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CN117897230A - 移液管吸头 - Google Patents

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CN117897230A
CN117897230A CN202280052821.2A CN202280052821A CN117897230A CN 117897230 A CN117897230 A CN 117897230A CN 202280052821 A CN202280052821 A CN 202280052821A CN 117897230 A CN117897230 A CN 117897230A
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R·R·帕多
R·S·刘易斯
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Spt Laboratory Technology Co ltd
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Abstract

一种用于吸取和/或分配液体的移液管，包括移液管吸头和柱塞。移液管吸头具有近端和远端，在近端和远端之间限定了纵向轴线；远端处的孔；以及从该孔至少部分地向近端延伸的流体腔。柱塞位于移液管吸头的内部，并且至少部分地在移液管吸头的近端和远端之间延伸到端部中，并且可朝向和远离孔移动，以从移液管吸头吸取或分配流体。移液管吸头具有设置在远端处的端部，该端部具有内壁表面，该内壁表面相对于纵向轴线以2度至5度之间的角度延伸至少5mm。

Description

移液管吸头
技术领域
本发明涉及一种具有移液管吸头和柱塞的移液管，该移液管吸头尤其具有有利的形状。
背景技术
使用移液管吸取或分配液体样品是已知的。
使用具有柱塞的移液管也是已知的，该柱塞设置在移液管吸头中。被称为“正排量式”移液管的典型移液管使用该柱塞来接触要吸取的样品液体。柱塞缩回以吸入样品液体，伸出以分配样品液体。这种移液管可用于自动化机器中，以提高移液动作的准确性和可重复性。
发明人已经发现了已知移液管的几个问题，这些问题在低分配量时尤其相关。
需要一种改进的移液管。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种用于吸取和/或分配液体的移液管，包括：
移液管吸头；
该移液管吸头具有近端和远端，以及在近端和远端之间延伸的纵向轴线；
在远端的孔；
流体腔，该流体腔从孔至少部分地朝向近端延伸；
该移液管吸头包括设置在远端的端部，该端部具有内壁表面，该内壁表面相对于纵向轴线以至多5度的角度延伸至少5mm；以及
位于移液管吸头内部的柱塞，其被配置为至少部分地在移液管吸头的近端和远端之间延伸到端部中，并且可移动朝向和远离孔，以从移液管吸头吸取和/或分配流体。
内壁表面可以相对于纵向轴线以2度到5度之间的角度延伸至少5mm。
在本发明的第一方面中规定的移液管吸头的几何形状，特别是内壁表面相对于纵向轴线以至多5度的角度延伸至少5mm，与背景技术部分中提到的已知移液管的广角移液管吸头相比，提供了明显更陡的角度。与已知的移液管吸头几何形状相比，这种窄角移液管吸头具有几个显著的优点。
首先，与已知的移液管吸头相比，它使得移液管吸头能够以适合的方式使用，这将被称为“取样后气隙”。当执行非接触式分配时，即在样品液体离开移液管吸头后形成一个或多个液滴的分配时，在到达样品容器或样品容器中的样品之前，液体样品必须以足够高的速度行进以从吸头脱离。在已知的移液管吸头中，由于柱塞行程相对较短，因此很难在小体积的情况下达到这种速度。发明人已经发现，增加柱塞行程的一种方法是在液体样品被吸取后引入小的气隙(或其它气体)，即在样品被吸取后继续抽回柱塞以吸入空气。第一方面的窄角吸头确保该气隙可以以可控的方式引入。在已知的移液管吸头中，发明人已经发现这种机制在具有柱塞的移液管吸头中是不可行的。这是因为具有比第一方面的移液管更广的移液管吸头角度的已知移液管吸头的几何形状使得液体会由于表面张力而附着到移液管吸头的内壁表面和/或柱塞的一侧。这将导致取样后气隙法的分配性能较差。根据第一方面的移液管吸头的窄角提供了更均匀的液体附着，因此减轻了这一问题。
第二，发明人已经确定，它使得移液管吸头能够以进一步适应已知移液管吸头的方式使用，这将被称为“取样前气隙”。在这种机制中，柱塞可以先缩回以吸入气体，例如空气，然后缩回以吸入样品液体。使用取样前气隙机制的优点在于，所有被吸取的液体都可以被分配，即，在移液管吸头内没有死体积。死体积是指柱塞和移液管吸头之间的间隙，由制造公差造成，不允许完美配合。如果没有取样前气隙，一些液体样品将残留在柱塞和吸头之间的间隙中。
窄角吸头还确保吸入的液体样品保持为单个液滴(slug)，其可以在分配时完全喷出，而不是粘在移液管吸头的内壁表面的一侧。这样就可以处理非常小的体积(<200nl)。
