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JPWO2019133683A5 - - Google Patents

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JPWO2019133683A5
JPWO2019133683A5 JP2020536190A JP2020536190A JPWO2019133683A5 JP WO2019133683 A5 JPWO2019133683 A5 JP WO2019133683A5 JP 2020536190 A JP2020536190 A JP 2020536190A JP 2020536190 A JP2020536190 A JP 2020536190A JP WO2019133683 A5 JPWO2019133683 A5 JP WO2019133683A5
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関連出願の相互参照Cross-reference to related applications

本願は、米国特許法119条(e)において、「自動液体クラス分注を行う装置とその方法」という表題の2017年12月28日に提出された米国仮出願 62/611,261号に関連して、且つ米国仮出願 62/611,261号の優先権を主張する。この出願の明細書全体が、本明細書の一部を構成するものとして援用される。 This application is related to U.S. Provisional Application No. 62/611,261, filed Dec. 28, 2017, entitled "Apparatus and Method for Performing Automated Liquid Class Dispense" under 35 U.S.C. §119(e). and claims priority from US Provisional Application No. 62/611,261. The entire specification of this application is incorporated as part of this specification.

本発明の主題は、一般的に、液体の処理方法、特に、自動液体移送最適化分注を行う装置とその方法に関する。 The subject matter of the present invention relates generally to methods of processing liquids, and more particularly to devices and methods for automated liquid transfer optimized dispensing.

自動的な液体処理機器は、所定の容器の間において、試薬又は試料のような所定量の液体を移送するために用いられるロボットを含む。液体処理機器は、細胞生物学、ゲノム、法医学、及び薬物研究を含む様々な適用において有用である。この機器は、工程の速度、効率、及び送られる体積の精度を向上させるように、大きな範囲の体積の液体を移送する反復作業を有する人を助ける。市販されている液体処理機器の例は、限定することなく、Tecan Trading AG(スイス Mannedorf)によるFreedom EVOシリーズ、ハミルトンカンパニー(ネバダ州リノ)によるMicrolab VANTAGE System、及びパーキンエルマー(マサチューセッツ州ウォルサム)によるJANUSワークステーションシリーズを含む。 Automated liquid handling equipment includes robots that are used to transfer predetermined amounts of liquids, such as reagents or samples, between predetermined containers. Liquid handling instruments are useful in a variety of applications including cell biology, genomics, forensics, and drug research. This instrument helps those with repetitive tasks transferring large ranges of volumes of liquids so as to improve the speed, efficiency and accuracy of the volumes delivered in the process. Examples of commercially available liquid handling equipment include, without limitation, the Freedom EVO series by Tecan Trading AG, Mannedorf, Switzerland, the Microlab VANTAGE System by Hamilton Company, Reno, NV, and JANUS by PerkinElmer, Waltham, MA. Including workstation series.

自動的な液体処理工程の利点は、工程の処理能力と効率を増加させること、及び人的ミスをなくすことである。この利点は、上述の分野における実験結果の保全を保証するための分注工程の精度と再現性に左右される。 The advantages of automated liquid handling processes are to increase process throughput and efficiency, and to eliminate human error. This advantage depends on the precision and reproducibility of the pipetting process to ensure the integrity of experimental results in the fields mentioned above.

良好な性能を得るため、液体処理機器の制御パラメータは、特定の種類の液体に対して調整される必要がある。制御パラメータは多くてもよく、例えば、ポンプ作動の速度、ポンプにより作動する体積、液体内に浸したプローブの深さ、液体からプローブを取り除くときの遅れ、液体からプローブを取り除くときの速度を含む。 In order to obtain good performance, the control parameters of liquid handling equipment need to be adjusted for specific types of liquids. The control parameters may be many, including, for example, the speed of pump actuation, the volume actuated by the pump, the depth of the probe immersed in the liquid, the delay in removing the probe from the liquid, the speed at which the probe is removed from the liquid. .

液体処理機器は、初期設定の制御パラメータを有してもよい。この制御パラメータは、水、又は水と同様の特性を有する水溶液を分注することに対して有用である。一方、この機器が、水溶液に比べて実質的に異なる特性を有する液体と共に用いられる場合、制御パラメータは、該液体の正しい分注を保証するように較正されて、且つ調整される必要がある。新しい制御パラメータの較正は、時間を消費する複雑な工程であり、一般的に、専門家により行われる。また、自動的な分注手順が作成されたとき、機器の使用者は、分注される液体に関連している一組の制御パラメータを明確に定める必要がある。制御パラメータが誤って選択されたとき、結果として生じる分注工程の精度は、要求仕様を満たすことができない。 The liquid handling equipment may have default control parameters. This control parameter is useful for dispensing water or aqueous solutions with properties similar to water. On the other hand, if the instrument is to be used with liquids that have substantially different properties than aqueous solutions, the control parameters will need to be calibrated and adjusted to ensure correct dispensing of the liquid. Calibration of new control parameters is a time consuming and complex process and is generally performed by an expert. Also, when an automated dispensing procedure is created, the user of the instrument must define a set of control parameters associated with the dispensed liquid. When control parameters are chosen incorrectly, the accuracy of the resulting dispensing process fails to meet required specifications.

これらの要求は、平均的な研究員のためのより進歩した液体処理機器の使用に対する障害として存在する。すなわち、特定の液体に対する新しい制御パラメータの較正は、時間と特殊な訓練を必要とする。また、液体処理工程のプログラムは訓練と経験を必要とする。したがって、制御パラメータの決定と選択に対して、自動的な液体処理機器の使用者の経験を単純化する必要がある。 These demands exist as obstacles to the use of more advanced liquid handling equipment for the average researcher. That is, calibration of new control parameters for a particular liquid requires time and specialized training. Also, liquid handling process programs require training and experience. Therefore, there is a need to simplify the user experience of automated liquid handling equipment for determining and selecting control parameters.

この背景技術に関連する特許は以下を含む。 Patents related to this background art include:

「液体に対する分注パラメータを選択するための方法」という表題の米国特許8,357,544号が、液体ベースの液体処理器を記載している。この液体処理器は、吸引の間、圧力を測定して、測定結果から圧力曲線を生じ得る。米国特許8,357,544号の他の態様は、測定される圧力曲線を既知の圧力曲線と比較すること、及び測定される圧力曲線と既知の圧力曲線の比較に基づいて分注パラメータ(例えば、プランジャ速度)を定めることを含む。 US Pat. No. 8,357,544 entitled "Method for Selecting Dispensing Parameters for Liquids" describes a liquid-based liquid handler. The liquid handler can measure pressure during aspiration and produce a pressure curve from the measurements. Another aspect of U.S. Pat. No. 8,357,544 compares the measured pressure curve to a known pressure curve, and dispense parameters (e.g., , plunger speed).

「投薬工程を評価するための方法と装置」という表題の米国特許7,694,591号が、シリンジと空気ベースの液体処理器を記載している。このシリンジと空気ベースの液体処理器は、吸引/分注の間、圧力を測定して、また信号が既知の値、及び予想される値から異なるとき、誤差を検出して、さらに所定の誤差を確認し得る。 US Pat. No. 7,694,591, entitled "Method and Apparatus for Evaluating Dosing Processes," describes a syringe and air-based liquid handler. The syringe and air-based liquid handler measures pressure during aspiration/dispensing and detects error when the signal differs from known and expected values, and further measures a predetermined error. can be confirmed.

「液体投薬工程を評価するための方法と装置」という表題の米国特許6,938,504号が、吸引又は分注の間、圧力を測定する例、及び誤差を評価するため、該圧力を、液体と一組の制御パラメータに対する所定の設定値の範囲と比較する例を記載している。 U.S. Pat. No. 6,938,504, entitled "Method and Apparatus for Evaluating Liquid Dosing Processes," provides examples of measuring pressure during aspiration or dispensing, and measuring the pressure to assess error. Examples are given for comparing predetermined setpoint ranges for a liquid and a set of control parameters.

「ガスクッションの位置を変更する間の液体の制御された配分に対する方法」という表題の米国特許6,662,122号が、吸引と分注の間、圧力と時間を測定する例、及び分注工程の時間を定めて、該時間を予想される時間と比較するため、ポンプ作動のパラメータと共に分注システム内の気体の既知の体積を用いる例を記載している。 U.S. Pat. No. 6,662,122, entitled "Method for Controlled Distribution of Liquid During Changing Position of Gas Cushion," provides examples of measuring pressure and time during aspiration and dispensing, as well as dispensing. An example is described that uses a known volume of gas in a dispensing system along with parameters of pump actuation to time a step and compare that time to an expected time.

「液体の体積を投薬する方法、及びその方法を実行するための装置」という表題の米国特許7,197,948号が、吸引の間、ポンプの作動を含む工程を記載している。また、分注は、特定の作動圧力を与えて、且つ保つように制御される。ピペットチップに向かう液体の流れは、この工程の間、圧力の大きさに基づく計算により測定される。所望の体積が得られるとき、ポンプは、この作動圧力を減少させるように作動する。分注パラメータは吸引の結果に基づいて定まる。 US Pat. No. 7,197,948, entitled "Method of Dosing a Volume of Liquid and Apparatus for Carrying Out the Method," describes a process that includes actuation of a pump during aspiration. Also, dispensing is controlled to provide and maintain a specific actuation pressure. The flow of liquid towards the pipette tip is measured during this process by calculations based on the magnitude of the pressure. When the desired volume is obtained, the pump operates to reduce this operating pressure. Dispensing parameters are determined based on aspiration results.

「空気変化液体送達システム、及びそれに関連する方法」という表題の米国特許8,096,197号が、より大きな流量を保つため、設定値を越えるようにプランジャを移動させて、プランジャを設定値に戻すことにより、粘性分注の速度を向上させるようにピペットチップの内側と外側の圧力を測定する工程を記載している。また、米国特許8,096,197号は、圧力に基づいて、チップ内の液体の体積を経時的に測定することを記載している。 U.S. Pat. No. 8,096,197, entitled "Air Variation Liquid Delivery System and Related Method," discloses moving the plunger beyond a set point to maintain a greater flow rate and to force the plunger to the set point. It describes the process of measuring the pressure inside and outside the pipette tip so as to improve the speed of viscous dispensing by returning. US Pat. No. 8,096,197 also describes measuring the volume of liquid in the tip over time based on pressure.

「故障モード検出において測定される液体の精度及び感度/特異性を向上させるための流体特性の推定法、及びその使用法」という表題の米国特許7,634,367号が、吸引の間、圧力を測定する工程、及び粘性を推定するため、検出されたデータから特徴を抽出する工程を記載している。米国特許7,634,367号は、定まる粘性に基づいて、精度を向上させるように制御パラメータを調整する。較正曲線は、既知の粘性の異なる液体を用いて形成される。不明な液体の粘性が、既知の粘性に対する圧力曲線の適合/特徴により分かり得る。吸引と抽出のステップに関連して必要な体積の大きさは、検出された粘性に基づいて修正され得る。 U.S. Pat. No. 7,634,367, entitled "Methods for estimating fluid properties to improve accuracy and sensitivity/specificity of liquids measured in failure mode detection, and methods of use thereof," discloses that during aspiration, pressure and extracting features from the detected data to estimate viscosity. US Pat. No. 7,634,367 adjusts control parameters to improve accuracy based on a set viscosity. A calibration curve is formed using liquids of different known viscosities. The viscosity of unknown liquids can be found by fitting/characterizing pressure curves to known viscosities. The required volume size associated with the aspiration and extraction steps can be modified based on the detected viscosity.

「粘性を推定するための方法」という表題の米国特許8,307,697号が、吸引の間、粘性を推定する特定の方法を記載している。この方法は、吸引直前とプランジャ移動直後の間の圧力変化をプランジャ移動直後とプランジャ移動後の所定時間の間の圧力変化と比較することを含む。特に、米国特許8,307,697号は、プランジャ移動の間、圧力変化の速度を測定する。また、圧力変化の速度は、プランジャ移動後、変化する。さらに、米国特許8,307,697号は、プランジャが移動を停止した後の所定時間、圧力を測定する。測定と計算を根拠として、粘性はシステムの較正に基づいて推定される。また、方程式は、圧力の大きさに基づいて実際の粘性を定めるように較正される。 US Pat. No. 8,307,697 entitled "Method for Estimating Viscosity" describes a particular method for estimating viscosity during aspiration. The method includes comparing the pressure change between immediately before aspiration and immediately after plunger movement to the pressure change between immediately after plunger movement and a predetermined time after plunger movement. In particular, US Pat. No. 8,307,697 measures the rate of pressure change during plunger movement. Also, the rate of pressure change changes after plunger movement. Additionally, US Pat. No. 8,307,697 measures pressure a predetermined time after the plunger stops moving. Based on measurements and calculations, viscosity is estimated based on system calibration. Also, the equation is calibrated to determine the actual viscosity based on pressure magnitude.

