CN1404415A - 微阵列制造技术及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微阵列印刷系统(100)和印刷探针微阵列(1101)方法。该系统具有由诸如导光向毛细管等独立毛细管(102，301，402a，402b，502a，502b，603a，603b，802)的一个或多个束(201－221，604)形成的印刷头(101，200，805，1003，1700，1800，1900)。束可以特别是在基片表面提供大量探针(807，1006a，1006b，1206)的随机毛细管束。还提供了使毛细管远端和近端配准或相关联的方法。进而，本发明提供了用于识别的方法和设备。

Description

微阵列制造技术及设备

本发明要求以下美国临时申请的优先权益：2000年2月22日提交的的No.60/183,737；2000年3月13日提交的No.60/188,872；2000年7月6日提交的No.60/216,265；2000年7月21日提交的No.60/220,085；2000年10月30日提交的No.60/244,413。在此将以上所有申请整体结合作为参考。

发明领域

本发明涉及用来形成用于检测靶生物材料或靶化学制品的存在的多探针微阵列的机制和方法。

发明背景

微阵列是基片上在预定的位置固定不动的生物或化学样品(“探针”)的点阵列。每一点包含单一生物或化学材料的数个分子。为了查询阵列，以含一种或多种生物或化学样品(“靶”)的流体注满微阵列，其元素一般与微阵列上一个或多个互补的探针反应。特别是在DNA微阵列中，探针是寡核苷酸或cDNA链，而靶是荧光或放射性标志的DNA样品。靶中的分子链与探针微阵列中的互补链杂交。杂交的微阵列由微阵列阅读器检查，该阅读器检测放射性标志的存在或通过以激光或其它能源激励来激发荧光标志发出光。阅读器检测微阵列中标志发光的位置和强度。由于探针放置在微阵列中预定的即已知的位置，流体中靶序列的存在和量就由荧光或放射性被检测到的位置和荧光或放射性的强度识别。

微阵列技术对在大量的并行方式下进行生物或化学实验提供了极为有用的工具，因为能够在微阵列中制成大量的不同探针。在筛选，轮廓描述和识别DNA样品中这是特别有力的工具。

今天的微阵列是以固体玻璃或尼龙基片上制造的二维探针矩阵形式出现的。因为靶样品一般很难生产或非常昂贵，非常希望能够在单个的微阵列上对尽可能多的特性进行试验。这要求大大增加单个基片上探针的密度与数量。一般来说，探针间距小于500μm(即密度大于每平方厘米400个探针)的微阵列称为高密度微阵列，否则它们称为“低密度”微阵列。

市场上有两种微阵列制造技术，即照相平版印刷与机器人打点技术。照相平板印刷技术[美国专利5445934，5744305]将用于电子集成电路的相同的制造工艺适用于逐碱基地按原位合成探针。这种技术需要对设备支付高达数以亿计美元的大量资金。由于生产光掩膜的成本高，新的微阵列设计的初始装设耗费也是很大的。因而这种技术只是在大批量生产标准微阵列时才是可行的。即使是大批量，合成技术的复杂性也限制了生产量，其结果是微阵列的成本很高。这种复杂性还将合成的DNA链的长度限制在短的寡核苷酸的水平(～25碱基)，这降低了某些应用中的杂交的特异性和灵敏度。

所形成的机器人打点技术[美国专利5807522]使用特别设计的机器人，通过把针头浸渍到含离线合成的DNA的流体中，然后将其打点到载物片上预定位置来生产微阵列上的探针点。在微阵列中对不同的探针打点之前，针需要清洗并干燥。在这种机器人系统的当前设计中，打点针和/或携带微阵列基片的平台要与在基片的被控制的位置沉积样品相一致地沿XYZ轴运动。因为微阵列包含极大量不同的探针，这种技术虽然有高度灵活性，但固有的问题是很慢。即使通过在清洗之前采用多个针头和打点多个载物片来提高速度，生产量仍然很低。因而这种技术不适于微阵列的大批量生产。

除了形成的滚针打点技术，还有若干正在研发的微阵列制造技术。这些包括喷墨技术和毛细管打点技术。

正在研制的喷墨技术是在基片上限定的位置沉积cDNA/寡核苷酸，或单核苷酸以便通过原位合成生产寡核苷酸微阵列。因而，通过每次向选择的位置传送含单体的溶液，使单体反应，清洗基片以便除去过量的单体，并干燥基片以便使其对下一个单体反应物打点作制备，从而在原位一个碱基产生一寡核苷酸。

出现的打点技术使用毛细管而不是针把DNA探针打点到载体上。有四个文献讨论了用于阵列制造的基于毛细管打点技术：

●WO 98/29736，Genometrix Inc的“Multiplexed molecular analysisapparatus and method”。

●WO 00/01859，Orchid Biocomputer Inc的“Gene pen devices forarray printing”。

●WO 00/13796，Incyte Pharmaceuticals Inc.的“Capillary printingsystem”。

●WO 99/55461，Corning Inc.的“Redrawn capillary imagingreservoir”。

总之，由于生产的高成本，以现有的技术制造的微阵列作为专供实验室使用是过于昂贵了。

本发明的概述

本发明提供了一种探针印刷系统，具有由这里所述的一个或多个随机成束或离散成束的毛细管束组成的印刷头。毛细管束有这样一个部分，其中至少是毛细管的近端被固定在一平面矩阵中，且形成小平面用于印刷。被固定的部分最好是具有充分的刚性，使得可用于在基片上印刷探针微阵列，变形最小或没有变形(变形可能会使微阵列的一些部分不能印刷到基片上)。因而固定部分充分刚性就保证了与基片接触的小平面整个部分与基片有良好的接触。毛细管的远端可以是自由的或可以附着到储存器。毛细管包括但不限于能够传送光及流体的光纤维或其它导光毛细管；以及其它的柔性或刚性毛细管。

在本发明的一个实施例中的毛细管束具有多个单独的有近端和远端的毛细管。毛细管的外径一般大约小于300微米，最好是外径小于大约100微米。束的每一个毛细管有从毛细管近端向远端延伸的通道，且每一毛细管有面向通道的壁。通道直径最好小于100微米。

独立毛细管束与单元结构的区别在于，管状预制品被彼此熔合而形成预制品的大阵列，并然后被拉伸形成单元通道阵列。

束的毛细管的近端彼此可以固定在一个实体中，使得毛细管的近端在实体的小平面基本上是共面的。当流过毛细管的液体在基片的平面上形成点时，即当实体的小面或者压到表面或者充分靠近表面，以至从毛细管出来的小液滴沉积到表面时，近端基本上是共面的。一般来说，当所有的端彼此在大约100微米内终结时，近端基本上是共面的。近端最好彼此在大约50微米内终结。更好是近端彼此在大约20微米内终结。又更好是近端彼此在5微米内终结。

毛细管束可包含任何数目的毛细管。束最好至少包含大约1000,5000，10,000，50,000，100,000或500,000个毛细管。毛细管束还最好至少每平方厘米包含大约83，416，500，833，1000，4166，5,000，8333，41,666，10,000，20,000，或40,000个毛细管，在基片上印刷不重叠点。

束的毛细管可以分别有在它们远端形成的井。这种井可通过蚀刻硅石毛细管的近端形成，这种毛细管在毛细管通道附近与更靠近外壁的区域相比较有一区域被掺杂。实体的小平面可涂以导电材料以便于建立使探针分子移动的电位差。每一个毛细管从它们的远端到近端可具有基本上均匀的内直径，且每一毛细管最好有基本上相同的直径。这保证了流体通过毛细管均匀的流速率，使得点尺寸几乎相等并使得各点不相互连接及混合。沿毛细管的直径变化最好不大于10％，更好不大于3％，且最好所有毛细管的直径在毛细管平均直径的大约10％以内，更好在大约3％以内。

本发明还提供了制造毛细管束的方法，把印刷头无数个独立毛细管与它们所附着的储存器相关联的方法，及使用这里所述的任何印刷系统，毛细管和印刷头印刷微阵列的方法。

毛细管束可通过数个不同的方法形成。在一种方法中，各毛细管以不特定的顺序组合在一起并保证彼此形成一随机束。在这种随机束中，毛细管的远端按第一排列分组，毛细管近端按第二排列分组，且第一排列不等同于第二排列。在这种随机束中在近端和远端彼此被对准之前，常常不能知道哪一个远端对应于哪一个近端。

可以使用若干方法彼此对准毛细管的远端和近端。如果毛细管是导光的毛细管，可以向每一毛细管的远端发射光并且光离开毛细管近端的位置被观察到并记录。其它方法包括使用由空气或其它流过毛细管的流体引起的温度的变化记录位置，或通过视觉观察，例如一种墨水通过毛细管。

在另一方法中，保证独立的毛细管彼此形成一有序的束。在一有序束中，远端和近端之间的相关性在有序毛细管制造时就是已知的。不需要对准远端和近端。在一种制造有序束的方法中，独立毛细管被插入到一导向板或一组导向板，且毛细管在近端和/或远端或它们附近或几乎整个毛细管纵长以实体例如环氧树脂粘合在一起。毛细管的端头可选地熔合而形成实体。可以去除导向板或多个导向板，因为有毛细管足够的部分被一起粘合或溶合在导向板去除点的实体中。去除导向板形成了实体的小平面。

本发明的印刷头有一这里所述的毛细管束附着在或固定在一框架上，该框架适合于支撑印刷系统中的毛细管束。印刷头可以另外有一框架支撑多个毛细管束。

印刷系统有一个印刷头和多个储存器(诸如包含在微量滴定板中的储存器)，与印刷头的毛细管束的远端流体连通。印刷系统可具有一电压源连接到印刷头小平面的导电材料上，并连接到毛细管近端附近接触含有探针的液体的导电材料。可使用电压调节器调节电压并于是调节探针分子沉积的速率。

本发明的另一印刷系统可具有一印刷头，多个储存器，一个磁场产生器，该产生器位于充分靠近印刷头以使含探针的磁性的流体(诸如含液体的磁性液珠的流体或以探针附着在其表面的顺磁性液珠)通过束的毛细管。

印刷系统具有柔性安装件，在其上安装基片，印刷头或两者。柔性安装件允许基片和/或印刷头移动并将它们自身彼此对准，以改进印刷质量。

印刷系统的印刷头可以被这样配置，使得它可以在一个方向移动(相对于在其上印刷探针的基片往返移动，或在x-y-z坐标系中的z方向移动)，而基片在印刷头之下移动。另外的方式是，印刷头可以配置为可在所有的方向移动或不动，而基片向印刷头移动。

本发明的印刷系统的储存器最好驻留在固定位置，而印刷系统的印刷头自由移动。因而，印刷系统的毛细管束的毛细管具有足够的灵活性允许毛细管移动，但不需要储存器移动。此外，本发明的印刷系统的储存器最好驻留在可调节压力腔中，其中压力的变化使溶液进出毛细管。

本发明提供了一种探针微阵列，包括非同一探针在基片上以蜂巢模式的一种排列，其中按中心到中心相同的间距，探针的密度高于棋盘式密度。“蜂巢式”的意思是正三角形和正六边形的模式，其中每一点在由六个相邻的相对于中心等距离点形成的正六边形的中心。该基片可以是多孔的或无孔的。

本发明还提供了一种探针微阵列，包括非同一探针在基片上的随机排列。非同一探针的随机排列是这样的排列，其中基片上的探针可以显现出被局部组织为行和列或蜂巢模式，但就整个微阵列横向而言，探针不具有使用光刻技术或机器人打点技术在基片上制造的阵列中所发现的行和列顺序或蜂巢模式。而且，具有使用第一随机毛细管束印刷的非同一探针随机排列的第一探针微阵列的各个探针在基片上将具有的位置不同于使用第二随机毛细管束印刷的第二探针微阵列相同的各个探针的位置。各个探针的空间位置通过随机束的各个毛细管的顺序和空间关系确定，而束中各个毛细管的顺序和空间关系是随机的。使用随机束印刷的探针的微阵列是通过在基片上随机放置非同一探针制造的探针微阵列的一例。

探针印刷在基片的印刷表面上，且印刷表面每单位面积探针的数目就是印刷密度。印刷表面是基片上印刷各个探针的区域，加上各个探针之间的表面区域。如果在由其中很少或没有印刷探针的表面区域分开的基片表面上，有两个或多个相当数目的探针的分组，则印刷面包括一分组探针之间的表面区域，但是不包含各分组之间基片的表面区域。印刷密度最好很高，使得大数目的探针能够适配在基片上。印刷密度最好至少大约每平方厘米为200，500，1,000，5,000，10,000，20,000，或40,000个探针。

探针微阵列的探针可以是寡核苷酸(这里所使用的术语“寡核苷酸”也包括多核苷酸，特别是有超过40个碱基的多核苷酸)，或探针可以是蛋白质，细胞，或化合物。微阵列可以包含任何数目的探针，且微阵列中探针数目最好至少为大约1,000，5,000，10,000，50,000，100,000，或500,000。探针微阵列可以通过把以上讨论的任何探针分别附着到小液珠上，这些小液珠通过以下作用被固定到基片上而形成：共价地；非共价地通过例如离子的，极性的，或Van der Waals力或粘合附着在小液珠和基片部分的结构性相互作用(诸如生物素-抗生物素蛋白或生物素-链亲和素)；磁性地；或向基片附着小液珠的任何其它方法。