使用配置有取样前气隙的吸头具有额外的优点。传统的正排量式移液管需要吸取最小量的液体才能正确填充。如果它们没有被正确填充，分配性能可能会受到影响。上述取样前气隙消除了对填充体积的需求，这意味着可以处理小源体积(<500nl)和小分配体积(<200nl)。
第三，移液管吸头的几何形状提供了良好的可及性(reach)和容量的组合。移液管吸头的几何形状允许移液管到达V形孔的底部，例如PCR微孔板中的孔，以提取尽可能多的液体，同时具有足够大的容量，以最小化清空或填充孔所需的吸取/分配次数。这种大容量有助于最小化执行分配所需的装载次数，从而节省时间和相关成本。该设计的容量可高达100μl。
第一方面的在非穷举列表的另一个值得注意的优点(可以从上述优点中推导出来)是，吸头的几何形状提供了一种具有大动态范围的移液管：例如，从大约0.1或0.2μl到大约100μl。通过吸头的几何形状实现的取样前气隙和取样后气隙机制，以及通过吸头几何形状实现的总容量，提供了特别有利的移液管吸头，其适用于各种样品和/或源体积的吸取和/或分配。
该移液管可能特别适用于定量聚合酶链式反应(“qPCR”)方法。在下面的段落中阐述了本发明的其它可选的有利特征。
端部可以具有外壁表面，该外壁表面相对于纵向轴线以至多5度的角度延伸至少5mm。外壁表面可相对于纵向轴线以至多4度的角度延伸，优选相对于纵向轴线以至多3.5度的角度延伸，优选相对于纵向轴线以至多3.3度的角度延伸。
该孔的直径可以为至多1mm，优选至多0.5mm，进一步优选至多0.4mm，可选地至少0.4mm。
端部的最大外径可以为至多4mm，优选至多3mm，进一步优选至多2mm，进一步优选至多1mm，进一步优选至多0.7mm，进一步优选至多0.65mm。可选地，端部110的最大外径可以为至少0.5mm，可选地至少0.6mm，可选地至少0.65mm。
移液管吸头的端部的内壁表面可以限定直边形状，例如截头圆锥形或圆柱形。
移液管吸头的端部的外壁表面可以限定直边形状，例如截头圆锥形或圆柱形。
柱塞可以具有端部外壁表面，该端部外壁表面被配置用于与移液管吸头端部的内壁表面对齐。
柱塞可配置为当处于伸出位置时密封孔。
柱塞可以具有端部，当处于伸出位置时，柱塞的该端部可以基本或完全填充移液管吸头的端部。柱塞可以具有柱塞端部，当处于伸出位置时，柱塞端部可能不会基本或完全填充移液管吸头的端部。
内壁表面可以相对于纵向轴线以至多4度的角度延伸；优选相对于纵向轴线以至多3度的角度延伸；进一步优选相对于纵向轴线以至多2度的角度延伸，优选相对于纵向轴线以至多1.9度的角度延伸，优选相对于纵向轴线以至多1.87度的角度延伸。
端部的内壁表面可以延伸至少7mm，优选至少10mm，进一步优选至少12mm。
具有本文提到的任何变化的移液管可以包含在液体处理系统中，该液体处理系统还包括致动器，该致动器被配置为相对于移液管吸头移动柱塞。
可以提供一种液体处理系统，包括：
多个移液管，该多个移液管具有本文提到的任何变化；以及
致动器，其被配置为移动多个移液管的多个移液管吸头和/或柱塞，以便吸取和/或分配流体。
致动器可以被配置为同时移动多个移液管的多个移液管吸头和/或柱塞，以便吸取和/或分配流体。
多个移液管可以相对于彼此布置成平面的2D排列。多个移液管可以排列成规则的、可选的对称的矩阵，例如网格状。多个移液管可以排列成正方形或长方形。
多个移液管可以是至少10个，优选至少100个，更优选至少200个，更优选至少300个，更优选384个移液管吸头。多个移液管可以排列成规则的、可选的对称矩阵，例如16x24的网格状矩阵。
根据本发明的第二方面，提供了一种吸取液体的方法，包括：
提供具有本文提到的任何变化的移液管；
相对于移液管吸头缩回柱塞，以便通过孔将气体吸入移液管吸头；随后，
缩回柱塞，以便通过孔将样品液体吸入移液管吸头。
该方法可以进一步包括：
相对于移液管吸头伸出柱塞，以便通过孔从移液管吸头分配样品液体；随后，
伸出柱塞，以便通过孔从移液管吸头分配气体。
该方法可以进一步包括：
提供具有本文提到的任何变化的移液管；
缩回柱塞，以便通过孔将液体吸入移液管吸头；随后，
相对于移液管吸头缩回柱塞，以便通过孔将气体吸入移液管吸头。
该方法可以进一步包括：
伸出柱塞，以便通过孔从移液管吸头分配气体；随后，
相对于移液管吸头伸出柱塞，以便通过孔从移液管吸头分配样品液体。
附图说明
现在将参照附图描述本发明的实施例，其中：
图1是移液管吸头的横截面和柱塞的侧视图；
图2是处于拆卸状态的移液管吸头和柱塞的透视图；
图3是处于组装状态的移液管吸头的端部和柱塞的端部的放大视图；
图4是广角移液管吸头吸取液体的示意图；
图5是窄角移液管吸头吸取液体的示意图；
图6是广角移液管吸头吸取液体的示意图；
图7是窄角移液管吸头吸取液体的示意图；以及
图8是涉及窄角移液管吸头的磁珠清理过程的示意图；
图9是液体分配仪器的示意图；以及
图10是移液管吸头的一部分的视图。
具体实施方式
图1示出了用于吸取和/或分配液体的移液管10。移液管10包括移液管吸头100和柱塞200。
