JP2022524120A - 標的分析物を選択する器具、システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、標的物質を試料から採取する器具、システム、および方法。

Description

本開示内容（本発明）は、一般に、標的物質のマイクロマニピュレーション（顕微操作）に関し、ただし、より具体的には、標的物質の採取および隔離に関する。

〔関連出願の参照〕
本願は、２０１９年３月８日に出願された米国特許仮出願第６２／８１５，９０３号の権益主張出願である。

本明細書において言及される全ての刊行物（非特許文献）および特許文献を、個々の特許出願公開または特許出願が具体的かつ個別的に指示されて引用・参照されているのと同一の程度まで、参照により引用し、これらの記載内容全体を本明細書の一部とする。

試料は、分析のために抽出して隔離するのが困難な関心のある物質を含む場合が多い。その結果、医師、研究者、および懸濁液を扱う人たちは、標的物質を試料から効率的かつ正確に隔離して抽出するシステムおよび方法を求め続けている。

第１の観点では、ピッカヘッドが提供される。ピッカヘッドは、先端部を有し、先端部は、第１の端部、開口部を備えた第２の端部、および第１の端部から開口部まで延びるボアを有する。ピッカヘッドは、第１の端部および第２の端部を備えたピストンをさらに有し、第２の端部は、ボア中に挿入されるよう構成され、ピッカヘッドは、さらに、ボアを少なくとも部分的に満たすよう構成された封止流体を有し、封止流体がボア内にあるとき、封止流体は、先端部の第１の端部の近くに位置する第１の側および開口部の近くに位置する第２の側を有し、封止流体は、次式によって与えられる条件を満たすよう選択され、

上式において、Ｆ_DSFは、ボア内の封止流体を押し退けるのに必要な力を表し、Ｆ_DBSは、封止流体の第２の側から開口部の外側まで延びるボアの一部分内の流体または物質を押し退けるのに必要な力を表わしている。幾つかの実施形態では、封止流体を押し退けるための力は、（１）封止流体の粘度または表面張力のうちの少なくとも一方、（２）ピストンの外壁と先端部の内壁との間の間隙距離、（３）ピストンの外壁の摩擦力、（４）先端部の内壁の摩擦力、または（５）封止流体の第１の側から先端部の第２の端部まで延びるボアの一部分の長さのうちの１つ以上の関数である。封止流体は、液体であるのが良い。幾つかの実施形態では、封止流体は、ほぼ０．２～８０，０００ｍＰａ‐ｓの粘度を有する。ピッカヘッドは、封止流体の第２の側と開口部との間のボアの一部分を少なくとも部分的に満たす油圧流体をさらに有するのが良い。幾つかの実施形態では、ボアの少なくとも１つの内側区分は、油圧流体を引き付ける物質で被覆されている。ピストンの少なくとも１つの区分は、封止流体を反発する物質で被覆されるのが良い。幾つかの実施形態では、封止流体と油圧流体は、互いに異なる液体である。封止流体と油圧流体は、互いに不混和性であるのが良い。幾つかの実施形態では、ピッカヘッドは、先端部の内壁とピストンの外壁との間の間隙がほぼ０．０１～１００μｍの隙間を有する。封止流体は、次式によって与えられる条件を満たすようさらに選択されるのが良く、

ΔＶ_{sealing fluid}は、ピストンが第１の状態から第２の状態に動かされたときの、ピッカヘッドの所定の部分内における封止流体の容積変化を表し、ΔＶ_pistonは、ピストンが第１の状態から第２の状態まで動かされたときのピッカヘッドの所定の部分内におけるピストンの容積変化を表し、ΔＶ_{bore segment}は、ピストンが第１の状態から第２の状態まで動かされたときの封止流体またはピストンによって占められないピッカヘッドの所定部分内における部分および開口部の任意の部分を含むボアセグメントの容積変化を表している。幾つかの実施形態では、開口部は、第１の直径を有し、ピストンは、第２の直径を有し、第２の直径と第１の直径の比は、１：１を超える。この比は、１：１を超えかつ２：１未満であるのが良い。この比は、少なくとも１．９：１であるのが良い。この比は、少なくとも１．５：１であるのが良い。幾つかの実施形態では、第１の直径は、２５０μｍである。第２の直径は、２５０μｍを超えるのが良い。

別の観点では、ピッカが提供される。ピッカは、ピッカヘッドを有し、ピッカヘッドは、先端部を有し、先端部は、第１の端部、開口部を備えた第２の端部、および第１の端部から開口部まで延びるボアを有する。ピッカは、第１の端部および第２の端部を備えたピストンをさらに有し、第２の端部は、ボア中に挿入されるよう構成され、ピッカは、さらに、ボアを少なくとも部分的に満たすよう構成された封止流体を有し、封止流体がボア内にあるとき、封止流体は、先端部の第１の端部の近くに位置する第１の側および開口部の近くに位置する第２の側を有し、封止流体は、次式によって与えられる条件を満たすよう選択され、

上式において、Ｆ_DSFは、ボア内の封止流体を押し退けるのに必要な力を表し、Ｆ_DBSは、封止流体の第２の側から開口部の外側まで延びるボアの一部分内の流体または物質を押し退けるのに必要な力を表わしている。

幾つかの実施形態では、ピッカは、駆動装置および駆動装置をピストンに結合するグリッパをさらに有する。ピッカは、駆動装置、グリッパ、およびピッカヘッドを画像化または検出装置に連結するマウントをさらに有するのが良い。

例示の先端部を示す図である。 例示の先端部の断面図である。 例示のピッカヘッドを示す図である。 例示のピッカヘッドを示す図である。 例示のピッカヘッドを示す図である。 例示のピッカヘッドを示す図である。 例示のピッカヘッドを示す図である。 例示のピッカヘッドを示す図である。 例示のピッカヘッドを示す図である。 例示のグリッパを示す図である。 例示のグリッパを示す図である。 例示のグリッパを示す図である。 例示のグリッパを示す図である。 例示のグリッパを示す図である。 例示のグリッパを示す図である。 例示の支持体を示す図である。 例示の採取システムを示す図である。 例示の採取システムを示す図である。 例示の採取システムを示す図である。 例示の採取システムを示す図である。 例示の採取システムを示す図である。

本発明は、標的物質を試料（サンプル）から採取する器具およびシステムに関する。一実施形態では、この器具およびシステムは、封止流体としての鉱油を含む。ある特定の実施形態では、鉱油は、ほぼ０．２～８０，０００ｍＰａ‐ｓ、およびほぼ０．３～７３，０００ｍＰａ‐ｓの粘度を有するのが良い。具体的には、鉱油の実施形態は、ほぼ２５００～２６００ｍＰａ‐ｓおよびほぼ７６００～７７００ｍＰａ‐ｓの粘度を有する。ほぼ２５００～２６００ｍＰａ‐ｓおよびほぼ７６００～７７００ｍＰａ‐ｓの粘度を有する鉱油は、ピストンと先端部との間の間隙距離がそれぞれほぼ０．０１２５～０．０４ｍｍまたはほぼ０．０３７５～０．１２ｍｍである場合に用いられる。別の実施形態では、封止流体は、シリコーングリースである。シリコーングリースは、ほぼ０．２～８０，０００ｍＰａ‐ｓの粘度を有する。具体的には、シリコーングリースは、ほぼ９００～１０００ｍＰａ‐ｓの粘度を有するのが良い。ほぼ９００～１０００ｍＰａ‐ｓの粘度を有するシリコーングリースは、間隙距離が０．００４５～０．０１６ｍｍの場合に用いられる。

