专利名称：生物芯片制造器具的影像对位装置及方法
技术领域：
本发明是关于一种生物芯片制造器具的影像对位装置及方法特别是关于一种提高生物芯片制造器具的制造合格率的影像对位装置及方法。
背景技术：
如大陆专利申请案号02101628.3或美国专利申请案号10/021706中所提的使用喷墨技术是制造微阵列生物芯片(Microarray)的方法之一，在喷液头内填充各种不同种类的生物试剂后，能把试剂以微小液滴的形式，准确的喷射至微阵列生物芯片基板上特定的位置，以制造出微阵列生物芯片；但由于要制造的微阵列生物芯片所需的生物试剂种类众多，因此必须使用到多颗喷液头，以注入所需的生物试剂；各喷液头以预先定位的特定相对方位及距离，排列成一序列，使各喷液头形成个别的喷液站，而微阵列生物芯片的基板即以循序渐进的方式，传送至各喷液站的喷液头下方进行喷液，逐次增加微阵列生物芯片的密度，在经过多站的喷液后，即可完成高密度微阵列生物芯片的制作。
然而，喷射至微阵列生物芯片基板上的试剂液滴，其彼此间必须有特定的相对方位及距离，且在喷液的过程中，喷液头是事先固定好且固定不动的。因此，随着每站喷液头摆置于器具上的微小差异，即严重影响到生物试剂喷射至微阵列生物芯片上的位置，故每站喷液头需要一定位装置，用来调整各喷液头的方位。
并且在一般的彩色喷墨印表系统中，采用打印出来的特定式样，由使用者选择最接近套色准确度的式样，输入计算机中，由软件调整各色喷墨头的喷墨时间差，来补偿各色之间的套色误差。然而，直接以喷墨后的结果作为调校的依据，其中已包含了喷墨方向性与稳定性的累积误差，用于作精密定位仍然不够。
更进一步，美国专利第5847722号中提到在彩色喷墨打印系统中，单一颜色会有一独立的喷墨卡匣，此多个喷墨卡匣间的相互定位，是以光学检测系统测量卡匣及喷孔片上的相对位置，其打印的方式是以喷墨卡匣左右移动，并以软件控制补偿喷孔喷墨的时间差，来达成彩色打印中套色精准的需求。
然而，由于美国专利第5847722号所提的方法并非应用在生物医学应用领域；详细说，由于美国专利第5847722号所提的方法在喷液过程中，其喷液头是在移动状态中，但如本发明所提生物芯片制造装置的喷液头，在喷液过程中是固定不动，因此美国专利第5847722号所提的方法并无法将其直接应用于本生物芯片制造装置中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物芯片制造器具的影像对位装置及方法，它可在生物试剂以微小液滴的形式喷射至微阵列生物芯片基板之前，先利用影像对位方式，调整各站喷液头至定位，再将各站喷液头内生物试剂喷射在微阵列生物芯片基板上特定的位置，以完成微阵列生物芯片的制造，用以提高喷液头定位的效率增加各站喷液头的生物试剂喷射至微阵列生物芯片基板上的准确性，使生产的稳定性提高，增加微阵列生物芯片的制造过程合格率。
为达成上述目的，本发明是提供一种生物芯片制造器具的影像对位装置，其中生物芯片制造器具包括一传送装置和多个喷液头，而影像对位装置包括一影像获取装置以及多个喷液头调整装置；影像获取装置设置于传送装置上，其中传送装置可传送影像获取装置至对应于喷液头的位置，用以获取喷液头的影像；喷液头调整装置分别用以依据影像获取装置的影像信号，调整喷液头的方位。
在一较佳实施例中，影像对位装置更包括一对准片，其设置于喷液头和影像获取装置之间，用以辅助影像获取装置获取喷液头的影像。
并且，对准片是设置于影像获取装置上，且在其上具有多个第一对位符号。
在另一较佳实施例中，影像获取装置包括一摄影装置、一显示装置、以及一定位装置；摄影装置用以获取喷液头上的影像，显示装置用以显示摄影装置所获取的影像，定位装置用以调整并固定摄影装置的位置。
并且，摄影装置包括一摄影机、以及一影像处理单元，摄影机用以获取喷液头上的影像，影像处理单元用以计算摄影机所获取的影像，以做为定位装置和喷液头调整装置的依据。
在另一较佳实施例中，影像获取装置用以获取喷液头上的喷孔的影像。
在另一较佳实施例中，喷液头上分别具有一第二对位符号，而影像获取装置用以获取喷液头上的第二对位符号的影像。