移液管吸头100可以是用于接收和/或容纳样品流体或样品液体的容器。移液管吸头100可以被配置为插入样品液体容器中或者插入样品液体中。
移液管吸头100具有近端101和远端102，在它们之间限定了纵向轴线1。
移液管吸头100在其远端102具有孔108，如图2所示。孔108可由移液管吸头100的内壁表面111在远端102处限定，具体地说，在移液管吸头100的最外远端点处。孔108可以限定基本圆形或圆。孔108可以具有至多1mm的直径，优选至多0.5mm，进一步优选至多0.4mm。可选地，孔108可以具有至多0.35mm、0.3mm、0.25mm、0.1mm的直径。可选地，孔108可以具有至少0.4mm的直径。
移液管吸头100的内壁111可以延伸穿过移液管吸头100的支撑部分105和/或主体部分106。内壁表面111可以是大致管状的和/或在支撑部分105和/或主体部分106内具有平行的侧面。移液管吸头100具有流体腔109，该流体腔109从孔108至少部分地朝向近端101延伸。流体腔109可以被配置为接收和/或储存流体，例如气隙或样品液体。流体腔109可以大致呈细长形。流体腔109可以由移液管吸头100的内壁表面111限定。流体腔109可以大部分或全部设置在移液管吸头100的端部110内。
移液管吸头100包括设置在远端102处的端部110，该端部110具有内壁表面111，该内壁表面111相对于纵向轴线1以至多5度、或π/36弧度、或大约0.08至0.09弧度的角度α延伸至少5mm。内壁表面111可以相对于纵向轴线1以最多4度的角度α延伸；优选相对于纵向轴线1以最多3度的角度α延伸；进一步优选相对于纵向轴线1以最多2度的角度α延伸。角度α可以在图3中看到。角度α可以至少为0度，即平行于纵向轴线1。与0度的角度相比，相对于纵向轴线1以至少2度或至少1度的角度延伸的移液管吸头端部110可能是有利的，因为它可以更容易、更简单和/或更便宜地制造。可以使用技术人员已知的任何合适的角度测量技术来测量角度α。
纵向轴线1可以是中心轴线，移液管吸头101和/或柱塞200围绕该中心轴线设置。纵向轴线1可以限定中心轴线，移液管吸头100和/或柱塞200围绕该中心轴线均匀或对称地设置。移液管吸头100和/或柱塞200可以被配置为使得吸取和/或分配的方向沿着纵向轴线1。
端部110的内壁表面111可以以最大或等于角度α的角度延伸至少7mm，优选以最大或等于角度α的角度延伸至少10mm，进一步优选以最大或等于角度α的角度延伸至少12mm。移液管吸头100的端部110的内壁111可以限定直边形状，例如截头圆锥形或圆柱形。
如图3中所示，端部110可以具有外壁表面112，该外壁表面112相对于纵向轴线1以至多5度的角度β延伸至少5mm。移液管吸头的端部的外壁表面112可以限定直边形状，例如截头圆锥形或圆柱形。端部110的最大外径可为至多4mm，优选至多3mm，进一步优选至多2mm，进一步优选至多1mm，进一步优选至多0.7mm，进一步优选至多0.65mm。可选地，端部110的最大外径可为至少0.5mm，可选地至少0.6mm，可选地至少0.65mm，1055，例如如图10所示。环1055可以被配置为在使用期间提供反作用力。环1055可以被配置为在储存和/或使用期间定位移液管吸头100或使移液管吸头100居中。环1055可以被配置为在制造期间至少部分地便于移液管吸头100从模具中弹出。
主体部分106可以是大致圆柱形的和/或细长的。主体部分106可以具有基本一致的内径和/或外径。主体部分106可以沿着移液管吸头100的长度的至少一半延伸。主体部分106可以具有比端部110的任何直径都大的内径和/或外径。
桥接部分107可以被配置为将主体部分106桥接至端部110。桥接部分107可以在主体部分106和端部110之间限定台阶。桥接部分107可以基本上是锥形、圆锥形和/或圆顶形的。
柱塞200位于移液管吸头100内部。柱塞200可被配置为相对于移液管吸头100移动，以便将流体吸入移液管吸头100，和/或从移液管吸头100排出流体。具体地，当从伸出位置移动到缩回位置时，柱塞200可以将流体，例如气隙或样品液体，吸入移液管吸头100。当从缩回位置移动到伸出位置时，柱塞200可以从移液管吸头100排出流体，例如气隙或样品液体。
柱塞200和/或移液管吸头100可以配置为在伸出位置时，柱塞200可以完全包含在移液管吸头100内。柱塞200被配置为至少部分地在移液管吸头100的近端101和远端102之间延伸到端部110中。柱塞200可被配置为在移液管吸头100的近端101和远端102之间基本或完全延伸到端部110中。柱塞200可朝向和远离孔109移动，以从移液管吸头100吸取或分配流体。柱塞200可以具有端部外壁表面212，该端部外壁表面212被配置与移液管吸头端部110的内壁表面111对齐。柱塞200可以包括聚合材料或由聚合材料组成。柱塞200可以包括均质材料或由均质材料组成。
