DE112006001237T5 - Spotstift, Spotvorrichtung, Tüpfelverfahren für Flüssigkeiten sowie Herstellungsverfahren einer Einheit für biochemische Analysen - Google Patents

Spotstift, Spotvorrichtung, Tüpfelverfahren für Flüssigkeiten sowie Herstellungsverfahren einer Einheit für biochemische Analysen Download PDF

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Abstract

Spotstift, welcher umfasst: einen Flüssigkeitshalteteil, der einen zylindrischen Teil umfasst, der einen Flüssigkeitshalteraum zum Halten von Flüssigkeit definiert, sowie einen die Obergrenzstellung bestimmenden Teil, der in der Mitte in Achsrichtung des Flüssigkeitshalteteils liegt und der die Obergrenzstellung der in dem Flüssigkeitshalteteil zu haltenden Flüssigkeit definiert.

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spotvorrichtung zum Auftüpfeln von Flüssigkeiten auf eine Tüpfelflächen, Spotstifte, die in der Spotvorrichtung eingesetzt werden, ein Tüpfelverfahren für Flüssigkeiten mittels dieser Spotstifte sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Einheit für biochemische Analysen.
  • HINTERGRUND DER TECHNIK
  • Zur Durchführung der Analyse einer DNA-Basensequenz wurde ein Verfahren eingesetzt, bei dem eine Einheit zur biochemischen Analyse wie beispielsweise ein Biochip verwendet wird (siehe Patentschrift 1–3). Sonden-DNA, deren Basensequenzen bekannt sind, werden auf dem Biochip punktartig immobilisiert. Auf diesen Biochips werden die Sonden-DNA, in Kontakt mit Muster-DNA gebracht, die mit einer Fluoreszenzsubstanz markiert sind, damit der komplementäre DNA-Strang der Proben-DNA, der in dem Muster-DNA enthalten ist, an die Sonden-DNA gebunden werden kann. Die Fluoreszenzsubstanz, die die komplementäre Strang-DNA markiert, wird mittels Lichtenergie erregt und erkennt somit das erregte Licht und daraufhin die Ziel-DNA.
  • Wie weiter oben beschrieben, wird die Sonden-DNA auf dem Substrat des Biochips immobilisiert. Während der Immobilisierung wird ein die Sonden-DNA enthaltendes Reagenz auf das Substrat aufgetüpfelt. Zum Auftüpfeln des Reagenz wird eine Spotvorrichtung verwendet, die mehrere Spotstifte zum Halten des Reagenz auf dem Kopf umfasst.
  • In 19 wird ein wichtiger Teil um den Kopfbereich einer typischen Spotvorrichtung dargestellt, wobei mehrere Spotstifte 91 auf Kopf 90 gehalten werden. Jeder der Spotstifte 91 ist rohrförmig ausgebildet, und weist einen Innenraum 92 auf, in dem eine Kapillarkraft ausgeübt wird. Der Spitzenteil von Spotstift 91 ist in ein Reagenz eingetaucht, wodurch das Reagenz angesaugt im Innenraum 92 von Kapillarkraft gehalten wird, die diese auf es ausübt.
    • Patentschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-355036
    • Patentschrift 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-4083
    • Patentschrift 3: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-354123
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Von der Erfindung zu lösende Aufgaben
  • Generell wird eine im Spotstift 91 gehaltene Flüssigkeitsmenge hinsichtlich der Zeit überwacht, während der Spotstift 91 sich in der Flüssigkeit eingetaucht befindet. Dabei hängt jedoch die angesaugte und gehaltene Flüssigkeitsmenge nicht nur von der Eintauchdauer des Spotstifts 91 in der Flüssigkeit ab, sondern auch von der Viskosität bzw. Temperatur der Flüssigkeit. Aus diesem Grund wird nur die Eintauchzeit des Spotstifts 91 in der Flüssigkeit überwacht, wobei es schwierig ist, die in den Spotstift 91 angesaugte und gehaltenen Flüssigkeitsmenge präzise zu steuern. Der Innenraum 92 des in 19 gezeigten rohrförmigen Spotstifts 91 ist an den unteren und oberen Seiten geöffnet. Während dementsprechend der Spotstift 91 in der Flüssigkeit eingetaucht ist, wird die Flüssigkeit in den Innenraum 92 angesaugt, solange sie nicht eine obere Öffnung erreicht. Es erweist sich als schwierig, eine Sollmenge des Reagenz zu halten.
  • Wenn die Flüssigkeitsmenge, die in den Spotstift 91 angesaugt und dort gehalten ist, weniger ist als die Sollmenge ist, und das Auftüpfeln der Flüssigkeit mehrere Male durch ein einmaliges Ansaugen durchgeführt wird, kann eine vorbestimmte Anzahl an Auftüpfelvorgängen nicht erreicht werden, die sodass eine zusätzliche Ansaugung der Flüssigkeit erforderlich wird. Ein derartiger Nachteil kann dadurch vermieden werden, indem eine erheblich höhere Menge an Flüssigkeit als erforderlich im Spotstift 91 gehalten wird. In einem solchen Fall kann die Tüpfelmenge zu hoch und zu unterschiedlich ausfallen. Wenn die aufzutüpfelnde Flüssigkeitsmenge im Spotstift 91 zu ändern ist, wird die in Spotstift 91 noch verbleibende Flüssigkeitsmenge erhöht. Die verschwendete Flüssigkeitsmenge erhöht sich dementsprechend, was sich als nicht wirtschaftlich erweist.
  • Wenn bei der Ansaugung der Flüssigkeit in den Spotstift 91 Luft beim Herausziehen des Spotstifts 91 aus der Flüssigkeit im Spotstift 91 durch die Kapillarkraft im Spotstift 91 angesaugt wird, ergibt sich ein Luftspalt an der Spitzenseite des Spotstifts 91. In diesen Zustand kann die Flüssigkeit nicht vom Spotstift 91 abgelassen werden, wenn die Spitze des Spotstifts 91 in Kontakt mit der Tüpfelfläche gebracht wird. Aus diesem Grund kann ein Auftüpfeln der Flüssigkeit überhaupt unmöglich werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Spotstift zu liefern, der die Ansaugmenge stabilisiert und die Auftüpfelanzahl pro Ansaugung festlegt, sowie auch eine diese Spotstifte verwendende Spotvorrichtung, ein Tüpfelverfahren von Flüssigkeiten sowie das Herstellungsverfahren einer Einheit für biochemische Analysen.
  • Methode zur Lösung der Aufgabe
  • Spotstifte, die hinsichtlich des ersten Aspekts der Erfindung bereitgestellt werden, zeichnen sich dadurch aus, dass sie einen Flüssigkeitshalteteil, der einen zylindrischen Teil umfasst, der den Flüssigkeitshalteraum zum Halten der Flüssigkeit definiert; sowie einen Obergrenzstellung bestimmenden Teil aufweisen, der in der Mitte des Halteteils für die Flüssigkeit in Achsrichtung platziert ist, und die Obergrenzstellung der zuvor genannten Flüssigkeit definiert.
  • Der Röhrenteil kann zylinderförmig, rechteckig-röhrenförmig oder ellipsenförmig-rohrförmig oder in beliebiger anderer Form ausgebildet sein.
  • Der die Obergrenzstellung bestimmende Teil hat ein oder mehrere Löcher für die Außenluft, das bzw. die mit der Flüssigkeitshalteraum in Verbindung stehen, und auf einer peripheren Oberfläche des die Flüssigkeits haltenden Teils geöffnet wird bzw. werden.
  • Das Loch für die Außenluft wird in der Richtung durchdrungen, die sich mit der zuvor beschriebenen Achsrichtung kreuzt, und über die größte Breite verfügt, wenn sie in Achsrichtung betrachtet wird, d.h. gleich dem größeren Teil des Innendurchmessers des Flüssigkeitshalteteils. Mit Blick auf die Achsrichtung kann das Loch für die Außenluft in verjüngter Form ausgebildet werden, und zwar so, dass sein Durchmesser um so breiter wird, je mehr es vom Flüssigkeitshalteraum nach Außen verläuft. Die verschiedenen Löcher für die Außenluft können auch das erste und zweite Loch für die Außenluft umfassen, das bzw. die sich gegenüberliegen, indem sie den Flüssigkeitshalteraum zwischen sich einfügen.
  • Die Öffnung auf der Innenseite des Loches für die Loch für die Außenluft ist so ausgebildet, dass z. B. die Länge in der zuvor beschriebenen Achsrichtung größer ist, als die der sich mit der zuvor beschriebenen Achsrichtung kreuzenden Richtung.
  • Das untere Ende der innen liegenden Öffnung des Lochs für die Außenluft ist so linienförmig ausgebildet, dass es die Achsrichtung kreuzt, wenn es in Durchgangsrichtung des Lochs für Außenluft betrachtet wird.
  • Die erfindungsgemäßen Spotstifte sind vorzugsweise noch mit Dichtungselementen versehen, die oberhalb des Flüssigkeitshalteraums angeordnet sind.
  • Die erfindungsgemäßen Spotstifte weisen Durchgangslöcher in Achsrichtung auf. Dabei ist das Durchgangsloch vorzugsweise derart ausgebildet, dass es den zuvor beschriebenen Flüssigkeitshalteraum, der die Kapillarkraft entfalten lässt, und einen Durchgangsteil mit großem Durchmesser hat, dessen Durchmesser größer als der des Flüssigkeitshalteraums ist, und den zuvor beschriebenen die Obergrenzstellung bestimmenden Teil konfiguriert, der über keine oder nur eine minimale Kapillarkraft verfügt.
  • Der Flüssigkeitshalteraum ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass seine Querschnittsfläche umso schmäler wird, je mehr er in Richtung Tüpfelfläche verläuft, die darin mit der Tüpfelfläche in Kontakt gebracht wird. Der Flüssigkeitshalteraum kann auch einen ersten und den zweiten Vorratsraum haben, die eine unterschiedliche Querschnittsfläche in der sich mit der zuvor beschriebenen Achsrichtung kreuzenden Richtung aufweisen. Dabei wird der erste Vorratsraum näher auf der Tüpfelflächenseite angeordnet als der zweite Vorratsraum, und sein Querschnitt wird kleiner ausgebildet als der des zuvor beschriebenen zweiten Vorratsraums.
  • Der Flüssigkeitshalteteil ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass je mehr er in Richtung Tüpfelfläche verläuft, desto größer seine Wandstärke wird, und dass zumindest ein Teil davon lichtdurchlässig ist. Der Bereich, in dem der Flüssigkeitshalteteil lichtdurchlässig ist, wird z. B. aus Zirkonium-Keramik ausgebildet, und die Wandstärke des Bereichs ist 0,5 mm oder weniger.
  • "Lichtdurchlässigkeit" bedeutet in diesem Fall für den lichtdurchlässigen Bereich des Flüssigkeitshalteteils die Eigenschaft, dass das Vorhandensein der Flüssigkeit (Menge) im Flüssigkeitshalteteil durch eine Sichtprüfung erkannt werden kann. Diese Lichtdurchlässigkeit lässt sich dadurch erreichen, dass zumindest ein Teil des Flüssigkeitshalteteils ein sichtbares Durchlassvermögen von mindestens 3% aufweist.
  • Der erfindungsgemäße Spotstift ist vorzugsweise vollständig aus Zirkoxid–Keramik ausgebildet.
  • Der erfindungsgemäße Spotstift kann auch mit einem oder mehreren Vorsprüngen versehen sein, der/die an Tüpfelfläche vorgesehen ist/sind, und die Spitzenöffnung des Flüssigkeitshalteraums umgibt/umgeben. Der Vorsprung ist beispielsweise ringförmig ausgebildet.
  • Bei einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Spotvorrichtung zur Verfügung gestellt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Spotstifte, die sich auf den erfindungsgemäßen ersten Aspekt beziehen, einen Verschiebungsmechanismus, der die zuvor beschriebenen Spotstifte in Achsrichtung verschieben lässt, und eine Steuereinheit umfassen, die den Betrieb des zuvor beschriebenen Verschiebungsmechanismus steuert.
  • Die erfindungsgemäße Spotvorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie noch mit einem Flüssigkeitszufuhrmechanismus versehen ist, der dem Flüssigkeitshalteraum des Spotstifts eine Flüssigkeit zuführt.
  • Der Flüssigkeitszufuhrmechanismus ist derart ausgebildet, dass als Flüssigkeiten z. B. Probenlösungen, Reagenzien oder Reinigungsflüssigkeiten zugeführt werden.
  • Bei einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Tüpfelverfahren von Flüssigkeiten zur Verfügung gestellt, dass es sich dadurch auszeichnet, dass es einen Arbeitsgang, in dem die Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum im sich auf den erfindungsgemäßen ersten Aspekt beziehenden Spotstift halten lässt; und einen Arbeitsgang zum Auftüpfeln aufweist, in dem die Flüssigkeit im zuvor beschriebenen Flüssigkeitshalteraum auf die zuvor beschriebene Tüpfelfläche aufgetüpfelt wird, nachdem die Tüpfelfläche des zuvor beschriebenen Spotstifts mit der Tüpfelfläche in Kontakt gebracht wurde, um die zuvor beschriebene Tüpfelfläche von der zuvor beschriebenen Tüpfelfläche zu trennen, um die Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum auf die Tüpfelfläche aufzutüpfeln.
  • Vorzugsweise gibt es noch einen Arbeitsgang nach dem Arbeitsgang des Tüpfelns, wobei die im Flüssigkeitshalteraum verbleibende Flüssigkeit abgeführt wird.
  • Bei einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Herstellungsverfahren einer Einheit für biochemische Analysen zur Verfügung gestellt, wobei ein Reagens auf einem Substrat eingesetzt wird, einschließlich der folgenden Schritte: Halten der Reagenzien in einem Flüssigkeitshalteraum in dem sich auf den erfindungsgemäßen ersten Aspekt beziehenden Spotstift; und die Tüpfelfläche des Spotstifts wird in Kontakt mit der Oberfläche des Substrats gebracht, um die Tüpfelfläche von dem Substrat zwecks Auftüpfeln der Reagenzie in dem Flüssigkeitshalteraum auf die Oberfläche des Substrats zu trennen.
  • AUSWIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Der erfindungsgemäße Spotstift hat den die Obergrenze bestimmenden Teil zur Definition der oberen Grenzposition der im Flüssigkeitshalteraum gehaltenden Flüssigkeit, um die im Flüssigkeitshalteraum gehaltene Flüssigkeitsmenge zu stabilisieren. Wenn der die Obergrenzstellung bestimmende Teil als Durchgangsloch für die Außenluft ausgebildet ist, wird der Flüssigkeitshalteraum in dieser ausgebildeten Stellung des Durchgangslochs für die Außenluft geöffnet. Dadurch wird in diesem Ausbildungsbereich die Kapillarkraft drastisch reduziert (sie existiert im Wesentlichen nicht mehr), um zu verhindern, dass die Flüssigkeit nach oben über die sich bildende Stellung des Durchgangslochs für Außenluft bewegt (angesaugt) wird. Wenn der die Obergrenzstellung bestimmende Teil als Durchgangsteil mit großem Durchmesser ausgebildet ist, entsteht keine maßgebliche Kapillarkraft in diesem Durchgangsteil mit großem Durchmesser, sodass verhindert wird, dass die Flüssigkeit nach oben über den Flüssigkeitshalteraum bewegt (angesaugt) wird. In der vorliegenden Erfindung kann die obere Grenze der im Flüssigkeitshalteteil gehaltenen Flüssigkeit im Wesentlichen durch den die Obergrenzstellung bestimmenden Teil (z. B. Durchgangsloch für die Außenluft und Durchgangsteil mit großem Durchmesser) bestimmt werden, sodass die im Spotstift gehaltene Flüssigkeitsmenge stabilisiert wird.
  • Ist die im Spotstift gehaltene Flüssigkeitsmenge auf zuvor beschriebene Weise stabilisiert, lässt sich die im Flüssigkeitshalteraum zu haltende Flüssigkeitsmenge mit einem Arbeitsgang an eine erforderliche Menge annähern, mit der eine vorbestimmte Anzahl von Tüpfeln erreicht wird. Deshalb können Nachteile verhindert werden, die dann entstehen, wenn die gehaltene Flüssigkeit zu viel ist. Eine zu hohe Tüpfelmenge kann verhindert werden, um Unterschiede der Tüpfelmengen zu vermeiden. Die im Spotstift verbleibende Flüssigkeitsmenge wird verringert. Wenn daher die Art der aufzutüpfelnden Flüssigkeit im Spotstift gewechselt wird, wird die verschwendete Flüssigkeitsmenge verringert, was wirtschaftlich vorteilhaft ist.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Spotstift kann auch die Entstehung eines Luftspalts auf der Tüpfelflächenseite des Flüssigkeitshalteraums verhindert werden, wenn die Flüssigkeit in den Flüssigkeitshalteraum angesaugt und dort gehalten wird, in dem die Tüpfelfläche des Spotstifts in die Flüssigkeit eingetaucht ist. Wenn z. B. der Flüssigkeitshalteraum mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird die Bewegung der Flüssigkeit nach oben durch den die Obergrenzstellung bestimmenden Teil eingeschränkt. Aus diesem Grund wird die Kraft erheblich reduziert, mit der Gase in den Flüssigkeitshalteraum angesaugt werden, wenn der Spotstift aus einem Zustand herausgezogen wird, bei dem die Tüpfelfläche des Spotstifts in die anzusaugende Flüssigkeit eingetaucht ist. Wenn daher der in die Flüssigkeit eingetauchte Spotstift aus der Flüssigkeit herausgezogen wird, besteht die Möglichkeit der Ansaugung von Gasen in den Flüssigkeitshalteraum und die Menge des anzusaugenden Gasen wird dabei maßgeblich reduziert. Bei dem Arbeitsgang der Ansaugung der Flüssigkeit in den Spotstift kann die Entstehung eines Luftspalts auf der Tüpfelflächenseite des Flüssigkeitshalteraums des Spotstifts somit verhindert werden kann.
  • Wenn der Flüssigkeitshalteteil zylindrisch ausgebildet ist, wird es schwieriger, die Flüssigkeit der Außenatmosphäre auszusetzen (der auszusetzende Bereich ist klein), im Vergleich zu Fällen, wo der Flüssigkeitshalteteil z. B. schlitzförmig ausgebildet ist. Deshalb kann eine Verdampfung bzw. Qualitätsveränderung der Flüssigkeit im Spotstift, und die Entstehung von Verschmutzungen verhindert werden. Der die Obergrenzstellung bestimmende Teil wird von dem Durchgangsloch für die Außenluft konfiguriert, das in der peripheren Fläche des Flüssigkeitshalteteils geöffnet ist, oder dem Durchgangsteil mit großem Durchmesser, der oberhalb des Flüssigkeitshalteraums liegt. Daher kann die oben beschriebe Auswirkung mit einer relativ einfachen Konfiguration und dem Flüssigkeitshalteraum (Kapillarbereich) des Flüssigkeitshalteteils erzielt werden. In anderen Worten, die ausbildende Stellung des Durchgangslochs für die Außenluft oder die untere Endstellung des Durchgangsteils mit großem Durchmesser ist entsprechend ausgewählt, um die Menge der im Spotstift zu haltenden Flüssigkeiten zu bestimmen.
  • In dem erfindungsgemäßen Spotstift ist das Durchgangsloch für die Außenluft derart ausgebildet, dass die maximale Breite mit Blick auf die Achsrichtung über dem Innendurchmesser des Flüssigkeitshalteteils ist. Demgemäß kann das Entstehen eines Luftspalts auf der Tüpfelflächenseite des Flüssigkeitshalteraums auf zuverlässigerere Weise verhindert werden, wenn die Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum angesaugt und dort gehalten wird. Der Grund dafür liegt darin, dass die maximale Breitenabmessung des Durchgangsloch für die Außenluft mit Blick auf die Achsrichtung stark gesichert ist. Der fehlende Bereich der Innenfläche des Flüssigkeitshalteteils in der Ausbildungsstellung des Durchgangsloch für die Außenluft kann stärker ausgebildet werden. Dadurch kann die Kapillarkraft, die sich in diesem fehlenden (Durchgangsloch für die Außenluft) Bereich ergibt, auf zuverlässigerere Weise minimal gehalten werden, und die Kraft, mit der die Flüssigkeit sich über das Durchgangsloch für die Außenluft hinaus nach oben bewegt, kann stärker verhindert werden. Wenn daher der Flüssigkeitshalteraum mit Flüssigkeit gefüllt ist, werden bei Herausziehen des Spotstifts, der sich im eingetauchten Zustand in die Flüssigkeit befindet, wohl die Ansaugungsmöglichkeit von Gasen in den Flüssigkeitshalteraum als auch die Menge von Gasen stark reduziert.
  • Dies bedeutet, dass in einem Zustand, in dem der Flüssigkeitshalteraum mit Flüssigkeit gefüllt ist, die nach oben wirkende Kraft, die im Flüssigkeitshalteraum auf die Flüssigkeit ausgeübt wird (Ansaugungskraft), verringert wird, und wenn die Tüpfelfläche des Spotstifts in Kontakt mit der Tüpfelfläche gebracht wird, kann die Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum zuverlässiger mittels der Kapillarkraft aufgetüpfelt werden, die sich zwischen der des Spotstifts und der Tüpfelobjektsfläche ergibt. Dadurch können in dem Zustand, während dem die Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum gefüllt ist (Anfangszustand), Tüpfelfehler der Flüssigkeit (z. B. Tüpfelmenge ist zu wenig, das Tüpfeln selbst ist nicht möglich) bei einer Kontaktierung der Tüpfelfläche mit dem Spotstift und der Oberfläche auf die aufzutüpfeln ist, zuverlässiger verhindert werden.
  • Bei diesem erfindungsgemäßen Spotstift ist der Spotstift mit mehreren Durchgangslöchern für die Außenluft versehen, und diese Durchgangslöcher für die Außenluft umfassen das erste und zweite Durchgangsloch für die Außenluft, die sich gegenüberliegen, indem der Flüssigkeitshalteraum dazwischen gestellt ist. Sogar in diesem Fall kann die Innenfläche des Flüssigkeitshalteteils, die die obere Endestellung des Flüssigkeitshalteraums ausbildet, mehr fehlen. Bei dieser Ausführung kann die Entstehung eines Luftspalts entsprechend verhindert werden. Auch wenn das erste und zweite Durchgangsloch für die Außenluft auf dem Spotstift sich gegenüberliegen, und die Innenfläche des Flüssigkeitshalteteils stark reduziert ist, wird diese Innenfläche in zwei Bereiche geteilt und somit der Flächeninhalt dieser Innenfläche verkleinert. In dem Zustand, in dem die Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum gehalten wird, wird eine nach oben gerichtete Bewegung der Flüssigkeit entlang der Innenfläche erschwert. Somit kann die Bewegung der Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum nach oben entsprechend verhindert werden, nachdem die Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum gehalten wurde, sodass ein Eindringen der Luft von der Seite der Tüpfelfläche aus in den Flüssigkeitshalteraum verhindert wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Spotstift ist das Durchgangsloch für die Außenluft derart in verjüngter Form ausgebildet, dass je mehr es vom Flüssigkeitshalteraum nach Außen verläuft, dessen Durchmesser umso breiter wird. Dementsprechend ist der Teil des nach außen geöffneten Durchgangslochs für die Außenluft mit breiter Öffnung ausgebildet. Die Flüssigkeit kann somit mühelos in den Flüssigkeitshalteraum mittels des Durchgangslochs für die Außenluft eingespeist werden. Die Einspeisung von Flüssigkeiten kann sowohl direkt durch das Durchgangsloch für die Außenluft als auch durch Anschließen eines Schlauchs an das Durchgangsloch für die Außenluft vorgenommen werden. In beiden Fällen ist der geöffnete Bereich der Anschlußöffnung, die die Flüssigkeit oder den Schlauch aufnimmt, breiter ausgebildet. Die Flüssigkeit kann daher in den Halteraum müheloser und zuverlässiger eingeführt werden.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Spotstift ist der Flüssigkeitshalteraum derart verjüngter ausgebildet, dass sein Querschnitt kleiner in Richtung Tüpfelfläche wird und die Kapillarkraft in Richtung Tüpfelfläche umso stärker wird. Die im Flüssigkeitshalteraum gehaltene Flüssigkeit kann zur Seite des Tüpfelflächenendes gezogen werden. Somit kann die Entstehung eines Luftspalts während der Ansaugung auf der Seite der Tüpfelfläche im Flüssigkeitshalteraum verhindert werden. Wenn während des Auftüpfelns der Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum die Flüssigkeit allmählich auf Grund wiederholten Auftüpfelns reduziert wird, kann die Flüssigkeit weiterhin auf der Tüpfelfläche bestehen. Dadurch kann ein zuverlässigereres Auftüpfeln bewirkt werden.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Spotstift ist die Dimension in Achsrichtung in der Innenöffnung des Durchgangslochs für die Außenluft größer als die sich in Achsrichtung kreuzende Dimension. Somit kann eine Bewegung der im Flüssigkeitshalteraum gehaltenen Flüssigkeit über das Durchgangsloch für die Außenluft (Innenöffnung) entsprechend verhindert werden. Besonders, wenn das Unterende in der Innenöffnung des Durchgangslochs für die Außenluft so linienförmig ausgebildet ist, dass es sich in Achsrichtung kreuzt, kann die Bewegung der Flüssigkeit über das Durchgangsloch für die Außenluft (Innenöffnung) noch zuverlässiger verhindert werden, wenn man dies mit dem Unterende in der Innenöffnung vergleicht, die kreisbogenförmig ausgebildet ist.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Spotstift weist der Flüssigkeitshalteraum einen ersten Vorratsraum, der auf der Seite der Tüpfelfläche angeordnet ist, und einen zweiten Vorratsraum auf, dessen Querschnittfläche größer ausgebildet ist, als die des ersten Vorratsteils. Dementsprechend wird die Wandstärke auf der Spitzenseite (der den Flüssigkeitshalteteil des ersten Vorratsraums definierende Teil) im Spotstift mit einem gleichmäßigen Außendurchmesser relativ größer, sodass die mechanische Festigkeit beim Auftüpfeln von Flüssigkeiten im Spitzenteil, auf den eine hohe Belastung ausgeübt wird, ausreichend gesichert wird, und somit das gesamte Volumen des Flüssigkeitshalteraums (die die Flüssigkeiten haltenden Mengen im Flüssigkeitshalteraum) durch den zweiten Vorratsraum zuverlässiger gesichert werden kann. Daher kann die Form und der Durchmesser des Tüpfelns langfristig stabilisiert werden, und eine hohe Anzahl an Auftüpfelungen unter Einsatz der im Flüssigkeitshalteraum gehaltenen Flüssigkeiten wird gewährleistet. Aus diesem Grund kann die Anzahl der Male, die die Flüssigkeit im Spotstift (Flüssigkeitshalteraum) gehalten wird, d.h. die Male, die die Flüssigkeit angesaugt wird, zwecks Verbesserung des Betriebs verringert werden.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Spotstift ist das Dichtungselement oberhalb des Flüssigkeitshalteraums angeordnet. Auch in diesem Fall kann verhindert werden, dass bei einem mit Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitshalteraum sich die Flüssigkeit nach oben vom Flüssigkeitshalteraum bewegt. Somit kann auch die Entstehung eines Luftspalts verhindert werden.
  • Des Weiteren kann die Wandstärke des Flüssigkeitshalteteils so ausgebildet werden, dass sie stärker in Richtung Spitze wird. Dadurch kann die mechanische Festigkeit am Ende der Tüpfelflächenseite des Spotstifts (Flüssigkeitshalteteil) ausreichend gesichert werden, auf den eine hohe Belastung während des Tüpfelns von Flüssigkeit ausgeübt wird. Deshalb wird bei wiederholtem Tüpfeln bei dem erfindungsgemäßen Spotstift eine Änderung der Form am Ende des Spotstifts erschwert, sodass die Gestalt und der Durchmesser des Tüpfelns über einen langen Zeitraum hinweg unverändert bleibt.
  • Ein Bereich im Flüssigkeitshalteteil ist vorgesehen, der eine Lichtdurchlässigkeit aufweist. Somit kann die Höhe bzw. Lage (Menge) von Flüssigkeiten, die im Flüssigkeitshalteraum gehalten sind, optisch festgestellt werden (z. B. Sichterkennung). Dies erleichtert die Arbeitsgangkontrolle, Qualitätskontrolle bei der Ansaugung bzw. dem Auftüpfeln erleichtern. Der lichtdurchlässige Bereich besteht aus Zirkonium-Keramik und seine Wandstärke liegt zwischen 0,03–0,5 mm. Dementsprechend können die Höhe bzw. Lage der Flüssigkeiten (Menge), die im Flüssigkeitshalteraum gehalten sind, ausreichend überprüft werden. Des Weiteren kann sowohl die mechanische Festigkeit als auch die elastische Verformbarkeit des Spotstifts selbst ausreichend gesichert werden. Wenn der gesamte Spotstift aus Zirkonium-Keramik besteht, können sowohl die mechanische Festigkeit als auch die elastische Verformbarkeit des gesamten Spotstiftes ausreichend gesichert werden, sodass er auch bei hoher Belastung, die bei wiederholendem Tüpfeln entsteht, eine ausreichende Dauerfestigkeit hat. Deshalb können über langen Zeitraum hinweg Beschädigungen an Spotstift selbst verhindert und somit die Formänderung des Spitzenabschnitts des Spotstifts verhindert werden, sodass eine stabile Tüpfelform bzw. Tüpfeldurchmesser über längeren Zeitraum beibehalten werden kann.
  • Ein oder mehrere Vorsprünge, der/die die Spitzenöffnung des Flüssigkeitshalteraums an der Tüpfelfläche des Flüssigkeitshalteteils umgibt/umgeben, wurden auf der Tüpfelfläche des Flüssigkeithalteteils ausgebildet. Somit kann die Tüpfelfläche des Spotstifts zuverlässiger in Kontakt mit der Tüpfelfläche gebracht werden. Wenn die Flüssigkeit mit der Tüpfelfläche in Kontakt gebracht wird, wird die Flüssigkeit entlang des Vorsprungs durch Oberflächenspannung der Flüssigkeit zum Durchdringen gebracht. Wenn infolgedessen die Tüpfelfläche des Spotstifts (Flüssigkeitshalteteil) in Kontakt mit der Tüpfelfläche gebracht wird, kann die Flüssigkeit zuverlässiger mit der Tüpfelfläche in Kontakt gebracht werden. Somit kann die Entstehung von Tüpfelfehlern auf noch auf zuverlässigerere Weise verhindert werden.
  • Die Tüpfelfläche mit einer ringförmigen Ausbildung des Vorsprungs kann die Flüssigkeit, die im Flüssigkeitshalteraum darunter gehalten ist, auf noch auf zuverlässigere Weise positionieren im Vergleich mit einer Tüpfelfläche, die nicht mit einem Vorsprung ausgebildet ist. Wenn die Tüpfelfläche des Flüssigkeitshalteteils in Kontakt mit der Tüpfelfläche gebracht wird, kann der Kontakt der Flüssigkeit mit der Tüpfelfläche leichter hergestellt werden. Die Spitzenöffnung ist außerdem mit mehreren Vorsprüngen umschlossen. Die Flüssigkeit kann sich bei einem Kontakt mit der Tüpfelfläche zwischen den benachbarten Vorsprüngen leichter ausbreiten, sodass das Tüpfeln der Flüssigkeit auf noch auf zuverlässigere Weise durchgeführt werden kann.
  • Wenn eine zylindrische Gestalt als Form des röhrenförmigen Teils verwendet wird, wird die Bearbeitung des Spotstifts erleichtert, was bezüglich der Produktivität vorteilhaft ist. Wenn als Form des zylindrischen Teils eine rechteckig-zylindrische Gestalt verwendet wird, wird der Querschnitt des Flüssigkeitshalteraums rechteckig, sodass auf Grund einer zusätzlichen Kapillarkraft im Eckteil der Kapillareffekt noch geeigneter erhalten werden kann. Wenn als Form des zylindrischen Teils eine oval-zylindrische Gestalt aufgenommen wird, wird die Bearbeitung des Spotstifts im Vergleich zur rechteckig-zylindrischen Ausführung noch leichter und ist im Vergleich zur zylindrischen Ausführung in Bezug auf Erhaltung der Kapillareffekts vorteilhafter.
  • Die erfindungsgemäße Spotvorrichtung kann andererseits die oben beschriebenen Effekte des erfindungsgemäßen Spotstifts genießen, da sie mit den oben beschriebenen Spotstiften versehen ist. Die erfindungsgemäße Spotvorrichtung kann nämlich die im Spotstift gehaltenen Flüssigkeitsmengen stabilisieren, die Entstehung eines Luftspalts verhindern und somit auch die Entstehung von Tüpfelfehlern verhindern.
  • Wenn die Spotvorrichtung mit einem Flüssigkeitszufuhrmechanismus ausgerüstet wird, um beispielsweise Probenlösungen, Reagenzien oder Reinigungsflüssigkeiten zuzuführen, können die Zuführung von Flüssigkeiten in den Flüssigkeitshalteraum des Spotstifts, das Wechseln der gehaltenen Flüssigkeiten, das Abfließen und die Reinigung der Spotstifte leichter vorgenommen werden.
  • Das erfindungsgemäße Tüpfelverfahren wird unter Einsatz des weiter oben beschriebenen Spotstifts ausgeführt. Die im Spotstift gehaltenen Flüssigkeitsmengen werden stabilisiert. Dies verhindert die Entstehung eines Luftspalts und von Tüpfelfehlern und Streuungen von Tüpfelmengen.
  • In dem Arbeitsgang, bei dem die verbleibende Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum des Spotstifts abgelassen wird, kann die im Flüssigkeitshalteraum gehaltene Flüssigkeitsmenge etwas größer als die für die festgelegte Tüpfelanzahl erforderliche Menge sein. Dadurch wird die im Spotstift verbleibende Flüssigkeitsmenge verringert, wodurch die ansonsten verschwendete Flüssigkeitsmenge verringert wird, was wirtschaftlich vorteilhafter ist.
  • Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren einer Einheit für biochemische Analysen setzt den Spotstift dieser Erfindung ein. Demgemäß können unterschiedliche Tüpfelmengen der auf das Substrat aufgetüpfelten Reagenzien vermieden werden. Die Menge der auf dem Substrat fixierten Reagenzien kann daher festgelegt werden. Deshalb gibt es weniger unterschiedliche Reagenzmengen in der Einheit für biochemische Analysen, die durch erfindungsgemäße Herstellungsverfahren gefertigt wurde, und eine hohe Messungsgenauigkeit.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Spotvorrichtung, die die erfindungsgemäße erste Ausführungsform erläutern soll.
  • 2 ist eine perspektivische Gesamtansicht, die das Beispiel einer Einheit für biochemische Analysen erläutert, das in der Spotvorrichtung, wie in 1 dargestellt, herzustellen ist.
  • 3 ist eine Schnittzeichung entlang der III-III-Linie von 2.
  • 4 ist eine Schnittzeichung um den Kopfbereich der in 1 dargestellten Spotvorrichtung.
  • 5 stellt eine Schnittzeichung des Spotstifts dar.
  • 6A ist eine Ansicht des Spotstiftes von unten gesehen, und 6B zeigt eine Schnittansicht des Spitzenteils des Spotstifts.
  • 7 ist eine Schnittansicht entlang der VII-VII-Linie in 5.
  • 8A bis 8C stellen Schnittansichten zur Erläuterung eines Flüssigkeitszufuhrmechanismus der Spotvorrichtung dar.
  • 9A bis 9B stellen Schnittansichten zur Erläuterung der Einspeisung einer Flüssigkeit in den Spotstift dar.
  • 10A bis 10C stellen Schnittansichten zur Erläuterung eines Tüpfelvorgangs mittels eines Spotstifts dar.
  • 11A bis 11C stellen 7 entsprechende Schnittansichten dar, in weitere Beispiele des Durchgangslochs für die Außenluft zeigen.
  • 12A bis 12D stellen Vorderansichten eines wichtigen Teils des Spotstifts zur Erläuterung eines weiteren Beispiels des Durchgangslochs dar sowie auch eine 7 entsprechende Schnittansicht.
  • 13 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung der erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform, die 5 des Spotstifts entspricht.
  • 14 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung der erfindungsgemäßen dritten Ausführungsform, die 5 des Spotstifts entspricht.
  • 15 eine Schnittansicht zur Erläuterung der erfindungsgemäßen vierten Ausführungsform, die 5 des Spotstifts entspricht.
  • 16A stellt eine Schnittansicht zur Erläuterung der erfindungsgemäßen fünften Ausführungsform dar, die der 5 des Spotstifts entspricht, und 16B stellt eine Schnittansicht zur Erläuterung der erfindungsgemäßen sechsten Ausführungsform dar, die der 5 des Spotstifts entspricht.
  • 17A stellt eine Schnittansicht des Spotstifts zur Erläuterung der erfindungsgemäßen siebten Ausführungsform dar, die der 5 entspricht, und 17B stellt eine Schnittansicht dar, bei der die Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum gehalten wird.
  • 18 ein Diagramm, das unterschiedliche Anzahlen von Auftüpfelungen zeigt, die durch eine einmalige Ansaugung vorgenommen werden können, und 18B zeigt die Ergebnisse eines Vergleichbeispiels mit einer unterschiedlichen Anzahl der Auftüpfelungen an, die durch ein einmaliges Ansaugen vorgenommen werden können.
  • 19 ist eine Schnittansicht, die das Beispiel eines ähnlichen Spotstifts zeigt.
    • 1
    Spotvorrichtung
    11
    Biochip (Einheit für biochemische Analysen)
    12
    Substrat (des Biochips)
    2, 2A, 2B, 2C, 2', 2A', 2B'
    Spotstift
    21
    Flüssigkeitshalteteil
    23
    Durchgangsloch
    23C
    Durchgangsteil mit großem Durchmesser (der die Obergrenzstellung bestimmende Teil)
    24, 24A, 24B
    Durchgangsloch für die Außenluft (der die Obergrenzstellung bestimmende Teil)
    26
    ringförmiger Vorsprung (Vorsprung)
    26A
    Vorsprung
    27
    Flüssigkeitshalteraum
    27A
    erster Vorratsraum
    27B
    zweiter Vorratsraum
    29, 29A', 29B'
    Dichtungselement
    4
    Flüssigkeitszufuhrmechanismus
    50
    Z-Achsenantriebsmechanismus (Verschiebungsmechanismus)
    53
    Steuereinheit
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen von der ersten bis zur siebten Ausführungsformen erläutert werden.
  • Als Erstes wird die erfindungsgemäße erste Ausführungsform an Hand von 1 bis 10 beschrieben:
    Die in 1 dargestellte Spotvorrichtung 1 dient dazu, auf einen Bereich auf Objekt 10 zu aufzutüpfeln (10A–1C), und wird zur Herstellung einer Einheit für biochemische Analysen verwendet. Die Einheit für biochemische Analysen, die zum Herstellungsgegenstand der Spotvorrichtung 1 wird, kann z. B. ein Biochip 11 sein, der beispielsweise in 2 und 3 dargestellt ist.
  • Der dargestellte Biochip 11 erregt eine fluoreszierende Substanz, die eine komplementäre Strang-DNA einer Sonden-DNA markiert und deren erregtes Licht und somit eine Ziel-DNA detektiert. Der Biochip 11 ist so ausgebildet, dass mehrere Proben-Fixierungsmembranen 13 auf dem Substrat 12 vorgesehen sind. In dem dargestellten Beispiel weist das Substrat 12 eine Lichtreflexionsmembran 12B auf einem durchlässigen Substrat 12A wie Glas oder dergleichen auf. Das Lichtreflexionsmembran 12B dient dazu, ein Fluoreszenzlicht zu reflektieren, das von dem komplementären Strang-DNA ausgestrahlt wird, und das mit dem Proben-Fixierungsmembran 13 verbunden ist, wobei das zuvor genannte Lichtreflexionsmembran ist als ein Metallfilm ausgebildet, dessen Hauptbestandteil zumindest Titan (Ti), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Gold (Au), Silber (Ag), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Aluminium (Al), Nickel-Chrom, (Ni-Cr)-Legierung und Eisen-Chrom-Nickel (Fe-Cr-Ni) Legierung ist. Mehrere Proben-Fixierungsmembrane 13 enthalten Sonden-DNA, deren Rasensequenzen bekannt und matrixartig angeordnet sind.
  • Die in 1 dargestellte Spotvorrichtung 1 ist mit mehreren Spotstiften 2 (6 in der Zeichnung), einem Kopf 3, Flüssigkeitszufuhrmechanismus 4, Z-Achsenantriebsmechanismus 50, XY-Achsenantriebsmechanismus 51, Stufe 52, Steuereinheit 53, Tüpfelflüssigkeitshalteteil 54, und Reinigungsteil 55 versehen.
  • Wie in 4 und 5 dargestellt, dient jeder der Spotstifte 2 dazu, die Flüssigkeit Q (siehe 4) wie beispielsweise aufzutüpfelnde Reagenzien, im Inneren halten zu lassen, wobei er Anhaltsteil 20 und Flüssigkeitshalteteil 21 aufweist.
  • Der Anhaltsteil 20 ist ein Teil, der bei Abstützung des Spotstifts 2 auf Kopf 3 verwendet wird, und dessen Außenabmessung größer ist als die der anderen ist.
  • Der Flüssigkeitshalteteil 21 dient dazu, die Kapillarkraft wirken zu lassen, und um Flüssigkeit Q anzusaugen und zu halten (siehe 9A), wobei er in einer zylindrischen, eine gleichmäßige Außendurchmesserabmessung aufweisenden Form ausgebildet ist. Dieser Flüssigkeitshalteteil 21 besitzt eine Tüpfelfläche 22, ein Durchgangsloch 23 und Durchgangsloch für die Außenluft 24.
  • Die Tüpfelfläche 22 stellt einen Bereich dar, der sich bei dem Auftüpfeln von Flüssigkeit Q auf den bezweckten Bereich von Tüpfelobjekt 10 mit dem bezweckten Bereich in Verbindung bringen lässt und somit einen Bereich darstellt, in dem die Form und der Spotdurchmesser von Flüssigkeit Q bestimmt werden, die durch Kapillarkraft aufgetüpfelt ist, die zwischen dem bezweckten Objekt 10 wirkt (siehe 10A–10C). Diese Tüpfelfläche 22 ist ringförmig ausgebildet und ihr Außendurchmesser D1 ist z. B. auf einen Bereich von 0,1 mm–5 mm eingestellt. Die Form der Tüpfelfläche 22 ist selbstverständlich nicht auf ringförmig beschränkt, sondern es können auch andere Formen vorgesehen werden.
  • Wie in 6A und 6B dargestellt, ist an Tüpfelfläche 22 ein ringförmiger Vorsprung 26 vorgesehen, der die untere Öffnung 25 des Durchgangslochs 23 umgibt. Dieser ringförmige Vorsprung 26 dient dazu, die Flüssigkeit Q, die an der Spitze und dem Flüssigkeitshalteteil 21 des Spotstifts 2 gehalten ist, an das Tüpfelobjekt 10 (siehe 1 und 10) sicher in Verbindung treten zu lassen, wobei seine Höhe etwa im Bereich von 0,05–0,5 mm liegen soll.
  • Wenn ein solcher ringförmiger Vorsprung 26 vorgesehen ist, dringt die Flüssigkeit Q bei der Kontaktierung des Tüpfelobjektes 10 mit Flüssigkeit Q, die im Flüssigkeitshalteteil 21 gehalten ist, entlang des ringförmigen Vorsprungs 26 mittels der Oberflächenspannung der Flüssigkeit Q ein. Wenn also die Tüpfelfläche 22 des Flüssigkeitshalteteils 21 mit dem Tüpfelobjekt 10 in Kontakt gebracht wird, kann die Flüssigkeit Q auf zuverlässige Weise in Kontakt mit dem Tüpfelobjekt 10 gebracht werden. Auf diese Weise kann die Entstehung von Tüpfelfehlern auf zuverlässigerere Weise verhindert werden.
  • Außerdem kann der ringförmige Vorsprung 26 vereinigt mit Spotstift 2 ausgebildet werden. Für den ringförmigen Vorsprung 26, der als ein sich von Spotstift 2 unterscheidendes Bauteil ausgebildet ist, kann eine Verbindung mit Tüpfelfläche 22 vorgesehen werden. Jedoch ist der ringförmige Vorsprung 26 vorteilhaft so angeordnet, dass er aus einem Werkstoff ausgeführt ist, der bei Kontakt mit dem Tüpfelobjekt 10 eine angemessene elastische Verformung aufweist. Anstelle des ringförmigen Vorsprungs 26, wie es in 6C dargestellt, kann die untere Öffnung 25 auch mit mehreren nicht-ringförmigen Vorsprüngen 26A umgeben sein. Wenn also die untere Öffnung 25 auf zuvor beschriebene Weise mit mehreren Vorsprüngen 26A umgeben ist, dehnt sich die Flüssigkeit Q zwischen den benachbarten Vorsprüngen 26A leichter aus, sodass die Flüssigkeit Q auf zuverlässigere Weise aufgetüpfelt werden kann.
  • Wie in 5 und 6A dargestellt, dient das Durchgangsloch 23 dazu, das Durchgangsloch für die Außenluft 24 und damit auch den Flüssigkeitshalteraum 27 zu bestimmen, wobei es einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und sich somit dessen Querschnitt nach Tüpfelfläche 22 hin verjüngt. Der Innendurchmesser des Durchgangslochs 23 ist so im Bereich von z. B. 0,01 mm–1 mm eingestellt, dass sich die Kapillarwirkung entfalten werden kann. Außerdem ist der Verjüngungsmaßstab des Durchgangslochs 23 (= (D2 – D3)/L) vorteilhaft im Bereich von 0,001 bis 0,5 eingestellt. Dabei ist mit D2 der Durchmesser der oberen Öffnung 28 des Durchgangslochs 23, mit D3 der Durchmesser der unteren Öffnung 25 des Durchgangslochs 23 und mit L die Länge des Durchgangslochs 23 bezeichnet. Wenn eine kreisförmige Form als Querschnittsform des Durchgangslochs 23 verwendet wird, wird ein die Bearbeitung erleichternder Effekt bewirkt.
  • Die Querschnittsform des Durchgangslochs 23 ist selbstverständlich nicht auf nur kreisförmige Formen beschränkt, sondern sie kann auch elliptisch, halbkreisförmig, dreieckig, viereckig, polygonal, sternförmig sein. Wenn als Querschnittsform des Durchgangslochs 23 eine halbkreisförmige, dreieckige, viereckige, polygonale oder sternförmige Form verwendet wird, kann die Kapillarkraft auf Grund einer Hinzufügung der Kapillareffekte am Eckteil auf angemessenere Weise erhalten werden. Wenn als Querschnittsform des Durchgangslochs 23 eine elliptische Form verwendet wird, ist die Bearbeitung im Vergleich zu einer den Eckteil aufweisenden Form müheloser und zur Erzielung des Kapillareffektes vorteilhafter im Vergleich zu einer kreisförmigen Form.
  • Wenn das Durchgangsloch 23 so in verjüngter Form angeordnet ist, das je mehr es in Richtung Tüpfelfläche 22 verläuft, umso kleiner sein Durchmesser wird, kommt es dazu, dass die Kapillarkraft umso stärker wird, je mehr es in Richtung der Seite der unteren Öffnung 25 im Durchgangsloch 23 verläuft. Deshalb wird die Flüssigkeit Q, die im Durchgangsloch 23 (Flüssigkeitshalteraum 27) gehalten ist, in Richtung der Seite der unteren Öffnung 25 des Durchgangslochs 23 gezogen. Somit kann bei einer Ansauggang der Flüssigkeit Q (siehe 9A) die Entstehung eines Luftspalts in der Nähe der unteren Öffnung 25 verhindert werden, und während des Auftüpfelns (siehe 10A–10C) bei vorhandener Flüssigkeit Q im Flüssigkeitshalteraum 27, die allmählich wegen wiederholtem Auftüpfeln weniger wird, kann die Flüssigkeit Q auf der Seite der unteren Öffnung 25 (auf der Spitzenseite) des Durchgangslochs 23 weiterhin vorhanden sein, sodass das Auftüpfeln auf zuverlässigere Weise durchgeführt werden kann.
  • Wenn der Flüssigkeitshalteteil 21 als eine zylindrische Form ausgebildet ist, die einen gleichmäßigen Außendurchmesser besitzt, ist die Bearbeitung des Spotstifs relativ leichter und im Hinblick auf die Produktivität auch vorteilhafter. Der Flüssigkeitshalteteil 21 ist mit einer zylindrischen Form ausgebildet, die einen gleichmäßigen Außendurchmesser besitzt und das Durchgangsloch 23 ist derart in verjüngter Form ausgebildet, dass sein Durchmesser sich nach Tüpfelfläche 22 hin verkleinert. Somit wird die Wandstärke des Flüssigkeitshalteteils 21 umso größer wird, desto mehr verläuft sie in Richtung Tüpfelfläche 22 verläuft. Dementsprechend kann die mechanische Festigkeit des Spitzenteils des Flüssigkeitshalteteils 21, auf die eine hohe Belastung beim Auftüpfeln der Flüssigkeit Q auf Tüpfelobjekt 10 ausgeübt wird, ausreichend gesichert werden, sodass die Verformung der Spitzenform des Spotstifts auch bei wiederholtem Tüpfeln erschwert wird; somit bleiben die Tüpfelform und der Tüpfeldurchmesser über lange Zeiträume hinweg unverändert.
  • Wie in 4, 5 und 7 dargestellt, dient das Durchgangsloch für die Außenluft 24 dazu, Gase im Inneren des Flüssigkeitshalteraums 27 abzustoßen und es agiert auch als der die Obergrenzstellung bestimmende Teil der Flüssigkeitshalteraum 27 gehaltenen Flüssigkeit Q. Das Durchgangsloch für die Außenluft 24 ist als Durchgangsloch ausgebildet, das in Halbmesserrichtung des Flüssigkeitshalteteils 21 durchdrungen wird, mit dem Flüssigkeitshalteraum 27 in Verbindung steht, und auf der Umfangsfläche des Flüssigkeitshalteteils 21 nach außen hin geöffnet ist. Das Durchgangsloch für die Außenluft 24 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, der in verjüngter Form umso größer ausgebildet, desto mehr es nach Außen verläuft. Dabei ist die Abmessung D4, des Teils, der im Flüssigkeitshalteteil 21 geöffnet ist beispielsweise zwischen 1–10 mm eingestellt. Der Abschnitt des Durchgangslochs für die Außenluft 24, der die kleinste Breitenabmessung mit Blick auf die Achsrichtung hat, ist gleich dem Innendurchmesser D5 des Flüssigkeitshalteraums 27.
  • Da das Durchgangsloch für die Außenluft 24 bei Spotstift 2 das Gas in das Innere des Flüssigkeitshalteraums 27 abgibt, wird die Kapillarwirkung im Flüssigkeitshalteraum 27 durch das Durchgangsloch für die Außenluft 24 begrenzt, sodass die Flüssigkeit Q bis zu unterem Ende des Durchgangsloch für die Außenluft 24 aufgesaugt werden kann. D.h. das Durchgangsloch 23 agiert als Flüssigkeitshalteraum 27, in dem der Raum zwischen der unteren Öffnung 25 des Durchgangslochs 23 und dem unteren Ende des Durchgangslochs für die Außenluft 24 die Flüssigkeit Q gehalten werden kann. Im Vergleich zu Spotstift 2, der das Gas in das Durchgangsloch 23 von der oberen Öffnung 28 des Durchgangslochs 23 abgibt, wird die Ansaugmenge des Spotstifts beim Aufsaugen der Flüssigkeit Q (siehe 9A) stabilisiert. Der Teil des Durchgangslochs für die Außenluft 24 mit der kleinsten Breitenabmessung bei Betrachtung in Achsrichtung ist gleich dem Innendurchmesser D5 des Flüssigkeitshalteraums 27. Daher fehlt die Innenoberfläche des Durchgangslochs 23 bei der Ausbildungsposition des Durchgangslochs für die Außenluft 24. Die Kapillarkraft, die sich in diesem fehlenden Bereich (Durchgangsloch für die Außenluft 24) ergibt, kann dementsprechend besser verringert werden, sodass die Kraft, die die Flüssigkeit Q über das Durchgangsloch für die Außenluft 24 hinaus nach oben bewegen lässt, entsprechend angemessener unterdrückt werden kann. Dementsprechend kann die Bewegung der Flüssigkeit Q am unteren Ende des Durchgangslochs für die Außenluft 24 entsprechend gestoppt werden.
  • Wenn die Bewegung der Flüssigkeit Q am unteren Ende des Durchgangslochs für die Außenluft 24 entsprechend gestoppt werden kann, kann die Bewegung von Gasen nach oben in den mit Flüssigkeit Q gefüllten Flüssigkeitshalteraum 27, d.h. die Entstehung einer nach oben in den Flüssigkeitshalteraum 27 wirkenden Kapillarkraft verhindert werden, sodass sowohl die Entstehung eines Luftspalts als auch unterschiedliche Tüpfelmengen verhindert werden können.
  • Deshalb kann bei Spotstift 2 die Menge der im Flüssigkeitshalteraum 27 gehaltenen Flüssigkeit Q durch Bestimmung der Obergrenzstellung der Flüssigkeit Q mit Durchgangsloch für die Außenluft 24 festgelegt werden. Ist die im Spotstift 2 gehaltene Flüssigkeitsmenge auf zuvor beschriebene Weise festgelegt, lässt sich die durch einen Arbeitsgang im Flüssigkeitshalteraum 27 zu haltende Flüssigkeitsmenge an diejenige Menge annähern, mit der eine vorbestimmte, erforderliche Anzahl von Tüpfeln erreicht wird. Deshalb können Nachteile verhindert werden, die dann entstehen, wenn die gehaltene Flüssigkeit mehr als erforderlich ist. Wenn die zu tüpfelnde Flüssigkeitsart Q in Spotstift 2 gewechselt wird, wird die in Spotstift 2 verbleibende Flüssigkeit Q verringert. Dadurch entstehen weniger verschwendete Flüssigkeitsmengen Q, was in wirtschaftlicher Hinsicht von Vorteil ist.
  • Dieser Spotstift 2 kann durch Ausformung in die bezweckte Form unter Einsatz eines keramischen Werkstoffs zur Sinterung ausgebildet werden. Als keramische Werkstoffe, die in der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, können zum Beispiel Zirkonoxid–Keramik und Aluminiumoxidkeramik genannt werden; jedoch wird im Hinblick auf Festigkeit bzw. elastische Verformbarkeit vorzugsweise Zirkonoxid–Keramik verwendet. Spotstift 2 kann selbstverständlich aus anderen Werkstoffen als Keramik, z. B. aus Edelstahl oder Glas ausgebildet werden.
  • Außerdem kann Spotstift 2 als lichtdurchlässiger Spotstift ausgebildet werden. Der lichtdurchlässige Spotstift 2 kann z. B. unter Verwendung von Zirkonoxid–Keramik durch Einstellung der Wandstärke des Spotstifts 2 auf 0,03–0,5 mm oder unter Verwendung eines Glaswerkstoffs ausgebildet werden. Hierbei ist unter dem Begriff "Lichtdurchlässigkeit" für den lichtdurchlässigen Bereich in Flüssigkeitshalteteil 21 eine Eigenschaft zu verstehen, mit der das Vorhandensein der Flüssigkeit Q (Mengen) im Flüssigkeitshalteteil 21 durch sichtbares Durchlassvermögen von mindestens 3% existiert. Wenn Spotstift 2 mit einer Lichtdurchlässigkeit wie weiter oben beschrieben ausgeführt ist, kann die Höhe bzw. Lage (Menge) der Flüssigkeit Q, die in Flüssigkeitshalteraum 27 gehalten ist, einer Sichtkontrolle unterzogen werden. Dadurch werden eine Bearbeitungs- und Qualitätskontrolle während der Ansauggang bzw. des Tüpfelns ermöglicht werden.
  • Der die Lichtdurchlässigkeit aufweisende aus Zirkoxid–Keramik ausgeformte Teil und dessen Wandstärke sind auf ca. 0,03–0,5 mm eingestellt. Demgemäß kann die Höhe bzw. Lage (Menge) der im Flüssigkeitshalteraum 27 gehaltenen Flüssigkeit Q, ausreichend einer Sichtprüfung unterzogen werden, und die mechanische Festigkeit und elastische Verformbarkeit des Spotstifts 2 selbst kann ausreichend gesichert werden. Wenn der gesamte Spotstift 2 aus Zirkoxid–Keramik ausgeformt ist, kann die mechanische Festigkeit und die elastische Verformbarkeit des Spotstifts 2 im Ganzen ausreichend gesichert werden. Spotstift 2 verfügt über eine ausreichende Strapazierfähigkeit bei hoher Belastung auf Grund von wiederholtem Tüpfeln. Daher kann eine Entstehung von Beschädigungen im Spotstift 2 selbst samt Formänderungen des Spitzenteils des Spotstifts 2 über einen langen Zeitraum hinweg verhindert werden. Dadurch bleiben die aufgetüpfelte Form und der Tüpfeldurchmesser langfristig unverändert.
  • Wie in 4 dargestellt, dient der Kopf 3 dazu, mehrere Spotstifte 2 zu halten, wobei er so ausgeführt ist, dass ein Paar von Abstandshaltern 32, 33 zwischen ein Platten-Paar 30, 31 gelegt wird, um die Distanz zwischen dem Platten-Paar 30, 31 zu definieren. An Platte 30 ist weiterhin ein Block 34 befestigt, der sich dem Kopf 3 an dem Z-Achsenantriebsmechanismus 50 anschließt. An jeder Platte 30, 31 sind mehrere Durchgangslöcher 35, 36 ausgebildet, in die der Flüssigkeitshalteteil 21 eingelegt ist. Bei dieser Ausführung von Kopf 3 ist Anhaltsteil 20 des Spotstifts 2 am Randbereich des Durchgangslochs 23 in der Platte 30 eingerastet, und Spotstift 2 wird so gehalten, dass er durch beide Durchgangslöcher 35, 36 geführt wird. Jeder Spotstift 2 wird nämlich so gehalten, dass er in Richtung Z gegen Kopf 3 relativ bewegbar ist.
  • Wie in 8 dargestellt, dient der Flüssigkeitszufuhrmechanismus 4 dazu, dem Flüssigkeitshalteraum 27 in Spotstift 2 die Flüssigkeit Q, wie beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit und dergleichen zuzuführen, und ist mit dem XY-Achsenantriebsmechanismus 51 einteilig ausgebildet. Dieser Flüssigkeitszufuhrmechanismus 4 ist mit Reinigungsgefäß 40, Schlauch 41, und Schaltventil 42 versehen.
  • In das Reinigungsgefäß 40 wird Reinigungsflüssigkeit W, z. B. Alkohol bzw. demineralisiertes Wasser gefüllt, die dem Spotstift 2 zugeführt wird.
  • Der Schlauch 41 bildet einen Kanal aus, durch den die im Reinigungsgefäß 40 aufgenommene Reinigungsflüssigkeit W dem Spotstift 2 zugeführt wird, und der mit dem Reinigungsgefäß 40 verbunden ist, und der an das Durchgangsloch für die Außenluft 24 des Spotstifts 2 angeschlossen ist. Das Innere des Reinigungsgefässes 40 kann nämlich über den Schlauch 41 mit dem Flüssigkeitshalteraum 27 des Spotstifts 2 so in Verbindung gebracht werden.
  • Das Schaltventil 42 wählt den Zustand, mit dem das Innere des Reinigungsgefäßes 40 mit dem Inneren des Flüssigkeitshalteraums 27 in Verbindung steht oder nicht; d. h. ein Zustand wird ausgewählt, in dem die im Reinigungsgefäß 40 aufgenommene Reinigungsflüssigkeit W zum Flüssigkeitshalteraum 27 zugeführt werden kann, oder einen Zustand, in dem sie nicht zugeführt werden kann. Dieses Schaltventil 42 ist in der Mitte des Schlauchs 41 vorgesehen.
  • Der Schlauch 41 des Flüssigkeitszufuhrmechanismus 4 ist mit dem Durchgangsloch für die Außenluft 24 des Spotstifts 2 verbunden, und das Schaltventil 42 befindet sich in geöffnetem Zustand. Somit kann die Reinigungsflüssigkeit W im Reinigungsgefäß 40 über den Schlauch 41 dem Flüssigkeitshalteraum 27 zugeführt werden.
  • Der in 1 dargestellte Z-Achsenantriebsmechanismus 50 dient dazu, den Kopf 3 und ferner mehrere im Kopf 3 gehaltenen Spotstifte 2 in Richtung Z (in Achsrichtung der Spotstifte 2) zu bewegen, und ist an den Kopf 3 über Block 34 (siehe 4) angeschlossen. Dieser Z-Achsenantriebsmechanismus 50 kann mit bekannten Mechanismen ausgeführt werden.
  • Der XY-Achsenantriebsmechanismus 51 dient dazu, den Kopf 3 und ferner mehrere im Kopf 3 gehaltenen Spotstifte 2 in Richtung XY zu bewegen, und ist an den Z-Achsenantriebsmechanismus 50 angeschlossen. Dieser XY-Achsenantriebsmechanismus 51 kann auch mit bekannten Mechanismen ausgeführt werden.
  • Stufe 52 dient dazu, mehrere Tüpfelobjekte 10, auf die das Reagenz aufgetüpfelt wird, aufzusetzen, und ist in Richtung XY bewegbar ausgeführt. Die Stufe 52 braucht allerdings nicht unbedingt in Richtung XY bewegt zu werden.
  • Steuereinheit 53 dient zur Steuerung des Ein- bzw. Ausschaltens des Schaltventils 42 des Flüssigkeitszufuhrmechanismus 4, und somit zur Steuerung von Z-Achsenantriebsmechanismus 50, XY-Achsenantriebsmechanismus 51 und Stufe 52. Diese Steuereinheit 53 ist so ausgebildet, dass sie eine Schaltung mit z. B. CPU, ROM und RAM umfasst.
  • Tüpfelflüssigkeitshalteteil 54 dient dazu, die Flüssigkeit Q auf Tüpfelobjekt 10 zu halten, und weist, wie in 1 und 9A dargestellt, mehrere Tüpfelflüssigkeitshaltegefäße 54A auf, die mehreren Spotstiften 2 entsprechen. Die in jedem Tüpfelflüssigkeitshaltegefäß 54A gehaltene Flüssigkeit Q stellt ein Reagenz dar, das Sonden–DNA und Lösungsmittel enthält. Sonden–DNA ist eine Substanz, die spezifisch an die Zielsubstanz gebunden werden kann. Als Zielsubstanz kommen z. B. aus dem lebendigen Körper stammende Hormone, Tumormarker, Enzyme, Antikörper, Antigen, Abzyme, andere Proteine, Nucleinsäure, cDNA, DNA, mRNA und dergleichen in Frage. Sie werden dem lebendigen Körper entnommen, isoliert, einer chemischen Behandlung und chemischen Änderungen unterzogen. Es bestehen keine besonderen Einschränkungen in Bezug auf das Lösungsmittel, solange es keine nachteilige Wirkung auf die Sonden–DNA ausübt. Beispielsweise können demineralisiertes Wasser oder Dimethylsulfoxid verwendet werden.
  • Die Flüssigkeit Q, die in Tüpfelflüssigkeitshalteteil 54 gehalten werden soll, kann selbstverständlich je nach dem beabsichtigten Zweck verschiedenartig verändert werden. Ein Reagenz, das eine andere Sonde als DNA enthält, kann gehalten werden. Wenn die Spotvorrichtung 1 dazu vergewendet wird, die anderere Flüssigkeit als Reagenz aufzutüpfeln, kann eine Kartusche verwendet werden, die ein Flüssigkeitshaltegefäß aufweist, in dem die dementsprechende Flüssigkeit gehalten wird.
  • In Reinigungsteil 55 wird eine Reinigungsflüssigkeit gehalten, die zur Reinigung der Spotstifte 2 dient. In diesem Reinigungsteil 55 wird eine Reinigungsflüssigkeit gehalten, die das Anhaften von Reagenzien an Spotstift 2, insbesondere an der Innenfläche des Durchgangslochs 23 verhindert. Als Reinigungsflüssigkeit wird demineralisiertes Wasser, Pufferlösung oder Alkohol verwendet. Der Reinigungsteil 55 kann auch so ausgebildet werden, um Ultraschall zur Verfügung zu stellen, aber Spotstift 2 kann auch ultraschallgereinigt werden. Um die Spotstifte 2 nach der Reinigung schneller trocknen zu lassen, kann auch ein Gebläse bzw. ein Heißluftapparat verwendet werden.
  • Im folgenden wird der Tüpfelbetrieb (Ausformungsbetätigung von Proben-Fixierungsmembran 14 in Biochip 11) der Flüssigkeit Q (Reagenz) auf das Tüpfelobjekt 10 unter Verwendung der Spotvorrichtung 1 und der Reinigungsbetrieb von Spotstift 2 erläutert.
  • Die Tüpfelfunktion der Flüssigkeit Q umfasst einen Ansaug- und Haltarbeitsgang der Flüssigkeit Q im Flüssigkeitshalteraum 27 von Spotstift 2, und den Tüpfelarbeitsgang der Flüssigkeit Q.
  • Wie in 1 und 9A dargestellt, wird der Ansaug- und Haltarbeitsgang der Flüssigkeit Q derart ausgeführt, dass die Tüpfelfläche 22 des Spotstifts 2 in die Flüssigkeit Q, die im Tüpfelflüssigkeitshaltegefäß 54A gehalten ist, eingetaucht wird.
  • Konkreter beschrieben wird zunächst der in 1 dargestellte XV-Achsenantriebsmechanismus 51 mittels Steuereinheit 53 gesteuert, und jeder Spotstift 2 direkt auf dem entsprechenden Tüpfelflüssigkeitshaltegefäß 54A positioniert. Dann wird der Z-Achsenantriebsmechanismus 50 mittels Steuereinheit 53 gesteuert und, wie in 9A dargestellt, jeder Spotstift 2 danach herausgehoben, nachdem er eine vorbestimmte Zeit lang in die Flüssigkeit Q im Tüpfelflüssigkeitshaltegefäß 54A eingetaucht wurde. Wenn dabei die Tüpfelfläche 22 in die Flüssigkeit Q eingetaucht ist, wird die Flüssigkeit Q durch Kapillarkraft, die auf Flüssigkeitshalteraum 27 wirkt, in den Flüssigkeitshalteteil 21 angesaugt, sodass ein Zustand erreicht ist, wodurch sie im Flüssigkeitshalteteil 21 gehalten wird.
  • Wie weiter oben beschrieben, ist der Spotstift 2 so ausgebildet, dass der Flüssigkeitshalteraum 27 über Durchgangsloch für die Außenluft 24 mit Außen verbunden ist, und dessen Querschnitt sich umso mehr verjüngt, je mehr das Durchgangsloch 23 (Flüssigkeitshalteraum 27) in Richtung Tüpfelfläche 22 verläuft. Daher kann die Soll–Flüssigkeitsmenge Q in den Flüssigkeitshalteraum 27 entsprechend angesaugt werden, und bei Ansaugung der Flüssigkeit Q kann die Entstehung eines Luftspalts oder die Bildung von Luftblasen in Nähe der Tüpfelfläche 22 vermieden werden.
  • Außerdem kann auch die Zufuhr von Flüssigkeit Q zum Flüssigkeitshalteraum 27 in Spotstift 2, wie in 9B dargestellt, über das Durchgangsloch für die Außenluft 24 durchgeführt werden. Gegen den Flüssigkeitshalteraum 27 kann nämlich die Flüssigkeit Q, die im Behälter 6 gelagert ist, mit Hilfe eines Flüssigkeits-Verschiebungsmechanismus, wie z.B. eines Schlauchs oder dergl. in das Durchgangsloch für die Außenluft 24 eingeführt werden. Dabei wird diese Flüssigkeit Q durch die Kapillarwirkung des Flüssigkeitshalteraums 27 in den Flüssigkeitshalteraum 27 angesaugt. Wenn die angesaugte Flüssigkeit Q die untere Öffnung 25 des Durchgangslochs 23 (Flüssigkeitshalteraums 27) erreicht, wird die Kapillarwirkung verhindert, sodass eine bestimmte Flüssigkeitsmenge Q im Flüssigkeitshalteraum 27 erhalten bleibt.
  • Wie in 10A–10C dargestellt, wird der Tüpfelarbeitsgang der Flüssigkeit Q dadurch vorgenommen, indem der die Flüssigkeit Q haltende Spotstift 2 in Kontakt mit dem Zielbereich des Tüpfelobjekts 10 tritt, und danach davon getrennt wird.
  • Konkreter ausgedrückt wird zunächst der XV-Achsenantriebsmechanismus 51 mittels Steuereinheit 53 gesteuert, und jeder Spotstift 2 direkt oberhalb des Ziel-Bereichs des entsprechenden Tüpfelobjekts 10 angeordnet. Dann wird der Z-Achsenantriebsmechanismus 50 mittels Steuereinheit 53 gesteuert und herausgehoben, nachdem jeder Spotstift 2 eine bestimmte Zeit lang mit dem entsprechenden Ziel-Bereich in Kontakt gebracht wurde. Wenn dabei, wie in 10A und 10B dargestellt, die Tüpfelfläche 22 des Spotstifts 2 mit dem Ziel-Bereich des Tüpfelobjekts 10 in Kontakt gebracht ist, wird ein Teil der Flüssigkeit Q im Flüssigkeitshalteraum 27 mit dem Ziel-Bereich des Tüpfelobjekt 10 in Verbindung gebracht, und durch die Kapillarwirkung, die sich durch den kleinen Spalt zwischen der Tüpfelfläche 22 und dem Ziel-Bereich des Tüpfelobjekts 10 ergibt, dehnt sich die Flüssigkeit Q bis zu einem Bereich aus, der dem Außendurchmesser der Tüpfelfläche 22 entspricht. Wenn der Spotstift 2, wie in 10C dargestellt, durch Herausheben des Spotstifts 2 von dem Tüpfelobjekt 10 getrennt wurde, wird die Flüssigkeit Q in einem Bereich auf den Ziel-Bereich des Tüpfelobjekts 10 aufgetüpfelt, dessen Durchmesser fast dem Außendurchmesser der Tüpfelfläche 22 entspricht.
  • Das Tüpfeln solcher Flüssigkeit Q wird für eine einmalige Ansaugung der Flüssigkeit Q mehrere Male wiederholt durchgeführt. Da dabei im Flüssigkeitshalteraum 27, wie weiter oben beschrieben, die Kapillarkraft in einem Bereich umso größer wirkt, je näher er an die Tüpfelfläche 22 kommt, kann beim Auftüpfeln der Flüssigkeit Q dieses Auftüpfeln auf zuverlässigere Weise durchgeführt werden, auch wenn die Flüssigkeitsmenge Q allmählich im Flüssigkeitshalteraum 27 weniger wird, weil die Flüssigkeit Q durch ein Heranziehen an die Tüpfelflächenseite 22 bestehen bleibt. Dadurch kann ein zuverlässigeres Auftüpfeln gewährleistet werden.
  • Durch den Einsatz von Spotstift 2, kann verhindert werden, dass nicht einheitliche Tüpfelmengen aufgetüpfelt werden. Dementsprechend werden bei einem Einsatz von Spotstift 2 zur Herstellung einer Einheit für biochemische Analysen (siehe 2 und 3) wie Biochip 11 und dergleichen die Flüssigkeitsmengen Q (Reagenzie), die auf dem Tüpfelobjekt 10 (Substrat 12) fixiert ist, gleichmäßig gehalten. Daher weist die Einheit für biochemische Analysen, die durch Tüpfeln von Reagenz mittels Spotstift 2 erhalten wurde, nur wenig uneinheitliche Mengen an Reagenz und somit eine hohe Messungsgenauigkeit auf.
  • Andererseits umfasst die Reinigungsbetätigung des Spotstifts 2 einen Bewegungsarbeitsgang von Kopf 3 und einen Steuerarbeitsgang des Schaltventils 42.
  • Bei dem Bewegungsarbeitsgang von Kopf 3 werden XY-Achsenantriebsmechanismus 51 und Z-Achsenantriebsmechanismus 50 mittels Steuereinheit 53 gesteuert, und Kopf 3 (Spotstift 2) wird in Richtung Flüssigkeitszufuhrmechanismus 4 bewegt (siehe 1), und wie in 8A dargestellt, wird das Durchgangsloch für die Außenluft 24 von Spotstift 2 mit Schlauch 41 verbunden. Da dabei das Durchgangsloch für die Außenluft 24 mit einer breiten Öffnung in verjüngter Form ausgebildet ist, kann das Verbinden von Schlauch 41 mit dem Durchgangsloch für die Außenluft 24 entsprechend durchgeführt werden.
  • Das Schaltventil 42 ist in der Regel so geschlossen, dass die Reinigungsflüssigkeit W, die im Reinigungsgefäß 40 aufgenommen ist, nicht herausfließt. Wie in 8B dargestellt, wird das Schaltventil 42 durch Steuereinheit 53 geöffnet. Dadurch wird Reinigungsflüssigkeit W im Reinigungsgefäß 40 über den Schlauch 41 dem Flüssigkeitshalteraum 27 zugeführt. Im Flüssigkeitshalteraum 27 des Spotstifts 2 verbleibt zwar in der Regel ein Teil der Flüssigkeit Q (siehe 8A), aber diese restliche Flüssigkeit Q wird zusammen mit Reinigungsflüssigkeit W von der unteren Öffnung 25 des Durchgangslochs 23 (Flüssigkeitshalteraum 27) aus zum Abfließen gezwungen. Außerdem kann die Reinigungsflüssigkeit W vom Reinigungsgefäß 40 zugeführt werden, und zwar sowohl durch ihr Eigengewicht, die in Reinigungsgefäß 40 aufgenommen ist, als auch durch einen Flüssigkeitzufuhrmechanismus, wie z.B. eine Pumpe und dergleichen.
  • Wenn eine angemessene Menge von Reinigungsflüssigkeit W dem Flüssigkeitshalteraum 27 zugeführt wurde, wird das Schaltventil 42 durch Steuereinheit 53 geschlossen und die Zuführung der Reinigungsflüssigkeit W gestoppt. Da im Flüssigkeitshalteraum 27 dabei noch Reinigungsflüssigkeit W übrig geblieben ist, werden das Innere und das Äußere von Spotstift 2 unter Verwendung von einem nicht dargestelltem Gebläse oder Heißluftapparat getrocknet. Damit kann ein gereinigter Zustand von Spotstift 2 wiederhergestellt werden, in dem sowohl die Flüssigkeit Q als auch Reinigungsflüssigkeit W im Flüssigkeitshalteraum 27 nicht gehalten werden, wie dies in 8C dargestellt ist.
  • Die erfindungsgemäßen Spotstifte sind nicht auf die weiter oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern können verschiedenartig verändert werden. Beispielsweise kann das Durchgangsloch für die Außenluft mit Formen ausgebildet werden, die in 11A–11D, wie in 12A–12D dargestellt sind.
  • Das in 11A dargestellte Durchgangsloch für die Außenluft 24 ist in verjüngter Form ausgebildet, so dass sein die kleinste Breitenabmessung aufweisender Teil kleiner ausgestaltet ist, als der Durchmesser des Flüssigkeitshalteraums 27. Das in 11B–11D dargestellte Durchgangsloch für die Außenluft 24 ist in einer Form mit einer gleichmäßigen Breitenabmessung ausgebildet, und in 12B ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Breitenabmessung mit dem Durchmesser des Flüssigkeitshalteraums 27 gleich ausgebildet ist, und in 11C ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Breitenabmessung größer ausgebildet ist, als der Durchmesser des Flüssigkeitshalteraums 27.
  • Das in 12A und 12B dargestellte Durchgangsloch für die Außenluft 24 ist so ausgebildet, dass seine Querschnittsform rechteckig ist, und das in 12C und 12D dargestellte Durchgangsloch für die Außenluft 24 ist so ausgebildet, dass seine Querschnittsform ovalförmig ist. Diese dargestellten Durchgangslöcher für die Außenluft 24 sind so ausgebildet, dass die Abmessung L1 in Achsrichtung des Spotstifts 2 in der Innenöffnung 24a größer ist als die Abmessung (Breitenabmessung) D5, die sich in Achsrichtung kreuzt. Die Abmessung L1- in Achsrichtung beträgt z. B. 1–10 mm, und die Breitenabmessung D5 beträgt z. B. 0,01–1 mm. Bei diesen die Durchgangslöcher für die Außenluft 24 aufweisenden Spotstiften 2 lässt sich die Entstehung eines Luftspalts entsprechend unterdrücken. Wie aus 5 ersichtlich ist, nämlich wenn die Abmessung L1 in Achsrichtung nach dem Durchgangsloch für die Außenluft 24 größer ist, entsteht generell keine Kapillarkraft im Bereich des Durchgangslochs für die Außenluft 24, sodass die Kraft, die die Flüssigkeit Q über das Durchgangsloch für die Außenluft 24 hinaus nach oben bewegt, verhindert werden kann. Wenn also der Flüssigkeitshalteraum 27 mit Flüssigkeit Q gefüllt ist, ist die Möglichkeit, dass Gase in den Flüssigkeitshalteraum angesaugt werden, geringer und die Menge des angesaugten Gases wird ebenfalls erheblich beim Herausziehen des Spotstifts 2 verringert, der in die Flüssigkeit Q eingetaucht war. Außerdem ist das in 12A und 12B dargestellte Durchgangsloch für die Außenluft 24 so ausgebildet, dass seine Querschnittsform rechteckförmig ist. Ein Unterende 24b der Innenöffnung 24a im Durchgangsloch für die Außenluft 24 ist mit Blick auf die Durchgangsrichtung des Durchgangslochs für die Außenluft 24 linienförmig ausgebildet, welches sich in Achsrichtung des Spotstifts 2 kreuzt. Daher kann auf zuverlässigere Weise verhindert werden, dass die Flüssigkeit Q sich über das untere Ende 24b der Innenöffnung 24a im Durchgangsloch für die Außenluft 24 mehr nach oben als das Unterende 24b der Innenöffnung 24a im Durchgangsloch für die Außenluft 24 bewegt.
  • Weiterhin kann auch so vorgegangen werden, dass dem Spotstift 2 Probenlösung bzw. Reagenz mit Hilfe von Flüssigkeitszufuhrmechanismus 4 zugeführt wird, statt die Reinigungsflüssigkeit W dem Inneren des Spotstifts 2 mit Hilfe von Flüssigkeitszufuhrmechanismus 4 zuzuführen.
  • Im Folgenden wird die erfindungsgemäße zweite Ausführungsform anhand 13 erläutert: In 13 sind die gleichen Bestandteile wie bei der weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und diese daher Erläuterungen werden daher nicht wiederholt.
  • Der in 13 dargestellte Spotstift 2A ist mit zwei Durchgangslöchern für die Außenluft 24A, 24B versehen. Diese Durchgangslöcher für die Außenluft 24A, 24B liegen sich gegenüber. Ihre Unterenden 24Ab, 24Bb der Innenöffnung sind gleich hoch. Die Durchgangslöcher für die Außenluft 24A, 24B können sowohl die gleiche Form, aber auch verschiedene Formen aufweisen.
  • Bei diesem Spotstift 2A kann auch die Innenfläche des Durchgangslochs 23, das die obere Endestellung des Flüssigkeitshalteraum 27 ausbildet, so ausgebildet werden, dass die Innenfläche völlig fehlt. Daher kann die Bewegung der Flüssigkeit Q, die im Flüssigkeitshalteraum 27 gehalten ist, am unteren Ende der Durchgangslöcher für die Außenluft 24A, 24B entsprechend gestoppt werden, sodass die Flüssigkeitshaltmenge im Flüssigkeitshalteraum 27 stabilisiert wird, und somit die Entstehung eines Luftspalts verhindert werden kann. Wenn die sich gegenüberliegenden Durchgangslöcher für die Außenluft 24A, 24B vorgesehen sind, kann die Innenfläche im Flüssigkeitshalteteil 21 völlig fehlen; dazu wird die Innenfläche noch in zwei Bereiche geteilt und der Flächeninhalt der Innenfläche wird somit kleiner. Daher kann die Flüssigkeit Q (siehe 9B) in einem Zustand, in dem die Flüssigkeit Q (siehe 9B) im Flüssigkeitshalteraum 27 gehalten ist, nur schwer entlang der Innenfläche nach oben dringen. Infolgedessen, und nachdem die Flüssigkeit Q (siehe 9B) im Flüssigkeitshalteraum 27 gehalten wurde, kann die Bewegung der Flüssigkeit Q (siehe 9B) im Flüssigkeitshalteraum 27 entsprechend verhindert werden, sodass das Einbringen von Luft vom unteren Ende aus im Flüssigkeitshalteraum 27 verhindert werden kann.
  • Im Folgenden wird die erfindungsgemäße dritte Ausführungsform anhand 14 erläutert: In 14 werden die gleichen Bestandteile wie bei der weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf wiederholende Erläuterung soll deshalb verzichtet werden.
  • Der in 14 dargestellte Spotstift 2B ist so ausgebildet, dass der Flüssigkeitshalteraum 27 den ersten Vorratsraum 27A und den zweiten Vorratsraum 27B umfasst. Der erste und zweite Vorratsraum 27A, 27B sind so vorgesehen, dass eine Stufe 27C in Innenfläche des Durchgangslochs 23 vorhanden ist. Der erste Vorratsraum 27A ist nämlich von der unteren Öffnung 25 des Durchgangslochs 23 bis zum Raum der Stufe 27C definiert, und der zweite Vorratsraum 27B ist von der Stufe 27C bis zum Raum des unteren Endes 24b des Durchgangslochs für die Außenluft 24 definiert.
  • Der erste Vorratsraum 27A ist in verjüngter Form ausgebildet, sodass dessen Querschnitt in Richtung untere Öffnung 25 des Durchgangslochs 23 schmäler wird. Der zweite Vorratsraum 27B ist so ausgebildet, dass dessen Querschnitt größer als der des ersten Vorratsraums 27A ist, und er ist so ausgebildet, dass dessen Querschnitt von der Stufe 27C aus in Richtung unteres Ende 24b des Durchgangslochs für die Außenluft 24 hin größer wird. Der erste und zweite Vorratsraum 27A bzw. 27B können selbstverständlich einen gleichmäßigen Querschnitt haben.
  • Wenn der Flüssigkeitshalteraum 27 mit den ersten und zweiten Vorratsräumen 27A, 27B versehen sind, kann eine große Menge der Flüssigkeit Q im zweiten Vorratsraum 27B gesichert werden, und eine große Menge der Flüssigkeit Q kann im gesamten Flüssigkeitshalteraum 27 ebenfalls gesichert werden. Aus diesem Grund kann die Anzahl von Tüpfeln mittels einer einmaligen Ansaugung erhöht werden. Andererseits kann die Wandstärke des Flüssigkeitshalteteils 21 im Bereich des ersten Vorratsraums 27A gesichert werden, sodass die mechanische Festigkeit am Spitzenteil des Spotstifts 2B (Flüssigkeitshalteteil 21), an dem bei Tüpfeln der Flüssigkeit Q eine hohe Belastung auftritt, ausreichend gesichert werden kann. Somit erschwert sich die Verformung der Spitzenform des Spotstifts 2B, wenn auch Tüpfeln wiederholend vorgenommen wird; die Tüpfelform oder der Tüpfeldurchmesser bleiben über lange Zeiträume hinweg unverändert, und eine hohe Anzahl von Tüpfeln, die mit der im Flüssigkeitshalteraum 27 gehaltenen Flüssigkeit Q durchgeführt wird, kann somit gewährleistet werden. Daher kann die Anzahl der Male, mit der die Flüssigkeit Q in Spotstift 2B (Flüssigkeitshalteraum 27) (Anzahl der Ansaugungen der Flüssigkeit Q) gehalten wird, verringert werden, um die Leistungsfähigkeit zu steigern.
  • Im Folgenden wird die erfindungsgemäße vierte Ausführungsform anhand 15 erläutert: In 15 werden die gleichen Bestandteile wie bei der weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf wiederholende Erläuterung soll deshalb verzichtet werden.
  • Der in 15 dargestellte Spotstift 2' ist so ausgebildet, dass bei der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform des Spotstifts 2 (siehe 5) ein Dichtungselement 29' im Inneren des Durchgangslochs 23 angeordnet ist. Dieses Dichtungselement 29' besteht aus einem nur wenig durchlässigen Werkstoff (z. B. Gummi mit hoher chemischen Beständigkeit), wobei sein Unterende in ganz bzw. fast ganz übereinstimmender Stellung mit dem oberen Ende des Durchgangslochs für die Außenluft 24 angeordnet ist.
  • Bei Spotstift 2' ist in dem Zustand, in dem die Flüssigkeit Q das Durchgangsloch 23 (Flüssigkeitshalteraum 27) füllt, das Dichtungselement 29' in einem Zustand angeordnet, dass es die Bewegung der Flüssigkeit Q oberhalb des Durchgangslochs 23 (Flüssigkeitshalteraum 27) unterdrückt. Deshalb kann bei Spotstift 2' die Entstehung eines Luftspalts auf zuverlässigerere Weise verhindert werden.
  • Im Folgenden werden die erfindungsgemäßen fünften und sechsten Ausführungsformen anhand 16A und 16B erläutert: In 16A und 16B werden die gleichen Bestandteile wie bei der weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine wiederholende Erläuterung soll daher verzichtet werden.
  • Der in 16A dargestellte Spotstift 2A' ist so ausgebildet, dass bei der erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform des Spotstifts 2A (siehe 13) ein Dichtungselement 29A' im Inneren des Durchgangslochs 23 angeordnet ist. Andererseits ist der in 16B dargestellte Spotstift 2B' so ausgebildet, dass bei der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform des Spotstifts 2B (siehe 14) ein Dichtungselement 29B' im Inneren des Durchgangslochs 23 angeordnet ist.
  • Bei diesen Spotstift 2A', 2B' kann die Entstehung eines Luftspalts auf zuverlässigere Weise verhindert werden, da Dichtungselemente 29A', 29B' im Durchgangsloch 23 angeordnet sind.
  • Im Folgenden wird die erfindungsgemäße siebte Ausführungsform an Hand 17A und 17B erläutert: In 17A und 17B werden die gleichen Bestandteile wie bei der weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine wiederholende Erläuterung soll daher verzichtet werden.
  • Die in 17A und 17B dargestellten Spotstifte 2C weisen insoweit gemeinsame Punkte mit zuvor beschriebenen, sich auf die ersten bis sechsten Ausführungsformen beziehenden Spotstifte 2, 2A, 2B, 2', 2A', 2B' (5, 13–16) auf, dass sie das Durchgangsloch 23 aufweisen und zylindrisch ausgebildet sind, aber die Ausführung des die Obergrenzstellung bestimmenden Teils unterscheidet sich von Spotstiften 2, 2A, 2B, 2', 2A', 2B'.
  • Bei Spotstift 2C besteht das Durchgangsloch 23 aus einem Flüssigkeitshalteraum 27 und einem Durchgangsteil 23C mit großem Durchmesser. Die Querschnittsform des Durchgangslochs 23 kann zwar z. B. kreisförmig sein, ist aber nicht darauf beschränkt, und kann auch verschiedenartige Formen annehmen, wie z. B. elliptisch, halbkreisförmig, dreieckig, viereckig, polygonal, sternförmig usw.
  • Der Flüssigkeitshalteraum 27 dient dazu, die Flüssigkeit Q zu halten, und ist so ausgebildet, dass die Kapillarkraft entfaltet werden kann. Der Durchmesser D6 des Flüssigkeitshalteraums 27 liegt z. B. im Bereich von 0,01 mm–1 mm.
  • Der Durchgangsteil 23C mit großem Durchmesser funktioniert als der die Obergrenzstellung bestimmende Teil, der die obere Grenze der Flüssigkeit Q von Reagenzien, die im Flüssigkeitshalteraum 27 gehalten sind, definiert. Dieser Durchgangsteil 23C mit großem Durchmesser ist anders als Flüssigkeitshalteraum 27 ausgebildet, sodass eine Kapillarkraft kaum bzw. fast nicht entfaltet wird. Hierbei ist unter "die Kapillarkraft entfaltet sich fast nicht" zu verstehen, dass, wenn auch die Kapillarkraft entfaltet ist, die Flüssigkeit mit dieser Kapillarkraft die Stufe zwischen dem Flüssigkeitshalteraum 27 und dem Durchgangsteil 23C mit großem Durchmesser keineswegs überwinden kann. Außerdem kann der Durchmesser D7 des Durchgangsteils 23C mit großem Durchmesser je nach Oberflächenspannung der Flüssigkeit oder Viskosität, Benetzungsfähigkeit in der Innenfläche des Durchgangslochs 23, Distanz bis zur Stufe zwischen dem Flüssigkeitshalteraum 27 und dem Durchgangsteil 23C mit großem Durchmesser und dergleichen entsprechend ausgestaltet werden.
  • Bei Spotstift 2C kann die Flüssigkeit Q wie etwa Reagenz auf Grund der Entfaltung einer Kapillarkraft im Flüssigkeitshalteraum 27 von der unteren Öffnung 25 aus angesaugt werden. Der Durchgangsteil 23C mit großem Durchmesser ist so ausgebildet, dass sich die Kapillarkraft nicht entfaltet. Daher kann die Flüssigkeit Q, die von der unteren Öffnung 25 aus angesaugt wird, nicht über die obere Stellung des Flüssigkeitshalteraum 27 bewegt werden. Infolgedessen ist bei Spotstift 2C die einmal angesaugte Flüssigkeitsmenge Q festgelegt. Somit kann sich die Flüssigkeitsmenge Q, die im Flüssigkeitshalteraum 27 gehalten wird, mehr an diejenige Menge annähern, die erforderlich ist, um die vorbestimmte Anzahl von Tüpfeln durch einen einzigen Arbeitsgang zu erreichen. Daher können Nachteile verhindert werden, die sich auf Grund übermäßiger Flüssigkeitsmengen Q ergeben. Da Übermengen von Tüpfeln verhindert werden können, lässt sich die Entstehung von unterschiedlicher Tüpfelmenge verhindern, und zwar auch dann, wenn bei Spotstift 2C die Art der aufzutüpfelnden Flüssigkeit Q gewechselt werden soll. In dem Fall werden die im Spotstift verbleibenden Flüssigkeitsmengen Q weniger, sodass die zu entsorgenden Flüssigkeitsmengen Q weniger werden, was von wirtschaftlichem Vorteil ist.
  • Wenn bei Spotstift 2C die Flüssigkeit Q im Flüssigkeitshalteraum 27, in dem die Tüpfelfläche 22 des Spotstifts 2C in die Flüssigkeit Q eingetaucht ist, angesaugt und gehalten wird, kann die Entstehung eines Luftspalts auf der Seite der Tüpfelfläche im Flüssigkeitshalteraum 27 verhindert werden. Wenn zum Beispiel der Flüssigkeitshalteraum 27 mit Flüssigkeit Q gefüllt ist, wird die Bewegung der Flüssigkeit Q nach oben durch Durchgangsteil 23C mit großem Durchmesser begrenzt. Daher wird die Kraft, die die Gase in das Innere des Flüssigkeitshalteraum 27 anzusaugen, erheblich beim Herausziehen des Spotstifts 2C verringert, wenn die Tüpfelfläche 22 die in die anzusaugende Flüssigkeit Q eingetaucht ist, herausgezogen wird. Beim Herausziehen des Spotstifts 2C, der in die Flüssigkeit Q eingetaucht ist, verringert sich die Möglichkeit, dass Gase in den Flüssigkeitshalteraum 27 angesaugt werden, und wird die Menge des anzusaugenden Gases erheblich weniger, sodass die Entstehung eines Luftspalts auf der Seite der Tüpfelfläche des Flüssigkeitshalteraums 27 des Spotstifts 2C bei der Ansaugung der Flüssigkeit Q des Spotstifts 2C verhindert werden kann.
  • Wenn Spotstift 2C zylindrisch ausgebildet ist, lässt sich die Flüssigkeit Q nur schwer der Außenatmosphäre aussetzen, wenn dies mit der schlitzförmigen Ausbildung des Flüssigkeitshalteteils 21 z. B. verglichen wird (der auszusetzende Bereich ist klein). Daher kann eine Verdampfung oder Qualitätveränderung der Flüssigkeit Q im Spotstift 2C, oder Entstehung von Verunreinigungen verhindert werden. Und weil der der die Obergrenzstellung bestimmende Teil als Durchgangsteil 23C mit großem Durchmesser ausgebildet ist, können mit einer relativ einfachen Ausführung die weiter oben beschriebene Effekte erzielt werden und der Flüssigkeitshalteraum (Kapillarbereich) 27 kann somit definiert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die weiter oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern verschiedenartig veränderbar. Zum Beispiel kann die Spotvorrichtung 1 nicht nur zur Herstellung des in 2 und 3 dargestellten Biochips 11 angewendet werden, sondern ist auch bei der Herstellung von Biochip 11 mit anderer Form anwendbar. Die Spotvorrichtung 1 kann nicht nur zur Herstellung von Biochip 11, sondern auch für ein Auftüpfeln der Flüssigkeit Q auf das Tüpfelobjekt 10 von anderen Gegenständen verwendet werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen siebten Ausführungsform von Spotstift 2C kann der Flüssigkeitshalteraum 27 in verjüngter Form ausgebildet sein, so dass er den ersten und zweiten Vorratsraum aufweist oder es kann auf der Tüpfelfläche 22 ein Vorsprung vorhanden sein, der die Spitzenöffnung 25 des Flüssigkeitshalteraums 27 umgibt.
  • Des Weiteren braucht Flüssigkeitshalteraum 27 nicht unbedingt als ein Teil des Durchgangslochs 23 ausgebildet zu sein, sondern kann auch so ausgeführt sein, dass die Oberseite des Flüssigkeitshalteraums 27 z. B. nicht mittels Dichtungselement 29', 29A', 29B', sondern durch einen Teil des Flüssigkeitshalteteils 21 einteilig verschlossen ist.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die unterschiedliche Anzahl von Tüpfeln beim erfindungsgemäßen Spotstift wird weiter unten erörtert.
  • Bei der Betrachtung der unterschiedlichen Anzahl von Tüpfeln wurde ein Spotstift verwendet, der das in 11A und 12A dargestellte Durchgangsloch für die Außenluft aufweist, d.h., es wurde der erfindungsgemäße Spotstift verwendet, der ein Durchgangsloch für die Außenluft mit einem gleichmäßigen rechteckigen Querschnitt aufweist. Als Vergleichsbeispiel wurde ein Spotstift verwendet, der die gleiche Ausführung des erfindungsgemäßen Spotstifts besitzt, ausgenommen jedoch des Durchgangslochs für die Außenluft, das dort nicht vorgesehen ist. Mit diesen Spotstiften wurde die Anzahl der Tüpfel gezählt, die durch eine einmalige Ansaugung durchgeführt werden konnten. Diese Zählungen wurden insgesamt 5 Male vorgenommen. Was die Messungsergebnisse der Anzahl der Tüpfeln anbelangt, werden jeweils in 18A die Ergebnisse mit dem erfindungsgemäßen Spotstift, in 18B die mit dem Vergleichsbeispiel dargestellt. In den in den Zeichnungen dargestellten Diagrammen ist die Anzahl der Tüpfel jeweils auf der Vertikalachse und die Probenstücknummer auf der Horizontalachse dargestellt.
  • Bei den erfindungsgemäßen Spotstiften lässt sich, wie in 18A dargestellt, Folgendes feststellen die Anzahl der Tüpfel, die durch eine einmalige Ansaugung durchgeführt werden kann, beträgt: jeweils bei Probenstück 1 113 Mal, bei Probenstück 2 127 Mal, bei Probenstück 3 110 Mal, bei Probenstück 4 125 Mal und bei Probenstück 5 131 Mal; diese Ergebnisse zeigen, dass die Anzahl der Tüpfel etwa konstant bleibt.
  • Bei Spotstiften im Vergleichsbeispiel lässt sich, wie in 18B dargestellt, Folgendes feststellen: Die Anzahl der Tüpfel beträgt jeweils bei Probenstück 1 88 Mal, bei Probenstück 2 181 Mal, bei Probenstück 3 109 Mal, bei Probenstück 4 6 Mal und bei Probenstück 5 153 Mal; die Anzahl der Tüpfel hat sich also stark verändert. Insbesondere bei Probenstück 4 hatte sich ein Luftspalt auf der Spitzenseite gebildet, was dazu führte, dass die Anzahl der Tüpfel erheblich geringer war.
  • Wie aus den weiter oben beschriebenen Ergebnissen ersichtlich, wird durch das im Spotstift vorgesehene Durchgangsloch für die Außenluft die Flüssigkeit für eine bestimmte Menge im Flüssigkeitshalteteil gehalten, sodass sich die Anzahl der Tüpfel, die durch eine einmalige Ansaugung durchgeführt werden kann, annähernd konstant halten lässt.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Der erfindungsgemäße Spotstift und die den Spotstift einsetzende Spotvorrichtung sind sowohl im Hinblick auf eine Stabilisierung der Ansaugmengen als auch im Hinblick auf vermiedene Veränderungen der Tüpfelanzahl aus gewerblicher Hinsicht äußerst vorteilhaft.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spotstift (2), einschließlich eines Flüssigkeitshalteteils (21), der einen rohrförmigen Teil umfasst, der einen Flüssigkeitshalteraum (27) zum Halten von Flüssigkeit definiert, und eines eine Obergrenzstellung bestimmenden Teils, der in der Mitte in Achsrichtung des Flüssigkeitshalteteils (21) liegt, und der die Obergrenzstellung der in dem Flüssigkeitshalteteil (21) zu haltenden Flüssigkeit definiert. Der die Obergrenzstellung bestimmende Teil weist ein oder mehrere Durchgangslöcher für die Außenluft (24), die in Verbindung mit dem Flüssigkeitshalteraum (27) stehen, und die in der peripheren Fläche des Flüssigkeitshalteteils (21) geöffnet sind.

Claims (24)

  1. Spotstift, welcher umfasst: einen Flüssigkeitshalteteil, der einen zylindrischen Teil umfasst, der einen Flüssigkeitshalteraum zum Halten von Flüssigkeit definiert, sowie einen die Obergrenzstellung bestimmenden Teil, der in der Mitte in Achsrichtung des Flüssigkeitshalteteils liegt und der die Obergrenzstellung der in dem Flüssigkeitshalteteil zu haltenden Flüssigkeit definiert.
  2. Spotstift nach Anspruch 1, wobei der der die Obergrenzstellung bestimmende Teil ein oder mehrere Durchgangslöcher für die Außenluft aufweist, die mit dem Flüssigkeitshalteraum in Verbindung stehen und in der peripheren Fläche des Flüssigkeitshalteteils geöffnet sind.
  3. Spotstift nach Anspruch 2, wobei das Durchgangsloch für die Außenluft in die Richtung durchdrungen wird, die sich mit der Achsrichtung kreuzt, und wobei die maximale Breitenabmessung so ausgebildet ist, dass sie mit Blick auf die Achsrichtung größer oder gleich dem Innendurchmesser des Flüssigkeitshalteteils ist.
  4. Spotstift nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Durchgangsloch für die Außenluft in der Richtung hindurchgeht, die sich mit der Achsrichtung kreuzt, und mit Blick auf die Achsrichtung so in verjüngter Form ausgebildet ist, das sein Durchmesser umso breiter wird, je weiter es vom Flüssigkeitshalteraum nach Außen verläuft.
  5. Spotstift nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die mehreren Durchgangslöcher für die Außenluft erste und zweite Durchgangslöcher für die Außenluft umfassen, die sich beiderseits des Flüssigkeitshalteraums gegenüberliegen.
  6. Spotstift nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei eine Öffnung der Innenseite im Durchgangsloch für die Außenluft so ausgebildet ist, dass eine Abmessung in der Achsrichtung größer ist, als die in der sich mit der zuvor beschriebenen Achsrichtung kreuzenden Richtung.
  7. Spotstift nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei ein unteres Ende der Öffnung der Innenseite im Durchgangsloch für die Außenluft linienförmig ausgebildet ist, die Achsrichtung kreuzend, gesehen in Durchgangsrichtung des Durchgangsloch für die Außenluft.
  8. Spotstift nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei noch Dichtungselemente vorgesehen sind, die an der Oberseite in dem Flüssigkeitshalteraum angeordnet sind.
  9. Spotstift nach Anspruch 1, wobei er ein Durchgangsloch in Achsrichtung aufweist und das Durchgangsloch den Flüssigkeitshalteraum aufweist, der die Kapillarkraft entfalten lässt, und einen Durchgangsteil mit großem Durchmesser, der einen Durchmesser in der die Achsrichtung kreuzenden Richtung aufweist, der größer ist als der des Flüssigkeitshalteraums und den die Obergrenzstellung bestimmenden Teil bildet, der die Kapillarkraft nicht bzw. fast nicht entfaltet.
  10. Spotstift nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Flüssigkeitshalteraum derart ausgebildet ist, dass zu einer Tüpfelfläche hin, die in Kontakt mit einer zu tüpfelnden Oberfläche gebracht wird, seine Querschnittsfläche kleiner wird.
  11. Spotstift nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Flüssigkeitshalteraum einen ersten und einen zweiten Vorratsraum besitzt, und der erste Vorratsraum so ausgebildet ist, dass er näher an der Tüpfelflächenseite liegt, die mit der zu tüpfelnden Oberfläche in Kontakt versetzt werden soll, als an dem zweiten Vorratsraum, und eine Querschnittsfläche der sich mit der zuvor beschriebenen Achsrichtung kreuzenden Richtung aufweist, die kleiner ist als jene des zweiten Vorratsraums.
  12. Spotstift nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Wandstärke des Flüssigkeitshalteteils zur Tüpfelfläche hin, die mit der zu tüpfelnden Oberfläche in Kontakt gebracht werden soll, vergrößert ist.
  13. Spotstift nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei zumindest ein Teil des Flüssigkeitshalteteils lichtdurchlässig ist.
  14. Spotstift nach Anspruch 13, wobei der Bereich, in dem der Flüssigkeitshalteteil lichtdurchlässig ist, aus Zirkonoxid–Keramik ausgebildet ist, und die Wandstärke des Bereichs kleiner als 0,5 m ist.
  15. Spotstift nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welcher vollständig aus Zirkonoxid–Keramik ausgebildet ist.
  16. Spotstift nach einem der Ansprüche 1 bis 15, welcher mit einem oder mehreren Vorsprüngen versehen ist, die auf der Tüpfelfläche mit des Flüssigkeitshalteteils vorgesehen sind, die mit der zu tüpfelnden Oberfläche (Tüpfelobjektsfläche) in Kontakt gebracht werden soll, und eine Spitzenöffnung in dem Flüssigkeitshalteraums umgeben.
  17. Spotstift nach Anspruch 16, wobei der Vorsprung ringförmig ausgebildet ist.
  18. Spotstift nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Flüssigkeitshalteteil zylindrisch, rechteckig-zylindrisch oder ovalzylindrisch ausgebildet ist.
  19. Spotvorrichtung, welche aufweist: einen Spotstift nach einem der Ansprüche 1 bis 18, einen Verschiebungsmechanismus zum Bewegen des Spotstifts in Achsrichtung, und eine Steuereinheit, die den Betrieb des zuvor beschriebenen Verschiebungsmechanismus steuert.
  20. Spotvorrichtung nach Anspruch 19, welcher mit einem Flüssigkeitszufuhrmechanismus versehen ist, der über das Durchgangsloch für die Außenluft zum Flüssigkeitshalteraum des Spotstifts eine Flüssigkeit zuführt, wenn ein eine Obergrenzstellung bestimmender Teil des Spotstifts als ein Durchgangsloch für die Außenluft ausgebildet ist.
  21. Spotvorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Flüssigkeit eine Probenlösung, ein Reagenz oder eine Reinigungsflüssigkeiten ist.
  22. Tüpfelverfahren von Flüssigkeiten mit folgenden Schritten: Halten einer Flüssigkeit im Flüssigkeitshalteraum eines Spotstifts gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18; und Versetzen einer Tüpfelfläche des Spotstifts in Kontakt mit einer Tüpfelobjektsfläche, um die Tüpfelfläche von der Tüpfelobjektsfläche zu trennen, um die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitshalteraum auf die Tüpfelobjektsfläche zu tüpfeln.
  23. Tüpfelverfahren von Flüssigkeiten nach Anspruch 22, das den Schritt umfasst, die im Flüssigkeitshalteraum nach dem Tüpfelschritt verbleibende Flüssigkeit abzulassen.
  24. Verfahren zur Herstellung einer Einheit für biochemische Analysen, welche ein Reagenz auf einem Substrat fixiert, mit folgenden Schritten: Halten eines Reagenz im Flüssigkeitshalteraum eines Spotstifts nach einem der Ansprüche 1 bis 18, und Versetzen einer Tüpfelfläche des Spotstifts in Kontakt mit der Oberfläche des Substrats, und Trennen der Tüpfelfläche vom Substrat, um das Reagenz im Flüssigkeitshalteraum auf die Oberfläche des Substrates aufzutüpfeln.
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