CN1621845A - 分析装置、测定盒以及分析方法 - Google Patents

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Abstract

分析装置、测定盒以及分析方法。分析装置,包括:测定盒,具有:有预定容积用于对试样与试剂的混合液进行定量的混合液定量室和从此混合液定量室所定量的液体中检测信号的检测器;分析单元,具有用于分析由上述检测器检测出的信号的控制器;以及其中,上述测定盒可相对于此分析单元作可装卸的安装。

Description

分析装置、测定盒以及分析方法
技术领域
本发明涉及能将具备有检测器的测定盒作可装卸的安装且通过分析此检测器检测出的液体试样信号进行液体试样分析的分析装置、安装于此分析装置中的测定盒以及利用此测定盒的液体试样的分析方法。
背景技术
周知有这样的测定装置,它在进行液体试样分析的分析装置中于盒内具备有检测器,通过使这种盒成为可更换的,使用者就不需对检测器进行保养。
例如美国专利NO 2002-172617中描述的测定单元,它具有:用于将试样定量,通过将此试样与试剂混合以调制分析试样的旋转阀;根据调制的分析试样检测信号的电阻测定部。此测定单元则能相对于测定装置装卸。
上述美国专利NO 2002-172617中所述的测定单元,通过使测定装置中所设的唧筒进行预定时间的吸引作业,使预定量的分析试样通过电阻测定部的微孔。然后对通过微孔的分析试样中所含白血球进行计数。这就是说,上述测定单元是根据唧向的吸引时间进行分析试样的定量。
但是上述测定装置在唧筒吸引之前。从唧筒到电阻测定部的流路并不为液体充满而是为空气占据。空气在施加有吸引力时与液体相比会发生很大的膨胀。因而即使唧筒进行预定时间的吸引作业,实际上能输送的分析试样量也依赖于空气的膨胀量,这样便有通过微孔的分析试样的量不稳定的问题。于是在过去的测定单元中,由于用来检测信号的分析试样数量不稳定,存在着在分析结果中易产生误差的问题。
发明内容
本发明的范围只由后附权利要求书所规定,在任何程度上都不受这一节发明内容的陈述所限。
本发明的第一目的在于提供能使供给于探测器的分析试样的数量稳定化的分析装置、测定盒以及分析方法。
本发明的第二目的在于提供使试样分析结果的误差少的分析装置、测定盒以及分析方法。
本发明的第三目的在于提供这样的分析装置,它配备有:具有预定容积,用于使试样与试剂的混合液定量化的混合液定量室;包含用于根据上述混合液定量室所定量液体来检测信号的探测器的测定盒;包含用于分析由此探测器所探测出的信号的控制器的分析单元,而上述测定盒则能相对于上述分析单元作可装卸的安装。
本发明的第四目的在于提供这样的测定盒,它配备有:具有预定容积,用于使试样与试剂的混合液定量化的混合液定量室;根据上述混合液定量室所定量的液体检测信号的检测器,而此测定盒可相对于包含用于分析上述检测器检测出的信号的控制器的分析单元作可装卸的安装。
本发明的第五目的在于提供这样的分析方法,此方法包括下述步骤:将包含着具有预定容积用于将试样与试剂的混合液定量化的混合液定量室以及用于根据上述混合液定量室定量的液体来检测信号的检测器的测定盒,安装到包含用于分析由上述检测器探测出的信号的控制器的分析单元中的步骤;应用上述混合液定量室将上述混合液定量的步骤;应用上述检测器检测来自已定量化的上述混合液的信号的步骤;应用上述控制器分析上述信号的步骤。
本发明的第六目的在于提供这样的分析装置,它具备有:能收容试样与试剂的混合液且在底部近旁的内壁上设有孔口的混合液保持室;设于上述混合液保持室的底面而从此底面向上突出加突起;包含根据通过上述孔口供给的上述混合液以检测信号的检测点;用于分析由上述检测器检测出的信号且包括上述控制器的分析单元;而上述测定盒则能相对于上述分析单元作可装卸的安装。
本发明的第七目的在于提供这样的测定盒,它能相对于上述分析单元作可装卸的安装同时具备有:能收容试样与试剂的混合液且于底部近旁的内壁设有孔口的混合液保持室;设于上述混合液保持室的底面从此底面向上突出的突台;根据通过上述孔口供给的上述混合液以检测信号的检测器。