柱塞200可包括一系列部分，每个部分具有不同的功能、区别特征和/或不同的形状或尺寸。柱塞200可包括柱塞连接器部分203、定心部分204、主体部分206和密封部分207中的一个或多个，例如如图1所示。从近端201到远端202，可以按以下顺序布置各个部分：柱塞连接器部分203、定心部分204、主体部分206、密封部分207和端部210。
柱塞200的柱塞连接器部分203可以配置为被接收在移液管吸头100的吸头连接器部分103中。柱塞连接器部分203可以被配置用于连接到液体处理系统。柱塞连接器部分203可以被配置为卡扣连接。
定心部分204可以配置为被接收在移液管吸头100的定心部分104中，以便将柱塞200定心在移液管吸头100内。定心部分204可以基本上是圆锥形或圆顶形的。
柱塞200的主体部分206可以配置为被接收在移液管吸头100的主体部分106中。主体部分206可以是大致圆柱形的和/或细长的。主体部分206可以具有基本均匀的直径。主体部分206可以沿着柱塞长度的至少一半延伸，可选地，沿着柱塞200长度的至少三分之二延伸。主体部分206的直径可以大于端部210的直径。
柱塞200的密封部分207可以配置为被接收在移液管吸头100的桥接部分107中。密封部分207可以配置为抵靠移液管吸头100的内壁形成密封。密封部分207可在移液管吸头内形成不漏流体的密封，使得当柱塞200安装在移液管吸头100中时，流体不能从密封部分207的近侧流到密封部分207的远侧。密封部分207可以至少部分是柔性的。密封部分207可以配置为将主体部分206桥接至端部210。密封部分207可以在主体部分206和端部210之间限定台阶。密封部分207可以基本上是锥形、圆锥形和/或圆顶形的。
柱塞200的端部210可以配置为被接收在移液管吸头100的端部110中。端部210可以具有比密封部分207和/或主体部分206更小的直径。
端部210可以基本或完全填满移液管吸头100的端部110。这可以使得当柱塞端部210处于伸出位置时，移液管吸头端部110内没有气隙。当柱塞端部210处于伸出位置时，端部210可以接触移液管吸头端部110的内壁表面111。
端部210可以基本上是细长的和/或圆锥形的。端部210可以具有基本上直的壁。端部210可以具有外壁212，外壁212的形状与移液管吸头端部110的内壁表面111的形状互补、匹配和/或对应。端部210可以具有外壁212，该外壁212在内壁表面111的至少部分长度上、基本上在内壁表面111的全部或整个长度上与移液管吸头端部110的内壁表面111对齐和/或平行。
柱塞200的端部210在其远端202可以具有基本平坦的面。当柱塞200处于伸出位置时，柱塞200的端部210可以密封移液管吸头端部110的孔108。具体地，柱塞200的远端202可以密封移液管吸头端部110的孔108。端部210可以配置为当柱塞200处于伸出位置时，柱塞远端202被设置在移液管吸头远端102处。柱塞200可以配置为当处于伸出位置时，柱塞远端202不会伸出移液管吸头远端102。
具有本文提到的任何变化的移液管10可以被包含在液体处理系统(未示出)中，该液体处理系统还包括致动器，该致动器被配置为相对于移液管吸头100移动柱塞200。
移液管吸头100和/或柱塞200可以与移液系统或仪器分离和/或连接。移液管吸头100在其近端101可以是可拆卸的和/或可连接的。柱塞200在其近端201可以是可拆卸的和/或可连接的。移液管吸头100可包括连接器装置或部分103和/或柱塞可包括连接器装置或部分203，其可设置在相应的近端101、201处，以使移液管吸头100或柱塞200适于或配置为附接到移液系统或仪器上或从移液系统或仪器上拆卸。移液管吸头100和/或柱塞200可配置为在吸取期间，样品液体不会延伸超过近端101，因此不会进入液体处理系统或仪器中。以这种方式，样品液体可以被控制在可移除的移液管吸头100内，防止污染液体处理系统或仪器。通过使用可移除的和可选的一次性移液管吸头100和/或柱塞200，这反过来又使该仪器或系统适用于多种不同的样品流体。图4至图8展示了本发明第一方面的一些优点。
在图4中，示出了一种已知的广角移液管吸头。该图示出了在这种类型的移液管吸头中，特别是在具有这种广角端锥的移液管吸头中，当试图在取样后将空气吸入吸头时，样品301是如何能够附着到移液管吸头的一侧并从另一侧脱离。当柱塞被致动用于分配时，这会导致分配压力在样品上的不均匀分布，从而导致分配性能下降。
图5中示出了根据本公开的移液管吸头100。如图所示，移液管吸头的端部110的较窄角度有助于避免图4所示的样品在移液管吸头内的不对称的附着，从而减轻或消除相关的负面影响。图5示出了移液管吸头100在取样前(pre-sample)气隙法的吸取步骤中。在这种方法中，如图5(a)所示，柱塞200可以先缩回以吸入气体，例如空气300，然后如图5(b)所示，再缩回以吸入样品液体301。使用预气隙机制或方法的优点是减少了死体积(分配后留在移液管中的样品液体)。窄角移液管吸头100确保吸入的液体样品保持为单个液滴301，其可以在分配时完全喷出。这样就可以处理非常小的体积(<200nl)。在下面的段落中描述了该方法的步骤。这些步骤可以使用诸如图9所描述的致动机构来实现。
