小体积液体的抽吸与分配的制作方法

专利名称：小体积液体的抽吸与分配的制作方法
技术领域：
本发明涉及小体积液体的抽吸与分配，尤其是诊断化验领域中的小体积液体抽吸 与分配。本发明具体涉及一种用小体积的经加热或冷却的气体来抽吸与分配液体的计量装置。
背景技术：
计量装置为本领域所周知，诸如那些用于医疗诊断应用的计量装置。计量装置 (例如吸移器)大体上被分类为软系统或硬系统。在软系统中，被抽吸或计量的液体通过大 体积的空气从例如活塞泵等泵浦源分离。当计量较大体积的液体(例如2yL或以上)时， 软系统一般都很好地发挥作用。但是，软系统不能胜任小体积液体的抽吸。这部分地是因 为在软系统中，空气体积通常大于200 μ L，由于空气的可压缩性使空气相当于软弹簧。因 此，流体粘度和流体表面能对于计量性能有显著影响，这使得难以精确计量小体积的液体。 在硬系统中，泵(例如活塞泵)驱动一柱“工作液”来抽吸或分配被计量的液体。工作液和 被计量液由气隙分隔开。惯性效应、声学效应和脱气现象对系统性能有负面影响。因而，已 知的系统不能胜任于分配小体积液体，尤其不能精确且准确地分配小体积液体，例如在低 微升(low-microliter)或亚微升(sub-microliter)范围内的小体积液体。常规的计量装置另一问题是泵系统通常很重且尺寸庞大。基于上述理由，需要有一种能够比已知计量装置更准确且精确地计量小体积液体 的装置。还需要一种比已知计量装置更轻且更小的计量装置。

发明内容
本发明旨在提供可解决上述对于用于计量小体积液体的装置的需求的设备和方 法。本发明还旨在提供可解决上述对于比已知装置更轻且更小的计量装置的需求的设备。根据本发明的一个方面，提供了一种用于抽吸与分配液体的计量装置，该装置包 括外壳；至少一个装在该外壳内的泵送介质容纳室；具有与该至少一个室成流体连通的 近端和与外部环境成流体连通的远端的管道；至少一个给该泵送介质容纳室提供热或冷的 来源的热源或冷源；以及至少一个用于测量该室内部的温度的温度传感器。在一优选实施 例中，该热源或冷源是一种制造在半导体基材上的热电加热器，该温度传感器制造在半导 体基材上，有一外壳至少部分地围绕该半导体基材，设有用于安装该外壳的电路板，并设有 从该半导体基材延伸到该电路板的电导线。本发明的另一方面提供用于抽吸与分配液体的计量装置。该装置包括外壳；装 在该外壳内的泵送介质(优选为气体)容纳室；具有与该室成流体连通的近端和与外部环 境成流体连通的远端的管道；给该泵送介质容纳室提供热或冷的来源的热源或冷源；以及用于测量该室内部的温度的温度传感器。在一优选实施例中，该装置还包括用于测量该室 内部的泵送介质压力的压力传感器。 本发明的另一方面提供一种抽吸与分配液体的方法。该方法包括提供用于抽吸 与分配液体的计量装置，该装置包括外壳；装在该外壳内的泵送介质(优选为气体)容纳 室、具有与该室成流体连通的近端和与外部环境成流体连通的远端的管道、给该泵送介质 容纳室提供热或冷的来源的热源或冷源；以及用于测量该室内部的温度的温度传感器；提 供要抽吸的液体源；使该管道远端与该液体接触；用该热源或冷源冷却该泵送介质容纳室 以将第一数量的液体抽吸到该装置中；以及加热该泵送介质容纳室以从该装置分配第二数 量的液体。本发明的又一方面提供一种确定样品中一种或多种分析物的存在或数量的方法。 该方法包括提供如上所述的计量装置；将样品提供在样品容器中；从该容器抽吸选定量 的样品；将该样品分配到测试元件上；任选地提供一种或多种试剂；温育所述接受元件；以 及进行样品的测量以确定样品中分析物的存在或数量。根据本发明的又一方面，提供了一种诊断分析仪。该分析仪包括包括上述计量装 置的液体分配或抽吸台；样品源和测试元件；任选的试剂源；温育室；以及用于分析样品的
