用于弹道排出在纳升范围内的计量总量的液体计量设备、液体计量方法及对此的移液吸头与流程

本发明涉及一种液体计量设备，所述液体计量设备用于从计量液体储备中弹道排出在0.3nl至900nl的计量体积范围中的离散的计量总量的计量液体，所述液体计量设备包括：

-移液吸头容纳设备，所述移液吸头容纳设备至少在液体计量设备的准备好计量的工作位置中限定沿着虚拟的容纳轴线延伸的容纳空间，所述容纳空间构成用于容纳移液吸头的部段，

-相对于移液吸头容纳设备可运动的触发柱塞，所述触发柱塞能够在更大程度地从容纳空间拉回的准备就绪位置和更大程度地伸入到容纳空间中的触发位置之间移置，

-与触发柱塞以传递运动的方式耦联的移置驱动器，所述移置驱动器构成用于，至少将触发柱塞从准备就绪位置冲击式地移置到触发位置中，和

-控制设备，所述控制设备在信号传输方面与移置驱动器连接，以控制移置驱动器的运行。

背景技术：

从wo2006/076957a1中已知这种液体计量设备。该文献公开了，专门为所述液体计量设备构造的移液吸头容纳在吸移吸头容纳设备中，所述吸移吸头在其计量纵向端部处具有软管或管部段。计量纵向端部具有计量开口，计量液体通过所述计量开口以计量的方式排出。

借助于通过触发柱塞施加到移液吸头的专门为此构成的软管或管部段上的短的机械脉冲能够使在nl范围内的离散的计量液体量从软管或管部段中离心分离。软管或管部段优选沿着软管或管轴线具有在大小和构型方面基本上恒定的横截面。通过机械脉冲传递分别离心分离的计量总量作为计量液滴在自由飞行中经过一个路段，因此计量总量的所述排出当前称为“弹道式”。

在移液吸头的另一纵向端部上，移液吸头具有耦联结构，所述耦联结构构成用于与移液设备的移液通道耦联。因此，最后提及的纵向端部在下文中称为“耦联纵向端部”。

沿着虚拟的吸头轴线延伸的已知的移液吸头关于吸头轴线轴向地在耦联纵向端部与靠近计量纵向端部的软管或管部段之间具有储存空间，在所述储存空间中能够容纳有计量液体储备。

已知的液体计量设备利用计量液体的不可压缩性。通过借助于触发柱塞施加到靠近计量纵向端部的软管或管部段上的在时间上非常短的机械冲击，将机械脉冲传递到由计量液体填充的软管或管部段上。由于在软管或管部段中存在的计量液体的不可压缩性，通过施加到该部段上的机械脉冲，在计量液体中感生压力脉冲，所述压力脉冲在计量开口的区域中引起液滴的离心分离。

虽然通过机械脉冲在计量液体中感生的压力波在计量液体中沿着吸头轴线在两个相反的方向上传播。在指向耦联纵向端部的轴向方向上，容纳在储存空间中的计量液体储备位于软管或管部段上方，所述计量液体储备与容纳在软管或管部段中的较少的计量液体量相比示出大的惯性质量。因此，机械脉冲在作为最低的机械和流体机械阻力的位置的计量开口处引起离散的计量总量的分离，所述离散的计量总量沿轴向方向离开移液吸头。

通过改变机械脉冲的时间长度并且通过移置触发柱塞的触发位置，能够在将机械脉冲传递到软管或管部段中的计量液体上时有针对性地改变通过计量开口排出的计量总量。

已知的液体计量设备的缺点是使用特别构造的移液吸头的必要性，即在其自由的计量开口和储存空间之间具有带有基本上恒定的小的横截面的所描述的软管或管部段的吸移吸头。

对于借助于到软管或管部段上的机械脉冲传递来计量在nl范围中的液体的其它技术背景也参考wo2005/016534a1。

技术实现要素：

依照对现有技术的上述说明，本发明的目的是，提出一种技术教导，所述技术教导改进开始提及的流体计量设备，使得其能够借助可商购的移液吸头运行，所述移液吸头不必专门构造用于在液体计量设备中使用。尤其，由本发明提供的技术教导应能够实现使用可商购的移液吸头，其计量开口不置于软管或管部段的自由端部处，所述软管或管部段具有恒定的且与移液吸头在软管或管部段之外的其它横截面相比较小的横截面，所述横截面的横截面面积在0.075至0.75mm²的范围内并且长度大于2mm。

可商购的常规的移液吸头通常从其耦联纵向端部或比计量纵向端部更靠近耦联纵向端部的位置沿着其吸头轴线直至计量开口连续地渐尖。在许多情况下，渐尖的部段锥形地构成。这种常规的移液吸头能够沿着其轴向延伸具有锥角不同的区域。

可商购的常规的移液吸头能够在计量纵向端部上具有短的柱形凸缘，所述凸缘在位于计量纵向端部与耦联纵向端部之间的渐尖的区域与计量开口之间构成。然而，所述凸缘不具有超过2mm的长度，进而不适合用于机械脉冲传递。然而，常规的移液吸头优选直接直至计量开口渐尖。

本发明根据设备方面通过开始提及类型的液体计量设备来实现上述目的，所述液体计量设备具有第一和第二变形结构，其中第一和第二变形结构在其之间限定容纳空间的沿着虚拟的容纳轴线延伸的轴向纵向区域作为变形区域，在所述变形区域中为了使容纳在容纳空间中的移液吸头变形，第一和第二变形结构能够彼此接近并且彼此远离。触发柱塞在其触发位置中处于容纳空间的变形区域中。

本发明的基本构思是，使常规的移液吸头的轴向部段通过液体计量设备的两个变形结构作为变形部段变形，使得移液吸头的这样变形的部段能够用于通过借助于触发柱塞的机械脉冲传递对在纳升范围中的计量体积进行计量，所述移液吸头不具有在结构上构成用于机械脉冲传递以排出离散的计量总量的部段。

