CN100475342C - 电子移液管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子移液管，包括：活塞，所述活塞在圆筒中由电机驱动；控制系统；用户接口(1，2)和显示器(3)。控制系统包括至少两个移液设定数组，每一个移液设定数组包括至少一个诸如作用于整个体积范围的校准设定或移液功能设定，该设定可变换为每一设定数组，并且所需要的设定在每一次使用时是可选择的。这使得移液管可被迅速地用于使用的各种目的，而不必单独地调整这些设定。

Description

电子移液管

技术领域

本发明涉及一种电子移液管，该电子移液管使用在液体的配制中并且具有电子操作控制系统以及与之相关联的用户接口。本发明特别地涉及控制系统和用户接口的操作。

背景技术

在实验室中用于液体配制的移液管包括在筒(cylinder)中可移动的活塞以便将液体吸入与所述筒相连接的顶端容器(tip container)中。体积通常是可调整的。也有电子移液管其活塞由电动机以及与电动机相关联的控制系统所驱动。然而，也有电子移液管其活塞由手的力量所驱动并且该电子移液管仅包括电子显示器。电子移液管具有用户接口，所述用户接口用于尤其是所需要的移液功能(例如正向或反向移液)的选择，体积的设定以及用于发出执行操作的命令。用户接口具有必要的开关，用于输入必要的设定和执行功能。用户接口连接于显示器，通过所述显示器可显示尤其是容积和其它必要数据。该显示器也可显示菜单以允许数据输入控制系统中。

移液管通常具有校准功能以允许设定活塞冲程，从而配制的液体体积最大精度地等于显示出的体积。在实践中，校准包括称出由具有显示体积的移液管配制的液体的重量。液体通常包括蒸馏水并且校准在室温(20-25℃)下被执行。校准的执行基于以下假设：设定体积与配制体积是线性相关的，

配制体积＝常数1×设定体积+常数2    (I)

常数1是角系数而常数2是校正系数。

校准通常在制造步骤中执行，无论何时需要都在之后重复。电子操作移液管通常包括步进电机，步进数决定活塞冲程及由此决定体积。

校准优选地以双点校准(double-point calibration)执行，所述双点校准通过称出由两组体积设定所获取的真实液体量的重量，而允许计算对应于以上公式的常数并将这些输入控制系统中。这样的移液管尤其是Finnpipette

BioControl(制造商Thermo Clectron Oy，芬兰)。单点校准(single-point calibration)仅包括对常数2的校准。

在已知的移液管Biohit E-line(制造商Biohit Oy，芬兰)中，六组不同的单点校准设定可被编程在内存中，以特定的固定体积和指定的移液功能的方式使用这些设定中的每一组。利用除这些特定程序以外的程序，经常地使用相同的校准默认设定。

发明内容

如今已经发明了一种电子移液管及其控制系统。

根据本发明的第一目的，至少两个在整个体积范围上操作的移液设定数组(array)可被存储在移液管控制系统中，以便无论何时需要时可选择所需要的设定数组，以便使用。第一设定数组可包括一个或多个设定选项，所述设定选项优选地与每一设定数组一致。包含于设定数组中的设定包括例如校准设定和移液功能设定。这样允许指定的设定数组中的指定的使用目的所需要的设定的存储独立于其余设定数组，而无需当使用目的改变时每一次都要重新调整移液管。

附图说明

附图涉及对本发明的书面说明并且涉及本发明的以下的详细说明。在附图中：

-图1显示了本发明的移液管；

-图2是移液管的操作的示意图；

-图3是一个移液管的设定数组的示意图；

-图4图示说明了一个移液管的设定数组的校准设定的输入；

-图5图示说明锁定一个移液管的设定数组；

-图6图示说明锁定特定设定数组中一个移液管的使用。

具体实施方式

在本发明的第一目的的电子移液管中，活塞由电机驱动。至少两个应用于整个体积范围上的移液设定数组可通过用户接口存储于移液管控制系统内，以便在任何时候需要时，可激活所需要的设定数组。这样允许建立用于不同使用目的的不同概图(profile)，所述概图为特别目的制作而成并立即准备好使用。数组的设定因而可针对每一数组而被具体地改变，即独立于其余的数组。更有利地是，所有设定数组具有相同的设定选项。

