ПРОБООТБОРНИК И СПОСОБ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2008 года по МПК G01N1/00 G01N30/24 

Изобретение относится к устройству для взятия проб в автоматическом анализирующем устройстве, в частности - для анализа крови. Изобретение также относится к способу взятия проб, к способу, соответствующему для использования с устройством согласно настоящему изобретению.

В частности, в области гематологии имеются много устройств для взятия проб крови и для выполнения анализа. Пробы, как правило, содержатся в пробирке до извлечения их, по меньшей мере, частично из нее автоматическим устройством для последующего их анализа в этом устройстве. Пробы извлекают пробоотборной иглой, которую перемещают горизонтально между пробиркой и одной или несколькими емкостями, в которых выполняется анализ проб, с последующим возможным разбавлением; в упомянутые емкости пробоотборная игла распределяет извлеченную таким образом пробу.

Первый тип горизонтального перемещения иглы раскрывается в документе ЕР 0468565. Согласно этому типу предусматривается горизонтальное линейное поступательное движение иглы. Второй тип горизонтального перемещения иглы раскрывается в документах US 4166094 и US 4022067. Согласно этому второму типу игла поворачивается вокруг вертикальной оси. В этих двух типах игла во время ее перемещения выдерживается в вертикальном положении. Эти типы перемещения используют очень громоздкие механизмы, которые по этой причине не являются целесообразными для реализации компактных автоматических устройств. Причем эти механизмы нередко являются усложненными, имеют большое число деталей, и поэтому они дорогостоящие и хрупкие. Эти механизмы могут также повреждаться испарениями или брызгами из емкостей, над или под которыми они находятся.

При этом трубки, предусматриваемые для очистки пробоотборной иглы, должны быть выполнены с возможностью перемещения с иглой по всей длине ее перемещения. Это значительное перемещение иглы в автоматических устройствах известного уровня техники вызывает необходимость обеспечения длинных и поэтому ослабленных трубок. То же относится и к трубке, соединяющей иглу с пробоотборной системой, например - к системе шприцевого типа, представляющей собой насос для втягивания пробы пробоотборной иглой.

Помимо этого при данном положении иглы в пробоотборнике согласно известному уровню техники ее замена может затрудняться.

Пробоотборная игла может погнуться, износиться либо ее уплотнения могут протекать.

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении пробоотборника, который будет упрощен и будет менее громоздким. В этом устройстве перемещение иглы можно целесообразным образом сократить, в частности - ограничить длину трубки. Еще одним преимуществом этого устройства может быть более легкая установка иглы в устройстве или удаление ее из него.

Также задача изобретения заключается в обеспечении способа отбора проб, позволяющего решить, по меньшей мере, одну трудность, связанную со способами известного уровня техники, в частности - со способами перемещения пробоотборной иглы.

Согласно настоящему изобретению способ отбора проб, который можно применить в автоматическом анализирующем устройстве, - причем упомянутое автоматическое устройство содержит иглу для взятия анализируемой пробы, и пробу извлекают из такого приемного средства, как пробирка, - отличается тем, что пробоотборную иглу поворачивают вокруг оси, образующей угол с упомянутой пробоотборной иглой. Этот угол предпочтительно выбирают прямым. Для извлечения пробы пробоотборную иглу можно либо перемещать направленной вниз, либо перемещать направленной вверх.

Если приемное средство укупорено пробкой, то приемное средство можно направить пробкой вниз; при этом пробку предварительно прокалывают иглой предварительного прокалывания введением иглы вглубь пробки; затем пробоотборную иглу поступательным движением вводят внутрь иглы предварительного прокалывания, чтобы ее оконечность, например, была приблизительно вровень с оконечностью иглы предварительного прокалывания; причем пробоотборная игла будет направлена вверх. За счет этого можно будет извлечь почти всю пробу, содержащуюся в приемном средстве, при этом - независимо от глубины приемного средства.

Для облегчения доступа оператора к пробоотборной игле при извлечении пробы пробоотборную иглу перемещают таким образом, чтобы она образовала угол с вертикалью, в частности - в сторону передней части автоматического устройства.

После удаления пробы иглу перемещают, по меньшей мере, в одно положение распределения, в котором игла направлена вниз над емкостью.

Согласно настоящему изобретению пробоотборное устройство для применения в автоматическом устройстве, - причем упомянутое устройство имеет иглу для взятия анализируемой пробы, и пробу извлекают из приемного средства, - отличается тем, что пробоотборная игла выполнена с возможностью поворота вокруг оси, образующей угол, предпочтительно - приблизительно прямой угол, с пробоотборной иглой.

