CN101790688A - 分注管嘴和自动分析装置 - Google Patents

Abstract

一种分注管嘴和自动分析装置，该分注管嘴具有保持筒部(11a)，其对分注对象的液体进行保持；以及排出端面(11b)，其形成于保持筒部的顶端，形成有对液体进行吸引、排出的开口(11c)。与保持筒部(11a)的内表面相比，分注管嘴(11)的排出端面(11b)与液体的接触角大。保持筒部(11a)的内表面与排出端面(11b)的分界是与液体的接触角不同的分界。自动分析装置(1)采用分注管嘴(11)对检体或试药进行分注。

Description

分注管嘴和自动分析装置

技术领域

本发明涉及一种分注管嘴和自动分析装置。

背景技术

以往，对血液、体液等活体试料进行分析的自动分析装置，采用分注装置向反应容器内分注检体、试药等液体试料。此时，为了对液体试药进行精度良好的分注，已知有分注装置求出液体试料开始排出时的分注管嘴内的空气体积，根据求出的空气体积算出希望量的液体试药的分注所需的活塞的推入动作量的技术(例如，参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开2004-20320号公报

发明要解决的课题

然而，专利文献1所公开的分注装置存在如下问题：由于需要求出分注管嘴内的空气体积的单元，因此结构复杂，而且当分注粘度范围广的液体试料时，不一定能够提高分注精度。

发明内容

本发明鉴于上述问题而做成，其目的在于提供一种结构简单、能够对粘度范围广的液体试料进行高精度的分注的分注管嘴和自动分析装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述问题并实现上述目的，本发明的分注管嘴，具有保持筒部，其对分注对象的液体进行保持；以及排出端面，其形成在所述保持筒部的顶端，形成有对所述液体进行吸引、排出的开口，其特征在于，与所述保持筒部的内表面相比，所述排出端面与所述液体的接触角大。

又，本发明的分注管嘴，在上述发明中，其特征在于，所述排出端面，在其表面形成有与所述液体具有非亲和性的非亲和性膜。

本发明的分注管嘴，在上述发明中，其特征在于，所述保持筒部，在其内表面形成有与所述液体具有亲和性的亲和性膜。

又，本发明的分注管嘴，在上述发明中，其特征在于，所述保持筒部的内表面与所述排出端面的分界，是与所述液体的接触角不同的分界。

又，本发明的分注管嘴，在上述发明中，其特征在于，形成在所述排出端面上的开口为一个。

又，为了解决上述问题并实现上述目的，本发明的自动分析装置，其对检体和试药进行搅拌而使它们反应，对反应液的光学特性进行测定，从而对所述反应液进行分析，其特征在于，采用所述的分注管嘴来对所述检体或所述试药进行分注。

发明的效果

本发明的分注管嘴，被处理成，与保持筒部的内表面相比，排出端面与分注液体的接触角大，本发明的自动分析装置采用所述分注管嘴对检体进行分注，因此具有结构简单、能够对粘度范围广的液体试料进行高精度的分注的效果。

附图说明

图1是表示具有本发明的分注管嘴的本发明的自动分析装置的概要结构图。

图2是表示具有本发明的分注管嘴的分注装置的概要结构的立体图。

图3是表示本发明的分注管嘴的纵剖面图。

图4是表示图3所示的分注管嘴的A部放大图。

图5是表示在本发明的分注管嘴的排出端面上形成非亲和性膜的第一例的图。

图6是表示在本发明的分注管嘴的排出端面上形成非亲和性膜的第二例的图。

图7是表示在本发明的分注管嘴的排出端面上形成非亲和性膜的第三例的图。

图8是表示在本发明的分注管嘴的保持筒部的内表面形成与分注对象的液体具有亲和性的亲和性膜，从而处理成，与保持筒部的内表面相比，排出端面与分注对象的液体的接触角大的第四例的图。

符号说明

1自动分析装置

2第1试药台

3第2试药台

5反应台

6反应容器

7第1试药分注装置

8第2试药分注装置

9检体容器移送部

10检体分注装置

11分注管嘴

11a保持筒部

11b排出端面

11c开口

11d非亲和性膜

12管嘴驱动机构

13转动电动机

14升降电动机

15泵驱动机构

16泵

17阀

21搅拌部

22测光部

23清洗部

25控制部

26输入部

27显示部

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的分注管嘴和自动分析装置的实施形态进行详细的说明。图1是表示具有本发明的分注管嘴的本发明的自动分析装置的概要结构图。图2是表示具有本发明的分注管嘴的分注装置的概要结构的立体图。图3是表示本发明的分注管嘴的纵剖面图。图4是图3所示的分注管嘴的A部分放大图。

