專利名稱：排液系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種排液系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于利用容器完成試劑添加，液體抽吸，液體排出，及分離等預(yù)定過(guò)程中所需的處理。
背景技術(shù)：
在臨床化學(xué)，生化學(xué)，制藥化學(xué)等包括化學(xué)分析的領(lǐng)域內(nèi)，反應(yīng)過(guò)程中要完成各種各樣的處理，如試劑的添加，液體的抽吸，排出及分離等。例如，在微型板組件或小瓶子等容器內(nèi)的液體試樣中含有目標(biāo)物質(zhì)的情況下，在液體試樣中加入用于將目標(biāo)物質(zhì)保持在它們各自的表面上的磁性粒子。目標(biāo)物質(zhì)保持在磁性粒子的表面上后，上層清液被吸出和排放出，由此能夠?qū)⒛繕?biāo)物質(zhì)與液體試樣分離。
在這種處理中，只有上層清液被吸出和排放出而沒有排放出容納目標(biāo)物質(zhì)的磁性粒子。為此使磁鐵靠近容器以將磁性粒子收集在一個(gè)地點(diǎn)。
諸如使用磁性粒子分離處理的傳統(tǒng)處理是通過(guò)手動(dòng)操作或通過(guò)設(shè)有多個(gè)柱塞的抽吸機(jī)構(gòu)完成的。
諸如手動(dòng)分離的傳統(tǒng)處理需要麻煩的操作，如使磁鐵靠近容器的操作及通過(guò)吸液管等排放上層清液的操作。在布置許多微型板，小瓶子等細(xì)小容器用于處理的情況下，處理需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。
另一方面，為了通過(guò)柱塞致動(dòng)多個(gè)微型吸液管，把多柱塞抽吸機(jī)構(gòu)用于自動(dòng)分離的系統(tǒng)需要一個(gè)高精度控制每個(gè)柱塞的致動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜并昂貴。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種排液系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)完成抽吸，排放，分離等處理。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供一種排液系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)用于從容器內(nèi)抽吸和排放溶液的吸嘴；通過(guò)管子與吸嘴連接的多歧管；用于通過(guò)其運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)由多歧管從吸嘴中同時(shí)抽吸容器內(nèi)的液體的抽吸泵；及液體輸送裝置，該輸送裝置用于將液體供給到多歧管與每個(gè)吸嘴之間的管子內(nèi)由此用液體將管子注滿。
根據(jù)本發(fā)明，利用一個(gè)抽吸泵通過(guò)多個(gè)吸嘴抽吸溶液可以通過(guò)將這些吸嘴同多歧管連接實(shí)現(xiàn)。另外，利用液體輸送裝置通過(guò)將液體注滿多歧管與每個(gè)吸嘴之間的管子，可以將容器內(nèi)的溶液吸出并同時(shí)從吸嘴內(nèi)將其排出并且不會(huì)產(chǎn)生只吸出空氣的空吸，即使容器的任何一部分是空的。
根據(jù)溶液排放裝置的例子，在抽吸泵與多歧管之間確保有合適的容量和阻力，另外在多歧管與吸管之間也確保有合適的容量。如果吸嘴和每個(gè)多歧管之間的空間容量比容器的容量大，那么，在容器內(nèi)所有的溶液被吸出之前在多歧管內(nèi)可以確保一個(gè)負(fù)壓，由此能夠維持穩(wěn)定的抽吸。另外，通過(guò)在吸嘴與多歧管之間確保合適的阻力能夠得到合適的抽吸速度。
