基于声音确定液体分配器中液体接触和液体体积的装置和方法
1.相关事宜
2.本技术要求2019年7月2日提交的在先美国申请62/869,725的权益，其全部内容通过引用并入本文。
发明领域
3.本发明涉及一种用于基于声音检测液体分配器中的液体接触和液体体积的装置和方法。
背景技术：4.液体分配器可用于将指定量的液体从储存液体的储器输送到目标位置。可以使用能够移动液体分配器和液体分配器的活塞的自动液体分配器系统来自动化液体分配器的使用。例如，自动分配器系统可以控制液体分配器以从液体储器抽取指定量的液体并在目标位置分配该指定量的液体，而无需或很少人工干预。为了抽取液体，自动分配器系统可以降低液体分配器，直到液体分配器的分配尖端充分接触液体，然后可以将液体吸入液体分配器，直到达到指定量。为了准确抽取指定量的液体，自动分配器系统应该能够充分降低液体分配器，直到液体分配器的分配尖端接触到液体。此外，自动分配器系统应确保液体分配器的分配尖端不会过度降低到液体中，因为分配尖端过度降低到液体中可能导致液体粘附到液体分配器的分配尖端的外壁，从而可能导致分配尖端携带的液体量出现误差。因此，已经开发了各种方法来通过确定液体分配器的分配尖端是否已经发生与液体的接触来准确地检测空气-液体边界。
技术实现要素：5.本文实施例的一个方面涉及一种液体分配器。该液体分配器包括分配器主体，该分配器主体包括：分配室部分，其中包括分配室，所述分配室具有在分配室部分的第一部分处的第一开口和在分配室部分的第二部分处的第二开口，其中第一部分被配置为与分配尖端联接，以及活塞室部分，其中包括活塞室，所述活塞室通过第二开口连接到分配室并且被配置为在活塞室内以直线运动引导活塞以将液体吸入液体分配器并将液体分配出液体分配器。液体分配器还包括声音发生器，该声音发生器配置成产生声音以在分配室内引起声学共振。液体分配器还包括声音传感器，其配置成感测分配室内的声音，其中声音发生器或声音传感器中的至少一个设置在分配室部分内。液体分配器还可包括控制电路，以基于感测到的声音确定分配尖端是否与液体接触。
6.本文实施例的一个方面涉及一种液体分配器。该液体分配器包括分配器主体，该分配器主体包括：分配室部分，其中包括分配室，所述分配室具有在分配室部分的第一部分处的第一开口和在分配室部分的第二部分处的第二开口，其中第一部分被配置为与分配尖端联接，一个或多个侧导管，所述一个或多个侧导管中的每一个具有腔和将所述腔连接到
分配室的连接器通道，以及活塞室部分，其中包括活塞室，所述活塞室通过第二开口连接到分配室并且被配置为在活塞室内以直线运动引导活塞以将液体吸入液体分配器并将液体分配出液体分配器。液体分配器还包括声音发生器，该声音发生器配置成产生声音以在分配室内引起声学共振。
7.液体分配器还包括声音传感器，其配置成感测分配室内的声音，其中声音发生器或声音传感器中的至少一个设置在一个或多个侧导管中的相应一个的腔内，其中一个或多个侧导管中的每一个的所述腔和所述连接器在由声音传感器感测的声音的频率范围内没有共振。液体分配器还可包括控制电路，其被配置为基于感测到的声音确定分配尖端是否与液体接触。
8.本文实施例的一个方面涉及一种液体分配器。该液体分配器包括分配器主体，该分配器主体包括分配室部分，其中包括分配室，所述分配室具有在分配室部分的第一部分处的第一开口和在分配室部分的第二部分处的第二开口，其中第一部分被配置为与分配尖端联接，活塞室部分，其中包括活塞室，所述活塞室通过第二开口连接到分配室并且被配置为在活塞室内以直线运动引导活塞以将液体吸入液体分配器并将液体分配出液体分配器，以及设置在分配室和活塞室之间的声音过滤器，其中声音过滤器被配置为在声学上使分配室与活塞室断开。液体分配器还包括声音发生器，该声音发生器被配置为向分配室产生声音。液体分配器还包括声音传感器，该声音传感器配置成感测由所生成的声音产生的声音信号。液体分配器还可以包括控制电路，该控制电路被配置为基于感测到的声音确定分配尖端是否已经与液体接触，或基于感测到的声音确定分配尖端中的液体的体积中的至少一种。
9.本文实施例的一个方面涉及一种检测液体分配器与液体的接触的方法。该方法包括经由声音传感器获取与由声音传感器在时间窗内感测的声音相关联的多个电压值。该方法还包括平方所述多个电压值中的每一个以获得所述时间窗的多个平方电压值。该方法还包括计算所述时间窗的多个平方电压值的平均值。该方法还包括基于多个平方电压值的平均值，确定在时间窗期间液体分配器的分配器尖端是否已经发生与液体的接触。
附图说明
10.本发明的前述和其他特征、目标和优点将从如附图中所示的本发明实施例的以下描述而变得明显。并入本文并形成说明书的一部分的附图进一步用于解释本发明的原理并使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。附图不是按比例绘制的。
11.图1a图示了用于输送和分配液体的液体分配器系统的框图，其中液体分配器系统被配置为检测尖端-液体接触。
12.图1b图示了用于液体分配器系统的控制器的框图。
13.图2a是示出了液体分配器系统的示例图，该液体分配器系统被配置为检测检测尖端-液体接触。
14.图2b是示出图2a所示液体分配器的一部分的截面图的示例图。
15.图2c是示出了液体分配器系统298的另一示例图，该液体分配器系统被配置为检测尖端-液体接触。
16.图2d是示出图2c所示液体分配器的一部分的截面图的示例图。
17.图3是示出示例液体分配器的截面图的示例图。
18.图4示出了基于包括连接通道和腔的侧导管的几何形状计算声音共振频率。
19.图5a是示出根据本文的实施例的具有短侧导管的示例液体分配器的截面图的示例图，所述短侧导管被配置成避免用于感测声音的频率范围内的声音共振。
20.图5aa是示出了用于图5a所示实施例的基于包括连接通道和腔的侧导管的几何形状计算声音的共振频率的示例图。
21.图5b是示出根据本文的实施例的具有单个短侧导管的示例液体分配器的截面图的示例图，所述短侧导管被配置成避免用于感测声音的频率范围内的声音共振。
22.图5c是示出根据本文的实施例的具有单个短侧导管的示例液体分配器的截面图的示例图，所述短侧导管被配置成避免用于感测声音的频率范围内的声音共振。
23.图6是示出根据本文的实施例的示例液体分配器的截面图的示例图，以避免在用于感测声音的频率范围内的声音共振。
24.图7图示了根据本文的实施例的当腔的宽度和连接通道的宽度基本相同时腔和分配室之间的连接通道处的声音的共振频率的计算。
25.图8a-8c是示出根据本文的实施例的当腔的宽度和连接通道的宽度基本相同时基于液体分配器的实验结果的图。
26.图9a是示出根据本文的实施例的示例液体分配器的截面图的示例图，以避免在用于感测声音的频率范围内的声音共振。
27.图9aa是示例图，示出了用于图9a所示实施例的腔和分配室之间的连接通道处的声音的共振频率的计算。
28.图10示出根据本文的实施例的示例液体分配器的截面图的示例图，以避免在用于感测声音的频率范围内的声音共振。
29.图10aa是示例图，示出了用于图10a所示实施例的腔和分配室之间的连接通道处的声音的共振频率的计算。
30.图11a示出根据本文的实施例的具有短侧导管的示例液体分配器的截面图的示例图，所述短侧导管被配置成避免用于感测声音的频率范围内的声音共振。
31.图11aa是示例图，示出了用于图11a所示实施例的腔和分配室之间的连接通道处的声音的共振频率的计算。
32.图12是示出根据本文的实施例的具有液体分配器截面图的液体分配器系统的示例图。
33.图13是示出根据本文实施例的在液体分配器内实施的示例声音过滤器的示例图。
34.图14a是示出根据没有声音过滤器的实施例的显示在活塞室内的不同活塞位置和分配器尖端内的不同液位处的声音信号的频谱的曲线图的示例图。
35.图14b是示出根据具有声音过滤器的实施例的显示在活塞室内的不同活塞位置和分配器尖端内的不同液位处的声音信号的频谱的曲线图的示例图。
36.图15a是示出当声音过滤器由聚乙烯(pe)制成时声音过滤器在不同厚度处的声谱的示例图。
37.图15b是示出当声音过滤器由聚氨酯(pu)制成时声音过滤器在不同厚度处的声谱的示例图。
38.图16a是示出当声音过滤器的厚度为5mm时分配尖端中的不同液位对应于不同频率的示例图。
39.图16b出当声音过滤器的厚度为10mm时分配尖端中的不同液位对应于不同频率的示例图。
40.图17是示出根据本文的实施例的具有液体分配器截面图的液体分配器系统的示例图，该液体分配器具有声音过滤器。
41.图18是示出当声音的振幅用于检测尖端-液体接触时由于白噪声引起的假阳性错误的示例图。图19是示出当声音的振幅用于检测尖端-液体接触时由于单音噪声引起的假阳性错误的示例图。
42.图20图示了示出由于气流噪声引起的假阳性错误的示例图。
43.图21图示了用于检测分配器-液体接触的示例方法的流程图。
44.图22是图示了针对多种尖端条件在实验上获得的声谱的示例图。
45.图23示出了与本发明实施例一致的尖端存在检测方法的流程图。
46.图24是示出了针对多种分配尖端类型的在实验上获得的声谱的示例图。
47.图25a-e是示出了针对多种分配尖端类型的在实验上获得的声谱的示例图。
48.图26a-e是示出了在多个温度下在实验上获得的分配尖端的声谱的示例图。
49.图27a-e是示出了在多个温度下在实验上获得的分配尖端的声谱的示例图。
50.图28a-d是示出了在多个温度和多个体积水平下在实验上获得的分配尖端的声谱的示例图。
51.图29是示出了针对多种分配尖端类型的在实验上获得的声谱的示例图。
52.图30示出了与本发明实施例一致的尖端识别方法的流程图。
53.图31是示出用于处理从声音传感器输出的电压的框图的示例框图。
54.图32是示出当基于与声音的平均功率或平均强度相关联的值检测到尖端-液体接触时消除假阳性错误的示例图。
具体实施方式
55.以下详细说明本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明或本发明的应用和用途。此外，无意受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。
56.本文描述的实施例涉及用于检测液体分配器(例如移液管)的液体接触的装置和方法。本文描述的其他实施例涉及用于确定液体分配器内的液体体积的装置和方法。为了提供将液体吸入液体分配器的有效方式，自动液体分配器系统可配置成检测分配尖端与液体的接触(例如尖端-液体接触)何时发生。一种方法可以通过检测由声音传感器感测的声音特性的变化来检测液体分配器的尖端何时接触液体。特别地，液体分配器可以包括连接到分配尖端的分配室，其中分配室可以提供特定的声音特性。当分配尖端接触液体时，分配室内的声音特性可能改变，这至少由于液体阻塞了分配尖端。因此，声音发生器和声音传感器可以与液体分配器一起实施，使得声音发生器可以产生在液体分配器的分配室内传播的声音，并且声音传感器可以感测由液体分配器的分配室内所产生的声音产生的声音信号。当自动液体分配器系统检测到由声音传感器感测的声音信号的显著变化时，自动液体分配
器系统可以确定液体分配器的尖端已经接触到液体。此外，本文所描述的实施例基于自动液体分配器系统的结构和/或基于感测到的声音信号的检测方法提高了尖端-液体接触的检测的准确性并且使误差最小化。
57.声音传感器和声音发生器可以在液体分配器的结构内实现。例如，感测液体分配器内的声音信号的声音传感器和向液体分配器内部提供声音的声音发生器可以设置在连接到液体分配器的分配室的相应突出侧结构内。这种突出结构可以被称为侧导管并且可以从分配室向外延伸以提供足够的空间来分别容纳声音传感器和声音发生器。本文所述的实施例防止侧导管向外延伸形成可能引入不期望的声音共振而导致尖端-液体接触的检测错误的结构。例如，如果由侧导管形成的声音共振落入与尖端-液体接触检测相关联的声音共振附近，则用于确定尖端-液体接触的阈值可能变得对侧面导管中的尺寸变化敏感。在一个实例中，尺寸变化可以包括由于侧导管内的传感器和/或发生器的位置变化而导致的侧导管内腔体积的变化。此外，本文描述的实施例防止妨碍以类似方式实施液体体积感测。例如，由侧导管形成的共振可能在声音传感器所感测的声谱中引入显著失真，这可能使得难以在峰值频率和期望的液体体积之间建立清晰的关系。因此，本文所述的发明提供了对容纳声音传感器和声音发生器的结构的改进，以减少或避免这些不希望的声音共振。
58.本文实施例的一个方面涉及通过改进包含声音发生器和声音传感器的结构来提高尖端-液体接触的检测精度。在一个实施例中，液体分配器的分配室可以配置成使得声音发生器和声音传感器可以设置在分配室部分内，而不是使用侧导管。在该实施例中，因为没有从分配室突出并连接到分配室的侧导管，所以可以减少或避免由突出的侧导管引起的任何不希望的声音共振。根据另一个实施例，从液体分配器的分配室突出的侧导管可以用于容纳声音发生器和声音传感器，并且侧导管的结构可以被配置为使得可以避免不期望的声音共振。特别地，每个侧导管的长度可以被限制为与侧导管的开口和内部空间相比的特定长度，以将由侧导管引起的共振频率保持在指定范围内。
59.在一些实施例中，液体分配器还可以具有连接到液体分配器的分配室的活塞室。活塞室可以接收活塞并且引导活塞的运动，使得液体可以由于活塞运动引起的压力而被抽吸或分配。活塞的运动可能引起额外的噪音，这些噪音可能被声音传感器感测到。由活塞运动引起的声学特性的其他变化可能在声音传感器感测的声音信号中引入误差。因此，本公开提供了一种方法，以减少或消除活塞的运动的不利影响，如在下文更详细描述的。
60.本文实施例的一个方面涉及通过实施布置在液体分配器的分配室和活塞室之间的声音过滤器来提高尖端-液体接触的检测精度和/或显著提高尖端中液体感测(液体体积感测)的精度。更具体地，可以选择和定位声音过滤器，使得声音过滤器可以在声学上使分配室与活塞室断开。因此，活塞在活塞室中的运动可对由声音传感器感测的声音信号具有减小的影响或没有影响。此外，可以开发几种方法来使用声音传感器感测的声音信号检测尖端-液体接触。例如，可以基于声音传感器感测的声音信号，通过测量振幅/相位或声阻抗的变化来检测尖端-液体接触。然而，随着背景噪声的增加，这类方法可能增加对尖端-液体接触的错误检测率。由于液体分配器可在具有恒定噪音的环境中运行，因此背景噪音是检测尖端-液体接触时要考虑的重要因素。因此，本公开提供了一种方法来检测尖端-液接触，其较少受背景噪声影响，如在下文更详细描述的。
61.本文实施例的一个方面涉及通过使用改进的方法来处理由声音传感器感测的声
音信号以检测尖端-液体接触来提高尖端-液体接触的检测精度。可以监测由声音传感器感测的声音的声功率或声音强度，而不是仅仅依赖振幅/相位或声阻抗。特别地，可以基于在与声功率或声强相关联的值中检测到的变化来检测尖端-液体接触。