ある態様において、自動液体移送最適化分注のための装置が開示されている。一部の実施形態において、自動液体移送最適化分注のための装置は、ポンプ、及び該ポンプと流体連結しているピペットチップとを備える。このピペットチップは、大気圧に関連している作動空気圧を含む導管を備える。この作動空気圧は上限を有する。この装置は、導管と接続している圧力センサを備える。この圧力センサは、作動空気圧、大気圧、及びピペットチップによる液体の吸引又は分注により生じる作動空気圧の変化を測定するように構成されている。この装置は、ポンプ及び圧力センサと電気的に連結している制御部を備える。この制御部は、圧力センサからの入力を受け取り、ポンプの速度を指示して、ピペットチップによる液体の吸引又は分注の間、ポンプの速度の調整により、作動大気圧を上限以下に保つ。 In one aspect, an apparatus for automated liquid transfer optimized dispensing is disclosed. In some embodiments, an apparatus for automated liquid transfer optimized dispensing comprises a pump and a pipette tip in fluid communication with the pump. The pipette tip has a conduit containing an operating air pressure that is related to atmospheric pressure. This working air pressure has an upper limit. The device includes a pressure sensor in communication with the conduit. The pressure sensor is configured to measure working air pressure, atmospheric pressure, and changes in working air pressure caused by aspirating or dispensing liquid with a pipette tip. The apparatus includes a controller in electrical communication with the pump and the pressure sensor. The control receives input from a pressure sensor and directs the speed of the pump to keep the operating atmospheric pressure below an upper limit by adjusting the speed of the pump during aspiration or dispensing of liquid with a pipette tip.

一部の実施形態において、本明細書に記載されている装置は、フレーム、及び該フレームに固定されて、且つ制御部と電気的に連結しているアクチュエータを備える。アクチュエータは、ポンプ及びピペットチップと動作できるように接続しており、且つポンプ、ピペットチップ、又はポンプとピペットチップの両方の動作を制御するように構成されている。 In some embodiments, the devices described herein comprise a frame and an actuator fixed to the frame and in electrical communication with a controller. An actuator is operatively connected to the pump and the pipette tip and configured to control operation of the pump, the pipette tip, or both the pump and the pipette tip.

一部の場合、本明細書に記載されているポンプは、モータ、及び該モータと動作できるように接続しているシリンジを備える。 In some cases, the pumps described herein include a motor and a syringe in operative connection with the motor.

別の態様において、自動液体移送最適化分注の方法が開示されている。一部の実施形態において、自動液体移送最適化分注の方法は、本明細書に記載されている自動液体移送最適化分注のための装置を与えるステップと、ピペットチップの導管内の液体を吸引又は分注するステップと、液体の吸引又は分注の間、ピペットチップの導管内の作動空気圧を最大作動空気圧以下の圧力レベルに制限するように、ポンプの速度を調整するステップと、導管内の空気の体積を変化させるように、ポンプを作動するステップとを備える。この空気の体積は、吸引又は分注される液体の所望の体積に応じる。一部の実施形態において、本明細書に記載されている方法は、液体を保持する容器を与えるステップを備える。この液体は不明な物理的性質を有する。また、この方法は、吸引又は分注のため、ピペットチップを液体に挿入するステップを備える。一部の場合、本明細書に記載されている方法は、導管内の参照圧力を定めるステップを備えてもよい。この参照圧力は、いずれかの液体が導管内にない間、導管内の圧力である。別の実施形態において、本明細書に記載されている方法は、圧力センサにより導管内の圧力を測定するステップを備えてもよい。一部の場合、参照圧力は、導管内、及び導管の外側の大気圧と等しい。一部の場合、液体を吸引又は分注するステップは、ポンプを作動することを備える。 In another aspect, a method of automated liquid transfer optimized dispensing is disclosed. In some embodiments, a method of automated liquid transfer optimized dispensing comprises the steps of providing an apparatus for automated liquid transfer optimized dispensing as described herein; aspirating or dispensing; adjusting the speed of the pump to limit the working air pressure in the conduit of the pipette tip to a pressure level less than or equal to the maximum working air pressure during aspiration or dispensing of the liquid; and actuating the pump to change the volume of air in the air. The volume of air depends on the desired volume of liquid to be aspirated or dispensed. In some embodiments, the methods described herein comprise providing a container holding liquid. This liquid has unknown physical properties. The method also includes inserting the pipette tip into the liquid for aspiration or dispensing. In some cases, the methods described herein may comprise establishing a reference pressure within the conduit. This reference pressure is the pressure in the conduit while there is no liquid in the conduit. In another embodiment, the methods described herein may comprise measuring pressure within the conduit with a pressure sensor. In some cases, the reference pressure is equal to the atmospheric pressure inside and outside the conduit. In some cases, aspirating or dispensing the liquid comprises activating a pump.

本明細書に記載されている方法は、圧力センサの信号の行動平均を計算することにより、圧力センサによる測定にフィルタをかけるステップを備えてもよい。本明細書に記載されている行動平均は、所定期間内のすべての測定の平均を計算することにより定まり得る。 The methods described herein may comprise filtering the pressure sensor measurements by calculating a behavioral average of the pressure sensor signals. A behavioral average , as described herein, may be established by calculating the average of all measurements within a given time period.

一部の場合、本明細書に記載されている制御部は、導管内の作動空気圧を最大作動空気圧以下の圧力に保つように作動する間、ポンプの速度を調整し得る。 In some cases, the controls described herein may adjust the speed of the pump while operating to keep the working air pressure in the conduit at or below the maximum working air pressure.

一部の実施形態において、本明細書に記載されている方法は、ポンプが導管内の空気の体積を変化させるように作動した後、導管内の定常状態の圧力応答を確認するステップを備えてもよい。一部の場合、定常状態の圧力応答を確認するステップは、圧力応答の勾配を経時的に測定することを備える。一部の場合、前記勾配は、以下の数式1の公式を用いて、所定の時間間隔の前後の圧力の差を該時間間隔の大きさで割ることにより計算される。

Figure 2019133683000005
In some embodiments, the methods described herein comprise confirming a steady-state pressure response within the conduit after the pump is actuated to change the volume of air within the conduit. good too. In some cases, confirming the steady-state pressure response comprises measuring the slope of the pressure response over time. In some cases, the slope is calculated by dividing the difference in pressure before and after a given time interval by the magnitude of the time interval using the formula of Equation 1 below.
Figure 2019133683000005

sは圧力応答の勾配(時間的変化率)である。nは、勾配の測定の開始から経過した時間間隔の数である。Pは圧力である。tは勾配の時間間隔である。 s is the slope (temporal rate of change) of the pressure response. n is the number of time intervals that have elapsed since the beginning of the slope measurement. P is the pressure. ts is the time interval of the slope.

一部の実施形態において、本明細書に記載されているポンプはシリンジとピストンを備えてもよい。ポンプを作動するステップは、吸引の間、ピストンをシリンジから外側に移動させること、及び分注の間、ピストンをシリンジに向けて移動させることを備える。一部の場合、ポンプを作動するステップは、実質的に測定可能な導管内の圧力の変化を生じるために十分な速度で行われ得る。 In some embodiments, the pumps described herein may comprise a syringe and a piston. Actuating the pump comprises moving the piston outward from the syringe during aspiration and moving the piston toward the syringe during dispensing. In some cases, actuating the pump may occur at a sufficient rate to produce a substantially measurable change in pressure within the conduit.

本明細書に記載されている作動空気圧は、時定数の指数関数的減衰の期間の後、以下の数式2により計算され得る。

Figure 2019133683000006
τは作動空気圧である。Pは参照圧力である。Pは、ピストンの動作の終了時、及び指数関数的減衰の開始時の圧力である。一部の実施形態において、本明細書に記載されている方法は、作動空気圧がPτの値に達するまで減衰するとき、作動空気圧を連続的に測定するステップを備えてもよい。 The operating air pressures described herein can be calculated by Equation 2 below after a period of exponential decay of the time constant.
Figure 2019133683000006
P τ is the working air pressure. P 0 is the reference pressure. P1 is the pressure at the end of the piston's motion and the beginning of the exponential decay. In some embodiments, the methods described herein may comprise continuously measuring the operating air pressure as it decays until it reaches a value of .

一部の実施形態において、ポンプの作動の終了は、作動空気圧に対して実質的に測定可能な1次応答を生じるためのステップ入力としての役割を果たすポンプの速度の減速を伴う。 In some embodiments, termination of pump actuation is accompanied by a reduction in pump speed that serves as a step input to produce a substantially measurable first order response to actuation air pressure.

一部の実施形態において、本明細書に記載されている方法は、液体を分注の装置に適合させるためのパラメータを定めるステップを備えでもよい。このパラメータは、以下の数式3により計算され得る。

Figure 2019133683000007
はフィルタリングを行う行動平均の時間窓である。tは勾配設定の時間窓である。sは定常状態に対する勾配の閾値である。c,c,c,c,c,cは、分注システムの形状に固有の実験的に定まる係数である。 In some embodiments, the methods described herein may comprise determining parameters for adapting the liquid to the dispensing device. This parameter can be calculated by Equation 3 below.
Figure 2019133683000007
t f is the time window of the behavioral average for filtering. ts is the time window for slope setting. s 0 is the slope threshold for steady state. c 1 , c 2 , c 3 , c 4 , c 5 , c 6 are experimentally determined coefficients specific to the dispensing system geometry.

開示されている主題を一般的な用語で説明するため、参照が添付図面に対して行われる。この添付図面は、正確な比率である必要はない。
図1は、本発明の自動液体移送最適化分注の方法を行うために用いられ得る液体処理機器の実施例のブロック図である。 図2は、本発明の自動液体移送最適化分注の方法を行うために用いられ得る図1の液体処理機器の実施例の側面図を示す。 図3Aは、本発明の自動液体移送最適化分注の方法を用いる水溶液の吸引の間、測定される信号の実施例のグラフを示す。 図3Bは、本発明の自動液体移送最適化分注の方法を用いる水溶液の吸引の間のシステム応答の実施例のグラフを示す。 図4は、本発明の自動液体移送最適化分注の方法を用いる100%のグリセロールの吸引の間、測定される信号とシステム応答の実施例のグラフを示す。 図5は、本発明の液体処理機器を用いる自動液体移送最適化分注の一般的な方法の実施例のフローチャートを示す。 図6は、本発明の液体処理機器を用いる自動液体移送最適化分注の特定の方法の実施例のフローチャートを示す。
In order to describe the disclosed subject matter in general terms, reference is made to the accompanying drawings. This accompanying drawing need not be to exact scale.
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of liquid handling equipment that may be used to perform the method of automated liquid transfer optimized dispensing of the present invention. FIG. 2 shows a side view of an embodiment of the liquid handling instrument of FIG. 1 that can be used to perform the method of automated liquid transfer optimized dispensing of the present invention. FIG. 3A shows a graph of an example of signals measured during aspiration of an aqueous solution using the automated liquid transfer optimized dispensing method of the present invention. FIG. 3B shows a graph of an example system response during aspiration of an aqueous solution using the automated liquid transfer optimized dispensing method of the present invention. FIG. 4 shows an example graph of measured signal and system response during aspiration of 100% glycerol using the automated liquid transfer optimized dispensing method of the present invention. FIG. 5 shows a flow chart of an embodiment of a general method for automated liquid transfer optimized dispensing using the liquid handling device of the present invention. FIG. 6 shows a flowchart of a particular method embodiment of automated liquid transfer optimized dispensing using the liquid handling device of the present invention.

本発明の主題が、添付図面を参照して後述される。この添付図面において、本発明の主題のすべてではない一部の実施形態を示す。全体を通して、同様の番号は同様の要素を参照する。本発明の主題は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、以下の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。正しくは、これらの実施形態は、本発明が、適用される法的要件を満足するように提供される。実際には、本発明の主題の多くの変更と他の実施形態が、当業者に想到される。本発明の主題は、この当業者に関係しており、上述の記載と添付図面において示す教示の利益を有する。したがって、本発明の主題が特定の実施形態に限定されないこと、及び変更と他の実施形態が添付されている請求項の範囲内に含まれることが分かる。 The subject matter of the invention is described below with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings some, but not all embodiments of the present subject matter are shown. Like numbers refer to like elements throughout. The inventive subject matter may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments below. Rather, these embodiments are provided so that this invention will satisfy applicable legal requirements. Indeed, many modifications and other embodiments of the present subject matter will occur to those skilled in the art. The subject matter of the present invention pertains to those skilled in the art and has the benefit of the teachings presented in the foregoing description and accompanying drawings. It is therefore understood that the subject matter of the present invention is not limited to the particular embodiment and that modifications and other embodiments are included within the scope of the appended claims.