另外，多歧管與抽吸泵之間的容量能夠吸收抽吸泵啟動(dòng)或停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所引起的壓力突然變化，由此通過(guò)吸嘴減緩抽吸的啟動(dòng)和停止能夠防止磁性粒子被從容器內(nèi)排出。通過(guò)在多歧管和抽吸泵之間確保合適的阻力也能夠得到合適的抽吸速度。
為了確保多歧管與抽吸泵之間的合適容量，可以在多歧管與抽吸泵之間連接具有合適容量的管子或緩沖罐。


在下面接合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述中能更清楚的理解本發(fā)明上述及其他目的和特征。
圖1為本發(fā)明排液系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)輪廓圖；圖2為圖1所示排液系統(tǒng)的工作流程圖；圖3A至圖3D為描述圖1所示排液系統(tǒng)的吸嘴工作圖；圖4A至圖4D為圖1所示排液系統(tǒng)磁性粒子容納裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)和結(jié)構(gòu)圖；圖5A至圖5C為圖1所示排液系統(tǒng)吸嘴移動(dòng)裝置例子的運(yùn)轉(zhuǎn)和結(jié)構(gòu)圖；圖6A至圖6C為圖1所示排液系統(tǒng)另一個(gè)吸嘴移動(dòng)裝置例子的運(yùn)轉(zhuǎn)和結(jié)構(gòu)圖；圖7為圖1所示排液系統(tǒng)的吸嘴末端的結(jié)構(gòu)放大圖；圖8A和圖8B為圖1所示排液系統(tǒng)吸嘴的一個(gè)變形。
具體實(shí)施例方式
下面參考圖1對(duì)本發(fā)明排液系統(tǒng)進(jìn)行概要說(shuō)明。
排液系統(tǒng)1包括多個(gè)吸嘴2，吸嘴移動(dòng)裝置3，磁性粒子容納裝置4，及溶液排放裝置5。移動(dòng)裝置3將吸嘴2移向或移開諸如微型板組件的容器6。容納裝置4將磁性粒子保持在容器6內(nèi)，由此防止磁性粒子被吸嘴2吸出。排放裝置5使吸嘴2將溶液吸出容器6并排放到容器5f內(nèi)。
容器6并不限于微型板組件，其可以是小瓶子等其他任何能夠盛放液體試樣的容器。將用于保持目標(biāo)物質(zhì)的磁性粒子放入容器6。在下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例中，容器6采用的是微型板組件。
吸嘴2的各個(gè)末端單個(gè)地插進(jìn)微型板組件的井槽6a內(nèi)，由此抽吸或排放液體試樣等溶液。吸嘴移動(dòng)裝置3能夠容易地將吸嘴2移向或移開微型板組件6并將吸嘴2定位在井槽6a內(nèi)。
吸嘴移動(dòng)裝置3包括用于支撐著吸嘴2移向或移開微型板組件6的支撐裝置和用于推動(dòng)吸嘴2移向微型板組件6的推動(dòng)裝置。支撐裝置將吸嘴2移向微型板組件6。另外，在吸嘴端部同井槽6a接觸后，推動(dòng)裝置將吸嘴2的各個(gè)末端單個(gè)定位在微型板組件6的井槽6a內(nèi)的特定位置上并且不需要控制支撐裝置的位置。
磁性粒子容納裝置4利用磁力收集微型板組件6的井槽6a內(nèi)的磁性粒子并防止它們同溶液一起被吸嘴2吸出。容納裝置4包括磁鐵8和移動(dòng)機(jī)構(gòu)，磁鐵8與微型板組件6的底側(cè)相對(duì)放置，移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒋盆F8移向和移開微型板組件6。
溶液排放裝置5通過(guò)吸嘴2同時(shí)抽吸和排放微型板組件6內(nèi)的溶液。排放裝置5包括具有分支端的多歧管5b，將每個(gè)分支端和吸嘴2單個(gè)相連的管子5a，用于通過(guò)多歧管從吸嘴2內(nèi)抽吸溶液的抽吸泵5c，及將液體供給到管子5a以用液體將它們注滿的液體輸送裝置(開關(guān)閥5d，輸送泵5e，清潔液體容器5f，清潔液體5g等)。
由于溶液排放裝置5的多歧管5b同吸嘴2連接，因此液體能夠被單個(gè)抽吸泵5c吸出。另外，延伸在多歧管5b和吸嘴2之間的管子5a由液體輸送裝置用液體注滿。如果微型板組件6的任何一個(gè)井槽6a是空的，井槽6a內(nèi)溶液能夠自動(dòng)地通過(guò)吸嘴2同時(shí)被抽吸和排放并且不會(huì)產(chǎn)生只有空氣被吸出的空吸。
