JP2010236967A - Automatic analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、血液,尿などの生体試料の定性・定量分析を実行する自動分析装置に係り、特に、液体を反応容器に吐出するプローブを備えた自動分析装置に関する。 The present invention relates to an automatic analyzer that performs qualitative / quantitative analysis of biological samples such as blood and urine, and more particularly to an automatic analyzer that includes a probe that discharges liquid into a reaction container.
血液,尿などの生体サンプルの定性・定量分析を行う自動分析装置のうち、サンプル中の測定対象成分の量が比較的多い分析には、反応する試薬を、反応容器中でサンプルと混合,反応させ反応液の色の変化を測定する比色分析が用いられている。この比色分析は、上方が開口した反応容器にサンプルと試薬を添加し、反応液の色の変化を複数波長の吸光度変化として測定する。 Among automated analyzers that perform qualitative / quantitative analysis of biological samples such as blood and urine, for analysis with a relatively large amount of components to be measured in the sample, the reaction reagent is mixed and reacted with the sample in the reaction vessel. Colorimetric analysis is used to measure the color change of the reaction solution. In this colorimetric analysis, a sample and a reagent are added to a reaction container whose upper side is open, and a change in the color of the reaction solution is measured as a change in absorbance at a plurality of wavelengths.
血液サンプルの場合は、サンプル量が多く取れないため、なるべく少量のサンプルで多くの項目の分析が可能となることが望ましい。また、近年、分析のコストダウンが求められており、1つの分析当たりの試薬の使用量をより少なくすることが求められている。これに対応して、1反応容器にサンプルを所定量吐出する方法としては1つの分析当たりに使用するサンプル量をより少なくすることが求められ、現在の1分析当たりのサンプル量は1桁マイクロリットル以下となっている。このような極微量のサンプルを反応容器に所定量吐出するために種々の発明がなされている。例えば、特許文献1には、反応容器への吐出量が5マイクロリットル以下の場合は、サンプル分注ノズルの先端を反応容器の底に押し付けた上でサンプルを吐出することにより、サンプルの表面張力を利用してノズルから出た試料が反応容器にスムーズに移動できるようにし、吐出量が5マイクロリットルより多い場合は、吐出されたサンプルでノズルの先端外周部が汚れるのを防止するため、ノズル先端を反応容器の底より数ミリメートル上方に位置づけた上で、サンプルの吐出を行う技術が開示されている。 In the case of a blood sample, since a large amount of sample cannot be obtained, it is desirable that many items can be analyzed with as little sample as possible. In recent years, there has been a demand for cost reduction of analysis, and it is required to reduce the amount of reagent used per analysis. Correspondingly, as a method of discharging a predetermined amount of sample into one reaction vessel, it is required to use a smaller amount of sample per analysis, and the current sample amount per analysis is one digit microliter. It is as follows. Various inventions have been made to discharge a very small amount of such a sample into a reaction container. For example, in Patent Document 1, when the discharge amount to the reaction container is 5 microliters or less, the surface tension of the sample is discharged by pressing the tip of the sample dispensing nozzle against the bottom of the reaction container and then discharging the sample. In order to prevent the sample from the nozzle from moving smoothly into the reaction vessel and to prevent the outer periphery of the nozzle tip from becoming contaminated with the discharged sample when the discharge volume is greater than 5 microliters. A technique is disclosed in which the sample is discharged after the tip is positioned several millimeters above the bottom of the reaction vessel.
一般的な自動分析装置では、分析のスループットを向上させるため、百個のオーダーの反応容器を備えており、それぞれの反応容器の底面は10ミリ角以下の小さいものである。反応容器はガラスまたはプラスチックでつくられるが、製造コストとの関係で成形精度はそれ程あげることができず、また反応容器を自動分析装置にセットするときの据付誤差もあるため、反応容器の底の高さは、それぞれの反応容器で微妙に異なる。 In order to improve the analysis throughput, a general automatic analyzer is equipped with hundreds of reaction vessels, and the bottom surface of each reaction vessel is a small one of 10 mm square or less. Although the reaction vessel is made of glass or plastic, the molding accuracy cannot be improved so much due to the manufacturing cost, and there is also an installation error when setting the reaction vessel on the automatic analyzer. The height is slightly different for each reaction vessel.
