通过式清洁移液器

摘要

移液器包括上板、下板、上密封件和下密封件之间的清洗腔。上密封件和下密封件保持彼此并且位于上板和下板之间。移液器包括位于下板下面的垫片、由垫片保持的移液器端头和具有锥形端头的活塞，所述活塞穿过板、密封件和垫片进入移液管端头。上密封件和下密封件将活塞与清洗腔隔离。移液器包括由活塞限定的、延伸进入移液管端头的通道和使活塞前进和回退的致动器。当致动器使活塞回退使得活塞不再与下密封件密封接触并且清洗腔被供应有清洗流体并受压时，清洗流体穿过上密封件中的槽并且进入通道中。

权利要求

1.一种移液器，包括：

上板；

下板；

由上板和下板之间的空间限定的清洗腔；

垫片，所述垫片位于下板的下面；移液管端头，所述移液管端头由垫片保持；其特征在于，移液器还包括：带有槽的上密封件以及下密封件，上密封件位于上板下面并且由下密封件保持，并且下密封件位于下板上面并且由上密封件保持；

带有锥形端头的活塞，所述活塞穿过上板、上密封件、下密封件、下板和垫片进入移液管端头；其中上密封件和下密封件将活塞与清洗腔隔离；

通道，所述通道由活塞限定并且延伸进入移液管端头；以及用于使活塞前进和回退的致动器；

其中，当致动器使活塞回退使得活塞不再与下密封件密封接触并且清洗腔被供应清洗流体并被加压时，清洗流体穿过上密封件中的槽并且进入由活塞限定的通道中。

2.根据权利要求1所述的移液器，其中下密封件为止回阀。

3.根据权利要求1所述的移液器，其中所述移液器包括多个移液管端头、活塞和通道；

每个移液管端头由垫片保持，每个活塞穿过上板、上密封件、下密封件、下板和垫片进入移液管端头中的一个；并且每个通道由活塞中的一个限定。

4.一种操作移液器的方法，所述方法包括：使带有锥形端头的活塞回退使得活塞穿过下板和下密封件并不再与下密封件密封接触，下密封件保持带有槽的上密封件，并且上密封件保持下密封件；

向围绕下密封件和上密封件的清洗腔供应清洗流体；

对清洗腔加压使得清洗流体通过上密封件的槽进入由活塞限定的通道中，该通道穿过下密封件下面的下板，通过下板下面的垫片并且进入由垫片保持的移液管端头中；以及使活塞前进使得清洗流体流过通道，填充移液管端头，并且使得活塞将通道与清洗腔密封隔开。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：使活塞回退以在移液管端头中在清洗流体下面吸入气隙；

将移液管端头浸入样品中；以及

进一步使活塞回退以吸入样品。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括使活塞前进以分配所述样品。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所述移液器包括多个活塞、通道和移液管端头。

说明书

通过式清洁移液器

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求Richard J.Shoeneck等人于2013年3月15日提交的发明名称为“通过式清洁移液器”、申请号为61/792,453的美国临时申请的优先权。

技术领域

[0003] 本发明涉及用于高通量筛选的移液器，并且具体地，涉及用于分配和吸入的通过式清洁移液器的使用。

背景技术

[0004] 实验室使用移液器从一个容器向另一个容器转移液体。用于高通量筛选的自动化移液器通常从一个阵列的容器向另一个阵列的容器转移液体。该容器阵列最经常地为96井或384井的微量滴定板。96阵列版采用8行×12列，使用9mm网格间距。384版采用两倍的密度，为16行×24列，使用4.5mm网格间距。在使用这些移液器时，当改变液体时需要丢弃或清洗端头。目前的清洗移液管端头的方法是吸入清洗流体，然后将它分配给废物容器。重复清洗循环多次，以将端头内侧上的残余物稀释到可接受的水平。

[0005] 此外，人们还关注移液器的分配体积精度，特别是在体积小于1uL的情况下。当分配小体积时，非常小的液滴的润湿和中断现象受许多因素影响。如果液体倾向于润湿目标容器(或者是干的，或者已经含有液体)，那么当浸湿目标井时移液管端头内的液体柱将经受向下的力。所分配的液体的量是变化的，这取决于与将剩余液体保持在端头中的力相比的润湿作用。相反，如果液体从目标中排出，那么它可能被推回到端头中。端头和容器之间的力经常是随机的和可变的。目前的移液管在液体上面都具有相当大体积的空气，其作为活塞和液体之间的耦合元件。其中的空气的压缩性和蒸汽压力在活塞位置和流体位置之间形成弱耦合。