如图1所示，自动分析装置1具有第1试药台2、第2试药台3、反应台5、第1试药分注装置7、第2试药分注装置8、检体容器移送部9、检体分注装置10、搅拌部21、测光部22、清洗部23以及控制部25。

第1试药台2和第2试药台3各自的结构相同，因此对第1试药台2进行说明，对于第2试药台3使用与相对应的结构要素相对应的符号。

如图1所示，第1试药台2在驱动单元的作用下旋转，将所保持的多个试药容器2a沿周向输送。此时，第1试药台2，在其外周配置有第1读取部2b。第1读取部2b读取附在多个试药容器2a上的条形码标记等信息记录介质的信息。

如图1所示，反应台5沿着周向排列有多个反应容器6，利用与试药台2、3的驱动单元不同的驱动单元正转或逆转，从而输送反应容器6。反应台5，例如一个周期向顺时针方向旋转(1周-1反应容器)/4，四个周期旋转(1周-1反应容器)。

反应容器6是方形筒状的容量为数nL～数百μL的微量实验皿(日文：キユベツト)，使用能够透过测光部22所射出的分析光中所含有的光的80％以上的透明材料，例如含有耐热玻璃的玻璃、环烯和聚苯乙烯等合成树脂。利用设在反应台5附近的第1试药分注装置7和第2试药分注装置8，将试药从第1试药台2和第2试药台3的试药容器2a、3a分注到反应容器6中。

这里，第1试药分注装置7和第2试药分注装置8各自的结构相同，因此对第1试药分注装置7进行说明，对于第2试药分注装置8使用与相对应的结构要素相对应的符号。

如图1和图2所示，第1试药分注装置7具有在水平面内沿箭头方向转动、并且沿上下方向升降的臂部7a和分注试药的分注管嘴7b，臂部7a的一端支撑于未图示的支柱的上部。第1试药分注装置7，在分注管嘴7b的移动轨迹上配置有清洗槽7c，该清洗槽7c利用清洗水对分注管嘴7b进行清洗。清洗槽7c对从分注管嘴7b排出并清洗分注管嘴7b内侧的清洗水进行废弃，同时利用喷出到槽内的清洗水对分注管嘴7b外侧进行清洗。

如图1所示，检体容器移送部9是将多个架子9a沿箭头方向移送的移送单元，一边使架子9a前进一边移送。架子9a对收容检体的多个检体容器9b进行保持。这里，检体容器移送部9在中央设有收容紧急检体的冷藏库9c。每当检体容器移送部9所移送的架子9a的前进停止时，检体容器9b通过检体分注装置10将检体向各反应容器6内分注。

如图2所示，检体分注装置10具有沿水平方向转动并沿上下方向升降的驱动臂部10a、支撑于驱动臂部10a的本发明的分注管嘴11、支撑驱动臂部10a的支柱10c、清洗分注管嘴11的清洗槽10d。清洗槽10d，连接有向槽内喷出清洗水的配管、以及将喷出到槽内并对分注管嘴11的外表面进行清洗的清洗水排出的配管，与第1试药分注装置7的清洗槽7c相同，清洗槽10d配置在分注管嘴11的移动轨迹上。检体分注装置10具有实现分注动作的管嘴驱动机构12和泵驱动机构15。

这里，本发明的分注管嘴11通过对不锈钢等金属进行加工、或对聚苯乙烯等合成树脂进行注塑成型而制成，如图3和图4所示，具有保持筒部11a，其对分注对象的液体进行保持；以及排出端面11b，其形成于保持筒部11a的顶端，并形成有对液体进行吸引、排出的开口11c。分注管嘴11，其保持筒部11a的顶端侧形成为逐渐变细，并被处理成，与保持筒部11a的内表面相比，排出端面11b与液体的接触角大。即，如图3所示，分注管嘴11在其顶端的至少排出端面11b的表面形成有非亲和性膜11d，该非亲和性膜11d由对于分注对象的液体具有非亲和性的氟树脂或硅酮树脂构成。因此，保持筒部11a的内表面和排出端面11b的分界(例如，参考图4的B部分)形成与液体的接触角不同的分界。这样，通过在排出端面11b上形成非亲和性膜11d，从而分注管嘴11所分注的液体的切液性(液切れ性)提高。