附图说明
图1是本发明的一实施形式的测定盒的透视图。
图2是本发明的一实施形式的测定盒的正视图。
图3是本发明的一实施形式的测定盒的后视图。
图4是本发明的一实施形式的测定盒的俯视图。
图5是本发明的一实施形式的测定盒的仰视图。
图6是本发明的一实施形式的旋转阀的正视图。
图7是本发明的一实施形式的旋转阀的俯视图。
图8是图6的A-A向视图。
图9是本发明一实施形式的旋转阀的工作的说明图。
图10是图2的B-B向视图。
图11是图10的C-C向视局部剖面图。
图12是图2的D-D向视剖面图。
图13是本发明一实施形式的分析单元的透视图。
图14是示明把本发明一实施形式的测定盒装放到分析单元中的分析装置结构的框图。
图15与16是示明本发明一实施形式的分析装置的工作的流程图。
图17~27是示明本发明一实施形式的测定盒的状态的说明图。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明的最佳实施形式。
1.测定盒主体的结构
如图1所示,测定盒1具有第一部分2和第二部分3。第一与第二部分由透明树脂例如由混入有防静电干扰剂的聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂形成,通过高效焊接相互气密连接。
如图2与3所示,测定盒1内部具有:上面有孔口4(图4),朝下方垂直延伸,容积为200μL的细长试样收容室5;试剂收容室6;混合液定量室7;混合液收容室8;检测器9溢流液收容室10;剩余试样贮留室11以及旋转阀12。试样收容室5的下端经流路15连接旋转阀12。剩余试样贮留室11是U字形,一端经流路14与旋转阀12连接,另一端与背面(图3)的泵连接口23连通。
试剂收容室6的底部与混合液收容室8的底部分别经流路16、17与旋转阀12连接、混合定量室7的底部则通过流路18与19的串联流路连接混合液收容室8。在流路18与19之间插入小片(隔件)20,而在流路18与19之内则分别露出电极21、22。检测器9则由流路18与19、电极21与22以及小片20构成。混合液定量室7的上端经浪路13与溢流液收容室10的上部连接。溢流液收容室10、试剂收容室6、混合液收容室8的各上部分与背面(图3)的泵连接口24、25、26连通。
测定盒1的正面(图2)设有贯通试剂收容室6上部的试剂注入孔27,注入孔27上安装有盖28。在流路18与19中分别露出的电极21、22如图3~5所示,是于测定盒1背面突出的不锈钢制棒状电极。
具备上述结构的测定盒安装到后述的分析单元中时,首先通过旋转阀12对试剂收容室5的试样进行定量。已定量的试样与试剂收容室6供给的试剂混合,调制成分析试样。
调制好的分析试样于混合液收容室8中测定其血红朊浓度后,于混合液定量室7定量,已定量的分析试样于检测器9中测定其所含白血球数与大小。
2.旋转阀的结构与作用
如图6~8所示,旋转阀12具有圆柱部29、从圆柱部29向上方突出的圆锥状突出部30、支承圆柱部29下端的圆盘状基台31的圆柱部29的周壁上沿此柱的轴向形成细长沟状的第一与第二凹部32、33,基台的底面上形成与轴正交方向的沟49。沟49如后所述同转动旋转阀12的驱动源结合。
图9是示明旋转阀12的开闭与定量工作的说明图。如图9所示,旋转阀12能旋转地嵌设于测定盒1的底面中形成的阀收容室中。
图9(a)示明旋转阀12截断测定盒1内部形成的两条流路L1、L2的状态。
当旋转阀12转动到图9(b)所示的位置时,流路L1与L2通过第一凹部32或第二凹部33连接使流体能从流路L1流到L2。当旋转阀12转动到图9(c)所示位置时,在图9(b)中,从流路L1流到L2的流体由第一凹部32或第二凹部33取样,也就是第一凹部32或第二凹部33容积部分的流体得以定量。