本发明的一个方法在基片上形成探针微阵列。这一方法包括这样的动作：提供具有独立毛细管束的印刷头；使含非同一探针的液体同时通过一定数目的毛细管；并向基片印刷含非同一探针的液体以形成探针微阵列。含探针的液体可以在适当的液体载体中包含探针，或含探针的液体可以包含附着在例如小液珠上的探针，诸如磁性小液珠，使用磁场使小液珠通过毛细管运动沉积到基片上。

束的独立毛细管可以是导光的毛细管。例如，导光的毛细管由透明材料形成，并横跨其截面有适当设计的折射率分布，使得毛细管把光从毛细管的远端传送到近端。因而毛细管能够单独或同时传导光和流体。

在本发明的一个实施例中，导光的毛细管具有有第一折射率的第一部分和其值大于第一折射率的第二折射率的第二部分，其中所述第二部分是在第一部分之内。导光毛细管还有近端，远端，轴，限定通过毛细管的通道的内壁，及外壁。内壁与毛细管的轴线同轴延伸，外部壁也是与毛细管的轴线同轴延伸。第一部分和第二部分的配置，使得发射到近端的光束沿毛细管传送并在远端离开毛细管。毛细管的通道有足够大的横截面积，使得在毛细管近端进入通道的流体在毛细管的远端释放。在一种情形下，通过选择与毛细管折射率比较有充分高折射率的液体载体而形成导光的毛细管，使得液体的作用犹如导光的芯而毛细管的作用是包层。导光毛细管最好是光纤毛细管，其中通过提供沿毛细管纵长高折射率的区域，该区域以较低的折射率区域为边界，毛细管本身被这样配置为导光的。例如光纤毛细管可由掺杂的硅石形成。毛细管的截面积和外径使得通过把毛细管集束在一起，至少大约1000，10,000，100,000，或500,000非重叠液体点可沉积在基片上12cm²的面积中。可以形成导光的毛细管束，束可以用作为这里所述的印刷头或印刷系统的一部分。

本发明印刷头中使用的毛细管一般有长度对外径的大比值。毛细管的长度可大约至少为20cm，且最好至少为100cm。本发明中使用的毛细管一般有不大于200微米的外径，并最好不大于100微米。因而，长度对外径的比值可能是任何这些比值，并一般长度对外径的比值大于500，4000，10,000或30,000。

这样，本发明的特色是可同时传导光和传送微量材料的单一的载体。光可用来携带信息和/或能量。不同的载体可用作为医疗装置(例如用于观察和治疗患病的组织或器官)，或工业装置(例如用于检查和处理裂痕或渗漏)。多个载体能够被集束在一起提供大量的并行处理多样品和多信息通道的能力。

在沉积探针之前或探针沉积期间，可以通过印刷头的导光毛细管传导光，例如准备光敏区域以接收探针。可以在探针沉积期间通过印刷头的导光毛细管传导光，以便测量毛细管小平面与基片之间的距离，并实时检测探针流体是否接触基片表面。可以在探针沉积之后通过毛细管传导光作为质量控制措施，以确定探针是否已经沉积，特别其中在每一探针的某些分子混有当以适当波长的光照射时发荧光的标志。用来印刷随机探针微阵列的印刷头的小平面至少每平方厘米有大约83，416，833，4166，8333或41,666个毛细管。可以跨越毛细管可选地施加电位以使含探针液体中的探针通过毛细管移动。能够使用上述任何方法形成本发明的探针微阵列。

本发明的探针微阵列还可包括以光敏材料层涂敷的基片，及基片表面上的多个探针(即探针分子点)。光敏材料可以是疏水的，但在对适当波长的光曝光时转变为亲水的。如果携带探针分子的液体是有极性的(例如水)，则探针能够比较容易定位到基片的亲水部分。

本发明还提供了使用这里所讨论的探针微阵列的一种方法。该方法包括使探针微阵列与含靶成分的液体接触充分长的时间，以允许液体中的靶成分与探针微阵列的互补探针相关联，如果有任何这样的成分，以便形成靶-探针复合物，并确定靶-探针复合物在微阵列中的位置。例如使用软件文件或专用存储器，诸如包含有关探针和/或靶标识的数据作为基片上探针位置的函数的只读存储器，位置可以与探针标识或与靶标识相关联。

此外，本发明提供了印刷微阵列的系统和方法，即使在基片和印刷头没有很好对准并另外可能不能印刷出印刷头能够印刷的完整的探针微阵列时。

本发明还提供了质量控制装置和方法，用于在微阵列形成之后对其进行检查。

在检测探针从探针微阵列中无意识缺失或相邻探针无意识重叠，或阵列上探针点尺寸错误的一个方法中，该方法包括在光检测器下对微阵列定位，及向微阵列含探针的表面以对微阵列的一个角度照射光线。该角度足以能在不含探针的表面的第一区域反射来自含探针的表面光。该角度还足以在含探针的表面的第二区域向检测器散射光。通过向检测器散射光形成的光模式阵列被检测到，该光模式阵列与预期的模式阵列比较以确定该光模式阵列是否与预期的模式阵列匹配。

在检测探针从探针微阵列中无意识缺失或相邻探针无意识重叠，或阵列上探针点尺寸错误的另一个方法中，该方法包括在光检测器下对微阵列定位，及在微阵列表面以足以引起微阵列内光的全部内反射的角度照射光线。通过在微阵列的含探针区域检测从微阵列内折射的光形成一光模式阵列，并比较该光模式阵列与预期的模式阵列，以确定该光模式阵列是否与预期的模式阵列匹配。

本发明还提供了质量控制装置。一个装置检测探针从探针微阵列中无意识缺失或相邻探针无意识重叠，或阵列上探针点尺寸错误。这一质量控制装置有一光检测器及一个光源，配置为以相对于微阵列的第一角度向微阵列的含探针表面照射光。接触含探针表面的不含探针的第一组区域的光从光检测器反射离开。接触含探针表面的含探针的第二组区域的光被充分散射，以至检测器检测到在第二组区域光的存在。微处理器从光检测器接收数据信号，该数据信号对应于从微阵列的所述含探针区域散射的光形成的光模式阵列。微处理器被配置为比较对应于光模式阵列的数据信号与对应于预期模式阵列的数据，以确定光模式阵列是否匹配预期模式阵列。

本发明的另一质量控制装置还检测探针从探针微阵列中无意识缺失或相邻探针无意识重叠，或阵列上探针点尺寸错误。这一质量控制装置有一光检测器及一个光源，配置为向置于光检测器之下的微阵列表面照射光线。光线以一角度照射足以引起微阵列内光的全部内反射。一微处理器从光检测器接收数据信号，该数据信号对应于从微阵列内在微阵列含探针的区域处由光折射所形成的光模式阵列。微处理器配置为比较对应于该光模式阵列的数据信号与对应于预期模式阵列的数据，以确定光模式阵列是否匹配预期模式阵列。

基于本发明的优选阵列器简单而成本低，并能够产生高密度(到10μm探针间距)，单个压印操作中的大规模(每载物片500,000或更多探针)微阵列。单阵列器的生产量可高达每秒5，10或20个载物片。这种生产量在生产高容量和标准微阵列产品中具有优越性。此外，由于压印中整个的或部分的毛细管能够被迅速清洗并重新用于不同的探针样品，这对于常规的微阵列有很大的灵活性。这样，如以下更为充分的说明，本发明提供了数个用于生产探针微阵列系统，组件，装置和方法。本公开的这一节概述提供了本发明的某些突出特点，但本节不应被解释为把本发明只限制为这节所讨论的特征和实施例。而是本发明涉及这里及以下诸节所讨论的并涉及由所附权利要求定义的所有组件，系统和方法。

附图说明

图1是一微阵列制造系统实施例的示意图。

图2示出包含二十一个毛细管束的固定部分的印刷头。

图3示出连接到一框架的随机毛细管束，该框架有浸渍到标准微量滴定板的井的抽吸部分。

图4示出使用光配准随机束中的毛细管的近端和远端的设备和方法。

图5示出识别束的固定部分中毛细管近端位置的一个方法。

图6示出使用导向板制造毛细管束的步骤，导向板被去除以形成最终的束。

图7示出控制含探针溶液通过毛细管的流速率的两个方法，即使用加压的气体，和使用电压。

图8示出通过机械轻叩进行的探针的沉积。

图9示出安装有弹簧的基片支架，该支架提供了基片与印刷头之间改进的对准。

图10示出通过静电印刷的探针的沉积。

图11示出使用光散射检查微阵列的方法和设备。

图12示出使用基片内光的全内部反射检查微阵列的方法和设备。

图13示出当使用导向板由各个纤维形成印刷头时能够形成的两个有序的点模式。

图14示出如何配置由多个毛细管束组成的流体传送装置，以便从具有大容量井的多个微量滴定板抽取液体，并将该液体放置在包含于单个微量滴定板中的小储存器中。

图15示出探针的蜂巢模式，该模式能够由使用有蜂巢模式孔的导向板制成的印刷头形成。

图16示出当使用随机束印刷头印刷时能够形成的探针的一种随机模式。

图17描绘了适用于向基片沉积固定在磁性支架的探针的印刷系统。

图18示出一种印刷系统，具有与基片或围绕基片并充分长以防止印刷头接触基片的结构接触的套环或支架。同时，该部件不很高以防止来自毛细管的小液滴接触基片表面。

图19示出另一印刷配置，其中印刷头的小平面扁平，但在基片的边缘或周围有一足够高的撑板，防止印刷头直接接触基片。同时，该撑板不很高以能够防止来自毛细管的小液滴与基片表面接触。

本发明的详细说明

在以下的说明中，DNA微阵列用作为本发明的一个实施方案。这里所述的技术也能够用来产生范围广泛的生物和化学探针材料微阵列，其中所述探针材料包括但不限于与基片缔合的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、合成的寡核苷酸、抗体、细胞、组织、蛋白质、肽、外源凝集素、经修饰的多糖、合成复合高分子、功能化毫微结构、合成的多聚体、经修饰的/封端的核苷酸/核苷、经修饰的/封端的氨基酸、荧光团、发色团、配体、螯合物、半抗原、药物复合物及化学复合物，其中基片与探针材料结合、缔合或相互作用。使用这里所公开的技术在微阵列基片上沉积的样品，能够以任何能够通过毛细管传送的物理形式由其携带。这些物理形式包括但不限于水或非水的液体、凝胶、糊剂、小液珠、粉末及悬浮在水或非水液体中的颗粒。

基片可以由任何探针能够在其上沉积的材料形成。基片本身能够固定所使用的特定的探针，或基片能够修改(例如通过涂敷)，使得它能够这样固定。基片可以是多孔的或非多孔的材料。本发明基片的最好的材料包括硅石，玻璃，金属，塑料，及聚合物。

对于固定多核苷酸和缩多氨酸，玻璃是最好的材料，因为多核苷酸和缩多氨酸能够共价地结合到处理过的玻璃表面，且玻璃发出最小的荧光噪声信号。玻璃可以层叠在另一材料之上，或可以是设备的核心或基础材料，或两者都是。基片的另一例子包括塑料或聚合物带作为基片，敷以硅石用于探针的实施。在这一实施例中，可添加又一层金属材料，或者在硅石层带的相反侧，或者夹在硅石层与聚合物或塑料之间。

基于本发明的一种微阵列制造系统简略地示于图1。系统100的核心是包括大量柔性毛细管102的一印刷头101。印刷头中的每一毛细管流体连接到包含特定DNA样品的储存器103。储存器可以取标准的微量滴定板104中流体井的形式。探针通过毛细管传送给印刷头，且在一次印刷操作中整个一组探针能够沉积到基片110上。有一个检查系统120，在线或离线检查制造的微阵列的质量。

在图1所示的所发明的系统中，多个微阵列基片承载在移动平台上，该平台在单轴线以步进方式移动使空基片对准在印刷头之下。移动平台可以是装有基片加载和卸载台的旋转平台或传送器带系统。这样，空基片能够以连续的方式馈送到印刷头之下的印刷位置。只需在一个轴线(z轴的上和下)移动很短的距离(＜1mm)印刷头能够沉积整个一组探针。或如果使用以下将说明的电或磁诱导沉积方法，印刷头可以完全不需要移动。结果是，微阵列制造能够以非常高的产出量连续地进行。

在可以把探针放置在基片上的机器人针沉积方法和其它沉积方法中，印刷头在x和y轴以及z轴运动。针要以米数量级移动很长的距离，因而这种传统的沉积方法需要相当长的时间制造基片上的一个阵列。本发明的印刷系统被这样配置，以至只移动很短的距离并只需要很少的时间印刷一个微阵列。

如图1所示，系统中的探针储存器能够位于印刷头和基片之上。印刷头向下把探针沉积在基片的表面上。这种结构的优点在于，在印刷之后，在毛细管内部流动的流体能够由重力驱动，重力在毛细管之中是非常稳定而均匀的，并能够通调节储存器的高度而精确地控制。一种替代的结构是把储存器放置在印刷头之下。印刷头向上移动以便在基片上沉积探针，基片在平台上被保持在“面朝下”。在这种结构中，毛细管短而且相对直。例如，能够通过对储存器加压使含探针的流体移动到基片。

本发明技术的基本要素包括用于印刷头，流体传送，探针沉积和检查的方法和设备。这些技术要素的细节将在以下诸节中讨论。

1.印刷头

印刷头从它们的各储存器接收探针流体，并在每一印刷操作中，将它们以少量沉积到微阵列基片上。印刷头是一例如热整定聚合物或其它聚合物(例如环氧树脂聚合物)的固化件，环绕毛细管的近端，其小平面或接触基片的面制造为符合微阵列基片的表面轮廓，以便于探针均匀的沉积。

