器300上的悬挂支撑结构344被承载，其中，致动器(例如以沿x方向起作用的主轴驱动器的形式)使得可以改变针清洗单元700在支撑结构344上的位置，以使得可在y方向上移动的移液模块3011和3012两者的空心针307可以使用单个针清洗单元700进行清洗。另外，还可以借助悬挂在旋转致动器(未示出)上的可水平枢转悬臂上来提供改变针清洗单元700的x位置的可能性。支撑结构344可以例如刚性地连接到臂304或基座结构340。

可提供单独的能量链312以用于在x方向上引导针清洗单元700的流体管线以及任何电力供应线和信号线。然而，也可以在移液器300的可展开能量链310中携载这些管线。

根据一个实施例变型，还可以为两个移液模块3011和3012的每一者提供单独的针清洗单元700，所述针清洗单元中的每一者被固定地指派给移液模块3011或3012中的一者。

根据另一有利的实施例变型，单个针清洗单元700可以在待清洗的两个移液模块3011和3012的空心针之间的正中间处被固定地布置在支撑结构344上，其中，针清洗单元700的开口可以被设计为例如细长孔，以使得移液模块3011和3012的空心针307(其可在梁341、342的内侧在x方向上以小的距离间隔移动)可以依次或者甚至同时地下降到针清洗单元700的开口中。在该变型中，有利地不需要致动器来移动或枢转针清洗单元。

在此有利的是，藉由框架结构，能够移动经过彼此的两个移液模块3011、3012的空心针307在这两个移液模块移动经过彼此时在x方向上彼此相距仅2至16nm的最小间隔，优选地相距2至4nm的最小间隔。

图6b中所示的移液器300可有利地在梁341、342中的至少一个梁的外侧具有用于附连工作模块(未示出)的底座305，所述底座可沿y方向移动。该工作模块可包括用于转移或更换器皿(例如比色皿)的夹持器。工作模块的移动例如可以经由合适的夹带机构来与在相关梁341、342的相对侧上移动的移液模块3011或3012的移动耦合。工作模块可以可选地被固定到底座305，或者可以与底座305一起在移液模块3011或3012中的一者的侧向延伸(此处未示出)上移动。随后可以非常容易地在两个能量链3111或3112中的一者上携载夹持器的电力供应线连同毗邻移液模块3011或3012的电力供应线。

工作模块的夹持器可以被用于将比色皿从比色皿存储区转移到光学测量单元500或比色皿处置容器(未示出)。

图3到5中所示的分析器的下述驻定光学测量单元500被用于从保持在驻定(即，不可移动)比色皿阵列200的排成行的比色皿201中的液体介质获得测量信号，并且如图7a和图7b中所示地包括以下基本元件：

·用于将入口辐射发射到比色皿阵列200的比色皿201中的光供应单元540，该光供应单元540具有多个LED光源541，这些LED光源541在UV/VIS/NIR波长范围中以光谱上不同的方式进行发射，以及

·用于检测从比色皿阵列200的比色皿201出射的测量辐射并用于将该测量辐射转换成电测量信号的检测单元550，该检测单元550被设计成使得至少一个光电二极管551以固定和驻定方式被指派给比色皿阵列200的每个比色皿201。

光学测量单元500具有至少一个驻定光分布器设备542，该至少一个驻定光分布器设备将来自各个LED光源541的光分布在驻定比色皿阵列200的各个比色皿201之中。

光分布器设备542具有由壁形成的腔，该腔的内表面543、544、545以及后壁和两个端面被设计成是至少部分地镜面反射的和/或漫反射的。光分布器设备542针对每个LED光源541在底表面545中具有用于将光馈送到腔中的入口开口546，并且针对比色皿阵列200的每个比色皿201具有用于将光馈送到比色皿201中的出口开口547。

根据本发明，光分布器设备542顶部的与LED光源541的入口开口546相对定位的内表面544被设计成是波纹状的和反射性的，其中波纹状内表面544的波纹优选地垂直于光分布器设备542的纵向延伸来取向，以将从各个LED光源541进入的光在光分布器设备542的纵向方向上最佳地分布(参见图8b)。

为了确保将测量辐射尽可能均匀地施加到比色皿201，光分布器设备542的与比色皿201的出口开口547相对定位的内表面543的顶部被设计成是漫反射的(参图8a)。作为示例，硫酸钡(BaSO₄)是用于在视场中从比色皿201的入口窗口202开始涂覆内表面543的合适材料。

为了改善光谱特性并且将光馈送到光分布器设备542中，光供应单元540的至少一些LED光源541在输出侧具有用于准直目的的光学元件和窄带滤光器。

如图7a中所示并在图8a中详细示出的，LED光源541可以具有被布置在TIR透镜549中的LED 548、用于消除LED的不平行光束分量的管状主体552、以及在光分布器设备542的输入侧的窄带滤光器(优选地为干涉滤光器553)。

在这种情形中，管状体552可具有与LED光源541的纵轴平行延伸的细长贯通开口570，所述贯通开口的壁571由吸光材料制成或涂覆有此类材料(参见图8c中所示的详细图示)。因此，在特定的容限内，由于偏斜的射线被管状体552吸收，因此仅平行对准的射线到达干涉滤光器553。

在根据图8e和8f的截面图示中示出了被布置在光分布器设备542的底面545上的LED光源541的一个优选实施例变型。在该变型中，会聚透镜590被布置在干涉滤光器553的输入侧，该会聚透镜将从LED 548发射的光平行地对准以供进入干涉滤光器553，其中优选地非球面发散透镜591可被布置在干涉滤光器553的输出侧，以扇出进入光分布器设备542的辐射。

优选地，光线被扇出得如此远(参见图8f中的边缘射线S₁、S₂)以使得光分布器设备542的内表面尽可能均匀地被照射。在如图8e和8f中所示的矩形光分布器设备542的情形中，特别优选与底面545相对定位的表面544被照射尽可能大的区域，而侧向表面543不被直接照射。在对称发散透镜591的情形中，光线以椎体形状出射，其结果是，光分布器设备的与LED光源541直接相对定位的表面544以基本上圆形的方式被照射(参见图8f，从左侧起第二LED光源，边缘射线S₃、S₄)。为了使得在所有出口窗口547中基本上均匀的光量从光分布器设备542的每个LED光源541出射，藉由非球面发散透镜591尽可能均匀地照射整个表面544是有利的(参见图8f，从左侧起第一LED光源，边缘射线S₁、S₂)。图8f中所示的示图中最右侧的LED光源541没有发散透镜，以使得在该情形中平行射线束进入光分布器设备542。在该情形中，如果直接相对定位的表面544被设计成波纹状并且可能地镜面反射以实现更好的光分布，则是有利的。

为了一方面在光分布器设备542与各个比色皿201之间并且另一方面在比色皿201与检测单元550的光电二极管551之间获得最佳光束引导，根据本发明，通道状馈通件578被布置在每个比色皿201的入口窗口202的进入侧和出口窗口203的出口侧的比色皿接纳部579的壁中，所述馈通件具有用以消除从光分布器设备542出射的比色皿入口辐射中的不期望辐射分量U₁和从比色皿201出射的测量辐射中的不期望辐射分量U₂的配件或变型。

作为示例，根据图8i中所示的实施例变型，比色皿接纳部579中的每个通道状馈通件578可被设计为具有平滑表面的通道594，该通道594具有比孔的长度要小的直径，并且由此可以在前往光电二极管551的路径上筛去不期望辐射分量U₁、U₂。