用户接口连接显示器，在所述显示器上和其它事情一起显示体积和其它必要数据。显示器还可显示菜单，以允许数据输入控制系统中并激活所需要的设定数组。

设定数组可包括校准设定。该校准设定因此仅涉及该特殊的设定数组。

利用移液管中的指定的活塞行程配制的真实体积会因以下特殊因素而受影响：

-液体性质，尤其是浓度、粘性、挥发性、和液体对顶端材料的粘附性

-诸如温度和压力之类的操作状态

-所使用的移液功能

-配制体积

-活塞驱动速度

-处理的方式，诸如在液体被吸之后或当液体被分配时是否用清理具有顶端的表面

-用户的个人习惯，即“笔迹”，诸如在液体吸入期间移液管相对于液体表面的位置(角度和深度)。

通过具体假定设定体积与配置体积成线性相关而完成校准设定的计算。

校准可包括将通过测量所获得的真实体积馈入控制系统中并且相对于所显示的体积(通常为多个测量的平均值)。控制系统计算并将校准设定存储入概图中，然后在配置期间在该设定之下被校正活塞冲程或显示的体积，从而获得最大精度地等于显示体积的配制体积。以此方式，执行校准的人员不必计算设定，因而不仅减少了工作量而且消除了计算错误的风险。

推荐的校准分辨率(resolution)小于0.1％，优选地小于0.05％，并且更优选地小于0.01％。在本文中，分辨率表示将被馈送的测量体积相对移液管的最大配制体积的精度。采用低校准分辨度，精度相应地更低。利用在校准期间被馈入的一个单一体积，校正优选地仅根据校正因素(即公式I中的常数2)计算，而其余的常数角系数为预设(实施中的值1)。利用一个单一校准体积的使用，体积优选地选择在所使用的配制范围的中心。然而，优选地利用真实的体积执行校准，所述真实的体积由多个、特别是两个不同设定体积所测量，根据所述设定体积按照例如上述公式计算校准设定。选择体积，从而尽可能地覆盖整个配制范围。对于两体积的使用，它们被优先地选择为一个在体积范围的底部而另一个在体积范围的顶部。

指定的设定数组的校准可最佳地适合于特定的液体、移液功能、使用者或指定条件，如任何情况所必要的。

通常校准设定用于校正活塞的运动距离。在由步进电机所驱动的移液管中，然后适当地校正电机中的步进数。

设定数组可包括移液功能设定。各种功能包括以下功能，例如：

-直接移液，由此吸入并且随后分配所需要的体积。

-反向移液(reverse pipetting)，由此吸入大于所需的体积的体积并分配所需的体积。

-重复反向移液，由此执行多个连续的移液操作并且不用在步骤之间完全地清空移液管。

-分步移液，由此将所吸入的体积分配为多个所需要数量的较小部分。

-稀释功能，由此将几份液体吸入移液管中。

-直接移液和混合功能，由此在分配液体并且执行几个连续吸入及分配运动的同时，移液体管顶端保持在液体表面之下。

-直接移液和计算功能，由此计算移液的通过。

-吸入功能，由此将几个连续的所需要数量的体积吸入移液管。

-手动功能，由此只要按钮被压下液体就被吸入移液管中。功能例如可用于测量体积。

移液功能可包括诸如体积或活塞速度之类的操作参数的默认设定。

可以为设定数组命名。这使得设定数组可描述所需要的使用目的。名称使移液管的个体能够将数组变得易于区分。

还可将设定数组数据存储在设定数组中，所述设定数组数据诸如为存储的数据以及执行者的名字。

设定数组还可包括锁定功能，所述锁定功能能够限制设定数组的改变或移液管的使用。这样的锁定功能可防止一个或多个设定数组的设定的改变，从而仅有被授权的人员可改变设定，而其它人可使用该设定数组。锁定功能还可诸如锁定移液管以便移液管仅可在指定设定数组下使用。仅有被授权人员可解除锁定。在实践中，锁定优选地被执行为密码锁定。

