CN101171505A - 有薄膜涂层的微孔阵列及其制作方法 - Google Patents

Abstract

这项发明涉及涂有一个或多个薄膜涂层的微孔阵列制品有关。本发明包括制造和使用有薄膜涂层的微孔阵列的程序，包括蚀刻、沉积一个或多个薄膜涂层、准备和使用该阵列的方法。

Description

有薄膜涂层的微孔阵列及其制作方法

发明领域

这项发明涉及由有或多层薄膜涂层的基材组成的微孔阵列制品。本发明包括制造和使用有薄膜涂层的微孔阵列的程序。

背景技术

在微小量的样品上完成平行的微量分析的能力对于化学、生物学、药物开发和医学的进步是重要的。今天，传统的1536孔的微量滴定板由于致力于使时间和成本效率最大化的工作已经被反应室的数目更大且使用较少数量的试剂的微孔阵列超越。虽然有几种类型的微孔阵列可用，但是许多微孔材料证实与生物鉴定和化学反应的成份不相容而且导致诸如敏感性低、背景信号强和缺乏再现性之类的问题。因此，需要继续研发改良的微孔阵列。

材料不相容问题的一个解决办法是将相容材料的薄膜涂层加到微孔阵列上提高它的表面特性和功能。Patil等人的美国专利第6,395,483号揭示一种用由金属和金属氧化物组成的掩模层覆盖聚合物基材的方法供高密度微阵列应用使用。Yon-Hin等人的美国专利第6,440,645号描述一种使用聚合物基材上的光成像薄膜形成微孔或沟道的程序。Heller等人的美国专利第5,632,957号描述金属、绝缘体和钝化涂层在基材上的沉积，为的是形成微电极阵列和在个别微电极上形成微孔。Walt等人的美国专利第6,377,721号揭示用生物学相容材料的薄膜或膜层覆盖光纤阵列上微孔的内表面。

特定的光纤束已经用来形成阵列。一些用来使官能团附着到在光纤束的末端蚀刻的反应室上(和检测附着官能团)的方法技术上是已知的。例如，见下列文献：Michael,et al，Anal.Chem.70：1242-1248(1998)；Ferguson，et al，Nature Biotechnology 14：1681-1684(1996)；Healey和Walt，Anal.Chem.69：2213-2216(1997)。反应官能团的图案也能使用与在平面支撑上产生反应护垫图案时所用的那些类似的照相平板印刷技术在反应室中形成。见下列文献：Healey，et al，Science 269：1078-1080(1995)；Munkliolm and Walt，Anal.Chem.58：1427-1430(1986)，和Bronk，et al，Anal.Chem.67：2750-2757(1995)。

基材上的官能团阵列能使用普遍用于构成电子集成电路的平板印刷技术(例如，在美国专利第5,143,854、5,445,934、5,744,305和5,800,992号和下列文献Chee等人，Science 274：610-614(1996)；Fodor等人，Nature 364：555-556(1993)；Fodor等人，Science 251：767-773(1991)；Gushin，等人，Anal.Biochem.250：203-211(1997)；Kinosita等人，Cell 93：21-24(1998)；Kato-Yamada等人，J.Biol.Chem.273：19375-19377(1998)和Yasuda等人，Cell 93：1117-1124(1998)所描述的附着技术中描述的)构成。照相平板印刷术和电子束平板印刷术由于官能团允许反应物(例如，蛋白质或核酸)附着而使基材变得敏感。例如，见到下列文献：Service，Science 283：27-28(1999)；Rai-Choudhury，HANDBOOK OF MICROLITHOGRAPHY，MICROMACHINING，AND MICROFABRICATION，VOLUME I：MICROLITHOGRAPHY，Volume PM39，SPIE Press(1997)。作为替代，官能团阵列能使用Zasadzinski等人在文献Science 263：1726-1733(1994)中描述的薄膜技术产生。

这种类型的光纤阵列的主要缺点是组成光纤束的材料有限。为了充当有效的波导，每个纤维元素都应该包括被低折射指数的覆层包围的高折射指数的芯。这些光纤材料往往与许多反应条件不相容，特别地是与往往在水溶液中进行并且包含敏感的酶试剂的生物鉴定不相容。不相容性的两个主要来源是光纤基材在装在反应室中的溶液中溶解和光纤基材实际上与装在所述反应室中的成份发生化学反应。举例来说，诸如氧化钡和氧化镧之类的芯材成份能形成水溶性的氢氧化物，特别是在升高的温度下。诸如钡和镧之类的多价重金属不能顺利地与酶(尤其是有金属离子辅助因素的那些酶)相互作用。重金属氧化物表面倾向于在溶液界面带正电荷而且倾向于非明确地与带负电的物种(例如，核酸)结合。这些效应全都将倾向于降低在光纤反应室中进行的化验和反应的性能。逐渐增加的小型化也倾向于恶化这些不利的效应。

光纤基材由两种材料(芯材和覆层)组成这一事实也能限制有单分子层(例如，官能团)的反应室的任何表面修正的效力。举例来说，带单一电荷的表面是通过与包含相反电荷的职能化的高分子电解质的带电表面结合修正的。光纤基材的芯材和覆层材料各自有不同类型的电荷。因此，高分子电解质对光纤基材的任何修正都是不可能的，因为基材不包含统一的单一电荷。

光纤基材的光学性质也受限制。在光化学反应在光纤面板的反应室中进行期间，产生光子，光子穿过光纤芯材最后到达光纤的另一端。同时，光子也能在它们被邻接反应室的另一光纤捕获之前穿过覆层材料行进。这些通过透明覆层行进的光子往往被称为光学散射而且导致诸如在相邻反应室之间的光学渗透和物理干涉(例如，色度亮度干扰)之类的问题。

显然需要对任何生物鉴定或反应条件相容的而且有优异的光学性质的微孔阵列。

发明内容

减轻与把光纤面板用于化学反应和生物鉴定相关联的问题的一种方法是使用在此描述的方法用一个或多个薄膜涂层覆盖阵列基材。一般地说，本文的讨论集中在光纤基材上，虽然下面描述的其它基材可能被用于在此描述的任何实施方案。

这项发明涉及包括被一个或多个薄膜涂层覆盖的基材的阵列制品，其中至少涂层之一是非透明的。本发明的一个方面是包括基材的阵列，所述基材是有一个包含为数众多的反应室的顶面和一个底面的光纤面板。该阵列的每个反应室都有底部和侧壁。至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁之一或所述阵列的顶面被涂上非透明的薄膜涂层，其中所述的非透明涂层是不透明的，半不透明的，有光泽且不透明的或半透明的，而且至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁之一或者所述阵列的顶面被涂上透明的薄膜涂层。透明涂层不同于非透明涂层，而且非透明涂层是光学透明的，有0.1-5.0微米厚，而且是水不能渗透的。

在一个实施方案中，透明涂层是二氧化硅。在进一步的实施方案中，当透明涂层存在时，其厚度在所述阵列顶面上是大约200-400纳米，在侧壁上是50-100纳米，而在底部是100-300纳米。

在另一个实施方案中，非透明涂层是不透明的。在另一个实施方案中，非透明涂层是半不透明的。在另一个实施方案中，非透明涂层是有光泽且不透明的。在另一个实施方案中，非透明涂层是半透明的。在一个实施方案中，当非透明涂层存在时，其厚度在所述阵列的顶面上是大约200-300纳米，在所述侧壁上是60-120纳米，而在角落区域是不少于50纳米，其中所述角落区域由在反应室的底部和侧壁之间形成的结合部组成。

非透明涂层选自有机化合物、无机化合物和非金属氧化物。在一个实施方案中，无机化合物是金属。在另一个实施方案中，非透明涂层选自铬、金、银、钛、铂和铝。在一个实施方案中，非透明涂层是传导性的。在另一个实施方案中，非透明涂层是非传导性的。

在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁都被涂上透明涂层。在另一个实施方案中，所述阵列的顶面被涂上透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的底部被涂上透明涂层。在一个实施方案，实质上所有反应室的侧壁和底部和所述阵列的顶面都被涂上透明涂层。

在一个实施方案中，实质上所有反应室的底部和侧壁被部分地涂上透明涂层，以致该透明涂层被加到在反应室的底部和侧壁之间的结合部形成的角落区域上，而在反应室的底部的中心没有涂层于是在底部的中心附近形成一个孔。在一个实施方案中，该孔的直径是大约28微米。在另一个实施方案中，当涂层被加到角落区域上的时候，在反应室底部上的孔的周围形成涂层环，该涂层环有8.5微米的宽度。

在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁都被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，所述阵列的顶面被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的底部都被涂上非透明涂层。在一个实施方案中，实质上所有反应室的底部和侧壁都被部分地涂上非透明涂层，以致该非透明涂层被加到在反应室的底部和侧壁之间的结合部形成的角落区域上，而在反应室底部的中心没有非透明涂层，于是在底部的中心附近形成孔。在进一步的实施方案中，透明涂层被加到已经被部分地涂上非透明涂层的阵列上，而透明涂层至少被加到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述阵列的顶面之一上。

在一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁和所述阵列的顶面都被涂上透明涂层，而底部被涂上非透明涂层。在一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁和底部都被涂上透明涂层，而所述阵列的顶面被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，阵列的顶面和实质上所有反应室的底部都被涂上透明涂层，而实质上所有反应室的侧壁都被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的底部都被涂上透明涂层，而实质上所有反应室的侧壁和所述阵列的顶面都被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，所述阵列的顶面被涂上透明涂层，而实质上所有反应室的侧壁和底部都被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁都被涂上透明涂层，而实质上所有反应室的底部和所述阵列的顶面都被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的底部都被涂上透明涂层，实质上所有反应室的侧壁都被涂上非透明涂层，而所述阵列的顶面没有涂层。在另一个实施方案中，透明涂层至少包括第一透明涂层。在另一个实施方案中，非透明涂层至少包括第一非透明涂层。

在另一个实施方案中，非透明涂层是在加任何透明涂层之前加到阵列上的。在一个实施方案中，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述阵列的顶面之一在加任何透明涂层之前先被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，透明涂层是在加任何非透明涂层之前加到阵列上的。在另一个实施方案中，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一在加任何非透明涂层之前先被涂上透明涂层。

在一个实施方案中，酶被固定在非透明涂层上。在另一个实施方案中，酶被固定在透明涂层上。在一个实施方案中，所述阵列的反应室是按规则图案安排的。在另一个实施方案中，所述阵列的反应室是按不规则图案安排的。在另一个实施方案中，所述阵列上两个邻接反应室的中心点之间的间隔在5微米和200微米之间，而每个反应室有在4微米和190微米之间的至少一维的宽度。在一个实施方案中，反应室的数目在10000个以下。在另一个实施方案中，反应室的数目超过10000个。在一个实施方案中，实质上所有反应室的深度在10-100微米之间。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的深度在50-55微米之间。

在另一个实施方案中，所述阵列由包括为数众多的反应室的顶面和对面的没有反应室的平面的抛光底面组成，其中所述对面的抛光底面是光学透明的，以致来自反应室的光学信号能透过该抛光表面检测，其中包括所述反应室的顶面和抛光底面之间的距离在厚度方向不大于5毫米。

在一个实施方案中，所述阵列包括一个索引装置。在另一个实施方案中，阵列基材包括一个或多个按某个角度切成斜角的侧边。在另一个实施方案中，该角度是45度。在另一个实施方案中，基材是用一个或多个标识码作记号的。

本发明的另一方面是包括基材在内的阵列，其中所述基材是有一个包括众多反应室的顶面和一个底面的光纤面板。所述阵列的每个反应室都有底部和侧壁。至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述阵列的顶面之一被涂上非透明的薄膜涂层。该非透明涂层是不透明的、半不透明的、有光泽且不透明的或半透明的。

在一个实施方案中，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者所述阵列的顶面之一没有涂层。在一个实施方案中，非透明涂层是不透明的。在另一个实施方案中，非透明涂层是半不透明的。在另一个实施方案中，非透明涂层是有光泽且不透明的。在另一个实施方案中，非透明涂层是半透明的。

在一个实施方案中，当所述非透明涂层存在时，其厚度在所述阵列的顶面上是大约200-300纳米，在侧壁上是60-120纳米，而在角落区域是不少于50纳米，其中所述角落区域由所述反应室的底部和侧壁之间的结合部组成。在另一个实施方案中，非透明涂层选自有机化合物、无机化合物和非金属氧化物。在一个实施方案中，无机化合物是金属。在另一个实施方案中，非透明涂层选自铬、金、银、钛、铂和铝。在一个实施方案中，非透明涂层是传导性的。在另一个实施方案中，非透明涂层是非传导性的。

在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁都有涂层。在另一个实施方案中，所述阵列的顶面有涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的底部有涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的底部和侧壁被部分地涂上非透明涂层，以致该非透明涂层被加到在底部和反应室的侧壁之间的结合部形成的角落区域上，而在反应室的底部的中心没有非透明涂层，于是在底部的中心附近形成一个孔。在另一个实施方案中，该孔的直径是28微米。在另一个实施方案中，当涂层被加到角落区域上的时候，一个涂层环在该孔周围形成，该涂层环有8.5微米的宽度。

在一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁和所述阵列的顶面有涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁和底部有涂层。在另一个实施方案，实质上所有反应室的底部和所述阵列的顶面有涂层。

在一个实施方案中，非透明涂层至少包括第一非透明涂层。在另一个实施方案中，非透明涂层至少包括第一非透明涂层和第二非透明涂层，此外，其中所述的第一和第二非透明涂层是不相同的。在另一个实施方案中，酶固定在非透明涂层上。在一个实施方案中，所述阵列的反应室是按规则图案安排的。在另一个实施方案中，所述阵列的反应室是按不规则图案安排的。在另一个实施方案中，所述阵列的两个邻接反应室的中心点之间的间隔在5微米和200微米之间，而且每个反应室都有在4微米和190微米之间的至少一维的宽度。

在一个实施方案中，所述阵列的反应室数目在10000个以下。在另一个实施方案中，所述阵列的反应室数目超过10000个。在一个实施方案中，在所述阵列中实质上所有反应室的深度在10-100微米之间。在另一个实施方案中，在所述阵列中实质上所有反应室的深度在50-55微米之间。在另一个实施方案中，所述阵列包括包含众多反应室的顶面和对面的没有反应室的平面的抛光底面，其中所述抛光底面是光学透明的，以致来自反应室的光学信号能透过抛光底面检测，其中在所述包括反应室的顶面和所述抛光底面之间的距离在厚度方向不大于5毫米。

在一个实施方案中，所述阵列包括一个索引装置。在另一个实施方案中，所述阵列的基材包括一个或多个按某个角度切成斜角的侧边。在另一个实施方案中，切成斜角的侧边的角度是45度。

本发明的另一个方面是用来把非透明薄膜涂层沉积在基材的包括众多反应室的顶面上的程序，其中每个反应室都有底部和侧壁。非透明涂层是不透明的、半不透明的、有光泽且不透明的或半透明的，而且是至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述阵列的顶面之一上的。所述程序的步骤包括：(a)将基材以某个角度装在基材载体上，(b)让装好的基材在真空室中旋转，(c)使非透明涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述阵列的顶面之一上，(d)把基材从真空室中移出，和(e)从基材载体上取下涂上非透明涂层的基材。在一个实施方案中，所述基材是光纤面板。在另一个实施方案中，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述阵列的顶面之一在加非透明涂层之前先涂上透明涂层。在另一个实施方案中，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述基材的顶面之一在至少将透明涂层加到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述基材的顶面之一上之前先涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，透明涂层是光学透明的，有0.1-5.0微米厚，而且是水不能渗透的。

附图说明

图1是使用溅射(图1a和1b)、PECVD(图1c和1d)和离子镀(图1e和1f)气相沉积法涂上SiO₂的蚀刻光纤面板在5k和10k放大倍数下的一系列SEM图像；

图2是有已涂上SiO₂的反应室的光纤面板的一系列剖面SEM图像，展示三种气相沉积涂布法的涂层厚度和质量，图2a是反应室的沉积区域的示意图，图2b是通过溅射涂布的涂层的图像。图2c是借助PECVD涂布的涂层的图像。图2d是借助离子镀涂布的涂层的图像；

图3是离子镀程序的示意图；

图4是展示包括反应室的有SiO₂涂层的和没有涂层的光纤面板的PCR引发的测序背景的条形图；

图5是展示就准确性(图5a)、“规范化的”keypass分数(图5b)和焦磷酸盐(PPi)信号(图5c)而言包括反应室的有SiO₂涂层和没有涂层的光纤面板的测序性能度量标准的一系列曲线图；

图6是的包括反应室的一部分光纤面板表面(没有涂层)的一系列扫描电镜照片；

图7a是PEEK夹钳的图画(俯视图)；

图7b是PEEK夹钳的图画(侧视图)；

图7c是PEEK夹钳的图画(前端视图)；

图7d是PEEK夹钳的图画(后端视图)；

图8a是25×75毫米的光纤面板的图画(俯视图)；

图8b是25×75毫米的光纤面板的图画(前缘视图)；

图8c是25×75毫米的光纤面板的图画(后缘视图)；

图9是举例说明RER清洁程序的程序流程图；

图10是举例说明单边蚀刻程序的程序流程图；

图11a是蚀刻衬垫的图画(俯视图)；

图11b是蚀刻衬垫的图画(后端视图)；

图11c是蚀刻衬垫的图画(前端视图)；

图11d是蚀刻衬垫的图画(第一侧视图)；

图11e是蚀刻衬垫的图画(第二侧视图)；

图12是用两个夹钳固定准备用于蚀刻程序的组装好的光纤面板的“夹紧的夹层结构”的图画(俯视图)；

图13是光纤面板的“夹紧的夹层结构”的分解图。

图14是包含反应室的光纤面板的侧视图，其中反应室的侧壁和阵列的顶面都被涂上非透明薄膜。

图15a举例说明用于使用倾斜夹具的倾斜金属沉积程序的装备，展示的是安装在夹具的基材载体上的包含反应室的光纤面板的侧视图。

图15b举例说明旋转并按某个角度倾斜的夹具组件。

图16a是包含三个反应室的光纤面板的侧视图，其中一个反应室是空的而另外两个反应室装满了试剂基材珠子(比较大的)和试剂珠子(比较小的)。这些反应室有在所述反应室的侧壁和所述阵列的顶面上的涂层，而在反应室的底部有局部的涂层。所示的涂层被这样加到反应室的角落区域，以致该涂层被加到“侧壁角落区域”和“底部角落区域”而在反应室的底部上缺少涂层。

图16b是三个有涂层的反应室的俯视图，其中所述涂层被这样加到反应室的底部角落区域以致在反应室的底部上缺少涂层，导致在底部的中心附近形成一个孔。该孔的直径和环形角落区域的宽度都被展示。

图17是包含三个反应室的光纤面板的侧视图，这三个反应室装满了基材珠子(比较大的)和试剂珠子(比较小的)，每个反应室的侧壁都被涂上涂层。该涂层已经被改性以便在它的表面上包含一种酶(例如，三磷酸腺苷双磷酸酶)。

图18举例说明当离子源与基材相比非常小的时候在涂层的气相沉积期间能发生的“角度效应”。这些角度效应产生反应室涂层不统一的阵列。举例来说，A展示在位于基材一端的三个反应室的角落区域沉积的涂层，B展示在位于基材另一端的三个反应室的底部沉积的涂层；

