CN107876114B - 用于变位和摇动流体容器的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于混合一个或更多流体容器的内容物的装置，包括被构造成保持一个或多个流体容器的容器支撑平台。所述容器支撑平台被构造成将流体容器变位到一个或多个预定位置上，以及独立于绕旋转中心轴线的旋转而绕轨道中心在轨道路线上移动。所述装置还包括构造成给所述容器支撑平台的变位移动提供动力的变位驱动系统，以及构造成给所述容器支撑平台绕轨道中心移动提供动力的涡旋驱动系统。安放在所述容器内的蒸发限制插件减少容器内容物对大气的暴露，从而减少流体内容物蒸发的倾向。

Description

用于变位和摇动流体容器的装置
本案是申请日为2014年3月14日、申请号为201480015134.9、发明名称为“用于变位和摇动流体容器的装置”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请基于35U.S.C§119(e)要求2013年3月14日申请的美国临时申请第61/783,670号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及被构造成携带和摇动多个流体容器的流体容器混合装置，具体地，涉及一种构造成独立地移动容器以选择性地将任何容器呈现在指定位置，或以涡旋运动振动容器，以摇动容器并混合其内容物。
背景技术
自动化过程，例如化学、生物或工业过程，经常涉及使用、处理和/或操作流体溶液和/或流体悬浮物。通常，这种流体溶液和悬浮物被容纳在常常是各种尺寸的多个容器内，所述尺寸必须制成对于多模块仪器的模块来说是可访问的，以执行这种自动化过程。另外，操作者常常必须为这样的仪器提供新的、满的容器并从该仪器移除用过的空容器。这样，在这种自动化过程中常常必须将不同尺寸的多个容器移动到对不同模块来可访问的不同位置，和/或必须将不同的瓶子一次性移动到对特定模块来说可访问的单个位置。
例如，在包括用于从容器吸取流体和/或将流体分配到容器的自动移液器的处理仪器中，由于移液器的移动受限制或由于其它位置被其它模块占据，可仅具有一个位置，在该位置，流体容器对于移液器来说是可访问的。还必须将瓶子从操作者向仪器提供瓶子的一位置移动到仪器内的一位置，或者将空瓶从仪器内的一位置移动到空容器可被操作者移走的一位置。如此，装置需要将流体容器从仪器内的一个位置移动到仪器内的一个或更多其它位置。
另外，流体溶液或悬浮液必须混合，以保持溶液内的溶质或保持悬浮液内的材料，例如固体或半固体颗粒。混合常常通过摇动容器以混合容器内的流体溶液或流体悬浮物内容物而实现。如此，需要装置摇动流体容器。所需混合频率会取决于溶液或悬浮物的性质；某些溶液或悬浮物只需要不频繁的混合，而其它溶液或悬浮物会需要持续或近乎持续的混合。
例如，在许多核酸诊断测试中，测试靶是识别感兴趣的核酸的存在和/或数量，公知的是采用会与感兴趣的核酸杂交的探针，并在特定条件下发出可探测信号，从而指示样本中靶核酸的存在，或根据信号强度指示样本中存在的靶核酸量的数量。
在将靶核酸暴露于探针之前或之后，在特定的实验中，利用结合到基底，例如磁珠或颗粒的“捕获探针”，靶核酸会被靶捕获装置直接或不直接地固定。当磁珠包括捕获探针时，接近于反应器皿的磁体被用作取出并将磁珠保持在器皿内的指定区域内，或流体转移装置内。
以流体悬浮液的形式提供这种靶捕获探针。自动移液器从位于移液管可访问的位置的容器吸取指定量的探针，并且该探针被传输到并分配到插座器皿内，所述插座器皿容纳，或者将容纳其它处理材料，包括样本材料。在移液器不需要访问容器的时间里，如果还需要流体悬浮液的其它可分量，容器应被摇动，以使探针的磁颗粒保持悬浮。
在进行自动化处理包括多个处理模块的仪器中，通常需要仪器占据尽可能紧凑的空间，各种模块被构造和配置成彼此互不干涉是不可缺少的。因此，由于空间限制，容纳用于移动和摇动流体容器的独立装置会不实际。另外，如果需要频繁摇动容器以需要将流体保持成溶液或悬浮液，在装置之间前后移动容器以移动容器并摇动容器会是不切实际的。如此，用于执行自动化处理的仪器的理想的流体处理模块支持将容器移动到仪器内的一个或多个指定位置以及在紧凑和空间高效平台内摇动容器这两个功能的组合。
发明内容
本公开的方面以流体容器混合装置实现，所述流体容器混合装置包括容器支撑平台，变位驱动系统和涡旋驱动系统。所述容器支撑平台被构造成保持一个或多个流体容器，并被构建并配置成变位流体容器以将每个容器顺序放置在一个或多个预定位置上的方式可移动，所述容器支撑平台被构造成绕轨道中心在轨道路线上可移动。变位驱动系统被构造成给所述容器支撑平台的变位移动提供动力。涡旋驱动系统被构造成给所述容器支撑平台在所述轨道路线上移动提供动力。
根据本公开的其他方面，所述容器支撑平台被构建并配置成通过绕旋转轴线旋转而变位所述流体容器。
根据本公开的其他方面，所述变位驱动系统被构造成给所述容器支撑平台的旋转提供动力。
根据本公开的其他方面，所述变位驱动系统和所述涡旋驱动系统被构造成可彼此独立地运转。
根据本公开的其他方面，所述变位驱动系统和所述涡旋驱动系统被构造成可选择性地同时运转
根据本公开的其他方面，所述变位驱动系统包括变位驱动电机，所述变位驱动电机具有可操作地耦接于所述容器支撑平台的旋转输出轴，以将所述输出轴的动力旋转转换成所述容器支撑平台的旋转。
根据本公开的其他方面，所述变位驱动电机由安装到所述输出轴的驱动轴轮、耦接到所述容器支撑平台的变位驱动皮带轮以及绕所述驱动轴轮和所述变位驱动皮带轮串接的驱动皮带而可操作地耦接到所述容器支撑平台。
根据本公开的其他方面，所述变位驱动电机由被所述输出轴旋转的驱动轴齿轮和耦接到所述容器操作平台的变位驱动齿轮而可操作地耦接到所述容器支撑平台，其中所述驱动轴齿轮与所述变位驱动齿轮可操作地接合。
根据本公开的其他方面，所述涡旋驱动系统包括具有输出轴的涡旋驱动电机，以及涡旋传动系统。所述涡旋传动系统耦接到所述涡旋驱动电机和所述容器支撑平台，并构建和配置成将所述涡旋驱动电机的所述输出轴动力旋转转换成所述容器支撑平台的轨道移动。
根据本公开的其他方面，所述流体容器混合装置还包括耦接到所述涡旋驱动电机的驱动轴轮和串接在所述驱动轴轮上的涡旋驱动皮带。所述涡旋传动系统包括：涡旋驱动皮带轮，所述涡旋驱动皮带串接在所述涡旋驱动皮带轮上以将所述涡旋驱动电机的旋转传送到所述涡旋驱动皮带轮；涡旋轮；可旋转地耦接所述涡旋驱动皮带轮和所述涡旋轮的轴；耦接到所述涡旋轮的至少两个旋转涡旋元件，使得涡旋轮的旋转导致所述旋转涡旋元件的相应旋转；以及至少两个偏心联接器，所述偏心联接器的每一个在相对于相应旋转涡旋元件的旋转轴线偏移的位置从每个旋转涡旋元件延伸。所述容器支撑平台耦接到所述偏心联接器，使得所述涡旋元件的旋转经由所述偏心联接器对所述容器支撑平台在所述轨道路线上施加动力移动。
根据本公开的其他方面，所述流体容器混合装置还包括附接于所述轴并随其旋转的配重，所述轴耦接所述涡旋驱动皮带轮和所述涡旋轮。
根据本公开的其他方面，每个偏心联接器相对于所述旋转涡旋元件的相应一个的旋转轴线具有相同的偏移。
根据本公开的其他方面，所述涡旋轮包括涡旋皮带轮，每个旋转涡旋元件包括涡旋惰轮，所述涡旋传动系统还包括将所述涡旋皮带轮耦接到所述涡旋惰轮的皮带。
根据本公开的其他方面，所述流体容器混合装置还包括一个或多个皮带张紧器，所述皮带张紧器构造用于调整将所述涡旋皮带轮耦接到所述涡旋惰轮的皮带的张力。
根据本公开的其他方面，每个皮带张紧器包括滑块，可旋转地安装于所述滑块并抵靠将所述涡旋皮带轮耦接到所述涡旋惰轮的皮带的张紧轮，以及构造成将所述滑块和所述张紧轮固定到位、以在所述皮带上提供所述张力的张紧调节螺丝。
根据本公开的其他方面，所述涡旋惰轮距所述涡旋皮带轮的旋转轴线相同的径向距离。
根据本公开的其他方面，所述涡旋惰轮相对于所述涡旋皮带轮以等角间距布置。
根据本公开的其他方面，所述涡旋轮包括涡旋齿轮，所述涡旋传动系统包括与每个偏心联接器有关的齿轮链，由此每个旋转涡旋元件包括一套相关齿轮链，其中每个齿轮链被构建和配置成将每个偏心联接器与所述涡旋齿轮可旋转地耦接。
根据本公开的其他方面，每个齿轮链包括与所述涡旋齿轮接合并与所述旋转涡旋元件接合的传导齿轮。
根据本公开的其他方面，所述容器支撑平台包括转盘和附接于所述转盘的流体容器托盘。
根据本公开的其他方面，所述容器支撑平台包括多个容器插座，每个所述容器插座被构造成接收流体容器。
根据本公开的其他方面，所述容器插座包括至少两个不同尺寸。
根据本公开的其他方面，每个容器插座包括开口，通过所述开口可读取保持在其中一个所述容器插座内的所述流体容器上的机器可读码。
根据本公开的其他方面，每个容器插座包括被构造成在所述容器插座内可释放地保持容器的流体容器固位元件。
根据本公开的其他方面，所述容器插座固位元件包括弹性元件，所述弹性元件被构造成当容器被放入其中一个容器插座时受到压缩，并弹性扩张以将所述容器压抵所述容器插座的壁。
根据本公开的其他方面，所述流体容器混合装置还包括构造成指示所述变位驱动系统和所述涡旋驱动系统的至少一个的位置或状态的反馈传感器。
根据本公开的其他方面，所述流体容器混合装置还包括构建和配置成读取所述容器支撑平台上携载流体容器上的机器可读码的机器码读取器。
根据本公开的其他方面，所述机器码读取器包括条码读取器。
根据本公开的其他方面，所述机器码读取器包括射频读取器。
根据本公开的其他方面，所述流体容器混合装置包括三个涡旋元件，每个涡旋元件包括涡旋惰轮。所述涡旋传动系统还包括将所述涡旋皮带轮耦接到其中两个涡旋惰轮的皮带。所述装置进一步地包括：被构造成调节皮带张力并位于所述涡旋皮带轮和所述两个涡旋惰轮中的一个之间的第一皮带张紧器；被构造成调节皮带张力并位于所述涡旋皮带轮和所述两个涡旋惰轮的另一个之间的第二皮带张紧器；被构造成调节皮带张力并位于所述两个涡旋惰轮之间的第三皮带张紧器。所述第一、第二和第三皮带张紧器构造成调整所述涡旋皮带轮与所述两个涡旋惰轮的某一个之间，以及所述两个涡旋惰轮之间的皮带长度，以调节与所述两个涡旋惰轮有关的偏心联接器的相对相位。
根据本公开的其他方面，流体容器混合装置进一步包括被支撑在所述容器支撑平台上并包括蒸发限制插件的至少一个容器，所述蒸发限制插件包括从所述容器开口延伸到所述容器内的管体，所述管体在其内形成一个或多个孔以允许流体流入所述管体内的空间或从其流出。
根据本公开的其他方面，所述蒸发限制插件具有不规则的底部边缘，使得所述底部边缘的至少一部分不垂直于所述管体的纵向轴线，由此当所述蒸发限制插件被完全插入到所述容器内时，在所述底部边缘和所述容器的底表面之间形成缝隙。
根据本公开的其他方面，所述蒸发限制插件包括构造成接合所述容器的一部分以将所述插件固定在所述容器内的固位特征。
根据本公开的其他方面，所述固位特征包括构造成接合所述容器的内表面的棘爪。
根据本公开的其他方面，所述固位特征包括形成在所述管体的顶部的两个或更多向外张开的翼片，所述翼片构造成当所述插件插入到容器内时向内偏转并弹性压抵所述容器的内表面。
本公开的其他方面以选择性地输送多个流体容器或摇动所述流体容器以混合所述流体容器的内容的方法来实施。所述方法包括：在容器支撑平台上支撑所述多个流体容器；通过将每个容器顺序放置在一个或多个预定位置上移动所述流体支撑平台以变位所述流体容器；以及通过以涡旋运动移动所述容器支撑平台来摇动所述流体容器以混合所述流体容器的内容物，所述涡旋运动包括以绕轨道中心的轨道路线移动所述容器支撑平台，其中所述移动步骤和所述摇动步骤独立地进行。
根据本公开的其他方面，移动所述流体支撑平台以变位所述流体容器包括绕旋转轴线旋转所述容器支撑平台。
根据本公开的其他方面，所述方法进一步包括在所述移动步骤和所述摇动步骤的至少一个期间监视容器支撑平台的位置或状态。
根据本公开的其他方面，所述多个流体容器的每一个包括在移动步骤期间或者暂停移动步骤时由机器码读取器读取的机器可读识别标记。
根据本公开的其他方面，所述方法进一步包括在所述容器支撑平台上支撑一个或更多容器，并且至少一个容器提供有蒸发限制插件，所述蒸发限制插件包括从所述容器开口延伸到所述容器内的管体，并在所述管体内提供一个或多个孔以允许流体流入所述管体内的空间或从其流出。
根据本公开的其他方面，所述方法进一步包括使所述蒸发限制插件具有不规则的底部边缘，使得所述底部边缘的至少一部分不垂直于所述管体的纵向轴线，由此当所述蒸发限制插件被完全插入到所述容器内时，在所述底部边缘和所述容器的底表面之间形成缝隙。
根据本公开的其他方面，所述方法进一步包括使所述蒸发限制插件包括构造成接合所述容器的一部分以将所述插件固定在所述容器内的固位特征。
本公开的其他方面以用于容器的蒸发限制插件实施，所述蒸发限制插件包括管体和在管体一端的不规则边缘。所述管体从所述容器开口延伸到容器内并具有形成在其内的一个或更多孔以允许流体流入所述管体内的空间或从其流出。至少一部分不规则边缘不垂直于管体的纵轴使得当所述蒸发限制插件被完全插入到所述容器内时所述不规则边缘与所述容器的底表面之间形成缝隙。
根据本公开的其他方面，所述蒸发限制插件包括构造成接合所述容器的一部分以将所述插件固定在所述容器内的固位特征。
根据本公开的其他方面，所述固位特征包括构造成接合所述容器的内表面的棘爪。
根据本公开的其他方面，所述固位特征包括形成在所述管体的顶部的两个或更多向外张开的翼片，所述翼片构造成当所述插件插入到容器内时向内偏转并弹性压抵所述容器的内表面。
本公开的其他特征和特点，以及操作方法，结构和零件组合的相关元件的功能，以及制造经济性将在参照附图考虑以下说明书和所附权利要求时变得显而易见，所有这些构成本说明的一部分，其中相似的附图标记在各种附图表示相应的零件。
附图说明
结合于此的附图形成说明书的一部分，示出了本公开的各种非限制性实施例。在附图中，共同的附图标记表示相同或功能类似的元素。
图1是实施本公开的若干方面的流体容器混合装置的顶透视图。
图2是装置的部分放大顶透视图。
图3是装置的底透视图。
图4是去除了装置的容器托盘和转盘的情况下，装置的顶透视图。
图5是去除了容器托盘和转盘的情况下，装置的顶平面图。
图6是去除了容器托盘并示出装置转盘的情况下，装置的顶透视图。
图7是沿图5中VII-VII线的装置的部分剖视图。
图8是沿图5中VIII-VIII线的装置的部分剖视图。
图9是在没有容器托盘或转盘的情况下，示出实施本公开的若干方面的流体容器混合装置的另一实施例的顶透视图。
图10是图9中示出的装置的顶透视图。
图11是沿图9中XI-XI线的装置的剖视图，并示出转盘和容器托盘。
图12是流体容器混合装置的动力和控制系统的示意图。
图13示出装置的涡旋运动。
图14是蒸发限制容器插件的透视图。
图15是插入到容器中的容器插件的剖视透视图。
图16是根据另一实施例的蒸发限制容器插件的透视图。
图17是另一实施例的剖视透视图，容器插件插入到窗口内。
具体实施方式
除非另有定义，这里所用的所有专门术语、符号或其它科学术语具有与本公开所属领域普通技术人员通常理解相同的含义。这里所描述或参考的许多技术或过程由本领域技术人员良好理解并采用常规方法通常地应用。适当地，除非另有标注，涉及使用可商购套件和试剂的过程通常根据制造商规定协议和/或参数进行。这里引用的全部专利、申请、已公开申请和其它出版物通过全文引用合并于此。如果此部分阐述的定义与通过全文引用合并于此的专利、申请、已公开申请和其它出版物中阐述的定义相反或不一致，以此部分阐述的定义为准。
在这里所用的“一”或“一个”表示“至少一个”或“一个或多个”。
本说明书在描述一个部分、装置、位置、特征或其一部分的位置和/或取向时会采用相对的空间和/或取向术语。除非特别指出，或除非由本说明书的上下文指明，这样的术语，包括但不限于顶、底、下方、以下、在顶上、上部、下部、左、右、前、后、下一个、相邻、之间、水平、竖直、对角、纵向、横向等，是为了便于在图中指示这样的部件、装置、位置、特征或其一部分而使用，不代表是限制。
采用本公开的若干方面的流体容器混合装置在图1、2和3中由附图标记100表示。装置100包括容器支撑平台，所述容器支撑平台构造成保持一个或多个流体容器并被选择性地将当前每个容器变位到预定的位置。在本公开中，“变位”容器指的是移动流体容器支撑平台上携载的容器以有选择地且顺序地将每个容器放置在一个或多个预定的位置。在所示实施例中，容器支撑平台可绕旋转轴线旋转。在其它实施例中，容器变位可包括在以预定路线移动的一个或多个支架上移动容器，预定路线具有圆形、卵形或其它连续形状。在所示实施例中，容器支撑平台包括容器托盘110和转盘150，所述容器托盘110构造成保持多个流体容器，容器托盘110附接于所述转盘150。
容器支撑平台还构造成以涡旋路线或绕轨道中心的轨道路线可移动。
在本说明书的上下文中，术语涡旋、轨道或类似的术语用于描述流体支撑平台(流体容器托盘110和转盘150)的运动时，指的是整个流体容器支撑平台绕轨道或涡旋移动的运动路线，其中心与窗口支撑平台的变位无关(例如，流体容器支撑平台围绕平台旋转轴线旋转或自旋)。这在图13中示出，其示出转盘150的涡旋运动。在涡旋运动时，转盘150被移动，使得当转盘移动通过位置1501、1502、1503、1504时，转盘150的中心“C”以轨道中心CO为中心绕涡旋圈CV轨道运动，通过位置C1、C2、C3、C4。
装置100还包括耦接到流体容器支撑平台并构建和配置成对流体容器支撑平台的变位提供动力的转盘驱动系统200。在所示实施例中，转盘驱动系统200对流体容器支撑平台绕其旋转轴线旋转提供动力。装置100还包括耦接到流体容器支撑平台并构造成实现流体容器支撑平台绕其轨道中心涡旋、轨道移动的涡旋驱动系统300。
转盘驱动系统200和涡旋驱动系统300在一个实施例中彼此独立，使得容器托盘和转盘可被独立地变位(例如，绕中心旋转轴线旋转)或绕多个涡旋轴涡旋。转盘驱动系统200和涡旋驱动系统300也可同时运转以同时旋转和涡旋容器托盘，这会有助于改善容器内容物的混合。
如图1和2所示，容器托盘110包括多个杯状的、大致圆柱形容器插座，并可包括多种尺寸的容器插座，例如较大的容器插座112和较小的容器插座116，构造成接收并保持多种尺寸的流体容器(例如瓶)126、128、130。另外，为了兼容不同的容器尺寸，可为插座112、116提供独立的滴入适配器。该适配器将允许在插座112、116内引入并固定放置直径小于插座112、116直径的流体容器。容器托盘110优选是圆形的，容器插座112、116优选地绕容器托盘110的中心轴对称布置。在所示实施例中，容器插座112包括面向外的开口114，容器插座116包括面向外的开口118。开口114、118构造成使得安装在机器码读取器支架122上的机器码读取器124读取布置在容器上并与开口114或118对齐的机器码。机器码读取器124可为构造成读取形成在标签上的一维和/或二维条码的条码读取器，所述标签位于安放在容器插座112、116内的容器126、128、130上。可以预期其它机器码读取器设备，例如射频识别。每个容器插座112、116可包括在容器没有被保持在相关插座内时由读取器124读取的空插座标签。
容器托盘110可由任何合适的材料形成，在一个例子中，它由模塑材料形成。
容器托盘110还包括位于每个容器插座112、116内的容器固位元件120。固位元件120可为弹性元件，该弹性元件构造成当容器被安放到容器插座内时压缩，并弹性扩张以将容器压抵容器插座壁。在所示实施例中，容器固位元件120包括由弹簧钢的弓形条形成的弹簧夹，并在每个容器托盘112的径向向内部分附接于容器托盘110。备选地，弹簧夹可由注塑材料而不是弯曲的金属制成。如本领域技术人员会理解的，容器固位元件120构造成当适当尺寸的容器被安放在容器插座112或116内时向内折弯，固位元件120的弹性会朝各自容器插座112或116的开口114或118径向朝外推容器。固位元件120的一个目的是防止容器在其各自容器插座112或116内旋转(这会使条码标签未对齐而无法读取)，并防止容器在其各自容器插座112或116内松动。固位元件120可被构造成兼容不同尺寸的容器。如图1所示，容器128和130是不同尺寸的，并且都被保持在“大的”插座112内。图1所示弹簧夹120可压缩到很大程度，以兼容较大的容器128，并可压缩到较小程度并可扩张，以将较小的容器130牢固地保持在尺寸过大的插座112内。
如图3和6所示，转盘150包括形状上可为圆形的盘，并构造成可绕其中心轴线旋转。在其它实施例中，转盘具有其它形状，并都构造成可绕大致垂直于转盘平面的轴线放置。转盘150可由具有足够强度、刚性和机械加工性的任何合适的材料形成，在某些实施例中，优选是轻质的。合适的示例材料包括铝、不锈钢或多种已知的工程塑料。
三个槽152形成穿过转盘150。转盘150还与延伸穿过形成于转盘150内的相应开口的三个偏心联接器342、352、362接合。楔形配重180位于轴向延伸通过转盘150的轴316上。关于槽152、偏心联接器342、352、362、配重180和轴316的结构和功能的进一步细节，将在下面描述。
如图2和6所示，容器托盘110可由任何合适的装置固定于转盘150，合适的装置包括机械紧固器，例如延伸通过容器托盘110并进入绕转盘150外周形成的螺丝接收开口的螺丝156。
示例的转盘驱动系统200的细节在图3、4和5中示出，转盘驱动系统200包括耦接到容器支撑平台的转盘驱动电机202。在所示实施例中，转盘驱动电机202具有附接于电机202的外轴的驱动轴轮204。可旋转的转盘驱动皮带轮208耦接于转盘150。转盘驱动皮带206在转盘驱动电机202的驱动轴轮204和转盘驱动皮带轮208上延伸，使得驱动轴轮204由转盘驱动电机202驱动的旋转，经由转盘驱动皮带206，对转盘驱动皮带轮208和转盘105的旋转提供动力。
转盘驱动电机202优选为步进电机，并可包括旋转编码器，用于控制和监视电机202和由其旋转的转盘驱动皮带轮208和转盘150的旋转位置。转盘皮带轮208可包括可旋转反馈传感器，例如home flag。在所示实施例中，联接器209从转盘皮带轮208向下突出(见图3)，联接器209可由安装在皮带轮208底下的home flag传感器(例如，开槽的光学传感器)(未示出)检测。其它类型的传感器可用于指示home位置。这样的传感器可包括近距离传感器、磁传感器、电容传感器等。
涡旋驱动系统300的细节在图3、4、5、7和8中示出。如图3和4示出，涡旋驱动系统300包括耦接到容器支撑平台的涡旋驱动电机302。在所示实施例中，涡旋驱动电机302具有驱动轴轮304。涡旋驱动皮带306将涡旋驱动电机302的驱动轴轮304耦接到涡旋传动系统308。备选地，涡旋驱动电机302可由一个或多个齿轮或本领域普通技术人员已知的用于耦接电机动力的其它装置耦接到涡旋传动系统。涡旋传动系统耦接到涡旋驱动电机302并耦接到流体容器支撑平台(所示实施例中的容器托盘110和转盘150)，并构建和配置成将涡旋驱动电机302的输出轴的动力旋转转换成流体容器支撑平台的轨道移动。
在所示实施例中，涡旋传动系统308包括涡旋驱动皮带轮310，涡旋驱动皮带306绕所述涡旋驱动皮带轮310串接。涡旋驱动皮带轮310附接于可旋转地安装于轴承318内的轴316。轴承318包括圆柱形外壳320和从圆柱形外壳320径向延伸的轴承安装凸缘324。轴316延伸穿过圆柱形外壳320，且其在其内由两个纵向隔开的针轴承支撑件322、323可旋转地支撑。涡旋轮在所示实施例中包括涡旋皮带轮326，在中间部分附接于轴316，配重180在上端附接于轴316。
涡旋驱动电机302优选为步进电机并可包括旋转编码器。涡旋传动系统可包括反馈传感器。在所示实施例中，变位轮312附接于涡旋驱动皮带轮310，变位轮312的旋转位置，例如“home”位置，可由传感器314检测，所述传感器314可包括开槽的光学传感器。其它类型的传感器可用于指示home位置。这种传感器可包括近距离传感器、磁传感器、电容传感器等。
在所示实施例中，如图4和5所示，每个偏心联接器332、342、352在相应的涡旋元件上方延伸，所述涡旋元件在所示实施例中包括相应的惰轮330、340、350。涡旋惰轮330、340、350安装在转盘驱动皮带轮208上并绕驱动皮带轮208的旋转中心随其旋转。偏心联接器342、352、362或其部分延伸通过转盘150，如图6所示，从而将转盘150可旋转地耦接到转盘驱动皮带轮208，使得转盘驱动皮带轮的旋转导致转盘150的相应旋转。
偏心联接器332、342、352还包括一部分涡旋传动系统308。偏心联接器332、342、352的部分或全部耦接到涡旋轮以将偏心旋转传递到所耦接的偏心联接器。在图4和5所示实施例中，涡旋惰轮330、340、350均可旋转地安装到转盘驱动皮带轮208，并耦接到涡旋皮带轮326。惰轮330、340、350的旋转轴均位于距涡旋皮带轮326中心相同的径向距离，涡旋皮带轮326中心相应于轴316的中心，但并不要求这些轴位于相同的径向距离。另外，涡旋惰轮330、340、350定位成绕涡旋皮带轮326以120°的间距等角分布，但也不要求涡旋皮带轮以等角间距隔开。
