測(cè)定元件的處理設(shè)備的制作方法

專利名稱：測(cè)定元件的處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種測(cè)定元件的處理設(shè)備，例如用于處理基片形式的測(cè)定元件，在測(cè)定元件上放置了包含不同反應(yīng)物質(zhì)，例如不同抗體的一排局部反應(yīng)點(diǎn)。
在本文中，“測(cè)定”意味著一種物質(zhì)的定量分析，來(lái)確定某些有價(jià)值或有效成分的比例，例如藥品中的活性成分的比例。
免疫測(cè)定法是利用抗體和抗原之間的免疫反應(yīng)，來(lái)測(cè)量生物采樣中一種物質(zhì)(分析物)的存在的技術(shù)。
在化學(xué)/獸醫(yī)診斷或藥品篩選方面，需要分析采樣來(lái)確定某些分析物的存在。目前，已建議在諸如片狀基板的相關(guān)反應(yīng)點(diǎn)上，提供一組不同的抗體。把采樣放置在基片上，在通過(guò)孵化和其它過(guò)程之后，檢測(cè)一個(gè)化學(xué)發(fā)光過(guò)程來(lái)發(fā)現(xiàn)在每個(gè)點(diǎn)上是否存在適當(dāng)?shù)姆治鑫?。這在EP-A-0902394中作了較詳細(xì)的描述。
分析這種基片所存在的問(wèn)題是過(guò)程太復(fù)雜，并且要求小心地處理基片，因而手動(dòng)干預(yù)很重要。
WO-A-93/23732描述了玻璃載片采樣的自動(dòng)染色設(shè)備，但這是一個(gè)組織化學(xué)的過(guò)程，與測(cè)定無(wú)關(guān)。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，一種測(cè)定元件的處理設(shè)備包括許多測(cè)定元件的處理模塊；一個(gè)包括測(cè)定元件定位組件的輸送系統(tǒng)，用于把測(cè)定元件輸送到每個(gè)處理模塊處，測(cè)定元件定位組件適于把測(cè)定元件輸送到每個(gè)模塊處，在處理已送到的測(cè)定元件的同時(shí)，能夠使測(cè)定元件定位組件輸送另一個(gè)測(cè)定元件；以及一個(gè)控制輸送系統(tǒng)操作的控制系統(tǒng)，使得可按預(yù)定順序在各模塊之間輸送每個(gè)測(cè)定元件，并且使得可以同時(shí)在不同模塊中處理許多測(cè)定元件。
我們已經(jīng)明白，依靠研制一種輸送系統(tǒng)就有可能研制出一種完善的多用途的處理設(shè)備，該輸送系統(tǒng)能夠把一個(gè)測(cè)定元件輸送到一個(gè)處理模塊處，并把測(cè)定元件轉(zhuǎn)移到模塊上，由此在處理第一個(gè)測(cè)定元件的同時(shí)，空出輸送系統(tǒng)來(lái)輸送另一個(gè)測(cè)定元件。
可以采用各種各樣的輸送系統(tǒng)。在一種情形下可使用相當(dāng)緊湊的轉(zhuǎn)動(dòng)輸送系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)圓“軸”，裝上一個(gè)測(cè)定元件定位組件來(lái)繞著軸運(yùn)動(dòng)，軸轉(zhuǎn)動(dòng)到定位組件對(duì)準(zhǔn)相關(guān)的處理模塊進(jìn)入點(diǎn)為止，以便送入或拉出貯存裝置。
較復(fù)雜的方案是可轉(zhuǎn)動(dòng)的同心組件/模塊。內(nèi)部的模塊可起到孵化器/抖動(dòng)器的作用，而外環(huán)作為輸送系統(tǒng)。因此，例如孵化器/抖動(dòng)器可繞著垂直軸以小的角運(yùn)動(dòng)作抖動(dòng)。孵化器/抖動(dòng)器可以是多層/堆積。
可通過(guò)例如一個(gè)位于內(nèi)部孵化器“環(huán)”中心內(nèi)的推/拉電機(jī)組件，在內(nèi)部孵化器/抖動(dòng)器和外部輸送系統(tǒng)之間推/拉著貯存裝置。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，輸送系統(tǒng)包括一條軌道；一個(gè)安裝成可沿軌道運(yùn)動(dòng)的測(cè)定元件定位組件；以及一個(gè)可對(duì)控制系統(tǒng)作出響應(yīng)的第一電機(jī)，用于把測(cè)定元件定位組件移到與各相關(guān)的處理模塊對(duì)準(zhǔn)。軌道最好是直線的。這提高了簡(jiǎn)單性，并且易于設(shè)計(jì)和對(duì)這種系統(tǒng)作修改，例如修改成轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。
在某些情形下，輸送系統(tǒng)自身可以來(lái)回折疊成一個(gè)多平面系統(tǒng)，由此形成一個(gè)比單平面系統(tǒng)更緊湊的設(shè)計(jì)。
在某些情形下，在每個(gè)模塊上的輸送系統(tǒng)的一部分可以包括對(duì)模塊來(lái)回輸送測(cè)定元件的裝置。但是，比較簡(jiǎn)單和優(yōu)選的方法是提供一個(gè)帶著在軌道上可移動(dòng)支座的輸送系統(tǒng)；一個(gè)夾持測(cè)定元件的臂可移動(dòng)地裝在支座上，相對(duì)于軌道作側(cè)向運(yùn)動(dòng)；在支座上的一個(gè)第二電機(jī)可使臂作側(cè)向運(yùn)動(dòng)。在此情形下，移動(dòng)測(cè)定元件的臂隨著支座沿軌道運(yùn)動(dòng)，從而僅需要這樣的單個(gè)臂。通常，臂相對(duì)于支座作基本上垂直于軌道的運(yùn)動(dòng)，雖然這并不是必要的。
