JP2009139316A - 分注装置 - Google Patents

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Fumio Yuasa
文雄 湯浅
Naotaka Hamada
尚孝 浜田
Koichi Okada
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Abstract

【課題】分注処理の所要時間を短縮し得る分注装置を提供する。
【解決手段】この分注装置1は、分注する結晶化プレート100の複数のウェル104に対応するように配される複数のカバーガラス200を載置する載置部66を有し、その載置部66に載置される複数のカバーガラス200を保持しつつ反転させて結晶化プレート100の上面に被せるカバーガラス反転機構67を備えている。そして、このカバーガラス反転機構67は、複数のカバーガラス200を真空吸着して保持する複数の吸着パッド57を有し、この複数の吸着パッド57は、格子状に配列された各ウェル104に対応する位置毎に配設されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、ハンギングドロップ法を用いて結晶化容器のカプセルを作製するための分注装置に関する。
蛋白質の結晶化条件の探索方法としては、蒸気拡散法として知られるハンギングドロップ法がある。そして、このハンギングドロップ法を用いて、微少量の溶液を結晶化プレートに分注して結晶化容器のカプセルを作製するための分注装置が開発されている。
この種の分注装置は、カバーガラスの表面に液滴を作製し、そのカバーガラスを反転して結晶化プレート上のウェルの開口部に被せてシーリングし、所望の分注処理が施された結晶化容器のカプセルを作製する。従来、このような、カバーガラス上への液滴作製、反転、シーリングという一連の分注処理は、結晶化プレートの1ウェル毎に行っていた(例えば特許文献1参照)。
特開2003−14596号公報
しかし、例えば特許文献1に開示されるような従来の分注装置は、上記一連の分注処理を結晶化プレートの1ウェル毎に行うので、分注処理に長い所要時間が掛ってしまう。そのため、分注処理の所要時間を短縮することが望まれる。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、分注処理の所要時間を短縮し得る分注装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明は、処理すべき結晶化プレートおよびカバーガラスに、ハンギングドロップ法で分注処理を施して結晶化容器のカプセルを作製するための分注装置であって、前記結晶化プレートのウェルおよびカバーガラスに分注等の必要な処理をするための分注ヘッドを有するとともにその分注ヘッドを前記結晶化プレートのウェルおよびカバーガラスへの処理に必要な位置に移動可能な分注ヘッド装置と、前記カバーガラスを載置する載置部を有するとともにその載置部に載置されるカバーガラスを保持しつつ反転させて結晶化プレート上面に被せるカバーガラス反転機構とを備え、前記分注ヘッド装置は、その分注ヘッドに、複数の分注シリンジを有し、当該複数の分注シリンジは、前記結晶化プレートの複数ウェル単位にまとめて分注等の必要な処理を行うようになっており、前記カバーガラス反転機構は、その載置部に、前記カバーガラスとして複数のカバーガラスを載置してその載置部上の複数のカバーガラスを真空吸着して保持する複数の吸着パッドを有し、当該複数の吸着パッドは、結晶化プレートの格子状に配列された各ウェルに対応する位置毎に配設されていることを特徴としている。
本発明に係る分注装置によれば、分注ヘッド装置は、その分注ヘッドに、複数の分注シリンジを有し、その複数の分注シリンジが、前記結晶化プレートの複数ウェル単位にまとめて分注等の必要な処理を行うようになっているので、分注処理を、結晶化プレートの1ウェル毎ではなく、結晶化プレートの複数ウェル単位でまとめて行うことが可能である。そのため、複数ウェル単位の分注処理を複数回(例えば必要な列の数だけ)繰り返すことで、必要な数の分注処理を効率良く行うことができる。したがって、分注処理の所要時間を短縮することができる。
