CN113396017A

CN113396017A - 移液头、包括移液头的移液装置和通过移液头进行移液的方法

Info

Publication number: CN113396017A
Application number: CN201980089606.8A
Authority: CN
Inventors: J·维尔默; D·施耐德
Original assignee: Eppendorf SE
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-09-14
Also published as: US20220097038A1; AU2019398420A1; EP3666379A1; JP2022514225A; WO2020120683A1; EP3793738A1; CA3123348A1

Abstract

本发明涉及一种用于移液装置的具有至少一个移液吸头的移液头，所述移液头包括：支座；至少一个保持在支座上的套口，以用于夹装移液吸头；以及两个保持在套口上的由弹性体制成的O形环，所述两个O形环、所述套口和所述移液吸头构造成，仅通过所述两个O形环的通过将移液吸头压紧到所述两个O形环上引起的变形而将移液吸头夹紧在套口上。

Description

移液头、包括移液头的移液装置和通过移液头进行移液的方法

技术领域

本发明涉及一种用于接纳移液吸头的移液头、一种包括移液头的移液装置以及一种借助于移液头移液的方法。

背景技术

带有用于接纳单个移液吸头或同时接纳多个移液吸头的移液头的移液装置特别是是在医学、生物、生物化学和化学实验室中用于计量液体。

移液头有至少一个套口，所述套口能够插入移液吸头上端处的插装开口。穿过移液吸头下端处的吸头开口将液体吸收到移液吸头中以及将液体从移液系统中输出。

在使用后，移液吸头可以从套口上脱离并用新的移液吸头替换。由此避免了在随后的计量中发生污染。一次性使用的由塑料制成的移液吸头能够经济地获得。

在设计成气垫移液装置时，至少一个用于空气的排挤装置集成在移液装置中并经由每个套口中的连接孔连通地与夹装套口上的移液吸头连接。借助于所述排挤装置可以使气垫移动，从而将液体吸入移液吸头并从移液吸头排出。排挤装置多数是带有能在其中移动的活塞的筒体。但也已知带有排挤室和至少一个可变形的壁部的排挤装置，所述壁部的变形实现气垫的排挤。

在设计成直接排挤移液装置时，在移液吸头中设置小活塞，在将移液吸头套插到套口上时所述活塞与移液装置的活塞驱动器联接。

液体的吸收优选以单个步骤或多个小步骤进行。液体的输出在移液时以单个步骤进行，而在分配时以多个小步骤进行。

移液装置可以构造成能手动或电机驱动地操作的多通道移液器，这种多通道移液器在移液时由用户握在手中(“手持移液器”)。

在计量站(“移液站”)或自动计量机(“移液自动机”)中，在机械手或其他传输系统上的移液头是可移动的，用于使移液头在工作面上方移动。计量站或自动计量机可以用移液头从支架上接纳新的移液吸头，用移液吸头从器皿中吸收液体并向器皿中输出液体，并且将用过的移液吸头丢弃到废弃物容器中。移液头可以是除了计量液体之外还可以对液体进行其他处理的实验室自动机(“工作站”)的组成部分。这些处理特别是包括样品的混合、调温和其他物理处理、化学或生化转换和分析。

在许多情况下，用于保持移液吸头的套口相对于移液装置的壳体或其他支座构造成锥形、圆柱形或部分锥形和部分圆柱形的突起。移液吸头可以以插装开口旁边的密封座在其上端处夹装到套口上。为此，将至少一个套口压入至少一个在支架中提供的移液吸头的插装开口中，从而移液吸头略微扩张并在预紧力下固定配合在套口上。用于夹装而施加的力随移液吸头的数量增加而提高。

为了使夹装的移液吸头从套口上脱离，移液装置具有推卸装置，所述推卸装置具有驱动装置和推卸器。通过操作驱动装置使推卸器移动，从而推卸器使移液吸头从套口上脱离。所述驱动装置手动地或由电动机驱动。用于使夹装的移液吸头从套口上脱离的推卸力随着移液吸头的数量增加而提高。

将移液吸头夹装在8、12、16、24、96或384个套口上以及为了时移液吸头从这些套口上脱离，需要施加很大的力。

DE 10 2004 003 433 B4记载了一种多通道移液器，其中，这样来降低用于将移液吸头夹装在套口上和使移液吸头从套口上脱离的力消耗，即，给套口加装弹簧并所述套口沿轴向方向突出于由推卸器形成的止挡。如果在夹装移液吸头时夹持力超过确定的值，则套口弹性收缩，直到移液吸头贴靠在推卸器上。由此将夹装力限制在这样的值，移液吸头在这个值下密封地保持在套口上。相应地也限制了脱离力。

EP 2 735 369 A1记载了一种多通道移液器，其中，再将移液吸头套装到套口上时，推卸器用作止挡元件。推卸器具有多个为了将移液系统从套口上推开而相继地触碰到移液吸头上的接触元件，由此进一步减小了脱离力。

WO 01/56695 A1记载了一种具有96个通道的移液头，此时，套口在下端处与其上方相比具有更大的锥角，以减小插装移液吸头的力，所述移液系统在上端处具有壁厚较大的凸缘并且在套环下方具有较小的壁厚。这种移液头包括用于从套口上推卸移液吸头的止挡板。所述止挡板是台阶状的，以便依次将各移液吸头从套口上推开并减小推卸力。带有预紧装置的柱子从所述止挡板上突出。在与套口连接的、使活塞在筒体中移动的活塞板在回缩时触碰到预紧装置，以便通过止挡板触发移液吸头从套口上的推卸。带有用于使移液吸头脱离的预紧装置的结构较为复杂。

WO 2005/113149 A1和DE 20 2005 006 970 U1记载了一种用于吸收和输出液体的装置，所述装置具有移液头，所述移液头具有96个用于移液吸头的套口。96个活塞-筒体单元与套口相连并能通过驱动机构手动地操作。移液头能沿竖直导向结构移动，以便从移液器托盘上接纳移液吸头并且吸入和输出液体。可以通过传动杆以放大的力向下推压移液头，以便施加接纳96个移液吸头所需的力消耗。这些套口穿过能竖直移动的孔板的孔，以便将移液吸头从套口上剥离。

