用於在自動分析儀中吸出和分配液體的裝置的製作方法

2024-02-03 19:59:15

專利名稱：用於在自動分析儀中吸出和分配液體的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及裝置的改進，該裝置用於從試樣容器吸出液體例如全血、並且將精
確體積的吸出液體分配到多個反應室和/或反應池從而進行隨後的混合，以便製備用於分析 或者視情況而定的進一步加工的吸出液體。本發明在血液學、流式細胞術和血液化學領域
特別有用，其中所述領域中經常需要高精度地分配相對很少體積(例如，1-30微升)的全 血和/或製備的血液樣品。
背景技術：
在進行生物學液體樣品比如血液、尿液及其他體液樣品的測試中，通常要將在 密封的試管或小瓶中的樣品提供給自動分析儀。 一旦接受試管，分析儀就會自動地將其輸 送至吸出位置。在該吸出位置，抽吸探針的尖銳尖端會刺入密封層(典型地為橡皮塞)並 且進入樣品體積。在從其容器吸出一部分樣品後，隨後將各個相對很少體積的在1和30 微升之間的等分樣品分配到分析儀內的不同的反應室和/或反應池以用於加工和/或分析。 雖然一些定量分析，例如，紅細胞和白細胞記數，在分配的樣品體積精度上要求極其精確， 但其他更多的定性分析則在分配體積上不需要這樣精確。通常，自動血液分析儀的液體吸出和分配裝置是下述兩種類型之一(i) 一種 類型是將血樣吸入具有把吸出的液體分成多個精確的等分以用於隨後的分配的作用的採 血閥或"BSV"，和(ii)另一種類型是使用與抽吸探針相連的精確注射泵將一部分樣品 從其容器抽出、然後將多個計量體積的吸出樣品通過相同的抽吸探針排至或分配至反應室 或反應池。出於顯而易見的原因，後一種類型的吸出/分配裝置經常被稱作"抽取和排出" 裝置。在許多貝克曼考爾特公司製造的自動血液儀器(例如，MAXMTM和LH750 型血液分析儀)中，多個BSV被用於將吸出的分析用血樣分成精確的體積。在這些儀器中 使用的典型的BSV採取多元件剪切閥組件(multi-element shear valve assembly)的形式， 包含兩個以上相面對的、可選擇性地彼此相對移動的平面墊片或平板，以限定兩種不同的 構造；BP， (a)"加載型"構造，其中吸出的血樣能夠完全通過閥組件的內部和外部通路 而被輸送；以及(b)"分割/分配型"構造，其中穿過閥組件的特定通路(稱作"等分腔室")的精確體積的樣品被分割或從充滿閥組件的其餘血液樣品中分離，並且被放置，從 而被另一種液體比如稀釋劑或在樣品製備工序中使用的試劑從閥中驅逐或排出。通常，墊 片之一具有穿過其的鑽孔，該孔限定了相對小的等分腔室；作為另一種選擇，閥門墊片之 一的平面表面上設有表面溝，該表面溝可以與相鄰墊片的相面對的平面表面一起精確地限 定期望體積的待分配的樣品液體。還有一種普遍的情況是，BSV上設有一個以上的外部環 狀管體，該管體選擇性地與BSV的內部通道相通；這些環的內體積限定附加的、相對大的、 當閥在其加載構造中時變得充滿血液的等分腔室。已經設計出上述各種類型的BSV，並且 許多已經在專利文獻中公開；參見，例如，通常是美國專利No. 4,896,546、 5,158,751、以 及5,460,055的公開內容。就分配的樣品體積的精確度而言，BSV是"黃金標準"。得到這樣的設備中等 分腔室的尺寸以取得精確的體積是相對簡單的事情。但是，因為BSV包含難以製造並且難 以以一種方式組裝的精確部分的組件以使得閥門按預期操作並且沒有滲漏，因此BSV使液 體分配系統增加了相當大的成本。另外，由於普通BSV的實際尺寸和它們的相關硬體，這 些設備通常被定位得離開分析儀的樣品抽吸探針一些距離，並且適當長度的管體被用於把 探針與各個採樣閥連接起來。因此，有利的是必須從試樣容器中吸出相對大體積的樣品(例 如，約250-300微升)以便充滿一系列BSV和它們的互相連接的管體。典型地，在吸出的 樣品體積之外，至多約30%曾被用於分析，而其餘的則最終被洗掉廢棄。除了位於離抽吸 探針相當大的距離之外，BSV經常被定位於離開可利用它們提供的分割的樣品的反應室和 反應池相當大的距離；因此，除要求相對大量的樣本之外，普通的BSV要求大體積的無反 應性稀釋劑或其他液體，所述無反應性稀釋劑或其他液體用於驅逐被分割的樣品體積經過 連接BSV和反應室及反應池的管體。