管嘴驱动机构12使分注管嘴11升降并转动，如图2所示，具有转动电动机13和升降电动机14。转动电动机13，在安装于旋转轴13a的转轮13b和安装于支柱10c的转轮10e之间卷绕有同步皮带13c。升降电动机14在安装于旋转轴的转轮和安装在螺纹轴10f下端的转轮10g之间卷绕有同步皮带14a。这里，螺纹轴10f与安装在支柱10c下端的升降块10h螺合，与升降块10h一起构成滚珠丝杠结构。

泵驱动机构15是向分注管嘴11分注检体的结构，如图2所示，具有活塞泵15a和分注电动机15e。活塞泵15a具有缸体15b和活塞15c，活塞15c被分注电动机15e往复驱动。分注电动机15e与连接设置于旋转轴的螺纹轴15f连接，螺纹轴15f与升降块15g螺合。在升降块15g上，连结有从活塞15c延伸出来的连杆15d的下端。这里，活塞泵15a，其缸体15b和分注管嘴11之间、缸体15b和清洗水罐之间通过配管15h连接，在连接缸体15b和清洗水罐之间的配管15h上设有泵16和阀17。

泵16将保持在清洗水罐中的清洗水压送到泵驱动机构15的缸体15b中。阀17对配管15h进行开闭，从而对连接所述清洗水罐和泵驱动机构15之间的配管15h的清洗水的流通进行切换。

如图1所示，搅拌部21配置在反应台5外周的第2试药分注装置8的附近，对分注到反应容器6中的含有检体和试药的液体试料进行搅拌。搅拌部21，使用例如通过表面弹性波元件对液体试料进行非接触搅拌的搅拌装置、或通过搅拌棒对液体试料进行搅拌的搅拌装置。

如图1所示，测光部22配置在反应台5外周的搅拌部21和清洗部23之间，射出对试药和检体反应了的反应容器6内的反应液进行分析用的分析光。测光部22将与透过反应容器6内的反应液的分析光的光量有关的光信号输入到控制部25中。

如图1所示，清洗部23配置在反应台5外周的检体分注装置10的附近，当通过管嘴吸引并排出反应容器6内的反应液后，从所述管嘴注入清洗剂、清洗水等清洗液，重复进行多次吸引动作，从而对结束了测光部22测光的反应容器6内进行清洗。

控制部25，例如使用微型计算机等，如图1所示，与自动分析装置1连接，对自动分析装置1的各构成部的动作进行控制，并且根据基于测光部22输出的光信号的反应液的吸光度，对检体的成分浓度等进行分析。而且，控制部25根据从键盘等输入部26输入的分析指令，对自动分析装置1的各构成部的动作进行控制并执行分析动作，同时除了分析结果和警告信息以外，还将基于从输入部26输入的显示指令的各种信息等显示在显示盘等显示部27上。

如上构成的自动分析装置1，在控制部25的控制下动作，将检体从保持于架子9a的多个检体容器9b中利用检体分注装置10依次分注到利用旋转的反应台5沿周向输送而来的多个反应容器6中。试药分注机构7、8从试药容器2a、3a依次将试药分注到依次分注有检体的反应容器6中。

这样一来，每当反应台5停止时，利用搅拌部21依次搅拌分注有试药和检体的反应容器6而使试药和检体反应，当反应台5再次旋转时通过测光部22。此时，反应容器6内的试药和检体反应了的反应液由测光部22测光，利用控制部25对成分浓度等进行分析。然后，反应液的测光结束了的反应容器6被移送到清洗部23并被清洗后，再次用于检体的分析。

这时，如图3和图4所示，本发明的分注管嘴11在其顶端的至少排出端面11b的表面形成有非亲和性膜11d，该非亲和性膜11d由与分注对象的液体具有非亲和性的氟树脂或硅酮树脂构成。因此，每当由检体容器移送部9移送的架子9a的前进停止时，当自动分析装置1利用检体分注装置10向各反应容器6分注检体时，即使所分注的多种检体的粘度范围广，也能对检体进行切液良好的分注，能够抑制粘度不同的多个检体的分注量的偏差，从而进行高精度的分注。

这里，为了推定作为非亲和性膜形成有由氟树脂构成的非亲和性膜11d的本发明的分注管嘴11的性能，将充满试验检体的分注管嘴11的下端浸渍在试验检体中，对于提起时附着在排出端面11b上的、相对于试验检体的量(nL)和指定分注量(0.4μL)的试验检体的附着量的比例(％)，使用流体解析方程(流体解析プログラム)进行求解。此时的解析条件，使用分注管嘴11和由不锈钢构成的比较管嘴，该比较管嘴除了排出端面11b上未形成非亲和性膜11d以外，其余与分注管嘴11相同，并使用粘度为1mPa·s和3mPa·s的试验检体。

