CN101365540B - 多容积移液管 - Google Patents

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Abstract

提供了一种多容积移液管(1)。在示例性实施例中，多容积移液管包括移液管主体(50)、设置在移液管主体内的活塞(3)、第一腔(7)、第二腔(8)和阀门F(13)。第一腔和第二腔至少部分地由移液管主体的内壁(52)和活塞限定。阀门能够将第二腔设置成与外界环境流体连通，以提供多容积移液管的第一容积范围。阀门也能够将第二腔设置成与第一腔流体连通，以提供多容积移液管的第二容积范围。

Description

多容积移液管
技术领域
本发明主题大体来说涉及一种用于抽吸和分配流体的多容积移液管。更具体地说，本发明涉及一种由一个或多个与外界环境流体连通的阀门控制容积范围的多腔移液管。
背景技术
传统移液管大体上包括圆柱形主体、圆柱体空腔内的圆柱活塞和用于致动圆柱活塞的机械或自动致动机构。当致动机构使圆柱活塞执行上行冲程时，液体被吸入附着于圆柱体端部的移液管内。当致动机构使圆柱活塞执行下行冲程时，从移液管尖端分配液体。空腔直径和活塞直径限定移液管的容积范围。容积范围指的是移液管能够可靠地抽吸和分配的容积范围。一般而言，大直径对应于大容积范围，小直径对应于小容积范围。例如，空腔和活塞具有较小直径的圆柱形移液管可能具有1-10μL的容积范围。空腔和活塞具有较大直径的圆柱形移液管可能具有100-1000μL的容积范围。由于它们的均一性，传统圆柱形移液管只能在单一容积范围内抽吸和分配。
多容积移液管是一种能够以多于一个的容积范围可靠地操作的移液管。美国专利号4,679,446描述了一种多容积移液管，其中移液管主体的空腔由几个区段组成，每个区段具有不同的直径。多容积移液管还包括由几个不同直径的区段构成的活塞。密封件环绕每个活塞区段，以在空腔内形成多个腔。每个腔包括通道开口，当移液管主体上没有安装移液管尖端时，所述通道开口与外部环境流体连通。同样，这种多容积移液管需要不同尺寸的移液管尖端来控制移液管的容积范围。
例如，第一移液管尖端可以只覆盖最低的通道开口，这样，最低的通道开口不再与外部环境连通。同样，最低腔能够建立压力，并且是操作的移液管腔。其它腔不能建立压力，因为它们仍然与外部环境流体连通。因此，多容积移液管可以在对应于最低腔的第一容积范围内操作。第二(较大)移液管尖端可以覆盖最低的通道开口和下一个连续的通道开口，这样，前面两个腔变成操作腔。同样，第二移液管尖端使移液管在第二容积范围内操作，其中第二容积范围大于第一容积范围。第三移液管尖端可用于提供第三容积范围，诸如此类。除了需要特别定制的移液管尖端之外，由于这种多容积移液管没有提供任何机构来确保使用者选择合适的移液管尖端，所以这种多容积移液管也受到限制。
美国专利号3,640,434描述了另一种多容积移液管，其中活塞和空腔均由直径增大的几个区段构成。由活塞和空腔形成的腔具有与移液管主体内的环形空间流体连通的通道开口。移液管使用者可以旋转环以使椭圆形密封件在环形空间内移动，这样，这些腔可以被设置成彼此连通或不连通，以控制移液管的容积范围。例如，使椭圆形密封件定位成仅仅最低腔与环形空间连通，对应于第一容积范围。使椭圆形密封件定位成两个最低腔与环形空间连通，对应于第二(较大)容积范围，诸如此类。由于与手动设置椭圆形密封件有关的使用者失误带来的高风险性，这种多容积移液管在某种程度上受到限制。此外，由于椭圆形密封件沿着空腔重复移动，因而易磨损。变形或受到其它损坏的椭圆密封件可能会削弱相互隔离空腔的能力，导致不准确的容积输送。另外，这种多容积移液管需要使用者至少进行两次操作才能执行一次容积输送。使用者必须调整椭圆密封件以获得合适的容积范围，并且还得设定活塞冲程以获得该容积范围内的正确容积。
因此，需要一种多容积移液管，其通过单个移液管尖端就能在所有容积范围内操作。还需要一种操作者失误风险最小的多容积移液管。此外，需要一种多容积移液管，其中可以通过使用者单一动作选择比容积范围内的比容积。
发明内容
提供一种多容积移液管。在一个示例性实施例中，多容积移液管包括移液管主体、设置在移液管主体内的活塞、第一腔、第二腔和阀门。第一腔和第二腔至少部分地由移液管主体的内壁和活塞限定。阀门能够将第二腔设置成与外界环境流体连通，以提供多容积移液管的第一容积范围。阀门也能够将第二腔设置成与第一腔流体连通，以提供多容积移液管的第二容积范围。