并且第二对位符号可为圆形、十字形、数字、或各种具方向性的图形标记。
并且第二对位符号包括一第一图样、一第二图样、以及一第三图样；第一图样具有一中心点，用以供影像获取装置对准，第二图样用以辨识喷液头，且位于第一图样附近，第三图样用以辅助影像获取装置对准第一图样，而第一图样位于第三图样中。
又在本发明中，提供一种生物芯片制造器具的影像对位方法，其中生物芯片制造器具包括一传送装置和多个喷液头，而上述影像对位方法包括(a)提供一影像获取装置；(b)将影像获取装置放置于传送装置上，并使其位于与喷液头中的一个相对应的位置；(c)利用影像获取装置获取相对应的喷液头的影像；(d)依据影像获取装置的影像信号，调整影像获取装置或喷液头的相对位置；(e)利用传送装置传送影像获取装置至与另一个喷液头相对应的位置；(f)利用影像获取装置获取相对应的喷液头的影像；(g)依据影像获取装置的影像信号，调整相对应的喷液头的位置；(h)重复执行步骤(e)至(g)，直到所有的喷液头之间的位置关系符合一既定标准。
另外，影像获取装置是通过对准片获取喷液头上的喷孔或对位符号的影像。
进一步在本发明中，提供另一种生物芯片制造器具的影像对位方法，其中生物芯片制造器具包括一传送装置和多个喷液头，而影像对位方法包括(a)提供一影像获取装置；(b)将影像获取装置放置于传送装置上，并使其位于与喷液头中的一个相对应的位置；(c)利用影像获取装置获取相对应的喷液头的影像；(d)依据影像获取装置的影像信号，调整喷液头的位置；(e)利用传送装置传送影像获取装置至与另一个喷液头相对应的位置；(f)重复执行步骤(c)至(e)，直到所有的喷液头之间的位置关系符合一既定标准。
又在本发明中，提供另一种生物芯片制造器具的影像对位方法，其中生物芯片制造器具包括一传送装置和多个喷液头，而影像对位方法包括(a)提供一测试基板；(b)将测试基板放置于传送装置上，并使其位于与喷液头中的一个相对应的位置；(c)使得相对应的喷液头喷射液滴至测试基板上；(d)利用传送装置传送测试基板至与另一个喷液头相对应的位置；(e)使得相对应的喷液头喷射液滴至测试基板上，依据液滴在测试基板上的位置，调整喷液头的位置；以及(f)重复执行步骤(d)至(e)，直到所有的喷液头之间的位置关系符合一既定标准。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所述附图，作详细说明如下
图1是为本发明的生物芯片制造器具的影像对位装置的第一实施例的示意图；图2A～2C是第1图中的对位符号的示意图；图3A～3C是本发明的生物芯片制造器具的影像对位方法的第一实施例的示意图；图4A是本发明的生物芯片制造器具的影像对位装置的第二实施例的示意图；图4B是图4a中的对准片的示意图；图5是本发明的生物芯片制造器具的影像对位装置的第三实施例的示意图；图6是本发明的生物芯片制造器具的影像对位装置的第四实施例的示意图；以及图7A～7B是本发明的生物芯片制造器具的影像对位方法的第五实施例的示意图。
附图标记说明1～传送装置；2a、2b、2c、2d～喷液头；21～喷孔；22～第二对位符号；
221～第一图样；222～第二图样；223～第三图样；3～生物芯片器具；100、100a、100b～影像对位装置；110～影像获取装置；111～摄影装置；1111、1111a、1111b～摄影机；1112～影像处理单元；112～显示装置；1121～定位标示；113～定位装置；120～喷液头调整装置；130～对准片；131～第一对位符号；140～测试基板。
具体实施例方式
实施例1在图1中，其显示本发明的生物芯片制造器具的影像对位装置100的第一实施例，其适用于一生物芯片制造装置，其中生物芯片制造器具如图1所示，包括一传送装置1、多个喷液头2a、2b、2c、2d、以及一生物芯片器具3。
影像对位装置100包括一影像获取装置110以及多个喷液头调整装置120，其中喷液头调整装置120可如图1所示，分别与一喷液头2a、2b、2c、2d连接，用以依据影像获取装置110的影像信号，调整喷液头2a、2b、2c、2 d的方位。
