CN112423886A - 借助基于检测活塞位置调节的吸移活塞运动的脉冲式吸移的吸移设备 - Google Patents

借助基于检测活塞位置调节的吸移活塞运动的脉冲式吸移的吸移设备 Download PDF

Info

Publication number
CN112423886A
CN112423886A CN201980046583.2A CN201980046583A CN112423886A CN 112423886 A CN112423886 A CN 112423886A CN 201980046583 A CN201980046583 A CN 201980046583A CN 112423886 A CN112423886 A CN 112423886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipetting
piston
liquid
pressure
dispensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980046583.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112423886B (zh
Inventor
汉斯彼得·罗默
雷托·埃廷格
弗里多林·吉塞尔
于尔格·拉斯蒂
乔纳斯·赫尔蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamilton Bonaduz AG
Original Assignee
Hamilton Bonaduz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamilton Bonaduz AG filed Critical Hamilton Bonaduz AG
Publication of CN112423886A publication Critical patent/CN112423886A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112423886B publication Critical patent/CN112423886B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0227—Details of motor drive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0237—Details of electronic control, e.g. relating to user interface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • B01L3/0268—Drop counters; Drop formers using pulse dispensing or spraying, eg. inkjet type, piezo actuated ejection of droplets from capillaries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1009—Characterised by arrangements for controlling the aspiration or dispense of liquids
    • G01N35/1011—Control of the position or alignment of the transfer device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1009—Characterised by arrangements for controlling the aspiration or dispense of liquids
    • G01N35/1016—Control of the volume dispensed or introduced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0663—Whole sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/043—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces magnetic forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0478—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure pistons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N2035/1027—General features of the devices
    • G01N2035/1034—Transferring microquantities of liquid

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)

Abstract

一种用于脉冲式吸移小于2μl的小的配量体积的配量液体的吸移设备(10)，其中吸移设备(10)包括：‑至少部分以工作气体(34)填充的吸移通道(11)；‑吸移尖部(26)，其能够通过吸移开口(30)触及，使得借助于容纳空间中的工作气体的压力的改变穿过吸移开口(30)能够改变在容纳空间中容纳的配量液体的量，‑沿着吸移通道(11)可运动地在吸移通道中容纳的吸移活塞(14)，用于改变工作气体(34)的压力，‑运动驱动装置(20)，以便驱动吸移活塞(14)沿着吸移通道(11)运动，‑控制设备(24)，用于操控运动驱动装置(20)，和‑压力传感器(38)，用于检测工作气体的压力，其中控制设备(24)构成用于，基于由压力传感器(38)输出的压力信号来操控运动驱动装置(20)，以在吸移通道(11)中以不超过40ms的脉冲持续时间产生压力脉冲，使得工作气体(34)的压力在脉冲期间遵循预设的工作气体期望压力脉冲变化曲线。

Description

借助基于检测活塞位置调节的吸移活塞运动的脉冲式吸移的 吸移设备
技术领域
本发明涉及一种用于在压力可变的工作气体促进(Vermittlung)的条件下脉冲式吸移小于2μl的小的配量体积的配量液体的吸移设备。
背景技术
通过控制设备可有针对性地操控引起吸移过程的运动驱动装置，以便通过对应地操控运动驱动装置使吸移活塞以期望的方式运动并且以便由此又以期望的方式改变工作气体的压力。
在本发明的意义上的脉冲式分配从US 2001/0016358 A1中已知。在那里然而不通过工作气体促进超压脉冲，而是通过压电执行器直接将实体冲击输出到在吸移设备中提供的配量液体的远离吸移开口的弯月面上，并且由此在提供的配量液体柱的相对的纵向端部处从靠近吸移开口的弯月面离心分离液滴。
所述已知方法的缺点很明显为：由于压电执行器与配量液体的接触，存在提高的污染风险。
在本申请的意义上的脉冲式吸移的吸移设备在DE 10 2015 214 566 A1中描述。
发明内容
本发明的目的是，提出一种吸移设备，所述吸移设备能够不仅尽可能卫生地、即以尽可能低的污染风险，而且以小的配量的量尽可能高精度地吸移。
所述目的根据本发明通过开始提及类型的吸移设备来实现，所述吸移设备包括：
-至少部分以工作气体填充的吸移通道，
-吸移尖部，所述吸移尖部提供至少部分以工作气体填充的容纳空间，所述容纳空间与吸移通道以压力连通的方式连接并且所述容纳空间可通过吸移开口触及，使得借助于容纳空间中的工作气体的压力的改变穿过吸移开口可改变在容纳空间中容纳的配量液体的量，
-沿着吸移通道可运动地在吸移通道中容纳的吸移活塞，所述吸移活塞用于改变工作气体的压力，
-运动驱动装置，以便驱动吸移活塞沿着吸移通道运动，
-控制设备，用于操控运动驱动装置，以及
-位置检测设备，用于检测吸移活塞的位置以及用于将代表吸移活塞的位置的位置信号输出给控制设备，
其中控制设备构成用于，基于由位置检测设备输出的位置信号来操控运动驱动装置，以在吸移通道中产生——关于直接在吸移过程开始之前在吸移通道中存在的参考压力(在所述参考压力下，没有流体穿过吸移开口)的——压力脉冲，使得吸移活塞的位置在脉冲期间跟随预设的吸移活塞期望位置变化曲线，其中用于产生压力脉冲的吸移活塞运动的持续时间不超过35ms。
通过用于在所谓的“排气位移(Air-Displacement)”方法中吸移的构成方案(在所述方法中，借助吸移活塞改变在吸移活塞与配量液体之间存在的工作气体的压力，以便穿过吸移开口分配或吸取配量液体)，除了不可避免的吸移尖部，在吸移设备的部件或部件部段与配量液体之间不发生接触。
此外已经证明，用于产生工作气体中的压力脉冲的活塞运动的调节根据工作气体压力甚至对于小于40ms的非常短的压力脉冲是可行的。为此，具有不超过35ms的持续时间的活塞运动是足够的。借助于根据对于要吸移的配量液体预确定的吸移活塞期望位置变化曲线通过控制设备对吸移活塞运动的基于吸移活塞在吸移通道中的位置的调节，甚至在亚微升的范围中的最小配量液体量的高精度的吸移是可行的。
具有35ms或更短的持续时间的用于脉冲式吸移的活塞运动优选地是吸移过程的唯一的活塞运动，所述唯一的活塞运动引起小于2μl的配量液体穿过吸移开口的运动从而引起对应的配量。
根据工作气体的检测到的实际压力与工作气体期望压力变化曲线的比较原则上同样可行地调节吸移活塞运动已经证明是困难的，因为在脉冲式吸移过程期间在工作气体中可能出现共振效应。主要为此负责的亥姆霍兹共振效应可能在工作气体压力脉冲式变化时引起压力信号的振动，所述振动显著地加难将检测到的工作气体压力用作为调节变量。
在本申请中，变量的检测到的值的概念与所述变量的“实际值”的概念相同。
在本申请中，以“压力脉冲”或“脉冲式”吸移表示工作气体中的引起到吸移尖部中的配量液体接收(吸取)或从吸移尖部中的配量液体排出(分配)的具有不超过40ms的总脉冲持续时间的压力脉冲。由于工作气体处的惯性引起的衰减效应，压力脉冲的持续时间通常比引起压力脉冲的吸移活塞运动的持续时间更长。吸移活塞运动的持续时间在此是离开吸移活塞直接在吸移过程之前所处的吸移活塞参考位置或吸移活塞初始位置与吸移活塞的新的静止状态之间的时间段。逐点地存在为0的活塞速度的运动反转的死点不是吸移活塞在本申请的意义上的静止状态。如果吸移活塞直接在吸移过程开始前处于吸移活塞初始位置中，那么在工作气体中存在参考压力，在所述参考压力下，没有配量液体穿过吸移开口，并且在所述参考压力下，优选地在吸移尖部中可能存在的配量液体基本上保持不动。
