JP2003130876A - チップ状キャリヤを受け取るためのデバイス及び複数の同デバイスを組み立てるための方法 - Google Patents

チップ状キャリヤを受け取るためのデバイス及び複数の同デバイスを組み立てるための方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 チップ状キャリヤを受け取るためのデバイス
及び複数の同デバイスを組み立てるための方法を提供す
る。 【解決手段】液体サンプルを受け取るための開口と、ケ
ーシング部１４を含むカートリッジと、内表面１７及び
外表面１６、チップ状キャリア２１の活性面へのアクセ
スを可能にする手段を有するケーシング部と、少なくと
も１回は逆液体化が可能なシーリング材とを具備し、第
１の空洞１８、チップ状キャリヤ、及びシール材２６の
形状と寸法はチップ状キャリヤがシール材で画定される
空間にはめ込めるように選択する。液体状態において、
シーリング材は第１の空洞の側壁２４とキャリヤの間の
隙間を閉止し、凝固後にはシーリング材は強固で水密な
接合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、片側にＤＮＡ断片
のアレイなどを塗布した活性面を含む第１の表面と、前
記片側と反対側にある第２の表面と、前記第１の表面と
前記第２の表面の間に延在する外周面を含む端部とを有
するチップ状キャリヤを受け取るためのデバイスであっ
て、前記活性面は光学電気式読み取り装置によって読み
取るようにされているデバイスに関する。
【０００２】本発明は、さらに、チップ受取りデバイス
を具備する分析カートリッジに関する。
【０００３】本発明は、さらに、複数のこのようなチッ
プ受取りデバイスを組み立てる方法に関する。
【０００４】本発明は、さらに、チップ状キャリヤの活
性面の電気光学式読み取りを必要とする評価及び／又は
監視の方法を実行するためのシステムに関する。
【０００５】本発明は、さらに、少なくとも１つの第２
の物体用の座が設けられた第１の物体中に、少なくとも
１つの第２の物体を配置かつ固定する方法に関する。
【０００６】本発明の文脈においては、チップ状キャリ
ヤは基板であり、具体的にはその厚さが例えば０．７又
は１．０ｍｍの正方形のガラス製チップであって、いわ
ゆる活性面を有する。この活性面とは、その表面の既知
の場所に位置する、ＤＮＡの異なる断片（ｓｎｉｐｐｅ
ｔ）からなるアレイ、例えばＤＮＡオリゴヌクレオチド
・プローブなどが被覆された表面である。これらのＤＮ
Ａ断片は、相補ＤＮＡ配列を有するＤＮＡフラグメント
を検出するプローブとして作用する。
【０００７】本発明の文脈においては、前述のようなＤ
ＮＡチップを受け取るための受取りデバイスは、具体的
にはプラスチック材料で作られた一方向カートリッジで
あり、ＤＮＡチップを受け取るカートリッジは、分析カ
ートリッジと呼ばれている。
【０００８】
【従来の技術】このようなカートリッジに収納されたＤ
ＮＡチップには、広範な用途がある。例えば、異なる生
物材料間の構造・行動関係の研究や、未知の生物材料の
ＤＮＡ配列を決定するのに応用することができる。例え
ば、そのような未知の材料のＤＮＡ配列は、例えばハイ
ブリダイゼーション式配列決定と呼ばれる方法によって
決定することができる。ハイブリダイゼーション式配列
決定の一方法においては、種々の材料の配列が、チップ
表面の既知の位置に形成されており、この表面に配列決
定をしようとする１つ又は複数のターゲットが塗布され
る。このターゲットは、基板上の相補配列とのみ結合す
なわちハイブリダイズされる。このハイブリダイゼーシ
ョンが発生する位置が、ターゲットに蛍光染料、放射性
アイソトープ、酵素又はその他のマーカーを用いてラベ
リングすることによって、適当な検出システムを用いて
検出される。ターゲットの配列に関する情報は、そのよ
うな検出システムから得られたデータから抽出すること
ができる。
【０００９】フォトリソグラフィや製造技術などの種々
の利用可能な技術を組み合わせることによって、種々の
材料を上記の種類のチップ上に製造、配置することにお
いて大きな進歩があった。例えば約１．２８ｃｍ2の単
一基板上で、数千の異なる配列を、従来手法で必要とし
た時間の何分の１かで製作することができる。このよう
な改善によって、これらの基板は、生医学研究、医療診
断、その他の産業市場などと共に、遺伝子配列と人の生
理との関係の解明をねらいとする新興分野のゲノム科学
などの様々な応用において実用可能となった。
【００１０】このようなチップの商業化が進展するにつ
れて、高スループットでチップを受け取るための経済的
に実現可能な装置と方法とが望まれている。
【００１１】チップの活性面は、上記の種々の配列が被
覆されたチップの表面であり、例えば光学的検出手段に
よって検出が可能でなくてはならないために、例えば蛍
光計測の場合には、チップを一方向のカートリッジの壁
部に挿入して、その活性面をカートリッジ内のいわゆる
処理チャンバの内部に向け、その反対側の表面を光学検
出手段によって検出可能にしておく必要がある。
【００１２】例えば、上記のハイブリダイゼーション式
配列決定方法において、チップの活性面に被覆を施す方