现参考图4和5，在转盘驱动皮带轮208上方，蛇形带328在涡旋皮带轮326、涡旋惰轮330以及涡旋惰轮340周围延伸。由涡旋驱动皮带306和涡旋电机302造成的涡旋驱动皮带轮310的旋转导致轴316的旋转，从而旋转涡旋皮带轮326。如从图4和5理解的，涡旋皮带轮326的旋转经由蛇形带328导致涡旋惰轮330和340的相应旋转。
蛇形带328上的适度张紧由张紧调节器380、390和400保持。张紧调节器380位于涡旋皮带轮326与涡旋惰轮330之间，并包括位于转盘驱动皮带轮208内形成的表面槽220内的滑块382，可旋转地安装到滑块382的张紧轮386，以及延伸通过滑块382并通过形成于转盘驱动皮带轮208内的通槽210的张紧调节螺丝384。张紧轮386抵靠蛇形带328，并且通过松开张紧调节螺丝384而调节带328上的张力，从而允许滑块382在表面槽220内相对蛇形带328移动。然后张紧调节螺丝384被重新拧紧，以将滑块382和张紧轮386固定于在蛇形带328中提供所需张紧的位置处。
张紧调节器390位于涡旋惰轮330和涡旋惰轮340之间，并包括位于形成在转盘驱动皮带轮208内的表面槽220内的滑块392，可旋转地安装于滑块392的张紧轮396，以及延伸通过滑块392并通过形成于转盘驱动皮带轮208内的通槽210的张紧调节器螺丝394。张紧轮396抵靠蛇形带328，并且通过松开张紧调节螺丝394而调节带328上的张力，从而允许滑块392在表面槽220内相对蛇形带328移动。然后张紧调节螺丝394被重新拧紧以将滑块392和张紧轮396固定于在蛇形带328中提供所需张紧的位置处。
类似地，张紧调节器400位于涡旋惰轮330和涡旋惰轮340之间，并包括位于形成在转盘驱动皮带轮208内的表面槽220内的滑块402，可旋转地安装于滑块402的张紧轮406，以及延伸通过滑块402并通过形成于转盘驱动皮带轮208内的通槽210的张紧调节器螺丝404。张紧轮406抵靠蛇形带328，并且通过松开张紧调节螺丝404而调节带328上的张力，从而允许滑块402在表面槽220内相对蛇形带328移动。然后张紧调节螺丝404被重新拧紧以将滑块402和张紧轮406固定于在蛇形带328中提供所需张紧的位置。
有三个张紧调节器380、390、400，各自对应蛇形带328在涡旋惰轮330与涡旋惰轮340之间、在涡旋惰轮340与涡旋皮带轮326之间以及在涡旋皮带轮326与涡旋惰轮330之间的一个跨度，从而调节偏心联接器332、342、352相对彼此的相位。蛇形带328上的张紧调节器380、390和400至少起到耦接作用。首先，张紧调节器张紧带228。另外，张紧调节器380、390、400还记录偏心联接器332、342、352的相位。张紧调节器380、390、400还使配重180与偏心联接器332、342、352记录异相180度。在一个实施例中，不会相对于涡旋惰轮330、340和涡旋皮带轮326上的皮带轮齿调节偏心联接器332、342、352。因此，偏心联接器332、342、352与配重180可通过调节三个惰轮330、340、350的每一个之间的皮带长度而记录相位。
重要的是每个偏心联接器332、342、352相对各涡旋惰轮330、340和350具有相同的偏移量(即、偏心度)。另外，涡旋惰轮330、340、350的旋转位置必须协同，使得每个偏心耦接器332、342、352相对于相应的涡旋惰轮330、340和350的旋转轴线处于相同的旋转位置，否则涡旋驱动系统700会卡住。这可通过如上所述利用张紧调节器380、390、400调节涡旋惰轮330、340、350之间的皮带长度而实现。
如上所述，偏心联接器332、342和352耦接到转盘150。每个偏心联接器332、342和352位于相对相应的涡旋惰轮330、340和350的旋转中心定位于偏心，或偏移的位置。如此，涡旋惰轮330和340经由蛇形带328和涡旋皮带轮326的旋转导致每个偏心联接器332和342的振荡、涡旋运动，并传递到与其耦接的转盘150。所示实施例中的涡旋惰轮350没有经由蛇形带328耦接于涡旋皮带轮326。涡旋皮带轮350及从其延伸的偏心联接器352是为转盘150提供第三点支撑的从动轮，并以与转盘150相同的涡旋路线移动。
由涡旋驱动系统300导致的转盘150的涡旋运动在图13中示出。如上所述，在涡旋运动期间，转盘150由偏心联接器332、342的偏心旋转所移动，使得当转盘移动通过位置1501、1502、1503、1504时，转盘150的中心“C”以轨道中心CO为中心绕涡旋圈CV轨道运动，通过位置C1、C2、C3、C4。在涡旋运动期间，转盘150的每个点绕具有与CV相同半径的圆周轨道运动。CV的半径相应于偏心联接器332、342、352相对于涡旋惰轮330、340、350的旋转轴的偏心偏移量。
配重180的作用是使由装置产生的振动最小化，从而限制会由装置作用到采用该装置的仪器或实验室的振动。配重180附接于轴316并位于容器托盘110底下。转盘150和容器托盘110相对于配重180的运动的旋转模式类似于凸轮轴。在一个实施例中，配重180的质量×半径的积等于(容器支撑平台的质量，即转盘150和容器托盘110的质量)×(其有效半径)+(1/2占据容器托盘110内的每个容器插座112、116的全套瓶，例如，图1中所示容器托盘110内的14个瓶的质量)×(瓶的有效半径)
当然，根据容器托盘110上的瓶的液位，配重180的质量可变化，这会对装置的最终振动有影响。选择配重质量等于全部瓶子的整体预期质量的一半，提供合理的中间基础。装置内的任何振动归因于瓶子内液位变化到液位高于或低于理想的/校准的配重质量的程度。因此，作为装置的总质量的一部分，瓶子内流体的质量的潜在可变性低，提供最小的振动。
另外，可提高转盘和容器托盘(和配重)的质量，以减少由改变瓶子内液位而导致的质量可变性的总效果。但这也会要求更大的转盘驱动和涡旋驱动电机。
提供配重180有许多好处。首先，采用配重实现的振动减少提高装置，尤其是驱动电机的运行寿命，这是因为驱动系统会受到振动水平减少的影响。另外，装置可应用于要求非常精确的运动和空间公差非常小的流体分配的诊断系统中，以准确操作其众多移动部件，例如应用于流体分配移液器。在这样校准过的环境中导入过多的振动会不利地影响移液器和/或其它模块的准确定位。这种不准确会导致，例如，系统失效、污染、取样处理失效和相关问题。
在图7中示出转盘驱动皮带轮208和涡旋皮带轮326的旋转安装的细节，图7是沿图5中VII-VII线的装置的部分横断剖视图。如图7所示，转盘驱动皮带轮208相对轴承318的非旋转圆柱形外壳320通过上下轴承座圈216、218被可旋转地支撑。轴316被位于轴承318的固定的非旋转圆柱形外壳320内的间隔开的针轴承座圈322、323支撑在轴承318内。轴承座圈216、218将转盘驱动皮带轮208从涡旋传动系统308可旋转地隔离。因此，转盘驱动皮带轮208能独立于轴316及与其连接的涡旋驱动皮带轮310和涡旋皮带轮326旋转。另外，包括轴316、涡旋驱动皮带轮310和涡旋皮带轮326的涡旋传动系统308，可独立于包括转盘驱动电机202、转盘驱动皮带206和转盘驱动皮带轮208的转盘驱动系统200旋转。如此，容器托盘110可由转盘驱动系统200选择性地旋转，以将其上携载的任何容器安放在需要的旋转位置上，或整个容器托盘110可由涡旋驱动系统300呈涡旋运动移动，以摇动其上携载的容器的内容物。旋转运动和涡旋运动可独立进行。在某些特别优选的实施例中，旋转运动和涡旋运动独立进行。
在图8中示出涡旋惰轮340的细节和张紧调节器400的细节，图8是图5中沿VIII-VIII线的部分剖视图。涡旋惰轮340包括皮带轮348和从皮带轮348向下延伸的中心惰轮轴346。皮带轮348在其下侧上被挖空，并座放在转盘驱动皮带轮208的升高的柱形台212上。惰轮轴346延伸通过穿过升高台212形成的中心轴向开口，并被隔开的轴承座圈354和356可旋转支撑。惰轮轴346的端部在形成于转盘驱动皮带轮208的下侧上的圆柱形凹部214内结束。位于惰轮轴346下端上的截头圆锥垫片抵靠下座圈轴承356的内座圈，并且位于轴346的端部上的固位夹360将惰轮340固定到位。惰轮轴皮带轮346的端部、垫片358和固位夹360都位于凹部214内，使得涡旋惰轮340的任何部分都不延伸到转盘驱动皮带轮208的底部下。
