用于测量液体体积的装置和方法制造方法及图纸

用于测量从源转移到目的地的液体样本的体积的方法和装置，通过将样本递增地分配到目的容器中或者通过从源容器中递减地抽吸样本来将样本从源转移到目的地，其中从在已知波长下或在电磁光谱的限定部分内具有已知吸光度的液体中收集液体样本。通过在转移之前和之后将源容器或目的容器暴露于电磁辐射来测量样本的吸光度，并且基于对源容器或目的容器的吸光度的差分测量来确定液体体积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量液体体积的装置和方法
本专利技术涉及用于确定液体体积的系统和方法。更具体地，本专利技术公开了用于对通过液体输送装置转移并且由外部系统(在此统称为读数器)量化的液体体积进行测量的装置和方法。液体处理可以通过手动工具(定义为移液器)或自动液体处理器来执行。体积的量化可以通过天平、量表、光度测量系统、荧光系统或辐射测量系统或对与液体体积成比例的物理性质敏感的任何系统来实现。
技术介绍
液体处理对许多研究实验室和工业中执行的大多数生物化学、化学和生物测试来说是基本过程，并且基本上被定义为转移一个样本使之与另一个样本接触并且能够量化要使用的样本中的至少一个的量的操作。由于样本的量化是液体处理过程的关键要求，因此液体转移必须精度在实验室容许误差范围内并且可重现。液体处理的可重复性和精度是通过液体处理装置来实现的，液体处理装置可以具有限定在一定的体积范围内的、构造成可以同时或顺序地进行自动或手动输送的单个或多个通道。大多数现有的液体输送装置在校准和保持精确测量和由制造商给出的规格方面存在问题。为此，有必要周期性地控制和验证所转移的液体的量，以确保液体处理过程的完整性。验证分配的液体的正确的量是如此重要的，以至于存在用于管制液体处理装置的必要要求的国际标准。ISO8655：2002标准就是一个示例，该标准专门用来定义对活塞移液管和密切相关的测量设备进行精确和可重复的校准的要求。除了已经建立的实验室标准之外，考虑到例如许多药物和疫苗是通过液体处理过程生产的，无论是出于商业还是纯度的原因，迅速无延迟且以所要求的精度量化液体处理器的性能都具有明显的功用。重量测量分析被认为是测量分配的液体量的主要方法。通过经由天平测量液体重量来确定液体体积。从液体重量到液体体积的转换必须考虑分配和测量过程期间的液体的蒸发速率、以及室温和大气压对质量和体积之比(也称为密度)的影响。不幸的是，这种技术有各种限制。首先，这是费时的，特别是对于多通道装置。其次，该技术对诸如温度不稳定性和不规则蒸发等环境参数的变化非常敏感。此外，必须使天平与振动完全隔离，以避免可能破坏液体重量测量的误差：因此，天平不能用于常规环境。测量由液体处理装置分配的液体体积的另一种建议方法依赖于样本的某种光学吸光度。液体处理装置收集的液体样本的体积可以通过源的吸光度的变化、通过所收集的样本的吸光度或通过目的地的吸光度的变化来推断。吸光度又可以通过将一定量的光投射到任何样本上并测量样本内的能量损失来测量。给定已知的几何结构和已知的吸光度特性，可以容易地看出，合适的构造可以提供对液体体积的光学测量。这种技术基本上基于比尔-朗伯(Beer-Lambert)定律，其将光的衰减与光传播通过的材料的特性联系起来。吸光度与光通过液体传播的距离(即路径长度)和液体浓度成比例。在朗伯-比尔定律的一种可能的实现方式中(但是所公开的方法不限于此)，假设光束以路径长度与总体积成比例的方向照射到液体上，则用具有确定的吸光度特性的液体填充具有恒定的或已知的截面的容器会允许通过估计根据测得的吸光度推导出的路径长度来确定液体体积。在另一实施方式中，光度测量(photometric)方法可以用于在测量光束在特定液体内的恒定或可变的路径长度下基于现有样本的浓度变化来推导液体体积。由于光度测量不需要机械稳定性，并且也可以并行执行，所以光度测量可以比重量测量方法更快。可以使光度测量对诸如温度变化、液体蒸发和振动等环境参数不太敏感。