用于自动操纵移液器的方法和系统与流程

1.本发明涉及对移液器的自动操纵，更具体地涉及自动操纵移液器的方法和用于自动操纵移液器的系统。


背景技术：

2.在比如制药行业或研究中在实验室里使用的移液器在它们的寿命期间经历重复使用、磨损、误用和冲击，这可能降低其准确性特性。因此，确保移液器在它们被操作时符合制造商的规格和规范标准是重要的。例如，确保被吸入和分配的液体的准确性位于指定的误差范围或不确定性之内。因此，移液器的合规性认证测试和校准是移液器的寿命中非常重要的方面，并且大多数移液器经受包括校准和验证方案的维护计划。除了准确性特性之外，另一个非常重要的问题是对了解与这些特性的发展相关的发展和影响参数的强烈兴趣，以及在操纵移液器时对参数的知识和影响进行评估和采取行动的能力。
3.例如，必须定期进行测试和校准，并且因此在需要校准和认证时，移液器通常停止生产并从实验室送出。例如，这可能是在一定的使用频率、一定数量的操作者使用过移液器、分配了某种液体之后，或者是在移液器已经损坏或掉在地上而导致移液器使用者和所有者质疑移液器性能之后。在执行这些测试和校准时，测试若干参数，并且在执行这些测试和校准时必须观察某些测试条件。测试和校准通常由被授权机构(比如测试站或校准所)或实验室中受过训练的操作者执行。
4.这样的挑战之一是，被送出进行认证或校准的移液器遭受相当长的停工时间。因此，所有者/实验室可能需要拥有多套移液器，或者在某些情况下在移液器离场期间缺少许多移液器。当移液器进出实验室时，它们通常需要进行处理、比如灭菌或高压蒸汽处理，这是另一复杂且繁琐的步骤。验证或校准之间的间隔越长，使用不精确或有故障的移液器进行了测试的风险就越大，从而使执行的大量测试和实验变得无用。
5.此外，一项挑战是本身将影响其性能的移液器操纵在其整个行程和整个寿命期间发生变化。
6.移液器操纵、尤其是移液器的校准和测试大多由人类操作者手动执行。执行操纵的人类操作者在不舒服的位置工作，并且由于操纵操作中的多次重复移动和静态工作，身体的许多部位经受负载。这是漫长而重复的过程，这个过程进而也涉及许多错误源。操纵移液器的每个人类操作者将引入不同的错误源，因为每个操作者有操纵移液器的不同方式。这也使得很难保持跟踪移液器操纵中的变化以及跟踪的准确性。
7.wo 2005/085775披露了一种移液器验证装置，其可以安装在现有移液器上或可以集成在其中。移液器验证装置包括传感器，从而允许提供移液器验证所需的数据，包括有关人类操作者的表现的数据，作为过程的一部分，人类操作者需要识别自己。即使简要地提出活塞可以由马达驱动并且可能由此减轻操作者的一些重复压力，但如所披露的，整个验证过程仍然涉及人类操作者操纵移液器。
8.操纵移液器时的另一个挑战是保持跟踪移液器的性能并记载移液器的性能。用于
保持跟踪移液器集合的一些行政管理系统已经存在。wo 2017/173380 a1中披露了移液器的纯行政管理系统的示例。作为纯行政管理系统，wo 2017/173380a1没有提及对移液器的任何操纵。


技术实现要素：

9.在此背景下，本发明的目的是最小化或消除在操纵移液器时的错误源。本发明的另一个目的是提高操纵移液器的一致性。另一目的是通过提供对移液器的更有效且灵活的操纵来为所有者减少移液器的停工时间。从而另一个目的是使与移液器的操纵有关的人工操作最小化。另一个目的是以更加自动化的方式实现这个目的，从而减少手动执行移液器操纵的人类操作者的身体负担。此外，目的是使与人工操纵相关的不确定性最小化。另一目的是能够表征移液器、其与操纵或操作相关的以及与自动操纵和操作相关的性能，并且记载这些关系。由此可以实现对移液器的操纵的更准确的跟踪和记载、以及对错误源的检测或与移液器的操纵相关的性能发展的检测，而所执行的操纵也是本发明的目的。因此，本发明可以有助于理解影响参数和这些影响参数的将有助于上述准确性特性的发展。本发明还可以使影响参数的记载成为可能，无论是一起记载还是单个地记载一个或多个参数。
10.根据本发明的第一方面，这些目的和其他目的可以通过一种用于自动操纵移液器的方法来实现，其中该方法包括以下步骤：
11.a.使用识别装置识别移液器
12.b.使用控制单元从数据库上获得与该识别的移液器相关的数据
13.c.使用机器人对该移液器执行操纵操作
14.以及
15.d.使用该控制单元从该识别装置和该机器人中的一者或多者获得该操纵操作的数据。
16.自动操纵应理解为基本上不存在人工操纵、或在移液器的操纵和所记载的性能特征方面基本上不存在人工影响的移液器操纵。