為了方便，臂具有夾持測(cè)定元件的裝置，雖然在其它情形中，臂也可以簡(jiǎn)單地把測(cè)定元件推到不同的位置，或者用諸如磁性聯(lián)接器的其它裝置來(lái)與測(cè)定元件連接。
但是，測(cè)定元件最好是被支承在一個(gè)測(cè)定元件的保持架中，它的形式可以能松開(kāi)地與夾持裝置連接，使得由臂來(lái)確定測(cè)定元件的位置。在EP專利申請(qǐng)?zhí)?8307732.2中，較詳細(xì)地描述了這種布局。
可提供各種各樣的模塊。通常，它們包括以下一種或幾種a)一個(gè)中間貯存器，用于貯存一個(gè)以上的測(cè)定元件或測(cè)定元件保持架；b)一個(gè)孵化器；c)一個(gè)清洗工位；以及d)一個(gè)測(cè)定元件的成象工位。
采用中間貯存器有助于容許進(jìn)行需要一段時(shí)間的反應(yīng)，在此期間可輸送其它的測(cè)定元件和進(jìn)行其它的處理過(guò)程。但是，更方便的是由孵化器來(lái)提供中間貯存器。因?yàn)闇y(cè)定元件通常需要在孵化器中保持一段時(shí)間，它作為中間貯存器可提供有利的雙重用途。
為了在處理之后觀察反應(yīng)點(diǎn)，需要一個(gè)成象工位，并且限制周圍光線的進(jìn)入是很重要的。因此在成象過(guò)程中需要封閉成象工位。單獨(dú)操縱一個(gè)可通過(guò)測(cè)定元件的門就能做到這點(diǎn)。如果成象工位包括一個(gè)進(jìn)入門，它在測(cè)定元件進(jìn)出成象定位時(shí)能夠自動(dòng)啟動(dòng)，則可以簡(jiǎn)化這個(gè)過(guò)程。
采用敏感器之類來(lái)檢測(cè)測(cè)定元件的運(yùn)動(dòng)，以及采用對(duì)敏感器作出響應(yīng)的一個(gè)系統(tǒng)來(lái)打開(kāi)門，就可以達(dá)到門的自動(dòng)啟動(dòng)。但是，最好是使門繞著成象工位壁的上水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并且通過(guò)一根與平臺(tái)和門均轉(zhuǎn)動(dòng)連接的連桿，把門與成象工位的可移動(dòng)平臺(tái)連接，由此從門的任意一側(cè)，朝著門的平臺(tái)移動(dòng)可使門打開(kāi)，然后一旦平臺(tái)已從門的一側(cè)通過(guò)到另一側(cè)，可使門關(guān)閉。
如上所述，在免疫測(cè)定過(guò)程中采用的一個(gè)重要模塊是孵化器。此外，通常需要抖動(dòng)或振動(dòng)測(cè)定元件來(lái)促進(jìn)將發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。
在1998年8月17日出版的Shane Beck著的“環(huán)境抖動(dòng)器和孵化器”中已描述了幾個(gè)孵化器的例子。但是，這些例子相當(dāng)簡(jiǎn)單。
按照本發(fā)明的第二個(gè)方面，測(cè)定元件孵化器包括一個(gè)外殼和位于外殼之內(nèi)的一套測(cè)定元件支座；在外殼內(nèi)對(duì)每個(gè)測(cè)定元件單獨(dú)加熱的裝置；以及相對(duì)于外殼來(lái)抖動(dòng)支座的裝置。
與其它系統(tǒng)不同，該新型孵化器可以在同一時(shí)間進(jìn)行抖動(dòng)、孵化和精確的獨(dú)立加熱控制，從而不需要在反應(yīng)期間，在分開(kāi)的抖動(dòng)和孵化模塊之間進(jìn)行運(yùn)送。
抖動(dòng)裝置的頻率最好是可以變化，同時(shí)沖程可以不變或可變。沖程可以是簡(jiǎn)單的來(lái)回水平運(yùn)動(dòng)，垂直運(yùn)動(dòng)，軌道運(yùn)動(dòng)，或者它們的任意組合。通常，可選擇運(yùn)動(dòng)的類型來(lái)優(yōu)化混合過(guò)程和反應(yīng)速度。此外，在抖動(dòng)過(guò)程中可包括定期的停止來(lái)優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)。
雖然輸送系統(tǒng)可以調(diào)整到把測(cè)定元件裝入孵化器內(nèi)的適當(dāng)位置上，但如果支座位于支承裝置內(nèi)的不同垂直位置上，則支承裝置最好能垂直移動(dòng)，把所選的支座對(duì)準(zhǔn)設(shè)備的輸送系統(tǒng)。
在諸如免疫測(cè)定的測(cè)定過(guò)程中采用的另一個(gè)模塊是清洗模塊。通常，這種模塊包括一個(gè)供應(yīng)清洗液體的探頭和一個(gè)去除清洗液體的抽吸探頭。
按照本發(fā)明的第三個(gè)方面，我們提供一個(gè)測(cè)定元件清洗模塊來(lái)清洗位于測(cè)定元件貯存腔保持架內(nèi)的測(cè)定元件，模塊包括裝在可動(dòng)支座上的一個(gè)清洗液體供應(yīng)探頭和一個(gè)抽吸探頭，抽吸探頭安裝成與垂線成一個(gè)角度，支座可以按照基本上相同的角度移動(dòng)，由此當(dāng)抽吸探頭插入貯存腔保持架中時(shí)，它靠近了貯存腔保持架的側(cè)面。
由于以一定角度引入抽吸探頭，由此靠近了貯存腔保持架的側(cè)面，從而接近了在測(cè)定元件和貯存腔保持架之間的通道，因此這種新型清洗模塊改進(jìn)了從貯存腔保持架抽吸液體的作用。從而完全避免了接觸活性區(qū)和損害測(cè)定元件的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)由于從環(huán)繞測(cè)定元件周圍的通道抽出液體，抽吸得到了明顯的改善。