法としては、配列決定をする１つ又は複数のターゲット
を含有する溶液で、カートリッジの処理チャンバを満た
す方法がある。したがって、チップと一方向カートリッ
ジの間の水密な接合が必要である。米国特許明細書第５
９４５３３４号に記載された公知の実施例においては、
この要件はクリーンルーム条件下で、接着剤を用いてチ
ップをカートリッジの空洞に装着する、つまりカートリ
ッジ中に接着することによって達成される。チップをカ
ートリッジに連結する、この公知の方法には重大な欠点
がある。第１に、使用する接着剤の蛍光性が強いため
に、チップの活性面上で実施される蛍光計測に実質的に
干渉し、外乱を与えると共に、蛍光計測の実施に使用す
る光電子倍増管を飽和させることもある。また接着剤は
ディスペンサを用いて塗布する必要があるが、これはど
のような接着剤を用いても不可能である。さらに、公知
の接着剤はガスを発生あるいは含有する傾向があり、こ
れが放出されると反応を妨害することになる。また溶剤
が活性面上のＤＮＡサンプルと反応する可能性があるた
めに、接着剤中の溶剤によって別の問題が引き起こされ
ることもある。さらに溶剤が、チップ状キャリヤのガラ
ス表面の特性に悪影響を与えて、例えばガラスを曇らせ
ることもわかっている。
【００１３】チップをカートリッジに連結するための、
この公知の方法には、さらに欠点がある。それは、この
方法は手操作で行うものであり、カートリッジの受取り
ウィンドウ内での位置決めには細心の注意を要するため
に、自動手段を用いて実施するのには適さないことであ
る。さらに、位置決めの後に接着剤を塗布すると、ＤＮ
Ａチップがまだそこにある場合には、２回目の調節を行
う必要がある。チップの許容寸法誤差が比較的大きい場
合や、端部が不整である場合には、このような操作は困
難になる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の第
１の目的は、上記欠点の少なくとも１つ、好ましくはす
べてを回避する、上記の種類のチップを受け取るデバイ
スを提供することである。
【００１５】本発明の第２の目的は、本発明によるチッ
プ受取りデバイスを具備する分析カートリッジを提供す
ることである。
【００１６】本発明の第３の目的は、本発明によるチッ
プ受取りデバイスの複数を、高いスループットで組み立
てる方法を提供することである。
【００１７】本発明の第４の目的は、上記の従来技術実
施例の欠点の少なくとも１つを回避することのできる、
チップ状キャリヤの活性面の電気光学式読み取りを必要
とする評価及び／又は監視の方法を実行するシステムを
提供することである。
【００１８】本発明の第５の目的は、第１の物体を第２
の物体内により便利に配置して、そこに固定する方法を
提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
第１の目的は、片側にＤＮＡ断片のアレイなどを塗布し
た活性面を含む第１の表面と、前記片側と反対側にある
第２の表面と、前記第１の表面と前記第２の表面との間
に延在する外周面を有する端部とを有し、前記第１の表
面が、電気光学式読み取り装置によって読み取り可能に
されたチップ状キャリヤを受け取るためのデバイスであ
って、（ａ）液体サンプルをその内部に導入するための
開口を有するカートリッジと、（ｂ）外表面及び内表面
を有するケーシング部と、チップ状キャリヤを受け取る
第１の空洞とを有する前記カートリッジと、（ｃ）少な
くとも１回は固体状態から液体状態への逆変化が可能で
あると共に、前記チップ状キャリヤを前記第１の空洞の
中に配置したときに、第１の空洞の側壁の内表面と、チ
ップ状キャリヤの端部の前記外周面との間に水密な接合
を確立するのに十分な量が供給されるシーリング材料層
とを具備する、前記デバイスを提供することによって達
成される。
【００２０】本発明によるチップ受取りデバイスの主要
な利点は、要求されるチップとカートリッジの水密な接
合が、ある温度以上に加熱されたときには液体化し、冷
却されたときには再凝固する固体シーリング材を用いる
ことによって達成されることによるものである。固体状
態では、該シーリング材はカートリッジ内部に形成され
るチップ用座の壁部のかなりの部分を構成し、これによ
ってチップをソケット中に装填するときのチップ位置の
画定を容易にする。チップが座内に配置された後に、シ
ーリング材が加熱によって液体化され、次いで座とチッ
プの固体壁間の空間に充填される。これはシーリング材
が液体状態において行われるために、チップの端部に不
整があってもシーリング品質を損なうことはない。
【００２１】驚くべきことに、シーリング材の特性によ
っては、例えばカートリッジのチャンバ内に充満した液
体の作用によって明らかな過剰圧力が加えられた場合に
でも、チップは流体緊密性を維持する。
【００２２】好ましいシーリング材は、加熱により溶融
する性質を有し、かつ冷却時には再凝固する材料であ
る。好ましいシーリング材としてはホットメルト材、特
にホットメルト接着剤、すなわち「熱可塑性接着剤」と
も呼ばれる、熱により溶融する接着剤がある。
【００２３】本発明によれば、上記の第２の目的は、本
発明によるチップ受取りデバイスの第１の空洞に挿入さ
れるチップ状キャリヤを備える分析カートリッジであっ