例如，如果將多歧管5b與位于分支端的吸嘴2連接起來(lái)的管子5a的容量設(shè)置的比微型板組件6的容量大，多歧管5b到抽吸泵5c之間的部分能夠保持負(fù)壓，那么微型板組件6內(nèi)的整個(gè)溶液能夠穩(wěn)定地被吸出。另外，通過(guò)使管子5a具有適當(dāng)?shù)淖枇δ軌蜻m當(dāng)?shù)卣{(diào)整抽吸的速度。
在開關(guān)閥5d和抽吸泵5c之間可以設(shè)置一個(gè)緩沖罐5h作為調(diào)整從多歧管到抽吸側(cè)部分的容量和阻力。緩沖罐5h具有特定的容量和阻力，因此如果抽吸泵運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)或停止時(shí)產(chǎn)生任何突然的壓力變化其易于使吸嘴2的抽吸操作柔和。如果在微型板組件6內(nèi)的溶液被全部吸出之前泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是，即使是在泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后在緩沖罐5內(nèi)負(fù)壓作用下溶液繼續(xù)被吸出，那么可以將微型板組件6撤離。這樣操作時(shí)，負(fù)壓隨時(shí)間而降低，那么抽吸能夠緩緩地結(jié)束。因此，能夠防止吸出磁性粒子。
通過(guò)布置在多歧管5b與抽吸泵5c之間的管子也可以替代緩沖罐5h來(lái)調(diào)節(jié)容量和阻力。
下面參考流程圖2對(duì)排液系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行概括的描述。
首先，在步驟S1到步驟S3的過(guò)程中，用液體將管子5a注滿。這樣做即使是微型板組件6的任何井槽是空的也不會(huì)發(fā)生空吸同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)吸嘴2的抽吸。
吸嘴移動(dòng)裝置3將吸嘴2移動(dòng)到與微型板組件6相距一定距離的位置上(步驟S1)。接著，轉(zhuǎn)換開關(guān)閥5d使得多歧管5b同輸送泵5e連通(步驟S2)。輸送泵5e從清潔液體容器5f內(nèi)吸出清潔液體5g，于是多歧管5b與吸嘴2之間的管子5a被清潔液體5g注滿(步驟S3)。
在步驟S3的過(guò)程中，吸嘴2a和2b以及管子5a能夠從中空的狀態(tài)(圖3A)轉(zhuǎn)換到注滿液體的狀態(tài)(圖3B)。因此，如圖3B所示，通過(guò)將吸嘴2a和2b以及管子5a用液體注滿，即使是微型板組件6中的一個(gè)井槽6a是空的，管子5a內(nèi)的液體也能夠被吸出，如圖3C所示。相應(yīng)地，能夠防止發(fā)生只吸出空氣而不吸出液體的情況。用液體將管子5a注滿的操作也可用來(lái)凈化吸嘴。
圖3D所示的情況為井槽6a內(nèi)的液體被吸出而吸嘴2a和2b以及管子5a是空的，這種情況下，如果其中一個(gè)井槽6a是空的，那么空氣就通過(guò)它被吸出。如果采用的不是高抽吸速度的泵，那么其他井槽6a內(nèi)的液體就無(wú)法吸出。也許這個(gè)速度太高以至于無(wú)法防止磁性粒子同液體一起被吸出。
然后，磁性粒子容納裝置4使磁鐵8移向微型板組件6的底側(cè)(步驟S4)，那么磁鐵8就將磁性粒子保持在微型板組件6各個(gè)井槽6a的內(nèi)壁表面上(步驟S5)。
下面參考圖4A至4D對(duì)磁性粒子容納裝置4的一個(gè)例子進(jìn)行描述。圖4A至4B分別為磁性粒子容納裝置4的側(cè)視圖和主視圖，其中磁鐵8遠(yuǎn)離微型板組件6。4C至4D分別為磁性粒子容納裝置4的側(cè)視圖和主視圖，其中磁鐵8靠近微型板組件6。
