CN1385697A - 测量装置及其内所用的旋转阀 - Google Patents

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琵琶正道
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Abstract

本发明公开了一种测量装置,该装置包括:一用于确定一样品的体积的大小的量化部分,一与该量化部分相通的主通道,一位于该主通道内、用于分析被量化了的样品的分析部分,和一压力导入端口,该端口与主通道相通,用于将压力导入该主通道内以将样品从量化部分输送到分析部分,其中分析部分包括电特性测量部分和光特性测量部分中的至少一个,电特性测量部分用于测量样品的电特性,而光特性测量部分用于测量样品的光特性。

Description

测量装置及其内所用的旋转阀
发明背景
发明领域
本发明涉及一种测量装置及其内所用的旋转阀。具体地说，本发明涉及一种用于分析液体样品中的颗粒的测量装置。
相关技术说明
以下是与本发明相关的现有技术装置。
(1)一种通过测量样品的光特性来分析生物流体的生物流体分析装置，该装置包括：一样品接收口和一泵连接口；至少一个样品处理室，一光测量室和可选择的位于样品接收口和泵连接口之间的废弃流体聚集室；一连接样品处理室、光测量室和/或废弃流体聚集室的流体通道(例如美国专利No.5681529)。
(2)一种一次性测量组件，包括：一其内至少具有一个光或电气化学传感器的测量通道；一位于该测量通道的第一端的第一端口，用于将该测量组件与一分析器相连；和一位于该测量通道的第二端的第二端口，用于将该测量组件与一取样部相连，其中一单个的通用密封件用于密封第一和第二端口，并具有第一、第二和第三位置，当密封件处于第一位置时，关闭测量通道的第一和第二端，当密封件处于第二位置时，测量通道的第一端连接到第一端口上且测量通道的第二端连接到一位于测量组件内的收集箱上，该收集箱用于从测量通道排出的液体，当密封件处于第三位置时，测量通道的第一端连接到一位于测量组件内的缓冲器箱上且测量通道的第二端连接到第二端口上(例如美国专利No.5228350)。
具有上述布置的测量装置(生物流体分析装置或测量组件)使用中被样品所污染，使用后即被抛弃，这样使用者可以安全而卫生地对一种样品进行分析操作。
然而，传统的测量装置未设计成能够准确地量化一给定样品。因此难于准确地分析生物流体样品如血液和尿、工业微粒样品如调色剂颗粒和饮料样品如牛奶。
可以想到的解决该问题的方式是在采用测量装置之前对样品进行初始量化。然而这种方法需要额外地增加一种量化样品的装置，该装置还会被样品所污染。
而且，也很难将测量装置与附加的样品量化和稀释装置合适地匹配，以便于以良好的再现性准确地分析样品。
发明简述
考虑到以上所述，本发明的目的是提供一种测量装置，该装置具有样品量化功能以安全而卫生地分析一给定样品。
根据本发明，提供了一种测量装置，该装置包括：一用于确定一样品的体积的大小的量化部分；一与该量化部分相通的主通道，一位于该主通道内、用于分析被量化了的样品的分析部分，和一压力导入端口，该端口与主通道相通，用于将压力导入该主通道内以将样品从量化部分输送到分析部分，其中分析部分包括电特性测量部分和光特性测量部分中的至少一个，电特性测量部分用于测量样品的电特性，而光特性测量部分用于测量样品的光特性。
附图简述
图1是本发明的第一实施例的测量装置的顶部平面视图；
图2是本发明的第一实施例的测量装置的前视图；
图3是本发明的第一实施例的测量装置的内部结构的透视图；
图4是第一实施例的测量装置的旋转阀的顶部平面视图；
图5是第一实施例的测量装置的旋转阀的前视图；
图6是第一实施例的测量装置的旋转阀的底视图；
图7是从图5中的箭头方向A-A看的旋转阀的剖视图；
图8是从图5中的箭头方向B-B看的旋转阀的剖视图；
图9是从图5中的箭头方向C-C看的旋转阀的剖视图；
图10是从图4中的箭头方向X-X看的旋转阀的剖视图；
图11是第一实施例的测量装置的电阻测量部分的主要部分的剖视图；
图12是第一实施例的分析器的结构的方框图；
图13至15是用于说明图12所示的分析器的操作的流程图；
图16(a)至16(c)是用于说明第一实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图17(a)至17(c)是用于说明第一实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图18(a)至18(c)是用于说明第一实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图19(a)至19(c)是用于说明第一实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图20(a)至20(c)是用于说明第一实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图21至34是用于说明第一实施例的测量装置中的样品和稀释液的流动的图；
图35和36是图3所示的测量装置的通道的主要部分的剖视图；