一部の実施形態において、本発明の主題は、自動液体移送最適化分注を行う装置とその方法を提供する。本発明の自動液体移送最適化を行う装置とその方法は、液体の特性に関わらず、また該液体の特性を予め知ることなく、液体を移送できる。本発明の自動液体移送最適化を行う装置とその方法は、この機器の使用者の経験を単純化するため、自動的な液体処理機器についての液体移送工程の所定の態様の自動化に関する。従来の自動的な液体処理機器と比べると、本発明の自動液体移送最適化を行う装置とその方法は、(1)自動的な液体処理をプラグラムするとき、液体の特性を定める必要、及び(2)それぞれの処理される特定の液体に対する分注パラメータを較正する必要を減少させる、又は完全に無くす手段を提供する。 In some embodiments, the present subject matter provides an apparatus and method for automated liquid transfer optimized dispensing. The apparatus and method for automated liquid transfer optimization of the present invention can transfer liquids regardless of the properties of the liquid and without prior knowledge of the properties of the liquid. The apparatus and method for automated liquid transfer optimization of the present invention relates to automating certain aspects of the liquid transfer process for automated liquid handling equipment to simplify the experience of the user of this equipment. Compared to conventional automated liquid handling equipment, the automated liquid transfer optimization apparatus and method of the present invention are characterized by (1) the need to define liquid properties when programming automated liquid handling; 2) provide a means of reducing or completely eliminating the need to calibrate dispensing parameters for each specific liquid being processed;

一部の実施形態において、本発明の自動液体移送最適化分注を行う装置とその方法は、使用者により明確にプログラムされる分注工程の一部の自動的な態様により、自動的な液体処理機器の使用者の経験を向上させるために用いられ得る。例えば、自動液体移送最適化分注を行う装置とその方法は、様々な液体特性に関する分注パラメータの詳細な較正を避けるために用いられ得る。したがって、自動的な液体処理機器は、分注される液体の特性を予め知ることなく、分注工程を正しく実行する。 In some embodiments, the automated liquid transfer optimized pipetting apparatus and methods of the present invention provide automatic liquid It can be used to enhance the user's experience of processing equipment. For example, a device and method for automated liquid transfer optimized dispensing can be used to avoid detailed calibration of dispensing parameters for different liquid properties. Thus, automated liquid handling equipment correctly performs the dispensing process without prior knowledge of the properties of the dispensed liquid.

従来技術において、自動的な液体処理機器の制御パラメータは、移送される液体の特性に応じて、それぞれの分注工程に対して特に較正される必要がある。これは、細心の注意を要して、且つ時間を消費する工程である。この工程は、一般的に、訓練された専門家により行われる。また、特定の液体に対する制御パラメータが較正された後、使用者は、自動的な液体処理をプログラムするとき、分注手順のそれぞれのステップで用いられる液体の種類を定めることを要求される。この不利な点と複雑さは、平均的な研究員が、通常、手動で実行される分注作業に対する自動的な液体処理を用いることを妨げる。したがって、一部の実施形態において、本発明の自動液体移送最適化分注を行う装置とその方法は、これらの不利な点を減少させる、又は完全に無くすように、また液体の特性を予め知ることなく、正確且つ反復可能な分注を達成するように用いられ得る。すなわち、自動液体移送最適化分注を行う装置とその方法は、システムが直面するいずれかの液体に適合するように、制御パラメータの自動的なリアルタイム適合を可能にする。 In the prior art, the control parameters of automatic liquid handling equipment have to be specifically calibrated for each dispensing process according to the properties of the liquid to be transferred. This is a delicate and time consuming process. This step is generally performed by trained professionals. Also, after the control parameters for a particular liquid have been calibrated, the user is required to define the type of liquid to be used at each step of the dispensing procedure when programming automatic liquid handling. This disadvantage and complexity prevents the average researcher from using automated liquid handling for pipetting tasks that are normally performed manually. Thus, in some embodiments, the automated liquid transfer optimized dispensing apparatus and method of the present invention reduces or eliminates these disadvantages, and provides advance knowledge of liquid properties. can be used to achieve accurate and repeatable dispensing without the need for That is, the apparatus and method for automated liquid transfer optimization dispense allows automatic real-time adaptation of control parameters to match any liquid encountered by the system.

図1は、本発明の自動液体移送最適化分注の方法を行うために用いられ得る液体処理機器1の実施例のブロック図である。液体処理機器1は、分注装置であり、本発明の自動液体移送最適化分注の装置の実施例である。 FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a liquid handling instrument 1 that may be used to perform the methods of automated liquid transfer optimized dispensing of the present invention. The liquid handling device 1 is a pipetting device and is an embodiment of the automatic liquid transfer optimized pipetting device of the present invention.

液体処理機器1は、導管4を通してノズル3と流体連結しているポンプ2を含む。ポンプ2は、特定の体積を測定して、また機構を変更できる。ある実施例において、ポンプ2は、モータ21により駆動するシリンジ22を含むシリンジポンプである。ある実施例において、ポンプ2は、正圧及び/又は負圧(すなわち真空)の調整された源を生じる空気ポンプであってもよい。この正圧及び/又は負圧は、流量センサ(図示せず)及びバルブ(図示せず)と共に、体積を測定するために用いられ得る。ある実施例において、導管4は空気で満たされている。別の実施例において、導管4は、完全又は部分的に、水のようなシステムの液体で満たされている。この液体は、ノズル3とポンプ2の間の空気の体積を減少させる。 Liquid treatment device 1 includes pump 2 in fluid communication with nozzle 3 through conduit 4 . The pump 2 can measure a certain volume and change mechanism. In one embodiment, pump 2 is a syringe pump including syringe 22 driven by motor 21 . In some embodiments, pump 2 may be an air pump that produces a regulated source of positive and/or negative pressure (ie, vacuum). This positive and/or negative pressure can be used to measure volume in conjunction with a flow sensor (not shown) and valve (not shown). In one embodiment, conduit 4 is filled with air. In another embodiment, the conduit 4 is completely or partially filled with a system liquid, such as water. This liquid reduces the volume of air between nozzle 3 and pump 2 .

ノズル3は開口部32を有する。液体は、この開口部32を通して吸い上げられる、又はノズル3から排出される。ある実施例において、ノズル3は液体処理機器1に固定されている。別の実施例において、ノズル3は、取り外し及び使い捨て可能なピペットチップのような取り外し可能なノズルであってもよい。したがって、ノズル3はピペットチップ3と呼称される。ある実施例において、液体処理機器1は、導管4内の1つ以上の圧力センサ9を含む。圧力センサ9は、導管4及び/又はピペットチップ3内の空気圧及び/又は液圧を測定するために用いられる。液体処理装置1は電気制御部7を含む。この電気制御部7は最適化アルゴリズム8を含んでもよい。電気制御部7及び/又は最適化アルゴリズム8は、圧力センサ9からの情報を処理して、ポンプ2(例えば、シリンジポンプ)の作動を制御するために用いられ得る。 The nozzle 3 has an opening 32 . Liquid is sucked up through this opening 32 or discharged from the nozzle 3 . In one embodiment the nozzle 3 is fixed to the liquid treatment device 1 . In another embodiment, nozzle 3 may be a removable nozzle, such as a removable and disposable pipette tip. Nozzle 3 is therefore referred to as pipette tip 3 . In some embodiments, liquid handling device 1 includes one or more pressure sensors 9 within conduit 4 . A pressure sensor 9 is used to measure the air pressure and/or liquid pressure in conduit 4 and/or pipette tip 3 . The liquid treatment device 1 includes an electrical control section 7 . This electronic control 7 may contain an optimization algorithm 8 . An electronic controller 7 and/or an optimization algorithm 8 may be used to process information from pressure sensor 9 to control operation of pump 2 (eg, a syringe pump).

また、容器6が、液体処理機器1のピペットチップ3に対して設けられている。容器6は大量の液体61を保持している。液体処理機器1において、ピペットチップ3の開口部32は、液体61を吸引又は分注し得るため、液体61に挿入される。 A container 6 is also provided for the pipette tip 3 of the liquid handling device 1 . Container 6 holds a large amount of liquid 61 . In the liquid handling instrument 1 the opening 32 of the pipette tip 3 is inserted into the liquid 61 so that the liquid 61 can be aspirated or dispensed.

液体処理機器1のような自動的な液体処理装置による分注工程(例えば、吸引又は分注)の実行を管理する制御パラメータの集合が存在する。この制御パラメータは、ポンプ作動の速度、ポンプ作動が完了するときと液体61からピペットチップ3を取り除くときとの間の遅れ、及び液体61からピペットチップ3を取り除くときの速度を含んでもよい。制御パラメータは、反復可能且つ誤差がない液体の分注を保証するため、特定の液体の特性に適合するように調節されて、且つ最適化される必要がある。したがって、一部の実施形態において、本発明の液体処理機器1と方法は、分注される液体61の特性を予め知ることなく、分注性能を最大化するため、分注制御パラメータをリアルタイムで調整するように、センサデータの分析を与える。特に、液体処理機器1と方法は、液体処理工程の間、誤差のない吸引と分注を保証して、工程が完了するときの時間を予測するため、ピペットチップ(例えば、ピペットチップ3)内の空気圧の1次システム応答を認識する。 There is a set of control parameters that govern the execution of a dispensing process (eg aspiration or dispensing) by an automatic liquid handling device such as liquid handling device 1 . The control parameters may include the speed of pumping, the delay between when pumping is completed and when the pipette tip 3 is removed from the liquid 61 and the speed when the pipette tip 3 is removed from the liquid 61 . The control parameters need to be adjusted and optimized to match the properties of the particular liquid to ensure repeatable and error-free dispensing of the liquid. Thus, in some embodiments, the liquid handling device 1 and method of the present invention can adjust dispense control parameters in real-time to maximize dispense performance without prior knowledge of the properties of the liquid 61 to be dispensed. Provide an analysis of the sensor data as you adjust. In particular, the liquid handling instrument 1 and method ensure error-free aspiration and dispensing during the liquid handling process, and to predict the time when the process is completed, the pipette tip (e.g., pipette tip 3). pneumatic system response of .

本発明の液体処理機器1と方法は、分注工程の失敗を示す所定の誤差を検出できる。実験室において、特定の液体を用いるための液体処理器のプログラムの経験がない使用者が、最小の訓練により、本発明のアルゴリズムが組み込まれている自動的な液体処理器を容易且つ直感的に取り扱うことができる。すなわち、特定の液体を用いるための液体処理器のプログラムの経験がない使用者が、最小の訓練により、本発明のアルゴリズム(例えば、最適化アルゴリズム8)が組み込まれている本発明の液体処理機器1と方法を容易且つ直感的に取り扱うことができる。 The liquid handling device 1 and method of the present invention are capable of detecting predetermined errors that indicate failure of the dispensing process. With minimal training, users who have no experience in programming liquid handlers for specific liquids in the laboratory can easily and intuitively program automated liquid handlers incorporating the algorithms of the present invention. can handle. That is, a user who has no experience in programming a liquid handler for a particular liquid can, with a minimum of training, program the liquid handler of the present invention into which the algorithm of the present invention (eg, optimization algorithm 8) is incorporated. 1 and methods can be handled easily and intuitively.

図2は、本発明の自動液体移送最適化分注の方法を行うために用いられ得る図1の液体処理機器1の実施例の側面図を示す。図示するように、液体処理機器1は、限定することなく、ポンプ2、(図1において)ポンプ2と繋がる導管4と密閉接続している上述のようなピペットチップ3、電気制御部7、最適化アルゴリズム8、圧力センサ9、及びポンプ2とピペットアセンブリを垂直に移動させ得る垂直線形アクチュエータ5を含む。 FIG. 2 shows a side view of an embodiment of the liquid handling device 1 of FIG. 1 that can be used to perform the method of automated liquid transfer optimized dispensing of the present invention. As shown, the liquid handling instrument 1 includes, without limitation, a pump 2, a pipette tip 3 as described above in sealing connection with a conduit 4 leading to the pump 2 (in FIG. 1), an electrical control 7, an optimal It includes an algorithm 8, a pressure sensor 9, and a vertical linear actuator 5 that can move the pump 2 and pipette assembly vertically.

特に、図2は、ポンプ2の実施例の詳細を示す。すなわち、実施例において、ポンプ2はシリンジポンプであってもよい。このシリンジポンプは、限定することなく、主ねじ24を駆動するモータ21、線形モーションガイド23、及びシリンジ22を含む。垂直線形アクチュエータ5は、限定することなく、アクチュエータ主ねじ53を駆動するアクチュエータモータ51、アクチュエータ線形モーションガイド52、及び液体処理機器1の固定フレーム54に取り付けられているすべての要素を含み得る。 In particular, FIG. 2 shows details of an embodiment of pump 2 . That is, in some embodiments, the pump 2 may be a syringe pump. The syringe pump includes, without limitation, motor 21 driving lead screw 24 , linear motion guide 23 and syringe 22 . Vertical linear actuator 5 may include, without limitation, actuator motor 51 driving actuator lead screw 53 , actuator linear motion guide 52 , and all elements attached to fixed frame 54 of liquid treatment equipment 1 .