DE 20 2008 013 533 U1记载了一种具有基板和在外部侧向覆盖基板的弹性密封板的移液装置，其中，多个按预先设定的网格设置的移液通道穿过所述基板和密封板。按相同网格中装备有分别具有轴环的移液吸头的料仓在料仓容纳部中间接地通过所述轴环和密封板与基板力锁合地连接。料仓容纳部由料仓框架构成，能偏心传动装置由驱动电机使所述料仓框架升高和降低，以便使移液吸头密封地贴靠到密封板上或从密封板上脱离。

移液吸头容纳在料仓容纳部中的料仓中并被压紧到密封板上的移液自动机由公司Apricot Designs，Inc，Covina，CA，美国以产品名称“i-Pipette”和“i-Pipette Pro”销售。

不利的是，这些移液自动机只能与在专门的料仓中的专门的移液吸头配合工作。此外也不利的是，料仓容纳的装载是手动进行的。

EP 0 337 726 A2记载了一种通过直线排中的平行的套口同时接纳多个移液吸头的装载，这些套口分别在槽宽可调的环形槽中具有弹性的O形环。O形环沿周向的延伸尺寸可以通过调整槽宽来改变，以便密封地将移液吸头夹紧在套口上以及使移液吸头从套口上脱离。为了调整槽宽，这些槽分别通过旋拧到套口上的螺纹套筒限定，所述螺纹套筒能借助于耦合的传动机构在套口上旋转。每个螺纹套筒都与一个齿轮固定连接。这些齿轮与由可旋转的手柄驱动的单个齿条啮合。在一个备选的实施形式中，每个单个螺纹套筒都由一个电动机单独地驱动，并且这些电动机与一个共同的电源连接，以便实现同步运行。用于将移液吸头夹紧在套口上的驱动器在结构上是复杂的。

DE 199 17 375 C2记载了一种带有移液吸头和套口的移液单元，所述套口具有移液管，所述移液管在下端处具有接合套筒、套插到移液管上的能可弹性变形的材料制成的O形环和套插到移液管上的套筒。所述套筒用于沿轴向挤压O形环，使得O形环沿径向变形并且密封地嵌入移液吸头内周上的环形槽中。为了松开移液吸头，可以使O形环卸荷。为了在套口上将移液吸头保持在预定的位置处，所述套口和移液吸头具有配合作用的轴向定位结构。由于O形环嵌入到移液吸头的环形槽中，相互贴合的轴向定位结构被预紧。为了推卸移液吸头，设有可移动的推卸器，所述推卸器构造成包围所述套筒的推卸管。所述推卸器可以液压或电机式地操作，或通过预紧弹簧操作，在将移液吸头安装到移液单元上时，所述预紧弹簧被预紧。用于在套口上夹紧移液吸头和使移液吸头脱离的操作件较为复杂并且有很高的空间需求。移液吸头在确定的接合位置上的安装固定可能由于制造公差或移液吸头在套口上不精确的定位易于受到妨碍。所述环形槽和轴向定位结构限制了不同移液吸头的使用。

WO 2018/002254 A1和DE 10 2016 111 912 A1记载了一种用于计量装置的计量头，所述计量头具有支座，在所述支座上并排设置多个的用于接纳移液吸头的平行的套口。每个套口具有一个管、至少一个套筒和至少一个弹性的O形环，所述管具有在下端处从外周向外突出的、至少部分环绕的支撑突起，所述套筒包围管并且能在所述管上沿轴向移动，所述O形环包围所述管并设置在套筒的下端的旁边。在套筒上方设置具有多个第一孔的压力板，所述管延伸穿过这些孔，这里，压力板能沿所述管在距支撑突起的第一距离处的释放位置和距支撑突起的低于第一距离的第二距离处的夹紧位置之间移动，在夹紧位置中，将所述压力板压向所有套口相邻的套筒的上边缘，使得套筒以下端压紧到相邻的O形环上并且使O形环扩张，以便夹紧已套插到套口上的移液吸头。第一移动装置与压力板连接并且构造成，使压力板在释放位置和夹紧位置之间移动。

通过将压力板均匀地压向所有套筒和通过使所有套筒均匀地卸荷，使得能够同时夹紧和松开多个移液吸头。由第一调节装置经由压力板到套筒上的力传递有利于实现较为简单、紧凑和轻量的结构。通过O形环的扩张实现的夹紧有利于使用不同形状和尺寸的移液吸头。

DE 10 2006 036 764记载了一种具有移液装置的移液系统，所述移液头具有至少一个插装轴，所述插装轴具有在外周上环绕的卡接凸棱和卡接凸棱下面的两个相互间隔开间距的环绕的环形槽，所述环形槽分别容纳密封环。这种移液系统包括移液吸头，所述移液系统能通过卡接槽夹装到卡接凸棱上并在其下面具有密封区域，密封环密封地贴靠在所述密封区域上。通过卡接，实现了移液吸头在插装轴上确定的位置并且密封环相对于插装轴密封移液吸头。为了使卡接凸棱与卡接槽相卡接，需要较高的插装力。

