CN101370589A - 多井板从井侧的平面对齐 - Google Patents

Abstract

诸如微量滴定板的多井板以修正或补偿由于平面结构的该板底部的任何偏差的方式而从其井侧被固定。这通过一种设备来实现，该设备包括具有限定一平面的露出的末端的支柱阵列、当被适当地致动时，抓住所选井的壁的多个可移动的夹头、以及以沿着迫使该微量滴定板的井倚靠在支柱的露出的末端上的方向，推动该夹头的偏置装置。

Description

多井板从井侧的平面对齐

技术领域

本发明一般属于在微量滴定板和多井板的单个井中，同时地对大量物质或反应介质(media)进行阵列布置而使用的化验室设备的领域，这种微量滴定板和多井板被构造成用于同时进行大量的小体积测定。具体说，本发明解决当在这些板上的阵列被光学扫描读出或监测时所出现的问题。

背景技术

在12×8阵列中具有96个井、并且在井之间的间隔为9mm的标准微量滴定板是在进行自动化学或生物化学测定中使用的各种多井板的一个实例，其目的是例如筛选或确定大量物质(species)的结合亲和力、反应性或其他特性。其他多井板包含少至24个井或多至1536个井，在其间具有各种尺寸。在这些板中的被分析的物质通常是生物物质，例如蛋白质或核酸碎片，但是也可以是由化学实验室随机制备的小分子库(molecule library)，其目的是例如化学信息和生物信息，或更具体地说，是化学或生物反应性筛选、基因功能确定以及目标确认。

由于光学扫描能够通过执行所有检测功能并且仍然小到足以对焦在单个井上、同时在整个井阵列上快速地移动的扫描头进行，光学扫描被广泛地用于这些板中的检测。此外，来自多个井的光学数据容易被储存、量化，另外还用自动化仪器处理。为了用大量的小尺寸井实现高性能，最有效的光学扫描系统是利用共焦光学器件的光学扫描系统，这种共焦光学器件具有几毫米或以下量级的视场深度。由于典型的多井板的高度远远超过这个范围，许多多井板构造成具有玻璃或其他透明材料的平底部，因此能够通过板的底部进行扫描。当已经从井中清除溶剂和其他悬浮介质并且反应产物在每个井的底部沉积成一层时，这是特别有效的。但是精确并且均匀的扫描仍然需要将板保持在固定的位置，该固定的位置与扫描头的运行平面处于一致的受控距离。由于必须保持在玻璃表面和扫描头之间的小距离，其通常从1.0mm到1.7mm，板不能从后面，即扫描头侧，被抓住或固定，由于任何这种固定将与扫描头的移动发生干扰，并且为此目的形成在板底部的任何特定的固定器或者同样发生干扰，或者需要增加板的长度或宽度以容纳这种固定器。透明底部厚度的不一致性将进一步妨碍扫描精度。

发明内容

本发明解决这些和其他相关的问题和限制，本发明属于通过组合在多井板的翻转的底部处支撑透明板的具有露出的末端或端部的支柱，以及通过井壁抓住井的两个或更多个夹头，用于从板的井侧支撑多井板的设备。支柱的露出的末端一起限定一个平面，每个井的底部将位于在这个平面上(即，井底部将与这个平面对齐)，并且夹头独立地对井施力，因此板倚靠在支柱上，使得多井板被压靠在每个支柱的末端。为了将支柱的末端固定在共同的平面内，支柱被安装在所有支柱的共同的支柱支撑上。当反应介质残余物沉积在井的底部上时，每个残余物的位置因此固定在由支柱末端限定的平面内，并且多井板结构的任何不规则性被补偿或修正，这些不规则性将会使井的深度，或者板的透明底部的厚度或平整性产生偏差，结果残余物全部存在于由支柱的高度所限定的平面内。

本发明的设备构造成从板的井侧抓住多井板，并且能够这样做，使得板处于其中井朝上并且透明底座在底部的直立的位置，或者处于其中井朝下并且透明的底座在顶部的相反的或翻转的位置。当板处于直立的位置时，设备的支柱将向下延伸，该设备将迫使板向上抵靠支柱末端，并且将从多井板的下面进行扫描。当板处于相反的位置时，支柱将向上延伸，而多井板位于支柱末端，用于从上面进行扫描，同时该设备迫使所述板向下抵靠支柱末端。