印刷头是固态的或充分柔性的而符合在其上印刷微阵列的基片表面。印刷头200可包含单个的毛细管束，或者如图2所示，包含多个毛细管束201，202，203，204，…，221。在多个束的结构中，每一束的外形最好是矩形或方形，这样毛细管束能够易于被组合以形成矩形印刷头200中结构化的矩阵(虽然其它形状也是可用)。这样，1)印刷头能够被配置为在大部分或所有的标准显微镜载物板的表面区域上印刷；2)系统中每一束的位置和取向是已知的；3)易于识别束中的每一毛细管。另外，每一束的外形可以是圆形的或其它形状。

本系统中使用的毛细管能够由硅石或其它适当的材料诸如玻璃，陶瓷，聚合物或金属制成。毛细管从毛细管的远端向毛细管的近端传送所关心的探针，并这样成束的形成为印刷头的毛细管应由那样的材料制成，该材料不会使大量探针分子从其载体液体移除，并使这些分子附着在壁上或位于毛细管内部的其它材料上。

毛细管束由大量独立的，已经制成的毛细管组成。使用粘合剂或在毛细管的近端把毛细管壁熔化在一起，毛细管被集束在一起，使得在其近端固化为单一的实体或块，并最后组合为印刷头，同时毛细管的远端仍为松散或附着在储存器或浸渍在一组储存器的板上。

使用粘合剂或环氧树脂可以把毛细管的近端固化在一起，形成一刚性块，或者使用某种程度柔性的聚合物将近端固化在一起，使得其表面与基片符合，这样在块的印刷面或小平面不充分平行于待印刷的基片表面情形下，当被压向基片时可提供更好的印刷。印刷面任选地可被抛光以提供非常平坦的表面，例如使得毛细管的近端彼此在100微米内终结。就是说，如果印刷面保持在上面并平行于一平面，且由一标称距离z分开，则在小平面终结的近端与平面最短的距离与在小平面终结的近端与平面最大的距离之间的差不大于大约例如100微米。终结距离的这一差最好不大于大约50微米，更好是不大于20微米，且更好是不大于5微米。修整的块有充分的刚性，以保证印刷期间其小平面保持平行于基片。

在本发明的一个实施例中，实体包含不大于大约10cm长度的毛细管(这样这一实施例中的印刷头不大于大约10cm的厚度)，而毛细管松散或自由端长度为从大约1到3米。因而，松散毛细管的长度与实体的厚度之比最好至少为大约10，或更好至少为30。实体可以为大约2cm厚度或更薄，并在这种情形下，松散毛细管长度与实体厚度的比值最好至少为50，或更好至少为150。实体只要有足够的厚度，印刷头本身或与形成印刷系统一部分的框架组合有足够的刚性，以至实体在印刷状态下不易变形，使得当探针印刷到基片上时形成微阵列。毛细管的松散端足够长，与储存器或与同储存器连接的出口管路流体连通。松散端最好足够长，使得毛细管的松散部分可实现印刷头的任何上下运动，而对毛细管只有很小的应力，从而毛细管在使用中不会破裂或断裂。

在如图18所示本发明的另一实施例中，印刷头1800装有支架或套环1802，防止印刷头的小平面1804接触保持在基片支架1808上的基片1806。小平面，特别是表面上的任何功能性涂层(诸如导电材料涂层)，在反复接触基片之后可能受到损坏。因而，支架有助于延长印刷头的寿命。图18所示的套环1810边与小平面1804之间的垂直距离d是这样选择的，使得印刷头不接触基片但充分靠近含探针流体1814的向基片沉积的小液滴1812。套环不需要如图所示的圆柱形材料的固体件。套环可由附着到印刷头的框架组成，并例如有伸出的脚或杆防止小平面接触基片。

另外，如图19中所示，印刷头1900的小平面1902可以是扁平的且可在基片1906的外部区域放置垫片1904以防止印刷头接触基片，同时仍然能沉积含探针流体的小液滴1908。另外，通过在基片周围放置适当尺寸的套环能够获得同样的效果。套环能够是刚性的，或另外套环可包含例如聚合物或毛毡形成的衬垫部分，当小平面被移向基片时小平面的边缘压到这衬垫上。衬垫部分这样就位，使得虽然衬垫材料被压缩且印刷头在基片上印刷微阵列，但小平面并不与基片接触。衬垫部分提供了小平面着落在其上“较软”的部分，防止了小平面的损坏。

每一毛细管能够流体连接到探针储存器，该储存器可以是标准的微量滴定板中的井。通过把毛细管粘合到微量滴定板的井的底部的孔形成永久的连接。另外，如图3所示，毛细管301能够永久地固定到框架302上，该框架保持毛细管末端303的位置在一格栅中，该格栅与标准的微量滴定板304有相同的空间模式和间距。然后框架能够被锁定到标准的微量滴定板上对每一毛细管建立流体连接。这样在制造后的微量滴定板能够从阵列器取下供长期储存。还能够在特定的微阵列制造后清洗毛细管，然后安装一组新的微滴定板制造不同的微阵列。

以下是用于制造组合的毛细管束的两个不同的方法的说明。这分别是“紧封装”和“导向板”方法。

1.1紧封装方法

在紧封装方法中，大量的细如毛发的柔软的毛细管在毛细管的近端按随机顺序紧封装为一束，其中毛细管的外表面与相邻的毛细管直接接触。在随机毛细管的紧封装中，毛细管彼此相关地取位。局部的空间模式可能是有规律的，例如每三个相邻的点中心可能形成等边三角形，围绕任何一个点的六个点可能形成一个正六边形。然而，如图2和图16中所示，毛细管的随机束中很小的失准会很快积累，其结果使点全局对准变形。随着点数增加，变形被放大。全局的空间模式变为随机的。

然而，虽然这种束可用来以高密度印刷探针微阵列，但该微阵列对印刷来说是无用的，因为束中毛细管小平面和与之连接的流体储存器之间的相关性，即探针的标识被丧失。在束已经制成之后，通过重新建立束的近端和远端之间每一毛细管一对一的相关性，能够使被随机封装形成毛细管束的毛细管适合于微阵列印刷。

有若干方法重新建立紧封装束中毛细管的相关性。这些方法是：

1)使用不仅能够通过毛细管传送流体，而且能够传输光的毛细管类型，诸如光纤。这时使用图4所示的成象装置，通过从储存器端向每一毛细管发射光，并观察在束的端部离开的光的位置，能够重新建立毛细管-储存器的相关性。这一成象装置可以或者是基于CCD的数字显微镜或者扫描显微镜。通过在毛细管内生成一内部区域，其中光的折射率高于其周围外部区域的折射率，能够生产光导毛细管。这种区域将能够俘获光于其内部并全程引导光通过毛细管。

毛细管内部的这种光俘获区域能够以许多不同的方式生成。第一个方法是以低折射率的聚合物涂敷硅石毛细管的外表面。第二个方法是使用高于毛细管折射率的透明流体填充硅石毛细管，生成能够通过毛细管传输光的临时流体核。第三个方法，也是最好的方法，是从一种预制品拉伸出毛细管。这种预制品能够通过以下修改化学汽相淀积(MCVD)过程制成，该方法在光纤工业中广泛用于进行光纤制造，然后拉制预制品，在最后步骤不使中心空腔破坏。另外，这种预制品还能够通过对多模光纤预制品的轴钻适当尺寸的孔，或者在适当的纯硅石管的外侧沉积一层掺杂氟化物的硅石制成。由于氟化物掺杂降低了纯硅石的折射率，这形成了一种包层，帮助把光俘获在围绕中心腔体的纯硅石区域内。

2)逐一从远端向毛细管送空气，并在束的近端使用微流检测装置查找空气流的出口。在束中其它毛细管之中记录毛细管的小平面的位置坐标。微尺寸的热导线或温度探针能够用作为流检测，因为空气离开毛细管引起的空气流改变了探针的热平衡。

3)以墨液从远端填充毛细管，并使用成象显微镜观察墨液在哪里离开束的小平面近端，记录其位置。每次能够填充一个毛细管，或使用不同颜色的墨液每次能够填充几个毛细管。

4)使用通过电介质诸如硅石涂层彼此绝缘的金属毛细管，或者以金属层和在金属层上的电介质涂层形成介电毛细管。通过在毛细管的远端或近端设置电压并分别检测毛细管近端或远端的电压，并分别确定毛细管相对于其它毛细管的位置，能够建立毛细管-储存器相关性。

本发明还提供了自动记录使用上述四种方法任何之一形成的束中特定毛细管标识的两种方法。可以通过绝对坐标系的方式记录毛细管的位置，或可以对照小平面表面的图象记录毛细管的位置。

1) 绝对坐标 参见图5，例如参照束的边缘能够建立XY坐标系501，并且每一毛细管502a，502b等的标识能够通过其在该坐标系中唯一的坐标而被记录。在这一例子中，坐标表示能够从坐标系原点向毛细管画出的数学向量。坐标能够记录到数据库中或否则以数字或模拟形式保存，且坐标能够与对应的储存器或远端的位置信息相关联，以使每一毛细管的近端与其相关的储存器或远端相关联或记录之。如果束的外形是方形或矩形且毛细管是紧封装的，这一方法相对容易实现，于是如图5中所示，毛细管形成蜂巢模式或其它规则模式。这一方法还容许束中至少相当程度的位置随机性。

2) 图象匹配 当毛细管完全随机的且束中没有明显的空间模式时，能够采用图象匹配方法记录毛细管标识。在该方法中，如图4所示，计算机把表示束小平面的图象401的数据记录到一文件中。例如使用以上方法之一使图象中的每一毛细管(例如402a，402b，…)与其探针储存器相关联，从而建立一数据库或形成其它的数据，使储存器与它们对应的毛细管相关联。印刷的微阵列的点模式将是束中毛细管小平面精确的硬拷贝。因而，放置在储存器中的DNA被印刷在已知的位置，且这一信息能够与小平面的图象相关联以确定探针在微阵列中何处。在杂交之后，通过微阵列扫描器扫描微阵列，如在美国专利No.5,800,992中所述，这产生一对不同荧光波长的数字图象，该文献在此整体结合以作为参考。然后被扫描的图象与存储在计算机中的小平面图象比较，以建立微阵列中每一点的DNA标识。为了容易比较图象，能够以特别的颜料或墨液或以独特的染料标记的流体填充在板中选择的少量的井。然后在探针微阵列的扫描图象上的这些独特的点403a，403b能够用作为基准点，使用预先存储在计算机中的毛细管束的ID标记图象文件，匹配扫描图象405上的点404a，404b。

以这种方法能够制造由100,000或更多毛细管组成的单个束并标记ID。然而，限制随机束中的毛细管数为较小的数目例如1536，可能更好。然后，多个这种随机束能够组合为图2所示有序的束矩阵以形成印刷头。这允许采用广泛使用的带有1536或更少井的标准微量滴定板。其次，这种结构提供了更大的印刷灵活性。多个探针能够被组织成不同的组，每组一个束，然后对不同的用途混合并匹配而产生不同的微阵列。最后，这种结构使用户可以选择和只扫描微阵列上一个探针组的灵活性，这必定可节省时间。

考虑以上描述的结构的一个特定实施例：

假设使用外径为100μm的毛细管，且每一束连接到一个1536-井的或四个384-井的微量滴定板，毛细管束将有4mm×4mm的截面。75个这种束能够易于组合为5×15的有序束矩阵，这能够产生在一个压印中包括115，200个探针的微阵列，并覆盖显微镜载物片上2cm×6cm的面积。

“紧封装”方法的一个修改形式还可用于形成组合的毛细管束。替代紧封装毛细管，毛细管可被更为松散地封装。毛细管局部的顺序以及长范围的顺序成为随机的，由此当被印刷时产生微阵列中探针的一个随机阵列。

1.2导向板方法

用于毛细管束制造的导向板方法示于图6。从图6a上面所见的导向板601有一个通过精密钻孔制造的具有小孔602a，602b，…等的有序的矩阵。另外，导向板能够由玻璃制成，并通过对从较大的玻璃预制品中管拉伸的熔化的毛细管阵列分割而产生，如美国专利No.4,010,019及5,276,327中所述。这种板能够由任何适当的材料诸如金属，玻璃或塑料制成，并还可以是相对薄的和/或可变形的和/或易碎的。孔的直径应稍大于所使用的毛细管的外径。毛细管603a，603b，…被小心地插入到孔中以形成松散的束604，如图6B所示。使用环氧树脂605、粘合剂或其它适当的固化技术，束604被固化在如图6c所示的导向板附近的部分。最后，固化的部分在非常靠近导向板的位置被切割，以去除导向板，如图6d所示。

因为孔位于导向板有序的矩阵中，且束在非常靠近导向板之处被切割，在制造的束中每一毛细管的空间位置将处于与导向板中的孔同样的有序的矩阵中。而且，因为束在一个固体件中，故能够被抛光而达到高度的平整，并同时用于印刷机械上是很牢固的。此外，由于毛细管处于有序的矩阵中，毛细管在矩阵中的位置是已知的，因而毛细管的位置确立了印刷在基片上的微阵列中探针的位置。不需要ID标记过程。