て、シーリング材が第１の空洞の壁部とチップの壁部と
の隙間に充填される、分析カートリッジによって達成さ
れる。
【００２４】本発明によれば、上記の第３の目的は、本
発明による分析カートリッジの複数を組み立てる方法で
あって、（ａ）複数のケーシング部を自動組立ラインに
供給するステップと、（ｂ）それぞれが活性面を有す
る、複数のチップ状キャリヤを前記組立ラインに供給す
るステップと、（ｃ）第１の自動装置を用いて、前記ケ
ーシング部の１つの第１の空洞内に前記チップ状キャリ
ヤのそれぞれを配置するステップと、（ｄ）前記ケーシ
ング部の前記第１の空洞内の前記チップ状キャリヤのそ
れぞれを、シーリング材を液体化することによって接着
するステップとを含む、方法によって達成される。
【００２５】本発明が提案する構造を有するチップ受取
りデバイスを複数組み立てるための、本発明による方法
の主要な利点は、この方法が、すべて標準的な自動化手
段を用いて実行するように適合されており、高いスルー
プットを提供することにある。
【００２６】本発明によれば、上記の第４の目的は、チ
ップ状キャリヤの活性面の電気光学的計測を必要とする
評価及び／又は監視の方法を実行するためのシステムで
あって、（ａ）液体サンプルを導入するための開口と、
ケーシング部とを有し、（ａ．１）前記ケーシング部
が、カートリッジ内に含まれると共に、内表面及び外表
面と、チップ状キャリヤを受け取るための第１の空洞
と、第１の空洞へのアクセスを可能にし、これによって
前記チップ状キャリヤの前記活性面へのアクセスを可能
にする手段とを有しており、（ａ．２）前記第１の空洞
が、平坦な底面と、前記ケーシング部の前記内表面と前
記平坦な底面との間に延在する壁面とを有する、カート
リッジと、（ｂ）前記第１の空洞に供給され、少なくと
も１回は逆液体化が可能な材料で構成されるシーリング
材と、（ｃ）電気光学式読み取り装置によって読み取り
可能にされた活性面を有し、前記ケーシング部の前記第
１の空洞内に配置されたチップ状キャリヤとを含み、チ
ップ状キャリヤを空洞内に強固に、かつ流体緊密に保持
するために、前記空洞の壁面、特にその側壁と、チップ
状キャリヤとの間隙にシーリング材が充填される、シス
テムによって達成される。
【００２７】本発明によるシステムの主要な利点は、上
記の種類のチップ状キャリヤにおける活性面の電気光学
式読み取りを必要とする評価及び／又は監視の方法を実
行することを可能とし、かつ従来技術による装置につい
ての上記の欠点を解消することにある。
【００２８】本発明によれば、上記の第５の目的は、少
なくとも１つの第２の物体用の座が設けられている第１
の物体中に、少なくとも１つの第２の物体を配置かつ固
定する方法であって、座の壁部の少なくとも一部、好ま
しくは外周縁を、少なくとも１回は逆液体化が可能な固
体材料、好ましくはホットメルト材料から形成するステ
ップと、第２の物体を座中に配置するステップと、後者
の材料が第１の物体を第２の物体に付着させて、再凝固
後に第１の物体と第２の物体を接着させるように、液体
化可能な固体材料を液体化させるステップとを含む、方
法によって達成される。
【００２９】本発明のより一般的な態様によると、ホッ
トメルト材を用いることによって、１つ又は複数の物体
をその中に配置し、かつその中に簡便に固定するため
の、座、フレーム、空洞などを提供する固体物体を製造
することが可能である。この目的で、座の周縁は、少な
くとも十分な部分が、ホットメルト材によって構成され
る。ホットメルトは通常の条件では固体であるので、第
２の物体（又は複数の物体）の幾何形状に極めて厳密に
適合し、座中に配置したときに、後者はその中に厳密に
位置合わせされる。これによって、第２の物体の正確な
位置を追加的に調節する必要がなくなる。第２の物体を
それぞれの座中に配置した後に、固体ホットメルトは、
液体化させて第２の物体（又は複数の物体）をそれぞれ
の座に固定するために、局部的に加熱される。
【００３０】特に有利なことは、第１の物体とホットメ
ルトで作られた部分は、第２の物体（又は複数の物体）
を受け取り、かつ保持するために使用するよりも、ずっ
と以前に製造することができることである。言い換える
と、ホットメルト、あるいはより一般的には、ある温度
以上に加熱されると液体化し、冷却されると再凝固する
材料は、第２及び第１の物体を接合させるのに使用され
る以前には、第１の物体上に形成される固体部分であ
り、この部分は、例えばレーザ光を用いる放射によって
溶解され、接着剤及び／又は流体シーリング材料として
作用する。
【００３１】以下に本発明の好ましい典型的な実施形態
を、添付の図面を参照して詳細に記載する。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明による
チップ受取りデバイスは、カートリッジ１２を備える。
カートリッジ１２は、第１のケーシング部１４と第２の
ケーシング部１５とを備える。ケーシング部１５は、カ
ートリッジ１２に液体サンプルを導入するための開口１
３を有する。ケーシング部１５は、好ましくは光学的に
非透過性の材料で製作される。
【００３３】図２から理解されるように、ケーシング部
１４は、外部表面１６及び内部表面１７と、チップ状キ