在对位的过程中，影像获取装置110是经由生物芯片器具3而被设置于传送装置1上，其中传送装置1可传送影像获取装置110至与喷液头2a、2b、2c、2d相对应的位置，用以获取喷液头2a、2b、2c、2d的影像；并且，影像获取装置110包括一摄影装置111、一显示装置112、以及一定位装置113，其中显示装置112用以显示摄影装置111所获取的影像，且在其上设有一定位标示1121，以与喷液头2a、2b、2c、2d上的特定位置对准，而定位装置113可用以调整并固定摄影装置111的位置。
应了解的是定位标示1121可为一“十”字型。
摄影装置111用以获取喷液头2a、2b、2c、2d上的影像，且在本实施例中，是包括一摄影机1111、以及一影像处理单元1112，其中摄影机1111用以获取喷液头2a、2b、2c、2d上的影像，而影像处理单元1112用以计算摄影机1111所获取的影像，以做为定位装置113和喷液头调整装置120的依据。
应注意的是影像获取装置110可直接获取喷液头2a、2b、2c、2d上的喷孔21的影像，但为了使对位更为精确，可在各喷孔21之间设置第一对位符号22，使影像获取单元110可经由喷液头2上的第一对位符号22的影像来进行对位，举例来说，对位符号22可为圆形、十字形、数字、或各种具方向性的图形标记。
详细说，图2A显示对位符号22的一实施例，第一对位符号22可包括一第一图样221、一第二图样222、以及一第三图样223；第一图样221如第2A图所示，以具有一中心点的图形是较佳地，用以供影像获取装置110上的定位标示1121对准；第二图样222是位于第一图样221附近，用以区分各喷液头2a、2b、2c、2d，在图2A中，第二图样222是由两个圆圈所组成，且在各第一对位符号22符号中的位置均不相同，通过预先设定，即可判别目前所要对位的喷液头2；第三图样223以包围第一图样221的方式设计，即第一图样221是位于第三图样223中，通过这就可使影像获取装置110的对位更为便利，即第三图样223可辅助影像获取装置110对准第一图样221。
在实际使用时，一喷液头2a、2b、2c、2d上仅设有一第一对位符号22，如图2B、2C所示，应注意的是第一对位符号22在各喷液头2a、2 b、2 c、2d上的相对位置并不相同，这样可将各喷液头2a、2b、2c、2d的喷液位置区隔。
本实施例的影像对位装置100的构成如上所述，以下参考图1、3A、3B、3C说明本实施例的生物芯片制造器具的影像对位方法。
首先，将影像获取装置110经由生物芯片器具3而被放置于传送装置1上，并使其位于与第一个喷液头2a相对应的位置，如图1所示，接着，利用影像获取装置110获取相对应的喷液头2a的影像，即可通过显示装置112，观察其上的定位标示1121和喷液头2a上的第一对位符号22之间的位置关系；然后，依据影像获取装置110的影像信号，通过定位装置113调整影像获取装置110的位置，使显示装置112上的定位标示1121落于喷液头2a上的第一对位符号22之间；之后，利用传送装置1沿移动方向M将影像获取装置110和生物芯片器具3一起传送至与下一个喷液头2b相对应的位置，如图3A所示，且再次利用影像获取装置110获取相对应的喷液头2b的影像，并依据影像获取装置110的影像信号，通过喷液头调整装置120调整相对应的喷液头2b的位置，重复执行上述传送影像获取装置110、获取喷液头2c、2d的影像、调整喷液头2c、2d的位置等步骤，如图3B、3C所示，直到所有的喷液头2a、2b、2c、2d之间的位置关系符合到一既定标准。
应了解的是在上述说明中，影像获取单元110是获取喷液头2a、2b、2c、2d上的第一对位符号22的影像来进行对位，但如上所述，影像获取装置110也可通过直接获取喷液头2a、2b、2c、2d上的喷孔21的影像来进行对位。
应注意的是在上述说明中，在第一个喷液头2a时，是调整影像获取装置110的位置，之后各喷液头2b、2c、2d再依据此影像获取装置110进行调整，然而，对位方法并不限于此，也可在第一个喷液头时，即以影像获取装置作为基准，也就是在第一个喷液头时，即调整喷液头的位置。
