CN206613510U - 移液器吸头装置及其测量*** - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及特别是在生物科学研究中能够促进用户在具有减少(最小)的样品浪费以及增加的产量的光谱领域中进行改善的吸光度或荧光测量的***、方法、技术、过程、产品和产品组件的示例性实施例。提供了一种移液器吸头测量***，其具有：基座单元，其具有用于定位移液器吸头的装置；移液器吸头，其被设计成为了精确的移液器吸头定位而与基座单元相互作用；至少一个光供应单元，其被定位成向所述移液器吸头中的液体样品提供光；以及至少一个光收集单元，其被定位成收集来自所述移液器吸头中的液体样品的光。

Description

移液器吸头装置及其测量***

技术领域

本公开内容涉及特别是在生物科学研究中能够促进用户在具有减少(最小)的样品浪费以及增加的产量的光谱领域中进行改善的吸光度或荧光测量的***、方法、技术、过程、产品和产品组件的示例性实施例，其目标尤其是对液体样品的准确的吸光度/荧光测量提供了一种独特的、有效的解决方案，并且减少了设备维护要求。

背景技术

相关技术的描述

常规来讲，存在测量和分析液体样品的两种主要方法、技术或过程。

第一种常规方法涉及使用比色杯。比色杯是通常为圆形或正方形横截面的小管，其在一端密封并由塑料材料、玻璃或熔融石英形成(对于可以涉及使用紫外(UV)光的实现而言)。比色杯被设计来容纳用于光谱实验和分析的样品。比色杯被形成为具有特定的横截面长度——通常为10mm——以允许容易地计算照明水平和/或吸收系数。

比色杯填充有液体样品，并且来自特定光源的光照射通过液体样品，来自特定光源的光通常通过一系列中间光学结构被特别地调节，所述中间光学结构位于比色杯的光供应或入射侧上并且相应地位于比色杯的光收集或回收侧上。所涉及的光学元件可以包括例如积分球(integrating sphere)，其目的是将从光供应组件通过液体样品并且由光收集组件回收的光进行归一化(normalize)。然后，已经通过液体样品的收集的光通常被传递到光谱仪，以评估液体样品对光的吸收，即，在各种波长下收集的光的强度。

比色杯通常不被认为是一次性物品，因此必须在样品测量之间对其进行彻底清洁，以避免污染样品测量。此外，比色杯和使用这些比色杯的液体样品测量的处理倾向于浪费大量的特定液体样品。

第二种方法涉及通过使微升体积液体样品由两个结构(砧台(anvil))表面之间的表面张力来保持的处理来对液体样品进行光谱测量。砧台表面是高度抛光的，并且通常包括具有与砧台表面齐平的端部的嵌入式光纤。通常，砧台之一是固定的，并且另一个砧台是可移动的，以精确地控制砧台之间的距离，在该距离上可以测量由液体样品吸收的光。2008年7月8日授权的Robertson等人的美国专利No.7,397,036描述了这样的示例性测量装置和方法。液体样品沉积在小底座(pedestal)上。然后沉积的液体样品被砧台接合并且基本上被拉伸为通过液体样品中的表面张力支撑在砧表面之间的液柱。

该方法仍然需要测量装置的元件与液体样品接触，其也需要在样品测量之间对装置表面进行特定清洁，以避免污染随后的液体样品从而导致潜在的错误测量。这种清洁必须小心进行，以便不以可能不利地影响液体样品粘附保持性和/或光学分析的方式影响砧台和嵌入式光学元件的清洁和抛光性质。

发明内容

如下面将具体详细描述的那样，所公开的实施例涉及一种独特的移液器吸头(pipette tip)产品，其可以根据以下功能目标中的一个或多个解决上述常规***中的某些不足。

根据本公开内容的***和方法的示例性实施例可以提供一种独特的移液器吸头产品，用于实现液体样品中的溶液中的固体组分的浓度的量化。在实施例中，固体组分可以包括液体样品中的生物样本，例如蛋白质和核酸。

示例性实施例可以提供被***到移液器吸头测量***中的移液器吸头，移液器吸头测量***优选地具有用于定位的特征，并且适 当地定位移液器吸头以支持液体样品的分析。在实施例中，移液器吸头可以具有或者被布置成在光横穿方向上具有特定的横截面长度，以便促进横跨特定横截面长度的移液器吸头中的液体样品的光谱分析。