標的分析物回収、隔離、または採取のための適当な器具、システムおよび／または方法は、以下の米国特許および特許出願公開明細書、すなわち、米国特許第９，２２２，９５３号明細書、同第９，４４０，２３４号明細書、同第９，５１９，００２号明細書、同第９，８１０，６０５号明細書、同第１０，０８８，３９２号明細書、特許出願公開第２０１７／０２７６５７５号明細書のうちの１つ以上に記載された器具、システム、および／または方法を含むのが良く、これら特許文献の各々を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。

以下の説明において、「満たす」または「満たされ」という用語は、別の成分または物質の体積中に入れられかつ／あるいはこれを占める一成分または物質について述べるために用いられている。一観点では、「満たす」または「満たされ」は、他方の成分または物質によって占められている一成分または物質の体積全体を含む場合がある。別の観点では、「満たす」または「満たされ」は、他の成分または物質によって占められている一成分または物質の体積全体未満を含む場合がある。

先端部

図１Ａは、先端部１００を示している。図１Ｂは、先端部１００のＩ‐Ｉ矢視拡大断面図である。先端部１００は、第１の端部１０２および第２の端部１０４を有する。第２の端部１０４は、第１の内壁１０８によって形成された開口部１０６を有する。先端部１００は、第２の内壁１１２によって形成されたボア１１０をさらに有し、ボア１１０は、開口部１０６から先端部１００の第１の端部１０２まで延びている。

開口部１０６は、任意適当な形状（円筒形、長方形、立方体状など）および任意適当な寸法（例えば、少なくとも１ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも２５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも２５０μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも７５０μｍ、少なくとも１ｍｍ、および少なくとも１ｃｍ、例えば、１ｎｍ、１０ｎｍ、１００ｎｍ、１μｍ、１０μｍ、２５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、７５０μｍ、１ｍｍ、および１ｃｍ、例えば、１ｎｍ～１ｃｍ）を有することができる。開口部１０６の近くに位置する先端部１００の外壁は、鋭利にされるのが良く、それにより、水平からの角度は、１゜から８９゜までの範囲にあるのが良く、かかる角度としては、１゜～３０゜、３０゜～８９゜、１゜、１０゜、２０゜、３０゜、３３゜、４５゜、６０゜、７０゜、７５゜、８０゜、または８９゜が挙げられるが、これらには限定されない。

第１の内壁１０８は、真っ直ぐであっても良くテーパしていても良い。一実施形態では、第２の内壁１１２は、真っ直ぐでありまたはテーパしている単一の壁である。一実施形態では、第２の内壁１１２は、その全体に沿って様々な勾配、テーパ、および／または曲線を有する。適当な先端部は、米国特許第９，２２７，１８８号明細書に記載された先端部を含むのが良く、この米国特許を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。

ボア１１０がテーパしている場合、真っ直ぐな穴を提供して先端部１００のコンポーネント相互間の直線性を保持するために（例えば、一貫した隙間距離を維持するためかつ／あるいはコンポーネントが同軸であるようにするため）スリーブ（図示せず）を設けるのが良い。

先端部１００は、単一の部品であっても良く複数の部品で構成されていても良い。

先端部１００は、多種多様な材料で構成でき、かかる材料としては、セラミック、ガラス、金属、シリコン、有機または無機材料、プラスチック材料、ポリマー、宝石類（すなわち、ルビー、サファイア、またはダイヤモンド）、これらの組み合わせなどが挙げられるが、これらには限定されない。さらに、先端部１００は、蛍光性である材料で構成できる。一実施形態では、先端部１００は、耐衝撃性であり、硬質であり、かつ寸法安定性（すなわち、軸方向にかつ／あるいはねじりに対して剛性である）のが良い。

ピッカヘッド

図２Ａは、ピッカヘッド２００を示している。図２Ｂは、ピッカヘッド２００のＩＩ‐ＩＩ矢視断面図である。図２Ｃは、図２Ａおよび図２Ｂに示されているピッカヘッド２００の拡大断面図（Ａ）である。図２Ｄは、ピッカヘッド２００のＩＩＩ‐ＩＩＩ線矢視断面図である。

ピッカヘッド２００は、ピストン２０２、封止流体２０６、および先端部１００を有する。ピストン２０２は、第１の端部、第２の端部、および第１の端部と第２の端部との間に延びる本体を有する。ピストン２０２の第２の端部は、先端部１００中に延びている。先端部１００は、例えば軸線２０４に沿うピストン２０２の並進を可能にする。ピストン２０２はまた、軸線２０４周りに回転可能であり（すなわち、時計回りにまたは反時計回りに）、ただし、そのようにすることが望ましいまたは有利であることを条件とする。

ピストン２０２の第２の端部は、適当な形状のものであって良く、かかる形状としては、例えば、円筒形、半球形、ピラミッド形、立方体状を含む適当な形状のものであって良く、かつ、第２の内壁１１２に合うような形状などのものであって良い。ピストン２０２の第２の端部は、任意適当な形状（円筒形、長方形、立方体状など）および任意適当な寸法（例えば、少なくとも１ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも２５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも２５０μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも７５０μｍ、少なくとも１ｍｍ、および少なくとも１ｃｍ、例えば、１ｎｍ、１０ｎｍ、１００ｎｍ、１μｍ、１０μｍ、２５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、５００μｍ、７５０μｍ、１ｍｍ、および１ｃｍ、例えば、１ｎｍ～１ｃｍ、例えば、１ｎｍ超、１０ｎｍ超、１００ｎｍ超、１μｍ超、１０μｍ超、２５μｍ超、５０μｍ超、１００μｍ超、２００μｍ超、２５０μｍ超、５００μｍ超、７５０μｍ超、１ｍｍ超、および１ｃｍ超）を有することができる。ピストン２０２の第２の端部は、開口部１０６の寸法よりも小さくても良く、これに等しくても良く、あるいはこれよりも大きくても良い。

一実施形態では、ピストン２０２の第１または第２の端部のうちの一方は、拡大されているのが良く、それにより他端部および／または本体の直径よりも大きな直径を有する。ピストン２０２の寸法と開口部１０６の寸法の比は、１：１超（例えば、１．０１：１、１．１：１、１．２５：１、１．５：１、１．７５：１、１．８：１、１．９：１、２：１、および３：１、例えば、１．０１：１、少なくとも１．１：１、少なくとも１．２５：１、少なくとも１．５：１、少なくとも１．７５：１、少なくとも１．８：１、少なくとも１．９：１、少なくとも２：１、少なくとも３：１、例えば、１．０１：１～１．１：１、１．０１：１～１．２５：１、１．０１：１～１．５：１、１．０１：１～１．７５：１、１．０１：１～１．８：１、１．０１：１～１．９：１、１．０１：１～２：１、および１．０１：１～３：１、例えば、１：１超および少なくとも２：１または３：１または４：１または５：１または６：１など）である。比が１：１を超え、例えば少なくとも１．９：１であると、開口部１０６からの一貫した試料または液滴の排出および開口部１０６の近くに位置する先端部１００の外縁／外面に沿う減少した試料または液滴の吸い上げが可能である。

一実施形態では、ピストン２０２と先端部１００は、互いに同軸であり、それにより少なくとも１本の軸線２０４を共有する。

一実施形態では、封止流体２０６は、液体、例えば、溶液、懸濁液、油、鉱油、液体金属、緩衝液、水、強磁性流体、シリコーン、グリース、シリコーングリース、合成油などである。一実施形態では、封止流体２０６は、気体である。封止流体２０６は、医療等級または食品等級であって良い。

一実施形態では、封止流体２０６は、ボア１１０の容積全体を占める。一実施形態では、封止流体２０６は、ボア１１０の容積全体からピストン２０２によって占められた容積がどのようなものであってもこれを差し引いた容積を占める。一実施形態では、封止流体２０６は、ボア１１０の少なくとも一部分および開口部１０６の少なくとも一部分を占める。一実施形態では、封止流体２０６は、ボア１１０の一部分を占める。一実施形態では、封止流体２０６は、ボア１１０を少なくとも部分的に満たすよう構成されている。一実施形態では、封止流体２０６の容積および／または存在場所は、変化する。

