DE60030226T2 - DNS-Chip-Herstellungsverfahren - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips (DNS-Mikrochip), in dem einige Tausende bis nicht weniger als Zehntausende Arten verschiedene Typen an DNS-Fragmenten angeordnet sind und als Spots in hoher Dichte auf einer Grundplatte, wie z.B. einem mikroskopischen Objektträgerglas, fixiert sind.
  • Stand der Technik
  • Das Verfahren zur Analyse der genetischen Struktur hat während der letzten Jahre große Fortschritte gemacht. Eine große Anzahl an genetischen Strukturen, die von jenen des menschlichen Gens repräsentiert werden, wurden aufgeklärt. Die Analyse der genetischen Struktur verwendet, wie oben beschrieben, einen DNS-Chip (DNS-Mikroanordnung), in dem einige Tausende bis nicht weniger als Zehntausende Arten verschiedene Typen an DNS-Fragmenten angeordnet sind und als Spots auf einer Grundplatte, wie z.B. einem mikroskopischen Objektträgerglas, fixiert sind.
  • Jene, die als Verfahren zur Bildung der Spots während der Produktion des DNS-Chips weit verbreitet sind, basieren auf einem System, wie z.B. dem QUILL-System, dem Pin-&Ring-System und dem Spring-Pin-System, in dem eine DNS-fragmenthältige Probenlösung unter Verwendung eines sogenannten Pins auf die Grundplatte zugeführt (aufgestanzt) wird. Sogar wenn eine beliebige der zuvor genannten Verfahren angewandt wird, ist es notwendig, die Volumendispersion zu unterdrücken und es ist notwendig, dass die Form eines jeden der Spots niedrig ist, so dass die Distanz zwischen den jeweiligen Spots konstant beibehalten wird.
  • Auf der anderen Seite wird ebenso sehr auf die Entwicklung eines neuen Verfahrens gewartet, in dem die Formkontrollleistung für den Spot zufriedenstellend ist und die Produktivität ausgezeichnet ist, um eine höhere Dichte zu erzielen.
  • Wie in 16 dargestellt, ist der Spot im Einklang mit der Oberflächenspannung hemisphärisch, wenn ein Spot durch Tröpfeln einer Probenlösung auf eine Grundplatte 200 gebildet wird. In diesem Verfahren befindet sich eine substantielle Menge der Probe, immobilisiert auf der Grundplatte 200, auf einem kleinen Abschnitt 204, der einen Kontakt mit der Grundplatte 200 aufweist. Die Menge ist lediglich ein Teil des Ganzen (sphärische Materie). Der verbleibende Teil 206 wird nicht immobilisiert und wird daher während des darauffolgenden Waschschrittes weggewaschen. Als ein Resultat entsteht das Problem, dass eine große Menge der Probenlösung verloren geht und die Verwendungswirksamkeit der Probenlösung gering ist.
  • Die Kosten für die Produktion des DNS-Chips werden im Wesentlichen von der Menge der Probenlösung bestimmt. Im Fall des oben beschriebenen Verfahrens wird beinahe alles der Probenlösung weggewaschen und das Verfahren ist hinsichtlich der Produktionswirksamkeit unvorteilhaft.
  • Einige Tausende bis nicht weniger als Zehntausende Arten verschiedener Typen an Probenlösungen werden auf eine Grundplatte getröpfelt. Die Viskosität und die Oberflächenspannung unterscheiden sich jedoch für jede der verschiedenen Typen der Probenlösungen. Um daher einen identischen Spotdurchmesser zu erhalten, ist es notwendig, die Tröpfelmenge der Probenlösung in Abhängigkeit von z.B. der Viskosität und der Oberflächenspannung zu verändern.
  • Im Falle des herkömmlichen Verfahrens wird jedoch der an einen Pin anhaftenden Probenlösung erlaubt, einen physischen Kontakt mit der Grundplatte zusammen mit dem Pin zu erstellen, so dass die Probenlösung getröpfelt wird. Daher wird der Spot auf der Grundplatte durch einmal Auftropfen gebildet. Als ein Resultat ergibt sich das folgende Problem. Das heißt, es ist unmöglich, jegliche Art der Feinsteuerung des Tröpfelns durchzuführen (Steuerung der Tröpfelmenge und der Tröpfelposition) und jegliche Dispersion passiert im Durchmesser des Spots, der auf der Grundplatte gebildet wird.
  • Um das DNS-Fragment in der Probenlösung auf der Grundplatte verlässlicher zu immobilisieren, wurde ebenso ein Verfahren entwickelt, in dem ein organisches oder anorganisches Polymer in der Probenlösung gemischt wird, um das DNS-Fragment physisch in der Polymer-Vernetzung zu halten. Im Falle dieses Verfahrens wird jedoch das folgende Problem aufgeworfen. Dieses besteht darin, dass die Viskosität der Probenlösung erhöht wird und die Probenlösung tendiert dazu, getrocknet, verdickt und verfestigt zu werden. Die Gebrauchsdauer der Probe nach der Bildung des Spots wird verkürzt und die Tröpfelmenge zu einem bestimmten Zeitpunkt wird erhöht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der zuvor genannten Probleme hergestellt, eines ihrer Ziele ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips bereitzustellen, das es ermöglicht, die Wirksamkeit der Verwendung einer teuren Probenlösung zu verbessern, die Produktivität des DNS-Chips zu verbessern und den Ertrag zu verbessern.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips bereitzustellen, das es ermöglicht, die Zufuhr in Abhängigkeit vom Typ einer Probenlösung, die auf einer Grundplatte zugeführt wird, zu steuern, einen einheitlichen Spotdurchmesser umzusetzen, der auf der Grundplatte ausgebildet ist und die Verlässlichkeit und die Qualität des DNS-Chips zu verbessern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips bereitgestellt, umfassend eine große Anzahl an Spots von Probenlösungen, die auf einer Grundplatte angeordnet sind, wobei das Verfahren den Schritt zur Zufuhr der Probenlösungen auf die Grundplatte umfasst, worin die Probenlösung mehrfach zugeführt wird, um einen der Spots auszubilden.
  • Dementsprechend ist es möglich, den Ertrag des DNS-Chips zu steigern. In diesem Verfahren wird bevorzugt, dass die Probenlösung von einem Tintenstrahlsystem zugeführt wird.
  • Wird das Tintenstrahlsystem verwendet, so kann eine große Anzahl an flüssigen Tröpfchen in einer erforderlichen Menge bei hoher Geschwindigkeit (bis zu 100 kHz) auf die Grundplatte zugeführt werden und zwar auf eine Art und Weise, die keinen Kontakt mit der Grundplatte herstellt. Die Zufuhrquelle wird kontinuierlich über eine Eingießöffnung und einen Hohlraum versorgt, der mit einer Ausströmöffnung zum Ausströmen der flüssigen Tröpfchen verbunden ist. Daher ist es, im Gegensatz zum herkömmlichen Pin-System, nicht notwendig, den Pin zu einer Zufuhrquelle (Probe-Well) für die Probenlösung zu bewegen, um die Spitze des Pins bei jeder Bildung des Spots in die Probenlösung einzutauchen. Es ist daher möglich, die Spots für eine kurze Zeitspanne auf einer großen Anzahl an Grundplatten auszubilden.
  • Es ist ebenso möglich, die Menge der Probenlösung des Spots zu vereinheitlichen, da das Tintenstrahlsystem eine sehr geringe Menge an Probenlösung, die einem Spot entspricht, steuern kann.
  • Bevorzugterweise wird die Probenlösung durch Verdünnen einer Probe, die ein DNS-Fragment enthält, erhalten, um eine vorbestimmte Konzentration zu ergeben. In diesem Prozess wird bevorzugt, dass die Probenlösung durch Verdünnen der das DNS-Fragment enthaltenden Probe mit Wasser oder einer wässrigen Lösung, die Natriumchlorid enthält oder einer wässrigen polymerhältigen Lösung erhalten wird. Es wird bevorzugt, dass die Probenlösung verdünnt wird, um eine solche Konzentration zu ergeben, dass die endgültige Anzahl an gewünschten Basenpaaren pro Spot durch mehrfaches Zuführen der Zufuhr erfüllt wird, um einen der Spots auszubilden.
  • Der folgende Vorteil wird durch Verdünnen der Konzentration der Probe erhalten. D. h., es ist möglich, die Menge des teuren DNS-Fragments in der Probenlösung, die sich im Stadium, in dem die Zufuhr der Probenlösung auf die Grundplatte zu Ende geht, an den Zufuhrflussweg angelegt hat oder dort verblieben ist, relativ zu verrin gern. Es wird ebenso der folgende Effekt erreicht. D.h., es ist möglich, das Auftreten jeglichen Defekts zu vermeiden, der andernfalls hervorgerufen würde, so dass die Lösung aufgrund der konzentrierten Probenlösung getrocknet, verdickt und verfestigt wird und die Ausströmöffnung verstopft wird, um ein fehlerhaftes Ausströmen zu verursachen. Ein größerer Vorteil wird dadurch erhalten, dass wenn die Probenlösung auf die Grundplatte zugeführt wird, die Probenlösung nicht hemisphärisch sondern flach wird. In diesem Fall wird beinahe alles der auf die Grundplatte zugeführten Probenlösung auf der Grundplatte immobilisiert. Daher wird das meiste der Probenlösung während des danach durchzuführenden Waschschritts nicht weggewaschen. Es ist daher möglich, die Effizienz der Verwendung der Probenlösung zu verbessern.
  • Weiters ist es möglich, einen einheitlichen Spotdurchmesser der sich auf der Grundplatte gebildeten Probenlösung zu erreichen und zwar durch Verändern des Verdünnungsgrads in Abhängigkeit vom Typ des in der Probenlösung enthaltenen DNS-Fragments, so dass die Viskosität und die Oberflächenspannung der Probenlösung variiert werden.
  • Weiters wird bevorzugt, dass die Probenlösung mit der wässrigen polymerhältigen Lösung verdünnt wird. Dementsprechend wird die formbeibehaltende Leistung für die Spot-Form nach der Zufuhr auf die Grundplatte erhöht. Die Form wird stabilisiert und es ist möglich, jegliche Veränderung der Form zu vermeiden, die andernfalls durch Trocknen und Kontraktion des Spots hervorgerufen würde.
  • Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Effizienz der Verwendung der teuren Probenlösung zu verbessern und es ist möglich, die Produktivität des DNS-Chips zu verbessern sowie den Ertrag zu verbessern. Die Tröpfelsteuerung (Menge, die Zufuhrzeiten, Konzentration, etc.) kann in Abhängigkeit vom Typ der zu tröpfelnden Probenlösung durchgeführt werden. Es ist möglich, den einheitlichen Spotdurchmesser, gebildet auf der Grundplatte, zu verwirklichen. Es ist möglich, die Verlässlichkeit und die Qualität des DNS-Chips zu verbessern.
  • In dem oben beschriebenen Produktionsverfahren wird die Probe durch das Durchführen der Schritte der PCR-Amplifikation des DNS-Fragments durchgeführt, um ein PCR-Produkt herzustellen; durch das Trocknen des PCR-Produkts, um DNS-Pulver zu erhalten und durch Auflösen des DNS-Pulvers in einer Pufferlösung. Die oben beschriebene Probe verändert ihre Qualität nicht und ist in der wässrigen Lösung gut dispergiert, wenn die Probe verdünnt wird. Die Probe ist zur Verdünnung geeignet und die Konzentration kann nach der Verdünnung korrekt gesteuert werden.
  • In dem oben beschriebenen Produktionsverfahren wird ebenso die Verwendung eines Spenders bevorzugt, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte zugeführt wird, wobei der Spender eine Vielzahl an angeordneten Mikropipetten umfasst, die jeweils eine Eingießöffnung zum Eingießen der Probenlösung von außen, einen Hohlraum zum Eingießen und Abgeben der Probenlösung, und eine Ausströmöffnung zum Ausströmenlassen der Probenlösung aufweist, die auf zumindest einem oder mehreren Substraten ausgebildet ist, wobei die Mikropipette zudem ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element umfasst, das an zumindest einer Wandoberfläche des Substrats, das den Hohlraum bildet, vorliegt, so dass die Probenlösung im Hohlraum bewegt werden kann und voneinander unterschiedliche Typen von Probenlösungen aus den Ausströmöffnungen der jeweiligen Mikropipetten ausströmen gelassen werden.