ャリヤ２１（以後、簡単にするためにチップ２１と呼
ぶ）を受け取るための第１の空洞１８と、前記第１空洞
１８へのアクセスを提供し、これによってチップ２１の
活性面２８へのアクセスを提供するウインドを形成して
いる第２の空洞２２とを有する。この構造は、活性面２
８への視覚的アクセスを提供する手段の一例にすぎな
い。
【００３４】通常、チップ２１はガラスで製作され、厚
さが０．７又は１．０ｍｍで、実質的に正方形をしてい
る。チップ２１の寸法は、例えば長さ及び幅の許容寸法
が０．０７６２ｍｍと比較的大きいために、以下に示す
実施形態においては、チップ２１を受け取り、かつ配置
するために、空洞１８内で利用可能な空間には、これに
対応する接合クリアランス２０がある（図３参照）。
【００３５】チップ２１は、第１の表面６１を有し、こ
の表面の一部が活性面２８であり、この活性面はオリゴ
ヌクレオチド・プローブ３２で覆われており、このプロ
ーブ３２の損傷を避けるために、一切これに触れないよ
うにしなくてはならない。
【００３６】チップ２１は、第１の表面６１の反対側に
ある第２の表面６２と、チップ２１の第１の表面６１と
反対側表面６２との間に延在する周面６３を含む端部と
を有する。
【００３７】空洞１８は、平坦な底面２３と、ケーシン
グ１４の外表面１６と底面２３との間に延在する側壁面
２４とを有する。図２〜図６に示すように、固体シール
式のホットメルト材料層２６が、側壁面２４上に配設さ
れている。この固体ホットメルトは、加熱により、特に
レーザ光の放射によって溶融可能であり、冷却されると
再び凝固する。チップ２１の挿入を容易にするために、
ホットメルト材料層２６の内表面２９を傾斜させて、底
面２３に向かってテーパをつけた開口を設けてもよい。
この目的では、この部品を射出成形するときに生じるテ
ーパで十分である。
【００３８】底面２３は、第２の空洞２２に向かって開
く開口２５を有する。
【００３９】図２及び図３からわかるように、チップ２
１はケーシング部１４の空洞１８に配置される。ホット
メルト２６は、適当な光源から供給されるレーザ光３０
を用いて加熱される。レーザ光は、ホットメルト層２６
のある数の点に順次照射されるか、あるいはホットメル
ト層２６全体に同時に照射される。加熱されたホットメ
ルト２６は、流動化して壁２４とチップ２１の端面３１
との間のクリアランス２０に充満する。チップ２１の端
面３１における形状の不整は、この工程にも、またホッ
トメルト２６とチップ２１との結合品質にも、実体的な
影響を与えないことは明らかである。これとは逆に、不
整があることによって機械的強度が増加することが期待
できる。
【００４０】さらなる利点としては以下のものがある。 ａ）チップがクランプ手段によって保持される公知のデ
バイスとは対照的に、ケーシング部１４とチップ２１と
の間の接合を確立するのに、機械的な応力を必要としな
い。 ｂ）チップを位置決めした後に、接着剤を塗布する必要
が無く、序言で述べた公知の接着剤の欠点を避けること
ができる。 ｃ）ケーシング部１４の外側面から、チップを挿入する
ことができる。 ｄ）ホットメルトの凝固、すなわち接合工程は、物理的
（相変態）過程であり、極めて迅速である。 ｅ）ホットメルト材料は、ある程度の弾性を永久的に保
持するように、好適に選択することができる。 ｆ）ホットメルト材料は、蛍光計測を阻害せず、すなわ
ち６３３ｎｍにおいて低い蛍光活性度を有する。 ｇ）従来型の接着剤に対して寿命が長い。
【００４１】一実施形態においては、以下の材料が使用
される。 ・チップ２１：ガラス ・ホットメルト層２６：Ｅｃｏｍｅｌｔ Ｐ１ Ｅｘ３
１８ （ＣｏｌｌａｎｏＥｂｎｏｔｈｅｒ ＡＧ、スイ
ス） 軟化温度：９０℃ （ＤＩＮ５２０１１、ＡＳＴＭ Ｄ
３６／Ｅ２８）、作動温度域：１５０〜１８０℃、通常
は１６０℃ ・各ケーシング１４及び１５：Ｔｏｐａｓ ６０１３
（Ｔｉｃｏｎａ ＧｍｂＨ、ドイツ）、及びエチレンと
ノルボルネンの共重合体、さらに一般的にはシクロオレ
フィン共重合体（ＣＯＣ）、形状耐熱温度：１３０℃。
【００４２】チップは、２０℃で５００ｍｂａｒの過剰
圧力に耐えて安全に保持され、漏れがないことが確認さ
れた。６０℃においても接合部は、数分間は圧力に耐え
た。したがって正常作動において通常発生する圧力であ
る３００ｍｂａｒにおいて、破損することはなくなる。
【００４３】図４及び図５は、固定状態の断面図及び上
面図をそれぞれ示す。特に図４において、ホットメルト
２６によってクリアランス２０が底部から充填されてい
ることは明らかである。
【００４４】図２〜図５で分かるように、空洞１８、チ
ップ２１、ホットメルト層２６、及び空洞１８の底面２
３にある開口２５の寸法と形状は、ホットメルト層２６
が画定する空間にチップ２１が嵌め込めるように選択さ
れる。
【００４５】その一部の概略図を図６に示す、好ましい
一実施形態においては、チップ２１は第１の表面６１を
有し、この表面の一部が、いわゆるプローブ・アレイ３
２、つまり第１の表面の既知の場所に位置する例えばＤ
ＮＡオリゴヌクレオチドのような種々の配列のアレイを
被覆した活性面２８であり、また第１の表面と反対側
に、第２の表面６２を有する。前記第１と第２の表面の
間に延在する第３の表面６３は、これらの表面に対して
