專利名稱：測量裝置及其內所用的旋轉閥的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種測量裝置及其內所用的旋轉閥。具體地說，本發(fā)明涉及一種用于分析液體樣品中的顆粒的測量裝置。
相關技術說明以下是與本發(fā)明相關的現(xiàn)有技術裝置。
(1)一種通過測量樣品的光特性來分析生物流體的生物流體分析裝置，該裝置包括一樣品接收口和一泵連接口；至少一個樣品處理室，一光測量室和可選擇的位于樣品接收口和泵連接口之間的廢棄流體聚集室；一連接樣品處理室、光測量室和/或廢棄流體聚集室的流體通道(例如美國專利No.5681529)。
(2)一種一次性測量組件，包括一其內至少具有一個光或電氣化學傳感器的測量通道；一位于該測量通道的第一端的第一端口，用于將該測量組件與一分析器相連；和一位于該測量通道的第二端的第二端口，用于將該測量組件與一取樣部相連，其中一單個的通用密封件用于密封第一和第二端口，并具有第一、第二和第三位置，當密封件處于第一位置時，關閉測量通道的第一和第二端，當密封件處于第二位置時，測量通道的第一端連接到第一端口上且測量通道的第二端連接到一位于測量組件內的收集箱上，該收集箱用于從測量通道排出的液體，當密封件處于第三位置時，測量通道的第一端連接到一位于測量組件內的緩沖器箱上且測量通道的第二端連接到第二端口上(例如美國專利No.5228350)。
具有上述布置的測量裝置(生物流體分析裝置或測量組件)使用中被樣品所污染，使用后即被拋棄，這樣使用者可以安全而衛(wèi)生地對一種樣品進行分析操作。
然而，傳統(tǒng)的測量裝置未設計成能夠準確地量化一給定樣品。因此難于準確地分析生物流體樣品如血液和尿、工業(yè)微粒樣品如調色劑顆粒和飲料樣品如牛奶。
可以想到的解決該問題的方式是在采用測量裝置之前對樣品進行初始量化。然而這種方法需要額外地增加一種量化樣品的裝置，該裝置還會被樣品所污染。
而且，也很難將測量裝置與附加的樣品量化和稀釋裝置合適地匹配，以便于以良好的再現(xiàn)性準確地分析樣品。
發(fā)明簡述考慮到以上所述，本發(fā)明的目的是提供一種測量裝置，該裝置具有樣品量化功能以安全而衛(wèi)生地分析一給定樣品。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種測量裝置，該裝置包括一用于確定一樣品的體積的大小的量化部分；一與該量化部分相通的主通道，一位于該主通道內、用于分析被量化了的樣品的分析部分，和一壓力導入端口，該端口與主通道相通，用于將壓力導入該主通道內以將樣品從量化部分輸送到分析部分，其中分析部分包括電特性測量部分和光特性測量部分中的至少一個，電特性測量部分用于測量樣品的電特性，而光特性測量部分用于測量樣品的光特性。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明的第一實施例的測量裝置的頂部平面視圖；圖2是本發(fā)明的第一實施例的測量裝置的前視圖；圖3是本發(fā)明的第一實施例的測量裝置的內部結構的透視圖；圖4是第一實施例的測量裝置的旋轉閥的頂部平面視圖；圖5是第一實施例的測量裝置的旋轉閥的前視圖；圖6是第一實施例的測量裝置的旋轉閥的底視圖；圖7是從圖5中的箭頭方向A-A看的旋轉閥的剖視圖；圖8是從圖5中的箭頭方向B-B看的旋轉閥的剖視圖；圖9是從圖5中的箭頭方向C-C看的旋轉閥的剖視圖；圖10是從圖4中的箭頭方向X-X看的旋轉閥的剖視圖；圖11是第一實施例的測量裝置的電阻測量部分的主要部分的剖視圖；圖12是第一實施例的分析器的結構的方框圖；圖13至15是用于說明圖12所示的分析器的操作的流程圖；圖16(a)至16(c)是用于說明第一實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖；圖17(a)至17(c)是用于說明第一實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖；圖18(a)至18(c)是用于說明第一實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖；圖19(a)至19(c)是用于說明第一實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖；圖20(a)至20(c)是用于說明第一實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖；圖21至34是用于說明第一實施例的測量裝置中的樣品和稀釋液的流動的圖；圖35和36是圖3所示的測量裝置的通道的主要部分的剖視圖；圖37是本發(fā)明的第二實施例的測量裝置的頂部平面視圖；圖38是第二實施例的測量裝置的前視圖；圖39是第二實施例的測量裝置的內部結構的透視圖；圖40是第二實施例的測量裝置的旋轉閥的頂部平面視圖；圖41是第二實施例的測量裝置的旋轉閥的前視圖；圖42是第二實施例的測量裝置的旋轉閥的底視圖；圖43是從圖41的箭頭方向A-A看的旋轉閥的剖視圖；圖44是從圖41的箭頭方向B-B看的旋轉閥的剖視圖；圖45是從圖40的箭頭方向X-X看的旋轉閥的剖視圖；圖46是第二實施例的測量裝置的電阻測量部分的主要部分的