因為它們要求相對大的樣本體積，有時結合上述類型BSV的血液儀器包括輔 助的抽吸探針，該輔助的抽吸探針被直接地連接於BSV，無需任何插入(樣品消耗)的管 體。該輔助的抽吸探針在儀器內部是不可移動的，並且通常位於儀表殼體外側，以便能手 動地將開口的樣品容器暴露給探針以用於抽吸。因此，剛一手動地移動試樣容器以便將輔 助探針的頂端浸沒於樣品中時，該樣品就從探針中被直接吸入BSV，從而很少浪費樣品。 同時這些輔助的探針和BSV組件能夠被用於吸出並精確地分割非常小體積的樣品，如同可 以從嬰兒和新生兒中得到樣品那樣，手工提供樣品的要求顯著地減少了儀器的流量。另外， 顯示出在未密封的容器中用於吸出樣品的需要增加了操作者暴露於傳染性疾病的可能性。
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關於上述用於吸出和分配液體的注射泵(抽吸和排出)通路(approach)，該 通路相比BSV通路無疑成本較小並且複雜度較小。另外，從較少浪費待分析樣品的觀點看， 其是有益的。注射泵通路依賴於活塞或液體路徑中隔膜的精確移動。當活塞或隔膜沿牽拉 (抽吸)方向移動時，在探針中產生負壓，造成樣品通過探針尖端而被抽入探針和與之相 聯繫的管體。當活塞或者隔膜沿推進(排出)方向移動時，產生正壓，通過探針尖端將剛 吸出的一部分樣品進行分配(或者排出)。顯而易見，這吸出和分配樣品的方法的精度取 決於活塞或者隔膜沿相反的方向移動的精度。而步進馬達控制的注射泵已知能夠滿足將進 行的一些樣品製備工序的體積精度要求，精確分配IO微升以下的樣品的任務可能成問題， 尤其當待分配的體積近似為分配以後探針中殘留的體積時。因此，在注射泵通路相比BSV 通路具有數種優點的同時，難以重複地控制各個分配等分的體積精度。在申請人為I. T. Siddiqui的美國專利No. 6,322,752公開的方案中，公開了一種 用於吸出和分配血液樣品等的"混雜"裝置。在一種實施方式中，剪切閥組件(即，BSV) 被直接地連接於抽吸探針，並且可與其一起移動。該探針在儀器內部在至少兩個垂直面上 是可移動的， 一個垂直面使其能夠移入試樣容器和從中移出以便接近其中的液體，而另一 個垂直面使探針能夠相對於各個將向其分配精確體積的吸出液體的反應室和反應池移動。 在一種加載構造中，剪切閥使吸出的樣品能夠通過探針、然後通過組件的剪切型墊片之一 中的等分腔室、並且最終通過在閥組件上遊側上的管體而被抽至位於抽吸泵和剪切閥門之 間的血液檢測器。 一旦檢測到吸出的體積的前沿已經達到剪切閥的上遊點，剪切閥就在其 "分割/分配"構造中被操作，在該構造中剪切閥用作(a)在其等分腔室內部將吸出的液 體部分分離、和(b)在抽吸探針的內部體積內部捕獲吸出的液體；用這樣的方式，該組 件提供了兩個精確等分的液體用於分配。 一旦在其分割/分配構造中操作剪切閥，就能夠在 剪切閥內部和探針內部通過將它們連接到不同的正壓源(例如，稀釋劑泵)來將捕獲的等 分液體從等分腔室中驅逐。同時，所有己經從試樣容器中吸出的以及用於充滿剪切閥和其 上遊線路的未使用的血液被衝洗廢棄。而上述專利所述的混雜裝置能夠分配高精度體軹的分析用樣品，該裝置被認為 存在一些缺陷，這是因為其僅能分配相對小的總體積的血液樣品，S卩，探針中和剪切閥的 等分腔室中包含的血液樣品。另外，在剪切閥的上遊側浪費大量的樣品。更進一步地，一 旦剪切閥己經運轉以分割不同等分的樣品時，抽吸探針僅能分配在剪切閥和探針內部捕獲 的液體樣品體積；其在儀器中不能同時地用以取得其他目的。

發明內容
考慮到前述討論事項，本發明的目的在於提供一種用於吸出和分配生物學液體 的改進的混雜裝置，其可以提供上述BSV裝置的精度、以及注射泵(抽吸-排出)裝置的 低容量特徵。本發明的另一個目的在於提供一種用於吸出、分割並分配液體樣品的裝置，其 能夠利用幾乎所有的從試樣容器中吸出的樣品液體，因此減少現有技術領域裝置特有的不 用的體積。本發明的又一個目的在於提供一種改進的液體採樣閥，其使液體吸出和分配裝 置能夠同時地以"抽吸-排出"模式操作，同時將精確體積的來自等分腔室的液體在液體採 樣閥內部進行分配。根據本發祖的第一個方面，提供一種新的和改進的液體採樣閥用於在方法和裝 置中使用，該裝置用於從容器中吸出液體(例如，全血)並且用於將多個精確等分的這種 液體分配到不同的腔室，例如用於製品分析。