JP2007147656A - 基板上にサブマイクロリットルの体積を供給する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小体積の液体を正確に供給するための供給システムを提供する
【解決手段】 溝付きのピンツール、溝付きのピンツールを備える供給システム、及び溝付きのピンツールを使用するシステム及び方法で用いられる基板を提供する。溝付きのピンツールは、マイクロアレイのような基板上に堆積された個々の材料の部位に、その堆積された材料のいかなる部分にも接触することなく、嵌まるように設計された溝付きの端部を有する複数のピンを備えている。ピンツールが表面と接触することで試料が供給され、供給される量は、表面と接触する時のピンツールの速度、又はピンの移動が停止された時の液体の速度に比例する。
【選択図】図１

Description

チャオ・リン（Chao Lin）他による、「基板上に微量体積を供給する方法及び装置」という名称の、２０００年１０月３０日に出願された米国仮出願シリアル番号６０／２４４，４０４に基づく優先権の利益を、本願で主張する。これが認められる場合、引用することにより、この仮出願の主題がそれ全体として本願に組み込まれる。

本発明はサンプル分注システムに関し、さらに詳しくは、検査分析のための、マイロクアレイのような基板に対する液体試料の供給に関する。

（背景技術の説明）
ヒト・ゲノム・プロジェクト（Human Genome project）のような、遺伝子の配列化の努力により、基礎遺伝子研究に関する多量の情報がもたらされており、これらの情報は医療及び医薬品研究の進歩の促進に有用であることが証明されている。これらの進歩は、バイオテクノロジーのコミュニティが基礎遺伝子研究を継続するための、進歩したツールを提供している工学と器機類の改良により、可能となっている。これらの進歩により、科学者は基礎遺伝子発見から関連する特定の表現型及び疾病に移り、それによって薬剤開発の目標をより良好に特定することができる。

核酸配列化及び診断方法では、マイクロプレート、シリコンチップ、又は他の
分離した場所にある生物学的分子又は試料を支持し得る他の支持体のような、基板のマイクロアレイのターゲット位置（target location）上に体積された試料を分析することが多い。マイクロアレイは、多量のバッチの遺伝子試料の試験を実行し、表現型相関を生み出し、そのような試験の結果得られる多量のデータセットの解釈を改善するために、使用されている。チップと呼ばれている一般的なマイクロアレイは、シリコン又はシリコン被覆された基板のような、その上で多数の別々の位置が試験のための試料を受け取る基板を備えている。マイクロアレイチップは、オペレータが試料のスループットを増大させることができるテクノロジーを提供し、多数の試料のスクリーニングと、微量試料体積を使用することによる試薬コストの低減とを可能にしている。この種のアレイの作製には、印刷したアレイ、スポット状のアレイを含む、基板表面が多様で、かつ定量化のモードが異なる種々の方法が使用される。得られたマイクロアレイは、多様な生化学的応用のための基板として使用される。

マイクロアレイ表面の部位に複数の試薬を供給する方法には、固体ピン（solid pin）がある。一般に、この固体ピンは液体試料に浸漬され、液体試料で各ピンの先端（tip）が被覆され、表面張力によって試料滴が保持される。次に、被覆されたピンはマイクロアレイ基板上のターゲット表面に接触され、密着印画（contact printing）によって試料がターゲットに移る。ピンの寸法及びテーパは、浸漬している間に吸い上げられる液体試料の体積に影響し得る。密着により移る液体試料の総量は、液体の表面張力により異なる。試料体積を変更する場合や、試料混入（sample contamination）を避けるために液体試料の性質を変更する場合には、ピンを交換しなければならないであろうから、ピンツール（pin tool）は高スループットのシステムについては問題がある。さらに、マトリクス支援レーザ脱離（matrix-assisted laser desorption: ＭＡＬＤＩ）用のマトリクス材料のような、予め添加された材料を有する部位に試料が堆積されるマスペクトラムないいは質量分析（mass spectrometric analyses）の場合のように、予め添加された脆い材料を損傷させる危険性がある密着分注のような条件では、ピンツールは使用することができない。

ＭＡＬＤＩ方式のような、いくつかの質量分析方式では、試験される試料は、乾燥時に結晶構造を構成する無機酸のようなマトリクス材料に結合される。マトリクス材料は質量分析基板に予め添加することができ、適当な液体分注装置を使用して試料を後で加えることができる。試料ターゲット（sample target）が質量スペクトル分析で必要となる多孔性のマトリクス材料に予め添加され、又は予め付着されている場合、固体ピンがマトリクス材料に直接接触することでマトリクス材料を破壊する可能性がある。

他の液体試料分注装置は圧電メカニズムを使用しており、ツール下側先端の切欠に試料を保持するクイル型（quill type）のピンツールを使用するものがある。この種の圧電供給システムは、表面張力効果により、ターゲット位置に付随の液滴（satellite droplets）を供給する可能性がある。また、圧電供給システムは、先端毎に電圧と周波数が変化する傾向があり、その結果、個々の異なる先端で分注される液体試料の体積が異なる。

以上の考察より、高スループットレートで、試料間の相互汚染（cross contamination）や堆積した材料の損傷の危険性がなく、基板のターゲット位置に正確な量の液体試料を精密に堆積することができる、分注システムに対する要求があることは明らかである。従って、これらの及び他の要求を充足する、装置、方法、及び基板を提供することが、ここでの目的である。

正確な量の小体積、特にサブマイクロリットル（submicroliter）及びそれよりも小さい体積を、正確に供給するための供給システムを提供する。また、このシステムで使用されるピンツールと、試料を保持するための基板、特にここで提供されるシステムで使用される基板を提供する。

ここで提供されるように構成されたピンツールを備える供給システムは、開口先端を有する溝付きのピンツール（溝付きの端部を備える１つ以上のピンを有するピンツール）を、基板に供給される液体試料を収容した試料リザーバ又はウェル（well）に浸漬し、それによってピンツール中にある体積の液体試料を吸い上げることにより、一般にサブミリリットル又はナノリットル又はピコリットルの体積である、小体積の液体試料を、マイクロアレイ基板のような基板に高スループットレートで正確に供給する。次に、溝付きのピンツールは予め定められた速度で基板に向けて移動した後、停止し、それによって溝付きのピンツールから基板の反応場所に液体試料を放出する。従って、液体試料は運動量の力で、溝付きのピンツールから放出される。放出される液体試料の体積は、ピンツールが表面に接触するときのピンツールの運動量に比例する（すなわち、供給される量は、ピンツールが表面に接触するときのピンツールの速度、ないしはピンツールの移動が停止されたときのピン中の液体の速度に比例する。）。よって、供給される体積は、マイクロアレイに向かうピンツールの移動速度の関数であり、これによって所望の試料体積を正確に制御及び供給する手段がもたらされる。ピンツールの寸法毎に、供給される体積量がピンツールの速度に比例する体積の範囲がある。供給される試料体積は、先端表面面積に依存しないので、異なる体積を分注するためにピンを交換する必要がない。

システムはここで提供される溝付きのピンツールを使用する。ピンツールは、供給に必要な体積の液体試料を収用するのに充分な大きさの、溝を備えている。ここでは溝付きのピンツール及びシステムを提供する。１つの態様では、ピンツールと材料の接触を防止するために、マイクロアレイ基板等の基板上に材料が堆積されている部位のような、ターゲット位置の周囲に嵌まるように、ピンツールの溝の寸法が設定される。溝付きのピンは保持ブロック中で昇降移動可能となるように保持ブロックに取り付けられてもよく、保持ブロック中での個々のピンの位置は、基板上のターゲット部位に適合するように選択される。ピンツール中の溝付きのピンは、幅が少なくとも１０、３０、５０、又は１００μｍより大きく、３００μｍ、５００μｍ、又は１０００μｍ以上寸法であってもよく、高さが少なくとも２５、５０、又は１００μｍのキャビティを形成する、横方向溝（lateral slot）を有する実質的に円筒状の先端を備える。選択される寸法は、供給される液体の体積の関数である。そのようなピンは１ナノリットル又はそれよりも少ないか、それよりも多い試料を供給するものであってもよく、約３〜１０ピコリットルの少ない体積であってもよい。

例えば、３００μｍの溝を備えるここで提供されるピンツールにより、１ナノリットルから３０ナノリットルの少量の体積を供給することができる。このピンツール及びこの範囲での供給体積では、供給される体積は、停止される前のピンツールの速度と線形的に関連している。溝の寸法を変更することで、供給される体積を大幅に変更することができる。

ピンツールのピンの特定の外形は、ターゲットアレイ上の部位の寸法の関数として選択される。いくつかの実施例では、表面に接触する前にピンツールが停止するように、システムが設計される。ピンツールの移動の停止が、面との接触に起因する又はそれを伴う実施例では、溝は各部位の周囲に嵌まる。

一般に、ＭＡＬＤＩによる質量分析が意図されている場合、供給される試料を選択することで、少なくともレーザスポットよりも小さいが必要に応じてそれよりも小さくても大きくてもよい、基板表面のスポットが決まる。一般的なレーザスポットは３０〜５０μｍである。約５ナノリットルを供給するのであれば、スポットは約１００μｍである。スポットの正確な寸法は、供給がなされる表面に応じて変化する。

ピンツールを基板に向けて移動させるために、溝付きのピンがマイクロアレイに接触するまで、マイクロアレイ基板のような基板に向けて保持ブロックを移動させることができ、ピンツール先端はマトリクス材料のスポットのような部位の周囲に嵌まるが、基板上に堆積されているいかなる材料とも接触しない。次に、ピンツールはピンツール保持ブロック中を上方に移動し、マイクロアレイから離れる方向に移動する。個々の部位の周囲に嵌まるように設計されているので、ピンツールは、ＭＡＬＤＩのためのマトリクス材料、細胞、たんぱく質、結晶又は他の材料のような基板上の材料と接触しない。かかる手段によれば、分注システムはマイクロアレイ基板のようなターゲットとなる基板上に、基板上に堆積されたマトリクス材料のような材料を接触させたり損傷させたりすることなく、正確な量の液体試料を、高スループットレートで、高精度で堆積させることができる。