在一个优选变型中，如图8h中所示，通道状馈通件578可具有间隙593或腔，不期望辐射分量U₁、U₂在该间隙或腔中消失。

根据一个特别有利的变型，如图8g中所示，通道状馈通件578可具有凹槽或锯齿结构592，与辐射轴具有太大角度偏离的不期望辐射分量U₁、U₂在该凹槽或锯齿结构592处被阻挡或吸收。该变型可以在沿所有比色皿位置延伸的单个组件中不昂贵地产生，可以藉由螺纹孔来实现凹槽结构592。

为了满足要求，在光学测量单元中对光的指导或指引分多个步骤进行：

·在第一步骤中，从LED 548在空间上广泛发射的光藉由TIR透镜549或抛物线反射镜被收集、被平行化、并被指向光分布器设备542的内部。替换地，如图8e中所示，LED 548还可被布置在会聚透镜590的焦点处，该会聚透镜590将来自LED 548的光以尽可能平行的方式对准。

·在(可任选的)第二步骤中，在使用TIR透镜的情况下，藉由管状体552或其他管状元件阻止未充分平行化的光分量进一步行进。

·在第三步骤中，提供光学带通滤光器(例如干涉滤光器553)以获得预定义的窄带单色光。发散透镜591可以可任选地被布置在干涉滤波器553的下游，以适当地扇出从干涉滤波器553出射的辐射。

·在第四步骤中，在光分布器设备542的内部，由各个LED光源541产生的光尽可能均匀地分布，并被指引到各个比色皿201中。为此，基本上立方体的光分布器设备542被设计成使得漫反射表面543与出口开口547相对地布置，并且除了入口开口和出口开口之外，内表面的其余部分被设计成漫反射的和/或镜面反射的。优选地，顶表面具有波纹状结构544(参见图8b)，而其他内表面优选地是平坦的，以使得在从约340nm至800nm的光谱范围内的光尽可能有效地被散射或反射。在光分布器设备542的后壁中布置有出口开口547，光可以通过该出口开口547直接传递到比色皿201的入口窗口202。

·在第五步骤中，通过馈通件578创建指向比色皿201内部的射线束，可任选地在光分布器设备542与比色皿201之间插入光阑。

·在第六步骤中，测量辐射从比色皿201的出口窗口203被指向检测单元550的光电二极管551，可任选地插入光阑。

根据本发明，监视或参考检测器575被布置在光分布器设备542上、被布置在贯通开口或针孔光阑576的出口侧，该贯通开口或针孔光阑576被布置在光分布器设备542的壁中(例如后壁中)，通过这些监视或参考检测器可以随时检测测量辐射的波动。针孔光阑576连同参考检测器575可以被指派给每个比色皿201。如果为每个比色皿201指派参考光电二极管，则这些参考光电二极管优选地位于光分布器设备542的出口开口547处。还可以在光分布器设备542中仅提供两个或三个针孔光阑576连同参考检测器575。

如图7a/图7b中所示，驻定比色皿阵列200可以被分段或划分成多个部分，其中单独的光分布器设备542被固定地指派给每个分段210。

向每个分段210指派共用的光分布器设备542，该光分布器设备542在分段的整个长度上延伸并具有大于20个安装位置用于LED光源541，以获得多达例如具有不同波长(λ1至λ16)的光的16个光学通道。LED光源541的各个LED可以优选地以LED阵列的形式被布置在例如由铝制成的共用印刷电路板582上。为了增加强度，毗邻安装位置可以装有相同波长的LED光源。在每个比色皿201的前入口窗口202的与光分布器设备542毗邻的区域中，光分布器设备542具有圆形开口(所谓的出口开口547)，由LED产生的光通过该圆形开口被照射通过入口窗口202进入比色皿201的内部。比色皿201中的出口开口547与入口窗口202之间的比色皿接纳部579中的馈通件578还可以是漏斗形的(如图8d中所示)，并且可以可任选地包含光阑。

比色皿接纳部579中的光学馈通件578由此可被彼此独立地设计并且按漏斗形的方式被设计在比色皿201的入口窗口202和出口窗口203的两侧(图8d)，被设计为具有平滑表面的通道594(图8i)，具有凹槽或锯齿结构592(图8g)，或具有位于通道中的腔或间隙593(图8h)。

如图8e中所示，不同结构(比色皿201的入口侧的径向间隙593和比色皿201的出口侧的凹槽结构592)还可以在比色皿接纳部579中被组合以消除不期望的散射辐射。

优选地，比色皿接纳部579中的通道状馈通件578的壁由吸光材料制成或涂覆有此类材料。

通过内壁上的多次散射和反射在光分布器设备542内分布光，来自LED光源541每个光通道的光穿过圆形出口开口547进入每个相关联比色皿201的入口窗口202。

透射通过比色皿201的光的强度I藉由光电二极管551的驻定阵列(每个比色皿至少一个光电二极管)来测量，这些光电二极管各自被固定地放置在比色皿201的后出口窗口203的后面，所述出口窗口远离光分布器设备542。

可任选地，第二光电二极管可以以从连续光束路径旋转例如90°的角度被布置在每个比色皿201上，以执行比浊散射光测量。

为了确保LED光源541的恒定环境温度，温度受控(可以进行冷却和加热)的固态铝块583例如藉由珀尔帖组件被安装在LED光源542的印刷电路板582上。

图9中示意性地示出的用于光学测量单元500的电子器件由多个电路单元构成，这些电路单元分布在多个印刷电路板上并且根据其功能几何地放置在驻定比色皿阵列200上(参见箭头)。

在所示出的示例中，发射单元580的印刷电路板包含16个并联电流源581，每个并联电流源被指派给具有特定波长的特定光源(LED 548)。电流源581可以由光学控制器(584)在电流强度方面并在脉冲长度方面进行调节，以使得可以为光脉冲设置依照长度和强度的期望电流脉冲。还可以为每个LED通道单独地调节LED电源电压。出于温度控制目的，发射单元580的电路板被拧紧到具有冷却片577的铝块583(参见图7a)，并藉由珀尔帖元件被调节到可设置温度，例如29℃至41℃之间。电流源581的热漂移由此可被减小到最小。在电流源581中发生的功率损耗通过时间上相继的致动而被抵消。每单位时间总是仅激活一个电流源581，并且由此也总是仅生成具有特定预定义波长的光。

实际光源藉由具有期望的16个波长的16个所选LED 548在单独的冷却铝印刷电路板582上实现。铝印刷电路板582由于LED的更好的热耦合而被使用，被拧紧到铝块583，并且由此也以恒定温度(例如+37℃)操作。尽管脉冲长度不同，但LED具有恒定的平均温度，并且由此也产生较低的光谱偏移。

具有LED的铝印刷电路板582被直接布置在光分布器设备542上(参见图7a)，以保证将光最佳耦合到光分布器设备542中。来自LED 548的光首先经由TIR透镜549和管状体552平行地对准，随后经由光学滤光器553被光谱滤光，并且随后在光分布器设备542的内部尽可能均匀地广泛分布，以使得光可以在16个毗邻出口开口547处耦合到驻定比色皿阵列的16个比色皿201(参见图9中的箭头200)。

另一印刷电路板585装备有多达16个监视或参考光电二极管575，这些光电二极管575在由LED 548产生的光通过相应的比色皿之前检测到这些光。然而，也可以仅使用两个全局监视或参考光电二极管575。在该情形中，不直接在每个比色皿的前面测量光，而是在光分布器设备542的多个合适点处测量光。由于恒定的几何条件，可以借助几何因子来计算每个比色皿前面的光。

检测器单元550的印刷电路板586位于比色皿阵列200的比色皿的出口侧。该印刷电路板包含用于从比色皿201出射的透射光的16个光电二极管551。对于每个比色皿，检测器单元处理用于透射光和监视或参考光的这两个相关联光电二极管551、575的两个模拟值。对于散射光测量(比浊法)，可以由被布置在侧面的光电二极管从每个比色皿中检测第三模拟值，但是为了清楚起见在图9中未示出其信号路径。