直角であり、チップ２１の横周縁又は端部の外表面であ
る。
【００４６】チップ２１のプローブ・アレイ３２は、例
えば蛍光計測を実施するために、例えば光学的検出手段
に対してアクセス可能でなくてはならないため、チップ
２１はカートリッジ１２の外壁内に挿入され、プローブ
・アレイ３２を被覆した第１の表面６１は、カートリッ
ジ１２内部のいわゆる処理チャンバ３３の内部に対面し
ている。
【００４７】チップ２１の装着の幾何学的な仕様を図６
に示してあり、単位はすべてミリメートルである。図に
示すように、チップ２１の寸法は通常、番号１００、１
６９、４００で表わされる３種類であり、その形状は実
質的に正方形である。チップ寸法１００では、辺長７０
が１０．９２ｍｍである。チップ寸法１６９では、辺長
７０は８．１５３ｍｍ、チップ寸法４００では、辺長７
０が５．３８４ｍｍである。チップ寸法１００での活性
面は、辺長７１が９．５ｍｍである。チップ寸法１６９
の活性面では、辺長７１は６．７３ｍｍであり、チップ
寸法４００の活性面では、辺長７１は３．９６ｍｍであ
る。チップ２１の厚さ７３は、約０．７ｍｍである。
【００４８】本発明のさらなる態様は、本発明によるチ
ップ受取りデバイスの複数を自動組み立てする方法に関
する。
【００４９】図７はそのような方法を実施するための完
全に自動化された組立ラインの構造の概略を示してい
る。この組立ラインは、カートリッジ１２のケーシング
部１４、１５のストック４１と、第１のコンベヤ４２
と、ダイ・ボンダ４３と、複数のチップ２１を運搬し、
ダイヤモンド鋸切断機からのブルーテープを運搬するた
めの第２のコンベヤ４４と、レーザ溶接機４７と、自動
パーケージング装置４８と、完全に組み立てられたチッ
プ受取りデバイスのストック４９とを備える。組立ライ
ン構成要素４２〜４８は、すべて自動作業に適した、標
準の装置、機器である。ダイ・ボンダ４３は、拡大機構
を有するブルーテープ・サポート４５と、ｘ方向、ｙ方
向に移動可能な作業フレーム５２と、ダイ・コレット４
６を保持するツール・ホルダ５３とを備える。ツール・
ホルダ５３は、作業フレーム５２に接続されており、こ
れによってｘ方向、ｙ方向に移動可能である。ツール・
ホルダ５３は、ダイ・コレット４６をｚ方向に移動させ
ることのできる手段、例えばスピンドルなどを有する。
【００５０】本発明によると、カートリッジ１２を含む
複数の分析カートリッジを組み立てる方法は、（ａ）図
７に示す自動組立ラインの入力側に、複数のケーシング
部１４を供給するステップであって、それぞれのケーシ
ング部１４が前述のホットメルト層２６を含むステップ
と、（ｂ）それぞれが活性面２８を有する複数のチップ
２１を、前記組立ラインに供給するステップと、（ｃ）
自動ダイ・ボンダ４３を用いて、前記ケーシング部１４
の１つの空洞１８内部に、それぞれのチップ２１を配置
するステップと、（ｄ）チップ２１の側壁２４と端面６
３との間のクリアランス２０を、液体化したホットメル
ト材料で充填するために、レーザ溶接機４７内でホット
メルト層２６を溶融させるステップとを含む。
【００５１】上記の方法のステップ（ａ）及び（ｂ）に
おいて、ケーシング部１４は、好ましくは第１のコンベ
ヤ４２を介して部品のストック４１からダイ・ボンダ４
３まで１つ１つ転送し、続いてそこから処理ステップが
実行される組立ラインの他の部分に転送される。同様
に、適切なタイミングで、チップ２１も、第２のコンベ
ヤ４４とブルーテープ・サポート４５を介して、ダイ・
ボンダ４３に１つ１つ転送される。
【００５２】上記の方法のステップのすべてにおいて、
チップ２１の活性面２８、特にその上のプローブ３２は
接触されることが一切なく、これによって組立工程中に
活性面に損傷が発生しないことが保証される。さらに、
上記の工程はチップ２１の切断の品質が基本的に変化し
ないことを保証する。
【００５３】さらに好ましい実施形態においては、上記
の組み立てステップの中で、少なくとも、前記チップ２
１のそれぞれを空洞１８内部で配置するステップ、及び
ホットメルト２６を溶解するステップは、クリーンルー
ム中で実行される。
【００５４】チップ２１をケーシング部１４に接合した
後に、このケーシング部１４と補完ケーシング部１５
が、自動パッケージング装置４８へと送られて、ここで
完全なチップ受取りデバイス、すなわちチップ２１を含
むカートリッジ１２に組み付けられる。
【００５５】本発明による、デバイスと組立方法の顕著
な利点は、ケーシング部１４の空洞１８内にチップを挿
入するときに、横方向の挿入クリアランスの調整が可能
となることである。このような調整が可能であることに
よって、一方ではチップ２１を装着するための高精度位
置決めと、この装着を実行するための比較的な大きな力
が不要となり、他方では集積回路の自動生産用の市販の
標準機器の利用が可能となる。
【００５６】このような標準機器の例としては、例えば
最大接合力１０ニュートンを供給可能なダイ・ボンダが
ある。ダイ・ボンダは、通常は電子シリコンチップをい
わゆるリードフレームに接合するのに使用される。
【００５７】このような自動組立ラインの利点は、クリ
ーンルーム中での使用に適した装着機械、すなわちダイ
・ボンダの使用が可能となることであり、ダイ・ボンダ
