專利名稱：微化學(xué)分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了從不同種類的液體的反應(yīng)結(jié)果分析一種液體的化學(xué)特性，用小型裝置混合不同種類的液體的技術(shù)。
背景技術(shù)：
化學(xué)分析系統(tǒng)使樣品液和試劑液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或生物化學(xué)反應(yīng)，分析反應(yīng)結(jié)果。結(jié)果，測(cè)定樣品液的化學(xué)特性。將該化學(xué)分析系統(tǒng)用于血液檢查、感染癥診斷、遺傳因子診斷、遺傳因子解析、或遺傳因子合成、機(jī)械熔合(mechanofusion)、稱合(coupling)反應(yīng)、有機(jī)金屬反應(yīng)、催化劑合成反應(yīng)、電解合成反應(yīng)、酸堿分解反應(yīng)、電分解反應(yīng)的觀察。例如，化學(xué)分析系統(tǒng)將被檢查體的血清或尿等作為樣品液，與試劑液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或生物化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行測(cè)光，進(jìn)行膽留醇量、中性脂肪量、血糖量、GOT活性值等的各種項(xiàng)目的分析。為此，該化學(xué)分析系統(tǒng)，分配注入樣品，與試劑混合，使樣品液與試劑液進(jìn)行反應(yīng)。而且，檢測(cè)該反應(yīng)結(jié)果，將反應(yīng)數(shù)據(jù)變換成表示樣品液的化學(xué)特性的物理量。最后，可以視認(rèn)地輸出得到的物理量。作為代表例，有例如日本專利公報(bào)第3300704號(hào)所示的那樣測(cè)定被檢測(cè)試料中的被測(cè)定物質(zhì)或酶的濃度或活性的化學(xué)分析系統(tǒng)。在該化學(xué)分析系統(tǒng)中，自動(dòng)地將一定量的相當(dāng)于被檢測(cè)試料和測(cè)定項(xiàng)目的試劑分配注入到反應(yīng)管，在攪拌混合后在一定溫度下使它們反應(yīng)。而且，通過測(cè)定由于該反應(yīng)產(chǎn)生的色調(diào)的變化，測(cè)定被檢測(cè)試料中的被測(cè)定物質(zhì)或酶的濃度或活性。近年來，該化學(xué)分析系統(tǒng)，正在進(jìn)行小型化，提出了例如日本專利公報(bào)第2995088號(hào)公報(bào)所示的那樣盒式的利用流路的便攜式血液分析器或日本公開專利公報(bào)2002-340911號(hào)所示的那樣用片狀的微反應(yīng)器(miCToreactor)的移動(dòng)型化學(xué)檢查裝置。這些微化學(xué)分析系統(tǒng)，一般地，通過在使樣品液和試劑液合流的狀態(tài)下將液體輸送到共同的流路內(nèi)，利用分子擴(kuò)散的效果在該流路內(nèi)的液體輸送中混合樣品液和試劑液。但是，為了在該流路內(nèi)完全地混合，需要使該流路充分地長(zhǎng)。因此，這種機(jī)構(gòu)成為阻礙小型化的主要因素。進(jìn)一步，當(dāng)一面在流路中進(jìn)行液體輸送，一面徐徐地使它們混合時(shí)，因?yàn)榇嬖谥诜磻?yīng)未完全的狀態(tài)下測(cè)定反應(yīng)結(jié)果的可能性，所以容易在反應(yīng)結(jié)果中產(chǎn)生誤差。因此，為了促進(jìn)在該流路內(nèi)的混合，在流路內(nèi)，有時(shí)也備有各種混合促進(jìn)單元。作為混合促進(jìn)單元，有例如日本公開專利公報(bào)2006-153785號(hào)所示的那樣，通過將使樣品液和試劑液合流，并輸送液體的流路的一部分變形，將該變形力作為攪拌力賦予的技術(shù)。又，有例如美國(guó)公開專利公報(bào)2004/0115097號(hào)所示的那樣，利用通過壓電體表面的畸變?cè)趬弘婓w表面激振的彈性表面波的技術(shù)。在這種微化學(xué)分析系統(tǒng)中，在合流樣品液和試劑液的狀態(tài)下輸送液體的流路內(nèi)配置這些混合促進(jìn)單元。在已有的微化學(xué)分析系統(tǒng)中，正在提供為了促進(jìn)混合，在流路內(nèi)備有混合促進(jìn)單元的技術(shù)，但是，產(chǎn)生了利用該流路內(nèi)備有的混合促進(jìn)單元，不能夠得到充分的攪拌效果那樣的問題。這是因?yàn)楫?dāng)為了在流路內(nèi)擴(kuò)散樣品液和試劑液并輸送液體，在流路內(nèi)的一部分區(qū)間中備有混合促進(jìn)單元時(shí)，在樣品液和試劑液中，只能夠?qū)嚢枇x予剛好通過備有混合促進(jìn)單元的區(qū)間的最中間一部分樣品液和試劑液上的緣故。換句話說，這是因?yàn)椴荒軌蛘w地?cái)嚢铇悠芬汉驮噭┮旱木壒省Ｈ绻M(jìn)行整體地?cái)嚢?，則需要很長(zhǎng)的時(shí)間。即便設(shè)置混合促進(jìn)單元，也只是對(duì)通過混合促進(jìn)單元的每個(gè)部分促進(jìn)混合，徐徐地進(jìn)行混合這一點(diǎn)沒有變化，反應(yīng)變得不均勻，或反應(yīng)系不同，在反應(yīng)結(jié)果中生成誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及為了從不同種類液體的反應(yīng)結(jié)果分析一種液體的化學(xué)特性，用小型裝置混合不同種類的液體的技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供能夠在短時(shí)間內(nèi)并且均勻地混合不同種類的液體的技術(shù)。與本發(fā)明的第I方式有關(guān)的微化學(xué)分析系統(tǒng)是備有檢測(cè)第I液體和第2液體的反應(yīng)結(jié)果的分析傳感器和將分析傳感器輸出的反應(yīng)結(jié)果換算成表示液體的化學(xué)特性的物理量的處理單元的系統(tǒng)。