與已知的現有'BSV型閥相反，本發明的液體 採樣閥被構造成使抽吸探針(閥門可操作地與其相連)能夠以吸出-分配(即，抽吸-排出) 模式使用，同時該閥門可以同時地運轉以便儲存並設置用於分配一個以上精確等分的此前 已經通過抽吸探針被吸入閥的液體。優選新的液體採樣閥包含多元件剪切閥組件，該組件 限定一個以上其中能夠臨時儲存精確體積的液體樣品的等分腔室。 一旦把液體樣品吸入液 體採樣閥的等分腔室，並且以一種具有分割和配置液體等分以便用於隨後分配的作用的方 式操作該閥門，那麼在位於閥門上遊的泵、優選在用於最初將生物學液體吸入閥門中等分 腔室的相同的泵所提供的壓力下，該閥門繼續使額外的液體樣品能夠通過該閥以及與其相 連接的抽吸探針而被選擇性地吸出或分配。根據本發明的第二個方面，提供新的和改進的裝置用於，在自動分析儀器中吸 出和分配液體樣品。這樣的裝置包含
(a) 適合於進入試樣容器以便在這樣的容器內部吸出液體樣品(例如，血液樣品)的 抽吸探針；
(b) 用於在互相垂直的平面上選擇性地推進抽吸探針、以使得探針能夠從間隔開來 的不同的容器中吸出(或者分配)液體的傳輸系統；
(c) 可操作地與抽吸探針相連接的液體採樣閥，這樣的液體採樣閥限定至少一個用於 臨時儲存精確體積的待分配的液體樣品的等分腔室；以及
(d) 可操作地與液體採樣閥相連接、並且可選擇性地進行如下操作的泵(i) 通過抽吸探針並通過液體釆樣閥抽出液體樣品以便充滿等分腔室；或
(ii) 通過抽吸探針分配吸出的液體樣品。 該液體採樣閥被設計成可選擇性地以下述模式操作
(i) 吸出模式，其中在泵的影響下被抽吸探針吸出的液體樣品將經過液體採樣閥，並 且同時充滿或"加載"其等分腔室；或者
(ii) 分割/分配模式，其中在等分腔室內部的液體被設置得通過外力而從剪切閥分配， 同時液體能夠被泵通過抽吸探針並通過液體採樣閥而被吸出、或者被分配。
〖015]參照下述優選的實施方式，對照附圖，可闡明本發明及其優點。附圖中類似附 圖標記代表類似的部分。


圖1A-1C是顯示用於吸出和分配液體的現有技術的混雜裝置的操作的示意圖；
圖2是體現本發明的血液分析儀一部分的示意圖；並且圖3A-3D是在圖2所示裝置中使用的優選液體採樣閥的分解透視圖。
具體實施例方式現在參照附圖，圖1A-1C大略地顯示了用於吸出和分配放置於具有橡膠密封S 的容器C內的全血樣品WBS的現有技術裝置10。這樣的裝置是普通的自動化儀器系統的 一部分，該系統被設計成計數、區分或者分析包含全血樣品的不同類型紅細胞和白細胞。 上述美國專利No. 6,322,752對該血液吸出和分配裝置作了詳盡的描述，其包含具有尖銳末 端11的中空的抽吸探針AP，末端11具有穿透樣品容器上的密封層S以接近其中液體樣 品的作用。抽吸探針具有剛性連接於血液採樣閥BSV的近端12。在該裝置中，抽吸探針 和與其剛性連接的BSV被安裝用於橫向運動，即，垂直於它們沿其移動以接近容器內樣品 的垂直方向的移動，藉此橫向運動，抽吸探針能夠將其樣品等分分配入與試樣容器橫向間 隔開來的腔室。如圖所示，BSV基本上是剪切閥組件，包含三個面對面的墊片P1、 P2和 P3，各個墊片具有多個特地設於其上的鑽孔B。該剪切型墊片可彼此相對地移動，以便選 擇性地引起它們的各個鑽孔或者變成一直線，藉此液體能夠在相鄰的墊片之間流動；或者 不重合，藉此防止液體這樣的流動。在圖1A中，剪切閥顯示為樣品加載構造，其中血液 樣品能夠在真空泵VP的負壓下被抽入或者吸入並且穿過在三個剪切型墊片上的三個成一 直線的鑽孔，然後進入與成一直線的鑽孔在頂部墊片P3處相連接的導管14。當導管14內 吸取的血液達到血液檢測器BD時，信號被傳遞至可控制所有系統部件操作的可編程序邏輯和控制單元(LCU)，所述系統部件包括BSV、真空泵VP、開/閉閥門Vl-V6、以及稀 釋劑泵DP1-DP3。 LCU然後運轉以便使真空泵不活動，並且調節剪切型墊片P1-P3的相對 位置至圖1B中所示位置，藉此從吸出的血液體積中分割或分離兩個精確等分(Al和A2) 的全血用於分析。同時，剪切閥墊片上的不同鑽孔變得排列成一直線，藉此精確等分Al 和A2的全血能夠被分配而用於分析。被中間墊片P2中形成的鑽孔的內體積限定的較小等 分A1被用於確定紅細胞(RBC)計數，而被中間墊片P2下遊的抽吸探針的內體積限定的 較大等分A2被用於白細胞(WBC)計數和分析。優選，等分A1的體積被墊片P2的厚度 和其中的鑽孔直徑所限定。典型地，將用於RBC分析的等分Al的體積選擇在1微升和10 微升之間。相對大體積的等分A2被抽吸探針AP的內體積加上剪切墊片P1中通過其吸出 樣品的鑽孔的體積所限定。典型地，該體積的等分在200微升和300微升之間。在適當的 遲滯後，LCU以分配模式(圖1C中所示)操作裝置IO，該分配模式中，閥門V4-V6被打 開，並且稀釋劑泵DP1-DP3被啟動而驅逐等分樣品至用於樣品製備的不同的池，並且衝洗 未使用的血液樣品至廢物容器。更具體地講，RBC泵DP1運轉以將驅逐等分Al的預定體 積的稀釋劑分配至RBC池，由該RBC池抽出並分析稀釋的、並混合的RBC樣品。WBC 泵DP2運轉以將驅逐等分A2的預定體積的稀釋劑分配至WBC池，在該WBC池中，不 同的試劑(例如溶解試劑、染色試劑等)被加入從而提供一種適當的樣品用於WBC分析。 而且稀釋劑泵P3運轉以衝洗其中的血液樣品導管26。基於前述的描述中，從其浪費相當大體積的吸出血樣，即位於BSV上遊的所 有血液樣品的觀點看，可以評價圖1A-1C大略所示的裝置是不利的。如圖3C所示，所有 這樣的血液最終被稀釋劑泵DP3洗去廢棄。此外，應當注意，在剪切閥和抽吸探針各自的 內容物被流空以前，這些裝置不能用於其他目的，例如，抽吸探針不能以抽吸-排出模式被 使用來進一步加工樣品。現在，根據本發明，設置液體吸出和分配裝置20來克服上述圖1A-1C所示的 液體吸出和分配裝置的不足。參見圖2，本發明的裝置20被描述成血液分析系統一部分的具體實施方式
，該系統包括多個反應室RC1-RC4，在這些反應室中，預定體積的全血樣品 與各種試劑混合來調節用於特定類型分析的樣品。例如，在反應室RC1中，可以將相對微 小和精確的體積(例如，約15微升)的全血與預定體積的合適稀釋劑混合，從而提供一 種精確稀釋的樣品，該稀釋樣品在確定樣品紅細胞數是有用的。在反應室RC2中，可以將 較大但精確的體積的全血與合適的溶細胞試劑、穩定劑和稀釋劑混合，從而提供了一種適 於樣品中多種類型和濃度的白細胞的差異分析的白血球樣品。在反應室RC3中，可以將一定體積的血液樣品與適合於差別染色或別的標記某一類型細胞例如網織紅細胞的螢光染 料混合。 一旦在腔室RC3中標記了這些細胞，那麼預定體積將被轉移至反應室RC4，在該 反應室RC4中，標記的細胞樣品被進一步製備(例如，稀釋)用於分析。如圖所示，各個 反應室包含被蓋子部分24密封的杯狀部分22,蓋子部分24上具有適合於接受預定體積血 液樣品的中心開口24A。另外，反應室的蓋子部分上設有多個埠，通過埠可以引導各 種試劑與樣品反應，並且通過埠可以從反應室中抽取製備的樣品用於分析。每一個反應 室在其基部都具有出口，殘餘的內容物(在除去用於分析的部分後)通過出口能夠被衝洗 為廢物W。仍然參見圖2，本發明的液體吸出和分配裝置20包含抽吸探針AP、新的並且 改進的液體採樣閥LSV、以及雙向泵30。抽吸探針具有尖銳的末端，適合於刺穿在樣品容 器C頂上的密封層S。以普通方式安放抽吸探針，用於分別沿豎向和橫向，即，Z向和X 向移動，從而使探針尖端能夠進入樣品容器C或者反應室RC1-RC4中的任何一個。在申 請日為2005年3月23日的美國專利申請公開No. 2006-0216208的詳細描述中，公開了用 於可動地安放抽吸探針進行這樣的移動的合適的裝置，即X/Z向驅動機構，現將其主題內 容引入本發明作為參考。泵30優選是具有可移動調節器的普通注射器，該注射器沿第一 方向移動可以通過抽吸探針吸出液體、並且沿相反的方向移動可以從探針尖端分配液體。 因此，裝置20的抽吸探針既可用於吸出又可用於分配試樣材料。裝置20的關鍵部件是液體採樣閥LSV，其剛性地安放在儀器構架內部合適的 位置。不同於現有技術中的BSV,本發明的液體採樣閥使抽吸探針能夠以吸出/分配模式持 續操作，其中在該閥己運行至其等分腔室位置從而被經過這些腔室並且藉此將儲存液體驅 至反應室等的試劑或稀釋劑清空後，液體能夠沿兩個方向經過該閥。參考圖3A-3D所示的 剖析立體示意圖，可以最好地理解液體採樣閥的各種部件及其操作。圖3A和3B分別是前視圖和後視圖，顯示了閥的等分腔室正在填充或"加載" 樣品液體時閥部件的相對位置。圖3C和3D分別是前視圖和後視圖，顯示了樣品等分正從 閥中被分配時同樣的閥部件。