62.图1a图示了用于运输和分配液体的液体分配器系统100(例如，自动移液系统)的框图。液体分配器系统100可以包括被配置为控制液体分配器系统100的各个部件的控制器110、用于输送液体的液体分配器130、用于移动液体分配器130的活塞170的活塞移动器180、以及用于移动液体分配器130的液体分配器输送器185。在一个实施例中，控制器110可以是液体分配器130的一部分或者可以是与液体分配器130分开的装置。在一个实施例中，液体分配器130可以是吸管，液体分配器系统100可以是自动吸管系统。活塞移动器180可以包括一个或多个由控制器110控制以移动活塞170并且可以与活塞170联接的马达。液体分配器输送器185可以包括一个或多个由控制器110控制以移动液体分配器130并且可以与液体分配器130联接的马达。液体分配器130可包括配置为产生声音的声音发生器150和配置为感测声音信号的声音传感器160。液体分配器130的活塞170可配置成在液体分配器130内移动以在液体分配器130中产生压力以将液体吸入液体分配器130或将液体分配出液体分配器130。液体分配器130可以包括分配器主体131，分配器主体包括声音发生器150和声音传感器160。分配器主体131可构造成接收活塞170并引导活塞170的运动。
63.控制器110可以被配置为接收和处理由声音传感器160感测的声音信号并且检测液体分配器130(例如，通过分配尖端)是否已经发生与液体的接触，如下文更详细讨论的。控制器110可以被配置为控制声音发生器150以产生声音。例如，控制器110可以设置用于由声音发生器150产生声音的各种设置，例如声音的频率、声音的类型、声音的持续时间、声音的强度/音量等。控制器110还可以被配置成控制活塞移动器180以移动活塞170。例如，控制器110可以基于控制器110确定将液体吸入液体分配器130还是将液体分配出液体分配器130来控制活塞移动器180以移动活塞170。控制器110还可被配置为控制液体分配器输送器185移动液体分配器130。例如，控制器110可以控制液体分配器输送器185，使得液体分配器输送器185可以将液体分配器130移动到液体储器以从液体储器抽取液体并且可以将液体分配器130移动到用于分配液体的目标位置。
64.在一个实施例中，控制器110可以被配置为通过有线或无线通信与液体分配器130(例如，与声音发生器150和声音传感器160)、活塞移动器180和液体分配器输送器185通信。例如，控制器110可以被配置为通过串行外围接口(spi)、i2c(内部集成电路)总线、rs-232接口、通用串行总线(usb)接口、以太网接口、接口、ieee 802.11接口或其任意组合与液体分配器130、活塞移动器180和/或液体分配器输送器185通信。在一个实施例中，控制器110可以被配置为通过诸如外围部件互连(pci)总线的本地计算机总线与液体分配器130、活塞移动器180和/或液体分配器输送器185通信。在一个实施例中，控制器110可以与液体分配器130分离并且可以通过上述无线或有线连接与液体分配器130通信。在一个实施例中，控制器110可以是液体分配器130的集成部件，并且可以通过上面讨论的本地计算机总线与液体分配器130和/或活塞移动器180和/或液体分配器输送器185的其他部件通信。在一些情况下，控制器110可以是仅控制液体分配器130的专用控制器。在其他情况下，控制器110可以被配置为控制多个液体分配器，包括液体分配器130。在一个实施例中，控制器110和液体分配器130位于相同的场所(例如，研究实验室)。在另一个实施例中，控制器
110可以远离液体分配器130、活塞移动器180和液体分配器输送器185，并且可以被配置为与液体分配器130、活塞移动器180和液体分配器输送器185通过网络连接(例如，局域网(lan)连接)通信。
65.图1b示出了液体分配器系统100的控制器110的框图。如框图所示，控制器110包括控制电路111、通信接口113和非暂时性计算机可读介质115(例如，存储器或其他计算机可读存储介质)。在一个实施例中，控制电路111可以包括一个或多个处理器、可编程逻辑电路(plc)或可编程逻辑阵列(pla)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)或任何其他控制电路。
66.在一个实施例中，通信接口113可以包括一个或多个部件，这些部件被配置为与液体分配器130(例如，与声音发生器150和声音传感器160)、活塞移动器180和液体分配器输送器185通信.例如，通信接口113可以包括被配置为通过有线或无线协议执行通信的通信电路。作为实例，通信电路可以包括spi控制器、i2c控制器、rs-232端口控制器、usb控制器、以太网控制器、控制器、pci总线控制器、任何其他通信电路，或它们的组合。
67.在一个实施例中，非暂时性计算机可读介质115可以包括计算机存储器。计算机存储器可以包括例如闪存、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、动态随机存取存储器(dram)、固态集成存储器和/或硬盘驱动器(hdd)。在一些情况下，本文描述的各种方法可以通过存储在非暂时性计算机可读介质115上的计算机可执行指令(例如，计算机代码)来实现。在这种情况下，控制电路111可以包括一个或多个处理器，该处理器被配置为执行计算机可执行指令(例如，图18中所示的步骤)。
68.控制器110还可以包括将模拟信号转换为数字信号的模数转换器117。模数转换器117可以是可选部件。在一个实施例中，来自声音传感器160的输出信号是模拟信号，因此可以使用模数转换器117将其转换为数字信号，从而允许它们被控制电路111进一步处理。控制器110还可包括将数字信号转换为模拟信号的数模转换器119。数模转换器119可以是可选部件。在一个实施例中，声音发生器150的输入信号是模拟信号，因此可以从使用数模转换器119从控制电路111产生的数字信号中衍生。
69.控制器110还可以包括信号调节电路121。信号调节电路121可以对各种模拟信号进行处理，使模拟信号能够满足其下一阶段的进一步处理的要求。信号调节电路121可以包括接收输入信号、放大输入信号并将放大的输入信号作为输出信号输出的放大器。在一方面，放大器可用于放大输入信号，使得来自声音发生器150的输出声音可以基于源自控制电路111的输入信号达到期望的音量范围。在一个实施例中，模拟放大器可用于放大与声音传感器160感测的声音相关的输入信号，使得声音传感器160的输出信号可以达到期望的水平以匹配模数转换器117的输入范围。信号调节电路121还可以包括用于信号的有源/无源滤波器。例如，滤波器可以是低通滤波器，其被配置为使频率低于截止频率的信号通过并且丢弃具有截止频率或高于截止频率的频率的信号。低通滤波器可用于输出更平滑形式的输入信号。因此，可以使用低通滤波器来降低噪声。在一个实施例中，来自声音传感器160的输出信号可以通过低通滤波器，例如，以执行来自声音传感器160的输出信号的初始平滑。
70.图2a是示出了液体分配器系统200的示例图，该液体分配器系统被配置为检测尖端-液体接触。图2b是示出液体分配器系统200的液体分配器230的一部分的截面图的示例图。液体分配器系统200可以是图1的液体分配器系统100的示例实施例，因此液体分配器系
统200的部件可以对应于液体分配器系统100的部件。液体分配器系统200包括由控制器110控制的液体分配器230。液体分配器230可包括分配器主体231，分配器主体包括分配室部分240和活塞室部分275。液体分配器230的分配器主体231可以包括在外壳235内，该外壳可以是可选结构。
71.分配室部分240包括分配室241，该分配室具有在分配室241的第一部分243处的第一开口和在分配室241的连接到活塞室277的第二部分245处的第二开口。第一部分243可以在分配室241的第一端，第二部分245可以在分配室241的第二端。液体分配器230还包括活塞270，活塞由分配器主体231的活塞室部分275中的活塞室277接收和引导。分配室241的第一部分243被配置为与分配尖端例如分配尖端247联接。分配尖端247可以永久地附接到第一部分243或者可以可移除地附接到第一部分243。在一个实例中，分配尖端247可以是分配室部分240的一部分。因为分配尖端247的腔、分配室241和活塞室277彼此连接，所以活塞270可以移动以改变分配室241内的压力以将液体吸入分配尖端247。液体分配器系统200包括配置为移动液体分配器230的液体分配器输送器285，并且包括配置为在活塞室277内移动活塞270的活塞移动器280。分配尖端247可以配置为分配范围在5μl至1000μl之间的体积，尽管也可以考虑其他体积。在示例性实施例中，分配尖端247是350μl体积的尖端。此外，分配尖端247可以包括现成的自动化尖端，例如tecan或rainin品牌尖端，或者适合采用电容感应的导电型尖端。此外，分配尖端247可以在5μl/s至700μl/s之间的不同分配速率下分配，尽管也可以考虑其他速率。例如，在非限制性示例性实施例中，分配尖端247适于以大约600μl/s分配。
72.在一个实例中，液体分配器输送器285可以将液体分配器230移动到包含液体290的液体储器295上方并且将液体分配器230朝向液体290降低，直到分配尖端247接触液体290。当控制器110检测到分配尖端247已经接触到液体290时，控制器110可以控制液体分配器输送器285停止液体分配器230的运动。然后控制器110可以进一步控制活塞移动器280向上移动活塞270以将指定量的液体290吸入分配尖端247。在抽取指定量的液体290之后，控制器110可以控制活塞移动器280停止移动活塞270，并且可以控制液体分配器输送器285将液体分配器230移动到目标位置。当到达目标位置时，控制器110可控制活塞移动器280向下移动活塞270以从分配尖端247分配液体。
73.液体分配器230的分配器主体231可以包括声音发生器250，其向分配室241产生声音以在分配室241内引起声学共振。液体分配器230的分配器主体231可以包括声音传感器260，其可以感测来自分配室241的声音。图2a中示出的非限制性说明性实施例示出了声音发生器250和声音传感器260被布置为彼此面对并且彼此间隔开。然而，声音发生器250和声音传感器260的布置和相对位置不限于图2a的实例。例如，在另一实例中，声音发生器250和声音传感器260可以不彼此面对和/或可以彼此相邻设置。
74.图2c是示出了液体分配器系统298的另一示例图，该液体分配器系统被配置为检测尖端-液体接触。图2c的液体分配器系统298可以与图2a的液体分配器系统200相同，除了声音发生器250的位置之外。特别地，液体分配器系统298中的声音发生器250可以位于液体分配器230的外部。一方面，在液体分配器系统298处可存在开口或间隙以允许由声音发生器250产生的声音传播到声音传感器260。图2d是示出液体分配器系统298的液体分配器230的一部分的截面图的示例图。如上所讨论的，图2c的液体分配器系统298可以与图2a的液体
分配器系统200相同，除了声音发生器250的位置之外。因此，图2d显示了与图2b相同的特征。
75.图3是示出液体分配器330的截面图的示例图。在一个实施例中，液体分配器330可以是液体分配器230的一个实施例。对于图3所示的实施例，液体分配器包括分配器主体331，该分配器主体包括分配室部分340和活塞室部分375。分配室部分340在其中具有分配室341。分配室340可具有在分配室340的第一部分343处的第一开口和在分配室340的第二部分345处的第二开口。分配室340的第一部分343与分配尖端347联接。分配室341通过第二部分345处的第二开口连接到活塞室部分375的活塞室377。活塞室377配置成引导活塞370在活塞室377内进行直线运动，以将液体吸入液体分配器330并将液体分配出液体分配器330(例如，通过分配器尖端347)。液体可以被吸入分配器尖端347的尖端腔349中并且可以基于活塞370的移动而被分配出尖端腔349。
76.分配器主体331还包括具有第一腔357和将第一腔357连接到分配室341的第一连接器通道359的第一侧导管355。声音发生器350可以设置在第一腔357内并且可以产生声音以在分配室341内引起声学共振。分配器主体331还包括具有第二腔367和将第二腔367连接到分配室341的第二连接器通道369的第二侧导管365。声音传感器360可以设置在第二腔367内并且可以感测来自分配室341的声音。
77.对于图3所示的实施例，第一导管355和第二导管365从分配室部分340伸出。此外，实施具有大尺寸的第一导管355和第二导管365以分别容纳大尺寸的声音发生器350和声音传感器360。第一导管355和第二导管365的结构可导致检测分配尖端347是否已接触液体的错误，如下文更详细描述的。例如，为了避免不期望的误差，由第一导管355和/或第二导管365引起的声学共振应该在用于检测尖端-液体接触的频率范围之外。在一个实例中，用于检测尖端-液体接触的期望频率范围可以是200hz-1khz，或者优选地100hz-4khz。因此，由第一导管和/或第二导管引起的声学共振应该在所述频率范围之外。
78.图4图示了基于侧导管的几何形状计算在侧导管的连接通道处的声音的共振频率。具有诸如由连接通道459提供的开口的小开口的腔457的腔的结构可以形成亥姆霍兹谐振器。在一个实施例中，图3的第一侧导管355的第一腔357和第一连接通道359可以与腔457和连接通道459分别具有相似的结构。在一个实施例中，图3的第二侧导管365的第二腔367和第二连接通道369可以与腔457和连接通道459具有相似的结构。
79.对于图4示出的实施例，侧导管可以具有已知体积v的腔457和具有颈部长度l的连接通道459，其中连接通道459具有开口面积a。其中c代表声速，共振频率f可以基于以下等式计算。
[0080][0081]
由腔457和连接通道459形成的亥姆霍兹谐振器可以用作陷波滤波器，它可以增加声谱的失真。特别地，由亥姆霍兹谐振器引入的共振频率f可能干扰用于检测尖端-液体接触的声音的频率范围。在一个实例中，腔宽度、腔长度和颈部长度l各自可以是15mm并且连接器通道宽度可以是4mm。在这样的实例中，体积v可以约为2649mm3，开口面积a可以为12.56mm2，声速为343m/s(或343000mm/s)。在此实例中，根据上述等式，共振频率f可约为
971hz。如果用于检测尖端-液体接触的声音频率范围是200hz
–
1khz，或者优选地100hz
–
4khz，则971hz的共振频率落在该频率范围内，因此可能干扰检测尖端-液体接触。因此，容纳声音发生器和声音传感器的结构应设计为避免落在用于检测尖端-液体接触的频率范围内的声学共振。
[0082]
根据一个实施例，可以设计侧导管，使得共振频率f在用于检测尖端-液体接触的声音的频率范围之外。因此，侧导管的腔和连接器可以被构造成在由声音传感器感测到的用于检测尖端-液体接触的声音的频率范围内没有声音共振。在一个实施例中，侧导管的腔的体积v和开口面积a以及连接器的颈部长度l可以被确定为使得共振频率f在用于检测尖端-液体接触的声音的频率范围之外。例如，检测尖端-液体接触的优选频率范围可以是100hz