該微化學(xué)分析系統(tǒng)備有流路和混合罐。流路使第I液體和第2液體合流并送出?；旌瞎蘧哂袕纳鲜隽髀饭某龅念A(yù)定容積，插入到上述第I液體和上述第2液體的合流點(diǎn)或其以后的流路內(nèi)，由此暫時(shí)保存上述第I液體和上述第2液體。進(jìn)一步，該微化學(xué)分析系統(tǒng)備有混合促進(jìn)單元、監(jiān)視單元和混合控制單元。混合促進(jìn)單元將攪拌力賦予到混合罐內(nèi)。監(jiān)視單元監(jiān)視上述混合罐內(nèi)的上述第I液體和上述第2液體的混合程度?；旌峡刂茊卧鶕?jù)上述監(jiān)視單元的監(jiān)視結(jié)果，控制上述混合促進(jìn)單元。與本發(fā)明的第2方式有關(guān)的微混合裝置混合不同種類的液體。該微混合裝置備有流路和混合罐。流路使第I液體和第2液體合流并送出?；旌瞎蘧哂袕纳鲜隽髀饭某龅念A(yù)定容積，插入到上述第I液體和上述第2液體的合流點(diǎn)或其以后的流路內(nèi)，由此暫時(shí)保存上述第I液體和上述第2液體。進(jìn)一步，該微化學(xué)分析系統(tǒng)備有混合促進(jìn)單元、監(jiān)視單元和混合控制單元。混合促進(jìn)單元將攪拌力賦予到混合罐內(nèi)。監(jiān)視單元監(jiān)視上述混合罐內(nèi)的上述第I液體和上述第2液體的混合程度?；旌峡刂茊卧鶕?jù)上述監(jiān)視單元的監(jiān)視結(jié)果，控制上述混合促進(jìn)單元。與本發(fā)明的第3方式有關(guān)的微化學(xué)分析裝置與微混合裝置連接，從微混合裝置混合了的不同種類的液體的反應(yīng)結(jié)果，分析一種液體的化學(xué)特性。微混合裝置備有使第I液體和第2液體合流并送出的流路；和插入到上述第I液體和上述第2液體的合流點(diǎn)或其以后的流路內(nèi)，具有從上述流路鼓出的預(yù)定容積，暫時(shí)保存上述第I液體和上述第2液體的混合罐。與該微混合裝置連接的微化學(xué)分析裝置備有混合促進(jìn)單元、監(jiān)視單元和混合控制單元?；旌洗龠M(jìn)單元將攪拌力賦予到混合罐內(nèi)。監(jiān)視單元監(jiān)視上述混合罐內(nèi)的上述第I液體和上述第2液體的混合程度?；旌峡刂茊卧鶕?jù)上述監(jiān)視單元的監(jiān)視結(jié)果，控制上述混合促進(jìn)單元。如果根據(jù)該第I到第3方式，則由于將攪拌力賦予到暫時(shí)保存了第I液體和第2液體的大部分的混合罐內(nèi)，在混合罐內(nèi)產(chǎn)生紊流或渦流,一 口氣地使第I液體和第2液體混合。而且，因?yàn)楦鶕?jù)監(jiān)視單元的監(jiān)視結(jié)果，控制混合促進(jìn)單元，所以能夠充分地賦予攪拌力直到使第I液體和第2液體均勻地混合為止，保證了均勻的混合。從而，因?yàn)槟軌蛟诨旌瞎迌?nèi)結(jié)束均勻的混合，合流點(diǎn)以后的流路變短，所以能夠維持系統(tǒng)或裝置的小型化。又，通過在暫時(shí)保存了第I液體和第2液體的大部分的混合罐中設(shè)置監(jiān)視單元和混合促進(jìn)單元，就不需要在流路上多階段地設(shè)置混合促進(jìn)單元和監(jiān)視單元，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)或裝置的小型化。


圖1是表示與本實(shí)施方式有關(guān)的化學(xué)分析系統(tǒng)的構(gòu)成圖的圖。圖2是表示化學(xué)分析系統(tǒng)的第I外觀的圖。圖3是表示化學(xué)分析系統(tǒng)的第2外觀的圖。圖4是表不與樣品液和試劑液的混合有關(guān)的第I形態(tài)的不意圖。圖5是表不與樣品液和試劑液的混合有關(guān)的第2形態(tài)的不意圖。圖6是表示混合構(gòu)成部分的第I方式的示意圖。圖7是表示混合構(gòu)成部分的第2方式的示意圖。圖8是表示與第2方式有關(guān)的混合構(gòu)成部分的驅(qū)動(dòng)的圖。圖9是表示混合構(gòu)成部分的第3方式的示意圖。圖10是表示混合構(gòu)成部分的第4方式的示意圖。圖11是表示混合構(gòu)成部分的第5方式的示意圖。圖12是表示混合構(gòu)成部分的第6方式的示意圖。圖13是表示混合構(gòu)成部分的第7方式的示意圖。圖14是表示混合構(gòu)成部分的第8方式的示意圖。圖15是表示實(shí)施化學(xué)分析系統(tǒng)的混合促進(jìn)控制的構(gòu)成的框圖。圖16是表示作為監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)的混合罐的投影圖像的示意圖，表示還沒有均勻混合的狀態(tài)。圖17是表不當(dāng)未完全進(jìn)行樣品液和試劑液的混合時(shí)生成的直方圖的圖。圖18是表示作為監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)的混合罐的投影圖像的示意圖，表示均勻混合了樣品液和試劑液的狀態(tài)。圖19是表示從均勻混合了樣品液和試劑液的狀態(tài)中的投影圖像生成的直方圖的圖。圖20是表示混合控制部的第I混合促進(jìn)控制工作的流程圖。圖21是表示在第I混合促進(jìn)控制工作中生成的直方圖和閾值的關(guān)系的圖。圖22是表示混合控制部的第2混合促進(jìn)控制工作的流程圖。圖23是表示在第2混合促進(jìn)控制工作中生成的直方圖和閾值的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式下面，一面參照附圖一面詳細(xì)說明與本發(fā)明有關(guān)的微化學(xué)分析系統(tǒng)的各實(shí)施方式。圖1是表示與本實(shí)施方式有關(guān)的微化學(xué)分析系統(tǒng)的構(gòu)成圖的圖。微化學(xué)分析系統(tǒng)I (以下，簡(jiǎn)單地稱為“化學(xué)分析系統(tǒng)I”)是使樣品液和試劑液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或生物化學(xué)反應(yīng)，并分析反應(yīng)結(jié)果的系統(tǒng)。