Устройство может иметь качающийся рычаг, подвижный вокруг оси; при этом пробоотборная игла установлена на этом качающемся рычаге. Для ее погружения в приемное средство или в емкость игла предпочтительно установлена с возможностью ее поступательного перемещения относительно качающегося рычага, описывая движение, перемещающее ее от оси или к ней. Пробоотборная игла может быть установлена с возможностью ее поступательного перемещения через фиксированный относительно качающегося рычага корпус.Корпус предпочтительно зафиксирован на качающемся рычаге посредством самофиксации для удобства установки и снятия иглы, например - для ее замены.

Пробоотборная игла и корпус могут быть частью двойной иглы, также содержащей иглу предварительного прокалывания; причем пробоотборная игла устанавливается скользящим перемещением в игле предварительного прокалывания; при этом игла предварительного прокалывания выполнена с возможностью ее фиксирования на корпусе.

Устройство может содержать приводное средство для придания пробоотборной игле поступательного перемещения относительно качающегося рычага, причем приводное средство содержит салазки, выполненные с возможностью их поступательного перемещения относительно качающегося рычага, и упомянутая игла самофиксируется на салазках. Это приводное средство также содержит ремень, проходящий в радиальном направлении между приводным шкивом и холостым шкивом, причем один из шкивов служит шарниром на качающемся рычаге, салазки закреплены на ремне и выполнены с возможностью их поступательного перемещения на направляющей.

Прочие подробности и преимущества изобретения поясняются в приводимом ниже описании его примеров, не являющихся ограничивающими.

На прилагаемых чертежах:

Фиг.1 - правый вид сзади в три четверти и в перспективе пробоотборника согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 - вид в той же перспективе двойной пробоотборной иглы, используемой в устройстве, показываемом на Фиг.1; и

Фиг.4 - фрагмент Фиг.1, показывающий фиксирование двойной иглы на качающемся рычаге.

Передняя сторона определяется как та сторона автоматического устройства, которая обращена к отбирающему пробу оператору в момент отбора пробы. Задняя сторона определяется как противоположная сторона автоматического устройства. Правая и левая стороны определяются как стороны справа и слева от берущего пробу оператора, т.е. если смотреть спереди назад.

Фиг.1 показывает пробоотборное устройство 1. Это устройство является частью автоматического устройства для анализирования проб крови. Чтобы упростить чертежи, автоматическое устройство изображено не полностью. Устройство содержит качающийся рычаг 2 и двойную иглу 3. Качающийся рычаг 2 выполнен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси Х2 качающегося рычага относительно монтажной рамы 4 автоматического пробоотборника. Качающийся рычаг имеет по существу форму четырехугольника.

Двойная игла 3 показана отдельно на Фиг.2. Эта игла содержит пробоотборную иглу 5, иглу 6 предварительного прокалывания и корпус 7. Каждая из этих игл представляет собой по существу цилиндрический полый стержень. Игла 6 предварительного прокалывания установлена неподвижно относительно корпуса 7. Пробоотборная игла 5 установлена с возможностью скольжения внутри иглы 6 предварительного прокалывания. Корпус 7 неподвижно установлен на качающемся рычаге 2, и поэтому концы пробоотборных игл 5 и игл 6 предварительного прокалывания, наиболее дальние от оси Х2 качающегося рычага, образуют их соответствующие оконечности 11, 12. Корпус установлен фиксацией на качающемся рычаге с помощью фиксатора 9.

Пробоотборное устройство 1 также содержит средство 8 для поступательного перемещения пробоотборной иглы относительно качающегося рычаге, в результате чего пробоотборная игла 5 в описываемом примере скользит в игле 6 предварительного прокалывания. Средство 8 скользящего перемещения содержит салазки 13, направляющую 14 и ремень 15. Ремень установлен между ведущим шкивом 16 и холостым шкивом 17. Ведущий шкив является соосным с осью качающегося рычага 2 и содержит вал, служащий шарниром на качающемся рычаге; причем ведущий шкив приводится в действие первым электродвигателем, установленным на монтажной раме 4. Холостой шкив 17 установлен вблизи фиксатора 9, в результате чего ремень проходит приблизительно в радиальном направлении по отношению к оси Х2 качающегося рычага. Направляющая 14 имеет цилиндрическую форму и проходит параллельно направлению ремня 15. Салазки установлены с возможностью скольжения на направляющей и прикреплены на ремне. Рельс, который не виден на чертежах, служит средством предотвращения поворота салазок вокруг направляющей 14. В осуществлении, поясняемом на чертежах, рельс выполнен в виде паза, выполненном в качающемся рычаге. Салазки имеют кулачок, установленный с возможностью скольжения в этой канавке. При этом в результате движения ремня первым электродвигателем 18 салазки прямолинейно двигаются на направляющей.

