自动分析装置、分注装置和分注控制方法与流程

1.本发明涉及自动分析装置、分注装置和分注控制方法，特别涉及具有流体的流路的装置。例如，涉及控制注射器的流量，抑制气泡的分裂，提高分注精度的方法。


背景技术：

2.在对血液和尿液等生物来源的液体试料高灵敏度地进行分析时，从含有大量共存物质的试料中选择性地识别测定对象成分的技术是有用的。为了准确计算生物试料中特定成分的浓度，重要的是将规定浓度的生物试料分注规定量到反应容器中。
3.以往，在自动分析装置中，分注试料或试剂时，用进行吸引和排出的液体(例如水。以下称为“挤出水”，但不限于水)装满配管，通过该配管连接喷嘴，并用该喷嘴和分注泵构成分注装置。使用该分注装置，依次吸引空气和规定量的液体试料，将规定量的液体试料排出到反应容器。
4.这样，在自动分析装置中，在配管内充满挤出水，在分注试料时为了防止试料稀释和污染而制作空气层。
5.专利文献1中公开了一种“在试料到达气隙通过锥形部且不发生间隙分裂的安全区域后，将吸引速度切换到高速侧”的分注方法。现有技术文献专利文献
6.专利文献1：日本专利特开平10-123026专利文献2：日本专利特开平5-99933专利文献3：日本专利特开平2009-162536


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
7.然而，以往的技术存在如下问题：根据要分注的液体的物理性质，在液体的吸引或排出过程中，配管内的空气层有时会分裂，从而对分注精度造成影响。
8.本发明的目的是提供一种能够抑制空气层的分裂并获得较高的分注精度的自动分析装置、分注装置以及分注控制方法。作为一个示例，通过根据配管内的气液界面的位置和移动方向控制流速从而达到该目的。用于解决技术问题的技术手段
9.本公开所涉及的自动分析装置的一个示例包括：喷嘴，该喷嘴分注流体；压力源，该压力源产生用于控制所述喷嘴中的与所述流体的吸引或排出有关的流速的压力变动；流路，该流路连接所述喷嘴和所述压力源；以及控制部，该控制部控制所述喷嘴和所述压力源的动作，
所述控制部计算所述流路中的气液界面的位置，基于所述气液界面的位置和所述气液界面移动的方向控制所述流速。
10.本发明所涉及的自动分析装置的一个示例包括：喷嘴，该喷嘴分注所述流体；压力源，该压力源产生用于控制所述喷嘴中的与所述流体的吸引或排出有关的流速的压力变动；流路，该流路连接所述喷嘴和所述压力源；以及控制部，该控制部控制所述喷嘴和所述压力源的动作，所述控制部计算所述流路中的气液界面的位置，控制所述流体的吸引或排出，使得所述气液界面不通过所述流路的截面积变化的位置。
11.本发明所涉及的分注装置的一个示例包括：喷嘴，该喷嘴分注流体；压力源，该压力源产生用于控制所述喷嘴中的与所述流体的吸引或排出有关的流速的压力变动；流路，该流路连接所述喷嘴和所述压力源；以及控制部，该控制部控制所述喷嘴和所述压力源的动作，所述控制部计算所述流路中的气液界面的位置，基于所述气液界面的位置和所述气液界面移动的方向控制所述流速。
12.本发明所涉及的分注控制方法的一个示例是一种分注控制方法，在具有流体的流路的自动分析装置中，控制所述流体的分注，包括：计算所述流路中的气液界面的位置的步骤；以及基于所述气液界面的位置和所述气液界面移动的方向来控制与所述流体的吸引或排出有关的流速的步骤。本说明书包含作为本技术优先权的基础的日本专利申请2020-077259 号的公开内容。发明效果
13.根据本发明的自动分析装置、分注装置以及分注控制方法，能抑制空气层的分裂并获得较高的分注精度。
附图说明
14.图1是本发明的实施例1～3的自动分析装置的示意图。图2是表示实施例1的分注装置的结构的说明图。图3是图2的装置中的气液界面的图。图4是表示配管内空气的分裂的说明图。图5是实施例1的极限流速与气液界面位置之间的关系图。图6是实施例2的极限流速与气液界面位置的关系图。图7是表示实施例3的分注装置的结构的说明图。图8是示出实施例1至实施例3的分注控制方法的示例的流程图。
具体实施方式
15.首先，最开始使用图1对自动分析装置的概要例进行说明。虽然本公开的实施例1～3以免疫分析装置为主要对象，但是本公开适用于分注流体的任意的分注装置，能适用于所有自动分析装置。本公开也能适用于例如生化自动分析装置、基因分析装置、质量分析装置、细菌检查装置。本公开还能适用于控制流体的分注的分注控制方法。