サンプル量が多い場合は、反応容器の底の高さのバラつきはそれ程、分注誤差に影響を与えないが、サンプル量が少なくなるほど、反応容器の底の高さを正確に把握することが望ましい。特許文献1記載の技術ではサンプル量が5マイクロリットルより多い場合は、反応容器の底から数ミリメートル上方で分注ノズルを停止させることが記載されている。これは装置の設計値で底の位置を決めていると思われるが、実際には底の高さは反応容器毎に異なっていると思われ、反応容器の底とノズルの間隔は反応容器毎に異なっていると思われる。また、反応容器底面にサンプルプローブを押し付けて分注する場合、ノズルが反応容器の底に接触したことを何らかの手段で検知するか、或いは装置の設計値の一律に決めるかのいずれかの方法を採用する必要がある。前者の方式だと、分注の度にノズルを反応容器の底に衝突させる必要があるため、ノズル,反応容器の寿命が短くなる懸念がある。後者の方式だと、反応容器毎にノズルと反応容器の底の距離がばらつくため、特に微量サンプルを正確に分注する場合に、悪影響が出る懸念がある。 When there is a large amount of sample, the variation in the bottom height of the reaction vessel does not affect the dispensing error so much, but the smaller the sample amount, the more accurately the bottom height of the reaction vessel is desirable. . The technique described in Patent Document 1 describes that when the amount of sample is larger than 5 microliters, the dispensing nozzle is stopped several millimeters above the bottom of the reaction vessel. This seems to determine the position of the bottom by the design value of the apparatus, but in fact the bottom height seems to be different for each reaction vessel, and the distance between the bottom of the reaction vessel and the nozzle is different for each reaction vessel. Seems to be different. In addition, when dispensing by pressing the sample probe against the bottom of the reaction vessel, either detect that the nozzle has contacted the bottom of the reaction vessel by some means, or decide uniformly on the design value of the apparatus. It is necessary to adopt. In the former method, it is necessary to make the nozzle collide with the bottom of the reaction container every time it is dispensed, so there is a concern that the life of the nozzle and the reaction container may be shortened. In the latter method, the distance between the nozzle and the bottom of the reaction container varies from reaction container to reaction container, and there is a concern that an adverse effect may occur particularly when a small amount of sample is accurately dispensed.
本発明の目的は、反応容器に液体を分注する場合、分注量が微量であっても正確に分注が可能な分注機構を備えた自動分析装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an automatic analyzer equipped with a dispensing mechanism capable of dispensing accurately even when a dispensing amount is very small when dispensing a liquid into a reaction vessel.
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。 The configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
試料と試薬を混合する反応容器と、該反応容器へ液体を吐出するプローブと、該反応容器に収容された液体の、液面高さを検知する液面検知機構と、を備えた自動分析装置において、前記プローブから前記反応容器に吐出した液体の液面高さを前記液面検知機構で検知し、検知された液面高さの情報、及び前記プローブから前記反応容器に吐出した液体の量の情報、に基づき、反応容器の底面の高さを算出する底面高さ算出機構と、を備えた自動分析装置。 An automatic analyzer comprising a reaction container for mixing a sample and a reagent, a probe for discharging a liquid to the reaction container, and a liquid level detection mechanism for detecting the liquid level of the liquid contained in the reaction container , The liquid level height of the liquid discharged from the probe to the reaction container is detected by the liquid level detection mechanism, information on the detected liquid level height, and the amount of liquid discharged from the probe to the reaction container And a bottom surface height calculating mechanism for calculating the height of the bottom surface of the reaction vessel based on the information of the above.
反応容器に液体を分注する場合、分注量が微量であっても正確に分注が可能な分注機構を備えた自動分析装置を提供することができる。 When dispensing a liquid into a reaction vessel, it is possible to provide an automatic analyzer equipped with a dispensing mechanism capable of accurately dispensing even if the dispensing amount is very small.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に本発明が実施される一般的な自動分析装置の概略を示す。 FIG. 1 shows an outline of a general automatic analyzer in which the present invention is implemented.
各部の機能は公知のものであるため、詳細についての記述は省略する。 Since the function of each part is well-known, detailed description is omitted.
