CN115777067A - 增强与临床化学和免疫测定探针清洁相关联的流体动力学的螺旋洗涤站 - Google Patents

Abstract

一种在体外诊断（IVD）环境的临床分析仪中使用的洗涤站，其用于清洁探针，该洗涤站包括盆、竖直细长的导管、入口端口和螺旋插入件。竖直细长的导管附接到盆的内部。入口端口连接到盆的底部部分。入口端口的尺寸被设置成接收和固定洗涤供给管线，该洗涤供给管线推动洗涤流体向上通过竖直细长的导管。螺旋插入件定位在竖直细长的导管内，并且尺寸设置成允许探针通过螺旋插入件的中心部分插入以进行清洁。当洗涤流体被输送通过竖直细长的导管时，螺旋插入件使洗涤流体以螺旋形状围绕探针流动，从而清洁探针。

Description

增强与临床化学和免疫测定探针清洁相关联的流体动力学的 螺旋洗涤站

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年7月29日提交的美国临时专利申请号63/058,358的权益，该申请题为“增强与临床化学和免疫测定探针清洁相关联的流体动力学的螺旋洗涤站”，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及临床化学和免疫测定探针清洁，并且更特别地，涉及一种洗涤站，该洗涤站包括用于增强清洁过程的流体动力学的一个或多个基于螺旋的机构。

背景技术

临床分析仪通常利用皮下针状探针来抽吸和分配流体（诸如患者样本和试剂）、在器皿和容器之间传送流体。例如，探针在临床分析仪中用于在试剂容器和反应器皿之间以及在主要患者样本容器和稀释器皿之间传送流体。探针需要在传送之间进行清洁，以避免流体从一个反应“残留”到另一个反应。由于无意中引入了微量的先前使用过的试剂，或者引入了先前处理过的患者样本中存在的分析物，残留物会导致患者测试结果不正确。因此，重要的是在递送之间彻底清洁传送探针。

探针的清洁通常需要水，尽管对于一些非水溶性试剂或为了绝对彻底地去除患者样本，可以引入化学清洁剂。探针的内部经常由高速流过探针的流动水冲洗，而外部通过将探针浸入流动水中来冲洗。然后，或者通过重力或者利用真空辅助，将水经由排出部去除到废物器皿。

在传送过程中（即，在抽吸和分配之间）也可能经常冲洗探针外部，以去除在抽吸流体时粘附到探针外部的任何多余的（或未计量的）流体。这防止未计量的流体被引入到目的器皿，这会导致不正确或不精确的反应结果。

探针冲洗是由系统的部件执行的，其在本文中称为“探针洗涤站”。常规的探针洗涤站或者使用低速水流或者使用高速真空空气来清洁探针。例如，一些系统利用昂贵的空气真空驱动系统，因为需要产生足够的剪切应力来清洁探针和消除残留。水基系统更便宜；然而，表征工作已经发现，这种洗涤站不能完全减少试剂残留。在所有常规的洗涤站中，流动结构和流动路径沿着探针的长度方向是无导向的。

发明内容

本发明的实施例通过提供一种增强与临床化学和免疫测定探针清洁相关联的流体动力学的螺旋洗涤站来解决和克服一个或多个上述缺点和不足。如上所述，常规的设计没有发展和优化探针周围的流动以利于探针清洁。螺旋增强了清洁流体的剪切应力和停留时间，以除去探针的污染物。

根据一些实施例，一种在体外诊断（IVD）环境的临床分析仪中用于清洁探针的洗涤站，包括盆、竖直细长的导管、入口端口和螺旋插入件。竖直细长的导管附接到盆的内壁。入口端口连接到盆的底部部分。入口端口的尺寸被设置成接收和固定洗涤供给管线，该洗涤供给管线推动洗涤流体向上通过竖直细长的导管。螺旋插入件定位在竖直细长的导管内，并且尺寸设置成允许探针通过螺旋插入件的中心部分插入以进行清洁。当洗涤流体被输送通过竖直细长的导管时，螺旋插入件使洗涤流体以螺旋形状围绕探针流动，从而清洁探针。

根据另一个实施例，在IVD环境的临床分析仪中用于清洁探针的清洁台包括盆、竖直细长的导管和入口端口。竖直细长的导管附接到盆，并且尺寸被设置成接收要进行清洁的探针。入口端口固定推进洗涤流体通过竖直细长的导管的洗涤供给管线。竖直细长的导管包括一个或多个机构，当洗涤流体被输送通过竖直细长的导管时，该机构使洗涤流体以螺旋形状围绕探针流动，从而清洁探针。

根据另一个实施例，一种用于在IVD环境中清洁探针的方法包括将探针插入附接到盆内部的竖直细长的导管中。将螺旋插入件定位竖直细长的导管内，并且将探针通过螺旋插入件的中心部分插入。洗涤流体被向上推动通过竖直细长的导管。当洗涤流体被输送通过竖直细长的导管时，螺旋插入件使洗涤流体以螺旋形状围绕探针流动，从而清洁探针。

从下面参照附图对说明性实施例的详细描述中，本发明的附加特征和优点将变得显而易见。

附图说明

当结合随附附图阅读时，从下面的详细描述中可以最好地理解本发明的前述和其他方面。为了说明本发明的目的，在附图中示出了目前优选的实施例，然而，应理解，本发明不限于所公开的具体工具。附图中包括以下图：

图1提供了根据一些实施例的洗涤站的透视图；

图2提供了流体被去除的洗涤站的竖直细长的导管的内部视图；

图3A示出了根据一些实施例的洗涤站的剖视图，该洗涤站具有圆形螺旋形状的螺旋插入件；

图3B示出了根据一些实施例的洗涤站的剖视图，该洗涤站具有圆锥螺旋形状的螺旋插入件；

图4示出了雷诺数对时间的曲线图，用于对具有螺旋插入件的洗涤站和常规的洗涤站进行比较；和

图5提供了根据一个实施例的示例系统架构的布局，在该系统架构内可以实施本发明的实施例。

具体实施方式

以下公开内容根据几个实施例描述了本发明，这些实施例涉及与设计有螺旋插入件的洗涤站相关的方法、系统和设备。更具体地，本发明的实施例涉及一种洗涤站，该洗涤站包括用于提供流体（例如水）源以清洁探针外部部分的洗涤喷嘴、以螺旋形状围绕探针引导流体的螺旋插入件、以及允许废液和从探针内喷射的流体被收集和排出的盆。螺旋提供了流体动力学清洁表面所期望的各种特征，包括但不限于增加探针上的壁剪切应力、增加流动的停留时间、以及允许流动形成速度分布。计算流体动力学（CFD）可用于理解清洁方面的改进。

图1提供了根据一些实施例的洗涤站100的透视图。洗涤站100包括流体入口端口110和盆300。盆300的内腔125包括竖直细长的导管130，导管130的尺寸被设置成保持要进行清洁的探针105。竖直细长的导管130可以具有各种不同的形状，包括如图1的实施例中所示的圆筒。位于盆300底部部分处的流体入口端口110固定洗涤供给管线120。洗涤供给管线120用流体115填充竖直细长的导管130，以便于清洁。在一些实施例中，洗涤供给管线120的压力近似为11 psi。在竖直细长的导管130完全填充有流体115之后，洗涤供给管线120继续递送流体115，使得流体115溢流到盆300的内腔125中以便排出。

图2提供了去除了流体115的洗涤站100的竖直细长的导管130的内部视图。该视图示出了盆300（如图1所示）的竖直细长的导管130中的螺旋插入件135。当流体填充竖直细长的导管130时，螺旋插入件135使流体在其被输送通过竖直细长的导管130时以螺旋形状流动，以提供比常规探针清洁系统更高效的清洁。因为螺旋插入件135使体积移位并紧密地缚紧探针105，所以流速增加并导致更高的剪切应力。因此，螺旋插入件135导致探针105和流体之间更多的相互作用，这进而有助于减少清洁时间。与同心圆筒之间的流的速度分布不同，螺旋还形成独特的速度分布，这有益于清洁。在各种实施例中，螺旋插入件135可以成形为圆形螺旋，诸如图3A所示的实施例，或者锥形螺旋，诸如图3B所示的实施例。

如图2所示，螺旋插入件135由以下参数限定。螺旋插入件135的自由长度是弹簧在自由或无载条件下的长度。这可以与压并长度形成对比，压并长度是螺旋插入件135在处于压缩状态下时的长度。压并长度是线圈数量和缠绕成螺旋的线或其他材料的尺寸的乘积。螺距是相邻线圈的中心至中心的距离。线圈和螺旋插入件135的基部之间的角度是螺旋角。最后，平均螺旋直径是螺旋插入件135的外径和内径的平均值。虽然参数的精确值可以根据本发明的不同实施例而变化，但是在示例性实施例中，参数如下：矩形轮廓，宽度= 2.25mm，高度= 1 mm，螺距= 5 mm；螺旋角= 11.3度；螺旋外径= 8 mm；螺旋内径= 3.5 mm以及自由长度= 50 mm。应注意的是，尽管图2的示例示出了右手螺旋，但是本发明的其他实施例可以利用左手螺旋。可以选择螺旋内径，以在探针105和螺旋插入件135之间提供间隙，在图2中用“c”表示。在一个实施例中，间隙可以等于0.5 mm。此外，螺旋插入件135的螺距可以相对于竖直细长的导管130的长度来限定。例如，螺旋插入件135的螺距可以是相对于竖直细长的导管130的长度的特定比率。在一个实施例中，螺旋插入件135的螺距可以等于竖直细长的导管130长度的十分之一。

