CN117203532A - 死体积减少及其方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于最小化提供用于抽吸的液体(L)的瓶(10)中的死体积(Vd)的方法。该方法包括，在确定瓶(10)中指示为可用的液体体积(Vi)不足以用于进一步的抽吸步骤之后，通过具有移液尖头(21)的移液臂(20)朝向瓶(10)底部沿着移液臂(20)的z轴的方向向下移动，直到移液臂(20)停止在第一停止位置(S1z)。然后，基于所述第一停止位置(S1z)来计算实际可用液体体积(Va)。如果所计算出的实际可用液体体积(Va)足够，则可以执行进一步的抽吸步骤。此外，提供了用于最小化死体积(Vd)的液体处理系统、用于控制这种液体处理系统的移液臂(20)的计算机实现的方法、以及用于最小化死体积(Vd)的滞后确定方法的用途。

Description

死体积减少及其方法

技术领域

本发明涉及液体处理系统的技术领域，特别是涉及自动化液体处理系统，并且涉及死体积的减少，特别是涉及一种用于减少用于提供用于抽吸的液体的瓶中的死体积的方法。本发明的另一形态涉及一种用于减少死体积的装置以及用于进一步减少死体积的滞后校正方法的用途。

背景技术

当必须在医学、化学、分析或制药实验室中检查大量样品时，当今通常使用自动化实验室系统来快速可靠地处理每个单独的样品。这种实验室系统通常被设计为用于处理液体体积的液体处理系统。大多数实验室应用需要非常精确的移液操作才能达到令人满意的分析精度。为了保证这种精确的移液，总是定义预定的安全极限，当实际上没有足够的液体用于这样的进一步的抽吸步骤时，其防止空气的抽吸和抽吸步骤的执行。然而，当使用昂贵的化学品时，安全极限会导致化学品本身的大量浪费，因此也会导致更高的不必要的成本。对于稀有物质来说，情况更糟，因为它是一种精致而有价值的商品，却被浪费了。对于常见的自动化实验室系统，一方面安全和精确的液体处理与另一方面资源的最大利用之间的折衷并不令人满意，特别是对于昂贵化学品和稀有物质而言。

发明内容

因此，本发明的目的是减少自动液体处理中的死体积，特别是改进待处理液体的利用而不影响液体处理过程本身的安全性和准确性。

该目的通过根据权利要求1所述的方法来实现，该方法允许改进对待抽吸液体的利用。

根据本发明的方法包括确定瓶中指示为可用的液体体积是否足以用于进一步的抽吸步骤，如果不足，则通过具有移液尖头的移液臂沿朝向瓶底部的方向向下移动并沿着移液臂的z轴直到移液臂停止在第一停止位置。此外，存储移液臂20的第一停止位置或者移液臂的第一安全校正停止位置，该第一安全校正停止位置是通过预定安全措施来校正的第一停止位置。

进一步的步骤取决于应当执行的方法的版本。

版本1：

除了已经提到的步骤之外，基于通过确定指示为在瓶中可用的液体体积是否足以用于进一步的抽吸步骤而已知的液位以及基于第一停止位置来计算实际可用液体体积。或者，基于确定指示为在瓶中可用的液体体积是否足以用于进一步的抽吸步骤的液位并且基于第一安全校正停止位置来计算实际安全校正可用液体体积。

当检测到液体但数量不足时，版本1特别有用。

版本2：

除了介绍版本1之前提到的步骤外，还检测瓶中提供的液体的液位并且基于所检测到的液位和第一停止位置来计算实际可用液体体积，或者检测瓶中提供的液体的液位并且基于所检测到的液位和第一安全校正停止位置来计算实际安全校正可用液体体积。

当根本没有检测到任何液体来验证瓶是否确实是空的时，版本2特别有用。

版本3：

该第三版本基本上是版本1和版本2的组合。在执行版本1之后实际可用液体体积或实际安全校正可用液体体积不足以执行进一步的抽吸步骤的情况下，可以建议再一次计算实际可用液体体积或实际安全校正可用液体体积，这次不是基于通过确定指示为在瓶中可用的液体体积是否足以用于进一步的抽吸步骤而已知的液位，而是确定瓶中提供的液体的液位或者基于所确定的液位来计算实际可用液体体积或实际安全校正可用液体体积。因此，首先执行版本1，然后执行版本2的附加步骤可能是有益的。

该方法的所有版本的共同点是，当不参考瓶的预定内部底部位置而是参考瓶的实际内部底部位置时，通过更精确地确定该液体的体积，它们允许更好地利用瓶中存在的液体。详细信息请见图1至图6。

在根据本发明的方法的一个实施方式中，除非矛盾，该方法可以与前述实施方式中的任何一个和仍待解决的实施方式中的任何一个组合，该方法进一步包括当所计算出的实际可用液体足够时执行进一步的抽吸步骤或者当所计算出的实际可用液体体积不足时不执行进一步的抽吸步骤，或者当所计算出的实际安全校正可用液体体积足够时执行进一步的抽吸步骤或者当所计算出的实际安全校正可用液体体积不足时不执行进一步的抽吸步骤。

当有机会执行进一步的抽吸步骤时，可以节省资源，并且可以通过更好地利用液体来节省金钱。如果实际安全校正可用液体体积仍然不足以用于进一步的抽吸步骤，则可以生成错误消息，从而使得例如操作者可以用满的瓶替换(几乎)空的瓶，或者移液装置可以自动被指示移至不同的瓶。

在根据本发明的方法的一个实施方式中，除非有矛盾，该实施方式可以与前述实施方式中的任何一个和仍待解决的实施方式中的任何一个组合，确定瓶中可用的液体体积是否足以用于进一步的抽吸步骤的步骤包括第一次检测瓶中提供的液体的液位并计算瓶中指示的液体体积。瓶中指示的液体体积的计算特别是基于液位的指示高度或基于瓶的预定内部底部位置。

详细信息请见图1和图2。

在根据本发明的方法的一个实施方式中，除非矛盾，该实施方式可以与前述实施方式中的任何一个和仍待解决的实施方式中的任何一个组合，通过导电液位检测和/或通过基于压力的液位检测来执行检测瓶中提供的液体的液位的步骤和/或者第一次检测瓶中提供的液体的步骤。

一般来说，对于液位检测步骤使用相同的检测方法是有利的，即对于根据权利要求1的方法的版本2和3的液位检测步骤以及用于确定瓶中可用的液体体积是否足以用于根据权利要求3所述的进一步抽吸步骤的液位检测。然而，也可以实施两种方法，例如通过使用基于压力的液位检测来进行液位检测以确定瓶中可用的液体体积是否足以用于根据权利要求1的方法的版本2和3的液位检测步骤的进一步的抽吸步骤和导电液位检测。甚至可以通过两种液位检测方法来确定至少一个液位。

由于在图2的上下文中进一步解释了导电液位检测cLLD，因此此时将仅给出涉及基于压力的液位检测pLLD的细节。一般而言，配置为用于基于压力的液位检测的移液装置包括流体空间，具有压力传感器的压力换能器附接至该流体空间。当移液尖头移向液体表面时，移液装置持续吸液。当移液尖头遇到液体表面时，换能器记录由于液体关闭移液尖头孔口而引起的压力变化，该换能器向控制器发出液体表面被触摸的信号。总而言之，在移液尖头接触液位之前，已经吸入少量空气，导致很小的空气阻力。当移液尖头刺入液位时，液体被吸入，导致更高的阻力，从而产生更高的可测量的压力。进一步的信息例如可以从EP0169071和JP,59-052759,A(1984)中获取。

在根据本发明的方法的一个实施方式中，除非矛盾，该实施方式可与任何前述实施方式和仍待解决的实施方式中的任何一个组合，移液臂停止在第一停止位置的力是预定的。

预先确定所述力对于该方法的再现性特别有利。对实际(安全校正)可用液体体积的确定有影响的连续参数越多，当多次执行该方法时接收到相同结果的机会就越高。该力可以通过功率驱动控制来预先确定，例如，该功率驱动控制规定向电机供应预设的最大功率。

在根据本发明的方法的一个实施方式中，除非矛盾，该方法可以与前述实施方式中的任何一个和仍待解决的实施方式中的任何一个组合，该方法还包括通过具有移液尖头的移液臂来导电性地检测导电表面，其中，将移液臂导电性地检测导电表面时的位置存储为第一位置。之后，将移液臂进一步朝向导电表面并沿着移液臂的z轴移动，直到移液臂施加预定的力而停止，其中，将移液臂停止时的位置存储为第二位置。然后，通过确定第一位置与第二位置之间的高度差来计算滞后。导电表面例如是非阳极氧化铝表面。

一般来说，滞后是公差的来源，它对实际(安全校正)可用液体体积的确定有影响。因此，滞后校正导致更精确地确定实际(安全校正)可用液体体积，并因此导致更安全地利用液体。详细信息请见图7和图8。

在根据本发明的方法的一个实施方式中，除非矛盾，该实施方式可以与前述实施方式中的任何一个和仍待解决的实施方式中的任何一个组合，所计算出的滞后用于校正液位的实际高度，和/或用于校正所计算出的实际可用液体体积，和/或用于校正液位的实际安全校正高度，和/或用于校正所计算出的实际安全校正可用液体体积。所计算出的实际(安全校正)可用液体体积和/或液位的实际(安全校正)高度优选地通过校正第一(安全校正)停止位置来校正。

例如，当滞后结果为1mm时，在没有滞后校正的情况下，液位的实际(安全校正)高度将高出这1mm，从而使实际(安全校正)液体体积更大，但更大来自公差的来源，而不是真实的。当应用滞后校正时，转移到移液臂的参考点的位置的第一停止位置被设置高1mm，从而使实际(安全校正)液体体积更小，但其估计错误更少，因此由于减少了对可用液体体积的高估而允许液体的更安全利用。请参阅图3和图7以更好地理解。

在根据本发明的方法的一个实施方式中，除非矛盾，该实施方式可与任何前述实施方式和任何待解决的实施方式组合，移液臂停止在第一停止位置时的预定力与移液臂停止在第二位置时的预定力相同。

当两个预定力相同或至少变化很小时，比如说±5％至10％，第一停止位置的滞后校正是最精确的。这两个预定力之间的差异越大，从滞后校正获得的益处越小，因为滞后没有被定制以很好地适于最小化死体积的方法的其余部分。

本发明的另一形态涉及一种用于最小化提供用于抽吸的液体的瓶中的死体积的液体处理系统。该自动液体处理系统包括至少一个移液臂，该移液臂能连接到移液尖头并且能操作地连接到用于抽吸和分配液体的压力源。此外，自动液体处理系统包括工作台，其用于支撑用于提供液体的瓶。另外，自动液体处理系统包括用于液位检测的装置和配置为执行根据本发明的用于最小化死体积的方法的操作单元。

工作台可以直接支撑瓶(即瓶直接定位在工作台上)或间接支撑瓶(即瓶定位在位于工作台上的支架或类似物中)。操作单元优选地是计算机或处理器，其配置为特别地执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。所描述的液体处理系统包括用于执行最小化死体积的方法所需的所有装置。在cLLD的情况下，用于液位检测的装置可以包括移液尖头。

在根据本发明的液体处理系统的一个实施方式中，除非矛盾，该实施方式可以与前述实施方式中的任何一个以及仍待解决的实施方式中的任何一个组合，该液体处理系统还包括导电表面，其可被连接至移液尖头的至少一个移液臂触及，其中，所述操作单元还配置为还执行根据权利要求7至8中任一项所述的方法。

如前所述，用于最小化死体积的方法可以包括以下步骤：通过具有移液尖头的移液臂来导电性地检测导电表面，以及朝向导电表面并沿着移液臂的z轴移动，直到移液臂施加预定的力并因此停止。为了执行这些步骤，液体处理系统应当具有或包括至少一个导电表面。该至少一个导电表面不必与液体处理系统形成为一体，而是可以在需要时添加并且在不再需要时再一次移除。用于定位例如金属块形式的导电表面的有利位置当然是工作台。然而，导电表面可以或多或少地定位在任何地方，只要移液臂可以朝向导电表面并沿着移液臂的z轴移动，直到移液臂施加预定的力并停止。但最近描述的步骤不仅需要导电表面的物理存在，而且还必须以执行这些步骤的方式配置液体处理系统的操作单元。换句话说，操作单元首先将具有移液尖头的移液臂引导至导电表面从而导电性地检测导电表面作为第一位置，然后将移液臂朝向导电表面并沿着移液臂的z轴移动，直到移液臂施加预定的力并因此停止，其被定义为第二位置。此外，操作单元可以存储第一位置和第二位置，并且还能够通过确定第一位置与第二位置之间的高度差来计算滞后。如果操作单元还配置为基于所述高度差来校正第一(安全校正)停止位置从而至少间接校正液位的实际(安全校正)高度或所计算出的实际(安全校正)液体体积，则是有利的。本发明的又一个形态致力于一种用于控制根据本发明的液体处理系统的移液臂从而执行根据本发明的方法的计算机实现的方法。

这种计算机实现的方法例如可以通过液体处理系统的操作单元来运行。

在根据本发明的计算机实现的方法的一个实施方式中，除非矛盾，该计算机实现的方法可以与前述实施方式中的任何一个和仍待解决的实施方式中的任何一个组合，该计算机实现的方法包括使具有移液尖头的移液臂沿着移液臂的z轴朝位于液体处理系统的工作台上的瓶的底部向下移动，直到移液臂停止在第一停止位置。优选地预先确定移液臂停止在第一停止位置的力。

通过告诉移液臂执行此任务，计算机可以计算实际(安全校正)可用液体体积，从而更好地利用液体。

在根据本发明的计算机实现的方法的一个实施方式中，除非矛盾，该计算机实现的方法可以与前述实施方式中的任何一个和仍待解决的实施方式中的任何一个组合，该计算机实现的方法包括通过具有移液尖头的移液臂来导电性地检测导电表面，并且将移液臂朝向导电表面并沿着移液臂的z轴移动，直到移液臂施加预定的力并因此停止。

通过告诉移液臂执行这些任务，计算机允许计算滞后，从而允许校正第一(安全校正)停止位置，从而至少间接校正液位的实际(安全校正)高度或所计算出的实际(安全校正)可用液体体积。

本发明的又一个形态致力于一种包括表示计算机程序的暂时性或非暂时性数据的计算机可读介质，该计算机程序包括用于使处理器系统执行根据本发明的计算机实现的方法的指令。

计算机可读介质可以是液体处理系统的操作单元的存储器。此外，计算机可读介质可以是USB盘或可以可操作地连接到液体处理系统的操作单元的任何其它可移动存储器。给出的示例列表当然并不详尽。

本发明的又一个形态致力于使用滞后确定方法来最小化提供用于抽吸的液体的瓶中的死体积。该方法包括利用具有移液尖头的移液臂导电性地检测导电表面，并且将导电性地检测导电表面时的移液臂的位置存储为第一位置。此外，该方法包括将移液臂朝向导电表面并沿着移液臂的z轴移动，直到移液臂施加预定的力并因此停止，并且将移液臂停止时的位置存储为第二位置。更进一步，该方法包括通过确定第一位置与第二位置之间的高度差来计算滞后。

当使用滞后确定方法时，可以通过校正第一(安全校正)停止位置并因此至少间接校正液位的实际(安全校正)高度或所计算出的实际(安全校正)可用液体体积的可能性来进一步改进液体的利用。

附图说明

现在将借助附图进一步举例说明本发明。附图示意性地显示：

图1是包括待抽吸液体的瓶；

图2是众所周知的自动化液体处理系统的工作原理；

图3是根据本发明的方法的原理；

图4是根据本发明的方法的实施方式的原理；

图5是根据本发明的方法的实施方式的原理；

图6是根据本发明的方法的实施方式的原理；

图7是滞后原理；

图8是滞后测定方法；

图9是根据本发明的液体处理系统；

图10是根据本发明的液体处理系统的实施方式；

图11是根据本发明的用于最小化死体积的方法的各个形态的流程图；和

图12是示出根据本发明的用于最小化死体积的方法的实施方式的另一流程图。

具体实施方式

图1示出了含有待抽吸液体L的瓶10。瓶10包括实际内部底部位置Za和一定高度Ha的液位LL。此外，指示了瓶的预定内部底部位置Zp。该预定的内部底部位置Zp表示预定安全极限。各种因素影响存储在自动移液装置的存储器(未示出)中的预定安全极限的设置，并且控制具有准备好抽吸的移液尖头21的自动移液装置的移液臂20沿着瓶10的底部方向(或者换句话说，沿着它自己的Z轴)最大移动多深。预定内部底部位置Zp的位置受到多种因素的影响，例如关于工作台的水平度的公差(当瓶位于瓶块等中时，工作台直接或间接支撑瓶)并不完全是整个区域的高度相同。此外，瓶块包括一定的公差，例如孔的深度的变化，或者当孔倾斜时倾斜角度的变化。必须考虑的其它变化基于制造瓶时的公差，例如导致横截面或底部厚度变化的壁厚变化。但是，粘在瓶壁外表面的标签在具有一定厚度时也会发挥作用，阻止瓶完全滑入瓶块或在不围绕瓶的圆周对称应用时改变瓶在倾斜孔中的倾斜角度，但一侧或不对称。此外，移液臂的移动和位置的精度这里特别是在Z轴方向上观察也存在一定的公差。当考虑指示为可用的液体体积、实际可用体积Va和死体积Vd时，根本问题变得清楚。由于出于安全原因，系统假定瓶的底部是绘制预定内部底部位置Zp的位置，因此系统基于所检测到的液位LL(例如通过电容式液位检测计算的)上的假设来计算可用液体体积是所指示的液体体积Vi。然而，当系统需要比所指示的液体体积Vi更大的体积用于下一个抽吸步骤时，不执行抽吸步骤并且移液臂20前往例如提供更多待抽吸液体的新瓶。例如，代替前往新的瓶，可以发出警报，通知使用者没有剩余足够的液体，或者可用液体仍然被吸出，并且例如没有添加到包含待分析样品的瓶中而是添加到容器中，收集剩余的或更确切地说剩余液体(例如剩余试剂)以供进一步使用。然而，当考虑死体积Vd时，将有足够的实际液体体积Va用于下一个抽吸步骤。不幸的是，现有技术的自动移液装置不能意识到存在足够的剩余液体，从而使得有价值的剩余液体只是被倾倒而不是被使用。

基于图2，可以很好地解释本领域已知的自动化液体处理系统如何决定瓶中可用的液体体积是否足以用于进一步的抽吸步骤。首先，将提供待抽吸液体L的瓶10设置在工作台(未示出)上。自动液体处理系统的操作单元知道瓶10的几何形状，并且还包括瓶的预定内部底部位置Zp，其考虑了所有类型的系统公差并且因此防止高估可用体积，从而导致空气的吸入和/或移液尖头21碰撞到瓶10的底部。接下来，检测瓶10中提供的液体L的液位LL，从而使得液位LL的指示高度Hi可以被计算出来。例如，该检测可以基于压力液位检测或导电液位检测。例如，可以从EP3594639A1、EP3452223A1以及EP2270445A1导出关于如何进行导电液位检测的示例。尽管如此，此时将简要解释基本原理：通常，移液尖头代表第一电极，工作台代表第二电极。因此，移液尖头是导电的，并且例如是由金属制成的固定尖头或由导电聚合物或填充有诸如石墨的导电材料的非导电聚合物制成的一次性尖头。在这两个电极之间测量电容。当移液尖头远离包含液体的瓶并放置在工作台上时，电容相当小，因为充当电极的探针的表面积相当小并且其与另一个电极(接地表面)的距离相当长。如果随后移液尖头被移动越来越接近瓶中液体的液位，并且在某个点甚至触及液位，则出现探针电极的突然延伸，从而增加了相对于第二电极(即接地表面)的所测量的电容。这当然需要液体具有一定程度的导电性。被构造用于导电液位检测(例如能够代表电极)的移液尖头21或者能够进行压力液体检测的移液装置的移液尖头21在瓶10中的液体L的方向上越来越远地移动，直到液体L终于被注意到。然后，计算瓶10中的指示液体体积Vi，例如通过将瓶的预定内部底部位置Zp偏移相对于Z轴的液位LL的位置来确定液位LL的指示高度Hi并将指示高度Hi乘以圆柱形瓶10的圆形面积。当然，指示可用体积Vi的确定也可以针对更复杂的几何形状执行，例如Eppendorf瓶或类似物，并且还可以针对不是与工作台平行放置而是倾斜放置的瓶。控制硬件并执行计算的操作单元只需要知道相应瓶的几何形状，以及(如果倾斜的话)其倾斜角度。最后，当指示为可用的液体体积Vi大于进一步的抽吸步骤所需的体积时，来自瓶10的液体L通过移液臂20被抽吸到移液尖头21中，移液臂20可操作地连接到压力源(未示出)。但是，在指示为可用的液体体积Vi不够大的情况下，已知的自动化液体处理系统必须停止液体抽吸过程并生成错误消息。然后，这种已知的自动化液体处理系统的移液臂或者移动到或者必须被引导到提供足够液体的不同瓶，或者必须用新的瓶更换该瓶。

图3示出了已知液体处理系统的替代方案以及如何减少死体积的方法。在确定瓶10中指示为可用的液体体积Vi是否足以用于进一步的抽吸步骤(请见图2)并得出没有足够的指示为可用的液体体积Vi之后，移液臂20朝向瓶10的底部沿着移液臂20的z轴的方向向下移动，其中，连接到移液臂20的移液尖头21越来越深地潜入液体L中，直到移液臂20停止在第一停止位置S1z。第一停止位置S1z基本上是移液尖头21的尖头碰到瓶的实际内部底部Za的位置。然而，移液尖头21的尖头可以以不同的强度(即以不同的力量或力)接触瓶的实际内部底部Za。它可以相当轻地接触底部，但也可以用相当大的力。当然，这对瓶本身的实际内部底部Za的位置没有影响(假设瓶由相当实心且无弹性或软的材料制成)，但可能影响第一停止位置S1z相对于移液臂20的z轴的位置。稍后将详细解释这种所谓的滞后效应。但请注意，这就是为什么在本发明的一些实施方式中建议预先确定移液臂20停止在第一停止位置S1z的力的原因。在确定了移液臂20的第一停止位置S1z之后，将其存储在例如液体处理系统(未示出)的存储器、计算机、处理器等中。然后，移液尖头21后退，优选地缓慢地后退，从而避免悬在移液尖头21的尖头处的液滴引起对液位LL的过早且错误的检测，直到其尖头再一次位于液位LL上方(未示出)。然后，移液尖头21再一次沿液位LL方向向下移动，再一次检测瓶10内的液体L的液位LL，并基于第一停止位置S1z和该再一次检测到的液位LL而计算出实际可用液体体积Va(液位LL是参考移液臂20的z轴而设置的——这就是为什么液位以两种不同的方式显示：一次显示液位自身定位在哪里，并且一次显示当检测液位LL时液位LLz转移到移液臂的参考点的位置；参考点——这里是移液臂20的最末端——已经被作为第一停止位置的参考点)。建议再一次确定液位从而避免错误的结果，因为当液位LL在识别第一停止位置S1z之前确定时，瓶10可能没有正确插入到支架中，例如没有插入到支架的最底部(未示出)，并且在识别第一停止位置S1z之后，瓶10可能以不同的(且适当的)方式定位，导致其相对于移液臂的参考点的位置发生变化。由于液位Ha的实际高度高于基于图2说明的传统方法，因此实际可用液体体积Va也较大。在其足够大的情况下，可以执行进一步的抽吸步骤，并且可以至少部分地利用取决于瓶的预定内部底部位置的先前死体积Vd。

图4示出了用于减少死体积的方法的实施方式。这些单个步骤基本上与图3中所解释的相同，但是有一些小的修改。在确定瓶10中指示为可用的液体体积Vi是否足以用于进一步的抽吸步骤(请见图2)并且得出没有足够的指示为可用的液体体积Vi之后，移液臂20朝向瓶10的底部沿着移液臂20的z轴的方向向下移动，其中，连接到移液臂20的移液尖头21越来越深地潜入液体L中，直到移液臂20停止在第一停止位置S1z。这次，不是仅存储第一停止位置S1z，而是将第一停止位置S1z校正预定安全距离Ds，并且存储移液臂20的该第一安全校正停止位置S1SCz。预定安全距离Ds应当防止在抽吸期间移液尖头被阻塞和/或移液尖头碰撞到瓶底部。然后，移液尖头21缓慢地后退(未示出)并再一次向液体L移动，再一次检测瓶10内的液体L的液位LL。然后，当以下情况时，基于第一安全校正停止位置S1SCz和该再一次检测到的液位LL或者更确切地说是检测液位LL时转移到移液臂的参考点位置的再一次的液位LLz来计算实际可用安全校正液体体积VaSC。。由于液位的实际安全校正高度HaSC比基于图2说明的传统方法中的更大，因此实际可用安全校正液体体积VaSC也更大。在其足够大的情况下，可以执行进一步的抽吸步骤，并且可以至少部分地利用取决于瓶的预定内部底部位置的先前死体积Vd。

图5示出了用于减少死体积的方法的实施方式。在确定瓶10中指示为可用的液体体积Vi是否足以用于进一步的抽吸步骤(请见图2)并且得出没有足够的指示为可用的液体体积Vi之后，移液臂20朝向瓶10的底部沿着移液臂20的z轴的方向向下移动，其中，连接到移液臂20的移液尖头21越来越深地潜入液体L中，直到移液臂20停止在第一停止位置S1z(请注意：S1z转移至移液臂的参考点位置)。第一停止位置S1z基本上是移液尖头21的前端碰到瓶的实际内部底部Za的位置。在已经识别移液臂20的第一停止位置S1z之后，将其与当一开始确定指示在瓶10中可用的液体体积Vi是否足以用于进一步的抽吸步骤(请见图2)时所确定的液位LL一起使用，从而确定瓶10中的实际可用液体体积Va是否足以用于进一步的抽吸步骤。请注意，液位LL显示两次：一次是其“实际”位置，另一次是转移至移液臂的参考点位置的液位LLz。当然，将第一停止位置S1z也存储在例如液体处理系统(未示出)的存储器、计算机、处理器等中是有利的。在确定第一停止位置S1z后，移液器21后退。由于液位Ha的实际高度高于基于图2说明的传统方法，因此实际可用液体体积Va也较大。在其足够大的情况下，可以执行进一步的抽吸步骤，并且可以至少部分地利用取决于瓶的预定内部底部位置的先前死体积Vd。

请注意，在基于图5所解释的方法的实施方式中，实际可用液体体积Va是基于第一停止位置S1z来计算的。但是，还可以以稍微修改的方式执行该方法，即，基于第一安全校正停止位置S1SCz来计算实际安全校正可用液体体积VaSC。详细信息请见图3和图4。

图6示出了用于减少死体积的方法的实施方式。在确定瓶10中指示为可用的液体体积Vi是否足以用于进一步的抽吸步骤(请见图2)并且得出根本不存在指示为可用的液体体积Vi之后，移液臂20朝向瓶10底部沿着移液臂20的z轴的方向向下移动，直到移液臂20停在第一停止位置S1z(请注意：S1z转移到移液臂20的参考点的位置)。根本不存在指示为可用的液体体积Vi的结论可以基于以下事实：瓶10确实完全是空的(不是图6中的情况)或者液位LL最大与瓶Zp的预定内部底部位置一样高(如这里的情况那样)。第一停止位置S1z基本上是移液尖头21的前端碰到瓶的实际内部底部Za的位置。在识别移液臂20的第一停止位置S1z后，将其存储在例如液体处理系统(未示出)的存储器、计算机、处理器等中。然后，移液尖头21后退，优选地缓慢地后退，从而避免如果瓶10没有完全空的话，液滴悬挂在移液尖头21的尖头处，引起对液位LL的较早且错误的检测，直到其尖头再一次位于液位LL之上(未示出)。然后，移液尖头21再一次沿液位LL方向向下移动，再一次检测瓶10内的液体L的液位LL，并基于第一停止位置S1z和该再一次检测的液位LL而计算出实际可用液体体积Va。请注意，液位LL显示两次：一次是其“实际”位置，另一次是转移至移液臂的参考点位置的液位LLz。由于液位Ha的实际高度高于基于图2说明的传统方法，因此实际可用液体体积Va也较大。在其足够大的情况下，可以执行进一步的抽吸步骤，并且可以至少部分地利用取决于瓶的预定内部底部位置的先前死体积Vd。如果再一次尝试检测瓶10中提供的液体L的液位LL时根本没有检测到液体，则无法计算出实际可用液体体积Va，并且该方法结束，无需执行进一步的抽吸步骤。

请注意，在基于图6所解释的方法的实施方式中，实际可用液体体积Va是基于第一停止位置S1z来计算的。但是，还可以以稍微修改的方式执行该方法，即，基于第一安全校正停止位置S1SCz来计算实际安全校正可用液体体积VaSC。详细信息请见图3和图4。

图7说明了另一个公差来源，即z轴滞后Hz。一般来说，滞后是指一个变量根据另一个变量的变化方向而出现不同的值。在本发明的特定上下文中，滞后意味着移液尖头21的尖头可以在沿z轴方向观察时在完全相同的位置处与瓶10的内部底部接触，但是具有移液尖头21的移液臂20从z轴方向观察并不处于完全相同的位置。移液臂20的位置差异是由于驱动移液臂的机械装置(例如齿轮等)以及这些机械装置的公差造成的。该差异可以在0.1mm至1.0mm的范围内或者甚至在几mm的范围内，例如1-2mm至3-4mm；特别是由剧烈使用和相应的磨损迹象引起的。在图3的上下文中，参考点(移液臂20的最末端)已经被引入作为第一停止位置S1z的参考点并且将被保留以用于解释图7。可以看到两个瓶10中包含液体L和移液臂20，每个移液臂20具有移液尖头21。移液尖头21的两个尖头与瓶10的实际内部底部Za接触。然而，右侧移液臂的第一停止位置S1z*低于左侧移液臂20的第一停止位置S1z。这种效应是液体处理系统中的常见错误来源，并且在确定液体体积的可用性时尤其会导致错误的结果。

图8解释了用于最小化提供用于抽吸的液体的瓶中的死体积的滞后确定方法。在第一步骤中，具有移液尖头21的移液臂20基于液体处理系统已经提供的可用于电容式液位检测cLLD的装置，通过第一次触摸来首次电容性地检测导电表面30(未示出)并将检测到导电表面30的位置存储为第一位置P1z。然后，移液臂20进一步朝向导电表面并沿着移液臂20的z轴移动，直到移液臂20以预定的力停止(所谓的机械硬停止)。可选地，移液臂20可以首先后退，然后进一步朝向导电表面并沿着移液臂20的z轴移动，直到移液臂20以预定的力停止。这将导致导电表面30的第二次检测。例如，可以通过驱动移液臂的电机的电机驱动控制来控制预定力。移液臂20到达机械硬停止的位置被存储为第二位置p2z，并且基于第一位置P1z与第二位置P2z之间的高度差，可以计算滞后Hz。

图9示出了用于最小化提供用于抽吸的液体的瓶10中的死体积的液体处理系统1。在所示的示例中，提供用于抽吸的液体的瓶10倾斜并支撑在单个支架中。液体处理系统1(优选地自动液体处理系统)包括移液臂20，该移液臂20可连接到移液尖头21并且可操作地连接到用于抽吸和分配液体的压力源(压力源未示出)。移液臂20定位成使得连接到移液臂20的移液尖头21可以从倾斜的瓶10抽吸液体。此外，液体处理系统1包括用于支撑瓶10的工作台5。一方面，工作台5支撑着单个支架中倾斜的瓶10，另一方面，它支撑着位于多个支架中等待使用的另外的瓶10。例如，多个支架中的瓶10表示待分析的样品，等待从倾斜的瓶10转移一定体积的液体，例如特定试剂。此外，液体处理系统1包括用于液位检测的装置，例如用于电容式液位检测或压力式液位检测的装置(用于液位检测的装置未示出)。更进一步，液体处理系统1包括操作单元40，例如计算机或处理器，其配置为执行根据本发明的用于最小化提供用于抽吸的液体的瓶中的死体积的方法，并且例如接合图3、图4所例示的。