因此，通过借助于在预定的时间段内第一和第二变形结构彼此相对接近造成的变形，最初任意地成形和构造的移液吸头能够至少部段地变形为下述构型，在所述构型中，触发柱塞将机械脉冲冲击式地传递到移液吸头的变形部段上，进而能够以本身已知的方式使离散的计量总量从移液吸头的计量液体储备中通过其计量开口离心分离。

本发明的液体计量设备与上文提及的现有技术的液体计量设备的决定性的区别在于第一和第二变形结构，使得为了限定液体计量设备首先并不取决于：移液吸头是否实际上容纳在移液吸头容纳设备中，或者移液吸头容纳设备是否仅构成用于容纳移液吸头。

触发柱塞在其触发位置中处于容纳空间的引起所容纳的移液吸头变形的变形区域中，以便确保：触发柱塞能够将触发计量总量的机械脉冲在那里传递到容纳在移液吸头容纳设备中的移液吸头上，在该处移液吸头变形或者是可变形的，使得通过将机械脉冲从触发柱塞传递到移液吸头的变形部段上，能够计量在纳升范围中的计量总量。

为了液体计量设备的简单的可操作性，并且尤其为了移液吸头容纳设备由未使用进而未变形的移液吸头的简单的可装载性，根据本发明的一个优选的改进方案提出，第一和第二变形结构能够相对于彼此在更远地彼此远离的装载位置和彼此更接近的变形位置之间运动，在所述装载位置中，移液吸头容纳设备配置用于将移液吸头容纳到移液吸头容纳设备中或/和从移液吸头容纳设备中取出移液吸头，在所述变形位置中，容纳在容纳空间中的移液吸头的置于变形区域中的部段通过第一和第二变形结构变形。

通常沿着虚拟的吸头轴线在其耦联纵向端部与其计量纵向端部之间延伸的未变形的常规的移液吸头，由于在其储存空间中的与计量的量相比大的计量液体量中的不期望地高的内部摩擦，不允许通过从外部传递的机械脉冲计量在纳升范围中的计量总量。更确切地说，这种液体计量能够通过如下液体空间实现，所述液体空间沿至少一个与吸头轴线正交的空间方向具有约1mm或更小的小的净宽，使得机械地从外部感生的压力波能够在这种窄的计量液体区域中沿着移液吸头的吸头轴线传播，并且在达到计量开口附近的弯月面时，从所提供的计量液体储备中离心分离液滴。

在变形位置中，在第一和第二变形结构之间的净宽在至少一个与容纳轴线正交的空间方向上优选在变形区域中小于在容纳空间的关于虚拟的容纳轴线轴向地位于变形区域两侧的容纳区域中。由此，变形区域能够与其余容纳区域区分开，并且其可识别为变形区域。因此，变形区域在至少一个与容纳轴线正交的空间方向上形成容纳空间的狭窄部位。

如果移液吸头容纳设备装载有移液吸头，那么虚拟的吸头轴线和虚拟的容纳轴线是平行的或者优选是共线的。

因为出于上文提及的原因，仅在容纳在容纳空间中的移液吸头通过变形结构在变形区域中变形成上文提及的窄的液体空间时，即因此在第一和第二变形结构处于其彼此接近的变形位置中时，通过机械脉冲引起的弹道排出才特别好地起作用，所以优选地，控制设备构成用于，如果第一和第二变形结构处于变形位置中，那么仅驱动触发柱塞以从准备就绪位置移置到触发位置中。

如在上文中已经描述的那样，首先在第一和第二变形结构的接近相对运动的过程中，容纳空间中的变形区域改变为，使得移液吸头的容纳在其中的部段具有下述构型，所述构型能够实现通过借助于触发柱塞从外部传递机械脉冲对在纳升范围中的计量液体进行计量。通过两个变形结构在容纳空间中引起的构型改变因此是移液吸头的准备进行计量的变形。因此，液体计量设备优选构成用于，在变形区域中使移液吸头的容纳在容纳空间中的部段在变形持续时间内变形，所述变形持续时间与触发柱塞从准备就绪位置到触发位置中的移置运动所持续的移置持续时间相比是长的。因为在此探讨的液体计量设备也能够进行等分运行，在所述等分运行中，触发柱塞在变形区域处多次依次冲击式地移置到触发位置中，所以通过第一和第二变形结构在变形位置中的设置而限定的变形持续时间至少持续数秒，优选持续至少一分钟，而触发柱塞从准备就绪位置到触发位置中的移置持续短于1秒，优选短于0.25秒，并且特别优选短于0.05秒。因此优选的是，变形持续时间是移置持续时间的至少三倍，特别优选至少三十倍长。

优选地，触发柱塞不仅从准备就绪位置移置到触发位置中，而且立即从触发位置再次向回移置到准备就绪位置中，使得触发柱塞不在触发位置中停留，而是触发位置仅是触发柱塞的触发移置的反转死点。

控制设备和/或移置驱动器能够构成用于，在触发柱塞开始复位到准备就绪位置中之前，将所述触发柱塞在触发位置中保持预定的或可预定的时间段。

液体计量设备能够具有输入/输出设备，以便能够将数据传输或者手动地输入给所述液体计量设备或者从其调用、由其输出数据，例如触发柱塞在触发位置中的上述保持持续时间或者计量的一个或多个运行参数。