在每次測(cè)定元件清洗操作之間需要清洗探頭，因此探頭清洗區(qū)最好直接位于貯存腔保持架的清洗位置之下，在沒(méi)有貯存腔保持架時(shí)，可移動(dòng)支座來(lái)把抽吸探頭送入清洗區(qū)。這提供了清洗探頭的便利方式，同時(shí)保持了清洗模塊的自動(dòng)操作。
模塊最好還包括一個(gè)與抽吸探頭連接的真空供應(yīng)系統(tǒng)，真空供應(yīng)系統(tǒng)包括一個(gè)真空容器，真空容器具有一個(gè)與真空源連接的第一開(kāi)口，與抽吸探頭連接的第二開(kāi)口，以及通過(guò)排泄泵與排泄口連接的第三開(kāi)口。
現(xiàn)參照附圖來(lái)描述按照本發(fā)明的一個(gè)測(cè)定元件處理設(shè)備例子，其中

圖1是設(shè)備的框圖；圖2是主輸送系統(tǒng)的透視圖；圖3A和3B分別是輸送系統(tǒng)夾持臂模塊的平面圖和透視圖；圖4是一排貯存腔的透視圖；圖5是圖4所示一排貯存腔的運(yùn)送盤的透視圖；圖6A-6D分別是孵化器/抖動(dòng)器模塊的一個(gè)側(cè)視圖，一個(gè)從上面、側(cè)面和后面的透視圖，一個(gè)從上面、正面和側(cè)面的透視圖，以及一個(gè)從上面、正面和另一個(gè)側(cè)面的透視圖；圖6E是抖動(dòng)器布局的示意圖；圖7是貯存架清洗模塊的透視圖，為了清楚起見(jiàn)，某些部分已略去；圖8是圖7所示貯存架清洗模塊的清洗系統(tǒng)框圖；圖9以透視圖表明了貯存架清洗模塊和主輸送系統(tǒng)之間的相對(duì)位置；圖10A是成象模塊一部分的透視圖；圖10B是通過(guò)圖10A中所示部件的剖視圖；圖11是相似于圖3B的視圖，但是為另一個(gè)例子，其中某些部分被略去；圖12是從堆積裝入器一側(cè)看的透視圖；圖13是從另一側(cè)面看圖12所示堆積裝入器的透視圖；圖14是圖12和13所示堆積裝入器的一個(gè)放大的透視圖。
在附圖中所示的免疫測(cè)定設(shè)備被設(shè)計(jì)成可以處理測(cè)定元件基片，在基片上面放置了一排包含不同抗體的局部反應(yīng)點(diǎn)。基片通常是陶瓷或硅?；伞肮S配置”來(lái)供應(yīng)，它具有一排反應(yīng)物質(zhì)，并且為了易于使用，被放在相關(guān)的貯存腔1-3中(圖4)。通常，把一排貯存腔和基片包裝好送到遠(yuǎn)處的用戶。這在同在審理的我們的歐洲專利申請(qǐng)?zhí)?8307732.2中作了較詳細(xì)的描述。為了更加易于使用，把一排貯存腔1-3可以取出地裝在運(yùn)送盤20內(nèi)。該運(yùn)送盤(圖5)由塑料模制而成，并具有在相對(duì)側(cè)壁23，24之間分別延伸的兩組橫梁21，22。抬高的肋21’有助于貯存腔的定位。確定了9個(gè)開(kāi)口25，可把相關(guān)的貯存腔定位在其中。盤20的一側(cè)具有一個(gè)伸出凸緣26，在另一側(cè)有一個(gè)凸出的圓臺(tái)27，其用途將在下面作較詳細(xì)的說(shuō)明。平行于橫梁21裝入每組為三個(gè)的貯存腔1-3，而橫梁22進(jìn)入相鄰貯存腔之間。然后把已裝好的運(yùn)送盤密封在適當(dāng)?shù)陌b材料中以便運(yùn)輸。最好是把貯存腔定位在運(yùn)送盤內(nèi)，在免疫測(cè)定過(guò)程中用盤來(lái)移動(dòng)貯存腔。也可以分開(kāi)供應(yīng)貯存腔，或者從運(yùn)送盤中取出貯存腔。
用戶可以根據(jù)要測(cè)定采樣的數(shù)目來(lái)決定是否把一排、兩排或三排貯存腔放入盤中。
圖1以框圖形式說(shuō)明了設(shè)備的主要部分。設(shè)備包括一個(gè)采樣盤10，它保持了許多要處理的采樣。它設(shè)在相鄰于帶著夾持臂模塊12的主輸送系統(tǒng)11的一端。如在以下將作較詳細(xì)說(shuō)明，夾持臂模塊12可移動(dòng)成與位于主輸送系統(tǒng)11旁邊的許多處理模塊相對(duì)準(zhǔn)。這些模塊包括貯存架進(jìn)入模塊13、成象模塊14、信號(hào)試劑模塊15、貯存架清洗模塊16、孵化器/抖動(dòng)器模塊17、準(zhǔn)備模塊18、以及試劑貯存器19。此外，在模塊和主輸送系統(tǒng)之上提供了一個(gè)液體處理系統(tǒng)5。
必要時(shí)可以包括其它模塊，設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)之一是可以方便地聯(lián)接額外的模塊。例如，可對(duì)采樣臂和試劑臂提供小的探頭清洗模塊。
設(shè)備由微處理器(300)來(lái)控制，它與每個(gè)模塊和主輸送系統(tǒng)11聯(lián)接，以及與液體處理系統(tǒng)5聯(lián)接。主輸送系統(tǒng)11在圖2較詳細(xì)地表示了主輸送系統(tǒng)11，它包括一個(gè)形成滑道的細(xì)長(zhǎng)軌道30，在其上面裝了一個(gè)夾持臂模塊12。由微處理器控制的步進(jìn)電機(jī)31裝在軌道30的一端，并與驅(qū)動(dòng)帶32連接，帶32繞著在軌道30另一端的空轉(zhuǎn)輪33作傳送。帶32固定在夾持臂模塊12的下側(cè)。向步進(jìn)電機(jī)31發(fā)出適當(dāng)?shù)闹噶?，可精確地前后移動(dòng)帶32，使得夾持臂模塊12定位于與所選模塊10，13-19之一對(duì)著的位置上。雖然在圖中未表示，但帶32最好是封閉的。
