(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性の液体を含んでいる液滴中においてサンプルを処理するためのデバイスをリンスする方法であって、
上記デバイスは、外周壁と、固定部材を含んでなる基盤と、を備えており、
上記外周壁および上記基盤は、上記液滴と混和しないように疎水性の媒体を収容するように適応されている貯水器を規定しており、
上記固定部材は、疎水性の区域と複数の親水性の固定区域とを備えた表面を含んでなり、
上記デバイスは、前記複数の親水性の固定区域の夫々の上に液滴を保持しており、
上記デバイスを傾けて、前記疎水性の媒体を排出する工程と、
上記疎水性の媒体を排出する工程の後に、前記固定部材をリンス用溶液に暴露する工程と、
上記固定部材を上記リンス用溶液に暴露する工程の後に、上記リンス用溶液から上記固定部材を取り去る工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記リンス用溶液から前記固定部材を取り去る工程の後に、前記疎水性の媒体を加える工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記疎水性の媒体を加える工程の後に、前記複数の親水性の固定区域の上に前記親水性の液体を加える工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記疎水性の媒体を排出する工程の後に、前記固定部材上に上記疎水性の媒体の層が残留している、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記リンス用溶液が前記疎水性の媒体とは混和せず、前記液滴とは混和する、請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
親水性の液体を含んでいる液滴中においてサンプルを処理するためのデバイスをリンスする装置であって、
上記デバイスは、外周壁と、固定部材を含んでなる基盤と、を備えており、
上記外周壁および上記基盤は、上記液滴と混和しないように疎水性の媒体を収容するように適応されている貯水器を規定しており、
上記固定部材は、疎水性の区域と複数の親水性の固定区域とを備えた表面を含んでなり、
上記装置は、上記デバイスを受容するように適用された貯水器ホルダーと、
請求項１〜５の何れか１項に記載の方法を開始するように構成されたコントローラと、を含む装置。
【請求項７】
前記貯水器ホルダーは、前記デバイスを回転させるように構成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記貯水器ホルダーは、前記デバイスを傾けるための軸を有するモーターを備えている、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記デバイスを攪拌するように構成された攪拌デバイスをさらに備える、請求項６〜８の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
親水性の液体を含んでいる液滴中においてサンプルを処理するためのデバイスをリンスする方法であって、
上記デバイスは、外周壁と、固定部材を含んでなる基盤と、を備えており、
上記外周壁および上記基盤は、上記液滴と混和しないように疎水性の媒体を収容するように適応されている貯水器を規定しており、
上記固定部材は、疎水性の区域と複数の親水性の固定区域とを備えた表面を含んでなり、
請求項６〜９の何れか１項に記載の装置が備える前記貯水器ホルダー内に上記デバイスを配置する工程と、
上記装置を起動して上記デバイスのリンスを行う工程と、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴中において生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルを処理するためのデバイス、装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生命科学および薬学の分野における研究に重要な利点を与える生物計測法の技術を可能にすることに、小型化は貢献している。小型化によって、試薬の消費が低減されるので費用が大幅に節約され、さらに、不均一な固体の担体を含む方法では反応速度がより速くなることによって、時間が節約されることも可能である。その結果、データの処理量を顕著に増加させることができるが、この処理量の増加と関連して費用は増加しない。
【０００３】
生物計測法における小型化に対する努力によって、数多くの画期的な道具が供給され、生命科学および薬学の新しい研究の領域が切り開かれてきた。取り分け、小型化によって、より低コストで、より速く、より単純な操作で生物学的サンプルを大規模に解析することが可能になり、「〜オミクス」の時代が到来した。小型化されたデバイスの公知の例は、ＤＮＡマイクロアレイである。ＤＮＡマイクロアレイによって、比較的短時間且つ低コストで、複数のサンプルを大規模に同時に解析したり、または反応させたりすることができる。現在のところ、一般的に使用されているマルチウェルプレート（「マイクロタイタープレート（登録商標）」とも呼ばれる）を小型化するために努力されている。サンプルの取り扱いを自動化することによって、ハイスループットスクリーニングを実施することができる。基板へ細胞の滴を配置し、滴を単分子膜に配列させることによって、それぞれの小型化のアプローチを拡張することが提案されている（国際特許出願の国際公開第２００４／１１１６１０号パンフレット）。
【０００４】
固体−水の界面、および空気−水の界面、ならびに適用可能な場合は油−水の界面に生じる問題は、タンパク質の吸着である。近年、Ｒｏａｃｈらは、Anal. Chem. (2005), 77, 785において、水−パーフルオロカーボンの界面へのタンパク質の非特異的な吸着を解明し、この吸着を制御する方法を記載した。Ｒｏａｃｈらの研究では、タンパク質と酵素との水性の滴が、パーフルオロカーボン−エチレングリコールの界面活性剤を含有するパーフルオロカーボン液によって封入された。パーフルオロカーボン液−水の界面は、フィブリノゲンおよびウシ血清アルブミンの該界面への非特異的な吸着を最小にした。パーフルオロカーボン−水の界面によって囲まれたナノリットルスケールでの、リボヌクレアーゼＡおよびアルカリホスファターゼの活性は、バルクスケールでの活性と同じであった。例えばパーフルオロカーボン−エチレングリコールの界面活性剤が存在している実施形態では、特に、パーフルオロカーボン液と水溶液との界面は、水溶液の蒸発を最小限に抑えることに加えて、生体適合性の表面を提供する。パーフルオロカーボン液は、水と非混和性の液体と間に最も生体適合性の界面の１つを提供することが知られている。
【０００５】
マイクロデバイスを使用する際に、特に３７℃などにおいてインキュベートしている間に、長期間保存している間に、および例えばスクリーニング用のマルチウェルプレートを数多く使用するせいでサンプルの調製が難航している間に、生じるさらに別の問題は蒸発である。この問題を解決するために現在のところ使用されている手段は、マルチウェルプレートのカバーまたはマルチウェルプレートのシールストリップの使用、積層、閉塞されたマイクロチップの使用、および待ち時間を最小化するためのアッセイプロトコールの最適化である。マルチウェルプレートの全域において蒸発が不均一に起こる場合に、蒸発によってデータが改竄され得るので、蒸発には、特に実用上の関心が集まっている。
【０００６】
近年、ピコリットル／フェムトリットルの範囲にまで低減された量を単離したり、扱ったりすることができるために、滴の取扱が、相当な興味を引いている（例えば国際特許出願の国際公開第２００４／０３０８２０号パンフレット参照）。生化学的反応は、例えばエマルジョンの滴中において実施されている（Griffiths, AD, & Tawfik, DS, Trends in Biotechnology (2006) 24, 9, 395-402）。表面上の滴を移動させたり、合併／混合したり、分裂させたり、加熱したりするために、数種類のラブオンアチップ（lab-on-a-chip）（ＬＯＣ）、微小化学物質分析システム（micro total analysis （μＴＡＳ））、および生物微小電気機械システム（ＢｉｏＭＥＭＳ）が開発されており、例えばエレクトロウェッティングオンジエレクトリック（electrowetting-on-dielectric）(EWOD) [Pollack, M.G.ら, ApplPhys. Lett. (2000), 77, 1725-1726]、表面音響波(SAW) [Wixforth, A.ら, mstnews (2002), 5, 42-43], 誘電泳動[Cascoyne, P.R.C.ら, Lab-on-a-Chip (2004), 4, 299-309]、および局部的に非対称な環境（locally asymmetric environments）[Daniel, S.ら, Langmuir (2005), 21, 4240-4228]が挙げられる。しかし、これらの方法は、未精製の混合物または複合混合物から、出発物質および／または反応産物を分離、精製、および単離するなどの連続的な工程を有する方法に対して十分適合されていない。このような工程は、リンスまたは洗浄などを必要とすることがあるが、このリンスまたは洗浄は、自動化された標準の研究室用ロボットなどを使用して、マルチウェルプレート上において実施できるだけである。これらの不利な点を回避するために、マイクロキャピラリーとマイクロチャネルとを備えたＥＬＩＳＡのプラットフォームが使用されている（Song, JM. & Vo-Dinh, T, Analytica Chimica Acta (2004), 507, 115-121; Herrmann, Mら, Lab-on-a-Chip (2006) 6, 555-560）。しかし、このようなプラットフォームは、より扱いにくく、より高価であるとともに、使用に対する順応性および利便性により乏しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００４／１１１６１０号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００４／０３０８２０号パンフレット
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒｏａｃｈら, Anal. Chem. (2005), 77, 785
【非特許文献２】Griffiths, AD, & Tawfik, DS, Trends in Biotechnology (2006) 24, 9, 395-402
【非特許文献３】Pollack, M.G.ら, Appl Phys. Lett. (2000), 77, 1725-1726
【非特許文献４】Wixforth, A.ら, mstnews(2002), 5, 42-43
【非特許文献５】Cascoyne, P.R.C.ら, Lab-on-a-Chip (2004), 4, 299-309
【非特許文献６】Daniel, S.ら, Langmuir (2005), 21, 4240-4228
【非特許文献７】Song, JM. & Vo-Dinh, T, Analytica Chimica Acta (2004), 507, 115-121
【非特許文献８】Herrmann, Mら, Lab-on-a-Chip (2006) 6, 555-560
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、前記で論じた不利な点を回避する、化学的サンプルおよび／または生物学的サンプルを処理するためのデバイス、装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第一の態様において、本発明は、液滴中において生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルを処理するための装置を提供する。該装置は処理区画を備えている。処理区画は、貯水器および固定部材によって規定されている。さらに処理区画は、媒体を収容するように適応されている。媒体は液滴と混和しないものである。さらに媒体の表面エネルギーは、液滴の液体の表面エネルギーよりも低い。貯水器は、外周壁および基盤によって規定されている。固定部材は、貯水器内に設けられている。固定部材は、少なくとも１つの予め規定されている固定区域を備えるようにパターン形成された表面を備えている。少なくとも１つの予め規定されている固定区域の表面エネルギーは、媒体の表面エネルギーよりも高い。さらに、少なくとも１つの予め規定されている固定区域の表面エネルギーは、固定部材のパターン形成された表面の残りの各表面の表面エネルギーよりも高い。少なくとも１つの予め規定されている固定区域の表面の平面における幅は、媒体中において界面相互作用を介して、少なくとも１つの予め規定されている固定区域上に液滴を固定するために十分な幅である。残りの表面の表面エネルギーは、液滴と混和しない媒体の表面エネルギーと最大でもほぼ同じである。
【００１１】
ある実施形態によれば、媒体は疎水性の媒体である。疎水性の媒体は液滴と混和せず、その疎水性は、液滴の液体の疎水性よりも高い。このような実施形態の固定部材は、疎水性の表面を備えている。疎水性の表面は、少なくとも１つの予め規定されている親水性（例えば極性）の固定区域を備えるように、パターン形成されている。疎水性の表面内の少なくとも１つの親水性の固定区域の表面の平面における幅は、疎水性の媒体中において、親水性−親水性（例えば極性）の相互作用を介して、親水性の区域上に液滴を固定するために十分な幅である。残りの疎水性の表面の疎水性は、各疎水性の媒体の疎水性と最大でも同じである。
【００１２】
ある実施形態によれば、前記装置は、前記予め規定されている固定区域を複数有する固定部材を備えている。このため、各固定部材は、独立に制御可能なバイオリアクターのマイクロアレイを規定する。
【００１３】
本発明の装置のある特定の実施形態によれば、処理区画の固定部材は、装置内に取り外し可能に設けられている。固定部材は、例えば装置の開口部を通して貯水器から除去されるか、または貯水器の中へ挿入されてもよい。開口部は、貯水器の上部に位置していてもよい。
【００１４】
ある実施形態では、装置は開口部などの上部注入口（upper inflet）を備えている。固定部材は、この上部注入口を通して、貯水器の中へ挿入されてもよいし、または貯水器から除去されてもよい。
【００１５】
第二態様において、本発明は、注入部材および／またはカバーを、第一態様の装置の貯水器へ取り付けるためのデバイスを提供する。デバイスは、第一ホルダーおよび第二ホルダーを備えている。第一ホルダーは、貯水器を収容するように設計されている。第二ホルダーは、注入部材および／またはカバーを収容するように設計されている。第一ホルダーおよび第二ホルダーは、第二ホルダーが第一の上部に位置できるように適合されている。
【００１６】
第三態様において、本発明は、第一態様の装置の貯水器の上部に分配器を案内する、および／または位置させるためのデバイスを提供する。該装置は、（前記参照の）開口部によって規定される上部注入口を備えている。分配器をガイドする、および／または位置決めするためのデバイスは、装置の上部開口部によって受容されるように設計されている。
【００１７】
第四態様において、本発明は、液滴中において生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルを処理するための方法を提供する。該方法は、前記装置を提供する工程を含んでいる。また該方法は、装置の中へ媒体を配置する工程を含んでいる。これによって、固定部材のパターン形成された表面内に備えられた予め規定されている固定区域が、媒体によって完全に覆われる。さらに該方法は、固定部材のパターン形成された表面内に備えられた予め規定されている固定区域上に液滴を提供し、液滴を配置する工程とを含んでいる。これにより、液滴が界面相互作用によって前記予め予め規定されている固定区域上に固定される。また該方法は、液滴中において生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルに対する処理を実施する工程を含んでいる。
【００１８】
本発明の方法のある実施形態によれば、前記装置を提供する工程は、デバイスを提供し、次いで装置へ組み立てる工程を含んでいてもよい。各デバイスは、外周壁および基盤によって規定される貯水器を含んでいてもよい。貯水器は、固定部材を受容することができる。固定部材は、貯水器の中へ配置されてもよい。これによって、装置の処理区画が形成される。
【００１９】
本発明の方法のある実施形態によれば、前記生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルに対して処理を実施する工程は、液滴をリンスする工程、液滴を混合する工程、液体を加える工程、または液体を取り除く工程を含んでいる。これのために、固定部材は貯水器から除去されてもよい。固定部材が複数の予め規定されている固定区域（前記）を有する場合に、リンスする工程、混合する工程、加える工程、または取り除く工程は、前記パターン形成された表面のそれぞれの予め規定されている区域に対して、別々に実施されてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
このように、本発明のデバイス、装置および方法は、各固定部材を取り扱うことを可能にする。このため、本発明のデバイス、装置および方法は、固定部材に固定された各サンプルを取り扱うことを可能にする。これらの取扱は、標準のマルチウェルプレートに対して実施され得る任意の処理を含んでいてもよい。よって、本発明のデバイス、装置および方法を使用すれば、種々の化学的処理および生物学的アッセイを、マイクロスケールおよびそれ以下のスケールにて実施することができる。
【００２１】
非限定的な各実施例と付属の図面と共に詳細な説明を参照すれば、本発明はさらに理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】固定部材（４）のパターン形成された表面と接触する滴を示す図である。
【図１Ｂ】残りの疎水性の表面に備えられた予め規定されている親水性固定区域（２）と接触する滴を示す図である。
【図１Ｃ】固定部材が疎水性の媒体（８）に浸漬された後に、分配器（９）を用いて複数の親水性の区域のそれぞれに複数の滴を分配することを示す図である。
【図２】パターン形成された表面内に、複数の予め規定されている固定区域を備えているチップ（Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）が使用されている、本発明の装置の実施形態（Ａ，Ｂ，Ｃ）を示す図である。
【図３】Ａは、本発明の装置の実施形態を用いて処理された場合の、滴状のサンプルのアレイの模式図であり、Ｂは、滴のアレイを分配する例を示す図であり、ＣおよびＤは、滴を分配する前または滴を分配する間の、２種類の典型的な分配器のノズルの拡大図である。
【図４Ａ】本発明の方法および装置の実施形態を用いて、どのように滴が配置され、固定されることができるのかの実施形態を模式的に示す図である。
【図４Ｂ】本発明の方法および装置の実施形態を用いて、どのように滴が配置され、固定されることができるのかの実施形態を模式的に示す図である。
【図４Ｃ】本発明の方法および装置の実施形態を用いて、どのように滴が配置され、固定されることができるのかの実施形態を模式的に示す図である。
【図４Ｄ】本発明の方法および装置の実施形態を用いて、どのように滴が配置され、固定されることができるのかの実施形態を模式的に示す図である。
【図４Ｅ】本発明の方法および装置の実施形態を用いて、どのように滴が配置され、固定されることができるのかの実施形態を模式的に示す図である。
【図４Ｆ】本発明の方法および装置の実施形態を用いて、どのように滴が配置され、固定されることができるのかの実施形態を模式的に示す図である。
【図４Ｇ】本発明の方法および装置の実施形態を用いて、どのように滴が配置され、固定されることができるのかの実施形態を模式的に示す図である。
【図４Ｈ】本発明の方法および装置の実施形態を用いて、どのように滴が配置され、固定されることができるのかの実施形態を模式的に示す図である。
【図４Ｉ】本発明の方法および装置の実施形態を用いて、どのように滴が配置され、固定されることができるのかの実施形態を模式的に示す図である。
【図５】本発明の方法および装置を用いて、滴を固定する例およびリンスする例、ならびに滴に液体を加える例を示す図である。
【図６】リンスおよび液体の追加の一般的なスキームを示す図である。
【図７】本発明の実施形態に従う装置に固定された滴中において、２日間培養されることによって増殖したＮＩＨ３Ｔ３細胞の写真である。
【図８】図７に示されるようなＮＩＨ３Ｔ３細胞を、生細胞染色剤（ｖｉａｂｉｌｉｔｙ  ｓｔａｉｎ）を用いて染色した写真である。
【図９】図７に示されるようなＮＩＨ３Ｔ３細胞を、死細胞を検出する染色剤を用いて染色した写真を示す図である。
【図１０】パターン形成された固定部材上において０．８ｍｌの量の細胞培養液中において増殖した細胞（◆）と、６０ｍｍの皿上において５ｍｌの量の細胞培養液中において増殖した細胞（白抜き四角）との比較を示す図である。
【図１１Ａ】緑色蛍光タンパク質を発現するＨｅｐＧ２−ＧＦＰ細胞を示す図である。
【図１１Ｂ】Ｋｉ６７の一次抗体を使用し、その後、Ａｌｅｘａ−６３３の二次抗体を使用して、蛍光免疫染色したＨｅｐＧ２−ＧＦＰ細胞を示す図である。
【図１２】５００ｍｍの形状でパターン形成されたスライドガラスの蛍光画像を示す図であり、（１）は５０ｎｌのローダミン色素を分配したときの蛍光画像を示す図であり、（２）はリン酸緩衝食塩水で洗浄したときの蛍光画像を示す図であり、（３）は５０ｎｌのフルオレセイン色素を分配したときの蛍光画像を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の方法の液滴を提供する実施の形態に従って、マイクロアレイの形式で細胞を大量に培養すること（bulk cell culture）を示す図である。
【図１３Ｂ】この実施形態に従って、パターン形成された固定部材上において培養された細胞を示す図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｂの一部分の拡大図である。
【図１４Ａ】ラットのＩｇＧを使用して、９６ウェルのグライナーブラックマルチウェルプレートにおいて１００ｍｌで実施したＥＬＩＳＡを示す図である。フルオレセインジホスフェート（ＦＤＰ）の酵素基質を加えた後に、蛍光強度を１５分間測定した。フルオレセインジホスフェート（ＦＤＰ）の酵素基質を加えた後に、蛍光強度を１５分間測定した。
【図１４Ｂ】パターン形成された固定部材上において、ラットのＩｇＧを使用して３μｌの量で実施したＥＬＩＳＡを示す図である。ＦＤＰの基質を加えた後に、蛍光強度を１１分間測定した。
【図１５】本発明の方法に使用されることが可能なバッチ形式で自動的に振盪してリンスする機器（batch-shaking Automated Rinsing Station）を示す図である。
【図１６Ａ】パターン形成された表面内の予め規定されている固定区域を複数備える取り外し可能なチップ（図１６Ｃに示す）が使用される場合の、本発明の装置のさらなる実施形態を示す図である。
【図１６Ｂ】パターン形成された表面内の予め規定されている固定区域を複数備える取り外し可能なチップ（図１６Ｃに示す）が使用される場合の、本発明の装置のさらなる実施形態を示す図である。
【図１６Ｃ】パターン形成された表面内の予め規定されている固定区域を複数備える取り外し可能なチップが使用される場合の、本発明の装置のさらなる実施形態を示す図であり、該チップも示す図である。
【図１７】図１６に示された装置と類似する装置を示す図であり、この装置では、図１６に示されたスライドの代わりに、チャンバーの蓋がアセンブリーのために使用されている。
【図１８Ａ】貯水器を規定し、本発明の装置に組み立てられることができるチャンバーカバーを示す上面図である。
【図１８Ｂ】Ｏ−リング（３３）によって水を通さないように組み立てられることができる貯水器を規定し、本発明の装置に組み立てられることができるチャンバーカバーを下面から見た透視図である。
【図１９Ａ】２つの開口部（３１）を上部に有する注入部材を示す図である。
【図１９Ｂ】Ｏ−リングを受容するためのグルーブ（３２）を下部に有する注入部材を示す図である。
【図２０】本発明の装置の貯水器（３５）に注入部材（３４）を取り付ける技術およびデバイス／本発明の装置の貯水器に注入部材（３４）を取り付けるための技術およびデバイスを示す図であり、Ａは組立を実施する前のデバイスを示す図であり、Ｂは組立を実施した後のデバイスを示す図である。
【図２１】本発明の装置の貯水器（３５）および注入部材（３４）を組み立て、エラストマーとの接触（elastomericcontact）によって密封する手段を示す図であり、組立の際のＯ−リング（６１）の配置が、デッドスペース（６０）の体積にどのように影響するかを説明する図である。
【図２２】チャンバーカバー（Ａ）および本発明の装置（Ｂ）を組み立てることによって、区画を密封されてもよい、チャンバーカバーを有し、閉鎖的な空間を備える組み立てられた装置（Ｃ）を形成する過程を示す図である。
【図２３】Ａは、処理区画（３５）およびチャンバーカバー（３４）を組み立てる手段を示す図であり、Ｂは、電磁力によってエラストマーと接触させることによって密封する手段を示す図であり、（ｉ）表面に露出していてもよいし、または表面の下に埋め込まれていてもよい電磁石（６３）、および（ｉｉ）表面に露出していてもよいし、または表面の下に埋め込まれていてもよい金属片（６４）は、Ｏ−リングと一緒に密封するための手段を実現することを示す図である。
【図２４】本発明の装置の処理区画（３５）とチャンバーカバー（３４）とを組み立てる手段、およびＯ−リング（６５）によって支援される、圧力の差によって密封する手段を示す図であり、密封前の側面図であるＡ、密封後の側面図であるＢ、および上面図であるＣは、スライドチャンバーの周りの装置の外周の側壁に埋め込まれた流体通路（６６）を示す図である。吸引路（６７）は、吸引を可能にする。
【図２５Ａ】ピペッティングガイドの形態である注入部材の実施形態を示す図である。
【図２５Ｂ】ピペッティングガイドの形態である注入部材の実施形態を示す図である。
【図２５Ｃ】処理区画の上部に配置されたピペッティングガイドの例を示す図である。
【図２６Ａ】ピペッティングガイドのさらなる実施形態を示す図である。
【図２６Ｂ】処理区画の上部に位置決めされたピペッティングガイドのさらなる実施形態を示す図である。
【図２７】図２６に示されたピペッティングガイドの貫通孔の配置を説明する図である。ピペッティングガイドのスロット（７１）は、本発明の装置に備えられている、スライドのパターン形成された表面の予め規定されている区域（７０）から僅かにずらされている。「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、および「ｄ」と標識された破線は、円柱の形態である予め規定されている区域（７０）の配置を示している。
【図２８Ａ】相互作用する位置決め手段の一対、穴（６２）を有するフレーム（２３）、および台（２４）を備えている注入部材の例を示す上面図である。
【図２８Ｂ】相互作用する位置決め手段の一対、穴（６２）を有するフレーム（２３）、および台（２４）を備えている注入部材の例を示す下面図である。
