用于加载吸头的运动系统的制作方法

本申请要求2017年1月13日提交的第62/446,124号美国临时专利申请的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。

发明领域

本文所公开的方法和系统一般涉及用于液体精确处理的实验室自动化工作站和相关装置。更具体地说，本文所公开的各种设计和技术，可与实验室自动化工作站一起使用，以更好地将移液管吸头加载整合到实验室工作流程中，从而使移液管吸头的加载更方便和更有效。

背景技术：

实验室自动化工作站，有时称为液体处理机器人或移液管工作站，经常用于化学和生化实验室的自动化，以有利于液体的精确处理。这些机器人往往使用机动移液管或注射器，来将选定体积的液体(例如试剂，样品等)分配到指定容器中。

较复杂的实验室自动化工作站可具有允许其模拟人操作和复制人使用移液过程的配置，以进行液体转移。例如，此类工作站可能能够精确地操纵移液管分配器和容器的位置，以进行诸如混合液体等高级操作。这些工作站中的一些工作站可具有允许移液管分配器精确3轴移动的臂。

实验室自动化工作站的各种组件可由在相连的计算机上或集成到系统本身的控制软件进行管理。控制软件可允许用户定制液体处理程序和转移体积，以及操纵工作站的各种部件，以进行所需液体处理程序。

一些实验室自动化工作站可被配置用于多个移液管分配器以及多个移液管吸头的同步使用。但是，这些工作站使用的多个移液管吸头的同步加载，可能需要使用必须妥善施加到移液管吸头的相对较大力。因此，必须对实验室自动化工作站进行专门设计，以正确施加该力。本发明的实施方案单独地和共同地解决这些和其他问题。

技术实现要素：

本发明公开了实验室自动化工作站的实施方案，其中，采用移液管吸头进行移液操作的舱盒集成有移液管吸头加载功能性。为了整合移液管吸头加载功能性，可以在舱盒中包括z轴中的两个或两个以上驱动装置的部件，以在合适位置产生所需吸头加载力。在一些实施方案中，可使用关于y轴对称的双驱动系统。该系统通过在反应负载上对驱动力动态居中(例如，吸头加载力)来允许偏移或部分吸头盒负荷。这种系统，还能最小化对超大直线运动部件的需要，同时仍允许产生正确同步加载大量移液管吸头所需的高吸头加载力。此外，在双驱动系统中两组相同部件的使用，允许部件减小尺寸，因为驱动装置的每组部件仅需要产生所需总吸头加载力的一半。

在一些实施方案中，公开了一种运动系统，其包括：第一驱动螺杆；第二驱动螺杆，该第二驱动螺杆与第一驱动螺杆平行，第一驱动螺杆相对于第二驱动螺杆独立旋转；平台，该平台包括第一位置，平台被配置为啮合第一驱动螺杆和第二驱动螺杆，其中第一驱动螺杆和第二驱动螺杆的激活使平台位移，并且其中第一位置从第一驱动螺杆和第二驱动螺杆偏移；位置传感器，该位置传感器被配置为测量在第一位置处的平台的第一定位；和第一力传感器，该第一力传感器被配置为检测来自第一驱动螺杆的第一力。

在某些实施方案中，运动系统可能进一步包括被配置为检测来自第二驱动螺杆的第二力的第二力传感器。在某些实施方案中，平台进一步包括从第一驱动螺杆、从第二驱动螺杆、和从第一位置偏移的第二位置，并且其中位置传感器被进一步配置为测量在第二位置处的平台的第二定位。在某些实施方案中，通过中心线和中线将平台细分为第一区以及对角地相对的第二区，中心线使第一驱动螺杆和第二驱动螺杆的中心相交，并且中线穿过中心线的中点与中心线垂直，并且其中，第一位置设置在第一区，并且第二位置设置在第二区。在某些实施方案中，位置传感器包括与第一位置相邻的第一线性编码器和与第二位置相邻的第二线性编码器。在某些实施方案中，运动系统进一步包括可操作地联接到第一驱动螺杆的电机，其中第一力传感器包括电机绕组。

在一些实施方案中，公开了移液管工作站，其包括配置为支撑多个移液管吸头的台；移液头，该移液头与第一驱动螺杆和第二驱动螺杆啮合，移液头置于台上方并且可响应于施加到第一驱动螺杆的扭矩和施加到第二驱动螺杆的扭矩，相对于台移动，其中，当有多个移液管吸头，多个移液管吸头在移液头上产生插入力；第一力传感器，该第一力传感器联接到第一驱动螺杆并配置为检测插入力的第一数值；和控制器，该控制器被配置为响应于所检测到的插入力的第一数值调节第一驱动螺杆的扭矩。

在某些实施方案中，移液管工作站可能进一步包括联接到第二驱动螺杆并配置为检测插入力的第二数值的第二力传感器。在某些实施方案中，移液管工作站可能进一步包括第一线性编码器，和从第一线性编码器偏移的第二线性编码器，第一线性编码器被配置为测量移液头的第一位置，并且第二线性编码器被配置为测量移液头的第二位置，其中，控制器被进一步配置为响应于第一位置和第二位置调节第二驱动螺杆的扭矩。在某些实施方案中，控制器被配置为将扭矩施加到第一驱动螺杆，以产生插入力的预先确定的第一数值。在某些实施方案中，控制器被配置为将扭矩施加到第二驱动螺杆，以保持测量的第二位置与测量的第一位置齐平。在某些实施方案中，控制器被配置为将扭矩施加到第二驱动螺杆，以产生插入力的预先确定的第二数值。在某些实施方案中，通过中心线和中线将移液头细分为第一区和对角地相对的第二区，中心线使第一驱动螺杆和第二驱动螺杆的中心相交，并且中线穿过中心线的中点与中心线垂直，并且其中，第一定位在第一区中测量，第二定位在第二区中测量。在某些实施方案中，移液头包括多个芯轴，将每个芯轴配置为啮合移液管吸头，并且其中当多个芯轴啮合多个移液管吸头，啮合所有多个芯轴中的一部分芯轴。

在一些实施方案中，公开了一种驱动受到偏心负荷的移液头的方法，所述方法包括：移动移液头以啮合偏心负荷，移液头啮合第一驱动螺杆和相对于第一驱动螺杆可独立旋转的第二驱动螺杆；测量在第一位置处的移液头的第一定位和在第二位置处的移液头的第二定位；测量由第一驱动螺杆从偏心负荷传递的第一力；根据一组参数计算第一扭矩和第二扭矩，该组参数包括第一力、第一定位、第二定位以及偏心负荷的表示；以及将第一扭矩施加到第一驱动螺杆，并且将第二扭矩施加到第二驱动螺杆。

在某些实施方案中，第一扭矩大于第二扭矩。在某些实施方案中，方法进一步包括测量由第二驱动螺杆从负荷传递的第二力；在某些实施方案中，一组参数包括第一力、两个或多个第二力、第一定位、第二定位以及偏心负荷的表示。在某些实施方案中，第一扭矩和第二扭矩在偏心负荷处产生预先确定的力。在某些实施方案中，第一扭矩和第二扭矩与移液头齐平，移液头与偏心负荷啮合。

