CN113613788B - 用于机动控制自动化或仪器系统的正排量式移液管吸头 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于机动控制自动化或液体处理仪器系统的正排量式移液管吸头。正排量式移液管吸头包括移液管吸头和移液管柱塞。正排量式移液管吸头的移液管吸头的接口部被设计成在例如液体处理仪器中与零插入力移液管吸头夹紧机构结合使用。进一步地，正排量式移液管吸头的移液管柱塞被设计为在例如液体处理仪器中与零插入力移液管柱塞夹紧机构结合使用。

Description

用于机动控制自动化或仪器系统的正排量式移液管吸头
相关申请的交叉引用
本公开的主题涉及于2019年1月28日提交的名称为“用于机动控制自动化或仪器系统的正排量移液吸头”的美国临时专利申请第62/797,688号，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的主题通常涉及液体处理方法，并且更具体地涉及一种用于机动控制自动化或液体处理仪器系统的正排量式移液管吸头。
背景技术
自动化液体处理仪器包括用于在指定的容器之间转移特定量的液体(诸如试剂或样本等)的机器人。液体处理仪器可用于多种应用，包括细胞生物学、基因组学、法医学和药物研究。仪器辅助人类反复作业：转移宽范围的体积的液体，以改进操作的速度和效率，以及所递送体积的精度和准确度。使液体处理过程自动化的优点包括增加操作的产量和效率以及消除人为错误。
在常规的液体处理仪器中，在仪器与移液管吸头中的每个移液管吸头之间通常存在密封接口。该密封接口通常是可压缩的橡胶O形环，该可压缩橡胶O形环需要在仪器的使用期限期间定期维护和/或更换。可压缩橡胶O形环还在移液管吸头插入过程中具有高摩擦的缺点，这最终需要：(1)强有力的致动器来实现所必需的向下力，以及(2)强/重的机械结构来处理来自多个O形环的高摩擦以便为多个移液管吸头(例如，与96个孔样本板一起使用的96个移液管吸头)实行可靠的密封接口。例如，在常规的液体处理仪器中，一个移液管吸头可能需要约100克的插入力，并且因此用于该吸头的致动器必须提供约100克的向下力。因此，在处理例如96个移液管吸头的多通道液体处理仪器中，致动器必须能够承受约9.5千克的向下力。因此，需要具有能够处理高力的强/重机械支撑结构的强有力的致动器。
常规液体处理仪器的其他缺点可包括但不限于：(1)存在排气移液管吸头，该排气移液管吸头在所有移液管吸头接口之间具有共用的空气柱，这可能是能够带到下一工作流程的常见污染源；(2)专用于某个液体类别范围的排气移液管吸头；以及(3)具有一定空气压缩和扩展特性的排气移液管吸头。
发明内容
本描述的主题包括正排量式移液管吸头和使用移液管吸头的液体处理系统。在实施例中，移液管吸头可具有接口部和移液管吸头主体，接口部可以具有内壁和容纳部(receptacle)，移液管吸头主体可以具有沿着移液管吸头主体的长度的流体通道，并且流体通道可以在流体通道的远端处具有开口。
移液管吸头可进一步具有沿着移液管吸头的内侧定位的移液管柱塞，移液管柱塞可具有柱塞上部、柱塞定心部和具有远侧吸头部的柱塞吸头。在实施例中，接口部的容纳部可以适配成接纳柱塞定心部，并且流体通道可以适配成接纳该柱塞吸头的该远侧吸头部。
在另一个实施例中，流体通道可以在流体通道的远端处具有锥形吸头。移液管柱塞的远侧吸头部可具有圆化部，圆化部适配成与流体通道远端处的开口和锥形吸头匹配。
在又一个实施例中，远端吸头部可具有与流体通道的锥形吸头相对应的锥形侧壁。在又一个实施例中，远侧吸头部可以具有外部上边缘，该外部上边缘被定尺寸成能够抵靠并沿着流体通道的壁滑动地密封，以使流体通道的锥形吸头与远侧吸头部的锥形侧壁之间的空隙最小化。
在又一个实施例中，外部上边缘具有形成在其上的密封环特征部。移液管吸头可由聚合物材料形成。移液管柱塞可由与移液管吸头相同或不同的聚合物材料形成。
在又一个实施例中，接口部的内壁包括竖直内壁特征部。在实施例中，竖直内壁特征部中的每一个是沿着接口部的内壁形成的凸起的或突出的竖直线。
柱塞上部还可以具有外壁，该外壁包括竖直外壁特征部。在实施例中，竖直外壁特征部中的每一个可以是沿着柱塞上部的外壁形成的凸起或突出的竖直线。
在实施例中，接口部可以具有上边沿，该上边沿具有成组的隔垫特征部。
本主题进一步描述了一种液体处理系统。在实施例中，液体处理系统包括具有接口部和移液管吸头主体的移液管吸头，接口部可以具有内壁和容纳部，移液管吸头可以具有沿着移液管吸头主体的长度的流体通道，并且流体通道可以在流体通道的远端处具有开口。