剖視圖；圖47所示的剖視圖示出了對旋轉閥的改動；圖48所示的方框圖示出了第二實施例的分析器的結構；圖49至51所示的流程圖用于解釋第二實施例的分析器的操作；圖52(a)和52(b)是用于說明第二實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖；圖53(a)和53(b)是用于說明第二實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖；圖54(a)和54(b)是用于說明第二實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖；圖55(a)和55(b)是用于說明第二實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖56(a)和56(b)是用于說明第二實施例的測量裝置的旋轉閥的操作的圖；圖57至72是用于說明第二實施例的測量裝置中的樣品和稀釋液的流動的圖；圖73所示的剖視圖示出了圖37所示的測量裝置的主要部分；和圖74是圖37所示的測量裝置的通道的主要部分的剖視圖。
本發(fā)明的詳細描述本發(fā)明的測量裝置包括一測量裝置，該裝置包括一用于確定一樣品的體積的大小的量化部分；一與該量化部分相通的主通道，一位于該主通道內、用于分析被量化了的樣品的分析部分，和一壓力導入端口，該端口與主通道相通，用于將壓力導入該主通道內以將樣品從量化部分輸送到分析部分，其中分析部分包括電特性測量部分和光特性測量部分中的至少一個，電特性測量部分用于測量樣品的電特性，而光特性測量部分用于測量樣品的光特性。
分析部分可包括有電特性測量部分和光特性測量部分中或兩者中的任一個。電特性測量部分一般適合于測量樣品中的顆粒的大小和數(shù)量，而光特性測量部分一般適合于測量樣品的吸光率。更具體地說，電特性測量部分測量紅血球、白血球、血小板、調色劑顆?；蝾愃莆锏某叽绱笮『蛿?shù)量。光特性測量部分確定血色素、血液凝結時間、酶如ALP或過氧化物酶的活動性水平、膽紅素的量、CRP或類似物的數(shù)量。
量化部分可包括一稀釋部分，該稀釋部分用于用一定容量的稀釋液來稀釋被分析的樣品。測量裝置還可以包括一樣品接收部分，用于接收被量化的樣品，樣品接收部分與量化部分相通。樣品接收部分被設定成能夠容納一插入其內的毛細作用的血液取樣器。
在該測量裝置中，量化部分可包含有一旋轉閥，該旋轉閥包含一具有一敞開的底部和一圓筒狀的內圓周表面的外圓筒，以及具有一封閉底部和一位于其外圓周表面內、用于量化樣品的凹槽的內圓筒，內圓筒安裝在外圓筒內并可繞其一軸轉動，與外圓筒的內圓周表面滑動接觸，外圓筒和內圓筒限定了一稀釋液容器，用于容納稀釋液。
旋轉閥還可包括一用于將樣品導入凹槽內的第一通道，和一用于使凹槽與稀釋液容器相通的第二通道，其中轉動內圓筒以打開和關閉第一通道和第二通道。
可轉動內圓筒以打開第一通道以便將樣品導入凹槽內，關閉第一通道來量化該樣品，和打開第二通道以便將被量化的樣品輸送入稀釋液容器以稀釋該樣品。
電特性測量部分可包括一具有一小通孔并位于主通道內以阻隔主通道的分離板，和位于分離板的兩相對端上且暴露在主通道內的兩個電極。
可用的分離板是電絕緣的圓形薄板，厚度為50微米至500微米，外徑為0.5毫米至10毫米，并具有一直徑為50微米至300微米的微小通孔。最好根據(jù)要測量的顆粒的尺寸大小來確定該小通孔的直徑。薄板的材料最好是具有抗熱性能的塑料制品，如聚酰亞胺，但不局限于此。其他可用的薄板的材料包括紅寶石和蘭寶石。采用具有抗熱性能的材料，可以很容易地通過激光加工過程如一種受激準分子激光磨損過程(excimer laser abrasion process)得到小通孔。利用二氧化碳激光加工工藝或沖壓工藝從一種薄板材料上切割下分離板是降低成本的最佳方式。
光特性測量部分最好是位于主通道的一部分內，該部分能夠透過光，并被設定成介于一光源和一光接收裝置之間。
測量裝置可包括一上板和一疊在該上板上的下板，量化部分、主通道和分析部分可位于上板和下板中的至少一個內。
此時，可以由一種透明的壓克力樹脂或一種包含有抗靜電介質的聚碳酸酯樹脂來構成上板和下板。上板和/或下板可以塑造或機加工成一定結構形狀用于量化部分、主通道和分析部分的形成。
通過RF焊接方式或紫外線結合方式，或者利用螺栓固定上、下板在兩板間加橡膠密封件，利用粘合劑，氣密地將上板和下板結合在一起。
在本發(fā)明的測量裝置中，主通道具有一泡沫收集部分，用于防止泡沫移向量化部分，或一調整部分，用于調整被輸送的樣品。
壓力導入端口包括一伸入主通道內的管。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種旋轉閥，該閥包括一具有一敞開的底部和一圓筒狀的內圓周表面的外圓筒；以及一具有封閉底部和一位于其外圓周表面內、用于量化樣品的凹槽的內圓筒，內圓筒安裝在外圓筒內并可繞其一軸轉動，與外圓筒的內圓周表面滑動接觸，外圓筒和內圓筒限定了一稀釋液容器，用于容納稀釋液。
旋轉閥還可包括一用于將樣品導入凹槽內的第一通道，和一用于使凹槽與稀釋液容器相通的第二通道，其中轉動內圓筒以打開和關閉第一通道和第二通道。
在該旋轉閥中，可轉動內圓筒以打開第一通道以便將樣品導入凹槽內，關閉第一通道來量化該樣品，和打開第二通道以便將被量化的樣品輸送入稀釋液容器以稀釋該樣品。