测量装置。由下文的优选实施例的详细描述，本发明更多的目的、特征和优点对于本领域技 术人员而言是显而易见的。


图1表示根据本发明一优选实施例的计量装置。图2表示根据本发明另一优选实施例的计量装置。图3表示根据本发明另一优选实施例的计量装置。图4是表示根据本发明另一优选实施例的计量装置的示意性剖视图。图5a_5d是表示根据本发明另一优选实施例的微型化计量装置的各种示意图。图6a_6d是表示根据本发明另一实施例的装于电子电路板上的微型化计量装置 的示意性局部剖视图和横断面视图。
具体实施例方式本发明的一种方面是利用与温度变化相应的泵送介质体积变化来抽吸与分配小 体积(例如小微升(small-microliter或亚微升)的液体的计量装置。可被抽吸或分配的 液体量一般在约0. 2yL至5yL的范围，优选彡2 μ L、彡1 μ L、彡0. 5 μ L低至0. 2 μ L以及 更甚至低至0. 05 μ L0该计量装置包括至少一种容纳泵送介质的室，诸如空气或任何其他 合适的气体，例如C02、N2等惰性气体或例如Ar、He等稀有气体。其他可使用的泵送介质包 括如金属等热膨胀系数高的固体或如乙醇等液体。金属可制成流动性固体形式，例如小珠、 颗粒等。以下，将针对空气对本发明进行描述，但是，可使用任何上述的泵送介质，特别是气 体。该室与管道成流体连通，而该管道也与外部环境成流体连通。“外部环境”包括在该室 和该管道外侧的环境，诸如环境大气或要被抽吸或分配的液体。该室仅通过该管道开放至 外部环境。优选地，该室只有单个孔与外部环境连通。当然可以有便于与监测装置(例如温度或压力传感器)连通的孔。设有与该计量装置的至少该室成热连通的加热或冷却源。尽管加热或冷却源通常 只与该室成热连通，但也存在着该加热或冷却源也与该管道的一部分或全部成热连通的情 况。如以下更深入讨论，本发明是基于在该室中产生的温差，该温差对应于体积变化。该体 积变化可由热源产生，所述热源将气体加热到第一温度，由于自主发生的与外部环境的传 热，该室中的气体冷却到环境温度，相应地导致体积变化，压力因此也下降。因而，不需要单 独的冷却源。同样地，该体积变化可由冷却源产生，该冷却源将气体冷却，由于自主发生的 与外部环境的传热，该室中的气体加热到环境温度，相应地导致体积变化。因而，不需要单 独的加热源。但是，在一优选实施例中，既设有加热源又设有冷却源，以实现与自主发生的 传热相比更快的加热和冷却。 加热和/或冷却源可以是本领域中任何已知的加热和/或冷却源。例如基于帕尔 贴效应(Peltier effect)的热电冷却或加热，诸如热电热泵，该热泵或可加热、或可冷却或 者这二者都可进行。另一种加热和/或冷却源可为在外部进行加热和/或冷却并通过管线 或管路提供到计量装置的液体。管道可提供在要进行抽吸或分配的液体和空气室之间的流体连通。界定空气室的 外壳可包括任何合适的材料如塑料、金属、陶瓷等，优选塑料等热绝缘材料。管道可为计量 装置的非一次性延伸部分，或者是装配到计量装置上的单独的一次性延伸部分，优选以摩 擦配合装配。在另一实施例中，管道既包括一次性部分又包括非一次性部分，以有利地装入 细长管内。例如，该非一次性部分可为计量装置外壳的细长延伸部分，以便于插入狭窄的液 体容器，诸如诊断分析仪中使用的样品容纳管。计量装置中相对长且窄的管道的优点在于， 样品液体温度对该室中的温度几乎没有影响。该一次性部分可为计量尖头(metering tip) 的形式。该计量尖头可以是管道的接触液体的唯一部分，从而防止污染。管道优选是小截面直径的毛细管。毛细管可用多种材料制造，其中包括但不限于 金属、玻璃、塑料、石英、陶瓷和各种硅酸盐。非一次性管道的材料可为塑料或金属，而一次 性管道的材料优选为塑料，以使液体和空气之间的传热减至最低。毛细管底部处的外径优 选小于1mm，以使抽吸后液体分离时的弯液面效应减至最低。如上所述，公知的计量装置的显著问题在于不能精确且准确地抽吸与分配小体积 液体。计量小体积液体中的一些问题包括毛细管效应和粘度效应，这些效应取决于液体的 性质。因而，不同液体会呈现不同的性质，诸如毛细管效应和粘度效应。在本发明中，已经找到了使计量装置基本上与流体性质无关或对流体性质不敏感 的方法。换言之，本发明的一个显著特征在于在计量装置内提供相对小的空气体积。该空气 体积一般为< 50 μ L，优选< 40 μ L，更优选< 30 μ L，甚至更优选< 25 μ L，最优选约20 μ L 或15 μ L或10 μ L或5 μ L。该空气体积包括室和管道这二者，但管道的体积相对于室而言 一般较小。如下所述，使用小体积空气可使系统基本上与液体性质无关。这据认为是因为 与较大(例如大一个数量级)体积空气相比，小体积空气具有相对的不可压缩性。这使得 空气相当于相对刚性的空气弹簧，对于如毛细管压力等其他的力较不敏感。此外，小体积空 气也可增强计量装置中该空气和加热或冷却源之间的传热效率，特别是在室内部该空气和 加热或冷却表面之间的接触表面积相比于室的高度较大时。管道一般较长，截面面积较小， 以充当被抽吸液体和室空气之间的热绝缘体。
为了证实流体性质对本发明的影响可以忽略，给出下面的示例。如上所述的计量 装置将管道的远端插入到要计量的液体中。将计量装置的该至少一个室中的空气冷却。在 降低温度后，室和管道中的空气体积收缩，形成负压而抽吸或者说拉入液体。液体流入并在 室和导管中的压力与环境压力(例如大气压)相同时达到平衡(暂时忽略重力和毛细管效 应)。理想气体定律将空气压力(ρ)、体积(V)和温度⑴的关系通过pV = nRT表达。
达到平衡后(处于与环境压力相同的恒压)，空气体积变化与温度具有如下关系 γ τ
当温度从T1变化到T2,空气体积的增加可由下式算出
f τ \AF = F2-F1 = =^--I V1(1)
V J 假定T1 = 250C (或298Κ，室温)且V1 = 20 μ L，要产生0. 2 μ L的空气体积增加， 温度T2应上升到27. 980C。要产生0. 2 μ L的空气体积下降，温度T2应下降到22. 02°C。假定体积保持恒定，则相同的温度变化可产生压力变化，并可由下式算出
(τ 、么P= P2-P1=P”对于20 μ L空气体积中0. 2 μ L的体积变化所需的2. 98°C的温度变化，压力变化为 10132. 5达因/cm2。这个相对较大的热压力变化是由所涉及的空气体积较小所致。但是，如果V1 = 200 μ L，则0. 2 μ L的空气体积增加只需0. 298°C的温度改变，这 很难准确达到。所得到的压力变化比V1 = 20 μ L时的压力变化小10倍，这会导致系统难 以克服毛细管效应。为了证实毛细管压力对于本发明一优选实施例的影响，提供了一个半径为0. 5mm 的导管。假定液体具有表面张力70达因/cm(对于液体而言属高端)，可能的最大毛细管压 力在该液体形成半球面时在导管出口端产生，为
2σ 2x70 ^ΟΛΛ
ρ =——=-=2800 达因/cm2。
r 0.05与以上计算的热压力相比，该值相对较小( 27. 6% )。鉴于所涉及的液体体积 较小，重力的影响更小。大多数生物流体的表面张力范围在40和55达因/cm之间。表面 张力导致的压力变动在
2Δσ 2x15 ,ΛΛ
ρ =---= 600 达因/cm2.