圖3A和3B表示了夾持臂模塊。模塊包括一個(gè)平臺(tái)40，在平臺(tái)上安裝了沿橫向隔開(kāi)的一對(duì)支承件41，它們具有對(duì)準(zhǔn)的相關(guān)凹槽42。這些凹槽設(shè)計(jì)成可容納運(yùn)送盤20相對(duì)兩側(cè)的滑道28(圖5)。圖3說(shuō)明了位于夾持臂模塊中的這種運(yùn)送盤20。三組貯存腔43-45裝在運(yùn)送盤20上。
夾持臂組件46裝成可在平臺(tái)40上作滑動(dòng)，并且包括一個(gè)固定著電磁線圈48的輔助平臺(tái)47。電磁線圈48通過(guò)一個(gè)帶關(guān)節(jié)桿組件50與一對(duì)爪49連接，桿組件50通過(guò)支承外殼51作延伸，并最終連接到具有一對(duì)懸垂銷53的控制塊52上，銷53延伸進(jìn)入爪49的槽口54中。爪49可對(duì)底板40上的銷軸作轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3A的55所示。
如圖3B所示，通過(guò)壓縮彈簧56迫使帶關(guān)節(jié)的桿組件50處于伸出位置。因此，迫使控制塊52離開(kāi)電磁線圈48，并根據(jù)銷53和槽口54之間的配合，該運(yùn)動(dòng)使得爪49靠近伸出凸緣26，由此把運(yùn)送盤20固定地保持在夾持臂模塊上。當(dāng)啟動(dòng)電磁線圈48時(shí)，帶關(guān)節(jié)的桿組件50克服彈簧作用而縮入電磁線圈中，塊52相對(duì)于爪49的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)使爪打開(kāi)，從而釋放了運(yùn)送盤20。
通過(guò)齒條60和小齒輪61來(lái)控制夾持臂組件46的運(yùn)動(dòng)，小齒輪61與裝在平臺(tái)40下側(cè)的步進(jìn)電機(jī)62連接。步進(jìn)電機(jī)62由微處理器控制，使得運(yùn)送盤20對(duì)著與它對(duì)準(zhǔn)的模塊作來(lái)回運(yùn)動(dòng)。
圖11說(shuō)明了夾持臂組件的一種可替代的形式。在該圖中，采用與圖3B相同的編號(hào)來(lái)說(shuō)明相似的部分。兩種夾持臂組件的差別是在圖11中，通過(guò)入口301由供應(yīng)壓縮空氣的氣壓模塊300來(lái)操縱爪49。
順便說(shuō)一下，也應(yīng)該注意到，對(duì)于設(shè)備中的其它模塊可采用氣壓操作來(lái)替代電操作。
在一個(gè)典型的操作順序中，夾持臂模塊12對(duì)著所希望的模塊在主輸送系統(tǒng)的軌道11上移動(dòng)。然后啟動(dòng)電機(jī)62來(lái)把板47和運(yùn)送盤20全部移動(dòng)到如圖3B所示的左側(cè)，盤20從凹槽42轉(zhuǎn)移到設(shè)在接受模塊中的相應(yīng)凹槽內(nèi)。然后由于圓臺(tái)27和裝在支承面后端的Bal閘之間的配合來(lái)保持固定運(yùn)送盤20。Bal閘是一個(gè)圓形彈簧，它位于在圓臺(tái)27后部的圓形凹槽29(圖5)中。這種布局的優(yōu)點(diǎn)是Bal閘能夠相當(dāng)緊固地保持著運(yùn)送盤20，但如果被爪49拉動(dòng)時(shí)，可以容易地釋放運(yùn)送盤20。然而，也可以設(shè)想保持運(yùn)送盤固定的其它替代方法，包括磁性爪之類。
一旦圓臺(tái)27緊固地容納在相應(yīng)的Bal閘中(它由微動(dòng)開(kāi)關(guān)和/或由步進(jìn)電機(jī)62進(jìn)行了預(yù)定數(shù)目的步長(zhǎng)之后來(lái)確定)，啟動(dòng)電磁線圈48來(lái)釋放爪49，然后以相反方向啟動(dòng)電機(jī)62來(lái)退出爪組件。
開(kāi)始時(shí)，必須把支承在相關(guān)運(yùn)送盤20中的貯存架送入設(shè)備，這可以按任意的常規(guī)方式來(lái)達(dá)到。在一種方法中，把貯存架(或幾排貯存腔)和運(yùn)送盤預(yù)先包裝并卷在卷筒上，使得能接受不同測(cè)定物的范圍。把卷筒裝入貯存架進(jìn)入模塊13中，在那里可以展開(kāi)運(yùn)送盤和貯存腔，并放到適當(dāng)定位在貯存架進(jìn)入模塊附近的夾持臂模塊12的平臺(tái)40上。
圖12-14說(shuō)明了構(gòu)成貯存架進(jìn)入模塊13的堆積裝入器的一種優(yōu)選形式。在此情形中，把堆積的盤20裝入運(yùn)送器500，運(yùn)送器500被降落到進(jìn)入堆積裝入器的“煙囪”510的頂中。當(dāng)堆積的盤因重力下落時(shí)，在堆積裝入器煙囪510一側(cè)的一對(duì)齒輪515可使它的速度減慢，因?yàn)辇X輪515與運(yùn)送器側(cè)面許多成對(duì)的橫條530相配合。在遇到先前裝入的堆積盤時(shí)，或者如果堆積裝入器空著而遇到一個(gè)遞增機(jī)構(gòu)520時(shí)，堆積盤停止下落。
在圖14中較詳細(xì)地表示了遞增機(jī)構(gòu)520。機(jī)構(gòu)包括一對(duì)單齒臂525(在圖14中僅可看到一個(gè))，它與在運(yùn)送器500上對(duì)著的橫條530配合。臂525與繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)的塊535連接，由于相關(guān)壓縮彈簧540的作用，迫使塊535處于圖14的位置。依靠與氣壓操縱的活塞545連接的氣壓致動(dòng)器555使塊535運(yùn)動(dòng)，活塞545通過(guò)連接臂550與每個(gè)塊535連接。