サンプリング機構1のサンプリングアーム2は上下すると共に回転し、サンプリングアーム2に取り付けられたサンプルプローブ3を用いて、左右に回転するサンプルディスク102に配置された試料容器101内の試料を吸引し、反応容器5へ分注するように構成されている。本図からもわかるように試料容器101のサンプルディスク102上への配置はサンプルディスク102上へ直接配置する場合や試験管(図示は無い)上に試料容器101を載せることも可能なユニバーサルな配置に対応可能な構造のものが一般的である。
The
回転自在な試薬ディスク125上には分析対象となる複数の分析項目に対応する試薬ボトル112が配置されている。可動アームに取り付けられた試薬分注プローブ110は、試薬ボトル112から反応容器5へ所定量の試薬を分注する。
On the
サンプルプローブ3は、サンプル用シリンジポンプ107の動作に伴ってサンプルの吸引動作、及び分注動作を実行する。試薬分注プローブ110は、試薬用ポンプ111の動作に伴って試薬の吸引動作、及び分注動作を実行する。各試料のために分析すべき分析項目は、キーボード121、またはCRT118の画面のような入力装置から入力される。この自動分析装置における各ユニットの動作はコンピュータ103により制御される。
The
サンプルディスク102の間欠回転に伴って試料容器101はサンプル吸引位置へ移送され、停止中の試料容器内にサンプルプローブ3が降下される。その下降動作に伴ってサンプルプローブ3の先端が試料の液面に接触すると液面検出回路151から検出信号が出力され、それに基づいてコンピュータ103がサンプリングアーム2の駆動部の下降動作を停止するよう制御する。次にサンプルプローブ3内に所定量の試料を吸引した後、サンプルプローブ3は上死点まで上昇する。サンプルプローブ3が試料を所定量吸引している間は、サンプルプローブ3とサンプル用ポンプ107流路間の吸引動作中の流路内圧力変動を圧力センサ152からの信号を用い圧力検出回路153で監視し、吸引中の圧力変動に異常を発見した場合は所定量吸引されていない可能性が高いため、当該分析データに対しアラームを付加する。
As the
次にサンプリングアーム2が水平方向に旋回し反応ディスク4上の反応容器5の位置でサンプルプローブ3を下降し反応容器5内へ保持していた試料を分注する。試料が入った反応容器5が試薬添加位置まで移動された時に、該当する分析項目に対応した試薬が試薬分注プローブ110から添加される。サンプル、及び試薬の分注に伴って試料容器101内の試料、及び試薬ボトル112内の試薬の液面が検出される。試料、及び試薬が加えられた反応容器内の混合物は、攪拌器113により攪拌される。混合物が収納された反応容器が光度計115に移送され、各混合物の発光値、或いは吸光度が測定手段としての光電子増倍管、或いは光度計により測定される。発光信号或いは受光信号は、A/D変換器116を経由しインターフェース104を介してコンピュータ103に入り、分析項目の濃度が計算される。分析結果は、インターフェース104を介してプリンタ117に印字出力するか、またはCRT118に画面出力すると共に、メモリ122に格納される。測光が終了した反応容器5は、反応容器洗浄機構119の位置にて洗浄される。洗浄用ポンプ120は、反応容器へ洗浄水を供給すると共に、反応容器から廃液を排出する。図1の例では、サンプルディスク102に同心円状に3列の試料容器101がセットできるように3列の容器保持部が形成されており、サンプルプローブ3による試料吸引位置が各々の列に1個ずつ設定されている。
Next, the
以上が自動分析装置の一般的な動作である。 The above is the general operation of the automatic analyzer.
図3に実施形態の一例を示す。 FIG. 3 shows an example of the embodiment.
