CN115398244A - 分注装置、自动分析装置、分注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供即使使管嘴朝向液面高速移动并以较高的加速度减速/停止，也能够防止气泡从管嘴飞出并实现精度较高的分注的分注装置。本发明的分注装置在管嘴开始朝向液体的液面下降后，在所述管嘴的端部接触所述液体的液面后且到所述管嘴下降停止之间的期间，开始所述液体的吸引(参照图6)。
Description
技术领域
本发明涉及分注液体的分注装置。
背景技术
自动分析装置是实施血液、尿等生物体试样所包含的特定成分的定量分析或者定性分析的装置，由于分析结果的再现性、处理速度较高等而在当前的诊断中不可或缺。近年来，除了谋求处理能力的提高，伴随着分析成本的削减要求，还谋求减少在分析中使用的试剂的量。因此，搭载于自动分析装置的分注装置要求高速且高精度地分注试样/试剂。
自动分析装置的分注装置在吸引分注对象的试样/试剂时，通常使用液面检测传感器检测管嘴(nozzle)与液体的接触，并将管嘴向液体内浸渍一定范围而进行吸引。液面检测传感器通过限制管嘴的浸渍范围而提高清洗效率，防止分注其他种类的液体时的交叉污染、遗留，并且缩短清洗时间而有助于分析处理能力的提高。作为液面检测方式，存在专利文献1所记载的压力方式、专利文献2所记载的静电容量方式。
有时由于气泡、干扰噪声，而在液面不同的场所产生误检测，引起液体吸引不良。为了避免这些误检测并维持较高的分注精度，提出了专利文献3所记载的将液面检测高度与上次值进行比较的方法、专利文献4所记载的根据与未保持液体的背景信号的差量来检测液面的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7－055819号公报
专利文献2：日本专利第5703376号公报
专利文献3：日本特开2007－032285号公报
专利文献4：日本特开2015－184126号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了提高处理能力，需要有使管嘴移动等各动作高速化。另外，为了抑制清洗时间，需要限制使管嘴向试样、试剂浸渍的范围。因此，使管嘴下降到液面的速度为高速，另一方面，限制从到达液面到停止管嘴的距离。其结果是，管嘴减速时的加速度增加，由于惯性管嘴内的流体被挤压，产生保持于管嘴前端的空气等从管嘴前端飞出的风险。若管嘴内的空气飞出，则存在液体侵入此处而与目的量相比过剩地吸引液体的可能性。由此产生分注量的误差。
本发明是上述那样的课题而完成的，目的在于提供即使使管嘴朝向液面高速移动并以较高的加速度减速/停止，也能够防止气泡从管嘴飞出并实现精度较高的分注的分注装置。
用于解决课题的方案
本发明的分注装置在管嘴开始朝向液体的液面下降后，在所述管嘴的端部接触所述液体的液面后且到所述管嘴下降停止之间的期间，开始所述液体的吸引。
发明效果
根据本发明的分注装置，在管嘴到达液面而从高速移动减速的期间吸引液体，因此即使管嘴停止而内部的流体被挤压，也能够将管嘴前端的空气留在管嘴内部，防止过剩的液体的吸引。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来明确。
附图说明
图1是实施方式1的自动分析装置10的整体结构图。
图2是实施方式1的分注装置的结构图。
图3是作为比较例而说明以往的分注顺序的流程图。
图4是示出图3的流程图中的管嘴113的动作的侧面示意图。
图5是说明实施方式1的分注顺序的流程图。
图6是示出图5的流程图中的管嘴113的动作的侧面示意图。
图7A是示出实施方式2的自动分析装置10所具备的液面测定部的结构例的图。
图7B是示出实施方式2的自动分析装置10所具备的液面测定部的结构例的图。
图8是说明实施方式2的分注顺序的流程图。
具体实施方式
＜实施方式1＞
图1是本发明的实施方式1的自动分析装置10的整体结构图。自动分析装置10具备以下：试样容器100，其收纳有试样；试样架101，其配置有多个试样容器100；试剂保持器102，其收纳有试剂；试剂盘103，其配置有多个试剂保持器102；反应单元104，其使试样与试剂混合而成为反应液；单元盘105，其配置有多个反应单元104；试样分注机构106，其能够将试样从试样容器100内移动到反应单元104内；试剂分注机构107，其能够将试剂从试剂保持器102内移动到反应单元104内；搅拌单元108，其将试样与试剂在反应单元104内搅拌并使它们混合；测定单元109，其向反应单元104内的反应液照射光，并接收获得的光；清洗单元110，其清洗反应单元104；控制部111，其控制自动分析装置10所具备的各部分；以及存储部112，其存储控制的参数、测定出的数据。