附图说明

结合附图描述本公开：

图1a示出了利用外部末端加载器的实验室自动化工作站的示例性实施方案的透视图。

图1b示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒透视图。

图1c示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的芯轴透视图。

图1d示出移液管吸头托盘的示例性实施方案的透视图。

图2示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒的内部部件的底部透视图。

图3示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒的内部部件的顶部透视图。

图4a示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒的内部部件的侧面透视图。

图4b示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒的内部部件的俯视图。

图5示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的界面板的俯视图。

图6a示出了描述根据实验室自动化工作站的示例性实施方案的部分吸头组或选择性数量的加载的流程图。

图6b示出了根据实验室自动化工作站的示例性实施方案的部分吸头组的加载的侧面透视图。

图7示出了根据实验室自动化工作站的示例性实施方案的系统的框图。

在所附附图中，类似部件和/或特征可具有相同的参考标签。此外，各种相同类型的部件可通过用短划线的参考标签和区分相似部件的第二标签区分。如说明书中仅使用了第一参考标签，描述适用于具有相同第一参考标签的相似部件中的任一部件，与第二参考标签无关。

具体实施方式

随后描述仅提供了优选的示例性实施方案，并不旨在限制本公开的范围，适用性或构型。相反，随后优选示例性实施方案的描述将为本领域技术人员提供用于实现实施各种实施方案的启用描述。应当理解，可在功能和元件布置上进行各种变更，且不偏离所附权利要求书中所述的实质和范围。

概述和背景

一些实验室自动化工作站可被配置用于多个移液管分配器以及多个移液管吸头的同步使用。但是，这些工作站使用的多个移液管吸头的同步加载，可能需要使用必须妥善施加到移液管吸头的相对较大力。因此，必须对实验室自动化工作站进行专门设计，以正确施加该力。

应注意，图1a至图1d示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案，该实验室自动化工作站利用外部吸头加载器提供加载工作站使用的移液管吸头所需的必要大量力。但是，这种利用外部吸头加载器的工作站的实施方案，仅供示例，不旨在限制。相反，描述了外部吸头加载器，以便更好地促进理解，并提供本公开的上下文。

关于附图，图1a示出了实验室自动化工作站100的示例性实施方案，其中该实验室自动化工作站可包括所示的各种系统或部件的任何组合。例如，实验室自动化工作站100可能包括臂102、舱盒104、吸头托盘106、和外部吸头加载站108中的一者或多者(或无)。下文将描述实验室自动化工作站100的各种部件的概览。

在一些实施方案中，实验室自动化工作站100可包括臂102。在此类实施方案的一些中，臂102可沿一个或多个轴移动。例如，臂102可能沿着实验室自动化工作站100的长度侧向滑动。在一些实施方案中，实验室自动化工作站100可包括机械联接到臂102的舱盒104。如图所示，舱盒104可在垂直轴中具有细长外壳，所述垂直轴由臂102保持竖直。图1b详细示出了舱盒104的底部，该底部可配置为与一个或多个移液管吸头交互和/或连接。在此类实施方案的一些中，舱盒104可沿臂102在一个或多个轴线上移动。例如，如图所示，舱盒104可沿臂102的长度侧向滑动。此外，在一些实施方案中，舱盒104可相对于臂竖直滑动，使舱盒104底部可偏高或偏低定位。因此，可通过调节如下组合，通过精确3轴移动对舱盒104的底部进行重新定位：舱盒104相对于臂102的高度(例如，z轴)，舱盒104沿臂102的横向位置(例如，y轴)，以及臂102沿实验室自动化工作站100的长度的横向位置(例如，x轴)。

在一些实施方案中，舱盒104可能是多通道舱盒，将多通道舱盒配置为与可同步用于进行移液操作的多个移液管吸头交接和连接。在一些实施方案中，舱盒104可能包含允许使用附接移液管吸头进行各种移液管和流体处理操作的各种部件。

在一些实施方案中，实验室自动化工作站100被配置为允许舱盒104的底部在吸头托盘106上重新定位，如图所示。在此类实施方案的一些中，吸头托盘106可能搁放置在外部吸头加载站108的顶部。吸头托盘106可能包含可用于处理液体的一个或多个移液管吸头。这些移液管吸头通常来货时处于灭菌状态，且按吸头托盘106的行和/或列保持。各种尺寸或形状的移液管吸头和用于支承移液管吸头的吸头托盘106，可具有不同尺寸或形状，以适应不同数量和构型的移液管吸头。图1d中更详细示出了吸头托盘106的非限制性示例。吸头托盘106的一些常见构型包括用于保持96或384个移液管吸头的设计。这允许将液体移入96孔或384孔板，每个孔都有移液管吸头。

在一些实施方案中，实验室自动化工作站100被配置为在吸头托盘106中保持的移液管吸头顶部上重新定位舱盒104的底部。在此类实施方案的一些中，外部吸头加载站108可被配置为在吸头托盘106中保持的移液管吸头底部提供向上力，该力将移液管吸头对着舱盒104底部向上推动。在一些实施方案中，舱盒104可能具有配置为接收移液管吸头顶部的一组芯轴。图1b和图1c中示出了芯轴的非限制性实施例。可将移液管吸头顶部配置为通过摩擦配合附接到芯轴。因此，朝向位于舱盒104的底部处的芯轴向上推动吸头托盘106中的移液管吸头(位于移液管吸头)可迫使移液管吸头进入芯轴，且在移液管吸头和芯轴之间提供气密连接。

但是，应注意，由于可通过摩擦配合将每个移液管吸头配置为附接到芯轴，将移液管吸头推入芯轴，实现移液管吸头和芯轴之间气密连接所必须的力大小，可能会相对较大。此外，由于吸头托盘106可能具有大量移液管吸头(例如，96或384-或更多)，同步将所有这些移液管吸头推入芯轴以形成气密连接的所必须力大小，可以非常大。在一些实施方案，将384个移液管吸头同步加载到芯轴上，可能需要500磅或以上力。

图1b示出实验室自动化工作站100的舱盒104的示例性实施方案。在一些实施方案中，舱盒104可能包括舱盒104的底部处的芯轴110。可将每个芯轴配置为附接移液管吸头，并且每个芯轴可具有跨越芯轴竖直长度的细长通道(未示出)。该细长通道可允许每个芯轴有利于在附接移液管头上的移液操作的进行。例如，细长通道可用于在附接移液管吸头内产生不同程度的压力，从而允许液体被吸入移液管吸头的底部，或从移液管吸头的底部排出。

在一些实施方案中，舱盒104可能包括一个或多个夹具112。夹具112可用于承载物体或相对于舱盒104重新定位物体。例如，一些实施方案中，可在吸头托盘106上使用夹具112，以确保吸头托盘106中移液管吸头的顶部与每个芯轴110对齐。在一些实施方案中，夹具112可用于抓紧到吸头托盘106，以允许吸头托盘106的重新定位，例如，将吸头托盘106置于外部吸头加载站108的顶部，以将移液管吸头加载到104中。