导向板可以被配置为任何所需的形状。例如它可以是一个块，球形，板，或任何其它形状，只要形状有毛细管可被插入的孔或细孔即可。

替代使用板，可以形成金属线或弦或绳的格栅(最好是交织的)，且独立的毛细管可被以插入到松散的格栅中的空间中以形成毛细管束。格栅可被收紧以推动毛细管彼此靠紧，并例如使用粘合剂能够把近端，远端，和/或中间部分粘合在一起形成一实体。任何形成实体部分的格栅的绳可被修整得与实体平齐，且其它自由的绳可被去除以提供纤维束。

2.流体的输送

阵列器中流体输送子系统的功能是：

●从储存器向印刷头通过其各自的毛细管传送探针流体；

●保证每一毛细管中的流速率为恒定并横跨印刷头是均匀的。

2.1流体的传送

本发明提供了几种方法驱动探针流体从其储存器进入毛细管并流向印刷头。在流体输送子系统中它们可以单独地或任何2个或多个组合使用。这些方法包括：

● 空气压力 在毛细管束的近端和远端之间能够建立并维持不同的空气(或其它气体诸如氮气)压力，这种压力将转换为液压驱动探针流体。

● 重力 一旦毛细管充以探针流体，即可通过调节流体储存器例如微量滴定板相对于印刷头的位置的垂直位置，维持并控制一恒定的流动。

● 电场 因为DNA流体是带负电荷的，在储存器与印刷头之间施加的电压通过静电和电渗力(EOF)[1]能够用来控制流体的流动。

● 真空 毛细管的近端可以放置在相对真空之下。印刷头和基片支持器可以放置在真空腔中，且毛细管可以延伸穿过真空腔体的壁并到达储存器。这一例子中的印刷头最好延伸到腔体的壁，使得如果没有液体流过它们时，细的毛细管不直接暴露在真空中。

2.2流速率的控制

为了保证基片上点的尺寸从微阵列到微阵列为恒定并在每一微阵列为均匀，必须控制每一毛细管中的流速率为恒定并且在印刷头为均匀。

使用常规的技术保持单个毛细管中流体流动速率为恒定。在节2.2.1中所述的所有流体驱动方法能够用来控制流速率。空气压力和重力对于流速率的控制是相对粗糙的机制。当空气压力或高差消失时，由于在毛细管中建立的返压，流并不立即停止。比较来说，电场在控制流速率中是更为精确的。

因为除了驱动力之外，毛细管中的流速率与许多因素有关，这包括毛细管的腔体尺寸和表面特性以及流体粘滞性，因而采取了更多的措施保证印刷头每一毛细管中流速率的均匀性。而且，毛细管中的阻碍和气泡的诱陷将阻碍探针流，并引起制造微阵列上不希望有的空隙。

本发明提供了以下措施保证流速率的均匀：

● 使用基于硅石的毛细管 硅石毛细管以精确的尺度而著称。毛细管的内径和外径两者在相同的拉制中的变化能够被控制在小于2％，并在不同的拉制之间小于5％(“拉制”是对较大的更易于制造的预制品在足够高的温度下的拉伸和伸展，使管状预制品变细形成毛细管。该项技术在光纤制造中是常见的)。来自相同拉制的毛细管能够用来提高毛细管中通道直径的均匀性。因为毛细管的拉制是在硅石的熔点进行的，表面非常平滑。此外，毛细管中硅石表面自然带负电荷，这使得它“疏”于DNA样品，其结果是DNA探针与毛细管之间有最小的摩擦，保证了样品流体向印刷头的平滑传送。以其它疏水性膜涂敷空腔体壁，诸如碳氟聚合物，诸如聚四氟乙烯，以进一步提高毛细管的耐久性和均匀性。

● 缓冲探针流体 不同的探针可能有不同的粘滞性。通过添加适量的惰性缓冲材料，例如糖类，以增加低粘滞性探针流体的粘滞性，能够使不同探针流体的粘滞性更为均匀。

● 阻塞和气泡的防止 所有的探针流体能够在清洁的室内环境中净化并处理，以防止毛细管阻塞。流体还能够以超声波和真空抽吸预处理，以消除内部气泡。

● 使用独立的电场控制每一毛细管中流速率 在诸如空气压力或重力均匀的驱动力下，横跨印刷头流速率的变化能够保持在小范围内(例如20％)。这对于制造大多数微阵列是足够的。对于需要更精确的流速率控制的应用，可以使用电场方法独立地控制每一毛细管中的流速率。在如图7所示的流控制子系统的一个特定实施例中，重力和/或加压空气701用作为主要流体驱动力，而原毛细管的电场用作为附加的细致的调节机制。在毛细管704a，704b，…的近端印刷头703的端部小平面702，及毛细管远端的每一毛细管末端705a，705b，…涂以金属。在印刷头处所有的毛细管保持公共接地，向远端不同的毛细管末端施加不同的电压Vi，Vj。这产生了适当的电场以细调毛细管中的流速率。因为电场只是细调的装置，故相对小的电压即足够。如以下所述，能够基于来自检查装置的反馈，或通过例如使用光学或扫描显微镜监视沉积的小液滴的尺寸，来调节电压。

3.探针的沉积

在阵列器中探针沉积子系统保证了探针流体以恒定和均匀的容量沉积到基片上，并在微阵列上有最少的或没有遗漏或重叠的点。

3.1机械轻叩

如图8所示，通过在基片上机械轻叩印刷头805，探针能够沉积到微阵列基片上。如图8a所示，毛细管通道802中探针溶液801恒定地流动在每一毛细管小平面804处产生流体的微型球803。当印刷头805在基片806上被轻叩时，如图8b所示由于表面张力小液滴粘到基片上。这一表面张力克服了流体中的粘合力。这样，如图8c所示当印刷头缩回时，小液滴在流柱最薄弱点即毛细管腔体的出口点脱离。探针点807沉积到基片上。

与使用这类印刷方法产生的微阵列相关的两个潜在问题是在微阵列中遗漏和重叠探针。本发明提供了能够单独或组合使用的以下措施，以防止在制造的微阵列上遗漏点：

1)在印刷期间印刷头的小平面与基片之间的距离，选择为不大于在毛细管末端形成的含探针小液滴的最小直径。因为小液滴的半径一般在10～30微米的数量级，故印刷头的小平面与基片之间的距离一般在5到20微米的数量级。例如当显微镜载物片或其他平的基片用作为微阵列基片时，印刷头的小平面的表面被抛光为高度平整。

2)接触部分之一，即印刷头或基片，是被刚性支撑的，同时另一个是固定在柔软或弹簧承载的平台上，如图9所示。如果这两个表面稍微不平行，在柔软支撑上的一个将服从在刚性安装上的那个以保证良好的接触(图9)。例如，平台可以是弹簧承载的，安装在关节或万向节上，或可以是其上放置基片的聚合体或海绵状块。

当过量的探针流体沉积在基片上时，并缺乏将沉积的流体限制在基片上一定的范围内的手段时，就会出现探针串扰。在2.2节所述的流速率控制有助于防止流体溢流。此外，当使印刷头很接近基片且在两个表面之间建立了流体连接时，在印刷头小平面与基片之间可能生成毛细管力。这种毛细管力的作用可能从腔体拉出额外的流体。本发明还提供了可单独或组合使用的以下措施，以防止制造的微阵列上的重叠点。

1)使印刷头与基片两者表面疏水。

2)可在每一毛细管的末端制造一微井808(如图8所示)，微井能够调节放置在基片上液滴的流体量。使用钻石尖端精密钻或者并行地使用光刻方法能够逐一产生微井。当毛细管有以锗掺杂的中心区域(如节2.1.1所述原来为光传输而设计的)时，通过向蚀刻流体，诸如氟酸溶液(例如HF)，浸渍印刷头，能够平行地制成这些微井。非常小量的Ge浸渍能够明显地加速在Ge邻域中硅石的蚀刻速率。

3)如图18所示，能够在印刷头小平面与基片的表面之间安装一衬垫。在轻叩期间，衬垫面接触基片，同时印刷头小平面被很近地悬空在基片表面以上，允许流体球接触基片，在基片上沉积含探针的流体的小液滴。

4)通过增加其溶液中样品的浓度，或添加足够量的惰性缓冲材料，而增加被印刷的探针材料的粘滞性。以液珠、凝胶、和糊的形式印刷探针能够消除重叠的问题。

5)减少印刷头与基片处于流体接触的时间。

6)使用内径较小的毛细管，这将减少在接触印刷期间印刷头与基片之间的流体层中产生毛细管拉力的效应。

7)在干燥的环境中在热基片上沉积探针，这将加速探针中流体的蒸发并减少溢流。

8)在表面温度低于探针流体冰点之下的基片上沉积探针。

3.2静电印刷

如图10所示，诸如金属等导电层1001能够涂敷在印刷头1003的小平面1002上，且微阵列基片放置在导体1004或涂敷导体的支撑物1005上。另外也可以使用有导电层的特别微阵列基片。当电压V施加在压印头和基片或其支撑物之间在基片端为其正电极时，在毛细管内的DNA样品，因为它们带负电荷，将被吸引向基片。如果当压印头小平面靠近基片时施加电压足够高的短脉冲，则各种探针流体点1006a，1006b，…被从毛细管流体柱拉下来，并被推进到基片。这种方法的一个优点在于，压印头不必接触基片表面，这样就消除了与在制造的微阵列上遗漏或重叠点相关的许多潜在的问题。此外，压印头不必移动，在毛细管端头不需要微井。

3.3印刷小液珠

探针还可以固定在小液珠上和形成的胶状悬浮液上，且悬浮液能够通过毛细管沉积到基片以便将小液珠沉积到基片上。这种情形下，小液珠可以被如下所述功能化，使得小液珠结合到基片的表面。小液珠直径一般为小于20微米，最好在大约0.1和20微米之间，并最好小于100nm。

小液珠可以是透明的，这样用来激发荧光部分的光折射和反射数次，从而向被照射的小液珠上的探针提供了更多的光以激发荧光。这导致了更强的荧光信号。小液珠在其表面还能够比基片的表面携带更多的探针分子。于是，因为有大量的靶分子与小液珠表面上的探针分子相关或杂交，这也就增加了信号强度。

小液珠可选地可以是磁性或顺磁性的。磁性的小液珠当前有市售。这样，能够建立磁场以帮助从印刷头1706向小液珠要沉积的基片的表面驱动磁性小液珠。例如，如图17所示，通过在微阵列基片1704之下安装高带宽的电磁线圈1702，可以在储存器或毛细管与基片之间建立适当的磁场。

3.4电磁印刷

探针分子可被附加到铁磁流体(磁性液体)以形成铁磁流体颗粒并沉积到基片上。铁磁流体是胶状磁性颗粒，尺寸大约为3到50nm(几乎是抗体的尺寸)，并由涂敷表面活性剂的溶解在水或煤油或其它相容的溶剂中单晶体或多晶体，例如磁铁矿(Fe3O4)组成。另外，探针分子溶解或悬浮在铁磁流体中，而不附着在磁性或顺磁性颗粒中。

铁磁流体颗粒一般的尺寸范围为3到100nm，并能够由多种方法合成，其结果是形成了由聚合物(一般为右旋糖酐或蛋白质)和磁铁矿和/或其它氧化铁晶体组成的“絮凝物”。配体诸如生物素、抗生物素蛋白、链亲和素，或其它用于把铁磁流体附着到基片的配体也可偶联至铁磁流体颗粒。

用于将抗体和其它相关分子诸如寡核苷酸结合至铁磁流体以形成铁磁流体颗粒的偶联化学是公知的，且偶联铁磁流体的分子从ImmuniconCorp.，Huntingdon Valley，PA.可得。

铁磁流体的磁性质来源于磁铁矿的磁性质和材料的胶体性质。磁铁矿晶体一般尺寸为3-10nm，且从而表现出超顺磁性(即它们只在磁场中表现出磁性；当磁场降低或消除时，它们的磁性消失)。

通过施加磁场，易于将铁磁流体颗粒传送到基片表面。颗粒可以通过布朗运动在溶液中扩散，并快速沉积到基片表面。去除磁场基本上就停止了铁磁流体颗粒向基片的沉积。

3.5真空印刷

毛细管的近端可以放置在相对真空下以便通过毛细管抽取含探针的流体。印刷头和基片支架可以放置在真空腔体内，且毛细管可以通过真空腔体壁延伸到处于大气压的储存器。这时印刷头最好延伸到腔体壁，使得细的毛细管不直接暴露在真空中，如果没有液体流过它们。真空腔体中的压力可以降低到大气压以下，以便从储存器抽取流体并印刷在基片上，且真空腔体中的压力可以增加到大气压附近或略高，以便当印刷头被抬离基片时，阻止流体进一步沉积到基片上。

3.6探针

探针可以是如上所述的DNA、RNA、蛋白质、细胞或其它成分。探针可以共价结合到基片上或到小液珠上。这样，可以使用各种方法使寡核苷酸结合到固态的基片上。当使用化学反应固态基片时，可以提供欲呈现在核酸上的化学反应基，该化学反应基与化学活性的固态基片表面反应。可以形成硅酯用于共价结合核酸到表面。可以使用有机加成聚合物，例如苯乙烯、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、乙烯醚和酯等等来替代硅的官能度，其中存在能够与呈现在核酸上的官能度反应的官能度。也可以传统的方式提供氨基、活化的卤化物、羧基、硫醇基、环氧化物等等。这些键可以是酰胺、脒、胺、酯、醚、硫醚、二硫醚等等。形成这些共价键的方法可在U.S.专利号5,565,324及其中引述的参考文献中找到。