另外，应注意的是在上述说明中，应依据顺序沿移动方向M依序调整，但并不限于此，也就是可任意挑一个喷液头作为基准，再调整其它的喷液头。
通过本实施例的对位装置和方法，在对位过程中，喷液头并不需喷射液滴，来作为调整喷液头方位的依据，而是以检测喷液头上的喷孔或对位符号的位置，来提供目前此喷液头的方位，故可排除因为喷液头锁喷射出的液滴方向性不一，而造成各站喷液头定位的误差，增加各站生物试剂喷射至微阵列生物芯片基板上的准确性，使生产的稳定性提高，以增加微阵列生物芯片的制造合格率。
并且由于喷液头不需喷射液滴，减少生物试剂的浪费，且通过影像装置，可增加各喷液头定位的速度，与操作便利性。
实施例2参考图4A，其显示本发明的生物芯片制造器具的影像对位装置100a的第二实施例，影像对位装置100a包括一影像获取装置110、多个喷液头调整装置120、以及一对准片130，其中影像获取装置110、以及喷液头调整装置120和第一实施例相同，在此省略其说明。
对准片130在对位过程中，是设置于喷液头2a、2b、2c、2d和影像获取装置110之间，且可如图4A所示，被设置于生物芯片器具3上而位于影像获取装置110的上方；并且对准片130如图4B所示，可在其上具有多个第二对位符号131，用以辅助影像获取装置110获取喷液头2a、2b、2c、2d的影像，其中对准片131的第二对位符号131可与喷液头2a、2b、2c、2d上的第一对位符号22相似，在此省略其说明。
本实施例的影像对位方法与第一实施例的方法大致上相同，不同处在于影像获取装置110是通过对准片130获取喷液头2a、2b、2c、2d上的影像。
由于在本实施例中，影像获取装置110需通过对准片130来获取喷液头2a、2b、2c、2d上的影像，可使对位准确度更为提高。
实施例3参考图5，其显示本发明的生物芯片制造器具的影像对位装置100b的第三实施例，影像对位装置100b包括一影像获取装置110b、多个喷液头调整装置120、以及一对准片130，其中喷液头调整装置120、以及对准片130和第二实施例相同，在此省略其说明。
影像获取装置110b大致上与第二实施例的影像获取装置110相似，不同处在于其摄影装置111b包括两具摄影机1111a、1111b。
本实施例的影像对位方法与第二实施例的方法也大致上相同，不同处在于由于设有两个摄影机1111a、1111b，在对位的过程中，同一喷液头需同时获取两对位符号，也就是在单一喷液头上，需设置两对位符号。
通过两个摄影机1111a、1111b来进行喷液头2a、2b、2c、2d的对位，加上设有对准片130，可确保喷液头2a、2b、2c、2d的底面、对准片130、以及两具摄影机1111a、1111b都能互相平行，而可使喷液头2a、2b、2c、2d的摆设位置更为正确。
实施例4参考图6，其显示本发明的生物芯片制造器具的影像对位装置100b的第四实施例，影像对位装置100c包括一影像获取装置110b、以及多个喷液头调整装置120，其中影像获取装置110b、以及喷液头调整装置120和第三实施例相同，在此省略其说明。
影像对位装置100c大致上与第三实施例的影像对位装置100b相似不同处在本实施例中，并不包括对准片。
本实施例的影像对位方法与第三实施例的方法大致上相同，不同处在于影像获取装置110b并不需如第三实施例般，需通过对准片130获取喷液头2a、2b、2c、2d上的影像。
由于在本实施例中，影像获取装置110并不需如第三实施例般，需通过对准片130来获取喷液头2a、2b、2c、2d上的影像，可减少对位时所需的时间。
实施例5参考图7A、7B，其显示本发明的生物芯片制造器具的影像对位方法的第五实施例。
在此实施例中，首先，如图7A所示，提供一测试基板140，且将测试基板140放置于传送装置1上，并使其位于与第一个喷液头2a相对应的位置；接着，令相对应的喷液头1喷射液滴至测试基板140上，之后，利用传送装置1将测试基板140传送至与下一个喷液头2b相对应的位置，如图7B所示；然后，令相对应的喷液头1喷射液滴至测试基板140上，依据液滴在测试基板140上的位置，调整此喷液头2b的位置；最后，重复执行上述传送测试基板140、喷射液滴、喷液头位置调整等步骤，直到所有的喷液头2a、2b、2c、2d之间的位置关系符合到一既定标准。