このシステムで使用するマイクロアレイ基板も提供する。このマイクロアレイは、フォトリソグラフィ法と疎水性の材料を使用して、構成される。マイクロアレイ上のターゲット位置は、チップ上に周囲の領域よりも疎水性の低い部位のアレイを形成するための、フォトレジスト材料の塗布及びフォトリソグラフィ堆積により画定される。疎水性の相違が液滴を所望の部位に制限する。マイクロアレイは、一般的には９６、３８４、又は１５３６個所の部位である、１から１０００、２０００又はそれを上回る所望の数の部位を備える。より高密度であることも意図している。ピンツールのピンは、選択されたアレイと適合するパターンを有する。

ここでのピンツールの設計によって、マトリクス、細菌性又は哺乳性細胞のような細胞、たんぱく質結晶、及び他の接触に対して敏感な材料のような、予め堆積された材料をすでに有している基板上の予め定められた部位に、試料を運ぶことが可能となる。ここで提供されるツールは慣性力により供給を行うので、液体の供給は、主として溝付きツール中の液体の運動量に依存し、液体に対するピンと基板の相対的な表面張力には依存しない。一つの結果としは、ここで提供されるピンツールは、衝突時又はピンツールが基板に到達して接触前の停止された時のツールの速度を選択することにより、規定の体積を正確かつ制御して供給することができる。

２種類の材料、すなわち質量分析及び他の合成方法のような化学処理に対する耐性を付与するために処理されるフォトレジスト材料と、より疎水性の高い材料とを含む、基板を提供する。フォトリソグラフィ法を用いる多くの基板とは異なり、フォトレジストは表面から除去されるが、表面にターゲット部位を備える。これは基板を焼成することよってなされる。よって、ターゲット部位としてフォトレジスト材料を有する基板を提供する。

また、溝付きのピンを含むピンツールと基板の組み合わせを提供し、ピンの個数及び配置と溝の寸法は、配列された部位に適合するように設計され、好適には、溝の寸法は各部位よりも大きく、又は各部位にはマトリクス材料のような材料が装填され又は予め装填されている。

ここで提供される装置及び方法の他の特徴及び利点は、例示として方法、装置、及び基板の原理を説明する、以下の好適な実施例の説明から明らかである。

（定義）
他に定義されている場合を除き、ここで使用されるすべての技術及び学術用語は、本発明が属する分野の当業者が一般に理解している意味と同じ意味を有する。用語に異なる意味がある場合には、この欄の定義が調整する。認められる場合には、本開示全体において、ここで引用されるすべての特許、出願、公開された出願、及び他の刊行物、並びにＧｅｎＢａｎｋ及び他のデータベースからの配列は、それらを引用することでそのすべてが組み込まれる。

発行された特許、公開された国際出願のうち、引用することで組み込まれるのは、米国特許第５，８０７，５２２号、第６，１１０，４２６号、第６，０２４，９２５号、第６，１３３，４３６号、第５，９００，４８１号、第６，０４３，０３１号、第５，６０５，７９８号、第５，６９１，１４１号、第５，５４７，８３５号、第５，８７２，００３号、第５，８５１，７６５号、第５，６２２，８２４号、第６，０７４，８２３号、第６，０２２，６８８号、第６，１１１，２５１号、第５，７７７，３２４号、第５，９２８，９０６号、第６，２２５，４５０号、第６，１４６，８５４号、第６，１４６，８５４号、及び第６，２０７，３７０号、並びに、ＰＣＴ国際出願第ＷＯ９９／１２０４０、ＷＯ９７／４２３４８、ＷＯ９８／２００２０、ＷＯ９８／２００１９、ＷＯ９９／５７３１８、ＷＯ００／５６４４６、及びＷＯ００／６０３６１である。これらの特許及び刊行物には、種々の質量スペクトル分析方法、質量スペクトル分析方法で使用される基板及びマトリクス、並びにピンツール及び他の分注システムを含む関連する方法及び装置が記載されている。ここで提供される方法、基板、ピンツール、及び供給システムは、それらの特許及び特許出願で記載及び使用されている、方法、装置、及び基板に代えて又はそれら加えて使用することを意図している。他の意図している用途は、マイクロアレイ並びに、配列化、オリゴヌクレオチド及びたんぱく質の合成及び診断検定を含む合成及びスクリーニング用の他のそのような基板を使用する方法及び検査を含み、特に、高スループットの方式に適している。

ここで使用するように、分子は、基板に結合された分子又は化合物を言う。一般にそのような分子は、ペプチド類、たんぱく質、低分子有機物、オリゴヌクレオチド類、又はペプチド類、有機物、核酸、及び他の高分子の単量体単位のような、高分子、成分、又はその前駆物質である。単量体単位は、得られる化合物がそれから構成される構成物質の１つを言う。よって、単量体単位はヌクレオチド、アミノ酸、及びそれから低分子有機物が合成されるファーマコフォレ類（pharmacophores）を含む。

ここで使用するように、高分子は、数１００から数１００万の分子量を有する、分子を言う。高分子は、ペプチド類、たんぱく質、ヌクレオチド類、核酸、及び一般に生物学上の生物により合成されるが、人工的に又組換分子生物学的方法により調整することができる他の分子を含む。

ここで使用するように、「生体高分子」は、結合手又は高分子により結合した２以上の単量体単位又はその前駆物質からなる高分子を含む、生体分子の意味で使用される。生体高分子は、例えばポリヌクレオチド、ポリペプチド、炭水化物、脂質、又は、例えばペプチド核酸部を含む核酸分子又は糖たんぱく質のような、それらの前駆物質や化合物である。ここでの方法及びシステムは、生体高分子を参照して説明するが、医薬の有機合成、又は固体の支持体上やナノリットル以下の体積のウェル中で行われる無機及び他の反応のような、他の合成及び検査での使用に適していてもよい。

ここで使用するように、生物学的粒子（biological particle）は、パッケージされた核酸（packaged nucleic acid）を伴う又は伴わないウィルスベクター（viral vector）、被包性のヌクレオチド酸（encapsulated nucleotide acid）を伴う又は伴わないファージベクター（phage vector）又はファージキャプシド（phage capsid）を含むファージ、真核及び原核細胞又はそれらの断片を含む単細胞、リボゾーム又はミセル（micellar）因子又は他のパッケージ粒子（packaging particle）、及び他のそのような生物学的粒子のような、ウィルス（virus）をいう。ここでの目的のため、生物学的粒子は一般に高分子とはみなされない分子を含み、それはこれらの分子が一般に合成されないが、細胞及びウィルスから得られるからである。

ここで使用するように、「核酸」という用語は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）及びリボ核酸（ＲＮＡ）と、ＲＮＡ又はＤＮＡの類似体（analogs）又は誘導体（derivatives）のような、一本鎖及び／又は二本鎖のポリヌクレオチドを言う。また、「核酸」という用語は、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、ホスホロチオネートＤＮＡ（phosphorothioate DNA）のような、核酸の類似体と、他のそのような類似体及び誘導体又はそれらの組み合わせを含む。

ここで使用するように、「ポルヌクレオチド（polynucleotide）」という用語は、例えばホスホトリエステル結合（phosphotriester bond）、ホスホロラミデイト結合（phosphoramidate bond）、ホスホロチオネート結合（phosphorotioate bond）、チオエステル結合、又はペプチド結合（ペプチド核酸）である、ホスホジエステル結合（phosphodiester bond）以外の、ヌクレオチド類似体（nucleotide analog）又は「バックボーン（backbone）」結合を含む、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、リボ核酸（ＲＮＡ）、及びＤＮＡ又はＲＮＡの誘導体を含む、少なくとも２連鎖（two linked）のヌクレオチド又はヌクレオチド誘導体を含有するオリゴマー又はポリマーを言う。当業者は、例えばＰＣＲプライマであるオリゴヌクレオチドを、長さが約５０から１００のヌクレオチドに満たないと一般に認識しているが、ここでは「オリゴヌクレオチド」という用語も、本質的には「ポリヌクレオチド」と類義的に使用される。

ポリヌクレオチドに含まれるヌクレオチド類似体は、例えば、ポリヌクレオチドの区別を可能にする質量改変された（mass modified）ヌクレオチド、ポリヌクレオチドの検出を可能にする蛍光性、放射性、ルミネセンス性、又は化学ルミネセンス性の標識（label）のような検出可能な標識を含有するヌクレオチド、あるいは固体支持体に対するポリヌクレオチドの非流動化を容易にするビオチンのような反応基又はチオール基を含有するヌクレオチドであってもよい。また、ポリヌクレオチドは、例えば化学的、酵素的、又は光分解的に選択的に切断可能な、１以上のバックボーン結合を含有してもよい。例えば、ポリヌクレオチドは、１以上のデオキシリボヌクレオチドが続いていてもよい１以上のリボヌクレオチドが続く、１以上のデオキシリボヌクレオチドであり、このような配列は塩基加水分解（base hydrolysis）によって、リボヌクレオチド配列で切断することができる。また、ポリヌクレオチドは、例えば、ペプチド核酸結合により連結されたヌクレオチドと、ホスホジエステル結合等により連結され、ポリメラーゼにより伸長可能な少なくとも１つの第３端（3' end）のヌクレオチドとを含んでいてもよいキメラオリゴヌクレオチドプライマ（chimera oligonucleotide primer）である、切断に対して比較的抵抗性のある１以上の結合（bond）を含んでいてもよい。ペプチド核酸配列は周知の方法により調製することができる（例えば、ウィーラー（Weiler）他の核酸微研（Nucleic acids Res.）２５：２７９２−２７９９を参照のこと。）。

ポリヌクレオチドは、大きい核酸分子の一部、例えば、多型性領域を含んでいてもよい遺伝子の一部、あるいは、例えば短いタンデム反復（short tandem repeat:ＳＴＲ）部位、タンデム反復数（variable number of tandem repeat:ＶＮＴＲ）部位、マイクロサテライト（microsatellite）部位、又はミニサテライト（minisatelite）のようなヌクレオチド反復の領域の一部である染色体の遺伝子外領域の一部であってもよい。また、ポリヌクレオチドは、例えばＤＮＡ−ＲＮＡハイブリッドである一本鎖又は二本鎖であってもよく、三本鎖又は四本鎖であってもよい。ポリヌクレオチドが二本鎖のＤＮＡの場合、Ａ、Ｂ、Ｌ、又はＺ配置（configuration）であってもよく、単一のポリヌクレオチドがそのような配置の組み合わせを含んでいてもよい。