在实施例中，移液器吸头可以由移液器吸头测量***结构中的吸头或移液器的任何部分保持，适当地被定位在结构的测量机件之间。

在实施例中，当移液器吸头适当地定位在移液器吸头测量***结构的测量机件之间时，移液器吸头可以从移液器弹出或保持连接。

在实施例中，移液器吸头可以是转移(transfer)、球型(bulb)或其它单件液体收集装置的集成部分。

示例性实施例可以提供一种具有特定光学器件的特定协作的光源，所述特定光学器件被包括以用于产生光并将其光投射到移液器吸头的入射侧上，并且通过液体样品以用于在移液器吸头的回收侧上通过光收集元件收集。在实施例中，光源可以包括氘闪光灯(deuterium flash)、氙闪光灯(xenon flash lamp)、发光二极管(LED)或其它适当的类似光源中的一个或多个。光源通常可以将产生的光提供给光纤线缆、光管或其他光承载/输送介质中的一个或多个。这些特征的组合在本公开内容中通常可以被称为“光供应单元”。

示例性实施例可以提供由光供应单元发射的光可以穿过所公开的包含液体样品的移液器吸头，并且由“光收集单元”收集。光收集单元可以包括第二光纤线缆、光管或其他光承载/输送介质中的一个或多个。

在实施例中，光供应单元和光收集单元中的一个或二者还可以包括某些光学调整组件，包括但不限于光供应单元和移液器吸头之间和/或移液器吸头和光收集单元之间的一个或多个透镜、反射镜、窗口和/或滤光器。

在实施例中，光供应单元和光收集单元可以分别包括多个协作输出端口和输入端口。这多个协作输出端口和输入端口通常可以被 布置在通常被称为多路复用器(multiplexer)的结构中。

在实施例中，光供应单元和光收集单元可以是相对于彼此通过手动或自动操作可移动的一个或二者，以便光供应单元和光收集单元中的一个或二者可以移动更靠近所公开的移液器吸头或者移动更远离所公开的移液器吸头，其可以用于或者不能用于定位移液器吸头和/或光学器件。

在实施例中，移液器吸头和/或移液器可以通过手动或自动操作移动，以便将测量区域与光供应/收集单元对准。

示例性实施例可以提供：光收集单元将已经穿过移液器吸头中的液体样品的收集的光传递到光谱仪或类似的用于光强度/吸收测量的检测器。得到的测量结果可以经由例如处理装置而与可用于根据已知手段和技术来计算液体样品的浓度的一个或多个参考值相关。

示例性实施例可以提供回收具有液体样品在内部的移液器吸头的能力，从而允许液体样品没有交叉污染，实现由于测量导致的最小(基本上没有)样品损耗，并且基本上消除了在样品测量之间清洁样品测量表面的任何需求，即，显着减少了在样品测量之间的耗时的维护需求。

在一个实施例中，本公开内容提供了一种由被配置成接收移液器吸头的基座单元构成的移液器吸头装置，该基座单元被配置成提供移液器吸头在安装到基座单元的光供应单元和光收集单元之间的结构对准，其中所述基座单元具有限定容纳空间的内部轮廓(inner profile)，并且其中所述基座单元的内部轮廓被配置成与被配置成固定移液器吸头的组件单元的外部轮廓物理地相互作用。

在另一个实施例中，本发明提供了一种移液器吸头测量***，其由以下部分构成：基座单元，所述基座单元具有限定容纳空间的内部轮廓；组件单元，所述组件单元被配置成固定移液器吸头，并且所述组件单元具有被配置成与所述基座单元的内部轮廓物理地相互作用的外部轮廓；至少一个光供应单元，其被定位成向所述移液器吸头中的液体样品提供光；以及至少一个光收集单元，其被定位 成从所述移液器吸头中的液体样品收集光。组件单元可作为制造过程的一部分而是可移除的或者被集成到移液器吸头中。

在另一个实施例中，本公开内容提供了一种将独立的移液器吸头***光测量***中的方法，包括以下步骤：提供由被配置成接收移液器吸头的基座单元构成的移液器吸头装置，所述基座单元被配置成提供所述移液器吸头在安装到所述基座单元的光供应单元和光收集单元之间的结构对准，其中所述基座单元具有限定容纳空间的内部轮廓，并且其中所述基座单元的内部轮廓被配置成与组件单元的外部轮廓物理地相互作用，所述组件单元被配置成固定移液器吸头并将移液器吸头***所述移液器吸头装置中。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本领域普通技术人员可以最好地理解本发明，其中：

