CN116413469A - 用于探针尖端加热的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于探针尖端加热的系统和方法。用于探针尖端加热的示例性系统可以包括外壳，外壳包围探针尖端、加热装置和风扇。探针尖端可以配置成进入充填容器的内部容积，并且从充填容器的内部容积抽吸材料或将材料分配到充填容器的内部容积。加热装置可以配置成加热在外壳内流通的空气。风扇可以定位成使外壳内的空气流通，以加热探针的尖端。

Description

用于探针尖端加热的系统和方法
附图说明
并入本说明书并构成其一部分的附图示出了所公开的实施例，并与说明书一起用于解释所公开的实施例。在附图中：
图1A描绘了根据所公开的实施例的用于加热探针尖端的示例性系统的侧视图，探针尖端处于缩回位置。
图1B描绘了根据所公开的实施例的示例性系统的侧视图，其中探针处于分配位置。
图2描绘了根据所公开的实施例的示例外壳和示例存储容器的剖视图，其中省略了探针，并且示出了示例空气流通回路。
图3A描绘了根据所公开的实施例的向示例风扇内看的示例外壳的横截面图，该横截面是穿过低压储存器截取的。
图3B描绘了根据所公开的实施例的向示例风扇内看的示例外壳的横截面图，该横截面是穿过高压储存器截取的。
图4描绘了实验数据，示出了多个示例存储容器的温度作为时间的函数。
图5是根据所公开的实施例的抽吸和分配材料的示例性方法。
具体实施方式
参考附图描述示例性实施例。虽然这里描述了所公开的原理的示例和特征，但在不脱离所公开的实施例的精神和范围的情况下，修改、改编和其他实施方式是可能的。这里描述的示例性实施例可以彼此独立。此外，词语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”及其他类似形式旨在含义上等同并且是开放式的，因为这些词语中的任何一个后面的一个或多个项目并不意味着是这一个或多个项目的详尽列举，或者意味着仅限于所列出的一个或多个项目。还应注意，如本文和所附权利要求中所用，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确指示。为了方便起见，术语“所公开的实施例”或“示例性实施例”在这里可以用来指本公开的单个或多个实施例。
使用试剂的样品的化学、流体或生物化学分析(例如分析)可以在与试剂的存储容器(例如小瓶、瓶子、测试管等)分开的测试容器(例如孔、试管、小瓶等)中进行。测试容器可以与准备测试的制备容器(例如试管、小瓶、测试管等)相同或分开。例如，试剂可以在制备容器中混合。自动测试机或材料制备机(其可以与测试机相同或分开)可以配置成将合适量的试剂从存储容器转移到测试容器或制备容器。试剂可以是流体。自动测试机或材料制备机可以包括具有探针尖端的探针。探针尖端可以延伸到存储容器中以抽吸试剂，然后将试剂分配到测试容器或制备容器中。为了描述的简单，术语“机器”用于测试或材料制备机，而“目标容器”用于测试容器或制备容器。
分析可以在高于试剂存储温度的温度下进行。例如，用于分析的指定温度可以是37℃,而试剂可以存储在4到20℃之间，例如4到15℃,或4到8℃。因此，试剂在分配到目标容器中之前必须加热。在某些情况下，分析要求可能会规定在高于试剂存储温度的指定温度下分配试剂。
传统的机器可以使用沿着探针尖端或探针尖端的上部设置的加热元件(例如附接到探针尖端的电阻加热元件)，或者间接加热探针尖端(例如使用接触探针的加热圆筒，从而间接加热探针尖端)。在一些实施方式中，这种加热元件可以沿着探针或探针尖端的上部设置。这种传统的方法可能适用于配置为进入未密封的试剂存储容器的探针。这种探针可能不需要穿透存储容器的密封塞，并且可以具有相对较短的探针尖端(例如6mm至8mm)。
未密封的试剂存储容器虽然与探针尖端加热的传统方法兼容，但会将存储的试剂暴露于周围环境，从而缩短暴露的试剂的寿命。将试剂存储在密封容器中可以延长试剂的寿命，提高分析的可靠性，减少试剂浪费。为了提高试剂的寿命，试剂存储容器可以用适于被探针尖端反复穿透的塞子密封。该机器可以使用设计成穿透可重新密封的塞子以抽吸试剂的探针尖端(例如穿透探针尖端)。
穿透探针尖端可能与探针尖端加热的传统方法不兼容。迫使加热元件穿过可重新密封塞会损坏加热元件或可重新密封塞。因此，加热元件不能围绕或沿着穿透可重新密封塞的探针尖端部分放置。因此，探针尖端的这一部分可能比传统的探针尖端更难以直接加热。此外，穿透探针尖端的尺寸可以不同于传统探针尖端的尺寸。穿透探针尖端可比传统探针尖端长，因为穿透探针尖端可能需要到达密封存储容器的底部，而探针的其余部分保持在可重新密封塞的外部。例如，传统探针尖端的长度可以是5到15mm，而穿透探针尖端的长度可以是60到80mm。穿透探针尖端可以比传统探针尖端更薄，以减少重复穿透对可重新密封塞的损坏。因为穿透探针尖端可能比传统探针尖端更长或更薄，所以穿透探针尖端可能比传统探针尖端更隔热。因为穿透探针尖端更加隔热，所以穿透探针尖端的间接加热可能比传统探针尖端的间接加热更加困难。