ここで使用するように、「ポリペプチド」という用語は、質量改変されたペプチド結合であってもよいペプチド結合で連結される、質量改変アミノ酸及びアミノ酸類似体を含む、少なくとも２つのアミノ酸又はアミノ酸誘導体を意味する。ポリペプチドは、例えば解読枠（coding frame）以外の読み枠（reading frame）での位置により、又は介在配列（intron sequence）、３次又は５次の非翻訳配列（3' or 5' untranslated sequence）、プロモータのような制御配列（regulatory sequence）における位置により、自然では翻訳されない、少なくともコード配列の一部、又はヌクレオチド配列の一部を含む、ポリヌクレオチドから翻訳されてもよい。ポリペプチドは化学的に合成可能で、翻訳又は化学合成に続く化学的又は酵素的方法で改変されてもよい。一般にペプチドは約５０から１００よりも少ないアミノ酸残基を含有し、たんぱく質は自然源から得られることが多く、例えば翻訳後の改変を含み得ると、当業者は認識しているが、ここでは「ポリペプチド」、「ペプチド」、及び「たんぱく質」という用語は、本質的に類義的に使用される。ポリペプチドは、細胞中又はインビトロで実行することができる、例えばりん酸化（りんたんぱく質類）、糖鎖形成（糖たんぱく質類、プロテオグリカン類）により、翻訳後に改変することができる。

ここで使用するように、「接合（conjugated）」という用語は、イオン性の及び／又は共有結合性の付着（attachment）を含む、一般に化学相互作用による、安定した付着を言う。好適な接合手段には含まれるものとしては、ストレプトアジン又はアビジンとビオチンの相互作用、疎水性相互作用、磁気相互作用（例えば、ニューヨーク州のグレート・ネック（Great Neck）及びノルウェーのオスロのダイナル社（Dynal, Inc.）により販売されている、ストレプトアジンで被覆された磁気ビーズである、ダイナビーズ（DYNABEADS）のような、機能性の磁気ビーズを使用する。）、２つの極性表面間又はオリゴ／ポリエチレンとグリコール間の「濡れ（Wetting）」会合（association）のような極性相互作用、アミド結合、ジスルフィド結合、チオエーテル結合、又は架橋剤の介在のような共有結合、及び酸不安定（acid-labile）又はフォトクリーバブル（photocleavable）なリンカーの介在、がある。

ここで使用するように、「試料」という用語は、検出される材料を含有する組成物（composition）を言う。好適な実施例では、試料は「生体試料」である（すなわち、生体源（例えば、ヒト、動物、植物、細菌、菌類、原生動物、ウィルス）から得られる材料）である。生体試料は、どのような形態であってもよく、固体材料（例えば、組織、細胞ペレット、及びバイオプシー）、及び生物学的流体（例えば、尿、血液、唾液、羊水、及びうがい薬（頬側細胞を含む。）を含む。特に、ここでは、試料は質量分析で使用されるマトリクスの混合物及び核酸のような生体材料を言う。ここで提供されるピンツール及びシステムは、基板上に堆積されたマトリクスへの核酸組成の分注、又はマトリクス材料及び核酸のような生体材料を含有する組成を基板上の選択された１つの部位又は複数の部位に分注するために設計されている。

ここで使用するように、組成物は、あらゆる混合物を言う。組成は、溶液、懸濁液、液体、粉末、ペースト、水性、非水性、又はそれらの組み合わせであってもよい。

ここで使用するように、組み合わせ（combination）は、２以上のものの会合（association）を言う。組み合わせは、２つの組成又は２つの堆積（collection）のような２以上の別個のものであってもよく、２以上のものの単一の混合物のようなそれらの混合物であってもよく、それらのいかなる変形物であってもよい。

ここで使用するように、流体は流れることができるあらゆる組成を言う。従って、流体は、半固体、ペースト、溶液、水性混合物、ゲル、ローション、クリーム、及び他のそのような組成の形態の組成を包含する。

ここで使用するように、「固体支持体（solid support）」という用語は、非気体で、非液体の表面を有する材料を言う。従って、固定支持体は、例えばガラス、シリコン、金属、樹脂、又は合成物により構成される平坦面、シリコンゲル、制御された有孔のガラス、磁性又はセルロースビーズのようなビーズの形態、又は組み合わせの合成又は分析に適したピンのアレイを含むピンであってもよい。

ここで使用するように、「基板」は、試料及び／又はマトリクスがその上に堆積される不溶性の支持体を言う。あらゆる不溶性又は固体の材料から事実上製作可能である。例えば、シリコンゲル、ガラス（例えば制御された有孔のガラス（ＣＰＧ））、ナイロン、ワン樹脂（Wang resin）、メリフィールド樹脂（Merrifield resin）、セファデクス（Sephadex）、セファローズ（Sepharose）、セルロース、磁気ビーズ、ダイナビーズ、金属表面（例えば、鋼、金、銀、アルミニウム、シリコン、及び銅）、マルチウェル（multiwell）の板又は膜（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリビニライデンジフルオロイド（polyvinylidenedifluoride））を含む樹脂材料、ピン（例えば、組み合わせの合成又は分析に適したピンのアレイ）、又は板を備え又は備えないウェハ（例えば、シリコンウェハ）のような平坦表面のくぼみ中のビーズがある。固定支持体は、ビーズ、キャピラリ（capillary）、板、膜、ウェハ、櫛、ピン、くぼみ付きのウェハ、くぼみ又はナノリットルのウェル、並びに当業者に知られている他の構成及び形状を含むが、これらに限定されず、いかなる所望の形態であってもよい。平坦表面として最も好ましいのは、試料を受け取り、収容し、又は拘束する親水性の部位を取り囲む、疎水性の領域を備えるものである。ここで使用するように、「ターゲット位置」という用語は、マトリクス材料、試料を含むマトリクス材料、及び試料のような材料をその上に堆積及び保持することができる、特定の部位をいう。固体支持体は１以上のターゲット位置を有し、それらは任意に又は整ったアレイ又は他のパターンで配置することができる。ＭＡＬＤＩ分析のような質量分析で使用する場合、材料が堆積されるターゲット位置又は結果の位置は、堆積をもたらすために基板に焦点が合わせられるレーザのスポットの寸法以下であることが好ましい。従って、ターゲット位置は、例えばウェル又はくぼみ、ピン又はビーズ、又は固体支持体の表面に位置する物理的障壁、あるいはチップ上のビーズ、ウェル中のチップ等のような、それらの組み合せであってもよい。ターゲット位置は、支持体上に物理的に配置されていてもよく、支持体の表面をエッチングしてもよく、部位の周辺をエッチングした後に残る「タワー（tower）」であってもよく、あるいは相対的な親水性、疎水性、又は他の液体をその中又はその上に保持する表面の化学的性質のような物理化学パラメータであってもよい。固体支持体は単一のターゲット位置を有していてもよく、同一又は異なる複数のターゲット位置を有していてもよく、固体基板が２以上のターゲット位置を含む場合、ターゲット位置は、例えば個々のターゲット位置の位置が規定されるアレイを含む、いかなるパターンで配置してもよい。ここで提供されるピンツールは、支持体上のターゲット位置のパターンに適合するパターンでピンを保持するブロックを備え、支持体に接触したときに、ピンの端部は個々の部位にもどの部位にも接触せずに取り囲むようになっている。

ここで使用するように、「予め定められた体積」という用語は、液体のあらゆる所望の体積を意味する。例えば、５マイクロリットルの体積での反応が望ましい場合、５マイクロリットルが予め定められた体積である。同様に、２００ナノリットルの体積をターゲット位置に堆積することが望ましい場合、２００ナノリットルが予め定められた体積である。

ここで使用するように、「液体分注システム」という用語は、予め定められた量の液体をターゲット位置に移すことができる装置を意味する。分注される液体の量及び液体分注システムがターゲット位置に液体を分注する速度。

ここで使用するように、「液体」という用語は、均質でも非均質であってもよい非固体、非気体の材料という広い意味で用いられ、その中に溶解又は懸濁した２以上の固体又は気体材料を含んでいてもよい。

ここで使用するように「反応混合物（reaction mixture）」という用語は、化学的、物理的、又は生物学的変化がもたらされる、あらゆる溶液を言う。細胞に対する変化も意図しているが、一般に分子に対する変化がもたらされる。反応混合物は、もたらされる変化にある程度適した条件を提供する溶媒と、その上で変化がもたらされる基板とを含んでいてもよい。緩衝剤、塩、及び金属補助因子（metal cofactor）を含む種々の試薬を含んでいてもよく、例えば酵素、ヌクレオチドチオ三リン酸エステル、アミノ酸等である、反応専用の試薬を含んでいてもよい。便宜上、例えば生体高分子又はその生成物を含む、細胞又は分子が成分に含まれていもよい場合、ここでは一般に反応物の「成分」という。

ここで使用するように、サブマイクロリットル体積（submicroliter volumes）は、ナノリットル又はそれよりも少ない体積で手頃に測定される体積を言い、例えば約５００ナノリットル以下、又は５０ナノリットル以下、又は１０ナノリットル以下を含み、例えば約５００ピコリットル以下又は５０ピコリットル以下のようにピコリットルで測定されてもよい。ここで開示されるシステム及び方法はサブナノリットル（subnanoliter）の反応体積も可能であることは当業者にとって容易に明らかになるであろうが、考察の便宜上、「サブマイクロリットル」という用語は、約１マイクロリットル未満の反応体積をいうために、ここでは使用される。

ここで使用するように、「ナノリットル体積（nanoliter volumes）」という用語は、約１ナノリットルを上回り、約１００ナノリットル未満の体積をいい、一般に約５０又は１０ナノリットルをいう。

ここで使用するように、ここで提供される支持体に関し、要素（element）は、その要素の「濡れ性（wettability）」又は接触角によって、他のものよりも疎水性が低いことにより画定される。接触角は、液体が供給されたときに、表面張力が弱まる角度である。親水性の基板は、より疎水性の高い材料よりも接触角が小さいことが要求される。よって、接触角とは、表面間の相対的な疎水性を言う。

