JP2000500567A

JP2000500567A - Microwell plate

Info

Publication number: JP2000500567A
Application number: JP9516786A
Authority: JP
Inventors: ベインズ，ウィリアム・アーサー; ハウゼゴ，ピーター・ジョン
Original assignee: SmithKline Beecham Corp
Current assignee: SmithKline Beecham Corp
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 2000-01-18
Also published as: EP0862497A4; WO1997015394A1; EP0862497A1; GB9521775D0

Abstract

(57)【要約】ウエルが、頂部に大きな開口と、底部に小さなノズル穴を有するマルチウエルプレートであり、ウエル底部の小さい穴の径が、表面に圧力パルスを加えた時に液体の噴射が排出されるように選択されており、圧力パルスの時間を選択することにより、正確な容量をウエル中に分配できるようにしたマルチウエルプレート。 (57) [Summary] The well is a multi-well plate with a large opening at the top and a small nozzle hole at the bottom, the diameter of the small hole at the bottom of the well being selected so that the jet of liquid is discharged when a pressure pulse is applied to the surface. A multi-well plate that allows the correct volume to be distributed into the wells by selecting the time of the pressure pulse.

Description

【発明の詳細な説明】マイクロウエルプレート序本発明は、マイクロウエルプレートに関する。高スループット・スクリーニング（High Throughput Screening: ＨＴＳ）および組み合わせ化学（Combinatorial Chemistry: ＣＣ）は、新しい薬のサーチにおけるキイとなる技術である。ＨＴＳは、幾千もの異なる化合物の特異的生物活性をスクリーニングするのに向けられ、対して、ＣＣは、特定構造群の分子における側鎖基の異なる組み合わせの並行合成による化合物ライブラリーの構築に向けられる。両方の領域で使用される多くの技術は、セル、マイクロウエルまたは固定化表面の形態にある反応部位の空間的配列の使用に基づいている。これらのアプローチのために、正確な容量の液体を短時間にセルの中、また、外へ移動させる必要がある。一つの確立されたアプローチは、マイクロウエルプレートと、ロボット制御マイクロディスペンサーを使用し、必要とする薬剤を順番に各ウエルに満たし、また、空にすることである。しかしながら、幾千もの化合物を製造することが目的の場合、このアプローチは、各ウエルに順番に分配（dispense）を、するために要する時間によって制限される。本願は、幾万もの化合物の並行合成または分析用に特別に設計したシステムを記載する。概念の中心は、従来のマイクロウエルプレートと同様に、平らなプレート内に、ウエルがマトリックスとして配置されたジェットウエル（JetWell）と称する特別なウエル構造である。この概念の新規な特徴は、ウエルが、一端に液体を受ける大きな開口区域を有し、他の端に、そこから液体をジェット分配できる一体となったノズルを有するように作られていることである。これらの配列は、従来の９６または３８４マイクロウエルプレートに適合するように作ることもできるが、有利には、より高密度（例えば、６０×４０または１２０×８０）とすることもできる。ウエルの下端の壁は、合成する化合物が結合できる結合表面で被覆してもよい。ジェットウエルの設計は、正確なミクロ容量の流体を受け、配送することを可能にする。合成に必要な流体の各ジェットウエルへの分配は、好ましくは、ウエルの大きな端部内に発射するマルチノズル・インクジェット・ヘッドを使用して、ウエル中の液体にディスペンサーが接触しないように行う。マルチノズル・アプローチは、全配列に対する分配時間がプロセッシングの各段階についての典型的な反応時間と比較して短くなることを保証する必要がある。セルからの液体除去は、ウエル底部の一体ノズルを通して行われる。正常な操作の間、表面張力または、さらには物理的な栓によって、液体がノズルを通してセル外へ流れ出ることを防止してある。ウエル中の液体を加圧して液体をノズルから排出し、下面からクリーンに穴の外へ噴出させる。ウエルから除去する容量は、加える圧力および加圧時間によって調節できる。クリーンな噴出を達成するためには、典型的には、０．１〜１０．０バールゲージの範囲の流体圧力が使用され、圧力を迅速に加え、また除いてノズル外の液体のしたたりを防止する。調和したジェットウエル配列を第１の配列の下に位置させると、正確な容量の液体の１つの配列から他の配列へ移動は、数ミリ秒の間に起こる。このアプローチは、非常に小さなジェットウエル配列への、また、ウエルからの並行分配用の正確なシステムを提供する。これにより、ウエルの容量を減少させ、プレート当りの数を増加することが可能になり、ＨＴＳまたはＣＣシステムの処理量を大いに増加できる。本願は、この基本的な概念と、システムの個々の要素を実行する具体的な方法をカバーするものである。ジェットウエル配列構造他の形態のマイクロウエルプレートと異なるジェットウエルの具体的特徴は、各ウエルが、底部に１つ以上のノズルを有し、圧力を頂部表面に加えると、それを通ってウエル内の液体が噴出されることである。ノズルの径を、液体の流量を調節し、速度および精度を最適にするように選択する。例えば、圧力持続を正確に１ミリ秒に調節し、容量調節要件が１ナノリットルである場合、穴を通る流速は、１マイクロリットル／秒以下でなければならない。ジェット速度を５メートル／秒と仮定すると、ノズルは約５０ミクロンの径であり、これは、通常のインクジェット・プリンターに匹敵する。各ウエルの総容量は、使用者の要望に依存する。システムは、約２０マイクロリットルのウエル容量を有し、４．５ mm ピッチで配列された通常の３８４ウエルプレートと適合するように設計してもよい。しかし、より小さいウエル容量のより多い配列を使用することが非常に有利である。例えば、１ mm ピッチのウエルを有する通常のマイクロウエルプレート（９６または３８４）と同様なサイズのプレートは、９６×６４配列を有する。このサイズを例にとると、頂部における径は、０．８ mm、底面の穴は径３０ミクロンとすることができる。図１は、ジェットウエル概念の基本的構造の１例を示す。図１Ａは該構造の一部の拡大図で、その詳細を示す。本願ならびに記載する概念および実施例のジェットウエル設計は、プレートおよび関連するシステム要素の適当な製造技術にも向けられている。ジェットウエルプレート製造ウエル底部において、径０．１ mm 以下の穴が必要でない場合は、通常の成型製造アプローチが使用できる。しかし、より小さい穴が必要な場合、他のアプローチが必要となる。１つのアプローチは、底部に薄くした断面を有する型構造を使用し、そこを通してレーザーで穴を空けることである。別法として、エッチングまたは電鋳で作成した写真平板的に空けた穴を有する薄いシートを配列の底部に固着させてもよい。もう１つ別のアプローチは、２つのストリップを、それらの中にエッチングした構造体を一緒にして結合してウエルを形成することにより、ウエルの各ラインを形成することである。このアプローチにより、全配列をプレートの表面にエッチングで形成することができ、ついでストリップに切断し、一緒にラミネートし、最終構造を形成する。かかる構造体は、例えば、低温ガラスエナメル接着を用いてガラスで製造できる。非常に小さなウエルが要求される場合、結晶学的エッチングにより形成されたウエルを有する単一の結晶シリコンウェーハー基材が適当であり、数ミクロンの精度を有するノズル穴の形成に使用できる。これらのタイプの構成の例を図２ａ、２ｂ、２ｃに示す。ジェットウエルプレートからの分配ジェットウエル概念は、プレート上の配列に多くのウエルを有し、各々がその底部にノズル穴を有するものである。１つの操作で、１つのジェットウエルプレートの全てのウエルから計量した用量を、第２のレシーバー・ジェットウエルプレートに移動させることが可能である。これは、レシーバー・プレートを、分配すベき液体を入れたプレートの下に置き、上のプレートの全てのウエルに圧力パルスを加えることにより行える。ついで、液体は、上のプレートの各ウエルから、下のプレートの対応するウエルに噴出される。ノズル穴から流体をクリーンに噴出させるために、流体中の圧力を迅速に上げ、十分に速く落とし、ノズルからのしたたりを防止する。この変動は、インクジェットの経験からよく理解でき、典型的な寸法について、１０⁸Ｐａｓ^-1（すなわち１ bar/ms）を超える速度が必要であることが知られている。プレートの全面積にわたって一様にこの圧力上昇をこの速度で達成することは、ウエル内の液体との接触を避ける場合、並大抵ではない。これを達成する１つのアプローチは、プレートの側面寸法と比較して小さいプレートとピストンとの間の当初間隔を有する（例えば、６０×４０ mm プレートで間隔５ mm）、全面積にわたるピストン装置を使用することである。これは、圧縮される空気の量および圧力波動が伝わる空気中の距離を最小にする。ついで、数バールの圧力上昇が、数メートル／秒の速度での数ミリメートルのピストンの移動により達成できる。この運動を行うには多くのオプションがある。面積が小さい場合、電磁アクチュエーターが最も簡単である。しかし、１００× １００ mmのプレート面積について、１０バールに達するに必要な力は１０⁴ニュートン（〜１トン）であり、これは、簡単なソレノイド駆動を使用して達成するにはより困難である。この要件を満たすには、インパクト・アクチュエーターが使用できる。このアプローチにおいて、所望の圧力に到達するのに十分な行程を可能にするコンプライアント・シール（compliant seal）を用いて、ピストンを分配ジェットウエルプレートに密封し、物理的な止めを用いて運動を制限することにより、過剰な圧力を防止する。レシーバージェットウエルプレートを分配プレートの下に直接嵌合させる。ピストンおよび２つのジェットウエルプレートをスプリング支持体上に載せる。ついで、ピストンの後を予め定めた速度で塊体で打つ。ピストンの後を打つ塊体は、ピストンをプレートの方へ止まるまで移動させる。これが、ウエルの上の空気体積を非常に速やかに所望の圧力まで圧縮する。インパクト塊体およびプレートは、動き続けて支持体スプリングを圧縮する。スプリングは、アッセンブリーを減速し、ついで、それを後方に加速させる。両方のジェットウエルプレートは、元の位置で止められているが、ピストンは、自由であり続ける。ピストンおよびインパクト塊体がプレートから離れるにつれて、ウエル上の圧力は、速やかに落ちる。ピストンおよびインパクト塊体を、ついで、粘着性のダンパーを用いて減速し、停止させる。この装置の例を図３で説明する。急速な空気の圧縮にともない、温度上昇があり、これを設計の際に考慮すべきであることに注意を要する。図３は、各々が図１に示したタイプの、インパクト・アクチュエーターに取り付けた２つのジェットウエルプレートを示している。ＪＷ１は、分配すべき液体を入れたジェットウエルプレートで、ＪＷ２は、液体の個々の分量を分配すべきジェットウエルプレートである。ＪＷ１およびＪＷ２は、ＪＷ１がＪＷ２の上に載せられて、しっかりと固定されている。ピストンプレートＰＰは、圧縮気密端部ガスケットＥＧ上で、少しの間隙をあけてＪＷ１上に取り付けられている。ＪＷ１、ＪＷ２およびＰＰは、全てスプリング支持体ＳＳ上に支持されている。使用に際しては、ＰＰを特定の速度でインパクトするように、塊体ＭをＰＰの方に加速する。ピストンプレートＰＰおよび塊体Ｍは、端部ガスケット（ＥＧ）を圧縮しながら、モーションストップ（ＭＳ１）が所定の間隙にそれを停止されるまで、ＪＷ１の方に移動する。これにより、ウエルの底部のノズルから液体が噴出するに必要な圧力までＪＷ１全体にわたって圧力が、迅速に、一様に上昇する。Ｍ、ＰＰ、ＪＷ１およびＪＷ２は、全て下方へ動き続け、スプリング支持体ＳＳを圧縮する。スプリング支持体ＳＳは、該スプリング／塊体システムの共振回数によって規定される、ある時間の後、Ｍ、ＰＰ、ＪＷ１およびＪＷ２を上方へ振り戻す。ＪＷ１およびＪＷ２の上方への運動は、ストップＭＳ２により、停止させられ、ＰＰおよびＭは、それらの惰性により、上方へ動き続ける。ＰＰおよびＭは、ストップＭＳ３によってそれらの初めの位置に停止され、ＪＷ１上の圧力は、急速に１バールに戻る。分配圧力は、空気体積および前方ストップまでの距離の関数であり、分配時間は、スプリング定数、塊体および当初インパクト速度の関数である。したがって、この技術は、分配のための圧力および時間を広範囲にわたって独立してセットすることを可能にする。単一のウエルからのみの分配が必要な場合は、そのウエルの上に小面積ピストン・ポンプを位置させることができる。同様に、プレートの列または方形区域に、特別に成型したアクチュエーターを当てることもできる。最小体積容量形空気圧発生器（minimal volume positive displacement air pressure generator）の使用は、上記のインパクト技術の実施に有利である。ジェットウエルプレートへの分配ジェットウエルプレートからの分配用の技術は、ジェットウエルプレートの各ウエルに必要な同一容量を分配するためにも使用できる。これは、全てではないが、幾つかに適用できる。各ウエルで異なる量が必要な場合、別のアプローチを使用できる。このために、特定の要件に応じて、幾つかのアプローチを開発した。１つのアプローチは、その用量を受けるウエルのみに当るパターン付きノズルプレートを用いる、従前に記載された最小体積圧力発生器アプローチである。これは以下によって実施できる：・必要時に、ディスペンサーと嵌合する所望のパターンのノズルを有する予め作成されたノズルプレート。ノズルプレートはライブラリーから選択でき、再使用のために清浄にすることができる。・プログラムに組むことのできるノズル配列。プログラムに組むことのできるノズル配列には、多くの可能な実例があり、ソレノイド、ピエゾ(piezo)、機械的および熱的ドライブのボール、プレート、ディスクまたはピペット機構が包含されるが、これらに限定されるものではない。しかしながら、１ mm 以下の径のノズルで、最小の死容積で、幾千の配列について実施することは、難題である。１つのアプローチは、鉄磁性材料中の配列として製造された円錐形ノズルの使用である。このノズルプレートは、圧力発生ヘッドから取り外しできる。配列を所望ノミにパターンにプログラムするには、磁性ビーズをこれらのノズルに入れて閉じる。プレートに対する磁性吸引力は、ビーズをその場に保持し、プレートを、分配ヘッドに再び位置させる。ついで、ノズルを分配すべき液体で満たし、圧力パルスを所定の時間加える。円錐組立体中のボールは、分配圧力に対する良好な密封を保証する。操作後、液体を除き、ノズルプレートをバックフラッシュし、再使用のための清浄化前にビーズを除く。磁性ビーズは、用途により、使い捨て、あるいは再使用できる。他の操作を行う間に、プロブラムできる幾つかのプレートを使用することにより、システムは迅速かつ融通性のあるものとなる。