如果没有有效的直接或间接加热探针尖端，材料可能不会在分析指定的温度下被探针分配。吸入未加热探针尖端的材料可能未加热到指定温度。此外，抽吸冷材料会冷却未加热的探针尖端。通过冷却的探针尖端分配材料可以冷却分配的材料。因此，即使当材料在探针内被加热到指定温度时，通过未加热的探针尖端抽吸和分配材料也会导致材料在低于指定温度时被分配。
所公开的系统和方法可以通过使用对流或传导加热来控制穿透探针尖端的温度，从而对传统设计进行改进。这种加热可以通过调节围绕探针尖端流通的空气的温度或流量来将探针尖端温度保持在期望值或期望的范围内。该空气可以在外壳内流通，以减少高温流通空气对存储试剂的低温周围环境的影响。
使用这种改进的温度控制机构的机器可以在精确的期望温度下使用试剂进行分析，同时将试剂以较低的温度存储在密封容器中。这种系统可以进行可靠的分析，同时还可以延长试剂寿命并减少试剂的浪费。此外，可以加热探针尖端来代替加热目标容器，从而加速分析的性能(例如通过同时转移和加热材料)并潜在地简化机器(例如通过减少或消除对加热目标容器的部件的需要)。
尽管为了方便起见描述了试剂，但样品(例如血液样品等)也可以由机器抽吸并分配到目标容器中。这种样品可以从样品存储容器(可以是或可以不是可重新密封的)中吸出，并且可以使用穿透探针或适于抽吸和分配样品的另一探针分配到目标容器中。这种样品可以是流体。在一些实施例中，可以使用加热来控制用于抽吸和分配样品的探针的温度。通过控制探针的温度，这种加热可以控制样品的温度。样品的温度可以与分配试剂时使用的温度相同，或者可以不同。可以理解，分析可以包括多种试剂，这些试剂可以使用相同的探针或不同的探针抽吸和分配，并且不同试剂的期望温度可以相同，或者可以不同。
现在转到附图，图1A描绘了根据所公开的实施例的用于加热探针尖端的示例性系统100的示例性侧视图，探针尖端处于缩回位置。示例性系统100包括外壳101和探针103。外壳101可以使用任何合适的材料(例如金属、塑料等)制造。示例性系统100可以是更大的自动测试系统的一部分。
探针103可以包括探针储存器105和探针尖端107。探针尖端107可以进入存储容器的内部容积，以抽吸包含在容器中的材料(例如试剂或样品)。在一些实施例中，探针尖端107可以具有与探针储存器105流体连接的内腔。通过内腔，抽吸的材料可以存储在探针储存器105中用于转移。探针尖端107或探针储存器105中的材料可被加热。在一些实施例中，探针储存器105可被加热(例如通过接触探针103或设置在其内的电阻加热元件或其他合适的加热元件使用传导加热)。在一些实施例中，探针可以由耐腐蚀材料制成，比如不锈钢、钴镍钢或另一合适的耐腐蚀材料。在一些实施例中，探针储存器105可具有0.5至2.0mm2的横截面积(例如1.15mm2或另一合适的横截面积)、60至240mm的长度(例如120mm或另一合适的长度)以及70至280μL(例如140μL或另一合适的容积)的内部容积(例如容量)。虽然图1A将探针储存器105描绘为圆形横截面，并且与内部套筒空间和探针尖端107同轴，但所公开的实施例不限于此。在一些实施例中，探针储存器105可以具有其他横截面形状。探针储存器105可以连接到探针尖端107的近端。在一些实施例中，探针尖端107和探针储存器105可以形成为单个部件。在各种实施例中，探针尖端107和探针储存器105可以形成为单独部件且随后连接。所公开的实施例不限于形成或连接探针尖端107和探针储存器105的任何特定方法。探针尖端107可具有0.15至0.6mm2的横截面积(例如0.3mm2或另一合适的横截面积)、35至140mm的长度(例如76mm或另一合适的长度)以及10至40μL(例如22μL或另一合适的容积)的内部容积(例如容量)。
在一些实施例中，探针尖端可以在外壳101内部被加热。外壳101的部分可以形成第一储存器111和第二储存器113。第一储存器111和第二储存器113可以由风扇114和加热装置115分开。如图1A所示，风扇114可以是轴流式风扇(尽管可以使用其他类型的风扇)，并且可以具有15至80mm的直径(例如38mm或另一合适的直径)。风扇114可以配置成产生1000至4000pa的静压(例如1700pa或另一合适的静压)。可以理解，所公开的实施例不限于具有这种规格的风扇。风扇114可以配置为在两个储存器之间流通空气，例如从第一储存器111到第二储存器113中，反之亦然，或者在一个或多个空气流通回路中。在一些实施例中，风扇114可以配置成将第二储存器113维持在比第一储存器111更高的静压。风扇的机械旋转可以转化为空气速度，空气速度可以转化为风扇两侧的静压差。因此，空气可以从第二储存器113流过外壳101中的两个流通回路(例如下面参考图2描述的加热和探测回路)并返回到第一储存器111。压差的幅度取决于两个流通回路的阻力。加热装置115可以配置成加热沿着或通过加热装置115流动的空气。如图1A所示，加热装置115可以是或包括散热器。这种散热器可以具有38mm×10mm×57mm的尺寸，尽管所公开的实施例不限于具有这种尺寸的加热装置。在一些实施例中，加热装置115可以还包括热连接到散热器的加热器。加热器可以是扁平柔性加热器(例如硅橡胶、KAPTON或think膜加热器)或筒式加热器。在一些实施例中，加热器可以是电阻电加热器。在一些实施例中，加热器可以是DC加热器，其具有基于设置在外壳101上或内(例如散热器上)的一个或多个热传感器通过脉宽调制可控的热输出。所公开的实施例不限于任何特定类型的加热装置。