當(dāng)臨時(shí)啟動(dòng)氣壓致動(dòng)器555時(shí)，桿545向上運(yùn)動(dòng)，使得塊535和臂525作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此從相應(yīng)的橫條530上松開(kāi)了臂525的齒，容許運(yùn)送器下降。因?yàn)檫@個(gè)松開(kāi)僅時(shí)臨時(shí)的，在彈簧540的影響下臂525立刻轉(zhuǎn)回到它的保持位置，從而使下一個(gè)橫條530與齒配合。
當(dāng)運(yùn)送器500為帶齒臂525保持固定時(shí)，運(yùn)送盤20對(duì)準(zhǔn)一個(gè)輸出開(kāi)口560。
在某些情形下，可采用一個(gè)以上的堆積盤保持裝置。此外，可提供直線送進(jìn)系統(tǒng)(圖中未示)，它沿著相對(duì)堆積盤保持裝置頂部稍向下傾斜的軌道來(lái)送進(jìn)許多成堆的盤。
手動(dòng)地把要化驗(yàn)的采樣裝入標(biāo)準(zhǔn)的商品采樣盤10，它接受各種不同的采樣試管和杯子。(相反地，也可采用一個(gè)架子或其它裝入系統(tǒng)(圖中未示))。然后啟動(dòng)設(shè)備，夾持臂模塊12移到準(zhǔn)備工位18上。然后按程序啟動(dòng)液體操縱系統(tǒng)5，從盤10抽取每個(gè)液體采樣的一部分，并在準(zhǔn)備工位18上把它添加到位于運(yùn)送盤20的基片/貯存腔中。從同一個(gè)或另一個(gè)采樣中抽取其它的部分，并依次添加到其它的貯存腔中，直到所有三個(gè)貯存架或所需數(shù)量的貯存腔被充滿為止。然后把夾持臂模塊12移到試劑貯存器19，由液體操縱系統(tǒng)從該模塊中抽取部分試劑，并添加到每個(gè)貯存腔中。然后依靠主輸送系統(tǒng)11，把運(yùn)送盤20和貯存腔移到孵化器/抖動(dòng)器模塊17。孵化器/抖動(dòng)器模塊17與常規(guī)的孵化器不同，較詳細(xì)地表示在圖6中的該模塊也可抖動(dòng)運(yùn)送盤和貯存腔，以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生。此外，它起到了中間貯存器的作用，因?yàn)樗梢员３忠粋€(gè)以上的運(yùn)送盤。
孵化器/抖動(dòng)器模塊17包括一個(gè)支承裝置70，它確定了一組分開(kāi)的隔間或隔室71(在該例中為16個(gè)，安排成兩列，每列8個(gè))。每個(gè)隔間71具有一對(duì)凹槽76，依靠夾持臂模塊12，一個(gè)運(yùn)送盤20可以滑入其中。此外，每個(gè)隔間具有位于凹槽76之上的加熱元件和溫度控制敏感器72。
通常，可通過(guò)微處理器(圖中未示)獨(dú)立地控制每個(gè)隔間71和相應(yīng)測(cè)定元件(包含試劑和生物基片)的溫度，并且對(duì)免疫測(cè)定的用途可設(shè)在37℃。但是如果需要，也可以分開(kāi)調(diào)節(jié)每個(gè)隔間71的溫度?？刹捎脧氖覝氐?0℃的溫度。采樣適當(dāng)?shù)臏y(cè)定元件、加熱器、敏感器和其它孵化器元件/材料，甚至可得到更高的溫度。可應(yīng)用指定的溫度/時(shí)間曲線來(lái)適應(yīng)特定的測(cè)定處理要求，例如溫度直線地快速上升到70℃。
在本設(shè)計(jì)中，隔間71在一端打開(kāi)。對(duì)每個(gè)隔間提供個(gè)別或公用的門(圖中未示)，可以在隔間71內(nèi)和跨過(guò)測(cè)定元件保持更嚴(yán)格和更均勻的溫度控制。門限制了空氣流動(dòng)和對(duì)設(shè)備其余部分的熱損失，由此減少了所需的熱輸入。(也使設(shè)備中產(chǎn)生的熱減到最小。)采用隔熱材料制造隔間和門構(gòu)造也降低了熱損失和熱輸入需求。
對(duì)單個(gè)門的替代方式和可能在機(jī)械上更簡(jiǎn)單的方案是在可移動(dòng)的孵化器/抖動(dòng)器裝置的打開(kāi)的隔間前面提供一個(gè)固定的隔熱壁，并且靠近打開(kāi)的隔間。通過(guò)在每一列隔間的壁上的單個(gè)門，來(lái)進(jìn)入各個(gè)隔間。用這種隔熱壁制成的門位于主輸送軸線附近，并且可單獨(dú)打開(kāi)/關(guān)閉，以容許測(cè)定元件在孵化器相鄰各列隔間中定位。
另一個(gè)方法(圖中未示)是在較大溫控室中完全封閉現(xiàn)有的孵化器/抖動(dòng)器。采用在稍低于所需最低孵化器隔間溫度值下的熱空氣發(fā)生器，來(lái)保持外室的溫度。從每個(gè)隔間的個(gè)別加熱元件輸出的小量附加熱容許個(gè)別隔間溫度作更嚴(yán)格的控制。
裝置70通過(guò)凸緣73被支承在與主外殼200固定的相關(guān)支座77上，并且由一對(duì)通過(guò)凸緣73中開(kāi)孔201的垂直延伸桿74來(lái)導(dǎo)向。這使得任何一個(gè)垂直隔開(kāi)的隔間71可對(duì)準(zhǔn)夾持臂模塊12來(lái)定位。在每個(gè)隔間71的后面設(shè)有上述的Bal閘，從而當(dāng)運(yùn)送盤20滑入凹槽76中時(shí)，由Bal閘配合和保持圓臺(tái)27固定。
通過(guò)與支座連接的螺桿79，依靠與支座77之一連接的步進(jìn)電機(jī)75，產(chǎn)生裝置70的垂直運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)75受微處理器的控制。