【図２９Ａ】図２８に示された穴（６２）の組を有するフレーム（２３）を示す図である。
【図２９Ｂ】図２８の台（２４）を示す図である。
【図２９Ｃ】ピペットチップ（８６）が挿入された台（２４）を示す図である。
【図３０】連続フロー法に応用された本発明の装置および方法を示す図である。新鮮なリンス用溶液（７６）は、スライド（７８）のパターン形成された表面と流動的に（ｉｎ  ｆｌｏｗ）接触される。３方向バルブ（７５）は、特に、シリンジ（７４）による物体（サンプル、試薬など）の投与、およびリンス用溶液の廃棄所（７７）への誘導を可能にする。
【図３１Ａ】スライドチャンバーと一緒に組み立てられたときの注入部材（３４）の実施形態を示す下面図である。注入部材（３４）は、２つの注入口（３１）（その内の１つは、排出口として機能してもよい）、埋め込まれた形状、フロースプリッター、および密封のためのＯ−リング（３３）を備えている。
【図３１Ｂ】スライドチャンバーと一緒に組み立てられたときの注入部材（３４）の実施形態を示す側面図である。
【図３１Ｃ】スライドチャンバーと一緒に組み立てられたときの注入部材（３４）の実施形態を示す透視図である。
【図３２Ａ】８つの注入口（その内の４つは、排出口として機能してもよい）、物理的な仕切り（６８）、およびＯ−リング（３３）を備えている注入部材のさらなる実施形態を示す図である（３３）。
【図３２Ｂ】注入部材が組み立てられてもよい対応するスライドチャンバーを示す図である。
【図３２Ｃ】組み立てられたときの、注入部材とチャンバーとを示す透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルを処理する装置および方法を提供する。該装置および方法は、任意の処理、特に小型化されたスケール（下記参照）の液体中において実施されることができる処理に適している。
【００２４】
サンプルの起源は、どのようなものであってもよい。サンプルは、例えば特に限定されないが、ヒト、動物、植物、細菌、ウイルス、胞子、菌類、または原生動物に由来するものであるか、あるいは合成起源または生物起源の有機物質もしくは無機物質に由来するものである。従って、土壌サンプル、大気サンプル、環境サンプル、細胞培養液のサンプル、骨髄サンプル、降雨サンプル、放射性降下物のサンプル、下水サンプル、地下水サンプル、擦り傷のサンプル（abrasion sample）、考古学的なサンプル、食品サンプル、血液サンプル、血清サンプル、血漿サンプル、尿サンプル、糞便サンプル、精液サンプル、リンパ液サンプル、脳脊髄液サンプル、鼻咽頭の洗浄液のサンプル、喀痰サンプル、口腔スワブのサンプル、咽頭スワブのサンプル、鼻腔スワブのサンプル、気管支肺胞洗浄液のサンプル、気管支の分泌物のサンプル、ミルクのサンプル、羊水のサンプル、生検サンプル、癌サンプル、腫瘍サンプル、組織サンプル、細胞サンプル、細胞培養液のサンプル、細胞可溶化物（cell lysate）のサンプル、ウイルス培養液のサンプル、爪のサンプル、毛髪サンプル、皮膚サンプル、法医学的なサンプル、感染症のサンプル、院内感染症のサンプル、製品サンプル、薬剤（drug preparation）サンプル、生体分子製品サンプル、タンパク質調製品（protein preparation）のサンプル、脂質調製品（lipid preparation）のサンプル、炭水化物調製品（carbohydrate preparation）のサンプル、宇宙に存在する物質のサンプル（space sample）、地球外物質のサンプル、またはそれらの任意の組合せから成る群より選択されるサンプルの何れかが前記方法によって処理されてもよい。望まれる場合に、各サンプルは、任意の程度に処理されていてもよい。説明のための例として、組織サンプルは、本発明のデバイスに使用される前に、消化されてもよいし、ホモジナイズされてもよいし、または遠心分離されてもよい。さらに、サンプルは、溶液などの液体の形態に調製されていてもよい。このような液体の形態としては、例えば特に限定されないが、ヌクレオチド、ポリヌクレオチド、核酸、ペプチド、ポリペプチド、アミノ酸、タンパク質、合成ポリマー、生化学的組成物、有機化学的組成物、無機化学的組成物、金属、脂質、炭水化物、化学製品の組合せ（combinatory chemistry product）、薬物の候補である分子、薬物分子、薬物の代謝産物もしくはそれらの任意の組合せの、溶液またはスラリーが挙げられる。さらに、このような液体の形態としては、例えば特に限定されないが、（ｉ）金属の懸濁液、合金の懸濁液、金属合金の懸濁液、および金属イオンの溶液、またはそれらの任意の組合せ、ならびに、（ｉｉ）細胞の懸濁液、ウイルスの懸濁液、微生物の懸濁液、病原体の懸濁液、放射性化合物の懸濁液、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。また、サンプルには、上述した例の任意の組合せが含まれてもよいことを理解されたい。
【００２５】
多くの場合、ただし必ずしもというわけではないが、サンプルは、標的物体またはその前躯体を含んでいるか、または含んでいることを見込まれる。このような実施形態は、多くの例によって説明される。標的物体は、例えばサンプル中に加えられているか、もしくは含まれている細胞または分子であってもよい。標的物体は、精製された形態または濃縮された形態で得られることが望ましいこともある。他の例としては、標的物体は、化学的な処理を用いて、前躯体の化合物から得られることが知られている化合物であってもよいし、または前躯体の化合物から得られるように理論化されていてもよい。この場合、サンプルは、例えばこのような前躯体の化合物の溶液を含んでいてもよい。さらなる例として、汚染されている疑いのある細胞培養液が挙げられる。この場合、本発明の方法は、汚染物質の種類を同定するために使用され得る。
【００２６】
このように、標的物体またはその前躯体の種類は、どのようなものであってもよい。標的物体としては、例えば特に限定されないが、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、核酸、ペプチド、ポリペプチド、アミノ酸、タンパク質、合成ポリマー、生化学的組成物、糖タンパク質、放射性化合物、高分子電解質、ポリカチオン、ポリアニオン、ポリカタニオン（ｐｏｌｙｃａｔａｎｉｏｎ）、病原体、有機化学的組成物、無機化学的組成物、脂質、炭水化物、化学製品の組合せ、薬物の候補である分子、薬物分子、薬物の代謝産物、細胞、ウイルス、微生物、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。標的物体が、例えばタンパク質、ポリペプチド、ペプチド、核酸、ポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドである実施形態では、標的なる物体は、アフィニティータグを含んでいてもよい。アフィニティータグとしては、例えば特に限定されないが、ビオチン、ジニトロフェノールまたはジゴキシゲニンが挙げられる。標的物体が、タンパク質、ポリペプチド、またはペプチドである場合に、アフィニティータグとしては、例えば特に限定されないが、オリゴヒスチジンタグ（ペンタヒスチジンタグまたはヘキサヒスチジンタグなど）、ポリヒスチジンタグ、米国特許出願公開第２００３／００８３４７４号明細書、米国特許第５，５０６，１２１号明細書または米国特許第６，１０３，４９３号明細書に記載のストレプトアビジン結合タグ（ＳＴＲＥＰ−ＴＡＧＳ（登録商標）など）、免疫グロブリンドメイン、マルトース結合タンパク質、グルタチオンＳ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）、カルモデュリン結合タンパク質（ＣＢＰ）、ＦＬＡＧ−ペプチド（配列は、例えばＡｓｐ−Ｔｙｒ−Ｌｙｓ−Ａｓｐ−Ａｓｐ−Ａｓｐ−Ａｓｐ−Ｌｙｓ−ＧＩｙである。）、Ｔ７エピトープ（Ａｌａ−Ｓｅｒ−Ｍｅｔ−Ｔｈｒ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｎ−Ｇｌｎ−Ｍｅｔ−Ｇｌｙ）、マルトース結合タンパク質（ＭＢＰ）、単純ヘルペスウイルスの糖タンパク質ＤのＨＳＶエピトープ（配列はＧｌｎ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ｌｅｕ−Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ａｓｐ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ａｓｐである。）、水疱性口内炎ウイルスの糖タンパク質（ＶＳＶ−Ｇ）のエピトープ（配列はＴｙｒ−Ｔｈｒ−Ａｓｐ−Ｉｌｅ−Ｇｌｕ−Ｍｅｔ−Ａｓｎ−Ａｒｇ−Ｌｅｕ−Ｇｌｙ−Ｌｙｓである。）、ヘマグルチニン（ＨＡ）エピトープ（配列はＴｙｒ−Ｐｒｏ−Ｔｙｒ−Ａｓｐ−Ｖａｌ−Ｐｒｏ−Ａｓｐ−Ｔｙｒ−Ａｌａである。）、および、転写因子であるｃ−ｍｙｃの“ｍｙｃ”エピトープ（配列はＧｌｕ−Ｇｌｎ−Ｌｙｓ−Ｌｅｕ−Ｉｌｅ−Ｓｅｒ−Ｇｌｕ−Ｇｌｕ−Ａｓｐ−Ｌｅｕである。）が挙げられる。標的物体が核酸、ポリヌクレオチド、またはオリゴヌクレオチドである場合に、アフィニティータグはさらに、オリゴヌクレオチドタグであってもよい。このようなオリゴヌクレオチドタグは、例えば固定されたオリゴヌクレオチドを相補的な配列とハイブリダイズさせるために使用されてもよい。それぞれのアフィニティータグは、標的物体の任意の部分に位置していてもよいし、または取り付けられていてもよい。説明のための例として、それぞれのアフィニティータグは、上述した典型的なタンパク質の何れかのアミノ末端またはカルボキシ末端に作動可能に融合されていてもよい。
【００２７】
本発明の装置は、液的に含まれている生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルを処理するように設計されている。このサンプルは、任意の手段（下記参照）によって液滴中に分配され得る。
【００２８】
滴は、任意の所望の液体を含んでいてもよいし、または任意の所望の液体から本質的に成っていてもよい。この任意の所望の液体は、水性の液体、非水性の液体、有機物の液体（溶媒）、無極性かつ非プロトン性の液体、無極性かつプロトン性の液体、双極性かつプロトン性の液体、双極性かつ非プロトン性の液体、またはイオン性液体であってもよい。適切な液体は、所望の処理が実施されることを可能にするものであることを理解するべきである。無極性かつ非プロトン性の液体としては、例えば特に限定されないが、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、ピリジン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、二硫化炭素、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、またはテトラヒドロフランが挙げられる。双極性かつ非プロトン性の液体としては、例えばエチルメチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、イソブチルイソブチレート、エチレングリコールアセト酢酸エステル、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、Ｎ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンアセトアミド、ニトロメタン、アセトニトリル、Ｎメチルピロリドン、およびジメチルスルホキシドが挙げられる。極性かつプロトン性の液体としては、例えば水、メタノール、エタノール、ブチルアルコール、ギ酸、ジメチルアルシン酸［（ＣＨ３）２ＡｓＯ（ＯＨ）］、Ｎ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、またはクロロフェノールが挙げられる。無極性かつプロトン性の液体としては、例えば酢酸、ｔｅｒｔ．ブチルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、またはアニリンが挙げられる。イオン性の液体の説明に役立つ２種類の例としては、１，３ジアルキルイミダゾリウムテトラフルオロボラート、および１，３ジアルキルイミダゾリウムヘキサフルオロボレートが挙げられる。ある実施形態では、滴の液体は、親水性の液体であるか、または親水性の液体を含んでいる。ある実施形態では、滴の液体は双極性の液体、例えば双極性かつ親水性の液体（下記参照）である。ある実施形態では、液滴は、異なる液体によって規定される領域などの、異なる化合物の領域（相など）を含んでいてもよい。
【００２９】
これに関連して、本発明に使用されてもよい滴は、実施される所望の処理に適した任意の粘度であってもよいことに注意されたい。酵素アッセイまたは有機溶媒に一般に使用される粘度の低い水溶液を含んでいるが、該溶液であること以外にも、滴は、例えば粘度の高い物質、例えばヒマシ油、もしくは溶融高分子、または（細胞培養のために使用される場合）ペプチドヒドロゲル（Becton, Dickinson and Coから市販されているペプチドヒドロゲルなど）を含んでいてもよいし、あるいはこれらの何れかから成っていてもよい。例えば、滴がタンパク質の結晶化のために使用され、このため滴の塩濃度が高いか、または滴が沈殿剤を含んでいる場合に、滴の粘度は高くてもよい。沈殿剤としては、例えば、タンパク質の結晶化のために一般的に使用されるポリエチレン８０００、ポリエチレン４０００またはポリエチレン１０００が挙げられる。
【００３０】
本発明に使用されてもよい滴の説明に役立つ例は、ヒドロソーム（ｈｙｄｒｏｓｏｍｅ）という、光学的に捕捉することができる水性のナノスケールの滴（ｎａｎｏｄｒｏｐｌｅｔ）である。ヒドロソームは、水と混和しないフルオロカーボン媒体によって取り囲まれている。ヒドロソームは、水よりも低い屈折率を有する媒体によって取り囲まれている。このため、ヒドロソームは安定であるだけでなく、集光レーザービームによって光学的に捕捉することができる。同時に、ヒドロソーム中に封入された分子は、例えば時間分解蛍光異方性観察（time-resolved fluorescence anisotropy study）を含む、蛍光の励起などによって詮索され、検査される。このようなナノスケールの滴の内側の分子は、自由に回転することができ、境界へ固着することも、凝集することもない。下記においてさらに説明するように、他の様々な媒体が、本発明の方法に使用されてもよい。このような媒体の屈折率は、液滴の液体の屈折率よりも低くてもよいし、液滴の液体の屈折率に匹敵してもよいし、液滴の液体の屈折率と同じであってもよいし、または液滴の液体の屈折率よりも高くてもよい。
【００３１】
また、滴は２つ以上の液体を含んでいてもよい。２つ以上の液体が使用されている場合に、これら液体は、通常、互いに選択された比で混和されることが可能であってもよい。他の実施形態では、液滴は、混和されることができず、このため液滴内に分離相を形成する２種以上の液体を含んでいてもよい。それにもかかわらず、滴の表面エネルギーは、媒体の表面エネルギーよりも高い。説明に役立つ例として、予め規定されている表面区域は、極性を含む親水性の表面区域であってもよい。このような実施形態では、液滴の少なくともこのような本質的な部分は、液滴が、極性を含む親水性の相互作用などを介して親水性の表面へ付着し、固定されることができる、親水性の液体である。液滴は、例えば水滴であってもよい。ある実施形態では、全体としての液滴の表面エネルギーは、固定部材のパターン形成された表面の予め規定されている区域の表面エネルギーとほぼ同じであるか、それよりも高い。しかし、さらに以下で説明しているように、液滴の表面エネルギーと予め規定されている固定区域の表面エネルギーとの間には、特別な関係が要求されない。滴の表面エネルギーと固定区域の表面エネルギーとは、固定部材の残りの表面の表面エネルギーおよび液滴と非混和性の媒体の表面エネルギーよりも高いことが要求されるだけである。
【００３２】
親水性（「水を好む」）の物体（表面および液体など）、また疎油性（「脂肪を嫌う」）とも称される物体は、水分子と双極子−双極子の相互作用を形成することができる分子を含んでいる。したがって、親水性の液体は、親水性の物体を溶解する。疎水性（「水を嫌う」物体は、水から分離する傾向がある。関連する用語は、親油性（「脂肪を好む」）である。親油性の物体は、無極性の有機化合物（油、脂肪、またはグリース）を誘引する。用語「疎水性」および「親油性」は、同義ではないことを理解されたい。例えば、パーフルオロカーボン化合物は、疎水性および疎油性（即ち、油に対するアフィニティーを欠如している）である。従って、このような化合物は、水および炭化水素から分離する傾向があるが、後者からの分離の程度は、水からの分離の程度よりも低い（下記参照）。
【００３３】
多くの実施形態では、親水性の液体または表面は同時に、極性の液体または表面であり、疎水性の液体または表面は、多くの場合に無極性の液体または表面である。関連する用語について同様に、より親水性の液体または表面は、多くの場合同時に、より極性の液体または表面であり、より疎水性の液体または表面は、比較される液体または表面よりもよりも低い極性の表面または液体である。液体の相対的な疎水性／親水性の尺度は、水和エントロピーである。炭化水素分子の水への導入は、関連した自由エネルギーの増加を伴う。注目すべきことに、水に対する炭化水素化合物の溶解度は、低温において温度上昇と共に減少する。温度が上昇すると、溶解度は多くの場合に、最小値に到達し、その後、温度がさらに上昇すると、溶解度は再び上昇することができる。この効果は、極性の観点から説明できないので、「極性」／「無極性」の対と「親水性」／「疎水性」の対とが同義ではないことは明らかである。用語「親水性」および「疎水性」は本明細書において、媒体（特に液体）に対して使用され、一般に、特に言及しない限り、２０℃での水和エントロピーのことをいう。表面（固体の表面など）に対して使用される場合に、用語「親水性」および「疎水性」はそれぞれ、一般に、特に言及しない限り、水に対して問題となる表面の水和性および非水和性のことをいう。例えば、第一の表面区域が、第二の表面区域よりも親水性である場合に、第一の表面区域は第二の表面区域よりも撥水性である。
【００３４】
双極性のより高い化学結合（炭素−水素結合の極性よりもさらに高い極性の化学結合）は、炭素−フッ素結合である。炭素−フッ素結合は、この結合を含んでいる分子に疎水性の特性を提供する（例えば、Biffinger, J. Cら, ChemBioChem (2004) 5, 622 - 627参照（この文献は、参照することによって、あらゆる目的のために全体として本明細書に援用される。））。それ故、炭素−フッ素結合を数多く有する化合物は、通常、特に疎水性である。炭素−フッ素結合は同時に、比較的非分極性であるが、それにもかかわらず、フッ化炭化水素の化合物は、気相において双極子−双極子相互作用、および点双極子相互作用を受けるか、またはそれらに参加する。しかし、炭素−フッ素結合は、液相において水分子と双極子−双極子の相互作用を形成しない。さらに、炭素−フッ素結合によって与えられる興味深い特性は、パーフルオロカーボン化合物に関係する。パーフルオロカーボン化合物は、水または親水性の溶媒とだけでなく、炭化水素などの疎水性の溶媒とも混和しない相であるフッ素系の相（fluorous phase）を形成することができる。この特性は、「パールフルオロフィリック（「パーフルオロカーボンを好む」）」、および「パーフルオロホービック」という単語をもたらす。フッ素を含有するコポリマーと、界面活性剤と、水性の媒体とを含んでいる組成物を使用することによって、表面は、撥水性および撥油性であるコーティングを提供されることができる（欧州特許出願公開第1788047号明細書）。
【００３５】
炭化水素分子を水に溶解させた時の好ましくない自由エネルギーの変化は、各溶質分子の周囲の水の構造変化に起因し、固定された角度での相互作用（fixed angular interactions）を決定する水の水素結合の形状と相関していると技術的に説明されている（総説として、Dill, K.A.ら, Ann Rev. BiophysBiomol. Struct. (2005) 34, 173-199参照）。液体の疎水性効果は、Ｗｉｄｏｍらによって概説されている（Phys. Chem. Chem. Phys. (2005) 5, 3085-3093；なお、この文献は、参照することによって、あらゆる目的のために全体として本明細書に援用される。）．またＭｅｙｅｒらが記載した、液体−液体の表面、液体−固体の表面、および固体−固体の表面などの表面の疎水性効果についてのさらなる総説は、力の直接的な測定に焦点が当てられている（Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (2006) 103, 43, 15739-15746）。コンピューターシミュレーションを使った、疎水性効果に関する分子の熱力学モデル（油の凝集を実証している）は、Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎらによって示された（J. Phys. Chem. B (2007) 111, 1025-1044;この文献は、参照することによって、あらゆる目的のために全体として本明細書に援用される。）。
【００３６】
親水性の液体としては、例えば特に限定されないが、水、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ピリジン、クロロホルム、エチレングリコールモノブチルエーテル、ピリジン、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンアセトアミド、Ｎメチルピロリドン、ギ酸、ホルムアミド、および極性かつイオン性の液体が挙げられる。極性かつイオン性の液体としては、例えば特に限定されないが、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート、ｎ−ブチル−４−メチルピリジニウムテトラフルオロボラート、１、３−ジアルキルイミダゾリウム−テトラフルオロオラート（フルオロｏｒａｔｅ）、１、３−ジアルキルイミダゾリウム−ヘキサフルオロボラート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラキス（３、５−ビス（トリフルオロメチルフェニル）ボラート、テトラブチル−アンモニウムビス（トリフルオロメチル）イミド、エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムメチルサルフェート、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム（［ｂｍｉｍ］）オクチルサルフェート、および１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートが挙げられる。無極性の液体としては、例えば特に限定されないが、鉱油、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、二硫化炭素、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルプロピルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソブチルイソブチラート、エチレングリコールジアセテート、および無極性かつイオン性の液体が挙げられる。無極性かつイオン性の液体としては、例えば特に限定されないが、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス［（トリフルオロメチル）スルホニル］アミドビスビス（トリフリル（ｔｒｉｆｌｙｌ））アミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス［（トリフルオロメチル）スルホニル］アミドトリフルオロアセテート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチル−スルホニル）イミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、トリヘキシル（テトラ−デシル）ホスホニウムビス［オキサラト（２−）］ボラート、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムトリス（ペンタフルオロ−エチル）トリフルオロホスフェート、１−ブチル−３−メチル−イミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウム、Ｎ”−エチル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−グアニジウム、１−ブチル−１−メチルピロールジニウム（ｐｙｒｒｏｌｅｄｉｎｉｕｍ）トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム（ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ）ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、および１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウムが挙げられる。
【００３７】
１８０５年にトーマスヤングによって定義された表面エネルギーは、凝着力および付着力の相互作用である。このため、表面を液滴によって濡らそうが、または表面に液滴を拡散しようが、表面エネルギーは測定される。また表面エネルギーは、規定された区域によって物質の表面を増加させるために必要な仕事（ｗｏｒｋ）としても考えられている。このため、表面エネルギーは表面の作製に基づく化学結合の切断を示している。表面は、巨大な相（bulk phase）よりもエネルギー的に不利である。なぜなら、そうでなければ、表面エネルギーによって、表面が作製されるからである。所定の表面にける付着の自由エネルギーが負である場合に、物体の付着は有利なものとなる。一般に、表面上の分子は、他の物体と相互作用することによって自由エネルギーを減少させる傾向にある。表面エネルギーの差が最も小さい物体同士は、表面エネルギーの差がより大きい物体同士よりも、互いに相互作用する傾向にあり、このような相互作用は、熱力学的に最も安定である。従って、同程度の表面エネルギーの物体の表面は互いに引き付け合う。液体の説明に役立つ例として、水が挙げられる。水は、表面エネルギーの高い物体である。液体と表面との相互作用を、表面エネルギーを用いて一般的に記載することができるが、水は最も親水性である物質の１種であるため、水と他の表面との相互作用を、疎水性の観点から一般的記載する。
【００３８】
疎水性が減少すると、一般的に表面エネルギーは増加する。説明に役立つ例として、ガラスなど親水性の表面は、比較的高い表面エネルギーを有している一方、フルオロポリマー（例えばポリテトラフルオロエチレン）などの疎水性の表面は、比較的低い表面エネルギーを有している。なお、この点に関して、多くの場合に、同じことが極性の表面および無極性の表面に対して適用される。表面の極性と表面エネルギーとの間の相関性について、技術的に議論されていないが、最近、Ｇｉｏｖａｍｂａｔｔｉｓｔａらによって考察されている（J. Phys. Chem. B (2007) 111, 9581-9587）。しかし、無極性の表面は、極性の表面よりも低い表面エネルギーを常に有している。この点に関して、パーフルオロカーボン化合物の前記例は、炭化水素化合物と比べて、表面エネルギーに関する例として役立つ。上述したように、炭化水素化合物の極性は、パーフルオロカーボン化合物の極性よりも小さく、同じことが、炭化水素の表面とパーフルオロカーボンの表面とに当てはまる。しかし、パーフルオロカーボンの表面は通常、炭化水素の表面よりも低い表面エネルギーを示す。従って、上述したように、用語「極性」および「無極性」は、用語「親水性」および「疎水性」と異なる。
