CN106574935B - 试剂承载单元、用于操作试剂承载单元的适配器以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种试剂承载单元，其包括联接部分，此联接部分用于与实验室机器人(1)的移液装置的移液臂联接部分或者与实验室机器人(1)的移液装置的移液吸头(19)可释放地联接。
Description
技术领域
本发明涉及试剂承载单元、用于操作试剂承载单元的适配器以及方法。
背景技术
开发技术与策略以允许以更快速且更有效的方式实施实验一直是目标。这可以例如通过使用在不同单元中同时承载多种试剂的装置获得，以便同时地测试用于若干特征的样本流体。
US7,510,687B2公开了装置的使用以在样本中同时地探测不同的抗体与抗原。此装置包括免疫复合物形成在其上的小的吸收剂缸体。然而，此装置难以自动地操作，并且由此仍需要很多手动时间以用于其执行。
对于处理生物样本来说，自动样本处理系统是众所周知的。这些自动样本处理系统包括实验室机器人。这些实验室机器人通常地具有至少两个可移动机械臂，一个实施为用于用移液管移液并且另一个实施为用于操作试剂承载单元。通常，实验室机器人包括几个机械臂，其中提供用于操作容器以及用于用移液管移液的单独机械臂。
实施为用于用移液管移送任何类型液体的机器人对于本领域中的技术人员来说是公知的。这些种类的机器人还称为移液器。
用于用移液管移液的机械臂还称为移液臂，并且实施为通过柔性软管连接到泵的薄管。刚性管部分竖直地布置并且设有用于沿着水平方向(X，Y)以及沿着竖直方向(Z)移动移液臂的移动装置。
用于操作试剂承载单元的机械臂也称为操作臂，并且包括用于抓握反应喷嘴的抓握件。这些机械臂还沿着全部三个方向(X，Y，Z)是可移动的。抓握装置可以是用于抓握微量滴定板的叉，或者用于抓握单个反应容器的较小的抓握装置，诸如在W02013/174961A2中示出的。
在US6,656,724B1中，公开了包括移液臂与用于操作微量滴定板的操作臂的实验室机器人。
US6,216,340B1公开了用于自动地操作通过可拧紧盖闭合的样本杯的装置。这些杯子可以是打开的、闭合的以及通过包括可旋转抓握工具自动地传送的。
瑞士的HAMILTION BONADUZ AG已经开发了用于实验室机器人的机械臂，其是具有特定联接结构的移液臂。此机构称为核心技术(CO-RE技术)。此移液臂可以联接到移液吸头。还可能的是使用两个独立的移液臂，其中抓握元件联接到每个移液臂，使得试剂承载单元可以被抓握在两个此抓握元件之间。由此，两个移液臂用作用于抓握试剂承载单元的叉。
发明内容
本发明的目的是提供试剂承载单元、适配器以及用于操作试剂承载单元的方法，其以低的成本显著地增加了普通实验室机器人的总处理能力。
通过根据独立权利要求的试剂承载单元、适配器以及用于操作试剂承载单元的方法解决了此目的。在相应的从属权利要求中限定了本发明的优选实施方式。
本发明的基本原理是可以使用单个普通移液臂来操作试剂承载单元。
试剂承载单元可以是单个反应容器、容器卡，其包括多个成行布置的多个反应容器或者包括以二维阵列布置的多个反应容器的微板、或者杆。
试剂承载单元是用于承载试剂的本体，其可以通过容器、通过表面相互作用和/或通过磁力的方式由试剂承载单元保持。优选地，试剂承载单元由塑料制成。优选地试剂承载单元是容器或杆、或其组合。
杆例如可以包括磁性元件。然后这些磁性杆被用于捕获例如涂覆以抗体的珠子。此外，能够用例如抗体直接涂覆非磁性杆。
为了用抗体或抗原涂覆杆，其表面可以相应地改变，这对于本领域中的技术人员来说是众所周知的。
根据本发明的第一方面，试剂承载单元包括联接部分，此联接部分用于与实验室机器人的移液装置的移液臂联接部分或者与实验室机器人的移液装置的移液吸头可释放地联接。
本发明的试剂承载单元可以包括用于承载试剂的反应容器或者杆。
杆的下部允许试剂固定在杆的表面上。这可以通过类似例如涂覆或联接的表面相互作用的方式实现。另选地，杆可以包括磁性元件，从而试剂经由杆的表面上的磁珠可以是不动的。该下部称作为反应部分。由此，此杆由允许联接或涂覆此杆以类似例如抗体或抗原的试剂的材料制成。
反应容器或杆包括联接部分，此联接部分用于与实验室机器人的移液装置的移液臂联接部分或者与实验室机器人的移液装置的移液吸头可释放地联接。
在本发明的其它实施方式中，试剂承载单元包括盲孔，其适于移液臂联接部分的形状，或者其适于使用的移液管吸头，使得此吸头可以密封地邻接盲孔。盲孔由反应容器自身形成，或者盲孔是在反应容器或杆的联接部分内的特定孔。
优选地盲孔成形为圆锥形。
本发明的第二方面是提供用于抓握试剂承载单元的适配器，适配器包括：
-上联接部分，其用于使适配器与实验室机器人的移液臂的移液臂联接部分可
释放地联接；以及
-下联接部分，其用于使适配器与试剂承载单元可释放地联接。
本发明的另一个实施方式是试剂承载单元，其包括反应容器与用于抓握试剂承载单元的适配器，适配器包括用于使适配器与实验室机器人的移液装置可释放联接的上联接部分，以及用于使适配器与试剂承载单元可释放地联接的下联接部分。
在本发明的一个实施方式中，下联接部分相对于待抓握的试剂承载单元的内表面具有互补形状的外表面，从而通过将下联接装置插入到试剂承载单元中，经由摩擦力抓握此试剂承载单元。
本发明还公开了实施方式，其中可以利用实验室机器人的移液装置的移液臂联接部分通过摩擦力抓握此试剂承载单元自身。
在另一个实施方式中，试剂承载单元自身或者适配器可以通过正常使用移液臂的方式通过抽吸它被抓握，和/或可以通过正常使用移液臂的方式从移液臂吹走空气而被释放。这可以在使用移液吸头或者不使用移液吸头的情况下执行。由此，移液臂联接部分密封地邻接试剂承载单元或适配器的联接部分。通过将空气从试剂承载单元或者从适配器抽吸到外部，产生真空以直接地或者通过适配器将试剂承载单元保持到移液臂联接部分。通过从移液臂吹走空气使所述连接再次断开。
这提供了通过普通液体操作器的试剂承载单元的受控抓握与释放。可以使用任意脂质操作器。不需要机械地调节液体操作器，以使其还能够操作试剂承载单元。
另一个实施方式涉及具有适配器的试剂承载单元，其中适配器的下联接装置包括弹性夹具，其实施为通过卡合试剂承载单元的上部抓握试剂承载单元。
本发明的一个实施方式涉及具有适配器的试剂承载单元，其中适配器的上联接部分包括相对于移液臂联接部分的外表面具有互补形状的内表面的凹入部。
根据本发明的另一个实施方式是具有适配器的试剂承载单元，其中上联接部分包括盲孔，优选地是圆锥形盲孔。
在根据本发明的其它实施方式中，优选地通过将移液吸头布置在盲孔中，试剂承载单元或适配器的上联接部分可以可释放地联接到移液吸头。
本发明的第三方面是利用移液机器人操作试剂承载单元的方法，移液机器人包括可移动移液臂，该可移动移液臂具有用于可释放联接移液吸头的移液臂联接部分，并且所述移液臂的所述联接部分用于抓握所述承载单元，使得可以通过移动所述移液臂来移动所述试剂承载单元。
在本发明的另一个实施方式中，根据本发明的方法，试剂承载单元移动到目标位置处，其中试剂承载单元在目标位置处释放，其中能够通过下面步骤中的一个执行在目标位置的释放：-将试剂承载单元放置在止动件下方，从而通过使移液臂向上移动使试剂承载单元从移液臂释放；或者通过剥离。
根据本发明的另一个实施方式，此方法包括通过摩擦力抓握和或释放试剂承载单元。
在本发明的另一个实施方式中，此方法包括操作试剂承载件，其中通过移液臂的正常使用的方式通过抽吸试剂承载件来抓握试剂承载单元，并且/或者其中通过移液臂的正常使用的方式通过从移液臂吹离空气来释放试剂承载单元。然而，不能排除在当通过移液臂的正常使用操作试剂承载单元的情形中，就抽吸与吹动空气或液体而言，摩擦力完全地不存在。更确切地说可以发生由摩擦与真空产生的力的结合。
本发明的全部三个方面都是共同的，通过机器人的移液臂可以移液与操作试剂承载单元。用于操作试剂承载单元意味着使试剂承载单元从一个初始位置移动到目标位置。通过包括试剂承载单元使得它可以直接地联接到移液臂联接部分或者移液吸头，或者提供用于将试剂承载单元联接到移液臂联接部分的适配器来实现试剂承载单元的移液与操作。
通过将一个单个移液臂用于移液与操作试剂承载单元，可以显著地增加普通实验室机器人的总处理能力，因为移液臂可以被用于从试剂承载单元移液或者用于操作试剂承载单元，并且如果实验室机器人包括多个移液臂，那么这些移液臂可以被非常灵活地使用以便从试剂承载单元移液或者用于操作试剂承载单元。因此移液臂的使用可以适于在实验室机器人上执行的处理的实际需要。当通过实验室机器人自动地处理生物样本时，通常发生其中需要同时地操作多种试剂承载单元或者需要同时地移液的情形。根据本发明，移液臂可以用于从试剂承载单元移液与操作试剂承载单元，因为通过多个移液臂同时地操作多个试剂承载单元，或者通过多个相同的移液臂同时地移液多个样本，从而可以快速地处理此情形。由此，由于不需要提供单独的机械臂来从试剂承载单元移液与操作试剂承载单元，因此与具有较低总数量的机械臂的普通实验室机器人相比，能够实现远远更高的总处理能力。
附图说明
现在将参照附图通过实例的方式说明本发明，在附图中：
图1是用于用移液管移送样本以及操作试剂承载单元的实验室机器人的示意图；
图2a-图2g是不同视图中的容器卡；
图3示出了连同移液臂的联接部分与试剂承载单元的适配器；以及
图4示出了连同移液臂联接部分与试剂承载单元的适配器的另一个实例。
图5a-图5d示出了杆与用于操作杆的移液吸头以及微量滴定板的不同视图。
具体实施方式
实验室机器人1包括具有两个面边缘3和前纵向边缘和后纵向边缘4的长方形工作表面2。后壁5在工作表面2上的后纵向边缘4处布置在工作表面2上。平行于工作表面2的后纵向边缘4延伸的水平轨道6设置在后壁5中的上边缘部分处。机械臂8沿着轨道6的纵向方向(双箭头7，X方向)移动地安装在轨道6上。
机械臂8布置为直的并且平行于工作表面2的面边缘3，其由此垂直于后壁5的平面直立。通过包括两个纵向壁9以及在其自由端处的面壁10来向外地限定机械臂8，其中如从上面观察的纵向壁9与面壁10布置为U状。轨道11布置在两个纵向壁9之间。两个Z臂12、13沿着轨道11的纵向方向(Y方向)移动地安装在轨道11上。两个Z臂12、13中的每个都竖直地延伸通过轨道11与所述纵向侧壁9中一个之间的间隙14。
机械臂8被驱动为沿着轨道6(X方向)行进，并且Z臂12、13沿着(Y方向)以及垂直于(Z方向)轨道11，从而Z臂12、13可以基本上覆盖工作表面2上方的全部区域(X方向，Y方向)并且是高度(Z方向)可调节的。
此实施方式包括单个机械臂8与两个Z臂12、13。机械臂8还可以仅包括一个单个Z臂或者多于两个Z臂，诸如三个、四个、八个或者十六个Z臂。还可能的是实验室机器人1包括优选地在相同轨道6上行进的几个机械臂8，尤其是两个机械臂8。
Z臂12、13实施为移液臂12、13，这意味着移液臂12、13包括经由柔性软管15连接到两个泵17a、17b的管部分16。泵17a是用于精确微分配的注射器泵(lμl)，然而第二泵17b是具有比注射器泵17a大的推送量(例如>100ml/min)并且可以用于清洗管部分16的清洗泵。管部分16是刚性的。移液臂联接部分18设置在管部分的下端处。移液臂联接部分18设置为将移液吸头19可释放地联接到移液臂12、13。
移液臂联接部分18具有相对于移液吸头19的内表面的互补形状的外表面。由此，移液臂联接部分19适配到移液吸头19的相应凹入部中，其中移液吸头19通过摩擦力固定到移液臂联接部分18。
移液臂12、13可以包括竖直可移动衬套20，此竖直可移动衬套围绕移液臂联接部分18，并且其设置为剥离布置在移液臂联接部分18上的移液吸头19。衬套20通过致动器致动。另选地，移液吸头19可以被从移液臂联接部分18移除，其中通过推动移液吸头19抵靠水平止动件来释放移液吸头19，使得移液吸头19相对于移液臂联接部分18倾斜并且释放。用于释放移液吸头19的另一种可能是在上止动件下方移动移液吸头19，使得移液吸头19邻接上止动件。通过移液臂12、13的向上移动，移液吸头19被从移液臂12、13释放。
用于将移液吸头19可释放地连接到移液臂联接部分18的又一个另选是包括HAMILTION BONADUZ AG的可延伸O形环(CO-RE技术)的上述机构。
机械臂8的Z臂可以沿着轨道11独立地或者同步地移动，其中，Z臂之间的距离保持恒定，或者相邻Z臂之间的距离可以同步地增大或减小。
试剂承载单元安装件21布置在工作表面2上。试剂承载单元安装件21是安装的固件，其构造为使得能够放置诸如微量滴定板、容器卡、单个反应容器和/或试剂承载杆的任何类型的试剂承载单元。微量滴定板、容器卡合/或单个反应容器相对于工作表面精确地配准，使得每个试剂承载单元与相应容器的位置精确地限定并且由此可以通过移液臂12、13精确地定位。试剂承载单元安装件21限定试剂承载单元相对于实验室机器人1的这种堆积。试剂承载单元安装件21优选地布置在工作表面2的前纵向边缘4处，以方便通过实验室工作人员或者联接到实验室机器人的其它实验室装置将试剂承载单元布置在其上。连接到堆垛升降机23的离心机22设置在一个所述面边缘3旁边。堆垛升降机21与离心机22包括具有用于延伸与收回微板或容器承载件的柔性细长梁的加载机构45。此容器承载件实施为容纳微板，一个或多个容器卡或者一个或多个单个反应容器。在EP14152860.4中描述了此加载机构。柔性细长梁的致动机构定位在离心机22与堆垛升降机23的后方，其中在延伸状态中，柔性细长梁延伸通过离心机22并且通过堆垛升降机23到前平台24，以便加载与卸载试剂承载单元。堆垛升降机23实施为存储几个微板或容器承载件。