そして、この分注装置によれば、カバーガラスを載置する載置部を有するとともにその載置部に載置されるカバーガラスを保持しつつ反転させて結晶化プレート上面に被せるカバーガラス反転機構を備えており、このカバーガラス反転機構は、その載置部に、前記カバーガラスとして複数のカバーガラスを載置してその載置部上の複数のカバーガラスを真空吸着して保持する複数の吸着パッドを有しているので、分注する結晶化プレートの複数のウェル単位に対応するようにカバーガラスを載置部に並べ、これに例えば列単位で液滴作製等の分注処理を行った後に、全てのカバーガラスを一括して複数の吸着パッドで保持し、これをカバーガラス反転機構で反転して結晶化プレート上面に被せることによって、所望の分注処理が施された結晶化容器のカプセルを作製することができる。したがって、分注処理の所要時間を短縮する上でより好適である。
さらに、このカバーガラス反転機構の複数の吸着パッドは、格子状に配列された各ウェルに対応する位置毎に配設されているので、複数のカバーガラスの一括保持は、複数のウェルと同一数の吸着パッドをカバーガラスに接触させ、これら複数の吸着パッドの吸着面とカバーガラスとの間を真空状態にすることによって一括して確実に吸着させることができる。したがって、カバーガラスの個数やレイアウト等に対する汎用性が高く、その使い勝手がよい。
そして、これら複数の吸着パッドは、格子状に配列された各ウェルに対応する位置毎に配設されているから、例えば複数のカバーガラスのうち、いずれかのカバーガラスの液滴の作製に不具合が生じた場合であっても、その部分のカバーガラスのみを個別に取り外して新たなカバーガラスと交換し、改めて分注処理を行うことが可能である。したがって、液滴の作製に部分的に不具合等があっても、その箇所のみを容易に修正できるため、分注処理の所要時間を短縮する上でより好適である。
上述のように、本発明に係る分注装置によれば、分注処理の所要時間を短縮することができる。
以下、本発明に係る分注装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図1は、本発明に係る分注装置の一実施形態の平面図である。また、図2は、図1に示す分注装置を説明する図であり、同図(a)はその正面図、同図(b)は同図(a)でのA矢視図、同図(c)は、同図(a)でのカバーガラス反転機構でカバーガラスを反転した状態を説明する図である。
図1および図2に示すように、この分注装置1は、略直方体状のベース2を備えており、このベース2上に、蒸気拡散法として知られる、ハンギングドロップ法が利用可能な分注処理部50が構成されている。
詳しくは、この分注処理部50には、図1に示すように、平面視で同図左側に、ハンギングドロップ法用の結晶化プレート100が配置される。この結晶化プレート100には、その表面に複数のウェル104が格子状に整列している。本実施形態の例では、ベース2の短辺方向に沿って8個のウェル104が形成されており、この8個のウェル104を一つの列として、ベース2の長辺方向に沿って計6列のウェル列を有している。そして、この結晶化プレート100の右側には、結晶化プレート100の各ウェル104の開口部を、複数のカバーガラス200を用いて密封可能なカバーガラス反転機構67が設けられている。
さらに、このカバーガラス反転機構67の右側には、リザーバ容器54、および蛋白質容器55がベース2の長辺方向に沿って順に配置されている。リザーバ容器54には、上記結晶化プレート100と同じ配置に、複数個のディープウェル54dが格子状に形成されており、そのディープウェル54dに、結晶化条件探索用のリザーバ溶液が貯えられるようになっている。また、蛋白質容器55は、8個のウェル55dを一列有し、各ウェル55dには蛋白質溶液が入っている。
さらに、この分注処理部50には、図1および図2に示すように、分注ヘッド装置10が設けられている。
この分注ヘッド装置10は、図1および図2(a)に示すように、略直方体状のベース2の両側に、その長辺に沿って配設された一対のガイドレール21を有する。この一対のガイドレール21には、各ガイドレール21に沿ってスライド移動可能なスライダ20がそれぞれ設けられている。そして、各スライダ20上には、略門型をなす分注ヘッド支持枠19がスライダ20相互を繋いで立設されている。そして、この分注ヘッド支持枠19上部の架橋部16(図1参照)には、ヘッド駆動部18が設けられている。このヘッド駆動部18は、分注ヘッド40を上下にスライド駆動可能な機構を内蔵しており、その側面に分注ヘッド40が付設されている。
ここで、この分注ヘッド40には、図2(b)に示すように、分注作業を行なうための分注シリンジ42が列方向(ベース2短辺方向)に沿って、列方向でのウェルの数に対応する数だけ備わっている(本実施形態の例では8つ(図2(b)参照))。
さらに、この分注装置1は、不図示の制御部を備えている。そして、この制御部は、上記分注ヘッド装置10の駆動を制御可能に構成されており、分注ヘッド40の複数の分注シリンジ42を、略直方体状のベース2の長辺方向および上下方向に沿ってそれぞれ移動可能になっている。そして、8つの分注シリンジ42によって、上記リザーバ容器54内のリザーバ溶液、および、蛋白質容器55内の蛋白質溶液を、結晶化プレート100のウェル104への分注に必要な位置や、カバーガラス200に対して液滴を作製するために必要な位置への移動、および、その他分注処理部50での作業に必要な位置に適宜移動可能になっている。
ここで、結晶化プレート100の使用方法は、結晶化プレート100の各ウェル104にリザーバ溶液を分注するとともに、隣接するカバーガラス反転機構67上に用意するカバーガラス200の表面に、蛋白質溶液とリザーバ溶液との混合ドロップを作製する。その後に、そのカバーガラス200をカバーガラス反転機構67で反転させ、ウェル104の開口部にカバーガラス200をかぶせる。なお、ウェル開口面104aには、予めグリスなどのシール剤が塗布されており、カバーガラス200を載せるだけで、ウェル104の開口部が密閉されるようになっている。このように、ハンギングドロップ法では、カバーガラス200の表面に液滴を作製し、そのカバーガラス200を反転して結晶化プレート100上のウェル104の開口部にかぶせて結晶化容器のカプセルを作製する。
以下、このカバーガラス200を反転するためのカバーガラス反転機構67について、より詳しく説明する。
このカバーガラス反転機構67は、図1および図2(a)に示すように、ベース2上での結晶化プレート100とカバーガラス200との間の位置に、ベース2の短辺方向に離間して二つの支持ブロック61を備えている。これら二つの支持ブロック61は、カバーガラス反転機構67による180度の範囲で旋回される回動支軸63を支持する基部になっている。これら二つの支持ブロック61には、その上部に、回動支軸63が短辺方向に沿って挿通されており、この回動支軸63の両端に、ベース2の長辺に沿って延びる二本の回動腕62の基端部が回動可能にそれぞれに連結されている。また、これら二本の回動腕62の先端部には、支持軸65が短辺方向に沿って挿通されて相互を繋いでおり、これら二本の回動腕62、回動支軸63および支持軸65によって、平面視で矩形状の枠が構成されている。
さらに、図2(a)に示すように、上記二つの支持ブロック61に対し、カバーガラス反転機構67による180度の範囲で回動された載置位置Sおよび反転位置Hをそれぞれ支持するように、支持台64がそれぞれ短辺方向に沿って配設されている。これら各支持台64の頂部には、ベース2の短辺方向に沿ってV字状の溝64mが形成されている。そして、この溝64mに対して、180度の範囲両側での、二本の回動腕62の先端の支持軸65が丁度嵌り込み、これにより、図2(a)に示す載置位置S、および図2(c)に示す反転位置Hにおいて、上記矩形状の枠の内側に設けられる載置部66が水平姿勢に支持されるようになっている。
ここで、この載置部66は、載置層66Aおよび基部層66Bを有する上下二層構造を有して構成されている。
詳しくは、図2(a)に示す載置位置Sにおいて、図3に拡大図示するように、上側の載置層66Aが、分注する結晶化プレート100の複数のウェル104に対応するように配されるカバーガラス200を載置する部分になっている。また、同図の下側の基部層66Bは、上述した二本の回動腕62に固定される基部になっている。そして、図2に示すように、これら載置層66Aおよび基部層66Bは、相互の四隅に設けられたダンパ機構77を介して互いに連結されている。このダンパ機構77は、載置層66Aを基部層66Bに対して相互の対向方向にスライド移動可能なばねを有している。これにより、このダンパ機構77は、カバーガラス反転機構67でカバーガラス200を反転して結晶化プレート100の上面に被せる際に、相互の対向方向に押圧力が加わったときに、載置層66A上のカバーガラス200に作用する衝撃を緩和するようになっている。
そして、図3および図4に拡大図示するように、上側の載置層66Aには、分注する結晶化プレート100の複数のウェルに対応して上下に貫通する貫通孔66hが格子状に形成され、さらに、載置層66Aの上面には、複数のカバーガラス200を載置する位置に対応して、各カバーガラス200を嵌め込み可能な位置決め溝66mが、上記ウェル列の方向に沿って設けられている。
さらに、下側の基部層66Bには、カバーガラス吸着機構58が設けられている。
詳しくは、このカバーガラス吸着機構58は、図3および図4に拡大図示するように、載置層66Aの貫通孔66hに対応して、載置層66Aの裏面の側から各貫通孔66hに挿入される位置に複数の吸着パッド57が配設されて構成されている。なお、複数の吸着パッド57の周囲と貫通孔66hの内面との間には、相互の対向方向に隙間が設けられており、上記ダンパ機構77による上下方向での緩衝機能を妨げないようになっている。
そして、図5に示すように、このカバーガラス吸着機構58は、各吸着パッド57が、エア配管58k、切替弁56を介して真空ポンプ59に接続されており、この切替弁56を手で切り替えることによって、各吸着パッド57の減圧、およびエア大気開放を切り替えて、複数のカバーガラス200の吸着保持およびその解放が可能になっている。そして、作業者が載置部66を手で回動支軸63まわりに回動させることで、吸着保持されたカバーガラス200を反転できるようになっている。ここで、本実施形態の分注装置1は、結晶化プレート100のウェル列に対応した複数のカバーガラス200を用いており、これら複数のカバーガラス200が、結晶化プレート100の各ウェル列に対応してそれぞれの列毎に8枚載置されるようになっている。つまり、6列あるウェル列に、各列8枚が載置されるので、全体としては、48枚のカバーガラス200を載置する。
ここで、上記位置決め溝66mは、図4に拡大図示するように、所定の深さを有しており、カバーガラス200を吸着パッド57の上部に載置した際に、位置決め溝66mの底面とカバーガラス200の吸着パッド57側を向く面との間に所定の隙間ができるように構成されている。これにより、後述する結晶化容器のカプセルを作製するときに、カバーガラス200を結晶化プレート100の側に押しつける動作を行う際に、各吸着パッド57が弾性変形して、最終的に各カバーガラス200の結晶化プレート100との対向方向での位置決めを行えるようになっている。
次に、この分注装置1を用いて行うハンギングドロップ法による所望の分注処理が施された結晶化容器のカプセルの作製、およびこの分注装置1の作用・効果について説明する。
この分注装置1は、分注装置1全体を、例えばクロマトチャンバ(登録商標)等の研究用の保冷庫(不図示)内に設置して分注を行う。保冷庫の設定温度は例えば4℃に設定される。そして、この分注装置1によって、ハンギングドロップ法で所望の分注処理が施された結晶化容器のカプセルを作製する。なお、このハンギングドロップ法を利用した結晶化容器のカプセルによれば、蛋白質の結晶観察が容易である。また、結晶が取り出し易いという利点がある。
詳しくは、この分注装置1によってハンギングドロップ法で結晶化容器のカプセルを作製するに際し、まず、上記分注処理部50に必要な分注材料を配置する。つまり、上述の図1に示すように、分注処理部50に対し、リザーバ容器54(リザーバ溶液)、蛋白質容器55(蛋白質溶液)、ハンギングドロップ法用の結晶化プレート100、および複数のカバーガラス200をそれぞれ所定位置にセットする。
カバーガラス200の準備は、作業者が、ウェル列に対応して、8枚のカバーガラス200を、6列あるカバーガラス反転機構67上の各位置決め溝66mに手で嵌め込んで、計48枚を所定の位置にそれぞれ載置する。次に、作業者が切替弁56を手で切り替えて、カバーガラス吸着機構58の各吸着パッド57で各カバーガラス200を吸着して確実に保持する。
次いで、必要な分注処理を行う。この分注処理は、制御部からの信号に応じて分注ヘッド40が適宜駆動されることで自動運転される。
具体的には、この制御部での分注処理は、まず、分注ヘッド40をリザーバ容器54の上方に移動させ、ウェル列に対応する複数の分注シリンジ42によって、リザーバ容器54からリザーバ溶液を所定量だけ各分注シリンジ42に吸引する。次いで、分注ヘッド40を結晶化プレート100の上方に移動させ、結晶化プレート100に6列あるウェル列のうち、1つのウェル列に、吸引したリザーバ溶液を複数の分注シリンジ42によって一度に吐出する。これを列毎に順次繰り返し行う。つまり、本実施形態の例では、ベース2の長辺方向に6列あるウェル列に対して6回の移動を繰り返すことで全てのウェル104に対してリザーバ溶液の分注がなされる。
次に、カバーガラス200に液滴を作製する。液滴の作製は、まず、分注ヘッド40を蛋白質容器55の上方に移動させる。そして、蛋白質溶液を複数の分注シリンジ42によって所定量だけ各分注シリンジ42それぞれに吸引する。次いで、分注ヘッド40をリザーバ容器54の上方に移動させ、リザーバ溶液を各分注シリンジ42それぞれに所定量吸引する。これにより、各分注シリンジ42内は、蛋白質溶液とリザーバ溶液との両方が吸引されている混合ドロップとなる。
次いで、分注ヘッド40をカバーガラス反転機構67上の載置位置Sにあるカバーガラス200の上方まで移動させる。そして、複数の分注シリンジ42によって液滴を作製するために必要な量だけ混合ドロップを一のウェル列に対応した位置に吐出する。これにより、図6(a)に示すように、一のウェル列に対応したカバーガラス200の表面に混合ドロップの液滴をウェル列に対応した位置に作製することができる。そして、この操作を、複数列のウェルに対応する回数(本実施形態の例では6回)だけ、各カバーガラス200の表面に混合ドロップの吐出を繰り返し行い、図6(b)に示すように、他のウェル列に対応した位置についても順次液滴を作製していく。そして、制御部は、結晶化プレート100の最後のウェル列までこれらの処理が終われば、複数の分注シリンジ42を備える分注ヘッド40を、初期位置(図1に示す位置)に移動(待避)させて一連の分注処理を終える。
その後、作業者は、カバーガラス反転機構67によって、複数のカバーガラス200を手で180°反転させて反転位置Hに位置させる。これにより、図6(c)に示すように、液滴(混合ドロップ)をカバーガラス200の下面に付着した状態で、結晶化プレート100のウェル104の開口面に対向させた所望の位置に載せることができる。
次いで、作業者は、切替弁56を再び手で切替えてエア大気開放とし、各吸着パッド57の吸着を解除する。これにより、複数のカバーガラス200は、カバーガラス反転機構67から左側の結晶化プレート100上に受け渡される。この際、複数のカバーガラス200による結晶化プレート100の密閉は、結晶化プレート100のウェル開口面に予めシール剤が塗布されており、カバーガラス200を載せた後、カバーガラス反転機構67を結晶化プレート100の側に押しつけることによって、位置決め溝66の底面とカバーガラス200との間の隙間がなくなり、接触することにより各ウェル104が密閉される。これにより、カバーガラス200を載せることにより各ウェル104が密閉され、所望の分注処理が施された結晶化容器のカプセルが完成する。その後、作業者は、再びカバーガラス反転機構67を手で元の載置位置Sに手で復帰させる。
このように、上述した本実施形態の分注装置1によれば、分注処理を、結晶化プレート100の1ウェル毎ではなく、結晶化プレート100の複数ウェル単位で(本実施形態の例では、列毎にまとめて)行うことが可能である。そのため、複数ウェル単位の分注処理を複数回(上記実施例では6列に対して計6回)繰り返すことで、分注処理を効率良く行うことができる。したがって、従来、ハンギングドロップ法を用いた結晶化プレートを作成する分注装置での、結晶化プレートの複数あるウェルに対して、1ウェル毎に分注処理を行っていた方法に比べて、分注処理の所要時間を短縮することができる。
また、この分注装置1によれば、カバーガラス反転機構67は、カバーガラス吸着機構58を備えており、このカバーガラス吸着機構58は、載置部66の下方に設けられている吸着パッド57を有し、この吸着パッド57が、結晶化プレート100の複数あるウェル104に対応して格子状に配列されているので、その上方に、複数のカバーガラス200が各ウェル列に対応してそれぞれ載置されると、各カバーガラス200を複数の吸着パッド57によって個別に吸着可能である。そして、カバーガラス吸着機構58がカバーガラス反転機構67に装備されているから、載置した複数のカバーガラス200全体を一度に吸着した状態で、カバーガラス反転機構67によって全体を180度反転し、結晶化プレート100へのシーリングを効率良く行うことができる。
さらに、これら複数の吸着パッド57は、格子状に配列された各ウェル104に対応する位置毎に配設されているので、例えば複数のカバーガラス200のうち、いずれかのカバーガラス200での液滴の作製に不具合が生じた場合であっても、その部分のカバーガラス200のみを個別に取り外して新たなカバーガラス200と交換し、改めて分注処理を行うことができる。そのため、液滴の作製に部分的に不具合等があっても、その箇所のみを容易に修正することができる。したがって、分注処理の所要時間を短縮する上でより好適である。
なお、本発明に係る蛋白質結晶化装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
本発明に係る分注装置の一実施形態の平面図である。 図1に示す分注装置を説明する図であり、同図(a)はその正面図、同図(b)はA矢視図、同図(c)は、同図(a)でのカバーガラス反転機構でカバーガラスを反転した状態を説明する図である。 本発明に係る分注装置のカバーガラス反転機構を説明するための断面図である。 図3の要部拡大図である。 カバーガラス反転機構のカバーガラス吸着機構の回路を説明する図である。 本発明に係る分注装置のカバーガラス反転機構の動作を説明する図であり、同図(a)はカバーガラス上に液滴を作製している状態の図、同図(b)は全てのウェルに対応する位置に液滴を作製した状態の図、同図(c)はカバーガラス反転機構でカバーガラスを反転させた状態の図である。
符号の説明
1 分注装置
2 ベース
4 処理部
10 分注ヘッド装置
16 架橋部
18 ヘッド駆動部
19 分注ヘッド支持枠
20 スライダ
21 ガイドレール
40 分注ヘッド
42 分注シリンジ
50 分注処理部
54 リザーバ容器
55 蛋白質容器
56 切替弁
57 吸着パッド
58 カバーガラス吸着機構
59 真空ポンプ
61 支持ブロック
62 回動腕
63 回動支軸
64 支持台
65 支持軸
66 載置部
67 カバーガラス反転機構
77 ダンパ機構
100 結晶化プレート
104 ウェル
200 カバーガラス

Claims (1)

  1. 処理すべき結晶化プレートおよびカバーガラスに、ハンギングドロップ法で分注処理を施して結晶化容器のカプセルを作製するための分注装置であって、
    前記結晶化プレートのウェルおよびカバーガラスに分注等の必要な処理をするための分注ヘッドを有するとともにその分注ヘッドを前記結晶化プレートのウェルおよびカバーガラスへの処理に必要な位置に移動可能な分注ヘッド装置と、前記カバーガラスを載置する載置部を有するとともにその載置部に載置されるカバーガラスを保持しつつ反転させて結晶化プレート上面に被せるカバーガラス反転機構とを備え、
    前記分注ヘッド装置は、その分注ヘッドに、複数の分注シリンジを有し、当該複数の分注シリンジは、前記結晶化プレートの複数ウェル単位にまとめて分注等の必要な処理を行うようになっており、
    前記カバーガラス反転機構は、その載置部に、前記カバーガラスとして複数のカバーガラスを載置してその載置部上の複数のカバーガラスを真空吸着して保持する複数の吸着パッドを有し、当該複数の吸着パッドは、結晶化プレートの格子状に配列された各ウェルに対応する位置毎に配設されていることを特徴とする分注装置。
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