JP2002542455A - マイクロピペットの機能を制御するセンサ−測定領域 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明はナノプロッタ−などのマイクロピペットの機能を制御する、即ち小滴放出を制御する及び／又は正確な局部的小滴放出及び／又は予定放出箇所からの小滴放出位置偏差を求める及び／又は小滴の大きさを測定するセンサ−に関する。この発明によって小滴の放出を検出することを可能とするセンサ−が創作される。この発明によると、少なくとも一個の測定領域（３、３’）に点状、線状、或いは面状に構成された電極（１）を使用し、その測定領域が判断電子部（７）と接続されていて、この測定領域にて少なくとも一個の試験小滴（４）がマイクロピペットにより放出される或いは投下される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 この発明は、ナノプロッタ−などのマイクロピペットの機能を制御する、即ち
小滴放出を制御する及び／又は正確な局部的小滴放出及び／又は予定放出箇所か
らの小滴放出位置偏差を求める及び／又は小滴の大きさを測定するセンサ−に関
する。

【０００２】 ナノプロッタ−の主用途範囲はＤＮＡ−分析、分子生物学或いは蛋白質合成の
範囲に見られる。

【０００３】 ナノプロッタ−により放出板に或いはこの放出板に位置決めされた紙帯などに
多数の小滴が規則的に分配されている、即ち以前に定義された配列の形態に放出
されている。この為にナノプロッタ−はマイクロピペットを備えており、そのマ
イクロピペットは横断装置によってｘ−方向とｙ−方向において任意に放出板の
上で放出位置に位置決めされ得る。マイクロピペットはナノプロッタ−のｘ−ｙ
−ロボットによっていつも放出板の各点の上にコンピユ−タ制御されて位置決め
され得る。マイクロピペットは貯蔵容器からの任意の流体の僅かな量を受けるの
に役立ち、設けられた放出箇所における一個或いは複数個の超小滴の連続する放
出を受けるのに役立つ。この為にマイクロピペットは圧電的に駆動されるマイク
ロポンプを構成している。放出された超小滴の値はｎｌ−範囲或いはｐｌ−範囲
に位置する。

【０００４】 ナノプロッタ−が例えば遺伝子工学的検査、例えばＤＮＡ−分析、或いは他の
生物学的検査に使用されるならば、各小滴が意図された放出箇所に放出されてい
る、従って、１００％正確な小滴配列が発生されていることが保証されるにちが
いない。

【０００５】 ときどき意図された小滴エネルギ−が整理されないことが避けられないから、
従来公知になったナノプロッタ−によると、この要求は完全には満たされない。
それはマイクロピペットの偶然の汚染をまねく、マイクロピペット内にガス気泡
をまねく、液体によるマイクロピペットの積載が行われない或いは完全には行わ
れないことをまねき得る。

【０００６】 これら問題を避けるために、良く解決する流れ測定が計画され得るけれども、
かなりの測定技術的費用は別として液体運動の成果では実際に小滴が意図された
目標範囲に到達するか否か確信できない。

【０００７】 この発明の基礎になっている課題提起は、小滴の放出を検出すること、即ちマ
イクロピペットの機能制御を実現することが可能であるセンサ−を創作すること
にある。

【０００８】 この発明の基礎になっている課題は、前記種類のセンサ−の場合には、少なく
とも一個の測定領域に電極の点状、線状、或いは面状に構成された配列を使用す
ることによって解決され、その測定領域は判断電子部と接続されていて、その測
定流域にてマイクロピペットにより少なくとも一個の試験小滴が放出されるか或
いは投下される。

【０００９】 この発明の第一構成では、測定領域が支持構造体上に互いに絶縁された金属伝
導帯からなって平らに配置されて二重にされ互いにずれたくし構造体を有し、そ
の支持構造体がそれぞれに判断電子部と接続されている。

【００１０】 この発明の第二構成では、測定領域として同心円的に互いに配置された環状電
極がそれぞれに絶縁されて配置されていて判断電子部と接続されている支持構造
体上に設けられている。

【００１１】 この発明の第三構成では、測定領域として規則的に形成された個々の電極の点
マトリックスが支持構造体上に設けられていて、この場合に電極が一個の或いは
グル−プにて判断電子部と接続されている。

【００１２】 この発明の特別構成では、測定領域として一個の判断電子部と接続されている
緊張された膜が設けられている。この膜は振動発生回路による共振周波数の範囲
では磁気的或いは容量的共振回路によって振動されるので、試験小滴の発生の際
に生じる振動減衰或いは振動変更が判断電子部に転送される。

【００１３】 測定流域は温度調節される測定面として形成され得て、この場合にセンサ−面
が一個の判断電子部と接続されている温度探子に付属されている。それ故に、試
験小滴の発生の際に測定面に生じる高いエネルギ−必要性がセンサ−信号として
判断される。