图19a举例说明为了将涂层引向光纤面板的选定区域(例如，“金属涂层区域”)和消除角度效应在沉积程序期间荫罩板的运用。

图19b举例说明为了将涂层引向光纤面板的选定区域(“金属涂层区域”)和消除角度在沉积程序期间百叶窗的运用。

图20a展示有光纤束的光纤面板，该光纤束对光纤面板的底面以小于90度的锐角(“锐角#1”)取向(即光纤束不是垂直的)。

图20b展示倾斜的反应室，其中珠子位于反应室的一个角落，该反应室有相对反应室的底部以锐角(#2)倾斜的侧壁。珠子能利用离心力固定在这个角落位置。

图20c是用两条线作记号的光纤束的草图，这两条线表示为了制作不垂直的切口在哪里切割光纤束的例子。

图21a是阵列的草图，其中所述阵列的反应室每个都是借助在基材的顶端建造的4个边界立柱形成的，这样的边界立柱将每个珠子或颗粒“限制”在用4个边界立柱定义的空间中。反应室固定珠子的底部和侧壁也被显示。

图21b举例说明用于阵列的金属沉积程序，其中反应室是借助基材顶端上的一系列边界立柱形成的。图21b展示在薄膜涂层以不同的角度多次沉积期间交叠的阴影。边界立柱所形成的阴影在交叠区域上产生独特的图案和形状。

图22展示一半已经被蚀刻而且有涂层的光纤面板的两个区域获得的光学图像。区域A有金属(银)涂层和区域B没有涂层。银是使用热蒸发程序加到阵列上的。

图23展示已经涂上非透明的银涂层的同一蚀刻的光纤面板的两张显微相片。该阵列的顶面区域、每个反应室的侧壁和角落区域被涂上银，以致在底部的中心没有涂层，这导致在底部的中心附近形成一个孔。相片A的焦点在反应室的底部和相片B的焦点在覆层上。

图24A和B是举例说明加到阵列的反应室的侧壁上的非透明的金属涂层能怎样减少阵列上两个相邻反应室之间的光学渗透的曲线图。这两个曲线图代表两种不同的核苷流次序。

图25a展示在光纤面板的反应室的角落上的银涂层的三张视图，该银涂层覆盖反应室的底部角落。该涂层的厚度是这样的，以致它阻断光和防止光子泄漏到毗邻的反应室中。视图1展示整个的反应室。视图2是反应室角落的特写镜头，而视图3是这个角落的放大视图。

图25b展示在反应室的上角和光纤面板的顶面上的银涂层的三张视图，其中侧壁上的涂层厚度不同于覆层顶面上的厚度。这个厚度差是由基材在金属沉积程序期间旋转造成的。视图1展示整个的反应室。视图2是反应室的上角和顶端的特写镜头，而视图3是这个上角的放大视图。

图26a展示阵列，其中反应室有不连续的侧壁，即所述侧壁是被在两个相邻反应室之间的侧壁中的裂缝间断的。

图26b举例说明当涂层通过在反应室的侧壁中的裂缝开口沉积的时候在(有不连续侧壁的)反应室的底部形成的图案。该涂层是按某个倾斜度沉积的，以致该涂层在反应室的底部的中心线附近比较厚而且该涂层变成从该中心线到边缘越来越薄。

具体实施方法

定义：

除非另有说明，在此使用的所有的技术和科学术语都有与熟悉这项发明所属技术的人普遍了解的含义相同的意义。类似于或等价于在此描述的那些的方法和材料能被用于本发明的实践，而且作为例证的适当的方法和材料将在下面描述。举例来说，可能描述包括多于两个步骤的方法。在这样的方法中，可能并非所有的步骤都是实现限定的目标和本发明的设想所需要的，孤立步骤的使用将实现这些不连续的目标。所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献的揭示在此通过引证被全部并入。除此之外，这些材料、方法和例子仅仅是说明性的而且不打算作为限制。

“分析物”表示在感兴趣的样品中或从感兴趣的样品中分离出来的样品中待检测或测量的天然的或合成的分子、化合物、组合物或络合物。分析物包括但不限于：蛋白质、肽、氨基酸、脂肪酸、核酸、碳水化合物、荷尔蒙、类固醇、化合物、脂质、维它命、细菌、病毒、药物和代谢物。

“夹紧的夹层结构”指的是有放置在两个FOF之间的衬垫的两个FOF的组合，其中每个FOF的角落刻痕适当地对准适当的衬垫角落障碍，以致每个FOF的抛光表面都面向该衬垫，其中液体不能渗透的密封在FOF的抛光表面和衬垫之间形成的。

“芯材材料”指的是光纤纤维的内部成份。该材料是透明的而且有高折射指数。

“覆层材料”指的是光纤纤维的外部成份。该材料是透明的而且有低折射指数。

“角落区域”指的是在反应室的侧壁和底部之间形成结合部的反应室的内表面，(见图16a)。

“角落障碍”指的是衬垫上的一个特征，包括以某个角度放在衬垫的那个角落当FOF安装在衬垫上的时候为FOF的取向提供物理基础的一条带子。

“角落刻痕”指的是光纤面板的一个角落，该角落以某个角度被切掉一角以提供光纤面板取向的物理基础，举例来说，当光纤面板安装在分析系统上或者用于蚀刻程序的衬垫中的时候，光纤面板的那个角落刻痕与位于所述分析系统或衬垫上的互补特征相匹配。

“蚀刻程序”指的是使用酸在阵列基材上形成反应室的化学程序。

“光纤面板”或“FOF”指的是融合在一起形成单块结构然后被“切成薄片”形成所需厚度的“晶片”的一捆光纤电缆。

“官能团”表示任何有能力使反应物、反应基材或分析物附着到反应室的内表面上的化学或生物学的物种。

“衬垫”指的是用于蚀刻程序的装置的一个部件。该衬垫在两个FOF之间对齐而且通过形成流体密封防止每个FOF的一个面(例如，抛光面)暴露在酸之中。

“衬垫索引装置”指的是放置在衬垫的一个角落的一条带子，这条带子形成一个与FOF的角落刻痕互补的刻痕为FOF取向提供物理基础。

“索引装置”指的是为FOF取向提供物理基础的结构。

“FOF索引装置”指的是在FOF上为FOF适当地取向提供物理基础的角落刻痕。

“离子镀”表示一种用于将薄膜涂层沉积在阵列基材上的气相沉积方法，其中首先使用带电荷的和中性的原子把污染物从基材除去，其次涂层材料通过与高能惰性气体或反应气体的原子和离子相互作用增强蒸发并且沉积到基材上。

“水不能渗透的”指的是薄膜涂层对装在反应室中的水溶液提供障碍和防止反应室溶液溶解到反应室的侧壁成份中的能力。

“非透明的薄膜涂层”或“非透明涂层”指的是涂层材料能调整(例如，阻塞、实质上阻塞或扩散)光所穿越的通道。举例来说，非透明的薄膜涂层或非透明涂层是不透明的、半不透明的、有光泽且不透明的或半透明的。

“不透明”意味着光的通道被阻塞，以致1000个光子之中只有不足2个光子通过薄膜材料。

“光学透明”指的是光透过薄膜涂层的能力。“PEEK夹钳”指的是用聚醚醚酮制作的用来在蚀刻程序期间把两个FOF和一个衬垫牢固地结合在一起的夹钳。

“局部涂布”意味着决不是整个表面都有涂层，例如，决不是反应室的底部或侧壁的整个表面都有涂层。“PicoTiter Plate”或“PTP”表示阵列基材包括蚀刻的FOF。

“等离子态增强的化学气相沉积”或“PECVD”表示一种用于在阵列基材上沉积薄膜涂层的气相沉积方法，其中薄膜涂层是利用气体的化学反应产生的。

“反应物”表示要么是天然的要么是合成的任何能够单独地或连同另一种反应物一起与感兴趣的样品中的分析物键合、形成或反应的化学或生物学的分子、化合物、组合物或络合物。本发明的反应物对于化学反应或生物化学的测量、检测或分离是有用的。反应物的例子包括但不限于：氨基酸、核酸，包括低聚核苷酸和cDNA、酶和抗体之类的碳水化合物和蛋白质。

“反应室”表示在基材上找到的由底部和侧壁组成的定位的孔或反应室(即，有宽度和深度的挖空的空间)。

“RCA清洁剂”表示氢氧化铵和过氧化氢的溶液。

“RER清洁程序”指的是使用RCA清洁剂、EDTA和RCA清洁剂清洁蚀刻的FOF的程序。

“夹层结构”指的是两个FOF和放置在那两个FOF之间的衬垫的组合，其中每个FOF的角落刻痕都适当地对准适当的衬垫索引装置，以致每个FOF的抛光表面都面对该衬垫，而未抛光的表面是暴露的。

“扫描电镜法”或“SEM”指的是一种高分辨率的成像方法。

“半不透明”意味着光的通道几乎被阻断，以致只有不足10％的光通过该薄膜涂层。

“有光泽且不透明”意味着光的通道被这样阻断，以致1000个光子之中只有不足2个光子通过薄膜涂层而且光被有光泽且不透明的表面反射掉。

“溅射”表示一种用于在阵列基材上沉积薄膜涂层的气相沉积方法。

“基材”指的是能通过改造包含离散的个别反应室而且能经得起至少一个检测方法检验的固体支撑或任何材料。

“薄膜”或“薄膜涂层”指的是沉积在基材表面上的涂层材料。

“透明的”意味着允许光通过薄膜涂层，没有可感知的散射，以致物体能被清楚地看到。

“透明的薄膜涂层”或“透明涂层”指的是沉积在基材表面上的涂层材料，其中所述涂层有小于5.0微米的厚度，是光学透明的和水不能渗透的。

“半透明的”意味着允许光通过薄膜涂层，但是光是漫射光，以致物体不能被清楚地看到。

“气相沉积”指的是一种在所述阵列上沉积薄膜涂层的方法。

本发明提供包括一些个别的反应室而且被涂上一个或多个薄膜涂层的基材的阵列制品。本发明包括制造和使用有涂层的阵列的程序。所谓“阵列”在此意味着为数众多的反应室，这些反应室是在基材表面上呈阵列形式的定位的孔或反应室。每个反应室都包括底部和侧壁。所述阵列及其反应室的大小将取决于所述阵列的组成和最终用途。在一个实施方案中，所述阵列(至少包括该阵列的阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或该阵列的顶面之一)被一个或多个薄膜涂层覆盖以增强该阵列及其反应室的性质和功能。薄膜涂层或涂层保护反应室中的溶液内容物使之免受阵列基材的有害影响，不妥危及该阵列的实效或制造。该薄膜涂层还考虑到反应室表面的统一改性(例如，用单分子层)提供统一的表面组成。在一个实施方案中，该薄膜涂层产生光学障碍，以便消除通过覆层材料进入相邻反应室的光的光学散射。

在此描述的发明可能是较大的系统和方法的组成部分。这样的系统和方法能用来在许多方法中处理核酸。举例来说，一些方法能用来确定核酸序列的特征，或用于核酸碎片的单一核苷多态性(SNP)检测，用于核酸表达比对(在两种或多种状态之间比较核酸表达简档，例如，在生病的和正常的组织之间进行比较或在未经治疗的组织和用药物、酶、放疗或化疗治疗过的组织之间进行比较)，用于单元型比对(haplotying)(比较存在于人类对象中的两个等位基因之中每个等位基因上的基因或基因变化)，用于染色体组型比对(在怀孕之前为了检测出生缺陷将通常来自胚胎或者胎儿的测试组织的一个或多个基因与来自“正常”染色体组型对象的相同基因进行诊断比对)和用于基因型比对(将某物种的第一个体的一个或多个基因与同一物种的其它个体的相同基因进行比较)。

典型的分析系统有许多组成部分。这些组成部分包括，举例来说，(1)待处理的核酸模板；(2)递送室，一种用来容纳所述核酸模板的装置，其中所述递送室包括本发明的有涂层的阵列；(3)允许核酸处理试剂在核酸模板上流动的流动室和试剂递送装置，在那里化验试剂在处理核酸时产生可检测的信号，例如，光；(4)与试剂递送室连通检测处理核酸时发出的信号并且将捕获的光转换成数据的成像系统；(5)与试剂递送室连通用来处理数据产生与已经处理过的核酸有关的意义深长的信息的数据收集系统。

1.有薄膜涂层的阵列

本发明包括一些阵列制品，这些阵列制品包括在它的顶面上有为数众多的反应室的基材。阵列上的每个反应室都由底部和侧壁构成，而且至少所述阵列的一部分、底部、侧壁或顶面被涂上一个或多个薄膜涂层。在一个实施方案中，所述阵列基材至少在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或顶面之一上有非透明薄膜涂层，而且该非透明涂层是不透明的，半不透明的，有光泽且不透明的或半透明的。在另一个实施方案中，所述基材至少在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述阵列的顶面上有非透明涂层，而且该基材有至少在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者所述阵列的顶面之一上有透明涂层，其中所述透明涂层有0.1-5.0微米厚而且是水不能渗透的。

A.阵列基材

阵列基材是能通过改造容纳一些个别反应室的固体支撑。任何材料都被作为基材使用。基材材料包括但不限于：有机聚合物和塑料，例如，诸如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯之类的乙烯基聚合物；包括共聚物和掺混物以及缩聚物在内的特氟隆，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚碳酸酯、丙烯酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯和环氧树脂；和包括共聚物和掺混物在内的硅树脂。基材材料也可能包括无机材料，包括陶瓷、玻璃、改性的或功能化的玻璃、硅石或基于硅石的材料、硅和改性的硅。基材材料也可能包括光纤束。一般地说，所有这些类型的材料都容易形成有反应室的阵列。然而，利用这样的材料制作的阵列往往与许多有机溶剂不相容，因此，把薄膜涂层加到这样的阵列基材上以提高阵列的溶剂相容性。所述阵列也会遇到一些问题，例如，相邻反应室之间的物理干扰和光学渗透。这些类型的问题可以通过添加一个或多个不透明的、半不透明的、有光泽且不透明的、或半透明的薄膜涂层阻止光子穿过透明的覆层材料进入邻接的反应室来解决。

通常，所述基材是平面的(平坦的)，虽然可能使用其它的基材外形；举例来说，基材是凹的、中凸的和三维的，例如球形的，织地粗糙的或有洞的，例如，在光纤纤维有洞的终点或在蚀刻的、模塑的或以别的方式显微机械加工成平面表面的(例如，使用普遍用于显微机电系统的构造的技术)的微孔之中。例如，见下列文献：Rai-Choudhury，HANDBOOK OF MICROLITHOGRAPHY，MICROMACHINING，AND MICROFABRICATION，VOLUME I：MICROLITHOGRAPHY，Volume PM39，SPIE Press(1997)；Madou，CRC Press(1997)，Aoki，Biotech.Histochem.67：98-9(1992)；Kane et al，Biomaterials.20：2363-76(1999)；Deng et al，Anal Chem.72：3176-80(2000)；Zhu et al，Nat.Genet.26：283-9(2000)。在一个实施方案中，基材是平面的。基材也可能包含一些特征，例如，球形空穴、圆柱形的孔、柱状物、立柱和倾斜的圆筒。在基材表面上这样的特征是借助蚀刻、电镀、压印、印模冲压、模塑、机械加工等技术形成的。

一般地说，基材允许光学检测但它本身不略微发萤光。基材是利用使化学反应事件或化验结果的检测变得容易的材料制成的。举例来说，在典型的核酸测序反应中，dNTP与待测序的样品核酸的结合能通过检测酶对在测序反应中解放的磷酸盐的作用所产生的光子来监测。因此，有用透明的或传导光的材料制造的基材使光子的检测变得容易。在一些实施方案中，基材是光学透明的。在另一个实施方案中，基材的表面是经过光学质问的。

1.光纤面板(“FOF”)

在一个实施方案中，阵列基材是从“切成薄片”的光纤束或光纤面板(“FOF”)抛光而成的。FOF是通过将许多光学纤维融合在一起形成保留个别纤维的光传输特性的单块结构(即，束)制造的。光纤束被“切成薄片”形成“晶片”，FOF。由此产生的FOF拥有与玻璃平面或显微镜载物片类似的操作性能。FOF是在它上面蚀刻孔或反应室形成反应室阵列的基材。

构成FOF的个别的光纤纤维束由两种材料组成，内部的“芯材”材料和外层的“覆层”材料(图2)。光纤芯材包括透明的而且有高折射指数的材料。芯材材料的例子包括重金属氧化物，例如，铅、钡、镧和铌的氧化物。光纤覆层包括透明的而且有低折射指数的材料。典型的覆层材料是掺杂的二氧化硅。搀杂剂包括硼和铝之类的金属氧化物。

构成FOF的个别纤维束每个都有一个直径。个别光纤束在直径方面可能是任何尺寸的(例如，在3微米和100微米之间)。在一个实施方案中，个别纤维的直径在6微米和12微米之间。一旦光纤束被融合成单块结构，这些纤维束就不被个别地操纵；换句话说，一根纤维束通常实际上不能沿着它的长度在任何点与另一根纤维束分开。融合的光纤束和面板是通过商业渠道从制造商那里获得的。

光纤束被“切成薄片”，形成“晶片”，FOF。在一个实施方案中，光纤束是垂直于融合的光学纤维切成薄片的。在另一个实施方案中，光纤束是以某个不垂直于融合的光学纤维的角度切成薄片的(例如，见图20a-c)。当光纤束以对于融合的光学纤维不是90度的某个角度(“切片角度”)切成薄片的时候，所产生的FOF包含不垂直于FOF的底部的纤维束。当蚀刻FOF的时候，所形成的反应室相对于FOF的底部也不是90度。所形成的反应室有倾斜的侧壁(“倾斜的反应室”)。

FOF的一个表面(即，非反应室一面)通常是高度抛光的以便允许与检测装置光学耦合(例如，借助浸渍光学耦合流体或其它的光学耦合流体)(图2)。在一个实施方案中，光学耦合可能借助第二融合纤维束变得容易。这个第二融合纤维束通常有比包含反应室的第一FOF小很多的纤维尺寸，而且用来充当向附着的检测装置(例如，CCD成像系统或照相机)传输光产品的导管。

在一个实施方案中，阵列基材是FOF。FOF的轮廓形状是矩形的，虽然熟悉这项技术的人能理解FOF不局限于特定的形状而且适当的FOF包括多种其它的形状和总尺寸。FOF至少有对置的顶面和底面，其中在顶面和底面之间有距离。在一个实施方案中，在FOF里面的光纤束实质上是垂直于FOF的顶面和底面定向的。在另一个实施方案中，在FOF里面的纤维束不垂直于FOF的顶面和底面定向的。在一个实施方案中，FOF进一步包括至少一个索引装置以便提供用来保证FOF在自动化设备和人工处理中适当定向的物理基础。举例来说，索引装置被用来将FOF适当地放置在分析仪器中。

图8a-8c举例说明在这项发明中使用的FOF 1。在一个实施方案中，FOF 1有平面的第一表面2和平面的第二表面3，这两个表面是对置的。FOF 1在光学上是传导性的，以致来自反应室的光学信号能透过平面的第一表面3检测，其中在所述的有第一表面和第二表面之间有距离D1。该距离D1是任何距离。在一个实施方案中，通常在第一表面2和第二表面3之间的距离D1不大于10cm。在另一个实施方案中，距离D1不大于5毫米。在另一个实施方案中，D1在0.5毫米和5毫米之间。在进一步的实施方案中，D1是2毫米。FOF 1的第一表面2和第二表面3是抛光的或作为替代是未抛光的。在一个实施方案中，一个表面是抛光的和而对置的表面是未抛光的。在这项发明的一个方面，第一表面2是抛光的和第二表面3是未抛光的。在进一步的实施方案中，第一表面2是抛光的而第二表面3有反应室。在另一个实施方案中，第一表面2有反应室而第二表面3是抛光的。