ここで使用するように、高スループット・スクリーニング（high-throughput screening:ＨＴＳ）は、「ヒッツ（hits）」を識別するための疾病ターゲット（disease targets）に対する種々の化学構造の試料（例えば、ブローチ（Broach）他，創薬のための高スループットスクリーニング（High throughput screening for drug discovery），ネイチャ，３８４：１４−１６（１９９６年）、ジャンセン（Janzen）他の製薬工業における発見ツールとしての高スループット・スクリーニング（High throughput screening as a discovery tool in the pharmaceutical industry），ラボ・ロボテクス・オートメーション（Lab Robotics Automation）:８２６１−２６５（１９９６年）、フェルナンデス，英国薬局方（P.B.），協会長からの手紙（Letter from the society president），ジェイ・バイオモレキュラ・スクリーニング（J. Biomol. Screening），２：１（１９９７年）、ブルバウム（Burbaum）他，高スループットスクリーニングのための新しい技術（New technologies for high-throughput screening），カレント・オピニオン・ケミカル・バイオロジー（Curr. Opin. Chem. Biol.），１：７２−７８（１９９７年）参照）のような、多数の試料を試験するプロセスを言う。ＨＴＳ操作では、試料調製、アッセイ法、多量のデータの後処理の取り扱いが、高度に自動化及びコンピュータ化されている。

ここで使用するように、フォトレジストは、フェノール樹脂を有するジアゾ感光材の重合により得られるフォトレジストを言う。これらのフォトレジストは一般にポジティブ型のフォトレジストと呼ばれている。

ここで使用するように、記号（symbology）は、基板上に彫られ、捺印され、又は印刷された、バーコード又は他のしるし（symbol）を言う。記号は、既知の又は使用者によりデザインされたあらゆるコードを言う。一般に、記号はユーザが識別可能であり、あるいはコンピュータ又はメモリに記憶された情報と関連し、かつ識別情報と関連する。

ここで使用するように、アミノ酸及び保護基の略語、並びに他の略語は、それらの一般的用法と、該当する場合には、ＩＵＰＡＣ−ＩＵＢ生化学命名委員会
（IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature）（（１９７２）バイオケミストリ（Biochem.）１１：９４２−９４４）に従っている。

（装置）
ここで提供される供給システムは、開口先端を有する溝付きのピンツールを基板に供給される液体試料を収容している試料リザーバ又はウェルに浸漬することで、一般的にはサブマイクロリットル体積である、小体積の液体試料を高スループットレートで基板上に供給し、それによってある体積の液体試料をピンツールのピンに吸い上げる。溝付きのピンを備えるピンツールは、試料ウェルから、液体試料を受け取るアレイの反応位置上方の上昇位置へ移動し、予め定められた速度で基板に向けて降下し、次に基板に向かうピンツールの移動が停止され、それによつて溝付きのピンから基板の反応位置上に液体試料が放出され、試料液体は運動量の力により溝付きのピンから放出される。放出される液体試料の体積は、マイクロアレイに向かうピンツールの移動速度により決まる。一般に、ピンツールは複数の溝付きのピンを備える。ある種の実施例では、ピンの外側表面は、シラネ化（silanation）又は他の化学的手段により、内側表面に対して疎水性としており、それによって外側表面に付着する付随の液滴を低減又は除去している。

図１は、ピンツールによる分注のための器機の例を図示する。あらゆるこのような器機は、ここで提供されるピンツールとの使用に適合させることができる。図１は、ここで説明するように構成された試料供給システム１００を示す。システム１００はベーステーブル１０２を備え、このベーステーブル１０２上には、ベーステーブル１０２及び試薬を収容しているマイクロリットルのプレートに対してｘ、ｙ、及びｚ平面座標上で試料を移動させることができる、レール又ランナー（runner）を有する移送システム１０４が搭載されている。ｘ方向（左右とも呼ぶ。）は図１において矢印１０６で示し、ｙ方向（前後とも呼ぶ。）は矢印１０８で示し、かつｚ方向（上下とも呼ぶ。）は矢印１１０で示している。

ｙ軸レール１１４に沿ったｙ方向の移動と、ｚ軸レール１１６に沿ったｚ軸方向の移動のために、ピンツール保持ブロック１１２が移送システム１０４に取り付けられている。ＭＴＰテーブル１２０上に取り付けられたマイクロリットルプレート（microliter plate）１１８はＭＴＰレール１２２に沿ってｘ軸方向に移動する。ターゲットとなるマイクロアレイチップ１２４はターゲットテーブル１２６上に取り付けられ、後に更に説明するように、液体試料の供給のためにターゲットレール１２８に沿ってｘ軸方向に移動する。

図２にピンツール保持ブロック１１２が図示され、図２はピンツール保持ブロック１１２が複数のピンツール２０２を保持していることを示している。ピンツール保持ブロックに保持されるピンツールの数は、一般に試料を受け取ることになるマイクロアレイチップ１２４上のターゲット位置（図１）の数に対応している。例えばゲノム研究では、マイクロアレイ基板チップは一般に９６個以上のターゲット位置を備えていてもよい。３８４個のターゲットアレイや１５３６個のターゲットアレイのような、異なる個数のターゲット位置を有するマイクロアレイチップも使用することができる。

単一のピンツールが取り付けられる場合には、ピンツール保持ブロック１１２は単一のピン保持ステーション２０４を備えていてもよい。単一の保持ステーションを設けることで、単一点での処理又は単一のピンツールに関する他の特別な操作のために、１つのピンツールを容易に取り付けることができる。通常のシステム操作中のピンツールブロック１１２に対する取り付け及び取り外しのために、単一のピンツールに容易にアクセスできるように、単一のピン保持ステーション２０４を保持ブロック１１２に配置することが好ましい。

以下に更に説明するように、試料供給システム１００は、溝付きのピンを液体試料のリザーバ中に浸漬し、それによってある体積の液体試料をピンツール中に吸い上げ、基板上方位置に溝付きのピンツールを移動させ、溝付きのピンツールを予め定められた速度で基板に向けて降下させ、かつピンツールの移動を急に停止させてピンツールから基板上に液体試料を放出することで、正確に制御された体積の液体試料を高スループットレートでマイクロアレイ基板のターゲット位置に供給することができる。試料は、ピンツールが停止してもピンツールの速度で動く液体の運動量より放出される。ここで説明される運動量供給技術を使用することで、基板との接触を広げることなく、かつピンツールが基板上の１つ又は複数の部位（locus or loci）のいかなる材料とも接触することなく、液体試料をマイクロアレイ基板上に堆積することができる。以下に更に説明するように、マイクロアレイ１２４に向かうピンツールの移動は、溝付きのピンがマイクロアレイと接触することで停止してもよく、ピンツールがピンツール保持ブロック１１２に対する相対移動の限界に達することで停止してもよい。保持ブロックの下方移動中にピンツールがマイクロアレイと接触する場合には、ブロック自体が下方に移動している間にピンツールが上方に移動できるように、ピンツールはブロックに対して独立して上昇するようにブロックに取り付けられることが好ましい。このような構成により、ピンツールのマイクロアレイとの接触とブロックが下方への移動を停止することが、実質的に同時となり、それに続いて保持ブロックを持ち上げ、それと共にピンツールを運ぶ。代案としては、ピンツールはソレノイドのような作動機構によりブロック１１２とは独立にマイクロアレイに向けて移動してもよく、ピンツールはこの作動機構の行程限度に達すると停止される。これらの代案は以下で更に説明する。

ピンツールを降下させる速度が放出される液体試料の体積を正確に決定することが見出されている。すなわち、ピンツールの溝には浸漬することによって液体試料が装填され、装填された試料のうち放出される部分はピンツールを降下させる速度によって決定される。ここで提供される運動量供給技術は、液体の表面張力よりも大きい運動量力を液体試料に対して付与する、あらゆるピンツール降下速度を使用することができる。供給システム１００により、マイクロアレイ基板１２４に向かうピンツールの移動速度を正確に制御することができる。それによつて、供給システムは液体試料の供給を慎重に制御し、汚染の問題を低減し、かつ高い効率及びスループットで、試料をピンツールから放出する。

（試料供給のプロセス段階）
マイクロアレイ１２４に試料を供給するために、ピンツール保持ブロック１１２はテーブル１０２の全域を移動し、ピンツールは前述のようにｚ方向１１０に鉛直方向に移動する。ピンツール保持ブロック１１２は移送システム１０４のアーム１３０に取り付けられている。アーム１３０がｙ及びｚ軸レール１１４，１１６に沿って移動すると、保持ブロック１１２も移動し、それによって保持ブロック１１２はマイクロアレイ基板上への試料供給のためにテーブル１０２のステーションに移動する。

ピンツールは最初に、その中にピンツールの先端が浸漬される洗浄溶液槽１３４を備える超音波洗浄ステーション１３２に移動する。ピンツールの先端の前回のシステム動作の残留している試料を充分に洗浄するためには、一般に約５から１０秒の超音波洗浄が必要である。ピンツールを最初の動作で使用する際には、製造工程による汚染物質を除去するために、より長い洗浄時間が通常必要となる。このような最初の洗浄は、プレコンデイショニング（preconditioning）と呼ばれ、一般に超音波槽１３４で約３０秒間洗浄することが必要である。

システム１００の次のステーション１００は、すすぎ及び乾燥ステーション１３６である。このステーションはその中にピンツールが降下する空の凹部を備え、この降下後に凹部に蒸留水のようなすすぎ液剤が充填される。処理している試料流体を充分に洗浄する必要があるので、この洗浄浴ではピンツール先端を水没状態で１から１０秒間維持する。この水没時間が終了すると、すすぎ液剤が排出され、ピンツールを乾燥するために空気浴が開始される。好適な実施例では、すべての余分なすすぎ液剤を吸い出して凹部を空にするために、凹部の底でバキュームが使用される。バキューム乾燥の時間は一般に１から１０秒間程度である。

次に、ピンツール保持ブロック１１２は、供給される液体試料を収容しているウェルを備えるマイクロリットルプレートに移動する。保持ブロックはすすぎ及び乾燥ステーション１３６からＭＴＰテーブル１２０上の位置に移動する。ＭＴＰテーブルは複数のマイクロリットルプレートを備えていてもよいが、図示の簡略化のために、図１では１個のマイクロリットルプレート１１８のみが図示されている。各マイクロリットルプレートは、行き先であるマイクロアレイ１２４上に存在するターゲット位置と同様の多数の試料ウェルを含むことが好ましい。図示のシステム１００は、マイクロアレイチップの収容数である１０個と同じく、マイクロリットルプレートの収容数は１０個であるが、必要に応じて異なる収容数としてもよいことは明らかである。システムのオペレータは、以下に説明するユーザコントロールインターフェースによつて、ソースであるマイクロリットルプレート１１８の位置をＭＴＰテーブル１２０のｘ−ｙ座標における位置で指定することができ、行き先であるチップ１２４のｘ−ｙ位置を指定することもができ、あるいは、必要に応じて、種々の準備のためのステーション１３２，１３４及び１つのマイクロリットルから次の連続する工程へピンツールの移動させる自動モードの動作を実行することができる。協働して保持ブロックの下側の所望のマイクロリットルプレートを位置決めするように、ＭＴＰテーブル１２０がＭＴＰレール１２２に沿って移動し、保持ブロック１１２はｙ軸レール１１４に沿って移動する。

