CN1936589B - 精确定位移液机构的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种确定移液针的基准位置的方法，该方法作为自动分析仪器的一部分。该方法包括下面的步骤：(i)第一测量步骤，测量传输机构实施的移液针(72)位移的第一位移误差(ΔX)，(ii)第一校正步骤，通过对应校正移液针的初始角度位置的角度误差(

)来校正第一位移误差，(iii)第二测量步骤，测量移液针(72)沿正交于垂直平面的第二方向(Y轴)的位移的第二位移误差(ΔY)，(iv)第二校正步骤，通过对应改变移液针沿圆形路径的角度位置误差(□)来校正第二位移误差(ΔY)，(v)第三测量步骤，确定垂直基准线的位置，和(vi)第四测量步骤，确定沿所述基准线的基准点(X₀，Y₀，Z₀)的位置。

Description

精确定位移液机构的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的方法。

本发明还涉及一种分析仪器，其包括实施本发明的方法的机构。

背景技术

自动分析仪器，尤其是临床化学分析仪器，包括自动移液单元，可通过这种单元在多个固定位置进行移液操作。即使在制造分析仪器期间对移液针的位置进行充分机械调节后，分析仪器的各部件的总制造误差和随时间而产生的针变形可使移液针的位置出现偏差，使移液针难以通过自动移液单元的传输机构正确对准所要求的固定移液位置。为了使移液针正确对准固定移液位置，分析仪器的操作必须包括初始步骤，其在分析仪器开始操作时进行，初始步骤可定位移液针于基准的，初始的或原始的位置，在直角坐标系中用移液针的尖端所在的坐标X₀，Y₀，Z₀表示，这位置也可称作移液针的零位。一旦该基准位置确定，移液针单元的传输系统应能够精确地定位移液针于各移液位置。

尤其在小型分析仪器，移液针必须进入截面比较小的容器，移液位置之间的距离又比较大，因此非常希望有上面提到类型的可靠的初始步骤。

当，传输机构只能沿直线，即沿X轴向，移动移液针时，并且所有的移液位置都位于移液针的直线移动路径上，提供这样可靠的初始步骤的任务非常困难。当移液针的进入容器内进行移液操作的部分沿容器内的圆形路线移动以混合进入容器的液体时，可靠的初始步骤更加难以实现。在后一种情况下，要求非常精确的对准移液针和容器。

已知的初始方法要求比较贵的装置。因此，希望能有一种初始方法，即使在上面提到的情况下都非常可靠，并且能以低成本实现。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种方法，可确定移液针的基准位置，移液针是自动分析仪器的一部分。

根据本发明的第一方面，上面提到的第一目的通过权利要求1限定的方法实现。该仪器包括：

(a)可转动的传送器，可沿圆形路径传送反应试管；

(b)传送器驱动机构，可以步进方式转动所述传送器；

(c)自动移液单元，具有移液针，可将样品和试剂移液到所述反应试管，因此形成液体的样品-试剂混合物；

所述自动移液单元设有针传输机构，可沿第一方向(X轴向)的直线移动移液针到多个移液位置，所有位置的中心位于同一个垂直平面(X-Z平面)，该平面通过所述直线；

所述针传输机构包括外心机构，可沿圆形路径移动所述移液针，并保持所述针的长轴平行垂直轴；

(d)水平检测机构，可检测所述移液针与容器内液体表面的接触，或与仪器的金属部分的接触；和

(e)基准件，用于确定基准位置；

所述方法包括下面步骤：

(i)第一测量步骤，测量传输机构实施的移液针沿所述第一方向(X轴向)的所述直线的位移的第一位移误差(ΔX)，所述第一误差(ΔX)由所述移液针沿所述外心机构确定的所述圆形路径的初始角度位置的对应第一角度误差()形成；所述第一测量步骤包括促动移液针的外心机构，使针与基准件接触；

(ii)第一校正步骤，通过对应校正所述移液针的所述初始角度位置的所述角度误差()来校正所述第一位移误差；

(iii)第二测量步骤，测量所述移液针沿正交于垂直平面的第二方向(Y轴)的位移的第二位移误差(ΔY)；所述第二位移误差(ΔY)由所述移液针沿所述外心机构确定的所述圆形路径的初始角度位置的对应第二角度误差(α)形成；所述第二测量步骤包括促动移液针的外心机构，使针与基准件接触；

(iv)第二校正步骤，通过对应改变所述移液针沿所述圆形路径的角度位置(α)来校正第二位移误差(ΔY)；

(v)第三测量步骤，确定垂直基准线的位置，所述基准线是所述移液针接触仪器的固定的第一基准平面表面的直线，所述第一平面表面位于正交于所述第一方向(X轴)上的直线的平面(Y-Z)；和

(vi)第四测量步骤，确定沿所述基准线的基准点(X₀，Y₀，Z₀)的位置，所述基准点是所述移液针的尖端接触仪器的固定的第二基准平面表面的点，所述第二基准平面表面位于正交所述基准线的平面(X-Z)。