原则上，触发柱塞能够与第一和第二变形结构分开地设置，这尤其简化构成具有低质量的触发柱塞，进而简化所述触发柱塞在短时间内加速到高的移置速度。

因为触发柱塞在容纳空间的由第一和第二变形结构限定的变形区域中应以传递力的方式起作用，优选的是，触发柱塞是第一变形结构的至少一部分，因为所述触发柱塞总归已经设置在变形区域上。优选的是，触发柱塞是第一变形结构，以减少形成液体计量设备所需的构件数量。因此，触发柱塞首先能够有助于容纳在容纳空间中的移液吸头的变形，并且如果第一和第二变形结构处于变形位置中，那么所述触发柱塞相对于第二变形结构冲击式地移置到触发位置中。于是，触发柱塞的其在变形位置中相对于第二变形结构所占据的位置优选是准备就绪位置。

原则上，触发柱塞在第一变形运动中为了使容纳在容纳空间中的移液吸头变形是可移动的，使得通过触发柱塞从仍较大程度地从容纳空间中拉回的初始位置运动到其准备就绪位置中，移液吸头变形。在达到准备就绪位置之后，然后能够将触发柱塞冲击式地移置到触发位置中，以弹道式地排出计量总量。然而优选的是，触发柱塞仅能够在准备就绪位置和触发位置之间移置。

为了能够尽可能可靠地并且以明确的取向在容纳空间中容纳移液吸头，能够提出，优选在与容纳轴线正交的方向上与触发柱塞相对置的第二变形结构包括对容纳空间限界的壁部段。如果第一和第二变形结构相对于彼此从装载位置移动到变形位置中，那么移液吸头的外壁部段能够贴靠、例如紧密地贴靠到所述壁区段上。

为了将移液吸头尽可能可靠地和明确地固定在移液吸头容纳设备的容纳空间中，移液吸头容纳设备能够具有靠近触发柱塞的第一设备部分和更远离触发柱塞的第二设备部分。除了触发柱塞以外，第一设备部分或者还有第二设备部分能够引起容纳在容纳空间中的移液吸头的变形，例如以便沿着吸头轴线局部地提高移液吸头的流动阻力。为此，第一或/和第二设备部分与触发柱塞关于容纳轴线轴向间隔开地具有缩窄部段，在所述缩窄部段中，容纳空间至少在变形位置中具有比轴向地直接在缩窄部段的两侧更小的横截面面积。因此，上文提及的第一变形结构能够包括触发柱塞和具有缩窄部段的设备部分，优选第一设备部分。

为了提供易于实现和维护的运动学，第一设备部分能够相对于液体计量设备的设备支架位置固定地，即固定至支架地设置。为了使第一和第二设备结构在装载位置和变形位置之间相对于彼此运动，于是有利地足够的是，第二设备部分能够远离固定至支架的第一设备部分并且能够靠近所述第一设备部分。触发柱塞在其准备就绪位置中优选同样是固定至支架的。那么仅由第二设备部分执行变形运动，并且仅由触发柱塞执行触发移置。

在此，通过如下方式可以获得具有尽可能小的结构空间需求的空间上紧凑的移液吸头容纳设备：第一设备部分由触发柱塞穿透或者可由触发柱塞穿透。第二变形结构能够有利地在第二设备部分上构成。

原则上，这两个变形结构能够手动地在其装载位置和其变形位置之间运动，其中液体计量设备优选具有引导结构，所述引导结构相对于彼此引起这两个设备结构，使其在装载位置和变形位置之间运动。

为了提高其生产率，液体计量设备能够具有运动驱动器，所述运动驱动器相对于彼此驱动这两个变形结构，使其沿至少一个方向在装载位置和变形位置之间运动，优选沿两个方向驱动。如上所述，优选的是，仅第二变形结构与运动驱动器耦联。如果移液吸头容纳设备具有上述第二设备部分，那么液体计量设备优选具有与第二设备部分耦联的运动驱动器，通过所述运动驱动器，第二设备部分能够在更远离第一设备部分的打开位置和更接近第一设备部分的闭合位置之间运动。如果第二变形结构在第二设备部分上构成，那么优选地，如果第二设备部分处于打开位置中，那么第一和第二变形结构相对于彼此处于装载位置中，并且如果第二设备部分处于闭合位置中，那么第一和第二变形结构相对于彼此处于变形位置中。

为了防止：在移液吸头在容纳空间的变形区域中变形的整个持续时间内必须对运动驱动器通电或者通常必须为其供应能量，能够提出，第二设备部分预紧到其位置之一中。优选的是，第二设备部分预紧到闭合位置中，使得提供预紧的预紧装置，例如机械的和/或气动的和/和液压的弹簧装置也提供变形力，通过所述变形力，容纳在容纳空间中的移液吸头部段地变形。那么，仅需要短暂地对运动驱动器供应能量，以便使第二设备部分运动到打开位置中，或者使第一和第二变形结构相对于彼此运动到装载位置中。

同样地，触发柱塞能够通过预加载装置预加载到其位置之一中，例如再次通过机械的和/或气动的或/和液压的弹簧装置。优选的是，触发柱塞预加载到准备就绪位置中，使得其仅需要通过移置驱动器克服预加载装置的预加载力冲击式地移置到触发位置中，并且在达到触发位置之后通过关断移置驱动器立即再次向回移置到准备就绪位置中。因此能够实现触发柱塞的特别短的移置持续时间，尤其是触发柱塞在触发位置中的特别短的停留持续时间。

为了将脉冲尽可能精确地从触发柱塞传递到容纳在容纳空间中的移液吸头的变形部段上，触发柱塞的触发位置能够通过机械止挡来限定。优选的是，为了使液体计量设备匹配于不同的计量液体和/或匹配于不同的计量总量，止挡能够沿着触发柱塞的移置轨迹调整。因此，触发柱塞的移置路径也是可改变的。

如果移置轨迹与虚拟的容纳轴线成在70°至110°的范围中的角度，那么能够实现将脉冲尤其有效地从触发柱塞传递到移液吸头的变形部段上，其中触发柱塞能够沿着所述移置轨迹在其准备就绪位置和其触发位置之间移置。优选的是，所成的角度是直角，使得触发柱塞能够与随后与吸头轴线至少平行或甚至共线的吸头轴线尽可能正交地撞击到移液吸头的变形部段上。