发明内容

由此出发，本发明的目的是提供一种具有至少一个套口和至少一个移液吸头的移液头，用于以降低的力消耗和较小的结构成本在套口上可靠地接纳和松开移液吸头。

所述目的通过具有权利要求1的特征的具有至少一个移液吸头的移液头来实现。本发明有利的实施形式在从属权利要求中给出。

根据本发明的用于移液装置的具有至少一个移液吸头的移液头包括：

-支座，

-至少一个保持在支座上的套口，用于夹装移液吸头，以及

-两个保持在套口上的由弹性体制成的O形环，

-所述两个O形环、所述套口和所述移液吸头构造成，仅通过所述两个O形环的通过将移液吸头压紧到所述两个O形环上引起的变形而将移液吸头夹紧在套口上。

移液吸头是细长的小管，所述小管在其下端处具有吸头开口并且靠近插装开口在其上端出具有密封座，利用所述密封座可以将移液吸头夹装到套口上。移液吸头的内径和外径通常从吸头开口到插装开口扩大。如果将一个移液吸头接纳到移液头的没有O形环、只有一个O形环或具有一个卡接凸棱和两个O形环的套口上，则就会产生很高的接纳力(插装力、夹装力)，因为由聚丙烯、聚乙烯或其它硬弹性塑料制成的移液吸头在插装到套口上时直接与套口接触并且此时发生变形。由于在根据本发明的移液头中所述两个O形环、套口和移液吸头构造成，仅通过所述两个O形环由于将移液吸头按压到所述两个O形环上所引起的变形就能将移液吸头夹紧在套口上，避免了移液头与套口直接接触，移液吸头会由于这种直接接触发生扩张。这里，或者移液吸头不与套口直接接触，或者移液吸头仅在套口与移液系统之间没有作用使移液吸头变形的力的情况下贴靠在套口上。因此，当通过移液头接纳移液吸头时，只有所述两个O形环发生变形。这里，移液吸头不是通过扩张直接夹紧在套口上，而是利用所述两个保持在套口上并且由于其变形在预紧力下贴靠在移液吸头上的O形环夹紧在套口上。由于所述O形环由弹性体材料制成，所述O形环可以比移液吸头更容易变形。由此，减小了接纳移液吸头所需的接纳力。通过减小夹装力，在手持式移液器中，对于使用者可以减少在手动移液时的负荷。对于移液站、移液自动机或实验室自动机，由此降低了对传递系统的要求，尤其是对传递系统的强度和驱动器功率的要求。

所述两个O形环附加地使移液吸头精确地朝套口定向。这对于将移液吸头导入的开口中而不与器皿发生碰撞是有利的。由此，特别是当移液吸头在手动移液中以下端接触器皿的壁部时，可以避免移液吸头发生倾斜。这是移液器制造商推荐的，由此液体在相同的条件下从吸头开口流出。

在每个套口上的所述两个O形环的另一个优点是，所有的吸头都可以这样地套装到套口上，即，这些移液吸头可以事后在套口上继续向上移动并且以后继续向上移动到用于移液的位置。备选地，可以将所有的吸头向上一直推压到套口上的推卸器或止挡上，从而夹装的移液吸头总是具有相同的高度。

根据本发明的一个实施形式，移液吸头的密封座在与O形环接触的位置处的内径小于相应的O形环的外径，由此O形环在套插时发生变形，并且将移液吸头夹紧在套口上。根据另一个实施形式，移液吸头的密封座的内部尺寸设计成，使得当通过所述两个O形环的变形将移液吸头夹紧在套口上时，密封座不与套口直接接触，或者密封座贴靠在套口上而套口没有向移液吸头施加使移液吸头变形的力。一个优选的实施形式结合了上述两个涉及密封座的内径和内部尺寸的实施形式的特征。根据一个优选的实施形式，这个组合替代权利要求1的最后一个要点中的特征组。

根据另一个实施形式，所述密封座具有圆柱形的或朝插装开口扩张的锥形的形状。根据另一个实施形式，当移液吸头通过所述两个O形环的变形夹紧在套口上时，密封座的内径大于或等于套口在与密封座相同的横截面上所具有的外径。

根据一个优选的实施形式，移液吸头能密封地夹紧在套口上，从而移液头可以用于通过至少一个夹装的移液吸头吸收和输出液体。为此，移液头具有至少一个排挤装置，所述排挤这种通过至少一个管道与在套口端部处的连接孔连接，以排挤气垫并穿过吸头开口将液体吸收到夹装的移液吸头中以及从移液吸头中输出。由于所述两个O形环的径向可变形性，可以在相同的套口上接纳不同尺寸的移液吸头并且用不同尺寸的移液吸头进行移液。由此，可以减少用于实现不同移液任务的耗费。例如O形环和套口可以构造成，使得可以在相同的套口上密封地夹装标称体积为10μl和50μl或具有标称体积为300μl和1000μl的移液吸头。为此可以使用不同厂家的市场上常见的移液吸头，因为这些移液吸头在密封区域有一致的尺寸。

如果不同移液吸头的尺寸差异较大，则必要时所述移液头可以用于传送不同规格的移液吸头，例如从一个移液吸头托盘传送到另一个移液吸头托盘，因为移液吸头虽然没有密封地夹紧在套口上，但牢固地配合在套口上，使得能通过移液头转移所述移液吸头。这尤其是可以用于在实验室自动机中自动转移移液吸头。例如O形环和套口可以构造成，使得可以利用相同的套口接纳和传送标称体积为10、50、300和1000μl的市场上常见的移液吸头。本发明包括可用于转移移液吸头，但不用于吸收和输出液体的移液头。这种用于转移移液吸头的移液头可以构造成没有排挤装置并在下面称为传送头。

根据另一个实施形式，所述O形环由软弹性体制成。根据另一个实施形式，所述O形环是由橡胶、硅橡胶、氟橡胶(FEPM，例如DuPont Performance Elastomer的

)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)或热塑性弹性体制成。由软弹性体(硅橡胶)制成的O形环尤其是由公司C.Otto Gerckens GmbH&Co.KG Dichtungstechnik,Pinneberg,德国以名称为VMQ销售。

根据另一个实施形式，所述套口具有用于轴向位置固定的装置，所述装置构造成，将所述两个O形环中的每一个支撑在一个确定上部位置和一个确定下部位置中并允许所述两个O形环沿径向方向发生变形。由此，这两个O形环可以在套口上保持在确定的位置或区域中。所述位置或区域可以与应保持在套口上的移液吸头相匹配。

根据另一个实施形式，所述用于轴向位置固定的装置是环形槽。每个环形槽可以部分地容纳至少一个O形环，所述O形环在环形槽的底部上在套口上被引导并且通过环形槽的两个侧边防止O形环向上和向下移动。环形槽的尺寸可以设计成，使得每个O形环精确配合地或带有轴向间隙地或沿轴向方向上略微压缩地保持在相应的环形槽中。此外也可以将两个O形环保持在同一个环形槽中。此时，同一个环形槽中的两个O形环相互支撑，并且上面的O形环支撑在环形槽的上侧边上，而下面的O形环支撑在环形槽的下侧边上。