封止流体２０６は、先端部１００の第１の端部１０２の近くに位置する第１の側および開口部１０６の近くに位置する第２の側を有する。封止流体２０６は、先端部１００の内壁とピストン２０２の外壁との間にシールを生じさせ、それにより封止流体２０６の一方の側から封止流体２０６の反対の側までの物質の通過または移送を阻止する。封止流体２０６は、封止流体２０６の一方の側から他方の側までの（または、それどころか先端部１００の第１の端部１０２からの）物質（例えば、流体、分析物など）の運動または移送を阻止する（例えば、内側シールを形成することによって）。

一実施形態では、例えば封止流体２０６を先端部１００中にあらかじめ装填し、次にピストン２０２を先端部１００中に挿入することによって封止流体２０６を加えることができる。一実施形態では、封止流体２０６は、例えば予備装填またはプライミング中、ボア１１０および開口部１０６の全体を占めることができる。一実施形態では、開口部１０６を介して封止流体２０６を先端部１００中に引き込むことができる。

封止流体が液体である実施形態では、液体は、ピストン２０２の外壁と先端部１００の内壁との間の間隙距離（ｄ_g）、封止流体２０６の第１の側から先端部１００の第２の端部まで延びるボアの一部分の長さ、ピストン２０２の外壁の摩擦力、先端部１００の内壁の摩擦力、およびこれらの組み合わせなどのうちの少なくとも１つと関連した物理的性質または特性（例えば、粘度、表面張力、比密度、熱膨張率など）に基づいて選択される。例えば、間隙距離（ｄ_gに対して高すぎる粘度は、望ましい程度または機能的な程度よりも大きな排圧を生じさせる場合がある。これは、先端部１００内におけるピストン２０２の並進を阻止する場合がある。これとは逆に、間隙距離（ｄ_g）に対して低すぎる粘度は、封止流体２０６を横切る（またはそれどころか、先端部１００の第１の端部１０２からの）物質の運動または移送を（例えば、内側シールを形成することによっては）阻止しない。

封止流体２０６は、０．２～８０，０００ｍＰａ‐ｓの粘度を有するのが良く、かかる粘度としては、２５０～２０，０００ｍＰａ‐ｓ、１，０００～１０，０００ｍＰａ‐ｓ、２，０００～７，５００ｍＰａ‐ｓ、２，５００～５，０００ｍＰａ‐ｓ、２，５５０～３，０００ｍＰａ‐ｓが挙げられるが、これらには限定されない。一実施形態では、封止流体２０６は、例えば封止流体２０６が強磁性流体である場合、可変粘度を有することができる。したがって、粘度は、様々な力または圧力に対応するよう変化することができまたはかかる様々な力または圧力のゆえに変化することができ、ただし、そのようにすることが望ましいことを条件とする。

一実施形態では、間隙距離（ｄ_g）は、０を超え、例えば、ほぼ０．０１μｍ～１ｃｍ（例えば、０．０１～１００μｍ、５～５０μｍ、０．０１２５～０．０４ｍｍ）の隙間を有する。

先端部１００は、１ｍｍから１０フィート（３．０４８ｍ）までの範囲にある任意適当な長さを有することができる。ピストン２０２は、１ｍｍから１０フィート（３．０４８ｍ）までの範囲にある任意適当な長さを有することができる。本器具またはシステムは、本器具またはシステムを用いることができまたは具体化できる仕方のゆえに広範な寸法を有することができる。例えば、走査装置内に嵌まりまたは実験台上に置かれるよう寸法決めされている本器具またはシステムを用いると、試料をスライドから採取することができる。別の実施例の場合、例えば、手術室または医師の診療室内に設置されるよう寸法決めされている本器具またはシステムを用いると（カテーテルと同様にまたはこれと関連して）内部試料（例えば、生検されるべき組織）を患者から取り出しまたは標的試薬（例えば、化学療法薬、治療薬など）を患者部位に注射することができる。

一実施形態では、ピッカヘッド２００は、ピストン２０２の外壁と先端部１００の内壁との間に配置された機械的シール（図示せず）をさらに有する。機械的シールは、例えばＯリング、ガスケットなどであるのが良い。

図２Ｅは、ピッカヘッド２００の第１の状態を示し、図２Ｆは、ピッカヘッド２００の第２の状態を示している。この実施例では、ピッカヘッド２００は、ピストン２０２を引っ込める（すなわち、ピストンを開口部１０６から遠ざける）ことによって、第１の状態から第２の状態に移行してある。しかしながら、ピストン２０２を開口部１０６に向かって駆動することができる。一実施形態では、封止流体２０６は、押し退けられている。

封止流体２０６の存在場所は、先端部１００内で変化することができる。例えば、図２Ｅおよび図２Ｆに示されているように、封止流体２０６を先端部１００の第１の端部１０２に向かって押し退けることができる。しかしながら、封止流体２０６を先端部１００の開口部１０６に向かって押し退けることができる。

第１の状態では、ピッカヘッド２００は、Ｘ₁内の封止流体２０６の容積を含む第１の容積Ｖ₁（Ｖ_{1, sealing fluid}）、Ｘ₁内のピストン２０２の体積（Ｖ_{1, piston}）、および封止流体２０６またはピストン２０２によって占められていないＸ₁内におけるボア１１０および開口部１０６の任意の部分を含むボアセグメント２１０（Ｖ_{1, bore segment}）を有する。

第２の状態では、ピッカヘッド２００は、第１の容積Ｖ₁に等しい第２の容積Ｖ₂を有する。第１および第２の容積Ｖ₁，Ｖ₂（例えば、所定の容積）は、任意特定の特徴、構造、またはコンポーネントには制約されず、計算目的で同一の開始および終了点を共有する。換言すると、第１および第２の容積Ｖ₁，Ｖ₂は、Ｘ₁およびＸ₂によって描かれた断面内の距離（例えば、所定距離）の関数である。図２Ｅに示されているように、第１の容積Ｖ₁は、開口部１０６の外側の側部からボア１１０内の所与の距離まで延びている（例えば、図２Ｅでは、この距離は、封止流体２０６の一部分中に延びる）。図２Ｆに示されているように、第２の容積Ｖ₂は、開口部１０６の外側の側部からボア１１０中の同一の所与の距離まで延びている（例えば、図２Ｆでは、封止流体２０６は、先端部１００の第１の端部１０２に向かって押し退けられており、もはや当該場所には存在していない）。

第１の容積と第２の容積は等しい（Ｖ₁＝Ｖ₂）が、第２の容積Ｖ₂を形成するコンポーネント容積は、第１の容積Ｖ₁のコンポーネント容積とは異なっている場合がある。第２の容積Ｖ₂は、Ｘ₂内の封止流体２０６の容積（Ｖ_{2, sealing fluid}）、Ｘ₂内のピストン２０２の体積（Ｖ_{2, piston}）、および封止流体２０６またはピストン２０２によって占められていないＸ₂内におけるボア１１０および開口部１０６の任意の部分を含むボアセグメント２１０（Ｖ_{2, bore segment}）を有する。図２Ｅおよび図２Ｆに示されているように、移行に起因して、Ｖ_{sealing fluid}は、第１の状態の場合よりも第２の状態の場合の方が小さく、Ｖ_pistonは、第１の状態の場合よりも第２の状態の場合の方が小さく、Ｖ_{bore segment}は、第１の状態よりも第２の状態の方が大きい。

