专利名称：清洗液体处理探针的装置和方法
技术领域：
本发明涉及液体处理系统领域并更具体地涉及清洗液体处理探针的内部以减少 清洗探针所需的时间量和洗涤液体积并使不同样本或试剂之间的物质遗留减至最小的的 改进装置和方法。
背景技术：
自动化诊疗化学分析器是业内公知的并一般使用例如取样尖头、探针或针的吸入 装置在例如设置在分析器各个位置的样本容器、试剂容器和反应试管之类的不同容器之间 转移预定体积的液体样本或试剂。通常被称为样本或试剂探针的吸入装置一般是具有中空 通道的细长针状组件，籍此使用合适的泵将液体吸入和从样本或试剂探针进行分配。该样 本或试剂探针可用于在不同容器之间或者通过同一液体样本或试剂探针或者通过多个探 针吸取和传递液体样本或试剂。这些吸入探针共同存在的问题是液体遗留的风险，这通常发生在具有之前分配的 残留微量样本或试剂的探针被引入到不同样本或塑化剂的体积时，由此干扰到后继分析。为了减少遗留，液体处理探针一般在连续操作周期之间通过洗涤被清洗。探针洗 涤可例如通过将液体处理探针下降至含合适洗涤液溶液的洗涤单元来实现。洗涤液溶液直 接洗涤探针外部，然而探针内部可通过吸入和排出洗涤液溶液得到清洗。替代地，探针可通 过使来自独立洗涤液槽的洗涤液冲刷流过探针而被清洗。如此，一般可以减少探针的外表 面和/或内表面上的遗留量。然而，当残留样本或试剂尽管经过清洗但仍粘附在探针表面上时，就会出现与探 针清洗有关的共同问题。这种残留物质可与吸入液体处理探针的后继样本或试剂混合并干 扰到化学分析。此外，探针外表面和/或内表面上的样本或试剂的额外残留微滴的存在可 能将不想要的额外体积液体引入目标容器，这当样本体积本身相对较小时更加成问题。探针清洗的另一常见问题是充分清洗探针所需的时间量和洗涤液体积。根据样本 或试剂的性质，可能需要许多长时间的洗涤循环，并且大体积的洗涤液必须冲刷流过探针 以获得残留的遗留物的要求程度的减少。这在例如人血或血清的诊疗样本的情形下更加成 问题，因为处理大体积的生物�：Ψ狭峡梢允前汗蟮牟⑶依砺凵鲜抢训摹Ｕ庑┪侍獾囊恢挚赡芊桨讣窃赜贜o. 5，506，142美国专利和EP0571611欧洲专利 中。这些专利披露了一种探针洗涤系统和使用该系统的方法，其中通过同步引入加压气体 和水产生在探针中的紊乱分段的气体和液体流用来在用额外洗涤液洗涤探针前将残留的 遗留物质吹出探针。这种系统的一个显著问题是其已知会产生气泡，气泡会变得滞留在探 针内并接下来进入试验室，由此消极地影响后继测量的准确性。因此，仍然需要能解决已有 探针清洗技术的前述限制的更好装置和方法。关于这点，本文中披露了一种使不同样本或试剂之间的物质遗留减至最小的用于 清洗液体处理探针的改进装置和方法。所披露的实施例有效地减少了获得要求低水平的遗 留物所需的时间量和/或减少了获得不同样本或试剂之间的要求低水平的遗留物所需的
4洗涤液体积。
发明内容
本发明的装置和方法解决了这些问题。发明人惊奇地发现，将洗涤液和加压气体 连续引入探针管线以形成交替的液体/气体洗涤通过减少在不同样本或试剂间获得要求 低水平的物质遗留所需的时间量和洗涤液体积而提高了清洗效率。此外，透过探针连续添 加离散和交替的液体和气体分段有效地解决了早前设计的气泡问题特性。在一个方面，披露了 一种用于清洗从不同容器吸入连续液体样本或试剂的探针的 内表面的改进装置。该装置包括通过第一探针管线耦合于液体处理探针的洗涤液储液器。该装置还 包括在探针和洗涤液储液器之间的中间点耦合于第一探针管线的泵，用来将洗涤液抽出洗 涤液储液器并将洗涤液通过第一探针管线泵送至探针。另外包括第一阀，用于控制储液器 和探针之间的洗涤液流动。该第一阀具有两个可选位置。第一可选位置允许洗涤液从洗涤 液储液器流至泵，而第二可选位置防止洗涤液从泵回流至储液器并允许洗涤液从泵流至探 针。加压的供气源经由位于探针和第一阀之间的中间点的连接器通过第二探针管线耦合于 第一探针管线。