JP2003505679A - 少量の液体サンプルを移送するための方法及び装置 - Google Patents

少量の液体サンプルを移送するための方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 各対のウェル間を液体が自由に流れ得るように接続されているプレートの対向サイドに一対のウェルを有するマイクロタイター様プレートが開示されている。各対の1つのウェル(サンプリングポート)は該対の仮想ウェルであってもよい他方のウェルと比較して非常に少ない容量を有する「仮想」ウェルである。仮想ウェルは表面張力により少量の液体サンプルを比較的平らな表面上に拘束する。大きなウェル中の液体容量が変化したとしても比較的一定容量の流体がサンプリングポートに留まるように液体サンプルは大きなウェルとサンプリングポートの間に分配される。サンプリングポート中の液体容量が一定であるために、再現可能な液体容量をプレートの同一サイド上にあるサンプリングポートからピンの整合アレー上のアレーとしての他のプレートに移送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の分野) 本発明は、生物学的材料や生物学的活性化合物のスクリーニングのような目的
のために少量のサンプル及び液体サンプルのアレーを取り扱い、移送するために
使用され得るマイクロタイター様(microtiter−like)プレート
及びピンのアレーを有する移送デバイスに関する。
【0002】 (発明の背景) 現在の医薬発見方法はしばしば、所望の活性を有する少数の化合物を同定する
ために数万〜数十万の化合物の生物学的活性を評価(すなわち、スクリーニング
)することを含む。前記アッセイは通常、マイクロタイタープレートと呼ばれる
マルチウェル組織培養プレートにおいて実施されている。マイクロタイタープレ
ートは通常プラスチック製であり、ウェルはマイクロタイタープレートの底部に
窪みにより形成されている。スクリーニング用に通常使用されているマイクロタ
イタープレートは96個の独立のウェルを有するが、384個、864個、15
36個、3456個及び場合により9600個のウェルを有する高密度プレート
を使用する傾向にある。通常、96ウェルプレートは各種形状、色、材料及び大
きさで作成されているが、いずれもウェルは少なくとも数十μlの容量を保持し
、各ウェルに試薬を個別に分配させる必要があり、またフィルター底部プレート
での特定アッセイの場合を除いて各ウェルを個別に洗浄する必要がある。高密度
プレートは通常少量を保持するが、前記プレートは底部にフィルターを有する若
干のプレートしか入手できなかったり、アッセイ性能がしばしば損なわれるとい
う制限を受ける。384個以上のウェルを有するプレートは多くの目的で実際的
でない。例えば、流体を前記プレートの狭いウェルに、該ウェルから移送するこ
とは非常に困難であり、非常に正確なピペッティングを要する。
【0003】 通常、処理量を最大限にし、高処理量スクリーニング操作の機械的煩雑さを最
小限とするために1プレートあたりできるだけ最大数のウェル及び1ウェルあた
りできるだけ最少の容量を有するマイクロタイタープレートを利用することが望
ましい。加えて、乏しい生物学的及び化学的物質の保存、より効率的な試薬の利
用、主細胞でのアッセイの実施可能性、試薬の精製回数が少ないためにアッセイ
をより迅速に展開し得る、所与の数のアッセイを実施するために必要なプレート
が少なくてすみ、よって取扱い上の問題が減り、必要な貯蔵スペースが少なくて
すむといった多くの理由から1アッセイあたりに使用する容量が少ないことが望
ましい。
【0004】 現在のマイクロタイタープレートのウェルの大きさを減らすことが望ましいが
、そうすると例えば制限されたスペースに流体をピペッティングする際の困難さ
、不十分で遅い混合、分離の困難、急速な蒸発時間及び測定中の低い信号強度を
含めた幾つかの問題が生ずる。本出願人の1990年2月3日付出願の係属中の
国際特許出願第US 99/02300号明細書は上記問題に向けられており、
10nl〜10μlのオーダーの液体を保持し、ピペッティングが簡単であり、
流体の移送を容易とし、混合時間を最大とし、簡単に分離、洗浄し得るウェルを
多数含むマイクロタイタープレートを提供している。上記特許出願明細書は少量
の液体サンプルからの蒸発を最小限とする方法をも開示している。
【0005】 少量の液体サンプル及び液体サンプルのアレーの分配、移送の問題が更に最小
化する際の重大な障害となっている。従来、当該化合物を含む少量サンプルをマ
イクロタイタープレートのウェルにまたは該ウェルから分配する問題は、使用す
る毎に洗浄しなければならない金属ピンを使用したり(例えば、BioMek
2000高密度レプリケーター(HDR)ツール上で;例えばBrandt,J
.Biomolec.Screen,2:111−116(1997)参照)、
ピンレプリケーター(例えば、V&P Scientific,Inc.製ピン
レプリケーター;J.Biomolec.Screen.,2:118(199
7)参照)を使用することにより関連していた。従来のピンツールまたはピンレ
プリケーターは、汚染の可能性や時間のロスにつながる洗浄を必要とし、比較的
大容量を必要とし、所要の精度を有せず、または非常に高価であるという欠点を
有する。更に、流体をより少量しか得られないので余り効率的でない。最後に、
ピンは長くて薄く、よって384個以上のウェルを有するプレートのためにピン
のアレーを使用することはそのピンを長期間にわたり十分に真っ直ぐにできない
ので非常に困難である。
【0006】 また、比較的大容量(通常少なくとも100nl、通常少なくとも数μlの溶
液)を低容量のピペッター(例えば、Packard圧電ピペッターまたはCa
rtesianソレノイドベースピペッター)を用いて吸引することによっても
サンプルを処理し得る。上記したようなピペッターは非常に遅い。また、前記ピ
ペッターは従来技術のピンと同様に、汚染の可能性や時間のロスにつながる洗浄
を必要とする。前記ピペッターは数千ではないが数十nlのかなりのデッド容量
も必要とする。
【0007】 マイクロタイタープレートのウェルから試薬または化合物を分配、除去する際
に関わる困難さを考慮すると、使用の間にデバイス及びピンを洗浄する必要がな
く、溝に液体を毛細管作用により保持するピペッターまたはピンを使用する必要
がなく、少量の試薬をマルチウェルから移送、分配するためのより良い方法及び
より良い装置が明らかに必要である。以下に記載の装置及び方法によれば、液体
の移送が十分に単純化される。
【0008】 (発明の要旨) 本明細書に記載のマイクロタイター様貯蔵プレートは、材料ロスを最小限とし
て少量の液体サンプル、特に液体サンプルのアレーの均一量を迅速に分配、移送
するのに特に有用である。前記マイクロタイター様プレートは第1サイド及び第
2サイドを有し;(a)前記プレートの第1サイド上に貯蔵ウェルのアレー及び
(b)前記プレートの第2サイド上にサンプリングポートのアレーを含み;前記
したプレートの第1サイド上の各貯蔵ウェルが直接対向する該プレートの第2サ
イド上にあるサンプリングポートと対をなすように前記したプレートの第1サイ
ド上の貯蔵ウェルのアレーと前記したプレートの第2サイド上のサンプリングポ
ートのアレーは対をなし、液体は対をなしている貯蔵ウェルとサンプリングポー
トの間を流れるが、他のウェルまたはサンプリングポートへプレートの平面上を
横方向に流れないように1つの貯蔵ウェルと1つのサンプリングポートの各対は
プレートの内部を貫通して接続されており;前記プレートの第2サイド上のサン
プリングポートは「仮想」ウェルであり、各仮想ウェルは疎水性フィールドで包
囲されている親水性ドメインを有し;前記プレートの第1サイド上の貯蔵ウェル
は前記プレートの第2サイド上のサンプリングポートよりも多くの容量の液体を
保持し、前記プレートの第2サイド上のサンプリングポートが保持する液体の容
量は該プレートの2つのサイド上の対をなしている貯蔵ウェル及びサンプリング
ポート中に存在し得る合計容量の液体の変化に伴って殆ど変化しないことを特徴
とする。
【0009】 貯蔵ウェル及びサンプリングポートが相互連結しているので、貯蔵ウェル及び
サンプリングポート内にある液体は、液体が貯蔵ウェル及びサンプリングポート
のいずれかから除去されるかまたはそれに添加されるように再分配される。ウェ
ル及びポートの設計により、多くの容量は貯蔵ウェル内に保持される。サンプリ
ングポート内の液体の量は総容量に関係なく比較的不変である。これは表面張力
効果のためであり得る。
【0010】 「仮想ウェル」は1999年2月23日出願の係属中の国際特許出願第US
99/02300号に記載されている。仮想ウェルは本出願の詳細説明の欄に詳
細に記載されている。