–
4khz。因此，在这样的实例中，可以选择开口面积a、体积v和颈部长度l以确保小于100hz或大于4khz的频率。基于以上等式，通过增加开口面积a和/或减小体积v和/或减小颈部长度l，可以将共振频率增加到超过用于检测尖端-液体接触的频率范围。例如，选择小的声音发生器和声音传感器可以允许减小体积v和/或减小颈部长度l。因此，因为具有在声音频率范围之外的共振频率f的结构可以减小或消除由共振频率f引起的误差，这样的结构可以提高检测尖端-液体接触的精度以及检测尖端存在(例如，检测尖端是否已被弹出)或分配尖端的类型。图5a是示出根据本文的实施例的示例性液体分配器530的横截面视图的示例图，该液体分配器具有被构造成避免声音共振在由液体分配器530的声音传感器感测的声音的频率范围内的侧导管。图5aa是示出了用于图5a所示实施例的基于包括连接通道和腔的侧导管的几何形状计算声音的共振频率的示例图。在图5a中，由附图标记535、540、541、543、545、547、549、570、575和577表示的部分具有分别与由附图标记340、341、343、345、347、349、370、375和377表示的部分相似的特征为，如上面参考图3讨论的。因此，省略了对附图标记535、540、541、543、545、545、549、570、575和577的详细讨论。
[0083]
对于图5a所示的实施例，液体分配器530具有分配器主体531，其包括具有第一腔557和将第一腔557连接到分配室541的第一连接器通道559的第一侧导管555。声音发生器550可以设置在第一腔557内并且可以产生声音以在分配室541内引起声学共振。分配器主体531包括具有第二腔567和将第二腔567连接到分配室541的第二连接器通道569的第二侧导管565。声音传感器560可以设置在第二腔567内并且可以感测分配室541内的声音。声音发生器550和声音传感器560的布置以及实施的侧导管的数量可以不限于图5a所示的实例。例如，在另一个实例中，声音发生器和/或声音传感器可以设置在单个侧导管内。
[0084]
对于图5a所示的实施例，液体分配器530的声音发生器550小于图3的液体分配器330的声音发生器350。此外，对于图5a所示的实施例，液体分配器530的声音传感器560小于图3的液体分配器330的声音传感器360。因此，当与图3的液体分配器330相比时，每个侧导管的腔体积v已经减小。此外，当与图3的液体分配器330相比时，对应于每个侧导管的连接通道的长度的颈部长度l也已减小。如图5a所示的腔的体积v和颈部长度l的减小可以通过实施更小的声音发生器和更小的声音传感器来实现。对于图5a所示的实施例，液体分配器530的声音发生器550小于图3的液体分配器330的声音发生器350。此外，对于图5a所示的实施例，液体分配器530的声音传感器560小于图3的液体分配器330的声音传感器360。通过减小腔的体积v和颈部长度l，共振频率f增加到超出用于检测尖端-液体接触的声音的频率范围的频率。
[0085]
在上面参考图3和图4的实例中，如果体积v为2649mm3，颈部长度l为15mm，开口面积a为12.56mm2，声速为343m/s，则共振频率f约为971hz。在图5a中，在一个实例中，腔宽度可以减小到5mm，并且腔长度和颈部长度l各自可以减小到4mm，而连接器通道宽度可以是4mm。在这个例子中，每个侧导管的腔体积v可以减小到78.5mm3，而连接器通道的开口面积a可以是12.56m2，声速可以是343m/s(或343000mm/s)。那么，共振频率f约为10.9khz。如果用于检测尖端-液体接触的优选频率范围是100hz-4khz，则10.9khz的共振频率f超出了用于检测尖端-液体接触的频率范围，因此不会对尖端-液体接触的检测产生不利影响。该实例说明减小体积v和颈部长度l可以增加共振频率f以超出或以其他方式超出用于检测尖端-液体接触的频率范围。
[0086]
图5b是示出根据本文的实施例的具有单个短侧导管的示例液体分配器580的截面图的示例图，所述短侧导管被配置成避免用于感测声音的频率范围内的声音共振。图5b所示的实施例可以被认为是图5a所示实施例的修改。在图5b的实施例中，不是具有如图5a所示的两个侧导管，而是实施了单个侧导管。对于图5b所示的实施例，液体分配器580具有分配器主体531’，其包括具有第一腔557和将第一腔557连接到分配室541的第一连接器通道559的第一侧导管555。声音发生器550可以设置在第一腔557内并且可以产生声音以在分配室541内引起声学共振。分配器主体531'没有第二侧导管。因此，声音传感器560可以设置在分配室部分540中的第二腔567'内并且可以感测分配室541内的声音。
[0087]
图5c是示出根据本文的实施例的具有单个短侧导管的示例液体分配器590的截面图的示例图，所述短侧导管被配置成避免用于感测声音的频率范围内的声音共振。图5c所示的实施例可以被认为是图5a所示实施例的修改。在图5c的实施例中，不是具有如图5a所示的两个侧导管，而是实施了单个侧导管。对于图5c所示的实施例，分配器主体531”包括具有第二腔567和将第二腔567连接到分配室541的第二连接器通道569的第二侧导管565。声音传感器560可以设置在第二腔567内并且可以感测分配室541内的声音。分配器主体531”没有第一侧导管。因此，声音发生器550可以设置在分配室部分540中的第一腔557”内并且可以产生声音以在分配室541内引起声学共振。
[0088]
根据一个实施例，液体分配器可以被设计成避免由用于容纳声音发生器和/或声音传感器的腔和连接通道的结构引起的亥姆霍兹共振。一方面，腔的宽度和连接器通道的宽度可以保持基本相同，以避免出现亥姆霍兹谐振器结构。一方面，可以避免侧导管的实施以避免由侧导管引起的亥姆霍兹共振。在一个实例中，声音发生器和声音传感器可以设置在液体分配器的分配室部分内。例如，通过选择足够小以安装在液体分配器的分配室内的声音发生器和声音传感器，不需要从分配室部分伸出的侧导管，因此可以避免使用可能由侧导管的结构引起的亥姆霍兹共振。通过避免亥姆霍兹共振，可以减少在检测尖端-液体接触时所经历的失真。此外，通过避免亥姆霍兹共振，可以提高液体体积感测和/或尖端存在检测的准确性。
[0089]
图6是示出根据本文的实施例的示例性液体分配器630的横截面视图的示例图，以避免声音共振在由液体分配器630的声音传感器感测的声音的频率范围内。图6的示例液体分配器630被构造成避免可能产生不期望的声音共振的亥姆霍兹共振器结构并且可没有侧导管。在一个实施例中，液体分配器630可以是液体分配器330的一个实施例。对于图6所示的实施例，液体分配器630包括分配器主体631，该分配器主体包括分配室部分640和活塞室
部分675。分配室部分640在其中具有分配室641。分配室641可具有在分配室640的第一部分643处的第一开口和在分配室640的第二部分645处的第二开口。分配室641的第一部分643与分配尖端647联接。分配室641通过第二部分645处的第二开口连接到活塞室部分675的活塞室677。活塞室677配置成引导活塞670在活塞室677内进行直线运动，以将液体吸入液体分配器630并将液体分配出液体分配器630(例如，通过分配器尖端647)。液体可以被吸入分配器尖端647的尖端腔649中并且可以基于活塞670的移动而被分配出尖端腔649。
[0090]
如图6所示，分配室641可以具有在第一部分643的第一开口和第二部分645的第二开口之间纵向延伸的纵向路径。声音发生器650可以定位在分配室641内以向分配室641的纵向路径提供声音。在一个实施例中，声音传感器660可以定位在分配室641内以感测直接来自分配室641的纵向路径的声音。在图6所示的例子中，声音发生器650和声音传感器660位于分配器主体631的同一侧。然而，声音发生器650相对于声音传感器660的位置的位置不限于图6所示的实例。在一个实施例中，声音发生器650和/或声音传感器660可以不从分配室部分641伸出。
[0091]
如图6所示，液体分配器630的分配器主体631具有第一腔657和将第一腔657连接到分配室641的第一连接器通道659。声音发生器650可以设置在第一腔657内并且可以产生声音以在分配室641内引起声学共振。分配器主体631包括第二腔667和连接第一腔657和分配室647的第二连接器通道669。声音传感器660可以设置在第二腔667内并且可以感测分配室641内的声音。因为第一腔657的宽度和第一连接器通道659的宽度基本相同，所以第一腔657和第一连接器通道659不形成亥姆霍兹谐振器。因此，液体分配器630中不存在亥姆霍兹共振，从而可以减少或消除由这种声共振引起的误差。可以不同地计算基于第一连接器通道659的长度l的共振，如下文详细讨论的。类似地，当第二腔667的宽度和第一连接通道669的宽度基本相同时，第一腔667和第一连接通道669也不形成亥姆霍兹谐振器。
[0092]
图7图示了当腔的宽度和连接通道的宽度基本相同时腔和分配室之间的连接通道处的声音的共振频率的计算。在一个实施例中，图5a中的液体分配器530的第一腔557和第一连接通道559可具有分别与图7的腔757和连接通道759相似的结构。在一个实施例中，第二腔567可以具有与第一腔557相似的结构，并且可以具有连接到第二腔567并且类似于连接通道559的连接通道。
[0093]
对于图7所示的实施例，连接通道759具有颈部长度l。在一个实施例中，声音发生器可以设置在腔757中并且颈部长度l可以表示声音发生器和分配室之间的距离。其中c代表声速并且n代表谐波数，连接通道759处的共振频率f可以基于以下等式计算。
[0094]
其中n＝1,3,5,7,
…
。
[0095]
例如，如上讨论，用于检测尖端-液体接触的期望频率范围可以是200hz-1khz，或者优选地100hz-4khz。在这样的实例中，100hz
–
4khz范围之外的共振频率f是优选的。当谐波数为1且共振频率f为4khz时，颈部长度l约为21mm。因此，当谐波数为1时，颈部长度l应低于21mm，从而导致共振频率f高于4khz，超出100hz
–
4khz范围。换言之，较小的颈部长度l可能是优选的，以确保共振频率f在用于检测尖端-液体接触的期望频率范围之外。图8a是示出基于具有非常短的连接通道或没有连接通道的液体分配器的实验声谱的图。对于图8a所示的实施例，当连接通道的颈部长度l为0mm左右时，在约900hz下“尖端打开(tip open)”状态(接触液体前)和“尖端关闭(tip closed)”状态(接触液体时)之间的声音信号幅度差异
约为11.9db。图8b是示出基于具有中等长度的连接通道的液体分配器的实验结果的图。图8b示出了当连接通道的颈部长度l为12mm左右时，在约900hz下“尖端打开”状态(接触液体前)和“尖端关闭”状态(接触液体时)之间的声音信号振幅差异约为9.35db，小于在图8a中观察到的声音信号幅度差异。图8c是示出基于具有长连接通道的液体分配器的实验结果的图。图8c示出了当连接通道的颈部长度l为25mm左右时，在约900hz下“尖端打开”状态(接触液体前)和“尖端关闭”状态(接触液体时)之间的声音信号幅度差异约为8.3db，小于在图8a和图8b中观察到的声音信号幅度差异。
[0096]
如上所述，当谐波数为1时，颈部长度l应低于21mm，从而导致共振频率f高于4khz，超出100hz
–
4khz范围。因为图8c中的颈部长度l稍大于21mm，则共振频率f可在100hz
–
4khz范围内，并且可能干扰声音信号的测量。与颈部长度l约为0时相比，由25mm颈部长度l引起的此类干扰可能导致“尖端打开”状态和“尖端关闭”状态之间的幅度差异更小。因为图8c中的颈部长度l远大于21mm，则共振频率f在100hz-4khz范围内，并且可能比图8b中所示的情况更严重地干扰声音信号的测量。如图8a-8c所示，随着颈部长度l增加(例如，超过21mm)到共振频率f在用于检测尖端-液体接触的频率范围内的点，尖端-液体接触的检测降级。
[0097]
另外，如图8a-8c所示，随着连接通道的颈部长度l增加，尖端不存在(例如，“无尖端”状态)时的声音信号幅度变得类似于尖端存在(例如，“尖端打开”状态和“尖端关闭”状态)时的声音信号幅度。因此，随着连接通道的颈部长度l增加，尖端不存在时的声音信号幅度与尖端存在时的声音信号幅度变得难以区分。特别地，用于检测液体分配器上是否存在尖端的频率范围可以是200hz-1khz，或者优选地100hz-4khz。因此，随着连接通道的颈部长度l增加(例如，超过21mm)到共振频率f在用于检测尖端存在的频率范围内的点，液体分配器上尖端存在的检测可能降级。因此，如上所讨论，长颈部长度l可能不是期望的，并且减少或消除侧导管可以提供改进的结果，其中在尖端-液体接触检测和/或尖端存在检测中的误差减少。图9a是示出根据本文的实施例的示例性液体分配器930的横截面视图的示例图，以避免声音共振在由液体分配器930的声音传感器感测的声音的频率范围内。图9aa是示例图，示出了用于图9a所示实施例的腔和分配室之间的连接通道处的声音的共振频率的计算。图9a的示例液体分配器930被构造成避免可能产生不期望的声音共振的亥姆霍兹共振器结构并且可没有侧导管。在图9a中，由附图标记935、940、941、943、945、947、949、970、975和977表示的部分分别具有与由附图标记640、641、643、645、647、649、670、675和677表示的部分相似的特征，如上面参考图3所讨论的。因此，省略了对附图标记935、940、941、943、945、947、949、970、975和977的详细讨论。
[0098]
如图9a所示，声音发生器950可以定位在分配室941的第一腔957内以向分配室941的纵向路径提供声音。声音传感器960可以定位在分配室941的第二腔967内以感测直接来自分配室941的纵向路径的声音。在图9a所示的例子中，声音发生器950和声音传感器960位于同一侧。液体分配器930的分配器主体931还可以具有将第一腔957连接到分配室941的第一连接器通道959。因为第一腔957的宽度和第一连接器通道959的宽度基本相同，所以第一腔957和第一连接器通道959不形成亥姆霍兹谐振器。类似地，因为第二腔967的宽度和第二连接器通道969的宽度基本相同，所以第二腔967和第二连接器通道969不形成亥姆霍兹谐振器。因此，液体分配器930中不存在亥姆霍兹共振，从而可以减少或消除由这种声共振引起的误差。
[0099]
由腔(例如，第一腔957和第二腔967)形成的共振频率可以基于下式计算，如上所讨论。因为图9a中的颈部长度l接近于零，因此在连接器通道959处产生的共振频率f非常高。例如，如果谐波数为1，颈部长度l为1mm，则共振频率f为85.75khz，远大于用于检测尖端-液体接触的频率范围(例如100hz-4khz)。因此，优选较短的颈部长度l以确保共振频率f在用于检测尖端-液体接触的频率范围之外。
[0100]