FOF 1至少有第一和第二侧面而且至少有第一和第二末端。在一个实施方案中，FOF 1有分开某个距离的第一末端4和第二末端5；分开某个距离的第一侧面6和第二边侧面7；以及在一个末端和一个侧面之间延伸的角落边缘8。在一个实施方案中，如图8a所示，角落边缘8在第二侧面7和第二末端5之间延伸。这些末端和侧面连接在一起形成FOF 1的外周界。举例来说，第一侧面6和第二侧面7两者都垂直地在第一和第二末端4、5之间延伸。

为了使FOF安装在仪器中变成可能的，FOF的侧面和/或末端可能按某个角度被切成斜角。侧面和末端的任何组合都被切成斜角，或者作为替代，没有侧面或末端被切成斜角。在一个实施方案中，所有的侧面和末端都按某个角度被切成斜角。被切成斜角的侧边是按某个角度切成斜角的，为的是形成倾斜部分和平坦部分，或者作为替代，被切成斜角的侧面没有平坦部分。在一个实施方案中，第一侧面6按角度A1被切成斜角，以形成有角度的第一侧边17(图8b)。有角度的第一侧边17是由倾斜部分15和平坦部分12形成的。有角度的第一侧边17的平坦部分12有高度L8。同样地，第二侧面7按某个角度被切成斜角，以形成有角度的第二侧边16。第一和第二侧边6和7被斜切成任何角度。在一个实施方案中，这些侧边被斜切到在10度和80度之间的某个角度。在另一个实施方案中，该角度实质上是45度，其中实质上意味着那个角度比45度稍微多一点或稍微少一点。在本发明的一个方面，对置的侧边都被切成斜角，以允许FOF滑进位于分析仪器内部将会捕获、相对于流体反应室和照相机适当地定位和安装FOF的适当的保存结构(例如，保留盒)。

在一个实施方案中，第一和第二侧面6和7每个都被斜切成45度角，而由此产生的平坦部分的长度Ls是0.20毫米-0.45毫米。切成斜角的侧面6、7是沿着平面的光传导表面2定位的。

原本熟悉这项技术的人将领会到FOF的第一表面和第二表面可以有任何长度和任何宽度。在一个实施方案中，长度和宽度是相同的。在至少一个侧面被切成斜角的实施方案中，由于有角度的侧边第一表面的宽度略微小于第二表面的宽度。举例来说，在一个实施方案中，第一表面2的宽度W₂是大约38毫米，而第二表面3的宽度W₃是大约40毫米(图8b)。在至少一个末端被切成斜角的相似的实施方案中，第一表面的长度略微小于第二表面的长度。

在第一实施方案中，第二表面3有大约75毫米的长度L₃，第二表面3的宽度W₃是大约40毫米。第一表面2有与第二表面3相同的长度L₃而第一表面2的宽度W2是大约38毫米。

在第二实施方案中，第二表面3有大约75毫米的长度L3，第一表面2的宽度W₃是大约25毫米。第一表面2有与第二表面3相同的长度L₃，而第一表面2的宽度W₂是大约22毫米。

适当的FOF可能包括，举例来说，一个或多个索引装置。一个索引装置位于在FOF上的任何地方而且不局限于任何特定的形状或尺寸。在一个实施方案中，索引装置位于FOF的周长上。在进一步的实施方案中，索引装置位于一个角落。索引装置的作用是为允许FOF的接合保证它的适当取向提供物理基础。如图8a所示，适当的FOF 1包括作为通过在FOF的侧面和末端垂直连接的地方除去FOF的一部分角落形成的角落刻痕13的索引装置。FOF 1有一个或多个来人刻痕。在一个实施方案中，FOF 1有一个角落刻痕13。在另一个实施方案中，角落刻痕13是通过在第二侧面7与第二末端5连接地方除去角落形成的。角落部分是按角度A2切掉的，以形成角落刻痕13。角度A2不局限于特别的度数而且包括其它的角度和形状。在一个实施方案中，角度A2是从在FOF 1的第二侧面7与第二末端5连接的角落部分除去的，而且角度A2是大约45。由此产生的角落侧面8有可以是任何长度的长度L11。在一个实施方案中，L11是大约6毫米。角落刻痕13与在FOF 1与之配合的部件中设计的互补特征(例如，在分析系统的FOF安装硬件上设计的特征或在蚀刻装置的衬垫上设计的特征)相匹配。

FOF 1可能用一个或多个标识符代码标注。FOF是用适合多种目的的标识符代码作记号的。举例来说，标识符代码能用来追踪和/或鉴别某个FOF。标识符代码还允许FOF 1当它安装在分析系统中的时候靠视觉取向(即，只要分析系统不能适当地读出标识符代码，该系统就不做分析FOF 1的工作)。标识符代码可能是任何类型的代码，例如，条形码、诸如数据点阵码之类的二维条形码，等等。在一个实施方案中，FOF 1是用条形码编码的。在另一个实施方案中，FOF 1是用数据点阵码编码的。在一个实施方案中，FOF 1有条形码和数据点阵码两者。人类能读的文字数字代码也可能被并入。标识符代码是用仪器(例如，CCD照相机或条形码读码器)来读的。

在一个实施方案中，标识符代码能用激光直接蚀刻到FOF表面中。在替代实施方案中，标识符代码被印到FOF的表面上。

B.阵列表面

在涂上一个或多个薄膜涂层之前，基材的至少一个表面通过改造包含一个或多个为考虑到在限定的空间中每种反应混合物或化验溶液的离散定位和分析结果的检测而安排的个别反应室。顶面、底面或两个表面都能通过改造包含个别的反应室。因此，在此使用的术语“反应室”指的是在基材上定位的“孔”或“反应室”，这些反应室使反应物的相互作用变得容易，例如，在核酸测序反应中。通常，反应物被分配到处在促进化学反应或生物鉴定和流过反应室的介质中的阵列的反应室之中。举例来说，对于DNA测序，在流过反应室的溶液之中的一个或多个固体支撑、珠子或颗粒上的核酸模板被分配到每个反应室之中。

反应室能在阵列基材的顶面、底面或两个表面上形成。反应室是有宽度、深度和开口的挖出来的空间。反应室的开口可能有任何形状，例如，实质上呈圆形、正方形、椭圆形、矩形、六角形、新月形或星形的形状。反应室可能是有任何形状，例如，实质上呈圆形、正方形、椭圆形、矩形、六角形、新月形或星形的形状。在一个实施方案中，反应室是圆形的或圆筒形的。在另一个实施方案中，反应室为了接近正方形或矩形盒子的形状是多边形的。参照图6，在一个实施方案中，反应室的形状实质上是六角形的。在一个实施方案中，反应室在外形上是统一的。

阵列上的每个反应室都包括限定反应室边界的底部和侧壁。反应室的底部可能有任何形状，例如，实质上呈圆形、正方形、椭圆形、矩形、六角形、新月形或星形的形状。反应室的底部可能是平面的(即平坦的)、凹的或中凸的。反应室的底部与反应室的开口相对。反应室的侧壁可能有任何形状。举例来说，侧壁在外形上可能是圆筒形的而且与圆形的底部连接。反应室的侧壁也可能有多个面，例如，有六角形底部的反应室的侧壁有构成反应室侧壁的六个面。构成反应室侧壁的面是连续的，或者作为替代，这些面是不连续的。举例来说，在六角形的反应室中，反应室可能是封闭的，以致那些面是连续的而且相互连接，或者反应室可能是开口的，以致那些面是不连续的而且不相互连接。侧壁可能有平滑的表面或不规则的表面。

底部和侧壁连接在底部和侧壁结合的结合部形成反应室的底部角落。侧壁和底部连接的角度可能沿着底部的周界实质上是90度，或者作为替代，该角度可能沿着底部的周长从小于90度变化到大于90度。底部和侧壁之间的连接沿着底部的周长可能是连续的。作为替代，在一些实施方案中，底部和侧壁之间的连接沿着底部的周长是不连续的。

在一个实施方案中，反应室的内表面采取基材上的孔或反应室的形式，有宽度和深度，反应混合物或化验溶液沉积在其中(图2)。在一个实施方案中，反应室有充份的尺寸和次序以便考虑到(i)将必不可少的反应物引进反应室，(ii)化学反应或化验发生在反应室内和(iii)禁止反应物和/或分析物在反应室之间混合。

在另一个实施方案中，反应室的侧壁是不连续的，换句话说，在相邻反应室之间侧壁被开口打断，以致反应物能反应室流到另一个反应室。

在反应室之间的开口可能有任何尺寸和形状。举例来说，该开口可能是一个或多个洞、沟槽、管子或裂缝。侧壁上的这种开口促进试剂的快速交换。举例来说，固定在小到足以通过开口的珠子(“试剂珠子”)的表面上的试剂能在所述阵列的相邻反应室之间自由流动，而固定在较大的不适宜通过侧壁上的开口的珠子上的反应基材被保留在个别的反应室内，例如，与珠子(“基材珠子”)粘接的反应基材时候，或者作为替代，反应基材珠子可能粘在反应室的底部。在侧壁上有开口的反应室之间的试剂交换效率通常有所改善，而化学反应或生物鉴定的时间有所减少。除此之外，反应室侧壁上的开口允许反应产物和副产物从反应室中更快速、更完全地移出。在一个实施方案中，开口是在FOF上两个相邻反应室之间的覆层材料中的裂缝(图26a-b)。

在另一个实施方案中，侧壁是不连续的而且包含限定反应室的几何形状的一个或多个边界立柱。这些边界立柱有任何形状(例如，圆筒形、半球形、新月形，等等)。在一个实施方案中，所述阵列上的反应室是由从基材(例如，玻璃、非光纤面板，等等)向上伸出形成“立柱阵列”的一系列圆筒形的边界立柱形成的。在一个实施方案中，每个室由四个边界立柱限定，而且那些立柱在立柱阵列上形成每个反应室的不连续的侧壁。在一个实施方案中，立柱阵列用来“捕获”反应基材珠子(图21a-b)。边界立柱的数目和尺寸以及边界立柱在基材上的图案可能改变。这种“敞开型”的反应室有利于在能够通过阵列的反应室流动的试剂和保留在个别反应室中的反应基材(例如，附着在困在边界立柱之间的珠子或颗粒上的反应基材)之间的快速交换。更多的例子见，例如，Pengguang Yu和Kevin Komelsen的美国专利第10/260,704号，美国专利申请第20030091475号，2003年5月5日。

在一个实施方案中，所述阵列的实质上所有的反应室都有以垂直于基材底部的角度连接的侧壁，而且反应室的开口和底部对置，以致底部的中心点正对着开口的中心点。作为替代，在另一个实施方案中，实质上所述阵列的所有反应室都有以并非垂直于基材底部的角度连接的侧壁，而且反应室的开口和底部对置，以致底部的中心点和开口的中心点是偏置的，即，不正对着(例如，见图20b)。当角度不垂直而且中心点不对正的时候形成的反应室被称为“倾斜的反应室”。“倾斜反应室”的侧壁是倾斜的而且底部和侧壁的连接角度在反应室的底部角落的周界附近从小于90度变化到大于90度。在一个实施方案中，在反应室的底部角落区域形成的角度从大约60度变化到120度。在另一个实施方案中，在反应室的底部角落区域形成的角度在大约80度到100度之间之间变化。在另一个实施方案中，在反应室的底部角落区域形成的角度在大约85度到95度之间之间变化。在另一个实施方案中，在反应室的底部角落区域形成的角度在88度和92度之间变化。在另一个实施方案中，在反应室的底部角落区域形成的角度在89度和91度之间变化。

在一个实施方案中，有倾斜反应室的阵列是在以非垂直的角度将FOF切成薄片而且由此产生的FOF有不垂直于面板的底部的光学纤维束(图20a-b)的时候形成的。当这种有非垂直纤维的FOF被化学蚀刻的时候，所形成的反应室每个都有倾斜的侧壁，即，倾斜的反应室。倾斜反应室能用来将珠子在倾斜的反应室里面“固定”或“保持”在特定的位置(图20b)。在一个实施方案中，离心力用来在倾斜的反应室中固定珠子的位置。在另一个实施方案中，珠子被固定或保持在倾斜反应室的一个角落。在另一个实施方案中，离心力用来使第一珠子(例如，基材珠子)沉积到所述阵列的每个反应室中。在另一个实施方案中，离心力用来使比第一珠子小的第二珠子(例如，试剂珠子)沉积到每个反应室中。在进一步的实施方案中，离心力被用来将不止一种比第一珠子小的第二珠子沉积到每个反应室中。

反应室的“角落区域”是反应室的底部和侧壁的内表面，在那里反应室的底部和侧壁连接形成在底部角落的交界(“结合部”)(图16a-b)。角落区域包括“底部角落区域”和“侧壁角落区域”。角落区域从结合部沿着侧壁的长度向阵列的顶面延伸而且沿着底部的长度向反应室的中心延伸。角落区域不延伸整个侧壁长度或整个底部长度。在一个实施方案中，侧壁角落区域从结合部延伸到至少为侧壁总长度的90％的长度。在另一个实施方案中，侧壁角落区域从结合部延伸到至少为侧壁总长度的60％的长度。在另一个实施方案中，侧壁角落区域从结合部延伸到至少为侧壁总长度的40％的长度。在另一个实施方案中，侧壁角落区域从结合部延伸到至少为侧壁总长度的20％的长度。在另一个实施方案中，侧壁角落区域从结合部延伸到至少为侧壁总长度的10％的长度。在另一个实施方案中，侧壁角落区域从结合部延伸到至少为侧壁总长度的5％的长度。在另一个实施方案中，侧壁角落区域延伸不足侧壁总长度的5％(例如，见图16a和16b)。

在另一个实施方案中，底部角落区域从结合部延伸到至少为底部总长度的40％的长度。在另一个实施方案中，底部角落区域从结合部延伸到至少为底部总长度的20％的长度。在另一个实施方案中，底部角落区域从结合部延伸到至少为底部总长度的10％的长度。在另一个实施方案中，底部的角落区域从结合部延伸到至少为底部总长度的5％的长度。在另一个实施方案中，底部的角落区域从结合部延伸到不足底部总长度的5％的长度。在本发明的另一个方面，角落区域在反应室的底部形成环的形状，其中角落区域不包括在反应室底部中心附近的区域。在进一步的实施方案中，借助部分地加到反应室底部的涂层在反应室底部中心附近形成一个开口。在一个实施方案中，所述阵列的反应室是按图案分布的，即规则的设计或配置，或反应室可能随机地分布在阵列表面上。在一个实施方案中，在阵列上有规则的反应室图案，以致反应室可以在X-Y坐标平面中确定地址。“图案”在这个意义上包括重复单元。在另一个实施方案中，阵列包含在基材上按某种图案安排的高密度的反应室。在一个实施方案中，如图6所示，在阵列基材的表面上是反应室的不规则六角形组合阵列。

这些反应室可能隔开任何适当的距离。该间隔是通过测量两个相邻反应室的中心点之间的距离确定的(图2)。反应室通常被隔开5微米到200微米。在一个实施方案中，反应室被隔开10微米到150微米。在一个实施方案中，反应室分开20微米到100微米。在另一个实施方案中，反应室分开40到60微米。在另一个实施方案中，在两个相邻反应室的中心点之间有大约43微米到50微米的间隔。反应室的大小能适应任何体积。在一个实施方案中，反应室体积介于10pL和150pL之间。在另一个实施方案中，反应室体积在20pL和90pL之间。在进一步的实施方案中，反应室体积在40pL和85pL之间。在另一个实施方案中，反应室体积是大约75pL。

反应室可以有任何适当的宽度。在一个实施方案中，阵列的实质上所有反应室有介于3微米和100微米之间的一维直径(宽度)。在另一个实施方案中，实质上所有的反应室有介于20微米和70微米之间的直径。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有的反应室有介于大约30微米和50微米之间的直径。在进一步的实施方案中，实质上阵列的所有反应室有介于38微米和44微米之间的直径。

反应室可能有任何适当的深度。实质上所有反应室的深度通常在10微米和100微米之间。在一个实施方案中，实质上所有反应室的深度在20微米和60微米之间。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的深度在50微米和55微米之间。作为替代，实质上所有反应室有0.25到5倍于反应室的一维宽度的深度，或者，在另一个实施方案中，有0.3到1倍于反应室的一维宽度的深度。就这项发明的目的而言，实质上所有的反应室表示意味着至少90％的反应室。在另一个实施方案中，实质上所有的反应室意味着至少95％。在另一个实施方案中，实质上所有的反应室意味着至少97％。在进一步的实施方案中，实质上所有的反应室意味着至少99％。在另一个实施方案中，实质上所有的反应室意味着100％的反应室。在一个实施方案中，在FOF上反应室的深度从个别光学纤维的直径的大约一半变化到该纤维直径的两倍到三倍。反应室的深度是，举例来说，使用MicroXam 3D干涉表面轮廓仪(ADE Phase shift，Son Jose，CA)测量的。反应室深度常规测量是使用该仪器的面积差曲线特征完成的。该仪器将八个反应室的深度与FOF覆层上的参考点进行比较，提供平均的反应室深度。

阵列包括其数目足以实现如此众多的个别化验的反应室。阵列包含任何数目的反应室。依据该阵列的最终用途，基材被做成包含密度非常高(例如，大于200000个)，密度高(例如，至少100000个)，密度适中(例如，至少50000个)，密度低(例如，至少10000个)和密度非常低(例如，小于10000个)的反应室。低密度阵列有少量的反应室。在一个实施方案中，有不足10000个反应室。举例来说，该阵列包含1到96个反应室。在一个实施方案中，该阵列包含96-384个反应室。在另一个实施方案中，该阵列包含384-1536个反应室。在进一步的实施方案中，该阵列包含1536个以上反应室。

在本发明的一个方面，FOF被做成包含数目非常大的反应室。在一个实施方案中，至少有10000个反应室。在另一个实施方案中，至少有50000个反应室。在进一步的实施方案中，有超过100000个反应室。在另一个实施方案中，在基材表面上有超过200000个反应室。因为同时分析测量的数目受反应室数目限制，所以使用阵列完成的分析测量的作业量可以通过制造包含增加反应室密度的阵列基材得以提高。表1分别就起源于25×75毫米和40×75毫米的FOF的14×43毫米和30×60毫米的有效面积而言展示这一进步。举例来说，见此通过引证并入的共同未审的美国专利申请第10/767,779号。间距是“从中心到中心”测量的纤维之间的距离(表1)。间距和纤维尺寸通常是等价的。

表1：反应室数目较高的阵列的发展

间距(微米)	反应室直径(微米)	反应室数目(14×43毫米)	反应室数目(30×60毫米)
				50	44	275K	800K
43	38	375K	1.2M
				35	31	575K	1.6M
25	22	1.1M	3.2M

如同前面举例说明的那样，本发明的一个特殊优势是通过独特地运用光纤技术能制作密度高的改进的阵列。因此，举例来说，在(可获得大于每0.5平方厘米250000根个别纤维的密度的)1平方毫米光纤束中有多达50000个不同的纤维和小室是可能的。

举例来说，宽通道反应室可能有大约14毫米×43毫米的尺寸。因此，采用这个近似尺寸和以大约4.82×10^-4个反应室/um²的密度，该阵列可以有大约290000个反应室。