图1示出了移液器吸头测量***的示例性实施例的横截面图。

图2示出了测量***的示例性实施例的正视图。

图3示出了测量***的示例性实施例的正视图。

图4示出了测量***的示例性实施例的正视图。

图5示出了盒(cartridge)的等距视图。

图6示出了基座的等距视图。

图7示出了测量***的分解等距视图。

具体实施方式

现在参考图1，提供了由基座单元110构成的测量***100的示例性实施例，在基座单元110中可以***移液器吸头130，目的是以可重复的方式测量光透射。基座单元110提供通过使用被定位成向移液器吸头中的液体样品提供光的至少一个光供应单元140和被定位成从移液器吸头130中的液体样品收集光的至少一个光收集单元150来进行测量的移液器吸头装置。

示例性测量***100可以包括例如基座单元110和组件单元120。组件单元120被配置成固定移液器吸头130。在该上下文中固定意指组件单元120可以是移液器吸头130的可移除的或集成的部分。

如果是可移除的，组件单元120可以特别被配置成固定移液器吸头130。移液器吸头130可以通过任何常规手段而被固定到组件单元120——如果是可移除的。移液器吸头130可以例如通过卡扣配合、摩擦配合或以非永久方式将两个部分结合在一起的任何其它类似的机械手段而被固定到组件单元120上——如果是可移除的。替换地，组件单元120可以在制造过程期间被永久地固定到移液器吸头130。

组件单元120的外部轮廓125可以被配置成与基座单元110中的容纳空间的内部轮廓115物理地相互作用。组件单元120的外部轮廓125与基座单元110的内部轮廓115之间的这种物理相互作用可以在固定地或可移动地安装在基座单元110中的光收集单元150和光供应单元140之间提供移液管吸头130的受控结构对准。

在组件单元120的外部轮廓125和基座单元的内部轮廓115之间的所示出和所描述的物理相互作用的优点在于：它为移液器吸头130的可重复定位提供了基本上自对准的结构，其基本上消除了诸如在上面讨论的常规微升体积液滴方法中可能需要的需求，以使用户在将移液器吸头130引导至其上可以沉积样品体积液滴的特定底座(pedestal)时格外精确。

根据本公开内容的示例性物理实施例的另一个优点是：它们进一步消除了用于从移液器吸头喷出液体样品材料的需求，从而进一步消除了清洁例如在基座单元110中的容纳空间内的表面或者示例性测量***100的任何相关联的结构组件的服务需求，如所描绘的那样。换句话说，液体样品不需要接触结构的任何表面，而是在所有情况下能够基本上保持在移液器吸头130内。

通常，所公开的移液器吸头130是适合于移液器上的用于移液 器的液体收集吸头。在实施例中，移液器吸头130可以被附接到移液器和/或从移液器移除。可以使用标准方法来实现到移液器吸头130的附接，所述标准方法例如包括卡扣配合到移液器或者压配合至移液器。更广泛地，移液器吸头130可以通过物理压力、磁力、重力、抽吸或者任何类似的方法来被保持在移液器吸头130的表面或移液器主体本身上的适当位置。当从移液器可移除/可拆卸时，移液器吸头130可以是一次性组件。否则，当从移液器可移除/可拆卸时，移液器吸头130可以是可清洁和可重复使用的组件。移液器吸头130可以由任何几何形状形成，以便基本上防止液体样品从移液器喷出时的损失。

移液器吸头130可以由光学透明材料形成。移液器吸头130可以对其在一个或多个区域中应用适当的光透射区或特征，以使光以最小的中断通过。

图2示出了根据本公开内容的示例性移液器吸头230的第一示例性实施例200。如图2所示，示例性移液器吸头230可以被形成或以其它方式被配置成具有至少一个平坦区域(平行平面)232，234。示例性移液器吸头230的光学透明区域可以是具有指定的、但不同横截面长度的平行平面232，234。平行平面232，234可以由塑料、玻璃、陶瓷或任何类似的平坦透明材料形成。可以存在一个或多个区域，这些平行平面232，234以多个距离分开而被形成在移液器吸头230中。基于测量***的配置，平行平面232，234可以与多对光供应单元/光收集单元240/250，245/255对准。