为了将小的配量体积以唯一的连通的液滴、即不具有不期望的卫星小液滴限定地吸移，尤其在分配时脱离，压力脉冲优选地能够包括超压分量和负压分量。在实践中非常有意义的脉冲式分配中，超压分量在压力脉冲中在时间上早于负压分量。
不仅超压分量、而且负压分量处于所说明的最大40ms的压力脉冲时间窗内。
同样为了将所给出的小的吸移体积在不形成不期望的卫星小液滴的情况下以液滴吸移的目的，吸移过程的吸移活塞期望位置变化曲线在吸移过程的开始或结束时能够包括在吸移活塞的初始位置或/和结束位置的两侧的吸移活塞期望位置。在脉冲式分配时，处于初始位置的提高工作气体压力的侧(分配侧)上的吸移活塞期望位置的至少一大部分在时间上早于处于降低工作气体压力的侧(吸取侧)上的吸移活塞期望位置。如果吸移活塞的对于吸移过程的初始和结束位置是相同的，这在脉冲式吸移时原则上可行，则优选地所有处于初始和结束位置的分配侧上的吸移活塞期望位置在时间上早于所有处于初始和结束位置的吸取侧上的吸移活塞期望位置。相反，如果吸移活塞的对于分配过程的结束位置远离其初始位置地处于初始位置的分配侧上，用于产生吸移的压力脉冲的整个吸移活塞期望位置变化曲线能够处于初始位置的同一侧上。于是，吸移活塞期望位置变化曲线然而始终处于两侧上：活塞运动的结束位置的分配侧和吸取侧。与活塞运动的初始和结束位置彼此的相对位置无关地，吸移活塞期望位置变化曲线优选地包括运动反转的至少两个、特别优选地恰好两个死点。换言之，这意味着，吸移活塞运动具有不超过三个、特别优选地仅三个、在时间上彼此跟随的运动阶段，在这些运动阶段中，活塞在跟随的阶段中的运动方向与在分别直接在之前的阶段中的运动方向相反。以脉冲式分配过程为例，吸移活塞在第一阶段中仅在分配方向上运动，然后在第二阶段中仅在吸取方向上运动以及最后在第三阶段中又仅在分配方向上运动。第三阶段在此通常以活塞的最小的运动行程在时间上最短。
在时间上特别短的吸移活塞运动的最简单的情况下，吸移活塞的运动方向在吸移过程期间仅一次变化，以分配过程为例从在分配方向上的运动变化成在吸取方向上的运动。于是上述第三阶段能够省去。
以“脉冲式”分配描述与传统的已知吸移运行不同的分配。在脉冲式分配时，通过工作气体的超压脉冲将工作气体的压力冲击施加到在吸移设备中容纳的配量液体量的背向配量开口的侧。所述压力冲击通过不可压缩的配量液体量传播直至容纳的配量液体量的靠近吸移开口的弯月面，并且在那里引起配量液体液滴的离心分离。配量液体液滴的离心分离能够通过冲击式的活塞运动限定地触发，在所述冲击式的活塞运动中，又强烈加速的在吸取方向上的活塞运动在时间上直接跟随强烈加速的在分配方向上的活塞运动。工作气体的压力脉冲变化曲线的这样产生的负压分量在此在数值上更小并且在时间上不更长，优选地甚至比先前的超压分量更短。
以这种方式和方法，小于2μl或优选地小于600nl的非常小的液体量能够以高的重复精度配量并且甚至等分，即重复地从体积较大的在吸移尖部的容纳空间中容纳的配量液体量中分配，而不必在各个分配过程之间吸取配量液体。为了将在本申请中使用的术语阐述清楚：等分始终包括多个分配过程，即对于每个在等分期间排出的配量液体量恰好一个。
与脉冲式分配相反，在传统分配时，借助吸移设备容纳的配量液体通过工作气体中的压力的提高被推出，直至液滴要么从吸移开口通过重力脱离，要么穿过吸移开口将配量液体配量到由配量液体润湿的衬底上或配量到已经存在的液体中，将吸移开口在排出预确定的配量的量之后从所述衬底或从所述液体取走。在传统的准同步分配中，只要吸移活塞也在分配方向上(提高工作气体中的压力)运动，配量液体通常仅一直在分配方向上通过吸移开口运动。
因此，在传统分配时工作气体中的压力变化进而吸移活塞的运动与配量液体通过吸移设备的吸移开口的排出同步地或准同步地进行，而本发明所基于的脉冲式分配对此是异步的，也就是说在工作气体中脉冲式地、冲击式地产生超压脉冲之后，配量液体的液滴通常才从容纳的配量液体量离心分离，而超压脉冲至少正在衰减或甚至已经衰减。因此，配量液体液滴的排出与吸移活塞的运动不同步地进行。配量液体液滴在脉冲式分配时在分配方向上运动，而吸移活塞在吸取的方向上(工作气体中的压力降低)运动或已经又静止。用于脉冲式分配的吸移活塞必须多快地运动在此与要分配的配量液体相关，例如与其粘度或/和其密度或/和表面应力相关。因此，吸移活塞期望位置变化曲线能够完全一般地先前对于不同的配量液体或配量液体类别以及对于不同的要配量的量求取并且在吸移设备的数据存储器中可调用地存储。
在脉冲式分配时，要配量的液体量作为液滴通常以加速度从在吸移设备中容纳的配量液体量排出，在沿重力作用方向分配时，所述加速度由于重力而增大。这意味着：在脉冲式分配时通过吸移设备从容纳的配量液体量脱离的配量液体液滴在沿重力作用方向分配时比仅仅在自由落下时更快地远离吸移设备运动。
将配量液体的大的量、即大于2μl的量通常在吸移设备的在本申请中也称作为“传统”的同步的运行模式中吸移，在所述运行模式中，配量液体在吸移尖部中、更确切地说在其朝向活塞的弯月面中同步跟随活塞的吸移开口侧的或配量侧的端面的运动。这意味着，如果活塞在作为吸移方向的分配方向上运动，那么弯月面与活塞的配量侧的端面共同在分配方向上运动，以及如果活塞在作为吸移方向的吸取方向上运动，那么弯月面与活塞的配量侧的端面共同在吸取方向上运动。能够在活塞的配量侧的端面的运动与配量液体的靠近活塞的弯月面之间出现微小的时间偏移，因为在活塞与配量液体之间存在的工作气体首先为了克服摩擦效应、毛细效应、黏着效应、内聚效应或/和表面效应首先必须通过活塞运动置于如下压力水平：在所述压力水平上，期望的吸移过程能够进行。这在吸取时是相对于环境压力的负压，使得配量液体以通过在工作气体的压力与配量液体储备的环境压力之间的压差驱动的方式流入到吸移尖部中，吸移尖部的吸移开口浸入到所述配量液体储备中。这在分配时是相对于环境压力的超压，使得在吸移尖部中容纳的配量液体以由工作气体的压力与环境压力之间的压差驱动的方式通过吸移尖部的吸移开口离开。可压缩的工作气体因此如气体弹簧那样作用。由于活塞运动与吸移尖部中的配量液体的弯月面的运动之间的小的、但是存在的时间偏移，配量液体的传统吸移在下文中描述为准同步的运行模式。
在活塞和配量液体的准同步运动的情况下的传统分配中，能够利用配量液体的惯性力使要分配的配量液体从吸移尖部分离开。活塞在分配方向上运动预确定的时间，并且如果从吸移尖部挤出的配量液体的离开是期望的，那么尽可能突然地停止。然后，由于先前的活塞运动还处于分配运动中的已经挤出的配量液体的惯性能够引起吸移开口处的配量液体的掐断并且最后引起其离开。活塞运动与借助工作气体挤出的配量液体之间的关联关系在传统分配时通常根据经验对于不同的液体类别求取并且在吸移设备的数据存储器中存储。在所述准同步的运行模式中，由配量侧的活塞面在活塞在吸移方向上运动期间掠过的体积(一般为吸移体积或根据活塞的运动方向为吸取体积或分配体积)超过配量液体的实际吸移的体积通常不多于5％。吸移体积与实际吸移的配量液体体积的比值因此通常不大于1.05。
通过吸移开口处的惯性引起的液体离开，配量液体有时不期望地在吸移尖部外部在吸移开口的区域中保持黏着。为了避免所述黏着的液体量完全地或部分地不受控地滴落，活塞在液体离开之后在吸取方向上运动一小点，以便将在外部黏着的配量液体通过吸移开口抽吸回到吸移尖部中。
配量液体利用分配的惯性力的所述分配根据相应的配量液体不再可靠地对于小于3至5μl的单个配量体积起作用，因为那么由于小的质量，可达到的惯性力不再能够足够可靠地克服其他力影响、尤其由于表面应力的力影响，以便能够确保这种小的配量液体量的可靠的、可重复的脱离。
应将当前描述的吸移设备与所谓的“分配装置”或“分配器”区分，所述“分配装置”或“分配器”通常仅仅分配、然而不能够吸取配量液体。分配器通常经由输送通道从储备获得要分配的配量液体，所述储备与分配器的通过活塞可改变的配量空间流体连接。
此外还应将在上文中提到的吸移设备与如下吸移设备区分，在所述吸移设备中，活塞的配量侧的端面直接与要吸移的配量液体接触。于是，在活塞与配量液体之间不存在工作气体。
由于在这种无工作气体的吸移设备中活塞与配量液体的直接运动耦联，在专业领域中以英文术语“Positive Displacement(正向位移)”描述所述吸移设备的吸移类型。取消可压缩的工作气体尽管提高理论上可实现的吸移精度，然而在实践中在其他方面导致困难。一方面，在吸取时在吸移体积中的气体夹杂不能够完全可靠排除，使得在正向位移吸移时在吸取的配量液体中也可能出现气泡或空气泡，这然后由于与期望状态的偏差负面地作用于可实现的吸移精度。另一方面，当配量液体倾向于形成泡沫时，在正向位移吸移时可实现的吸移精度极其小。此外，由于吸移活塞通过配量液体的润湿，当应更换要吸移的配量液体时，不仅必须更换吸移尖部，而且随之也必须更换吸移活塞，这意味着显著的安装耗费以及从中得出的显著的成本。
与此相反，具有在活塞与配量液体之间的工作气体的这种吸移设备的吸移类型在专业领域中称为“排气位移”，虽然工作气体不一定必须是空气，而是也能够是惰性气体或类惰性气体、如例如氮气。在所述吸移类型中，吸移活塞与配量液体通过气体柱、尤其通过空气柱持久地和完全地分离。因此，不存在污染风险或仅仅存在可忽略的污染风险。
也应与当前的根据本发明的吸移设备区分的是如下吸移设备：所述吸移设备将系统液体柱用作为活塞。从这种系统液体中得出一定程度的污染风险，因为偶尔不能够排除，系统液体、即似乎液态的活塞的一部分达到要吸移的配量液体中。本发明的吸移设备的活塞至少部段地、为了避免污染风险优选完全地构成为固体。在仅部段地构造为固体时，至少活塞的指向配量液体的配量侧的端面构成为固体，以便防止从液体至液体的传输。
在小的配量液体剂量的脉冲式分配时，根据所选择的配量液体，例如根据其粘度、密度或/和表面应力以及还根据超压脉冲的系数和必要时随后负压脉冲的系数，可能出现不期望的伴随现象。例如替代进行排出的靠近吸移开口的弯月面处的仅仅一个唯一的期望的配量液滴，通过伴随着不期望的卫星小液滴的配量液滴出现配量液体的排出或配量液体的雾化，这与可实现的配量精度的不期望的降低关联。因此，液滴中的配量液体的无喷射的和无雾化的排出理解为在本申请的意义上的分配。