偏心联接器342包括在相对惰轮轴346的偏移位置从皮带轮348向上延伸的偏心轴364。偏心轴364延伸通过转盘150内的开口，并由位于凹部154内的轴承座圈368支撑，凹部154形成在转盘150的下侧内，截头圆锥垫片370位于皮带轮348的顶部与轴承座圈368的底部之间。帽部366可旋转地安装在偏心轴364的上端上，在转盘150上方延伸，从而相对轴364可旋转。
涡旋惰轮330和350各包括与图8所示的涡旋惰轮340的组件大致一致的组件。
张紧调节器400包括从滑块402向上延伸的轮轴410。张紧轮406同轴安装在轮轴410上并相对轮轴410由上下轴承座圈412、414可旋转地支撑，上下轴承座圈412、414由定位在张紧轮406的上凹部内的截头圆锥垫片416和固位夹418固定到位。张紧调节螺丝404延伸通过穿过转盘驱动皮带轮208形成的槽210。滑块402位于在转盘驱动皮带轮208的上表面内形成的表面槽220内。形成在转盘150内的槽152提供访问张紧调节器400的途径。转盘150相对于转盘驱动皮带轮208因偏心联接器332、342、352的偏心旋转而产生的轨道路线，导致槽152的位置相对于张紧调节器380、390、400移动。如此，转盘150可相对于转盘驱动皮带轮208移动，以将槽与偏心联接器332、342、352对齐。
张紧调节器380和390包括与图8所示的张紧调节器400的组件大致一致的组件。
实施本公开的若干方面的流体混合装置的另一实施例在图9、10和11中用附图标记500指代。装置500包括容器支撑平台，所述容器支撑平台构造成保持一个或多个流体容器并选择性地将当前每个容器变位到预定的位置。在所示实施例中，容器支撑平台构造成可绕旋转轴线旋转。容器支撑平台还构造成以涡旋或绕轨道中心的轨道路线可移动。
在所示实施例中，容器支撑平台包括流体容器托盘510和转盘550(图11)。
装置500包括转盘驱动系统600，所述转盘驱动系统600耦接到容器支撑平台，并构建和配置成对流体容器支撑平台提供绕其旋转轴线旋转的动力。装置500进一步包括涡旋驱动系统700，其耦接到流体容器支撑平台并构造成使流体容器支撑平台绕轨道中心而涡旋、轨道移动。图9和10是装置的转盘驱动系统600和涡旋驱动系统700的顶透视图，没有转盘或流体容器托盘。图11是沿图9的XI-XI线的剖视图并示出涡旋驱动系统700、转盘550和容器托盘510。
参照图9和10，转盘驱动系统600包括转盘驱动电机602，优选是步机电机，具有附接于电机输出轴的驱动轴齿轮604。转盘驱动电机602通过驱动轴齿轮604与转盘驱动齿轮608的外围齿轮齿的接合而耦接于流体容器支撑平台。驱动轴齿轮604被转盘驱动电机602驱动而旋转，导致转盘驱动齿轮608绕其旋转轴线相应旋转。
参照图10，涡旋驱动系统700包括涡旋驱动电机702，所述涡旋驱动电机702具有驱动轴轮704，所述驱动轴轮704通过涡旋驱动带706(或齿轮或用于耦接涡旋驱动电机702的其它已知装置)耦接到涡旋传动系统708的涡旋驱动皮带轮710。参照图11，装置500的涡旋传动系统708还包括涡旋轮，所述涡旋轮在所示实施例中包括位于转盘驱动齿轮608上方并由轴716连接到涡旋驱动皮带轮710的涡旋齿轮726。配重180附接到轴716的上自由端。例如，利用一个或多个轴承座圈或其它形式的轴承(未示出)，轴716被可旋转地支撑在固定轴承外壳720内。转盘驱动齿轮608也由合适的轴承、轴承座圈或其它合适装置(未示出)被可旋转地支撑在轴承外壳720的外侧上，使得转盘驱动齿轮608和涡旋驱动皮带轮710和轴716可独立于彼此旋转。
涡旋传动系统708还包括偏心涡旋联接器736、746、756。如图9和10所示，每个偏心联接器736、746、756在旋转涡旋元件上方延伸，在所示实施例中，包括各自的端齿轮734、744、754。每个偏心涡旋联接器736、746、756由齿轮链耦接到涡旋齿轮726。具体地，偏心涡旋联接器736被包括传导齿轮732和端齿轮734的齿轮链730旋转，所述传导齿轮732与涡旋齿轮726直接接合，所述端齿轮734与传导齿轮732直接接合。偏心涡旋联接器736从端齿轮734轴向延伸，并相对端齿轮734的旋转轴线偏心地偏移。
偏心涡旋联接器746被包括传导齿轮742和端齿轮744的齿轮链740旋转，所述传导齿轮742与涡旋齿轮726直接接合，所述端齿轮744与传导齿轮742直接接合。偏心涡旋联接器746从端齿轮744轴向延伸，并相对端齿轮744的旋转轴线偏心地偏移。
偏心涡旋联接器756被包括传导齿轮752和端齿轮754的齿轮链750旋转，所述传导齿轮752与涡旋齿轮726直接接合，所述端齿轮754与传导齿轮752直接接合。偏心涡旋联接器756从端齿轮754轴向延伸，并相对端齿轮754的旋转轴线偏心地偏移。
端齿轮734、744、754均可旋转地安装到转盘驱动齿轮608。端齿轮734、744、754的旋转轴均位于距涡旋齿轮726的中心相同的径向距离，涡旋齿轮726的中心相应于轴716的中心，但不要求齿轮位于相同的径向距离。另外，端齿轮734、744、754定位成绕涡旋齿轮726以120°间距等角配置，但不要求端齿轮以等角间距定位。
在备选的实施例中，齿轮链可包括多于两个齿轮，只要在齿轮链中有偶数个齿轮(例如，2、4、6等)，使得涡旋齿轮726在与端齿轮734、744、754相同的方向上旋转，从而正确配重该机构。
每个端齿轮734、744、754的旋转导致相应的偏心联接器736、746、756的作用于容器托盘510的相应的涡旋、轨道移动。如此，通过齿轮链730、740、750，涡旋齿轮726的旋转导致偏心涡旋联接器736、746、756的相应旋转，这将涡旋轨道移动作用到容器托盘510。
如图11所示，偏心涡旋联接器756从可旋转地安装在转盘驱动齿轮608内的轴758延伸，并具有限定端齿轮754的中心轴线的旋转中心轴线。轴758可相对于穿过转盘驱动齿轮608形成的通孔由轴承(未示出)支撑。联接器756从轴758的旋转轴线偏移。偏心涡旋联接器736和746均具有与偏心涡旋联接器756的结构类似的结构。
偏心涡旋联接器736、746、756延伸通过转盘550并由此将转盘550与转盘驱动齿轮608可旋转地耦接，使得转盘驱动齿轮绕其旋转轴线的旋转导致转盘550和与其附接的容器托盘510的相应旋转。
图12是用于控制实施本公开的若干方面的流体容器混合装置的操作的控制系统的示意图。在图12中由附图标记800表示流体容器混合装置，所述流体容器混合装置构造成例如通过装置旋转而提供装置上携载的一个或多个容器的独立定位，以及提供容器的涡旋以摇动容器的内容物。装置800可相应于上述装置100或装置500。装置的定位运动由箭头“R”表示，其代表装置绕中心C的旋转。装置的涡旋由三个箭头“V”表示。装置的旋转由变位驱动系统实现以提供装置的旋转动力，所述变位驱动系统包括耦接到由双线810表示的装置800的变位电机804。装置的涡旋运动V由涡旋驱动系统实现以提供装置的涡旋运动动力，所述涡旋驱动系统包括耦接到由双线812表示的装置800的变位电机806。变位电机804和涡旋电机806由耦接到控制器802并由其控制，所述控制器802也连接到可控电源814。控制器802将动力和操作控制信号提供到变位电机804和变位电机806。控制器802还可以从变位电机804和变位电机806接收呈旋转编码器计数以及其它反馈传感器信号的形式的数据。框808表示耦接到混合装置800的反馈传感器，例如旋转home flag，涡旋位置home flag等，并连接到控制器802以提供定位，或其它状态，以及用于产生控制信号以操作变位电机804和变位电机806的反馈。
蒸发限制容器插件