从光电二极管551、575开始的这两个信号路径被两个16:1复用器587、反相器、积分器和ADC同步处理，并被转换成数字测量值。复用器587使得可以选择例如16个比色皿通道并且以可配置的次序在时间上相继地在这些通道之间切换。

如果驻定比色皿阵列200被分段，并且如果单独的光分布器设备542被固定地指派给每个分段210(参见图7a/b)，则将附加的印刷电路板用于发射单元580，将印刷电路板用于LED 582，将印刷电路板用于监视或参考二极管575，以及可任选地将印刷电路板用于检测器单元586，所述印刷电路板以虚线指示。作为示例，如果96个比色皿201被布置在驻定比色皿阵列200中，则可以提供六个单独的光分布器设备542，每个光分布器设备540具有至固定指派的比色皿201的16个出口开口。

用于光学测量单元500的中央印刷电路板584装备有光学控制器。光学控制单元由可编程逻辑(FPGA)实现为状态机，并且可以同时操作发射单元580和检测器单元586。为了生成正确的时间序列，各个光测量被分解为亮测量和暗测量，并且可以在配置存储器中逐行以不同方式进行参数化。状态机按顺序遍历这些配置行，也有可能跳过行。亮测量和暗测量之间的区别由配置行中的标记定义，期望的比色皿通道和光源也是如此。配置行还包含期望的延迟设置、电流强度和脉冲长度，以及对参考光电二极管、LED电源电压、过采样和平均设置以及周期历时的选择。

检测器单元586以与发射单元580同步的方式被致动，并且可以由具有平均或过采样设置的全局参数来设置。还从配置行中读取出要对光信号进行积分的期望积分时间。积分器的延迟时间和积分斜率在此处也可以藉由全局参数来选择，以使得由此可以切换测量信号的稳定时间和积分速度。

模拟测量值由此经由复用器587从具有跨阻放大器的对应光电二极管551选择，并藉由反相器和积分器以及可任选的对数放大器进行测量，并在过采样或没有过采样的情况下由高分辨率ADC测量进行数字化。最后，如果还进行散射光测量，则三个模拟测量值(透射光、监视光或参考光、散射光)由三个ADC同时进行数字化，并作为原始测量值逐行存储在内部存储器中。必需同时进行对透射光和监视光或参考光以及可任选的散射光的测量。

内部存储器包含所有原始数据，并由评估处理器藉由软件循环地读取，并通过转换算法被转换成最终测量值。该转换考虑了试剂混合之前和之后的暗值和亮值以及I₀测量和I₁测量。测量值随时间的变化也可以通过相继测量来检测。测量周期性地发生并根据设置的周期历时来产生可重复的测量循环是必要的。

对于每个比色皿，经计算的数据被打包到定义的数据分组中，并藉由本地以太网接口被传送到主计算机588。借助这种数据减少，可以处理光学测量单元500的比色皿阵列200的所有比色皿，并传输到主计算机588。

在该测量方法中，可以以高采样频率(>1Hz)快速相继地测量每个比色皿的I或I₀。存在多种可能性来致动和读取检测单元500的多个LED光源541和光电二极管551。

针对所使用的测量模式的比色皿和波长的每种组合，关于脉冲历时和积分历时以及所使用的电流电平来定义各个LED光源541的周期性致动信号，并且该致动信号在操作期间不改变。

在所示出的示例中，经由16个单独的电流源581和相关联的硬件来进行对16个LED光源541的致动。每个比色皿对LED光源541的每个光谱通道的曝光以及所使用的积分时间是单独定义的(16×16种组合)。各个LED(或在某些位置还包括多个LED，以增加强度)在一次测量循环过程中均按顺序发射一个光脉冲，所述光脉冲在光分布器设备542内部的内壁上被反射多次，并最终通过16个出口开口547到达16个相关联的比色皿201(参见图8a)。

提供了各种测量模式：

模式1：以恒定积分时间以及可变电流强度和脉冲历时来检测动态闪烁LED信号(256次闪烁)

模式2：以可变积分时间(256次LED驱动)和可变电流强度来检测静态LED信号

模式3：以可变积分时间(16次LED驱动)来检测静态LED信号

针对比色皿和波长的每种组合单独进行测量，在模式1和2中为每个测量点生成一个光脉冲。

如图10a中所示，在模式1和2中，各个LED光源541的光谱通道(λ1...λ16)以设置的次序被激活和停用。结果产生的闪光由复用器587所选择的光电二极管551来检测和测量。在遍历所有光谱通道之后，传感器从比色皿位置K1变换到比色皿位置K2，并且以相同的次序生成比色皿位置K2所需要的闪光。在完全遍历所有16个比色皿位置(即16×16次指示灯闪烁)之后，完成一次采样，并且可以发起下一次采样。借助该过程，可以实现每秒多达四次采样。在模式1和2中，依次执行交替的暗测量和亮测量，以使得每次采样执行总共512次单独测量。

根据模式1和2的测量方法由此表征为，各个LED光源541的光谱通道λ1...λn按预定义次序被激活和停用，其中在每种情形中，被布置在第一比色皿位置K1的光电二极管551被检测，并且在遍历第一比色皿位置K1中的所有光谱通道之后，发生至下一比色皿位置K2的转变。在测量模式1或2中一个循环的时间历时>＝0.25秒。

在图10b中示意性示出的测量模式3中，LED光源541以与模式1或2中不同的次序被切换。

每个LED光源541或每个光谱通道在循环中仅开启一次(由点划线所指示)，并且之后依次测量所有16个比色皿，在这些单独测量之间不进行暗测量。延迟地测量第一比色皿K1，以使得检测器单元550的相关联光电二极管551具有足够的时间来稳定。其他比色皿K2至K16可以更快速地相继测量，而无需任何附加的稳定时间。

在一个循环内，每个LED仅开启一次，在每种情形中测量所有16个比色皿。如果需要进行暗测量，则暗值被测量一次，例如在测量16个比色皿的循环开始或结束时测量。

在16个波长或16个光谱通道(λ1...λ16)和16个比色皿位置的情形中，需要16×16次光测量。如果添加16个暗测量值(每个循环一次)，则这导致272次单独测量。在测量模式3中一个循环的时间历时>＝0.5秒。

根据模式3的测量方法表征为，第一LED光源541的光谱通道λ1被激活，其中被布置在比色皿位置K1...Km中的光电二极管551按预定义次序被检测，其中，在遍历所有比色皿位置K1...Km之后，下一LED光源541的下一光谱通道λ2被激活。

模式3的优点：

·模式3总体上比在模式1和模式2中以交替方式执行的512次暗/亮测量要快，这是因为光电二极管需要总体上较少的测量和较少的稳定时间。

·仅需要在比色皿K1的首次光测量之前考虑光电二极管的稳定时间；其余15个比色皿K2至K16可以紧随其后。

·因此，总体而言，与模式1或2相比实现每个循环短得多的采样时间。

为了混合样品和试剂，混合器单元被指派给作为整体的比色皿阵列200，优选地被指派给比色皿201的各个组。混合器单元可例如由移液针或空心针来实现，该移液针或空心针可以以旋转或振动方式设置，并且可以下降到相应比色皿中以混合样品和试剂。混合器单元还可以由根据WO 99/046601A1(其在介绍部分中引用)的搅拌机构来实现。