原则上，吸移设备能够具有固定安装的吸移通道，所述吸移通道具有在吸移通道在端侧构成的具有吸移开口的吸移尖部。然而，这出于卫生考虑是不那么有利的。优选地，吸移设备构成用于，可更换的吸移尖部可拆开地耦联到吸移通道上。与此对应地，根据本发明的一个有利的改进方案，吸移设备具有用于暂时耦联吸移尖部的由吸移通道穿透的耦联结构。如果吸移尖部耦联到耦联结构上，则吸移尖部延长设备自身的吸移通道，并且暂时、即在其耦联的持续时间期间是吸移设备的吸移通道的一部分。吸移尖部为了降低污染风险优选地是所谓的“用后即抛”、即一次性的或可丢弃的吸移尖部，其在分配或等分一次之后清除。
优选地，吸移设备不仅构成用于脉冲式分配，而且也构成用于传统的吸取，在所述传统的吸取中，配量液体在容纳空间中以及最初同步地或准同步地在上述意义上跟随活塞运动进入到所述容纳空间中。然后，能够在吸移设备中、尤其在其上容纳的吸移尖部中通过穿过吸移设备的吸移开口将配量液体准同步地吸取到设备的容纳空间中来提供配量液体。
优选地，吸移设备不仅构成用于在异步运行中的脉冲式分配，而且也构成用于在准同步的运行中的传统分配，使得借助根据本发明的吸移设备，小于2μl的、大约向下直至几十纳升的小的配量液体量以及几百微升的大的液体量可重复精确地分配。在异步的与准同步的运行之间的转换通过吸移活塞运动驱动装置通过控制设备的对应操控进行。控制设备此外能够构成用于，仅在脉冲式吸移运行中根据由位置检测设备输出的位置信号来调节运动驱动装置的操控。在传统吸移运行中，控制设备由于由活塞掠过的体积与分配的或吸取的体积的紧密的关联还能够位置相关地根据至少一个位置传感器的显示吸移活塞的位置的信号来操控运动驱动装置，从而调节活塞位置。附加地或替选地，控制设备能够在传统的吸移运行中根据代表工作气体的压力的压力信号来操控运动驱动装置。在足够慢的活塞加速度和活塞运动时，分配和吸取准同步地进行。通过控制设备在运动驱动装置处对于期望的活塞加速度或/和活塞速度应设定的值能够在对于不同的液体类别没有大的耗费的情况下通过实验求取。
控制装置为了实现准同步的吸移运行例如能够构成用于，使活塞为了吸移大于2μl的预确定的单个配量体积以不超过1000μl/s的最高速度运动。在活塞的不超过1000μl/s的所给出的最大速度的情况下，配量液体——必要时以小的时间偏移——在同向运动中跟随活塞。如上所示，由活塞掠过的吸移体积基本上对应于实际吸移的配量液体体积。优选适用的是在本申请中在下文中提到的通过活塞面积给出的活塞大小。
借助不仅在同步的或准同步的、而且在异步的脉冲式吸移运行中运行根据本发明的吸移设备的可行性，同一根据本发明的吸移设备能够构成用于，在100nl至100μl、优选地100nl至1000μl的配量体积范围中的、关于作为额定体积的预确定的单个配量体积具有不超过2％的体积偏差的可选择的单个配量体积可重复地吸移。因此，根据本发明的吸移设备能够吸移最小吸移体积的10000倍作为最大吸移体积。在此，显然不应排除，例如还能够低于100nl的所述下限。对于所述吸移体积范围，无论如何确保吸移设备的功能。
出于所述原因有利的是，吸移设备具有可拆开的吸移尖部，所述吸移尖部具有用于与耦联结构可拆开地耦联接合的耦联配合结构以及具有作为在吸取过程期间和在分配过程期间用于配量液体的穿通开口的吸移开口。在这种情况下，必要时在吸取过程之后，在吸移尖部中提供配量液体。由于在此容纳的大的配量液体量，吸取过程优选地并非脉冲式地、而是作为准同步的吸取过程进行，也就是说在工作气体中产生进行吸取的负压以及配量液体由此引起地穿过吸移开口流入到吸移设备中或吸移尖部中大部分在时间上重叠。
根据本发明的吸移设备和脉冲式分配方法的大的优点中的一个优点在于，能够使用标准的吸移尖部，所述吸移尖部具有额定吸移空间体积，所述额定吸移空间体积明显大于在唯一的脉冲式分配过程中排出的配量液体剂量。优选地，吸移尖部的额定容纳体积或额定吸移空间体积是唯一的脉冲式分配的或可分配的液体剂量的最小可能的体积的80倍以上、特别优选是300倍以上、最优选是500倍以上。由此，能够以大量彼此跟随的脉冲式分配在剂量体积的非常高的重复精度的同时在不具有在此期间的吸取的情况下进行等分过程。
例如，在实验中将具有300μl的额定容纳体积的标准吸移尖部暂时耦联到吸移设备上。将40μl的配量液体，例如甘油同步吸取到所述吸移尖部中。在靠近吸移开口的、进行排出的弯月面与吸移开口之间，设有4至5μl的气体体积——对于根据本发明的吸移设备一般是有利的、但不强制需要的气体体积。在这种情况下，将作为配量液体的甘油以448nl的单个配量体积依次脉冲式等分20次，其中各个排出的配量体积相差不超过2.96％。
以小于450nl的可复现的配量体积从在吸移设备中提供的40μl的储备中多次排出作为比较高粘度的液体的甘油是极不寻常的。
结构上，实现工作气体中的脉冲式压力变化通过如下方式以简单的和高精度的方式是可行的：吸移活塞是具有至少一个永磁体的磁性活塞并且运动驱动装置具有可通电的线圈。于是，控制设备能够构成用于控制对线圈的电能供给。磁性活塞优选地是具有优选地多个固体永磁体的固体活塞，所述固体永磁体至少在其靠近吸移开口的纵向端部相对于可运动地容纳活塞的吸移通道充分密封，例如通过对应的盖密封。所述盖能够包围吸移活塞的一个或多个固体永磁体。通过电磁场以线性马达的方式可驱动的磁性活塞的提供能够实现活塞在吸移通道中的高动态的鞭打式运动过程，从而产生在时间上非常短的超压脉冲，所述超压脉冲能够通过同样在时间上短的负压脉冲在其效果方面突然停止。
于是，负压的上述产生包括朝向第一方向、通常朝向远离吸移开口的方向移置磁性活塞。
同样地，压力脉冲中的超压分量的产生包括朝向与第一方向相反的第二方向移置活塞。
优选地，在吸移活塞与在吸移通道中提供的配量液体量之间仅存在工作气体并且不存在其他系统流体或配量流体。
原则上，在使用具有至少一个永磁体的通过可通电的线圈线性马达式可运动的吸移活塞的情况下，由于永磁性吸移活塞对线圈的感应反作用通过线性马达式运动驱动装置自身求取吸移活塞在吸移通道中的位置。因此，线性马达式运动驱动装置自身能够是位置检测设备或是位置检测设备的至少一部分。为了尽可能高分辨率地从而特别精确地检测吸移活塞位置，位置检测设备能够附加地或替选地具有至少一个位置传感器，所述位置传感器构成用于检测吸移活塞的位置以及构成用于将显示检测到的活塞位置的位置信号输出给控制设备。如果吸移活塞是永磁性活塞，则能够优选地将多个霍尔传感器用作为沿着吸移通道设置的位置传感器。然而也可使用其他位置传感器。
为了在吸移过程期间高精度地脉冲式改变工作气体的压力，控制设备能够以调节的方式根据检测到的对线圈的电能供给的当前状态以及根据位置检测设备或至少一个位置传感器的位置信号来控制对线圈的电能供给。
在此，在开始给出的35ms的吸移活塞运动持续时间仅是上限。持续时间也能够——根据期望的要配量的量以及根据配量液体显著短于35ms、例如15ms、10ms、5ms、或甚至仅1ms。为了在对于工作气体的压力的脉冲式改变可供使用的需要的短的时间内实现期望的高的配量精度，控制设备根据本发明的一个特别有利的改进方案包括具有至少两个调节回路的级联式调节回路结构。于是，控制设备能够构成用于，在级联式调节回路结构的内部调节回路中根据流动到线圈中的电流的期望电流值与检测到的电流值之间的差来设定施加到线圈上的电压。
于是，控制设备还能够构成用于，在级联式调节回路结构的在外部设置的调节回路中根据在吸移活塞的期望位置值与通过位置信号显示的实际位置值之间的差来设定流动到线圈中的电流的期望电流值。
通过活塞运动的级联式调节，还能够快速地和可靠地补偿多个干扰变量：根据吸移活塞的期望位置与实际位置之间的差来求取线圈期望电流值的外部调节回路能够平衡或至少减小不可预测的和对于不同的吸移设备和运行过程个体化不同的摩擦影响，例如在活塞密封件与吸移通道柱体之间的摩擦。
根据流动到线圈中的电流的期望电流值与实际电流值之间的差来求取期望电压值的内部调节回路能够平衡或至少减小线圈电阻和线圈电感的不可预测的以及对于不同的吸移设备和运行过程个体化不同的波动。
为了工作气体压力在特别短的压力脉冲、例如在一位数的毫秒范围中——但是不仅在那里——的高精度和急剧的改变，此外有利的是，控制设备包括数据存储器，在所述数据存储器中存储有至少一个预确定的吸移活塞期望位置变化曲线以用于预控制。附加地，为了进一步提高配量精度，在数据存储器中能够存储有引起预确定的吸移活塞期望位置变化曲线的预确定的线圈期望电流变化曲线以用于预控制。
优选地，控制装置构成用于根据吸移活塞期望位置和期望线圈电流来预控制级联式调节回路结构中的调节回路。预确定的变化曲线能够对于不同的液体或液体类别根据经验求取。作为变化曲线，至少三个参数值的时间次序适用。替代绝对参数值，变化曲线也能够包括相对于如下参数值的差值(Δ值)，所述参数值适用于参考状态，例如标准氛围(在1013.25hPa的大气压下大约20℃)。由此，预确定的变化曲线能够在气象学方面被补偿。
预确定的变化曲线能够附加地或替选地也以数学函数或函数族(Funktionenschar)的形式存储。优选地，能够基于函数通过内插或外插获得不直接根据经验求取的值。
在数据存储器中，能够如在上文中已经描述的那样存储有多个预确定的吸移活塞期望位置变化曲线。至少根据配量液体和要吸移的液体量，从所述多个预确定的吸移活塞期望位置变化曲线中选择吸移活塞期望位置变化曲线作为对于相应的吸移过程有效的预确定的吸移活塞期望位置变化曲线。所述选择能够通过手动输入或通过在联网的实验设备之间的数据传输进行。所述选择能够在配量液体方面自动通过吸移设备以及通过其控制设备进行，例如因为吸移设备构成用于自主识别配量液体或配量液体类别。这能够在最简单的情况下通过读取对应的编码进行，如二维码，或用于识别配量液体或配量液体类别的分析配量，在需要时利用其他传感器。
由于在脉冲式吸移时有关的物理效应，在脉冲式分配时不完全排空吸移尖部。配量液体也在脉冲式分配过程之后在吸移尖部的容纳空间中保留。优选地，因此从在吸移尖部的容纳空间中容纳的配量液体量中脉冲式分配配量液体，所述配量液体量的体积是要脉冲式分配的配量液体的体积的至少五倍大。
吸移设备构成用于在喷射模式中脉冲式分配，在所述喷射模式中，在吸移尖部中的排出的配量液体量与分配目标之间的分配的液体体积之间有一段自由飞行的路段。
活塞的对于脉冲式吸移典型的冲击式的可运动性优选地通过如下方式实现：控制装置构成用于，为了分配小于2μl的预确定的单个配量体积运行运动驱动装置，使得活塞在分配方向上运动并且在此其配量侧的端面掠过分配体积，所述分配体积比单个配量体积大了至少1.4倍，并且活塞随后在与分配方向相反的吸取方向上运动并且在此其配量侧的端面掠过吸取体积，其中吸移活塞的运动总体上持续不大于35ms、优选地不大于25ms。
活塞的运动能够根据活塞处的任意参考点检测，例如根据配量侧的活塞面。