【００３９】
以上のことから、表面エネルギーの高い表面区域の説明に役立つ例は、例えば予め規定されている親水性の固定区域である。他の物体が親水性の固定区域と接触する場合には、通常、同程度の表面エネルギーの物体と相互作用する方が、顕著に異なる表面エネルギーの物体と相互作用するよりも好ましい。このため、親水性の固定区域のそれぞれだけを考慮すれば（さらに残りの表面区域を無視すれば）、この区域は、表面エネルギーのより低い物体（処理区画の貯水器中に存在する親水性のより低い媒体など）と相互作用するよりも、表面エネルギーのより高い物体（親水性の物体など）と相互作用する。本発明の装置および方法では、液滴の液体と、該液体と非混和性の媒体とは、予め規定されている固定区域のそれぞれと相互作用するために競合する。液滴が、媒体のそれぞれの表面エネルギーよりも高い表面エネルギーを有している限り、液滴は、（この例では親水性である）予め規定されている固定区域（表面区域）と相互作用する。なぜなら、予め規定されている固定区域と液滴とは、媒体よりも高い表面エネルギーを有しているからである。この説明から分かるように、液滴、固定区域および媒体の各表面エネルギーは、より高い表面エネルギーの表面が、互いに相互作用することが好ましいという前記一般論に合致する順番に選択されることが必要である。説明に役立つ例として、表面エネルギーが７２ダイン／ｃｍである水の液滴が、提供されてもよい。予め規定されている固定区域は、（炭化水素にとっては一般的な）２４ダイン／ｃｍの表面エネルギーを有していてもよい。媒体は、１８ダイン／ｃｍの表面エネルギーを有するパーフルオロカーボン液体であってもよい。この場合に、水は予め規定されている固定区域と好んで相互作用する。この例から分かるように、液滴を固定することができるかどうかは、使用される物体のそれぞれの表面エネルギーの順番によって決定されるが、使用される物体の表面エネルギーの差によって決定されない。
【００４０】
さらに説明すれば、液滴は、例えばトルエンを含んでいるか、トルエンから成っていてもよく、該液滴と混和されない媒体は、例えばパーフルオロカーボン液体であってもよい。固定部材上の予め規定されている固定区域は親水性の区域である場合に、トルエンの表面エネルギーは、パーフルオロカーボン液体の表面エネルギーよりも高いだけでなく、パーフルオロカーボン液体の表面エネルギーよりも親水性の区域の表面エネルギーに近いので、トルエンとの界面相互作用が、パーフルオロカーボン液体とのそれぞれの相互作用よりも起こる。
【００４１】
本発明の方法および装置では、固定部材は、予め規定されている親水性の固定区域を備えているだけでなく、疎水性の残りの（即ち、残余）表面区域も備えている。これによれば、この残りの区域は、それぞれの親水性の区域と比べて、より低い表面エネルギーを有する区域の例である。従って、この残余区域は、予め規定されている固定区域と比べて（比較的に）より疎水性である。このように、本実施例では、固定部材の残余表面区域は、疎水性であってもよい。液滴などの他の物体がシステムの中へ流されるとき、疎水性の区域および親水性の区域を有する表面が媒体に浸漬される場合に、このような他の物体（例えば液滴）は理論的に、親水性の（固定）区域か、もしくは疎水性の残余区域と相互作用することができる、またはそれらの両方と相互作用することができない。導入されたこのような物体を、親水性の区域および疎水性の残余区域と接触させた場合に、相互作用が発生するか、発生しないかは、システムの４つの関連する要素の表面エネルギー（即ち、親水性の区域の表面エネルギー、疎水性の区域の表面エネルギー、媒体の表面エネルギー、および導入された物体（例えば液滴）の表面エネルギー）の順番の特定の態様に従う。所定の条件について、液滴または他の導入された物体と親水性の固定区域との相互作用の発生は、第一に、疎水性の残余区域の表面が最も低い表面エネルギーを有していることを必要とする。第二に、媒体は、（ｉ）親水性の固定区域と比べて類似しているか、またはより高い表面エネルギーを有しているとともに、（ｉｉ）液滴または他の導入された物体および親水性の区域よりも低い表面エネルギーを有していることが必要である。これらの２つの条件が満足された場合に、相互作用は、例えば液滴と親水性の固定区域（即ち、より高い表面エネルギーの表面区域）との間にのみ発生する。最後に、液滴（または他の物体）と親水性の表面とは、システムの４つの関連する要素の中で最も高い表面エネルギーを有しており、最小の疎水性を有している。この点に関して、導入された物体（液滴など）と親水性の固定区域との間の相対的な表面エネルギーおよび疎水性は、特に関係しないない。
【００４２】
また、表面エネルギーが高い表面は、物体の吸着によって、エネルギーを低減させる傾向がより高い。このため、媒体が疎水性かつ疎油性（ｏｌｅｏｐｈｏｂｉｃ）である（例えばパーフルオロカーボン液体である）場合に、例えば上述したような親水性の有機溶媒と、ガラス表面との間に親水性−疎水性の相互作用が発生し得る。このような現象は、パーフルオロホービック−パーフルオロホービックの相互作用として定義することができる。
【００４３】
以上の内容を要約すると、本発明の方法およびデバイスにおいて満足されなければ成らない全条件を、表面張力の観点から表現する場合に、以下のように簡略化して説明することができる。「親水性がより大きい」（および通常「極性がより小さい」）は、表面張力がより大きいことを意味することに注意するべきである。（１）滴対媒体：滴＞媒体は、滴の表面張力が媒体の表面張力よりも大きいことを意味し、媒体と混和しない。（２）媒体対疎水性の区域：媒体の表面張力は、疎水性の区域の表面張力よりも大きいか、またはそれとほぼ同じである。（３）疎水性の固定区域対（より）親水性の固定区域：疎水性の区域の表面張力は、より親水性の固定区域よりも小さい。（４）媒体対親水性の固定区域：親水性の区域の表面張力は、媒体の表面張力よりも高い。
【００４４】
通常、空気などのガスに囲まれた、一般的に滑らかで均質かつ水平な表面上の、熱力学的に平衡な水などの液体の滴との間の接触角（ぬれ角とも称される）を、測定することによって、表面エネルギーを測定することができる。このように、接触角は、液体に対する表面の水和性を定義する（接触角に影響を与える要因および濡れに関する入門書ついては、例えばChuraev, N. V., & Sobolev, V.D., Advances in Colloid and Interface Science (2007) 134- 135, 15-23を参照のこと。）。水に対する接触角は、他の表面と比べたときの表面の疎水性の指標である（例えばGao, L., & McCarthy, T.J., Langmuir (2007) 23, 18, 9125-9127参照）。それ故、（水に対して）接触角の大きい表面の疎水性は、一般的に、より接触角の小さい表面の疎水性よりも大きいと考えられる。また表面の形状も、接触角に影響を与えることを理解されたい（例えば、Jung, Y.C., & Bhushan, B., Scripta Materialia [2007] 57, 1057-1060;またはLundgren, M.ら, Langmuir [2007] 23, 1187-1194参照）。この点に関して、当業者は、接触角が９０°を超える場合に、表面が粗くなるほど一般に、疎水性が増すという事実に気づく。接触角が９０°未満の場合に、表面が粗くなるほど一般に、親水性が増す。
【００４５】
表面および液体の種類に依存するが、表面と接触すると、滴は図１Ｂに図示されるような形状を取る。接触角θは、滴の接触面と、水平な表面との間の角度により与えられる。このような接触角θは、関与する表面の界面張力に依存する熱力学変数である。また接触角θは、滴中の分子が互いに引き合うことによってもたらされる力と、表面の分子に対して滴中の分子がひきつけられるか、反発することによってもたらされる力とのバランスを反映している。接触角を決定するために使用される最も一般的な技術は、所謂、静滴法または液滴法である。測定の際には、普通、接触角がプラトーに達するまで、液滴を連続的に加えられる。それぞれのプラトーにおける値は、前進接触角と呼ばれる。表面を特徴づけるために使用されてもよい他の値は、所謂後退接触角である。後退接触角は、滴の液体を縮退に伴い、表面上の液滴の接点が変化し始めるときに、測定することによって得られる。前進接触角と後退接触角との違いは、化学的および／または物理的な性質の表面の不均一性に関する指標として、捉えることができる。接触角を決定する他の手段としては、ウィルヘムリープレート法（Wilhemly Plate method）、キャプティブエアバブル法（Captive Air Bubble method）、毛管上昇法、および傾けられた滴を測定する方法（Tilted-drop measurement）が挙げられる。必要に応じて、本発明の特定の実施形態について、接触角を決定することができる。特に、蛍光性の滴を用いる場合に、干渉顕微鏡法または共焦点顕微鏡法、あるいはそれら２種の方法の組合せを使用してもよい。例えばＳｕｎｄｂｅｒｇらが、Journal of Colloid and Interface Science [2007] 313, 454-460において、各組合せの技術を記載している。
【００４６】
接触角θが０°であるときは、液滴のぬれがもたらされ、接触角θが約０°〜約９０°（特に約４５°未満の範囲の値）であるときは通常、液滴の拡散がもたらされる。接触角θが約９０°よりも大きいときは、液体が数珠状になって固体表面から離れるか、または収縮して固体表面から離れる傾向にあることが示される。ある実施形態では、電気化学的測定と接触角の測定とを同時に実施することが望ましい場合がある。このために、後者が垂直方向に移動されるときに、表面に作用する力の全てを記録する所謂ビルヘルミー秤が技術的に公知である（さらなる詳細については、例えばWang, X.ら Langmuir (2006) 22, 9287-9294参照のこと。）。
【００４７】
表面エネルギーを決定する他の２種の手段として、原子間力顕微鏡法、および和周波発生振動分光法（sum frequency generation, a vibrational spectroscopy method）が挙げられる（例えば、Opdahl, A.ら, The Chemical Record (2001) 1, 101-122参照のこと。）。
【００４８】
液滴は、例えば該液滴に溶解するか、乳化するか、または懸濁する物体をさらに含んでいてもよい。説明に役立つ例として、水性の液体が使用される場合に、液滴は１種以上の緩衝性の化合物を含んでいてもよい。数多くの緩衝性の化合物が技術的に使用されており、本明細書に記載の様々な処理を実施するために使用されてもよい。緩衝性の化合物としては、例えば特に限定されないが、リン酸塩、炭酸塩、コハク酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、ギ酸塩、バルビツール酸塩、シュウ酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、カコジル酸塩、ホウ酸塩、Ｎ−（２−アセトアミド）−２−アミノ−エタンスルホネート（ＡＣＥＳとも称される）の塩、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−ピペラジン−Ｎ’−２−エタンスルホン酸（ＨＥＰＥＳとも称される）の塩、４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジン−プロパンスルホン酸（ＨＥＰＰＳとも称される）の塩、ピペラジン−１，４−ビス（２−エタンスルホン酸）（ＰＩＰＥＳとも称される）の塩、（２−［トリス（ヒドロキシル−メチル）−メチルアミノ］−１−エタンスルホン酸（ＴＥＳとも称される）の塩、２−シクロヘキシルアミノ−エタン−スルホン酸（ＣＨＥＳとも称される）の塩、およびＮ−（２−アセトアミド）−イミノジアセテート（ＡＤＡとも称される）の塩が挙げられる。これらの塩の溶液を緩衝液という。またこれらの塩に任意の対イオンが使用されてもよく、アンモニウム、ナトリウム、およびカリウムが、説明に役立つ例としての役割を果たしてもよい。他の緩衝性の化合物を数種類挙げるとすれば、例えば特に限定されないが、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、エチルアミン、トリエチルアミン、グリシン、グリシルグリシン、ヒスチジン、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（トリスとも称される）、ビス−（２−ヒドロキシエチル）−イミノ−トリス（ヒドロキシ−メチル）メタン（ビス−トリスとも称される）、およびＮ−［トリス（ヒドロキシメチル）−メチル］−グリシン（トリシンとも称される）である。緩衝液は、このような緩衝性の化合物の（ｉ）水溶液または（ｉｉ）適切な極性有機溶媒の溶液であってもよい。説明に役立つ例として、固体の緩衝性の化合物（例えば凍結乾燥された緩衝性の化合物）が配置されてもよい。このような場合に、固体の緩衝性の化合物（例えば粉末）は、合併するかまたは混合することによって水相に溶解し得る。このような合併（ｍｅｒｅｇｅ）または混合は、例えば超音波を用いて実施されるか、または補助される。このような場合に、使用されるそれぞれの水相の量は、例えば緩衝液の所望の終濃度が得られるように使用される。
【００４９】
また、液滴に含まれる物体としては、例えば特に限定されないが、化学的処理または生物学的処理を実施するための試薬、触媒および反応物質が挙げられる。説明に役立つ例として、細胞またはタンパク質の状態が損なわれないようにするために、塩、基質または界面活性剤が加えられてもよい。他の説明に役立つ例として、例えばキレート化合物が、他の微量の有毒な塩から生物を保護するため、または化学反応の収率を上げるために必要とされてもよい。さらに他の説明に役立つ例として、タンパク質、ＲＮＡ、またはＤＮＡの状態が損なわれないようにするために、プロテアーゼ阻害剤、ＲＮａｓｅ阻害剤、またはＤＮａｓｅ阻害剤が加えられてもよい。液滴の相に加えることが可能な添加物の他の例として、磁気的に誘引することが可能な粒子（前記参照）が挙げられる。
【００５０】
さらに他の説明に役立つ例として、磁気的に誘引することが可能な粒子が液的に含まれてもよい。このような粒子は、標的物体を誘引することができてもよい。ある実施形態では、磁気粒子に、標的物体に対する特異的なアフィニティーを有する官能基が備えられていてもよい。このため、磁気粒子は、標的物体を捕獲することができるので、結合手段の役割を果たすことができる（下記参照）。
【００５１】
滴は任意の所望の量であってもよい。滴は、例えば約０．１ｎｌ〜約５０μｌの範囲の量（例えば約１ｎｌ〜約２００ｎｌの範囲の量）であってもよい。典型的な実施形態では、滴は、約１０μｌ未満の量である。当業者は、大量の滴（例えば１０μｌまたは５０μｌの滴）が使用された場合に、それぞれの滴は、媒体と接触するときにより小さい滴へ分割される可能性があることに気づく。このような分割は望ましくない場合に、選択された液体の滴に適した体積は、実験的に容易に決定されることができる。
【００５２】
本発明のある実施形態では、滴の液体は、液滴と非混和性の媒体よりも低密度である。該実施形態では、それぞれの滴は、媒体に配置されると、媒体の表面に浮かぶ。本発明の他の実施形態では、滴の液体は、それぞれの媒体よりも高い密度である。該実施形態では、それぞれの滴は、媒体に配置されると、媒体へ沈降する。
【００５３】
また本発明の装置は、処理区画（processing compartment）を備えている。処理区画は、貯水器および固定部材によって規定されている。固定部材は、処理区画に液滴を固定するように設計されている（下記参照、例えば説明のための図１（図１Ａ〜図１Ｃ）参照）。貯水器は、外周壁および基盤によって規定されている。外周壁とともに基盤はまた、貯水器の形状を決定する（例えば、図２Ａ〜２Ｃ参照）。ある実施形態では、固定部材は、貯水器の外周壁に取り付けられており、混和しない液体がサンプルの滴と一緒に保存されることができるポケットを規定する。
【００５４】
貯水器の外周壁および基盤は、任意の所望の物質を含んでいてもよいし、またはそれから成なっていてもよい。通常、外周壁および基盤は固体であり、実施されることが望ましいか、または実施される生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルの処理を妨げるものではない。貯水器の外周壁および基盤としては、例えば有機基板、無機基板、または金属基板が挙げられ、例えば、プラスチック（パーフルオロカーボンポリマー、またはヒドロパーフルオロカーボンポリマーなど）、ガラス、石英、シリコン、陽極酸化されたアルミ、またはステンレススチールなどである。ある実施形態では、処理区画の外周壁および基盤の内面（以下では、一般に「内壁」と呼ぶ）は、全く同じ物質である。処理区画の外周壁および基盤の内面は、固定部材と同じ物質から成ってもよいし、または固定部材と同じ物質を少なくとも含んでいてもよい。他の実施形態では、外周壁のそれぞれの物質は、基盤および／または固定部材と同じか、もしくは少なくとも類似する成分を含んでいるが、例えば各成分の量または比が異なっている。さらに他の実施形態では、外周壁、基盤および固定部材の少なくとも１つは、さらなる物質、または完全に異なる物質を備えている。さらなる実施形態では、外周壁および基盤は完全に異なる物質である。さらに、これらの実施形態の１つでは、固定部材は、完全に異なる物質である。
【００５５】
処理区画の内壁は、液滴と混和しない所望の媒体を収容することができる限り、任意の内面特性を有していてもよい。本明細書において使用されている用語「収容する」、「収容」、および「収容している」は、物体を受容すること、および物体を受容していること、ならびに物体を有すること、物体を収納すること、もしくは物体を宿すこと、または物体を有していること、物体を収納していること、もしくは物体を宿していることをいい、物体を各々存在させる能力を含んでいるか、または物体を各々存在させる能力があることを含んでいる。内壁の表面エネルギーは例えば任意の表面エネルギーであってもよい。内壁は、例えば親水性または疎水性であってもよい。さらに処理区画の内壁は、異なる表面特性を有していてもよい。従って、ある内壁または内壁のある部分は例えば親水性であってもよい一方、他の内壁または内壁の他の部分は疎水性であってもよい。
【００５６】
貯水器の内壁の任意の部分はまた、所望の表面エネルギーを備えるように処理されていてもよい。このような処理によって、該部分は、例えば親水性または疎水性の表面特性をそれぞれ備えることができる。それぞれの処理は、例えば選択された液滴の液体との相互作用を変更するか（例えば低減するか）、または無視できる表面を備えるために、希望されるものであってもよい。例えば、貯水器の基盤の領域がそれぞれ処理されてもよい。ある実施形態では、さらに貯水器の内壁は、該内壁へ収容されることが望ましい媒体に対して不活性である。このような実施形態によれば、装置を複数回再利用することができる。腐食性が最も強い媒体に対して不活性な物質の説明に役立つ例は、フルオロポリマーである。フルオロポリマーとしては、例えばフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ），ポリテトラ−フルオロエチレン（ＰＦＴＥ、テフロン（登録商標））、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル（ＭＦＡ）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、テトラ−フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレンターポリマー、パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレンコポリマー、パーフルオロアルコキシコポリマー（ＰＦＡ）、ポリ（ビニルフルオライド）、ポリクロロトリフルオロエチレン、フルオロ−シリコン類、またはフルオロホスファゼン類が挙げられる。
【００５７】
処理区画は、任意の形態および量であってもよい。ある実施形態では、処理区画は、例えば配置される滴の運動の自由度を制限する量を備えるように、設計または適応されている。このような実施形態では、貯水器の量は、例えば約１ｎｌ〜約５００ｍｌであってもよいし、または約１００ｎｌ〜約１０μｌであってもよい。他の実施形態では、貯水器は、同時に多量の滴を収容することができるように、設計または適応されていてもよい。このような実施形態では、貯水器の量は、約０．１ｍｌ〜約５００ｍｌであってもよいし、または約１ｍｌ〜約１００ｍｌであってもよい。媒体が貯水器へ注入される場合に、貯水器の体積の一部のみが、それぞれの媒体で充満されてもよい。貯水器の残りは、例えば他の媒体（例えば空気または不活性ガスなどの流体など）によって占有されてもよい。
【００５８】
処理区画は、必要に応じて処理区画を形成するように組み立てられることができる取り外し可能な部品であってもよいし、あるいは必要に応じて処理区画を形成するように組み立てられることができる部品を含んでいてもよいし、または該部品から成っていてもよい。ある実施形態では、基盤は、例えば図１７に示されているように外周壁に除去可能に接続される。ある実施形態では、運搬用フレーム（carrier frame）と基盤とは、処理区画を規定するように組み立てられることができる。貯水器が形成されるように、運搬用フレームは基盤と一致するように設計されている。即ち、処理区画は、媒体を収容することができるように設計されている。運搬用フレームは、外周壁によって規定された中央通路を有している。処理区画に組み立てられると、この外周壁は処理区画の外周壁となる。ある実施形態では、基盤は、組み立てられると、運搬用フレームへ取り付けられるか、または接着剤を使用して接着されてもよい（ｇｌｕｅｄ）。基盤は、運搬用フレームの中央通路を覆うとともに、前記で説明した貯水器を規定するために適切な形状および大きさである任意の要素またはデバイスであってもよい。ある実施形態では、基盤は固定部材と同じであってもよい。このような実施形態では、固定部材は、例えば運搬用フレームに取り外し可能に取り付けられていてもよい。
【００５９】
ある実施形態では、本発明の装置はまた、固定部材および運搬用フレームを備えていてもよい。運搬用フレームは、外周壁によって規定される中央通路を備えている。この構成によれば、ある実施形態において、固定部材は、運搬用フレームの中央通路の第一側面に取り外し可能に設けられている。ある実施形態において、運搬用フレームの中央通路の第二側面は開口部を規定する。他の実施形態において、注入部材などのさらに別の要素またはデバイスが、例えば運搬用フレームの中央通路の第二側面に取り外し可能に設けられていてもよい。従って、運搬用フレームおよび固定部材は、処理区画を規定するために設けられている。
【００６０】
既に示したように、貯水器に加えて、処理区画も固定部材を含んでいる。貯水器内に設けられた固定部材は、貯水器の任意の箇所に位置していてもよい。また、貯水器内の固定部材の向きは、任意の所望の向きであってもよい。固定部材は、例えば、処理区画の中へ挿入される媒体の表面に対して任意の角度に設けられてもよい。固定部材は、例えば媒体の表面に対して所望の角度に傾いていてもよい。ある実施形態では、固定部材の一部はまた、パターン形成された表面（下記参照）に備えられた予め規定されている固定区域が、貯水器内に設けられる限り、貯水器からはみ出していてもよい。他の実施形態では、装置の処理区画は、それぞれの固定部材を全体として受容することができる（例えば図２Ｃ参照）。このような実施形態は、例えば処理区画が液体を受容または収容することが望ましい場合に、選択されてもよい。従って、このような実施形態では、処理区画が後者を受容または収容すると、固定部材は、完全に媒体中に浸漬される。これらの実施形態のいくつかでは、処理区画は、処理区画の中へ配置されるそれぞれの固定部材のための別々の注入口を備えている。ある実施形態では、それぞれの固定部材は、例えば各貯水器／装置の対応する密封可能な開口部を備えることによって、複数の貯水器または装置へ同時に浸漬されることが可能である。１実施形態では、それぞれの固定部材は、一方の貯水器／装置から他方の貯水器／装置へ移動されてもよい。これに関して、本発明の装置および方法は、一般に、サンプルを一方の貯水器から他方の貯水器へ移動させることを必要としないことを理解されたい。
【００６１】
固定部材は、例えば、貯水器の基盤の上部に設けられてもよいし、またはこの基盤の一部分であってもよい。ある実施形態では、固定部材は装置の一部分である。固定部材は、例えば処理区画の基盤または外周壁からはみ出していてもよい。他の実施形態では、固定部材は、装置に取り外し可能に設けられている。このような実施形態では、固定部材はまた、フレームと一致するように設計されていてもよい。このようなフレームは、例えば貯水器内に固定部材を定着または固定することを支援し得る。ある実施形態では、固定部材は、貯水器を備えているデバイスから取り外しされることができる。このような実施形態では、装置を提供する工程は、固定部材を受容することができる貯水器を備えるデバイスを提供すること、貯水器にそれぞれの固定部材を提供する工程、および貯水器の中に固定部材を配置して、装置の処理区画を形成する工程を含んでいる。
【００６２】
本明細書において使用されている「上部において」および「〜の上部において」は、基盤が重力の方向に向くように本発明の装置が保持されている位置をいう。この位置では、装置は、重力の影響を受けて、基盤が向いている方向に落下する。ある実施形態では、この位置は、任意の注入部材またはカバーが重力の方向と反対の方向である場合の装置の向き、および／または装置が平坦な表面上に配置されることができる装置の向きを反映している。
【００６３】
ある実施形態では、固定部材が貯水器に備えられたときに処理区画を形成する、貯水器の外周壁は、固定部材を支持するように設計されているか、または適応されている。このような実施形態では、固定部材の位置は、それぞれの外周壁の設計によって規定されてもよい。例えば、外周壁は、固定部材を支持するために適切な、支持用の窪みまたは受容用の凹所を備えていてもよい。さらなる例として、貯水器の外周壁は、固定部材が支持されることができる段を形成するように、処理区画の内部に拡張されてもよい。このような実施形態では、この段の基盤までの距離が基盤と固定部材とが直接的に接触しない距離になるように、段が設計されてもよいし、または配置されてもよい。このような実施形態では、処理区画は、基盤と固定部材の少なくとも一部との間に、空間を備えている。
【００６４】