r 0.05以内。这只是以上计算的热压力的约6%。因此，可以将前述的理想化模型用于本 发明，并因此本发明提供对于液体性质较不敏感的计量装置。这与常规的计量装置相比是 一个显著优点。因而，空气室内的优选温度改变应在1至30°C、1至10°C的数量级上，更优 选彡1°C，更优选彡2°C，并且更优选彡3°C。如以下的表2中给出的初始测试所示，本发明的热泵已显示了对于抽吸体积小于IyL的流体的极好性能。在一些实施例中，最理想的是让热泵工作在较宽的流体体积范 围，尤其是工作在该范围的较低端(例如从0. 05 μ L至1 μ L)，并具有大于2. 5°C的操作温 度差，以便更好地控制温度，使温度的不精确和不准确造成的误差减至最低。但是，温度变 化不应过大，这是由于热量上的考虑，以及加热源的效率和其加热能力上的限制。同时(at the mean time)，腔内的初始空气体积应小于20 μ L，以使系统足够刚性并使该系统内的总 空气体积最小化。下表1示出了热泵室内的计算出的作为温度变化(AV)函数的空气体积变化 (ΔΤ)及初始空气体积的非限制性例子。为了产生体积差，将探针预热到温度50°C，然后让 其冷却。当探针冷却时，探针内的空气体积从表1上端所示的初始量收缩至初始值减去每 个Δ T对应的Δ V。表 1 例如，对于5 μ L的室内的初始空气体积，如果温度变化在2. 5至30°C之间的范围 内，则体积变化在0. 039至0. 464 μ L之间。对于较大的室内部初始空气体积，可达到较大 的空气体积变化以用同样的温度变化抽吸更多的液体。但是，在抽吸较小体积的液体(例 如小于0. 05 μ L)时不能做得一样好。因此，一优选实施例提供了多个热室，优选各自具有自身的加热/冷却源，从而形 成可独立工作以实现用2. 5至30°C的温度变化抽吸0. 05至1 μ L的流体的目的热计量装 置。图4(下文将作更详细描述)显示了使用双室的想法。作为一例，图4中假设各室具有5μ L的初始空气体积，如果抽吸液体体积小于 0. 4 μ L，则只有左腔需要以温度变化进行操作。如果想要抽吸的体积大于0. 4 μ L，则左右两 个腔可同时或依次进行操作，其中同时操作可实现快速的抽吸或分配。如果各室中的温度 下降30°C，则各室合在一起将抽吸最多达0. 92 μ L的流体。可使用任何合适数量的室实现更大的抽吸体积范围，例如三个、四个或更多的室。先将提及附图中所示的优选实施例。图1表示根据本发明的优选实施例的计量装 置10。具有预定几何形状的包含空气的室11装有温度传感器12和任选的压力传感器13。 压力传感器尽管不是必要的，但它可提供监测计量错误的手段，所述错误例如本领域所周 知的顶端堵塞或空气泡。此外，通过结合所测得的温度用下式计算所抽吸的体积，该压力可 用来增加计量体积的精确度和准确度V = nRT/p，式中R为理想气体常数。室11由热电单 元14(例如热电热泵)包围，并封装在外壳15内，该外壳优选用绝缘材料(例如塑料)构 成。室11和外壳15这二者在一端形成这样一种结构，其充当计量探针以支持毛细管16 (或 任何其他类型的小尖头)。如果外壳内还包围着热电加热器，则应该有足够的通向周围大气 的通风，以提 供更有效的室冷却。尖头和室经由孔17实现流体连通。当然，室和管道可以 形成为一体，并用同一材料形成甚至形成为相同的形状。例如，在管道为一次性计量尖头的 形状的那些应用中，室和管道可为一次性尖头的形状。在这个情况中，在这个情况中，室会 在被计量流体的方向上在管道的前面，而且热电单元会至少部分地围绕尖头的室部分。在一优选实施例中，压力传感器获取环境压力，而温度传感器检测温度。然后将尖 头降低以进入液体容器。压力传感器再次测量压力以检测毛细管效应是否已将任何液体吸 入毛细管，温度传感器记录新的温度。该新测的压力可为所涉及的液体的函数，因为如上所 述毛细管效应对于不同的样品(液体)是不同的。进行基于理想气体定律的计算以确定此时有多少液体进入，并将它与预期的抽吸 体积作比较。然后，热电单元基于计算结果和目标抽吸体积而降低或增加温度。尽管监测压 力以考虑毛细管效应的做法是优选的，但计量液体的方法也可仅仅通过温度测量来进行。抽吸完成后，尖头就从液体容器退出。为进行分配，执行增温以将毛细管内的液体 排出。