本实施例的生物芯片制造器具的对位方法的成本较低并不需利用如上述实施例般的影像装置，但也因为如此，而使得其精密度较差，比较适合用在初步的对位上。
虽然本发明已以较佳实施例表述如上，但是它并非用以限定本发明，任何熟知该领域的人，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求为准。
权利要求
1.一种生物芯片制造器具的影像对位装置，其中该生物芯片制造器具包括一传送装置和多个喷液头，而上述影像对位装置包括一影像获取装置，设置于该传送装置上，其中该传送装置可传送该影像获取装置到对应于该等喷液头的位置，用以获取该等喷液头的影像；以及多个喷液头调整装置，分别用以依据该影像获取装置的影像信号，调整该等喷液头的方位。
2.如权利要求1所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于还包括一对准片，设置于该等喷液头和该影像获取装置之间，用以辅助该影像获取装置获取该等喷液头的影像。
3.如权利要求2所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该对准片是设置于该影像获取装置上。
4.如权利要求2所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该对准片上具有多个第一对位符号。
5.如权利要求1所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该影像获取装置包括一摄影装置，用以获取该等喷液头上的影像；以及一显示装置，用以显示该摄影装置所获取的影像。
6.如权利要求5所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该影像获取装置更包括一定位装置，用以调整并固定该摄影装置的位置。
7.如权利要求5所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该摄影装置包括一摄影机，用以获取该等喷液头上的影像；以及一影像处理单元，用以计算该摄影机所获取的影像，以做为该定位装置和该等喷液头调整装置的依据。
8.如权利要求1所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该影像获取装置用以获取该等喷液头上的喷孔的影像。
9.如权利要求1所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该等喷液头上分别具有一第二对位符号，而该影像获取装置用以获取该等喷液头上的第二对位符号的影像。
10.如权利要求9所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该第二对位符号为圆形、十字形、数字、或各种具方向性的图形标记。
11.如权利要求9所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该第二对位符号包括一第一图样，该第一图样具有一中心点，用以供该影像获取装置对准。
12.如权利要求1所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该第二对位符号更包括一第二图样，用以辨识该等喷液头。
13.如权利要求12所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该第二图样位于该第一图样附近。
14.如权利要求11所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该第二对位符号包括一第三图样，用以辅助该影像获取装置对准该第一图样。