図２Ａは、段を用いて、固定部材としてのバイオチップを支持するように設計または適応されているそれぞれの外周壁の例を示す図である（図２Ｂおよび図１Ｃも参照）。バイオチップが貯水器（例えば図２Ｇ）の中へ挿入され、外周壁によって支持されれば、処理区画は組み立てられる（図２Ｃ参照）。他の実施形態では、貯水器の外周壁は、基盤と固定部材との間に距離が与えられることなく、固定部材を支持するように設計または適応されている。これらの実施形態のいくつかでは、処理区画内の空間または処理区画の一部の空間は、残余の処理区画から分離されていてもよい。説明に役立つ例として、固定部材は、その下端に空洞を備えていてもよい。これらの実施形態のいくつかでは、固定部材は、処理区画の外周壁の少なくとも一部を備えていてもよい。これらの実施形態のいくつかでは、物理的な分離は、同じ装置内に存在するためのいくつかの処理区画を可能に得る（例えば図４Ｆ参照）。ある実施形態では、本発明の装置は、複数の、例えば２、３またはそれ以上の固定部材を備えているか、または備えるように適応されている。各固定部材は、同一にパターン形成されていてもよいし、同様にパターン形成されていてもよいし、または異なるようにパターン形成されていてもよい。さらに、各固定部材は、同じ表面エネルギー、同様の表面エネルギー、または異なる表面エネルギーを有する表面区域（固定区域）を備えていてもよい。例えば、貯水器は、複数の固定部材を受容することができるように設計されていてもよい。
【００６５】
固定部材は任意の形状および任意の物質であってもよい。例えば、固定部材は、プレート、レンガ、またはディスク（下記参照）であってもよい。このような固定部材に含まれてもよい物質としては、例えば特に限定されないが、金属、石英、ガラス、シリコン、プラスチック、ポリマー、セラミック、絶縁体、半導体、有機物質、無機物質、およびそれらの複合物が挙げられる。装置の基盤と同様に、固定部材の表面は、同じおよび／または異なる物質を固定部材の残部として含んでいてもよい。さらに、固定部材の表面は、所望の媒体中に固定部材を受容または収容できる限り、任意の表面特性を有していてもよい（前記参照）。固定部材の表面またはその一部は、例えば凹面、凸面、またはそれらの組合せであってもよい。ある実施形態では、固定下部材に備えられた予め規定されている固定区域などの、固定部材のパターン形成された表面（下記参照）は、少なくとも本質的に平面である。１実施形態では、固定部材全体の全ての表面は、少なくとも本質的に平面である。さらに、固定部材の表面の異なる区域は、異なる表面特性を備えていてもよい。説明に役立つ例として、表面上のある区域は粗くてもよい一方、表面上の他の区域は少なくとも本質的に滑らかであってもよい。
【００６６】
以下において詳細に説明するように、固定部材は、例えば特に限定されないが、疎水性の表面などの表面を備えている。このような疎水性の表面としては、例えば水に対する接触角が１５０°よりも大きい超疎水性の表面が挙げられる。超疎水性の表面の作製については、例えばMa & Hill (Current Opinion in Colloid & interface Science Science [2007] 11, 193 -202)、またはＬｉら（Chem. Soc. Rev. [2007] 36, 1350- 1368）が総説を執筆している。この総説に挙げられている化合物または他の物質は一般に、本発明の装置の固定部材の選択された表面区域に適した物質である。この表面は、該表面が少なくとも１つの予め規定されている固定区域、例えば親水性の固定区域を備えるようにパターン形成されている。このような表面のパターン形成は、例えば表面処理によって得られてもよい。表面特性を変更するために実施されてもよい処理は、機械的手段、熱的手段、電気的手段、または化学的手段などの各種手段を含んでいてもよい。本技術分野において一般に使用される方法は、液体サンプルに対して異なるレベルのアフィニティーを有する化学物質を用いた処理である。例として、希塩酸または希硝酸を用いて処理することによって、プラスチック物質の表面（またはその一部）を親水性にすることができる。さらに別の例として、酸素プラズマまたは空気プラズマを用いて酸化することによって、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の表面を親水性にすることができる。さらなる例として、界面活性剤を用いて処理することによって、または親水性ポリマーを用いてコーティングすることによって、任意の疎水性の表面の表面特性を、より親水性にすることができる。化学的な表面処理としては、例えば特に限定されないが、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、プロピルトリクロロシラン、テトラエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−（２，３−エポキシプロポキシル）プロピルトリメトキシシラン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリメトキシシラン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリメタクリレートコポリマー、ウレタン、ポリウレタン、フルオロポリアクリレート、ポリ（メトキシポリエチレングリコールメタクリレート）、ポリ（ジメチルアクリルアミド）、ポリ［Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）メタクリルアミド］（ＰＨＰＭＡ）、α−ホスホリルコリン−ｏ−（Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミル）ウンデシルオリゴＤＭＡＡｍ−オリゴ−ＳＴブロックコオリゴマー（Matsuda, Tら, Biomaterials (2003), 24, 4517-4527参照）、ポリ（３，４−エポキシ−１−ブテン）、３，４−エポキシ−シクロヘキシルメチルメタクリレート、２，２−ビス［４−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル］プロパン、３，４−エポキシ−シクロヘキシルメチルアクリレート、（３’，４’−エポキシシクロヘキシルメチル）−３，４−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、ジ−（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビスフェノールＡ（２，２−ビス−（ｐ−（２，３−エポキシプロポキシ��フェニル）プロパン）、または２，３−エポキシ−１−プロパノールへ暴露することを含んでいる。表面に備えられている低表面エネルギーの表面区域および高表面エネルギーの表面区域（例えば疎水性の表面および親水性の表面区域）は、異なるコーティング剤を用いて表面をパターン形成することによって得られてもよい。
【００６７】
説明に役立つ例として、欧州特許出願公開１６８３５７１号明細書に、疎水性の官能基を含んでいるシラン化合物、および親水性の官能基を含んでいるシラン化合物の使用が開示されている。本発明に使用されることが可能な親水性−疎水性の微小パターンの他の説明に役立つ例は、Ｋａｎｔａら（Langmuir [2005] 21, 5790-5794）が記載したフォトリソグラフィーを行った後に、シリカを用いてコーティングし、次いで熱へ暴露することによって得られる、チタニア表面上のシリカパターンである。他の説明に役立つ例として、特開２００５−００３８０３号公報に記載されている、追加の酸化チタンによってコーティングされたガラスプレートの存在下において、フルオロアルキルシランによってコーティングされたガラスに放射線を照射することによって、異なる疎水性のパターンを作製する方法が挙げられる。適切な微小パターンのさらに説明に役立つ例は、国際公開第２００６／０４６６９９号パンフレットに記載されている。この参考文献では、シリコン−水素の結合を有する表面が作製された後に、所望の区域をヒドロシリル化反応において撥水性化合物と反応させる一方、他の区域では、この表面を親水性の区域になるように反応される。
【００６８】
固定部材のパターン形成された任意の部分は、それぞれの予め規定されている表面区域として選択されてもよい。予め規定されている固定区域の表面エネルギーは、液滴の液体と混和しない媒体の表面エネルギーよりも高い。説明に役立つ例として、予め規定されている固定区域は、それぞれの媒体の水に対する前進接触角よりも少なくとも約５°または約１０°小さい水に対する前進接触角によって特徴づけられてもよい。また、それぞれの予め規定されている表面区域の表面エネルギーは、残余表面の表面エネルギーよりも高い。予め規定されている固定表面区域は、例えば残余表面の水に対する前進接触角よりも少なくとも５°（例えば１０°）小さい水に対する前進接触角によって特徴づけられてもよい。これに対して、固定部材の残余表面の表面エネルギーは、媒体の表面エネルギーと同じであるか、またはそれよりも低い。さらに、残余表面区域の表面エネルギーは、予め規定されている固定表面区域の表面エネルギーよりも低い。従って、残余表面区域の表面エネルギーとほぼ同じであるか、またはそれよりも高い表面エネルギーである媒体の表面エネルギーは、順番に、液滴の液体の表面エネルギーよりも低い（前記および下記参照）。
【００６９】
パターン形成された表面の残りの区域は、任意の所望の大きさであってもよく、この残りの区域の表面エネルギーは、前記媒体の表面エネルギーと最大でもほぼ同じであるか、またはそれよりも低い。従って、パターン形成された表面の残余区域の表面エネルギーは一般に、液滴の液体の表面エネルギーよりも低い。説明に役立つ例として、パターン形成された表面の残余区域は、疎水性の表面区域であってもよい。ある実施形態では、パターン形成された残余（即ち、残りの）区域は、撥水性である。
【００７０】
例として、固定部材の表面は、該表面が水和性の表面特性のそれぞれを備えるように処置されてもよい（前記参照）。固定部材の残余表面、即ち、固定部材の予め規定されている固定区域と対応しない表面は、液滴の液体と混和しない媒体の表面エネルギーに最大でも匹敵する表面エネルギーである、固定部材のパターン形成された表面の区域である。これらの場合に、この表面区域の表面エネルギーは通常、それぞれの媒体と最大でもほぼ同じ表面エネルギーである。これらの場合に、１実施形態では、貯水器の中に充填されることを意図されている非混和性の媒体が疎水性の媒体であるとき（下記参照）、それぞれの表面は、疎水性の媒体と少なくともほぼ同じ疎水性である。残余表面区域は、例えば、疎水性の表面区域であってもよい。上述したように、それぞれの残余表面区域の表面エネルギーは一般に、液滴の液体の表面エネルギーよりも低い。
【００７１】
典型的な実施形態では、残余表面区域、即ち、パターン形成された表面の予め規定されている固定区域と異なる区域は、液滴の液体に対して低い水和性であるので、液滴の液体に対する低いアフィニティーをもたらす。残余表面区域に対する液滴の液体のそれぞれの低いアフィニティーは、（ｉ）親水性の固定区域の表面エネルギーと同様か、またはそれよりも高く、（ｉｉ）液滴の液体の表面エネルギーよりも低い表面エネルギーを有する媒体が存在しているときに生じる（前記参照）。このような滴の液体に対する低いアフィニティーは、図１Ａにおいて説明されるように、液滴の永久的な固定が生じないということを特徴としている。例えば、物質のアフィニティーによって装置の貯水器における媒体中の滴に対して及され得る最大の力が（下記参照）、浮力または重力によって及ぼされる力よりも小さくなるほど、表面の滴の液体に対するアフィニティーは低くてもよい。従って、残余の固定表面区域（予め規定されている固定区域とは異なる表面区域）と、それぞれの滴との間の相互作用は、ほとんど、または全く検出されない。ある実施形態では、液滴は、固定部材のパターン形成された表面の残余表面区域からはじかれる。
【００７２】
必要に応じて、固定部材の残余表面は、以下の物質を備えていてもよい。即ち、大部分の腐食性の媒体に対して不活性であると同時に、該物質のアフィニティーによって前記媒体中の滴に対して及ぼされ得る最大の力が、浮力またはそれぞれの重力よりも小さくなるほど、液滴の液体に対するアフィニティーが低い物質。このような実施形態は、固定部材を複数回、再利用することを可能にする。このような物質の説明に役立つ例は、フルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＴＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル（ＭＦＡ）、またはパーフルオロアルコキシコポリマー（ＰＦＡ）などのフルオロポリマーである。
【００７３】
説明に役立つ例として、パターン形成された表面を有する固定部材を提供する方法を、以下に簡潔に記載する。この例では、任意の所望の特性の表面を有する固定部材が提供され得る。光触媒性の物体および酸化可能な物体を表面が収容することができる限り、ならびに蒸着および照射のための選択された条件と表面が適合する限り、表面は例えば任意の形状および任意の物質であってもよい（下記参照）。パターン形成のために、酸化チタンなどの光触媒性の物体が使用されてもよい。酸化チタンを、以下ではＴｉＯｘとして省略して記載することもある（ｘは通常１または２である）。酸化チタンとしては、例えば、（例えばアナターゼ形またはルチル形の）二酸化チタン（ＴｉＯ２）が挙げられる。このような光触媒性の物体は、任意の手段によって固定部材の表面上へ蒸着されてもよい。光触媒性の物体は、例えば、フレーム加水分解化学蒸着法（ＦＨＤ）、プラズマ促進化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、誘導結合プラズマ促進化学蒸着法（ＩＣＰ−ＣＶＤ）、ゾルゲル法、またはスパッタリング法によって、蒸着される。ある実施形態では、光触媒性の物体ソルゲル法を用いて蒸着される。説明に役立つ例として、チタン酸のゾルは、テトラブチルチタネート、またはテトラプロピルチタネートの加水分解によって生成されてもよい。酸によって触媒される手法、塩基によって触媒される手法、酸および塩基によって触媒される２ステップの手法を用いる、ゾルゲルのプロトコールなどの任意の適切なプロトコールを、その後に実施してもよい。さらなる例として、光触媒性の物体を化学蒸着を用いて蒸着してもよい。
【００７４】
次いで、固定部材の表面上へ酸化可能な物体を例えばフィルム状に蒸着してもよい。それぞれのフィルムは、例えば単一層であってもよい。
【００７５】
使用してもよい蒸着するための適切な方法としては、特に限定されないが、マイクロコンタクトプリンティング（microcontactprinting）、微小流体を用いたパターン形成（microfluidic patterning）、微小流体を用いたリソグラフィー、切断された先端の過成長（cleaved edge overgrowth）、またはシャドウドエバポレーション（shadowed evaporation）が挙げられる。
【００７６】
このような場合は、使用される酸化可能な物体の表面エネルギーは、光触媒性の物体の表面エネルギーと異なる。その結果、これらの２種の物体の水和性は異なる。説明に役立つ例として、酸化可能な物体は、水に対する前進接触角（下記参照）が、光触媒性の物体の水に対する前進接触角よりも、少なくとも５°低いか、またはその前進接触角よりも少なくとも５°高いことを特徴としていてもよい。例として、酸化可能な物体の水に対する前進接触角は、光触媒性の物体の水に対する前進接触角よりも１０°高くてもよい。さらなる例として、酸化可能な物体の水に対する前進接触角は、光触媒性の物体の水に対する前進接触角よりも１０°低くてもよい。酸化可能な物体は例えば疎水性であってもよい。適切な酸化可能な物体としては、例えば特に限定されないが、ワックス、脂肪、油、脂肪酸、シラン、シロキサン、パーフルオロアルカン、シラザン、スタンナン、ポリマー、ならびにポリマーおよび無機粒子の組成物が挙げられる。
【００７７】
さらに別の例として、基板の表面をパターン形成する場合に、および／またはスパッタリング法（前記参照）などを用いて光触媒性の物体を蒸着する場合に、フォトマスクなどのマスクが使用されてもよい。それぞれのマスクは、基板の残余表面を覆ってもよい。これにより、残余表面上へ光触媒性の物体が蒸着することが防止される。このような実施形態の方法は、マスクを有する基板の残余表面を初めに覆う工程と、次いで表面上へ光触媒性の物体を蒸着する工程を含んでいる。これによって、光触媒性の物体が、固定部材の予め規定されている固定表面区域上へのみ蒸着される。
【００７８】
さらに、この例では、固定部材の表面全体、または少なくともパターン形成された表面は、電磁放射に暴露されてもよい。電磁放射は任意の強度であってもよい。また、選択された酸化可能な物体の酸化を、光触媒性の物体が電磁放射によって触媒できるために十分である限り、電磁放射へ暴露のする期間は任意の長さであってもよい。暴露に必要な時間は通常、使用される電磁放射の力に依存する。電磁放射として紫外線光が使用される典型的な実施形態では、エネルギーの密度は、少なくとも５０ｍＪ／ｃｍ２、例えば少なくとも１００ｍＪ／ｃｍ２などである。従って、光触媒性の物体は、接触している酸化可能な物体の酸化を触媒する。
【００７９】
その結果、光触媒性の物体と接触している酸化可能な物体は、少なくとも予め規定されている固定区域から除去される。従って、表面の残余区域のみが、酸化可能な物体によって提供される水和性を少なくとも本質的に保持している。説明に役立つ例として、疎水性の酸化可能な物体が使用される実施形態では、表面の残余区域は疎水性を保持している。これに対して、複数の表面区域において光触媒性の物体が、露出している。このことは、表面を電磁放射に暴露することは、光触媒性の物体と接触していない酸化可能な物体に対して影響をほとんどまたは全く示さないという事実に起因している。前記の触媒特性を有する物体が存在していない場合に、電磁放射による酸化可能な物体の酸化（分解を含む）は非常に遅いので、仮にこのような酸化が生じたとしても、酸化可能な物体に対して観察される影響は僅かなものであるか、または不十分なものである。
【００８０】
さらなる例として、例えば、金属表面上に酸化物のドットを形成するためのマイクロ電気化学的反応またはナノ電気化学的反応の形式で、直接的に書き込むことによって（direct writing）、パターン形成された表面を形成してもよい（Mardare, A.I.ら Electrochimica Acta[2007] 52, 7865-7869）。さらに別の例として、固定部材の表面をコーティング（官能基を有するポリマーのコーティングなど）によって覆い、該コーティング上に、パターンをナノインプリンティングリソグラフィによって形成してもよい。残留するポリマーのエッチング後に、所望の水和性のポリマーのブラシ（ｂｒｕｓｈ）（例えば親水性または疎水性のブラシ）を、Ｇｅｎｕａら（Nanotechnology[2007] 18, 215301）によって記載されたようにして、成長させてもよい。さらに別の例として、Ｗｅｓｔら（Lab on a Chip [2007] 7, 981-983）によって記載されているような、誘電体のバリアによって放電されるマイクロプラズマジェット（dielectric barrier discharge microplasmajet）を使用する書き込みによって、親水性のパターンを、固定部材の疎水性の表面上に形成してもよい。さらに別の例として、マイクロコンタクトプリンティング技術によって、オクタデシルトリクロロシランの溶媒のフィルムを有する押し型を用いた、固定部材上へのポリジメチルシロキサンのフィルムなどのディウェッティングを使用して（Benor, A.ら, Journal of Vacuum Science & Technology B [2007] 25, 4, 1321 - 1326）、パターン形成された表面を得てもよい。
【００８１】
媒体と最大でもほぼ同じ表面エネルギーを有する固定部材の残余表面と滴とが顕著に相互作用することを避けることによって、固定部材の表面の選択された固定区域上に液滴を固定することが促進される。選択された固定区域は、処理区画に滴を留め、固定するように設計されている。表面が少なくとも１つの予め規定されている固定区域（疎水性区域など）を含むようにパターン形成されているという理由で、この選択された固定区域は、固定部材のパターン形成された表面によって提供される。以下において説明されているように、予め規定されている区域の表面エネルギーは通常、残余表面の表面エネルギーよりも高いので、通常、液滴の液体と予め規定されている区域の表面との間に引力が生じている。
【００８２】
任意の所望の手段および方法を使用して、本発明の装置の固定部材上に前記のようなパターン形成された表面を獲得してもよいことを理解されたい。必要に応じて、さらなる物体が、パターン形成された表面の選択された区域（予め規定されている固定区域など）上に蒸着されてもよい。説明に役立つ例として、ＪａｋｏｂｓおよびＨａｎｅｉｎ（Colloids & Surfaces A: Physiochem. Eng. Aspects (2006) 290, 33-40）に記載されているように、プリゲル溶液を配置した後に、スピンコーティングすることによって、予め規定されている上にヒドロゲルを形成してもよい。
【００８３】
液滴がこの予め規定されている固定区域と接触した際に完全な状態を保ち、固定部材上に固定されることができるように、該固定区域の構造が例えば粗く且つ波形である限り、この予め規定されている固定区域は、任意の形状、大きさ、および表面の形状（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を有していてもよい。
【００８４】
用語「完全な状態」は、予め規定されている区域の表面特性に従って様々な形状を取り得る規定された滴が存在することをいう（例えば図１Ｂ参照）。従って、液滴は、例えば所望の範囲に拡張されるか、別の滴と合併されたとしても、完全な状態を保ち続けることを理解されたい。予め規定されている固定表面区域は、例えば平面であってもよいし、または少なくとも本質的に平面、凸面、または凹面（図３の右側参照）、あるいはそれらの組合せであってもよい。疎水性の表面区域のそれぞれの形状は、例えば特に限定されないが、円形、卵形、ＸまたはＹの文字の形、三角形、長方形、正方形、または任意のオリゴエドロン（ｏｌｉｇｏｅｄｒｏｎ）であってもよい。説明に役立つ例として、予め規定されている表面区域は、円形であってもよい。このような実施形態では、それぞれの円形の区域は、例えば約１μｍ〜約１０ｍｍ（例えば約１０μｍ〜約８ｍｍ、または約１００μｍ〜約５ｍｍ）の範囲から選択される直径であってもよい。
【００８５】
予め規定されている固定表面区域上に液滴を配置する前、配置する間、または配置した後に、固定部材は、地面に対して任意の向きを有していてもよい。本質的に平面の表面が備えられており、液滴が気体（空気など）中において取り扱われる実施形態では、それぞれの表面の上部に液滴を配置することが、便宜上、望ましい場合がある。さらなる例として、凸面または凹面の表面を有する固定部材が備えられており、液滴が気体（空気など）中において取り扱われる実施形態では、例えば、重力が作用する方向に対して、液滴が窪みの上の位置または下の位置に配置されることができるように、表面をパターン形成することが、便宜上、望ましい場合がある。
【００８６】
予め規定されている固定区域の水和性は、液滴と混和しない媒体が貯水器の中に少なくとも充填されれば、界面相互作用によって予め規定されている固定区域上に液滴を固定するために十分な水和性である。また、該区域の表面の平面における幅は、液滴と混和しない媒体が貯水器の中に少なくとも充填されれば、界面相互作用によって予め規定されている固定区域上に液滴を固定するために十分な幅である。それぞれの界面相互作用は、任意の形態の相互作用であってもよいし、または任意の形態の相互作用を含んでいてもよい。このような相互作用は、例えば、液滴の液体のそれぞれの表面区域に対する全引力をもたらす引力（非共有結合性の力）であってもよいし、該引力を含んでいてもよい。それぞれの界面相互作用としては、例えば特に限定されないが、親水性−親水性（極性などの）の相互作用、疎水性−疎水性の相互作用、親油性−親油性の相互作用、およびパーフルオロホービック−パーフルオロホービックの相互作用が挙げられる。異なる表面の間における非共有結合性の短距離〜長距離の巨視的な規模の相互作用としては、特に限定されないが、リフシツ（Ｌｉｆｓｈｉｚ）−ファンデルワールス引力、電気的二重層の反発、および電子アクセプター／電子ドナーの相互作用が挙げられる（概要については、例えばvan Oss, C. J., J. MoI. Recognit. (2003) 16, 177-190参照のこと。）
従って、予め規定されている固定区域と接触すると、液滴は、図１Ｂにおいて説明されているように固定部材上に固定される。このように、予め規定されている固定区域は、液滴が固定部材から自発的に分離すること、例えば、貯水器を浮遊すること、貯水器の基盤に沈むこと、または貯水器に含まれているそれぞれの媒体の表面へ上昇することを防止する。ある実施形態では、（ｉ）界面相互作用によって液滴と混和しない媒体中の滴に対して及ぼされ得る最大の力が浮力よりも大きくなるほど、予め規定されている固定（表面）区域の液滴の液体に対する水和性は高く、且つ、（ｉｉ）該区域の固定部材の表面の平面平面における幅は、界面相互作用によって液滴と混和しない媒体中の滴に対して及ぼされ得る最大の力が、浮力よりも大きくなるような幅である。ある実施形態では、（ｉ）予め規定されている固定（表面）区域の液滴の液体に対する水和性は、前記最大の力のそれぞれが、媒体によって及ぼされるベルヌーイ力（流れの力（flow force））よりも大きくなるほど高く、且つ、（ｉｉ）該区域の固定部材の表面の平面における幅は、前記最大の力のそれぞれが、媒体によって及ぼされるベルヌーイ力（流れの力（flow force））よりも大きくなるような幅である。ベルヌーイ力は、例えば固定部材を移動させたとき、貯水器を移動させたとき、または装置全体を移動させたときに発生し得る。ある実施形態では、界面相互作用によってそれぞれの媒体中の滴に対して及ぼされ得る最大の力が、固定部材をリンスしたときに媒体によって及ぼされる力よりも大きくなるほど、予め規定されている固定（表面」）区域の水和性は高く、且つ該区域の幅は広い。従って、このような実施形態では、リンスの間の媒体の移動によって引き起こされる、固定された滴に対して作用する力（せん断力、流れの力）よりも、固定区域の大きさおよび水和性は強い。
【００８７】
パターン形成された表面内の予め規定されている固定区域を備えていることに加えて、固定部材は、バーコード区域、またはハンドルなどの他のデバイスまたは部品を備えていてもよい。
【００８８】
本発明のある実施形態では、装置は、例えば前記のような予め規定されている固定区域を複数備えている。このような実施形態では、パターン形成された表面内の予め規定されている固定区域の任意の構成が、選択されてもよい。１実施形態では、全ての予め規定されている固定区域は同一である（例えば図１Ｃまたは図２Ｄ〜２Ｆ参照）。このような実施形態では、直径が同じであり且つ例えば液体が同じである滴のいくつかが、同時に装置と一緒に使用されてもよい。別の実施形態では、備えられている予め規定されている固定区域のいくつかは、固定部材の形状が異なっているか、または固定部材の平面における幅が異なっている。また、複数の予め規定されている固定区域のそれぞれの表面特性（親水性など）は、異なっていてもよい。
【００８９】