因此能夠測(cè)定樣品液的化學(xué)特性。將化學(xué)分析系統(tǒng)I用于血液檢查、感染癥診斷、遺傳因子診斷、遺傳因子解析、或遺傳因子合成、機(jī)械熔合、耦合反應(yīng)、有機(jī)金屬反應(yīng)、催化劑合成反應(yīng)、電解合成反應(yīng)、酸堿分解反應(yīng)、電分解反應(yīng)的觀察。例如，化學(xué)分析系統(tǒng)1，將被檢查體的血清等作為樣品液，與試劑液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或生物化學(xué)反應(yīng)，并進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)行膽留醇量、中性脂肪量、血糖量、GOT活性值等的各種項(xiàng)目的分析。為此，該化學(xué)分析系統(tǒng)1，分配注入樣品液，與試劑液混合，使樣品液與試劑液進(jìn)行反應(yīng)。而且，檢測(cè)該反應(yīng)結(jié)果，將反應(yīng)數(shù)據(jù)變換成表示樣品液的化學(xué)特性的物理量。最后，可視認(rèn)地將得到的物理量輸出到監(jiān)視器或打印紙等上。這種化學(xué)分析系統(tǒng)I經(jīng)過接口部17使分析裝置2和混合裝置3連接而構(gòu)成。分析裝置2是分析反應(yīng)結(jié)果的裝置。混合裝置3是使樣品液與試劑液混合并進(jìn)行反應(yīng)的裝置。該混合裝置3是輕便型裝料盒(cartridge)或芯片。在該化學(xué)分析系統(tǒng)I中，將在混合裝置3中檢測(cè)出的反應(yīng)結(jié)果輸出到分析裝置2中，在分析裝置2中進(jìn)行化學(xué)分析。接口部17將從混合裝置3輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送到分析裝置2的內(nèi)部。從混合裝置3輸出的數(shù)據(jù)是通過檢測(cè)樣品液與試劑液的反應(yīng)得到的反應(yīng)數(shù)據(jù)和通過檢測(cè)樣品液與試劑液的混合程度得到的監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)?；旌涎b置3備有滴落口 11、分注部12、混合部13、試劑收容部14、溶液收容部15和分析傳感器16。在滴落口 11中由分析者滴落樣品液。通過在滴落口 11中滴落樣品液，將樣品液取入到混合裝置3內(nèi)。滴落口 11經(jīng)過分注部12與混合部13連通。分注部12包含閥門而構(gòu)成，通過從在滴落口 11滴落的樣品液分配注入預(yù)定量并輸送到混合部13。試劑收容部14和溶液收容部15經(jīng)過閥門等的門扉(flapper)與混合部13連通。試劑收容部14保存與樣品液混合而發(fā)生反應(yīng)的試劑液。又，溶液收容部15保存調(diào)整樣品液的狀態(tài)的稀釋液或成為測(cè)定基準(zhǔn)的校正液等。從試劑收容部14或溶液收容部15將調(diào)整了的預(yù)定量的試劑液輸送到混合部13。在混合部13中，使樣品液和試劑液混合而發(fā)生反應(yīng)。在混合部13中，檢測(cè)樣品液和試劑液混合的程度，作為監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到分析裝置2。將分析傳感器16配置在混合部13的流路后級(jí)。作為該分析傳感器16，能夠使用測(cè)定伴隨著樣品液和試劑液的反應(yīng)的顏色變化或濁度變化的光學(xué)測(cè)定法、測(cè)定伴隨著樣品液和試劑液的反應(yīng)的電流或電壓變化的電化學(xué)測(cè)定法等。分析傳感器16輸出用上述光學(xué)測(cè)定法或上述電化學(xué)測(cè)定法得到的反應(yīng)數(shù)據(jù)。經(jīng)過接口部17將分析傳感器16輸出的反應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送到分析裝置2。也能夠?qū)?gòu)成分析傳感器16的一部分配置在分析裝置2中。分析裝置2備有電源部29和電源按鈕31。通過按下電源按鈕31從電源單元29將電力供給到分析裝置2內(nèi)的各結(jié)構(gòu)。分析裝置2由該電力驅(qū)動(dòng)。分析裝置2處理反應(yīng)數(shù)據(jù)并輸出反應(yīng)結(jié)果。該分析裝置2作為處理反應(yīng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，備有信號(hào)放大部19、數(shù)據(jù)收集部20和數(shù)據(jù)分析部21。將接口部17和信號(hào)放大部19，信號(hào)放大部19和數(shù)據(jù)收集部20，以及數(shù)據(jù)收集部20和數(shù)據(jù)分析部21電連接起來。又，分析裝置2作為輸出反應(yīng)結(jié)果的結(jié)構(gòu)，備有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22和顯示部23。信號(hào)放大部19放大經(jīng)過接口部17得到的監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)或反應(yīng)數(shù)據(jù)。將放大了的監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)或反應(yīng)數(shù)據(jù)從信號(hào)放大部19輸出到數(shù)據(jù)收集部20中。數(shù)據(jù)收集部20包含A/D變換電路和存儲(chǔ)電路而構(gòu)成。該數(shù)據(jù)收集部20對(duì)放大了的監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)或反應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字變換，暫時(shí)存儲(chǔ)起來。