【0011】 ほぼ一定容量の液体サンプルのアレーを上記したマイクロタイター様プレート
から移送するための組合せ装置も新規である。この組合せ装置は、(1)上記し
たマイクロタイター様プレート及び(2)ピンのアレーを含む移送デバイスを含
み、前記ピンのアレーは貯蔵プレートの第2サイド上のサンプリングポートのア
レーと整合しており、各ピンは一端に面を有し、これらの面はすべて1つの平面
上にあることを特徴とする。前記ピンの面の表面積が主にサンプリングポートか
ら除去される液体の容量を決定すると考えられる。各ピンの1端の面は、好まし
くは均一の液滴サイズを確保するために同一の表面特性及び同一の面積を有する
【0012】 ピンのアレー及びサンプリングポートのアレーは、前記ピンのパターン及び前
記サンプリングポートのパターンが重層可能ならば整合する。これらが整合して
いると、ピンアレー中の各ピンがサンプリングポートのアレー中の各サンプリン
グポートに触れるようにピン及びサンプリングポートは配列され得る。ピンの面
の面積がピンにより吸収される液体の容量を決定することにも注目されたい。本
発明の実施方法に関する理論の正確さが本発明の特許性に影響を与えるわけでは
ないが、本出願人はいずれの理論によっても束縛されるつもりはない。しかしな
がら、液滴に触れるようにピンがサンプリングポートに十分近づくならば、液体
は毛細管作用に類似の吸引力のためにピンの面とサンプリングポートの間に薄層
を形成する。ピンとプレートが分離すると、ピンの面上に留まっている液体の量
は液体で被覆されている面の面積により決定される。分離直前に全面が被覆され
ているので、面の面積は分離後ピンに留まっている液体の量を決定すると考えら
れる。この方法により、再現可能な一定容量の液体が移送され得る。サンプリン
グポートからピンアレーに移送させることが好ましい具体例であるが、サンプリ
ングポート中の比較的一定容量の液体により、ピン移送システムの逐次分配また
はサンプリングポートからの仮想ウェルプレートへの直接移送間の変動が大きく
低下する。
【0013】 上記した装置は、液体サンプルのアレーをマイクロタイター様プレートから受
容デバイスへ同時に(すなわち、すべての液体サンプルを1つのグループで同時
に)移送するために使用され得る。前記方法は、 (1)液体サンプルのアレーを形成するように液体サンプルを貯蔵ウェル中に配
置した上記した組合せ装置を準備するステップ、 (2)移送デバイスのピンの面とマイクロタイター様プレートの整合サンプリン
グポートがサンプリングポートからの液体をピンの面または先端に移送するのに
十分に近いように移送デバイスをマイクロタイター様プレートに接近させて配置
するステップ、 (3)移送デバイスとマイクロタイター様プレートを分離するステップ、及び (4)サンプルのアレーを移送デバイスから受容デバイスに移送させるステップ
を含む。
【0014】 上記ステップ(2)において、ピンの先端または面は本質的に、ピンをサンプ
リングポートに導入し、該ポートからピンを取外す間プレートとサンプルポート
のピンの間に薄い平坦なボイドを形成する。前記ボイドは毛細管作用により満た
され、よってピンの全面が湿らされ、移送の再現性が改善される。
【0015】 (図面の簡単な説明) 図1Aは本発明のマイクロタイター様貯蔵プレートの第1サイドの図である。
これらの図において、貯蔵プレートは疎水性フィールドを形成するようにフルオ
ロカーボンポリマーコーティングを有するアルミナプレートからなる。連続する
黒域(1)はフルオロカーボンポリマーコーティングである。白域(2)は親水
性(例えば、親水性コーティングまたは処理で官能化され得るアルミナ)であり
、よって仮想ウェル(この場合、貯蔵ウェル)である非被覆域である。白丸の中
央の小さな黒点(3)はプレートの他のサイド上のウェルまでプレート中を貫通
している孔の開口部である。
【0016】 図1Bは同一プレートの他方(第2)サイドの図である。サンプリングポート
(4)も、疎水性フィールドにより包囲されている非被覆親水性ドメインを有す
る仮想ウェルであり、プレートの第1サイド上の仮想ウェルよりも面積及び容量
の点で小さい。孔開口部(3)も仮想ウェルの中心に描かれている。
【0017】 図2はウェルの列を切断したプレートの断面側面図である。各プレートの第1
サイド上の貯蔵ウェルの4つの異なる構成が示されている。プレートの第2サイ
ド(図面の下側)上のサンプリングポートは、図1Bにも示すように疎水性フィ
ールドで包囲されている親水性ウェルからなる仮想ウェルである。ウェルからプ
レートを貫通している孔(14)も示されている。
【0018】 図2Aは図1Aのプレートの側面図であり、貯蔵ウェル(2)は図1Aにも示
したように疎水性フルオロカーボンポリマーコーティング(1)で包囲されてい
る親水性仮想ウェルである。
【0019】 図2Bでは大容量のためにプレートの上部にキャビティー(5)が切断されて
いる。
【0020】 図2Cでは図の上側に貯蔵ウェル(2)(仮想ウェル)がある。このプレート
は流体を横方向(水平方向)ではなく垂直方向に流し得るメッシュ(6)で構成
されている。前記メッシュは親水性である。
【0021】 図2Dは図2Cと同様にメッシュプレートであるが、図の上側にキャビティ(
5)形態のより深いウェルを有する。
【0022】 図3は移送のために使用される方法における装置を示す。図3A、3B及び3
Cはマイクロタイター様プレート(7)の側面図及び移送デバイス(8)の側面
図を示す。各貯蔵ウェルは仮想ウェルである。プレートの第1サイド(図の上側
)上の各貯蔵ウェルはその中に液滴(9)を収容している。各サンプリングポー
トも仮想ウェルである。サンプリングポートは貯蔵ウェルから孔を通過したより
小さな液滴(10)を有している。移送デバイス(8)のピン(12)は、ピン
の面(11)とサンプリングポート中の液滴(10)が接触し得るように配列さ
れている。
【0023】 図3Aでは、プレートは液体移送のために整列されている。
【0024】 図3Bでは、ピンの面がサンプリングポート上の液滴と触れて、液体をピンの
面とサンプリングポート間の狭い隙間に充填させるために移送デバイスは貯蔵プ
レートの第2サイドに十分に近づいている。
【0025】 図3Cでは貯蔵プレートと移送プレートが再び離れており、各ピンの面上に液
滴(13)が新たに存在する。
【0026】 (発明の詳細説明) 上記したマイクロタイター様貯蔵プレートのより具体的な具体例では、前記プ
レートの第1サイド上の貯蔵ウェルはキャビティ及び仮想ウェルからなる群から
選択され、仮想ウェルは疎水性フィールドで包囲されてなる親水性ドメインから
なる。
【0027】 「キャビティ」は一般的なマイクロタイタープレート中のウェルを指す用語で
あり、前記ウェル中の液体は表面張力(例えば、疎水性及び親水性)のような力
よりむしろキャビティの壁によりウェルに拘束されている。プレートの第1サイ
ド上の貯蔵ウェルがキャビティであるマイクロタイター様貯蔵プレートは通常約
0.001〜約1mlの容量を収容する。
【0028】 上記したマイクロタイター様貯蔵プレートの1具体例では、前記プレートの第
1サイド上の貯蔵ウェルは仮想ウェルであり、各仮想ウェルは疎水性フィールド
で包囲されてなる約0.38〜約19mmの面積を有する親水性ドメインを含
む。前記プレートの第2サイド上のサンプリングポートの親水性ドメインは約0
.002〜約6.75mmの面積を有するが、サンプリングポートの親水性ド
メインの面積は貯蔵ウェルの親水性ドメインの面積よりも小さい。
【0029】 前記プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルが仮想ウェルであるマイクロタイタ
ー様貯蔵ウェルの別の具体例では、各仮想ウェルは疎水性フィールドで包囲され
てなる約0.75〜約3.1mmの面積を有する親水性ドメインを含む。前記
プレートの第2サイド上のサンプリングポートの親水性ドメインは約0.03〜
約0.75mmの面積を有するが、サンプリングポートの親水性ドメインの面
積は貯蔵ウェルの親水性ドメインの面積よりも小さい。この後者の貯蔵プレート
の別の具体例では、前記プレートの第2サイド上のサンプリングポートの親水性
ドメインは約0.2〜約0.5mmの面積を有する。
【0030】 貯蔵ウェルが慣用のウェル(すなわち、キャビティ)であるマイクロタイター
様貯蔵プレートのより具体的な実施態様では、プレートの第2サイド上のサンプ
リングポートの親水性ドメインは約0.002〜約6.75mmの面積を有す
る。別のより具体的な実施態様では、プレートの第2サイド上のサンプリングポ
ートの親水性ドメインは約0.03〜約0.75mmの面積を有する。マイク
ロタイター様貯蔵ウェルが慣用のウェル(すなわち、キャビティ)であるマイク
ロタイター様貯蔵プレートの更に具体的な実施態様では、プレートの第2サイド