图10示出了用于最小化提供用于抽吸的液体的瓶10中的死体积的液体处理系统1的实施方式。除了图7中所示的液体处理系统1之外，图8中的液体处理系统还包括定位在工作台5上并且可被连接至移液臂20的移液尖头21接近的导电表面30。该液体处理系统1的操作单元40不仅能够执行根据本发明并且例如结合图3和图4所例示的用于最小化提供用于抽吸的液体的瓶中的死体积的方法，而且还配置为以执行滞后确定和校正，例如结合图6所例示的。

图11示出了表示当执行根据本发明的用于最小化死体积的方法时要采取的各个基本形态和决定的流程图。开始时，执行第一液位检测“1.LLD”从而查明瓶中指示为可用的液体体积是否足以用于进一步的抽吸步骤。如果是，则执行进一步的抽吸步骤“抽吸”。如果否，就会出现是否检测到任何液体的问题。为了更好地理解这两个决定，将是否有足够的液体以及是否有任何液体作为单独的步骤进行说明。然而，也可以在单个步骤中回答这两个决定并在该单个步骤中分类为“足够的液体”、“液体太少”和“根本没有液体”。与在第一液位检测“1.LLD”中是否由于“液体太少”或“根本没有液体”而没有检测到足够的液体无关，执行底部检测从而确定第一停止位置。如果“液体太少”，则基于第一液位检测和第一停止位置来计算液位，再一次决定液体是否足够。如果是，则执行进一步的抽吸步骤“抽吸”。如果否，则进行第二液位检测“2.LLD”，并基于第二液位检测“2.LLD”和第一停止位置再一次回答是否有足够液体的问题。如果是，则执行进一步的抽吸步骤“抽吸”。如果否，则不执行抽吸步骤“不抽吸”，并且例如移液装置瞄准不同的瓶或激活警报从而引起操作员的注意(流程图中未示出)。如已经提到的，与在第一液位检测“1.LLD”中是否由于“液体太少”或“根本没有液体”而没有检测到足够的液体无关，执行底部检测从而确定第一停止位置。然而，如果“根本没有液体”，则不会根据第一液位检测和第一停止位置来计算液位来再一次判断是否有足够的液体，而是仅存储第一停止位置和进行第二液位检测“2.LLD”。基于该第二液位检测“2.LLD”和所存储的第一停止位置，再一次判定是否有足够的液体。如果是，则执行进一步的抽吸步骤“抽吸”。如果否，则不执行抽吸步骤“不抽吸”，并且例如移液装置瞄准不同的瓶或激活警报从而引起操作员的注意(流程图中未示出)。

图12示出了根据本发明的用于最小化死体积的方法的实施方式的另一流程图。对于图11的流程图的任一答案，要做出的第一个决定“1.LLD之后是否有足够的液体？”是相同的。然而，在该实施方式中，两种情况“液体太少”与“根本没有液体”之间的严格区分是从第二个决定“根本没有液体吗？”做出的。如果“液体太少”，则进行底部检测从而确定第一停止位置，并根据第一液位检测和第一停止位置来计算液位，再一次判断液体是否足够。如果是，则执行进一步的抽吸步骤“抽吸”。如果否，则不执行抽吸步骤“不抽吸”，并且例如移液装置瞄准不同的瓶或激活警报从而引起操作员的注意(流程图中未示出)。与图11的流程图相反，不执行第二液位检测“2.LLD”。如果“根本没有液体”，则执行底部检测从而确定第一停止位置。与“液体太少”的情况相反，不根据第一液位检测和第一停止位置来计算液位来再一次判断是否有足够的液体，而是仅存储第一停止位置并且进行第二液位检测“2.LLD”。基于该第二液位检测“2.LLD”和所存储的第一停止位置，再一次判定是否有足够的液体。如果是，则执行进一步的抽吸步骤“抽吸”。如果否，与是否仍然“根本没有液体”或只是“液体太少”无关，不执行抽吸步骤“无抽吸”，并且例如移液装置瞄准不同的瓶或激活警报从而引起操作员的注意(流程图中未示出)。

附图标记

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Claims (16)

1.一种用于最小化提供用于抽吸的液体(L)的瓶(10)中的死体积(Vd)的方法，该方法包括：

-确定该瓶(10)中指示为可用的液体体积(Vi)是否足以用于进一步的抽吸步骤；

-如果否，则通过具有移液尖头(21)的移液臂(20)朝向该瓶的底部并沿着个移液臂(20)的z轴向下移动，直到该移液臂(20)停止在第一停止位置(S1z)；

-存储该移液臂(20)的该第一停止位置(S1z)或通过预定安全措施(Ds)来校正该第一停止位置(S1z)并且存储该移液臂(20)的该第一安全校正停止位置(S1SCz)；并进一步

-基于通过确定在该瓶(10)中指示为可用的该液体体积(Vi)是否足以用于进一步的抽吸步骤和该第一停止位置(S1z)而获知的液位来计算实际可用液体体积(Va)或者基于通过确定该瓶(10)中指示为可用的液体体积(Vi)是否足以用于进一步的抽吸步骤和该第一安全校正停止位置(S1SCz)的液位来计算实际安全校正可用液体体积(VaSC)；和/或