吸取液体的方法可包括以下内容：
提供移液管10；
相对于移液管吸头100缩回柱塞200，以便通过孔108将气体300吸入移液管吸头100；随后，
缩回柱塞200，以便通过孔108将样品液体301吸入移液管吸头100。这可以被称为取样前气隙法。
该方法可以进一步包括：
相对于移液管吸头100伸出柱塞200，以便从移液管吸头100通过孔108分配样品液体301；随后，
伸出柱塞200，以便从移液管吸头100通过孔108分配气体300。
该方法可以进一步包括：
提供移液管10；
缩回柱塞200，以便通过孔108将液体301吸入移液管吸头100；随后，
相对于移液管吸头100缩回柱塞200，以便通过孔108将气体302吸入移液管吸头100。这可以被称为取样后气隙法。
该方法可以进一步包括：
伸出柱塞200，以便从移液管吸头100通过孔108分配气体302；随后，
相对于移液管吸头100伸出柱塞200，以便从移液管吸头100通过孔108分配样品液体301。
在图6中，示出了一种已知的广角移液管吸头。在该移液管吸头中，可以看出，当试图在样品之前和之后将空气吸入移液管吸头时，样品301可能会附着在移液管吸头的一侧并从另一侧脱离。当进行非接触式分配时，液体样品必须以足够高的速度从吸头上脱离。在已知的移液管吸头中，由于柱塞行程相对较短，因此很难在小体积的情况下达到这种速度。发明人已经发现，增加柱塞行程的一种方法是在液体样品被吸入后引入小的气隙(或其它气体)，即在样品被吸入后继续抽回柱塞以吸入空气。在已知的移液管吸头中，例如图6的移液管吸头，发明人已经发现这种机制在具有柱塞的移液管吸头中是不可行的。这是因为已知移液管吸头的几何形状具有比第一方面的移液管更广的移液管吸头角度，使得液体会由于表面张力而附着到移液管吸头的内壁表面和/或柱塞的一侧。这将导致后气隙机制的分配性能较差。
图7中示出了根据本公开的移液管吸头100。在图7中，移液管吸头100显示为处于吸取步骤，具有样品前气隙300、样品301和样品后气隙302。移液管吸头100的窄角吸头确保了可以以受控的方式引入该样品后气隙302。图7所示的移液管吸头100的窄角提供了更均匀的液体附着。
本公开的移液管吸头100的另一个优点是，它提供了良好的可及性和容量的组合。这在涉及磁珠清理的方法中尤其有利，例如如图8所示。在磁珠清理期间，磁珠303被外部磁体拉到微孔板孔(microplate well)400的侧面。然后从孔400中提取液体301，同时磁珠303必须保留在孔400中。窄角移液管吸头100的几何形状特别适于避免与磁珠接触。
移液管10可以作为液体分配仪器的一部分提供，该液体分配仪器可以包括移液头和/或直接传动致动器。
移液管吸头100和/或柱塞200可以配置为通过移液管吸头夹持机构1120附接到仪器上。可以提供一个板，在板上设有多个移液管吸头夹持机构1120。移液管吸头100可以通过移液管吸头夹持机构1120附接到仪器上，该移液管吸头夹持机构1120可以包括在移液管吸头连接器部分103处的夹具。柱塞200可以通过柱塞夹持机构1140附接到仪器上，该柱塞夹持机构1140可以包括在柱塞末端连接器部分203处的夹具。可以提供一个板，在板上设有多个柱塞夹持机构1140。
图9实施例示出了一个实施例，其中，移液管吸头100和柱塞200通过多个板1121、1122、1123、1124附接到仪器上。技术人员可以理解的是，本公开的仪器和方法可以可选地包含其他附接部件和机构。该仪器可以包括第一板1121、第二板1122、第三板1123和/或第四板1124。柱塞200可以附接到第一板1121和第二板1122，这两块板可以被称为柱塞板。移液管吸头100可以附接到第三板1123和第四板1124，这两块板可以被称为移液管板。移液管吸头100可通过移液管吸头夹持机构1120附接到仪器上，具体地附接到第三板1123和第四板1124上，该移液管吸头夹持机构1120可包括在移液管吸头连接器部分103处的夹具。柱塞200可通过柱塞夹持机构1140附接到仪器上，具体地附接到第一板1121和第二板1122上，该柱塞夹持机构1140可包括在柱塞末端连接器部分203处的夹具。一个或多个板可以包括多个夹持机构1120、1140，以夹持多个移液管吸头100和柱塞200。
关于柱塞夹持机构1140，可以提供一组柱塞夹持构件1147，每个构件与多个柱塞安装座1143中的一个相关联。柱塞夹持构件1147的阵列可以以多个夹持杆1147的形式提供，夹持杆1147从第一板1121轴向延伸并延伸到柱塞安装套筒1143内限定的孔中。每个夹持杆1147可以在其下端具有扩大的头部1148，该头部从较窄的颈部区域1149A延伸。扩大的头部1148的外径小于柱塞安装套筒1143的内径。以这种方式，当柱塞夹持机构接合时，在扩大头部1148的外表面和柱塞安装套筒1143的内表面之间提供了小间隙。颈部1149A的外径小于扩大头部1148的外径。优选地，每个夹持杆1147还具有主轴1149B，其外径基本上与其所在的柱塞安装套筒1143区域的内径相同。当第一板1121相对于第二板1122沿轴向方向上下移动时，主轴1149B沿着柱塞安装座1143的内表面滑动。这有助于确保柱塞安装座1143和柱塞夹持构件1147之间正确的横向对齐。