上のサンプリングポートの親水性ドメインは約0.2〜約0.5mmの面積を
有する。
【0031】 上記したように、プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルと第2サイド上のサン
プリングポートは互いに対をなして、各対のウェルは液体が対をなしているウェ
ルとサンプリングポートの間を流れ得るが、他のウェルまたはサンプリングポー
トには流れ得ないように接続されている。1つの具体例では、ウェルはチャネル
により接続されている。前記チャネルはほぼ円筒形であり、または前記チャネル
は貯蔵ウェル及びサンプリングポートの底部のプレートの第1及び/または第2
サイド上の開口部においてフレア状であり得る。前記チャネルは、貯蔵ウェルと
サンプリングポートの間のチャネルの最も狭い部分で(チャネルの壁に対して垂
直に測定して)約1×10−6〜約1.0mmの断面積を有する。
【0032】 各対のウェル間は他の方法でも接続され得る。例えば、互いに対をなしている
プレートの第1サイド上の各貯蔵ウェルと第2サイド上のサンプリングポートは
たった1つのチャネルよりもむしろ複数のチャネルまたはパーフォレーションに
より接続され得る。ウェルの対は比較的親水性である(すなわち、仮想ウェルの
親水性ドメインを包囲している疎水性フィールドに比して親水性である)多孔性
もしくは織サポートによっても接続され得る。多孔性もしくは織サポートの例に
は、セラミック、シリコン、ガラス、金属、プラスチック、親水性表面を有する
プラスチック、スポンジ及びゼオライトの種類の各材料の織ったもしくはフリッ
トしたものが含まれる。
【0033】 プレートの第1サイド上の仮想ウェル及び該プレートの第2サイド上のサンプ
リングポートの親水性ドメインはそれぞれ親水性材料から製造される。その例に
は、プレーンガラス、誘導化ガラス、シラン化ガラス、バイオポリマーまたは非
バイオポリマーを吸着させたガラス、酸化錫インジウム、他の金属酸化物、金ま
たは他の金属、シリコン、セラミック、親水性プラスチック及び表面改質ポリス
チレンが含まれる。貯蔵ウェル及びサンプリングポートを同一の親水性材料から
作成する必要はないが、実際的にはプレートは通常親水性材料から作成され、疎
水性フィールドは通常親水性基質に疎水性コーティングを施して作成される。そ
の結果、親水性ドメインはしばしば同一材料から製造される。
【0034】 多くの場合、親水性ドメインがかなり親水性である必要はなく、場合により疎
水性であると見做され得る。前記親水性ドメインは、疎水性フィールドを構成す
る疎水性材料よりも親水性であればよい。なぜならば、液体サンプルは、ウェル
の外部からの反発力とウェルの内部から液体それ自体への吸引力の組合せにより
適所に保持されるからである。これは溶媒にも依存する。DMSOまたはDMS
O−水溶液は多くの生物学的及び試薬スクリーニング操作のための良好な溶媒で
ある。これらの溶媒は、たとえ親水性ドメインがやや疎水性であっても非常に疎
水性のフィールドを使用する場合に含有させやすいように親水性である。
【0035】 疎水性フィールドを作成するために使用可能であるかまたは使用されてきた材
料の例には、ポリフルオロカーボンまたはポリフルオロカーボンビーズ;テフロ
ン(登録商標)またはテフロン(登録商標)ビーズ;ペルフルオロプロペンポリ
マー;パラフィン、または他の蝋または油;ポリエチレンまたは他の炭化水素;
クロロジメチルオクチルシランまたは他のシラン化剤で処理したガラス;ポリプ
ロピレンまたは他の疎水性ポリマー;任意に結合剤を含有する、ビーズまたは他
の疎水性不溶性材料を含有する2成分材料;任意に結合剤中の、ポリフルオロカ
ーボンビーズまたはポリフルオロカーボン被覆ビーズ;及び任意に結合剤中の、
炭化水素または炭化水素被覆ビーズが含まれる。接着結合剤中のビーズ状ポリフ
ルオロカーボンが非常の好ましい疎水性材料である。なぜならば、一部はポリフ
ルオロカーボンの疎水性のため、一部はビーズ状ポリフルオロカーボンに由来す
る粗なまたは模様付き表面であるために非常に疎水性であるからである。
【0036】 マイクロタイター様貯蔵プレート及びピンアレーからなる移送デバイスを含む
液体サンプルのアレーを移送するための組合せ装置を見ると、好ましい具体例で
は移送デバイスのピンの面は親水性である。ピンに対する親水性面(または、よ
り有利には全親水性ピン)を作成するために使用され得る材料の例には、プラス
チック、金属、ガラス、セラミック、シリコン、他の結晶性材料及び生体適合材
料が含まれる。好ましいプラスチックは親水性であるかまたは例えば表面酸化に
より親水性を向上させるべく改質させた表面を有する。上記した親水性ドメイン
の場合のように、「親水性」ピンは親水性液体を移送させるために十分に親水性
でなければならない。そのようなピンは他の基準により疎水性であり得る。例え
ば、DMSOは非常に親水性であるが、比較的疎水性の材料を湿らし、本明細書
で使用する定義によると親水性に分類される。この特殊な装置の従来技術と比較
した利点は、前記ピンが従来のプレートのウェルに到達するのに必要な長さより
もかなり短くてよいことである。ピンの長さは約0.25mmほどの短さでよく
、ピンの長さは約0.25mm〜数インチの範囲であり得、製造可能性及び許容
差を考慮すると約0.5〜約2.5mmの範囲が好ましい。ピンはまた、該ピン
が摺動し得るホルダー内に配置して使用され得、よってピンの長さは使用中また
は使用直前にピンが移送に関与する表面に合致するように調節され得る。
【0037】 最後に、液体サンプルのアレーを同時に(グループとして一緒に)マイクロタ
イター様貯蔵プレートから受容デバイスに移送するための方法に関して、受容デ
バイスは幾つか選択される。
【0038】 受容デバイスは、移送デバイス上のサンプルのアレーと整合するウェルまたは
仮想ウェルのアレーを含むマイクロタイタープレートまたはマイクロタイター様
貯蔵プレートであり得る。まず移送デバイスの各ピンの面上の液体サンプルの一
部または全部がウェルまたは仮想ウェルの親水性ドメインに移送されるように移
送デバイスのピンの面を整合ウェルまたは仮想ウェルに十分接近して配置し、次
いで移送デバイスを受容デバイスから分離することによりサンプルは移送される
【0039】 受容デバイスは、移送デバイス上のサンプルのアレーに整合する複数のキャビ
ティまたは仮想ウェルのアレー及び/またはサンプリングポートのアレーを含む
本明細書に記載のマイクロタイター様貯蔵プレートであってもよい。まず移送デ
バイスの各ピンの面上の液体サンプルの一部または全部がキャビティ、仮想ウェ
ルまたはサンプリングポートの親水性ドメインに移送されるように移送デバイス
のピンの面を整合キャビティ、仮想ウェルまたはサンプリングポートに十分接近
して配置し、次いで移送デバイスを受容デバイスから分離することによりサンプ
ルは移送される。或いは、ウェル中に保持されている流体中にピンの面または先
端を配置することによりサンプルを仮想ウェルまたは標準キャビティタイプのア
レーに受容され得る。
【0040】 最後に、受容デバイスは、キャビティのアレーを含む一般的なマイクロタイタ
ープレートであってもよく、前記の受容デバイスのキャビティのアレーは移送デ
バイス上のピンのアレーと整合している。移送デバイスのピンのアレー上の液体
サンプルは、(a)移送デバイスの各ピンの面上の液体サンプルの一部または全
部がキャビティの親水性ドメインに移送されるように移送デバイスのピンの面を
整合キャビティに十分接近して配置する;(b)キャビティ中のサンプルを溶媒
で濯ぐ;または(c)サンプルを収容しているピンの面をキャビティ中の溶媒に
浸す;のいずれか1つである第1ステップ及びその後移送デバイスを受容デバイ
スから分離する第2ステップを含む方法により移送される。
【0041】 定義 「接近」は、サンプリングポートから移送デバイスのピンの面、或いはピンの
面から別のマイクロタイター様プレートの仮想ウェルまたは慣用のウェルの底部
へまたは液体サンプルを移送する目的地の表面への液体サンプルの移送に有効な
本発明の移送デバイスのピン面とマイクロタイター様プレートの底部サイド上の
サンプリングポートの間の距離を指す。最適距離は、液体サンプルが均一量で確
実に移送されるように決定される。通常、これは、液滴がサンプリングポートと
接触し、液体サンプルがピンの面とサンプリングポートの間の空間に毛細管作用
により均一に充填されるような大きさの空隙が形成されるようにピンをサンプリ
ングポートに十分近づけることにより達成される。移送される液体の容量は、ピ
ンの面の表面積及び表面張力により決定される。実際、通常ピンをサンプリング
ポートと接触させ、次いでサンプリングポートの底部に空隙が形成されるので液
体がその空隙に充填されるようにゆっくり引き抜かれ得る。最適距離が確実に使
用されるように移送デバイスとマイクロタイタープレートの間の空間が使用され
得るが、この空間は通常必須でない。
【0042】 「空間アレー」(アレーとも呼ぶ)は、あるパターンの液体サンプルの配置を
指し、前記パータンの各液体サンプルが空間アレーの要素である。例えば、96
ウェルマイクロタイタープレートのウェルを充填する液体サンプルは空間アレー
で存在し、各ウェル中の液体サンプルは空間アレーの要素である。96ウェルマ
イクロタイタープレートの数個のウェルのみを充填する液体サンプルも空間アレ
ーで存在する。前記空間アレーでは、各ウェル中の液体サンプルは他の液体サン
プルと同一であっても異なっていてもよい。アレー状の液体サンプルは純粋であ
り得、例えば純DMSO、純HOであり、または1つ以上の化合物の溶液、例
えば1M NaClまたはDMSO−水溶液であり得る。液体サンプルは同一ま
たは異なる化合物を溶解状態で含有し得、液体サンプルの混合物であってもよい
。好ましくは、本発明で使用される液体サンプルはすべて、表面張力の変化によ
る液体サンプルのサイズの変化を最小限とすべく同一の溶媒または溶媒組合せを
有する。空間アレーは複数の要素を含み得る。96ウェルマイクロタイタープレ
ートの上記例は単なる例示にすぎない。空間アレーの要素は任意の幾何学的パタ
ーンで配置され得る。1つの特に有用な空間アレーは、液体サンプルが複数のコ
ンビナトリアルライブラリーを含むときに形成される。
【0043】 アレーの要素のパターンが相互に物理的に重層されるならば、1つの空間アレ
ーは別の空間アレーと整合する。すなわち、要素が重層され得るように幾何的に
配置されているならば、2つの空間アレーは整合されている。例えば、2つの標
準96ウェルマイクロタイタープレートのウェル(中心−中心間隔が9mmの8
×12面積のウェル)は相互に物理的に重層され得、よって空間アレーは整合し
ている。
【0044】 「親水性」及び「疎水性」は本明細書では一般的に使用されている意味を有す
る。ただし、これらの用語は通常相互に相対的に使用される。換言すると、液体
が疎水性ドメインにより包囲されている親水性ウェルに保持されている場合のよ
うに仮想ウェルが互いに作用する反発力及び吸引力に依存しているので、所望の
結果を得るためには親水性ドメインは疎水性ドメインよりもより親水性であるだ
けでよく、実際には一般的な意味で疎水性であり得る。同様に、ピンの場合、「
親水性」ピンは貯蔵ウェルとサンプリングポートの親水性ドメインの間に親水性
液体を移送することができる。DMSOのような液体の場合、ピンは本発明の目
的では親水性であり得るが、多くの他の基準によると比較的疎水性であり得る。
液体に適用される親水性及び疎水性は通常の定義を有する。
【0045】 「マイクロタイター様」プレートは基板上に従来の設計のウェルを持たないプ
レートを指す。すなわち、仮想ウェル、その間が接続されている対のウェルを有
するプレートがマイクロタイター様プレートである。こうした種類のプレートは
従来のプレートよりも高密度を有し得る。本明細書に記載の本発明は非常に高密
度のプレート(1,536ウェルであって、隣接ウェルが中心−中心で2.25
mm離間している)を用いて使用するためである。
【0046】 仮想ウェル 本発明において仮想ウェルは広く使用される。仮想ウェルを以下詳しく要約す
る。「仮想ウェル」は、プレート上に非常に少量のサンプルを保持し、該サンプ
ルを表面張力効果により相互に分離するマイクロタイター様プレート中のウェル
を指すために使用される用語である。従来のウェルでは、サンプルはウェルの壁
により相互に分離されている(以下のパラグラフ参照)。仮想ウェルは突起また
は小さな窪みのような表面修飾を有し得る。通常、仮想ウェルは0.5nm〜5
00μm、好ましくは約3nm〜約200μm、より好ましくは約10nm〜約
100μm、更に好ましくは約10nm〜約50μmの深さの小さな窪みと、流
体滴を画成させた空間アレーに配置または保持するプレート表面上の小さな窪み
中に存在する化学的修飾、結合サイトまたは他の不連続部分を有する。通常、仮
想ウェルは、比較的親水性のドメインを比較的疎水性のフィールド内に配置する
ことにより形成される。生物学的スクリーニング及びアッセイに使用される溶媒
は通常非常に極性であり、例えばDMSOまたはDMSO−水溶液である。溶媒
和サンプル(化合物)及びアッセイ試薬はより疎水性のフィールドの端により仮
想ウェルのより親水性のドメインに拘束される。
【0047】 比較として、従来のマイクロタイタープレートは、マイクロタイタープレート
の底部プレートを形成する材料に円筒、Vまたはカップ形窪みにより形成される
ウェルを含んでいる。これらのウェルを本明細書では「キャビティ」と称するが
、ウェルは側壁及び底部を有し、これらの側壁及び底部により底部プレートに通
常サンプルを重力の影響下で物理的に拘束する窪みが形成される。例えば、米国
特許第5,229,161号明細書、同第4,735,778号明細書、及び同
第4,770,856号明細書参照。すなわち、ウェルの中にサンプルを拘束す
る慣用のウェルを形成する材料の形である。
【0048】 仮想ウェルを有するマイクロタイター様プレートには、従来のマイクロタイタ
ープレートで見られる深い窪みがない。プレートの表面は比較的疎水性のフィー
ルド内に比較的親水性のドメインを有するようにパターン化されており、よって
サンプルは表面張力によりより疎水性のフィールドの端によりより親水性のドメ
インに物理的に拘束されている。よって、疎水性フィールド内の親水性ドメイン
の配置により「仮想ウェル」が形成される。或いは、「仮想ウェル」は流体を表
面張力により物理的に拘束する表面修飾の結果生じ得る。これらの仮想ウェルに
より、サンプルが拘束され得る位置が与えられる。拘束されたサンプルは殆ど公
知の各種高処理量スクリーニングアッセイまたは非高処理量スクリーニングアッ
セイに使用され得る。
【0049】 仮想ウェルを含むプレートの表面は通常肉眼で平らであるかまたは緩く湾曲し
ているが、当業者は理解するように親水性ドメインは実際疎水性フィールドの表
面を被覆した非常に薄いフィルム様区域であり得る。場合により、フィルム様区
域は単分子厚さの層であり得る。或いは、層はやや厚くてもよい。よって、親水
性ドメインは実際疎水性フィールドに比して僅かに持ち上がっていてもよい。ま
た、幾つかの具体例では、疎水性フィールドは親水性表面を被覆した非常に薄い
フィルム様区域であり得る。しかしながら、いずれにせよ、仮想ウェルはより従
来のマイクロタイタープレートのように約1mm以上の深さを有する窪みから構
成されない。1つの好ましいタイプの仮想ウェルでは、担体マトリックス中のポ
リフルオロカーボンビーズ(すなわち、テフロン(登録商標)複合材料[支持材
料のマトリックス中にテフロン(登録商標)ビーズ])の層が誘導化ガラス上に
付着されている。ビーズ及び担体層は通常約20μmの厚さを有する。仮想ウェ
ルを製造するために使用され得る本明細書に記載の方法により、親水性基板上に
その表面が親水性基板の表面よりも約0.5nm〜約500μm、好ましくは約
3nm〜約200μm、より好ましくは約10nm〜約100μm、更に好まし
くは約100nm〜約50μm持ち上がっている疎水性フィールドを置くことに
より形成される仮想ウェルが生ずる。または、仮想ウェルは、疎水性フィールド
上にその表面が疎水性フィールドの表面より約0.5nm〜約500μm、好ま
しくは約3nm〜約200μm、より好ましくは約10nm〜約100μm、更
に好ましくは約10nm〜約50μm持ち上がっている親水性ドメインが置かれ
ている。
【0050】 仮想ウェルを包囲している疎水性フィールドの表面が完全に平らである必要は
ない。ある具体例では、疎水性で且つ少なくとも顕微鏡レベルで粗な表面が好ま
しい。粗度により疎水性フィールドの表面積が高まるので、フィールドの見かけ
疎水性が高くなり、よって場合により性能を改善することが可能である。所望の
粗度を達成するための1つの方法は、担体マトリックス中のテフロン(登録商標
)ビーズ、他のポリフルオロカーボンビーズまたはポリフルオロカーボン被覆ビ
ーズ、或いは炭化水素または炭化水素被覆ビーズから疎水性フィールドを形成す
ることである。前記コーティングは市販業者、例えばErie Scienti
fic(ニューハンプシャー州ポーツマス)、CytonicsまたはVell
oxから入手可能である。VELLOX(登録商標)はアクリルコポリマー樹脂
層中のトリメチルシロキシコーティングで被覆した直径0.1〜0.2μmのヒ
ュームドシリカビーズである。テフロン(登録商標)に類似の材料、すなわち他
のポリフルオロカーボンから製造したビーズも適当であると予想される。一般的
に、疎水性フィールドを作成するためにビーズを使用するときには、ビーズは約
0.05〜約50μm、好ましくは約0.075〜約5μm、更に好ましくは約