【００１４】 この発明の特別態様では、測定領域は判断回路と接続されている少なくとも一
個の光学センサ−を有する。

【００１５】 測定領域に発生される小滴のｘ−ｙ−オフセットを求めるために、測定領域は
多数の列と隙間の線状電極のマトリックスを有し、この場合にマトリックスの電
極がその交点に電気的に互いに絶縁されていて、それぞれに判断回路と電気的に
接続されている。特に、交点における電極は互いに僅かな距離を有する。

【００１６】 測定領域の中心には特別に良い場所の解答を得るために、電極のマトリックス
は場所目盛りを有し、即ち交点の距離が内部から外部へ大きくなる、この場合に
交点の距離は測定領域の中心範囲において所定範囲にわたり一定に小さい。

【００１７】 この発明の他の構成では、測定領域は電気伝導性材料製の同心円的に配置され
て中断された或いは連続した電極リングから成る。座標に表示すべき流体の組み
立てに応じて、測定領域における電極は貴金属或いは少なくとも表面上の伝導性
合成樹脂から成る。

【００１８】 電極は支持構造体の平らな或いは湾曲された又はア−チ形表面に塗布され得る
。

【００１９】 好ましい実施態様では、非導体、例えばガラス板、珪素板或いは合成樹脂の平
らな表面が電極配列用の支持構造体の基礎を形成する。

【００２０】 この発明のセンサ−の製造は、公知のマイクロリトグラフと切断技術によって
価格適切に行われる。

【００２１】 特に、電極の絶縁は存在する絶縁体によって互いに絶縁されており、この場合
に交点は乾燥エッチング方法のような通常のエッチング方法によって或いはレ−
ザ−によった開口される。

【００２２】 この発明の更なる継続態様では、電極は加熱可能に形成されている。

【００２３】 この発明の更なる好ましい態様では、定義された距離に互いに配置された二つ
の測定領域が設けられていて、測定領域はそれぞれに平行に互いに整列された縦
に延びる電極を有し、この場合に測定領域の電極がそれぞれ他の測定領域の電極
として他の整列を有する。特に、電極は一方の測定領域でＸ−位置或いは偏差を
測定するために垂直に整列され、他方の測定領域でＹ−位置或いは偏差を測定す
るために水平に整列されている。それで、投下された小滴のｘ−オフセットとｙ
−オフセットが特に正確に求められる。

【００２４】 この発明の更なる構成では、測定領域には、測定面の上に配置されている画像
撮影装置の構成部材であるＣＣＤ−画像センサ−或いはＣＭＯＳ−画像センサ−
が付属されている。

【００２５】 画像撮影装置がマイクロピペットと一緒に位置決め可能に構成されているので
、小滴放出の直接制御の可能性が生じる。

【００２６】 この発明は次に実施例について詳細に説明される。添付された図面では、図１
はくし状電極配列を備える測定領域をもつセンサ−を示し、図２は同心円電極配
列を備える測定領域をもつセンサ−を示し、図３は点電極を備える測定領域をも
つセンサ−を示し、図４は支持構造体の上に緊張された膜を備えるセンサ−の側
面図を示し、図５は交差する線状電極から成る電極マトリックスを備える測定領
域をもつセンサ−を示し、図６は二つの互いに距離を置いて配置された測定領域
をもつセンサ−を示し、図７は同心円に延びる中断された電極を備える分割され
た測定領域をもつセンサ−を示す。

【００２７】 この発明のナノプロッタ−のマイクロピペットの機能制御は、異なった方法で
実現され得る。それで、支持構造体２上に点状、線状或いは他の形状に構成され
た電極１の使用は、平面的に電気的に絶縁されて互いに配置されている機能試験
センサ−として可能である。

【００２８】 支持構造体２上に測定領域３を形成するこの種の電極１は配置されていて、例
えば二重にされたくし構造体（図１）或いは同心円環状電極の形状（図２）を有
する。他の可能性は電極を点マトリックス（図３）として構成することにある。
電極自体は任意の電気伝導性材料から製造され得る。電極の個々の場合にどんな
材料が使用され得るかは、まず第一に座標に表示すべき液体の組み立てに依存す
る。

【００２９】 試験小滴４が電極配列に出されるか或いはこの電極配列を通過されるならば、
電気的パラメ−タの変更に基づいて出来事の電子的判断が行われる。判断は容量
的、アンペア測定的、伝導率的或いは電圧差的測定原理によって行われ、その原
理で判断電子部によって判断可能な信号が発生され得る。荷電された試験小滴４
を用いることが可能であるので、小滴４により惹起された電気的インパルスが判
断され得る。この場合には、一個のみの電極で、例えば唯一の点電極で十分であ
る。

【００３０】 機能試験センサ−として支持構造体２上に緊張された膜５の使用も可能とする
。

【００３１】 この種の膜５（図４）によって小滴４の発生は種々の方法で確実に検出され得
る。

【００３２】 小滴４が任意の命中速度で膜５に命中されるならば、小滴４が強制的に膜の或
るたわみ或いは振動惹起を得る。両場合において命中する小滴４による膜５の影
響は公知の光学的或いは電気的測定方法により（容量的に、誘導的に）判断され
得る。