为了将可用的变形力尽可能有效地用于使容纳在容纳空间中的移液吸头变形，根据本发明的一个优选的改进方案，第一和第二设备部分彼此接近所沿的运动轨迹与虚拟的容纳轴线成在70°至110°的范围中的角度。为了有利地避免沿着容纳轴线或吸头轴线作用的变形分量，该角度又优选为直角。

因此，移置轨迹和运动轨迹至少部段地、优选完全地位于两个彼此平行的平面中或者位于共同的平面中。在此，当移置轨迹和运动轨迹彼此平行时，能够获得具有细长的工作空间的有利地细长的液体计量设备，在所述细长的工作空间中，所述液体计量设备的可运动的构件运动。

尽管在上文在不具有可更换的移液吸头的情况下定义了液体计量设备，并且仅提及移液吸头，以便简化对与移液吸头以变形的方式相互作用的液体计量设备的描述，但是不应排除的是，液体计量设备包括移液吸头。这种移液吸头具有耦联纵向端部，所述耦联纵向端部具有耦联结构，所述耦联结构构成用于与移液设备的移液通道耦联，并且所述移液吸头具有与耦联纵向端部相反的计量纵向端部，所述计量纵向端部具有计量开口，离散的计量总量能够通过所述计量开口排出。移液吸头还在耦联纵向端部和计量纵向端部之间具有储存空间，在所述储存空间中能够容纳有计量液体储备。此外，上文关于常规的移液吸头所述的内容也适用于液体计量设备的移液吸头的设计方案的有利的改进方案。

如上文已经提及的，移液吸头在其耦联纵向端部与其计量纵向端部之间沿着虚拟的吸头轴线延伸。在移液吸头容纳在容纳空间中的状态下，移液吸头关于吸头轴线轴向地优选在两侧突出于变形区域。这表示：沿着吸头轴线在移液吸头的实际上通过第一和第二变形结构变形的变形部段上在两侧连接未变形的移液吸头部段。所述未变形的移液吸头部段优选至少部段地以作为旋转对称轴线的吸头轴线旋转对称。为了避免，耦联到移液设备的移液通道上所需的耦联结构通过变形结构变形，优选地，储存空间在轴向上在两侧突出于变形区域。

由触发柱塞在变形的移液吸头的计量液体中感生的压力波全方位地从触发柱塞的撞击位置传播到移液吸头的设置在容纳空间的变形区域中的变形部段上。沿着传播路径，压力波通过计量液体中的内部摩擦衰减。为了能够借助触发柱塞尽可能可靠地和可复现地引起弹道排出在纳升范围中的期望的计量总量，有利的是，与靠近耦联纵向端部相比，变形区域更靠近计量纵向端部。那么，压力波尽可能不衰减地到达计量液体的靠近计量开口的弯月面。优选的是，变形区域完全地位于移液吸头的轴向延伸区域的从剂量纵向端部开始的半部中。

移液吸头在其容纳在容纳空间中的状态下具有位于容纳空间的变形区域中的变形部段，其中在此第一和第二变形结构处于变形位置中，所述变形部段具有两个越过移液吸头的内部中的间隙彼此相对置的内壁面部段。通过变形结构在移液吸头上产生的间隙在与吸头轴线正交的方向上具有至少20μm，优选至少50μm并且特别优选至少70μm的间隙宽度。同样地，间隙宽度不大于900μm，优选不大于500μm，并且特别优选不大于200μm。在实验中，100μm的间隙宽度已被证明为是特别有利的。上述尺寸极限的这种间隙对于几乎所有计量液体形成在更上文中描述的所需的窄的计量液体区域，在所述窄的计量液体区域中通过借助于触发柱塞的机械脉冲传递能够感生压力波，所述压力波在计量纵向端部处引起期望的小的计量总量的离心分离。

尽管间隙的具体的构型和移液吸头的形成所述间隙的内壁面原则上能够在上述尺寸内任意地选择，但是沿着间隙宽度彼此相对置的内壁面为了实现具有高的精度和重复精度的计量结果、尤其在等分时优选是平坦的或/和彼此平行的。

为了将机械脉冲从触发柱塞可靠地传递到变形部段上，并且从该处传递到移液吸头中的计量液体上，触发柱塞在触发位置中接触移液吸头的变形部段。触发柱塞在达到触发位置之前就已经能够接触变形部段，使得触发柱塞从接触变形部段起直至达到触发位置短暂地变形。在时间上比变形部段通过变形结构变形显著更短的持续时间内延伸的所述触发变形还短暂地添加至最后提及的准备计量的变形，例如在两位数或者低三位数的毫秒范围内的时间段内。

触发变形优选是纯弹性变形。准备计量的变形由于其与触发变形相比更高的变形程度和更长的变形持续时间优选具有塑性变形分量。

根据本发明的另一方面，开始提及的目的也通过一种移液设备来实现，所述移液设备具有沿着虚拟的通道轨迹延伸的移液通道，所述移液通道至少部分地填充有与计量液体不同的工作流体，并且所述移液通道在其自由的纵向端部处具有耦联构造，用于将移液吸头临时地、可松开地耦联在其上，其中移液设备还具有：

-压力改变设备，所述压力改变设备构成用于改变在移液通道中的工作流体的压力，

-压力传感器，所述压力传感器构成和设置为检测在移液通道中的工作流体的压力，

-移液控制设备，所述移液控制设备构成为以传输信号的方式与压力传感器和压力改变设备连接，以控制压力改变设备的运行，并且所述移液控制设备构成为，至少根据由压力传感器检测到的实际工作流体压力来控制压力改变设备的运行，和