16.图1是本发明的实施例1～3的自动分析装置的示意图。自动分析装置包括用于进行分析动作的分析部101、用于控制整个装置的动作的控制部102、用于用户向装置输入信息的输入部103、以及用于向用户显示信息的显示部 104。另外，输入部103和显示部104可以是相同的，作为其一例，可例举触摸面板式的监视器。
17.控制部102也可以使用公知的计算机来构成。另外，在这种情况下，控制部102可以具备进行运算的运算单元和存储信息的存储单元。运算单元例如是处理器，存储单元例如是半导体存储器和磁盘装置。控制部102能够执行本说明书中记载的分注控制方法。
18.分析部101包括以下的结构要素。-用于将含有试料的试料容器111传送到试料分取位置的传送机构112-用于分注试料的试料分注机构113-搭载了反应容器114的反应容器搭载支架115-用于传送反应容器114的传送机构116-能够将反应容器114内的液体保持在恒定温度，并且具有多个开口部 117的反应容器盘120-用于保持包含测量试剂的试剂容器121的试剂盘122-用于将测量试剂分注到反应容器114的试剂分注机构123-在反应容器114的周围配置有磁体的磁分离装置124(为了将反应容器 114内的磁性粒子捕获到反应容器114的内壁而设置)-非接触地搅拌收纳在反应容器114内的液体的搅拌机构126-在反应容器盘120、磁分离装置124、搅拌机构126之间传送反应容器 114，并且能够吸引和排出反应容器114内的溶液的传送和吸引排出机构125-用于检测血液中的成分的检测部131-用于吸引反应容器114内的被提取的血液中的成分并将其排出到检测部131的检测部用分注机构132
19.传送和吸引排出机构125包括握持机构127、吸引喷嘴128和排出喷嘴 129。
20.下面，参照图1说明自动分析装置的分析工序的概要。自动分析装置在分析之前，从反应容器搭载支架115传送反应容器114，并将该反应容器114 设置在反应容器盘120上的开口部117中。
21.试料分注机构113从试料容器111吸引试料，并将该试料排出到反应容器盘120上的反应容器114。通过试料分注机构113结束来自一个试料容器 111的试料分注。
22.试剂分注机构123从试剂盘122上的试剂容器121吸引试剂(例如，测量用试剂)并将其排出到反应容器盘120上的反应容器114。
23.反应容器盘120例如用作培养箱，并对设置在上述开口部117中的反应容器114进行一定时间培养。
24.当分注试料或试剂时，用挤出水将分注用的配管充满到前端，首先吸引用于防止稀释或混合的空气层，然后从试料容器111中吸引试料或试剂，并将规定量排出到反应容器114中。
25.以下，对本发明的具体实施例进行说明。本实施例能适用于试料分注机构113和试剂分注机构123中的任何一个。试料和试剂都是流体，并且在以下各个实施例中都是液体。在以下说明中，试料和试剂统称为分注液体。[实施例1]
[0026]
以下，根据附图说明本发明的实施例1。用图2，说明本发明的分注液体的分注方法。
[0027]
图2是表示实施例1的分注装置的结构的说明图。分注装置是用于分注流体的装置。图1的试料分注机构113、试剂分注机构123和检测部用分注机构132都是分注装置的示例。
[0028]
分注装置包括配管210。配管210是分注液体的流路，其前端形成为用于分注流体的喷嘴20。由此，分注装置包括喷嘴20。
[0029]
分注装置包括注射器马达209。控制部102控制注射器马达209的驱动，从而控制注射器200的柱塞207的运动。例如，调整柱塞207的移动量和移动速度。此时，控制部102通过改变提供给注射器马达209的驱动信号的脉冲率来调整柱塞207的移动速度。
[0030]
这里，注射器马达209用作压力源，该压力源产生用于对喷嘴20中的与分注液体的吸引或排出有关的流速进行控制的压力变动。配管210包括喷嘴 20，并且是连接喷嘴20和注射器马达209的流路。压力变动经由配管210传播，并改变分注液体的流速。
[0031]
控制部102控制喷嘴20和注射器马达209的动作。首先，在移动柱塞207 之前，预先将挤出水21(系统水)充满到喷嘴20的前端。这例如通过打开电磁阀205，并利用供水泵202和齿轮泵204从喷嘴20排出在罐201内的挤出水21来进行。此时，由于通过脱气器203，去除挤出水21中的空气，使得后述的柱塞207的动作通过配管内的挤出水21有效地(即，压力传播的衰减变小)传播到喷嘴20前端。之后，关闭电磁阀205。