には、いわゆる「ブルーテープ」からチップ２１を除去
するステップはすでに組み込まれている。ビデオシステ
ムを用いることによって、チップ２１とケーシング部１
４の接合に使用する接合力の最小化が図られている。
【００５８】本発明によるチップ２１の活性面２８の電
気光学的読み取りを必要とする評価及び／又は監視の方
法を実行するためのシステムは、（ａ）液体サンプルを
カートリッジ１２に導入するための開口１３を有するカ
ートリッジ１２と、（ｂ）カートリッジ１２内に含まれ
るケーシング部１４であって、（ｂ．１）外部表面１６
及び内部表面１７と、（ｂ．２）チップ１２を受け取る
ための第１空洞１８と、（ｂ．３）第１空洞１８へのア
クセスを提供し、それによってチップ２１の活性面２８
へのアクセスを提供する手段２２とを有し、（ｂ．４）
第１空洞１８が平坦底面２３と、前記ケーシング部１４
の前記外部表面１６と前記底面２３との間に延在する側
壁表面２４とを有する、前記ケーシング部と、（ｃ）第
１空洞１８の側壁２４に塗布したホットメルト層２６で
あって、内壁２９が任意選択で底面２３と鈍角を形成
し、それによって空洞１８の幅が底面からの距離の増加
と共に増加する、前記ホットメルト層２６と、（ｄ）電
気光学式読み取り装置によって読み取るように適合され
た活性面２８を有し、ケーシング部１４の第１空洞１８
内に配置された、チップ２１とを含み、（ｅ）第１の空
洞１８、チップ２１、及びホットメルト２６の形状と寸
法が、チップ２１が、前記ホットメルト層２６で画定さ
れる空間に適合するようになっている。
【００５９】好ましい一実施形態においては、上記のシ
ステムは、図６に概略を示した、チップ２１のプローブ
・アレイ３２を読み取るための、電気光学式読み取り手
段５１をさらに含む。電気光学式読み取り手段５１は、
例えば蛍光計測器、すなわち活性面２８を励起ビームで
照射するための光源と、活性面２８上のプローブ・アレ
イ３２の発する蛍光を検出し、それに対応する出力信号
を提供するための光検出手段と、その出力信号を評価及
び／又は監視するための手段とを含む装置である。
【００６０】本発明に対する修正と変更形態は、前述の
説明を読めば当業者には明らかであろう。したがって、
この説明は例示のためだけのものであり、当業者に本発
明を実施するための最良の態様を教示する目的のためで
あると考えるべきである。前述の装置と方法の詳細は、
本発明の趣旨から逸脱することなく変更することが可能
であり、添付の特許請求項に含まれる範囲における、す
べての修正形態の独占使用が保留されるものである。本
発明の範囲内において可能な修正は以下のとおりであ
る。
【００６１】・チップの活性面領域の観察及び／又は分
析技術、使用する圧力条件、化学的安定性、その他によ
って課せられる要件にしたがって、ガラス以外の材料で
チップを作成してもよい。 ・加熱時に液状化する別のシール材料を考慮してもよ
い。しかし、現在の経験的な知識から、本質的に溶媒が
不要な材料が好ましい。 ・レーザ光の代わりに、他のエネルギ源を使用してもよ
い。好ましくは、チップ、特に活性面上のプローブ・ア
レイに影響を与えないためにエネルギをホットメルト材
料に集中できるものがよい。しかし、加熱すなわちエネ
ルギ供給は、材料が分解し始める程度まで加熱すること
を防ぐためにエネルギ供給を制御する必要がある。分解
が起こると、シール材料の特性を劣化させるだけではな
く、反応性の、ＤＮＡプローブを攻撃する可能性のある
揮発性分子を生成する可能性がある。同じことが、もち
ろんケーシングの材料についても、それがエネルギ源に
曝されている限り当てはまる。好ましくは、エネルギ源
は、レーザのように厳密に焦点を絞ることができて、こ
れによって周辺のケーシングの加熱を完全に避けること
のできるものである。好ましい一実施形態においては、
超音波を用いてホットメルト材料２６を加熱する。この
エネルギ形態は、より短時間で工程を実行できる利点が
ある。 ・固体ホットメルト材料２６が、空洞１８の側壁の全面
積を完全に覆う必要はない。間隙があっても、ホットメ
ルト材料がボンディング工程中に液体化するときに、閉
止されるであろう。 ・カートリッジを、他の材料、好ましくは分析カートリ
ッジ内で実施される反応又は複数の反応の条件下で不活
性であるポリマ材料で製作してもよい。
【００６２】本発明の好ましい実施形態は、具体的な項
目を用いて上述したが、このような説明は説明の目的だ
けのものであり、添付の特許請求項の趣旨と範囲から逸
脱することなく、変更や修正ができることを理解すべき
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】カートリッジ１２を備える、チップ受取りデバ
イスの斜視図である。
【図２】カートリッジ１２の一部である第１のケーシン
グ部１４に、本発明によるチップ２１を装着する手段を
示す、分解断面図である。
【図３】チップが挿入されており、エネルギ源が含まれ
ている以外は、図２と同じ分解断面図である。
【図４】本発明によって組み立てられた後の、図２に示
す手段の断面図である。
【図５】図４で示した組立体を示す上面図である。
【図６】カートリッジを示す概略部分断面図である。
【図７】カートリッジ内に自動的にチップを受け取る組