封止流体２０６は、次式によって与えられる条件を満たすよう選択されるのが良い。

封止流体２０６の容積変化は、（１）封止流体２０６の物理的性質または特性、（２）間隙距離（ｄ_g）、（３）封止流体の第１の側から先端部の第２の端部まで延びるボアの一部分の長さ、（４）ピストン２０２の外壁の摩擦力、（５）先端部１００の内壁の摩擦力、および（６）上記（１）～（５）の組み合わせの関数であるのが良い。

換言すると、封止流体２０６は、次式によって与えられる条件を満たすよう選択されるのが良い。

上式において、ΔＶ_{sealing fluid}は、ピストンが第１の状態から第２の状態に動かされたときの、ピッカヘッドの所定の部分内における封止流体の容積変化を表し、ΔＶ_pistonは、ピストンが第１の状態から第２の状態まで動かされたときのピッカヘッドの所定の部分内におけるピストンの容積変化を表し、ΔＶ_{bore segment}は、ピストンが第１の状態から第２の状態まで動かされたときの封止流体またはピストンによって占められないピッカヘッドの所定部分内における部分および開口部の任意の部分を含むボアセグメントの容積変化を表している。

封止流体２０６の容積変化は、（１）封止流体２０６の物理的性質または特性、（２）間隙距離（ｄ_g）、（３）封止流体の第１の側から先端部の第２の端部まで延びるボアの一部分の長さ、（４）ピストン２０２の外壁の摩擦力、（５）先端部１００の内壁の摩擦力、および（６）（１）～（５）の組み合わせの関数であるのが良い。

別法として、先端部１００内におけるピストン２０２の並進を許容するとともに封止流体２０６を横切る物質または分析物の運動を阻止するため、ある特定の要素によって及ぼされまたはある特定の要素に加わる力は、次式によって与えられる条件を満たす。

上式において、Ｆ_DSFは、封止流体２０６を先端部１００内で押し退ける力を表し、Ｆ_DBSは、流体または物質をボアセグメント２１０内で押し退ける力を表している。換言すると、封止流体２０６を押し退けるのに必要な力は、ボアセグメント２１０内で流体または物質を押し退けるのに必要な力よりも大きい。一実施形態では、流体は、気体（例えば、空気、窒素など）である。一実施形態では、図２Ｇに示されているように、流体は液体である。本明細書においてさらに説明するように、封止流体２０６を押し退けるのに必要な力は、（１）封止流体２０６の物理的性質または特性、例えば粘度または表面張力、（２）間隙距離（ｄ_g）、（３）封止流体２０６の第１の側から先端部１００の第２の端部まで延びるボアの一部分の長さ、（４）ピストン２０２の外壁の摩擦力、（５）先端部１００の内壁の摩擦力、および（６）上記（１）～（５）の組み合わせの関数であるのが良い。例えば、必要な力は、間隙距離が小さくなるとかつ／あるいは封止流体２０６が高い粘度を有すると増大するのが良く、これに対し、間隙距離が大きくなるとかつ／あるいは封止流体２０６が低い粘度を有すると減少させるのが良い。別の実施例では、ピストン２０２の外壁および／または先端部１００の内壁に施された被膜は、例えば摩擦力を減少させることによって必要な力を増減することができ、それにより封止流体２０６に加わる剪断応力を減少させることができる。

さらに、封止流体２０６は、生体適合性である（すなわち、生物学的物質の性質または特性を劣化させないでまたは変更しないで生物学的物質との相互反応を許容する）とともに／あるいは滅菌可能である（すなわち、封止流体２０６の性質または特性を劣化させずまたは変更しないで滅菌を可能にするため）よう選択されるのが良い。

一実施例では、封止流体は、粘度が２５００～２６００ｍＰａ‐ｓの鉱油であり、間隙距離は、０．０１２５～０．０４ｍｍである。別の実施例では、封止流体は、粘度が７６００～７７００ｍＰａ‐ｓの鉱油であり、間隙距離は、０．０３７５～０．１２ｍｍである。さらに別の実施例では、封止流体は、粘度が９００～１０００ｍＰａ‐ｓのシリコーングリースであり、間隙距離は、０．００４５～０．０１６ｍｍである。

図２Ｇに示されているように、開口部１０６および／またはボアセグメント２１０のうちの一方は、ピストン２０２と先端部１００を流体結合するよう油圧流体２０８によって少なくとも部分的に満たされる（すなわち、少なくとも０．１％、１％、２％、３％、４％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３３％、４０％、５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、９０％、９９％、または１００％の状態で満たされる）のが良い。油圧流体２０８は、非圧縮性であるのが良くまたは低い圧縮性を備えるのが良い。一実施形態では、油圧流体２０８は、液体、例えば、溶液、懸濁液、油、鉱油、液体金属、緩衝液、水、強磁性流体、グリース、シリコーングリース、合成油などであるのが良い。一実施形態では、油圧流体２０８は、気体である。油圧流体２０８は、医療等級または食品等級であるのが良い。

さらに、油圧流体２０８は、生体適合性である（生物学的物質の性質または特性を劣化させないでまたは変更しないで生物学的物質との相互反応を許容する）とともに／あるいは滅菌可能である（油圧流体２０８の性質または特性を劣化させずまたは変更しないで滅菌を可能にするため）よう選択されるのが良い。

一実施形態では、油圧流体２０８と封止流体２０６は、同一の液体である。一実施形態では、油圧流体２０８と封止流体２０６は、互いに異なる液体である。油圧流体２０８と封止流体２０６は、不活性でありかつ／あるいは互いに不混和性であるのが良い。

一実施形態では、ピストン２０２の少なくとも一区分は、液体、例えば油圧流体２０８および／または封止流体２０６を反発しまたは引き付ける少なくとも１つの被膜を有する。一実施形態では、ボア１１０の少なくとも一区分は、液体、例えば油圧流体２０８および／または封止流体２０６を反発しまたは引き付ける少なくとも１つの被膜を有する。一実施形態では、ボア１１０の少なくとも一区分、例えばボアセグメント２１０は、液体、例えば油圧流体２０８および／または封止流体２０６を反発しまたは引き付ける少なくとも１つの被膜を有する。一実施形態では、開口部１０６の少なくとも一区分は、液体、例えば油圧流体２０８および／または封止流体２０６を反発しまたは引き付ける少なくとも１つの被膜を有する。一実施形態では、ピストン２０２の少なくとも一区分は、液体、例えば油圧流体２０８および／または封止流体２０６を反発する被膜を有するのが良く、ボア１１０の少なくとも一区分は、液体、例えば油圧流体２０８および／または封止流体２０６を引き付ける被膜を有する。例えば、封止液を反発する被膜をピストン２０２に施すのが望ましい場合があり、これに対し、ボア１１０および／または開口部１０６に施される被膜は、油圧流体２０８を引き付ける。一実施形態では、それぞれのコンポーネントの被膜は、同一の液体または異なる液体を反発しまたは引き付けるよう選択されるのが良い。例えば、封止流体２０６を反発する被膜をピストン２０２に施し、標的物質を引き付ける被膜をボア１１０に施すとともに開口部１０６に施すことが望ましい場合がある。

ピストン２０２は、多種多様な材料で構成でき、かかる材料としては、セラミック、ガラス、金属、有機または無機材料、プラスチック材料、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらには限定されない。

グリッパ／支持体

図３Ａは、ピッカヘッド２００を駆動装置または別のコンポーネントに結合するよう構成されたグリッパ３００を示している。グリッパ３００は、基部３０２およびピッカヘッド２００の少なくとも一セグメント、例えばピストン２０２に係合するクラスプ３０４を有する。クラスプ３０４は、基部３０２から外方に延びている。クラスプ３０４は、ピストン２０２の一部分と係合する。クラスプ３０４は、切欠きを備えた頂部プレートおよび底部プレートであるのが良く、切欠きは、頂部プレートと底部プレートとの間に空間がある状態でピストン２０２の本体を受け入れるよう寸法決めされるとともに形作られている（例えば、ピストン２０２の拡大端部を受け入れるため）。基部３０２は、駆動装置（図示せず）に直接または間接的に取り付けられるよう寸法決めされるとともに形作られている。