图10a是示出根据本文的实施例的示例性液体分配器1030的横截面视图的示例图，以避免声音共振在由液体分配器1030的声音传感器感测的声音的频率范围内。图10aa是示例图，示出了用于图10a所示实施例的腔和分配室之间的连接通道处的声音的共振频率的计算。图10a的示例液体分配器1030被构造成避免可能产生不期望的声音共振的亥姆霍兹共振器结构并且可没有侧导管。在图10a中，由附图标记1035、1040、1041、1043、1045、1047、10410、1070、1075和1077表示的部分分别具有与由附图标记640、641、643、645、647、6410、670、675和677表示的部分相似的特征，如上面参考图6所讨论的。因此，省略了对附图标记1035、1040、1041、1043、1045、1047、1049、1070、1075和1077的详细讨论。如图10a所示，声音发生器1050可以定位在分配室1041的第一腔1057内以向分配室1041的纵向路径提供声音。声音传感器1060可以定位在分配室1041的第二腔1067内以感测直接来自分配室1041的纵向路径的声音。在图10a所示的例子中，声音发生器1050和声音传感器1060位于相对侧。液体分配器1030的分配器主体1031还可以具有将第一腔1057连接到分配室1041的第一连接器通道1059。因为第一腔1057的宽度和第一连接器通道1059的宽度基本相同，所以第一腔1057和第一连接器通道1059不形成亥姆霍兹谐振器。类似地，因为第二腔1067的宽度和第二连接器通道1069的宽度基本相同，所以第二腔1067和第二连接器通道1069不形成亥姆霍兹谐振器。因此，液体分配器1030中不存在亥姆霍兹共振，从而可以减少或消除由这种声共振引起的误差。
[0101]
由腔(例如，第一腔1057和第二腔1067)形成的共振频率可以基于下式计算，如上所讨论。因为图10a中的颈部长度l接近于零，因此在连接器通道1059处产生的共振频率f非常高，这与图9a的结果相似。例如，如果谐波数为1，颈部长度l为1mm，则共振频率f为85.75khz，远大于用于检测尖端-液体接触的频率范围(例如100hz-4khz)。
[0102]
图11a是示出根据本文的实施例的示例性液体分配器1130的横截面视图的示例图，该液体分配器具有被构造成避免声音共振在由液体分配器的声音传感器感测的声音的频率范围内的侧导管。图11aa是示例图，示出了用于图11a所示实施例的腔和分配室之间的连接通道处的声音的共振频率的计算。在图11a中，由附图标记1135、1140、1141、1143、1145、1147、1149、1170、1175和1177表示的部分分别具有与由附图标记340、341、343、345、347、349、370、375和377表示的部分相似的特征，如上面参考图3所讨论的。因此，省略了对附图标记1135、1140、1141、1143、1145、1147、1149、1170、1175和1177的详细讨论。对于图11a所示的实施例，液体分配器1130具有分配器主体1131，其包括具有第一腔1157和将第一腔1157连接到分配室1141的第一连接器通道1159的第一侧导管1155。声音发生器1150可以设置在第一腔1157内并且可以产生声音以在分配室1141内引起声学共振。分配器主体1131包括具有第二腔1167和将第二腔1167连接到分配室1141的第二连接器通道1169的第二侧导管1165。声音传感器1160可以设置在第二空腔1167内并且可以感测分配室1141内的声
音。对于图11a所示的实施例，第一和第二连接器通道1159和1169的宽度分别与第一和第二腔1157和1167的宽度基本相同。因此，第一腔1157和第一连接器通道1159不形成亥姆霍兹谐振器，第二腔1167和第二连接器通道1169也不形成亥姆霍兹谐振器。声音发生器1150和声音传感器1160的布置以及实施的侧导管的数量可以不限于图11a所示的实例。例如，在另一个实例中，声音发生器和声音传感器可以设置在单个侧导管内。由腔(例如，第一腔1157和第二腔1167)形成的共振频率可以基于下式计算，如上所讨论。虽然图10a中的颈部长度l长，但可以选择颈部长度l，使得在第一连接器通道1159处产生的共振频率f可以在用于检测尖端-液体接触的频率范围(例如，100hz-4khz)之外。例如，如上所讨论，如果谐波数为1，则只要颈部长度l小于21mm，共振频率f就大于4khz。在这样的实例中，只要颈部长度l小于21mm，共振频率f将大于用于检测尖端-液体接触的频率范围，并且可能导致很少或没有误差。
[0103]
图12是示出根据本文的实施例的具有液体分配器截面图的液体分配器系统1200的示例图。液体分配器系统1200包括由控制器110控制的液体分配器1230。图12中所示的液体分配器1230具有与图10a的液体分配器1030相似的结构，因此液体分配器1230的结构细节与上述液体分配器1030的结构细节相似。虽然图12显示液体分配器1230的结构类似于液体分配器1030的结构，但液体分配器1230的结构不限于液体分配器1030的结构，并且可以使用另一种类型的液体分配器，例如图5a的液体分配器530或图6的液体分配器630或图9a的液体分配器930或图11a的液体分配器1130，作为液体分配器1230。液体分配器系统1200还包括配置为移动液体分配器1230的液体分配器输送器1285和配置为移动液体分配器1230的活塞1270的活塞移动器1280。例如，当控制器110可以控制液体分配器输送器1285以将液体分配器1230移向储存在储器1295中的液体1290时。控制器110可以控制声音发生器1250产生声音并且可以利用声音传感器1260来感测液体分配器1230的分配室内的声音。当控制器110基于感测到的声音确定分配尖端1247与液体1290的接触已经发生时，则控制器110可以控制液体分配器输送器1285以停止移动液体分配器1230，并且控制器110可以控制活塞移动器1280以移动活塞1270并将液体吸入分配尖端1247。如上所述，使用液体分配器530、液体分配器630、液体分配器930、液体分配器1030和液体分配器1130等实施例改进了液体分配器系统1200对尖端-液体接触的检测。
[0104]
根据本公开的一个方面，可以在液体分配器的分配室和液体分配器的活塞室之间实施声音过滤器，其中声音过滤器被配置为将分配室与活塞室分离。如上面所讨论的，活塞的运动可能导致额外的噪音或分配室内的声学特性的变化，这可能影响声音传感器所感测的声音。例如，诸如来自移动活塞的马达的噪音或来自在活塞室内移动的活塞的噪音的任何噪音可能不利地影响尖端-液体接触的检测和/或液体体积感测。此外，活塞可以限定活塞室的封闭部分，其中封闭部分是被活塞封闭并连接到分配室的活塞室部分。活塞室的封闭部分的体积可以基于活塞的运动而改变，因为活塞在活塞室内的位置可以限定封闭部分的体积。封闭部分的体积的变化也可能影响声音传感器感测的声音。通过实施能够在声学上使分配室与活塞室分离的声音过滤器，可以减少或消除由活塞运动引起的误差。
[0105]
设置在活塞室和分配室之间的声音过滤器应该配置成允许空气在活塞室和分配室之间移动。
[0106]
在一个实施例中，声音过滤器可以是吸音过滤器，该吸音过滤器被配置为消除来
自活塞室的声音(例如，来自活塞运动的噪音)。作为吸音过滤器的声音过滤器可以由透气材料制成，使得空气可以通过活塞室和分配室之间的声音过滤器。吸音过滤器可以由开孔泡沫材料(例如，聚氨酯)或纤维材料(例如，玻璃棉)或多孔材料制成。
[0107]
在一个实施例中，声音过滤器可以是声音反射过滤器，其被构造成将分配室的气柱共振的长度与活塞室的气柱共振的长度隔离，其中由于活塞运动，活塞室的气柱共振的长度发生变化。声音反射过滤器可不透气。因此，如果将声音反射过滤器用作声音过滤器，则还实施具有声音过滤器的空气通道，使得空气可以通过空气通道在活塞室和分配室之间通过。在一个实施例中，声音反射过滤器可以由具有空气通道的闭孔泡沫(例如聚乙烯)制成，使得空气可以通过空气通道在活塞室和分配室之间穿过声音过滤器。在一个实施例中，泡沫可以配置成这样的厚度，在该厚度中，它可以压缩地装配到活塞室中，而不会在活塞运动期间阻碍空气的通过。在一个实施例中，声音反射滤波器可以由柔性材料制成。在这样的方面中，由于由活塞运动引起的压力差，声音反射过滤器的形状发生变化(例如，收缩)，可以形成空气通道。
[0108]
图13是示出根据本文实施例的在液体分配器内实施的示例声音过滤器的示例图。图13示出了由控制器110控制的液体分配器1330。液体分配器1330可以类似于图2的液体分配器230。液体分配器1330可包括分配器主体1331，该分配器主体包括具有分配室1341的分配室部分1340和具有活塞室1377的活塞室部分1375。分配室1341具有在分配室部分1340的第一部分1343处的第一开口和在分配室部分1340的第二部分1345处的第二开口。活塞室1377通过第二部分1345的第二开口连接到分配室1341。分配器主体1331可以包括在外壳1335内，外壳1335可以是可选结构。液体分配器1330还包括由活塞室1375接收和引导的活塞1370。第一部分1343被配置为与分配尖端例如分配尖端1347联接。分配尖端1347可以永久地附接到第一部分1343或者可以可移除地附接到第一部分1343。
[0109]
对于图13所示的实施例，声音过滤器1379设置在活塞室1377和分配室1341之间。在一个实施例中，声音过滤器1379可以配置成使得声音过滤器1379可以在声学上使分配室1341与活塞室1377分离。此外，声音过滤器1379可以配置成使得空气可以在活塞室1377和分配室1341之间通过(例如，具有粗糙的表面纹理)，以允许活塞1370的运动以抽取或分配液体。在一个实施例中，声音过滤器1379可以显著改善液体体积感测的结果，其中液体体积是基于声音传感器感测的声音来感测的。图14a是示出根据没有声音过滤器的实施例的显示在活塞室内的不同活塞位置(pl)和分配器尖端内的不同液位处的声音信号的频谱的曲线图的示例图。图14b是示出根据具有声音过滤器的实施例的显示在活塞室内的不同活塞位置(pl)和分配器尖端内的不同液位处的声音信号的频谱的曲线图的示例图。对于图14a所示的实施例，当未实施声音过滤器时，频谱基于活塞位置显著变化。如上所讨论，基于活塞位置的频谱变化是由于活塞室中的封闭部分的体积的变化。另一方面，对于图14b所示的实施例，当实施声音过滤器时，活塞位置对频谱几乎没有影响。因此，声音过滤器的实施可以减少或消除活塞位置对关于液体体积感测的声谱的影响。
[0110]
在一个实施例中，一种类型的声音过滤器可以具有不同的效果。如上所述，声音过滤器可以是闭孔滤波器或开孔滤波器。在一些情况下，闭孔过滤器(例如，由聚乙烯制成)可以提供比开孔过滤器(例如，由聚氨酯制成)更多的益处。图15a是示出当声音过滤器由聚乙烯(pe)制成时声音过滤器在不同厚度处的声谱的示例图。对于图15a所示的实施例，活塞位
置对声谱几乎没有影响，无论声音过滤器是薄的(例如，5mm)还是厚的(例如，10mm)。图15b是示出当声音过滤器由聚氨酯(pu)制成时声音过滤器在不同厚度处的声谱的示例图。对于图15b所示的实施例，当声音过滤器较厚(例如，10mm)时，活塞位置对声谱有一些影响，而当声音过滤器较薄(例如，5mm)时活塞位置对声谱的影响更大。因此，对于图15a和15b所示的实施例，在一些情况，使用闭孔过滤器作为声音过滤器可能是优选的。
[0111]
因为在分配室和活塞室之间实施的声音过滤器在声学上使分配室与活塞室分离，所以活塞室的封闭部分的体积变化对由声音传感器感应到的声音的频率几乎没有影响或没有影响。声音共振频率随着气柱长度的变化而变化。当实施声音过滤器时，声音传感器感测到的声音的共振频率取决于分配室和分配尖端中的气柱长度。分配室和分配尖端中的气柱长度根据分配尖端内的液体体积而变化。因此，可以基于声音传感器感测到的声音的共振频率来估计分配尖端内的液体的体积。可以通过查找表建立频率-体积相关性。例如，对于给定类型的分配尖端(例如，350μl分配尖端或1000μl分配尖端)，查找表可以指示测量的共振频率和液体体积之间的一对一关系。此外，可能存在分配尖端可能未与液体分配器正确连接的情况。在这种情况下，感测到的声音的频率可能不同于分配尖端与液体分配器正确联接时感测到的声音的频率。通过监测声音的频率，控制器110可以确定分配尖端是否与液体分配器正确联接。
[0112]
在一些实施例中，通过监测分配室内的共振频率和声音的大小，控制器110可以确定哪些类型的分配尖端与液体分配器联接，和/或没有尖端被联接。
[0113]
图16a是示出当声音过滤器的厚度为5mm时分配尖端中的不同液位对应于不同频率的示例图。图16b是示出当声音过滤器的厚度为10mm时分配尖端中的不同液位对应于不同频率的示例图。图16a和图16b示出了频率随着分配尖端中的液位增加而增加。图16b显示较厚的声音过滤器提供稍微更一致的结果，而不管活塞位置如何。
[0114]
此外，由于所感测的声音可能根据分配尖端内的体积变化而改变，因此可基于声音传感器所感测的声音来识别不同类型的分配尖端。例如，关于各种类型的分配尖端的声音频谱阵列可以包括在多个查找表中。这样，如果测量的谱在存储在相应查找表中的谱中找到匹配，则控制器110能够识别分配尖端的类型。
[0115]
图17是示出根据本文的实施例的具有液体分配器截面图的液体分配器系统1700的示例图。液体分配器系统1700包括由控制器110控制的液体分配器1730。液体分配器1730包括设置在分配室1741和活塞室1777之间的声音过滤器1779。除了声音过滤器1779之外，图17中所示的液体分配器1730具有与图10a的液体分配器1030相似的结构，因此液体分配器1730的结构细节与上述液体分配器530的结构细节相似。虽然图17示出了液体分配器1730具有与液体分配器530的结构相似的结构，其中实施了声音过滤器1779，但液体分配器1730的结构不限于液体分配器530的结构，并且可以使用另一种类型的液体分配器，例如图5a的液体分配器530或图6的液体分配器630或图9a的液体分配器930或图11a的液体分配器1130，作为液体分配器1730，其中实施了声音过滤器1779。液体分配器系统1700还包括配置为移动液体分配器1730的液体分配器输送器1785和配置为移动液体分配器1730的活塞1770的活塞移动器1780。例如，当控制器110可以控制液体分配器输送器1785以将液体分配器1730移向储存在储器1795中的液体1790时。控制器110可以控制声音发生器1750产生声音并且可以利用声音传感器1760来感测液体分配器1730的分配室1741内的声音。当控制器
110基于感测到的声音确定分配尖端1747与液体1790的接触已经发生时，则控制器110可以控制液体分配器输送器285以停止液体分配器1730的移动，并且控制器110可以控制活塞移动器1780以移动活塞1770并将液体吸入分配尖端1747。如上所述，因为声音过滤器1779在声学上使分配室1741与活塞室1777分离，所以活塞1770的运动对声音传感器1760感测的声音几乎没有影响或没有影响。