在一些实施方案中，舱盒104可能包括舱盒104底部处的头114。在此类实施方案的一些中，芯轴110可能停留在头114上。

图1c示出了芯轴110的示例性实施方案。如图所示，芯轴110为8×12构型，共96个芯轴。因此，芯轴110可同时附接到96个移液管吸头。在一些实施方案中，每个芯轴可与跨越芯轴的竖直长度的细长通道成大致圆柱形。该细长通道可允许每个芯轴有利于在附接移液管头上的移液操作的进行。例如，细长通道可用于在附接移液管吸头内产生不同程度的压力，从而允许液体被吸入移液管吸头的底部，或从移液管吸头的底部排出。在一些实施方案中，每个芯轴可能朝向底端渐缩，或者在底端具有有利于与对应移液管吸头顶部气密摩擦配合的特征。

图1d示出了吸头托盘106的示例性实施方案。如图所示，移液管吸头在16×24构型中竖直地保持在吸头托盘106中，共计有384个移液管吸头。这些移液管吸头可与具有相同16×24配置的相应芯轴110组一起使用，以允许采用最多384个移液管吸头进行移液操作。如前所述，为了向芯轴110上加载多达384个移液管吸头，可能需要很大力——多达500磅或以上的力。

可通过使用外部吸头加载站，例如，图1a中所示外部吸头加载站108生成所需力，该力向上推动移液管吸头，以将其置于舱盒104的芯轴110中。因此，外部吸头加载站108可能在垂直轴上产生并提供较大力。

但是，在一些实施方案中，可能期望实验室自动化工作站不使用外部吸头加载站108。根据外部吸头加载站108的精确操作方法，可占用大量可用台空间。此外，外部吸头加载站108的使用可需要在外部吸头加载站108上重新定位舱盒104，以加载移液管吸头——这极大地限制了可能加载移液管吸头的位置。这増加了由实验室自动化工作站100进行的任何工作流程的处理时间，为了进行吸头加载，在将移液管吸头移动到外部吸头加载站108和从外部吸头加载站108移动移液管吸头，以及在外部吸头加载站108上重新定位舱盒104需要反复消耗时间。

集成驱动系统

在一些实施方案中，能够希望将外部吸头加载站108的功能与舱盒104的功能组合。更具体地说，希望将外部吸头加载站108的力提供功能性添加到舱盒104，以及完全消除对外部吸头加载站108的需求。

特别是，将吸头加载功能性整合到舱盒104，允许在工作站台任何位置加载移液管吸头。这将导致工作流程期间实验室器具置乱减少(例如，在需进行吸头加载的任何时候，需移动外部吸头加载站顶部上的满载吸头托盘)，这提高了工作流程的效率且减少了总操作时间。此外，将吸头加载功能性整合到舱盒104还通过释放实验室自动化工作站内可使用实验室器具或其他设备的其它空间，改善工作空间的灵活性。

但是，存在各种与将吸头加载功能性整合到舱盒104相关的挑战。如前所述，一个此类挑战是同步地将来自满载吸头托盘106的移液管吸头加载到舱盒104上需要很多力。如果没有外部吸头加载站108，力应由舱盒104本身提供。在舱盒104不具有其自身吸头加载功能的实施方案中，舱盒104主要被配置为包含抽吸少量流体所需的部件。将吸头加载功能添加到舱盒104，可能需要舱盒104产生吸头加载所需500磅以上的向下力，这表示需要对舱盒104添加许多附加部件。

在一些实施方案中，将额外部件添加到舱盒104可能不是问题，并且为了容纳产生所需吸头加载力的额外部件，可能需要扩展舱盒104的尺寸。但是，在其他实施方案中，由于某种原因，舱盒104的尺寸可能受到限制。例如，细长舱盒104的高度可能受到限制。如需兼得美观和功能，较高的舱盒104可能是不可取的，因为其限制了实验室自动化工作站100可能适合的空间。

解决空间问题的一种方法是减少吸头加载所需的力。所需吸头加载力的减小，导致在舱盒104部件上产生较小的竖直负荷和力矩，从而允许在仍然能够承受竖直负荷的舱盒104内部使用较小部件。，可以允许具有吸头加载功能的舱盒与没有吸头加载功能的舱盒保持相似尺寸，或甚至是相同的预先定义的尺寸占有面积。所需的最大吸头加载力取决于将每个移液管吸头置于舱盒104的芯轴上所需的插入力。减少该插入力的四种主要方法是：(1)使用上注入/共模移液管吸头；(2)使用薄壁移液管吸头；(3)使用具有o型环的芯轴或者采用弹性体制成的芯轴；和(4)优化芯轴的几何形状和材料。

但是，减少所需吸头加载力的方法并非总是可行。例如，依靠上注入/共模制移液管吸头需要使用专用移液管吸头，其中专用移液管吸头可能无法随时获得，而且一般成本比标准移液管吸头成本高。o环形芯轴可能对公差叠加敏感，且需要o环形的频繁更换；无源弹性体芯轴可能同样需要频繁维护。最后，优化芯轴几何形状和材料，可能不会是将插入力减小到可以用作减小所需吸头加载力的单个解决方案。用于减少所需吸头加载力的这些替代方法中的若干方法，还可能影响加载吸头的定位重复性。

因此，由于较难减少所需吸头加载力，处理空间问题的较好解决方案可改为将额外力生成部件添加到舱盒104，而不需要大幅扩展舱盒104的尺寸(同时记住，由于不能可靠地减小吸头加载力，所以不能减小部件本身的尺寸)。在一些实施方案中，在舱盒104内部生成吸头加载力的部件，可统称为驱动系统。

将驱动系统添加到舱盒104且不明显增加舱盒104尺寸的一种方法是通过使用导螺杆或滚珠螺杆。为了方便和简洁描述，本公开参考了导螺杆，但设想了任何提供精确直线运动(至安装板，如图2中所述)的合适替代方案，包括滚珠螺杆、活塞、线性致动器等。

在一些实施方案中，舱盒104可能具有一个或多个“驱动元件”，例如，第一驱动元件或第二驱动元件。驱动元件可能是能够提供精确线性运动的任何装置或部件，仅举几例，包括导螺杆、滚珠螺杆、活塞、线性致动器等等。

在一些实施方案中，舱盒104可能具有驱动系统，其中驱动系统包括跨越舱盒104的竖直轴的一个或多个导螺杆。导螺杆可由一个或多个电机驱动，以通过吸头加载所需的必要力，将芯轴向下推动至移液管吸头。