如果有必要进行混合，则可在分配液体之前进行冷却和加热的循环。在另一优选的操作中，先将室升温到规定温度后再将探针插入到要抽吸的液体 中。当室被加温时，室内的空气膨胀。在插入液体中后，将室内的空气冷却到规定温度以抽 吸规定量的液体。以这样的方式，由于较快的传热抽吸过程加较快。图2表示本发明的另一实施例。在此实施例中，管道既包括非一次性部分(在外 壳15和延伸部分18之内)又包括一次性部分16。使用一个具有细管道(例如毛细管尺 寸)的长结构来连接一次性毛细管尖头和内部的空气。该长管道使泵能达到狭窄容器内的 液体，诸如深样品管内的样品。塑料外壳15优选由塑料构成，而延伸部分18可为诸如塑料 或金属的合适材料。图3表示产生空气室11内的温度变化的又一种方式。在此实施例中，室11内的 温度由液体换热器19控制。经外部加热或冷却的流体经由导管21进入计量装置。在执行 热交换后，流体经由导管22排出，流体从该导管可返回到外部来源以再进行加热或冷却。图4表示根据一优选实施例的另一实施例。在此实施例中，应用多个室Ila和lib 来加宽如上所述可抽吸和/或分配的体积的范围(特别是该范围的低端部分)。在此实施 例中，延伸部分18与室Ila和lib这二者成流体连通。还包括热源或冷源，如热泵14a和 14b，它们加热各自的室。这些热泵优选被独立加热或冷却，以便在加热或冷却时只有一个 室进行抽吸和/或分配流体。在一特别优选的实施例中，为每个室配备一个热源或冷源。在 一个多室实施例中，这些室中的一个可显著大于其他室。该较大的室可用来分配较多的液体，而较小的室可用来分配较少的液体，并可用来微调被分配液体的总量。表2给出用本发明收集的实验数据。更具体地说，一种以空气作为泵送介质的热 泵送计量探针被与水一起使用。空气室的容积为约25yL。进行了两组抽吸操作。第一组 (标为“ΔΤ1”)的ΔΤ为10°C，其中第二组(标为“ΔΤ2”)的ΔΤ为5°C。每组进行十次 抽吸。在Δ Tl时，通过测量液体弯液面的几何形状得到的平均抽吸体积为0. 84 μ L，标准差 (SD)为0.03 μ L，变异系数(CV%)为3. 9%.在Δ T2时，平均抽吸为0. 39 μ L，标准差SD 为0. 02变异系数CV为5. 8%。如SD和CV所示，所得结果的精度和可重复性非常好。 表2 金属的热膨胀可加以考虑，不过因金属热膨胀造成的室中体积变化很小。本发明 的计量装置的其他优点在于其具有小而紧凑的尺寸，这可让该装置用于一些空间紧张的结构中，例如，用于床边分析仪(point ofcare analyzer) 0可将计量装置组合成复式计量装 置以允许进行多项抽吸/分配。还有，由于计量装置没有活动部件，这使得它从保养方面考 虑也很理想。该计量装置可用于诊断分析仪，用来确定样品中一种或多种分析物的量。“分析 物”是样品中要检测和/或定量的任何一种或多种分子。优选的目标分析物包括诸如核酸、 抗体、蛋白质、糖等生物分子。样品可包括任何体液，诸如血液、血浆、血清、尿液、脊髓液等。 这类诊断分析仪系统一般包括诸如测试元件的消耗品供应。测试元件包括其 中任选地预加有至少一种试剂的任何反应容器，例如在美国专利No. 3，992，158中记载 的称之为干燥载物片的测试元件；或如在美国专利No. 5，441，895号记载的具有预包被 了一种或多种抗体的孔穴(cavity)的杯或皿(well)，或其中加入了试剂的透明小容器 (cuvette) 0其他类型的诊断分析仪包括一般包含侧向流条带(lateral flow strip)的床 边(POC)仪器。此类的仪器和条带记载于美国专利No. 7，416，700和公布的美国专利申请 No. 2005/0042766。这些分析仪还包括多个感光或测量器件，其中有静电计、反射计以及 检测发光、光透射系数、光子等用于测量样品的一些特定方面的仪器；用于加热样品的温育 器；试剂供给源；以及多个试剂传送子系统，所有这些可在任何时间被获取并使用。例如，已知的分析仪包括“干式”化学系统，这些系统一般包括样品供货，其中有多 个干燥载物片、计量/输送机构和具有多个测读台的温育器。用计量装置抽吸一定量的样 品。然后将一定量的样品从尖头计量(分配)到置于温育器内的干燥载物片上。将载物片 进行温育，然后进行测量，如进行光学读数或其他读数，以检测分析物的存在或浓度。