在另一个示例性实施例中，多容积移液管包括能够控制阀门的控制模块。控制模块可以结合在多容积移液管内部，或者可以是附着多容积移液管的独立控制器，这取决于实施例。控制模块可包括容积选择器，使用者可以使用所述容积选择器选择所希望的容积。在一个示例性实施例中，根据所希望的容积，控制模块可以自动地控制阀门。根据所希望的容积，控制模块也可以自动地控制活塞冲程。控制模块还可包括用于指示多容积移液管在第一容积范围内操作还是在第二容积范围内操作的指示器。在一个实施例中，控制模块还包括超驰控制，这样，使用者可以手动控制阀门。
还提供了一种用于调节移液管的容量的方法。该方法包括从使用者接收所需要的容积并确定被接收的所需要的容积落入的容积范围。如果所确定的容积范围是第一容积范围，则阀门用来使移液管的第二腔与外界环境流体连通。第二腔至少部分地由移液管主体的内壁和活塞限定。如果所确定的容积范围是第二容积范围，则阀门可用于使第二腔与移液管的第一腔流体连通。第一腔同样至少部分地由移液管主体的内壁和活塞限定。
通过阅读下列附图、详细说明书以及附加的权利要求书，其它主要特征和优点对本领域技术人员来说是显而易见的。
附图说明
下文将参照附图描述示例性实施例，其中，同样的数字表示同样的元件。
图1是依照示例性实施例构造成在第一容积范围内进行移液的多容积移液管的剖视图。
图2是依照示例性实施例构造成在第二容积范围内进行移液的多容积移液管的剖视图。
图3是依照示例性实施例构造成在第三容积范围内进行移液的多容积移液管的剖视图。
具体实施方式
图1是依照示例性实施例的多容积移液管1和控制模块2的剖视图。在一个示例性实施例中，控制模块2可以结合在多容积移液管1内部。作为选择，控制模块2可以是与多容积移液管1相连接的外部控制器。多容积移液管1包括封装在移液管主体50内的活塞3。活塞3可以自动致动或者由使用者手动致动，这取决于实施例。活塞3具有第一区段4、第二区段5和第三区段6。第一区段4具有直径D1，第二区段5具有直径D2，D2大于D1，第三区段6具有直径D3，D3大于D2。在替换实施例中，活塞可以具有任意数量的区段，包括两个、四个、五个等等。在另一替换实施例中，活塞区段可以具有任意直径。
多容积移液管1的第一腔7由移液管主体50的内壁52、活塞3以及环绕第一区段4的一部分的第一密封件10限定。第二腔8由内壁52、活塞3、第一密封件10以及环绕第二区段5的一部分的第二密封件11限定。第三腔9由内壁52、活塞3、第二密封件11以及环绕第三区段6的一部分的第三密封件12限定。在一个示例性实施例中，可以通过确保只有第一腔7在抽吸和分配期间能够建立压力，为多容积移液管1提供第一容积范围。可以通过使第二腔8设置成与第一腔7流体连通以便在第一腔7和第二腔8内都建立压力，为多容积移液管1提供第二容积范围。可以通过使第二腔8设置成与第一腔7流体连通以及使第三腔9设置成与第二腔8流体连通以便在所有三个腔内都建立压力，来提供第三容积范围。在替换实施例中，多容积移液管可以包括任意数量的腔。
第一阀门13和第二阀门14可用于控制第一腔7、第二腔8和/或第三腔9是否彼此连通。第一阀门13和第二阀门14可以是能够控制哪些腔彼此流体连通的任何阀门或者其它装置。在一个示例性实施例中，第一阀门13和第二阀门14可以是能够由控制模块2自动控制的电阀门。在另一个示例性实施例中，第一阀门13和/或第二阀门14可以是LEE公司出售的LHDA 053 1115H阀门。在一个实施例中，第一阀门13和第二阀门14在尺寸上可以为大约一厘米宽、二厘米长。此外，第一阀门13和第二阀门14可以放置在移液管主体50内部，或者放置在移液管主体50外部，这取决于实施例。
第一阀门13包括与第一腔7流体连通的第一通道15、与第二腔8流体连通的第二通道16和与外界环境流体连通的第三通道17。第一阀门13还包括通道连接器18，所述通道连接器18可以移动，以控制第一通道15、第二通道16和第三通道17之间的连通。通道连接器18包括由第一O形环20和第二O形环21环绕的环形凹部19。如图1所示，通道连接器18设置成使得环形凹部19提供第二通道16与第三通道17之间的流体连通。同样，第二腔8与外界环境流体连通，第一腔7与第二腔8隔离。