外壳101的部分可以形成外部套筒117和内部套筒118。虽然图1A描绘了具有圆形横截面并且相互同轴且与探针尖端107同轴的外部套筒117和内部套筒118，但所公开的实施例不限于此。外部套筒117可以与内部套筒118同轴，或者可以不同轴。外部套筒117可以具有圆形横截面或者可以具有另一横截面形状。内部套筒118可以封闭增压室(下面参照图2描述),其允许加热的空气围绕探针流通，从而将热量传递给探针。外部套筒117可以为空气在穿过内部套筒118之后返回加热器和风扇提供路径。探针103可以设置在该增压室内，该增压室可以成形为使得探针103能够在增压室内竖直平移。在一些实施例中，内部套筒118的内部尺寸可以符合探针103的至少一部分，防止或减少空气通过增压室的顶部流出外壳101。在一些实施例中，内部套筒118和外部套筒117可以形成如本文所述的具有开口的环形空间。内部套筒118可以封闭(并且可选地支撑)探针103，而外部套筒117可以将流通空气的路径与周围环境隔离。可以理解的是，套筒的尺寸可以选择成适于容纳不同尺寸的探针103。在该示例性实施例中，外部套筒117的长度可以在150和300mm之间，或者在200和250mm之间，直径在20和35mm之间，或者在25和32mm之间；内部套筒118的长度可以在100和200mm之间，或者在140和160mm之间，直径在10和25mm之间，或者在15和20mm之间。虽然图1A将增压室描绘为圆形截面并且与探针103同轴，但所公开的实施例不限于此。在一些实施例中，增压室可以具有另一横截面形状。
节流器116可以位于加热元件下方。节流器116可以配置成减少通过加热装置115从第二储存器113到第一储存器111的气流。在一些实施例中，节流器116可以形成为包含百叶门、挡板、阀或其他对气流的可调节限制的格栅。节流器116可以是可调节的(例如使用连接到百叶门等的滑块)以增加或减少对通过节流器116的气流的阻力。给定由风扇114提供的近似恒定的静压，增加或减少通过节流器116的阻力可以分别减少或增加通过节流器116的空气流量。如图1A所示，节流器116的尺寸可以对应于加热装置115的尺寸。当加热装置115包括散热器时，节流器116的面积可以对应于散热器的面积。可以理解，所公开的实施例不限于具有这种尺寸的节流器。在一些实施例中，节流器116可以是筛网、过滤器、外壳的收缩区域或用于增加从第二储存器113到第一储存器111的气流阻力的一些其他合适的机构。节流器116可以形成为外壳101的整体部分，或者可以是单独的部件。所公开的实施例不限于节流器的任何特定构成。节流器116可以由金属、塑料、木材、纸、织物或任何其他合适的材料形成。可以理解的是，节流器116的阻力、风扇114两侧的压差和通过风扇114的气流可以是相关的(例如通过风扇114的压头-流量关系)。在一些实施例中，可以选择节流器116，以在探针回撤时在第一储存器和第二储存器之间建立压差(如图1A所示)，从而控制通过入口槽导向探针尖端的空气速度，如本文所述和图3B所示。在一些实施例中，可以调节节流器116以建立风扇114两侧的压差，使得通过入口槽的气流在50和200L/min之间(例如约100L/min，或者可以取决于机器的其他参数的另一合适的值，比如加热装置115的温度)。在各种实施例中，可以选择节流器116来确定当探针缩回时流过加热装置115的空气的比例。增大或减小节流器116的阻力可以分别减小或增大流过风扇然后流过加热装置115的空气的比例。
图1A进一步描绘了接触外壳101的存储容器119。在该示例中，机器配置用于探针尖端前进并进入存储容器119的内部容积。存储容器119的塞子120可以接触外壳的底表面。底表面可以包括开口，该开口可以与探针尖端107对准。这种对准能够使探针尖端延伸到外壳101之外并进入存储容器119。在一些实施例中，当外壳101接触存储容器119时，塞子120可以阻塞开口，防止或减少外壳101的内部和周围环境之间的空气交换。以这种方式，可以减少或防止周围环境变热。在一些实施例中，存储容器119的形状可以类似于2021年7月8日提交的美国专利申请17/305,504(’504申请)中描述的试剂容器，该申请通过引用整体结合于此。塞子120的形状可以类似于’504申请中描述的可重新密封的塞子。外壳101和存储容器119可以使用’504申请中描述的对准系统、方法和特征来对准。塞子可以是自密封的。
如图1B所示，探针103可以在内部套筒118内的空间中向下平移，导致探针尖端107前进穿过基部122的开口121并穿透塞子120。然后，机器可以将材料(例如试剂或样品)从存储容器119的内部容积123抽吸到探针储存器105中。在一些实施例中，加热探针尖端107可以与加热探针储存器105中的抽吸材料相结合。如果探针尖端107比用于分析的指定温度或温度范围冷，那么通过探针尖端107分配的材料可能比指定温度或温度范围冷，并且分析可能有错误。