液体处理系统可进一步包括沿着移液管吸头的内侧定位的移液管柱塞，移液管柱塞可具有柱塞上部、柱塞定心部和具有远侧吸头部的柱塞吸头，其中，容纳部可以适配成接纳柱塞定心部，并且其中，流体通道可以适配成接纳柱塞吸头的远侧吸头部。
液体处理系统可以进一步包括适于操纵移液管吸头和移液管柱塞的零插入力移液管吸头夹紧机构。
在实施例中，零插入力移液管吸头夹紧机构可包括移液管吸头夹头和移液管吸头锁定机构。
移液管吸头夹头可包括移液管吸头夹头上环板和用于安装在移液管吸头的接口部内的夹头卡盘部。在实施例中，夹头卡盘部可具有锯齿状特征部，该锯齿状特征部适配成增加与移液管吸头的接口部的摩擦。
在另一个实施例中，夹头卡盘部可以是用于安装在接口部内的分段带或套筒。
在又一个实施例中，夹头卡盘部可适配成抵靠接口部的内壁来扩展和锁定。
在又一个实施例中，移液管吸头锁定机构可包括移液管吸头锁定上环板和用于安装在夹头卡盘部内的中空套筒部。
在又一个实施例中，当中空套筒部安装在移液管吸头夹头的夹头卡盘部内时，夹头卡盘部可适配成抵靠接口部的内壁来扩展，并且其中，当中空套筒部从移液管吸头夹头的夹头卡盘部抽出时，夹头卡盘部可适配成缩回并相对于接口部变得松动。
液体处理系统可进一步包括具有移液管柱塞夹头和移液管柱塞锁定机构的零插入力移液管吸头夹紧机构。
在实施例中，移液管柱塞夹头可具有轴部和用于围绕移液管柱塞的柱塞上部安装的夹头卡盘部。
在另一个实施例中，该夹头卡盘部可以是用于围绕移液管柱塞的柱塞上部安装的分段带或套筒，夹头卡盘部可适配成抵靠柱塞上部的外壁来扩展和锁定，该柱塞上部在夹头卡盘部内。
在又一个实施例中，移液管柱塞锁定机构可包括上环板和用于围绕柱塞夹头安装的中空套筒部。当中空套筒部围绕柱塞夹头的夹头卡盘部滑动时，夹头卡盘部可适配成抵靠移液管柱塞的柱塞上部而被闭合，并且其中，当中空套筒部从柱塞夹头的夹头卡盘部抽出时，夹头卡盘部可适配成释放移液管柱塞的柱塞上部。
在又一个实施例中，零插入力移液管吸头夹紧机构可包括成对的移液管柱塞夹紧机构、成对的移液管柱塞夹头、固定的上板、下板以及在上板与下板之间的两个弹簧，其中，移液管柱塞夹头的上端可保持固定至上板，其中，下板和两个弹簧能够相对于上板移动，并且其中，每个弹簧可适配成向相应的移液管柱塞锁定机构提供弹簧力，所述相应的移液管柱塞锁定机构以可滑动方式穿过下板，移液管柱塞锁定机构能够相对于柱塞夹头移动。
附图说明
已经如此概括地描述了本公开的主题，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1A和图1B分别示出了本公开的正排量式移液管吸头的移液管吸头和移液管柱塞的示例的立体图，用于抽吸和/或分配液体处理仪器和/或系统中的液体；
图2示出了本公开的正排量式移液管吸头的示例的剖视图，该正排量式移液管吸头包括图1A和图1B中所示的移液管吸头和移液管柱塞；
图3示出了本公开的正排量式移液管吸头的上部的剖视图；
图4A和图4B分别示出了本公开的正排量式移液管吸头的移液管吸头的侧视图和剖视图；
图5A和图5B分别示出了移液管吸头的接口部的立体图和俯视图；
图6A和图6B分别示出了移液管吸头的远侧吸头部的立体图和移液管吸头的仰视图；
图7A和图7B分别示出了移液管柱塞的侧视图和移液管柱塞上部的立体图；
图8A示出移液管柱塞的侧视图；
图8B和图8C示出了移液管柱塞的远侧吸头部的立体图；
图9A示出移液管柱塞的侧视图；
图9B和图9C分别示出了移液管柱塞的远侧吸头部的俯视图和仰视图；
图10、图11和图12示出了移液管柱塞的远侧吸头部相对于移液管吸头的远侧吸头部的特写剖视图；
图13示出与本公开的正排量式移液管吸头一起使用的移液管吸头夹头的示例的立体图；
图14示出了能够与本公开的正排量式移液管吸头一起使用的移液管吸头夹紧机构的示例的侧视图；
图15A和图15B分别示出了用于本公开的正排量式移液管吸头的柱塞夹头的示例的侧视图和剖视图；
图16A示出图15A和图15B中所示的柱塞夹头的夹头卡盘部的立体图；
图16B示出了移液管柱塞相对于图15A和图15B中所示的柱塞夹头的剖视图；
图16C和图16D示出了移液管柱塞夹紧机构和夹紧本公开的正排量式移液管吸头的移液管柱塞的过程的示例；
图17和图18示出了本公开的正排量式移液管吸头的柱塞夹头、移液管吸头夹头、移液管吸头和移液管柱塞的分解图；
图19示出了各种视图，其示出了本公开的正排量式移液管吸头的移液管吸头的示例的更多细节；
图20示出了显示本公开的正排量式移液管吸头的移液管柱塞的示例的更多细节的侧视图；
图21示出了显示图13和图14中所示的移液管吸头夹头的示例的更多细节的各种视图；以及