在旋转阀12转到图9(d)所示位置时,于图9(c)中的流体取了样的第一凹部32或第二凹部33与另外的流路L3、L4连接,已定量的流体混合到从流路3流到L4的流体中。旋转阀12便这样地进行了流路的开闭与流体的定量。此实施形式中旋转阀12的第一凹部32与第二凹部33的容积都是2μL。
3.混合液定量室的结构
图10为图2的B-B向视剖面图,图11为图10的C-C向视剖面图。如此两图所示,混合液定量室7具有预定的容积,是一个纵向细长的大致圆筒形的空洞,上端渐细而与流路13连接,旋转阀12的圆锥形突出部30从其底面突入,密封混合液定量室7的底面。
混合液定量室7于底部近傍的内周壁上开有孔口,此孔口与流路18连通,混合液定量7与流路18二者的中心轴线正交。上述孔口设于圆锥状突出部30的顶点的下方,流路18的剖面积随着离此孔口越远而越大。
通往流路13的孔是用于将过剩的液体排出到混合液定量室7的孔,而通往流路18的孔则是用于将液体导入混合液定量室7的孔。
混合液定量室7中在对液体(本实施形式中为血液与试剂的混合液(分析试剂))定量时,分析试剂经流路18供给混合液定量室7,当液位上升有少许液体经流路13溢出到溢流液收容室10时,即停止供液。这样,分析试样便充满混合液定量室7,分析试样即能按混合液定量室7的容积定量。
随后,已定量的分析试样便排向流路18。此时,混合液定量室7的底部设有旋转阀12,流路18的混合液定量室7的孔口中心如图11所示比旋转阀12的圆锥状突出部30的顶点低,且由于形成为与旋转阀12的最低部分相对应,混合液定量室7中就能将液体无遗留地排出。
4.检测器的结构
如图11所示,检测器9具有通过小片(隔件)20共轴线地串接流路18与19。
小片20用树脂注塑成形,由周缘具有环状突起,中心有直径100μm的微孔(通孔)的圆盘构成。
小片20嵌装于流路19内,由环状的小片固定件50固定。此小片20的微孔与流路18、19共轴线。
如后所述,检测器9当分析试样从混合液定量室7流向混合液收容室8时,通过小片20微孔的分析试样的电阻变化由电极21、22测定。在此情形下,将测定盒设置成使流路18、19与小片20的微孔的中心轴线相对于重力方向具有预定角度θ后,分析试样中所含气泡便在小片20跟前滞留于流路18的上侧(流路18与小片20形成的空腔)而在附着于小片20的微孔中。这样,由电极21、22所测定的值便不会受气泡所致噪声的影响。角度θ宜为15°≤θ≤90°,更好是45°≤θ≤90°,而最好是θ=90°(水平)。
5.试剂收容室的结构
如图10所示,试剂收容室6具有第一收容室6a和设于其下方剖面积较其为小的第二收容室6b,第一收容室6a随着与第二收容室6b接近而剖面积渐小同时与第二收容室6b连通。此外,通向流路16的试剂供给口设于距第二收容室6b的下端S处的上方,试剂供给口的轴朝向水平方向亦即与第一收容室6a、第二收容室6b的排列方向正交的方向。测定盒1在使用前预先从试剂注入口27将作为试剂的稀释液(在此实施形式中是将稀释液与溶水剂按2∶1的比例混合)1000μL注入并保持于试剂收容室6内。
紧接注入之后,将盖28安装到试剂注入口27上,同时以密封带贴附于泵连接口25上,防止稀释液漏泄。在将稀释液注入试剂收容室6内时,试剂收容室6内的空气会与稀释液置换,但由于试剂收容室6具有上述结构,故流路16内的空气不与稀释液置换而残留。于是旋转阀12的周壁与试剂收容室6的稀释液之间存在空气间隙,这样即使稀释液长时间保持于试剂收容室6,稀释液也不会通过旋转阀12的周壁渗出到外部。
6.混合液收容室的结构
图12是图2的D-D视向剖面图。
如后所述,测定盒1在装设于分析单元36内之时,混合液收容室8夹设在分析单元36的发光元件34与受光元件35之间,用以测定混合液收容室8内的液体的透射光量(透射光强)。
7.分析单元的结构