根据另一个实施形式，用于轴向位置固定的装置由一个或多个在至少一个O形环的两侧设置在套口的周边上的突起形成。通过在至少一个O形环的两侧所述至少一个突起防止或限制沿轴向方向的移动。

根据一个优选的实施形式，每个套口只具有两个O形环。根据另一个实施形式，每个套口具有多于两个的O形环。对于每个O形环，可以存在一个单独的环形槽或其它用于轴向位置固定的装置，或者多个O形环可以共同设置在同一个环形槽中或由同一个用于轴向位置固定的装置保持在套口上。

根据另一个实施形式，用于轴向位置固定的装置与套口整体地构成。根据另一个实施形式，用于轴向位置固定的装置是所套装到套口上的套筒和/或环，所述套筒和/或环在其之间容纳O形环，所述O形环在内部在套口上被引导。所述套筒和/或环固定在套口上或者松动地在套口上被引导，并通过附加的用于轴向位置固定的结构防止其被从套口上剥离。所述套筒和/或环例如可以在上面由支座形成，而在下面由固定环形成，所述固定环保持在套口外周上附加的环形槽中。

根据另一个实施形式，所述两个O形环彼此隔开间距地设置在套口上。这特别有利对于移液吸头精确地对准套口。此外，由此在夹装移液吸头时可以实现夹装力特别平缓的升高。

根据另一个实施形式，所述套口分包括至少一个锥形的部段。这对于在夹装力逐渐提高的情况下将移液吸头夹装到套口上是有利的。

根据另一个实施形式，所述套口具有至少一个圆柱形的部段。通过所述圆柱形的部段可以改善移液吸头在套口上的引导和密封。

根据另一个实施形式，所述套口在上面具有上部的圆柱形部段，在下面具有下部的圆柱形的部段，在上部的圆柱形部段和下部的圆柱形部段之间具有从上向下渐缩的锥形部段，以及在上部的圆柱形部段和锥形部段之间具有上部的用于轴向位置固定的装置并且在锥形部段和下部的圆柱形部段之间具有下部的用于轴向位置固定的装置。由此可以实现的是，夹装力在将移液吸头夹装到套口上时逐渐升高，并且移液吸头在套口上良好地被引导和定向。

根据进一步的实施形式，与下部的O形环相比，上部的O形环具有更大的内径和/或直径更大的横截面。这有利于在将移液吸头夹装到套口上时使插装力逐渐升高。

根据另一个实施形式，上部的O形环的横截面的直径大于上部的环形槽的深度，和/或上部的环形槽的宽度等于或大于上部的O形环的横截面的直径，和/或下部的O形环的横截面的直径大于下部的环形槽的高度，和/或下部的环形槽的宽度等于或大于下部的O形环的横截面的直径。通过相应的环形槽的深度可以实现的是，相应的O形环通过将移液吸头夹装到套口上可以在径向方向上变形，和/或通过相应的环形槽的宽度在较低的夹装力下实现了长的变形路径。

根据另一个实施形式，所述移液头具有在一排或多排中平行地并排设置的套口。由此，移液头可以用于同时夹装很大数量的移液吸头，所述移液头由于小夹装力而特别好地对此适用。

根据另一个实施形式，所述套口固定地与支座连接。通过所述两个O形环可以保持夹装力较低，从而为此尤其不需要通过弹簧将套口支撑在支座上。根据本发明的移液头的另一个实施形式，所述套口通过弹簧支撑在支座上，以便由此附加地限制插装力。

根据另一个实施形式，支座是移液头的壳体或壳体的一部分，或者是移液头的底架或底架的一部分。例如，支座是移液头的壳体的下壳体壁或移液头的底架的下部。所述套口特别可以通过旋入保持在下壳体壁中或底架的下部中。当所述套口保持在底架的下部中时，对于每个套口，所述壳体可以在下壳体壁上具有一个通孔，或者可以根本没有下壳体壁。

此外，本发明还涉及一种移液装置或转移装置，所述移液装置或转移装置包括根据权利要求1至11中任一项或前述实施形式中的任一项所述的移液头。所述移液装置或转移装置尤其可以构造成能手动的或电机驱动的、可操作的具有一个或多个通道的移液装置或转移装置，所述移液装置或转移装置在移液时或在转移移液吸头时可以由使用者握在手中(手持式移液器)。

此外，本发明还涉及一种移液站或移液自动机或实验室自动机，包括根据权利要求12所述的移液装置和/或转移装置。所述移液站或移液自动机或实验室自动机可用于(自动)移液或转移移液吸头。所述实验室自动机可用于自动移液、用于转移移液吸头以及此外还用于液体的其他处理，例如用于调温、混合、实施化学或生物化学的反应以及其它物理、化学或生物化学的处理。

在移液站、移液自动机或实验室自动机中，移液头可以构造成，使得所述移液头可以通过快速更换设备紧固在移液站、移液自动机或实验室自动机上并可以从移液站、移液自动机或实验室自动机上拆卸，以便将另外的移液头(例如用于其它移液吸头规格)、用于运送实验室用品(实验室物品)的抓具或其它工具固定在其上。这种实施形式也称为移液工具。

此外，本发明涉及根据权利要求1至11中任一项所述的移液头的、根据权利要求12所述的移液装置的、或根据权利要求13所述的移液站的或移液自动机的或实验室自动机的应用，其中

-将移液吸头夹装到移液头的每个套口上，

-使移液头移动，直到每个夹装的移液吸头以其下端与在工作面上提供的器皿接触，

-使移液头移动，直到每个夹装的移液吸头的下端远离器皿底部，直到确定的距离，并且

-从器皿中将液体吸收到每个夹装的移液吸头中。

对于很多的应用场合，希望将靠近器皿底部的液体吸收到移液吸头中。这些应用场合例如包括，高效的洗涤步骤以及最佳地回收在相界以下的液体。这里，在移液站、移液自动机或实验室自动机中存在大量的公差，这些公差会影响吸头开口在竖直方向上的最终定位。尤其是在使用多通道移液头的情况下，尤其是在具有快速更换设备(多通道移液工具)的实施形式中，无法使单个移液吸头准确地定位。