図2の液体処理機器1は、図1に示すように、電気制御部7と接続され得る。例えば、電気制御部7は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、パーソナルコンピュータ、マイクロプロセッサ、又は他のプログラム可能なデータ処理機器であってもよい。電気制御部7は、ソフトウェア命令を記憶、解釈、及び/又は実行する処理能力、及び液体処理機器1の全体工程の制御を与える役割を果たす。電気制御部7及び/又は最適化アルゴリズム8は、上述の電気的機能及び他の機能を行うため、限定することなく、信号の生成、信号の受信、信号の処理、動作コマンドの送信、及び/又は情報若しくはデータの処理ができる。 The liquid treatment equipment 1 of FIG. 2 can be connected with an electric control unit 7 as shown in FIG. For example, the electrical controller 7 may be a general purpose computer, special purpose computer, personal computer, microprocessor, or other programmable data processing device. The electrical control 7 serves to provide processing power to store, interpret and/or execute software instructions and control of the overall process of the liquid treatment appliance 1 . The electrical control unit 7 and/or the optimization algorithm 8 may, without limitation, generate signals, receive signals, process signals, transmit operational commands, and/or perform the electrical functions described above and other functions. or can process information or data.

図1,2の液体処理機器1のような空気変化分注装置は、マス、容量、及び抵抗を含む2次システムとして理論的にモデル化され得る。2次システムは、容量及びマスの慣性のようなばねの形態である2つのエネルギー蓄積要素を含み、2次微分方程式によりモデル化され得る。2次システムの応答は、システムにおける構成要素の特性に応じる一方、理解される事象である。例えば、2次電気システムは、インダクタ、キャパシタ、及び抵抗器を含んでもよい。このシステムにおいて、エネルギーはキャパシタとインダクタに蓄積され得る。分注装置において、「マス」はピペットチップ内の液体の体積を参照する。また、「容量」はピペットチップ内の液体とポンプとの間の圧縮可能な空気の体積を参照する。さらに、「抵抗」は、ピペットチップ3の開口部32を通る液体の制限された流量を参照する。この装置は、(1)圧縮可能な空気の体積の容量、及び(2)液体の慣性の2つのモードでエネルギーを蓄積し得る。 An air change dispensing device, such as the liquid handling device 1 of FIGS. 1 and 2, can be theoretically modeled as a second order system comprising mass, volume and resistance. A second order system includes two energy storage elements in the form of springs, such as capacitance and mass inertia, and can be modeled by second order differential equations. The response of a secondary system is an event that is understood while depending on the properties of the components in the system. For example, a secondary electrical system may include inductors, capacitors, and resistors. In this system, energy can be stored in capacitors and inductors. In pipetting devices, "mass" refers to the volume of liquid in the pipette tip. Also, "volume" refers to the volume of compressible air between the liquid in the pipette tip and the pump. Furthermore, “resistance” refers to the restricted flow of liquid through the opening 32 of the pipette tip 3 . This device can store energy in two modes: (1) the capacity of the compressible volume of air, and (2) the inertia of the liquid.

図3A,3B,4は、本発明の自動液体移送最適化分注を行う装置(例えば、液体処理機器1)と方法を用いる液体の吸引の間、測定される圧力応答の実施例のグラフである。図3Aは、水の吸引の間、測定される圧力応答のグラフ300を示す。また、図3Bは、水の吸引の間、測定される圧力応答のグラフ310を示す。さらに、図4は、100%のグリセロールの吸引の間、測定される圧力応答のグラフ400を示す。 3A, 3B, and 4 are graphs of examples of pressure responses measured during aspiration of liquid using an apparatus (e.g., liquid handling device 1) and method for automated liquid transfer optimized dispensing of the present invention. be. FIG. 3A shows a graph 300 of pressure response measured during aspiration of water. FIG. 3B also shows a graph 310 of the measured pressure response during water aspiration. Further, FIG. 4 shows a graph 400 of pressure response measured during aspiration of 100% glycerol.

図3Aのグラフ300と図4のグラフ400を参照して、本発明の自動液体移送最適化分注を行う装置(例えば、液体処理機器1)と方法の一部の態様が説明される。図3Bのグラフ310は、以下に詳細に説明される。図3Aにおいて、グラフ300は、装置が作動している間、密閉されている空気の体積の圧力応答800を示す。所望の体積に対するシリンジポンプ2の作動が完了した後、圧力応答800は、定常状態802に戻るように、指数関数的減衰801を示す。特に、圧力応答800は、大きな振動が定常状態周りになく、定常状態802に収まる。この結果は、液体処理機器1が過減衰2次システムであることを示しており、また、慣性質量(例えば、ピペットチップ3に出入りする液体の運動量)の影響が抵抗と容量の影響に比べて無視できることを示す。したがって、液体処理装置1は、ピペットチップ3における液体61と、ピペットチップ3の開口部32を通る液体の制限された流量との間の圧縮可能な空気の体積の形態である容量と抵抗を含む1次システムとして、より単純にモデル化され得る。ポンプ2の作動は、1次システムに対する入力とみなされ得る。 With reference to graph 300 of FIG. 3A and graph 400 of FIG. 4, some aspects of the apparatus (eg, liquid handling device 1) and methods for automated liquid transfer optimized dispensing of the present invention are described. Graph 310 of FIG. 3B is described in detail below. In FIG. 3A, a graph 300 shows the pressure response 800 of the enclosed volume of air while the device is in operation. After the actuation of syringe pump 2 to the desired volume is complete, pressure response 800 exhibits exponential decay 801 as it returns to steady state 802 . In particular, the pressure response 800 settles into a steady state 802 without significant oscillations around the steady state. This result indicates that the liquid-handling device 1 is an overdamped second-order system, and that the effects of inertial mass (e.g., the momentum of the liquid moving in and out of the pipette tip 3) are significantly higher than those of resistance and volume. Indicates that it can be ignored. Thus, the liquid handling device 1 includes capacity and resistance in the form of a volume of compressible air between the liquid 61 at the pipette tip 3 and the restricted flow of liquid through the opening 32 of the pipette tip 3. It can be modeled more simply as a first order system. The actuation of pump 2 can be considered an input to the primary system.

本明細書に記載されている方法の目的に対して、この装置(すなわち、図1,2の液体処理機器1)により実行される液体の吸引又は分注は、2段階に分かれ得る。第1段階の間、ポンプ2はピペットチップ3内の空気の体積を変化させるように作動する。この空気の体積は、ピペットチップ3の内外を移動する液体61の所望の体積に応じる。導管4内の空気の圧縮率により、ピペットチップ3の内外の液体の移動はポンプ2の作動を遅れさせる。したがって、ポンプ2が作動を完了するとき、導管4内の空気は、圧縮又は膨張状態にあり、機器の外側の大気圧に関連している圧力又は真空の形態であるエネルギーを蓄積している。これにより、液体がピペットチップ3の内外を移動し続ける。このとき、第2段階は、所望の体積のポンプの作動が完了すると、開始して、導管4内の空気圧が機器の外側の空気圧との平衡状態に収まるまで、継続する。このとき、液体は、ピペットチップ3の内外を移動することはない。このとき、吸引又は分注は完了する。また、ピペットチップ3は液体61から取り除かれ得る。 For the purposes of the methods described herein, the aspiration or dispensing of liquid performed by this device (ie liquid handling device 1 in FIGS. 1 and 2) can be divided into two stages. During the first stage, pump 2 operates to change the volume of air in pipette tip 3 . This volume of air depends on the desired volume of liquid 61 to move in and out of the pipette tip 3 . Due to the compressibility of the air in conduit 4 , movement of liquid in and out of pipette tip 3 delays pump 2 operation. Thus, when the pump 2 completes operation, the air within the conduit 4 is either in a compressed or expanded state and has stored energy in the form of a pressure or vacuum related to the atmospheric pressure outside the equipment. This keeps the liquid moving in and out of the pipette tip 3 . The second phase then begins when the desired volume pump has been actuated and continues until the air pressure in conduit 4 is in equilibrium with the air pressure outside the device. At this time, the liquid does not move inside or outside the pipette tip 3 . At this time, aspiration or dispensing is completed. Also, the pipette tip 3 can be removed from the liquid 61 .

分注工程の間、システムの外側の大気圧に関連している装置内の密閉されている空気の体積の圧力又は真空は、「作動空気圧」と呼称される。システムの外側に関連しているシステムの内側の真空の場合、吸引の間、作動空気圧は「負の作動空気圧」と定められる。システムの外側に関連しているシステムの上昇した真空の場合、分注の間、作動空気圧は「正の作動空気圧」と定められる。 During the dispensing process, the pressure or vacuum of the enclosed air volume within the device relative to the atmospheric pressure outside the system is referred to as the "actuating air pressure". In the case of a vacuum inside the system relative to the outside of the system, the working air pressure is defined as "negative working air pressure" during aspiration. In the case of an increased vacuum in the system relative to the outside of the system, the operating air pressure is defined as "positive operating air pressure" during dispensing.

分注工程の第1段階の間、ポンプ2は作動する。また、作動空気圧の変化は、導管4内の空気の体積において増大する。作動空気圧が増大し過ぎてもよい場合、誤差が生じて、不正確な分注される体積を生じ得る。吸引の間、ピペットチップ3内の圧力が、吸引される液体61の蒸気圧よりも下がるように、負の作動空気圧が大きくなり得る。これにより、液体61は蒸発して、ピペットチップ3内に気泡を生じる。この種類の誤差は、「キャビテーション」と呼称され、移送される体積の精度が低下する。分注の間、ピペットチップ3内の液体61が、滑らかに、且つ凝集して、ピペットチップ3から流れ得る。正の作動空気圧が大きくなりすぎると、ピペットチップ3の中央の液体61は、ピペットチップ3の内壁を覆う液体よりも速く流れ得る。これにより、液体処理機器1内の加圧された空気は、液体の所望の体積よりもピペットチップ3を避ける。この種類の誤差は、「トンネリング」と呼称され、移送される体積の精度が低下する。 During the first phase of the dispensing process, pump 2 is activated. The change in operating air pressure also increases the volume of air in conduit 4 . If the actuation air pressure is allowed to increase too much, errors can occur resulting in inaccurate dispensed volumes. During aspiration, the negative working air pressure can be so large that the pressure in the pipette tip 3 falls below the vapor pressure of the liquid 61 to be aspirated. This causes the liquid 61 to evaporate and generate air bubbles inside the pipette tip 3 . This type of error is called "cavitation" and reduces the accuracy of the transferred volume. During dispensing, the liquid 61 in the pipette tip 3 can smoothly and coherently flow out of the pipette tip 3 . If the positive actuation air pressure becomes too great, the liquid 61 in the middle of the pipette tip 3 can flow faster than the liquid lining the inner wall of the pipette tip 3 . This causes the pressurized air in the liquid handling device 1 to avoid the pipette tip 3 than the desired volume of liquid. This type of error is called "tunneling" and reduces the accuracy of the transferred volume.

本発明の一部の方法は、分注工程の第1段階の間、ポンプ作動中、圧力センサ9により測定されるように、導管4内の作動空気圧を制限することにより、容量に蓄積されるエネルギーを制限することに関連する。これにより、分注の誤差を生じない。分注工程の第1段階の間、導管4内の空気の体積の作動空気圧を制限することにより、キャビテーション又はトンネリングは、吸引又は分注される液体61の特性に関わらず、防がれ得る。作動空気圧は、分注工程の第1段階の間、ポンプ作動の速度を調整することにより、制限され得る。 Some methods of the present invention accumulate in volume by limiting the operating air pressure in conduit 4, as measured by pressure sensor 9, during pump operation during the first phase of the dispensing process. Associated with limiting energy. This prevents dispensing errors. By limiting the working air pressure of the volume of air in conduit 4 during the first stage of the dispensing process, cavitation or tunneling can be prevented regardless of the properties of liquid 61 being aspirated or dispensed. The operating air pressure can be limited by adjusting the speed of pump actuation during the first stage of the dispensing process.

