自动液体转移优化吸移设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种自动液体转移优化吸移设备和方法。即，液体处理设备包括经由导管供应喷嘴(即，吸移管吸头)的泵、一个或更多个压力传感器和电子控制器，并且其中吸移管吸头浸没在液体中。此外，一种自动液体转移优化吸移的方法包括致动泵以移动指定体积的液体，然后在完成泵致动后使系统停留到稳定状态的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动液体转移优化吸移设备及方法相关申请的交叉引用根据《美国法典》第35卷第119(e)条，本申请涉及并要求美国临时专利申请No.62/611,261的优先权，该临时专利申请标题为“自动液体类吸移设备和方法”，于2017年12月28日提交，通过引用将其全部公开内容并入本文。
本公开的主题总体上涉及液体处理方法，并且更具体地涉及自动液体转移优化吸移设备和方法。
技术介绍
自动液体处理仪器包括机器人，该机器人用于在指定容器之间转移特定量的液体(例如试剂或样品)。液体处理仪器可用在多种应用中，该多种应用包括细胞生物学、基因组学、法医学和药物研究。这些仪器帮助人类在广泛的体积范围内重复地传输液体，以提高操作的速度和效率，以及输送体积的精度和准确度。市售的液体处理仪器的示例包括但不限于由瑞士的门内多夫镇的帝肯贸易公司(TecanTradingAG)提供的FreedomEVO系列、由美国内华达州雷诺市的汉密尔顿公司(HamiltonCompany)提供的MicrolabVANTAGE系统和由美国马萨诸塞州沃尔瑟姆市的珀金埃尔默公司(PerkinElmer)提供的JANUS工作站系列。自动化液体处理过程的优点包括提高生产量和操作效率以及消除人为错误。这些优点取决于吸移操作的准确性和可重复性，以确保上述领域中的实验结果的完整性。为了获得良好的性能，液体处理仪器的控制参数必须因液体的特定类型而调整。控制参数可以很多，示例包括泵致动的速率、由泵致动的体积、探针浸入液体的深度、从液体中移出探针的延迟、以及从液体中移出探针的速度。液体处理仪器可以具有一组默认的控制参数，这对吸移具有与水非常相似特性的水或水溶液是很有用的。然而，如果仪器要使用的液体与水溶液相比具有实质上不同特性的液体，则必须校准和调整控制参数以确保这样的液体的准确和精确的吸移。新控制参数的校准是复杂且耗时的过程，并且通常由专家执行。此外，要求仪器的用户明确地指定与待吸移的液体相关联的控制参数组，同时编写自动化吸移协议。如果不正确地选择控制参数，则所产生的吸移操作的准确度和精度可能无法满足要求的规格。这些要求成为普通实验室工作人员使用先进液体处理仪器的障碍。即，对特定液体的新控制参数的校准需要时间和特殊训练。此外，液体处理操作的编程需要培训和经验。因此，在控制参数的确定和选择方面，需要简化自动液体处理仪器的用户体验。与此
技术介绍
相关的专利包括以下：标题为“选择用于液体的吸移参数的方法”的美国专利No.8,357,544。'544专利描述了基于液体的液体处理器，其中液体处理器可以测量整个抽吸过程中的压力，并由测量结果生成压力曲线。'544专利的其它方面包括将测得的压力曲线与已知的压力曲线进行比较，以及基于测得的压力曲线与已知的压力曲线的比较来确定分配吸移参数(例如，柱塞速度等)。标题为“评估给料操作的方法和设备”的美国专利No.7,694,591。'591专利描述了注射器和基于空气的液体处理器，该专利能够在整个抽吸/分配过程中监测压力，如果信号不同于已知和预期值，则检测错误，并且识别某些错误。标题为“评估液体给料操作的方法和装置”的美国专利No.6,938,504。'504专利描述了监测整个抽吸或分配过程中的压力的示例，并将其与用于液体和控制参数组的预定设定点范围进行比较以评估误差。标题为“在移置气垫时控制液体比例的方法”的美国专利No.6,662,122。'122专利描述了一个示例，该示例监测整个抽吸和分配过程中的压力和时间，并使用吸移系统内的已知的气体体积以及泵致动的参数来确定吸移操作的时间并将其与预期时间进行比较。标题为“计量液体体积的方法和用于执行该方法的设备”的美国专利No.7,197,948。'948专利描述了一种过程，该过程包括在抽吸期间泵的致动，并且其中控制分配以施加和保持特定的工作压力。在整个该过程中，通过基于压力测量值的计算来监测进入吸移管吸头的液体流量。当达到期望的体积时，泵被致动以降低该工作压力。基于抽吸的结果来确定分配参数。标题为“空气移走液体输送系统及相关方法”的美国专利No.8,096,197。'197专利描述了一种过程，该过程是监测吸移管吸头内部和外部压力以通过将柱塞移动超过设定点以保持较大的流率，然后将其移回到设定点来提高粘性吸移的速度。而且，'197专利描述了基于随着时间变化的压力监测吸头中的液体体积。标题为“估计流体特性并使用它们来提高计量流体的精度/准确度并提高检测故障模式的灵敏度/特异性”的美国专利No.7,634,367。'367专利描述了在抽吸期间监测压力以及从感测数据提取特征以评估粘度的过程。'367专利是基于确定的粘度的，并调整控制参数以提高准确度/精度。使用已知粘度的不同流体来生成校准曲线。通过将压力曲线/压力曲线的特征与已知粘度的那些特征拟合，可以找到未知流体的粘度。相对于抽吸和提取步骤所需的体积量可以基于检测到的粘度来校正。标题为“评估粘度的方法”的美国专利No.8,307,697。'697专利描述了在抽吸期间评估粘度的具体方法。该方法包括将从刚抽吸(环境)前和紧接在柱塞运动后的压力变化，与紧接在柱塞运动后的压力变化和柱塞运动后的某一固定时间之间的压力变化进行比较。具体地，'697专利测量柱塞运动期间的压力变化速率和柱塞运动之后的压力变化速率。'697专利还测量了在柱塞停止移动后的固定时间的压力。基于测量和计算，基于系统的校准来评估粘度。接下来，基于这些压力测量结果，校准方程以确定实际粘度。
技术实现思路
在一方面，公开了一种用于自动液体转移优化吸移的设备。在一些实施例中，一种用于自动液体转移优化吸移的设备包括泵；与泵流体连通的吸移管吸头，该吸移管吸头包括具有相对于环境压力的工作气压的导管，该工作气压具有上限阈值；连接到导管的压力传感器，压力传感器适于测量工作气压、环境压力以及由通过吸移管吸头抽吸或分配液体引起的工作气压的变化；以及与泵和压力传感器电连通的控制器，其中控制器接收来自压力传感器的输入、指挥泵的速度、并且在由吸移管吸头抽吸或分配液体期间通过调节泵的速度来将工作气压保持在上限阈值或低于上限阈值。在一些实施例中，本文所述的设备还包括框架；以及致动器，该致动器固定到框架并且与控制器电连通，致动器在操作上连接到泵和吸移管吸头并且适于控制泵、吸移管吸头或两者的运动。在一些情况下，本文所述的泵可包括马达；以及在操作上连接到马达的注射器。在另一方面，本文公开了一种自动液体转移优化吸移的方法。在一些实施例中，自动液体转移优化吸移的方法包括：提供本文所述的用于自动液体转移优化吸移的设备；抽吸或分配吸移管吸头的导管中的液体；调节泵的速度以在液体的抽吸或分配期间将吸移管吸头的导管中的工作压力限制为等于或小于最大工作压力值的压力水平；致动泵以移走导管中的空气体积，空气体积对应于待抽吸或分配的液体的体积。在一些实施例中，本文所述的方法还包括：提供容纳液体的容器，该液体具有未知的物理属性；以及将吸移管吸头插入液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动液体转移优化吸移的设备，包括：/n泵；/n吸移管吸头，所述吸移管吸头与所述泵流体连通，所述吸移管吸头包括具有相对于环境压力的工作气压的导管，所述工作气压具有上限阈值；/n压力传感器，所述压力传感器连接至所述导管，所述压力传感器适于测量所述工作气压、所述环境压力以及由通过所述吸移管吸头抽吸或分配液体引起的所述工作气压的变化；以及/n控制器，所述控制器与所述泵和所述压力传感器电连通，其中，所述控制器接收来自所述压力传感器的输入，指挥所述泵的速度，并且在由所述吸移管吸头抽吸或分配液体期间通过调节所述泵的速度来将所述工作气压保持在所述上限阈值处或低于所述上限阈值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171228 US 62/611,2611.一种用于自动液体转移优化吸移的设备，包括：
泵；
吸移管吸头，所述吸移管吸头与所述泵流体连通，所述吸移管吸头包括具有相对于环境压力的工作气压的导管，所述工作气压具有上限阈值；
压力传感器，所述压力传感器连接至所述导管，所述压力传感器适于测量所述工作气压、所述环境压力以及由通过所述吸移管吸头抽吸或分配液体引起的所述工作气压的变化；以及
控制器，所述控制器与所述泵和所述压力传感器电连通，其中，所述控制器接收来自所述压力传感器的输入，指挥所述泵的速度，并且在由所述吸移管吸头抽吸或分配液体期间通过调节所述泵的速度来将所述工作气压保持在所述上限阈值处或低于所述上限阈值。