[0032]
接下来，将空气层22吸引到喷嘴20前端。空气层22的吸引动作例如在喷嘴20的前端未插入分注液体23(例如，试料容器111内的试料液)中的状态下，将柱塞207沿吸引方向(图2的纸面向下)移动。由此，注射器室206 的容积增大，与该容积变化相对应的空气被吸引。
[0033]
接着，吸引分注液体。首先，将喷嘴20插入分注液体23中。此时，控制部102基于液面位置控制喷嘴20的插入深度。本领域技术人员可以基于公知技术等适当地设计用于获取液面位置的结构和动作等。然后，使柱塞207 沿吸引方向(图2中的纸面向下)移动，从而吸引分注液体23。分注液体23 的吸引速度由注射器200的移动速度决定。
[0034]
图3是图2的装置中的气液界面的图。在本实施例中，基于气液界面的位置和移动方向控制分注液体23的流速。气液界面包括在配管210内部、形成在空气层22的上游侧的上游气液界面和形成在空气层22的下游侧的下游气液界面。
[0035]
图3(a)是吸引时的示例，上游气液界面是空气层22和分注液体23之间的界面32，下游气液界面是挤出水21和空气层22之间的界面31。图3(b) 是排出时的示例，上游气液界面是挤出水21和空气层22之间的界面33，下游气液界面是空气层22和分注液体23之间的界
面34。
[0036]
用图4，对配管210内空气层分裂的机制的一个示例进行说明。液体和空气层沿图4(a)中的箭头的方向移动。当气液界面随之移动时，沿着配管210的内周面形成液膜(图4(b))。内周面的液膜合体(图4(c))，形成液栓(图4(d))。空气层被液栓隔开并分裂。这是对下游气液界面的说明，对于上游气液界面，空气层也会因与之相同或不同的机制分裂。
[0037]
液体移动速度越大，液膜越厚，空气层越容易分裂。此外，配管越细，液膜越容易合体，空气层越容易分裂。另外，在上游气液界面(图3(a) 中为界面32，图3(b)中为界面33)，即在液体向空气层移动的一侧的界面中，液体相对于空气凸出，因此空气层22比下游气液界面更难分裂。此外，在配管截面积改变的地方(例如，喷嘴20的锥形部、配管210中连接喷嘴20和管的连接器208等)，空气层22特别容易分裂。
[0038]
以下，空气层22不分裂的最大流速称为极限流速。在空气层22容易分裂的部位，极限流速较小。另外，极限流速根据气液界面移动的方向而不同。在图3的示例中，图3(a)的界面31的极限流速比位于相同位置的图3(b) 的界面33的极限流速要小。
[0039]
此外，极限流速根据流体(分注液体23或挤出水21)的特性而不同。因此，例如，图3(a)的界面31和图3(b)的界面34都向液体侧凸出，但是各自的极限流速有时不同。
[0040]
图5示出了实施例1的极限流速与气液界面位置之间的关系。图5的示例对应于吸引分注液体23时的极限流速。图5(a)示出相对于时间的界面31 的极限流速(下游极限流速)，图5(b)示出相对于时间的界面32的极限流速(上游极限流速)。图5(c)表示各个时间的配管210内(例如喷嘴20 周围)的空气层22的位置。
[0041]
在图5中，为了便于说明，简化地示出了喷嘴的形状(因此，与图2等的喷嘴20的形状不同)。配管210具有截面积变化的部分，在本实施例中，该截面积变化的部分形成为喷嘴的中间的台阶部24。
[0042]
图5的(1)和(6)分别示出界面31和界面32到达台阶部24之前的状态。
[0043]
图5的(2)和(7)示出界面31在到达台阶部24之后和通过台阶部24之前的状态。由于界面中的一个挂在台阶部24，所以界面31和界面32的极限流速分别小于(1)和(6)所示的极限流速。
[0044]
另外，在本说明书中，某一结构“挂在”某一部位是指，例如，在配管210的流动方向上具有某一长度的结构的两端夹着配管210的特定部位地位于该特定部位的两侧的状态。例如，由于界面31形成为凸形状，因此在流动方向上具有某一长度，但是在图5的(2)中，其前端(下游侧端)通过台阶部24，其后端(上游侧端)不通过台阶部24。如上所述，在图5的(2) 中，界面31的两端位于台阶部24的两侧，可以说界面31挂在台阶部24上。
[0045]