既に述べたように、上述したような本発明の装置は、さらに媒体を収容するように適応されている。媒体は液滴と混和しないものである（前記参照）。さらに、媒体の表面エネルギーは、液滴の液体の表面エネルギーよりも低い（前記参照）。説明に役立つ例として、媒体は疎水性の媒体であってもよい。媒体は例えば、液体などの流体であってもよい。それぞれの液体説明に役立つ例として、滴中に含まれている液体が水である場合に、適切な非混和性の液体はオクタンである。結果として、滴は、液体中に配置されたとしても、それぞれの液体中に溶解しない。従って、液滴は、それぞれの媒体中に挿入されれば、完全な状態に保たれる。ある実施形態では、固定部材の位置は、処理区画の中へそれぞれの媒体を配置するとき、または処理区画から媒体を除去するときに、変更されない。ある実施形態では、媒体の重力または浮力は、貯水器に固定部材を位置させること、またはその位置において固定部材を固定することを支援し得る。
【００９０】
また、滴の液体が水であるか、水を含んでいる場合の実施形態では、液体を含む適切な媒体としては、例えば特に限定されないが、鉱油、シリコン油、炭酸（オレイン酸など）、トリオレイン、大豆油、炭化水素化合物（例えばヘキサデカンまたはテトラデカンなど）、ヒドロパーフルオロカーボン化合物、パーフルオロカーボン化合物、またはイオン液体（１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート［ＢＭＩＭ］［ＰＦ６］など（例えばWang, W.-H., Langmuir (2007) 23, 11924-11931参照））が挙げられる。パーフルオロ−カーボン（ＰＦＣ）化合物は、過剰にフッ化されている、即ち、フッ素で完全に置換された炭素化合物である。ヒドロパーフルオロカーボン化合物は、部分的にフッ化された炭化水素化合物、即ち、フッ素および水素で置換された炭素化合物である。パーフルオロカーボン化合物およびヒドロパーフルオロカーボン化合物は、直鎖状のまたは分岐したアルキル鎖および／または環から成るものである。このアルキル鎖および環は、芳香族部分と同様に、１つ以上の不飽和の炭素−炭素結合を含んでいてもよい。パーフルオロカーボン化合物の鎖／環は、ヘテロ原子、即ち炭素と異なる原子を含んでいてもよい。このようなヘテロ原子としては、例えば特に限定されないが、Ｏ、Ｎ、ＳおよびＳｉ挙げられる。
【００９１】
数多くのパーフルオロカーボン化合物およびヒドロパーフルオロカーボン化合物が、技術的に公知である。パーフルオロカーボン化合物を数種類挙げるとすれば、例えば特に限定されないが、ドコサフルオロデカン［Chemical Abstract No 307-45-9］、ドデカフルオロ−ペンタン［CAS No 678-26-2］、１，１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８−ヘプタデカフルオロ−オクタン［CAS No 335-65-9］、パーフルオロデカリン［CAS No 306-94-5］、テトラトリアコンタフルオロ−ヘキサデカン［CAS No 355-49-7］、ｎ−パーフルオロヘキサン，１，１，１，２，２，３，３，６，６，７，７，８，８，８−テトラデカフルオロ−４−オクテン［CAS No 3910-82-5］、１，１，２−トリヒドロ−パーフルオロ−１−デセン［CAS No 21652-58-4］、１，１，２−トリヒドロパーフルオロ−１−オクテン［CAS No 25291-17-2］、１，１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８−ヘプタデカフルオロ−デカン［CAS No 77117-48-7］、１，１，１，２，２，３，３，４，４−ノナフルオロ−６−ペンタデセン［CAS No 118202-35-0］、８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１２，１２，１３，１３，１４，１４，１５，１５，１５−ヘプタデカフルオロ−５−ペンタデセン［CAS No 118642-83-4］、２，２，３，３，４，４，５−ヘプタ−フルオロテトラヒドロ−５−（ノナフルオロブチル）−フラン［CAS No 335-36-4］、４−［ジフルオロ（ウンデカフルオロシクロヘキシル）メチル］−２，２，３，３，５，５，６，６−オクタフルオロ−モルホリン［CAS No 132252-23-4］、および１，１，２，２，３，３，３−ヘプタフルオロ−Ｎ，Ｎ−ビス（ヘプタフルオロプロピル）−１−プロパンアミン［CAS No 338-83-0］である。ヒドロパーフルオロカーボン化合物を数種類挙げるとすれば、例えば特に限定されないが、２，２，３，３−テトラフルオロ−ヘキサン［CAS No 83225-48-3］、１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロペンタン［CAS No 754-68- 7］、１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロ−ノナン［CAS No 755-89-5］、１，２，３，４，５，６−ヘキサフルオロ−シクロヘキサン［CAS No 22060-80-6］、トリフルオロメチル−ベンゼン［CAS-No 98-08-8］、１，２，３，４−テトラフルオロ−ナフタレン［CAS No 711-55-7］、および１，１’−オキシビス［３，３，４，４，５，６，６，６−オクタフルオロ−５−（トリフルオロメチル）−ヘキサン［CAS No 220469-12-5］である。
【００９２】
さらに、液滴の液体が水である場合特に、液滴の液体、または該液体と非混和性の媒体は、イオン性界面活性剤または非イオン性界面活性、例えばパーフルオロカーボン−界面活性剤を含んでいてもよい。通常、界面活性剤は、適用される場合に、接触線の領域に近接した固体−液体の界面、液体−液体の界面、および液体−気体の界面において主に吸収する。説明に役立つ例として、流体の滴の内側の相に含まれているサンプルと表面との非特異的な相互作用を減少させるために、界面活性剤を使用することが望ましい場合がある。なお、この点に関して、多くの場合に、非イオン性界面活性剤は接触角を変更し、９０°を超えるほど大きい接触角は通常、減少されることに注意されたい（例えば前記Churaev & Sobolev, 2007参照）。部分的に親水性であり、部分的に親油性である多くの界面活性剤が技術的に使用される。このような界面活性剤として、例えばアルキルベンゼンスルホネート類、アルキルフェノキシポリエトキシエタノール類、アルキルグルコシド、二級アミンおよび三級アミン（ジエタノールアミン、Ｔｗｅｅｎ、ｔｒｉｔｏｎ  １００、およびトリエタノールアミンなど）、または例えばフッ化された界面活性剤（ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００（ＤｕＰｏｎｔ）など）が挙げられる。
【００９３】
従って、本発明の方法は、例えば界面活性剤を提供する工程、界面活性剤が媒体と接触して、溶解することができるように界面活性剤を貯水器の中に配置する工程を含んでいてもよい。任意の界面活性剤を使用してもよい。通常、界面活性剤は表面に集積するので、界面活性剤は、処理区画の媒体および滴の液体に従って選択される。例えば、滴の液体の表面張力を低下させるための、および／または、媒体が液体である場合に、処理区画のそれぞれの液体の表面張力を低下させるための、界面活性剤が選択されてもよい。また、処理区画の媒体と、その内壁（基盤など）または外周壁との間の相互作用を低減するか、もしくは最小化するための界面活性剤が選択されてもよい。通常、界面活性剤は、両親媒性の有機化合物（陰イオン性化合物、陽イオン性化合物、双性イオン性化合物または非イオン性化合物を含む）である。
【００９４】
界面活性剤は、例えば炭化水素化合物、ヒドロパーフルオロカーボン化合物またはパーフルオロカーボン化合物（前記）であってもよい。これら化合物は、スルホン酸基、スルホンアミド基、カルボン酸基、カルボン酸アミド基、リン酸基、またはヒドロキシル基から成る群より選択される部分によって置換されている。例えば、多くのパーフルオロカーボン−界面活性剤が技術的に公知である。このようなパーフルオロカーボン−界面活性剤を数例挙げるとすれば、例えば特に限定されないが、ペンタデカフルオロ−オクタン酸、ヘプタデカフルオロノナン酸、トリデカフルオロヘプタン酸、ウンデカフルオロ−ヘキサン酸、１，１，１，２，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘネイコサフルオロ−３−オキソ−２−ウンデカンスルホン酸、１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，６−トリデカフルオロ−１−ヘキサンスルホン酸、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−５−［（トリデカフルオロヘキシル）オキシ］−ペンタン酸［Chemical Abstracts No 174767- 00-1］、２，２，３，３−テトラフルオロ−３−［（トリデカフルオロヘキシル）オキシ］−プロパン酸］［CAS No 376-39-6］、Ｎ，Ｎ’−［ホスフィニコビス（ｐｈｏｓｐｈｉｎｉｃｏｂｉｓ）（オキシ−２，１−エタンジイル）］ビス［１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ヘプタデカフルオロ−Ｎ−プロピル−１−オクタンスルホンアミド［ナトリウム塩のCAS Noは、82393-02-0である。］、１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ヘプタデカフルオロ−１−オクタンスルホン酸、１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ヘプタデカフルオロ−１−オクタンスルホニルフルオライド、［CAS No 190002-24-5］、２−［（β−Ｄ−ガラクトピラノシル−オキシ）メチル］−２−［（１−オキソ−２−プロペニル）アミノ］−１，３−プロパンジイルカルバミン酸（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）−エステル［CAS No 190002-24-5］、６−（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチルヒドロジェンホスフェート）−Ｄ−グルコース［一ナトリウム塩のCAS Noは142740-63-4である。］、３−（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１０−ヘプタデカフルオロデシルヒドロジェンホスフェート）−Ｄ−グルコース［一ナトリウム塩のCAS Noは142740-66-7である。］、２−（パーフルオロヘキシル）エチルイソシアネート［CAS No 142010-49-9］、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロ−Ｎ−フェニル−オクタンアミド［CAS No 3316-17-4］、１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１２，１２，１２−ペンタコサフルオロ−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−プロピル−１−ドデカンスルホンアミド［CAS No 84002-45-9］、２−メチル−２−［［（ヘプタ−デカフルオロオクチル）スルホニル］メチルアミノ］−２−プロペン酸エチルエステル［CAS No 14650-24-9］、３−（２，２，３，３，４��４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロ−１−オキソオクチル）−ベンゼンスルホン酸［ナトリウム塩のCAS Noは131666-65-4である。］、３−（ヘプタデカフルオロオクチル）−ベンゼンスルホン酸［ナトリウム塩のCAS Noは146444-79-3である。］、４−［（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロ−１−オキソオクチル）アミノ］−ベンゼンスルホン酸［一ナトリウム塩のCAS Noは176515-54-1である。］、３−［（ｏ−パーフルオロオクタノイル）フェノキシ］プロパンスルホン酸［ナトリウム塩のCAS Noは176515-56-3である。］、Ｎ−エチル−１，１，２，２，２−ペンタフルオロ−Ｎ−（２６−ヒドロキシ−３，６，９，１２，１５，１８，２１，２４−オクタオキサヘキサコスｃｏｓ−１−イル）−エタンスルホンアミド［CAS No 173219-11-9］、３−［エチル［（ヘプタデカフルオロオクチル）スルホニル］アミノ］−１−プロパンスルホン酸［ナトリウム塩のCAS Noは75032-81-4である。］、１，２，２，３，３，４，５，５，６，６−デカ−フルオロ−４−（ペンタフルオロエチル）−シクロヘキサンスルホン酸［ナトリウム塩のCAS Noは151017- 94-6である。］、２−［１−［ジフルオロ（ペンタフルオロエトキシ）メチル］−１，２，２，２−テトラフルオロエトキシ］−１，２，２，２−テトラフルオロ−エタンスルホン酸［カリウム塩のCAS Noは70755-50-9である。］、Ｎ−［３−（ジメチルオキシド−アミノ）プロピル］−２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロ−４−（ヘプタフルオロプロポキシ）−ブタンアミド［CAS No 87112- 48-9］、Ｎ−エチル−Ｎ−［（ヘプタデカフルオロオクチル）スルホニル］−グリシン［カリウム塩のCAS Noは2991-51-7である。］、または２，３，３，３−テトラフルオロ−２−［１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−［（トリデカフルオロヘキシル）オキシ］プロポキシ］−１−プロパノール［CAS No 484001-47-0］である。
【００９５】
またパーフルオロカーボン−界面活性剤としては、例えばポリマー化合物が挙げられる。ポリマー化合物としては、例えばα−［２−［ビス（ヘプタフルオロプロピル）アミノ］−２−フルオロ−１−（トリフルオロメチル）エテニル］−ω−［［２−［ビス（ヘプタ−フルオロプロピル）アミノ］−２−フルオロ−１−（トリフルオロメチル）エテニル］オキシ］−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）［ＣAS No 135089-94-0］、α−［２−［［（ノナコサフルオロテトラデシル）スルホニル］プロピルアミノ］エチル］−ω−ヒドロキシ−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）［CAS No 83995-63-5］、ポリエチレングリコールジパーフルオロデシルエーテル［CAS No 37382-58-4］、α−［２−［エチル［（ヘプタデカフルオロオクチル）スルホニル］アミノ］エチル］−ω−ヒドロキシ−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）［CAS No 29117-08-6］、α−［２−［エチル［（ペンタコサフルオロドデシル）スルホニル］アミノ］エチル］−ω−ヒドロキシ−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）［CAS No 82397-47-5］、α−［２−［［（ヘプタデカフルオロオクチル）スルホニル］プロピルアミノ］エチル］−ω−ヒドロキシ−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）［CAS No 52550-45-5］、Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）−２，２−ジフルオロ−２−［１，１，２，２−テトラフルオロ−２−［（トリデカフルオロ−ヘキシル）オキシ］エトキシ］−アセトアミド［CAS No 141483-28-5］、α−（２−カルボキシエチル）−ω−［［（トリデカフルオロ−ヘキシル）オキシ］メトキシ］−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）［リチウム塩のCAS Noは496850-57-8である。］、α−［２，３，３，３−テトラフルオロ−２−［１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（ヘプタフルオロプロポキシ）プロポキシ］−１−オキソプロピル］−ω−ヒドロキシ−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）［CAS No 37541-12-1］、および２，３，３，３−テトラフルオロ−２−（ヘプタ−フルオロプロポキシ）−プロピオン酸のポリマー［CAS No 26099-32-1］が挙げられる。
【００９６】
１実施形態では、界面活性剤は、ＣＦ３（ＣＦ２）ｍ−（ＣＨ２）ｎ−（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｋ−ＯＨの構造を有している。ここで、ｍは３〜１００の整数であり、ｎは０〜１０の整数であり、ｋは０〜２００の整数、例えば１〜２００の整数である。それぞれの界面活性剤の説明に役立つ例は、α−（２，２，３，３，４，４，５，５，５−ノナフルオロペンチル）−ω−ヒドロキシ−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）［CAS No 82397-48-6］である。ヒドロパーフルオロ−界面活性剤の説明に役立つ例は、１−デオキシ−１−［（４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，９−トリデカフルオロ−１−オキソノニル）アミノ］−キシリトール［CAS-No 487027-48-5］である。
【００９７】
通常、装置は、上部注入口を備えている。上部注入口は、例えば開口部であってもよいし、または開口部を備えていてもよい。この上部注入口は、装置の周囲の環境と処理区画との間に、流体の連絡を提供することができる。このような注入口は、処理区画の中へ物体を導入するため、または処理区画から物体を除去するために使用され得る。物体としては、媒体、滴、または固定部材が挙げられる。従って、注入口は、例えば固定部材のための積み込み口として機能し得る。従って、ある実施形態では、注入口を規定するか、または注入口に備えられた開口部は、固定部材の挿入および／または除去を可能にするために十分な大きさである。それぞれの注入口は、基盤に対して少なくとも基本的に反対である、処理区画の上部に配置されていてもよい。１実施形態では、注入口は、処理区画の中に配置されたときに、滴の位置決めを支援するように位置決めおよび成形されている。また、この実施形態では、注入口は、処理区画中において媒体と接触する時に、滴のより小さい滴への分割を防止することを支援してもよい。ある実施形態では、それぞれの注入口は、例えば蓋を用いて密封されることが可能であってもよいし、またはバルブの形式で密封されることが可能であってもよい。しかしながら、下記において明らかになるように、本発明のデバイスおよび方法は、処理区画の注入口を密封することなく、便利に使用されることができる。
【００９８】
ある実施形態では、上部注入口は、例えば物体を位置決めする、移動させる、または除去するためのガイドを備えている。本明細書において使用されているような用語「位置決めする」および「位置決めすること」は、物体をある位置に配置すること、および物体をある位置から除去することに広く関係している。従って、「位置決めする」および「位置決めすること」は、物体を所望の場所に持っていくこと、およびその場所から物体を除去すること（即ち、ある場所から物体を取り去ること）を含んでいる。
【００９９】
それぞれのガイドは、例えば、処理区画の中へ物体を挿入するか、または処理区画から物体を除去するための（例えば貯水器の中へ物体を挿入するか、または貯水器の外へ物体を除去するための）誘導を提供してもよい。典型的な実施形態では、ガイドは、処理区画の貯水器に物体を位置決めする、および／または処理区画の貯水器の中へ物体を位置決めすることができるように設計されている。ある実施形態では、ガイドは、固定部材の表面内の予め規定されている固定区域上に液滴を分配するための誘導を提供する。装置は、例えば１つ以上の分配デバイスの位置決めを誘導するために設計されていてもよい。ある実施形態では、ガイドは、貯水器内へ固定部材を挿入するための、および／または貯水器の外へ固定部材を除去するための誘導を提供する。ガイドは、任意の所望の形状および向きであってもよい。また、ガイドは、物体の位置決めを支援するか、または物体の位置決めに役立つ任意の所望の位置決め手段を備えていてもよい。適切な位置決め手段としては、例えば特に限定されないが、穴、台（ｍｏｕｎｔ）、レール、スライド、グルーブ、Ｖ字型の刻み目、開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ）、溝（ｃｈａｎｎｅｌ）、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。開口は、例えば、固定部材の予め規定されている固定区域の上部に設けられた貫通孔を備えていてもよい。１実施形態では、それぞれの開口は、物体を分配または挿入するために使用されるデバイス（ノズルまたはピペットチップなど）と、固定部材の予め規定されている固定区域とが、直接的に接触することを避けるように設計されている。これのために、開口は、例えば、傾斜した溝に備えられていてもよいし、または開口は、固定部材の予め規定されている固定区域から僅かにずれて位置決めされていてもよい（図２７）。ある実施形態では、ガイドは、相互作用する位置決め手段の一対を有している。相互作用する位置決め手段の一対は、固定部材の表面内の予め規定されている固定区域に対して、分配用デバイスを位置決めするように設計されていてもよい。分配用デバイスの位置決めは、例えば、相互作用する位置決め手段の一対の一方、または両方が、それぞれの分配用デバイスを受容するように設計されることによって実現されてもよい。ある実施形態では、相互作用する位置決め手段の一対は、複数の分配用デバイスを位置決めする（受容することを含む）ように設計されてもよい。ある実施形態では、相互作用する位置決め手段は、複数の分配用デバイスを位置決めする（受容することを含む）ように設計されていてもよい。
【０１００】
相互作用する位置決め手段は、例えば穴および台を備えていてもよい。このような実施形態では、穴は台を受容するように設計されていてもよい。台は、例えばさらなる物体を受容するように設計されていてもよい。説明に役立つ例として、ノズルまたはピペットチップを受容するように設計された台は、穴または穴の一対によって受容されてもよい（例えば図２８参照）。従って、ある実施形態では、穴および台のそれぞれの相互作用の組合せは、分配用デバイスの位置決めをガイドするように設計されている。ある実施形態では、台は、分配用デバイスの位置決めをガイドするように設計されている。ある実施形態では、台は、位置決めデバイスを受容するように設計されている。台は、例えば分配用デバイス（ピペットチップなど）を受容するための開口を備えていてもよい。ある実施形態では、台は、例えば複数の分配用デバイスを受容するための複数の開口を備えている。
【０１０１】
この点に関して、本発明は、本発明の装置（上部開口部を有する装置）の貯水器の上部において分配器をガイドする、および／または位置決めするためのデバイスを提供する。ガイドするための、および／または位置決めするためのデバイスは、装置の上部開口部によって受容されることができるように設計されている。ガイドするための、および／または位置決めするためのデバイスは、装置の開口部の大きさと一致する大きさを有していてもよいし、あるいはガイドするための、および／または位置決めするためのデバイスを装置が受容できる補助器を装備していてもよい。ある実施形態では、ガイドするための、および／または位置決めするためのデバイスは、ピペットチップなどの分配器を受容するように設計されている。ガイドするための、および／または位置決めするためのデバイスは、例えば、前記のような位置決め手段（即ち、穴、台、レール、スライド、グルーブ、Ｖ字型の刻み目、開口、溝、またはそれらの任意の組合せである位置決め手段、あるいはそれらを備えている位置決め手段）を備えていてもよい。ガイドするための、および／または位置決めするためのデバイスは、前記のような相互作用する位置決め手段の一対を含んでいてもよい。
ある実施形態では、本発明の装置の上部注入口は、注入部材に備えられている。このような実施形態では、注入部材は、処理区画の貯水器の上部に設けられている。注入部材は、１つ以上の注入口を備えている。注入部材は、任意の所望の形状、大きさ、または表面特性であってもよい。例えば、注入部材は、処理区画の貯水器に面している親水性または疎水性の表面を有していてもよい。注入部材は、処理区画に固定されていてもよいし、処理区画に取り外し可能に設けられていてもよいし、処理区画の一部を形成していてもよい。ある実施形態では、処理区画の基盤および外周壁によって規定される貯水器は、注入部材を用いて周囲の環境（ａｍｂｉｅｎｃｅ）から密封されることができる。それぞれの封止材（ｓｅａｌ）は、機械的な力、電磁力、または圧力の差などを用いた任意の所望の機構に基づくものであってもよい。
【０１０２】
貯水器およびカバーまたは注入部材を完全に固く接続することができるように、それぞれの封止材が注入部材、処理区画またはそれらの両方に適用されてもよい。従って、典型的な実施形態では、封止材は、注入部材を処理区画に、液体を通さないように（ｉｍｐｅｒｍｅａｂｌｙ）接続するように設計されている。同様に、それぞれの封止材は、カバーを処理区画に液体を通さないように接続するために使用されてもよい。ある実施形態では、封止材は、注入部材が貯水器の上部に設けられたときに、貯水器の外周壁の位置と対応する注入部材上の位置に設けられる。ある実施形態では、貯水器上に位置決めされた後のカバーまたは注入部材の接触面の位置と対応する処理区画の貯水器の外周壁上の位置に、封止材は設けられる。
【０１０３】
封止材は、密封用流体などの密封用物質であってもよい。このような密封用物質としては、例えば特に限定されないが、ゲルまたは液体が挙げられる。それぞれの密封は、例えば接着剤であってもよい。反応用モジュールにおけるサンプル流体の所望の測定と適合する任意の接着剤が、使用されてもよい。密封用物質は、感光性のポリマー前躯体または感熱性のポリマー前躯体に由来するポリマーを含んでいてもよい。つまり、封止材は、貯水器（例えばその外周壁）とカバーまたは注入部材との間の接触面に分配された後のそれぞれの前躯体から、重合によって形成されてもよい。また、密封用物質は、それぞれの接触面に分配されれば、例えば硬化によって、凝集状態へ変化することができる遊離した媒体（isolation medium）であってもよい。最後に、それぞれの密封用物質は、固体の状態であるが、機械的に、電気的におよび／または磁気的に活性化される性質であってもよい。密封用物質がポリマーである場合の実施形態では、密封用物質は、このような活性化に基づいて、凝集状態へ変化し、それぞれの接触面へ分配されることができる。それぞれの密封用物質の重合、硬化、または「不活性化」によって、それぞれの接触面にある流体は凝固する。このようにして、堅くまたは適度に堅く密閉された接触面が得られる。現在使用されている密封用物質としては、例えば特に限定されないが、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）および「室温硬化型（Room Temperature Vulcanizing）」（ＲＴＶ）シリコンが挙げられる。
【０１０４】
