JP2011529190A - 生体細胞に類する物質のミクロンサイズの検体との間において制御可能な様式で液体を交換するためのプローブ装置 - Google Patents

生体細胞に類する物質のミクロンサイズの検体との間において制御可能な様式で液体を交換するためのプローブ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2011529190A
JP2011529190A JP2011520366A JP2011520366A JP2011529190A JP 2011529190 A JP2011529190 A JP 2011529190A JP 2011520366 A JP2011520366 A JP 2011520366A JP 2011520366 A JP2011520366 A JP 2011520366A JP 2011529190 A JP2011529190 A JP 2011529190A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
cantilever
probe holder
channel
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011520366A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5930715B2 (ja
Inventor
ミハエル ギャビ,
ヤーノシュ ヴェレシュ,
トマソ ザンベッリ,
パスカル ベーア,
Original Assignee
イーティーエイチ・チューリッヒ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イーティーエイチ・チューリッヒ filed Critical イーティーエイチ・チューリッヒ
Publication of JP2011529190A publication Critical patent/JP2011529190A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5930715B2 publication Critical patent/JP5930715B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02Burettes; Pipettes
    • B01L3/0241Drop counters; Drop formers
    • B01L3/0244Drop counters; Drop formers using pins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q30/00Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
    • G01Q30/08Means for establishing or regulating a desired environmental condition within a sample chamber
    • G01Q30/12Fluid environment
    • G01Q30/14Liquid environment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/02Probe holders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0484Cantilevers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02Burettes; Pipettes
    • B01L3/0289Apparatus for withdrawing or distributing predetermined quantities of fluid
    • B01L3/0293Apparatus for withdrawing or distributing predetermined quantities of fluid for liquids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/84Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/86Scanning probe structure
    • Y10S977/864Electrostatic force probe

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)

Abstract

本発明は、特に走査型プローブ顕微鏡に接続して、生体細胞に類する物質のミクロンサイズの検体との間において制御可能な様式で液体を交換するためのプローブ装置10gに関し、このプローブ装置は、少なくとも1つの組込み型の第1のチャネル18を有するプローブホルダ11と、少なくとも1つの組込み型の第2のチャネル15を有するカンチレバー12とを備え、このカンチレバーは、第1のチャネルと第2のチャネルとの間における液体の液密移送が可能となるように、第1のチャネルの少なくとも1つの孔19が第2のチャネルの少なくとも1つの孔17に接続されるように、プローブホルダ11に装着されるようになっている。このプローブ装置の安全かつ容易な使用は、カンチレバー12をプローブホルダ11に永続的に装着させて、事前組立されたプローブユニット10gを形成することによって実現される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、生体細胞等々に類する物質のミクロンサイズの検体との間において制御される様式で液体を交換するためのシステムの分野に関する。本発明は、請求項1のプリアンブルによる、特に走査型プローブ顕微鏡に接続して、生体細胞に類する物質のミクロンサイズの検体との間において制御可能な様式で液体を交換するためのプローブ装置に関する。
試料の表面を調査し、その特徴を非破壊的な態様で明らかにするために、特に走査型力顕微鏡の形態の走査型プローブ顕微鏡を使用することが当技術においてよく知られている(例えば米国特許第7,114,405号を参照)。試料を調査するために使用されるプローブの設置は、走査型プローブ顕微鏡の作動に関して決定的な重要性を有する。いずれの走査型プローブ顕微鏡においても、プローブは、測定されるそれぞれの物理的変数が試料とプローブの測定先端部との間の距離に依拠して検出され得るように、固定されなければならない。1つのタイプの走査型プローブ顕微鏡が、走査型力顕微鏡であり、この走査型力顕微鏡では、ばねポールが、カンチレバーと通常呼ばれるプローブとして使用される。このカンチレバーの一方の端部には、測定先端部が存在する。プローブ(カンチレバー)は、好ましくはケイ素から構成されるが、窒化ケイ素又はダイヤモンドなどの他の材料が使用されてもよい。一般的には、測定先端部を備えるカンチレバーは、時としてベース又はプローブホルダと呼ばれる基板の上に設置される。このカンチレバーを適切に設置するには、それ相応の様々な要件をさらに満たさなければならない。走査型プローブ顕微鏡におけるカンチレバーの2種類の設置法が、当技術において知られている。それらの中の1つによれば、カンチレバーは、接着接合により装着されるか、又は、接着特性を有する液体により保持される。第2のタイプの既知の設置法は、完全に機械的なものであり、通常はばねにより具現化される。接着剤によるカンチレバーの固定は、多くの走査型プローブ顕微鏡について適していない。その理由は、最も多く用いられる接着材料が、プローブとそのプローブが固定される保持部材との間に長期間持続する接合をもたらし、この接合が、溶剤によってしか切り離すことができないためである。さらに、接着材料を使用することは、液体中で走査型プローブ顕微鏡を作動させることに対して非常に危険である。その理由は、中にプローブが置かれる液体が、接着材料との相互作用により引き起こされる化学的変化を被る場合があるためである。そのため、何らかのばねによる保持を用いた機械的固定が、多くの場合に選択される(本出願の図1を参照)。
さらに、例えば生物学的物質などを構成する例えば流体環境などの中において、物質のミクロンサイズの検体の分析及び/又は操作を実施するために駆動装置によって制御可能であり得る、マイクロチャネルを備えるカンチレバープローブ装置を使用することが、当技術においてよく知られている(欧州特許出願公開第1990626号を参照)。このカンチレバープローブ先端部は、生体組織や、小嚢、細胞膜及びその一部、脂質二重層膜、及び人工脂質二重層膜を含む個々の細胞並びにその要素などの、生物学的物質の検体の例えば静止モード及び走査モードなどの様々なモードに応じた電気生理学的検査を実施するためなどに使用することができる。このマイクロチャネルは、電気生理学的検査が実施されるまさにその範囲において、流体を放出し、検体を収集するのを可能にする。かかるカンチレバープローブ装置の主な用途の1つは、力制御されるカンチレバープローブ先端部による細胞質の細胞間注入又は検体採取、細胞外薬物放出、又は細胞の相対的にごく近接した位置における周囲緩衝液の検体採取など、細胞生物学に関連している。
しかし、走査型プローブ顕微鏡と共に、内部マイクロチャネルを有する超微細加工されたカンチレバーを使用する際には、カンチレバーが正確な位置において適切なプローブホルダにしっかりと固定されるように、前記プローブホルダ上にカンチレバーを設置する必要がある。それと同時に、(外部又は内部の)液体リザーバとプローブ探査すべき検体との間での規定の圧力下における液体の交換が可能となるように、カンチレバーとプローブホルダとの間を液密に接続しなければならない。これは、実験室の通常の環境においては困難な課題であり、カンチレバーに損傷を引き起こす、又はカンチレバーとプローブホルダとの間において圧力に耐える接続が得られない結果となる場合がある。