他の場合、異なる容量の一連の液体をウエルに分配する必要がありうる。これは、自重式（pre-fill capacity）のジェットウエルシステムを使用することにより行える。このアプローチにおいて、分配プレートのジェットウエルには、正確な、ただし、早い必要のない技術を使用して必要な量およびタイプの液体が予め入れられている。液体は、表面張力でウエル中に保持される。全てのウエルに所定の容量の適当な液体を入れたら、プレートを使用に供することができる。それを反応ジェットウエルプレートの上に位置させ、各ウエルの全ての内容物を上記のごとく、圧力パルスにより噴射分配する。このアプローチは、ウエルへ迅速に移す必要があるが、先に負荷したディスペンサーへの移動の間に時間がある場合に最も適している。充填および分配の間にウエルからの蒸発による溶媒のロスを避けることに注意すべきである。幾つかの場合、これらのジェットウエル分配アプローチのいずれもが適当でないかもしれない。これらの例については、精密分配ヘッドを使用する必要がありうる。これに最も適した技術は、各ウエルの用量を、定められた数の液滴によりセットできるドロップ−オン−デマンド・インクジェット・システムに基づいている。最も迅速な分配は、ノズルの二次元配列を持たせ、プレートに適合させることにより達成される。しかし、これは作るのが困難で、それ故、高価である。最も好ましいアプローチは、プレートを横切ってスキャンする線形配列のノズルを使用することである。商業的に入手できるインクジェットヘッドは、主にノズル間のピッチおよびそれらの材質のために適当ではありえず、したがって、特別の器具を必要とする。必要なヘッドの特徴は以下のとおりである：・システムの死容量を最小にして、幾つかの場合には高価であるかもしれない試薬の浪費を避ける。・流体と接触する全ての材料は、広範な酸、アルカリおよび溶媒に対して不活性でなければならない。好ましくは、二酸化珪素、ステンレススチールおよび不活性ポリマーに限定すべきである。・システムは、広範な流体と共に何回も使用しなければならないので、充填し、フラッシュするのが容易でなければならない。・ノズル径を、ウエルサイズに適合するように選択する。典型的には、液滴サイズをウエル容積の１０^-3〜１０^-4の範囲で選択する。・各ノズルをドロップ−オン−デマンド様式で独立して操作する。典型的な輸送速度は、１秒当り、１０³〜１０⁴滴である。・作動は、好ましくは、シリコンまたは二酸化珪素膜に接着した薄いピエゾ層による。高密度の配列には、ピエゾドライブをヘッドに内蔵することができる。別法として、ヘッドは、ヘッドドライブの電気的接触を切ることのできるメッキした金接点を有することができる。本願は、シリコン結晶エッチング技術を使用して構造を形成、およびシリコンとガラスまたはシリコンとシリコンの結合によるアッセンブリーを使用するヘッドの実施を含む。頂部シューターまたは側部シューターノいずれかを必要な典型的ピッチ(＞０．５ mm)で実施できる。較正加圧噴射またはドロップ−オン−デマンド装置により達成される分配の精度は、パラメーターの正確な制御に依存する。ノズルが非常に小さい場合、製造の正確さのみで精度を達成することは困難である。しかし、操作パラメーターを合理的に制御することにより、再現性を優れたものいすることができる。したがって、精度を達成する最良のアプローチは、使用前の各装置の較正技術が包含される。すなわち、例えば、ジェットウェルプレートについて、各ウエルに分配する容量の相異を導くものに、圧力変動と共にノズル径の分布がありうる。各ウエルからのパート試料の定量分析を行う場合、容量変動は結果に影響する。システムは、使用前に、容量についての単純なスタンダード分析テストに使用できる試薬を分配することにより較正できる。これは、例えば、自動化測定で慣用される変色反応であってよい。較正は、分配する容量の制御よりも、むしろ、実際の分析結果の補正に使用する。自動化較正の実施も、マルチノズル・マイクロ分配システムの高精度を達成するのに重要である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Microwell Plate Introduction The present invention relates to a microwell plate. High Throughput Screening (HTS) and Combinatorial Chemistry (CC) are key technologies in the search for new drugs. HTS is directed toward screening the specific biological activity of thousands of different compounds, whereas CC is directed toward the construction of compound libraries by parallel synthesis of different combinations of side groups in molecules of a particular structural group. Can be Many techniques used in both areas are based on the use of a spatial arrangement of reaction sites in the form of cells, microwells or immobilized surfaces. For these approaches, a precise volume of liquid needs to be moved into and out of the cell in a short time. One established approach is to use a microwell plate and a robotic controlled microdispenser to fill and empty each well with the required drug in turn. However, when the goal is to produce thousands of compounds, this approach is limited by the time required to dispense each well in turn. This application describes systems specifically designed for the parallel synthesis or analysis of tens of thousands of compounds. At the heart of the concept is a special well structure called a JetWell, in which the wells are arranged as a matrix in a flat plate, similar to a conventional microwell plate. A novel feature of this concept is that the well is made to have a large open area for receiving liquid at one end and an integrated nozzle at the other end from which liquid can be jetted. is there. These arrays can be made to fit into conventional 96 or 384 microwell plates, but can also advantageously