图37是本发明的第二实施例的测量装置的顶部平面视图；
图38是第二实施例的测量装置的前视图；
图39是第二实施例的测量装置的内部结构的透视图；
图40是第二实施例的测量装置的旋转阀的顶部平面视图；
图41是第二实施例的测量装置的旋转阀的前视图；
图42是第二实施例的测量装置的旋转阀的底视图；
图43是从图41的箭头方向A-A看的旋转阀的剖视图；
图44是从图41的箭头方向B-B看的旋转阀的剖视图；
图45是从图40的箭头方向X-X看的旋转阀的剖视图；
图46是第二实施例的测量装置的电阻测量部分的主要部分的剖视图；
图47所示的剖视图示出了对旋转阀的改动；
图48所示的方框图示出了第二实施例的分析器的结构；
图49至51所示的流程图用于解释第二实施例的分析器的操作；
图52(a)和52(b)是用于说明第二实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图53(a)和53(b)是用于说明第二实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图54(a)和54(b)是用于说明第二实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图55(a)和55(b)是用于说明第二实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图56(a)和56(b)是用于说明第二实施例的测量装置的旋转阀的操作的图；
图57至72是用于说明第二实施例的测量装置中的样品和稀释液的流动的图；
图73所示的剖视图示出了图37所示的测量装置的主要部分；和
图74是图37所示的测量装置的通道的主要部分的剖视图。
本发明的详细描述
本发明的测量装置包括：一测量装置，该装置包括：一用于确定一样品的体积的大小的量化部分；一与该量化部分相通的主通道，一位于该主通道内、用于分析被量化了的样品的分析部分，和一压力导入端口，该端口与主通道相通，用于将压力导入该主通道内以将样品从量化部分输送到分析部分，其中分析部分包括电特性测量部分和光特性测量部分中的至少一个，电特性测量部分用于测量样品的电特性，而光特性测量部分用于测量样品的光特性。
分析部分可包括有电特性测量部分和光特性测量部分中或两者中的任一个。电特性测量部分一般适合于测量样品中的颗粒的大小和数量，而光特性测量部分一般适合于测量样品的吸光率。更具体地说，电特性测量部分测量红血球、白血球、血小板、调色剂颗粒或类似物的尺寸大小和数量。光特性测量部分确定血色素、血液凝结时间、酶如ALP或过氧化物酶的活动性水平、胆红素的量、CRP或类似物的数量。
量化部分可包括一稀释部分，该稀释部分用于用一定容量的稀释液来稀释被分析的样品。测量装置还可以包括一样品接收部分，用于接收被量化的样品，样品接收部分与量化部分相通。样品接收部分被设定成能够容纳一插入其内的毛细作用的血液取样器。
在该测量装置中，量化部分可包含有一旋转阀，该旋转阀包含一具有一敞开的底部和一圆筒状的内圆周表面的外圆筒，以及具有一封闭底部和一位于其外圆周表面内、用于量化样品的凹槽的内圆筒，内圆筒安装在外圆筒内并可绕其一轴转动，与外圆筒的内圆周表面滑动接触，外圆筒和内圆筒限定了一稀释液容器，用于容纳稀释液。
旋转阀还可包括一用于将样品导入凹槽内的第一通道，和一用于使凹槽与稀释液容器相通的第二通道，其中转动内圆筒以打开和关闭第一通道和第二通道。
可转动内圆筒以打开第一通道以便将样品导入凹槽内，关闭第一通道来量化该样品，和打开第二通道以便将被量化的样品输送入稀释液容器以稀释该样品。
电特性测量部分可包括一具有一小通孔并位于主通道内以阻隔主通道的分离板，和位于分离板的两相对端上且暴露在主通道内的两个电极。
可用的分离板是电绝缘的圆形薄板，厚度为50微米至500微米，外径为0.5毫米至10毫米，并具有一直径为50微米至300微米的微小通孔。最好根据要测量的颗粒的尺寸大小来确定该小通孔的直径。薄板的材料最好是具有抗热性能的塑料制品，如聚酰亚胺，但不局限于此。其他可用的薄板的材料包括红宝石和兰宝石。采用具有抗热性能的材料，可以很容易地通过激光加工过程如一种受激准分子激光磨损过程(excimer laser abrasion process)得到小通孔。利用二氧化碳激光加工工艺或冲压工艺从一种薄板材料上切割下分离板是降低成本的最佳方式。
光特性测量部分最好是位于主通道的一部分内，该部分能够透过光，并被设定成介于一光源和一光接收装置之间。
测量装置可包括一上板和一叠在该上板上的下板，量化部分、主通道和分析部分可位于上板和下板中的至少一个内。
此时，可以由一种透明的压克力树脂或一种包含有抗静电介质的聚碳酸酯树脂来构成上板和下板。上板和/或下板可以塑造或机加工成一定结构形状用于量化部分、主通道和分析部分的形成。
通过RF焊接方式或紫外线结合方式，或者利用螺栓固定上、下板在两板间加橡胶密封件，利用粘合剂，气密地将上板和下板结合在一起。
在本发明的测量装置中，主通道具有一泡沫收集部分，用于防止泡沫移向量化部分，或一调整部分，用于调整被输送的样品。
压力导入端口包括一伸入主通道内的管。
