專利名稱：檢測移液管狀態(tài)的方法,吸移方法,吸移設(shè)備和吸移設(shè)備的吸入管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測包括吸入管和移液管尖端在內(nèi)的移液管狀態(tài)的方法，使 用此方法的吸移方法，吸移設(shè)備以及用于吸移設(shè)備的吸入管，通過這些吸移設(shè)備和吸入管 能夠?qū)崿F(xiàn)這些方法。
背景技術(shù)：
例如在分析化學(xué)中常常有必要高精度地分配極少量的液體，對此通常要使用移液 管。就在自動化的吸移方法中，準確地知道移液管的狀態(tài)，尤其是確切的工作能力或填充量 是重要的。除此之外，在接近液體期間知道移液管接觸到液體表面的時間點是有利的。根據(jù)US 5，428，997描述的方法，將超聲波發(fā)生器的銷狀末端(stiftformige Ende)浸入到液體中。觀測超聲波諧振頻率，以便獲得浸入時間點的數(shù)值。在US 2003/0222801A1中描述了一種方法，在此方法中，在移液管尖端設(shè)置有兩個同心電極，這些 電極能夠在接觸液體時被短路并發(fā)出到達液體表面的信號。其他方法使用導(dǎo)電的移液管尖 端，該導(dǎo)電的移液管尖端的電容在浸入液體時會發(fā)生變化。為了避免由于浸入而導(dǎo)致的液體被污染的風(fēng)險，例如使用可更換的移液管尖端。 通過與特殊設(shè)計(Ausgestaltimg)相對應(yīng)的一次性尖端，例如配置成導(dǎo)電的尖端或具有特 殊的電極，可能會產(chǎn)生高額的費用。在US 5，705，750中描述的方法，通過分析在液體表面的方向上發(fā)射的超聲波脈 沖的傳輸時間來測量到液體表面的距離，對此必須要使用相應(yīng)的測量裝置。US 5，465，629描述了 一種浸入式傳感器，在該浸入式傳感器中，移液管內(nèi)的空氣 柱被激發(fā)而振蕩。當移液管例如位于液體中時，根據(jù)移液管的吸入孔是否打開或關(guān)閉，空氣 柱的振蕩特性在移液管的吸入管中發(fā)生變化。為了在空氣柱中激發(fā)振蕩，需要有聲源。另 一方面，如果浸入時間點由可監(jiān)測的移液管內(nèi)的壓力上升來確定，則必須非常精確地調(diào)整 通過移液管的吸入孔的規(guī)定氣流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供能夠以簡單和低成本的方式實現(xiàn)精確吸移過程的用于檢 測移液管狀態(tài)的方法，吸移方法，用于吸移設(shè)備的吸入管以及吸移設(shè)備。該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1特征的用于檢測移液管狀態(tài)的方法，具有權(quán)利要求 17，20，21，22或23特征的吸移方法，具有權(quán)利要求24特征的用于吸移設(shè)備的吸入管或具有 權(quán)利要求35特征的吸移設(shè)備來實現(xiàn)。有益的設(shè)計是從屬權(quán)利要求的客體。根據(jù)本發(fā)明的方法用于檢測移液管狀態(tài)，該移液管包括吸入管和移液管尖端。超 聲波被接入吸入管的管壁內(nèi)并與頻率有關(guān)地測量超聲波信號的衰減。所測量的與頻率有關(guān) 的衰減與至少一個與頻率有關(guān)的衰減的參考測量或基于參考測量的校正曲線進行比較。通定移液管是否處于可正常工作的狀態(tài)和/或吸入管是否接觸或含有液體。偏離預(yù)期走向(Verlauf)例如可以用于產(chǎn)生報警信號。利用根據(jù)本發(fā)明的方法，超聲波信號的衰減也可用于檢測，該檢測是在超聲波被 接入移液管的管壁內(nèi)時被引發(fā)的。通過超聲波在包括管壁、移液管尖端和超聲波發(fā)生器的 系統(tǒng)中所激發(fā)的振蕩，對于移液管狀態(tài)變化的反應(yīng)很靈敏。如果移液管例如被損壞或部分 缺失，例如缺失移液管尖端，則這又會反映到超聲波信號的衰減中。此外，在系統(tǒng)中激發(fā)的 振蕩對于附加的質(zhì)量分配(Massenbelegung)的反應(yīng)也很靈敏，該質(zhì)量分配例如在移液管 浸入到液體中或者在吸取液體時出現(xiàn)。為了測量與頻率有關(guān)的衰減，可以例如在具有一定帶寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)送超聲波 信號，并借助于頻率分析測量儀，例如網(wǎng)絡(luò)分析器來分析所測量的信號。