  • Jedes Mal, wenn das piezoelektrische/elektrostriktive Element gesteuert wird, wird eine geringfügige Menge der Flüssigkeit aus den Ausströmöffnungen ausströmen gelassen und ihr Volumen ist gering und konstant ohne eine Dispersion zu umfassen. Die Steuerfrequenz kann unter Verwendung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements hoch sein. Ebenso wird die Zeit, die für das Ausströmen erforderlich ist, verkürzt. Die Probenlösung wird vom Eingießen der Probenlösung bis zum Ausströmen in dem geschlossenen Raum bewegt. Daher wird die Probenlösung nicht während eines beliebigen zwischengelagerten Prozesses getrocknet. Weiters kann das gesamte Substrat so geformt werden, dass es klein und kompakt ist. Es ist daher möglich, den Flussweg, durch den die Probenlösung bewegt wird, zu verkürzen. Dementsprechend ist es möglich, das Problem der Adhäsion der Probenlösung an die Flusswegwand auf ein Minimum zu unterdrücken und es ist ebenso möglich, eine Verschlechterung der Wirksamkeit der Verwendung der Probenlösung zu verhindern.
  • Ebenso wird die Verwendung eines Spenders bevorzugt, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte zugeführt wird, wobei der Spender eine Vielzahl an angeordneten Mikropipetten umfasst, die jeweils eine Eingießöffnung zum Eingießen der Probenlösung von außen, einen Hohlraum zum Eingießen und Abgeben der Probenlösung, und eine Ausströmöffnung zum Ausströmenlassen der Probenlösung aufweist, die auf zumindest einem oder mehreren Substraten ausgebildet ist, so dass die Probenlösung im Hohlraum bewegt werden kann und die Probenlösung vom identischen Typ aus zumindest zwei oder mehreren der Ausströmöffnungen ausströmen gelassen wird, damit es zur Bildung eines Spots kommt.
  • Wenn die Probenlösung vom identischen Typ aus zwei oder mehreren der Ausströmöffnungen ausströmen gelassen wird, um einen Spot auszubilden, ist es möglich, die Geschwindigkeit der Bildung des Spots weiter zu erhöhen sowie den Durchfluss zu verbessern.
  • Im Allgemeinen nimmt der Spotdurchmesser bei jeder Zufuhr zu, wenn die Probenlösung mehrmals zugeführt wird. Die Anzahl der Zufuhren kann jedoch ohne eine Vergrößerung des Spotdurchmessers erhöht werden und zwar durch Hinauszögern (Erhöhen) des Zufuhrintervalls oder durch Anwendung einer Behandlung, so dass die auf die Grundplatte zugeführte Probenlösung, wie im Weiteren beschrieben, schnell getrocknet, verdickt und verfestigt wird.
  • Wird das Zufuhrintervall erhöht, so wird die Probenlösung, die am Teil der Ausströmöffnung zu finden ist, der sich hin zur Ausströmseite öffnet, in einem gewissen Ausmaß vor dem Ausströmen getrocknet und die Probenlösung wird in einem Zustand, in dem die Viskosität erhöht ist, d.h. in einem sogenannten halbgetrockneten Zustand, ausströmen gelassen. Daher wird der Spotdurchmesser sogar dann nicht erhöht, wenn die Zufuhr wiederholt wird. Bei diesem Verfahren wird jedoch die notwendige Zeit, um den Spot auszubilden, konsequent erhöht, was nicht bevorzugt wird. In diesem Fall gibt es eine Vielzahl an Einschränkungen, um den sogenannten halbgetrockneten Zustand regelmäßig zu steuern und die Düse des defekten Austritts wird wahrscheinlich zum Vorschein kommen.
  • Dementsprechend existieren während der Zeitspanne, in der die Ausströmöffnung in die Ausströmposition bewegt wird, d.h. während der Wartezeit bis das Ausströmen gestartet wird, wenn die Probenlösung vom identischen Typ aus den zwei oder mehreren Ausströmöffnungen ausströmen gelassen wird, um einen Spot auszubilden, zwei oder mehrere Ausströmöffnungen, an denen die Probenlösung allmählich an dem Teil der Ausströmöffnung getrocknet wird, der sich hin zur Ausströmseite öffnet. Die identische Probenlösung kann, wie oben beschrieben, unter Verwendung der Ausströmöffnungen zugeführt werden. Als ein Resultat ist es möglich, die für die Bildung des Spots erforderliche Zeit zu verkürzen.
  • Sollte die Düse des defekten Austritts irgendwie zum Vorschein kommen, so ist es möglich, den Verlust der teuren Probenlösung im Vorhinein zu verhindern, und zwar durch das Ausströmenlassen mit der korrekt funktionierenden Düse. Weiters wird die Verwendung einer Struktur bevorzugt, in der eine Eingießöffnung mit dem Hohlraum kommuniziert, der mit zumindest zwei oder mehreren der Ausströmöffnungen zum Ausströmenlassen der Probenlösung vom identischen Typ verbunden ist, da es möglich ist, die Anzahl der Eingießvorgänge für die Probenlösung zu reduzieren.
  • Es wird ebenso bevorzugt, dass die Probenlösung vom identischen Typ zu den im Wesentlichen simultan erfolgenden Zeitpunkten ausströmen gelassen wird und zwar aus zumindest zwei oder mehreren der Ausströmöffnungen, dies gilt im Falle einer Verwendung des nichtkontaktierenden Tintenstrahlsystems. In diesem Fall wird ebenso bevorzugt, dass es den fallenden Punkten erlaubt wird, sich für das Ausströmenlassen der Probenlösung zu überdecken. Dadurch ist es möglich, die Geschwindigkeit zur Bildung des Spots zu erhöhen.
  • Um jedoch eine größere Genauigkeit für die Positionsgenauigkeit der auf die Grundplatte zuzuführenden Probenlösung zu erhalten, wird die Verwendung eines Verfah rens bevorzugt, in dem die Probe zu abweichenden Ausströmzeiten zugeführt wird, wenn sich jede der Ausströmöffnungen genau über der Position der Spotbildung befindet.
  • Es wird bevorzugt, dass die Vielzahl der Mikropipetten, von denen jede so konstruiert ist, dass die Probenlösung in dem Hohlraum in einer laminaren Strömung bewegt wird, angeordnet wird. Wird die Probenlösung in Form einer laminaren Strömung bewegt, so ist es möglich, das Auftreten von Blasen oder dergleichen zu vermeiden und es ist weiters möglich, den defekten Austritt zu vermeiden. Daher wird die Lebensdauer der Mikropipette erhöht.
  • Es wird die Verwendung eines Spenders bevorzugt; danach werden voneinander unterschiedliche Typen von Probenlösungen aus den Eingießöffnungen, die den Ausströmöffnungen zum Ausströmenlassen der sich voneinander unterscheidenden Typen von Probenlösungen entsprechen, in die Vielzahl an Hohlräumen eingegossen und danach werden die unterschiedlichen Typen von Probenlösungen in der Vielzahl an Hohlräumen aus den Ausströmöffnungen durch Steuerung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente ausströmen gelassen. Gemäß der oben beschriebenen Anordnung kann die Vielzahl der verschiedenen Typen der Probenlösungen auf die Grundplatte zur selben Zeit zugeführt werden, ohne eine sich Kreuz-Kontamination hervorzurufen.
  • Es wird ebenso bevorzugt, dass bei der Verwendung eines Spenders eine Substitutionslösung zuvor in die Vielzahl der Hohlräume abgegeben wird, danach werden verschiedene Typen der Probenlösungen aus den Eingießöffnungen eingegossen, während in der Vielzahl der Hohlräume eine Substitution durchgeführt wird, wonach die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente so gesteuert werden, dass die verschiedenen Typen der Probenlösungen in der Vielzahl der Hohlräume aus den Ausströmöffnungen ausströmen gelassen werden. Das Auftreten des defekten Austritts kann vollständig verhindert werden und die teure Probe kann durch vorhergehendes Befüllen des Inneren des Hohlraums mit der kostengünstigen Substitutionslösung und darauffolgendes Durchführen der Substitution mit der teuren Probe effizient ausströmen gelassen werden.
  • Die Substitution von der Substitutionslösung zu der Probenlösung im Hohlraum kann durch Ansaugen und Ausströmenlassen der Substitutionslösung aus der Ausströmöffnung durchgeführt werden, z.B. mittels Vakuumansaugung. Es wird jedoch bevorzugt, dass die verschiedenen Typen der Probenlösungen durch die Eingießöffnungen eingegossen werden, während in der Vielzahl der Hohlräume die Substitution durchgeführt wird und während die Substitutionslösung durch Steuerung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente ausströmen gelassen wird. Dadurch kann die Menge der ausströmenzulassenden Substitutionslösung genau kontrolliert werden, ohne dabei einen Verlust des Austritts der teuren Probenlösung zu umfassen.
  • Der Endpunkt der Vollendung der Substitution kann z.B. durch die Substitutionszeit und die Austrittsmenge kontrolliert werden, durch vorhergehendes Festlegen des Volumens und der Bewegungsgeschwindigkeit der Probe. Es wird jedoch stärker bevorzugt, dass der Endpunkt der Vollendung der Substitution durch Abfühlen der Veränderung der Fluideigenschaften in dem betreffenden Hohlraum erkannt wird, da der Endpunkt genauer bestimmt werden kann.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die Vollendung der Substitution durch Abfühlen der Veränderung der Fluideigenschaften in dem Hohlraum erkannt. Daher kann der gemischte Teil vom ungemischten Teil leicht unterschieden werden, um ein genaues Urteil zu ermöglichen, sogar dann, wenn die Probenlösung und die Substitutionslösung miteinander in einem gewissen Ausmaß im Flussweg gemischt werden. Als ein Resultat ist es möglich, die Menge der Probenlösung, die gereinigt werden soff, zu verringern, da sie mit der Substitutionslösung gemischt wird. Es ist daher möglich, die Effizienz der Verwendung der Probenlösung zu steigern.
  • Die Veränderung der Fluideigenschaften im Hohlraum kann durch Anlegen einer Spannung an das piezoelektrische/elektrostriktive Element, zum Auslösen von Vibrationen erkannt werden und durch Detektieren der Veränderung der elektrischen Kon stante, die durch die Vibration verursacht wird. Es ist dementsprechend nicht notwendig, z.B. ein bestimmtes Detektions-Element zu installieren. Der Nachweis kann kostengünstig und genau durchgeführt werden.
  • Es wird bevorzugt, dass die Substitutionslösung zuvor einer Entgasungsbehandlung unterzogen wird. Dadurch kann die Substitutionslösung zügig und ohne Blasenbildung oder dergleichen und ohne Bildung von Blasen, die während des Prozesses zu einer Verstopfung führen, in den Hohlraum abgegeben werden. Dementsprechend wird die Substitution hin zur Probenlösung verlässlich durchgeführt und der Austritt wird stabilisiert. Weiters wird ebenso bevorzugt, dass die Substitutionslösung in die Hohlräume eingegossen und abgegeben wird, danach wird eine Zwischenlösung, die kein DNS-Fragment enthält, die etwa die selbe spezifische Dichte wie jene der Probenlösung aufweist, durch die Eingießöffnungen eingegossen, um die Substitution in den Hohlräumen durchzuführen, wonach die verschiedenen Typen von Probenlösungen über die Eingießöffnungen in die Hohlräume eingegossen werden und daher die Probenlösungen abgegeben werden. Der kostengünstigen Zwischenlösung, die kein DNS-Fragment enthält, die etwa das selbe spezifische Gewicht wie jene der Probenlösung aufweist, wird es erlaubt, zwischen der Substitutionslösung und der Probenlösung zu liegen. Dementsprechend ist es möglich, eine Schwierigkeit zu vermeiden, die andernfalls durch das Mischen der teuren Probenlösung mit der Substitutionslösung mit einer anderen spezifischen Dichte hervorgerufen würde, wodurch die Reinigungsmenge unweigerlich erhöht wird.
  • In der vorliegenden Erfindung wird eine Vielzahl an Mikropipetten verwendet. Daher können viele Arten an Proben gleichzeitig zugeführt werden. Weiters kann jede Pipette, in der es zu einem teilweisen Defekt kommt, leicht ausgetauscht werden. Dadurch sind die Wartungsarbeiten leicht durchzuführen. Weiters sind die Ausströmöffnungen ausgerichtet und zweidimensional angeordnet. Daher ist diese Anordnung beispielsweise optimal, wenn die Spots zweidimensional auf der Grundplatte ausgerichtet und befestigt sind.
  • In der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt, dass die Probenlösung, wenn diese auf die Grundplatte zugeführt wird, während dem Trocknen, Verdicken oder Festwerden von zumindest der Probenlösung zugeführt wird. Dementsprechend wird die Fixierung der auf die Grundplatte zugeführten Probenlösung beschleunigt. Es ist möglich, jegliche Abschwächung (ein Phänomen, bei dem der Spotdurchmesser ausgedehnt wird), die mit der Verdünnung der Probenlösung assoziiert wird, effizient zu verhindern.
  • Es wird veranschaulicht, dass die Behandlung des Trocknens, Verdickens oder Festwerdens der Probenlösung durchgeführt wird, um beispielsweise die Grundplatte und die ausströmengelassene oder zugeführte Probenlösung zu erhitzen. Es wird z.B. die Verwendung eines Laserstrahls, eines Infrarotstrahls und einer elektromagnetischen Welle als Erwärmungsverfahren bevorzugt.