虽然图1A和1B描绘了可用于分配试剂和样品的单个探针尖端，但所公开的实施例不限于此。在一些实施例中，机器可以包括多个探针尖端。多个探针尖端中的一个可以配置成抽吸样品，而多个探针尖端中的另一个可以配置成抽吸试剂。在一些实施例中，配置为抽吸试剂的探针尖端可以更薄并具有圆形尖端，以避免撕裂或切割试剂存储容器中的塞子，如’504申请中所述。在一些实施例中，多个探针尖端可以是同轴的，其中探针尖端配置为抽吸设置在探针尖端内的试剂，探针尖端配置为穿透样品存储容器上的密封。相反，在一些实施例中，多个探针尖端的轴可以偏移。
图2描绘了外壳101和存储容器119的剖视图。为了清楚起见，该视图中省略了探针103。如图2所示，外部套筒117可以与内部套筒118间隔开。外部套筒117和内部套筒118之间可以形成上部空间201。上部空间201可以通过开口202连接到第一储存器111，允许空气从上部空间201流通到第一储存器111。上部空间201可以通过出口204连接到增压室203，允许空气从增压室203流通到上部空间201。增压室203可以由探针储存器105限定在上方，由内部套筒118围绕，并且由基部122限制在下方。外部套筒117和内部套筒118之间可以形成下部空间205。下部空间205和上部空间201可被分隔器206分开。下部空间205可以通过开口207连接到第二储存器113，允许空气从第二储存器113流通到下部空间205。下部空间205可以通过入口208连接到增压室203，允许空气从下部空间205流通到增压室203。
如图2所示，外壳101可以形成加热回路和探针回路。在该示例中，加热的空气用虚线箭头表示，而冷却的空气用实线箭头表示。在加热回路中，空气从第一储存器111通过风扇114移动到第二储存器113。空气然后通过节流器116流到加热装置115。当空气经过或穿过加热装置115时，空气可被加热或再加热。离开加热装置115后，加热回路中的加热的空气返回与第一储存器111中的空气混合。以这种方式，在外壳101内流通的空气可被加热，使得流通空气能够又加热探针尖端107。在探针回路中，空气从第一储存器111通过风扇114移动到第二储存器113。空气然后通过开口207流入下部空间205。空气通过入口208进入增压室203以加热探针尖端107。在一些实施例中，如关于图3B所述，入口可以定向和配置成将气流聚焦到探针尖端107上。空气可以围绕探针尖端107流动并加热探针尖端107。冷却的空气可以通过出口204离开进入上部空间201。冷却的空气然后可以通过开口202返回，以与第一储存器111中的空气混合。
在一些实施例中，如图1B所示，探针储存器105可以至少部分地阻塞通向增压室203的出口204和入口208。这种阻塞可增加通过风扇114的空气穿过加热装置115的比例。穿过加热装置115的空气比例的增加可以增加第一和第二储存器中的空气温度接近加热装置115的温度的速率。相反，可以选择节流器116，使得当探针103缩回时，不阻塞出口204和入口208(如图1A所示)，通过风扇114的空气的增加的比例穿过入口208进入增压室203，增加探针尖端107被加热的速率。在一些实施例中，当探针103缩回时，由风扇114提供的大部分空气穿过入口208进入增压室203。流通空气的这种划分有利于加热探针尖端107，而不是加热流通空气。在一些实施例中，当探针103前进时，由风扇114提供的大部分空气穿过加热装置115。流通空气的这种划分有利于加热流通空气，而不是加热探针尖端107。因此，当探针尖端107前进时，机器可以自动地有利于加热或再加热流通空气，而当探针尖端107缩回时，机器可以自动地有利于加热或再加热探针尖端107。
图3A描绘了从上方向下进入外壳101的视图，其中没有探针103。在该示例中，加热的空气用虚线箭头表示，而冷却的空气用实线箭头表示。在该实施例中，外部套筒117和内部套筒118是同轴的，并且都具有圆形横截面。可以理解，在不脱离预想实施例的情况下，可以使用其他横截面。如上关于图2所述，分隔器206将内部套筒118和外部套筒117之间的空间分成上部空间201和下部空间205(图3A中不可见),冷却空气通过上部空间201流动，通过开口202返回到第一储存器111，冷却空气通过下部空间205从第二储存器113流动到增压室203。在该实施例中，分隔器206的一部分延伸穿过内部套筒和外部套筒之间的空间的半环形部分，形成下部空间205的顶部。加热的空气也从加热装置115流入第一储存器111。以这种方式，空气可以在外壳101内再流通。再流通空气节约了能量，并防止空气加热机器的其余部分，该机器可配置成在较低温度下操作(例如试剂存储温度)。
图3B描绘了从下方向上进入外壳101的视图，其中没有探针103。在该示例中，加热的空气用虚线箭头表示，而冷却的空气用实线箭头表示。在该示例中，外部套筒117和内部套筒118是同轴的，并且都具有圆形横截面。可以理解，在不脱离预想实施例的情况下，可以使用其他横截面。分隔器206将内部套筒118和外部套筒117之间的空间分成上部空间201和下部空间205。在该实施例中，分隔器206的部分与图3A所示的分隔器206的半环形部分连接，形成下部空间205的壁。可以理解的是，在不脱离预想实施例的情况下，可使用其他分隔器布置。加热的空气从风扇114流入加热回路中的阻风口116。加热的空气也通过开口207流入下部空间205，通过入口槽301进入增压室203，并通过出口槽303进入探针回路中的上部空间201。