另外，探针可以非共价结合在基片或小液珠上，例如通过使基片表面与探针官能化以提供每一个上的结合部分而进行。一般来说，这是通过对探针和载体中的每一个提供一对相应的亲和结合对中之一种，使得探针和载体可以有选择地并如果需要的话可逆地结合在一起而实施的。典型的非共价偶联剂包括生物素/链亲和素、金黄色葡萄球菌蛋白A/IgG抗体Fc片段以及链亲和素/蛋白A嵌合体。参见例如，T.Sano和C.R.Cantor，生物/技术(Bio/Technology)9：1378-81，1991。最普通地，亲和性结合对包含生物素和亲和素或链亲和素，其中生物素结合在探针上，而亲和素或链亲和素结合在载体上。在此类实施方案中，通过本领域熟知的方法将基片的表面用亲和素或链亲和素官能化，且将探针分子用生物素官能化。例如参见，U.S.专利号5,948,624及“亲和素-生物素技术的应用：文献述评”(“Applications of Avidin-Biotin Technology：Literature Survey，”)Wicheck，M.和Bayer，E.A.，酶学方法(Method in Enzymology)，184卷，14-45页，529-537页，588-600页(1990)，该文献在此全部并入作为参考。生物素-标记的寡核苷酸探针和链亲和素包被的颗粒都有市售(Dynal AS)。另外，探针和载体可以非选择地并可逆地结合在一起。将DNA固定到显微镜玻璃载物片上最常用的技术之一是如Schena M，Shalon D，Davis RW，Brown PO在以下文献中所述用聚赖氨酸包被载物片，用互补DNA微阵列定量监测基因表达模式(Quantitative monitoring of gene expressionpatterns with a complementary DNA microarray)，科学(Science)270(5235)：467-70(1995年10月20日)。大多数市售载物片具有带正电荷的氨基-硅烷表面化学。这些载物片的制备是通过将活化的玻璃载物片与不同的硅烷反应，导致游离的带正电荷伯胺基团共价加成，后者可吸引cDNA的带负电荷糖类磷酸盐主链。新近研发的固定方法包括终点法，如在以下文献中所述将胺-或硫醇-修饰的寡核苷酸和PCR产物共价结合至玻璃表面的胺-或硫醇-反应性基团，Beier M，Hoheisel JD，DNA-微芯片中用于共价结合的固相载体介质的通用衍生作用(Versatile derivatisation of solidsupport meldia for covalent bonding on DNA-microchips)，核酸研究(Nucleic acids Res.)27(9)：1970-7(1999年5月1日)以及Rogers YH，Jiang-Baucom P，Huang ZJ，Bogdanov V，Anderson S，Boyce-Jacino MT，通过二硫键使寡核苷酸固定至玻璃载体上：一种用于制备DNA微阵列的方法(Immobilization of oligonucleotides onto a glass support via disulfidebonds：A method for preparation of DNA microarray)，生物化学年鉴纪事(Annual Biochem.)266(1)：23-30(1999年1月1日)。此外，如以下文献中所述的含DNA的硝酸纤维素溶液已经用来形成DNA微阵列，Pinkel D，Segraves R，Sudar D，Clark S，Poole I，Kowbel D，Collins C，Kuo WL，Chen C，Zhai Y，Dairkee SH，Ljung BM，Gray JW，Albertson DG，基因组杂交与微阵列比较而高分辨分析DNA拷贝数的变化(High resolutionanalysis of DNA copy number variation using comparative genomichybridization to microarray)，自然遗传学(Nat Genet.)20(2)：207-11(1998年10月)。所有以上的方法能够用来在当前的结构中连接DNA到玻璃表面。

如上所述小液珠也可以共价或非共价地结合在基片表面。小液珠还可以通过将探针的分子末端官能化而结合到表面，这样某些探针把小液珠结合到基片表面。

利用任何可获得的方式将本发明的寡核苷酸探针添加、固定、提供和/或施加到固相支持体的表面上，从而将寡核苷酸固定、定位、提供和/或施加到固相支持体上的某一部位。利用喷墨印刷法(US 4,877,745)、照相平版印刷术(参见US专利号5,919,523、5,837,832、5,831,070、5,770,722和5,593,839)、丝印法、胶版印刷法、击打法、利用x-y单元和光栅技术使用微量移液管的机械施加法、或者在放置结合成分时可提供所需的准确度和空间分离程度的任何其它方法，将不同样本放置到特定的位点上。

正如在Southern等人的(US专利号5,770,367、5,700,637和5,436,327)、Pirrung等人的(US专利号5，143,854)、Fodor等人的(US专利号5,744,305和5,800,992)以及Winkler等人的(US专利号5,384,261)中所描述的，组合阵列法业已成功地用于需要短序列聚合物的情形中。在这些“基因芯片”中，寡核苷酸探针(20-25个核苷酸)或者肽核酸(PNAs)的制备既可在微阵列制造过程中原位产生，也可利用传统方法脱机并点到微阵列上。Fodor等人的US专利号5,445,934和5,744,305描述了含有多个序列的基片(密度为每平方厘米含有400个或更多的不同探针)的制造过程。利用固相化学和照相平版印刷术来合成这些芯片。这些组合方法产生了明显的生物和化学多样性，但是却不能构建大的高分子的微阵列并且实施起来也比较昂贵和困难。

利用喷墨分配器设备将小滴液体沉积在固相基片上。以下文献中已经记载利用这样的技术制造生物和化学阵列：Brennan(US专利号5,474,796)、Tisone(US专利号5,741,554)和Hayes等人(US专利号5,658,802)。这些非接触技术不能轻而易举地排列大量样品，也不能控制最终获得的微阵列的质量。

正如在Augenlicht(US专利号4,981,783)、Drmanac等人的(US专利号5,525,464)、Roach等人的(US专利号5,770,151)、Brown等人的(US专利号5,807,522)和Shalon等人的(US专利号6,110,426)中所描述的，第三类列阵设备利用直接表面接触印刷术来工作。在这种形式中，探针是长的互补DNAs(cDNAs)(500-5000碱基长)，其是在固定之前利用传统方法合成的。这些技术作为基于套管轴的点样器所存在的缺陷是，不能精确地摄取和分配样品并且缺乏耐用性。Martinsky等人(US专利号6,101,946)描述了一种电子放电机(EDM)的应用，该机器可固定到用于精确和自动进行三维运动的运动控制系统上。如Brown和Shalon的US专利号5,807,522(1998)所述，寡核苷酸引物也可以施加到固相支持体上。另外，利用机器人系统(诸如由GeneticMicroSystems(Woburn，MA)、GeneMachines(San Carlos，CA)或CartesianTechnologies(Irvine，CA)制造的机器人系统)可以将引物施加到固相支持体上。

4.阵列检查

阵列检查子系统监视制造的微阵列的质量。这种检查能够离线进行或在线且实时进行。有遗漏和重叠点的阵列被自动检测、记录并最后作为有缺陷产品被废弃。该装置还可以用来实时监视点的尺寸，并把信息反馈给流体传送子系统，以控制毛细管通道中的流率。如果印刷头上的点尺寸一致地太大或太小，则系统有选择地相应调节印刷速率，例如通过调节施加到各毛细管的电压以补偿点尺寸的变化。

本发明对于检查子系统提供了两种不同的光学设计。

图11中所示的第一种设计，基于检测由微阵列上的点散射的光。对制造的微阵列1101以大角度α投射的光照射。数字照相机1103从上面观察基片表面。由于它们的小流体量，沉积在基片1006上的探针1104a，b，…将几乎瞬间干燥，并在探针流体溶液中的高盐含量沉积。有足够量的盐来散射照射在它上面的光。在基片上没有点的区域，就没有散射光的盐，因而光以同样的大角度被反射到侧面。照相机记录在这些区域中黑暗的背景。在有点沉积的区域，盐向照相机散射光，且照相机记录下探针沉积的地方明亮的点。

图12所示的第二设计基于全内反射的原理，并适于检查点中没有可散射足够的光的成分以对其进行记录的点。校准光束1201投射到其上沉积了探针阵列的载物片1203的底面1202。到底面1202的入射角稍大于基片到空气界面的全内部反射的临界角。数字成象照相机1204用来观察基片表面上被照明的区域。在没有探针的表面的区域1205中，出现全内部反射，且瞄准这一位置的照相机象素能检测到的光很少。然而探针1206的存在打破了基片-空气界面全内部反射的状态。部分光束将折射到基片表面之上的空间中，并由成象器俘获。这一方法能够显著增加大部分透明物体的对比度。

5.微阵列基片上的点的空间模式

图13a中所示的“棋盘”空间模式是市场上最普通的微阵列格式。这一模式的出现是因为制成这些微阵列的流行的制造方法。照相平版印刷术是用来在基片上原位建立寡聚体序列，且制造设备的x-y定位平台被配置为提供棋盘模式中的有序矩阵。预期喷墨印刷系统也可生产点的棋盘模式。

因为本发明的探针微阵列是在印刷过程中生产的，基片上探针的空间模式与印刷头中毛细管小平面的模式相同。如上所述，印刷头能够通过两种不同的方法制造，即导向板和随机紧束。这两种方法在微阵列探针模式中提供了很大的灵活性。

当使用导向板方法制造印刷头时，毛细管的空间模式由导向板中的孔的模式决定。在图13(a)所示的棋盘模式中或在图13(b)和15所示的蜂巢模式中，毛细管并因而探针模式能够是高度有组织的矩阵。在蜂巢矩阵中，每三个相邻点的中心形成一等边三角形1501，而围绕任一点的六个点形成一六边形1502。此外，如线1503和1504所示，点在跨越整个微阵列整体地按直线对齐。因而，探针的微阵列由探针点的排形成，其中每隔一行(例如，行n，n+2，n+4，等，其中n＝1或n＝2)的探针也按列对齐，但是相邻的行被平移，以至一行的探针在下一行的两个探针之间(即行n的大部分探针中心在行n+1的两个探针之间)。

当使用随机紧束方法制造印刷头时，点模式在局部呈现良好的有组织状态，即如图16所示，三个相邻点的中心形成一等边三角形1601，而围绕任一点的六个点形成一六边形1602，这仍然是对的。然而整体而言，空间模式成为随机的。整体微阵列的点不再形成真正的阵列，如图16中线1603和1604所示，相对于其他点有所移动。这是因为在紧封装中，毛细管是彼此参照取位的。这保持了局部的空间模式。然而毛细管之中很小的失准会很快积累起来而破坏了点整体的对准。随着点数目的增加，这种变形变得越来越甚。最后就不存在整体阵列的点的对准，或有局部化的有序区域，而有序区域之间是非连续的区域。整体的空间模式变得与有序微阵列相比更具有随机性。

当毛细管没有被紧封装时，甚至图16中所示的局部空间模式也不能保持。整个微阵列探针位置可能是完全随机的。

最不可能的是，通过紧封装毛细管或松散封装毛细管制成的第一种随机毛细管束，将会与由相同的毛细管形成的毛细管的第二随机束相同。其结果有两方面。首先，第一随机束的印刷面与第二随机束的印刷面不同。因而，由使用第一随机束印刷的探针形成的微阵列模式将不同于由使用第二随机束印刷的探针形成的微阵列模式。

第二，第一微阵列中的一特定探针的位置似乎明显不同于第二微阵列中该探针的位置。由数以千计的毛细管组成的第一随机束中的单个毛细管的远端和近端的位置都不可能与由相同的毛细管形成的第二束中的相同。其结果是，包含相同的但是使用第一印刷头印刷的探针的微阵列，可能有探针处于与使用第二印刷头印刷的微阵列完全不同的探针排列。如前所述，例如通过向储存器发射光使毛细管的近端与远端相关联所进行的探针到储存器的对准，来确定探针在微阵列中的位置。

如上所述，使用随机束印刷的微阵列可以具有与其相关的软件，提供使靶或探针分子的标识与在基片上或微阵列内特定位置相关联的数据。该软件可作为提供这种相关性的数据库提供，并可以在便携式介质上诸如CDROM，或者可以通过电话线，电缆调制解调器，卫星链路或其它数据通信形式下载到用户设备上。该软件加载到与扫描仪相关的计算机或专用设备，使得通过扫描仪读取的杂交模式能够转换为关于已经在基片上杂交的(或相关的)靶分子或探针分子的信息。

6.导光毛细管的其它潜在的好处

导光毛细管在微阵列制造中有其它重要的用途。例如，微阵列基片可以涂敷一层光敏材料，该材料在黑暗中是疏水的而在曝充后变为亲水的。这种材料的例子包括O-羧甲基化萼间苯二酚(resorcinaren)，或其它包含光致变色的偶氮苯化合物。在印刷头向基片沉积探针微阵列的瞬间，光脉冲可以沿毛细管发送。这将使得正在每一毛细管末端的微流体井之下的区域变为亲水的，同时基片表面的其余部分仍处于疏水状态。这样，不仅将探针限制在正确限定的区域中，在杂交阶段靶样品流体也将集中在探针区域，这有助于改进杂交效果并降低所需的靶流体量。还可以选择适当的基片涂敷材料和光波长，使得在探针被放入流相时，能够立即出现基片探针交叉连接。一方面，基片包括玻璃载体、载体表面上的多聚离子聚合物的涂层(诸如聚赖氨酸或聚精氨酸)以及非共价静电约束到所述涂层的不同多核苷酸的微阵列，其中每一不同的生物聚合物分布于多核苷酸的表面微阵列中的分开的、限定的位置。