如圖所示，液體採樣閥是剪切閥組件，包含三個面對面的圓 盤形的閥門墊片，即，前墊片FP、中間墊片MP、和後墊片RP。在使用中，三個墊片相 接觸地被設置在經過各個墊片中的中心開口 31的轉軸(未顯示)上。未圖示的延伸的銷 構件嚙合前墊片和後墊片外圍的相同的槽33，並且具有防止這些墊片繞它們的支撐軸旋轉 的作用。同樣的銷構件優選如圖3B-3C所示地嚙合形成於中間墊片外圍的較大的槽34;因 為銷比槽34更窄，故中間墊片能夠旋轉約15或20度的角度，其移動的程度由槽34的寬度確定。優選每一個墊片由無反應性的陶瓷材料製成，並且墊片的平整的、面對面的表面 被拋光，以防止當墊片相接觸地設置時液體從閥組件內部的出口和通路滲漏。在附圖中顯示的採樣閥被設計成可提供血液樣品(或其他液體)的兩個精確等 分Sl和S2用於分析或加工。等分Sl明顯小於S2，並且其體積被直接地通過中間墊片 MP而形成的鑽孔B2的體積所限定；這樣，鑽孔B2是用於S1的等分腔室，並且其體積 當然由墊片厚度和鑽孔直徑確定。等分S2部分地由弧形的外部管體T的內體積所限定， 該管體T呈環L形，從後墊片RP上形成的兩個間隔的鑽孔B3和B4延伸並返回。因此， 等分S2的體積是外部管體T的內體積和鑽孔B2及B3的各自體積的總和。注意，在圖3B 中，鑽孔B3和B4因圍繞各個孔的錐口孔區域而顯示出相對大的直徑，以便於環形管體安 放在後墊片上。仍然參見圖3A和3B，前墊片FP外表面中的向前延伸的埠 35與抽吸探針 AP通過未圖示的軟管相連接。埠35與在前墊片上形成的鑽孔B1成一直線。因此，在 其樣品加載模式中，吸出的液體樣品將經過鑽孔B1，並且進入形成在中間墊片MP向前表 面上的表面凹槽G1。凹槽G1呈弧形，並且其曲率中心與支撐軸的中心軸A重合。凹槽 Gl面向在前墊片FP後側上的平整表面，因此限定了樣品經過的弧形通路。凹槽G1的對 面是在前墊片FP朝後表面上徑向延伸的凹槽G2。並且與凹槽G2的一部分相對的是中間 墊片MP上限定樣品等分Sl的鑽孔B2。鑽孔B2與鑽孔B3 (在後墊片RP上形成)成一 直線，其依次始終與管體T和鑽孔B4保持液體連通。在加載模式中，鑽孔B4與中間墊片 MP上的鑽孔B5、並且與前墊片FP上的鑽孔B6成一直線。和抽吸泵30相連接的出口 36 與鑽孔B6剛性連接。因此，通過剛剛描述的鑽孔和凹槽的設置，吸出的樣品將通過附接 其上的抽吸探針進入埠35，填充等分腔室S1和S2，並且通過出口36、以及通過導向抽 吸泵的互相連接的導管排出。為了分配在等分腔室中的液體樣品，剪切閥組件的中間墊片MP被旋轉至圖3C 和3D中所示的分割/分配位置。在該位置，不同的凹槽/鑽孔的組合將使第一試劑"試劑1" 能夠從中間墊片MP上的鑽孔B2中驅逐樣品等分Sl，並且使第二試劑"試劑2"能夠從 外部管體T、以及從鑽孔B3和B4中驅逐樣品等分S2。同時，並且最重要地，泵30能夠 通過抽吸探針、以及通過其中閥門經由其"加載"液體樣品的同樣的埠 35和36連續地 從液體容器C吸出和分配樣品液體。如何進行該過程描述如下。在圖3C和3D中，液體採樣閥被顯示為其分割/分配構造，其中，中間墊片MP 相對於保持固定的前墊片和後墊片逆時針方向旋轉了約15度(如圖3C所示)。在該模式中，進入進料口35的液體樣品將再次遇到凹槽G1，但在加載模式期間吸出的液體是在凹 槽的相對端處遇到凹槽。凹槽1的相對端現在與前墊片上的鑽孔B6相對。因此，進入進 料口 35的吸出樣品將被立即導向穿過與出口 36相連接的鑽孔B6。這樣，本發明的液體吸 出和分配裝置能夠以吸出/分配(抽吸和排出)模式連續操作，將樣品吸至液體採樣閥的上 遊側(即，泵側)，同時採樣閥己經運轉以配置待分配的樣品等分S1和S2。在旋轉至其分割和分配的位置上，中間墊片MP運轉，以便從在加載模式期間 形成的液體路徑剪切等分S1和S2，並且配置這樣的等分用於分配。通過引導試劑l穿過 前墊片FP上的第一試劑進入口40，實現了等分S1的分配。通過前墊片上的凹槽G3，試 劑1路徑變得與中間墊片上的鑽孔B2成一直線。該進入的試劑將樣品等分Sl驅逐出鑽孔 B2並使其穿過後墊片上的鑽孔B7，然後使其穿過與鑽孔B7成一直線的第一試劑出口孔 42。通過引導試劑2穿過從後墊片RP延伸的第二試劑進口 50，實現了等分S2的分配。 出口 50與後墊片上的鑽孔B8相連接。 