さらに、当業者は、密封処理は可逆的な性質であってもよいし、不可逆的な性質であってもよいという事実に気づく。例えば、酸化処理をすることなく、ＰＤＭＳは、滑らかな表面を有する非共有結合性の可逆的な封止材を形成する。ある実施形態では、選択された期間の後に、貯水器からカバーまたは注入部材を除去することが望ましい場合がある。このような場合に、可逆的な封止材を使用することが望ましい場合がある。例えば、ガラス、シリコン、ポリスチレン、ポリエチレン、またはシリコン窒化物と接触しているＰＤＭＳの不可逆的な封止材は、酸素プラズマまたは空気プラズマに暴露することによって、実現され得る。
【０１０５】
ある実施形態では、封止材は、エラストマーの接触デバイス、例えばＯ−リングなどのガスケットである。ある実施形態では、封止材は、注入部材、カバーまたは処理区画（外周壁など）の、エラストマーの接触要素である。本発明の装置の密封は、注入部材以外の別のデバイスを用いることによって、例えばカバーを用いることによって実現されてもよいことを思い出されたい。それぞれのカバーは同様に、貯水器の上部に取り外し可能に設けられてもよい。
【０１０６】
典型的な実施形態では、カバーは、装置の上部開口部を覆うおよび／または閉鎖するように設計されていてもよい（前記参照）。ある実施形態では、カバーは処理区画に物理的に接続されていてもよい。これによって、カバーおよび処理区画は、閉鎖された空間を規定してもよい。カバーと処理区画との接触は、例えば、貯水器と周囲の環境との間の流体の連絡を防ぐために、上述した封止材を備えていてもよい。他の実施形態では、カバーは、貯水器と周囲の環境との間の流体の連絡を可能にしてもよい。説明に役立つ例として、カバーは、（ｉ）特定の物体（特定の大きさの物体など）が例えば上部開口部を通して落下することによって、貯水器へ侵入することを防止すると同時に、（ｉｉ）空気などの流体がカバーと処理区画の外周壁との間の隙間を通過することができるように設計されていてもよい。
【０１０７】
デッドスペースが存在するとしても、最小限のデッドスペースが封止材の近傍に形成されるように、封止材を設けることが望ましい場合がある。このようなデッドスペースは、例えばカバー（または注入部材）と処理区画の外周壁との間のＯ−リングに隣接して形成されてもよい（例えば図２１参照）。このようなデッドスペースの形成は、密閉部材を、貯水器の内面に近接して設けることによって回避され得る（図２１の下部）。特に、封止材がゲルまたは液体（例えば接着剤）である実施形態では、デッドスペースの形成は、封止材の大きさを、カバーまたは注入部材の接触区域と一致させることによって回避され得る。
【０１０８】
上述したように、ある実施形態では、外周壁、基盤および注入部材またはカバーは、閉鎖された空間を規定する。注入部材を処理区画に取り付けるために、密封手段が使用される場合に、この空間は例えば気密性であってもよい。カバーおよび注入部材は、任意の形態で（例えば凹所（ｒｅｃｅｓｓ）として）設計されてもよい空隙を備えていてもよい。ある実施形態では、カバーは、バットまたはボウルに類似している形状であってもよい（図１８、図１９参照）。処理区画の貯水器上に設けられたときに、カバーまたは注入部材のこのような空隙（凹所を含む）は、処理区画の貯水器と面していてもよい。これによって、さらに別の空間が処理区画の上部に備えられ得る。ある実施形態では、処理区画の貯水器およびそれぞれの空隙（凹所を含む）によって提供される連続的な空間が形成されてもよい。
【０１０９】
注入部材は例えば、処理区画の貯水器の上部に取り外し可能に設けられていてもよいし、固定されていてもよい。注入部材が取り外し可能に設けられている実施形態では、注入部材は、カバーなどの他のデバイスまたは要素と取り換えられてもよい。ある実施形態では、注入部材は、前記のようなガイドを含んでいる。注入部材が複数の注入口を備えている実施形態では、それぞれのガイドは、それぞれの注入口をガイドするように設計されていてもよい。ある実施形態では、ガイドは、一つの注入口などの選択された注入口だけをガイドするように設計されている。ある実施形態では、複数の注入口の各注入口に、ガイドが備えられている。
【０１１０】
ある実施形態では、注入部材に通常備えられているそれぞれのガイドは、例えば穴および台を組み合わせて備えている（前記参照）。このような実施形態では、穴は台を受容するように設計されていてもよい。台は、液体（特に液滴）の貯水器の中への分配をガイドするように設計されていてもよい。台は例えば、ピペットまたはピペットチップなどの分配デバイスをガイドするように設計されていてもよい。説明に役立つ例として、穴の１つ以上の組が、台を位置決めするように設計されていてもよい。台は、ノズルまたはピペットチップの大きさと一致してもよい。台は例えば、図２８および図２９に示されたピペッティングガイドであってもよい。
【０１１１】
ある実施形態では、本発明の装置は、注入部材のポジショナを備えている。注入部材のポジショナは、注入部材に連結されている（例えば接続されている、または取り付けられている）か、あるいは注入部材と取り付け可能である。ある実施形態では、注入部材のポジショナは、注入部材に取り外し可能に連結されている（例えば取り付けられている）。注入部材のポジショナはさらに、貯水器に連結されている（例えば接続されている、または取り付けられている）か、あるいは、貯水器と取り付け可能である。ある実施形態では、注入部材のポジショナは、貯水器に取り外し可能に連結されている（例えば取り付けられている）。
【０１１２】
ある実施形態では、貯水器および注入部材の両方は、注入部材のポジショナに連結されている。ある実施形態では、貯水器および注入部材は、注入部材のポジショナに取り外し可能に連結されている。注入部材のポジショナは、貯水器の上部に注入部材を位置決めするように設計されている。ある実施形態では、注入部材のポジショナは、処理区画の上部への、つまり処理区画の貯水器の上部への注入部材の取付を支援するように（または処理区画の上部へ、つまり処理区画の貯水器の上部へ注入部材を取り付けるように）設計されている。ある実施形態では、注入部材のポジショナはさらに、処理区画の貯水器の上部における注入部材の接続部を密封することによって処理区画を密封するように設計されている。説明に役立つ例として、注入部材のポジショナは、注入部材と処理区画の貯水器の上部との間に設けられたガスケットに対して圧力を加えるか、またはロックを作動させるように注入部材に対して機械的な力を及ぼしてもよい。ある実施形態では、注入部材のポジショナは、例えば図２０に示されたような回転手段を備えている。注入部材のポジショナは例えば、旋回デバイスであってもよい。回転手段を有するそれぞれのデバイスを備えている装置では、注入部材は、例えば、注入部材のポジショナに連結されるか、または取り付けられたときに、注入部材が貯水器に対して回転されることによって、注入部材は貯水器の上部に回転されて取り付けられ得る。
【０１１３】
この点に関して、本発明は、注入部材および／またはカバーを本発明の装置の貯水器に取り付けるためのデバイスに関する。該デバイスは通常、それぞれの位置に配置されていれば、注入部材および／またはカバーが貯水器の上部に位置決めされ得るように、ならびに／あるいは注入部材／カバーと貯水器との取付を可能にするように設計されている。該デバイスは、第一ホルダーおよび第二ホルダーを備えている。第一ホルダーは、本発明の装置の貯水器を受容するように設計されている。第二ホルダーは、注入部材および／またはカバーを受容するように設計されている。第一ホルダーおよび第二ホルダーは、第二ホルダーが第一ホルダーの上部に位置決めされ得るように適合されている。これによって、第二部材によって受容された注入部材／カバーが、第一部材によって受容された貯水器の上部に位置決めされ得る。用語「適合された」は広義に、形状的なおよび／または機能的に一致されたことをいい、即ち、「設けられた」、「適している」、「適切な位置に配置された」、「適切な向きの」、「適切な大きさの」、「適応された」および「〜に対して適格である」という意味を含んでいる。ある実施形態では、デバイスは、回転手段を備えている（前記、図２０）。このような回転手段によって、第一の台および第二の台は、回転して接続され得る、例えばスイベルを用いて取り付けられ得る（swivel-mounted）。ある実施形態では、デバイスは、第一ホルダーの上部の位置に第二ホルダーを取り付けるためのレバーを備えている（図２０）。従って、１実施形態では、２つのホルダーは手動で位置決めされ得る。ある実施形態では、レバーは第一ホルダーに連結されている。ある実施形態では、レバーは第二ホルダーに連結されている。ある実施形態では、レバーは両方のホルダーに連結されている。ある実施形態では、レバーは、例えばレバーが偶然に作動されることを防止するために、ロックされるレバーレバーのためのロック手段を備えていてもよい。
【０１１４】
上述したように、固定部材は、予め規定されている固定区域を備えている。ある実施形態では、この予め規定されている固定区域は、連結部分を有する分子を備えていてもよい。各分子は、炭化水素を基本としていてもよく（例えばポリマーであってもよい）、窒素の官能基、リンの官能基、硫黄の官能基、カルベンの官能基、ハロゲンの官能基、または擬ハロゲンの官能基を備えていてもよい。説明に役立つ例として、固定部材の表面の固定区域は、ブラシ様のポリマー、例えば短い側鎖を有するポリマーを備えていてもよい（例えば該ポリマーによってコーティングされていてもよい）。固定表面は、例えばグラフト重合によって、ブラシ様の構造を備えたポリマーを備えていてもよい。固定表面は例えば、標的物体（例えばタンパク質または核酸分子などの分子）の共有結合を可能にする官能基を備えていてもよい。各連結部分としては、例えば特に限定されないが、アミノ基、アルデヒド基、チオール基、カルボキシ基、エステル、無水物、スルホネート、スルホン酸エステル、イミドエステル、ハロゲン化シリル、エポキシド、アジリジン、ホスホラミダイト、およびジアゾアルカンが挙げられる。連結部分を介して共有結合性の固定を行う一般的な方法は、Goddard & Hotchkiss (Progress in Polymer Science (2007) 32, 7, 698 -725）に紹介されている。この点に関して、非共有結合性の固定も同様に、本発明の方法にとって適切であることに注意されたい。
【０１１５】
ある実施形態では、連結部分は、タンパク質、核酸、ポリサッカライド、またはそれらの任意の組合せなどの標的分子に対するレセプター分子である。このような実施形態では、連結部分および標的分子は、特異的な結合の組を規定してもよい。各レセプター分子としては、例えば特に限定されないが、免疫グロブリン、リポカリンファミリーのポリペプチドに基づくムテイン、グルボディ（ｇｌｕｂｏｄｙ）、アンキリンまたはクリスタリンの骨格（ｓｃａｆｆｏｌｄ）に基づくタンパク質、アビマー（ａｖｉｍｅｒ）、Ｔ７エピトープ、マルトース結合タンパク質、単純ヘルペスウイルスの糖タンパク質ＤのＨＳＶエピトープ、ヘマグルチニンエピトープ、転写因子ｃ−ｍｙｃのｍｙｃエピトープ、オリゴヌクレオチド、オリゴサッカライド、オリゴペプチド、ビオチン、ジニトロフェノール、ジゴキシゲニン、および金属キレート剤（下記参照）が挙げられる。説明に役立つ例として、標的分子が金属イオンである場合に、使用されてもよい金属キレート剤として、例えば、エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、エチレングリコール四酢酸（ＥＧＴＡ）、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（カルボキシメチル）グリシン（ニトリロトリ酢酸（ＮＴＡ）とも呼ばれる）、１，２−ビス（ｏ−アミノフェノキシ）エタン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸（ＢＡＰＴＡ）、２，３−ジメルカプト−１−プロパノール（ジメルカプロール）、ポルフィン、またはヘムが挙げられる。例えば、ＥＤＴＡは、一価の金属イオン、二価の金属イオン、三価の金属イオン、および四価の金属イオン（例えば銀イオン（Ａｇ＋）、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、マグネシウムイオン（Ｍｎ２＋）、銅イオン（Ｃｕ２＋）、鉄イオン（Ｆｅ２＋）、コバルトイオン（Ｃｏ３）、およびジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋））と錯体を形成する一方、ＢＡＰＴＡは、Ｃａ２＋に対して特異的である。ある実施形態では、各金属イオンと錯体を形成している各金属キレート剤は、連結部分を規定する。このような錯体は例えば、タンパク質に含まれていてもよい規定された配列のペプチドに対するレセプター分子である。説明に役立つ例として、本技術分野において標準的な方法は、キレート剤であるニトリロトリ酢酸（ＮＴＡ）を使用することによって得られる、オリゴヒスチジンタグと銅イオン（Ｃｕ２＋）、ニッケルイオン（Ｎｉ２＋）、コバルトイオン（Ｃｏ２＋）、または亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）との錯体の形成である。
【０１１６】
説明に役立つ例として、高分子電解質（ポリ（３−８（Ｓ）−５−アミノ−５−メトキシカルボキシル−３−オキサペンチル）２，５−チオフェニレンハイドロクロライド）など）とペプチド（例えば合成ペプチドまたは天然資源から単離されたペプチド）との混合物、またはポリ（３−［（Ｓ）−５−アミノ−５−カルボキシル−３−オキサペンチル］−２，５−チオフェニレンハイドロクロライド）とカルモジュリンとの混合物が、ポリ（ジメチルシロキサン）の表面区域に固定されてもよい。この固定は、Asbergら(Langmuir (2006) 22, 5, 2205-2211）に記載されたように、それぞれの緩衝水溶液をポリ（ジメチルシロキサン）の表面区域においてインキュベートした後に、乾燥することによって実施される。
【０１１７】
ある実施形態では、各連結部分は、第一連結部分の官能基と第二連結部分との反応によって得られたものである。例えば、選択された標的物体に対する特異性の程度が選択された連結部分を得るために、このことが望まれる場合がある。連結部分は、例えば、標的分子に対するレセプター分子と反応されてもよい。レセプター分子および標的分子は、特異的な結合の組を規定する（前記および下記参照）。各反応によって、錯体（coordinative complex）などの複合体または共有結合が形成されてもよい。このような複合体または共有結合を形成することによって、連結部分は別の連結部分へ変換される。説明に役立つ例として、本発明の各方法は、標的分子に対するレセプター分子（前記参照）を基板の表面に接触させる方法を含んでいる。レセプター分子は、レセプター分子と連結部分との間に複合体が形成されるように、連結部分と相互作用することができる。ある実施形態では、この複合体の形成は、共有結合の形成の一部であるか、または共有結合の形成をもたらす。その結果、レセプター分子は連結部分を介して複数の表面区域上に固定される。このようにして、連結部分は、次々と、別の連結部分へ変換される。
【０１１８】
アルデヒド基、アミノ基、チオール基は、例えば、ペプチド、タンパク質、オリゴサッカライド、オリゴヌクレオチド、または選択された標的分子に対する所望の特異性を有する任意の他の分子と反応し得る（例えば具体的な例として、前記Ｓａｎｇｈｖｉら，２００５参照のこと。）。生じた部分は例えば、「アフィニティータグ」として技術的に公知の部分であってもよい。このような部分としては、例えば特に限定されないが、ビオチン、ジニトロフェノール、ジゴキシゲニン、オリゴヒスチジン、ポリヒスチジン、免疫グロブリンドメイン、マルトース結合タンパク質、グルタチオンＳ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）、カルモデュリン結合タンパク質（ＣＢＰ）、ＦＬＡＧ’−ペプチド、Ｔ７エピトープ（Ａｌａ−Ｓｅｒ−Ｍｅｔ−Ｔｈｒ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｎ−Ｇｌｎ−Ｍｅｔ−Ｇｌｙ）、マルトース結合タンパク質（ＭＢＰ）、単純ヘルペスウイルスの糖タンパク質ＤのＨＳＶエピトープ（配列Ｇｌｎ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ｌｅｕ−Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ａｓｐ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ａｓｐ）、ヘマグルチニン（ＨＡ）のエピトープ（配列Ｔｙｒ−Ｐｒｏ−Ｔｙｒ−Ａｓｐ−Ｖａｌ−Ｐｒｏ−Ａｓｐ−Ｔｙｒ−Ａｌａ）、および転写因子ｃ−ｍｙｃの「ｍｙｃ」のエピトープ（配列Ｇｌｕ−Ｇｌｎ−Ｌｙｓ−Ｌｅｕ−Ｉｌｅ−Ｓｅｒ−Ｇｌｕ−Ｇｌｕ−Ａｓｐ−Ｌｅｕ）が挙げられる。
【０１１９】
説明に役立つさらなる例として、各部分は抗体、そのフラグメント、または抗体と類似する機能を有するタンパク質性の結合分子であってもよい。（組換）抗体フラグメントとしては、例えば、Ｆａｂフラグメント、Ｆｖフラグメント、一本鎖のＦｖフラグメント（ｓｃＦｖ）、二重特異性抗体、三重特異性抗体（Iliades, P.ら, FEBS Lett (1997) 409, 437-441）、十重特異性抗体(decabody)(Stone, E.ら, Journal of Immunological Methods (2007) 318, 88-94)、および他のドメインの抗体(Holt, L.J.ら, Trends Biotechnol. (2003), 21, 11, 484-490)が挙げられる。抗体と類似する機能を有するタンパク質性の結合分子としては、例えばリポカリンファミリーのポリペプチドに基づくムテイン（国際公開第２００３／０２９４６２号パンフレット；国際公開第２００５／０１９２５４号パンフレット；国際公開第２００５／０１９２５５号パンフレット；国際公開第２００５／０１９２５６号パンフレット；Besteら, Proc. Natl Acad SciUSA (1999) 96, 1898-1903）が挙げられる。リポカリン類（ビリン結合タンパク質、ヒトの好中球のゲラチナーゼと会合したリポカリン、ヒトのアポリポタンパク質Ｄ、ヒトの涙のリポカリン、またはグリコデリン（ｇｌｙｃｏｄｅｌｉｎ）など）は、ハプテンとして知られている選択された低分子タンパク質の領域に結合できるように改変され得る天然のリガンド結合部位を有している。他のタンパク質性の結合分子としては、例えば特に限定されないが、グルコボディと呼ばれるタンパク質性の結合分子（国際公開第９６／２３８７９号パンフレット）、アンキリンの骨格（ｓｃａｆｆｏｌｄ）に基づくタンパク質（Mosavi, L.K.ら, Protein Science (2004) 13, 6, 1435-1448）、またはクリスタリンの骨格に基づくタンパク質（国際公開第２００１／０４１４４号パンフレット）、ＳｋｅｒｒａによってJ. MoI. Recognit. (2000) 13, 167-187に記載されているタンパク質、アドネクチン類（Ａｄｎｅｃｔｉｎｓ）、テトラネクチン類（ｔｅｔｒａｎｅｃｔｉｎｓ）、アビマー類（ａｖｉｍｅｒｓ）、およびペプトイド類（ｐｅｐｔｏｉｄｓ）が挙げられる。アビマー類は、いくつかの細胞の表面レセプターに、複数のドメインの糸として発生する所謂、Ａドメインを含んでいる（Silverman, Jら, Nature Biotechnology (2005) 23, 1556- 1561）。ヒトのファイブロネクチンのドメインに由来するアドネクチン類は、標的に対して免疫グロブリンと同じように結合するために操作され得る３つのループを含んでいる（Gill, D. S. & Damle, N.K., Current Opinion in Biotechnology (2006) 17, 653-658）。ヒトのホモ三量体タンパク質のそれぞれに由来するテトラネクチン類は同様に、所望の結合のために操作され得る、Ｃ型のレクチンドメイン内のループ領域を含んでいる（同書）。タンパク質のリガンドとして作用することができるペプトイド類は、オリゴ（Ｎ−アルキル）グリシン類である。このオリゴ（Ｎ−アルキル）グリシン類は、側鎖が、α炭素原子にではなく、アミド窒素に接続されている点において、ペプチドと異なっている。ペプトイド類は通常、プロテアーゼおよび他の修飾酵素に対して耐性があり、ペプチドよりも非常に高い細胞透過性を有することができる（例えばKwon, Y.-U., and Kodadek, T., J. Am. Chem. Soc. (2007) 129, 1508-1509参照）。必要に応じて、任意のまたは特定の形態（種類など）の標的物体に対する各部分のアフ���ニティーをさらに増加させる修飾剤が使用されてもよい。
【０１２０】
ある実施形態では、装置は、電極、磁石（例えば棒磁石）、電磁石、磁石または電磁石のアレイ、あるいはそれらの任意の組合せを備えている。それぞれの電極、磁石または電磁石は、装置の如何なる場所に位置決めされていてもよく、電場、磁場、または電磁場をそれぞれ与えることができる。説明に役立つ例として、それぞれの電極、磁石または電磁石は、貯水器の基盤に備えられていてもよい。説明に役立つさらなる例として、電極は固定部材に、例えばエレクトロチップ（electro-chip）の形態で備えられていてもよい（例えば図４Ｆ）。
【０１２１】
ある実施形態では、装置は、複数の同一のまたは類似する装置を積層するためのデバイスを１つ以上備えている。このようなデバイスは、装置の上部に別の装置を固定するために設計されていてもよい。説明に役立つ例は、図１６Ｂおよび図１７に示されている円形の凹みである。各凹みは、例えば本発明の装置の対応する突起部と一致してもよい。ある実施形態では、装置は、該装置の上にまたは該装置に、別の装置（検出機器（例えば図１５参照）または所望の温度または大気などの所望の周囲の環境を提供する装置）を取り付けるおよび／または固定するためのデバイスを１つ以上備えている。
【０１２２】
ある実施形態では、装置は、供給モジュールをさらに備えている。供給モジュールは、処理区画に流体を通すように接続されている。供給モジュールは、流体が処理区画の中へ流されること、および／または流体が処理区画の外へ流されることを可能にする。特に、供給モジュールは、流体が貯水器の中へ流されること、および／または流体が貯水器の外へ流されることを可能にする。供給モジュールは例えば、ポートなどを介して貯水器に物理的に接続されていてもよい。各ポートは、処理区画（基盤など）、外周壁、カバー、または注入部材の如何なる場所にアレンジされていてもよい。ある実施形態では、供給モジュールは、注入管を備えている。各注入管は、貯水器の中へ媒体が流されることができるように設計されている。ある実施形態では、供給モジュールは、排出管を備えている。各排出管は、貯水器の外へ媒体が流されることができるように設計されている。ある実施形態では、供給モジュールは、注入管および排出管の両方として機能することができる多目的の管を備えている。ある実施形態では、供給モジュールは、注入管および排出管の両方を備えている。液滴の液体と混和しない液体は例えば、供給モジュールによって、貯水器の中へ流されることができてもよいし、および／または貯水器の外へ流されることができてもよい。液滴の液体と混和しない媒体は、供給モジュールによって、貯水器の中へ流されることができてもよいし、および／または貯水器の外へ流されることができてもよい。
【０１２３】
ある実施形態では、供給モジュールは、加圧デバイスを備えていてもよい。加圧デバイスは、流体を通すように加圧デバイスに接続された任意の要素または装置の一部に圧力を加えるデバイスである。加圧デバイスは例えば、供給モジュールの注入管に存在する液体などの媒体に対して圧力を加えるように設計されていてもよい。これによって、各注入管が流体を通すように接続されている貯水器の中へ媒体が流されることを、圧力が引き起こし得る。ある実施形態では、加圧デバイスによって加えられる圧力によって、バルブなどの密封デバイスは密着される。ある実施形態では、加圧デバイスによって加えられた圧力は、貯水器に存在する媒体に対して作用する。これによって、例えば、貯水器の外へ媒体が流される。また、ある実施形態では、加圧デバイスは、陰圧を加えるために設計されている。これによって流体などの媒体が加圧デバイスの方に流される。陰圧を加えるために設計された加圧デバイスは例えば、供給モジュールの排出管に、流体を通すように接続されていてもよい。これによって、供給モジュールが流体を通すように接続された貯水器内の媒体が、貯水器の外へ流される。各加圧デバイスは例えば、ポンプ、シリンジまたはそれらの組合せであってもよいし、あるいはそれらを備えていてもよい。
【０１２４】
ある実施形態では、供給モジュールは、処理区画に取り外し可能に接続されている。供給モジュールは例えば、供給モジュールを処理区画に接続するか、および／もしくは供給モジュールを処理区画から切り離すか、または供給モジュールを処理区画から取り外すことを可能にするか、あるいは促進するための接続手段／切離手段を備えていてもよい。
【０１２５】
ある実施形態では、本発明の装置は、貯水器ホルダー（回転式貯水器ホルダーなど）を備えている。回転式貯水器ホルダーは、貯水器を受容し、且つ回転させるように設計されていてもよい。貯水器を回転させることによって、貯水器の中へおよび／または外へ媒体が流されることが促進される（下記参照）。装置は、貯水器および／または処理区画を機械的に移動または攪拌（特に振盪）するための手段を備えていてもよい。このような手段の説明に役立つ例は、貯水器を受容し、攪拌するように設計されている攪拌デバイスである。これによって、攪拌デバイスは、貯水器内に存在している物体の攪拌、混合および／またはろ過を促進し得るか、あるいは引き起こし得る。
【０１２６】
本発明の生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルを処理する方法は、前記のような装置を提供する工程を含んでいる。既に示されているように、装置を提供する工程は、貯水器を備えているデバイスを提供する工程を含んでいてもよい。各デバイスの貯水器は、外周壁および基盤によって規定されている。貯水器はさらに、固定部材（前記参照）を受容することができる。装置を提供する工程は、固定部材を提供する工程、および固定部材を貯水器の中に配置する工程をさらに含んでいてもよい。これによって、装置の処理区画が形成される。
【０１２７】
本発明の方法は、液滴の液体と混和しない媒体を装置内に配置する工程をさらに含んでいる。説明に役立つ例として、装置は、媒体の流入を可能にするバルブなどの注入口を備えていてもよい。説明に役立つさらなる例として、装置は前記のような上部開口部を備えていてもよい。この開口部を通して、媒体は例えば貯水器の中へ流し込まれてもよい。媒体によって予め規定されている固定区域が完全に覆われるために十分な量の媒体が、貯水器に充填される。固定部材が貯水器の中に配置される方法の実施形態では、例えば、固定部材が貯水器の中に配置される前、配置されると同時、または配置された後に、媒体は貯水器の中に充填されてもよい。説明に役立つ例として、１実施形態では、貯水器を有するデバイスが初めに提供され、その後に、媒体が該デバイスの貯水器の中に配置され、次いで、注入部材が貯水器に配置される。後者の実施形態は、例えば、装置を提供するとき、および装置の処理区画の中に液体を充填するときに、望まれない気泡の形成を回避するために、選択されてもよい。
【０１２８】
通常、貯水器に充填される媒体の量は、固定部材のパターン形成された表面を完全に覆うために十分な量である。また、ある実施形態では、媒体の量は、各パターン形成された表面の予め規定されている固定表面区域上に固定された液滴を完全に覆うために十分な量である。ある実施形態では、媒体の量は、固定部材を覆うために十分であるが、固定部材を完全に覆うのではなく、滴を部分的に収容するために十分な量である。このような実施形態は、例えば、本発明の方法および／または装置を使用して、蒸発する滴を取り扱うことが望ましい場合に、選択されてもよい（例えば、Rastogi, V., & Velev, O.D., Biomicrofluidics[2007] 1, 014107-1 - 014107-17参照）。
【０１２９】
必要に応じて、処理区画にの所望の滴を配置することを妨げるか、または妨害しない限り、処理区画内の媒体と混和しないさらなる媒体が、加えれてもよい。例えば処理区画内の媒体の表面を例えば層の形態で覆うために、例えば低密度の別の液体が処理区画内の媒体に加えられてもよい。このような実施形態では、さらなる液体のそれぞれは通常、処理区画内の媒体と混和しないように選択され、大抵は処理区画内の媒体よりも低密度である。例えば、処理区画内の媒体の蒸発を防止するために、このことが望まれてもよい。説明に役立つ例として、処理区画内の媒体は、ヒドロパーフルオロカーボン化合物、またはパーフルオロカーボン化合物であってもよく、液体は水の層であってもよい。従って、このような実施形態では、本発明の方法は、媒体（例えば処理区画に既に配置されていてもよい媒体）と混和せず、且つ該媒体よりも低密度である液体を提供する工程と、装置の処理区画に該液体を配置する工程を含んでいる。各液体を配置する工程は、本発明の方法の間の任意の時点において実施されてもよい。ある実施形態では、液滴とこのようなさらなる媒体との接触を回避することが好都合であってもよい。このような場合では、液滴が装置の固定部材上に固定されて、媒体が装置の貯水器に配置された後にだけ、このさらなる媒体を追加することが望ましい。
【０１３０】
本発明の方法は、液滴を提供する工程をさらに含んでいる（前記参照）。液滴は任意の所望の体積であってもよい。液滴は例えば、約１ｐｌ〜約１ｍｌの範囲の体積、約０．１ｎｌ〜約５００μｌの範囲の体積、または約１００ｎｌ〜約１００μｌの体積を有していてもよい。ある実施形態では、１ｍｌを超える堆積の滴を空気中において取り扱う場合に、滴の環境を適応させることがさらに必要である。この点に関して、当業者は、体積の大きい滴（例えば２ｍｌの滴など）を使用する場合に、各滴は表面と接触したときにより小さい滴に分割する可能性があることに気づく。本発明の方法を実施するときにこのような分割が望ましくない場合は、選択された液体の液滴とって適切な体積を実験によって容易に決定することができる。
【０１３１】
また、本発明の方法は、予め規定されている固定区域上に液滴を配置する工程を含んでいる。予め規定されている固定区域上に液滴を配置する工程は、本発明の装置またはその一部の内部もしくは上の如何なる場所（処理区画および貯水器または固定部材の、内部または上の如何なる場所を含む）に、滴を配置する工程を含んでいてもよい。ある実施形態では、貯水器の中に固定部材を挿入することによって各処理区画を組み立てる前に、滴は貯水器の中にまたは固定部材上に配置される。
【０１３２】
ある実施形態では、少なくとも１つの予め規定されている固定区域を備えるようにパターン形成された表面上に液体が配置され、各表面と接触するか、または各表面を覆うように、液体を固定部材上に配置することによって液滴は形成される。その結果、液体は、少なくとも１つの予め規定されている固定区域上において液滴を形成し得る。滴は、液体によって覆われた、または液体と接触した各予め規定されている固定区域上において形成されてもよい。ある実施形態では、上述したような、固定部材上に液体を配置する前、配置すると一緒に、または配置した後に、液滴の液体と混和しない媒体（前記参照）が、パターン形成された表面上に配置されてもよい。このようにすることよって、液体は、少なくとも１つの予め規定されている固定区域上において滴を形成し得る。
【０１３３】
ある実施形態では、第一液体が、パターン形成された表面の少なくとも１つの予め規定されている固定区域上に配置される。ある実施形態では、第一液体は、本発明の方法において後の段階で使用される第二液体と異なっていてもよい。この第一液滴を配置する工程は、例えば、装置（貯水器を含む）の中に任意の媒体を配置する前に実施されてもよい。この第一液滴の液体は例えば、水性の細胞培養液であってもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの予め規定されている固定区域上に第一液滴を配置する工程は、少なくとも１つの、または複数の微生物を装置に加える工程を含んでいる。微生物（例えば細胞）は、例えば液滴に含まれていてもよい。さらに、各微生物は、予め規定されている固定表面区域に接着することができる。
【０１３４】
その後に、液滴の液体と混和しない媒体は通常、残余表面上に配置される（例えば図１３ＡのステップＩ参照）。前記において説明されたように、この残余表面は、液滴の液体よりも低い表面エネルギーを有し、媒体と最大でもほぼ同じ表面エネルギーを有する表面区域である。ある実施形態では、残余表面を覆うために十分な量が、配置される。他の実施形態では、大量の非混和性の媒体が加えられる。このような実施形態では、その後に、非混和性の媒体の薄層が表面上に残留するように、媒体が排出される。さらなる量の液滴の液体が、貯水器の中に配置される（図１３ＡのステップＩＩ参照）。使用される液体の量は、非混和性の媒体を覆うために十分である。このようにすることによって、液体と残余表面、即ち、前記媒体と最大でもほぼ同じ表面エネルギーを有する表面との接触が防止される。
【０１３５】
これらの実施形態のいくつかでは、貯水器の中にさらなる量の液体が配置されると、少なくとも１つの、または複数の微生物が加えられる（例えば図１３のステップＩＩ参照）。微生物（例えば細胞）は、例えばさらなる量の液体に含まれていてもよい。さらに、微生物は、予め規定されている固定表面区域に接着することができる。それ故、このような実施形態は、図１３に示されているようなマイクロアレイの形式での細胞のバルク培養として使用され得る。微生物は、非混和性の媒体と液体との接触面、およびパターン形成された表面の少なくとも１つの予め規定されている固定区域上に配置される。この段階において、液体が、長期間貯水器内に残留することができるようにして、微生物は培養されてもよい。
【０１３６】
第一液体が予め規定されている固定区域上に配置され、さらなる量の液体が残余表面区域を覆うために加えられる方法のこれらの実施形態では、該液体はさらに装置の貯水器から除去される。このことは、例えば、微生物の培養が完了した後に実施されてもよい。液体を除去すると、液体の滴は、パターン形成された表面の少なくとも１つの予め規定されている固定区域上に残留する。これによって、第二液滴が、少なくとも１つの予め規定されている区域上に形成される。第一液滴の液体、および第二液滴の液体は同一である。他の実施形態では、これら２つの液体は互いに異なっている。
【０１３７】
このように、本発明が、マイクロスケールまたはそれ以下のスケールの組織培養用の容器を複数備え得ることを、当業者は認識する。本発明では、細胞培養用の容器はそれぞれ、非混和性の媒体によって分離されている。パターン形成された表面を用いた以前の実験において、Pseudomonas aeruginosaなどの細胞は、疎水性の表面に接着するとはいえ、親水性の表面区域に優先的に接着することが示された（Satriano, Cら, Materials Science & Engineering C (2006) 26, 942-946）。
【０１３８】
また、予め規定されている固定区域（例えば親水性の固定区域）上に滴を配置する工程は、分配によって滴を形成する工程を含んでいてもよい。例として、滴は、予め規定されている固定区域上に分配されてもよい。例えば、滴は、予め規定されている固定区域の中央または横などに分配されてもよい。本発明の方法のある実施形態では、滴は、装置の処理区画に配置された媒体上に滴下されるか、および／または該媒体の中に送り込まれる。他の実施形態では、滴は、液滴の液体と混和しない各媒体と一緒に形成される。本発明の方法の全ての実施形態では、滴は媒体中に浸漬される。滴の液体の密度が非混和性の媒体の密度よりも高い場合は、その後に、滴は媒体中に沈む。滴の液体の密度が非混和性の媒体の密度よりも低い場合は、滴は媒体の表面に浮遊するか、または滴は媒体の表面に向かって上昇する。
【０１３９】
滴が分配される場合、このことは任意の手段によって実施されてもよい。例として、分配器が使用されてもよい。分配器は、所望の大きさの滴を備え、分配するために適切な任意のデバイスまたは機構を使用するものであってもよい。分配器としては、例えば特に限定されないが、圧電式分配器、圧力によって作動するピペット、シリンジポンプに基づく分配器、ペリスタルティックポンプ、発射式の分配器（touch-off dispensing）、インク噴射式の分配器（シリンジとソレノイドとを用いた分配器を含む）、およびピン転写式の分配器（総説として、Rose, D, Drug Discovery Today (1999), 4, 411-419参照）が挙げられる。１実施形態では、分配器を用いることによって、滴は、固定部材の親水性の表面区域の上にある非混和性の媒体の表面上に、非混和性の媒体と接触することなく、配置され得る。液滴の密度が処理区画内の媒体の密度よりも低い別の実施形態では、滴は、非混和性の媒体の表面上の如何なる場所に（非混和性の媒体と接触することなく）配置されてもよく、その後に、磁場または電場（静電場を含む）を用いて親水性の表面区域上に位置決めされてもよい。さらに別の実施形態では、滴は、処理区画内の媒体の表面と接触されて分配されることによって、この表面上に直接的に分配されてもよい。必要に応じて、分配された量が、米国特許出願公開第２００３／０２０９５６０号明細書に開示されたカメラを用いて測定されてもよい。
【０１４０】
上述したように、ある実施形態では、少なくとも１つの予め規定されている固定区域上に液滴を配置する工程は、処理区画の中に液滴を分配する工程を含んでいる。滴は、処理区画内の任意の場所（処理区画の側壁または処理区画の中に挿入されたデバイスを含む）から分配されてもよい。滴は、予め規定されている固定区域上に直接的に分配されてもよいし、または滴は、前記のような任意の他の場所に初めに分配された後に、予め規定されている区域へ誘導されてもよい。ある実施形態では、滴は媒体の中に分配される。ある実施形態では、滴は、任意の媒体が存在しているとき、または存在していないときに、固定部材の表面上に分配される。ある実施形態では、分配器のノズルは、滴を分配するために処理区画内の媒体の如何なる場所に挿入されてもよい。滴の密度が非混和性の液体の密度よりも低い場合に、形成された液滴が固定部材の表面内の予め規定されている固定区域にまたは下に、浮力によって上昇できるように、ノズルは例えば固定部材の下に配置されてもよい。ある実施形態では、分配器のノズルなどの分配用チューブは、図４Ｃに示されるように、予め規定されている固定区域のすぐ上方に位置決めされるか、または図４Ｄに示されるように、予め規定されている固定区域の下方に位置決めされる。分配用チューブの説明に役立つさらに２つの別の例として、滴はピペットチップまたは毛細管を用いて分配されてもよい。各分配器は、（ｉ）滴の液体を備えていてもよいとともに、（ｉｉ）媒体中において滴を形成するために、チップの先端などの排出口において滴を生成し、切り離すように設計または適応されていてもよい。分配器の排出口からの滴の切り離しを促進するために、分配器の表面は、疎水性および／または疎油性（ｏｌｅｏｐｈｏｂｉｃ）のコーティング（テフロン（前記参照）などのパーフルオロカーボンの膜など）によってコーティングされていることができる。ある実施形態では、液体の分配器は、チップの先端から滴を切り離すために短時間、激しく揺り動かされてもよい。滴を法主するためのこのような方法は、単独にまたは組み合わせて使用されることができる。
【０１４１】
上述したように、他の実施形態では、液滴は、予め規定されている固定区域上から任意の所望の距離の所に分配された後に、該固定区域上に誘導されることができる。説明に役立つ例として、液滴は、貯水器に備えられている媒体の上に配置されてもよい。その後に、液滴は、媒体と接触し、媒体へ侵入するか、または液滴は、強制的に媒体と接触させられ、媒体へ侵入させられる。さらにその後、液滴は、媒体を通って、固定部材のパターン形成された表面内に備えられた親水性の表面区域に移動するか、または液滴は強制的に、媒体を通って、固定部材のパターン形成された表面内に備えられた親水性の表面区域に移動させられる。必要に応じて、液滴は、液滴が固定部材に到達することができるように、特定の方向へ（横または上へ）移動するか、または強制的に移動させられる。その後に、液滴は予め規定されている固定区域と接触させられてもよい。
【０１４２】
ある実施形態では、１つの液滴または複数の液滴は、さらに別のパターン形成された表面上に形成されてもよい。これらの実施形態では、滴の形成は例えば、各液体と接触させることによって実施してもよい。これによって、単分散の滴が生成される（Kusumaatmaja, H., & Yeomans, J.M., Langmuir [2007] 23, 956-959参照）。滴が形成されているさらに別のパターン形成された表面は、その後に、固定部材に隣接する位置に配置されてもよい。固定部材のパターン形成された表面と滴が接触すると、滴は該表面上に配置される。ある実施形態では、１つ以上の液滴が、同じようにして、固定部材の表面上に直接的に形成されてもよい。
【０１４３】
液滴の液体と混和しない媒体へ滴を侵入させる工程を含む、滴を誘導する工程は例えば、陽圧などの機械的な力を加えることによって実現され得る。説明に役立つ例として、液体の滴は、処理区画の上方に、または処理区画に備えられた媒体の上方に分配されてもよい。必要に応じて、液体の滴は、例えば重力方向に沿って見た場合に、例えば、予め規定されている固定区域の位置を垂直方向に超えた（例えば垂直な）位置から、分配されてもよい。滴が媒体へ侵入でき、次いで滴が媒体へも侵入し得るために十分な速度を与える力が、圧力を用いた滴の分配によって液滴に、初めに加えられてもよい。これらの実施形態では、各滴の運動エネルギーは、媒体の抵抗および収縮による滴の変形を上回っている。滴が処理区画内の媒体の表面を通過すれば、さらに滴は同じ力を受ける。次のこの力は、液滴をこの媒体を通過させて、固定部材上のパターン形成された表面区域へ移動させる速度に、液滴を加速するために十分なものである。これによって、液滴は予め規定されている固定区域と接触することができる。
【０１４４】
ある実施形態では、前記方法は、例えばイオン化空気を用いることによって、液滴を帯電させる工程を含んでいる（例えば図３参照）。このような実施形態では、処理区画内の媒体と接触する前に、液滴を帯電させる。別の実施形態では、初めに液滴を、例えば分配器のノズルから分配し、その後に形成された液滴を例えばイオン化空気を用いることによって帯電させる。異なる液滴の滴が複数使用される実施形態では、これらの液体の１つ以上を、例えば分配する前に、選択的に帯電させてもよい。商業的に利用可能な帯電器（Simco’s V-Block electrostatic chargerなど）を使用したコロナ帯電を用いることによって、例えば、分配の前であっても、後であっても、液体を帯電させてもよい。帯電させることに関して、１つの電極（陽極または陰極）からの帯電したイオンのみが、帯電器から放出されることを理解されたい。多くの帯電デバイスが商業的に利用可能である。必要に応じて、興味のある修飾を分配器に与えるように、このような帯電デバイスを容易に改造することができる。
【０１４５】
ある実施形態では、前記方法は、（ｉ）液滴を強制的に媒体へ侵入させ、媒体を通過させて固定部材へ移動させるように、または（ｉｉ）液滴が媒体へ侵入し、媒体を通過して固定部材へ移動するように、電場（静電場を含む）に液滴を暴露させる工程を含んでいる。通常、この実施形態では、液滴をより早い段階において帯電させる（前記参照）。別の実施形態では、前記方法は、磁場に滴を暴露させる工程を含んでいる。さらに別の実施形態では、前記方法は、（ｉ）液滴を強制的に媒体へ侵入させ、媒体を通過させて固定部材へ移動させるように、または（ｉｉ）液滴が媒体に侵入し、媒体を通過して固定部材へ移動するように、磁場および電場に滴を暴露させる工程を含んでいる。別の実施形態では、重力によって滴は媒体へ侵入する。通常、この実施形態では、滴は、処理区画に備えられた媒体よりも重い。さらに別の実施形態では、液滴を媒体へ侵入させ、媒体を通過させて固定部材へ移動させる工程は、電場、静電場、磁場、および重力の任意の組合せに液滴を暴露する工程を含んでいる。
【０１４６】
ある実施形態では、電場／磁場を用いて、（ｉ）滴を強制的に媒体を通過させて固定部材と接触させるか、または（ｉｉ）滴が媒体を通過して固定部材と接触する。前記方法のある実施形態では、滴が固定部材の予め規定されている固定区域上に固定された後に、電場／磁場を解除する。必要に応じて、液滴を帯電させた後に、液滴を中性化してもよい。固定部材の予め規定されている固定区域上に液滴を固定する界面相互作用の安定性を向上させるために、このことが望ましい場合がある。放電工程は、商業的に利用可能なデバイス（Simco’s V-Block electrostatic chargerなど）を用いて実施することができる。放電させるために、陽イオンおよび陰イオンの両方の発生器を作動させて、中性化するために十分な電荷の陽イオンと陰イオンとを発生させる。中性化するために、十分な量の陽電荷および陰電荷が、標的の物体に提供されるべきであることに注意されたい。電荷の発生器およびチップ式の装置の選択された構造に依存して、チップ式の装置の一部が中性化されてもよいし、チップ式の装置全体が中性化されてもよい。
【０１４７】
典型的な実施形態では、液滴が固定部材の予め規定されている固定区域上に固定されたときにだけ、処理（以下も参照のこと。）を実施する。それにもかかわらず、ある実施形態では、それよりも早い時点において、例えば液滴の液体と混和しない媒体へ液滴を侵入させたときに、処理を開始してもよいし、または実施してもよい。
【０１４８】
本発明の方法のある実施形態では、電場／磁場に滴を暴露する工程は、滴を反発する工程を含んでいる。これらの実施形態および他の実施形態のいくつかでは、電場／磁場に滴を暴露する工程は、滴を誘引する工程を含んでいる。電場を用いて、滴を誘引する工程および／または滴を反発する工程は、例えば電極を用いて実現されてもよい。ある実施形態では、各電極は、本発明のデバイス（前記）に、例えばエレクトロチップの形態で備えられている（例えば図４Ｆ）。
【０１４９】
磁場が加えられる実施形態では、滴は、磁力に誘引され得る物体（粒子など）を備えていてもよい。このような場合では、滴全体を強制的に媒体へ侵入させ、媒体を通過させて固定部材へ移動させる力が、磁場に滴を暴露する工程によって、磁力に誘引され得る物体に対して及される。滴は、電場（静電場を含む）において帯電した滴と同様に、磁場によって誘引されてもよいし、または反発されてもよい。ある実施形態では、滴が媒体へ侵入する前に、磁場を加える。媒体へ侵入させることを含むある実施形態では、他の方法を用いて、例えば磁場と異なる力を用いて、滴を媒体に到達させる。このような実施形態では、固定部材のパターン形成された表面上の予め規定されている固定区域への、液滴の誘導を支援するための他の力に加えて、磁場のみを使用してもよい。他の実施形態では、滴を媒体へ侵入させ、媒体を通過させて固定部材へ移動させる工程は、磁場によって実現される。ある実施形態では、界面相互作用（例えば親水性−親水性相互作用）によって、固定部材の予め規定されている固定区域上に液滴が固定されたときに、磁場を解除する。滴に対する浮力は滴を解放するほど強くないので、滴は予め規定されている固定区域上に固定され続ける。このような実施形態に使用される、磁力に誘引され得る物体は、磁気粒子であってもよい。この磁気粒子は、タンパク質、ペプチド、核酸および他の化合物などを吸着／脱着することができる特定の物体に対するアフィニティーを有する表面を備えていてもよい（下記参照）。
【０１５０】
上述したように、ある実施形態では、本発明の装置の固定部材は、前記のような予め規定されている固定表面区域（例えば親水性の固定表面区域）を複数備えている。従って、各装置は、本発明の方法に使用されてもよい。本発明の方法のこのような実施形態は、複数の予め規定されている固定表面区域（例えば親水性の表面区域）上に複数の液滴を分配する工程を含んでいてもよい。複数の液滴は例えば、複数の予め規定されている固定表面区域の上または下に、例えば上述したような機械的な方法によって、分配されてもよい。上述したように、固定部材は、貯水器から除去されてもよく、液滴が固定部材上に配置されて初めて、貯水器の中に挿入されてもよい。１つの分配器が例えば、処理区画の選択された位置に液滴を連続的に分配してもよいし、または複数の分配器が同時に使用されてもよい。説明に役立つ例として、比較的高い表面エネルギーを有する、複数の予め規定されている固定表面区域上に、複数の滴を直接的に分配するために、１つ以上の分配器の１つ以上のノズルが使用されてもよい。必要に応じて、液滴を配置する工程が同時に実施されてもよい。それぞれの複数の液滴の滴はそれぞれ、生物学的サンプルおよび／または化学的サンプル（例えば由来が異なるサンプル）を含んでいてもよい。処置は、前記複数の液滴中において任意の数のサンプルに対して実施されてもよい。ある実施形態では、異なる処理が異なるサンプルに対して実施される。ある実施形態では、同じ処理が異なるサンプルに対して実施される。これらの実施形態の１つでは、処理（複数の処理を含む）が複数の液滴中において同時に実施されるように、全てのサンプルは同時に連続的に処理される。
【０１５１】
ある実施形態では、特に、固定部材上の予め規定されている固定表面区域が、連結部分を有する分子を備えている場合に、前記方法は、標的物体（標的分子など）を、複数の固定表面区域上に固定する工程をさらに含んでいる。このことは、連結部分を介して、例えば錯体を形成することによって、または共有結合を形成することによって、実現されてもよい。任意の物体が標的物体であってもよい。さらに同様に任意の分子が標的分子として選択されてもよい。説明に役立つ例として、標的物体は、サンプル中に含まれる分析物であってもよい。サンプルは、例えば、ヒト、ヒトではない動物、植物、細菌、ウイルス、胞子、菌類、または原生動物に由来するものであるか、あるいは合成起源または生物起源の有機物質もしくは無機物質に由来するものである。各分析物は例えば、タンパク質、核酸分子、溶媒分子、殺虫性の分子、サッカライド分子、アレルゲン、ホルモン、ウイルス、または細胞であってもよい。
【０１５２】
ある実施形態では、連結部分を有する分子に、検出可能なマーカーが連結されていてもよいし、または含まれていてもよい（タンパク質／ペプチドの鎖にマーカーを組み込むことについて、例えばPopp, M.W.ら, Nature Chemical Biology (2007) 3, 11, 707-708参照のこと。）。このことは、例えば、連結部分を有する各分子の配置を観察するために、実施されてもよい。利用可能な連結部分は、任意の程度に反応されてもよい。標的分子との反応のために、または別の連結部分への変換（前記参照）のために、低濃度または少量の各マーカーを使用して、選択された割合の連結部分を例えば残留させてもよい。各マーカー化合物は、連結部分を別の連結部分へ変換するために使用される試薬に含まれていてもよい。このようなマーカーは、光学的に検出可能な標識、フルオロフォア、またはクロモフォアであってもよい。適切な標識としては、例えば特に限定されないが、有機分子、酵素、放射性の、蛍光性の、および／または発色性の部分、発光性の部分、ハプテン、ジゴキシゲニン、ビオチン、金属錯体、金属、およびコロイド金が挙げられる。従って、説明に役立つ例として、放射性アミノ酸、フルオレセインイソチオシアネート、５，６−カルボキシ−メチルフルオレセイン、テキサスレッド、ニトロベンズ−２−オキサ−１，３−ジアゾール−４−イル、クマリン、ダンシルクロリド、ローダミン、アミノ−メチルクマリン、エオシン、エリトロシン、ＢＯＤＩＰＹ（登録商標）、カスケードブルー（Cascade Blue（登録商標））、オレゴングリーン（Oregon Green（登録商標））、ピレン、リサミン、キサンテン、アクリジン、オキサジン、フィコエリトリン、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、およびＣｙ７の酵素、アルカリホスファターゼ、ダイズペルオキシダーゼ、またはホースラディッシュペルオキシダーゼが挙げられる。
【０１５３】
上述したように、液滴は、磁気的に誘引することが可能な粒子を含んでいてもよい。便宜上、磁気的に誘引することが可能な粒子を、本明細書において「磁気粒子」または「磁気ビーズ」と称する。磁気粒子は、反磁性の物質、強磁性の物質、常磁性の物質、または超常磁性の物質を含んでいてもよい。超常磁性の物質は、永久的な磁化が引き起こされることなく、誘導された磁場によって磁場と応答する。酸化鉄に基づく磁気粒子は例えば、Dynal Biotechからダイナビーズ（Ｄｙｎａｂｅａｄｓ（登録商標））として、Miltenyi Biotecから磁気マイクロビーズとして、CPG Inc.から磁気を帯びた多孔性のガラスビーズとして、販売されている。また、酸化鉄に基づく磁気粒子は、Roche Applied Science、BIOCLON、BioSourceInternational Inc.、micromod、AMBION、Merck、Bangs Laboratories、Polysciences、またはNovagen Inc.などの他の様々な供給業者から販売されている。超常時性のＣｏおよびＦｅＣｏに基づく磁気ナノ粒子、および強磁性のＣｏのナノ結晶は、例えばHuetten, A.らによって、J. Biotech. (2004), 112, 47-63記載されている。
【０１５４】
磁気粒子は、生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルに含まれていることが推測されるか、または知られている標的物体と、例えば磁気粒子に含まれたリガンドを介して結合することができてもよい。磁気粒子は、化学吸着、例えば共有結合、または物理吸着、例えば静電気引力によって標的物体を誘引する機能を果たすように設計されていてもよい。このような実施形態に使用される磁気粒子は、タンパク質、ペプチド、核酸および他の化合物などを吸着／脱着することができる特定の物体に対するアフィニティーを有する表面を備えていてもよい。このような誘引としては、例えば特に限定されないが、物理的手段に基づく誘引（πスタッキング、双極子−双極子、誘導された双極子−双極子、ファンデルワールス、反対の電荷、または水素結合など）、例えば抗体と抗原との結合に基づく誘引、および標的物体に対する結合活性を有するリガンドと標的との間に（例えば配位子と金属との間に）形成されるアフィニティーに基づく誘引が挙げられる。説明に役立つ２つのさらなる例として、誘引は、物理化学的結合（例えば金とチオールとの間の物理化学的結合）または幾何学的的な手段（例えば大きさ排除）に基づいていてもよい。同じ磁気粒子またはいくつかの磁気粒子の異なる区域が、標的物体を誘引または「捕獲」するように設計されていてもよい。