而且，本發(fā)明還提供了一種測量裝置，該裝置包括一用于測量樣品的電阻的電阻測量部分，其中該電阻測量部分可分離地連接到一具有恒定的直流電源和一信號處理部分的分析器上。
電阻測量部分可包括一用于輸送一樣品的通道，一具有一小通孔且位于該通道內以阻隔該通道的分離板，和位于分離板的兩相對端上且暴露在該通道內的兩個電極，這兩個電極可分離地連執(zhí)著到分析器上。
上述通道可具有一調整部分，用于調整被輸送的樣品。
電阻測量部分可具有一用于保持被測量的樣品的空間。
測量裝置還可包括一用于確定樣品的容積大小的量化部分；一與量化部分和電阻測量部分相通的主通道；和一與主通道相通、用于將壓力導入該主通道內以將樣品從量化部分輸送到電阻測量部分的壓力導入端口。
實施例下面將參照附圖以其實施方式的形式詳細地描述本發(fā)明。但是，應該理解的是本發(fā)明并不局限于這些實施例。
第一實施例1.裝置本體的結構圖1和2分別是本發(fā)明的第一實施例的測量裝置的頂部平面視圖和前視圖。圖3所示的透視圖示出了測量裝置的內部結構。
如圖1至3所示，裝置本體1包括由一種透明樹脂(如一種壓克力樹脂或一種包含有抗靜電介質的聚碳酸酯樹脂)制成的上板2和下板3。裝置本體1包括一容積為200微升、用于接收樣品的樣品接收部分4；一旋轉閥6，該閥包括合并在其內的稀釋液容器5，并具有樣品量化功能和流動通道開關功能；一電阻測量部分7；和第一、第二和第三泵連接口8、9和10。連接口8、9和10中的每一個都是由一從下板3向下伸出的管構成的。
樣品接收部分4具有一位于其頂部上的樣品噴射口，其底部經(jīng)通道11與旋轉閥6相連。泵連接口8經(jīng)通道12連接到旋轉閥6上。電阻測量部分7經(jīng)通道13連接到旋轉閥6上，并經(jīng)通道14與泵連接口9相連，經(jīng)通道15與泵連接口10相連。通風孔37用于打開旋轉閥，與大氣相通。
如下面將詳細描述的，通道11、12構成了用于將樣品導入樣品量化部分的量化通道。通道13構成了用于將被稀釋的樣品從稀釋液容器5導入電阻測量部分7內的測量通道。而且，通道13、14構成了用于攪動被量化了的樣品與稀釋液的混合物以制備被稀釋了的樣品的攪動通道。通道15使電阻測量部分7與泵連接口10相通，并構成一用于在測量之后保持導入其內的被稀釋了的樣品的保持通道。
如圖3和35所示，通道14具有一傾斜內部14a和一階梯狀內部14b，這使得通道14的截面面積朝向泵連接口9變大。這樣的布置能夠防止被量化了的樣品與稀釋液的混合物沿箭頭A和B方向來回移動以產(chǎn)生攪動時所產(chǎn)生的泡沫回流到稀釋液容器5(即沿箭頭B方向)。因此，避免在被稀釋了的樣品中含有泡沫。
如圖3和36所示，通道15具有一部分15a，該部分的截面面積大大小于位于電阻測量部分7內的內部通道15c的截面面積。這樣的布置使得當通道15內的流動速率增加時，在電阻測量部分7的一個電極(下面將描述)附近產(chǎn)生的泡沫與被稀釋了的樣品一道在箭頭C方向上被吸收，以便電阻測量部分7在測量過程中不會被泡沫所影響。
2.旋轉閥的結構圖4、5和6分別是旋轉閥6的頂部平面視圖、前視圖和底視圖。如圖4至6所示，旋轉閥6包括一具有敞開的底部的外圓筒16，和一具有封閉的底部并從外圓筒16的敞開的底部插入在外圓筒16內的內圓筒17。內圓筒17具有一敞開的頂部和一位于其底部上的凸緣18。
突出物19、20從凸緣18向下伸出，在其間形成一具有不平行的邊緣的槽21。突出物19、20構成了一連接到下面將描述的閥驅動源上的連接器。當內圓筒17繞其一軸轉動時，內圓筒17的外圓周表面與外圓筒16的內圓周表面滑動接觸。雖然在此實施例中槽21的邊緣不相平行，但槽21也可以是具有彼此平行的邊緣。
圖7、8和9分別是沿圖5中的箭頭A-A、B-B、C-C所示方向的旋轉閥6的剖視圖。圖10是沿圖4中的箭頭X-X方向的旋轉閥6的剖視圖。如圖7所示，內圓筒17在其上部具有兩個通孔22、23，用于打開和關閉通風孔37，外圓筒16具有一與通風孔37相通的通孔38。
如圖8所示，內圓筒17具有三個細長的側向槽24、25和26，它們在外圓周表面的中部，沿圓周方向，外圓筒16具有三個通孔27、28和29，這三個通孔27、28和29分別于通道11、12和13相通。
如下面將詳細描述的，側向槽25用作樣品量化部分，側向槽24、26作為通道打開和關閉槽。
如圖9所示，內圓筒17具有兩個形成在其下部用于通道打開和關閉的通孔30和31。如圖8至10所示，外圓筒16還具有一細長的徑向槽32，當其從中部向下部沿軸向延伸時，該槽32形成在其內圓周表面內。
3.電阻測量部分的結構如圖1和3所示，電阻測量部分7具有一片狀圓板33(分離板)，該板33位于其內部通道15c的垂直部分15a和15b之間，電極34位于通道15和15c之間的連接處內，其一端暴露在該通道的內部而其另一端暴露在上板2的外部，電極35位于通道13和14之間的連接處36內，其一端暴露在該通道的內部而其另一端暴露在下板3的外部。
圖11所示的剖視圖示出了電阻測量部分7的主要部分。片狀圓板33安裝在位于下板3內的一圓形凹槽內，與垂直部分15b同軸并由與垂直部分15a同軸的位于上板2上的圓形突出部壓住。
