專利名稱：可調(diào)整角度定向的試樣板支承設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備用來在顯微鏡載物片上的個(gè)別點(diǎn)內(nèi)、 或微量滴定板或多井板的個(gè)別井內(nèi)的多個(gè)種類物質(zhì)或反應(yīng)媒質(zhì)上實(shí)施同時(shí)的化驗(yàn)， 一般地，它們設(shè)計(jì)成實(shí)施大量小體積的同時(shí)化驗(yàn)。特別是，本發(fā)明致力于解決用光 學(xué)掃描來讀取或監(jiān)視這些載物片或板上化驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題。
背景技術(shù)：
在生化實(shí)驗(yàn)室里廣泛地使用許多規(guī)格的多井板，包括有12X8陣列和井間間距 為9mm的％井的標(biāo)準(zhǔn)微量滴定板，以及少至六個(gè)或多至幾千個(gè)井的試樣板。大 量小試樣同時(shí)在這些板上用自動(dòng)儀器進(jìn)行化驗(yàn)，目的在于篩選、確定結(jié)合親和力或 其它結(jié)構(gòu)特征，或表征試樣的其它特征。具有印在其表面上的二維的點(diǎn)或微點(diǎn)陣列 的玻璃載物片以類似的方式被使用，點(diǎn)或微點(diǎn)含有甚至更小的試樣。在這些井和點(diǎn) 上進(jìn)行分析的品種通常是生物品種，諸如蛋白質(zhì)、肽序列、或核酸碎片等。這些類 型的板和載物片還用來試驗(yàn)小分子庫，它們由化學(xué)實(shí)驗(yàn)室合成并提供給研究者研究 化學(xué)信息和生物信息之用，其中，針對諸如基因功能和目標(biāo)結(jié)合之類的化學(xué)或生物 活性來篩選庫中的分子。
光學(xué)掃描是檢測這些板和載物片上實(shí)施化驗(yàn)結(jié)果的高效手段，因?yàn)楣鈱W(xué)掃描頭 可快速地橫向掃過全部的陣列，同時(shí)相繼地聚焦在個(gè)別的井或點(diǎn)上并在每個(gè)部位處 實(shí)施所有的檢測功能。光學(xué)數(shù)據(jù)也容易地由自動(dòng)儀器進(jìn)行儲存、量化和處理。為了 在大陣列的小井或點(diǎn)上達(dá)到高性能，最有效的光學(xué)掃描系統(tǒng)是具有有限景深的掃描 系統(tǒng)。有限景深和有限視場探測系統(tǒng)在排除背景熒光方面比具有大視場和大景深的 系統(tǒng)更有效。光學(xué)掃描系統(tǒng)通常使用景深約為1至10微米的共焦光學(xué)儀器。具有 如此短景深的精確檢測要求在各個(gè)試樣和掃描頭光學(xué)系統(tǒng)之間有高度的間距均勻 性。
為了達(dá)到如此短景深的緊公差，人們構(gòu)造出許多種多井板，其具有玻璃或其它
透明材料的平底以允許通過板底部實(shí)施掃描。當(dāng)溶劑和其它懸浮媒質(zhì)已從井移走而 反應(yīng)品種沉淀在各個(gè)井底板上的沉淀層內(nèi)時(shí)，這就特別地有效。然而，即使通過底 板來實(shí)施掃描，板還必須保持在一平的位置上，使底板所有區(qū)域離掃描頭的移動(dòng)平 面有相等的距離，以達(dá)到精確和均勻的掃描。諸如透明底板厚度變化和板翹曲之類 的微小缺陷都會造成該距離從板上的一個(gè)部位到下一部位的變化，由此，干擾掃描 精度。類似的變化也發(fā)生在玻璃載物片內(nèi)，其中， 一般載物片的厚度可變化50微 米或50微米以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于解決上述和其它的問題和局限性，本發(fā)明在于通過兩個(gè)或多個(gè)獨(dú) 立的動(dòng)力提升器來組合基板和安裝在該基板上的試樣板支承平臺，提升器的高度由 位置傳感器控制，位置傳感器探測支承平臺和選定的參考平面之間的偏移。參考平 面是平行于掃描頭移動(dòng)平面的某一平面，位于允許掃描頭合適地聚焦在試樣部位上 的某一距離處。該提升器的定位允許支承平臺圍繞沿兩個(gè)正交方向的軸線傾斜，以 便獨(dú)立地糾正任何方向的偏移。鑒于該種傾斜能力，支承平臺在本文中也被稱之為 搖板。術(shù)語"試樣板"在這里用來方便地指示帶有點(diǎn)或微點(diǎn)的井板和載物片，支承 平臺構(gòu)造成以以下方式支承試樣板允許只憑重力將試樣板擱置在平臺表面上，或 以防止支承板側(cè)向滑動(dòng)的方式將試樣板固定在支承平臺上，或提升到支承平臺上 方，或兩者兼而有之。支承平臺本身可以是連續(xù)板或柵格或框架，或?qū)υ嚇影逄峁?穩(wěn)定支承的任何結(jié)構(gòu)，而基板同樣地可以是連續(xù)板或柵格或框架，或?qū)χС衅脚_提 供有控制的校平或傾斜的任何結(jié)構(gòu)。為方便起見，這里使用術(shù)語"平臺"和"板"， 它們不局限于實(shí)心板或甚至平的表面。相比之下，試樣板上的試樣部位的陣列不管 試樣板是多井板還是帶有粘結(jié)到其表面上的點(diǎn)子的載物片都是平面的，它是掃描頭 移動(dòng)路徑。如果需要的話，用輔助單元使試樣部位的陣列成為平面的，這將在下文 中描述。采用平面的試樣陣列，用動(dòng)力提升器對支承平臺和由此的試樣板的定向進(jìn) 行調(diào)整，將致使試樣部位的平面平行于掃描頭的平面。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，支承平臺包含滑架，其平行于基板沿一個(gè)或多個(gè)方 向移動(dòng)，或者是諸如導(dǎo)軌那樣的部件，滑架可沿著導(dǎo)軌移動(dòng)?；芸梢允侵С性嚇?板和將試樣板保持在平面結(jié)構(gòu)中的輔助單元，就如以上段落中所提及的。作為提供
掃描頭進(jìn)入到試樣板上不同區(qū)域的手段，平行于基板的運(yùn)動(dòng)能力是有用的。因此， 盡管典型的掃描頭設(shè)計(jì)成沿X軸移動(dòng)，例如，橫貫單排試樣部位的寬度，但導(dǎo)軌可
提供一裝置使試樣板沿y軸移動(dòng)，從一排前進(jìn)到下一排。試樣板沿y軸的移動(dòng)速度
和位置可由合適的電動(dòng)機(jī)密切地加以控制，可供選擇地用位置傳感器。在本發(fā)明其 它優(yōu)選實(shí)施例中，掃描頭由基板支承，因此，掃描頭的移動(dòng)平面由基板定向所建立。 上述的輔助單元可供添加到本發(fā)明的設(shè)備上，其可提供任何的各種功能。特別 有意義的一個(gè)功能是將試樣板上的試樣部位平面地對齊。對于多井板的試樣板來
說，標(biāo)準(zhǔn)微量滴定板是其中一個(gè)實(shí)例，如2006年1月24日提交的共同未決的、共 同擁有的Chu， D.Y.的美國專利申請No.11/339，087 (題為"Planar Registration of Multi-Well Plate from Well Side (多井板從井側(cè)的平面對齊)")中所描述的，如此一 個(gè)對齊裝置是很好的對齊裝置，本文援引該專利內(nèi)容以供參考。該文獻(xiàn)中所述的裝 置是這樣一個(gè)裝置，其將倒置的多井板內(nèi)的所有井底板推入到公共平面內(nèi)，即，該 裝置弄平井底板的平面，由此，糾正存在于板底表面內(nèi)的任何偏差。通過將該平面 保持在平行于掃描頭移動(dòng)平面的水平定向，本發(fā)明的設(shè)備將起到與申請 No.ll/339，087中的裝置互補(bǔ)的功能。
從以下的描述中將會明白本發(fā)明還有的其它特征、實(shí)施例、目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的單元的立體圖，其組合了上述共同未決申請No.11/339，087 中所示的微量滴定板弄平單元。
圖2是圖1單元的側(cè)視圖，加上一倒置的微量滴定板。
圖3是圖l單元的端視圖。
圖4是圖1單元的底部和搖板一端的放大圖。
具體實(shí)施例方式
盡管定義本發(fā)明的特征能在各種結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)，但本發(fā)明作為整體來講，最好通 過一具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的分析來予以理解。如此一個(gè)實(shí)施例顯示在附圖中。
圖1的立體圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的單元11，該單元包括具有可變高度和角 度定向的支承平臺12，在本實(shí)施例中該支承平臺被稱之為搖板。單元11的部件包
括搖板12、基板13、動(dòng)力提升器14、 15、位置傳感器(其中只有一個(gè)傳感器16 可見)，以及張力彈簧17、 18。在該圖中還顯示了一如上所述根據(jù)專利申請 No.ll/339，087所披露的微量滴定板弄平單元21。如該申請中所述，弄平單元21 包括多個(gè)夾頭22，它們抓住一倒置微量滴定板的個(gè)別井并向下曳拉所抓住的井， 直到它們的底板鄰接延伸在夾頭上方的短柱23的上頂端，由此，強(qiáng)制井底板進(jìn)入 到平面的配準(zhǔn)中以消除微量滴定板中的任何翹曲。還如專利申請No.11/339，087中 所述，該弄平單元包括固定的上板24和固定的下板25，以及可移動(dòng)的內(nèi)板26，內(nèi) 板26控制夾頭22的動(dòng)作。
圖2是圖1所示部件連同一倒置的微量滴定板31和掃描頭32的側(cè)視圖。如專 利申請No.11/339,087所披露，夾頭22抓住帶有面向下開口的微量板的選定的井 33，夾頭22向下曳拉被抓住的井，直到鄰近的井鄰接短柱23的末端為止。
回到圖1中來，兩個(gè)平行導(dǎo)軌41、 42安裝在搖板12的上表面上。微量滴定板 弄平單元21的下板25擱置在這些導(dǎo)軌41、 42上，全部的弄平單元21和通過夾頭 22固定在弄平單元上的微量滴定板(僅在圖2中示出)可沿著y軸方向在導(dǎo)軌上 移動(dòng)。在該特定實(shí)施例中，由傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)44驅(qū)動(dòng)的螺旋傳動(dòng)裝置43來實(shí)現(xiàn)如此移 動(dòng)?？刹捎媚懿僮髀菪齻鲃?dòng)裝置的傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)，最好是提供高精度的電動(dòng)機(jī)。步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)就是實(shí)例，它們是轉(zhuǎn)動(dòng)柱形直齒輪和驅(qū)動(dòng)連接在弄平單元21 固定板上的齒條的電動(dòng)機(jī)。替代螺旋傳動(dòng)裝置本身可以是皮帶傳動(dòng)裝置和壓電式傳 動(dòng)裝置。圖2的掃描頭32沿x軸往復(fù)移動(dòng)，協(xié)調(diào)掃描頭32的移動(dòng)和微量滴定板弄 平單元21的移動(dòng)，微量滴定板內(nèi)完全二維陣列中的所有井都置于掃描頭的光路中， 于是在所有試樣上實(shí)施檢測。以此方式移動(dòng)掃描頭的系統(tǒng)和設(shè)備披露在以下的共同 未決的、共有的專利申請中，本文援引其全部內(nèi)容以供參考2005年11月1日提 交的Patt,P丄等人的美國專利申請No.11/265,000 (題為"Moving Coil Actuator for Reciprocating Motion with Controlled Force Distribution(用于帶有受控制的力分布的 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)線圈致動(dòng)器)")；以及2005年11月30日提交的Chu，D.Y.的美國專 利申請No. 11/291,423 (題為"Moving Coil Actuator with Expandable Range of Motion (帶有擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)范圍的移動(dòng)線圈致動(dòng)器)")。
圖3是圖l部件的端視圖，根據(jù)圖l所示的視圖，取自右邊的端部。動(dòng)力提升 器14、 15定位在矩形搖板12的兩個(gè)角上，兩個(gè)角在板的右端處。提升器將搖板
12連接到基板13，每個(gè)提升器獨(dú)立地在提升器的部位處建立起搖板12和基板13 之間的距離。每個(gè)提升器可以是任何類型的高精度電動(dòng)機(jī)，其可接收信號，最好是 電子信號，并通過調(diào)整搖板12高度對信號作出響應(yīng)。合適電動(dòng)機(jī)的實(shí)例是步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)；其它實(shí)例都是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的。在本發(fā)明的 該特定實(shí)施例中，支配這些電動(dòng)機(jī)動(dòng)作的信號由多個(gè)位置傳感器產(chǎn)生，它們定位成 探測靠近圖3所示兩個(gè)端部角的部位處的搖板高度。在該實(shí)施例使用的結(jié)構(gòu)中，位 置傳感器位于圖3所示視圖中提升器的后面，因此，在該圖中看不見。如上所述， 圖l中可見其中一個(gè)傳感器16。由此使用兩個(gè)位置傳感器，兩個(gè)角中的每個(gè)角使 用一個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器將獨(dú)立信號送到最靠近它的那個(gè)提升器。利用該獨(dú)立動(dòng) 作，提升器14、 15可沿箭頭43、 44所示方向?qū)u板12的端部傾斜到虛線所示定 向。此外，回頭參照圖2，提升器14、 15可提升或下降搖板的全端部，如圖2中 的箭頭45和虛線所示。因此，搖板可沿著兩個(gè)正交軸線中的任一個(gè)或二個(gè)傾斜， 兩個(gè)軸線中一個(gè)垂直于圖2的平面，另一個(gè)軸線垂直于圖3的平面。位置傳感器可 以是用于此目的的各種部件中的任何一種，包括由電容、電感、光電導(dǎo)、或電勢檢 測操作的位移傳感器以及由磁體致動(dòng)的霍爾效應(yīng)傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器目前是首 選的，它的實(shí)例是由美國麻薩諸塞州伍斯特市的阿雷格羅微系統(tǒng)公司(Allegro MicroSystems， Inc. (Worcester, Massachusetts，USA))出品的零件no.A3240EUA。 作為使用位于搖板上的位置傳感器的替代方案，提升器可被掃描頭本身產(chǎn)生的光強(qiáng) 度信號所支配。當(dāng)試樣位于掃描頭透鏡的焦距時(shí)，由掃描頭收集的光強(qiáng)度將最大， 系統(tǒng)可以編程來調(diào)整提升器，以從每個(gè)試樣處獲得最大信號。
用兩個(gè)部件來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例中搖板12的穩(wěn)定性，同時(shí)仍允許有上述的角度變 化。 一個(gè)部件是導(dǎo)向銷51 (圖3)，其固定到基板13并向上延伸通過搖板內(nèi)的小孔 52。導(dǎo)向銷51阻止搖板沿著x軸或y軸相對于基板側(cè)向地滑動(dòng)。小孔52呈錐形， 并有足夠?qū)挾葋硖峁﹪@導(dǎo)向銷51的間隙，以適應(yīng)搖板的不同角度。圖2和4中 可見的第二穩(wěn)定部件位于搖板的相對端處，第二穩(wěn)定部件包括兩個(gè)槽53、 54以及 滾子55，兩個(gè)槽53、 54分別位于搖板12和基板13的相對面中，而滾子55定位 在槽內(nèi)，以允許兩板之間的角度變化，同時(shí)滾子保持在兩個(gè)槽內(nèi)。槽較佳地呈如圖 所示的V形，而滾子的形狀能使搖板沿著兩個(gè)正交軸線傾斜。如此形狀的實(shí)例是 球形和諸如橢球形的細(xì)長構(gòu)件。
張力彈簧17、 18 (圖1)提供對搖板12的進(jìn)一步控制。每個(gè)彈簧圍繞一終止 在基板13內(nèi)的軸(圖中不可見)，而彈簧本身駐留在搖板12上方。每個(gè)彈簧處于 壓縮張力下推壓搖板的端部向下朝向基板13，該端部是受動(dòng)力提升器控制的相對 端。
使用本發(fā)明的設(shè)備可以沒有輔助單元21或執(zhí)行同樣功能的單元，而提升器可 被致動(dòng)，在全部的掃描過程中不時(shí)地調(diào)整搖板，諸如對每個(gè)掃描線的單獨(dú)的調(diào)整。 當(dāng)使用輔助單元21或其等價(jià)物時(shí)，對于全部試樣板作一次調(diào)整就足夠了。
提供以上的描述主要是為了說明之目的，盡管以上描述介紹了對圖中所示部件 的替代方案，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會容易地認(rèn)識到還有許多仍在本發(fā)明范 圍之內(nèi)的其它替代方案。
權(quán)利要求
1. 用于支承試樣板和控制如此支承的板的定向的設(shè)備，所述設(shè)備包括基板；支承平臺，所述支承平臺具有正交的軸線和用于在所述支承平臺一端處保持所述支承平臺與所述基板接觸、同時(shí)允許所述支承平臺沿所述正交軸線中的任何一個(gè)或兩個(gè)相對于所述基板傾斜的裝置；用于探測所述支承平臺相對于選定平面的定向并用于產(chǎn)生代表所述定向的信號的裝置；以及第一和第二動(dòng)力提升器，所述第一和第二動(dòng)力提升器將所述支承平臺連接到所述基板，并定位成響應(yīng)于所述信號獨(dú)立地沿所述正交軸線相對于所述基板傾斜所述支承平臺。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，用于探測所述支承平臺定向的所 述裝置是安裝在所述支承平臺上的位置傳感器。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，用于探測所述支承平臺定向的所 述裝置是位于所述支承平臺上方的掃描頭。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，用于保持所述支承平臺與所述基 板接觸的所述裝置包括位于所述支承平臺和所述基板內(nèi)的相對槽和駐留在所述槽 內(nèi)的滾子。
5. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一和第二動(dòng)力提升器是步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
6. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于防止所述支承平臺沿 平行于所述基板的方向側(cè)向運(yùn)動(dòng)的裝置。
7. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，用于保持所述支承平臺與所述基 板接觸的所述裝置位于所述支承平臺的第一端，所述設(shè)備還包括偏置裝置，所述偏 置裝置用于偏置所述支承平臺的第二端遠(yuǎn)離所述基板，所述第二端與所述第一端相 對。
8. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述偏置裝置是彈簧裝置，所述 彈簧裝置在所述支承平臺和所述基板之間施加壓縮的張力。
全文摘要
一種支承平臺，其支承諸如微量滴定板、任何規(guī)格的多井板、或具有分布在表面上的試樣點(diǎn)的玻璃載物片之類的試樣板，并通過可移動(dòng)的掃描頭對試樣板提供化驗(yàn)檢測，該掃描頭具有毫米量級的景深，該支承平臺由一設(shè)備放平或以其它方式調(diào)整平面定向，該設(shè)備包括布置在該設(shè)備上的搖板、位置傳感器和動(dòng)力提升器，以對搖板提供沿兩個(gè)正交軸線中的一個(gè)或兩個(gè)傾斜的能力。
文檔編號B32B5/02GK101389410SQ200780006596
公開日2009年3月18日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者D·Y·楚, J·M·賽瑞曼尼, P·J·帕特 申請人:生物輻射實(shí)驗(yàn)室股份有限公司