本発明の一部の方法は、分注工程の第2段階の間、作動空気圧が液体処理機器1の外側の大気圧との平衡状態に収まる正しい時間を予測して、確認することに関連する。これは、液体がピペットチップ3から出入りしないこと、及び分注工程が完了することを示す。作動空気圧が定常状態に収まる前に、ピペットチップ3が液体61から取り除かれるとき、ポンプにより作動する体積に応じる液体の全体体積がピペットチップ3から完全に吸引又は分注されるため、分注する体積の誤差が生じ得る。平衡状態に達した後、ピペットチップ3が液体61に常に残る場合、ピペットチップ3は工程の効率を低下させる。したがって、本発明の方法は、平衡状態への到達を適時確認することを備える。これにより、分注工程の実行は効率的に進み得る。 Part of the method of the present invention involves predicting and verifying the correct time for the working air pressure to come into equilibrium with the atmospheric pressure outside the liquid handling device 1 during the second phase of the dispensing process. . This indicates that no liquid will enter or leave the pipette tip 3 and that the dispensing process is complete. When the pipette tip 3 is removed from the liquid 61 before the working air pressure settles to a steady state, the entire volume of liquid corresponding to the volume actuated by the pump is completely aspirated or dispensed from the pipette tip 3, thus dispensing Volumetric errors can occur. If the pipette tip 3 always remains in the liquid 61 after reaching equilibrium, the pipette tip 3 will reduce the efficiency of the process. Accordingly, the method of the present invention comprises timely confirmation of reaching equilibrium. This allows the execution of the dispensing process to proceed efficiently.

一部の実施形態において、分注工程の第1段階の間、作動空気圧を制限する方法が以下に記載される。ある実施例において、図3Aのグラフ300と図4のグラフ400を再び参照して、本明細書の方法は、吸引又は分注の前の参照圧力803(P)の測定から始まる。例えば、液体が導管4内にないとき、参照圧力804は導管4内の圧力であってもよい。参照圧力803は、シリンジポンプ2が作動する前に測定される一方、ピペットチップ3が液体61に向けて下がる前後に測定され得る。ある実施形態において、参照圧力803は、信号のノイズの影響にフィルタをかけるため、複数の測定の平均として計算され得る。 In some embodiments, methods for limiting the actuation air pressure during the first stage of the dispensing process are described below. In one embodiment, referring back to graph 300 of FIG. 3A and graph 400 of FIG. 4, the method herein begins with measuring a reference pressure 803 (P 0 ) prior to aspiration or dispensing. For example, reference pressure 804 may be the pressure within conduit 4 when no liquid is within conduit 4 . The reference pressure 803 can be measured before and after the pipette tip 3 is lowered towards the liquid 61 while the syringe pump 2 is measured before it is activated. In some embodiments, the reference pressure 803 can be calculated as an average of multiple measurements to filter the effects of noise on the signal.

本発明の方法は、吸引又は分注される所望の体積に関連しているピペットチップ3内の空気の体積を変化させるようにポンプ2の作動を進める。ポンプ速度のようなポンプ作動の初期制御パラメータは、移送される液体61に関わらず、いずれの分注工程でも同じである。好ましくは、ポンプ作動に対する初期設定の制御パラメータは、いずれかの分注工程の間、作動空気圧における実質的に測定可能な変化を生じるために十分なポンプ速度を与える。ある実施形態において、初期設定の制御パラメータは、吸引又は分注される液体の体積に基づいて定まり得る。 The method of the present invention proceeds with actuation of pump 2 to vary the volume of air within pipette tip 3 in relation to the desired volume to be aspirated or dispensed. The initial control parameters for pump actuation, such as pump speed, are the same for any dispensing process regardless of the liquid 61 being transferred. Preferably, the default control parameters for pump actuation provide sufficient pump speed to produce a substantially measurable change in actuation air pressure during any dispensing process. In some embodiments, the default control parameters may be based on the volume of liquid to be aspirated or dispensed.

ポンプ作動の間、液体処理機器1内の作動空気圧は測定される。より小さな粘性の液体は、一般的に、ピペットチップ3の開口部32を通る流れに対して小さな抵抗を有する。したがって、作動空気圧は、ポンプ作動の間、この液体を分注するとき、大きく増加できない。より大きな粘性の液体は、ピペットチップ3の開口部32を通る流れに対して大きな抵抗を有する傾向がある。したがって、作動空気圧は、ポンプ作動の間、分注誤差を生じる段階まで増加し得る。作動空気圧が、ポンプ作動の間、所定の閾値804(グラフ400を参照)に達するとき、ポンプ2の動作は、作動空気圧が、上述の誤差が生じ得る点になることを防ぐように遅れる、又は止まる。ポンプ2の作動は、作動空気圧が所定の閾値を超えないように制御される。 During pump operation, the operating air pressure within the liquid handling device 1 is measured. Less viscous liquids generally have less resistance to flow through opening 32 of pipette tip 3 . Therefore, the operating air pressure cannot be significantly increased when dispensing this liquid during pump actuation. Liquids of greater viscosity tend to have greater resistance to flow through opening 32 of pipette tip 3 . Thus, the operating air pressure can increase during pump actuation to a point that causes dispensing errors. When the actuation air pressure reaches a predetermined threshold 804 (see graph 400) during pump actuation, operation of the pump 2 is delayed to prevent the actuation air pressure from reaching a point where the above-described error can occur, or stop. Operation of the pump 2 is controlled such that the working air pressure does not exceed a predetermined threshold.

一部の実施形態において、ポンプ2の動作は、作動空気圧が閾値に達するとき、完全に止まり得る。ポンプ2が止まるとき、例えばポンプ停止時間805(グラフ400を参照)において、作動空気圧は、液体がピペットチップ3を出入りするように減衰し始める。ポンプ2の作動は、作動空気圧が下限806(グラフ400を参照)を越えて減衰するとき、再開し得る。一部の場合、ポンプ2の作動は、作動空気圧の上限を超えることなく、所望の体積を送達するために必要なポンプ2の作動をすべて完了するため、複数回、休止且つ再開され得る。上限と下限の値は、特定の分注装置およびピペットチップ3の形状に関しており、実験的に定まり得る。 In some embodiments, operation of pump 2 may stop completely when the operating air pressure reaches a threshold. When pump 2 stops, for example at pump stop time 805 (see graph 400 ), the operating air pressure begins to decay as liquid moves in and out of pipette tip 3 . Operation of pump 2 may resume when the operating air pressure decays above lower limit 806 (see graph 400). In some cases, operation of pump 2 may be paused and resumed multiple times to complete all necessary pump 2 operations to deliver the desired volume without exceeding the upper operating air pressure limit. The upper and lower values relate to the particular pipetting device and pipette tip 3 geometry and can be determined experimentally.

ある実施例において、ポンプ2の速度は制御ループにより調整される。制御ループは、作動空気圧を入力とみなして、ポンプ速度を出力とみなす。この実施例において、作動空気圧が、ポンプ作動の間、上限に達するとき、ポンプ2の速度は、作動空気圧を上限以下に保つため、制御ループにより調整される。この制御モードにより、分注工程をより速く実行できる。 In one embodiment, the speed of pump 2 is regulated by a control loop. The control loop considers the operating air pressure as an input and the pump speed as an output. In this embodiment, when the operating air pressure reaches the upper limit during pump operation, the speed of pump 2 is adjusted by the control loop to keep the operating air pressure below the upper limit. This control mode allows the dispensing process to be performed faster.

ポンプ2は、関連している液体の体積を吸引又は分注するために必要な空気の体積を変化させたとき、止まる。ポンプ2は、吸引又は分注される液体の所望の体積に関連する体積よりも大きな体積を変化させるように作動しないことに留意することが重要である。 Pump 2 stops when it changes the volume of air required to aspirate or dispense the volume of liquid involved. It is important to note that pump 2 does not operate to change volumes greater than the volume associated with the desired volume of liquid to be aspirated or dispensed.

分注工程の第2段階は、ポンプ2が所望の体積に対する作動を完了したとき、例えばポンプ作動完了時間807において開始する。ポンプ作動の停止は、1次システムに対する入力の変化であり、一部の正又は負の値から0までの入力を調整する。ポンプ動作が十分な減速により止まるとき、入力の変化はステップ入力として推定され得る。ステップ入力に対する1次システムの応答は、時定数パラメータにより特徴づけられる。この原理は、信号及びエネルギーシステムのモデルの検討において分かる。時定数は、システムが入力の変化に応答する速度を示す時間である。時定数は、一般的に、システムが、システムに対するステップ入力後の定常状態応答の(1-1/eに等しい)63.2%に達するために必要な時間とみなされる。5つの時定数の時間は、純粋な1次システムが定常状態応答の99.3%に達するために必要な時間とみなされる。この定常状態応答の99.3%において、システムは、一般的に、定常状態に達しているとみなされ得る。したがって、ステップ入力に対する1次システム応答の時定数がリアルタイムで定まるとき、システムが定常状態に達するために必要な時間は合理的に予測され得る。ステップ入力に対するシステム応答の変化の大きさが知られている場合、時定数はリアルタイムで定まり得る。正又は負の値から0までのステップ入力に対するシステム応答の変化の大きさは、ステップ入力の前に測定されるシステム応答と、0入力に対する既知の定常状態の平衡応答との間の差として定まり得る。 The second phase of the dispensing process begins when pump 2 has completed actuation to the desired volume, eg at pump actuation completion time 807 . Stopping pumping is a change in input to the primary system, adjusting the input from some positive or negative value to zero. When the pump action stops due to sufficient deceleration, the change in input can be presumed as a step input. The response of a first order system to a step input is characterized by a time constant parameter. This principle can be seen in the consideration of models of signal and energy systems. The time constant is the time that indicates how fast the system responds to changes in the input. The time constant is generally regarded as the time required for the system to reach 63.2% (equal to 1-1/e) of the steady state response after a step input to the system. A time of 5 time constants is taken as the time required for a pure first order system to reach 99.3% of its steady state response. At 99.3% of this steady state response, the system can generally be considered to have reached steady state. Therefore, when the time constant of the first order system response to a step input is determined in real time, the time required for the system to reach steady state can be reasonably predicted. The time constant can be determined in real time if the magnitude of change in system response to a step input is known. The magnitude of the change in system response for a step input from a positive or negative value to 0 is defined as the difference between the system response measured prior to the step input and the known steady-state equilibrium response to the 0 input. obtain.

分注工程の間、ポンプ2が作動を止めたときから、定常状態802に戻るとき、作動空気圧が指数関数的に減衰(すなわち、指数関数的減衰801)する。一部の実施形態において、指数関数的減衰における圧力応答の時定数は、定常状態802に達するために必要な時間を予測するため、リアルタイムで定まる。このとき、吸引又は分注は完了とみなされる。これは、作動空気圧の変化の大きさが、分注工程が始まる前に測定された参照圧力803(P)を平衡値として用いて、またポンプ2が作動を止めたとき、測定された作動空気圧を1次応答の特性の初期値として用いることにより定まり得るため、可能である。この減衰する圧力応答の時定数を測定することにより、応答が定常な平衡状態に収まる時間が推定され得る。このように、吸引又は分注される液体61の特性に関わらず、圧力応答は、分注工程が完了したとき、予測するために十分な情報を与える。 During the dispensing process, the operating air pressure decays exponentially (ie, exponential decay 801) as it returns to steady state 802 from when the pump 2 stops operating. In some embodiments, the time constant of the pressure response in exponential decay is determined in real time to predict the time required to reach steady state 802 . At this time, the aspiration or dispense is considered complete. This is because the magnitude of the change in actuation air pressure is equal to the measured actuation pressure 803 (P 0 ), measured before the dispense process begins, and using the reference pressure 803 (P 0 ) measured before the dispensing process begins as an equilibrium value, It is possible because it can be determined by using the air pressure as an initial value for the characteristics of the first order response. By measuring the time constant of this decaying pressure response, the time for the response to settle into steady equilibrium can be estimated. Thus, regardless of the characteristics of the liquid 61 being aspirated or dispensed, the pressure response provides sufficient information to predict when the dispensing process is complete.

液体処理機器1の場合、吸引又は分注の第2段階の間、様々な要因が圧力応答の指数関数的減衰に悪影響を及ぼし得る。主な要因は、吸引又は分注される液体61の特性、分注装置の形状、及びピペットチップ3の形状を含む。一部の要因は、一時的に、ピペットチップ3内の液体の体積のような分注工程の間で変化する小さな影響を有してもよい。温度、大気圧、及び湿度のような液体処理機器1の外部の環境要因は、圧力応答に影響を及ぼし得る。分注システムの特有の検討は、1次システムとみなすと、液体が、定常状態802において、ピペットチップ3にあるとき、密閉されている空気の体積の残留真空810である。液体が、定常な平衡状態のピペットチップ3内にあるとき、例えば、吸引工程の後、僅かな負の作動空気圧(すなわち、ピペットチップ3の外側の大気圧に関連している真空)が定常状態の液体処理機器1にある。これにより、液体61をピペットチップ3内に保つ。この残留真空の大きさは、ピペットチップ3内の液体の体積、液体の密度、ピペットチップ3の形状、液体処理機器1の内側の空気の体積に応じる。したがって、残留真空と最終的な定常状態の応答の大きさが工程ごとに変わり得る。 For a liquid handling device 1, various factors can adversely affect the exponential decay of the pressure response during the second stage of aspiration or dispensing. The main factors include the properties of the liquid 61 to be aspirated or dispensed, the shape of the dispensing device, and the shape of the pipette tip 3. Some factors may temporarily have small effects that change during the dispensing process, such as the volume of liquid in the pipette tip 3 . Environmental factors external to liquid handling equipment 1, such as temperature, atmospheric pressure, and humidity, can affect the pressure response. A particular consideration of the dispensing system, considered as a primary system, is the residual vacuum 810 of the volume of air enclosed when the liquid is in the pipette tip 3 at steady state 802 . When the liquid is in the pipette tip 3 in a steady state of equilibrium, e.g. after an aspiration step, a slight negative working air pressure (i.e. the vacuum related to the atmospheric pressure outside the pipette tip 3) causes a steady state is in the liquid treatment equipment 1 of . This keeps the liquid 61 within the pipette tip 3 . The magnitude of this residual vacuum depends on the volume of liquid in the pipette tip 3 , the density of the liquid, the shape of the pipette tip 3 and the volume of air inside the liquid handling device 1 . Therefore, the magnitude of the residual vacuum and final steady-state response can vary from step to step.