0.1〜約0.3μmの直径を有するべきである。可能な担体マトリックスは接
着剤、ワックス、エポキシド、アクリル、ポリマーまたはポリフッ化ビニリデン
である。前記疎水性フィールドを作成するための別の方法は、粉砕または焼結ガ
ラスのような既に粗な表面の一部を修飾することである。粗度は100万分の1
インチで特徴づけられる(1μm=3900万分の1インチ)。通常、約0.1
−1μm〜4−4000万分の1インチの粗度を有する表面が最も望ましい。
【0051】 仮想ウェルを用いるアッセイは、生細胞アッセイのためにガス交換しながら蒸
気を移動させなければならない端部及び上側面上に比較的くねくねした路により
蒸発が制限されるように1999年2月3日付出願の係属中の本出願人の国際特
許出願第US 99/02300号に記載されているように蓋または上面を有す
るマイクロタイター様プレートで実施され得る。インキュベータはより長いイン
キュベーションのために使用される。他の蒸発コントロール方法も当業界で公知
である。
【0052】 疎水性仮想ウェルを用いるシステム 仮想ウェル、サンプリングポート等はすべて、疎水性フィールドにより包囲さ
れている親水性ドメインに表面張力効果により拘束される親水性サンプルに関し
て記載する。当業者には自明のように、仮想ウェルシステムのミラーイメージ種
は親水性フィールドにより包囲されている疎水性ドメイン(仮想ウェル)中の疎
水性液体を用いて設計され得る。その場合、移送デバイスは疎水性ピンまたはピ
ンの面を必要とする。
【0053】 マイクロタイター様貯蔵プレートの作成方法 本発明で使用するプレートは各種方法により、各種材料から作成され得るが、
その幾つかを以下に説明する。一般的に、任意の順序で実施され得る2つの別個
の操作を含む。第1に、孔のアレーを有する平らなプレートを作成する。次いで
、前記プレートの一部が疎水性となるように修飾して、異なる親水性の領域、す
なわち疎水性領域と親水性領域を存在させる。これらが仮想ウェルを画成する。
或いは、まず親水性領域及び疎水性領域をパターン化してもよい。次いで、仮想
ウェルの中心に孔を付加し得る。通常、最初に孔のパターンを有するプレートを
作成することがより実際的である。
【0054】 上記選択に従わない1つの方法もある。この方法では、プレートを作成するた
めに1つ以上の微細なスクリーンまたは他の平滑な多孔性材料を使用する。前記
スクリーンまたは多孔性サポートを第1サイド上に貯蔵ウェルを形成し、第2サ
イド上にサンプリングポートを形成するようにパターン化する。典型的には、パ
ターン化は、前記ウェルまたはポートを形成するように表面上に疎水性フィール
ドをシルクスクリーニングすることにより実施する。その後、スクリーンの非被
覆部分は疎水性ドメインとなる。或いは、前記ウェル及びポートは別のスクリー
ンまたは多孔質材料のピースから作成され得る。各ピースをパターン化した後、
ウェル及びサンプリングポートが重なり合うように他のピース上に重ね、相互に
接着剤、クランプまたは他の種類の保持デバイスにより結合する。シルクスクリ
ーンしたコーティングの過度の疎水性により、他の仮想ウェル具体例のすべての
場合のように2つのスクリーンまたは多孔質材料のピース間のプレートの一部に
あったとしてもウェル間の交差汚染が防止される。前記した2つのピースでプレ
ートを作成する方法は、スクリーンまたは多孔質材料の各ピースの1方のサイド
のみをシルクスクリーンすればよい点で実際非常に有利である。シルクスクリー
ンすべき表面は通常平滑でなければならないのでスクリーンまたは多孔質材料の
両サイドをシルクスクリーニングすることは困難であり得、これによりパターン
化しながらスクリーンまたは多孔質材料を保持、整列するための多くの方法が排
除される。前記方法では、ウェルはスクリーンまたは多孔質材料からなるのでプ
レートを貫通するように孔をあける必要がない。なぜならば、液体を貯蔵ウェル
とサンプリングポートの間を簡単に移送するために2つのウェルが既に接続され
ているからである。こうすると、(孔を有する平らなプレートを得るための)前
パラグラフに記載した2つの操作の1つが省略またはかなり単純化される。
【0055】 プレート プレートはシリコン、ガラス及び他の多くのエッチング可能材料から作成され
得る。特定具体例では、プレートを作成するために使用される材料はプレーンガ
ラス、誘導化ガラス、シラン化ガラス、バイオポリマーもしくは非バイオポリマ
ーを吸着させたガラス、ポリスチレン及び他のプラスチック、酸化錫インジウム
及び他の金属酸化物、金及び他の金属、及びセラミックからなる群から選択され
る。アルミナが好ましいセラミックである。誘導化ガラスはSiO以外の成分
が存在するように化学的に改質した表面を有するガラスである。
【0056】 シリコン、アルミナ、ガラス、他のセラミック及び金属プレートは商業的に購
入し得、プレートに孔を形成及び/またはコーティングを施すために外注し得る
小さな業者は多数ある。非改質のプレーンガラスは、ガラス、シリコン、金属ま
たはセラミックのような薄くて平らな材料を異方性エッチングを用いてストップ
までずっとエッチングして半球状窪みを得ることにより改質され、その後各スト
ップを除去すると前記窪みはウェルとして機能し得る。
【0057】 或いは、プレートがガラス、シリコン、金属またはセラミックのようなエッチ
ング可能材料から作成されているならば、プレートを貫通させて孔をエッチング
し得る。前記した孔は等方性ウェットエッチング、プラズマエッチング、反応性
イオンエッチングまたは衝突技術を用いてエッチングされ得る。このエッチング
は1つのサイドから、または等方性または異方性エッチングを用いて実施し得る
か、砂時計形孔または直線もしくは円錐形孔を形成するためにはエッチングは両
サイドから実施し得る。或いは、材料を片方または両方のサイドからレーザーで
孔をあけて、直線、円錐もしくは複雑な形の孔を形成してもよい。同様に、孔を
形成するために高圧力水ドリリングまたは超音波ドリリングを使用し得る。予め
切断した孔を有するセラミックまたは他の材料の層を積み重ねるためにラミネー
ティング方法を使用して、成形孔を形成してもよい。上記したいずれの方法でも
、非貴金属を施し、金または白金で被覆した後、フルオロポリマーをシルクスク
リーニングにより施してもよい。ウェルに孔を形成するために小さなドリルビッ
トを用いる標準の機械加工を使用することもできる。或いは、溶融または液体材
料(例えば、スピンガラス、ガラスまたはプラスチック)を成形物の上に注入す
るか、または軟化材料を成形物にプレスして孔を形成してもよい。他の場合には
、射出成形、熱成形または他の一般的なプラスチック成形方法により捕獲プレー
トを形成するために化学的に不活性で比較的親水性のプラスチックを使用するこ
とができる。プレートを作成するために現在好ましい方法はアルミナ製プレート
に高出力レーザーを用いて反応性イオンエッチング及びドリリングして孔を形成
する。
【0058】 プレート上のドメインのパターン化 親水性領域及び疎水性領域のパターンを形成して仮想ウェルを有するプレート
を得るために各種方法を使用することができる。好ましい方法では、ポリフルオ
ロカーボン含有基板(例えば、テフロン(登録商標))をガラスまたはセラミッ
ク表面上にシルクスクリーンする。幾つかの場合には、より一般的なナイロンま
たはシルクメッシュよりむしろ堅い(例えば、ステンレス鋼)メッシュを用いて
疎水性材料をガラスまたはセラミック上にシルクスクリーニングすることが有利
であり得る。
【0059】 基板をパターン化する別の方法では、親水性ドメインのアレーのダミーパター
ンをフォトレジストを有する親水性表面上に形成した後、全表面を適当に疎水性
の材料で被覆し、最後にフォトレジストを選択的にリフトオフし、疎水性材料を
重層して親水性パターンを形成する。この方法は、疎水性材料としてカンデリラ
蝋の1:2000ヘキサン溶液を用いて実施されてきた。フォトレジストをリフ
トオフした後、蝋はきれいにパターン化され、水を弾いた。
【0060】 別の方法では、疎水性表面を親水性材料で被覆した後、前記親水性材料を直接
エッチングで除去するためにフォトレジストパターンを形成する。
【0061】 プレート上にパターンを形成する他の方法には、比較的疎水性または比較的親
水性層を対立する比較的親水性または比較的疎水性層の上部にパターン化する方
法が含まれる。これらの方法には、親水性表面へ疎水性材料をスタンピング、シ
ルクスクリーニングまたは印刷する方法、またはその逆;2つの層を重層した後
上層をパターン化して下層を曝す方法;または上層を付加しながら下層を指向的
にマスクする方法が含まれるが、これらに限定されない。幾つかの典型的な方法
にはフォトリソグラフィー、シルクスクリーニング、プラズマエッチング、シャ
ドー化学蒸着またはプルーフィング業界からのフィルムの使用が含まれる。