图13是示明分析单元36的外观的透视图,具有在正面面板上的液晶显示器37、键盘38与门39。在使用测定盒1时,打开门19,将测定盒1装设于分析单元36之内,将门39闭合上时,即相对于分析单元36进行测定盒1电极21、22的连接以及泵连接口23、24、25、26的连接,同时按图12所示配置发光元件34与受光元件35。此时测定盒1的小片20以及流路18与19其中心轴线为水平的(即与重力方向正交)。
图14是示明通过将测定盒1装设于分析单元36中而构成的分析装置的框图,图中足以便于弄清结构而作平面展开的展开图示明测定盒1。
如图14所示,设于分析单元36中的直流恒流电源40与测定盒1的电极21、22连接,唧筒41通过阀装置42与测定盒1的泵连接口23~26连接。步进马达48的输出轴通过未图示的联轴部件与旋转阀12的沟道49结合。
阀装置42具有双向电磁阀SV1~SV6,唧筒41的出口中连接用于检测唧筒41的压力的压力传感器43。阀SV3、SV4、SV5分别设有大气开放口。控制器45具有包括CPU、ROM、RAM等的微孔,存储有用于进行分析结果的计算与阀和马达等驱动等的程序。
控制器45接收键盘38与压力传感器43的输出,驱动唧筒41、步进马达48、阀SV1~SV6以及发光元件34。
此外,控制器45根据从电极21、22求得的信号对白血球进行计数,算出其粒度作成粒度分布,基于从受光元件求得的信号算出血红朊。将这些结果显示于液晶显示器37上。
8.测定工作
以下用图15与16所示的流程图和图17~27所示的状态说明图,说明图14所示分析装置的工作。
首选在图15的步骤S1中,经键盘38的分析单元指令初始设定,唧筒41、步进马达45与阀SV1~SV6设定为初始状态。
此时的阀SV1~SV6全为断开状态,也即设定为图14所示状态。
其次,使用者给预先收容于试剂收容室6中的测定盒1的试样收容室5,用注射器或移液管注入10~150μL的全血作为试样(检体),也可以代之以吸引了全身的毛细采血管插入试样收容室5。
再由使用者除掉贴附于测定盒1背面的泵连接口25上的密封带,打开分析单元36正面面板的门39,于其内部装设测定盒1,将门39关闭。(步骤S2)。
此时,在测定盒中,旋转阀12如图17所示经第一凹部32与试样收容室5和余剩试样贮留室11连接。
然后使用者通过键盘38指令测定盒1“起动”(步骤S3)。
据此,当唧筒41进行了时间T1的吸引后(步骤S4~S6),试样便如图18所示从试样收容室5通过第一凹部32移到余剩试样贮留室11。
当旋转阀12转过预定角度时,如图19所示,由第一凹部32采取并定量出2μL的试样。
与此同时,旋转阀12经第二凹部33与试剂收这从室6与混合液收容室8连接(步骤S7)。
然后阀SV1、SV2接通,阀SV3~SV6断开(步骤S8),唧筒41进行时间T2的吸引(步骤S9~S11),稀释液如图20所示,从试剂收容室6通过第二凹部33移到混合液收容室8。此时,发光元件34亮灯,由受光元件35测定血红朊浓度测定用空白值(步骤S12)。
然后旋转阀12转过预定的角度,如图21所示,旋转阀12经过第一凹部32与试剂收容室6和混合液收容室8连接(步骤S13)。
然后接通阀SV1、SV3、SV4,断开阀SV2、SV5、SV6(步骤S14),唧筒41进行时间T3的吸引(步骤S15~S17),贮留于第一凹部32中的试样如图22所示,与混合液收容室8的试剂一齐移到试剂收容室6。
然后接通阀SV1、SV2,断开阀SV3~SV6,唧筒41进行时间T4的吸引(步骤S19~S21),试样与稀酸液如图23所示,再次移到混合液收容室8,试样由稀释液充分稀释。这样,通过稀释液稀释试样而调制的分析试样便贮留于混合液收容室8中。发光元件再次亮灯,由受光元件测定血红朊浓度(步骤S22)。
然后旋转阀12转过预定角度,旋转阀12如图24所示,完全截断试样收容室5与余剩料贮留室11之间的流路以及试剂收容室6与混合液收容室8之间的流路(步骤S23)。
然后接通阀SV3、SV6,断开阀SV1、SV2、SV4、SV5(步骤S24),唧筒41进行时间T5的吸引(步骤S25~S27),混合液收容室8的分析试样如图25所示通过小片20移向混合液定量室7,充满混合液定量室7之后,只有少量溢出到溢流液收容室10。这样就定量出混合液定量室7容积份额的分析试样。