夹头(collet)横过支柱支撑，使得每个夹头能够抓住多井板的井。与每个夹头相关联的是致动器，该致动器在夹住状态和释放状态之间操作夹头。在所述夹住状态，夹头和井接合，使得夹头和井作为一个单元移动，而在所述释放状态，夹头相对于井自由移动。在一些实施例中，夹头足够大，以围绕井并且抓住井的外壁表面，而在其他实施例中，夹头小到足以伸进井的内部并且通过其内壁表面抓住该井。在又一些实施例中，将夹头的尺寸做成配合在相邻的井之间，压靠在两个或更多个相邻井的外壁表面上，或压靠在连接相邻井的壁的幅板(web)上。在所有这些实施例中，根据夹头围绕井还是伸进井中，抓住井是通过夹头的收缩或张开而实现的。同样，如果夹头围绕井，则井从夹头中的释放是通过张开而实现的，如果夹头伸进井中，则井从夹头中的释放是通过收缩而实现的。虽然每个夹头在张开和收缩状态之间的运动由致动器所控制，但是优选地，每个夹头是弹性的，以便当松弛时夹头呈两种状态之一，并且在由于致动器而张紧时，夹头被迫进入所述两种状态的另一种状态。因此，如果当夹头不被致动器张紧时，夹头呈收缩位置，则致动器将使夹头张开，同样，如果当夹头不被致动器张紧时，夹头被状态，则致动器将使夹头收缩。在松弛状态是收缩状态的情况下，致动器例如可以是伸进夹头内部的杆，并且当该杆移动到夹头内的一定位置时，该杆具有迫使夹头部分分开的张开部分。在松弛状态是张开状态的情况下，致动器可以是围绕夹头并且只有当套筒退出时才能使夹头张开的套筒。对于本领域的技术人员而言，其他结构将很容易明白。

因此，对于弹性夹头，每个致动器在其中每个致动器对与其相关的夹头施加张力的接合位置和该张力被释放的松开位置之间操作。致动器可独立地操作，但是优选地，通过单个旋钮、杠杆、开关、轮子、凸轮或其他在单独的动作中接合或松开所有致动器的装置，优选地，能被使用者手动操作的装置，作为一个单元而操作。

当抓住井时，每个夹头对井施加压力，因此迫使在该井附近的多井板的部分抵靠该该支柱或最接近所述夹头的支柱，并且每个夹头施加的力与有所有其他夹头施加的力是不相关的。因此，无论多少支柱以及哪个支柱与多井板完全接触，在任何其余支柱和该板之间存在的任何间隙将被由夹头或该其余支柱附近的夹头所施加的力关闭。优选地这样实现：通过将支柱固定于固定的支撑板，而不将夹头和致动器固定于支撑板而是相对于支撑板自由移动，同时独立的张力施加于每个夹头和致动器对。独立的张力，例如，能够通过用于每个夹头和致动器对的单独的弹簧或等同的张力部件而施加，所述弹簧设置在与支柱相对的支撑板的侧面上，以便朝着板而对夹头和被夹头抓住的井施力。在一些实施例中，包含额外的弹簧或张力部件，以维持夹头和致动器的相对位置。

如上所述，支柱的末端限定多井板与其对齐的平面。为了实现这种情况，支柱以非线性阵列设置，并且至少包括三个支柱，优选包括至少四个支柱。支柱可以设置成使得末端或者在井的内部或者在井的外部的位置邻接所述板。为了引导对齐到井本身，支柱优选地与单个井对齐。为了使与井内物质的扫描的干扰最小，支柱优选是空心的或者具有杯形形状的端部。空心支柱或杯形形状的端部的直径可以大于或小于单个井的直径。如果大于，则支柱将环绕，即安装在井上，如果小于，支柱将安装在单个井内部，优选地，仅仅接触井底板的周边，避免与井的中心接触。

附图说明

图1是根据本发明的设备的透视图。

图2是图1的翻转的微量滴定板和设备的部件的俯视图，使用时设备的部件接触该微量滴定板。

图3是图1的设备的侧视图。

图4是沿着图2的4-4线截取的图1的设备和图2的微量滴定板的剖视图。

图5a和5b是前面的图中的设备的夹头和与夹头相关联的部件的剖视图，图5a示处于松弛的未抓住状态的夹头，而图5b示处于张开的抓住状态的夹头。

图6a、6b、6c和6d分别是前面的图的设备的一个部件的透视图、端视图和两个剖视图，图6c和6d沿着图6b的c-c线截取。图6b和6c示出在降低位置的部件，而图6d示出在升高位置的部件。

具体实施方式

虽然能够以各种结构实现限定本发明的特征，但是整体上说，通过详细审阅具体实施例，本发明将是最好理解的。一个这种实施例示于附图中。

图1以透视图示出被构造成以本发明的方式支撑翻转的微量滴定板的单元11，以平面对齐的方式保持微量滴定板。图2以俯视图的方式示出翻转的微量滴定板12本身。支撑单元11包括三个矩形板，其中两个是不可移动的上板13和下板14，而第三个是设置在上板和下板之间的中间板16。上板13和下板14在长度和宽度上近似地彼此相等，并且通过四个衬垫15以平行关系彼此刚性地固定(因此在这里叫做“固定的”)，在每个板的四个角落的每个角落处有一个所述衬垫。可移动板16以这样的方式安装在上板和下板之间，使得可移动的板能够移动而不与衬垫发生干扰。通过利用可移动板而在图1所示的实施例中实现，该可移动板在宽度和长度上比固定板小，并且该可移动板安装在以衬垫15为边界的区域内部。当上板和下板13、14水平地设置时，可移动板16能够垂直于上板和下板13、14竖直移动。防止可移动板16横向运动，并且防止其被四个导向柱相对于固定的板倾斜(tipping)，在图1中只看见其中一个导向柱17。每个导向柱17固定于上板13并且向下延伸，松动地通过在可移动板16上的孔，以限制可移动板的朝着竖直方向的运动。

与微量滴定板对齐的平面由被刚性地安装在上板13上的四个支柱19的末端(即，上端点)18限定。支柱19构造成使得末端18共面。还示出四个夹头21，每个夹头延伸通过上板13并且相对于所有三个板可以移动。夹头21被支撑的方式在随后的图中示出并且在下面进行描述。

如上所述，图1的实施例具有四个支柱19和四个夹头21，两者均设置成矩形阵列。这些数目和几何结构对本发明都不是关键的，并且数目和几何结构两者都可以变化。为了限定用于微量滴定板的平面对齐的平面，支柱19的数目必需至少是三个，并且以非线性阵列设置。最少四个支柱是优选的，并且为了方便和稳定性以及能够使包装的微量滴定板是扁平的，矩形阵列同样是优选的。相反，夹头21不试图限定平面，因此不要求非线性阵列。但是，为了最有效地实现其功能，夹头在数目上等于支柱，并且优选地设置成使得一个夹头非常接近每个支柱。因此，对于具有设置成矩形阵列的井的微量滴定板而言，四个支柱19优选成为矩形阵列，该矩形阵列对应于在微量滴定板的四个角落的每个角落的井的位置，并且设置成非常接近支柱19的四个夹头21同样是优选的。对于大的微量滴定板，通过包括有设置在由四个角落限定的矩形的内部的附加的支柱，并且包括相应数目的附加的夹头，能够提供额外的控制和稳定性。对于任何尺寸的微量滴定板，夹头的数目优选地等于支柱的数目。不管支柱和夹头的数目如何，所有支柱的末端将位于同一个平面内。

支柱19和夹头21的相对于微量滴定板的间隔示于图2，图2表示从底板22的底表面观察的微量滴定板。尽管强调这只是一种说明，板的尺寸以及井的数目和设置可以广泛地变化，但是所述井以标准的8×12的矩形阵列设置。支撑单元设置在微量滴定板的下面，在该图的平面之下，并且只示出支撑柱的末端18和夹头21。由于底板22是玻璃或其它透明材料，单个井23、支撑柱的末端18，以及夹头21的上端的外形通过底板都是可见的。在所示的设置中，支撑柱的四个末端18接合占据矩形阵列的四个角落的井，并且四个夹头21接合在较小的矩形的四个角落的井，该更小的矩形位于通过支柱形成的矩形内，并且其角落尽可能接近由末端18形成的更大的矩形的角落。

图3是支撑单元的侧视图。这个视图示出用于移动可移动板16和限制其向竖方向的运动的机构的部件。如上所述，板的运动被导向柱17所限制，该导向柱17通过以虚线24所示的该板的孔，该孔的直径稍大于导向柱，以允许板的运动。每个导向柱17在其下端点具有凸缘25，用以用作止动块，以限制板的向下运动。向下运动的范围也能够被挡杆(bar)26限制，该挡杆26控制板16的竖直运动。挡杆26通过枢轴连接件27而枢转地安装于该板，该枢轴连接件27允许挡杆大致平行于该板枢转。挡杆26接合栓钉(peg)29的凸缘端部28，该栓钉29被安装于上板13并且从上板13向下延伸。栓钉29刚性地固定于上板13，并且栓钉的杆部(shaft)通过可移动板16上的孔。该孔用虚线30示出，并且其直径大于该杆部，允许可移动板16相对于栓钉上升和下降。挡杆26和栓钉29在图6a、6b和6c更加详细地示出，这将在下面描述。

图3所示的进一步的细节包括与每个夹头相关的压缩弹簧31的组合，以连同可移动板16的位置控制夹头的位置和作用在夹头上的力。这些弹簧以及夹头和它们的部件示于图4、图5a和5b，并且在下面描述。

图4是沿着图2的4-4线截取的剖视图，示出微量滴定板12以及支撑单元11的固定的上板13和可移动板16。如同在图2中一样，图4的微量滴定板12被翻转，使得井的开口向下。在微量滴定板被翻转之前，溶剂已经从每个井中的反应介质中被清除，留下沉积在每个井的底部的作为固体残余物41的反应物质。由于如图所示翻转的微量滴定板，扫描头在翻转的底板22上通过，只有底板22将扫描头与将要被扫描的残余物分开。

在这个具体实施例中的支撑柱19是在空心的或杯形的端部18(在这里也叫做支柱的“末端”)终止的杆(shaft)。为了容易地移动在支柱上的微量滴定板并且在扫描之后容易拆下，空心端部18松驰地配合在翻转的井23的内部。空心的形状使末端和将要被扫描的残余物41之间的接触最少，并且使支柱与扫描头生成的光学信号的干扰最小，特别是当扫描头对焦在井底板的中心时。

夹头21和相关联的部件包括夹头21本身、致动器42以及两个压缩弹簧43、44，它们一起构成图3的弹簧组合31。夹头、致动器和弹簧都不固定于这些板的任何一个。虽然为了增强清晰度，图中示出夹头沿着其整个长度被切口，但是夹头21在其上端是切口的或开缝的。切口将夹头分成两个或更多个纵向指形物45、46，当从夹头内部施加径向向外的力时，这些指形物能够扩展开。然而，指形物具有足够的弹性，当力消失后恢复到图3所示的状态。由致动器42施加所述力，该致动器42是通过夹头的中心的杆。该杆具有楔形形状的部分，在这个具体结构中，该楔形部分是在杆的端部的截头的圆锥47。

这个楔形形状部分的功能和致动器的操作示于图5a和5b。致动器杆从图5a所示状态到图5b所示状态的向下的轴向运动将楔形物47拉进夹头的内部之间，迫使夹头的两半45、46分开，而返回到图5a的状态的向上运动升高楔形物，并且使两半被拉回到一起。因此图5a表示夹头21的松弛状态。在这种状态下，夹头不与井23的内壁接触，也不对井23的内壁施加抓紧力。在图5b的张开状态下，夹头的两半45、46压靠井的内壁，抓住该井到这样的程度，即使得作用在夹头上的向下的力通过该夹头向下拉该井和邻近的微量滴定板部分。不固定于其他任何部件的夹头21通过固定板13中的孔48，并且夹头的下端终止在凸缘51上，该凸缘51限制夹头的向上运动，并且防止夹头的露出的末端与井的底板部处的残余物41接触。致动器42同样不固定于任何其他部件，并且其下端同样终止在凸缘52上。致动器凸缘52搁置在可移动板16上，并且当致动器板被迫向上时而被迫向上。

弹簧组合由两个不同刚度的弹簧构成，两者均在压力下工作。外弹簧43较硬，即，具有比内弹簧44更大的弹簧常数。外弹簧43在致动器42的底部的凸缘52和可移动板13的下表面之间被压缩。因此，当可移动板16被降低时，外弹簧43压靠在致动器的下凸缘52上，迫使致动器向下，并且致动器的楔形物47进入夹头的两半45、46之间的开口中。由于外弹簧43不接触夹头21，外弹簧仅仅将它的力施加在致动器42上而不施加在夹头上。内弹簧44通过向上压紧夹头而防止夹头被降低和致动器相同的距离。一旦如图5b所示，井23被夹头21抓住，夹头21将继续向下拉井23，直到井的向下的移动被支撑柱的末端所停止。夹头以在这样的意义上独立地起作用：一旦所有的夹头处于张开的状态，其中每个夹头抓住分开的井，每个外弹簧43对夹头的中心连续施加向下的力，直到被夹头抓住的井邻靠最近的支柱。如果邻近的井和延伸进那个井的内部的支柱之间存在有间隙，一个井的向下的移动的停止不会导致另一个井的向下移动的停止。

控制可移动板16的位置的挡杆机构示于图6a、6b、6c和6d。图6a的透视图示出该挡杆26具有反向(inverted)槽54，该槽54具有倾斜的顶面(ceiling)55和在该顶面上的狭槽56。在图6b的侧视图中，在挡杆26的一端可以看到枢轴连接件27，并且栓钉29和其凸缘端28也是可见的。槽54接纳栓钉的凸缘端28，而狭槽56允许栓钉杆部(shaft)通过。沿着图6b的c-c线截取的图6c和6d的剖视图以轮廓的形式示出倾斜的底面55和截去狭槽56的顶端的端壁57。端壁作为另一部分可以包括在两端。图6c和6d分别示出在两个位置处的挡杆，表示在其枢转位移的两个末端。当挡杆枢转到图6d所示的位置时，槽54的倾斜的顶面55使挡杆升高。由于挡杆的上表面58与可移动板的下表面接触，并且当枢转在这个位置时，挡杆26的升高使可移动板与挡杆一起升高。

虽然前面的说明描述了图中所示部件的各种选择方案，还能够引进仍然在本发明的范围内的其他的选择方案。例如，上和下固定板以及可移动板可以被同样支撑该部件的开口框架或格栅所替代，该框架或格栅同样支撑被固定于它们的这些部件并且包括用于部件的开口，所述的部件延伸通过框架或格栅并且相对于框架或格栅可以运动。示于图2和图3的导向柱17的替代物是沿着可移动板的边缘或角落设置、而不通过该板的框架或支架。压缩弹簧的替代物是用于夹头的任何其他单个的偏置部件，例如张紧夹、弹性泡沫，或充气的叶片。用于升高和降低可移动板的挡杆的替代物是旋钮、加压的流体和电动凸轮。对于微量滴定板应用和处理设备领域的、并且已经研究了上面提供的附图和说明书的技术人员而言，很显然，还有另外的变化和实施例也在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种用于相对于选定的平面对齐多井反应板的井的设备，所述设备包括：

多个支柱，该多个支柱以非线性阵列安装在共同的支柱支撑上，每个所述支柱以露出的末端终止，并且所有的所述露出的末端位于所述选定的平面内；

多个夹头，该多个夹头横过所述支柱支撑，每个所述夹头被致动器接合并且能独立地运动；

用于每个夹头的偏置部件，其推动每个所述夹头离开所述选定的平面；以及

致动装置，用于在使所述夹头张开的位置和使所述夹头收缩的位置之间移动每个所述致动器。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述致动装置包括用于同时移动所有所述致动器的单个装置。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述致动装置包括用于同时移动所有所述致动器的单个手动操作装置。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述致动器是设置在所述夹头内部的杆。

5.根据权利要求1所述的设备，其中每个所述夹头是弹性的，并且在松弛时呈收缩状态，而由于所述致动器，在张紧时呈张开状态。

6.根据权利要求4所述的设备，其中每个所述杆包括具有楔形形状轮廓的部分，当所述部分缩进所述夹头内部时使所述夹头张开。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述共同的支柱支撑是支撑板，其中所述支柱延伸到其一侧，并且每个所述偏置装置朝着所述支撑板推动夹头。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述偏置装置包括压缩弹簧。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述致动器是设置在所述夹头内部的杆，所述设备还包括邻接所述杆的可移动板，所述偏置装置是在所述共同的支柱支撑和所述可移动板之间被压缩的压缩弹簧。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述致动装置包括单个手动操作装置，其设置成相对于所述支撑板定位所述可移动板。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个支柱包括以矩形阵列设置的至少四个所述支柱。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个支柱包括以矩形阵列设置的至少四个所述支柱，并且所述多个夹头包括以矩形阵列设置的至少四个所述夹头。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述共同的支柱支撑是支撑板，其中所述支柱延伸到其一侧，每个所述偏置部件包括用于每个夹头的第一和第二压缩弹簧，所述第一压缩弹簧接合所述致动器和所述支撑板，而所述第二压缩弹簧接合所述致动器和所述夹头。

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