一旦經過鑽孔B8，試劑2會遇到中間墊片後表面 上的弧形凹槽G4。凹槽G4具有移動試劑液體路徑使之與鑽孔B4成一直線(圖3A中所 示)的作用。因此，當試劑2進入鑽孔B4時，其會將分離的樣品等分S2排出到在後墊片 RP上形成的鑽孔B3中。 一旦遇到中間墊片MP後表面上的凹槽G5，排出的樣品的路徑 將與後墊片RP上形成的鑽孔B9成一直線，並且等分S2將從閥門組件上露出來，穿過與 鑽孔B9成一直線的第二試劑出口 52。應當注意，液體採樣閥被顯示為包含附加的埠、 凹槽和鑽孔；但是，如上所述，附加的元件都不對閥的操作產生任何影響。已經描述了優選的包含圖2所示血液分析系統中液體吸出和分配裝置20的液 體採樣闊LSV的結構與操作，現在可以描述系統的操作。假定上述的液體樣品是待以普通 方式分析的全血樣品。通常，在吸出樣品之前，所有的導管加注清潔劑或稀釋劑。為了減 少在吸出的樣品和該清潔劑之間的任何擴散，通過在探針尖端進入樣品之前瞬間啟動注射 泵30，在抽吸探針尖端產生較小的空氣間隙。此後，抽吸探針被驅動向下刺穿容器密封層 S (如果容器被密封的話)、並且進入全血樣品。以負壓(抽吸)模式操作注射泵30以便 抽出樣品，使其穿過導向液體取樣閥的軟管55。當抽吸開始時，系統將開始監控第一光電 血液檢測器BD1的輸出，該光電血液檢測器在檢測空氣間隙後，將監控整個血液樣品以保 證不含任何會損害待分配的樣品體積精確性的氣泡。在吸出的樣品已經經過液體採樣閥、 並且已經從出口 36排出並進入第二軟管56後，第二血液檢測器BD2將探測導入的空氣間 隙，並且發信號給系統邏輯和控制單元(LCU)表明吸出的樣品已經被載入LSV。在證實 血液樣品被第二血液檢測器BD2檢測後，LCU將啟動適合於引起LSV的中間墊片MP旋轉至其樣品分割/分配位置(圖3C和3D中所示)的機械驅動器58，藉此分離樣品等分S1 和S2並配置它們以用於分配。試劑泵吸系統(未顯示)於是將被啟動，以便將試劑1和2 推入採樣閥，目的在於將分離的樣品等分Sl和S2驅至反應室RC1和RC2各自的進入端 口 60。軟管61和62將取樣閥的出口 42和52直接連接至反應室的進口。同時，裝置20 自由地以抽吸-排出模式操作，其中，該模式能夠分配幾乎所有此前吸出的過量樣品以加載 LSV，並且隨後從容器或任何反應室吸出和分配更多的樣品。如上所述，在通過液體採樣閥完成樣品等分Sl和S2的分割後，抽吸探針隨時 可被移入和移出系統的不同反應室，例如，引起系統內部不同液體的移動用於後續加工。 這樣做，注射泵將首先推動液體樣品以使其完全充滿抽吸探針。注射泵於是將通過控制注 射器調節器的移動而分配預定的相對大體積(例如，至少IO微升)的液體。樣品混合和/ 或附加的試劑材料的釋放具有洗滌探針尖端中的樣品液滴的作用。在反應室內攪拌試劑也 將保證液體分配的相對高的精度，優選通過步進馬達驅動的注射泵控制攪拌。在抽吸探針 從一個反應室移到另一個反應室之前，系統通過使用例如探針洗滌器70洗滌探針的外側， 其中探針洗滌器70具有其中探針可滑動地安裝在其內的洗滌室72。稀釋劑或者清洗液在 壓力下被提供至探針洗滌室，並且最終的流出物被衝洗為廢物W。在探針洗滌工序期間， 注射泵將排出少量樣品，以使探針去掉來自前面的反應室的任何汙染試劑。去除汙物後的 這種樣品還將確保液體樣品被加注於探針尖端。在製備一些分析用血液樣品時，樣品製備通常要求多個步驟。如上所述，網織 紅細胞的分析經常要求這些細胞被選擇性地用螢光染料等染色。因此，在樣品在LSV內分 割之後，可以將抽吸探針移動至其可進入反應室RC4的位置，反應室RC4含有螢光染色 劑。 一旦在其中分配血液樣品用於染色，在徹底的清洗操作以後，該探針可以被再次使用， 用於從反應室RC4吸出一部分染色的樣品並且將染色的樣品輸送到反應室RC3，在反應室 RC3中，通過使用例如步進電動機控制的注射泵，染色樣品被精確地分配。應注意，雖然 注射泵尤其優選地用於實施本發明，但顯然能夠使用任何精確的泵吸系統來推進液體沿相 反的方向經過液體採樣閥。根據前面的描述，優選已經設計高度有利的裝置用於在分析儀器中吸出並分配 液體。本發明的裝置本質上是"混雜"，因為其組合了上述BSV和實現液體分配的抽吸-排出方法這兩者。