活塞的根据本发明提出的运动进程对配量液体的作用还未完全解释。然而，解释模型基于，借助活塞在吸移方向、优选分配方向上的脉冲式运动，以大于要吸移的预确定的单个配量体积将激励能量或起动能量传输给要吸移的配量液体，需要所述激励能量或起动能量，以便抵抗惯性力、表面应力、配量液体的黏着力和内聚力将其运动沿期望的分配方向传递。
借助活塞在与吸移方向、优选分配方向相反的反吸移方向、优选吸取方向上的运动，将配量液体的先前激励的吸移运动、优选分配运动又“去激励”，在所述吸取方向上，活塞重新略过体积，通常与真正要吸移的单个配量体积不同的、优选又更大的体积。根据需要的去激励的程度，上述两个运动阶段足够或需要三个运动阶段。
因此，非常短的、猛烈的压力脉冲通过吸移活塞根据吸移活塞位置的预设的变化曲线的运动在吸移时间中从活塞经由工作气体传输给配量液体。吸移活塞实际位置变化曲线遵循吸移活塞期望位置变化曲线的精确程度与调节的质量相关。在此甚至对于短的压力脉冲借助基于多个参数的、优选地具有参数的预控制的上述级联式调节实现好的结果。
令人惊讶地，由活塞在其运动时掠过的体积：分配体积和吸取体积，能够是相同大的。因此，活塞能够在分配过程结束时又处于初始位置。尽管如此，吸移单个配量体积。
因此，根据本发明，活塞的“移置平衡(Verlagerungssaldo)”不是关键的。更确切地说，实验已经证明，实际分配的配量液体体积与根据时间集成的活塞期望运动相关。
在此在合理地假定端面的构造在吸移期间不变化的条件下，由活塞或由其配量侧的端面掠过的体积为吸移活塞的配量侧的端面到正交于通道路线的投影面的投影的面积与活塞行程的乘积。
以“分配方向”描述活塞的引起配量液体从吸移尖部的配量液体容纳空间推出的运动方向。以“吸取方向”描述活塞的引起将配量液体吸入到吸移尖部的配量液体容纳空间中的运动方向。
如果分配过程以分配具体的已知的配量体积为目的进行，则单个配量体积在本申请的意义上总是预确定的。单个配量体积能够通过在吸移设备处的手动输入或通过到吸移设备的数据传输或通过从手动输入的或/和从在存储器设备中存储的用于吸移设备的数据的计算来预确定。
由活塞的配量侧的端面首先掠过的分配体积能够不仅与预确定的单个配量体积，而且附加地与分别要吸移的配量液体的参数或/和与配量侧的活塞面与配量液体之间的工作气体的体积相关。原则上适用的是：配量液体的(在20℃的室温下在1013.25hPa的大气压下借助于旋转式粘度计测量的)粘度越大，则分配体积与单个配量体积的比值就越大。同样适用的是：工作气体的体积越大，则分配体积与单个配量体积的比值就越大。在优选的可更换的吸移尖部中，活塞与配量液体之间的结构类型决定的工作气体体积能够通常不低于100μl并且不超过3000μl。优选地，工作气体体积处于180μl与1000μl之间，特别优选地处于200μl与800μl之间。
因此，分配体积例如能够不小于单个配量体积的1.4倍。然而也能够明显大于单个配量体积的1.4倍。因此，例如如果低的激励能力足以使配量液体加速流过通常窄的吸移开口，则所述分配体积能够为单个配量体积的五倍。不那么好地激励至运动的配量液体能够借助在分配方向上的活塞运动以及在此由配量侧的端面掠过的不小于单个配量体积的十倍的分配体积激励至运动。因为优选地以高的最大体积速度作为每单位时间由配量侧的端面掠过的体积实施活塞运动，所以随着分配体积越来越大，小于2μl的非常小的单个配量体积的吸移的重复精度提升。因此，分配体积能够优选地不小于单个配量体积的二十五倍。
实验已经证明，特别对于通常要吸移的含水液体的类别——这在本申请的意义上是具有在20℃的室温下在1013.25hPa的大气压下借助于旋转粘度计测量的在0.8至10mPas的范围内的粘度的液体——单个配量体积的十倍和六十倍之间、优选地十倍至二十五倍之间的分配体积引起突出的配量结果。单个配量体积的十倍和二十五倍之间的分配体积也对于上述粘度范围之外的配量液体提供突出的配量结果。
分配体积的上限是如下分配体积：在所述分配体积中，由于活塞需要用于以其配量侧的端面掠过分配体积的大的持续时间，大于单个配量体积运动穿过吸移开口。测试已经证明，在分配体积大于单个配量体积的500倍的情况下，不再能够进行进行任何小于2μl的配量体积的有意义的分配。
在超压分量的阶段期间的工作气体压力与直接在吸移过程的范围内开始吸移活塞运动之前的参考压力之间的最大压差的数值优选地小于50000Pa，特别优选地小于25000Pa并且最优选地小于10000Pa。所述值适用于多种不同的液体以及液体类别。对于含水液体的特别重要的类别，如其在本申请中定义的那样，超压阶段中的工作气体压力与参考压力之间的最大压差的数值优选地小于2200Pa并且特别优选地小于1800Pa。
优选地，超压分量的阶段中的工作气体压力与参考压力之间的最大压差的数值大于500Pa，优选地大于600Pa。
在负压分量的阶段期间的工作气体压力与直接在吸移过程的范围内开始吸移活塞运动之前的参考压力之间的最大压差的数值优选地小于30000Pa，特别优选地小于15000Pa并且最优选地小于7500Pa。
优选地，在负压分量的阶段期间的工作气体压力与参考压力之间的最大压差的数值大于200Pa，优选地大于400Pa。
在进行分配的压力脉冲期间出现的关于压力脉冲所基于的参考压力的最大压差值与还未最后确定的多个参数相关，如例如要分配的单个配量体积，以及能够通过密度、粘度和表面应力表征的液体相关。例如呈现，对于同一液体，不仅在超压阶段中相对于参考压力的最大压差的数值、而且在负压阶段中相对于参考压力的最大压差的数值随着单个配量体积增大而减小。
在该处阐明，尽管在上文中描述的在分配时的大的活塞运动，根据本发明构成的吸移设备仅使配量液体的预确定的单个配量体积运动穿过吸移开口。不发生过配量或过分配以及随后在吸取方向上的修正。配量液体在分配过程期间根据本发明仅朝向期望的分配方向运动。当活塞运动结束时，在本申请的意义上的分配过程结束。
由活塞在其运动期间掠过的吸取体积能够甚至在等分时等于分配体积。然而，随着在等分运行中分配过程的数量增多，靠近吸移开口的弯月面总是还移动到吸移设备的配量液体容纳空间中，这可能损害接下来分配过程的精度。
因此在分配时，吸取体积能够比分配体积小单个配量体积，或在沿吸取方向的活塞运动之后能够跟随有在分配方向上的进行修正的活塞运动，例如作为上述第三运动阶段。所述第三运动阶段因此是三个所述运动阶段中的在时间上最短的运动阶段。因此能够确保，尽管多次执行分配过程，容纳的配量液体的靠近吸移开口的弯月面保持在尽可能恒定的位置处。因此，吸取体积也能够根据以上说明显著大于单个配量体积。
对于用于分配小的配量液体量的分配过程正确的由活塞要掠过的分配体积和吸取体积能够在单个配量体积预设的情况下针对配量液体简单地通过实验求取。
在当前描述的异步吸移运行中，在同一时刻或者同一时间段中能够出现一方的活塞和另一方的配量液体的彼此相反定向的运动。同样地，在活塞已经结束其运动并且又达到静止状态之后，配量液体通过吸移开口的运动甚至才能够开始。然而，根据本发明的吸移设备由于其具有永磁性的、能够线性马达式驱动的活塞的优选的构造类型附加地也构成用于传统的准同步的分配运行以及用于传统的准同步的吸取运行。
然而，与在脉冲式分配过程中单个配量体积的配量液体何时开始运动穿过吸移开口无关，大多数脉冲式分配过程的共同之处在于，操控活塞以反转运动方向，并且在预确定的液体体积已经从吸移开口脱离之前，通常使活塞的运动方向实际反转。
因此，能够通过如下方式引起活塞对于脉冲式吸移的冲击式的可运动性：运动驱动装置包括线性马达，并且控制装置以及运动驱动装置为了吸移小于2μl的预确定的单个配量体积构成用于，使活塞以至少5000μl/s、优选地至少10000μl/s、以及不超过25000μl/s的峰值速度运动。
活塞的体积速度、即由活塞的配量侧的端面在每单位时间掠过的体积，与活塞或活塞杆的线性运动速度相比对于脉冲式吸移的意义更大。尽管在活塞具有较大的活塞面积的情况下较小的行程足以掠过相同的体积，对于所述相同的体积，具有较小的活塞面积的活塞需要较大的行程。因此，为了实现增大的体积速度，与具有较小的活塞面积的活塞相比，具有较大的活塞面积的活塞能够简单地沿着通道路线运动。然而，对于活塞的运动起步需要的起动力，例如用于克服黏着摩擦的起动力随着活塞大小显著提高，使得随着活塞面积越来越大，活塞对于分配小于2μl的单个配量体积会越来越差地控制。
本发明优选地涉及如下吸移设备，所述吸移设备的活塞具有在3至80mm2之间的活塞面积，即其在圆形活塞面积的情况下具有在2至大约10mm之间的直径。为了在具有尽可能小的网格宽度的行形和列形的网格中能够设置更多个吸移通道，本发明特别优选地涉及如下吸移设备，所述吸移设备的活塞具有3至20mm2之间的活塞面积，这在圆形活塞面积的情况下对应于2至大约5mm之间的直径。
优选地，吸移设备具有多个吸移通道，在多个吸移通道中的每个吸移通道中沿着吸移通道轴线可运动地容纳有如上所述构成的吸移活塞。此外，每个吸移通道能够具有各一个可由控制设备通电的线圈装置，所述线圈装置与磁性吸移活塞一起形成用于驱动吸移活塞的线性马达。
在以例如大于25000μl/s的过高的最大活塞速度分配时，尽管总是还出现离开配量液体容纳空间的液体运动，然而然后单个配量体积通常爆裂成多个子体积(卫星小液滴)或雾化地排出，这对于在此讨论的小于2μl的小的单个配量体积的高精度的分配是不能接受的。原则上能够确定，随着活塞速度或/和活塞加速度增大，预确定的配量液体量不期望地以多个子量吸移的倾向提高。根据现今的认知状态，至少对于含水配量液体，如其在上文中定义的那样，在大约10000μl/s的最大活塞速度时在吸移的液体量的精度和可重复性方面实现完全突出的结果。在脉冲式吸移过程期间的优选的最大活塞速度因此处于7000至13000μl/s的范围中。
为了得出活塞速度的印象：优选地，活塞对于其在分配方向上和随后在吸取方向上的运动从半程宽度的位置直至重新达到所述半程宽度需要小于18ms，所述半程宽度是吸移活塞的起始位置与其在用于产生工作气体中的压力脉冲的冲击式的吸移运动中的第一反转死点之间的半路段。甚至可实现在一位数的毫秒范围中的运动时间。
在分配和吸取方向上的完整的活塞运动能够借助具有圆形活塞面和4.3mm的直径的活塞无问题地在大约15ms中进行，借助所述完整的活塞运动，在由配量侧的端面掠过的30μl的分配体积以及掠过的29.05μl的吸取体积的情况下含水配量液体的950nl的单个配量体积。
然而，冲击式的活塞运动的运动学方面不仅基于可实现的最大活塞速度，而是也基于如下时间段：运动驱动装置需要所述时间段，将活塞加速至期望的活塞速度或/和从期望的活塞速度开始制动。优选地，控制装置和运动驱动装置因此构成用于，将活塞以至少2×106μl/s2、优选地至少6×106μl/s2、特别优选地甚至至少8×106μl/s2以及不超过1×108μl/s2的加速度对于沿着通道路线的运动加速或/和减速。以上说明适用于优选的活塞大小，所述活塞大小作为活塞面积给出。
完全令人惊讶地还已经证明，配量液体、尤其含水配量液体借助在此提出的根据本发明的吸移设备的吸移与分别使用的吸移尖部相关。借助相同的吸移系数，能够对于同一配量液体在具有不同的吸移尖部的同一吸移设备处始终可重复实现相同的吸移结果。吸移结果尤其与分别耦联到吸移设备上的吸移尖部的额定容纳空间体积无关。如果吸移尖部具有相同的吸移开口和相同的死体积，则以一组吸移参数可实现的吸移结果更好地在具有不同的额定容纳空间体积的吸移尖部之间转用。
附图说明
本发明在下文中根据附图详细阐述。附图示出：
图1示出根据本发明的吸移设备，在所述吸移设备中，直接在吸取预确定的量的配量液体后，根据本发明的脉冲式分配方法进行，
图2a示出在产生工作气体中的关于图1的保持参考压力的第一负压之后的图1的吸移设备，用于形成吸移开口与吸取的配量液体之间的气体体积，
图2b示出在提高吸移活塞与吸取的配量液体之间的工作气体的压力之后的图2a的吸移设备，用于朝向吸移开口移置更靠近吸移开口的弯月面，
图2c示出在产生工作气体中的关于图1的保持参考压力的第二负压之后的图2b的吸移设备，用于形成吸移开口与吸取的配量液体之间的气体体积，
图3a示出图2c的吸移设备，所述吸移设备仅为了概览在第三页图上重复示出，
图3b示出在突然产生压力脉冲期间的图3a的吸移设备，
图3c示出在完成用于分配500nl的单个配量体积的冲击式的活塞运动之后的图3b的吸移设备，
图4示出在脉冲式地示例性地分配大约1μl的配量液体时由吸移活塞掠过的体积的粗略示意性的变化曲线，
图5示出示例性的调节结构，其如何使用根据本发明的吸移设备的控制设备来根据吸移活塞的检测到的位置控制吸移活塞的运动，
图6示出用于脉冲式分配500nl的配量液体体积的吸移活塞期望位置变化曲线和吸移活塞实际位置变化曲线的示例性的图表，
图7示出用于脉冲式分配1μl的配量液体体积的吸移活塞期望位置变化曲线和吸移活塞实际位置变化曲线的示例性的图表，以及
图8示出用于脉冲式分配1.5μl的配量液体体积的吸移活塞期望位置变化曲线和吸移活塞实际位置变化曲线的示例性的图表。
具体实施方式
在图1至图3c中，根据本发明的吸移设备一般以10标识。所述吸移设备包括吸移通道11，所述吸移通道包括柱体12，所述柱体沿着构造为直线通道轴线的通道路线K延伸。在所述吸移通道11中，沿着通道路线K可运动地容纳有吸移活塞或也简称为活塞14。
活塞14包括两个端盖16(出于概览原因仅下部端盖在图1至图3c中设有附图标记)，在这两个端盖之间，容纳有多个永磁体18(在当前示例中为三个永磁体18)。永磁体18为了实现沿着通道路线K分隔清晰的磁场沿着通道轴线K极化并且成对地以同名极彼此相向的方式设置。由于所述设置，得出从活塞14开始的磁场，所述磁场围绕通道轴线K尽可能相同，即关于通道轴线K基本上旋转对称，并且所述磁场沿着通道轴线K具有磁场强度的高梯度，使得不同名的极化区分隔清晰地沿着通道路线K交替变换。借此，例如能够通过位置传感器装置39的霍尔传感器在活塞14沿着通道轴线K的位置检测时实现高的位置分辨率，并且能够实现外部磁场非常有效地耦联于活塞14。
端盖16优选地由低摩擦的、包括石墨或云母的材料形成，如其例如从公司AirpotCorporation in Norwalk,Connecticut,(US)的市售的盖已知。为了能够尽可能完全充分利用由所述材料提供的小的摩擦，吸移通道11优选地包括由玻璃构成的柱体12，使得在活塞14沿着通道轴线K运动时，包括石墨或云母的材料极其低摩擦地在玻璃面上滑动。
活塞14因此形成线性马达20的转子，所述线性马达的定子由包围吸移通道11的线圈22(在此示例性地仅仅示出四个线圈)形成。
应明确指出，图1至图3c仅仅示出根据本发明的吸移设备10的粗略示意性的纵向剖面图，所述吸移设备绝不应理解为是符合比例的。此外，多个部件通过任意部件数量、如例如三个永磁体18以及四个线圈22示出。实际上，不仅永磁体18的数量、而且线圈22的数量能够大于或也小于所示出的数量。
线性马达20、更确切地说其线圈22经由以传输信号的方式与线圈22连接的控制设备24操控。作为信号也适用的是，用于对线圈通电从而用于通过其产生磁场的电流的传输。
在柱体12的配量侧的端部12a处，以本身已知的方式可拆开地安置有吸移尖部26。吸移尖部26与柱体12的配量侧的纵向端部12a的连接同样仅仅粗略示意性地示出。
吸移尖部26在其内部定义吸移空间或容纳空间28，所述内部在远离耦联的纵向端部26a仅仅可通过吸移开口30触及。吸移尖部26在其耦联到柱体12期间延长吸移通道11直至吸移开口30。
在图1中示出的直接在准同步的吸移运行中通过相同的吸移设备10的常规的吸取过程结束之后的吸移设备10的示例中，在吸移空间28中——从而在吸移设备10中——容纳有一定量的配量液体32。
在活塞14与配量液体32之间持久地存在工作气体34，所述工作气体用作为活塞14与配量液体32之间的力传递物。优选地，在活塞14与配量液体32之间仅存在工作气体34，可能在其化学组成中通过容纳配量液体32中的挥发性的组成部分以可忽略的方式改变。
工作气体34也在完全排空吸移尖部26时设置在活塞14与配量液体32之间，因为用于吸取配量液体32的吸移尖部26浸入到对应的配量液体储备中，使得在这种状态中至少在吸移开口30处存在配量液体32的弯月面。因此，工作气体34在吸移设备10的每个对于吸移过程重要的状态中持久地完全地处于活塞14与配量液体32之间并且将活塞和配量液体彼此分离。
更确切地说，工作气体34处于活塞14的配量侧的端面14a与在吸移空间28中作为液柱容纳的配量液体32的远离吸移开口的弯月面32a之间，所述端面在当前的示例中通过端盖16在——关于通道路线K——的轴向方向上指向配量开口30的端面形成。
压力传感器38能够检测还包括压力连通的容纳空间28在内的吸移通道11的内部的压力、配量液体32与活塞14的配量侧的端面14a之间的工作气体34的压力，并且经由信号线路传输给控制装置24。压力传感器38或由其提供的代表工作气体34的压力的压力信号能够在不仅用于吸取、而且用于分配配量液体32的传统的准同步的吸移运行中考虑用于控制吸移设备10。
用于检测活塞位置的位置传感器装置39设置在吸移通道11处并且以传输信号的方式与控制设备24连接。
以在图1中示出的状态为出发点，在下文中描述用于根据本发明的吸移设备10的脉冲式分配过程的配置和脉冲式分配过程自身：
参照图2a至图2c，描述吸移设备10的配置，借助所述配置，能够显著提高在图3b和图3c中示出的脉冲式分配过程的精度。这基本上意味着，与在不具有对应的配置的情况下相比，能够以高的重复精度排出更小的最小分配剂量。所述配置不是分配过程自身的一部分，因为在配置期间，在容纳空间中存在的配量液体的量不变化并且分配过程也能够在没有配置处理的情况下进行。此外，在配置期间并非脉冲式地、而是通过活塞14和配量液体32的同步的或准同步的运动来进行在吸移尖部26中容纳的配量液体32的操作。
以直接在将预确定的配量液体量32在传统的准同步的吸移运行中吸取到吸移尖部26中(参见图1)之后的吸移设备10的状态为出发点，控制设备24对线圈22通电，使得吸移活塞14在产生工作气体34中的(第一)负压的方向上运动，这意味着远离吸移开口30。并非脉冲式产生所述负压，而是以活塞加速度和活塞速度产生所述负压，所述活塞加速度和活塞速度用于在容纳空间28中容纳的配量液体量32的准同步的移置。
由此，在吸移设备10中、更确切地说在吸移尖部26的容纳空间28中提供的配量液体量32沿着通道轴线K远离吸移开口30移置进入到吸移设备10、更确切地说吸移尖部26中。提供的配量液体32朝向吸移活塞14通过远离吸移开口30的弯月面32a限界并且朝向吸移开口30通过靠近吸移开口的弯月面32b限界。通过配量液体远离吸移开口30移置，在吸移开口30与靠近吸移开口的弯月面32b之间形成气体体积35。
在示例性容纳的40μl的配量液体量32的情况下，气体体积35直接在触发进行脉冲式分配的超压脉冲之前优选为4至10μl、特别优选为4至6μl。
通过远离吸移开口30移置靠近吸移开口从而随后配量液滴36的弯月面32b，在吸取之后以未限定的形状、尤其未限定的拱曲在吸移开口30处存在的弯月面32b获得更强限定的形状。虽然在根据图2a产生气体体积35之后，靠近吸移开口的弯月面32b不完全限定，然而其构型以仅小的程度在通常预期的构型附近波动。
靠近吸移开口的弯月面32b的构型例如与配量液体32的表面应力、与其密度、与其粘度以及与吸移尖部26的壁的可润湿性相关。
根据图2b，控制设备24能够驱动线圈22，以随后使吸移活塞14在工作气体34中的压力提高的方向上运动，也就是说朝向吸移开口30的方向移置吸移活塞14。由此，在吸移尖部26中提供的配量液体32又向回朝向吸移开口30的方向移置，然而不超过吸移开口。在吸移开口30与靠近吸移开口的弯月面32b之间的气体体积35由此变得更小或甚至完全消失。工作气体压力的所述改变也并非脉冲式地、而是根据传统的准同步的运行进行。
此外，控制设备24能够重新驱动线圈22，以使吸移活塞14在工作气体34的压力减小的方向上、也就是说在远离吸移开口30的吸取方向上运动，由此重新形成或/和扩大吸移开口30与配量液体32的靠近吸移开口的弯月面32b之间的气体体积35。这也在传统的准同步的吸移运行中进行。通过配量液体32在吸移尖部26中来回运动，如其在图2a至图2c中示出的那样，对于同一配量液体32在产生第二负压结束时根据图2c形成始终相同构型的弯月面32b，这对于随后的脉冲式分配过程是有利的，如其在图3a至图3c中示出和描述的那样。优点在于减小最小可分配的液体量以及在等分时改进其可实现的可重复性。
图3a在单独的图页上示出图2c的吸移设备10，以便能够对直接在产生压力脉冲之前和在产生压力脉冲期间的吸移设备10的不同状态的比较更好地进行比较。
本申请的发明构思的中心点是活塞14的冲击式的运动。所述冲击式的运动以各种表现方式表达。
由于提供的优选的线性马达20，活塞14能够以巨大的运动动力沿着通道轴线K运动。为了分配配量液体32的小的液体量、大约500nl，活塞14首先快速地在产生工作气体34中的压力提高的方向上(在此：分配方向)朝向配量开口30加速并且运动。控制设备24根据位置传感器装置39的检测结果操控线性马达20的线圈22，使得活塞14通过如下方式在工作气体34中产生压力脉冲：活塞根据在控制设备24的数据存储器中预设的吸移活塞期望位置变化曲线调节地驱动至运动。在此，活塞14执行大的行程P，使得活塞14的配量侧的端面14a沿着行程P掠过预确定的单个配量体积36的多倍、大约40倍(参见图3c)。于是，活塞在图3b中示出的位置中处于其在分配方向上的运动的下部死点，于是活塞14被驱动成在吸取方向上、即在工作气体34的压力降低的方向上(参见箭头G)的相反运动。
在吸取方向上的活塞运动的所述部段中，也根据位置传感器装置39的检测结果调节地控制活塞14的运动，使得活塞14根据在控制设备24的数据存储器中预设的吸移活塞期望位置变化曲线被驱动至运动。
活塞14在分配方向上的初始的脉冲或冲击式运动在当前示例中持续小于10ms。当活塞14达到其下死点时，配量液体32的任何部分通常还不从吸移尖部26脱离。靠近吸移开口的弯月面32b以准备排出液滴的构型示出。弯月面32b的构型仅仅为了说明目的选择，以便阐明，配量液体液滴36的排出(参见图3c)即将发生。远离吸移开口的弯月面32a凹状弯曲地示出，以便示出超压脉冲对配量液体32的作用。
活塞在分配方向上例如以大约10000μl/s的最大速度运动并且为此以直至8×106μl/s2的加速度加速并且又减速。然而，最大速度仅短时间出现。这意味着，活塞14在其配量侧的端面14a在分配运动的进程中掠过大约为单个配量体积36的40倍、即大约20μl的体积的所述情况下，对于所述分配运动需要大约6至8ms。
配量液体32跟随所述活塞运动太过缓慢。替代于此地，由活塞14将压力脉冲越过工作气体34传输至吸移尖部26中的配量液体32。基于在图3b中示出的示图，现在活塞14尽可能立刻向回在吸取方向上加速，其中在吸取方向上的运动行程G在当前情况下在如下范围中小于在分配方向上的运动的行程P，即端侧的活塞面14a在沿吸取方向的运动的进程中掠过吸取体积，所述吸取体积比掠过的分配体积小单个配量体积36。
然而，这并非必须如此。吸取体积也能够与分配体积一样大。减小了单个配量体积36的吸取体积然而具有如下优点：靠近吸移开口的弯月面的位置在吸移之后不变化，这尤其在等分运行中是有利的。
在吸移设备10的在脉冲式分配过程结束之后的在图3c中示出的最终位置中，配量侧的端面14a以得出的行程H远离图3a的初始位置，其中在所示出的示例中，活塞14的活塞面积与得出的行程H相乘对应于单个配量体积36。
在脉冲式分配的范围内在吸取方向上的运动也以所述最大速度进行，使得所述运动也需要大约6至8ms。通过在下死点处的通过克服静摩擦极限可能产生的附加的停留时间，以及在将活塞14在其期望位置附近可能出现的运动过振动计算在内的情况下，在大约14至30ms中进行直至达到最终位置的总的活塞运动，如其在图3c中示出的那样。
在活塞运动从分配方向反转到吸取方向之后，呈液滴形式的限定的单个配量体积36从吸移开口30离心分离。所述液滴沿着延长假想的通道路线K运动至在吸移开口30下方安置的配量目标、例如容器或井。靠近吸移开口的弯月面32b能够在离心分离配量液体液滴36之后还短时间地加速振动。
吸移尖部26能够具有显著超过单个配量体积的额定吸移空间体积，大约200-400μl、优选地300μl。
活塞14在吸取方向上的运动又快速地进行，使得由配量侧的端面14a将压力降低脉冲传输至吸移空间28中的配量液体32。
在分配方向上的活塞运动的压力提高脉冲形成压力脉冲的陡峭升高的边沿。其陡峭降低的边沿通过在吸取方向上的活塞运动的压力降低脉冲形成。单个活塞运动越快地进行，则与其相关联的压力改变脉冲的边沿就越陡峭。两个在相反方向上作用的压力改变脉冲能够限定具有陡峭边沿的“硬的”压力脉冲。
这样形成的“硬的”压力脉冲的出现引起极其精确的可重复的分配结果。
在用于产生具有超压分量和具有负压分量的压力脉冲的总的活塞运动期间，活塞运动由控制设备24通过将电压对应地施加到线圈22上来控制，使得吸移活塞14的位置在压力脉冲期间跟随预设的吸移活塞期望位置变化曲线。
在同样考虑位置传感器装置39的位置检测信号的情况下，吸移活塞14能够在分配过程结束时置于定义的最终位置中。
令人惊讶地，在此提出的分配过程与所选择的吸移尖部26的大小无关。相同的上述活塞运动在明显更小的大约为50μl的额定吸移空间体积的吸移尖部的情况下也精确地引起相同的结果，前提是，相同的工作气体和相同的配量液体此外在分配系数不变时使用。
因此，当前的根据本发明的吸移设备以及所提出的根据本发明的脉冲式分配方法突出地适用于从自身大的在吸移尖部26中容纳的配量液体32的储备中等分液体。经过多个等分周期，吸移设备10的分配方法在其他方面相同的条件下不变化。根据本发明的吸移设备10的分配性能因此也与耦联到柱体12上的吸移尖部26的填充程度无关，只要所述吸移尖部对于脉冲式分配是充分填充的。
活塞运动能够由于惯性可能不完全精确地跟随作为运动的基础的控制信号。在大的动态力的位置——特别在运动方向从分配方向反转到吸取方向上时，但是也在活塞停止时——活塞能够倾向于在期望位置附近过振动。作为运动的基础的控制信号因此有疑问地应是决定性的，所述控制信号是期望运动的映射。
应明确注意的是，也能够从根据图1的状态开始进行脉冲式分配，也就是说不预先形成靠近吸移开口的气体体积35。
在图4中粗略示意性地以及仅仅示例性地(以虚线)示意性示出活塞14的运动的时间变化曲线42，如其在图3a至图3c的分配过程中可能存在的那样。
在分配过程开始时的当前活塞位置、即在图3a中示出的活塞位置在图4中选择为零点线。
图4的示图的横坐标以毫秒为单位示出时间，其中选择分别10ms的网格。
纵坐标以微升为单位示出体积，其中关于活塞14的位置时间曲线42，纵轴的体积说明由活塞14的配量侧的端面14a掠过的体积。
以46和48表示活塞14在其在0μl时的初始位置与其在大约-22.5μl时的运动方向反转点之间的所谓的“半程宽度”的位置。半程宽度因此为大约-11.25μl。
活塞14的在通过在沿分配方向的运动中的半程宽度的位置的通过点与通过在其沿吸取方向的运动期间的所述位置的新的通过点之间的位置时间曲线的——例如通过配量侧的活塞面14a的位置时间曲线作为活塞14的参考点代表的——时间积分是表示随着活塞运动实际脉冲式分配的单个配量体积36的量值。通过所述积分形成的面在图4中以阴影线示出为面50。面50的面积与实际吸移的单个配量体积36之间的关联关系能够对于不同的液体类别简单地根据经验求取并且在吸移设备10的数据存储器中储存。
因此，2μl或更小的非常小的单个配量体积36能够在最高程度上重复精确地借助相同的吸移设备10脉冲式分配，借助所述吸移设备，多个100μl的大的吸移体积也能够在传统的准同步的吸移运行中不仅吸取而且分配。
在图5中粗略示意性地示出调节结构52，如其能够在控制设备24中应用。
调节结构52是具有外部调节回路56和内部调节回路58的级联式调节结构。
在控制设备24的数据存储器59中存储有吸移活塞期望位置变化曲线60，所述吸移活塞期望位置变化曲线包括工作气体中的压力的期望值，作为对于用于分配预确定的液体体积的脉冲式分配过程的时间的函数。
实际上，能够在控制设备24的数据存储器59中存储有多个吸移活塞期望位置变化曲线，更确切地说对于不同的液体类别以及在不同的液体类别中对于不同的配量液体量多维地分类。
根据通过手动数据输入或从其他设备的数据传输示出的需要的配量液体量，控制设备24为同样通过手动数据输入或自动的数据传输示出的液体类别选择对于所示出的配量液体量适用的预确定的吸移活塞期望位置变化曲线60，并且将其输送给外部运算器66。此外，将位置传感器装置39的检测结果从而吸移活塞14的实际位置输送给所述第一运算器66。第一运算器66因此输出吸移活塞位置的差值，其是表示适用的吸移活塞期望位置与对于每个检测时刻的检测到的吸移活塞实际位置之间的差的量值。
预确定的吸移活塞期望位置变化曲线60此外存储在控制设备24的数据存储器59中，用于有利地快速地预控制吸移活塞14的运动。吸移活塞位置的根据预确定的吸移活塞期望位置变化曲线60从对于相应的检测时刻得出的值在本身已知的预控制的过程中同样输送给第一运算器66。
吸移活塞期望位置与代表吸移活塞实际位置的值之间的差由第一运算器66输送给第一外部调节器70，所述第一外部调节器有利地构成为PID调节器。其传递函数从在代表吸移活塞14的期望位置与实际位置之间的差的差值中求取对于在检测时刻在运动驱动装置20的线圈22中流动的电流的期望值。所述电流期望值输送给第二运算器72。此外将在检测时刻的电流实际值输送给第二运算器72，所述电流实际值可以容易地在线圈22处以本身已知的方式求取。
第二运算器72因此求取代表在检测时刻的电流期望值与电流实际值之间的差的值并且将其输送给第二内部调节器74。有利地，第二调节器或内部调节器74具有PID调节性能。
在控制设备24的数据存储器中存储有预确定的线圈期望电流值变化曲线76，所述预确定的线圈期望电流值变化曲线从预确定的吸移活塞期望位置变化曲线60中得出。
适用于相应的检测时刻的预确定的线圈期望电流值在本身已知的预控制的过程中从预确定的线圈期望电流值变化曲线76输送给第二运算器72，以便获得吸移活塞14的运动的尽可能快速的调节，使得吸移活塞14的运动尽可能精确地与对于相应的吸移过程所选择的吸移活塞期望位置变化曲线60相一致。
第二调节器或内部调节器74的传递函数从由第二运算器72获得的、代表在检测时刻的电流期望值与电流实际值之间的差的输入值中求取在检测时刻的线圈期望电压值，所述线圈期望电压值施加在线圈22上。
调节回路结构52能够对于线圈22的每个阶段单独存在。
为了实现活塞位置的尽可能快速的和高精度的控制，也为了预控制线圈电压，在控制设备24的数据存储器中又存储有预确定的线圈期望电压变化曲线78，所述预确定的线圈期望电压变化曲线从预确定的吸移活塞期望位置变化曲线60或/和预确定的线圈期望电流值变化曲线76中得出。
示出第三运算器80，以便借助于预确定的线圈期望电压变化曲线来实施线圈电压的预控制。
借助在图5中示出的级联式调节结构，通过将运行电压施加到线圈22上基于检测到的吸移活塞位置和检测到的线圈电流在几毫秒的范围内使吸移活塞14精确运动，使得吸移活塞位置基本上跟随预设的吸移活塞位置变化曲线。
在图6至图8中绘制对于同一配量液体的不同的要脉冲式分配的配量液体量36的吸移活塞期望位置变化曲线和吸移活塞实际位置变化曲线，所述配量液体借助同一吸移设备脉冲式分配。图6至图18的图形的横坐标以秒为单位示出时间，其中在图6至图8中的每个图中示出25ms的时间段。
图6至图8的图形的纵坐标示出以毫米为单位的活塞行程。吸移活塞14的初始位置在此具有坐标0mm。
在图6至图8中分别以虚线绘制以毫米为单位的吸移活塞期望位置变化曲线作为以秒为单位的时间的函数，并且以附图标记61(图6)、63(图7)以及65(图8)描述。