板33具有一位于其中心的微小的通孔33a，這樣通過該通孔33a的電解溶液的電阻就可以由電極34和35來測量。板33由聚醚(polyetherimide)板制成，其厚度為125微米。形成在板內的小通孔33a的直徑為100微米，由受激準分子激光工藝制得。
4.分析器圖12所示的方框圖示出了分析器100的結構，它利用裝置本體1計算血液樣品中的白血球的數(shù)量，以制作顆粒尺寸分配。分析器100的恒定的直流電源101可分離地連接到裝置本體1的電極34、35上，電注射器泵102、103和104分別可分離地連接到第一、第二和第三泵連接口8、9和10上。用于驅動閥6的步進電機通過一(未示出的)連接器可分離地連接到閥6上，該連接器在閥6的底部與形成在凸緣18內的槽21相接合。
一信號處理部分106包括一控制部分106a和一計算部分106b，它們由一微處理器構成。控制部分106a響應來自一輸入部分107的指令驅動電注射器泵102、103和104和步進電機105。計算部分106b根據(jù)來自電極34、35的信號計算白血球的數(shù)量并推算每一白血球的尺寸大小。在顯示部分108上顯示結果。
5.測量操作參見圖13至15所示的流程圖，下面將說明圖12所示的分析器的操作。圖16(a)至16(c)、17(a)至17(c)、18(a)至18(c)、19(a)至19(c)和20(a)至20(c)分別示出了旋轉閥6的內圓筒17相對于外圓筒16的旋轉位置。具體地，圖16(a)至20(a)、圖16(b)至20(b)、圖16(c)至20(c)分別為沿圖5中的箭頭方向A-A、B-B和C-C的剖視圖。
在裝置本體1中，旋轉閥6保留有1000微升的在稀釋液容器5內初步量化的稀釋液(稀釋劑與溶解劑的混合物)。內圓筒17相對于外圓筒16的初始旋轉位置如圖16(a)至16(c)所示，此時稀釋液L被限制在容器5內，如圖21所示。
裝置本體1連接到如圖12所示的分析器100上，并且整個血液樣品B的大約10微升至大約150微升由注射器或吸液管注入樣品接收部分4內，如圖21所示。
當輸入部分107(圖12)(步驟S1)發(fā)出一開始指令時，步進電機105被驅動以致使內圓筒17順時針方向轉過角度θ1(步驟S2至S4)，進而到達圖17(a)至17(c)和22所示的位置。
因此，通道11和12經(jīng)側向槽25彼此相通以形成量化通道，如圖17(b)和22所示。在此狀態(tài)下，注射器泵102進行時間段為t1的吸取操作(步驟S5至S7)，以使樣品B從樣品接收部分4經(jīng)側向槽25流入通道12，以充滿側向槽25，如圖23所示。
接下來驅動步進電機105以使內圓筒17順時針方向轉過角度θ2(步驟S8至S10)，進而到達圖18(a)至18(c)和24所示的位置。這樣，與側向槽25的容積相等的容積為2微升的樣品被量化，并由外圓筒16的內圓周表面所分隔，如圖24所示。
同時內圓筒17的通孔22與通風孔37相通以打開稀釋液容器5的上部與大氣相通，如圖18(a)所示，并且通道13經(jīng)側向槽26、徑向槽32和通孔31與稀釋液容器5的底部相通，如圖18(b)和18(c)所示。
而后，注射器泵103進行時間段為t2的吸取操作(步驟S11至S13)，以使稀釋液L從稀釋液容器5導入通道13，如圖25所示。
隨后，驅動步進電機105以使內圓筒17順時針方向轉過角度θ3(步驟S14至S16)，進而到達圖19(a)至19(c)所示的位置。
因此，內圓筒107的通孔23與通風孔37相通以打開稀釋液容器5的上部與大氣相通，如圖19(a)所示，并且通道13經(jīng)側向槽25、徑向槽32和通孔30與稀釋液容器5的底部相通，以形成攪動通道，如圖19(b)和19(c)及26所示。同時，通道11經(jīng)側向槽24與通道12相通，如圖19(b)所示。
而后，注射器泵103再進行時間段為t4的吸取操作(步驟S17至S19)，以使稀釋液容器5內的稀釋液和側向槽25內的被量化后的樣品被導入通道13內，如圖27所示。
接下來，注射器泵103進行時間段為t5的排出操作(步驟S20至S22)，進而使樣品和稀釋液返回至稀釋液容器5，如圖28所示。
隨后，注射器泵103重復N次一個時間段為t5的吸取操作和一個時間段為t7的排出操作(步驟S23至S29)，使得稀釋液和樣品在通道13、14和稀釋液容器5之間來回流動，如圖29所示。稀釋液和樣品因此而充分混合和攪動，用于制備一500倍的稀釋樣品。被稀釋的樣品保留在稀釋液容器5內，如圖30所示。
而后，注射器泵103進行時間段為t8的吸取操作(步驟S30至S32)，以使被稀釋的樣品從稀釋液容器5導入通道13、14，如圖31所示。
再后，注射器泵104進行時間段為t9的吸取操作，使得被稀釋的樣品從稀釋液容器5經(jīng)通道13、圓板33和通道15(即經(jīng)過測量通道)向注射器泵104流動，如圖32所示。在此期間內，信號處理部分106b測量電極34和35之間的電阻(步驟S33至S36)。
隨后，注射器泵102進行時間段為t10的吸取操作(步驟S37至S39)，使得樣品接收部分4內的所有的剩余樣品均保留在通道12內，如圖33所示。另一方面，稀釋液容器5內的所有的被稀釋了的樣品在步驟S33至S36內保留在通道13、14和15內。
步進電機105再次被驅動以使內圓筒17順時針方向轉過角度θ4(步驟S40至S42)，進而到達圖20(a)至20(c)所示的位置。通風孔37和通道11因此不再分別與稀釋液容器5和通道12相通，如圖34所示。
以上述方式完成的測量操作使得剩余的樣品保留在通道12內和被稀釋了的樣品保留在通道13至15內，這樣剩余的樣品和被稀釋了的樣品不會從裝置本體1泄漏。之后裝置本體1就可以與分析器100分開而置于一邊(步驟S43)。
6.計算顆粒數(shù)量和推算顆粒直徑在一由如圖11所示的具有微小通孔33a的圓板33分隔的空間內，當來自恒定直流電源101(圖12)的直流電通到位于電極34和35之間的被稀釋了的樣品上時，電極34和35之間的電阻一般依賴于被稀釋了的樣品的液體組分的特定電阻系數(shù)。具體地，該電阻由存在于該微小通孔33a內和圍繞微小通孔33a的液體組分的電阻來決定，主要依賴于該微小通孔33a的直徑和圓板33的厚度。
當一種顆粒(白血球)通過微小通孔33a時，液體組分由顆粒的容積所改變，電極34和35之間的電阻因此而產(chǎn)生變化。電阻的變化以電極34和35之間產(chǎn)生的電壓的脈沖而被檢測出。
計算部分106b因此根據(jù)脈沖的數(shù)量來確定顆粒(白血球)的數(shù)量。由于脈沖的幅度與顆粒的容積成正比，計算部分106b檢測每一脈沖的幅度并推算每一顆粒(白血球)的球形的相當?shù)闹睆?，用于制作顆粒尺寸分配圖表。
當對紅血球或血小板作顆粒分析時，該實施例中稀釋液容器5的容積被增加(例如，樣品被稀釋25000倍)，并且不包含紅血球溶解劑的一種稀釋液作為稀釋液。
第二實施例1.裝置本體的結構圖37和38分別是本發(fā)明的第二實施例的測量裝置的頂部平面視圖和前視圖。圖39所示的透視圖示出了測量裝置的內部結構。
如圖37至39所示，裝置本體1a包括由一種透明樹脂(如一種壓克力樹脂或一種包含有抗靜電介質的聚碳酸酯樹脂)制成的上板2a和下板3a。裝置本體1a包括一容積為200微升、用于接收樣品的細長的樣品接收部分4a；一旋轉閥6a，該閥包括合并在其內的稀釋液容器5a，并具有樣品量化功能和流動通道開關功能；一電阻測量部分7a；一光特性測量部分7b和第一、第二和第三泵連接口8a、9a和10a。連接口8a、9a和10a中的每一個都是由從下板3a向上且向下伸出的管構成的，如圖74所示。連接口8a、9a和10a的向下伸出的管分別插入泵連接管內，而連接口8a、9a和10a的向上伸出的管防止通道12a、14c、15g內的液體通過連接口8a、9a和10a吸出。
樣品接收部分4a具有一位于其頂部上的樣品噴射口，其底部經(jīng)通道11a與旋轉閥6a相連。在樣品接收部分4a的底部可設置一毛細作用的血液取樣器4b，其末端插入通道11a內，如圖73所示。泵連接口8a經(jīng)通道12a連接到旋轉閥6a上。電阻測量部分7a、光特性測量部分7b經(jīng)通道13a連接到旋轉閥6a上，并經(jīng)通道14c與泵連接口9a相連，經(jīng)通道15g與泵連接口10a相連。
如下面將詳細描述的，通道11a、12a構成了用于將樣品導入樣品量化部分的量化通道。通道13a構成了用于將被稀釋的樣品從稀釋液容器5a導入電阻測量部分7a與光特性測量部分7b內的測量通道。而且，通道13a、14c構成了用于攪動被量化了的樣品與稀釋液的混合物以制備被稀釋了的樣品的攪動通道。通道15g使電阻測量部分7a與泵連接口10a相通，并構成一用于在測量之后保持導入其內的被稀釋了的樣品的保持通道。
如圖39和74所示，通道14c的結構為其截面面積朝向泵連接口9a變大，并具有一位于其內部表面上的突出部14d。這樣的布置能夠防止被量化了的樣品與稀釋液的混合物沿箭頭A和B方向來回移動以產(chǎn)生攪動時所產(chǎn)生的泡沫回流到稀釋液容器5(即沿箭頭B方向)。因此，可以防止在光特性測量過程中產(chǎn)生噪音。
2.旋轉閥的結構圖40、41和42分別是旋轉閥6a的頂部平面視圖、前視圖和底視圖。如圖40至42所示，旋轉閥6a包括一具有敞開的底部的外圓筒16a，和一具有封閉的底部并從外圓筒16a的底部插入在外圓筒16a內的內圓筒17a。內圓筒17a具有一敞開的頂部和一位于其底部上的凸緣18a。外圓筒16a在其頂部的中心有一通孔37a，用于打開稀釋液容器5a與大氣相通。通孔37a一般由未示出的密封件封閉，使用裝置本體1a時被打開。
突出物19a、20a從凸緣18a向下伸出，在其間形成一具有不平行的邊緣的槽21a。突出物19a、20a構成了一連接到下面將描述的閥驅動源上的連接器。當內圓筒17a繞其一軸轉動時，內圓筒17a的外圓周表面與外圓筒16a的內圓周表面滑動接觸。雖然在此實施例中槽21a的邊緣不相平行，但槽21也可以是具有彼此平行的邊緣。
圖43和44分別是沿圖41中的箭頭A-A、B-B所示方向的旋轉閥6a的剖視圖。圖45是沿圖40中的箭頭X-X方向的旋轉閥6a的剖視圖。
如圖43所示，內圓筒17a具有三個細長的側向槽24a、25a和26a，它們在其外圓周表面的上部，沿圓周方向，外圓筒16a具有三個通孔27a、28a和29a，這三個通孔27a、28a和29a分別于通道11a、12a和13a相通。
如下面將詳細描述的，側向槽25a用作樣品量化部分，側向槽24a、26a作為通道打開和關閉槽。