化学品储存器25、清洗站26、用于一次性移液吸头19的移液吸头储存盒27以及用于清扫一次性移液吸头19的移液吸头清扫件28设置在工作表面2的后部。一次性移液吸头竖直地布置在移液吸头储存盒27中，使得移液臂12、13中的一个仅通过将其移液臂联接部分18下降到其中以拾取一次性移液吸头18，一次性移液吸头18在使用以后通过移液吸头清扫件28扫除。
导电与柔性材料的水平突出指针29布置在移液吸头清扫件上。使用的一次性移液吸头19由诸如例如包括石墨的塑料传导性材料制成。
在拾取以后，新的一次性移液吸头19与指针29接触或者靠近指针。指针29连接到感测电容的传感装置，通过其结果，此系统可以“看到”是否一次性移液吸头19正确地联接到移液臂联接部分18。
当使用可重复使用的移液吸头时，这可以如所要求地在单个移液动作之间插入到清洗站26中并且通过清洗泵17b以水大量冲洗而清洁。
在工作表面2上设有用于操作试剂承载单元的适配器的适配器储存盒30。适配器可以竖直地布置在适配器储存盒30中，使得移液臂12、13仅通过将其移液臂联接部分18下降到其中以拾取适配器38。下面更加详细地说明了适配器38。
多个容器布置在化学品储存器25中，容器在顶部开口并且保持多种化学品。化学品储存器25的容器可以通过覆盖件闭合，该覆盖件通过可释放地联接到移液臂联接部分18的相应的覆盖件致动适配器移除与重新装配。
热循环箱31布置在工作表面2上。热循环箱31包括在可以通过自动盖33闭合的顶部处打开的基部本体32。在热循环箱31中设有加热与冷却元件，以使内部能够设定在特定温度。还能够通过加热与冷却元件来构造特定的温度廓线。珀尔帖元件优选地被用作能够移除与供给热量的加热与冷却元件。一个此热循环仪的通常温度范围是-5℃到120℃并且此温度可以以2℃/s到10℃/s的加热/冷却速率改变。
实验室机器人包括控制单元(未示出)以便控制Z臂12、13以及诸如例如泵17a、17b、离心机22、堆垛升降机23与热循环箱31的单个功能元件的移动。控制单元是微处理器控制装置并且构造为多任务控制器，即能够在同时执行几个控制动作的监控。
图2a-图2g示出了不同视图中容器卡，其包括成行布置的几个反应容器35。容器卡34由诸如PP、PE或PC的透明塑料材料制成。反应容器35彼此平行布置并且在容器卡34的上边缘处开口。在容器卡的中部设有凹入部36，其具有相对于移液臂联接部分18的外表面形状互补的内表面。在当前情形中，凹入部36包括3-6mm的内径，其中凹入部略微地向下地逐渐变细。凹入部36开向容器卡34的上边缘。根据图2a-图2g的容器卡34的实施方式包括在反应容器35之间的中间壁37，其在反应容器35的下端下方延伸。容器卡34还可以实施为没有此中间壁，其中反应容器仅在上部处相互连接。此种容器卡34可以放入到同样适于获取微板的工作安装件21中。
移液臂12、13中的一个可以通过将其移液臂联接部分18下降到凹入部36中简单地拾取此容器卡34。容器34然后通过摩擦力固定到移液臂联接部分18。容器34还可以通过由移液臂施加的真空固定到移液臂联接部分18。可以另选地或者与摩擦力结合使用真空。由此，凹入部36形成反应容器联接部分。移液臂联接部分18与凹入部36或反应容器联接部分36之间的连接可以以与移液吸头所已知的相同的方式通过抵靠水平止动件推动容器卡34释放，使得容器卡相对于移液臂联接部分18倾斜并且释放，或者通过在上止动件下方移动容器卡34释放，使得容器卡34邻接抵靠上止动件。通过向上移动移液臂12、13，容器卡34被从移液臂12、13释放。可以通过减小真空释放移液臂联接部分18与凹入部36或反应联接部分36之间的连接。
在当前实施方式中，凹入部36布置在容器卡34的中部，使得在凹入部36的两侧上设置相同数量的反应容器35。凹入部36还可以布置在容器卡34的中心以外，尤其是在容器卡34的端部中。基本上地，还能够提供具有不止一个凹入部36的容器卡34。