然后接通阀SV1、SV2、SV5、SV6,断开阀SV3、SV4,唧筒41进行吸引后,混合液定量室7内的分析试样如图26所示,通过小片20,开始移动到混合液收容室8(步骤28、29)。
至此,与唧筒的吸引开始同时,通过小片20的分析试样的电阻变化经由电极21、22检测,不久,由混合液定量室7定量的分析试样完全通过小片20后,唧筒41的吸引压力剧变,其压力变化由压力传感器43检测,停止唧筒41的吸引(步骤S30、S31)。据此可以测定出混合液定量室7的容积份额的整个分析试样中白血球的数量与大小。
然后旋转阀12转过预定角度后即如图27所示,在截断试剂收容室6与混合液收容室8的流路的状态下,经第二凹部33连接试样收容室与余剩试样贮留室11(步骤S32)。
然后,阀SV1~SV6全部关闭(初始设定状态),唧筒41进行时间T6的吸引后,贮留于试样收容室5中的试样全部移到余剩试样贮留室11(步骤S33~S36)。
至此,使用者从分析单元36取出这种状态下的测定盒1并废弃(步骤S37)。
11.白血球与血红朊的测定
如图14所示,当由直流稳流电源40经电极21与22给由具有微孔的板20分开的分析试样供给稳流后,电极21与22之间的电阻虽然与分析试样中液体组份的固有电阻有关,但是是由微孔与存在于其附近的液体组份所形成的电阻决定,主要取决于微孔的直径与小片20的厚度。
当白血球通过微孔后,其体积部分由于除去了液体组份使电极21与22的电阻变动,变动的程度可作为电极21与22之间发生的脉冲电压检测出。于是控制器45根据此脉冲数对白血球计数。由于脉冲高度与粒子的体积成正比,控制器45检测出脉冲高度后能算出白血球的等效球径,作出粒度分布图。此外,控制器45能据周知的方法用受光元件35求得的稀释液的透过光强(空白值)与分析试样的透过光强求分析试样的消光系数,而由求得的消光系数算出试样的血红朊。
在此实施形式中,分析装置是用包含有分析单元36和可以装卸地相对于分析单元36安装的测定盒1的结构进行说明,但本发明并不局限于此,此分析装置也可以是包括有圆锥状突出部30和混合液定量室7且不能为使用者装卸的检测器的血球计数装置。此外,本发明也适用分析尿中有形组份的尿分析装置,还可以适用于分析粉末状食品等的有机粉末与色料或颜料等无机粉末的工业用试样分析装置。
在实施形式中作为分析试样所用的是血液与将稀释液和溶血剂混合成的试剂两者的混合液,但本发明并不局限于此,也可以使用以稀释液稀释的血液、以溶血剂溶血的血液以及将粉粒悬浮于适当液体中所成的悬浮液。
实施形式中的圆锥状突出部30是与旋转阀12整体形成。但本发明不局限于此,也可将圆锥状突出部与混合液定量室7形成一体。
也可以将用于根据沿内部流动的分析试样来检测光信号的流槽和光学元件相结合作为检测器。作为由这种检测器检测出的光信号例如有散射光信号和荧光信号等。

Claims (30)

1.一种分析装置,包括:
测定盒,具有:有预定容积用于对试样与试剂的混合液进行定量的混合液定量室和从此混合液定量室所定量的液体中检测信号的检测器;
分析单元,具有用于分析由上述检测器检测出的信号的控制器;以及
其中,上述测定盒可相对于此分析单元作可装卸的安装。
2.根据权利要求1的分析装置,其中上述测定盒是通过将上述混合液充满上述混合液定量室来对上述混合液定量。
3.根据权利要求2的分析装置,其中上述混合液定量室具有用于将上述混合液导入其内部的导入孔和用于把过剩的上述混合液排出的排出孔;而上述测定盒具有用于收容上述排出孔排出的过剩的上述混合液的收容室。
4.根据权利要求3的分析装置,其中上述混合液从上述混合液定量室内部通过上述导入孔而移送给所述检测器。
5.根据权利要求1的分析装置,其中上述检测器具有用于通过上述混合液的孔和配置成挟持此孔的电极。
6.根据权利要求1的分析装置,其中上述分析单元具有用于将上述混合液从上述混合液定量室移送到所述检测器的唧筒。
7.根据权利要求1的分析装置,其中所述检测器根据上述混合液定量室定量的上述全部混合液来检测出上述信号。
8.根据权利要求1的分析装置,其中上述混合液定量室具有设于其内部底面且从此底面上突的突起。
9.一种测定盒,包括:
具有预定容积用于对试样与试剂的混合液进行定量的混合液定量室;以及
用于据上述混合液定量室定量的液体进行检测信号的检测器,
上述测定盒相对于包含用于分析由此检测器检测出的信号的控制器的分析单元作可装卸的安装。
10.根据权利要求9所述的测定盒,其中上述混合液定量室是通过于其内部将上述混合液充满来对上述混合液定量。
11.根据权利要求10所述的测定盒,其中上述混合液定量室具有用于将上述混合液导入其内部的导入孔和用于把过剩的上述混合液排出的排出孔;而上述测定盒具有用于收容上述排出孔排出的过剩的上述混合液的收容室。
12.根据权利要求11所述的测定盒,其中上述混合液从上述混合液定量式内部通过上述导入孔而移送给所述检测器。
13.根据权利要求9所述的测定盒,其中所述检测器具有用通过上述混合液的孔和配置成挟持此孔的电极。
14.根据权利要求9所述的测定盒,其中所述检测器根据上述混合液定量室定量的上述全部混合液来检测上述信号。
15.根据权利要求9所述的测定盒,上述混合液定量室具有设于其内部底面且从此底面上突的突起。
16.一种分析方法,包括步骤:
将包含着具有预定容积用于将试样与试剂的混合液定量化的混合液定量室以及用于根据上述混合液定量室定量的液体来检测信号的检测器的测定盒,安装到包含用于分析由上述检测器探测出的信号的控制器的分析单元中;
用上述混合液定量室将上述混合液定量;
用上述检测器检测来自已定量的上述混合液的信号;
用上述控制器分析上述信号。
17.根据权利要求16所述的分析方法,其中还具包括上述分析单元部7卸下上述测定盒的步骤。
18.根据权利要求16所述的方法,其中上述混合液定量的步骤包括从此混合液定量室溢出混合液的步骤。
19.根据权利要求16所述的方法,其中还包括用于将已定量的上述混合液移送以供检测出上述信号的步骤。
20.根据权利要求16所述的方法,其中检测上述信号的步骤包括:使上述混合液通过孔的步骤;使电流流过通过上述孔的上述混合液的步骤;取得通过上述孔的上述混合液的电压的步骤。
21.一种分析装置,包括:
测定盒,具有:能收容试样与试剂的混合液且在底部近旁的内壁设有孔口的混合液保持室、设于上述混合液保持室的底面且从此底面上突的突起、根据经由上述孔口供给的上述混合液检测信号的检测器;
分析单元,包括有用于分析由所述探测器检测出的信号的控制器;以及
上述测定盒可相对于上述分析单元作可装卸的安装。
22.根据权利要求21所述的分析装置,其中上述突起呈大致圆锥形。
23.根据权利要求21所述的分析装置,其中上述孔口其中心设于此突起尖端的下方。
24.根据权利要求21所述的分析装置,其中上述检测器具有与所述突起的中心轴线实质上正交的且与上述孔口连通的接续流路。
25.根据权利要求24所述的分析装置,其中上述接续流路随着渐离上述孔口而渐增其剖面积。
26.根据权利要求24所述的分析装置,其中上述混合液保持室与上述接续流路形成整体。
27.根据权利要求21所述的分析装置,其中上述检测器具有:设有使上述混合液通过的孔的隔件以及配置成挟持此孔的电极。
28.根据权利要求21所述的分析装置,其中上述混合液保持室沿纵向呈细长形而剖面呈圆形。
29.根据权利要求21所述的分析装置,其中上述测定盒还具有用于定量上述试样的定量阀,而前述突起与上述定量阀形成整体。
30.一种可装卸安装在分析单元上的测定盒,包括:能收容试样与试剂的混合液且在底部近旁内壁设有孔口的混合液保持室;设于上述混合液保持室底面且从此底面上突的突起;以及据经由上述孔口供给的上述混合液检测信号的检测器。
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