したがって、本発明の1つの目的は、使用が容易であり、カンチレバーの位置決め及び液圧的な接続に関する不良を解消するプローブ装置を提供することである。
本発明によれば、カンチレバーが、前記プローブホルダに永続的に装着されて、事前組立されたプローブユニットを形成する。
本発明の一実施形態によれば、前記カンチレバーが、ぴったりと形を合わせる取付態様で(in form fitting manner)前記プローブホルダに装着される。この取付けにより、プローブホルダに対するカンチレバーの位置決め及びシール密封が容易になる。
本発明の別の実施形態によれば、前記カンチレバーが、接着接合部により前記プローブホルダに装着される。この接着接合部は、空間節約的であり、適用が簡単であり、シール部として使用することができる。この接着剤は、この接合部を通り流れる液体との適合性を有するように選択することが可能である。しかし、この接着剤は、追加のシール手段と組み合わされてもよい。
本発明の別の実施形態によれば、前記カンチレバーが、溶接接合部により前記プローブホルダに装着される。このカンチレバーは、プローブホルダ材料と直接的に溶接されてもよく、又は、カンチレバーとプローブホルダとの間に追加の化合物(金属又はポリマーの)を付加することによって溶接されてもよい。
本発明の別の実施形態によれば、シール材料が、前記カンチレバーと前記プローブホルダとの間に概して配置されてよい。
本発明の別の実施形態によれば、前記シール材料が、150GPa未満の、好ましくは0.01GPa〜0.2GPaの間のヤング率を有する液体適合性の弾性材料を含む。
本発明の別の実施形態によれば、カンチレバーとプローブホルダとの間の弾性材料が、ポリマーであり、特に、カルレッツ(KALREZ)(登録商標)、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリ(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン)、ビニルアセテート、アクリレート、ポリアミド、アセタール樹脂、ポリ(フッ化ビニリデン)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリ(エチレン、プロピレンブチレン…)、ポリエーテルエーテルケトン、ポリウレタン、シリコーン、ポリイソブチレン、エポキシ、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、天然ゴム、又は任意の同様のものの中の1つである。
本発明の別の実施形態によれば、カンチレバーとプローブホルダとの間の弾性材料が、金属、又はPb、Zn、Sn、In、Sb、若しくはAgを含む金属合金である。
本発明の別の実施形態によれば、前記カンチレバーが、超微細化工され、Si、SiO2、SiN、GaAs、SiGe、若しくはポリマー材料、ベンゾシクロブテン(BCB)、ベンゾシクロブテン(BCB)、パリレン、ポリアミド、アクリル樹脂(PMMA)、ポリジメチルシロキサンPDMS、液晶ポリマー(LCP)、液晶エラストマー(LCE)、過フッ化炭化水素、圧電性ポリマー、機能性ヒドロゲル、ポリウレタン、又はノボラックの中の1つから作製される。
本発明の別の実施形態によれば、プローブホルダが、光透過性であり、レーザベースの力フィードバックのアクセスを含む、カンチレバーへの光学的アクセスを可能にする。かかるプローブホルダにより、このプローブユニットが走査型プローブ顕微鏡に設置された場合に、この走査型プローブ顕微鏡の力フィードバック性能を利用することが可能となる。
本発明の別の実施形態によれば、カンチレバーが、先端部を有し、前記第2のチャネルが、2つの孔を有し、これらの2つの孔の一方が、カンチレバーの先端部の先端に位置し、これら2つの孔の他方が、プローブホルダの少なくとも1つの孔に接続される。かかるカンチレバーにより、試料との間における液体の交換が、最高の精度で行ない得るようになる。
本発明の別の実施形態によれば、少なくとも1つのプローブホルダチャネルが、2つの孔にて少なくとも終端し、これらの2つの孔の一方が、カンチレバー孔に接続され、これらの2つの孔の他方が、液体搬送手段、特に液体のためのリザーバに接続される。
特に、前記プローブホルダが、内蔵型リザーバを備え、この内蔵型リザーバが、前記プローブホルダの前記第1のチャネルに接続される。
本発明の別の実施形態によれば、プローブホルダが、中空カンチレバー及び先端部開口を介してリザーバから液体を押し出すために、又は先端部からカンチレバー若しくはプローブホルダ内の内蔵型リザーバ内に液体を吸入して戻すために使用される、圧力を制御するための、少なくとも1つの内蔵型液体リザーバを含む圧力チャンバを備える。
本発明の別の実施形態によれば、前記内蔵型液体リザーバ及び/又は前記圧力チャンバが、圧力制御装置に接続される。
本発明の別の実施形態によれば、カンチレバーチャネルが、0.1μm〜1mmの間の、好ましくは1μm〜100μmの間の幅及び高さを有し、1μm〜10mmの間の、好ましくは20μm〜1mmの間の長さを有する内部寸法を有する。
本発明の別の実施形態によれば、前記カンチレバーが、好ましくは少なくとも1つのばね、クランプ、又はねじを使用して、機械力及び/又は磁気力によって前記プローブホルダに永続的に装着される。
本発明の別の実施形態によれば、プローブホルダが、プローブユニットの設置の際の様々な要素の正確な位置決めのために、特に溝の形態の位置決め手段を含む。
本発明によれば、本発明のプローブ装置が、好ましくはレーザ又はピエゾ抵抗効果に基づく力フィードバックシステムを有する走査型プローブ顕微鏡において、プローブとして適用される。
以下、種々の実施形態を用いて、及び図面を参照として、本発明を説明する。
ばねによりプローブホルダに取外し可能に装着されたカンチレバーの構成を示す図である。 カンチレバーがプローブホルダの下方側部にてプローブホルダに接着によって装着されている、本発明によるプローブユニットの第1の実施形態を示す図である。 カンチレバーが形を合わせる取付け及びシール密封の態様でプローブホルダに装着されている、本発明によるプローブユニットの第2の実施形態を示す図である。 カンチレバーが溶接によりプローブホルダの下方側部にてプローブホルダに装着されている、本発明によるプローブユニットの第3の実施形態を示す図である。 カンチレバーが溶接により形を合わせる取付け及びシール密封の態様でプローブホルダに装着されている、本発明によるプローブユニットの第4の実施形態を示す図である。 プローブホルダが外部チューブにより外部圧力制御装置に接続されている、図4と同様の本発明によるプローブユニットの第5の実施形態を示す図である。 プローブホルダが、内蔵型リザーバを備え、上方側部にて圧力チャンバを担持し、この圧力チャンバが、外部チューブにより外部圧力制御装置に接続されている、本発明によるプローブユニットの第6の実施形態を示す図である。 プローブホルダ中の内蔵型リザーバが、カバーによって閉鎖され、外部チューブによって外部圧力制御装置に接続されている、本発明によるプローブユニットの第7の実施形態を示す図である。
原子間力顕微鏡(AFM)の作動モードにより着想を得て、超微細加工されたチャネルを有するカンチレバー、すなわち力制御による液体の吐出及び収集が可能となるように組込み型チャネルを有するカンチレバーが、使用されている。図1に示されるように、チャネルを有するカンチレバー12は、プローブホルダ11への設置及び液体送出又は収集システム(液体搬送手段25)への接続を可能にするチップの一部である。カンチレバー12の組込み型チャネル15は、カンチレバー12の中空先端部14から始まり、チップ本体13にて終端する。その結果、2つの孔16及び17が、チャネル15の両方の端部に位置することが予期される。すなわち、第1の孔(17)が、チップ本体13の表面に、及び第2の孔(16)が、カンチレバー12の表面に位置することが予期される。最終的に、カンチレバーは、中空先端部14を備えてよく、この場合には、第2の孔(16)は、図1に示されるように先端部14の表面に位置する。
他方において、プローブホルダ11は、プローブホルダ11の外部表面にて孔19及び20で両側が終端する組込み型チャネル18を有するように、製造される。カンチレバーチップ12及びプローブホルダ11は、カンチレバーチップ12上の孔17と、プローブホルダ11の2つの孔19、20の中の一方とが合致するように、位置合わせされる。さらに、カンチレバーチップ12及びプローブホルダチャネル18は、ばね22又は他の手段により共にクランプ固定される。ポリマーを付着させて、カンチレバーチップ12とプローブホルダ11との間をシールするためのOリング状構造体又はシール部23を形成する。
このポリマーは、カルレッツ(登録商標)、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリ(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン)、ビニルアセテート、アクリレート、ポリアミド、アセタール樹脂、ポリ(フッ化ビニリデン)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリ(エチレン、プロピレンブチレン…)、ポリエーテルエーテルケトン、ポリウレタン、シリコーン、ポリイソブチレン、エポキシ、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、天然ゴム、又は任意の同様のものであることが可能である。さらに、このポリマーは、補強のために、粒子、ビード、又は繊維を最終的に添加されてもよい。プローブホルダ11の他方の孔20は、外部チューブ21によって液体リザーバ又は他のものなどあらゆるものに接続させることが可能である。