例如，在一些实施方案中，舱盒104可能具有跨越舱盒104的竖直轴的单个导螺杆。在此类实施方案的一些中，单个导螺杆可位于舱盒104的x轴和y轴两者的中心。换句话说，导螺杆可从舱盒104的顶部延伸至舱盒104的底部，穿过舱盒104的中心，并且其可提供对称的负荷。在此类实施方案的一些中，导螺杆可能提供500磅的向上力。该实施例示出了竖直地位于舱盒104的几何中心的居中驱动系统，这会最小化舱盒104中产生的矩。但是，在该实施例中，舱盒104也包含通过在舱盒104的底部处的芯轴110进行各种移液操作的部件。这些部件可能包括每个芯轴的泵，其中泵向下延伸至舱盒104的中心，因为芯轴110在舱盒104的底部居中。这些泵也可称为“柱塞”或“活塞”。因此，对于配置有一组384个芯轴的移液硬件的舱盒104，可能有多达384个独立泵。因此，为了使单个导螺杆向下延伸至舱盒104中心，导螺杆必须穿过泵的中心，这种情况有可能实现，但如果不增加舱盒104的尺寸，会导致很难容纳导螺杆。

在其它可供选择的实施方案中，舱盒104可能相反具有偏心或沿着舱盒104的侧面中的一个延伸的单个导螺杆。这种偏移驱动系统可能允许比居中驱动系统更竖直紧凑的舱盒104，并且导螺杆仍然能够提供向上500磅的力。但是，使用偏移驱动系统，可能会有不对称的悬臂负荷。换句话说，利用偏移驱动系统，在整个舱盒104的几何中心施加力同时保持接口平面水平稳定性的能力(其中舱盒104与移液管吸头相连)会变得困难。如果系统刚性不足，施加到移液管吸头的负荷在穿过吸头托盘106时具有梯度，且具有不均匀加载的移液管吸头的端部效应(例如，一些移液管吸头比其它移液管吸头牢固置于或进一步置于芯轴上)。这可能会有问题，因为需要与每个移液管吸头气密连接。此外，将吸头加载到相同高度也非常重要。在不同高度的情况可能发生在偏移驱动系统，在这种情况下，一些吸头会达到移液管孔底部，而另一些不会到达。这可影响进行小体积移液操作的功能以及移液的总体变异系数，因为吸头中的一些(例如，没有到达每个移液管孔底部的吸头)可能会最终吸入空气气泡，而不是吸入所需试剂。为了抵消施加到系统上的力矩，加强舱盒104和其部件，以能够抵抗围绕负荷中心的摇摆。増加舱盒104中所有直线运动部件的尺寸以抗弯曲力矩，将允许偏移负荷同时仍保持接口板的定向。与偏移驱动系统一起使用的所得舱盒，在x轴和y轴上最终变得比能够传输相同加载力的居中驱动系统的类似舱盒更大，且更重。在舱盒104受约束至预先定义的尺寸占有面积的情况下，可能但很难为了容纳偏移驱动系统而适配舱盒104中的加强部件。

因此，无论是否使用居中或偏移驱动系统，在不増加舱盒104尺寸的情况下，有可能在舱盒104中使用单个导螺杆，但可能会有困难。在其它实施方案中，可同时使用两个或两个以上导螺杆，以在整个舱盒104的几何中心处提供所需吸头加载力，且不需要任何导螺杆延伸穿过舱盒104的中心。因此，可使用两个或两个以上任何数量的导螺杆。例如，可使用四个导螺杆，其中导螺杆在舱盒104的每个侧面或在舱盒104的每个角落。额外导螺杆的使用，可能有利于负荷匹配目的，如本专利申请稍后公开。但是，应注意，太多导螺杆的使用，可能占用舱盒104内的额外空间，且需要更大的舱盒104来容纳导螺杆。附图中所示如下示例性实施方案，利用了两个导螺杆，这种构型不旨在限制，而是仅为了便于理解驱动系统的操作的目的而被提供。

关于附图，图2至图5涉及利用两个导螺杆的舱盒的示例性实施方案，每个导螺杆均位于舱盒的相对侧且与舱盒的z轴平行延伸。两个导螺杆均可被配置成通过在两侧上向下推动来输送吸头加载使用的力，这带来了附加有益效果，即当负荷在两个导螺杆之间位于中心时，负荷在两个导螺杆之间均匀划分。

图2示出了根据一个示例性实施方案，利用两个导螺杆的舱盒的内部的底部透视图。

更具体地说，舱盒200可能包括跨越舱盒200的竖直轴并且位于舱盒200的相对侧上的第一导螺杆202和第二导螺杆204。舱盒200的底端处设置有安装板206、接口板208、和承载芯轴的中心件210。相应地，中心件210与在舱盒200的中心保持的泵(和用于移液操作的其它部件)相连接，在中心件210处的舱盒200的底部处进行所得移液操作。

如图所示，在一些实施方案中，第一导螺杆202和第二导螺杆204均可能锚固到舱盒200的顶部和底部。在一些实施方案中，第一导螺杆202和第二导螺杆204延伸穿过安装板206以及接口板208。第一导螺杆202和第二导螺杆204的底端可附连至接口板208；如图所示，第一导螺杆202于舱盒200的底端处终止，并且第二导螺杆204于舱盒200的底端处终止。导螺杆的长度可能是任何合适的长度。在一些实施方案中，导螺杆可大约与舱盒200的竖直长度一样长。

在一些实施方案中，安装板206和中心件210可相对于导螺杆上下移动，同时接口板208保持锚定到导螺杆的底端。在此类实施方案的一些中，因导螺杆顺时针或逆时针转动，安装板206和中心件210可相对于导螺杆上下移动。在一些实施方案中，接口板208是驱动系统的一部分，并且帮助提供必要的吸头加载力。当接口板208位于移液管吸头托盘上方时，导螺杆的转动可导致安装板206和中心件210(包含芯轴)朝移液管吸头向下驱动。当以必要吸头加载力向下推动芯轴时，芯轴通过摩擦配合变成为附接到移液管吸头。

图3示出了根据一个示例性实施方案，利用两个导螺杆的舱盒的内部的顶部透视图。

更具体地说，图3示出了在舱盒200的各种实施方案中可如何转动导螺杆，例如，第一导螺杆202和第二导螺杆204。预期可使用任何方法和配置转动导螺杆，不仅通过使用机械联接到导螺杆的电机。此外，可存在机械联接到任何数量导螺杆的任何数量的电机。

如图所示，每个单独的导螺杆机械联接到单个电机。例如，第一导螺杆202的顶部可能机械联接到第一电机302。在一些实施方案中，第一电机302可能在壳体内且通过滑轮和皮带机械联接到第一导螺杆202，两者可能都可收纳在壳体内。可使用第一电机302的操作来顺时针和逆时针转动第一导螺杆202。第二导螺杆204的顶部可能机械联接到第二电机304。在一些实施方案中，第二电机304还可能在壳体内且通过滑轮和皮带机械联接到第二导螺杆204，两者可能都可收纳在壳体内。可使用第二电机304的操作来顺时针和逆时针转动第二导螺杆204。如前图所示，两个导螺杆可能跨越舱盒200的竖直尺寸，且可锚固在舱盒200的顶部和舱盒200的底部两者处。