另一种已知的分析仪包括使用如透明小容器等反应容器的“湿式”化学系统，在反 应容器中大量的病人样品、至少一种试剂流体和/或其他流体被混合加入，以进行试验。该 试验样品也进行温育，并进行测试以检测出分析物。这种“湿式”化学系统也包括计量机构， 以将病人样品流体从样品供给源传送到反应容器。又一种可用于本发明的分析仪是所谓床 边“P0C”分析仪，该分析仪可用在出结果的时间很重要的场合，例如用于急诊室环境或医生 办公室中。公知的诊断分析仪例如包括免疫诊断分析仪(诸如VitrOS ECi免疫诊断分 析仪)或临床化学分析仪(诸如VitrOS 5，l FS)，这两种仪器均由Ortho-Clinical Diagnostics公司销售。所有这类分析仪被统称为诊断分析仪。一些代表性的系统已公开 于(例如)2005年3月28日提交的美国已公布专利申请No. 2003/0026733和美国专利申 请No. 11/091，283，这两个专利申请的全文以引用方式并入本文。根据本发明的计量装置从诸如试管等样品容器中抽吸选定量的样品。该计量装置 将样品分配到测试元件上。测试元件包括其中已任选地预加有至少一种试剂的任何反应 容器，例如称为干燥载物片的测试元件(例如美国专利No. 3，992，158中记载的)；或具有 预包被了一种或多种抗体的孔穴的杯或皿(如美国专利No. 5，441，895中记载的)；已加入 试剂的透明小容器；或如上所述的已加有样品的侧向流动测试条带。该同一计量装置或另一计量装置也可任选地从诸如试剂瓶的试剂源加入一种或 多种试剂。这些测试元件然后以选定的时间长度进行温育。在温育后，将接受元件转移到 测量台(或者留置在温育器中，如果该测量台位于其中的话)，在该处进行样品测量以确定 样品中一种或多种分析物的存在或量。
根据如图5和图6所例示的本发明另一实施例，可将计量装置制造和微型化到 它能作为印刷电路板部件纳入并在微型应用中使用的程度，诸如上述的POC或“芯片实 验室”。更具体地说，可利用一些公知半导体制造技术在半导体基材上制造一个或多个 加热/冷却源21 (例如帕尔贴效应热电热泵)以及一个或多个温度传感器23 (例如热 敏电阻器)和/或一个或多个压力传感器24，这些半导体制造技术例如记载于美国专利 No. 5，714，791、No. 6，700，174 和 No. 7，307，328 以及 WO 97/13283，以上专利的全文均以引 用方式并入本文。作为另一种选择，例如热敏电阻器，压力传感器，热电热泵等各个器件也 可单独制造并安装在基材(例如陶瓷基材)上。该基材连同热电热泵和传感器用外壳封装， 该外壳形成包含如上所述的泵送介质(例如空气)的泵室。外壳25可如上所述用任何合 适的材料(例如塑料)制作，并可从外壳主体伸出延伸部分。连接至传感器或热电热泵的 电导线26延伸通过外壳，并适于连接到接口电路板上。视其尖头如何取向而定，延伸部分 27也可延伸通过电路板28，并将尖头29在该电路板以下连 接于延伸部分。如本领域周知，根据本发明的方法(尤其是加热或冷却方法)可用含有计算机可 读程序代码的计算机程序执行，该程序与分析仪的计算机控制器接口。本领域技术人员显见，可对本发明的化合物、组合物和处理过程作出各种修改和 变更。因而，拟由本发明覆盖这些修改和变更，只要这些修改和变更落入后附的权利要求书 的范围。以上援引的所有出版物的公开内容全文通过引用方式明确并入本文，犹如它们各 自以引用方式并入。
权利要求
一种用于抽吸与分配液体的计量装置，包括外壳；气体容纳室，装在所述外壳内；管道，具有与所述室成流体连通的近端和与外部环境成流体连通的远端；热源或冷源，用以给所述气体容纳室提供热或冷的来源；以及温度传感器，用于测量所述室内的温度。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括用于测量所述室内的气体压力的压力传感器。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述室具有与所述外部环境成流体连通的单个孔。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述室和管道的容积为<50 μ L。