電子移液器的制造方法
【專利摘要】一種用于控制電子移液器(1)的方法，所述移液器包括活塞(11)，該活塞在圓筒(10)中被馬達(15)致動，所述馬達通過使用控制系統(tǒng)控制，所述控制系統(tǒng)通過用于操作移液器的用戶界面(6、8、9)控制，其中，使用位于移液器中的系統(tǒng)(16)測量影響電子移液器(1)的活塞(11)的移動的實際游隙，測量的游隙值被發(fā)送給電子移液器的控制系統(tǒng)，并且基于測量的游隙值通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)活塞的移動。
【專利說明】
電子移液器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于液體劑型的電子移液器，并且該電子移液器包括能夠在圓筒中移動以抽吸和分配液體的活塞、用于使活塞在圓筒中移動的電動馬達和具有用于操作電子移液器的用戶界面的電子操作系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在實驗室中用于液體劑型的移液器包括能夠在圓筒中移動以將液體抽吸到與圓筒連接的頂端容器中的活塞。容積通常是可調(diào)整的。還存在如下電子移液器，該電子移液器的活塞通過電動馬達和與其相關的控制系統(tǒng)致動。然而，還存在其活塞通過人力致動并且僅包括電子顯示器的電子移液器。電子移液器具有用戶界面，用于選擇期望的移液器功能(例如向前或向后移液)、設置容器并且用于發(fā)出執(zhí)行操作的指令。用戶界面具有必要的開關以便輸入必要的設置并且執(zhí)行功能。用戶界面連接至顯示器，通過該顯示器，容積和其它必要的數(shù)據(jù)可以被顯示。顯示器還可以示出菜單，以允許往控制系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)。
[0003]已知的電子移液器的示例公開在例如WO 2005079989和WO 2005079987的公開出版物中。
[0004]移液器通常具有校正功能，以允許設置在顯示器上標示出的活塞行程或容積，以使得分配的液體容積在最大精度的情況下等于標示的容積。實際上，校正包括給具有標示的容積的移液器分配的液體量稱重。該液體通常為蒸餾水，并且該校正通常在室溫(20-25°C)下執(zhí)行。通常，稱重重復地實施，并且計算稱重操作的結(jié)果的平均值。
[0005]然而，由于在其壽命內(nèi)移液器的使用，導致移液器的部件經(jīng)歷機械磨損，從而導致在移液器的不同部件之間產(chǎn)生間隙和游隙，這會影響移液器抽吸和/或分配的實際容積。
[0006]公開出版物US5，187,990公開了一種在啟動時或在動力喪失之后動力復原時自動完成校正過程的電子移液器。在校正過程中，移液器的數(shù)字直線致動器經(jīng)歷完全的伸展以在開始移液過程之前將移液器的活塞正確定位在其原始位置中。除此之外，為了補償空氣壓力和液體表面張力，在抽吸和/或分配液體容積期間移動移液器的活塞額外的距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在本發(fā)明中，通過位于移液器中的系統(tǒng)測量影響電子移液器的活塞的移動的實際游隙，該測量的游隙值發(fā)送給電子移液器的控制系統(tǒng)，并且控制系統(tǒng)基于該測量的游隙值調(diào)節(jié)活塞的移動。以此方式，可以根據(jù)電子移液器的功能正確地消除每個移液器都不同并且在移液器的壽命期間變化的實際游隙。因為該游隙直接影響電子移液器抽吸和分配的液體的量，所以本發(fā)明提供了更精確的移液的液體量。
[0008]游隙的測量有利地以如下方式實施:限定第一位置處的活塞的實際位置，然后移動活塞設定的距離至第二位置，然后使活塞精確地返回第一位置并且測量返回距離，然后比較從第一位置至第二位置的設定的距離與從第二位置至第一位置的測量的距離。所述距離之間的差值就是移液器的實際游隙值。