锁定功能例如用于防止指定设定的改变或用于防止用于错误目的的移液管的非有意的使用。

设定数组可另外地包括一个或多个用于设定移液管的编程设定值以利用指定功能和固定体积进行操作。

系统可是这样的以便当移液管被接通时移液管激活最终选择的设定数组或特定的设定数组(默认设定数组)。如果设定数组包括功能设定，系统可是这样的以便当被驱动时，它显示使用中的设定数组然后直接进行至最终所使用的设定数组或至默认功能。

本发明的第二目的是可锁定电子移液管。可采用锁定以限制移液管的使用。因而，例如，可使用锁定以将移液管的使用限制为一个单一功能或多个功能，并且如果必要，限制为特定体积，或防止一个或多个设定的改变。仅有被授权人员可解除锁定。锁定功能可例如诸如防止上述的一个或多个设定数组的改变，仅被授权人员可改变设定，而其他人员能够使用设定数组。锁定功能还可是这样以便将移液管锁定为只能在一个特定的设定数组下使用。在实践中，锁定优选地执行为密码锁定。锁定功能例如用于防止指定设定的改变或用于防止用于错误目的的移液管的非有意的使用。

在其它方面中，在FI 96007(对应EP 576967)可原则上被应用于移液管机构和控制系统。

移液管还可诸如包括可被改变的圆筒和活塞单元，由此每一个单元在不同的体积范围上起作用。

将在以下列举多个本发明的实施例。

图1显示了具有电机的移液管。控制系统的用户接口包括操作开关1，设定键盘2和显示器3。

操作开关1布置在相对于主体可旋转的圆环4上。这允许使用者调整操作开关的位置。末端移除套管5的按钮6设置在开关的相对侧上的移液管主体中。末端由手动力被移除。末端优选地特别是由杠杆机构解除，以便促使末端移除器通过传动轮相对移液管主体运动，如FI 92374(例如对应EP566939)所说明的。

显示器3布置在移液管的顶部，所述显示器3处于远离突出部分的上表面上的末端移除套管的按钮6的向上倾斜的位置中。动力源设置在突出部分中。设定键盘2在它的在主体侧的端部被布置在突出部分的上表面上。显示器显示关于每一次所使用的设定的必要信息，诸如例如移液管体积和使用中的功能和现行功能步骤。显示器还显示基于情况的不同菜单，其中设定可被改变。

可通过设定键盘2改变移液管设定。设定键是：右手选择键7，左手选择键8和双功能扫描键(箭头键)9。按任意键可接通电源。基于设定步骤，选择键允许使用者在菜单层级中向前或向后移动或开始使用所选择的功能。基于设定步骤，扫描键允许使用者移动至显示器上的选项或改变显示器上的字符(诸如数字或文字)。选择功能令使用者能够移动至菜单中所需要的位置并且通过选择键对其进行确认。改变功能扫描字符串，字符串所要求的字符被选择。字符可作用于功能的设定(即体积、活塞冲击速度)，或它们可给出一些信息。

图2将移液管功能显示为框图。控制系统的核心是中央处理器(CPU)，所述中央处理器连接于存储器11。通过功能键，即操作开关1和设定键盘2而使用CPU。CUP通过位置传感器12通知活塞位置。CPU发出用于驱动活塞所需的命令到驱动器13，所述驱动器13控制步进电机14。功能显示在显示器(液晶显示器LCD)3上。一些功能通过蜂鸣器15指示为声音信号。另外，CPU被连接于串行接口16，所述串行接口16允许数据输入CPU或从CPU输出。可充电的3.7V锂电池17作为电压源。电池包括电压控制和重新激活电路18。电池通过终端19使用台(stand)21上的充电器20进行充电。充电也由CPU控制。

控制系统包括移液控制数组，即概图，每一概图允许独立于彼此的移液设定的存储。图3图示说明了概图。每一概图能够设定不同移液功能设定(a-j)，命名设定数组(k)，以及校准设定(l)，这些都与体积的整个范围有关。另外，如果必要，控制系统允许不同程序的输入(m)，所述不同程序仅涉及指定的体积。必要参数(a_n-j_n)可被设定在每一功能设定中。这形成第一设定数组的指定概图。任意概图可被选择以便使用。当选择了指定概图时，功能设定的参数将被作为默认设定。然而，它们可以普通的方式改变而无须改变概图设定。当概图被选择用于使用时，移液管可被自动地设定为最后所使用的功能。也可选择其它功能。

