CN100475341C - 标定移液管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种标定移液管，所述标定移液管包括：被驱动的电子显示器(3)和标定功能。所述标定功能使得以指示的体积获得的、至少一个真实的体积通过用户界面被输入到控制系统中，并且，所述控制系统计算标定设置并将所述标定设置存储在存储器中，通过所述标定设置，活塞的冲程长度或所述显示器上指示的体积被修正，从而使所述显示器上指示的体积等于真实的投配体积。

Description

标定移液管

技术领域

本发明涉及一种移液管，所述移液管旨在用于液体的投配，并且，所述移液管包括：用于显示移液体积的电子系统和允许标定数据输入到操作系统的用户界面。本发明特别涉及这种标定功能。

背景技术

在实验室中用于液体投配的移液管包括活塞，所述活塞可在圆筒内移动，以将液体吸入到与圆筒连接的尖端容器。也存在其活塞通过电机和关联的控制系统来驱动的电子移液管。但是，也存在这样的电子移液管，其活塞由人工驱动，并且，该电子移液管包括用于指示如移液体积的电子显示器。电子移液管具有用户界面，用户界面用于选择例如期望的移液功能，用来设定可变体积的移液管的体积，以及用于给出用来执行操作的指令。用户界面具有必要的电键，用于输入必要的设置和功能。用户界面与显示器连接，通过显示器，例如体积能够被显示。

移液管通常具有标定功能，标定功能允许活塞冲程或显示器上所指示的体积被设定，从而使投配的体积以最高的准确度等于指示的体积。在实践中，标定包括将由移液管投配的液体量的重量与指示的体积进行衡量。液体通常为蒸馏水，且标定在室温(20-25℃)下进行。通常，衡量被反复地执行，且衡量操作的结果的平均值被计算。一般地，假定设定体积与投配体积线形相关来进行标定，

投配体积＝常量1·设定体积+常量2    (I)

常量1为直线斜率，且常量2为修正因子。标定通常在制造步骤中执行，随后每逢必要时被反复执行。电动操作的移液管通常包括步进电机，步进数决定了活塞冲程并从而也决定了体积。

最好通过衡量用两个体积设置获得的真实液体量来执行标定，这允许计算出对应于上述公式的常量。这样的依照现有技术的移液管要求输入预先计算好的常量值，允许用户在重新标定移液管时改变这两个常量，即执行两点标定。这样的移液管有，例如Finnpipette

Biocontrol(制造商Thermo Electron，芬兰)。

但是，还存在一种公知的移液管，即TransferpipetteEasyCalibration^TM(制造商Brand GmbH，德国)，在该移液管中，上述直线的斜率(常量1)已经被预设在控制系统中，并且不能够被用户改变。用户可在单个点处重新标定移液管。然而，在这种情况下，输入跟直接利用一个设置获得的真实体积相关，控制系统计算和改变上述修正因子(常量2)的值。在这种移液管中，真实体积被输入所采用的准确度跟设定体积被指示所采用的准确度相同。这意味着非常粗略的标定分辨率。从而，举例来说，200μl的移液管的体积以0.2μl的精度被指示，意味着0.1％的最优分辨率。

发明内容

一种电子标定移液管，其控制系统以及用于标定所述移液管的方法现在已被发明。相关的权利要求描述了本发明的一些实施例。

依照本发明的第一个方面，利用至少一个体积设置获得的被测体积以小于0.1％的分辨率被输入到所述控制系统中，其中，所述分辨率优选小于0.05％，且最优选小于0.01％。所述控制系统根据输入值计算对应的标定设置并将所述标定设置存储在存储器中。这样，执行标定的人无须计算这些设置，从而既降低了工作量，也消除了计算错误的风险。标定分辨率越小，投配精度相应地更高。当使用两个或多个体积来执行标定时，在整个体积范围上的投配精度被进一步提高。

附图说明

附图从属于本发明的书面描述，并与下面对本发明的详细描述相关。在附图中：

图1示出了本发明所述的移液管；

图2图示出了该移液管的操作流程图；

图3分步骤示出了该移液管的单点标定；

图4分步骤示出了该移液管的两点标定。

具体实施方式

本发明所述的移液管包括电子体积显示器以及关联的控制系统和用户界面。当该移液管被标定时，通过测量获得的、对应于显示体积的(至少一个)真实体积，通过用户界面被输入到控制系统中。控制系统计算并随后存储标定设置，而且，在随后的投配过程中，活塞冲程或显示体积按照这些设置被修正，从而使投配体积以最高的准确度等于显示体积。这样，执行标定的人无须计算这些设置，从而既降低了工作量，同时还消除了计算错误的风险。该移液管最好用若干个、特别是两个体积来标定。所述显示器最好是“全图形显示器”。

该移液管最好使得设定体积能够被改变，但是本发明也可应用于具有恒定体积的移液管。并且，该移液管最好使其活塞通过马达、如电机来驱动。但是，本发明也可应用于其活塞通过人工驱动、但包括了电子体积显示器的移液管。