下面更详细描述的比色皿清洗单元也可以具有搅拌元件，该搅拌元件可以下降到相应比色皿中以混合样品和试剂。

图11中所示的比色皿清洗单元600被设计成可经由底座601沿轨道112(参见图4)在x方向上移动。单元600的头部602可藉由在底座601中被引导的垂直取向的轨道部分603在z方向上上下移动，以将清洗元件610或干燥柱塞620引入比色皿阵列200的比色皿201中。藉由调节元件604(该调节元件604在头部602中被引导并且承载例如四个干燥柱塞620以及清洗元件610)，通过y方向上的位移可以进行从清洗位置到干燥位置的转变。承载清洗元件610和干燥柱塞620的各个指状件605可以向上枢转(如由箭头691所指示的)，以使得仅一个或几个比色皿201同时被清洗。

图12以放大的截面图示示出了针清洗单元的结构，该针清洗单元由通用附图标记700标示并对应于在图3到5以及图6a和6b中不同位置处示出的基本上等同构造的针清洗单元700、700a1、700a2、700b1、700b2，还示出了移液模块连同空心针307，所述移液模块由通用附图标记301标示并对应于在图3到5以及图6a和6b中不同位置处示出的基本上等同构造的移液针3011、3012、301a1、301a2、301b1、301b2。移液模块301的空心针307通过接纳开口711被引入针清洗单元700的壳体710中，其中空心针307的管腔可以用系统液体712来清洗并且同时该针的外侧可以用冲洗液体714来清洗，该冲洗液体714是从环形腔715经由侧向清洗喷嘴713供应的。为了通过从针清洗单元700的下部重复地抽吸和排出清洗溶液来清洗空心针307的内侧和外侧，清洗溶液可以通过径向入口716供应并且随后通过抽取开口717排空。

图13示出了分析器100的线性比色皿阵列200的放大细节，其中局部剖视的壳体892和比色皿201被布置在其中，所述比色皿与温度控制单元800的加热箔891接触，以设置可预定义测量温度；所述温度控制单元的电触针893从壳体892露出。可以提供其他电触针894以接触温度传感器。比色皿201在侧面上具有测量窗口(在所解说的示例中为入口窗口202和出口窗口203(出口窗口不可见))，这些测量窗口被布置在靠近底部的区域中并且优选地彼此平面平行地布置，所述测量窗口对于光学测量单元500的入口辐射和出口辐射或测量辐射是透明的。在比色皿201的入口窗口202和出口窗口203的区域中，壳体892具有对应的开口895。各个触针893、894闩锁到对应的接触开口中。闩锁元件896在壳体892的底部一体形成，该闩锁元件闩锁到支撑元件中以附连比色皿阵列200。

图14示出了移液模块301的流体回路图，移液模块301的空心针307经由填充有脱气液体的压力转移通道712连接到精密活塞泵325，优选地为由步进电机驱动的容积泵(稀释器)。容积泵在一侧具有附加液体连接件，该连接件经由螺线管阀316连接到系统液体的供应单元320，该供应单元320经由冲洗泵321从存储器皿322传送例如脱气去离子水，该存储器皿322可以经由螺线管阀323被重新填充或加压。

为了检测故障，压力转移通道712在移液模块301的附近具有至压力传感器324的进一步连接，该压力传感器324连接到评估和控制单元(此处未示出)例如以检测空心针307的阻塞。

对移液过程的描述

为了使用移液模块301来转移限定量的液体，移液模块301首先在水平方向上移动到第一器皿，5μl的空气(间隔物)被吸入到空心针307的尖部中，并且空心针307在第一器皿的液面的方向上下降。为了确保空心针307充分但不过多的浸入深度，例如使用电容检测原理通过来自液体表面检测设备(未示出)的信号使空心针307的向下移动在经定义的浸入深度处停止。为了在μl范围中以高精度抽吸限定量的液体，则通过在向下方向上移动图14中所示的容积泵(稀释器)的工作活塞来在移液模块301的空心针307中生成负压，这使得对应体积的液体从第一器皿中被抽吸。空心针307随后与抽吸的液体(其通过间隔气泡(间隔物)与系统液体分隔开)一起移动到第二器皿，其中该过程随后在相反方向上发生并且抽吸的液体通过空心针307的尖部分配到第二器皿中。至少在涉及要吸移不同液体的两个移液过程之间，空心针301的内部和外部清洗总是在针清洗单元700中进行(参见图12)。

图15示出了根据图12的针清洗单元700的流体回路图，其中移液模块301的空心针307下降到该针清洗单元700中。针清洗单元的壳体710在上部区域中具有同心延伸的环形腔715，该环形腔715充当多个内部同心取向的清洗碰嘴713的介质供应，并且经由相应的螺线管阀连接到冲洗液体(例如去离子水)的供应单元719和干燥空气的供应单元727。

轴向地布置在针清洗单元700的壳体710的中间高度处的入口716类似地连接到螺线管阀并且仅用于从供应单元723供应含表面活性剂的清洗溶液。

冲洗液体的供应单元719和清洗溶液的供应单元723各自具有泵720、724，其传送来自相应存储容器721、725的含表面活性剂的清洗溶液或冲洗液体，存储容器721、725可以各自经由螺线管阀722、726被重新填充或加压。空气的供应单元727具有用于供应压缩空气的空气泵728以及可任选地干燥装置(未示出)。

位于针清洗单元700的底部的抽取开口717经由螺线管阀718连接到废水收集单元729，该废水收集单元729处于真空并基本上由收集容器730构成，该收集容器730在液体上方的气体空间中具有至真空泵731的连接，该真空泵731经由螺线管阀连接到收集容器730。所收集的废水可以经由收集容器732底部的螺线管阀730被排出并且可以被馈送至进一步的废水处理。

对针清洗过程的描述

在用于清洗移液模块301的空心针307的典型过程中，空心针307首先水平地移动到针清洗单元700并下降到清洗腔的下部保持位置中。在清洗空心针307时产生的所有废水经由位于底部的抽取开口717被吸走、被收集、并且可任选地进行后处理。位于针尖内和针尖上的最后吸移液体的残留量随后经由图14中所示的空心针307的精密活塞泵325排空和吸走。最后，下降的空心针307藉由图14中所示的系统液体的供应单元320从后面进行冲洗。

在下一步骤中(其中抽取开口717处的螺线管阀718被关断)，限定体积的含表面活性剂的清洗溶液通过入口716被引入针清洗单元700的壳体710中，其结果是下部的腔填充有限定水平的清洗溶液。移液模块301的空心针307下降直至针的外部湿润可以通过浸入清洗溶液而发生并且空心针307的内部湿润可以由于清洗溶液被吸入到针内部而发生。被抽吸的清洗溶液随后再次被排出，为了改善清洗效果，可以多次重复抽吸和排出清洗溶液的过程。

在最后步骤中，被污染的清洗溶液被吸走，并且空心针307的内部用系统液体(例如脱气去离子水)冲洗，而空心针307的外侧同时通过位于顶部的同心布置的清洗喷嘴713用来自供应单元719的冲洗液体进行冲洗，空心针307的尖部从底部向上移动以改善清洗效果。

一旦对内侧和外侧的同时冲洗完成，空心针307就移动返回至下部保持位置，对清洗喷嘴713的介质供应被切换至压缩空气的供应单元717，并且空心针307的尖部再次从底部向上移动，其结果是附着的水滴可以从针表面迅速移除。空心针307随后可以移出针清洗单元700，并且在抽吸间隔开的空气间隔物(5μl)之后再次准备好进行移液。

图16示出了比色皿清洗站点600的指状件605的流体回路图和纵向截面，该指状件605与清洗元件610和干燥柱塞620(也参见图9)一起铰接到调节元件604，对供应单元630(冲洗液体)、634(清洗溶液)和638(空气)以及废水收集单元640的描述可以从对与图13有关的图的描述中的供应单元719(冲洗液体)、723(清洗溶液)、727(空气)和729(废水)中获得，这些单元与图14中所示的各单元在功能上等同和/或在结构上等同。