还可能的是包括具有多个反应容器的微板，反应容器布置在具有形成反应容器联接部分的此凹入部36的二维阵列布置中。此凹入部可以布置在微板的中心中和/或在微板的一个或多个角部分中。
在优选的实施方式中，移液臂12、13包括竖直可移动衬套20，这允许在一定时间、在一定位置中剥离通过此凹入部36联接到移液臂联接部分18的试剂承载单元。通过此释放装置20，可以在不需要止动装置或任何其它装置的情况下将试剂承载单元放置在工作表面2上的任意位置上。
图3示出了适配器38。在本实施方式中，适配器38具有小的中口径管的基本形式。适配器38的上部形成上联接部分39，其中上联接部分39的内表面与上述凹入部36的内表面相应。
适配器38的下部形成下联接部分40以使适配器38与普通反应容器41可释放地联接。图3还示出了此普通反应容器41的两个实施方式。下联接部分40相对于诸如反应容器41的一定类型反应容器的内表面具有互补形状的外表面，从而通过将下联接部分40插入到此反应容器41中，反应容器41通过摩擦力联接到适配器38。
此适配器38可以联接到任意类型的试剂承载单元，诸如单个反应容器、容器卡或微板。适配器还可以联接到自身可以放置在反应容器41中的过滤单元42。此适配器可以保持永久地联接到相应的试剂承载单元。由于适配器38形成中空管，因此仍可以使用适配器38联接至其的反应容器。在一定情形中，如果适配器38被从试剂承载单元移除，那么这是有利的。如果微板将要放置在热循环箱31中，这例如是此种情形。可以通过使用从上方与试剂承载单元接触的第二Z臂13、12执行从试剂承载单元移除适配器38，使得通过向上移动经由适配器38连接到试剂承载单元的Z臂12、13而从试剂承载单元移除适配器38。为可靠地执行此移除处理，适配器38设计为使得下联接部分40与试剂承载单元之间的摩擦力小于上联接部分39与移液臂联接部分18之间的摩擦力。由此，优选地上联接部分39沿着竖直方向长于下联接部分40。但是上联接部分39与移液臂联接部分18之间的压配合优选地比下联接部分40与相应反应容器之间的压配合更紧固。
还可以通过将试剂承载单元放置在上止动件下方以及通过向上移动相应的Z臂12、13来移除适配器38。此外可以通过减小真空移除适配器38。
适配器38可以用作一次性工具，并且可以在每次使用以后剥离到移液清扫件28中。适配器38还可以重复使用并且在每次使用以后重新放置在适配器储存盒30中。如果适配器38联接到至其的反应容器不用于通过实验室机器人1执行的生物或化学处理中，那么此适配器38的重复使用是有用的。如果试剂承载单元包括多个反应容器，那么适配器38优选地联接到实际上不用于生物或化学反应的反应容器中的一个。
优选地，提供不同类型的适配器38以操作不同类型的试剂承载单元。不同类型的适配器可以储存在适配器储存盒30中。由此，能够通过相同的Z臂12、13操作不同类型的试剂承载单元。这使得实验室机器人1非常灵活。
Z臂12、13或移液臂12、13的上述衬套20对于从移液臂联接部分18释放此适配器来说也是有利的。此释放装置允许在任意时刻以及在工作表面2上的任意位置处从相应的移液臂12、13释放具有或没有试剂承载单元的适配器38。
上述适配器38实施为具有从顶面到底面的自由通道的中空管。通过此适配器，可以通过借助于移液臂将空气抽吸到外部来施加真空以抓握试剂承载单元。适配器通过摩擦力固定到移液臂，并且试剂承载单元通过真空保持在适配器。
适配器38还可以实施为尤其是在下联接部分40中具有水平壁，其闭合适配器38中的通道。此适配器38具有用于反应容器的盖子的功能。换句话说，这是用于闭合或密封一定反应容器的盖子，其同时地形成用于联接到移液臂联接部分18的适配器38。此适配器可以通过施加真空保持在移液臂处。与释放装置20结合，适配器38还可以用于密封试剂承载单元的一个或多个反应容器。
图4示出了与图3的适配器基本上相应的另一种类型的适配器，除了下联接部分40的设计以外还具有全部变化。此适配器43包括弹性夹具44，其实施为用于通过卡合反应容器或过滤单元的上部而抓握反应容器或过滤单元。当弹性夹具向下推动在反应容器上时，弹性夹具卡合在反应容器上。反应容器与适配器43之间的联接是不可释放的。
用于抓握反应容器的上述装置提供了以下优点：