分注精度向上のためには、サンプルプローブ3を反応容器底面201に押し付けてサンプルを吐出すると、サンプルプローブ3が吐出後上昇する際に、吐出した反応容器5の側面に飛散る可能性がある。
In order to improve the dispensing accuracy, when the
また、サンプルプローブ3を反応容器底面201に押し付けて吐出し、サンプルプローブ3の側面にサンプルが付着した状態で、サンプルプローブ3が上昇すると、規定量サンプルを吐出したのにも関わらず吐出したサンプルをサンプルプローブ3側面の付着分だけ持ち帰ってしまう結果となり分注精度の悪化を招き分析結果に影響を及ぼす。
In addition, the
分注精度向上のためにはサンプルプローブ3を反応容器底面201に接触させずに一定の隙間を反応容器底面201とサンプルプローブ3の間に設けて、吐出させながらサンプルプローブ3を上昇させることが重要であり、反応容器5に吐出させながら上昇させることでサンプルプローブ3側面に付着させない分注方法が分注精度向上には効果的である。サンプル吐出が微量になるほどこの効果が大きい。
In order to improve the dispensing accuracy, the
また、サンプルプローブの外形寸法,先端形状,サンプルの種類によりサンプルプローブ3先端に作ることができる液玉高さ209には違いが生じる。
Further, the
大きい液玉を作るならサンプルプローブ3外径は太い方が有利であるが、吐出したサンプルとサンプルプローブ3が離れる時の液切れの影響は、サンプルプローブ3外径が細い方が影響を受けにくい。
If a large liquid ball is to be produced, it is advantageous that the outer diameter of the
図5に示すようにサンプルプローブ3先端が平らの場合は先端斜めカットの場合と比較し約3倍先端からサンプルを押し出せ、液玉高さ209で保持することができる。また、先端が平らの場合の液玉高さ209は、サンプルが水と血清では約2倍液玉で保持可能な大きさになる。
As shown in FIG. 5, when the tip of the
表1,表2の結果から、サンプルを吐出する際は、反応容器底面201とサンプルプローブ3の間に設ける隙間は0.1mm以下の精度で、制御を行うことが必要なことがわかる。
From the results of Tables 1 and 2, it can be seen that when the sample is discharged, it is necessary to control the gap provided between the
このように反応容器5のばらつきを補正しサンプルを分注する際は、吐出するサンプルの種類によって作れる液玉高さ209が異なるので、正確にサンプルプローブ3と反応容器底面201との隙間を変えることは有効で、且つ隙間の正確な制御は微量分注になるほど必須となる。
Thus, when correcting the dispersion of the reaction vessel 5 and dispensing the sample, the
サンプルを吐出する際のサンプルプローブ3先端と反応容器底面201の正確な停止位置制御を実施するためには、正確にサンプルプローブ3のサンプルプローブ下降距離211の制御を行うことが必須であるが、サンプルプローブHOME位置のサンプルプローブ3先端から各反応容器底面201の距離にはバラツキがある。寸法のバラツク原因として反応容器5は樹脂製の成型品で製作されており、成型時の熱収縮変形が原因で僅かな反りが発生したり、また、反応容器形状は反応ディスク一周分を一体で樹脂成形するのは大変困難であるため、図2のように分割ブロック状の形状をした反応容器を用いる。複数ブロックで一周分を形成しネジ穴11を使って反応容器ブロック17を反応ディスク4にネジでしっかり固定することで反応容器5が変形することも反応容器5の隙間のバラツク原因となっている。
In order to perform accurate stop position control of the
以下に各反応容器5の深さ寸法のばらつきを補正しサンプルプローブ下降距離211を正確に算出する方法を説明する。
Hereinafter, a method for accurately calculating the sample
図3のように反応容器5に試薬プローブ110と試薬用ポンプ111を介し一定量の例えば水を吐出する。サンプリング機構1の上下動作を駆動しているパルスモータにてHOME位置からサンプルプローブ3を下降させ、従来よりサンプリング機構1に備えている機能の液面検知を使用して、サンプルプローブ3先端が反応容器5に吐出された水で液面検知されるまでサンプルプローブ3を下降させる。
As shown in FIG. 3, a certain amount of water, for example, is discharged into the reaction vessel 5 via the
この動作で、HOME位置から液面検知するまでに使用したパルス数からサンプルプローブの下降量を算出し記憶しておく。 With this operation, the descending amount of the sample probe is calculated and stored from the number of pulses used until the liquid level is detected from the HOME position.
