CN1385518A - 生物学试料的微细排列用点样装置及该装置中使用的点样针 - Google Patents

生物学试料的微细排列用点样装置及该装置中使用的点样针 Download PDF

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Abstract

本发明是关于用于生物学试料的微细排列的点样装置及在该点样装置使用的点样针。更详细地说,本发明是关于包括多个针和在多个地点接触支承上述针、使针可以进行精巧地上下方向的直线运动的针导向架的、用于生物学试料微细排列的点样装置,以及在该点样装置中使用的点样针。

Description

生物学试料的微细排列用点样装置及该装置中使用的点样针
                         技术领域
本发明是关于用于生物学试料的微细排列(microarray)的点样装置及该点样装置中使用的点样针。更详细地说，是关于包括多个针和在多个地点接触支承上述针、使针进行精密的上下方向直线运动的针导向架的生物学试料的微细排列用点样装置及在该点样装置中使用的点样针。
                         背景技术
随着人类基因组测序计划结束，大量的遗传信息不断地揭示出来，这样，以已清楚的基因的碱基序列信息为基础，正在开发有效地解释多样生物体的基因机能的技术。因此，作为后基因组的研究课题，机能的基因组学或者系统生物学已登场，这样的研究课题是为了将人类基因组测序计划的成果应用于商业的研究。这样的研究中的例子，是针对在载玻片或者硅等基片上排列数个DNA分子的DNA顶部的研究。
所谓DNA顶部技术，又名DNA微细排列(microarray)技术，是为了同时解释特定基因表达、变异或者多形性等非常有用的记述，观察已知的基因的表达程度，或是非常适合用于新的基因检索的记述(Lipshutz、R.J.etal.(1995)Biotechniquesl9、442-447；Chee、M.etal.(1996)Science274、610-614)。
利用已有的分子生物学的知识和机械及电子学技术可以制造DNA顶部。DNA顶部是使用自动化的机械装置和与此相对应的电子控制技术，将数百种至数十万种的DNA聚集在很小的空间中。像这样，使用聚集了数百种至数十万种DNA的DNA片，在一个图上，在短时间内就能够检索至少数百种以上的基因。DNA片使用载玻片或者半导体晶片作为基片，在该基片上高度聚集排列极小量的数十万种DNA，因此能够在短时间内一下子检索很多种基因。
目前，已经开发出多种方式的DNA片制造技术，大致分为点样或者接触印刷方式、非接触印刷方式、光蚀刻方式。
在这些方式中，非接触印刷方式是在DNA溶液贮液槽中利用热或者螺线管激励器或者压电元件施加电力，将DNA溶液定量地喷射在基片上的方法。但是，一般说来，向DNA片上喷射的DNA溶液的种类非常多，因而要求多个贮液槽，在槽内部存在的剩余空间要起到缓冲喷射压力的作用，因此难以精确地定量喷射。
点样或者接触印刷方法，是将与尖突出的针同样精密的针浸渍在DNA低聚物溶液中后，使针的末端接触载玻片基片，点滴微量的DNA低聚物溶液的方法。在使用没有贮存DNA低聚物溶液的内部空间的针形态的针进行点样时，必须每次将针浸渍在DNA低聚物溶液中，因此一部分的特殊排列装置(arrayer)也仅能够限于使用菌落挑选机械手的装置。
为了克服这种形态的针的使用限制，有人提出了在针的内部和外部形成具有约100微米宽的空间的隐形(stealth)针(Brown的USP6110426和USP5807522，Martinsky的USP6101996)。
这种形态的针，在浸渍在DNA低聚物溶液中时，利用毛细管现象将DNA低聚物溶液向上吸，因而能够将DNA低聚物溶液反复点样在多个基片上。
点样针是点滴方式的微细排列装置的核心部件，其性能和耐久性对所制作的微细排列制品的品质产生直接的影响。
使这些针浸渍在试料溶液中，利用毛细管现象将试料溶液吸入毛细管内部后，使针接触基片表面，吸入针内部的试料被点滴在基片表面。通过毛细管吸入针内部的试料溶液，由于在针内部与毛细管内壁接触以及由此产生的表面能的差异，在针内部方向或者外部方向形成弯液面。
Brown和Martinsky发明的金属制毛细管针，是用高强度的不锈钢制成，可以防止与试料溶液反应，同时，在与基片反复接触时能耐冲击。在这些针中确保吸入和贮存试料溶液的贮存空间，其贮藏空间的大小和形态都是多样的。
其形态是以平的尖端部分和保持一定量试料溶液的侧敞开的槽构成。为了加工这样的不锈钢针形态的针，使用放电加工工艺等，如果仔细观察该工艺过程，首先，在上述放电加工中，在金属棒的一个端部，沿针的中心轴一点一点地切开一定的长度，制作侧敞开槽，在针尖形成裂口而制成。通常，这样的隐形针的切开的槽上端部可以作为利用槽借助毛细管力吸入的试料溶液的贮存部位。
但是，即便使这样的槽的上端部充满的该上端部的空间尺寸增大，该空间也十分有限，因而上述针最终能够保有的试料溶液的量被限制在一定量。这样的结构使被吸入的试料溶液和针内部表面的接触极大化，由此产生高的表面张力，结果在槽内方深邃地形成弯液面。
为了使用具有上述形态的点样针将试料溶液点滴在基片上，必须使针的末端部接触基片。为了利用毛细管力吸入的试料溶液在基片上进行适当量地一点一点的移动，针的末端部以一定的速度或者加速地接触基片，在接触瞬间针的运动停止，试料溶液向基片上喷出。即，为了使用以往的点样针将试料溶液点滴在基片上，针的末端部要接触基片，因为试料从针向基片运动进行点滴，所以在针接触基片的瞬间，针的运动方向变成相反，或运动停止，由于运动惯性试料向基片上喷出。
因此，在使用这样的以往方式的点样针的场合，由于基片和针末端的碰撞，针末端被磨损，点的直径逐渐增大，或基片破损，针破损的危险增大，在性能和耐久性上存在问题。因此，为了防止针末端的磨耗或者基片的损伤，必须精密地操作点样针的机械动作。另外，被针吸入的试料溶液的量不限定在一定量，并且因为量少，所以点样针每一次吸入后能够反复点滴的次数有限。这样的问题，在基片上必须多数、反复地点滴多种蛋白质或者核酸试料的微细排列装置中，以过程上大的制约进行动作，因而引起针的耐久性或者点滴过的点的不均匀性、容量的限制性等各种问题。
另一方面，微细排列装置，是将数个具有内径50至300μm的端部的针安装在支架上后，使支架沿轴上下左右运动，使针的末端浸渍在DNA低聚物溶液中，将DNA低聚物溶液吸入针内部后，被吸入的DNA低聚物溶液点滴在基片上，用于形成DNA低聚物微细排列的装置。在这样的装置中，通过针支架的上下方向运动，同时针进行移动，DNA低聚物溶液点滴在基片上，因而需要精密地控制针支架的上下方向的动作的机械装置。另外，为了在1cm2的面积内高密度地形成100μm直径的点，要求针精密地进行上下方向的直线运动。
但是，在迄今已知的DNA微细排列装备中使用的点样装置，为了高密度地在基片上排列DNA低聚物点，针必须利用支架的动作进行上下方向的精密的直线运动，但是由于针在支架内倾斜，不能精密进行上下方向直线运动，结果生物学试料的点的位置偏离目标位置，或与其他的点滴地点发生重合。另外，以往的针点样装置，在基片上形成的点滴的大小不是一定的，或者针与基片接触后，虽然分开，但在目标位置外出现米粒划线的现象，难以制作精密的高密度微细排列。
因此，在本行业中要求开发增大每一次吸入后能够反复点滴的试料量，同时，能够使点样针的末端和基片接触以及接触时在基片和针上施加的撞击极小化，被点滴的点的量和形态是均匀的，和以往的点样针相比，耐久性和性能提高的点样针；以及在使用数个毛细管点样针的DNA微细排列装置中，为了在狭窄的基片上高密度地形成微细的点，可以插入点样针、在上下方向进行精密的直线运动的针点样装置。
                          发明内容
因此，本发明的目的是提供一种点样装置，该装置由确保由点样针点滴的点的位置再现性、要进行点样针的上下方向的精密直线运动的针导向架和适合插入其中的点样针构成。
本发明的另一目的是提供一种点样针，该点样针每一次吸入后能够反复地点滴的试料量划时代地增大，同时，点样针的末端与基片的接触以及接触时在基片和针上受到的冲击减至最小程度，被点滴的点的量和形态均匀，和以往的点样针相比，耐久性和性能提高。
上述本发明的目的是通过提供用于生物学试料的微细排列装置的点样装置而实现的，所述的点样装置的特征是，它包括：吸入生物学的试料而微细地点滴在基片上的多个点样针(8)和具有形成二处针支承点的针插入孔的上部导向板(1)；形成一处针支承点的引导丝(3)；以上下数列穿着上述引导丝的调节部件(4)；沿设置调节螺钉(7)的方向推压与框架(5)连接的上述调节部件(4)的弹性部件(6)；沿设置弹性部件(6)的方向推压上述调节部件(4)的调节螺钉(7)；连接上述调节部件、插入弹性部件(6)、装上调节螺钉(7)的框架(5)；以及具有形成2处针支承点的针插入孔的下部导向板(2)。
本发明的导向丝(3)是由具有弹性的材料制成，通过调节螺钉(7)的调节，完成调节支承针的力的强弱的功能。
另一方面，本发明的另一目的是通过提供毛细管点样针而实现的，所述的毛细管点样针，作为内部空的圆筒形态的管，构成毛细管部和贮存试料溶液的贮液槽部，该毛细管部形成尖的末端部。
构成本发明的点样针的毛细管部的末端直径可以根据想要点滴的点的大小进行适当地调节，毛细管部的直径及其长度和贮液槽部的直径及其长度，可以根据想要突出到针外部的溶液断面进行适当地调节。
本发明的点样针，在毛细管部产生的试料溶液的吸入力和在贮液槽部产生的试料溶液的重力彼此相对，在贮液槽部产生的试料重力比在毛细管部产生的毛细管力稍强，在毛细管部末端形成的试料溶液的断面向针的下方，即向基片方向突出。也就是说，本发明的点样针具有保持相互不同的直径和长度的圆筒管的关系，上部圆筒管是贮液槽部，在贮存试料溶液的同时，还起到施加重力的作用，以便使针下部末端的试料溶液的断面向下部鼓起、突出，下部圆筒管是毛细管部，是由具有能够进行小而细密地点样的小直径的毛细管制成，利用毛细管现象产生可以吸入试料溶液的吸入力。
通过在贮液槽部充满的试料溶液的重力和在毛细管部产生的毛细管力，适当地调整在本发明的点样针的末端部形成的断面形态，上述毛细管力随毛细管部的直径和长度而变化。毛细管力起因于试料溶液的表面能和毛细管内壁的表面能不同，各表面能在试料溶液和毛细管内壁的材质上是固有值。因此将毛细管内部的表面改性，就能够改变毛细管部末端的溶液断面的模样。本发明的毛细管部和贮液槽部可以是彼此相同的材质或者是不同的材质，特别希望是金属制或者玻璃材质。另外，可以将毛细管部和贮液槽部的内部表面改性成具有亲水性或者疏水性的相互不同的性质。
下面的各式是计算本发明的点样针的毛细管力和试料重力的公式，该公式用于确定本发明的点样针的具体实施方式。本发明的点样针的实施例是将贮液槽部的直径和长度、毛细管部的直径和长度、还有试料溶液及形成贮液槽部和毛细管部的材料特定而具体化的实例。
将毛细管浸渍在试料溶液中利用毛细管现象吸入试料溶液时，毛细管力(σ)由下列公式表示。
σ＝2πrγcosθ
式中，2r是毛细管部的内径，γ是试料溶液的表面张力，另外，θ是在针的上端部表面形成的弯液面的接触角度。毛细管力随cosθ、γ和r增加而正比地增大。但是，θ和γ是根据试料溶液和毛细管的材质预先决定的值，在玻璃和金属时，值是近似的，因而毛细管力主要由r决定。即，随着r增加，毛细管力增大。
贮液槽部的溶液的重力如下。
ω＝πr2ρgh
式中，ρ是比重，h是在浸渍毛细管的溶液表面至毛细管液面的高度。
在σ＝ω时，这二个力相同，毛细管的液面形成水平。
2πrγcosθ＝πr2ρgh
因此，毛细管浸渍在溶液中形成平衡时，由和上述相同的公式表现。
毛细管力随r增加而正比地增大，与此相反，试料溶液的重力与r2成正比。结果，在r非常小的场合，利用高的毛细管力，试料溶液被更高地吸入针内部。如果r增加，试料溶液的重力比毛细管力变得更大，试料溶液的吸入就减少。但是，如果将毛细管从溶液中抬起，在毛细管的末端断面又形成一个界面，导出和下述相同的公式。
2πrγcosθ＝2πrγcosθ′+πr2ρgh
其中，θ′是在毛细管末端断面形成的溶液面、即弯液面的接触角。将毛细管从溶液中抬起时，毛细管力和重力成为一致，此时，cosθ′＝0，即θ′＝90°。因此，毛细管末端的液面成为水平。如果持续地使用毛细管内的溶液，h就降低，因此重力值减小。但是，毛细管力(σ)总是一定的，因此为了维持上述公式平衡，cosθ′值要增大，即θ′有减小，因而毛细管末端的弯液面更向内方凹陷地形成。
在毛细管表面是疏水性或者亲水性的场合，亲水性时，各个γ(表面张力)值比疏水性时高很多。因此，在毛细管表面是亲水性的场合，重力值比表面张力相对地要小。结果，随h变化，cosθ′的值不增大，结果θ′的变化量也变小。
但是，如果毛细管是疏水性，表面张力就变小，结果重力值带来的影响相对地变大。因此，在上述式中，随h变化，cosθ′的值变大，结果θ′的变化量也变大，因而弯液面更向内方凹陷地形成。因此，如果对毛细管表面进行亲水性处理，θ′的变化变得极小，总是平行的液面，使液面的凹现象最小化。
与上述同样，能够调节吸入本发明的点样针内部的试料溶液的量。如果对针内部直至充满试料溶液的位置进行亲水性处理，对其余的部分进行疏水性处理，试料溶液就上升至具有亲水性表面的部分，超过该量的试料溶液不充满针内部。利用此来调节吸入毛细管内部的试料溶液的量，在毛细管针内部不吸入过量的试料溶液，而吸入适当量的溶液。另外，如果使针的外面疏水化，在针的外面就不会带一点试料溶液。
因此，可以使附着在针的外面的试料溶液量减速至最小，另外，可以使为了去除附着在外面的试料而必须实施的初期试验用点样过程最小化，或可以省略。
                           附图说明
图1是本发明的点样装置的分解斜视图。
图2是本发明的点样针的斜视图。
图3是本发明的点样针利用毛细管力使试料溶液流入的示意说明图。
图4是在本发明的点样针的端部形成的试料溶液的断面放大图。
图5是表示使用本发明的点样针在玻璃基片上进行点滴时，由点滴次数引起的针端部的磨损程度的结果。
图6是经过毛细管改性的毛细管断面的放大图。符号的说明
1  上部导向板                5  框架
2  下部导向板                6  弹性部件
3  导向丝                    7  调节螺钉
4  调节部件                  8  针
                        具体实施方式
以下，通过附图更详细地说明本发明的点样针及点样针装置的实施例。附图及在实施例中出现的本发明的点样针及点样针装置，是用来说明本发明的一个例子，本发明的内容不受下述的附图和在实施例中出现的内容限制。
图1是用于本发明的生物学试料的微细排列的点样装置的分解斜视图。在框架(5)的某一个内面安装弹性板(6)，在与上述内面相对的内壁形成拧紧用于调整调节部件的位置的调节螺钉(7)的孔。在本发明的框架(5)的上下两面附着导向板(1、2)，在框架(5)内安装调节部件(4)。
和图1所示相同，调节部件(4)在横向形成插入针(8)的通路，各个圆筒形针和具有一个接触支承点的导向丝(3)多个并排地插入。更具体的说，导向丝(3)横切调节部件(4)、以一定的间隔配置，插入在调节部件的壁面上形成上下数列的各个孔中，安装在调节部件上。希望在调节部件(4)的壁面中，在弹性板(6)或者不形成调节螺钉(7)孔的残留壁面上，形成上下二列孔，将导向丝插入各孔中。如果在垂直方向贯通插入针，针就与上下二个导向丝分别接触。因此，针贯通插入调节部件中，与安装在调节部件中的二个导向丝接触而被支承。调节部件安装在框架内，由弹性板(6)和调节调节部件位置的螺钉(7)来固定。
弹性板(6)设置在调节部件和框架之间，挤压框架，设置在与相对的面上的调节螺钉在框架内调节调节部件的左右位置。通常，安装在框架内的调节部件的尺寸比框架的尺寸要小，在框架内通过弹性板和螺钉来调节左右的位置。
在这样的场合，在框架内能够调节调节部件的位置，从而调节与针接触的导向丝加在针上的支承力。
导向板由分别附着在框架的上面和下面的上部导向板(1)和下部导向板(2)构成。在上下部导向板上形成的针的插入口由圆形或者多边形的孔形成，具有针和各自2处以上的接触支承点。为了形成这样的接触支承点，和图1中所示相同，希望形成三角形乃至八角形，特别希望形成三角形形态的孔。在导向板上形成的孔的形态以圆形或者多边形等多样形态形成可以根据连插的针数，调节其孔数。
按照本发明的一种方式，导向板形成32个三角形孔，可以安装32个针。根据所使用的针数适当地调节在导向板上形成的孔数。和图1中所示相同，上述孔作为正三角形，横向8个、纵向4个，总共形成32个。针连插在上下部的导向板上形成的三角形孔中，以孔的边缘的二点来支承。
图2是本发明的针的示意图。钍与上部导向板的三角形孔的边缘二点接触，与附着在框架内的调节部件上的2列丝二点接触、另外，与下部导向板的三角形孔的边缘二点接触，总共以六点支承针。为了在上述支承点施加支承力，而固定在针支架上，使调节螺钉左右移动，来调节调节部件的位置。
针和在导向板上形成的孔的4处固定支承点接触，弹性材料的导向丝在4个固定支承挤压针，因而利用导向丝来调节针的固定程度。因此，即使在使安装了针的支架沿上下方向动作的场合，针在架内也不发生倾斜，可以进行精巧的上下方向的直线运动。
针和支架间的接触点越多，接触面积变得越大，与针接触面的摩擦力越增加，针越容易磨损，由于针上下运动时的摩擦力，在针垂直移动中产生问题。在本发明的点样装置中，与针接触的针支承点是五(5)点以上最好是六(6)点，这样可以使针的摩擦力最小，同时，将针适当地固定，使针的上下方向的精巧直线运动变得平滑。
作为本发明的针，可以使用毛细管针或者隐形针。针的顶部制作决定了形成的点的大小，因而其直径是非常重要的。在本发明中，希望能够使用毛细管针，一般是使用内径0.05至3mm的毛细管针，最好使用0.05至2mm的毛细管针。
另外，在本发明的点样装置中，不仅可以安装使用毛细管针，也可以安装使用和钢笔尖相同形态的隐形针及其变形针。
在本发明中，所谓的“隐形(stealth)针”，是指由Brown(Brown的美国专利第6110426号和第5807522号)及Martinsky(Martinsky的美国专利第6101946号)研究出的针，如果例举已商品化的隐形针的话，有美国TeleChem Internationnal Inc公司生产销售的ArrayItTM针。
为了将各点样针设置在支架上，在针的毛细管部分的相反侧的端部插入塞子(stopper)。塞子既插入针的端部，又插入针的一定部位。
在本发明中，塞子的材质是弹性材料的橡胶，中央制成孔，在孔中插入针。塞子的材质，也可以使用其他的弹性材料或者金属、合金等。
在本发明中，提出了安装横向8个、纵向4个共32个针的支架，但并不仅限于这样的支架，也可以使用安装横向16个、纵向8个共128个针的支架。在本发明中，使用32个针的场合，适合使用384WEL板，在短时间内能够微细地排列试料，在使用128个针的场合，使用1536WEL板，在短时间内能够微细地排列更多量的试料。将点样针浸渍在装入生物学试料的WEL中时，针内就吸入试料，如果用xyz直角坐标机械手将装入试料的针移至基片上与之接触，试料就在基片上形成点。
和图2所示相同，形成贮液槽部的管内径比形成毛细管部的管内径大。这是因为要使试料溶液的重力接近毛细管力。但是，要正确地计算毛细管部和贮液槽部的内径比及毛细管部的长度，以便试料溶液的重力少许超过毛细管力，使溶液的断面向外部突出。本发明的毛细管点样针，使用能够在市场上买到的具有0.8至1.75mm内径的玻璃管，制作成其毛细管部具有50至300μm左右的内径，在贮液槽部和毛细管部内径的比大约是5∶1至30∶1的范围内，能够进行多样的调节。实施例1  毛细管点样针的制作
为了制作本发明的毛细管点样针，所使用的毛细管是World PrecisionInstruments公司制造的Kwik-FilTM硼硅酸玻璃毛细管，外径是1.5mm，内径是1.12mm，长度是76mm的毛细管。采用在实验室中使用的玻璃器具的一般玻璃加工法进行制作。
即，在玻璃毛细管的中央部位进行加热后，毛细管开始软化时，对两前端方向进行拉伸，在中央部变细后，用半导体基片加工用陶瓷，在适当的位置划伤后进行切取。将该过程进行各种各样的反复，选择端部位于毛细管中央的，并选择端部的外径合适的。在该实施例的情况下，端部的外径是大约0.2mm、毛细管部的长度是大约2mm。实施例2  针内部表面的改性
为了辨别在点样针的内面经过改性的毛细管部的溶液断面的模样的变化，利用亲水性涂料对直径约1mm的毛细管进行化学处理。具体地说，使上述毛细管接触涂料液，在125℃以上固化约30分钟。然后检查毛细管浸渍在试料水溶液后形成的毛细管末端的溶液断面。其结果示于图5中。由图5所示可知，按照本实施例进行化学处理的毛细管，液面从毛细管的端部形成水平，而未处理的毛细管，液面在毛细管内方上升。
与此相同地看到，在亲水性处理毛细管内面的场合，针内部的毛细管张力和溶液的重力几乎是相等，或溶液的重力占优。因此，如果使用表面处理的毛细管，试料液点滴时对针上不施加力，能够容易地进行点样。实施例3  取决于点滴次数的针磨损程度
在自动微细排列装置中安装上述实施例制成的点样针，一般说来，在微细排列载玻片制作中使用的各种种类的载玻片上进行点滴，观察取决于针的使用次数的磨损程度(图4)。点样针的点滴速度是每秒2次，所使用的载玻片是在ArrayIn公司买到的过乙醛(Super Aldehyde)载玻片、在Simga公司买到的聚L-赖氨酸涂布处理的载玻片、由本发明人制成的Gel pad载玻片，每次各点滴20个。
作为试料使用被荧光物质标识的合成寡核苷酸水溶液，将作为对照组(0次)最初点滴的试料与一万次点样后的比较组的试料进行比较。用和上述相同的方法以2万、4万、6万、10万、20万、30万、50万、70万、100万次点样进行点滴试料，并且为了防止针的试料污染，在点滴前，用3次灭菌蒸馏水洗涤3次后，再点滴相同的试料。
利用Axon Instrurnents公司的扫描器(Genepix 4000A Micro array scanner)，探测试料内的荧光物质，观察已点滴的试料的模样和大小。与上述实验的结果对照组的试料进行比较，三个载玻片全部点滴的试料的模样和大小没有变化。本发明的点样针，即使100万次点样后，仍确保感觉不到磨损程度那样的强度和弹性。
本发明的点样装置作为包括多个针和在五(5)处以上接触支承上述各个针的针导向架的、用于生物学试料的微细排列的点样装置，使针与支架的接触达到最小程度，从而使针和支架间的摩擦减至最小，可以提高针的耐久性，并确保针的位置再现性，能够进行针的上下方向的精巧直线运动，因而提供在基片上生物学试料能够精密微细排列的效果。
另外，使用本发明的毛细管点样针在基片上点滴生物学试料时，试料溶液在末端部形成突出的溶液断面(convex)，因而使毛细管末端部和基片的接触撞击极小化，试料溶液在基片上形成点滴。即，将毛细管末端部与基片的接触撞击程度减至最小，不仅能够防止针的末端的损伤，而且还划时代地增大吸入贮液槽部的生物学试料溶液的量，因此能够大大提高对生物学试料的点样过程的生产效率。符号的说明1  上部导向板2  下部导向板3  导向丝4  调节部件5  框架6  弹性部件7  调节螺钉8  针

Claims (20)

1.生物学试料的微细排列用点样装置，其特征在于，该装置包括下列部件：
多个点样针(8)；
具有形成2处针支承点的针插入孔的上部导向板(1)；
形成1处针支承点的导向丝(3)；
在上下多个孔插入上述导向丝的调节部件(4)；
在设置调节螺钉(7)的方向上挤压连插在框架(5)中的上述调节部件的弹性部件(6)；
在设置弹性板(6)的方向上挤压上述调节部件(4)的调节螺钉(7)；
连插上述调节部件，插入弹性板(6)，安装调节螺钉(7)的框架(5)；以及
具有形成2处针支承点的针插入孔的下部导向板(2)。
2.根据权利要求1所述的生物学试料的微细排列用点样装置，其特征在于，上述导向丝为金属材料。
3.根据权利要求1所述的生物学试料的微细排列用点样装置，其特征在于，上述针是毛细管针或者隐形针。
4.根据权利要求3所述的生物学试料的微细排列用点样装置，其特征在于，上述毛细管针是由毛细管部和具有比该毛细管部内径大的内径的管上形成的贮液槽部相连接而成。
5.根据权利要求4所述的生物学试料的微细排列用点样装置，其特征在于，上述毛细管部的内径是贮液槽部的内径的0.03～0.2倍。
6.根据权利要求4所述的生物学试料的微细排列用点样装置，其特征在于，上述毛细管部的内径是0.01～0.5mm，长度是0.5～3mm。
7.根据权利要求1所述的生物学试料的微细排列用点样装置，其特征在于，上述导向丝插入在调节部件上形成上下2列的孔中。
8.根据权利要求1或3所述的生物学试料的微细排列用点样装置，其特征在于，上述针插入塞子中进行安装。
9.根据权利要求8所述的生物学试料的微细排列用点样装置，其特征在于，上述塞子由弹性材料的橡胶形成。
10.生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，是由毛细管部和在具有比该毛细管部内径大的内径的管中形成的贮液槽部相连接而成。
11.根据权利要求10所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述毛细管部的内径是贮液槽部的内径的0.033～0.2倍，长度是0.5～3mm。
12.根据权利要求10所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述毛细管部的内径是0.01～0.5mm。
13.根据权利要求12所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述毛细管部的内径是贮液槽部的内径的0.003～0.2倍。
14.根据权利要求12所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述毛细管部的内径是贮液槽部的内径的0.003～0.1倍。
15.根据权利要求12所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述毛细管部的内径是贮液槽部的内径的0.003～0.02倍。
16.根据权利要求10所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述毛细管部的末端部的内径是10μm～50μm。
17.根据权利要求12所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述毛细管部的末端部的内径是10μm～500μm。
18.根据权利要求10所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述针的材质是玻璃。
19.根据权利要求18所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述针的材质是钠钙玻璃或者硼硅酸玻璃。
20.根据权利要求10所述的生物学试料的微细排列用点样针，其特征在于，上述毛细管部形成下端部内径比上端部内径小的圆锥形状。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021037218A1 (zh) * 2019-08-30 2021-03-04 北京达微生物科技有限公司 一种制备微液滴的加样针以及微液滴的制备方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6759012B2 (en) * 2001-11-05 2004-07-06 Genetix Limited Pin holder for a microarraying apparatus
US7144554B1 (en) * 2002-08-02 2006-12-05 Hamilton Company Ultra low volume probe
US20030166263A1 (en) * 2002-12-30 2003-09-04 Haushalter Robert C. Microfabricated spotting apparatus for producing low cost microarrays
US20080279727A1 (en) * 2005-03-01 2008-11-13 Haushalter Robert C Polymeric Fluid Transfer and Printing Devices
US20080216698A1 (en) * 2007-03-06 2008-09-11 Bio-Rad Laboratories, Inc. Microdot printing head
WO2009125971A2 (ko) * 2008-04-09 2009-10-15 (주)바이오니아 자동정제장치, 멀티 웰 플레이트 키트 및 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법
US9682372B2 (en) 2008-06-19 2017-06-20 Carterra, Inc. Tip overlay for continuous flow spotting apparatus
WO2019116476A1 (ja) * 2017-12-13 2019-06-20 株式会社ニコン 流体デバイス

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8438264U1 (de) * 1984-12-29 1985-05-23 Dreyer, Klaus, 6350 Bad Nauheim Mikrotropfengerät - zur schnellen Massenklonierung von Zellen
US4971763A (en) * 1989-02-14 1990-11-20 Eastman Kodak Company Liquid-controlling nozzle geometry for dispensers of liquids
US6024925A (en) * 1997-01-23 2000-02-15 Sequenom, Inc. Systems and methods for preparing low volume analyte array elements
US6101946A (en) * 1997-11-21 2000-08-15 Telechem International Inc. Microarray printing device including printing pins with flat tips and exterior channel and method of manufacture
US6269846B1 (en) * 1998-01-13 2001-08-07 Genetic Microsystems, Inc. Depositing fluid specimens on substrates, resulting ordered arrays, techniques for deposition of arrays
EP0955084B1 (en) * 1998-04-27 2006-07-26 Corning Incorporated Method of depositing an array of biological samples using a redrawn capillary reservoir
WO2000001798A2 (en) * 1998-07-07 2000-01-13 Cartesian Technologies, Inc. Tip design and random access array for microfluidic transfer
US6309891B1 (en) * 1998-09-09 2001-10-30 Incyte Genomics, Inc. Capillary printing systems
US20040047765A1 (en) * 1998-10-16 2004-03-11 Gordon Steven J. Automated robotic workstation and methods of operation thereof
US6629626B1 (en) * 2000-03-07 2003-10-07 Dyax, Corporation Liquid transfer device
US6756232B1 (en) * 2000-03-20 2004-06-29 Perkinelmer Las, Inc. Method and apparatus for producing compact microarrays
US6610253B2 (en) * 2000-05-31 2003-08-26 Autosplice, Inc. Liquid pin transfer assembly with common pin bias
US6579499B1 (en) * 2000-05-31 2003-06-17 Autosplice, Inc. Liquid compound pin replicator with weight bias
DE10059702B4 (de) * 2000-12-01 2004-05-06 Eppendorf Ag Dosierkopf
WO2002051549A2 (en) * 2000-12-22 2002-07-04 Amersham Biosciences (Sv) Corp. High speed liquid deposition apparatus for microarray fabrication
GB2377707B (en) * 2001-04-26 2004-10-20 Thk Co Ltd Microarraying head and microarrayer
US6752182B2 (en) * 2001-06-28 2004-06-22 Genetix Limited Microarraying apparatus, pin head therefor and spotting method
US20030032198A1 (en) * 2001-08-13 2003-02-13 Symyx Technologies, Inc. High throughput dispensing of fluids
CA2464682A1 (en) * 2001-10-26 2003-05-01 Sequenom, Inc. Method and apparatus for high-throughput sample handling process line
US6759012B2 (en) * 2001-11-05 2004-07-06 Genetix Limited Pin holder for a microarraying apparatus
DE60329548D1 (de) * 2002-05-13 2009-11-19 Becton Dickinson Co Probenplatte mit Verteileraufsatz
JP4268933B2 (ja) * 2002-05-28 2009-05-27 バイオストランド，インク． 試料配布装置、塗布部製造方法及び試料配布方法、並びに基体活性化装置
US6997066B2 (en) * 2002-08-07 2006-02-14 Perkinelmer Las, Inc. Dispensing apparatus
US7459128B2 (en) * 2002-08-13 2008-12-02 Molecular Bioproducts, Inc. Microfluidic mixing and dispensing
US7185551B2 (en) * 2003-05-22 2007-03-06 Schwartz H Donald Pipetting module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021037218A1 (zh) * 2019-08-30 2021-03-04 北京达微生物科技有限公司 一种制备微液滴的加样针以及微液滴的制备方法

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Publication number Publication date
EP1254702A2 (en) 2002-11-06
JP2003021640A (ja) 2003-01-24
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US20020176805A1 (en) 2002-11-28
US6953552B2 (en) 2005-10-11

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