如图3B所示，出口204可以包括出口槽阵列(例如出口槽303)。该阵列可以包括在内部套筒118上竖直或水平分布的多个出口槽。出口槽可以竖直定向。在一些实施例中，出口槽可以平行于探针尖端107。出口槽的水平宽度可以在3和12mm之间，或者在6和8mm之间，并且出口槽的竖直高度可以在40和65mm之间。虽然图3B描绘了包括单个出口槽303的出口204，但所公开的实施例不限于此。例如，两个出口槽可以竖直分布(例如一个在另一个之上)。所公开的实施例不限于出口槽。可以使用用于控制和引导空气从增压室203流向上部空间201的其他机构，比如筛网、格栅等。这种机构可以形成为外壳101的一部分(例如作为内部套筒118的一部分)，或者可以是单独的部件。
如图3B所示，入口208可以包括入口槽阵列(例如入口槽301)。该阵列可以包括在内部套筒118上竖直或水平分布的多个入口槽。入口槽可以竖直定向。在一些实施例中，入口槽可以平行于探针尖端107。入口槽的水平宽度可以在0.5和1.2mm之间，并且入口槽的竖直高度可以在40和65mm之间。虽然图3B描绘了水平分布的两个入口槽，但所公开的实施例不限于此。例如，入口208可以包括两组入口槽，每组包括竖直分布的多个入口槽(一个槽在另一个槽之上)，各组水平分布(一组在另一组旁边)。所公开的实施例不限于入口槽。可以使用用于控制和引导空气从下部空间205流向增压室203的其他机构，比如筛网、格栅等。这种机构可以形成为外壳101的一部分(例如作为内部套筒118的一部分)，或者可以是单独的部件。
如图3B所示，入口槽301可以分开60到120度之间的角度，或者6到10mm之间的距离。使用分开这样的角度或距离的多个入口槽可以防止在探针尖端前面形成驻点。这种驻点会减少探针尖端上方的加热的空气流，抑制探针的加热。
如图3B所示，出口204(和出口槽303)可以位于内部套筒118的与入口208(和入口槽301)相对的一侧。虽然图3B描绘了一个出口槽303和两个入口槽301，但入口槽的数量和出口槽的数量可以变化。在一些实施例中，出口槽的面积可以大于入口槽的面积之和。在一些实施例中，出口槽303和入口槽301可以具有相似的高度，但出口槽303的弧长可以大于入口槽301的弧长之和。在一些实施例中，出口槽面积与入口槽面积的比率可以是2到30之间的数字，或者10到20之间的数字。这种配置可以确保下部空间205和增压室203之间的压差大约等于第二储存器113和第一储存器111之间的压差。以这种方式，对于给定的风扇速度或压力，流过入口槽301并接触探针尖端107的空气速度可以增加或最大化。增加空气速度可以增加到探针尖端107的热传递，减少加热或再加热探针尖端107所需的时间。
与公开的实施例一致，机器可以使用规则(例如如果-则规则、试探法、决策树等)、控制法则(例如比例、比例积分或比例积分微分控制法则、状态空间控制法则、自适应控制法则、非线性控制法则或其他合适的控制法则)或者另一合适的控制框架来控制探针尖端的温度。控制框架可以将探针尖端的温度控制在指定的温度范围内或接近指定的温度值。在一些情况下，控制框架可以在抽吸试剂(例如从存储容器等)或分配试剂(例如到目标容器中)中的至少一个之前，将探针尖端的温度控制在指定的温度范围内(或接近指定的温度值)。在一些实施例中，这种框架的输入可以包括探针尖端温度、外壳内的空气温度、加热装置的温度或当前风扇速度中的至少一个。在一些实施例中，到这种框架的输出可以包括风扇速度或加热装置温度中的至少一个(或者增加或降低风扇速度或加热装置温度中的至少一个的指令)。
虽然所公开的实施例不限于任何特定的控制框架(例如一组规则、控制法则等)，但机器通常可以通过增加加热装置温度或风扇速度中的至少一个来增加探针尖端的温度。风扇速度的增加可以是连续的，或者可以是不连续的(例如打开风扇，或者将风扇从较低设置切换到较高设置)。同样，加热装置的温度升高可以是连续的，或者可以是不连续的(例如打开加热装置，或者将加热装置从较低设置切换到较高设置)。类似地，自动测试系统通常可以通过降低加热装置温度或风扇速度中的至少一个来降低探针尖端的温度。在各种实施例中，前馈或反馈控制可用于将探针尖端107保持在指定温度或指定温度范围内。
在一些实施例中，可以直接测量外壳内的空气温度(例如使用外壳内的一个或多个温度传感器)。在各种实施例中，可以间接测量空气温度。在一些实施例中，空气温度可以根据外壳的温度来估计。例如，可以确定外壳外表面的温度和外壳内的空气温度之间的关系。外壳外表面的温度可以使用设置在外壳表面上的温度传感器来测量，或者配置成测量外壳表面的温度。
在一些实施例中，机器用来控制探针尖端温度的框架可以取以下中的至少一个作为输入：第一储存器111中的空气温度、第二储存器113中的空气温度、上部空间201中的空气温度、下部空间205中的空气温度、增压室203中的空气温度等。在一些实施例中，框架可以使用多个空气温度作为控制框架的输入。
在一些实施例中，可以直接测量加热装置的温度(例如使用设置在加热装置上的温度传感器，或者以其他方式配置成测量加热装置的温度)。加热装置的温度可以间接测量。例如，加热装置可以表现出温度-电压关系(或温度-电流关系)。然后可以从施加的电压(或电流)估计加热装置的温度。