试样所包含的成分量的分析以如下那样的步骤实施。首先，利用试样分注机构106将试样容器100内的试样向反应单元104内分注一定量。接下来，利用试剂分注机构107将试剂保持器102内的试剂向反应单元104内分注一定量。接着，利用搅拌单元108搅拌反应单元104内的试样与试剂而成为反应液。若需要的话则利用试剂分注机构107将多个试剂追加分注于反应单元104内。在这些分注时，通过试样架101的搬运、试剂盘103的旋转、单元盘105的旋转，使试样容器100、试剂保持器102、反应单元104移动到规定的位置。在反应结束后，利用清洗单元110清洗反应单元104内并实施接下来的分析。测定单元109测定反应液的吸光度，存储部112将其测定结果作为吸光度数据保存。控制部111使用吸光度数据，并基于检量线数据、朗伯比尔定律分析成分量。
图2是本实施方式1的分注装置的结构图。该分注装置对试样分注机构106与试剂分注机构107均能够应用。保持管嘴113并能够旋转驱动的臂114设置于能够上下驱动的轴115上。管嘴113、压力传感器116、注射泵117经由配管118而连接。该分注流路构成为前端侧被管嘴113开放，且基部侧能够通过电磁阀119而开放/关闭。液面检测传感器120与管嘴113连接。在分注液体时，基于液面检测传感器120的信号使管嘴113的前端浸渍于试样/试剂，关闭电磁阀119，并利用注射泵117吸引/喷出液体(试样、试剂)。在分注动作结束后从基部侧开放电磁阀119并供给清洗水。控制部111控制传感器信号的接收、马达驱动信号的发送。存储部112能够保存用于该控制的驱动条件等。
图3是作为比较例而说明以往的分注顺序的流程图。当从基部侧向管嘴113内供给系统水，并吸引分段空气时，本流程图开始。在S301中开始管嘴113朝向液面下降。在S302中，控制部111监视与管嘴113连接的液面检测传感器120的信号，反复进行S301直到接收到液面检测信号。当管嘴113的前端到达液面时，使管嘴113相对于液体浸渍距离Pdip(S303)。当停止管嘴113的下降时(S304)，利用泵吸引目标吸引量VT(S305)。
图4是示出图3的流程图中的管嘴113的动作的侧面示意图。在此，示出将进入试样容器100的试样122向反应单元104分注的序列中的使管嘴113向试样122的液面下降并进行吸引的工序。
在图4的(a)中，管嘴113被系统水121充满。在图4的(b)中吸引分段空气123。从此开始图3的流程图，在S301中管嘴113朝向试样122的液面下降。在S302中，控制部111监视与管嘴113连接的液面检测传感器120的信号，反复进行S301的下降直到接收到液面检测信号。
当如图4的(c)那样管嘴113到达试样122的液面时，在S302中控制部111接收液面检测信号，并进入S303。在S303中进一步使管嘴113下降距离Pdip。在该区间中为了防止马达的失调，通常是将下降速度减速。图4的(d)相当于图4的S303。
在S304中管嘴113停止。图4的(e)相当于S304，管嘴113的前端浸渍了深度Pdip。该浸渍量Pdip通常设定为在从管嘴113吸引试样122时不会因液面的下降等而引起空吸，并且在清洗时不会脱离清洗液接触的位置。
在提高分注处理能力的情况下，在S301中使管嘴113的下降速度高速化可以作为手段之一而举出。另一方面，为了维持管嘴113的清洗效率，需要在S303中不使浸渍量Pdip增加而进行限制。当同时执行高速下降与浸渍量维持时，从S301至S302，管嘴停止时的加速度变化增加，因此在管嘴113停止了时，如图4的(f)那样在惯性的作用下管嘴113内的系统水121挤压分段空气123，并产生从管嘴113前端漏出的漏出空气124。并且，有时漏出空气124如图4的(g)那样从管嘴113飞出而从分段空气123分离。
在惯性的作用下产生的管嘴113内的系统水121的摇晃收束时，如图4的(h)那样漏出空气124向管嘴113之外放出，与漏出空气124的体积Vair等量的侵入试样125保持于管嘴内。
之后，由于在S305中利用注射泵117吸引作为原本的试样122的吸引量的VT，从而如图4的(i)那样在管嘴113保持Vair+VT的试样122。