ある実施形態において、液体処理機器1の特有の検討により、時定数(τ)は、特定の分注システムの形状の特性に適合するように、一般的に受け入れられている定義から変更される。ある実施例において、時定数は、定常状態の応答の40%に達する圧力応答に必要な時間として定まる。時定数の時間後の作動空気圧を計算する目的に対して、定常状態は、工程の前に測定される大気の参照圧力に等しいとみなされる。ある実施例において、シリンジピストンが(ポンプ作動完了時間807において)所望の体積に対する動作を完了するとき、作動空気圧の大きさはPとして記録される。また、時間はtとして記録される。時定数(Pτ)の時間後の作動空気圧のレベルは以下の数式4により計算される。

Figure 2019133683000008
はポンプ作動前に測定される参照圧力(参照圧力803)である。
は、ポンプ作動の終了時、及び作動空気圧の指数関数的減衰801の開始時に測定される圧力である。 In certain embodiments, due to the particular considerations of the liquid handling device 1, the time constant (τ) is varied from its generally accepted definition to suit the characteristics of the particular dispensing system geometry. In one embodiment, the time constant is defined as the time required for the pressure response to reach 40% of the steady state response. For the purpose of calculating the working air pressure after a time constant, the steady state is taken to be equal to the atmospheric reference pressure measured before the process. In one embodiment, when the syringe piston completes motion to the desired volume (at pump activation completion time 807), the magnitude of actuation air pressure is recorded as P1. Also, the time is recorded as t1 . The level of actuation air pressure after a time constant (P τ ) is calculated by Equation 4 below.
Figure 2019133683000008
P 0 is the reference pressure (reference pressure 803) measured prior to pump actuation.
P1 is the pressure measured at the end of pump actuation and the beginning of the exponential decay 801 of the actuation air pressure.

作動空気圧は、Pτの値に達するまで減衰(指数関数的減衰801)するとき、連続的に測定される。この時間はtτ808として記録される。時定数τは、以下の数式5により、tとtτの差として計算される。

Figure 2019133683000009
The working air pressure is continuously measured as it decays (exponential decay 801) until it reaches the value of . This time is recorded as t τ 808 . The time constant τ is calculated as the difference between t 1 and t τ by Equation 5 below.
Figure 2019133683000009

ある実施例において、ステップ入力が、特定の分注システムの形状の特性に適合するように、時定数の設定と併せて変更されることが必要である後、定常状態の前に通過する複数の時定数の時間に達する。上述の実施例を続けると、ある実施形態に記載のシステムにおいて、定常状態に対する40%の減衰において定まる時定数により、10の時定数の時間の後、定常状態に達し得る。時定数の定義のパラメータ、及び定常状態に達するための複数の時定数は、互いに結び付けられ、システムの形状に基づいて変わり得る。これらのパラメータは実験的に定まり得る。 In some embodiments, the step input needs to be varied in conjunction with the setting of the time constant to match the characteristics of the geometry of the particular dispense system, after which multiple passes before steady state. The time of the time constant is reached. Continuing with the above example, in a system according to one embodiment, with a time constant defined at 40% decay to steady state, steady state may be reached after 10 time constant times. The parameters for defining the time constant and the multiple time constants for reaching steady state are tied together and can vary based on the geometry of the system. These parameters can be determined experimentally.

システムにおける上述の複数の影響により、圧力応答は、同じ制御パラメータにより吸引される同じ液体に対して工程ごとに僅かに変わり得る。この態様を克服して、本発明の方法の信頼性を向上するため、定常状態の予測は、圧力応答の変化率を経時的に測定することにより確認され得る。ある実施例において、圧力応答の変化率は所定の時間間隔にわたって計算される。変化率sは、以下の数式6のように、それぞれの時間間隔の前後の圧力の差を該時間間隔の大きさで割ることにより計算される。

Figure 2019133683000010
sは圧力応答の変化率である。
Pは特定の時間間隔において測定される圧力である。
nは、圧力応答の変化率の測定の開始から経過した時間間隔の数である。
は時間間隔の変化率である。 Due to the multiple effects described above in the system, the pressure response may vary slightly from step to step for the same liquid aspirated with the same control parameters. To overcome this aspect and improve the reliability of the method of the present invention, steady state predictions can be confirmed by measuring the rate of change of the pressure response over time. In one embodiment, the rate of change of pressure response is calculated over a predetermined time interval. The rate of change s is calculated by dividing the difference in pressure before and after each time interval by the magnitude of the time interval, as in Equation 6 below.
Figure 2019133683000010
s is the rate of change of the pressure response.
P is the pressure measured at a specific time interval.
n is the number of time intervals elapsed since the beginning of the measurement of the rate of change of the pressure response.
ts is the rate of change of the time interval.

ある実施例において、圧力応答が所定の時間にわたって僅かに変化するように、圧力応答の変化率が閾値を下回るとき、システムは定常状態に達したことを確認され得る。したがって、本発明の方法の実施形態によれば、2つの条件が、分注工程の完了を保証するため、満たされなければならない。この条件は、システムが、ポンプ作動完了時間807後の10の時定数の時間、待機しなければならないこと、及び圧力応答が、圧力応答の変化率が閾値を下回るまで待機することにより定常状態802に収まることを確認しなければならないことである。図3Bは原則を示す。この原則において、グラフ310の曲線850は、図3Aのグラフ300に示す同じ200μLの水の吸引の間、システムにより計算される作動空気圧の勾配を示す。図3Bのグラフ310は、図3Aのグラフ300と同期して、時定数の時間808、予測される終了時間809、確認された終了時間802のような主要パラメータに関する応答の勾配(変化率)の特徴を示す。確認された終了時間802は、勾配が所定の閾値を下回るとき、この勾配の測定から定まる。また、ある実施例において、圧力センサ9からの測定は、圧力センサの信号の行動平均を計算することによりフィルタをかけられる。好ましくは、圧力センサ9からの圧力測定は、一定のデータレートで連続的に行われる。行動平均は、現在の測定の所定の時間窓における以前の測定の平均を計算することにより定める。好ましくは、フィルタをかけられた圧力信号の出力は、上述の圧力応答の変化率の計算において考慮される圧力の値である。 In one embodiment, it can be determined that the system has reached steady state when the rate of change of the pressure response is below a threshold such that the pressure response varies slightly over time. Therefore, according to embodiments of the method of the present invention, two conditions must be fulfilled to ensure completion of the dispensing process. This condition implies that the system must wait a time constant of 10 times after the pumping completion time 807 and that the pressure response will reach the steady state 802 by waiting until the rate of change of the pressure response is below the threshold. You have to make sure that it fits in the FIG. 3B shows the principle. In this principle, curve 850 of graph 310 shows the slope of the operating air pressure calculated by the system during the same 200 μL water aspiration shown in graph 300 of FIG. 3A. Graph 310 of FIG. 3B is synchronized with graph 300 of FIG. characterize. A confirmed end time 802 is determined from measuring this slope when the slope falls below a predetermined threshold. Also, in one embodiment, the measurements from the pressure sensor 9 are filtered by calculating a behavioral average of the pressure sensor's signal. Preferably, pressure measurements from pressure sensor 9 are made continuously at a constant data rate. A behavioral average is defined by calculating the average of previous measurements over a given time window of the current measurement. Preferably, the output of the filtered pressure signal is the value of pressure considered in the rate of change of pressure response calculations described above.

ある実施例において、上述のパラメータ(例えば、行動平均フィルタの時間窓、圧力応答の変化率の計算の時間間隔、及び定常状態を確認するための圧力応答の変化率の閾値)は、時定数τの関数として定められる。これにより、吸引又は分注される液体61の特性に関わらず、最適なシステム応答を可能にする。例えば、非常に粘性のある液体は、相対的に大きな時定数、及び定常状態に対して関連している非常に大きな指数関数的減衰を有する。この減衰の終了間近において、圧力応答は徐々に変化する。したがって、変化率は、十分な分解能を得るため、長時間にわたって測定される必要がある。比較すると、水溶液は、相対的に小さな時定数を有して、非常に早く、おそらく変化率が粘性のある液体に対して測定される時間よりも早く定常状態に収まる。粘性のある液体の吸引の最適なパラメータが、水溶液の吸引に対する定常状態を定めるため、用いられる場合、工程は効率的ではなくなる。変化率が測定される小さな時間を含む水溶液の吸引の最適なパラメータが、粘性のある液体に対する定常状態を定めるために用いられる場合、定常状態は誤って非常に早く定められ、不正確な分注の結果をもたらす。 In one embodiment, the parameters described above (e.g., the time window for the behavioral average filter, the time interval for calculating the rate of change of pressure response, and the threshold rate of change of pressure response for ascertaining steady state) are the time constant τ is defined as a function of This allows for optimal system response regardless of the properties of the liquid 61 being aspirated or dispensed. For example, very viscous liquids have relatively large time constants and very large exponential decays associated with them for steady state. Near the end of this decay, the pressure response gradually changes. Therefore, the rate of change needs to be measured over a long period of time to obtain sufficient resolution. By comparison, aqueous solutions have relatively small time constants and settle to steady state very quickly, perhaps faster than the time the rate of change is measured for viscous liquids. If the optimum parameters for aspiration of viscous liquids are used to define the steady state for aspiration of aqueous solutions, the process will not be efficient. If optimal parameters for aspiration of aqueous solutions involving small times over which the rate of change is measured are used to establish steady state for viscous liquids, steady state may be erroneously established too quickly, resulting in inaccurate dispensing. results in

ある実施例において、上述のパラメータは、実験的に定まる係数を有する時定数τの線形関数として定められる。この係数は、特定のシステム形状に対して較正され、ポンプ2とピペットチップ3の間の空気の体積、ピペットチップ3の大きさと形状、及びポンプ作動のパラメータを含む要素に応じてもよい。上述のパラメータは、以下の数式7により計算される。

Figure 2019133683000011
行動平均フィルタの時間窓である。
は圧力応答の変化率を定める時間間隔である。
は定常状態に対する圧力応答の変化率の閾値である。
,c,c,c,c,cは、特定の分注システムの形状に固有の実験的に定まる係数である。 In one embodiment, the above parameters are determined as linear functions of the time constant τ with experimentally determined coefficients. This factor may be calibrated for a particular system geometry and dependent on factors including the volume of air between the pump 2 and pipette tip 3, the size and shape of the pipette tip 3, and parameters of pump actuation. The above parameters are calculated by Equation 7 below.
Figure 2019133683000011
t f is the time window of the behavioral average filter.
ts is the time interval defining the rate of change of the pressure response.
s0 is the threshold rate of change of the pressure response to steady state.
c 1 , c 2 , c 3 , c 4 , c 5 , c 6 are experimentally determined coefficients specific to a particular dispensing system geometry.

一部の実施形態において、液体61から取り除かれるピペットチップ3の速度のような追加の制御パラメータが、定常状態の応答に達した後、上記と同様の方法で、時定数から導かれ得る。また、一部の実施形態において、分注工程に対する制御パラメータは、関連している吸引工程の間に定まる時定数から導かれ得る。 In some embodiments, additional control parameters such as the speed of the pipette tip 3 being removed from the liquid 61 can be derived from the time constant after reaching steady state response, in a manner similar to that described above. Also, in some embodiments, control parameters for the dispensing process may be derived from time constants established during the associated aspiration process.

図5を参照して、自動液体移送最適化分注の方法500の実施例のフローチャートが、単純な構成にしたがって、本発明の液体処理機器1を用いて記載されている。この方法500は、人が手動ピペットを操作する方法を模倣して、最適化するために用いられ得る。この方法500は、限定することなく、以下のステップを含んでもよい。 Referring to FIG. 5, a flow chart of an embodiment of a method 500 for automated liquid transfer optimized dispensing is described using the liquid handling device 1 of the present invention according to a simple configuration. This method 500 can be used to mimic and optimize the way a person operates a manual pipette. This method 500 may include, without limitation, the following steps.