-根据前述权利要求中任一项所述的液体计量设备，其中远离移液通道延长的假想的通道轨迹与容纳轴线平行或共线。

移液设备包括根据上述描述构造的液体计量设备，其中移液吸头借助其耦联结构耦联或可耦联到移液通道的耦联构造上，并且其中此外，移液控制设备构成用于，至少根据由压力传感器检测到的实际工作流体压力，优选在考虑至少一个预设的期望工作流体压力值的情况下，调节压力改变设备的运行。因此，尤其能够维持可靠的、也持续时间长的并且包括大量等分周期的等分运行，因为移液控制设备能够通过机械脉冲传递对压力改变设备进行相应地操控来跟踪从变形部段从轴向地位于耦联结构和变形部段之间的计量液体储备中移出的计量液体进入到变形部段。

根据本发明的另一方面，上述目的也通过移液吸头来实现，所述移液吸头在如上所述地构造的液体计量设备中使用，所述移液吸头沿着虚拟的吸头轴线延伸，其中移液吸头具有：

-带有耦联结构的耦联纵向端部，所述耦联纵向端部构成用于与移液设备的移液通道耦联，

-关于吸头轴线轴向地远离耦联纵向端部的计量纵向端部，所述计量纵向端部具有计量开口，通过所述计量开口能够从容纳在移液吸头中的计量液体储备中排出离散的计量总量，

-在耦联纵向端部和计量纵向端部之间的储存空间，在所述储存空间中能够容纳计量液体储备。

移液吸头的位于计量开口与耦联结构之间的部段具有越过移液吸头的内部中的间隙彼此相对置的两个内壁面部段作为变形部段，其中间隙在平行于相对置的内壁面部段的与吸头轴线正交的较大的第一延伸方向上的净宽是在与吸头轴线以及与第一延伸方向正交的较小的第二延伸方向上的净宽的至少五倍，优选至少十倍，特别优选至少五十倍。这种移液吸头构成为在所描述的液体计量设备中使用，更确切地说与如下内容无关：即在容纳到移液吸头容纳设备的容纳空间中之前是否已经在移液吸头处构成变形部段，或者是否通过借助于第一和第二变形结构的变形才产生所述变形部段。

为了使在移液吸头的变形部段中形成的间隙能够传递通过触发柱塞感生的压力波，直至在靠近计量开口的计量液体弯月面处弹道排出在纳升范围中的计量总量，有利的是，间隙沿着吸头轴线的尺寸是其沿着第一延伸方向的最大净宽的至少0.5倍。

同样地，为了确保功能性以及尤其移液吸头到移液设备的移液通道的可耦联性，间隙的沿着吸头轴线的尺寸应不大于移液吸头的轴向长度的0.8倍，优选不大于0.5倍，特别优选不大于三分之一。因此，耦联结构能够足够远地远离变形部段，以便不会不期望地一起变形。

如上所述，移液吸头优选在变形部段的至少一个(关于吸头轴线的)轴向侧上具有旋转对称的、优选轴向地在变形部段的两侧上各一个旋转对称的体部部段。在此，为了具有用于机械脉冲传递的足够的尺寸以及从中产生的将压力波导入到变形部段中的计量液体中，变形部段能够沿着第一延伸方向径向突出于移液器的关于吸头轴线轴向地连接于其的至少一个体部部段。出于对称原因，变形部段优选在两个相反的径向方向中的每个径向方向上径向突出于轴向地连接于变形部段的体部部段。

如上所述，在变形部段中形成的间隙优选为薄的，其间隙宽度小于一毫米。因此，移液吸头的关于吸头轴线轴向地连接于变形部段的体部部段能够沿着第二延伸方向径向地突出于变形部段。优选地，轴向地在变形部段的两侧连接于所述变形部段的两个体部部段中的每个体部部段沿着第二延伸方向突出于变形部段。

根据本发明的方法方面，上述目的也通过一种用于从计量液体储备中弹道排出在0.3nl至900nl的计量体积范围中的离散的计量总量的计量液体的方法来实现，所述方法包括以下步骤：

-提供沿着虚拟的吸头轴线延伸的移液吸头，所述移液吸头具有：在关于吸头轴线的轴向的纵向端部处构成的耦联结构，用于耦联到移液设备上；与耦联结构轴向间隔开地构成的计量开口，用于排出计量总量；

和位于耦联结构与计量开口之间的用于容纳计量液体储备的储存空间，

-在储存空间中容纳计量液体储备，

-在储存空间的相互间隔开设置的内壁面部段以与吸头轴线正交的接近分量接近的情况下，使储存空间的部段变形，进而形成移液吸头的变形部段，

-在形成变形部段期间以及在彼此相对置的内壁面部段之间容纳有计量液体期间，将冲击式的脉冲传递施加到变形部段上，进而通过计量开口离心分离计量总量的计量液体，其中与变形部段变形的持续时间相比，脉冲传递的持续时间更短。

在此，施加冲击式的脉冲传递的步骤包括：变形部段的超出储存空间部段的用于通过第一和第二变形结构形成变形部段的准备计量的变形的更大程度的变形，其中变形部段的更大程度的变形的持续时间不大于用于形成变形部段的准备计量的变形的持续时间的三分之一，优选不大于十分之一。

在上文中在对根据本发明的液体计量设备的描述中描述了根据本发明的方法，在所述液体计量设备处优选执行方法。

在其具有最小的计量体积的实施方式中，能够可重复地计量从0.3nl至5nl的计量总量。借助在移液吸头的变形部段中的例如间隙量的略微更大的尺寸，能够重复精确地计量在5nl到20nl的范围中的计量总量。液体计量设备的下一较鲁棒的实施方式能够精确地分配在20nl至70nl的范围内的计量总量。同样可行的是，借助液体计量设备精确地作为单液滴分配在70nl至500nl的范围内的计量总量。虽然排出在500nl至900nl的范围中的量同样是精确可行的，然而在此下述风险提升，即在所计量的液体量中形成主液滴和与所述主液滴分离的附属液滴，这并非始终是可接受的。

