專利名稱：多井容器處理系統(tǒng)、系統(tǒng)部件和相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及多井容器的處理，在該處理中諸如流體之類材料從這些容器中移出和/或分配進(jìn)入這些容器。
背景技術(shù)：
多井容器迅速地變成在許多現(xiàn)代制藥發(fā)明和開發(fā)過程中使用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，包括各種生化和細(xì)胞試驗(yàn)。例如，無(wú)數(shù)普通的細(xì)胞試驗(yàn)步驟并行地在多井容器中按序?qū)嵤?。這些試驗(yàn)步驟包括諸如分配和移除細(xì)胞培養(yǎng)介質(zhì)，洗滌細(xì)胞，用候選藥物對(duì)細(xì)胞按劑量給藥，培養(yǎng)細(xì)胞繁殖，和探測(cè)細(xì)胞反應(yīng)的步驟。這些篩選候選物方法的優(yōu)點(diǎn)包括相對(duì)于過去方法顯著地提高產(chǎn)量。由于許多這些試驗(yàn)在不斷改進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)施，產(chǎn)量甚至還可以進(jìn)一步提高。
在多井容器中實(shí)施普通類型試驗(yàn)的更加具體例子包括有關(guān)信號(hào)變換、細(xì)胞粘合、細(xì)胞壞死、細(xì)胞遷移、GPCR、細(xì)胞滲透、神經(jīng)末梢/配合體試驗(yàn)、和細(xì)胞生長(zhǎng)/增殖。關(guān)于涉及這些和其它試驗(yàn)并且牽涉多井容器的另外細(xì)節(jié)在下列文獻(xiàn)中有描述，例如，Parker等人(2000)″Development of high throughput screening assays usingfluorescence polarizationnuclear receptor-ligand binding and kinase/phosphataseassays，″J.Biomolecular Screening5(2)77-88，Asa(2001)″Automating cellpermeability assays，″Screening136-37，Norrington(1999)″Automation of the drugdiscovery process，″Innovations in Pharmaceutical Technology1(2)34-39，F(xiàn)ukushima等人(2001)″Induction of reduced endothelial permeability to horseradish peroxidaseby factor(s)of human astrocytes and bladder carcinoma cellsdetection in multi-wellcontainer culture，″Methods Cell Sci.23(4)211-9，Neumayer(1998)″FluorescenceELISA，a comparison between two fluorogemc and one chromogenic enzymesubstrate，″BPI10(Nr.5)，Graeff等人(2002)″A novel cycling assay for nicotinic acid-adenine dinucleotide phosphate with nanomolar sensitivity，″Biochem J.367(Pt 1)163-8，Rogers等人(2002)″Fluorescence detection of plant extracts that affect neuronalvoltage-gated Ca2+channels，″Eur.J.Pharm.Sci.15(4)321-30，以及Rappaport等人(2002)″New perfluorocarbon system for multilayer growth of anchorage-dependentmammalian cells，″Biotechniques32(1)142-51，以上均各自參考引用。
許多以上涉及的規(guī)程包括一些步驟，其中材料被分配進(jìn)入設(shè)置在多井容器中的井和/或從井中移出。為說明起見，某一細(xì)胞ELISA試驗(yàn)牽涉從井中移出溶劑或其它流體材料，其中細(xì)胞保持粘著在井的側(cè)部和/或底部。此后，新的流體分配進(jìn)入井內(nèi)，例如清洗細(xì)胞之類。過去存在用來(lái)從井內(nèi)移出這些流體材料的裝置通常利用具有從井內(nèi)吸去流體的尖端的注射器或真空泵。這些技術(shù)通常涉及將尖端插入分布在井中的流體以便吸取，常常使相繼各次吸取之間裝置的尖端的清洗成為必要以便盡量減少多井容器中各井之間的交叉污染。為說明起見，各井之間交叉污染的一個(gè)來(lái)源可以在這些過程中發(fā)生，即當(dāng)一組井上的流體粘附在這些尖端的外表面并且轉(zhuǎn)移到另一組井上。與這些方法相關(guān)的經(jīng)常性的尖端清洗顯著地限制試驗(yàn)的產(chǎn)量。
從以上所說，很明顯需要一些另外的裝置、系統(tǒng)、和方法能夠用于從多井容器和/或其它多井容器中移出流體和/或其它材料。例如，希望從多井容器中移出材料，除此之外，既盡量減少這些容器的井之間的交叉污染又減少在材料移出步驟之間實(shí)施裝置清洗步驟的數(shù)目。相對(duì)于那些采用過去存在的裝置和方法實(shí)施的過程，這些屬性顯著改進(jìn)產(chǎn)量、靈活性和試驗(yàn)的質(zhì)量或其它牽涉多井規(guī)格的過程。一旦完全閱讀了下面的描述，本發(fā)明的這些和多種另外的特征將會(huì)變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供多井容器處理系統(tǒng)和系統(tǒng)部件。例如本發(fā)明提供流體移出頭，它能夠用來(lái)從諸如微型井板、反應(yīng)塊之類的多井容器中移出流體材料。本發(fā)明的流體移出頭包括尖端，其構(gòu)造成可以盡量減少當(dāng)從容器移出流體時(shí)各井之間的交叉污染。通常，這些流體移出頭包括在本發(fā)明系統(tǒng)部件以內(nèi)。這里描述的系統(tǒng)可以用來(lái)實(shí)施例如井的清洗或清潔步驟、各種試驗(yàn)、和其它過程，其產(chǎn)量相對(duì)于使用許多過去存在的系統(tǒng)所施行的過程優(yōu)越。本發(fā)明也提供從多井容器中移出流體的方法和套件，該套件包括在此描述的流體移出頭。
在一方面，本發(fā)明提供一種流體移出頭，包括至少一個(gè)包含至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口的尖端，該入口與出口連通。尖端構(gòu)造成，當(dāng)尖端設(shè)置在選定多井容器的井內(nèi)或靠近其開口時(shí)，設(shè)置在尖端外表面及井側(cè)面、和/或尖端外表面及井開口之間的空間形成通氣開口。當(dāng)尖端設(shè)置在井內(nèi)或靠近井的開口時(shí)，設(shè)置在尖端外表面及井側(cè)面、和/或尖端外表面及井開口之間的空間通常包括1毫米或小于1毫米的距離。此外，當(dāng)尖端定位在設(shè)置在井內(nèi)剩余流體表面上方并且對(duì)尖端施加一選定的負(fù)壓力時(shí)，負(fù)壓力通過通氣開口抽吸空氣，造成從尖端和從井的側(cè)面移出粘附的流體。
本發(fā)明的流體移出頭包括各種實(shí)施例。例如，流體移出頭通常包括至少一個(gè)本體結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，彈性聯(lián)接件將尖端與本體結(jié)構(gòu)聯(lián)接。可選地，本體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)總管，例如制造在本體結(jié)構(gòu)內(nèi)部。為進(jìn)一步闡明，本體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)空腔，其中在某些實(shí)施例中尖端延伸進(jìn)入空腔0.1毫米或大于0.1毫米?？蛇x地，本體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)尖端夾持器和至少一個(gè)接口底座，它們聯(lián)接在一起形成空腔。尖端夾持器一般夾持尖端，而接口底座通常包括至少一個(gè)具有設(shè)置在其中的通道，該通道與空腔連通。在某些實(shí)施例中，尖端和/或接口底座用合金或金屬物質(zhì)(例如不銹鋼，陽(yáng)極化鋁等)制成，而尖端夾持器用聚合物材料制成。通常，空腔和通道的表面基本上是光滑的，例如盡量減少污染細(xì)胞生長(zhǎng)或其它污染積累的風(fēng)險(xiǎn)，否則如果這些表面具有裂縫或其它瑕疵這些污染將會(huì)發(fā)生。此外，本體結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)形成空腔的至少一部分的表面可選地向通道傾斜，例如協(xié)助移出的流體流向通道。在某些實(shí)施例中，流體移出頭構(gòu)造成可以基本上同時(shí)地從多個(gè)多井容器中移出流體。通常，流體移出頭包括至少兩個(gè)隔開一定距離的尖端，該距離基本上對(duì)應(yīng)于設(shè)置在多井容器中的至少兩個(gè)井之間的距離。在這些實(shí)施例中的一些方案，尖端構(gòu)造成可以從包括例如6、12、24、48、96、192、384、768、1536或更多井的多井容器中移出流體。
在另一方面，本發(fā)明提供一種多井容器處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括a)至少一個(gè)包括至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口的尖端。入口與出口連通。尖端構(gòu)造成，當(dāng)尖端設(shè)置在多井容器某一選定的井中時(shí)，設(shè)置在尖端外表面及井側(cè)面、和/或尖端外表面及井開口之間的空間形成通氣開口。該系統(tǒng)也包括b)至少一個(gè)負(fù)壓力源(例如泵之類)，可操作地連接在尖端的出口上。此外，該系統(tǒng)還包括c)至少一個(gè)可操作地連接在處理系統(tǒng)上的控制器。例如，控制器通常包括至少一臺(tái)計(jì)算機(jī)?？刂破鳂?gòu)造成可以實(shí)施i)在井中降低尖端到第一位置，該第一位置低于井中流體表面，同時(shí)對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力，其中尖端以快于流體從井中由于負(fù)壓力而移出的速率降低，和/或降低尖端到井中的第一位置，然后對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力，和ii)將尖端升高到在井中或靠近井的開口的第二位置，該第二位置處于井中剩余流體表面上方。控制器也可以構(gòu)造成實(shí)施iii)對(duì)于尖端施加第二負(fù)壓力，該第二負(fù)壓力大于第一負(fù)壓力，其中施加第二負(fù)壓力將從通氣開口抽吸空氣，導(dǎo)致從尖端和井的側(cè)壁移出粘附的流體。