第二阀门14可以与第一阀门1相同或不同，这取决于实施例。第二阀门14包括与第二腔8连通的第一通道22、与第三腔9连通的第二通道23和与外界环境连通的第三通道24。第二阀门14还包括通道连接器25，其可以移动，以控制第一通道22、第二通道23与第三通道24之间的连通。通道连接器25包括由第一O形环27和第二O形环28环绕的环形凹部26。
如图1所示，通道连接器25设置成使得环形凹部26提供第二通道23与第三通道24之间的流体连通。同样，第三腔9与外界环境流体连通，并且只有第一腔7操作用于抽吸和分配。在一个示例性实施例中，只操作第一腔7，可以提供多容积移液管1的第一容积范围。操作第一腔7和第二腔8，可以提供多容积移液管1的第二容积范围。类似地，操作第一腔7、第二腔8和第三腔9，可以提供多容积移液管1的第三容积范围。在一个示例性实施例中，第一容积范围可以是第一个十位(first decade)，第二容积范围可以是第二个十位(seconddecade)，第三容积范围可以是第三个十位。例如，第一容积范围可以为大约1-10μL，第二容积范围可以为大约10-100μL，第三容积范围可以为大约100-1000μL。作为选择，容积范围可以涵盖任何范围的容积，容积范围可以是不连续的，和/或容积范围可以彼此重叠。
控制模块2包括电源29，当开关30处于闭合位置时，所述电源29能够向第一阀门13供给电，当开关31处于闭合位置时，能够向第二阀门14供给电。控制模块还包括容积选择器32，使用者可以使用所述容积选择器32选择他/她所希望移液的容积。在一个示例性实施例中，容积选择器32可以是拇指轮，使用者绕轴线33旋转所述拇指轮。作为选择，容积选择器可以是任何按钮、开关或使用者可以用来选择所希望的容积的其它机构。容积选择器32可以与容积控制器34连通。容积控制器34可以使用来自容积选择器32的输入控制开关30和开关31。在一个示例性实施例中，容积控制器34可以自动控制开关30和开关31，使得第一阀门13和第二阀门14适当地定位成用于所选择的容积。容积控制器34还可以控制活塞冲程3，以便可以抽吸和分配所选择的容积。同样，使用者可以使用多容积移液管1通过执行单次操作传送所希望的容积。容积控制器34还可以使用来自容积选择器32的输入控制用于在显示器36上指示所选择的容积的指针35。在替换实施例中，所选择的容积可以指示在数字显示器上，或者通过本领域技术人员所知的任何其它方法指示。如图1所示，指针35和显示器36指示所选择的容积大约为3μL。
控制模块2还包括第一指示器37、第二指示器38和第三指示器39。在一个示例性实施例中，第一指示器37可以指示所选择的容积什么时候落入第一容积范围，第二指示器38可以指示所选择的容积什么时候落入第二容积范围，第三指示器39可以指示所选择的容积什么时候落入第三容积范围。如图1所示，第一指示器37发亮，指示所选择的容积落入第一容积范围。在一个示例性实施例中，第一指示器37、第二指示器38和第三指示器39可以是不同的颜色，以有助于防止使用者弄错。不同的颜色可以对应于可用于各种容积范围的移液管尖端(或移液管尖端组件)的颜色。例如，第一指示器37和用于在第一容积范围之内移液的移液管尖端可以都是红色的，第二指示器38和用于在第二容积范围之内移液的移液管尖端可以都是绿色的，等等。在替换实施例中，第一指示器、第二指示器和第三指示器可以具有相同的颜色。作为选择，单个指示器例如多色LED可用于指示容积范围。作为选择，数字显示器或本领域技术人员所知的任何其它机构可以用于指示容积范围。在另一替换实施例中，可能不包括指示器，对于所有利用多容积移液管1所执行的操作，可以使用同一个移液管尖端。
图2是依照示例性实施例构造成在第二容积范围内进行移液的多容积移液管1的剖视图。容积选择器32已用于选择大约60μL的容积，如指针35和显示器36所示。另外，第二指示器38发亮，指示所选择的容积落入第二容积范围。容积控制器34已经打开开关30，以控制第一阀门13的通道连接器18。通道连接器18设置成使得环形凹部19提供第一通道15与第二通道16之间的流体连通。同样，第一腔7与第二腔8流体连通。因为开关31保持在闭合位置，所以第三腔9仍然与外界环境流体连通。同样，第一腔7和第二腔8可操作，以致提供第二容积范围。