【0062】 特定具体例では、親水性ドメインは通常プレーンガラス、誘導化ガラス、シラ
ン化ガラス、バイオポリマー及び非バイオポリマーを吸着させたガラス、ポリス
チレン及び他のプラスチック、酸化錫インジウム及び他の金属酸化物、金及び他
の金属、シリコン、セラミック、親水性プラスチック及び表面改質ポリスチレン
からなる群から選択される。誘導化ガラスはSiO以外の成分が存在するよう
に改質した表面を有するガラスである。前記表面はタンパク質、核酸または他の
吸着ポリマーでも改質され得る。
【0063】 特定具体例では、疎水性フィールドはエポキシのような担体マトリックス中の
テフロン(登録商標)、各種テフロン(登録商標)類似材料(例えば、ポリフル
オロカーボンまたはポリフルオロプロペンオキシド)からなる群から選択される
。疎水性フィールドのために好適な他の材料には、蝋または油(例えば、パラフ
ィン)、炭化水素(例えば、ポリエチレン)、シラン化剤(例えば、クロロジメ
チルオクチルシラン)、疎水性ポリマー(例えば、ポリプロピレン)、及びガラ
スにイオンまたは共役結合し得る二官能性材料が含まれる。
【0064】 好ましい具体例では、疎水性で且つ少なくとも顕微鏡レベルで粗な疎水性フィ
ールドを使用する。所望の粗度を得るための1つの方法は担体マトリックス中の
ポリフルオロカーボンまたはポリフルオロカーボン被覆ビーズ、または炭化水素
または炭化水素被覆ビーズから疎水性フィールドを作成する方法である。前記ビ
ーズに対するコーティングは(ニューハンプシュー州ポーツマスに所在の)Er
ie Scientific、CytonicsまたはVelloxから入手可
能である。VELLOX(登録商標)コーティングは、アクリルコポリマー樹脂
層中のトリメチルシロキシコーティングを被覆した直径0.1〜0.2μmのヒ
ュームドシリカビーズである。ポリフルオロカーボンビーズは通常直径0.1〜
5μmを有する。
【0065】 上記した新規なプレートの特に好ましい具体例では、プレートはアルミナであ
り、親水性ドメインは誘導化され得るアルミナであり、疎水性フィールドはシル
クスクリーニングしたポリフルオロカーボンビーズを主成分とするコーティング
である。
【0066】 移送デバイの作成方法 移送デバイスは複数の方法により作成され得る。前記した方法のうちの3つの
方法は実施例5〜7に記載されており、これらが好ましい方法である。前記の好
ましい方法は: プラスチックをCNC(コンピュータ数値制御)を用いて成形する方法; 放電機械加工(EDC)の方法によりプレートから金属を除去する方法(この
方法は金属及び他の導電性材料に対してのみ使用可能である);及び 所望の予成形ピンをpcボード(FR4エポキシ樹脂)または他の担体、例え
ばアルミニウムまたは他の金属、プラスチックシート、成形ピース、または他の
容易に機械加工または成形される平らな基板に挿入する方法; である。後者の方法では、ピンを締り(非すべり)嵌合またはすべり嵌合を用い
て挿入され得、すべり嵌合はピンを整列させるのに十分に締まっているが力を加
えたときにはピンを摺動させることができ、よってピンの先端はすべて同一平面
上に整列され得る。すべり嵌合を使用するときには、ピンがpcボードまたは他
の担体から落下しないようにピンは通常pcボードまたは他の担体にピンの一端
上のヘッドまたは他のエンラージメントにより保持される。
【0067】 他の方法には: 低い融点を有する比較的に軟質な金属の冷間鍛造。この方法では、比較的に重
い金型を粉砕させたときに冷間鍛造する金属が突然強い圧力を受ける; 射出成形(これは、通常熱可塑性材料に対して使用される); 溶融金属の開放型への注型; ガラス、シリコンまたは他の結晶性材料からなる群から選択される材料の表面
の異方性、等方性、プラズマ及び反応性イオンエッチングからなる群から選択さ
れる方法による微細機械加工; ガラス、シリコンまたは他の結晶性材料、金属または他の導電性材料及びプラ
スチックからなる群から選択される材料の表面へのレーザー切断; プラスチック、ガラス及び金属からなる群から選択される材料からの、微細機
械加工に使用される一般的な巨視的方法または標準微細製作方法、例えばLIG
A(X線リソグラフィー、電子沈着及び成形)による成形; が含まれる。
【0068】 本発明を更に説明するために下記実施例を提示する。
【0069】 実施例1 シリコンウェハ(直径6インチ×厚さ約500μm)を、高密度48×32ア
レーの孔(1,536孔)を形成することによりマイクロタイター様貯蔵プレー
トを作成するために使用する基板とする。孔を形成するためには反応性イオンエ
ッチング(R.I.E.)を使用した。R.I.E.はニューヨーク州イサカに
所在のKionixで実施した。孔の直径は約200μmであり、孔間の間隔は
2.25mmであった。
【0070】 次いで、プレートの両サイドに対して手動で結合剤中にポリフルオロカーボン
ビーズを含むコーティングを施すことによりウェハをマイクロタイター様貯蔵プ
レートに作成した。被覆したシリコン基板を150℃に30分間加熱することに
より前記コーティングを硬化させた。親水性ドメイン及び疎水性フィールドを形
成するために必要な特徴は、コーティングを施す前にシルクスクリーンにマスク
を設けることにより得た。前記マスクは電子業界でフォトレジストを作成するた
めに使用される種類の感光性ポリマーであった。貯蔵ウェルの周りの非被覆域は
直径約1.5mmの円形であり、サンプリングポートの周りの非被覆域は直径約
600μmの円形であった。シリコン基板は最終製品では親水性ドメインとなっ
た。
【0071】 実施例2 実寸(12.0cm×7.80cm)のセラミックプレートにレーザーで孔を
開けて、1,536孔を有する高密度プレートを作成した。このプレートは厚さ
0.50mmであり、プレート表面上の平坦度は50μmであった。前記プレー
トはアルミナ(37830 テネシー州オークリッジ、Commerce Pa
rk Drive 1100に所在のCoors Ceramics Co.,
製カタログ番号AD−96)から作成した。プレートの第2(底部)サイド上の
孔は高強度二酸化炭素レーザーを用いて形成し、プレートの第1(上部)サイド
上の孔は高出力エクシマーレーザーを用いて形成した。こうすると、プレートの
上部及び底部の両方に直径約220〜240μmの小さなカップ状開口部が生じ
た。カップ状開口部のプレートを貫通する孔は直径約85〜275μmの単一チ
ャネルである。或いは、プレートを製造する人の判断で、プレートの上部及び底
部上のウェル間を同様にレーザードリリングにより形成され得る複数の(例えば
、3〜4個の)孔で接続してもよい。別の試験で、アルミナに孔を形成するため
には二酸化炭素レーザーのみが必要であり、孔はかなり大きくてもよいことが分
かる。
【0072】 次いで、プレートの両サイドに結合剤中にポリフルオロカーボンビーズを含む
コーティングをシルクスクリーニング法により施すことによりプレートをマイク
ロタイター様貯蔵プレートに作成した。被覆したシリコン基板を150℃で30
分間加熱することにより前記コーティングを硬化させた。シルクスクリーニング
はニューハンプシャー州ポーツマスに所在のErie Scientificで
実施した。親水性ドメイン及び疎水性フィールドを形成するために必要な特徴は
、コーティングを施す前にシルクスクリーンにマスクを設けることにより得られ
た。前記マスクは電子業界でフォトレジストを作成する際に使用される種類の感
光性ポリマーであった。貯蔵ウェルの周りの非被覆域は直径約1.5mmの円形
であり、サンプリングポートの周りの非被覆域は直径約600μmの円形であっ
た。シリコン基板は最終製品では親水性ドメインとなった。
【0073】 実施例3 アルミナプレート(12cm×7.8cm×3mm)は、ペンシルバニア州F
airless Hillsに所在のWestar Automation,I
nc.で、アルミナ粒子及び結合剤から製造した薄プレートの複数の層を重層し
(プレセラミック“素地”)、次いで同時に結合剤を焼き払いながら重層したプ
レートを焼結してセラミックプレートとすることによりに製造した。素地は焼結
前に形成した必要なアレーの孔を有していた。上部の非焼結プレートの孔は他の
プレートの孔よりも大きく、よって貯蔵ウェルを有するプレートのサイド上の各
孔の上部は当該プレートの他方のサイド上の対応サンプリングポートに比して大
きい。同一直径を有する孔は全工程を通して同じように働くと考えられる。焼結
後の最終アルミナプレートは2.25mm離間している1,536孔の48×3
2アレーを有していた。孔はアルミナプレート中に存在し、一方のサイド上に3
50μmの開口部を有し、各孔の残りは約175μmの直径を有していた。
【0074】 前記アルミナプレートは、両サイドにマスクしたシルクスクリーンを介してフ