図３Ｂは、グリッパ３１０を示している。グリッパ３１０は、基部３１２およびクラスプ３１４を有する。グリッパ３１０は、クラスプ３１４が基部３１２に対してクラスプ３０４とは異なる方向に差し向けられていることを除き、グリッパ３００と実質的に同一である。

図３Ｃは、グリッパ３２０を示している。グリッパ３２０は、基部３２２およびクラスプ３２４を有する。クラスプ３２４は、止めねじを備えたブラケットであり、止めねじは、ピッカヘッド２００またはその一区分に係合するよう構成され、かかる一区分としては、ピストン２０２が挙げられるが、これには限定されない。

図３Ｄは、グリッパ３３０を示している。グリッパ３３０は、基部３３２およびクラスプ３３４を有する。グリッパ３３０は、クラスプ３３４が基部に対してクラスプ３２４とは異なる方向に差し向けられていることを除き、グリッパ３２０と実質的に同一である。一実施形態では、基部３３２は細長い。

一実施形態では、グリッパ３００は、ピッカヘッド２００を駆動装置（図示せず）、例えばサーボモータ、ステッピングモータ、圧電アクチュエータ、ソレノイドなどに結合している。一実施形態では、複数のグリッパがピッカヘッド２００を複数のコンポーネントに結合するために用いられる。一実施形態では、複数のグリッパがピッカヘッド２００の互いに異なるセグメントを同一のコンポーネントに結合するために用いられる。例えば、第１のグリッパは、ピッカヘッド２００をモータに結合し（例えば、ピストン２０２を駆動するようピストン２０２を結合する）、第２のグリッパがピッカヘッド２００を静止コンポーネントに結合する（例えば、望ましくない運動、振動、揺動などを阻止するよう第２の端部１０４または先端部１００をブラケットなどに結合してピッカヘッドを安定化する）。

図４Ａおよび図４Ｂは、グリッパ４００を示している。グリッパ４００は、基部４０２、少なくとも１つのフィンガを含む第１のレバー４０４、および少なくとも１つのフィンガを含む第２のレバー４０６を有する。基部４０２が第１および第２のレバー４０４，４０６に近づけられると、基部４０２は、第１および第２のレバー４０４，４０６の各々の一部分を押し、それにより各々が軸線回りに回転する。このようにする際、第１および第２のレバー４０４，４０６のフィンガは、「開き」位置に動かされる。これとは逆に、基部４０２が第１および第２のレバー４０４，４０６から遠ざけられると、ばね（図示されておらず、図８Ａ～図８Ｃを参照されたい）が第１および第２のレバー４０４，４０６の各々を引いてフィンガを「閉じ」位置に戻す。「閉じ」位置にあるとき、第１のレバー４０４のフィンガは、ピストン２０２の第１の端部に係合し、それによりピストン２０２の第１の端部をヘッドブロック（図示されておらず、図８Ａ～図８Ｃを参照されたい）に当てて固定する。先端部１００は、第２のレバー４０６のフィンガによって支持体のキャッチ（図示されておらず、図５、図８Ａ～図８Ｃを参照されたい）に当てて固定される。「開き」位置では、ピッカヘッド２００の挿入および取り出しが可能である。「閉じ」位置では、ピッカヘッド２００をピストン２０２の運動のために固定して係合させることができる。例えば、基部４０２をアクチュエータ（図示されておらず、図８Ａ～図８Ｃを参照されたい）によって第１および第２のレバー４０４，４０６に垂直な軸線に沿って駆動させることができ、それにより基部は、「閉じ」位置から「開き」位置に動きまたは「開き」位置から「閉じ」位置に動くようになっている。

一実施形態では、第１および第２のレバー４０４，４０６は、基部４０２に別個独立に連結される。一実施形態では、第１および第２のレバー４０４，４０６は、基部４０２に共同的に連結される。

図５は、支持体５００を示している。支持体５００は、基部５０２およびキャッチ５０４を有する。キャッチ５０４は、先端部１００を保持するよう形作られるとともに構成されている。例えば、キャッチ５０４は、１つ以上の機械的アーム、爪、フィンガ、これらの組み合わせなどを有するのが良い。基部５０２は、キャッチ５０４を採取システムの一部分に取り付ける。

グリッパ３００，３１０，３２０，３３０および支持体４００は、多種多様な材料で構成でき、かかる材料としては、セラミック、ガラス、金属、有機または無機材料、プラスチック材料、ポリマー、宝石類（すなわち、ルビー、サファイア、またはダイヤモンド）、これらの組み合わせなどが挙げられるが、これらには限定されない。

ピッカ

図６は、ピッカ６００を示している。ピッカ６００は、ピッカヘッド２００、グリッパ３００、および駆動装置６０２を有する。駆動装置６０２は、グリッパ３００を介してピストン２０２を軸線２０４に沿って動かしまたはピストン２０２がこの軸線に沿って動くようにする。駆動装置６０２は、モータ、例えば、サーボモータ、ステッピングモータ、圧電アクチュエータ、ソレノイドなどであるのが良い。駆動装置６０２は、ピストン２０２の高解像度制御をもたらす。駆動装置６０２はまた、迅速な応答（例えば、揺動を可能にするために）をもたらすことができ、この駆動装置を開ループまたは閉ループで作動させることができる。駆動装置６０２は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸に沿う運動をもたらすことができまたは１つの軸線だけに沿う運動をもたらすことができる。駆動装置６０２は、ピストン２０２を軸線２０４に沿って１ナノメートル～１００ミリメートル動かすことができ、かかる移動距離としては、最高１０ｎｍまで、１００ｎｍ、１μｍ、１０μｍ、２５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、５００μｍ７５０μｍ、１ｍｍ、１０ｍｍ、２５ｍｍ、５０ｍｍ、または１００ｍｍが挙げられるが、これらには限定されない。駆動装置６０２による軸線２０４に沿うピストン２０２の運動により、最高１ピコリットルまで、１０ピコリットル、１００ピコリットル、１ナノリットル、１０ナノリットル、１００ナノリットル、１マイクロリットル、１０マイクロリットル、１００マイクロリットル、または１ミリリットルの容積を吸い込みまたは追い出すことができる。

ピッカ６００は、ピッカヘッド２００、グリッパ３００、および駆動装置６０２を画像化または検出システム、例えばスキャナまたは顕微鏡に取り付けるためのマウント６０４をさらに有するのが良い。マウント６０４は、画像化または検出システム内において静的であっても良くまたは例えば、ピッカ６００を任意適当な軸線に沿って動かすために画像化もしくは検出システム内に設けられた第２のアクチュエータ（図示せず）に取り付けられても良い。

ピッカ６００は、手動操作のための駆動装置ノブ（図示せず）および／または自動操作のためのワイヤーリード６０６をさらに有するのが良い。手動操作は、手動による駆動装置６０２または第２のアクチュエータ（図示せず）の調節または運動を含むのが良く、またはピッカへの自動調節もしくは運動、または手動コントローラ、例えばタッチスクリーン、ジョイスティック、方向性パッドなどを介してオペレータによる採取を含むのが良い。自動操作は、非一過性コンピュータプログラムの命令、プロセス、またはアルゴリズムに基づいてコントローラまたはプロセッサによる駆動装置６０２または第２のアクチュエータ（図示せず）の調節または運動を含むのが良い。