【００３３】 膜５への小滴４の命中を検出する他の可能性は、例えば共振周波数の場合に所
定周波数で膜５を振動させることにある。これは磁気的或いは容量的周波数共振
回路によって行われ得る。小滴４が振動する膜５に命中されるならば、小滴４が
強制的に減衰、不調整などを得る。その時に、振動行動におけるこの一時的変更
が難なく判断電子部７により電子的に判断され得る。

【００３４】 機能制御の他の可能性は、温度調整された測定領域３の使用にある。ここに使
用できる測定原理は、温度調整された測定領域３に命中する小滴４が温度目盛り
を発生することに基づく。この温度目盛りは温度感知要素によって測定され得る
。

【００３５】 可能性は、各命中する小滴４が温度を一定に保持するために或いは小滴を減衰
するために自動温度調節用のエネルギ−必要性の上昇をまねくから、自動温度調
節の場合にエネルギ−必要性を求めることにある。変更するエネルギ−必要性は
電子的に判断され得るので、命中する小滴の確実な検出が行われ得る。

【００３６】 最終的に機能制御は光学センサ−の使用によっても行われ得る。

【００３７】 同様に光学センサ−により小滴４の確実な検出が行われ得る。このために光感
知要素が、例えばフォトダイ−ド或いはフォトトランジスタが中間接続された光
導体をもって或いは光導体なしに測定領域３内の下に所定測定位置に配置されて
いる。小滴４が光感知要素に命中するならば、要素に作用する輝度或いは光量が
減衰されるか或いは強化される。この両場合において輝度の変更の電子的判断が
行われる。感受性の上昇を達成するために、複数の光学センサ−が例えば配列の
形態に配置され得る。

【００３８】 センサ−の特に更なる開発は、測定領域３が拡大された面状形成を得るから、
このセンサ−を機能試験の外に位置センサ−としても使用することにある。電極
１はこの場合に面状に互いに一定或いは可変距離をもって配置されて、それで命
中された小滴の局部的測定を可能とする（図２、３、７）。これを実現できるた
めに、無論ピペットの正確な位置が測定領域の上に認識されなけばならない。こ
の情報はマイクロプロッタ−のｘ−ｙ−ロボットを提供する。

【００３９】 このために多数の列と隙間から成る電極マトリックスが構成され得て（図５）
、この場合に電極はその交点６に互いに電気的に絶縁されて、例えば互いに或る
距離を有する。

【００４０】 小滴４が電極マトリックスを通過するならば、少なくとも一個の交点６（列／
隙間）が拡大される場合に、電気的パラメ−タの変更に基づいて判断電子部７に
より電子的判断が行われる。液体的に濡らされた交点６は電子的放出の場合に他
の濡らされていない交点６の質量として別の状態にされる。この方法ではマイク
ロピペットの機能制御が実現される。同時にこの種のセンサ−によりマイクロピ
ペットのｘ−ｙ−オフセットがどの程度の大きさであるかを求められる。

【００４１】 変形態様は、二つの定義された距離を互いに置いた測定領域３、３’を支持構
造体２に設けることにあり、その支持構造体はそれぞれに異なって整列されるそ
れぞれに互いに平行に整列されている電極を有している。一方の領域では電極が
ｘ−位置を測定するために垂直に整列され、他方の領域では電極がｙ−位置を測
定するために水平に整列されている（図６）。ここでは位置確認はそれぞれにｘ
−測定領域とｙ−測定領域への別々の試験放出と別々の電子的判断によって行わ
れる。無論、この仮定は、小滴４を放出するピペットの正確な位置が知られてい
ることである。

【００４２】 測定領域を実現する他の変形態様は、同心円的に延びる中断された或いは連続
した電極リングを設けることである。オフセットの測定はここで偏差の方向とセ
ンサ−中心に関するその偏差値との確認によって行われる（図７）。

【００４３】 例えば図３から概略的に明らかになるように、電極側面に互いに絶縁された導
体を備えて表面に点状に位置する電極を基礎材料に及び／又はセンサ−の裏側に
設ける可能性が生じる。

【００４４】 使用可能な測定原理（容量的、アンペア測定的、伝導率的或いは電圧差的など
）と適した判断電子部７はマトリックス（図５）の全交点６或いは電極リング（
図７）のセグメント或いは点状電極マトリックス（図３）の十分に速い放出を許
容する。

【００４５】 記載されたセンサ−により二つの測定成果が得られる、即ち主として小滴が沈
澱されているか否かと、その沈澱の場合にどこの場所で、即ち所定放出箇所から
の偏差が求められるので、ナノプロッタ−のｘ−ｙ−ロボットの測定成果が、得
られるか、である。

【００４６】 その為にセンサ−の面が所定放出箇所より大きくなければならない。

【００４７】 電極マトリックス或いは同心円的に配置されたリングは支持構造体２の平らな
表面に塗布され、例えばガラス板或いは珪素基礎板に塗布される。導体ひもは公
知のマイクロリトグラフと切断技術によって製造され得る。電極マトリックスの
列と隙間が存在する無機質絶縁体によって絶縁される。交点は通常の乾燥エツチ
ング方法により開口される。

【００４８】 動力学的に改良するために、センサ−は求められた作動温度を規制できる。そ
の場合に結晶する（例えば塩分を含んだ結晶する緩衝材）液体が配列に表示され
る。この液体がセンサ−を速く汚染する。この理由からセンサ−は加熱できるば
かりでなく、洗浄もできなければならない。腐食を回避するために、少なくとも
自由に位置する導体ひも或いは電極１は貴金属から製造される。

【００４９】 清掃目的のために、センサ−表面は穿孔を備えている。清掃は純粋に機械的に
水散布と引き続く拭いとによって行われ得る。

【００５０】 十分な場所解答を達成するために、導体ひも幅と交点の距離は小滴幾何学によ
り相関関係にもたらされる。

【００５１】 列と隙間の減少が可能である。このためにマトリックスは目盛りを有し、即ち
交点６の距離は内部から──そこで一部にわたり一定に小さく───外部へ大き
くなる。更にマトリックスは内部から外部へ不正確に定義されている。相応しい
方法でこの場所目盛りが同心円的に配置された電極１の場合にも或いは点マトリ
ックスの場合にも実現され得る。

【００５２】 特別なセンサ−は光電子的センサ−により達成され得る。このために、ＣＣＤ
−センサ−，ＣＭＯＳ−センサ−或いは他の画像センサ−が適している。試験小
滴のセンサ−への放出の場合に小滴の下にある光感知する電池への入射が変更さ
れるので、センサ−が位置依存情報を供給し得る。

【００５３】 追加的に或いはＣＣＤ−画像センサ−の代わりに、画像撮影装置は例えばビデ
オカメラが測定領域３、３’にわたり配置され得る。この画像撮影装置は各放出
された小滴の現実の画像を与えて、コンピュ−タ制御された画像判断を許容する
。この画像撮影装置がマイクロピペットと一緒に位置決めされるならば、各投下
された光学小滴が分析され得る。

【００５４】 前記したセンサ−は、ナノプロッタ−による各小滴放出前にセンサ−への試験
放出が行われる形式に使用される。この場合に一方ではマイクロピペットの機能
制御が行われ、他方では同時にマイクロピペットのｘ−オフセットとｙ−オフセ
ットとの確認が行われ、マイクロピペットがナノプロッタ−のｘ−ｙ−ロボット
に引き渡される。この方法では、マイクロピペットのときどきの中断が排除され
ないにもかかわらず、１００％の収益を備える正確な配列が発生される。更に、
小滴の大きさを求める可能性が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 くし状電極配列を備える測定領域をもつセンサ−を示す。

【図２】 同心円電極配列を備える測定領域をもつセンサ−を示す。

【図３】 点電極を備える測定領域をもつセンサ−を示す。

【図４】 支持構造体の上に緊張された膜を備えるセンサ−の側面図を示す。

【図５】 交差する線状電極から成る電極マトリックスを備える測定領域をもつセンサ−
を示す。

【図６】 二つの互いに距離を置いて配置された測定領域をもつセンサ−を示す。

【図７】 同心円に延びる中断された電極を備える分割された測定領域をもつセンサ−を
示す。

【符号の説明】

１．．．．電極 ２．．．．支持構造体 ３、３’．．．測定領域 ４．．．．試験小滴 ５．．．．膜 ６．．．．交点 ７．．．．判断電子部

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年４月２７日（２００１．４．２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の名称】 マイクロピペットの機能を制御するセンサ−測定領域

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】 この発明は、ナノプロッタ−などのマイクロピペットの機能を制御する、即ち
マイクロピペットの小滴放出を制御する及び／又は正確な局部的小滴放出及び／
又は予定放出箇所からの小滴放出位置偏差を求める及び／又は小滴の大きさを測
定するセンサ−に関する。

【０００２】 ナノプロッタ−の主用途範囲はＤＮＡ−分析、分子生物学或いは蛋白質合成の
範囲に見られる。

【０００３】 放出板に或いはこの放出板に位置決めされた紙帯などに多数の小滴が規則的に
分配されている、即ち以前に定義された配列の形態に放出されている。この為に
ナノプロッタ−はマイクロピペットを備えており、そのマイクロピペットは横断
装置によってｘ−方向とｙ−方向において任意に放出板の上で放出位置に位置決
めされ得る。マイクロピペットはナノプロッタ−のｘ−ｙ−ロボットによってい
つも放出板の各点の上にコンピユ−タ制御されて位置決めされ得る。マイクロピ
ペットは貯蔵容器からの任意の液体の僅かな量を受けるのに役立ち、設けられた
放出箇所における一個或いは複数個の超小滴の連続する放出を受けるのに役立つ
。この為にマイクロピペットは圧電的に駆動されるマイクロポンプを構成してい
る。放出された超小滴の値はｎｌ−範囲或いはｐｌ−範囲に位置する。