外部液体リザーバを有する代わりに、プローブホルダ内にリザーバを内蔵させることも可能である。図7の実施形態においては、プローブユニット10fのプローブホルダ11は、内蔵型リザーバ31を備え、この内蔵型リザーバ31は、一方側においてプローブホルダ11のチャネル18に接続され、他方側において圧力チャンバ29に接続される。この圧力チャンバ29は、キャップ30の内部であり、このキャップ30は、プローブホルダ11の上に位置し、シール部23によってシールされる。図8の実施形態においては、内蔵型リザーバ31は、シールカバー32によって直接的に覆われる。これにより、ユーザは、内蔵型リザーバ31内に少量の液体を容易にピペット分注することが可能となる。内蔵型リザーバ31は、液体リザーバ31の内部の正圧又は負圧を制御するために、外部チューブ21によって、直接的に又は圧力チャンバ29を経由して、外部圧力制御装置(図8においてはプローブユニット10g中の33)に接続させることが可能である。このようにして、選択された圧力で液体を噴出させることが可能となり、又は、局所の液体検体を中空カンチレバー12若しくは液体リザーバ31内に吸入することが可能となる。
このようにして、連続した流体経路が、カンチレバー12の孔16から、最終的にプローブホルダ11又は内蔵型液体リザーバ31に接続される外部チューブ21にまで確立される。AFMの力制御により、チャネルを有するカンチレバー12のあらゆる物体に対する接近が可能となり、流体経路15、18を満たしている液体を先端部孔16から局所的に吐出することが可能となる。
事前組立されたプローブユニットを形成するために、カンチレバー12は、接着剤27でプローブホルダ11の下方側部に接着接合することにより(図2におけるプローブユニット10a)、又は形を合わせる取付け態様で側部から(図3におけるプローブユニット10b)、プローブホルダ11に装着させることが可能である。さらに、カンチレバー12は、溶接部28によってプローブホルダ11の下方側部に装着されてもよく(図4におけるプローブユニット10c)、又は、形を合わせる取付け態様で側部からプローブホルダ11に溶接されてもよい(図5におけるプローブユニット10d)。図4の溶接されたプローブユニットは、外部チューブ21によって外部圧力制御装置(図8における33)に接続されてもよい(図6におけるプローブユニット10e)。さらに、生体細胞の電気生理学の計測のために使用される中空カンチレバー12を通る電流を測定するために、電極(図8における35)をリザーバ31内に組み込むことが可能である。
カンチレバー12は、先端部14に開口16を有する中空の棒であることが可能であり、又は、角錐型若しくは半球型などのより複雑な構造体を装着させることが可能である。角錐型又は半球型の他に、チューブ形状先端部をカンチレバー12に設けてもよい。
プローブホルダ11は、走査型プローブ顕微鏡又はAFMの上への迅速な設置を可能にするレール/スライドを有する引出しのように設計することが可能である。
[実施例]
ポリカーボネートから作製された市販のAFMプローブホルダ内に、チャネルを穿孔した。このチャネルは、2つの孔で終端し、一方の孔は、プローブホルダの下部表面(下方側部)に、他方の孔は、プローブホルダの側方表面に位置していた。側方の孔は、チューブ類を介して液体リザーバに接続した。プローブホルダの下部ベースの孔は、マイクロチャネルを有するカンチレバーチップに接続した。2成分物質(LOT Oriel、SP−90−10)をプローブホルダの下部チャネル孔の上に付着させて、Oリング状シール構造体を形成した。さらに、このシール部は、実験の際にチャネルに満たされる液状溶液と適合性のある任意の弾性材料から作製することが可能であった。このシール部の内径は、下部孔の直径と優先的に等しいものとし、その外径は、カンチレバーを含むチップ本体上のチャネル開口よりも大きなものとした。プローブホルダの上に最終的に存在する溝(図1における26)又は印にしたがってチップ本体を位置合わせし、この場合においては金属ばねにより加えた力によって、シール部に対してチップ本体が押圧されるようにした。この力は、例えばねじを含む任意の他の機械的デバイスによって、又は磁気構成要素を含むデバイスによって加えることも可能であった。
10、10a〜g プローブユニット
11 プローブホルダ
12 カンチレバー(チャネルを有する)
13 本体
14 先端部
15、18 チャネル
16、17 孔
19、20 孔
21 チューブ(外部の)
22 ばね
23 シール部
24 凹部
25 液体搬送手段(例えばリザーバ、等々)
26 溝
27 接着剤
28 溶接部
29 圧力チャンバ
30 キャップ
31 リザーバ(内蔵型)
32 カバー
33 圧力制御装置
34 走査型プローブ顕微鏡
35 電極