ステップ510において、自動液体移送最適化分注を行う装置が与えられる。例えば、図1及び/又は図2に示す液体処理機器1が与えられる。 At step 510, an apparatus for automated liquid transfer optimized dispensing is provided. For example, a liquid treatment device 1 as shown in Figures 1 and/or 2 is provided.

ステップ515において、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8を用いて、ポンプ2は、液体の特性を予め知ることなく、正確な誤差のない分注を保証する方法として、作動空気圧を安全限度内に制限するように制御される。 In step 515, using the electronic controller 7 and/or the optimization algorithm 8, the pump 2 safely adjusts the operating air pressure without prior knowledge of the liquid's properties as a method of ensuring accurate and error-free dispensing. Controlled to limit within limits.

ステップ520において、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8を用いて、ポンプ2は、関連している液体の体積を吸引又は分注するために必要な空気の体積を変化させるように作動する。 At step 520, using the electronic controller 7 and/or the optimization algorithm 8, the pump 2 is operated to vary the volume of air required to aspirate or dispense the associated volume of liquid. do.

ステップ525において、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8を用いて、ポンプ2の作動後のピペットチップ3内の圧力応答は、1次システム応答として扱われる。すなわち、終了時間の予測は、時定数の値に基づいて行われる。この時定数の値は「臨機応変に」定められる。また、圧力応答の変化率が所定の閾値を下回るとき、予測は確認される。変化率と、関連している閾値とを測定するためのパラメータは、時定数の値の関数として定められる。 At step 525, using the electronic controller 7 and/or the optimization algorithm 8, the pressure response within the pipette tip 3 after activation of the pump 2 is treated as the first order system response. That is, the prediction of the end time is performed based on the value of the time constant. The value of this time constant is defined "on the fly". Also, the prediction is confirmed when the rate of change of the pressure response is below a predetermined threshold. Parameters for measuring the rate of change and associated thresholds are defined as a function of the value of the time constant.

図6を参照して、方法600のフローチャートが、本明細書の液体処理機器1を用いて、自動液体移送最適化分注の特定の方法を記載している。この方法600は、限定することなく、以下のステップを含んでもよい。 Referring to FIG. 6, a flowchart of method 600 describes a particular method of automated liquid transfer optimized dispensing using liquid handling device 1 herein. This method 600 may include, without limitation, the following steps.

ステップ610において、自動液体移送最適化分注を行う装置が与えられる。例えば、図1及び/又は図2に示す液体処理機器1が与えられる。 At step 610, an apparatus for automated liquid transfer optimized dispensing is provided. For example, a liquid treatment device 1 as shown in Figures 1 and/or 2 is provided.

ステップ615において、処理される液体の容器が与えられる。また、液体の特性は不明である。例えば、多量の液体61を保持する容器6が与えられる。また、液体61の物理的性質は不明である。 At step 615, a container of liquid to be treated is provided. Also, the properties of the liquid are unknown. For example, a container 6 holding a quantity of liquid 61 is provided. Also, the physical properties of liquid 61 are unknown.

ステップ620において、自動液体移送最適化分注を行う装置のピペットチップが、吸引又は分注のため、液体に挿入される。例えば、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8の制御の下、液体処理機器1のピペットチップ3が、吸引又は分注のため、液体61に挿入される。 At step 620, a pipette tip of an automated liquid transfer optimized dispensing device is inserted into a liquid for aspiration or dispensing. For example, under the control of the electronic controller 7 and/or the optimization algorithm 8, the pipette tip 3 of the liquid handling device 1 is inserted into the liquid 61 for aspiration or dispensing.

ステップ625において、参照圧力が定められる。例えば、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8を用いて、参照圧力が液体61の吸引又は分注の前に定められる。参照圧力は、吸引又は分注工程の前の導管4内と導管4の外側の大気圧と等しい。 At step 625, a reference pressure is determined. For example, using electronic controller 7 and/or optimization algorithm 8, a reference pressure is established prior to aspiration or dispensing of liquid 61 . The reference pressure is equal to the atmospheric pressure inside and outside the conduit 4 prior to the aspiration or dispensing process.

ステップ630において、自動液体移送最適化分注を行う装置のポンプは、液体の吸引又は分注に対して作動する。例えば、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8の制御の下、液体処理機器1のポンプ2は、液体61の吸引又は分注のため、作動する。特に、ポンプ2がシリンジポンプであるとき、シリンジポンプのピストンは、吸引の間、外側に(すなわち、ピペットチップ3から離れて)移動する。また、シリンジポンプのピストンが、分注の間、内側に(すなわち、ピペットチップ3に向けて)移動する。さらに、このステップにおいて、ポンプ作動は、実質的に測定可能な導管4内の圧力の変化を生じるために十分な速度において行われる。 At step 630, the pump of the device for automated liquid transfer optimized dispensing is activated to aspirate or dispense liquid. For example, under the control of the electronic controller 7 and/or the optimization algorithm 8, the pump 2 of the liquid handling device 1 is activated for aspiration or dispensing of the liquid 61. In particular, when the pump 2 is a syringe pump, the piston of the syringe pump moves outward (ie away from the pipette tip 3) during aspiration. Also, the piston of the syringe pump moves inwards (ie towards the pipette tip 3) during dispensing. Further, in this step, pumping is performed at a sufficient speed to produce a change in pressure within conduit 4 that is substantially measurable.

ステップ635において、導管内の圧力応答は測定される。例えば、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8は、圧力センサ9から値を測定するため、また液体処理機器1の導管4内の圧力応答を測定するために用いられる。 At step 635, the pressure response within the conduit is measured. For example, electronic control 7 and/or optimization algorithm 8 are used to measure values from pressure sensor 9 and to measure the pressure response within conduit 4 of liquid treatment device 1 .

ステップ640において、自動液体移送最適化分注を行う装置の作動空気圧は定められる。例えば、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8を用いて、液体処理機器1の導管4の作動空気圧が定められる。 At step 640, the operating air pressure of the device for automated liquid transfer optimized dispensing is determined. For example, the electronic control 7 and/or the optimization algorithm 8 are used to determine the operating air pressure of the conduit 4 of the liquid treatment equipment 1 .

ステップ645において、作動空気圧は、自動液体移送最適化分注を行う装置のポンプの動作の速度の制御を通して、所定の限界内に保たれる。例えば、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8の制御の下、導管4内の作動空気圧は、液体処理機器1のポンプ2の動作の速度の制御を通して、所定の限界内に保たれる。 At step 645, the operating air pressure is maintained within predetermined limits through control of the speed of operation of the pumps of the automated liquid transfer optimized dispensing system. For example, under the control of the electronic controller 7 and/or the optimization algorithm 8, the working air pressure in the conduit 4 is kept within predetermined limits through control of the speed of operation of the pump 2 of the liquid treatment equipment 1. .

ステップ650において、ポンプの作動は、関連している液体の体積を吸引又は分注するために必要な空気の体積の変化の後、止まる。例えば、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8の制御の下、ポンプ2の作動は、ポンプ2が、吸引又は分注される所望の液体61の体積に応じるピペットチップ3内の空気の体積を変化したとき、止まる。したがって、ポンプ2の作動が止まるとき、液体は、平衡状態(すなわち、定常状態)に達するまで、吸引又は分注され得る。また、ポンプ作動の停止は、実質的に測定可能な作動空気圧に対する1次応答を生じるためのステップ入力として作用するように、ポンプ2の速度の十分な減速により行われる。 At step 650, pump operation ceases after a change in the volume of air required to aspirate or dispense the associated volume of liquid. For example, under the control of the electronic controller 7 and/or the optimization algorithm 8, operation of the pump 2 causes the pump 2 to adjust the amount of air in the pipette tip 3 according to the desired volume of liquid 61 to be aspirated or dispensed. Stops when the volume changes. Thus, when the pump 2 stops operating, liquid can be aspirated or dispensed until equilibrium (ie steady state) is reached. Also, cessation of pump actuation is effected by a sufficient reduction in the speed of pump 2 to act as a step input to produce a substantially measurable first order response to actuation air pressure.

ステップ655において、自動液体移送最適化分注を行う装置の導管内の定常状態の圧力応答が確認される。例えば、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8を用いて、液体処理機器1の導管4内の定常状態の圧力応答が、圧力応答の勾配を経時的に測定することにより確認される。 At step 655, the steady-state pressure response within the conduit of the automated liquid transfer optimized dispense device is ascertained. For example, using the electronic controller 7 and/or the optimization algorithm 8, the steady state pressure response within the conduit 4 of the liquid treatment equipment 1 is ascertained by measuring the slope of the pressure response over time.

図5,6を再び参照して、自動液体移送最適化分注の方法500及び/又は方法600のステップの間、液体移送工程は、誤差のない工程を保証するため、及び最大の精度と効率に対して工程を終了するために必要な時間を予測且つ確認するため、電気制御部7、及び/又は最適化アルゴリズム8により測定されて、自動的に調整される。この方法は、工程の終了時における定常状態を確認するため、圧力応答の変化率を利用することにより、環境条件、液体特性の通常の差、システム構成要素の物理的分散により生じる変化の影響を受けにくい。 Referring again to FIGS. 5 and 6, during the steps of method 500 and/or method 600 of automated liquid transfer optimized dispensing, the liquid transfer process is controlled to ensure an error-free process and for maximum accuracy and efficiency. measured and automatically adjusted by the electronic controller 7 and/or the optimization algorithm 8 to predict and ascertain the time required to complete the process for . This method accounts for the effects of changes caused by environmental conditions, normal differences in liquid properties, and physical distribution of system components by using the rate of change of the pressure response to ascertain steady state conditions at the end of the process. Hard to accept.

一部の実施形態において、本発明の液体処理機器1と方法500,600は、液体の特性を予め知ることなく、この装置がいずれかの液体を分注できるようにすることにより、自動分注を行う装置の使用者の経験を単純化して、自動分注を行う装置を用いるための障壁を低下し得る。例えば、従来の自動液体処理機器と比べると、本発明の液体処理機器1と方法500,600は、(1)自動的な液体処理をプラグラムするとき、液体の特性を定める必要、及び(2)それぞれの処理される特定の液体に対する分注パラメータを較正する必要を減少させる、又は完全に無くす手段を提供する。 In some embodiments, the liquid handling device 1 and methods 500, 600 of the present invention provide automated dispensing by allowing the device to dispense any liquid without prior knowledge of the properties of the liquid. It may simplify the user experience of devices that perform automatic dispensing and lower the barriers to using devices that perform automated pipetting. For example, compared to conventional automated liquid-handling instruments, the liquid-handling instrument 1 and methods 500, 600 of the present invention reduce (1) the need to define liquid properties when programming automated liquid-handling, and (2) It provides a means of reducing or completely eliminating the need to calibrate dispensing parameters for each specific liquid being processed.

長期間の特許法条約に従って、「ある」及び「所定の」という用語は、請求項を含む本発明において用いられるとき、「1つ以上」を示す。したがって、例えば、「主題」は、文脈が明確に反しない限り(例えば、複数の主題など)、複数の主題を含む。 In accordance with the long standing patent law treaty, the terms "a" and "predetermined" refer to "one or more" when used in the present invention, including the claims. Thus, for example, reference to "subject" includes multiple subjects unless the context clearly dictates otherwise (eg, multiple subjects, etc.).

本明細書及び請求項を通して、「備える」という用語は、文脈が他を必要とする場合を除いて、非排他的な意味で用いられる。同様に、「含む」という用語、及び「含む」の文法的な変形は、限定されないことを目的としている。したがって、リスト内の項目を記述することは、列挙された項目の代わりになる、又は追加され得る他の項目を除外しない。 Throughout the specification and claims, the term "comprising" is used in a non-exclusive sense, unless the context requires otherwise. Similarly, the term "include" and grammatical variations of "include" are intended to be non-limiting. Thus, describing an item in a list does not exclude other items that may be substituted for or added to the listed item.