如圖44所示，內圓筒17a具有兩個形成在其下部用于打開和關閉通道的通孔30a和31a。如圖43至45所示，外圓筒16a還具有一細長的徑向槽32a，當其從上部向下部沿軸向延伸時，該槽32形成在其內圓周表面內。
如圖45所示，內圓筒17a具有一向內伸出的錐形底部，它改善了血液樣品與稀釋液在內圓筒17a內的混合效率并使得有可能完全地排出該樣品。另一種方案是，內圓筒17a的底部中心部位可具有一圓柱形的突出部，如圖47所示。如圖45和47所示，凸緣18a的外周邊緣以環(huán)形向上伸出。這樣的布置方式使得從內圓筒17a的側面泄漏的液體被保留在凸緣18a內。內圓筒17a與外圓筒16a的部分之間存在有間隙。這在內圓筒17a的轉動過程中減輕了步進電機105a上的載荷。
3.電阻測量部分的結構如圖37和39所示，電阻測量部分7a具有一片狀圓板(分離板)33b，該板33b位于其內部通道15f的垂直部分15d和15e之間，電極34a位于通道15g和15f之間的連接處內，其一端暴露在該通道的內部而其另一端暴露在上板2a的外部，電極35a位于通道13a和14c之間的連接處36a內，其一端暴露在該通道的內部而其另一端暴露在下板3a的外部。
圖46所示的剖視圖示出了電阻測量部分7a的主要部分。片狀圓板33b安裝在位于下板3a內的一圓形凹槽內，與垂直部分15e同軸并由與垂直部分15d同軸的位于上板2a上的圓形突出部壓住。
板33b具有一位于其中心的微小的通孔33c，這樣通過該通孔33c的電解溶液的電阻就可以由電極34a和35a來測量。板33b由聚醚(polyetherimide)板制成，其厚度為125微米。形成在板內的小通孔33c的直徑為100微米，由受激準分子激光工藝制得。
如圖46所示，在通道15f的上壁表面(頂表面)內形成有多個V形槽，沿通道15f的縱向彼此平行地延伸。這樣的布置使得流過微小通孔33c的電解溶液內的泡沫被這些V形槽所限制住，并調整電解溶液的流動為穩(wěn)定的流動。這抑制了利用電極34a和35a進行測量所產(chǎn)生的噪音。
4.光特性測量部分的結構如圖37所示，光特性測量部分7b位于泵連接口9a和通道14c附近。在光特性測量部分7b中，通道14c被設置成可在通道14c的上面和下面上設置分析器的一個發(fā)光二極管125和一個光敏二極管126(下面將描述)，如圖74所示，用于測量通過通道14c內的液體傳送的光的強度。
5.分析器圖48所示的方框圖示出了分析器100a的結構，它利用裝置本體1a分析血液樣品中的白血球和血色素。分析器100a的恒定的直流電源101a可分離地連接到裝置本體1a的電極34a、35a的暴露端上，電注射器泵102、103a和104a分別可分離地連接到第一、第二和第三泵連接口8a、9a和10a上。用于驅動閥6a的步進電機105a通過一(未示出的)連接器可分離地連接到閥6a上，該連接器在閥6a的底部與形成在凸緣18a內的槽21a相接合。
一信號處理部分106a包括一控制部分106c和一計算部分106d，它們由一微處理器構成?？刂撇糠?06c響應來自一輸入部分107a的指令驅動電注射器泵102a、103a和104a、步進電機105a和發(fā)光二極管125。計算部分106d根據(jù)來自電極34a、35a的信號計算白血球的數(shù)量并推算每一白血球的尺寸大小。而且，計算部分106d根據(jù)來自光敏二極管126的信號推算血色素的數(shù)量。在顯示部分108a上顯示推算的結果。
分析器100a還包括一輸入/輸出口(界面)109，用于使信號處理部分106a與一用于信號接收和傳輸?shù)耐獠坑嬎銠C和打印機相接。
6.測量操作參見圖49至51所示的流程圖，下面將說明圖48所示的分析器100a的操作。圖52(a)、52(b)、53(a)、53(b)、54(a)、54(b)、55(a)、55(b)、56(a)和56(b)分別示出了旋轉閥6a的內圓筒17a相對于外圓筒16a的旋轉位置。具體地，圖52(a)至56(a)和圖52(b)至56(b)分別為沿圖41中的箭頭方向A-A和B-B看的旋轉閥6a的剖視圖。
在裝置本體1a中，旋轉閥6a保留有1000微升的在稀釋液容器5a內初步量化的稀釋液(稀釋劑與溶解劑的混合物)。內圓筒17a相對于外圓筒16a的初始旋轉位置如圖52(a)和52(b)所示，此時稀釋液L被限制在容器5a內，如圖57所示。
裝置本體1a連接到如圖48所示的分析器100a上，并且整個血液樣品B的大約10微升至大約150微升由注射器或吸液管注入樣品接收部分4a內，如圖57所示。另外的方案是，可將整個血液樣品保留在其內的毛細作用的血液取樣器插入通道11a的入口。而后，旋轉閥6a的外圓筒16a的頂部的密封件被移開以打開通孔37a?？梢杂煞治銎?00a的操作者移開該密封件，或者另外的方法是用位于分析器100a內的針刺穿該密封件。
當輸入部分107a(圖48)(步驟S1)發(fā)出一開始指令時，步進電機105a被驅動以致使內圓筒17a從圖52(a)和52(b)所示的位置順時針方向轉過角度θ1(步驟S2至S4)，進而到達圖53(a)、53(b)和58所示的位置。
因此，通道11a和12a經(jīng)側向槽25a彼此相通以形成量化通道，如圖53(a)和58所示。在此狀態(tài)下，注射器泵102a進行時間段為T1的吸取操作(步驟S5至S7)，以使樣品B從樣品接收部分4a經(jīng)側向槽25a流入通道12a，以充滿側向槽25a，如圖23所示。