在一些实施例中，可以直接测量风扇的速度。在这样的实施例中，风扇可以提供指示当前风扇速度的电压或电流输出。在一些实施例中，可以从施加到风扇的电压或电流来估计风扇的速度。
与公开的实施例一致，机器可以使用第二储存器空气温度和加热装置温度来控制风扇速度和加热装置温度。这两个温度可以使用热传感器直接测量：设置在第二储存器内的温度传感器和设置在加热装置(或其一部分)上的温度传感器。在一些实施例中，机器可以在第二储存器空气温度超过上限阈值时关闭加热装置，并且在第二储存器空气温度下降到下限阈值以下时开启加热装置。在一些情况下，上限阈值可以在37℃和42℃之间，或者是另一合适的阈值，这取决于试剂或要进行的分析。在某些情况下，根据试剂或要进行的分析，下限阈值可以在30℃和35℃之间，或者是另一合适的阈值。
在一些实施例中，机器使用的控制框架的输入可以包括抽吸的材料(例如试剂或样品)的容积、抽吸的速度(例如流速等)或抽吸材料和分配抽吸的材料之间的时间中的至少一个。在一些实施例中，抽吸材料和分配材料之间的时间可以在1秒和4秒之间。在一些实施例中，随着试剂抽吸持续时间的增加，冷材料抽吸后探针尖端的温度会降低。材料抽吸的持续时间可以随着材料抽吸容积的增加而增加，并且随着材料抽吸速度的增加而减少。在一些实施例中，抽吸或分配的持续时间可以小于1秒或小于100毫秒。因此，与一些控制框架一致，机器可以增加风扇速度或加热装置的温度中的至少一个，以补偿抽吸的材料容积的增加或材料抽吸速度的降低。在一些实施例中，随着抽吸材料和分配抽吸的材料之间的时间增加，冷材料抽吸后探针尖端的温度会增加。因此，与一些控制框架一致，机器可以降低风扇速度或加热装置的温度中的至少一个，以补偿抽吸材料和分配抽吸的材料之间的时间的增加。
在一些实施例中，机器使用的控制框架的输入可以包括试剂温度(例如试剂的存储温度)或分析的分析温度中的至少一个。在一些实施例中，分析的分析温度可以由机器的用户指定。在各种实施例中，试剂的存储温度可以由机器的用户指定或者使用机器的温度传感器来检测。所公开的实施例不限于这种传感器的任何特定位置、类型或配置。可以理解，试剂的存储温度和分析的分析温度之间的温差越大，风扇速度越大和/或加热装置温度越高。
可以理解，控制框架可以使用软件、硬件或软件和硬件的组合来实现。在一些实施例中，自动控制框架可以使用在通用计算机上执行的软件代码来实现。在各种实施例中，自动控制框架可以使用专用硬件或嵌入式控制系统来实现。所公开的实施例不限于控制框架的任何特定硬件或软件实施方式。
图4描绘了温度/时间图，示出了试剂分配期间三个目标容器的温度。如本文所述，试剂可以存储在4℃和8℃之间，而分析可能需要在约37℃下进行。因此，如图4所示，通过未加热的探针尖端致使试剂导致孔的温度降低。因为三个目标容器被加热，所以目标容器的温度随着试剂的分配而增加。这种温度降低会影响分析的准确性，而延迟分析直到目标容器处于指定温度会降低机器的生产量。
图5描绘了从存储容器中抽吸材料(例如试剂或样品)并将材料分配到目标容器中的方法500。该材料可以是流体。方法500可以使用存储容器和本文描述的机器来执行，从而提高分析的可靠性，同时还延长试剂寿命并减少试剂的浪费。
在执行方法500之前，机器可被初始化。这种初始化可以包括开始外壳(例如外壳101)内的空气流通，并将流通空气带到指定温度。空气流通可以通过打开风扇(例如风扇114)来启动。可以通过打开加热装置(例如加热装置115)使流通空气达到指定温度。
在方法500的步骤501，机器可以通过探针尖端(例如探针尖端107)将材料(例如试剂或样品)吸入探针(例如探针103)的储存器(例如探针储存器105)中。探针可以位于外壳内。外壳可以包括加热装置和用于流通加热的空气的风扇。材料可以从存储容器(例如存储容器119)的内部容积(例如内部容积123)中抽吸。存储容器可以由塞子(例如塞子120)密封。机器可以通过存储容器的塞子将探针尖端推进到存储容器中(例如，如图1B所示)。一旦探针尖端位于存储容器内，机器就可以抽吸流体。
在方法500的步骤503，机器可以将探针平移到外壳内的缩回位置(例如，如图1A所示)。如本文所述，外壳可以包括加热回路和探针回路。在一些实施例中，加热回路可以包括加热装置，而探针回路可以包括下部空间(例如下部空间205)、内部套筒空间(例如增压室203)和上部空间(例如上部空间201)。可以使用风扇使空气流通通过加热回路和探针回路。在探针回路中，流通的加热的空气可以由入口槽(例如入口槽301)引导，以流过探针尖端。
如本文所述，机器可以根据控制框架选择风扇速度和加热装置温度。控制框架可以包括至少一个输入。至少一个输入可以是外壳的空气温度(或多个这样的空气温度)、加热装置的温度、抽吸的流体的容积、抽吸速度、抽吸流体和分配该部分流体之间的时间、抽吸的材料的温度(例如试剂或样品的存储温度)或期望的分析温度。在一些实施例中，在将抽吸的流体分配到目标容器中之前，与控制框架一致，机器可以使用流通的加热的空气将探针尖端加热到指定的温度或温度范围。在一些实施例中，如本文所述，探针储存器可包括加热元件，该加热元件可在转移期间额外地加热抽吸的流体。