除了上述垂直運(yùn)動(dòng)使得裝置70對(duì)準(zhǔn)夾持臂模塊12之外，孵化器也可以使裝置70產(chǎn)生水平抖動(dòng)。因此，可以注意到，裝置70是通過(guò)凸緣73松動(dòng)地裝在支承桿74周圍，這些凸緣73可在支座77上滑動(dòng)。這意味著依靠凸緣73在支座77上產(chǎn)生的滑動(dòng)，可使裝置70沿水平方向來(lái)回抖動(dòng)。操縱一個(gè)使軸205A(圖6E)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)205可產(chǎn)生該抖動(dòng)。連接臂206在一端206A連接到孵化器，在另一端206B通過(guò)驅(qū)動(dòng)銷連接到軸205A上與其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線偏置的點(diǎn)。
供替代的設(shè)計(jì)可采用垂直、軌道或水平運(yùn)動(dòng)，或者這些運(yùn)動(dòng)的任何組合。
在對(duì)測(cè)定性能研究之后，可選擇抖動(dòng)機(jī)構(gòu)的頻率、振幅(沖程)和“工作曲線”，其中頻率和振幅是變化的，抖動(dòng)模式(直線、軌道、轉(zhuǎn)動(dòng)及其組合)也相當(dāng)。
在簡(jiǎn)單的情形下，孵化器按照如下關(guān)系式承受一個(gè)簡(jiǎn)單的余弦波線性運(yùn)動(dòng)孵化器的位移D=(L2-r2sinθ)+(r-rcosθ)]]>其中θ是點(diǎn)206的角度位置，θ＝2πωtω是抖動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)頻率(每秒的周數(shù))t是時(shí)間(秒)L是連接桿的長(zhǎng)度d＝rcosθ是驅(qū)動(dòng)銷的位移。
改變驅(qū)動(dòng)銷相對(duì)于電機(jī)軸的偏置值，可以改變抖動(dòng)器的沖程。
工作曲線也可采取按程序的開(kāi)/關(guān)順序形式，具有固定頻率和沖程，例如開(kāi)5分鐘和關(guān)1分鐘。
對(duì)于線性和其它抖動(dòng)技術(shù)，影響貯存腔內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)的因素，如測(cè)定腔尺寸、腔壁形狀和液體體積(深度)，以及液體和腔材料的物理性能，均對(duì)優(yōu)化的抖動(dòng)頻率和振幅特別有影響。
當(dāng)然，孵化器可放在大致封閉的外殼(圖中未示)中。
雖然通常預(yù)先設(shè)定了沖程，但抖動(dòng)器的頻率模式可以改變。典型的沖程量級(jí)為2mm，其頻率量級(jí)為10-20周/秒。
可以理解到，由于組合了孵化器和抖動(dòng)器，相對(duì)于過(guò)去對(duì)分開(kāi)模塊的需求來(lái)說(shuō)，減少了處理時(shí)間，同時(shí)使得在孵化器中一次可提供一個(gè)以上的運(yùn)送盤，這提供了有利的中間貯存器能力。特別是，可以注意到，與對(duì)其它模塊一樣，一旦把運(yùn)送盤轉(zhuǎn)移到孵化器模塊17，主輸送系統(tǒng)11就有空來(lái)輸送另一個(gè)運(yùn)送盤和貯存腔，因此容許設(shè)備在任何時(shí)刻可處理數(shù)量最多的貯存腔。
在分析物與反應(yīng)物質(zhì)結(jié)合了適當(dāng)時(shí)間間隔(一般約30分鐘)之后，由夾持臂模塊12退出運(yùn)送盤20，并移到貯存架清洗模塊16。貯存架清洗模塊16貯存架清洗模塊16如圖7所示，其示意圖形式如圖8所示。模塊包括一個(gè)大致為三角形的支承塊100，在它上面滑動(dòng)地安裝了一個(gè)構(gòu)件101，構(gòu)件101的下端具有一個(gè)水平延伸區(qū)102。構(gòu)件101沿著支承塊100的位置受帶103控制，構(gòu)件101與帶103固定在104上，繞著裝在支承塊100上的空轉(zhuǎn)輪105和驅(qū)動(dòng)輪106來(lái)傳送帶103。驅(qū)動(dòng)輪106由步進(jìn)電機(jī)107控制，步進(jìn)電機(jī)也裝在支承塊100上，由微處理器來(lái)控制。
構(gòu)件101的水平區(qū)102支承著9個(gè)垂直放置的清洗液供應(yīng)噴頭108和9個(gè)斜放的抽吸噴頭109，在圖中僅可看到其中幾個(gè)。
一個(gè)運(yùn)送盤支承外殼110裝在支承塊100的前面，并具有一對(duì)凹槽111，用于容納運(yùn)送盤20的滑道28。此時(shí)，在圖7中可看出Bal閘位于運(yùn)送盤支承組件110的后面。一個(gè)探頭清洗槽113位于運(yùn)送盤位置的下面。
在使用時(shí)，夾持臂模塊12把一個(gè)運(yùn)送盤20送到支承組件110，運(yùn)送盤的滑道28容納在凹槽111中。把運(yùn)送盤朝前推，直到圓臺(tái)27的槽29被Bal閘配合為止(圖中未示)。然后夾持臂模塊12退出，把運(yùn)送盤留在原位。此時(shí)，構(gòu)件101處于圖7所示的后退位置。
啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)107來(lái)向下滑動(dòng)構(gòu)件101，使得抽吸噴頭109進(jìn)入相關(guān)的貯存腔1-3，直到它們幾乎與貯存腔中的基片接觸為止。實(shí)際上，把抽吸噴頭109斜放得可使它們非常接近在基片邊和貯存腔側(cè)壁之間形成的通道。