Claims (19)

  1. 特に原子間力顕微鏡34に接続して、制御可能な態様で液体を、生体細胞に類する物質のミクロンサイズの検体と交換するためのプローブ装置(10a〜g)であって、
    少なくとも1つの組込み型の第1のチャネル(18)を有するプローブホルダ(11)と、
    少なくとも1つの組込み型の第2のチャネル(15)を有するカンチレバー(12)と
    を備え、
    前記カンチレバー(12)が、前記第1のチャネル(18)と前記第2のチャネル(15)との間における液体の液密状態での移送が可能となるように、前記第1のチャネル(18)の少なくとも1つの孔(19)が前記第2のチャネル(15)の少なくとも1つの孔(17)に接続される態様で、前記プローブホルダ(11)に装着されるよう設けられている、プローブ装置(10a〜g)において、
    前記カンチレバー(12)が、前記プローブホルダ(11)に永続的に装着されて、事前組立されたプローブユニット(10a〜g)を形成することを特徴とする、プローブ装置(10a〜g)。
  2. 前記カンチレバー(12)が、形を合わせる取付態様で、前記プローブホルダ(11)に装着されることを特徴とする、請求項1に記載のプローブ装置。
  3. 前記カンチレバー(12)が、接着接合部(27)により前記プローブホルダ(11)に装着されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のプローブ装置。
  4. 前記カンチレバー(12)が、溶接接合部(28)により前記プローブホルダ(11)に装着されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のプローブ装置。
  5. シール材料が、前記カンチレバー(12)と前記プローブホルダ(11)との間に配置されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のプローブ装置。
  6. 前記シール材料が、150GPa未満の、好ましくは0.01GPa〜0.2GPaのヤング率を有する液体適合性の弾性材料を含むことを特徴とする、請求項5に記載のプローブ装置。
  7. 前記カンチレバー(12)と前記プローブホルダ(11)との間の前記弾性材料が、ポリマーであり、特に、カルレッツ(登録商標)、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリ(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン)、ビニルアセテート、アクリレート、ポリアミド、アセタール樹脂、ポリ(フッ化ビニリデン)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリ(エチレン、プロピレンブチレン…)、ポリエーテルエーテルケトン、ポリウレタン、シリコーン、ポリイソブチレン、エポキシ、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、天然ゴム、又は任意の同様のものの中の1つであることを特徴とする、請求項6に記載のプローブ装置。
  8. 前記カンチレバー(12)と前記プローブホルダ(11)との間の前記弾性材料が、金属、又はPb、Zn、Sn、In、Sb、若しくはAgを含む金属合金であることを特徴とする、請求項6に記載のプローブ装置。
  9. 前記カンチレバー(12)が、超微細化工され、Si、SiO2、SiN、GaAs、SiGe、若しくはポリマー材料、ベンゾシクロブテン(BCB)、ベンゾシクロブテン(BCB)、パリレン、ポリアミド、アクリル樹脂(PMMA)、ポリジメチルシロキサンPDMS、液晶ポリマー(LCP)、液晶エラストマー(LCE)、過フッ化炭化水素、圧電性ポリマー、機能性ヒドロゲル、ポリウレタン、又はノボラックの中の1つから作製されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のプローブ装置。
  10. 前記プローブホルダ(11)が、光透過性であり、レーザベースの力フィードバックのアクセスを含む、前記カンチレバー(12)への光学的アクセスを可能にすることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のプローブ装置。
  11. 前記カンチレバー(12)が先端部(14)を有し、前記第2のチャネル(15)が2つの孔(16、17)を有し、前記2つの孔(16、17)の一方が前記カンチレバー(12)の前記先端部(14)の先端に位置し、前記2つの孔(16、17)の他方が前記プローブホルダ(11)の前記少なくとも1つの孔(19)に接続されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載のプローブ装置。
  12. 前記少なくとも1つのプローブホルダチャネル(18)が2つの孔(19、20)にて終端し、前記2つの孔(19、20)の一方がカンチレバー孔(17)に接続され、前記2つの孔(19、20)の他方が液体搬送手段(25、31)、特に液体のためのリザーバ(31)に接続されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載のプローブ装置。
  13. 前記プローブホルダ(11)が内蔵型リザーバ(31)を備え、前記内蔵型リザーバ(31)が前記プローブホルダ(11)の前記第1のチャネル(18)に接続されることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載のプローブ装置。
  14. 前記プローブホルダが圧力チャンバ(29)を備え、前記圧力チャンバ(29)は、中空の前記カンチレバー(12)及び先端部開口を介して前記リザーバから液体を押し出すために使用される、又は前記先端部(14)から前記カンチレバー(12)若しくは前記プローブホルダ(11)内の内蔵型リザーバ(31)内に液体を吸入して戻すために使用される圧力を制御するための少なくとも1つの内蔵型液体リザーバを含むことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載のプローブ装置。
  15. 前記内蔵型液体リザーバ(31)及び/又は前記圧力チャンバ(29)が、圧力制御装置(33)に接続されることを特徴とする、請求項13又は14に記載のプローブ装置。
  16. 前記カンチレバーチャネル(15)が、0.1μm〜1mm、好ましくは1μm〜100μmの幅及び高さを有し、1μm〜10mm、好ましくは20μm〜1mmの長さを有する内部寸法を有することを特徴とする、請求項1〜15のいずれか一項に記載のプローブ装置。
  17. 前記カンチレバー(12)が、好ましくは少なくとも1つのばね(22)、クランプ、又はねじを使用して、機械力及び/又は磁気力によって前記プローブホルダ(11)に永続的に装着されることを特徴とする、請求項1に記載のプローブ装置。
  18. 前記プローブホルダ(11)が、前記プローブユニット(10a〜g)の設置の際の様々な要素の正確な位置決めのために、特に溝(26)の形態の位置決め手段を含むことを特徴とする、請求項1〜17のいずれか一項に記載のプローブ装置。
  19. 好ましくはレーザ又はピエゾ抵抗効果に基づく力フィードバックシステムを有する走査型プローブ顕微鏡(34)において、プローブとして、請求項1〜18のいずれか一項に記載の前記プローブ装置の使用。
JP2011520366A 2008-07-28 2009-07-24 生体細胞に類する物質のミクロンサイズの検体との間において制御可能な様式で液体を交換するためのプローブ装置 Active JP5930715B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08013528 2008-07-28
EP08013528.8 2008-07-28
PCT/EP2009/005393 WO2010012423A1 (en) 2008-07-28 2009-07-24 A probe arrangement for exchanging in a controllable way liquids with micro-sized samples of material like biological cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011529190A true JP2011529190A (ja) 2011-12-01
JP5930715B2 JP5930715B2 (ja) 2016-06-08