Вблизи своего конца 19, напротив оконечности 11, пробоотборная игла имеет цилиндрическое утолщение 21 вокруг цилиндрического полого стержня 22. Согласно Фиг.4 салазки 13 имеют средство 23, 43 для крепления пробоотборной иглы 5. Эти средства крепления имеют четыре штифта 23, расположенные приблизительно параллельно оси Х2 качающегося рычага и зажиму 43. После установки иглы на качающемся рычаге корпус 7 двойной иглы 3 крепится на качающемся рычаге таким образом, что иглы 5, 6 проходят параллельно направляющей 14. Утолщение вводится параллельно оси качающегося рычага, в результате чего два штифта 23 располагаются по обеим сторонам стержня 22 - на той стороне утолщения, которая наиболее близка к концу напротив оконечности; и два штифта 23 располагаются по обеим сторонам стержня 22 - на той стороне утолщения, которая наиболее близка к оконечности 11; и зажим 43 закрывает фиксатор вокруг утолщения 21. Таким образом, во время этого перемещения по направляющей салазки 13 обусловливают скольжение пробоотборной иглы в игле предварительного прокалывания и в корпусе.

За счет этого пробоотборная игла может занять свое отведенное положение, в котором ее оконечность защищена внутри иглы предварительного прокалывания. Это положение соответствует самому близкому положению салазок к ведущему шкиву 16.

Пробоотборная игла выполнена с возможностью занять полностью выдвинутое положение вне иглы предварительного прокалывания: положение, в котором оконечность 11 наиболее удалена от оконечности 12 иглы предварительного прокалывания.

Это положение соответствует положению салазок, самому близкому к холостому шкиву 17. Именно это положение показано на чертежах.

Пробоотборная игла может также занимать все, более или менее выдвинутые, положения между упоминаемыми выше двумя положениями.

Пробоотборное устройство также содержит средство шарнирного поворота качающегося рычага 2 вокруг оси Х2. Зубчатая рейка 24 находится на стороне монтажной рамы, на задней стороне качающегося рычага, т.е. - на поверхности, противоположной той поверхности, на которой находятся ремень, направляющая и двойная игла. Зубчатая рейка 24 образует круговую дугу вокруг оси Х2 качающегося рычага. Шестерня 25, которая приводится в действие вторым электродвигателем 26, зацепляется в зубчатой рейке. При этом вращение второго электродвигателя поворачивает качающийся рычаг вокруг его оси и, следовательно, обусловливает качание двойной иглы. Зубчатая рейка на качающемся рычаге 2 имеет паз 44, по которому качающийся рычаг 2 направляется по противоположным поверхностям шестерни 25.

Зубчатая рейка выполнена на качающемся рычаге в той части качающегося рычага, которая обращена от оси Х2 качающегося рычага. За счет этого снижается усилие, нужное для осуществления качающегося движения; и второй электродвигатель вследствие этого может иметь меньшую мощность и меньший размер.

Противоположный конец 19 пробоотборной иглы 5 посредством пробоотборной трубки 20 (см. Фиг.3) соединен с пробоотборной системой, которая не показана на чертежах. Объем, имеющийся в пробоотборной игле и дополнительно в пробоотборной трубке, может быть достаточным для хранения извлеченной пробы в них. Пробоотборная трубка 20 закреплена на качающемся рычаге 2 зажимом 42, и поэтому длина трубки между зажимом и ее соединением с пробоотборной иглой достаточна для того, чтобы не препятствовать перемещению салазок 13 по направляющей 14.

Пробоотборник содержит еще две трубки 33, 34, предназначенные для промывки двойной иглы. Первая трубка 33 предназначается для промывки пробоотборной иглы 5. Она доставляет промывающее вещество в промывочную головку 35 пробоотборной иглы. Вторая трубка 34 предназначена для промывки иглы 36 предварительного прокалывания. Она доставляет промывающее вещество в промывочную головку 36 иглы 6 предварительного прокалывания. Промывочные головки выполнены неподвижными по отношению к качающемуся рычагу 2. Проходы 37 на качающемся рычаге направляют промывочные трубки от промывочных головок к оси Х2 качающегося рычага. Поскольку эти трубки расположены вблизи оси, их движение сведено к минимуму, и тем самым ограничивается их длина, объем и подверженность повреждениям.