本发明的第二目的是提供一种分析仪器，其包括实施本发明的方法的机构。

根据本发明的第二方面，上面提到的第二目的通过权利要求2限定的分析仪器实现。所述仪器包括：

(a)可转动的传送器，可沿圆形路径传送反应试管；

(b)传送器驱动机构，可以步进方式转动所述传送器；

(c)自动移液单元，具有移液针，可将样品和试剂移液到所述反应试管，因此形成液体的样品-试剂混合物；

所述自动移液单元设有针传输机构，可沿直线移动所述移液针到多个移液位置，所有位置的中心位于同一个垂直平面，该平面通过所述直线；

所述针传输机构包括外心机构，可沿圆形路径移动所述移液针，并保持所述针的长轴平行垂直轴；

(d)水平检测机构，可检测所述移液针与容器内液体表面的接触，或与仪器的金属部分的接触；

(e)基准件，通过权利要求1的方法确定移液针的基准位置，定位所述移液针于所述基准位置；

(f)电路机构，可控制所述传送器驱动机构，所述针传输机构，所述水平检测机构和所述确定移液针的基准位置和定位移液针于所述基准位置的机构的操作。

本发明的第三目的是提供一种用于分析仪器的方法，分析仪器包括实施本发明的方法的装置。

根据本发明的第三方面，上述的第三目的通过权利要求3限定的方法实现。该方法包括：

在用前述的方法定位移液针于所述基准位置后，考虑所述移液针相对所述传送器上的反应试管的位置变化，对传送器的角度位置进行变化，当实施所述方法时引入所述变化；

传送器的角度位置的改变是传送器的角度位置的变化(δ)，所述变化(δ)根据所述第一位移误差(ΔX)和第二位移误差(ΔY)进行计算。

本发明的方法和装置具有的主要优点是：可以低成本实施可靠的初始方法，因为可以使用用于其他目的的分析仪器器件，即主要通过沿圆形路径移动移液针进行液体混合的外心机构，和水平检测机构，其主要用于在移液操作期间检测移液针与液面的接触；和可精确地定位移液针于多个移液位置。