【０００４】 ナノプロッタ−が例えば遺伝子工学的検査、例えばＤＮＡ−分析、或いは他の
生物学的検査に使用されるならば、各小滴が意図された放出箇所に放出されてい
る、従って、１００％正確な小滴配列が発生されていることが保証されるにちが
いない。

【０００５】 ときどき意図された小滴エネルギ−が整理されないことが避けられないから、
従来公知になったナノプロッタ−によると、この要求は完全には満たされない。
それはマイクロピペットの偶然の汚染をまねく、マイクロピペット内にガス気泡
をまねく、液体によるマイクロピペットの積載が行われない或いは完全には行わ
れないことをまねき得る。

【０００６】 これら問題を避けるために、良く解決する流れ測定が計画され得るけれども、
かなりの測定技術的費用は別として液体運動の成果では実際に小滴が意図された
目標範囲に到達するか否か確信できない。

【０００７】 欧州特許出願公開第１７０５９３号明細書から、極性液体の湿度を確認され得
る湿度センサ−は知られていた。このために支持体の液体と反対を向いた面に、
或いは支持体の内部にはコンデンサ−を形成する導体軌条に容量測定する測定装
置用の接続部を備えている。ここでは例えば風防ガラス上における湿度の純粋な
容量的測定が行われる。ナノリッタ−領域或いはピコリッタ−領域における液体
量により個々の小滴の確認はこの種の湿度センサ−により不可能である。

【０００８】 ベルギ−特許第１０００８８０２号明細書は、電気的制御ユニットと接続され
ている螺旋状導体軌条から成るセンサ−を持つ雨検出器を説明する。検出器上の
雨小滴の衝突の場合に制御ユニットは音響的警報を惹起する。この種の検出器は
同様にナノリッタ−領域或いはピコリッタ−領域における液体量により小滴の検
出に適していない。

【０００９】 最後に米国特許第５４８６３３７号明細書には、極めて小さい小滴を静電的操
縦する装置が説明されている。このために、湿し可能な電極上に配置されている
湿し不可能な基層が設けられている。この電極は電極と小滴の間に静電力を発生
する電気的制御装置と接続されている。静電力の作用によって小滴は一方の選択
された電極まで或いは一方の電極から他方の電極まで移動され得る。無論、この
装置により個々の小滴を検出することが不可能である。

【００１０】 この発明の基礎になっている課題提起は、小滴の放出を検出すること、即ちマ
イクロピペットの機能制御を実現することが可能であるセンサ−を創作すること
にある。

【００１１】 この発明の基礎になっている課題は、前記種類のセンサ−の場合には、電極が
設けられ、マイクロピペットを放出される或いは投下される試験小滴を収容する
ために少なくとも一個の測定領域を形成して支持構造体上に配置されており、電
極は規則的格子にて点状、線状、或いは面状に構成され且つ面状に電気的に互い
に絶縁されて配置されており、少なくとも一個の測定領域における電極が試験小
滴から惹起された電気的信号を判断するために判断電子部と接続されていること
により解決される。

【００１２】 この発明の第一構成では、測定領域が支持構造体上に互いに絶縁された金属伝
導帯からなって平らに配置されて二重にされ互いにずれたくし構造体を有し、そ
の支持構造体がそれぞれに判断電子部と接続されている。

【００１３】 この発明の第二構成では、測定領域として同心円的に互いに配置された環状電
極がそれぞれに絶縁されて配置されていて判断電子部と接続されている支持構造
体上に設けられている。

【００１４】 この発明の第三構成では、測定領域として規則的に形成された個々の電極の点
マトリックスが支持構造体上に設けられていて、この場合に電極が一個の或いは
グル−プにて判断電子部と接続されている。

【００１５】 測定領域に発生される小滴のｘ−ｙ−オフセットを求めるために、測定領域は
多数の列と隙間の線状電極のマトリックスを有し、この場合にマトリックスの電
極がその交点に電気的に互いに絶縁されていて、それぞれに判断回路と電気的に
接続されている。特に、交点における電極は互いに僅かな距離を有する。

【００１６】 測定領域の中心には特別に良い場所の解答を得るために、電極のマトリックス
は場所目盛りを有し、即ち交点の距離が内部から外部へ大きくなる、この場合に
交点の距離は測定領域の中心範囲において所定範囲にわたり一定に小さい。

【００１７】 この発明の他の構成では、測定領域は電気伝導性材料製の同心円的に配置され
て中断された或いは連続した電極リングから成る。座標に表示すべき流体の組み
立てに応じて、測定領域における電極は貴金属或いは少なくとも表面上の伝導性
合成樹脂から成る。

【００１８】 電極は支持構造体の平らな或いは湾曲された又はア−チ形表面に塗布され得る
。

【００１９】 好ましい実施態様では、非導体、例えばガラス板、珪素板或いは合成樹脂の平
らな表面が電極配列用の支持構造体の基礎を形成する。

【００２０】 この発明のセンサ−の製造は、公知のマイクロリトグラフと切断技術によって
価格適切に行われる。

【００２１】 特に、電極の絶縁は存在する絶縁体によって互いに絶縁されており、この場合
に交点は乾燥エッチング方法のような通常のエッチング方法によって或いはレ−
ザ−によった開口される。