在一些实施例中，该螺旋插入件135与竖直细长的导管130集成在一起。例如，在一个实施例中，盆300（在图1中示出）是3D打印的，并且螺旋插入件135与竖直细长的导管130一起打印为单个部件。在其他实施例中，螺旋插入件135是放置在竖直细长的导管130中的插入件，并且例如经由压缩或利用内部突出部或其他固定机构（图1中未示出）固定在竖直细长的导管130中。在一个实施例中，螺旋插入件135可以附接到竖直细长的导管130的内壁。螺旋插入件135可以由例如橡胶或类似材料构成。

在一些实施例中，螺旋流由将加压流体注入竖直细长的导管130的一个或多个喷嘴形成，而不是具有作为螺旋插入件135的物理部件。更具体地，一条或多条喷射供给管线可以安装在竖直细长的导管130的侧壁上的开口处。喷射供给管线相对于盆底板的倾斜角度可以根据期望变化，以形成所期望的螺旋角。在一些实施例中，洗涤供给管线120自身可以用作喷射供给管线，而不是具有补充洗涤供给管线120（见图1）的专用喷射供给管线。

图3A和3B示出了根据一些实施例的洗涤站100的剖视图。在图3A所示的实施例中，螺旋插入件135是圆形螺旋的形状，而在图3B所示的实施例中，螺旋插入件135是圆锥形螺旋的形状。如这些示例中所示，螺旋插入件135将竖直细长的导管130的长度延伸到流体入口端口110的顶部中。如果没有螺旋插入件135，流体将沿着竖直细长的导管130的长度在大致笔直向上的方向上延伸。然而，螺旋插入件135赋予旋转力，该旋转力使流体以螺旋形状沿竖直细长的导管130向上行进。当流体溢出竖直细长的导管130时，流体在从洗涤站100下侧上的排出端口140排出之前被收集在内腔125中。此外，对于假定的接触角，与常规系统相比，螺旋引起的旋转流降低了外溢壁处探针处自由表面的高度（因为探针位于旋转流的眼中，在那里水的高度最低，它可能不会降低外溢壁处的高度）。因此，在洗涤期间减少了套管污染的机会。

应注意的是，螺旋插入件135可以进一步延伸到竖直细长的导管130上，以覆盖探针的更多高度。对螺旋插入件135长度的唯一限制是它如何干扰洗涤站100的自由表面。例如，由螺旋插入件135产生的流体波不应该碰到探针的不锈钢套管。

图4示出了雷诺数对时间的曲线图，用于对具有螺旋插入件的洗涤站和常规的洗涤站进行比较。雷诺数是惯性力与粘性力的比率。如本示例中所示，螺旋插入件显著增加了探针周围的惯性力。近似0.5秒之后，雷诺数稳定下来。

图5提供了根据实施例的示例系统架构400的布局，在该系统架构400内可以实施本发明的实施例。图5中示出了具有相应探针（诸如上面关于洗涤站100描述的探针105）的各种传送臂410（410a、410b、410c和410d）；稀释转台420，其包括布置在一个或多个稀释环中的多个稀释容器；反应转台430，其包括布置在一个或多个反应环中的多个反应容器；以及专用于存储和供应相应试剂的试剂存储区域440a和440b，每个试剂存储区域440a和440b也可以包括多个试剂容器。在操作中，传送臂410a及其相应的探针可以操作以将样本从存取位置传送到稀释转台420上的一个或多个稀释容器，以在其中产生稀释。传送臂410b及其相应的探针可以操作以将稀释液从稀释容器传送到反应转台430上的反应容器。传送臂410c和410d以及它们相应的探针可以操作以分别将试剂从试剂存储区域440a和440b传送到反应转台430上的反应容器。通过使用附接到传送臂410的泵送机构（诸如活塞泵）进行各种传送。此外，系统架构400包括一个或多个控制器（未示出），用于控制各种部件（包括传送臂410、探针和转台）的操作。

根据一个实施例，一个或多个洗涤站100被安装到架构400的基板、位于探针可以经由它们相应的传送臂410到达的位置。在一个实施例中，架构400可以具体实施为临床分析仪。图5的系统架构400和伴随的描述纯粹是示例性的，而不是对本文公开的洗涤站100的限制。系统架构400仅仅是一个示例系统，其中可以实施根据本文实施例的洗涤站100。