附图说明

现在将通过优选的实施例并参考附图对本发明进行介绍。提出这些实施例是为了帮助了解本发明，但不是用于限制本发明。

图1显示了根据本发明的分析仪器的透视图；

图2显示了图1的传送器11的透视图；

图3显示了图1的传送器11的侧视图；

图4显示了根据本发明的试管排列件的透视图，其包括试管保持件41和多个图8到10显示类型的试管31；

图5显示了图4所示的试管排列件的顶视平面图；

图6显示了沿图5的剖面C-C的试管保持件41空腔和该空腔保持的试管31的截面图；

图7显示了沿图5的剖面D-D的试管保持件41空腔和该空腔保持的试管31的截面图；

图8显示了反应试管31的透视图，试管的类型最好适用于根据本发明的试管保持件41；

图9显示了图8的反应试管31的第一侧视图；

图10显示了图8的反应试管31的第二侧视图；

图11显示了从图1所示的分析仪器取下的试剂容器组件61的透视图；

图12显示了图1所示的分析仪器的传送器部分的顶视图，试剂容器组件61已从其上取下；

图13显示了传送器沿图12的剖面H-H的截面图；

图14显示了安装在分析仪器的试剂容器组件61的透视图，但容器组件没有顶盖和没有试剂容器；

图15是图14的一部分的放大图；

图16显示了图1所示分析仪器的传送器部分的顶视图，具体显示了放入试剂容器前的试剂容器组件61；

图17显示了单个试剂容器的透视图；

图18显示了传送器沿图16的剖面I-I的截面图；

图19显示了反应试管31和位于其中的移液针72的截面图；

图20显示了图1的分析仪器的透视图，分析仪器包括带有开口的盖件316，317，318，移液针72通过开口进行移液操作；

图21显示了分析仪器的示意顶视图，尤其是移液开口的设置；

图22显示了移液针72的保持结构的透视图，可沿圆形路径移动移液针，混合容纳于反应试管中的液体；

图23显示了图22所示结构的示意性透视图，其用来说明该结构的操作；

图24显示了图23所示结构的示意性部分截面图；

图25显示了图23所示结构的截面图；

图26显示了图23所示结构的示意性顶视图，其中连接板334位于第一位置，移液针位于引导件333的对称轴342；

图27显示了图23所示结构的示意性顶视图，其中连接板334位于第二位置，移液针偏离引导件333的对称轴342；

图28显示了图1的基准件321的顶视图；

图29显示了粗略地机械调整分析仪器的移液针的位置的步骤；

图30显示了确定移液针的基准，初始或原始位置的方法的第一步；

图31显示了确定移液针的基准，初始或原始位置的方法的第二步；

图32显示了确定移液针的基准，初始或原始位置的方法的第三步；

图33显示了确定移液针的基准，初始或原始位置的方法的第四步；

图34显示了确定移液针的基准，初始或原始位置的方法的第五步；

图35是显示图25到28所示的方法的步骤1到4所涉及的参数的视图；

图36是显示校正外心机构的角度位置所涉及的参数的视图，校正角度位置可补偿由于外心机构的初始位置不准确针72的初始角度位置误差所造成的误差ΔX；

图37是显示校正针72的初始角度位置的误差后，移液针沿Y方向的位置偏差涉及参数的视图；

图38是显示校正传送器11的角度位置以补偿X和Y向的偏差所涉及参数的视图；

图39是位于洗涤位置的移液针的示意性顶视图，显示移液针的位置沿X和Y向的偏差和相应的校正角α；

图40是传送器11的示意性部分顶视图，显示出移液针的线性移动路线和通过位于传送器11空腔的反应试管31的中心的半径之间的理论角度β₁；

图41是传送器11的示意性部分顶视图，显示出移液针的线性移动路线和通过位于传送器11的空腔的反应试管31的中心的半径之间的校正角度β₂。

附图标记

11    传送器

12    第一环形体

13    容纳反应试管的空腔

14    第二环形体

15    第二环形体的壁

16    开口

17    第一腔(位于第二环形体)

18    样品管区

19    容纳样品管的空腔

20    加热块

21    光度计

22    传送器驱动机构/齿轮

23    洗涤台

24    光度计的光束的路径

25    传送器11的旋转轴

26    图15的一部分

27    图17的一部分

28    图19的一部分

29    绝热层

31    反应试管

32    试管31的主体

33    试管31的下端部

34    试管31的上端部

35    试管31的底壁

36    试管31的开口

37    舌部

38    舌部

39    试管31的长度对称轴

40    舌部

41    试管保持件

42    试管保持件的主体

43    试管保持件的空腔

44    连接部分/引导肋

45    上框架

46    下框架

47    侧壁

48    侧壁

49    中间壁

50    舌部

51    桶/中空体

52    桶的底壁

53    桶的侧壁

54    桶内空腔/第二腔

55    空气隙

56    空腔13的底壁

57    底壁56的内表面的凹部

58    边

59    边

60    中间壁

60a   中间壁

61    试剂容器组件

62    试剂容器

63    试剂容器

64    试剂容器

65    容纳试剂容器的空腔

66    容纳试剂容器的空腔

71    自动移液单元/自动移液装置

72    移液针

73    移液针传输机构的导轨

74    输送移液针72的传输头

312    移液试剂的第一开口

313    移液试剂的第二开口

314    移液到反应试管的开口

315    移液到ISE机构的空腔的开口

316    顶盖部分

317    顶盖部分

318    顶盖部分

319    接近基准件321的开口

320    移液轴线

321    初始步骤的基准件

322    基准件321的一侧上的开口

323    基准件321中心部分的开口

324    止动件

325    止动件

328    开323的对称轴

331    外心轴

332    外心马达

333    引导件

334    连接板

335    连接件

336    引导件333的狭长开口

337    球轴承销

338    框架部分

339    套管

340    外心轴331的旋转轴

341    引导件333的对称轴

342    指示外心轴331的旋转方向的箭头

343    指示移液针72沿圆形路径移动方向的箭头

344    开323的内侧表面

345    开323的内侧表面

346    开323的内侧表面

347    开323的内侧表面

348    开323的内侧表面

351    理论的试管轴线

352    试管轴线校正的角度位置/重合于试管轴线的校正角度位置的半径，

353    移液针72的圆形路径的中心

361    针72的圆形路径

362    针72的圆形路径

363    针72的圆形路径

364    针72的圆形路径

365    针72的圆形路径

366    针72的圆形路径

372    移液针72的圆形路径

373    用校正角δ校正传送器的角度位置后移液针72的位置

374    用校正角δ校正传送器的角度位置后圆形路径372的位置

381    沿圆形路径移动针72的外心的示意表示

382    洗涤台的内半径

383    洗涤台的外半径

具体实施方式

下面参考附图介绍本发明的优选实施例。

根据本发明的分析仪器的示例

如图1所示，根据本发明的分析仪器，如临床化学分析仪器，可分析反应试管容纳的样品-试剂混合物。图1所示的分析仪器包括可转动的传送器11，可用来沿圆形路径传送插入到传送器的对应空腔的反应试管31；至少一反应试管31排列，中空体51(见图13)，设置在传送器的中心部分；试剂容器组件61，安装到中空体51的空腔54；样品管区18，位于传送器11附近；自动移液单元71，位于传送器11附近的光度计21，和转动传送器11的传送器驱动机构22。

图3显示了传送器11的旋转轴25。

反应试管31插入到传送器11的上述空腔，宽松地保持在试管保持件41，后面将参考图4到7进行介绍。这样的试管保持件41宽松地保持多个反应试管31。试管保持件41及其保持的反应试管31形成了试管排列。分析仪器包括至少一个这样的排列。通常，多个这样的试管排列的反应试管安装到对应的传送器11的空腔。在图1所示的示例中，传送器11具有可容纳60个反应试管的空腔，试管分布在6个试管排列，每个排列有10个反应试管。

试管保持件41用于保持反应试管31的排列。试管保持件41具有连接件44，其适合插入到传送器的壁15的开口16，从而连接试管保持件41到传送器11。如图2所示，连接件44和壁15的开口16的相对位置使得，当连接件44插入到开口16时，保持在试管保持件41的反应试管31插入传送器11的第一环形体12的对应空腔13。