另外提供在连接器和加压供气源之间的中间点耦合于第二探针管线的第二 阀，用于控制气体向探针的流动。该第二阀具有开启位置以使气体从加压的供气源流至探 针以及闭合位置以防止气体从加压的供气源流至探针。进一步提供控制器，用以在要求的 时间间隔驱动第一和第二阀以及泵。洗涤液较优选地包括水，更优选地为亲水缓冲溶液，最优选地是磷酸盐缓冲的盐 类溶液、磷酸盐缓冲液、硼酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、三氨基甲烷盐酸缓冲液、MOPS缓冲 液、PIPES缓冲液或HEPETS缓冲液。加压气体优选地包括例如氮或稀有气体的惰性气体； 最优选地，加压气体包括空气。第一和第二阀可包括电磁阀。更优选地，第一阀包括剪切阀，而第二阀包括电磁 阀。泵可包括注射泵或蠕动泵，较佳为注射泵。连接器可包括三通或四通连接器，较佳为T 接头连接器。用于驱动第一和第二阀以及泵的控制器优选地包括合适的电路，用于控制吸入或 泵抽的洗涤液的体积以及清洗装置的特定组件被驱动的时间间隔。在一个实施例中，控制 器包括一个或多个软件�？槎扑慊布ń馐屠醋杂没У娜砑噶畹囊桓龌蚨喔鑫� 处理器。然而要理解，根据本发明也可成功地使用其它类型的洗涤液、加压空气、阀、泵、连 接器和控制器。另一方面，提供一种在吸入分配循环后清洗液体处理探针的方法。在这个方面，通 过一系列仔细控制的步骤来完成有效的探针清洗。在第一步骤中，将第一阀设置在第一可选位置，并驱动泵以使第一预定体积的所 述洗涤液离开洗涤液储液器进入泵。在第二步骤中，第一阀设置在第二可选位置而第二预 定体积的洗涤液从泵通过第一探针管线抽至探针，同时使第二阀保持在关闭位置。在第三 步骤中，洗涤液的泵抽停止并允许探针的内表面浸入洗涤液以释放和/或溶解要去除的任 何物质。在第四步骤中，第二阀开启以驱动加压气体通过探针并排出洗涤液以及要从探针
5去除的物质，之后第二阀关闭。如果时间允许，步骤2-4可供选地重复一次或多次。在最后 一个步骤，第一阀再次处于第一可选位置，驱动泵以使第一预定体积的洗涤液从洗涤液储 液器离开并进入泵，第一阀切换至第二可选位置，而来自泵的所有洗涤液被泵送流过探针 以清除来自探针的基本所有气体，同时第二阀保持在关闭位置。残留在探针中的任何气泡 都可能不利地影响后继吸入分配循环的准确性是业内公知的。要去除的物质较佳为残余的遗留物质。第二预定体积优选地小于第一预定体积以 在从储液器一次吸入洗涤液之后进行两个或更多个洗涤循环。上述探针清洗方法的步骤 2-4优选地执行超过一次，更优选地为至少两次，最优选为至少三次。有时希望利用一种以上的洗涤液。可能的情形是用来清洗探针的原洗涤液本身是 有害遗留的潜在来源。在这种情形下，一种或多种附加洗涤液可用来使交叉污染减至最小。 因此，另一方面提供一种探针清洗装置，其中利用超过一种洗涤液来清洗探针。在一个实施 例中，装置包括通过具有三个或更多个可选位置的第一阀耦合于液体处理探针的多个洗涤 液储液器。第一阀进一步耦合于多个泵。泵的数量优选地与洗涤液储液器的数量相等，但 也可大于或小于洗涤液储液器的数目。在一替代配置中，可将多个洗涤液储液器通过具有 两个或更多个可选位置的分立阀耦合于探针。如上所述，这些阀优选地包括剪切阀但也可 包括电磁阀或其它类型的阀。在操作中，多洗涤液配置类似于前述的单洗涤液配置，除了其操作进一步包括在 使用洗涤液储液器和使用耦合于这些储液器的不同泵之间交替以用不同洗涤液提供探针 连续清洗的步骤以外。加压气体的脉冲被施加在用不同洗涤液清洗探针的步骤之间，如同 用于单洗涤液配置的方式那样。最终洗涤步骤较佳地采用常见洗涤液，例如水或磷酸盐缓 冲器，这些洗涤液通常不会出现明显的遗留问题。