ピンツール保持ブロック１１２がＭＴＰテーブル１２０上の適当なマイクロリットルプレート上方に配置されると、ピンツール先端をマイクロリットルウェルに収容されている液体試料に浸漬するために、保持ブロックが降下する。ピンツールの溝内に吸い上げられる液体試料の体積は、溝の寸法と液体試料の表面張力により決定される。マイクロリットルウェル中でのピンツールの継続又は保持時間は、降下速度と同様に、システムのオペーレータが選択することができる。浸漬の継続時間及び速度は、試料の特性や試料の粘性、温度等要因に従って、所望の試料体積を得るためにオペレータによって選択される。

液体サンプルが各ピンツールの溝に吸い取られてピンツール保持ブロック１１２がＭＴＰテーブル１２０から浮上した後、試料供給のために保持ブロックは適当なマイクロアレイチップ１２４上方に移動する。マイクロアレイチップレール１２８に沿ってチップが配置され、マイクロアレイチップレール１２８上には複数のチップを配置可能であり、チップは液体試料を受け取るために適当な位置へ移動される。図示の簡略化のために、図１では１個のマイクロアレイチップ１２４のみが図示されているが、好適な実施例ではＭＴＰテーブル１２０上に存在するマイクロリットルプレート１１８と同様の多数のチップがチップレール１２８上に配置することができる。

該当するチップのターゲット位置上にピンツールを適切にアラインメントするのは重要な工程であり、例えばシステム１００がロボット視覚ユニット１４０を備えることでなされる。特定のピンツールについての初期アラインメントは、種々の方法でなされ、例えばターゲットを捜す機械にカメラが取り付けられる。ピンツールとターゲット部位とのアラインメントを取るには、ピンをターゲット及び／又はピンに対して位置決めすることが必要である。ピンを位置決めするために、例えば、ピンを染料又はインクに浸漬した後、空白の基板に接触させる。それによって、カメラ及びソフトウェアがスポットの位置を「撮り（lens）」又は撮像し、ピンツールを実際の基板の対応する位置に向けることができる。代案として、他のマークを使用することもできる。透明粘着テープを空白の基板の表面に配置し、その上にピンを接触させてテープ上にそれらの像の印を付けてもよい。その後、ソフトウェアを備えるカメラがピンの位置を記憶することができる。この手順は自動化することができる。基板上の部位とピンとを適切にアラインメントできるように、画像を作成するために、このような手順を各ピンツールについて実行する必要がある。

ピンツール保持ブロック１１２の上方に取り付けられているカメラ１４２を備えるロボット視認ユニットは、保持ブロックの下方のマイクロアレイチップの少なくとも１つの隅を含む視野を有している。保持ブロックが適切に位置決めされた時にカメラの視野中で視認されべき画像は、既知である（すなわち、例えば、前記を参照）。従って、システム１００は、得られるはずの既知の画像とカメラ１４２から受け取る画像を比較することにより、適切に位置決めされていることを確認することができる。

例えば、システム１００はマイクロアレイチップに印が付けられている登録マークが現れているかを照合して、そのマークが予想される場所にあるかを確認してもよく、あるいはシステムは、ピンツールブロックが適切に登録されている場合には、カメラの視野中の既知の位置に存在するはずのチップ上のターゲット位置の存在を照合してもよい。予想される位置に予想される登録マーク又はターゲット位置が現れていない場合、システムはオペレータに警告を発して試料処理を停止する。

マイクロチップアレイが適切に位置決めされているかを照合し、チップの構成が適切であるかを照合するために、システムはパターンに認識操作を実行してもよい。カメラ視野中で得られる画像を、チップが適切に製造及びアラインメントされた場合に得られる画像と比較してもよい。得られた画像における異常は、欠陥チップであることを示し、又はチップのアラインメントがずれていることを示す。いずれの場合も、警告がなされて、システムの動作が自動的に停止される。欠陥又は位置決めが不適切なチップが修正された後、システムのオペレータは通常の処理を継続することをシステムに指示することができる。

ロボット視認ユニット１４０により確認された時に、ピンツールブロック１１２が適切に位置決めされている場合、ピンツールのピン内に含まれる液体試料に下向きの運動量を与えるのに充分な時間の間、予め定められた速度で、ピンツールがマイクロアレイチップ１２４へ向けて移動する。次に、ピンツールはその行程中で停止され、液体試料は依然として下向きの運動量を有するので、液体試料は与えられた速度で移動し続けてピンツールから放出される。そのため、液体試料はチップ１２４のターゲット位置に同時に堆積される。

マイクロアレイ上に試料が堆積された後、ピンツール保持ブロック１１２はチップ１２４の上方の位置から、動作の開始位置である洗浄ステーション１３２へ戻る。代案としては、システムのオペレータにより命令された時に、保持ブロックがホームポジションに戻ってもよい。それぞれ浸漬及び放出に対応するマイクロリットルプレート１１８及びマイクロアレイチップ１２４の移動により、洗浄、すすぎ及び乾燥、浸漬、並びに放出の工程が繰り返されてもよい。

（システム制御）
図３は、図１に示す供給システムの主要な構成要素を示す概略ブロック図である。コントローラ３０２はコンピュータ・プロセッサと、付随するソフトウェア、試料テーブル３０４と通信して制御する回路とを備えている。図３に図示されている試料テーブル３０４は、個々のレールに沿ってピンツールを移動させ、マイクロリットルレールに沿ってマイクロアレイチップを移動させるための、図１に示す機構を表している。また、テーブル３０４は、前述したような洗浄ステーション、すすぎ及び乾燥ステーション、浸漬ステーション、並びにロボット視野ユニットを備えている。

グラフィカルユーザインターフェースを提供するアプリケーションソフトウェアを備える、通常のラップトップ型又はデスクトップ型のパーソナルコンピュータによって、コントローラ３０２自体が制御される。システムのオペレータは、ユーザインターフェース装置３０６を介して、ピンツールの下向きの移動の速度を調節することができ、ターゲットマイクロチップアレイ及びマイクロリットルプレートや他の動作パラメータを指定することができる。

（ピンツール）
ここで提供されるピンツールは、材料が堆積された基板の表面、又は他の部位に接触すると、ピンツールは基板の表面には接触するが、他のいかなる部位又はその上に堆積された材料には触れないように溝が付けられたピンを備えている。また、ブロック又は他の支持体が複数のピンを備えるときには、ターゲット表面上の部位のアレイと適合するアレイ又は配置で、溝付きのピンが設けられている。

ピンツール２０２の個々のピン（図２）は、システム１００の運動量供給法で機能する溝付きの構造を備えている。図４にピンツール２０２の側断面を示し、図４は「フロート型（floating）」の構成のピンを示している。ピンツール先端の詳細な側面図を図５に示し、ピンツール先端の平面図を図６に示す。

図４は、保持ブロック１１２中のピンツール２０２を示し、ブロックは側壁４０６により連結された頂部壁４０２と底壁４０４を有する中空である。図示を簡略するために１つのピンのみが図示されているが、前述のように保持ブロックはより多数の保持容量を有している。ピンツール２０２は、頂部壁４０２の上側案内孔４０８と底壁４０４の下側案内孔４１０とを通って、保持ブロック４１０に対して上下に摺動する。ピンツールに取り付けられたクリップ４１２は、底壁を通ってピンツールが脱落するのを防止する。よって、ピンツールは保持ブロック１１２中で自由に上昇することができる。保持ブロックがマイクロアレイ１２４に向けて移動すると、ピンツールは、損傷することなく、かつマイクロアレイ上のいかなる材料を損傷させることなく、マイクロアレイに表面に自由に接触することができ、ユーザインターフェースにより保持ブロック１１２をその位置に上昇移動するように設定することができる。ピンツール２０２の保持ブロック１１２に上昇移動が可能であるので、保持ブロックがマイクロアレイから離れて上昇して戻るポイントの設定に大きな動作上の余地がある。これによって損傷の危険性を低減することができる。さらに、この構成によって（マイクロアレイと接触することにより）ピンツールの降下移動を急に停止させ、ピンツールやマイクロアレイを損傷させることなく、液体試料を放出ことができる。

ピンツールの先端は溝付きの構造を備えているので、ピンツール２０２がマイクロアレイと接触した場合、マイクロアレイ上に堆積されたいかなる材料も損傷を受けない。図４はピンツールの先端の溝４２０を示している。この溝はマイクロアレイ上のターゲット位置に堆積された材料の周囲に嵌まるように寸法が設定されている。

図５はここで説明するように構成された溝付きのピンツールの側方から見た詳細を示し、図６は平面図である。図５及び図６は、いかにしてピンツールが堆積された材料の周囲に適切に嵌まるかを示している。図５において、マイクロアレイ１２４上の材料５０２のマウンド（mound）がその中に嵌まるような充分な幅の溝４２０備えるピンツール２０２が示されている。図６は平面図であり、材料５０２が溝４２０の中に嵌まるように、溝４２０がピンツール２０２を通過していることを示している。代案としては、ピンツールは中空のコアを備えるように構成してもよい。

通常のマイクロアレイでは、マイクロアレイ上の混合材料のスポットは一般に直径が１００μｍを上回り、直径約２００μｍであることが多い。１つのターゲット位置（又はＭＡＬＤＩのマトリクスのような堆積された材料を備えるスポット）の中心から、隣接するターゲット位置（又はマトリクス堆積スポット）の中心までは一般に約４．５ｍｍである。中心から中心が２．２５ｍｍのより密な間隔や、０．９ｍｍであるより疎な間隔を含め、他のターゲット間隔を使用してもよい。従って、溝４２０の幅は約３００μｍであり、ピンツールが支障なく一般的な材料のスポットの周囲に嵌まるように、ピンの位置決め及び材料の生成における誤差の余地が充分に設けられている。ピンツールの外径は一般に６００μｍである。