如图2和3所示，传送器11包括第一环形体12和第二环形体14。第一环形体12具有圆形空腔13排列，各个空腔可容纳一个反应试管31，试管的类型下面将参考图8到10进行介绍。第一环形体12最好用适当的金属制造。

第二环形体14具有从第一环形体12的内侧向上延伸的壁15。壁15设有开口16，各开口适合容纳对应的试管保持件41的连接件44。第二环形体14的内部形成空腔17。

图12显示了图1所示的分析仪器的传送器部分，试剂容器组件61从传送器取下。图13显示了沿图12的剖面H-H的截面图。

如图13所示，中空体51设置在第二环形体14的空腔17。中空体51具有如桶的形状，具有形成空腔54的底壁52和侧壁53。

图11显示了从图1的分析仪器取下的试剂容器组件61的透视图。试剂容器组件61可将其底部定位在中空体51的空腔54。

图14显示了安装在分析仪器的试剂容器组件61的透视图，但组件上没有顶盖和试剂容器。图15显示了图14的一部分的放大图。如可从图16和17看到的，试剂容器组件61包括壳体，设有两个同心空腔排列，用于容纳试剂容器。

图16显示了图1所示的分析仪器的传送器部分的顶视图，具体显示了设置试剂容器前的试剂容器组件61。

图17显示了试剂容器62的透视图。

图18显示了沿图16的剖面I-I的截面图。

如图17所示，试剂容器组件61具有多个空腔65，66，用于容纳试剂容器63，64，如图18的试剂容器62，各容器容纳特定的液体形式的试剂。各试剂容器上带有可自动读出的标签(未显示)，如条码条，指明容纳于试剂容器的特定试剂。

样品管区18包括永久固定到分析仪器的台架。该台架有多个空腔19，各空腔可容纳样品管，样品管含有进行分析的液体样品。

自动移液单元71可进行分析仪器所有的移液操作，如将样品区18的样品管的样品移液到传送器11的反应试管31，从试剂组件61的试剂容器62移液试剂到传送器11的反应试管31。这些移液操作后，反应试管容纳了样品-试剂混合物。

自动移液单元71包括可取下地安装的移液针72，和安装到导轨73的传输机构，导轨沿图1所示的X方向延伸。该传输机构可以两种方式移动移液针72，沿X方向的直线路径，即，使移液针72到达移液位置；和当移液针的尖端浸入反应试管中的液体时，沿圆形路径。移液针72的后一种圆形移动是通过外心机构来实现，外心机构是上面提到的移液针72的传输机构的一部分。外心机构可沿圆形路径移动移液针的尖端，但保持移液针72的长度轴在图1所示的Z向。移液针的圆形移动用于混合反应试管31中的液体样品和已经移液到反应试管的试剂。为了进行混合，移液针72的尖端部分浸入反应试管31中的样品-试剂混合物，然后移液针72进行圆形移动。

上面介绍的外心机构包括挡光板，用于粗略地调节外心机构的初始位置，使得针72具有确定的初始位置，即位于外心机构形成的圆形路径的12点钟位置。

图19显示了插入传送器11的空腔13的反应试管31和位于其中的移液针72的截面图。

如图1，13，15，17，23所示，光度计21位于传送器11附近，可对容纳于反应试管31的液体样品-试剂混合物进行光度测定。为此，传送器11的驱动机构22以步进方式转动传送器，以精确地定位各反应试管31于光度计21的光束的光路24上，使得后来的光束通过试管的下部的中心，试管中容纳有用光度计测量的样品-试剂混合物。

传送器驱动机构包括以步进形式转动传送器11的机构。传送器驱动机构包括如皮带驱动(未显示)，其驱动传送器11的齿轮22，和其他适合的定位传送器11于精确角度位置的机构，以便对容纳于各反应试管31的样品-试剂混合物进行精确的光度测定。

图1显示的分析仪器还包括电气和电子元件以及硬件和软件，以控制分析仪器的操作和所有操作必须进行控制和协调的元件，如操作自动移液单元71，光度计21；管理分析仪器中的样品和试剂，和评估和显示分析结果和相关的信息。

图1所示的分析仪器的优选实施例包括进行上面介绍的初始步骤的机构，以确定移液针72的基准位置和在各分析仪器的操作开始时定位移液针72于所述基准位置

反应试管的示例

图8显示了反应试管31的透视图，其类型最好可用于上述类型的分析仪器。图9显示了图8的反应试管31的第一侧视图。图10显示了图8的反应试管31的第二侧视图。反应试管31是单件，是通过塑料材料注射模制成的一次性元件，所用塑料材料适合进行反应试管31容纳的样品-试剂的混合物的光度测定。

当反应试管31插入到传送器11的空腔中，其处于垂直位置。

如图8到10所示，反应试管31具有直线管体32，在管体32两端的下端部33和上端部34之间延伸。下端部33被底壁35封闭。上端部34终止于开口36，上端部包括两个刚性舌部件37，38，其靠近上端部34的开口36。舌部件37，38从管体32的第二端部34沿相反方向向外延伸。反应试管31具有长度对称轴线39。