附图说明

下面根据附图详细描述本发明。附图示出：

图1示出具有移液吸头的液体计量设备的一个根据本发明的实施方式的侧视图，其中液体计量设备的第一和第二设备部分在分解图中与设备的主体分开地示出，并且其中移液吸头耦联到移液设备的移液通道上，

图2示出不具有移液设备的图1的实施方式的立体图，

图3又在不具有移液设备的情况下以图1的视图示出实施方式，其中示出处于变形位置中的第一和第二设备结构，

图4示出在图1至3中使用的第一和第二设备部分的在运行中彼此指向的面的立体图，

图5a示出常规的未变形的移液吸头的视图，

图5b示出在通过第一和第二变形结构变形的状态下的图5a的移液吸头的侧视图，

图5c示出处于变形构型中的图5a的移液吸头的朝向变形部段的前视图。

具体实施方式

在图1至3中，液体计量设备的根据本发明的实施方式通常用10表示。液体计量设备10包括壳体12，所述壳体在运行中通常是位置固定的，例如固定至支架，在所述壳体上设有移液吸头容纳设备14。

在所示出的实施例中，移液吸头容纳设备14包括通常固定至壳体或支架的第一设备部分16以及相对于所述第一设备部分可运动的第二设备部分18。

第二设备部分18的运动通过引导机构、例如两个平行的引导杆20和22引导，所述引导机构穿透第一设备部分16。第二设备部分18沿着平行于图1的绘图面的运动轨迹b能够在更大程度地远离第一设备部分16的打开位置(例如参见图1和图2)以及更接近第一设备部分16的闭合位置(参见图3)之间运动。

作为第二设备部分18的至少从打开位置到闭合位置中的运动驱动器24，液体计量设备20具有两个可手动操作的螺丝24a和24b。借助螺丝24a和24b，第二设备部分18能够借助限定的力接近第一设备部分16直至进入闭合位置。在相反的转动方向上，建立第二设备部分18在远离第一设备部分16的方向上沿着运动轨迹b的至少一个可运动性。因此，借助于通过操作者在第二设备部分18处的手动操作能够执行第二设备部分18从闭合位置到打开位置中的运动。

然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，代替运动驱动器24的仅示例性示出的螺丝24a和24b，运动驱动器24能够具有调节执行器，所述调节执行器为了共同运动沿着运动轨迹b与第二设备部分18耦联。例如，运动驱动器24能够是可气动或液压操作的运动驱动器，其一个或多个活塞杆能够与第二设备部分18耦联以共同运动。替选地，运动驱动器24能够是电动运动驱动器，例如螺杆传动装置，以便承担示例性示出的螺丝24a和24b的功能原理。为此，螺杆传动装置的螺杆能够与平行于运动轨迹b穿透第二设备部分18的开口的内螺纹螺旋接合，使得第二设备部分18就像用作为螺母，在至少一个螺杆沿着螺杆纵轴线旋转时，所述螺母对应于在螺杆上使用的螺纹的螺距和转速沿着运动轨迹b运动。

不同于上述运动学，对第二设备部分18附加地，第一设备部分16也能够通过运动驱动器驱动以沿着运动轨迹b运动，然而这只会提高要设置的运动驱动器的数量，而不会显著提高与此关联的益处。

替选地，第二设备部分18能够是固定至壳体或支架的，并且仅第一设备部分16可以通过运动驱动器沿着运动轨迹b移置。

在更下文中结合图4更详细地研究第一和第二设备部分16和18的其它功能和作用。然而，首先应进一步地阐述液体计量设备10的功能性。

液体计量设备10具有触发柱塞26，所述触发柱塞能够沿着移置轨迹v在更大程度地拉回到壳体12中的准备就绪位置和更大程度地从壳体12推出的触发位置之间移置。移置轨迹v和运动轨迹b优选是共线的或至少是平行的。

触发柱塞26在其两个提及的工作位置之间的冲程显著小于第一设备部分16和第二设备部分18在它们的工作位置：打开位置和闭合位置之间沿着运动轨迹b的相对运动路径。第一设备部分和第二设备部分16和18的相对运动路径至少位于个位数的毫米范围内，而触发柱塞26在其所提及的工作位置：准备就绪位置和触发位置之间的冲程通常小于50μm，优选小于40μm，特别优选小于36μm。关于触发柱塞的冲程以及关于第一和第二设备部分16或18的相对运动路径的说明不仅适用于本发明的在图1至3中示出的示例性的实施方式，而且普适性地适用于本发明的液体计量设备。触发柱塞的冲程优选始终比设备部分16和18在其工作位置之间的运动路径更小，例如至少小5倍。

为了控制触发柱塞26的运动，液体计量设备10具有控制设备28，为了更好的概览性，所述控制设备仅在图1和3中以虚线在壳体12中示出。控制设备28通过线路32与呈压电执行器的示例性构型的移置驱动器30以信号传输的方式连接。

通过连接插座34a和34b，能量，在所示出的实例中电能通过连接插座34a传输到壳体12的内部中，并且数据，在所示出的实例中通过呈rj45插座的构型的连接插座34b传输到壳体12的内部中。能量能够通过控制装置28经由线路32作为驱动能量输送给移置驱动器30的压电执行器。因此，通过对移置驱动器30通电，触发柱塞26能够抵抗使其复位的弹簧36(参见图3)的预紧的预负荷从壳体12移置到触发位置中。在中断对移置驱动器30的压电执行器输送电流的情况下，触发柱塞26借助于通过螺旋弹簧36施加的预负荷立即移置到更大程度地移入到壳体12中的准备就绪位置中。

