專利名稱：用于液體分注的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學、工業(yè)、臨床、生物技術(shù)等領(lǐng)域中使用的分析裝置中的、用于將樣品或試劑分注的方法和裝置。
背景技術(shù)：
為了分析對象分子的質(zhì)量，進行如下的質(zhì)量分析方法，即，通過向配置于質(zhì)量分析裝置上安裝的樣品平板上的試樣照射激光將試樣離子化而進行分析的激光脫離離子化質(zhì)量分析方法。在將試樣配置在樣品平板上制作時，有使用矩陣和不使用矩陣的方法。
將使用矩陣的方法與飛行時間型質(zhì)量分析裝置組合了的方法稱為MALDI-TOF(矩陣支援型激光脫離離子化一飛行時間)質(zhì)量分析方法。在MALDI-TOF中，測定試樣與矩陣溶液一起滴下到樣品平板上，進行干燥后測定。
另一方面，提倡如下的方法(參照國際公開第WO98/47006號小冊子。)，即，作為對象試樣，在利用電泳等將生物體分子分離后，轉(zhuǎn)印到薄膜上而固相化，向被固相化于該薄膜上的試樣利用壓電元件的微量分注技術(shù)，在薄膜上進行各種反應(yīng)，利用所生成的反應(yīng)產(chǎn)物進行質(zhì)量分析。
作為檢測在薄膜上展開而被固相化了的物質(zhì)的方法，有免疫印跡法。免疫印跡法一般也被稱為威斯坦印跡法，是將蛋白質(zhì)試樣等利用電泳展開，其后在薄膜上固相化后，將相對于對象物質(zhì)的特異抗體作為探針而使之反應(yīng)，檢測出其存在的方法。
在向樣品平板或在樣品上固定了薄膜的對象物中利用壓電元件等分注機構(gòu)分注了試劑或樣品后，將該樣品平板等向其他的裝置，例如質(zhì)量分析系統(tǒng)或其他的分析裝置或前處理裝置轉(zhuǎn)移，進行分析或下一個處理。
首先需要僅對在樣品平板或薄膜上展開的點準確地分注試劑或樣品。
由于擔心分注機構(gòu)中分注元件發(fā)生堵塞、或要分注其他的試劑或樣品，因此最好能夠更換分注元件(稱為分注元件)。此時，在重新安裝或更換分注元件時，會有偏離特定的位置的情況。
分注了試劑或樣品的樣品平板在轉(zhuǎn)移至下一個分析裝置或處理裝置時，需要準確地知道分注了試劑等的位置。
在對對象物實施處理時，想要知道其位置信息的要求不僅限于液體分注裝置，在各種的分析裝置或處理裝置中都相同。
無論是樣品、試劑，在使用液相較多的分析裝置的領(lǐng)域中，都進行減少分析時所使用的溶液的量的嘗試。這不僅是為了要減少貴重的樣品的浪費、或減少昂貴的試劑的使用量，而且在溶液間的生物化學反應(yīng)中，由于溶液的量越少，反應(yīng)中所花的時間就越短，因此對于提高實驗的處理效率來說是有效的方法。
為了以微量溶液進行反應(yīng)，就需要微量地分注樣品或試劑的分注裝置。作為用于分注微量的液體的方法，已經(jīng)將使用piezo元件等壓電元件的方法或利用閥的開閉的方法、使用將溶液局部加熱而產(chǎn)生的氣泡的方法等各種方法實用化。
在將微量的液體向目的容器中分注時，如果是壓電元件，則要求對向元件的電壓提供方法進行控制，如果使用閥，則要求對開閉時間等各種參數(shù)進行微妙的控制。為了將這些參數(shù)最佳化，另外，由于在向數(shù)目較多的位置分注時分注時間也會較長，因此為了監(jiān)視所分注的液滴的形狀而與分注機所處的環(huán)境的變化或壓電元件的隨時間的變化對應(yīng)，通過將形成于分注頭頭端部的液滴的圖像用拍攝裝置獲取而進行監(jiān)視。
圖16中表示設(shè)置了監(jiān)視分注頭頭端部的拍攝裝置的以往的分注裝置。
102為分注試劑的分注機構(gòu)，在其下端具有噴嘴，從而可以滴下微量的試劑。在分注機構(gòu)102的下部配置有X-Y工作臺，在X-Y工作臺104之上放置有被分注試劑的對象物。X-Y工作臺104在水平面內(nèi)沿X方向和Y方向移動，將對象物的試劑分注位置定位于分注機構(gòu)102的噴嘴的下方。
106是監(jiān)視形成于噴嘴頭端部的液滴的狀態(tài)的拍攝裝置，為了以透過圖像進行監(jiān)視，在與拍攝裝置106相反一側(cè)配置有光源108。
為了向作為目標的分注位置準確地分注，分注噴嘴頭端部和對象物的距離越短越好。由此，監(jiān)視分注狀態(tài)的拍攝裝置106被成水平狀態(tài)地設(shè)置，即，被設(shè)于與噴嘴頭端部相同的高度。
另外，為了在對象物上的多個位置上進行穩(wěn)定的分注，如圖16所示，對象物被放置在X-Y工作臺104等可動工作臺上。
當將拍攝裝置106沿水平方向設(shè)置，并且避免X-Y工作臺104和拍攝裝置106之間的干擾時，就必須將拍攝裝置106安裝在X-Y工作臺104的移動范圍外，裝置就會大型化。
作為具備了壓電芯片的分注裝置，有具備了如下的壓電芯片的分注單元，即，噴出部具有向下的開口，通過將填充于與該噴出部連接的空間中的液體利用具備了壓電元件的驅(qū)動部推壓而將液滴從該噴出部中噴出。
此種分注裝置中，當從壓電芯片中微量分注液體時，無法使在該壓電芯片的頭端不存在多余的液體，不能保持液體被正好填充到頭端的狀態(tài)，因而不能噴出希望的液量的液滴。
由此，迄今為止，要進行如下的操作，在開始分注前的試分注中，將壓電芯片頭端用CCD相機等拍攝而放大顯示，在觀察該圖像的同時利用手動操作填充，如果多余的液體從頭端漏出，則進行擦拭的操作。
但是，以往的利用手動的方法中，向壓電芯片中的液體的填充如果沒有經(jīng)驗則無法做好，很難做出希望大小的液滴。
樣品液體或試劑液體等的pL～μL的微量分注被以壓電方式或注射方式進行。
壓電方式的分注裝置如圖17所示，具備在頭端具有噴出部的壓電芯片302。壓電芯片302通過將與噴出部相連的貯液室用具備了壓電元件的驅(qū)動部推壓而從噴出部中噴出液滴306。為了控制驅(qū)動部而噴出一定的大小的液滴，設(shè)有壓電分注控制部304，依照由壓電分注控制部304設(shè)定了的壓電元件驅(qū)動的參數(shù)，從壓電芯片302中噴出液滴306。
注射方式的分注裝置如圖18所示，通過驅(qū)動使注射泵310動作的馬達314來進行從與注射泵310相連的探針312中的液滴6的噴出。有時也在探針312的頭端設(shè)有一次性(可丟棄)芯片316。芯片316可以隨著樣品或試劑不同而可以拆換。通過按照使注射泵310的動作參數(shù)成為被設(shè)定了的參數(shù)的方式，利用注射分注控制部318控制馬達314的驅(qū)動，噴出特定的大小的液滴306。
雖然根據(jù)要噴出的樣品或試劑的粘性等液體特性來設(shè)定噴出條件，但是因溫度等環(huán)境條件的變化，所噴出的液滴的大小也會變化。另外，液滴越是微量，則越是要求定量性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠準確地向應(yīng)當分注的位置進行分注的用于液體分注的方法及裝置。
本發(fā)明的方式1為，利用可以指定應(yīng)當分注的位置，并可以向指定了的位置自動地分注的分注裝置達成所述目的。
該方式1的分注裝置具備具備了滴下樣品或試劑的分注元件的分注機構(gòu)、讀取下方的圖像的圖像讀取裝置、將被分注樣品或試劑的對象物在上面支撐并在水平面內(nèi)移動而將所述對象物至少定位于所述分注元件的下方的分注位置及所述圖像讀取裝置的下方的圖像讀取位置上的可動工作臺、顯示所述圖像讀取裝置所讀取的圖像的監(jiān)視器部、基于顯示在所述監(jiān)視器部上的所述對象物的圖像來指定對象物上的分注位置的分注位置指定部、按照使所述分注位置指定部所指定的對象物上的分注位置到達所述分注機構(gòu)的分注元件的下方的方式進行所述對象物和分注元件的相對定位并控制利用所述分注機構(gòu)進行的分注動作的分注控制部。
根據(jù)方式1的分注裝置，由于通過將圖像讀取裝置所讀取的圖像在監(jiān)視器部中顯示，基于顯示于該監(jiān)視器部中的對象物的圖像來指定對象物上的分注位置，分注控制部進行對象物和分注元件的相對定位，控制利用分注機構(gòu)進行的分注動作，因此通過在由監(jiān)視器部顯示的圖像上指定分注位置，試劑或樣品就可以被自動地向該被指定了的位置分注。
分注機構(gòu)也可以具備多個分注元件，從而可以向共同的分注位置或不同的分注位置注入多種試劑或樣品。
也可以還具備分注位置信息形成部，形成與分注位置指定部所指定并進行了分注動作的對象物上的分注位置有關(guān)的分注位置信息。這樣，就可以將向?qū)ο笪锏哪膫€位置進行了分注作為信息保留。
另外，分注位置信息形成部也可以采用能夠?qū)⑺纬傻姆肿⑽恢眯畔⑾蛲獠枯敵龅姆绞健１环肿⒘嗽噭┗驑悠返膶ο笪锉灰扑偷劫|(zhì)量分析裝置等分析裝置，或根據(jù)需要被移送至前處理裝置。此時，在移送前的分析裝置或前處理裝置中，將分注位置信息形成部所形成并輸出的分注位置信息攝入，通過獲知該對象物的被分注了的位置，就可以容易地執(zhí)行進行分注位置的分析，或?qū)Ψ肿⑽恢脤嵤┣疤幚淼淖鳂I(yè)。
分注位置指定部可以采用能夠在顯示于監(jiān)視器部上的對象物的圖像上利用例如光標指定分注位置的方式。
為了監(jiān)視分注動作而調(diào)整來自分注元件的噴出量，可以還具備拍攝分注元件的頭端部的拍攝裝置。此時，在分注機構(gòu)具備多個分注元件的情況下，拍攝裝置按照拍攝分注元件當中的進行分注動作的分注元件的頭端部的方式，被可以隨著進行分注動作的分注元件的變更而移動地支撐在移動機構(gòu)上。
本發(fā)明的方式2是通過在重新安裝、更換分注元件時也能夠準確地進行分注動作而達成所述目的的方式。
該方式2的分注裝置具備滴下樣品或試劑的分注元件能夠拆裝的分注機構(gòu)、讀取下方的圖像的圖像讀取裝置、將被分注樣品或試劑的對象物支撐在上面并在水平面內(nèi)移動而將所述對象物至少定位在所述分注元件的下方的分注位置及所述圖像讀取裝置的下方的圖像讀取位置的可動工作臺、基于利用所述分注機構(gòu)向所述可動工作臺上的特定的位置進行分注時的由所述圖像讀取裝置得到的讀取圖像而檢測出分注位置同時基于所讀取的所述可動工作臺上的成為基準的基點來進行分注位置的校正的校正部。
分注機構(gòu)的分注元件雖然被安裝在特定的位置上，但是要使所安裝的分注元件的分注位置總是處于相同位置，則對分注元件安裝部分要求高度的機械加工精度。另外，在各個分注元件中存在機械誤差。由此，如果按照使分注位置處于特定的位置的方式來調(diào)整分注元件的安裝，則要求高度的機械加工精度和熟練的調(diào)整能力。
但是，方式2的液體分注裝置中，由于分注機構(gòu)的分注元件可以拆裝，基于利用分注元件向可動工作臺上的特定的位置進行分注時的由圖像讀取裝置獲得的讀取圖像檢測出分注位置，同時基于所讀取的可動工作臺上的成為基準的基點來進行分注位置的校正，因此伴隨著分注元件的安裝或更換的調(diào)整作業(yè)就變得簡單。
方式2也包括具備了多個分注元件的方式。此時，校正部對各分注元件進行校正。
本發(fā)明的方式3是利用能夠?qū)τ趯嵤┮后w分注及其他的處理的位置形成準確的信息的位置信息讀取裝置達成所述目的的方式。
該方式3的位置信息讀取裝置具備讀取工作臺上的對象物的圖像的圖像讀取裝置、基于所述圖像讀取裝置所讀取的圖像將在該圖像中被指定了的位置的信息或被檢測出的位置的信息基于該對象物上的成為基準的多個參考點而形成的位置信息形成部。
在獲得對象物上的指定位置的信息的情況下，還具備顯示圖像讀取裝置所讀取的圖像的監(jiān)視器部、基于顯示于所述監(jiān)視器部上的所述對象物的圖像指定對象物上的位置的位置指定部，所述位置信息形成部形成所述位置指定部所指定的對象物上的位置的信息。
由于位置信息讀取裝置基于圖像讀取裝置所讀取的圖像，將在該圖像中被指定了的位置的信息或被檢測出的位置的信息基于該對象物上的成為基準的多個參考點而形成，因此就可以基于參考點準確地確定對象物內(nèi)的位置信息。
此外，在使對象物向分析裝置等移動的情況下，也可以基于該參考點根據(jù)其位置信息而準確地定位于作為對象物內(nèi)的目的地的位置上。
所述圖像讀取裝置可以采用與對象物的圖像一起讀取所述工作臺的圖像的裝置，所述位置信息形成部可以采用將所述對象物上的位置基于工作臺上的成為基準的多個基點而形成。這樣，就可以將作為對象物內(nèi)的目的地的位置的信息基于基點而準確地確定。此外，在將對象物暫時從工作臺中取出，并再次安裝在工作臺上的情況下，也可以基于該基點，根據(jù)其位置信息準確地定位于對象物內(nèi)的目的地的位置上。
如果位置信息形成部采用能夠?qū)⑺纬傻奈恢眯畔⑾蛲獠枯敵龅姆绞?，則在將該對象物向分析裝置等其他的裝置移送的情況下，也可以利用該位置信息準確地定位于作為目的地的位置上。
本發(fā)明的方式4是利用能夠形成有關(guān)實施了液體分注及其他的處理的位置的準確的信息的樣品平板達成所述目的的方式。
該方式4的樣品平板是適于準確地獲得位置信息的平板，是具有被分注樣品或試劑的表面的板狀體，在其表面內(nèi)具備成為位置的基準的多個標記。
該樣品平板由于在被分注樣品或試劑的表面內(nèi)具備成為基準的多個標記，因此適于形成樣品平板內(nèi)的分注位置的準確的位置信息。
本發(fā)明的方式5是通過將分注裝置小型化并具備可以監(jiān)視分注狀態(tài)的機構(gòu)來達成所述目的的方式。
該方式5的分注裝置具備具備了滴下樣品或試劑的噴嘴的分注機構(gòu)、將被分注樣品或試劑的對象物支撐在上面并在水平面內(nèi)移動而將所述對象物定位于所述噴嘴的下方的可動工作臺、在俯視狀態(tài)下處于所述可動工作臺的移動范圍內(nèi)，并被安裝在不與所述可動工作臺接觸的上方的位置而從斜上方拍攝所述噴嘴的頭端部的拍攝裝置。
通過將用于監(jiān)視分注狀態(tài)的拍攝裝置與水平方向形成角度地配置在斜上方，就可以不干擾可動工作臺地設(shè)置在可動工作臺的移動范圍內(nèi)，分注裝置變得小型化。
也可以夾噴嘴的頭端部在與拍攝裝置相反一側(cè)的位置上配置光源，此時，該光源將其所發(fā)出的光在對象物的表面反射再經(jīng)過噴嘴的頭端部朝向射入拍攝裝置的方向。通過設(shè)置此種光源，在監(jiān)視形成于噴嘴頭端部的樣品或試劑的液滴的情況下，就可以將該液滴的圖像用透過光拍攝，從而可以獲得更為鮮明的圖像而進行準確的監(jiān)視。
拍攝裝置也可以按照將處于噴嘴的下部的對象物表面的圖像與噴嘴的頭端部的圖像一起拍攝的方式事先設(shè)定。該情況下，就可以與噴嘴頭端部的監(jiān)視一起對對象物表面的狀態(tài)進行監(jiān)視，從而可以獲得更多的信息。例如，可以確認樣品或試劑是否能夠確實分注入作為目的的位置，或者例如當被分注樣品或試劑的對象物為膜時，也可以觀察分注前后的膜的狀態(tài)或觀察反應(yīng)中的膜狀態(tài)的隨時間的變化。
本發(fā)明的方式6是通過在利用壓電芯片的分注方法和分注裝置中，在分注開始前使壓電芯片頭端的液量調(diào)整容易來達成所述目的的方式。
方式6的分注方法是在具備了噴出部具有向下的開口并通過將與該噴出部相連的空間中所填充的液體利用具備了壓電元件的驅(qū)動部推壓而從該噴出部中噴出液滴的壓電芯片、可以調(diào)整填充于所述空間中的液體的壓力狀態(tài)的壓力控制機構(gòu)、拍攝噴出部的圖像的拍攝裝置的分注單元的分注方法中，設(shè)置有如下的工序，即將在所述空間中填充液體前的噴出部的圖像先用拍攝裝置攝入而存儲；作為開始從壓電芯片的分注動作之前的準備步驟，在所述空間中填充了液體后，利用拍攝裝置將噴出部的圖像攝入、求得與液體填充前的圖像的差異的同時，控制壓力控制機構(gòu)，在液體從噴出部中出現(xiàn)后，使液體后退至與液體填充前的圖像的差異消失為止。
將液體向壓電芯片中填充前的壓電芯片的圖像顯示出液體未從噴出部中出現(xiàn)的狀態(tài)，是成為將液體向壓電芯片中填充時的基準的狀態(tài)。其后，向壓電芯片中加入液體，利用壓力控制機構(gòu)施加壓力而將液體供給至壓電芯片的噴出部。該狀態(tài)成為填充了液體的狀態(tài)。從液體的填充開始即獲取壓電芯片的噴出部的圖像，不斷取得與填充前的圖像的差。繼續(xù)利用壓力控制機構(gòu)進行加壓，當作為該圖像的差可以確認從噴出部中出現(xiàn)多余液量時，就從此時開始按照使壓力控制機構(gòu)變?yōu)樨搲旱姆绞较驂毫刂萍由戏答仯跓o法看到多余液量后，固定壓力控制。這時即完成分注動作前的準備，從該狀態(tài)起開始利用噴出的分注。
如果將該準備步驟的工序利用控制裝置自動化，則僅通過開始向壓電芯片的液體的填充，就會自動地執(zhí)行壓力調(diào)整，以至可以進行利用壓電芯片的分注。
執(zhí)行該方式6的分注方法的本發(fā)明的分注裝置具備噴出部具有向下的開口并具備了通過將與該噴出部相連的空間中所填充的液體利用具備了壓電元件的驅(qū)動部推壓而從該噴出部中噴出液滴的壓電芯片的分注單元、可以調(diào)整填充于所述空間中的液體的壓力狀態(tài)的壓力控制機構(gòu)、拍攝噴出部的圖像的拍攝裝置、存儲拍攝裝置所拍攝的圖像的存儲裝置、比較以在所述空間中填充液體之前的噴出部的圖像被存儲于存儲裝置中的圖像和在所述空間中填充了液體之后的圖像，當液體從噴出部中出現(xiàn)后，按照使之后退至與液體填充前的圖像沒有差異為止的方式來控制壓力控制機構(gòu)的控制裝置。
拍攝裝置當被按照從水平方向拍攝噴出部的圖像的方式設(shè)置時，就可以更為準確地進行向壓電芯片中的液體的填充。
雖然以往手動方式中必須在觀察壓電芯片頭端的同時進行微妙的壓力控制，但是本發(fā)明中，由于將在壓電芯片中填充液體前的噴出部的圖像先用拍攝裝置攝入而存儲，在液體的填充開始后，在通過利用拍攝裝置攝入噴出部的圖像、求得與液體填充前的圖像的差異的同時，控制壓力控制機構(gòu)，在液體從噴出部中出現(xiàn)后，使液體后退至與液體填充前的差異消失為止，因此就可以容易地進行壓電芯片頭端的液量調(diào)整。
另外，如果將該工序自動化，則可以僅通過開始向壓電芯片中的液體的填充，就會自動地進行壓力調(diào)整，直至能夠進行利用壓電芯片的分注。另外，如果在待機中也繼續(xù)進行監(jiān)視，則可以始終將壓電芯片頭端的狀態(tài)保持一定。
本發(fā)明的方式7是通過提高微量的樣品液體或試劑液體的分注的定量來達成所述目的的方式。
該方式7的定量分注方法取得從分注單元的噴出部中出來的液滴的圖像，根據(jù)該圖像求得液滴的大小，控制液滴的分注量。
即，該定量分注方法具備如下的步驟(A)至(C)。
(A)取得從所述噴出部中噴出的液滴的圖像的步驟。
(B)基于該已經(jīng)取得的圖像求得液滴的大小的步驟。
(C)基于該已經(jīng)求得的液滴的大小，按照使液滴的分注量達到特定值的方式，調(diào)節(jié)對分注單元的噴出驅(qū)動部的控制信號的參數(shù)。
這樣，在樣品液體或試劑液體等的pL～μL的微量分注中，定量性就會提高。
步驟(B)中所求得的液滴的大小例如為液滴的直徑或半徑。
求得該液滴的大小的步驟可以利用使用了圖像處理的自動計算來進行。此種圖像處理程序很容易掌握。如果利用使用了圖像處理的自動計算，則可以快速準確地求得液滴的大小。
另外，求得液滴的大小的步驟也可以在圖像上利用手動計算來進行。如果采用手動計算，則可以減少在圖像處理程序中所需要的費用。
分注單元可以采用具備了如下的壓電頭的分注方式的單元，即，將與頭端的噴出部相連的空間中所填充的液體通過利用具備了壓電元件的驅(qū)動部推壓而從該噴出部中將液體噴出。此時，控制信號的參數(shù)可以采用包括了對壓電元件的施加電壓的大小、施加電壓的上升時間、施加時間、施加電壓的下降時間當中的至少1個的參數(shù)。
另外，分注單元也可以采用利用了注射泵的分注方式的單元。此時，控制信號的參數(shù)可以采用包括了注射泵的活塞的行程、速度、加速度當中的至少1個的參數(shù)。
利用注射泵進行的分注方式中，求得液滴的大小的圖像可以采用在噴出部的頭端成球狀下垂的狀態(tài)的液滴的圖像。
調(diào)節(jié)控制信號的參數(shù)的步驟可以利用控制噴出驅(qū)動部的控制部的自動控制來進行。該情況下，作業(yè)者的工時較少亦可。
另外，調(diào)節(jié)控制信號的參數(shù)的步驟也可以通過向控制噴出驅(qū)動部的控制部輸入來進行。該情況下，系統(tǒng)就會變得簡單。


圖1是示意性地表示分注裝置的一個實施例的立體圖。
圖2是表示在該實施例中配置了樣品平板等的工作臺的上面的俯視圖。
圖3是表示該實施例的分注機構(gòu)的剖面圖。
圖4是將該實施例功能表示的方框圖。
圖5是表示方式5的分注裝置的一個實施例的主視圖。
圖6是表示該實施例的噴嘴頭端部附近的概略主視圖。
圖7是示意性地表示方式6的一個實施例的方框圖。
圖8是示意性地表示該裝置的壓電芯片的一個例子的剖面圖。
圖9是表示該實施例的動作的流程圖。
圖10是示意性地表示使用方式7的一個實施例的方法的裝置的方框圖。
圖11是示意性地表示相同裝置的壓電芯片的一個例子的剖面圖。
圖12是表示該實施例的控制參數(shù)的波形圖。
圖13是表示該實施例的動作的流程圖。
圖14是示意性地表示使用相同方式的其他的實施例的方法的裝置的方框圖。
圖15是表示該實施例的分注樣式的探針頭端部的主視圖。
圖16是表示與方式5的分注裝置對應(yīng)的以往的分注裝置的主視圖。
圖17是示意性地表示以往的壓電方式的分注裝置的方框圖。
圖18是示意性地表示以往的注射方式的分注裝置的方框圖。
具體實施例方式
圖1是示意性地表示本發(fā)明的液體分注裝置的一個實施例的圖。
4是作為分注機構(gòu)的打印頭，具備了分注試劑等的壓電元件的4個分注元件10-1～10-4被排成一列地安裝。分注元件10-1～10-4的位置被固定。為了控制來自分注元件10-1～10-4的分注量，在裝置主體的前面安裝有用于調(diào)整加在分注元件10-1～10-4上的壓力的壓力控制部，調(diào)整分注元件10-1～10-4內(nèi)的壓力的旋紐8被與各分注元件10-1～10-4對應(yīng)地排列了4個。
為了將要分注的樣品平板與工作臺一起作為圖像攝入，作為圖像讀取裝置配置有掃描儀6。掃描儀6的位置也被固定。
工作臺2是可以在水平面內(nèi)移動的可動工作臺，在該工作臺2上，如后面參照圖2所示，樣品平板50被放置在特定的位置上。工作臺2在平面內(nèi)移動，在分注時將樣品平板50的被指定了的位置定位于分注元件10-1～10-4的下方，在攝入圖像時將工作臺2上的應(yīng)當拍攝的部分定位于掃描儀6的下方。
在從分注元件10-1～10-4進行分注時，為了將頭端部的圖像攝入，監(jiān)視分注的狀態(tài)，作為拍攝裝置配置有CCD相機5。CCD相機5為了壓縮設(shè)置空間，被按照從斜上方攝入分注元件10-1～10-4的頭端部的圖像的方式安裝。分注元件10-1～10-4是分注相互不同的液體的元件，將樣品平板50等特定的分注位置定位于下方的分注元件10-1～10-4進行分注動作。當進行分注動作的分注元件10-1～10-4改變時，為了將進行該動作的分注元件10-1～10-4的圖像攝入，相機5被按照可以與分注元件10-1～10-4的排列平行地移動的方式安裝。
工作臺2、打印頭4、相機5及掃描儀6被收納于由主體9a和蓋9b構(gòu)成的盒體內(nèi)，盒體的蓋9b在樣品平板50的更換等時，可以隨時地打開。
圖2是表示了配置于工作臺2上的樣品平板等的圖。
2片樣品平板50能夠分別固定放置在特定的位置上。52為薄膜，被貼附在樣品平板50上，是以該分注裝置分注試劑或樣品的部分。被固相化于薄膜52上的試樣例如為利用SDS(十二烷基硫酸鈉)聚丙烯酸酰胺凝膠電泳或其他的色譜法沿一維方向分離而展開的蛋白質(zhì)、縮氨酸、糖、脂類、核酸等的分子或它們的混合物。
試樣向薄膜52上的固相化可以在凝膠及其他的電泳介質(zhì)上展開了試樣后，通過轉(zhuǎn)印到薄膜52上來進行。
作為此種固相化中所使用的薄膜的材質(zhì)，可以舉出PVDF(polyvinylidene difuluoride)、硝化纖維、尼龍(注冊商標)或其衍生物等。
為了檢測出在薄膜52上展開而被固相化了的點內(nèi)的物質(zhì)，可以向被固相化在薄膜52上的試樣成分中，從分注元件10-1～10-4分注消化液或萃取液。
另外，也可以分注成為與對象分子結(jié)合的探針的物質(zhì)。作為此種探針，在對象分子為抗原的情況下，使用抗體。一般來說，可以使用與對象分子發(fā)生特異反應(yīng)的生物體物質(zhì)。另外，也可以將幾種抗體或生物體物質(zhì)組合使用。
試劑的分注最好能夠僅對薄膜52上的點存在的區(qū)域進行。這樣就可以減少試劑的浪費。
為了能夠光學地檢測出對象物質(zhì)，作為所分注的試劑可以使用包括與對象物質(zhì)特異性地反應(yīng)的探針的一次試劑、使與探針反應(yīng)后的對象物質(zhì)顯色的二次試劑。此時，首先從分注元件10-1～10-4的任意一個分注一次試劑，其后向分注了一次試劑的區(qū)域上從分注元件10-1～10-4的其他的元件中分注二次試劑。作為此種二次試劑，可以使用顯色試劑或熒光試劑。
另外，在使探針與對象分子反應(yīng)后，作為利用適當?shù)氖侄螌⑵錂z測出的方法，除了分注顯色試劑或熒光試劑以外，可以使金屬離子反應(yīng)，或?qū)⑦@些方法組合。作為此種方法，有使用金膠體標識抗體的方法、使用Ni2+絡(luò)合酶等將在金屬離子上具有親和性的蛋白質(zhì)等導(dǎo)入熒光反應(yīng)的方法。
由于設(shè)有多個分注元件10-1～10-4，因此通過利用工作臺2移動樣品平板50上的分注位置，就可以改變分注元件10-1～10-4而分注多個試劑。
在各樣品平板50上設(shè)有多個標記b。這些標記b是在將貼附在樣品平板50上的薄膜52上的分注位置作為信息形成時的成為基準的參考點。該例子中，參考點b被設(shè)于近似矩形的4個角上，這些參考點b也被與薄膜52的圖像一起攝入。樣品平板50的1個角為了表示樣品平板50的方位而被切掉。
設(shè)于工作臺2上的區(qū)域54是被作為用于進行利用分注元件10-1～10-4的分注測試的測試打印部而設(shè)置的區(qū)域。在該處也裝有濾紙，從而可以用CCD相機5確認測試打印時的分注狀態(tài)。
設(shè)于工作臺2上的區(qū)域56是分注元件10-1～10-4的維護部，設(shè)有海綿57。在分注元件10-1～10-4的頭端附著了液體或污物的情況下，該維護部移動到分注元件10-1～10-4之下，從而利用該海綿57將附著在分注元件10-1～10-4的頭端的液體或污物擦掉。
另外，在工作臺2的表面作為成為配置于工作臺2上的樣品平板50的位置的基準的基點，設(shè)有標記a。標記a是將分注位置作為信息取出時的成為基準的部分，另外，是成為使在掃描儀6中取得的圖像上的位置和工作臺2的移動一致的基準的部分。打印頭4的各個分注元件10-1～10-4都是相同的構(gòu)造。
微量分注方式中所使用的液體分注裝置的一個例子是利用如上所述的壓電元件的分注方式。此種液體分注裝置中，通過將與頭端的噴出部相連的空間中所填充的試劑利用具備了壓電元件的驅(qū)動部推壓而從該噴出部中噴出液滴。此時，控制信號的參數(shù)可以采用包括了向壓電元件施加電壓的大小、施加電壓的上升時間、施加時間、施加電壓的下降時間當中的至少1個。
作為與之類似的液體分注裝置，也可以使用具備了在噴墨方式的液體噴出裝置中所使用的液體噴出元件的裝置。
作為微量分注方式中所使用的液體分注裝置的其他的例子，也可以使用利用注射泵的分注方式的裝置。此時，控制信號的參數(shù)可以采用包括了注射泵的活塞的行程、速度、加速度當中的至少1個的參數(shù)。
使用圖3對作為分注元件具備內(nèi)置了壓電元件的壓電芯片10的分注機構(gòu)的一個例子進行詳細說明。
作為在下端具有噴出口而在上端具有中空針16的液體噴出部的壓電芯片10被利用螺絲29可以拆裝地安裝在液體分注裝置的芯片保持部31上。壓電芯片10可以通過擰松螺絲29而取下，通過旋緊螺絲29就可以進行固定。當將壓電芯片10拆裝時，就會產(chǎn)生分注位置的偏移。由此，如后述所示，該實施例中將工作臺2上的基點a作為基準來校正分注位置。
分注液容器20是可以丟棄的容器，是在下端和上端具有開口，下端開口被蓋15關(guān)閉而在內(nèi)部收容分注液的容器。下端開口的蓋15為彈性體隔膜，由如下的彈性構(gòu)件構(gòu)成，即，可以利用壓電芯片10的中空針16貫穿，并且當將該貫穿了的中空針16拔出時，就可以利用彈性將該貫穿孔封閉。構(gòu)成蓋15的彈性構(gòu)件例如為橡膠。
在將容器20安裝在芯片10上，利用中空針16貫穿下端開口的蓋15而進行安裝的狀態(tài)下，就可以從容器20的上部安裝氣體導(dǎo)入頭30。氣體導(dǎo)入頭30是調(diào)整容器20內(nèi)的壓力，調(diào)整來自芯片10的液體的噴出量的構(gòu)件。
在氣體導(dǎo)入頭30的頭端部設(shè)有密封構(gòu)件32。密封構(gòu)件32例如為O形圈。通過將氣體導(dǎo)入頭30向容器20推壓，密封構(gòu)件32就會與容器20的開口部的內(nèi)側(cè)面接觸而將容器20的開口部保持氣密性地封堵，從而可以利用由壓力控制機構(gòu)向氣體導(dǎo)入頭30送來的氣體控制容器20內(nèi)的壓力。
為了將氣體導(dǎo)入頭30可以拆裝地安裝，設(shè)有臂機構(gòu)。臂機構(gòu)具備臂33和鎖36，氣體導(dǎo)入頭30在臂33的一個端部被保持。臂33的基端部被銷栓34可以轉(zhuǎn)動地支撐在液體分注裝置主體上。鎖36被銷栓38可以轉(zhuǎn)動地支撐在臂33上，在基端部設(shè)有鉤40。鉤40與固定在液體分注裝置主體上的凸部35鎖合，從而可以將容器20在安裝于芯片10上的狀態(tài)下鎖定。
氣體導(dǎo)入頭30被可以滑動地插入開設(shè)在臂33上的孔中，由彈簧41按照將氣體導(dǎo)入頭30向容器20的方向推出的方式施加彈勢。氣體導(dǎo)入頭30的基端部從臂33中突出，通過在該部分上設(shè)置凸緣45來防止氣體導(dǎo)入頭30從臂33中脫出。氣體導(dǎo)入頭30的基端部被借助配管44連接在壓力控制機構(gòu)上。
為了對鎖36以銷栓38為中心向鉤40與凸部35鎖合的方向施加彈勢，在臂33和鎖36之間，插入壓縮狀態(tài)的螺旋彈簧42。
在臂33和液體分注裝置主體之間勾掛有彈簧43，彈簧43按照將臂33向打開方向(圖中為順時針的方向)拉引的方式施加彈勢。
在圖3的機構(gòu)中，當安裝容器20時，將容器20放在芯片10之上，向下方推壓而用中空針16貫穿隔膜15，將中空針16浸漬在容器20內(nèi)的溶液中。氣體導(dǎo)入頭30由于被保持在臂33上，因此通過使臂33在圖中沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，氣體導(dǎo)入頭30就被安裝在容器20的開口部，容器20和氣體導(dǎo)入頭30被密封構(gòu)件32保持氣密性地連接。另外，此時，鉤40與凸部35鎖合而將臂33鎖定，防止臂33像打開那樣沿順時針方向轉(zhuǎn)動。氣體導(dǎo)入頭30由于被彈簧41按照向容器20的方向推壓的方式施加彈勢，因此就會在將臂33鎖定了的狀態(tài)下維持容器20和導(dǎo)入頭30的氣密性連接。
該狀態(tài)下，就可以從芯片10中進行液體的噴出。
當將容器20取下時，將鎖36向臂33的方向推壓。鎖36以銷栓38為中心沿順時針方向轉(zhuǎn)動，鉤40和凸部35的鎖合被解除，臂33因彈簧43的力而在圖中沿順時針方向轉(zhuǎn)動，氣體導(dǎo)入頭30與容器20分離。
該狀態(tài)下，由于氣體導(dǎo)入頭30與臂機構(gòu)一起以銷栓34為中心轉(zhuǎn)動，因此當氣體導(dǎo)入頭30和容器20之間較大地打開時，氣體導(dǎo)入頭30的密封材料32或容器20的周邊的清掃等維護就會較為容易。
另外，如果可以像這樣使用臂機構(gòu)使氣體導(dǎo)入頭30在容器20上能夠拆裝，則可以容易地進行容器20的拆裝及氣體導(dǎo)入頭30在容器20上的拆裝。
回到圖1，對CCD相機5進行說明。
無論樣品、試劑如何，在使用液相較多的分析裝置的領(lǐng)域中，要進行減少分析時所使用的溶液的量的嘗試。這不僅是為了減少貴重的樣品的浪費或減少昂貴的試劑的使用量，而且由于在溶液間的生物化學反應(yīng)中，溶液的量越少，則反應(yīng)中所花費的時間就越短，因此這對提高實驗的處理效率來說是有效的方法。
為了在微量溶液中進行反應(yīng)，需要微量地分注樣品或試劑的分注裝置。作為用于分注微量的液體的方法，除了使用了實施例的piezo元件等壓電元件的方法以外，利用閥的開閉的方法、使用將溶液局部加熱而產(chǎn)生的氣泡的方法等各種方法已經(jīng)被實用化。
在將微量的液體向目的位置分注時，如果是壓電元件，則對于向元件的電壓的提供方法要求微妙的控制，而如果使用閥，則對開閉時間等各種參數(shù)要求微妙的控制。為了將這些參數(shù)最佳化，另外，由于在向多個位置分注時分注時間變長，為了監(jiān)視所分注的液滴的形狀而與分注機所放置的環(huán)境的變化或電壓元件的隨時間的變化對應(yīng)，最好將形成于分注元件頭端部的液滴的圖像用拍攝裝置攝入而進行監(jiān)視。CCD相機5就是此種拍攝裝置的一個例子。
通過將用于監(jiān)視分注狀態(tài)的CCD相機5與水平方向形成角度地配置于斜上方，就可以不干擾可動工作臺2地配置在可動工作臺2的移動范圍內(nèi)，分注裝置就變得小型化。
也可以夾隔分注元件頭端部而在與CCD相機5相反一側(cè)的位置上配置光源，此時，該光源所發(fā)出的光在作為對象物的樣品平板50的表面上反射而經(jīng)過分注元件頭端部朝向射入CCD相機5的方向。通過設(shè)置此種光源，在監(jiān)視形成于分注元件頭端部的樣品或試劑的液滴的情況下，就可以用透過光拍攝該液滴的圖像，從而可以獲得更為鮮明的圖像而進行準確的監(jiān)視。另外，通過使該光源與分注的時序同步地點亮，就可以將液滴像靜止圖像那樣攝入。
CCD相機5也可以事先設(shè)定為將位于分注元件的下方的樣品平板表面的圖像與分注元件頭端部的圖像一起拍攝的方式。該情況下，就可以與分注元件頭端部的監(jiān)視一起，對樣品平板表面的狀態(tài)也進行監(jiān)視，從而可以獲得更多的信息。例如，可以確認樣品或試劑是否可靠地分注于作為目的地的位置上，另外，例如當被分注樣品或試劑的對象物為膜時，也可以觀察分注前后的膜的狀態(tài)，或觀察反應(yīng)中的膜狀態(tài)的隨時間的變化。
作為該分注裝置的用途，例如可以舉出向PVDF(polyvinylidenedifluroide)膜那樣的固相中分注試劑的例子。在PVDF膜上，轉(zhuǎn)印有利用色譜法展開了的點，為了使該點顯色，分注試劑。作為可以作為此種固相使用的材料，除了PVDF膜以外，也可以使用硝化纖維或尼龍(注冊商標)等。
圖4是將圖1的裝置的功能以方框圖表示的圖。
60為顯示掃描儀等圖像讀取裝置6所讀取的圖像的監(jiān)視器部。分注位置指定部62是用于基于顯示在監(jiān)視器部60上的薄膜等對象物50的圖像來指定對象物50上的分注位置的部分。分注控制部64是按照使分注位置指定部62所指定的對象物上的分注位置到達分注元件10的分注元件的下方的方式進行對象物和分注元件的相對定位，控制利用分注元件10進行的分注動作的部分。在分注元件10為具備壓電元件的元件的情況下，分注控制部64利用壓力控制部7調(diào)整分注元件10內(nèi)的壓力，利用分注控制單元66控制對壓電元件的電壓施加，從壓電元件中噴出液體。
分注位置信息形成部68是形成關(guān)于分注位置指定部62所指定并進行了分注動作的對象物50上的分注位置的分注位置信息的部分。分注位置信息形成部68可以將所形成的分注位置信息向外部輸出。
在對象物50上如圖2所示設(shè)有多個成為對象物內(nèi)的位置的基準的參考點b，圖像讀取裝置6將參考點b的圖像與對象物50的圖像一起讀取。這樣，分析位置信息形成部68就可以采用基于多個參考點b形成分析位置指定部62所指定的對象物50上的位置的方式，在將對象物暫時取出，又再次裝入工作臺2的情況下，如果用掃描儀6獲得圖像，則可以基于參考點b準確地定位。另外，在使對象物50向分析裝置等移動的情況下，也可以基于該參考點b，根據(jù)其分注位置信息，準確地定位于對象物50內(nèi)的分注位置。
支撐對象物的工作臺2由工作臺驅(qū)動機構(gòu)65驅(qū)動而在平面內(nèi)移動，被定位在由分注控制部64指定的特定的位置上。在工作臺2上設(shè)有多個成為基準的基點a，從而可以使得圖像讀取裝置6將基點a的圖像也與對象物50的圖像一起讀取，而分析位置信息形成部68也可以基于多個基點a形成對象物50上的位置。這樣，就可以基于基點a準確地確定對象物50內(nèi)的分注位置信息。
滴下樣品或試劑的分注元件10可以拆裝，具備用于校正分注元件10的分注位置的校正部72。校正部72基于利用分注元件10向工作臺2上的特定的位置進行了分注時的圖像讀取裝置6的讀取圖像，檢測出分注位置，同時基于所讀取的成為工作臺上的基準的基點，進行分注位置的校正。用于校正的分注在例如對圖2所示的工作臺2上的試劑等進行分注時就會顯色的薄膜53上的以3個點表示的那樣的被預(yù)先確定了的多個位置上進行。該校正在每次安裝分注元件時都進行。
所述的實施例雖然以將本發(fā)明應(yīng)用于分注裝置的情況為例進行了說明，但是要求得的位置信息并不限定于分注位置的信息，在將薄膜或電泳介質(zhì)等的圖像用圖像讀取裝置讀取，形成該圖像中的點等被檢測出的位置的信息的情況下，也可以同樣地使用本發(fā)明。
對方式5的分注裝置的一個實施例進行說明。
圖5是表示了相同方式的分注裝置的一個實施例的圖。分注試劑(或樣品)的分注機構(gòu)102在其下端具有噴嘴，從而可以滴下微量的液體。在分注機構(gòu)102的下部配置有作為可動工作臺的X-Y工作臺104，在X-Y工作臺104上放置有被分注試劑的對象物。X-Y工作臺104具備將支撐對象物的面在圖中沿紙面垂直方向(Y方向)驅(qū)動的Y驅(qū)動機構(gòu)104Y、被安裝在Y驅(qū)動機構(gòu)104Y上而將支撐對象物的面在圖中沿橫向(X方向)驅(qū)動的X驅(qū)動機構(gòu)104X。X-Y工作臺104的對象物支撐面利用其Y驅(qū)動機構(gòu)104Y和X驅(qū)動機構(gòu)104X在水平面內(nèi)沿Y方向和X方向移動，將放置在支撐面上的對象物定位在分注機構(gòu)102的噴嘴的下方。
拍攝裝置106例如為CCD相機，按照使拍攝裝置106的受光軸110與水平方向形成角度θ的方式，拍攝裝置106被安裝在分注機構(gòu)102的噴嘴頭端部的斜上方。拍攝裝置106被按照將形成于分注機構(gòu)102的噴嘴頭端部的液滴的圖像攝入的方式設(shè)定。
安裝拍攝裝置106的位置的平面上(俯視狀態(tài))的位置雖然處于X-Y工作臺104的移動范圍內(nèi)，但是拍攝裝置106的安裝位置被設(shè)定在X-Y工作臺104的上方，使得即使X-Y工作臺104在其移動方向內(nèi)移動，也不會與拍攝裝置106接觸。
拍攝裝置106的受光軸110和水平面所成的角度θ存在適當?shù)姆秶＆戎辽倬哂惺古臄z裝置106與X-Y工作臺104不干擾的程度的大小，被設(shè)定在不會妨礙獲取形成于分注機構(gòu)102的噴嘴頭端的樣品或試劑的液滴的圖像的范圍。作為此種角度θ，15～45度左右是合適的。
在夾隔噴嘴頭端而與拍攝裝置106相反一側(cè)的位置上，在X-Y工作臺104的上方，安裝有光源108，從而使拍攝裝置106可以用透過光拍攝。
如圖6所示，光源108、拍攝裝置106、噴嘴120及對象物114的相對位置關(guān)系被設(shè)定為由光源108發(fā)出的光112在X-Y工作臺104上的對象物114的表面上反射，經(jīng)由形成于分注機構(gòu)102的噴嘴120的頭端部的液滴122，沿著拍攝裝置106的受光軸110向拍攝裝置106入射。
拍攝裝置106的景深(視場深度)最好被按照也可對焦在噴嘴頭端部的液滴122及位于其下方的對象物114的表面上的方式設(shè)定。這樣，就可以將噴嘴頭端部的液滴122的狀態(tài)和對象物114的表面的狀態(tài)同時作為圖像進行攝入監(jiān)視。
作為該分注裝置的用途，例如可以舉出向PVDF(polyvinylidenedifuluoride)膜那樣的固相中分注試劑的例子。在PVDF膜中，轉(zhuǎn)印有利用薄層色譜法展開的點，為了使該點顯色，而分注試劑。作為可以作為此種固相使用的例子，除了PVDF膜以外，也可以使用硝化纖維或尼龍(注冊商標)等。
使X-Y工作臺104移動而在多個分注位置上從噴嘴頭端反復(fù)進行試劑或樣品的分注。此時，在對從噴嘴頭端滴下的液滴的形狀進行監(jiān)視時，通過從液滴從噴嘴120中開始滴下起，將拍攝裝置106攝入圖像的時序設(shè)為一定，就可以將這些液滴作為相同時序的圖像進行處理。
作為實現(xiàn)此種圖像的攝入的1個方法，可以舉出如下的方法，即，作為光源使用閃光燈，使得拍攝裝置106連續(xù)地拍攝，將從噴嘴120中開始滴下起到點亮閃光燈為止的時間設(shè)為一定。這樣，就很容易將多個液滴以相同時序拍攝而監(jiān)視液滴的形狀。此種液滴形狀的監(jiān)視可以用于為了使被多次反復(fù)進行的液滴的形狀達到一定形狀、而對向分注樣品或試劑的分注機構(gòu)的壓電元件的施加電壓或閥的開閉等進行控制中。
光源108并不限定于閃光燈，也可以是其他連續(xù)地發(fā)光的構(gòu)件，此時只要在拍攝裝置106的一方能夠在從液滴122開始滴下后一定的時間中進行將圖像射入的控制即可。
圖7是示意性地表示方式6的一個實施例的分注裝置的圖。201是利用壓電芯片的分注機構(gòu)，設(shè)有在后面表示的如圖8所示的壓電芯片。203為從該壓電芯片中噴出的液滴，被分注到保持在分注機構(gòu)201的下部的容器或平板等目標對象205中。為了將位于分注機構(gòu)201的頭端的噴出部的圖像攝入而監(jiān)視，作為拍攝裝置配置有CCD相機204。CCD相機204可以將所噴出的液滴203與噴出部的狀態(tài)一起同時拍攝。作為拍攝裝置并不限定于CCD相機，也可以使用其他的相機。
CCD相機204從水平方向拍攝分注機構(gòu)1的頭端部。雖然也可以與水平方向形成傾斜地從斜上方拍攝，但是為了更為準確地監(jiān)視噴出部的頭端的狀態(tài)，最好從水平方向進行拍攝。
為了將分注機構(gòu)210的頭端部的圖像更為準確地攝入，本實施例中，按照可以用透過光拍攝的方式，在CCD相機204的光軸上夾隔分注機構(gòu)1的頭端部在與CCD相機204相反一側(cè)配置有光源202。作為光源202雖然也可以是發(fā)出在時間上連續(xù)的光的裝置，但是在本實施例中使用閃光燈。對于閃光燈的情況，可以按照與液滴203從分注機構(gòu)201中噴出的時序同步地發(fā)光的方式來設(shè)定，該情況下，即使在使相機204連續(xù)地動作的情況下，也會僅在閃光燈202發(fā)光的情況下攝入鮮明的圖像。該鮮明的圖像由于是依次將噴出的液滴203的圖像以相同時序攝入的圖像，因此可以獲得恰似靜止圖像那樣的信息。由此，就很適于監(jiān)視液滴203的狀態(tài)。
206為分注控制單元，通過向分注機構(gòu)201的壓電元件施加電壓來進行噴出。另外，閃光燈202的發(fā)光的時序被分注控制單元206按照與向分注機構(gòu)201的壓電元件的施加電壓的時序同步而在液滴從分注機構(gòu)201中噴出的一定時間后發(fā)光的方式控制。
208為壓力控制機構(gòu)，是按照使被填充在作為分注機構(gòu)201的填充液體的空間的貯液室中的樣品或試劑等噴出液總是保持一定的壓力的方式保持的機構(gòu)。壓力控制機構(gòu)208在本發(fā)明中也是為了調(diào)節(jié)噴出動作開始前的噴出部頭端的液面而使用的。
207為控制計算機，通過控制分注控制單元206來控制分注動作，并且具備存儲CCD相機204所拍攝的圖像的存儲裝置，將被以分注機構(gòu)201的壓電芯片的貯液室中填充液體前的噴出部的圖像存儲在存儲裝置中的圖像、和在貯液室中填充了液體后的圖像進行比較，從而按照在液滴從噴出部中出現(xiàn)后、使之后退直至與液體填充前的圖像的差異消失的方式，實現(xiàn)控制壓力控制機構(gòu)208的控制裝置的功能。
圖8是示意性地表示分注機構(gòu)201的壓電芯片的一個例子的圖。
壓電芯片具備從貯液室232與頭端的噴出部230的孔相連的流路，通過將位于貯液室232或流路中的液體利用具備壓電元件的驅(qū)動部234推壓而從噴出部230中噴出液體。壓電元件的驅(qū)動由分注控制單元206控制。為了即使在貯液室232的樣品或試劑減少的情況下也會保持一定的壓力狀態(tài)，在貯液室232上連接有壓力控制機構(gòu)208。
分注控制單元206控制壓電元件的驅(qū)動的參數(shù)為向壓電元件施加的電壓的大小、施加電壓上升時間、施加時間、時間電壓下降時間的全部或其中的至少1個。
利用圖9，對該實施例中分注動作開始前的調(diào)節(jié)噴出部頭端部的液面狀態(tài)的動作進行說明。該實施例雖然對利用控制計算機7自動地進行調(diào)節(jié)的情況進行了說明，但是也可以在觀察噴出部頭端部的圖像的同時利用手動進行該動作。
在開始分注前，首先進行溶液填充。壓電芯片頭端可以通過攝入CCD相機204的圖像來確認。
當利用控制計算機7指示向壓電芯片中的溶液填充時，控制計算機207首先用CCD相機204取得并保持填充前的壓電芯片頭端的圖像。將該圖像作為圖像(a)。
然后，控制計算機207控制壓力控制機構(gòu)208，對溶液加壓，向壓電芯片頭端方向推出。此時，控制計算機7使用CCD相機204將壓電芯片的圖像定期地攝入，獲得與先前得到的填充前的圖像(a)的差量。由于如果在該差中有變化，則溶液就會從壓電芯片頭端過多地流出，因此當檢測到該狀態(tài)時，就要在壓力控制中施加反饋。該期間中，控制計算機207也繼續(xù)使用CCD相機204將壓電芯片頭端的圖像定期地攝入，獲得與先前取得的填充前的圖像(a)的差量的動作。在壓力控制中定期地施加反饋，當根據(jù)圖像的差量檢測到已經(jīng)沒有多余的液量后，就停止反饋，保持該狀態(tài)。
圖10是示意性地表示使用方式7的一個實施例的方法的裝置，是表示使用壓電方式的分注裝置，自動地求得液滴的大小，自動地進行保持一定的控制的情況的圖。
為了將從壓電芯片302中噴出的液滴306的圖像攝入，作為攝像裝置，設(shè)有朝向從壓電芯片302噴出的液滴6的CCD相機320。322是存儲CCD相機320所攝入的圖像的圖像存儲部。使利用CCD相機320進行的圖像的攝入與液滴6被噴出的時序同步、或非同步地攝入。
324為圖像處理部，圖像處理部324對存儲在圖像存儲部322中的圖像進行二值化或抽取輪廓等圖像處理，求出該液滴的直徑或半徑等大小，計算分注量。圖像處理部324所進行圖像處理的液滴的圖像在用CCD相機320與液滴的噴出同步地攝入的圖像的情況下，是對于各個液滴在噴出后相同時間下的圖像。在非同步地攝入的情況下，雖然對于一個圖像利用CCD相機320成時間系列地攝入多個圖像，但是其中對于各液滴采用通過相同場所的液滴的圖像，在圖像處理部324中進行圖像處理。
326是表示被圖像處理了的液滴的圖像的圖像處理部。另外，在圖像處理部324中被圖像處理而求得的分注量被送至壓電分注控制部304a。在壓電分注控制部304a中，按照使其后被噴出的分注量(液滴6的大小)與被預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值相等的方式，控制壓電芯片302的驅(qū)動。
作為壓電芯片302，例如如圖11所示，通過將與頭端的噴出部320的孔相連的貯液室332用具備壓電元件的驅(qū)動部334推壓，從噴出部330中噴出液體。為了即使在貯液室332的樣品或試劑減少了的情況下，也保持一定的壓力狀態(tài)，在貯液室332上連接有加壓部(圖示略)。
壓電分注控制部304a控制壓電芯片2的驅(qū)動的參數(shù)如圖12所示，是向壓電元件施加的電壓的大小V0、施加電壓上升時間t1、施加時間t2、時間電壓下降時間t3的全部或其中的至少1個。
圖13中集中表示該實施例的動作。
以被預(yù)先設(shè)定了的壓電芯片控制參數(shù)控制壓電芯片302的驅(qū)動，噴出液滴6。CCD相機320將該液滴306的圖像與液滴的噴出同步或非同步地攝入，存儲在圖像存儲部322中。圖像處理部324對存儲在圖像存儲部322中的圖像實施二值化或抽取輪廓等圖像處理，求得該液滴的直徑或半徑等的大小，計算分注量。壓電分注控制部304a在該分注量為特定的值的情況下，不改變壓電芯片控制參數(shù)，反復(fù)進行壓電芯片302的驅(qū)動。但是，在該分注量不是特定的值的情況下，則改變壓電芯片控制參數(shù)，壓電分注控制部304a按照使其后被噴出的分注量與特定的值相等的方式，控制壓電芯片302的驅(qū)動。
圖14是示意性地表示了使用其他的實施例的裝置的圖，是表示使用利用注射泵的分注裝置，自動地求得液滴的大小，也自動地進行保持一定的控制的情況的圖。
通過利用注射分注控制部318a控制驅(qū)動使注射泵310動作的馬達314，來進行從與注射泵310相連的探針312中的液滴6的噴出。在探針312的頭端設(shè)有一次性芯片316。
攝入液滴306的圖像的CCD相機320、圖像存儲部322、圖像處理部324及圖像顯示部326與圖10所示的部分相同。
注射分注控制部318a從圖像處理部324輸入液滴306的直徑或半徑等與液滴的大小有關(guān)的數(shù)據(jù)，按照使后面噴出的液滴306的大小與預(yù)先被設(shè)定了的設(shè)定值相等的方式，控制馬達314的驅(qū)動。
注射分注控制部318a控制馬達314的驅(qū)動的參數(shù)是活塞的行程、速度、加速度的全部或其中的至少1個。
如圖15所示，當用注射方式將數(shù)百nL～數(shù)μL的分注量的液滴306向容器340或平板342分注時，由于在一次性芯片316的頭端(不使用一次性芯片316時為探針312的頭端)，液滴306成球狀下垂，因此將該狀態(tài)的液滴6利用CCD相機320作為圖像捕捉，在圖像處理部322中，實施2值化或抽取輪廓等圖像處理，求得液滴的直徑或半徑，計算分注量。注射分注控制部318a在控制馬達14的驅(qū)動時，如果與所求得的液滴306的大小相當?shù)囊毫慷嘤谀康姆肿⒘浚瑒t通過收回活塞，如果不足，則通過推壓活塞，來實時地控制分注量，將探針或一次性芯片的液滴306向容器340或平板342分注。
在將本發(fā)明用于利用注射泵的分注方式中的情況下，在作為芯片316使用一次性并且在芯片中保持有過濾器或擔體的芯片進行分注的情況下，全都可以同樣地使用。
工業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的液體分注裝置例如為了將在薄膜上展開而被固相化了的物質(zhì)作為質(zhì)量分析等的試樣，可以作為用作為在薄膜上分注試樣等的方法及裝置等。
權(quán)利要求
1.一種液體分注裝置，具備具備了滴下樣品或試劑的分注元件的分注機構(gòu)；讀取下方的圖像的圖像讀取裝置；可動工作臺，在其上面支撐分注樣品或試劑的對象物，并通過在水平面內(nèi)移動而將所述對象物至少定位于所述分注元件的下方的分注位置及所述圖像讀取裝置的下方的圖像讀取位置；顯示所述圖像讀取裝置讀取的圖像的監(jiān)視器部；基于顯示在所述監(jiān)視器部的所述對象物的圖像來指定對象物上的分注位置的分注位置指定部；按照使所述分注位置指定部所指定的對象物上的分注位置到達所述分注機構(gòu)的分注元件的下方的方式進行所述對象物和分注元件的相對定位并控制利用所述分注機構(gòu)進行的分注動作的分注控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體分注裝置，所述分注機構(gòu)具備多個分注元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液體分注裝置，還具備分注位置信息形成部，其形成與所述分注位置指定部所指定并進行分注動作的對象物上的分注位置有關(guān)的分注位置信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液體分注裝置，所述分注位置信息形成部是能夠?qū)⑺纬傻姆肿⑽恢眯畔⑾蛲獠枯敵龅臋C構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的液體分注裝置，所述分注位置指定部是能夠在顯示于所述監(jiān)視器部的所述對象物的圖像上指定分注位置的機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體分注裝置，還具備拍攝所述分注元件的頭端部的拍攝裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體分注裝置，還具備拍攝所述分注元件當中的進行分注動作的分注元件的頭端部的拍攝裝置，該拍攝裝置能夠隨著進行分注動作的分注元件的變更而移動地被支撐在移動機構(gòu)上。
8.一種分注裝置，具備滴下樣品或試劑的分注元件能夠拆裝的分注機構(gòu)；讀取下方的圖像的圖像讀取裝置；可動工作臺，在其上面支撐被分注樣品或試劑的對象物，并通過在水平面內(nèi)移動而將所述對象物至少定位在所述分注元件的下方的分注位置及所述圖像讀取裝置的下方的圖像讀取位置；基于利用所述分注機構(gòu)向所述可動工作臺上的特定的位置進行分注時的由所述圖像讀取裝置得到的讀取圖像而檢測出分注位置，同時基于所讀取的所述可動工作臺上的成為基準的基點來進行分注位置的校正的校正部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分注裝置，所述分注機構(gòu)具備多個分注元件，所述校正部對分注元件分別進行校正。
10.一種位置信息讀取裝置，具備讀取工作臺上的對象物的圖像的圖像讀取裝置；以及基于所述圖像讀取裝置所讀取的圖像、將在該圖像中被指定了的位置的信息或被檢測出的位置的信息基于該對象物上的成為基準的多個參考點而形成的位置信息形成部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的位置信息讀取裝置，還具備顯示所述圖像讀取裝置所讀取的圖像的監(jiān)視器部、和基于顯示于所述監(jiān)視器部的所述對象物的圖像來指定對象物上的位置的位置指定部，所述位置信息形成部形成所述位置指定部所指定的對象物上的位置的信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的位置信息讀取裝置，所述圖像讀取裝置是將所述工作臺的圖像與對象物的圖像一起讀取的裝置，所述位置信息形成部，基于工作臺上的成為基準的多個基點而形成所述對象物上的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任意一項所述的位置信息讀取裝置，所述位置信息形成部能夠?qū)⑺纬傻奈恢眯畔⑾蛲獠枯敵觥?br> 14.一種樣品平板，其是具有被分注樣品或試劑的表面的板狀體，其中，在所述表面內(nèi)具備成為位置基準的多個標記。
15.一種分注裝置，具備具備了滴下樣品或試劑的噴嘴的分注機構(gòu)；可動工作臺，在其上面支撐被分注樣品或試劑的對象物，并通過在水平面內(nèi)移動而將所述對象物定位于所述噴嘴的下方；以及拍攝裝置，在俯視工作臺的狀態(tài)下處于所述可動工作臺的移動范圍內(nèi)，并且被安裝在不與所述可動工作臺接觸的上方的位置，而從斜上方拍攝所述噴嘴的頭端部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的分注裝置，夾所述噴嘴的頭端部在與所述拍攝裝置相反一側(cè)的位置配置光源，所述光源所發(fā)出的光在所述對象物的表面反射再經(jīng)由所述噴嘴的頭端部朝向射入所述拍攝裝置的方向。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的分注裝置，所述拍攝裝置將形成于所述噴嘴的頭端部的液滴的形狀作為所述噴嘴頭端部的圖像進行拍攝。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任意一項所述的分注裝置，所述拍攝裝置被按照將處于所述噴嘴的下部的所述對象物表面的圖像與所述噴嘴的頭端部的圖像一起拍攝的方式設(shè)定。
19.一種監(jiān)視方法，在滴下樣品或試劑的噴嘴的斜上方設(shè)置拍攝裝置，通過將從該噴嘴中滴下的液滴的狀態(tài)利用所述拍攝裝置拍攝而監(jiān)視分注狀態(tài)。
20.一種分注方法，該方法是由分注單元進行的分注方法，該分注單元具備通過將與具有向下開口的噴出部相連的空間中所填充的液體利用具備壓電元件的驅(qū)動部推壓而從該噴出部中噴出液滴的壓電芯片、能夠調(diào)整填充于所述空間中的液體的壓力狀態(tài)的壓力控制機構(gòu)、拍攝所述噴出部的圖像的拍攝裝置，其中，這種分注方法，具有如下的工序?qū)⒃谒隹臻g中填充液體前的所述噴出部的圖像事先用所述拍攝裝置攝入而存儲起來，作為開始從所述壓電芯片的分注動作之前的準備步驟，在所述空間中填充液體后，利用所述拍攝裝置將所述噴出部的圖像攝入、求得與液體填充前的圖像的差異的同時，控制所述壓力控制機構(gòu)，當液體從所述噴出部中出現(xiàn)后，使液體后退到與液體填充前的圖像的差異消失為止。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的分注方法，基于由所述拍攝裝置攝入的圖像自動地進行所述壓力控制機構(gòu)的控制。
22.一種分注裝置，具備分注單元，其具備壓電芯片，該壓電芯片通過將與具有向下開口的噴出部相連的空間中所填充的液體利用具備壓電元件的驅(qū)動部推壓而從該噴出部中噴出液滴；能夠調(diào)整填充于所述空間中的液體的壓力狀態(tài)的壓力控制機構(gòu)；拍攝所述噴出部的圖像的拍攝裝置；存儲所述拍攝裝置所拍攝的圖像的存儲裝置；以及對作為在所述空間中填充液體之前的所述噴出部的圖像而被存儲于所述存儲裝置中的圖像、和在所述空間中填充了液體之后的圖像進行比較，當液體從所述噴出部中出現(xiàn)后，按照使液體后退至與液體填充前的圖像沒有差異為止的方式來控制所述壓力控制機構(gòu)的控制裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的分注裝置，所述拍攝裝置被按照從水平方向拍攝所述噴出部的圖像的方式設(shè)置。
24.一種分注方法，該方法是從頭端的噴出部中噴出液滴的分注單元的分注方法，其中，具備如下的步驟取得從所述噴出部中噴出的液滴的圖像的步驟；基于該已經(jīng)取得的圖像求得液滴的大小的步驟；基于該已經(jīng)求得的液滴的大小，按照使液滴的分注量達到特定值的方式調(diào)節(jié)對所述分注單元的噴出驅(qū)動部的控制信號的參數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的分注方法，所述分注單元是具備壓電頭的壓電分注方式的單元，該壓電頭，通過將填充在與頭端的噴出部相連的空間中的液體利用具備壓電元件的驅(qū)動部推壓而從該噴出部中噴出液滴。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的分注方法，所述控制信號的參數(shù)包括對所述壓電元件的施加電壓的大小、施加電壓的上升時間、施加時間、施加電壓的下降時間當中的至少1個。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的分注方法，所述分注單元是利用注射泵進行的分注方式的單元。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的分注方法，所述控制信號的參數(shù)是包括所述注射泵的活塞的行程、速度、加速度當中的至少1個。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的分注方法，求得液滴的大小的圖像是在所述噴出部的頭端呈球狀下垂的狀態(tài)的液滴的圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供用于在對象物上分注樣品或試劑的方法和裝置。當基于顯示在監(jiān)視器部(60)上的薄膜等對象物(50)的圖像將對象物(50)上的分注位置用分注位置指定部(62)指定時，分注控制部(64)按照使對象物上的指定分注位置到達分注元件(10)的下方的方式進行對象物和分注元件的相對定位，控制利用分注元件(10)的分注動作。分注位置信息形成部(68)形成與分注位置指定部(62)所指定并進行分注動作的對象物(50)上的分注位置有關(guān)的分注位置信息，可以向外部輸出。
文檔編號G01N35/10GK1685238SQ0382276
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者花房信博, 杉山清浩, 古田大, 山口亮, 秋永伸幸, 宮本敬介, 此下龍 申請人:株式會社島津制作所, 普羅托姆系統(tǒng)知識產(chǎn)權(quán)有限公司