然而，这种技术的准确性和可再现性可能受到样本容器壁的光学性能的影响。即使容器的材料对光束是透明的，划痕的存在、表面的不规则性以及容器材料中的局部缺陷可以漫射和/或吸收通过样本的光。这些额外的损失导致测量的误差，因为它们减少了去到读数器传感器的光量。出于相同的原因，光度测量技术也受到光传播通过的容器表面上存在的外部微粒(例如，灰尘)的影响。这些微粒可以吸收或散射光，从而产生额外的损失。此外，为了提供确定体积的绝对方法，必须设想合适的校准方法，在这种方法中需要精确地知道吸光度和液体体积之间的相关系数。在各种情况中，对具有已知且恒定的光吸收的样本溶液进行管理可以是个问题。例如，吸收染料可能是光敏的，并且当存储在阳光直射下时可改变它们的吸收特性。此外，溶液可能由于意想不到的生物活动(例如，溶液中的细菌或真菌的存在)而降解。在敞开的容器中，与空气湿度的接触可能会稀释样本，或者改变可以影响染料吸光度和主要光学特性的pH值条件。因此，工业可受益于包装解决方案，其将样本尽可能以单剂量维持在可能的最佳且受控的状态直到使用时刻。在自动化方面，这种要求需要确定是否已经使用了单剂量，以避免基于未知吸收的样本产生新数据。当涉及对自动化系统(也称为液体处理器)的液体处理性能的特征进行描述时，挑战会增加。在这种情况下，系统主要配备有多个分配头和抽吸头，导致急剧的复杂化(特别是当这些头不能独立操作时)，因为大多数重量测量解决方案具有单一的测量能力，并且将装置能力扩展为测量多个独立样本的重量在技术上难度高且昂贵。光度测量系统更适合于并行测量，因此更适合于多通道系统和液体处理器的校准。
技术实现思路
本公开涉及用于精确、快速和方便地测量由液体输送装置分配的液体体积的设备和方法。该方法对于验证由液体输送装置转移的液体在特定的规格和误差范围内来说特别有用。在本公开的一个方面中，提供了一种用于测量从源转移到目的地的液体样本的体积的方法，该方法通过将样本递增地分配到目的容器中或者通过从源容器中递减地抽吸样本来将样本从源转移到目的地，其中从在已知波长下或在电磁光谱的限定部分内具有已知吸光度的液体中收集液体样本。通过在转移之前和之后将源容器或目的容器暴露于电磁辐射来测量样本的吸光度，并且基于对源或目的容器的吸光度的差分测量来确定液体体积。在本公开的另一方面中，一种方法通过以下步骤允许确定在源容器和目的容器之间转移的具有一定吸光度特性的第一样本的液体体积：对目的容器中的具有不同或相同的吸光度特性的第二样本进行第一吸光度测量；将第一样本分配到相同的目的容器中，并且对目的容器中的样本混合物进行第二吸光度测量，以确定在一个波长或在电磁光谱的一个区域中的总吸光度，从而最小化液体体积确定计算对第二样本和样本混合物的弯月面形状(meniscusshape)的依赖性。在本公开的另一方面中，一种方法允许通过第二吸光样本、并且通过借助合适体积的第二样本调节液体混合物的吸光度以达到最小化来自读数器的系统误差或随机误差的吸光度的期望值，来确定具有限定的吸光特性的第一样本的液体体积。在本公开的另一方面中，一种方法允许通过以下步骤确定在多个容器之间转移的液体体积：利用具有限定的吸光度特性的样本；在抽吸或分配之前和之后测量含有样本的容器的吸光度；从测量结果中提取容器的吸光特性；并且通过减去容器吸光度特性来重建各个液体体积。在本公开的另一方面中，一种方法允许通过以下步骤确定超过一个目的容器的最大容量的样本的液体体积：将样本分成多个未知体积的等分试样；在多个目的容器中分配相同的等分试样；测量这些等分试样的吸光度；并且通过分析单独测量的吸光度来重建总体积，所述方法还允许最小化对各个容器特性的依赖性。在本公开的另一方面中，提出了一种通过以下步骤测量样本的液体体积的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量在限定的波长下或在电磁光谱的限定部分内具有已知光学吸光度的液体样本的体积的方法，包括：a.通过将液体样本递增地分配到目的容器中或者通过将液体样本从源容器中递减地抽吸来从源容器向目的容器转移所述液体样本；b.