试管排列件的示例

下面参考图4到7介绍适合用于上面介绍类型的分析仪器的试管排列件的实施例。

图4显示了根据本发明的试管排列件的透视图，试管排列件包括试管保持件41和多个试管31，其类型可参考图8到10。图5显示了图4所示的试管排列件的顶视图。图6显示了试管保持件41空腔和空腔中试管31的沿图5的剖面C-C的截面图。图7显示了试管保持件41空腔和空腔中试管31的沿图5的剖面D-D的截面图。

如从图4可清楚看到的，根据本发明的试管排列件包括上面介绍类型的试管保持件41和多个上面介绍类型的反应试管31。

试管保持件41设置成和尺寸加工成可宽松地保持多个反应试管31，试管的类型在图8到10进行介绍。

试管保持件41具有主体42，通过塑料材料注射模制形成。主体42沿圆弧部分延伸，形成沿圆弧部分设置的空腔43的排列。各空腔43适合接纳和宽松保持反应试管31的上端部34和该端部的舌部件37，38。

试管保持件41的主体42是整体形成的单件，是用适当的塑料材料注射模制而成的一次性元件。主体42包括下列部分：

上框架45；

下框架46；

侧壁47，48，分别将上框架45的端部连接到下框架46的端部；

多个中间壁49，其分隔开相邻的空腔43；和

柔性舌部40，50，其从上框架45朝下延伸，相对通过空腔43中心的垂直轴线倾斜。

各中间壁49沿径向设置，即位于通过传送器11的旋转轴25的平面，并连接上框架45到下框架46。

框架部分45和46的形状和尺寸使得试管保持件41的空腔43的排列严格地对应传送器11的空腔13的排列。

试管保持件41空腔43中的反应试管31上端部34的可用空间受到中间壁49和柔性舌部40，50的限制，中间壁是各空腔43的侧壁，舌部允许反应试管可插入空腔的上开口，但一旦上端部进入空腔43，可阻止试管取出。

试管保持件41的各空腔43内的用于反应试管31的上端部34的可用空间尺寸可选择成足够大，允许反应试管的上端部34在空腔43中在空腔43尺寸的限制下沿X，Y，Z向位移。反应试管31的上端部34以及整个试管31因此可绕其长度轴线39在腔43的尺寸确定的角度限度内自由转动。

在优选实施例中，试管保持件41的主体42还包括连接件44，适合连接试管保持件41的主体42到图1所示的分析仪器的传送器11。

从图6可清楚地看出，试管保持件41的空腔43中的反应试管31的上端部34的可用空间受到中间壁49和柔性舌部40，50的限制，中间壁是腔43的侧壁，柔性舌部允许反应试管插入腔43的上开口，但一旦试管的上端部进入空腔43，可阻止试管取出。

试管31插入传送器11的各自空腔43后，被试管保持件41宽松地保持，但保持件对空腔31中的试管的位置没有作用力和影响。各试管31的自重是仅有的插入空腔13时的作用力。试管31在空腔13中的精确和确定的位置主要由空腔13的底壁的内表面上的边决定，以及由试管31和空腔13的形状和尺寸的密切配合决定。

作为自动移液单元71一部分的针传输机构的示例

如上所述，图1所示的分析仪器包括：

可转动的传送器11，用于沿圆形路径传送反应试管31；

传送器驱动机构22，用于以步进方式转动传送器11；

自动移液单元71，具有移液针，可将样品和试剂移液到反应试管31，因此形成液体的样品-试剂混合物。

自动移液单元71包括针传输头74，可沿图1所示的导轨73移动，沿第一方向，即平行于图1中X轴向的方向，的直线将移液针72移动到多个移液位置，移液位置的中心位于同一垂直平面，即平行于图1的X-Z平面并通过所述直线的平面。

上面提到的移液位置在图20中显示，图20显示了图1的分析仪器的透视图，分析仪器包括由三个盖件316，317，318组成的顶盖。这些盖件具有开口以便移液针72进行移液操作，开口包括：第一开口312，接纳来自试剂容器的试剂；第二开口313，可接纳来自试剂容器的试剂；第三开口314，用于进行传送器11上的一个反应试管的移液操作；第四开口319，用于接触初始步骤的基准件321，和接近洗涤台23；和第五开口315，用于对ISE机构的空腔进行移液操作。

上面提到的盖件316，317，318的开口的中心形成移液位置，该移液位置就是传输头74移动移液针72到达的位置。

上面提到的盖件316，317，318的开口还在图21的顶视图中显示。该图还在右侧显示出样品区18和空腔19的上开口，各空腔19适合容纳样品管。空腔19的开口的中心也是传输头74移动移液针72到达的移液位置。

如图20和21所示，所有上面提到的移液位置的中心位于同一个垂直平面，该平面平行于X-Z平面并通过传输头74移动移液针72经过的X方向直线。在图21，所有移液位置的中心所在的平面用直线表示，该直线称作移液轴线320，主要用于介绍和说明。