1.普通的抓握件大部分地设计为类似叉，其具有当试剂承载单元应该被抓握时放在一起的两个夹钳。当通过此叉状抓握件抓握试剂承载单元时，试剂承载单元可能是倾斜的。通过根据本发明的实施方式，其中移液臂联接部分18或适配器38引入到相应的凹入部中，试剂承载单元自动地对准并且安全地抓握。
2.具有一个用于移液吸头、微板、容器卡与诸如管子和杆的单个反应容器的一个抓握装置。
3.试剂承载单元可以较深地引入到相应凹入部中，因为没有叉状抓握元件邻接此凹入部。如果容器卡用作通常放入到冷却装置中的凝胶卡的话这是特别有利的。反应冷却表面可以延伸到容器卡的反应容器的较上部，然后使得冷却装置能够与根据现有技术的机器人抓握工具接合。
4.通常需要选择性地扫描反应容器。叉状抓握件覆盖反应容器的重要部分，这对于光学扫描来说是无法使用的。根据本发明的抓握装置未覆盖试剂承载单元的外表面并且不干扰光学探测。
5.简单的机器人装置可以用于同时地操作反应容器与从反应容器移液。在上面描述的实例中，机器人装置包括两个Z臂连接至其的一个机器臂。已知的机械臂包括几个铰接件，其中机械臂可以在各铰接件处自动地弯曲。通过此机械臂，柔性系统可以设置为可以在相同的工作表面上同时地使用的几个机械臂，其中每个机械臂都具有不同类型的工具。但是这些类型的机械臂是非常昂贵且对于编程与教导来说是复杂的。作为本发明，实验室机器人包括移液臂，其可以用于移液与操作或者通过另一种目的的其它适配器来使用，实验室机器人仅需要一种移液臂来提供多种不同功能。这使机械作用力与需要用于控制移液臂的作用力最小化。
6.根据本发明的试剂承载单元与适配器允许使用不仅实施为从试剂承载单元移液还用于操作试剂承载单元的普通装置。由此可以显著地增大普通装置的功能。试剂承载单元的抓握甚至不要求移液机器人不同的运作方式。而是通过根据抽吸与吹动的正常使用，机器人可以用于抓握装置。
7.实验室机器人通常包括成行的四个或八个移液臂。这些移液臂可以用于同时地操作四个或八个容器卡。这在处理容器卡中提供了显著加速。
8.具有用于移液吸头的设计的少量标准。适配器和/或反应容器的凹入部仅需要符合已知标准。由此，低数量的适配器适于连接到已知移液臂。
用于实验室机器人的上述实例包括不可旋转Z臂12、13。还可能的是具体实施Z臂可旋转，特别地旋转大约90°的角度。此旋转允许旋转试剂承载单元。这允许用于诸如用于光学探测的照相机或者用于处理容器卡或微板的反应容器的内容物的处理装置的方向敏感元件的不同位置。由此，功能与装置在工作表面上的布置更加灵活。
此外，旋转移液臂还允许使用卡销连接器，以将移液臂连接到适配器或者试剂承载单元。在此情形中，移液臂与适配器或试剂承载单元的凹入部相应地需要实施为卡销连接器的凸起或凹入部分。
另外地，本发明可以利用用于捕获目标分子(图5a-图5d)的杆系统获得实验的更快速的性能。
由此，本发明的又一独立方面是用于承载试剂的杆。这些杆还可以在手动操作中使用或者用于具有用于抓握此杆的抓握件的机器人。
杆系统包括可以是磁性或非磁性的杆46(图5a)。杆46的此设计需要以满足若干技术要求的方式。杆的将要放置在反应容器中的部分的直径需要调节到反应容器48的直径(图5b)。此杆可以用于单个反应容器或者用于具有96个、384个或更多容器的微量滴定板49。由此，所述杆部分的直径需要小于容器中的一个，但是不应太小以不能避免在容器内的杆周围错开。
此外，此杆不应与反应容器的壁具有任何接触，因为这可能导致在杆上的结合的抗体50或抗原51的移除。因此，杆包括突出部52，由此突出部定位于容器47内的杆部分的上方。这防止了杆进一步进入容器并且与容器的底部(壁或底面)接触。所述突出部52可以成形为类似于环，例如或者仅是一个或多个小突出部。
杆的布置在容器中的部分可以成形为以任意方式适配在容器中。这可以例如是圆柱形或圆锥形。进一步增加杆的此部分的表面，表面例如可以是十字状或星状(图5d)。类似例如竖直脊部53或边缘的其它形状适于增加杆的表面。
用于这些类型实验的杆例如可以包括磁性元件。然后这些磁性杆被用于捕获例如涂覆以抗体的珠子。此外，非磁性杆能够直接涂覆以例如抗体。
为了用抗体或抗原涂覆杆，其表面可以相应地改变，这对于本领域中的技术人员来说是众所周知的。
在将杆布置在容器内以后定位在容器上方的杆的上部54，其设计为使得能够通过(标准)移液吸头55传送杆(图5c)，移液吸头55自身可以联接到移液臂联接部分。优选的设计在杆的顶部上包括盲孔56，其具有(标准)移液吸头可以放入几毫米，例如1到12mm的尺寸。根据使用的吸头(例如从1000μl到1μl)，吸头以不同深度进入盲孔。当通过压力将吸头布置在孔的内部时，与吸头粘在杆的孔中相比，吸头的轴应该更牢固地粘到移液器自身。否则，吸头可能卡在杆中。