【００２２】 この発明の更なる継続態様では、電極は加熱可能に形成されている。

【００２３】 この発明の更なる好ましい態様では、定義された距離に互いに配置された二つ
の測定領域が設けられていて、測定領域はそれぞれに平行に互いに整列された縦
に延びる電極を有し、この場合に測定領域の電極がそれぞれ他の測定領域の電極
として他の整列を有する。特に、電極は一方の測定領域でＸ−位置或いは偏差を
測定するために垂直に整列され、他方の測定領域でＹ−位置或いは偏差を測定す
るために水平に整列されている。それで、投下された小滴のｘ−オフセットとｙ
−オフセットが特に正確に求められる。

【００２４】 この発明は次に実施例について詳細に説明される。添付された図面では、図１
はくし状電極配列を備える測定領域をもつセンサ−を示し、図２は同心円電極配
列を備える測定領域をもつセンサ−を示し、図３は点電極を備える測定領域をも
つセンサ−を示し、図４は交差する線状電極から成る電極マトリックスを備える
測定領域をもつセンサ−を示し、図５は二つの互いに距離を置いて配置された測
定領域をもつセンサ−を示し、図６は同心円に延びる中断された電極を備える分
割された測定領域をもつセンサ−を示す。

【００２５】 この発明のナノプロッタ−のマイクロピペットの機能制御は、異なった方法で
実現され得る。それで、支持構造体２上に点状、線状或いは他の形状に構成され
た電極１の使用は、平面的に電気的に絶縁されて互いに配置されている機能試験
センサ−として可能である。

【００２６】 支持構造体２上に測定領域３を形成するこの種の電極１は配置されていて、例
えば二重にされたくし構造体（図１）或いは同心円環状電極の形状（図２）を有
する。他の可能性は電極を点マトリックス（図３）として構成することにある。
電極自体は任意の電気伝導性材料から製造され得る。電極の個々の場合にどんな
材料が使用され得るかは、まず第一に座標に表示すべき液体の組み立てに依存す
る。

【００２７】 試験小滴４が電極配列に出されるか或いはこの電極配列を通過されるならば、
電気的パラメ−タの変更に基づいて出来事の電子的判断が行われる。判断は容量
的、アンペア測定的、伝導率的或いは電圧差的測定原理によって行われ、その原
理で判断電子部によって判断可能な信号が発生され得る。荷電された試験小滴４
を用いることが可能であるので、小滴４により惹起された電気的インパルスが判
断され得る。この場合には、一個のみの電極で、例えば唯一の点電極で十分であ
る。

【００２８】 センサ−の特に更なる開発は、測定領域３が拡大された面状形成を得るから、
このセンサ−を機能試験の外に位置センサ−としても使用することにある。電極
１はこの場合に面状に互いに一定或いは可変距離をもって配置されて、それで命
中された小滴の局部的測定を可能とする（図２、３、６）。これを実現できるた
めに、無論ピペットの正確な位置が測定領域の上に認識されなけばならない。こ
の情報はマイクロプロッタ−のｘ−ｙ−ロボットを提供する。

【００２９】 このために多数の列と隙間から成る電極マトリックスが構成され得て（図５）
、この場合に電極はその交点６に互いに電気的に絶縁されて、例えば互いに或る
距離を有する。

【００３０】 小滴４が電極マトリックスを通過するならば、少なくとも一個の交点６（列／
隙間）が拡大される場合に、電気的パラメ−タの変更に基づいて判断電子部７に
より電子的判断が行われる。液体的に濡らされた交点６は電子的放出の場合に他
の濡らされていない交点６の質量として別の状態にされる。この方法ではマイク
ロピペットの機能制御が実現される。同時にこの種のセンサ−によりマイクロピ
ペットのｘ−ｙ−オフセットがどの程度の大きさであるかを求められる。

【００３１】 変形態様は、二つの定義された距離を互いに置いた測定探子３、３’を支持構
造体２に設けることにあり、その支持構造体はそれぞれに異なって整列されるそ
れぞれに互いに平行に整列されている。一方の領域では電極がｘ−位置を測定す
るために垂直に整列され、他方の領域では電極がｙ−位置を測定するために水平
に整列されている（図５）。ここでは位置確認はそれぞれにｘ−測定領域とｙ−
測定領域への別々の試験放出と別々の判断によって行われる。無論、この仮定は
、小滴４を放出するピペットの正確な位置が知られていることである。

【００３２】 測定領域を実現する他の変形態様は、同心円的に延びる中断された或いは連続
した電極リングを設けることである。オフセットの測定はここで偏差の方向とセ
ンサ−中心に関するその偏差値との確認によって行われる（図６）。

【００３３】 例えば図３から概略的に明らかになるように、電極側面に互いに絶縁された導
体を備えて表面に点状に位置する電極を基礎材料に及び／又はセンサ−の裏側に
設ける可能性が生じる。