  • Die oben stehend beschriebenen Verfahren ermöglichen es insbesondere, einen sehr kleinen Bereich selektiv zu erhitzen. Wie in der vorliegenden Erfindung, ist es notwendig, den Spot der ausströmengelassenen Probenlösung schnell zu erhitzen, während es notwendig ist, das Auftreten des defekten Austritts aufgrund des Trocknens oder dergleichen zu vermeiden, das durch das Erhitzen an der Ausströmöffnung, die sich sehr nahe des Spots befindet, hervorgerufen wird. In so einer Situation wird die Verwendung der Behandlung des Trocknens, Verdickens oder Festwerdens der Probenlösung, wie oben beschrieben, bevorzugt. Insbesondere die elektromagnetische Welle kann verlässlich durch ein Metallschild unterbrochen werden. Daher wird die elektromagnetische Welle bevorzugt, um jegliches unnötige Erhitzen der Ausströmöffnung zu vermeiden. Wird der Laserstrahl oder der Infrarotstrahl verwendet, so wird der Laserstrahl oder der Infrarotstrahl auf die Grundplatte gestrahlt, um die Probenlösung indirekt zu erhitzen.
  • In der vorliegenden Erfindung wird es ebenso bevorzugt, dass eine Trocknungs-, Verdickungs- oder Verfestigungsbehandlung der tröpfelnden Probenlösung zum Kühlen der Grundplatte oder der ausströmengelassenen oder zugeführten Probenlösung verwendet wird. Der Kühlvorgang wird vorzugsweise angewandt, wenn DNS in der Probenlösung durch das Erhitzen beschädigt wird oder wenn eine beliebige Komponente in der Probenlösung durch das Erhitzen aufgeweicht wird.
  • In der vorliegenden Erfindung wird es ebenso bevorzugt, dass, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte zugeführt wird, die Probenlösung zugeführt wird, während die Zufuhrposition abgelenkt wird oder dass die Probenlösung zugeführt wird, während die Zufuhrmenge verändert wird. D.h., z.B., dass die Probenlösung zwei Mal bis einhundert Mal sich voneinander unterscheidenden Positionen zugeführt wird, um, in Abhängigkeit vom Typ der Probenlösung, einen Spotdurchmesser auszubilden. In diesem Verfahren kann die Anzahl der Zufuhroperationen in Abhängigkeit vom Typ der Probenlösung verändert werden und die Zufuhrposition kann ermittelt werden. Daher können alle Spotdurchmesser als einheitlich ausgebildet werden, unabhängig vom Typ der Probenlösung. Es ist daher möglich, den DNS-Chip und die Verlässlichkeit zu verbessern.
  • Die Bildung eines Spots während die Zufuhrposition abgelenkt wird, kann nicht unter Verwendung des herkömmlichen Pin-System-Spotting durchgeführt werden. Das oben beschriebene Verfahren kann zuerst gemäß dem Tintenstrahlsystem umgesetzt werden, in dem die Zufuhrmenge pro Tröpfchen im Vergleich zum Pin-System etwa bei 1/100 bis 1/10 liegt. Wird das Verfahren mit der Trocknungs-, Verdickungs- oder Verfestigungsbehandlung der Probenlösung kombiniert, so ist es möglich, eine Spotform zu kreieren, die sich von der herkömmlichen, runden Spot-Form unterscheidet. Dadurch entsteht ein Vorteil, so dass es möglich ist, die Bandbreite auszuweiten, die fähig ist, die Übereinstimmung mit einem DNS-Chip-Leser (z.B. eine CCD-Bild-Pickup-Vorrichtung) durchzuführen.
  • Weiters ermöglicht es die Bildung eines Spots während der Ablenkung der Zufuhrposition mit kleinen Tröpfchen ebenso, die Form des Spots in der Höhe durch Anpassen von dessen Stapelposition zu steuern. Es kommt zu einem Vorteil, so dass das Fluoreszenzintensitätsmuster, das von dem Spot ausgestrahlt wird, im Spot frei gestaltet werden kann.
  • Die Zufuhrmenge kann durch Verändern der Anzahl der Zufuhroperationen genauso wie durch Verändern der Ausströmbedingungen, d.h. das Spannungsmuster, das auf das piezoelektrische/elektrostriktive Element im Falle eines Tintenstrahlsystems angewandt wird, verändert werden.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die Anwendung von Vibrationen auf die Probenlösung während der Zufuhr oder vor der Zufuhr der Probenlösung auf die Grundplatte bevorzugt.
  • Bei diesem Verfahren ist es möglich, jegliches Präzipitieren des in der Probenlösung enthaltenen DNS-Fragments zu vermeiden. Es ist möglich, das DNS-Fragment in der Probenlösung einheitlich zu dispergieren. Dementsprechend ist es möglich, die Dispersion des Gehalts des DNS-Fragments für die selben Typen der Probenlösungen, die auf den jeweiligen Grundplatten gebildet werden, beinahe auszuschließen. Es ist möglich, die Dispersion in der genetischen Analyse für jede Grundplatte auszuschließen.
  • In der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte zugeführt wird, die Feuchtigkeit rund um einen Teil, zu dem die Probenlösung ausströmengelassen und zugeführt wird, im Vergleich zu jener um andere Teile vorzugsweise selektiv erhöht, so dass die Probenlösung nicht getrocknet, verdickt oder verfestigt wird. Dementsprechend ist es möglich, insbesondere wenn die Probenlösung verwendet wird, die dazu neigt, getrocknet, verdickt oder verfestigt zu sein, jeglichen defekten Austritt zu vermeiden.
  • In der vorliegenden Erfindung wird es ebenso bevorzugt, die Schritte des Kühlens der Grundplatte anzuwenden und zwar auf nicht mehr als 0 °C nach dem Vorbereiten der Grundplatte, auf der die große Anzahl an Spots durch Zufuhr der Probenlösungen auf die Grundplatte und darauffolgendes Zurückführen der Grundplatte in eine Atmosphäre bei Zimmertemperatur, in der ein ausreichendes Gasvolumen bei einer Feuchtigkeit von nicht weniger als 30 % existiert, angeordnet ist.
  • Es wird ebenso bevorzugt, dass die Grundplatte einer Atmosphäre ausgesetzt wird, in der ein ausreichendes Gasvolumen bei einer Feuchtigkeit von nicht weniger als 80 existiert, oder aber nebelhältigem Wasserdampf ausgesetzt wird, nach dem Vorbereiten der Grundplatte, auf der die große Anzahl an Spots durch Zufuhr der Probenlösungen auf die Grundplatte angeordnet ist.
  • Die oben beschriebenen Erfindungen werden vorzugsweise eingesetzt, wenn die Probenlösung, in der ein Polymer oder dergleichen gemischt wird, um die Viskosität zu erhöhen, verwendet wird, wenn das Tröpfelverfahren für die Probenlösung angepasst wird und die Form des Spots auf der Grundplatte beispielsweise eine sogenannte doughnutförmige Konfiguration aufweist, bei der der Teil der umlaufenden Kante gewölbt ist und der zentrale Teil zurückgesetzt ist.
  • Im Falle der oben beschriebenen doughnutförmigen Konfiguration ist der Teil der umlaufenden Kante des Spots auffallend und deutlich zu erkennen. Wird der Spot aus der farblosen oder transparenten Flüssigkeit, wie z.B. der Probenlösung, enthaltend das DNS-Fragment, beispielsweise auf der farblosen und transparenten Glasgrundplatte ausgebildet, so wird folgender Vorteil erhalten. D.h., es ist leicht, die Form des Spots zu beobachten und es ist leicht, eine Untersuchung vorzunehmen, um festzustellen, ob die Form des Spots zufriedenstellend oder defekt ist.
  • Falls der Spot jedoch die oben beschriebene doughnutförmige Konfiguration aufweisen sollte, so ist die feste, immobilisierte Probe am Teil der umlaufenden Kante reichlich (dick), sogar wenn das meiste des gewölbten Teils an der umlaufenden Kante im Verlauf des Waschschritts während der darauf folgenden Immobilisierung weggewaschen wird. Im Falle einer Verwendung als DNS-Chip zeigt daher die Verteilung der Fluoreszenzemissionsmenge, die von dem Spot ausgestrahlt wird, eine doughnutförmige Konfiguration im Spot, was zur Folge hat, dass ein Faktor zur Dispersion und Verschlechterung der Empfindlichkeit führt.
  • Um daher sowohl die leichte Inspektion (doughnutförmige Konfiguration) als auch eine gute Form des Spots (nichtdoughnutförmige Konfiguration) umzusetzen, eignet sich das folgende Verfahren. D.h., wird die Probenlösung auf die Grundplatte zugeführt, so erfolgt das Ausströmen gemäß dem Tintenstrahlsystem oder dergleichen, um die Probenlösung auf die Grundplatte zu tröpfeln, so dass sich die Probenlösung am Teil der umlaufenden Kante des Spots konzentriert und zwar durch Steuern der kinetischen Energie und der hydrophoben Eigenschaft im Hinblick auf die Grundplatte, um die doughnutförmige Konfiguration zu erhalten. Zuvor wird jedoch die Viskosität der Probenlösung auf ein solches Ausmaß erhöht, dass der Spot gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit nicht sphärisch ist. Und die Fluidität der Probenlösung, aus der der Spot gebildet wird, wird nach Vollendung der Inspektion erhöht, so dass die doughnutförmige Konfiguration mit Hilfe der Oberflächenspannung auf eine nichtdoughnutförmige Konfiguration geändert wird. Die vorliegende Erfindung wird bevorzugt, um das oben beschriebene Verfahren umzusetzen.
  • D.h., die Grundplatte, auf der der Spot mit der doughnutförmigen Konfiguration gebildet wird, wird auf nicht mehr als 0 °C gekühlt und dann wird die Grundplatte in die Atmosphäre bei Raumtemperatur zurückgebracht, in der ein ausreichendes Gasvolumen bei einer Feuchtigkeit von nicht weniger als 30 % existiert. Alternativ dazu wird die Grundplatte einer Atmosphäre ausgesetzt, in der das ausreichende Gasvolumen bei einer Feuchtigkeit von nicht weniger als 80 % existiert, oder aber dem nebelhältigen Wasserdampf. Dadurch wird das Wasser aus dem umliegenden Gas in die Probenlösung inkorporiert oder es entsteht ein Kontakt durch den Nebel, um die Fluidität der Probenlösung zu erhöhen. Dementsprechend verändert sich die Form des Spots zu einer hemisphärischen Konfiguration, die die nichtdoughnutförmige Konfiguration darstellt. Es ist daher möglich, die Empfindlichkeit des DNS-Chips zu verbessern und die Dispersion der Empfindlichkeit zu verringern. Natürlich kann die Grundplatte, nachdem die Form des Spots hemisphärisch ist, sofort in den Trocknungsschritt eingeführt werden, um die Form zu fixieren. Natürlich ist es von Bedeutung, dass, wenn die Grundplatte dem Wasserdampf ausgesetzt wird, es notwendig ist, dass die Temperatur des Wasserdampfs nicht höher ist als eine gewisse Temperatur, so dass das DNS-Fragment nicht denaturiert wird.