17.移液器可以是任何类型的活塞操作式容积设备。这包括例如单通道活塞移液器，比如正移位移液器或直接移位移液器、空气移位移液器、多通道活塞移液器、微量移液器或大量移液器。移液器优选地是在操纵操作期间由机器人固持和操作的手持式移液器，但替代性地可以是集成在比如液体操纵系统(例如自动液体操纵系统，其包括例如机器人或机械臂的移液器形成部分)中的移液器、或自动移液器。移液器还可以是没有活塞的移液器，例如吸移器。
18.通过具有用于自动操纵移液器的方法(其中获得来自操纵操作的数据)，可以实现移液器操纵的改进的一致性。所获得的数据还允许在执行操纵时以主动方式记载被操纵移液器的性能，并且因此可以允许以与例如wo 2017/173380 a1中披露的管理系统相比更准确和个性化的方式来表征所操纵的每个移液器。
19.使用机器人进行操纵操作的另一优点是可以以更有效且更快的方式执行移液器的操纵。另一个目的是通过提供对移液器的更有效且灵活的操纵来为所有者减少移液器的停工时间。另一个目的是将与移液器操纵相关的人工操作和操纵减到最少。根据本发明的操纵可以一直执行，因为它是自动化的并且基本上不需要人类操作者。例如，这可以是由机
器人在夜间、在移液器未使用时操纵移液器，例如对于人类工作者在白天工作时间使用的手持式移液器而言。因此，一组移液器可以经历不同的操纵操作，比如在移液器空置时经历定期维护的一部分，从而可以减少工作时间期间移液器的停工时间。以更自动化的方式实现这一点的另一个优点是减少了执行这些重复性手动操纵操作的人类操作者的身体负担。此外，两个人对同一移液器执行相同的操纵操作不会以统一的方式执行。对于每个不同的人、每个不同的移液器以及所执行的每个不同的操纵操作，产生的操纵操作都将不同。甚至对于同一个人操纵同一移液器时从一个操纵到另一个操纵也是如此。例如，一个人的表现可能因疲劳等原因在一天内发生变化，但认为即使是比如心跳节奏等微小变化也会对操纵产生影响。这可以被记录、处理和/或它可以用于控制操纵操作，并且甚至可以通过根据本发明的方法来避免不同的和/或变化的操纵。也就是说，机器人将以一致且准确的方式执行操纵，从而允许在操纵操作期间以完全相同的方式执行每个重复的移液动作。
20.使用这种方法，可以主动地而不是被动地完成对移液器操纵中的变化的跟踪以及跟踪准确性的变化的跟踪，并且因此可以实现移液器网络而不是移液器集合的建立。移液器网络可以理解为移液器之间的关系，其中每个移液器可以被单个地操纵和跟踪，但也可以根据它对其他移液器的影响以可以将其记载的方式来操纵和跟踪，使得如果单个地操纵和跟踪移液器，则移液器网络的性能优于移液器的总和。
21.然而，也可以主动控制机器人做出偏差，以便了解哪些独立参数随着时间的推移影响移液器性能发展，例如以受控方式改变移液器的加热或加速度。
22.基于单个移液器之间的关系参数来控制操纵操作可以利用根据本发明的方法实现移液器网络的建立。
23.此外，可能不需要人类操作者，并且如果需要一个人类操作者，则操作者不必具备操纵移液器的资格或认证。在一些实施例中，操作者仅有的任务之一可以是例如将移液器装载到机器人上。然而，在其他实施例中，机器人可以被配置为自动装载移液器。这为操作者、尤其是有资格的操作者留出更多时间来执行其他任务。与人类操作者一次只能操纵一个移液器相比，另一优点是一次可以操纵更多的移液器。这进而也可能是操纵移液器的更廉价且更有效的方式。
24.移液器的识别由识别装置完成。每个移液器优选地具有该识别装置可以识别和/或验证的唯一id。优选地，移液器具有包括移液器的id的信息载体，该信息载体可以优选地不可移除，并且其可以被印刷在移液器上或雕刻在移液器中。该信息载体可以是例如条形码、序列号、rfid(射频识别id)码、qr码、或携带id信息的任何类型的芯片。识别装置可以放置在机器人的抓手上或者可以与机器人分开，并且优选地被配置为识别任何类型的移液器和任何类型的信息载体。在一些实施例中，识别装置可以替代地被配置为识别特定类型的移液器或特定类型的信息载体，使得它可以具有更简单的构造或设计，或者使得它可以允许系统是移动式的或包含在受控或分类的环境中。识别装置应优选地具有用于识别与移液器的信息载体类型相对应的移液器的至少一个元件。例如，相机可能能够识别条形码、序列号或qr码，而rfid读取器可能能够识别rfid标签。通过识别装置来识别移液器的优点在于，它可以以比人类操作者执行移液器识别更快且更精确的方式执行。另一优点是，识别装置还可以读取和识别人类无法读取的信息载体，比如qr码、rfid标签或位于无法访问位置的信息载体、或在识别阶段可能已显示给操作者的有关移液器的访问信息。