[0009]有利地，沿電子移液器的活塞的兩個移動方向測量游隙。對于活塞的不同移動方向，游隙可能不同，所以通過沿兩個移動方向測量游隙，可以針對抽吸和分配使用合適的測量值。此外，沿兩個方向測量游隙還能夠最小化測量例如滯后的不精確性的影響。
[0010]當沿兩個移動方向測量游隙時，有利地，將根據(jù)不同移動方向的測量的游隙值的平均值用作測量的游隙值，以調(diào)節(jié)活塞的移動。
[0011]有利地，可以在電子移液器每次通電時實施游隙測量。因此，正確的游隙值可基本上連續(xù)地用于移液操作?？商娲兀驗橛蜗吨翟谝埔浩髡Ｊ褂闷陂g一般不會顯著地增加，所以可以僅在移液器的校正過程中實施游隙測量。
[0012]在本發(fā)明的方法中，可以使用相同的傳感器系統(tǒng)來比游隙測量更有利地實施電子移液器的活塞的原始位置的限定和定位。
[0013]有利地，對為手持實體的電子移液器實施游隙測量。
[0014]有利地，本發(fā)明的方法在重復移液期間、在手動移液時或在步進移液時實施。
[0015]本發(fā)明還提供一種電子移液器，包括:在圓筒中被馬達致動的活塞、用于實施移液操作的控制系統(tǒng)和用于操作移液器的用戶界面，所述移液器還配置有用于測量影響電子移液器的活塞的移動的實際游隙的裝置。
[0016]有利地，在本發(fā)明中，用于測量活塞的實際游隙的裝置包括一個或多個合適的傳感器或傳感器系統(tǒng)，例如光學叉形傳感器、反射傳感器系統(tǒng)和/或磁傳感器系統(tǒng)。
[0017]此外，用于測量活塞的實際游隙的裝置可以被定位為移液器的固定結(jié)構(gòu)的一部分，或者它可以定位在活塞本身中或與活塞一起移動的部件中，或者它可以部分地定位在移液器的固定結(jié)構(gòu)和活塞本身兩者中。
[0018]有利地，本發(fā)明的電子移液器是手持實體。
[0019]限定根據(jù)本發(fā)明的方法的特征更準確地記載在權(quán)利要求1中，并且限定根據(jù)本發(fā)明的電子移液器的特征更準確地記載在權(quán)利要求8中。從屬權(quán)利要求公開了本發(fā)明的有利的特征和實施例。
【附圖說明】
[0020]下面將以示例的方式并且參照附圖更詳細地說明本發(fā)明的示例性實施例及其優(yōu)點，其中:
[0021]圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的電子移液器的橫截面；
[0022]圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的電子移液器的功能圖；
[0023]圖3A和3B示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的原理的用于測量電子移液器中的活塞的游隙的示例；
[0024]圖4示意性地示出在重復移液期間根據(jù)本發(fā)明的電子移液器的活塞的馬達驅(qū)動的示例；
[0025]圖5示意性地示出在手動移液時根據(jù)本發(fā)明的電子移液器的活塞的馬達驅(qū)動的示例；以及
[0026]圖6示意性地示出在步進式移液時根據(jù)本發(fā)明的電子移液器的活塞的馬達驅(qū)動的示例。
【具體實施方式】
[0027]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子移液器I的橫截面，該電子移液器I形成為手持實體，并且該手持實體的主體包括手持部2，在手持部的上端包括傾斜的顯示部3，并且在手持部的下端包括移液器的尖端部4。
[0028]當使用移液器I時，從手持部2抓握移液器I，以使得使用者的中指抵靠手持部上部處的手指支撐部5，以便使用者的食指能夠自由地操作移液器的操作開關6。可拆卸的移液器尖端7連接至尖端部4，在移液器I的使用期間，液體被抽吸至該移液器尖端7并且從該移液器尖端7分配出。
[0029]移液器I的顯示部3的外表面裝配有顯示器8和操作鍵9，顯示器8和操作鍵9與操作開關6—起形成移液器的操作系統(tǒng)的用戶界面。