在方法500的步骤505，机器可以将探针平移到外壳内的分配位置。在一些实施例中，分配位置可以与抽吸位置相同。在各种实施例中，分配位置可以包括探针在竖直方向上比抽吸位置更大或更小的位移。然后，机器可以将从探针储存器抽吸的流体分配到目标容器中。可以理解，当机器将探针平移到抽吸或分配位置时，流通通过加热回路的空气的比例会增加。相反，当机器将探针平移到缩回位置时，流通通过加热回路的空气的比例会减少。
在一些实施例中，机器可以仅在外壳与存储容器接触时(例如当外壳与存储容器的塞子接触时)流通空气。以这种方式，存储容器可以防止或减少加热的空气溢出外壳的量。在一些实施例中，当外壳不与存储容器接触时，机器可以另外或可替代地流通空气。
在一些实施例中，在步骤501，机器可以在从存储容器抽吸材料之前流通空气，预加热探针尖端。在各种实施例中，机器可以在步骤503在抽吸材料之后并且在将流体分配到存储容器中之前流通空气。
可以使用以下条款进一步描述实施例：
1.一种用于加热探针的系统，包括：外壳，其包围：探针的尖端，探针的尖端配置成进入充填容器的内部容积，并且从充填容器的内部容积抽吸材料或将材料分配到充填容器的内部容积；加热装置；以及风扇，其定位成使外壳内的空气流通，以加热探针的尖端。
2.条款1的系统，其中：外壳包括加热回路和探针回路；并且风扇定位成使空气在加热回路或探针回路中的至少一个内流通。
3.条款2的系统，其中：加热回路包含加热装置和用于限制气流通过加热回路的节流器。
4.条款1至3中任一项的系统，其中：外壳包围：高压位置；低压位置，风扇设置在高压位置和低压位置之间；以及内部套筒，内部套筒包括将高压位置连接到内部套筒的入口。
5.条款4的系统，其中：入口包括至少两个槽，至少两个槽中的每个平行于探针尖端。
6.条款4至5中任一项的系统，其中：内部套筒包括出口槽，出口槽平行于探针尖端。
7.条款1至6中任一项的系统，其中：系统包括以下中的至少一个：温度传感器，其配置为测量外壳中的空气温度；或者温度传感器，其配置成测量加热装置的温度。
8.条款1至7中任一项的系统，其中：系统包括温度传感器，该温度传感器配置成直接测量外壳的高压位置或外壳的低压位置中的空气温度。
9.条款1至7中任一项的系统，其中：系统包括温度传感器，该温度传感器配置成间接测量空气温度或加热装置的温度。
10.条款1至9中任一项的系统，其中：探针尖端包括第一试剂尖端和第二样品尖端。
11.一种用于加热用于抽吸和分配流体的探针的探针尖端的方法，包括：使用风扇使空气在外壳内流通，以接触加热装置和位于外壳内的探针的探针尖端，探针的探针尖端配置为进入充填容器的内部容积，并且从充填容器的内部容积抽吸材料或将材料分配到充填容器的内部容积。
12.条款11的方法，其中：外壳包括加热回路，并且加热装置设置在加热回路内；外壳包括探针回路，探针位于探针回路内；并且使空气在外壳内流通以接触加热装置和探针尖端包括使空气在加热回路和探针回路内流通。
13.条款11至12中任一项的方法，其中：外壳包含高压储存器、低压储存器和内部套筒；使空气在外壳内流通包括使来自高压储存器的第一比例空气流通通过内部套筒，并进入低压储存器；并且使来自高压储存器的第二比例空气流通通过加热装置，并进入低压储存器。
14.条款13的方法，所述方法还包括：基于以下中的至少一个来调节加热装置的温度：用于高压储存器的空气温度测量；或者加热装置的温度。
15.条款13至14中任一项的方法，其中：使第一比例空气流通通过内部套筒包括使第一比例空气流通通过输入槽，输入槽配置成将第一比例空气引导到探针尖端上。
16.一种用于使用探针尖端传输流体的方法，包括：通过进入充填容器的内部容积的探针尖端将流体抽吸到探针的储存器中，探针位于外壳内；将探针平移到外壳内的缩回位置，并使空气在外壳内流通以接触探针尖端，从而加热探针尖端；以及将探针平移到外壳内的分配位置，并从储存器分配一部分流体。
17.条款16的方法，其中：外壳包括加热回路和探针回路；使空气在外壳内流通以接触探针尖端包括使用风扇使空气流通通过探针回路；并且所述方法还包括使用风扇使空气流通通过加热回路以接触加热装置。
18.条款17的方法，其中：当探针平移到分配位置时，流通通过加热回路的空气的比例增加。
19.条款17至18中任一项的方法，其中：所述方法还包括控制加热装置的温度或风扇的速度中的至少一个，以在从储存器分配该部分流体之前或在从储存器抽吸流体之前，将探针尖端加热至指定温度范围内的温度。
20.条款17至19中任一项的方法，其中：所述方法还包括基于以下中的至少一个来控制加热装置的温度或风扇的速度中的至少一个：抽吸的流体容积；抽吸速度；或者抽吸流体和分配该部分流体之间的时间。
此外，尽管这里已经描述了说明性实施例，但范围包括基于本公开的具有等同元素、修改、省略、组合(例如跨越各个实施例的各方面)、适应或变更的任何和所有实施例。权利要求中的元素将基于权利要求中使用的语言被广义地解释，并且不限于在本说明书中或在申请过程中描述的示例，这些示例将被解释为非排他性的。此外，所公开的方法的步骤可以任何方式修改，包括通过重新排序步骤或者插入或删除步骤。因此，说明书和实施例仅被认为是示例，真正的范围和精神由所附权利要求及其等同物的全部范围来表示。