Family

ID=41666598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011520366A Active JP5930715B2 (ja) 2008-07-28 2009-07-24 生体細胞に類する物質のミクロンサイズの検体との間において制御可能な様式で液体を交換するためのプローブ装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8986626B2 (ja)
EP (1) EP2318137B1 (ja)
JP (1) JP5930715B2 (ja)
WO (1) WO2010012423A1 (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2352990B1 (en) * 2008-11-05 2020-12-30 Michael Himmelhaus Method for sensing a biochemical and/or biomechanical process of a live biological cell
US9162778B2 (en) 2010-02-26 2015-10-20 ETH Zürich Method for spatially manipulating a microscopic object and device for conducting said method
US8394625B2 (en) * 2010-05-02 2013-03-12 Angelo Gaitas Lab-on-a-pipette
US8519330B2 (en) * 2010-10-01 2013-08-27 Ut-Battelle, Llc Systems and methods for laser assisted sample transfer to solution for chemical analysis
TWI532530B (zh) 2010-10-29 2016-05-11 萬國商業機器公司 具有浸入通道之多層微流體探針頭及其製造方法
PL2663521T3 (pl) 2011-01-14 2018-06-29 Smarttip B.V. Sposób wytwarzania sondy zawierającej wspornik z przewodem
EP3885045A1 (en) * 2011-05-06 2021-09-29 Fluicell Ab Microfluidic device with holding interface, and method of use
US20150160260A1 (en) * 2012-04-02 2015-06-11 Michael Gabi Touch-screen based scanning probe microscopy (spm)
GB201211557D0 (en) * 2012-06-29 2012-08-15 Ibm Microfluidic surface processing device and method
US20140082775A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-20 Brookhaven Science Associates, Llc Modular UHV Compatible Angle Physical Contact Fiber Connection for Transferable Fiber Interferometer Type Dynamic Force Microscope Head
US9064680B2 (en) * 2013-05-01 2015-06-23 Ut-Battelle, Llc AFM fluid delivery/liquid extraction surface sampling/electrostatic spray cantilever probe
AT517809B1 (de) * 2015-08-19 2017-11-15 Anton Paar Gmbh Mit Masterkraft werkzeuglos betätigbarer und eine Messsonde lösbar fixierender Fixiermechanismus für Rastersondenmikroskop
EP3150742A1 (en) 2015-09-29 2017-04-05 ETH Zurich Method for manufacturing a three-dimensional object and apparatus for conducting said method
CN107526021B (zh) * 2017-07-28 2019-11-19 贵州鑫阳科技股份有限公司 检测电控板用装置
CN109269978B (zh) * 2018-11-16 2024-01-30 西南科技大学 测量电场下固液界面间粘附力的测量装置及测量方法
US11480479B2 (en) * 2019-02-04 2022-10-25 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microscale thermocouple probe for intracellular temperature measurements
CN112831013B (zh) * 2021-02-25 2022-03-29 中国科学院长春应用化学研究所 一种功能化聚氨酯及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09251979A (ja) * 1996-01-12 1997-09-22 Nikon Corp 微細加工装置
JP2006145510A (ja) * 2004-11-25 2006-06-08 Seiko Instruments Inc プローブ及び走査型プローブ顕微鏡
JP2008079608A (ja) * 2006-08-31 2008-04-10 Toyohashi Univ Of Technology マイクロニードル搭載型バイオプローブ、およびマイクロニードル搭載型バイオプローブの作製方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57161552A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Japan Spectroscopic Co Sucking and discharging device for liquid
US6353219B1 (en) * 1994-07-28 2002-03-05 Victor B. Kley Object inspection and/or modification system and method
EP1189016B1 (en) 2000-09-15 2009-04-22 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Method of manufacturing mounted AFM-probes by soldering
US6951632B2 (en) * 2000-11-16 2005-10-04 Fluidigm Corporation Microfluidic devices for introducing and dispensing fluids from microfluidic systems