图3是依照示例性实施例构造成在第三容积范围内进行移液的多容积移液管1的剖视图。容积选择器32已用于选择大约七百μL的容积，如指针35和显示器36所示。另外，第三指示器39发亮，指示所选择的容积落入第三容积范围。容积控制器34已经打开开关30，以控制第一阀门13的通道连接器18。通道连接器18设置成使得环形凹部19提供第一通道15与第二通道16之间的流体连通。同样，第一腔7与第二腔8流体连通。容积控制器34也打开开关31，以控制第二阀门14的通道连接器25。通道连接器25设置成使得环形凹部26提供第一通道22与第二通道23之间的流体连通。同样，第二腔8与第三腔9流体连通。因此，第一腔7、第二腔8和第三腔9都操作，以致提供第三容积范围。
在一个示例性实施例中，当所选择的容积对应于相邻容积范围之间的极限值时，多容积移液管1可以自动利用较小的容积范围以使精确度达到最大。例如，第二容积范围可以为大约10-100μL，第三容积范围可以为大约100-1000μL。使用者可以使用容积选择器32选择100μL的容积。在这样的情况下，容积控制器34可以自动地控制第一阀门13和第二阀门14，这样，多容积移液管1在第二容积范围内操作(如图2所示)，而不是在第三容积范围内操作。
在一系列容积传递期间，可以通过在同一容积范围内执行每次容积传输增加精确度。例如，第一试验可需要一系列范围从70-110μL的容积输送，第二试验可需要一系列范围从90-150μL的容积输送，等等。在一个实施例中，允许使用者手动超驰控制(override)容积控制器34来控制第一阀门13和/或第二阀门14。并且，相邻容积范围可以彼此重叠。例如，第一容积范围可以为大约1-11μL，第二容积范围可以为大约9-110μL，第三容积范围可以为大约90-1000μL。同样，使用者可以手动控制多容积移液管1，以便在第一试验期间在第二容积范围内执行每次容积输送。类似地，使用者可以手动控制多容积移液管1，以便在第二试验期间在第三容积范围内执行每次容积输送。在替换实施例中，使用者可以在任何时候超驰控制容积控制器34，以手动控制容积范围。作为选择，多容积移液管1可不设置控制机构34，第一阀门13和第二阀门14可以由使用者手动控制。
图1-3所描述的示例性实施例并非限制性例子。在替换实施例中，多容积移液管可以提供任意数量的容积范围。例如，多容积移液管可以包括四个活塞区段、四个密封件、四个腔和三个阀门，这样可以提供四个容积范围。作为选择，多容积移液管可以提供n个容积范围，包括n-1个阀门。此外，这些阀门可以由任何能够控制这些腔之间连通的其它阀门或装置替代。
为便于说明和描述，提供了示例性实施例的上文说明。但这并不意味着穷举或局限于所公开的精确形式，依照上述教导，各种修改和变形都是可能的，或者可以从所公开的实施例的实际应用中获得各种修改和变形。这意味着，本发明的范围由在此所附的权利要求书及其等同物限定。

Claims (26)

1.一种多容积移液管，包括：
包括内壁的移液管主体；
设置在所述移液管主体内部的活塞；
至少部分地由所述内壁和所述活塞限定的第一腔；
至少部分地由所述内壁和所述活塞限定的第二腔；和
电控阀门，其能够使所述第二腔与外界环境流体连通以提供用于抽吸的第一容积范围并且能够使所述第二腔与所述第一腔流体连通以提供用于抽吸的第二容积范围，
其中，所述电控阀门配置成接收由一控制模块的一电源供给的电。
2.如权利要求1所述的多容积移液管，其中，所述活塞包括具有第一直径的第一区段和具有第二直径的第二区段，并且所述第一直径小于所述第二直径。
3.如权利要求1所述的多容积移液管，其中，所述活塞包括具有第一直径的第一区段和具有第二直径的第二区段，并且所述第一直径大于所述第二直径。
4.如权利要求1所述的多容积移液管，其中，所述活塞包括具有第一直径的第一区段和具有第二直径的第二区段，并且所述第一直径等于所述第二直径。
5.如权利要求1所述的多容积移液管，还包括至少部分地由所述内壁和所述活塞限定的第三腔。
6.如权利要求5所述的多容积移液管，还包括能够使所述第三腔与所述第二腔流体连通以提供第三容积范围的第二阀门。
7.如权利要求1所述的多容积移液管，其中，所述第一容积范围和所述第二容积范围彼此重叠。