同样地，在所述图中以毫米为单位的吸移活塞实际位置变化曲线作为以秒为单位的时间的函数以实线绘制并且以附图标记71(图6)、73(图7)以及75(图8)描述。
负的纵坐标值描述吸移活塞从分配过程的处于值0mm的初始位置开始在分配方向上的移置。与此对应地，正的纵坐标值描述吸移活塞在吸取侧上关于初始位置的位置。
图6示出对于500nl的要脉冲式分配的配量液体体积的位置变化曲线61和71。在大约5ms时，吸移活塞14开始在分配方向上朝向吸移开口30移置。容纳空间28中的工作气体34的压力因此提高。在大约8ms时，吸移活塞14达到其最靠近吸移开口30的位置，其特征在于活塞14的初始位置的分配侧上的绝对值最大的值。在此，直接出现吸移活塞14的运动反转，所述吸移活塞然后在吸取方向上运动，可通过绝对值变小的负值看出。
在大约9.5ms时，吸移活塞14又达到其初始位置。然而，所述吸移活塞在吸取方向上运动超过所述初始位置，直至所述吸移活塞大约在1.03与1.06ms之间的范围内达到其最大远离吸移开口30的位置。从那里开始，吸移活塞又在分配方向上向回朝向初始位置运动，所述吸移活塞大约在1.12ms，即在分配过程的范围内的活塞运动开始之后大约6.1至6.2ms时达到所述初始位置。
在达到最靠近吸移开口30的位置之后才进行配量液体液滴的脱离。这也适用于图7和图8的分配。
图7示出对于1μl的要脉冲式分配的配量液体体积的吸移活塞期望位置变化曲线63和吸移活塞实际位置变化曲线73。根据几乎一致的期望和实际位置变化曲线63和73，用于所述分配过程的活塞运动持续大约9ms，即大约从时刻5ms至大约14ms。吸移活塞14为了分配又首先靠近吸移开口30，部段地甚至以恒定速度靠近吸移开口。恒定活塞速度的阶段在所示出的示例中持续大约7.8至10.2ms。在恒定速度的阶段结束之后不久，吸移活塞14达到其最靠近吸移开口30的位置。
在大约12.75ms时，吸移活塞14又达到其初始位置，并且在大约13.2ms时达到其最远离吸移开口的位置。在大约14ms时，活塞运动结束。
在图8中绘制对于1.5μl的配量液体液滴的脉冲式分配的吸移活塞期望位置变化曲线65和吸移活塞实际位置变化曲线75。
吸移活塞14的运动又在大约5ms时以靠近吸移开口30开始。在加速阶段之后，活塞14从大约7ms开始以恒定速度在分配方向上运动。靠近吸移开口30的恒定靠近速度的运动大约在17ms时结束。在此之后不久，活塞14最靠近吸移开口30。
吸移活塞14在脉冲式配量的液体量大时不再达到其初始位置。在大约18.8ms时，吸移活塞14达到其最远离吸移开口30的位置，并且在大约19.5ms，即在吸移活塞的运动开始之后大约14.5ms时，其又终止。
如实施例示出的那样，吸移活塞运动能够完全一般地具有恒定活塞速度的阶段。优选地，所述吸移活塞运动在初始的、在分配方向上的第一活塞运动期间与在连接于此的在吸取方向上的活塞运动的阶段中相比，至少不更短，优选地甚至更长。
随着借助相同的吸移设备分配的脉冲式配量的配量的量越来越大，吸移活塞的运动脉冲尽管能够更长，然而令人惊讶地在此在第一分配运动中所经过的活塞行程更短。在根据图8分配的1.5μl的情况下，活塞行程在分配方向上仅还为大约0.7mm，而所述活塞行程在根据图7的1μl的配量的量的情况下还为大约0.95mm，并且在图6的0.5μl的量的情况下为大约1mm。
与此相反，从最远离吸移开口的位置到分配过程的活塞运动结束的结束位置中的活塞行程大致相同，而与配量的量无关。最远离吸移开口的活塞位置与最终位置的差在不同的脉冲式分配的配量体积或配量的量的情况下在数值上至少小于初始位置的活塞位置与最靠近吸移开口的活塞位置的差。
分配的配量液体体积的借助当前的调节方法可实现的重复精度处于小于3％的范围内。

Claims (15)

1.一种吸移设备(10)，所述吸移设备用于在压力可变的工作气体(34)的促进下脉冲式地吸移小于2μl的配量体积的配量液体，其中所述吸移设备(10)包括：
-至少部分以工作气体(34)填充的吸移通道(11)，
-吸移尖部(26)，所述吸移尖部提供至少部分以工作气体(34)填充的容纳空间(28)，所述容纳空间与所述吸移通道(11)以压力连通的方式连接，并且所述容纳空间能够通过吸移开口(30)触及，使得借助于所述容纳空间中的工作气体的压力的改变穿过所述吸移开口(30)能够改变在所述容纳空间中容纳的配量液体的量，
-沿着所述吸移通道(11)可运动地在所述吸移通道中容纳的吸移活塞(14)，所述吸移活塞用于改变工作气体(34)的压力，
-运动驱动装置(20)，以便驱动所述吸移活塞(14)沿着所述吸移通道(11)运动，
-控制设备(24)，所述控制设备用于操控所述运动驱动装置(20)，以及
-位置检测设备，所述位置检测设备用于检测所述吸移活塞(14)的位置以及用于将代表所述吸移活塞(14)的位置的位置信号输出给所述控制设备(24)，
其中所述控制设备(24)构成用于，基于由所述位置检测设备输出的位置信号来操控所述运动驱动装置(20)，以引起用于在所述吸移通道(11)中——关于直接在吸移过程开始之前在所述吸移通道(11)中存在的参考压力，在所述参考压力下，没有流体流过所述吸移开口——产生压力脉冲的吸移过程，使得所述吸移活塞(14)的位置在脉冲期间遵循预设的吸移活塞期望位置变化曲线(60)，其中用于产生所述压力脉冲的吸移活塞运动的持续时间不超过35ms。
2.根据权利要求1所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述吸移过程的压力脉冲——关于所述参考压力——具有超压分量和负压分量。
3.根据权利要求1或2所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述吸移活塞期望位置变化曲线(60)在所述吸移过程开始时包括在所述吸移活塞(14)的初始位置的两侧或/和结束位置的两侧的吸移活塞期望位置。
4.根据上述权利要求中任一项所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述位置检测设备具有至少一个位置传感器(39)，所述位置传感器构成用于检测所述吸移活塞(14)的位置以及用于将显示检测到的活塞位置的位置信号输出给所述控制设备(24)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述吸移活塞(14)是具有至少一个永磁体(18)的磁性活塞(14)并且所述运动驱动装置(20)具有可通电的线圈(22)，其中所述控制设备(24)构成用于控制对所述线圈(22)的电能供给。
6.根据权利要求5所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述控制设备(24)根据检测到的对所述线圈(22)的电能供给的当前状态以及根据所述位置信号来控制对所述线圈(22)的电能供给。
7.根据权利要求6所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述控制设备(24)包括级联式调节回路结构(52)，其中所述控制设备(24)构成用于，在所述级联式调节回路结构(52)的内部调节回路(58)中根据流动到所述线圈(22)中的电流的期望电流值与检测到的电流值之间的差来设定施加在所述线圈(22)上的电压，其中所述控制设备(24)还构成用于，在所述级联式调节回路结构(52)的外部调节回路(56)中根据所述吸移活塞(14)的期望位置值与通过所述位置信号显示的实际位置值之间的差来设定流动到所述线圈(22)中的电流的期望电流值。
8.根据上述权利要求中任一项所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述控制设备(24)包括数据存储器，在所述数据存储器中存储有至少一个预确定的吸移活塞期望位置变化曲线(60)以用于预控制。
9.根据权利要求7和8所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
在所述数据存储器中存储有引起预确定的吸移活塞期望位置变化曲线(60)的预确定的线圈期望电流变化曲线(76)以用于预控制。
10.根据权利要求9所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
在所述数据存储器中存储有对预确定的线圈期望电流变化曲线(76)进行预确定的线圈期望电压变化曲线(78)以用于预控制。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
在所述数据存储器中存储有多个预确定的吸移活塞期望位置变化曲线(60)，其中至少根据所述配量液体和要吸移的液体量，能够从所述多个预确定的吸移活塞期望位置变化曲线(60)中选择吸移活塞期望位置变化曲线(60)作为对于相应的吸移过程有效的预确定的吸移活塞期望位置变化曲线(60)。
12.根据上述权利要求中任一项所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
从在所述吸移尖部(26)的容纳空间(28)中容纳的配量液体量(32)中脉冲式分配配量液体，其中容纳的配量液体量(32)的体积与在分配过程中应脉冲式分配的配量液体(36)的体积相比至少大了五倍。
13.根据上述权利要求中任一项所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述吸移设备也构成用于传统地、非脉冲式地吸取配量液体。
14.在引用权利要求2的情况下根据上述权利要求中任一项所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述吸移活塞(14)的有效活塞面积(14a)在脉冲式分配配量液体时在产生所述压力脉冲的超压分量期间至少掠过脉冲式分配的配量液体(36)的体积的1.4倍。
15.根据上述权利要求中任一项所述的吸移设备(10)，
其特征在于，
所述吸移设备构成用于在喷射模式中脉冲式分配，在所述喷射模式中，分配的液体体积在所述吸移尖部(26)中的排出的配量液体量(32)与分配目标之间以自由飞行的方式经过一个路段。
CN201980046583.2A 2018-07-11 2019-07-09 借助基于检测活塞位置调节的吸移活塞运动的脉冲式吸移的吸移设备 Active CN112423886B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018211497.8A DE102018211497A1 (de) 2018-07-11 2018-07-11 Pipettiervorrichtung zur impulsartigen Pipettierung mit einer basierend auf einer Erfassung des Arbeitsgasdrucks geregelten Pipettierkolbenbewegung
