RU2782303C1 - System of working with liquid and method for analysis of state of tip - Google Patents

System of working with liquid and method for analysis of state of tip Download PDF

Info

Publication number
RU2782303C1
RU2782303C1 RU2019112578A RU2019112578A RU2782303C1 RU 2782303 C1 RU2782303 C1 RU 2782303C1 RU 2019112578 A RU2019112578 A RU 2019112578A RU 2019112578 A RU2019112578 A RU 2019112578A RU 2782303 C1 RU2782303 C1 RU 2782303C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tip
liquid
light
light source
detector
Prior art date
Application number
RU2019112578A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Микко ХЯМЯЛЯЙНЕН
Паси ВИХИНЕН
Стаффан ФОРСМАН
Original Assignee
Сарториус Биохит Ликвид Хендлинг Ой
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 Сарториус Биохит Ликвид Хендлинг Ой filed Critical Сарториус Биохит Ликвид Хендлинг Ой
Application granted granted Critical
Publication of RU2782303C1 publication Critical patent/RU2782303C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: optics.
SUBSTANCE: group of inventions relates to optical and photometric methods for control and analysis of a state of tips used in such systems. A system for working with liquid for dispensing a liquid sample from a tip contains a light source, the first and the second detectors, an analysis unit, and a time-of-flight component. The light source is made with the possibility of projection along the first optical path of the first light beam, which interacts with the tip or its content, and direction along the second optical path of the second light beam, which does not interact with the tip and its content. The first and the second detectors are made with the possibility of detection of the first and the second light beams. The analysis unit is made with the possibility of analysis of the state of the tip based on signals received from the first and the second detectors. The second detector is a normalizing detector made with the possibility of measurement of the intensity of the light source. The time-of-flight component contains the light source and the first detector, and it is made with the possibility of calculation of a distance to a surface of liquid in the tip.
EFFECT: increase in the accuracy of control of a tip and determination of a level of liquid, regardless environmental conditions and liquid characteristics.
16 cl, 20 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[1] Настоящее изобретение относится к системе работы с жидкостью и, в частности, к оптическим и фотометрическим способам контроля и анализа состояния наконечников, используемых в таких системах.[1] The present invention relates to a fluid handling system and, in particular, to optical and photometric methods for monitoring and analyzing the condition of the tips used in such systems.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[2] В ручных пипетках и в автоматизированных устройствах для работы с жидкостей (роботах для работы с жидкостью) для точного пипетирования необходимы надежные способы определения и контроля состояния наконечника, в который будет осуществляться всасывание жидкости. Сначала наконечник необходимо погрузить в набираемую жидкость на определенную глубину. Затем всасывают точный объем жидкости и одновременно опускают наконечник таким образом, чтобы нижний конец наконечника находился под поверхностью жидкости. И наконец, наконечник располагают над приемным контейнером и выпускают в контейнер часть жидкости или всю жидкость.[2] In manual pipettes and automated liquid handling devices (liquid handling robots), accurate pipetting requires reliable methods to detect and control the condition of the tip into which fluid will be aspirated. First, the tip must be immersed in the collected liquid to a certain depth. A precise volume of liquid is then aspirated and the handpiece is simultaneously lowered so that the lower end of the handpiece is below the surface of the liquid. Finally, the tip is positioned over the receiving container and some or all of the liquid is released into the container.

[3] Как известно, для определения уровня жидкости в наконечнике пипетки используют, например, измерение давления или емкостные способы. Эти способы имеют много недостатков. Для высоковязких текучих сред изменение уровня жидкости происходит медленнее, чем изменение давления, в результате чего снижается точность контроля уровня жидкости на основе давления. Измерение давления не позволяет надежно определить частичное засорение конца наконечника в тех случаях, когда воздух все еще может проходить через засор. Кроме того, давление окружающей среды и высота влияют на получаемые при измерении значения давления.[3] As is known, to determine the level of liquid in a pipette tip, for example, pressure measurement or capacitance methods are used. These methods have many disadvantages. For highly viscous fluids, the change in liquid level is slower than the change in pressure, resulting in less accurate pressure-based liquid level control. Pressure measurement does not reliably detect partial tip end clogging in cases where air can still pass through the clog. In addition, ambient pressure and altitude affect the measured pressure values.

[4] В ЕР 1756587 В1 раскрыта аспирационная система, содержащая корпусный элемент аспиратора, имеющий проходящий в нем проход для текучей среды, а также первый и второй световоды, выполненные с возможностью приема и/или передачи через них света. Контроллер обнаруживает контакт наконечника аспиратора с текучей средой на основании характеристик света, принятого от наконечника аспиратора посредством по меньшей мере одного из первого и второго световодов, и определяет уровень текучей среды на основании положения корпусного элемента аспиратора при обнаружении контакта наконечника аспиратора с текучей средой.[4] EP 1 756 587 B1 discloses an aspiration system comprising an aspirator body element having a fluid passage through it, as well as first and second light guides configured to receive and/or transmit light through them. The controller detects the contact of the aspirator tip with the fluid based on the characteristics of the light received from the aspirator tip through at least one of the first and second light guides, and determines the level of the fluid based on the position of the aspirator body element upon detecting the contact of the aspirator tip with the fluid.

[5] В автоматических анализаторах отчасти были использованы фотометрические способы:[5] In automatic analyzers, photometric methods were partly used:

[6] В US 8203721 В2 раскрыт фотометрический способ обнаружения границы раздела жидкость-газ в канале пластины микротитратора в автоматическом устройстве для работы с жидкостью. Свет одновременно направляют на множество точек освещения, которые находятся на плоской, выпуклой или вогнутой поверхности, соответствующей фактической форме границы раздела жидкости, подлежащей обнаружению.[6] US 8203721 B2 discloses a photometric method for detecting a liquid-gas interface in a microtiter plate channel in an automatic liquid handling device. Light is simultaneously directed to a plurality of illumination points which are on a flat, convex or concave surface corresponding to the actual shape of the liquid interface to be detected.

[7] ЕР 1756587 В1 раскрыт способ оптического обнаружения жидкости для автоматической аспирационной системы. Согласно этому способу используют наконечники аспиратора, характеризуемые дискретным изменением наружного диаметра. Свет проходит через материал наконечника. Контакт наконечника с текучей средой обнаруживают оптическим способом путем обнаружения изменения характеристик света, отраженного от наружной поверхности наконечника при контакте границ раздела и текучей среды.[7] EP 1756587 B1 discloses a method for optical detection of liquid for an automatic aspiration system. According to this method, aspirator tips are used, characterized by a discrete change in outer diameter. Light passes through the tip material. Contact of the tip with the fluid is detected optically by detecting a change in the characteristics of light reflected from the outer surface of the tip upon contact of the interfaces and the fluid.

[8] В следующих публикации раскрыто использование специальных наконечников для реализации фотометрического определения уровня жидкости в ручной пипетке:[8] The following publications disclose the use of special tips for the implementation of photometric determination of the level of liquid in a manual pipette:

[9] В FI 120336 В описан оптический способ анализа жидкости в наконечнике пипетки. Наконечник содержит оптические решетчатые конструкции и свет попадает на жидкость через материал наконечника и решетки. Источник света и устройство для обнаружения расположены в корпусе пипетки.[9] FI 120336 B describes an optical method for analyzing liquid in a pipette tip. The tip contains optical grating structures and light enters the liquid through the material of the tip and the grating. The light source and detection device are located in the body of the pipette.

[10] В US 5844686 описано включение в наконечник пипетки зеркал и окошек с целью проведения фотометрических измерений.[10] US 5,844,686 describes the incorporation of mirrors and windows into a pipette tip for photometric measurements.

[11] Существует необходимость в разработке улучшенного способа контроля наконечника и определения уровня жидкости, который был бы точным, независимым от условий окружающей среды и от характеристик жидкости, и который можно успешно использовать как в ручных пипетках, так и в автоматизированных системах пипетирования по всем диапазоне объемов выдачи наряду с обычными одноразовыми наконечниками.[11] There is a need to develop an improved method for tip control and liquid level detection that is accurate, independent of environmental conditions and liquid characteristics, and that can be successfully used in both manual pipettes and automated pipetting systems over the entire range dispensing volumes along with conventional disposable tips.

[12] По меньшей мере, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предназначены для преодоления по меньшей мере некоторых из рассмотренных выше недостатков и ограничений известных способов анализа и контроля наконечника и его содержимого в устройствах для работы с жидкостью.[12] At least some embodiments of the present invention are intended to overcome at least some of the above disadvantages and limitations of known methods for analyzing and inspecting a tip and its contents in fluid handling devices.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

[13] Настоящее изобретение определяется признаками из независимых пунктов формулы изобретения. Некоторые конкретные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.[13] The present invention is defined by the features of the independent claims. Some specific embodiments are defined in the dependent claims.

[14] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена система для работы с жидкостью для выдачи жидкого образца из наконечника, содержащая:[14] According to a first aspect of the present invention, there is provided a liquid handling system for dispensing a liquid sample from a tip, comprising:

источник света, выполненный с возможностью проецирования по первому оптическому пути первого луча света, который взаимодействует с наконечником или его содержимым, а также выполненный с возможностью направления по второму оптическому пути второго луча света, который не взаимодействуете наконечником и его содержимым;a light source configured to project, through the first optical path, a first beam of light that interacts with the tip or its contents, and configured to direct, through the second optical path, a second beam of light that does not interact with the tip and its contents;

первый детектор, выполненный с возможностью обнаружения первого луча света;a first detector configured to detect the first beam of light;

второй детектор, выполненный с возможностью обнаружения второго луча света; блок анализа, выполненный с возможностью анализа состояния наконечника на основании сигналов, полученных от первого и второго детекторов;a second detector configured to detect the second beam of light; an analysis unit configured to analyze the state of the tip based on the signals received from the first and second detectors;

причем второй детектор является нормирующим детектором, выполненным с возможностью измерения интенсивности источника света.wherein the second detector is a normalizing detector configured to measure the intensity of the light source.

[15] Различные варианты осуществления первого аспекта могут включать по меньшей мере один признак из следующего маркированного списка:[15] Various embodiments of the first aspect may include at least one feature from the following bulleted list:

• Первый и второй детекторы и источник света расположены внутри цилиндра системы для работы с жидкостью, которая представляет собой ручную пипетку.• The first and second detectors and the light source are located inside the cylinder of the liquid handling system, which is a manual pipette.

• Первый и второй детекторы и источник света расположены внутри цилиндра системы для работы с жидкостью, а источник света расположен снаружи цилиндра.• The first and second detectors and the light source are located inside the cylinder of the liquid handling system, and the light source is located outside the cylinder.

• Первый и второй детекторы, а также источник света расположены снаружи цилиндра системы для работы с жидкостью.• The first and second detectors, as well as the light source, are located outside the cylinder of the liquid handling system.

• Источник света расположен над верхним краем наконечника и выполнен с возможностью проецирования света в материал наконечника.• The light source is located above the top edge of the tip and is configured to project light into the tip material.

• Источник света расположен на одной стороне наконечника и выполнен с возможностью проецирования света по направлению к наконечнику, а система для работы с жидкостью представляет собой автоматизированную станцию для работы с жидкостью.• The light source is located on one side of the handpiece and is configured to project light towards the handpiece, and the fluid handling system is an automated fluid handling station.

• Цилиндр системы для работы с жидкостью выполнен с возможностью пропускания света от источника света через материал цилиндра во внутреннюю часть наконечника, предпочтительно на поверхность жидкости.• The barrel of the fluid handling system is configured to transmit light from a light source through the barrel material to the interior of the tip, preferably to the surface of the fluid.

• Система содержит времяпролетный компонент, который содержит источник света и первый детектор.• The system contains a time-of-flight component that contains a light source and a first detector.

• Система содержит времяпролетный компонент, который расположен внутри цилиндра системы для работы с жидкостью.• The system contains a time-of-flight component that is located inside the cylinder of the fluid handling system.

• Система содержит времяпролетный компонент, источник света во времяпролетном компоненте расположен снаружи цилиндра системы для работы с жидкостью, а первый детектор во времяпролетном компоненте расположен внутри цилиндра системы для работы с жидкостью.• The system includes a time-of-flight component, the light source in the time-of-flight component is located outside the fluid system cylinder, and the first detector in the time-of-flight component is located inside the fluid system cylinder.

• Система содержит оптическое волокно, проходящее от источника света во внутреннюю часть наконечника, предпочтительно по направлению к поверхности жидкости внутри наконечника, и выполненное с возможностью направления первого луча света от источника света на поверхность жидкости.• The system comprises an optical fiber extending from the light source into the inside of the tip, preferably towards the surface of the liquid inside the tip, and configured to direct the first beam of light from the light source onto the surface of the liquid.

• Система содержит оптический компонент, такой как линза или конус, расположенный перед первым детектором и выполненный с возможностью фокусировки первого луча света из внутренней части наконечника, предпочтительно от поверхности жидкости внутри наконечника, на первый детектор.• The system includes an optical component, such as a lens or a cone, positioned in front of the first detector and configured to focus a first beam of light from the inside of the tip, preferably from the surface of the liquid inside the tip, onto the first detector.

• Нижний край цилиндра системы для работы с жидкостью имеет форму линзы, и этот цилиндр выполнен с возможностью пропускания света от источника света через материал цилиндра и указанный нижний край в форме линзы во внутреннюю часть наконечника, предпочтительно на поверхность жидкости, причем цилиндр также выполнен с возможностью сбора света, который взаимодействовал с наконечником или его содержимым, в частности с поверхностью жидкости, на первом детекторе.• The lower edge of the cylinder of the fluid handling system is shaped like a lens, and this cylinder is configured to transmit light from a light source through the material of the cylinder and said lower edge is shaped like a lens into the interior of the tip, preferably on the surface of the liquid, the cylinder is also configured to collecting light that has interacted with the tip or its contents, in particular the liquid surface, on the first detector.

• Система содержит оптический компонент, который представляет собой систему сменных линз, которая соединяет цилиндр системы для работы с жидкостью с наконечником и которая прикреплена к наружной поверхности цилиндра и внутренней поверхности наконечника, причем указанная система линз выполнена с возможностью пропускания света от источника света во внутреннюю часть наконечника, в частности на поверхность жидкости, и система линз также выполнена с возможностью сбора света, который взаимодействовал с наконечником или его содержимым, в частности с поверхностью жидкости, на первом детекторе.• The system contains an optical component, which is an interchangeable lens system that connects the cylinder of the liquid handling system to the handpiece, and which is attached to the outer surface of the cylinder and the inner surface of the handpiece, said lens system being capable of transmitting light from a light source into the interior. the tip, in particular the surface of the liquid, and the lens system is also configured to collect light that has interacted with the tip or its contents, in particular the surface of the liquid, on the first detector.

• Система содержит опорный рычаг, который выполнен с возможностью перемещения вокруг и вдоль наконечника, а первый детектор, а предпочтительно и второй детектор, прикреплены к опорному рычагу.• The system includes a support arm that is movable around and along the tip, and a first detector, and preferably a second detector, is attached to the support arm.

• Первый детектор, а предпочтительно и второй детектор, выполнены в виде линейного датчика.• The first detector, and preferably the second detector, is in the form of a linear sensor.

• Система содержит опорный рычаг, который выполнен с возможностью перемещения вокруг и вдоль наконечника, а источник света прикреплен к опорному рычагу.• The system includes a support arm that is movable around and along the tip, and the light source is attached to the support arm.

• Источник света расположен внутри цилиндра системы для работы с жидкостью.• The light source is located inside the cylinder of the liquid handling system.

• Система содержит два опорных рычага на противоположных сторонах наконечника, источник света прикреплен к одному из указанных опорных рычагов, а первый детектор прикреплен к другому из указанных опорных рычагов, причем опорные рычаги выполнены с возможностью перемещения вокруг наконечника.• The system comprises two support arms on opposite sides of the tip, the light source is attached to one of said support arms, and the first detector is attached to the other of said support arms, the support arms being movable around the tip.

[16] В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен способ анализа состояния одноразового наконечника, используемый в системе для работы с жидкостью для всасывания и выдачи жидкости, включающий следующие этапы:[16] According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for analyzing the condition of a disposable handpiece used in a fluid handling system for sucking and dispensing fluid, comprising the following steps:

направление от источника света к первому детектору по первому оптическому пути первого луча света, который взаимодействует с наконечником или его содержимым; и измерение величины;direction from the light source to the first detector along the first optical path of the first beam of light that interacts with the tip or its contents; and measurement of magnitude;

направление от источника света ко второму детектору по второму оптическому пути второго луча света, который не взаимодействует с наконечником и его содержимым; измерение интенсивности источника света иdirection from the light source to the second detector along the second optical path of the second beam of light, which does not interact with the tip and its contents; measuring the intensity of the light source and

анализ состояния одноразового наконечника на основании измеренной величины и измеренной интенсивности источника света; причем второй детектор является нормирующим детектором.analyzing the state of the disposable tip based on the measured value and the measured intensity of the light source; wherein the second detector is a normalizing detector.

[17] Различные варианты осуществления второго аспекта могут включать по меньшей мере один признак из следующего маркированного списка:[17] Various embodiments of the second aspect may include at least one feature from the following bulleted list:

• Первый луч света взаимодействует с материалом наконечника или жидкостью внутри наконечника или с тем и другим.• The first beam of light interacts with the tip material or the liquid inside the tip, or both.

• Анализ включает одно или более из следующего: определение уровня жидкости в наконечнике, определение объема жидкости в наконечнике, определение контакта между наконечником и поверхностью жидкости, определение контакта между наконечником и внешним контейнером и определение перемещения наконечника.• The analysis includes one or more of the following: detecting the level of liquid in the tip, determining the volume of liquid in the tip, determining the contact between the tip and the liquid surface, determining the contact between the tip and the outer container, and determining the displacement of the tip.

• Этап анализа включает определение уровня жидкости или объема жидкости в наконечнике, а величина представляет собой коэффициент отражения.• The analysis step involves determining the liquid level or volume of liquid in the tip, and the value is the reflectance.

• Этап анализа включает определение уровня жидкости или объема жидкости в наконечнике, а величина представляет собой коэффициент поглощения.• The analysis step involves determining the liquid level or volume of liquid in the tip, and the value is the absorption coefficient.

• Система для работы с жидкостью представляет собой систему в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.• The fluid handling system is a system according to the first aspect of the present invention.

[18] По меньшей мере некоторые варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают значительные преимущества по сравнению с известными способами определения уровня жидкости и контроля наконечника в устройствах для работы с жидкостью. Настоящий способ позволяет точно измерять уровень жидкости даже для высоковязких жидкостей, причем этот способ не зависит от условий давления окружающей среды и позволяет надежно обнаруживать любое засорение наконечника.[18] At least some embodiments of the present invention provide significant advantages over known liquid level detection and tip control methods in liquid handling devices. The present method makes it possible to accurately measure the liquid level, even for highly viscous liquids, and this method is independent of ambient pressure conditions and can reliably detect any clogging of the tip.

[19] По меньшей мере некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют универсальные оптические способы, которые могут быть легко реализованы для контроля наконечника как в ручных, так и в автоматизированных устройствах для работы с жидкостью.[19] At least some embodiments of the present invention provide versatile optical techniques that can be readily implemented for tip inspection in both manual and automated fluid handling devices.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[20] ФИГ. 1 иллюстрирует принцип относительного измерения с использованием двух детекторов в соответствии по меньшей мере с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;[20] FIG. 1 illustrates the principle of relative measurement using two detectors in accordance with at least some embodiments of the present invention;

[21] На ФИГ. 2 представлен вариант осуществления, в котором основное взаимодействие между светом и жидкостью в наконечнике представляет собой отражение;[21] FIG. 2 shows an embodiment in which the main interaction between light and liquid in the tip is reflection;

[22] На ФИГ. 3 и 4 представлены варианты осуществления, в которых основное взаимодействие между светом и жидкостью в наконечнике представляет собой поглощение;[22] FIG. 3 and 4 show embodiments in which the main interaction between light and liquid in the tip is absorption;

[23] На ФИГ. 5 и 6 представлены дополнительные варианты осуществления, в которых основное взаимодействие между светом и жидкостью в наконечнике представляет собой поглощение;[23] FIG. 5 and 6 show additional embodiments in which the main interaction between light and liquid in the tip is absorption;

[24] На ФИГ. 7 и 8 представлены дополнительные варианты осуществления, в которых основное взаимодействие между светом и жидкостью в наконечнике представляет собой отражение;[24] FIG. 7 and 8 show additional embodiments in which the main interaction between light and liquid in the tip is reflection;

[25] На ФИГ. 9 и 10 представлены дополнительные варианты осуществления, в которых основное взаимодействие между светом и жидкостью в наконечнике представляет собой отражение;[25] FIG. 9 and 10 show additional embodiments in which the main interaction between light and liquid in the tip is reflection;

[26] На ФИГ. 11 и 12 показаны съемные модули для фотометрического измерения в соответствии по меньшей мере с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;[26] FIG. 11 and 12 show removable modules for photometric measurement in accordance with at least some embodiments of the present invention;

[27] На ФИГ. 13 представлен вариант осуществления, в котором источник света и детектор выполнены с возможностью перемещения вокруг наконечника.[27] FIG. 13 shows an embodiment in which the light source and detector are movable around the tip.

[28] На ФИГ. 14 представлен вариант осуществления, в котором детектор выполнен с возможностью перемещения вокруг наконечника.[28] FIG. 14 shows an embodiment in which the detector is movable around the tip.

[29] На ФИГ. 15 представлен вариант осуществления, в котором источник света и детектор выполнены с возможностью перемещения вокруг наконечника.[29] FIG. 15 shows an embodiment in which the light source and detector are movable around the tip.

[30] ФИГ. 16 иллюстрирует вариант осуществления, в котором использован времяпролетный компонент, расположенный внутри цилиндра.[30] FIG. 16 illustrates an embodiment that uses a time-of-flight component located inside a cylinder.

[31] ФИГ. 17 и 18 иллюстрируют варианты осуществления, в которых использован времяпролетный компонент, частично расположенный внутри цилиндра.[31] FIG. 17 and 18 illustrate embodiments that use a time-of-flight component located partially within the cylinder.

[32] На ФИГ. 19 показано экспериментальное устройство для фотометрического измерения в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.[32] FIG. 19 shows an experimental photometric measurement apparatus in accordance with one embodiment of the present invention.

[33] На ФИГ. 20 представлен график, изображающий измеренный сигнал в зависимости от объема всосанной жидкости в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.[33] FIG. 20 is a graph depicting the measured signal versus the volume of fluid sucked in, in accordance with one embodiment of the present invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

[34] ОПРЕДЕЛЕНИЯ[34] DEFINITIONS

[35] В контексте настоящего документа термин «система для работы с жидкостью» включает как ручные пипетки, так и автоматизированные станции или роботы для работы с жидкостью. Эти системы могут быть ручными, электронными или электромеханическими.[35] As used herein, the term "fluid handling system" includes both manual pipettes and automated fluid handling stations or robots. These systems can be manual, electronic or electromechanical.

[36] В контексте настоящего документа термин «наконечник» включает как одноразовые, так и многоразовые наконечники, которые являются съемными и которые используют в ручных пипетках или автоматизированных станциях или роботах для работы с жидкостью для приема жидкого образца, подлежащего переносу в контейнер, микропланшет или т.п. Такие наконечники могут изготавливать согласно потребностям заказчика или серийно из любого пригодного материала, предпочтительно из пластмассового материала. В предпочтительном варианте осуществления наконечник является одноразовым наконечником.[36] As used herein, the term “tip” includes both disposable and reusable tips that are removable and that are used in manual pipettes or automated liquid handling stations or robots to receive a liquid sample to be transferred into a container, microplate, or etc. Such tips can be manufactured according to the needs of the customer or commercially from any suitable material, preferably from a plastic material. In a preferred embodiment, the tip is a disposable tip.

[37] В системе для работы с жидкостью, такой как пипетка, имеется привод линейного перемещения для обеспечения продольного перемещения поршня в цилиндре для всасывания и выдачи текучей среды в наконечник пипетки и из него.[37] In a fluid handling system such as a pipette, there is a linear actuator to provide longitudinal movement of the piston in the cylinder to aspirate and dispense fluid into and out of the pipette tip.

[38] Как показали наши наблюдения, оптические измерения могут быть успешно применены для обнаружения и контроля различных состояний наконечника при осуществлении действий по работе с жидкостью или выдаче жидкости. В контексте настоящего документа «состояние наконечника» относится, например, к уровню жидкости или объему жидкости в наконечнике пипетки, стабильности работы наконечника, контакту между наконечником и внешним контейнером для жидкости или контакту между наконечником и поверхностью жидкости в контейнере. Настоящий способ основан на выполнении относительного измерения с применением двух детекторов. Использование этого принципа позволяет разработать удивительно большой набор рабочих геометрических способов измерения.[38] As our observations have shown, optical measurements can be successfully applied to detect and control the various states of the handpiece during liquid handling or dispensing operations. As used herein, "tip condition" refers to, for example, the liquid level or volume of liquid in a pipette tip, stability of the tip, contact between the tip and an external liquid container, or contact between the tip and the surface of a liquid in the container. The present method is based on performing a relative measurement using two detectors. Using this principle, a surprisingly large set of working geometric measurement methods can be developed.

[39] Оптический способ может быть основан на принципе времени прохождения или на фотометрии. В фотометрических способах измеряемой величиной является интенсивность света.[39] The optical method can be based on the principle of transit time or on photometry. In photometric methods, the measured quantity is the light intensity.

[40] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения свет проходит через определенные оптические пути по наконечнику или внутри него для взаимодействия света с наконечником и/или его содержимым различными способами. После взаимодействия свет собирают и определяют его характеристики в устройстве обнаружения для анализа состояния наконечника и любых изменений в нем.[40] In some embodiments, implementation of the present invention, the light passes through certain optical paths on the tip or inside it to interact with the light with the tip and/or its contents in various ways. After the interaction, the light is collected and characterized in a detection device to analyze the state of the tip and any changes in it.

[41] Настоящий способ позволяет определять уровень жидкости в наконечнике, стабильность работы наконечника, объем жидкости в наконечнике и контакт между наконечником и поверхностью жидкости в контейнере с применением оптического измерения.[41] The present method makes it possible to determine the liquid level in the tip, the stability of the tip, the volume of the liquid in the tip, and the contact between the tip and the surface of the liquid in the container using optical measurement.

[42] Геометрическое расположение средств измерения определяет тип взаимодействия между светом и наконечником или жидкостью в наконечнике. Взаимодействие может представлять собой, например, отражение, поглощение, преломление, рассеяние или интерференцию. Предпочтительно взаимодействие является либо отражением, либо поглощением. Факторы, влияющие на динамику измерения, включают направление и угол падения света, местоположение устройства обнаружения, геометрические параметры наконечника и длину волны света.[42] The geometric arrangement of the measurement means determines the type of interaction between the light and the tip or the liquid in the tip. The interaction may be, for example, reflection, absorption, refraction, scattering or interference. Preferably the interaction is either reflection or absorption. Factors that affect measurement dynamics include the direction and angle of incidence of the light, the location of the detector, the geometry of the tip, and the wavelength of the light.

[43] В предпочтительном варианте осуществления свет от источника света разделяют на два луча, которые проходят по двум разным оптическим путям. Под «разными оптическими путями» подразумевается, что указанные пути по меньшей мере частично проходят через разные секции или поверхности раздела материалов наконечника, цилиндр системы для работы с жидкостью или жидкость/воздушное пространство внутри наконечника; и/или значения длины пути отличаются, по меньшей мере частично, и/или отличается угол падения. Один или оба оптических пути могут проходить внутри воздушного пространства наконечника. Один или оба оптических пути могут проходить внутри материала наконечника или материала цилиндра.[43] In a preferred embodiment, the light from the light source is split into two beams that travel along two different optical paths. By "different optical paths" is meant that said paths at least partially pass through different sections or material interfaces of the handpiece, the cylinder of the fluid handling system, or the fluid/air space within the handpiece; and/or the path length values are at least partially different and/or the angle of incidence is different. One or both of the optical paths may pass within the airspace of the handpiece. One or both of the optical paths may extend within the tip material or barrel material.

[44] Предпочтительно, оптическое измерение выполняют с использованием инфракрасного, ультрафиолетового или видимого света или же их комбинации.[44] Preferably, the optical measurement is performed using infrared, ultraviolet or visible light, or a combination thereof.

[45] В фотометрическом способе источником света предпочтительно является светодиод или лазер.[45] In the photometric method, the light source is preferably an LED or a laser.

[46] ФИГ. 1 иллюстрирует принцип относительного измерения с использованием двух оптических детекторов 11, 12. В этом варианте осуществления свет от светодиода 10 разделяется на два оптических пути. Первый оптический путь (путь измерения) выполнен с возможностью обеспечения взаимодействия с наконечником 13, а второй оптический путь выполнен с возможностью обеспечения непосредственного измерения интенсивности источника 10 света. Нестабильность работы источника света компенсируют измерением относительного значения между двумя детекторами.[46] FIG. 1 illustrates the principle of relative measurement using two optical detectors 11, 12. In this embodiment, the light from the LED 10 is split into two optical paths. The first optical path (measurement path) is configured to provide interaction with the tip 13, and the second optical path is configured to directly measure the intensity of the light source 10. The instability of the light source is compensated by measuring the relative value between the two detectors.

[47] В первом оптическом пути подлежащее измерению взаимодействие между светом и жидкостью главным образом является отражением света от поверхности жидкости. Выполняют измерение относительного коэффициента отражения. С помощью следующего уравнения 1 определяют относительный коэффициент отражения R как функцию от пустых и зависящих от времени сигналов напряжения от детекторов:[47] In the first optical path, the interaction between light and liquid to be measured is mainly the reflection of light from the surface of the liquid. The relative reflectance is measured. The following equation 1 determines the relative reflection coefficient R as a function of the null and time dependent voltage signals from the detectors:

Figure 00000001
Figure 00000001

[48] В уравнении 1 VMB представляет собой напряжение детектора 11 измерения при пустом измерении, когда наконечник пуст, a VNB представляет собой напряжение нормирующего детектора 12 при пустом измерении, когда наконечник пуст. VMK представляет собой напряжение детектора измерения в момент времени tK, когда наконечник содержит жидкость, a VNK представляет собой напряжение нормирующего детектора в момент времени tK, когда наконечник содержит жидкость.[48] In Equation 1, V MB is the voltage of the measurement detector 11 at empty measurement when the tip is empty, and V NB is the voltage of the normalizing detector 12 at empty measurement when the tip is empty. V MK is the measurement detector voltage at time t K when the tip contains liquid, and V NK is the normalizing detector voltage at time t K when the tip contains liquid.

[49] На ФИГ. 2-18 второй оптический путь и нормирующий детектор не показаны для ясности. Предпочтительно, в вариантах осуществления, показанных на ФИГ. 2-18, второй оптический путь выполнен с возможностью обеспечения непосредственного измерения интенсивности источника света.[49] FIG. 2-18 the second optical path and the normalizing detector are not shown for clarity. Preferably, in the embodiments shown in FIG. 2-18, the second optical path is configured to provide a direct measurement of the intensity of the light source.

[50] Как показано на ФИГ. 2, источник 20 света и детектор 23 измерения расположены внутри цилиндра 22 пипетки. Основное подлежащее измерению взаимодействие между светом, проходящим по пути измерения, и жидкостью является отражением от поверхности 21 жидкости. Измеряют относительный коэффициент отражения.[50] As shown in FIG. 2, the light source 20 and the measurement detector 23 are located inside the pipette barrel 22. The main interaction to be measured between the light passing along the measurement path and the liquid is the reflection from the surface 21 of the liquid. Measure the relative reflection coefficient.

[51] Как показано на ФИГ. 3 и 4, свет проходит в материал наконечника и отражается от нижнего края 31, 41 наконечника 33, 43. Наконечник имеет форму, которая приспособлена для выполнения оптических измерений таким образом, чтобы свет проходил от наконечника к жидкости. Основное подлежащее измерению взаимодействие между светом, проходящим по пути измерения, и жидкостью 32, 42 является поглощением при прохождении света через жидкость в наконечнике. Источник света обозначен ссылочными позициями 30, 40, а детектор измерения ссылочными позициями 34, 44.[51] As shown in FIG. 3 and 4, light passes into the material of the tip and is reflected off the bottom edge 31, 41 of the tip 33, 43. The tip is shaped to allow for optical measurements such that light travels from the tip to the liquid. The main interaction to be measured between the light passing through the measurement path and the liquid 32, 42 is absorption as the light passes through the liquid in the tip. The light source is 30, 40 and the measurement detector 34, 44.

[52] Как показали наши наблюдения, геометрические формы, показанные на ФИГ. 2 и 4, обеспечивают лучшие надежность и функционирование.[52] As shown by our observations, the geometric shapes shown in FIG. 2 and 4 provide the best reliability and performance.

[53] Вариант осуществления, показанный на ФИГ. 3, в частности, подходит для использования на автоматизированных станциях для работы с жидкостью, поскольку по геометрической конфигурации средства освещения и обнаружения являются приблизительно вертикальными в том аспекте, что источник 30 света и детектор 34 расположены над наконечником 33.[53] The embodiment shown in FIG. 3 is particularly suitable for use in automated fluid handling stations because the geometry of the illumination and detection means is approximately vertical in that the light source 30 and detector 34 are positioned above the tip 33.

[54] Если наконечник контактирует с поверхностью жидкости во внешнем контейнере, может наблюдаться уменьшение измеренного сигнала, поскольку доля света, отраженного от нижнего края наконечника, уменьшается по отношению к количеству света, проходящему через нижний край. Это связано с тем, что показатели преломления материала наконечника и жидкости являются близкими и отличаются от показателя преломления воздуха.[54] If the tip is in contact with the surface of the liquid in the outer container, a decrease in the measured signal may be observed, since the proportion of light reflected from the bottom edge of the tip decreases relative to the amount of light passing through the bottom edge. This is because the refractive indices of the tip material and the liquid are close to and different from those of air.

[55] Как показано на ФИГ. 5 и 6, наконечник освещают с помощью источника 50, 60 света снаружи и свет отражается от поверхностей наконечника к детектору 51, 61. Подлежащее измерению действие жидкости основано на поглощении при прохождении света через жидкость и на других оптических явлениях.[55] As shown in FIG. 5 and 6, the tip is illuminated by a light source 50, 60 from outside and the light is reflected from the surfaces of the tip to the detector 51, 61. The effect of the liquid to be measured is based on absorption as light passes through the liquid and other optical phenomena.

[56] В вариантах осуществления, показанных на ФИГ. 3, 4, 5 и 6, может быть обнаружен контакт между наконечником и внешним контейнером.[56] In the embodiments shown in FIG. 3, 4, 5 and 6, contact between the tip and the outer container can be detected.

[57] Как показано на ФИГ. 7 и 8, наконечник освещают с помощью источника 70, 80 света снаружи и свет отражается от поверхностей наконечника и жидкости к детектору 71, 81. Подлежащее измерению действие жидкости основано на отражении от поверхности 72, 82 жидкости и на других оптических явлениях.[57] As shown in FIG. 7 and 8, the tip is illuminated by a light source 70, 80 from outside and the light is reflected from the tip and liquid surfaces to the detector 71, 81. The liquid action to be measured is based on reflection from the liquid surface 72, 82 and other optical phenomena.

[58] Варианты осуществления, показанные на ФИГ. 5-7, обеспечивают гибкие возможности измерения. Изменяя угол падения, можно измерять различные отражения света: отражение непосредственно от поверхности жидкости; отражение от оптической границы раздела между жидкостью и пластмассовым материалом наконечника; или отслеживать изменение светопроводимости пластмассового материала наконечника.[58] The embodiments shown in FIG. 5-7 provide flexible measurement options. By varying the angle of incidence, various reflections of light can be measured: reflection directly from the liquid surface; reflection from the optical interface between the liquid and the plastic material of the tip; or monitor the change in the light transmission of the plastic material of the tip.

[59] Варианты осуществления, показанные на ФИГ. 5-8, в частности, подходят для использования в автоматизированных станциях для работы с жидкостью. На таких станциях можно по существу свободно выбирать местоположение и ориентацию источника света и, например, возможно освещение наконечника сбоку.[59] The embodiments shown in FIG. 5-8 are particularly suitable for use in automated fluid handling stations. At such stations, one can essentially freely choose the location and orientation of the light source and, for example, illumination of the tip from the side is possible.

[60] Как показано на ФИГ. 9 и 10, свет проходит в материал цилиндра 91, в котором он преломляется от нижнего края 92 цилиндра по направлению к поверхности 93 жидкости. Нижний край 92 имеет наклонную поверхность или форму линзы. Подлежащее измерению действие жидкости основано на отражении от поверхности жидкости и на других оптических явлениях. Источник света обозначен ссылочной позицией 90, а детектор измерения обозначен ссылочной позицией 94.[60] As shown in FIG. 9 and 10, light passes into the material of the cylinder 91 where it is refracted from the lower edge 92 of the cylinder towards the surface 93 of the liquid. The bottom edge 92 has a sloped surface or lens shape. The effect of a liquid to be measured is based on reflection from the surface of the liquid and other optical phenomena. The light source is designated 90 and the measurement detector is designated 94.

[61] Вариант осуществления, показанный на ФИГ. 9, может быть применен как в ручной пипетке, так и в автоматизированной станции для работы с жидкостью. Геометрические характеристики, связанные с измерением, обеспечивают компактную конструкцию.[61] The embodiment shown in FIG. 9 can be used in both a manual pipette and an automated liquid handling station. Geometric characteristics associated with the measurement provide a compact design.

[62] Как показано на ФИГ. 10, свет, который отражается от поверхности 101 жидкости, собирается на максимальной площади с помощью нижнего края 102 цилиндра, который выполнен в форме линзы с большим диаметром. Корпус 103 цилиндра выполняет функцию световода, прохождение света внутри которого происходит за счет полного внутреннего отражения. Полное внутреннее отражение происходит потому, что материал цилиндра имеет гораздо больший показатель преломления, чем окружающий его воздух. Источник света обозначен ссылочной позицией 100, а детектор измерения обозначен ссылочной позицией 104. Вариант осуществления, показанный на ФИГ. 10, может быть применен как в автоматизированной станции для работы с жидкостью, так и в ручной пипетке.[62] As shown in FIG. 10, the light that is reflected from the liquid surface 101 is collected in the maximum area by the lower edge 102 of the cylinder, which is shaped like a lens with a large diameter. The cylinder body 103 performs the function of a light guide, the passage of light inside which occurs due to total internal reflection. Total internal reflection occurs because the material of the cylinder has a much higher refractive index than the surrounding air. The light source is denoted by 100 and the measurement detector is denoted by 104. The embodiment shown in FIG. 10 can be used both in an automated liquid handling station and in a manual pipette.

[63] В устройстве, показанном на ФИГ. 11 и 12, использован съемный измерительный модуль в виде системы линз, который закреплен на внутренней или наружной поверхности цилиндра.[63] In the device shown in FIG. 11 and 12, a removable measuring module in the form of a lens system is used, which is fixed on the inner or outer surface of the cylinder.

[64] Как показано на ФИГ. 11, модуль 111 герметично прилегает к наружной поверхности 112 цилиндра. Корпус модуля выполняет функцию световода, а нижняя поверхность 113 модуля выполняет функцию линзы. Наконечник герметично прилегает к наружной поверхности 114 корпуса модуля. Источник света обозначен ссылочной позицией 110, а детектор измерения обозначен ссылочной позицией 116.[64] As shown in FIG. 11, the module 111 seals against the outer surface 112 of the cylinder. The module body functions as a light guide, and the bottom surface 113 of the module functions as a lens. The tip seals against the outer surface 114 of the module housing. The light source is 110 and the measurement detector is 116.

[65] Вариант осуществления, показанный на ФИГ. 11, в частности, подходит для использования в автоматизированных станциях для работы с жидкостью.[65] The embodiment shown in FIG. 11 is particularly suitable for use in automated liquid handling stations.

[66] Как показано на ФИГ. 12, модуль 121 герметично прилегает к наружной поверхности 122 цилиндра. Источник 120 света и детектор 126 расположены внутри модуля: В одном варианте они заключены в оболочку. В другом варианте осуществления их заливают внутри световода, который образует модуль. Нижняя поверхность 124 модуля представляет собой поверхность, которая отражает свет таким образом, чтобы он был отражен по направлению к поверхности жидкости. Альтернативно, малоразмерные компоненты могут быть направлены по направлению к поверхности жидкости внутри модуля.[66] As shown in FIG. 12, the module 121 seals against the outer surface 122 of the cylinder. Light source 120 and detector 126 are located within the module: In one embodiment, they are enclosed in a shell. In another embodiment, they are cast inside the light guide that forms the module. The bottom surface 124 of the module is a surface that reflects light so that it is reflected towards the liquid surface. Alternatively, the smaller components may be directed towards the surface of the liquid within the module.

[67] При использовании фотопроводников варианты геометрической конфигурации, показанные на ФИГ. 1-11, могут быть реализованы путем переноса источника света и детектора в требуемое место, например, ближе к корпусу пипетки.[67] When using photoconductors, the geometric configuration options shown in FIG. 1-11 can be implemented by moving the light source and detector to the desired location, for example, closer to the body of the pipette.

[68] Как показано на ФИГ. 13, источник 130 света и детектор 133 расположены на противоположных сторонах наконечника и прикреплены к подвижной опорной раме 131. Рама может быть выполнена в виде двух опорных рычагов. Наконечник сканируют путем поворота рамы и ее перемещения в вертикальном направлении. Наконечник и его содержимое можно просканировать с очень высокой точностью. На основании данных измерений можно определять прямолинейность наконечника, объем жидкости, смешивание различных жидкостей и воздушное пространство между двумя жидкостями в режиме разбавления в пипетке.[68] As shown in FIG. 13, the light source 130 and the detector 133 are located on opposite sides of the handpiece and attached to a movable support frame 131. The frame may be in the form of two support arms. The tip is scanned by rotating the frame and moving it in the vertical direction. The tip and its contents can be scanned with very high accuracy. Based on measurement data, tip straightness, liquid volume, mixing of different liquids, and air space between two liquids in pipette dilution mode can be determined.

[69] На ФИГ. 14 показано, что в качестве детектора использован линейный датчик 142 высокого разрешения. Этот датчик закреплен на подвижном опорном рычаге 141. Датчик поворачивают вокруг наконечника путем перемещения и поворота опорного рычага. Таким образом, наконечник и его содержимое можно быстро и точно просканировать. Самые верхние пиксели датчика могут быть использованы в качестве эталона при измерении, таким образом, для получения данных относительного измерения теперь нет необходимости в отдельном эталонном детекторе. Вместо линейного датчика также можно использовать датчик двухмерного изображения.[69] FIG. 14 shows that a high resolution linear probe 142 is used as the detector. This sensor is mounted on a movable support arm 141. The sensor is rotated around the tip by moving and rotating the support arm. Thus, the tip and its contents can be quickly and accurately scanned. The topmost pixels of the sensor can be used as a measurement reference, so there is no longer a need for a separate reference detector to obtain relative measurement data. A 2D image sensor can also be used instead of a linear sensor.

[70] На ФИГ. 15 показано, что источник 150 света расположен на нижнем конце опорного рычага 152, под линейным датчиком 151. Часть света, прошедшего под прямым углом через наружную поверхность наконечника, отражается от противоположной наружной поверхности наконечника вверх, по направлению к линейному датчику.[70] In FIG. 15 shows that the light source 150 is located at the lower end of the support arm 152, below the linear sensor 151. A portion of the light that has passed at a right angle through the outer surface of the tip is reflected from the opposite outer surface of the tip upwards towards the linear sensor.

[71] Варианты осуществления, показанные на ФИГ. 13-15, в частности, подходят для использования в автоматизированных станциях для работы с жидкостью для определения уровня жидкости.[71] The embodiments shown in FIG. 13-15 are particularly suitable for use in automated liquid handling stations for determining liquid levels.

[72] При фотометрическом измерении источник света может создавать волны различной длины, которые чередуются с высокой периодичностью в соответствии с принципом временного разделения. Полученные таким образом данные параллельных измерений могут быть использованы для повышения точности измерений для жидкостей разного цвета. Становится возможным анализ смеси различных жидкостей внутри наконечника. Можно легко создавать волны различной длины, используя один и тот же компонент-источник света, например, RGB-светодиод.[72] In photometric measurement, the light source can generate waves of different wavelengths that alternate at high intervals in accordance with the principle of time division. The data of parallel measurements obtained in this way can be used to improve the accuracy of measurements for liquids of different colors. It becomes possible to analyze the mixture of different liquids inside the tip. You can easily create different wavelengths using the same light source component, such as an RGB LED.

[73] При фотометрическом измерении обработка сигнала может быть выполнена с использованием принципа фазочувствительного детектирования или синхронизирующего усилителя. Подлежащий измерению входной сигнал модулирует несущий сигнал, который был сформирован за счет прерывистой работы источника света. Таким образом, входной сигнал смещают на подходящую более высокую частоту, где на него не будет влиять низкочастотный шум. Перед дискретизацией, выполняемой АЦ преобразователем, аналоговый сглаживающий фильтр нижних частот осуществляет фильтрацию сигнала. После демодуляции сигнал фильтруют с помощью узкополосного цифрового фильтра нижних частот с крутой характеристикой, в результате чего входной сигнал может быть отделен от шума.[73] In photometric measurement, signal processing can be performed using the principle of phase-sensitive detection or a locking amplifier. The input signal to be measured modulates the carrier signal which has been generated by the intermittent operation of the light source. Thus, the input signal is shifted to a suitable higher frequency where it will not be affected by low frequency noise. Before sampling by the AD converter, an analog low-pass filter filters the signal. After demodulation, the signal is filtered with a narrow-band, steep digital low-pass filter so that the input signal can be separated from the noise.

[74] В дополнение к традиционному фотометрическому измерению можно использовать новый и интегрированный времяпролетный компонент для контроля перемещений наконечника пипетки и определения объема жидкости, содержащейся в наконечнике. Времяпролетный компонент измеряет время прохождения светового сигнала. Свет, передаваемый указанным компонентом, отражается от поверхности жидкости на детектор, расположенный на противоположном краю компонента, что позволяет компоненту вычислять расстояние до поверхности жидкости на основании времени прохождения света. Преимущество измерения времени прохождения состоит в том, что оно не зависит от интенсивности отраженного света при условии, что интенсивность превышает определенный минимальный уровень.[74] In addition to the traditional photometric measurement, a new and integrated time-of-flight component can be used to control movements of the pipette tip and determine the volume of liquid contained in the tip. The time-of-flight component measures the travel time of the light signal. The light transmitted by the specified component is reflected from the liquid surface to a detector located on the opposite edge of the component, which allows the component to calculate the distance to the liquid surface based on the light travel time. The advantage of transit time measurement is that it does not depend on the reflected light intensity, provided that the intensity exceeds a certain minimum level.

[75] Как показано на ФИГ. 16, времяпролетный компонент 160 о полностью расположен внутри цилиндра 161 пипетки.[75] As shown in FIG. 16, the time-of-flight component 160° is located entirely within the pipette barrel 161.

[76] Как показано на ФИГ. 17, времяпролетный компонент 170 лишь частично расположен внутри цилиндра 171 пипетки. Передающая часть компонента расположена снаружи цилиндра. Свет, излучаемый передатчиком, направляют внутрь цилиндра по многомодовому оптическому волокну 172. Один конец волокна выполнен в виде линзы, которая направляет свет на поверхность 173 жидкости. Свет, отраженный от поверхности жидкости, собирают на максимальной площади с помощью линзы 174, которая фокусирует собранный свет на детектор измерительного компонента. С помощью оптического волокна падающий свет направляют либо мимо линзы, либо через линзу, которая собирает отраженный свет во избежание прямого отражения падающего света от линзы на детектор. Таким образом, достигают максимальной точности результата измерения. Линза может быть линзой Френеля, в таком случае она будет легкой и тонкой.[76] As shown in FIG. 17, the time-of-flight component 170 is only partially located within the pipette barrel 171. The transmitting part of the component is located outside the cylinder. The light emitted by the transmitter is directed into the cylinder through a multi-mode optical fiber 172. One end of the fiber is made in the form of a lens that directs the light onto the surface 173 of the liquid. The light reflected from the surface of the liquid is collected over a maximum area by a lens 174 which focuses the collected light onto the detector of the measurement component. An optical fiber guides the incident light either past the lens or through the lens, which collects the reflected light to avoid direct reflection of the incident light from the lens to the detector. In this way, the maximum accuracy of the measurement result is achieved. The lens can be a Fresnel lens, in which case it will be light and thin.

[77] В устройстве, показанном на ФИГ. 18, использован такой же времяпролетный компонент 180, что и на ФИГ. 17. Линза, которая собирает отраженный свет, была заменена на конус 182, который собирает свет, отраженный от поверхности жидкости. Внутренняя поверхность конуса является отражающей, благодаря чему конус эффективно фокусирует собранный свет на детекторе компонента измерения времени прохождения. Вместо конуса собирающее приспособление может иметь форму параболоида.[77] In the device shown in FIG. 18 uses the same time-of-flight component 180 as in FIG. 17. The lens that collects reflected light has been replaced with a cone 182 that collects light reflected from the liquid surface. The inner surface of the cone is reflective, whereby the cone effectively focuses the collected light onto the detector of the transit time measurement component. Instead of a cone, the collecting device may have the shape of a paraboloid.

[78] Варианты осуществления, показанные на ФИГ. 16-18, могут быть применены как в ручной пипетке, так и в автоматизированной станции для работы с жидкостью.[78] The embodiments shown in FIG. 16-18 can be used both in a manual pipette and in an automated liquid handling station.

[79] В некоторых вариантах осуществления изобретения свет пропускают и направляют к поверхности жидкости или к наконечнику с использованием оптического волокна или фото про водника.[79] In some embodiments, light is transmitted and directed to the liquid surface or tip using an optical fiber or photoconductor.

[80] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения свет пропускают и направляют к детектору с использованием оптического волокна или фото про водника.[80] In some embodiments of the present invention, light is transmitted and directed to a detector using an optical fiber or photoconductor.

[81] Использование оптического волокна обеспечивает гибкость в отношении размещения источника света и/или детектора в системе для работы с жидкостью, в частности, в ручной пипетке. В ручных пипетках пространство, доступное для добавления дополнительных компонентов, ограничено.[81] The use of an optical fiber provides flexibility in terms of placement of the light source and/or detector in a liquid handling system, particularly in a manual pipette. In manual pipettes, the space available for adding additional components is limited.

[82] Когда наконечник освещают снаружи, это позволяет определить контакт наконечника с поверхностью жидкости в контейнере, который отделен от пипетки и который используют, например, в качестве источника жидкости или в качестве приемного контейнера для выдаваемой жидкости.[82] When the tip is illuminated from the outside, this makes it possible to determine the contact of the tip with the surface of the liquid in the container, which is separated from the pipette and which is used, for example, as a source of liquid or as a receiving container for the dispensed liquid.

[83] В некоторых вариантах осуществления источник света и детекторы могут быть расположены вблизи корпуса пипетки благодаря использованию фотопроводников.[83] In some embodiments, the implementation of the light source and detectors can be located near the body of the pipette through the use of photoconductors.

[84] В одном варианте осуществления при измерении используют инфракрасный (ИК) свет. Источник ИК-света и/или ИК-детектор могут быть встроены, например, в нижнюю часть втулки для выталкивания наконечника системы для работы с жидкостью.[84] In one embodiment, infrared (IR) light is used in the measurement. An IR light source and/or an IR detector may be incorporated into, for example, the bottom of the sleeve to eject the tip of the liquid handling system.

[85] В некоторых вариантах осуществления свет проецируют (отражают) на детектор измерения по двум альтернативным путям: 1) через материал наконечника или 2) через воздушное пространство внутри наконечника. Настоящее изобретение позволяет оптимизировать мощность и точность сигнала в отношении анализируемого объема жидкости: Для больших объемов жидкости (например, больше 0,5 мл, предпочтительно больше 1 мл) используют путь 2. Для небольших объемов жидкости (например, меньше 1 мл, предпочтительно меньше 0,5 мл) используют путь 1. Кроме того, оба пути можно использовать с разным весовым коэффициентом.[85] In some embodiments, light is projected (reflected) onto the measurement detector along two alternative paths: 1) through the material of the tip or 2) through the air space within the tip. The present invention makes it possible to optimize the power and accuracy of the signal in relation to the analyzed volume of liquid: For large volumes of liquid (for example, more than 0.5 ml, preferably more than 1 ml), path 2 is used. For small volumes of liquid (for example, less than 1 ml, preferably less than 0 .5 ml) use route 1. In addition, both routes can be used with different weighting factors.

[86] Предпочтительно, настоящий способ применим для анализа объемов жидкости от 1 пл до приблизительно 10 мл, более предпочтительно от 10 пл до 5 мл, например, от 10 пл до 200 пл.[86] Preferably, the present method is applicable to the analysis of liquid volumes from 1 pl to about 10 ml, more preferably from 10 pl to 5 ml, for example, from 10 pl to 200 pl.

[87] Гистерезисные явления могут быть применены для анализа того, содержит ли конический нижний конец наконечника жидкость.[87] Hysteresis phenomena can be used to analyze whether the conical lower end of the tip contains liquid.

[88] Одним из преимуществ является то, что можно использовать обычные одноразовые наконечники. Наконечник не должен содержать какие-либо специальные средства для пропускания или направления света, такие как решетки, линзы или нестандартные формы.[88] One advantage is that conventional disposable tips can be used. The tip must not contain any special means for transmitting or directing light, such as gratings, lenses, or irregular shapes.

[89] В некоторых вариантах осуществления на противоположных сторонах наконечника имеются вертикальные выступающие каналы. Указанные каналы предпочтительно выполнены из того же материала, что и остальная часть наконечника, и выполнены с возможностью пропускания света от источника света к детектору. Свет направляют от источника света вниз по одному каналу и вверх к детектору измерения по другому каналу.[89] In some embodiments, there are vertical raised channels on opposite sides of the tip. Said channels are preferably made of the same material as the rest of the tip and are configured to transmit light from the light source to the detector. Light is directed from the light source down one channel and up to the measurement detector through another channel.

[90] Настоящий способ может быть применен в ручной пипетке или в автоматизированной станции для работы с жидкостью. В станции для работы с жидкостью могут быть использованы два независимых способа анализа уровня жидкости в наконечнике, например, настоящий оптический способ и способ, основанный на измерении давления.[90] The present method can be applied in a manual pipette or in an automated liquid handling station. In a liquid handling station, two independent methods of analyzing the liquid level at the tip can be used, for example, the present optical method and the pressure based method.

[91] Настоящий способ позволяет точно измерять объем жидкости в диапазоне пл.[91] This method allows you to accurately measure the volume of liquid in the range of pl.

[92] В настоящем изобретении преодолены несколько недостатков способов определения уровня жидкости на основе давления: На настоящее изобретение не влияет давление окружающей среды или высота над уровнем моря. Настоящее изобретение позволяет обнаруживать засорение наконечника. Кроме того, настоящий способ подходит для обнаружения жидкостей с высокой вязкостью. Перемещение таких жидкостей запаздывает по отношению к изменению давления внутри наконечника. Оптическое измерение в соответствии с настоящим изобретением позволяет обнаруживать объем жидкости, содержащийся в наконечнике, немедленно, в режиме реального времени.[92] The present invention overcomes several disadvantages of pressure-based liquid level detection methods: The present invention is not affected by ambient pressure or altitude. The present invention allows tip clogging to be detected. In addition, the present method is suitable for detecting high viscosity liquids. The movement of such fluids lags behind the change in pressure inside the tip. The optical measurement according to the present invention makes it possible to detect the volume of liquid contained in the tip immediately, in real time.

[93] Далее более подробно будет описана электронная схема и обработка сигналов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.[93] Next, the electronic circuitry and signal processing according to some embodiments will be described in more detail.

[94] Относительное измерение[94] Relative Measurement

[95] Нестабильность работы источника света, например, светодиода или лазера, и его источника питания компенсируют путем проведения относительного измерения между двумя детекторами. Свет, исходящий от источника света, разделяют на два оптических пути. Один оптический путь взаимодействует с наконечником пипетки, в то время как другой оптический путь выполнен с возможностью обеспечения измерения интенсивности источника света непосредственно или с постоянным ослаблением без какого-либо взаимодействия с наконечником пипетки. Два детектора не обязательно должны быть идентичными, если их используют в пределах их линейного диапазона. Точность измерения основана на линейном отклике детекторов.[95] The instability of the light source, such as LED or laser, and its power supply is compensated by making a relative measurement between the two detectors. The light emanating from the light source is divided into two optical paths. One optical path interacts with the pipette tip, while the other optical path is configured to measure the intensity of the light source directly or at constant attenuation without any interaction with the pipette tip. The two detectors need not be identical if they are used within their linear range. The measurement accuracy is based on the linear response of the detectors.

[96] Источники шума[96] Noise Sources

[97] Под термином «шум» подразумевается все, что влияет на результат измерения, но не зависит от измеряемого параметра. При оптическом измерении наконечника пипетки и объема жидкости внутри него наиболее значимым шумом является шум в оптическом сигнале. Рассеянный свет от окружающей среды и ток детектора, возникающий без воздействия света, выявляют в измеренном сигнале как постоянную составляющую, а с освещением помещения может быть связан компонент с частотой 100 Гц. Оптическая и электронная структура измерения также включает 1/f шум, белый шум, а также компоненты частоты сети 50 Гц и 150 Гц. За исключением белого шума, наиболее значимые источники шума в основном имеют частоту меньше 175 Гц.[97] The term "noise" refers to everything that affects the measurement result, but does not depend on the measured parameter. In optical measurement of a pipette tip and the volume of liquid within it, the most significant noise is the noise in the optical signal. Scattered light from the environment and the current of the detector, which occurs without exposure to light, are detected in the measured signal as a constant component, and a component with a frequency of 100 Hz can be associated with the illumination of the room. The optical and electronic measurement structure also includes 1/f noise, white noise, and the 50 Hz and 150 Hz mains frequency components. With the exception of white noise, the most significant noise sources are mostly below 175 Hz.

[98] Модуляция и дискретизация[98] Modulation and Sampling

[99] При модуляции входной сигнал смещают на подходящую более высокую частоту, где на него не будет влиять низкочастотный шум. Сигнал, генерируемый детектором, модулируют по частоте, которая соответствует прерывистой работе светодиода. При дискретизации, выполняемой АЦ преобразователем, одно цифровое значение формируют для каждого состояния ВКЛ/ВЫКЛ светодиода. Таким образом, частота дискретизации (FS) вдвое больше частоты модуляции. Входной сигнал передают в виде амплитудно-модулированного сигнала с учетом частоты дискретизации на так называемой минимально допустимой частоте дискретизации (FS/2).[99] In modulation, the input signal is shifted to a suitable higher frequency where it will not be affected by low frequency noise. The signal generated by the detector is modulated at a frequency that corresponds to the intermittent operation of the LED. In the sampling performed by the AD converter, one digital value is generated for each LED ON/OFF state. Thus, the sampling rate (FS) is twice the modulation frequency. The input signal is transmitted as an amplitude modulated signal, taking into account the sampling rate at the so-called minimum allowable sampling rate (FS/2).

[100] Аналоговая сглаживающая фильтрация[100] Analog Anti-Aliasing Filtering

[101] Перед дискретизацией, выполняемой АЦ преобразователем, сигнал фильтруют с помощью аналогового фильтра нижних частот. Так называемый сглаживающий фильтр нижних частот ограничивает наложение частот, превышающих половину частоты дискретизации (FS/2), в дискретизированном сигнале во время дискретизации. Дискретизацию в АЦ преобразователе выполняют синхронно с модуляцией, т.е. сигнал с частотой FS/2 должен проходить через аналоговый фильтр нижних частот, частоту среза которого (-3 дБ) устанавливают равной FS/2 плюс соответствующее незначительное значение.[101] Before sampling performed by the AD converter, the signal is filtered using an analog low-pass filter. The so-called low-pass smoothing filter limits the aliasing of frequencies greater than half the sampling frequency (FS/2) in the sampled signal during sampling. Discretization in the AD converter is performed synchronously with modulation, i.e. the FS/2 signal must pass through an analog low-pass filter whose cutoff frequency (-3 dB) is set to FS/2 plus an appropriately small value.

[102] Демодуляция и фильтрация[102] Demodulation and Filtering

[103] Амплитудно-модулированный входной сигнал с[103] AM Input with

минимально допустимой частотой дискретизации демодулируют, т.е. смещают к нулевой частоте, когда его умножают на косинусоидальный сигнал на минимально допустимой частоте дискретизации, имеющий вид [1, -1, 1, -1, …]. После амплитудной модуляции спектр модулирующего сигнала смещают вблизи несущего сигнала. Для обнаружения наконечника пипетки и определения объема жидкости внутри наконечника используют значение интенсивности сигнала на нулевой частоте. После демодуляции входной сигнал содержится в постоянной составляющей, а оставшаяся переменная составляющая считается шумом с точки зрения измерения. В результате демодуляции шум наибольшей мощности, наблюдаемый вблизи нулевой частоты, смещается к местоположению вблизи минимально допустимой частоты дискретизации. После демодуляции сигнал фильтруют с помощью узкополосного цифрового фильтра нижних частот с максимально крутой характеристикой, чтобы предотвратить искажение входного сигнала шумом или помехами. Таким образом, реализуют принцип фазочувствительного детектирования или синхронизирующего усилителя.the minimum allowable sampling rate is demodulated, i.e. is shifted to zero frequency when it is multiplied by a cosine signal at the minimum allowed sample rate, having the form [1, -1, 1, -1, ...]. After amplitude modulation, the spectrum of the modulating signal is shifted near the carrier signal. To detect the pipette tip and determine the volume of liquid inside the tip, use the value of the signal intensity at zero frequency. After demodulation, the input signal is contained in the DC component, and the remaining AC component is considered noise from the measurement point of view. As a result of demodulation, the highest power noise observed near zero frequency is shifted to a location near the minimum allowed sampling rate. After demodulation, the signal is filtered with a narrow-band digital low-pass filter with the steepest possible response to prevent noise or interference from distorting the input signal. Thus, the principle of phase-sensitive detection or locking amplifier is realized.

[104] Пример[104] Example

[105] На ФИГ. 19 показана измерительная система, встроенная в ручную механическую пипетку (Sartorius, модель Tarta). Работа системы основана на фотометрическом измерении. В этой тестовой системе нормирующий детектор не использовали. Во всех других отношениях в системе использованы геометрические характеристики, связанные с измерением, которые показаны на ФИГ. 2. Во время измерения использовали наконечник на 1000 пл и выдаваемый объем был установлен на 1000 пл. При всасывании жидкости регистрировали сигнал детектора. Цифровую фильтрацию нижних частот осуществляли путем усреднения моментальных результатов АЦ преобразователя, которые были получены путем опрашивания измерительной системы. Результаты показаны на ФИГ. 20 в виде графика зависимости измеренной интенсивности сигнала от объема жидкости в наконечнике. Как показали результаты, система способна надежно определять наличие жидкости в наконечнике и обеспечить ее успешное набирание в наконечник.[105] In FIG. 19 shows the measuring system built into a manual mechanical pipette (Sartorius, model Tarta). The operation of the system is based on photometric measurement. In this test system, a normalizing detector was not used. In all other respects, the system utilizes measurement related geometries as shown in FIG. 2. A 1000 pl tip was used during the measurement and the dispensed volume was set to 1000 pl. When liquid was sucked in, the detector signal was recorded. Digital low-pass filtering was carried out by averaging the instantaneous results of the AD converter, which were obtained by interrogating the measuring system. The results are shown in FIG. 20 as a graph of the measured signal intensity versus the volume of fluid in the tip. The results showed that the system is able to reliably detect the presence of liquid in the tip and ensure that it is successfully drawn into the tip.

[106] Следует понимать, что раскрытые варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются конкретными конструкциями, этапами способа или материалами, раскрытыми в данном документе, но также распространяются на их эквиваленты, которые могли бы предложить специалисты в данной области техники. Кроме того, следует понимать, что используемая в данном документе терминология использована исключительно с целью описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения.[106] It should be understood that the disclosed embodiments of the present invention are not limited to the particular constructions, method steps, or materials disclosed herein, but also extend to their equivalents as those of skill in the art would suggest. In addition, it should be understood that the terminology used herein is used solely for the purpose of describing specific embodiments and is not intended to be limiting.

[107] Ссылка в этом описании на один вариант осуществления или какой-либо вариант осуществления означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с этим вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, выражения «в одном варианте осуществления» или «в каком-либо варианте осуществления» в различных местах данного описания не означают, что все они обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. При указании ссылки на числовое значение с использованием такого термина, как, например, «приблизительно» или «по существу», также раскрывается точное числовое значение.[107] Reference in this specification to one embodiment or any embodiment means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with that embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the expressions "in one embodiment" or "in some embodiment" in various places in this specification do not mean that they all necessarily refer to the same embodiment. When referring to a numeric value using a term such as "approximately" or "substantially", the exact numeric value is also disclosed.

[108] В контексте данного документа множество элементов, структурных элементов, композиционных элементов и/или материалов для удобства может быть представлено в общем списке. Однако эти списки следует истолковывать как списки, в которых каждый элемент списка может быть независимо идентифицирован как отдельный и уникальный элемент. Таким образом, ни один отдельный элемент такого списка не следует рассматривать как фактический эквивалент любого другого элемента того же списка исключительно на основании того, что они представлены в общей группе, если не указано иное. Кроме того, различные варианты осуществления и пример настоящего изобретения могут упоминаться в данном документе вместе с альтернативами для различных их компонентов. Следует понимать, что такие варианты осуществления, примеры и альтернативы не следует рассматривать как фактические эквиваленты друг друга, а следует рассматривать как отдельные и независимые формы для представления настоящего изобретения.[108] In the context of this document, a variety of elements, structural elements, compositional elements and/or materials for convenience can be represented in the general list. However, these lists should be construed as lists in which each element of the list can be independently identified as a separate and unique element. Thus, no individual element of such a list should be considered as the actual equivalent of any other element of the same list solely on the basis that they are represented in the general group, unless otherwise indicated. In addition, various embodiments and an example of the present invention may be referred to herein along with alternatives for various components thereof. It should be understood that such embodiments, examples, and alternatives should not be considered as actual equivalents of each other, but should be considered as separate and independent forms for presenting the present invention.

[109] Кроме того, описанные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одном или более вариантах осуществления. В этом описании представлены многочисленные конкретные детали, например, примеры значений длины, ширины, форм и т.д., для обеспечения полного понимания вариантов осуществления настоящего изобретения. Однако для специалиста в соответствующей области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без одной или более конкретных деталей или с применением других способов, компонентов, материалов и т.д. В других случаях общеизвестные конструкции, материалы или операции не показаны или подробно не описаны во избежание затруднения понимания аспектов настоящего изобретения.[109] In addition, the features, structures, or characteristics described may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. This description provides numerous specific details, such as examples of lengths, widths, shapes, etc., to provide a thorough understanding of the embodiments of the present invention. However, it will be apparent to a person skilled in the art that the present invention may be practiced without one or more specific details, or using other methods, components, materials, etc. In other cases, well-known structures, materials or operations are not shown or described in detail in order to avoid obscuring aspects of the present invention.

[110] Хотя вышеприведенные примеры иллюстрируют принципы настоящего изобретения в одном или более конкретных вариантах применения, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что могут быть предложены многочисленные изменения формы, использования и деталей реализации без применения изобретательности и без отступления от принципов и концепций настоящего изобретения. Соответственно, не предполагается, что настоящее изобретение ограничено, за исключением случаев, указанных в нижеизложенной формуле изобретения.[110] While the above examples illustrate the principles of the present invention in one or more specific applications, it will be apparent to those skilled in the art that numerous changes in form, use, and implementation details can be made without inventiveness and without departing from the principles and concepts of the present invention. inventions. Accordingly, the present invention is not intended to be limited except as set forth in the following claims.

[111] Глаголы «содержать» и «включать» использованы в этом документе как открытые ограничения, которые не исключают неперечисленные признаки и не требуют также их наличия. Признаки, перечисленные в зависимых пунктах формулы изобретения, можно свободно комбинировать, если явно не указано иное. Кроме того, следует понимать, что использование грамматических форм выражения единственного числа во всем этом документе не исключает множественности.[111] The verbs "comprise" and "include" are used in this document as open restrictions that do not exclude or require non-listed features. The features listed in the dependent claims can be freely combined, unless expressly stated otherwise. In addition, it should be understood that the use of singular grammatical forms throughout this document does not preclude plurality.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

[112] По меньшей мере некоторые варианты осуществления настоящего изобретения находят промышленное применение в ручных пипетках и автоматизированных станциях для работы с жидкостью.[112] At least some embodiments of the present invention find commercial application in manual pipettes and automated liquid handling stations.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫLIST OF CITATIONS

Патентная литератураPatent Literature

ЕР 1756587 В1EP 1756587 B1

US 8203721 В2US 8203721 B2

ЕР 1756587 В1EP 1756587 B1

FI 120336 ВFI 120336 B

US 5844686US5844686

Claims (29)

1. Система для работы с жидкостью для выдачи жидкого образца из наконечника, содержащая:1. A liquid handling system for issuing a liquid sample from a tip, comprising: источник света, выполненный с возможностью проецирования по первому оптическому пути первого луча света, который взаимодействует с наконечником или его содержимым, а также выполненный с возможностью направления по второму оптическому пути второго луча света, который не взаимодействует с наконечником и его содержимым;a light source configured to project, through the first optical path, a first beam of light that interacts with the tip or its contents, and configured to direct, through the second optical path, a second beam of light that does not interact with the tip and its contents; первый детектор, выполненный с возможностью обнаружения первого луча света;a first detector configured to detect the first beam of light; второй детектор, выполненный с возможностью обнаружения второго луча света;a second detector configured to detect the second beam of light; блок анализа, выполненный с возможностью анализа состояния наконечника на основании сигналов, полученных от первого и второго детекторов;an analysis unit configured to analyze the state of the tip based on the signals received from the first and second detectors; причем второй детектор является нормирующим детектором, выполненным с возможностью измерения интенсивности источника света;wherein the second detector is a normalizing detector configured to measure the intensity of the light source; при этом система для работы с жидкостью содержит времяпролетный компонент, который содержит указанный источник света и указанный первый детектор и выполнен с возможностью вычисления расстояния до поверхности жидкости в наконечнике.wherein the fluid handling system comprises a time-of-flight component that includes said light source and said first detector and is configured to calculate the distance to the liquid surface at the tip. 2. Система по п. 1, в которой первый и второй детекторы, а также источник света расположены внутри цилиндра системы для работы с жидкостью, причем система для работы с жидкостью представляет собой ручную пипетку.2. The system of claim. 1, in which the first and second detectors, as well as a light source are located inside the cylinder of the system for handling liquid, and the system for handling liquid is a manual pipette. 3. Система по п. 1, в которой первый и второй детекторы расположены внутри цилиндра системы для работы с жидкостью, а источник света расположен снаружи цилиндра.3. The system of claim. 1, in which the first and second detectors are located inside the cylinder of the system for working with liquid, and the light source is located outside the cylinder. 4. Система по п. 1, в которой первый и второй детекторы, а также источник света расположены снаружи цилиндра системы для работы с жидкостью.4. The system of claim. 1, in which the first and second detectors, as well as a light source are located outside the cylinder of the system for working with a liquid. 5. Система по п. 1, в которой источник света расположен над верхним краем наконечника и выполнен с возможностью проецирования света в материал наконечника.5. The system of claim. 1, in which the light source is located above the upper edge of the tip and is configured to project light into the material of the tip. 6. Система по п. 1, в которой источник света расположен на одной стороне наконечника и выполнен с возможностью проецирования света по направлению к наконечнику, причем система для работы с жидкостью представляет собой автоматизированную станцию для работы с жидкостью.6. The system of claim 1 wherein the light source is located on one side of the handpiece and configured to project light toward the handpiece, the fluid handling system being an automated fluid handling station. 7. Система по п. 1, в которой цилиндр системы для работы с жидкостью выполнен с возможностью пропускания света от источника света через материал цилиндра во внутреннюю часть наконечника, предпочтительно на поверхность жидкости.7. The system of claim 1, wherein the cylinder of the fluid handling system is configured to transmit light from the light source through the material of the cylinder into the interior of the tip, preferably onto the surface of the fluid. 8. Система по п. 1, в которой времяпролетный компонент расположен внутри цилиндра системы для работы с жидкостью.8. The system of claim 1 wherein the time-of-flight component is located within the cylinder of the fluid handling system. 9. Система по п. 1, в которой источник света во времяпролетном компоненте расположен снаружи цилиндра системы для работы с жидкостью, а первый детектор во времяпролетном компоненте расположен внутри цилиндра системы для работы с жидкостью.9. The system of claim 1, wherein the light source in the TOF is located outside the fluid system cylinder and the first detector in the TOF is located inside the fluid system cylinder. 10. Система по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая оптическое волокно, проходящее от источника света во внутреннюю часть наконечника, предпочтительно по направлению к поверхности жидкости внутри наконечника, и выполненное с возможностью направления первого луча света от источника света на поверхность жидкости.10. The system according to any one of the preceding claims, further comprising an optical fiber extending from the light source into the inside of the tip, preferably towards the surface of the liquid inside the tip, and configured to direct the first beam of light from the light source onto the surface of the liquid. 11. Система по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая оптический компонент, такой как линза или конус, расположенный перед первым детектором и выполненный с возможностью фокусировки первого луча света из внутренней части наконечника, предпочтительно от поверхности жидкости внутри наконечника, на первый детектор.11. The system according to any of the preceding claims, further comprising an optical component, such as a lens or a cone, located in front of the first detector and configured to focus the first beam of light from the inside of the tip, preferably from the surface of the liquid inside the tip, onto the first detector. 12. Система по п. 7, в которой нижний край цилиндра системы для работы с жидкостью имеет форму линзы,12. The system of claim. 7, in which the lower edge of the cylinder of the fluid handling system is in the form of a lens, причем указанный цилиндр выполнен с возможностью пропускания света от источника света через материал цилиндра и указанный нижний край в форме линзы во внутреннюю часть наконечника, предпочтительно на поверхность жидкости, иwherein said cylinder is configured to transmit light from a light source through the material of the cylinder and said lower lens-shaped edge into the interior of the tip, preferably onto the surface of the liquid, and цилиндр также выполнен с возможностью сбора света, который взаимодействовал с наконечником или его содержимым, в частности с поверхностью жидкости, на первом детекторе.the cylinder is also configured to collect light that has interacted with the tip or its contents, in particular the liquid surface, on the first detector. 13. Способ анализа состояния наконечника, используемый в системе для работы с жидкостью для всасывания и выдачи жидкости и включающий следующие этапы:13. The method of analyzing the state of the tip used in the system for working with liquid for suction and delivery of liquid, and includes the following steps: - направление от источника света к первому детектору по первому оптическому пути первого луча света, который взаимодействует с наконечником или его содержимым; и измерение величины;- the direction from the light source to the first detector along the first optical path of the first beam of light that interacts with the tip or its contents; and measurement of magnitude; - направление от источника света ко второму детектору по второму оптическому пути второго луча света, который не взаимодействует с наконечником и его содержимым; измерение интенсивности источника света и- the direction from the light source to the second detector along the second optical path of the second beam of light, which does not interact with the tip and its contents; measuring the intensity of the light source and - анализ состояния одноразового наконечника на основании измеренной величины и измеренной интенсивности источника света;- analysis of the state of the disposable tip on the basis of the measured value and the measured intensity of the light source; причем второй детектор является нормирующим детектором;wherein the second detector is a normalizing detector; при этом система для работы с жидкостью содержит времяпролетный компонент, который содержит указанный источник света и указанный первый детектор и выполнен с возможностью вычисления расстояния до поверхности жидкости в наконечнике.wherein the fluid handling system comprises a time-of-flight component that includes said light source and said first detector and is configured to calculate the distance to the liquid surface at the tip. 14. Способ по п. 13, согласно которому первый луч света взаимодействует с материалом наконечника или жидкостью внутри наконечника или с тем и другим.14. The method of claim 13, wherein the first beam of light interacts with the material of the tip, or the liquid within the tip, or both. 15. Способ по любому из пп. 13 и 14, согласно которому анализ включает одно или более из следующего: определение уровня жидкости в наконечнике, определение объема жидкости в наконечнике, определение контакта между наконечником и поверхностью жидкости, определение контакта между наконечником и внешним контейнером и определение перемещения наконечника.15. The method according to any one of paragraphs. 13 and 14, wherein the analysis includes one or more of the following: determining the liquid level in the tip, determining the volume of liquid in the tip, determining the contact between the tip and the liquid surface, determining the contact between the tip and the outer container, and determining the displacement of the tip. 16. Способ по любому из пп. 13-15, согласно которому этап анализа включает определение уровня жидкости или объема жидкости в наконечнике, а указанная величина представляет собой коэффициент отражения или коэффициент поглощения.16. The method according to any one of paragraphs. 13-15, wherein the analysis step includes determining the liquid level or liquid volume in the tip, and said value is the reflectance or absorption coefficient.
RU2019112578A 2018-05-08 2019-04-24 System of working with liquid and method for analysis of state of tip RU2782303C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18171269.6 2018-05-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782303C1 true RU2782303C1 (en) 2022-10-26

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5844686A (en) * 1995-09-21 1998-12-01 Eppendorf-Netheler-Hinz, Gmbh System for pipetting and photometrically evaluating samples
RU2188424C2 (en) * 1996-08-09 2002-08-27 Лайфскен Инк. Device and set for measuring concentration of substance under study

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5844686A (en) * 1995-09-21 1998-12-01 Eppendorf-Netheler-Hinz, Gmbh System for pipetting and photometrically evaluating samples
RU2188424C2 (en) * 1996-08-09 2002-08-27 Лайфскен Инк. Device and set for measuring concentration of substance under study

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106461548B (en) To the fluid analyzer of liquids and gases modulation
JP7449046B2 (en) Method for analyzing liquid handling system and chip condition
US6388750B1 (en) Device and method for preliminary testing a neat serum sample in a primary collection tube
US4420566A (en) Method and apparatus for detecting sample fluid on an analysis slide
RU2511065C2 (en) Method and device for flow cytometry without pressing fluid medium
JP2651349B2 (en) Detector for fluid phase boundary in transparent measuring tube and accurate automatic metering device for liquid volume
US4678326A (en) Apparatus for the measurement of fluorescence, turbidity, luminescence or absorption
US6124937A (en) Method and device for combined absorption and reflectance spectroscopy
US7916299B2 (en) Method and apparatus for optical detection of a phase transition
US10324020B2 (en) Fluidic optical cartridge
EP2277053A1 (en) Method and apparatus for checking the fluid in a pipet tip
US20100182606A1 (en) Apparatus and method for multi-parameter optical measurements
CN110146430A (en) A kind of flow cytometer optical system
KR102073662B1 (en) Apparatus and method to determine the blood sedimentation rate and other parameters connected thereto
EP0087466A1 (en) Method and apparatus for detecting sample fluid.
RU2782303C1 (en) System of working with liquid and method for analysis of state of tip
JP6710535B2 (en) Automatic analyzer
EP1715304A1 (en) Fluid level detection by reflecting a beam at a meniscus
US20220412866A1 (en) Optical particle counter for air quality assessment
JPH11218437A (en) Trace amount of liquid discriminating device
JP3530061B2 (en) Flow cell and particle measuring apparatus using the flow cell
US20190302027A1 (en) Method and apparatus for determining solids content in a liquid medium
JP5507991B2 (en) applicator
US10352922B2 (en) System and method of measuring hematocrit
JP2008180644A (en) Means for measuring sampling amount of liquid sample