比色皿清洗站点600的指状件605的清洗元件610以及干燥柱塞620可以通过水平和垂直的平移移动依次下降到线性比色皿阵列的待清洗比色皿201中，其中，在下降到比色皿201中之后，在每种情形中，比色皿201的内侧与清洗元件或干燥柱塞之间小于1mm的周向间隙保持为空，以实现清洗介质沿内部比色皿壁的受控流动。

清洗元件610在其上端具有弹性体密封件611，该弹性体密封件611在清洗过程期间防止清洗介质在上部比色皿边缘和指状件605的下侧之间的任何逸出。在立管通道612(该立管通道在清洗元件610的中间延伸并被设计成吸走废水和废气)的轴周围，存在环形介质供应，这使得可以从上到下(参见箭头)冲洗比色皿的内侧。经由合适的螺线管阀，可以用来自供应单元634的含表面活性剂的清洗溶液、用来自供应单元630的冲洗液体(例如去离子水)、或用来自供应单元638的压缩空气来装填清洗元件610，这些装填物通过经由螺线管阀被提供给真空操作的废水收集单元640来经由该真空操作的废水收集单元640被排出。废水收集单元640基本上由收集容器730构成，该收集容器730在液体上方的气体空间中具有至真空泵642的连接，该真空泵642经由螺线管阀连接到收集容器641。所收集的废水可以经由收集容器641底部的螺线管阀643被排出并且可以被馈送至进一步的废水处理。

干燥柱塞620由多孔可透气材料制成，并且在内部具有纵向通道621，该纵向通道不会延伸到底部那么远，并且用于通过多孔干燥柱塞620的壁将压缩空气供应和分布到比色皿201中。干燥柱塞620不通过密封件邻接指状件605的下侧，而是在下降状态下略微突出并在比色皿201的顶部与指状件的下侧之间形成周向的空气出口间隙(参见水平箭头)。干燥柱塞620可以经由螺线管阀连接到来自供应单元638的压缩空气。

对比色皿清洗过程的描述

在准备实际清洗的步骤中，清洗元件610下降到待清洗的比色皿201中，并且位于比色皿201中的试剂/样品混合物在分析之后经由中央立管通道612被吸走并被馈送至废水收集单元640。

在第一清洗步骤中，使用来自供应单元634的清洗溶液、来自供应单元630的冲洗液体以及最后来自供应单元638的压缩空气进行冲洗，使用所述介质的该清洗序列可以重复多次以改善清洗效果。

清洗元件610随后从仍然包含残留水分的被清洗比色皿201抬离，并使指状件在y方向上移动。

在第二清洗步骤中，干燥柱塞620随后在z方向上下降到比色皿201中，并且使用来自供应单元638的干燥压缩空气沿比色皿的内侧吹气达一定时间段，其中为此所需的空气从干燥柱塞620的多孔体均匀地离开，沿比色皿201的内侧从下到上扫掠，并在干燥柱塞620的柄部离开。

示例：

图3到5中所示的自动分析器例如操作如下：

在分析之前，也就是说，在确定分析样品P_x的分析物A_x之前，分析器的控制单元从已知和先前输入的信息中汇集对分析物A_x进行分析所需要的所有数据(分析规约，包含分析样品和包含分析所需试剂的器皿921、951a、951b的位置，比色皿阵列200中的空比色皿201的位置，比色皿温度，测量规程的选择，校准数据，测量和评估算法)。

示例：单次分析

阶段1

在分析开始时和分析期间，为分析提供的比色皿201的温度藉由被指派给比色皿201的温度控制单元800被控制到预定温度。

由T形移液器300b的第一移液模块301b1从样品存储区920中的第一样品器皿921中取出预定量的第一分析样品，并且由该第一移液模块301b1将预定量分配到空比色皿201中。在移液过程之后，在移液器300b的第一针清洗单元700b1中清洗移液模块301b1并使其可供使用。

阶段2

由L形移液器300a的移液模块301a1从试剂存储区950a中的第一试剂器皿951a中取出预定量的第一试剂液体，并将预定量吸移到比色皿201中。比色皿中的这两种液体随后通过开启被指派给该比色皿的混合器单元400达短的时间段(几秒钟)来进行混合。在移液过程之后，在L形移液器300a的第一针清洗单元700a1中清洗移液模块301a1的空心针307并使其可供使用。

阶段3

取决于相应的分析规约，由T形移液器300b的第二移液模块301b2从试剂存储区950b中的试剂器皿951b中取出预定量的第二试剂液体，并由该第二移液模块301b2将预定量分配到比色皿201中。比色皿的内容物随后通过开启被指派给比色皿201的混合器单元400达短的时间段(几秒钟)来进行混合。在移液过程之后，在T形移液器300b的第二针清洗单元700b2中清洗移液模块301b2的空心针307并使其可供使用。

阶段4

阶段4通常在阶段2完成之后开始于比色皿201上的光度测量。

驻定光学测量单元500收集在比色皿201的出口窗口203出射的测量辐射并藉由评估电子器件来形成测量值(参见图9)。

当在比色皿201中样品与试剂之间发生化学反应时，可以在定义的时间间隔生成测量点。取决于相应的分析规约，用被指派给相应分析的先前已知参考值和校准值来获得并计算和显示在一个或多个波长下的奇异测量值、或者在动力学测量的情况下为时间相关测量值，以给出分析物的浓度值。

取决于相应分析和样品的类型，测量过程(特别是在动力学测量的情形中)可能延长显著不同的时间长度，从几秒钟到两位数的分钟范围。

紧接在光度测量完成之后，释放比色皿201，以便由比色皿清洗单元600进行清洗。紧接在比色皿已被释放之后，优选地连同同样被释放以供清洗的多个毗邻比色皿201，并且在可移动比色皿清洗单元600已“变为空”之后，藉由该比色皿清洗单元600来进行清洗过程。在进行清洗和干燥之后，比色皿201可供用于下一分析。

示例：多次分析

在执行多次分析之前，用样品P₁至P_n手动或自动地装填样品存储区920。针对每个样品P_x要执行的分析A₁至A_n的类型和次数被输入到分析器100的控制器中。试剂存储区950a、950b可任选地用针对要执行的分析所需要的试剂来装填或补充。

对于要执行的每个分析P_xA_x，执行上述阶段1至4，在每种情形中开始于阶段1。

一旦要执行的分析P_xA_x已认准阶段1和3中的移液器300b，则后续分析P_xA_x+1或P_{x+ 1}A_x的阶段1仅当进行的分析已完成阶段1且在阶段2之外时才可以开始，即对于许多后续分析而言存在“空”比色皿，即尚未被其他分析过程认准的比色皿。

与引言中所描述的系统形成对比，根据本发明的概念使得一旦测量完成就可以立即清洗比色皿并使其可供用于新测试，而不会出现这种不利地干扰仍在进行中的分析过程的规程。

图17a到17c中所示的用于混合并控制液体介质的温度的经组合设备810用于控制被引入比色皿阵列200的排成行的比色皿201中的液体介质的温度。在所解说的示例中，这是线性驻定比色皿阵列200。

比色皿阵列200的各个比色皿201被布置在例如由铝制成的温度可控比色皿块820中，该温度可控比色皿块820同时用作比色皿保持器。漏斗形接纳部823的壁以形状配合的方式贴靠在比色皿201的壁上以确保最佳热传递。比色皿块820由包含接纳部823的基部821和可以通过侧向推动移动打开的前部822构成。

温度控制设备830被布置在比色皿块820上，例如在基部821上，所述温度控制设备具有冷却和加热设备，例如以一个或多个珀尔帖元件831以及冷却片832的形式。为了调节比色皿块830的温度，在基部821和珀尔帖元件831之间的接纳部中布置温度传感器833。