图5的(3)和(8)示出界面31通过台阶部24之后，界面32到达台阶部 24之前的状态。由于界面都没有挂在台阶部24上，所以界面31和界面32的极限流速分别大于(2)和(7)所示的极限流速。此外，由于界面31的截面积更大，所以界面31和界面32的极限流速分别大于(1)和(6)所示的极限流速。
[0046]
图5的(4)和(9)示出界面32在到达台阶部24之后，通过台阶部24之前的状态。由于界面中的一个挂在台阶部24上，所以界面31和界面32的极限流速分别小于(3)和(8)所示的极限流速。
[0047]
图5的(5)和(10)示出界面32通过台阶部24之后的状态。由于界面都没有挂在台阶
部24上，所以界面31和界面32的极限流速分别大于(4)和 (9)所示的极限流速。此外，由于界面31和界面32的截面积都更大，所以界面31和界面32的极限流速分别大于(3)和(8)所示的极限流速。
[0048]
将图5(a)和图5(b)所示的两种极限流速中较低一方的极限流速设为上限，通过控制部102和注射器200控制流量，以使得实际流速成为该上限以下。
[0049]
由此，基于界面31和界面32的位置控制分注液体23的流速。能基于空气层22的体积、配管210的截面积、吸引或排出的分注液体23的体积来计算各个气液界面的位置。能预先决定并存储空气层22的体积。能预先测量并存储配管210的截面积。当截面积根据配管210的位置变化时，存储配管210 的各个位置处的截面积。吸引或排出的分注液体23的体积可以作为例如与吸引或排出有关的流量的累计值来获得。
[0050]
另外，在实际控制时，不需要参照配管210的截面积。例如图5所示的图表可以预先考虑截面积来制作，但在实际控制时，即使不直接参照截面积，也可以从图表中获取极限流速。当然，也可以动态参照截面积。
[0051]
控制部102通过基于各个气液界面的位置控制注射器200的动作来控制分注液体23的流速。可以基于配管210的截面积等进行时间、流量和流速的相互换算。此外，可以基于配管210的截面积等进行喷嘴20中的流速(例如喷嘴20的前端的流速)与配管210的其他部分中的流速的换算。
[0052]
虽然图5示出了吸引分注液体23时的极限流速的示例，但是也可以同样地决定排出分注液体23时的极限流速。这里，在吸引时的界面(例如图3(a) 中的挤出水21和空气层22之间的界面31)和与之相对应的排出时的界面(例如图3(b)中的挤出水21和空气层22之间的界面33)中，即使气液界面的位置相同，如图3所示那样极限流速也是不同的。为了与之对应，控制部102 能根据气液界面移动的方向，使极限流速不同。这样，能设定与状况相对应的适当的流速。
[0053]
可以根据分注液体23的种类来控制极限流速。例如，控制部102可以获取表示分注液体23的种类的识别信息，也可以根据该识别信息控制流速。识别信息例如可以由分注装置的使用者适当地输入到控制部102。另外，控制部102也可以预先存储识别信息与流速之间的关系。这样，能够对空气层 22容易分裂的试料等和不容易分裂的试料等改变控制。
[0054]
通过本实施例中所示的结构和方法，通过控制流速以使空气层22不分裂，能获得较高的分注精度。
[0055]
通过基于界面31～34的位置、配管210的截面积、界面31～34移动的方向来控制流速，能在抑制空气层22分裂的同时，进行有效的分注动作。特别地，在本实施例中，单独定义上游极限流速和下游极限流速，并且优先使用更小的一方，因此能够进行更精密的控制。
[0056]
在实施例1(图5)中，极限流速连续地变化，但是可以使极限流速不连续地变化。例如，当从图5(a)所示的(1)的极限流速变为(2)的极限流速时，可以瞬时切换极限流速。此外，极限流速可以曲线变化。
[0057]
另外，在实施例1中，进行基于图5(a)和图5(b)所示的两种极限流速的控制，但是也可以仅基于任意一方进行控制。例如，在吸引时可以仅基于界面31进行控制，并且在排出时可以仅基于界面33进行控制。[实施例2]
[0058]
实施例2是在实施例1中变更了一部分控制部102的控制内容而得到的。以下，说明与实施例1的不同点。本实施例优选适用于空气层22的量较少等难以进行精细的流速调节的情况。
[0059]
如图3所示，界面31～34由空气层22划定。换句话说，空气层22分别在上游侧和下游侧具有气液界面。在实施例2中，基于空气层22是否取挂在台阶部24上来控制分注液体23的流速。
[0060]