图1是示出其中采用单洗涤液的探针清洗装置实施例的示意图。图2示出根据替代性实施例的采用多洗涤液的探针清洗装置。图3示出根据另一替代实施例的采用多洗涤液的探针清洗装置。发明详述本发明可通过参见下面包含在本文中的优选实施例和示例的详细说明轻易地理 解。本文全部披露内容中提到的全部专利、专利申请、公布申请和公布、网站和其它公布素 材全篇地援引包含于此。除非另有说明，本文中使用的术语是根据相关领域内技术人员的传统用途来理解 的。在本文中的术语存在多种定义的情况下，以本文中的定义为准。还要理解本文中使用 的术语仅为了描述特定实施例并且不旨在限定。本文中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数含义，除非另有说明。如本文所述，术语“耦合”和“连接”指两机械组件间的直接物理接触或通过一个 或多个被动或主动中间部件的间接连接。例如，被动中间部件可包括允许液体或气体从一 个组件流向另一组件的探针管线，而主动中间部件可包括促成或防止这种流动的阀和/或 泵。这种连接可通过彼此一体地形成为一个单件体的两个组件和任意附加中间部件或彼此 附连的两个组件和任意附加中间部件来实现。这种连接本质上可以是永久的或可移动或可解除的。参见图1，探针清洗装置的第一实施例包括通过第一探针管线2和第一阀3耦合于 液体处理探针1的上端的洗涤液储液器4，阀3在液体处理探针1和洗涤液储液器4之间的 中间点耦合于第一探针管线2。在一个较佳实施例中，洗涤液包括水或亲水缓冲溶液，例如 磷酸盐缓冲的盐类溶液、磷酸盐缓冲液、硼酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、三氨基甲烷盐酸 缓冲液、MOPS缓冲液、PIPES缓冲液或HEPETS缓冲液。该缓冲溶液的pH值优选地在大约 4. 0和大约9. 0之间的范围内，更优选地在大约6. 0和大约8. 0之间，最优选地在大约7. 0 和大约7. 5之间。然而要理解，根据本发明也可使用其它合适的洗涤液。第一阀3还耦合于泵5，泵5用来使洗涤液离开洗涤液储液器4并使液体通过第一 探针管线2抽至液体处理探针1。第一阀3具有两个可选位置。在第一位置，它允许洗涤液 从洗涤液储液器4流向泵5。在第二位置，它允许洗涤液从泵5通过第一探针管线2流向液 体处理探针1，同时防止洗涤液从泵5回流至洗涤液储液器4。在一优选实施例中，第一阀 3包括剪切阀或电磁阀，而泵5包括例如Hamilton PSD/2,PSD/3,PSD/4或PSD/8的注射泵 或蠕动泵。在最优选实施例中，泵5包括Hamilton PSD/4注射泵，而第一阀3包括剪切阀。 要理解根据本发明也可使用其它类型的阀或泵。 装置还包括通过第二探针管线6和连接器9耦合于第一探针管线2的加压供气源 8。第二阀7在连接器9和加压供气源8之间的中间点耦合于第二探针管线6。在一些实 施例中，加压气体可包括空气或者例如氮气或稀有气体的惰性气体；加压气体优选地包括 空气。在一些实施例中，连接器可包括三通或四通连接器，较佳为T接头连接器。然而要理 解，根据本发明也可使用其它类型的连接器。第二阀7具有开启位置和关闭位置。在开启位置，它允许气体从加压供气源8流 至液体处理探针1。在关闭位置，它防止气体从加压供气源8流至液体处理探针1。在一个 优选实施例中，第二阀7包括电磁阀，但要理解根据本发明也可使用其它类型的阀。尽管图1中未示出，但还提供控制器以驱动第一和第二阀3、7和泵5。在一个优选 实施例中，控制器包括合适的电路以及一个或多个软件�？椋靡钥刂莆牒捅盟透锰寤� 的洗涤液以及驱动清洗装置的特定组件的时间间隔。在一个较佳实施例中，电路包括计算 机硬件，例如用于解释来自用户的软件指令的一个或多个微处理器。在操作中，第一阀3首先处于第一可选位置以使洗涤液能从洗涤液储液罐4吸出。 泵5随后被驱动以使第一预定体积的洗涤液离开洗涤液储液器4。接着，第一阀3处于第 二可选位置以使洗涤液泵送至液体处理探针1，而泵5被再次驱动以将第二预定体积的洗 涤液通过第一探针管线2泵送至液体处理探针1。