通过流体解析求出的试验检体向分注管嘴11和不具有非亲和性表面的比较管嘴各自的顶端部附着的附着量(nL)及其比例(％)的差异表示在表1中。

【表1】

这里，试验检体假设有在纯水中混入聚乙烯醇并分别将粘度调整为1mPa·s和3mPa·s这两种。另一方面，所使用的分注管嘴11和比较管嘴，图3所示的开口11c的直径为0.27mm，直线部分的内直径d为0.95mm，未形成非亲和性膜11d的排出端面11b的外直径为0.55mm，形成为逐渐变细的部分的沿着长度方向的长度为12mm。而且，分注管嘴11的形成非亲和性膜11d的部分的对于纯水的接触角为100°，分注管嘴11和比较管嘴的未形成非亲和性膜11d的不锈钢部分的对于纯水的接触角为50°。

从表1所示的分析结果明显可知，在排出端面11b上形成有非亲和性膜11d的分注管嘴11，其试验检体的切液性能提高，与比较管嘴相比，所附着的试验检体的量在绝对值上能够激减到1/30～1/100，但粘度高的试验检体的附着量略多。

(实施例1，比较例1、2)

另一方面，为了确认本发明的分注管嘴11的对于实际分注性能的效果，采用形成有由氟树脂构成的非亲和性膜11d的分注管嘴11(实施例1)、在分注管嘴11的保持筒部11a的内表面也形成有非亲和性膜11d的比较管嘴(比较例1)、以及除了未在排出端面11b上形成非亲和性膜11d以外其余与分注管嘴11相同的由不锈钢构成的比较管嘴(比较例2)，将指定分注量设定为0.4μL，对1mPa·s和3mPa·s的试验检体在分注(排出)时的实际分注量(μL)进行测定。

将该结果与以1mPa·s的实际分注量为基准的实际分注量差(％)一起表示在表2中。表2所示的实际分注量通过以下方法获得：将光学浓度(OD)已知的液体作为试验检体而从分注管嘴11和比较管嘴向分光用单元格排出，并向分光用单元格导入纯水而稀释后，用分光光度仪测出吸光度，将该吸光度除以稀释倍率而获得。当进行测定时，将色素溶解到1mPa·s的试验检体中并调整为光学浓度1500，之后通过分注管嘴11或比较管嘴向空的分光用单元格内分注，利用大约3000倍的稀释倍率的1500μL的纯水进行稀释，使用分光光度仪对光学浓度变成0.5前后的溶液的光学浓度进行测量。为了正确求出稀释倍率，用电子秤对稀释液导入前后和空的分光用单元格的重量进行测量并算出液体的体积。而且，实际分注量差(％)通过(实际分注量差/1mPa·s的实际分注量)×100求出。

【表2】

如表2所示，与比较例1、2的比较管嘴相比，本发明的分注管嘴11能够将实际分注量差(％)抑制为减小到大约1/2。即，分注管嘴11，通过在排出端面11b上形成非亲和性膜11d这种简单的结构，即使对粘度不同的液体进行分注，也能将分注量的偏差抑制为较小，能够对粘度范围较广的液体试料进行高精度的分注。此时，根据比较例1的结果可知，分注管嘴11，即使在其保持筒部11a的内表面形成非亲和性膜11d，分注量的偏差也与除了在排出端面11b未形成非亲和性膜11d以外其余与分注管嘴11相同的由不锈钢构成的比较管嘴(比较例2)大致相同地变大，不能对粘度范围广的液体试料进行高精度的分注，通过在排出端面11b上形成非亲和性膜11d，从而能够将分注量的偏差抑制为较小。

这里，由氟树脂或硅酮树脂构成的非亲和性膜11d，例如通过如下方法形成：如图5所示，使对不锈钢等金属进行拉伸加工而获得的分注管嘴、对聚苯乙烯等合成树脂进行注塑成型而获得的分注管嘴从顶端排出加压空气Ar，同时将分注管嘴11的顶端部分浸渍在由氟树脂或硅酮树脂构成的溶液Lq中，然后将分注管嘴从溶液Lq中提起，在常温或高温下进行干燥，从而能够在排出端面11b和顶端部分上形成非亲和性膜11d。在这种情况下，将分注管嘴11浸渍在氟树脂或硅酮树脂的溶液Lq中时，只要从顶端浸渍3～5mm左右就可以。