针传输头74包括外心机构，用于沿圆形路径移动移液针72，并保持针72的长度轴线平行垂直轴线，即平行于图1的Z轴。

图22显示了传输头74结构的透视图，其可保持移液针72和沿着圆形路径移动移液针，混合反应试管31容纳的液体。如图22所示，传输头74包括马达332驱动的外心轴331，轴331和马达332安装到框架部分；还包括可在引导件333内滑动的连接板334。移液针72通过连接件335连接到连接板334的端部件。

图23示意性地显示了图22所示结构件的透视图，图23显示了具有狭长开口336的引导件333的上板。

图24显示了图23所示结构件的示意性部分截面图。图24显示出球轴承销337，其连接到连接板334，可沿开口336滑动。

图25显示了图23所示结构件的截面图。

图26显示了图23所述的结构件的示意顶视图，其中连接板334处于第一位置，移液针位于引导件333的对称轴线342。图26显示了外心轴331的转动方向由弯曲箭头343指示，外心轴的转动使得移液针72沿由弯曲箭头344指示的相反方向的圆形路径移动。

图27显示了图23所示的结构件的示意性顶视图，其中连接板334处于第二位置，移液针位于引导件333的对称轴线342外侧。

针传输头74结合水平检测机构(未显示)，其是图1所示分析仪器的一部分。该水平检测机构用于检测移液针与容器内液面的接触，或与装置的金属部分的接触。

自动移液单元71的初始化针传输机构的方法的示例

下面参考图28到41介绍初始化图1所示分析仪器的自动移液单元71的针传输头74的方法。该初始化方法在分析仪器的各次启动后马上进行。

移液针72的基准位置用下面介绍的方法确定，该方法可在分析仪器各次启动后，马上初始化自动移液单元71的针传输机构74。

为了进行上述初始化，图1所示的基准件321安装在分析仪器中精确定位的位置。

图28显示了基准件321的顶视图。基准件321是小金属板，具有图28所示的形状，厚度在大约5到10毫米。

基准件321具有一个侧面开口322，用作基准位置，当图1所示的分析仪器在工厂安装时，作为机械调节移液针的位置。为此，移液针72手动引导进入开口322，如图29所示，然后针72保持在这个位置，用螺钉将相关的机械零件固定在分析仪器的最后位置。该调节在分析仪器正常使用时不必重复进行。

为了下面介绍的初始方法，其在每次分析仪器操作启动时重复进行，基准件321设有开口323，如图28所示。

如图20的顶视图所示，开口323具有五边ABCDE的形状，包括矩形区ABCE和三角区CDE，具有公用的对称轴328，与移液轴线320重合。点M和N位于对称轴328。三角形区CDE是等边直角三角形，包括两个相等的直角DNE和DNC。

开口323具有内侧表面345，其对应于图28中的线段AB，并正交于对称轴线328。侧表面345的一半346(图28中的线段AM)，位于对称轴线328的一侧，侧表面345的另一半347(图28中的线段MB)位于对称轴线328的相对侧。

开口323具有两个内侧表面348(图28中的线段DE)和349(图28中的线段DC)，两个侧表面形成相对对称轴线328顺时针方向测出的45度角。内侧表面348位于对称轴线328的一侧，内侧表面349位于对称轴线328的相对侧。侧表面348和349交汇于对称轴线328上的点D。

在进行根据本发明的初始方法，确定自动移液单元的移液针72的基准点(X₀，Y₀，Z₀)之前，其中移液单元设有上面介绍类型的针传输机构，粗略调节移液针72的位置包括沿导轨73朝图21显示的止动件324自动驱动移液针的传输头74，形成针72的第一限位，然后沿导轨73和沿相反方向朝图21所示的第二止动件325驱动移液针的传输头74，如图21所示，形成沿移液轴线的针72的第二限位。根据确定这些限位得到的信息，自动控制的传输头74能够定位针72于某些沿移液轴线320的希望位置，以执行后面介绍的初始方法。此外，粗略调节外心机构的初始位置通过上面提到的挡光板机构进行。

初始的粗略调节后接着进行后面将介绍的本发明的方法，以确定自动移液单元的移液针72的基准点(X₀，Y₀，Z₀)，移液单元设有上面提到类型的针传输机构。该方法参考图30-37进行介绍，该方法包括步骤：

(i)第一测量步骤，测量上述传输机构实施的移液针(72)沿第一方向(移液轴线320，其平行于X轴向)的直线的位移的第一位移误差(ΔX)，第一误差(ΔX)由移液针沿外心机构确定的圆形路径的初始角度位置的对应第一角度误差

形成。

第一测量步骤包括下面的图30，31和35显示的步骤：

(1)自动设置移液针72于轴线320，大致位于开口323的中心。促动外心机构使针72到达图30所示的12点钟位置，然后朝开口323的内侧表面346一起移动针72和传输头74，直到与针72相连的水平检测机构探测到接触，得到值X12x，其对应于检测到接触时的针72的位置；和

(2)再次自动设置移液针72于轴线320，大致位于开口323的中心；促动外心机构使针72到达图31所示的6点钟位置，然后朝开口323的内侧表面347一起移动针72和传输头74，直到与针72相连的水平检测机构探测到接触，得到值X6x，其对应于检测到接触时的针72的位置。