关于移液管吸头夹持机构1120，吸头连接器部分103配置用于与液体处理系统连接，例如通过卡扣连接。吸头连接器部分103可以包括分裂的管状壁，该管状壁可由多个柔性段限定。柔性段可配置为在径向向外的方向上弹性偏斜，以将移液管吸头100的近端101的外径从第一外径增大到第二外径，在第一外径中，柔性段未偏斜且吸头连接器部分处于静止状态，在第二外径中，柔性段径向向外偏斜且吸头连接器部分处于扩张状态。在所述实施例中，吸头连接器部分103包括管状壁中的多个轴向延伸的间断或狭槽，其将多个柔性段分隔开。多个狭槽可以是2、3或4个狭槽，多个柔性段可以是2、3或4个段。吸头连接器部分103可以包括任何合适数量的轴向延伸的间断，以限定任何数量的柔性段。柔性段和狭槽的布置使得吸头连接器部分能够扩张，而不需要在吸头连接器部分上施加很大的力。吸头连接器部分103的内表面上可进一步包括一个或多个径向延伸特征1126，移液管吸头可通过径向延伸特征1126与移液头耦合。吸头连接器部分103的内表面上的径向延伸特征可包括径向向内延伸的突起和/或径向向外延伸的凹部或凹槽。径向延伸特征可以沿圆周方向延伸。在所述实施例中，吸头连接器部分103的内表面上的径向延伸特征包括从吸头连接器部分103的内表面突出的部分环形肋1126。优选地，吸头连接器部分增大后的第二外径至少比第一外径大出径向延伸特征1126的径向范围。
移液管吸头100可被夹在吸头安装套筒123和板(例如图9所示的第四板1124)之间。吸头安装套筒123可设置在板上，例如第三板1123。
参照图9，一个或多个方法步骤可以由一个或多个致动器1161、1162、1163执行，这些致动器可以包含在液体分配仪器中。一个或多个致动器可以由一个或多个控制器1171控制。
控制器1171可以包括处理器、存储器、一个或多个输入端口、一个或多个输出端口中的一个或多个，并且可以包括或连接到用户输入设备。
用户输入设备可以包括鼠标或键盘、手持设备或触摸屏，它们可以具有图形用户界面。可以提供显示器，诸如图形用户界面，其可以被配置为显示输出。显示器可以被配置用于输入信息，并显示选择操作方法或模式的选项，和/或激活模式的选项。显示器可以显示信息，例如仪器以什么模式运行，和/或所选的任何变量。显示器可以被配置为显示信息，例如已经输入的信息。
控制器1171可以被配置为经由一个或多个输入端口接收输入，特别是数据。该数据可以指示操作的方法或模式、任何操作参数，例如样品液体的体积、样品数量、样品位置、吸取或分配时间、吸取或分配速度、样品前和/或样品后气隙体积。
控制器1171，特别是控制器的处理器，可以基于一个或多个输入，确定要发送到一个或多个致动器1161、1162、1163、1164的一个或多个信号。这种确定可能涉及一组指令，该组指令可以存储在存储器中。控制器1171可以将信号输出到一个或多个致动器1161、1162、1163、1164和/或转换或开关装置，例如继电器。
存储器可以包括计算机可读存储介质，例如硬盘驱动器(HDD)、闪存驱动器、固态驱动器或任何其他形式的通用数据存储器，在其上安排信息和各种程序。这种程序可以包括例如仪器的一种或多种预编程的操作模式或方法。
该仪器可以包括一个或多个通信装置，该通信装置可以经由一个或多个输入或输出端口在控制器1171和一个或多个致动器1161、1162、1163、1164之间提供通信路径。通信装置可以包括电线或电缆，其可以将控制器1171与一个或多个致动器1161、1162、1163、1164物理连接。例如如图9所示，可以有从控制器1171到每个致动器的电线或电缆。可选地或附加地，通信装置可以包括无线连接，例如发射器和接收器。
可以提供第一致动器1161。第一致动器可以被配置为相对于柱塞200移动移液管吸头100。这可以允许移液管吸取和/或分配流体。第一致动器1161可以被配置为相对于第三板1123和/或第四板1124移动第一板1121和/或第二板1122。如图9所示，第一致动器1161可以相对于第三板1123移动第二板1122。第一致动器1161可被配置为接收来自控制器1171的信号，以使柱塞200和/或第二板1122相对于移液管吸头100和/或第三板1123在特定时间、和/或以特定速度、和/或以特定量、和/或在特定方向上运动。
可以提供第二致动器1162。第二致动器1162可以被配置为相对于固定外壳1101移动移液管吸头100和/或柱塞200。如图9所示，第二致动器1162可以相对于外壳1101移动第三板1123。这允许移液管吸头100和/或柱塞200相对于样品容器移动。第二致动器1162可被配置为接收来自控制器1171的信号，以使移液管吸头100、和/或柱塞200、和/或第三板1123相对于样品容器在特定时间、和/或以特定速度、和/或以特定量、和/或在特定方向上运动。
该仪器可包括具有容器接收区域(例如微孔板接收区域或平台)的主体，以及位于微孔板接收区域上方的移液头。微孔板接收区域可以具有布置成接收实验室微孔板的基本水平的上表面。接收区域可以位于高度可调节的支撑结构上，该支撑结构使得微孔板接收区域的高度能够根据需要变化。接收区域可以被配置为将实验室微孔板保持在固定位置。例如，接收区域的上表面可包括一个或多个凹部，该凹部布置成接收微孔板并防止微孔板相对于接收区域横向平移。该仪器的移液头可被配置为容纳移液管阵列，并且可相对于平台移动，以使安装在移液头上的移液管靠近支撑在平台上的微孔板，从而允许从微孔板的孔中吸出液体或将液体分配到微孔板的孔中。
第二致动器1162可以被配置为相对于微孔板接收区域移动第二板1122和第三板1123。固定外壳1101可以附接到微孔板接收区域。
可以提供第三致动器1163。第三致动器1163可以被配置为在接收到来自控制器1171的信号时，将柱塞附接到系统和/或从系统断开。第三致动器可以连接到第一板1121和第二板1122，以便相对于第二板1122移动第一板1121。第三致动器1163可以是旋转致动器，其可以被配置为提供第一板1121相对于第二板1122的线性运动。
可以提供第四致动器1164。第四致动器1164可被配置为在接收到来自控制器1171的信号时，将移液管吸头100附接到系统和/或从系统断开。第四致动器可以连接到第三板1123和第四板1124。第四致动器1164可以是旋转致动器。
为了执行吸取操作，柱塞200和移液管吸头100或者一系列柱塞和移液管吸头可以相对于液体样品容器移动到期望的位置。然后，柱塞200或每个移液管10的柱塞200可以在其各自的移液管吸头100内被提升，这可以使用第一致动器1161来完成，第一致动器1161可以是直接传动致动器，以在箭头1161’的方向上将板1121和1123相对于彼此移动。这可以移动整个柱塞夹持机构1140和柱塞板1121、1122远离移液管吸头夹持机构1120和移液管吸头板1123、1124，如图9所示，以将流体吸入移液管吸头100。然后，通过使用直接传动致动器1161在相反方向上移动柱塞夹持机构1140，就可以根据需要分配流体。
直接传动致动器1161可操作以在轴向方向上朝向或远离移液管吸头夹持机构1120的一个或多个板移动柱塞夹持机构1140，以在使用期间吸取或分配液体。可以提供头部底盘，并且直接传动致动器1161可以相对于头部底盘固定。直接传动致动器1161可以在头部底盘和柱塞夹持机构1140之间延伸。
直接传动致动器1161可以包括致动器电机，其可以安装在头部底盘的顶面上，并且在头部底盘和柱塞之间延伸。致动器电机1161的输出轴可以固定到与滚珠丝杠致动器螺母相连的螺杆上。螺母可以固定到滚珠丝杠安装座上，滚珠丝杠安装座又固定到位于柱塞夹持机构1140上端的柱塞夹持电机安装板上。因此，直接传动致动器1161可以在头部底盘和柱塞夹持机构1140之间延伸。当致动器电机1161被操作时，整个柱塞夹持机构1140可在轴向方向上朝向或远离移液管吸头夹持机构1120移动，以根据致动器电机1161的旋转方向，相对于移液管吸头100在一个轴向方向或另一个轴向方向上移动柱塞。以这种方式，由柱塞夹持机构1140夹持的柱塞和柱塞所延伸的移液管吸头之间的相对运动速度可以比已知设备变化更大的程度。这使得该仪器可以在非接触式分配模式和接触式分配模式下使用。当进行非接触式分配时，液体样品必须以足够高的速度从吸头上脱离。直接传动致动器1161可以实现用于非接触式分配的足够速度，这在某些情况下用皮带传动是无法实现的。具体来说，通过滚珠丝杠的直接传动比皮带传动系统提供更高的重载加速度和减速度。这在分配注射行进的距离小(例如，<1mm)的情况下尤其有利，因此高加速度和减速度允许系统达到目标速度。此外，滚珠丝杠提供了更高的位置精度和可重复性，这对分配性能具有有益的影响。
该仪器可以被配置成使得控制器1171，具体地是存储器和处理器，使第一致动器1161和第二致动器1162执行吸取/分配步骤。
例如，控制器1171可包括计算机可读介质，该计算机可读介质包括指令，当由处理器执行时，该指令使得，处理器发送信号，以使柱塞200在移液管吸头100内缩回，从而吸取空气以形成样品前气隙300；
输出信号以使移液管吸头100插入样品液体中；
输出信号以使柱塞200在移液管吸头100内缩回，从而吸取样品液体；以及
输出信号以使移液管吸头100从样品液体中撤出。计算机可读介质可以包括指令，当由处理器执行时，该指令使得处理器执行本文提到的任何方法步骤。
使移液管吸头100插入样品液体的信号可被发送到第二致动器1162。使柱塞200在移液管吸头100内缩回以便吸取样品液体的信号可被发送到第一致动器1161。使移液管吸头100从样品液体中撤出的信号可被发送到第二致动器1162。
控制器1171可包括计算机可读介质，该计算机可读介质包括指令，当由处理器执行时，该指令使处理器发送信号，以使移液管吸头100和/或柱塞200与仪器断开连接。该信号可以被发送到第三致动器1163和/或第四致动器1164。