在比色皿块820的可打开前部822上，可以看到连接表面824，该连接表面824也可以用于附连冷却和加热设备，例如珀尔帖元件。前部822附加地具有与比色皿201的测量窗口202相对应的开口825，以实现对比色皿201中的液体介质的光学测量。

超声换能器840(例如厚度模式换能器)例如通过粘接或通过在比色皿制造期间通过注模成型而被附连到每个比色皿201的底部204，藉此超声能量可以被引入比色皿201中1。除了比色皿块820进行温度控制所产生的基本负荷外，所引入的超声能量还被用于混合液体介质以及用于目标加热。

超声换能器840被设计为压电厚度模式换能器(如图17c中详细示出的)，其基本上由盘形压电元件842以及被布置在两侧的接触电极841和843构成。比色皿侧的电极841经由侧向接触条844与下部电极843接触，并且在这些位置处形成月牙形的接触区域845。

对于每个比色皿201及其超声换能器840，提供了由弹簧接触板846支撑的接触块847，所述接触块具有四个接触弹簧848，其中两个接触弹簧接触月牙形接触表面845并且其中两个接触弹簧接触超声换能器840的下部接触电极843。比色皿201在填充开口207处具有套环205，并且在相对侧还具有止动条206，藉此比色皿201抵抗接触弹簧848的压力而被保持在比色皿块820中。

弹簧接触板846的边缘被插入比色皿820的水平延伸凹槽826中，并支撑在向下突出的解码器板850上，该解码器板850的电路将在图18中更详细地解释。

图18示出了关于根据图17a的用于混合并控制液体介质的温度的设备的电子致动的框图，所述框图包括功能块个人计算机588、控制器板860、解码器板850、比色皿块820、以及温度控制电路865。

控制器板860具有FPGA(现场可编程门阵列)作为处理器861，并且用于控制解码器板850以及温度控制电路865。个人计算机588可以例如经由以太网接口连接到控制器板860，并且取决于要在比色皿块820的比色皿201之一中执行的混合和温度控制任务而传送恰适的指令以运行控制器板860上的固件程序，并且还用于控制数据(诸如举例而言所测量的温度)的返回传输，以用于控制比色皿块820的温度。

比色皿201连同相关联的超声换能器840分别在位置K1至K16和P1至P16处被布置在比色皿块820中，其中在所示出的示例中，出于温度控制目的，在位置PE1至PE4和T1至T4中提供了相应珀尔帖元件831连同相关联的温度传感器833。

温度控制电路865由此具有四个温度控制回路866，每个温度控制回路由珀尔帖元件831、温度传感器833和PID(比例、积分、微分)控制器R1至R4构成，并经由接口连接到控制器板860以用于数据交换目的(接收诸如温度设定点之类的参数，以及将所测量的温度从温度控制电路865发送回控制器板860)。

解码器板850同样经由接口连接到控制器板860，并从控制器板860接收控制信号以用于经由在解码器板850上实现的解码器电路851以及在位置S1至S16中的相关联的光学开关857来选择各个超声换能器840，以及接收用于参数化振荡器电路852的控制信号。振荡器电路852接收控制信号以用于适配振荡器信号生成的频率、占空比、突发模式、振幅、相位以及ON(开)和OFF(关)状态。振荡器电路852包括压控振荡器853(VCO)，其频率信号可以经由突发发生器854进行调制。调制信号的振幅可以附加地经由可控前置放大器855以及下游放大器输出级856进行适配。最终的经放大信号由变压器升压至超声换能器840的所需工作电压，并经由S1至S16中由解码器电路851选择的相应光学开关857被馈送到比色皿块820上的比色皿201上的16个压电超声换能器840之一。

图19a中的示图示出了根据本发明的用于控制比色皿中的样品/试剂混合物的温度的过程的第一示例，该比色皿被布置在温度可控比色皿块中(参见图17a)。

温度曲线α示出了仅通过被控制到温度T_BL的比色皿块对样品/试剂混合物的加热，其中直到时间t₂才达到可以测量样品/试剂混合物的目标温度。如果在时间段M和A到C中引入超声推升，则在时间t₁处早得多地达到所需的目标温度，如温度曲线β中所示。使用基本恒定的功率P_BL来控制比色皿块的温度。

1)将其中具有空比色皿的比色皿块预热至块温度T_BL(通常为37.0至37.5℃)，并将块温度稳定在0.1℃内。

2)用温度为T₀的样品/试剂混合物来填充空比色皿。在被吸移到比色皿中之后，样品/试剂混合物通常具有10-15℃的温度，这是因为经吸移的试剂来自被冷却至5℃的存储区域，并在移液器中和供应管线中被加热至10-15℃。

3)发射超声信号达预定义的累积历时M，在超声信号具有平均电功率P_P的情形中，这将一定量的能量M×P_P引入样品/试剂混合物中，并导致计算出的温度变化ΔΤ_Μ，该温度变化根据样品/试剂混合物的可变属性计算，这些属性从要执行的分析数据中已知，诸如热容量、粘度、热导率及其容积、以及存储在设备中的恒定数据。在历时M中引入的能量的量足以充分地混合样品/试剂混合物。

1至3秒的混合历时通常足以进行均匀混合，其中2秒混合脉冲的温度变化ΔT_M例如可以约为3℃。

替换地，对于给定的超声功率P_P，为了获得稳定的测量信号或孵育过程所必需的混合历时M可以通过对不同样品/试剂混合物的实验来确定，并且可以存储在设备中。

作为另一替换方法，可以从样品/试剂混合物中连续测量分析物测量的光学信号，并且一旦获得稳定信号就可以终止混合过程，其中温度变化ΔΤ_Μ在该情形中如提到的根据已知热特性来计算。

4)观察>1s的暂停(以冷却比色皿底部以及与超声换能器的粘合部位)。

5)在计算的温度T_A下发射一个或多个超声信号(可任选地被>1s的暂停中断)达预定义的累积历时A+B+C+n，该历时对应于附加计算的温度变化ΔT_A+ΔT_B+ΔT_C+ΔT_n，其中，在发射最后超声脉冲之后，达到低于温度T_BL-x的温度T_BL-y。从该温度开始，至比色皿内容物的热量输入完全经由比色皿块820与比色皿内容物之间的热传导进行。

6)达到温度T_BL-x，该温度对于分析而言是可接受的并且比比色皿块的温度低x值，其中x通常为0.1–0.5℃的指定值。可接受的温度是固定的并且在36.5至37.5℃之间。在后续光学测量历时中的温度恒定度应当约为0.1℃。

图19b中的示图示出了根据本发明的用于控制比色皿中的样品/试剂混合物的温度的过程的第二示例，该比色皿被布置在温度可控比色皿块中(参见图17a)。

1)(作为示例1)将其中具有空比色皿的比色皿块预热至块温度T_BL(通常为37.0至37.5℃)，并将块温度稳定在0.1°K内。

2)(作为示例1)用温度为T₀的样品/试剂混合物来填充空比色皿。在被吸移到比色皿中之后，样品/试剂混合物通常具有10-15℃的温度，这是因为经吸移的试剂来自被冷却至5℃的存储区域。

3)(作为示例1)发射超声信号达预定义的累积历时M，在超声信号具有平均电功率P_P的情形中，这将能量M×P_P引入样品/试剂混合物中并导致计算的温度变化ΔΤ_Μ，该温度变化是根据样品/试剂混合物的可变属性计算的，这些属性从要执行的分析数据中已知，诸如热容量、粘度、热导率及其容积、以及存储在设备中的恒定数据。