反应室是使用多种技术(包括但不限于：化学蚀刻、光刻术、压印技术、挤压、浇注、模塑、微蚀刻、电解沉积、使用掩模或模板的化学或物理气相沉积、电化学机械加工、激光机械加工或消融、电子束机械加工或消融和传统的机械加工)在通常技术上已知的基材表面上形成的。该技术将取决于基材的组成和形状。在一个实施方案中，反应室是化学蚀刻形成的。反应室通常是在给该阵列涂上任何薄膜涂层之前形成的。

C.薄膜涂层

本发明准备把一个或多个薄膜涂层加到阵列基材上。薄膜涂层是透明的或非透明的涂层。这样的透明的和非透明的薄膜涂层是为改善阵列的性质和功能，包括改善反应混合物或化验溶液与阵列基材的相容性和减少相邻反应室之间的诸如光学渗透和物理干扰之类的问题而设计的。透明的薄膜涂层在反应室中的溶液和基材之间提供屏障和阻止基材材料溶解到所述溶液中和反应室的内容物与基材之间的接触。非透明薄膜涂层提供阻止光子从一个反应室向另一个邻接反应室泄漏(即色度亮度干扰)的光子屏障。非透明涂层形成不允许光在附近的反应室之间通过并因此抑制光子和将光保持在反应室中从而消除光学散射的屏障。非透明涂层能用来提高珠子或颗粒(例如，用来完成化学反应的固体支撑珠子)在反应室中的保持力。

本发明的薄膜涂层通常是为了覆盖所述反应室底部或侧壁或所述阵列的顶面而外加的。就这项发明的目的而言，当反应室的底部或侧壁或阵列的顶面被涂上薄膜涂层的时候，该涂层部分地、实质上或完全地覆盖所述底部或侧壁的表面或所述顶面。在一个实施方案中，当底部、侧壁的表面或顶面被薄膜涂层100％覆盖的时候，底部、侧壁或顶面被完全覆盖。在另一个实施方案中，当底部、侧壁的表面或顶面被薄膜涂层覆盖97-100％的时候，底部、侧壁或顶面是实质上有涂层的。在另一个实施方案中，当底部、侧壁或顶端的表面被薄膜涂层覆盖少于97％的时候，底部、侧壁或顶面是部分地有涂层的。在另一个实施方案中，当至少80％的底部、侧壁或顶端被涂上薄膜涂层的时候，底部，侧壁或顶面是部分地有涂层的。在另一个实施方案中，当至少60％的底部、侧壁或顶端被涂上薄膜涂层的时候，底部、侧壁或顶面是部分地有涂层的。在另一个实施方案中，当至少40％的底部、侧壁或顶端被涂上薄膜涂层的时候，底部、侧壁或顶面是部分地有涂层的。在另一个实施方案中，当至少20％的底部、侧壁或顶端被涂上薄膜涂层的时候，底部、侧壁或顶面是部分地有涂层的。在另一个实施方案中，当至少10％的底部、侧壁或顶端被涂上薄膜涂层的时候，底部、侧壁或顶面是部分地有涂层的。

在本发明的一个方面，非透明涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上。在另一个实施方案中，非透明涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上，而且该非透明涂层是在将透明涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上之前沉积在阵列上的。在另一个实施方案中，透明涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上，而且该透明涂层是在将非透明涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上之前沉积在阵列上的。

透明的薄膜涂层

在一个实施方案中，阵列的基材被涂上与由通常已知与在化验溶液和化学反应混合物中发现的成份相容的材料组成的透明薄膜涂层结合的非透明薄膜涂层。透明涂层可能是在将非透明涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面上之前至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面上的。作为替代，透明涂层可能是在将非透明涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面上之后加上去的。

在一个实施方案中，透明涂层是水不能渗透的。在另一个实施方案中，透明涂层提供统一的表面组成。在一个实施方案中，透明涂层是光学透明的。透明涂层的其它想要的性质包括耐久性，与基材材料的相容性，充分了解的沉积参数和耐高温性。在一个实施方案中，透明涂层是对玻璃质材料的粘接剂。通常，透明涂层将使高分子的非特异性吸收减到最少。阵列基材可能被完全地涂上透明的薄膜涂层。在一个实施方案中，整个阵列基材(包括实质上所有反应室的每个底部和侧壁和阵列的顶面)都有透明涂层。作为替代，阵列基材可能被透明涂层不完全地覆盖。举例来说，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一被涂上透明涂层(图2)。作为替代，没有透明涂层。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的底部有透明涂层。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的底部有透明涂层，而实质上所有反应室的侧壁和阵列的顶面没有透明涂层。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的侧壁有透明涂层。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的侧壁有透明涂层，而阵列中实质上所有反应室的底部和阵列的顶面没有透明涂层。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的侧壁和阵列的顶面有透明涂层。在进一步的实施方案，实质上所有反应室的侧壁和阵列的顶面有透明涂层，而实质上所有反应室的底部没有透明涂层。

在另一个实施方案中，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一部分地有涂层。在一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的底部和侧壁被部分地涂上透明涂层，以致透明涂层被加到在底部和侧壁之间的结合部形成的角落区域上，而不出现在底部的中心，所以透明涂层的缺席在底部中心附近形成一个孔(即，一个开口)，(例如，见图16a和图16b)。该孔的大小能在涂布程序期间调整，以致允许通过反应室底部的光的数量能被调整和集中。

在本发明的一个方面，透明涂层被加到位于基材之上的特征上。基材上这种可能有涂层的特征的例子包括：球形空穴、圆筒形的孔、圆柱、立柱、倾斜的圆筒，等等。在另一个实施方案中，基材制作的阵列和为形成反应室在基材顶端上建造的边界立柱(即，“立柱阵列”)被涂上透明涂层(图21a-b)。基材上的边界立柱的大小、数目和图案可以改变。边界立柱能采取许多形状(例如，圆形的，矩形的和六角形的，等等。)。在一个实施方案中，第一透明涂层被加到立柱阵列上。在另一个实施方案中，第二透明涂层是在第一透明涂层已经加上之后加到立柱阵列上的，所以第一和第二透明涂层是不同的(例如，见图21b)。在另一个实施方案中，第一和第二透明涂层沉积到立柱阵列之上产生没加涂层的“阴影区域”，例如，见图21b。

在本发明的另一个方面，透明涂层被加到实质上所有反应室都有不连续的侧壁(即，侧壁被在相邻反应室之间的开口断开)的阵列上。开口可能有任何尺寸和形状。在一个实施方案中，开口是裂缝，如图26a所示。反应室侧壁上的开口提供按特别的图案将涂层沉积在反应室底部的方法(例如，图26b)。在一个实施方案中，在反应室底部的图案是圆锥形的。在另一个实施方案中，透明涂层是按梯度沉积的，以致涂层的厚度有所改变。在一个实施方案中，透明涂层在反应室底部的中心线附近比较厚，而且该涂层变成从中心线到边缘离得越远越薄。

在本发明的另一个方面，透明涂层至少被加到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上，其中反应室有不垂直于基材底部的侧壁，即，倾斜的反应室。在一个实施方案中，透明涂层被加到有不垂直于面板底部的光学纤维束的光纤面板上，其中至少反应室的底部或侧壁或者光纤面板的顶面之一被涂上透明涂层。

术语“透明薄膜”指的是厚度远远小于阵列的其它特性尺寸的透明涂层。在一个实施方案中，透明涂层的厚度从0.1微米到5.0微米。透明涂层的厚度在阵列的表面上(包括在反应室的内表面上)可能是不统一的。举例来说，在一个实施方案中，当透明涂层存在时，阵列中实质上所有反应室的透明涂层的厚度大约在阵列的顶面上是上200-400纳米。在另一个实施方案中，当透明涂层存在时，阵列中实质上所有反应室的透明涂层的厚度在反应室的侧壁上是大约50-100纳米。在另一个实施方案中，当透明涂层存在时，阵列中实质上所有反应室的透明涂层的厚度在反应室的底部是大约100-300纳米。

不同类型的许多材料能作为透明涂层使用。透明薄膜涂层的组成将取决于阵列基材、应用和薄膜沉积方法。在一个实施方案中，透明涂层是聚合物。在一个实施方案中，该聚合物是无机聚合物。在另一个实施方案中，透明涂层是非金属氧化物(例如二氧化硅(SiO₂))。其它的透明涂层是，举例来说，金属合金、金属或半导体的氧化物、氮化物、碳化物或硼化物。许多透明涂层是商业上可得的。

透明涂层材料也包括用来使锚泊底层涂料附着到基材上的那些材料。考虑经由氨基、巯基或者羧基基团直接与蛋白质共价键合的有机硅试剂也能作为透明涂层用来覆盖阵列基材。另外的透明涂层包括光致反应键合剂，例如光化生物素，(Amos等人，“Biomaterial Surface Modification Using Photochemical Coupling Technology”，Encyclopedic Handbook of Biomaterials and Bioengineering，Part A：Materials(卷A：材料)，Wise等人编辑，New York，Marcel Dekker，第895页-第926页，1995年)。

其它的透明涂层材料包括在基材表面或靠共价键直接附着到基材上的聚合物链上直接聚合的聚合物材料，例如，聚丙烯酰胺和多聚糖之类的亲水性聚合物凝胶(Hjerten，J.Chromatogr.347，191(1985)；Novotny，Anal.Chem.62，2478(1990))；以及明确地吸附到聚苯乙烯或硅烷化玻璃表面上的环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(三段式共聚物，例如，PPO-PEO-PPO，也被称为F-108)，(Ho et al.，Langmuir 14：3889-94，1998)，以及生物素键合蛋白质的被动吸附层。表面也能被涂上包含允许经由胺链与试剂结合的环氧化物的透明涂层。在一个实施方案中，透明薄膜涂层是SiO₂。

在涂布任何薄膜涂层之前，在碱性水溶液(例如，5％的Contrad溶液)中用超声波处理法清洁FOF。Contrad溶液是由表面活性剂在碱性水溶液中构成的清洁溶液。5％的Contrad溶液包含实质上5％的Contrad。实质上5％意味着该溶液可能包含略多于或略少于5％的Contrad。

在一个实施方案中，在清洁之后，通常使用离子镀程序来用SiO₂的透明涂层覆盖蚀刻的FOF，其中透明涂层的厚度从0.1微米到5.0微米。在一个实施方案中，当透明涂层存在时，透明涂层的厚度在阵列的顶面上是200-400纳米。在另一个实施方案中，当透明涂层存在时，透明涂层的厚度在侧壁上是50-100纳米，而且当透明涂层存在时，在阵列中实质上所有反应室的底部上是100-300纳米。SiO₂是透明的，有降到10纳米的非常有效的防水层厚度，粘附于玻璃质材料和经得起粗糙的清洁程序和高温。此外，SiO₂的表面性质以及修改这些性质的方法是众所周知的。再者，SiO₂也已经表明与微量聚合酶链反应(“PCR“)条件相容。

非透明的薄膜涂层

在另一个实施方案中，所述阵列的基材被涂上由调整光通过那里的通道(例如，阻断、实质上阻断、或漫射光以避免、抑制或减少光子进入相邻反应室的光学渗透和在相邻反应室之间的物理干扰)的材料构成的非透明的薄膜涂层。

可以这样改变和控制该非透明涂层的厚度，以致能获得不透明的、半不透明的、有光泽且不透明的或半透明的非透明涂层。在一个实施方案中，非透明涂层是不透明的。在另一个实施方案中，非透明涂层是半不透明的。在另一个实施方案中，非透明涂层是有光泽且不透明的。在进一步的实施方案中，非透明涂层是半透明的。非透明涂层的其它令人想要的性质包括耐久性、与基材材料的相容性、充分了解的沉积参数和耐高温性。在一个实施方案中，非透明涂层是玻璃质材料的粘接剂。非透明涂层使高分子的非特异性吸收减到最少。阵列基材可以被全部涂上非透明薄膜涂层。作为替代，阵列基材可能不被全部涂上非透明薄膜涂层。在一个实施方案中，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一有非透明涂层(图2)。在一个实施方案中，整个阵列基材(包括实质上所有反应室的每个底部和侧壁和阵列的顶面)都有非透明涂层。在另一个实施方案中，阵列的预面和实质上所有反应室的侧壁和底部被涂上非透明涂层。

在另一个实施方案中，阵列的实质上所有反应室的底部有非透明涂层。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的底部有非透明涂层，而实质上所有反应室的侧壁和阵列的顶面没有非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁有非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁有非透明涂层，而实质上所有反应室的底部和顶面没有非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁和阵列的顶面有非透明涂层。在进一步的实施方案中，实质上所有反应室的侧壁和阵列的顶面有非透明涂层，而实质上所有反应室的底部没有非透明涂层。

在另一个实施方案中，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面被部分地涂上非透明涂层。在一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的底部和侧壁被部分地涂上非透明涂层，以致非透明涂层被加到在底部和侧壁之间的结合部形成的角落区域上，而在底部的中心没有非透明涂层，所以由于非透明涂层的缺席在底部中心附近形成一个孔(即，开口)(例如，见图16a和图16b)。孔的大小能被这样调整，以致允许通过反应室底部的光的数量能被调整和集中。

非透明涂层能用来覆盖(即，遮掩)位于基材上的特征。基材上可以有涂层的特征的例子包括：球形空穴、圆筒形孔、圆柱、立柱、倾斜的圆筒，等等。在另一个实施方案中，由基材和为形成反应室在基材顶端建造的边界立柱(“立柱阵列”)组成的阵列被涂上非透明涂层。基材上的边界立柱的大小、数目和图案可以改变。在一个实施方案中，第一非透明涂层被加到立柱阵列上。在另一个实施方案中，第二非透明涂层是在加第一非透明涂层之后加到立柱阵列上的，而且第一和第二非透明涂层是不同的(图21b)。在另一个实施方案中，第一和第二非透明涂层沉积到立柱阵列上形成不加涂层的“阴影区域”，例如，见图21b。

在本发明的另一方面，非透明涂层被加到阵列上，其中实质上所有的反应室都有不连续的侧壁，即，侧壁被相邻反应室之间的开口断开。开口可能有任何大小和形状。在一个实施方案中，开口如图26a所示是裂缝。反应室侧壁上的开口提供一种用来按特定的图案将非透明涂层沉积到反应室底部的方法(例如，图26b)。在一个实施方案中，该图案是圆锥形的。在另一个实施方案中，非透明涂层是按梯度沉积的，以致涂层的厚度改变，非透明涂层在反应室底部的中心线附近比较厚，而且该非透明涂层从中心线到边缘变得越来越薄。

在本发明的另一个方面，非透明涂层至少被加到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上，其中所述阵列有侧壁不垂直于基材底部的反应室，即，倾斜的反应室。在一个实施方案中，非透明涂层被加到光学纤维束不垂直于面板底部的光纤面板上，其中至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者光纤面板的顶面之一被涂上非透明涂层。

术语“非透明的薄膜”指的是厚度远远小于该阵列的其它特性尺寸的非透明涂层(图14)。在一个实施方案中，非透明涂层的厚度决定该涂层究竟是不透明的、半不透明的、半透明的还是有光泽且不透明的。

许多不同类型的材料能被用作非透明薄膜涂层。非透明薄膜涂层的组成将取决于阵列基材、应用和薄膜沉积方法。非透明薄膜涂层能选自有机化合物、无机化合物和非金属氧化物。在一个实施方案中，非透明涂层是聚合物。在另一个实施方案中，非透明涂层是有机化合物或无机化合物。在一个实施方案中，无机化合物是金属。用作非透明薄膜涂层的金属选自铬、金、银、铝、钛、铜、铁、镍、锌、镉、锡、铅、锑、钴、铂和它们的任何合金、例如、钛/铅合金。在一个实施方案中，非透明涂层选自铬、金、银、铝、钛和铂。在一个实施方案中，非透明涂层是铬。在另一个实施方案中，非透明涂层是银。

在一个实施方案中，第一非透明涂层被加到阵列上，而在第二非透明涂层是在加了第一非透明涂层之后加到阵列上的。在一个实施方案中，第一和第二非透明涂层是相同的。作为替代，第一和第二非透明涂层是不同的。在一个实施方案中，第一非透明涂层是铬，而第二非透明涂层是金。在另一个实施方案中，第一非透明涂层是金而第二非透明涂层是铬。在另一个实施方案中，第一非透明涂层是钛而第二非透明涂层是铂。在另一个实施方案中，第一非透明涂层是铂而第二非透明涂层是钛。第一和第二非透明涂层能在分开的程序中加上去。作为替代，第一和第二金属涂层能通过切换不同的金属靶在同一程序中加上去。

在另一个实施方案中，涂层是非传导性的。非传导性涂层可能是非透明的或透明的。在一个实施方案中，非传导性涂层是非透明的。在另一个实施方案中，非传导性涂层是透明的。非传导性的涂层有高电阻，举例来说，SiO₂。在一个实施方案中，透明的非传导性的涂层被加到非透明涂层的顶端而且被用来保护非透明涂层使之免受腐蚀。举例来说，SiO₂涂层是在加金属涂层之后加到阵列上的，为的是保护金属涂层使之免受腐蚀同时SiO₂涂层保持透明的。

在其它的实施方案中，涂层是传导性的。传导性涂层是导电的，例如金薄膜。传导性涂层能被用作用来电镀的第一涂层或者被用作溶液中的电极表面。在一个实施方案中，传导性的非透明涂层至少被加到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上。在另一个实施方案中，传导性的非透明涂层至少被加到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上，而透明涂层是在加非透明涂层之后至少被加到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上的。在一个实施方案中，考虑到在反应室中进行的化学反应或生物鉴定将被电化学地强化，该阵列被涂上传导性的涂层。举例来说，有金属涂层的蚀刻FOF能作为阳极或阴极用于使用与光化学相结合的电化学方法的分析。在另一个实施方案中，SiO₂涂层被加到传导性金属涂层的顶面上而且该阵列的SiO₂涂层被极化以增强溶液中的离子在该表面附近的运动。许多非透明涂层是商业上可得的。

在本发明的另一方面，阵列基材被涂上透明涂层和非透明涂层两者。在一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁和阵列的顶面被涂上透明涂层，而底部被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁和底部被涂上透明涂层，而阵列的顶面被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的底部和阵列的顶面被涂上透明涂层，而实质上所有反应室的侧壁被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的底部被涂上透明涂层，而且实质上所有反应室的侧壁和阵列的顶面被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，阵列的顶面被涂上透明涂层，而实质上所有反应室的侧壁和底部被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的侧壁被涂上透明涂层，而实质上所有反应室的底部和阵列的顶面被涂上非透明涂层。在另一个实施方案中，实质上所有反应室的底部被涂上透明涂层，实质上所有反应室的侧壁被涂上非透明涂层，而阵列的顶面没有涂层。

可以将多层的透明涂层和非透明涂层沉积在阵列基材上。在一个实施方案中，透明涂层至少包括第一透明涂层。在另一个实施方案中，非透明涂层至少包括第一非透明涂层。至少在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上能沉积透明涂层和/或非透明涂层的两个或多个涂层。在一个实施方案中，第一非透明涂层，(例如，铬)沉积在阵列中实质上所有反应室的侧壁的一个面上，而第二非透明涂层(例如，金)沉积在阵列中实质上所有反应室的侧壁的另一面上。在另一个实施方案中，至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一被涂上第一和第二非透明涂层。在一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的底部被涂上第一透明涂层，而阵列中实质上所有反应室的底部和侧壁被涂上部分的第二透明涂层，此外，其中所述第二透明涂层被加到在反应室的底部和侧壁之间的结合部形成的角落区域，而且第二透明涂层从底部中心开始缺席，以致第二透明涂层在反应室底部的缺席在底部中心附近形成一个孔。在一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的底部和侧壁被涂上部分的非透明涂层，此外将透明涂层加到反应室的在底部和侧壁之间的结合部形成的角落区域上，而且非透明涂层不出现在底部的中心，所以由于反应室底部的非透明涂层缺席在底部中心附近形成一个孔。