立ラインを示す図である。
【符号の説明】
１２ カートリッジ １３ 開口（液体の導入用） １４ 第１のケーシング部 １５ 第２のケーシング部 １６ ケーシング部１４の外表面 １７ ケーシング部１４の内表面 １８ ケーシング部１４の第１の空洞 ２０ 接合クリアランス ２１ チップ ２２ ケーシング部１４の第２の空洞 ２３ 第１の空洞１８の底面 ２４ 第１の空洞１８の側壁表面 ２５ ２３の開口 ２６ ホットメルト ２８ 活性面（プローブ・アレイ３２で覆われた第１の
表面６１の一部） ２９ ホットメルト２６の内部表面 ３０ レーザ光 ３１ チップ２１の端部 ３２ チップ２１の第１の表面上のプローブ・アレイ ３３ 処理チャンバ ４１ ケーシング部１４、１５のストック ４２ 第１のコンベヤ ４３ ダイ・ボンダ ４４ 第２のコンベヤ（ブルーテープ） ４５ ブルーテープ支持 ４６ ツール・ホルダ５３上のダイ・コレット ４７ レーザ溶接機 ４８ 自動パッケージング装置 ４９ 組み立て済みカートリッジ１２のストック ５１ 電気光学式読み取りシステム ５２ ダイ・ボンダ４３の動作フレーム ５３ ダイ・ボンダ４３のツール・ホルダ ６１ チップ２１の第１の表面 ６２ チップ２１の第２の表面 ６３ チップ２１の第３の表面 ７０ チップ２１の辺長 ７１ チップ２１上の活性面２８の辺長 ７３ チップ２１の厚さ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 片側にＤＮＡ断片のアレイなどを塗布し
    た活性面（２８）を含む第１の表面（６１）と、前記片
    側と反対側にある第２の表面（６２）と、前記第１の表
    面と前記第２の表面との間に延在する外周面（６３）を
    有する端部とを有し、前記活性面（２８）が電気光学式
    読み取り装置を用いて読み取りするように適合されてい
    る、チップ状キャリヤ（２１）を受け取るためのデバイ
    スであって、 （ａ）液体サンプルをその内部に導入するための開口
    （１３）を有するカートリッジ（１２）と、 （ｂ）内表面（１７）及び外表面（１６）を有するケー
    シング部（１４）と、チップ状キャリヤ（２１）を受け
    取る第１の空洞（１８）とを有する前記カートリッジ
    と、 （ｃ）少なくとも１回は固体状態から液体状態への逆変
    化が可能であると共に、前記チップ状キャリヤ（２１）
    を前記第１の空洞（１８）中に配置したときに、第１の
    空洞（１８）の側壁の内表面（２４）とチップ状キャリ
    ヤ（２１）の端部の前記外周面（６３）との間に水密な
    接合を確立するのに十分な量が供給されるシーリング材
    料層（２６）とを具備するデバイス。
  2. 【請求項２】 シーリング材（２６）が、ある温度以上
    に加熱された場合に液体化する、請求項１に記載のチッ
    プ受取りデバイス。
  3. 【請求項３】 シーリング材（２６）が、エネルギ放射
    によって加熱されたときに液体化する、請求項２に記載
    のチップ受取りデバイス。
  4. 【請求項４】 シーリング材（２６）が、電気光学式読
    み取り装置（５１）によって実行可能な光学観察法を妨
    害しないように選択される、請求項１から請求項３まで
    のいずれか一項に記載のチップ受取りデバイス。
  5. 【請求項５】 前記シーリング材料層（２６）が、第１
    の空洞（１８）の側壁の内表面（２４）の全内周上及び
    それを覆って延在する、請求項１から請求項４までのい
    ずれか一項に記載のチップ受取りデバイス。
  6. 【請求項６】 チップ状キャリヤの第１の空洞（１８）
    への挿入を容易にするために、第１の空洞（１８）がそ
    の底部（２３）に向かって傾斜するように、シーリング
    材（２６）が制限を構成している、請求項１から請求項
    ５までのいずれか一項に記載のチップ受取りデバイス。
  7. 【請求項７】 第１の空洞（１８）の底部に、第１の空
    洞（１８）に配置されたチップ（２１）の活性面（２
    ８）の光学的試験が可能なように、開口が設けられてい
    る、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の
    チップ受取りデバイス。
  8. 【請求項８】 請求項１から請求項７までのいずれか一
    項に記載のチップ受取りデバイスを、第１の空洞（１
    ８）内に挿入したチップ状キャリヤ（２１）を具備する
    分析カートリッジであって、シーリング材（２６）が、
    第１の空洞（１８）の壁部（２４）とチップ（２１）の
    間のクリアランスに充填されている、分析カートリッ
    ジ。
  9. 【請求項９】 シーリング材（２６）によって達成され
    る結合が、チップ状キャリヤ（２１）上で、２０℃にお
    いて少なくとも１時間の間、少なくとも３００ｍｂａ
    ｒ、好ましくは少なくとも５００ｍｂａｒの圧力に耐え
    る、請求項８に記載の分析カートリッジ。
  10. 【請求項１０】 チップ状キャリヤ（２１）の活性面
    （２８）へのアクセスを可能にする手段が、第１の空洞