加うるに、ピッカヘッド２００は、手動操作（すなわち、手動による交換）または自動操作（すなわち、使用済みピッカヘッドを取り出し、新品ピッカヘッドを結合しまたは挿入し、ピッカを持ち上げ、そして所望の位置に戻すこと）によって取り換え可能である。

グリッパ３００は、ボルト、ねじ、だぼ、接着剤、エポキシ、さね継ぎ、蟻継ぎ、または２つの部品を取り付けまたは接合する任意適当な手段もしくは方法によって駆動装置６０２に取り付け可能である。

一実施形態では、駆動装置６０２によって及ぼされる圧力は、駆動装置６０２がピストン２０２を軸線２０４に沿って並進させる速度の関数であるのが良い。

図７は、ピッカ７００を示している。ピッカ７００は、ピッカヘッド２００がグリッパ３１０およびグリッパ３３０によって係合・固定される点を除き、ピッカ６００と実質的に同一である。加うるに、駆動装置７０２が図示されている。

図８Ａ～図８Ｃは、ピッカ８００を示している。ピッカ８００は、ピッカヘッド２００がグリッパ４００により係合・固定される点を除き、ピッカ７００と実質的に同一である。基部４０２が第１および第２のレバー４０４，４０６に近づけられると、基部４０２は、第１および第２のレバー４０４，４０６の各々の一部分を押し、それにより各々が軸線回りに回転する。このようにする際、第１および第２のレバー４０４，４０６のフィンガは、「開き」位置に動かされる。これとは逆に、基部４０２が第１および第２のレバー４０４，４０６から遠ざけられると、ばね８０６，８０８が第１および第２のレバー４０４，４０６の各々を引いてフィンガを「閉じ」位置に戻す。「閉じ」位置にあるとき、第１のレバー４０４のフィンガは、ピストン２０２の第１の端部に係合し、それによりピストン２０２の第１の端部をヘッドブロック８１２に当てて固定する。先端部１００は、第２のレバー４０６のフィンガによって支持体５００のキャッチに当てて固定される。「開き」位置では、ピッカヘッド２００の挿入および取り出しが可能である。「閉じ」位置では、ピッカヘッド２００をピストン２０２の運動のために固定して係合させることができる。例えば、基部４０２をモータ８０４および／またはアクチュエータ８１０によって第１および第２のレバー４０４，４０６に垂直な軸線に沿って駆動させることができ、それにより基部は、「閉じ」位置から「開き」位置に動きまたは「開き」位置から「閉じ」位置に動くようになっている。「閉じ」位置にあるとき、第１のレバー４０４のフィンガは、ピストン２０２の第１の端部に係合し、それによりピストン２０２の第１の端部をヘッドブロック８１２に当てて固定する。先端部１００は、第２のレバー４０６のフィンガによって支持体５００のキャッチ５０４に当てて固定される。「閉じ」位置では、ピッカヘッド２００をピストン２０２の運動のために固定して係合させることができる。ピッカ８００は、ピストン２０２を軸線２０４に沿って並進させる駆動装置８０２をさらに有する。駆動装置８０２は、ヘッドブロック８１２および第１のレバー４０４に連結されている。例えば、「閉じ」位置では、駆動装置４０２は、ヘッドブロック８１２および第１のレバー４０４を駆動し、それにより、ピストン２０２は、軸線２０４に沿って並進する。

ピッカ８００は、先端部１００内でのピストン２０２のホームポジションへの復帰をさらに可能にする（例えば、それにより、開口部１０６の近くに位置する先端部１００の内壁１１２の位置に対するピストン２０２の第２の端部の存在場所を知ることができる）。例えば、ピストン２０２をホームポジションに復帰させるため、ピッカヘッド２００をグリッパ４００中に挿入する（オペレータ／ユーザによって手動であるにせよ、装填機構体によって自動的であるにせよいずれにせよ）。グリッパ４００を「開き」位置に保持する。ピストン２０２の第１の端部にヘッドブロック８１２を係合させる。ヘッドブロック８１２を先端部１００に向かって駆動し、それによりピストン２０２を開口部１０６に向かって駆動する。ピストン２０２が開口部１０６の近くに位置する先端部１００の内壁１１２の部分に接触すると、ピストン２０２は、開口部１０６に向かってもはやそれ以上並進することができない。ヘッドブロック８１２は、駆動が止まり（例えば、フィードバックにより）、グリッパ４００は、「閉じ」位置に動かされ、それにより第１のレバー４０４のフィンガがピストン２０２に係合するとともに第２のレバー４０６のフィンガが先端部１００に係合する。変形例として、第２のレバー４０６のフィンガは、ピストン２０２がホームポジションに復帰させる目的でヘッドブロック８１２を介して先端部１００内で駆動されている間、先端部１００に係合する。

ピストン２０２をホームポジションに復帰させた後、ピストン２０２を引っ込めるのが良い。例えばホームポジションに復帰したときのピストン２０２の位置を例えばエンコーダによって記録するのが良い。

ピッカの使用方法

ピッカ８００を用いると、標的物質を試料から隔離しまたは収集することができる。ピッカ８００およびステージもしくは基板ホルダ（図示せず）を含む収集システムを使用するのが良い。ピッカ８００を１つ以上のアクチュエータ８１０に取り付けてピッカ８００を１本以上の軸線に沿って動かすのが良い。ステージまたは基板ホルダ（図示せず）をアクチュエータ（図示せず）に取り付けてステージまたは基板ホルダ（図示せず）を少なくとも１本の軸線に沿って動かすのが良い。変形例として、ステージまたは基板ホルダ（図示せず）を多数のアクチュエータに取り付けても良く、各アクチュエータは、ステージまたは基板ホルダ（図示せず）を少なくとも１本の軸線に沿って動かすよう構成されている。ステージまたは基板ホルダ（図示せず）をマウント６０４に直接にまたは間接的に取り付けることができ、あるいは、ステージまたは基板ホルダ（図示せず）を第２のマウント（図示せず）に取り付けてステージまたは基板ホルダ（図示せず）を同一の画像化または検出装置、例えばピッカ８００に取り付けることができる。

試料を基板、例えばウェルプレート、スライドなど上に置いても良く、あるいは容器、例えば管中に入れても良い。基板または容器を画像化すると、標的物質を検出して標的物質の存在場所を求めることができる。標的物質の存在場所を求めた後、ピッカヘッド２００を標的物質の近くにもっていく。力、例えば陰圧勾配を、ピッカヘッド２００によって、例えば、ピストン２０２を先端部１００の開口部１０６から遠ざけることによって導入することができ、それにより標的物質を先端部１００の開口部１０６中にまたはこれを通って引き込む。逆の力、例えば陽圧勾配を、ピッカ２００によって、例えばピストン２０２を先端部１００の開口部１０６に近づけることによって導入することができ、それにより標的物質または湿潤流体（例えば、油圧流体またはこれとは異なる流体）を先端部１００の開口部１０６からまたはこれを通って追い出す。一実施形態では、湿潤流体が用いられる場合、湿潤流体を陰圧勾配の導入に先立って、標的物質の近くで試料にまたは標的物質に直接添加することができる。

標的物質を基板または容器から抜き出した後、標的物質を二次基板または容器まで動かしてこの上にまたはこの中に放出することができる。次に、任意適当な分析方法または技術を用いて標的物質を分析することができる。