具体假定设定体积与投配体积线形相关，能够执行标定设置的计算。当活塞通过步进电机来驱动时，步进数与体积直接成比例。

必要的标定设置具体能够被以下因素所影响：

液体性质，特别是密度、粘性和挥发性；

操作条件，如温度和压力；

将使用的移液功能，如直接或反向移液。直接移液涉及直接吸入期望的体积，而反向移液涉及吸入大于期望的体积的体积，并且该期望的体积随后被排放；

活塞驱动速度；

处理方式，例如，在液体被分配时是否用尖端扫拭表面；

用户的个人习惯，即“握持方式(handwriting)”，例如，举例来说，在液体吸入过程中移液管相对于液体表面的位置(角度和深度)。

依照本发明的第一个方面，利用至少一个体积设置获得的被测体积以小于0.1％的标定分辨率被输入到移液管控制系统。该体积以优选小于0.05％的分辨率被输入，且以更优选小于0.01％的分辨率被输入。这里，分辨率是指将被供给的被测体积相对于移液管最大投配体积的精度。当标定包括单个体积的输入时，假定线形关系，则修正最好只在修正因子(即，公式I的常量2)中计算。斜率(常量1)并不被改变而是已被预先设定(在实践中值被预先设定为1)。标定体积最好选择在将要使用的投配范围的中间。标定分辨率越小，精度相应地更高。

依照本发明的第二个方面，利用若干个、特别是两个设置获得的被测体积被输入到控制系统中。控制系统基于被输入的体积来计算标定设置，从而，举例来说，假定线形关系，则控制系统计算斜率(常量1)和修正因子(常量2)。在使用两个标定体积时，一个体积最好选择在体积范围的顶端处，且另一个选择在体积范围的底端处。利用若干个体积来执行的标定在整个体积范围上产生更高的精度。体积最好以小于0.1％的标定分辨率被输入。

依照本发明的第三个方面，多个标定设置能够被存储在控制系统中，且对应于当前的移液功能的设置随后被使用。这允许相同的移液管以高精度被用于最多样的移液用途而无需每次重新标定移液管。当用户切换到另一项移液功能时，用户只用从存储的多个标定设置中选择对应于新的功能的设置。体积最好以小于0.1％的标定分辨率被供给。最好将利用若干个、特别是两个设置获得的被测体积输入到控制系统中。

控制系统具有用输入体积计算标定设置的功能，通过标定设置，活塞冲程长度或显示体积被修正，从而使投配体积等于指示体积。通常，标定设置被用于修正活塞冲程长度。在配备有步进电机的移液管中，电机的步进数然后被适当地修正。

在其他方面，该移液管机构和控制系统能够根据与FI 96007(对应于EP 576967)中所描述的同样的原理进行操作。

下面例示本发明的若干个实施例。

图1示出了用电机驱动的移液管。该移液管控制系统的用户界面包括操作开关1、设置键盘2和显示器3。

操作开关1已被设置在轮4内，轮4可相对于主体转动。这允许用户来调整操作开关的位置。尖端移除套5的按钮6被设置在移液管主体内所述开关的相对侧。尖端通过人工被移除。尖端优选地通过杠杆机构被释放，特别是，例如，用轮迫使尖端移除器相对于移液管主体移动，如FI 92374(对应于，例如，EP 566939)所述。

显示器3被设置在移液管的顶部处，位于突起的上表面上从尖端移除套的按钮6向上偏斜离开的位置。电源被设置在突起内。设置键盘2被设置在突起的上表面上，其位于主体一侧的端部处。显示器示出关于每次使用的设置的必要信息，例如，举例来说，正在使用中的移液管体积和功能以及当前的功能步骤。显示器还根据情况示出不同的菜单，允许设置被改变。

移液管设置能够通过设置键盘2来改变。这些设置键是：右侧选择键7、左侧选择键8和双功能扫描键(箭头键)9。通过按下任意键来接通电流。根据设置步骤，选择键允许用户在菜单等级中向前或向后移动，或开始使用选定的功能。根据设置步骤，扫描键允许用户移动到显示器上的选项或改变显示器上的字符(如数字或文字)。选择功能使用户能够移动到菜单中期望的位置并通过选择键来确认该位置。改变功能扫描字符串，字符串中期望的字符被选定。字符可作用于功能的设置(如体积、活塞冲程速度)，或者字符可被限于给定信息。

图2示意性地示出了移液管功能。控制系统的核心是与存储器11连接的中央处理器(CPU)10。CPU通过功能键，即操作开关1和设置键盘2来使用。通过位置传感器12，CPU被告知活塞位置。CPU将驱动活塞所需的指令给出到驱动器13，驱动器13控制步进电机14。功能在显示器(液晶显示器，LCD)3上被指示。一些功能通过蜂鸣器15用声信号来指示。此外，CPU被连接到串行接口16，串行接口16允许数据输入到CPU或从CPU输出数据。可充电3.7V锂离子电池17充当电压源。电池包括电压控制和再激活电路18。电池利用架21内的充电器20在端子19上充电。充电也通过CPU来控制。