第二阀7在所有这些步骤中保持在关闭 位置以防止气体进入洗涤液。当洗涤液的泵送停止时，允许洗涤液处理探针1的内表面浸 入洗涤液预定量的时间以释放和/或溶解要从内表面去除的物质。浸入步骤一般花费大约 0. 1秒至大约10秒，更优选地花费大约0. 3至大约5秒，最优选地花费大约0. 5至大约2 秒。第二阀7随后开启以驱使加压气体通过液体处理探针1并从探针中去除物质，之 后第二阀7关闭。用洗涤液填满液体处理探针1使探针浸没到洗涤液中并使用加压气体将洗涤液 从探针中排出的步骤能选择地重复一次或多次，这取决于所转移的样本或试剂的性质。
在最终操作步骤中，第一阀3再次处于第一可位置，泵5被驱动以使第一预定量的 洗涤液离开洗涤液储液器4，第一阀3被切换至第二可选位置，而来自泵5的全部洗涤液泵 送通过第一探针管线2以清除来自液体处理探针1的几乎全部气体，同时第二阀7保持关 闭。残留在探针中的任何气泡都可能不利地影响后继吸入分配循环的准确性是业内 公知的。如本文中使用的，术语“基本全部气体”优选地表示探针内体积的至少50%，更优 选地为至少60 %，更优选地为至少70 %，更优选地为至少80 %，更优选地为至少90 %，更优 选地为至少95%，最优选为至少99%。所去除的物质优选地包括残存遗留物质，然而要理解，可通过本文所披露和要求 的方法来去除任何不合需的物质。第二预定量一般落在大约0. 1和大约10毫升的范围内， 更优选地落在大约0. 3和大约5毫升之间，最优选地落在大约0. 5和大约2毫升之间。第 二预定体积优选地小于第一预定体积以在从储液器一次吸入洗涤液之后执行两次或更多 次洗涤循环。在另一较佳实施例中，用洗涤液填满液体处理探针1使探针浸入洗涤液并使 用加压空气将洗涤液从探针中排出的步骤被执行一次以上，更优选为至少两次，最优选为 至少三次。现在参见图2，探针清洗装置的替代实施例还包括第二洗涤液储液器12，该储液 器12包含与第一洗涤液储液器4中的洗涤液不同的洗涤液。除了第一储液器4，第二洗涤 液储液器12通过第三探针管线14耦合于第一阀15。第一泵5和第二泵13耦合于第一阀 15。第一泵5用来从第一洗涤液储液器4吸入洗涤液，而第二泵13用来从第二洗涤液储液 器12吸入洗涤液。在该实施例中，第一阀15具有三个可选位置。在第一位置，它允许洗涤 液从第一洗涤液储液器4流向第一泵5。在第二位置，它允许洗涤液从第二洗涤液储液器 12流向第二泵13。在第三位置，它允许洗涤液从第一泵5或第二泵13通过第一探针管线 2流向液体处理探针1，同时防止洗涤液从第一泵5和第二泵13回流至第一洗涤液储液器 4和第二洗涤液储液器12。第一阀15优选地包括剪切阀或电磁阀，更优选地为剪切阀。在 操作中，在使用来自第一洗涤液储液器的洗涤液的一个或多个液_气洗涤循环之后使用来 自第二洗涤液储液器12的洗涤液进行如上所述一个或多个液-气洗涤循环。其最终效果 是最小化液体处理探针1中的第一洗涤液的存在，否则会对后继的样本转移具有不理想的 效果。现在参见图3，探针清洗装置的另一替代实施例还包含与第一洗涤液储液器4中 的洗涤液不同的洗涤液。然而在该配置中，第二洗涤液储液器12耦合于第三阀11。第三阀 11耦合于第二泵13并还通过第三探针管线10耦合于连接器9。第三阀11可如同图1的 第一阀3那样具有两个可选位置或如同图2的第一阀15那样具有三个可选位置。在操作 中，该替代配置类似于图2所示的配置。可在使用来自第一洗涤液储液器4的洗涤液的一 个或多个液-气洗涤循环之后使用来自第二洗涤液储液器12的洗涤液进行如上所述的一 个或多个液-气洗涤循环。如上所述，其目的是使液体处理探针1中存在的第一洗涤液减 至最�。绻嬖诘幕盎岫院蠹痰难咀撇焕硐氲男Ч�。然而要理解，图2和图3所示的双重洗涤液配置仅为示例并且不旨在限制本文披 露的本发明的范围。本领域内技术人员很容易理解包含超过两种洗涤液来源的附加替代配 置也适用于本发明。