CN101228445A - 活动的多孔板安装方法 - Google Patents

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Abstract

揭示了一种约束微型板位置的机构。该机构由基部限定，所述基部具有至少一个表面，该表面有用于将微型板插入基部的容器。基部的表面上的支承件和/或定位结构具有点接触件以在稳定位置约束微型板的运动，以进行可重复的光学探测测量。支承件和/或定位结构允许微型板插入以进行最初测量、移除微型板以进行分析操作、以及将微型板再插入到精确位置以通过光学读取器进行精确比较测量的分析。

Description

活动的多孔板安装方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2005年7月20日提交的、题为“活动的多孔板安装方法”的美国申请序列号No.60/701,452的权益，以参见的方式将其纳入本文。
技术领域
本发明一般地涉及用于将微型板(microplate)保持在固定位置的机构。
背景技术
现今，现有技术利用各种仪器来在与化学和生物样品相关的微型板表面上具体位置处测量诸如颜色、吸光率、亮度以及光致发光之类的光度特性。例如，光学读取器通常用于生物学领域，诸如基因研究、药品发现、或诊断目的以探测通常沉积在阵列构造的基片(例如，载玻片)表面上的成百上千的化合物(例如，DNA、低核苷酸、蛋白质等)。本技术领域还已知有必要将保持样品的微型板和光学装置的光束适当对准以进行许多光度测量。
类似地，为了进行图像分析，诸如光学扫描器/读取器和显微镜之类的装置要求提供微型板的已知且精确定位的样品镜台。此外，对于利用传感器、基片的样品表面上的波导光栅或其它微型器件的图像装置而言，与光学部件有相互关系的表面的对准对一致的测量是很关键的。
许多光度仪器利用多点微型板来制备大量的测试样品。微型板通常是由玻璃或塑料制成的矩形结构，各具有多个用于保持样品材料的井孔。板本身通常廉价、安全、结实且便于操作。它们是一次性的，但可方便地清洗并可在必要时再使用。
随着化学和生物样品尺寸的减小，阵列表面上的样品数量增加，相对于测量仪器的样品的对准逐渐变得更加重要。现有的和未来的药品发现依赖于阵列上的大量测试点。例如，为了确定具有某种类型感受器的结合事件的特定蛋白质序列，需要高密度的样品以将感受器暴露于尽可能多的不同蛋白质排列中。因此，所要化验的样品位于表面的多个离散位置上，每个位置包含一个样品。标准微型板通常约127.76mm长×85.48mm宽，并可容纳高达384或者甚至1536个化验物。由于分析样品的尺寸小且间隔紧密，微型板样品表面必需精确地且可重复地相对于测量装置对准，因此使测量装置进行样品的无误差测量。
目前正在开发探测分子种类的结合而不增加标签的系统。这些系统利用在特定位置嵌有传感器的一次性微型板和读取器以询问微型板的那些精确位置。使用在这些系统中进行的化验依赖于在化验中步骤之间进行相互影响的连续分析观察。这样，可完成真实的“之前和之后”分析，揭示生物学或化学分子相互反应的发生(或未发生)。因此，包含在镜台内或上的微型板的可重复和一致的对准和/或定位对于分析询问是至关重要的且对这些新改进的系统是必要的。
目前的测量协议需要四个主要步骤：(1)最初/背景测量，(2)板的移除(用于附加化验步骤)，(3)将板重新插入读取器，(4)第二次测量，以及(5)第一次测量和第二次测量的比较。在将微型板放入精确位置之后，可通过光度计/光学仪器读取最初测量。一旦移除了微型板，并完成了其内容物的处理，微型板的检查就取决于微型板在读取器内的精确再定位。因此，第二次/最终测量结果会受到最初和第二次/最终测量步骤之间微型板位置的最轻微变化、转动和/或平移的不利影响。
需要一种可减小主动地将微型板再定位所要求的运动范围的安装座。此外，还要求具有可限制微型板的任何运动自由度的机构而将微型板约束在同时受限制于X、Y、和Z平面中。根据化验和检测装置，微型板在镜台上的连续定位的变化不超过1微米的平移或20微弧度的转动可能是有必要的。此外，能够允许进行可能的微型板的机械操作的安装座设计方案对未来高处理量分析是有利的。