be of higher density (eg, 60 × 40 or 120 × 80). The bottom wall of the well may be coated with a binding surface to which the compound to be synthesized can bind. The jet well design allows accurate micro-volume fluid to be received and delivered. The distribution of the fluid required for the synthesis to each jet well is preferably performed using a multi-nozzle inkjet head that fires into the large end of the well so that the dispenser does not contact the liquid in the well. The multi-nozzle approach needs to ensure that the dispense time for the entire array is short compared to the typical reaction time for each stage of processing. Liquid removal from the cell is performed through an integral nozzle at the bottom of the well. During normal operation, surface tension or even a physical stopper prevents liquid from flowing out of the cell through the nozzle. The liquid in the well is pressurized, the liquid is discharged from the nozzle, and the liquid is jetted out of the hole cleanly from the lower surface. The volume removed from the wells can be adjusted by the applied pressure and pressurization time. To achieve a clean jet, a fluid pressure in the range of 0.1 to 10.0 bar gauge is typically used to quickly apply and remove pressure to remove liquid dripping outside the nozzle. To prevent. With the matched jet well array positioned below the first array, the movement of the correct volume of liquid from one array to another occurs within a few milliseconds. This approach provides an accurate system for parallel distribution to and from very small jet well arrays. This allows the capacity of the wells to be reduced, the number per plate to be increased, and the throughput of the HTS or CC system to be greatly increased. This application covers this basic concept and the specific ways of implementing the individual elements of the system. Jet well array structure Specific features of jet wells that differ from other forms of microwell plates are that each well has one or more nozzles at the bottom, through which pressure is applied to the top surface and through the wells. Is ejected. The diameter of the nozzle is selected to regulate the flow rate of the liquid and optimize speed and accuracy. For example, if the pressure duration is adjusted to exactly 1 millisecond and the volume adjustment requirement is 1 nanoliter, the flow rate through the hole must be less than 1 microliter / second. Assuming a jet speed of 5 meters / second, the nozzle has a diameter of about 50 microns, which is comparable to a typical inkjet printer. The total capacity of each well depends on the needs of the user. The system may have a well capacity of about 20 microliters and may be designed to be compatible with regular 384 well plates arranged at 4.5 mm pitch. However, it is very advantageous to use more arrays with smaller well volumes. For example, a plate similar in size to a normal microwell plate (96 or 384) with 1 mm pitch wells has a 96 × 64 array. Taking this size as an example, the diameter at the top can be 0.8 mm and the hole at the bottom can be 30 microns in diameter. FIG. 1 shows an example of a basic structure of the jet well concept. FIG. 1A is an enlarged view of a portion of the structure, showing details thereof. The jet well design of the present application and the concepts and embodiments described are also directed to the appropriate manufacturing techniques for plates and