在其他的方法實施 中，接入的頻率會隨著時間而變化。例如被測量的與頻率有關(guān)的衰減信號的某些被選取的特性曲線、單個數(shù)值或走向 都可以與參考測量進行比較。參考測量還可以包括一個或多個閾值的確定，通過相應(yīng)的用 于檢波的測量值可以分析超過或低于閾值。如有必要還可以由不同條件下的參考測量生成組合的、用于比較的校正曲線。用于所測量的與頻率有關(guān)的衰減的比較的至少一個參考測量可以通過相同結(jié)構(gòu) 的移液管進行。然而特別有利的是，使用在實際測量中也被應(yīng)用的、具有吸入管和移液管尖 端的移液管，以避免由移液管的不同設(shè)置而引起的可能的誤差。與頻率有關(guān)的衰減可以例如在每個規(guī)定的時間點被測量。有利的是，衰減信號被 連續(xù)地測量，以便實現(xiàn)無縫監(jiān)測。有利的是選取用于測量的頻率范圍，使得所使用系統(tǒng)的至少一個固有波模 (Eigenmode)在該范圍內(nèi)。例如以簡單的方式使所測量的衰減信號的諧振頻率值與參考測 量的諧振頻率值或者與基于不同條件的諧振頻率的校正曲線的比較成為可能。在其他設(shè)置 中比較固有波模的諧振幅度。固有波模的其他特性，如固有波模的半值寬度或面積，也可以 被用來進行比較。特別有利的是，選擇用于實施此方法的裝置，使得超聲波被接入吸入管的管壁內(nèi)， 從而主要激發(fā)橫向波模(Transversalmoden)。此處有利的是，例如壓電激勵器被如此固定 在吸入管上，使得剪切運動優(yōu)選施加于吸入管上。橫向波模例如對在移液管尖端浸入液體 中時所產(chǎn)生的質(zhì)量分配具有很高的靈敏度。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個簡單設(shè)置規(guī)定使用壓電激勵器，以使超聲波接入吸入管 的管壁內(nèi)。壓電激勵器成本低并且例如能被簡單地固定在吸入管的外壁上。該壓電激勵器 可以包括例如鋯鈦酸鉛陶瓷(Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik)。為了提高壓電激勵器的例如對于移液管的浸入時間點、浸入深度或填充高度的靈 敏度，附加塊(Zusatzmasse)可以和壓電激勵器共同起作用。通過這種附加塊，例如能夠使 在移液管浸入到液體中及將液體吸入移液管中時或者在將液體從移液管排出時使頻率變 化量或衰減變化量放大。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個簡單設(shè)置規(guī)定使用附加塊，該附加塊被簡單地固定在壓 電激勵器的背離吸入管的一側(cè)。特別有利的是，該附加塊的重量與吸入管重量的0. 1至10 倍，優(yōu)選0.5至2倍相應(yīng)。
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有利的是，該壓電激勵器不僅作為超聲波發(fā)生器也作為衰減超聲波信號的接收器 來使用。超聲波信號所使用的頻率范圍通過所使用的移液管幾何結(jié)構(gòu)的具體特性，尤其是 吸入管、所使用的移液管尖端和可能存在的附加塊的大小和材料來確定，其中有利的是選 擇頻率范圍，使得在該頻率范圍內(nèi)可以激發(fā)固有波模。當從與移液管材料中的音速和移液 管特有的幾何膨脹，尤其是移液管長度的商的1至10倍相應(yīng)的范圍內(nèi)選取超聲波頻率時， 例如可以達到高的靈敏度。為了避免液體被污染的危險，使用一次性的移液管尖端是有利的。對此可以使用 由兩部分組成的移液管，其中第一部分包括吸入管而第二部分包括移液管尖端，有利的是 它們被可松開地設(shè)置。利用根據(jù)本發(fā)明的用于檢測狀態(tài)的方法，尤其能夠是在移液管由兩部分組成的情 況下確定移液管是否完整。在具有一次性移液管尖端的自動化方法中，就可以有利地使用 此方法，因為移液管尖端的存在能夠不用通過操作人員的視覺檢測來實施。移液管尖端的 缺失會反映到吸入管的與頻率有關(guān)的超聲波衰減中，并且可以很好地證明。在使用自動化 的吸移方法中這特別有利，在該自動化的吸移方法中，很多移液管可以由機器人并行地操 控。根據(jù)本發(fā)明的用于檢測移液管狀態(tài)的方法可以有利地應(yīng)用在吸移方法中。利用 根據(jù)本發(fā)明的方法，其中例如可以對移液管狀態(tài)作如下的檢測，移液管尖端是否接觸到要 被吸移的液體。