[0030]圓筒10定位在移液器I的主體內(nèi)部，在移液器的手持部2和尖端部4的區(qū)域中延伸，并且活塞11在圓筒內(nèi)部能夠相對于圓筒移動，圓筒和活塞兩者都沿或平行于移液器的手持部和/或尖端部的中心軸線延伸。通道12在尖端部4的底端表面處從圓筒11的下端延伸，以通過使活塞11在圓筒10內(nèi)部移動來抽吸液體至可拆卸的移液器尖端7中或?qū)⒁后w分配出移液器尖端7。彈簧構(gòu)件13定位在圓筒10和活塞11的表面之間，沿圓筒和活塞的長度方向延伸，以壓迫活塞的上端抵靠用于使活塞在圓筒中移動的裝置。
[0031]用于移動活塞11的裝置包括由螺桿14形成的線性致動器和電動馬達15，螺桿14沿或平行于手持部2的中心軸線延伸，電動馬達15通過非旋轉(zhuǎn)螺桿與馬達的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的螺紋連接使螺桿沿其長度方向移動。通過移動螺桿14，活塞11相應地在圓筒1內(nèi)部移動。
[0032]移液管I還包括用于測量活塞的實際游隙的裝置，在該實施例中其是位于馬達15的頂部上的光學叉形傳感器(optical fork sensor) 16，以使得螺桿14的頂端可以在叉形傳感器的支架之間移動?？商鎿Q地，在本發(fā)明中，用于測量活塞的實際游隙的裝置可以位于活塞11本身中或位于與活塞一起移動的部件中，或者他可以包括兩個或更多個部件，其中至少一個部件位于活塞11本身中或位于與活塞一起移動的部件中，并且至少一個部件位于移液器的其它固定部件上。
[0033]在圖1的實施例中，螺桿14的移動以及由此的活塞11的移動被控制為步進式移動。因此，影響活塞的游隙可以被測量，以通過向上移動螺桿14直至光學叉形傳感器16的支架之間的光路第一次被截掉而首先將螺桿14移動至起始位置。從該起始位置，螺桿14向上移動設定的步幅(step)量，然后向下移動直至在光學叉形傳感器中再次獲得未被阻擋的光路。向上的設定的步幅量與向下移動螺桿14至精確的起始位置所需要的測量的步幅量之間的差值限定了活塞的實際游隙。該實際游隙被自動發(fā)送給移液器的操作系統(tǒng)以在不同的移液操作期間被考慮。
[0034]在一些情況下，還可能需要考慮用于測量活塞的實際游隙的裝置的可能的滯后或其它可能的測量不精確度。這可以被實施，以使得游隙的測量既針對活塞的向上移動實施也針對活塞的向下移動實施。由于機械游隙對于兩個方向通常都是恒定的，所以測量的沿不同的活塞移動方向的游隙值的差異給出了所述測量不精確度的實際值。為了考慮這些測量不精確度的影響，測量的不精確度本身可以用來補償活塞的移動，或者來自不同的移動方向的測量的游隙值的平均值可以用于設定的游隙值。
[0035]圖2示意性地示出了例如圖1的移液器I的電子移液器的功能圖的示例。移液器的操作受中央處理單元(CPU)控制，該中央處理單元配置有用于存儲預編程的操作和功能的存儲器。使用者通過操作鍵并且在移液器的顯示器的幫助下發(fā)指令給CPU。通過電池和電壓調(diào)節(jié)器給CPU供給操作電力，當移液器置于其支架上時能夠使用充電器通過充電連接該電池重新充電。移液器的CPU還可以通過數(shù)據(jù)接口連接至外部數(shù)據(jù)庫。CPU從移液器的游隙傳感器接收信息，并且計算將用于移液操作的游隙值，然后補償活塞移動的實際游隙。根據(jù)接收來自于使用者通過操作鍵發(fā)出的指令，CPU通過馬達驅(qū)動器控制移液器的馬達。圖3中的虛線表示移液器本身與移液器的支架之間的邊界表面，當未被使用時移液器置于該支架上。
[0036]圖3A和3B示意性地示出了用于測量電子移液器中的活塞的游隙的本發(fā)明的原理的示例。在圖3A中，限定和測量影響電子移液器的活塞的向下移動的游隙，即影響分配移液動作的游隙。在圖3B中，限定和測量影響電子移液器的活塞的向上移動的游隙，即影響抽吸移液動作的游隙。
[0037]在開始限定和測量游隙之前，使用傳感器精確限定活塞的位置。接下來，如圖3A所示，通過控制馬達驅(qū)動活塞向上移動設定的步幅量(V步)來向上移動活塞。在活塞移動至其向上位置之后，控制馬達驅(qū)動活塞向下返回至傳感器限定的開始位置，并且計數(shù)馬達需要的步幅(X步)。然后通過從X步中減去V步來限定活塞向下移動的游隙bl。