溝４２０の高さは約５ｍｍであり、システムのＭＴＰテーブルのマイクロリットルプレート１２４のウェルにピンツールをつけたときに、所望の堆積の液体試料が毛細管現象によって溝中に吸い上げられる高さである。マイクロリットルのウェル中の試薬の予想される深さに応じて、溝４２０の高さよりわずかに下側までピンツールがマイクロリットルのウェル内に降下し、かつ溝の頂部で空気の泡が形成されて捕捉される前に、ウェルの外側に上がるように、ユーザインターフェースを介してシステムのユーザが浸漬制御の機構を調整する。泡が捕捉された場合、溝内に吸い取られる液体試料の体積は不正確となり、放出される体積も同様に不正確である。よって、液体試料を収容するための溝体積が約３００μｍ×６００μｍ×５ｍｍであるピンツール２０２を示している。溝中に吸い取られる液体試料の体積は、通常５０ｎｌから１００μｌである。この体積は通常のピンツールシステムで得られるよりも大きな供給体積であり、より小さいな試料体積で起こるであろう蒸発の問題を解消することを、当業者は認識する。

図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃは、ピンツール中に吸い上げられた後にマイクロアレイ１２４上に体積される液体試料の動作手順を示す、溝付きのピンツール２０２の側面図である。１つのピンツールのみが図示されているが、ピンツール保持ブロック１１２に取り付けられたすべてのピンツールに、この手順が適用される。図７Ａにおいて、ピンツールはマイクロリットルウェル中に浸漬され、液体試料が溝内に吸い取られ、かつ保持ブロック１１２はマイクロアレイ１２４に向けて移動している。

図７Ｂにおいて、ピンツール保持ブロック１１２は充分に降下し、ピンツールの溝付きの端部はマイクロアレイの表面に接触し、前述のように材料の周囲に嵌まっている。よって、図７Ｂにおいてピンツールの降下移動（図７Ａに図示する。）は図７Ｂで急停止されている。ピンツールは保持ブロック中で浮いているので、保持ブロックに対する図７Ｂにおけるピンツールの位置は、多少上がっている。液体試料の運動量により、ピンツールが停止されたときに液体が下向の移動を続け、メモリアレイ上のピンツールの溝から液体試料が放出される。ピンツールがマイクロアレイと接触するのとほぼ同時に、保持ブロックは上昇してマイクロアレーから離れ、工程の遅れをなくしている。大きな遅れなしにピンツールブロックを移動させることで、システムのスループット及び効率が向上する。図７Ｃは、上方に持ち上げられてマイクロアレイ１２から離れた保持ブロック１１２を示し、液体試料はマイクロアレイに残っている。

図８は、図１のピンツール取付ブロック８００とピンツール８０２の代案の実施例を示し、ばね負荷型の構造を示している。図４に示す構造と同様に、ピンツール保持ブロック８００は中空構造で、ピンツール８０２が昇降摺動する頂部壁８０４及び底壁８０６を備えている。しかし、図８では、頂部壁と底壁の間で、ピンツールの周囲にばね８０８が装着されている。ばねクリップ８１０はばねの底をピンツールのシャフトの一部に固定する。ピンツールがマイクロアレイ１２４の表面と接触すると、ピンツールは保持ブロック８００内で上昇移動を開始する。ばね８０８はピンツールに固定されているので、ばねの頂部は頂部壁８０４に対して圧縮され、それによってピンツールの上昇移動を緩衝する。ばね８０８のばね定数は、所望の動作及び機能に応じて選択される。

また、図８は、ここで説明されるような構造の溝付きのピンツールは、図４の実施例の円筒構造ではなく、テーパを有する先端を備えていてもよいことを示している。図８のピンツールの実施例では、例えば、先端での外径が６００μｍであり、ピンツールのシャフトの最延長部分での直径が１．５ｍｍである。先端の直径が狭ければ、小さいマイクロリットルの体積の試料を供給することができ、かつピンツールの先端をより密に詰めることができるが、ピンツールの先端から離れるほどシャフトの直径を大きくすることで、より耐久性が高い構造となり、取り扱いも容易になる。図４の実施形態の場合と同様に、ピンツール８０２により運ばれる液体試料の体積は、ピンツールの溝８１２の体積により決まる。図４及び図８の実施例の両方で、マイクロアレイ上の材料の周囲に嵌まるために、ピンの溝の幅は一般に２００μｍよりも大きいく、要求される試料体積に応じて、溝の高さが約１００μｍ（０．１ｍｍ）から５ｍｍである。要求される吸い取られる液体試料の体積は、一般に５０ｎｌから１００μｌの間である。

ここで説明されるあらゆるピンツールの実施例において、溝の洗浄又は分注前の液体試料の調整を補助するために、ピンツールの溝の内部を、イオン交換樹脂又は他の樹脂で被覆してもよい。通常のクイル型のピンツールと比較して、前記のピンツールの溝の寸法を増大していることにより、製造コストが低減され、溝の磨耗の兆候の点検が容易になる。降下速度の制御とばね負荷（図８）とにより、ピンツールが慎重に制御された速度でマイクロアレイに接触し、他のピンツール構造で一般的に生じる磨耗量を低減するように、ここで提供されるピンツールは構成されている。

図９Ａ、９Ｂ、及び９Ｃは、図１のシステムのピンツールの代案の実施例であり、ソレノイド駆動の中空のピンツールを示している。金属製のピンツール９０２又はピンツールのアレイが、ｅ型クリップ（e-clip）９０６によりピンツール保持ブロック９０４に保持されている。ピンツールの移動は鉛直方向に規制されている。保持ブロック自体はｘ−ｙステーションに取り付けることができる。図９Ａ、９Ｂ、及び９Ｃに示すように、ピンツールにはばね負荷がかけられている。ばね定数“Ｄ”を有するばね９０８がピンツールと保持ブロックに接続され、ピンツールを鉛直（ｚ）方向に引っ張ることによってばねに負荷が作用するようになっている。ばねの両端が保持ブロックとピンツールに連結されているので、ばね定数“Ｄ”についての距離“ｓ”だけ縮められたときのピンツールのポテンシャルエネルギＥｐｏｔ（ｓｐｒｉｎｇ）は、Ｅｐｏｔ（ｓｐｒｉｎｇ）＝１／２Ｄｓ２で規定される。ピンツール自体は、図４に示したような溝を備えておらず、毛細管の端部と同様に下側端先端に中空開口を備えている。ピンツールがマイクロリットルのプレート又は他の試料のウェル中に浸漬されると、ある体積の液体試料が毛細管現象によりピンツール中に吸引される。中空開口の寸法が、最終的に分注される液体試料の量を規定する。毛細管現象によりピンツールの中空開口を充填する試料の体積は、分注される体積と同じになる。このことは分注される液体試料の体積を制御する重要な手段を提供する。

ばね９０８に負荷をかけ、ばねに対して前記の式で示すポテンシャルエネルギを与えることで、試料が分注される。機械的圧縮又はソレノイドにより供給されるような電磁力により、ばねに負荷をかける（図９Ｂ）。図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃでは、ピンツールの上側端部にソレノイド９１０が示されているが、当業者であればばね９０８に負荷をかけるための他の構成を起想するであろう。ばねが解放されると、前記の式で与えられる予め定められた速度でピンツールがマイクロアレイ１２４に向けて移動し、中空開口中の液体試料を運び、液体試料にも同じ速度を与える。図９Ｃにおいてピンツールがその行程の終端に達すると、被ピンツールは保持ブロック中で停止するが、付与された運動量によって、液体試料が移動を継続する。そのため、液体試料は中空開口から放出され、運動量力によりマイクロアレイに供給される。

図１１は、ここで説明ように構成された溝付きのピンツールの代案の実施例を示す側面図であり、テーパ状の端部を有している。図１１に図示するように、保持ブロックに向いているピンツールの上側部分１１０２は、約１．６ｍｍの公称外径を有し、長さは６３．５ｍｍである。ピンツールのシャフトの外径は、ピンツールの先端から約１２ｍｍの部位１１０４において、公称外径からテーパ状になり始めている。以下に更に説明するように、テーパ状の端部の寸法は、ナノリットル及びサブナノリットルの体積を正確に分注するように設定される。ピンツールをテーパ状とすることで、ピンツールを比較的小体積のウェル中にウェルの側壁と接触することなく浸漬することができ、それによって小体積の液体をピンツール中に吸い取ることができる。ピンツールとウェルの側壁の間の隙間が増大するので、ピンツールをテーパ状とすることによって、ウェルに対するピンツールのアラインメントの重要性を低下させることができる。ピンツールのアラインメントに要する時間を短縮することで、分注システムの効率を向上することができる。

図１２は図１１に図示する溝付きのピンツール１１００の拡大図であり、ピンツール先端の詳細を示している。ピンツールの先端より約１２．０ｍｍ上方であるテーパの開始する部位が、矢印１１０４で再度示されている。ピンツールの溝は先端から、分注される試料体積に応じて先端の約０．１ｍｍから５．０ｍｍ上方にある部位１１２０へ延びている。溝の高さが高くなる程、ピンツール中に吸い取られて、そこから分注される試料液体の体積が大きくなる。

ピンツールの先端１１２２では、ピンツールの外径は約０．４ｍｍから０．６ｍｍである。溝の幅は好適には０．３ｍｍである。これらの寸法とすることで直径の小さいウェルと簡便に使用することができ、アラインメントの誤りに対する許容限度が高まる。上側テーパ部位１１０４から先端１１２２へのテーパは、ほぼリニアテーパ（linear taper）であり、直径約１．６ｍｍから直径約０．６〜０．４ｍｍとなり、上側テーパ位置１１０４と下側テーパ位置１１２２の中間でテーパの直径が半分となる。しかし、異なる寸法及びテーパ形状を作用することもでき、それらは使用される試料ウェルの形態や要求される試料体積を含む、種々のパラメータの関数である。

（基板）
試料が分離した部位に堆積される診断及び交雑の分析のような、生物学的及び化学反応及び試験法に適したあらゆる基板を、ここで使用することが意図されている。ピンのパターンと溝の寸法とが、予め材料が装填された部位の配置及び寸法と適合するように、基板上の部位とピンツールが適合される。好適には、ピンの数は部位の数と同じであるか、複数の部位で材料を堆積できるようにその数の倍数の部位がある。基板とピンツールの組み合わせを用いてもよい。