发明内容

[0006] 一种移液器，包括上板、下板和由上板和下板之间空间限定的清洗腔。移液器还包括带有槽的上密封件以及下密封件，上密封件位于上板下面并且由下密封件保持，并且下密封件位于下板上面并且由上密封件保持。移液器还包括位于下板的下面的垫片、由垫片保持的移液管端头和带有锥形端头的活塞，所述活塞穿过上板、上密封件、下密封件、下板和垫片进入移液管端头。上密封件和下密封件将活塞与清洗腔隔离。通道由活塞限定并且延伸进入移液管端头。移液器还包括用于使活塞前进和回退的致动器。当致动器使活塞回退使得活塞不再与下密封件密封接触并且清洗腔被供应有清洗流体并受压时，清洗流体穿过上密封件中的槽并且进入由活塞限定的通道中。

[0007] 一种操作移液器的方法包括使带有锥形端头的活塞回退使得活塞穿过下板和下密封件并不再与下密封件密封接触，下密封件保持带有槽的上密封件，并且上密封件保持下密封件。所述方法还包括：在下密封件和上密封件周围向清洗腔供应清洗流体；并且对清洗腔施压使得清洗流体穿过上密封件的槽进入由活塞限定的通道中，该通道穿过下密封件下面的下板，穿过下板下面的垫片并且进入由垫片保持的移液管端头中。所述方法还包括使活塞前进使得清洗流体流过通道，填充移液管端头并且使得活塞从清洗腔密封通道。

附图说明

[0008] 图1是本发明的通过式清洁移液器的正视图；

[0009] 图2是本发明的通过式清洁移液器沿图1的线2-2的剖面图；

[0010] 图3A是本发明的通过式清洁移液器的密封机构的分解图；

[0011] 图3B是本发明的通过式清洁移液器的密封机构的侧视图；

[0012] 图4A是本发明的通过式清洁移液器的密封机构沿图3B中的线4-4的剖视图；

[0013] 图4B是图4A的密封机构的剖视图的放大图；

[0014] 图5是本发明的通过式清洁移液器的移液管端头的剖视图。

具体实施方式

[0015] 图1是通过式清洁移液器10的正视图。图2是通过式清洁移液器10沿图1的线2-2的剖面图。如图1和2所示，清洗彻底的移液管10包括活塞组件12、致动器组件14和端头盘16。致动器组件14包括致动器框架18、致动器板20、直线轴承22、滚珠螺母24、滚珠螺杆26、致动器电机28和端头盘夹具30。活塞组件12包括带有锥形端头36的活塞32的阵列、活塞板34、顶部密封板38、上密封件40、清洗板上密封件保持器42、清洗腔44、清洗板46、下密封件48、缸体50、端头贯穿垫片52、供应端口56和端头垫片保持器58。端头盘16包括移液管端头54和端头保持器60。

[0016] 活塞32与活塞板34连接。带有锥形端头36的活塞32穿过顶部密封板38、上密封件40、清洗板上密封件保持器42、清洗腔44、清洗板46、下密封件48、缸体50和端头贯穿垫片
52。活塞32限定流体流动通道61。每个流体流动通道61的体积容量由每个活塞32的截面面积乘以最大行程长度确定。最大行程长度为缸体50的厚度与允许活塞32向下进入移液管端头54内的长度之和。

[0017] 清洗板46包括清洗腔44，清洗腔通过供应端口56被供应清洗流体。上密封件40保持在顶部密封板38和清洗板上密封件保持器42之间。下密封件48保持在清洗板46和缸体50之间。上密封件40和下密封件48被设计用于围绕活塞32提供密封。端头贯穿垫片52被设计为不密封围绕活塞32。端头贯穿垫片52被设计用于密封移液管端头54的顶部边缘。端头贯穿垫片52通过端头垫片保持器58保持。端头盘16装载在端头盘夹具30中，端头盘夹具将端头盘16按压在端头贯穿垫片52上，以在移液管端头54和端头贯穿垫片52之间形成密封。

[0018] 致动器组件14保持活塞组件12和端头盘16。当致动器电机28转动滚珠螺杆26时，致动器电机28驱动滚珠螺母24，以使致动器板20沿直线轴承22定位。致动器板20与活塞板34螺栓固定以使活塞32移动穿过顶部密封板38、上密封件40、清洗板上密封件保持器42、清洗腔44、清洗板46、下密封件48、缸体50和端头贯穿垫片52。使活塞32远离移液管端头54回退为吸入运动。在吸入运动期间，流体或空气被吸入到移液管端头54中。使活塞32朝向移液管端头54前进为分配运动。在分配运动期间，流体或空气从移液管端头54被分配。

[0019] 图3A和3B是图示通过式清洁移液器10的密封机构的分解视图和侧视图。图4A是通过式清洁移液器10的密封机构沿图3B中的线4-4的剖视图。图4B是图4A的密封机构的剖视图的放大图。通过式清洁移液器10的密封机构包括带有锥形端头36的活塞32、顶部密封板38、带有槽62的上密封件40、下密封件48和缸体50。间隙64提供了在顶部密封板38和缸体50之间的空间。上密封件40被下密封件48保持，并且下密封件48被上密封件40保持。