本發明的裝置具有如下有益的技術效果，即在高通量血液儀器中使用的 液體採樣閥(例如BSV)數量的減少(例如，三倍)，這是因為藉助於便宜得多的用於分 配液體的抽吸-排出手段，能夠省去一些液體採樣閥。另外，通過利用幾乎所有的吸出樣品，即，通過組合併分配LSV上遊和下遊所有的樣品作為一種連續試樣，得到分析結果可以僅 需要通過使用用於在分析儀器中分配液體的現有技術裝置所必需的樣品體積的約一半。通過上述特別優選的實施方式，已經詳細描述了本發明。然而，顯而易見，在 不背離本發明精神的情況下，可以做出許多改變和變化，並且這樣的改變和變化理應屬於 附後的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種液體採樣閥，其可操作地與抽吸探針和泵相連接，以便從容器中吸出液體並且通過所述抽吸探針將吸出的液體分配為多個不連續的液體等分，所述液體採樣閥包含剪切閥組件，包含多個並排設置的相面對並且相接觸的閥門墊片，所述閥門墊片中至少一個可相對於其他所述閥門墊片移動從而改變所述閥門墊片的相對位置，並且每一個所述閥門墊片具有流徑限定結構，當所述閥門墊片的相對位置改變時，所述流徑限定結構與相鄰的閥門墊片的流徑限定結構相配合從而在所述剪切閥組件內部限定出至少第一、第二和第三液體流徑，所述閥門墊片中的所述至少一個可相對於其他所述閥門墊片移動從而限定出(a)加載構造，其中，在所述剪切閥組件內部的第一等分腔室被設置於所述第一液體流徑內部，並且被由所述泵通過所述抽吸探針吸出的液體所充滿，以及(b)分割/分配構造，其中(i)所述第一等分腔室內部的液體處於應外力被推動的狀態，從而液體從所述第一等分腔室沿所述第二液體流徑被分配，以及(ii)通過所述泵，液體能夠在所述閥組件內部經由所述抽吸探針並沿著所述第三液體流徑被吸出或分配。
2. 如權利要求1所述的液體採樣閥，其特徵在於，所述第一等分腔室由穿過所述閥門墊片之一的鑽孔所限定。
3. 如權利要求2所述的液體採樣閥，其特徵在於，所述剪切閥組件包含三個相鄰的閥 門墊片，其中所述鑽孔形成在所述三個閥門墊片中的中間閥門墊片中。
4. 如權利要求l所述的液體採樣閥，其特徵在於，第二等分腔室設置在所述第一流徑 中，當所述液體吸出閥是所述加載構造時，所述第二等分腔室也被通過所述液體採樣閥吸 出的液體所充滿，其中當所述液體採樣閥處於所述分割/分配構造中時，所述第二等分腔室 內的液體處於應外力被推動的狀態，從而液體從所述第二等分腔室沿第四流徑被分配。
5. —種液體採樣閥，其適合於與抽吸探針和泵一起使用、並且可操作地與抽吸探針和 泵相連接，用以從容器中吸出液體並通過所述抽吸探針將吸出的液體分配為多個不連續的 液體等分，所述液體採樣閥包含剪切閥組件，所述剪切閥組件構造為使得所述抽吸探針能夠以吸出-分配模式使用，同時所述剪切闊組件可同時地運作來儲存並配置此前通過所述抽 吸探針吸入到所述剪切閥組件的一個以上精確等分的液體。
6. 如權利要求5所述的液體採樣閥，其特徵在於，所述剪切閥組件包含多個相面對、 並且相接觸的閥門墊片，每個所述閥門墊片所具有的結構與相鄰闊門墊片的結構相配合從 而在所述剪切閥組件內部限定出不同的液體流徑，所述閥門墊片中的至少一個可相對於所 述閥門墊片中的其他閥門墊片移動，從而限定出(a) 加載構造，其中，第一等分腔室被設置於所述第一液體流徑內部，並且被由所述 泵通過所述抽吸探針並通過所述閥組件吸出的液體所充滿，以及(b) 分割/分配構造，其中(i) 所述第一等分腔室內部的液體處於應外力被推動的狀態，從而液體從所述第 一等分腔室沿第二流徑被分配，以及(ii) 通過所述泵，液體能夠經由所述閥組件沿第三流徑被吸出或分配。
7. 如權利要求6所述的液體採樣閥，其特徵在於，所述第一等分腔室由穿過所述閥門 墊片之一的鑽孔所限定。
8. 如權利要求7所述的液體採樣閥，其特徵在於，所述剪切閥組件包含三個相鄰的閥 門墊片，其中所述鑽孔形成在所述三個閥門墊片中的中間閥門墊片中。
9. 如權利要求6所述的液體採樣闊，其特徵在於，第二等分腔室設置在所述第一流徑 中，當所述液體吸出閥是其加載構造時，所述第二等分腔室被通過所述液體採樣閥吸出的 液體所充滿，其中當所述液體採樣閥處於其分割/分配構造中時，所述第二等分腔室內的液 體處於應外力被推動的狀態，從而液體從所述第二等分腔室沿第四流徑被分配。