图22示出了显示图15A至图16B中所示的柱塞夹头的示例的更多细节的各种视图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述本公开主题，在附图中示出了本公开主题的一些但不是所有实施例。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。本公开主题可以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例以使得本公开将满足适用的法律要求。实际上，本公开主题受益于在前述描述和相关附图中呈现的教导，本领域技术人员将想到本文所阐述的本公开主题的许多修改和其他实施例。因此，应当理解，本公开主题不限于所公开的特定实施例，并且旨在将修改和其他实施例包括在所附权利要求的范围内。
在一些实施例中，本公开主题提供了一种用于机动控制自动化或液体处理仪器和/或系统的正排量式移液管吸头，该正排量式移液管吸头包括移液管吸头和移液管柱塞。
在一些实施例中，本公开的正排量式移液管吸头能够与液体处理仪器一起使用，用于抽吸和/或分配液体。
在一些实施例中，本公开的正排量式移液管吸头可包括被设计成抽吸和/或分配精确液体体积的移液管吸头和移液管柱塞。
在一些实施例中，本公开的正排量式移液管吸头包括在移液管吸头与移液管柱塞之间的最小尺寸的空隙，由此优化被抽吸和/或分配的液体体积的精度。
在一些实施例中，本公开的正排量式移液管吸头的移液管吸头被设计成在例如液体处理仪器中与零插入力移液管吸头夹紧机构结合使用，并且其中，零插入力移液管吸头夹紧机构的特征部件可以是移液管吸头夹头。
在一些实施例中，本公开的正排量式移液管吸头的移液管柱塞被设计成在例如液体处理仪器中与零插入力移液管柱塞夹紧机构结合使用，并且其中，零插入力移液管柱塞夹紧机构的特征部件可以是柱塞夹头。
在一些实施例中，本公开的正排量式移液管吸头可以与基本上任何液体类别范围一起使用。
在一些实施例中，本公开的正排量式移液管吸头包括用于防止污染的某些特征。例如，常规的排气移液管吸头需要在所有移液管吸头接口之间的共用空气柱，这可能是能够延续到下一工作流程的常见污染源。相比之下，本公开的正排量式移液管吸头不需要移液管吸头之间的共用空气柱，并且因此不存在该可能的污染源。
现在参考图1A、图1B、图2和图3是本公开的正排量式移液管吸头100的示例的不同视图，正排量式移液管吸头100用于在液体处理仪器和/或系统中抽吸和/或分配液体。例如，正排量式移液管吸头100可包括移液管吸头105和移液管柱塞130。
图1A示出了本公开的正排量式移液管吸头100的移液管吸头105的示例的立体图。图1B示出了本公开的正排量式移液管吸头100的移液管柱塞130的示例的立体图。此外，图2示出了移液管吸头105的剖视图，其中移液管柱塞130相对于移液管吸头105定位。
正排量式移液管吸头100的移液管吸头105包括接口部110和移液管吸头主体112。接口部110可以是例如通向移液管吸头主体112的开放筒型结构。因此，接口部110具有内壁120。移液管吸头105的接口部110可以被安装至例如液体处理仪器(未示出)的匹配部件上(参见图13和图14)，以用于抽吸和/或分配液体。流体通道114沿着移液管吸头主体112的长度延伸。在流体通道114的远端处存在开口116(参见图11和图12)，通过开口116可以抽吸和/或分配流体。另外，通向开口116的移液管吸头主体112的远端具有锥形吸头118(参见图10、图11和图12)。进一步的，容纳部(或空腔)122被设置在移液管吸头105的接口部110的下部。移液管吸头105可以由例如聚合物材料形成。移液管吸头105的示例的更多细节在下文中参考图4A至图6B和图19示出并描述。
移液管柱塞130沿着移液管吸头105的内侧布置。移液管柱塞130包括柱塞上部132、柱塞定心部134以及包括远侧吸头部138的柱塞吸头136。柱塞上部132可以被安装至例如用于使用正排量式移液管吸头100来抽吸和/或分配液体的液体处理仪器(未示出)的匹配部件(参见图15A至图16B)。进一步地，柱塞定心部134可被安装至移液管吸头105的接口部110的柱塞止挡容纳部(或空腔)122内，其中柱塞止挡容纳部(或空腔)122被设计成接纳移液管柱塞130的柱塞定心部134。柱塞定心部134充当移液管柱塞130的“止挡”特征部。移液管柱塞130的柱塞吸头136和远侧吸头部138可被安装至移液管吸头105的移液管吸头主体112的流体通道114内。进一步地，柱塞吸头136的远侧吸头部138被设计成与移液管吸头105的流体通道114的远端处的开口116和锥形吸头118匹配和密封。移液管柱塞130的示例的更多细节在下文参照图7A至图9B以及图20示出并描述。