在图4的(j)中将管嘴113移动到反应单元104，在图4的(k)中将保持于管嘴113的试样122的所有量与系统水121的一部分喷出的情况下，在反应单元104中试样122被过剩地喷出Vair的量。在试样122的喷出后通常如图4的(l)那样清洗管嘴113的内外，并进入接下来的试样的分注工序。
如以上那样，当由于使管嘴113的下降速度高速化而停止时的加速度变化增加时，有时伴随着漏出空气124的分离/放出，而引起过剩的侵入试样125，并产生分注量的误差。基于实验的验证的结果是，在将下降停止时的减速的加速度设定为24000mm/s2以上的情况下，观察到漏出空气124的分离/放出。另外，也考虑管嘴113的下降停止时的系统水121的摇晃的结果是，系统水121的一部分混入应被分段空气123断开的试样122，引起试样122变稀的可能性。
本发明鉴于以上那样的以往的分注顺序的课题，通过以不使分段空气123从管嘴113漏出的方式控制试样122的吸引动作，从而实现抑制分注量误差。
图5是说明本实施方式1的分注顺序的流程图。本流程图通过控制部111控制各部分而实施。在后述的图8中也相同。
当从基部侧向管嘴113内供给系统水121，并吸引分段空气123时，开始本流程图。在S501中管嘴113开始朝向试样122的液面下降，在S502中反复进行S501直到控制部111接收到液面检测传感器120的液面检测信号。在S503中利用注射泵117吸引体积VC的试样122。同时在S504中使管嘴113下降距离Pdip。当使管嘴113的下降停止时(S504)，利用泵吸引液体量VS(S505)。当将目标吸引量设为VT时，VS＝VT－VC。
图6是示出图5的流程图中的管嘴113的动作的侧面示意图。在图6的(a)中，管嘴113被系统水121充满。接着，在图6的(b)中吸引分段空气123。从此开始图5的流程图。在S501中管嘴113朝向试样122的液面下降，在S502中，反复进行S501直到控制部111接收到液面检测传感器120的液面检测信号。
当如图6的(c)那样管嘴113到达试样122的液面时，在S502中控制部111接收液面检测信号，并进入S503。在S503中利用注射泵117吸引体积VC的试样122。同时在S504中使管嘴113下降距离Pdip。通过在S503中吸引试样122，从而如图6的(d)那样在管嘴113下降的期间向管嘴113内吸引试样122。
当在S505中管嘴113下降停止时，如图6的(e)那样在管嘴113的前端浸渍了深度Pdip的状态下预备试样131以VC的量保持于管嘴113。
在管嘴113高速下降后停止了时，如图6的(f)那样在惯性的作用下管嘴113内的系统水121挤压分段空气123。由此，保持于管嘴113前端的预备试样131的一部分向管嘴外放出，但分段空气123留在管嘴113。因此，不会如图4的(g)那样分段空气123被从管嘴113排出。
如图6的(g)那样，被系统水121挤压的预备试样131由于系统水121的摇晃而流入管嘴113内。在系统水121摇晃的期间，预备试样131相对于管嘴113反复出入。当系统水121的摇晃收束时，如图6的(h)那样再次返回到在管嘴113内保持有体积VS的预备试样131的状态。
在S506中利用注射泵117吸引VS的试样122。此时，在最终的试样122的吸引目标量为VT的情况下，设为VS＝VT－VC，从而如图6的(i)那样在管嘴113保持VT的试样122。
之后，在图6的(j)中将管嘴113移动到反应单元104，在图6的(k)中将保持于管嘴113的试样122的所有量与系统水121的一部分喷出，从而向反应单元104分注目标量VT的试样122。在试样122的喷出后，如图6的(l)那样清洗管嘴113的内外，并进入接下来的试样的分注工序。
如以上那样，通过吸引预备试样131直到管嘴113下降停止，从而能够防止分段空气123从管嘴113漏出，并实现没有误差的分注。
S503的泵吸引动作无需一定在S505的管嘴下降停止以前完成，但需要在系统水121将预备试样131挤压最大量以前(即成为图6的(g)的状态以前)，将该挤压量以上的预备试样131吸引完成。即VC需要为该挤压量以上。
在图5中示出在S503和S506中执行两次基于注射泵117的吸引的例子，但也可以在S503中一次吸引目标吸引量VT。但是，在自动分析装置10中，通常在将试样122向管嘴113吸引时，利用压力传感器116测定此时的液体压力，并基于该压力值，判定在管嘴113内是否堵塞了试样中的纤维朊等。为了准确地实施压力测定，优选在管嘴113静止时测定压力。因此，在执行堵塞判定的情况下优选如图5那样将吸引工序分为两次，并在S506中进行压力测定。
＜实施方式1：总结＞