25.通过识别移液器，可以将一个移液器与另一个移液器区分开，从而可以使用控制单元从数据库上获得与所识别的移液器相关的数据。控制单元可以操作性地连接到根据本发明的不同元件，例如识别装置、机器人或根据本发明的任何其他元件。控制单元可以无线地连接到这些不同元件。此外，控制单元可以连接到外部网络，其中该网络可以例如是移液器所有者的建筑物内的网络或比如互联网等全球网络。控制单元由此可以位于其他元件旁边或远距离处。
26.控制单元可以被配置为能访问预先存储和/或预先编程的软件和算法，以获得数据并执行存储在该数据库或替代性数据库上的操纵操作。该数据库可以被镜像，例如在移液器网络被扩展的情况下。替代性地，控制单元可以接收例如来自操作者的输入以接管自动操纵，例如如果检测到自动操纵中的错误时。这可以例如从操作者的界面远程完成。控制单元还可以被配置为向这些不同元件发送输出(例如控制信号)。获得的数据可以是预先存储在比如该数据库等数据存储单元上的数据。替代性地，所获得的数据可以在控制单元处例如从识别装置、机器人、传感器或相机接收。
27.控制单元能访问数据库以获得与移液器相关的数据。
28.此数据可以是历史数据，例如所识别的移液器的历史使用情况、移液器在其中使用过的实验室、移液器被用于的活动、使用过移液器的使用者或操作者、或移液器的维护历史，例如在移液器的寿命期间或在校准或验证移液器时是否更换了部件。该数据还可以是关于移液器的信息，比如制造商、型号、或该移液器属于哪组移液器，或者它可以是关于与移液器和/或移液器网络相关的性能预测的数据。通过获得与移液器相关的数据，在对移液器执行操纵操作之前，比如与移液器相关的历史数据等信息是可访问的。操纵移液器的人类操作者不一定通过识别移液器而能访问这种信息。即使人类操作者可以访问这种数据，获得该数据也会更加麻烦并且将花费更多时间，而且他将不能同样快地处理该数据。通过在识别阶段获得移液器的数据，可以主动地将从操纵操作中获得的数据与来自所识别的移液器或来自记录在数据库上的任何其他移液器的现有历史数据进行比较和匹配，而不是在执行操纵操作后被动获得并比较数据。当仅在执行操纵操作后获得并比较数据时，像今天由人工操作者或管理系统完成的那样，则不可能在执行操纵操作之前和期间考虑性能，而只能在之后考虑性能。因此，丢失了大量信息，并且永远不可能与特定参数或性能相关联。
29.当移液器已被识别时，例如取决于移液器是否在之前已被识别，可能存在要获得的与移液器相关的可变的数据量。即使是第一次识别移液器，也可以获得与移液器相关的数据。这可以例如是与该特定类型移液器相关的存储数据、来自同一制造商的其他移液器的历史数据、来自记录在数据库上的任何其他移液器的数据、或与移液器相关的一般规格，比如尺寸、容积范围或使用者。
30.与所识别的移液器相关的数据可以是来自对同一移液器执行的先前操纵操作的数据，但也可以是来自相同类型的移液器、来自在同一实验室或部门中使用的移液器或来自被同一操作者、机器人使用的移液器、一组特定参数、预测、操纵操作等的数据。
31.机器人对移液器执行的操纵操作可以是例如以下操作中的一个或多个：
32.将移液器从一个位置移动到另一个位置，更换移液器的可抛式端头，压下移液器的柱塞，释放柱塞，通过压下和释放柱塞使得移液器吸入液体而用测试液体填充移液器，通过压下和释放柱塞使得移液器分配液体而清空移液器的测试液体，将端头浸入测试液体
中，等待一段时间，以给定的方式加速，振动，将端头从测试液体中取出，将端头在装有测试液体的容器的壁上接触或擦拭，将端头从容器的壁移除，对吸入或分配的液体称重。由机器人执行的操纵操作可以包括上述操纵操作中的一个、多个、一些、大部分、基本上所有、和/或所有。相同的操纵操作可以彼此先后地重复若干次，或者中间插有其他操纵操作。彼此先后地重复若干次的操纵操作的示例可以是例如通过浸入端头将移液器端头润湿若干次。
33.第一次填充移液器可能是为了润湿移液器的端头。
34.对移液器的操纵操作还可以包括执行的与移液器相关的操作，例如移液器的识别、对它、其环境的调整、对其特性(比如重量或温度)的测量、记载这些特性、或将其运输。
35.机器人执行的操纵操作可以包括单一操作，或者可以包括若干操作，例如形成一组操作或一组操纵操作。该组操作可以是所需的一组操作、一序列或系列操作，例如对应于校准测试、合规性测试、验证测试或移液操作。操纵操作也可以包括一组定制的操纵操作。操纵操作可以例如相隔不同的时间间隔。
36.在一些实施例中，步骤c的操纵操作可以在步骤a之前执行，即步骤c在步骤a之前执行。这可以是例如以下情况：移液器被抓住或安装并移向识别装置以进行识别，或者操纵要求描述了这将会有利的情形。操纵操作由此可以包括在验证步骤之前、同时和之后执行的操作。步骤c由此可以在步骤a之前执行并且在步骤b之后重复。如上所述，移液器的识别由此可以是操纵操作的一部分。因此，技术人员将理解，并非所有的操纵操作都需要由机器人执行。相反，还可以由除了根据本发明的机器人之外的其他元件执行操纵操作中的一个、多个、一些、大部分、基本上所有。因此，一个操纵操作或一组操纵操作不应限于仅由机器人执行，并且在一些实施例中可以由机器人和其他元件的组合来执行，例如以便满足操纵需要或特定性能或测试要求。
37.可以重复该方法的步骤，例如以多次操纵、校准或验证移液器，以操纵、校准或验证一组移液器，或者在如果移液器的操纵、验证或校准最初没有正确执行的情况下。该方法的步骤优选地是连续的，但可以替代性地是另一顺序。
38.针对操纵操作获得的数据可以是与例如任何上述操作相关的任何信息。该数据可以被理解为来自操纵操作的数据，但是可以替代性地被理解为与操纵操作本身相关的数据或与操纵操作的输出相关的数据。例如，这可以是操纵操作花费的时间的登记、移液器的运动的跟踪、对移液器的柱塞施加的负载、或吸入或分配的液体的称重。
39.可以在任何时间获得来自操纵操作的数据，这可以例如是在操纵操作之前、执行操纵操作时或操纵操作之后。数据的获得也可以表示为实时获得或原位获得。
40.通过从操纵操作中获得数据，可以适配、调整和监测操纵操作，例如移液器的验证或校准。移液器的操纵的这种适配、调整和监测可以例如在执行操纵时或在操纵之后主动进行。这样的另一优点是，与已知的操纵方法(比如在手动校准、验证或移液中使用的方法)相比，操纵移液器可以以更一致且均匀的方式完成。此外，优点是可以在操纵期间调整对移液器的操纵，并且记录该调整并记载效果，因此例如复杂的操纵操作不易受到外部变化的影响，例如温度变化、意外气流、装备/消耗品故障或过程被中断。所获得的数据由此可以始终给出操纵操作的反馈。通过在执行操纵操作之前获得历史数据并且在执行操纵操作时获得实时数据，可以始终表征和记载移液器的性能。这允许实时记载和实时跟踪移液器的性能。此外，可以主动改进操纵并且可以以更准确的方式完成操纵。
41.控制单元可以从任何元件获得来自操纵操作的数据。这可以例如通过机器人的任何部分、识别装置或任何其他单独的元件(比如传感器或检测器)进行。
42.操纵操作必须至少部分地由机器人执行。机器人可以适于执行任何操纵操作(比如上述操纵操作的示例)，并且可能能够操纵任何类型的移液器。机器人可以例如适于将移液器从一个位置移动到另一个位置、更换移液器的可抛式端头、压下移液器的柱塞、释放柱塞、通过压下和释放柱塞使得移液器吸入液体而用测试液体填充移液器、通过压下和释放柱塞使得移液器分配液体而清空移液器的测试液体、将端头浸入测试液体中、等待一段时间、将端头从测试液体中取出、将端头在装有测试液体的容器的壁上接触或擦拭、对吸入或分配的液体称重、或将端头从容器的壁移除。机器人可以由一个或多个元件构成。识别装置可以包含在机器人中或者可以替代性地是与机器人物理分离的元件。机器人可以例如包括一个或多个移液器操纵接口，比如臂、马达、活塞、抓手、轮子、致动器或传感器。通过识别要操纵的移液器，收集与移液器相关的信息，并且控制单元可以由此能够向机器人发送指令，例如使抓手的类型或尺寸适应所识别的移液器的尺寸，从而允许操纵任何类型或尺寸的移液器。机器人可以包括适于不同尺寸范围或类型的移液器的一个或多个抓手。机器人可能已经预先安装有一个或多个抓手，或者假如一次只能安装一个抓手，则可以替代性地具有拥有可更换抓手的可能性。机器人的抓手可以是例如带有手指的抓手、柔性手指、球形抓手(比如填充有颗粒的柔性球)、或例如适于特定类型的移液器的定制制造的抓手(比如3d打印的抓手)。从而机器人可以被适配成使得移液器容易移除和安装在抓手上。在一些实施例中，识别装置可以被包括或嵌入在抓手中。抓手也可以例如称为固持器或手。机器人可以包括例如与抓手或相邻环境或元件相关地放置的温度改变元件，使得移液器在被抓手固持时所暴露于的温度可以被改变。取决于应用，温度改变元件可以加热或冷却移液器。例如，抓手可以具有加热元件，该加热元件可以在固持移液器时加热移液器，以模拟握住移液器的人的手部温暖，从而模拟这种人工操纵移液器的影响。温度改变元件可以例如是比如珀耳帖元件等热电元件，该热电元件可以加热或冷却移液器。例如，可能希望在人类操作者使用移液器后稳定移液器的温度。通过具有温度改变元件，可以模拟例如由于在人工操纵的时间区间内人工手动操纵移液器引起的温度变化，并且由此隔离操纵操作的单个参数变化，在这种情况下是温度。用于移液器的抓手可以布置成使得处于安装好的条件下的移液器以一种方式被支撑，以使移液器基本上只能在一个方向上移动，而在操纵条件下基本上不能在任何方向上移动并且由此被锁定在位。这可以通过将移液器卡在抓手上来完成，例如通过将抓手的铰接或可旋转上部部分附接到移液器周围或通过使用锁定机构将移液器固定在抓手中来完成。锁定机构可以例如通过磁力或重力以电子方式工作，由此移液器可以处于安装在抓手上的状态。安装可以由操作者手动完成，但也可由机器人自动完成。
43.抓手可以布置成使得处于安装好的条件下的移液器以一种方式被支撑，以使一条运动轴线是基本上固定的并且移液器可以在基本上除了一个方向之外的所有方向上运动，并且如果需要，在操纵操作下基本上不能在任何方向上运动并且由此被锁定在位。移液器由此可以以“宽松”状态安装到抓手并且在需要时以“固定”方式安装。这可以例如通过在移液器的三个点或区域处将处于安装状态的移液器支撑在抓手上来完成，其中第一和第二支撑点或区域可以使用抓手的上部部分的、将移液器引导就位的导轨来实现，并且第三支撑点或区域可以由抓手的固定的下部部分的弯曲部分来实现，移液器被致动机构压入该弯曲
部分中，该弯曲部分基本上遵循移液器的形状。第三支撑点或区域例如在与第一和第二支撑点或区域相比更靠近移液器的端头的点或区域处提供支撑，从而实现对移液器的稳定支撑。
44.可以通过将抓手的上部部分布置成使得该铰接或可旋转的附接件允许该上部部分覆盖移液器并将其推入就位，来实现移液器的锁定状态。抓手可以包括例如用于致动移液器的柱塞的启用机构，柱塞可以例如是机械柱塞或比如按钮等电子柱塞机构。启用机构可以被包括在抓手的上部部分中或可以作为单独部分提供。在锁定状态下，启用机构应优选地处于将启用例如移液器的柱塞的位置。替代性地，启用机构也可以处于将在例如移液器的“宽松”安装状态下启用移液器的柱塞的位置。当启用机构启用移液器并由此将其推入就位时，也可以实现移液器的锁定状态。这可以允许对于相同或不同型号的不同移液器实现在操纵条件下稳定定位。通过将移液器保持在稳定的操纵位置，移液器的位置可以保持恒定并且因此也被知晓始终是相关的。从而可以提高操纵的精度。
45.抓手可以例如被设计为以与人手类似的方式支撑移液器。许多移液器符合人体工程学，并且被设计为适合人手，使得它们在被操纵时可以保持不动。因此，抓手可以例如在移液器的人体工程学肩部处支撑移液器。机器人可以由此利用移液器的人体工程学设计，例如当在柱塞上施加压力并在特定点(例如其肩部)支撑移液器时，由此移液器可以保持在锁定位置。
46.抓手上的启用机构可以以一种方式设计，以使得启用的力、速度和重复精度类似于人类或群体(如果是人类或根本不是人类)的力、速度和重复精度。这可以通过在启用移液器时允许抓手发生挠曲来实现。例如，挠曲可以通过抓手上的铰链来实现，通过为抓手提供可能能够弯曲或挪动的不同弹性的材料(比如钢、铝、塑料或橡胶)来实现，或者可以通过使用非机械启用机构部件(比如磁驱动部件)来实现。
47.抓手可以优选地被提供为没有任何锐利边缘。这可能例如通过使用塑料部件、有机形状的设计特征以及在组装过程中移除部件的锐利边缘来实现。此外，抓手可以优选地使用轻质材料和部件(比如可能不是很重的铝或塑料)来设计。这可以例如确保安全性并使破坏环境(比如操作者)的风险最小化，该风险是与移液器的操纵相关的主要问题。
48.抓手可能具有标识，比如用于标识抓手的不可移除的唯一序列号，这可以允许遵守与安全性相关的法定和行业特定要求，例如风险评定或机械行业的指导原则、可追溯性，例如资产管理。这可以通过雕刻标识或通过将其集成到抓手部件中来实现。id可以是例如物理的或电子的。
49.抓手可以以一种方式配置，以使得没有线缆(比如外部线缆)例如沿着机器人外部或在操作者工作空间中是显现的。这可以提高操作者的安全性并将清洁要求减到最少，清洁要求可能是法定要求或在受控或分类的环境中获得操作许可的要求。在一些实施例中，只有一根线缆可以是显现的并且离开机器人和/或抓手。这可以通过穿过机器人和抓手的内部将机器人和抓手布线来实现，或者可以通过使用无线的或不依赖电力来运行的部件来实现。
50.抓手表面可以被构造为允许容易且有效的清洁，这可能是在受控或分类的环境中操作的要求。这可以通过基本上全部或部分的抓手表面的涂层来实现，例如具有可以包含消毒特性或可以包含表面反应特性的漆，使得在表面暴露时在不同的ph水平下出现比如色
移的指示或其他指示。
51.抓手可以被构造为使得启用机构不可能伤害操作者或与抓手交互的其他人类。这可以通过使用无法达到必需的力的部件来实现，通过具有可以是物理的或电子的覆盖物的屏蔽部件或移动零件来实现，或通过限制部件的性能使它们在不会造成伤害的力下操作来实现。也可以通过建立作为抓手或控制单元的一部分的安全系统来实现，该安全系统可以是操作该系统所需的安全密钥或屏障。
52.抓手可以被构造为使得其可以以快速的方式被更换为另一个抓手。这可以小于5分钟、小于3分钟、小于2分钟、小于1分钟或小于30秒。这可以通过使用点击系统、无螺纹的连接、或无线地操作的部件来实现。
53.抓手可以被构造为使得移液器可以在小于5秒的时间内被更换为另一个移液器。这可以通过使用无螺纹的连接或利用重力或磁力起作用的移液器安装系统来实现。
54.抓手可以被构造为使得移液器以0
°
和90
°
之间、优选地5
°
和50
°
之间、更优选地10
°
和30
°
之间、更优选地15
°
和25
°
之间并且最优选地20
°
的角度被固持。抓手可以枢转至最小0度以模拟人类操作并满足制造商关于操作移液器的推荐。这可以使用具有至少4个轴线的机器人来实现。
55.抓手可以被构造为当对移液器执行操纵操作时能够围绕移液器端头的端部枢转，例如以遵循关于操纵操作的校准标准iso8655的要求，其中移液器端头可能必须接触容器以避免无意的液体转移，同时优化移液器操纵操作的重复准确性。这可以例如使用机器人来实现，该机器人具有用于特殊坐标的非固定参考点，比如在安装了抓手之处的可编程tcp点。
56.抓手可以被构造为允许容易地进入比如实验室装备或支撑移液器的秤或重物等受限空间内。与人类为了到达相同类型的受限空间而能够舒适地或物理地进行的操纵相比，这可以获得更优化的操纵移液器的方式，同时还保持准确的操纵。这可以通过采用移液器的安装位置(例如与人类可能使用的位置相差90度)来实现，人类通常必须握住移液器而使得移液器的前部面向与人类面向的方向垂直的方向，而当以这种方式安装在抓手中时，移液器前部可能面向前方。
57.抓手可以被构造为使得在动力故障的情况下移液器不会掉落，例如不会损坏任何装备、周围环境或伤害操作者。这可以通过以安装不是依赖于电力的方式和/或防止机器人将抓手移动到移液器可能脱离安装的位置的方式安装移液器来实现。
58.机器人可以包括操作性地连接到控制单元的本地控制单元，由此机器人可以通过向本地控制单元发送指令而由控制单元控制。控制单元由此可以远离机器人定位。机器人还可以包括本地存储单元或数据库，例如以使得即使控制单元和机器人之间的连接中断，也可以存储来自由机器人执行的操纵操作的数据。然后，当重新建立连接时，控制单元可以获得存储在本地存储单元或数据库上的数据。术语“机器人”可以被理解为用于以自主方式执行任务或操作、特别是移液器移位和/或移液器致动任务的装置。机器人可以被配置为执行至少一种操纵操作。机器人可以被配置为在一维、二维或三维中移动，并且例如是单轴机器人、两轴机器人、三轴机器人、四轴机器人、五轴机器人或六轴机器人。机器人还可以包括相同或不同种类的若干子机器人。因此，机器人不应限于单一机器人化的元件，而是可以包括一个或多个机器人化的元件还以及一个或多个非机器人化的元件。
59.在一些实施例中，控制单元被配置为处理在步骤b和/或d中获得的数据，使得将所述获得的数据与数据库上现有数据进行比较。
60.在一些实施例中，该方法还包括以下步骤：
61.e.将在步骤b和/或d中获得的数据记录到数据库。
62.通过记录获得的数据，可能能够具有例如记录在数据库上的移液器操纵历史。这进一步允许建立具有被操纵移液器的历史数据和在执行操纵操作时获得的数据的数据库。然后可以将此记录的数据与新获得和记录的数据进行比较和匹配。这可以在执行操纵操作之前、同时和/或之后完成，从而允许基于不同参数来比较、表征和记载移液器操纵和移液器性能。这可以是例如在相同移液器的寿命中的不同时间的操纵操作的比较、表征和记载，或者两个或更多个不同移液器的操纵操作的比较、表征和记载，其中这些移液器例如可以具有相同或不同的制造商或维护历史、相同或不同的用途，比如不同的实验室、针对不同的液体、或由不同的部门、团队或使用者使用。此外，可以表征特定的操纵者、操纵者团队、操纵方法或操纵操作，并且可以定义、报告和解决对移液器性能的影响。移液器的所有者可以对他的移液器建立基于条件的维护，并且他可以由此将他的移液器管理转变为包括移液器网络，而不是移液器集合，从而对他的移液器的操纵和性能提供更好的概览和更广泛的评定。
63.这些比较可以允许例如确定或关联哪一个或多个参数可能是例如移液器的精度偏差或与移液器的正常性能的任何其他偏差的原因或错误源。原因可能是例如使用了特定的液体使得移液器比其他移液器更多地变差，来自特定制造商的移液器例如在维修或维护之前使用多次而或多或少具有耐受性，移液器的尺寸，或者特定部门、团队或使用者使移液器比其他移液器更快地磨损。
64.替代性地，记录可以称为记下所获得数据。
65.另一优点是可以在对移液器执行操纵操作之前、同时和之后确定应如何操纵移液器。这可以允许例如根据上述参数中的一个或多个参数来确定例如应以什么频率校准或验证移液器，以预测操纵和对操纵的响应，并基于获得的数据调整移液器的操纵。记录的数据还可以用于评定由任何给定移液器进行的先前或未来实验的质量。
66.在一些实施例中，该方法还包括以下步骤：
67.f.通过向机器人发送指令，基于步骤b、步骤d中获得的数据和/或步骤e中记录的数据使用控制单元来控制该操纵操作。
68.控制单元可以例如向机器人发送指令以重新进行操纵操作，例如是因为获得的数据与数据库上的历史数据不匹配，或者由于与关于特定操纵操作或特定移液器所已知的参数或性能的批准范围相比存在异常的变化。由此可能能够基于获得的与移液器相关的历史数据或基于记录的实时数据(例如移液器不需要进一步校准或验证，或者移液器有缺陷或损坏)来评定给定的操纵操作是否正确执行。控制单元由此可以向机器人发送指令来例如停止操纵操作、在一个或多个操纵操作中改变参数以及在一些情形下停止操纵操作。数据库可以包括与先前存储的类似情形相关的历史数据，其中已经记录了参数的类似异常变化或操纵操作的表现。控制单元由此可以被配置为例如基于获得的数据与数据库上存储的历史数据的比较来调整该操纵操作。
69.控制优选地以自动方式完成，但也可以由操作者完成(例如如果由使用者执行远
程控制的话)。
70.在一些实施例中，控制单元基于获得的和/或记录的数据来预测来自对操纵操作的控制的输出。
71.通过使数据库具有记载的移液器性能，同时具有从操纵操作中获得的实时数据，例如可以预测对操纵操作的控制、该操纵操作的结果、或下一个操纵操作。还可以预测给定操纵操作对移液器网络中的其他操纵操作的影响，因此给定操纵操作可以使网络中另一个操纵操作的表现改进。此预测数据可以例如作为用于移液器的虚拟生成数据被存储在数据库上。虚拟数据应理解为针对移液器生成的数据，但不一定是来自现实中发生的操纵操作的数据。可以基于存储在数据库上的现有数据和/或虚拟生成数据来虚拟地模拟输出。然后可以将此虚拟数据与历史数据结合，来对操纵操作的控制的调整及其结果进行估计和预测。
72.另一个示例可以是执行已知的特定操纵操作来挑战特定类型的移液器，或者当前移液器在使用或时间方面接近于维修和/或维护，从而执行特定的操纵操作和/或以特定的方式控制操纵操作，以便以更快的方式找出例如移液器是否不合规或是否偏离已知或预测的性能。对操纵的调整可以例如是对移液器的性能偏差的补偿。可以基于例如根据虚拟数据、历史数据、实时数据或根据前述的组合做出的预测来进行此调整。此外，可以对于第一次被识别和/或操纵的移液器进行预测。
73.在一些实施例中，控制单元基于所述预测来控制操纵操作。
74.在一些实施例中，操纵操作包括移液器的校准或验证。
75.词语“移液器的校准”可以理解为移液器要进行常规校准或测试，比如合规性测试。例如，这可以是根据iso 8655
‑
6中的重量测试方法、制造商指定的测试方法、所有者自己的合规性测试或校准例程、或者定制的校准或测试方法进行的合规性测试。然而，该方法不应限于特定的校准或合规性测试，也可以是移液器的验证。验证通常不应像经过认证的测试或校准方法那样受到严格的要求。验证可以作为校准或测试例程之外的附加检查来执行。验证可以例如涉及更少或不同的要执行的步骤，例如使验证比校准或合规性测试更快或更具有成本效益。
76.通过具有用于由机器人来自动操纵移液器的方法，其中操纵操作包括移液器的校准或验证，可以实现移液器的校准和测试的改进的一致性。
77.另一优点是可以以更有效且更快的方式执行校准或验证。另一个目的是通过提供更有效且灵活的移液器校准和验证，为所有者减少移液器的停工时间。另一个目的是使与移液器校准和验证有关的人工操作减到最少。另一个目的是以更加自动化、从而减少手动执行可能是单调的、令人不快的和重复的校准和测试的人类操作者的身体负担的方式实现这一目的。
78.通常，移液器的校准测试、合规性测试或验证包括确保移液器吸入和分配的液体体积的准确性在指定的误差范围或不确定性之内，并将其记载下来。这可以是移液器的测试体积、标称体积、移液器的一致性或准确性。移液器的校准和验证可以构成操纵操作中的一个、多个、一些、大部分、基本上所有和/或所有。
79.在一些实施例中，操纵操作包括移液器的重复移液。
80.移液器的重复移液步骤的一些示例包括：通过压下和释放柱塞使得移液器吸入液
体而用测试液体填充移液器，通过压下和释放柱塞使得移液器分配液体而清空移液器的测试液体，将端头在容器的壁上擦拭以从端头分配任何可能残留的测试液体。这优选地根据明确的程序来完成并且优选地是可追踪和可记载的。
81.在一些实施例中，操纵操作包括对吸入的和/或分配的液体进行表征。
82.吸入和/或分配的液体的表征可以例如是对分配的液体的称重。称重可以通过任何称重方法来实现。优选的称重方法可以包括重量称重或光度称重。液体还可以通过测量液体粘度、导电性能、其经由纳米晶体和随后的光谱分析获得的分子特性、或通过旨在表征液体的任何其他测量仪器(例如通过电子方式或物理方式与外部测量装置相互作用，比如分光光度计测量)来表征。
83.在一些实施例中，操纵操作包括多个参数，其中操纵操作的该多个参数中的至少一个被改变。通过改变操纵操作的该多个参数中的至少一个，可以隔离操纵操作的一个或多个参数，同时保持所有其他参数恒定。通过隔离一个或多个参数，可以单个地测试一个或多个参数，而不受在操纵操作期间改变的其他参数的影响。如前所述，机器人可以例如包括温度改变元件，由此可以改变的参数是移液器所暴露于的温度。可以改变的其他参数包括例如：机器人的移位速度、机器人的运动模式、操纵移液器时的振动模式、施加在移液器柱塞上的力和/或压力速度。由此可以根据与多个人类操作者相关的导入数据，通过改变所述参数来模拟一些单个参数下的平均人类操作者。也可以模拟特定的人类操作者、一组操作者、或根据与性能的准确性相关的预测来操纵移液器。这可以允许估计各个参数对给定移液器的性能的影响，使得给定的人或给定移液器在给定移液器集合中可互换，从而建立移液器网络。
84.根据第二方面，本发明涉及一种用于自动操纵移液器的系统。该系统包括用于识别移液器的识别装置、被配置为对所述移液器执行操纵操作的机器人、以及控制单元；其中，控制单元被配置为从数据库获得与移液器相关的数据，并且其中，控制单元还被配置为从识别装置和机器人中的一者或多者获得数据。
85.在一些实施例中，控制单元还被配置为处理获得的数据并将所述获得的数据与数据库上的现有数据进行比较。
86.在一些实施例中，控制单元被配置为将获得的数据记录到数据库。
87.在一些实施例中，控制单元被配置为通过向机器人发送指令，基于获得和/或记录的数据来控制操纵操作。
88.在一些实施例中，控制单元基于记录的数据来预测来自对操纵操作的控制的输出。
89.在一些实施例中，控制单元基于所述预测来调整由机器人执行的操纵操作。
90.在一些实施例中，操纵操作包括多个参数，其中，该多个参数中的至少一个，其中，控制单元被配置为改变操纵操作的该多个参数中的至少一个。
91.在一些实施例中，系统包括用于测量环境参数的传感器，并且所述控制单元被配置为从所述传感器获得环境数据，并且其中，发送到机器人的指令是基于所述获得的环境数据。
92.该系统由此能够基于获得的环境数据来调整移液器的操纵，预测操纵操作的结果或对操纵操作的控制的输出，并记载移液器的性能。环境数据可以是温度、大气压力、湿度、
空气流量、气体浓度，比如co2(二氧化碳)浓度等。
93.在一些实施例中，至少识别装置和机器人被放置在受控环境中。
94.受控环境可以优选地基本上对空气、光、振动是密闭的，使得该环境可以与所述环境的周围隔离并且完全密封。受控环境可以例如包括洁净室设施、封闭容器、盒或室。受控环境也可能能够适合整个系统。这可以例如允许系统作为一个单元是移动式的、可运输的且可移动的，而无需拆卸系统部件，并且无需具有用于放置系统并且可以调节其环境的空间。这也提供了远程控制或监测该系统的可能性。
95.根据第三方面，本发明涉及一种包括计算机可读代码的计算机可读介质，其中，该计算机可读介质被配置为实施根据本发明第一方面的方法。