进一步地，图3示出了图2中所示的本公开的正排量式移液管吸头100的上部的剖视图。例如，图3示出了正排量式移液管吸头100的移液管吸头105的上部和移液管柱塞130的剖视图。在该视图中，描绘了移液管吸头105和移液管柱塞130的其他特征部。例如，移液管吸头105进一步包括沿着接口部110的内壁120的成组的竖直内壁特征部124。在示例中，移液管吸头105包括八个竖直内壁特征部124。竖直内壁特征部124中的每个竖直内壁特征部是沿着接口部110的内壁120形成的凸起的或突出的竖直线特征部。
设置成组的竖直内壁特征部124以辅助将移液管吸头105的接口部110夹紧或匹配至液体处理仪器(未示出)的匹配部件(参见图13和图14)。例如，成组的竖直内壁特征部124可通过增大用于将移液管吸头105保持在适当位置的摩擦力同时潜在地减小给定力来辅助。
仍然参考图3，移液管柱塞130进一步包括沿着柱塞上部132的外壁的成组的竖直外壁特征部133。在示例中，移液管柱塞130包括八个竖直外壁特征部133。竖直外壁特征部133中的每个竖直外壁特征部是沿着柱塞上部132的外壁形成的凸起的或突出的竖直线特征部。
设置成组的竖直外壁特征部133以辅助将移液管柱塞130的柱塞上部132夹紧或匹配至液体处理仪器(未示出)的匹配部件(参见图15A至图16B)。例如，成组的竖直外壁特征部133可通过增大用于将移液管柱塞130保持在适当位置的摩擦力同时潜在地减小给定力来辅助。
现在参考图4A和图4B，分别是本公开的正排量式移液管吸头100的移液管吸头105的侧视图和剖视图。例如，图4B是沿图4A的线A-A截取的剖视图。进一步地，图5A和图5B分别示出了移液管吸头105的接口部110的立体图和俯视图。成组的支架或隔垫特征部126被设置成围绕移液管吸头105的接口部110的上边缘。在示例中，设置八个支架或隔垫特征部126。进一步地，图6A和图6B分别示出了移液管吸头105的远侧吸头部(即，锥形吸头118)的立体图和移液管吸头105的仰视图。
现在参照图7A和图7B，分别是移液管柱塞130的侧视图和移液管柱塞130的柱塞上部132的立体图。进一步地，图8A再次示出了移液管柱塞130的侧视图。进一步地，图8B和图8C示出了移液管柱塞130的远侧吸头部138的立体图。远侧吸头部138具有圆化部140，圆化部140被设计成密封至流体通道114的开口116内(参见图10和图11)。移液管柱塞130由例如聚合物材料形成。用于形成移液管柱塞130的聚合物可与用于形成移液管吸头105的聚合物相同或不同。进一步地，图9A再次示出了移液管柱塞130的侧视图。进一步地，图9B和图9C分别示出了移液管柱塞130的远侧吸头部138的俯视图和仰视图。
现在参照图10、图11和图12是移液管柱塞130的远侧吸头部138相对于移液管吸头105的移液管吸头主体112的远侧吸头部的特写剖视图。再次，移液管柱塞130的远侧吸头部138的圆化部140被设计成与移液管吸头105的流体通道114的远端处的开口116和锥形吸头118匹配，例如，如图10和图11所示。例如，远侧吸头部138具有对应于流体通道114的锥形吸头118的锥形侧壁。
进一步地，柱塞吸头136的远侧吸头部138的外部上边缘142被定尺寸成抵靠并且沿着移液管吸头主体112的流体通道114的壁可滑动地密封。柱塞吸头136的远侧吸头部138的外部上边缘142提供了移液管柱塞130的“密封”环特征部，该“密封”环特征部在最终磨损和泄漏之前可以在许多混合循环中保持可靠的。
图11还示出了流体通道114的锥形吸头118与移液管柱塞130的远侧吸头部138的锥形侧壁之间的小空隙150。在示例中，抽吸流体152能够被捕获在该空隙150内。正排量式移液管吸头100的有利特征是，移液管柱塞130的远侧吸头部138的设计使空隙150的尺寸最小化。因此，能够精确地保持被抽吸和/或分配的液体体积。进一步地，正排量式移液管吸头100能够与基本上任何液体类别范围一起使用。
图12示出了正排量式移液管吸头100在使用时的示例。在示例中，图12示出了，移液管柱塞130被抽出并且抽吸流体152被抽吸至移液管吸头105的移液管吸头主体112的流体通道114内。在另一个示例中，图12示出了，移液管柱塞130被推动并且分配流体从移液管吸头105的移液管吸头主体112的流体通道114推出。
在标准排气移液管吸头中，诸如温度、大气压力、比重和溶液的粘度等之类的东西可能影响排气移液管的性能。相比之下，正排量式移液管可用于准确地吸取非常粘稠的、挥发性的、热的或冷的、或腐蚀性的样本。包括移液管吸头105和移液管柱塞130的本公开的正排量式移液管吸头100是正排量式移液管的示例。