または、反応容器洗浄機構119で反応容器5を洗浄した後は、図4のようにうっすらと洗浄した水溶液の残り水212で反応容器底面が濡れている。このうっすらと残り水212が残る、または残り水212で濡れている状態でサンプルプローブ3を下降させ液面検知で停止した位置を測定しても同様にサンプルプローブの下降量を算出することができる。
Alternatively, after the reaction vessel 5 is cleaned by the reaction
次に、反応容器5に吐出した水の容量と反応容器底面201の面積から反応容器5内に吐出された液面高さ210が算出できる。
Next, the
ここで、反応容器5は樹脂製の成型型で製作する。反応容器5の寸法精度の管理は成型する金型の寸法精度を管理することで可能となるため、難しい技術ではない。 Here, the reaction vessel 5 is manufactured by a resin mold. Since the dimensional accuracy of the reaction vessel 5 can be managed by managing the dimensional accuracy of the mold to be molded, this is not a difficult technique.
従って、反応容器底面201から先に吐出された水の高さは各反応容器5で共に同じ高さとなる。
Accordingly, the height of the water discharged first from the reaction
前記の結果から、サンプルプローブ3先端から反応容器底201までの寸法は、HOME位置から液面検知するまでに使用したパルス数を移動距離に換算した寸法に、反応容器5内の水の高さ寸法を加算することで正確にサンプルプローブ3先端から反応容器底面201の寸法を算出できる。
From the above results, the dimension from the tip of the
サンプルプローブ先端形状は平らであると、反応容器5内の水にサンプルプローブ3先端を面で接触させることができるので、正確性は向上するが、先端を斜めにカットしたサンプルプローブでも液面検知の感度を向上させる、または駆動モータの1パルスあたりの分解能をあげてあげることで正確に液面検知が可能となるので、サンプルプローブ先端の形状には影響を受けない。
If the tip shape of the sample probe is flat, the tip of the
以上の動作を全反応容器5に行うことで、全反応容器5毎の寸法のバラツキを測定することが可能となり、反応容器5毎にサンプルプローブ3を下降させる必要寸法を正確に把握でき制御可能となる。
By performing the above operation on all reaction vessels 5, it becomes possible to measure the variation in the dimensions of all reaction vessels 5, and it is possible to accurately grasp and control the necessary dimensions for lowering the
正確にサンプルプローブ3の下降量を制御できることで、サンプルを吐出する際にサンプルの種類、例えば尿,血清,コントロール検体のようにサンプルプローブ3先端に作れる液玉高さ209の大きさが変わることに対応させ、下降量を制御でき、サンプルに合わせた最適な距離で吐出動作可能となる。反応容器底面201にサンプルプローブ3を接触させること無く吐出しながら、サンプルプローブを上昇させることで、サンプルプローブ3側面に検体を付着させること無く、設定分注量の吐出が可能となるので分注制度の向上を図ることが可能となる。
By accurately controlling the descending amount of the
また、サンプルプローブ3を反応容器底面201に接触させること無く吐出可能となるので、反応容器底面201に傷を付ける心配がないので、反応容器5の長寿命化が図れ、且つ測定時の泡,反応容器5の汚れの低減を図ることができる。
In addition, since the
ここで、サンプルプローブ3から反応容器底面201までの寸法測定は、反応容器5交換後、またはセルブランク動作に同期させる、またはサンプルプローブ3交換後、または、反応容器5洗浄中に実施することが望ましい。具体的にはメンテナンス動作,セルブランク動作,装置立ち上げ後のイニシャル動作実施時に定期的に自動で行う。サンプルプローブ3交換後は、操作画面のサンプルプローブ3交換ボタンを設けボタンを押すことで測定する、または装置に設置したサンプルプローブ3交換ボタン(図示はしない)を押すことで自動測定を行う方法で実施していく。
Here, the dimension measurement from the
また、図3のように予め反応容器5に水を吐出したときの液面高さ210は、反応容器底面からの高さが反応容器5毎にばらつかないことから、この反応容器底面201からの液面高さ210を閾値として設定しておく。ここで、前回、反応容器5に吐出された液面高さ210を記憶しておくことで、算出された液面高さ210を前回測定値と比較し閾値を超えた場合には試薬サンプリング機構(図示はしない)、流路の異常と判断することが可能となり信頼性向上を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 3, the
本実施例では、試薬サンプルの分注を用いて反応容器5に分注させる場合にのみ説明したが、同一の動作をサンプリング機構1で実施しても同一の効果を発揮できる。 In the present embodiment, only the case where the reaction vessel 5 is dispensed using dispensing of a reagent sample has been described. However, even if the same operation is performed by the sampling mechanism 1, the same effect can be exhibited.