图3例示了利用具有100-1,000μl体积范围的移液管单点标定的步骤。利用扫描键9(箭头键)，标定模式在显示器3上被扫描，且然后通过使用右侧选择键7，下面的菜单被打开。该菜单示出，在这种情况下移液管已在两点处被预先标定。用户然后选择单点标定并进行到体积设置菜单。显示器指示目标体积500.00μl。通过按下输入键，用户可利用箭头键改变体积。当已获得期望的新目标体积(600.00μl)时，用户确认该体积，而且，然后，通过测量获得的、真实的供给体积出现在显示器上，并且现在能够通过扫描键被改变。(真实的体积通过衡量例如10次投配量并计算其平均值来获得)。用户可确认被改变的体积，或者，用户可返回到用于输入真实体积的菜单。当体积被确认时，系统检查所获得的标定系数是否在可接受的限度内，而且，如果是这种情况，系统要求对标定的确认，且然后该标定被存储。除非系数处于可接受限度内，否则系统返回到真实体积的输入。在活塞运动的确定中会考虑标定设置。

图4例示了双点标定的步骤。用户利用扫描键9(箭头键)在显示器3上浏览标定模式，且然后，用户通过右侧选择键7打开下面的菜单。该菜单示出，移液管在这种情况下已在两点处被预先标定。通过对此进行确认，用户打开体积设置菜单。显示器指示两个目标体积：最大值1,000.00μl和最小值100.00μl。如果需要，这些值能够被改变。当用户确认这些值时，用户打开用于输入利用最小目标体积获得的真实最小体积的菜单，且然后打开用于输入利用最大目标体积获得的真实体积的菜单。然后系统检查这些标定系数是否在可接受限度之内，并且，如果是这种情况，系统要求对标定的确认。除非系数处于可接受限度内，否则系统重新开始真实体积的输入。

当真实体积以0.01μl的精度如上所述被输入时，对应于最小体积(100μl)的标定分辨率从而为0.01％。

Claims (13)

1.一种标定移液管，包括：

圆筒内的活塞，所述活塞由马达和用于将活塞在一定距离上移动、从而使给定的液体投配体积被吸入所述移液管或从所述移液管分配的装置来驱动；

控制系统；

用户界面(1，2)；

电子显示器(3)，所述投配体积在所述电子显示器中被指示；以及

标定功能，

其特征在于：

所述标定功能使得以指示的体积获得的至少一个真实的体积通过所述用户界面被输入到所述控制系统中，并且，所述控制系统根据所述输入计算标定设置并将所述标定设置存储在存储器中，通过所述标定设置，所述活塞的冲程长度或所述显示器上指示的体积被修正，从而使所述显示器上指示的体积等于真实的投配体积；以及

所述标定分辨率小于0.1％。

2.如权利要求1所述的移液管，其中，所述控制系统通过所述标定设置来修正所述活塞的冲程长度。

3.如权利要求1或2所述的移液管，包括电机(14)，所述电机用于驱动所述活塞。

4.如前述权利要求中的任何一项所述的移液管，其中，所述投配体积是可调的。

5.如权利要求4所述的移液管，其中，所述标定功能包括以至少一个指示的体积获得的、真实的体积的输入。

6.如权利要求5所述的移液管，其中，所述控制系统假定真实的体积同设定的体积线形相关，来计算所述标定设置。

7.如前述的权利要求中的任何一项所述的移液管，其中，所述控制系统设置成允许多个标定设置并行存储，从而使对应于当前移液功能的设置每次能够被选择以使用。

8.如权利要求1所述的移液管，其中所述标定分辨率小于0.05％。

9.如权利要求1所述的移液管，其中所述标定分辨率小于0.01％。

10.如权利要求4所述的移液管，其中，所述标定功能包括以两个指示的体积获得的、真实的体积的输入。

11.一种用于标定移液管的方法，所述移液管包括：

在圆筒内被驱动的活塞；用于在一定距离上驱动所述活塞、从而使给定的液体投配体积被吸入所述移液管或从所述移液管分配的马达；以及用于改变所述投配体积的装置；

控制系统；

用户界面(1，2)；

电子显示器(3)，所述投配体积在所述电子显示器中被指示

其特征在于：

以至少两个指示的体积获得的、真实的体积通过所述用户界面(1，2)被输入到所述控制系统中，所述控制系统被允许根据这些真实的体积来计算标定设置并将所述标定设置存储在存储器中，通过所述标定设置，所述控制系统修正所述活塞的冲程长度或所述显示器上指示的体积，从而使所述显示器上指示的体积等于真实的投配体积，以及

标定分辨率小于0.1％。

12.如权利要求8所述的用于标定移液管的方法，其中所述标定分辨率小于0.05％。

13.如权利要求1所述的用于标定移液管的方法，其中所述标定分辨率小于0.01％。

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