associated system components. If a well with a diameter of 0.1 mm or less is not required at the bottom of the jet well plate manufacturing well, a conventional molding manufacturing approach can be used. However, if smaller holes are needed, another approach is needed. One approach is to use a mold structure with a thinned cross section at the bottom and laser drill through it. Alternatively, a thin sheet with photolithographically drilled holes made by etching or electroforming may be affixed to the bottom of the array. Another approach is to form each well line by joining two strips together with the structures etched into them to form a well. With this approach, the entire array can be etched into the surface of the plate, then cut into strips and laminated together to form the final structure. Such a structure can be made of glass, for example, using low temperature glass enamel bonding. If very small wells are required, a single crystalline silicon wafer substrate with wells formed by crystallographic etching is suitable and can be used to form nozzle holes with a precision of a few microns. Examples of these types of configurations are shown in FIGS. 2a, 2b, 2c. The dispensing jet well concept from a jet well plate has many wells in an array on the plate, each with a nozzle hole at the bottom. In one operation, it is possible to transfer metered doses from all wells of one jet well plate to a second receiver jet well plate. This can be done by placing the receiver plate under the plate containing the liquid to be dispensed and applying a pressure pulse to all wells of the upper plate. The liquid is then spouted from each well of the upper plate into a corresponding well of the lower plate. In order to eject the fluid from the nozzle hole cleanly, the pressure in the fluid is rapidly increased, and the fluid is dropped sufficiently quickly to prevent dripping from the nozzle. This variation is well understood from inkjet experience, and it is known that for typical dimensions, velocities in excess of 10 ⁸ Pa s- ¹ (ie, 1 bar / ms) are required. Achieving this pressure rise uniformly at this rate over the entire area of the plate is not trivial to avoid contact with the liquid in the wells. One approach to achieve this is to use a piston device over the entire area that has an initial spacing between the plate and the piston that is small compared to the side dimensions of the plate (eg, 5 mm spacing on a 60 × 40 mm plate). It is to be. This minimizes the amount of compressed air and the distance in the air that the pressure wave travels. Then a pressure increase of a few bar can be achieved by moving the piston several millimeters at a speed of several meters / second. There are many options for doing this exercise. When the area is small, an electromagnetic actuator is the simplest. However, for a plate area of 100 × 100 mm, the force required to reach 10 bar is 10 ⁴ Newtons (１1 ton), which is more difficult to achieve using a simple solenoid drive. . Impact actuators can be used to meet this requirement. In this approach, the piston is sealed to the dispensing jet well plate using a compliant seal that allows sufficient travel to reach the desired pressure, and movement is controlled using a physical stop. Limiting prevents excessive pressure. Fit the receiver jet well plate directly under the distribution plate. Place the piston and two jet well plates on the spring support. Then, the rear