壳体12能够经由定位销36a和36b相对于支架或/和相对于在图1中所示出的移液设备60在空间上定向。

代替压电执行器，移置驱动器30能够包括电磁体，所述电磁体通过通电或不通电产生或不产生移置触发柱塞26的磁场。在电磁移置力的情况下，触发柱塞26能够包括永磁体或软磁电枢，其能够通过由电磁移置驱动器根据其通电状态产生的磁场沿着所述移置轨迹v与承载其的触发柱塞26一起移动。

在所示出的实施例中，触发柱塞26伸入到穿透第一设备部分16的凹部38中，并且在其准备就绪位置和在其触发位置中穿透所述第一设备部分16。

现在，为了更好地理解液体计量设备10的功能方式，更详细地阐述在图4中示出的设备部分：第一设备部分16和第二设备部分18：

两个设备部分16和18的彼此朝向的面16a和18a具有轮廓，当两个设备部分16和18沿着运动轨迹b处于其彼此接近的闭合位置中时，那么在两个设备部分16和18之间限定容纳空间40，在所述容纳空间中能够容纳移液吸头42的至少一个轴向部段。容纳空间40沿着虚拟的容纳轴线a延伸，所述虚拟的容纳轴线a与在容纳空间40中容纳的移液吸头42的虚拟的吸头轴线s重合。设备部分16和18在此处于其闭合位置中。

触发柱塞26、由触发柱塞穿透的第一设备部分16和第二设备部分18具有变形结构，所述变形结构在移液吸头容纳设备14处限定变形区域44，在所述变形区域中，如果第一设备部分和第二设备部分16或18处于闭合位置中，那么容纳在容纳空间40中的常规的移液吸头42部段地机械变形。

所提及的变形结构包括更靠近壳体12的第一变形结构46和在第二设备部分18上实现的第二变形结构48。

第一变形结构46包括触发柱塞26的指向第二设备部分18的端面46a(参见图1)，并且包括沿着容纳轴线a与穿透开口38间隔开地在第一设备部分16上设置的缩窄部段46b。

第二变形结构48包括在第二设备部分18上的基本上平坦的并且与运动轨迹b正交的面48a以及阶梯部段48b，借助所述阶梯部段，在设备部分16和18的相互朝向的面16a和18a之间的净宽在变形区域44中分级地渐缩。替选地，阶梯区域48b也能够全部地或部分地通过斜面形成。

因为变形结构46在触发柱塞26处和在第一设备部分16处构成，因为变形结构48在第二设备部分18处构成，并且因为最终触发柱塞26至少留在其准备就绪位置中，直至第一和第二设备部分16或18处于其闭合位置中，所以如果第一和第二设备部分16和18处于闭合位置中并且触发柱塞26处于准备就绪位置中，则变形结构46和48处于使所容纳的移液吸头42变形的变形位置中。此外，如果第一和第二设备部分16和18处于打开位置中，那么变形结构46和48处于简化容纳或从移液吸头容纳设备14取出移液吸头42的装载位置中。由于触发柱塞26与设备部分16和18相比在数值上显著更小的冲程，触发柱塞26的位置并不重要。然而，所述触发柱塞处于准备就绪位置中，因为控制设备28构成用于，仅当设备部分16和18处于闭合位置中时，那么才将触发柱塞26移置到触发位置中。

在其触发位置中，触发柱塞26与在其准备就绪位置中相比更大程度地伸入到容纳空间40中，尤其是伸入到其变形区域44中。

在运行中，触发柱塞26的端面46a和第二设备部分18的面48a彼此相对置并且限定基本上平坦的间隙，所述间隙在通过触发柱塞26的端面46a限定的整个间隙面上具有在所示出的实例中恒定的、沿着运动轨迹b测量的间隙尺寸。实际上，触发柱塞26的端面46a或/和第二变形结构48的面48a能够具有与平坦的构型不同的轮廓。然而，在生产技术上更简单的是在所提及的构件上产生平坦的面。

缩窄部段46b应在穿透开口38的更远离液器吸头42的计量开口50的侧上引起容纳在容纳空间40中的移液吸头42的缩窄。由于所述缩窄，在移液吸头42的内部中的净宽应减小，进而在移液吸头42中的计量液体的从变形区域44开始在远离计量开口50的方向上的流动阻力提高。由此应确保：如果触发柱塞26在移液吸头容纳设备14的变形区域44中将短的机械脉冲以在两位数或低三位数的毫秒范围内的持续时间机械地施加到移液吸头42的变形的部段上，那么由此在移液吸头42的计量液体中感生的压力波引起计量液滴通过计量开口50离心分离，并且例如不会引起远离计量开口50朝向锥形地朝向计量开口50渐尖的移液吸头42的变大的横截面的液体运动。

借助液体计量设备10，常规的移液吸头42能够以有利的方式用于以在纳升范围内的计量总量对计量液体计量，尽管常规的移液吸头42在未变形的初始状态中仅构成用于以所谓的“排气量”方法对计量液体进计量，其中在提及的计量方法中，刚好不能对在纳升范围中的计量总量计量。在图1、2和5a中示出常规的移液吸头42在所述移液吸头的部段容纳在移液吸头容纳设备14的容纳空间40中之前和在设备部分16和18移置到闭合位置中之前的未变形的状态。这种常规的移液吸头42在其计量纵向端部52处具有计量开口50，并且在其相反的耦联纵向端部54处具有用于耦联到在图1中示出的移液设备60的移液通道58上的耦联结构56。

沿着在中央穿透移液吸头的假想的虚拟的吸头轴线s延伸的移液吸头42在耦联纵向端部54和计量纵向端部52之间具有储存空间62，在所述储存空间中例如能够通过穿过计量开口50的抽吸来容纳计量液体储备。