现在参考图2，应当注意，多对光供应单元/光收集单元240/250，245/255不需要沿着液体样品的相同穿透轴线彼此对准。相反，它们可以以各种角度在横向方向上对准以穿透移液器吸头230和液体样品。

平行平面232，234可以透射在观察、测量和分析下用于液体样品的光的波长。优选实施例可以包括一个或多个平行平面232，234，其透射整个包含范围的波长，即石英。在这样的实施例中，材料的 易于制造和兼容性可以是容易解决的问题。例如，某些塑料可以透射高波长范围。聚丙烯和某些聚碳酸酯可以例如用于形成平行平面232，234。平行平面232，234可以根据常规成形方法来形成，包括例如吹塑、注射成型、沉积成型等。

平行平面232，234可以被形成和/或放置以特别地限定通过液体样品的一个或多个已知的横截面路径长度。

现在参考图3，提供了根据本公开内容的示例性移液器吸头330的第二示例性实施例300。如图3所示，示例性移液器吸头330可以被形成或者以其它方式被配置成具有至少一个柔性区域332。示例性移液器吸头330的光学透明区域可以通过与一对光供应单元/光收集单元340/350的相互作用而是可移动的，从而指定在观察、测量和分析下的液体样品的可变横截面长度。应当注意，光供应单元340和光收集单元350中的一个或二者的位置可以相对于移液器吸头330的位置是可移动的，以挤压在光供应单元340和光收集单元350之间的至少一个柔性区域332，从而改变路径长度。

移液器吸头330中的至少一个柔性区域332可以包括一个或多个柔性区域，其通过应用适当的光透射率而是光学透明的并且可以由任何适当的柔性材料构造而成。柔性区域可以被适当地挤压(或者拉动)到包括光供应单元340和光收集单元350的光学器件之间的不同距离，或者适当地通过其他手段来实现。

现在参考图4，示出了根据本公开内容的示例性移液器吸头430的第三示例性实施例400。如图4所示，示例性移液器吸头430可以被形成为在光供应单元440和光收集单元450之间的至少一个观察区432中包括一个或多个光学组件436，438(不一定按比例)，光学组件436，438可用于指定当光在观察、测量和分析下穿过液体样品时的焦点/路径长度和焦点/路径特性。

在这些实施例中，光供应单元和光收集单元中的一个或二者可以包括某些光学器件调节组件，包括但不限于光供应单元和移液器吸头之间和/或移液器吸头和光收集单元之间的一个或多个透镜、反 射镜、窗口、和/或滤光器。

本领域技术人员将认识到，穿过液体样品的透光路径的变化的物理长度和焦距可以提高针对液体样品的照度/吸收测量的精度。

实施例1使用自定位方法通过具有已知路径长度的石英的光强度的测量

现在参考图5，示出了由加工件510构成的盒500和两个石英盘520，两个石英盘520组装成具有水密性(water tight)，具有一个开口以通过加工件510的顶部中的孔530而沉积液体。加工件510具有已知厚度的唇缘540，一个石英盘520粘附到其每一侧。这种配置在石英盘的两个内表面之间产生了已知的路径长度。

现在参考图6，示出了由机加工的基板610、两个机加工的轴承座620、线性轴承630、两个精密轴640、和两个螺纹光纤套管650构成的基座600。轴承座620在一侧上具有唇缘660，并且具有穿过中心的螺纹孔以附接螺纹光纤套管650。

现在参考图7，示出了通过将具有石英芯的光纤线缆710在一端连接到光源720、并且在另一端连接到螺纹光纤套管650中的一个而产生的测量***700。具有大于具有石英芯的光纤线缆710的第二光纤线缆730在一端连接到剩余的螺纹光纤套管650，并且在另一端连接到光谱仪740。光谱仪740用适合于光谱仪740的信号的图形解释(graphicalinterpretation)的软件而被馈送到个人计算机750中，以便测量光强度。

通过机加工到基板610中的松配合狭槽(loose fitting slot)的最小支撑，盒500被放置在两个轴承座620之间的大致中心处。轴承座620沿着线性轴承630移动，以允许唇缘660来与石英盘520接触。这种相互作用使具有石英芯的光纤线缆710和730与石英盘520垂直对准。从该配置获取光强度的测量。

用盒500中的石英盘520与水之间的空气进行测量以用于比较。在每次测量之间，将盒500从基座600移除并且更换，以便针对每次测量产生盒500的不重复的起始位置。可以在表1中看出这些测 量的结果。