Ниже приводится более подробное описание работы пробоотборного устройства со ссылкой на Фиг.3. На Фиг.3 представлены четыре возможные положения двойной иглы согласно положению качающегося рычага вокруг его оси. Каждое из этих положений иглы соответствует определенному угловому положению качающегося рычага 2 вокруг его оси Х2.

Первое положение Р1 является положением фактического отбора проб. В этом положении пробоотборная игла 5 извлекает пробу крови из пробирки 30. Пробирка укупоривается пробкой 31. Пробка должна быть проколота до отбора пробы. Для этого пробоотборную иглу устанавливают в ее положение, отведенное внутрь иглы 6 предварительного прокалывания. Эта игла, более прочная, прокалывает пробку, при этом не повреждая пробоотборную иглу. Игла предварительного прокалывания, удерживаясь в пробке, служит проходом для пробоотборной иглы через пробку. В этом первом положении Р1 оконечности 11, 12 двойной иглы направлены вниз и несколько повернуты вперед, и поэтому оператор получает к ним удобный доступ.

Извлеченная проба всасывается по цилиндрическому полому стержню пробоотборной иглы. Пробу затем разделяют в одну или более емкостей 32, 33, чтобы затем разбавить ее реагентами или смешать ее с ними в целях анализирования. Автоматическое устройство согласно Фиг.3 имеет две емкости 32, 33. Емкости размещены относительно движения двойной иглы таким образом, что для каждой емкости имеется такое положение иглы, в котором она нависает над упомянутой емкостью. Вторым положением является положение Р2 распределения, в котором пробоотборная игла своей оконечностью направлена вниз, приблизительно вертикально, над первой емкостью 32. Третьим положением является положение Р3 распределения, в котором пробоотборная игла направлена своей оконечностью вниз над второй емкостью 33 и несколько сдвинута назад по сравнению со вторым положением. Второе положение является промежуточным положением между первым положением Р1 и третьим положением Р3.

Емкости можно также использовать для вмещения загрязненного промывающего вещества после его прохождения через двойную иглу. Вместо двух промывочных трубок можно использовать одну трубку или более двух трубок согласно их предполагаемому применению. Эти трубки 33, 34 можно также использовать, когда двойная игла находится над емкостью, чтобы распределять жидкость в емкость по одной из игл 5, 6.

Для защиты зубчатой рейки от возможных брызг из емкостей на качающемся рычаге за зубчатой рейкой по отношению к оси качающегося рычага сформирован защитный обод 40 в виде круговой дуги.

В положении Р3 распределения пробоотборная игла 5 не выдвинута полностью, и поэтому ее оконечность 11 остается над краями емкостей 32, 33, в частности также и во время поворота качающегося рычага. Разумеется, как показано в положении Р2 на Фиг.3, игла также может проходить внутрь емкости в содержащуюся в ней разбавляющую жидкость или реагент, чтобы исключить пролив во время распределения пробы или чтобы извлечь некоторую часть содержимого емкости. Таким образом, первую емкость можно использовать для разбавления пробы крови, затем разбавленную таким образом кровь можно удалить из первой емкости и смешать с реагентом во второй емкости.

Упоминаемые выше три положения Р1, Р2, Р3 качающегося рычага реализуются при помощи перемещения качающегося рычага приблизительно на сорок градусов вокруг его оси. Это приблизительно соответствует длине дуги, формируемой зубчатой рейкой 24 на качающемся рычаге в конфигурации согласно Фиг.1.

Можно предусмотреть, чтобы некоторое положение - Р3, или далее положения Р3 относительно Р2, т.е. в направлении назад - обеспечивало возможность снятия емкостей для замены или очистки.

Четвертое положение Р4, также представленное на Фиг.3, можно обеспечить, например, при выдвинутой рейке 38, чтобы рычаг мог повернуться приблизительно на 170 градусов. В этом положении качающийся рычаг поворачивается далее первого положения Р1 относительно второго положения Р2 и третьего положения Р3 и в результате этого образует угол около 170 градусов с третьим положением Р3. Оконечность иглы направляется вверх и немного поворачивается вперед, чтобы оператору был обеспечен более легкий доступ.