of the piston is hit with a lump at a predetermined speed. The mass striking behind the piston moves the piston towards the plate until it stops. This compresses the air volume above the well very quickly to the desired pressure. The impact mass and plate continue to move and compress the support spring. The spring slows down the assembly and then accelerates it backward. Both jet well plates are stopped in their original position, but the piston remains free. As the piston and impact mass move away from the plate, the pressure on the well drops quickly. The piston and impact mass are then slowed down and stopped using a sticky damper. An example of this device will be described with reference to FIG. Note that there is a temperature rise associated with rapid air compression, which should be taken into account in the design. FIG. 3 shows two jet well plates, each of the type shown in FIG. 1, attached to an impact actuator. JW1 is a jet well plate containing the liquid to be dispensed, and JW2 is a jet well plate for dispensing an individual volume of liquid. JW1 and JW2 are firmly fixed with JW1 placed on JW2. The piston plate PP is mounted on the JW1 with a slight gap on the compressed airtight end gasket EG. JW1, JW2 and PP are all supported on a spring support SS. In use, the mass M is accelerated toward the PP so as to impact the PP at a specific speed. The piston plate PP and the mass M move toward JW1 while compressing the end gasket (EG) until the motion stop (MS1) stops it at a predetermined gap. As a result, the pressure quickly and uniformly rises over the entire JW1 to a pressure required for ejecting the liquid from the nozzle at the bottom of the well. M, PP, JW1 and JW2 all continue to move downward, compressing the spring support SS. The spring support SS swings M, PP, JW1 and JW2 upward after a certain time, defined by the number of resonances of the spring / mass system. The upward movement of JW1 and JW2 is stopped by stop MS2, and PP and M continue to move upward due to their inertia. PP and M are stopped in their initial position by stop MS3 and the pressure on JW1 quickly returns to 1 bar. The dispense pressure is a function of the air volume and the distance to the forward stop, and the dispense time is a function of the spring constant, the mass and the initial impact velocity. Thus, this technique allows the pressure and time for dispensing to be set independently over a wide range. If dispensing from only a single well is required, a small area piston pump can be positioned above that well. Similarly, a specially shaped actuator can be applied to a row or square area of the plate. The use of a minimal volume positive displacement air pressure generator is advantageous for implementing the above-described impact technique. Dispensing into Jet Well Plates The technique for dispensing from jet well plates can also be used to dispense the same volume required for each well of a jet well plate. This is applicable to some, but not all. If different volumes are required in each well, another approach can be used. For this, several approaches have been developed, depending on the specific requirements. One approach is the previously described minimal volume pressure generator approach, which uses a patterned nozzle plate that only hits the well receiving the dose. This can be done by:-A pre-made nozzle plate with the desired pattern of nozzles to mate with the dispenser when needed. Nozzle plates can be selected from the library and cleaned for reuse.