因此，在各种实施方案中，驱动系统中使用的每个导螺杆都可机械联接到驱动该导螺杆的独立电机上。这种构型也可提供许多优点，以允许部分移液管吸头架的加载，而不是吸头托盘中所有移液管吸头的加载。在加载满载吸头托盘的典型情形中，可使用对称的向下力。例如，工作站可将舱盒的底部重新定位在满载吸头托盘的中心。在吸头加载过程中，在位于舱盒104的底部的x轴和y轴两者上居中的z轴中产生反应力。因此，可使用能够传输对称向下吸头加载力的任何驱动系统，来拾取托盘中的所有移液管吸头，因为向下吸头加载力与反应力对准。

但是，当涉及移液管吸头的部分加载时，仅加载吸头托盘中的一些移液管吸头而非整个托盘，舱盒的底部可能不能在吸头托盘上或吸头托盘中保留的吸头阵列上完全居中。例如，为了将移液管吸头加载到吸头托盘的右侧上，移液管吸头可能与舱盒的底部的左侧对准。这将允许舱盒仅拾取吸头托盘的右侧的移液管吸头，而不是托盘中其它移液管吸头中的任何吸头(例如，吸头托盘的左侧上的移液管吸头)。在这种情况下，吸头托盘产生的反应力不在舱盒的底部居中，而是朝向舱盒的底部的左侧定位。一般来说，在吸头托盘部分加载期间，总反应力可能减少，但在舱盒的一个或多个x轴和y轴中可能偏心移动。换句话说，可以朝向舱盒的底部的一侧或角落产生反应力，而不是在中心产生。

这产生偏移负荷(舱盒上的负荷不均匀)，使得难以将合适大小的吸头加载力施加到移液管吸头或保持舱盒与吸头阵列平行。如果没有将足够力施加到特定的移液管吸头，或者舱盒不与任何吸头阵列平行，移液管吸头可能附接到芯轴，但可能未能正确地置于芯轴上。连接可能漏气，并且移液管吸头不能很好地处理移液操作。如果对特定移液管吸头施加过大力，移液管吸头可能被压碎。

如本专利申请下文将参考图5所述，可使用单独驱动导螺杆来处理该问题，这样可使用舱盒200加载满载移液管吸头托盘，部分移液管吸头托盘，或者甚至是一个移液管吸头。舱盒200可能具有一个或多个导轨或导向，诸如导轨306(舱盒200另一侧也有可能存在图3中未示出的相应导轨)引导安装板206的移动，且避免安装板206倾斜过多——当独立驱动导螺杆转动失去同步或导螺杆其中之一转动过大时有可能发生。如果安装板206倾斜过多，舱盒200可能卡住，且安装板206也不可能进一步移动。因此，导轨或导向装置可能保持安装板206齐平。此外，施加在电机上的控制也可确保不彼此转动导螺杆不一致，转动不一致有可能导致安装板206倾斜。

图4a示出了根据一个示例性实施方案，利用两个导螺杆的舱盒的内部的侧面透视图。

图4b示出了根据一个示例性实施方案，利用两个导螺杆的舱盒内部的俯视视图。

关于图4a和图4b，彼此相关示出许多前述舱盒部件。

例如，第一导螺杆202(例如，第一驱动元件的实施例)可被示出为通过定时滑轮和皮带402操作地并机械地联接到第一电机302，并且被固定在舱盒的顶部。第一导螺杆202也延伸穿过安装板206，且锚固在接口板208的舱盒的底部处。相似地，第二导螺杆204(例如，第二驱动元件的实施例)可被示出为通过定时滑轮和皮带404操作地并机械地联接到第二电机304，并且被固定在舱盒的顶部。第二导螺杆204也延伸穿过安装板206，且固定在接口板208的舱盒的底部。在一些实施方案中，可将第一力传感器配置为检测来自第一驱动元件的第一力。在一些实施方案中，第一力传感器可以是第一电机302的部件。在一些实施方案中，第一力传感器可包括第一电机302的绕组。在一些实施方案中，可存在被配置为检测来自第二驱动元件的第二力的第二力传感器。在一些实施方案中，第二力传感器可以是第二电机304的部件。在一些实施方案中，第二力传感器可包括第二电机304的绕组。

安装板206(例如，平台或移液头的实施例)沿着第一导螺杆202和第二导螺杆204以及导轨306和308上下移动，这有助于避免安装板206在上下移动时倾斜。在一些实施方案中，安装板206或平台可能包括第一位置。在一些实施方案中，可将安装板206或平台配置为啮合第一驱动元件和第二驱动元件，并且第一驱动元件和第二驱动元件的激活可能使安装板206或平台位移。在一些实施方案中，安装板206或平台上的第一位置可能从第一驱动元件和从第二驱动元件偏移。在一些实施方案中，安装板206或平台可能进一步包括从第一驱动元件、从第二驱动元件、和从第一位置偏移的第二位置。在一些实施方案中，可通过中心线和中线将安装板206或平台细分成第一区和对角地相对的第二区。中心线可与第一驱动元件和第二驱动元件的中心相交，并且中线通过中心线的中点与中心线垂直。在某些实施方案中，平台的第一位置设置在第一区，并且平台的第二位置设置在第二区。

在一些实施方案中，安装板206或移液头可能与第一驱动螺杆和第二驱动螺杆啮合(例如，第一导螺杆202和第二导螺杆204)。移液头可能设置在台上方(例如，图2所示中心件210或芯轴110)，可能相对于导螺杆上下移动，同时接口板208保持锚固到导螺杆的底端。在此类实施方案的一些中，安装板206可响应于施加到第一驱动螺杆的扭矩和施加到第二驱动螺杆的扭矩，相对于台移动。当存在多个移液管吸头时，多个移液管吸头可在移液头上产生插入力。在一些实施方案中，可将台配置为支撑多个移液管吸头。在一些实施方案中，可存在联接到第一驱动螺杆，并且配置为检测由多个移液管吸头产生插入力的第一数值的第一力传感器。例如，第一力传感器可以是操作地联接到第一驱动螺杆的第一电机中的绕组。在一些实施方案中，可存在联接到第二驱动螺杆，并且配置为检测由多个移液管吸头产生插入力的第二数值的第二力传感器。例如，第二力传感器可以是操作地联接到第二驱动螺杆的第二电机中的绕组。

在一些实施方案中，可能有配置为响应于第一力传感器检测到的插入力的第一数值，调整第一驱动螺杆扭矩的控制器(例如，图7中所示中央控制器700)。控制器也可被配置为响应于由第二力传感器检测的插入力的检测到的第二数值，调节第二驱动螺杆的扭矩。在一些实施方案中，控制器可被配置为将扭矩施加到第一驱动螺杆，以产生将由第一力传感器检测到的插入力的预先确定的第一数值。