使用每个套口有两个O形环的移液头使得，可以在计量质量保持相同的同时通过移液吸头座的微小差异允许存在未知的公差链。为此，首先利用仅具有一个或具有多个通道的移液头接纳移液吸头，直到在所有套口上都夹装有移液吸头。此时，这些移液吸头没有完全套装到套口上，就是说，没有到一直套装到推卸器或止挡，因此所述移液吸头还能进一步向上移动到套口上。此后，使移液头移动并且使其以所有夹装的移液吸头的下端放置到器皿上，应由所述器皿吸收液体或向所述器皿输出液体。通过将移液吸头的下端放置到器皿上，可以补偿已知和未知的公差。这里，移液吸头可以略微进一步向上推到套口上，并且根据所述移液吸头以其下端是较早还是较晚地放置在器皿上，而以不同的程度进一步向上推到套口上。此后，使所有夹装的移液吸头沉入器皿中，直到这些移液吸头与器皿底部有很短的间隔。由此在吸头开口和器皿底部之间形成用于吸收液体的小间隙。这个过程可以全自动地进行，使得对于使用者不再产生额外的耗费。这个过程可以在实验室自动机的程序进程中进行。夹装的移液吸头的底座可以与所使用的单腔或多腔器皿的或其它耗料(一次性用品)的单个器皿容纳部(空腔)相适配。

根据一个实施形式，使移液头移动，直到所有夹装的移液吸头以下端同时与器皿底部接触，并且此后使移液头移动，直到所有移液吸头的下端与器皿底部有确定的距离。由此，可以在相应夹装的移液吸头的下端与器皿底部之间实现特别小的间隙。根据另一个实施形式，使移液头移动，直到所有夹装的移液头的下端与器皿表面底部以外的其它部分接触。由此至少实现了使移液吸头精确地对准器皿，此时，只是在所接触的表面的位置与器皿底部之间的公差没有得到补偿。

根据另一个实施形式，所述移液头是一个多通道移液头，并且所述器皿是多腔器皿，尤其是微量测试板(微量滴定板)。本发明尤其适于同时补偿夹装的移液吸头和微量测试板之间的多个公差。此时，每个移液吸头以其下端首先与多腔器皿的表面或者与多腔器皿的阱(well)或其他空腔的底部接触，然后使其与空腔的底部隔开一小段距离。

如果不能这样地移动移液头，即，使得每个夹装的移液吸头以其下端与在工作面上提供的器皿接触，这例如是因为器皿用不允许与移液吸头接触的液体填充，则也可以这样使用移液头，即，将所有移液吸头在套口上向上一直推压到推卸器或止挡，从而所有夹装的移液吸头具有相同的高度。因此，可以减少由于公差造成的误差，尽管不是如在移动移液头以使得夹装的移液吸头在其下端处与器皿接触时那样的程度减小误差。

此外，所述目的通过根据下面编号1的移液头或根据其下面的编号2至15的实施形式之一来实现。

1.用于移液装置的具有至少一个移液吸头的移液头，所述移液头包括：

-支座，

-至少一个保持在支座上的套口，用于夹装移液吸头，以及

-两个保持在套口上的由弹性体制成的O形环，

2.根据编号1所述的移液头，其中，所述O形环由软橡胶、硅胶或热塑性弹性体制成。

3.根据编号1或2的移液头，其中，所述套口具有用于轴向位置固定的装置，所述装置构造成，将所述两个O形环中的每一个支撑在一个确定上部位置和一个确定下部位置中并允许所述两个O形环沿径向方向发生变形。

4.根据编号3所述的移液头，其中，用于轴向位置固定的装置是在套口的周边上环绕的环形槽，所述环形槽部分地容纳至少一个O形环，或者是用于轴向位置固定的装置套口周边上的一个或多个突起，所述突起在其之间容纳至少一个O形环。

5.根据编号1至4中任一项所述的移液头，其中，所述套口具有至少一个锥形的部段和/或所述套口具有至少一个圆柱形的部段。

6.根据编号4和5所述的移液头，其中，所述套口在上面具有上部的圆柱形部段，在下面具有下部的圆柱形的部段，在上部的圆柱形部段和下部的圆柱形部段之间具有从上向下渐缩的锥形部段，以及在上部的圆柱形部段和锥形部段之间具有上部的用于轴向位置固定的装置并且在锥形部段和下部的圆柱形部段之间具有下部的用于轴向位置固定的装置。

7.根据编号1至6中任一项所述的移液头，其中，与下部的O形环相比，上部的O形环具有更大的内径和/或直径更大的横截面。

8.根据编号1至7中任一项所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，上部的O形环的横截面的直径大于上部的环形槽的深度，和/或上部的环形槽的宽度等于或大于上部的O形环的横截面的直径，和/或下部的O形环的横截面的直径大于下部的环形槽的高度，和/或下部的环形槽的宽度等于或大于下部的O形环的横截面的直径。

9.根据编号1至8中任一项所述的移液头，所述移液头具有在一排或多排中平行地并排设置的套口。

10.根据编号1至9中任一项所述的移液头，其中，所述套口固定地与支座连接。

11.移液装置或转移装置，包括根据编号1至10中任一项所述的移液头

12.移液站或移液自动机或实验室自动机，包括根据编号11所述的移液装置和/或转移装置。

13.根据编号1至10中任一项所述的移液头的、根据编号11所述的移液装置或调用设备的或者根据编号12所述的移液站、移液自动机或实验室自动机的应用，其中

-将移液吸头夹装到移液头的每个套口上，

-从器皿中将液体吸收到每个夹装的移液吸头中。

14.根据编号13所述的应用，其中，使移液头移动，直到所有夹装的移液吸头以下端同时与器皿底部接触，此后使移液头移动，直到所有移液吸头的下端与器皿底部有确定的距离。

15.根据编号13或14所述的应用，其中，所述移液头是多通道移液头，并且所述器皿是微量滴定板。

附图说明

下面将参考实施例的附图详细说明本发明。在图中:

图1用前视图示出带有夹装的移液吸头的移液头；

图2用后视图示出没有移液吸头的同一移液头；

图3用竖直剖视图示出带有夹装的移液吸头的相同移液头；

图4用放大的竖直部分剖视图示出带有夹装的移液吸头的相同移液头的套口；

图5用图表示出在夹装到传统移液头和根据本发明的移液头上时与移液头位移相关的插装力；

图6以粗略的示意图示出在计量系统中的公差链和公差和；

图7以粗略示意图示出在微量滴定板底部上方具有夹装的移液吸头的多通道移液头的套口；

图8以粗略示意图示出具有通过放置到微量滴定板的底部区域上而单独调节的移液吸头的移液工具；

图9以粗略示意图示出带有单独调节的移液吸头的移液工具，所述移液吸头回缩至距微量滴定板底部区域小距离处。

具体实施方式

在本申请中，表述“上”和“下”、“水平”和“竖直”是指移液头连同套口沿竖直方向这样的定向，此时，套口设置在下部并且移液头的其它部分设置在套口的上方。

在描述不同的实施形式时，对于具有相同名称的构件使用相同的附图标记。

根据图1和2，所述移液头1具有壳体2，所述壳体由前部和后部的壳体壳3、4形成，所述壳体壳在一个竖直平面中拼接在一起。

八个平行的用于夹装移液头6的套口5(插头)从移液头1的下侧竖直向下伸出(图3和4)。

在壳体2的上侧设置条形的支撑板7。固定销8从支撑板7向上突出。

根据图3，在移液头1中，在一排中并排地设置八个平行的活塞-筒体单元9。每个活塞-筒体单元9都具有筒体10，活塞11能移动地设置所述筒体中。

每个筒体10都具有外螺纹12，利用外螺纹将筒体拧入水平的下壳体壁15中的通孔14中的相应内螺纹13中。所述筒体10向下壳体壁15中的拧入由在所述筒体10外周上的凸台16限定，所述筒体以所述凸台贴靠在下壳体壁15的上侧上。

筒体10的下部从下壳体壁15的下侧向外突出并在这里形成套口5。由此壳体2是套口5的支座。

根据图4，每个套口5在上面具有上部的圆柱形部段17、在下面具有下部的圆柱形部段18，并且在上部的圆柱形部段和下部的圆柱形部段之间具有从上到下渐缩的锥形部段19。在每个套口5上，在上部的圆柱形部段17和锥形的部段19之间存在上部的环形槽21形式的用于轴向位置固定的上部装置20，以及在锥形的部段19和下部的圆柱形部段18之间存在下部的环形槽23形式的用于轴向位置固定的下部装置22。

向每个环形槽21、23中装入由弹性体、优选由软弹性体、尤其是由软硅橡胶制成的O形环24、25。每个O形环24、25在环形槽21、23的底部上被引导并且具有直径大于设置有O形环的环形槽21、23的深度并且小于所述环形槽21、23的宽度的横截面。

每个筒体10的、活塞11从上面沉入其中的内腔26向下一直延伸到套口5的下端侧中的连接孔27。

在每个筒体10中在上面设置衬套28，分别有一个活塞11穿过衬套密封地引入筒体10中。

每个活塞11都构造成圆柱形的杆件，所述杆件在上面插入圆柱形活塞头30的中央孔29中并且固定在其中(例如粘合或压入)。每个活塞头30在外周上具有环绕的活塞头环形槽31。

在水平的上壳体壁32下方设置与上壳体壁平行的条形的活塞板33。所述活塞板33在下侧上具有八个向下敞开的通道34，这些通道彼此平行地定向。每个通道由两个条状的通道壁35和两个从通道壁的下端向内突出的通道肩36限定。在活塞板33的两个外边缘上的通道壁35分别仅在一侧上限定相邻的通道34。其余的通道壁35分别在一侧限定两个相邻的通道34。在所述通道肩36之间，每个通道在活塞板33的下侧上具有缝隙式开口37。

活塞板33的平行于壳体2的前侧和后侧定向的边缘上，通道34有端部开口38。活塞头30穿过所述端部开口38以上部的部段插入通道34中，从而通道肩36形锁合地嵌入活塞头环形槽31中。因此，活塞11能通过活塞板33的竖直移动在筒体中一起移动。

在固定销8中在中央设置能轴向移动的螺母39，所述螺母的下端与活塞板33固定连接，以便使活塞板33在筒体10的轴向方向上移动。

固定销8在上面具有圆柱形的上销部段40。所述上销部段40在外周上带有两个相互错开180°的、沿径向向外突出的、分别部分地环绕的连接元件41，利用所述连接元件可以形成卡口连接结构。所述连接元件41在下侧具有很小的螺距，用于与卡口连接结构的销容纳部中的与其匹配的连接元件张紧。

固定部段8与上销部段40相邻接地具有圆柱形的中间销部段42，所述中间销部段具有比上销部段40大的外径。

固定销8在中间销部段的下面具有锥形地向下扩展的下销部段43。下销部段43在其基底上与支撑板7固定连接。

中央孔44沿固定销8的纵向方向延伸。所述中央孔具有两个彼此正对的纵向槽45。

套筒形的螺母39装入所述中央孔44中，所述螺母以其上端上的两个沿径向凸出的叶片46在纵向槽45中被引导。

此外，螺杆47旋入螺母39中。所述螺杆在其螺纹48上方具有突出的支承轴颈49，所述螺杆在支承轴颈处支承在球轴承50中。所述球轴承50保持在轴承座52的轴套51中，所述轴承座具有两个正对的从侧面突出的板片，所述板片贴靠在上销部段40的上边缘上并通过螺钉固定在其上。

带动件54通过径向的螺纹销53不可相对转动地固定支承轴颈49的突出于球轴承50突出的部分上，所述带动件在其上端侧上具有沿径向和轴向延伸的缝隙55，用于引入爪形的驱动机构。

螺杆47支撑在球轴承50的下端侧上。带动件54支撑在球轴承50的上端侧是。由此螺杆47不可轴向移动地保持在固定销8中。

在螺母39的一个叶片46中固定圆柱销56，所述圆柱销平行于螺母39的中轴线定向地穿过轴承座52的槽并在上面从固定销8中突出。

通过带动件54的转动，沿轴向固定保持在固定销8中的螺杆47使不可旋转地在固定销8中引导的螺母39沿轴向方向移动。由此使活塞板33移动并且使活塞11在筒体10中移动。通过带动件54在不同方向上的转动，活塞11可在筒体10中沿不同方向移动。通过扫描圆柱销56的位置，可以确定活塞11在筒体10中的相应位置。