DE102018211497.8 2018-07-11
PCT/EP2019/068417 WO2020011787A1 (de) 2018-07-11 2019-07-09 Pipettiervorrichtung zur impulsartigen pipettierung mit einer basierend auf einer erfassung der kolbenposition geregelten pipettierkolbenbewegung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112423886A true CN112423886A (zh) 2021-02-26
CN112423886B CN112423886B (zh) 2023-03-07

Family

ID=67514561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980046583.2A Active CN112423886B (zh) 2018-07-11 2019-07-09 借助基于检测活塞位置调节的吸移活塞运动的脉冲式吸移的吸移设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11911757B2 (zh)
EP (1) EP3820614A1 (zh)
JP (1) JP7455801B2 (zh)
CN (1) CN112423886B (zh)
DE (1) DE102018211497A1 (zh)
WO (1) WO2020011787A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11124406B1 (en) * 2014-07-13 2021-09-21 Sestra Systems, Inc. System and method for piston detection in a metering mechanism for use with beverage dispensing system
DE102018125196A1 (de) * 2018-10-11 2020-04-16 Hamilton Bonaduz Ag Vorrichtung und Verfahren zur Qualitätsbestimmung einer impulsartigen Flüssigkeitsdispensation nach dem Air-Displacement-Prinzip
DE102019126731A1 (de) * 2019-10-02 2021-04-08 Hamilton Bonaduz Ag Vorrichtung und Verfahren zum exakten flüssigkeitsklassen-unabhängigen Pipettieren
DE102020104422A1 (de) 2020-02-19 2021-08-19 Hamilton Bonaduz Ag Verfahren zur Zuordnung einer Pipettierspitze zu einer Pipettierspitzenklasse aufgrund ihres pneumatischen Verhaltens

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102892507A (zh) * 2010-01-05 2013-01-23 哈美顿博纳图斯股份公司 剂量分配设备和剂量分配方法
DE102012214677A1 (de) * 2012-08-17 2014-02-20 Hamilton Bonaduz Ag Pipette mit elektromotorisch angetriebenem Kolben und Magnetfeldabschirmung
CN107921434A (zh) * 2015-07-30 2018-04-17 哈美顿博纳图斯股份公司 用于吸移小液体体积的吸移设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3750460B2 (ja) 2000-02-18 2006-03-01 日立工機株式会社 分注装置及び分注方法
JP2006132984A (ja) * 2004-11-02 2006-05-25 Sumitomo Heavy Ind Ltd 放射性液体の分注方法及び分注装置
JP2008197037A (ja) * 2007-02-15 2008-08-28 Yaskawa Electric Corp 分注装置およびそのコントローラと分注方法
EP2365883A1 (de) * 2008-11-28 2011-09-21 Hamilton Bonaduz AG Für die dosierung von sehr kleinen dosiervolumina geeignete dosiereinrichtung und dosierverfahren
EP2796536B1 (en) 2011-12-22 2017-08-09 Panasonic Healthcare Holdings Co., Ltd. Dispensing device
DE102016225209A1 (de) 2016-12-15 2018-06-21 Hamilton Bonaduz Ag Pipettiervorrichtung zur verbesserten impulsartigen Flüssigkeitspipettierung
DE102017201114A1 (de) * 2017-01-24 2018-07-26 Hamilton Bonaduz Ag Pipettiervorrichtung zur impulsartigen Pipettierung mit einer basierend auf einer Erfassung des Arbeitsgasdrucks geregelten Pipettierkolbenbewegung
EP3434373A1 (de) * 2017-07-27 2019-01-30 Eppendorf AG Pipettiervorrichtung mit funktionsprüfung und verfahren zur funktionsprüfung einer pipettiervorrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102892507A (zh) * 2010-01-05 2013-01-23 哈美顿博纳图斯股份公司 剂量分配设备和剂量分配方法
DE102012214677A1 (de) * 2012-08-17 2014-02-20 Hamilton Bonaduz Ag Pipette mit elektromotorisch angetriebenem Kolben und Magnetfeldabschirmung
CN107921434A (zh) * 2015-07-30 2018-04-17 哈美顿博纳图斯股份公司 用于吸移小液体体积的吸移设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN112423886B (zh) 2023-03-07
WO2020011787A1 (de) 2020-01-16
US20210154659A1 (en) 2021-05-27
EP3820614A1 (de) 2021-05-19
JP2021524376A (ja) 2021-09-13
JP7455801B2 (ja) 2024-03-26
US11911757B2 (en) 2024-02-27
DE102018211497A1 (de) 2020-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112423886B (zh) 借助基于检测活塞位置调节的吸移活塞运动的脉冲式吸移的吸移设备
CN110167672B (zh) 用于改进的脉冲式液体移取的移液装置
CN107921434B (zh) 用于吸移小液体体积的吸移设备
JP4148894B2 (ja) 手持ち式ピペット
EP0876219B1 (en) Automated pipetting of small volumes
US7197948B2 (en) Method of dosing liquid volumes and apparatus for the execution of the method
EP3573758B1 (de) Pipettiervorrichtung zur impulsartigen pipettierung mit einer basierend auf einer erfassung des arbeitsgasdrucks geregelten pipettierkolbenbewegung
JP4813680B2 (ja) ガスクッション式分配マイクロシステム
US11938474B2 (en) Device and method for determining the quality of pulsed dispensing of liquid according to the air displacement principle
CN112789436A (zh) 使用电磁阀分配或抽吸液体体积的方法以及相应的分配器/移液装置
JPH1096735A (ja) 空中吐出式分注装置
JP2004251820A (ja) 分注方法
Hey et al. A new device for multifunctional dosage of liquids by a free jet

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant