用于抽吸和/或分配液体的液体处理仪器和移液头以及方法与流程

本公开的主题涉及于2019年1月28日提交的名称为“用于抽吸和/或分配液体的仪器和方法”的美国临时专利申请第62/797,687号；其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开的主题通常涉及液体处理方法，并且更具体地涉及一种用于抽吸和/或分配液体的液体处理仪器和移液头以及方法。

背景技术

自动化液体处理仪器包括用于在指定的容器之间转移特定量的液体(诸如试剂或样本等)的机器人。液体处理仪器可用于多种应用，包括细胞生物学、基因组学、法医学和药物研究。仪器辅助人类反复作业：转移宽范围的体积的液体，以改进操作的速度和效率，以及所递送体积的精度和准确度。使液体处理过程自动化的优点包括增加操作的产量和效率以及消除人为错误。

在常规的液体处理仪器中，在仪器与移液管吸头中的每个移液管吸头之间通常存在密封接口。该密封接口通常是可压缩的橡胶O形环，该可压缩O形环需要在仪器的使用期限期间定期维护和/或更换。可压缩橡胶O形环还在移液管吸头插入过程中具有高摩擦的缺点，这最终需要：(1)强有力的致动器来实现所必需的向下力，以及(2)强/重的机械结构来处理来自多个O形环的高摩擦以便为多个移液管吸头(例如，与96个孔样本板一起使用的96个移液管吸头)实行可靠的密封接口。例如，在常规的液体处理仪器中，一个移液管吸头可能需要约100克的插入力，并且因此用于该吸头的致动器必须提供约100克的向下力。因此，在处理例如96个移液管吸头的多通道液体处理仪器中，致动器必须能够承受约9.5千克的向下力。因此，需要具有能够处理高力的强/重机械支撑结构的强有力的致动器。

技术实现要素：

本主题描述了一种用于使用移液管吸头来抽吸和/或分配液体的仪器和方法。在一个实施例中，液体处理仪器可以包括：带有仪器平台的仪器壳体；位于仪器平台上方的移液头；以及可移除式托盘，仪器平台支撑可移除式托盘。

可移除式托盘可以包括手柄。可移除式托盘可以支撑一个或多个微孔板(microplate)，以及在一个或多个微孔板的顶部的吸头盒(tip caddy)。可移除式托盘可以具有被适配成用于扫描或读取的唯一标识号。唯一标识号可以包括二维(2D)条形码或射频识别标签。

机器人技术仪器(robotics instrumentation)和控制器也可以包括在该仪器中。例如，机器人技术仪器能够控制移液头相对于仪器平台的移动，并且控制器能够执行程序指令。

该仪器可以进一步包括一个或多个正排量式移液管吸头，移液头可以是与多定位台集成的多通道移液头，以用于操纵一个或更多个正排量式移液管吸头。

移液头可以进一步包括：相对于四个螺纹杆堆叠布置的多个板；一个或多个马达，该一个或更多个马达驱动一个或更多个各自的正时带，该一个或更多个马达由多个板支撑；以及顶部加热安装板(top heat mounting plate)。

多个板可以大致是矩形的，四个螺纹杆可以被布置成与多个板的四个角相关的大致矩形的配置。在一个实施例中，多个板可以是沿着四个螺纹杆从底部到顶部依次布置的八个板。

底板可以被保持固定在四个螺纹杆的底端处，顶板可以被保持固定在四个螺纹杆的顶部处，其余的板可以布置在顶板与底板之间并且能够沿着四个螺纹杆移动。

在一个实施例中，底板可以是移液管吸头夹头保持器板，一个或多个正排量式移液管吸头可以安装至该移液管吸头夹头保持器板。该仪器可进一步包括一个或更多个移液管吸头夹紧机构。一个或更多个马达中的一个马达可以是夹紧吸头马达，正时带中的一个或更多个正时带可以是夹紧吸头正时带，夹紧吸头马达和夹紧吸头正时带可以被适配成将多个板中的一个或更多个板离开或朝向底板移动。

在另一个实施例中，一个或更多个正排量式移液管吸头可以包括：移液管吸头以及移液管柱塞。移液管吸头具有接口部和移液管吸头主体，接口部可以具有内壁和容纳部(receptacle)，移液管吸头主体可以具有沿着移液管吸头主体的长度的流体通道，并且流体通道可以在流体通道的远端处具有开口；移液管柱塞可以沿着移液管吸头的内部定位，移液管柱塞可具有柱塞上部、柱塞定心部以及具有远侧吸头部的柱塞吸头，其中，容纳部可以被适配成接纳柱塞定心部。在一个实施例中，流体通道可以被适配成接纳柱塞吸头的远侧吸头部，并且一个或更多个移液管吸头夹紧机构可以是零插入力移液管夹紧机构。

在另一个实施例中，可以在移液头的中心部中设置一个或更多个移液管柱塞夹紧机构，并且一个或更多个移液管柱塞机构中的每个移液管柱塞机构可以耦接至各自的正排量式移液管吸头中的每个正排量式移液管吸头的柱塞。

该仪器可进一步包括成组的零插入力移液管柱塞夹紧机构。在一个实施例中，一个或更多个马达中的一个马达可以用于控制成组的零插入力移液管柱塞机构。而且，一个或更多个马达中的一个马达可以是夹紧柱塞马达，一个或更多个正时带中的一个正时带可以是夹紧柱塞正时带，夹紧柱塞马达和夹紧柱塞正时带可以被适配成将多个板中的一个或更多个板离开或朝向底板移动。

该仪器可以进一步包括移液管柱塞。在一个实施例中，一个或更多个马达中的一个马达可以用于控制移液管柱塞。一个或更多个马达可以是计量柱塞马达，一个或多个正时带可以是计量柱塞正时带，计量柱塞马达和计量柱塞正时带可以被适配成用于使多个板中的一个或更多个板离开或朝向底板移动。

该仪器可进一步包括一个或更多个移液管柱塞夹紧机构，该一个或更多个移液管柱塞夹紧机构是零插入力移液管柱塞夹紧机构。在一个实施例中，一个或更多个零插入力移液管柱塞夹紧机构中的每个零插入力移液管柱塞夹紧机构可以包括柱塞夹头和移液管柱塞锁定机构，柱塞夹头可以包括轴部和用于围绕移液管柱塞的柱塞上部安装的夹头卡盘部。进一步地，夹头卡盘部可以是用于围绕移液管柱塞的柱塞上部安装的分段带或套筒。

本主题进一步描述了一种用于抽吸和/或分配液体的方法。在一个实施例中，该方法可以包括以下步骤：提供液体处理仪器，该液体处理仪器包括带有仪器平台的仪器壳体、在仪器平台上方的移液头以及可移除式托盘，仪器平台支撑可移除式托盘，移液头具有用于抽吸和分配液体的一个或更多个正排量式移液管吸头的布置，其中，移液头包括一个或更多个移液管吸头夹紧机构和一个或更多个移液管柱塞夹紧机构，并且其中，一个或更多个正排量式移液管吸头中的每个正排量式移液管吸头包括移液管吸头和相应的移液管柱塞；通过一个或更多个移液管柱塞夹紧机构夹紧一个或更多个移液管柱塞；通过一个或更多个移液管吸头夹紧机构夹紧一个或更多个移液管吸头；以及使用移液头来执行抽吸和/或分配操作。

附图说明

已经如此概括地描述了本公开的主题，现将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：

图1至图5示出了本公开的包括移液头的多通道液体处理仪器的各种立体图，该移液头包括用于抽吸和/或分配液体的正排量式移液管吸头的布置；

图6、图7和图8示出了本公开的移液头的各种立体图，该移液头包括用于抽吸和/或分配液体的正排量式移液管吸头的布置；

图9、图10、图11、图12、图13和图14分别示出了本公开的移液头的正视图、后视图、侧视图、另一个侧视图、俯视图和仰视图，该移液头包括用于抽吸和/或分配液体的正排量式移液管吸头的布置；

图15示出本公开的移液头的剖视图，该移液头包括用于抽吸和/或分配液体的正排量式移液管吸头的布置；

图16A和图16B示出了本公开的移液头的正排量式移液管和移液管柱塞的示例的立体图；

图17示出了图16A和图16B中所示的正排量式移液管和移液管柱塞的示例的剖视图；

图18示出了本公开的正排量式移液管吸头的上部的剖视图；

图19A和图19B分别示出了正排量式移液管吸头的移液管吸头的侧视图和剖视图；

图20示出了移液管柱塞的远侧吸头部相对于移液管吸头的远侧吸头部的特写侧视图；

图21示出了与正排量式移液管吸头一起使用的移液管吸头夹头的示例的立体图；

图22示出了本公开的移液头的移液管吸头夹紧机构的示例的侧视图；

图23A和图23B分别示出了与正排量式移液管吸头一起使用的柱塞夹头的示例的侧视图和剖视图；

图24A示出了图23A和图23B中所示的柱塞夹头的夹头卡盘部的立体图；

图24B示出了相对于图23A和图23B中所示的柱塞夹头的移液管柱塞的剖视图；

图25A和图25B示出了本公开的移液头的移液管柱塞夹紧机构和移液管柱塞的夹紧过程的示例；以及

图26示出了使用本公开的移液头的方法的示例的流程图，该移液头包括用于抽吸和/或分配液体的正排量式移液管吸头的布置。

具体实施方式

现将在下文中参照附图更全面地描述本公开主题，在附图中示出了本公开主题的一些但不是所有实施例。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。本公开主题可以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例以使得本公开将满足适用的法律要求。实际上，本公开主题受益于在前述描述和相关附图中呈现的教导，本领域技术人员将想到本文所阐述的本公开主题的许多修改和其他实施例。因此，应当理解，本公开主题不限于所公开的特定实施例，并且旨在将修改和其他实施例包括在所附权利要求的范围内。

在一些实施例中，本公开主题提供了一种用于抽吸和/或分配液体的液体处理仪器和移液头以及方法。例如，提供了一种自动化液体处理仪器，该自动化液体处理仪器用于使用至少一个移液头并且通过使用正排量式移液管吸头从源介质抽吸和/或分配液体到目标介质，其中，正排量式移液管吸头包括移液管吸头和移液管柱塞。

在一些实施例中，本公开的自动化液体处理仪器是用于抽吸和/或分配液体的多通道液体处理仪器。在一个示例中，多通道液体处理仪器是用于操纵与例如8孔样品板相关的8个移液管吸头的8通道液体处理仪器。在另一个示例中，多通道液体处理仪器是用于操纵与例如96孔样品板相关的96个移液管吸头的96通道液体处理仪器。

在一些实施例中，本公开的自动化液体处理仪器是零插入力系统，该零插入力系统设置有用于使用零插入力来插入正排量式移液管吸头的机构，因为它不需要仪器与移液管吸头之间的密封接口。例如，自动化液体处理仪器设置有：(1)一个或更多个零插入力移液管吸头夹紧机构，以及(2)一个或更多个零插入力移液管柱塞夹紧机构。进一步地，夹紧机构中的每个夹紧机构提供可靠的、零插入力的、气密的密封，基本上不需要定期维护和/或更换，从而确保稳健的移液系统。

在一些实施例中，本公开的自动化液体处理仪器包括用于防止污染的某些特征。例如，常规的液体处理仪器通常在所有移液管吸头接口之间具有共用空气柱，这可能是能够延续到下一工作流程的常见污染源。相比之下，本公开的自动化液体处理仪器不包括移液管吸头之间的共用空气柱，并且因此不存在这种可能的污染源。

现参考图1至图5是本公开的包括移液头110的多通道液体处理仪器100的各种立体图，移液头110包括用于抽吸和/或分配液体的正排量式移液管吸头的布置。例如，图1示出了本公开的多通道液体处理仪器100的立体图，图2示出了其前视图，图3示出了其后视图，图4示出了其一个侧视图，并且图5示出了其相对的侧视图。

本公开的多通道液体处理仪器100可以是基于机器人技术的自动化液体处理仪器。多通道液体处理仪器100可以包括例如仪器壳体180和仪器平台182。例如，仪器平台182可以是两个导轨，每侧上一个导轨。多通道液体处理仪器100和仪器平台182被设计为支撑可移除式托盘。例如，可移除式托盘183可以放置在仪器平台182的顶部。可移除式托盘183可以包括用于容易搬运的手柄184。

可移除式托盘183可以包括多个微孔板或实验室器具定位部以用于容纳例如一个或更多个微孔板185。待处理的一个或更多个吸头盒186可以在某些微孔板185的顶部。吸头盒186是用于容纳/包装多个移液管吸头150的布置的可消耗的(consumable)托盘或盒子。多通道液体处理仪器100可以包括定位在仪器平台182上方的移液头110，以用于从液体中抽吸液体和/或分配液体。移液头110可以配备有多个移液管吸头150的布置。

多通道液体处理仪器100还可以包括机器人技术仪器188和控制器190。机器人技术仪器188可以是能够精确地控制移液头110相对于仪器平台182的运动的任何机器人技术仪器。控制器190可以是能够执行程序指令的任何标准控制器或微处理器装置。

本公开的多通道液体处理仪器100的特征部可以包括但不限于，可移除的平台/托盘、全自动的平台/校准托盘、用于校准多个板位置的全自动探针、多个微孔板定位部、吸头盒定位部、相机等，其中所述相机用于扫描平台/托盘坐标点(ID)以及检查盒上的吸头可用性、头部碰撞检测等。

在本公开的多通道液体处理仪器100中，可移除式托盘183可以使用例如2D条形码来设置唯一的ID号，该2D条形码可以使用移液头110上的相机(未示出)来被扫描/读取。在另一个示例中，可移除式托盘183可以具有唯一的射频识别(RFID)标签，该射频识别标签可以使用移液头110上的RFID读取器(未示出)来被扫描/读取。在操作中，每次使用多通道液体处理仪器100时，用户将带有特定组的微孔板185的可移除式托盘183放置在仪器平台182上，然后运行特定协议。在完成之后，用户然后移除他/她的可移除式托盘183。然后，下一个用户将带有下一组微孔板185的下一个可移除式托盘183放置在仪器盘182上，然后运行不同的协议。

因此，本公开的多通道液体处理仪器100的益处在于，可移除式托盘183的存在允许仪器容易且快速地在多个用户之间共享，其中每个用户可以具有他/她自身的托盘，该托盘带有特定组的微孔板185和要运行的特定协议。利用该共享仪器方法，可以实现多通道液体处理仪器100的最大上升/运行时间。与常规的仪器相比，其中在常规仪器中，从一个用户到下一个用户，必须将整套微孔板从不可移除的平台切换出板换掉，这是缓慢且繁琐的过程，会导致停机。

多通道液体处理仪器100和/或移液头110表征为正排量式移液管吸头。正排量式移液管吸头中的每个正排量式移液管吸头可以包括移液管吸头和移液管柱塞，移液管吸头和移液管柱塞被设计为抽吸和/或分配精确体积的液体。例如，正排量式移液管吸头中的每个正排量式移液管吸头包括移液管吸头与移液管柱塞之间的最小化尺寸的空隙，从而优化被抽吸和/或分配的液体体积的精度。此外，移液头110为正排量式移液管吸头中的每个正排量式移液管吸头的移液管吸头和移液管柱塞两者均提供零插入力夹紧机构。

移液头110是与多定位台集成的多通道移液头(诸如8通道或96通道移液头等)，以用于操纵一个或多个正排量式移液管吸头150。例如，移液头110可以仅处理1个吸头、1-8个吸头(在一列中)、1-12个吸头(在一行中)、96个吸头和/或多于一个簇/组合吸头配置。正排量式移液管吸头150的示例的更多细节在下文参考图16A至图20被示出并描述。

现参考图6至图15，图6、图7和图8是包括用于抽吸和/或分配液体的正排量式移液管吸头150布置的移液头110示例的各种立体图。进一步地，图9、图10、图11、图12、图13和图14分别示出了移液头110的前视图、后视图、侧视图、另一个侧视图、俯视图和仰视图。进一步地，图15示出了沿图6的线A-A截取的移液头110的剖视图。

仍参考图6至图15，移液头110可以包括，例如，相对于四个螺纹杆(或导螺杆)114堆叠布置的多个板112，驱动三个各自的正时(或驱动)带118(例如118a、118b、118c)的三个马达116(例如116a、116b、116c)，以及顶部加热安装板113，移液头110与各种其他支撑件和/或部件结合。例如，移液头110可以包括但不限于任何类型的光源(例如，LED)、相机、加热器、印刷电路板(PCB)、热管理装置(例如，风扇、散热器)、任何类型的传感器、任何类型的致动器等。另外，移液头110可以包括各种各样的部件，诸如但不限于手柄、板(plates)、面板(panels)、棒(bars)、杆(rods)、轴、支架、块、间隔件、毂、箍(collars)、夹具、衬套、轴承、销、销钉、凸轮、对准器、螺钉、螺母、螺栓、垫圈、弹簧、夹子、任何类型的机械连接器、任何类型的电连接器等。

四个螺纹杆114可以被布置成与大致矩形的板112的四个角相关的大致矩形的配置。在一个示例中，移液头110包括八个板112(112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112h)。进一步地，八个板112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112h可沿着四个螺纹杆114从底部到顶部依次布置。例如，板112a(以下称作底板112a)被保持固定在四个螺纹杆114的底端，而板112h(以下称作顶板112h)被保持固定在四个螺纹杆114的顶端。底板112a可以用作移液管吸头夹头保持器板，正排量式移液管吸头150安装在该移液管吸头夹头保持器板中。

其余的板112b、112c、112d、112e、112f、112g可成对布置，并且然后马达沿着四个螺纹杆114向上或向下驱动以执行某些功能。在一个示例中，马达116a(以下称作夹紧吸头马达116a)可以用于精确地控制移液头110的成组的零插入力移液管吸头夹紧机构130(参见图22)。夹紧吸头马达116a由板112b和112c支撑。夹紧吸头马达116a驱动正时(或驱动)带118a(以下称作夹紧吸头正时带118a)。例如，螺纹正时带滑轮/螺母(未示出)被安装在四个螺纹杆114中的每个螺纹杆上。因而，夹紧吸头正时带118a被布置在四个正时带滑轮和马达驱动滑轮(未示出)上。当夹紧吸头马达116a被激活时，由于螺纹正时带滑轮/螺母的旋转动作，板112b和112c(连同安装在其上的任何部件)沿四个螺纹杆114一起向上或向下移动。即，板112b和板112c一起离开或朝向底板112a移动，正排量式移液管吸头150安装在底板112a上。

在另一个示例中，马达116b(以下称作夹紧柱塞马达116b)可以用于精确地控制移液头110的零插入力移液管柱塞夹紧机构140。夹紧柱塞马达116b由板112d和112e支撑。夹紧柱塞马达116b驱动正时(或驱动)带118b(以下称作夹紧柱塞正时带118b)。例如，螺纹正时带滑轮/螺母(未示出)被安装在四个螺纹杆114中的每个螺纹杆上。因而，夹紧柱塞正时带118b布置在四个正时带滑轮和马达驱动滑轮(未示出)上。当夹紧柱塞马达116b被激活时，由于螺纹正时带滑轮/螺母的旋转动作，板112d和112e(连同安装在其上的任何部件)沿四个螺纹杆114一起向上或向下移动。即，板112d和112e一起离开或朝向底板112a移动，正排量式移液管柱塞150安装在底板112a上。

在又另一个示例中，马达116c(以下称作计量柱塞马达116c)可用于控制移液头110的移液管柱塞，以便精确地抽吸和/或分配液体。计量柱塞马达116c由板112f和112g支撑。计量柱塞马达116c驱动正时(或驱动)带118c(以下称作计量柱塞正时带118c)。例如，螺纹正时带滑轮/螺母(未示出)被安装在四个螺纹杆114中的每个螺纹杆上。因而，计量柱塞正时带118c被布置在四个正时带滑轮和马达驱动滑轮(未示出)上。当计量柱塞马达116c被激活时，由于螺纹正时带滑轮/螺母的旋转动作，板112f和112g(连同安装在其上的任何部件)沿着四个螺纹杆114一起向上或向下移动。即，板112f和112g一起离开或朝向底板112a移动，正排量式移液管柱塞150安装在底板112a上。

在所有情况下，螺纹正时带滑轮/螺母(未示出)是具有双重功能的定制部件。在第一功能中，螺纹正时带滑轮/螺母相对于正时(或驱动)带118的操作充当滑轮。在第二功能中，螺纹正时带滑轮/螺母相对于螺纹杆114充当螺母。因此，当正时(或驱动)带118旋转螺纹正时带滑轮/螺母时，螺纹正时带滑轮/螺母根据旋转方向沿着螺纹杆114向上或向下移动。

进一步地，相对于底板112a设置一个或更多个移液管吸头夹紧机构130(参见图22)，该底板112a位于移液头110的下部。即，相对于正排量式移液管吸头150中的每个正排量式移液管吸头设置一个移液管吸头夹紧机构130。例如，在8通道液体处理仪器100中，设置8个移液管吸头夹紧机构130。在另一个示例中，在96通道液体处理仪器100中，设置96个移液管吸头夹紧机构130。移液管吸头夹紧机构130中的每个移液管吸头夹紧机构用于耦接至(或抓握)其各自的正排量式移液管吸头150的接口部210(参见图22)，使得移液头110能够捕获和/或释放正排量式移液管吸头150。另外，移液管吸头夹紧机构130中的每个移液管吸头夹紧机构是零插入力机构。移液管吸头夹紧机构130的示例的更多细节在下文参考图22示出并描述。

进一步地，一个或更多个移液管柱塞夹紧机构140(参见图23A至图25B)被设置在移液头110的中心部中。即，相对于正排量式移液管吸头150中的每个正排量式移液管吸头设置一个移液管柱塞夹紧机构140。例如，在8通道液体处理仪器100中，设置8个移液管柱塞夹紧机构140。在另一个示例中，在96通道液体处理仪器100中，设置96个移液管柱塞夹紧机构140。移液管柱塞夹紧机构140中的每个移液管柱塞夹紧机构用于耦接至(或抓握)其各自的正排量式移液管吸头150的柱塞160(参见图16B、图17和图18)，使得移液头110能够致动柱塞160以用于抽吸和/或分配液体。另外，移液管柱塞夹紧机构140中的每个移液管柱塞夹紧机构是零插入力机构。

仍参考图6至图15，本公开的多通道液体处理仪器100的移液头110用于驱动移液管吸头夹紧机构130、移液管柱塞夹紧机构140和正排量式移液管吸头150的计量操作(例如，抽吸/分配操作)。进一步地，本公开的多通道液体处理仪器100表征为：(1)零插入力移液管吸头夹紧机构130和(2)零插入力移液管柱塞夹紧机构140。

现参考图16A、图16B、图17和图18，是用于抽吸和/或分配液体处理设备和/或系统中的液体的本公开的正排量式移液管吸头150和移液管柱塞160的示例的各自视图。例如，图16A示出了正排量式移液管吸头150的示例的立体图。图16B示出了移液管柱塞160的示例的立体图。进一步地，图17示出了正排量式移液管吸头150的剖视图，并且其中移液管柱塞160相对于正排量式移液管吸头150定位。

正排量式移液管吸头150包括接口部210和移液管吸头主体212。接口部210可以是例如通向移液管吸头主体212的开放筒型结构。因此，接口部210具有内壁220。正排量式移液管吸头150的接口部210可以被安装至例如移液头110的匹配部件(参见图21和图22)。流体通道214沿着移液管吸头主体212的长度延伸。在流体通道214的远端处存在开口216(参见图20)，通过开口216流体可以被抽吸和/或分配。另外，通向开口216的移液管吸头主体212的远端具有锥形吸头218(参见图20)。进一步地，容纳部(或空腔)222被设置在正排量式移液管吸头150的接口部210的下部。正排量式移液管吸头150可以由例如聚合物形成。正排量式移液管吸头150的示例的更多细节在下文中参考图19A和图19B示出并描述。

移液管柱塞160沿着正排量式移液管吸头150的内侧布置。移液管柱塞160包括柱塞上部232、柱塞定心部234以及包括远侧吸头部238的柱塞吸头236。柱塞上部232可以被安装至例如移液头110的匹配部件(参见图23A至图24B)。进一步地，柱塞定心部234可以被安装至正排量式移液管吸头150的接口部210的柱塞止挡容纳部(或空腔)222内，其中，柱塞止挡容纳部(或空腔)222被设计成接纳移液管柱塞160的柱塞定心部234。柱塞定心部234充当移液管柱塞160的“止挡”特征部。移液管柱塞160的柱塞吸头236和远侧吸头部238可被安装至正排量式移液管吸头150的移液管吸头主体212的流体通道214内。进一步地，柱塞吸头236的远侧吸头部238被设计成与正排量式移液管吸头150的流体通道214的远端处的开口216和锥形吸头218匹配并密封。

进一步地，图18示出了图17中所示的本公开的正排量式移液管吸头150的上部的剖视图。例如，图18示出了正排量式移液管吸头150的上部和正排量式移液管吸头150的移液管柱塞160的剖视图。在该视图中，描绘了正排量式移液管吸头150和移液管柱塞160的其他特征部。例如，正排量式移液管吸头150进一步包括沿着接口部210的内壁220的成组的竖直内壁特征部224。在一个示例中，正排量式移液管吸头150包括八个竖直内壁特征部224。竖直壁特征部224中的每个竖直壁特征部是沿着接口部210的内壁220形成的凸起或突出的竖直线特征部。

设置成组的竖直内壁特征部224以辅助将正排量式移液管吸头150的接口部210夹紧或匹配至液体处理仪器(未示出)的匹配部件(参见图21和图22)。例如，成组的竖直内壁特征部224可以通过增大用于将正排量式移液管吸头150保持在位的摩擦力来辅助，同时潜在地减小将正排量式移液管吸头150保持在位所需的给定力。

仍参考图18，移液管柱塞160进一步包括沿着柱塞上部232的外壁的成组的竖直外壁特征部233。在一个示例中，移液管柱塞160包括八个竖直外壁特征部233。竖直外壁特征部233中的每个竖直外壁特征部是沿着柱塞上部232的外壁形成的凸起或突出的竖直线特征部。

设置成组的竖直外壁特征部233以辅助将移液管柱塞160的柱塞上部232夹紧或匹配至液体处理仪器(未示出)的匹配部件(参见图23A至图25B)。例如，成组的竖直外壁特征部233可以通过增大用于将移液管柱塞160保持在位的摩擦力来辅助，同时潜在地减小将移液管柱塞160保持在位所需的给定力。

现参考图19A和图19B，分别是本公开的正排量式移液管吸头150的正排量式移液管吸头150的侧视图和剖视图。例如，图19B是沿着图19A的线A-A截取的剖视图。

现参考图20，图20是移液管柱塞160的远侧吸头部238相对于正排量式移液管吸头150的移液管吸头主体212的远侧吸头部的剖视图。移液管柱塞160的远侧吸头部238的圆化部240可被设计成与正排量式移液管吸头150的流体通道214的远端处的开口216和锥形吸头218匹配。例如，远侧吸头部238具有对应于流体通道214的锥形吸头218的锥形侧壁。进一步地，柱塞吸头236的远侧吸头部238的外部上边缘242被定尺寸成抵靠并沿着移液管吸头主体212的流体通道214的壁可滑动地密封。柱塞吸头236的远侧吸头部238的外部上边缘242提供了移液管柱塞160的“密封”环特性，该“密封”环特征部在最终磨损和泄漏之前可以在许多混合循环中保持可靠的。

当移液管柱塞160的远侧吸头部238和圆化部240被密封抵靠在正排量式移液管吸头150的流体通道214的远端处的开口216和锥形吸头218时，流体通道214的锥形吸头218与移液管柱塞160的远侧吸头部238的锥形侧壁之间可能仅存在非常小的空隙。在一个示例中，抽吸流体252能够被捕获在该小空隙内。正排量式移液管吸头150的有利特征是移液管柱塞160的远侧吸头部238的设计使空隙的尺寸最小化。因此，能够精确地保持被抽吸和/或分配的液体体积。此外，正排量式移液管吸头150能够用于基本上任何液体类别范围。

图20示出了正排量式移液管吸头150在使用时的示例。在一个示例中，图20示出了移液管柱塞160被抽出以及抽吸流体252被吸入至正排量式移液管吸头150的移液管吸头主体212的流体通道214内。在另一示例中，图20示出了移液管柱塞160被推动以及分配流体252被推出正排量式移液管吸头150的移液管吸头主体212的流体通道214。

在标准排气移液管吸头中，诸如温度、大气压力、比重和溶液的粘度等的因素可能影响排气移液管的性能。相比之下，正排量式移液管可用于精确地移取非常粘稠的、挥发性的、热的或冷的、或腐蚀性的样品。本公开的正排量式移液管吸头150和移液管柱塞160是正排量式移液管的示例。

现参考图21，是用于与本公开的正排量式移液管吸头150的正排量式移液管吸头150一起使用的移液管吸头夹头300的示例的立体图。移液管吸头夹头300可以包括例如上环板310和夹头卡盘部312，该夹头卡盘部312用于安装在正排量式移液管吸头150的接口部210内部。进一步地，移液管吸头夹头300的夹头卡盘部312具有锯齿状特征部314以增加对正排量式移液管吸头150的接口部210的摩擦，例如，如图22所示。

现参考图22，移液管吸头夹头300是移液管吸头夹紧机构130的特征部件。进一步地，图22示出了正排量式移液管吸头150相对于图21所示的移液管吸头夹头300的透视图。通常，“夹头”是可以扩展和/或收缩的分段带或套筒。移液管吸头夹头300的夹头卡盘部312设计成夹紧在围绕卡盘的任何构件上。例如，移液管吸头夹头300的夹头卡盘部312是用于安装在正排量式移液管吸头150的接口部210内的分段带或套筒。移液管吸头夹头300的夹头卡盘部312被设计成抵靠正排量式移液管吸头150的接口部210的内壁220来扩展和锁定。即，当处于锁定位置时，夹头卡盘部312(或夹紧卡盘)夹紧到正排量式移液管吸头150的围绕夹头卡盘部312的接口部210上。进一步地，正排量式移液管吸头150的接口部210的成组的竖直内壁特征部224和/或移液管吸头夹头300的锯齿状特征部314可用于辅助将正排量式移液管吸头150的接口部210夹紧或匹配至移液管吸头夹头300的夹头卡盘部312。

移液管吸头夹紧机构130是零插入力移液管吸头夹紧机构。移液管吸头夹紧机构130包括移液管吸头夹头300和移液管吸头锁定机构350。移液管吸头锁定机构350可以包括例如上环板352和用于安装在移液管吸头夹头300的夹头卡盘部312内部的中空套筒部354。例如，当中空套筒部354安装在移液管吸头夹头300的夹头卡盘部312内部时，夹头卡盘部312抵靠正排量式移液管吸头150的接口部210的内壁220来扩展。相比之下，当中空套筒部354从移液管吸头夹头300的夹头卡盘部312抽出时，夹头卡盘部312缩回并且相对于正排量式移液管吸头150的接口部210变得松动。

相对于在移液头110中利用多个移液管吸头夹紧机构130，移液头110可以包括带有或不带有弹簧的某些浮动机构(未示出)，以避免相对于操作多个移液管吸头夹紧机构130的过度约束问题。进一步地，为了长的使用期限以及容易组装，移液头110可以包括相对于移液管吸头夹紧机构130中的每个移液管吸头夹紧机构的某些自定心机构。

现参考图23A和图23B，图23A是柱塞夹头400的侧视图，而图23B是沿着图23A的线A-A截取的柱塞夹头400的剖视图。柱塞夹头400用于与本公开的正排量式移液管吸头150的移液管柱塞160一起使用。柱塞夹头400可以包括例如轴部410和用于围绕移液管柱塞160的柱塞上部232安装的夹头卡盘部412。进一步地，图24A示出了移液管柱塞160的夹头卡盘部412的立体图，图24B是移液管柱塞160相对于柱塞夹头400的夹头卡盘部412的剖视图。

柱塞夹头400的夹头卡盘部412被设计成围绕卡盘内的任何构件夹紧。例如，柱塞夹头400的夹头卡盘部412是用于围绕移液管柱塞160的柱塞上部232安装的分段带或套筒。柱塞夹头400的夹头卡盘部412被设计成抵靠移液管柱塞160的柱塞上部232的外壁来锁定(参见图24B)。即，当处于锁定位置时，夹头卡盘部412(或夹紧卡盘)夹紧到移液管柱塞160的柱塞上部232上，柱塞上部232位于夹头卡盘部412内。进一步地，移液管柱塞160的柱塞上部232的成组的竖直外壁特征部233可用于辅助将柱塞上部232夹紧或匹配至柱塞夹头400的夹头卡盘部412。

现参考图25A和图25B，柱塞夹头400是移液管柱塞夹紧机构140的特征部件。移液管柱塞夹紧机构140是零插入力移液管柱塞夹紧机构。移液管柱塞夹紧机构140包括柱塞夹头400和移液管柱塞锁定机构450。移液管柱塞锁定机构450可以包括例如上环板452和用于围绕包括夹头卡盘部412的柱塞夹头400安装的中空套筒部454。例如，当中空套筒部454围绕柱塞夹头400的夹头卡盘部412向下滑动时，夹头卡盘部412抵靠(夹紧)移液管柱塞160的柱塞上部232而闭合。相比之下，当中空套筒部454从柱塞夹头400的夹头卡盘部412抽出时，夹头卡盘部412释放移液管柱塞160的柱塞上部232。

图25A和图25B示出了成对的移液管柱塞夹紧机构140，该成对的移液管柱塞夹紧机构140相对于两个板(456A和456B)安装并且在两个板(456A和456B)之间具有两个弹簧458。例如，上板456A保持固定，而每个弹簧458向以可滑动(浮动)的方式穿过下板456B的相应的移液管柱塞锁定机构450提供弹簧力。进一步地，柱塞夹头400的上端固定至上板456A。因此，柱塞夹头400相对于上板456A保持固定，而移液管柱塞锁定机构450和下板456B能够相对于上板456A移动。因此，移液管柱塞锁定机构450能够相对于柱塞夹头400移动。

例如，图25A示出了处于非夹紧状态的移液管柱塞夹紧机构140。在图25A中，将下板456B朝向上板456A向上拉动，同时压缩两个弹簧458。在该状态下，移液管柱塞锁定机构450的中空套筒部454被拉起并离开柱塞夹头400的夹头卡盘部412，这允许柱塞夹头400打开或扩展。在该状态下，移液管柱塞160可安装到柱塞夹头400内或从柱塞夹头400移除。

相比之下，图25B示出了处于夹持状态的移液管柱塞夹紧机构140。在图25B中，两个弹簧458的弹簧力推动下板456B和移液管柱塞锁定机构450离开上板456A。在该状态下，中空套筒部454围绕柱塞夹头400的夹头卡盘部412向下推动，这导致柱塞夹头400闭合或收缩。在该状态下，柱塞夹头400被夹紧到移液管柱塞上。

移液管柱塞夹紧机构140使用弹簧458来独立地设置锁定预加载，使得每个移液管柱塞夹紧机构140能够独立地处理从一个移液管柱塞160到下一个移液管柱塞160的任何不同的柱塞尺寸。

在本公开的多通道液体处理仪器100的移液头110中的本公开的正排量式移液管吸头150的操作中，正排量式移液管吸头150保持固定，而移液管柱塞160可相对于正排量式移液管吸头150被致动以用于抽取和/或分配液体。本公开的正排量式移液管吸头150的益处在于正排量式移液管吸头150被设计成经由移液管吸头夹紧机构130来操纵。在一个示例中，用于正排量式移液管吸头150的移液管吸头夹紧机构130表征为移液管吸头夹头300，例如，如图21和图22所示。同样地，移液管柱塞160被设计成经由移液管柱塞夹紧机构140来操纵。在一个示例中，用于正排量式移液管吸头150的移液管柱塞夹紧机构140表征为柱塞夹头400，例如，如图23A至图25B所示。

现参考图26，是使用本公开的移液头110的方法500的示例的流程图，该移液头110包括用于抽吸和/或分配液体的正排量式移液管吸头130的布置。方法500可以在图1至图5中所示的多通道液体处理仪器100的控制下执行。方法500可以包括但不限于以下步骤。

在步骤510中，提供一种包括用于抽吸和分配液体的正排量式移液管吸头的布置的移液头。例如，包括用于抽吸和分配液体的正排量式移液管吸头150的布置的移液头110设置在例如图1至图5所示的多通道液体处理仪器100中。例如，移液头110在图6至图15中示出。

在步骤515中，使用移液管柱塞夹紧机构夹紧移液管柱塞。例如，使用移液头110的移液管柱塞夹紧机构140(例如，如图25A和图25B所示)夹紧移液管柱塞160。

在步骤520中，使用移液管吸头夹紧机构将移液管吸头夹紧至移液头。例如，使用移液头110的移液管吸头夹紧机构130(例如，如图22所示)来夹紧正排量式移液管吸头150。

在步骤525中，使用包括正排量式移液管吸头的布置的移液头来执行液体抽吸和/或分配的操作。例如，使用包括正排量式移液管吸头150的布置的移液头110来执行液体抽吸和/或分配的操作。

遵循长期存在的专利法惯例，术语“一个(a)”、“一种(an)”和“该(the)”在用于本申请(包括权利要求书)中时是指“一个或更多个”。因此，例如，参考“主题(a subject)”包括多个主题，除非上下文明显相反(例如，多个主题)，等等。

贯穿本说明书和权利要求书，除非上下文另外要求，否则术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”和“包括(comprising)”以非排他的意义使用。同样，术语“包括(include)”及其语法变体旨在是非限制性的，使得在列表中项目的列举并不排除能够被替换或添加至所列项目的其他类似项目。

出于本说明书和所附权利要求的目的，除非另外指明，所有表示量值、大小、尺寸、比例、形状、配方、参数、百分比、数量、特征的数值，以及在说明书和权利要求书中使用的其他数值，应理解为在所有情况下被术语“约(about)”修饰，即使术语“约”可能不明确地与值、量值或范围一起出现。因此，除非相反地指出，在以下说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数不是并且无需是精确的，而是根据需要可以是近似的和/或更大或更小，反映公差、转换因子，舍入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素，这取决于由本公开主题寻求获得的期望特性。例如，当提及值时，术语“约”能够意指涵盖以下变化：在一些实施例中±100％，在一些实施例中±50％，在一些实施例中±20％，在一些实施例中±10％，在一些实施例中±5％，在一些实施例中±1％，在一些实施例中±0.5％，并且在一些实施例中±0.1％，因此，此种变化适合于执行本公开的方法或采用本公开的组合物。

进一步地，当与一个或更多个数字或数值范围结合使用时，术语“约”应理解为是指所有此类数字，包括范围内的所有数字并且通过延伸高于和低于所阐述的数值的边界来修饰该范围。通过端点对数值范围的列举包括所有数字，例如全整数，包括包含在该范围内其分数，(例如，1至5的列举包括1、2、3、4、和5，以及其分数，例如1.5、2.25、3.75、4.1等)以及在该范围内的任何范围。

尽管出于清楚理解的目的，已经通过说明和示例的方式详细描述了前述主题，但是本领域技术人员将理解，能够在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。