比較的親水性の領域又は接触領域がより疎水性の高い領域で囲まれているマイクロアレイを備える基板と、そのような基板を作製する方法とが、ここで提供される。基板の表面は、−ＯＨ又は一次アミンのような有効な反応基を備え、又はそのような基を有するように誘導体化された表面である。表面は、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ）；デュポン社（E.I. DuPont）の商標である。）、ガラス、誘導化ガラス、樹脂、シリコン、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、及び当業者に知られている他のそのような材料を含むが、これらに限定されない。

また、基板の製造方法と、その結果得られる、フォトレジスト材料により形成された部位に親水性液体の疎水集中が生じる接触角を有する基板とを提供する。得られた基板は周囲の表面よりも疎水性が低い要素（部位）を表面に有し、疎水性は、各部位（要素）と比較した周囲の領域の相対的な濡れ性（相対的接触角）で測定される。各要素の接触角は周囲の表面の接触角よりも小さい。このようなアレイを製造するために、生体高分子を含む、シリコン又はＳｉＯ２のような高分子の架橋又は保持に適し、ここで説明された又は当業者に知られているもののような、表面がフォトレジストで被覆され、表面の部位に応じて光を遮断するマスクで覆われ、露光され、マスクされていない部分のフォトレジストは洗い落とされる。シラン化（silation）のような化学処理に対してフォトレジストを安定させるために、得られた基板の表面を焼成する。次に、基板はシラン化（silated）される。シランはフォトレジストに固着しないので、得られた表面は部位のフォトレジストの要素を囲むシラン化された領域を有する。実施例１及び実施例３は、この工程と、パターン化されたマイクロアレイを備える得られた基板とを例示する。基板は、３０６８ｍｍ×１９６０ｍｍのような、約３０００ｍｍ×２０００ｍｍが好ましく、これよりも大きくても、小さくてもよい。各基板上の要素（部位）の数は、８、１６、２４、９６、３８４、１５３６のような、所望の数でよく、より高密で又はあらゆる適当の数でよい。２つの表面の接触角が２０℃以下である、表面材料の他の組み合わせも意図している。

ターゲット部位のフォトレジストの焼成の工程は、シラン化のような化学処理に対する表面抵抗を付与する。液体がターゲット部位に集中するようにフォトレジストが表面の残りの部分に対して疎水性になり過ぎないように、温度及び時間が選択される。焼成は、１９０〜２００℃の温度で少なくとも約５０〜７０分間実行する必要がある。温度及び時間は変更可能であり、フォトレジスト材料、必要な化学的抵抗性を得るための焼成時間、処理に対する安定性、及び疎水性により経験的に決まる。質量分析のような分析で処理及び使用可能な所望の特性を有する表面を生成し、２つの材料が適切な相対的な疎水性／親水性を有してターゲット部位に液滴が疎水集中するためには、両方のパラメータが重要である。

（基板の調製のためのフォトレジスト材料）
多数のフォトレジスト材料が当業者に知られており、容易に入手することができる。ここで使用するために、そのような材料から選択を行い、材料を試験する。表面に回転塗布又は被覆して、ここで説明しているように焼成した場合に、周囲の領域の接触角が９０℃であるのに対して接触角が７０℃程度であるもの、又は相対的な接触角が周囲の表面よりも小さく部位に試料材料の疎水／浸水集中が生じるものを、入手可能な材料から選択する。質量分析用の基板で使用するには、例えば少なくとも２０℃の差があることが好ましい。

フォトレジストは、市販されているジアゾキノンを含むポジのフォトレジストのクラスからのものである（米国特許第３，４０２，０４４号、第２，７９７，２１３号、第３，１４８，９８３号、第３，０４６，１１８号、第３，２０１，２３９号、第３，０４６，１２０号、第３，１８４，３１０号、第３，５６７，４５３号、第４，５５０，０６９号、第５，６０７，８１６号、第５，５６７，５６９号、第５，５６１，０２９号、第５，５５８，９８３号、第５，５５０，００４号、第４，４９１，６２９号、第４，４５８，９９４号、及びその他多数）。被覆された基板を調整し、得られた部位での親水性液体の疎水集中を、３−ヒドロキシピコリニック酸（3-hydroxypicolinic acid:３−ＨＰＡ）結晶の視覚分析等により評価することで、好適なフォトレジストを選択することができる。このように評価を行うために、３−ＨＰＡの水性組成（１４．５ナノリットル）基板上の部位に分注して重ねる。水性溶液が蒸発すると、３−ＨＰＡ結晶が残る。親水性液体の集中が成功すれば、疎水性の部位の形状と同様の結晶が得られる。集中が成功しない場合には、分注した場所でも結晶化が起こり、結果的に部位を覆う。

ここで使用される好適なフォトレジスト組成は、粘性を高めるための、溶媒中に懸濁されたノボラック（フェノール）基樹脂のような樹脂を含むジアゾ光活性化合物を含む被覆可能な液体である。ジアゾナフサキノン（diazonapthaquinone:ＤＮＱ）増感されたフェノール樹脂（ノボラック樹脂として知られる。）は、ウェハのフォトリソグフィのプロセス用に広範に入手可能である。このようにフォトレジスト化合物は周知であり（例えば、前記で参照した米国特許を参照のこと。そのような樹脂は例えば、マルボロ（Marlboro）のシップレイ社（Shipley Co.）、ノースカロライナ州シャーロット（Charlotte）のマス・アンド・クラリアン社（Mass and Clarian）等から入手可能である。）、いずれもここで提供される基板製造のための方法で使用することができる。最も適しているのは、前述の疎水集中を最も良好に生じるものである。例えば、ノースカロライナ州のシャーロットのクラリアント社（Clariant Corp.）のＡＺ１１１ＸＦＳは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（propylene glycol monomethyl ether acetate）中に、クミル・フェノール（cumyl phenol）、ポリビニルメチルエーテル（polyvinyl methyl ether）、スチレン／アクリル高分子（styrene/acrylic）を備える、クレゾールノボラック樹脂（１１７５２０−８４−０），２，１，４−ジアゾナフトキノンエステル（cresol novolak resin (117520-84-0),2,1,4-diazonapthoquinoe ester）を含有している。

（基板の例）
図１０は図１の試料供給システムで使用するためのマイクロアレイ基板１０００の平面図である。例示の基板１００は、ここで説明するようにフォトリソグラフィ技術と疎水性材料を使用して、例えば材料が塗布され、液体試料が堆積されるターゲット部位を形成することで作成される。マイクロアレイ上のターゲット位置は、チップ上のターゲット位置が周囲領域よりも疎水性が低くなるように、フォトレジスト材料の塗布及びフォトリソグラフィ堆積（photolithographic deposition）により画定される。疎水性の相違により、液体試料から延びてマイクロアレイの表面に付着して、小体積の試料を堆積させてしまう付随の液滴が生じるのを、抑制することができる。

図１０は、３０６８ｍｍ×１９６０ｍｍの表面に形成された、１２×８グリッドのターゲット位置を示している。必要であれば、ターゲット位置の密度を異ならせてもよい。開始面（starting surface）は、ＳｉＯ２及び他の形態のガラス、樹脂、及び「テフンロン」ブランドの材料（ポリテトラフルオロエチレンについてのデュポン社の商標）、並びに対象の試料、マトリクス、分子、又は生体粒子が付着しない他の材料を含む、有効な−ＯＨ又は第１級アミンを有する材料であればよく、受動電子部品及び回路基板に通常使用される材料のような他の材料と、特にインプラント、カテーテル、プローブ、及びニードルの表面である医療機器の被覆に使用される材料とを含む。要素は、要素の相対的な「濡れ性」又は接触角により他よりも疎水性が低いことで画定され、要素の接触角は周囲の表面の接触角よりも小さい。例えば、ここで提供される疎水性に差異があるマイクロアレイは、接触角度が５０〜５５度であるＳｉＯ２表面を有し、６５度の接触角度を有するフォトレジスト要素を備えている。各ターゲット位置に疎水性の低い環境を作り出すために、米国のニューヨーク州ハウソーン（Hawthorne）のＥＭ・インダストリーズ・インク（EM Insustries Inc）のヘキサンズ（Hexanes）９５％中に、米国のペンシルバニア州ブリストル（Bristol）のユナイテッド・ケミカル・テクノロジー（United Chemical Technology）のジメチルジクロロシラン（DiMethylDiChloroSilane:ＤＭＤＣＳ）を５％含む溶液で開始表面が処理される。ＤＭＤＣＳはフォトレジストに固着せず、基板上の接触角が９０度である周囲環境を提供する。

以下で説明する手法により、ターゲット位置を取り囲む外側領域が、内側のターゲット領域よりも高い疎水性を有するように、マイクロアレイ上のターゲット位置が形成される。これによって、外側領域に固着する液体試料の付随の液滴を低減又は実質的になくし、液体試料分注の精度を高めることができる。

以下の例は、説明のみを目的としたもので、本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

例１
より疎水性が高い要素で囲まれた、より疎水性の低い要素を備える平坦な基板が、フォトレジストの要素のアレイで調製した。このアレイを調製するために、シリコンウェハ上に二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を３０２５オンク゜ストロームの±５％の高さまで成長させた。代案としては、ＳｉＯ２を約１０５０オングストロームの高さまで成長させてもよい。このプロセスは、ＳｉからＳｉＯ２への変換にＨ２及びＯ２ガスが使用される「ウエット酸化」により行われる。

フォトレジスト材料（例えば米国のノースカロライナ州シャーロットのクラリアント社（Clariant Corporation）の「ＡＺ １１１ ＸＦＳ」フォトレジスト）を、０．２μｍから１．２２μｍの厚さまで、高さ約１．０μｍでＳｉＯ２上に回転塗布した。摂氏６５度で２分から３分間焼成することで、フォトレジストを凝固させた。ターゲット位置で光を遮断するマスクを介して、波長３６５ｎｍの光で表面を露光した。基板のマスクされていない部分において露光されたフォトレジストを、りん酸を主成分とする現像剤で洗い落とし、約２００μｍ２×１．０μｍの大きさのフォトレジストのパッドのアレイを残した。次に、残留している溶媒を除去するために、１９５℃で６０分間焼成した。次に、ＤＭＤＣＳで基板をシラン化した。所望数の部位マイクロアレイに設けることができ、一般に９６、３８３、又は１５３６個の部位がある。より高密度の部位及び９６以外の倍数の密度も意図している。

この例では、表面はシリコンであり、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ））、ガラス、誘導体ガラス、樹脂、及び他の材料を含むがこれらに限定されない、−ＯＨ又は第一級アミンのような有効な反応基を有する表面を使用してもよい。