[0038]為了限定和測量活塞向上移動的游隙，如圖3B所示，首先使用傳感器精確地限定活塞的位置。然后，通過控制馬達驅(qū)動活塞向下移動設定的步幅量(Y步)來向下移動活塞。在活塞移動至其向下位置之后，控制馬達驅(qū)動活塞向上返回傳感器限定的開始位置，并且計數(shù)馬達需要的步幅(Z步)。然后通過從Z步中減去Y步來限定活塞向上移動的游隙b2。
[0039]從圖3A和3B中可見，當改變活塞的移動方向時，馬達將在活塞本身開始移動之前首先覆蓋游隙的長度。進一步地，每次限定游隙時，所述的游隙的限定和測量對于兩個移動方向都有利地實施。如果測量的游隙bl和b2不相等，那么可以使用所述測量的兩個游隙值的平均值。
[0040]圖4示意性地示出了在重復移液期間根據(jù)本發(fā)明的電子移液器的活塞的馬達驅(qū)動的示例。重復移液技術是提供快速且簡單的步驟以重復地輸送相同液體體積的常用技術。[0041 ]在重復移液技術中，多于在重復期間需要的待分配的液體體積的液體體積被抽吸至移液器中。然后實施需要量的重復，最后通過噴出階段從移液器中移除任何剩余的液體。在噴出階段之后，馬達移動活塞返回原始位置，用于任何進一步的移液動作。
[0042]在圖4的示例中，移動移液器的活塞的馬達額外地被驅(qū)動測量的游隙值，以使得活塞本身將僅移動使用者限定的值并且精確地抽吸和分配需要的液體體積。
[0043]在圖4中，“傳感器”位置和相關的“傳感器檢查”用來檢查并且準確定位活塞至其原始位置。
[0044]圖5示意性地示出了處于手動移液的根據(jù)本發(fā)明的電子移液器的活塞的馬達驅(qū)動的示例。電子移液器中的手動移液技術可以用于不同的應用中。其可以用于例如測量儲存腔中剩余的液體量。在手動移液時，只要移液觸發(fā)器或操作開關保持被按壓，就抽吸液體。在這樣的使用中，移液器的顯示器示出已經(jīng)被抽吸至移液器尖端中的體積量。在手動移液期間，只要需要，通常還可以在抽吸和分配之間改變，這需要精確補償游隙。
[0045]在圖5的示例中，在第一抽吸階段，馬達在沒有任何游隙的情況下驅(qū)動活塞從開始直至結(jié)束，并且當?shù)谝环峙潆A段開始時，馬達將首先向下驅(qū)動測量的游隙b的距離，其將不會實際移動活塞本身并且移液器的顯示器上的抽吸的液體體積將不會改變。當通過馬達驅(qū)動活塞實際移動時，顯示的體積將相應地開始改變。在接下來的抽吸階段，其在如圖5可見的從移液器尖端分配總的液體體積之后，馬達將首先驅(qū)動測量的游隙b的距離，在此期間顯示的體積保持為0，并且僅在活塞實際移動之后顯示的液體體積將相應地開始改變。類似地，當?shù)诙峙潆A段開始時，在活塞實際移動之前并且在顯示體積將相應地改變之前，馬達首先驅(qū)動測量的游隙b。
[0046]圖6示意性地示出了在步進移液時根據(jù)本發(fā)明的電子移液器的活塞的馬達驅(qū)動的示例。在步進移液技術中，每一個移液步驟一般都由使用者按照順序單獨地輸入，在該順序中這些移液步驟將被執(zhí)行。這允許使用者能夠進行單獨的并且甚至復雜的移液順序。因此，步進移液順序可以包括多個階段，在該多個階段中活塞移動方向被改變并且每一個活塞移動方向的改變需要游隙的精確補償。
[0047]在圖6的示例中，由于將活塞定位在起始的原始位置也移除了抽吸的游隙，所以通過馬達以任何游隙驅(qū)動活塞來實施第一填充I。在填充I之后，通過兩次分配操作:分配I和分配2排空移液器尖端，其中在分配I期間通過在實現(xiàn)活塞的實際移動以及分配動作之前通過驅(qū)動馬達限定的量來移除測量的游隙b。在填充2和分配3的階段，通過在實現(xiàn)活塞的實際移動以及由此還實現(xiàn)實際的抽吸或分配功能之前通過驅(qū)動馬達來類似地移除測量的游隙
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[0048]在上述全部3個移液技術中，分配精度取決于如何精確地已知并且然后補償給定的移液器的精確游隙值。本發(fā)明提供了一種用于使用集成在電子移液器本身中的測量系統(tǒng)確定實際游隙值的方案，并且通過該方案，還能夠更新移液器整個生命周期內(nèi)的測量和補m