透明薄膜涂层和非透明薄膜涂层的功能作用

透明薄膜涂层和非透明的薄膜涂层两者都考虑到反应物(，例如蛋白质、酶和核酸)的容易附着而且对固定不动的反应物的活性没有负面影响。在一些例证中，薄膜涂层能增加反应物的稳定性。

透明涂层和非透明涂层都考虑到能提供增强化学反应或消除不想要的效应(例如，相邻反应室之间的色度亮度干扰)的附加功能的表面改性。

通常，反应物和分析物在反应室中不发生共价关系。然而，有薄膜涂层的反应室可能在生物学或化学上起作用。举例来说，所讨论的任何透明的或非透明的薄膜涂层都可能是用技术上普遍知道用于酶和核苷的固定的一种或多种官能团(例如，金属螯合基团(例如，次氮基、三乙酸、亚氨基二乙酸、五齿状螯合剂，等等))衍生的。在一个实施方案中，被涂上透明涂层或非透明涂层的被薄膜覆盖阵列的实质上所有反应室被改性，以便包含用来把反应物或分析物共价地或非共价地粘附或困到侧壁或底部上的官能团。“化学改性的反应室”在这个意义上包括但不限于包括氨基、羧基、桥氧基和硫醇基在内的官能团的附加，这些官能团附着在反应室薄膜涂层的表面上而且被用来使反应物或分析物粘附或困在同一表面上。作为替代，“生物学改性的反应室”包括结合配位基或成对结合伙伴(包括但是不限于：成对的抗原/抗体、成对的酶/基材或抑制剂，成对的受体-配位基、碳水化合物和它们的结合伙伴(外源凝集素，等等))的附着。

在一个实施方案中，透明涂层产生适合化学或生物学改性的表面。在另一个实施方案中，非透明涂层产生适合化学或生物学改性的表面。在进一步的实施方案中，透明涂层提供适合酶固定的表面。在一个实施方案中，适合固定的酶选自硫酸化酶、萤光素酶、聚合酶、次黄嘌呤、磷酸核糖基转移酶、黄嘌呤氧化酶、尿酸酶、三磷酸腺苷双磷酸酶和过氧化物酶。在另一个实施方案中，非透明涂层提供适合酶固定的表面。在另一个实施方案中，第一涂层提供用来捕获反应室中的反应物或分析物的方法。在另一个实施方案中，非透明涂层提供用来捕获反应室中的反应物或分析物的方法。

2.用于光纤面板单面化学蚀刻的程序

本发明进一步指向用来在阵列基材上产生反应室的程序和用来这样的程序的装置。在一个实施方案中，反应室是在FOF基材上形成的。在一个实施方案中，反应室是使用利用芯材和覆层材料之间蚀刻速率的差异的选择性化学蚀刻程序形成的。例如，见下列文献：Pantano等人，Pantano，et al.，Chem.Mater.8：2832(1996)和Walt等人的美国公开申请第20020015146号。反应室可能是在FOF的一个面或两个面上形成的。用来在基材的两个面上形成反应室的方法除了蚀刻浴之外不需要特殊的硬件或装置。然而，在一个实施方案中，在FOF的一个面上蚀刻的反应室后来需要除去，以便该表面将对于与照相机系统光学耦合是足够平滑的。这个去除程序包括费用高昂且耗时的抛光步骤。如果反应室只在一侧面上形成，那么该FOF几乎立刻准备好用于清洁和表面涂布。本发明提供一套为仅仅在FOF的一个面上产生反应室而设计的装置和化学蚀刻程序。

A.蚀刻装置：夹钳和衬垫

通常，用来在一个面上蚀刻FOF的装置包括下列的硬件：至少一个夹钳和一个衬垫(图12和图13)。术语“夹层结构”指的是在两个FOF之间放置了一个衬垫的两个FOF。夹钳39是用来将两个FOF 1与一个衬垫75牢固地压紧或固定形成在蚀刻程序期间使用的“夹紧的夹层结构”的装置。衬垫75是为在夹紧的夹层结构中形成流体紧密密封而设计的，例如，衬垫被放在两个FOF之间，以便保护两个FOF各自的一个面使之免于暴露在酸中。FOF和衬垫两者都包括索引装置，该索引装置为这样安装FOF以致每个FOF只有一个面经受酸处理提供物理基础。

1.夹钳

本发明包括一种夹钳，该夹钳包括两个连在一起的组成部分，底座和叉状物。这两个组成部分是由适当的材料构成的，或作为替代，每个组成部分是利用适当的材料分开构成的，然后使用技术上已知的多种紧密配合技术之中的任何一种技术(例如，用粘接剂粘接、机械紧密配合，等等)实现彼此紧密配合。底座通常是矩形盒子的形状，其中所述矩形盒子至少有对置的顶面和底面而且在所述的顶面和底面之间有某个距离。底面借助永久地结合在一起形成底座的外部周界的侧面和末端永久地与顶面结合在一起。底座至少有第一和第二侧面而且至少有第一和第二末端。底座的表面通常是平面。

至少两个叉状物在底座的表面上排成一线。在本发明的这个版本中，至少两个叉状物在底座的顶面上排成一线而且径向向外伸出某个距离。一些叉状物在顶面上排成一线。适当的叉状物可以有任何形状或大小。举例来说，一种叉状物是至少有四侧边缘(包括内、外边缘和第一、第二边缘)的逐渐变小的长方形。外部的边缘和内边缘是对置的，第一边缘和第二边缘是对置的。叉状物的边缘连在一起形成逐渐变小的矩形叉状物。叉状物的内边缘是平坦的而且垂直地附着在底座的顶面上。叉状物有顶端和高度。一对叉状物沿着顶面放置，一个叉状物的内边缘对着第二叉状物的内边缘，在底座顶面中部形成向下的狭缝。宽度为W11的狭缝是用夹钳的叉状物安全地固定FOF和衬垫的地方。熟悉这项技术的人都了解夹钳不局限于特定的形状而且包括其它的形状和总尺寸。

参照图7a-d，本发明的一个实施方案包括由矩形底座40和至少两个叉状物43、44组成的夹钳39。底座有对置的顶面41和底面42。底面42借助一些连接在一起形成底座40的外边界的侧面和末端永久地与顶面41结合。顶面41和底面42之间的距离D₂是任何距离。在一个实施方案中，顶面41和底面42之间的距离不超过10cm。在另一个实施方案中，D₂是0.5毫米到5毫米。在进一步的实施方案中，距离D₂是大约4毫米。

在一个实施方案中，矩形底座40有用距离W12分开的第一侧面35和第二侧面36以及用距离L10分开的第一末端37和第二末端38。在更优选的实施方案中，底座40是矩形的，有变平的角落。举例来说，底座40有用距离W12分开的第一侧面35和第二侧面36；用距离L10分开的第一末端37和第二末端38；以及四个角落末端，包括第一角落末端45、第二角落末端46、第三角落末端47和第四角落末端48。

熟悉这项技术的人将领会到底座40的侧面、末端和角落末端可以有任何长度。在一个实施方案中，第一和第二侧面35、36有相同的长度；第一和第二末端37、38有相同的长度；而且四个角落末端45、46、47、48有相同的长度。在一个实施方案中，长度和宽度是相同的。在另一个实施方案中，侧面在长度方面比末端长。举例来说，第一侧面35和第二侧面36都有大约58毫米的长度L9。第一末端37和第二末端38都有大约12毫米的长度L11。四个角落末端(包括45、46、47和48)每个都有大约2毫米的宽度13。

叉状物可以有任何形状和任何尺寸，包括高度。在本发明的这个版本中，叉状物的一般形状是逐渐变小的长方形。叉状物包括多多个边缘、叉状物顶端和高度。在一个实施方案中，叉状物43有四个边缘，包括对置的内边缘49和外边缘52和对置的第一边缘50和第二边缘51。在一个实施方案中，内边缘49的表面是平坦的而且垂直于顶面41。外边缘52的表面是平坦的而且与顶面41形成一个角度A4。在一个实施方案中，角度A4是45度。第一边缘50有凹表面，第二边缘51有凹表面。叉状物顶端可能有任何形状和任何尺寸。在一个实施方案中，叉状物顶端55是尖的。作为替代，叉状物顶端是有圆弧的或平的。在本发明的一个方面，叉状物顶端55是平坦的和矩形的。在进一步的实施方案中，叉状物顶端55的矩形区域是大约1毫米×2毫米。叉状物(例如，44)可以有任何高度。在一个实施方案中，叉状物的高度H6是大约5-6毫米。

在一个发明中，夹钳39使用一组至少两个叉状物把FOF和衬垫压缩在一起用于蚀刻程序。底座40的表面有一些叉状物。通常，叉状物沿着顶面41排成一线。在一个实施方案中，叉状物43以它外侧面52沿着第一侧面35在顶面41上排成一线，另一个叉状物44在对面而且以它的外侧面沿着第二侧面36在顶面41上排成一线。夹钳39可能有一对或多对叉状物。在一个发明中，夹钳39有多对叉状物。在本发明的一个方面，夹钳39有在它的顶面41上排成一线的一到六对叉状物。熟悉这项技术的人将理解叉状物的对数可能改变，取决于FOF的尺寸。

至少两个叉状物43、44和底座40配对形成利用一种适当的材料或利用分开的适当材料组成的整体成形的或在一起紧密配合的夹钳39。在这个版本中，夹钳39有位于顶面41的中心下面的狭缝56下来。狭缝56是用夹钳39固定FOF和衬垫的地方。狭缝56是借助叉状物43和44在顶面41上沿着第一和第二侧面35、36排成一线形成的。狭缝56的长度L₁₀从第一末端37延伸到第二末端38。狭缝56的宽度W₁₁是叉状物44的内边缘和叉状物43的内边缘之间的距离。狭缝可能有任何宽度和任何长度。狭缝56的宽度W₁₁通常等于两个FOF和一个衬垫夹在一起的宽度。在一个实施方案中，狭缝宽度W₁₁是大约6毫米。在一个实施方案中，狭缝56的长度L₁₀是大约62毫米。

夹钳是由任何适当的材料组成的。在一个实施方案中，夹钳是利用任何耐酸材料制造的。在进一步的实施方案中，夹钳是利用塑料材料制造的。在最优选的实施方案中，夹钳是用聚醚醚酮制造的(“PEEK夹钳”)。

2.衬垫

本发明包括作为组成蚀刻装置的整块硬件之一的衬垫。衬垫的一般用途是在衬垫和一个FOF表面之间形成密封保护FOF的另一个表面使之免于暴露在液体(例如，酸)中。衬垫是利用有与化学蚀程序的条件相容的性质的适当的材料制造的。衬垫通常由耐酸材料组成。在一个实施方案中，组成衬垫的材料是柔性的。熟悉这项技术的人将领会到衬垫可以有任何适当地成形与FOF一起形成密封以致被密封区域正确地位于FOF之上并且保护所需区域使之免受蚀刻的形状或尺寸。衬垫至少有两个表面，例如，顶面和底面。衬垫表面有脊，所述的脊是在将得到保护免受蚀刻程序损害的区域周围沿着FOF的周界与FOF接触的升起的平坦表面。在一个实施方案中，衬垫有至少两个对置的脊，这两个脊是在被保护区域周围沿着FOF的周界与FOF接触的升起的平坦表面。在一个实施方案中，衬垫在形状方面是矩形的，有两个平坦的对置表面，在两个表面之间有某个距离，而且每个表面都包括脊。衬垫在它的顶面和底面上有用来当FOF装在衬垫上时将FOF放置在适当位置的凸出的外框特征。衬垫的外框由与所述的顶面和底面永久结合的壁组成。衬垫有一些壁。在一个实施方案中，衬垫有四个壁，包括第一面壁、第二面壁、第三面壁和第四面壁。衬垫壁有高度。衬垫壁以垂直的角度连接在一起形成矩形外框。组成FOF的外框的衬垫壁在顶面上方和底面下方延伸形成盘状结构，在蚀刻程序期间每个FOF被放进该盘状结构。在本发明的一个方面，衬垫是有与FOF相同的一般形状。

至少所述的顶面或底面或作为替代衬垫的两个表面包括在所述表面上方升形成脊的升起部分，其中形成这样一个脊的理由是使在FOF和衬垫表面之间形成紧密密封变得容易和避免每个FOF的一个侧面暴露在液体之中。这个脊是平滑的，在横截面方面是统一的，而且在FOF的周界周围形成连续的屏障。在一个实施方案中，脊是在衬垫表面上方有高度和宽度的矩形边界上。脊在衬垫壁里面位于某个距离。

衬垫进一步包括至少一个为在蚀刻程序期间使FOF适当地取向以便只允许FOF沿着唯一一个取向安装在衬垫中提供物理基础的索引装置。FOF的适当定位保证蚀刻FOF的同一侧面的一致性。索引装置可以有任何形状或形式。在一个实施方案中，一条带子以某个角度放置在衬垫的一个角落形成衬垫索引装置，其中所述带子形成限制FOF如何安装到衬垫之中的角落障碍(即，FOF的角落刻痕必须与衬垫索引装置相匹配)。

参照图lla-e，本发明的这个版本包括衬垫75，衬垫75包括顶面76和底面77。顶面76和底面77是直接相对的，其中在顶面76和底面77之间有某个距离。两个表面之间的距离是任何距离。在一个实施方案中，顶面76和底面77之间的距离H1O是大约1毫米。衬垫的表面可以有任何形状。在一个实施方案中，衬垫的顶面和底面是相同的。在优选实施方案中，衬垫的顶面和底面在外形上是矩形的。

熟悉这项技术的人将理解衬垫壁的数目是任意的。在一个实施方案中，衬垫75有四个壁，包括第一壁78、第二壁79、第三壁80和第四壁81。在一个实施方案中，衬垫75所有的壁被永久地连接在一起。这些壁被连接在一起形成与对置的顶面和底面76、77永久地结合在一起的外框。在一个实施方案中，衬垫的壁78、79、80、81在对置的顶面和底面76、77周围形成矩形框架。举例来说，在图11a中，第一壁78和第三壁80在第二壁79和第四壁81之间垂直地延伸。

衬垫75的壁有任何长度的长度。在一个实施方案中，壁78、79、80、81有相同的长度，或作为替代，有不同的长度。适当的衬垫有不同长度的墙壁。在一个实施方案中，第一壁78的长度L₄是大约78毫米，而且第三壁80的长度与第一壁78的长度L₄相同。第二壁79的宽度L₆是大约42毫米而第四壁81的长度与第二壁79的长度L₆相同。

在一个实施方案中，衬垫75的一个或多个壁在顶面76上方延伸到某个高度。在一个实施方案中，所有的壁78、79、80、81在表面76，77的上方和下方延伸到某个高度。在更优选的实施方案中，第四壁81在顶面76上方延伸到高度H8；第二壁79在顶面76上方延伸到高度H₁₂；第三壁80在顶面76上方延伸到高度H₁₄；而第一壁78在顶面76上方延伸到高度17。在更为优选的实施方案中，在顶面上方每个侧面的高度H₈、H₁₂、H₁₄和H₁₇是相同的。在最优选的实施方案中，在顶面76上方延伸的每个壁81、79、80和78的高度H₈、H₁₂、H₁₄和H₁₇是相同的而且都是大约2毫米。

在另一个实施方案中，衬垫75的一个或多个壁有在底面77下面延伸的高度。在一个实施方案中，第四壁81在底面77下面延伸到高度H₉；第二壁79在底面77下面延伸到高度H₁₃；第三壁80在底面76下面延伸到高度H15；而第一壁78在底面77下面延伸到高度H₁₆。在一个更优选的实施方案中，在底面77下面延伸的每个壁81、79、80、78的高度H₉、H₁₃、H₁₅和H₁₆是相同的而且都是大约2毫米。

衬垫的两个表面76和77都包含升起的部分，这些部分是在表面上方升高的脊。在一个实施方案中，顶面76和底面77都包括升起的脊。举例来说，适当的脊85在顶面76上升起高度H7，而且同样的脊是在底面77上找到的。在一个实施方案中，脊85的高度H7是大约0.5毫米。脊85是连续的长方形形状。脊85在衬垫壁的内侧形成边界而且到衬垫壁的距离为D3。在一个实施方案中，脊85到衬垫壁的距离D₃是大约1毫米。脊85可以有任何宽度。在一个实施方案中，脊的宽度W15是大约2毫米。在一些适当的衬垫中，有至少一个保证在索引装置附近形成FOF和衬垫之间的有效密封的附加的脊特征。举例来说，脊85有附加的横杆84。横杆84有与脊85的其它部分相同的高度和宽度。一个衬垫有许多横杆。

在这项发明中，一个衬垫有至少一个索引装置。衬垫的索引装置提供令FOF这样取向以致FOF沿着唯一的一个取向安装到衬垫之中的物理基础。在衬垫中FOF的一致取向保证FOF的同一侧面受到保护免于暴露在液体之中。索引装置位于顶面76或底面77之上，或作为替代，在衬垫的两个表面76、77上。在一个实施方案中，衬垫包括至少一个索引装置，该索引装置是一个角落障碍82，该障碍包括当把FOF安装到衬垫之中的时候为FOF取向提供物理基础的按某个角度A5放置的带子83。在一个实施方案中，角度A5是45度。由于在FOF上有适当的索引装置(例如，角落刻痕)而在衬垫上有互补的索引装置(例如，角落障碍)，所以当FOF有刻痕的角落13和衬垫的角落障碍82被适当地对准的时候，FOF 1被适当地安装到衬垫之中。当FOF和衬垫被适当地组装的时候，FOF 1的抛光表面2被一致地对着衬垫75放置，所以，抛光表面2不暴露在酸之中而且不发生蚀刻。

衬垫是用适当的材料制造的，其中所述材料是与蚀刻程序的条件相容的。在一个实施方案中，衬垫是用耐酸材料制造的。适合制造衬垫的材料是柔性的。在一个实施方案中，衬垫是用柔性材料构成的。在一个实施方案中，衬垫是由硅树脂组成的。

B.化学蚀刻程序

本发明提供在FOF的一个表面或侧面上产生反应室的程序。一种适当的程序是化学蚀刻，其中所述反应室使用化学药品蚀刻到FOF上的。在一个实施方案中，酸是用来在FOF上蚀刻出反应室的化学物质。在进一步的实施方案中，用来蚀刻FOF的一个表面的程序要求将FOF的一个表面保护起来以使被保护的表面不暴露在化学药品之中并因此不被蚀刻。用来蚀刻FOF的一个表面的程序使用某种装置(例如，上述的由一组夹钳和一个衬垫组成的装置)来保护FOF的一个表面使之免于暴露在化学品之中。在一个实施方案中，在一个表面上蚀刻了反应室的FOF是使用图10概略说明的程序生产的。在暴露于化学品之中以前，未被蚀刻的FOF是使用由一组夹钳和一个衬垫组成的蚀刻装置组装起来的。