使用商用阀、泵和连接器，人们可组装出根据本发明包括多达八个不同洗涤液储液器的清洗装置。如本说明书中其它地方所描述的那样，泵的数目较佳地等于所 使用的不同洗涤液储液器的数目，但泵的数目也可大于或小于洗涤液储液器的数目。将参照如下示例对本发明进行进一步描述；然而要理解，本发明不局限于这些示 例。下面的示例不旨在限制任何权利要求的范围，而是作为某些实施例的特例。本领域内 技术人员对例示方法作出的任何变化均落在一个或多个本发明的范围内。示例示例1 样本空气_辅助洗涤协议表1总结了本发明所涉及的样本空气辅助洗涤协议。在该特定实施例中，利用亲 水洗涤缓冲液(Beckman #A16793)和压缩空气；第一阀是剪切阀；第二阀是电磁阀(SMC #LVM13R-5A-2)；而泵是注射泵(Hamilton #PSD4)。在探针吸入和分配样本前，注射泵导通 以从洗涤缓冲液储液器中抽出2. 50毫升的洗涤缓冲液。当探针完成分配后，它已填满洗涤 缓冲液和残余遗留物质。在0. 0秒时，0. 9秒加压空气脉冲用来排出洗涤缓冲液和残余遗留物质，之后注射 泵在1.7秒内将1.25毫升(其容量的50%)分配到探针中。探针的内表面随后浸入洗涤 缓冲液1. 3秒，并且1. 0秒的加压空气脉冲将洗涤缓冲液再次从探针排出。在时间4. 9秒， 注射泵将另一份1. 25毫升的洗涤缓冲液分配到探针中，而探针的内表面浸入洗涤缓冲液 达0.6秒。最后，第三个1.0秒脉冲的加压空气将洗涤缓冲液从探针中排出。在加压空气 的最后一次脉冲之后，注射泵从储液器吸入2. 50毫升的洗涤缓冲液并将全部2. 50毫升分 配入探针以试图消除探针中的几乎全部气泡。表1 样本空气_辅助探针洗涤协议
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权利要求
一种用于清洗液体处理探针的装置，所述装置包括具有内表面、外表面、上端和下端的液体处理探针；耦合于所述探针的所述上端的第一探针管线；耦合于所述第一探针管线的洗涤液储液器；在所述探针和所述储液器之间的中间点耦合于所述第一探针管线的泵，用来将洗涤液从所述洗涤液储液器抽出并将其泵送至所述探针；耦合于所述泵的第一阀，所述第一阀具有允许所述洗涤液从所述储液器流至所述泵的第一可选位置以及防止所述洗涤液从所述泵回流至所述储液器并允许所述洗涤液从所述泵流至所述探针的第二可选位置；在所述探针和所述第一阀之间的中间点的连接器处耦合于所述第一探针管线的第二探针管线；耦合于所述第二探针管线的加压供气源；在所述连接器和所述加压供气源之间的中间点耦合于所述第二探针管线的第二阀，所述第二阀具有允许气体从所述加压供气源流至所述探针的开启位置并具有防止气体从所述加压供气源流至所述探针的关闭位置；以及以要求的时间间隔驱动所述第一阀和第二阀和所述泵的控制器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一阀包括剪切阀。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一阀包括电磁阀。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二阀包括电磁阀。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泵包括注射泵。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泵包括蠕动泵。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接器包括三通或四通连接器。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泵从所述储液器的一次吸入中保持足 够多的洗涤液以重复将洗涤液分配至所述探针。