【００３４】 使用可能な測定原理（容量的、アンペア測定的、伝導率的或いは電圧差的など
）と適した判断電子部７はマトリックス（図４）の全交点６或いは電極リング（
図６）のセグメント或いは点状電極マトリックス（図３）の十分に速い放出を許
容する。

【００３５】 記載されたセンサ−により二つの測定成果が得られる、即ち主として小滴が沈
澱されているか否かと、その沈澱の場合にどこの場所か、即ち所定放出箇所から
の偏差が求められるので、ナノプロッタ−のｘ−ｙ−ロボットの測定成果が、得
られるか、である。

【００３６】 その為にセンサ−の面が所定放出箇所より大きいなければならない。

【００３７】 電極マトリックス或いは同心円的に配置されたリングは支持構造体２の平らな
表面に塗布され、例えばガラス板或いは珪素基礎板に塗布される。導体ひもは公
知のマイクロリトグラフと切断技術によって製造され得る。電極マトリックスの
列と隙間が存在する無機質絶縁体によって絶縁される。交点は通常の乾燥エツチ
ング方法により開口される。

【００３８】 動力学的に改良するために、センサ−は求められた作動温度を規制できる。そ
の場合に結晶する（例えば塩分を含んだ結晶する緩衝材）液体が配列に表示され
る。この液体がセンサ−を速く汚染する。この理由からセンサ−は加熱できるば
かりでなく、洗浄もできなければならない。腐食を回避するために、少なくとも
自由に位置する導体ひも或いは電極１は貴金属から製造される。

【００３９】 清掃目的のために、センサ−表面は穿孔を備えている。清掃は純粋に機械的に
水散布と引き続く拭いとによって行われ得る。

【００４０】 十分な場所解答を達成するために、導体ひも幅と交点の距離は小滴幾何学によ
り相関関係にもたらされる。

【００４１】 列と隙間の減少が可能である。このためにマトリックスは目盛りを有し、即ち
交点６の距離は内部から──そこで一部にわたり一定に小さく───外部へ大き
くなる。更にマトリックスは内部から外部へ不正確に定義されている。相応しい
方法でこの場所目盛りが同心円的に配置された電極１の場合にも或いは点マトリ
ックスの場合にも実現され得る。

【００４２】 前記したセンサ−は、ナノプロッタ−による各小滴放出前にセンサ−への試験
放出が行われる形式に使用される。この場合に一方ではマイクロピペットの機能
制御が行われ、他方では同時にマイクロピペットのｘ−オフセットとｙ−オフセ
ットとの確認が行われ、マイクロピペットがナノプロッタ−のｘ−ｙ−ロボット
に引き渡される。この方法では、マイクロピペットのときどきの中断は排除され
ないにもかかわらず、１００％の収益を備える正確な配列が発生される。更に、
小滴の大きさを求める可能性が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 くし状電極配列を備える測定領域をもつセンサ−を示す。

【図２】 同心円電極配列を備える測定領域をもつセンサ−を示す。

【図３】 点電極を備える測定領域をもつセンサ−を示す。

【図４】 交差する線状電極から成る電極マトリックスを備える測定領域をもつセンサ−
を示す。

【図５】 二つの互いに距離を置いて配置された測定領域をもつセンサ−を示す。

【図６】 同心円に延びる中断された電極を備える分割された測定領域をもつセンサ−を
示す。

【符号の説明】 １．．．．電極 ２．．．．支持構造体 ３、３’．．．測定領域 ４．．．．試験小滴 ６．．．．交点 ７．．．．判断電子部

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ブリュガー・マーリオ ドイツ連邦共和国、ピルナ、リーベターラ ー・ストラーセ、５ Ｆターム(参考） 2F063 AA03 AA41 BB10 DA02 DD07 DD08 FA00 GA00 HA00 JA01 JA04 JA09 KA01 2F065 AA03 AA26 FF04 QQ41 TT02 2G058 EB00 ED02