图13展示一张分解图，该分解图举例说明在蚀刻程序中利用的各种不同的零部件之间的关系，其中包括放在两块未被蚀刻的FOF 1之间的衬垫75。FOF 1的第一表面2是对着衬垫75的顶面76安装的，其中FOF 1的角落刻痕13与衬垫75上互补的角落障碍82相匹配。两个PEEK夹钳39沿着该夹层结构100的两个较长的对边附着把把两块FOF和衬垫75牢固地结合在一起并且防止FOF 1的第一表面2暴露在酸之中。图12所示的整个组件被称为“夹紧的夹层结构”。夹紧的夹层结构101被转移到酸浴之中。在一个实施方案中，酸浴由20％硝酸(w/v水溶液)组成。调节化学蚀刻反应的时间和条件以便控制最终反应室的大小和容积。夹紧的夹层结构在酸浴中保留足够长的时间以允许预期深度的反应室形成。在一个实施方案中，所述蚀刻时间是大约3小时30分钟，以便生成反应室深度为55微米的反应室。这个加工反应室的程序适合任何纤维尺寸，提供各种类型的适当地按规定尺寸制作的反应室。通常，反应室是通过将纤维的终点放到酸浴中持续不同的时间引进FOF的。时间的长短是依据反应室的预期的总深度改变的(例如，见Walt，et al，1996.Anal.Chem.70：1888)。

3.RER清洁程序

在加一个或多个薄膜涂层之前，所有的基材(例如，蚀刻后的FOF)被彻底地清洗以使阵列表面没有浓密的颗粒污染物，和在加薄膜涂层之前基本上没有诸如指纹之类的油性污染物。在一个实施方案中，FOF是在完成例子1(图9)所描述的形成反应室的蚀刻程序之后被彻底地清洗的。在一个实施方案中，在清洁之后，至少实质上所有反应室的底部、顶端或侧壁之一被涂上透明的薄膜涂层，其中透明的薄膜涂层是由0.1-5.0微米厚的SiO₂组成的，是光学透明的，而且是水不能渗透的，而且该透明涂层是先于非透明涂层加上去的。在另一个实施方案中，至少实质上所有反应室的底部、顶端或侧壁之一被涂上非透明薄膜涂层，该非透明涂层是铬或银。

4.用来涂布阵列的程序

一些方法被用于将一个或多个薄膜涂层沉积到阵列基材的表面上。这些方法包括气相和液相沉积程序(例如，热蒸发、电子束蒸发、溅射、喷雾和静电电镀)而且能用来沉积透明的和非透明的薄膜涂层。通常，透明的和非透明的涂层是在分开的步骤中加上去的。这些方法将在下面予以进一步的详细描述。

A.气相沉积

气相沉积是一种广泛用于半导体和光学元器件工业的方法，其受控程序是商业可得的。气相沉积能用来沉积透明的和非透明的涂层。在一个实施方案中，当透明的和/或非透明的薄膜涂层存在时，该薄膜涂层是从蒸汽相开始至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的。气相沉积程序通常就其性质而言被描述为物理的或化学的，取决于沉积的薄膜材料从它的产物母体化学转换的程度。在一个实施方案中，当透明的和/或非透明的薄膜涂层存在的时候，该透明的和/或非透明的薄膜涂层是使用被称为溅射或蒸发的物理气相沉积程序至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上的，其中作为薄膜产物母体的化学试剂是在真空室中热蒸发的。“成膜前”蒸汽至少覆盖阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一而且形成薄膜涂层。例如，见下述文献：Plummer et al.，Silicon VLSI Technology，Chapter 9，PrenticeHall，2000。在一个实施方案中，非金属氧化物是使用气相沉积的溅射或蒸发法至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的。在进一步的实施方案中，非金属氧化物SiO₂是在使用溅射或蒸发法至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的(图1a，1b和2b)。在另一个实施方案中，金属是使用气相沉积的溅射或蒸发法至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的。在进一步的实施方案中，金属铬是使用气相沉积的溅射或蒸发法至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的。在另一个实施方案中，金属银是使用气相沉积的溅射或蒸发法至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的。

化学气相沉积能用来沉积透明的和/或非透明的涂层。在一个实施方案中，当透明的和/或非透明的薄膜涂层存在时，该透明的和/或非透明的薄膜涂层是使用被称为等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)的化学气相沉积程序至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上的，其中两种化学药品在热的基材上发生反应产生薄膜涂层。PECVD是在反应室中完成的，而气体被注入该反应室。化学反应通常发生在400℃，这导致薄膜涂层沉积在所述阵列之上。等离子体是在该反应室中产生的，为的是增加在给定的温度下可供该化学反应使用的能量。PECVD程序每次通常在基材的一面上完成。例如，见Plummer et al.，Silicon VLSI Technology，Chapter 9，Prentice Hall，2000。在另一个实施方案中，非金属氧化物是使用气相沉积的PECVD法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的。在一个实施方案中，非金属氧化物SiO₂是使用PECVD法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的(图1c、1d和2c)。在另一个实施方案中，金属是使用气相沉积的PECVD法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的。在进一步的实施方案中，金属铬是使用气相沉积的PECVD法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的。在另一个实施方案中，金属银是使用PECVD方法至少沉积到在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上的。

离子镀气相沉积能用来沉积透明的和/或非透明的涂层。离子镀程序通常将其它两种技术(溅射蚀刻和离子束混合)的特性合并。在离子镀程序中，待涂布的基材和涂层材料来源都被保存在真空室中的低压气体环境内。在涂上薄膜涂层之前，基材被“溅射清洁”。激活的惰性气体的高能离子(带电荷的原子)和中性原子撞击基材清除污染物。溅射清洁对离子镀程序是重要的，因为它产生非常易起反应的原子清洁表面。薄膜涂层材料先蒸发，而后通过与惰性气体(或者反应气体)的高能原子和离子相互作用得以增强，然后沉积在该项目的表面上。在一个实施方案中，当透明的和/或非透明的薄膜涂层存在的时，该透明的和/或非透明的薄膜涂层是使用作为化学-物理混合程序的离子镀气相沉积法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上的。图3展示离子镀气相沉积法的示意图。在一个实施方案中，非金属氧化物是使用气相沉积的离子镀法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上的。在一个实施方案中，非金属氧化物SiO₂是使用气相沉积的离子镀法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者FOF的顶面之一上的(图1e、1f和2d)。在另一个实施方案中，金属是使用气相沉积的离子镀法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上的。在进一步的实施方案中，金属铬是使用气相沉积的离子镀法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上的。在另一个实施方案中，金属银是使用气相沉积的离子镀法至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上的(图23)。

B.液相沉积

许多液相程序用来涂布透明的或非透明的薄膜涂层。在一个实施方案中，当透明的和非透明的薄膜涂层存在时，该透明的和非透明的薄膜涂层或它们的产物母体材料是以液体形式至少加到那阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面上，然后，所述材料凝固。液相程序或是物理的或化学的或一些组合。在一个实施方案中，当透明的和非透明的薄膜材料存在时，该透明的和非透明的薄膜材料被溶解在挥发性溶剂中，由此产生的溶液被至少加到那阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面，然后让溶剂蒸发，从而经由物理的液相程序得到薄膜涂层。在另一个实施方案中，当透明的和非透明的薄膜涂层存在时，该透明的和非透明的薄膜涂层能借助溶胶凝胶程序形成，其中无机的硅酸盐或有机的硅氧烷被溶解在适当的溶剂中，然后被至少加到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上。在干燥和加热时，低分子量的硅酸盐/硅氧烷经历化学缩聚反应经由混合的物理化学液相程序聚合成玻璃状的薄膜。

借助液相沉积程序沉积的透明的和非透明的薄膜涂层以多种方式被至少加到阵列中阵列中实质上所有反应室的侧壁或底部或阵列顶面之一上。在一个实施方案中，阵列基材以受控的方式浸在涂层溶液中然后取出，从而留下液体涂层，留下的涂层厚度受取出基材的速度和角度控制。在另一个实施方案中，液体是借助旋涂加上去的，在这种情况下薄膜溶液被至少加到实质上所有反应室的顶端或侧壁或者阵列的顶面之一上，然后通过快速旋转使液体均匀地散布并且甩掉任何多余的溶液。在另一个实施方案中，薄膜溶液在被至少喷到实质上所有反应室的顶端或侧壁或者阵列的顶面之一上，在这种情况下雾滴的聚结产生透明的或非透明的薄膜涂层。在另一个实施方案中，使用被称为毛细管涂布的技术用透明的或非透明的薄膜至少覆盖阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面。毛细管涂布包括使用部分地浸没在薄膜溶液中的旋转滚筒。基材移动到滚筒附近，与滚筒形成新月形，而且滚筒以与基材的平移速度相同的速度旋转。

本发明提供用来使透明的或非透明的薄膜涂层沉积在有顶面和底面的阵列的表面上的程序。在一个实施方案中，本发明提供使透明的或非透明的薄膜涂层沉积在实质上所有反应室的底部和侧壁和阵列的顶面上的程序。本发明也提供使透明的或非透明的薄膜涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室侧壁或底部或阵列顶面之一上的程序。举例来说，本发明提供使透明的或非透明的薄膜涂层沉积在反应室的侧壁上而不让同样的薄膜涂层沉积在反应室的底部的方法。一个实施方案中，因为反应室的底部是在阴影区域中，所以反应室的底部在涂层程序期间受到保护而没有涂层(即，涂料被反应室的侧壁遮挡并因此没有沉积到反应室的底部)。举例来说，图15a举例说明一种反应室，其中侧壁形成阴影，借此保护反应室底部上的阴影区域，以致没有金属沉积到反应室底部上的阴影区域中。在一个实施方案中，本发明的方法利用反应室的侧壁形成的阴影和阵列以某种倾斜角度旋转来控制透明的或非透明的薄膜涂层的沉积位置。在另一个实施方案中，阵列基材在沉积透明的或非透明薄膜涂层的程序期间快速旋转。快速旋转阵列基材考虑到薄膜涂层均匀地沉积。

图15a举例说明适合将金属沉积到实质上所有反应室的侧壁和角落区域以及阵列的顶面上的程序。该程序包括使安装在载体上的阵列基材倾斜或形成某个角度并且借助马达使该基材旋转。当阵列基材旋转时，薄膜涂层沉积在实质上所有反应室的侧壁和角落区域和阵列的顶面上，而且该薄膜涂层不出现在底部的中心，以致该涂层的缺席在反应室底部的中心附近形成一个孔。改变旋转基材的倾斜角度导致该薄膜涂层以不同的图案沉积在阵列基材上，例如，两个涂层呈现不同的形状、厚度梯度或重叠(图15a)。

在一个实施方案中，本发明的程序使透明的或者非透明的薄膜涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一的整个表面上，例如，实质上所有反应室的底面被完全涂上薄膜。

在另一个实施方案中，透明的或非透明的薄膜涂层沉积在反应室的角落区域中，以致该角落区域是在底部和侧壁之间的结合部形成的。该薄膜涂层部分地沉积在底部上和部分地沉积在反应室的侧壁上，以致该涂层不出现在实质上所有反应室的底部的中心而且形成一个孔(图16)。在一个实施方案中，能通过调整夹持基材的角度(即，倾斜角度)来控制孔的尺寸(图15a)。非透明薄膜涂层在角落区域的部分沉积致使在反应室的底部没有涂层，从而进一步消除在相邻反应室之间的光学渗透和制止任何光束被向下引进光纤束，举例来说，当该阵列被用于分析(例如，DNA测序)的时候。

在一个实施方案中，本发明的程序用来使不透明的、非透明的薄膜涂层至少部分地沉积(即，涂布)在实质上所有反应室的底面或侧壁或者阵列顶面之一的一部分表面上，例如，实质上所有反应室的底部被部分地涂上薄膜。在一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少80％的底部被涂上透明的或非透明的薄膜。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少60％的底部被涂上透明的或非透明的薄膜。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少40％的底部被涂上透明的或非透明的薄膜。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少20％的底部被涂上透明的或非透明的薄膜。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少10％的底部被涂上透明的或非透明的薄膜。

在另一个实施方案中，不透明的非透明薄膜涂层被加到光纤面板上的实质上所有反应室的侧壁上。该非透明涂层完全地覆盖侧壁的整个表面，或者作为替代，该非透明涂层部分地覆盖侧壁的表面。在一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少80％的侧壁被涂上透明的或非透明的薄膜。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少60％的侧壁被涂上透明的或非透明的薄膜。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少40％的侧壁被涂上透明的或非透明的薄膜。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少20％的侧壁被涂上透明的或非透明的薄膜。在另一个实施方案中，阵列中实质上所有反应室的至少10％的侧壁被涂上透明的或非透明的薄膜。

在另一个实施方案中，在底部角落区域和侧壁角落区域上的不透明的非透明的局部涂层产生光学遮挡，消除通过覆层材料的光学散射和允许光通过未被不透明的第二涂层覆盖的底部。

用来沉积透明的或非透明的薄膜的方法也能用来将薄膜涂层加到在基材上找到的特征(例如，边界立柱或圆柱结构)上。该方法也用于涂布在反应室的底部上位于边界立柱或圆柱结构之间的空间。立柱的图案在底部上产生不同的阴影图案。

如图18所示，当来源(例如，金属离子来源)在尺寸方面与适合涂布的基材表面相比非常小的时候，角度效应能在沉积程序期间发生。角度效应表示透明的或非透明的薄膜涂层轮廓在阵列基材上的不同位置改变(即不一致)。角度效应产生反应室未被均匀涂布的阵列。图18A展示涂层沉积在位于基材一端的三个反应室的角落区域，图18b展示涂层沉积在位于同一阵列基材的另一端的三个反应室的底部上。消除角度效应的策略包括增加来源和待涂布基材之间的距离、把荫罩板放在基材的前面以便在沉积期间偏移和扫描整个基材、在来源和基材之间引进百叶窗或减小百叶窗(孔)的尺寸。图19a展示在沉积程序期间使用荫罩板帮助将涂层集中到选定的基材区域(例如，“有金属涂层区域”)和消除角度效应。荫罩板被放在离子源和基材之间而且能定位在距基材任何距离的地方。图19b展示在沉积程序期间使用百叶窗帮助将金属涂层集中到选定的基材区域，有金属涂层区域。

本发明的一个实施方案包括使非透明薄膜涂层沉积在顶面包含为数众多的反应室的基材上的程序，其中每个反应室都是由底部或侧壁组成；该非透明涂层是不透明的、半不透明的、有光泽且不透明的或半透明的，而且至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列的顶面之一上。该程序包括(a)将基材以某个角度安装到基材载体上，(b)使安装好的基材在真空室中旋转，(c)使非透明薄膜至少沉积到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者基材的顶面之一上，(d)把基材从真空室中取出和(e)将有非透明涂层的基材从基材载体上拆下来。在一个实施方案中，使用该程序将非透明涂层沉积到基材上，该基材是光纤面板。在另一个实施方案中，使用该程序将非透明涂层至少沉积到在涂布非透明涂层之前已经在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或者阵列的顶面之一上涂上透明涂层的阵列中实质上所有反应室的侧壁或底部或阵列顶面之一上。在另一个实施方案中，使用该程序将非透明涂层至少沉积到至少在阵列中实质上所有反应室的侧壁或底部上或阵列顶面之一上涂了光学透明的、0.1-5.0微米厚的、水不能渗透的透明薄膜的阵列的实质上所有的反应室的底部或侧壁或阵列顶面之一上。在另一个实施方案中，至少阵列的实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列顶面之一在至少将透明涂层加到实质上所有反应室的底部或侧壁或阵列顶面之一上之前被涂上非透明涂层。

在一个实施方案中，有角度的金属沉积程序使用有角度的夹具和夹具载体组件。图15a展示包含反应室的光纤面板的侧视图，其中所述光纤面板被安装在夹具的基材载体上。图15b展示旋转的和有角度的夹具组件。当非透明涂层(例如，金属)从某个来源蒸发出来然后沉积到每个反应室的侧壁和角落区域和阵列顶面上的时候，该光纤面板被保持在某个角度(“倾斜角度”)并且旋转。整个程序能在金属沉积室中完成，而且旋转的圆盘可以用可与真空兼容的马达驱动，该马达能以不足10转/分钟的转速旋转。

C.质量控制

在涂布程序完成之后，使用许多不同的技术评估由此产生薄膜涂层的质量。直接的和功能的方法两者都被用来检测完整无缺的薄膜涂层的存在和评估有涂层的阵列的性能。在本发明的一个方面，阵列上的涂层是均匀一致的。最初，完成视觉质量控制检验，这种检验包括用显微镜凭视觉检查每个有薄膜涂层的阵列，为的是检测任何粗糙的缺陷。涂层中的小孔(“针孔”)指出涂层的质量不佳。在一些底部有局部涂层的实施方案中，反应室底部的中心应该没有任何非透明涂层，以保证光能通过反应室的中心而且在强度方面没有任何减少。为了确定在沉积程序中所用的倾斜角度是否正确，可以测量在有局部涂层的底部形成的孔的直径。在一个实施方案中，在反应室的底部由局部涂层形成的孔的直径是大约28微米。在另一个实施方案中，当把涂层加到角落区域上的时候所形成的环的宽度是大约8.5微米(图16b)。在一些实施方案中，至关重要的是反应室的角落区域均匀地涂上非透明涂层，以便光不泄漏到相邻的反应室。在一个实施方案中，在阵列的实质上所有反应室的角落区域的非透明涂层的厚度是不少于500埃(图16a)

第二，在有薄膜涂层的阵列上完成扫描电子显微镜或“SEM”分析。SEM分析是用来确定透明的和非透明的两种涂层的质量的主要的分析方法。通常，收集和分析有薄膜涂层的表面和准备好的横断面两者的SEM图像。表面图像是针对有薄膜涂层的表面的缺陷和涂层损害以及总的形态学进行分析的，而横断面是针对厚度进行测量的。选择也针对用于化学反应或生物鉴定的和装在反应室中成份带来的任何潜在效应进行评估的阵列(例如，在“假想的”PCR条件之前和之后考察薄膜涂层，见例子3)。薄膜涂层的厚度能被测量。在一个实施方案中，使用SEM确定薄膜涂层的厚度。在另一个实施方案中，薄膜涂层的厚度是通过把蓝宝石切片(Corion Division，Franklin，MA)添加到该批中测量的，而在涂布程序之后确定薄膜(例如SiO₂)的厚度是通过测量波长对它的透光率的依从关系完成的。为了在阵列上产生附加的特征，还密切注视通过电镀获得较厚的薄膜沉积之后该涂层厚度。

对于特定的应用(例如，DNA测序)，也对有薄膜涂层的阵列进行评估从而“从功能上”考虑它们的性能，以便确定该薄膜涂层对PCR引起的测序背景和测序结果的总质量的影响。这样的功能测试能提供整个阵列表面上单室分辨率的利益。见例子4和图4。在DNA测序反应期间在来自同一阵列上有涂层的和没有涂层的反应室的两个相邻反应室产生的光强的比较结果表明非透明涂层能帮助减少两个相邻反应室之间的光学渗透(见例子6和图24a-b)。

5.使用阵列的方法

薄膜覆盖的阵列能把一些不同的反应物和分析物装在它们的反应室中。在一个实施方案中，有薄膜涂层的阵列的每个反应室装着用来分析核酸或蛋白质的试剂。通常那些装着核酸的反应室(并非阵列中所有的反应室都是必需的)只装一种核酸(即，感兴趣的序列)。在任何特定的反应室中可能有这种核酸的单一副本，或可能有多个副本。在一个实施方案中，一个反应室包含至少100000个该核酸模板序列副本。在另一个实施方案中，一个反应室包含至少1000000个副本。在进一步的实施方案中，反应室包含2000000个到20000000个副本。在另一个实施方案中，反应室包含5000000个到15000000个核酸副本。举例来说，如果本发明的装置准备用于焦磷酸测序反应，原本熟练的技工将领会到在任何一个反应室中核酸物种副本数目的改变将影响在焦磷酸测序反应中产生的光子数目而且在需要之时可以通过调整提供更多或更少的光子信号。在一个实施方案中，核酸物种被扩增，以便使用PCR、RCA、连接酶链接反应、其它的等温扩增作用或其它传统的核酸扩增方法提供所需要的副本数目。在一个实施方案中，核酸是单绞的。