磁性粒子容納裝置4包括第一支撐板4a和第二支撐板4e。第一支撐板4a同磁鐵8配合。當(dāng)基板4g上面的偏心凸輪4i轉(zhuǎn)動(dòng)，第二支撐板4e在4g上設(shè)置的多個(gè)支撐柱4f的導(dǎo)引下(在垂直方向上)移向和移開基板4g。第二支撐板4e位于第一支撐板4a的正下方，并且彈簧4c放置在第一支撐板4a與第二支撐板4e之間。如果第二支撐板4e隨偏心凸輪4i轉(zhuǎn)動(dòng)而上升，那么該運(yùn)動(dòng)通過(guò)彈簧4c傳遞給第一支撐板4a并使得第一支撐板4a上升。凸輪4I由固定在基板4g上的電機(jī)4h驅(qū)動(dòng)。凸輪4i的轉(zhuǎn)動(dòng)使軸承4j和支持件4k升起或降低第二支撐板4e。
軸4b的一端固定在第一支撐板4a上。另外，第二支撐板4e裝備有軸保持器4d其能夠容納軸4b的末端用于滑動(dòng)。彈簧4c安裝在軸4b上。因此，第一支撐板4a由彈簧4c支撐在第二支撐板4e的上方。另外，軸4b和軸保持器4d也可以分別固定在第二和第一支撐板4e和4a上。
當(dāng)偏心凸輪4I轉(zhuǎn)動(dòng)第二支撐板4e移動(dòng)到其下部位置時(shí)，第一支撐板4a也移動(dòng)到其下部位置，即離開微型板組件6的底面的位置。另一方面，如果偏心凸輪4I進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)從而將第二支撐板4e升起，那么第一支撐板4a也通過(guò)彈簧4c升起并位于靠近微型板組件6的底面的位置。這種情況下，磁鐵8分別就位在微型板組件6底面上的凹槽6d內(nèi)。因此，井槽6a內(nèi)磁性粒子就被磁鐵8吸引和收集起來(lái)。
圖5A至圖5C所示為磁性粒子被收集在其中一個(gè)井槽6a底部6b內(nèi)壁表面上的情況。
如果在將第一和第二支撐板4a和4e之間的距離調(diào)整到支撐板4a與微型板組件6的底部6c接觸之后第二支撐板4e還進(jìn)一步升高，那么彈簧4c收縮以吸收第二支撐板4e的上升(圖4C和圖4D)。因此，由于彈簧4c收縮并且不控制第二支撐板4e或類似件的位置那么每個(gè)磁鐵8能夠在底部6c就位于微型板組件6相應(yīng)的凹槽6d內(nèi)。
接著，吸嘴移動(dòng)裝置3將吸嘴2移向微型板組件5(步驟S6)。圖5A至圖5C和圖6A至圖6C給出了吸嘴移動(dòng)裝置3的兩個(gè)例子。
在圖5A至圖5C所示的吸嘴移動(dòng)裝置3 A中，吸嘴2由導(dǎo)引件3c可滑動(dòng)地支撐并通過(guò)軸環(huán)3b由彈簧3a朝著微型板組件6推動(dòng)。
在圖6A至圖6C所示的吸嘴移動(dòng)裝置3B中，吸嘴2由導(dǎo)引件3c可滑動(dòng)地支撐并通過(guò)軸環(huán)3b由重物3d朝著微型板組件6推動(dòng)。
在下面描述的實(shí)施例中，將把圖5A至圖5C所示的吸嘴移動(dòng)裝置3作為圖1中所示的吸嘴移動(dòng)裝置。
在吸嘴移動(dòng)裝置移向微型板組件6時(shí)，吸嘴2的末端2A接近與其相應(yīng)的微型板組件6的井槽6a并且鄰近井槽6a的底部6b(步驟S7)。
如果吸嘴移動(dòng)裝置3進(jìn)一步移向微型板組件6，彈簧3a吸收該額外的移動(dòng)，那么吸嘴2的末端2A就能夠維持與底部6b的接觸。由此吸嘴2能夠相對(duì)于微型板6容易地定位并且不需要對(duì)吸嘴移動(dòng)裝置3進(jìn)行任何特別的位置控制。
然后，轉(zhuǎn)換開關(guān)閥5使多歧管5b與抽吸泵5c或緩沖罐5h接通(步驟S8)，抽吸泵5c將溶液從微型板組件6的井槽6a內(nèi)吸出(步驟S9)。在抽吸過(guò)程中，預(yù)先注入管子5a的清潔液體首先被吸出，與此同時(shí)井槽6a內(nèi)的溶液被抽吸進(jìn)管子5a內(nèi)。另外，在抽吸過(guò)程中，磁性粒子7由磁鐵8收集和保持，并且由于管子5a內(nèi)注滿了液體，所以能夠以低的抽吸速度吸出溶液。由此磁性粒子7不會(huì)被吸嘴2的抽吸排出。
如果微型板組件6的容量比管子5a的容量大以便在抽吸過(guò)程中將管子5a排空以通過(guò)其他的吸嘴降低抽吸的效率，那么抽吸效率的增加可以在上升步驟S1到步驟S3中通過(guò)用液體重復(fù)地將管子5a注滿實(shí)現(xiàn)。