然后在微處理器控制下進(jìn)行常規(guī)的清洗過(guò)程，微處理器與圖8所示的各種閥門和泵連接。應(yīng)該注意到，通過(guò)較短的垂直噴頭，閥門可以對(duì)具有三個(gè)貯存腔的每個(gè)貯存架個(gè)別控制清洗液的供應(yīng)，對(duì)噴頭108來(lái)說(shuō)，它們?cè)诿總€(gè)貯存腔上面的位置并不嚴(yán)格。較長(zhǎng)的斜抽吸噴頭109從接近(例如100-200微米)基片邊、貯存腔底部和側(cè)壁的點(diǎn)上進(jìn)行抽吸，可高度去除液體。但是，與活性區(qū)并不接觸，因此不存在損害基片的風(fēng)險(xiǎn)。
在優(yōu)選的布局中，模塊包括一個(gè)抖動(dòng)器系統(tǒng)700，可在清洗時(shí)來(lái)抖動(dòng)貯存架。抖動(dòng)器系統(tǒng)包括一個(gè)抖動(dòng)器電機(jī)710和一個(gè)偏置質(zhì)量720。抖動(dòng)/振動(dòng)運(yùn)動(dòng)通常比孵化器/抖動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)小。一般說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)710以50Hz轉(zhuǎn)動(dòng)，但可以調(diào)節(jié)頻率和質(zhì)量來(lái)優(yōu)化貯存架的清洗效果?？梢圆捎闷渌駝?dòng)裝置來(lái)進(jìn)行貯存架清洗的抖動(dòng)/振動(dòng)，如超聲或運(yùn)動(dòng)線圈(揚(yáng)聲器)。
完成了貯存架清洗過(guò)程之后，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)107使構(gòu)件101退回，從而夾持臂模塊12可拉出運(yùn)送盤20。在拉出運(yùn)送盤20之后，再次啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)107，把構(gòu)件101降到更低的位置，其中抽吸噴頭109進(jìn)入水箱113進(jìn)行清潔，以避免對(duì)后面采樣和測(cè)定過(guò)程的污染。一個(gè)重要的觀點(diǎn)是采用與供應(yīng)噴頭108不同的液體，例如純凈水來(lái)清洗噴頭。這防止了在噴頭上清洗液的結(jié)晶，這對(duì)于已知的系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生。
在圖8中可看到，探頭或噴頭108以三個(gè)為一組與相關(guān)的泵120連接(圖中僅表示了一組)，然后泵120通過(guò)相關(guān)的閥門122與中間貯存箱121連接。閥門122的工作把從水箱123的水和清洗溶液的混合物送到相關(guān)的泵120，從而送到相應(yīng)的三個(gè)噴頭108中。水箱123也通過(guò)受微處理器控制的泵124與水箱113連接來(lái)供應(yīng)純凈水。抽吸噴頭109連接到噴嘴125上，然后噴嘴通過(guò)真空容器126、真空箱128和真空控制閥127連接到真空泵129，在抽吸期間開(kāi)動(dòng)真空泵129。已被抽吸的液體收集在真空容器126中，并通過(guò)一個(gè)連續(xù)工作的泵130排到排出口131。排出口131也與水箱113的出口132連接。
圖8所示系統(tǒng)的一個(gè)重要特征是采用了雙重容器布局，保證從貯存腔抽吸的液體被收集在較小的真空容器126中，而不進(jìn)入主真空箱128或真空泵129。除了真空泵129還采用主真空箱128和真空控制閥127可得到比僅采用單個(gè)泵更高的“抽吸脈沖量”。
系統(tǒng)的工作如下。由微處理器控制泵129的工作。由于真空泵的開(kāi)動(dòng)，在較小真空容器126中的壓力降低，從貯存腔中把液體抽吸到真空容器126中。
也可以替代單個(gè)真空控制閥127，采用與指定抽吸噴頭連接的許多閥門來(lái)依次抽吸單個(gè)或成組的貯存腔，從而進(jìn)一步提高了“抽吸脈沖量”。
在貯存架清洗之后，然后由主輸送系統(tǒng)11把運(yùn)送盤20輸送到信號(hào)試劑模塊15或返回到準(zhǔn)備模塊18，這分別根據(jù)測(cè)定是競(jìng)爭(zhēng)測(cè)定還是夾心基測(cè)定來(lái)確定。對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)測(cè)定，在進(jìn)入準(zhǔn)備模塊18時(shí)直接把軛合物添加到貯存腔中，而對(duì)于夾心基測(cè)定，先添加一種稀釋的測(cè)定緩沖劑，然后在添加軛合物之前作孵化和清洗，添加后再孵化和清洗。
然后由主輸送系統(tǒng)11把運(yùn)送盤20送到成象模塊14。但是，在一個(gè)優(yōu)選方法中，在離開(kāi)信號(hào)試劑模塊15或準(zhǔn)備工位18之前，在貯存腔上放置一個(gè)罩子，以防止光線進(jìn)入貯存腔。然后在輸送到成象模塊，或在成象模塊內(nèi)把罩子去除。
圖9說(shuō)明了主輸送系統(tǒng)11和貯存架清洗模塊16，其中夾持臂模塊12處于把運(yùn)送盤送到貯存架清洗模塊的位置上。圖9也表示了其它兩種模塊(在其它圖中未表示)的運(yùn)送盤支座140，141。成象模塊14成象模塊14為檢測(cè)化學(xué)發(fā)光的一般常規(guī)形式，不再作詳細(xì)描述。但是，將參照?qǐng)D10A和10B來(lái)說(shuō)明把運(yùn)送盤送入和退出成象模塊的方式，這方式有助于自動(dòng)操作。