由于光纤毛细管能够传输近紫外光，光固定也可用于将生物聚合物(诸如DNA、蛋白质或其它物质)共价连接到基片支撑物，诸如玻璃表面。使用已建立的如由Ayadim M和Soumillion JP在以下文献中公开的方法也可把发光团诸如二苯甲酮衍生物固定在硅石表面：Photosensitizers covalentlyanchored to the silica surface：modulation of the excited state efficiencythrough electron transfer from the linking arm or from the surface，Tetrahedron Letters，1995，36卷，4615-4618页。当可溶性DNA或蛋白质印刷到玻璃载物片时，可通过光纤毛细管发出近紫外光照射，以便启动DNA或蛋白质共价结合至玻璃表面。另外，发光团可先与DNA或蛋白质相连，然后在光照射时被光固定到玻璃表面，例如以下文献所讨论的：Dorman G和Prestwich GD，Using photolabile ligands in drug discoveryand development，生物技术趋势(Trends Biotechnol.)8(2)：64-77(2000年2月)。

导光毛细管能够用来将光子可裂解的衔接物掺入探针样品并改变某些探针的分子结构，或用来防止当它们沉淀时碎片缠结。例如激光可裂解抗生蛋白链菌素-或抗生物素蛋白-与生物素间的相互作用。如果希望，对光不稳的交联剂诸如3-氨基-(2-硝基苯基)丙酸(Brown等人，MolecularDriversity 4-12(1995)以及Rothschild等人，Nucleic Acids Res.24：351-66(1996))，能够用来提供劈裂从固体支持物裂解核酸的工具。其它交联剂的实例参见例如S.S.Wong，“Chemistry of Protein Conjugation andCross-Linking，”CRC Press(1991)，以及G.T.hermanson，“BioconjugateTechniques，”Academic Press(1995)以及U.S.专利号5,900,481。

导光毛细管还能够用来通过在一定条件下光照探针微阵列以活化探针内的化学反应。适用于本发明的G蛋白偶联受体(GPCRs)为这样的G蛋白偶联受体，其中激动剂的结合诱导G蛋白偶联受体激酶(GRK)磷酸化，并接下来将视紫红质抑制蛋白从细胞的细胞溶质转运至细胞膜，如光活化的GPSRs，诸如视紫红质。

此外，在当前的发明中，导光毛细管能够用来传导空间可设定地址的寡核苷酸或肽库的组合合成。这种并行合成技术的一个特征是对光不稳定的保护基和照相平版印刷术的组合。它允许在每一周期中的模式指向的光解分裂，其后是与新的氨基酸或新的核苷酸的偶联反应，再次用光不稳基保护。通过每一周期不同的模式产生序列的多样性。在传统的光刻法中，这种模式是通过使用光掩膜产生的。在本发明之下，通过从选择的各毛细管远端照射光，可在所需的点处诱导光解分裂。这种方法避免了使用照相平版印刷术的传统方法中最昂贵并费时的制作光掩膜的步骤。

此外，本发明的导光毛细管和/或微阵列能够用作为药物发现的高通量筛选装置。该装置能够用来传导化学化合物的大量并行的固相组合合成。此类化学化合物文库能够用来对药物导程进行筛选或用于导程优化。另外，能够使用毛细管、束、印刷系统及本发明的方法对大量预合成的化学化合物进行排列和筛选。例如，能够排列并光固定化学化合物文库。可对化合物就它们与靶结合或调整靶活性的能力进行筛选。靶可以是蛋白质或DNA或任何疾病过程所涉及的已知的物质。

在本发明之下，能够确定化合物库的靶。可将光标记基团共价结合至化合物库，并通过进行光亲和性标记以识别相互作用的靶。相互作用的靶可以是蛋白质或DNA或其它物质。

7.所公开的本发明的其它应用

微滴板是最广泛使用于化学或生物样品的储存、运输和处理，或用作为反应器皿并行进行多种化学或生物反应的装置。除了上述微阵列制造的应用之外，本发明的毛细管束能够适用于在实验室试验系统从一个或多个微滴定板向其它位置输送生物和化学样品。特别地，它理想地适于在标准的微量滴定板向其它多井或多通道装置之间，或在有相同或不同格式的标准微量滴定板之间转移样品(例如从96-井板向364-井板及反过来)。这一应用中，如图14所示，多个柔性毛细管1401a、1401b…分别固定到两个框架1403和1404，每端一个。一端的框架保持毛细管处于与作为样品源的微量滴定板中的井相同的空间模式及间距，同时在另一端的框架保持毛细管相反端处于与靶板中的井相同的框架模式与间距。这样，用于较高密度板(1404)的框架可以这种方式连接到用于较低密度板的多个框架(1403和1405)。例如用于364-井微量滴定板的毛细管框架把364个毛细管末端固定到16×24的矩阵。它能够被连接到四个96-井的微量滴定板，每一个96井微量滴定板形成一8×12的毛细管矩阵。为了实现样品转移，保持着毛细管的框架分别锁定在源和靶的板，使得毛细管终端插入到其各井内。一个源板或多个源板与毛细管矩阵一同被放入压力腔。正压力将把样品从源板驱动到靶板。另外，一个靶板或多个靶板能够被放置在压力腔内，并施加负压以实现样品的转移。

能够对希望同时传送光和流体的任何应用使用导光的毛细管或毛细管束。例如，在微阵列印刷期间或之前或微阵列印刷之后，通过诱导基片上光敏化学层的变化，在印刷微阵列的同时将信息编码至基片上。导光毛细管或毛细管束还能够用来向治疗位点或患者体内传送光动力治疗药物及其激活光。另外，通过毛细管或毛细管束能够同时传输流体和在光中被编码的信息。在远程通信领域，光纤携带各种波长(信道)的光信号。每一波长的光被分别调制以光脉冲的形式对信息进行编码。导光的毛细管允许单独地或多路地同时传输流体(气体或液体)和一个或多个数据通道。

通过由对光透明且折射率高于围绕波导覆盖材料的材料制成的毛细管形成波导结构，能够构成导光的毛细管。这种结构可以很多方法形成。一种方法是制备硅石毛细管并在毛细管外表面沿毛细管纵长涂敷较低折射率的聚合物。另一种方法是形成的毛细管为有单一折射率的材料，其折射率的选择要使得传送到毛细管远端的光是通过毛细管传送至毛细管近端出口。这时空气可形成覆盖层。形成导光毛细管的第三种方法是其形成材料(例如聚合物)的折射率低于通过毛细管被传送的流体的折射率。这时流体的作用是作为核，而毛细管的作用是作为覆盖层。于是，在毛细管远端被传输进入流体的光从毛细管的通道壁反射，并在毛细管的近端离开流体。形成导光毛细管的第四种方法在前面已经说明，这是沿硅石预制品的腔体壁沉积一层Ge或Al掺杂的硅石(Ge或Al掺杂的硅石比形成预制品的材料有较高的折射率)，拉伸该预制品而形成导光毛细管。第五种方法是在纯硅石管预制品外侧沉积一层氟化物或硼掺杂的硅石(F或B掺杂降低了硅石的折射率)，并然后压挤或拉伸预制品形成导光毛细管。

Claims (211)

1.一种探针微阵列，包括在基片上不大于1cm²面积中不少于500个不全相同的探针的随机排列。

2.一种探针微阵列，由在基片上以随机模式放置不少于500个不全相同的探针形成。

3.一种探针微阵列，包括在基片上不全相同的探针的随机排列，其中所述基片有印刷面，在其上所述探针以每平方厘米至少500个探针的印刷密度印刷。

4.一种探针微阵列，由在基片上以随机模式放置不全相同的探针形成，其中所述基片有印刷面，在其上所述探针以每平方厘米至少500个探针的印刷密度印刷。

5.根据权利要求1-4任何一个的探针微阵列，其中所述印刷密度为每平方厘米至少大约为1000个探针。

6.根据权利要求5的探针微阵列，其中所述印刷密度每平方厘米至少大约为5000个探针。

7.根据权利要求5的探针微阵列，其中所述印刷密度每平方厘米至少大约为10,000个探针。

8.根据权利要求5的探针微阵列，其中所述印刷密度每平方厘米至少大约为20,000个探针。

9.根据权利要求5的探针微阵列，其中所述印刷密度每平方厘米至少大约为40,000个探针。

10.根据权利要求1-9任何一个的探针微阵列，其中所述探针包括寡核苷酸。

11.根据权利要求1-9任何一个的的探针微阵列，其中所述探针包括蛋白质。

12.根据权利要求1-9任何一个的探针微阵列，其中所述探针包括细胞。

13.根据权利要求1-9任何一个的探针微阵列，其中所述探针包括具有一互补化合物的化学化合物，当所述互补化合物与所述化学化合物相结合时该互补化合物是可识别的。

14.根据权利要求1-13任何一个的探针微阵列，其中所述微阵列包括至少大约1,000个探针。

15.根据权利要求14的探针微阵列，其中所述微阵列包括至少大约5,000个探针。

16.根据权利要求14的探针微阵列，其中所述微阵列包括至少大约10,000个探针。

17.根据权利要求14的探针微阵列，其中所述微阵列包括至少大约50,000个探针。

18.根据权利要求14的探针微阵列，其中所述微阵列包括至少大约100,000个探针。

19.根据权利要求14的探针微阵列，其中所述微阵列包括至少大约500,000个探针。

20.根据权利要求1-19任何一个的探针微阵列，其中所述探针结合到小液珠上，这些小液珠结合到基片上。

21.根据权利要求20的探针微阵列，其中所述小液珠通过非共价键结合到基片。

22.根据权利要求20或21的探针微阵列，其中所述小液珠是磁性的。

23.一种在基片上形成随机探针微阵列的方法，所述方法包括

a)提供一种印刷头，该印刷头包括多毛细管的随机束；

b)使多个不全相同的含探针液体同时通过数个所述毛细管；及

c)向所述基片印刷所述含多个不全相同探针的液体，以形成所述随机探针微阵列。

24.根据权利要求23的方法，其中所述毛细管包括导光毛细管。

25.根据权利要求24的方法，其中所述导光毛细管包括光纤毛细管。

26.根据权利要求23-25任何一个的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米83个毛细管。

27.根据权利要求26的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米416个毛细管。

28.根据权利要求26的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米833个毛细管。

29.根据权利要求26的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米4166个毛细管。

30.根据权利要求26的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米8333个毛细管。

31.根据权利要求26的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米41,666个毛细管。

32.根据权利要求23-31任何一个的方法，其中所述探针结合到小液珠，且所述小液珠结合到所述基片。

33.根据权利要求32的方法，其中小液珠是磁性的，且其中通过所述数个毛细管传送含多个不全相同探针液体的行动，包括使用磁力移动磁性小液珠通过所述毛细管。

34.根据权利要求32-33任何一个的方法，其中所述小液珠通过非共价键结合到所述基片。

35.根据权利要求23-34任何一个的方法，其中通过所述数个毛细管传送含多个不全相同探针液体的行动，包括跨越所述毛细管提供电势以便移动所述含探针液体通过所述毛细管。

36.根据权利要求23-35任何一个的方法，还包括使光通过至少一个所述毛细管照射基片表面的行动。

37.根据权利要求23-36任何一个的方法制造的探针微阵列。

38.使用权利要求1-19及37任何一个的探针微阵列的方法，其中所述方法包括

a)使所述探针微阵列与含靶成分液体接触充分的时间，以便允许所述靶成分与所述探针微阵列的互补探针结合，以形成至少一个靶探针复合物；及

b)确定所述靶探针复合物在所述微阵列中的位置。

39.根据权利要求38的方法，还包括使所述位置与探针标识相关的行动。

40.根据权利要求38的方法，还包括使所述位置与靶标识相关的行动。

41.根据权利要求39或40的方法，其中相关行动包括使用计算机把位置翻译为标识，该计算机包含把位置与标识相关联的信息。

42.一种导光毛细管，所述毛细管具有第一折射率的第一部分及具有第二折射率的第二部分，所述第二折射率大于所述第一折射率，所述毛细管还具有近端、远端、轴、限定通过毛细管的通道的内壁、以及外壁，所述内壁与毛细管轴同轴延伸，所述外壁与毛细管轴同轴延伸；其中第一部分和第二部分的配置使得发射进入近端的光束被沿毛细管传送，并在远端离开毛细管；所述通道具有一截面积，且其中通道的截面积充分大，以至在毛细管近端进入通道的流体在毛细管的远端释放。