    （１８）の底部の開口（２５）であり、前記開口が内側
    端と外側端を有し、前記開口（２５）の前記内側端の周
    囲が、活性面（２８）を包囲する、請求項８から請求項
    ９までのいずれか一項に記載の分析カートリッジ。
  11. 【請求項１１】 （ａ）複数のケーシング部（１４）を
    自動組立ラインに供給するステップと、 （ｂ）それぞれが活性面（２８）を有する、複数のチッ
    プ状キャリヤ（２１）を前記組立ラインに供給するステ
    ップと、 （ｃ）第１の自動装置（４３）を用いて、前記ケーシン
    グ部（１４）の１つの第１の空洞（１８）内に前記チッ
    プ状キャリヤ（２１）のそれぞれを配置するステップ
    と、 （ｄ）前記ケーシング部（１４）の前記第１の空洞（１
    ８）内の前記チップ状キャリヤ（２１）のそれぞれを、
    シーリング材（２６）を液体化することによって接着す
    るステップとを含む、請求項８から請求項９までのいず
    れか一項に記載の分析カートリッジの複数を組み立てる
    方法。
  12. 【請求項１２】 シーリング材の液体化が、ある形式の
    エネルギを前記シーリング材に放射することによって実
    行される、請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 シーリング材が、レーザ光で照射され
    る請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 シーリング材が、超音波で放射され
    る、請求項１２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 そこで定義されるすべての組立ステッ
    プが、完全に自動式である、請求項１１から請求項１４
    までのいずれか一項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記キャリヤ（２１）のそれぞれを、
    前記ケーシング部（１４）の１つの第１の空洞（１８）
    に配置するステップと、 シーリング材（２６）を液体化してキャリヤ（２１）を
    ケーシング部（１４）に接着するステップとが、クリー
    ンルーム内で実行される、請求項１１から請求項１５ま
    でのいずれか一項に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 チップ状キャリヤ（２１）の活性面の
    電気光学的読み取りを必要とする評価及び／又は監視の
    方法を実行するためのシステムであって、 （ａ）液体サンプルを導入するための開口（１３）とケ
    ーシング部（１４）とを有し、 （ａ．１）前記ケーシング部（１４）が、カートリッジ
    内に含まれると共に、外表面（１６）及び内表面（１
    ７）と、チップ状キャリヤ（２１）を受け取るための第
    １の空洞（１８）と、第１の空洞（１８）へのアクセス
    を可能にし、これによって前記チップ状キャリヤ（２
    １）の前記活性面（２８）へのアクセスを可能にする手
    段（２２）とを有しており、 （ａ．２）前記第１の空洞（１８）が、平坦な底面（２
    ３）と、前記ケーシング部の前記外表面（１６）と、前
    記平坦な底面（２３）の間に延在する壁面（２４）とを
    有する、カートリッジ（１２）と、 （ｂ）前記第１の空洞（１８）に供給され、少なくとも
    １回は逆液体化が可能な材料で構成されるシーリング材
    （２６）と、 （ｃ）電気光学式読み取り装置によって読み取り可能に
    適合された活性面を有し、前記ケーシング部（１４）の
    前記第１の空洞（１８）内に配置されたチップ状キャリ
    ヤ（２１）とを含み、チップ状キャリヤを空洞内に強固
    に、かつ流体緊密に保持するために、前記空洞の壁面、
    特にその側壁（２４）と、チップ状キャリヤ（２１）と
    の間隙にシーリング材が充填される、システム。
  18. 【請求項１８】 前記チップ状キャリヤ（２１）の前記
    活性面を電気光学的に読み取る手段（５１）をさらに備
    える、請求項１７に記載のシステム。
  19. 【請求項１９】 少なくとも１つの第２の物体用の座が
    設けられている第１の物体中に、少なくとも１つの第２
    の物体を配置かつ固定する方法であって、 座の壁部の少なくとも一部、好ましくは外周縁を、少な
    くとも１回は逆液体化が可能な固体材料、好ましくはホ
    ットメルト材料から形成するステップと、 第２の物体を座中に配置するステップと、 後者の材料が、第１の物体を第２の物体に付着させて、
    再凝固後に第１の物体と第２の物体を接着させるよう
    に、液体化可能な固体材料を液体化させるステップとを
    含む方法。
  20. 【請求項２０】 第１の物体と第２の物体との間の接合
    を達成しようとするすべての場所で、局所的かつ本質的
    に逐次的に、好ましくはレーザ光を用いて、液体化可能
    な固体材料に熱を加える、請求項１９に記載の方法。
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