數(shù)據(jù)分析部21解析數(shù)據(jù)收集部20收集到的監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)或反應(yīng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析部21，當(dāng)?shù)玫奖O(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行從監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)檢測(cè)在混合部13中的樣品液和試劑液的混合程度的處理。又，數(shù)據(jù)分析部21，當(dāng)?shù)玫椒磻?yīng)數(shù)據(jù)時(shí)，將反應(yīng)數(shù)據(jù)變換成表示樣品液的化學(xué)特性的物理量的數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)將被檢查體的血清作為樣品液時(shí)，變換成表示膽留醇量、中性脂肪量、血糖量、GOT活性值等的樣品液的特性的物理量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22包含RAM (Random Access Memory (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器))而構(gòu)成，存儲(chǔ)表示通過數(shù)據(jù)分析部21的變換得到的樣品液的特性的物理量的數(shù)據(jù)。顯示部23包含液晶顯示器等的顯示畫面而構(gòu)成，可視認(rèn)地顯示表示存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22中的樣品液的特性的物理量的數(shù)據(jù)。該分析裝置2，除了處理反應(yīng)數(shù)據(jù)并輸出反應(yīng)結(jié)果外，對(duì)混合裝置3進(jìn)行控制。作為該控制結(jié)構(gòu)，備有溫度控制部24、分注控制部25、送液部26和混合促進(jìn)部105。溫度控制部24包含以包圍混合裝置3的方式配置的加熱器或配置在混合裝置3內(nèi)部的加熱器而構(gòu)成。該溫度控制部24以保持混合裝置3內(nèi)部的溫度為一定的方式調(diào)節(jié)溫度。分注控制部25以將控制分注部12的閥門而在滴落口 11中滴落的樣品液的預(yù)定量輸送到混合部13的方式進(jìn)行控制。送液部26，以樣品液和試劑液流過混合部13而到達(dá)分析傳感器16的方式，在分配注入的樣品液和收容在試劑收容部14和溶液收溶部15的試劑液上施加壓力。混合促進(jìn)部105攪拌混合部13內(nèi)的樣品液和試劑液。通過該混合促進(jìn)部105的攪拌促進(jìn)樣品液和試劑液的均勻混合。該分析裝置2備有控制部28，由控制部28控制分析裝置2內(nèi)的各構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)?？刂撇?8，用在分析裝置2中備有的操作按鈕30接受分析者的操作，按照操作按鈕30的按下信號(hào)控制各構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)。又，與由數(shù)據(jù)分析部21得到的樣品液和試劑液的混合程度的檢測(cè)結(jié)果相應(yīng)地控制混合促進(jìn)部105。圖2和圖3是表示化學(xué)分析系統(tǒng)I的外觀的圖。圖2表示化學(xué)分析系統(tǒng)I的第I外觀，圖3表示化學(xué)分析系統(tǒng)I的第2外觀。具有上述構(gòu)成的化學(xué)分析系統(tǒng)1，如圖2所示，例如由輕便型的分析裝置2和混合裝置3構(gòu)成。該分析裝置2具有長(zhǎng)方體形狀。在分析裝置2的一個(gè)面上，在表面露出配置著電源按鈕31、顯示部23和操作按鈕30。又，在分析裝置2的一個(gè)側(cè)部上，穿設(shè)著盒插入口 32。在該盒插入口 32中配置著接口部17。如果將混合裝置3插入到該盒插入口 32中，則經(jīng)過接口部17使分析裝置2和混合裝置3電連接，將反應(yīng)數(shù)據(jù)或監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到分析裝置2中。又，作為具有上述構(gòu)成的化學(xué)分析系統(tǒng)1，如圖3所示，分析裝置2將裝置筐體2a、監(jiān)視器2b和鍵盤2c電連接起來而構(gòu)成。監(jiān)視器2b構(gòu)成顯示部23，在鍵盤2c中配置著操作按鈕30。裝置筐體2a將顯示部23和操作按鈕30以外的結(jié)構(gòu)收容在內(nèi)部。在裝置筐體2a的一個(gè)面上穿設(shè)著多個(gè)盒插入部32，在該盒插入部32中配置著接口部17。通過將混合裝置3插入到該盒插入口 32中，經(jīng)過接口部17使分析裝置2和混合裝置3電連接起來，將反應(yīng)數(shù)據(jù)或監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到分析裝置2中。分析者通過鍵盤2c進(jìn)行操作。將分析結(jié)果顯示在監(jiān)視器2b中。圖4和圖5是表不與樣品液和試劑液的混合有關(guān)的更詳細(xì)的構(gòu)成的不意圖。圖4表示第I形態(tài)，圖5表示第2形態(tài)。