43.一种导光毛细管，可从所述毛细管的远端向近端既传输光又传输流体，其中所述导光毛细管由具有所选择的折射率的材料形成，其选择使得所述毛细管可传输所述光。

44.根据权利要求43导光毛细管，其中所述毛细管配置为同时传输所述光和所述流体，且其中选择折射率使得在所述流体通过所述毛细管时光从毛细管的远端向近端传输。

45.根据权利要求42-44任何一个的毛细管，其中第二部分包括以增加硅石折射率的杂质掺杂的硅石，且其中第一部分包括折射率比所述第二部分低的硅石。

46.根据权利要求42-45任何一个的毛细管，其中所述毛细管的外径小于大约300微米。

47.根据权利要求46的毛细管，其中所述毛细管的外径小于大约200微米。

48.根据权利要求46的毛细管，其中所述毛细管的外径小于大约100微米。

49.根据权利要求42-48任何一个的毛细管，其中通道的截面积使得至少大约1000个非重叠含探针点可在基片上12cm²的面积中形成。

50.根据权利要求42-48任何一个的毛细管，其中通道的截面积使得至少大约10,000个非重叠含探针点可在基片上12cm²的面积中形成。

51.根据权利要求42-48任何一个的毛细管，其中通道的截面积使得至少大约100,000个非重叠含探针点可在基片上12cm²的面积中形成。

52.根据权利要求42-48任何一个的毛细管，其中通道的截面积使得至少大约500,000个非重叠含探针点可在基片上12cm²的面积中形成。

53.根据权利要求42-52任何一个的毛细管，其中毛细管具有长度对外径的比值至少大约为500。

54.根据权利要求53的毛细管，其中长度与外径的所述比值至少大约为4,000。

55.根据权利要求53的毛细管，其中长度与外径的所述比值至少大约为10,000。

56.根据权利要求53的毛细管，其中长度与外径的所述比值至少大约为30,000。

57.一种毛细管束，包括根据权利要求42-56任何一个的多个独立毛细管，所述多个毛细管每一个毛细管具有从毛细管的近端到远端延伸的通道，并具有面向通道的井，其中毛细管的所述近端彼此固定在一实体中，使得所述毛细管的近端在实体的小平面静态阵列中基本上是共面的。

58.根据权利要求57的毛细管束，其中所述多个毛细管束的每一近端具有基准平面以上的垂直高度，且所述毛细管的至少一个具有最小垂直高度，所述毛细管的至少一个具有最大垂直高度，最小垂直高度与最大垂直高度之间的差不大于大约100微米。

59.根据权利要求58的毛细管束，其中最小垂直高度与最大垂直高度之间的差不大于大约50微米。

60.根据权利要求58的毛细管束，其中最小垂直高度与最大垂直高度之间的差不大于大约20微米。

61.根据权利要求58的毛细管束，其中最小垂直高度与最大垂直高度之间的差不大于大约5微米。

62.根据权利要求57-61任何一个的毛细管束，其中所述实体具有一厚度，且其中所述毛细管的纵长不固定在实体中，其中所述长度对实体的厚度比值至少大约为10。

63.根据权利要求62的毛细管束，其中所述比值至少大约为30。

64.根据权利要求62的毛细管束，其中所述比值至少大约为50。

65.根据权利要求62的毛细管束，其中所述比值至少大约为150

66.根据权利要求57-65任何一个的毛细管束，其中所述毛细管是柔性的毛细管。

67.根据权利要求57-66任何一个的毛细管束，其中所述多个毛细管彼此固定以形成一随机束，使得毛细管的远端按第一排列成组，近端按第二排列成组，且第一排列不同于第二排列。

68.根据权利要求57-67任何一个的毛细管束，其中所述多个独立毛细管彼此固定而形成一有序束，使得毛细管的远端按第一排列成组，近端按第二排列成组，且第一排列等同于第二排。

69.根据权利要求57-68任何一个的毛细管束，其中每一所述独立毛细管具有小于大约200微米的外径。

70.根据权利要求要求69的毛细管束，其中每一所述独立毛细管具有小于大约100微米的外径。

71.根据权利要求57-70任何一个的毛细管束，其中所述束包含至少大约1000个毛细管。

72.根据权利要求要求71的毛细管束，其中所述束包含至少大约5000个毛细管。

73.根据权利要求要求71的毛细管束，其中所述束包含至少大约10,000个毛细管。

74.根据权利要求要求71的毛细管束，其中所述束包含至少大约50,000个毛细管。

75.根据权利要求要求71的毛细管束，其中所述束包含至少大约100,000个毛细管。

76.根据权利要求要求71的毛细管束，其中所述束包含至少大约500,000个毛细管。

77.根据权利要求要求57-76任何一个的毛细管束，其中所述通道具有小于100微米的直径。

78.根据权利要求要求57-77任何一个的毛细管束，其中所述束包含至少大约每平方厘米有83个毛细管，它们在基片上印刷非重叠点。

79.根据权利要求要求78的毛细管束，其中所述束至少大约每平方厘米有833个毛细管，它们在基片上印刷非重叠点。

80.根据权利要求要求78的毛细管束，其中所述束包含至少大约每平方厘米有8333个毛细管，它们在基片上印刷非重叠点。

81.根据权利要求要求57-80任何一个的毛细管束，其中所述毛细管配置为从所述毛细管的远端向近端传输光。

82.根据权利要求要求57-81任何一个的毛细管束，其中至少多个所述近端独立形成有井。

83.根据权利要求要求57-82任何一个的毛细管束，其中所述小平面涂敷导电材料。

84.根据权利要求要求57-83任何一个的毛细管束，其中所述毛细管从毛细管的远端到近端具有基本上均匀的直径。

85.根据权利要求要求57-84任何一个的毛细管束，其中毛细管束具有支架，防止毛细管束的小平面接触基片。

86.一种用于在基片上印刷探针微阵列的印刷头，其中所述印刷头包括权利要求57-85任何一个的毛细管束，及适于支撑所述毛细管束的框架。

87.根据权利要求86的印刷头，其中所述印刷头包括多个所述毛细管束且其中所述框架适于支撑所述多个。

88.一种用于印刷探针微阵列的印刷系统，包括权利要求83的毛细管束，支撑所述毛细管束的框架，与所述毛细管束的毛细管的远端流体连通的多个储存器，连接到所述小平面上的导电材料并连接到流体接触位置中毛细管近端附近导电材料的电压源，以及电压控制器，该控制器配置为控制由电压源施加的电压。

89.一种用于印刷探针微阵列的印刷系统，包括根据权利要求86-87任何一个的印刷头，与所述毛细管束的毛细管的远端流体连通的多个储存器，及产生磁场的磁场发生器，所述磁场发生器位于充分靠近所述毛细管束，以便在产生所述磁场时移动磁性的含探针流体通过所述毛细管。

90.一种用于印刷探针微阵列的印刷系统，其中所述系统包括根据权利要求86-87任何一个的印刷头，及与毛细管的远端流体连通的多个储存器。

91.根据权利要求88-90任何一个的印刷系统，其中所述多个储存器包括具有井的微量滴定板。

92.根据权利要求88-91任何一个的印刷系统，并还包括在印刷之前放置基片的一柔性固定件，所述柔性固定件配置为这样移动，使得用于印刷探针阵列的所述毛细管束能以印刷头全表面接触所述基片，尽管所述印刷头和所述基片未必对准，以至在没有所述柔性固定件时，所述印刷头将不能以印刷头全表面接触所述基片。

93.根据权利要求88-92任何一个的印刷系统，其中所述储存器驻留在固定位置，且其中用于印刷探针阵列的所述毛细管束相对于所述储存器是可移动的。

94.根据权利要求88-93任何一个的印刷系统，其中所述印刷头配置为在x-y-z坐标系中只在z-方向移动。

95.使用权利要求88-94任何一个的印刷系统印刷的探针微阵列。

96.使用权利要求57-85任何一个的毛细管束印刷的探针微阵列。

97.一种在基片上形成探针微阵列的方法，包括通过多个导光毛细管传送含多个探针的流体，并向基片沉积含探针流体以形成探针微阵列，其中所述多个导光毛细管每一个包括具有第一折射率的第一部分和具有第二折射率的第二部分，所述第二折射率大于所述第一折射率，所述毛细管还具有近端、远端、轴、限定通过毛细管的通道的内壁、以及外壁，所述内壁与毛细管轴同轴延伸，所述外壁与毛细管轴同轴延伸；其中第一部分和第二部分的配置使得发射进入近端的光束被沿毛细管传送，并在远端离开毛细管；所述通道具有一截面积，且其中通道的截面积充分大，以至在毛细管近端进入通道的流体在毛细管的远端释放。

98.根据权利要求97的方法，其中所述导光毛细管包括光纤毛细管。

99.根据权利要求97-99任何一个的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米83个毛细管。

100.根据权利要求99的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米416个毛细管。

101.根据权利要求99的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米833个毛细管。

102.根据权利要求99的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米4166个毛细管。

103.根据权利要求99的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米8333个毛细管。

104.根据权利要求99的方法，其中所述印刷头具有至少大约每平方厘米41,666个毛细管。

105.根据权利要求97-104任何一个的方法，其中所述探针结合到小液珠，且所述小液珠结合到所述基片。

106.根据权利要求105的方法，其中小液珠是磁性的，且其中通过所述数个毛细管传送含多个不全相同探针液体的行动，包括使用磁力移动磁性小液珠通过所述毛细管。

107.根据权利要求105-106任何一个的方法，其中所述小液珠通过非共价键结合到所述基片。

108.根据权利要求97-107任何一个的方法，其中通过所述数个毛细管传送含多个不相同探针液体的行动，包括跨越所述毛细管提供电势以便移动所述含探针液体通过所述毛细管。

109.根据权利要求97-108任何一个的方法，还包括使光通过至少一个所述毛细管照射基片表面的行动。

110.根据权利要求97-109任何一个的方法制造的探针微阵列。

111.一种毛细管束，包括多个独立的具有近端和远端的毛细管，所述多个毛细管的每一个毛细管具有从毛细管的近端到远端延伸的通道，并具有面向通道的井，其中各个毛细管的所述近端彼此固定在一实体中，使得所述毛细管的近端在实体的小平面静态阵列中基本上是共面的。

112.根据权利要求111的毛细管束，其中所述多个毛细管的每一近端具有基准平面以上的垂直高度，且所述毛细管的至少一个具有最小垂直高度，所述毛细管的至少一个具有最大垂直高度，最小垂直高度与最大垂直高度之间的差不大于大约100微米。

113.根据权利要求111的毛细管束，其中最小垂直高度与最大垂直高度之间的差不大于大约50微米。

114.根据权利要求111的毛细管束，其中最小垂直高度与最大垂直高度之间的差不大于大约20微米。

115.根据权利要求111的毛细管束，其中最小垂直高度与最大垂直高度之间的差不大于大约5微米。

116.根据权利要求111-115任何一个的毛细管束，其中所述实体具有一厚度，且其中所述毛细管的纵长不固定在实体中，其中所述长度对实体的厚度比值至少大约为10。

117.根据权利要求116的毛细管束，其中所述比值至少大约为30。

118.根据权利要求116的毛细管束，其中所述比值至少大约为50。

119.根据权利要求116的毛细管束，其中所述比值至少大约为150。

120.根据任何权利要求111-119的毛细管束，其中所述毛细管是柔性的毛细管。

121.根据任何权利要求111-120的毛细管束，其中所述多个毛细管包括导光毛细管。

122.根据权利要求111-121任何一个的毛细管束，其中所述束包含至少大约每平方厘米有83个毛细管，它们在基片上印刷非重叠点。

123.根据权利要求要求111-122任何一个的毛细管束，其中所述毛细管是柔性的毛细管。

124.根据权利要求要求111-123任何一个的毛细管束，其中所述多个毛细管彼此固定以形成一随机束，使得毛细管的远端按第一排列成组，近端按第二排列成组，且第一排列不同于第二排列。

125.根据权利要求111-123任何一个的毛细管束，其中所述多个独立毛细管彼此固定而形成一有序束，使得毛细管的远端按第一排列成组，近端按第二排列成组，且第一排列等同于第二排列。

126.一种毛细管束，包括具有近端和远端的多个毛细管，所述多个毛细管的每一个毛细管具有从毛细管的近端到远端延伸的通道，并具有面向通道的井，其中各毛细管的所述近端彼此固定，使得所述毛细管的近端在小平面静态阵列中基本上是共面的，且其中所述多个毛细管彼此固定以形成一随机束，使得毛细管的远端按第一排列成组，近端按第二排列成组，且第一排列不同于第二排列，且其中束具有每平方厘米至少大约500个探针的印刷密度。

127.根据权利要求126的毛细管束，其中所述多个毛细管包括导光毛细管。

128.根据权利要求126-127任何一个的毛细管束，其中所述毛细管是柔性毛细管。

129.根据权利要求111-128任何一个的毛细管束，其中每一个所述毛细管的外径小于大约300微米。

130.根据权利要求129的毛细管束，其中每一个所述毛细管的外径小于大约200微米。

131.根据权利要求129的毛细管束，其中每一个所述毛细管的外径小于大约100微米。

132.根据权利要求111-131任何一个的毛细管束，其中所述束包含至少大约1000个毛细管。

133.根据权利要求132的毛细管束，其中所述束包含至少大约5000个毛细管。

134.根据权利要求132的毛细管束，其中所述束包含至少大约10,000个毛细管。

135.根据权利要求132的毛细管束，其中所述束包含至少大约50,000个毛细管。

136.根据权利要求132的毛细管束，其中所述束包含至少大约100,000个毛细管。

137.根据权利要求132的毛细管束，其中所述束包含至少大约500,000个毛细管。

138.根据权利要求111-137任何一个的毛细管束，其中所述通道的直径小于100微米。

139.根据权利要求111-138任何一个的毛细管束，其中所述束至少大约每平方厘米有833个毛细管，它们在基片上印刷非重叠点。

140.根据权利要求122的毛细管束，其中所述束至少大约每平方厘米有8333个毛细管，它们在基片上印刷非重叠点。

141.根据权利要求111-140任何一个的毛细管束，其中所述毛细管配置为从所述毛细管远端到近端传输光。

142.根据权利要求111-141任何一个的毛细管束，其中至少多个所述近端各自形成为有井。

143.根据权利要求111-142任何一个的毛细管束，其中所述小平面以导电材料涂敷。

144.根据权利要求111-143任何一个的毛细管束，其中每个所述毛细管从毛细管的远端到近端具有基本上均匀的直径。

145.根据权利要求111-144任何一个的毛细管束，其中每个所述毛细管长度对外径的比值都至少大约为500。

146.根据权利要求145的毛细管束，其中每个所述毛细管长度对外径的比值都至少大约为4000。

147.根据权利要求145的毛细管束，其中每个所述毛细管长度对外径的比值都至少大约为10,000。

148.根据权利要求145的毛细管束，其中每个所述毛细管长度对外径的比值都至少大约为30,000。

149.一种用于在基片上印刷探针微阵列的印刷头，其中所述印刷头包括权利要求111-148任何一个的毛细管束，及适于支撑所述毛细管束的框架。

150.根据权利要求149的印刷头，其中所述印刷头包括多个所述毛细管束且其中所述框架适于支撑所述多个。

151.一种用于印刷探针微阵列的印刷系统，包括权利要求143的毛细管束，支撑所述毛细管束的框架，与所述毛细管束的毛细管的远端流体连通的多个储存器，连接到所述小平面上的导电材料并连接到流体接触位置中毛细管近端附近导电材料的电压源，以及电压控制器，该控制器配置为控制由电压源施加的电压。