[0116]
根据另一方面，需要一种改进的方式来处理由声音传感器感测到的声音以准确检测尖端-液体接触。如上所讨论，基于所感测声音的振幅/相位或声阻抗的变化来检测尖端-液体接触可能会遭受不期望的错误(例如，由于环境噪声或产生错误事件的另一异常)。例如，基于振幅/相位或声阻抗的尖端-液体接触的检测通常会遭受假阳性错误，其中假阳性错误率随着背景声噪声的增加而增加。
[0117]
图18是示出当声音的振幅用于检测尖端-液体接触时由于白噪声引起的假阳性错误的示例图。图18中的图以声音振幅随时间变化的曲线图显示了实验结果。图中的点划线表示用于确定是否发生尖端-液体接触的振幅阈值。在这个实验中，实际的尖端-液体接触发生在2000msec。如图18中实线所示，当背景中仅存在环境噪声(例如，65dbc的环境噪声)时，声音振幅的幅度仅在2000msec左右越过振幅阈值，因此控制器110仅在2000msec处检测到尖端-液体接触。另一方面，如图18中的虚线所示，当背景中存在白噪声(例如，85dbc的白噪声)时，声音振幅显得有噪音，并且声音振幅在2000msec标记处两次越过振幅阈值，然后再次越过阈值，如箭头所示。因此，图18的图说明了当使用单一频率的声音振幅检测尖端-液体接触时，随着背景声学噪声的增加，假阳性错误增加。
[0118]
图19是表示使用相同频率的声音的振幅检测尖端-液体接触时的单音噪声引起的假阳性错误的示例图。图19中的图以声音振幅随时间变化的曲线图显示了实验结果。图中的点划线表示用于确定是否发生尖端-液体接触的振幅阈值。在这个实验中，实际的尖端-液体接触发生在约2000msec。如图19中实线所示，当背景中仅存在环境噪声时，声音振幅的幅度仅在2000msec左右越过振幅阈值。另一方面，如图19中的虚线所示，当背景噪声是频率为430hz和90dbc的单音噪声时，430hz处的声音振幅在1100msec和1700msec之间显示出明显下降到阈值以下，如箭头所示，然后在实际接触发生时它激增并在2000msec标记处再次下降到阈值以下。
[0119]
当存在背景噪声时，可以增加声音发生器的声音强度以使背景噪声不那么显著。然而，这种方法的局限性在于，即使声音发生器的声音强度增加，某些类型的背景噪声仍然具有显著的影响。此外，增加声音强度可能导致负面影响，例如高功耗、声音发生器和/或控制器110的温度升高、总谐波失真增加以及声音发生器和/或声音传感器的生命周期缩短。图20图示了示出由于气流噪声引起的假阳性错误的示例图。在图20的实验过程中，声音振幅在声音发生器处设置为8.2倍的增益。对于图20所示的实施例，当在液体分配器周围引入强气流并因此增加大量背景噪声时，增加声音发生器处的声音强度并不防止气流的风噪声导致许多假阳性错误。
[0120]
根据本发明的一方面，可以监测感测到的声音的声音强度或声功率以检测液体分配器的尖端是否已经接触液体，而不是监测感测到的声音的振幅/相位或声阻抗。在一个实施例中，与声功率或声强相关联的值可以在时间窗内进行平均，并且可以监测该平均值以检测尖端-液体接触。
[0121]
声功率sp可以根据下式计算，其中a是垂直于声波传播的面积，i是声强度，p是声压力，z0是特征性声阻抗。
[0122]
sp＝ai＝ap2z0[0123]
假设面积a和特征性声阻抗z0恒定，则声功率sp与平方声压力p2成线性比例。声音传感器可以感测声压力并输出对应声压力的电压振幅v0。因此，响应于感测到的声音的声音传感器的电压振幅v0输出与声压力p成线性比例。因此，通过监测平方电压振幅v
o2
的变化，控制器110可以检测声功率sp的变化。出于类似的原因，通过监测平方电压振幅v
o2
的变化，控制器110可以检测声音强度i的变化，因为声音强度i也与平方声压力p2成线性比例。
[0124]
图21图示了用于检测分配器-液体接触的示例方法2100的流程图。方法2100可以由例如控制器110的控制电路111执行。在一个实施例中，该方法可以开始于步骤或操作2101，其中控制电路111经由声音传感器获取与声音传感器在时间窗内感测的声音相关联的多个电压值。在操作2103，控制电路111对多个电压值中的每一个进行平方以获得时间窗的多个平方电压值。在操作2105，控制电路111计算时间窗的多个平方电压值的平均值。在操作2107，控制电路111基于多个平方电压值的平均值确定在时间窗期间液体分配器与液体的接触是否已经发生。
[0125]
例如，根据一个实施例，声音传感器感测声音并产生与在时间窗内感测的声音相关联的电压值。控制器110在设置的时间窗内获取从声音传感器输出的电压的电压值，对每个电压值进行平方，然后确定在设置的时间窗内的平方电压值的平均值。平方电压的平均值可用于确定液体分配器的尖端是否在时间窗期间接触到液体。
[0126]
在一个实施例中，控制电路111可以在时域上获取多个电压值。在一个实施例中，控制电路111可以在频域上获取多个电压值。在这样的方面，可以在包括多个频率的预定频带上获取多个电压值。在一个实施例中，预定频带可以具有大于1khz的带宽。
[0127]
例如，可以在时域和/或频域上获取电压值。当在频域上获取电压值时，可以在宽频带(例如，200hz-1khz或优选地100hz-4khz)上获取电压值。
[0128]
以单一频率监测的信号可能导致错误。可以通过监视频带上(例如，多个频率上)而不是单个频率上的信号来减少错误。在一个实例中，使用与频带(例如，200hz
–
1khz或100hz
–
4khz)上的平均功率相关联的值来检测尖端-液体接触。从信号处理的角度来看，在一个频带上对多个频率上的多个数据样本进行采样可以等于在一个时间窗上对多个时间点上的多个数据样本进行采样。然而，监测在一个时间窗内监测的信号需要不太复杂的硬件和算法来进行检测，因此可能是优选的方法。
[0129]
在一个实例中，考虑到频带为100hz
–
4khz，优选的时间窗和样本数如下。频带的上限可以设置为声音传感器采样率的一半。假设声音传感器的采样率(s)为8khz，则频带的上限变为4khz(0.5s)。总共80(n)个样本产生10ms(n/s)的时间窗。这可以将频带的下限设置为100hz。相应的频段分辨率也变为(频带
×
2)/n＝100hz，这被认为足以用于检测目的。另一方面，为了获得更宽松的下限(例如，大于或等于200hz)，时间窗可以低于5ms。对于给定的时间窗，较高的采样率(例如，16khz、48khz、96khz等)可能是优选的，因为收集的更多样本可以提供更多用于平均的数据，从而降低整体噪声。
[0130]
在一个实施例中，由声音传感器感测的声音可以从液体分配器内传播的声音感测到。例如，声音传感器可以感测在液体分配器130内传播的声音，例如在液体分配器的分配
室内传播的声音。在液体分配器内传播的声音可以包括由液体分配器内的声音发生器产生的声音所产生的声音。产生的声音可以是单音信号、多音信号、白噪声、粉红噪声等。在一个实施例中，在液体分配器内传播的声音可以包括由位于液体分配器外部的声音发生器和/或位于液体分配器内部的声音发生器产生的声音所产生的声音。
[0131]
在一个实例中，在进行任何类型的检测之前，控制器110可以控制声音发生器以产生导频声音以引起期望的共振。因此，当发生尖端-液体接触时，声音的可辨别振幅变化将在期望的共振频率处发生。导频声音可以是单音信号、多音信号、白噪声、粉红噪声等。在一个实施例中，单音信号可以提供尖端-液体检测中的最佳信噪比(snr)。在这样的实施例中，单音信号需要匹配分配室的机械共振以获得最佳结果。因此，在这样的实施例中，当使用单音信号时，不同的尖端类型可能需要具有不同频率的单音信号。
[0132]
在一个实施例中，控制电路111在操作2107通过以下方式确定是否发生了与液体的接触：确定当多个平方电压值的平均值低于阈值时发生了与液体的接触，并且确定当多个平方电压值的平均值大于或等于阈值时没有发生与液体的接触。
[0133]
例如，控制器110可以基于平方电压值的平均值确定液体分配器的尖端是否在时间窗期间已经接触到液体。特别地，如果平均值低于阈值，则控制器110可以确定在时间窗期间尖端已经接触液体，并且如果平均值大于或等于阈值，则可以确定尖端没有接触液体。
[0134]
在一个实例中，时间窗的大小可以是20msec或更大。例如，如果时间窗设置为20msec，则控制器110可以每20msec确定尖端是否已经接触液体。考虑声音传感器以48khz采样声音信号的场景，如果时间窗为20msec，则每20msec收集960个样本，因此每960个样本计算一次平均值。
[0135]
在一个实施例中，作为感测到的声音的来源的声音传感器或声音发生器中的至少一个位于液体分配器的内部。例如，如各附图中所示，例如图2、3、5和6所示，声音传感器可以位于液体分配器内，而声音发生器可以位于液体分配器内或液体分配器外部。在优选实施例中，声音传感器可以位于液体分配器内，而声音发生器可以位于液体分配器内或液体分配器外部。在进一步的实施例中，本文讨论的结构、设备和方法可以进一步用于额外的感测活动。关于腔的结构建议可以进一步与以下任何实施例一起使用以改进感测方法。
[0136]
在进一步的实施例中，自动移液系统100可以执行尖端存在检测的方法，如关于图22-23所描述的。尖端存在检测方法可以用本文讨论的任何适当的系统和硬件来执行，包括任何控制器(例如，控制器110)、液体分配系统(例如，液体分配系统100、200、298、1200、1700)、液体分配器(例如，液体分配器130、230、330、530、580、590、630、930、1030、1330)和它们的任何或所有组成部分。然而，本文描述的尖端存在检测方法不限于本文讨论的特定硬件和设备，并且可以通过任何合适的控制系统和液体分配系统来实施。例如，尖端存在检测方法可以由如本文所述的液体分配系统结合控制器例如图1b中描述的控制器110执行，并且可以使用其任何组成部分(控制电路111、通信接口113、非暂时性计算机可读介质115(例如，存储器或其他计算机可读存储介质))来执行尖端存在检测方法。在一个实施例中，控制电路111可以包括一个或多个处理器、可编程逻辑电路(plc)或可编程逻辑阵列(pla)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)或任何其他控制电路。在进一步的实施例中，例如，如关于图1b所描述的，控制器110可以包括将模拟信号转换为数字信号的模数转换器117、将数字信号转换为模拟信号的数模转换器119和/或信号调节电路121，该电路可
以处理各种模拟信号，以便模拟信号可以满足其下一阶段的要求以进行进一步处理。
[0137]
在一个实施例中，控制电路(例如，如图1b所示的控制电路111)可以基于多个平方电压值的平均值和/或直接基于在单个频率或多个频率的电压值确定分配尖端是否与分配室部分(例如，图2b和2d的240，或340、540、640等)的第一部分(例如，图2a和2c的243，或343、543、643等)适当联接。当分配尖端与分配室部分的第一部分完全联接时，分配尖端可以被认为与分配室部分的第一部分适当联接，以便在分配尖端和分配室部分的第一部分之间提供气密密封。当分配尖端与液体分配器适当联接时感测到的声音的平方电压的平均值可不同于分配尖端与液体分配器未适当联接时的平方电压的平均值。通过监测平方电压的平均值，控制器110可以确定分配尖端是否与液体分配器适当联接。例如，因为液体分配器在与液体分配器联接的部分具有比分配尖端的尖端开口更大的开口，所以当分配尖端没有与液体分配器适当联接时，多个平方电压值的平均值可更大。因此，如果多个平方电压值的平均值的相对增加超过尖端存在阈值，则控制器110可以确定分配尖端没有与液体分配器适当联接。在进一步的实施例中，可以将一个或多个频率的电压值与尖端检测阈值进行比较以确定液体分配尖端的存在或不存在。
[0138]
图22是图示了针对多个尖端条件在实验上获得的声谱的示例图。图22示出了液体分配器系统在多个尖端条件下的频率范围内的以db为单位的振幅响应。显示了不带分配尖端、带1000μl分配尖端、带350μl分配尖端的液体分配器的声学响应谱。如图22所示，尽管每个响应谱的模式有些相似，但振幅的波峰和波谷的频率位置在每个尖端条件之间是不同的。例如，在没有分配尖端的情况下，振幅峰值出现在大约570hz处，而相同的频率在1000μl分配尖端和350μl分配尖端中会产生明显较低的响应。因此可以采用不同频率的振幅响应差异来识别分配尖端的存在和/或分配尖端的类型。与本文实施例一致的系统可以比较系统中在目标频率下的声学响应以确定分配尖端的存在或不存在。下面讨论这种确定的示例方法。
[0139]
图23示出了与本发明实施例一致的尖端存在检测方法的流程图。方法2300可以与本文讨论的液体分配器系统和装置的任一种一起使用。方法2300的操作和/或步骤可以由本文讨论的任何适当的控制系统执行，例如由控制器110，或更一般地由本文讨论的液体分配器系统，例如液体分配器系统100、200、298、1200、1700执行。在实施例中，本文讨论的对分配室的腔的结构改进可以应用于液体分配器系统和用于尖端存在检测的方法2300的装置。
[0140]
下面针对具有频率和电压的信号讨论方法2300。如本文所讨论的，液体分配器系统中的信号，例如下文公开的测试或轮询信号，被提供给液体分配器系统中的声音发生器，其产生频率(例如，频率内容)对应于测试信号或轮询信号的频率并且幅度对应于测试信号或轮询信号的电压(其可以被称为测试信号电压)的声音输出。声音传感器检测声音输出，并且将具有与声音输出的频率和幅度对应的频率和电压的响应信号提供给液体分配器系统的控制电路(例如，111)。
[0141]
在操作2302中，将液体分配器系统在没有附接尖端的情况下校准。操作员可以在执行校准步骤之前确认没有分配尖端附接到分配系统。在一个实施例中，校准操作2302包括以目标频率测量至少一个信号测试响应，或更一般地，测量系统测试响应。响应于以目标频率提供的测试信号来测量信号响应。可以根据系统特性选择合适的测试信号电压幅度，
以提供合适的测试信号。
[0142]
可以基于例如在多个尖端条件下的液体分配器系统的声谱分析来选择目标频率。声谱可以根据液体分配器系统中的多个预期尖端条件来收集。例如，声谱可以包括每种预期尖端条件的声谱，包括无尖端条件和可能预期使用的任何液体分配尖端的尖端存在状态。如本文所用，无尖端条件是指液体分配器系统不包括附接的分配尖端的状态。尖端存在条件是指液体分配器系统包括附接的液体分配尖端的状态。在实施例中，声谱可以仅包括预期尖端条件的子集。目标频率是根据例如在声谱中说明的无尖端条件与一个或多个尖端存在条件之间表现出显著差异的频率来选择的。在实施例中，一个或多个尖端存在条件可以包括声谱中所有已知的尖端存在条件。例如，基于图22所示的声谱，可以选择570hz，因为它在无尖端条件下显示+5db幅度响应，而对于两种尖端存在条件(包括350μl尖端和1000μl尖端)显示大约-15db幅度响应。570hz仅是示例，并且其他实施例可以使用其他频率作为目标频率。不同的液体分配器系统可具有不同的声学特性，其需要在目标频率下选择不同的值。