虽然本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文公开的各种方面和实施例是为了说明的目的，而不是为了限制，真实的范围和精神由所附权利要求来指示。

附图的系统和过程不是排他性的。根据本发明的原理可以导出其他系统、过程和选项单来实现相同的目标。尽管已经参照特定实施例描述了本发明，但是应当理解，本文所示出和描述的实施例和变型仅用于说明目的。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以实施对当前设计的修改。如本文所述，各种系统、子系统、试剂、管理器和过程可以使用硬件部件、软件部件和/或其组合来实施。除非使用短语“用于的手段”明确陈述了该元素，否则此处的权利要求元素不应被解释为35 U.S.C. 112（f）的规定。

Claims (19)

1.一种在体外诊断（IVD）环境的临床分析仪中使用的洗涤站，其用于清洁探针，所述洗涤站包括：

盆；

附接到所述盆内部的竖直细长的导管；

连接到所述盆的底部部分的入口端口，其中，所述入口端口的尺寸设置成接收和固定洗涤供给管线，所述洗涤供给管线推动洗涤流体向上通过所述竖直细长的导管；和

螺旋插入件，其定位在所述竖直细长的导管内，并且尺寸设置成允许所述探针通过螺旋插入件的中心部分插入以进行清洁，

其中，当洗涤流体被输送通过所述竖直细长的导管时，所述螺旋插入件使所述洗涤流体以螺旋形状围绕所述探针流动，从而清洁所述探针。

2.根据权利要求1所述的洗涤站，其中，所述竖直细长的导管附接到所述盆的至少一个内壁。

3.根据权利要求1所述的洗涤站，其中，所述竖直细长的导管是圆筒。

4.根据权利要求1所述的洗涤站，其中，所述螺旋插入件是圆锥螺旋。

5.根据权利要求1所述的洗涤站，其中，所述螺旋插入件是圆形螺旋。

6.根据权利要求1所述的洗涤站，其中，所述螺旋插入件附接到所述竖直细长的导管的内壁。

7.根据权利要求1所述的洗涤站，其中，所述螺旋插入件通过螺旋插入件的压缩而被固定在所述竖直细长的导管内。

8.权利要求1所述的洗涤站，其中，所述盆包括排出端口，用于将从所述竖直细长的导管溢出的洗涤流体释放到所述盆中。

9. 根据权利要求1所述的洗涤站，其中，所述螺旋插入件的中心部分相对于所述探针的插入提供0.5 mm的间隙。

10.根据权利要求1所述的洗涤站，其中，所述螺旋插入件的螺距等于所述竖直细长的导管长度的十分之一。

11.根据权利要求1所述的洗涤站，其中，所述洗涤站安装在所述临床分析仪的基板上。

12.一种在体外诊断（IVD）环境的临床分析仪中使用的洗涤站，其用于清洁探针，所述洗涤站包括：

盆；

竖直细长的导管，所述竖直细长的导管附接到所述盆，并且其尺寸设置成接收要进行清洁的探针；和

入口端口，其固定洗涤供给管线，所述洗涤供给管线推动洗涤流体通过竖直细长的导管；

其中，所述竖直细长的导管包括一个或多个机构，当洗涤流体被输送通过竖直细长的导管时，所述机构使洗涤流体以螺旋形状围绕探针流动，从而清洁所述探针。

13.根据权利要求12所述的洗涤站，其中，所述竖直细长的导管附接到所述盆的至少一个内壁。

14.根据权利要求12所述的洗涤站，其中，所述竖直细长的导管是圆筒。

15.根据权利要求12所述的洗涤站，其中，所述机构包括圆锥螺旋插入件，所述插入件附接到所述竖直细长的导管的内壁。

16.根据权利要求12所述的洗涤站，其中，所述机构包括圆形螺旋插入件，所述插入件附接到所述竖直细长的导管的内壁。

17.根据权利要求12所述的洗涤站，其中，所述盆包括排出端口，用于将从所述竖直细长的导管溢出的洗涤流体释放到所述盆中。

18.根据权利要求12所述的洗涤站，其中，所述洗涤站安装在所述临床分析仪的基板上。

19. 一种用于在体外诊断（IVD）环境中清洁探针的方法，所述方法包括：

将探针插入连接到盆内部的竖直细长的导管中，其中，所述螺旋插入件定位在所述竖直细长的导管内，并且所述探针通过螺旋插入件的中心部分插入；和

推动洗涤流体向上通过所述竖直细长的导管，其中，当洗涤流体被输送通过竖直细长的导管时，所述螺旋插入件使所述洗涤流体以螺旋形状围绕探针流动，从而清洁所述探针。

Images