图6中示出了实施例2的极限流速与气液界面位置之间的关系。在实施例2中，为了简化注射器200的动作，减少流速的切换次数。图6(a)示出了吸引时的相对于时间的极限流速，图6(b)示出了排出时的相对于时间的极限流速。
[0061]
如图6(a)所示，在吸引时，当空气层22挂在台阶部24上时，将极限流速控制为v
s1
，然后(即，当空气层22通过台阶部24后)，将极限流速控制为v
s2
。其中v
s2
＞v
s1
。
[0062]
在图6(a)所示的示例中，空气层22挂在台阶部24上之前的极限流速也是v
s1
，但是该时间点的极限流速可以是超过v
s1
的值。该时间点的极限流速优选为小于v
s2
。
[0063]
同样地，如图6(b)所示，在排出时，在空气层22挂在台阶部24上之前，将极限流速控制为v
d2
，在空气层22挂在台阶部24上的期间，将极限流速控制为v
d1
。其中v
d2
＞v
d1
。
[0064]
在图6(b)所示的示例中，空气层22通过台阶部24之后的极限流速也是v
d1
，但是该时间点的极限流速可以是超过v
d1
的值。另外，该时间点的极限流速也优选为小于v
d2
。
[0065]
根据本实施例，在难以精密地预测空气层22的位置等情况下，通过比实施例1更简单的流速控制，能够抑制空气层22的分裂，从而能够获得较高的分注精度。[实施例3]
[0066]
实施例3是在实施例1中变更了一部分控制部102的控制内容而得到的。以下，说明与实施例1的不同点。
[0067]
图7示出了实施例3的分注装置的结构。图7(a)示出排出之前的空气层22的位置，图7(b)示出在排出之后的空气层22的位置。在本实施例中，配管210的截面积变化的部分是连接器208。
[0068]
为了在排出动作时抑制空气层22的分裂，控制部102进行控制使得界面 33和界面34不通过连接器208。能通过分注液体23的吸引量和排出量、空气层22的吸引量来实现这种控制。
[0069]
虽然图7示出了排出分注液体23时的动作的示例，但对于吸引分注液体 23时的动作也可以同样地进行控制，使得界面31和界面32不通过连接器 208。
[0070]
根据本实施例，气液界面不通过连接器208，因此空气层22难以分裂，能获得较高的分注精度。
[0071]
另外，在本实施例中，吸引和排出时的流速可以恒定，不需要流速的控制。然而，也可以根据配管210的截面积等，与实施例1或2同样地控制流量或流速。
[0072]
图8是示出实施例1～实施例3的分注控制方法的示例的流程图。首先，控制部102获取表示分注液体23的种类的识别信息(步骤s1)。接下来，控制部102计算配管210中的气液界面(界面31～34)的位置(步骤 s2)。控制部102例如基于分注液体23的流量的累计值计算气液界面的位置。
[0073]
然后，控制部102控制分注液体23的吸引或排出(步骤s3)。对于各实施例，该控制
的具体内容分别如上所述，基于识别信息、气液界面的位置、气液界面的位置处的配管210的截面积、气液界面移动的方向等进行控制。
[0074]
特别地，在实施例1中，在步骤s3，控制部102基于上游气液界面的位置决定上游极限流速，基于下游气液界面的位置决定下游极限流速。基于上游极限流速和下游极限流速中的较小一方控制实际流速。
[0075]
在实施例2中，在步骤s3，控制部102基于空气层22是否挂在配管210的台阶部24来控制流速。
[0076]
在实施例3中，在步骤s3，控制部102控制分注液体23的吸引或排出，使得气液界面不通过连接器208。标号说明
[0077]
20喷嘴21挤出水22空气层23分注液体(流体)24台阶部(截面积变化的部分)31界面(下游气液界面)32界面(下游气液界面)33界面(上游气液界面)34界面(下游气液界面)101分析部102控制部103输入部104显示部111试料容器112传送机构113试料分注机构(分注装置)114反应容器115反应容器搭载支架116传送机构117上述开口部120反应容器盘121试剂容器122试剂盘123试剂分注机构(分注装置)124磁分离装置125传送和吸引排出机构126搅拌机构127握持机构128吸引喷嘴
129排出喷嘴131检测部132检测部用分注机构(分注装置)200注射器201罐202供水泵203脱气器204齿轮泵205电磁阀206注射器室207柱塞208连接器(截面积变化的部分)209注射器马达(压力源)210配管(流路)本说明书中引用的所有出版物、专利和专利申请均应通过引用直接并入本说明书。