[0143]
在操作2304中，使用在无尖端条件下的测试信号在目标频率处的系统测试响应来设置尖端存在阈值。尖端存在阈值可以设置为在无尖端条件下在测试信号目标频率处的系统测试响应电压(其对应于声压)的百分比。例如，尖端存在阈值可以设置为无尖端条件系统测试响应电压的20％。在其他实例中，尖端存在阈值可以设置为高于20％，例如，在30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％等，或低于20％，例如在10％、5％。在进一步的实施例中，尖端存在阈值可以被设置为在无尖端条件下在测试信号目标频率下由声音发生器产生的声输出的百分比。
[0144]
在操作2306中，液体分配器系统以目标频率和测试信号电压提供轮询信号并检测系统轮询响应电压。轮询信号可以根据操作员命令和/或系统工作流程提供一次。可以连续地提供轮询信号，例如，可以不中断地提供信号。可以基本上连续地提供轮询信号。轮询信号也可以定期提供，例如每秒、每毫秒、每微秒等。
[0145]
在操作2308中，可以确定和输出尖端的存在。例如，如果系统轮询响应电压超过尖端存在阈值，则液体分配器系统的控制器110可以确定不存在尖端并且系统处于无尖端条件。如果系统轮询响应电压没有超过尖端存在阈值，则确定存在尖端。如果轮询响应电压等于尖端存在阈值，则系统可以被配置用于任一确定。
[0146]
液体分配器系统根据尖端存在阈值确定来输出尖端存在阈值。可以以任何合适的格式提供输出，例如，显示器上的通知、连续的声音或指示状态改变的声音、光等。可以连续地提供输出，可以响应于轮询信号提供输出，和/或可以仅响应于状态变化提供输出。
[0147]
关于图23讨论的实施例采用其中无尖端条件响应超过尖端存在响应的目标频率，如图22所示。在进一步的实施例中，可以选择其中尖端存在条件响应超过无尖端条件响应的目标频率。该方法中的其他操作可以做相应的调整。
[0148]
在进一步的实施例中，自动移液系统100可以执行尖端识别的方法，如关于图24-30所描述的。尖端识别方法可以用本文讨论的任何适当的系统和硬件来执行，包括任何控制器(例如，控制器110)、液体分配系统(例如，液体分配系统100、200、298、1200、1700)、液体分配器(例如，液体分配器130、230、330、530、580、590、630、930、1030、1330)和它们的任何或所有组成部分。然而，本文描述的尖端识别方法不限于本文讨论的特定硬件和设备，并
且可以通过任何合适的控制系统和液体分配系统来实施。例如，尖端识别方法可以由如本文所述的液体分配系统结合控制器例如图1b中描述的控制器110执行，并且可以使用其任何组成部分(控制电路111、通信接口113、非暂时性计算机可读介质115(例如，存储器或其他计算机可读存储介质))来执行尖端识别方法。在一个实施例中，控制电路111可以包括一个或多个处理器、可编程逻辑电路(plc)或可编程逻辑阵列(pla)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)或任何其他控制电路。在进一步的实施例中，例如，如关于图1b所描述的，控制器110可以包括将模拟信号转换为数字信号的模数转换器117、将数字信号转换为模拟信号的数模转换器119和/或信号调节电路121，该电路可以处理各种模拟信号，以便模拟信号可以满足其下一阶段的要求以进行进一步处理。
[0149]
在一个实施例中，控制电路111(图1b)可以基于多个平方电压值的平均值来识别关于分配尖端(例如，图2a的247，或347、547、647等)的信息，其中所述多个平方电压值可以是与声音传感器相关联的电压响应的一部分。因为由声音传感器(例如，260、360等)感测的声音可以基于分配尖端的结构而改变，所以可以基于声音传感器感应到的声音识别不同类型的分配尖端。例如，基于感测到的声音的平方电压值的平均值可用于区分不同类型的分配尖端。在实施例中，电压响应可以直接用于这种尖端识别，而不是多个平方电压值的平均值。
[0150]
再次参考图22，可以看出，分配尖端不仅产生与无尖端条件不同的声谱，而且不同的分配尖端产生彼此不同的声谱。因此，液体分配器系统可以被配置为根据对一个或多个测试信号的响应来确定附接到系统的分配尖端的类型。例如，768hz的测试信号对于1000μl分配尖端与350μl分配尖端将显示显著不同的响应。在一些实施例中，可以比较不同分配尖端的全部声谱以确定分配尖端的身份。在进一步的实施例中，可以选择离散数量的选定目标频率用于比较以确定分配尖端的身份。
[0151]
图24是示出了针对多种分配尖端类型的在实验上获得的声谱的示例图。图24示出了四种不同尖端类型(10μl、50μl、350μl和1,000μl)以及无尖端条件在频率范围内的振幅响应(以db为单位)。如图24所示，尽管谱模式有些相似，但不同尖端条件下的振幅响应不同。因此，不同频率的振幅响应差异可用于从若干分配尖端选项中识别特定分配尖端。与本文实施例一致的系统，例如液体分配器系统，可以比较系统中在一个或多个目标频率下的声学响应以确定分配尖端的类型。
[0152]
在实施例中，可以使用皮尔逊相关系数(pcc)比较两个声谱。pcc提供了两个变量之间线性相关性的度量。pcc可用于表示两个数据系列在系列长度上的相似性。恰好为一的pcc表示完全线性相关，而零的pcc表示没有线性相关。
[0153]
图25a-28d是图示在不同实验条件下针对多种分配尖端类型在实验上获得的声谱的示例图。
[0154]
图25a-25e是示出了针对多种分配尖端类型的在实验上获得的声谱的示例图，其中有或者没有附加的噪音。采用液体分配尖端的仪器可采用各种风扇，例如热电冷却器(tec)风扇、通风风扇等，它们可产生噪音。图25a-25e示出了没有尖端条件(图25a)、1,000μl分配尖端(图25b)、350μl分配尖端(图25c)、50μl分配尖端(图25d)和10μl分配尖端(图25e)的频率范围上的以db为单位的振幅响应，在使用风扇以增加噪音(wf-有风扇条件)和没有风扇(nf-无风扇条件)的情况下测量。使用pcc确定图25a-25e中数据集的相似性，可以
显示出与任何其他数据集相比，每个尖端的无风扇数据集与同一尖端的有风扇数据集更密切相关。这些结果在表1和表2中显示。表1显示了每种无风扇条件与其他无风扇条件的每一种相比较的pcc。表2显示了每种无风扇条件与每一种有风扇条件的相比较的pcc。因此，确定声谱之间的相关性可以可靠地用于在变化的噪声条件下确定分配尖端的身份。
[0155][0156][0157]
表1
[0158]
相关性a-wfb-wfc-wfd-wfe-wfa-nf0.966848130.412433270.616523850.12196335-0.1375414b-nf0.476822540.985192740.24562518-0.00587250.06531435c-nf0.58734230.224911660.995973350.574428320.23363667d-nf0.068535960.046673630.548571590.993152350.8842036e-nf-0.20660310.085057540.223290730.895632310.99058186
[0159]
表2
[0160]
图26a-26e是图示在多个实验中在四种不同温度下对于1,000μl分配尖端条件在实验上获得的声谱的示例图。图26a-26d示出了在频率范围内对于1,000μl分配尖端条件在20℃、25℃、30℃和35℃下以db为单位的振幅响应。图26a-26d中的每个图示出了三个频率扫描的结果。图26e在同一图表上显示了四种不同温度的声谱。使用pccs确定图26a-26e中数据集的相似性，可以看出，当尖端条件不改变时，即使在不同温度下，所得声谱也是高度相关的。图26a-26d的数据集也可以与图25b的那些相比较，以展示与该实验的无风扇和有风扇条件的高度相关性。图27a-27e是图示在多个实验中在四种不同温度下对于350μl分配尖端条件在实验上获得的声谱的示例图。图27a-27d示出了在频率范围内对于350μl分配尖端条件在20℃、25℃、30℃和35℃下以db为单位的振幅响应。图27a-27d中的每个图示出了三个频率扫描的结果。图27e在同一图表上显示了四种不同温度的声谱。使用pcc确定图27a-27e中数据集的相似性，可以看出，当尖端条件不改变时，即使在不同温度下，所得声谱也是高度相关的。图27a-27d的数据集也可以与图25c的那些相比较，以展示与该实验的无风扇和有风扇条件的高度相关性。
[0161]
图28a-28d是示例图，示出了在使用来自声音发生器的三个不同水平的声输出的多个实验中，在四个不同温度下的无尖端条件下在实验上获得的声谱。图28a-28d示出了在频率范围内对于无尖端条件在20℃、25℃、30℃和35℃下以db为单位的振幅响应。图28a-28d中的每个图示出了在不同喇叭音量下三个频率扫描的结果。使用pcc确定图28a-28d中数据集的相似性，可以看出，当尖端条件不改变时，即使在不同温度和不同音量下，所得声谱也是高度相关的。图28a-28d的数据集也可以与图25a的那些相比较，以展示与该实验的无风扇和有风扇条件的高度相关性。
[0162]
图26a-28d中显示的数据表明，确定声谱之间的相关性可以可靠地用于在变化的温度和变化的声音音量的条件下确定分配尖端的身份。图26a-28e中显示的数据进一步表明，与各种液体分配尖端相关联的声谱在温度、声音音量和环境噪声变化期间保持相对稳定。在这些实验期间记录的声谱表明在不断变化的条件下的稳健性，并表明在面对潜在的混杂实验条件时声谱的比较在识别尖端类型方面可能是可靠的。在实施例中，使用pcc的结果可以通过几种技术来改进。例如，在确定两个数据集之间的pcc之前，可以将振幅从线性转换为对数刻度。在另一个实例中，可以在整个频谱上执行使用低通滤波器的预处理，以提高数据质量并消除多余的噪声。截止频率可以选择为nyquist频率的函数，例如，0.2的nyquist频率或任何其他合适的值。
[0163]
图29是示出了针对多种分配尖端类型的在实验上获得的声谱的示例图。图29示出了四种不同尖端类型(10μl、50μl、350μl和1,000μl)以及无尖端条件在频率范围内的振幅增益(以db为单位)。图29进一步示出了可以在比较中使用以确定分配尖端的身份的多个目标频率。
[0164]
在一个实施例中，从多个分配尖端类型中识别一个液体分配尖端可以基于每个液体分配尖端的三个目标频率测量值而不是使用整个声谱来执行。在一个实施例中，可以根据与不同液体分配尖端相关联的声谱中的共振峰位置来选择三个目标频率测量值。例如，1,000μl分配尖端是唯一在图29中的频率f1和频率f3之间具有共振峰的分配尖端。因此，mag(f2)-mag(f1)为正，而mag(f3)-mag(f2)为负。这种模式仅适用于1,000μl分配尖端。如图29所示，350μl液体分配尖端在f4附近或f3和f5之间有一个峰，50μl液体分配尖端在f7附近或f6和f8之间有一个峰，10μl液体分配尖端在f9附近或在f8和f10之间有一个峰。因此，四个液体分配尖端中的每一个都可以通过简单的比较来唯一地识别，该简单比较包括在三个离散频率下系统响应的加法或减法。如图29所示，可以根据每个目标频率之间的预定间隔来选择目标频率。在进一步的实施例中，可以根据声谱的分析来选择目标频率，使得声谱的共振峰落在两个目标频率之间，而第三目标频率也落在两个目标频率之间。可以使用更少或更多数量的目标频率，这取决于必须区分的分配尖端的数量和共振峰的位置。
[0165]
图30示出了与本发明实施例一致的尖端识别(身份确定)方法的流程图。方法3000可以与本文讨论的液体分配器系统和装置的任一种一起使用。方法3000的操作和/或步骤可以由如本文所讨论的任何适当的控制系统(例如，图1b的控制器110)来执行。在实施例中，本文讨论的对分配室的腔的结构改进可以应用于液体分配器系统和用于尖端身份确定的方法3000的装置。
[0166]
下面针对具有频率和电压的信号讨论方法3000。如本文所讨论的，液体分配器系统中的信号，例如下文公开的测试或轮询信号，被提供给液体分配器系统中的声音发生器，其然后产生频率对应于测试信号或轮询信号的频率并且幅度对应于测试信号或轮询信号的电压的声音输出。声音传感器检测对声音输出的声学响应或其他系统响应，并且将具有与声音响应的频率和幅度对应的频率和电压的响应信号提供给液体分配器系统的控制电路(例如，111)。
[0167]
在操作3002中，方法3000包括验证分配尖端的存在。例如，可以通过上面关于图23讨论的尖端存在检测方法2300来确保分配尖端的存在。在进一步的实施例中，尖端存在检测可以通过任何合适的方式进行，例如电检测、机械检测、光学检测、通过操作者的手动检
测等。在操作3004中，方法3000包括以多个目标频率提供轮询信号。在一个实施例中，多个目标频率可以包括多个离散的目标频率。在一个实施例中，多个目标频率还可以包括以指定频率增量跨越特定频率范围的完整频率扫描。
[0168]
在操作3006中，方法3000包括确定尖端身份。根据在多个目标频率的系统响应与一个或多个尖端识别度量的比较以及根据该比较确定液体分配尖端的身份来确定尖端身份。可以以多种方式执行将多个目标频率处的系统响应与一个或多个尖端识别度量进行比较。
[0169]
在一个实施例中，尖端识别度量可以是系统响应和一个或多个存储的声谱之间的阈值pcc。多个目标频率可以包括跨频率范围的频率扫描。在该多个目标频率处提供的轮询信号产生尖端响应声谱。尖端响应声谱可以与液体分配器系统的控制电路(例如，111)存储和访问的一个或多个尖端识别声谱进行比较。尖端识别声谱可以存储在例如查找表中。
[0170]
尖端识别声谱可以预先确定并存储在与液体分配器系统的控制电路相关联或可由其访问的一种或多种存储介质中。尖端识别声谱可以在标准条件下建立，例如25℃环境温度、由液体分配器系统产生或模仿液体分配器系统产生的环境噪声、足够大以克服环境噪声但不会使声音传感器饱和的标准声音发生器音量,和大约200hz
–
3khz之间、500hz
–
2500khz之间的频率范围和/或任何合适的范围。由此产生的尖端识别声谱可以进一步被过滤，例如，通过低通滤波器，以去除信号中的任何伪影或噪声。尖端识别声谱可以由另一个设备预先建立并导入液体分配器系统。尖端识别谱可以在初始设置或校准操作期间由液体分配器系统建立。可以进一步每隔一段时间重新建立尖端识别谱以确保校准保持最新。
[0171]