表1

表1中的结果对应于各自具有大于0.9的R平方值的相应线性回归线。熟悉这个值的人会认识到存在一个明确的线性趋势。使用个人计算机750随时间积分的强度值将产生精确的强度测量，这继而产生精确的吸光度/荧光测量。

示例1类似于将移液器吸头***一个机构中，并且依赖于机构以产生必要的垂直度。

例如对上面讨论的用于所公开的移液器吸头的实施例及其特征的具体参考不应被解释为将所公开的移液器吸头仅限于那些实施例。所描绘和描述的实施例被包括用于对所公开的用于实现用于液体样品观察、测量和分析的***、方法、技术、过程和方案的产品的非限制性说明，因此应当被解释为仅仅是示例性的，并且不以任何方式限制所公开的方案。

所公开的实施例的特征和优点在本公开内容中被阐述，并且可以至少部分地从该详细描述中显而易见，或者可以通过实践所公开的实施例来获悉。所公开的实施例的特征和优点可以通过特别描述的仪器和特征的组合来实现和获得。

在本公开内容中讨论了所公开的***和方法的各种实施例。虽然讨论了特定的实现，但是应当理解，这仅仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离所公开的实施例的精神和范围的情况下，可以使用其他组件和配置。

Claims (12)

1.一种移液器吸头装置，包括：被配置成接收移液器吸头的基座单元，所述基座单元被配置成在安装到所述基座单元的光供应单元和光收集单元之间提供所述移液器吸头的结构对准，其中所述基座单元具有限定容纳空间的内部轮廓，其中所述基座单元的所述内部轮廓被配置成与被配置成固定移液器吸头的组件单元的外部轮廓物理地相互作用。

2.根据权利要求1所述的移液器吸头装置，还包括：适于被附接到移液器的移液器吸头，其中所述移液器吸头包括被定位在所述光供应单元和所述光收集单元之间的至少一个观察区中的至少一个光学组件。

3.根据权利要求1所述的移液器吸头装置，还包括：适于被附接到移液器的移液器吸头，其中所述移液器吸头被配置成具有至少一个光学透明的平坦区域。

4.根据权利要求1所述的移液器吸头装置，还包括：适于被附接到移液器的移液器吸头，其中所述移液器吸头被配置成具有至少一个柔性区域，所述至少一个柔性区域与至少一个光供应单元接触以改变通过所述移液器吸头中的液体样品的路 径长度。

5.根据权利要求1所述的移液器吸头装置，还包括：适于被附接到移液器的移液器吸头，其中所述移液器吸头被配置成具有至少一个柔性区域，所述至少一个柔性区域与至少一个光收集单元接触，以改变通过所述移液器吸头中的液体样品的路径长度。

6.一种移液器吸头测量***，包括：具有限定容纳空间的内部轮廓的基座单元；被配置成固定移液器吸头的组件单元，并且所述组件具有被配置成与所述基座单元的内部轮廓物理地相互作用的外部轮廓；至少一个光供应单元，其被定位成向所述移液器吸头中的液体样品提供光；以及至少一个光收集单元，其被定位成收集来自所述移液器吸头中的液体样品的光，还包括适于被附接到移液器的光学透明的液体收集的移液器吸头，其中所述移液器吸头被配置成具有至少一个柔性区域。

7.根据权利要求6所述的移液器吸头测量***，其中，所述光供应单元和所述光收集单元被安装到所述基座单元，并且所述基座单元被配置成提供所述移液器吸头的结构对准。

8.根据权利要求6所述的移液器吸头测量***，其中，所述移液器吸头被配置成具有至少一个平坦区域。

9.根据权利要求6所述的移液器吸头测量***，其中，所述移液器吸头被配置成具有至少两个平行的平坦区域。

10.根据权利要求6所述的移液器吸头测量***，其中，所述至少一个柔性区域与至少一个光供应单元接触以改变通过所述液体样品的路径长度。

11.根据权利要求6所述的移液器吸头测量***，其中，所述至少一个柔性区域与至少一个光收集单元接触以改变通过所述液体样品的路径长度。

12.根据权利要求6所述的移液器吸头测量***，其中，所述移液器吸头包括被定位在所述光供应单元和所述光收集单元之间的至少一个观察区中的至少一个光学组件。