  • Das oben genannte und andere Ziele, Merkmale und sowie die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen klarer erkenntlich, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als veranschaulichendes Beispiel dargestellt ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines DNS-Chips gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm, das Details des Schritts der Probenherstellung darstellt;
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die den zu produzierenden DNS-Chip darstellt;
  • 4A zeigt einen Grundriss, der eine Anordnung eines Spenders darstellt, der in dem Verfahren zur Herstellung des DNS-Chips gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 4B zeigt eine Vorderansicht davon;
  • 4C zeigt einen vergrößerten Grundriss, der eine Mikropipette zur Ausbildung des Spenders darstellt;
  • 5 zeigt einen länglichen Querschnitt, der eine Anordnung der Mikropipette darstellt;
  • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Form eines Flusswegs darstellt, umfassend einen Hohlraum, der sich in einem Substrat der Mikropipette gebildet hat;
  • 7 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine andere Form der Flusswege darstellt, umfassend Hohlräume, die sich in einem Substrat der Mikropipette gebildet haben;
  • 8 zeigt eine perspektivische Explosions-Ansicht, die den Spender zusammen mit einer Kartusche darstellt;
  • 9 zeigt ein erstes Verfahren, das angewandt wird, wenn der DNS-Chip unter Verwendung des Spenders hergestellt wird;
  • 10A zeigt einen Querschnitt, der das Verfahren, in dem eine Probenlösung auf einer Grundplatte zugeführt wird, darstellt und eine große Anzahl an kleinen Spots werden allmählich in einem zu bildenden Spot ausgebildet;
  • 10B zeigt einen Grundriss davon;
  • 11A zeigt einen Querschnitt, der einen Zustand darstellt, in dem eine große Anzahl an kleinen Spots kombiniert sind, um einen Spot auf der Grundplatte auszubilden;
  • 11B zeigt einen Grundriss davon;
  • 12A zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zum Erhitzen der Probenlösung oder der Grundplatte;
  • 12B zeigt ein weiteres Verfahren zum Erhitzen der Probenlösung oder der Grundplatte;
  • 13 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zum Erhitzen der Grundplatte;
  • 14 zeigt ein zweites Verfahren, das angewandt wird, wenn der DNS-Chip unter Verwendung des Spenders hergestellt wird;
  • 15 zeigt einen Querschnitt, der ein Beispiel für einen Spot mit einer doughnutförmigen Konfiguration darstellt; und
  • 16 zeigt einen Querschnitt, der eine Form eines auf einer Grundplatte gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips ausgebildeten Spots bezüglich des illustrativen herkömmlichen Verfahrens darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unten stehend werden nun mit Verweis auf die 1 bis 15 einige beispielhafte Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung des DNS-Chips gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Vorbehandlungsschritt S1, um eine Poly-L-Lysin-Schicht 12 auf einer Oberfläche einer Grundplatte 10 zu bilden (siehe 10A), einen Probenherstellungsschritt S2, um eine Probe herzustellen, die ein DNS-Fragment enthält, einen Verdünnungsschritt S3, um die Konzentration der erhaltenen Probe zu verdünnen, einen Zufuhrschritt S4, um eine verdünnte Probenlösung auf die Grundplatte 10 zuzuführen (inklusive tröpfeln), um die Spot-Grundplatte herzustellen, umfassend eine große Anzahl an Spots 80, die auf der Grundplatte 10, wie in 3 dargestellt, angeordnet sind, einen Trocknungsschritt S5, um Wärme auf der Grundplatte 10 zum Trocknen der Spots 80 anzuwenden, und einen Immobilisierungsschritt S6, um die DNA-Fragmente in den Spots 80 auf der Grundplatte 10 zu immobilisieren, um den DNS-Chip 20, dargestellt in 3, herzustellen.
  • Wie in 2 dargestellt, umfasst der Probenherstellungsschritt S2 einen Amplifikationsschritt S11 zur PCR-Amplifikation des DNS-Fragments, um ein PCR-Produkt herzustellen, einen Pulverbildungsschritt S12, um das erhaltene PCR-Produkt zu trocknen, um DNS-Pulver zu bilden, sowie einen Mischschritt S13, um das erhaltene DNS-Pulver in einer Pufferlösung aufzulösen.
  • Die Schritte werden nun unten stehend im Details erklärt. In dem Vorbehandlungsschritt S1 wird die Grundplatte 10 zuerst in eine alkalische Lösung eingetaucht, gefolgt von leichtem Schütteln bei Raumtemperatur für eine Zeitspanne von zumindest 2 Stunden. Die alkalische Lösung ist eine, die z.B. durch Auflösen von NaOH in destilliertem Wasser und Hinzufügen von Ethanol erhalten wird, gefolgt von Rühren, bis die Lösung vollkommen transparent ist.
  • Danach wird die Grundplatte 10 herausgenommen und in destilliertes Wasser transferiert; gefolgt von Abspülvorgängen, um die alkalische Lösung zu entfernen. Anschließend wird die Grundplatte 10 in eine Poly-L-Lysin-Lösung eingetaucht, die durch Hinzufügen von Poly-L-Lysin zu destilliertem Wasser hergestellt wird, gefolgt von einem Schritt des Stehenlassens für eine Zeitspanne von 1 Stunde.
  • Danach wird die Grundplatte 10 herausgenommen und an einer Schleudermaschine zur Zentrifugierung angebracht, so dass jegliche überschüssige Poly-L-Lysin-Lösung entfernt wird. Anschließend wird die Grundplatte 10 bei 40 °C etwa 5 Minuten lang getrocknet, um die Grundplatte 10, umfassend die Poly-L-Lysin-Schicht 12, die sich auf der Oberfläche gebildet hat, zu erhalten.
  • Anschließend, im Probenherstellungsschritt S2, werden zuerst 3-M-Natriumacetat und Isopropanol zu dem PCR-Produkt hinzugefügt, das mit einer bekannten PCR-Ausrüstung (Amplifikationsschritt S11) amplifiziert wird, gefolgt von einem Schritt des Stehenlassens für eine Zeitspanne von mehreren Stunden. Danach wird die PCR-Produktlösung mit einer Schleudermaschine zentrifugiert, um das DNS-Fragment zu präzipitieren.
  • Das präzipitierte DNS-Fragment wird mit Ethanol gespült und zentrifugiert, gefolgt von einem Trocknungsschritt, um das DNS-Pulver zu erhalten (Pulverbildungsschritt S12). Es wird eine Pufferlösung (z.B. TE-Pufferlösung) zu dem erhaltenen DNS-Pulver hinzugefügt, gefolgt von einem Schritt des Stehenlassens für eine Zeitspanne von mehreren Stunden, so dass das DNS-Pulver vollständig aufgelöst wird (Misch schritt S13). So wird die Probenlösung hergestellt. In diesem Stadium liegt die Konzentration der Probe bei 0,1 bis 10 μg/μl.
  • In dieser Ausführungsform wird die Konzentration der erhaltenen Probe verdünnt (Verdünnungsschritt S3). In dem Verdünnungsschritt S3 wird die Probe z.B. unter Verwendung von Wasser, einer wässrigen Lösung, die Natriumchlorid enthält, oder einer wässrigen Lösung, die ein Polymer enthält, verdünnt. Die Probenlösung nach der Verdünnung kann, falls notwendig, 1 Stunde lang bis zu mehrere Stunden lang stehen gelassen werden. Alternativ dazu kann die Probenlösung nach der Verdünnung einem Mischvorgang unterzogen werden, basierend auf Kühlen/Auftauen, so dass die Probe und die Verdünnungslösung aneinander angepasst werden. Danach wird die verdünnte Probe zentrifugiert oder einer Vakuum-Antischaumbehandlung unterzogen, um jegliche Blasen in der Lösung zu entfernen. Die Probenlösungen werden auf die Grundplatte 10 zugeführt, um das Spot-Substrat herzustellen (Zufuhrschritt S4).
  • Insbesondere in dieser Ausführungsform wird ein Spender 30, wie in den 4A bis 4C und 5 dargestellt, für den Zufuhrschritt S4 verwendet.
  • Der Spender 30 umfasst z.B. zehn Mikropipetten 34, die in fünf Reihen und zwei Spalten auf der oberen Oberfläche einer Fixierungsplatte 32, die eine rechteckige Konfiguration aufweist, angeordnet sind. Eine Gruppe der Mikropipetten 34, die in der Richtung der jeweiligen Spalten angeordnet sind, sind jeweils unter Zuhilfenahme einer fixierenden Einspannvorrichtung 36 auf der Fixierungsplatte 32 befestigt.
  • Wie in den 4C und 5 dargestellt, umfasst die Mikropipette 34 eine Proben-Eingießöffnung 52, die sich an der oberen Oberfläche eines Substrats 50 mit einer im Wesentlichen rechteckigen parallelepipedförmigen Konfiguration befindet, eine Proben-Ausströmöffnung 54, die sich an der unteren Oberfläche des Substrats 50 befindet, einen Hohlraum 56, der sich an der Innenseite zwischen der Proben-Eingießöffnung 52 und der Proben-Ausströmöffnung 54 befindet, und einen Betätigungsab schnitt 58, der verwendet wird, das Substrat 50 in Schwingungen zu versetzen oder um das Volumen des Hohlraums 56 zu verändern.
  • Daher werden die Durchgangslöcher 40, wie in 2 dargestellt, durch die Fixierungsplatte 32 an Teilen versorgt, die den Proben-Ausströmöffnungen 54 der jeweiligen Mikropipetten 34 entsprechen. Dementsprechend wird die Probenlösung, die aus der Proben-Ausströmöffnung 54 der Mikropipette 34 durch das Durchgangsloch 40 beispielsweise auf die Grundplatte 10 zugeführt (oder getropft) wird, unter der Fixierungsplatte 32 fixiert.
  • Ein einführendes Bohrloch 60, das eine im Wesentlichen L-förmige Konfiguration mit einer großen Öffnung aufweist, ist über einem Bereich ausgebildet, der sich von der Proben-Eingießöffnung 52 bis zum Inneren des Substrats 50 in der Mikropipette 34 erstreckt. Ein erstes Verbindungsloch 62 mit einem geringen Durchmesser ist zwischen dem einführenden Bohrloch 60 und dem Hohlraum 56 ausgebildet. Die Probenlösung, die durch die Proben-Eingießöffnung 52 eingegossen wird, wird in den Hohlraum 56 durch das einführende Bohrloch 60 und das erste Verbindungsloch 62 eingebracht.
  • Ein zweites Verbindungsloch 64, das mit der Proben-Ausströmöffnung 54 verbunden ist und das einen größeren Durchmesser als jener des ersten Verbindungslochs 62 aufweist, ist an einer anderen Position als der des ersten Verbindungslochs 62 des Hohlraums 56 ausgebildet. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Verbindungsloch 62 auf dem Teil der unteren Oberfläche des Hohlraums 56 ausgebildet, der hin zur Proben-Eingießöffnung 52 abweicht. Das zweite Verbindungsloch 64 ist an der Position der unteren Oberfläche des Hohlraums 56 ausgebildet und entspricht der Proben-Ausströmöffnung 54.
  • Weiters besitzt in dieser Ausführungsform der Teil des Substrats 50, der die obere Oberfläche des Hohlraums 56 darstellt, eine dünne Wand, um eine Struktur auszubilden, die dazu tendiert, der Vibration von externem Druck ausgesetzt zu sein, so dass der Teil als ein vibrierender Abschnitt 66 fungiert. Der Betätigungsabschnitt 58 ist auf der oberen Oberfläche des vibrierenden Abschnitts 66 ausgebildet.
  • Das Substrat 50 wird durch Laminieren einer Vielzahl an grünen Folien hergestellt, die aus Zirkoniumoxid-Keramik bestehen (erste dünne Plattenschicht 50A, erste Abstandsschicht 50B, zweite dünne Plattenschicht 50C, zweite Abstandsschicht 50D und dritte dünne Plattenschicht 50E), gefolgt vom Zusammensintern zu einer Einheit.
  • D.h., das Substrat 50 wird durch Laminieren der dünnwandigen ersten dünnen Plattenschicht 50A, die mit einem Fenster zum Ausbilden der Proben-Eingießöffnung 52 ausgebildet ist und die einen Teil des vibrierenden Abschnitts 66 darstellt, der dickwandigen ersten Abstandsschicht 50B, die mit einem Teil des einführenden Bohrlochs 60 bzw. einer Vielzahl an Fenstern zum Ausbilden des Hohlraums 56 ausgebildet ist, der dünnwandigen zweiten dünnen Plattenschicht 50C, die mit einem Teil des einführenden Bohrlochs 60 und einer Vielzahl an Fenstern zum Ausbilden eines Teils des zweiten Verbindungslochs 64 bzw. des ersten Verbindungslochs 62 ausgebildet ist, der dickwandigen zweiten Abstandsschicht 50D, die mit einer Vielzahl an Fenstern zum Ausbilden eines Teils des einführenden Bohrlochs 60 bzw. eines Teils des zweiten Verbindungslochs 64 ausgebildet ist, und der dünnwandigen dritten dünnen Plattenschicht 50E, die mit einem Fenster zum Ausbilden der Proben-Ausströmöffnung 54 ausgebildet ist, hergestellt, gefolgt vom Zusammensintern zu einer Einheit.
  • Der Betätigungsabschnitt 58 ist so ausgebildet, dass er den oben beschriebenen vibrierenden Abschnitt 66 sowie eine untere Elektrode 70, die direkt auf dem vibrierenden Abschnitt 66 ausgebildet ist, umfasst, sowie eine piezoelektrische Schicht 72, die z.B. aus einem piezoelektrischen/elektrostriktiven Element oder einem anti-ferroelektrischen besteht, das auf der unteren Elektrode 70 ausgebildet ist, sowie eine obere Elektrode 74, die auf der oberen Oberfläche der piezoelektrischen Schicht 72 ausgebildet ist.
  • Wie in 4C dargestellt, sind die untere Elektrode 70 und die obere Elektrode 74 elektrisch mit einem nicht dargestellten Steuerstromkreis über eine Vielzahl an Anschlussflächen 76, 78 verbunden, die jeweils auf der oberen Oberfläche des Substrats 50 ausgebildet sind.