為此可以比較被測量的與頻率有關(guān)的衰減和與頻率有關(guān)的衰減的參考測 量，該參考測量是在未接觸到液體的移液管上進行。例如參考頻率信號的移位或平滑化 (Abflachung)能夠被極為精確地監(jiān)測，從而可以精確地確定浸入時間點。在移液管尖端如此可監(jiān)測地浸入到液體中后，液體被吸入到移液管中。然后液體 被用移液管運送到其他地方并被再次排出該移液管。當具有吸入管和移液管尖端的移液管從要被吸移的液體的表面上方的一個點沿 液體方向下降時，執(zhí)行這種方法是特別簡單的。在下降過程中可以測量與頻率有關(guān)的衰減， 以如此獲得浸入前的參考信號。進一步的下降導(dǎo)致移液管尖端接觸液體的表面，由此使與 頻率有關(guān)的衰減信號發(fā)生變化。在這個有利的設(shè)置中，在移液管沿液體方向下降期間還可 以測量與頻率有關(guān)的衰減，以便由與頻率有關(guān)的衰減的變化來確定移液管尖端到液體表面 的觸碰時間點。為了能夠特征化吸移過程，在本發(fā)明的設(shè)置中由與頻率有關(guān)的衰減信號判斷關(guān)于 在液體中的浸入深度的移液管的狀態(tài)。移液管尖端浸入液體越深，與頻率有關(guān)的衰減相對 參考測量的變化越大，在該參考測量中，移液管位于液體之外。在根據(jù)本發(fā)明的其他吸移方法中，在液體被吸取到移液管中的過程中監(jiān)測與頻率 有關(guān)的衰減信號，以便獲得關(guān)于已經(jīng)吸取的液體量的信息，該信息同樣會影響與頻率有關(guān) 的衰減。被吸取的液體然后可以利用移液管運送到其他地方并且被再次排出。最后，在其他根據(jù)本發(fā)明的吸移方法中，由在液體被排出移液管的過程中監(jiān)測的 與頻率有關(guān)的衰減信號來很精確地確定，在吸移過程結(jié)束時移液管何時已經(jīng)達到完全被排 空狀態(tài)。為了實現(xiàn)該方法，在液體被排出過程中監(jiān)測與頻率有關(guān)的參考信號。另外的根據(jù)本發(fā)明的吸移方法使用根據(jù)本發(fā)明的用于檢測移液管狀態(tài)的方法，以便確定在吸移過程中被吸入到移液管中的液體的類型。位于吸入管中的不同類型的液體， 例如具有不同密度的液體會引起吸入管的不同超聲波衰減行為。就此而言，可以通過與相 應(yīng)的參考測量比較來用吸入管的衰減信號確定液體的類型。液體的可能會影響含有液體的 吸入管的衰減的其他物理或化學(xué)特性，可以為了特性化而予以考慮。尤其在將根據(jù)本發(fā)明的方法用于確定浸入時間點、用于監(jiān)測填充狀態(tài)或排出過程 時，有益的是可以將多個參考測量組合起來以形成校正曲線。本發(fā)明尤其還包括由兩個或多個被主張權(quán)利的根據(jù)本發(fā)明的吸移方法或吸移過 程中的狀態(tài)檢測方法的組合。根據(jù)本發(fā)明的為用于吸移液體的吸移設(shè)備而設(shè)的吸入管組件包括超聲波發(fā)生器， 該超聲波發(fā)生器被固定在吸入管上，并且用于將超聲波接入吸入管的管壁內(nèi)。觸發(fā)裝置 (Ansteuereinrichtung)用于觸發(fā)超聲波發(fā)生器以發(fā)出在事先確定的頻率范圍內(nèi)的超聲波 信號，接收裝置用于接收被衰減的超聲波信號。最后，根據(jù)本發(fā)明的吸入管組件具有吸入裝置，在該吸入裝置幫助下能夠在吸入 管中產(chǎn)生負壓，以便將液體吸取到吸入管中或使液體通過吸入管。在此例如可以涉及在吸 入管中被引導(dǎo)的移液管吸入活塞。這種根據(jù)本發(fā)明的吸入管組件尤其可以應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的吸移方法和根據(jù)本 發(fā)明的狀態(tài)檢測方法。這尤其通過使用安裝在吸入管上的一次性移液管尖端以便和吸入管 一起形成移液管而成為可能。超聲波信號被接入吸入管的管壁內(nèi)并且測量衰減的超聲波信 號，可以以所述的方式被用來實施根據(jù)本發(fā)明的方法。可以以相似的方式從所述的根據(jù)本發(fā)明的方法和優(yōu)點得到根據(jù)本發(fā)明的吸入管 組件的有利設(shè)置。尤其為了在根據(jù)本發(fā)明的吸入管組件中實施與頻率有關(guān)的測量，可以設(shè)置觸發(fā)裝 置和接收裝置以觸發(fā)或接收寬頻的或可隨時間變化的超聲波信號。