Claims (20)

1.一种用于加热探针的系统，包括：
外壳，其包围：
探针的尖端，所述探针的尖端配置成进入充填容器的内部容积，并且从充填容器的内部容积抽吸材料或将材料分配到充填容器的内部容积；
加热装置；以及
风扇，其定位成使外壳内的空气流通，以加热探针的尖端。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述外壳包括加热回路和探针回路；并且
所述风扇定位成使空气在加热回路或探针回路中的至少一个内流通。
3.根据权利要求2所述的系统，其中：
所述加热回路包含所述加热装置和用于限制气流通过加热回路的节流器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述外壳包围：
高压位置；
低压位置，所述风扇设置在高压位置和低压位置之间；以及
内部套筒，内部套筒包括将高压位置连接到内部套筒的入口。
5.根据权利要求4所述的系统，其中：
所述入口包括至少两个槽，至少两个槽中的每个平行于所述探针尖端。
6.根据权利要求4所述的系统，其中：
所述内部套筒包括出口槽，出口槽平行于所述探针尖端。
7.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述系统包括以下中的至少一个：
温度传感器，其配置为测量所述外壳中的空气温度；或者
温度传感器，其配置为测量所述加热装置的温度。
8.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述系统包括温度传感器，其配置成直接测量所述外壳的高压位置或外壳的低压位置中的空气温度。
9.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述系统包括温度传感器，其配置成间接测量空气温度或所述加热装置的温度。
10.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述探针尖端包括第一试剂尖端和第二样品尖端。
11.一种用于加热用于抽吸和分配流体的探针的探针尖端的方法，包括：
使用风扇使空气在外壳内流通，以接触加热装置和位于外壳内的探针的探针尖端，探针的探针尖端配置为进入充填容器的内部容积，并且从充填容器的内部容积抽吸材料或将材料分配到充填容器的内部容积。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述外壳包括加热回路，并且所述加热装置设置在加热回路内；
所述外壳包括探针回路，并且所述探针位于探针回路内；并且
使空气在外壳内流通以接触加热装置和探针尖端包括使空气在加热回路和探针回路内流通。
13.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述外壳包含高压储存器、低压储存器和内部套筒；
使空气在外壳内流通包括使来自高压储存器的第一比例空气流通通过所述内部套筒，并进入低压储存器；并且
使来自高压储存器的第二比例空气流通通过所述加热装置，并进入低压储存器。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：
基于以下中的至少一个来调节所述加热装置的温度：
用于所述高压储存器的空气温度测量：或者
所述加热装置的温度。
15.根据权利要求13所述的方法，其中：
使所述第一比例空气流通通过所述内部套筒包括使第一比例空气流通通过输入槽，所述输入槽配置成将第一比例空气引导到所述探针尖端上。
16.一种用于使用探针尖端传输流体的方法，包括：
通过进入充填容器的内部容积的探针尖端将流体抽吸到探针的储存器中，所述探针位于外壳内；
将探针平移到外壳内的缩回位置，并使空气在外壳内流通以接触探针尖端，从而加热探针尖端；以及
将探针平移到外壳内的分配位置，并从储存器分配一部分流体。
17.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述外壳包括加热回路和探针回路；
使空气在外壳内流通以接触所述探针尖端包括使用风扇使空气流通通过探针回路；并且
所述方法还包括使用风扇使空气流通通过加热回路以接触加热装置。
18.根据权利要求17所述的方法，其中：
当所述探针平移到所述分配位置时，流通通过所述加热回路的空气的比例增加。
19.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述方法还包括控制所述加热装置的温度或所述风扇的速度中的至少一个，以在从所述储存器分配所述一部分流体之前或从容器抽吸流体之前，将所述探针尖端加热到指定温度范围内的温度。
20.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述方法还包括基于以下中的至少一个来控制所述加热装置的温度或所述风扇的速度中的至少一个：
抽吸的流体容积；
抽吸速度；或者
抽吸流体和分配所述一部分流体之间的时间。
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