为了传送此杆，优选的是此孔构造成锥形盲孔的形状。由此，当将吸头布置在孔中时，将通过其形成气密密封。一旦布置在孔内，移液器可以通过经由正常使用移液器将空气抽吸到外部而在孔内形成真空。真空使杆保持在移液吸头上，并且杆可以传送到例如下一个反应容器。为了释放杆，当吹出任何流体时，通过通常的移液机构将空气吹出。然后杆将从移液吸头释放并且可以例如在反应容器中滑动直到其中突出部62将阻止它的点。
通常的抓握设备通常地抓握旁边的设备。这随着对用于待抓握的每个单个设备的抓握设备的空间的需要而来。为了将杆布置在微量滴定板的每个单个容器中，同时抓握用于每个容器的杆几乎是不可能实现的。根据本机构，通过将移液器连同吸头用作抓握设备，如多个杆可以布置在反应井中类似那么多的移液吸头由移液设备保持。此外，在一个板上单独选择的容器可以用于杆系统，同时其他保持未使用。
通常使用的移液机器人可以承载最大96个标准移液吸头。该数量由于反应井尺寸与移液吸头在其中它联接到移液设备处的其端部处的直径而受限。具有承载多于96个吸头，例如384的移液臂，然而这些利用了昂贵的特殊吸头。为了以比96更高数量操作这里公开的杆，或者需要使用昂贵的特定吸头，或者因为这些杆的设计允许以正常价格的标准移液吸头以及具有96个通道的标准移液头操作，杆仅需要移动四次，以便通过384个杆填充全部384个容器板。然而，这些步骤不需要太多时间，并且由此不会以显著方式使实验过程减速。例如，杆可以以交错方式移动以使杆布置在384板的每隔一个容器中。甚至用于具有多个容器的板的多于384个杆的操作可以实现并且仅要求根据容器尺寸调节杆的尺寸。
由此，杆以及它们经由移液吸头的方便的操作方式允许快速操作大量的杆，这在没有用于特定吸头或移液装置的额外成本的情况下可以易于自动操作。
此容器可以填充以不同的样本液体，以便通过使用涂覆有相同或不同抗体或抗原的杆而在一个板上执行几个样本的快速测试。
在涂覆杆或收集涂覆珠子以后，然后将杆布置在含有相应样本液体的反应容器中。
当将杆从一个反应容器传送到下一个时(根据实践可能需要多次传送)，剩余样本液体的传送是不期望的。由此，根据本发明，杆可以布置在空的反应容器中，此空的反应容器可以放入到离心机中。通过离心步骤，使得反应容器的开口径向向内地指向，可以在将杆传送到下一个反应容器以前，从杆容易地移除不期望的剩余液体。
由此，不期望传送的剩余液体的量可以极大地减小，导致改进的反应条件。
本发明提供了单个杆的快速且方便的操作，这可以完全地自动化并且集成在自动工作流程中。
附图标记列表
1实验室机器人 29指针
2工作表面 30适配器储存盒
3面边缘 31热循环箱
4纵向边缘 32基部本体
5后壁 33自动盖
6轨道 34容器卡
7双箭头 35反应容器
8机械臂 36凹入部
9纵向壁 37中间壁
10面壁 38适配器
11轨道 39上联接部分
12Z臂 40下联接部分
13Z臂 41反应容器
14间隙 42过滤单元
15软管 43适配器
16管部分 44弹性夹具
17a注射器泵 45加载机构
17b清洗泵 46杆
18移液臂联接部分 47杆的下部
19移液吸头 48反应容器
20衬套 49微量滴定板
21工作安装件 50抗体
22离心机 51抗原
23堆垛升降机 52突出部
24前平台 53脊部/边缘
25化学品储存器 54杆的上部
26清洗站 55移液吸头的示意性描述
27移液吸头储存盒 56盲孔
28移液吸头清扫件
Claims (19)
1.一种试剂承载单元，其为容器卡或具有多个反应容器的微量滴定板，所述试剂承载单元包括联接部分，所述联接部分用于与实验室机器人(1)的移液装置的移液臂联接部分(18)能够释放地联接，其中，所述联接部分为具有内表面的凹入部(36)，所述内表面相对于所述移液臂联接部分(18)的外表面在形状上互补，以通过摩擦力和/或通过由所述移液臂施加的真空将所述试剂承载单元固定到所述移液臂联接部分(18)，其中，所述凹入部(36)是所述试剂承载单元的相比所述反应容器不同的特定盲孔。
2.根据权利要求1所述的试剂承载单元，其中，所述试剂承载单元包括用于抓握试剂承载单元的适配器(38)，所述适配器包括用于使所述适配器(38)与实验室机器人(1)的移液装置能够释放联接的上联接部分(39)，以及用于使所述适配器(38)与试剂承载单元能够释放联接的下联接部分(40)。