在本公开的液体处理仪器和/或系统中的正排量式移液管吸头100的操作中，移液管吸头105保持固定，而移液管柱塞130相对于移液管吸头105被致动以用于抽吸和/或分配液体。本公开的正排量式移液管吸头100的益处是移液管吸头105被设计为经由零插入力移液管吸头夹紧机构160(参见图14)来被操纵。在示例中，用于移液管吸头105的零插入力移液管吸头夹紧机构160(参见图14)表征为移液管吸头夹头200，例如，如图13、图14和图21所示。同样地，移液管柱塞130被设计成经由零插入力移液管柱塞夹紧机构170(参见图16C和图16D)来被操纵。在示例中，用于移液管吸头105的零插入力移液管柱塞夹紧机构170(参见图16C和图16D)表征为柱塞夹头300，例如，如图15A、图15B、图16A、图16B和图22所示。
现在参考图13，图13是用于与本公开的正排量式移液管吸头100的移液管吸头105一起使用的移液管吸头夹头200的示例的立体图。进一步地，图14示出了移液管吸头105相对于图13所示的移液管吸头夹头200的透视图。移液管吸头夹头200可包括例如移液管吸头夹头上环板210和用于安装在移液管吸头105的接口部110内的夹头卡盘部212。进一步地，移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212具有锯齿状特征部214以增加与移液管吸头105的接口部110的摩擦，例如，如图14所示。
移液管吸头夹头200是例如零插入力移液管吸头夹紧机构160的特征部件，例如，如图14所示。零插入力移液管吸头夹紧机构160是能够与本公开的正排量式移液管吸头100一起使用的零插入力移液管吸头夹紧机构的示例。通常，“夹头”是能够扩展和/或收缩的分段带或套筒。移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212被设计成夹紧在围绕卡盘的任何构件上。例如，移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212是用于安装在移液管吸头105的接口部110内的分段带或套筒。移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212被设计成抵靠移液管吸头105的接口部110的内壁120来扩展和锁定(参见图14)。即，当夹头卡盘部212(或夹紧卡盘)处于锁定位置时，夹头卡盘部212(或夹紧卡盘)夹紧到移液管吸头105的围绕夹头卡盘部212的接口部110上。进一步地，移液管吸头105的接口部110的成组的竖直内壁特征部124可用于辅助将移液管吸头105的接口部110夹紧或匹配至移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212。移液管吸头夹头200的示例的更多细节在下文参照图21示出和描述。
现参考图14，移液管吸头夹头200是零插入力移液管吸头夹紧机构160的特征部件。进一步地，图14示出了正排量式移液管吸头105相对于图13所示的移液管吸头夹头200的透视图。通常，“夹头”是可以扩展和/或收缩的分段带或套筒。移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212被设计成夹紧在围绕卡盘的任何构件上。例如，移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212是用于安装在正排量式移液管吸头105的接口部110内的分段带或套筒。移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212被设计成抵靠正排量式移液管吸头105的接口部110的内壁220来扩展和锁定。即，当夹头卡盘部212(或夹紧卡盘)处于锁定位置时，夹头卡盘部212(或夹紧卡盘)夹紧到正排量式移液管吸头105的围绕夹头卡盘部212的接口部110上。进一步地，正排量式移液管吸头105的接口部110的成组的竖直内壁特征部224和/或移液管吸头夹头200的锯齿状特征部214可用于辅助将正排量式移液管吸头105的接口部110夹紧或匹配至移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212。
零插入力移液管吸头夹紧机构160是零插入力移液管吸头夹紧机构。零插入力移液管吸头夹紧机构160包括移液管吸头夹头200和移液管吸头锁定机构250。移液管吸头锁定机构250可包括例如移液管吸头锁定上环板252和用于安装在移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212内的中空套筒部254。例如，当中空套筒部254被安装在移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212内时，夹头卡盘部212抵靠正排量式移液管吸头105的接口部110的内壁220来扩展。相比之下，当中空套筒部254从移液管吸头夹头200的夹头卡盘部212抽出时，夹头卡盘部212缩回并且相对于正排量式移液管吸头105的接口部110变得松动。