通过在所述转移之前和之后将所述源容器或所述目的容器暴露于电磁辐射来测量所述样本的吸光度；以及c.基于对所述源容器或所述目的容器的吸光度的差分测量来确定液体体积转移性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.19 US 62/182,1631.一种用于测量在限定的波长下或在电磁光谱的限定部分内具有已知光学吸光度的液体样本的体积的方法，包括：a.通过将液体样本递增地分配到目的容器中或者通过将液体样本从源容器中递减地抽吸来从源容器向目的容器转移所述液体样本；b.通过在所述转移之前和之后将所述源容器或所述目的容器暴露于电磁辐射来测量所述样本的吸光度；以及c.基于对所述源容器或所述目的容器的吸光度的差分测量来确定液体体积转移性能。2.一种用于确定在限定的波长下或在电磁光谱的限定部分内具有已知光学吸光度的液体样本的体积的方法，包括：a.执行对目的容器中的具有不同或相同的吸光度特性的第二样本的第一吸光度测量，其中光程穿过与气体接触的不受约束的液面；b.将第一样本分配到同一目的容器中；以及c.在所述目的容器中执行对样本混合物的第二吸光度测量，以确定在限定的波长下或在电磁光谱的限定部分内的总吸光度，其中光程穿过与气体接触的不受约束的液面，其中该方法允许最小化液体体积确定计算对所述第二样本和所述样本混合物的弯月面形状的依赖性。3.一种用于确定具有已知吸光特性的样本的液体体积的方法，包括：a.分配具有相同或不同的吸光特性的第一体积的第二样本；b.执行对所述第二样本的吸光特性的第一测量；c.分配用于测量的样本；d.执行对容器内的样本混合物的吸光特性的第二测量；以及e.通过对第一吸光度测量和第二吸光度测量的差分分析来确定第一样本的液体体积，其中对所述第二样本的第一体积进行调节以提供液体混合物的期望的吸光度，该期望的吸光度最小化来自读数器的系统误差或随机误差。4.一种用于确定来自具有限定的吸光度特性的溶液的多个样本的液体体积的方法，包括：a.将第一组多个样本转移到相应的多个容器；b.对含有样本的容器进行第一吸光度测量；c.将第二组多个样本转移到相应的多个容器；d.对含有样本的容器进行第二吸光度测量；e.根据第一吸光度测量提取容器的吸光度特性；以及f.通过从所述第二吸光度测量中减去所述容器的吸光度特性来重建所述第二组多个样本的各个液体体积。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个容器是多井消耗品的一部分。6.一种用于确定超过一个目的容器的最大容量的样本的液体体积的方法，包括：a.将样本彻底地分为多个未知体积的等分试样；b.在多个目的容器中分配相同的等分试样；c.通过其他方法测量这些等分试样的吸光度；以及d.通过分析单独测量的吸光度来重建所述样本的原始液体体积。7.一种用于测量样本的液体体积的方法，包括：a.测量目的容器的吸光度；b.将样本分配到所述目的容器；c.第二次测量所述目的容器的吸光度；d.从所述目的容器中抽吸所述样本；e.第三次测量所述目的容器的吸光度；以及f.根据可用的一系列吸光度测量确定液体体积转移。8.一种用于确定在具有限定的吸光度特性的样本的转移过程中损失的液体体积量的方法，包括：a.对源容器和目的容器进行吸光度测量；b.将液体体积从所述源容器转移到所述目的容器；c.对所述源容器和所述目的容器进行第二吸光度测量；以及d.通过分析源吸光度变化与目的吸光度变化来量化液体体积损失。9.一种用于确定具有限定的光学吸光度特性的样本的液体体积的方法，包括：a.将一定液体体积的样本添加到容器中；b.在所述样本之前或之后加入适量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮耶罗·祖凯利，乔治·霍拉克，安托万·乔丹，
申请(专利权)人：安德鲁联合有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH