專利名稱：微噴液頭以及利用此微噴液頭的噴灑裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種微噴液頭以及利用此微噴液頭的噴灑裝置，特別是關于一種可以高密度排列可替換的毛細管于其上的微噴液頭以及利用此微噴液頭的噴灑裝置。
目前傳輸大多利用噴灑器(dispenser)來進行，
圖1a和圖1b顯示在美國專利第6001309號中揭露的一種公知噴灑器。此裝置10具有包圍毛細總成的外殼12，外殼12具有供毛細管16穿過的開口14，在外殼12上部設有一墊片20。蓋子22在裝置10需清洗或充填時使用，在蓋子22中設有第一管路24，用以當系統需要被抽真空或加壓時，清洗添加的溶劑；第二管路28與真空源連接，第三管路32導入氣體壓力。蓋子22與螺紋管42鄰接，螺紋管42將毛細殼體50鎖合在外殼12內，且具有用以收容樣品的承座46。在清潔后，移除蓋子22以露出承座46，使其可收容樣品。承座46具有符合毛細管的開口48，藉此樣品可接觸毛細管16，且藉由表面張力而在毛細管16中移動。螺紋殼體50具有缺口，以收納用以驅動轉換器56的電線54。轉換器56接近孔口60，毛細管16的管壁很薄，以使其可隨轉換器56的膨脹收縮而移動。
圖2為在美國專利第6001309號的噴灑系統的簡圖，儲存子系統300以復數個架(rack)的方式顯示，在架中的每一柜(bin)包含復數個盤302。主控制器304控制整個系統，在電腦的訊號下，從儲存區域300搬送一或多個盤302至下一站306。在站306時，機械手臂308在子系統控制器309的控制下，利用微管(micropipette tips)310從盤302搬送微量的液體至位于由子系統控制器315控制下的維持充填站上的一或多個噴頭(jet)312。為了再利用噴射裝置，維持充填站設有維持蓋316，保持器318位于傳輸桿320上的噴射裝置312上，藉此噴射裝置312在子系統控制器323的控制下移動至測試站322。如果噴射裝置312通過測試站，其籍由傳輸桿320被移動至噴射位置334，且由傳輸桿320和保持器318被移動至基板336之上。在此噴射裝置可開始噴灑液滴而得到想要的排列。
參考圖3，美國專利第6110426號揭露另一種公知的噴灑裝置，噴灑裝置110包括試劑噴灑器112，其具有毛細管路114，用以保持試劑116的量。管路由一對構件112a、112b所形成，其在接近尖端區域118處收縮。在尖端118，試劑形成凹凸面(meniscus)120，如圖4a所示，此時作動螺線管122，以拉引活塞124，導致連結構件126移動尖端118快速接近或遠離基板130表面131。結果噴灑器112的尖端118輕擊基板表面131，此導致在管路114中的液體凹凸面120破裂，而使液體與基板表面131接觸。藉此導致液體流至尖端118和表面131間的空隙，以使液體流出管路114，如圖4b所示。圖4c顯示液體從尖端118至基板表面131的流動，直到其形成液滴132。
噴灑器必須在不使多種不同的試劑交叉污染下運作，且需快速地變換試劑。
如上所述，美國專利第6001309號中揭露的噴灑器為可再利用的，因此其必須清洗和再充填，很容易導致試劑交叉污染的問題；另外，由于需要維護保養，整個操作時間冗長且不方便，并將使成本提高。
相似地，美國專利第6110426號中揭露的噴灑器為接觸式，因此試劑交叉污染的問題也很容易產生。
本發明的另一目的為提供一種微噴液頭以及利用此微噴液頭的噴灑裝置，其可解決試劑交叉污染的問題。
在本發明中，提供一種微噴液頭，用以在控制器的控制下，噴灑既定量的復數流體，其包括具有復數個穿孔的基底，其與控制器電性連接；以及分別充填有既定流體的復數個管總成，其分別以可拆裝的方式設置于穿孔中，且分別地與基底電性連接，其中管總成在控制器的控制下噴灑流體，該管總成為可替換的。
如上所述，基底在穿孔中設有至少一第一卡合部，且每一管總成設有對應于第一卡合部的至少一第二卡合部，以使管總成與基底卡合，其中第一卡合部可為一凹陷部，而第二卡合部可為一突出部。基底在穿孔中分別設有至少一第一墊片，且每一管總成設有對應于第一墊片的至少一第二墊片，其中當管總成插入基底的穿孔時，第二墊片與第一墊片抵接；每一管總成包括在其上形成有突出部的承座，且在其上設有第二墊片，并具有通道；用以保持流體的毛細管，設置在承座的通道的一端；以及設置在承座的通道的另一端的印刷晶片頭，其與第二墊片抵接，且與毛細管連通。
每一管總成上標有編碼，用以標示其內充填流體的種類；基底設有第一檢測裝置，用以檢測管總成內的流體量；每一管總成設有第二檢測裝置，用以檢測管總成內的流體量。
上述管總成可為壓電式噴液形式、熱泡式噴液形式或縫隙式(slit)噴液形式。
在本發明中，提供一種噴灑裝置，適用生化分析中，包括控制器，以及用以在生化分析中噴灑既定量的試劑至基板上的至少一微噴液頭，其與控制器電性連接；微噴液頭包括具有復數個穿孔的基底，其與控制器電性連接；以及分別充填有既定試劑的復數個管總成，其分別以可拆裝的方式設置于穿孔中，且分別地與基底電性連接，其中當基底面對基板時，管總成在控制器的控制下噴灑試劑，且管總成為可替換的。
本發明的微噴液頭以及利用此微噴液頭的噴灑裝置克服了公知技術中的諸多缺陷，所述噴灑裝置藉由微噴液頭突出部和凹陷部脫離卡合，當毛細管中的流體用完時，可替換管總成；該管總成可基于不同需求，設計成單獨替換、小組替換、或整組替換，以利使用；所述流體為事先充填在管總成中，變更流體時，只需替換整個管總成；且本發明避免了流體交叉污染。
附圖標號說明10、112、噴灑器12、外殼14、48、開口 16、224、毛細管20、墊片 22、蓋子24、第一管路 28、第二管路32、第三管路 42、螺紋管 46、承座 50、毛細殼體54、420、電線 56、轉換器 60、孔口 110、500、噴灑裝置114、毛細管路 116、試劑 118、尖端 120、凹凸面122、螺線管124、活塞 126、連結構件 130、336、410、基板131、表面 132、液滴 200、微噴液頭 210、基底211、穿孔 212、第一卡合部(凹陷部) 213、第一墊片214、第三墊片 220、管總成221、第二卡合部(突出部)222、第二墊片 223、承座 2231、通道 225、印刷晶片頭2251、噴嘴 226、編碼 300、儲存子系統302、盤304、主控制器 306、站308、機械手臂309、315、323、子系統控制器 310、微管 312、噴頭316、維持蓋318、保持器320、傳輸桿322、測試站334、噴射位置 400、控制器參考圖5a、5b，本發明的微噴液頭200用以在控制器(未圖式)的控制下，噴灑既定量的復數流體，且包括一基底210和復數個管總成220。基底210與控制器電性連接，且具有復數個穿孔211、分別在穿孔211附近形成的復數個第一卡合部(凹陷部)212、分別設置在穿孔211內的復數個第一墊片213、以及分別設置在基底210周圍的復數個第三墊片214。
兩凹陷部212分別形成在每一穿孔211的兩側，第三墊片214與第一墊片213電性連接，以使控制器可經由第三墊片214和第一墊片213制動插入于基底210的穿孔211中的管總成220。
管總成220分別預先充填有既定流體，其分別以可拆裝的方式設置于基底210的穿孔211中，且分別地經由第一墊片213而與基底210電性連接；參考圖6，每一管總成220設有對應于凹陷部212的至少一第二卡合部(突出部)221、對應于第一墊片213的至少一第二墊片222、一承座223、一毛細管224以及一印刷晶片頭(Print chip head)225。
具體講，突出部221與基底210的凹陷部212卡合以使管總成220與基底210卡合；當管總成220插入基底210的穿孔211時，第二墊片222與第一墊片213抵接；承座223在其上形成有突出部221，且在其上設有第二墊片222，并具有通道2231；毛細管224用以保持流體，其設置在承座223的通道2231的一端；印刷晶片頭225設置在承座223的通道2231的另一端，其與第二墊片222抵接，且與毛細管224連通。印刷晶片頭225設有噴嘴2251，其與毛細管224連通，使在毛細管224中的流體可經由噴嘴2251噴灑，藉此排列，管總成220可經由基底210傳輸流體。
應注意的是，收容在毛細管224中的流體是由毛細管224的表面性質以及流體的表面張力之間的摩擦力來保持，為了增加摩擦力，膠狀或油狀物質可被添加在毛細管224的充填端，以使流體不會從毛細管224的充填端泄漏；另外，膠狀或油狀物質并不會與流體混合。
在此實施例中，第一卡合部是以一凹陷部的方式形成，而第二卡合部是以一突出部的方式形成，但這并不限于此，例如，可將兩者互換，或者利用其他的卡合方式。
每一管總成220上標有編碼226，用以標示其內充填流體的種類；基底210設有第一檢測裝置(未圖式)，用以檢測管總成220內的流體量；每一管總成220設有第二檢測裝置(未圖式)，用以檢測管總成220內的流體量。
應了解的是，管總成220可為壓電式噴液形式、熱泡式噴液形式或縫隙式(slit)噴液形式。
本發明的微噴液頭200具有下列優點1、藉由將突出部221和凹陷部212脫離卡合，當毛細管224中的流體用完時，管總成220為可替換的。應注意的是管總成220基于不同需求，也可設計成單獨替換、小組替換、或整組替換，以利使用；上述小組替換意味著預先設定復數個特定管總成為一小組，當欲替換時，即將整個小組均進行替換。
2、流體為事先充填在管總成220中，當需變更流體時，可直接替換整個管總成220；以及3、因為不需清洗和再充填，微噴液頭可避免流體交叉污染的問題。
參考圖7，本發明提供一種噴灑裝置500，其適用生化分析中，包括一控制器400和至少一微噴液頭200；藉由控制器400，噴灑裝置500可同時控制一或多個微噴液頭200；在生化分析中，微噴液頭200噴灑既定量的復數試劑至一基板410上，且其經由一電線420與控制器400電性連接；微噴液頭200預先充填有既定試劑，當微噴液頭200的基底210面對基板410時，管總成220在控制器400的控制下經由基底210噴灑試劑。
藉由本發明的噴灑裝置500，在生化分析中所利用的試驗裝備(assays/kits)可在高生產率下被方便地制造。
雖然本發明以優選的實施例揭示如上，但其并非用以限定本發明，對本領域普通專業技術人員，所做的各種變化和修改，都應包括在本發明的構思及保護范圍之內。
權利要求
1.一種微噴液頭，用以在一控制器的控制下，噴灑既定量的復數流體，其特征在于包括一基底，具有復數個穿孔，且與該控制器電性連接；以及復數個管總成，分別充填有既定流體，且分別以可拆裝的方式設置于穿孔中，且分別地與該基底電性連接，其中該管總成在該控制器的控制下，噴灑流體，且該管總成為可替換的。
2.如權利要求1所述的微噴液頭，其特征在于該基底在該穿孔中設有至少一第一卡合部，且每一管總成設有對應于該第一卡合部的至少一第二卡合部，以使該管總成與該基底卡合。
3.如權利要求2所述的微噴液頭，其特征在于該第一卡合部為一凹陷部，而該第二卡合部為一突出部。
4.如權利要求3所述的微噴液頭，其特征在于該基底在穿孔中分別設有至少一第一墊片，且每一管總成設有對應于該第一墊片的至少一第二墊片，其中當該管總成插入該基底的穿孔時，該第二墊片與第一墊片抵接。
5.如權利要求4所述的微噴液頭，其特征在于每一該管總成包括一承座，在其上形成有突出部，且在其上設有第二墊片，并具有一通道；一毛細管，用以保持該流體，設置在該承座的通道的一端；以及一印刷晶片頭，設置在該承座的通道的另一端，與該第二墊片抵接，且與該毛細管連通。
6.如權利要求1所述的微噴液頭，其特征在于每一管總成上標有一編碼，用以標示其內充填流體的種類。
7.如權利要求1所述的微噴液頭，其特征在于該基底設有一第一檢測裝置，用以檢測管總成內的流體量。
8.如權利要求1所述的微噴液頭，其特征在于每一管總成設有一第二檢測裝置，用以檢測管總成內的流體量。
9.如權利要求1所述的微噴液頭，其特征在于管總成分別為壓電式噴液形式。
10.如權利要求1所述的微噴液頭，其特征在于管總成分別為熱泡式噴液形式。
11.如權利要求1所述的微噴液頭，其特征在于管總成分別為縫隙式噴液形式。
12.一種利用權利要求1所述微噴頭的噴灑裝置，適用一生化分析中，特征在于包括一控制器；以及至少一微噴液頭，用以在該生化分析中噴灑既定量的復數試劑至一基板上，其與該控制器電性連接，且包括一基底，具有復數個穿孔，且與該控制器電性連接；以及復數個管總成，分別充填有既定試劑，且分別以可拆裝的方式設置于穿孔中，且分別地與該基底電性連接，其中當該基底面對該基板時，管總成在該控制器的控制下噴灑該等試劑，且管總成為可替換的。
13.如權利要求12所述的噴灑裝置，其特征在于該基底在穿孔中設有至少一第一卡合部，且每一管總成設有對應于該第一卡合部的至少一第二卡合部，以使管總成與該基底卡合。
14.如權利要求13所述的噴灑裝置，其特征在于該第一卡合部為一凹陷部，而該第二卡合部為一突出部。
15.如權利要求14所述的噴灑裝置，其特征在于該基底在穿孔中分別設有至少一第一墊片，且每一管總成設有對應于該第一墊片的至少一第二墊片，其中當管總成插入該基底的穿孔時，第二墊片與第一墊片抵接。
16.如權利要求15所述的噴灑裝置，其特征在于每一管總成更包括一承座，在其上形成有該等突出部，且在其上設有第二墊片，并具有一通道；一毛細管，用以保持該試劑，設置在該承座的通道的一端；以及一印刷晶片頭，設置在該承座的通道的另一端，與第二墊片抵接，且與該毛細管連通。
17.如權利要求12所述的噴灑裝置，其中每一管總成上標有一編碼，用以標示其內充填試劑的種類。
18.如權利要求12所述的噴灑裝置，其特征在于該基底設有一第一檢測裝置，用以檢測管總成內的試劑量。
19.如權利要求12所述的噴灑裝置，其特征在于每一管總成設有一第二檢測裝置，用以檢測管總成內的試劑量。
20.如權利要求12所述的噴灑裝置，其特征在于微噴液頭分別為壓電式噴液形式。
21.如權利要求12所述的噴灑裝置，其特征在于微噴液頭分別為熱泡式噴液形式。
22.如權利要求12所述的噴灑裝置，其特征在于微噴液頭分別為縫隙式噴液形式。
全文摘要
一種微噴液頭以及利用此微噴液頭的噴灑裝置，該微噴液頭，用以在控制器的控制下噴灑既定量的流體，其包括一基底以及復數個管總成。基底具有復數個穿孔，且與控制器電性連接；管總成分別充填有既定流體，且分別以可拆裝的方式設置于穿孔中，并分別地與基底電性連接，其中管總成系在控制器的控制下噴灑流體，且管總成為可替換的，該噴灑裝置，適用生化分析中，包括控制器，以及用以在生化分析中噴灑既定量的試劑至基板上的至少一微噴液頭，其與控制器電性連接。本發明利用此微噴液頭的噴灑裝置，其可在微噴液頭上以高密度排列可替換的毛細管，其解決了試劑交叉污染的問題。
文檔編號G01N33/50GK1431516SQ0210095
公開日2003年7月23日 申請日期2002年1月8日 優先權日2002年1月8日
發明者邱創汎, 陳英棋, 蘇士豪, 呂志平, 毛慶宜, 胡紀平 申請人:財團法人工業技術研究院