在一些实施方案中，可能存在沿第一导螺杆202的长度平行延伸的第一编码器条412(例如，第一线性编码器的实施例)。在一些实施方案中，可能存在沿第二导螺杆204的长度延伸的第二编码器条414(例如，第二线性编码器实施例)。在一些实施方案中，安装板206上(例如，在平台的第一位置)可能存在第一编码器头部422(例如，第一位置传感器的实施例)，并且安装板206上(例如，在平台的第二位置)可能存在第二编码器头部424(例如，第二位置传感器的实施例)。编码器条和编码器头部可用于测量沿导螺杆的安装板206的位置。该信息可用于控制电机过程中的反馈目的，前文提及为独立驱动。在一些实施方案中，第一位置传感器可被配置为测量在第一位置处的平台的第一定位；在一些实施方案中，第二位置传感器可被配置为测量在第二位置处的平台的第二定位；在一些实施方案中，第一位置传感器可能包括邻近第一位置的第一线性编码器。在一些实施方案中，第二位置传感器可能包括邻近第二位置的第二线性编码器。如参考图5中所述，独立驱动电机和导螺杆，以及收集有利于控制独立驱动电机的反馈信息，可允许舱盒从托盘进行移液管吸头的部分加载，同时处理偏移负荷。

在一些实施方案中，可能有第一编码器条412(例如，第一线性编码器)和第二编码器条414(例如，第二线性编码器)。第二线性编码器可能从第一线性编码器偏移。第一线性编码器可被配置为测量安装板206的第一位置(例如，移液头)，并且第二线性编码器可被配置为测量移液头的第二位置。在一些实施方案中，控制器(例如，图7中所示的中央控制器700)被配置为响应于第一和第二线性编码器测量的移液头的第一位置和第二位置，调整第二驱动螺杆扭矩。在一些实施方案中，控制器可被配置为将扭矩施加到第二驱动螺杆以产生插入力的预先确定的第二数值，以保持测量的第二位置与测量的第一位置齐平。在一些实施方案中，控制器被配置为将扭矩施加到第二驱动螺杆，以产生插入力的预先确定的第二数值。在一些实施方案中，当对着吸头托盘中部分阵列吸头产生的偏置力推动舱盒时，两个偏移编码器条(第一编码器条412和第二编码器条414)有利于相对于吸头阵列保持舱盒的齐平度。

如前所述，在一些实施方案中，可通过中心线和中线将安装板206或移液头细分成第一区和对角地相对的第二区。中心线可与第一驱动螺杆和第二驱动螺杆的中心相交，并且中线通过中心线的中点与中心线垂直。第一位置可能使用第一区中的第一位置传感器测量，并且第二位置可能使用第二区中的第二位置传感器测量。在一些实施方案中，移液头可能包括每个均被配置为啮合移液管吸头的多个芯轴。在一些情况下，当多个芯轴啮合多个移液管吸头，啮合所有多个芯轴中的一部分芯轴。这有利地允许移液头灵活用于有限次数的移液，同时保护液体转移吸头。

图5示出了接口板的俯视图。更具体地说，图5示出了各种部件相关于接口板中心的定位。

如前所述，多个导螺杆的使用，例如，导螺杆202和204，可允许移液管吸头的部分加载。换句话说，吸头托盘包含384个移液管吸头，实验室自动化工作站可能控制舱盒，以仅拾取一部分移液管吸头(例如，从一个吸头到满载384个吸头之间的任何数量)。

一般来说，舱盒可能仅能够一次从托盘拾取吸头的某种布置。这可能通常涉及使用与吸头托盘区域相对的芯轴区域，吸头从该吸头托盘区域拾取。例如，为了拾取满载吸头托盘中最右侧的一列吸头，芯轴左侧可降至吸头上。为了拾取满载吸头托盘中最顶端的一行吸头，芯轴底部可降至吸头上。为了拾取托盘中右上角的吸头，芯轴左下角可降至吸头上。

可通过多个吸头加载程序组合拾取较复杂的吸头布置。例如，可使用两个吸头加载程序组合拾取包括最左侧的一列吸头和最底端一行的吸头l形布置。在一些实施方案中，实验室自动化工作站可具有成像器、相机或传感器，以检测和确定吸头托盘中保持的可用吸头的位置。在此类实施方案的一些中，成像器、相机或传感器可与舱盒集成。在一些实施方案中，实验室自动化工作站的控制软件可能能够自动确定吸头加载程序的必要组合，以拾取移液管吸头的某种布置，随后自动进行该吸头加载程序组合。

如前所述，在这些涉及移液管吸头的部分加载的实施例中，由于舱盒不在吸头托盘正上方居中(吸头满载加载的情况下)，舱盒上的负荷可能不均匀。换句话说，与仅加载保持384个吸头的吸头托盘中的最右列的一列吸头相关的反应力，将从中心偏移。但是，可以确定不均匀负荷的幅度、位置和分布。在一些实施方案中，可通过数学方式对不均匀负荷的幅度、位置和分布建模，并提前了解。例如，仅通过了解需加载到芯轴上的最右侧的一列吸头，可确定负荷的幅度和分布。

由于螺杆使用独立电机驱动，通过调节每个电机提供的扭矩，通过一个导螺杆而非另一个来提供更多力。导螺杆将旋转电机扭矩转化为施加到舱盒的力。能够以抵消舱盒上不均匀负荷的方式，通过每个导螺杆传输不同但精准大小的力，这样施加的向下吸头加载力与负荷匹配，同时芯轴保持齐平。最终结果是，舱盒(和芯轴)与传输到移液管吸头的合适大小的吸头加载力保持齐平。否则，如果芯轴没有保持齐平，舱盒将以一定角度拾取吸头，并具有堵塞的可能性。或者，如果力过低，移液管吸头可能没有很好地置于在芯轴上，可能会漏气，或者将移液管吸头加载到相对于芯轴不一致的高度。或者如果力过高，力可能会将移液管吸头压碎。

如前所述，该概念可扩展至z轴的多个驱动器(例如，第三导螺杆)。添加第三驱动装置，例如，可有助于围绕附加轴使力标准化(例如，除y轴外的x轴)。因此，在一些实施方案中，舱盒可利用三个导螺杆，每个导螺杆机械联接到独立电机。例如，可在三角形构型中定位三个导螺杆，并且三个导螺杆跨越与图所示相反的舱盒的竖直轴，其中，两个导螺杆在舱盒的相对侧上。

但是，为了能够调节由导螺杆提供的力，以抵消不均匀负荷同时保持芯轴齐平，实验室自动化工作站必须能够确定由每个导螺杆提供的力，以及决定芯轴是否保持齐平(或是否倾斜，以及倾斜程度)。下文描述了用于确定导螺杆提供的力以及芯轴是否齐平的各种方法和实施方案。