图4显示了概图和设定在概图中的校准设定的存储器的实例。使用者从概图控制菜单转到菜单，可在所述菜单中选择厂商设定或概图(概图1-4)。厂商设定通常仅给出信息，诸如日期和执行厂商校准的人员。厂商设定作为所有概图中的默认设定。当使用者选择概图时，他打开具有以下功能的菜单：

-启动(启动此特殊概图)

-校准的改变

-名称的改变(允许给予概图所需要的名称)

-附加的信息(即，改变的最后日期，以及执行它的人员)

-概图密码功能(仅有密码才能允许访问或改变概图)

-锁定功能(锁定此概图的使用以便它仅可通过密码而进行改变)。

通过选择校准的改变，使用者首先进入指示目标体积(图中为500μl)的菜单。如果使用者需要的话，他可使用扫描钥改变目标体积。通过密钥确认需要的体积，所述密钥可打开菜单，所测量的真实体积输入所述菜单中。当确认需要的体积时，校准数据存入内存中，并且当使用概图时，在确定活塞活动期间考虑校准数据。之后，系统检验所获得的校准系数是否在可接受的界限之内，如果是的话，就需要校准的确认。除非系数在可接受的界限之内，否则系统返回真实体积的输入。

概图当然还可包括双点校准，菜单显示两目标体积，并具有分别对应于两目标体积中的每一个的真实体积的输入。

图5显示了在使用和改变概图期间的概图密码功能。概图选项菜单包括概图命名新成员(profile named blood)。当使用者选择此菜单之下的概图密码菜单时，他打开用于设定打开密码或者设定改变密码(changepassword)的菜单。在前者情况下，对于使用整个概图需要密码，而在后者情况下，仅对于改变整个概图需要密码。将打开密码的输入作为例子。当密码已经被输入并被确认时，使用者返回到概图菜单。如果他现在试图启动该菜单，系统要求密码。

图6图示说明了利用密码将移液管锁定至特定概图。使用者通过各种选择可从主菜单行进至概图命名新成员。当他在主菜单之下选择锁定功能时，他可输入密码，所述密码锁定用以使用该概图的系统。如果使用者现在试图使用一些其它概图时，系统要求他输入密码。直至已输入密码才允许访问其它概图。

Claims (5)

1.一种电子移液管，包括：

活塞，所述活塞在圆筒中由电机驱动，

控制系统，所述控制系统使所述活塞能够被移动一段距离以便使从指定体积范围选择的配制体积的液体被吸入移液管中或从移液管中被分配，

用户接口(1，2)和

显示器(3)，所述显示器(3)包括在用户接口中，

其特征在于：

所述控制系统包括至少两个移液设定数组，每一个移液设定数组包括至少一个作用于整个体积范围的设定并且所述设定可独立于每一设定数组而被改变，由此可选择所需要的设定数组以便在每种情况下使用，

其中所述设定数组包括校准设定或移液功能设定。

2.如权利要求1所限定的移液管，其中通过显示在用户接口显示器上的菜单并通过包括在用户接口中的设定密钥可改变设定数组。

3.如权利要求1所限定的移液管，其中所述设定数组包括锁定功能，利用所述锁定功能可限制设定数组的使用或改变。

4.如权利要求1所限定的移液管，其中所述设定数组包括锁定功能，利用所述锁定功能可限制其它设定数组的使用。

5.一种电子移液管，包括：

活塞，所述活塞在圆筒中被电机驱动，

控制系统，所述控制系统允许所述活塞被移动一段距离，以便使从指定体积范围中选择的配制体积的液体被吸入移液管中或从移液管被分配，

用户接口(1，2)，和

显示器(3)，所述显示器(3)属于所述用户接口，

其特征在于

所述控制系统具有锁定功能，所述锁定功能允许限制移液管的使用或限制移液管的设定的改变。

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