ルオロカーボンビーズのコーティングを施して所望の特徴を有するプレートを作
成することにより実施例2に記載のようにマイクロタイター様プレートに作成し
た。
【0075】 実施例4 実施例1の寸法、孔間隔及び孔サイズを有する実寸セラミックプレートを、孔
を含むヒドロゲルプレセラミックシリカプレートを成形し、その後高温焼結する
ことにより作成する。
【0076】 実施例5 プラスチック(アクリルまたはポリカーボネート)のピースから移送デバイス
を成形する。成形方法はCNC機械(コンピュータ数値制御機械)を用いて実施
し、このデバイスに必要な細かい特徴を達成すべく正確にコントロールされる回
転ビットを用いてプラスチックを機械的に除去することを含む。寸法120×7
8mmで厚さ6.35mmまたは12.7mmのプレートを間隔(中心−中心)
が2.25mmの1,536ピンアレー(32×48ピン)に成形した。前記ピ
ンは正方形であり、チップ上に正方形の面を有しており、1サイド上の長さは3
00、350または500μmであった。ピンの長さは0.5mmであった。同
一形及び同一寸法を有するピンの原型5×5アレーを液体をサンプリングポート
から他のガラスプレートに移送するために使用したところ成功した。
【0077】 実施例6 寸法120×78mmのステンレス鋼プレート及びモネルプレートを、所望の
製品を得るために金属を除去する方法として(ワイヤ)放電機械(EDM)を用
いてピンアレーを有する移送デバイスに形成した。この場合、ワイヤEDMは使
用した正確な方法であった。実寸1,536ピンアレーは2.25mmの間隔で
形成した。前記ピンは正方形の断面を有し、正方形の面を有していた。正方形の
面のサイドの長さは400mmであった。ピンの高さは3mmであった。
【0078】 前記移送デバイスを本明細書に記載されているプレートのサンプリングポート
から他のプレートに移送するために使用したところ成功した。
【0079】 実施例7 78mm×120mmのエポキシ樹脂プレートを、貯蔵プレートのウェル及び
サンプレングポートのアレーに整合するピンのアレーを有する移送デバイスを形
成すべく孔に金メッキピンを挿入できるようなアレーで1,536、1,280
または256孔を開ける。前記ピンをすべり嵌めで孔に嵌合させ、使用中または
その前にウェルまたはサンプリングポートにより規定される表面にピンの長さを
調節することができる。ピンの頭により、ピンがプレートの孔中を摺動するのが
防止される。アセンブリは、プレートを倒立させたときにピンがプレートから落
下するのを防止する1枚以上のプレートで裏打ちされている。全アセンブリは通
常使用するためにフレームに接着される。
【0080】 本発明は、本明細書に記載の特定具体例に限定されない。実際、本明細書に記
載の具体例に加えて本発明の各種改変は以上の記載から当業者には自明である。
前記改変は添付の請求の範囲の範囲内であると意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 本発明のマイクロタイター様貯蔵プレートの第1サイドの図である。
【図1B】 本発明のマイクロタイター様貯蔵プレートの第2サイドの図である。
【図2A】 ウェルの列を切断したプレートの断面側面図である。
【図2B】 ウェルの列を切断したプレートの断面側面図である。
【図2C】 ウェルの列を切断したプレートの断面側面図である。
【図2D】 ウェルの列を切断したプレートの断面側面図である。
【図3A】 移送のために使用される方法における装置を示す。
【図3B】 移送のために使用される方法における装置を示す。
【図3C】 移送のために使用される方法における装置を示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT ,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW, MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S D,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR ,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,YU, ZA,ZW Fターム(参考) 2G052 AB16 AD06 CA07 DA06 JA13 JA15 JA16 4B029 AA08 GA03 GB05 4G075 AA39 BB10 EA01 FB01 FB02 FB04 FB06 FB12 FC20

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1サイド及び第2サイドを有するマイクロタイター様貯蔵
    プレートであって、a)前記プレートの第1サイド上に貯蔵ウェルのアレー及び
    b)前記プレートの第2サイド上にサンプリングポートのアレーを有し、 前記プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルと前記プレートの第2サイド上のサ
    ンプリングポートは対をなし、対をなしている前記プレートの第1サイド上にあ
    る各貯蔵ウェルと前記プレートの第2サイド上にある各サンプリングポートが該
    プレートの2つのサイド上で相互に対向して、1つの貯蔵ウェル及び1つのサン
    プリングポートの対を形成しており、1つの貯蔵ウェルと1つのサンプリングポ
    ートの各対は液体が対をなしている貯蔵ウェルとサンプリングポートの間を流れ
    得るが、他の貯蔵ウェルまたはサンプリングポートにプレートの平面上を横方向
    に流れ得ないようにプレートを貫いて接続されており; 前記プレートの第2サイド上のサンプリングポートは仮想ウェルであり、各仮
    想ウェルは疎水性フィールドで包囲されている親水性ドメインを含み; 前記プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルは前記プレートの第2サイド上のサ
    ンプリングポートよりも大容量の液体を保持する能力を有し、前記プレートの第
    2サイド上のサンプリングポートが保持する液体の容量はプレートの2つのサイ
    ド上で対をなしている貯蔵ウェル及びサンプリングポート中に存在し得る液体の
    合計容量の変化に応じて殆ど変化しないことを特徴とする前記マイクロタイター
    様貯蔵プレート。
  2. 【請求項2】 プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルがキャビティ及び仮想
    ウェルからなる群から選択され、各仮想ウェルは疎水性フィールドで包囲されて
    いる親水性ドメインを含むことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のマイクロ
    タイター様貯蔵プレート。
  3. 【請求項3】 プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルがキャビティであるこ
    とを特徴とする請求の範囲第2項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  4. 【請求項4】 プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルが約0.001〜約1
    mlの容量を有することを特徴とする請求の範囲第3項に記載のマイクロタイタ
    ー様貯蔵プレート。
  5. 【請求項5】 プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルが仮想ウェルであり、
    各仮想ウェルは疎水性フィールドで包囲されている親水性ドメインを含み、サン
    プリングポートの親水性ドメインの面積は貯蔵ウェルの親水性ドメインの面積よ
    りも小さいという条件で前記貯蔵ウェルの親水性ドメインは約0.38〜約19
    mmの面積を有し、プレートの第2サイド上のサンプリングポートの親水性ド
    メインは約0.002〜約6.75mmの面積を有することを特徴とする請求
    の範囲第2項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  6. 【請求項6】 プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルが仮想ウェルであり、
    各仮想ウェルは疎水性フィールドで包囲されている親水性ドメインを含み、サン
    プリングポートの親水性ドメインの面積は貯蔵ウェルの親水性ドメインの面積よ
    りも小さいという条件で前記貯蔵ウェルの親水性ドメインは約0.75〜約3.