理解されるべきこととして、標的物質は、任意適当な生物学的試料またはそのフラクションであるのが良い。一実施形態では、試料またはそのフラクションは、血液（バフィコートを含む）、骨髄、嚢胞液、腹水、糞便、精液、脳骨髄液、乳頭吸引液、唾液、羊水、膣分泌物（膣液）、粘液膜分泌物、房水、硝子体液、嘔吐物、および任意他の生物学的流体または半固形物であって良い。一実施形態では、試料またはそのフラクションは、組織であっても良く、あるいは、脂肪組織、副腎、骨髄、乳房、コーデート（caudate ）、小脳、大脳皮質、頸管、子宮、結腸、子宮内膜、食堂、ファロピウス管（卵管）、心筋、海馬、視床下部、腎臓、肝、肺、リンパ節、卵巣、すい臓、下垂体、前立腺、唾液腺、骨格筋、皮膚、省庁、大腸、脾臓、胃、精巣（睾丸）、甲状腺、膀胱、または腫瘍組織を含む任意適当な組織起源からの物質であって良い。組織試料は、厚さが０．５μｍ～５０μｍであるのが良い。組織試料は、凍結、ホルマリン固定パラフィン包理、水和、乾燥、または組織試料を調製する任意他の適当な手法で処理されたものであるのが良い。

また、標的物質は、細胞、例えば卵または循環腫瘍細胞（“ＣＴＣ”）、有核赤血球、胎児細胞、循環内皮細胞、小胞、リポソーム、タンパク、核酸、生体分子、閉鎖膜を有する天然に産出するまたは人工的に調製される顕微鏡的単位の寄生虫、微生物、または炎症細胞であるのが良いことが理解されるべきである。

本明細書において特徴または要素が別の特徴または要素「上」に存在していると表現されている場合、当該特徴または要素は、他の特徴または要素上に直接位置する場合がありまたは介在する特徴または要素が存在している場合もある。これとは対照的に、特徴または要素が別の特徴または要素「上に直接」存在していると表現されている場合、介在する特徴または要素は存在しない。また、理解されるように、特徴または要素が別の特徴または要素に「連結され」、「取り付けられ」または「結合され」ていると表現されている場合、当該特徴または要素は、他の特徴または要素に直接連結され、取り付けられまたは結合される場合があり、あるいは介在する特徴または要素が存在している場合がある。これとは対照的に、特徴または要素が別の特徴または要素に「直接連結され」、「直接取り付けられ」または「直接結合され」ていると表現されている場合、介在する特徴または要素は存在しない。一実施形態に関して説明されまたは図示されている場合であっても、このように説明されまたは図示されている特徴および要素は、他の実施形態に当てはまる場合がある。また、当業者であれば理解されるように、別の特徴「に隣接して」配置されている構造または特徴と言った場合、これは、隣接の特徴の上に位置しまたは下に位置する部分を有する場合がある。

本明細書で用いられる用語法は、特定の実施形態を説明する目的のために過ぎず、本発明を限定するものではない。例えば、原文明細書で用いられる単数形“a”、“an”および“the”は、別段の明示の指定がなければ、複数形をも含む。さらに理解されるように、“comprises”（訳文では、「～を有する」としている場合が多い）および／または“comprising”は、原文明細書において用いられている場合、記載した特徴、ステップ、作用、要素および／またはコンポーネントの存在を特定しているが、１つ以上の他の特徴、ステップ、作用、要素、コンポーネント、および／またはこれらの群の存在または追加を排除するものではない。本明細書で用いられる「および／または」という用語は、関連した列挙アイテムのうちの１つ以上の任意の組み合わせまたは全ての組み合わせを含み、この用語は、「／」として省略されている場合がある。本明細書で用いられている「Ａ，ＢまたはＣの１つ以上」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、またはＡとＢの組み合わせ、ＡとＣの組み合わせ、ＢとＣの組み合わせ、ＡとＢとＣの組み合わせを意味するものと理解されるべきである。

空間関連用語、例えば「～の下」、「～よりも下」、「下方」、「～の上」、「上方」などは、図示のように、一要素または特徴に対する関係を説明するために本明細書において用いられている場合があるが、これは説明を容易にするためである。理解されるように、空間関連用語は、使用中または作動中の器具における異なる向きを図示の向きに含むことを意図している。例えば、図中の器具を逆さまにした場合、他の要素または特徴「の下」または「よりも下」と説明される要素は、この場合、他の要素または特徴「の上」に差し向けられる。かくして、例示の用語「～の下」は、上と下の向きの両方を含む場合がある。器具は、その他の点においては、違ったやり方で差し向けられる場合があり（９０゜回されまたは他の向きに配置され）、本明細書で用いられる空間関連記述子は、それに応じて解釈される。同様に、「上方に」、「下方に」、「垂直の」、「水平の」などという用語は、本明細書においては、別段の具体的な表示がない場合にのみ説明の目的に用いられている。

用語「第１」および「第２」が種々の特徴／要素（ステップを含む）を説明するために本明細書において用いられる場合があるが、これら特徴／要素は、別段の指定がなければ、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、一特徴／要素を別の特徴／要素から区別するために用いられている場合がある。かくして、以下において説明する第１の特徴／要素は、第２の特徴／要素と呼ばれる場合があり、同様に、以下に説明する第２の特徴／要素は、第１の特徴／要素と呼ばれる場合があり、このことは、本発明の教示から逸脱しない。

原文明細書および特許請求の範囲の記載全体を通じて、別段の必要がない場合、用語“comprise”、および派生語、例えば“comprises”および“comprising”は、種々のコンポーネントを方法および物品（例えば、器具を含む構成例および装置ならびに方法）に共同的に採用される場合があることを意味している。例えば、“comprising”という用語は、任意の記載された要素またはステップを包むことを含意しているが、任意他の要素またはステップを排除していないものと理解される。

実施例において用いられているものを含む本明細書および特許請求の範囲において使用されている全ての数は、別段の明示の指定がない場合、「約」または「ほぼ」という言葉があたかも前につけられたかのごとくに読まれるのが良く、たとえこの用語が明示的に現れていない場合であってもそうである。「約」または「ほぼ」は、大きさおよび／または位置を説明している場合、記載した値および／または位置の妥当な予想範囲内にあることを指示するために用いられている場合がある。例えば、数値は、記載された値（または値の範囲）の±０．１％、数値は、記載された値（または値の範囲）の±１％、数値は、記載された値（または値の範囲）の±２％、数値は、記載された値（または値の範囲）の±５％、数値は、記載された値（または値の範囲）の±１０％などである値を含む場合がある。本明細書において与えられている任意の数値はまた、別段の指定がなければ、約またはほぼその値を含むものと理解されるべきである。例えば、値「１０」が開示されている場合、「約１０」もまた開示されている。本明細書において列記されている任意の数値範囲は、この中に含まれる全ての小範囲を含むものである。また、当業者であれば適切に理解されるようにある値「よりも小さくまたはこれに等しい」値が開示されている場合、「その値よりも大きいまたはこれに等しい」およびこれら値相互間の考えられる範囲もまた開示されていることは言うまでもない。例えば、値「Ｘ」が開示されている場合、「Ｘよりも小さくまたはこれに等しい」ならびに「Ｘよりも大きくまたはこれに等しい」（例えば、Ｘが数値である場合）もまた開示されている。また、本出願全体を通じて、データが多くの互いに異なるフォーマットで提供されていることおよびこのデータが終点および始点、ならびにデータ点の任意の組み合わせの範囲を表していることは言うまでもない。例えば、特定のデータ点「１０」および特定のデータ点「１５」が開示されている場合、１０および１５よりも大きくまたはこれらに等しく、これらよりも小さく、これらよりも小さくまたはこれらに等しく、そしてこれらに等しいという表現ならびに１０～１５が開示されているとみなされると理解される。また、２つの特定の単位相互間の各単位もまた開示されていると理解される。例えば、１０および１５が開示されている場合、１１、１２、１３、および１４もまた開示されている。