・ Nozzle array that can be assembled into a program. There are many possible examples of nozzle arrays that can be programmed, including, but not limited to, solenoids, piezos, mechanically and thermally driven balls, plates, disks or pipette mechanisms. It is not something to be done. However, it is a challenge to perform on thousands of arrays with nozzles of 1 mm or less diameter and minimum dead volume. One approach is to use conical nozzles manufactured as an array in ferromagnetic material. This nozzle plate is removable from the pressure generating head. To program the array into the desired fleas pattern, magnetic beads are placed in these nozzles and closed. Magnetic attraction on the plate holds the beads in place and repositions the plate on the dispensing head. The nozzle is then filled with the liquid to be dispensed and a pressure pulse is applied for a predetermined time. The balls in the conical assembly ensure a good seal against the dispensing pressure. After the operation, remove the liquid, backflush the nozzle plate and remove the beads before cleaning for reuse. The magnetic beads can be disposable or reused depending on the application. By using several plates that can be programmed while performing other operations, the system is quick and flexible. In other cases, it may be necessary to dispense a series of liquids of different volumes to the wells. This can be done by using a pre-fill capacity jet well system. In this approach, the jet wells of the distribution plate are pre-filled with the required amount and type of liquid using accurate, but not fast, techniques. The liquid is held in the well at surface tension. Once all wells have been filled with a predetermined volume of the appropriate liquid, the plate can be ready for use. It is positioned above the reaction jet well plate and the entire contents of each well are jetted and distributed by pressure pulses as described above. This approach is best suited when there is a need to quickly transfer to a well, but there is time between transfers to a previously loaded dispenser. Care should be taken to avoid solvent loss due to evaporation from the wells during filling and dispensing. In some cases, none of these jet well distribution approaches may be appropriate. For these examples, it may be necessary to use a precision dispensing head. The most suitable technique for this is based on a drop-on-demand inkjet system in which the dose of each well can be set by a defined number of drops. The fastest dispensing is achieved by having a two-dimensional array of nozzles and matching the plate. However, this is difficult to make and therefore expensive. The most preferred approach is to use a linear array of nozzles that scan across the plate. Commercially available inkjet heads cannot be suitable mainly due to the pitch between the nozzles and their material, and therefore require special equipment. The required head features are as follows:-Minimize dead volume of the system to avoid wasting reagents, which may be expensive in some cases. All materials in contact with the fluid must be inert to a wide range of acids, alkalis and solvents. Preferably, it should be limited to silicon dioxide, stainless steel and inert polymers. -The system must be easy to fill and flush as it must be used multiple times with a wide range of fluids. • Select the