根据本发明的另一方面，提供了一种旋转阀，该阀包括：一具有一敞开的底部和一圆筒状的内圆周表面的外圆筒；以及一具有封闭底部和一位于其外圆周表面内、用于量化样品的凹槽的内圆筒，内圆筒安装在外圆筒内并可绕其一轴转动，与外圆筒的内圆周表面滑动接触，外圆筒和内圆筒限定了一稀释液容器，用于容纳稀释液。
旋转阀还可包括一用于将样品导入凹槽内的第一通道，和一用于使凹槽与稀释液容器相通的第二通道，其中转动内圆筒以打开和关闭第一通道和第二通道。
在该旋转阀中，可转动内圆筒以打开第一通道以便将样品导入凹槽内，关闭第一通道来量化该样品，和打开第二通道以便将被量化的样品输送入稀释液容器以稀释该样品。
而且，本发明还提供了一种测量装置，该装置包括一用于测量样品的电阻的电阻测量部分，其中该电阻测量部分可分离地连接到一具有恒定的直流电源和一信号处理部分的分析器上。
电阻测量部分可包括一用于输送一样品的通道，一具有一小通孔且位于该通道内以阻隔该通道的分离板，和位于分离板的两相对端上且暴露在该通道内的两个电极，这两个电极可分离地连执着到分析器上。
上述通道可具有一调整部分，用于调整被输送的样品。
电阻测量部分可具有一用于保持被测量的样品的空间。
测量装置还可包括一用于确定样品的容积大小的量化部分；一与量化部分和电阻测量部分相通的主通道；和一与主通道相通、用于将压力导入该主通道内以将样品从量化部分输送到电阻测量部分的压力导入端口。
实施例
下面将参照附图以其实施方式的形式详细地描述本发明。但是，应该理解的是本发明并不局限于这些实施例。
第一实施例
1.装置本体的结构
图1和2分别是本发明的第一实施例的测量装置的顶部平面视图和前视图。图3所示的透视图示出了测量装置的内部结构。
如图1至3所示，装置本体1包括由一种透明树脂(如一种压克力树脂或一种包含有抗静电介质的聚碳酸酯树脂)制成的上板2和下板3。装置本体1包括：一容积为200微升、用于接收样品的样品接收部分4；一旋转阀6，该阀包括合并在其内的稀释液容器5，并具有样品量化功能和流动通道开关功能；一电阻测量部分7；和第一、第二和第三泵连接口8、9和10。连接口8、9和10中的每一个都是由一从下板3向下伸出的管构成的。
样品接收部分4具有一位于其顶部上的样品喷射口，其底部经通道11与旋转阀6相连。泵连接口8经通道12连接到旋转阀6上。电阻测量部分7经通道13连接到旋转阀6上，并经通道14与泵连接口9相连，经通道15与泵连接口10相连。通风孔37用于打开旋转阀，与大气相通。
如下面将详细描述的，通道11、12构成了用于将样品导入样品量化部分的量化通道。通道13构成了用于将被稀释的样品从稀释液容器5导入电阻测量部分7内的测量通道。而且，通道13、14构成了用于搅动被量化了的样品与稀释液的混合物以制备被稀释了的样品的搅动通道。通道15使电阻测量部分7与泵连接口10相通，并构成一用于在测量之后保持导入其内的被稀释了的样品的保持通道。
如图3和35所示，通道14具有一倾斜内部14a和一阶梯状内部14b，这使得通道14的截面面积朝向泵连接口9变大。这样的布置能够防止被量化了的样品与稀释液的混合物沿箭头A和B方向来回移动以产生搅动时所产生的泡沫回流到稀释液容器5(即沿箭头B方向)。因此，避免在被稀释了的样品中含有泡沫。
如图3和36所示，通道15具有一部分15a，该部分的截面面积大大小于位于电阻测量部分7内的内部通道15c的截面面积。这样的布置使得当通道15内的流动速率增加时，在电阻测量部分7的一个电极(下面将描述)附近产生的泡沫与被稀释了的样品一道在箭头C方向上被吸收，以便电阻测量部分7在测量过程中不会被泡沫所影响。
2.旋转阀的结构
图4、5和6分别是旋转阀6的顶部平面视图、前视图和底视图。如图4至6所示，旋转阀6包括一具有敞开的底部的外圆筒16，和一具有封闭的底部并从外圆筒16的敞开的底部插入在外圆筒16内的内圆筒17。内圆筒17具有一敞开的顶部和一位于其底部上的凸缘18。
突出物19、20从凸缘18向下伸出，在其间形成一具有不平行的边缘的槽21。突出物19、20构成了一连接到下面将描述的阀驱动源上的连接器。当内圆筒17绕其一轴转动时，内圆筒17的外圆周表面与外圆筒16的内圆周表面滑动接触。虽然在此实施例中槽21的边缘不相平行，但槽21也可以是具有彼此平行的边缘。
图7、8和9分别是沿图5中的箭头A-A、B-B、C-C所示方向的旋转阀6的剖视图。图10是沿图4中的箭头X-X方向的旋转阀6的剖视图。如图7所示，内圆筒17在其上部具有两个通孔22、23，用于打开和关闭通风孔37，外圆筒16具有一与通风孔37相通的通孔38。
如图8所示，内圆筒17具有三个细长的侧向槽24、25和26，它们在外圆周表面的中部，沿圆周方向，外圆筒16具有三个通孔27、28和29，这三个通孔27、28和29分别于通道11、12和13相通。
如下面将详细描述的，侧向槽25用作样品量化部分，侧向槽24、26作为通道打开和关闭槽。
如图9所示，内圆筒17具有两个形成在其下部用于通道打开和关闭的通孔30和31。如图8至10所示，外圆筒16还具有一细长的径向槽32，当其从中部向下部沿轴向延伸时，该槽32形成在其内圆周表面内。
3.电阻测量部分的结构