一个、多个或所有致动器1161、1162、1163、1164可以被配置为引起相同方向的运动。当安装时，一个、多个或所有致动器1161、1162、1163、1164可以被配置为使系统在轴向方向上运动，该轴向方向可以是垂直方向。
尽管上面已经参照一个或多个优选实施例对本发明进行了描述，但是可以理解的是，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。
例如，已经描述和显示了柱塞和移液管吸头的布置，其中柱塞和移液管吸头中的每一个都具有不同的部分。虽然这些已经组合进行了描述，但是技术人员可以理解的是，本公开的优点可以通过任何合适的组合或排列或移液管吸头或柱塞部分来实现。
虽然本文使用了术语“气隙”，但是技术人员可以理解的是，在这种方法中可以使用各种合适的气体，并且“气隙”不应仅限于空气。气隙可以包括大气气体或成分受控的气体。
虽然本文使用了术语“柱塞”，但是技术人员可以理解的是，术语“活塞”也可以描述柱塞。
术语“直径”被用作尺寸参数。技术人员可以理解的是，本发明可以在不要求严格的圆柱形或圆形的情况下实现。因此，直径一词可以理解为横向尺寸。涉及圆柱形或圆形(以及术语“直径”特别适用的这些部件)的实施例可能是有利的。
在出现“或”字的地方，这可以被解释为表示“和/或”，使得所涉及的项目不一定是相互排斥的，并且可以以任何适当的组合来使用。

Claims (16)

1.一种用于吸取和/或分配液体的移液管，包括：
移液管吸头，具有：
近端和远端，以及在所述近端和所述远端之间延伸的纵向轴线；
孔，所述孔在所述远端处，
流体腔，所述流体腔从所述孔至少部分地朝向所述近端延伸；
所述移液管吸头包括在所述远端处设置的一端部，所述端部具有内壁表面，所述内壁表面相对于所述纵向轴线以2度至5度之间的角度延伸至少5mm；以及
柱塞，所述柱塞位于所述移液管吸头的内部，所述柱塞被配置为至少部分地在所述移液管吸头的近端和远端之间延伸到所述端部中，并且可移动朝向和远离所述孔，以从所述移液管吸头吸取或分配流体。
2.根据权利要求1所述的移液管，其中，所述端部具有外壁表面，所述外壁表面相对于所述纵向轴线以至多5度的角度延伸至少5mm。
3.根据权利要求1或2所述的移液管，其中，所述孔的直径为至多1mm，优选至多0.5mm，进一步优选至多0.4mm，可选地至少0.4mm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的移液管，其中，所述端部的最大外径为至多4mm，优选至多3mm，进一步优选至多2mm，进一步优选至多1mm，进一步优选至多0.7mm，进一步优选至多0.65mm，可选地至少0.5mm，可选地至少0.6mm，可选地至少0.65mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的移液管，其中，所述移液管吸头的端部的内壁表面限定直边形状，例如截头圆锥形或圆柱形。
6.根据前述权利要求中任一项所述的移液管，其中，所述移液管吸头的端部的外壁表面限定直边形状，例如截头圆锥形或圆柱形。
7.根据前述权利要求中任一项所述的移液管，其中，所述柱塞具有端部外壁表面，所述端部外壁表面配置为与所述移液管吸头的端部的内壁表面对齐。
8.根据前述权利要求中任一项所述的移液管，其中，所述柱塞配置为当处于伸出位置时密封所述孔。
9.根据前述权利要求中任一项所述的移液管，其中，所述柱塞具有柱塞端部，当处于伸出位置时，所述柱塞端部基本或完全填满所述移液管吸头的端部。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的移液管，其中，所述柱塞具有柱塞端部，当处于伸出位置时，所述柱塞端部不会基本或完全填满所述移液管吸头的端部。
11.根据前述权利要求中任一项所述的移液管，其中，所述内壁表面相对于所述纵向轴线以至多4度的角度延伸；优选相对于所述纵向轴线以至多3度的角度延伸；进一步优选相对于所述纵向轴线以2度的角度延伸。
12.根据前述权利要求中任一项所述的移液管，其中，所述端部的内壁表面延伸至少7mm，优选至少8mm，优选至少10mm，进一步优选至少12mm。
13.一种液体处理系统，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的移液管；以及
致动器，所述致动器配置为相对于移液管吸头移动柱塞。
14.一种液体处理系统，包括：
多个前述权利要求中任一项所述的移液管；以及
致动器，所述致动器配置为移动所述多个移液管的多个移液管吸头和/或柱塞，以便吸取和/或分配流体。
15.根据权利要求14所述的液体处理系统，其中，所述致动器配置为同时移动所述多个移液管的多个移液管吸头和/或柱塞，以便吸取和/或分配流体。
16.根据权利要求14或15所述的液体处理系统，其中，所述多个移液管吸头为至少10个，优选至少100个，更优选至少200个，更优选至少300个，更优选384个移液管吸头。
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