3.根据权利要求2所述的试剂承载单元，其中，所述下联接部分(40)相对于待抓握的试剂承载单元的内表面具有互补形状的外表面，从而通过将所述下联接部分插入到所述试剂承载单元中，经由摩擦力抓握所述试剂承载单元。
4.根据权利要求1所述的试剂承载单元，其中，下联接部分包括弹性夹具(44)，所述弹性夹具实施为用于通过卡合所述试剂承载单元的上部来抓握试剂承载单元。
5.根据权利要求2所述的试剂承载单元，其中，所述下联接部分包括弹性夹具(44)，所述弹性夹具实施为用于通过卡合所述试剂承载单元的上部来抓握试剂承载单元。
6.根据权利要求2所述的试剂承载单元，其中，所述上联接部分(39)包括凹入部(36)，所述凹入部相对于移液臂联接部分(18)的外表面具有互补形状的内表面。
7.根据权利要求5所述的试剂承载单元，其中，所述上联接部分(39)包括凹入部(36)，所述凹入部相对于移液臂联接部分(18)的外表面具有互补形状的内表面。
8.根据权利要求2所述的试剂承载单元，其中，所述上联接部分(39)包括盲孔(56)，该盲孔为圆锥状盲孔。
9.根据权利要求7所述的试剂承载单元，其中，所述上联接部分(39)包括盲孔(56)，该盲孔为圆锥状盲孔。
10.根据权利要求2所述的试剂承载单元，其中，通过将移液吸头(19，55)放置在所述盲孔(56)中，所述上联接部分(39)能够释放地联接到移液吸头(19，55)。
11.根据权利要求9所述的试剂承载单元，其中，通过将移液吸头(19，55)放置在所述盲孔(56)中，所述上联接部分(39)能够释放地联接到移液吸头(19，55)。
12.一种用于操作根据权利要求1中的试剂承载单元的方法，利用包括可移动移液臂的移液机器人，所述可移动移液臂具有用于可释放地联接移液吸头(19，55)的移液臂联接部分(18)，并且所述移液臂的联接部分用于在凹入部(36)中抓握所述试剂承载单元，使得能够通过移动所述移液臂来移动所述试剂承载单元，其中，所述试剂承载单元是容器卡或具有多个反应容器的微量滴定板，并且其中所述凹入部(36)是所述试剂承载单元的相比所述反应容器不同的特定盲孔。
13.一种用于操作根据权利要求11中的试剂承载单元的方法，利用包括可移动移液臂的移液机器人，所述可移动移液臂具有用于可释放地联接移液吸头(19，55)的移液臂联接部分(18)，并且所述移液臂的联接部分用于在凹入部(36)中抓握所述试剂承载单元，使得能够通过移动所述移液臂来移动所述试剂承载单元，其中，所述试剂承载单元是容器卡或具有多个反应容器的微量滴定板，并且其中所述凹入部(36)是所述试剂承载单元的相比所述反应容器不同的特定盲孔。
14.根据权利要求12所述的用于操作试剂承载单元的方法，其中，所述试剂承载单元移动到目标位置并且在所述目标位置处释放，其中，能够通过下面步骤中的一个执行在所述目标位置的释放：
-将所述试剂承载单元放置在止动件下方；使得通过使所述移液臂向上移动而所述试剂承载单元与所述移液臂释放；
-通过减小用于保持所述试剂承载单元的真空，或者
-通过剥离。
15.根据权利要求13所述的用于操作试剂承载单元的方法，其中，所述试剂承载单元移动到目标位置并且在所述目标位置处释放，其中，能够通过下面步骤中的一个执行在所述目标位置的释放：
-将所述试剂承载单元放置在止动件下方；使得通过使所述移液臂向上移动而所述试剂承载单元与所述移液臂释放；
-通过减小用于保持所述试剂承载单元的真空，或者
-通过剥离。
16.根据权利要求12所述的用于操作试剂承载单元的方法，其中，通过摩擦力抓握和/或释放试剂承载单元。
17.根据权利要求15所述的用于操作试剂承载单元的方法，其中，通过摩擦力抓握和/或释放试剂承载单元。
18.根据权利要求12所述的用于操作试剂承载单元的方法，其中，通过抽吸试剂承载单元由所述移液臂来抓握所述试剂承载单元，并且/或者其中，通过从所述移液臂吹走空气由所述移液臂来释放所述试剂承载单元。
19.根据权利要求17所述的用于操作试剂承载单元的方法，其中，通过抽吸试剂承载单元由所述移液臂来抓握所述试剂承载单元，并且/或者其中，通过从所述移液臂吹走空气由所述移液臂来释放所述试剂承载单元。
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