8.如权利要求1所述的多容积移液管，其中，所述阀门还包括与所述第一腔流体连通的第一通道、与所述第二腔流体连通的第二通道和与外界环境流体连通的第三通道。
9.如权利要求8所述的多容积移液管，其中，所述阀门还包括通道连接器，并且所述通道连接器在第一位置通过使所述第二通道与所述第三通道流体连通，使所述第二腔与外界环境流体连通。
10.如权利要求9所述的多容积移液管，其中，所述通道连接器在第二位置通过使所述第二通道与所述第一通道流体连通，使所述第二腔与所述第一腔流体连通。
11.如权利要求8所述的多容积移液管，其中，所述第一腔还由环绕所述活塞的第一区段的至少一部分的第一密封件限定，并且所述第一通道在所述第一密封件的第一侧上的第一位置处与第一腔连通。
12.如权利要求11所述的多容积移液管，其中，所述第二腔还由所述第一密封件和环绕所述活塞的第二区段的至少一部分的第二密封件限定。
13.如权利要求12所述的多容积移液管，其中，所述第二通道在所述第一密封件的第二侧上的第二位置处与第二腔连通，所述第二侧与所述第一侧相对。
14.如权利要求1所述的多容积移液管，其中，所述第一容积范围为1微升(μL)到10微升(μL)。
15.一种多容积移液管，包括：
包括内壁的移液管主体；
设置在所述移液管主体内部的活塞；
至少部分地由所述内壁和所述活塞限定的第一腔；
至少部分地由所述内壁和所述活塞限定的第二腔；
电控阀门，其能够使所述第二腔与外界环境流体连通以提供用于抽吸的第一容积范围并且能够使所述第二腔与所述第一腔流体连通以提供用于抽吸的第二容积范围；和
能够根据所选择的容积控制所述阀门的控制模块，
其中，所述控制模块配置成提供由所述控制模块的一电源供给的电到所述电控阀门。
16.如权利要求15所述的多容积移液管，其中，所述控制模块包括容积选择器，使用者能够使用所述容积选择器选择所选择的容积。
17.如权利要求15所述的多容积移液管，其中，所述控制模块根据所选择的容积控制活塞冲程。
18.如权利要求15所述的多容积移液管，其中，所述控制模块包括用于指示所述多容积移液管在所述第一容积范围内操作还是在所述第二容积范围内操作的指示器。
19.如权利要求15所述的多容积移液管，其中，所述控制模块安装到所述移液管主体上。
20.如权利要求15所述的多容积移液管，其中，所述控制模块还包括超驰控制，这样使用者能够手动控制所述阀门。
21.如权利要求15所述的多容积移液管，其中，所述阀门包括与所述第一腔流体连通的第一通道、与所述第二腔流体连通的第二通道和与外界环境流体连通的第三通道。
22.如权利要求21所述的多容积移液管，其中，所述阀门还包括通道连接器，并且所述控制模块通过将所述通道连接器移动至所述第二腔与所述第三通道流体连通的第一位置来控制所述阀门。
23.如权利要求21所述的多容积移液管，其中，所述阀门还包括通道连接器，并且所述控制模块通过将所述通道连接器移动至所述第二腔与所述第一通道流体连通的第二位置来控制所述阀门。
24.一种调节移液管的容量的方法，该方法包括：
从使用者接收所需要的容积；
确定所接收的所需要的容积落入的容积范围；和
电控制一阀门，以便当所确定的容积范围处于第一容积范围内时，使第二腔与外界环境流体连通，当所确定的容积范围处于第二容积范围内时使所述第二腔与第一腔流体连通，
其中所述第二腔至少部分地由移液管主体的内壁和活塞限定，
其中所述第一腔至少部分地由所述移液管主体的内壁和所述活塞限定，并且
其中，所述阀门配置成接收由一控制模块的一电源供给的电。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述阀门包括通道连接器、与所述第二腔流体连通的第二通道和与外界环境流体连通的第三通道，并且使所述第二腔与外界环境流体连通包括移动通道连接器，使得所述第二通道与所述第三通道流体连通。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述阀门还包括与所述第一腔流体连通的第一通道，并且使所述第二腔与所述第一腔流体连通包括移动所述通道连接器，使得所述第二通道与所述第一通道流体连通。
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