在一些实施方案中，实验室自动化工作站可能能够通过测量联接到导螺杆的电机中的电流，测量导螺杆提供的力。这些电流可通过驱动系统的数学模型与力相关联。

为了确定芯轴是否保持在相同的高度，需要良好的指标确定安装板是否保持齐平，因为芯轴会随安装板一起上下移动。在一些实施方案中，实验室自动化工作站可能能够确定安装板沿竖直轴的角落位置，这可用于确定安装板在x平面或y平面中是否倾斜。在此类实施方案的一些中，实验室自动化工作站可能具有与导螺杆一起延伸的线性编码器条。这些编码器条可能包括磁域或光学标记或沿每个线性编码器条的长度变化的其他可检测特性。安装板可能具有与沿导螺杆延伸的编码器条对应的编码器头部，使得实验室自动化工作站可确定安装板的角落位置(编码器头部所在位置)沿导螺杆的距离。通过测量安装板的倾斜度，如果实验室自动化工作站感测到安装板中出现倾斜，尽管事先知道负荷分布，但实验室自动化工作站可推断其中一个导螺杆传输过多的力，且能够根据响应调节电机。

参考附图，线性编码器的磁条可以是沿导螺杆延伸的图4a中所示的编码器条412和414。但是，编码器条以及与其对应的安装板上的编码器头部(例如，图4b中所示的编码器头部422和424)，可能不一定在导螺杆本身上，但可能相反，从其偏移。图5中可更好地示出了偏移。相对于接口板的中心，编码器头部422(和相应编码器条412)具有从接口板中心的x偏移和y偏移两者。类似地，编码器头部424(和相应编码器条412)也具有从接口板中心的x偏移和y偏移两者。两个线性编码器位于相对拐角(右前和左后)，芯轴可保持齐平，并且两个电机均可保持同步。

通过在接口板的相对侧上定位具有x偏移和y偏移两者的编码器头部，仅需要两个编码器头来确定安装板在x平面和y平面两者中的倾斜度。这是对在相同y坐标上具有两个编码器头部的改进，这可能会导致芯轴围绕x轴出现潜在倾斜，且无需检测装置。

相比，如果使用单个编码器，可能很难正确同步电机，并且动态对准齐平舱盒的能力将不存在，因为将不可能知道芯轴的齐平程度。一个电机可能比其它电机驱动更用力更快速驱动，并且引起过度的磨损和粘结情况，从而导致舱盒堵塞。

图6a示出了描述根据实验室自动化工作站的示例性实施方案的部分吸头组的加载的流程图。

在前述附图中，显示了利用两个导螺杆(例如，z轴上的双驱动装置)，且具有集成吸头加载功能性的舱盒的实施方案。将该双驱动z轴设置描述为利用两个反馈系统——一个是有关通过螺杆传输的力，另一个是有关安装板的倾斜。在一些实施方案中，双驱动z轴设置可利用两个反馈系统，其中该系统独立操作但存在于单个微处理器内。通过共同运动系统管理和同步启动或停止两个反馈系统，其中反馈系统同步每个电机的状态。以使得器械软件将双驱动装置视为单个电机的方式概括双驱动系统。例如，如果双电机中的一个电机遇到会导致电机停止的问题，共同运动系统可在向器械软件报告错误前自动停止另一电机。

在框602处，实验室自动化工作站可确定加载到舱盒的芯轴上的吸头。这可响应于用户的输入，例如，如果用户在控制软件中作出有关加载托盘中哪个吸头的决定。因此，可选择加载从一个吸头到托盘中所有吸头之间的任何吸头数量。在一些实施方案中，实验室自动化工作站可能包括能够检测待加载可用吸头托盘中吸头的成像器、相机或传感器。

如前所述，在一些情况下，待加载的吸头布置可能更复杂，其需要进行多次加载。在这种情况下，实验室自动化工作站可能能够自动确定待进行的加载程序的必要组合，并执行组合，这可能涉及多次进行框604、606、608、和610——每次针对组合中的一个加载程序。

在框604处，实验室自动化工作站可能返回双驱动系统，并确定其状态。在系统返回前，双驱动系统的状态(例如，电机的位置)未知。为了正确操作，电机必须返回到已知位置，例如，物理硬停位置。在一些实施方案中，采用有限力在硬停方向同步驱动两个电机，直至在配置时间达到力限制。一旦发现每个电机出现硬停，其各自的编码器位置设置为起始位置。时间元素对于避免错误地找到起始位置尤其重要。在一些实施方案中，在开始硬停搜索前，可能有必要确保两个电机足够对准，以没有粘结的情况移动。这通过以相反方向驱动每个电机，记录每个位置，然后反转每个电机的方向，再次记录位置，然后将每个电机移动到所找到位置的平均值来实现。共同运动系统自动管理该流程作为返回的一部分。

在框606处，实验室自动化工作站可能根据待加载吸头确定控制吸头加载力的传输使用的操作模式。在一些实施方案中，实验室自动化工作站可能能够自动确定不需要人工输入的待加载吸头使用的操作模式。下文公开了各种操作模式：

一种操作模式是推移，其中对电机进行驱动，直至获得所需输出力。在诸如加载满载吸头托盘的应用中，需要均匀的力分布，以确保加载所有的吸头。简单地将安装板驱动到某个位置可能不够，因为诸如吸头托盘的齐平度和基础结构或台板的挠曲度等各种因素，可能会导致吸头托盘的每个侧面的力不均匀。将每个电机驱动至恒定力，允许两个电机移动，直至在规定时间获得配置的力。可通过测力仪(例如，换能器或应变计)或通过测量流向电机的电流来测量力。为了进行推移动，为双驱动系统中的两个电机提供转换为电机电流值的目标力。同时启动两个电机，并遵守其各自轨线，直至在指定时间到达电机电流上限。当两个电机都到达极限或目标位置时，推移完成。当机械部件挠曲(例如，基础结构或台板)时，这具有在吸头托盘表面更均匀地分布力的补偿作用。对于吸头托盘的部分加载，从每个电机需要的力不同。力的各种分布可以适用。例如，系统可基于每个吸头所需的力模型和移液管吸头相对于舱盒的几何分布，计算负荷的几何中心。随后，系统可将计算的几何中心投影到与导螺杆相连的中心线，并且计算每个导螺杆的扭矩，其中，每个扭矩中的至少一部分与相应导螺杆和投影几何中心之间的距离负相关。

另一种操作模式是基于位置的反馈移动，其中，以使用线性编码器的闭环方式驱动两个电机，以进行反馈，直至电机处于所需位置。常规的单个电机的基于位置的反馈移动，利用轨线发生器来设定电机随时间变化的期望位置，利用编码器来将实际位置与期望位置进行比较，以及利用控制回路来生成作为电机驱动系统输入的控制变量。在双驱动系统中，每个电机具有其自身的轨线发生器，该轨线发生器将绘制到相同目标位置的轨线。如果两个电机在移动开始时未完全对准，起始位置可能不同。在一些实施方案中，电机之间可共享编码器反馈，使得在多输入/多输出(mimo)pid控制回路中利用两个编码器的反馈。其原理是一个电机可在另一个电机前面运行，从而导致双驱动舱盒倾斜，这进一步导致线性导向部件的粘结。在每台电机的控制中包括来自两个电机的编码器反馈将检测倾斜，并平衡电机的位置。