  • Die wie oben beschrieben hergestellte Mikropipette 34 wird wie folgt betätigt. D.h., die piezoelektrische Schicht 72 wird deformiert, wenn ein elektrisches Feld zwischen der oberen Elektrode 74 und der unteren Elektrode 70 generiert wird und der vibrierende Abschnitt 66 wird in Einklang damit ebenso deformiert. Dementsprechend wird das Volumen des Hohlraums (Druckkammer) 56, der in Kontakt mit dem vibrierenden Abschnitt 66 steht, vermindert oder erhöht.
  • Wird das Volumen des Hohlraums 56 vermindert, so wird die in den Hohlraum 56 ausströmengelassene Probenlösung in einer zuvor festgelegten Geschwindigkeit aus der Proben-Ausströmöffnung 54 ausströmen gelassen, die in Verbindung mit dem Hohlraum 56 steht. Wie in 3 dargestellt, ist es möglich, den DNS-Chip 20 herzustellen, in dem die aus den Mikropipetten 34 auströmengelassenen Probenlösungen angeordnet werden und als Spots 80 auf der Grundplatte 10, wie z.B. einem mikroskopischen Objektträgerglas, fixiert werden. Wird das Volumen des Hohlraums 56 erhöht, so wird die Probenlösung erneut eingegossen und aus dem ersten Verbindungsloch 62 in den Hohlraum 56 abgegeben, um die Vorkehrungen für den nächsten Austritt zu treffen.
  • Eine Gerätstruktur, basierend auf dem sogenannten Tintenstrahlsystem, kann als Struktur eingesetzt werden, in der das Volumen des Hohlraums 56 im Einklang mit der Steuerung des Betätigungsabschnitts 58 verringert wird (siehe offengelegtes Japanisches Patent Nr. 6-40030).
  • Der Hohlraum (Druckkammer) 56 ist so ausgebildet, dass er eine solche Flusswegdimension aufweist, so dass die DNS-Fragmente-enthaltende Probenlösung oder dergleichen ohne Durchwirbelung bewegt wird.
  • D.h., die Dimension des Hohlraums 56 variiert in Abhängigkeit vom Typ der Probe, der Größe der herzustellenden Flüssigkeitstropfen und der Dichte der Spotting-Bildung. Wenn jedoch beispielsweise DNS-Fragmente, deren Länge etwa 1 bis 10.000 Basenpaare beträgt, in einer 1-TE-Pufferlösung in einer Konzentration von nicht mehr als 100 μg/μl aufgelöst und in einem Abstand von 50 bis 600 μm zugeführt werden, um einen Flüssigkeitstropfendurchmesser von 30 bis 500 μmϕ zu ergeben, so wird bevorzugt, dass die Hohlraumlänge (L) 1 bis 5 mm, die Hohlraumbreite (W) 0,1 bis 1 mm und die Hohlraumtiefe (D) 0,1 bis 0,5 mm beträgt, wie dies in 6 dargestellt wird. Vorzugsweise ist die innere Wand des Hohlraums 56 glatt, ohne dabei Vorsprünge in irgendeiner Form zu umfassen, die den Fluss stören. Noch bevorzugter ist, wenn das Material des Hohlraums 56 aus Keramik besteht, die hinsichtlich der Probenlösung eine gute Affinität aufweist.
  • Wird die oben beschriebene Form angenommen, so kann der Hohlraum 56 als ein Teil des Flusswegs verwendet werden, der sich von der Proben-Eingießöffnung 52 bis zur Ausströmöffnung 54 erstreckt. Die Probenlösung kann in die Proben-Ausströmöffnung 54 eingeführt werden, ohne den Fluss der Probenlösung zu stören, der von der Proben-Eingießöffnung 52 durch das einführende Bohrloch 60 und das erste Verbindungsloch 62 bis zur Innenseite des Hohlraums 56 bewegt wird.
  • Das Substrat 50 ist das gesinterte Produkt, das, wie oben beschrieben, durch Laminieren der Zirkoniumoxid-Keramik zu einer Einheit erhalten wird. Alternativ dazu kann das Substrat 50 ein Verbundprodukt sein, bestehend aus einem gesinterten Material aus Zirkoniumoxid-Keramik, ausgebildet mit dem Betätigungsabschnitt 58 und einem Metall- oder Harzfilm oder dergleichen. Insbesondere ist die dritte dünne Plattenschicht 50E, in der die Proben-Ausströmöffnung 54 ausgebildet ist, vorzugsweise eine Folie, die durch Verarbeitung eines organischen Harzes, wie z.B. eines PET-Films, unter Verwendung eines Excimer-Lasers oder dergleichen erhalten wird oder eine Folie, die durch Stanzen eines Metalls, wie z.B. eines Edelstahlfilms, mit einem Locheisen und einem Schneidwerkzeug oder dergleichen erhalten wird und zwar unter Berücksichtigung der Übereinstimmung mit dem dafür vorgesehenen Verarbeitungsverfahren.
  • Die Größen der Proben-Ausströmöffnung 54 und des ersten Verbindungslochs 62 sind optimal angelegt, beispielsweise in Abhängigkeit von der physikalischen Eigenschaft, der Ausströmmenge und der Ausströmgeschwindigkeit der ausströmenzulassenden Probenlösung. Sie liegen jedoch vorzugsweise bei etwa 10 bis 100 μmϕ.
  • In 7 stehen zwei der ersten Verbindungslöcher 62 mit einer Proben-Eingießöffnung 52 und dem damit verbundenen einführenden Bohrloch 60 in Verbindung. Zwei Flusswege 65, wobei in jedem der beiden der Hohlraum 56, das zweite Verbindungsloch 64 und die Proben-Ausströmöffnung 54 kontinuierlich ausgebildet sind, sind unabhängig von einander für die jeweiligen Verbindungslöcher 62 ausgebildet. Betätigungsabschnitte 58 (nicht dargestellt), die jeweils unabhängig von einander verdrahtet und gesteuert sind, sind auf den oberen Oberflächen der jeweiligen Hohlräume 56 ausgebildet. Wird die wie oben beschrieben hergestellte Mikropipette 34 verwendet, so ist es möglich, gleichzeitig oder zu jedem abweichenden Zeitpunkt eine identische Probenlösung auf die Grundplatte 10 zuzuführen.
  • Wie in 4A dargestellt, wird eine Vielzahl an Pins 38 zur Positionierung und Fixierung der Mikropipetten 34 auf der oberen Oberfläche der Fixierungsplatte 32 bereitgestellt. Ist die Mikropipette 34 auf der Fixierungsplatte 32 fixiert, so wird die Mikropipette 34 auf der Fixierungsplatte 32 platziert, während die Pins 38 der Fixierungsplatte 32 in die Positionslöcher 90 (siehe 4C) eingesetzt werden, die an beiden Seiten des Substrats 50 der Mikropipette 34 zu finden sind. Daher wird eine Vielzahl an Mikropipetten 34 automatisch angeordnet und mit einer zuvor festgelegten Gruppenanordnung positioniert.
  • Jede der fixierenden Einspannvorrichtungen 36 besitzt eine Halteplatte 100, um die Vielzahl der Mikropipetten 34 gegen die Fixierungsplatte 32 zu pressen. Einsetzlöcher zum Einsetzen von Schrauben 102 in diese werden durch beide Endteile der Halteplatte 100 ausgebildet. Werden die Schrauben 102 in die Einsetzlöcher einge setzt und in die Fixierungsplatte 32 geschraubt, so kann die Vielzahl der Mikropipetten 34 mit Hilfe der Halteplatte 100 sofort gegen die Fixierungsplatte 32 gepresst werden. Eine Einheit wird durch die Vielzahl der Mikropipetten 34 ausgebildet, die durch eine Halteplatte 100 zusammengepresst werden. Das in 4A gezeigte Beispiel veranschaulicht den Fall, in dem eine Einheit durch die fünf Mikropipetten 34 ausgebildet wird, die in Richtung der Säule angeordnet sind.
  • Die Halteplatte 100 ist mit Einführungslöchern 104 (siehe 4B) ausgebildet, die verwendet werden, um die Probenlösungen den mit den Proben-Eingießöffnungen 52 der jeweiligen Mikropipetten 34 korrespondierenden Teilen zuzuführen, wenn die Vielzahl der Mikropipetten 34 zusammengepresst wird. Die Rohre 106 zum Einführen der Probenlösung zu den jeweiligen Einführungslöchern 104 werden an Teilen des oberen Endes der jeweiligen Einführungslöcher 104 gehalten.
  • Angesichts der Umsetzung der effizienten Verdrahtungsoperation, wird bevorzugt, wenn die Breite der Halteplatte 100 solch eine Dimension aufweist, dass die Anschlussflächen 76, 78, die mit den jeweiligen Elektroden 70, 74 des Betätigungsabschnitts 58 verbunden sind, nach oben zeigen, wenn die Vielzahl der Mikropipetten 34 gegen die Fixierungsplatte 32 gepresst wird.
  • Wie oben beschrieben, ist der Spender 30 so ausgebildet, dass die Vielzahl der Mikropipetten 34, wobei jede die Proben-Eingießöffnung 52 und die Proben-Ausströmöffnung 54 aufweist, in einer aufrecht stehenden Art und Weise bereitgestellt wird, wobei die jeweiligen Proben-Ausströmöffnungen 54 nach unten gerichtet sind.
  • D.h., die jeweiligen Mikropipetten 34 werden so ausgerichtet und angeordnet, dass sich die jeweiligen Proben-Eingießöffnungen 52 auf der oberen Seite und die Proben-Ausströmöffnungen 54 auf der unteren Seite befinden und die jeweiligen Proben-Ausströmöffnungen 54 zweidimensional angeordnet sind. Probenlösungen von voneinander unterschiedlichen Typen werden jeweils aus den Proben-Ausströmöffnungen 54 ausströmen gelassen.
  • Wird der wie oben beschrieben konstruierte Spender 30 verwendet, so sind mehrere Verfahren anwendbar, um die Probenlösungen von sich voneinander unterscheidenden Typen zuzuführen, die den jeweiligen Proben-Eingießöffnungen 52 entsprechen. D.h., wie in 8 dargestellt, ist z.B. ein Verfahren vorhanden, das auf der Verwendung einer Kartusche 112 basiert, die mit einer großen Anzahl an Vertiefungen (Speicherabschnitte) 110 angeordnet ist, von denen jeder) einen im Wesentlichen V-förmigen Kreuzabschnitt aufweist. Für diese Methode ist z.B. das folgende Verfahren vorhanden. D.h., die sich voneinander unterscheidenden Probenlösungen werden in den jeweiligen Vertiefungen 110 der Kartusche 112 gespeichert. Die Kartusche 112 ist so angebracht, dass die jeweiligen Vertiefungen 110 den jeweiligen Rohren 106 entsprechen. Die Unterseiten der jeweiligen Vertiefungen 110 werden mit Nadeln oder dergleichen geöffnet. Dementsprechend werden die in die jeweiligen Vertiefungen 110 abgegebenen Probenlösungen über die Rohre 106 den jeweiligen Mikropipetten 34 zugeführt.
  • Werden die Rohre 106 nicht verwendet, so ist z.B. das folgende Verfahren verwendbar. D.h., die Kartusche 112 wird so angebracht, dass die jeweiligen Vertiefungen 110 mit den jeweiligen Einführungslöchern 104 der fixierenden Einspannvorrichtung 36 korrespondieren. Die Unterseiten der jeweiligen Vertiefungen 110 werden mit Nadeln oder dergleichen geöffnet. Dementsprechend werden die in die jeweiligen Vertiefungen 110 abgegebenen Probenlösungen durch die Einführungslöcher 104 den jeweiligen Mikropipetten 34 zugeführt. Alternativ dazu können in der Nähe der jeweiligen Einführungslöcher 104 der fixierenden Einspannvorrichtung 36 Nadeln oder dergleichen ausgebildet sein, so dass die jeweiligen Vertiefungen 110 gleichzeitig mit der Befestigung der Kartusche 112 an der fixierenden Einspannvorrichtung 36 geöffnet werden können.
  • Alternativ dazu wird ebenso bevorzugt, einen Mechanismus zur Speisung des Gases oder dergleichen unter dem Druck nach dem Öffnen hinzuzufügen, um die Probenlösungen gewaltsam zu extrudieren. Es ist wünschenswert, einen Mechanismus zum Waschen jenes Abschnitts bereitzustellen, der sich von der Proben-Eingießöffnung 52 bis zur Proben-Ausströmöffnung 54 an der Innenseite des Substrats 50 jeder der Mikropipetten 34 erstreckt, beispielsweise, so dass mehrere Tausende bis mehrere Zehntausende Typen oder viele Arten an DNS-Fragmenten als die Spots 80 mit guter Reinheit und ohne eine einzige Art der Kontamination ausströmen gelassen werden.