薄膜涂层提供相容性和功能性都有所提高的阵列。由于阵列的不相容性已经遇到问题的一种特定的化验是核酸分子的分析，明确地说是PCR扩增核酸的焦磷酸盐测序(PPS)。在一个实施方案中，有薄膜涂层的阵列被用来克服在PCR扩增核酸的PPS中遇到的困难。所用的PPS方法是依照美国专利申请第10/767,779号的方法。另外，见美国专利第4,863,849号和美国专利第4,971,903号。当扩增完成的时候，接下来在同一反应室中进行测序，观察“背景”信号。这个背景的来源是被释放的焦磷酸盐(PPi)，这种焦磷酸盐保持与FOF的反应室强有力的结合以致它甚至在大范围洗涤之后坚持。所以，研发了一种“背景”化验，这种化验包括完成溶液相PCR，清洗FOF，用Dynal sulforylase(S)和萤光素酶(L)(Fisher Scientific，Pittsburgh，PA)珠子装载FOF，和测量信号(规范化到较早的焦磷酸盐流程)。在PPS中背景噪音的减少将在给定的信号水平下导致比较好的测序结果或者允许在比较低的信号水平下获得同等的测序结果(例子5)。

微孔阵列反应室上的薄膜涂层能大大减少PCR引起的测序背景，如图4所示。在一个实施方案中，至少在实质上所有反应室的侧壁或FOF的顶面之一上厚度为0.1-5.0微米的SiO₂薄膜涂层大大减少PCR引起的测序背景而且提供与在没有涂层的阵列中获得的结果一样的测序结果，如图5所示。

这项发明包括使用这种阵列完成核酸测序的方法，该方法包括：提供沉积在本文描述的任何一个实施方案的阵列上的为数众多的反应室里面的为数众多的单绞核酸模板；在实质上所有的反应室上同时完成焦磷酸盐测序反应，其办法是将有效量的测序引物退火到核酸模板和用聚合酶和预定的核苷三磷酸盐这样扩延该测序引物产生测序产品以致如果预定的核苷三磷酸盐被合并到测序引物的3′端上则产生测序反应副产品用；以及识别测序反应副产品，借此确定每个反应室中的核酸序列。

这项发明的另一方面是用来分析核酸序列的装置。该装置包括：递送室，其中所述递送室包括在此描述的任何一个实施方案的阵列、与试剂递送室连通的试剂递送装置、与试剂递送室连通的成像系统和与成像系统连通的数据收集系统。

例子

下列的例子仅仅是为进一步举例说明本发明的特征、利益和其它细节而选定的。然而，人们应该清楚地理解尽管这些例子是为这个目的服务的，但是不以将不适当地限制这项发明的范围的方式解释那些特定的条件和细节。

例子1：通用蚀刻程序和RER清洁程序

这个例子描述使用硅蚀刻衬垫和PEEK(聚醚醚酮)塑料夹钳(图11a和11b)的用于尺寸为25×75毫米或40×75毫米的FOF(Incom Corporation，Charlton，MA)的通用单面蚀刻程序。来自PicoPure^TM水净化单元供Branson超声波浴(Fischer Scientific，Hampton，NH)使用的蒸馏水(“PicoPure水”)先脱气10分钟。NesLab再循环装置(Portsmuth，NH)被设定到57.2℃(在这个设定下，超声波浴里面的水维持在55℃的恒定温度)。四个不锈钢容器盖上盖子放在超声波浴之中。每个容器都装有1000毫升(对于25×75毫米的FOF)和1200毫升(对于40×75毫米的FOF)20％的HNO3而且升温到55℃。九十六个未蚀刻的FOF被分别装进四个蚀刻盘子中的96个位置。指定的FOF被选定和称重。FOF在蚀刻之前和之后的重量差被画成曲线，以便确定反应室深度与减重的相关关系。

一对未蚀刻的FOF结合在一起，其方法是将一个硅衬垫(图13)放置在两个FOF之间并且适当地对准，以致每个FOF的抛光侧面都面对衬垫并且在衬垫的边缘之内。FOF的角落刻痕对准衬垫上的角落障碍。第一PEEK夹钳附着上去将两个FOF和衬垫垂直地夹在一起而且对这些板一起施压。该夹钳从最底部的夹板开始咔哒一声向下扣住FOF长端的中心。第二PEEK夹钳被应用。图12展示夹好的“夹紧的夹层结构”。如同前面描述的那样将剩余的未蚀刻的FOF结合在一起并且夹紧。接下来，将12个夹紧的夹层结构逐一放进四个不锈钢架。一旦HNO₃的温度达到55℃，就给超声波浴通电并且移开另外3个不锈钢容器的盖子。四个固定FOF的不锈钢架都被转移到55℃的酸中。FOF保持在55℃酸浴中。FOF的蚀刻速率是大约0.245微米/分钟。FOF保持在酸浴中的时间长短取决于所需要的反应室深度。举例来说，蚀刻3小时44分钟将导致55微米的反应室深度。

将蚀刻好的FOF(即FOF)从所述酸浴中取出，直接放进装有1.0升PicoPure水的不锈钢容器，并且超声波处理5分钟。将水倒掉，然后给那些容器灌入1.0升PicoPure水，再超声波处理5分钟。将FOF从清洗水中取出，然后从每对FOF上拆下PEEK夹钳和硅衬垫。

为了完成立柱蚀刻测试，指定的FOF被再次称重并且记录蚀刻造成的重量变化。使用显微镜完成光学传输有损的个别纤维的数目的计数(“暗纤维计数”)。

使用RCA清洁剂和乙二胺四乙酸(EDTA)对蚀刻好的FOF进行五个步骤的RER清洁程序(“RER清洁程序”)。“RCA”是氢氧化铵(NH4OH)和过氧化氢(H2O2)溶液的缩写。为了准备RCA，将1.0升NH4OH和1.0升H2O2在遮光板下合并，然后使用磁性搅拌棒搅动该溶液使之混合。来自同一批的九十六(96)个FOF被放进玻璃滑架。

步骤1：第一次RCA洗涤

RCA清洁剂是通过将NH₄OH和H₂O₂的1∶1溶液合并准备的。对于25×75毫米的FOF，将200毫升RCA清洁剂添加到每个玻璃染色碟(Fisher Scientific，Pittsburgh，PA)中。对于40×75毫米的FOF，将200毫升RCA清洁剂添加到聚丙烯染色碟中。将六个染色碟放到Ocelot Rotator(Boekel Scientific，Feasterville，PA)的一个转子的容器中，而其它的染色碟被放在其它的转子上。摇动速度设定在C。30分钟之后，倒掉RCA清洁剂。用200毫升PicoPure水将每组10个FOF冲洗5次。

步骤2：第一次EDTA洗涤

将EDTA(200毫升)添加到每个染色碟中。将六个染色碟放到转子之一上的容器中，将另外4个染色碟放到其它转子上的容器中。摇动速度设定在C。30分钟之后，倒掉EDTA。用200毫升PicoPure水将每组10个FOF冲洗5次。

步骤3：第二次RCA洗涤

准备新鲜的RCA清洁剂溶液(1∶1的NH₄OH和H₂O₂)并且将200毫升CA清洁剂添加到每个染色碟中。将六个盘子放到转子之一上的容器中，将另外4个盘子放到其它转子上的容器中。摇动速度设定在C。30分钟之后，倒掉RCA清洁剂。用200毫升PicoPure水将每组10个FOF冲洗5次。

步骤4：第二次EDTA洗涤

将EDTA(200毫升)添加到每个染色碟中。将六个染色碟放到转子之一上的容器中，将另外4个染色碟放到其它转子上的容器中。摇动速度设定在C。30分钟之后，倒掉EDTA。用200毫升PicoPure水将每组10个FOF冲洗5次。

步骤5：超声波处理FOF

给NesLab再循环装置充以适量的水并且将温度点设定为40℃，其中在5℃低温报警而在100℃高温报警。将FOF放进不锈钢架(Fisher Scientific，Pittsburgh，PA)，将FOF装进隔开的槽，以便考虑到清洁溶液很好地流动。填充好的不锈钢架被放进装有5％的Contrad溶液的聚丙烯盘子，让溶液完全地浸没FOF。这种5％的Contrad溶液是通过将1000毫升去离子水和50毫升Contrad(Fisher Scientific)合并制备的。然后给盘子盖上HDPE(高密度聚乙烯)的盖子。当再循环装置的温度达到40℃的时候，将装有那些FOF的两个聚丙烯盘子浸没在水中。先将那些FOF超声波处理90分钟，然后从该超声波设备中取出。从盘子中取出不锈钢架并且将Contrad溶液排出。用PicoPure水填充聚丙烯盘子。把不锈钢架放回盘子并且将FOF冲洗2次。盘子被第三次填充PicoPure水而且被拿到Ocelot Rotator上以速度C旋转。5分钟之后，用水冲洗FOF两次。用金属箔覆盖那些FOF而且让它们在不锈钢架中干燥。

例子2：使用离子镀沉积法制作FOF涂层

制作薄膜涂层之前先清洁FOF。所用的清洁剂是Contrad。将Branson超声波设备设定为40℃。将两个FOF背对背地放置在Falcon牌管子中，在该管子中添加40-45毫升5％的Contrad溶液然后盖好盖子。将该管子装进超声波设备和超声波处理90分钟。将FOF从管子中取出，用新鲜的去离子水彻底冲洗，然后将FOF移到新的Falcon牌管子中，再次用去离子水填充管子。在水槽中倒掉清洁剂溶液，将FOF保持在4℃的去离子水中。

清洁之后，完成给化学蚀刻的FOF涂上SiO₂薄膜涂层的离子镀程序。在真空室中，待涂布的FOF连同电绝缘的热硅靶、氩等离子体来源和氧气来源一起被放在电绝缘的固定器上。将氩等离子体来源点燃，在FOF上产生总的负电荷。硅蒸汽是借助热靶蒸发产生的，并且与氩等离子体以及形成带正电荷的SiO₂物种的氧反应。这些SiO₂物种附着到带负电荷的FOF上，它们积极地冷凝，形成玻璃质的无组织的SiO₂薄膜。薄膜形态学和均一性是许多程序量的复杂函数，但是薄膜厚度受在该舱室中的暴露时间精确控制。见图1和图2。

例子3：有透明薄膜涂层的FOF暴露于“假想的”PCR条件 下

有透明薄膜涂层的蚀刻的FOF就其环境强健性做了测试，其办法是将有SiO₂涂层的蚀刻的FOF在(接近PCR热暴露的)温度下暴露在去离子水之中并且依照下列程序就涂层损害的迹象检查表面和横截面的SEM图像。准备一毫升1×HiFi PCR缓冲液(Invitrogen，Carlsbad，CA)。薄膜，蚀刻的FOF被放在组织的顶端上而且使用细胞刮刀将多余的水除去。快速地将，400微升缓冲液添加到FOF表面的顶端上并且用细胞刮刀使该溶液均匀地散开。1分钟之后，除去过多的溶液。重复先添加400微升缓冲液随后除去该溶液的程序。如同Leamon等人在Electrophoresis24：3769-3777(2003)中描述的那样，立刻将这个FOF放进内部的扩增装置(“AMP夹具”)(454 Life Sciences，Branford，CT)，用硅橡胶板和泡沫塑料盖好，并且拧紧AMP夹具螺钉。将AMP夹具装进Thermocycler MJ PTC 225 Tetrad(MJ Research，Waltham，MA)并且运行热循环程序。温度曲线图的细节如下：总运行时间是4.5小时，1)40个短周期：94℃：15秒、58℃：15秒、68℃：15秒；2)10个附加的长周期：95℃：30秒、58℃：10分钟。该程序总共重复80个周期。在热循环之后，用淡水冲洗FOF表面。用氮气流将表面吹干并且用光学显微镜和SEM分析测量SiO₂涂层。因为SEM分析是毁灭性技术，所以无法完成同一薄膜蚀刻FOF的“前期”和“后期”分析。然而，所有在上述的“假想PCR”程序之后用SEM考察的薄膜蚀刻FOF都表明在FOF上SiO₂涂层没有明显的损伤。

例子4：PCR引起的测序背景的评估

用525微升PCR溶液(1×Platinum HiFi缓冲液(Invitrogen，Carlsbad，CA)，2.5毫摩尔MgSO4，0.5％BSA，1毫摩尔dNTP(MBI Fermentas，Hanover，MD))装填1毫升的LuerLock注射器(20Gl)(Becton Dlckinson，Franklin，NJ)并且将注射器针与内部的加载装置(“加载夹具”)(454 Life Sciences，Branford，CT)连接起来。dNTP指的是4种脱氧核苷三磷酸盐(dATP、dCTP、dGTP和dTTP)。将有SiO₂涂层的蚀刻的FOF从去离子水浴中取出，放在实验台上，使用细胞刮刀从FOF表面除去多余的水。快速地将FOF装在有4个塑料夹子的加载夹具上。通过向前推注射器用PCR溶液将流动室填充到顶端。3分钟之后，该溶液已经扩散到反应室中。向后拉柱塞并且松开加载夹具。立刻将FOF放在AMP夹具中并且用硅橡胶板和泡沫塑料盖好。将夹具螺钉放在适当的位置并且拧紧。将该夹具组件装到热循环装置(Thermocycler)中并且运行热循环程序。温度曲线图的细节如下：总运行时间是4.5小时，1)40个短周期：94℃：15秒、58℃：15秒、68℃：15秒；2)10个附加的长周期：95℃：30秒、58℃：10分钟。

热循环之后，打开AMP夹具，取出FOF，放在装有50毫升去离子水的50毫升Falcon牌管子(Becton Dickinson，FranklinLakes，NJ)中。然后，把这个管子放置在Clay Adams章动混合器上并且章动20分钟使PCR产品溶解。章动是能保证没有泡沫均匀混合的一种温和的轨道运动。把FOF转移到50毫升有BSA(牛血清白蛋白)的化验缓冲液(“AB”)中。AB是包含tricine和醋酸镁的缓冲溶液。收集由此产生的溶液用于在下面的例子(例子5)中描述的PCR测序分析。

准备珠子混合物(Bangs珠子175微升+Dynal珠子175微米升)并且用700微升去离子水稀释。Bangs珠子是携带固定不动的硫酸化酶和萤光素酶的微球，而dynal珠子是携带萤光素酶和硫酸化酶的约束酶的磁性珠子。十九个包含13.2微升珠子混合物的粘接垫(3M VHS，St.Paul，MN)每个都用来密封入口孔。然后，使用Allegra 6R离心分离机(Beckman Coulter，Fullerton，CA)使FOF以2000转/分钟的转速快速旋转8分钟。完成背景试验，总时间是24分钟：1)洗涤5分钟；2)PPi 2分钟；3)洗涤10分钟；4)Ppi 2分钟；和5)洗涤5分钟。这项试验之后，使用Kangaroo软件(454 Life Sciences，Branford，CT)完成痕迹分析。通过从原始计数减去500获得调整后的计数。为了比较背景，针对没有涂层的和和SiO₂涂层的两种FOF重复整个程序。

例子5：PCR测序结果

为了确认PCR结果，将没有涂层的和有SiO₂涂层的FOF配成对，并且使用为例子5的分析收集的溶液同时进行测试。每份溶液(用于有SiO₂涂层的和没有涂层的两种阵列)都用去离子水稀释两倍。然后，使用iCyclerRealTime PCR装置(Bio-Rad，Hercules，CA)测定每份溶液中的PCR产品的数量。使用荧光测量，确定扩增产品的数量。最后，计算PCR之后每个反应室的分子数目。该数目的正常范围是103-109。这些结果展示在下面的表2中；这些结果在106-108的范围内，是可接受的。与没有涂层的FOF相比较，所有的有SiO₂涂层的FOF产生同样水平的PCR产品。

表2：反应室中PCR的结果

没有涂层(对照)		有SiO2涂层
				FOF编号	分子数/反应室	FOF编号	分子数/反应室
FOF#1FOF#2	8.21×1071.10×108	FOF#3FOF#4	1.70×1083.98×107
						FOF#5	1.70×108
		FOF#6	4.40×107
						FOF#7	8.16×107
		FOF#8	6.04×108

例子6：相邻反应室中光强分布的比较

准备一个FOF阵列(40×75毫米)，其中阵列的前半段有两个涂层，非透明涂层和透明涂层，而阵列的后半段只有一个透明涂层。DNA测序反应是在该阵列的两个半段上的反应室中进行的并且比较所产生的光强。

非透明的铝金属涂层被加到阵列的前半段上，然后将透明的SiO₂涂层加到该阵列前半段的铝涂层的顶端上。铝涂层被加到该阵列的顶面和各个反应室的侧壁上并且被部分地加到反应室的角落区域，以致金属涂层在底部中心附近形成的直径是28.77微米。在阵列的顶面上测量的铝涂层的厚度是200纳米。在涂布金属涂层的时候，用荫罩板来保护阵列的后半段。在涂布金属涂层之后，将透明的SiO₂涂层加到该阵列的顶面和该阵列的前半段和后半段中的反应室的底部和侧壁上。

美国专利申请第10/767,779号所描述的PCR扩增的核酸的焦磷酸盐测序分析是在位于该阵列的两个半段上的反应室中进行的。图24a和图24b展示这些实验的结果。

在图24a中，两个箭头指出位于该阵列后半段的两个相邻反应室的中心点。这两个相邻反应室的中心点分别在5号象素和2号象素。一个反应室(5号象素)包含DNA测试碎片10(“TflO”)，而另一个反应室(2号象素)包含DNA测试碎片12(“TF12”)。测序程序是在核苷流动级43下进行的。核苷流动级被定义为特定的核苷注入通过测序机器(例如，454测序机1.0)的DNA的溶液流。在DNA测序程序的期间，一系列特定的核苷溶液被注入该溶液流，而且每次注射都有一个流动编号。在核苷流动级43之下，TF10 DNA经历5倍的DNA结合而且在反应室中产生高强度的光。在同样的核苷流动级之下，TF12 DNA不经历DNA的结合而且不产生高强度的光。

曲线1展示横过两个相邻的有SiO₂涂层的反应室的中心点的六个象素(1-6号)的分布图。举例来说，1号象素是沿着上游方向从TF12反应室的中心偏移一个象素的第一象素，2号象素是沿着下游方向向右在1号象素后面的一个象素。从1号象素到6号象素，能画出一条扫描路径，该路径沿着下游方向经过两个反应室(TF10和TF2)的中心点。3号象素位于TF12反应室里面，理论上TF12反应室理论上不应该提供任何信号，因为在那个反应室中没有DNA结合。然而，在TF12反应室中由于来自相邻TF10反应室的光的光子渗入TF12反应室在3号象素观察到增大的光强。

为了比较，在该阵列有金属涂层的前半段上，测序反应是两个相邻的有金属涂层的反应室中进行的，这两个反应室分别包含TF10 DNA碎片和TF12 DNA碎片，而且该测序程序是在相同的核苷流动级43下进行的。在有金属涂层的反应室中在3号象素观察到的信号如曲线3所示是非线性地小于在该阵列前半段上有SiO₂涂层的反应室中实测的信号，因此表明有金属涂层的不透明的侧壁减少两个相邻的有金属涂层的反应室之间的光子光学渗透。