携载在混合设备100或500的流体容器支撑平台上的容器的内容物可包括流体溶液或悬浮液。典型的流体内容物可包括包含固体载体(solidsupport)，例如硅土或磁性响应颗粒或珠的试剂，见Boom等人的美国专利5,234,809和Weisburg等人的美国专利6,534,273。这样的固体载体会对在样本处理过程中固定核酸有用，以去除放大和/或检测的抑制物。用于该目的的合适的试剂包括上述靶捕捉试剂。如在本公开其它地方所述的，例如通过摇动包含流体内容物的容器而混合流体内容物帮助维持悬浮材料在流体内悬浮。
即使没有悬浮颗粒或固体载体，流体溶液的一个或多个成分也可能从溶液中沉淀出来，有可能影响从容器取出的溶液的浓度。即使浓度的小变化也会在用这种溶液进行的测试或实验上有不利的影响。例如通过摇动包含流体内容物的容器而混合流体内容物会实际上减慢和/或逆转这样的沉淀。
容器通常以开放状态携载，以备由流体转移装置，例如自动移液器访问每个容器的流体内容物。流体转移装置可访问容器的流体内容物以从容器取出流体和/或将另外的流体分配到容器内。例如为了确定或验证容器内流体的高度，用于计算容器内剩余的流体容量，流体转移装置可包括构造成检测容器内流体表面的移液器。用于该目的的合适的移液器由Lipscomb等在美国专利6,914,555中公开。
当容器处于开放状态时，容器的流体内容物暴露到大气，并且，因此可被蒸发。混合只会加重这个问题，因为混合导致加强流体表面对大气的暴露，因此潜在地加速蒸发率。
在图14和15中由附图标记820表示用于减少从容器蒸发的量的蒸发限制容器插件。插件820包括加长的管体822，在管体822的侧壁内形成有多个孔828。在示范实施例中，管体822是圆柱形的并且从其一端到其另一端具有大致恒定的直径。孔828可为圆形，如所示，或可具有其它形状。孔828的形状可由制造实用性来规定。在一个实施例中，每个孔828的尺寸是大约1/16英寸，但可为任何合适的尺寸。当容器的流体内容物包括固体或半固体颗粒悬浮物时，孔828的尺寸应允许颗粒通过容器插件820的管体822。
在一个实施例中，孔828可为沿管体822纵向排列并可设置在管体822的一个或多个侧面上。不要求孔828对齐，如图中所示。孔的配置可由例如制造实用性的考虑而规定。孔828可设置在管体822上直径相对位置或绕管体822隔开的两组或更多组——例如两行或更多行——孔。在各种实施例中，在容器插件820的两个相对侧的每一个上具有至少三个孔，并且在这种实施例中在插件820的两个相对侧的每一个上可具有4、5、6或更多个孔。
在各种实施例中，插件820可包括围绕顶部开口的斜面826以及不规则或波浪形底部边缘830。
图15是插入到各自容器840的容器插件820的剖视透视图。在该实施例中，插件820通过在容器840颈部842顶部的开口插入到容器840内。在示例实施例中，管体822的外部尺寸(例如，外部直径)符合，即，略小于颈部842的内部尺寸(例如，直径)，使得容器插件820紧密配合在容器840内。在各种实施例中，插件固位特征，例如，棘爪824弹性接合颈部842的内表面，以帮助固位容器840内的插件。围绕插件820的顶部开口的斜面826会帮助朝插件820中心重定向未对准的流体转移装置(例如移液器末端部件)。如图15所示，容器插件820的长度可使得插件820的顶端位于容器颈部842顶部或恰在其下，插件820的下端830与容器840的底部844接触。尽管不作要求，但使容器插件820与容器840的底部844接触会对插件在容器840内的稳定有帮助。这在用移液器末端访问容器840时很重要，尤其是在移液器末端能有助于水平感应(例如，电容性水平感应)，并且系统构造成在检测到移液器末端与流体表面接触时开始在移液器末端的流体吸入的情况下，这是因为移液器末端与未对准的插件之间的接触会导致相关分析器的移液器过早开始吸入步骤。容器插件820的不规则或波浪形底部边缘830防止底部边缘与容器840的底部844形成密封接触。底部边缘830的形状还在容器插件820的底部边缘830与容器840的底部844之间生成促进填充和移除容器840的流体内容物的一个或更多缝隙832。
插件820的有益之处是它限制在容器840内的流体表面暴露于大气的量，因此与没有插件820的容器840相比时，减少流体蒸发量。这是因为只有管体822内的流体表面暴露于大气。因此，蒸发损失的流体损失被最小化，由此使更多的流体能供预期使用。减少蒸发还增加仪器上的开放容器840的稳定性。
容器插件在延迟从容器840蒸发液体的方面是有效的，但它的存在会干涉容器840内的流体内容物的混合。这是因为容器插件820内的流体内容物会与容器插件820外部的流体内容物隔离。形成在容器插件820的管体822内的孔828却构造成通过允许容器840内的流体在管体822内部的空间与管体822外部的空间之间流动而有助于均匀混合容器插件820内的流体内容物。另外，容器插件820的底部边缘830与容器840的底部844之间的凹部832允许容器840内部的流体混合并通过凹部832进入插件820。
因此，孔828和凹部838通过允许流体在管体822内部的空间与管体822外部区域之间迁移而帮助改善容器840的流体内容物——流体悬浮液或流体溶液——的混合，如此促进管体822内部的相对未混合的流体内容物与管体822外部的相对混合的流体内容物交换。适当的混合允许流体悬浮物的颗粒或珠保持均匀分散在容器840的流体内容物内。
注意到尽管形成在容器插件内的孔帮助改善流体内容物在插件内的混合，但这种孔的使用对插件的目的，即限制蒸发，起到反作用。因为容器内的流体内容物落在孔或孔组下方，容器插件外部的流体表面通过孔暴露于大气，因此可能通过暴露的孔有至少部分蒸发。如此，发明人发现容器插件的有效设计要求平衡某种程度矛盾的两种需求，一是限制流体表面大气暴露，另一是通过使流体进出插件运动而促进适当混合插件内的流体。
在各种实施例中，孔828的大部分位于管体822的下部，意味着全部或大部分孔828位于管体822长度的中点以下，如图14所示。尽管孔828朝管体822的下端集中会因延迟液位落在顶部孔828以下的时间而帮助减少蒸发，容器插件820外部的流体表面变得暴露于大气，朝管体822顶部延伸孔828会帮助更好的混合，允许更多的流体移入插件820内和从其移出。
如此，孔的尺寸、数量和位置虽然理想上选择为限制蒸发，但必须与提供适当混合的需要相平衡。混合效力通过例如用流体内容物可分量进行光学密度测量来经验上衡量，所述流体内容物可分量在摇动容器后从容器插件内和外取出。这些可分量的光学密度测量会类似于固体载体被均匀分配在流体内容物的情况。
在图16中用附图标记850表示用于减少从容器蒸发的量的容器插件的一个另一实施例。容器插件850包括大致恒定宽度的管体852，在管体852的侧壁内形成有多个孔858。在示范实施例中，管体852是圆柱形的并从其一端到其相反端具有大致恒定直径。在一个实施例中，孔858可沿管体852纵向对齐，并可设置在管体852的一个或更多侧上。在各种实施例中，孔858的大部分位于管体852的下部上，意思是孔858的全部或大部分位于管体852长度中点以下。在另一实施例中，孔858分布在管体852的整个长度。在各种实施例中，在容器插件850的两个相反侧的每一个上可具有至少三个孔858，在这种实施例中，在插件850的两个相反侧的每一个上可具有4、5、6或更多孔858。在某些实施例中，容器插件850包括围绕顶部开口的斜面856和不规则或波浪底部边缘860。
在各种实施例中，容器插件850的插件固位特征包括多个弹性翼片854(例如，两个或多个)，所述翼片854由从插件850的顶部边缘延伸的角间隔的轴向狭缝855限定。翼片854径向朝外张开，使得在翼片854附近的管体852的外部尺寸(例如，直径)大于管体852的其余部分的外部尺寸。管体852的下端的外部尺寸优选地小于容器开口的内部尺寸，使得插件850容易插入到开口内。在翼片854附近的管体852的外部尺寸却大于容器开口的内部尺寸。如此随着容器插件850完全插入到容器开口内，翼片854径向向内折曲，翼片854的弹性在翼片854与容器开口内部之间形成径向力，由此将插件850固定在容器内。
在各种实施例中，当容器插件850完全插入到容器内时，分离一对翼片854的每个狭缝855的下端延伸到容器颈部下，从而在容器颈部附近生成小的通风口，以防止在容器内形成真空。该特征随图17的容器插件870示出。