    1mmの面積を有し、プレートの第2サイド上のサンプリングポートの親水性
    ドメインは約0.03〜約0.75mmの面積を有することを特徴とする請求
    の範囲第2項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  7. 【請求項7】 プレートの第2サイド上のサンプリングポートの親水性ドメ
    インは約0.2〜約0.5mmの面積を有することを特徴とする請求の範囲第
    6項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  8. 【請求項8】 プレートの第2サイド上のサンプリングポートの親水性ドメ
    インは約0.002〜約6.75mmの面積を有することを特徴とする請求の
    範囲第3項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  9. 【請求項9】 プレートの第2サイド上のサンプリングポートの親水性ドメ
    インは約0.03〜約0.75mmの面積を有することを特徴とする請求の範
    囲第3項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  10. 【請求項10】 プレートの第2サイド上のサンプリングポートの親水性ド
    メインは約0.2〜約0.5mmの面積を有することを特徴とする請求の範囲
    第3項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  11. 【請求項11】 互いに対をなしているプレートの第1サイド上の各貯蔵ウ
    ェル及び第2サイド上の各サンプリングポートはチャネルにより接続されている
    ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  12. 【請求項12】 チャネルはほぼ円筒形であり得るかまたはチャネルはプレ
    ートの第1及び/または第2サイド上の開口部においてフレア状であり得、チャ
    ネルは貯蔵ウェルとサンプリングポートの間のチャネルの最も狭い部分でチャネ
    ルの壁に対して垂直で測定して約1×10−6〜約1.0mmの断面積を有す
    ることを特徴とする請求の範囲第11項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレー
    ト。
  13. 【請求項13】 相互に対をなしているプレートの第1サイド上の各貯蔵ウ
    ェルと第2サイド上の各サンプリングポートは複数のチャネルまたはパーフォレ
    ーションにより、または仮想ウェルの親水性ドメインを包囲している疎水性フィ
    ールドに比して親水性の多孔性または織サポートにより接続されていることを特
    徴とする請求の範囲第1項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  14. 【請求項14】 貯蔵ウェルとサンプリングポートの対は仮想ウェルの親水
    性ドメインを包囲している疎水性フィールドに比して親水性の多孔性または織サ
    ポートにより接続されており、前記した多孔性または織サポートは織ったもしく
    はフリットしたセラミック、シリコン、ガラス、金属、親水性プラスチック、親
    水性表面を有するプラスチック、スポンジ及びゼオライトから選択されることを
    特徴とする請求の範囲第13項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート。
  15. 【請求項15】 プレートの第1サイド上の仮想ウェル及びプレートの第2
    サイド上のサンプリングポートの親水性ドメインはそれぞれプレーンガラス、誘
    導化ガラス、シラン化ガラス、バイオポリマーまたは非バイオポリマーを吸着さ
    せたガラス、酸化錫インジウム、他の金属酸化物、金または他の金属、シリコン
    、セラミック、親水性プラスチック及び表面改質ポリスチレンからなる群から選
    択される材料から作られることを特徴とする請求の範囲第2項に記載のマイクロ
    タイター様貯蔵プレート。
  16. 【請求項16】 疎水性フィールドはポリフルオロカーボンまたはポリフル
    オロカーボンビーズ;テフロン(登録商標)またはテフロン(登録商標)ビーズ
    ;ペルフルオロプロペンポリマー;パラフィン、または他の蝋または油;ポリエ
    チレンまたは他の炭化水素;クロロジメチルオクチルシランまたは他のシラン化
    剤で処理したガラス;ポリプロピレンまたは他の疎水性ポリマー;任意に結合剤
    中の、ビーズまたは他の不溶性疎水性材料を含む2成分材料;任意に結合剤中の
    、ポリフルオロカーボンビーズまたはポリフルオロカーボン被覆ビーズ;及び、
    任意に結合剤中の、炭化水素または炭化水素被覆ビーズからなる群から選択され
    ることを特徴とする請求の範囲第2項に記載のマイクロタイター様貯蔵プレート
  17. 【請求項17】 疎水性フィールドが接着結合剤中のポリフルオロカーボン
    ビーズであることを特徴とする請求の範囲第16項に記載のマイクロタイター様
    貯蔵プレート。
  18. 【請求項18】 ほぼ一定容量の液体サンプルのアレーをマイクロタイター
    様プレートから移送するための組合せ装置であって、(1)請求の範囲第1項に
    記載のマイクロタイター様貯蔵プレート及び(2)ピンのアレーを含む移送デバ
    イスを含み、前記アレーはプレートの第2サイド上のサンプリングポートのアレ
    ーと整合し、各ピンは1端に面を有し、前記面はすべて1つの平面上にあること
    を特徴とする前記組合せ装置。
  19. 【請求項19】 ピンが移動可能であり、ピンの面はすべて使用中1つの平
    面上にあることを特徴とする請求の範囲第18項に記載の組合せ装置。
  20. 【請求項20】 移送デバイスのピンの面が親水性であることを特徴とする
    請求の範囲第18項に記載の組合せ装置。
  21. 【請求項21】 ピンがプラスチック、金属、ガラス、セラミック、シリコ
    ン、他の結晶性材料及び生体適合材料からなる群から選択される材料から作られ
    ることを特徴とする請求の範囲第20項に記載の組合せ装置。
  22. 【請求項22】 ピンの長さが約0.25〜約2.5mmであることを特徴
    とする請求の範囲第18項に記載の組合せ装置。
  23. 【請求項23】 液体サンプルのアレーをマイクロタイター様プレートから
    受容デバイスに同時に移送する方法であって、 (1)前記マイクロタイタープレートが液体サンプルのアレーも含んでいる請求
    の範囲第18項に記載の組合せ装置を準備するステップ、 (2)移送デバイスのピンの面及びマイクロタイター様貯蔵プレートの整合サン
    プリングポートがサンプリングポートからの液体をピンの面に移送するのに十分
    に近いように移送デバイスをマイクロタイター様貯蔵プレートに近接して配置す
    るステップ、 (3)移送デバイスとマイクロタイター様プレートを分離するステップ、及び (4)サンプルのアレーを移送デバイスから受容デバイスに移送するステップ を含むことを特徴とする前記方法。
  24. 【請求項24】 受容デバイスがマイクロタイタープレート、または移送デ
    バイス上のサンプルのアレーと整合するウェルまたは仮想ウェルのアレーを含む
    マイクロタイター様プレートであり、移送デバイスのピンの面を、移送デバイス
    の各ピンの面上のサンプルの一部もしくは全部をウェルまたは仮想ウェルの親水
    性ドメインに移送するのに十分に整合ウェルまたは仮想ウェルに近づけて配置し
    た後、移送デバイスを受容デバイスから分離することによりサンプルを移送させ
    ることを特徴とする請求の範囲第23項に記載の方法。
  25. 【請求項25】 受容デバイスが請求の範囲第1項に記載のマイクロタイタ
    ー様貯蔵プレートであり、前記マイクロタイター様貯蔵プレートは移送デバイス
    上のサンプルのアレーに整合するキャビティまたは仮想ウェルのアレー及び/ま
    たはサンプリングポートのアレーを含み、移送デバイスのピンの面を、移送デバ
    イスの各ピンの面上のサンプルの一部もしくは全部をキャビティ、仮想ウェルま
    たはサンプリングポートの親水性ドメインに移送するのに十分に整合キャビティ
    、仮想ウェルまたはサンプリングポートに近づけて配置した後、移送デバイスを
    受容デバイスから分離することによりサンプルを移送させることを特徴とする請
    求の範囲第23項に記載の方法。
  26. 【請求項26】 ステップ(4)の受容デバイスはキャビティのアレーを含
    むマイクロタイタープレートであり、前記受容デバイス上のキャビテイのアレー
    を移送デバイス上のピンのアレーと整合させ、(a)移送デバイスの面を、該移
    送デバイスの各ピンの面上のサンプルの一部または全部をキャビティの親水性ド
    メインに移送するのに十分に整合キャビティに近づけて配置する、(b)キャビ
    ティ中のサンプルを溶媒で濯ぐ、または(c)サンプルを含有しているピンの面
    をキャビティ中の溶媒に浸漬するからなる群から選択される第1ステップ及び移
    送デバイスを受容デバイスから分離する第2ステップを含む方法により移送デバ
    イスのピンのアレー上の液体サンプルを移送することを特徴とする請求の範囲第
    23項に記載の方法。
  27. 【請求項27】 プレートの第1サイド上の貯蔵ウェルが疎水性フィールド
    で包囲されている親水性デメインを含む仮想ウェルであり、プレートは親水性材
    料である多孔質材料及び/または細かいスクリーンからなる少なくとも2つの層
    を含み、スクリーンまたは多孔質材料の1層は、仮想貯蔵ウェルの親水性部分の
    ために非被覆の開口部を有するように片方または両方のサイドに施した疎水性コ
    ーティングを含み、スクリーンまたは多孔質材料の1層は、サンプリングポート
    の親水性ドメインのために非被覆開口部を有するように片方または両方のサイド
    に施した疎水性コーティングを含むことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の
    マイクロタイター様貯蔵プレート。
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