在抽吸結(jié)束后，通過(guò)吸嘴移動(dòng)裝置3將每個(gè)吸嘴2同微型板組件6分離(步驟S10)。這樣吸嘴2可以通過(guò)彈簧3a的推力返回并通過(guò)軸環(huán)3b就位在其初始位置上。
轉(zhuǎn)換開關(guān)閥5d使多歧管5b同輸送泵5e連通(步驟S11)，并通過(guò)泵5e將清潔液體容器5f內(nèi)的清潔液體5g注入管子5a和吸嘴2，由此凈化管子5a和吸嘴2(步驟S12)。
圖7所示為圖1中所示吸嘴2的一個(gè)例子，其中吸嘴2具有一個(gè)傾斜的末端2A。吸嘴2末端2A的斜坡能夠防止末端2A的開口關(guān)閉，即使是末端2A接觸到其相應(yīng)井槽6a的底部。
圖8A和圖8B所示為多個(gè)吸嘴2，吸嘴移動(dòng)裝置3分別同它們連接。如果吸嘴2的各個(gè)末端相對(duì)于微型板組件6的位置(高度)不相等，那么根據(jù)這樣布置，吸嘴移動(dòng)裝置3的支撐裝置和推進(jìn)裝置能夠滿意地使吸嘴的端部同井槽6a接觸并且不需要任何特別的位置控制。
如果圖1中的輸送泵5e為常量輸送泵，那么通過(guò)吸嘴2能夠以固定的速率注射試劑。即使是以圖8A所示的方式布置多個(gè)吸嘴2，通過(guò)分別調(diào)整多歧管5b和管子5a的阻力也能夠以所希望的速率分送試劑。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用吸嘴移動(dòng)裝置，磁性粒子容納裝置，溶液排放裝置，或它們的接合能夠容易地實(shí)現(xiàn)吸液和排液并且不需要對(duì)定位進(jìn)行特別的控制。
另外，溶液能夠同時(shí)通過(guò)多個(gè)吸嘴抽吸和排放，與此同時(shí)還能夠清潔這些吸嘴。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的排液系統(tǒng)，抽吸，排放和分離等過(guò)程可以利用簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)完成。
權(quán)利要求
1.一種排液系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)用于從容器內(nèi)抽吸和排放溶液的吸嘴；通過(guò)管子與吸嘴連接的多歧管；用于通過(guò)其運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)由多歧管從吸嘴中同時(shí)抽吸容器內(nèi)的液體的抽吸泵；及液體輸送裝置，該輸送裝置用于將液體供給到多歧管與每個(gè)吸嘴之間的管子內(nèi)由此用液體將管子注滿。
全文摘要
本發(fā)明公開一種排液系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)用于從容器內(nèi)抽吸和排放溶液的吸嘴；通過(guò)管子與吸嘴連接的多歧管；用于通過(guò)其運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)由多歧管從吸嘴中同時(shí)抽吸容器內(nèi)的液體的抽吸泵；及液體輸送裝置，該輸送裝置用于將液體供給到多歧管與每個(gè)吸嘴之間的管子內(nèi)由此用液體將管子注滿。本發(fā)明的排液系統(tǒng)能夠利用簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)完成抽吸，排放，分離等處理。
文檔編號(hào)G01N35/02GK1509979SQ200310122339
公開日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2001年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月22日
發(fā)明者瀧井忠興, 稻實(shí)淳史, 史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所