本明細書及び添付されている請求項の目的に対して、他の指示がない限り、本明細書及び請求項で用いられる量、大きさ、寸法、比率、形状、定式、パラメータ、割合、数、特性、及び他の数値のすべての表現は、すべての場合、「約」という用語が、値、量、又は範囲と共に明確に表現されないとしても、「約」という用語により修飾されると分かる。したがって、反対の指示がない限り、以下の明細書及び添付されている請求項に記載されている数字のパラメータの集合は、強いられる必要がない一方、本発明の主題により得られるように求められる所望の特性に応じて、適切、及び/又は要求に対して大きく、又は小さくなる反射の公差、変換係数、数字の丸め、測定誤差など、及び当業者に知られている他の要素である。例えば、「約」という用語が、値を参照するとき、一部の実施形態において、所定の量に対して±100%、±50%、±20%、±10%、±5%、±1%、±0.5%、±0.1%を含むことを示し得る。したがって、この変化は、本発明の方法を行う、又は本発明の構成を用いることに適切である。 For the purposes of this specification and the claims appended hereto, unless otherwise indicated, quantities, sizes, dimensions, ratios, shapes, formulas, parameters, ratios, numbers used in this specification and claims , properties, and other numerical expressions are in all cases modified by the term "about," even if the term "about" is not expressly expressed in conjunction with a value, amount, or range. Accordingly, unless indicated to the contrary, the set of numerical parameters set forth in the following specification and appended claims need not be constrained, but sought to be obtained by the present subject matter. Reflection tolerances, conversion factors, rounding of numbers, measurement errors, etc., and other factors known to those skilled in the art, may be appropriate and/or required to be large or small, depending on the desired properties. For example, when the term "about" refers to a value, in some embodiments ±100%, ±50%, ±20%, ±10%, ±5%, ±1 %, ±0.5%, ±0.1%. This variation is therefore suitable for performing the method or using the composition of the invention.

また、「約」という用語は、1以上の数字又は数字の範囲に関して用いられるとき、範囲内のすべての数字を含み、すべての数字を参照して理解されて、また数値より大きな、または小さな境界を広げることにより、範囲を調整する。端点により数字の範囲を記載することは、範囲に含まれるすべての数字、例えばすべての整数を含み、また小数(例えば、1,2,3,4,5を含む1~5の記述、及び例えば、1.5,2.25,3.75,4.1などの小数)を含み、さらに該範囲内のいずれかの範囲を含む。 Also, the term "about," when used in reference to one or more numbers or a range of numbers, is understood to include and refer to all numbers within the range and to bounds greater or less than the numerical value. Adjust the range by widening the . The recitation of numerical ranges by endpoints includes all numbers subsumed within the range, such as all integers, and also recitations of fractional numbers (such as 1, 2, 3, 4, 5 from 1 to 5, including 1, 2, 3, 4, 5, and for example , 1.5, 2.25, 3.75, 4.1, etc.), and also includes any range within such ranges.

上述の主題が、明確性のため、図と実施例により詳細に記載される一方、所定の変更と修正が、添付されている請求項の範囲内で実施され得ることが、当業者により分かる。 While the above subject matter has been described in detail with figures and examples for clarity, it will be appreciated by those skilled in the art that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims.

Claims (21)

自動液体移送最適化分注のための装置であって、
ポンプと、
前記ポンプと流体連結しているピペットチップとを備えており、
前記ピペットチップは、作動空気圧を含む導管を備えており、
前記導管の前記作動空気圧は、前記導管の外側の大気圧に関連しており、
前記作動空気圧は上限と下限を有しており、
前記装置は、
前記導管と接続している圧力センサを備えており、
前記圧力センサは、前記作動空気圧、前記導管の外側の前記大気圧、及び前記ピペットチップによる液体の吸引又は分注により生じる前記作動空気圧の変化を測定するように構成されており、
前記装置は、
前記ポンプ及び前記圧力センサと電気的に連結している制御部を備えており、
前記制御部は、
前記圧力センサからの入力を受け取り、
前記ポンプの速度を指示して、
前記ピペットチップによる不明な液体の吸引と分注の間、前記ポンプの前記速度の調整により、前記作動空気圧を前記上限以下又は下限以上保ち
前記装置は、
フレームに固定され、前記制御部と電気的に通信している垂直線形アクチュエータを備えており、
前記垂直線形アクチュエータはポンプとピペットチップと動作できるように接続され、アクチュエータ主ねじに沿って前記装置を垂直に動かすアクチュエータモータと動作できるように接続されている、
ことを特徴とする装置。
An apparatus for automated liquid transfer optimized dispensing, comprising:
a pump ;
a pipette tip in fluid communication with the pump;
the pipette tip comprises a conduit containing working air pressure ;
the operating air pressure in the conduit is related to the atmospheric pressure outside the conduit;
the working air pressure has an upper limit and a lower limit;
The device comprises:
a pressure sensor in communication with the conduit;
the pressure sensor is configured to measure the working air pressure, the atmospheric pressure outside the conduit , and changes in the working air pressure caused by aspirating or dispensing liquid with the pipette tip;
The device comprises:
a controller in electrical communication with the pump and the pressure sensor;
The control unit
receiving input from the pressure sensor;
indicating the speed of said pump,
adjusting the speed of the pump to maintain the operating air pressure below or above the upper limit during aspiration and dispensing of unknown liquids with the pipette tip;
The device comprises:
a vertical linear actuator fixed to the frame and in electrical communication with the controller;
said vertical linear actuator is operatively connected to a pump and pipette tip and is operatively connected to an actuator motor for moving said device vertically along an actuator lead screw;
A device characterized by:
前記ポンプは、
モータ、
第2主ねじ、
前記制御部と動作できるように接続している線形モーションガイド、
及び前記モータと動作できるように接続しているシリンジを備えることを特徴とする、請求項1の装置。
The pump is
motor,
a second lead screw;
a linear motion guide in operative connection with said control;
and a syringe in operative connection with said motor.
自動液体移送最適化分注の方法であって、
請求項1に記載の装置を与えるステップと、
前記ピペットチップの前記導管内の前記液体を吸引又は分注するステップと、
前記液体の吸引又は分注の間、前記ピペットチップの前記導管内の前記作動空気圧を前記最大空気圧の最大閾値以下又は最小閾値以上の圧力レベルに制限するように、前記ポンプの速度を調整するステップと、
前記導管内の空気の体積を変化させるように、前記ポンプを作動するステップとを備えており、
前記空気の体積は、吸引又は分注される前記液体の所望の体積に応じる、ことを特徴とする方法。
A method for automated liquid transfer optimized dispensing, comprising:
providing a device according to claim 1;
aspirating or dispensing the liquid in the conduit of the pipette tip;
adjusting the speed of the pump to limit the working air pressure in the conduit of the pipette tip to a pressure level below a maximum air pressure maximum threshold or above a minimum threshold of the maximum air pressure during aspiration or dispensing of the liquid; When,
actuating the pump to change the volume of air in the conduit;
A method, characterized in that the volume of air depends on the desired volume of the liquid to be aspirated or dispensed.
前記方法は、
前記液体を保持する容器を与えるステップと、
吸引又は分注のため、前記ピペットチップを前記液体に挿入するステップを備えることを特徴とする、請求項3の方法。
The method includes:
providing a container holding said liquid ;
and inserting said pipette tip into said liquid for aspiration or dispensing.
前記方法は、前記導管内の参照圧力を定めるステップを備えており、
前記参照圧力は、いずれかの液体が前記導管内にない間、前記導管内の圧力であることを特徴とする、請求項3の方法。
The method comprises establishing a reference pressure within the conduit,
4. The method of claim 3 , wherein said reference pressure is the pressure within said conduit while no liquid is within said conduit.
前記参照圧力は、前記導管内、及び前記導管の外側の大気圧と等しいことを特徴とする、請求項5の方法。 6. The method of claim 5 , wherein said reference pressure is equal to atmospheric pressure inside said conduit and outside said conduit. 前記液体を吸引又は分注するステップは、前記ポンプを作動することを備えることを特徴とする、請求項3の方法。 4. The method of claim 3 , wherein the step of aspirating or dispensing the liquid comprises activating the pump. 前記圧力センサにより前記導管内の圧力を測定するステップを備える、請求項3の方法。 4. The method of claim 3 , comprising measuring pressure within the conduit with the pressure sensor. 前記圧力センサの信号の行動平均を計算することにより、前記圧力センサによる測定にフィルタをかけるステップを備える、請求項8の方法。 9. The method of claim 8 , comprising filtering the pressure sensor measurements by calculating a behavioral average of the pressure sensor signal. 前記行動平均は、所定期間内のすべての測定の平均を計算することにより定まることを特徴とする、請求項9の方法。 10. The method of claim 9 , wherein the behavioral average is determined by calculating the average of all measurements within a predetermined time period. 前記制御部は、前記導管内の前記作動空気圧を前記最大作動空気圧以下の圧力に保つように作動する間、前記ポンプの前記速度を調整することを特徴とする、請求項3の方法。 4. The method of claim 3 , wherein said control adjusts said speed of said pump while operating to maintain said operating air pressure in said conduit at a pressure below said maximum operating air pressure. 前記方法は、前記ポンプが前記導管内の前記空気の体積を変化させるように作動した後、前記導管内の定常状態の圧力応答を確認するステップを備える、請求項3の方法。 4. The method of claim 3 , wherein the method comprises identifying a steady-state pressure response within the conduit after the pump is operated to change the volume of air within the conduit. 前記定常状態の圧力応答を確認するステップは、前記圧力応答の勾配を経時的に測定することを備えることを特徴とする、請求項12の方法。 13. The method of claim 12 , wherein confirming the steady-state pressure response comprises measuring a slope of the pressure response over time. 前記勾配は、以下の数式1の公式を用いて、所定の時間間隔の前後の圧力の差を前記時間間隔の大きさで割ることにより計算されて、
sは前記圧力応答の前記勾配(時間的変化率)であり、
nは、勾配の測定の開始から経過した前記時間間隔の数であり、
Pは圧力であり、
は勾配の時間間隔であることを特徴とする、請求項13の方法。
Figure 2019133683000001
The slope is calculated by dividing the difference in pressure before and after a given time interval by the magnitude of the time interval using the formula of Equation 1 below:
s is the slope (temporal rate of change) of the pressure response;
n is the number of said time intervals that have elapsed since the beginning of the slope measurement;
P is the pressure,
14. The method of claim 13 , wherein ts is the time interval of the slope.
Figure 2019133683000001
前記ポンプはシリンジとピストンを備えており、
前記ポンプを作動するステップは、
吸引の間、前記ピストンを前記シリンジから外側に移動させること、
及び分注の間、前記ピストンを前記シリンジに向けて移動させることを備えることを特徴とする、請求項3の方法。
said pump comprising a syringe and a piston,
The step of activating the pump comprises:
moving the piston outward from the syringe during aspiration;
and moving the piston toward the syringe during dispensing .
前記ポンプを作動するステップは、実質的に測定可能な前記導管内の圧力の変化を生じるために十分な速度で行われることを特徴とする、請求項3の方法。 4. The method of claim 3 , wherein actuating the pump occurs at a rate sufficient to produce a substantially measurable change in pressure within the conduit. 前記作動空気圧は、時定数の指数関数的減衰の期間の後、以下の数式2により計算されて、
τは前記作動空気圧であり、
は参照圧力であり、
は、前記ピストンの動作の終了時、及び指数関数的減衰の開始時の圧力であることを特徴とする、請求項3の方法。
Figure 2019133683000002
The working air pressure, after a period of exponential decay with a time constant, is calculated by Equation 2 below:
P τ is the working air pressure;
P 0 is the reference pressure,
4. Method according to claim 3 , characterized in that P1 is the pressure at the end of the movement of the piston and the beginning of the exponential decay.
Figure 2019133683000002
前記作動空気圧がPτの値に達するまで減衰するとき、前記作動空気圧を連続的に測定するステップを備えることを特徴とする、請求項17の方法。 18. The method of claim 17 , comprising continuously measuring the operating air pressure as the operating air pressure decays until it reaches a value of P[ tau ]. 前記ポンプの作動の終了は、前記作動空気圧に対して実質的に測定可能な1次応答を生じるためのステップ入力としての役割を果たす前記ポンプの速度の減速を伴うことを特徴とする、請求項3の方法。 4. The claim characterized in that the termination of actuation of said pump is accompanied by a reduction in speed of said pump which serves as a step input to produce a substantially measurable first order response to said actuation air pressure. 3 ways. 前記液体を分注の前記装置に適合させるためのパラメータを定めるステップを備えることを特徴とする、請求項3の方法。 4. A method according to claim 3 , comprising the step of determining parameters for adapting the liquid to the device for dispensing. 前記パラメータは、以下の数式3と数式4により計算されて、
はフィルタリングを行う行動平均の時間窓であり、
は勾配設定の時間窓であり、
は定常状態に対する勾配の閾値であり、
,c,c,c,c,cは、分注システムの形状に固有の実験的に定まる係数であることを特徴とする、請求項20の方法。
Figure 2019133683000003
Figure 2019133683000004
The parameters are calculated by the following Equations 3 and 4 ,
t f is the time window of the filtering behavioral average ,
t s is the time window for slope setting,
s 0 is the slope threshold for steady state,
21. The method of claim 20 , wherein c1 , c2, c3 , c4 , c5, c6 are experimentally determined coefficients specific to the geometry of the dispensing system.
Figure 2019133683000003
Figure 2019133683000004
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