また、反応容器内5に吐出する液体を水について説明したが、反応容器5の洗浄効力を発揮する洗剤でも可能であるし、反応容器5に分注する対象の液体種別は使用範囲が制限されるものではない。 Moreover, although the liquid discharged to the reaction container 5 was demonstrated about water, the detergent which exhibits the washing | cleaning effect of the reaction container 5 is also possible, and the use range is restricted for the liquid type of the object dispensed to the reaction container 5. It is not something.
1 サンプリング機構
2 サンプリングアーム
3 サンプルプローブ
4 反応ディスク
5 反応容器
11 ネジ穴
17 反応容器ブロック
101 試料容器
102 サンプルディスク
103 コンピュータ
104 インターフェース
107 サンプル用ポンプ
110 試薬分注プローブ
111 試薬用ポンプ
112 試薬ボトル
113 攪拌機構
114 光源ランプ
115 光度計
116 A/D変換器
117 プリンタ
118 CRT
119 反応容器洗浄機構
120 洗浄用ポンプ
121 キーボード
122 メモリ
125 試薬ディスク
151 液面検出回路
152 圧力センサ
153 圧力検出回路
201 反応容器底面
209 液玉高さ
210 液面高さ
211 サンプルプローブ下降距離
212 残り水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
119 Reaction
Claims (5)
該反応容器へ液体を吐出するプローブと、
該反応容器に収容された液体の、液面高さを検知する液面検知機構と、
を備えた自動分析装置において、
前記プローブから前記反応容器に吐出した液体の液面高さを前記液面検知機構で検知し、
検知された液面高さの情報、及び前記プローブから前記反応容器に吐出した液体の量の情報に基づき、反応容器の底面の高さを算出する底面高さ算出機構と、
を備えたことを特徴とする自動分析装置。 A reaction vessel for mixing the sample and the reagent;
A probe for discharging liquid into the reaction vessel;
A liquid level detection mechanism for detecting the liquid level height of the liquid contained in the reaction vessel;
In an automatic analyzer equipped with
The liquid level height of the liquid discharged from the probe to the reaction vessel is detected by the liquid level detection mechanism,
A bottom surface height calculation mechanism for calculating the height of the bottom surface of the reaction container based on the detected liquid surface height information and the information on the amount of liquid discharged from the probe to the reaction container;
An automatic analyzer characterized by comprising:
前記プローブを上下動させるプローブ上下動機構を備え、
前記底面高さ算出機構により算出された底面高さの情報に基づき、
前記プローブ上下動機構を制御する制御機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。 The automatic analyzer according to claim 1, wherein
A probe vertical movement mechanism for moving the probe up and down,
Based on the bottom height information calculated by the bottom height calculation mechanism,
An automatic analyzer comprising a control mechanism for controlling the probe vertical movement mechanism.
前記反応容器を複数備え、
前記底面高さ算出機構で算出された底面高さを反応容器毎に記憶する記憶機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。 The automatic analyzer according to claim 1, wherein
A plurality of the reaction vessels,
An automatic analyzer comprising a storage mechanism for storing the bottom surface height calculated by the bottom surface height calculation mechanism for each reaction container.
前記底面高さ算出機構で算出された底面高さの情報と前記液面検知機構で検知された液面高さの情報に基づき、前記プローブから前記反応容器に所定量の液体が吐出されているか否かを判定する判定機構を備えたことを特徴とする自動分析装置。 The automatic analyzer according to claim 1, wherein
Whether a predetermined amount of liquid is discharged from the probe to the reaction container based on the information on the bottom surface height calculated by the bottom surface height calculating mechanism and the information on the liquid surface height detected by the liquid level detection mechanism. An automatic analyzer comprising a determination mechanism for determining whether or not.
前記液体はサンプルであることを特徴とする自動分析装置。 The automatic analyzer according to claim 1, wherein
An automatic analyzer characterized in that the liquid is a sample.
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