-检测该瓶(10)中提供的液体(L)的液位(LL)并基于所检测到的液位(LL)和该第一停止位置(S1z)来计算该实际可用液体体积(Va)或基于所检测到的液位(LL)和该第一安全校正停止位置(S1SCz)来计算该实际安全校正可用液体体积(VaSC)。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

-当所计算出的实际可用液体体积(Va)足够时，执行进一步的抽吸步骤；或者

-当所计算出的实际安全校正可用液体体积(VaSC)足够时，执行进一步的抽吸步骤；或者

-当所计算出的实际可用液体体积(Va)不足时，不执行进一步的抽吸步骤，优选地与生成错误消息相结合；或者

-当所计算出的实际安全校正可用液体体积(VaSC)不足时，不执行进一步的抽吸步骤，优选地与生成错误消息相结合。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征是，确定该瓶中可用的液体体积(vi)是否足以用于进一步抽吸步骤的步骤包括：

第一次检测该瓶(10)中提供的液体(L)的液位(LL)；

-计算该瓶中指示的液体体积(Vi)，特别是基于液位(LL)的指示高度(Hi)或基于该瓶的预定内部底部位置(Zp)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征是，检测该瓶(10)中提供的液体(L)的液位(LL)的步骤是通过导电液位检测(cLLD)和/或基于压力的液位检测(pLLD)来执行的。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的方法，其特征是，第一次检测在该瓶(10)中提供的液体(L)的液位(LL)的步骤是通过导电液位检测(cLLD)和/或基于压力的液位检测(pLLD)来执行的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征是，使该移液臂(20)停止在该第一停止位置(S1z)处的力是预定的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括：

-通过具有该移液尖头(21)的该移液臂(20)来导电性地检测导电表面(30)，特别是非阳极氧化铝表面；

-将导电性地检测该导电表面(30)时的该移液臂(20)的位置存储为第一位置(P1z)；

-使该移液臂(20)朝向该导电表面(30)并沿着该移液臂(20)的z轴移动，直到该移液臂(20)施加预定的力并因此停止；

-将该移液臂(20)停止时的位置存储为第二位置(P2z)；

-通过确定该第一位置(P1z)与该第二位置(P2z)之间的高度差来计算滞后(Hz)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，所计算出的滞后(Hz)用于具体地通过校正该第一停止位置(S1z)或通过校正该第一安全校正停止位置(S1SCz)来校正：

-液位的实际高度(Ha)；和/或

所计算出的实际可用液体体积(Va)；和/或

-实际安全校正液位高度(HaSC)；和/或

-所计算出的实际安全校正可用液体体积(VaSC)。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其特征是，使该移液臂(20)停止在该第一停止位置(S1z)处的该预定的力与使该移液臂(20)停止在该第二位置(P2z)处的该预定的力是相同的。

10.一种用于最小化提供用于抽吸的液体(L)的瓶(10)中的死体积(Vd)的液体处理系统(1)，该自动液体处理系统包括：

-至少一个移液臂(20)，其能连接至移液尖头(21)并能操作地连接至用于吸取和分配液体的压力源；

-工作台(5)，其用于支撑用于提供液体(L)的瓶(10)；

-液位检测装置；

-操作单元(40)，其优选地是计算机或处理器，其配置为执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。

11.根据权利要求10所述的液体处理系统(1)，还包括能由连接至该移液尖头(21)的该至少一个移液臂(20)触及的导电表面(30)，其特征是，该操作单元(40)进一步配置为还执行根据权利要求6至8中任一项所述的方法。

12.一种计算机实现的方法，用于控制根据权利要求10至11中任一项所述的液体处理系统(1)的移液臂(20)，从而执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

13.一种计算机实现的方法，用于控制根据权利要求10至11中任一项所述的液体处理系统(1)的移液臂(20)，该方法包括：

-使具有移液尖头(21)的移液臂(20)沿着该移液臂(20)的z轴朝向设置在液体处理系统(1)的工作台(5)上的瓶(10)的底部而向下移动，直到该移液臂(20)停止在第一停止位置(S1z)，其特征是，使该移液臂(20)停止在该第一停止位置(S1z)的力优选是预定的。

14.一种计算机实现的方法，用于控制根据权利要求10至11中任一项所述的液体处理系统(1)的移液臂(20)，该方法包括：

-通过具有移液尖头(21)的移液臂(20)导电性地检测导电表面(30)，特别是非阳极氧化铝表面；

-使该移液臂(20)朝向该导电表面(30)并沿着移液臂(20)的z轴移动，直到该移液臂(20)施加预定的力并因此停止。

15.一种计算机可读介质，包括表示计算机程序的暂时性或非暂时性数据，该计算机程序包括用于使处理器系统执行根据权利要求12至14中的一项所述的方法的指令。

16.一种滞后确定方法用于最小化提供用于抽吸的液体(L)的瓶(10)中的死体积(Vd)的用途，该方法包括：

-通过具有移液尖头(21)的移液臂(20)导电性地检测导电表面(30)，特别是非阳极氧化铝表面；

-将导电性地检测该导电表面(30)时的该移液臂(20)的位置存储为第一位置(P1z)；

-使该移液臂(20)朝向该导电表面(30)并沿着该移液臂(20)的z轴移动，直到该移液臂(20)施加预定的力并因此停止；

-将该移液臂(20)停止时的位置存储为第二位置(P2z)；

-通过确定该第一位置(P1z)与该第二位置(P2z)之间的高度差来计算滞后(Hz)。