2.根据权利要求1所述的设备，还包括：
框架；以及
致动器，所述致动器固定到所述框架上并且与所述控制器电连通，所述致动器在操作上连接到所述泵和所述吸移管吸头并且适于控制所述泵、所述吸移管吸头或两者的运动。


3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述泵包括：
马达；以及
注射器，所述注射器在操作上连接到所述马达。


4.一种自动液体转移优化吸移的方法，包括：
提供根据权利要求1的设备；
抽吸或分配在所述吸移管吸头的所述导管中的液体；
调节所述泵的速度，以在所述液体的抽吸或分配期间将所述吸移管吸头的导管中的所述工作压力限制为等于或小于最大工作压力值的压力水平；
致动泵以移走所述导管中的空气体积，所述空气体积对应于待抽吸或分配的液体的体积。


5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
提供容纳所述液体的容器，所述液体具有未知的物理属性；以及
将所述吸移管吸头插入所述液体中以进行抽吸或分配。


6.根据权利要求4所述的方法，还包括确定所述导管中的参考压力，所述参考压力是在所述导管中不存在任何液体期间所述导管中的压力。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述参考压力等于所述导管内和所述导管外的环境压力。


8.根据权利要求4所述的方法，其中，抽吸或分配所述液体包括致动所述泵。


9.根据权利要求4所述的方法，还包括利用所述压力传感器监测所述导管内的压力。


10.根据权利要求9所述的方法，还包括步骤：通过计算所述压力传感器信号的移动平均值来滤波由所述压力传感器所得的测...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·维克霍姆，拉斯莫斯·林德布勒姆，
申请(专利权)人：富默乐有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US