例２
ここで提供される他のプロセスでは、シラン表面で囲まれたＳｉＯ２要素のアレイを有する平坦な開始基板で製造し、それによって周囲環境よりも疎水性の低い要素のアレイを生成した。得られた基板は、露出したシリコン酸化物のターゲット位置と、ＤＭＤＣＳでシラン化された周囲領域を備えている。

シリコン酸化物をシリコン基板上に３０２５オングストロームの±５％の高さまで成長させた。代案としては、ＳｉＯ２は約１０５０オングストロームの高さまで成長させてもよい。このプロセスは、ＳｉからＳｉＯ２への変換にＨ２及びＯ２ガスが使用される「ウエット酸化」により行われる。

得られた基板を、米国のマサチューセッツ州マールバラのシップレイ社（Shipley Company, L.L.C.）の「メガポジット（MEGAPOSIT）」ＳＰＲ９００−０．８により、前記例１の方法で記載した方法でパターン化した。次に、残留している溶媒を除去するために、７０℃で３０分間焼成した。パターン化された基板を３．５％のＤＭＤＣＳで２０分間シラン化した。室温で８分間アセトン中で基板を洗浄することにより、フォトレジストのパッドを除去し、それによってフォトレジストを溶解し、ＳｉＯ２を露出させた。２つの材料、すなわちＤＭＤＣＳと露出したＳｉＯ２の接触角により、各ターゲット位置の疎水性が低くなる。

例３
他のプロセスでは、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ））により囲まれたＳｉＯ２の要素のアレイを有し、平坦な基板を使用してマイクロアレイを製造し、周囲環境よりもターゲット要素の疎水性を低くしてた。
シリコン酸化物をシリコン基板上に３０２５の±５％の高さまで成長させた。代案としては、ＳｉＯ２は約１０５０オングストロームの高さまで成長させてもよい。このプロセスは、ＳｉからＳｉＯ２への変換にＨ２及びＯ２ガスが使用される「ウエット酸化」により行われる。得られた基板を、米国のマサチューセッツ州マールバラのシップレイ社の「メガポジット（MEGAPOSIT）」ＳＰＲ９００−０．８により、前記例１の方法で記載した方法でパターン化した。得られた基板を例２のように焼成した。

パターン化した基板を、米国のメリーランド州ベルツヴィルのシトニクス社（Cytonix Company）の「プレフルオロコート（PreFluoroCoat）」のような、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ））で、高さ１４８から１２００オングストロームまで被覆した。室温で８分間アセトン中で基板を洗浄することにより、フォトレジストのパッドを除去し、それによってフォトレジストを溶解し、ＳｉＯ２を露出させた。２つの材料、すなわちテフロン（登録商標）とＳｉＯ２の接触角により、各ターゲット位置の疎水性が低くなる。例３のマイクロアレイでは、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ））材料の接触角度は１１０度であり、ＳｉＯ２材料の接触角度は５５度である。

これらの例では、製造されたマイクロアレイ上に疎水性の異なる領域が設けられていることにより、液体試料から別途に延びてマイクロアレイの表面に付着する付随の液滴を抑制し、それによって体積分注の精度を向上することができる。

本発明の理解を伝えるために、ここで提供される方法及び装置を現時点で好適な実施例の観点から記載した。しかしながら、ここでは詳細に説明していないがこの方法及び装置及び開示がそれによって可能となる、多くの構成がある。よって、本発明は、ここで説明した特定の実施例に限定されるとみなされるのではなく、本発明は試料供給プロセス及びシステムに一般に広範に適用されると理解されなければならない。従って、添付の請求の範囲に含まれるすべての変更、変形、又は均等の構成および実施は、本発明の範囲内にあるとみなされなければならない。

変更は当業者にとって明らかであるので、この発明は添付の請求の範囲のみによって限定される。

本願で提供される試料供給システムを示す。 ピンツールブロック及びそれの図１に示す供給システムでの使用を示す斜視図。 図１に示す供給システムの主要構成要素を示すブロック図。 図１に示す試料供給システムにおける溝付きのピンツールの模式側面図で、「フローティング・ピン」の構造を示す。 図１のシステムの溝付きのピンツールの詳細な側面図。 図５の溝付きのピンツールの平面図であり、ピンツールを介してマイクロアレイ基板を見下ろしている。 溝付きのピンツールの側面図であり、ピンツールに吸い取られ、基板に堆積されるときに液体試料を示す。 溝付きのピンツールの側面図であり、ピンツールに吸い取られ、基板に堆積されるときに液体試料を示す。 溝付きのピンツールの側面図であり、ピンツールに吸い取られ、基板に堆積されるときに液体試料を示す。 図１のシステム用の溝付きのピンツールの代案の実施例の側面図であり、ばね付勢構造を示す。 図１のシステム用の溝付きのピンツールの代案の実施例の側面図であり、ソレノイド駆動の中空のピンツールを示す。 図１のシステム用の溝付きのピンツールの代案の実施例の側面図であり、ソレノイド駆動の中空のピンツールを示す。 図１のシステム用の溝付きのピンツールの代案の実施例の側面図であり、ソレノイド駆動の中空のピンツールを示す。 図１の試料供給システムで使用するためのマイクロアレイ基板の平面図。 非常に小さいウェル中に進入可能なテーパ状の端部を有する溝付きのピンツールの代案の実施例の側面図。 図１１に示すピンツールの先端の拡大図。

符号の説明

１００ 試料供給システム
１０２ ベーステーブル
１０４ 移送システム
１０６，１０８，１１０ 矢印
１１２，９０４ ピンツール保持ブロック
１１４ ｙ軸レール
１１６ ｚ軸レール
１１８ マイクロリットルプレート
１２２ ＭＴＰレール
１２４ マイクロアレイチップ
１２６ ターゲットテーブル
１２８ ターゲットレール
１３０ アーム
１３２ 超音波洗浄ステーション
１３４ 洗浄溶液槽
１３６ すすぎ及び乾燥ステーション
１４０ ロボット視認ユニット
１４２ カメラ
２０２，８０２，９０２ ピンツール
２０４ ピン保持ステーション
３０２ コントローラ
３０４ 試料テーブル
３０６ ユーザーインターフェース装置
４０２，８０４ 頂部壁
４０４，８０６ 底壁
４０６ 側壁
４０８ 上側案内孔
４１０ 下側案内孔
４１２ クリップ
４２０ 溝
８０８，９０８ ばね
８１０ ばねクリップ
９１０ ソレノイド
１０００ マイクロアレイ基板

Claims (18)

1. 基板のターゲット位置の材料の周囲にその材料のいかなる部分にも接触することなく嵌まるようになっている開口端を、それぞれ有する１以上の溝付きのピンを備え、
   基板上に供給される液体試料を収容する試料リザーバに浸漬し、それによって前記溝付きのピン中に、ある体積の液体試料を吸い上げるようになっている、試料供給システムで使用されるピンツール。
2. 前記ピンツールのピンは、約７５μｍよりも大きい幅のキャビティを形成する横方向溝を備える、実質的に円筒状の先端を有する、請求項１に記載のピンツール。
3. 前記円筒状の先端のキャビティの幅は約５００μｍに達する、請求項２に記載のピンツール。
4. 前記円筒状の先端のキャビティの高さは、約１００μｍより大きい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のピンツール。
5. 請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のピンツールと、試料材料の堆積のためのターゲット部位を含む基板との組み合わせであり、ピンツールのピンのアレイが、基板上のターゲット部位のアレイと適合する、組み合わせ。
6. ピンツールと基板の組み合わせであって、
   前記ピンツールは、溝が付けられた少なくとも１つのピンを備え、
   前記基板は、フォトレジスト材料の供給とフォトリソグラフィ堆積とにより規定されるターゲット位置を備え、得られた前記基板上のターゲット位置のアレイは周囲の領域よりも疎水性が低く、
   前記基板は、第１の材料の接触角が第２の材料の接触角に対して少なくとも約２０度異なる、２つの材料を含む、ピンツールと基板の組み合わせ。
7. 前記第１の材料はポリテトラフルオロエチレン又はその誘導体、又はジメチルジクロロシラン（ＤＭＤＣＣＳ）であり、前記第２の材料は、ターゲット部位を形成するシリコン又は二酸化シリコンである、請求項６に記載の組み合わせ。
8. 表面にターゲット位置のアレイを備え、前記ターゲット位置は周囲の領域よりも疎水性が低い、基板と、
   前記基板のターゲット位置に堆積された材料の周囲に嵌まるキャビィを形成する横方向溝を備える、実質的に円筒状の先端を有する、ピンツールと
   を備える、組み合わせ。
9. 前記ピンは、約７５μｍ、好適には１００μｍを上回る幅のキャビティを形成する横方向溝を備える、実質的に円筒状の先端を有する、請求項８に記載の組み合わせ。
10. 前記円筒状の先端のキャビティの幅は、約１００μｍから約３００μｍである、請求項８に記載の組み合わせ。
11. 前記ピンの前記円筒状の先端のキャビティの高さは、約１００μｍより大きい、請求項８に記載の組み合わせ。
12. 前記溝付きのピンツールは、前記基板上に供給される液体試料を含む試料リザーバ中に浸され、それによって前記溝付きのピン中に、ある体積の液体試料を吸い上げ、前記ピンツールが前記ターゲット位置の上方に位置するように基板上の上昇位置に移動され、かつ前記溝付きのピンツールが基板に向けて降下され、移動が停止すると前記溝付きのピンツールから前記基板のターゲット位置に向けて前記液体試料が放出される、請求項８に記載の組み合わせ。
13. 基板のターゲット部位にマトリクス材料及び試料を堆積させ、
    試料の分析のために質量分析装置中に導入し、
    前記サンプルを質量分析により分析する、
    質量分析方法。
14. 前記サンプルは、核酸又はたんぱく質を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 基板の表面をフォトレジスト材料でコーティングして、前記表面上で凝固させ、
    露光された表面から前記フォトレジスト材料を除去する波長の光線で、マスクを介して前記基板を露光し、
    フォトレジストのパッドのアレイを前記表面に残し、前記フォトレジスト材料を現像液で洗い落とし、
    得られた基板を焼成する、基板の調製方法。
16. 前記基板は１９０〜２００℃で、５０〜７０分の間焼成される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記フォトレジストは、ジアゾナフトキノン感光剤及びフェノール樹脂を含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記ツールのピンはテーパ状である、請求項１に記載のピンツール。

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