固定销8和集成在固定销中的带有螺母39和螺杆47的驱动器对应于根据EP 1 407861 B1的图1至4以及6的实施形式。在这个方面参考EP 1 407 861 B1，这里将所述文献的内容包含在本申请中。

实验室自动机设有卡口连接结构的互补的销容纳部，所述销容纳部能与固定销连接。实验室自动机的互补连接部件优选对应于根据EP 1 407 861 B1的图7至10的工具架。在这个方面参考EP 1 407 861 B1，这里将所述文献的内容包含在本申请中。

在下壳体壁15的下方设置剥离板57，所述剥离板具有另外的通孔58，插头5穿过所述通孔向下伸出。剥离板57在一个纵向侧面上与连杆59连接，所述连杆在后壳体层4的隆起60中向上引导，所述隆起上面具有开口，连杆59通过所述开口从壳体2中伸出。带动件61从连杆59的上端侧向伸出。借助于未显示的弹簧装置在静止状态下向上推压连杆59，直到剥离板57贴靠在下壳体壁15的下侧上。这个实验室自动机具有带有驱动元件的驱动装置，利用所述驱动元件可以向下推压带动件61，由此向下带动剥离板57，以便将移液吸头6从套口5上剥离。

根据图3和图4，移液吸头6夹装到套口5上。移液吸头6是在下端63处具有吸头开口62并且在上端65处具有插装开口64的小管。移液吸头6的内径和外径通常从吸头开口62向插装开口64增大。在该示例中，移液吸头6具有多个锥形的区域64、65、66以及一个靠近上端65的圆柱形的扩展部67。在圆柱形的扩展部67的区域中和在这个区域下方的区域中，移液吸头在内部具有密封座68。

根据图3和4，移液头1的套口5通过插装开口64导入移液吸头6中。O形环24、25设置在密封座68的高度上。由此O形环24、25沿径向方向略微被压缩，从而移液吸头6夹紧在套口5上并相对于套口5密封。由于O形环24、25由软弹性的材料制成并且移液吸头6此外与套口5没有接触，用于将移液吸头6插装到套口5上的插装力较小。

在图5中对于一个根据本发明的在每个套口5上有八个通道和两个O形环24、25的移液头1以及对于传统的在套口上有八个通道而没有O形环24、25的移液头与移液头的位移相关地并列示出在插装移液吸头时测得的插装力。根据在图表中左边的三条曲线，在使用传统的移液头时，插装力急剧升高，直到移液吸头足够牢固和密封地安装在套口上。在插装力为120牛顿和在移液头移动2.2mm时就存在这种情况。根据在图表中右边绘制的曲线，当插装力约为30牛顿和移液头位移为2mm时，就已经建立了足够牢固和密封的连接。此时，只有O形环24、25发生弹性变形。在这个值之上，插装力会急剧升高，因为为此也需要移液吸头6发生变形。

由于所减少的插装力，用于从套口5上推卸移液吸头6的力也减小。

下面参考图6至9说明根据本发明的应用。根据图6，实验室自动机70具有多个公差，这些公差影响移液吸头6的吸头开口64在竖直方向上的定位。这些公差包括多轴传送器71(机械手或其它传送系统)的定位公差。此外，还有移液头1(移液工具)在保持在多轴传送器71上的工具容纳部72中的固定公差。此外，还应考虑移液头1的制造公差。此外，用于接纳移液吸头6的套口5和移液吸头6本身也具有公差。微量滴定板73和用于将微量滴定板73定位在实验室自动机70的工作面75(盖板)上的适配器74具有其他的公差。最后，工作面75本身也有公差。

特别是在使用多通道移液头1时，无法对单个移液吸头6进行精确定位，因为对于所有移液吸头6都必须采用相同的高度。

在很多目标应用、例如下一代测序(NGS)中，由于洗涤步骤的效率降低和/或样品材料的收益减少，这导致了质量损失。在最坏的情况下，例如当样品应以不同的相被吸取(例如油类覆盖的样品)并且上层的成分发生拖带时，污染发生拖带。

公差范围减小导致工艺可靠性降低并且由此样品损失的风险提高。此外，减小公差范围只是部分地解决了问题，因为不能低于确定的公差范围。为了使单个公差最小化，通常也提高了对仪器进行非常精确的调校的直接需求。

“表面教学”针对系统上确定的公差(如定位偏差和工具公差)，但对于使用者需要大量工作并且要求大量的耗费。此外，很多公差没有通过“表面教学”获取(例如阱(well)的几何形状、适配器上的微量滴定板座、移液吸头几何形状、移液吸头底座、工具容纳部等)，因为这些公差不是在计量过程发生，而是在应用的准备阶段中出现的。

在每个套口5上使用两个O形环24、25使得可以在保持计量质量不变的同时由于移液吸头配合的微小差异而允许存在未知的公差链。该方法包括三个分步骤：

根据图7，将多个移液吸头6接纳在单通道或多通道移液头1上。在完成将移液吸头6接纳在移液头1的套口5上之后，所有移液吸头6都处于相近的高度上，并且在用很小的力的情况下还可以将移液吸头向套口5上推进另一段距离。

通过一个表面(例如微量滴定板73的底部)在底部公差范围下在竖直方向上的专门运动，移液吸头6以不同的程度被压向相应的套口5。在套口5在竖直方向上有相同的定向时，各单个移液吸头6在该步骤之后具有各自的高度，由未知的底部几何形状和公差链所决定这些高度。这在图8中示出。

此后，移液头1的小幅向上运动在移液吸头6的下端63和器皿(如微量滴定板73)的表面之间形成间隙x。这个间隙x对于将液体吸入入移液吸头6是必要的，以便避免移液吸头6被阻断。根据这个方法，由于各移液吸头6单独的定位，所有移液吸头6的下端与器皿的表面具有相同的距离。这在图9中示出。