  • In dem in 4A gezeigten Beispiel sind die beiden Enden der Halteplatte 100 an der Fixierungsplatte 32 durch Verwendung der Schrauben 102 befestigt. Die Halteplatte 100 kann jedoch im Einklang mit anderen Verfahren befestigt werden, basierend auf dem mechanischen Verfahren unter Verwendung von Schrauben und Federn sowie basierend auf einem Klebemittel oder dergleichen.
  • Wie oben beschrieben, wird das Substrat 50 zur Ausbildung der Mikropipette 34 aus Keramik hergestellt, wofür eine Verwendung von beispielsweise vollständig stabilisiertem Zirkoniumoxid, teilweise stabilisiertem Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und Siliziumnitrid möglich ist.
  • Von diesen wird die Verwendung von vollständig stabilisiertem/teilweise stabilisiertem Zirkoniumoxid am meisten bevorzugt, da die mechanische Festigkeit sogar im Falle der dünnen Platte groß ist, die Zähigkeit groß ist und die Reaktivität mit der piezoelektrischen Schicht 72 und dem Elektrodenmaterial gering ist.
  • Wird das vollständig stabilisierte/teilweise stabilisierte Zirkoniumoxid als Material verwendet, z.B. für das Substrat 50, so wird bevorzugt, dass der Abschnitt (vibrierender Abschnitt 66), auf dem der Betätigungsabschnitt 58 ausgebildet ist, einen Zusatzstoff, wie z.B. Aluminiumoxid oder Titaniumoxid, enthält.
  • Jene, die als piezoelektrische Keramik für die piezoelektrische Schicht 72 zur Konstruktion des Betätigungsabschnitts 58 verwendbar sind, umfassen beispielsweise Bleizirconat, Bleititanat, Bleimagnesiumniobat, Bleimagnesiumtantalat, Bleinickelniobat, Bleizinkniobat, Bleimanganniobat, Bleiantimonstannat, Bleimanganwolframat, Bleikobaltniobat und Bariumtitanat sowie Verbundkeramiken, die Komponenten enthalten, die durch Kombinieren beliebiger dieser Substanzen erhalten werden. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedoch vorzugsweise ein Material verwendet, das eine Hauptkomponente enthält, die aus Bleizirconat, Bleititanat und Bleimagnesiumniobat zusammengesetzt ist und dies aus folgendem Grund.
  • D.h., solch ein Material besitzt eine hohe elektromechanische Kopplungskonstante und eine hohe piezoelektrische Konstante. Zusätzlich besitzt ein solches Material eine geringe Reaktivität mit dem Substratmaterial während des Sinterns der piezoelektrischen Schicht 72, was es ermöglicht, das Produkt mit einer vorher festgelegten Zusammensetzung stabil auszubilden.
  • Weiters wird in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ebenso die Verwendung von Keramiken bevorzugt, die durch geeignetes Hinzufügen von z.B. Oxiden von Lanthan, Calcium, Strontium, Molybdän, Wolfram, Barium, Niobium, Zink, Nickel, Mangan, Cerium, Cadmium, Chromium, Kobalt, Antimon, Eisen, Yttrium, Tantal, Lithium, Wismut und Zinn, oder einer Kombination eines jeden dieser Stoffe oder anderer Verbindungen zu den oben beschriebenen piezoelektrischen Keramiken erhalten wurden.
  • Es wird beispielsweise ebenso die Verwendung von Keramiken bevorzugt, die eine Hauptkomponente enthalten, die aus Bleizirconat, Bleititanat und Bleimagnesiumniobat zusammengesetzt ist und weiters Lanthan und/oder Strontium enthält.
  • Auf der anderen Seite wird bevorzugt, dass die obere Elektrode 74 und die untere Elektrode 70 des Betätigungsabschnitts 58 aus Metall hergestellt sind, das bei Raumtemperatur fest ist und leitfähig ist. Es ist z.B. möglich, eine einfache Metallsubstanz aus beispielsweise Aluminium, Titanium, Chromium, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Niobium, Molybdän, Ruthenium, Palladium, Rhodium, Silber, Zinn, Tantal, Wolfram, Iridium, Platinum, Gold und Blei oder eine Legierung zu verwenden, die durch Kombination eines jeden dieser Stoffe erhalten wurde. Weiters wird ebenso die Verwendung eines Cermetmaterials bevorzugt, das durch Dispergieren des selben Materials, wie jenes der piezoelektrischen Schicht 72 oder des Substrats 50, in dem oben beschriebenen Metall erhalten wurde.
  • Nun wird in dieser Ausführungsform der DNS-Chip 20, wie oben beschrieben, unter Verwendung des Spenders 30 hergestellt, so dass die Spot-Grundplatte, in der die Probenlösungen auf die Grundplatte 10 zugeführt wurden, etwa 1 Stunde lang bei 80 °C in einer Thermostatkammer belassen wird, um die Spots 80 zu trocknen (Trocknungsschritt S5), gefolgt von der Durchführung einer UV-Bestrahlung bei 120 mJ, einer Immersion in einer NaBr-Lösung 20 Minuten lang (Blockierungsbehandlung), Sieden 2 Minuten lang und einer Ethanolsubstitution (Dehydrierung), um die DNS-Fragmente auf der Grundplatte 10 zu immobilisieren (Immobilisierungsschritt S6).
  • Nun folgen Erklärungen mit Verweis auf die 9 bis 15 bezüglich mehrerer Verfahren der Zuführung der Probenlösungen auf die Grundplatte 10, um die Spots 80 unter Verwendung des Spenders 30 auszubilden.
  • Zu Beginn wird ein erstes Verfahren in 9 dargestellt. Bei diesem Verfahren werden die sich voneinander unterscheidenden Typen der Probenlösungen (nach der Verdünnung) durch die jeweiligen Rohre 106 über die Einführungslöcher 104 der fixierenden Einspannvorrichtung 36 in die Hohlräume 56 der jeweiligen Mikropipetten 34 abgegeben. Anschließend werden die jeweiligen Betätigungsabschnitte 58 so gesteuert, dass sie die Probenlösungen aus den Proben-Ausströmöffnungen 54 der jeweiligen Mikropipetten 34 ausströmen lassen.
  • Bezüglich des elektrischen Signals, das auf jede der Elektroden 70, 74 des Betätigungsabschnitts 58 angewandt werden soll, ist zu sagen, dass, wenn der Betätigungsabschnitt 58 die EIN-Operation durchführt, um das Volumen des Hohlraums 58 zu verringern, die pulsförmige Spannung auf jede der Elektroden 70, 74 angelegt wird. Bei diesem Verfahren werden z.B. die Verdrängungsmenge und die Verdrängungsgeschwindigkeit des vibrierenden Abschnitts 66 durch Verändern von beispielsweise der Amplitude (Spannung) des Pulses, des Ausmaßes der Veränderung pro Zeiteinheit (steigender Winkel der Spannungskurvenform) und der Pulsweite verändert. Dementsprechend ist es möglich, die ausströmende Menge der Probenlösung zu steuern. Die Anzahl der Tröpfeloperationen für die Probenlösung pro Zeit einheit kann durch Verändern der Anzahl der Pulse verändert werden, die während einer gewissen Zeitspanne generiert werden sollen.
  • Wird ein Spot 80 durch Zufuhr einer Vielzahl an Tropfen der Probenlösung gebildet, so wird die Anzahl der Zufuhrzeiten normalerweise erhöht, während die Zufuhrposition fixiert wird.
  • Die Zufuhrposition kann jedoch jedes Mal, wenn die Zufuhr durchgeführt wird, abgelenkt werden. Wie in den 10A und 10B gezeigt wird, werden beispielsweise winzige Spots 80a, basierend auf einer Vielzahl an Tropfen der Probenlösung, in einem Spot 80 ausgebildet (dargestellt durch eine zweifach gepunktete Strichpunktlinie), um durch geeignetes Verändern der Zufuhrposition der Probenlösung ausgebildet zu werden. Die winzigen Spots 80a werden auf der Grundplatte 10 kombiniert (integriert). Dementsprechend wird ein Spot 80, wie in den 11A und 11B gezeigt, ausgebildet. In diesem Verfahren ist es möglich, einen einheitlichen Durchmesser der jeweiligen Spots 80 zu erhalten, die sich auf der Grundplatte 10 ausgebildet haben und zwar durch Kontrollieren der Anzahl der Zufuhrzeiten, der Zufuhrposition und der Zufuhrmenge für eine Operationszeit, in Abhängigkeit vom Typ der zuzuführenden Probenlösung.
  • Weiters wird in dieser Ausführungsform, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte 10 zugeführt wird, wie dies in den 12A bis 13 dargestellt wird, der Teil der Probenlösung getrocknet, verdickt oder verfestigt. Die Behandlung kann z.B. durch Erhitzen der Grundplatte 10 umgesetzt werden.
  • Wie in 13 dargestellt, umfasst das Verfahren zum Erhitzen der Grundplatte 10 ein Verfahren, in dem die Rückseite der Grundplatte 10 mit dem Infrarotstrahl aus einer Infrarotbestrahlungslampe 122 bestrahlt wird. Wie in den 12A und 12B dargestellt, umfasst das Verfahren zum direkten Erhitzen der Probenlösung ein Verfahren, in dem ein Laserstrahl L oder eine elektromagnetische Welle E, der/die aus einer Laserlichtquelle 120 oder aus einer elektromagnetische Wellen generierenden Quelle 121 ausgestrahlt wird, auf der Probenlösung fokussiert wird, um die Bestrah lung und die Erhitzung durchzuführen. Die Probenlösung kann in einem Zustand des Zugeführtwerdens auf die Grundplatte 10 erhitzt werden. Hinsichtlich der Stabilität der Form nach der Zufuhr und der Prävention jeglicher Expansion des Spots 80 ist es jedoch erwünscht, dass die Probenlösung während einer Zeitspanne von der Zeit, zu der die Probenlösung aus der Proben-Ausströmöffnung 54 ausströmen gelassen wird zu der Zeit, zu der sie auf die Grundplatte 10 fällt, bestrahlt und erhitzt wird.
  • Die elektromagnetische Welle E ermöglicht es, selektiv jene zu erhitzen, die Wasser enthalten, wie z.B. die Probenlösung. Es ist daher möglich, lediglich die Probenlösung zu erhitzen (Probenlösung während der Zufuhr), um den Spot 80 auszubilden, und daher wird die elektromagnetische Welle E stärker bevorzugt. Wird das Erhitzen durchgeführt, so kann die Proben-Ausströmöffnung 54, die für das Ausströmen fertiggestellt wurde, mit einem Metallschild oder dergleichen abgeschirmt werden, um jegliche defekten Austritte zu vermeiden, die andernfalls durch das Trocknen hervorgerufen würden.
  • Weiters werden in dieser Ausführungsform, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte 10 zugeführt wird, die Probenlösung und die Grundplatte 10 gekühlt. Es sind folgende Kühlverfahren vorhanden. D.h., die Grundplatte 10, auf die die Probenlösung zugeführt wird, kann zuvor auf nicht mehr als Raumtemperatur gekühlt werden. Alternativ dazu kann ein Kühlmittel, das z.B. aus entweder gasförmigem oder flüssigem Stickstoff zusammengesetzt ist, auf die Probenlösung selbst gesprüht werden. In der oben beschriebenen Kühlbehandlung wird jedoch befürchtet, Wassertröpfchen könnten aufgrund der Taubildung von Wasser aus dem umliegenden Gas während dem Kühlprozess anhaften und der Spot 80 selbst könnte wegfließen. Daher ist es beispielsweise notwendig, die Feuchtigkeit des umliegenden Gases sowie auch die Kühlgeschwindigkeit und die Wiederherstellung der normalen Temperatur zu steuern.
  • Es wird bevorzugt, wenn eine Spannung in solch einem Ausmaß angelegt wird, um die Vibration in dem Betätigungsabschnitt 58 anzuregen, nachdem die Probenlösung in den Hohlraum 56 abgegeben wurde.
  • Dementsprechend wird das DNS-Fragment, das in der Probenlösung enthalten ist, die in den Hohlraum abgegeben wird, einheitlich dispergiert. In der Menge des DNS-Fragments kommt es für jedes Mal des Tropfens zu keiner Dispersion.
  • Nun werden Erklärungen für ein zweites Verfahren angeführt, das auf der Verwendung des Spenders 30 basiert. In dem zweiten Verfahren wird, wie in 14 dargestellt, eine Substitutionslösung, wie z.B. gereinigtes Wasser oder eine Pufferlösung, in die Hohlräume 56 der jeweiligen Mikropipetten 34 aus den jeweiligen Rohren 106 durch die Einführungslöcher 104 der jeweiligen fixierenden Einspannvorrichtung abgegeben. Anschließend werden die zuvor verdünnten Proben aus den Proben-Eingießöffnungen 52 in die Hohlräume 56 eingegossen, während die Substitution durchgeführt wird. Die Probenlösungen werden ausströmen gelassen und auf die Grundplatte 10 durch Steuerung der Betätigungsabschnitte 58 zugeführt. Einer Zwischenlösung (z.B. einer gemischten Lösung aus einer Pufferlösung und einer wässrigen Lösung, die ein Polymer enthält), die kein DNS-Fragment enthält, die etwa die selbe spezifische Dichte aufweist, wie die der Probenlösung, kann es erlaubt werden, zwischen der Substitutionslösung und der Probenlösung zu liegen.