在根據(jù)本發(fā)明的吸入管組件的有利設(shè)置中，設(shè)置用于與頻率相關(guān)地分析衰減的超 聲波信號的分析裝置，優(yōu)選考慮該超聲波信號諧振頻率和/或諧振幅度。通過這種分析裝 置，使吸移過程和吸移過程的監(jiān)測能夠以簡單的方式自動化地進行。分析裝置還可以包括存儲器，在該存儲器中存儲參考測量的數(shù)據(jù)或由參考測量組 合而成的用于比較的校正曲線。在根據(jù)本發(fā)明的吸入管組件中，當超聲波發(fā)生器被設(shè)置在吸入管的管壁外側(cè)時， 可以避免液體污染超聲波發(fā)生器。使用與超聲波發(fā)生器共同起作用，尤其是與超聲波發(fā)生器相貼粘的附加塊，可以 用于提高超聲波發(fā)生器的靈敏度。附加塊的有利的等級在吸入管重量的0. 1至10倍的范 圍內(nèi)，優(yōu)選在0.5至2倍的范圍內(nèi)。將壓電激勵器作為超聲波發(fā)生器使用特別低成本并且簡單。根據(jù)本發(fā)明的吸入管組件可以是整個移液管的整體的組成部分。尤其有利的是， 根據(jù)本發(fā)明的吸入管組件應(yīng)用于具有至少一個由兩部分組合而成的移液管的吸移設(shè)備中， 其中第一部分包括根據(jù)本發(fā)明的吸入管組件而第二部分包括移液管尖端。為了實現(xiàn)移液管 尖端的簡單更換，移液管尖端例如可以設(shè)置成一次性部件，在此特別有利的是吸移設(shè)備的 兩部分設(shè)置為可從彼此拆卸以使移液管尖端的更換過程變得簡單。
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下面將根據(jù)在示意圖中顯示的舉例實施方式和設(shè)置來說明本發(fā)明，附圖示出圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的吸移設(shè)備的下部區(qū)域；圖2顯示了浸入深度不同時與頻率有關(guān)的衰減信號；圖3顯示了與移液管的浸入深度相關(guān)的諧振頻率的圖表；圖4顯示了移液管填充量不同時與頻率有關(guān)的衰減；和圖5顯示了與填充量相關(guān)的諧振頻率的圖表。
具體實施例方式圖1顯示了帶有移液管尖端14的移液管10的下端。移液管尖端具有套環(huán)16，通 過該套環(huán)16將移液管尖端14安裝在吸入管12上。移液管尖端14例如由聚丙烯制成。只描繪出一部分的吸入管12可以用在用于吸移的完全自動化的機器人系統(tǒng)中。 吸入活塞以已知的方式位于吸入管12中，吸入活塞可以通過電機軸驅(qū)動，以將液體吸入或 排出移液管。在其他實施方式中，活塞位于外部設(shè)備中，該設(shè)備通過軟管與吸入管連接在一起。 可以選擇的，吸入裝置，例如相應(yīng)的泵也可以連接至吸入管。標號18表示用作為超聲波發(fā)生器和超聲波接收器的壓電激勵器。有利的是，使用 由壓電材料，例如鋯鈦酸鉛陶瓷制成的元件。壓電激勵器18通過例如具有兩根細電纜的導(dǎo) 線20而與圖中未示出的觸發(fā)單元和分析單元連接在一起，而觸發(fā)單元和分析單元例如包 括相應(yīng)編程的微處理器。壓電激勵器18例如用環(huán)氧膠粘劑固定在吸入管12上。該壓電激勵器被如此構(gòu)造， 使得它最好可以在吸入管12上施加剪切運動，從而主要激發(fā)橫向模式。在壓電激勵器18的背離吸入管12的一側(cè)可設(shè)置附加塊19，用以提高壓電激勵器 的靈敏度。該附加塊可以例如與吸入管重量的0.1到10倍相對應(yīng)。壓電激勵器是這樣被選擇的，使得它能夠激發(fā)振蕩，尤其是在系統(tǒng)的固有波模的 頻率范圍內(nèi)的振蕩，該系統(tǒng)由所使用的吸入管12組成，該吸入管12帶有安裝上的移液管尖 端14、激勵器18以及可能存在的附加塊19。典型的是，這種固有波模位于IOkHz到80kHz 范圍內(nèi)，該固有波模通過壓電鋯鈦酸鉛元件能夠被很好地激發(fā)。包括觸發(fā)單元和分析單元的測量系統(tǒng)是這樣被設(shè)置的，使得它能將以高頻間隔將 規(guī)定的功率傳送到壓電激勵器18，并測量再次到達壓電激勵器18的衰減超聲波信號，其中 靈敏度例如在IOyV范圍內(nèi)。為了能夠測量與頻率有關(guān)的衰減，分析裝置例如包括網(wǎng)絡(luò)分 析器。分析裝置是這樣設(shè)置的，使得測量或特性化測量到的值與存在存儲器中的參考測量 或由此形成的校正曲線進行比較。圖1中顯示了移液管10，該移液管10處于移液管10位于要被吸移的液體的液體 表面22上方較短距離的狀態(tài)。移液管例如可以在吸移機器人的幫助下沿方向A下降到液 體表面22上。吸入管12例如盡可能衰減振蕩地懸掛在吸移機器人中，從而在機器人的機械結(jié) 構(gòu)中產(chǎn)生的振蕩不被傳送到移液管上，并且被衰減的超聲波振蕩的測量不會被用壓電激勵器18進行歪曲。在此例中，吸入管12沒有被剛性固定在吸移機器人中，由此使利用壓電激 勵器18激發(fā)并且其衰減被用于測量的固有波模不受該剛性固定妨礙。當可能產(chǎn)生的機器 人的振蕩足夠小或者在分析測量被考慮時，則剛性固定不能被排除。如圖1所示的移液管像下面提到的那樣被應(yīng)用。高頻信號從觸發(fā)單元和分析單元通過導(dǎo)線20輸送到壓電激勵器18中，該高頻信 號例如位于IOkHz到80kHz范圍內(nèi)。由此在吸入管12中激發(fā)自身振蕩(Eigenschwingung)。 圖2中顯示了曲線100，例如在移液管處測量的以分貝表示的衰減，該移液管位于液體表面 22上方，就此而言直到浸入液體0mm。顯示了接入的超聲波振蕩通過激發(fā)由吸入管12組成 的系統(tǒng)中的固有波模而產(chǎn)生的衰減，吸入管12具有移液管尖端14、壓電激勵器18和可能存 在的附加塊19。顯示了用Iml的移液管進行的測量。吸入管12中被激發(fā)的振蕩導(dǎo)致壓電激勵器的形變，由此電壓在壓電激勵器中被 感應(yīng)。利用合適的測量裝置比較系統(tǒng)的電氣響應(yīng)和高頻激發(fā)信號，其中在激發(fā)固有波模時 的區(qū)別最大。固有波模主要由吸入管12、移液管尖端14和可能存在的附加塊19的特性確 定或者由通過要被吸移的液體引起的元件的質(zhì)量分配來確定。移液管10現(xiàn)在例如借由吸移機器人沿方向A移向液體表面22。在尖端接觸到液 體的時刻，衰減發(fā)生改變。諧振頻率發(fā)生偏移并且諧振幅度變小。圖2顯示了以不同浸入 深度的例子來顯示該現(xiàn)象。102表示移液管浸入液體中Imm時的信號，104表示移液管浸入 液體中2mm時的信號，106表示移液管浸入液體中3mm時的信號。如圖3中用圖表顯示的那樣，衰減和諧振頻率之間有關(guān)聯(lián)。浸入深度的負值代表 移液管位于液體表面上方相應(yīng)距離的測量，并且就此而言彼此相同。如圖3所示的圖表例 如可用作校正曲線，有必要的話在用一條曲線將已記錄的參考點連接起來之后使用。當衰減信號的諧振頻率向更高頻率偏移時，這表示移液管浸入到了液體中。浸入 深度本身可以例如根據(jù)圖3所示的圖表來確定。一旦具有尖端14的移液管10接觸到液體或者浸入到液體中，就可以通過吸移機 器人以一種已知的方法借助于移液管的吸入活塞而使液體被吸入到移液管中。在此期間， 又可以測量超聲波信號的與頻率有關(guān)的衰減，此超聲波信號通過壓電激勵器18接入吸入 管12的管壁內(nèi)。在圖4中顯示了例如針對Iml的移液管的相應(yīng)的測量曲線。標號200表示 對空的移液管的與頻率有關(guān)的衰減信號的測量曲線。202表示對填充有25 μ 1液體的移液 管的測量。204表示對填充有50 μ 1液體的移液管的測量曲線，而206表示對填充有75 μ 1 液體的移液管的測量曲線。最后，208表示對填充有100μ 1液體的移液管進行的衰減的測 量，而210表示在填充有150 μ 1液體的吸液管上進行的測量曲線。在圖5中顯示了與頻率 有關(guān)的衰減信號和填充量之間的相互關(guān)系。由該圖表可以看出，在被測量的諧振頻率下有多少體積準確地存在于移液管中。 如圖5所示的圖表因此例如可被用作校正曲線，如有必要可在用一條曲線將已記錄的參考 點連接起來之后使用。在移液管的排出過程中，同樣可以精確地確定，液體是否以及何時再次從移液管 中完全排出。此外也可以觀測與頻率有關(guān)的衰減，并且通過與根據(jù)例如圖5所示的參考測 量或校正曲線進行比較來確定該信號何時與空的移液管的信號相匹配。除了這里所示的圖表，例如也可以分析諧振幅度，該諧振幅度同樣取決于浸入深