在本实施方式1的自动分析装置10中，管嘴113在管嘴113开始朝向液体的液面下降后，在管嘴113的端部接触液体的液面后且到管嘴113下降停止之间的期间，开始液体的吸引。由此，如图6的(g)所示那样，能够抑制在管嘴113下降停止了时管嘴113内的分段空气123从管嘴113飞出。因此，能够抑制侵入试样125而提高分注精度。
本实施方式1的自动分析装置10在S503中吸引体积VC的液体。VC为在管嘴113下降停止时挤压预备试样131的最大量以上。由此，能够在管嘴113下降停止了时将分段空气123向管嘴113内部可靠地保持。
＜实施方式2＞
图7A和图7B是示出本发明的实施方式2的自动分析装置10所具备的液面测定部的结构例的图。在本实施方式2中，代替在实施方式1中说明了的液面检测传感器120、或与其并用地使用图7A的图像传感器146、图7B的位移传感器147。其他结构与实施方式1相同。
作为液面检测传感器120，最通常使用电容式的液面检测传感器。图像传感器146、位移传感器148能够以非接触式计测液面高度，因此不需要液面测定时的管嘴的移动、接触，能够与管嘴移动机构并行地实施计测。因此，能够避免与移动、清洗动作相伴的处理速度的降低、试样间/试剂间的污染的风险。图像传感器146、位移传感器147期望设置于试样容器100的搬运路径上或管嘴113吸引试样122的位置。除此之外，只要能够与管嘴移动平行地(即与管嘴的移动机构的动作同时地)测定液面高度，则并不限定于上述的手段。
图8是说明本实施方式2的分注顺序的流程图。在S801中，测定试样122的液面高度，并测定从管嘴113到液面的距离PL。在S802中，算出使管嘴113下降到试样122时的向液面的到达时间TL。在S803中开始管嘴下降。
在S804中使管嘴113下降距离PL，在S805中使管嘴113下降距离Pdip。S804～S805也可以作为一系列的动作而执行。S803～S804也可以使管嘴下降直到液面检测传感器120检测到管嘴113与液面的接触。
与S804～S805同时，实施S806～S807。在S806中，从管嘴113开始下降起待机到时间TL。设想为通过该待机，管嘴113到达了液面。在S807中利用注射泵117吸引试样122，从而在管嘴113内保持预备试样131。
在S806中使管嘴113的下降停止。此时即使系统水121挤压分段空气123，分段空气123也留在管嘴113的内部。通过在S809中利用注射泵117将试样122吸引体积VS，从而能够在管嘴113内保持目标吸引量VT的试样122。以后，当向反应单元104喷出保持于管嘴113的试样122时，目标量的分注完成。
＜实施方式2：总结＞
本实施方式2的自动分析装置10通过事先测定试样122的液面高度，而算出从使管嘴113开始下降到到达液面的时间TL，并在经过TL后开始吸引。由此，能够准确地推测管嘴113到达液面的时间点，因此能够实现没有误差的分注动作。
本实施方式2的自动分析装置10使用图像传感器146、位移传感器148测定液面高度，因此在不具有以液面检测传感器120的信号为触发使注射泵117开始动作的结构的情况下，也与实施方式1同样地，能够在从管嘴113到达液面到下降停止的期间执行吸引动作。
在本实施方式2中，也可以代替在S806中待机时间TL，而计数对使管嘴113下降的移动机构指示为移动距离PL的量的控制信号。例如在利用步进马达使管嘴113下降的情况下，也可以计数控制脉冲数。在该情况下也同样地能够推测管嘴113与液面接触的时机。
＜关于本发明的变形例＞
本发明并不限定于前述的实施方式，包括各种变形例。例如，上述的实施方式为了使本发明容易理解地说明而详细地进行了说明，未必限定于具备所说明的全部的结构。另外，能够将某实施方式的结构的一部分替换为其他实施方式的结构，另外，也能够对某实施方式的结构添加其他实施方式的结构。另外，能够对各实施方式的结构的一部分进行其他结构的追加/删除/置换。
控制部111也能够由安装有其功能的电路器件等硬件构成，也能够通过CPU(Central Processing Unit)等运算装置执行安装有其功能的软件而构成。存储部112能够由硬盘装置、存储器器件等存储装置构成。
在以上的实施方式中，管嘴113的减速加速度为24000m/s2以上能够根据自动分析装置10的设定参数来计算。例如通过分析的检体数、使用的试剂数、分析工序数、各液体的液量等，针对自动分析装置10求出的容许能力唯一确定。即作为管嘴113的下降速度、减速加速度所需的数值也能够确定。控制部111按照这些设定参数，设置管嘴113的减速加速度，因此能够判断其减速加速度是否为24000m/s2以上。