[0020] 通过式清洁移液器10的清洗循环由回退活塞32直至锥形端头36失去与下密封件48的密封接触开始，其中下密封件作为向清洗腔44打开流体流动通道61的机械阀。诸如纯净水的清洗流体被供应给供应端口56。清洗腔44受压，上密封件40变得较紧，并且下密封件
48变得较松，并且清洗流体涌入清洗腔44。清洗流体流过间隙64进入流体流动通道61。上密封件40的槽62确保清洗水可以到达上密封件40和下密封件48之间进入流体流动通道61。活塞32的锥形端部36随着活塞32部分地到完全地从下密封件48回退增大流入流体通道61的清洗流体量。

[0021] 清洗流体流过流体流动通道61，穿过清洗板46、下密封件48、缸体50和端头贯穿垫片52，并冲洗移液管端头54。在替代的实施例中，下密封件48可以为具有裂开压力的止回阀，该裂开压力适于用高压清洗水打开但是在正常的吸入和分配压力下保持密封，由此允许清洗流体在不回退活塞32的情况下流入流体通道61。通过式清洁移液器10可以定位在废物容器上面以在废水流出移液管端头54时捕获该废水。废物容器还可以为盆式容器，移液管端头54可以浸入该盆式容器中以使用或不使用声波清洁移液管端头54的外部。

[0022] 在充分清洗流体流动通道61的每个通道的内部之后，关闭供应端口56。活塞32向前穿过下密封件48，从清洗腔44关闭流体流动通道61。活塞32进一步向前将额外的清洗流体分配到废物容器中。如果已知下一操作的吸入体积，活塞32可以向前移动足够下一次吸入所需的部分行程。这将节省时间，并且避免在流体流动通道61中将污染物拖得更高。当清洗水的分配动作完成时，则完成清洗循环。在清洗周期结束时，流体流动通道61的每个通道从上密封件40到移液管端头54被填充清洗流体64。

[0023] 图5是通过式清洁移液器10的移液管端头54中的一个移液管端头的剖视图，其包括清洗流体64、气隙66和样品流体68。在清洗周期结束之后开始通过式清洁移液器10的吸入周期。活塞32回退以吸入气隙66。需要气隙66将清洗流体64和吸入的样品液体68分隔开。气隙66的大小将决定活塞运动和流体运动之间的耦合的刚性。如果气隙66太小，那么清洗流体64与吸入的样品液体68混合的风险增大。如果气隙66过大，那么耦合的刚性将变小。当分配大体积时，可以使气隙66更大以防止意外的稀释。当分配小体积时，气隙66被保持为尽可能小。由于流体流动通道61主要被液体填充，因此避免了蒸汽压力变化的问题。当流体流动通道61被干燥气体填充并且吸入液体导致气体吸收蒸汽、导致蒸汽压力缓慢增大时，该问题最严重。因为当移液管端头(与填充有样品液体相反)朝向大气开放的情况下流体流动通道61的每个通道中的气体的蒸汽压力变化时，该问题对于通常的移液器都是难题。

[0024] 在形成气隙66后，通过式清洁移液器10定位成移液管端头54浸入源板中。源板可以是具有多个诸如微孔板的储液容器的板。活塞32进一步回退以从源板中吸入样品液体68。然后，移液管端头54从源板撤回。可以调整撤回的速度以影响在移液管端头54处的液体的中断现象，以提高吸入精度。

[0025] 在吸入周期完成之后，通过将移液管端头54定位在目标板上面开始分配循环。有许多分配方法的变形例，包括在与目标物理接触之前预分配小的体积。该分配循环可以包括在移液管端头54内预先上下移动流体，以避免干燥的弯液面使样品流体68不能在流体流动通道61内自由移动。通过使活塞32向前通过流体流动通道61朝向和/或进入移液管端头54分配样品流体68。在分配循环或分配周期完成并且样品流体68与目标接触之后，移液管端头54回退远离目标板。可以调整回退的速度，以影响在移液管端头54处液体的中断现象，以提高分配精度。对于单个的吸入循环常常重复几遍分配循环。在分配循环完成之后，执行清洗循环。

[0026] 在替代的实施例中，可以通过供应端口56供应压缩空气，以排出清洗液体64，或者执行流体流动通道61的干燥。清洗循环或清洗周期可以包括交替的清洗液体和空气以操作通过式清洁移液器10，其具有清洗彻底的清洁但避免使用带有气隙66的清洗液体64的优点。当在仅有空气的模式下吸入和分配时，活塞32能够更向前进入移液管端头54，由此最小化流体流动通道61中的空气体积、使活塞运动和流体运动之间的耦合更刚性并提高分配体积精度。

[0027] 虽然已经参照优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员可以意识到在不偏离本发明的实质和范围的情况下可以在形式和细节上作出改变。