Нужно отметить, что пробоотборные трубки не все имеют одинаковую глубину. Это обстоятельство может представлять собой трудность, если отбор проб делается автоматически, т.е. если оператор помещает пробирку на опору, и затем автоматическое устройство само выполняет предварительное прокалывание, отбор проб и распределение. Пробоотборная игла 5 в своем полностью выдвинутом положении может дойти до самого дна пробирки не очень глубокой.

Поэтому в соответствии с первым положением Р1 на Фиг.3 можно извлечь пробу крови со дна пробирки 30 большей глубины только в том случае, если устройство содержит, например, средство выдвижения пробоотборной иглы на глубину пробирки или средство позиционирования пробирки относительно иглы в соответствии с глубиной пробирки.

Пробоотборное положение, в котором пробоотборная игла направлена вверх, как в четвертом положении Р4 на Фиг.3, позволяет решить эту проблему, когда используемая пробирка укупорена пробкой. Независимо от глубины пробирки, когда пробка обращена вниз, то кровь в пробирке приливает к пробке. При этом предварительное прокалывание выполняют на глубину пробки, и игла предварительного прокалывания остается там; затем достаточно ввести оконечность 11 пробоотборной иглы 5, чтобы извлечь анализируемую пробу.

Разумеется, данное изобретение не ограничивается приводимыми здесь примерами, и в них могут быть осуществлены многочисленные модификации в рамках его объема.

В частности, число емкостей не ограничивается двумя и число их, при необходимости, может быть меньшим или большим.

Изобретение не ограничивается анализами крови. Его можно использовать для любого типа отбора проб.

Ось качающегося рычага, перпендикулярная направлению выдвижения и направлению движения пробоотборной иглы, как показано на чертежах, по существу предпочтительная, т.к. позволяет, в частности, ограничить объем, охватываемый пробоотборником во время его работы. Помимо этого, она облегчает использование общей оси для поворота качающегося рычага и одного из шкивов. Но в зависимости от конфигурации автоматического анализирующего устройства качающийся рычаг с пробоотборной иглой может образовывать угол, не являющийся прямым углом.

Можно также использовать такие прочие средства привода для перемещения пробоотборной иглы относительно качающегося рычага, как зубчатая рейка или система винта/гайки. Эти средства, более жесткие, чем ремень, являются предпочтительными, если пробоотборная игла также используется в качестве иглы прокалывания для пробки.

Аналогично вместо зубчатой рейки в круговой дуге средство поворачивания качающегося рычага может представлять собой систему винта/гайки, ремня или троса.

Эти средства для уравновешивания можно расположить таким образом, чтобы качающийся рычаг мог делать полный поворот вокруг своей оси.

Углы, образуемые между разными положениями качающегося рычага вокруг его оси, могут также отличаться от упомянутых выше.

Пробоотборное устройство может также и не иметь иглы предварительного прокалывания. Эта игла может отсутствовать, если пробирки не имеют пробку, которая может быть снята заранее, или когда пробоотборная игла достаточно прочная, чтобы ее можно было использовать для прокалывания пробки.

Изобретение относится к устройству и способу для отбора проб. Устройство содержит пробоотборную иглу для взятия пробы и средство для приведения пробоотборной иглы в поступательное движение. Пробоотборная игла закреплена на качающемся рычаге, который выполнен подвижным вокруг собственной оси и образует угол с пробоотборной иглой. Средство перемещения пробоотборной иглы включает в себя салазки и ремень, натянутый в радиальном направлении между ведущим шкивом и холостым шкивом. При этом один из этих шкивов служит шарниром на качающемся рычаге. Салазки выполнены с возможностью поступательного перемещения относительно качающегося рычага. Решение направлено на упрощение конструкции устройства для отбора проб. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ отбора проб, применимый в автоматическом анализирующем устройстве, имеющем иглу для взятия анализируемой пробы, в котором упомянутую пробу извлекают из приемного средства; прикрепляют иглу на качающемся рычаге, подвижном вокруг оси, образующей угол с пробоотборной иглой, отличающийся тем, что он содержит следующие операции:

вращение пробоотборной иглы вокруг оси;

поступательное перемещение пробоотборной иглы относительно качающегося рычага с помощью средства привода, содержащего салазки, выполненные с возможностью их поступательного перемещения относительно качающегося рычага, и также ремень, натянутый в радиальном направлении между ведущим шкивом и холостым шкивом;

причем один из этих шкивов служит шарниром на качающемся рычаге;

при этом салазки устанавливают на ремне.