现参考图15A和图15B，图15A是柱塞夹头300的侧视图，而图15B是沿图15A的线A-A截取的柱塞夹头300的剖视图。柱塞夹头300用于与本公开的正排量式移液管吸头100的移液管柱塞130一起使用。柱塞夹头300可包括例如轴部310和用于围绕移液管柱塞130的柱塞上部132安装的夹头卡盘部312。进一步地，图16A示出了移液管柱塞130的夹头卡盘部312的立体图，图16B是移液管柱塞130相对于柱塞夹头300的夹头卡盘部312的剖视图。
柱塞夹头300是零插入力移液管柱塞夹紧机构170的特征部件(参见图16C和图16D)。柱塞夹头300的夹头卡盘部312被设计成围绕卡盘内的任何构件夹紧。例如，柱塞夹头300的夹头卡盘部312是用于围绕移液管柱塞130的柱塞上部132安装的分段带或套筒。柱塞夹头300的夹头卡盘部312被设计成抵靠移液管柱塞130的柱塞上部132的外壁扩展和锁定(参见图16B)。即，当夹头卡盘部312(或夹紧卡盘)处于锁定位置时，夹头卡盘部312(或夹紧卡盘)夹紧在移液管柱塞130的柱塞上部132上，柱塞上部132位于夹头卡盘部312内。进一步地，移液管柱塞130的柱塞上部132的成组的竖直外壁特征部133可用于辅助将柱塞上部132夹紧或匹配至柱塞夹头300的夹头卡盘部312。柱塞夹头300的示例的更多细节在下文参考图22示出和描述。
现参考图16C和图16D是移液管柱塞夹紧机构170和夹持本公开正排量式移液管吸头100的移液管柱塞的过程的示例。柱塞夹头300是移液管柱塞夹紧机构170的特征部件。移液管柱塞夹紧机构170是零插入力移液管柱塞夹紧机构。移液管柱塞夹紧机构170包括柱塞夹头300和移液管柱塞锁定机构350。移液管柱塞锁定机构350可包括例如上环板352和用于围绕包括夹头卡盘部312的柱塞夹头300安装的中空套筒部354。例如，当中空套筒部354围绕柱塞夹头300的夹头卡盘部312向下滑动时，夹头卡盘部312抵靠(夹紧)移液管柱塞130的柱塞上部132而闭合。相比之下，当中空套筒部354从柱塞夹头300的夹头卡盘部312抽出时，夹头卡盘部312释放移液管柱塞130的柱塞上部132。
图16C和图16D示出了相对于两个板(356A和356B)安装的成对的移液管柱塞夹紧机构170以及两个板(356A和356B)之间的两个弹簧358。例如，上板356A保持固定，而每个弹簧358向以可滑动(浮动)的方式穿过下板356B的相应的移液管柱塞锁定机构350提供弹簧力。进一步地，柱塞夹头300的上端固定到上板356A。因此，柱塞夹头300相对于上板356A保持固定，而移液管柱塞锁定机构350和下板356B能够相对于上板356A移动。因此，移液管柱塞锁定机构350能够相对于柱塞夹头300移动。
例如，图16C示出了处于非夹紧状态的移液管柱塞夹紧机构170。在图16C中，下板356B朝向上板356A被向上拉动，同时压缩两个弹簧358。在该状态下，移液管柱塞锁定机构350的中空套筒部354被拉起并远离柱塞夹头300的夹头卡盘部312，这允许柱塞夹头300打开或扩展。在该状态下，移液管柱塞130可安装到柱塞夹头300内或从柱塞夹头300移除。
相比之下，图16D示出了处于夹紧状态的移液管柱塞夹紧机构170。在图16D中，两个弹簧358的弹簧力推动下板356B和移液管柱塞锁定机构350远离上板356A。在该状态下，中空套筒部354围绕柱塞夹头300的夹头卡盘部312向下推动，这导致柱塞夹头300闭合或收缩。在该状态下，柱塞夹头300被夹紧到移液管柱塞上。
移液管柱塞夹紧机构170使用弹簧358来独立地设置锁定预加载，使得每个移液管柱塞夹紧机构170能够独立地处理从一个移液管柱塞130到下一个移液管柱塞130的任何不同的柱塞尺寸。
现参考图17和图18，是本公开的正排量式移液管吸头100的柱塞夹头300、移液管吸头夹头200、移液管吸头105和移液管柱塞130的分解图。
现参考图19，是示出本公开的正排量式移液管吸头100的移液管吸头105的非限制性示例的更多细节的各种视图。图19中示出的所有尺寸以毫米计。图19中所示的移液管吸头105的细节仅是示例性的。移液管吸头105不限于图19所示的确切尺寸和特征。