图24b展示相同的实验的结果，但是测序反应是在核苷流动级35下进行的。在这个核苷流动级，TF10经历4次DNA结合而且再一次由于与该阵列的后半段相比在该阵列有金属涂层的前半段上减少了光学渗透在3号象素有较少的信号。

例子7：有SiO₂薄膜涂层的微孔阵列

在一个实施方案中，该阵列是利用已经用酸在一个面上化学蚀刻出若干个别反应室的市售的FOF(Incom，Charlton，MA)形成的。每个蚀刻形成的反应室有大约75pL的容积。在涂布薄膜涂层之前先清洁该FOF。优选的薄膜涂层是实测厚度为0.1-5.0微米的非金属氧化物SiO₂。SiO₂涂层是光学透明的和水不能渗透的。薄膜涂层是使用离子镀气相沉积法涂布的。FOF表面上的有薄膜涂层的反应室将用于下述几个目的：i)延迟从阵列中不同区域发出的光的冷光散射，ii)将装有化验溶液或反应混合物的成份的反应室隔离防止阵列基材材料的任何有害影响，iii)防止任何基材材料溶解到反应溶液中，和iv)使非常有效的高数值孔径与CCD光学耦合。最后，在反应混合物或化验溶液里面反应物(例如，固定不动的测序模板)或分析物的数量越大，能够实现的光学信号就越强。

例子8：有金属薄膜涂层的微孔阵列

该阵列是利用已经用酸在一个面上化学蚀刻出若干个别反应室的市售的FOF(Incom，Charlton，MA)形成的。实质上所有借助蚀刻程序形成的反应室都有大约75pL的容积和在50-55微米之间的深度。在涂布非透明薄膜涂层之前先清洁该FOF。非透明薄膜涂层是铬，其实测厚度在阵列的顶面上是大约200-300纳米，在实质上所有反应室的侧壁上是60-120纳米，而在反应室的角落区域上是至少50纳米。该涂层是不透明的。该薄膜涂层是使用离子沉积法涂布的。使用在FOF表面上有不透明的薄膜涂层的反应室靶一些利益提供给阵列。诸如相邻反应室之间的光学渗透、光散射和干扰之类的光学问题将被消除，而且光将被集中。珠子的装载效率将被最大化到接近100％。

例子9：有金属和SiO₂薄膜涂层的微孔阵列

用于核酸测序的阵列装置是利用已经用酸在一个面上化学蚀刻出若干个别反应室的市售的FOF(Incom，Charlton，MA)形成的。用来蚀刻FOF的装置包括两个PEEK夹钳和一个硅树脂蚀刻衬垫。实质上所有借助蚀刻程序形成的反应室都有大约75pL的容积和在50-55微米之间的深度。在涂布非透明薄膜涂层之前先清洁FOF。该非透明薄膜涂层是铬，其实测厚度在阵列的顶面上是大约200-300纳米，在阵列的实质上所有反应室的侧壁上是60-120纳米，而在阵列的实质上所有反应室的角落区域上是至少50纳米。该涂层是不透明的。该薄膜涂层是使用离子沉积法涂布的。在涂布非透明薄膜涂层之后，涂布透明的薄膜涂层。该透明的薄膜涂层是SiO₂，其实测厚度在阵列的顶面上是大约200-400纳米，在实质上所有反应室的侧壁上是50-100纳米而在实质上所有反应室的角落区域上是至少50纳米。反应室有非透明的第一薄膜涂层和透明的第二薄膜涂层的阵列将若干利益提供给阵列。诸如相邻反应室之间的光学渗透、光散射和干扰之类的光学问题将被消除，加在非透明涂层顶端上的透明的SiO₂涂层还将保护铬涂层使之免受腐蚀。

Claims (105)

1.一种包括基材的阵列，其中所述基材是表面包括为数众多的反应室并在所述表面上有薄膜涂层的光纤面板，其中所述薄膜有0.1-5.0微米厚并且是水不能渗透的。

2.根据权利要求1的阵列，其中所述薄膜涂层是光学透明的。

3.根据权利要求1的阵列，其中所述薄膜涂层是二氧化硅。

4.根据权利要求1的阵列，其中两个邻接反应室的中点之间的间隔介于5微米和200微米之间，而且每个反应室有介于4微米和190微米之间至少一维的宽度。

5.根据权利要求1的阵列，其中所述反应室的数目不足10000个。

6.根据权利要求1的阵列，其中所述反应室的数目超过10000个。

7.根据权利要求1的阵列，其中实质上所有反应室的深度介于10微米和100微米之间。

8.根据权利要求1的阵列，其中实质上所有反应室的深度是50-55微米。

9.根据权利要求1的阵列，其中所述反应室是在所述光纤面板的一面上形成的。

10.根据权利要求1的阵列，其中所述阵列由包括为数众多的反应室的表面和对面的没有反应室的平的抛光表面组成，其中所述的抛光表面是光学上能透射的，以致来自反应室的光学信号能透过该抛光表面检测，其中所述包括反应室的表面和抛光表面之间沿着厚度方向的距离不超过5毫米。

11.一种由表面包括为数众多的反应室并在所述表面上有薄膜涂层的基材组成的阵列，其中所述薄膜涂层有0.1-5.0微米厚而且水不能渗透。

12.根据权利要求11的阵列，其中所述薄膜涂层是光学透明的。

13.根据权利要求11的阵列，其中所述薄膜涂层在所述基材的表面上有200-400纳米厚。

14.根据权利要求11的阵列，其中所述薄膜涂层在所述反应室的侧壁上有50-100纳米厚而在所述反应室的底部有100-300纳米厚。

15.根据权利要求11的阵列，其中所述薄膜涂层是无机聚合物。

16.根据权利要求11的阵列，其中所述薄膜涂层是二氧化硅。

17.一种阵列，其中包括：

(a)表面有为数众多的反应室的基材，其中所述基材是光纤面板；以及

(b)索引装置。

18.根据权利要求17的阵列，其中所述阵列基材包括一个或多个倾斜角度的侧边。

19.根据权利要求17的阵列，其中所述角度实质上是45度。

20.根据权利要求17的阵列，其中所述索引装置包括角落刻痕。

21.根据权利要求17的阵列，其中所述基材是用一个或多个标识码作记号的。

22.根据权利要求17的阵列，其中两个邻接反应室的中心点之间的间隔介于5微米和200微米之间，而且每个反应室都有在4微米和190微米之间至少一维的宽度。

23.根据权利要求17的阵列，其中所述反应室的数目不足10000个。

24.根据权利要求17的阵列，其中所述反应室的数目超过10000个。

25.根据权利要求17的阵列，其中实质上所有反应室的深度都是10-100微米。

26.根据权利要求17的阵列，其中实质上所有反应室的深度都是50-55微米。

27.根据权利要求17的阵列，其中所述反应室是在光纤面板的一个表面上形成的。

28.根据权利要求17的阵列，其中所述阵列由包括为数众多的反应室的表面和对面的没有反应室的平的抛光表面组成，其中所述的抛光表面是光学上能透射的，以致来自所述反应室的光学信号能透过该抛光表面检测，其中所述包括反应室的表面和所述抛光表面之间沿着厚度方向的距离小于5毫米。

29.一种包括基材的阵列，其中所述基材是有包括为数众多的反应室的顶面和底面的光纤面板；其中每个反应室都由底部和侧壁组成；此外，其中至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述顶面之一被涂上非透明的薄膜涂层，其中所述非透明的涂层是不透明的，半不透明物的，有光泽且不透明的或半透明的；而且至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或顶面之一被涂上不同于非透明涂层的透明的薄膜涂层，其中所述透明涂层是光学透明的，有0.1-5.0微米厚，而且是水不能渗透的。

30.根据权利要求29的阵列，其中所述透明涂层是二氧化硅。

31.根据权利要求29的阵列，其中当所述透明涂层存在时，其厚度在顶面上是大约200-400纳米，在侧壁上是50-100纳米，而在底部上是100-300纳米。

32.根据权利要求29的阵列，其中所述非透明涂层是不透明的。

33.根据权利要求29的阵列，其中所述非透明涂层是半不透明的。

34.根据权利要求29的阵列，其中所述非透明涂层是有光泽且不透明的。

35.根据权利要求29的阵列，其中所述非透明涂层是半透明的。

36.根据权利要求29的阵列，其中当非透明涂层存在时其厚度在顶面上是大约200-300纳米，在侧壁上是60-120纳米，在角落区域是不少于50纳米，其中所述角落区域由所述反应室的底部和侧壁的结合部组成。

37.根据权利要求29的阵列，其中所述非透明涂层选自有机化合物、无机化合物和非金属氧化物。

38.根据权利要求37的阵列，其中所述无机化合物是金属。

39.根据权利要求38的阵列，其中所述金属选自铬、金、银、钛、铂和铝。

40.根据权利要求29的阵列，其中实质上所有反应室的侧壁都被涂上透明涂层。

41.根据权利要求29的阵列，其中所述顶面被涂上透明涂层。

42.根据权利要求29的阵列，其中实质上所有反应室的底部都被涂上透明涂层。

43.根据权利要求29的阵列，其中实质上所有反应室的侧壁和底部和顶面之一被涂上透明涂层。

44.根据权利要求29的阵列，其中实质上所有反应室的底部和侧壁被部分地涂上透明涂层，以致所述透明涂层被涂到在所述反应室的底部和侧壁之间的结合部形成的角落区域上而不出现在所述反应室的底部的中心，于是在所述底部的中心附近形成孔。

45.根据权利要求44的阵列，其中当所述涂层涂在所述角落区域上的时候，所述孔的直径是28微米而在所述孔周围形成的环有8.5微米的宽度。

46.根据权利要求29的阵列，其中实质上所有反应室的侧壁都被涂上非透明涂层。

47.根据权利要求29的阵列，其中所述顶面被涂上非透明涂层。

48.根据权利要求29的阵列，其中所述实质上所有反应室的底部都被涂上非透明涂层。

49.根据权利要求29的阵列，其中实质上所有反应室的底部和侧壁被部分地涂上非透明涂层，以致所述非透明涂层被涂到在反应室的底部和侧壁之间的结合部形成的角落区域上，而不出现在反应室的底部的中心，于是在所述底部的中心附近形成孔。

50.根据权利要求49的阵列，其中所述透明涂层是在涂布非透明涂层之后涂布的，而且所述透明涂层至少被涂到阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁之一上，或被涂到所述阵列的顶面上。

51.根据权利要求29的阵列，其中所述顶面和实质上所有反应室的底部被涂上透明涂层，而实质上所有反应室的侧壁都被涂上非透明涂层。

52.根据权利要求29的阵列，其中实质上所有反应室的底部都被涂上透明涂层，而实质上所有反应室的侧壁和所述顶面被涂上非透明涂层。

53.根据权利要求29的阵列，其中实质上所有反应室的底部都被涂上透明涂层，实质上所有反应室的侧壁都被涂上非透明涂层，而所述顶面没有涂层。

54.根据权利要求29的阵列，其中所述透明涂层至少包括第一透明涂层。

55.根据权利要求29的阵列，其中所述非透明涂层至少包括第一非透明涂层。

56.根据权利要求29的阵列，其中所述非透明涂层是在涂布任何透明涂层之前涂布的。

57.根据权利要求29的阵列，其中阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述顶面在涂布任何透明涂层之前先被涂上非透明涂层。

58.根据权利要求29的阵列，其中阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述顶面在涂布任何非透明涂层之前先被涂上透明涂层。

59.根据权利要求29的阵列，其中酶在所述非透明涂层上固定不动。

60.根据权利要求29的阵列，其中酶在透明涂层上固定不动。

61.根据权利要求29的阵列，其中所述反应室的数目超过10000个。

62.一种包括基材的阵列，其中所述基材是有包括为数众多的反应室的顶面和底面的光纤面板；其中每个反应室都由底部和侧壁组成；此外，其中至少实质上所有反应室，底部或侧壁或所述顶面之一被涂上非透明的薄膜涂层，其中所述非透明涂层是不透明的、半不透明的、有光泽且不透明的或半透明的。

63.根据权利要求62的阵列，其中至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述顶面之一没有涂层。

64.根据权利要求62的阵列，其中所述非透明涂层是不透明的。

65.根据权利要求62的阵列，其中所述非透明涂层是半不透明的。

66.根据权利要求62的阵列，其中所述非透明涂层是有光泽且不透明的。

67.根据权利要求62的阵列，其中所述非透明涂层是半透明的。

68.根据权利要求62的阵列，其中当所述非透明涂层存在时，其厚度在所述顶面上是大约200-300纳米，在所述侧壁上是60-120纳米，而在角落区域不少于50纳米，其中所述角落区域由所述反应室的底部和侧壁的结合部组成。

69.根据权利要求62的阵列，其中所述非透明涂层选自有机化合物、无机化合物和非金属氧化物。

70.根据权利要求69的阵列，其中所述无机化合物是金属。

71.根据权利要求70的阵列，其中所述金属选自铬、金、银、钛、铂和铝。

72.根据权利要求62的阵列，其中实质上所有反应室的侧壁都有涂层。

73.根据权利要求62的阵列，其中所述顶面有涂层。

74.根据权利要求62的阵列，其中实质上所有反应室的底部都有涂层。

75.根据权利要求62的阵列，其中实质上所有反应室的所述底部和侧壁被部分地涂上非透明涂层，以致非透明涂层被涂到在所述反应室的底部和侧壁之间的结合部形成的角落区域上，而不出现在所述反应室的底部的中心，于是在所述底部的中心附近形成孔。

76.根据权利要求75的阵列，其中当所述涂层涂在角落区域的时候，所述孔的直径是28微米而所述孔形成的环有8.5微米的宽度。

77.根据权利要求62的阵列，其中实质上所有反应室的所述侧壁和底部都有涂层。

78.根据权利要求62的阵列，其中所述非透明涂层至少包括第一非透明涂层。

79.根据权利要求62的阵列，其中所述非透明涂层至少包括第一非透明涂层和第二非透明涂层，此外，其中所述的第一和第二涂层不是相同的。

80.根据权利要求62的阵列，其中酶在所述非透明涂层上固定不动。

81.根据权利要求62的阵列，其中所述反应室的数目超过10000个。

82.一种用来给包含为数众多的反应室的基材涂上涂层的程序，其中所述涂层是使用选自蒸汽和液体的沉积方法沉积到所述基材表面上的，其中所述涂层是有0.1-5.0微米的厚度的薄膜，是光学透明的而且是水不能渗透的。

83.根据权利要求82的程序，其中所述基材是光纤面板。

84.根据权利要求82的程序，其中至少有10000个所述反应室。

85.根据权利要求82的程序，其中实质上所有反应室的深度是10-100微米。

86.根据权利要求82的程序，其中所述反应室是在所述光纤面板的一个面上形成的。

87.根据权利要求82的程序，其中所述薄膜涂层是二氧化硅。

88.根据权利要求82的程序，其中所述薄膜涂层是使用气相沉积法沉积的。

89.一种用来在有包含为数众多的反应室的顶面和底面的基材上沉积非透明薄膜涂层的程序，其中所述的每个反应室都由底部或侧壁组成；而且所述非透明涂层是不透明的、半不透明的、有光泽且不透明的或半透明的，而且是至少在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述基材的顶面之一上沉积的，该程序包括：

a)将所述基材予某个角度安装到基材载体上；

b)让装好的基材在真空室中旋转；

c)使非透明涂层至少沉积在阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁之上或所述基材的顶面上；

d)把所述基材从真空室中移出；以及

e)将涂上非透明涂层的基材从所述基材载体上取下。

90.根据权利要求89的程序，其中所述基材是光纤面板。

91.根据权利要求89的程序，其中至少阵列中实质上所有反应室的底部或侧壁或所述基材的顶面在涂透明涂层之前先涂上非透明涂层。

92.根据权利要求89的程序，其中所述透明涂层是光学透明的，有0.1-5.0微米厚，而且是水不能渗透的。

93.一种用来分析核酸序列的装置，该装置包括：

a)递送室，其中所述递送室包括根据权利要求1-81之中任何一项的阵列；

b)与所述试剂递送室连通的试剂递送装置；

c)与所述试剂递送室通信的成像系统；以及

d)与所述成像系统通信的数据收集系统。

94.一种用于核酸测序的方法，该方法包括：

a)在根据权利要求1-81之中任何一项的阵列上提供沉积在为数众多的反应室里面的为数众多的单链核酸模板；

b)通过把给核酸模板的有效量的测序引物逐渐冷却和用聚合酶和预定的核苷三磷酸盐扩充所述测序引物产生一种测序产品在实质上所有的反应室上同时完成焦磷酸盐测序反应，以致如果预定的核苷三磷酸盐被所述合并到测序引物的3′末端上，则产生测序反应副产品；以及

c)识别该测序反应副产品，借此确定每个反应室中的核酸序列。

95.一种装置，其中包括：至少一个利用第一耐酸材料制造的夹钳，该夹钳包括有对置的顶面、底面、侧面和末端的底座和叉状物，其中所述的叉状物与所述的顶面成一整体；以及利用第二耐酸材料制造的衬垫，该衬垫包括索引装置、顶面和底面，其中所述表面是对置的。

96.根据权利要求95的装置，其中所述第一耐酸材料是聚醚醚酮。

97.根据权利要求95的装置，其中所述的第二耐酸材料是硅树脂。

98.根据权利要求95的装置，其中所述衬垫的索引装置包括角落障碍物。

99.一种蚀刻光纤面板的一个面的方法，该方法包括下列步骤：

a)将两块光纤面板与利用第二耐酸材料制造的衬垫结合，其中所述衬垫被放置在所述光纤面板之间形成夹层结构；

b)固定利用第一耐酸材料制造的夹钳，将光纤面板和衬垫固定在一起，借此形成夹紧的有不渗透液体的密封的夹层结构；

c)把所述夹紧的夹层结构转移到酸浴中保持足够的时间以形成预期深度的反应室；

d)将所述夹紧的夹层结构从酸浴中取出；

e)把所述夹紧的夹层结构转移到第一水浴中；

f)超声波处理所述夹紧的夹层结构大约5分钟；

g)用第二水浴代替所述的第一水浴；

h)超声波处理所述夹紧的夹层结构大约5分钟；

i)从第二水浴中取出所述夹紧的夹层结构；以及

j)分离所述得到夹钳和衬垫。

100.根据权利要求99的方法，其中所述酸浴是硝酸。

101.根据权利要求99的方法，其中所述第一耐酸材料是聚醚醚酮。

102.根据权利要求99的装置，其中所述第二耐酸材料是硅树脂。

103.一种清洁包括为数众多的反应室的光纤面板的方法：该方法包括：

a)在包含氢氧化铵和过氧化氢的溶液中清洗所述的光纤面板；

b)在四醋酸乙二胺中清洗所述的光纤面板；

c)用水冲洗所述的光纤面板；

d)在包含氢氧化铵和过氧化氢的溶液中清洗所述的光纤面板；

e)用水冲洗所述的光纤面板；

f)在四醋酸乙二胺中清洗所述的光纤面板；

g)用水冲洗所述的光纤面板；

h)在碱性溶液中超声波处理所述的光纤面板；

i)用水冲洗所述的光纤面板；以及

j)重复步骤g和h。

104.根据权利要求103的方法，其中所述碱性溶液实质上是5％的Contrad。

105.根据权利要求103的方法，其中所述步骤i被重复一次。

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