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述室的容积为<40 μ L。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述室的容积为<30 μ L。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述室的容积为<20 μ L。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述室的容积为约20μ L。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述管道包括毛细管。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述毛细管适于将其远端插入到要分配的液体中。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述毛细管包括一次性部分。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述管道还包括在所述孔和所述毛细管之间的 非一次性部分。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述一次性部分为一次性尖头。
14.根据权利要求1所述的装置，其中由热电热泵提供加热和冷却，所述热电热泵与所 述室成热连通。
15.根据权利要求1所述的装置，其中由经加热或冷却的流体提供加热和冷却，所述经 加热或冷却的流体与所述室成热连通。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述计量装置是与诊断分析仪一起使用的移液器。
17.一种用于抽吸与分配液体的计量装置，包括 外壳；至少一个泵送介质容纳室，装在所述外壳内；管道，具有与所述至少一个室成流体连通的近端和与外部环境成流体连通的远端； 至少一个热源或冷源，用以向所述泵送介质容纳室提供热或冷的来源；以及 至少一个温度传感器，用于测量所述室内的温度。
18.根据权利要求17所述的计量装置，还包括用于所述至少一个室中的每一个的至少 一个热源或冷源。
19.根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一个室包括两个室，并且所述管道的 近端与所述两个室中的每一个成流体连通。
20.根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一个室包括三个室，并且所述管道的 近端与所述三个室中的每一个成流体连通。
21.根据权利要求17所述的装置，其中每个室的容积为<10 μ L。
22.根据权利要求17所述的装置，其中每个室的容积为<5 μ L。
23.根据权利要求17所述的装置，其中所述热源或冷源包括制作在半导体基材上的热 电热泵。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述温度传感器包括制作在半导体基材上的热 敏电阻器。
25.根据权利要求23所述的装置，还包括至少部分地围绕所述半导体基材并形成所述 室的外壳。
26.根据权利要求25所述的装置，还包括用于安装所述外壳的电路板和从所述半导体 基材延伸到所述电路板的电导线。
27.一种用于抽吸与分配液体的方法，包括 提供用于抽吸与分配液体的计量装置，所述计量装置包括 夕卜壳；泵送介质容纳室，装在所述外壳内；管道，具有与所述室成流体连通的近端和与外部环境成流体连通的远端；热源或冷源，用以向所述泵送介质容纳室提供热或冷的来源；以及温度传感器，用于测量所述室内的温度；提供要抽吸的液体源；使所述管道的远端与所述液体接触；用所述热源或冷源来冷却所述泵送介质容纳室，以将第一体积液体抽吸到所述装置中；加热所述泵送介质容纳室，以将第二体积液体分配出所述装置。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述室包括两个室，并且所述热源或冷源包括 两个热源或冷源。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述泵送介质包括气体。