尖端响应声谱和存储的尖端识别声谱之间的比较可以包括计算pcc和/或比较这些数据集的任何其他合适的方法。超过阈值pcc值的最高pcc值可用于确定用于生成尖端响应声谱的分配尖端的身份。例如，操作员可以将350μl尖端连接到液体分配器系统。液体分配器系统的控制电路(例如，111)然后获得连接的尖端的尖端响应声谱，并在尖端响应声谱和一个或多个存储的尖端识别声谱之间生成pcc。如上所述，本实例中350μl分配尖端的尖端响应声谱与存储的350μl分配尖端的尖端识别声谱之间的pcc将具有最高值，表明连接的尖端最接近匹配350μl分配尖端。系统可以进一步执行阈值检查以确定350μl分配尖端响应声谱也匹配超过预定水平例如pcc阈值的存储的350μl分配尖端数据。例如，pcc阈值可以是0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94和/或0.95。pcc阈值要求可以验证检测到的尖端实际上是350μl分配尖端，而不是与该350μl分配尖端最匹配的未知分配尖端。在实施例中，液体分配器系统可以被配置成在附接不超过pcc阈值的分配尖端时提供警报或警告，指示已附接未知尖端。
[0172]
在另一个实施例中，尖端识别度量可以包括在三个目标频率上的对于被识别的液体分配尖端的系统响应与存储的尖端响应模式相匹配的要求。如上所讨论的，例如，关于图29，多个目标频率可以包括一系列目标频率，这些目标频率被选择以基于预测的响应振幅峰值来识别分配尖端。三个选定目标频率处的系统响应可以识别尖端响应声谱中的峰值位置，而无需轮询整个频谱。例如，参考图29，对于1000μl分配尖端，尖端识别度量可以是确定f1、f2和f3处的系统响应是否与存储的尖端响应模式匹配，其中幅度(f2)-幅度(f1)为正，而幅度(f3)-幅度(f2)为负。每个已知的分配尖端可以具有存储为尖端识别度量的尖端响应模式。可以将多个目标频率的系统响应与每个尖端响应模式进行比较，以确定所连接的
分配尖端的身份。在多个目标频率与任何存储的尖端响应模式不匹配的情况下，液体分配器系统可以配置为提供未知分配尖端已连接的警报或警告。
[0173]
在操作3008中，方法3000包括输出确定的液体分配尖端类型。如上所述，液体分配尖端类型的身份是根据多个目标频率和尖端识别度量之间的比较来确定的。液体分配器系统被配置成以任何合适的方式输出液体分配尖端类型的身份，例如，通过音调或声音、通过一系列灯等输出到显示器。
[0174]
确定液体分配尖端类型的方法3000可以与确定液体分配尖端存在的方法2300组合。例如，液体分配器系统可以被配置为连续监测尖端存在并且在检测到液体分配尖端时更新显示或其他通知。液体分配器系统可以被配置为在确定尖端存在之后以液体分配尖端识别模式操作并且向显示器提供连续更新或指示所附接的液体分配尖端的身份的其他通知。
[0175]
在实施例中，尖端识别度量可以进一步被配置为包括尖端身份的无尖端条件。因此，在液体分配尖端识别方法3000中，确定液体分配尖端的识别可包括确定不存在尖端。在这样的实施例中，可能不需要尖端存在验证操作3002。
[0176]
在实施例中，尖端存在检测方法2300和尖端识别方法3000可以在包括多个液体分配装置或模块的液体分配器系统中执行，每个液体分配装置或模块具有其自己的液体分配尖端。在实施例中，尖端存在检测方法2300和液体分配尖端识别方法3000可以同时在多个液体分配模块上执行。与预期的相反，本文所述的实验证明多个液体分配模块之间的串扰不会干扰存在和识别结果。
[0177]
表3显示了七个液体分配装置模块的电压响应结果，这些模块相隔10mm，同时使用560hz尖端存在检测轮询信号进行轮询。七个分配模块中的每一个都获取六个数据点。表4显示了同时进行的七个液体分配模块尖端存在检测轮询信号(560hz)中的前两个的电压响应结果。为两个模块中的每一个获取六个数据点。如通过比较表3和表4中的结果所示，模块#1和#2中的电压响应在模块#3-#7中激活和不激活尖端存在检测轮询信号的情况下基本相似。因此，可以在液体分配器系统的多个液体分配模块中同时执行尖端存在检测和尖端识别方法。这种同时执行可以减少更新尖端存在和尖端识别通知所需的时间，因为没有必要单独测试每个模块。
[0178]
[0179]
表3
[0180][0181]
表4
[0182]
图31是示出用于处理从声音传感器输出的电压的框图的示例框图3500。框图3500中执行的特征可以由控制器110执行。在3510，来自声音传感器的电压输出被控制器110接收并且通过低通滤波器(例如，信号调节电路121的低通滤波器)。低通滤波器可以降低电压输出中的噪声和/或可以限制电压输出的带宽以降低抗混叠效果和/或提高信噪比。此后，在3520，来自低通滤波器的输出通过模数转换器(例如，模数转换器117)，以将输出从模拟电压值转换为数字电压值。在3530，每个电压值被平方(例如，通过控制电路111)以产生平方电压值。如上所述，平方电压值与声功率或声强度成线性比例。可以确定(例如，通过控制电路111)在设定时间窗内的电压平方值的平均值，其中电压平方值的平均值与设定时间窗内的平均功率或平均强度相关联。因此，如上所述，可以监测平方电压值的平均值以确定是否已经发生尖端-液体接触和/或确定尖端是否已经联接到液体分配器。
[0183]
图32是示出当基于与声音的平均功率或平均强度相关联的值检测到尖端-液体接触时消除假阳性错误的示例图。图32中的图以与声音的平均功率或平均强度相关联的值随时间变化的曲线图显示实验结果。图中的点划线表示用于确定是否发生尖端-液体接触的阈值。在这个实验中，实际的尖端-液体接触发生在2000msec。对于图32所示的实施例，即使在各种类型的背景噪声(例如白噪声(灰色实线)、400hz单音噪声(虚线)和强风噪声(实黑线))时，也不会检测到假阳性错误。
[0184]
进一步的实施例包括：
[0185]
实施例1是一种液体分配器，其包括：分配器主体，所述分配器主体包括：分配室部分，其中包括分配室，所述分配室具有在所述分配室部分的第一部分处的第一开口和在所述分配室部分的第二部分处的第二开口，其中第一部分被配置为与分配尖端联接，以及活塞室部分，其中包括活塞室，所述活塞室通过第二开口连接到所述分配室并且被配置为在所述活塞室内以直线运动引导活塞以将液体吸入所述液体分配器并将液体分配出所述液体分配器；声音发生器，其配置成产生声音以在所述分配室内引起声学共振；和声音传感器，其配置成感测所述分配室内的声音，其中所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个设置在所述分配室部分内。
[0186]
实施例2是实施例1所述的液体分配器，还包括：控制电路，其被配置为基于感测到的声音确定是否已发生所述分配尖端与液体的接触。
[0187]
实施例3是实施例1或2所述的液体分配器，其中所述声音发生器和所述声音传感器被定位成彼此面对或者定位在同一侧。
[0188]
实施例4是实施例1至3所述的液体分配器，其中所述分配室除了第一开口和第二开口之外是封闭的。
[0189]
实施例5是实施例2至3所述的液体分配器，其中所述控制电路还被配置为：基于感测到的声音识别关于所述分配尖端的信息。
[0190]
实施例6是实施例5所述的液体分配器，其中所述感测到的声音包括在所述分配室内感测的声压，并且基于所感测的声压识别关于所述分配尖端的信息。
[0191]
实施例7为实施例1至3所述的液体分配器，其中所述控制电路还被配置为：基于感测到的声音确定所述分配尖端是否与所述分配室部分的第一部分完全联接。
[0192]
实施例8是一种液体分配器系统，其包括：液体分配器，所述液体分配器包括：分配器主体，所述分配器主体包括：分配室部分，其中包括分配室，所述分配室具有在所述分配室部分的第一部分处的第一开口和在所述分配室部分的第二部分处的第二开口，其中第一部分被配置为与分配尖端联接，以及活塞室部分，其中包括活塞室，所述活塞室通过第二开口连接到所述分配室并且被配置为在所述活塞室内以直线运动引导活塞以将液体吸入所述液体分配器并将液体分配出所述液体分配器；声音发生器，其配置成产生声音以在所述分配室内引起声学共振；和声音传感器，其配置成感测所述分配室内的声音，其中所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个设置在所述分配室部分内；以及控制电路，其被配置为基于感测到的声音确定是否已发生所述分配尖端与液体的接触。
[0193]
实施例9是实施例8所述的液体分配器系统，进一步包括：液体分配器输送器，其被配置为移动所述液体分配器；以及活塞移动器，其配置成在所述活塞室内移动所述活塞。
[0194]
实施例10是实施例8或9所述的液体分配器系统，其中所述声音发生器和所述声音传感器被定位成彼此面对或定位在同一侧。
[0195]
实施例11是实施例8至10所述的液体分配器系统，其中所述分配室除了第一开口和第二开口之外是封闭的。
[0196]
实施例12是实施例8至11所述的液体分配器系统，其中所述控制电路还被配置为：基于感测到的声音识别关于所述分配尖端的信息。
[0197]
实施例13是实施例8至12所述的液体分配器系统，其中所述感测到的声音包括在所述分配室内感测到的声压，并且基于感测到的声压识别关于所述分配尖端的信息。
[0198]
实施例14为实施例8至13所述的液体分配器系统，其中所述控制电路还被配置为：基于感测到的声音确定所述分配尖端是否与所述分配室部分的第一部分完全联接。
[0199]
实施例15是一种液体分配器，其包括：分配器主体，所述分配器主体包括：分配室部分，其中包括分配室，所述分配室具有在所述分配室部分的第一部分处的第一开口和在所述分配室部分的第二部分处的第二开口，其中第一部分被配置为与分配尖端联接，一个或多个侧导管，所述一个或多个侧导管中的每一个具有相应的腔和将相应的腔连接到所述分配室的相应的连接器通道，以及活塞室部分，其中包括活塞室，所述活塞室通过第二开口连接到所述分配室并且被配置为在所述活塞室内以直线运动引导活塞以将液体吸入所述液体分配器并将液体分配出所述液体分配器；声音发生器，其配置成产生声音以在所述分配室内引起声学共振；和声音传感器，其配置成感测所述分配室内的声音，其中所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个设置在所述一个或多个侧导管之一的相应的腔内，其中所述一个或多个侧导管中的每一个的所述相应的腔和所述相应的连接器在由所述声音传感器感测的声音的频率范围内没有共振。
[0200]
实施例16是实施例15所述的液体分配器，还包括：控制电路，其被配置为基于感测
到的声音确定所述分配尖端是否与液体接触。
[0201]
实施例17是实施例15至16所述的液体分配器，其中所述一个或多个侧导管中的每一个的相应的腔和相应的连接器没有亥姆霍兹共振。
[0202]
实施例18是实施例15至17所述的液体分配器，其中所述相应的腔的横向尺寸与用于所述一个或多个侧导管中的每一个的相应的连接器的横向尺寸相同。
[0203]
实施例19为实施例15至18所述的液体分配器，其中所述一个或多个侧导管内的声学共振在100hz-4khz的频率范围之外。
[0204]
实施例20为实施例15至19所述的液体分配器，其中所述一个或多个侧导管内的声学共振在200hz-1khz的频率范围之外。
[0205]
实施例21为根据实施例15至20所述的液体分配器，其中所述一个或多个侧导管中的每一个的相应的腔被配置为容纳所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个。
[0206]
实施例22为实施例15至21所述的液体分配器，其中所述一个或多个侧导管包括单个侧导管，并且其中所述声音发生器和所述声音传感器中的一个被容纳在所述单个侧导管内并且所述声音发生器和所述声音传感器中的另一个被容纳在所述分配室部分内。
[0207]
实施例23是一种液体分配器系统，其包括：液体分配器，所述液体分配器包括：分配器主体，所述分配器主体包括：分配室部分，其中包括分配室，所述分配室具有在所述分配室部分的第一部分处的第一开口和在所述分配室部分的第二部分处的第二开口，其中第一部分被配置为与分配尖端联接，以及活塞室部分，其中包括活塞室，所述活塞室通过第二开口连接到所述分配室并且被配置为在所述活塞室内以直线运动引导活塞以将液体吸入所述液体分配器并将液体分配出所述液体分配器；声音发生器，其配置成产生声音以在所述分配室内引起声学共振；声音传感器，其配置成感测所述分配室内的声音，其中所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个设置在所述分配室部分内。
[0208]
实施例24是实施例23所述的液体分配器系统，还包括：液体分配器输送器，其被配置为移动所述液体分配器；活塞移动器，其被配置成在所述活塞室内移动所述活塞。
[0209]
实施例25是实施例23至24所述的液体分配器系统，还包括：控制电路，其被配置为基于感测到的声音确定所述分配尖端是否与液体接触。
[0210]
实施例26是实施例23至25所述的液体分配器系统，其中所述分配器主体还包括一个或多个侧导管，所述一个或多个侧导管中的每一个具有相应的腔和将相应的腔连接到所述分配室的相应的连接器，并且其中所述一个或多个侧导管中的每一个的相应的腔和相应的连接器没有亥姆霍兹共振。
[0211]
实施例27是实施例23至26所述的液体分配器系统，其中所述相应的腔的横向尺寸与用于所述一个或多个侧导管中的每一个的相应的连接器的横向尺寸相同。
[0212]
实施例28为实施例23至27所述的液体分配器系统，其中所述一个或多个侧导管内的声学共振在100hz-4khz的频率范围之外。
[0213]
实施例29为实施例23至28所述的液体分配器系统，其中所述一个或多个侧导管内的声学共振在200hz-1khz的频率范围之外。
[0214]
实施例30为根据实施例23至29所述的液体分配器系统，其中所述一个或多个侧导管中的每一个的腔被配置为容纳所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个。
[0215]
实施例31为实施例23至30所述的液体分配器系统，其中所述一个或多个侧导管包
括单个侧导管，并且其中所述声音发生器和所述声音传感器中的一个被容纳在所述单个侧导管内并且所述声音发生器和所述声音传感器中的另一个被容纳在所述分配室部分内。
[0216]
实施例32是一种液体分配器，包括：分配器主体，所述分配器主体包括：分配室部分，其中包括分配室，所述分配室具有在所述分配室部分的第一部分处的第一开口和在所述分配室部分的第二部分处的第二开口，其中第一部分被配置为与分配尖端联接，活塞室部分，其中包括活塞室，所述活塞室通过第二开口连接到所述分配室并且被配置为在所述活塞室内以直线运动引导活塞以将液体吸入所述液体分配器并将液体分配出所述液体分配器，以及设置在所述分配室和所述活塞室之间的声音过滤器，其中所述声音过滤器被配置为在声学上使所述分配室与所述活塞室断开；声音发生器，其被配置为向所述分配室产生声音；和声音传感器，其被配置为感测由所产生的声音产生的声音信号。
[0217]
实施例33是实施例32所述的液体分配器，还包括：控制电路，其被配置为确定以下至少一项：基于感测到的声音，所述分配尖端是否已经发生与液体的接触，或者根据感应到的声音，所述分配尖端中的液体的体积。