取决于搅拌任务，所需搅拌过程的合适累积历时通常为1至3秒，其中2秒混合脉冲的温度变化ΔΤ_Μ例如可以为约3°K。

替换地，对于给定的超声功率P_P，为了获得稳定的测量信号或清洗或孵育过程所必需的混合历时M可以通过对不同样品/试剂混合物的实验来确定，并且可以存储在设备中。

作为另一替换方法，可以从样品/试剂混合物中连续测量光学信号，并且一旦获得稳定信号就可以终止混合过程，其中温度变化ΔΤ_Μ在该情形中如提到的根据已知热特性计算。

4)(作为示例1)观察大于1s的暂停(以冷却比色皿的底部以及与超声换能器的粘合部位)。

5)在计算的温度0.5×(T_BL–T₀)下发射一个或多个超声信号(可任选地被>1s的暂停中断)达预定义的累积历时A+B+n，该历时对应于附加计算的温度变化ΔT_A+ΔT_B+ΔT_n，其中，在发射最后超声脉冲之后，达到温度T_BL-y，该温度低于可接受温度T_BL-x并且可以可靠地计算出。从该温度开始，至比色皿内容物的热量输入完全经由比色皿块与比色皿内容物之间的热传导来进行。

6)(作为示例1)达到温度T_BL-x，该温度对于分析而言是可接受的并且比比色皿块的温度低x值，其中x通常为0.1-0.5°K的指定值。可接受的温度是固定的并且在36.5至37.5℃之间。在后续光学测量历时中的温度恒定度应当约为0.1°K。

Claims (37)

1.一种用于借助于液体试剂来对液体样品执行化学、生化和/或免疫化学分析的自动分析器(100)，所述液体样品存在于所述分析器的样品存储区(920)中，所述液体试剂存储在所述分析器的至少一个试剂存储区(950a，950b)中，

所述分析器具有用于接纳所述液体样品和试剂的比色皿(201)，每个比色皿具有侧向入口窗口(202)和至少一个侧向输出窗口(203)，其中多个比色皿(201)被布置为所述分析器中的至少一个驻定线性比色皿阵列(200)，

所述分析器具有可移动和驻定机器组件，至少包括：

·移液器(300，300a，300b)，所述移液器被设计成能够沿由所述线性比色皿阵列(200)定义的移动线路在x方向上移动，所述移液器装备有至少一个移液模块(3011，3012，301a1，301a2，301b1，301b2)，所述至少一个移液模块能够在基本上垂直于所述x方向的y方向上移动，所述移液模块的至少一个空心针(307)被设计成能够在z方向上下降到所述比色皿(201)中并且还下降到所述样品存储区(920)和/或所述试剂存储区(950a，950b)的各个器皿(921，951a，951b，201)中，

·用于混合所述比色皿(201)中的样品和试剂的混合器单元，

·光学测量单元(500)，

·所述光学测量单元包括具有至少一个光分布器设备(542)的驻定光供应单元(540)，所述至少一个光分布器设备将来自多个LED光源(541)的光馈送到所述比色皿阵列(200)的各个比色皿(201)的所述入口窗口(202)中，所述多个LED光源在UV/VIS/NIR波长范围中以光谱上不同的方式进行发射，并且

·所述光学测量单元包括驻定检测单元(550)，所述驻定检测单元被指派给所述比色皿(201)的所述出口窗口(203)并具有多个光电二极管(551)，

·用于清洗所述比色皿(201)的比色皿清洗单元(600)，所述比色皿清洗单元被设计成能够在所述x方向上移动，

·用于清洗所述至少一个空心针(307)的针清洗单元(700，700a1，700a2，700b1，700b2)，

·用于设置所述比色皿(201)中的可预定义测量温度的驻定温度控制单元(800)，以及

·评估和控制单元(588，584)，

其中，所述光分布器设备(542)具有腔，所述腔的内表面(543，544，545)被设计成是至少部分地镜面反射的和/或漫反射的，并且

其中，至少一个光电二极管(551)被固定地指派给所述驻定比色皿阵列(200)的每个比色皿(201)。

2.如权利要求1所述的分析器，其特征在于，所述光分布器设备(542)针对每个LED光源(541)具有用于将光馈送到所述腔中的入口开口(546)，并且所述光分布器设备(542)针对所述比色皿阵列(200)的每个比色皿(201)具有用于将光馈送到所述比色皿(201)中的出口开口(547)。

3.如权利要求2所述的分析器，其特征在于，所述光分布器设备(542)的与所述比色皿(201)的所述出口开口(547)相对定位的内表面(543)被设计成是漫反射的。

4.如权利要求2或3所述的分析器，其特征在于，所述光分布器设备(542)的与所述LED光源(541)的所述入口开口(546)相对定位的内表面(544)被设计成是波纹状的且反射性的。

5.如权利要求2至4中任一项所述的分析器，其特征在于，为了改善光谱特性，所述光供应单元(540)的至少一些LED光源(541)具有光学滤光器，所述光学滤光器例如为颜色滤光器或干涉滤光器。

6.如权利要求5所述的分析器，其特征在于，所述光学滤光器被设计为至少一个窄带干涉滤光器(553)，并且用于将光准直的至少一个光学元件被布置在所述干涉滤光器(553)的输入侧上的光路中。

7.如权利要求5或6所述的分析器，其特征在于，为了将所发射的光准直，所述LED光源(541)具有被布置在TIR透镜(549)中的LED(548)。

8.如权利要求5至7中任一项所述的分析器，其特征在于，用于消除非平行光束分量的管状主体(552)被布置在所述光学滤光器的输入侧上的光路中，所述光学滤光器具体而言为所述干涉滤光器(553)，其中所述管状主体(552)具有与其纵轴平行的贯通开口(570)，所述贯通开口的壁(571)由吸光材料制成或涂覆有所述吸光材料。

9.如权利要求6所述的分析器，其特征在于，会聚透镜(590)被布置在所述干涉滤光器(553)的输入侧，所述会聚透镜将由LED(548)发射的光平行地对准。

10.如权利要求8或9所述的分析器，其特征在于，优选地非球面发散透镜(591)被布置在所述干涉滤光器(553)的输出侧，以扇出进入所述光分布器设备(542)的辐射。

11.如权利要求1至10中任一项所述的分析器，其特征在于，通道状馈通件(578)被布置在所述入口窗口(202)的进口侧和所述出口窗口(203)的出口侧的比色皿接纳部(579)的壁中，所述馈通件具有用以消除从所述光分布器设备(542)出射的所述入口辐射和从所述比色皿(201)出射的所述测量辐射的不期望辐射分量(U₁，U₂)的配件或变型。

12.如权利要求11所述的分析器，其特征在于，每个比色皿(201)的所述比色皿接纳部(579)中的所述通道状馈通件(578)的所述配件或变型被彼此独立地设计为具有含小于长度的直径的平滑表面的通道(594)，被设计为具有腔或间隙(593)的馈通件(578)，或被设计为具有凹槽或锯齿结构(592)的馈通件(578)。

13.如权利要求11或12所述的分析器，其特征在于，所述比色皿接纳部(579)中的所述通道状馈通件(578)的所述壁由吸光材料制成或涂覆有所述吸光材料。

14.如权利要求1至13中任一项所述的分析器，其特征在于，参考检测器(575)被布置在所述光分布器设备(542)上、被布置在贯通开口或针孔光阑(576)的出口侧，所述贯通开口或针孔光阑(576)被布置在所述光分布器设备(542)的壁中。

15.如权利要求1至14中任一项所述的分析器，其特征在于，所述驻定比色皿阵列(200)被分段，并且单独的光分布器设备(542)被固定地指派给每个分段(210)。

16.如权利要求1至15中任一项所述的分析器，其特征在于，所述检测单元(550)的被固定地指派给所述驻定比色皿阵列(200)的各个比色皿(201)的光电二极管(551)被布置为共用电路板上的光电二极管阵列。