30.根据权利要求29所述的方法，还包括压力传感器，用于测量所述室内的气体压力。
31.根据权利要求27所述的方法，其中所述外部环境为环境大气压力。
32.根据权利要求27所述的方法，其中所述外部环境为所述要抽吸和分配的液体。
33.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一体积等于所述第二体积。
34.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一体积不等于所述第二体积。
35.根据权利要求29所述的方法，其中所述室和管道内的所述气体体积为<50 μ L。
36.根据权利要求29所述的方法，其中所述室和管道内的所述气体体积为<40 μ L。
37.根据权利要求29所述的方法，其中所述室和管道内的所述气体体积为<30 μ L。
38.根据权利要求29所述的方法，其中所述室和管道内的所述气体体积为<20 μ L。
39.根据权利要求29所述的方法，其中所述室和管道内的所述气体体积为约20μ L。
40.根据权利要求29所述的方法，其中没有液体进入所述气体容纳室。
41.根据权利要求29所述的方法，其中所述气体为空气。
42.根据权利要求29所述的方法，其中所述气体为从N2、C02、Ar和He组成的组中选出 的惰性气体。
43.根据权利要求27所述的方法，其中所述液体体积在约0.2至5μ L的范围内。
44.根据权利要求27所述的方法，其中所述液体体积小于约<5 μ L。
45.根据权利要求27所述的方法，其中所述液体体积小于约<2 μ L。
46.根据权利要求27所述的方法，其中抽吸或分配所述体积所需的温差是基于理想气体定律。
47.根据权利要求46所述的方法，其中所述温差为至少>1°C。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述温差为至少>2°C。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述温差为至少>3°C。
50.一种确定样品中一种或多种分析物的存在或量的方法，包括以下步骤 提供根据权利要求1所述的计量装置；将样品提供在样品容器中； 从所述容器中抽吸选定量的样品；将所述样品分配到测试元件上； 任选地提供一种或多种试剂； 将接受元件进行温育；以及测量所述样品，以确定所述分析物在所述样品中的存在或量。
51.根据权利要求50所述的方法，其中所述测试元件为干燥载物片、光学透明小容器 或链霉亲和素包被的微孔板中的一个或多个。
52.一种诊断分析仪，包括液体分配或抽吸台，包括根据权利要求1所述的计量装置； 样品源和测试元件； 任选的试剂源； 温育器；以及用以分析样品的测量装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于抽吸与分配液体的计量装置，包括外壳；泵送介质，优选为装在所述外壳内的气体容纳室；具有与所述室成流体连通的近端和与外部环境成流体连通的远端的管道；给所述气体容纳室提供热或冷的来源的热源或冷源；以及用于测量所述室内的温度的温度传感器。在一优选实施例中，该装置还包括用于测量所述室内或多个室内的气体压力的压力传感器。一种用于抽吸与分配液体的方法，包括如下步骤提供用于抽吸与分配液体的计量装置，该装置包括外壳、装在所述外壳内的气体容纳室、具有与所述室成流体连通的近端和与外部环境成流体连通的远端的管道、给所述气体容纳室提供热或冷的来源的热源或冷源以及用于测量所述室内的温度的温度传感器；提供要抽吸的液体源；将所述管道的远端与液体接触；用该热源或冷源冷却气体容纳室，以将第一体积液体抽吸到所述装置中；以及加热该气体容纳室以从该装置分配出第二体积液体。在一优选实施例中，该计量装置被用于诊断分析仪，以确定样品中一种或多种分析物的存在。
文档编号B01L3/02GK101842160SQ200880106489
公开日2010年9月22日 申请日期2008年9月9日 优先权日2007年9月10日
发明者D·希夫纳, R·S·琼斯, R·亚库波维奇, Z·丁 申请人:奥索临床诊断有限公司