152.一种用于印刷探针微阵列的印刷系统，包括根据权利要求149-150任何一个的印刷头，与所述毛细管束的毛细管的远端流体连通的多个储存器，及产生磁场的磁场发生器，所述磁场发生器位于充分靠近所述毛细管束，以便在产生所述磁场时移动磁性的含探针流体通过所述毛细管。

153.一种用于印刷探针微阵列的印刷系统，其中所述系统包括根据权利要求149-150任何一个的印刷头，及与毛细管的远端流体连通的多个储存器。

154.根据权利要求151-153任何一个的印刷系统，其中所述多个储存器包括具有井的微量滴定板。

155.一种印刷系统，包括根据权利要求111-145任何一个的毛细管束，在毛细管束的毛细管远端具有含探针适于形成探针微阵列的小液滴。

156.根据权利要求151-155任何一个的印刷系统，并还包括在印刷之前放置基片的一柔性固定件，所述柔性固定件配置为这样移动，使得用于印刷探针阵列的所述毛细管束能以印刷头全表面接触所述基片，尽管所述印刷头和所述基片未必对准，以至在没有所述柔性固定件时，所述印刷头将不能以印刷头全表面接触所述基片。

157.根据权利要求151-156任何一个的印刷系统，其中所述储存器驻留在固定位置，且其中用于印刷探针阵列的所述毛细管束相对于所述储存器是可移动的。

158.根据权利要求151-157任何一个的印刷系统，其中所述印刷头配置为在x-y-z坐标系中只在z-方向移动。

159.使用权利要求151-158任何一个的印刷系统印刷的探针微阵列。

160.使用权利要求111-145任何一个的毛细管束印刷的探针微阵列。

161.一种印刷微阵列的方法，包括提供毛细管束，毛细管束包括具有近端和远端的多个独立的毛细管，所述多个毛细管的每一个毛细管具有从毛细管的近端到远端延伸的通道，并具有面向通道的井，其中各毛细管的所述近端彼此固定在一实体中，使得所述毛细管的近端在实体的小平面静态阵列中基本上是共面的，通过所述毛细管束的毛细管传送含探针的流体，并在基片上印刷所述微阵列。

162.根据权利要求161的印刷方法，其中所述多个毛细管包括导光毛细管。

163.根据权利要求161的印刷方法，其中所述束包含至少大约每平方厘米有83个毛细管，它们在基片上印刷非重叠点。

164.根据权利要求要求161的方法，其中所述毛细管是柔性的毛细管。

165.根据权利要求要求161的方法，其中所述多个毛细管彼此固定以形成一随机束，使得毛细管的远端按第一排列成组，近端按第二排列成组，且第一排列不同于第二排列。

166.根据权利要求要求161的方法，其中所述多个独立毛细管彼此固定以形成一有序束，使得毛细管的远端按第一排列成组，近端按第二排列成组，且第一排列等同于第二排列。

167.根据权利要求要求166的方法，其中所述每一独立毛细管的外径小于大约200微米。

168.根据权利要求要求167的方法，其中每一个所述毛细管的外径小于大约100微米。

169.根据权利要求要求161的方法，其中所述束包含至少大约1000个毛细管。

170.根据权利要求要求169的方法，其中所述束包含至少大约5000个毛细管。

171.根据权利要求要求169的方法，其中所述束包含至少大约10,000个毛细管。

172.根据权利要求要求169的方法，其中所述束包含至少大约50,000个毛细管。

173.根据权利要求要求169的方法，其中所述束包含至少大约100,000个毛细管。

174.根据权利要求要求169的方法，其中所述束包含至少大约500,000个毛细管。

175.根据权利要求要求161的方法，其中所述通道的直径小于100微米。

176.根据权利要求要求163的方法，其中所述束至少大约每平方厘米有833个毛细管，它们在基片上印刷非重叠点。

177.根据权利要求要求176的方法，其中所述束至少大约每平方厘米有8333个毛细管，它们在基片上印刷非重叠点。

178.根据权利要求要求161的方法，其中至少多个所述近端各自形成为有井。

179.根据权利要求要求161的方法，其中所述小平面以导电材料涂敷。

180.根据权利要求要求161的方法，其中每个所述毛细管长度对外径的比值至少大约为500。

181.一种制造适于在基片上印刷探针微阵列的毛细管束的方法，所述方法包括：

a)形成具有远端和近端的多个毛细管的随机束；及

b)固定毛细管的近端形成包含所述毛细管近端的一实体，所述实体具有小平面，且所述近端在所述小平面基本上是共面的。

182.根据权利要求181的方法，其中所述毛细管是导光毛细管。

183.根据权利要求181-182任何一个的方法，其中所述方法还包括把毛细管的近端与毛细管的远端配准。

184.根据权利要求183的方法，其中配准近端与远端的行动包括发射光进入第一毛细管的远端，观察光离开第一毛细管的近端，并记录使第一毛细管的远端与第一毛细管的近端相关联的信息。

185.根据权利要求183的方法，其中所述多个毛细管的至少一个毛细管包括硅石，具有从所述毛细管近端到所述毛细管远端的通道，且其中至少在毛细管远端通道的壁已经使用增加蚀刻速率的化学品掺杂，并且其中所述方法还包括蚀刻毛细管的远端，以在毛细管的远端内形成井。

186.一种制造适于在基片上印刷探针微阵列的毛细管束的方法，所述方法包括

a)把多个独立的毛细管远端与毛细管导向器相关联；

b)把多个毛细管彼此固定形成一印刷头半成品；及

c)从印刷头半成品去除毛细管导向器以形成一印刷头，其中远端基本上是共面的。

187.根据权利要求186的方法，其中固定多个毛细管的行动包括使用粘合剂把多个毛细管彼此粘合。

188.根据权利要求187的方法，其中固定多个毛细管的行动包括把多个毛细管彼此粘合以形成一实体，从印刷头半成品去除毛细管导向器的行动包括在实体处从半成品切断导向器，以便在所述实体上提供一小平面，使得多个毛细管在所述小平面处有端部。

189.根据权利要求186-187任何一个的方法，其中从印刷头半成品去除毛细管导向器的行动包括在印刷头半成品处切断毛细管以便在所述印刷头处提供一小平面。

190.根据权利要求186-189任何一个的方法，其中所述方法形成根据权利要求111-144任何一个的毛细管束。

191.根据权利要求186-190任何一个的方法，其中在所述印刷头半成品形成时，所述多个独立毛细管的每一远端与其对应的近端配准。

192.根据权利要求191的方法，其中配准每一远端与其对应的近端的行动，包括使用导向板按已知相互的关系排列所述多个独立毛细管。

193.一种配准毛细管束中独立毛细管的远端的方法，被配置为把光沿所述毛细管导向到所述独立毛细管的近端，所述方法包括照射光进入所述毛细管的远端，观察所述光在所述毛细管的近端离开所述毛细管，测量从所述近端到基准点的数学向量，并记录关于所述数学向量的信息，以建立所述毛细管的远端和近端之间的标识。

194.根据权利要求193的方法，其中所述基准点是所述毛细管束的第二毛细管。

195.一种配准毛细管束中独立毛细管近端与所述独立毛细管远端的方法，所述方法包括从所述毛细管远端向近端传送流体，使用温度探针定位所述毛细管，温度探针放置在充分靠近毛细管近端处所述流体，由温度探针提供的温度输出有变化，测量从所述温度探针到基准点的数学向量，并记录关于所述数学向量及所述储存器的信息，以便建立所述毛细管的远端与近端之间的标识。

196.根据权利要求195的方法，其中所述温度探针以周围环境温度为第一温度，且所述流体具有不同于所述第一温度的第二温度。

197.根据权利要求195的方法，其中所述流体包括气流。

198.一种配准毛细管束中独立毛细管近端与所述毛细管远端的方法，所述方法包括从所述毛细管远端向近端传送第一着色的液体，使用颜色检测仪在毛细管近端定位所述第一着色液体，测量从所述近端到基准点的第一数学向量，并记录关于所述第一数学向量及所述远端的信息，以便建立所述毛细管的远端与近端之间的标识。

199.根据权利要求198的方法，其中所述方法还包括从第二独立毛细管远端向近端传送所述第二着色的液体，其中所述第二着色液体具有不同于第一着色液体颜色的颜色，在第二毛细管近端检测所述第二着色液体，测量从第二毛细管近端到基准点的第二数学向量，并记录关于所述第二数学向量及第二毛细管远端的信息，以便建立第二毛细管的远端与近端之间的标识。

200.一种识别毛细管束内独立毛细管并记录其在束中的位置的方法，所述独立毛细管具有远端和近端，所述方法包括

a)以折射率高于所述独立毛细管的导光流体填充所述独立毛细管；

b)发射光进入所述独立毛细管的远端；

c)观察在所述独立毛细管近端离开的光；及

d)测量从所述独立毛细管到标记的数学向量。

201.一种印刷探针阵列的方法，包括提供具有印刷面的印刷头并把所述基片放置在固定件上，其中至少一个所述印刷头和所述固定件被配置为这样移动，使得所述印刷头以印刷头全表面接触所述基片，尽管所述印刷头和所述基片未必对准，以至在没有所述柔性固定件时，所述印刷头将不能以印刷头全表面接触所述基片。

202.根据权利要求201印刷探针阵列的方法，其中所述固定件设置为枢轴转动。

203.根据权利要求201的方法，其中所述印刷头由有充分弹性的材料形成，以至当所述印刷头接触所述基片时，所述印刷头弯曲。

204.一种检测探针从探针微阵列非故意缺失或相邻探针非故意重叠的方法，所述方法包括在光检测器下定位微阵列；在所述阵列的含探针表面以对所述微阵列的一个角度照射光，其中所述角度足以从所述含探针表面在所述表面不含探针的第一区域反射光，且其中所述角度足以在所述表面含探针的第二区域向检测器散射光；检测通过向检测器散射光而形成的光模式阵列；以及比较该光模式阵列与预期的模式阵列，以确定该光模式阵列是否匹配预期模式阵列。

205.一种检测探针从探针微阵列非故意缺失或相邻探针非故意重叠的方法，所述方法包括在光检测器下定位微阵列；在所述阵列的表面以足以引起所述光在所述微阵列内的内部全反射的一个角度照射光；检测从所述阵列内部在所述阵列含探针区域由所述光折射形成的光模式阵列；以及比较该光模式阵列与预期的模式阵列，以确定该光模式阵列是否匹配预期模式阵列。

206.一种质量控制仪，用于检测探针从探针微阵列非故意缺失或相邻探针非故意重叠，所述质量控制仪包括一个光检测器；一个光源，配置为向所述微阵列含探针表面以对所述微阵列第一角度照射光，使得接触所述含探针表面上不含探针的第一组区域的所述光，从所述光检测器反射离开，并使得接触所述含探针表面的含探针第二组区域的所述光被充分散射，使检测器检测所述光在第二组区域存在；以及从光检测器接收数据信号的微处理器，该数据信号对应于由来自所述微阵列含探针区域散射的所述光形成的光模式阵列；以及该微处理器被配置为比较对应于光模式阵列的数据信号与对应于预期的模式阵列的数据，以便确定光模式阵列是否匹配预期的模式阵列。

207.一种质量控制仪，用于检测探针从探针微阵列非故意缺失或相邻探针非故意重叠，所述质量控制仪包括一个光检测器；一个光源，配置为向位于所述光检测器之下的微阵列表面以一角度照射光，该角度足以引起所述光在所述微阵列内的内部全反射；以及从光检测器接收数据信号的微处理器，该数据信号对应于由在所述微阵列含探针区域处来自所述微阵列内的所述光折射形成的光模式阵列；以及该微处理器被配置为比较对应于光模式阵列的数据信号与对应于预期的模式阵列的数据，以便确定光模式阵列是否匹配预期的模式阵列。

208.一种微阵列，包括：

以光敏材料层涂敷的基片，及

所述基片上多个离散的探针。

209.权利要求208的微阵列，其中所述光敏材料是疏水性的，并在曝光之后变为亲水性的。

210.权利要求209的微阵列，其中所述探针位于亲水性所述基片的的部分。

211.一种微阵列，以蜂巢模式在基片上不大于1cm²的面积中包含不少于500个不全相同探针。

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