種々の例示の実施形態を上述したが、多くの変更のうちの任意のものが特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく種々の実施形態になされる場合がある。例えば、種々の説明した方法ステップが実施される順序は、変形実施形態において変更される場合が多く、他の変形実施形態では、１つ以上の方法ステップが全て省かれる場合がある。種々の器具およびシステム実施形態のオプションとしての特徴が幾つかの実施形態に含まれている場合があり、他の実施形態では含まれていない場合がある。したがって、上記説明は、主として例示目的のために提供されており、これは特許請求の範囲に記載されている場合に本発明の範囲を制限するものと解されてはならない。

本明細書に含まれる実施例および例示は、例示に過ぎずかつ本発明を限定しないで、本発明の内容を具体化できる特定の実施形態を示している。上述したように、他の実施形態を利用することができ、そしてこれらから導き出すことができ、その結果、構造的および論理的置換および変更が本発明の範囲から逸脱することなく実施できるようになっている。本発明の内容のかかる実施形態は、本明細書においては個別的にまたはひとまとめに単に便宜上、しかも本願の範囲を、２つ以上が事実開示されている場合であっても任意の単一の発明または発明の技術的思想に自発的に制限する意図なく、「発明」という用語によって呼ばれる場合がある。かくして、特定の実施形態を本明細書において図示するとともに説明したが、同一の目的を達成するよう計算された任意の構成を図示の特定の実施形態に代えて用いることができる。本発明は、種々の実施形態の任意かつ全ての改造例または変形例を含むものである。上記実施形態および本明細書においては具体的には説明されていない他の実施形態の組み合わせは、上記説明を検討したときに当業者には明らかになろう。

本明細書は、説明目的で特定の述語を用いて本発明の完全な理解を提供している。しかしながら、当業者には明らかなように、特定の細部は、本明細書において説明したシステムおよび方法を具体化するためには必要ではない。特定の実施形態についての上記説明は、図示目的および説明目的で例示として提供されている。かかる説明は、本開示内容が網羅的であるというわけではなく、または本開示内容を説明した形態そのものに限定するものではない。上記教示に照らして、多くの改造および変形が可能である。実施形態は、本開示内容の原理および実用的な用途を最も良く説明するために図示されるとともに説明されており、その目的は、それにより当業者が想定した特定の用途に合わせた種々の改造を施して本開示内容および種々の実施形態を最適利用することができるようにすることにある。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲の記載およびその均等範囲に基づいて定められる。

Claims (20)

1. ピッカヘッドであって、
   先端部を有し、前記先端部は、
   第１の端部、
   開口部を備えた第２の端部、および
   前記第１の端部から前記開口部まで延びるボアを有し、
   第１の端部および第２の端部を備えたピストンを有し、前記第２の端部は、前記ボア中に挿入されるよう構成され、
   前記ボアを少なくとも部分的に満たすよう構成された封止流体を有し、前記封止流体が前記ボア内にあるとき、前記封止流体は、前記先端部の前記第１の端部の近くに位置する第１の側および前記開口部の近くに位置する第２の側を有し、
   前記封止流体は、次式によって与えられる条件を満たすよう選択され、
   
   

   

   Ｆ_DSFは、前記ボア内の前記封止流体を押し退けるのに必要な力を表し、Ｆ_DBSは、前記封止流体の前記第２の側から前記開口部の外側まで延びる前記ボアの一部分内の流体または物質を押し退けるのに必要な力を表わしている、ピッカヘッド。
2. 前記封止流体を押し退けるための前記力は、（１）前記封止流体の粘度または表面張力のうちの少なくとも一方、（２）前記ピストンの外壁と前記先端部の内壁との間の間隙距離、（３）前記ピストンの前記外壁の摩擦力、（４）前記先端部の前記内壁の摩擦力、または（５）前記封止流体の前記第１の側から前記先端部の前記第２の端部まで延びる前記ボアの一部分の長さのうちの１つ以上の関数である、請求項１記載のピッカヘッド。
3. 前記封止流体は、液体である、請求項１記載のピッカヘッド。
4. 前記封止流体は、ほぼ０．２～８０，０００ｍＰａ‐ｓの粘度を有する、請求項１記載のピッカヘッド。
5. 前記封止流体の前記第２の側と前記開口部との間の前記ボアの一部分を少なくとも部分的に満たす油圧流体をさらに有する、請求項１記載のピッカヘッド。
6. 前記ボアの少なくとも１つの内側区分は、前記油圧流体を引き付ける物質で被覆されている、請求項５記載のピッカヘッド。
7. 前記ピストンの少なくとも１つの区分は、前記封止流体を反発する物質で被覆されている、請求項１記載のピッカヘッド。
8. 前記封止流体と前記油圧流体は、互いに異なる液体である、請求項５記載のピッカヘッド。
9. 前記封止流体と前記油圧流体は、互いに不混和性である、請求項５記載のピッカヘッド。
10. 前記先端部の内壁と前記ピストンの外壁との間の間隙がほぼ０．０１～１００μｍの隙間を有する、請求項１記載のピッカヘッド。
11. 前記封止流体は、次式によって与えられる条件を満たすようさらに選択され、
    
    

    

    ΔＶ_{sealing fluid}は、前記ピストンが第１の状態から第２の状態に動かされたときの、前記ピッカヘッドの所定の部分内における前記封止流体の容積変化を表し、ΔＶ_pistonは、前記ピストンが前記第１の状態から前記第２の状態まで動かされたときの前記ピッカヘッドの前記所定の部分内における前記ピストンの容積変化を表し、ΔＶ_{bore segment}は、前記ピストンが前記第１の状態から前記第２の状態まで動かされたときの前記封止流体または前記ピストンによって占められない前記ピッカヘッドの前記所定部分内における前記部分および前記開口部の任意の部分を含むボアセグメントの容積変化を表している、請求項１記載のピッカヘッド。
12. 前記開口部は、第１の直径を有し、前記ピストンは、第２の直径を有し、前記第２の直径と前記第１の直径の比は、１：１を超える、請求項１記載のピッカヘッド。
13. 前記比は、１：１を超えかつ２：１未満である、請求項１２記載のピッカヘッド。
14. 前記比は、少なくとも１．９：１である、請求項１２記載のピッカヘッド。
15. 前記比は、少なくとも１．５：１である、請求項１２記載のピッカヘッド。
16. 前記第１の直径は、２５０μｍである、請求項１２記載のピッカヘッド。
17. 前記第２の直径は、２５０μｍを超える、請求項１６記載のピッカヘッド。
18. ピッカであって、
    ピッカヘッドを有し、前記ピッカヘッドは、
    先端部を有し、前記先端部は、
    第１の端部、
    開口部を備えた第２の端部、および
    前記第１の端部から前記開口部まで延びるボアを有し、
    第１の端部および第２の端部を備えたピストンを有し、前記第２の端部は、前記ボア中に挿入されるよう構成され、
    前記ボアを少なくとも部分的に満たすよう構成された封止流体を有し、前記封止流体が前記ボア内にあるとき、前記封止流体は、前記先端部の前記第１の端部の近くに位置する第１の側および前記開口部の近くに位置する第２の側を有し、
    前記封止流体は、次式によって与えられる条件を満たすよう選択され、
    
    

    

    Ｆ_DSFは、前記ボア内の前記封止流体を押し退けるのに必要な力を表し、Ｆ_DBSは、前記封止流体の前記第２の側から前記開口部の外側まで延びる前記ボアの一部分内の流体または物質を押し退けるのに必要な力を表わしている、ピッカ。
19. 駆動装置、および
    前記駆動装置を前記ピストンに結合するグリッパをさらに有する、請求項１８記載のピッカ。
20. 前記駆動装置、前記グリッパ、および前記ピッカヘッドを画像化または検出装置に連結するマウントをさらに有する、請求項１９記載のピッカ。

Images