  • Es wird bevorzugt, dass die Vollendung der Substitution der Probe in dem Hohlraum 56 durch Abfühlen der Veränderung der Fluideigenschaften im Hohlraum 56 erkannt wird.
  • Es wird bevorzugt, dass die Substitution zwischen der Substitutionslösung und der Probe im Hohlraum 56 in Form einer laminaren Strömung durchgeführt wird. Wird jedoch der Typ der Probe verändert oder ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit extrem schnell, so ist es nicht notwendigerweise unerlässlich, die laminare Strömung an Teilen des Hohlraums 56 in der Nähe des ersten Verbindungslochs 62 herbeiführen. In diesem Fall ist die Reinigungsmenge der Probenlösung aufgrund des Mischens der Probenlösung und der Substitutionslösung erhöht. Es ist jedoch möglich, die Erhöhung der Reinigungsmenge auf ein Minimum zu unterdrücken und zwar durch Beurteilung der Vollendung der Substitution durch Wahrnehmung der Veränderung der Fluideigenschaften im Hohlraum 56.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die Veränderung der Fluideingenschaft im Hohlraum 56 durch Anlegen einer Spannung in solch einem Ausmaß erkannt, um die Vibration im Betätigungsabschnitt 58 anzuregen und die Veränderung der elektrischen Konstante, hervorgerufen durch die Vibration, nachzuweisen. Solch ein Verfahren, um die Veränderung der Fluideigenschaft wahrzunehmen, wird z.B. im offengelegten Japanischen Patent Nr. 8-201265 offenbart. Es darf auf den Inhalt dieses Patentdokuments verwiesen werden.
  • Im Speziellen wird die elektrische Verbindung von einer Spannungsquelle zur Steuerung des Ausströmens vom Betätigungsabschnitt 58 an einem zuvor festgelegten Intervall durch Verwendung eines Relais getrennt. Gleichzeitig wird eine Vorrichtung zur Messung der Resonanzfrequenz unter Verwendung des Relais verbunden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Impedanz oder die Resonanzfrequenz elektrisch gemessen.
  • Dementsprechend ist es möglich, zu erkennen, ob beispielsweise die Viskosität und das spezifische Gewicht der Flüssigkeit jene der tatsächlichen Probe (Flüssigkeit, die das DNS-Fragment oder dergleichen enthält) ist oder nicht. D.h., die Mikropipette 34 selbst fungiert, wie bei jeder der Mikropipetten 34, als Sensor. Es ist daher auch möglich, die Struktur der Mikropipette 34 zu vereinfachen.
  • Nach der Substitution wird der Betätigungsabschnitt 58 zu einer Steuerungsbedingung gesteuert, die der Menge an flüssigen Tröpfchen entspricht, die für den erforderlichen Spotdurchmesser geeignet ist und die Probenlösung wird wiederholt auf die Grundplatte 10 zugeführt. Dementsprechend wird der DNS-Chip 20 hergestellt.
  • Normalerweise wird/werden, wenn ein Spot 80 ausgebildet wird, ein bis einige Hunderte Tropfen oder Tröpfchen aus der Mikropipette 34 ausströmen gelassen.
  • Wird die Menge der Probe in der Proben-Eingießöffnung 52 verringert, so wird das Ausströmen durch Zugabe der Pufferlösung, des gereinigten Wassers oder der wässrigen, natriumchloridhältigen Lösung fortgesetzt, so dass keine Blase in das In nere des Flusswegs gelangt. Dementsprechend kann die gesamte Probenlösung verwendet werden, ohne dass dabei der Probenlösung erlaubt wird, in der Mikropipette 34 zu verbleiben. Die Vollendung der Substitution von der Probe zu der Substitutionslösung (Vollendung des Probenaustritts) wird durch Nachweisen der Viskosität und des spezifischen Gewichts der Flüssigkeit unter Verwendung des Betätigungsabschnitts 58 auf die oben beschriebene Art und Weise bestätigt.
  • Es wird die Verwendung der Substitutionslösung, der Zwischenlösung und der Probenlösung bevorzugt, so dass das gelöste Gas in der Lösung zuvor durch Durchführung der Entgasungsoperation entfernt wird. Wird eine solche Lösung verwendet, wenn irgendeine beliebige Blase den Flussweg an einem Zwischenteil blockiert und so zu einem defekten Abgeben nach dem Abgeben der Lösung in den Flussweg der Mikropipette 34 führt, so kann die Schwierigkeit durch Auflösen der Blase in der Probenlösung vermieden werden. Weiters werden während dem Austritt keine Blasen in der Flüssigkeit erzeugt und es wird ebenso kein defekter Austritt erzeugt.
  • Im zweiten, oben beschriebenen Verfahren wird die Substitutionslösung, wie z.B. die Pufferlösung, das gereinigte Wasser und die wässrige, natriumchloridhältige Lösung aus der Proben-Eingießöffnung 52 in den Hohlraum eingegossen, während die Probenlösung ausströmen gelassen wird und die im Hohlraum 56 verbleibende Probenlösung wird im Einklang mit der laminaren Strömungssubstitution auf die selbe, wie oben beschriebene Art und Weise, vollständig ausströmen gelassen, um Vorkehrungen für das nächste Eingießen der Probe zu treffen.
  • Wird abgefühlt, ob die Probenlösung im Hohlraum 56 verbleibt oder nicht (ob oder nicht das Ausströmenlassen als die Probenlösung durchgeführt werden kann), kann die Erkennung ebenso durch Wahrnehmen der Veränderung der Fluideigenschaften im Hohlraum 56 erfolgen. In diesem Fall kann ein Mechanismus zum Nachweis der Vollendung der laminaren Strömungssubstitution oder der Substitution verwendet werden, um die nicht verwendete Reinigungsmenge der Probe extrem zu verringern und die Effizienz der Verwendung der Probenlösung zu verbessern.
  • Ebenso wird bevorzugt, dass, wenn die Probe aus der Proben-Eingießöffnung 52 in den Hohlraum 56 abgegeben wird, das Innere des Hohlraums 56 der laminaren Strömungssubstitution mit der Probe aus der Proben-Eingießöffnung 52 ausgesetzt ist, während der Betätigungsabschnitt 58 gesteuert wird. In diesem Verfahren kann das Innere des Hohlraums 56 zuvor auf eine verlässliche Art und Weise vollständig mit der kostengünstigen Substitutionslösung ersetzt werden, wonach dann die laminare Strömungssubstitution mit der teuren Probe durchgeführt wird. Als ein Resultat ist es möglich, das Auftreten jeglicher defekter Austritte vollständig zu vermeiden und es ist möglich, die teure Probe effizient ausströmen zu lassen.
  • Anschließend wird, wenn die Dickenform des Spots 80 auf der Grundplatte 10, auf der die Probenlösung zugeführt wird, eine sogenannte doughnutförmige Konfiguration mit der Ausbuchtung am Teil dessen umlaufender Kante 130 ist, wie in 15 dargestellt, so wird die Grundplatte 10 auf 0 °C gekühlt, gefolgt von der Durchführung einer Behandlung zur Wiederherstellung der Atmosphäre bei Raumtemperatur, in der ein ausreichendes Gasvolumen bei einer Feuchtigkeit von nicht weniger als 30 % existiert. Dadurch wird dem Spot 80 mit der doughnutförmigen Konfiguration Wasser zugeführt. Die Fluidität der Probenlösung im Spot 80 wird erhöht und der Spot 80 wird im Einklang mit der Oberflächenspannung auf eine hemisphärische Konfiguration verändert. Dadurch verschwindet die Ausbuchtung am Teil der umlaufenden Kante 130.
  • Im Falle der doughnutförmigen Konfiguration ist die Grenze zwischen der Grundplatte 10 und dem Teil der umlaufenden Kante 130 des Spots 80 auffallend und auch leicht zu erkennen. Wird der Spot 80 aus der farblosen und transparenten Flüssigkeit, wie z.B. der Probenflüssigkeit, die das DNS-Fragment enthält, ausgebildet, z.B. auf der farblosen und transparenten Glasgrundplatte, so wird folgender Vorteil erhalten. D.h., es ist leicht, die Form des Spots zu beobachten und es ist leicht, eine Inspektion vorzunehmen, um festzustellen, ob die Form des Spots zufriedenstellend oder defekt ist.
  • Falls der Spot 80, wie oben beschrieben, jedoch eine doughnutförmige Konfiguration aufweist, so ist die feste, immobilisierte Probe 132 am Teil der umlaufenden Kante 130 reichlich (dick), sogar dann, wenn das meiste des Teils der umlaufenden Kante 130 (ausgebuchteter Teil) in dem Waschschritt während der danach durchzuführenden Immobilisierung weggewaschen wird. Daher zeigt im Falle einer Verwendung als DNS-Chip 20 die Verteilung der Fluoreszenzemissionsmenge, die von dem Spot 80 ausgestrahlt wird, eine doughnutförmige Konfiguration im Spot 80, was zur Folge hat, dass ein Faktor zur Dispersion und Verschlechterung der Empfindlichkeit führt.
  • Um daher sowohl die leichte Inspektion (doughnutförmige Konfiguration) als auch eine gute Form des Spots (nichtdoughnutförmige Konfiguration) umzusetzen, eignet sich das folgende Verfahren. D.h., wird die Probenlösung auf die Grundplatte 10 zugeführt, so erfolgt das Ausströmen gemäß dem Tintenstrahlsystem oder dergleichen, um die Probenlösung auf die Grundplatte 10 zuzuführen, so dass sich die Probenlösung am Teil der umlaufenden Kante 130 des Spots 80 konzentriert und zwar durch Steuern der kinetischen Energie und der hydrophoben Eigenschaft im Hinblick auf die Grundplatte 10, um die doughnutförmige Konfiguration zu erhalten.
  • Danach wird die Viskosität der Probenlösung zuvor jedoch auf ein solches Ausmaß erhöht, dass der Spot 80 gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit nicht sphärisch ist, während die Fluidität der Probenlösung, aus der der Spot 80 gebildet wird, nach Vollendung der Inspektion erhöht wird, so dass die doughnutförmige Konfiguration mit Hilfe der Oberflächenspannung auf die nichtdoughnutförmige Konfiguration geändert wird.
  • Das oben beschriebene Verfahren kann im Einklang mit dem Verfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung leicht umgesetzt werden (Behandlung, bei der die Grundplatte 10 auf 0 °C gekühlt wird und die Grundplatte 10 dann in die Atmosphäre bei Raumtemperatur zurückgebracht wird, in der das ausreichende Gasvolumen bei einer Feuchtigkeit von nicht weniger als 30 % existiert).
  • Um dem Spot 80 Wasser zuzuführen, kann nebelhältiger Wasserdampf oder dergleichen direkt aufgebracht werden.
  • Es wird jedoch bevorzugt, das durch Taubildung auf der Grundplatte 10 während des Schritts der Wiederherstellung der Raumtemperatur nach dem Kühlen gebildete Wasser zu verwenden, angesichts der Tatsache, dass der Spot aufgrund von überschüssigem Wasser nicht wegfließt, und feine Wassertröpfchen werden einheitlich zugeführt.
  • Danach wird der Spot 80 durch Brennen der Grundplatte 10 bei 80 °C 1 Stunde lang getrocknet. Nach dem Brennen bei 80 °C 1 Stunde lang kann ein Schritt des Kühlens und der Wiederherstellung der Raumtemperatur angewandt werden. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, den Brennvorgang zu wiederholen.
  • Wie oben beschrieben, wird in dem Verfahren zur Herstellung des DNS-Chips gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Konzentration der Probenlösung verdünnt, bevor die Probenlösung auf die Grundplatte 10 zugeführt wird. Daher ist, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte 10 zugeführt wird, der Spot 80 der Probenlösung nicht hemisphärisch, sondern weist die in 11A dargestellte flache Form auf. In diesem Fall wird beinahe die gesamte zugeführte Probenlösung immmobilisiert. Dementsprechend wird das meiste oder mehr der Probenlösung sogar während des danach durchgeführten Waschschritts nicht weggewaschen. Es ist daher möglich, die Effizienz der Verwendung der Probenlösung zu verbessern.
  • Die Viskosität und die Oberflächenspannung der Probenlösung werden durch Variieren des Verdünnungsgrads in Abhängigkeit vom Typ des in der Probenlösung enthaltenen DNS-Fragments verändert. Dementsprechend ist es möglich, den einheitlichen Durchmesser des auf der Grundplatte 10 ausgebildeten Spots 80 umzusetzen.