带有以上所述并在图14和15中示出的容器插件820时，形成在插件850的管体852的孔858允许容器内的流体——包括悬浮液中的颗粒或珠——在管体852内的空间与管体852外的空间之间流动。另外，容器插件850的波浪底部边缘860在插件850的底部边缘860与容器底部之间形成一个或多个凹部，这允许容器内的流体通过该凹部混合并进入插件850。
如上所述，在图17中由附图标记870表示用于减少从容器蒸发的量的容器插件的另一实施例，这是插入到容器890内的容器插件870的剖视透视图。容器插件870包括本体872，多个孔878形成在本体872的侧壁内。在各种实施例中，本体872是锥形，具有从本体872的顶部到本体872的底部渐减的尺寸，例如直径尺寸，如果剖面是圆形的情况下。
图17的实施例的锥形形状的目的是大致符合移液器末端的形状。该设计应进一步限制蒸发，因为当流体被从容器890(和相当的容器插件870)取出时，液位下降，暴露于大气的流体的表面面积进一步缩小。但在某些应用中，锥形减少蒸发的潜在好处必须与防止容器插件与插入到容器插件内的移液器末端之间接触的需求相平衡。如果采用基于移液器的水平感应，移液器末端与窗口插件之间的接触会发出不正确的流体表面信号，相关的分析器会在移液器实际接触流体表面之前过早启动吸取步骤。
在一个实施例中，孔878可沿本体872纵向对齐，并可设置在本体872的一个或多个侧面上。在各种实施例中，孔878的大部分位于管体872的下部上，意思是孔878的全部或大部分位于管体872长度中点以下。在各种实施例中，在容器插件870的两个相反侧的每一个上可具有至少三个孔878，在这种实施例中，在插件870的两个相反侧的每一个上可具有4、5、6或更多孔878。在某些实施例中，容器插件870包括围绕顶部开口的斜面876。在一个或更多实施例中，容器插件870包括从本体872的底部边缘882延伸的一个或多个轴向槽880。在一个实施例中，容器插件870包括两个直径相对的轴向槽880。作为轴向槽880的备选，容器插件870可具有不规则或波浪形底部边缘。
在示范实施例中，容器插件870在本体872上方包括上部873，以及在上部873和本体872之间的锥形过渡873，所述上部873的横向尺寸(例如直径)大于本体872的横向尺寸。
容器插件870通过在容器890的颈部892的顶部的开口插入到容器890内。如图17所示，容器插件870可使得插件870的顶端位于容器颈部892的顶部或恰在其下，并且插件870的底部边缘882与容器890的底部894接触。容器插件870的轴向槽880防止底部边缘882与容器890的底部894形成密封接触。
在各种实施例中，容器插件870的插件固位特征包括多个弹性翼片877(例如，两个或多个)，所述翼片877由从插件870的顶部边缘延伸的角间隔的轴向狭缝875限定。当容器插件未被安装在容器内时，翼片877径向朝外张开，使得在翼片877附近的上部873的外部宽度(例如，直径)大于容器开口的内部宽度。随着容器插件870完全插入到容器开口内，翼片877则径向向内折曲，翼片877的弹性在翼片877与容器开口内部之间形成径向力，由此将插件870固定在容器内。
在各种实施例中，当容器插件870完全插入到容器内时，分离一对翼片877的每个狭缝875的下端延伸到容器890的颈部892下，从而在容器颈部附近生成小的通风口879，以防止在容器内形成真空，并允许空气在流体填充期间从容器890逸出。
带有以上所述的容器插件820和850时，形成在插件870的本体872中的孔878允许容器内的流体——包括悬浮液中的颗粒或珠——在管体872内的空间与管体872外的空间之间流动。另外，槽880允许容器890内的流体通过槽880混合并进入容器插件870。在插件基体上的槽880的大小和数量被选择为有助于流体流动到本体872内并从其流出，以及有助于由插入到本体872内的流体转移装置(例如自动移液器)从容器移除流体。在一个实施例中，槽为大约5/16英寸长。这些槽可如图所示张开来，意思是这些槽在一端——例如下端——比相反端——例如顶端——更宽。
为容器插件选择的材料应在与被容纳流体接触时不漏。在各种实施例中，容器插件由与用于形成容器的材料(例如聚乙烯或聚丙烯)相同的材料注塑。
比较数据
在以下表1中示出表示实施本公开的若干方面的流体容器混合设备的效力的典型数据。
表1
Figure BDA0001477989010000241
Figure BDA0001477989010000251
每个AC2样本包含100μL TCR和900μL拭子培养基(swab transport medium，“STM”)
每个Ultrio样本包含400μL TCR和600μL STM
在表1中，用不同尺寸的容器和不同混合条件示出两个不同类型的靶捕获试剂(“TCR”)，“AC2”和“Ultrio"。
由于经过流体的光被悬浮在流体内的颗粒部分吸收，流体内悬浮的颗粒越多，光被吸收得越多。如此，光吸收水平是悬浮在流体内的颗粒量、以及因此流体“混合”得如何的指示。因此，在表1表示的数据中，混合效力由经过流体可分量的600nm光的吸收水平来推断并由分光光度计测量，所述流体可分量取自容器内流体表面顶部附近。由实施本公开的若干方面的流体容器混合设备实现的混合量——从吸收量推断而来——与TCR混合器实现的混合量相比较，所述TCR混合器用在可从Hologic,Inc.商购的“PANTHER”分子诊断系统中(见美国专利第7,135,145“Device for agitating the fluid contents of acontainer”)。
对于AC2TCR，在不同尺寸容器——250试验套件(test kit,“TK”)中号容器或100TK小号容器——中以3.75Hz混合20秒或10分钟实现的混合与在PANTHER TCR混合器上在250TK容器内实现的混合相比较。由PANTHER TCR混合器实现的混合得到0.3312的吸收水平。由本公开的混合设备实现的混合在250TK容器被混合20秒时得到0.320的吸收水平，在250TK容器被混合10分钟时得到0.336的吸收水平，在100TK容器被混合10分钟时得到0.335的吸收水平。如此，20秒后，本公开的混合设备实现由PANTHER TCR混合器所实现的混合水平的96.5％，而10分钟后，本公开的混合设备实现由PANTHER TCR混合器所实现的混合水平的多于101％。
对于Ultrio TCR，由大号容器在3.75Hz混合20秒或10分钟实现的混合与由PANTHER TCR混合器实现的混合相比较。PANTHER TCR混合器实现的混合得到0.5132的吸收水平。由本公开的混合设备实现的混合在悬浮液被混合20秒时得到0.505的吸收水平，在悬浮液被混合10分钟时得到0.513的吸收水平。如此，20秒后，本公开的混合设备实现由PANTHER TCR混合器所实现的混合水平的98.4％，而10分钟后，本公开的混合设备实现由PANTHER TCR混合器所实现的混合水平的100％。
如此，表1的数据表明实施本公开的若干方面的流体容器混合设备实现与由PANTHER TCR混合器所实现的混合水平同样好或更好的混合水平。
硬件和软件
本发明的方面通过控制和计算硬件部件、用户创建软件、数据输入部件和数据输出部件而实行。硬件部件包括计算机和控制模块(例如系统控制器)，如微处理器和计算机，其构造成通过接收一个或多个输出值、执行一个或多个算法(例如软件)，并输出一个或多个输出值而实现计算和/或控制步骤，所述算法存储在非暂时性机器可读介质上，提供操作或作用在输入值上的指令。这样的输出可显示或用其它方法指示给用户以对用户提供信息，例如仪器状态或正由其执行的进程的信息，或者这种输出可包括对其它进程和/或控制算法的输入。数据输入部件包括供控制和计算硬件部件使用的数据由其输入的元件。这样的数据输入可包括位置传感器、电机编码器以及人工输入元件，例如键盘、触摸屏、麦克风、开关、手动操作扫描仪等。数据输出部件可包括硬驱或其它存储介质、监视器、打印机、指示灯或可听见信号元件(例如蜂鸣器、喇叭、铃等)。
软件包括存储在非暂时性计算机可读介质上的指令，所述指令由控制和计算机硬件执行时导致控制和计算硬件进行一个或多个自动或半自动处理。
尽管参照特定的示意实施例以可观的细节说明和示出了本装置，包括特征的各种组合和子组合，本领域技术人员会易于理解包含在本公开范围内的其它实施例和变化及其修改。另外，这些实施例、组合和子组合的描述不表示本装置需要权利要求中明确引用的以外的特征或特征组合。因此，本公开被认为是包括以下所附权利要求的精神和范围内包含的所有修改和变化。

Claims (42)

1.一种用于容器的蒸发限制插件，包括：
空心管体，所述管体构造成从所述容器开口延伸到容器内并具有上端部；和
在所述管体上端部的固位特征，所述固位特征构造成接合所述容器的一部分以将所述插件固定在所述容器内，
其中所述管体包括多个孔，所述多个孔形成通过所述管体壁并沿所述管体长度的至少一部分分布以允许流体流动通过所述管体内部的空间，并且其中所述孔的大部分位于所述管体的中点以下。
2.如权利要求1所述的蒸发限制插件，其中所述管体具有从所述容器开口延伸到所述容器内部的底表面的长度，其中所述管体具有底部边缘，所述底部边缘构造成当所述蒸发限制插件被完全插入到所述容器内时，在所述底部边缘与所述容器的底表面之间形成一个或更多缝隙。
3.如权利要求2所述的蒸发限制插件，其中所述底部边缘是波浪形表面，使得当所述蒸发限制插件被完全插入到所述容器内时，在所述底部边缘与所述容器的底表面之间形成一个或更多缝隙。
4.如权利要求2所述的蒸发限制插件，包括从所述底部边缘轴向延伸的一个或多个槽，由此当所述蒸发限制插件被完全插入到所述容器内时，在所述底部边缘与所述容器的底表面之间形成一个或更多缝隙。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的蒸发限制插件，其中所述固位特征包括构造成接合所述容器的内表面的棘爪。
6.如权利要求1-4中的任一项所述的蒸发限制插件，其中所述固位特征包括形成在所述管体的顶部的两个或更多向外张开的弹性翼片，所述弹性翼片构造成当所述插件插入到容器内时向内偏转并弹性压抵所述容器的内表面。
7.如权利要求6所述的蒸发限制插件，其中所述弹性翼片被在所述管体壁内从顶边缘纵向延伸的狭缝分离，其中每个狭缝的长度长于所述容器的颈部，使得当所述插件插入到所述容器内时，所述狭缝延伸到所述容器颈部以下。
8.如权利要求1-4中的任一项所述的蒸发限制插件，其中所述孔沿所述管体的一侧轴向对齐。
9.如权利要求8所述的蒸发限制插件，其中所述孔沿所述管体的相反两侧成两组轴向对齐。
10.如权利要求1-4中的任一项所述的蒸发限制插件，其中所述管体是大致圆柱形并沿其整个长度具有大致恒定的直径。
11.如权利要求1-4中的任一项所述的蒸发限制插件，其中所述管体是锥形，使得所述管体的外部尺寸从所述容器开口移开时逐渐减小。
12.一种内部包含有流体的容器和根据权利要求1所述的蒸发限制插件的组合件，其中所述容器包括，
开口，所述开口具有与所述管体的上端部的外部尺寸大致一致的内部尺寸，所述管体的上端部位于所述开口内，所述固位特征与所述容器的一部分接合；以及
底表面；
其中所述流体表面位于所述管体内形成的所述多个孔的最顶部的孔上方。
13.如权利要求12所述的组合件，其中所述流体包括固体载体。
14.如权利要求13所述的组合件，其中所述固体载体是磁性响应颗粒或珠。
15.如权利要求12-14中的任一项所述的组合件，其中所述管体具有从所述容器开口延伸到底表面的长度，其中所述管体具有底部边缘，所述底部边缘在所述底部边缘与所述容器的底表面之间形成一个或更多缝隙。
16.如权利要求15所述的组合件，其中所述底部边缘是波浪形表面。
17.如权利要求15所述的组合件，包括从所述底部边缘轴向延伸的一个或多个槽。
18.如权利要求12-14中的任一项所述的组合件，其中所述固位特征包括接合所述容器的内表面的棘爪。
19.如权利要求12-14中的任一项所述的组合件，其中所述固位特征包括形成在所述管体的顶部并弹性压抵所述容器的内表面的两个或更多向外张开的弹性翼片。
20.如权利要求19所述的组合件，其中所述弹性翼片被在所述管体壁内从顶边缘纵向延伸的狭缝分离，其中每个狭缝的长度长于所述容器的颈部，使得所述狭缝延伸到所述容器颈部以下。
21.如权利要求12-14中的任一项所述的组合件，其中通过管体壁形成的孔沿管体的一侧轴向对齐。
22.如权利要求21所述的组合件，其中所述孔沿所述管体的相反两侧成两组轴向对齐。
23.如权利要求12-14中的任一项所述的组合件，其中所述管体是大致圆柱形并且沿其整个长度具有大致恒定的直径。
24.如权利要求12-14中的任一项所述的组合件，其中所述管体是锥形，使得所述管体的外部尺寸从所述容器开口移开时逐渐减小。
25.一种用于混合容器的流体内容物同时阻碍所述流体内容物从所述容器蒸发的方法，所述方法包括：
在所述容器内提供蒸发限制插件，所述蒸发限制插件包括构造成从所述容器开口延伸到所述容器内的空心管体，所述管体包括多个孔，所述多个孔形成通过所述管体壁并沿所述管体长度的至少一部分分布以允许流体流动通过所述管体内部的空间，并且其中所述孔的大部分位于所述管体的中点以下；以及
摇动所述容器的所述流体内容物以促进所述流体内容物的混合，由此形成通过所述管体壁的孔允许流体流动通过所述管体内部的空间。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述摇动所述容器的所述流体内容物包括摇动所述容器。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述容器内所述流体内容物的表面高于通过所述管体壁形成的孔中的最顶部的孔。
28.如权利要求25-27中的任一项所述的方法，进一步包括用流体转移设备从所述容器取出一部分流体内容物的步骤，所述流体转移设备通过所述容器的开口插入并进入所述蒸发限制插件的管体内部。
29.如权利要求25-27中的任一项所述的方法，进一步包括用构造成检测流体表面的装置确定所述容器内流体高度的步骤，所述构造成检测流体表面的装置通过所述容器的开口插入并进入所述蒸发限制插件的管体内部。
30.如权利要求25-27中的任一项所述的方法，其中所述流体内容物包括固体载体，并且对所述容器的所述流体内容物进行摇动，以将所述固体载体保持悬浮。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述固体载体是磁性响应颗粒或珠。
32.如权利要求25-27中的任一项所述的方法，其中所述管体具有从所述容器开口延伸到所述容器内部的底表面的长度，其中所述管体具有底部边缘，所述底部边缘构造成在所述底部边缘与所述容器的底表面之间形成一个或更多缝隙。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述底部边缘是波浪形表面，使得在所述底部边缘与所述容器的底表面之间形成一个或更多缝隙。
34.如权利要求32所述的方法，其中所述蒸发限制插件的管体包括从所述底部边缘轴向延伸的一个或多个槽，从而在所述底部边缘与所述容器的底表面之间形成一个或更多缝隙。
35.如权利要求25-27中的任一项所述的方法，其中所述蒸发限制插件进一步包括在所述管体上端部的固位特征，所述固位特征构造成接合所述容器的一部分，以将所述插件固定在所述容器内。
36.如权利要求35所述的方法，其中所述固位特征包括接合所述容器的内表面的棘爪。
37.如权利要求35所述的方法，其中所述固位特征包括形成在所述管体的顶部并弹性压抵所述容器的内表面的两个或更多向外张开的弹性翼片。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述弹性翼片被在所述管体壁内从顶边缘纵向延伸的狭缝分离，其中每个狭缝的长度长于所述容器的颈部，使得所述狭缝延伸到所述容器颈部以下。
39.如权利要求25-27中的任一项所述的方法，其中通过所述蒸发限制插件的所述孔沿所述管体的一侧轴向对齐。
40.如权利要求39所述的方法，其中所述孔沿所述管体的相反两侧成两组轴向对齐。
41.如权利要求25-27中的任一项所述的方法，其中所述管体是大致圆柱形并沿其整个长度具有大致恒定的直径。
42.如权利要求25-27中的任一项所述的方法，其中所述管体是锥形，使得所述管体的外部尺寸从所述容器开口移开时逐渐减小。
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