[发明专利]用于自动地保持流体中的吸移管吸头深度的吸移管吸头和方法

说明书

公开了一种用于在流体转移操作期间自动地保持流体中的吸移管吸头深度的吸移管吸头和方法。吸移管吸头包括，例如，两个电极，这两个电极基本上在吸移管吸头的整个长度上延伸，用于测量当浸没导电流体中时在这两个电极之间的电阻。提供了一种在整个吸移操作中，当液面在其容器中上升或下降时，自动地保持吸移管吸头在液体中的深度的方法，而不需要任何容器几何形状的现有知识。

相关申请的交叉引用

根据《美国法典》第35章第119(e)条，本申请涉及并要求在2017年12月28日提交的申请号为No.62/611,161，标题为“用于在流体转移操作期间自动地保持流体中的吸移管吸头深度的吸移管吸头和方法”的美国临时专利申请的优先权；其全部公开内容通过引用并入此文。

技术领域

本公开的主题总体上涉及液体处理方法，并且更具体地，涉及用于在流体转移操作期间自动地保持流体中的吸移管吸头深度的吸移管吸头和方法。

背景技术

自动液体处理仪器包括用于在指定容器之间传送特定量的液体的机器人。这种仪器可用于多种应用，包括细胞生物学、基因组学、法医学和药物研究。这些仪器通过提高操作的速度和效率，以及提高传送体积的精度和准确度，来帮助人们进行在广泛的体积范围内传送液体的重复任务。

在液体处理应用中通常使用各种实验室器皿容器。含有96、384或1536个样品槽阵列的板是相当常见的。根据样品槽的尺寸和数量，这种板可保持几十纳升至几毫升之间的液体。更大的容器也很常见，范围从保持一到两毫升液体的小瓶，直到保持数十毫升的大管或保持数百毫升的瓶子。可以容易地理解，每个独特的实验室器皿容器将具有在容器中的液体体积与容器中的液面的高度之间的独特关系。

传送体积的精度和准确度可能受许多因素影响。这些因素的范围可以从液体本身的性质(例如其粘度或表面张力等)到系统组件的性质(例如吸移管吸头的疏水性等)，或者甚至环境条件(例如环境温度和压力等)。

在自动液体处理中，仪器的控制变量可对所吸移的体积具有显著影响。这样的控制变量包括泵致动的速度、泵致动的结束与吸移管吸头从液体移除之间的延迟、和/或吸移管吸头从液体移除的速度。对吸移性能具有强烈影响的一个显著的控制变量是吸移管吸头在整个操作中浸没在液面以下的深度。如果吸移管吸头在液体中太浅，抽吸的真空可能导致在吸移管吸头的开口处的液体的气穴现象，导致空气而不是液体被抽吸，并且因此导致抽吸体积的误差。如果吸移管吸头在液体中太深，则吸移管吸头的较大表面区域与液体接触，并且当吸移管吸头从液体中缩回时，较大体积的液体可能附着到吸移管吸头。另外，更深的浸没导致在吸移管吸头的开口处的流体静压增加，这可能导致所得到的所吸移的体积的变化。因此，即使在液体从容器中抽吸或被分配到容器中的情形下液面正在改变时，最好将吸移管吸头保持在最佳深度。此外，重要的是确保在整个吸移操作中吸移管吸头在液体中的深度从一个操作到下一个操作是一致的。

在自动液体处理领域中用于检测液位的方法是本领域常见的和成熟的。然而，没有一个能够使用实时传感器反馈来跟踪液位，以在吸移操作期间保持吸移管吸头的深度。在现有技术中，液位跟踪通过基于容器的所需体积和几何形状预测预期液位变化来实现。容器的几何形状是指横截面积，因为它与容器中的高度有关。根据该信息，可以计算与特定体积变化相关联的高度变化。该方法要求在吸移操作之前对容器的几何形状进行表征并编程到仪器协议中。这种要求可以限制与特定仪器一起使用的实验室器皿的类型，并且增加了以下过程的复杂性：为特定吸移操作对仪器进行编程。此外，这些类型的计算假设吸移操作将在每次吸移动作期间抽吸或分配均匀、相等体积的液体，这可能不是准确的假设。如果校准稍微偏离，则在吸移操作的过程中，该误差可能是复合的，并且实际液位可能与基于计算的预期液位相对应。因此，需要新的方法来在吸移操作期间跟踪液位而不增加过程的复杂性。

传统的液位跟踪方法的一个例子是在1986年5月6日发布的标题为“液体处理装置和方法”的美国专利4,586,546中。’546专利描述了一种用于检测容器中的液位的装置和方法，并预测液体的高度和在添加或去除一定体积之后容器中的吸移管吸头的期望高度。