专利名称：微量培养板液体处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微量培养板液体处理系统，并且，更具体地讲，涉及一种用于同时将液体试剂、液体样品等输送到微量培养板上排列成n×m矩阵的多个用于样品/试剂反应的所需孔中的微量培养板液体处理系统。
背景技术：
通常，已知微量培养板液体处理系统被用于将试剂、样品等输送到在微量培养板上形成的多个孔中的需要的孔中。所述微量培养板液体处理系统具有一个分配机构和一个移动机构，并且所述分配机构装配有具有一个喷嘴的筒。在所述喷嘴上安装有分配头，通过它可以吸入和排出液体。所述筒装有一个柱塞，用于将液体吸入安装在喷嘴上的分配头，并且用于将液体从所述分配头内部排出。
例如，在JP8-271528A和JP-5-232124A中所披露的，所述移动机构能够将所述喷嘴移动到微量培养板上的需要的小孔上方的合适位置，并且所述分配机构可以在微量培养板上方沿侧向、纵向和垂直方向(X-，Y-，和Z-轴方向)移动。一般来说，在微量培养板上安排了12×8矩阵的96个孔，并且进行所谓的分配，就是说，将试剂或样品从安装在分配机构的筒的喷嘴上的分配头中输送到需要的孔中，以便在所述孔中完成试剂-样品反应等。
有四种类型的微量培养板液体处理系统12组型、8组型、1组型、和96组型。在12组型微量培养板液体处理系统中，12个筒的喷嘴沿微量培养板的纵向平行排列成直线，并且是彼此同步操作的，并且可以统一在安装在这12个喷嘴上的分配头上，完成诸如试剂的液体的吸入或排放。例如，它可以同时将试剂排放到在微量培养板上纵向排列成一行的多个孔中的样品上。
类似地，在8组型微量培养板液体处理系统中，沿微量培养板的侧向将8个喷嘴平行排列成直线，并且彼此同步操作，可以统一用安装在8个喷嘴上的分配头上实施诸如试剂的液体的吸入或排放。在96组型微量培养板液体处理系统中，排列成12×8的矩阵的96个喷嘴是彼此同步操作的，并且可以统一用安装在96个喷嘴上的分配头上实施诸如试剂的液体的吸入或排放，并且将试剂等同时排放到微量培养板上的所有96个孔上。在1组型微量培养板液体处理系统中，仅操纵一个喷嘴。
例如，对于酶反应测试来说，如药物代谢反应测试，有多种类型的使用具有排列成n×m矩阵的孔的微量培养板的测试。在所述测试中，将m种样品注入所有纵向排列的孔中，并且将n种酶试剂注入所有侧向排列的孔中，以便总共进行n×m种酶反应。
为了实施纵向和侧向的、一排一排地分配，其中，96个喷嘴统一实施分组操作的常规的96组类型的微量培养板液体处理系统，只需要将分配头连接在96个喷嘴中的特定一排上。不过，分配头容器必须比需要的面积大n倍或m倍的面积，以便容纳96个分配头。就是说，需要大的安装空间。另外，在测试结果中可能出现关键误差，这是因为成排的分配头连接在错误的一排喷嘴上所致。另外，用于容纳样品和试剂的试剂容器也必须具有类似的大的空间。这需要其本身有价值的大量的样品或试剂，这导致了测试效率的显著降低。
对于固定方向的n或m组类型的微量培养板液体处理系统来说，n或m个喷嘴统一进行分组操作，以便可以沿微量培养板液体处理系统的排列方向统一分配样品或试剂，使用的微量培养板上的孔排列成矩阵。不过，在与它垂直的方向上，必须用连接在n或m个喷嘴中的特定一个上的分配头进行分配，正如96组型微量培养板液体处理系统的情形，需要花费很长时间完成分配，导致了对测试效率的降低。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种微量培养板液体处理系统，它需要最小的安装面积，有助于避免浪费各种试剂，并且能够用最少时间完成各种试剂的分配。
通过一种包括一个主构架体，一个分配机构，一个移动机构，一个微量培养板，第一和第二分配头容器，和第一和第二试剂容器的微量培养板液体处理系统，可以实现本发明的上述和其他目的。所述分配机构包括多个以均匀的间隔彼此并排平行延伸的筒，以便提供线性筒排列。每一个筒具有一个喷嘴和一个柱塞，并且在每一个喷嘴上连接一个分配头，以便通过每一个柱塞由所述分配头完成液体试剂或样品的吸入和排出。每一个分配头与每一个喷嘴是可分离的连接的。所述移动机构支承在所述主构架体上，以便沿相互垂直的X-轴，Y-轴和Z-轴方向移动所述分配机构。所述微量培养板放置在所述主构架体上，并且具有多个以n×m矩阵形式排列的筒。所提供的多个筒的数量等于n和m中较大一个。将吸入每一个分配头中的液体通过每一个分配头彼此同时排放对每一个孔上。第一分配头容器可以包括排列成矩阵形式的n×m个分配头，以便能够使所述喷嘴与沿Y-轴方向的第一排分配头连接。所述第一分配头容器构成了平行于Y-轴方向的纵向。第二分配头容器可以包括排列成矩阵形式的n×m的分配头，以便所述喷嘴能够与沿X-轴方向的第二排分配头连接。第二分配头容器构成了与X轴方向平行的侧向。第一试剂容器保存一种将输送到沿Y-轴方向排列的筒的分配头中的试剂。第一试剂容器构成了平行于Y-轴方向的纵向。第二试剂容器保存一种要输送到沿X-轴方向排列的筒的分配头中的试剂。第二试剂容器构成了平行于X-轴方向的侧向。
在附图中图1是本发明第一种实施方案的微量培养板液体处理系统的透视图；图2A是表示本发明第一种实施方案微量培养板液体处理系统上的旋转机构和分配机构的示意图，并且表示所述分配机构处在起始位置的状态；图2B是表示第一种实施方案微量培养板液体处理系统上的旋转机构和分配机构的示意图，并且表示所述分配机构处在90度位置上的状态；图3是表示通过本发明第一种实施方案的微量培养板液体处理系统实施的分配过程1的流程图；图4是表示通过本发明第一种实施方案的微量培养板液体处理系统实施的分配过程2的流程图；图5是表示本发明第一种实施方案的微量培养板液体处理系统的平台布置的平面示意图；图6是本发明第二种实施方案的微量培养板液体处理系统的主要部分的透视图；
图7是表示对第二种实施方案的改进的主要部分的示意图，用于说明所述改进的微量培养板液体处理系统上的对接部件和滑轮是如何彼此相对的；和图8是表示在根据一种改进的微量培养板液体处理系统上的两个移动机构的部分透视图。
具体实施例方式
下面将结合图1-5对本发明第一种实施方案的微量培养板液体处理系统作详细说明。微量培养板液体处理系统1具有一个主体10，它装配有一个移动机构20，一个旋转机构30，一个分配机构40和一个平台50。主体10具有大体上为矩形盒子状的外部构型，并且在它上面形成了一个大体上为矩形的腔室10a，它在几何结构上大体上类似于主体10的外部构型。开口10b和10c部分设置在主体10的上表面10A和正表面10B上，从腔室10a内部向外开通。孔10b和10c具有矩形形状，其几何形状分别大体上类似于上表面10A和正表面10B的形状。平台50设置在形成腔室10a的内周表面上，位于主体10的底表面10C上。另外，主体10装有一个开关组11，一个控制装置(未示出)等，用于微量培养板液体处理系统1的执行、启动、停机等。如下文所述，上述控制装置(未示出)控制移动机构20沿X-，Y-和Z-轴方向的运动，分配机构40的旋转，以及与喷嘴46连接的分配头60的吸入/排放。另外，该控制装置可以通过外部输入装置(未示出)任意储存测试过程。
构成移动机构20的X轴部件21A和21B分别固定安装在主体10的正面和背面上部。X轴部件21A和21B被制成大体上为方形的支柱，并且，不可以相对主体10移动。两个X轴部件21A和21B沿着所述正面和背面的上部延伸，并且彼此平行。在两个X轴部件21A和21B之间，提供了一个大体上为方形支柱形式的Y轴部件22，并且横过两个X轴部件21A和21B延伸。Y轴部件22能够沿X轴部件21A和21B的纵方向(X轴方向)移动，同时保持垂直于X轴部件21A和21B。另外，在Y轴部件22上以及在两个X轴部件21A和21B之间的位置上，提供了一个大体上为方形支柱形状的Z轴部件23，并且垂直地和垂直于Y轴部件22延伸。Z轴部件23能够沿Y轴方向移动，同时保持垂直于Y轴部件22。因此，X轴部件21A和21B使得Y轴部件22移动到主体10的右侧和左侧，并且Y轴部件22使得Z轴部件23相对主体10向前和向后移动。Y轴部件22和Z轴部件23与X轴部件21A和21B一起构成了移动机构20。
旋转机构30和分配机构40与Z轴部件23连接。如图2A和2B所示，旋转部件30装有一个旋转机构主体31，一个安装在主体31上的步进马达32，一个起点探测光学传感器33，和一个连接装置34。旋转机构主体31是这样安装的，以便能够沿Z轴部件23的纵向在Z轴部件23上运动。步进马达32和分配机构40是通过连接装置34连接的，并且通过连接装置34将步进马达的旋转传递给分配机构40。起点探测光学传感器33固定连接在旋转机构主体31上，并且具有一个发光部分和一个光线接收部分(这些部分未示出)。当所述光线接收部分被设置在下文所披露的分配机构40上的起点探测板43遮挡住时，就可以探测到分配机构40的起始位置(图2A)。
分配机构40设置在旋转机构主体31的垂直下端，并且分配机构40是由Z轴部件23通过旋转机构30的中介作用支承的。因此，Z轴部件23能够通过旋转机构30垂直移动分配机构40，其结果是移动机构20使分配机构40沿X轴部件21A和21B、Y轴部件22和Z轴部件23的方向移动，就是说相对主体10向上和向下移动、向右侧和左侧，以及向前和向后移动。
分配机构40由筒保持部分41和支承部件42组成。支承部件42大体上是筒状形式的，其纵向平行于Z轴方向(垂直方向)。支承部分42的上部垂直末端与旋转机构30的连接装置34可分离地连接，并且通过连接装置34将步进马达32的旋转传递给支承部分42，使支承部分42绕垂直方向的旋转轴线转动。由于支承部分42的上部垂直末端相对旋转机构30的连接装置34是可以分离的，分配机构40可以与旋转机构30分离。因此，当所述筒、喷嘴等被损坏时，通过仅仅更换所述分配机构部分，就可以恢复所述微量培养板液体处理系统的工作。起点探测板43从支承部分42的上部垂直末端水平突出，使它能够如上文所述般地探测处在起点位置上的分配机构40的起点位置，这一过程将在下文说明。另外，下文将要说明的用于垂直操纵柱塞47的马达44，设置在支承部分42内部。
将筒保持部分41设置在支承部分42的下部垂直末端。筒保持部分41能够与支承部分42一起旋转。因此，由筒保持部分41和支承部分42组成的分配机构40可以绕垂直方向的旋转轴线转动。在筒保持部分41上装有12个筒45。这12个筒45具有相同的筒状结构，并且，如图1，2A和2B所示，其轴线是垂直取向的，是以相等的间隔距离设置的，彼此平行，并且线性排列成水平排列。
12个筒45的排列长度的中间位置，即位于从所述排列一端开始数起的第六和第七筒45A和45B之间的位置，与分配机构40的旋转轴线的位置重合。如图2A所示，筒45沿平行于Y轴部件22的方向排列的分配机构40的旋转位置，被称为分配机构40的起始位置，并且该方向被称作起始方向。另外，如图2B所示，分配机构40的旋转位置，在该位置上，筒45是沿垂直于Y轴部件22的方向排列的，被称为分配机构40的90度位置，并且该方向被称为90度方向。
由于所述旋转轴线位于多个线性排列的筒45的排列中心，移动机构20对分配机构40的移动，以及分配机构40在需要的孔上方的垂直定位可以参照所述旋转轴线进行，有利于使每一个分配头朝向每一个目标孔。另外，筒45的数量为12个。这一数量与具有12×8个孔的常见微量培养板的纵向孔数量一致，即一共96个孔。
将喷嘴46安装在筒45的下端。喷嘴46具有直接向下开通的排放孔。在下文将要说明的分配头60被安装到喷嘴46下端的状态下(图5)，通过排放孔将分配头60内的空气吸入或排入喷嘴46，以便可以将试剂等吸入分配头60或从分配头60中排出。在每一个筒45的上端提供一个柱塞47。所有柱塞47都是由柱塞支承部件47A支承的。柱塞支承部件47A具有一个倒置的T形结构，并且将水平部分47B与所有柱塞47连接在一起，并且它的垂直部分47C延伸到支承部分42内。垂直部分47C具有螺旋齿，该螺旋齿与齿轮44A啮合，所述齿轮与设置在支承部分42的马达44驱动连接。因此，通过驱动马达44，可以垂直移动柱塞47，并且通过这种垂直运动，将分配头60内的空气吸入筒45，或者通过排放孔排入筒45中，以便可以将液体吸入安装在喷嘴46上的分配头60内部，或者将分配头60内的液体排出。
下面将说明安装在喷嘴46前端的分配头60。本领域众所周知的分配头60大体上是锥形短管形式的，具有一个较大直径的开口末端和一个较小直径的开口末端。在一个喷嘴前面安装一个分配头，以便喷嘴46的前端被较大直径的开口所覆盖。由于分配头60是锥形的，当分配头60被安装在喷嘴46上时，所述锥形部分与喷嘴46形成压力接触，以便由喷嘴46固定分配头60。更具体地讲，当分配头处于尚未安装在喷嘴46上的状态时，分配头60被容纳在分配头容器内，其较大直径的开口是垂直向上的。通过移动机构的X轴部件21A和21B，和Y轴部件22将喷嘴46移动到分配头60上方，并且在Z轴部件23的作用下垂直向下移动。因此，分配头60的较大直径的开口逐渐覆盖喷嘴46，并且喷嘴46被分配头60覆盖，直到分配头60的锥形部分与喷嘴46形成压力接触，从而将分配头60安装在喷嘴46上。
在分配头60业已安装到喷嘴46上的状态下，喷嘴46具有较大的纵向长度。当喷嘴46在Z轴部件23的作用下垂直向下降低，把所述喷嘴置于下部位置时，分配头60可以到达业已存在的垂直位于喷嘴46下面的液体试剂的表面。相反，在没有分配头60被安装在所述喷嘴上的状态下，喷嘴46具有相应的较小纵向长度，以便即使喷嘴46在Z轴部件23的作用下垂直移动到它的最低位置，喷嘴46的前端也不能够到达所述液体表面。这样，特定的喷嘴(装有分配头的喷嘴)可以到达液体表面。因此，当分配头60被安装到所有12个筒45的喷嘴46上时，就可以通过安装在12个筒45的喷嘴46上的所有分配头60的排列吸入/排出液体试剂。如上文所述，在吸入/排出过程中，将所述液体试剂吸入分配头60。因此，不存在所述试剂与喷嘴46或筒45接触的危险。因此，即使是用多种类型的试剂进行若干次分配，也没有必要清洗筒45和喷嘴46，并且只需要用新的分配头60更换用过的分配头60即可。
如图1和5所示，安装在主体10的平台50上的有容纳有分配头60的第一和第二分配头容器51A和51B，所述分配头将要与分配机构40的喷嘴46连接，将具有12×8个孔，即一共96个孔53a的微量培养板53制成矩形外形，所述孔排列成矩阵，第一和第二试剂容器52A和52B装有要分配到微量培养板53上的多个孔53a中的液体试剂，以及一个分配头处理容器54，用于暂时容纳用过的分配头60。第一和第二分配头容器51A和51B被统称为分配头容器，而第一和第二溶剂容器52A和52B被统称为试剂容器。
微量培养板53、第一和第二分配头容器51A和51B，第一和第二试剂容器52A和52B、以及分配头处理容器54，具有大体上相同的矩形外部形状。另外，在平台50上，将微量培养板53安装在其前部右侧，将第一试剂容器52A安装在前面中间部分，将第一分配头容器51A安装在前部左侧，将分配头处理容器54安装在右侧较深部分，将第二试剂容器52B安装在中间较深部分，并且将第二分配头容器51B安装在左侧较深部分。安装在前面的部件和安装在其较深处的部件，与其右侧和左侧纵向对齐，以便形成有序排列。类似地，在正面较深处，安装在右侧、中间和左侧的部件与其侧向一侧对齐，以便形成有序排列。因此，包括微量培养板53在内的所述部件都是这样排列的，以便其纵向平行于所述起始方向。
如图1所示，在平台50上，将微量培养板53、分配头容器51A、51B、试剂容器52A和52B、以及分配头处理容器54安装在预定支架55和56上。将一个冷却装置(未示出)与安装有试剂容器的支架55连接，以便冷却支架55，使它能够冷却安装在支架55上的试剂容器52A，52B，并且将其保持在需要的温度下。因此，支架构成了一个冷却器。因为试剂容器52A，52B可以安装在所述冷却器上，通过它可以将所述试剂在预定的低温下保存，消除了通过将所述试剂容器保持在一个独立的试剂隔热容器中冷却所述试剂的过程。
另外，通过铝板材(未示出)的中介作用将微量培养板53安装在支架56上。在支架56上，提供了一个振动装置和一个加热装置，使它能够在加热状态下振动微量培养板53上的孔53a中的样品和试剂。安装了微量培养板53的支架56构成了一个热混合器。由于微量培养板53安装在所述热混合器上面，可以振动微量培养板53，从而促进搅动所述孔中的样品和试剂，同时保持将所述孔的内部加热到预定温度，这样就可以取消将微量培养板从所述微量培养板液体处理系统中取出并且将其重新安装在一个独立的热混合器上的过程。
第一分配头容器51A和第二分配头容器51B分别一共装有12×8，即96个装有分配头的支架51C，以便它们分别能够容纳一共12×8，即96个分配头60。第一分配头容器51A用于容纳要安装在喷嘴46上的分配头60，此时，分配机构40处在其起始位置上，如图5所示，在分配头处在沿起始方向排列成排的状态下，容纳所需数量的分配头60。
第二分配头容器51B起着容纳要安装到喷嘴46上的分配头60的作用，此时，分配机构40处在90度位置上。如图5所示，在分配头处在沿90度方向排列成排的状态下，容纳所需数量的分配头60。因此，通过第一分配头容器51A可以将分配头60安装到分配机构40的所有12个喷嘴46上，并且还可以将分配头60安装到任意喷嘴46上。通过第二分配头容器51B，可以将分配头60安装到第三至第十个喷嘴46中的任意一个上，所述位置是从12个喷嘴排列的一端开始计算的，并且，可以安装到8个分配头上。
将第一试剂容器52A均匀划分成8个相等的纵向部分，每一个部分用作一个试剂容器，并且可以将不同的试剂放入所述部分。将第二试剂容器52B均匀划分成12个相等的侧向部分，每一个部分用作一个试剂容器，并且可以将不同的试剂放入所述部分。在第一试剂容器52A中，当分配机构40处在起始位置上时，可以通过安装在喷嘴46上的所有分配头60由整个喷嘴排列同时并且统一吸入特定类型的试剂。在第二试剂容器52B中，当分配机构40处在90度位置上时，可以通过安装在喷嘴46上的所有分配头60由整个喷嘴排列同时并且统一吸入特定类型的试剂。在将分配头60从喷嘴46上取出之后，在处理所述分配头之前，分配头处理容器54起着临时放置用过的分配头60的空间的作用。
如上文所述，第二分配头容器51B，第二试剂容器52B，以及微量培养板53具有相同的外部形状，并且具有相同的侧向长度。另外，如图5所示，在第二分配头容器51中，具有侧向排列的8个分配头容纳支架A-H，并且在微量培养板53上，有侧向设置的用A-H表示的8个孔53a，它们在数量上一致。因此，当装有12个喷嘴46的分配机构40处在90度位置上时，可以防止分配头60错误地安装在超过8个数目的喷嘴上，这一数字是微量培养板53的侧向排列的孔53a的数量。另外，可以避免通过超过8个分配头60吸入试剂，这一数字是微量培养板53的侧向排列的孔53a的数量。因此，可以避免将分配头60中的试剂排放到平台50上没有孔53a的位置。
另外，由于第一和第二试剂容器52A和52B被分别划分成8个和12个部分，因此，可以在所述第一和第二试剂容器52A和52B中保存多种类型的试剂。因此，即使在分配机构40在所述起始位置上进行单独操作时，或者当分配机构40在90度位置上进行单独操作时，或者在分配机构40在所述起始位置和90度位置上同时进行操作时，都可以用各种类型的试剂进行实验。
另外，由于旋转机构30绕垂直方向的旋转轴线转动分配机构40这一前提，可以用一个微量培养板液体处理系统对纵向排列的孔53a和侧向排列的孔53a进行自动分配，安装在平台50上的所述微量培养板53具有12×8，即一共96个孔53a。在实施所述分配时，可以通过所有的喷嘴同时和统一地将液体试剂排放到纵向排列的孔53a中。另外，还可以通过所有喷嘴排列将液体试剂统一和同时排放到侧向排列的孔53a上。另外，对于所有排列的喷嘴来说，可以将液体试剂从试剂容器中统一吸入安装在多个喷嘴46上的分配头60中。因此，可以方便地进行药物代谢反应。
由于提供了第一和第二分配头容器51A和51B，第一和第二试剂容器52A和52B，当将试剂分配到沿一种和另一种方向排列的孔53a中时，可以以分类形式容纳要使用的分配头60，以便避免在将分配头60自动连接到喷嘴46上时，用于一个方向的分配头60和用于另一个方向的分配头60之间出现任何差错。另外，还可以以分类形式保存要分配到沿一个方向和另一个方向排列的需要的孔53a中的液体试剂，使其能够自动将试剂吸入分配头60，而不会在用于一个方向的分配头和用于一个方向的分配头之间发生任何差错。另外，可以将更多种类的试剂保存在所述试剂容器中，而试剂的量可以减少。
由于将分配头60容纳在两个分配剂容器51A，51B中，事先可以在所述分配头容器上分别安装以下两种类型的分配头当所述筒是纵向排列的时，与分配机构的喷嘴连接的纵向排列的分配头，以及当所述筒是侧向排列的时，与分配机构的喷嘴连接的侧向排列的分配头。因此，可以安装纵向排列的分配头和侧向排列的分配头，而在两种类型的分配头之间不会出现任何差错。
然后，将结合用按照上文所述方法制造的微量培养板液体处理系统进行的药物代谢反应说明分配操作。在本文中，为了便于说明，如图5所示，将每一个部件微量培养板53、第一分配头容器51A和第二分配头容器51B纵向划分成1-12个部分，并且侧向划分成A-H个部分，标明了通过坐标容纳分配头60的位置，如A1，B3等。另外，通过划分第一试剂容器52A所获得的小试剂容器，从左至右用符号A-H表示，并且通过划分第二试剂容器52B所获得的小试剂容器，从前往深处用编号01-12表示。
首先，在进行分配之前，将6微升样品放入微量培养板的A1-E1部分。另外，如图5所示，事先将分配头60容纳在第一分配头容器51A的位置A2-A12上。类似地，同样将分配头60容纳在第一分配头容器51A的位置B1-B12至G1-G12。另外，将分配头60容纳在第二分配头容器的A1-E1位置和A2-E2位置上。另外，将构成稀释溶液A的试剂1放入第一试剂容器52A的小试剂容器A。所述稀释溶液表示用于稀释样品的溶液。类似地，将构成反应起始溶液A-E的试剂3-7放入第一试剂容器52A的小试剂容器B-F。另外，将构成反应终止溶液的试剂8放入第一试剂容器52A的小试剂容器H。另外，将构成稀释溶液B的试剂2放入第二试剂容器52B的小试剂容器01。
然后，进行分配操作。下面将结合两种过程说明分配作业在过程1中，分配是用处在90度位置上的分配机构40进行的，而在过程2中，分配机构40处在起始位置上，应当指出的是，在过程1中，假设分配机构40处在初始状态的起始位置上，而在过程2中，假设分配机构40处在初始状态的90度位置上。
如图3的流程图所示，在过程1中，首先驱动移动机构20的X轴部件21A和21B和Y轴部件22，以便将分配机构40带至大体上垂直位于第二分配头容器51B的A1-E1部分上方的位置(1a)，然后，由旋转机构30将分配机构40从起始位置旋转90度，使从分配机构40的12个喷嘴排列46的一端开始数起的第三至第七个喷嘴46处在与第二分配头容器51B的A1-E1部分垂直对齐的位置(1b)。然后，驱动Z轴部件23，将分配机构40垂直向下移动到分配头60可以连接在喷嘴46上的位置，以便将容纳在第二分配头容器51B的A1-E1部分中的分配头60连接在分配机构40的喷嘴46上(1c)。同时，在本实施例中，分配头60与从分配机构40的12个喷嘴46排列的一端开始计数的第三-第七个喷嘴46连接，不应当将这种设计理解是限制性的。所述分配头可以与喷嘴46的任何位置连接。
然后驱动Z轴部件23，以便垂直向上移动分配机构40(1d)，然后，驱动X轴部件21A和21B，Y轴部件22，以便将分配机构40带到垂直位于第二试剂容器52B的01部分上方的位置(1e)。然后，驱动Z轴部件23，以便将分配机构40向下垂直移动到使连接在喷嘴46上的分配头60的较小直径的前端到达液体表面的水平(即吸入水平)，并且在该水平上，没有连接分配头60的喷嘴前端不能接触所述液体表面(1f)。然后，将构成稀释溶液B的144微升试剂2吸入分配头60(1g)。
然后，驱动Z轴部件23，以便将分配机构40垂直向上移动(1h)，并且驱动X轴部件21A和21B和Y轴部件22，使连接分配头60的分配机构40的喷嘴46位于与微量培养板的A1-E1部分对齐的位置(1i)。然后，驱动Z轴部件23，以便将分配机构40垂直向下移动到试剂排放位置(1j)。然后将被吸入分配头60中的144微升的试剂2(1g)排放到微量培养板53的孔53a A1-E1中(1k)。
然后，驱动Z轴部件23，以便垂直向上移动分配机构40(11)，并且驱动X轴部件21A和21B和Y轴部件22以便将分配机构40垂直定位于分配头处理容器54上方，并且通过分配头分离机构(未示出)分离分配头60(1m)。这样就完成了过程1。
当在过程1的步骤1b中将分配机构40从起始位置旋转到90度位置时，由一个控制装置(未示出)控制步进马达32。更具体地讲，当起点探测板43遮挡起始探测传感器33的光线接收部分(未示出)时，就确定了分配机构40的起始位置。由一个控制装置(未示出)控制步进马达32，以便分配机构40向起始位置旋转，直到所述起始探测板43遮挡住起始探测传感器33的光线接收部分(未示出)。为了将分配机构40从起始位置旋转到90度位置，由所述控制装置以必要的脉冲次数驱动步进马达32，以使其从起始位置旋转90度。分配机构40是由马达32转动的，这样，即使分配机构40由移动机构20移动到X轴，Y轴和Z轴上的任意位置，所述分配机构40也可以在任何位置上旋转。
然后，如图4中的流程图所示，在过程2中，首先驱动移动机构20的X轴部件21A和21B和Y轴部件22，以便将分配机构40带至大体上垂直位于第一分配头容器51A的部分A2-A12上方的位置(2a)。然后，由旋转机构30将分配机构40从90度位置旋转到起始位置，以便将分配机构40上的除了12个喷嘴46的排列中的一端上的喷嘴46之外的所有喷嘴46定位于与第一分配头容器51A的部分A2-A12垂直对齐的位置(2b)。然后，驱动Z轴部件23，以便将分配机构40垂直向下移动到使分配头60能够与分配机构40的喷嘴46连接的位置，以便将容纳在第一分配头容器51A中的部分A2-A12中的分配头60连接在喷嘴46上，分配机构40的12个喷嘴46的排列一端的喷嘴46除外(2c)。
然后驱动Z轴部件23，以便将分配机构40垂直向上移动(2d)。然后，驱动X轴部件21A和21B和Y轴部件22，以便将分配机构带至垂直位于第一试剂容器52A的部分A上方的位置(2e)。然后驱动Z轴部件23，以便将分配机构40垂直向下移动到吸入水平，在该水平上，安装在喷嘴46上的分配头60的较小直径的前端接触液体表面，而没有连接分配头60的喷嘴46的前端不能接触液体表面(2f)。然后，将构成稀释溶液A的试剂吸入与喷嘴46连接的分配头60(2g)。
然后，驱动Z轴部件23，以便将分配机构40垂直向上移动(2h)，并且驱动X轴部件21A和21B和Y轴部件22，以便将与分配头60连接的分配机构40的喷嘴46定位于垂直位于微量培养板53的部分A2-A12上方的位置(2i)。然后，驱动Z轴部件23，以便将分配机构40垂直向下移动到试剂排放位置(2j)。并且，将业已吸入分配头60的试剂1排放到微量培养板53的部分A2-A12的孔53a中(2k)。另外，如图4中由方框A所包围的一系列步骤所示，还将试剂1排放到部分B2-B12至部分E2-E12。
然后，驱动Z轴部件23，以便将分配机构40垂直向上移动，并且驱动X轴部件21A和21B以及Y轴部件22，以便将分配机构40垂直定位于分配头处理容器54上方，并且通过分配头分离机构(未示出)分离分配头60(2m)。这样就完成了过程2。
然后，在过程3中，与过程1类似，容纳在第二分配头容器51B的部分A2-E2中的分配头60与分配机构40的喷嘴46连接，并且在从微量培养板53上的孔A1-E1中吸入50微升液体之后，将所吸的液体排放到微量培养板53的部分A2-E2。在完成排放之后，从孔A2-E2中吸入50微升液体，并且排放到A3-E3中。重复这一操作直到孔A8-E8，在微量培养板53上制备逐步稀释的稀释样品溶液。然后，通过分配头分离机构(未示出)分离分配头60从而结束过程3。
然后，在过程4中，与图4所示过程2的一系列步骤类似，将容纳在第一分配头容器51A的部分B1-B12中的分配头60连接在分配机构40的喷嘴46上，并且将构成反应起始溶液A的100微升试剂3从试剂容器52A的部分B中吸入，并且排放到微量培养板53的孔A1-A12中。然后，通过分配头分离机构(未示出)分离分配头60。然后，将容纳在第一分配头容器51A的部分C1-C12中的分配头60连接在喷嘴46上，并且将构成反应起始溶液B的100微升试剂4从试剂容器52A的部分C中吸入，并且排放到微量培养板53的孔B1-B12中。然后，通过分配头分离机构(未示出)分离分配头60。
类似地，分别将构成反应起始溶液C-E的试剂5-7注入微量培养板53的孔C1-C12，D1-D12，和E1-E12，并且启动每一个孔53a中的反应实验。
然后，在过程5中，让微量培养板53中与反应起始溶液混合的稀释样品溶液在固定温度下反应一段固定时间。
然后，在过程6中，在经过预先设定的任意时间之后，容纳在第一分配头容器51A中的部分G1-G12中的分配头60连接在分配机构40的喷嘴46上，与过程2类似，并且从试剂容器52A的H部分吸入75微升的构成反应终止溶液的试剂8，并且排放到微量培养板53的孔A1-A12中。如图4中用方框A圈起来的一系列步骤所示，将试剂8连续注入孔B1-B12至E1-E12中，以便终止每一个孔53a中的反应。
如上文所述，在第一种实施方案中，由于提供了用于绕旋转轴线转动分配机构40的旋转机构30，可以用一个分配机构40进行自动液体分配操作，所述操作可以相对沿微量培养板53的纵向分布的孔的排列和沿其侧向分布的孔的排列进行。在分配操作中，可以由线性排列的孔实施同步流体排放。另外，可以将流体同时吸入分配头中。因此，可以方便地完成药物代谢反应测试。
然后，将结合图6和7说明本发明第二种实施方案的微量培养板液体处理系统。第二种实施方案的微量培养板液体处理系统与第一种实施方案的微量培养板液体处理系统的差别仅在于，在旋转机构上装有一个滑轮48，并且用一个对接部件12取代步进马达32。分配机构40是由滑轮48和对接部件12转动的。
更具体地讲，在分配机构40的一部分上，以及在筒保持部分41和支承部分42’连接的位置上提供了一个碟形滑轮48。滑轮48的轴线与分配机构40的旋转轴线对齐，并且滑轮48、筒保持部分41和支承部分42’是可以整体转动的。
另外，将矩形板形式的对接部件12设置在形成主体10的腔室10a的内周表面上，并且它与X轴部件21A平行。对接部件12设置在X轴部件21A附近，其板状表面是水平的，并且对接部件12的一个长的侧面12B与上述内周表面连接。因此，对接部件12的另一个纵长的侧面12A是与所述内周表面分离的，并且平行于X轴部件的纵向分布。
当旋转分配机构40时，驱动Z轴部件23，以便将滑轮48的垂直高度与对接部件12对齐，并且分配机构40沿X轴部件21A和21B移动，以便使滑轮48的外周表面48A与对接部件12的另一个纵向侧面12A面对。然后，分配机构40沿Y轴部件22移动，以便使滑轮48的外周表面48A与对接部件12的另一个纵向侧面12A接触。分配机构40在保持这种接触状态的情况下沿X轴部件21A和21B运动，以便滑轮48由于外周表面48A和对接部件12的纵向侧面12A之间的摩擦而接受力，从而转动分配机构40。
对分配机构40的旋转角度的控制，是通过控制分配机构40沿X轴部件21A和21B的运动量而实现的。另外，所述控制可以通过用设置在分配机构40内的角度传感器检测旋转角度而完成。由于可以用滑轮48和对接部件12代替步进马达32转动分配机构40，获得了一种具有简单结构的造价较低的微量培养板液体处理系统。
尽管业已结合本发明的具体实施方案对本发明进行了详细说明，对本领域技术人员来说，显而易见的是，在不超出本发明范围的前提下可以对它进行各种改变和改进。例如，尽管在上述第一和第二种实施方案中，微量培养板53具有12×8个孔53a，即一共96个孔，但是不应当将其理解成是限制性的。一般来说，孔的数量是沿纵向和侧向排列的4的倍数。例如，还可以是沿微量培养板纵向排列的孔的数量的2倍(24孔)或3倍(36孔)。
另外，尽管在上述实施方案中，X轴部件21A和21B是与主体10不可移动地连接的，但也可为两个Y轴部件可以与主体10不可移动地连接，而X轴部件延伸通过两个Y轴部件。在后一种情况下，X轴部件可以沿Y轴部件的纵向(Y轴方向)运动，同时保持相对Y轴部件成直角。
另外，在第二种实施方案中，对接部件12设置在内周表面上，并且形成了主体10内部的腔室10a，并且是平行于X轴部件21A分布的。不过，所述对接部件可以设置在平行于Y轴部件22分布的另一个内周表面上。
另外，如图7所示，为了提供滑轮48和对接部件12之间的稳定压力，可以从主体10上延伸一个支承支架13，并且将对接部件12支承在该支承支架13上。另外，将一个弹簧14放置在对接部件12和主体10的内周表面之间，以便将对接部件12压向滑轮48。
另外，如图7所示，在分配机构40旋转期间，为了阻止滑轮48相对对接部件15滑动，可以将一个用橡胶或类似材料制成的弹性部件15安装在对接部件12的整个纵向侧面12A上。这样可以增加滑轮48和对接部件12之间的摩擦系数。出于相同的目的，可以在滑轮48的整个外周表面48A上设置一个弹性部件。
另外，尽管在上述实施方案中，分配机构40是可以通过所述旋转机构转动的，并且可以将试剂统一排放到纵向和侧向排列的多个孔53a中，还可以采用一种没有旋转机构的结构。在这种情况下，如图8所示，提供两个分配机构40-1和40-2，即一直处在起始位置上的第一分配机构40-1和一直处在90度位置上的第二分配机构40-2。另外，提供两个移动机构20，20’，以便分配机构40-1，40-2可以独立运动。通常将X轴部件21A，21B用于移动机构20，20’。每一个移动机构20，20’还包括Y轴部件22，22’，Z轴部件23，23’，垂直移动部件130，130’，它们可以沿Z轴部件23，23’移动，并且将分配机构40-1和40-2支承在其固定方向上。
在这种情况下，纵向分配机构和侧向分配机构的筒45的数量等于n和m中较大的一个，以便无论微量培养板纵向和侧向上的孔的数量n和m中的m是小于或大于n，都可以利用所述纵向分配机构和侧向分配机构将液体分配到所述微量培养板上的任意位置。
权利要求
1.一种微量培养板液体处理系统，包括一个主构架体；一个分配机构，它包括多个以均匀的间隔并排延伸并且彼此平行的筒，以便提供线性筒排列，每一个筒具有一个喷嘴和柱塞，并且每一个分配头可连接在一个喷嘴上，以便利用每一个柱塞通过分配头完成液体试剂或样品的吸入和排放，每一个分配头与每一个喷嘴是可分离地连接的；支承在所述主构架体上的移动机构，用于在相互垂直定向的的X轴、Y轴和Z轴方向上移动分配机构；一个微量培养板，该微量培养板放置在所述主构架体中，并具有多个以n×m矩阵形式排列的孔，所提供的多个筒的数量等于n和m中较大的一个，并且通过每一个分配头彼此同时地将吸入每一个分配头的液体排放到每一个孔上；第一分配头容器能够容纳矩阵形式的n×m个分配头，以便可以将喷嘴与沿Y轴方向定向的第一种分配头排列连接，第一分配头容器提供了一个平行于Y轴方向的纵向；第二分配头容器能够容纳矩阵形式的n×m个分配头，以便可以将喷嘴与沿X轴方向定向的第二种分配头排列连接，第二分配头容器提供了一个平行于X轴方向的侧向；第一试剂容器，该第一试剂容器储存有将被提供给沿Y轴方向定向的筒排列的分配头的试剂，第一试剂容器提供了平行于Y轴方向的纵向；和第二试剂容器，该第二试剂容器储存有将被提供给沿X轴方向定向的筒排列的分配头的试剂，第二试剂容器提供了平行于X轴方向的侧向。
2.如权利要求1所述的微量培养板液体处理系统，其中，所述第一分配头容器、第二分配头容器、第一试剂容器和第二试剂容器是并排放置在主构架体中的，并且位于微量培养板附近。
3.如权利要求1所述的微量培养板液体处理系统，其中，所述分配机构还包括用于上下移动所述柱塞的驱动装置。
4.如权利要求3所述的微量培养板液体处理系统，其中，所述多个筒具有垂直延伸的垂直轴线，和其中，每一个喷嘴设置在筒的每一个下端处并且具有一个垂直向下开放的排放孔，和其中，在筒的每一个上端处设置每一个柱塞，将液体吸入每一个分配头和从每一个分配头中排出是在每一个柱塞垂直运动时实现的。
5.如权利要求4所述的微量培养板液体处理系统，其中，所述多个筒是以12的数量提供的。
6.如权利要求1所述的微量培养板液体处理系统，其还包括将分配机构绕一个垂直定向的旋转轴线转动预定角度的旋转机构，以改变所述多个筒的排列方向。
7.如权利要求6所述的微量培养板液体处理系统，其中，所述旋转轴线是与所述多个筒排列的纵向中心重合定位的。
8.如权利要求6所述的微量培养板液体处理系统，其中，将所述分配机构可分离地设置在所述旋转机构上。
9.如权利要求2所述的微量培养板液体处理系统，其还包括一个设置在主构架体中的热混合器，可以将微量培养板安装在该热混合器上，以便对所述微量培养板施加振动，促进孔中的样品和试剂的搅动，同时将孔加热到预定温度。
10.如权利要求2所述的微量培养板液体处理系统，其还包括一个设置在主构架体中的冷却器，可以将试剂容器安装在该冷却器上，以便将试剂保持在预定的冷却温度下。
11.如权利要求1所述的微量培养板液体处理系统，其中，所述微量培养板具有平行于Y轴的纵向侧面和平行于X轴的侧向侧面；和其中，所述分配机构包括具有沿Y轴定向的第一筒排列的第一分配机构，和具有沿X轴定向的第二筒排列的第二分配机构，所提供的第一筒排列和第二筒排列的筒的相应数量等于n和m中较大的一个。
全文摘要
一种微量培养板液体处理系统，它需要很小的安装面积，有助于避免对各种试剂的浪费，并且使得它能够用尽可能短的时间完成各种试剂的分配。所述微量培养板液体处理系统具有一个主构架体，它具有一个移动机构，一个分配机构和一个平台。在所述平台上安装了一个微量培养板，两个分配头容器，和两个试剂容器。在所述微量培养板上设置了12×8个孔，即一共96个孔，排列成矩阵。所述微量培养板，分配头容器，和试剂容器，大体上具有相同的矩形形状。两个分配头容器中的每一个，都能够完全以矩阵形式容纳12×8个分配头。
文档编号G01N35/00GK1501086SQ20031011657
公开日2004年6月2日 申请日期2003年11月14日 优先权日2002年11月15日
发明者户井宽厚, 山田健二, 大河原正, 长冈仁, 二, 正 申请人:日立工机株式会社