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロピペットを備えたナノプロッタ−などの機能を制御
   する及び／又は正確な局部的小滴放出及び／又は予定放出箇所からの小滴放出位
   置偏差を求める及び／又は小滴の大きさを求めるセンサ−において、少なくとも
   一個の測定領域（３、３’）に点状、線状、或いは面状に構成された電極（１）
   を使用し、その測定領域が判断電子部（７）と接続されていて、この測定領域に
   て少なくとも一個の試験小滴（４）がマイクロピペットにより放出される或いは
   投下されることを特徴とするセンサ−。
2. 【請求項２】 測定領域（３）が支持構造体（２）上に電極（１）として互
   いに絶縁された金属導体軌条から成る平らに配置されて二重に互いにずれたくし
   構造体を有し、そのくし構造体が判断電子部（７）と接続されていることを特徴
   とする請求項１に記載のセンサ−。
3. 【請求項３】 測定領域（３）として同心円状に互いに配置された電極（１
   ）が支持構造体（２）上に設けられていて、その電極はそれぞれに互いに電気的
   に絶縁されて配置されて、判断電子部（７）と接続されていることを特徴とする
   請求項１に記載のセンサ−。
4. 【請求項４】 測定領域（３）として個々の電極（１）の規則的に形成され
   た点マトリックスが支持構造体（２）上に設けられていて、ここで、電極（１）
   は判断電子部（７）と個々に或いはグル−プで接続されていることを特徴とする
   請求項１に記載のセンサ−。
5. 【請求項５】 測定領域（３）として緊張された膜が設けられていて、その
   膜が判断電子部（７）と接続されていることを特徴とする請求項１に記載のセン
   サ−。
6. 【請求項６】 膜が磁気的或いは容量的共振回路によって振動発生回路によ
   る共振周波数の範囲内で振動されていて、一個の試験小滴（４）の発生に際に生
   じる振動減衰が判断電子部（７）に転送されることを特徴とする請求項５に記載
   のセンサ−。
7. 【請求項７】 測定領域（３）が温度調整されるセンサ−面として形成され
   ていて、センサ−面が判断電子部（７）と接続されている温度探子に付属されて
   いることを特徴とする請求項１に記載のセンサ−。
8. 【請求項８】 測定領域（３）が判断電子部（７）と接続されている少なく
   とも一個の光学センサ−を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ−。
9. 【請求項９】 測定領域（３）が多数の列と隙間に線状電極（１）のマトリ
   ックスを有し、この場合にマトリックスの電極（１）はその交点（６）に電気的
   に互いに絶縁されて、それぞれに判断電子部（７）と電気的に接続されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のセンサ−。
10. 【請求項１０】 交点（６）の電極（１）は互いに僅かな距離を有すること
    を特徴とする請求項１に記載のセンサ−。
11. 【請求項１１】 電極（１）のマトリックスが場所目盛りを有し、即ち交点
    （６）の距離が内部から外部へ大きくなることを特徴とする請求項９と請求項１
    ０に記載のセンサ−。
12. 【請求項１２】 交点（６）の距離が測定領域（３）の中心範囲内で所定範
    囲にわたり一定に小さいことを特徴とする請求項１０に記載のセンサ−。
13. 【請求項１３】 測定領域（３）が電気伝導材料製の同心円状に配置されて
    中断された或いは連続した電極から成ることを特徴とする請求項１に記載のセン
    サ−。
14. 【請求項１４】 測定領域（３）内の電極（１）は貴金属或いは少なくとも
    表面上の伝導性合成樹脂から成ることを特徴とする請求項１から請求項４まで或
    いは請求項９から請求項１３までのいずれか一項にに記載のセンサ−。
15. 【請求項１５】 電極（１）は支持構造体（２）の平らな或いは湾曲された
    又はア−チ形表面に塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項４まで
    或いは請求項９から請求項１４までのいずれか一項にに記載のセンサ−。
16. 【請求項１６】 非導体、例えばガラス板、珪素板或いは合成樹脂の平らな
    表面が支持構造体（２）の基礎を形成することを特徴とする請求項１から請求項
    １５までのいずれか一項に記載のセンサ−。
17. 【請求項１７】 電極（１）は公知のマイクロリトグラフと切断技術によっ
    て製造されることを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれか一項に記
    載のセンサ−。
18. 【請求項１８】 電極（１）は存在する絶縁体によって互いに絶縁されてい
    ることを特徴とする請求項１から請求項１７までのいずれか一項にに記載のセン
    サ−。
19. 【請求項１９】 交点（６）は乾燥エッチング方法のような通常のエッチン
    グ方法によって或いはレ−ザ−によって開口されていることを特徴とする請求項
    ９或いは請求項１０に記載のセンサ−。
20. 【請求項２０】 電極（１）は加熱できることを特徴とする請求項１から請
    求項１９までのいずれか一項に記載のセンサ−。
21. 【請求項２１】 定義された距離に互いに配置された二つの測定領域（３、
    ３’）が設けられていて、測定領域（３、３’）はそれぞれに平行に互いに整列
    された縦に延びる電極（１）を有し、測定領域（３；３’）の電極（１）がそれ
    ぞれ他の測定領域（３；３’）の電極（１）として他の整列を有することを特徴
    とする請求項１に記載のセンサ−。
22. 【請求項２２】 電極（１）は一方の測定領域（３；３’）でＸ−位置を測
    定するために垂直に整列され、他方の測定領域（３；３’）でＹ−位置を測定す
    るために水平に整列されていることを特徴とする請求項２１に記載のセンサ−。
23. 【請求項２３】 測定領域（３、３’）にはＣＣＤ−或いはＣＭＯＳ−画像
    センサ−が付属されていることを特徴とする請求項１から請求項２２までのいず
    れか一項に記載のセンサ−。
24. 【請求項２４】 ＣＣＤ−或いはＣＭＯＳ−画像センサ−が測定領域（３、
    ３’）にわたり配置されている画像撮影装置の構成部材であることを特徴とする
    請求項２３に記載のセンサ−。
25. 【請求項２５】 画像撮影装置はマイクロピペットと一緒に位置決めできる
    ことを特徴とする請求項２４に記載のセンサ−。