10度或填充量，如在圖2和圖4中可以清楚地看出來的那樣。其他方法提供對諧振曲線或半 值寬度的面積的分析。壓電激勵器18的在浸入時間點的靈敏度，浸入深度和移液管中的填充量可以通 過例如吸入管重量的0. 1到10倍的附加塊來提高，該附加塊被粘貼在壓電激勵器18的背 離移液管的一側(cè)。通過這個附加塊，在移液管浸入到液體中或者在液體被吸入移液管中或 者液體從移液管排出時的頻率變化或衰減變化被放大。在吸移過程之前或吸移過程中，可以用根據(jù)本發(fā)明的用于測量狀態(tài)的方法來檢測 吸入管是否處于適當?shù)臓顟B(tài)。例如，在移液管尖端或吸入管中存在的錯誤或不密封在被測 量的與頻率有關(guān)的衰減信號中表現(xiàn)出來。當吸入管12上沒有安裝移液管尖端14時，這也 同樣影響與頻率有關(guān)的衰減信號，該衰減信號偏離相應(yīng)的參考測量。在吸移過程之后，可以更換簡單的、低成本的例如由聚丙烯制成的移液管尖端，以 避免液體污染將來的測量。在根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，超聲波被接入吸入管12的管壁內(nèi)。 接入吸入管內(nèi)能夠以簡單的方式實現(xiàn)，并且比例如接入吸移體積(Pipettenvolumen)內(nèi)更 簡單。該接入可以利用壓電激勵器在可簡單地達到的頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)。移液管尖端不需要 特殊設(shè)置或特殊材料，因此可以作為一次性元件來配置。在自動化的吸移方法中使用是特別有利的。在這里，可以通過移液管機器人并行 地填充多個移液管和排出被吸取的液體，如有必要的話填充極大數(shù)量的多個移液管和排出 被吸取的液體。這里尤其重要的是，因為不進行通常由操作人員實施的可視控制，每個移 液管都能夠被精確地檢測和監(jiān)測。根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備特別適用于此， 因為它們可以實現(xiàn)精確的功能檢測和狀態(tài)檢測。除此之外，可以以簡單的方式來確定移液 管內(nèi)的填充狀態(tài)和/或移液管中含有的液體的類型。一種重要的應(yīng)用例如是血樣的合并
(Poolen)O
附圖標記列表
10移液管
12吸入管
14移液管尖端
16套環(huán)
18壓電激勵器
19附力口塊(Zusatzmasse)
20引線
22液體表面
100，102，104，與頻率有關(guān)的衰減信號
106，200，202，
204，206，208，
210
A下降方向
1權(quán)利要求
一種用于檢測移液管(10)的狀態(tài)的方法，所述移液管包括吸入管(12)和移液管尖端(14)，在所述方法中， 超聲波被接入所述吸入管(12)的管壁內(nèi)， 超聲波信號的與頻率有關(guān)的衰減被測量， 通過將所測量的與頻率有關(guān)的衰減和與頻率有關(guān)的衰減的至少一個參考測量或基于參考測量的校正曲線進行比較，確定所述移液管(10)是否處于可正常工作的狀態(tài)和/或所述移液管(10)是否接觸液體或含有液體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述方法中，為實施吸移方法而使用用于 所述至少一個參考測量的那個移液管(10)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述方法中，連續(xù)測量與頻率有關(guān)的 衰減。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述方法中，在一頻率范 圍內(nèi)分析與頻率有關(guān)的衰減，被測量信號的至少一個固有波模在所述頻率范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所述至少一個固有波模的諧 振頻率被比較。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所述至少一個固有波模 的諧振幅度被比較。
7.如權(quán)利要求1至6中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所述超聲波 被接入所述吸入管(12)的管壁內(nèi)，從而主要激發(fā)橫向波模。
8.如權(quán)利要求1至7中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述方法中，利用壓電激 勵器(18)產(chǎn)生超聲波，優(yōu)選所述壓電激勵器(18)包括鋯鈦酸鉛陶瓷。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所述壓電激勵器被固定在所 述吸入管(12)的管壁上，優(yōu)選固定在所述管壁的外側(cè)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述方法中，為了提高靈敏度而使 用與所述壓電激勵器(18)共同作用的附加塊(19)，附加塊優(yōu)選在所述吸入管重量的0. 1至 10倍的范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所述附加塊(19)被固定 在，優(yōu)選粘貼在所述壓電激勵器(18)的背離所述吸入管(12)的一側(cè)。