nozzle diameter to match the well size. Typically, the droplet size is selected in the well volume range of 10 ^-3 to 10 ^-4 . -Operate each nozzle independently in a drop-on-demand fashion. Typical transport rates are between 10 ^{3 and} 10 ⁴ drops per second. Actuation is preferably by a thin piezo layer adhered to a silicon or silicon dioxide film. For high-density arrays, a piezo drive can be built into the head. Alternatively, the head can have plated gold contacts that can break the electrical contact of the head drive. The present application includes the implementation of heads using silicon crystal etching techniques to form structures and using silicon and glass or silicon and silicon bonded assemblies. Either the top shooter or the side shooter can be implemented at the required typical pitch (> 0.5 mm). The accuracy of dispensing achieved by a calibrated pressurized injection or drop-on-demand device depends on precise control of the parameters. If the nozzle is very small, it is difficult to achieve accuracy with only manufacturing accuracy. However, by controlling the operation parameters rationally, reproducibility can be improved. Therefore, the best approach to achieving accuracy involves calibration techniques for each device before use. That is, for example, for the jet well plate, the difference in the volume to be distributed to each well may be caused by the distribution of the nozzle diameter together with the pressure fluctuation. When performing a quantitative analysis of a part sample from each well, volume variations will affect the results. Prior to use, the system can be calibrated by dispensing reagents that can be used for simple standard analytical tests for volume. This may be, for example, a color change reaction commonly used in automated measurements. Calibration is used to correct the actual analysis results, rather than controlling the volume to be dispensed. Performing automated calibration is also important in achieving high accuracy of the multi-nozzle micro-dispensing system.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ハウゼゴ，ピーター・ジョンイギリス、シービー４・５エイディ、ケンブリッジ、オーキントン、ザ・ドリフト８番────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hausego, Peter John United Kingdom, CB 4.5 Aid, Ken Bridge, Orkington, The Drift 8 Turn

Claims

[Claims] 1. Wells have large openings at the top and small nozzle holes at the bottom Multi-well plate characterized by the following. 2. The diameter of the small hole at the bottom allows the ejection of liquid when a pressure pulse is applied to the surface Is selected to be accurate by selecting the time of the pressure pulse. A multi-well plate that allows the volume to be distributed among the wells. 3. 2. The multi-wafer of claim 1 having an immobilized coating on the wall for synthesis or analysis. Plate. 4. Nozzle made by molding, laser drilling, photolithography or etching The multi-well plate according to claim 1, which is provided. 5. Made of a stack of layers with etched structures that make up the well The multi-well plate according to claim 1. 6. A jet of a metered amount of liquid from a nozzle at the bottom of the well according to claim 1. Use of air pressure on exit. 7. Air due to piston plate movement toward the surface of the multiwell plate Generation of pressure pulse. 8. 7. The pin according to claim 6, wherein the pin is electrically, hydraulically or mechanically impacted. The occurrence of Ston's movement.