接下來驅動步進電機105a以使內圓筒17a順時針方向轉過角度θ2(步驟S8至S10)，進而到達圖54(a)、54(b)和60所示的位置。這樣，與側向槽25a的容積相等的容積為2微升的樣品被量化，并由外圓筒16a的內圓周表面所分隔，如圖60所示。
同時，通道13a經(jīng)側向槽26a、徑向槽32a和通孔31a與稀釋液容器5a的底部相通，如圖54(a)和54(b)所示。
而后，注射器泵103a進行時間段為T2的吸取操作(步驟S11至S13)，以使稀釋液L從稀釋液容器5a導入通道13a、14c，如圖61所示。此時，啟動發(fā)光二極管125，光敏二極管126測量通過稀釋液(空白水準(blank level))的光的強度(步驟S13a)。當注射器泵103a進行時間段為T3的排出操作(步驟S13b至S13d)時，稀釋液L返回入稀釋液容器5a，如圖62所示。
隨后，驅動步進電機105a以使內圓筒17a轉過角度θ3(步驟S14至S16)，進而到達圖55(a)和55(b)所示的位置。
因此，通道13a經(jīng)側向槽25a、徑向槽32a和通孔30a與稀釋液容器5a的底部相通，以形成攪動通道，如圖55(a)、55(b)及63所示。同時，通道11a經(jīng)側向槽24a與通道12a相通，如圖55(a)所示。
而后，注射器泵103a再進行時間段為T4的吸取操作(步驟S17至S19)，以使稀釋液容器5a內的稀釋液和側向槽25a內的被量化后的樣品被導入通道13a內，如圖64所示。
接下來，注射器泵103a進行時間段為T5的排出操作(步驟S20至S22)，進而使樣品和稀釋液返回至稀釋液容器5a，如圖65所示。
隨后，注射器泵103a重復N次一個時間段為T6的吸取操作和一個時間段為T7的排出操作，使得稀釋液和樣品在通道13a、14c和稀釋液容器5a之間沿箭頭方向A、B來回流動，如圖66所示(步驟S23至S29)。稀釋液和樣品因此而充分混合和攪動，用于制備一500倍的稀釋樣品。被稀釋的樣品保留在稀釋液容器5a內，如圖67所示。
而后，注射器泵103a進行時間段為T8的吸取操作(步驟S30至S32)，以使被稀釋的樣品從稀釋液容器5a導入通道13a、14c，如圖68所示。在此狀態(tài)下，光敏二極管126接收由發(fā)光二極管125發(fā)出的光，進而測量通過該被稀釋了的樣品傳輸?shù)墓獾膹姸?步驟S32a)。
再后，注射器泵103a進行時間段為T8a的排出操作(步驟S32b至S32d)，使得被稀釋了的樣品返回入稀釋液容器5a，如圖69所示。
接下來，注射器泵104a進行時間段為T9的吸取操作，使得被稀釋了的樣品從稀釋液容器5a經(jīng)圓板33b和通道15g(即經(jīng)過測量通道)向注射器泵104a流動，如圖70所示。在此期間內，信號處理部分106e測量電極34a和35a之間的電阻(步驟S33至S36)。
隨后，注射器泵102a進行時間段為T10的吸取操作(步驟S37至S39)，使得樣品接收部分4a內的所有的剩余樣品均保留在通道12a內，如圖71所示。另一方面，稀釋液容器5a內的所有的被稀釋了的樣品在步驟S33至S36內保留在通道13a、14c和15g內。
步進電機105a再次被驅動以使內圓筒17a順時針方向轉過角度θ4(步驟S40至S42)，進而到達圖56(a)和56(b)所示的位置。通道11a因此不再與通道12a相通，如圖72所示。
以上述方式完成的測量操作使得剩余的樣品保留在通道12a內和被稀釋了的樣品保留在通道13a、14c和15g內。在旋轉閥6a的頂壁內的通孔37a被再次密封之后，裝置本體1a就可以與分析器100a分開而置于一邊(步驟S43)。
7.白血球和血色素的分析在一由如圖46所示的具有微小通孔33c的圓板33b分隔的空間內，當來自恒定直流電源101a(圖48)的直流電通到位于電極34a和35a之間的被稀釋了的樣品上時，電極34a和35a之間的電阻一般依賴于被稀釋了的樣品的液體組分的特定電阻系數(shù)。具體地，該電阻由存在于該微小通孔33c內和圍繞微小通孔33c的液體組分的電阻來決定，主要依賴于該微小通孔33c的直徑和圓板33b的厚度。
當白血球通過微小通孔33c時，液體組分由白血球的容積所改變，電極34a和35a之間的電阻因此而產(chǎn)生變化。電阻的變化以電極34a和35a之間產(chǎn)生的電壓的脈沖而被檢測出。
因此計算部分106d根據(jù)脈沖的數(shù)量來確定白血球的數(shù)量。由于脈沖的幅度與白血球的容積成正比，計算部分106d檢測每一脈沖的幅度并推算每一白血球的球形的相當?shù)闹睆?，用于制作顆粒尺寸分配圖表。
而且，計算部分106d采用已知的方式根據(jù)稀釋液(空白水準(blank level))的傳輸光強度和由光特性測量部分7b(圖74)得到的被稀釋了的樣品的傳輸光強度確定被稀釋了的樣品的吸光率。根據(jù)該吸光率推算進而確定血色素的量。
本發(fā)明的測量裝置能夠量化其內的一給定樣品而無需取出該樣品，因此可以準確而衛(wèi)生地分析該樣品。
權利要求
