CN110456094A - 液体处理系统和用于分析吸头状态的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的示例性方面，提供了一种用于分配来自吸头的液体样本的液体处理系统。该系统包括光源，该光源被配置为经由与吸头或其内容物相互作用的第一光路投射第一光束，并且还被配置为经由不与吸头及其内容物相互作用的第二光路引导第二光束；第一检测器，被配置为检测第一光束；第二检测器，被配置为检测第二光束；分析单元，被配置为基于从第一和第二检测器获得的信号，来分析吸头的状态；其中该第二检测器是归一化检测器，其被配置为测量光源的强度。

Description

液体处理系统和用于分析吸头状态的方法
技术领域
本发明涉及液体处理系统，并更具体地涉及用于监控和分析在这种系统中使用的吸头(tips)的状态的光学和光度测定(photometric)方法。
背景技术
在手持式移液管和自动液体处理装置(液体处理机器人)中，精确的移液需要用于检测和监控要抽吸(aspirate)液体的吸头的状态的可靠方法。首先，需要将吸头在要抽吸的液体中浸入某一深度。然后，抽吸精确体积的液体，同时降低吸头以使吸头的下端保持在液体表面下。最后，将吸头转移到容纳容器上方，并将部分或全部液体分配到容器中。
已知使用例如用于检测移液管吸头中的液位的压力测量或电容方法。这些方法存在许多缺点。对于高粘度流体，液位变化比压力变化慢，这降低了基于压力的液位监控的准确性。在空气仍然可以流过堵塞处的情况下，压力测量不能可靠地检测吸头的部分堵塞。此外，环境压力和海拔均影响测量的压力值。
EP 1756587 B1公开了一种吸液器系统，其包括吸液器主体构件以及第一和第二光导体，所述吸液器主体构件具有在其中延伸的流体通道，所述第一和第二光导体被配置成通过其接收和/或透射光。控制器基于通过第一和第二光导体中的至少一个从吸液器吸头接收的光的级别，来检测吸液器吸头与流体的接触，并当检测到吸液器吸头与流体的接触时，基于吸液器主体构件的位置，来确定液位。
光度测定方法已在某种程度上在自动分析仪中使用：
US 8203721 B2公开了一种用于检测自动液体处理装置中微量滴定板的井中的液-气界面的光度测定方法。光被同时引导到多个照射点，这些照射点位于与待检测的液体界面的实际形状相对应的平坦、凸起或凹入的平面中。
EP 1756587 B1公开了一种用于自动吸液器系统的光学液体检测方法。在该方法中，使用具有外径改变间断面(discontinuities)的吸液器吸头。光穿过吸头材料。通过在间断面和流体接触时、检测从吸头的外表面反射的光的变化，来光学地检测吸头和流体的接触。
以下公开披露了使用特殊吸头用于实现手持式移液管中液位的光度检测：
FI 120336 B描述了一种用于分析移液管吸头中的液体的光学方法。吸头包括光栅结构，并且光经由吸头材料和光栅传导到液体。光源和检测器位于移液管主体中。
US 5844686描述了将镜子和窗户合并到移液管吸头用于进行光度测量的目的。
需要开发一种独立于周围环境条件和液体特性的、精确的、改进的吸头监控和液位检测方法，并且该方法能成功地用于：在它们的整个分配体积范围内的手持式移液器和自动化移液系统、以及传统的一次性吸头。
本发明的至少一些实施例旨在克服用于分析和监控液体处理装置中的吸头及其内容物的已知方法的至少一些上述缺点和限制。
发明内容
本发明由独立权利要求的特征限定。一些特定实施例在从属权利要求中限定。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于分配来自吸头的液体样本的液体处理系统，该系统包括：光源，被配置为经由与吸头或其内容物相互作用的第一光路投射第一光束，并进一步被配置为经由不与吸头及其内容物相互作用的第二光路引导第二光束；第一检测器，被配置为检测第一光束；第二检测器，配置为检测第二光束；分析单元，被配置为基于从第一和第二检测器获得的信号来分析吸头的状态；其中该第二检测器是归一化检测器，其被配置为测量光源的强度。
第一方面的各种实施例可以包括来自以下条列项目列表的至少一个特征：
·第一和第二检测器以及光源位于液体处理系统的圆筒内，并且该液体处理系统是手持移液管。
·第一和第二检测器位于液体处理系统的圆筒内，并且光源位于圆筒外部。
·第一和第二检测器以及光源位于液体处理系统的圆筒外部。
·光源位于吸头的上边缘上方，并被配置为将光投射到吸头的材料中。
·光源位于吸头的一侧，并被配置为朝向吸头投射光，以及液体处理系统是自动液体处理站。
·液体处理系统的圆筒被配置为将来自光源的光通过圆筒的材料传导到吸头的内部，优选地传导到液体表面。
·该系统包括飞行时间组件，其包含光源和第一检测器。
·该系统包括飞行时间组件，该组件位于液体处理系统的圆筒内。
·该系统包括飞行时间组件，并且飞行时间组件中的光源位于液体处理系统的圆筒外部，并且飞行时间组件中的第一检测器位于液体处理系统的圆筒内部。
·该系统包括光纤，该光纤从光源延伸到吸头的内部，优选地朝向吸头内的液体表面，并且被配置为将第一光束从光源引导到液体表面。
·该系统包括位于第一检测器前面的光学元件，例如透镜或锥体，并被配置为将来自吸头内部的第一光束，优选地来自吸头内部的液体表面的第一光束，聚焦到第一检测器上。
·液体处理系统的圆筒的下边缘是透镜形的，并且该圆筒被配置为将来自光源的光通过圆筒的材料和所述透镜形的下边缘传导到吸头的内部，优选地传导到液体表面，并且其中该圆筒还被配置为将已与吸头或其内容物相互作用的光，特别是与液体表面相互作用的光，收集到第一检测器。
·该系统包括光学组件，并且该光学组件是可拆卸的透镜系统，其将液体处理系统的圆筒连接到吸头，并且附接到圆筒的外表面和吸头的内表面，其中该透镜系统被配置为将来自光源的光传导到吸头的内部，特别是传导到液体表面，并且其中该透镜系统还被配置为将已与吸头或其内容物相互作用的光，特别是与液体表面相互作用的光，收集到第一检测器。
·该系统包括可围绕并沿着吸头移动的支撑臂，并且该第一检测器，优选地还有该第二检测器，附接到该支撑臂。
·第一检测器，优选地还有第二检测器，形成为线传感器。
·该系统包括可围绕并沿着吸头移动的支撑臂，并且光源附接到该支撑臂。
·光源位于液体处理系统的圆筒内。
·该系统包括在吸头的相对侧上的两个支撑臂，并且光源附接到所述支撑臂中的一个，并且第一检测器附接到所述支撑臂中的另一个，所述支撑臂可围绕吸头移动。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于分析在液体处理系统中使用的用于抽吸和分配液体的一次性吸头的状态的方法，该方法包括以下步骤：经由与吸头或其内容物相互作用的第一光路将来自光源的第一光束引导到第一检测器；并测量数量；经由不与吸头及其内容物相互作用的第二光路将来自光源的第二光束引导到第二检测器；并且测量光源的强度，以及根据测量的数量和测量的光源的强度，来分析一次性吸头的状态；其中该第二检测器是归一化检测器。
第二方面的各种实施例可以包括来自以下条列项目列表的至少一个特征：
·第一光束与吸头的材料或吸头内的液体或两者相互作用。
·所述分析包括以下一项或多项：确定吸头中的液位，确定吸头中的液体体积，确定吸头与液体表面之间的接触，确定吸头与外部容器之间的接触，以及确定吸头的移动。
·分析步骤包括确定吸头中的液位或液体体积，并且该数量是反射率。
·分析步骤包括确定吸头中的液位或液体体积，并且该数量是吸收率。
·该液体处理系统是根据本发明第一方面的系统。
本发明的至少一些实施例提供了超过用于液体处理装置中的液位检测和吸头监控的已知方法的显著优点。即使对于高粘度流体，本方法也可以精确地测量液位，该方法独立于环境压力条件，并且该方法可以可靠地检测吸头的任何堵塞。
本发明的至少一些实施例提供了通用的光学方法，其可以容易地实现用于手持和自动化液体处理装置中的吸头监控。
附图说明
图1示出了根据本发明的至少一些实施例的通过使用两个检测器的相对测量的原理；
图2示出了其中光和吸头中的液体之间的主要相互作用是反射率的实施例；
图3和4示出了其中光和吸头中的液体之间的主要相互作用是吸收率的实施例；
图5和6示出了其中光和吸头中的液体之间的主要相互作用是吸收率的另外的实施例；
图7和8示出了其中光和吸头中的液体之间的主要相互作用是反射率的另外的实施例；
图9和10示出了其中光和吸头中的液体之间的主要相互作用是反射率的另外的实施例；
图11和12示出了根据本发明的至少一些实施例的用于光度测量的可拆卸模块；
图13示出了其中光源和检测器可围绕吸头移动的实施例。
图14示出了其中检测器可围绕吸头移动的实施例。
图15示出了其中光源和检测器可围绕吸头移动的实施例。
图16示出了利用位于圆筒内的飞行时间组件的实施例。
图17和18示出了利用部分位于圆筒内的飞行时间组件的实施例。
图19示出了根据本发明实施例的用于光度测量的实验装置(set-up)。
图20是示出了根据本发明实施例的作为抽吸液体体积的函数的测量信号的图。
具体实施方式
定义
在本文的上下文中，术语“液体处理系统”包括手持式移液管和自动液体处理站或机器人。这些系统可以是手动、电子或机电的。
在本文的上下文中，术语“吸头”包括一次性和非一次性吸头，它们可移除并且用在手持式移液管或自动液体处理站或机器人中，用于容纳待分配到容器、微孔板等的液体样本。这种吸头可以是定制的或批量生产的，并且由任何合适的材料制成，优选地由塑料材料制成。在优选实施例中，吸头是一次性吸头。
在诸如移液管的液体处理系统中，存在线性致动器，用于在圆筒中纵向驱动柱塞(plunger)，以向移液管吸头内抽吸流体和从移液管吸头分配流体。
我们已经观察到，光学测量可以被成功地应用于在液体处理或分配活动的过程中检测和监控吸头的不同状态。在本文的上下文中，“吸头的状态”是指，例如，移液管吸头中的液位或液体体积、吸头的稳定性、吸头与外部液体容器之间的接触、或吸头与容器中的液体表面之间的接触。本方法基于利用两个检测器执行相对测量。该原理的使用使得能够设计出令人惊讶的大量工作测量几何结构。
该光学方法可以基于飞行时间原理或基于光度测定法。在光度测定方法中，光的强度是测量的数量。
在本发明的一些实施例中，光经由特定的光路通过吸头或进入吸头，以使光以各种方式与吸头和/或其内容物相互作用。在相互作用之后，光在检测器处被收集并表征，以分析吸头的状态和其中的任何变化。
本方法使得可能通过使用光学测量来检测吸头中的液位、吸头的稳定性、吸头中的液体体积、以及吸头与容器中的液体表面之间的接触。
该测量的几何布置确定光与吸头或吸头中的液体之间发生的相互作用的类型。所述相互作用可以是例如反射、吸收、折射、散射或干涉。优选地，所述相互作用是反射或吸收。影响测量动态的因素包括光的入射方向和角度、检测器的位置、吸头的几何结构、以及光的波长。
在优选实施例中，来自光源的光被分成两束，这两束经由两条不同的光路传递。“不同的光路”是指至少部分地经由吸头的材料的不同部分或界面、液体处理系统的圆筒、或吸头内的液体/空域通过的路径；和/或路径的长度至少部分地不同和/或入射角不同。一条或两条光路可以通过吸头的空域内。一条或两条光路可以在吸头材料或圆筒材料内通过。
优选地，通过使用红外、紫外或可见光或其组合来执行光学测量。
在光度测定方法中，光源优选为LED或激光。
图1示出了通过使用两个光学检测器11、12进行相对测量的原理。在该实施例中，来自LED10的光被分成两个光路。第一光路(测量路径)被配置用于与吸头13的相互作用，第二光路被配置用于直接测量光源10的强度。通过测量两个检测器之间的相对值，来补偿光源的不稳定性。
在第一光路中，光和待测液体之间的相互作用主要是来自液体表面的光的反射。进行相对反射率测量。下面的等式1定义了作为检测器的空白和取决于时间的电压信号的函数的相对反射率R：
当VNB≈VNK时。
在等式1中，VMB是当吸头为空时、在空白测量中的测量检测器11的电压，并且VNB是当吸头为空时、在空白测量中的归一化检测器12的电压。VMK是在吸头包含液体时的时间点tK处的测量检测器的电压，并且VNK是在吸头包含液体的时间点tK处的归一化检测器的电压。
在图2至18中，为清楚起见未示出第二光路和归一化检测器。优选地，在图2至18中所示的实施例中，第二光路被配置用于直接测量光源的强度。
在图2中，光源20和测量检测器23两者都位于移液管的圆筒22内。经由测量路径传递的光与待测液体之间的主要相互作用是从液体表面21的反射。测量相对反射率。
在图3和4中，光被传递到吸头材料中，并且光从吸头33、43的下边缘31、41反射。吸头具有适于光学测量的形状，使得光从吸头传递到液体。经由测量路径传递的光与待测量的液体32、42之间的主要相互作用是当光穿过吸头中的液体时的吸收。光源由附图标记30、40表示，并且测量检测器由附图标记34、44表示。
我们已经观察到图2和4中所示的几何结构是特别可靠和有效的。
图3的实施例特别适用于自动液体处理站，因为就光源30和检测器34位于吸头33上方的意义上而言，照明和检测几何结构近似垂直。
如果吸头接触外部容器中的液体表面，则可以观察到测量信号的减小，因为从吸头的下边缘反射的光的比例相对于穿过下边缘的光的量而减少。这是基于吸头材料和液体的折射率相似并且它们与空气的折射率不同的事实。
在图5和6中，吸头由光源50、60从外部照射，并且光从吸头表面反射到检测器51、61。待测液体的响应基于光穿过液体时的吸收，并且基于其他光学现象。
在图3、4、5和6所示的实施例中，可能检测吸头和外部容器之间的接触。
在图7和8中，吸头由光源70、80从外部照射，并且光从吸头和液体表面反射到检测器71、81。待测液体的响应基于来自液面72、82的反射和其他光学现象。
图5至7中示出的实施例提供了多种测量可能性。通过改变入射角，可能测量光的各种反射：直接从液体表面反射；从液体和塑料吸头材料之间的光学间断面的反射；或观察塑料吸头材料的光导率的变化。
图5至8中示出的实施例特别适于在自动液体处理站中使用。在这样的站中，可能非常自由地选择光源的位置和取向，并且例如从侧面照射吸头是可能的。
在图9和10中，光被传递到圆筒91的材料中，从圆筒91的材料起光从圆筒的下边缘92朝向液体表面93折射。下边缘92具有倾斜表面或透镜形状。待测液体的响应基于从液体表面的反射和其他光学现象。光源由附图标记90表示，并且测量检测器由附图标记94表示。
图9的实施例可以应用于手持移液管和自动液体处理站两者。测量几何结构使能紧凑的结构。
在图10中，通过使用已被成形为具有大直径的透镜的圆筒的下边缘102，在最大区域上收集从液体表面101反射的光。圆筒的主体103用作光导体，光由于全内反射而停留在其内部。发生全内反射是因为圆筒的材料具有比其周围的空气大得多的折射率。光源由附图标记100表示，并且测量检测器由附图标记104表示。图10的实施例适用于自动液体处理站和手持式移液管两者。
在图11和12中，使用透镜系统形式的可拆卸测量模块，其固定在圆筒的内表面或外表面上。
在图11中，模块111紧靠圆筒的外表面112密封。模块的主体用作光导体，并且模块的下表面113用作透镜。吸头紧靠模块主体的外表面114密封。光源由附图标记110表示，并且测量检测器由附图标记116表示。
图11的实施例特别适于在自动液体处理站中使用。
在图12中，模块121紧靠圆筒的内表面122密封。光源120和检测器126位于模块内：在一个实施例中，它们被封装(encased)。在另一个实施例中，它们已经铸造在形成模块的光导体内。模块的下表面124形成反射光的表面，使得光变得朝向液体表面反射。或者，可以将小尺寸的组件朝着模块内的液体表面引导。
通过使用光电导体，通过将光源和检测器转移到期望的位置，例如靠近移液管主体，可以实现图1至11的几何布置。
在图13中，光源130和检测器133位于吸头的相对侧，并固定到可移动支撑框架131。该框架可以形成为两个支撑臂。通过旋转框架并沿垂直方向移动框架，来扫描吸头。可以非常准确地扫描吸头及其内容物。基于测量数据，可能观察吸头的平直度、液体体积、不同液体的混合、以及在移液管的稀释模式中两种液体之间的空域。
在图14中，高分辨率线传感器142用作检测器。传感器固定到可移动支撑臂141。通过移动和旋转支撑臂，传感器围绕吸头旋转。通过这种方式，可以快速准确地扫描吸头及其内容物。传感器的最上面的像素可以用作测量中的参考，使得不再需要单独的参考检测器用于获得相对测量。也可以使用二维图像传感器代替线传感器。
在图15中，光源150位于支撑臂152的下端，在线传感器151下方。已经以直角穿过吸头的外表面的光的一部分被反射从吸头的相对外表面向上朝向线传感器。
图13至15中示出的实施例特别适于在自动液体处理站中用于液位检测。
在光度测量中，光源可以产生根据时分原理频繁交替的不同的波长。可利用以这种方式获得的平行测量数据，以改进具有不同颜色的液体的测量精度。分析吸头内不同液体的混合成为可能。通过使用相同的光源组件，可以容易地产生不同的波长，例如通过使用RGB LED。
在光度测量中，可以通过利用相敏检测原理或锁相放大器，来执行信号处理。待测量的输入信号调制已通过斩波光源而形成的载波信号。以这种方式，输入信号被移位到合适的较高频率，其中它不受低频噪声的影响。在由AD转换器执行采样之前，通过模拟抗混叠低通滤波器对信号进行滤波。在解调之后，利用陡峭的窄带数字低通滤波器对信号进行滤波，从而可以将输入信号与噪声分离。
除了传统的光度测量之外，还可能使用现代和集成的飞行时间组件，用于监控移液管吸头的移动，并确定在吸头中包含的液体体积。飞行时间组件测量光信号的飞行时间。由组件透射的光从液体表面反射到位于组件的相对边缘处的检测器，由此组件基于光的飞行时间计算到液体表面的距离。飞行时间测量的优点是，在强度超过某一最小级别的条件下，它与反射光强度无关。
在图16中，飞行时间组件160完全位于移液管圆筒161内。
在图17中，飞行时间组件170仅部分地位于移液管圆筒171内。组件的发射器侧位于圆筒外。由发射器产生的光经由多模光纤172被引导到圆筒内。光纤的一端形成为将光朝着液体表面173引导的透镜。通过使用透镜174在最大区域上收集从液体表面反射的光，该透镜174将所收集的光聚焦到测量组件的检测器上。通过使用光纤，入射光被引导经过或穿过收集反射光的透镜，以避免入射光从透镜直接反射到检测器上。以这种方式，测量结果尽可能准确。透镜可以是菲涅耳透镜，这使得其能够轻薄。
在图18中，使用与图17中类似的飞行时间组件180。收集反射光的透镜已经被锥体182代替，该锥体182收集从液体表面反射的光。锥体的内表面是反射性的，由此锥体有效地将收集的光聚焦到测量飞行时间组件的检测器上。代替锥形，收集器可以成形为抛物面。
图16至18中示出的实施例可以应用在手持式移液管和自动液体处理站两者中。
在本发明的一些实施例中，通过使用光纤或光电导体，将光传导并朝向液体表面或朝向吸头导向。
在本发明的一些实施例中，通过使用光纤或光电导体将光传导并朝向检测器导向。
光纤的使用带来了将光源和/或检测器定位在液体处理系统中(特别是在手持式移液管中)的灵活性。在手持式移液器中，可用于添加额外组件的空间是有限的。
当从外部照射吸头时，可能检测吸头与容器中的液体表面的接触，该容器与移液管分离，并且例如用作液体源或用作分配液体的容纳容器。
在一些实施例中，通过利用光电导体，光源和检测器可以靠近移液管的主体定位。
在一个实施例中，在测量中使用红外光。IR光源和/或IR检测器可以集成到例如液体处理系统的吸头喷射套管的下部。
在一些实施例中，光经由两个替代路径投射(反射)到测量检测器：1)穿过吸头材料，或2)穿过吸头内的空域。本发明使得能够优化关于待分析的液体体积的信号强度和准确度：对于大的液体体积(例如大于0.5ml，优选大于1ml)，使用路径2)。对于小体积(例如小于1ml，优选小于0.5ml)，使用路径1)。也可能使用具有不同权重的两个路径。
优选地，本方法适用于分析从1μl至约10ml，更优选从10μl至5ml，例如从10μl至200μl，的液体体积。
可以应用滞后现象用于分析吸头的锥形下端是否包含液体。
优点之一是可以使用传统的一次性吸头。吸头不需要包含任何用于传导或引导光的特殊部件，例如光栅、透镜或定制形状。
在一些实施例中，吸头在其相对侧上包括垂直突出通道。通道优选地由与吸头的其余部分相同的材料制成，并且它们被配置为将来自光源的光传导到检测器。光从光源经由一个通道向下传导，并经由另一个通道向上传导到测量检测器。
本方法可以应用于手持移液管或自动液体处理站。在液体处理站中，可以使用两种用于分析吸头中的液位的独立方法，例如本光学方法和基于压力测量的方法。
本方法可以精确地测量μl范围内的液体体积。
本发明克服了基于压力的液位检测方法的若干缺点：本发明不受环境压力或海平面以上的高度的影响。本发明能够检测吸头的堵塞。另外，本方法适于检测高粘度的液体。关于吸头内的压力变化，延迟这种液体的移动。根据本发明的光学测量能够立即实时检测吸头中包含的液体体积。
在下文中，我们更详细地描述根据一些实施例的电子学和信号处理。
相对测量
通过在两个检测器之间执行相对测量，来补偿光源(例如LED或激光器)及其电源的不稳定性。从光源发出的光被分成两个光路。一个光路与移液管吸头相互作用，而另一个光路被配置用于直接或者利用恒定的衰减来测量光源的强度、而与移液管吸头没有任何相互作用。这两个检测器不必相同，只要它们在其线性范围内使用即可。测量的准确性基于检测器的线性响应。
噪声源
术语“噪声”是指影响测量结果的一切，但不是要测量的参数的函数。在移液管吸头及其内部的液体体积的光学测量中，最显著的噪声是光学信号中的噪声。来自环境的散射光和检测器的暗电流在测量的信号中被观察为DC分量，并且室内照明可以产生100Hz的分量。光学和电子测量装置还包括1/f噪声、白噪声以及市电频率的50 Hz和150 Hz分量。除白噪声外，最重要的噪声源大多数具有小于175 Hz的频率。
调制和采样
在调制中，输入信号被移位到合适的较高频率，其中它不再受低频噪声的影响。由检测器产生的信号被调制到对应于LED斩波的频率。在由AD转换器执行的采样中，LED的每个通/断状态形成一个数字值。因此，关于调制频率，采样频率(FS)加倍。作为在所谓的奈奎斯特频率(FS/2)下相对于采样频率的调幅信号，传送输入信号。
模拟抗混叠滤波
在由AD转换器执行采样之前，通过模拟低通滤波器对信号进行滤波。所谓的抗混叠低通滤波器限制在采样期间将超过采样频率(FS/2)一半的频率折叠成采样信号。AD转换器的采样与调制同步进行，这意味着频率为FS/2的信号必须通过模拟低通滤波器，该模拟低通滤波器的截止频率(-3dB)被设置为FS/2加上合理的临界。
解调和滤波
当奈奎斯特频率处的调幅输入信号乘以具有形式[1，-1,1，-1...]的奈奎斯特频率的余弦信号时，它被解调，即移位到零频率。在调幅时，调制信号的谱围绕载波信号移位。为了检测移液管吸头和吸头内部的液体体积，感兴趣的是零频率处的信号的强度。在解调之后，输入信号包含在DC分量中，并且剩余的AC内容被认为是关于测量的噪声。作为解调的结果，位于零频率附近的最大噪声功率在奈奎斯特频率附近移位。在解调之后，通过最大陡峭和窄带低通滤波器对信号进行滤波，以防止输入信号被噪声或干扰破坏。按照这种方式，实现了相敏检测或锁相放大器的原理。
实施例
图19示出了内置于手持式机械移液管(Sartorius的Tacta模型)中的测量系统。该系统基于光度测量。在该测试系统中，未使用归一化检测器。在所有其他方面，系统采用图2中所示的测量几何结构。在测量期间，使用1000-μl吸头，并且将分配体积设定为1000μl。在液体抽吸期间记录检测器信号。通过对通过从测量系统轮询获得的瞬时AD转换器结果求平均，来执行数字低通滤波。结果在图20中示出为测量的信号强度与吸头中的液体体积的图表。结果表明，该系统能够可靠地检测吸头中液体的存在并成功地拾取吸头。
应理解，所公开的本发明的实施例不限于本文公开的特定结构、工艺步骤或材料，而是延伸至其等效物，如相关领域的普通技术人员将认识到的那样。还应该理解，本文采用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意欲是限制性的。
贯穿本说明书中对一个实施例或实施例的引用意味着，结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指代相同的实施例。在使用例如、大约或基本上的术语来引用数值的情况下，还公开了精确的数值。
如本文所使用的，为方便起见，可以在共同列表中呈现多个项目、结构元素、组成元素和/或材料。但是，这些列表应该被解释为列表中的每个构件都被单独标识为单独且独特的构件。因此，不应仅基于它们在共同组中的呈现而没有相反的指示，将此类列表中的任何个别构件解释为事实上等同于同一列表中的任何其他构件。另外，本文中的各种实施例和示例可以与其各种组件的替代物一起提及。应当理解，这些实施例、示例和替代方案不应被解释为彼此的事实上的等同物，而是应被视为本发明的单独和自主的表示。
此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。在本说明书中，提供了许多具体细节，例如长度、宽度、形状等的示例，以提供对本发明实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下、或者利用其他方法、组件、材料等，来实践本发明。在其他情况下，公知的结构、材料或操作未被详细示出或描述，以避免使得本发明的各方面模糊。
虽然前述示例在一个或多个特定应用中说明了本发明的原理，但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在没有实行发明能力、并且在不脱离本发明的原理和构思的情况下，可以在形式、使用和实现细节方面进行多种修改。因此，除了通过下面提出的权利要求之外，并不意图限制本发明。
动词“包括”和“包含”在本文中用作开放式限制，其既不排除也不要求存在未记载的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中所述的特征可相互自由组合。此外，应该理解，在整个该文献中使用“一”或“一个”，即单数形式，并不排除多个。
工业实用性
本发明的至少一些实施例在手持式移液管和自动液体处理站中得到工业应用。
引用列表
专利文献
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EP 1756587 B1
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Claims (17)

1.一种用于分配来自吸头的液体样本的液体处理系统，其特征在于，它包括：
-光源，被配置为经由与吸头或其内容物相互作用的第一光路投射第一光束，并且还被配置为经由不与吸头及其内容物相互作用的第二光路引导第二光束；
-第一检测器，被配置为检测第一光束；
-第二检测器，被配置为检测第二光束；
-分析单元，被配置为基于从第一和第二检测器获得的信号，来分析吸头的状态；
其中该第二检测器是归一化检测器，被配置为测量光源的强度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二检测器以及所述光源位于所述液体处理系统的圆筒内，并且其中所述液体处理系统是手持式移液管。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二检测器位于所述液体处理系统的圆筒内，并且所述光源位于所述圆筒外。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二检测器以及所述光源位于所述液体处理系统的圆筒外。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源位于所述吸头的上边缘上方，并且被配置为将光投射到所述吸头的材料中。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源位于所述吸头的一侧，并且被配置为朝向所述吸头投射光，并且其中所述液体处理系统是自动液体处理站。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述液体处理系统的圆筒被配置成将来自所述光源的光通过所述圆筒的材料传导到所述吸头的内部，优选地传导到液体表面。
8.根据权利要求1所述的系统，包括飞行时间组件，其包含该光源和该第一检测器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述飞行时间组件位于所述液体处理系统的圆筒内。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述飞行时间组件中的光源位于所述液体处理系统的圆筒外，并且所述飞行时间组件中的所述第一检测器位于所述液体处理系统的圆筒内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括光纤，所述光纤从所述光源延伸到所述吸头的内部，优选地朝向所述吸头内的液体表面，并且被配置为将所述第一光束从所述光源导向到液体表面。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括光学组件，例如透镜或锥体，其位于所述第一检测器的前面，并且被配置为将来自所述吸头的内部的所述第一光束，优选地来自所述吸头内的液体表面的第一光束，聚焦到第一检测器上。
13.根据权利要求7所述的系统，其中所述液体处理系统的圆筒的下边缘是透镜形的，并且
其中所述圆筒被配置为将来自所述光源的光通过所述圆筒的材料和所述透镜形的下边缘传导到所述吸头的内部，优选地传导到液体表面，并且
其中，所述圆筒还被配置为将与所述吸头或其内容物相互作用的光，特别是与所述液体表面相互作用的光收集到所述第一检测器。
14.一种用于分析在液体处理系统中使用的用于抽吸和分配液体的吸头的状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-经由与吸头或其内容物相互作用的第一光路将第一光束从光源引导到第一检测器；和测量数量；
-经由不与吸头及其内容物相互作用的第二光路将第二光束从光源引导到第二检测器；和测量光源的强度，以及
-基于测量的数量和测量的光源的强度，来分析一次性吸头的状态；
其中该第二检测器是归一化检测器。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一光束与所述吸头的材料或所述吸头内的液体或两者相互作用。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的方法，其中所述分析包括以下中的一个或多个：确定所述吸头中的液位、确定所述吸头中的液体体积、确定所述吸头与液体表面之间的接触、确定所述吸头和外部容器之间的接触、以及确定所述吸头的移动。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中所述分析步骤包括确定所述吸头中的液位或液体体积，并且其中所述数量是反射率或吸收率。
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