  • Der Schritt des Zuführens von Wasser zum Spot 80 wird hinzugefügt, nachdem die Probenlösung auf die Grundplatte 10 zugeführt wird, um den Spot 80 auszubilden.
  • Dementsprechend ist es möglich, die weiter vereinheitlichte Form des Spots 80 in der Richtung der Dicke zu erhalten.
  • Wie oben beschrieben, ist es in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, die Effizienz der Verwendung der teuren Probenlösung zu erhöhen. Es ist möglich, die Produktivität des DNS-Chips 20 zu verbessern und den Ertrag zu steigern. Weiters ist es möglich, die Zufuhr in Abhängigkeit vom Typ der zuzuführenden Probenlösung zu steuern, es ist möglich, den auf der Grundplatte 10 ausgebildeten einheitlichen Spotdurchmesser umzusetzen und es ist möglich, die Verlässlichkeit und die Qualität des DNS-Chips 20 zu verbessern.
  • Es ist natürlich von Bedeutung, dass das Verfahren zur Herstellung des DNS-Chips gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen limitiert ist.
  • Wie oben beschrieben, ist es gemäß dem Verfahren zur Herstellung des DNS-Chips betreffend die vorliegende Erfindung möglich, die Effizienz der Verwendung der teuren Probenlösung zu steigern und es ist möglich, die Produktivität des DNS-Chips zu verbessern und den Ertrag zu erhöhen.
  • Weiters ist es möglich, das Tröpfeln in Abhängigkeit von dem zu tröpfelnden Typ der Probenlösung zu steuern, es ist möglich, den auf der Grundplatte ausgebildeten einheitlichen Spotdurchmesser umzusetzen und es ist möglich, die Verlässlichkeit und die Qualität des DNS-Chips zu steigern.

Claims (33)

  1. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips (20), umfassend eine große Anzahl an Spots (80) von Probenlösungen, die auf einer Grundplatte (10) angeordnet sind, wobei das Verfahren einen Schritt zur Zufuhr der Probenlösungen auf die Grundplatte (10) umfasst, worin die Probenlösung mehrfach zugeführt wird, um einen der Spots (80) auszubilden.
  2. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 1, worin die Probenlösung mit Hilfe eines Tintenstrahlsystems zugeführt wird.
  3. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 1 oder 2, worin die Probenlösung durch Verdünnen einer Probe, die ein DNS-Fragment enthält, erhalten wird, um eine vorbestimmte Konzentration zu ergeben.
  4. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 3, worin die Probenlösung durch Verdünnen der das DNS-Fragment enthaltenden Probe mit Wasser oder einer wässrigen Lösung, die Natriumchlorid enthält, erhalten wird.
  5. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 3 oder 4, worin die Probenlösung mit einer wässrigen polymerhältigen Lösung verdünnt wird.
  6. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 3 bis 5, umfassend den Schritt zur Verdünnung der Probenlösung, um eine solche Konzentration zu ergeben, dass eine gewünschte Anzahl an DNS-Basenpaaren, die auf der Grundplatte (80) immobilisiert sind, pro Spot (80) erhalten wird, wenn die Zufuhr mehrfach durchgeführt wird, damit einer der Spots (80) ausgebildet wird.
  7. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin eine Probe mit einem DNS-Fragment hergestellt wird, indem folgende Schritte durchgeführt werden: PCR-Amplifikation des DNS-Fragments, um ein PCR-Produkt herzustellen; Trocknen des PCR-Produkts, um ein DNS-Pulver zu erhalten; und Lösen des DNS-Pulvers in einer Pufferlösung.
  8. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin ein Spender (30) verwendet wird, wenn die Probenlösung auf einer Grundplatte (19) zugeführt wird, wobei der Spender (30) eine Vielzahl an angeordneten Mikropipetten (34) umfasst, die jeweils eine Eingießöffnung (52) zum Eingießen der Probenlösung von außen, einen Hohlraum (56) zum Eingießen und Abgeben der Probenlösung, und eine Ausströmöffnung (54) zum Ausströmenlassen der Probenlösung aufweist, die auf zumindest einem oder mehreren Substraten (50) ausgebildet ist, wobei die Mikropipette (34) zudem ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element (58) umfasst, das an zumindest einer Wandoberfläche des Substrats (50), das den Hohlraum (56) bildet, vorliegt, so dass jede der Probenlösungen im Hohlraum (56) bewegt werden kann und voneinander unterschiedliche Typen von Probenlösungen aus den Ausströmöffnungen (54) der jeweiligen Mikropipetten (34) ausströmen gelassen werden.
  9. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin ein Spender (30) verwendet wird, wenn die Probenlösung auf einer Grundplatte (10) zugeführt wird, wobei der Spender (30) eine Vielzahl an angeordneten Mikropipetten (34) umfasst, wobei jede davon eine Eingießöffnung (52) zum Eingießen der Probenlösung von außen, einen Hohlraum (56) zum Eingießen und Abgeben der Probenlösung sowie eine Ausströmöffnung (54) zum Ausströmenlassen der Probenlösung umfasst, die auf zumindest einem oder mehreren Substraten (50) ausgebildet ist, so dass die Probenlösung im Hohlraum (56) bewegt werden kann und eine Probenlösung vom identischen Typ aus zumindest zwei oder mehreren der Ausströmöffnungen (54) ausströmen gelassen wird, damit es zur Bildung eines Spots (80) kommt.
  10. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 9, worin eine Eingießöffnung (52) mit dem Hohlraum (56) kommuniziert, wobei der Hohlraum mit zumindest zwei oder mehreren der Ausströmöffnungen (54) zum Ausströmenlassen der Probenlösung vom identischen Typ verbunden ist.
  11. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 9 oder 10, worin die Probenlösung vom identischen Typ im Wesentlichen gleichzeitig aus zumindest zwei oder mehreren Ausströmöffnungen (54) ausströmen gelassen wird.
  12. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 9 oder 10, worin die Probenlösung vom identischen Typ bei unterschiedlichen Ausströmzeiten aus zumindest zwei bzw. mehreren Ausströmöffnungen (54) ausströmen gelassen werden.
  13. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 8 bis 12, worin die Mikropipette (34) so beschaffen ist, dass die Probenlösung im Hohlraum (56) in laminarer Strömung bewegt wird.
  14. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 8 bis 13, worin: voneinander unterschiedliche Typen der Probenlösungen in die Vielzahl von Hohlräumen (56) von den Eingießöffnungen (52) aus eingegossen werden, die den Ausströmöffnungen (54) zum Ausströmenlassen voneinander unterschiedlicher Typen der Probenlösungen in die Vielzahl von Hohlräumen (56) entsprechen, wonach die unterschiedlichen Typen der Probenlösungen in der Vielzahl von Hohlräumen (56) von den Ausströmöffnungen (54) aus durch Ansteuern der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente (58) ausströmen gelassen werden, wenn die Probenlösungen auf die Grundplatte (10) zugeführt werden.
  15. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 8, worin: eine Substitutionslösung zuvor in die Vielzahl von Hohlräumen (56) befüllt wird, unterschiedliche Typen der Probenlösungen nacheinander von den Eingießöffnungen (52) aus eingegossen werden, während in der Vielzahl von Hohlräumen (56) Substitutionen durchgeführt werden, wonach die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente (58) so angesteuert werden, dass die unterschiedlichen Typen von Probenlösungen in der Vielzahl von Hohlräumen (56) aus den Ausströmöffnungen (54) ausströmen gelassen werden, wenn die Probenlösungen auf die Grundplatte (10) zugeführt werden.
  16. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 15, worin die Substitutionslösung zuvor in die Vielzahl von Hohlräumen (56) befüllt wird und die unterschiedlichen Typen der Probenlösungen von den Eingießöffnungen (52) eingegossen werden, während bei gleichzeitiger Ansteuerung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente (58) in der Vielzahl von Hohlräumen (56) Substitutionen durchgeführt werden.
  17. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 14 bis 16, worin es zur Beendigung des Eingießens oder Substituierens der Probenlösungen in der Vielzahl von Hohlräumen (56) kommt, indem im Hohlraum (56) eine Veränderung der Fluideigenschaft bemerkt wird.
  18. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin die Substitutionslösung zuvor einer Entgasungsbehandlung unterzogen wird.
  19. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 15 bis 18, worin die Substitutionslösung zuvor in die Vielzahl der Hohlräume (56) befüllt wird, eine Zwischenlösung, die kein DNS-Fragment enthält, und in etwa das gleiche spezifische Gewicht wie die Probenlösung aufweist, nacheinander von den Eingießöffnungen (52) aus eingegossen wird, während in den Hohlräumen (56) Substitutionen durchgeführt werden, wobei die unterschiedlichen Typen der Probenlösungen nacheinander von den Eingießöffnungen (52) aus in die Hohlräume (56) eingegos sen werden und die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente (58) so angesteuert werden, dass die unterschiedlichen Typen der Probenlösungen in der Vielzahl von Hohlräumen (56) aus den Ausströmöffnungen (45) ausströmen gelassen werden.
  20. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 19, worin die Probenlösung auf einer Grundplatte (10) zugeführt wird, wobei die Probenlösung zugeführt wird, während zumindest die Probenlösung einer aus Trocknen, Verdicken oder Festwerden bestehenden Behandlung unterzogen wird.
  21. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 20, worin die aus Trocknen, Verdicken oder Festwerden bestehende Behandlung der Probenlösung eine Behandlung zum Erhitzen der Grundplatte (10) umfasst.
  22. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 20, worin die aus Trocknen, Verdicken oder Festwerden bestehende Behandlung der Probenlösung darin besteht, die ausströmen gelassene oder zugeführte Probenlösung zu erhitzen.
  23. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 20 bis 22, worin ein Laserstrahl (L) dazu benutzt wird, die aus Trocknen, Verdicken oder Festwerden bestehende Behandlung der Probenlösung durchzuführen.
  24. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 20 bis 22, worin ein Infrarotstrahl dazu benutzt wird, die aus Trocknen, Verdicken oder Festwerden bestehende Behandlung der Probenlösung durchzuführen.
  25. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 20 bis 22, worin eine elektromagnetische Welle dazu benutzt wird, die aus Trocknen, Verdicken oder Festwerden bestehende Behandlung der Probenlösung durchzuführen.
  26. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach Anspruch 20, worin die aus Trocknen, Verdicken oder Festwerden bestehende Behandlung der Probenlösung eine Behandlung zum Abkühlen der Grundplatte (10) oder der ausströmen gelassenen oder zugeführten Probenlösung umfasst.
  27. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 26, worin die Probenlösung zugeführt wird, während die bereitgestellte Position verändert wird, um einen Spot (80) auszubilden, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte (10) zugeführt.
  28. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 27, worin die Probenlösung zugeführt wird, während die zugeführte Menge verändert wird, um einen Spot (80) auszubilden, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte (10) zugeführt wird.
  29. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 28, worin auf die Probenlösung während der Zuführung oder vor der Zuführung der Probenlösung auf die Grundplatte (10) eine Schwingung angelegt wird.
  30. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips (20) nach Anspruch 2, worin die Feuchtigkeit um einen Abschnitt, in den die Probenlösung ausströmen gelassen und zugeführt wird, selektiv erhöht wird, verglichen mit der Feuchtigkeit um andere Abschnitte herum, so dass die Probenlösung nicht getrocknet, verdickt oder verfestigt wird, wenn die Probenlösung auf die Grundplatte (10) zugeführt wird.
  31. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 30, das folgende Schritte umfasst: Abkühlen der Grundplatte (10) auf nicht mehr als 0 °C nach der Herstellung der Grundplatte (10), auf der die große Anzahl an Spots (80) angeordnet wird, indem die Probenlösungen auf die Grundplatte (10) zugeführt werden, und anschließendes Zurückbringen der Grundplatte (10) in eine Atmosphäre bei Raumtemperatur, bei der ein ausreichendes Gasvolumen bei einer Feuchtigkeit von weniger als 30 % vorliegt.
  32. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 30, das darüber hinaus folgenden Schritt umfasst: Aussetzen der Grundplatte (10) gegenüber einer Atmosphäre, bei der ein ausreichendes Gasvolumen bei einer Feuchtigkeit von weniger als 80 % vorliegt, nach Herstellung der Grundplatte (10), auf der die große Anzahl an Spots (80) angeordnet ist, indem die Probenlösungen auf die Grundplatte (10) zugeführt werden.
  33. Verfahren zur Herstellung eines DNS-Chips nach einem der Ansprüche 1 bis 30, das darüber hinaus folgenden Schritt umfasst: Aussetzen der Grundplatte (10) einem nebelhältigen Wasserdampf nach Vorbereiten der Grundplatte (10), auf der die große Anzahl an Spots (80) angeordnet werden, indem die Probenlösungen auf die Grundplatte (10) zugeführt werden.
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