1.一種測量裝置，包括一用于確定一樣品的體積的大小的量化部分；一與該量化部分相通的主通道；一位于該主通道內、用于分析被量化了的樣品的分析部分；和一壓力導入端口，該端口與主通道相通，用于將壓力導入該主通道內以將樣品從量化部分輸送到分析部分，其中分析部分包括一電特性測量部分和一光特性測量部分中的至少一個，電特性測量部分用于測量樣品的電特性，而光特性測量部分用于測量樣品的光特性。
2.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于所述量化部分具有一稀釋部分，該稀釋部分用于用預定容量的稀釋液來稀釋被分析的樣品。
3.如權利要求1所述的測量裝置，還包括一樣品接收部分，用于接收被量化的樣品，樣品接收部分與量化部分相通。
4.如權利要求3所述的測量裝置，其特征在于所述樣品接收部分被構成能夠容納一插入其內的毛細作用的血液取樣器。
5.如權利要求2所述的測量裝置，其特征在于量化部分包含有一旋轉閥，該旋轉閥包括一具有一敞開的底部和一圓筒狀的內圓周表面的外圓筒，以及具有一封閉底部和一位于其外圓周表面內、用于量化樣品的凹槽的內圓筒，內圓筒安裝在外圓筒內并可繞其一軸線轉動，與外圓筒的內圓周表面滑動接觸，外圓筒和內圓筒限定了一稀釋液容器，用于容納稀釋液。
6.如權利要求5所述的測量裝置，其特征在于旋轉閥還包括一用于將樣品導入凹槽內的第一通道，和一能使凹槽與稀釋液容器相通的第二通道，其中轉動內圓筒以打開和關閉第一通道和第二通道。
7.如權利要求6所述的測量裝置，其特征在于轉動內圓筒以打開第一通道以便將樣品導入凹槽內，關閉第一通道來量化該樣品，和打開第二通道以便將被量化的樣品輸送入稀釋液容器以稀釋該樣品。
8.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于電特性測量部分包括一具有一小通孔并位于主通道內以阻隔主通道的分離板，和位于分離板的兩相對端上且暴露在主通道內的兩個電極。
9.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于光特性測量部分位于主通道的一部分內，該部分能夠透過光，并被構成介于一光源和一光接收裝置之間。
10.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于還包括一上板和一疊在該上板上的下板，其中量化部分、主通道和分析部分位于上板和下板中的至少一個內。
11.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于主通道具有一泡沫收集部分，用于防止泡沫移向量化部分。
12.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于主通道具有一校整部分，用于校整被輸送的稀釋了的樣品。
13.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于壓力導入端口包括一伸入主通道內的管。
14.一種旋轉閥，包括一具有一敞開的底部和一圓筒狀的內圓周表面的外圓筒；和一具有一封閉底部和一位于其外圓周表面內、用于量化樣品的凹槽的內圓筒，內圓筒安裝在外圓筒內并可繞其一軸線轉動，與外圓筒的內圓周表面滑動接觸，外圓筒和內圓筒限定了一稀釋液容器，用于容納稀釋液。
15.如權利要求14所述的旋轉閥，其特征在于還包括一用于將樣品導入凹槽內的第一通道，和一能使凹槽與稀釋液容器相通的第二通道，其中轉動內圓筒以打開和關閉第一通道和第二通道。
16.如權利要求15所述的旋轉閥，其特征在于轉動內圓筒以打開第一通道以便將樣品導入凹槽內，關閉第一通道來量化該樣品，和打開第二通道以便將被量化的樣品輸送入稀釋液容器以稀釋該樣品。
17.一種測量裝置，該裝置包括一用于測量樣品的電阻的電阻測量部分，其中該電阻測量部分可分離地連接到一具有一恒定的直流電源和一信號處理部分的分析器上。
18.如權利要求17所述的測量裝置，其特征在于所述電阻測量部分包括一用于輸送樣品的主通道，一具有一小通孔且位于該主通道內以阻隔該主通道的分離板，和位于分離板的兩相對端上且暴露在該主通道內的兩個電極，這兩個電極可分離地連接到分析器上。
19.如權利要求18所述的測量裝置，其特征在于所述通道具有一調整部分，用于調整被輸送的樣品。
20.如權利要求17所述的測量裝置，其特征在于所述電阻測量部分具有一用于保持被測量的樣品的空間。
21.如權利要求17所述的測量裝置，其特征在于還包括一用于確定樣品的容積大小的量化部分；一與量化部分和電阻測量部分相通的主通道；和一與主通道相通、用于將壓力導入該主通道內以將樣品從量化部分輸送到電阻測量部分的壓力導入端口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量裝置,該裝置包括:一用于確定一樣品的體積的大小的量化部分,一與該量化部分相通的主通道,一位于該主通道內、用于分析被量化了的樣品的分析部分,和一壓力導入端口,該端口與主通道相通,用于將壓力導入該主通道內以將樣品從量化部分輸送到分析部分,其中分析部分包括電特性測量部分和光特性測量部分中的至少一個,電特性測量部分用于測量樣品的電特性,而光特性測量部分用于測量樣品的光特性。
文檔編號F16K11/076GK1385697SQ0211936
公開日2002年12月18日 申請日期2002年5月15日 優(yōu)先權日2001年5月15日
發(fā)明者琵琶正道, 元津和典 申請人:希森美康株式會社