US7114405B2 (en) * 2001-09-24 2006-10-03 Jpk Instruments Ag Probe mounting device for a scanning probe microscope
DE10236029A1 (de) * 2002-08-02 2004-02-19 Cybio Systems Gmbh Einrichtung zum Dispensieren und Beobachten der Lumineszenz von Einzelproben in Multiprobenanordnungen
US7870616B2 (en) 2007-05-11 2011-01-11 Csem Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa Probe arrangement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09251979A (ja) * 1996-01-12 1997-09-22 Nikon Corp 微細加工装置
JP2006145510A (ja) * 2004-11-25 2006-06-08 Seiko Instruments Inc プローブ及び走査型プローブ顕微鏡
JP2008079608A (ja) * 2006-08-31 2008-04-10 Toyohashi Univ Of Technology マイクロニードル搭載型バイオプローブ、およびマイクロニードル搭載型バイオプローブの作製方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2318137B1 (en) 2018-09-05
JP5930715B2 (ja) 2016-06-08
US20110124027A1 (en) 2011-05-26
US8986626B2 (en) 2015-03-24
WO2010012423A8 (en) 2011-03-03
WO2010012423A1 (en) 2010-02-04
EP2318137A1 (en) 2011-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5930715B2 (ja) 生体細胞に類する物質のミクロンサイズの検体との間において制御可能な様式で液体を交換するためのプローブ装置
Cakmak et al. Microcantilever based disposable viscosity sensor for serum and blood plasma measurements
US7618590B2 (en) Fluid dispensing system
US8202491B2 (en) Apparatus for analyte processing
CN101990631B (zh) 样品采集装置
Lee et al. Microfabricated sampling probes for in vivo monitoring of neurotransmitters
US9593808B1 (en) Polymeric micro-arm apparatus and method to use the same
US9289794B2 (en) Microfluidic surface processing device and method
WO2007109323A2 (en) Piezoresistive cantilever based nanoflow and viscosity sensor for microchannels
JP2009503552A (ja) 検体を検出するための装置と方法
JP2004518109A (ja) 細胞上のパッチ−クランプ測定のための方法および装置
CN103154699A (zh) 流变测量设备
WO2008122908A1 (en) Method and device for gathering a fluid sample for screening purposes
CN102497933A (zh) 一次性标本盒及样本分析仪
CN109746059A (zh) 微液滴生成系统
KR101737121B1 (ko) 마이크로 유체 시스템
EP2514528A1 (en) Device and method for assessing the status of cells in a biological fluid
Berardi et al. Dynamic mechanical analysis of suspended soft bodies via hydraulic force spectroscopy
JP6133446B2 (ja) フローセルおよび送液システム
CN104853845B (zh) 具有流体阻止的流体系统
WO2005030033A2 (en) Fluid sample test device
US20090123958A1 (en) Laboratory Devices, Methods and Systems Employing Acoustic Ejection Devices
JP7164552B2 (ja) 測定用具及び送液方法
JP3177290U (ja) 自動分取分注装置のノズル構造
Sang An approach to the design of surface stress-based PDMS micro-membrane biosensors—

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120601

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130808

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130813

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131029

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140311

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140616

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20140805

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20141010

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151028

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20151112

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160223

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160426

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5930715

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250