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第二洗涤液储液器和第二泵，所述第 二洗涤液储液器包含第二洗涤液并通过第三探针管线连接于所述第一阀，所述第二泵连接 于所述第一阀，所述第一阀具有允许洗涤液从所述第二洗涤液储液器流至所述第二泵的第 三可选位置以及防止所述第二洗涤液从所述第二泵回流至所述第二储液器并允许所述第 二洗涤液从所述第二泵流至所述探针的第四可选位置。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二洗涤液不同于权利要求1的储液 器中的洗涤液。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二洗涤液是水。
12.一种清洗液体处理探针的方法，包括步骤(a)将第一洗涤液泵送入探针；(b)将所述第一洗涤液保持在探针中，直到残余遗留物质释放或溶解；(c)通过驱使加压气体经过探针而将所述第一洗涤液从探针排出；(d)通过将第二洗涤液注入探针而基本上清除来自所述探针的所有气体。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一洗涤液保持在所述探针中长达 大约0. 1秒至大约10秒。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一洗涤液保持在所述探针中长达 约2秒。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一洗涤液或第二洗涤液的体积范 围从大约0. 1毫升至大约10毫升。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一洗涤液或第二洗涤液的体积范 围从大约0. 5毫升至大约2毫升。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述加压气体经过所述探针长达至少0.9秒。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述加压气体经过所述探针长达大约0.9 秒至大约1秒。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一洗涤液和第二洗涤液是相同的。
20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述洗涤液中的一种是水。
21.如权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤(a)-(d)重复至少一次。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述洗涤液中的一种是水。
全文摘要
本发明涉及用于清洗液体处理探针内部以减少清洗探针所需的时间量和洗涤液体积并使不同样本之间的物质遗留减至最小的改进装置。除了探针，装置还包括以或多个洗涤液储液器、加压供气源、一个或多个泵、两个或多个阀控探针管线以及在要求时间间隔开启和关闭阀和驱动泵的其控制器。本发明还涉及使用权利要求的装置清洗液体处理探针并包括泵送洗涤液和加压气体并使其通过探针的连续步骤的方法。
文档编号G01N35/10GK101960315SQ200980106961
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月27日 优先权日2008年2月29日
发明者A·N·约翰逊, D·M·恩戈, J·P·林德奎斯特, K·N·沃, P·R·梅耶 申请人:贝克曼库尔特公司
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