本發(fā)明系統(tǒng)中利用的尖端包括各種實(shí)施例。在某些實(shí)施例中，例如，入口和出口通過至少一個(gè)設(shè)置在尖端中的通道互相連通。通道一般包括至少50μm或大于50μm的截面尺寸，例如防止細(xì)胞或流體中其它材料當(dāng)這些流體從井中多井容器中移出時(shí)阻礙通道。當(dāng)尖端設(shè)置在井中或靠近井的開口時(shí)，設(shè)置在尖端外表面及井側(cè)面、和/或尖端外表面及井開口之間的空間包括1mm或小于1mm的距離。可選地尖端包括一個(gè)從下列形狀選定的截面例如規(guī)則n邊多邊形，不規(guī)則n邊多邊形，三角形，正方形，矩形，梯形，圓形，橢圓形等等。在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)閥(例如，電磁閥等)流體地與尖端連通。該閥一般構(gòu)造成為可以調(diào)節(jié)從負(fù)壓力源流出的壓力。在某些實(shí)施例中，例如，閥可操作地連接在控制器上，而實(shí)施壓力的調(diào)節(jié)。
在某些實(shí)施例中，流體移出頭包括尖端。在一些實(shí)施例中流體移出頭包括至少一個(gè)本體結(jié)構(gòu)?？蛇x地，彈性聯(lián)接件將尖端聯(lián)接在本體結(jié)構(gòu)上，例如如果在系統(tǒng)操作中尖端不注意地接觸多井容器則盡量減少對(duì)系統(tǒng)部件和多井容器的損壞。在某些實(shí)施例中，本體結(jié)構(gòu)至少包括一個(gè)總管，例如可以基本上同時(shí)地從多井容器的多井中移出流體。在某些實(shí)施例中，流體移出頭包括至少兩個(gè)尖端，它們隔開的距離可以使其同時(shí)配合在多井容器的單井中，例如使流體可以通過兩尖端從井中移出。通常，流體移出頭包括至少兩個(gè)隔開距離的尖端，該距離基本上相當(dāng)于設(shè)置在多井容器中至少兩個(gè)井之間的距離。為說明起見，尖端可選地構(gòu)造成為可以從例如6、12、24、48、96、192、384、768、1536或更多井的多井容器中移出流體。在某些實(shí)施例中，尖端延伸進(jìn)入流體移出頭本體結(jié)構(gòu)的空腔中0.1mm或大于0.1mm，例如以防止被移出的流體從空腔通過出口返回尖端?？蛇x地，流體移出頭構(gòu)造成為可以基本同時(shí)地從多個(gè)多井容器中移出流體。
通常，至少一條管子可操作地連接負(fù)壓力源到出口。在一些實(shí)施例中，負(fù)壓力源包括至少一個(gè)總管，從而例如負(fù)壓力源可在多個(gè)可操作地連接的管子中施加負(fù)壓力。負(fù)壓力源通常構(gòu)造成在各個(gè)入口處以0.1立方英尺/分鐘的流量施加至少28.5英寸汞柱的第一負(fù)壓力。此外，負(fù)壓力源也通常構(gòu)造成在各個(gè)入口處以至少5倍于各入口處的第一負(fù)壓力的流量來(lái)施加第二負(fù)壓力。
本發(fā)明的多井容器處理系統(tǒng)還可選地包括一個(gè)或多個(gè)其它部件。在某些實(shí)施例中，例如，系統(tǒng)包括一個(gè)連接在尖端上的收集器。該收集器一般構(gòu)造成為可以收集從多井容器上移出的廢棄流體。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)機(jī)器人夾持部件，其構(gòu)造成可以?shī)A持多井容器和將其在多井容器處理系統(tǒng)的諸部件之間和/或在多井容器處理系統(tǒng)及另一位置之間轉(zhuǎn)移?？蛇x地，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)多井容器存儲(chǔ)部件，該部件構(gòu)造成為可以存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)多井容器。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)培育部件，其構(gòu)造成容許培育一個(gè)或多個(gè)多井容器。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)探測(cè)部件，其構(gòu)造成容許探測(cè)設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)多井容器中的一個(gè)或多個(gè)井內(nèi)產(chǎn)生的可探測(cè)信號(hào)。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)定位部件，其構(gòu)造成容許相對(duì)于尖端定位一個(gè)或多個(gè)多井容器。可選地，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)移部件，該部件構(gòu)造成為可以相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)移尖端和/或轉(zhuǎn)移至少另一系統(tǒng)部件。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)清潔部件，其構(gòu)造成可以清潔尖端和/或至少一個(gè)其它系統(tǒng)部件。
為進(jìn)一步說明，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中該系統(tǒng)包括至少一個(gè)分配部件，其構(gòu)造成可以分配一種或多種流體進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)多井容器的一個(gè)或多個(gè)井內(nèi)。在這些實(shí)施例中，分配部件通常包括至少一個(gè)與在一個(gè)或多個(gè)多井容中設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)井對(duì)準(zhǔn)的分配器，當(dāng)多井容器設(shè)置在分配器附近時(shí)。該分配器的一般構(gòu)造成可以將一種或多種流體分配進(jìn)入井內(nèi)。在某些實(shí)施例中，分配器與井的垂直軸線成為一個(gè)角度，例如當(dāng)流體從分配器分配時(shí)，它們將接觸井的側(cè)壁，而不是直接接觸粘附在井底部的細(xì)胞以盡量減少細(xì)胞破壞。在某些實(shí)施例中，該分配部件構(gòu)造成基本上可以分配流體進(jìn)入多個(gè)多井容器。
在還有另一方面，本發(fā)明涉及一種從多井容器的井內(nèi)移出流體的方法。該方法包括a)提供至少一個(gè)包括至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口的尖端，其入口與出口連通，其中尖端具有的橫截面尺寸小于井的橫截面尺寸，從而當(dāng)尖端定位在井中或靠近井的開口時(shí)，在尖端和井側(cè)壁、和/或尖端和井開口之間設(shè)置的空間中形成通氣開口。該方法也包括b)降低尖端到井內(nèi)第一位置，該第一位置低于流體的表面，同時(shí)對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力，其中尖端降低的速率快于從井內(nèi)由負(fù)壓力移出流體的速率，或者降低尖端到井中的第一位置，然后對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力。在某些實(shí)施例中，第一負(fù)壓力包括在入口0.1立方英尺/分鐘或大于0.1立方英尺/分鐘的流量。該方法也包括c)提高尖端到井中或靠近井的開口的第二位置，該第二位置處于井中剩余流體表面上方。此外，該方法也包括d)對(duì)尖端施加第二負(fù)壓力，該第二負(fù)壓力大于第一負(fù)壓力，其中施加第二負(fù)壓力將通過通氣開口抽吸空氣，導(dǎo)致粘附的流體從尖端的外表面和井側(cè)壁上移出。在某些實(shí)施例中，第二負(fù)壓力包括在入口0.5立方英尺/分鐘或大于0.5立方英尺/分鐘的流量?？蛇x地，第二負(fù)壓力包括在入口至少比第一負(fù)壓力大5倍的流量?？蛇x地，該方法包括在多井容器的至少另一井內(nèi)重復(fù)b)到d)的步驟。在某些實(shí)施例中，該方法包括分配至少另一種附加的流體(例如清潔劑)進(jìn)入井中。在這些實(shí)施例中，附加的流體可選地在接觸井的底部表面或設(shè)置在井中的其它材料以前先接觸井的側(cè)壁，以盡量減少由于分配附加流體進(jìn)入第一井所引起的其它材料的攪動(dòng)。


圖1A示意地顯示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體移出頭的仰視立體圖。
圖1B示意地顯示通過圖1A流體移出頭的側(cè)截面圖。
圖1C示意地顯示圖1A中流體移出頭局部的透視主視圖。
圖1D示意地闡明設(shè)置在多井容器的井內(nèi)的圖1A中流體移出頭尖端的俯視立體圖。
圖1E示意地顯示設(shè)置在多井容器的井內(nèi)的圖1A中流體移出頭尖端的橫截面圖。
圖1F示意地顯示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體移出頭的俯視立體圖。
圖1G示意地闡明圖1F中流體移出頭的尖端夾持器的俯視立體圖。
圖1H示意地闡明圖1F中流體移出頭的接口底座的俯視立體圖。
圖2A示意地闡明多井容器處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。
圖2B示意地顯示圖2A中系統(tǒng)的流體移出頭和分配頭的詳細(xì)俯視立體圖。
圖2C示意地顯示圖2A中系統(tǒng)的流體移出頭和分配頭的詳細(xì)仰視立體圖。
圖3示意地闡明多井容器處理系統(tǒng)另一實(shí)施例的立體圖。
圖4示意地闡明用于從多井容器中移出流體的系統(tǒng)代表性例子，其中可以包含本發(fā)明的各方面。
圖5為顯示一種按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例從多井容器移出流體方法的流程圖。
圖6A-D示意地闡明按照本發(fā)明一些實(shí)施例從多井容器中移出流體某些方法的各方面。
具體實(shí)施例方式
I.定義在詳細(xì)說明本發(fā)明之前，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于幾個(gè)特定實(shí)施例。還應(yīng)理解，本文中所用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了描述幾個(gè)特定實(shí)施例，而不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。若無(wú)另外指明，本文中的單位、文獻(xiàn)編號(hào)、以及符號(hào)都符合國(guó)際單位制(SI)所建議的形式。數(shù)字的范圍包括定義范圍的數(shù)字在內(nèi)。還有，若無(wú)另外的定義，本文中所用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)的含義與一般地熟悉本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的人通常理解的含義相同。下面定義的各個(gè)術(shù)語(yǔ)以及它們的語(yǔ)法上的變態(tài)都將被以本說明書為準(zhǔn)給予其全面的更充分的定義。
術(shù)語(yǔ)“底”是指在把一個(gè)裝置或系統(tǒng)、或裝置的部件或系統(tǒng)的部件定向?yàn)樵O(shè)計(jì)姿態(tài)或預(yù)定的工作姿態(tài)時(shí)它們的最低點(diǎn)、最低層面、最低表面、或最低部分。
當(dāng)流體可以轉(zhuǎn)移位置時(shí)，例如通過尖端從入口到出口(例如在施加壓力下)，流體移出頭尖端入口與尖端出口“連通”。
術(shù)語(yǔ)“對(duì)應(yīng)”，就一個(gè)裝置和系統(tǒng)的元件和部件而言，其是指幾個(gè)元件和部件構(gòu)造成互相之間一起執(zhí)行功能。在某些實(shí)施例中，例如，流體移出頭包括多個(gè)尖端，它們互相隔開一定距離，該距離對(duì)應(yīng)于設(shè)置在多井容器中各井之間的距離，使流體可以通過流體移出頭的尖端同時(shí)從這些井中移出。
尖端設(shè)置在“靠近(多井容器的一個(gè)井的)開口”，此時(shí)尖端(包括入口)的底部端接觸一個(gè)平面，該平面包括井的開口或者處于平面上一定距離，而容許在尖端和井的開口(例如開口邊緣)之間形成通氣開口。
術(shù)語(yǔ)“頂”是指在把一個(gè)裝置或系統(tǒng)、或裝置的部件或系統(tǒng)的部件定向?yàn)榈湫偷脑O(shè)計(jì)姿態(tài)或預(yù)定的工作姿態(tài)時(shí)，諸如在定位物品儲(chǔ)存模塊、儲(chǔ)存物品等等時(shí)，它們的最高點(diǎn)、最高層面、最高表面、或最高部分。
II.流體移出頭雖然本發(fā)明將參照幾個(gè)特定實(shí)施例描述，該描述僅供闡明發(fā)明之用而并不認(rèn)為限制這一發(fā)明。本行業(yè)熟練人士可以對(duì)在此描述的本發(fā)明各實(shí)施例作出變型而不致偏離如所附權(quán)利要求所定義的發(fā)明范圍。應(yīng)該在此指出，為更好理解起見，在各附圖中某些相似部件采用相似參考字母和/或數(shù)字標(biāo)識(shí)。
概括而言，本發(fā)明的流體移出頭基本上可以在任何當(dāng)流體或其它材料需要可靠地從多井容器的井中移出時(shí)使用。這些裝置可以避免許多與過去存在的裝置相關(guān)的問題，包括在各井之間交叉污染。在流體移出頭的尖端清洗以前，流體可以從多井容器的許多井中移出，因?yàn)樵趶碾S后幾組井中移出流體以前，粘附的流體可以通常從尖端移出。相對(duì)于采用過去存在的裝置達(dá)到的循環(huán)時(shí)間而言，這可以顯著地減少用于從多井容器中移出流體的循環(huán)時(shí)間，特別是多數(shù)過去存在的裝置在每一循環(huán)中需要清洗多次。
最初參考圖1A和1B，示意地說明本發(fā)明流體移出頭實(shí)施例的各種視圖。更具體地，圖1A示意地顯示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體移出頭100的仰視立體圖，而圖1B示意地顯示通過仰視立體圖的流體移出頭100的側(cè)截面。如圖所示，流體移出頭100包括尖端112，各尖端包括與出口104連通的入口102。在所顯示的實(shí)施例中，各入口102連通單獨(dú)的出口104。可選地，本發(fā)明的流體移出頭制造成為多個(gè)入口與同一出口連通。就是說，流體移出頭可選地制造成為包括一個(gè)或多個(gè)總管。當(dāng)出口104可操作地通過空腔103和接口105連接(例如通過柔性管子或其它管路)到一個(gè)或多個(gè)負(fù)壓力源(未示)時(shí)，流體移出頭110的尖端112構(gòu)造成為可以從設(shè)置在多井容器中的各井移出流體。也如所示，尖端112、空腔103、和接口105一起形成一個(gè)總管，使抽入尖端112的入口102的流體趨向接口105。此外，尖端112延伸進(jìn)入本體結(jié)構(gòu)114的空腔103，例如以防止移出的流體從空腔103通過出口104移動(dòng)返回到尖端112。在這些實(shí)施例中，尖端通常延伸進(jìn)入這些空腔約0.1毫米或大于0.1毫米，并且更通常為約1毫米或大于1毫米(例如，約2毫米、約3毫米、約4毫米、約5毫米、或更多)。
還如圖1A和1B所示，流體移出頭100也包括安裝支架106，該支架包括通孔108，通過該通孔插入螺釘、螺栓、鉚釘或其它緊固件以便固定流體移出頭100到另外的裝置或系統(tǒng)部件上，諸如可以相對(duì)于多井容器、流體移出頭清洗部件等移動(dòng)流體移出頭100的移動(dòng)臂之類。在此還涉及其它固定流體移出頭到其它裝置或系統(tǒng)部件的方法(例如，粘合、粘結(jié)、焊接、夾緊等)，或在本行業(yè)中是眾所周知的其它方式。在某些實(shí)施例中，流體移出頭與其他系統(tǒng)部件制成整體。以下將更詳細(xì)描述系統(tǒng)。
在圖1A和1B示意地描述的系統(tǒng)中，流體移出頭100的尖端112從流體移出頭100的本體結(jié)構(gòu)114延伸。尖端112為典型的具有通道或設(shè)置在其中其它空腔的真空尖端之類。可選地，尖端制成為流體移出頭的整體部件(例如，作為單獨(dú)的模制件)或作為流體移出頭的單獨(dú)部件，在裝置組裝時(shí)定位在單獨(dú)制造的流體移出頭本體結(jié)構(gòu)上。制造技術(shù)將在以下描述。如圖所示，尖端112示意地表示為單獨(dú)部件。
在一些實(shí)施例中，尖端彈性地通過具有選定的撓性或張力的彈性聯(lián)接件聯(lián)接到本體結(jié)構(gòu)上，例如顧及井與井或容器與容器之間的變化，并且當(dāng)它們?cè)诹黧w移出過程中接觸時(shí)，防止尖端和/或多井容器損壞?；旧先魏晤愋偷膹椥月?lián)接件均適合于在這些實(shí)施例中使用。示范性彈性聯(lián)接件包括彈簧、彈性材料和其它可壓縮固體和/或流體。為進(jìn)一步說明，圖1C示意地顯示流體移出頭100局部的透明主視圖，其中尖端112通過彈性聯(lián)接件118彈性地聯(lián)接在本體114上。在某些實(shí)施例中，彈性聯(lián)接件118不包括在流體移出頭100中。在這些實(shí)施例中，例如，彈性可選地設(shè)計(jì)在其它裝置或系統(tǒng)部件之中，其中流體移出頭100固定在該系統(tǒng)部件上和/或固定在多井容器定位部件上。
還有如圖1D和1E所示，通氣開口125形成在尖端112外表面(當(dāng)尖端設(shè)置112設(shè)置在井127中或者靠近其開口時(shí))和多井容器129井127側(cè)壁之間設(shè)置的空間中。在操作中，當(dāng)有負(fù)壓力源施加在定位于井127中剩余流體123表面上方的尖端112的出口104時(shí)，空氣通過通氣開口125流入入口102，從而從尖端112外表面和從井127側(cè)壁移出粘附的流體。這樣可以防止在處理中的多井容器的各井之間發(fā)生交叉污染。尖端通常如此設(shè)計(jì)，使形成通氣開口的空間包括約1毫米或小于1毫米的距離(例如，約0.9毫米，約0.8毫米，約0.7毫米，約0.6毫米，約0.5毫米，約0.4毫米，約0.3毫米，約0.2毫米，約0.1毫米等等)。
另一示范性流體移出頭的實(shí)施例示意地顯示在圖1F-1H中。如圖所示，流體移出頭131包括本體結(jié)構(gòu)133，該結(jié)構(gòu)包括尖端夾持器135和接頭或接口底座137。尖端夾持器135和接頭或接口底座137通常利用緊固裝置(未示)(諸如穿過或插入通孔139的螺釘、螺栓、鉚釘?shù)?聯(lián)接在一起。可選地，尖端夾持器和接口底座利用另外的緊固機(jī)構(gòu)或裝置聯(lián)接在一起，包括粘結(jié)、焊接、夾緊等。
如圖1G所示，流體移出頭131的尖端夾持器135包括空腔的一部分，尖端143延伸進(jìn)入該空腔(例如進(jìn)入約0.1毫米或大于0.1毫米)。如以上描述，尖端一般延伸進(jìn)入流體移出頭的空腔，以便一旦真空或其它負(fù)壓力源關(guān)閉時(shí)防止流體通過尖端返回。墊圈145(圖中顯示為O-形圈)通常設(shè)置在尖端夾持器135和接口底座137之間以便在本體結(jié)構(gòu)133的部件之間形成密封面(例如，防止流體泄漏)。也如所示，尖端夾持器135包括底座支架147，該支架包括可以穿過插入螺釘、螺栓、鉚釘或其它緊固裝置的孔149，以便將流體移出頭131固定在其它裝置或系統(tǒng)部件上。
圖1H以俯視立體圖示意地描述流體移出頭131的接口底座137。如圖所示，接口底座137包括接口151，通過該接口設(shè)置通道153。接口151一般可操作地連接(例如，通過柔性管子或其它管路)到一個(gè)或多個(gè)負(fù)壓力源(未示)。也如圖1G所示，形成空腔一部分的表面155形成角度或錐度，從而當(dāng)在操作中移出流體時(shí)，使流體流向接口151的通道153。
在一些實(shí)施例中，尖端用合金或其它金屬材料(例如不銹鋼等)制成，而尖端夾持器用聚合物質(zhì)制成。在某些實(shí)施例中，例如，尖端或尖頭壓配合入尖端夾持器的適當(dāng)位置，而無(wú)需可能會(huì)隨時(shí)間退化(例如當(dāng)它們與腐蝕性化學(xué)物質(zhì)等接觸時(shí))的膠水或其它粘合劑。在這些實(shí)施例中，尖端通常壓配合尖端夾持器，而不會(huì)彎曲或以其它方式變形，因?yàn)檫x定的聚合物尖端夾持器通常比尖端更具彈性。變形的尖端(例如在靠近彎曲處內(nèi)徑發(fā)生變化)會(huì)導(dǎo)致通過流體移出頭的流量變化，從而會(huì)導(dǎo)致不均勻地從給定的多井容器的諸井中移出流體。
接口底座也可選地由合金或金屬物質(zhì)制成。在某些實(shí)施例中，例如，接口焊接在接口底座適當(dāng)位置上。在這些實(shí)施例中，焊接通常設(shè)置在內(nèi)部接縫上以在接口和接口底座之間建立無(wú)裂縫的連接。裂縫趨向于收集一些從多井容器上移出的流體。這些收集的流體可能變成生長(zhǎng)污染的地點(diǎn)。相應(yīng)地，在此描述裝置其它沿流體流動(dòng)路線的表面區(qū)域(例如，空腔、通道等的表面區(qū)域)一般制造成為基本上是光滑的，以避免裂縫或其它缺陷。裝置制造將進(jìn)一步在以下描述。
尖端可選地制造成為可以配合任何井形狀。例如，流體移出頭的尖端可選地包括從例如規(guī)則n邊多邊形，不規(guī)則n邊多邊形，三角形，正方形，矩形，梯形，圓形，橢圓形等選定的截面形狀。尖端的出口和入口通常通過設(shè)置在尖端中的至少一條或多條通道互相連通。這些通道的截面尺寸通常依賴于尖端插入的井的尺寸。在一些實(shí)施例中，通道包括約50μm或大于50μm(例如約100μm、約500μm、約1mm等)的截面尺寸。尖端通道也可以包括基本上任何截面形狀，諸如規(guī)則的n邊多邊形，不規(guī)則的n邊多邊形，三角形，正方形，矩形，梯形，圓形，橢圓形等。此外，當(dāng)被降低進(jìn)入井中時(shí)，根據(jù)將要使用的具體多井容器(例如，標(biāo)準(zhǔn)微型滴定量板、深井板、反應(yīng)塊等)中井的深度，尖端可選地設(shè)計(jì)成為可以延伸進(jìn)入多井容器的井內(nèi)任何距離。雖然可選地可采用其它尖端長(zhǎng)度，但在完全插入井中時(shí)，尖端通常設(shè)計(jì)成為可以延伸進(jìn)入指定多井容器中井底部上面約0.001毫米或大于0.001毫米，例如，使所有流體基本上可以從井中移出。
在流體移出頭中的尖端的布置包括各種實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，流體移出頭包括多個(gè)尖端，例如，相對(duì)于那些只有單個(gè)尖端的裝置，增加流體移出過程的產(chǎn)量。在圖1A中，例如，流體移出頭100包括32個(gè)尖端112，它們互相隔開距離，以便同時(shí)，例如，從1356-井板上的32-井行中的每一個(gè)井中移出流體。
在一個(gè)說明性實(shí)施例中，利用該具體流體移出頭的實(shí)施例從1536-井板中移出流體牽涉將流體移出頭如此放置，使尖端接觸在第一行井中每一個(gè)井的內(nèi)容物。各出口將施加真空，從而將流體抽入入口并且從井中移出所選體積的流體。尖端然后提高到另一井內(nèi)的位置，或靠近井的開口，高于井內(nèi)剩余流體(如果有)的表面。對(duì)于出口再施加真空以便通過通氣開口抽出空氣，使粘附在尖端外表面上和井側(cè)壁上的流體移出。為移出粘附流體而施加的真空通常比從井中移出所選體積的流體而施加的真空具有更高的流量。流體移出頭或板然后如此移動(dòng)，使尖端接觸第二行井的每一個(gè)井中內(nèi)容物。再一次，對(duì)出口施加真空以從第二行井中移出所選體積的流體，并且尖端然后提高，使粘附的流體可以在另一施加的真空下移出。這一過程按需要重復(fù)，直到流體從所有要求的井中移出。因?yàn)閺募舛艘瞥稣掣降牧黧w是在每一步從相繼行井中移出所選體積的流體以前完成，因此井的交叉污染可以極大地減少或者消除。
流體移出頭的尖端可選地構(gòu)造成為可以從具有與1536-井的容器不同數(shù)量的井的容器中移出流體(例如6、12、24、48、96、192、384、768、1536個(gè)或更多個(gè)井的容器)。還有，它們可以構(gòu)造成為同時(shí)從這些板的任何數(shù)目的井中移出流體(例如，在指定行或列中的每一個(gè)井，在多行或列中的井，特定板的每一個(gè)井中，等等)。為進(jìn)一步說明，流體移出頭一般包括至少兩個(gè)尖端，二者隔開基本上對(duì)應(yīng)于設(shè)置在多井容器中至少兩個(gè)井之間的距離。例如，流體移出頭通常包括多個(gè)尖端，其中諸尖端入口中的至少兩個(gè)的中心互相隔開18毫米、9毫米、4.5毫米，2.25毫米或更小，使它們各自對(duì)應(yīng)于例如24-、96-、384-、或1536-井的微井板的相鄰井之間中心到中心的間隔距離。如以上所述，也可選擇采用其它較低或較高密度的構(gòu)造。例如，入口到尖端的距離可以使其對(duì)應(yīng)于在一行或一列中每隔一個(gè)井之間的中心到中心間隔距離，或者每隔三個(gè)或四個(gè)井的距離。還有，流體移出頭可選地包括多個(gè)尖端，其中至少一小組的覆蓋區(qū)域基本上對(duì)應(yīng)于設(shè)置在多井容器中至少一行井的小組覆蓋區(qū)域。例如，用于1536-井板的流體移出頭可包括16入口，其中心到中心間隔等于1536-井容器的32-井行的每隔一個(gè)井之間的間隔距離，或者參照以上，包括32入口，其中心到中心間隔等于在1536-井容器的32-井行的井之間間隔距離。在這些實(shí)施例中，設(shè)置在一行入口的相鄰入口之間的間隔區(qū)域數(shù)目通常是設(shè)置在多井容器中對(duì)應(yīng)井行的相鄰井之間的間隔區(qū)域的倍數(shù)。在某些實(shí)施例中，流體移出頭構(gòu)造成為可以基本上同時(shí)地從多個(gè)多井容器中移出流體。為說明起見，流體移出頭的尖端可選地包括覆蓋區(qū)域，例如當(dāng)多井容器位置互相鄰接時(shí)，該覆蓋區(qū)域?qū)?yīng)于至少一小組設(shè)置在這些容器中的覆蓋區(qū)域。可選地，流體移出頭的尖端可以如此間隔，使多個(gè)尖端可以同時(shí)地設(shè)置在指定多井容器的選定井中。在一些實(shí)施例中，例如，具有32個(gè)尖端的流體移出頭，其入口隔開一定距離以便同時(shí)從1536-井容器的32-井行中每一井移出流體，例如，也可使用其通過在384-井容器的16-井行的每一井中插入兩個(gè)尖端來(lái)從384-井的容器中移出流體，通過在96-井容器的8-井行的每一井中插入四個(gè)尖端來(lái)從96-井的容器中移出流體等等。這可以提供一種選項(xiàng)，也就是使用具有多個(gè)多井容器規(guī)格的單個(gè)流體移出頭，這可以進(jìn)一步促進(jìn)牽涉多于一個(gè)多井容器規(guī)格的應(yīng)用的產(chǎn)量，例如通過減少維護(hù)時(shí)間，否則需要更換不同的流體移出頭。
流體移出頭的外部尺寸可選地變化。在某些實(shí)施例中，例如，流體移出頭的至少部分(例如，包括尖端的表面)具有基本上對(duì)應(yīng)于多井容器覆蓋區(qū)域或這樣容器一部分的覆蓋區(qū)域。可選地，流體移出頭包括基本上對(duì)應(yīng)于多井容器或這樣容器的選定部分的總和形成的覆蓋區(qū)域。
在此描述的裝置和系統(tǒng)的流體移出頭部件和其它部件一般由按照諸如反應(yīng)惰性、耐久性、費(fèi)用等特性選擇的材料或基體制造。在某些實(shí)施例中，例如，流體移出頭部件由各種聚合物材料制造，諸如聚醚醚酮(PEEKTM)，聚四氟乙烯(TEFLONTM)，聚丙烯，聚苯乙烯，聚砜，聚乙烯，聚甲基戊烯，聚甲基硅氧烷(PDMS)，聚碳酸酯，聚氯乙烯(PVC)，聚甲基甲基丙烯酸脂(PMMA)之類。聚合物零件通常制造便宜，可以使流體移出頭或部件的使用成為一次性(就是，更換流體移出頭或部件而不必更換其它裝置或系統(tǒng)部件，諸如多井容器儲(chǔ)存部件、清洗部件等)。流體移出頭或部件的零件也可以任選地從其它材料制造，包括例如，玻璃、金屬(例如，不銹鋼、陽(yáng)極化鋁)、硅之類。例如，流體移出頭可選地從永久地或可拆地聯(lián)結(jié)或配合在一起的材料組合而裝配完成，例如聚合物或玻璃頂部本體結(jié)構(gòu)和不銹鋼尖端等。
流體移出頭或部件可選地采用各種制造技術(shù)或這些技術(shù)的組合形成，包括例如，注射模塑法、鑄造成型、機(jī)械加工、模壓加工、擠壓成型、蝕刻或其他技術(shù)。這些和其它適當(dāng)?shù)闹圃旒夹g(shù)一般在傳統(tǒng)工藝中眾所周知并且在下列文獻(xiàn)中描述例如，Rosato，Injection Molding Handbook，3rdEd.，Kluwer Academic Publishers(2000)，F(xiàn)undamentals of Injection Molding，W.J.T.Associates(2000)，Whelan，InjectionMolding of Thermoplastics Materials，Vol.2，Chapman & Hall(1991)，F(xiàn)isher，Extrusionof Plastics，Halsted Press(1976)，and Chung，Extrusion of PolymersTheory andPractice，Hanser-Gardner Publications(2000)。在流體移出頭或部件的零件制造以后，其頭部或部件，諸如本體結(jié)構(gòu)，尖端，空腔等，可選地進(jìn)一步處理，例如通過表面鍍層，例如用親水鍍層、厭水性鍍層等來(lái)處理。
III多井容器處理系統(tǒng)本發(fā)明也提供一種多井容器處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠迅速地從微型井容器中選定的井中移出流體，例如作為高產(chǎn)量篩選或清洗過程的一部分。這些典型高度自動(dòng)化系統(tǒng)包括至少一個(gè)流體移出部件，包括在這里所描述的至少一個(gè)流體移出頭以外的至少一個(gè)負(fù)壓力源，諸如真空泵、離心鼓風(fēng)機(jī)之類。負(fù)壓力源典型可操作地通過管子或其它管路連接至流體移出頭，使負(fù)壓力可以由于負(fù)壓力源而施加在流體移出頭的尖端入口以便實(shí)施從多井容器移出流體。可選地在本發(fā)明系統(tǒng)中采用的流體移出頭在上文中已詳細(xì)描述。多井容器處理系統(tǒng)也通常包括定位部件、分配部件、或既有定位又有分配部件。定位部件構(gòu)造成為可相對(duì)于流體移出部件定位一個(gè)或多個(gè)多井容器，而分配部件構(gòu)造成為將材料(例如，流體材料等)分配進(jìn)入多井容器的選定井中。例如，分配部件通常包括至少一個(gè)當(dāng)多井容器設(shè)置在靠近分配器時(shí)與在一個(gè)或多個(gè)多井容器中設(shè)置的井對(duì)準(zhǔn)的分配器?？刂破饕话憧刹僮鞯剡B接到一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)部件。在本發(fā)明系統(tǒng)中可選地包括各種其它部件。其中某些進(jìn)一步在下文中描述。
為進(jìn)一步說明發(fā)明的系統(tǒng)，圖2A示意地用立體圖闡明多井容器系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，多井容器處理系統(tǒng)200包括安裝在Y及Z軸線方向轉(zhuǎn)移部件202上的流體移出頭100。轉(zhuǎn)移部件202構(gòu)造成為可以沿Z軸線轉(zhuǎn)移流體移出頭100和/或諸如分配部件(以下描述)的其它部件，例如接近多井容器以便移出流體。轉(zhuǎn)移部件也構(gòu)造成為可以沿Y軸線轉(zhuǎn)移這些部件，例如移動(dòng)流體移出頭100和分配部件跨越多井容器。更具體地說，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)238使這些部件沿Z軸線移動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)240使這些部件沿Y軸線移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)238和240通常為伺服馬達(dá)，步進(jìn)馬達(dá)之類。雖然并未在圖2A中顯示，管子和其它管路可操作地連接流體移出頭100到負(fù)壓力源。任選地在這些系統(tǒng)中使用基本上任何負(fù)壓力源以便實(shí)施在此描述的流體移出。在一些實(shí)施例中，例如，負(fù)壓力源包括諸如能夠產(chǎn)生吸力的真空泵或離心鼓風(fēng)機(jī)等泵類。許多不同這樣性質(zhì)的泵在本行業(yè)中眾所周知并且可以在商業(yè)上從不同供應(yīng)商獲得。負(fù)壓力源一般構(gòu)造成為(例如，控制器指揮)可以按不同速率施加負(fù)壓力。在某些實(shí)施例中，負(fù)壓力源以至少0.1立方英尺/分鐘的流量施加至少28.5英寸汞柱的第一負(fù)壓力在各尖端入口以便從多井容中的各井中移出所選容積的流體。在這些實(shí)施例中，負(fù)壓力源也一般構(gòu)造成為以一定流量施加第二負(fù)壓力在各尖端入口，其流量至少比在各尖端入口第一負(fù)壓力的流量多5倍，例如為實(shí)現(xiàn)從尖端表面和從在此描述的各井側(cè)壁移出粘附的流體。至少一個(gè)閥門(電磁閥等)，其結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)從負(fù)壓力源流出的壓力，一般可操作地連接到流體移出頭100和/或管子。此外，一個(gè)或多個(gè)收集器(例如，流體收集器、容器、過濾器等)通常設(shè)置在流體移出頭100和負(fù)壓力源之間的管路中以便收集和儲(chǔ)存從多井容器移出的材料(廢料之類)供隨后廢棄。
也如所示，多井容器處理系統(tǒng)200還包括安裝在轉(zhuǎn)移部件202上的分配部件204和206。轉(zhuǎn)移部件202也使分配部件204和206沿Y和Z軸線轉(zhuǎn)移或移動(dòng)。分配部件204和206包括分配頭208和210。雖然沒有顯示，管子或其它流體管路通常各自流體連接電磁閥212和214到總管216和218。本發(fā)明的分配部件可選地包括蠕動(dòng)泵、注射泵、瓶形閥等。總管216和218也通常與一個(gè)或多個(gè)容器(例如，流體容器220和222)通過管子或其它流體管路(未示)流體連通。流體一般從這些容器通過連接流體引導(dǎo)部件(諸如泵之類)轉(zhuǎn)運(yùn)到分配頭208和210。
圖2B和2C各自示意地描述圖2A中多井容器處理系統(tǒng)200的流體移出頭100和分配頭208詳細(xì)俯視和仰視立體圖。在所顯示的實(shí)施例中，分配器或分配尖端224以相對(duì)于垂直線或Z軸線的一定角度設(shè)置在分配頭208中。在操作中，一旦流體已經(jīng)從多井容器中移出，分配頭208可選地在板中灌注選定的各井，例如用清洗流體、反應(yīng)劑之類。分配尖端224有一定角度使流體分配進(jìn)入選定井的側(cè)壁以保證設(shè)置在選定井底部的不需移出的材料(例如細(xì)胞等)當(dāng)分配流體時(shí)不受干擾。可選地，分配尖端基本上對(duì)于Z軸線平行地設(shè)置。例如，在分配頭210中所闡明。在一些實(shí)施例中，分配部件構(gòu)造成為可以基本上同時(shí)地分配材料到多個(gè)多井容器?？蛇x地適合使用在本發(fā)明系統(tǒng)中用于分配流體到多個(gè)多井容器的分配部件還在以下文獻(xiàn)中描述2002年3月27日公開的Downs等著的題目為“MASSIVELYPARALLEL FLUID DISPENSING SYSTEM AND METHOD(大規(guī)模并行流體分配系統(tǒng)和方法)”的國(guó)際專利公開第WO 02/076830號(hào)，在此參考引用。
也在圖2A中顯示，多井容器處理系統(tǒng)200包括定位部件226，該部件使多井容器相對(duì)于流體移出頭100和分配頭208及210精確定位，使材料可以從多井容器的選定井中移出和/或分配進(jìn)入多井容器的選定井。定位部件226安裝在X軸轉(zhuǎn)移部件228上，該X軸轉(zhuǎn)移部件228沿著X軸移動(dòng)(例如滑動(dòng))定位部件226以使設(shè)置在多井容器中的諸井與流體移出頭100的諸尖端入口以及分配頭208和210的諸分配尖端對(duì)準(zhǔn)。諸如伺服馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)之類的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示)一般可操作地連接到X軸轉(zhuǎn)移部件實(shí)施定位部件226和/或其它部件的移動(dòng)。通常，本發(fā)明的定位部件包括適當(dāng)?shù)陌惭b/對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)元件，諸如對(duì)準(zhǔn)銷和/或通孔、嵌套井之類，例如為促進(jìn)多井容器和系統(tǒng)部件正確對(duì)準(zhǔn)?？梢栽诒景l(fā)明系統(tǒng)中使用的關(guān)于定位部件另外的細(xì)節(jié)在下列文獻(xiàn)中描述2001年6月15日公開的Mainquist等著的題目為“AUTOMATED PRECISION OBJECT HOLDER(自動(dòng)化精確物件夾持器)”的國(guó)際專利公開第WO 01/96880號(hào)，在此參考引用。
多井容器處理系統(tǒng)200也包括清潔或清洗部件230，該部件構(gòu)造成為可以清洗或以其它方式清潔流體移出頭100和分配頭208和210的分配尖端。清洗部件230也安裝在X軸方向轉(zhuǎn)移部件228上(例如，多井容器移動(dòng)部件等)。在移動(dòng)定位部件226以外，轉(zhuǎn)移部件228也使清洗部件230沿X軸線移動(dòng)(例如滑動(dòng))以便使清洗部件230對(duì)準(zhǔn)流體移出頭100和分配頭208和210的分配尖端。更具體地，清洗部件230也包括再循環(huán)盆或槽232，在其中轉(zhuǎn)移部件202降低流體移出頭100以便清潔，例如在材料已經(jīng)從定位在定位部件226上的多井容器中移出以后。此外，清洗部件230也包括真空接口234及236，在其中分配頭208及210各自通過轉(zhuǎn)移部件202降低進(jìn)入以便移出例如流體或其它粘附在分配尖端外表面上的材料。
圖3示意地顯示本發(fā)明多井容器處理系統(tǒng)另一示范性實(shí)施例。如圖所示，多井容器處理系統(tǒng)300包括安裝在Y和Z軸線方向轉(zhuǎn)移部件308上的流體移出頭100。雖然未在圖3中顯示，管子或其它管路可操作地將流體移出頭100通過總管302連接到負(fù)壓力源。在一些實(shí)施例中，例如，單獨(dú)的管子連接負(fù)壓力源到總管302，而多條管子連接總管302到流體移出頭100的出口?？偣芸蛇x地是與流體移出頭分開的部件，諸如總管302，或者與流體移出頭制造成為整體。各管子或其它管路具有足夠大的橫截面尺寸，而不至于限制從負(fù)壓力源過來(lái)的真空氣流。至少一個(gè)閥門(例如電磁閥等)構(gòu)造成為可以調(diào)節(jié)從負(fù)壓力源過來(lái)的壓力，并一般可操作地連接到流體移出頭100、總管302和/或管子。多井容器處理系統(tǒng)300的其它方面與以上描述關(guān)于多井容器處理系統(tǒng)200相同或相似，移出某些例外。例如，分配頭208和210二者均作為分配部件204的部件，其中流體移出頭100作為分配部件206的部件。在圖2A中示意地闡明的系統(tǒng)中，流體移出頭100作為分配部件204的部件。此外，在圖2A中闡明的總管216及218可選地適合于在多井容器處理系統(tǒng)300中使用。還有，可操作地連接在X軸線上轉(zhuǎn)移部件306以便實(shí)施X軸線方向的轉(zhuǎn)移部件306移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)304(例如，伺服馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)等)也通常包括在多井容器處理系統(tǒng)200以內(nèi)，以便相似地實(shí)施X軸線的轉(zhuǎn)移部件228的移動(dòng)。
本發(fā)明系統(tǒng)可選地還包括各種培育部件和/或多井容器儲(chǔ)存部件。在一些實(shí)施例中，例如，系統(tǒng)包括其構(gòu)造可以在多井容器中培育或調(diào)節(jié)溫度的培育部件。為說明起見，許多細(xì)胞或其它類型的試驗(yàn)包括培育步驟并且可以利用這些系統(tǒng)實(shí)施之。關(guān)于可選地適合在本發(fā)明系統(tǒng)中使用的培育裝置附加細(xì)節(jié)在以下文獻(xiàn)中描述2003年1月30日公開的Weselak等著的題目為“(HIGH THROUGHPUT INCUBATIONDEVICES)高產(chǎn)量培育裝置”的國(guó)際專利公開第WO 03/08103號(hào)，在此參考引用。在某些實(shí)施例中本發(fā)明多井容器處理系統(tǒng)包括多井容器儲(chǔ)存部件，其結(jié)構(gòu)可以儲(chǔ)存一個(gè)或多個(gè)多井容器。這樣的儲(chǔ)存部件通常包括多井容器架或回轉(zhuǎn)傳送裝置，這在行業(yè)中眾所周知并且可以立即從各商業(yè)供應(yīng)商獲得，例如Beckman Coulter公司(美國(guó)加利福尼亞州的Fuullerton市)。例如在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明多井容器處理系統(tǒng)包括獨(dú)立的工作站，其中用戶加載一定數(shù)量需要清洗或其它處理的多井容器放入系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)存部件中以便對(duì)多井板進(jìn)行自動(dòng)化處理。在這些實(shí)施例中，本發(fā)明系統(tǒng)也通常包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人夾持裝置，能夠使井板例如在培育或儲(chǔ)存部件和定位部件之間移動(dòng)。適合于在本發(fā)明中使用的機(jī)器人夾持裝置將在以下描述并且在本行業(yè)中眾所周知。例如，一種TECAN機(jī)械手可選地適合于在此描述的系統(tǒng)中使用，并在商業(yè)上可從Clotech(美國(guó)加利福尼亞州的Palo Alto市)獲得。
在某些實(shí)施例中，本發(fā)明系統(tǒng)也包括至少一種探測(cè)部件，其構(gòu)造可以探測(cè)所產(chǎn)生的可探測(cè)信號(hào)，例如，在多井容器的井中?？蛇x地在這些系統(tǒng)中使用的適當(dāng)信號(hào)探測(cè)器可以探測(cè)，例如，熒光、磷光、放射性、質(zhì)量、濃度、pH值、電荷，吸收率、折射指數(shù)、發(fā)光性、溫度、磁性之類。探測(cè)器可選地監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)從指定試驗(yàn)步驟成果上游和/或下游發(fā)出的信號(hào)。例如，探測(cè)器可選地監(jiān)控多個(gè)光學(xué)信號(hào)，它們?cè)谖恢蒙蠈?duì)應(yīng)于“實(shí)時(shí)”結(jié)果。探測(cè)器或傳感器的例子包括光電倍增管、CCD(電荷耦合器件)陣列、光學(xué)傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、pH傳感器、導(dǎo)電率傳感器、掃描探測(cè)器之類。所有這些和其它類型傳感器可選地容易地歸入在此描述的系統(tǒng)中。探測(cè)器可選地相對(duì)于多井容器或其它試驗(yàn)部件移動(dòng)，或可替代地，多井容器或其它試驗(yàn)部件相對(duì)于探測(cè)器移動(dòng)。在某些實(shí)施例中，例如，探測(cè)部件聯(lián)接于相對(duì)于定位在此描述系統(tǒng)的定位部件上的多井容器移動(dòng)探測(cè)部件的移位部件?？蛇x地，本發(fā)明的系統(tǒng)包括多個(gè)探測(cè)器。在這些系統(tǒng)中，這種探測(cè)器通常設(shè)置在多井容器或其它器皿中，或者鄰近于其，使探測(cè)器與多井容器或其它器皿感覺連通(即，探測(cè)器能夠探測(cè)井板或器皿或其部分的性質(zhì)，井板或器皿部分內(nèi)容物之類，這些為探測(cè)器打算使用的對(duì)象)。
探測(cè)器可選地包括或可操作地聯(lián)接到計(jì)算機(jī)，例如其中包括用于將探測(cè)器信號(hào)信息變換為試驗(yàn)結(jié)果信息之類的系統(tǒng)軟件。例如，探測(cè)器可選地作為單獨(dú)單元存在，或與控制器一起整體地成為單獨(dú)的儀器。將這些功能整合成為單獨(dú)的單元有利于將這些儀器與計(jì)算機(jī)連接，通過容許使用幾個(gè)或一個(gè)單獨(dú)的通信接口用于傳遞系統(tǒng)部件之間信息。計(jì)算機(jī)或控制器將在以下進(jìn)一步描述?？蛇x地包括在本發(fā)明系統(tǒng)中的探測(cè)部件將進(jìn)一步在以下描述，例如在Skoog等著“Principles of InstrumentalAnalysis(儀器分析原理)”，第五版，Harcourt BraceCollege Publishers(1998)和Currel著“Analytical InstrumentationPerformance Characteristics and Quality(分析儀器性能特性和質(zhì)量)”，John Wiley & Sons，Inc.(2000)，在此完整引用供各方參考。
本發(fā)明系統(tǒng)可選地也包括至少一個(gè)機(jī)器人夾持部件，其構(gòu)造可以?shī)A持和在多井容器處理系統(tǒng)的諸部件之間和/或多井容器處理系統(tǒng)及其它位置(例如，其它工作站等)之間轉(zhuǎn)移多井容器。在某些實(shí)施例中，例如系統(tǒng)還包括在定位部件、培育部件和/或探測(cè)部件之間移動(dòng)多井容器的夾持部件。多種可供應(yīng)的機(jī)器人元件(機(jī)械臂、可移動(dòng)平臺(tái)等)可以用來(lái)或改進(jìn)使用這些系統(tǒng)，機(jī)器人元件通?？刹僮鞯芈?lián)接在控制其運(yùn)動(dòng)和其它功能的控制器上。任選地適合本發(fā)明系統(tǒng)使用的示范性機(jī)器人夾持裝置在下文中描述，例如Downs等發(fā)表于2003年7月15日的題目為“GRIPPERMECHANISM(夾持機(jī)構(gòu))”的美國(guó)專利第6,592,324號(hào)，和Downs等著的公開于2002年9月6日的題目為“GRIPPER MECHANISMS，APPARATUS，ANDMETHODS(夾持機(jī)構(gòu)，器械和方法)”的國(guó)際專利公開第WO 02/068157號(hào)，，在此參考引用。
本發(fā)明多井容器處理系統(tǒng)也通常包括可操作地連接于系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)部件(電磁閥、泵、轉(zhuǎn)移部件、定位部件等)的控制器以控制部件的操作。更具體地，控制器一般包括既有單獨(dú)又有整體系統(tǒng)部件，它們用來(lái)，例如，調(diào)節(jié)在流體移出頭尖端入口由負(fù)壓力源施加的壓力，從分配頭分配的取樣、反應(yīng)劑、清潔流體之類的數(shù)量，例如當(dāng)相對(duì)于流體移出頭或分配頭定位多井容器時(shí)轉(zhuǎn)移部件的移動(dòng)?？刂破骱?或其它系統(tǒng)部件可選地聯(lián)接到適當(dāng)編程的處理器、計(jì)算機(jī)、數(shù)字器械、或其它信息器具(例如，按需要包括模擬到數(shù)字或數(shù)字到模擬變換器)，其功能為指示這些儀器按照預(yù)先編程或用戶輸入的指令操作，從這些儀器接受數(shù)據(jù)和信息，和編譯、操縱及通報(bào)該信息到用戶。
任何控制器或計(jì)算機(jī)可選地包括一個(gè)監(jiān)視器，通常為陰極射線管(“CRT”)顯示器，平板顯示器(例如，有源矩陣液晶顯示器，液晶顯示器等)，或其它。計(jì)算機(jī)線路通常放置在盒中，包括許多集成電路，諸如微型計(jì)算器，存儲(chǔ)器，接口電路和其它。該盒子可選地也包括硬盤驅(qū)動(dòng)器，軟盤驅(qū)動(dòng)器，諸如可寫CD-ROM的高容量可移動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，和其它普通周邊元件。諸如鍵盤或鼠標(biāo)的輸入設(shè)備可選地提供給用戶輸入。
計(jì)算機(jī)通常包括適當(dāng)?shù)挠糜诮邮苡脩糁噶畹能浖?，既有作為用戶輸入一組參數(shù)的形式，例如在GUI(圖形用戶界面)中，或者在預(yù)先編程的形式，例如預(yù)先編制為各種不同的特定運(yùn)算。軟件然后將這些指令變換為適當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)言以便命令一個(gè)或多個(gè)控制器運(yùn)算而執(zhí)行要求的操作，例如，變化或選擇各種系統(tǒng)部件移動(dòng)的速率或模式，指導(dǎo)機(jī)器人夾持裝置、流體移出頭、流體分配頭、或一個(gè)或多個(gè)多井容器或其它器皿之類的移動(dòng)。計(jì)算機(jī)然后接受例如從系統(tǒng)中包括的傳感器/探測(cè)器的數(shù)據(jù)，并編譯該數(shù)據(jù)，或者以用戶理解的規(guī)格提供，或者按照編程，例如，諸如監(jiān)控培育溫度、可探測(cè)信號(hào)強(qiáng)度之類，使用該數(shù)據(jù)啟動(dòng)進(jìn)一步控制器指令。更具體地，在此描述的用來(lái)控制系統(tǒng)運(yùn)作的軟件通常包括邏輯指令，例如命令轉(zhuǎn)移部件降低流體移出頭的尖端到多井容器的井中第一位置，和當(dāng)尖端降低和/或一旦尖端在井中第一位置時(shí)，命令負(fù)壓力源對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力。此外，該軟件也一般包括邏輯指令，例如，當(dāng)選定量的流體已經(jīng)從井中移出以后，命令轉(zhuǎn)移部件升高尖端，到井中或靠近井中開口的第二位置，和命令負(fù)壓力源對(duì)尖端施加第二負(fù)壓力，該負(fù)壓力大于第一負(fù)壓力，使空氣通過通氣開口抽出以造成粘附的流體從尖端和從井的側(cè)壁移出。
計(jì)算機(jī)可以是例如PC機(jī)(可兼容DOSTM，OS2TM，WINDOWSTM，WINDOWSNTTM，WINDOWS95TM，WINDOWS98TM，WINDOWS2000TM，WINDOWS XPTM的Intel x86或Pentium，采用LINUX的機(jī)器，MACINTOSHTM，Power PC，或采用UNIX的機(jī)器(例如SUNTM工作站))或其它商用計(jì)算機(jī)，這些是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人已知的。標(biāo)準(zhǔn)的桌面應(yīng)用軟件，諸如文字處理軟件(例如Microsoft WordTM或CorelWordPerfectTM)和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件(例如制表軟件，諸如Microsoft ExcelTM，Corel QuattroProTM，或數(shù)據(jù)庫(kù)程序，諸如Microsoft AccessTM或ParadoxTM)都可配用于本發(fā)明。執(zhí)行例如從多井容器選定的井中移出流體的軟件，可選地可以由技術(shù)熟練人士利用標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言(諸如Applescript，Visual Basic，F(xiàn)ortran，Basic，Java之類)建立。
圖4為顯示包括信息用具的多井容器處理系統(tǒng)代表性例子，其中可以實(shí)施本發(fā)明的各方面。本行業(yè)實(shí)踐者將從在此提供的說明理解，本發(fā)明可以在硬件和軟件方面任選地貫徹。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明不同方面可以或者從客戶邏輯或者從服戶器邏輯貫徹。在本行業(yè)中也將理解，本發(fā)明或其部件可以(當(dāng)加載在適當(dāng)構(gòu)造的計(jì)算器件中時(shí))在包含邏輯指令和/或數(shù)據(jù)的介質(zhì)程序部件上實(shí)施(例如，固定介質(zhì)部件)，促使器械或系統(tǒng)按照本發(fā)明執(zhí)行。如將在本行業(yè)中另外理解，包含邏輯指令的固定介質(zhì)可以交付給在固定介質(zhì)上的觀察者以便在物理上加載進(jìn)入觀察者的計(jì)算機(jī)，或者包含邏輯指令的固定介質(zhì)可以存在于遠(yuǎn)方的服務(wù)器，使觀察者可以通過通信介質(zhì)訪問以便下載程序部件。
圖4顯示信息用具或數(shù)字裝置400，它們可以理解為能夠從介質(zhì)417和/或網(wǎng)絡(luò)接口419讀取指令的邏輯裝置(例如計(jì)算機(jī)等)，該接口可以連接到具有固定介質(zhì)422的服務(wù)器420。信息用具400然后使用這些指令指導(dǎo)服務(wù)器或客戶邏輯(如同行業(yè)中所理解的)，以便實(shí)施發(fā)明的各方面。一種可以實(shí)施本發(fā)明的邏輯器械是顯示為標(biāo)號(hào)400的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包含CPU 407，可選的輸入裝置409和411，盤驅(qū)動(dòng)器415及可選的監(jiān)視器405。固定介質(zhì)417或接口419上的固定介質(zhì)422，可以用來(lái)編制這樣系統(tǒng)的程序并且代表盤型光學(xué)或磁性介質(zhì)、磁帶、固體動(dòng)態(tài)或靜態(tài)記憶存儲(chǔ)器之類。在特定的實(shí)施例中，本發(fā)明各方面可以整個(gè)地或部分地作為軟件記錄在該固定介質(zhì)上。通信接口419也可以最初用來(lái)接收為這樣系統(tǒng)編制程序的指令和代表任何形式的通信連接?？蛇x地，本發(fā)明各方面可以整個(gè)地或部分地在特定應(yīng)用集成電路(ACIS)或可編程邏輯器件(PLD)的線路中實(shí)施。在這種情況，本發(fā)明各方面可以在計(jì)算機(jī)理解描述語(yǔ)言中實(shí)施，該語(yǔ)言可以建立一個(gè)ASIC或PLD。圖4也包括多井容器處理系統(tǒng)427，該系統(tǒng)包括流體移出站424，機(jī)器人夾持部件429，培育部件431，多井容器儲(chǔ)存部件433，和探測(cè)部件435。這些系統(tǒng)部件可操作地直接或通過服務(wù)器420連接到信息用具400。在操作中，流體移出站424通常從定位在流體移出站424的定位部件上的多井容器的選定井中移出流體，例如作為過程的一部分清潔容器，并且機(jī)器人夾持部件429在多井容器處理系統(tǒng)的諸部件之間移動(dòng)容器。
IV.從多井容器移出流體的方法本發(fā)明也提供從多井容器中移出流體的方法。該方法包括提供至少一個(gè)尖端，例如作為在此描述的流體移出系統(tǒng)(例如，單獨(dú)的工作站，和自動(dòng)化篩選系統(tǒng)等)的一部分。為說明起見，圖5為顯示從多井容器中移出流體方法500的流程圖，其中采用按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的尖端。如圖所示，步驟502包括降低尖端到多井容器中選定井中的第一位置。第一位置通常低于放置在選定井中的流體的表面。如步驟504所示，方法500也包括對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力以從選定的井中移出要求容積的流體。第一負(fù)壓力施加在當(dāng)尖端降低時(shí)和/或在尖端已經(jīng)達(dá)到選定井中第一位置時(shí)。在一些實(shí)施例中，在該過程中第一負(fù)壓力源在尖端入口以至少為0.1立方英尺/分鐘的流量施加至少28.5英寸水銀柱的第一負(fù)壓力。當(dāng)隨著尖端降低而施加負(fù)壓力時(shí)，尖端一般以快于流體從井中被負(fù)壓力移出的速率降低?？蛇x地，至少一種其它材料(例如，剩余流體、細(xì)胞材料或另外的非流體材料等)有選擇地不從井中移出。當(dāng)利用多井容器規(guī)格執(zhí)行細(xì)胞試驗(yàn)(例如，細(xì)胞ELISA試驗(yàn)等)時(shí)，該選擇性特別有利，因?yàn)槔缭诟鞣N清洗步驟中通常希望在井內(nèi)保留細(xì)胞。相對(duì)于采用過去存在方法執(zhí)行的試驗(yàn)，本發(fā)明方法在這些和其它篩選試驗(yàn)中顯著地增加可獲得的產(chǎn)量。
為進(jìn)一步闡明方法500中這些步驟的各方面，圖6A示意地顯示在多井容器604中選定井602內(nèi)尖端600降低到第一位置。如圖所示，在要求容積的流體606從選定井602中移出以前，尖端600低于在選定井602內(nèi)流體606表面。圖6B示意地闡明要求的流體606容積從選定井602中移出。如以上所說，隨著尖端600降低到第一位置和/或在尖端已經(jīng)到達(dá)選定井602的這一位置之后，該容積的流體可以被移出。
方法500包括在所要求容積的流體從選定的井中移出以后、升高尖端到選定的井中或靠近選定井中的開口的第二位置(步驟506)。第二位置一般處于選定井中剩余流體表面以上。在步驟508，方法500包括對(duì)尖端施加第二負(fù)壓力以便通過通氣開口抽出空氣使粘附流體從尖端外表面和/或從選定井側(cè)壁移出。當(dāng)從容器的多個(gè)井中用尖端移出流體時(shí)，在該步驟中從尖端移出粘附的流體可減少或消除在多井容器中各井之間的交叉污染。第二負(fù)壓力通常大于第一負(fù)壓力并且一般足夠大以用于移出流體，但又足夠小而不致在井底部擾動(dòng)例如剩余流體、細(xì)胞等。在一些實(shí)施例中，例如，在尖端入口施加第二負(fù)壓力的流量至少比在尖端入口施加第一負(fù)壓力的流量大5倍。例如，在某些實(shí)施例中，在尖端入口以0.5立方英尺/分鐘或大于0.5立方英尺/分鐘的流量施加第二負(fù)壓力。為進(jìn)一步闡明方法500中這些步驟的各方面，圖6C示意地顯示尖端600升高到在選定井602中的第二位置，而圖6D示意地顯示尖端600升高到靠近選定井602開口的第二位置。還如圖中所示，當(dāng)?shù)诙?fù)壓力施加時(shí)，空氣通過通氣開口608抽出，使粘附流體610從尖端600的外表面和選定井602的側(cè)壁移出。
如果需要從其它井中移出流體，則如步驟510所示，方法500包括將尖端下降進(jìn)入那些井中(即方法通過返回步驟502繼續(xù))。如果沒有材料需要從其它井中移出，則如步驟510所示，方法500結(jié)束(步驟512)。雖然沒有顯示，諸如分配步驟、多井容器轉(zhuǎn)移步驟、和/或流體移出頭清洗步驟等附加步驟，可以任選地在該方法中選定步驟以前或以后執(zhí)行。在一些實(shí)施發(fā)方案中，該方法還包括利用探測(cè)器探測(cè)在一個(gè)或多個(gè)井中產(chǎn)生的可探測(cè)信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，流體移出頭設(shè)計(jì)成為可以移動(dòng)越過一個(gè)多井容器而一次同時(shí)清洗例如32個(gè)井。這樣類型的示范性流體移出頭示意地在圖1中描繪并且還在以上相關(guān)描述中描述。該過程通常由流體移出頭尖端對(duì)準(zhǔn)第一組要求抽吸的井開始。清洗頭降低使尖端達(dá)到選定的水平或要求抽吸井的第一位置。隨著尖端降低和/或在它們達(dá)到井中選定的水平以后，對(duì)于尖端開口施加真空以便從井中抽出流體。然后通常開啟電磁閥以致動(dòng)真空管路。在選定容積的流體已經(jīng)從井中移出以后，流體移出頭被升高到在井中較高的位置或者靠近井中開口。然后對(duì)尖端入口施加真空，其速率足夠移出任何粘附在尖端表面和井側(cè)壁上的流體而不致擾動(dòng)放置在井底部的剩余流體或其它材料。
當(dāng)流體已經(jīng)從井中移出并且尖端已經(jīng)以該方式清潔，電磁閥切斷從負(fù)壓力源的真空氣流。流體移出頭或清洗頭然后移動(dòng)到1536-井板上的下一列。一旦到位，以上描述的過程就予重復(fù)。隨著這一過程清洗頭移動(dòng)越過井板。清洗頭也可以經(jīng)常地以真空運(yùn)行。這樣可以有較快的循環(huán)時(shí)間。
一旦流體從多井容器中移出，分配頭通常用清潔流體充滿各井。在該分配器上的尖端通常設(shè)置成角度，使流體分配到各選定井的側(cè)壁上。這可以保證在各井中底部上任何材料(例如細(xì)胞等)不受擾動(dòng)。清潔流體將然后通常按照以上描述方法移出。清洗然后可選地重復(fù)進(jìn)行或者井板可以移動(dòng)到試驗(yàn)的下一步驟中。
在一些實(shí)施例中，流體可以通過流體移出頭的入口分配進(jìn)入井中。例如，出口可以連接到閥門，其一個(gè)位置可操作地連接到負(fù)壓力源，因此可從井中抽出材料。當(dāng)閥門換向到第二位置時(shí)，在流體移出頭尖端和包含將分配進(jìn)入井中的流體的存儲(chǔ)器之間形成可操作連接。通過使閥門循環(huán)一次或多次，人們可以迅速地執(zhí)行清洗和移出流體的多個(gè)循環(huán)。
V.流體移出工具套件本發(fā)明也提供工具套件，包括至少一個(gè)流體移出頭或其部件。例如，套件通常包括本體結(jié)構(gòu)、尖端、彈性聯(lián)接件(例如彈簧、成型彈性材料等)，和/或裝配頭部部件和/或?qū)⒘黧w移出頭固定到其它系統(tǒng)部件上的緊固部件(例如，螺釘、螺栓之類)。本發(fā)明套件的流體移出頭可選地可以預(yù)先裝配(例如，包括互相成為整體的部件等)或不經(jīng)過裝配。此外，套件通常還包括關(guān)于裝配、使用和維護(hù)流體移出頭或其部件等適當(dāng)?shù)恼f明書。套件也通常包括包裝材料或用于保持套內(nèi)部件的容器。
為清楚和了解起見，雖然以上已經(jīng)對(duì)發(fā)明以某種程度細(xì)節(jié)進(jìn)行描述，很清楚對(duì)于本行業(yè)熟練人士在閱讀本公開資料以后將可以在形式和細(xì)節(jié)上作出各種變化，而不致偏離本發(fā)明的真實(shí)范圍。例如，所有在此描述的技術(shù)和裝置可以用各種組合方式應(yīng)用。所有在此應(yīng)用中摘錄的出版物、專利、專利應(yīng)用和/或其它文件全面地供各方參考引用，如同各出版物、專利、專利應(yīng)用和/或其它文件均為個(gè)別地列出以便供各方參考引用。
權(quán)利要求
1.一種流體移出頭，包括至少一個(gè)尖端，該尖端包括至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口，該入口與出口連通，其中尖端如此構(gòu)造當(dāng)尖端設(shè)置在多井容器的選定井中、或靠近多井容器的選定井的開口時(shí)，設(shè)置在尖端的外表面及井的側(cè)壁之間、和/或尖端的外表面及井的開口之間的空間形成通氣開口；以及當(dāng)尖端定位在井中剩余流體表面上方并且對(duì)尖端施加選定的負(fù)壓力時(shí)，所施加負(fù)壓力通過通氣開口抽出空氣造成粘附的流體從尖端及從井的側(cè)壁移出。
2.如權(quán)利要求1所述的流體移出頭，其特征在于，入口和出口通過至少一條穿過尖端設(shè)置的通道互相連通，該通道包括為50微米或大于50微米的橫截面尺寸。
3.如權(quán)利要求1所述的流體移出頭，其特征在于，當(dāng)尖端設(shè)置在井中或靠近井開口時(shí)，設(shè)置在尖端的外表面及井的側(cè)壁之間、和/或尖端的外表面及井的開口之間的空間包括1毫米或小于1毫米的距離。
4.如權(quán)利要求1所述的流體移出頭，其特征在于，尖端包括從下列組中選出的橫截面形狀規(guī)則n邊多邊形，不規(guī)則n邊多邊形，三角形，正方形，矩形，梯形，圓形，橢圓形。
5.如權(quán)利要求1所述的流體移出頭，其特征在于，包括至少一個(gè)本體結(jié)構(gòu)，其中彈性聯(lián)接件將尖端聯(lián)接到本體結(jié)構(gòu)上。
6.如權(quán)利要求1所述的流體移出頭，其特征在于，包括至少一個(gè)本體結(jié)構(gòu)，該本體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)總管。
7.如權(quán)利要求1所述的流體移出頭，其特征在于，流體移出頭構(gòu)造成可以基本上同時(shí)地從多個(gè)多井容器中移出流體。
8.如權(quán)利要求1所述的流體移出頭，其特征在于，包括至少一個(gè)本體結(jié)構(gòu)，該本體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)空腔(建議全文修改為空腔)，其中，尖端延伸進(jìn)入空腔0.1毫米或大于0.1毫米。
9.如權(quán)利要求8所述的流體移出頭，其特征在于，本體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)尖端夾持器和至少一個(gè)接口底座，它們聯(lián)接在一起形成空腔，該尖端夾持器夾持尖端，而該接口底座包括至少一個(gè)穿過其設(shè)置的通道的接口，該通道與空腔連通。
10.如權(quán)利要求9所述的流體移出頭，其特征在于，尖端和/或接口底座用合金或金屬物質(zhì)制成，而尖端夾持器用聚合物制成。
11.如權(quán)利要求9所述的流體移出頭，其特征在于，空腔和通道的表面基本上光滑。
12.如權(quán)利要求9所述的流體移出頭，其特征在于，本體結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)形成空腔的至少一部分的表面朝向通道成角度。
13.如權(quán)利要求1所述的流體移出頭，其特征在于，流體移出頭包括至少兩個(gè)尖端，它們隔開一定距離，該距離基本上對(duì)應(yīng)于設(shè)置在多井容器中的至少兩個(gè)井之間的距離。
14.如權(quán)利要求13所述的流體移出頭，其特征在于，尖端構(gòu)造成從包括6、12、24、48、96、192、384、768、1536或更多井的多井容器中移出流體。
15.一種多井容器處理系統(tǒng)，包括a)至少一個(gè)包含至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口的尖端，該入口與出口連通，其中尖端構(gòu)造成，當(dāng)尖端設(shè)置在多井容器的選定井內(nèi)時(shí)，設(shè)置在尖端的外表面及井的側(cè)壁之間、和/或尖端的外表面及井的開口之間的空間形成通氣開口；b)至少一個(gè)負(fù)壓力源，可操作地連接到尖端的出口；以及c)至少一個(gè)可操作地連接到處理系統(tǒng)的控制器，該控制器構(gòu)造成為可以執(zhí)行i)降低尖端到井內(nèi)第一位置，該第一位置低于井內(nèi)流體表面，同時(shí)對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力，其中尖端以快于流體從井中被負(fù)壓力所移出的速率降低，和/或降低尖端到井中第一位置，然后對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力；ii)提升尖端到井內(nèi)或靠近井的開口的第二位置，該第二位置處于井中剩余流體表面上方；以及iii)對(duì)尖端施加第二負(fù)壓力，該第二負(fù)壓力大于第一負(fù)壓力，其中施加第二負(fù)壓力通過通氣開口抽吸空氣而導(dǎo)致從尖端和井側(cè)壁移出粘附的流體。
16.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，入口和出口通過至少一條穿過尖端設(shè)置的通道互相連通，該通道包括50微米或大于50微米的橫截面尺寸。
17.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)尖端設(shè)置在井中或靠近井開口時(shí)，設(shè)置在尖端的外表面及井的側(cè)壁之間、和/或尖端的外表面及井的開口之間的空間包括1毫米或小于1毫米的距離。
18.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，尖端包括從下列組中選出的橫截面形狀規(guī)則n邊多邊形，不規(guī)則n邊多邊形，三角形，正方形，矩形，梯形，圓形，橢圓形。
19.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，負(fù)壓力源包括至少一個(gè)總管。
20.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，至少一條管子可操作地連接負(fù)壓力源到出口。
21.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，負(fù)壓力源包括泵。
22.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，負(fù)壓力源構(gòu)造成為在各入口在至少0.1立方英尺/分鐘的流量下施加至少28.5英寸汞柱的第一負(fù)壓力。
23.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，負(fù)壓力源構(gòu)造成為在各入口在一流量下施加第二負(fù)壓力，所述流量至少為第一負(fù)壓力在各入口的流量的5倍。
24.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，控制器包括至少一臺(tái)計(jì)算機(jī)。
25.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)可操作地連接在尖端的收集器，該收集器構(gòu)造成為收集從多井容器井中移出的廢棄流體。
26.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)機(jī)器人夾持部件，其構(gòu)造成可以?shī)A持多井容器，以及在多井容器處理系統(tǒng)的部件之間、和/或多井容器處理系統(tǒng)及另一位置之間轉(zhuǎn)移多井容器。
27.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)多井容器儲(chǔ)存部件，其構(gòu)造成可以儲(chǔ)存一個(gè)或多個(gè)多井容器。
28.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)培育部件，其構(gòu)造成可以培育一個(gè)或多個(gè)多井容器。
29.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)探測(cè)部件，其構(gòu)造成可以探測(cè)設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)多井容器的一個(gè)或多個(gè)井中產(chǎn)生的可探測(cè)信號(hào)。
30.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)定位部件，其構(gòu)造成相對(duì)于尖端定位一個(gè)或多個(gè)多井容器。
31.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)移部件，其構(gòu)造成可以相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)移尖端和/或至少一個(gè)其它系統(tǒng)部件。
32.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)清潔部件，其構(gòu)造成可以清潔尖端和/或至少一個(gè)其它系統(tǒng)部件。
33.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)與尖端流體上連通的閥，其構(gòu)造成可以調(diào)節(jié)從負(fù)壓力源來(lái)的壓力流。
34.如權(quán)利要求33所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，閥包括電磁閥。
35.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，流體移出頭包括尖端。
36.如權(quán)利要求35所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，流體移出頭包括至少一個(gè)本體結(jié)構(gòu)，并且其中彈性聯(lián)接件將尖端聯(lián)接到本體結(jié)構(gòu)上。
37.如權(quán)利要求35所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，流體移出頭包括至少一個(gè)本體結(jié)構(gòu)，該本體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)總管。
38.如權(quán)利要求35所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，流體移出頭包括至少一個(gè)本體結(jié)構(gòu)，該本體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)空腔，其中尖端延伸進(jìn)入空腔0.1毫米或大于0.1毫米。
39.如權(quán)利要求35所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，流體移出頭構(gòu)造成為從多個(gè)多井容器中基本同時(shí)地移出流體。
40.如權(quán)利要求35所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，流體移出頭包括至少兩個(gè)隔開的尖端，以同時(shí)地配合在多井容器的單井內(nèi)。
41.如權(quán)利要求35所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，流體移出頭包括至少兩個(gè)隔開一距離的尖端，該距離基本上對(duì)應(yīng)于設(shè)置在多井容器中的至少兩個(gè)井之間的距離。
42.如權(quán)利要求41所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，尖端構(gòu)造成為從包含6、12、24、48、96、192、384、768、1536、或更多井的多井容器中移出流體。
43.如權(quán)利要求15所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)分配部件，其構(gòu)造成可以分配一種或多種流體進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)多井容器的一個(gè)或多個(gè)井內(nèi)。
44.如權(quán)利要求43所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，分配部件構(gòu)造成基本上同時(shí)地分配流體進(jìn)入多個(gè)多井容器。
45.如權(quán)利要求43所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，分配部件包括至少一個(gè)分配器，當(dāng)多井容器設(shè)置在靠近分配器處時(shí)，該分配器與設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)多井容器中的一個(gè)或多個(gè)井對(duì)準(zhǔn)，該分配器構(gòu)造成分配一種或多種流體進(jìn)入井中。
46.如權(quán)利要求45所述的多井容器處理系統(tǒng)，其特征在于，分配器相對(duì)于井的垂直軸線成角度。
47.一種從多井容器的井內(nèi)移出流體的方法，該方法包括a)提供至少一個(gè)包括至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口的尖端，該入口與出口連通，其中尖端具有的橫截面尺寸小于井的橫截面尺寸，從而當(dāng)尖端定位在井中或靠近井的開口時(shí)，在尖端及井側(cè)壁之間、和/或尖端及井開口之間設(shè)置的空間中形成通氣開口；b)降低尖端到井內(nèi)第一位置，該第一位置低于流體的表面，同時(shí)對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力，其中尖端降低的速率快于從井內(nèi)由負(fù)壓力移出流體的速率，或者降低尖端到井中的第一位置，然后對(duì)尖端施加第一負(fù)壓力；c)提升尖端到井中或靠近井的開口的第二位置，該第二位置處于井中剩余流體表面上方；以及d)對(duì)尖端施加第二負(fù)壓力，該第二負(fù)壓力大于第一負(fù)壓力，其中施加第二負(fù)壓力將通過通氣開口抽吸空氣，導(dǎo)致從尖端外表面及井側(cè)壁移出粘附流體。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，第一負(fù)壓力包括在入口處0.1立方英尺/分鐘或大于0.1立方英尺/分鐘的流量。
49.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，第二負(fù)壓力包括在入口處0.5立方英尺/分鐘或大于0.5立方英尺/分鐘的流量。
50.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，第二負(fù)壓力在入口處的流量至少為第一負(fù)壓力在入口處的流量的5倍。
51.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，包括在多井容器的至少一個(gè)其它井中重復(fù)步驟b)到d)。
52.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，包括分配至少一種附加流體進(jìn)入井中。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，附加流體在接觸井中底部表面或放置在井中其它材料以前先接觸井側(cè)壁，以盡量減少由于將附加流體分配進(jìn)入第一井中造成的其它材料的攪動(dòng)。
54.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，附加流體包括清潔劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種流體移出頭和相關(guān)的多井容器處理系統(tǒng)，用于有效地從多井容器中移出流體。也提供從多井容器中移出流體的方法。
文檔編號(hào)B01L3/02GK101035622SQ200580032220
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月4日
發(fā)明者K·J·米克拉舍二世, R·C·唐斯, J·Y·常, J·K·曼奎斯特 申請(qǐng)人:Irm有限公司