如圖4所示的那樣，混合部13備有第I流路101、第2流路102、第3流路103和混合罐104。第I流路101的一端側(cè)與溶液收容部13和試劑收容部14連通。該第I流路101是送出試劑液的流路。第2流路102的一端側(cè)與分注部12連通。該第2流路102是送出樣品液的流路。使第I流路101和第2流路102合流而延伸出第3流路103。在第3流路103的下游配置著分析傳感器16?；旌瞎?04，插入到第I流路101和第2流路102的合流點(diǎn)以后的第3流路103內(nèi)而進(jìn)行配置。在該第I形態(tài)中，配置在第I流路101和第2流路102的合流點(diǎn)上?；旌瞎?04具有可以同時(shí)暫時(shí)保存樣品液全部量和試劑液全部量的容積。該混合罐104與第I流路101和第2流路102連通。使試劑液和樣品液流入到混合罐104的內(nèi)部。又，混合罐104與第3流路103連通。將在該混合罐104的內(nèi)部均勻混合了的試劑液和樣品液的混合液向第3流路送出。與混合罐104的外殼的一部分相接地配置混合促進(jìn)部105?；旌洗龠M(jìn)部105，將攪拌力賦予到混合罐104內(nèi)，促進(jìn)樣品液和試劑液的混合。在混合罐104附近，配置著監(jiān)視混合罐104內(nèi)部的監(jiān)視部106。監(jiān)視部106檢測(cè)混合罐104內(nèi)的樣品液與試劑液的混合程度。該監(jiān)視部106與配置在分析裝置2中的混合控制部107電連接。將監(jiān)視部106的監(jiān)視結(jié)果輸出到混合控制部107?；旌峡刂撇?07，與監(jiān)視結(jié)果相應(yīng)地控制混合促進(jìn)部105。又，如圖5所示，在第2方式中，混合罐104插入到第3流路103的中途。與第I方式同樣，使樣品液和試劑液流入到混合罐104中，在其內(nèi)部混合。混合促進(jìn)部105與混合罐104的外殼的一部分相接，賦予攪拌力而促進(jìn)混合。由配置在混合罐104附近的監(jiān)視部106監(jiān)視混合的程度?；旌峡刂撇?07與監(jiān)視部106的監(jiān)視結(jié)果相應(yīng)地控制混合促進(jìn)部105。在與該混合樣品液和試劑液的第I和第2方式有關(guān)的流路構(gòu)成中，將樣品液和試劑液的大部分暫時(shí)保存在混合罐104內(nèi)。而且，在該混合罐104內(nèi)部，通過紊流或渦流使樣品液和試劑液的大部分一次混合起來。因此，在均勻地混合了樣品液和試劑液后，使其從混合罐104流出并向第3流路103的下游送出。從而，因?yàn)橹辽贉p少了在第3流路103內(nèi)進(jìn)行混合的需要，所以能夠縮短第3流路103，實(shí)現(xiàn)混合裝置3的小型化。又，因?yàn)樵趯悠芬汉驮噭┮旱拇蟛糠直４嬖贗個(gè)地方的狀態(tài)中開始反應(yīng)，所以能夠減少在未反應(yīng)的樣品液和完成了反應(yīng)的樣品液混合的狀態(tài)中到達(dá)分析傳感器16，在檢測(cè)結(jié)果中生成的誤差。當(dāng)以將攪拌力賦予到暫時(shí)保存樣品液和試劑液的大部分的混合罐104內(nèi)的方式配置混合促進(jìn)部105時(shí)，與在流路內(nèi)設(shè)置混合促進(jìn)部并將攪拌力部分地賦予通過該設(shè)置部分的混合液比較，格外地提高了攪拌效果，能夠縮短混合時(shí)間。進(jìn)一步，通過設(shè)置混合罐104，不需要沿第3流路103多階段地交替設(shè)置混合促進(jìn)部105和監(jiān)視部106。從而，能夠削減成本，并且實(shí)現(xiàn)混合裝置3的小型化。圖6到圖14表示由該混合罐104、混合促進(jìn)部105和監(jiān)視部106構(gòu)成的混合構(gòu)成部分的各種方式。圖6是表不混合構(gòu)成部分的第I方式的不意圖。如圖6所不,混合罐104具有內(nèi)部中空的球形狀，從第3流路103鼓出。劃分該混合罐104的外部和內(nèi)部的外殼的一部分由傳播路徑104a構(gòu)成。該傳播路徑104a由樹脂構(gòu)成，將在混合罐104的外部發(fā)生的攪拌力傳播到內(nèi)部。
壓電振子105a從混合罐104的外部與傳播路徑104a相接。在壓電振子105a中安裝著導(dǎo)電線。振蕩器105b和開關(guān)105c與導(dǎo)電線連接。該壓電振子105a、振蕩器105b和開關(guān)105c構(gòu)成混合促進(jìn)部105。當(dāng)開關(guān)105c處于通電狀態(tài)時(shí)，從振蕩器105b輸出脈沖，將信號(hào)電壓施加到壓電振子105a上。壓電振子105a是由鈦酸鉛等的壓電陶瓷構(gòu)成的聲/電可逆的變換元件。該壓電振子105a，當(dāng)施加信號(hào)電壓時(shí)由于壓電效應(yīng)而被激振，發(fā)出振動(dòng)波。經(jīng)過與壓電振子105a相接的傳播路徑104a將該振動(dòng)波發(fā)送到混合罐104的內(nèi)部，使混合罐104內(nèi)的樣品液和試劑液被激振，促進(jìn)混合。即，該振動(dòng)波形成攪拌力。監(jiān)視部106包含光源106b和圖像傳感器106a而構(gòu)成。隔著混合罐104對(duì)置配置光源106b和圖像傳感器106a。光源106b照射混合罐104。圖像傳感器106a取得混合罐104的投影圖像。該圖像傳感器106a由CXD傳感器或CMOS傳感器等構(gòu)成。經(jīng)過接口部17將圖像傳感器106a取得的混合罐104的投影圖像輸出到分析裝置2。該投影圖像成為表示混合程度的監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)。如果投影圖像的色調(diào)的不均勻性(inhomogeneity)大，則是未混合，如果投影圖像的色調(diào)的不均勻性少，則是均勻地混合了。色調(diào)的不均勻性是指不同的顏色在處處混雜著或存在著濃淡。通過分析該投影圖像，控制開關(guān)105c的接通/斷開、振蕩器105b發(fā)送的脈沖的振幅或周期，調(diào)整攪拌力。圖7是表不混合構(gòu)成部分的第2方式的不意圖。又，圖8是表不該第2方式的驅(qū)動(dòng)的圖。如圖7所示，混合罐104具有內(nèi)部中空的球形狀，從第3流路103鼓出。劃分該混合罐104的外部和內(nèi)部的外殼的一部分由彈性膜104b構(gòu)成。該彈性膜104b由橡膠等的彈性體構(gòu)成，當(dāng)施加外力時(shí)發(fā)生撓曲。