12.如權(quán)利要求8至11中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所述壓電 激勵器(18)也被用于接收衰減的超聲波信號。
13.如權(quán)利要求1至12中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述方法中，為了測量 與頻率有關(guān)的衰減而使用的超聲波頻率，從移液管材料的音速和特性幾何膨脹的商的1至 10倍的范圍內(nèi)選取，優(yōu)選從移液管材料的音速和移液管長度的特性幾何膨脹的商的1至10 倍的范圍內(nèi)選取。
14.如權(quán)利要求1至13中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述方法中，使用至少 由兩部分組成的移液管(10)，其中第一部分包括所述吸入管(12)，第二部分包括所述移液 管尖端(14)，優(yōu)選所述第二部分可以從所述第一部分拆卸下來。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在所述方法中使用一次性元件(14)作為 所述第二部分。
16.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，在所述方法中，由與頻率有關(guān)的衰減 信號來確定所述移液管(10)是否完整，尤其是所述移液管(10)的可拆卸的第二部分是否 存在。
17.一種利用移液管(10)吸移液體的吸移方法，所述移液管(10)包括吸入管(12)和 移液管尖端(14)，在所述方法中用如權(quán)利要求1至15中任意一項所述的方法來檢測所述移 液管尖端(14)是否接觸將要被吸移的液體(22)，并且在所述移液管尖端(14)浸入液體后 檢測液體是否被吸取到所述移液管中。
18.如權(quán)利要求17所述的吸移方法，其特征在于，在所述吸移方法中，所述移液管(10) 從要被吸移的液體表面(22)上方的點沿液體的方向(A)下降，在下降過程中測量與頻率有 關(guān)的衰減，以便由與頻率有關(guān)的衰減信號的變化確定所述移液管尖端(14)接觸到液體表 面(22)的接觸時間點。
19.如權(quán)利要求17或18所述的吸移方法，其特征在于，在所述吸移方法中，從與頻率有 關(guān)的衰減信號，優(yōu)選通過與至少一個參考測量比較，尤其優(yōu)選通過與組合成校正曲線的參 考測量進行比較，來判斷所述移液管(10)在液體中的浸入深度。
20.一種利用移液管(10)來吸移液體的吸移方法，所述移液管(10)包括吸入管(12) 和移液管尖端(14)，在所述吸移方法中用根據(jù)權(quán)利要求1至15中任意一項所述的方法來確 定所述移液管(10)是否含有液體，并且從與頻率有關(guān)的衰減信號，優(yōu)選通過與至少一個參 考測量比較，尤其優(yōu)選通過與組合成校正曲線的參考測量比較，來判斷所述移液管(10)中 的液體量。
21.一種利用移液管(10)來吸移液體的吸移方法，所述移液管(10)包括吸入管(12) 和移液管尖端(14)，在所述吸移方法中通過如權(quán)利要求1至15中任意一項所述的方法來確 定所述移液管(10)是否含有液體，并且從與頻率有關(guān)的衰減信號，優(yōu)選通過與至少一個參 考測量比較，來判斷所述移液管(10)中的液體的類型。
22.一種利用移液管(10)來吸移液體的吸移方法，所述移液管(10)包括吸入管(12) 和移液管尖端(14)，在所述吸移方法中通過如權(quán)利要求1至15中任意一項所述的方法來確 定所述移液管(10)在吸移過程后是否被完全排空。
23.如權(quán)利要求17至22中任意一項所述的吸移方法，其特征在于，在所述吸移方法中， 通過根據(jù)權(quán)利要求1至16中任意一項所述的方法檢測所述移液管的工作能力。