现参考图20，是示出了本公开的正排量式移液管吸头100的移液管柱塞130的非限制性示例的更多细节的侧视图。图20中所示的所有尺寸以毫米计。图20中所示的移液管柱塞130的细节仅是示例性的。移液管柱塞130不限于图20中所示的确切尺寸和特征。
现参考图21，是示出图13和图14中所示的移液管吸头夹头200的非限制性示例的更多细节的各种视图。图21中示出的所有尺寸以毫米计。图21中示出的移液管吸头夹头200的细节仅是示例性的。移液管吸头夹头200不限于图21中所示的确切尺寸和特征。
现参考图22，是示出图15A至图16B中所示的柱塞夹头300的非限制性示例的更多细节的不同视图。图22中所示的所有尺寸以毫米计。图22所示的柱塞夹头300的细节仅是示例性的。柱塞夹头300不限于图22所示的确切尺寸和特征。
遵循长期存在的专利法惯例，术语“一个(a)”、“一种(an)”和“该(the)”在用于本申请(包括权利要求书)中时是指“一个或更多个”。因此，例如，参考“主题(a subject)”包括多个主题，除非上下文明显相反(例如，多个主题)，等等。
贯穿本说明书和权利要求书，除非上下文另外要求，否则术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”和“包括(comprising)”以非排他的意义使用。同样，术语“包括(include)”及其语法变体旨在是非限制性的，使得在列表中项目的列举并不排除能够被替换或添加至所列项目的其他类似项目。
出于本说明书和所附权利要求的目的，除非另外指明，所有表示量值、大小、尺寸、比例、形状、配方、参数、百分比、数量、特征的数值，以及在说明书和权利要求书中使用的其他数值，应理解为在所有情况下被术语“约(about)”修饰，即使术语“约”可能不明确地与值、量值或范围一起出现。因此，除非相反地指出，在以下说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数不是并且无需是精确的，而是根据需要可以是近似的和/或更大或更小，反映公差、转换因子，舍入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素，这取决于由本公开主题寻求获得的期望特性。例如，当提及值时，术语“约”能够意指涵盖以下变化：在一些实施例中±100％，在一些实施例中±50％，在一些实施例中±20％，在一些实施例中±10％，在一些实施例中±5％，在一些实施例中±1％，在一些实施例中±0.5％，并且在一些实施例中±0.1％，因此，此种变化适合于执行本公开的方法或采用本公开的组合物。
进一步地，当与一个或更多个数字或数值范围结合使用时，术语“约”应理解为是指所有此类数字，包括范围内的所有数字并且通过延伸高于和低于所阐述的数值的边界来修饰该范围。通过端点对数值范围的列举包括所有数字，例如全整数，包括包含在该范围内其分数，(例如，1至5的列举包括1、2、3、4、和5，以及其分数，例如1.5、2.25、3.75、4.1等)以及在该范围内的任何范围。
尽管出于清楚理解的目的，已经通过说明和示例的方式详细描述了前述主题，但是本领域技术人员将理解，能够在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。

Claims (25)

1.一种用于自动移液操作的正排量式移液管吸头，包括：
移液管吸头，所述移液管吸头具有接口部和移液管吸头主体，所述接口部具有内壁和容纳部，所述移液管吸头主体具有沿着所述移液管吸头主体的长度的流体通道，所述流体通道在所述流体通道的远端处具有开口；以及
移液管柱塞，所述移液管柱塞沿着所述移液管吸头的内侧定位，所述移液管柱塞具有柱塞上部、柱塞定心部和具有远侧吸头部的柱塞吸头，其中，所述容纳部被适配成接纳所述柱塞定心部以充当移液管柱塞的止挡特征部，并且其中，所述流体通道被适配成接纳所述柱塞吸头的所述远侧吸头部，其中所述柱塞上部具有外壁，所述外壁包括竖直外壁特征部，并且其中，所述柱塞上部在所述竖直外壁特征部的辅助下与液体处理仪器的匹配部件相匹配。
2.根据权利要求1所述的移液管吸头，其中，所述流体通道在所述流体通道的远端处具有锥形吸头。
3.根据权利要求2所述的移液管吸头，其中，所述移液管柱塞的所述远侧吸头部具有圆化部，所述圆化部被适配成与所述流体通道的远端处的所述开口和所述锥形吸头匹配。
4.根据权利要求3所述的移液管吸头，其中，所述远侧吸头部具有与所述流体通道的所述锥形吸头相对应的锥形侧壁。
5.根据权利要求4所述的移液管吸头，其中，所述流体通道具有壁，所述远侧吸头部具有外部上边缘，所述外部上边缘被定尺寸成能够抵靠并沿着所述流体通道的所述壁滑动地密封，以能够使所述流体通道的所述锥形吸头与所述远侧吸头部的所述锥形侧壁之间的空隙最小化。