根據(jù)該彈性膜104b的撓曲在混合罐104的一部分中發(fā)生連續(xù)的變形，該變形成為攪拌內(nèi)部的樣品液和試劑液的攪拌力。調(diào)節(jié)器105d從混合罐104的外部與彈性膜104b相接。調(diào)節(jié)器105d包含調(diào)節(jié)器本體和使調(diào)節(jié)器本體滑動(dòng)的支持部件而構(gòu)成。該調(diào)節(jié)器105d，如圖8所示，根據(jù)電力向彈性膜104b反復(fù)進(jìn)行突出和埋沒的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于該往復(fù)運(yùn)動(dòng)，彈性膜104b反復(fù)進(jìn)行撓曲和從撓曲恢復(fù)的運(yùn)動(dòng)。在混合罐104的一部分中發(fā)生連續(xù)的變形。該變形力轉(zhuǎn)播到混合罐104內(nèi)，攪拌樣品液和試劑液。在該調(diào)節(jié)器105d中安裝著導(dǎo)電線。電源105e和開關(guān)105c與導(dǎo)電線連接。電源105e、調(diào)節(jié)器105d和開關(guān)105c構(gòu)成混合促進(jìn)部105。監(jiān)視部106，與第I方式同樣，包含光源106b和圖像傳感器106a而構(gòu)成。圖像傳感器106a取得混合罐104的投影圖像作為監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)。通過分析該投影圖像，控制開關(guān)105c的接通/斷開、振蕩器105b發(fā)送的脈沖的振幅或周期，調(diào)整攪拌力。圖9是表示混合構(gòu)成部分的第3方式的示意圖，圖10是表示混合構(gòu)成部分的第4方式的示意圖。如圖9和圖10所示，混合罐104具有內(nèi)部中空的圓柱形狀，以半徑方向沿第3流路103的延伸方向擴(kuò)展的方式，從第3流路103鼓出。將傳播路徑104a或彈性膜104b配置在一方的圓柱面上。圖11是表示混合構(gòu)成部分的第5方式的示意圖，圖12是表示混合構(gòu)成部分的第6方式的示意圖。如圖11和圖12所示，混合罐104具有內(nèi)部中空的圓柱形狀，以半徑方向沿與第3流路103的延伸方向正交的方向擴(kuò)展的方式，從第3流路103鼓出。將傳播路徑104a或彈性膜104b配置在圓周面的一部分上。圖13是表示混合構(gòu)成部分的第7方式的示意圖，圖14是表示混合構(gòu)成部分的第8方式的示意圖。如圖13和圖14所示，混合罐104具有內(nèi)部中空的扇形形狀，從第3流路103的一個(gè)面鼓出圓弧形狀的一部分，圓弧面的延伸方向和第3流路103的延伸方向一致。傳播路徑104a或彈性膜104b配置在形成弦的面的一部分上。下面，說明由該化學(xué)分析系統(tǒng)I進(jìn)行的取樣液和試劑液的混合促進(jìn)控制。圖15是表示實(shí)施化學(xué)分析系統(tǒng)I的混合促進(jìn)控制的構(gòu)成的框圖。如圖15所示，混合控制部107由信號(hào)放大部19、數(shù)據(jù)收集部20、數(shù)據(jù)分析部21和控制部28構(gòu)成。該混合控制部107，解析監(jiān)視部106的監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)，取得樣品液和試劑液的混合程度，與該混合程度相應(yīng)地控制混合促進(jìn)部105。經(jīng)過接口部17將監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)輸入到混合控制部107。S卩，將監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)，在由信號(hào)放大部19放大后，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)收集部20中。數(shù)據(jù)分析部21解析存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù)收集部20中的監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)。圖16是表示作為監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)的混合罐104的投影圖像的示意圖，表示還沒有均勻混合的狀態(tài)。如圖16所示，在投影圖像中，樣品液的色澤、試劑液的色澤和混合了樣品液與試劑液的混合液的色澤混在一起，生成大的色調(diào)的不均勻性。數(shù)據(jù)分析部21生成表示該投影圖像的色調(diào)不均勻性的直方圖。從直方圖對(duì)色調(diào)的不均勻性進(jìn)行數(shù)值化，與預(yù)先存儲(chǔ)著的閾值比較。控制部28，與該比較結(jié)果相應(yīng)地，控制混合促進(jìn)部105。通過對(duì)直方圖的分布寬度或直方圖的峰值進(jìn)行數(shù)值化得到色調(diào)的不均勻性。直方圖表示樣品液和試劑液的混合程度。色調(diào)的直方圖將當(dāng)把投影圖像的象素值分成多個(gè)色調(diào)時(shí)的值分成多個(gè)區(qū)間，將該區(qū)間排列在橫軸，具有包含在該區(qū)間中的色調(diào)的象素的個(gè)數(shù)是與縱軸對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。顯示分布在投影圖像內(nèi)的色調(diào)偏差或分布寬度。圖17是表示當(dāng)未完全進(jìn)行樣品液和試劑液的混合時(shí)生成的直方圖的圖。當(dāng)未完全進(jìn)行樣品液和試劑液的混合時(shí)生成的直方圖，色調(diào)的分布寬度廣，且該分布的峰值也低。這是因?yàn)槲赐耆旌希源嬖诟鞣N色調(diào)，且因?yàn)榕c樣品液和試劑液的總量相比較，混合的部分的量少的緣故。另一方面，圖18是表示作為監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)的混合罐104的投影圖像的示意圖，表示均勻混合了樣品液和試劑液的狀態(tài)。如圖18所示，因?yàn)榫鶆蚧旌狭藰悠芬汉驮噭┮?，所以在投影圖像中，統(tǒng)一為單一色調(diào)，色調(diào)的不均勻性少。圖19是表示從該均勻混合了樣品液和試劑液的狀態(tài)中的投影圖像生成的直方圖的圖。通過均勻混合了樣品液和試劑液，直方圖的分布寬度變窄，且峰值高。圖20是表示該混合控制部107的第I混合促進(jìn)控制工作的流程圖。又，圖21是表示在該第I混合促進(jìn)控制工作中生成的直方圖和閾值的關(guān)系的圖。作為第I混合促進(jìn)控制方式，混合控制部107切換混合促進(jìn)部105的開關(guān)105c的接通/斷開。如果混合罐104內(nèi)的色調(diào)的不均勻性小于預(yù)定大小，則通過將混合促進(jìn)部105的開關(guān)105c切換到斷開來停止賦予攪拌力，如果混合罐104內(nèi)的色調(diào)的不均勻性在預(yù)定大小以上，則通過使混合促進(jìn)部105的開關(guān)105c的接通狀態(tài)保持不變來繼續(xù)賦予攪拌力。首先，如果從監(jiān)視部106輸入監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)(S01)，則將信號(hào)強(qiáng)度置換成像素值并生成投影圖像(S02)，對(duì)該投影圖像進(jìn)行色調(diào)的濾波處理(S03)。其次，從得到的投影圖像生成表示色調(diào)的不均勻性的直方圖(S04)，將直方圖數(shù)值化為表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值(S05)。通過對(duì)直方圖進(jìn)行數(shù)值化得到的表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值是峰值P的取得或直方圖的統(tǒng)計(jì)性的分散值D。峰值P的情形表示，值越大色調(diào)的不均勻性越少。分散值D的情形表示，值越小色調(diào)的不均勻性越少。
當(dāng)?shù)玫奖硎旧{(diào)的不均勻性的數(shù)值時(shí)，混合控制部107讀出與表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值對(duì)應(yīng)的閾值，即與峰值P對(duì)應(yīng)的閾值SP或與分散值D對(duì)應(yīng)的閾值sd (S06),比較取得的表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值和閾值(S07)。比較的結(jié)果，如果色調(diào)的不均勻性小于預(yù)定大小(S07，“是”)，則使混合促進(jìn)部105停止賦予攪拌力(S08)。另一方面，如果色調(diào)的不均勻性在預(yù)定大小以上(S07，“否”)，則使混合促進(jìn)部105繼續(xù)賦予攪拌力(S09)。色調(diào)的不均勻性小于預(yù)定大小是指當(dāng)將表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值作為峰值P時(shí)，該峰值P大于閾值SP。色調(diào)的不均勻性在預(yù)定大小以上是指當(dāng)將表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值作為峰值P時(shí)，該峰值P在閾值sp以下。又，色調(diào)的不均勻性小于預(yù)定大小是指當(dāng)將表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值作為分散值D時(shí)，該分散值D小于閾值sd。色調(diào)的不均勻性在預(yù)定大小以上是指當(dāng)將表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值作為分散值D時(shí)，該分散值D大于閾值sd。圖22是表示該混合控制部107的第2混合促進(jìn)控制工作的流程圖。又，圖23是表示在該第2混合促進(jìn)控制工作中生成的直方圖和閾值的關(guān)系的圖。作為第2混合促進(jìn)控制方式，混合控制部107，通過增減混合促進(jìn)部105的振蕩器105b的脈沖間隔或電源105e的電力，控制混合促進(jìn)部105的驅(qū)動(dòng)力，賦予與混合罐104內(nèi)的色調(diào)的不均勻性的大小成比例的攪拌力。首先，如果從監(jiān)視部106輸入監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)(S11)，則混合控制部107，將信號(hào)強(qiáng)度置換成像素值并生成投影圖像(S12)，對(duì)該投影圖像進(jìn)行色調(diào)的濾波處理(S13)。其次，混合控制部107，從得到的投影圖像生成表示色調(diào)的不均勻性的直方圖(S14)，將直方圖數(shù)值化為表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值(S15)。通過對(duì)直方圖進(jìn)行數(shù)值化得到的表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值是峰值P的取得或直方圖的統(tǒng)計(jì)性分散值D。峰值P的情形下表示，值越大色調(diào)的不均勻性越少。分散值D的情形下表示，值越小色調(diào)的不均勻性越少。當(dāng)?shù)玫奖硎旧{(diào)的不均勻性的數(shù)值時(shí)，混合控制部107讀出與峰值P對(duì)應(yīng)的多個(gè)階段的閾值spl，sp2，sp3……或與分散值D對(duì)應(yīng)的多個(gè)階段的閾值sdl，sd2，sd3……(S16)，比較取得的表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)據(jù)和各閾值(S17)，檢測(cè)該數(shù)值所屬的不均勻性的階段(S18)。閾值的數(shù)值，以sp3 < sp2 < spl的順序增大。當(dāng)表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值是峰值P時(shí)，如果超過閾值spl則色調(diào)的不均勻性屬于第I階段，如果閾值sp2是所超過的最大的閾值，則色調(diào)的不均勻性屬于第2階段。又，閾值的數(shù)值，以sdl < sd2 < sd3的順序增大。當(dāng)表示色調(diào)的不均勻性的數(shù)值是分散值D時(shí)，如果低于閾值sdl則色調(diào)的不均勻性屬于第I階段，如果閾值sd2是所低于的最小閾值，則色調(diào)的不均勻性屬于第2階段。SP，階段越下降色調(diào)的不均勻性越少，階段越高色調(diào)的不均勻性越大。當(dāng)檢測(cè)到色調(diào) 的不均勻性所屬的階段時(shí)，混合控制部107，使混合促進(jìn)部105，賦予與色調(diào)的不均勻性的大小成比例的，換句話說與檢測(cè)出的色調(diào)的不均勻性所屬的階段成比例的攪拌力(S19)。又，如果色調(diào)的不均勻性所屬的階段到達(dá)第I階段，則停止攪拌。這樣，在本實(shí)施方式中，備有插入在樣品液和試劑液的合流點(diǎn)或其以后的流路內(nèi)，暫時(shí)保存樣品液和試劑液的混合罐104。因此，暫時(shí)保存樣品液和試劑液的大部分，在保存狀態(tài)中通過紊流和渦流使其混合起來。因此，在均勻地混合了樣品液和試劑液后，從混合罐104流出并向第3流路103的下游送出，所以至少能夠減少在第3流路103內(nèi)進(jìn)行混合的需要。從而，在輸送到第3流路前，在混合罐內(nèi)產(chǎn)生紊流或渦流而一口氣地均勻混合，并且使混合時(shí)間縮短到比在第3流路103內(nèi)進(jìn)行混合的時(shí)間短。能夠縮短第3流路103，實(shí)現(xiàn)混合裝置3的小型化。又，因?yàn)樵趯悠芬汉驮噭┮旱拇蟛糠直４嬖贗個(gè)地方的狀態(tài)中開始反應(yīng)，所以不會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)不均勻，能夠防止在反應(yīng)結(jié)果中產(chǎn)生誤差。又，備有將攪拌力賦予到該混合罐104內(nèi)的混合促進(jìn)部105。因此，因?yàn)橐詫嚢枇x予到暫時(shí)保存樣品液和試劑液的大部分的混合罐104內(nèi)的方式配置混合促進(jìn)部105，所以與在流路內(nèi)設(shè)置混合促進(jìn)部而將攪拌力賦予通過該設(shè)置部分的混合液部分相比較，格外地提高攪拌效果，能夠縮短混合時(shí)間，并且能夠更可靠地實(shí)現(xiàn)均勻的混合。又，備有監(jiān)視混合罐104內(nèi)的樣品液和試劑液的混合程度的監(jiān)視部106，根據(jù)監(jiān)視部106的監(jiān)視結(jié)果，控制繼續(xù)或停止賦予混合促進(jìn)部105的攪拌力，或攪拌力的增減。因此，能夠充分地賦予攪拌力直到使樣品液和試劑液的大部分均勻地混合為止，保證了均勻的混合。又，不需要沿第3流路103多階段地交替設(shè)置混合促進(jìn)部105和監(jiān)視部106，能夠削減成本，并實(shí)現(xiàn)混合裝置3的小型化。又，也可以將監(jiān)視部106設(shè)置在分析裝置2側(cè)和混合裝置3側(cè)中的任一側(cè)。當(dāng)將監(jiān)視部106設(shè)置在分析裝置2側(cè)時(shí)，不經(jīng)過接口部17而將監(jiān)視結(jié)果數(shù)據(jù)輸入到控制部28中。此外也可以將混合控制部107、混合促進(jìn)部105和監(jiān)視部106設(shè)置在混合裝置3側(cè)。也可以將分析傳感器16配置在分析裝置2偵U。
權(quán)利要求
1.一種微化學(xué)分析系統(tǒng)，通過混合不同種類的液體來觀察反應(yīng)，進(jìn)行一種液體的化學(xué)分析，該微化學(xué)分析系統(tǒng)的特征在于，備有: 使第I液體和第2液體合流并送出的流路； 插入到上述第I液體和上述第2液體的合流點(diǎn)或其以后的流路內(nèi)，具有從上述流路鼓出的預(yù)定容積，且暫時(shí)保存上述第I液體和上述第2液體的混合罐； 向上述混合罐內(nèi)賦予攪拌力的混合促進(jìn)單元； 監(jiān)視上述混合罐內(nèi)的上述第I液體和上述第2液體的混合程度的監(jiān)視單元，上述監(jiān)視單元包含取得上述混合罐內(nèi)的投影圖像的圖像傳感器，輸出上述混合罐的投影圖像作為監(jiān)視結(jié)果； 根據(jù)上述監(jiān)視單元的監(jiān)視結(jié)果，控制上述混合促進(jìn)單元的混合控制單元； 檢測(cè)上述第I液體和上述第2液體的反應(yīng)結(jié)果的分析傳感器；和 將上述分析傳感器輸出的反應(yīng)結(jié)果換算成表示液體的化學(xué)特性的物理量的處理單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微化學(xué)分析裝置、微混合裝置和微化學(xué)分析系統(tǒng)。在第1液體和第2液體的合流點(diǎn)或其以后的流路內(nèi)，配置暫時(shí)保存這些液體的混合罐，通過將檢測(cè)上述第1液體和上述第2液體的反應(yīng)結(jié)果的分析傳感器配置在混合罐的下游，在該流路中混合不同種類的液體并使它們發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行一種液體的化學(xué)分析。由此，在液體流完合流點(diǎn)以后的流路前，在混合罐內(nèi)產(chǎn)生紊流或渦流而一口氣地均勻混合。
文檔編號(hào)B01F13/00GK103100341SQ20131001431
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者伊藤直子, 金山省一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社