15.如权利要求14所述的生物芯片制造器具的影像对位装置，其特征在于该第一图样位于该第三图样中。
16.一种生物芯片制造器具的影像对位方法，其中该生物芯片制造器具包括一传送装置和多个喷液头，而上述影像对位方法包括(a)提供一影像获取装置；(b)将该影像获取装置放置于该传送装置上，并使其位于与该等喷液头中的一个相对应的位置；(c)利用该影像获取装置获取该相对应的喷液头的影像；(d)依据该影像获取装置的影像信号，调整该影像获取装置的位置；(e)利用该传送装置传送该影像获取装置至与另一个喷液头相对应的位置；(f)利用该影像获取装置获取该相对应的喷液头的影像；(g)依据该影像获取装置的影像信号，调整该相对应的喷液头的位置；以及(h)重复执行步骤(e)至(g)，直到所有的该等喷液头之间的位置关系符合至一既定标准。
17.如权利要求16所述的生物芯片制造器具的影像对位方法其特征在于在步骤(c)、(f)中，该影像获取单元是获取该喷液头上的喷孔的影像。
18.如权利要求16所述的生物芯片制造器具的影像对位方法其特征在于该等喷液头上分别具有一对位符号，且在步骤(c)、(f)中，该影像获取单元是获取该喷液头上的对位符号的影像。
19.如权利要求16所述的生物芯片制造器具的影像对位方法，更包括提供一对准片，且在步骤(c)、(f)中，该影像获取单元是通过该对准片获取该喷液头的影像。
20.一种生物芯片制造器具的影像对位方法，其中该生物芯片制造器具包括一传送装置和多个喷液头，而上述影像对位方法包括(a)提供一影像获取装置；(b)将该影像获取装置放置于该传送装置上，并使其位于与该等喷液头中的一个相对应的位置；(c)利用该影像获取装置获取该相对应的喷液头的影像；(d)依据该影像获取装置的影像信号，调整该喷液头的位置；(e)利用该传送装置传送该影像获取装置至与另一个喷液头相对应的位置；(f)重复执行步骤(c)至(e)，直到所有的该等喷液头之间的位置关系符合至一既定标准。
21.如权利要求20所述的生物芯片制造器具的影像对位方法其特征在于在步骤(c)中，该影像获取单元是获取该喷液头上的喷孔的影像。
22.如权利要求20所述的生物芯片制造器具的影像对位方法其特征在于该等喷液头上分别具有一对位符号，且在步骤(c)中，该影像获取单元是获取该喷液头上的对位符号的影像。
23.如权利要求20所述的生物芯片制造器具的影像对位方法其特征在于还包括提供一对准片，且在步骤(c)中，该影像获取单元是通过该对准片获取该喷液头的影像。
24.一种生物芯片制造器具的影像对位方法，其中该生物芯片制造器具包括一传送装置和多个喷液头，而上述影像对位方法包括(a)提供一测试基板；(b)将该测试基板放置于该传送装置上，并使其位于与该等喷液头中的一个相对应的位置；(c)令该相对应的喷液头喷射液滴至该测试基板上；(d)利用该传送装置传送该测试基板至与另一个喷液头相对应的位置；(e)令该相对应的喷液头喷射液滴至该测试基板上，依据该液滴在该测试基板上的位置，调整该喷液头的位置；以及(f)重复执行步骤(d)至(e)，直到所有的该等喷液头之间的位置关系符合至一既定标准。
全文摘要
本发明在于提供一种生物芯片制造器具的影像对位装置及方法。其中影像对位装置包括一影像获取装置、以及多个喷液头调整装置，而影像获取装置是设置于生物芯片制造器具的传送装置上。影像对位方法包括下列步骤首先，将影像获取装置放置于传送装置上并使其位于与喷液头中的一个相对应的位置，接着，利用影像获取装置获取相对应的喷液头的影像，且依据影像获取装置的影像信号，调整喷液头的位置，然后利用传送装置传送影像获取装置至与另一个喷液头相对应的位置，持续调整各喷液头的位置，直到所有的喷液头之间的位置关系符合既定标准。
文档编号G01N33/566GK1506683SQ02155869
公开日2004年6月23日 申请日期2002年12月12日 优先权日2002年12月12日
发明者苏士豪, 杨孟达, 刘健群, 张智超 申请人:财团法人工业技术研究院
专业数控铣床产品供应商
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