6.根据权利要求5所述的移液管吸头，其中，所述外部上边缘具有形成在所述外部上边缘上的密封环特征部。
7.根据权利要求1所述的移液管吸头，其中，所述移液管吸头由聚合物材料形成。
8.根据权利要求7所述的移液管吸头，其中，所述移液管柱塞由与所述移液管吸头相同的聚合物材料形成。
9.根据权利要求7所述的移液管吸头，其中，所述移液管柱塞由与所述移液管吸头的所述聚合物材料不同的聚合物材料形成。
10.根据权利要求1所述的移液管吸头，其中，所述接口部的所述内壁包括竖直内壁特征部。
11.根据权利要求10所述的移液管吸头，其中，所述竖直内壁特征部中的每一个竖直内壁特征部是沿着所述接口部的所述内壁形成的凸起或突出的竖直线。
12.根据权利要求1所述的移液管吸头，其中，所述竖直外壁特征部中的每一个竖直外壁特征部是沿着所述柱塞上部的所述外壁形成的凸起或突出的竖直线。
13.根据权利要求1所述的移液管吸头，其中，所述接口部具有上边沿，所述上边沿具有成组的隔垫特征部。
14.一种正排量式液体处理系统，包括：
移液管吸头，所述移液管吸头具有接口部和移液管吸头主体，所述接口部具有内壁和容纳部，所述移液管吸头主体具有沿着所述移液管吸头主体的长度的流体通道，并且所述流体通道在所述流体通道的远端处具有开口；
移液管柱塞，所述移液管柱塞沿着所述移液管吸头的内侧定位，所述移液管柱塞具有柱塞上部、柱塞定心部和具有远侧吸头部的柱塞吸头，其中，所述容纳部被适配成接纳所述柱塞定心部，其中，所述流体通道被适配成接纳所述柱塞吸头的所述远侧吸头部，其中所述柱塞上部具有外壁，所述外壁包括竖直外壁特征部，并且其中，所述柱塞上部与液体处理仪器的匹配部件相匹配；以及
零插入力移液管吸头夹紧机构，所述零插入力移液管吸头夹紧机构被适配成操纵所述移液管吸头和所述移液管柱塞，其中所述零插入力移液管吸头夹紧机构包括移液管吸头夹头和移液管吸头锁定机构，所述移液管吸头夹头包括移液管吸头夹头上环板和用于安装在所述移液管吸头的所述接口部内的夹头卡盘部。
15.根据权利要求14所述的液体处理系统，其中，所述夹头卡盘部具有锯齿状特征部，所述锯齿状特征部被适配成增加与所述移液管吸头的所述接口部的摩擦。
16.根据权利要求15所述的液体处理系统，其中，所述夹头卡盘部是用于安装在所述接口部内的分段带或套筒。
17.根据权利要求16所述的液体处理系统，其中，所述夹头卡盘部被适配成抵靠所述接口部的所述内壁来扩展和锁定。
18.根据权利要求14所述的液体处理系统，其中，所述移液管吸头锁定机构包括移液管吸头锁定上环板和用于安装在夹头卡盘部内的中空套筒部。
19.根据权利要求18所述的液体处理系统，其中，当所述中空套筒部安装在所述移液管吸头夹头的所述夹头卡盘部内时，所述夹头卡盘部被适配成抵靠所述接口部的所述内壁来扩展，并且其中，当所述中空套筒部从所述移液管吸头夹头的所述夹头卡盘部抽出时，所述夹头卡盘部被适配成缩回并相对于所述接口部变得松动。
20.根据权利要求14所述的液体处理系统，其中，所述零插入力移液管吸头夹紧机构包括移液管柱塞夹头和移液管柱塞锁定机构。
21.根据权利要求20所述的液体处理系统，其中，所述移液管柱塞夹头具有轴部和用于围绕所述移液管柱塞的所述柱塞上部安装的夹头卡盘部。
22.根据权利要求21所述的液体处理系统，其中，所述夹头卡盘部是用于围绕所述移液管柱塞的所述柱塞上部安装的分段带或套筒，所述夹头卡盘部被适配成抵靠所述柱塞上部的外壁来扩展和锁定，所述柱塞上部在所述夹头卡盘部内。
23.根据权利要求22所述的液体处理系统，其中，所述移液管柱塞锁定机构包括上环形板和用于围绕所述柱塞夹头安装的中空套筒部。
24.根据权利要求23所述的液体处理系统，其中，当所述中空套筒部围绕所述柱塞夹头的所述夹头卡盘部滑动时，所述夹头卡盘部被适配成抵靠所述移液管柱塞的所述柱塞上部而被闭合，并且其中，当所述中空套筒部从所述柱塞夹头的所述夹头卡盘部抽出时，所述夹头卡盘部被适配成释放所述移液管柱塞的所述柱塞上部。
25.根据权利要求14所述的液体处理系统，其中，所述零插入力移液管吸头夹紧机构包括成对的移液管柱塞夹紧机构、成对的移液管柱塞夹头、固定的上板、下板以及在所述上板与所述下板之间的两个弹簧，其中，所述移液管柱塞夹头的上端保持固定至所述上板，其中，所述下板和所述两个弹簧能够相对于所述上板移动，并且其中，每个所述弹簧被适配成向相应的移液管柱塞锁定机构提供弹簧力，所述相应的移液管柱塞锁定机构以可滑动的方式穿过所述下板，所述移液管柱塞锁定机构能够相对于所述移液管柱塞夹头移动。
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