这种方法的有利之处在于，所有的(已知的和未知的)公差在每个计量步骤中都完整地得到补偿。此外，这个过程是自动进行的，因为这个过程可以对于使用者没有额外工作地由实验室自动机70执行。这个方法在实验室自动机70运行期间以移液吸头6与所使用单腔或多腔器皿(例如微量滴定板73)的相应的单独的空腔的单独的组合来实施。

附图标记列表

1 移液头

2 壳体(支座)

3、4 壳体壳

5 套口(插头)

6 移液吸头

7 固定板(支撑板)

8 固定销

9 活塞-筒体单元

10 筒体

11 活塞

12 外螺纹

13 内螺纹

14 通孔

15 壳体壁

16 凸台

17 上部的圆柱形部段

18 下部的圆柱形部段

19 锥形部段

20 上部的用于轴向位置固定的装置

21 上部的环形槽

22 下部的用于轴向位置固定的装置

23 下部的环形槽

24、25 O形环

26 内腔

27 连接孔

28 衬套

29 孔

30 圆柱形活塞头

31 活塞头环形槽

32 壳体壁

33 活塞板

34 通道

35 通道壁

36 通道肩

37 缝隙状开口

38 端部开口

39 螺母

40 上销部段

41 连接元件

42 中间销部段

43 下销部段

44 孔

45 纵向槽

46 叶片

47 螺杆

48 螺纹

49 支承轴颈

50 球轴承

51 轴套

52 轴承座

53 螺纹销

54 带动件

55 缝隙

56 圆柱销

57 剥离板

58 通孔

59 连杆

60 隆起

61 带动件

62 吸头开口

63 下端

64 插装开口

65 上端

64、65、66 锥形区域

67 圆柱形扩展部

68 密封座

70 实验室自动机

71 多轴传送器(机械手)

72 工具容纳部

73 微量滴定板

74 适配器

75 工作面

Claims

-支座(2)，

-至少一个保持在支座(2)上的套口(5)，以用于夹装移液吸头(6)，以及

-两个保持在套口(5)上的由弹性体制成的O形环(24、25)，

-所述两个O形环(24、25)、所述套口(5)和所述移液吸头(6)构造成，仅通过所述两个O形环(24、25)的通过将移液吸头(6)压紧到所述两个O形环(24、25)上引起的变形而将移液吸头(6)夹紧在套口(5)上。

2.根据权利要求1所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，所述移液吸头(6)的密封座(68)在与O形环(24、25)接触的位置处的内径小于相应O形环(24、25)的外径，和/或所述移液吸头(6)的密封座(68)的内部尺寸设计成，使得当所述移液吸头(6)通过所述两个O形环(24、25)的变形夹装在套口(5)上时，密封座(68)不会与套口(5)直接接触或者贴靠在套口(5)上，而套口(5)没有向移液吸头(6)施加使移液吸头变形的力。

3.根据权利要求1或2所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，所述O形环(24、25)由软橡胶、硅胶或热塑性弹性体制成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，所述套口(5)具有用于轴向位置固定的装置(20、22)，所述用于轴向位置固定的装置构造成，将所述两个O形环(24、25)中的每一个支撑在一个确定上部位置和一个确定下部位置中并允许所述两个O形环(24、25)沿径向方向发生变形。

5.根据权利要求4所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，用于轴向位置固定的装置(20、22)是在套口的周边上环绕的环形槽(21、23)，所述环形槽部分地容纳至少一个O形环(24、25)，或者用于轴向位置固定的装置是套口周边上的一个或多个突起，所述突起在其之间容纳至少一个O形环(24、25)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，所述套口(5)具有至少一个锥形的部段(19)和/或所述套口(5)具有至少一个圆柱形的部段(17、18)。

7.根据权利要求5和6所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，所述套口(5)在上面具有上部的圆柱形部段(17)，在下面具有下部的圆柱形部段(18)，在上部的圆柱形部段和下部的圆柱形部段之间具有从上向下渐缩的锥形部段(19)，以及在上部的圆柱形部段(17)和锥形部段(19)之间具有上部的用于轴向位置固定的装置(20)，并且在锥形部段(19)和下部的圆柱形部段(18)之间具有下部的用于轴向位置固定的装置(22)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，与下部的O形环(25)相比，上部的O形环(24)具有更大的内径和/或直径更大的横截面。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，上部的O形环(24)的横截面的直径大于上部的环形槽(21)的深度，和/或上部的环形槽(21)的宽度等于或大于上部的O形环(24)的横截面的直径，和/或下部的O形环(25)的横截面的直径大于下部的环形槽(23)的高度，和/或下部的环形槽(23)的宽度等于或大于下部的O形环(25)的横截面的直径。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的具有至少一个移液吸头的移液头，所述移液头具有在一排或多排中平行地并排设置的套口(5)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的具有至少一个移液吸头的移液头，其中，所述套口(5)固定地与支座(2)连接。

12.移液装置或转移装置，包括根据权利要求1至11中任一项所述的具有至少一个移液吸头的移液头(1)。

13.移液站或移液自动机或实验室自动机(70)，包括根据权利要求12所述的移液装置和/或转移装置。

14.根据权利要求1至11中任一项所述的具有至少一个移液吸头(6)的移液头(1)的、根据权利要求12所述的移液装置或转移装置的或者根据权利要求13所述的移液站、移液自动机或实验室自动机(70)的应用，其中

-将移液吸头(6)夹装到移液头(1)的每个套口(5)上，

-使移液头(1)移动，直到每个夹装的移液吸头(6)以其下端(63)与在工作面(75)上提供的器皿(73)接触，

-使移液头(1)移动，直到每个夹装的移液吸头(6)的下端(63)远离器皿(73)底部，直到确定的距离(x)，并且

-从器皿(73)中将液体吸收到每个夹装的移液吸头(6)中。

15.根据权利要求14所述的应用，其中，使移液头(1)移动，直到所有夹装的移液吸头(6)以下端(63)同时与器皿(73)底部接触，此后使移液头(1)移动，直到所有移液吸头(6)的下端(63)与器皿(73)底部有确定的距离。

16.根据权利要求14或15所述的应用，其中，所述移液头(1)是多通道移液头，并且所述器皿是微量滴定板(73)。