如图1和3所示，电阻测量部分7具有一片状圆板33(分离板)，该板33位于其内部通道15c的垂直部分15a和15b之间，电极34位于通道15和15c之间的连接处内，其一端暴露在该通道的内部而其另一端暴露在上板2的外部，电极35位于通道13和14之间的连接处36内，其一端暴露在该通道的内部而其另一端暴露在下板3的外部。
图11所示的剖视图示出了电阻测量部分7的主要部分。片状圆板33安装在位于下板3内的一圆形凹槽内，与垂直部分15b同轴并由与垂直部分15a同轴的位于上板2上的圆形突出部压住。
板33具有一位于其中心的微小的通孔33a，这样通过该通孔33a的电解溶液的电阻就可以由电极34和35来测量。板33由聚醚(polyetherimide)板制成，其厚度为125微米。形成在板内的小通孔33a的直径为100微米，由受激准分子激光工艺制得。
4.分析器
图12所示的方框图示出了分析器100的结构，它利用装置本体1计算血液样品中的白血球的数量，以制作颗粒尺寸分配。分析器100的恒定的直流电源101可分离地连接到装置本体1的电极34、35上，电注射器泵102、103和104分别可分离地连接到第一、第二和第三泵连接口8、9和10上。用于驱动阀6的步进电机通过一(未示出的)连接器可分离地连接到阀6上，该连接器在阀6的底部与形成在凸缘18内的槽21相接合。
一信号处理部分106包括一控制部分106a和一计算部分106b，它们由一微处理器构成。控制部分106a响应来自一输入部分107的指令驱动电注射器泵102、103和104和步进电机105。计算部分106b根据来自电极34、35的信号计算白血球的数量并推算每一白血球的尺寸大小。在显示部分108上显示结果。
5.测量操作
参见图13至15所示的流程图，下面将说明图12所示的分析器的操作。图16(a)至16(c)、17(a)至17(c)、18(a)至18(c)、19(a)至19(c)和20(a)至20(c)分别示出了旋转阀6的内圆筒17相对于外圆筒16的旋转位置。具体地，图16(a)至20(a)、图16(b)至20(b)、图16(c)至20(c)分别为沿图5中的箭头方向A-A、B-B和C-C的剖视图。
在装置本体1中，旋转阀6保留有1000微升的在稀释液容器5内初步量化的稀释液(稀释剂与溶解剂的混合物)。内圆筒17相对于外圆筒16的初始旋转位置如图16(a)至16(c)所示，此时稀释液L被限制在容器5内，如图21所示。
装置本体1连接到如图12所示的分析器100上，并且整个血液样品B的大约10微升至大约150微升由注射器或吸液管注入样品接收部分4内，如图21所示。
当输入部分107(图12)(步骤S1)发出一开始指令时，步进电机105被驱动以致使内圆筒17顺时针方向转过角度θ1(步骤S2至S4)，进而到达图17(a)至17(c)和22所示的位置。
因此，通道11和12经侧向槽25彼此相通以形成量化通道，如图17(b)和22所示。在此状态下，注射器泵102进行时间段为t1的吸取操作(步骤S5至S7)，以使样品B从样品接收部分4经侧向槽25流入通道12，以充满侧向槽25，如图23所示。
接下来驱动步进电机105以使内圆筒17顺时针方向转过角度θ2(步骤S8至S10)，进而到达图18(a)至18(c)和24所示的位置。这样，与侧向槽25的容积相等的容积为2微升的样品被量化，并由外圆筒16的内圆周表面所分隔，如图24所示。
同时内圆筒17的通孔22与通风孔37相通以打开稀释液容器5的上部与大气相通，如图18(a)所示，并且通道13经侧向槽26、径向槽32和通孔31与稀释液容器5的底部相通，如图18(b)和18(c)所示。
而后，注射器泵103进行时间段为t2的吸取操作(步骤S11至S13)，以使稀释液L从稀释液容器5导入通道13，如图25所示。
随后，驱动步进电机105以使内圆筒17顺时针方向转过角度θ3(步骤S14至S16)，进而到达图19(a)至19(c)所示的位置。
因此，内圆筒107的通孔23与通风孔37相通以打开稀释液容器5的上部与大气相通，如图19(a)所示，并且通道13经侧向槽25、径向槽32和通孔30与稀释液容器5的底部相通，以形成搅动通道，如图19(b)和19(c)及26所示。同时，通道11经侧向槽24与通道12相通，如图19(b)所示。
而后，注射器泵103再进行时间段为t4的吸取操作(步骤S17至S19)，以使稀释液容器5内的稀释液和侧向槽25内的被量化后的样品被导入通道13内，如图27所示。
接下来，注射器泵103进行时间段为t5的排出操作(步骤S20至S22)，进而使样品和稀释液返回至稀释液容器5，如图28所示。
随后，注射器泵103重复N次一个时间段为t5的吸取操作和一个时间段为t7的排出操作(步骤S23至S29)，使得稀释液和样品在通道13、14和稀释液容器5之间来回流动，如图29所示。稀释液和样品因此而充分混合和搅动，用于制备一500倍的稀释样品。被稀释的样品保留在稀释液容器5内，如图30所示。
而后，注射器泵103进行时间段为t8的吸取操作(步骤S30至S32)，以使被稀释的样品从稀释液容器5导入通道13、14，如图31所示。
再后，注射器泵104进行时间段为t9的吸取操作，使得被稀释的样品从稀释液容器5经通道13、圆板33和通道15(即经过测量通道)向注射器泵104流动，如图32所示。在此期间内，信号处理部分106b测量电极34和35之间的电阻(步骤S33至S36)。
随后，注射器泵102进行时间段为t10的吸取操作(步骤S37至S39)，使得样品接收部分4内的所有的剩余样品均保留在通道12内，如图33所示。另一方面，稀释液容器5内的所有的被稀释了的样品在步骤S33至S36内保留在通道13、14和15内。
步进电机105再次被驱动以使内圆筒17顺时针方向转过角度θ4(步骤S40至S42)，进而到达图20(a)至20(c)所示的位置。通风孔37和通道11因此不再分别与稀释液容器5和通道12相通，如图34所示。
以上述方式完成的测量操作使得剩余的样品保留在通道12内和被稀释了的样品保留在通道13至15内，这样剩余的样品和被稀释了的样品不会从装置本体1泄漏。之后装置本体1就可以与分析器100分开而置于一边(步骤S43)。
6.计算颗粒数量和推算颗粒直径
在一由如图11所示的具有微小通孔33a的圆板33分隔的空间内，当来自恒定直流电源101(图12)的直流电通到位于电极34和35之间的被稀释了的样品上时，电极34和35之间的电阻一般依赖于被稀释了的样品的液体组分的特定电阻系数。具体地，该电阻由存在于该微小通孔33a内和围绕微小通孔33a的液体组分的电阻来决定，主要依赖于该微小通孔33a的直径和圆板33的厚度。
当一种颗粒(白血球)通过微小通孔33a时，液体组分由颗粒的容积所改变，电极34和35之间的电阻因此而产生变化。电阻的变化以电极34和35之间产生的电压的脉冲而被检测出。
计算部分106b因此根据脉冲的数量来确定颗粒(白血球)的数量。由于脉冲的幅度与颗粒的容积成正比，计算部分106b检测每一脉冲的幅度并推算每一颗粒(白血球)的球形的相当的直径，用于制作颗粒尺寸分配图表。
当对红血球或血小板作颗粒分析时，该实施例中稀释液容器5的容积被增加(例如，样品被稀释25000倍)，并且不包含红血球溶解剂的一种稀释液作为稀释液。
第二实施例
1.装置本体的结构
图37和38分别是本发明的第二实施例的测量装置的顶部平面视图和前视图。图39所示的透视图示出了测量装置的内部结构。
如图37至39所示，装置本体1a包括由一种透明树脂(如一种压克力树脂或一种包含有抗静电介质的聚碳酸酯树脂)制成的上板2a和下板3a。装置本体1a包括：一容积为200微升、用于接收样品的细长的样品接收部分4a；一旋转阀6a，该阀包括合并在其内的稀释液容器5a，并具有样品量化功能和流动通道开关功能；一电阻测量部分7a；一光特性测量部分7b和第一、第二和第三泵连接口8a、9a和10a。连接口8a、9a和10a中的每一个都是由从下板3a向上且向下伸出的管构成的，如图74所示。连接口8a、9a和10a的向下伸出的管分别插入泵连接管内，而连接口8a、9a和10a的向上伸出的管防止通道12a、14c、15g内的液体通过连接口8a、9a和10a吸出。
样品接收部分4a具有一位于其顶部上的样品喷射口，其底部经通道11a与旋转阀6a相连。在样品接收部分4a的底部可设置一毛细作用的血液取样器4b，其末端插入通道11a内，如图73所示。泵连接口8a经通道12a连接到旋转阀6a上。电阻测量部分7a、光特性测量部分7b经通道13a连接到旋转阀6a上，并经通道14c与泵连接口9a相连，经通道15g与泵连接口10a相连。
如下面将详细描述的，通道11a、12a构成了用于将样品导入样品量化部分的量化通道。通道13a构成了用于将被稀释的样品从稀释液容器5a导入电阻测量部分7a与光特性测量部分7b内的测量通道。而且，通道13a、14c构成了用于搅动被量化了的样品与稀释液的混合物以制备被稀释了的样品的搅动通道。通道15g使电阻测量部分7a与泵连接口10a相通，并构成一用于在测量之后保持导入其内的被稀释了的样品的保持通道。
如图39和74所示，通道14c的结构为其截面面积朝向泵连接口9a变大，并具有一位于其内部表面上的突出部14d。这样的布置能够防止被量化了的样品与稀释液的混合物沿箭头A和B方向来回移动以产生搅动时所产生的泡沫回流到稀释液容器5(即沿箭头B方向)。因此，可以防止在光特性测量过程中产生噪音。
2.旋转阀的结构
图40、41和42分别是旋转阀6a的顶部平面视图、前视图和底视图。如图40至42所示，旋转阀6a包括一具有敞开的底部的外圆筒16a，和一具有封闭的底部并从外圆筒16a的底部插入在外圆筒16a内的内圆筒17a。内圆筒17a具有一敞开的顶部和一位于其底部上的凸缘18a。外圆筒16a在其顶部的中心有一通孔37a，用于打开稀释液容器5a与大气相通。通孔37a一般由未示出的密封件封闭，使用装置本体1a时被打开。
突出物19a、20a从凸缘18a向下伸出，在其间形成一具有不平行的边缘的槽21a。突出物19a、20a构成了一连接到下面将描述的阀驱动源上的连接器。当内圆筒17a绕其一轴转动时，内圆筒17a的外圆周表面与外圆筒16a的内圆周表面滑动接触。虽然在此实施例中槽21a的边缘不相平行，但槽21也可以是具有彼此平行的边缘。
图43和44分别是沿图41中的箭头A-A、B-B所示方向的旋转阀6a的剖视图。图45是沿图40中的箭头X-X方向的旋转阀6a的剖视图。
如图43所示，内圆筒17a具有三个细长的侧向槽24a、25a和26a，它们在其外圆周表面的上部，沿圆周方向，外圆筒16a具有三个通孔27a、28a和29a，这三个通孔27a、28a和29a分别于通道11a、12a和13a相通。
如下面将详细描述的，侧向槽25a用作样品量化部分，侧向槽24a、26a作为通道打开和关闭槽。
如图44所示，内圆筒17a具有两个形成在其下部用于打开和关闭通道的通孔30a和31a。如图43至45所示，外圆筒16a还具有一细长的径向槽32a，当其从上部向下部沿轴向延伸时，该槽32形成在其内圆周表面内。
如图45所示，内圆筒17a具有一向内伸出的锥形底部，它改善了血液样品与稀释液在内圆筒17a内的混合效率并使得有可能完全地排出该样品。另一种方案是，内圆筒17a的底部中心部位可具有一圆柱形的突出部，如图47所示。如图45和47所示，凸缘18a的外周边缘以环形向上伸出。这样的布置方式使得从内圆筒17a的侧面泄漏的液体被保留在凸缘18a内。内圆筒17a与外圆筒16a的部分之间存在有间隙。这在内圆筒17a的转动过程中减轻了步进电机105a上的载荷。
3.电阻测量部分的结构
如图37和39所示，电阻测量部分7a具有一片状圆板(分离板)33b，该板33b位于其内部通道15f的垂直部分15d和15e之间，电极34a位于通道15g和15f之间的连接处内，其一端暴露在该通道的内部而其另一端暴露在上板2a的外部，电极35a位于通道13a和14c之间的连接处36a内，其一端暴露在该通道的内部而其另一端暴露在下板3a的外部。
图46所示的剖视图示出了电阻测量部分7a的主要部分。片状圆板33b安装在位于下板3a内的一圆形凹槽内，与垂直部分15e同轴并由与垂直部分15d同轴的位于上板2a上的圆形突出部压住。
板33b具有一位于其中心的微小的通孔33c，这样通过该通孔33c的电解溶液的电阻就可以由电极34a和35a来测量。板33b由聚醚(polyetherimide)板制成，其厚度为125微米。形成在板内的小通孔33c的直径为100微米，由受激准分子激光工艺制得。
如图46所示，在通道15f的上壁表面(顶表面)内形成有多个V形槽，沿通道15f的纵向彼此平行地延伸。这样的布置使得流过微小通孔33c的电解溶液内的泡沫被这些V形槽所限制住，并调整电解溶液的流动为稳定的流动。这抑制了利用电极34a和35a进行测量所产生的噪音。
4.光特性测量部分的结构
如图37所示，光特性测量部分7b位于泵连接口9a和通道14c附近。在光特性测量部分7b中，通道14c被设置成可在通道14c的上面和下面上设置分析器的一个发光二极管125和一个光敏二极管126(下面将描述)，如图74所示，用于测量通过通道14c内的液体传送的光的强度。
5.分析器
图48所示的方框图示出了分析器100a的结构，它利用装置本体1a分析血液样品中的白血球和血色素。分析器100a的恒定的直流电源101a可分离地连接到装置本体1a的电极34a、35a的暴露端上，电注射器泵102、103a和104a分别可分离地连接到第一、第二和第三泵连接口8a、9a和10a上。用于驱动阀6a的步进电机105a通过一(未示出的)连接器可分离地连接到阀6a上，该连接器在阀6a的底部与形成在凸缘18a内的槽21a相接合。
一信号处理部分106a包括一控制部分106c和一计算部分106d，它们由一微处理器构成。控制部分106c响应来自一输入部分107a的指令驱动电注射器泵102a、103a和104a、步进电机105a和发光二极管125。计算部分106d根据来自电极34a、35a的信号计算白血球的数量并推算每一白血球的尺寸大小。而且，计算部分106d根据来自光敏二极管126的信号推算血色素的数量。在显示部分108a上显示推算的结果。
分析器100a还包括一输入/输出口(界面)109，用于使信号处理部分106a与一用于信号接收和传输的外部计算机和打印机相接。
6.测量操作
参见图49至51所示的流程图，下面将说明图48所示的分析器100a的操作。图52(a)、52(b)、53(a)、53(b)、54(a)、54(b)、55(a)、55(b)、56(a)和56(b)分别示出了旋转阀6a的内圆筒17a相对于外圆筒16a的旋转位置。具体地，图52(a)至56(a)和图52(b)至56(b)分别为沿图41中的箭头方向A-A和B-B看的旋转阀6a的剖视图。
在装置本体1a中，旋转阀6a保留有1000微升的在稀释液容器5a内初步量化的稀释液(稀释剂与溶解剂的混合物)。内圆筒17a相对于外圆筒16a的初始旋转位置如图52(a)和52(b)所示，此时稀释液L被限制在容器5a内，如图57所示。
装置本体1a连接到如图48所示的分析器100a上，并且整个血液样品B的大约10微升至大约150微升由注射器或吸液管注入样品接收部分4a内，如图57所示。另外的方案是，可将整个血液样品保留在其内的毛细作用的血液取样器插入通道11a的入口。而后，旋转阀6a的外圆筒16a的顶部的密封件被移开以打开通孔37a。可以由分析器100a的操作者移开该密封件，或者另外的方法是用位于分析器100a内的针刺穿该密封件。
当输入部分107a(图48)(步骤S1)发出一开始指令时，步进电机105a被驱动以致使内圆筒17a从图52(a)和52(b)所示的位置顺时针方向转过角度θ1(步骤S2至S4)，进而到达图53(a)、53(b)和58所示的位置。
因此，通道11a和12a经侧向槽25a彼此相通以形成量化通道，如图53(a)和58所示。在此状态下，注射器泵102a进行时间段为T1的吸取操作(步骤S5至S7)，以使样品B从样品接收部分4a经侧向槽25a流入通道12a，以充满侧向槽25a，如图23所示。
接下来驱动步进电机105a以使内圆筒17a顺时针方向转过角度θ2(步骤S8至S10)，进而到达图54(a)、54(b)和60所示的位置。这样，与侧向槽25a的容积相等的容积为2微升的样品被量化，并由外圆筒16a的内圆周表面所分隔，如图60所示。
同时，通道13a经侧向槽26a、径向槽32a和通孔31a与稀释液容器5a的底部相通，如图54(a)和54(b)所示。
而后，注射器泵103a进行时间段为T2的吸取操作(步骤S11至S13)，以使稀释液L从稀释液容器5a导入通道13a、14c，如图61所示。此时，启动发光二极管125，光敏二极管126测量通过稀释液(空白水准(blank level))的光的强度(步骤S13a)。当注射器泵103a进行时间段为T3的排出操作(步骤S13b至S13d)时，稀释液L返回入稀释液容器5a，如图62所示。
随后，驱动步进电机105a以使内圆筒17a转过角度θ3(步骤S14至S16)，进而到达图55(a)和55(b)所示的位置。
因此，通道13a经侧向槽25a、径向槽32a和通孔30a与稀释液容器5a的底部相通，以形成搅动通道，如图55(a)、55(b)及63所示。同时，通道11a经侧向槽24a与通道12a相通，如图55(a)所示。
而后，注射器泵103a再进行时间段为T4的吸取操作(步骤S17至S19)，以使稀释液容器5a内的稀释液和侧向槽25a内的被量化后的样品被导入通道13a内，如图64所示。
接下来，注射器泵103a进行时间段为T5的排出操作(步骤S20至S22)，进而使样品和稀释液返回至稀释液容器5a，如图65所示。
随后，注射器泵103a重复N次一个时间段为T6的吸取操作和一个时间段为T7的排出操作，使得稀释液和样品在通道13a、14c和稀释液容器5a之间沿箭头方向A、B来回流动，如图66所示(步骤S23至S29)。稀释液和样品因此而充分混合和搅动，用于制备一500倍的稀释样品。被稀释的样品保留在稀释液容器5a内，如图67所示。
而后，注射器泵103a进行时间段为T8的吸取操作(步骤S30至S32)，以使被稀释的样品从稀释液容器5a导入通道13a、14c，如图68所示。在此状态下，光敏二极管126接收由发光二极管125发出的光，进而测量通过该被稀释了的样品传输的光的强度(步骤S32a)。
再后，注射器泵103a进行时间段为T8a的排出操作(步骤S32b至S32d)，使得被稀释了的样品返回入稀释液容器5a，如图69所示。
接下来，注射器泵104a进行时间段为T9的吸取操作，使得被稀释了的样品从稀释液容器5a经圆板33b和通道15g(即经过测量通道)向注射器泵104a流动，如图70所示。在此期间内，信号处理部分106e测量电极34a和35a之间的电阻(步骤S33至S36)。
随后，注射器泵102a进行时间段为T10的吸取操作(步骤S37至S39)，使得样品接收部分4a内的所有的剩余样品均保留在通道12a内，如图71所示。另一方面，稀释液容器5a内的所有的被稀释了的样品在步骤S33至S36内保留在通道13a、14c和15g内。
步进电机105a再次被驱动以使内圆筒17a顺时针方向转过角度θ4(步骤S40至S42)，进而到达图56(a)和56(b)所示的位置。通道11a因此不再与通道12a相通，如图72所示。
以上述方式完成的测量操作使得剩余的样品保留在通道12a内和被稀释了的样品保留在通道13a、14c和15g内。在旋转阀6a的顶壁内的通孔37a被再次密封之后，装置本体1a就可以与分析器100a分开而置于一边(步骤S43)。
7.白血球和血色素的分析
在一由如图46所示的具有微小通孔33c的圆板33b分隔的空间内，当来自恒定直流电源101a(图48)的直流电通到位于电极34a和35a之间的被稀释了的样品上时，电极34a和35a之间的电阻一般依赖于被稀释了的样品的液体组分的特定电阻系数。具体地，该电阻由存在于该微小通孔33c内和围绕微小通孔33c的液体组分的电阻来决定，主要依赖于该微小通孔33c的直径和圆板33b的厚度。
当白血球通过微小通孔33c时，液体组分由白血球的容积所改变，电极34a和35a之间的电阻因此而产生变化。电阻的变化以电极34a和35a之间产生的电压的脉冲而被检测出。
因此计算部分106d根据脉冲的数量来确定白血球的数量。由于脉冲的幅度与白血球的容积成正比，计算部分106d检测每一脉冲的幅度并推算每一白血球的球形的相当的直径，用于制作颗粒尺寸分配图表。
而且，计算部分106d采用已知的方式根据稀释液(空白水准(blank level))的传输光强度和由光特性测量部分7b(图74)得到的被稀释了的样品的传输光强度确定被稀释了的样品的吸光率。根据该吸光率推算进而确定血色素的量。
本发明的测量装置能够量化其内的一给定样品而无需取出该样品，因此可以准确而卫生地分析该样品。

Claims (21)

1.一种测量装置，包括：
一用于确定一样品的体积的大小的量化部分；
一与该量化部分相通的主通道；
一位于该主通道内、用于分析被量化了的样品的分析部分；和
一压力导入端口，该端口与主通道相通，用于将压力导入该主通道内以将样品从量化部分输送到分析部分，
其中分析部分包括一电特性测量部分和一光特性测量部分中的至少一个，电特性测量部分用于测量样品的电特性，而光特性测量部分用于测量样品的光特性。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于所述量化部分具有一稀释部分，该稀释部分用于用预定容量的稀释液来稀释被分析的样品。
3.如权利要求1所述的测量装置，还包括一样品接收部分，用于接收被量化的样品，样品接收部分与量化部分相通。
4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于所述样品接收部分被构成能够容纳一插入其内的毛细作用的血液取样器。
5.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于量化部分包含有一旋转阀，该旋转阀包括一具有一敞开的底部和一圆筒状的内圆周表面的外圆筒，以及具有一封闭底部和一位于其外圆周表面内、用于量化样品的凹槽的内圆筒，内圆筒安装在外圆筒内并可绕其一轴线转动，与外圆筒的内圆周表面滑动接触，外圆筒和内圆筒限定了一稀释液容器，用于容纳稀释液。
6.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于旋转阀还包括一用于将样品导入凹槽内的第一通道，和一能使凹槽与稀释液容器相通的第二通道，其中转动内圆筒以打开和关闭第一通道和第二通道。
7.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于转动内圆筒以打开第一通道以便将样品导入凹槽内，关闭第一通道来量化该样品，和打开第二通道以便将被量化的样品输送入稀释液容器以稀释该样品。
8.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于电特性测量部分包括一具有一小通孔并位于主通道内以阻隔主通道的分离板，和位于分离板的两相对端上且暴露在主通道内的两个电极。
9.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于光特性测量部分位于主通道的一部分内，该部分能够透过光，并被构成介于一光源和一光接收装置之间。
10.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于还包括一上板和一叠在该上板上的下板，其中量化部分、主通道和分析部分位于上板和下板中的至少一个内。
11.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于主通道具有一泡沫收集部分，用于防止泡沫移向量化部分。
12.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于主通道具有一校整部分，用于校整被输送的稀释了的样品。
13.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于压力导入端口包括一伸入主通道内的管。
14.一种旋转阀，包括：
一具有一敞开的底部和一圆筒状的内圆周表面的外圆筒；和
一具有一封闭底部和一位于其外圆周表面内、用于量化样品的凹槽的内圆筒，
内圆筒安装在外圆筒内并可绕其一轴线转动，与外圆筒的内圆周表面滑动接触，
外圆筒和内圆筒限定了一稀释液容器，用于容纳稀释液。
15.如权利要求14所述的旋转阀，其特征在于还包括一用于将样品导入凹槽内的第一通道，和一能使凹槽与稀释液容器相通的第二通道，其中转动内圆筒以打开和关闭第一通道和第二通道。
16.如权利要求15所述的旋转阀，其特征在于转动内圆筒以打开第一通道以便将样品导入凹槽内，关闭第一通道来量化该样品，和打开第二通道以便将被量化的样品输送入稀释液容器以稀释该样品。
17.一种测量装置，该装置包括一用于测量样品的电阻的电阻测量部分，其中该电阻测量部分可分离地连接到一具有一恒定的直流电源和一信号处理部分的分析器上。
18.如权利要求17所述的测量装置，其特征在于所述电阻测量部分包括一用于输送样品的主通道，一具有一小通孔且位于该主通道内以阻隔该主通道的分离板，和位于分离板的两相对端上且暴露在该主通道内的两个电极，这两个电极可分离地连接到分析器上。
19.如权利要求18所述的测量装置，其特征在于所述通道具有一调整部分，用于调整被输送的样品。
20.如权利要求17所述的测量装置，其特征在于所述电阻测量部分具有一用于保持被测量的样品的空间。
21.如权利要求17所述的测量装置，其特征在于还包括：
一用于确定样品的容积大小的量化部分；
一与量化部分和电阻测量部分相通的主通道；和
一与主通道相通、用于将压力导入该主通道内以将样品从量化部分输送到电阻测量部分的压力导入端口。
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