17.如权利要求1至16中任一项所述的分析器，其特征在于，所述分析器(100)具有能够彼此独立地在所述x方向上移动的两个移液器(300a，300b)。

18.如权利要求1至17中任一项所述的分析器，其特征在于，至少一个移液器(300，300a，300b)具有两个移液模块(3011，3012，301a1，301a2，301b1，301b2)，所述两个移液模块能够彼此独立地且平行于彼此地在所述y方向上移动。

19.如权利要求1至16中任一项所述的分析器，其特征在于，所述移液器(300)具有基座结构(340)，所述基座结构能够在所述x方向上移动并且两个梁(341，342)附连到所述基座结构，所述梁平行于彼此地取向并且在所述y方向上水平地突出，并且各自能够独立地移动经过彼此的移液模块(3011，3012)被布置在所述梁的面向彼此的纵向侧，每个移液模块(3011，3012)具有至少一个空心针(307)，所述至少一个空心针能下降到各个比色皿(921，951a，951b，201)和比色皿(201)中。

20.如权利要求19所述的分析器，其特征在于，所述两个梁(341，342)在远离所述基座结构(340)的端部被连接以形成框架结构(343)。

21.如权利要求19或20所述的分析器，其特征在于，能够移动经过彼此的所述两个移液模块(3011，3012)的所述空心针(307)在所述两个移液模块移动经过彼此时在所述x方向上彼此相距2至16mm的最小间隔，优选地相距2至4mm的最小间隔。

22.如权利要求1至21中任一项所述的分析器，其特征在于，所述针清洗单元(700，700a1，700a2，700b1，700b2)被布置在所述移液器(300，300a，300b)上并被设计成能够随所述移液器(300，300a，300b)一起移动。

23.如权利要求1至22中任一项所述的分析器，其特征在于，用于清洗所述比色皿(201)的所述比色皿清洗单元(600)被设计为可移动机器组件，在每个清洗位置中所述机器组件能够进出一个比色皿(201)或同时进出一组比色皿，优选地进出彼此相邻布置的两个至五个比色皿(201)。

24.如权利要求1至23中任一项所述的分析器，其特征在于，用于设置可预定义测量温度的所述温度控制单元(800)包括加热箔(891)，所述加热箔与各个比色皿(201)或各组比色皿(201)热接触并且能够向所述加热箔施加不同的温度水平。

25.如权利要求1至23中任一项所述的分析器，其特征在于，所述温度控制单元(800)具有被调节至预定义目标温度的比色皿块(820)，所述比色皿块装备有温度控制装置(830)并与各个比色皿处于热接触。

26.如权利要求1至25中任一项所述的分析器，其特征在于，驻定混合器单元被指派给所述比色皿(201)以混合所述样品和试剂，其中用于将超声能量引入所述比色皿(201)中的至少一个超声换能器(840)作为驻定混合器单元被附连到每个比色皿(201)，并且所述超声换能器(840)被设计为压电厚度模式换能器并被连接到控制单元(860)，所述控制单元因变于液体介质的参数值来致动所述至少一个超声换能器(840)。

27.如权利要求25和26所述的分析器，其特征在于，用于混合并控制被引入所述驻定比色皿阵列(200)的比色皿(210)中的液体介质的温度的驻定设备被设计为经组合的混合和温度控制设备(810)。

28.如权利要求25至27中任一项所述的分析器，其特征在于，所述比色皿块(820)主要由基部(821)和能够打开的前部(822)构成，所述基部具有用于所述比色皿(201)的形状配合接纳部(823)。

29.一种用于借助于液体试剂来对液体样品进行自动化学、生化和/或免疫化学分析以确定所述样品中的至少一种分析物浓度的方法，所述液体样品存在于分析器的样品存储区(920)中，所述液体试剂存在于所述分析器的至少一个试剂存储区(950a，950b)中，所述方法的特征在于以下步骤：

-借助于能够沿所述比色皿阵列(200)移动的至少一个移液器(300，300a，300b)，藉由所述移液器(300，300a，300b)的第一移液模块(3011，301a1，301b1)的空心针(307)或能独立于所述第一移液模块移动的第二移液模块(3012，301a2，301b2)的空心针(307)将预定量的液体样品从所述样品存储区(920)中的样品器皿(921)转移到驻定线性比色皿阵列(200)的比色皿(201)中；

-藉由能够沿所述比色皿阵列(200)移动的所述至少一个移液器(300，300a，300b)的所述第一移液模块(3011，301a1，301b1)的空心针(307)或藉由所述第二移液模块(3012，301a2，301b2)的空心针(307)将预定量的试剂液体从所述试剂存储区(950a)的试剂器皿(951a)转移到所述驻定线性比色皿阵列(200)的所述比色皿(201)中；

-可任选地藉由能够沿所述比色皿阵列(200)移动的所述至少一个移液器(300，300a，300b)的所述第一移液模块或所述第二移液模块(3011，3012，301a1，301a2，301b1，301b2)的空心针(307)将预定量的其它试剂液体从所述试剂存储区(950b)的试剂器皿(951b)转移到所述驻定线性比色皿阵列(200)的所述比色皿(201)中；

-在每种情形中，在每次移液过程之后清洗用于移液过程的所述空心针(307)；

-在每种情形中，在添加试剂液体之后混合并控制所述比色皿(201)中的液体的温度；

-藉由沿所述比色皿阵列(200)布置的光学测量单元(500)来光度地测量所述比色皿(201)的内容物，所述光学测量单元包括驻定光供应单元(540)和驻定检测单元(550)；并确定至少一个测量值；

-基于所确定的测量值并基于先前已知或预定的参考值和校准值来计算和显示分析物浓度；

-藉由能够沿所述比色皿阵列(200)移动的比色皿清洗单元(600)来清洗并干燥所述比色皿(201)；以及

-提供所述比色皿(201)以供后续分析。

30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，为了光度地测量所述比色皿(201)的内容物，光被多个LED光源(541)在时间上相继照射到所述驻定光供应单元(540)的至少一个光分布器设备(542)中，所述多个LED光源在UV/VIS/NIR波长范围中以光谱上不同的方式进行发射，所述光分布器设备与所述比色皿阵列(200)的至少一个分段光学地接触，其中来自各个LED光源(541)的光被馈送到所述比色皿阵列(200)的各个比色皿(201)的侧向入口窗口(202)中，并且从比色皿(201)的侧向出口窗口(203)出射的测量辐射是藉由所述驻定检测单元(550)的至少一个光电二极管(551)检测的，所述至少一个光电二极管被固定地指派给每个比色皿(201)。

31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，各个LED光源(541)的光谱通道(λ1…λn)按预定义次序被激活和停用，其中在每种情形中，被布置在第一比色皿位置(K1)的光电二极管(551)被检测，并且在遍历所述第一比色皿位置(K1)中的所有光谱通道(λ1…λn)之后，发生至下一比色皿位置(K2)的转变。(模式1和模式2)

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，在所述LED光源(541)中的一个LED光源的每次停用之后，对相应的光电二极管(551)执行暗测量。

33.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述第一LED光源(541)的光谱通道(λ1)被激活，其中被布置在比色皿位置(K1…Km)中的光电二极管(551)按预定义次序被检测，并且在遍历所有比色皿位置(K1…Km)之后，下一LED光源(541)的下一光谱通道(λ2)被激活。(模式3)

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，在至下一光谱通道(λ2…λn)的转变之前，对相应的光电二极管(551)执行暗测量。

35.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述比色皿(201)中的液体藉由与所述比色皿(201)热接触的温度可控比色皿块(820)或加热箔(891)被控制为预定温度。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述比色皿(201)中的液体是藉由被引入所述比色皿(201)中的超声能量混合的。

37.如权利要求35或36所述的方法，其特征在于，被引入所述比色皿(201)中的所述超声能量被用于目标加热。

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