在第一设备部分16中的之前提及的缩窄部段46b在设备部分16和18的闭合位置中在储存空间62中在移液吸头42的朝向耦联纵向端部54的方向从在触发柱塞26和面48a之间形成的间隙伸出的部段上形成缩窄部。

如果移液吸头42容纳在容纳空间40中并且设备部分16和18处于闭合位置中，那么移液吸头容纳设备14的和触发柱塞26的变形区域44映射为在移液吸头42处的变形部段64。

移液吸头42优选关于其作为旋转对称轴线的吸头轴线s在未变形的状态下构成为旋转对称的。

因为仅移液吸头42的变形部段64通过变形结构46和48变形，所以此外移液吸头42的旋转对称的体部部段66或68仍位于变形部段64的轴向两侧。所述旋转对称的体部部段66和68是移液吸头42的与变形部段64在轴向上直接相邻的未变形的部段。

图5b和5c示出略微不同地变形的移液吸头42和42’，在沿着移置轨迹v观察时示出一次(图5c)，并且与移置轨迹v和容纳轴线a正交地示出一次(图5b)。

如在图5c中与图5b的移液吸头42相比可见移液吸头42’的轻微不同的变形，所述附图示出不同的移液吸头42和42’。因此，图5c的移液吸头42’的相同的和功能相同的部段用与其它附图的移液吸头42相同的附图标记表示，然而设有附加的撇号。下面仅就图5c的实施方式与图5b的实施方式的区别来描述图5c的实施方式，在其余方面也参考其描述来阐述图5c的实施方式42’。

在图5c中可见，变形部段64’在与吸头轴线s正交的第一延伸方向e1上与在与吸头轴线s以及第一延伸方向e1正交的第二延伸方向e2上相比具有明显更大的尺寸。这也适用于移液吸头42的变形部段64。变形部段64或64’在第一延伸方向e1上的尺寸优选是在第二延伸方向e2上的尺寸的至少五倍。

在第一延伸方向e1上，变形部段64或64’关于吸头轴线s径向地突出于直接在变形部段64或64’的两侧上轴向连接的两个未变形的体部部段66和68或66’和68’。

同样地，移液吸头42或42’在变形部段64或64’中强烈地径向变形为，使得在轴向上与变形部段64或64’相邻的未变形的体部部段66和68沿着第二延伸方向e2径向突出于变形部段64或64’。

在观察容纳在移液吸头容纳设备14中的移液吸头42时，第二延伸方向e2平行于运动轨迹b伸展，进而也平行于移置轨迹v伸展。第一延伸方向e1与第二延伸方向e2正交地和与吸头轴线s或容纳轴线a正交地伸展。

在移液吸头42或42’的内部中，通过变形部段64或64’形成间隙空间，所述间隙空间沿着延伸方向e1和e2与变形部段64或64’本身相比具有以移液吸头42或42’在变形部段64或64’中的壁厚减小的尺寸。

变形部段64由于形成其的平坦的且平行的面46a和48a至少在其外侧上具有两个彼此平行的平坦的面部段64a和64b。

在内部中通过变形部段64或64’形成的间隙空间同样能够通过平坦的或/和彼此平行的内面部段形成。如果移液吸头42或42’的壁厚沿着其轴向延伸或至少沿着储存空间62或62’恒定，那么这尤其是可行的。

优选地，在变形部段64或64’中在移液吸头42或42’的内部中形成的间隙空间在第二延伸方向上具有约100μm的净宽。该值仅示例性地提及。而在第一延伸方向e1上，所述间隙能够具有5mm或更大的净宽。

在移液吸头42或42’的所示出的实施方式中，变形空间64或64’沿着吸头轴线s构成有最大尺寸。这也适用于通过变形部段64或64’形成的间隙空间。所述间隙空间能够沿着吸头轴线s例如构成为是沿着第一延伸方向e1的至少两倍长。

因为移液吸头42或42’的变形部段64或64’是触发部段，在所述触发部段中，触发柱塞26将短的机械冲击式的脉冲传递到容纳在移液吸头42或42’中的计量液体上，以便能够通过计量开口50或50’弹道式地离心分离在纳升范围中的计量总量，所以变形部段64或64’优选设置为与接近耦联结构56或56’相比更接近计量开口50或50’。

优选的是，变形部段64或64’完全在移液吸头42的从计量开口50开始的轴向延伸半部中构成。

因为移液吸头42或42’总归是为了避免污染在一次性使用之后清除的一次性移液吸头，因此在运行中，移液吸头42或42’通过变形结构46和48引起的持久的部段的变形是不重要的。

液体计量设备10出色地适合用于等分，其方式例如为：移置驱动器30通过控制设备28脉冲式地运行。

对在纳升范围内的计量液体量的计量还能够通过在图1中示例性地和粗略示意性地示出的移液设备60来支持。为此，移液设备60以其移液通道58经由仅在图1中示出的耦联构成70与移液吸头42的耦联结构56耦联。在移液通道58中存在气体作为工作流体，其压力能够通过压力传感器72来检测。

在移液通道58中的工作流体的压力能够以本身已知的方式通过压力改变设备74来改变，所述压力改变设备例如能够包括沿着通道轴线k可移置地容纳在移液通道58中的移液活塞76。

除了移液活塞76以外，压力改变设备74还能够具有调整驱动器78，通过所述调整驱动器能够沿着在移液通道58中的通道轨迹k来调整移液活塞76，进而能够改变在移液通道58中的工作流体的压力。在信号传输方面与压力传感器72以及移液活塞76的调整驱动器78连接的移液控制设备80能够根据由压力传感器72测量的实际工作流体压力和必要时还根据在移液控制设备80的存储设备中保存的期望工作流体压力通过对应地操控调整驱动器78来引起对移液活塞76的调整。

移液控制设备80能够在信号传输方面与液体计量设备10的控制装置28连接。