在以上的实施方式中，也可以代替分段空气而将其他介质配置于液体间。在该情况下，若使管嘴113停止时的减速加速度较大，则该介质也会飞出，因此能够通过应用本发明而抑制飞出量。
附图标记说明
10：自动分析装置
100：试样容器
101：试样架
102：试剂保持器
103：试剂盘
104：反应单元
105：单元盘
106：试样分注机构
107：试剂分注机构
108：搅拌单元
109：测定单元
110：清洗单元
111：控制部
112：存储部
113：管嘴
114：臂
115：轴
116：压力传感器
117：注射泵
118：配管
119：电磁阀
120：液面检测传感器
121：系统水
122：试样
123：分段空气
124：漏出空气
125：侵入试样
131：预备试样
146：图像传感器
147：位移传感器。
Claims (12)
1.一种分注装置，其分注液体，其特征在于，
所述分注装置具备：
管嘴，其吸引或喷出液体；以及
移动机构，其使所述管嘴移动，
所述管嘴在所述管嘴开始朝向所述液体的液面下降后，在所述管嘴的端部接触所述液体的液面后且到所述管嘴下降停止之间的期间，开始所述液体的吸引。
2.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，
所述管嘴在将第二液体收容到所述管嘴的内部后，进而将分段空气吸引到所述管嘴的内部，之后开始所述液体的吸引。
3.根据权利要求2所述的分注装置，其特征在于，
所述管嘴在开始所述液体的吸引后且到所述管嘴下降停止之间的期间，吸引在所述管嘴下降停止了时存在于所述管嘴的内部的所述液体在所述管嘴的内部摇晃而向所述管嘴的外部排出的量以上的所述液体。
4.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，
所述管嘴在从所述管嘴接触所述液体的液面起到所述管嘴下降停止之间实施吸引所述液体的第一吸引，
所述管嘴在实施了所述第一吸引后，在所述管嘴停止下降动作后实施吸引所述液体的第二吸引。
5.根据权利要求4所述的分注装置，其特征在于，
所述管嘴在所述第二吸引中吸引从吸引所述液体的目标吸引量减去由所述第一吸引吸引的所述液体的量而得到的量。
6.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，
所述分注装置还具备检测所述管嘴与所述液体接触这一情况的液面检测传感器，
所述管嘴以所述液面检测传感器检测到所述管嘴与所述液体接触为触发，开始所述液体的吸引。
7.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，
所述分注装置还具备在所述管嘴吸引所述液体前测定收容所述液体的容器内的所述液体的液面高度的液面测定部，
所述管嘴在所述管嘴移动了与所述液面测定部测定出的所述液面高度相当的距离后，开始所述液体的吸引。
8.根据权利要求7所述的分注装置，其特征在于，
所述液面测定部由液面检测传感器、图像传感器、位移传感器中的任一个或组合构成，
所述液面检测传感器检测所述管嘴与所述液体接触这一情况，
所述图像传感器拍摄所述管嘴与所述液体，
所述位移传感器检测所述液面或所述管嘴的位移。
9.根据权利要求7所述的分注装置，其特征在于，
所述液面测定部能够不与所述液体接触地测定所述液面高度，
所述液面测定部能够与所述移动机构平行地动作。
10.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，
所述管嘴在所述管嘴停止时的减速加速度为24000mm/s2以上的情况下，在所述管嘴开始朝向所述液体的液面下降后，在所述管嘴的端部接触所述液体的液面后且到所述管嘴下降停止之间的期间，开始所述液体的吸引。
11.一种自动分析装置，其分析液体的试样，其特征在于，
所述自动分析装置具备分注液体的分注装置，
所述分注装置具备：
管嘴，其吸引或喷出液体；以及
移动机构，其使所述管嘴移动，
所述管嘴在所述管嘴开始朝向所述液体的液面下降后，在所述管嘴的端部接触所述液体的液面后且到所述管嘴下降停止之间的期间，开始所述液体的吸引。
12.一种分注方法，其分注液体，其特征在于，
所述分注方法具有如下步骤：
在吸引或喷出所述液体的管嘴开始朝向所述液体的液面下降后，在所述管嘴的端部接触所述液体的液面后且到所述管嘴下降停止之间的期间，开始所述液体的吸引。
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