发明内容
本发明的一方面涉及用于约束微型板位置的机构，包括基部，所述基部具有限定用于微型板的嵌套或嵌入容座；以及至少三个支承件，所述支承件从基部的表面突出并能够支承微型板。所要求保护的机构的嵌入容座具有至少两个侧壁和至少两个端壁，它们在角处相交以形成矩形，其中壁限定探测孔，以能够通过探测孔光学通达微型板的至少一个表面。机构的支承件可具有任何刚性成份，诸如金属、碳化物、钻石或红宝石之类的无电抗性材料是较佳的。
在本发明的另一实施例中，该机构还可包括精密组件，其中基部固定到能够将嵌入容座移入或移出光学读取器的视域的组件。本发明的较佳实施例包括对准系统，其中保持微型板的嵌入容座可精确地定位在光学读取器/探测器上方的位置，使得微型板样品表面能够可重复地插入嵌入容座的类似的第一和第二位置，每个位置相对于彼此位于小于约1微米的平移和小于约20微弧度的转动的范围之内。更佳的是定位的微型板的第二位置在第一位置的小于约15微弧度的转动(数值越小越精确)范围内。
本发明的另一实施例是微型板约束机构，其支承件包含一个或多个匹配结构，这些匹配结构能够与一个或多个相应微型板匹配结构相互作用。该机构可另外具有位于嵌入容座的周界上或外边缘上的一个或多个引导销。这些引导销能够将微型板对准在相对于支承件的预限定位置。同样，本发明的机构的较佳实施例具有位于嵌入容座的角或侧上的一组或多组引导销，从而这些引导销能够将至少一个容器侧或角对准。引导销在微型板的手动或自动运动和操作以辅助微型板的精确定位方面可能是有利的。引导销的形状较佳地形成为可辅助微型板的逐渐定位，从而避免微型板的突然运动，还防止微型板样品表面上内容物的破坏。尽管任何形状或形状的组合都是适用的，但较佳实施例在嵌入容座的周界上附连位置处具有圆柱形基部的引导销。圆柱形向上渐细成锥形，微型板能够最初接纳在这里。
在另一方面，本发明包括微型板，该微型板包括基本上平坦的透明下部板，所述下部板具有用于样品井孔阵列的至少一个或多个底部表面。单一上部板可形成用于样品井孔的侧壁。微型板的框架围绕样品井孔的阵列。较佳的框架具有位于下侧表面上的一个或多个微型板匹配结构，该下侧表面能够与从约束机构的基部突出的一个或多个支承件相互作用。
在另一方面，本发明包括微型板组件，该微型板组件包括约束机构，该约束机构包括基部，该基部具有限定用于微型板的嵌入容座的至少一个表面；从基部突出以支承微型板的至少三个支承件；以及位于与支承件接触的嵌入容座内的微型板。在本发明的一实施例中，适用至少六个约束件以维持微型板在X、Y和Z平面的微型板的定位稳定性；而三个微型板匹配结构与支承件的三个匹配结构接触/配合，在微型板和约束机构的基部之间形成六个点接触。该组件的微型板还能够包括至少一个井孔，井孔具有位于井孔的底面内的至少一个传感器。
在本发明的另一实施例中，支承件从约束机构的一个或多个副表面突出，而没有特定的匹配结构。副表面较佳地插入嵌入容座的端壁和侧壁上，还形成探测孔的周界上的壁架。此外，支承件可包括能够与微型板的至少一个下侧表面接触的一个或多个点接触件。在该替代实施例中，在副表面上使用三个支承件，且多个定位结构位于端壁和侧壁上以进一步将微型板约束在固定位置。必需提供最少六个点接触件以约束六个自由度。可需要更多的接触件来形成所提供的接触件上的预载力。一个这样的实施例在相应端壁和侧壁上包括至少一个X-方向接触件和至少一个Y-方向接触件；而具有X-方向接触件的端壁垂直于具有Y-方向接触件的侧壁。较佳的是，除了与所述X-方向接触件相对的所述端壁上的至少一个弹簧加载接触件和与Y-方向接触件相对的所述壁上至少一个弹簧加载接触件之外，机构包括分别位于所述端壁和侧壁上的至少两个X-方向接触件和至少一个Y-方向接触件。
此外，本发明的机构的实施例形状设置和构造成能够自动通达微型板安装座/镜台区域，其中微型板定位在基部上而无需笨重的机械臂操作。
本发明还包括将微型板的位置约束在光学探测系统内固定位置的方法。该方法最初包括提供如前所述的约束机构，该约束机构与诸如光学探测器或光学探测系统之类的分析系统协配。也可在微型板的操作或分析中包含其它仪器系统(即，分配单元)。最初插入微型板以占据嵌入容座的第一限定位置，由此探测系统可记录微型板的最初第一测量。随后，将微型板从嵌入容座移除。将微型板插入嵌入容座可建立相对于分析系统的第二相对位置，使得第一位置和第二位置之间的差别小于约1微米平移且小于约4弧秒(arc second)(较佳地小于3弧秒是更精确的)或20微弧度转动(较佳地小于约15微弧度转动)。然后光学探测系统可记录在第二限定位置的微型板样品表面的第二次测量，以与在第一限定位置的最初读取进行比较分析。
因而要求提供可减小微型板的活动再定位所要求的运动范围的机构。此外，还要求具有限制微型板的运动的机构，同时该机构在连续安装时将微型板约束在限定位置的X、Y和Z平面上。对于微型板约束机构来说一致且可重复是尤其有利的。根据化验和探测装置，可能要求微型板在镜台上的连续定位的变化不超过1微米平移或2微弧度转动。此外，能够允许微型板可能的自动机械操作的安装座设计还对未来高处理量分析是有益的。在考虑了以下说明书和附图之后，本发明的其它优点会显现出来。
附图说明
参照附图阅读以下详细说明后就会很好地理解本发明。要强调的是各结构不一定是按比例绘制的。事实上，为了清楚地进行讨论而任意地增大和减小了各尺寸。
图1是本发明的约束机构的说明性实施例的立体图。
图1A是本发明的V形匹配结构的放大视图。
图1B是本发明的约束机构的引导销的放大视图。
图2是包含井孔阵列的微型板样品表面的说明性实施例。
图2A是图2的井孔阵列的局部切除剖视图。
图2B是本发明的微型板的下侧三维视图。
图2C是本发明的微型板匹配结构的放大立体图。
图3是本发明的微型板组件的立体图。
图3A是图3的微型板组件的透视俯视图。
图3B是贯穿剖面线a-a的图3的放大剖视图。
图3C是图3B的角309的配合的匹配结构的放大视图。
图4是微型板组件的另一说明性实施例。
图4A是从图4中卸除了微型板的下侧立体图。
图5是使用副表面的约束机构的另一较佳实施例。
图5A是图5的嵌入容座的放大俯视图。
图5B是嵌入约束机构的微型板的俯视图。
图5C是贯穿剖面线b-b的图5A的放大剖视图。
图5D是图5C的角落509的放大局部剖视图。
图5E是示出了可施加的力的嵌入约束机构的微型板的俯视图。
图6是包含有附连到精确平移镜台的结构的约束机构。
具体实施方式
在以下详细说明书中，为了解释而非限制的目的，阐述了揭示具体细节的示例性实施例以提供对本发明的透彻理解。但是，对本技术领域的技术人员来说很明显本发明可实施为与本文所揭示细节不一致的其它实施例。在其它实例中，可省略已知装置和方法的详细说明而不会使本发明的说明不清楚。
图1中示出了根据本发明一实施例的约束机构100。机构100包括：结构/基部101，该结构/基部101具有表面110；以及能够支承微型板的、从基部101突出的三个支承件150。两侧壁112和两端壁114在角116处相交并形成具有开口或探测孔125的矩形周界。探测孔125使位于机构下面的光学探测器直接通达位于并搁在机构100内的井孔。机构100还具有几组位于基部101的表面110上较佳地靠近探测孔125的引导销130。在每个角116处有成对的引导销130，使微型板能够逐渐地放置在机构100内的位置内以与支承件150对准。
本发明的一个方面涉及具有支承件150的约束机构100，支承件150包括V形匹配结构155(如图1A中放大图所示)。在该较佳实施例中，匹配结构155是包含在支承件150内的匹配表面155。具有匹配表面155的三个支承件150附连到基部101并设置在表面110上以支承微型板。支承件150倾向于构造成具有诸如包括陶瓷、金属、或碳化物材料之类的材料成份的坚硬、刚性特性。匹配结构设计成式与微型板上的相对匹配结构相互作用而呈稳定的形式。支承件150中的两个位于朝向探测孔125的质心倾斜的角116，且一个支承件150位于相对端壁114上(并平行于经过两支承件150和探测孔125的质心之间的质心轴线)。支承件150彼此分别附连到基部101，使得微型板能够受限制于有限的运动，尤其是沿X或Y方向平移小于约1微米和围绕Z方向轴线转动小于约4弧秒(同样，更小的数是更精确的)或小于约20微弧度(较佳地小于约15微弧度)。
此外，本发明的另一方面涉及附连到基部101的引导销130，较佳地构形成能够辅助微型板的逐渐定位。尽管任何形状或形状的组合都是适用的，但该较佳实施例具有一组引导销130，在基部101的表面110上的附连件133的位置各具有圆柱形的基部132。在该实施例中，圆柱形132向上渐细成锥形形状134，矩形微型板的角能够最初接纳在该处(见图1B)。但是，如果使用的话，引导销130可位于基部101上的任何位置，而不一定在角位置。支承件150和引导销130的结构通过在模制工艺中或通过使用任何化学粘合剂(例如，环氧树脂)或机械工艺(例如，焊接)整体地包含这些结构来实现。在其上牢固地支承有微型板的约束结构内的位置限定嵌入容座。在该实施例中，限定探测孔的周界的顶部表面部分与引导销和支承件协配而构成嵌入容座。(参见图3A，微型板完全占据嵌入容座303。)此外，机构100的支承件150和引导销130可具有任何刚性成份，虽然坚硬、无电抗的材料(碳化物、金属、钻石等)是较佳的。
图2中示出了能够放置在约束机构100内的微型板200(例如多孔板)。具有井孔210阵列的微型板200通常是两部件结构，包括上部板202和下部板203。上部板202包括外围裙部/框架204、顶部表面206以及侧壁208，以形成井孔210阵列的轮廓，每个井孔210能够接纳要化验的样品的等分部分。下部板203形成用于每个样品井孔210的基本上且较佳地扁平透明底壁/表面213(如图2A所示)，其中位于微型板200下方的光学探测器具有到井孔210的阵列的直接通路。传感器可探测井孔内或者井孔底部表面上发生的活动。在一实施例中，该板具有位于至少一些井孔底部内的生物学传感器或光栅/波导光学结构。
此外，微型板200较佳地具有从下侧表面214(图2B)突出并能够与约束机构的三个匹配结构对准的三个微型板匹配/结构265。微型板匹配结构265较佳地位于能够稳定地支承微型板200的构造内；具体地说，两个匹配结构265位于靠近两个相应角246内的一端壁且一个匹配结构265位于靠近相对端壁247。改进的微型板200的该较佳实施例中的微型板匹配结构265是具有球形匹配点268的圆柱形结构266(图2C)，球形匹配点能够与约束机构的每个匹配结构点接触，形成总共六个点接触。
较佳的是，微型板200符合用于微型板的工业标准；也就是说，微型板200由外围裙部204定边界，较佳地布置有96(相互垂直的8乘12行)个井孔210、384个样品井孔(相互垂直的16乘24行)，以及高达1536个井孔(相互垂直的32乘48行)。此外，微型板200的高度、长度和宽度较佳地符合工业标准。但是，本发明可实施于任何数量的井孔且不限于任何特定尺寸和构型。其它已知和可商业购得的微型板设计也可同样起作用，包括具有不透明和/或单件模制表面的那些。
图3示出了本发明的一实施例300，示出了位于机构302上方的微型板301。较佳的是，本发明的约束机构302具有位于每个角(或侧)316上的四对/组引导销330，从而使每组引导销330能够对准四个微型板角313中的每个。引导销330在人工操作或自动机械运动以及微操作型板302以辅助约束微型板301方面是有利的。角313定位成将具有V形匹配结构355的三个支承件350与微型板301的三个相应球形点接触微型板匹配结构365对准(如图3A中与机构302配合的微型板301的透视俯视图中所示)。贯穿图3A中线3B-3B的剖视切割提供了图3B中所示的切开横截面，还示出了与约束机构302的三个相应匹配结构355中的两个配合的三个微型板匹配结构365中的两个的细节。圆柱形微型板匹配结构365与约束机构302的V形匹配结构355配合。具体地说，图3C示出了微型板匹配结构365的球形点接触件368与约束机构302的V形匹配结构355内三个接触点358相互作用。因此，当三个微型板匹配结构365与三个匹配结构355配合时，一共六个接触点约束微型板301的运动。根据众所周知的原理，对于完全固定在空间中的刚性本体来说，除了分解和再组装，六个自由度都需要约束。换言之，必需相对于一些任意固定坐标系限制三种平移和三种转动。当六个自由度都被约束时的安装被称为是可活动的。因此，活动的安装具有至少六个独立的约束件或接触点。同样，较佳的是本发明的约束机构能够具有活动安装。但是，任何数量的匹配结构355和微型板匹配结构365可提供稳定构造以约束微型板301。同样，接触点的数量会取决于匹配结构355和微型板匹配结构365的总数。
匹配结构355和微型板匹配结构365允许在诸如化学和生物分析物添加到微型板301的样品表面304或从其移除之类的操作之后定位和再定位微型板301。微型板301最初设置在精确的第一位置，在该位置由光学探测系统最初读取微型板301。最初定位应当是可重复的，以使微型板从约束机构302的手动或自动移除(以进行样品表面304的操作)应当允许微型板301再定位到约束机构302内的第二位置，使得第一限定的位置与第二限定的位置之差小于约1微米的平移和小于约4弧秒(可行的是4-5弧秒，较佳的是3-4弧秒、或更加的是0-3弧秒)或小于约20微弧度(较佳地小于约15微弧度的转动)。然后光学探测系统可记录在第二限定位置的微型板样品表面304(和其内容物)的第二次测量，以进行与最初第一次测量的比较。微型板301相对于约束机构302的这种可重复定位可允许化学或生物样品的更精确的仪器询问。
在药品发现中，例如可将各种类型的生物或化学材料添加到微型板301的样品表面304(即，井孔)上的精确位置。微型板301能够通过设置在约束机构302下方的光学读取器询问以产生最初读数/结果。当从最初位置移除微型板301时，对样品表面304进行操作(可能是添加特定的药品候选物)。可精确地进行比较附加测量；如较佳实施例中那样，将微型板301如最初读取样品表面304那样重新插入约束机构302的第二位置是非常重要的。具体地说，可精确地比较样品表面304上每个样品的测量结果来确定在表面304的每个具体位置上药品与特定生物或化学分子的可能结合或未结合。如果操作微米级的更小分子，则微型板301的(再)定位变得越发重要。在底部表面包含有传感器/光栅的样品井孔的分析询问的较佳实施例中，将微型板定位在最初位置，即相对于光学探测器重复定位在同一精确位置是至关重要的。
此外，匹配结构355和微型板匹配结构365可模制(或注模)、机加工、胶合或以各种方式附连到相应约束机构302和/或微型板301，只要这些附连可提供微型板301搁置在约束机构301上的刚性稳定构造。另外，匹配结构355可凹进基部303以与要与凹进匹配结构355配合的从微型板301的下侧突出的微型板匹配结构365对准。同样，约束机构301的匹配结构355和微型板匹配结构365可仅由单一的几何形状或与多种几个形状的组合组成，只要一旦配合，该板就保持在稳定位置即可。这些几何形状可包括锥形、V形、球形、八角形、矩形、圆柱形、三角形、或任何其它几何形状。列出匹配结构355和微型板匹配结构365的形状和/或构造仅是为了示例目的而非限制。当三个匹配结构355能够与三个微型板匹配结构365(总共六个接触件)相互作用时，可能有多种几何布置，包括以下中的任何组合或置换：a)三个突出球/珠抵靠三个V形结构，b)三个突出的球抵靠一个圆锥表面、一个V形结构和一个平坦表面，c)三个突出球面抵靠两个V形结构和一个平坦表面，d)三个突出圆柱形表面抵靠三个V形结构，或任何其它几何形状的突出表面抵靠匹配的对应部件，匹配的对应部件具有各几何表面的一种或组合。
本发明的另一实施例(图4)包括微型板组件400，该组件包括设置在约束机构402内的微型板401。约束机构402的嵌入容座具有能够与微型板401配合的匹配结构455。匹配结构455是从约束机构402的表面410突出的圆柱形结构455。如图4A所示，微型板401的下侧具有微型板V形凹陷465那样的匹配结构465。凹陷465可包含在微型板的模具中、机加工、或胶合到微型板的下侧。在该较佳实施例中，能够使用环氧树脂或其它粘合剂制作凹陷的微型板匹配结构465。但是，所示实施例并不限于微型板微型凹陷465而可以是如前所述的各种形状。此外，本发明的约束机构402并不限于位于仅两个角466以及一端壁448的约束机构402的匹配结构455(以及微型板401的相应微型板匹配结构465)；任何数量的匹配结构455可设置在约束机构402上的其它位置，从而使微型板401的相应微型板匹配结构465能够与约束机构402配合。该组件400的微型板401还能够包括上述井孔阵列，每个井孔具有位于每个井孔的底部表面上的传感器或光栅。每个井孔的传感器或光栅较佳地能够与一个或多个光束对准。有助于该实施例的是包括孔作为嵌套/嵌入容座的一部分，以从下侧进行微型板的分析；但是，不依赖于从板下面的光学观察/分析的各种其它分析技术或方法不一定要有孔。无论怎样要求板的约束，都可与该机构配合。
尽管本文描述的活动的安装座/约束机构一般往往用于矩形微型板，也可类似地约束其它形状(卵形、圆形、多边形等)的板。此外，使用确定的、活动的约束件来安装的改良板可能不需要任何侧壁和角。
图5-5E中示出了本发明的又一实施例。在该实施例中，约束机构500包括具有两个表面的基部502，一个主表面510和一个副表面512。副表面512嵌入在形成基部502内的开口/探测孔506的端壁514和侧壁516中。副表面512形成探测孔506外围的壁架512，并限定嵌入容座520。如前述各实施例那样，由受约束的微型板501占据的面积形成嵌入容座520(如图5中的约束机构500的透明俯视图中所示)。嵌入容座520由其上牢固地支承微型板的约束机构500内的定位来限定。嵌入容座520还由副表面512限定，该副表面512在Z方向平面具有能够支承和接触微型板501的三个支承件530。但是，对于该实施例中的约束机构500，较佳的是具有八个接触点以建立微型板在X、Y和Z平面方向的位置，如图5A中较佳约束机构的俯视图所示。较佳约束机构500的八个接触点包括：在嵌入容座520内以三角形构造设置并从表面512突出的三个支承件，以及五个附加定位结构：位于端壁514上X-方向上两接触件540x、位于侧壁516上Y方向一接触件、以及位于相对端壁514和侧壁516上的两个弹簧-加载接触件550x和550y，这两个接触件分别与来自X-方向和Y-方向接触件的力相对。在该实施例中，嵌入容座520包括五个所述附加定位结构。用于这些定位接触件540x/y中每个的调节件517位于约束机构500的外部表面521上。利用片簧调节件519来调节可施加的弹簧力。这种调节件517或片簧调节件可以是调节施加到微型板的力的螺钉或其它装置。可利用附加调节件来适应其它的微型板尺寸(即，用于支承件530的高度的调节件)。
在图5B中可见约束在机构500内的微型板501的透视俯视图。微型板501受到以下八个接触点的约束：三个支承件530以建立沿Z方向的微型板传感器平面，三个接触件540x/540y以建立微型板501的角507的X方向和Y方向位置，以及两个弹簧加载接触件550x和550y以分别适应X-方向接触件540x和Y-方向接触件540y位置上的预载力。在图5C中约束在机构500中的微型板的放大横截面图揭示了贯穿5C-5C(从图5A)切开的截面。球形支承件530、球形X-方向接触件540x以及弹簧加载接触件550x与受约束的微型板501接触。支承件530将微型板501稳定和支承在约束机构500的嵌入容座520内。通常，支承件530以及定位结构540x、540y、550x和550y由诸如碳化物之类的坚硬、刚性、无抗电性材料制成。此外，较佳的是具有能够与微型板501点接触的球形支承件530和球形定位结构540x/y和550x/y。在片簧550x和550y上包含有球形碳化物珠551。在图5D中示出放大的角509以进一步说明与微型板501的下侧表面511接触的支承件530的点接触件531。此外，定位结构540x的点接触件541与微型板框架/凸缘521的外部侧壁513(或凸缘)接触。另外，外部侧壁513通常具有大约两度的倾斜角。前述定位结构540x/y和550x/y的可施加力还适应于该倾斜角，具体地在放大图中由Y-方向接触件540y示出。但是，这些可施加力能够调节成辅助安装具有各种侧壁倾斜角的微型板。接触件540x/y、550x/y以及551的减小的表面面积产生单位面积的高负载并还产生法向力(见图5E的透视俯视图)以约束微型板501。尽管通过它们的球形形状内在的减小了接触点540x/y、550x/y以及551的表面面积，但也可适用其它形状。
通过图5E所示的可施加力更详细地解释微型板501的定位和约束。仅为了说明目的，从俯视观点透视地观察微型板501来解释其在平面接触件531上的最初放置。可将微型板框架521插入嵌入容座520以最初地接触和挤压弹簧加载接触件550x/550y，接下来释放微型板501以轻轻地接触两个静止X接触件540x和一个Y接触件540y；各力分布成使微型板501能够可重复地定位和再定位到精确的分析位置[其第一位置和第二位置的变化小于约1微米平移和小于约20微弧度内(较佳地小于约15微弧度)的转动]。同样，来自Y-方向接触件540y的力Fcy被来自弹簧550y的相反力Fsy平衡。来自X方形接触件540x的力Fc1xFc2x被来自弹簧550x的相反力Fsx平衡。除了弹性接触件550x/550y，还具有突出的球形接触表面551以使与微型板框架521的接触最小。尽管本发明的一实施例可利用片簧550x/550y，但其它替代形式可采用压缩弹簧/卷簧或替代的弹簧系统以对抗施加的力。不过，来自弹簧加载接触件550x和550y的较轻的弹簧力已经显示出微型板501更加可重复的定位，由此可产生更加可重复的光学测量。
本发明的一实施例(图6)包含安装到精密组件或平移镜台的约束机构600。利用约束机构600的基部602来作为活动的安装座600，由此当插入微型板601时，通过多余与其的六个接触点来约束六个自由度；“活动”是指将微型板601移除和再插入光学读取器的视域的主动过程。同样，活动的安装座600可方便地移动和再定位到光学探测器上方的精确位置。约束机构或活动的安装座600通过为螺钉或其它附连装置分配的附连件空间607而固定到精密组件或平移镜台(未示出)。精密组件用作用于支承和稳定约束机构600的结构组件，约束机构600还能够将微型板601约束在嵌入容座620的约束位置。平移镜台使保持微型板601的约束机构600能够在分别光学探测器或分配系统上方或下方沿X和Y平面方向移动，尽管也可包含其它仪器系统(在约束机构上方或下方)。此外，可改进平移镜台以适应包含约束机构600的三维运动的Z平面方向性。仅为了示例目的而非限制，使用诸如空气轴承之类的精密组件以熟练地将约束机构600的嵌入容座620放置成与光学读取器在十分之一弧秒内对准。本发明的较佳实施例包括空气轴承(使用加压空气)来控制约束机构600穿越光学探测系统的前后运动，其中保持微型板601的嵌入容座可精确地定位在光学读取器/探测器上的位置。此后，微型板601能可重复地插入第一位置、移除和再插入嵌入容座620的类似第二位置，每个位置彼此的角/间距/滚动在小于约1微米平移和小于约20微弧度转动范围内。
此外，该实施例不要求特别改进的微型板，并可采用现有技术目前通用的标准、库存板。事实上，在该实施例中的额外接触点[与先前实施例中讨论的六个接触件相比是八个接触件]示例性地用于标准微型板。此外，本发明的约束机构600的较佳实施例的形状设置并构造成能够自动通达约束机构600的基部602，其中微型板601设置在基部602的嵌入容座620内，而不需要笨重的机械臂操作。
或者，约束机构可以是静止的，而光学部件具有约束机构上方或下方的活动性。因此，本发明并不限于使用微型板下方的光学探测系统，并可用在要求微型板的约束或固定的任何显然的系统中。尽管这样描述了本发明，但已受益于本发明的本技术领域的普通技术人员可以多种方式对其进行改变。这些改变不认为是偏离本发明的精神和范围，且意指这些对本技术领域的技术人员很明显的改进应包括在以下权利要求书和它们的法律同等物范围内。

Claims (20)

1.一种用于约束微型板位置的机构，该机构包括：基部，所述基部具有限定用于所述微型板的嵌入容座的至少一个表面；以及从所述基部突出的至少三个支承件，所述支承件能够支承所述微型板。
2.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述嵌入容座具有至少两个侧壁和至少两个端壁，所述至少两个侧壁和所述至少两个端壁在角处相交以形成矩形，所述壁还限定探测孔，由此能够通过所述探测孔光学通达所述微型板的至少一个表面。
3.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述支承件由包括陶瓷、碳化物和/或金属成份的无电抗性材料制成。
4.如权利要求1所述的机构，其特征在于，还包括精密组件，所述基部固定到所述精密组件。
5.如权利要求2所述的机构，其特征在于，所述支承件还包括一个或多个匹配结构，所述匹配结构能够与一个或多个微型板匹配结构相互作用。
6.如权利要求5所述的机构，其特征在于，至少一个引导销位于所述嵌入容座的周界上，所述至少一个引导销能够将所述微型板与所述支承件对准。
7.如权利要求6所述的机构，其特征在于，一组或多组引导销位于所述嵌入容座的所述角上，使得所述引导销能够与至少一个微型板的角对准。
8.如权利要求7所述的机构，其特征在于，具有圆柱形的所述引导销在所述周界上的附连点处向上渐细成锥形，由此能够接纳所述微型板的框架。
9.如权利要求5所述的机构，其特征在于，所述匹配结构是一种几何形状或多种几何形状的组合，还包括锥形、V形、球形、八角形、圆柱形、或任何几何形状。
10.如权利要求5所述的机构，其特征在于，三个所述匹配结构能够以多种几何布置与三个所述微型板匹配结构相互作用，所述几何布置包括以下的任何排列：
三个突出球抵靠三个V形结构，
三个突出球抵靠一个锥形表面、一个V形结构以及一个平坦表面，
三个突出球形表面抵靠两个V形结构和一个平坦表面，或者
三个突出圆柱形表面抵靠三个V形结构。
11.一种微型板，包括：基本上平坦的透明下部板，所述下部板具有用于样品井孔阵列的至少一个底部表面；形成用于样品井孔的侧壁的单一上部板；以及由框架围绕的所述样品井孔阵列，所述框架具有位于下侧表面上的一个或多个微型板匹配结构，其中，微型板匹配结构能够与从约束机构的基部突出的一个或多个支承件相互作用。
12.一种微型板组件，包括：
约束机构，所述约束机构具有：基部，所述基部具有限定用于微型板的嵌入容座的至少一个表面；以及从所述基部突出的至少三个支承件，
微型板，所述微型板位于所述嵌入容座内，并包括：基本上平坦的透明下部板，所述下部板具有用于样品井孔阵列的至少一个底部表面；形成用于样品井孔的侧壁的单一上部板；以及由框架围绕的所述样品井孔阵列。
13.如权利要求12所述的微型板，其特征在于，所述微型板还包括在至少一侧壁的所述底部表面内的至少一个传感器，所述传感器能够与一个或多个光束对准。
14.如权利要求2所述的机构，其特征在于，所述嵌入容座具有一个或多个副表面，其中所述支承件从所述副表面突出。
15.如权利要求14所述的机构，其特征在于，所述副表面在所述端壁和所述侧壁上缩进，从而在所述探测孔的周界上形成壁架，其中所述支承件包括一个或多个点接触件。
16.如权利要求15所述的机构，其特征在于，还包括位于所述端壁和所述侧壁上的多个定位结构，所述定位结构包括至少一个X-方向接触件和至少一个Y-方向接触件。
17.如权利要求16所述的机构，其特征在于，还包括：
位于所述端壁和所述侧壁上的至少两个X-方向接触件和至少一个Y-方向接触件，以及
与所述X-方向接触件相对的所述端壁上的至少一个弹簧加载接触件，以及与所述Y-方向接触件相对的所述侧壁上的至少一个弹簧加载接触件。
18.如权利要求17所述的机构，其特征在于，还包括一个或多个调节件来定位所述微型板，所述调节件包括：一个或多个X-方向接触件调节件、一个或多个Y-方向接触件调节件、一个或多个弹簧加载调节件、和/或用于所述支承件的至少一个调节件。
19.一种用于约束微型板的位置的方法，所述方法包括：
提供基部和从所述基部突出的至少三个支承件，所述基部具有限定所述微型板的嵌入容座的至少一个表面，
提供微型板，所述微型板包括：基本上平坦的透明下部板，所述下部板具有用于多个样品井孔的至少一个底部表面；形成用于样品井孔的侧壁的单一上部板；以及由框架围绕的所述多个样品井孔，
提供光学探测系统，以及
将所述微型板插入所述嵌入容座，所述微型板占据第一限定位置。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括：
从所述嵌入容座移除所述微型板，以及
在第二限定位置将所述微型板重新插入所述嵌入容座，所述第二限定位置从所述第一限定位置的变化小于约1微米平移和小于约4弧秒或20微弧度转动。
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