因?yàn)槌上竽K14需要不透光，在本例中，在成象模塊14的入口處提供了一個(gè)門150，它在運(yùn)送盤進(jìn)入和退出時(shí)可以自動(dòng)地啟動(dòng)。
成象模塊14包括一個(gè)運(yùn)送盤支座151，它在圖10A和10B中均表示在成象模塊內(nèi)。運(yùn)送盤支座151包括了確定面對(duì)面凹槽153的一對(duì)塊152，運(yùn)送盤的滑道28被容納在凹槽153中。塊154上帶有Bal閘(圖中未示)。
運(yùn)送盤支座151滑動(dòng)地裝在成象模塊中，可在圖示位置到門150另一側(cè)的相當(dāng)位置之間運(yùn)動(dòng)，其中支座可對(duì)準(zhǔn)夾持臂模塊12。帶155可控制著運(yùn)送盤支座151的運(yùn)動(dòng)，它繞著空轉(zhuǎn)輪156和驅(qū)動(dòng)輪157傳送，在微處理器控制下由步進(jìn)電機(jī)158驅(qū)動(dòng)著驅(qū)動(dòng)輪157。
在運(yùn)送盤支座的左前方，采用一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)斷開(kāi)Bal閘附近的發(fā)光檢測(cè)器的驅(qū)動(dòng)電壓，以便在成象期間消除發(fā)光。
靠近門150的運(yùn)送盤支座151的一端帶著一個(gè)連桿161，它用銷軸與塊152之一和門150連接。
由于步進(jìn)電機(jī)158的工作使運(yùn)送盤支座151移向門150時(shí)(在圖10B中為向右)，連桿161將以反時(shí)針?lè)较蚶@鉸鏈162來(lái)推動(dòng)門150，由此打開(kāi)開(kāi)口163，從而可把運(yùn)送盤支座151帶著運(yùn)送盤一起通過(guò)開(kāi)口163朝著夾持臂模塊12。這個(gè)運(yùn)動(dòng)將引起連桿161繞著它與塊152連接的銷軸以反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，從而運(yùn)送盤支座151可通過(guò)開(kāi)口163。連桿161繼續(xù)以反時(shí)針?lè)较蚶@銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，容許門150在它后面被關(guān)閉?？梢岳斫獾剑?dāng)運(yùn)送盤支座151回到成象模塊14中時(shí)，將進(jìn)行相似的過(guò)程。
在成象工位內(nèi)進(jìn)行的成象過(guò)程為常規(guī)的形式，或者在EP-A-0902394中作了描述。
一旦完成了成象過(guò)程，由電機(jī)158把運(yùn)送盤20移回通過(guò)開(kāi)口163，并且被夾持臂模塊12拉出。然后可把運(yùn)送盤送到廢物處理點(diǎn)(圖中未示)清除掉。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定元件清洗模塊，用于清洗位于測(cè)定元件保持架內(nèi)的測(cè)定元件，模塊包括裝在可動(dòng)支座上的一個(gè)清洗液體供應(yīng)探頭和一個(gè)抽吸探頭，抽吸探頭安裝成與垂線成一個(gè)角度，支座可以按照基本上相同的角度移動(dòng)，由此當(dāng)抽吸探頭插入貯存腔保持架中時(shí)，它靠近了貯存腔保持架的側(cè)面。
2.按照權(quán)利要求1的一種模塊，還包括一個(gè)探頭清洗區(qū)，它位于貯存腔保持架的清洗位置之下，在沒(méi)有貯存腔保持架時(shí)，可移動(dòng)支座來(lái)把抽吸探頭送入清洗區(qū)。
3.按照權(quán)利要求2的一種模塊，還包括一個(gè)探頭清洗液供應(yīng)系統(tǒng)，它有選擇地與探頭清洗區(qū)連接，用于把探頭清洗液供應(yīng)到探頭清洗區(qū)。
4.按照權(quán)利要求1到3中任一個(gè)的一種模塊，還包括一個(gè)真空供應(yīng)系統(tǒng)，它與抽吸探頭連接，真空供應(yīng)系統(tǒng)包括一個(gè)真空容器，真空容器具有一個(gè)與真空源連接的第一開(kāi)口，與抽吸探頭連接的第二開(kāi)口，以及通過(guò)排泄泵與排泄口連接的第三開(kāi)口。
5.按照權(quán)利要求1到4中任一個(gè)的一種模塊，還包括一個(gè)貯存腔保持架的支座；以及抖動(dòng)貯存腔保持架支座的裝置。
全文摘要
一種測(cè)定元件的處理設(shè)備包括許多測(cè)定元件的處理模塊(10，13－19)。一個(gè)輸送系統(tǒng)(11，12)把測(cè)定元件輸送到每個(gè)處理模塊處，輸送系統(tǒng)適于把測(cè)定元件從輸送系統(tǒng)送到模塊處，使得輸送系統(tǒng)能夠在第一個(gè)測(cè)定元件被處理模塊作處理的同時(shí)輸送另一個(gè)測(cè)定元件。一個(gè)控制系統(tǒng)控制著輸送系統(tǒng)(11，12)的操作，使得可按預(yù)定順序在各模塊之間輸送每個(gè)測(cè)定元件，并且使得可以同時(shí)在不同模塊中處理許多測(cè)定元件。
文檔編號(hào)G01N35/02GK1497252SQ20031010244
公開(kāi)日2004年5月19日 申請(qǐng)日期1999年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月23日
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