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[0049]附圖中示出以及上面討論的本發(fā)明的特定的示例性的實施例不應視為限制。本領域技術人員可以在附屬的權(quán)利要求的范圍內(nèi)以多種顯而易見的方式修改并且改變上述示例性的實施例。因此，本發(fā)明不僅僅局限于上述實施例。
【主權(quán)項】
1.一種用于控制電子移液器(I)的方法，所述移液器包括活塞(11)，該活塞在圓筒(10)中被馬達(15)致動，所述馬達受控制系統(tǒng)控制，所述控制系統(tǒng)通過用于操作移液器的用戶界面(6、8、9)控制，其特征在于，通過位于移液器中的系統(tǒng)(16)測量影響電子移液器(I)的活塞(11)的移動的實際游隙，測量的游隙值被發(fā)送給電子移液器的控制系統(tǒng)，并且基于測量的游隙值通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)活塞的移動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過限定活塞(11)在第一位置的實際位置、然后使活塞移動一設定距離至第二位置、然后使活塞返回到第一位置并且測量返回距離、并且然后比較從第一位置至第二位置的設定距離與從第二位置至第一位置的測量距離來測量游隙。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中沿活塞(11)的兩個移動方向測量游隙。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中沿不同移動方向測量的游隙值的平均值用作用于調(diào)節(jié)活塞(11)的移動的測量游隙值。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中每當電子移液器(I)被通電時或在電子移液器的校正過程期間實施游隙測量。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中對為手持實體的電子移液器(I)實施游隙測量。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其中在重復移液期間、在手動移液時或在步進移液時實施游隙測量。8.一種電子移液器(I)，包括: 活塞(11)，該活塞在圓筒(10)中被馬達(15)致動， 用于實施移液操作的控制系統(tǒng)，和 用于操作移液器的用戶界面(6、8、9)， 其特征在于，移液器(I)還包括用于測量影響電子移液器的活塞(11)的移動的實際游隙的裝置(16)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子移液器(I)，其中用于測量實際游隙的裝置包括光學叉形傳感器(16)。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電子移液器(I)，其中用于測量實際游隙的裝置(16)連接至移液器的固定結(jié)構(gòu)，或者所述裝置連接至移液器的活塞或連接至與活塞一起移動的部件。11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電子移液器(I)，其中用于測量實際游隙的裝置包括連接至移液器的固定結(jié)構(gòu)的一個或多個部件、以及連接至移液器的活塞或與活塞一起移動的部件的一個或多個部件。12.根據(jù)權(quán)利要求8-11中任一項所述的電子移液器(I)，其中電子移液器(I)為手持實體。
【文檔編號】G01N35/00GK105828949SQ201480069166
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月10日
【發(fā)明人】米卡爾·林德, 阿托·帕卡寧
【申請人】恩姆菲舍爾科技公司