利用分别在步骤(1)和(2)得到的值X12x，X6x，上述位移误差ΔX可用下面公式计算：

ΔX＝X12x-X6x。

上面提到的移液针72的初始角度位置的误差

用下面公式计算：

图36是显示确定ΔX和所涉及的参数的视图。在附图36，RN等于移液针72的圆形路径的半径。

上述确定ΔX和角度误差

后进行：

(ii)第一校正步骤，通过对应校正移液针72的初始角度位置的误差

校正上述第一位移误差ΔX。校正之后，移液针位于移液轴线320上沿X轴向的相应位置，大致位于开口323的中心。

在第一校正步骤后进行：

(iii)第二测量步骤，测量移液针沿正交于垂直平面(平行于X-Z平面)的第二方向(Y轴)的位移的第二位移误差(ΔY)。第二位移误差(ΔY)由移液针沿外心机构确定的圆形路径的初始角度位置的对应第二角度误差α形成。

第二测量步骤包括下面的由图32，33和35显示的步骤：

(3)自动设置移液针72于轴线320上，大致位于开口323的中心，促动外心机构使针72移动到图32所示的12点钟位置，然后朝开口323的内侧表面348一起移动针72和传输头74，直到与针72相连的水平检测机构探测到接触，得到值X12y，其对应于检测到接触时的针72的位置；和

(4)再次自动设置移液针72于轴线320，大致位于开口323的中心；促动外心机构使针72到达图33所示的6点钟位置，然后朝开口323的内侧表面349一起移动针72和传输头74，直到与针72相连的水平检测机构探测到接触，得到值X6y，其对应于检测到接触时的针72的位置。

利用分别在步骤(3)和(4)得到的值X12y，X6y，上述位移误差ΔY可用下面公式计算：

$\mathrm{\ΔY}=\frac{X12y-X6Y}{2}\·$ 当ΔY位于图35的X轴线以上时，该值是负数。

上面提到的移液针72的初始角度位置的误差α用下面公式计算：

$\mathrm{\α}=-\arcsin \left(\frac{\mathrm{\ΔY}}{r_M}\right)$

r_M等于移液针72的圆形路径的半径。

图37是显示确定ΔY和α所涉及的参数的视图。在图37，r_M等于移液针72的圆形路径的半径

图39是位于洗涤位置23的中心的移液针72的示意顶视图，显示出移液针的位置在X和Y向的偏差和相应的校正角度α。图39显示了可沿圆形路径移动针72的外心机构381和洗涤位置23的内半径382和外半径383。

上面提到的确定ΔY和角度误差α之后进行：

(iv)第二校正步骤，通过将移液针72沿圆形路径的角度位置对应改变α来校正第二位移误差ΔY。

第二校正步骤后进行：

(v)第三测量步骤，确定垂直基准线的位置，基准线是移液针接触仪器的固定的第一基准平面表面的直线，所述第一平面表面位于正交于第一方向(X轴)直线的平面(Y-Z)。

第三测量步骤包括下面的图34显示的步骤：

(5)自动设置移液针72于轴线320，近似位于开口323的中心，促动外心机构使针72移动到图34所示的3点钟位置，使针72位于移液轴线320，然后朝开口323的内侧表面345一起移动针72和传输头74，直到与针72相连的水平检测机构探测到接触，以便确定基准线的坐标X₀，Y₀，，其对应于检测到接触时的针72的位置。

第三测量步骤之后进行：

(vi)第四测量步骤，确定沿基准线的基准点(X₀，Y₀，Z₀)的位置，所述基准点是所述移液针的尖端接触仪器的固定的第二基准平面表面的点，所述第二基准平面表面位于正交基准线的平面(平行于X-Z平面)。为了确定基准点的坐标Z₀，可以自动朝图20所示的洗涤台23的上水平表面驱动针72，洗涤台位于基准件321的附近，通过连接到移液针72的水平检测机构检测针72的尖端与该水平顶表面的接触。

上述初始化自动移液单元71的针传输机构后精确调节传送器的角度位置的方法的示例

图40显示了传送器11的预定角度位置β₁，用于设置传送器11上的反应试管31到图21显示的移液位置314。图40显示了移液轴线320和试管31的轴线351。

为了自动确定移液针72的基准位置进行上述初始化步骤后，对针72的位置校正ΔX和ΔY使得针与图21所示移液位置314的传送器11的步进转动定位的反应试管的中心有一定偏差。为了补偿移液针相对反应试管31的相对位置偏差，根据本发明的另一方面，传送器11的预定角度位置β₁校正角度δ，这使得传送器处于校正后的角度位置β₂。

所要的值β₂和δ用下面的公式进行计算。

${\mathrm{\β}}_2=\arcsin \left(\frac{{\mathrm{\α}}_x-\mathrm{\ΔY}}{r_R}\right)$

δ＝β₂-β₁

通过这样校正实现的修正值ΔX通过下面的公式给出。

ΔX＝r_M×cos(α)+r_R(cos(β₁)-cos(β₂))

图38显示了涉及计算β₂的参数，修正传送器11的角度位置是必要的，以便补偿由于进行上述初始方法导致的X和Y向的偏差。在图38，圆圈显示了传送器11的角度位置修正角度δ之前的移液针72的位置，圆373显示了修正后针的位置。在图38，圆圈372显示了传送器11的角度位置修正角度δ之前的移液针72的圆形路径，圆374显示了修正后的移液针72的圆形路径。在图38，r_R代表传送器11的圆形路径的半径。

图41是传送器11的示意性部分顶视图，显示了当试管31位于校正的角度位置时，移液针72的沿移液轴线320的直线移动路径和通过传送器11空腔的反应试管31中心的半径352之间的修正角β₂。图41还显示了传送器11的角度位置进行了上述修正后移液针72相对试管31的位置。

尽管已经通过专用的术语对本发明的优选实施例进行了介绍，所作介绍只是用于说明的目的，应当知道，对本发明进行变化和改进未脱离所附权利要求的精神或范围。

Claims (3)

1.一种确定移液针的基准位置的方法，移液针是自动分析仪器的一部分，该仪器包括：

(a)可转动的传送器(11)，用于沿圆形路径传送反应试管(31)；

(b)传送器驱动机构(22)，用于以步进方式转动所述传送器；

(c)自动移液单元(71)，具有移液针(72)，用于将样品和

试剂移液到所述反应试管(31)，因此形成液体的样品-试剂混合物；

所述自动移液单元(71)设有针传输机构，用于沿第一方向-即X轴向上的直线移动所述移液针到多个移液位置，所有位置的中心位于同一个通过所述直线的垂直平面，即X-Z平面；

所述针传输机构包括外心机构，用于沿圆形路径移动所述移液针，并保持所述针的长轴平行垂直轴；

(d)水平检测机构，用于检测所述移液针与容器内液体表面的接触，或与仪器的金属部分的接触；和

(e)基准件(321)，用于确定基准位置；

所述方法包括下面步骤：

(i)第一测量步骤，测量所述传输机构实施的、所述移液针(72)

沿所述第一方向的所述直线的位移的第一位移误差ΔX，所述第一误差

ΔX由所述移液针沿所述外心机构确定的所述圆形路径的初始角度位置的对应第一角度误差

形成；所述第一测量步骤包括促动移液针的外心机构，使针与基准件接触；

(ii)第一校正步骤，通过对应校正所述移液针的所述初始角度位置的所述角度误差

来校正所述第一位移误差ΔX；

(iii)第二测量步骤，测量所述移液针沿正交于所述垂直平面的第二方向-即Y轴向的位移的第二位移误差ΔY；所述第二位移误差ΔY由所述移液针沿所述外心机构确定的所述圆形路径的初始角度位置的对应第二角度误差α形成；所述第二测量步骤包括促动移液针的外心机构，使针与基准件接触；

(iv)第二校正步骤，通过所述移液针沿所述圆形路径的角度位置的对应第二角度误差α来校正所述第二位移误差ΔY；

(v)第三测量步骤，确定垂直基准线的位置，所述基准线是所述移液针接触仪器的固定的第一基准平面表面的直线，所述第一平面表面位于正交于所述第一方向上的所述直线的Y-Z平面；和

(vi)第四测量步骤，确定沿所述基准线的基准点(X₀，Y₀，Z₀)的位置，所述基准点是所述移液针的尖端接触仪器的固定的第二基准平面表面的点，所述第二基准平面表面位于正交所述基准线的X-Z平面。

2.一种自动分析仪器，所述仪器包括：

(a)可转动的传送器(11)，用于沿圆形路径传送反应试管(31)；

(b)传送器驱动机构(22)，用于以步进方式转动所述传送器；

(c)自动移液单元(71)，具有移液针(72)，用于将样品和试剂移液到所述反应试管(31)，因此形成液体的样品-试剂混合物；

所述自动移液单元(71)设有针传输机构，用于沿直线移动所述移液针到多个移液位置，所有位置的中心位于同一个垂直平面，该平面通过所述直线；和

所述针传输机构包括外心机构，用于沿圆形路径移动所述移液针，并保持所述针的长轴平行垂直轴；

(d)水平检测机构，用于检测所述移液针与容器内液体表面的接触，或与仪器的金属部分的接触；

(e)基准件(321)，通过根据权利要求1所述的方法确定移液针的基准位置，定位所述移液针于所述基准位置；

(f)电路机构，用于控制所述传送器驱动机构，所述针传输机构，所述水平检测机构和所述确定移液针的基准位置和定位移液针于所述基准位置的机构的操作。

3.一种使用权利要求2所述的分析仪器的方法，其特征在于，

在通过权利要求1的方法定位移液针于所述基准位置后，考虑所述移液针相对所述传送器(11)上的反应试管(31)的位置的位置改变，改变传送器(11)的角度位置，当执行权利要求1的所述方法时，引入所述变化；

所述传送器(11)的角度位置的所述改变是传送器的角度位置的变化δ，所述变化δ根据所述第一位移误差ΔX和第二位移误差ΔY进行计算。

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