24.一種用于吸移液體的吸移設(shè)備的吸入管組件，尤其是用于實施如權(quán)利要求1至23 中任意一項權(quán)利要求所述的方法，具有-固定在吸入管(12)上的超聲波發(fā)生器(18)，用于將超聲波接入所述吸入管(12)的 管壁內(nèi)，-用于觸發(fā)所述超聲波發(fā)生器(18)的觸發(fā)裝置，用于在預(yù)先確定的頻率范圍內(nèi)發(fā)出超 聲波信號，-用于接收衰減超聲波信號的接收裝置(18)以及-吸入裝置，借助于所述吸入裝置能夠在所述吸入管中產(chǎn)生負壓以便吸取液體進入或 通過所述吸入管。
25.如權(quán)利要求24所述的吸入管組件，其特征在于，在所述吸入管組件中，所述吸入裝 置包括吸移活塞，所述吸移活塞在所述吸入管(12)中被引導(dǎo)。
26.如權(quán)利要求24或25所述的吸入管組件，其特征在于，在所述吸入管組件中，所述超 聲波發(fā)生器(18)和觸發(fā)裝置被配置成可以發(fā)出寬頻超聲波信號，并且所述接收裝置被配 置成能夠接收寬頻超聲波信號。
27.如權(quán)利要求24或25所述的吸入管組件，其特征在于，在所述吸入管組件中，所述超 聲波發(fā)生器(18)和觸發(fā)裝置為發(fā)出可變化的超聲波信號而設(shè)，并且所述接收裝置為接收 可變化的超聲波信號而設(shè)。
28.一種用于如權(quán)利要求26或27所述的吸移設(shè)備的吸入管組件，其特征在于，具有用 于與頻率有關(guān)地分析衰減超聲波信號的分析裝置，優(yōu)選考慮所述衰減超聲波信號的諧振頻 率和/或諧振幅度來進行分析。
29.如權(quán)利要求24至28中任意一項所述的吸入管組件，其特征在于，具有用于存儲參 考測量的數(shù)據(jù)的存儲器。
30.一種吸入管組件，用于如權(quán)利要求24至29中任意一項所述的吸移設(shè)備，其特征在 于，在所述吸入管組件中，所述超聲波發(fā)生器(18)被固定在所述吸入管(12)的管壁外側(cè)。
31.一種吸入管組件，用于如權(quán)利要求24至30中任意一項所述的吸移設(shè)備，其特征在 于，在所述超聲波發(fā)生器(18)上設(shè)置有附加塊(19)，優(yōu)選貼粘有附加塊(19)。
32.—種吸入管組件，用于如權(quán)利要求31所述的吸移設(shè)備，其特征在于，在所述吸入管 組件中，所述附加塊(19)設(shè)置在所述超聲波發(fā)生器的背離所述吸入管(12)的一側(cè)。
33.一種吸入管組件，用于如權(quán)利要求31或32所述的吸移設(shè)備，其特征在于，在所述 吸入管組件中，所述附加塊(19)在所述吸入管重量的0. 1至10倍范圍內(nèi)，優(yōu)選在0. 5至2 倍范圍內(nèi)。
34.一種吸入管組件，用于如權(quán)利要求24至33中任意一項所述的吸移設(shè)備，其特征在 于，在所述吸入管組件中，所述超聲波發(fā)生器包括壓電激勵器(18)。
35.一種吸移設(shè)備，具有如權(quán)利要求24至34中任意一項所述的吸入管組件。
36.如權(quán)利要求35所述的吸移設(shè)備，其特征在于，具有由至少兩部分組成的移液管 (10)，其中，第一部分包括根據(jù)權(quán)利要求24至34中任意一項所述的吸入管組件，第二部分 包括移液管尖端(14)。
37.如權(quán)利要求36所述的吸移設(shè)備，其特征在于，所述吸移設(shè)備中，所述至少兩部分可 以從彼此拆卸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測移液管狀態(tài)的方法，該移液管包括吸入管和移液管尖端。根據(jù)本發(fā)明，超聲波被接入吸入管的管壁內(nèi)并與頻率有關(guān)地測量超聲波信號的衰減。通過比較被測量的與頻率有關(guān)的衰減與至少一個參考測量值或基于參考測量值的校正曲線，確定移液管是否處于可正常工作的狀態(tài)，和/或移液管是否含有或接觸液體。本發(fā)明還涉及一種使用根據(jù)本發(fā)明的用于檢測移液管狀態(tài)方法的吸移方法，為用于吸移液體的吸移設(shè)備而設(shè)的吸入管組件以及吸移設(shè)備，通過該吸入管組件和吸移設(shè)備可以實施根據(jù)本發(fā)明的方法。
文檔編號B01L3/02GK101952693SQ200980106161
公開日2011年1月19日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月18日
發(fā)明者弗里多·勒斯, 策諾·馮·古藤貝格, 馬蒂亞斯·瓦塞麥爾 申請人:貝克曼考爾特公司