10. 用於在自動分析儀器中吸出和分配液體樣品的裝置，所述裝置包含(a) 抽吸探針，其可操作地與泵相連接，並且適合於進入試樣容器以便吸出在這樣的 容器內的液體樣品；(b) 傳輸系統，用於在互相垂直的平面上選擇性地推進抽吸探針，以使得所述抽吸 探針能夠從間隔開來的不同的容器中吸出或向其分配液體；以及(c) 液體採樣閥，其可操作地連接在所述抽吸探針和泵之間，並且包含可限定至少一 個等分腔室用於臨時儲存精確體積的待分配的液體樣品的結構；所述泵可選擇性地以下述模式操作 '(i) 通過所述抽吸探針並通過液體採樣閥抽出液體樣品以填充所述等分腔室；或(ii) 分配已經通過所述液體採樣閥並通過抽吸探針吸入的液體樣品， 所述液體採樣闊可選擇性地以下述構造操作(i) 加載構造，其中，在泵的影響下被抽吸探針吸出的液體樣品將經過液體採樣閥， 並且同時充滿其所述等分腔室，或者(ii) 分割/分配構造，其中，在所述等分腔室內的液體處於受外力而從所述剪切閾中 被分配的狀態，同時液體樣品能夠被所述泵通過所述抽吸探針並通過所述液體採樣閥或被 吸出、或被分配。
11. 如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述泵是步進馬達控制的注射泵。
12. 如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述剪切閥組件包含多個相面對、並且 相接觸的閥門墊片，每個所述閥門墊片所具有的結構與相鄰閥門墊片的結構相配合從而在 所述剪切閥組件內部限定出不同的液體流徑，所述閥門墊片中的至少一個可相對於所述閥 門墊片中的其他閥門墊片移動，從而限定出(a) 加載構造，其中，第一等分腔室被設置於所述第一液體流徑內部，並且由所述泵通過所述抽吸探針並通過所述閥組件吸出的液體所充滿，以及(b) 分割/分配構造，其中(0所述第一等分腔室內部的液體處於應外力被推動的狀態，從而液體從所述第一等分腔室沿第二流徑被分配，以及(ii)通過所述泵，液體能夠經由所述閥組件並沿著第三流徑被吸出或分配。
13. 如權利要求12所述的液體採樣閥，其特徵在於，所述第一等分腔室由穿過所述閥 門墊片之一的鑽孔所限定。
14. 如權利要求13所述的液體採樣閥，其特徵在於，所述剪切閥組件包含三個相鄰的 閥門墊片，其中所述鑽孔形成在所述三個闊門墊片中的中間墊片中。
15. 如權利要求12所述的液體採樣閥，其特徵在於，第二等分腔室設置在所述第一流 徑中，當所述液體吸出閥是其加載構造時，所述第二等分腔室被通過所述液體採樣閥吸出 的液體所充滿，其中當所述液體採樣閥處於其分割/分配構造中時，所述第二等分腔室內部 的液體處於應外力被推動的狀態，從而液體從所述第二等分腔室沿第四流徑被分配。
16. 液體吸入/分配裝置，其包含(a) 抽吸探針，其適合於穿透在試樣容器頂上的密封層從而獲取該容器內部的液體樣口(b) 剪切閥組件，其可操作地與抽吸探針相連接，並且限定至少一個等分腔室用於臨時儲存精確體積的液體樣品，所述剪切閥組件可選擇性地以下述模式操作(i) 加載模式，用於在其等分腔室中接受被所述抽吸探針吸入的液體樣品，以及(ii) 分配模式，用於使所述等分腔室內部的液體樣品能夠從所述等分腔室中被 分配；以及(C)注射泵，其可操作地與所述剪切閥組件相連接，並且可以下述模式操作(i) 吸入模式，當剪切閥組件以其加載模式運作時，通過抽吸探針將樣品液體吸 入到剪切閥組件的等分腔室內，以及(ii) 吸入/分配模式，其既可以通過抽吸探針和剪切閥組件將液體樣品從試樣容 器中吸至剪切閥組件的下遊位置、也可以通過剪切閥組件並通過抽吸探針分配此前從剪切 閥組件下遊這一位置吸入的液體樣品。
全文摘要
裝置(20)用於在分析儀器例如血液儀器中吸出和分配液體樣品，其包括液體採樣閥(LSV)，該液體採樣閥運轉時可分割並配置一個以上精確體積的已經被泵(30)吸入閥門的液體樣品，同時該液體採樣閥使裝置能夠以吸出/分配(抽吸-排出)模式運轉，該模式中液體樣品能夠被泵例如注射泵選擇性地驅動而沿相反的方向經過該閥。
文檔編號G01N30/20GK101529243SQ200780039614
公開日2009年9月9日 申請日期2007年9月7日 優先權日2006年10月26日
發明者喬斯·M·卡諾, 克雷格·R·魏納, 卡洛斯·R·岡薩雷斯, 聖地牙哥·加爾維斯, 威廉·J·凱西, 威廉·W·李, 羅伯託·德瓦萊 申請人:貝克曼考爾特公司