而且，如图6所示，由氟树脂或硅酮树脂构成的非亲和性膜11d可以通过以下方法形成：使向分注管嘴11压送的加压空气Ar从顶端排出，并且一边使分注管嘴11沿轴旋转一边向其顶端部分涂布氟树脂或硅酮树脂的溶液Lq，在常温或高温下进行干燥，从而能够在排出端面11b和顶端部分上形成非亲和性膜11d。这里，作为氟树脂的溶液Lq，例如能够使用株式会社フロロ科技(日文：フロロテクノロジ一)制、商品名“フロロサ一フ”FG3020TH-8.0、FG3030TH-2.0，住友3M株式会社制、商品名“ノベツク”N1720、N7300等，作为硅酮树脂的溶液Lq，可以使用NTT推广科技(日文：NTTアドバンステクノロジ)株式会社制、商品名“ハイレツク”1550，Shell Car Care Int.公司制、商品名“Rain-X”。

此外，如图7所示，由氟树脂或硅酮树脂构成的非亲和性膜11d也可以通过以下方法形成：使分注管嘴11的排出端面11b与涂布有氟树脂或硅酮树脂的薄片S接触，使氟树脂或硅酮树脂转印到排出端面11b上后，在常温或高温下对氟树脂或硅酮树脂进行干燥，从而使非亲和性膜11d形成在排出端面11b上。

除此以外，非亲和性膜11d也可以采用例如分子气态生长法、喷镀(PVD，物理蒸发)、离子注入法、等离子体CVD等方法形成在分注管嘴11的排出端面11b上。

另一方面，当分注管嘴11是如上所述那样对不锈钢等金属进行拉伸加工而成型的结构或由聚苯乙烯等合成树脂注塑成型的结构时，也可以处理成，不在排出端面11b形成非亲和性膜11d，而在保持筒部11a的内表面形成与分注对象的液体具有亲和性的亲和性膜，从而使排出端面11b与分注对象的液体的接触角比保持筒部11a的内表面与分注对象的液体的接触角大。这时，如图8所示，将加压空气Ar从排出端面11b的周围向顶端侧压送，并向分注管嘴11注入亲和性溶液La，在常温或高温下进行干燥，从而在保持筒部11a的内表面形成亲和性膜。作为亲和性溶液La，例如使用有机聚硅烷系的表面涂层。

而且，当分注管嘴11由金属材料成型时，通过分子气态生长法形成与分注对象的液体具有亲和性的高分子膜后，向排出端面11b照射电子射线、激光或紫外线从而去除高分子膜，从而作为管嘴顶端的主要部分使排出端面11b上露出对于分注对象的液体具有非亲和性的金属。即使这样，分注管嘴11也能处理成，与保持筒部11a的内表面相比，排出端面11b与分注对象的液体的接触角大。

另外，本发明的分注管嘴，对使用于分注检体的检体分注装置10的情况进行了说明，但如果是粘度范围广的液体试料，也可以使用于分注试药的试药分注装置。而且，上述分注管嘴对顶端部分都做成锥形的结构进行了说明，但也可以是顶端部分不是锥形、而是由直管构成的分注管嘴。

产业上的实用性

如上所述，本发明的结构简单，对于粘度范围广的液体试料的高精度分注是有用的，尤其适用于分注管嘴和自动分析装置。

Claims (6)

1.一种分注管嘴，具有保持简部，其对分注对象的液体进行保持；以及排出端面，其形成在所述保持筒部的顶端，形成有对所述液体进行吸引、排出的开口，其特征在于，

与所述保持筒部的内表面相比，所述排出端面与所述液体的接触角大。

2.如权利要求1所述的分注管嘴，其特征在于，所述排出端面，在其表面形成有与所述液体具有非亲和性的非亲和性膜。

3.如权利要求1所述的分注管嘴，其特征在于，

所述保持筒部，在其内表面形成有与所述液体具有亲和性的亲和性膜。

4.如权利要求1所述的分注管嘴，其特征在于，

所述保持筒部的内表面与所述排出端面的分界，是与所述液体的接触角不同的分界。

5.如权利要求1所述的分注管嘴，其特征在于，

形成在所述排出端面上的开口为一个。

6.一种自动分析装置，其对检体和试药进行搅拌而使它们反应，对反应液的光学特性进行测定，从而对所述反应液进行分析，其特征在于，

采用权利要求1～5中的任一项所述的分注管嘴来对所述检体或所述试药进行分注。

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