[0218]
实施例34为实施例32至33所述的液体分配器，其中所述分配室中的气柱共振的长度不受所述活塞的运动的影响。
[0219]
实施例35是实施例32至34所述的液体分配器，其中所述声音过滤器包括声音反射过滤器或吸音过滤器中的至少一种。
[0220]
实施例36为实施例32至35所述的液体分配器，其中所述声音反射过滤器被配置为将所述分配室中的气柱共振的长度与所述活塞室中的气柱共振的长度隔离。
[0221]
实施例37是实施例32至36所述的液体分配器，其中所述声音反射过滤器不透气。
[0222]
实施例38是实施例32至37所述的液体分配器，其中所述吸音过滤器被配置为减少由所述活塞的运动引起的声音。
[0223]
实施例39是实施例32至38所述的液体分配器，其中所述吸音过滤器是透气的并且是抑制声音的。
[0224]
实施例40是实施例32至39所述的液体分配器，其中所述声音过滤器由开孔泡沫、具有空气通道的闭孔泡沫或纤维材料中的至少一种制成。
[0225]
实施例41是实施例32至40所述的液体分配器，其中所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个设置在所述分配室部分内。
[0226]
实施例42是实施例32至41所述的液体分配器，其中所述分配器主体还包括一个或多个侧导管，所述一个或多个侧导管中的每一个具有相应的腔和将相应的腔连接到所述分配室的相应的连接器，并且其中所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个设置在所述一个或多个侧导管内，其中所述一个或多个侧导管中的每一个的相应的腔和相应的连接器在由所述声音传感器感测的声音的频率范围内没有共振。
[0227]
实施例43是实施例32至42所述的液体分配器，其中所述控制电路还被配置为：基于感测到的声音识别关于所述分配尖端的信息。
[0228]
实施例44为实施例32至43所述的液体分配器，其中所述控制电路还被配置为：基于感测到的声音确定所述分配尖端是否与所述分配室部分的第一部分完全联接。
[0229]
实施例45是一种液体分配器系统，其包括：液体分配器，所述液体分配器包括：分配器主体，所述分配器主体包括：分配室部分，其中包括分配室，所述分配室具有在所述分
配室部分的第一部分处的第一开口和在所述分配室部分的第二部分处的第二开口，其中第一部分被配置为与分配尖端联接，活塞室部分，其中包括活塞室，所述活塞室通过第二开口连接到所述分配室并且被配置为在所述活塞室内以直线运动引导活塞以将液体吸入所述液体分配器并将液体分配出所述液体分配器，以及设置在所述分配室和所述活塞室之间的声音过滤器，其中所述声音过滤器被配置为在声学上使所述分配室与所述活塞室断开；声音发生器，其被配置为向所述分配室产生声音；和声音传感器，其被配置为感测由产生的声音产生的声音信号；以及控制电路，其被配置为确定以下至少一项：基于感测到的声音，所述分配尖端是否已经发生与液体的接触，或者根据感应到的声音，所述分配尖端中的液体的体积。
[0230]
实施例46是实施例45所述的液体分配器系统，还包括：液体分配器输送器，其被配置为移动所述液体分配器；活塞移动器，其被配置成在所述活塞室内移动所述活塞。
[0231]
实施例47为实施例45至46所述的液体分配器系统，其中所述分配室中的气柱共振的长度不受所述活塞的运动的影响。
[0232]
实施例48是实施例45至46所述的液体分配器系统，其中所述声音过滤器包括声音反射过滤器或吸音过滤器中的至少一种。
[0233]
实施例49为实施例45至48所述的液体分配器系统，其中所述声音反射过滤器被配置为将所述分配室中的气柱共振的长度与所述活塞室中的气柱共振的长度隔离。
[0234]
实施例50是实施例45至49所述的液体分配器系统，其中所述声音反射过滤器不透气。
[0235]
实施例51是实施例45至50所述的液体分配器系统，其中所述吸音过滤器被配置为减少由所述活塞的运动引起的声音。
[0236]
实施例52是实施例45至51所述的液体分配器系统，其中所述吸音过滤器是透气的并且是抑制声音的。
[0237]
实施例53是实施例45至52所述的液体分配器系统，其中所述声音过滤器由开孔泡沫、具有空气通道的闭孔泡沫或纤维材料中的至少一种制成。
[0238]
实施例54是实施例45至53所述的液体分配器系统，其中所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个设置在所述分配室部分内。
[0239]
实施例55是实施例45至54所述的液体分配器系统，其中所述分配器主体还包括一个或多个侧导管，所述一个或多个侧导管中的每一个具有相应的腔和将相应的腔连接到所述分配室的相应的连接器，并且其中所述声音发生器或所述声音传感器中的至少一个设置在所述一个或多个侧导管内，其中所述一个或多个侧导管中的每一个的相应的腔和相应的连接器在由所述声音传感器感测的声音的频率范围内没有共振。
[0240]
实施例56是实施例45至46所述的液体分配器系统，其中所述控制电路还被配置为：基于感测到的声音识别关于所述分配尖端的信息。
[0241]
实施例57为实施例45至56所述的液体分配器系统，其中所述控制电路还被配置为：基于感测到的声音确定所述分配尖端是否与所述分配室部分的第一部分完全联接。
[0242]
实施例58是一种检测液体分配器与液体接触的方法，包括：通过声音传感器获取与所述声音传感器在时间窗内感测到的声音相关联的多个电压值；将所述多个电压值中的每一个平方以获得所述时间窗的多个平方电压值；计算所述时间窗的所述多个平方电压值
的平均值；和基于所述多个平方电压值的所述平均值确定在所述时间窗期间是否已经发生所述液体分配器的分配器尖端与液体的接触。
[0243]
实施例59为实施例58所述的方法，其中确定是否发生与液体的接触包括：当所述多个平方电压值的所述平均值低于阈值时，确定发生了与液体的接触；和当所述多个平方电压值的所述平均值大于或等于所述阈值时，确定未发生与液体的接触。
[0244]
实施例60是实施例58至59所述的方法，其中在时域上获取所述多个电压值。
[0245]
实施例61是实施例58至60所述的方法，其中在频域上获取所述多个电压值。
[0246]
实施例62是实施例58至61所述的方法，其中在包括多个频率的预定频带上获取所述多个电压值。
[0247]
实施例63是实施例58至62所述的方法，其中所述预定频带具有大于1khz的带宽。
[0248]
实施例64是实施例58至63所述的方法，其中由所述声音传感器感测的声音是从所述液体分配器内传播的声音感测的。
[0249]
实施例65是实施例58至64所述的方法，其中所述声音传感器或作为感测到的声音的源的声音发生器中的至少一个位于所述液体分配器的内部。
[0250]
实施例66是一种用于检测液体分配器与液体的接触的控制器，其包括：存储器；和控制电路，所述控制电路联接到：所述存储器和声音传感器，所述声音传感器包括在所述液体分配器中并被配置为感测声音并基于在时间窗内感测到的声音产生多个电压值，其中所述控制电路被配置为：经由所述声音传感器获取多个电压值；将所述多个电压值平方以获得所述时间窗的多个平方电压值；计算所述时间窗的所述多个平方电压值的平均值；和基于所述多个平方电压值的所述平均值，确定在所述时间窗内是否已发生所述液体分配器与液体的接触。
[0251]
实施例67是实施例66所述的控制器，其中所述控制电路被配置成通过以下方式确定是否已发生与液体的接触：当所述多个平方电压值的所述平均值低于阈值时，确定发生了与液体的接触；和当所述多个平方电压值的所述平均值大于或等于所述阈值时，确定未发生与液体的接触。
[0252]
实施例68是实施例66至67所述的控制器，其中在时域上获取所述多个电压值。
[0253]
实施例69是实施例66至68所述的控制器，其中在频域上获取所述多个电压值。
[0254]
实施例70是实施例66至69所述的控制器，其中在包括多个频率的预定频带上获取所述多个电压值。
[0255]
实施例71是实施例66至70所述的控制器，其中所述预定频带具有大于1khz的带宽。
[0256]
实施例72是实施例66至70所述的控制器，其中由所述声音传感器感测的声音是从所述液体分配器内传播的声音感测的。
[0257]
实施例73是一种用于检测空气-液体边界的液体分配器系统，其包括：液体分配器，所述液体分配器包括：声音发生器，其被配置为向所述液体分配器的内部产生声音；和声音传感器，其被配置为感测由产生的声音产生的声音信号；以及控制电路，其联接到所述声音传感器并且被配置用于：通过声音传感器获取与所述声音传感器在时间窗内感测到的声音相关联的多个电压值；将所述多个电压值中的每一个平方以获得所述时间窗的多个平方电压值；计算所述时间窗的所述多个平方电压值的平均值；和基于所述多个平方电压值
的所述平均值确定在所述时间窗期间是否已经发生所述液体分配器的分配器尖端与液体的接触。
[0258]
实施例74是实施例73所述的液体分配器系统，其中所述控制电路被配置成通过以下方式确定是否已发生与液体的接触：当所述多个平方电压值的所述平均值低于阈值时，确定发生了与液体的接触；和当所述多个平方电压值的所述平均值大于或等于所述阈值时，确定未发生与液体的接触。
[0259]
实施例75是实施例73至74所述的液体分配器系统，其中在时域上获取所述多个电压值。
[0260]
实施例76是实施例73至75所述的液体分配器系统，其中在频域上获取所述多个电压值。
[0261]
实施例77是实施例73至76所述的液体分配器系统，其中在包括多个频率的预定频带上获取所述多个电压值。
[0262]
实施例78是实施例73至77所述的液体分配器系统，其中所述预定频带具有大于1khz的带宽。
[0263]
实施例79是实施例73至78所述的液体分配器系统，其中由所述声音传感器感测的声音是从所述液体分配器内传播的声音感测的。
[0264]
实施例80是一种液体分配器系统，其包括：控制电路，其被配置为提供至少一个测试信号；液体分配器，其包括：分配器主体，其中包括分配室，声音发生器，其被配置为响应来自所述控制电路的所述至少一个测试信号产生至少一个测试声音；声音传感器，其被配置为感测所述分配室内的所述至少一个声音并向所述控制电路提供至少一个响应信号，其中所述控制电路被配置为将所述至少一个响应信号与尖端存在阈值信号值进行比较以确定液体分配尖端存在。
[0265]
实施例81为实施例80所述的液体分配器系统，其中所述控制电路还被配置为：在无尖端条件下以目标频率生成所述至少一个测试信号；基于在所述无尖端条件期间接收的所述至少一个响应信号确定尖端存在阈值信号值。
[0266]
实施例82是实施例80至81所述的液体分配器系统，其中所述控制电路还被配置为：输出所述液体分配尖端存在的通知。
[0267]
实施例83是一种在液体分配器系统中执行液体尖端分配尖端存在识别的方法，包括：由控制电路提供至少一个测试信号；通过液体分配器接收所述至少一个测试信号，所述液体分配器包括分配器主体，所述分配器主体具有分配室、声音发生器和声音传感器；响应于来自所述控制电路的所述至少一个测试信号，由所述声音发生器产生至少一个测试声音；通过所述声音传感器感测所述分配室内的至少一个声音；通过所述声音传感器向所述控制电路提供基于所述至少一个声音的至少一个响应信号；以及将所述至少一个响应信号与尖端存在阈值信号值进行比较以确定液体分配尖端存在。
[0268]
实施例84为实施例83所述的方法，还包括：在无尖端条件下以目标频率生成所述至少一个测试信号；基于在所述无尖端条件期间接收到的所述响应信号确定所述尖端存在阈值信号值。实施例85是实施例83-84所述的方法，进一步包括输出所述液体分配尖端存在的通知
[0269]
实施例86是一种液体分配器系统，其包括：控制电路，其被配置为提供至少一个测
试信号；液体分配器，其包括：分配器主体，其中包括分配室，声音发生器，其被配置为响应来自所述控制电路的所述至少一个测试信号产生至少一个测试声音；声音传感器，其被配置为感测所述分配室内的所述至少一个声音并向所述控制电路提供至少一个响应信号，其中所述控制电路被配置为将所述至少一个响应信号与尖端识别度量进行比较以确定液体分配尖端身份。实施例87是实施例86所述的液体分配器系统，其中所述控制电路还被配置为：验证液体分配尖端的存在。
[0270]
实施例88是实施例86至87所述的液体分配器系统，其中所述控制电路还被配置为：输出所述液体分配尖端身份的通知。
[0271]
实施例89是实施例86至88所述的液体分配器系统，其中所述至少一个测试信号包括频率扫描并且所述至少一个响应信号包括尖端响应声谱，并且所述控制电路还被配置为：通过确定所述尖端响应声谱和一个或多个存储的尖端识别声谱之间的皮尔逊相关系数来比较所述至少一个响应信号与尖端识别度量。
[0272]
实施例90是实施例86至89所述的液体分配器系统，其中所述至少一个测试信号包括频率扫描并且所述至少一个响应信号包括响应声谱，并且所述控制电路还被配置为：通过将所述至少一个响应信号与尖端频率响应模式相匹配来比较所述响应信号与尖端识别度量。
[0273]
实施例91是一种在液体分配器系统中确定液体分配尖端身份的方法，包括：由控制电路提供至少一个测试信号；通过液体分配器接收所述至少一个测试信号，所述液体分配器包括分配器主体，所述分配器主体具有分配室、声音发生器和声音传感器；响应于来自所述控制电路的所述至少一个测试信号，由所述声音发生器产生至少一个测试声音；通过所述声音传感器感测所述分配室内的至少一个声音；通过所述声音传感器提供根据所述至少一个声音的至少一个响应信号；以及将所述至少一个响应信号与尖端识别度量进行比较以确定液体分配尖端身份。
[0274]
实施例92是实施例91所述的方法，还包括验证液体分配尖端的存在。
[0275]
实施例93是实施例91至92所述的方法，还包括输出液体分配尖端身份的通知。
[0276]
实施例94是实施例91至93所述的方法，其中所述至少一个测试信号包括频率扫描并且所述至少一个响应信号包括尖端响应声谱，所述方法还包括：通过确定所述尖端响应声谱和一个或多个存储的尖端识别声谱之间的皮尔逊相关系数来比较所述至少一个响应信号与尖端识别度量。
[0277]
实施例95是实施例91至94所述的方法，其中所述至少一个测试信号包括频率扫描并且所述至少一个响应信号包括响应声谱，所述方法还包括：通过将所述至少一个响应信号与尖端频率响应模式相匹配来比较所述至少一个响应信号与尖端识别度量。
[0278]
虽然上面已经描述了各种实施例，但是应当理解，它们仅作为本发明的说明和实例呈现，而不是限制。对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明的广度和范围不应受到任何上述示例性实施例的限制，而应当仅根据所附权利要求和其等同物限定。还将理解，本文讨论的每个实施例的每个特征以及本文引用的每个参考文献的每个特征可以与任何其他实施例的特征组合使用。本文中讨论的所有专利和出版物均通过引用以其整体并入本文。