另一种操作模式是单侧推移，其中对一个电机进行驱动，直至该电机获得所需输出力同时使用该位置对另一电机进行跟踪。例如，如果舱盒加载在左侧的一列吸头，而不加载其他吸头，则对左侧电机进行编程，使之以特定力移动。将通过左侧编码器从其起始位置移动的相对距离确定右侧电机的目标位置。换句话说，如果左侧电机在从其起始位置移动n编码器计数后到达目标力，右侧电机的目标位置将为经过右侧电机的起始位置的n编码器计数。

另一种操作模式是不对称推移，其中进行推移但驱动电机，直至在电机之间获得两个不同的所需输出力。这可能对吸头托盘部分加载是有用的，因为所需输出力被计算以有意不均匀地分配力。力的分布基于正在加载的吸头位置和数量。

在框608处，实验室自动化工作站可能通过驱动导螺杆开始加载吸头，以向下移动安装板，以便根据所选择的操作模式将芯轴附接到移液管吸头。

在框610处，实验室自动化工作站可能监测反馈系统，直到获得与电机相关的所需位置或力。

图6b示出了根据实验室自动化工作站的示例性实施方案的部分吸头组的加载的侧面透视图。

更具体地说，该图示出了包含16×24构型的384个移液管吸头的吸头托盘106和舱盒104。舱盒104具有从吸头托盘106拾取4行和16列移液管吸头的任务。因此，舱盒104不直接在吸头托盘106的中心定位。相反，在从中心偏移的位置定位舱盒104，这样舱盒104仅接触且拾取4×16阵列的吸头。可通过参考图与6a相关联的上述描述，理解从吸头托盘106加载此部分吸头组的实际具体实施。

另选的实施方案

在一些实施方案中，舱盒可利用具有单侧驱动系统的偏移加载方案。例如，舱盒中存在单个偏心导螺杆。可能需要增加线性运动部件的尺寸，以便处理偏移反应力产生的力矩。

在一些实施方案中，舱盒可能利用于舱盒中居中的驱动系统，相对于舱盒几何中心z驱动的偏移为零或最小。例如，舱盒中存在单个居中导螺杆。这可能需要舱盒的竖直高度较高，以避免与舱盒的中心区域中的分配机构发生冲突。

在一些实施方案中，可存在联接到舱盒中两个螺杆的单个电机。该系统将具有单个电机，该电机使用螺线型皮带布置或冗余驱动装置滑轮组，以驱动安装至螺杆的两个驱动滑轮。存在用于跟踪位置的单个编码器。采用这种布置，皮带张力、初始定时(或时钟)或部件以及公差将变成更关键要素。将失去可以将一个螺杆驱动超过另一个螺杆，以补偿任何不均匀性或倾斜的能力。

在一些实施方案中，可存在两个电机和两个螺杆，但仅有一个编码器。如果两个驱动装置之间的阻力存在任何差异，将导致潜在粘结，因为系统无法检测芯轴的齐平度，不能相对于读取点知道每个驱动装置的真实位置。

图7示出了根据实验室自动化工作站的示例性实施方案的系统的框图。

在一些实施方案中，可存在多个驱动元件，例如，第一驱动元件702和第二驱动元件704。也可存在更多驱动元件，最多至n个驱动元件706。每个驱动元件可能是能够向吸头加载提供精准直线运动和向下力的任何装置或部件。驱动元件的示例包括导螺杆、滚珠螺杆、活塞、线性致动器等等。每个驱动元件可能与中央控制器700交互。中央控制器700可发送信号或指令，以控制和操作各种驱动元件。如前所述，这些驱动元件可在工作站的舱盒中。在一些实施方案中，可存在包括第一位置的平台，将该平台配置为啮合第一元件702和第二传动元件704，其中第一传动元件702和第二传动元件704的使平台驱动位移。在一些实施方案中，第一位置可能从第一驱动元件702和第二驱动元件704偏移。

还可存在与中央控制器700连通的一个或多个力传感器712。可将力传感器712配置为测量通过各种驱动元件施加的力。在一些实施方案中，可存在与每个驱动元件对应的力传感器。例如，可存在配置为检测来自第一驱动元件702的第一力的第一力传感器，并且可存在配置为检测第二驱动元件704的第二力的第二力传感器。在一些实施方案中，力传感器可与导致驱动元件移动的部件或驱动元件集成。力传感器712可与中央控制器700通信，以报告与不同驱动元件相关联的力，这样可向中央控制器700提供反馈。

还可存在与中央控制器700连通的一个或多个位置传感器714。在一些实施方案中，可将位置传感器714配置为测量与平台相关的各种定位。例如，可存在配置为测量在第一位置处的平台的第一定位的第一位置传感器，以及配置为测量在第二位置的平台的第二定位的第二位置传感器。如本文所述，这些位置传感器714可用于检测与平台相关联的倾斜。在一些实施方案中，位置传感器714可为与编码器头部对应的磁线性编码器条；平台位置可根据编码器头部沿相应编码器条的位置，通过磁力方式确定。

可存在与中央控制器700连通的成像器708。在一些实施方案中，成像器708可能将关于吸头托盘中的移液器位置的信息转发至中央控制器700。该信息可由中央控制器700使用，以便于确定用于加载移液管吸头的各种方法和算法。

可存在与中央控制器700连通的泵部件710。中央控制器700可能向泵部件710发出信号或命令，以便于通过与泵部件710流体连通的移液管进行移液管操作。在一些实施方案中，泵部件710与平台以及各种驱动元件均置于舱盒内。

用于舱盒移动716的各种装置或部件也与中央控制器700连通。在一些实施方案中，中央控制器700可向部件发出用于舱盒移动716的信号或命令，以便于围绕x，y和/或z轴移动舱盒。因此，中央控制器700可控制舱盒的重新定位，以便于进行吸头加载和移液操作。

应了解，以采用模块化或集成方式的计算机软件的控制逻辑的形式实施上述本发明。基于本申请的披露内容及教导，有关领域技术人员将能了解并领会使用硬件以及硬件与软件的组合实施本发明的其他方式和/或方法。

本申请所述任一软件组件或功能均可通过软件代码的形式实施，代码可由处理器使用任何适当的计算机语言(例如，java、c++或perl)，并使用例如常规技术或面向对象的技术实现。软件代码可作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质(如随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、磁介质(如硬盘驱动器或软盘)或光学介质(诸如cd-rom))中。任何此类计算机可读介质均可驻留在一个计算设备之中，并且可存在于系统或网络中的不同计算设备之中。

以上描述是说明性而非限制性的。在回顾本公开时，本发明的多种变型对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明的范围不应当根据上述具体实施方式确定，而是应当根据待审权利要求书连同它们的完整范围或等同形式来确定。

在不脱离本发明范围的前提下，来自任何实施方案的一个或多个特征可以与任何其他实施方案的一个或多个特征相结合。

除非有明确的相反指示，否则，“一个”、“一种”或“所述”的叙述旨在表达“一个或多个”之意。