【０１５５】
生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルに含まれていることが推測されるか、または知られている標的物体と結合することができるリガンドを磁気粒子が含んでいる実施形態では、各リガンドは、単独でまたは残余粒子と一緒に、標的物体と結合することができてもよい。ある実施形態では、このようなリガンドは、標的物体と選択的に結合することができてもよい。標的物体としては、例えば特に限定されないが、イオン、ポリイオン、金属、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質（その合成類似体を含む）、細菌細胞、胞子、ウイルス、低分子量の有機分子、または無機化合物が挙げられる。各リガンドは、磁気的に誘引することが可能な粒子の表面上に固定されてもよい。
【０１５６】
各リガンドは例えば、炭化水素を基本としていてもよく（例えばポリマーであってもよい）、窒素の官能基、リンの官能基、硫黄の官能基、カルベンの官能基、ハロゲンの官能基、または擬ハロゲンの官能基を備えていてもよい。各リガンドは、アルコール、有機酸、無機酸、アミン、ホスフィン、チオール、ジスルフィド、アルカン、アミノ酸、ペプチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、核酸、脂質、サッカライド、オリゴサッカライド、またはポリサッカライドであってもよい。さらに別の例として、各リガンドは、カチオン、アニオン、ポリカチオン、ポリアニオン、ポリカチオン、電解質、高分子電解質、カーボンナノチューブ、炭素ナノ発泡体、シリカ粒子、ガラス粒子、またはアルミノケイ酸（ａｌｕｍｏｓｉｌｉｃａｔｅ）であってもよい。一般に、このようなリガンドの標的物体に対するアフィニティーは、他の物体の標的物体に対するアフィニティーよりも高い。各リガンドとしては、例えば、クラウンエーテル、抗体、そのフラグメント、および抗体と類似する機能を有するタンパク質性の結合分子が挙げられる（例えば前記参照）。特に、リガンドが、抗体、そのフラグメント、および抗体と類似する機能を有するタンパク質性の結合分子であるか、それらを備えている実施形態では、このようなリガンドは、核酸などの要素をさらに備えていてもよい。説明に役立つ例として、抗体とＤＮＡとのキメラが使用されてもよい（Burbulis, Lら, Nature Methods (2007 DOI: 10.1038/NMETH1127参照）。例えば、定量を行う場合に、このような抗体とＤＮＡとのキメラを使用することが望ましい（同書参照）。
【０１５７】
また、適切なリガンドとしては、例えば特に限定されないが、分子インプリント法によって作製された構造体（molecular imprinted structure）、細胞外マトリックス、レクチン、プロテインＡ、プロテインＧ、金属、金属イオン、ニトリロ三酢酸の誘導体（ＮＴＡ）、ＲＧＤモチーフ、デキストラン、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、高分子電解質、レドックスポリマー、糖タンパク質、アプタマー、酵素、色素、ストレプトアビジン、アミロース、マルトース、セルロース、キチン、グルタチオン、カルモジュリン、ゼラチン、ポリミキシン、ヘパリン、ＮＡＤ、ＮＡＤＰ、リジン、アルギニン、ベンズアミジン、ポリＵ、またはオリゴ−ｄＴが挙げられる。コンカナバリンＡなどのレクチンは、ポリサッカライドおよびグリコシル化されたタンパク質に結合することが公知である。色素の説明に役立つ例は、ＮＡＤＨ依存性酵素に特異的に結合するトリアジン色素（Cibacron blue F3G-A(CB)またはRed HE-3Bなど）である。グリーンＡ（ＧｒｅｅｎＡ）は、ＣｏＡタンパク質、ヒト血清アルブミン、およびデヒドロゲナーゼに結合する。色素である７−アミノアクチノマイシンＤおよび４’，６−ジアミジノ−２−フェニルインドールは、ＤＮＡに結合する。Ｎｉ、Ｃｄ、Ｚｎ、ＣｏまたはＣｕなどの金属のカチオンは通常、アフィニティータグに結合するために使用される。アフィニティータグとしては、例えばオリゴヒスチジンを含んでいる配列、ヘキサペプチドＨｉｓ−Ｓｅｒ−Ｇｌｎ−Ｌｙｓ−Ｖａｌ−Ｐｈｅ（カドミウムに結合する）、およびＮ−メタクリロイル−（Ｌ）−システインメチルエステルが挙げられる。オリゴヒスチジンを含んでいる配列としては、ヘキサヒスチジンまたはＨｉｓ−Ａｓｎ−Ｈｉｓ−Ａｒｇ−Ｈｉｓ−Ｌｙｓ−Ｈｉｓ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｃｙｓタグ（ＭＡＴタグ）が挙げられる。また、磁気粒子は、任意のまたは特定の形態（種類など）の標的物体に対する基質のアフィニティーをさらに増加させる修飾剤を用いて、コーティングされていてもよい。
【０１５８】
ある実施形態では、標的物体は、他の物体（望まれない物体）内に存在することが推測されるか、または知られており、該他の物体から抽出されることが必要な分子である。生物、生物の一部、胚からの分子の抽出は例えば、生物またはその一部から所望の分子を液体へ移動させることを促進する化合物の使用を含んでいてもよい。生物の一部からの分子の抽出の説明に役立つ例は、細胞膜に組み込まれたタンパク質（の全体または一部）の抽出である。多くの場合に、さらなる処理のために、このようなタンパク質を水溶液へ移動させることが望ましい。このようなタンパク質の水溶液への移動を促進する化合物は、界面活性剤である。各細胞膜を、界面活性剤が加えられた水溶液と接触させることによって通常、膜タンパク質が抽出される。
【０１５９】
磁気粒子が使用される場合に、磁気粒子は同時に、標的物体のための担体の役割を果たしてもよいし、または、磁気粒子自体が、センサ技術におけるタグまたは増幅器の役割を果たしてもよい。例として、特に限定されないが、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）［Chiriac, Hら, Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2005) 293, 671-676］、表面増感ラマン分光（ＳＥＲＳ）、増感表面プラズモン共鳴（enhanced surface plasmon resonance (eSPR)）、および２次元キャピラリー電気泳動が挙げられる。説明に役立つ例として、標的物体は、本発明に従う液滴中において、異なる磁気粒子上に固定されたリガンドに結合されてもよい。アフィニティーリガンドを使用することによって、固定相において結合されても、溶液中において結合されても、または他の方法で結合されても、標的物体が結合された磁気粒子と一緒に、標的物体は分離され得る。磁気粒子が磁場に暴露される場合に、磁気粒子は、双極子場を発生する。この双極子場を、双極子センサによって検出してもよい。センサのインピーダンスの大きさを定量することによって、標的物体の量を定量することができる。
【０１６０】
本発明の方法が、別の方法（分析法または調製法など（下記参照））と組み合わされる場合に、（ｉ）このような別の方法および本発明の方法の両方を実施するために有利である表面、または（ｉｉ）このような別の方法および本発明の方法の両方を実施することができる表面、を提供することが望ましい場合がある。本発明に使用される滴にとって適切な液体として、多種多様な液体を利用できるので、化学的な表面処理（コーティングを含む）を柔軟に選択することができる。それ故、多くの場合に、本発明の方法および、その後に使用される方法を実施する間に、同じ表面を使用することができる。
【０１６１】
説明に役立つ例として、本発明に使用される液滴中に磁気粒子が含まれていても、いなくても、例えば磁気粒子を電気泳または等電点電気泳動することが望ましい場合がある。例えば、選択された方法によって検出されることができる任意の物体に対する相互作用が最小である表面を提供することが望ましい場合がある。例えば、単離されたタンパク質の純度を、電磁場を加えることによって分析することが望ましい場合に（電気泳動を用いた方法）、タンパク質と大幅に相互作用する表面によって、分析の結果が偽装される可能性がある。タンパク質との相互作用が最小である適切な表面コーティングの説明に役立つ２つの例は、極性のポリマーであるポリ−Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、およびポリ（エチレングリコール）−終端アルキルトリクロロシランである。同様に、等電点電気泳動に使用されるデバイスの表面の特性は、集中の過程および移動の過程の間に狭く単離されたゾーンが得られる効率に、影響を及ぼすことが知られている。等電点電気泳動においてｐＨ勾配を使用したときに、良好な分離を実現するために使用されてもよい表面処理としては、例えば特に限定されないが、極性の高いポリマーを用いたコーティング（ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリ（ビニル）アルコール、またはフルオロカーボンのコーティングなど）が挙げられる。
【０１６２】
パターン形成された表面を有する固定部材が少なくとも２つ備えられているある実施形態では、液滴は一方の固定部材から他方の固定部材へ移動されてもよい（パターン形成された表面は、少なくとも１つの予め規定されている固定区域を含むようにパターン形成されている）。例えば親水性であってもよい一方の固定部材の固定表面区域は、他方の固定部材の残余表面区域よりも、高い表面エネルギー且つ例えば高い親水性である。他方の固定部材は、媒体と最大でもほぼ同じ表面エネルギーである。このような実施形態では、例えば、磁場または電磁場を用いて、液滴を２つの表面の間を移動させてもよい。このようにした場合に、滴は分割されて、滴の一部が第一の固定部材の予め規定されている表面区域上に残留し、他の部分が第二の固定部材の予め規定されている固定表面区域へ移動する可能性がある。
【０１６３】
既に説明したように、ある実施形態では、本発明の方法は、注入部材またはカバーを貯水器の上部にアレンジする工程を含んでいる。このようなアレンジの後に、装置は、貯水器の上部に取り外し可能にアレンジされた注入部材またはカバーを備えている。注入部材は、（前記）上部注入口を備えている。また注入部材は、（前記）ガイドを備えていてもよい。ある実施形態では、本発明の方法は、ガイドに分配器（例えば分配器のノズル）を位置決めする工程、またはガイドによって分配器を所望の位置へ移動させる工程によって、例えば分配器またはそのノズルを所望の位置へ位置決めする工程を含んでいてもよい。説明に役立つ例として、注入部材はピペッティングガイドであってもよい。このような実施形態では、前記方法は、ピペッティングガイドのガイド要素（グルーブ、穴、またはレール（前記参照）など）と接触させて、またはそこに１つ以上のピペットチップを位置決めする工程を含んでいてもよい。ハイスループットスクリーニング用機器の自動分注器（automatic pipettor）などのピペッティング機器が使用される、本発明の実施形態では、各ピペッティングガイドが使用されてもよい。各注入部材は、滴に対して処理が実施される間に、使用されてもよい。注入部材は例えば、滴の上部に位置決めされた注入口を有していてもよい。注入口は、例えば処理区画の基盤からの放射（例えば光）が通過することができるために十分な大きさの開口部であってもよい。この大きさは、処理区画の基盤から向かう途中に液滴を通過しなかった光が通過できないほど小さくなるように適応されてもよい。従って、このような開口部は、既に液滴を通過した放射だけが通過できるように適合さられていてもよい。このような構成は、光学的な測定などの検出を支援または改良するように、適合されていてもよい。
【０１６４】
ある実施形態では、処理区画の基盤および該周壁によって規定された貯水器は、例えば、注入部材および密封用部材を用いて、またはカバーおよび（前記）密封用部材を用いて、周囲の環境から密封されることができる。ある実施形態では、
注入部材またはカバーはそれぞれ、密封用部材を備えている。他の実施形態では、処理区画はこのような密封用部材を備えている。ある実施形態では、処理区画および注入部材またはカバーは、密封用部材を備えている。処理区画および注入部材またはカバーが備えている密封用部材は、例えば、同一であってもよいし、類似していてもよいし、異なっていてもよい。密封用部材は通常、注入部材を処理区画に、液体を通さないように（ｉｍｐｅｒｍｅａｂｌｙ）接続するように設計されている。ある実施形態では、貯水器の上部に注入部材またはカバーをアレンジする工程は、周囲の環境から処理区画を密封する工程を含んでいる。ある実施形態では、密封処理は、（前記）周囲の環境から処理区画を密封するために実施される。
【０１６５】
本発明の方法は、液滴中において、生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルに対する処理を実施する工程をさらに含んでいる。液滴中において実施されることができる任意の処理が、実施されてもよい。ある実施形態では、固定部材が液滴と混和しない媒体中に配置されており、液滴がそれぞれの媒体によって取り囲まれている間に、生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルに対して処理を実施する。ある実施形態では、生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルに対して処理を実施する前に、固定部材を貯水器から取り除く。このような実施形態では、蒸発を防ぐことが望まれる場合に、各媒体を有する任意の容器（ペトリ皿など）へ固定部材を浸漬してもよい。一般に、固定部材を各媒体中に浸漬するか、またしないかにかかわらず、同じアッセイを液滴に対して実施することができる。既に述べたように、各処理は、液滴をリンスする工程、液滴を混合する工程、液滴を別の液滴を通してろ過する工程、液滴に液体を加える工程、または液滴から液体を除去する工程を含んでいてもよい。
【０１６６】
別の液滴を通して液滴をろ過する工程は例えば、固定された標的物体を有するとともに、官能基を有する超常時性の粒子を含んでいるより小さい滴を、より大きな液滴を通して移動させることによって実施されてもよい。通常、この処理は、固定部材の予め規定されている表面区域上において実施される。このようにして、例えば副生成物、不純物、基質、試薬、溶媒、溶媒成分、塩、酵素、廃棄物、または緩衝液などの望ましくない成分を、より大きな滴中において希釈することができる。さらに磁気粒子をより大きな滴の外へ移動させると、固定された標的物体を含んでいる超常時性の粒子のみが基本的に、より大きな滴から除去される一方、大部分の望ましくない物体はより大きな滴に残留する。このようにして、磁気ビーズによって固定されていない液滴から、物体を実質的に除去することが可能になる。基本的な精製効果は、アフィニティークロマトグラフィーに関して知られている機構と類似している。アフィニティークロマトグラフィーでは、標的物体が、固定相を形成している官能基を有するカラム物質によって保持され、移動層を形成する洗浄用溶液を用いて数回、リンスまたは洗浄される。このアフィニティークロマトグラフィーと比べて、本発明の方法では、洗浄用溶液は固定相である一方、官能基を有する物質は移動相である。また、本発明の方法を使用した場合は、デッドボリュームが発生しないことに注意するべきである。さらに、アフィニティークロマトグラフィーと比べて、本発明の方法を用いてろ過することによって、ナノリットルの量で標的物体を溶出することができる。この利点は、例えば、高濃度の標的物体が微量に存在する場合に、または速い反応速度（fast kinetics）を解析する場合に、バイオセンシングなどに応用する上で極めて重要である。
【０１６７】
液滴において、生物学的サンプルおよび／または化学的サンプルに対する処理を実施する工程は、媒体を用いて部分的に覆われた液滴を周囲の環境の空気に、予め規定されている時間暴露する工程を含んでいる。これによって、液滴の一部が蒸発する可能性もある。説明に役立つ例として、金属粒子および分析される分子上に固定された抗体の凝集が、例えばラテックス粒子が存在している場合に、起こり得る。蒸発に基づく液滴の体積の減少は、前記Rastogi & Velev (2007)に記載されているような検出可能なクラスターの形成を引き起こし得る。
【０１６８】
また、各処理において、例えば、温度、磁場、電場（静電場を含む）、電磁場、圧力、波長、振動数、振幅、）化学物質の濃度、および化学物質の組成（処理区画内の媒体を含む）は、変更されてもよい。
【０１６９】
実施されてもよい処理としては、例えば特に限定されないが、（ｉ）サンプル中に含まれていることが推測されるか、または知られている標的物体の物理学的な検出、（ｉｉ）化学反応、（ｉｉｉ）細胞の溶解、（ｉｖ）生物または生物の一部からの分子の抽出、（ｖ）生物からの分子の放出、および（ｖｉ）それらの任意の組合せが挙げられる。物理学的な検出としては、例えば特に限定されないが、分光学的な検出、光化学的な検出、光度計を用いた検出、蛍光光度計を用いた検出、放射線の検出、音響学的な検出、電気化学的な検出、測色計を用いた検出、回折の検出（diffractionaldetection）、干渉計を用いた検出、偏光解析器を用いた検出および熱力学的な検出が挙げられる。また、物理学的な検出は例えば、光活動性のタグ、蛍光性のタグ、放射性のタグ、酵素活性を有するタグ、または電気化学的に活性なタグの使用を含んでいる。分光学的な方法の説明に役立つ２つの例は、ラマン顕微鏡法、およびコヒーレント反ストークスラマン散乱（ＣＡＲＳ）顕微鏡法である。後者の技術は例えば、興味のある特定の分子を選択的にイメージングするために適切である。化学反応としては、例えば特に限定されないが、化学合成、化学分解、酵素を用いた合成、酵素を用いた分解、化学修飾、酵素を用いた修飾、結合分子との相互作用、およびそれらの任意の組合せが挙げられる。酵素を用いた合成としては、例えば特に限定されないが、タンパク質の合成、核酸の合成、ペプチドの合成、薬学的化合物の合成、およびそれらの任意の組合せが挙げられる。本発明の方法は例えば、任意の生物化学的な形質転換または任意の形式の生物化学的なアッセイ（例えば酵母ツーハイブリッド法、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、トランスフェクション、ライゲーションなど）と適合する。
【０１７０】
上述したように、処理（例えば開始する処理、または触媒を使用する処理）を実施する工程は、エネルギーに暴露する工程を含んでいてもよい。加えられてもよいエネルギーとしては、例えば赤外線、マイクロ波放射、または光分解性のエネルギーが挙げられる。説明に役立つ例として、液滴を備えているバイオチップの表面は、薄膜の冷却器／加熱器に配置されてもよい。これによれば、温度の上昇によって引き起こされる化学合成、または温度の低下を必要とする化学合成が、それぞれの滴の環境の周囲の温度を調節することによって実施され得る。別の例として、約４℃〜約１００℃に温度が制御された生物化学反応が実施されてもよい。これによれば、温度に感受性のある生物学的サンプルが例えば保存され得る。また、生物化学反応としては、例えば特に限定されないが、細胞の単離、細胞のインキュベーション、細胞の溶解、逆転写、ポリメラーゼ連鎖反応、およびピロシーケンスが挙げられる。ピロシーケンスは、リアルタイムの核酸の塩基配列決定法であり、核酸の重合反応の間に、放出されたピロホスフェートを検出することに基づいている（概説については、例えばRonaghi, M, Genome Research (2001), 11, 3-11参照のこと。）。さらに、様々な光学検出装置（例えば、フォトダイオード（ＰＤ）、光電子増倍管（ＰＭＴ）、光子計数モジュール（ＰＣＭ）、分光計、および電荷結合素子（ＣＣＤ））の使用することによって、これらの生物化学反応を同時且つリアルタイムで観察することができる。
【０１７１】
説明に役立つ例として、病状を特定するために、本発明を使用して、病原体、細菌、ウイルス、またはＤＮＡ配列が検出されてもよい。検出されることが可能な病気としては、特に限定されないが、重症急性呼吸器症候群（ＳＡＲＳ）、Ａ型肝炎、Ｂ型肝炎、およびＣ型肝炎、ＨＩＶ／ＡＩＤＳ、デング熱、豚コレラ、口蹄疫、鳥インフルエンザ、炭疽病、サルモネラ、マラリア、ポリオ、結核、およびインフルエンザなどの伝染病；鎌状血球貧血、心奇形（心房中隔欠損症、大動脈弁上狭窄、心筋症など）、ダウン症候群、内反足、多指症、合指、萎縮性の指（atropic fingers）、裂手、および裂足などの、（例えば染色体の異常を検出することによって）出生前に検出されることができる先天的な病気が挙げられる。本発明の方法は、癌を検出およびスクリーニングすること適している。本発明の方法は、例えばＤＮＡタグを用いて動物の血統を特定することに適している。本発明の方法は、血液中の基質（例えばドーピング）を検出および分析することに適している。
【０１７２】
他の実施形態では、本発明の方法は、１つ以上の薬学的化合物（例えば薬物）の検出、反応（生物学的な細胞、またはその一部との結合反応を含む）、合成またはそれらの任意の組合せのために使用されてもよい。
【０１７３】
薬学的化合物などの化合物の合成は例えば、誘導体化されたビーズ上において固相反応として実施されてもよい。薬学的化合物は例えば、ライブラリーの形態で使用されてもよい。このようなライブラリーは、様々な低分子量の有機分子の集合体である。低分子量の有機分子は、モデルとなる化合物または配列の多くのバリアントを含んでいる核酸分子として化学的に合成されたものである。例として、このようなライブラリーの各化合物は、滴の中に配置されてもよい。このような滴は、当業者に公知の市販の機械によって自動的に提供されてもよい。本発明の方法は例えば、薬物をスクリーニングするために使用されてもよいし、尿サンプルまたは血液サンプル中の薬物の存在を決定するために使用されてもよい。
【０１７４】
さらに別の例として、細胞培養液が汚染されていることが推測されてもよい（前記参照）。この場合に、汚染物質の種類を特定すること、およびこれために本発明の装置を使用することが望ましい場合がある。このような実施形態では、磁力に誘引され得る物体は例えば、汚染物質に対するアフィニティーを有するリガンドを備えた磁気的に誘引することが可能な粒子であってもよいし、または汚染物質に対するアフィニティーを持つ他の物体に対するアフィニティーを有するリガンドを備えた磁気的に誘引することが可能な粒子であってもよい。
【０１７５】
副生成物、またはサンプルの望まれない物体などの物体を除去することが望ましい実施形態では、前記処理は、洗浄する工程またはリンスする工程を含んでいてもよい。これによれば、任意のこのような望まれない物体が洗い流す一方、標的物体は固定部材の表面上に固定され続ける。説明に役立つ例として、核酸が細胞から抽出され、磁気粒子を付着しているリガンドによって結合され得る一方、細胞の残骸および試薬は破棄され得る。図６に、リンスする工程／洗浄する工程の例が説明されている。洗浄する工程／リンスする工程が実施されるある実施形態では、液滴の液体と混和しない媒体（例えば前記疎水性の媒体）は、液滴をリンスする前に貯水器から除去されるか、および／または薄い流体の媒体と交換される。それぞれの薄い流体の媒体は、液滴の液体と混和しない。さらに薄い流体の媒体の表面エネルギーは、液滴の液体の表面エネルギーよりも低い。説明に役立つ例として、薄い流体の媒体の疎水性は、液滴の液体の疎水性よりも高い。ある実施形態では、液滴の液体と混和しない媒体と薄い流体の媒体とは混和可能である。薄い流体の媒体の粘度は、装置の中にに配置される媒体の粘度よりも低い。このことは、リンスする工程を促進するために望ましい場合がある。説明に役立つ例として、薄い流体の媒体の粘度は、約４０センチストーク未満（例えば約２０センチストーク未満）であってもよい。ある実施形態では、薄い流体の媒体の沸点は、約２５℃〜約６００℃（例えば約４０℃〜約４００℃）の範囲から選択される。
【０１７６】
ある実施形態では、固定部材のそれぞれの表面または表面区域のリンスする工程または洗浄する工程は、固定部材を傾ける工程を含んでいる。固定部材は、液滴をリンスする工程／洗浄する工程の前に傾けられてもよい。これによって、液滴の液体と混和しない媒体、または薄い流体の媒体は、固定部材から少なくとも本質的に排出されることができる。また、これによって、液滴は固定部材の親水性の表面区域上に固定され続ける。ある実施形態では、液滴の液体と混和しない媒体（例えば疎水性の媒体）のフィルムなどの層、または薄い流体の媒体は、図６に示されるように固定部材上に残留することができる。これによって、媒体の層は、媒体と最大でもほぼ同じ表面エネルギーである固定部材の表面区域を覆うことができる。
【０１７７】
また液滴の厚い相（bulk phase）が、図４Ｂに示されているように、リンス／洗浄ために使用されてもよい。さらにこの液滴は、任意の所望の液体を含んでいてもよい。液滴の液体と混和可能な液体が用いられることが望ましい場合がある。媒体（疎水性の媒体など）が存在しているときに、リンスする工程／洗浄する工程が実施される場合に、さらに、それぞれの媒体と混和しない液体を使用することが有利である場合がある。液滴に液体を加えるために、親水性の固定表面区域上に既に固定された液滴と、さらに別の液滴とを合併する工程が使用されてもよい。
【０１７８】
ある実施形態では、このようなさらに別の液滴は、固定部材に近づけられるさらに別のデバイスの表面上に固定されていてもよい。このようなさらに別のデバイスの表面は、それぞれの表面に固定される任意の滴を固定する上で役立ち得るか、または合併した滴に移動するための予め規定されている脱出経路を提供する上で役立ち得る誘導の手掛かりを備えていてもよい。誘導の手掛かりは、幾何学的な要素または水和性のパターンの形態である。
【０１７９】
液滴は、本発明の方法を用いて混合されてもよい。例として、固定部材は機械的に振盪されてもよい。さらに別の例として、液滴が磁気粒子を含んでいる実施形態では、混合を実施するに、または混合を支援するために、滴中のこの磁気粒子を例えば上昇させるために十分である弱い磁力が加えられてもよい。さらに別の例として、混合は超音波を用いて実現されてもよい。他の実施形態では、微小な流体を扱うデバイスが、洗浄または混合のために使用されてもよいし、または本発明の装置はこのような微小な流体を扱うデバイスを装備していてもよい。それにもかかわらず、本発明の方法は、微小な流体を扱う任意のデバイスまたは機構の使用を必要としない。
【０１８０】
装置が（前記）供給モジュールを備えている実施形態では、本発明の方法において、この供給モジュールは、貯水器の中および／または外へ流体を流すことを可能にするために使用されてもよい。このことは、ポートを含む管を介して実施されてもよい。管は処理区画に設けられていてもよい。例として、供給モジュールは、液滴の液体と混和しない媒体を除去するために使用されてもよい。また供給モジュールは、液滴の液体と混和しない媒体を貯水器に加えるために使用されてもよい。ある実施形態では、液滴の液体と混和しない液体は、供給モジュールによって貯水器の中へ流される。また、液体の液体と混和しないこのような液体は、供給モジュールによって貯水器の外へ流される。これによって、例えば、固定部材上に固定された液滴がリンスされてもよいし、または液体が該液滴に加えられてもよい。本発明のある実施形態では、液滴の液体と混和しない液体は、供給モジュールによって連続的に流される。液体は例えば、供給モジュールによって連続的に循環されてもよいし、または液体は連続的に新鮮な液体と部分的にもしくは完全に置換されてもよい。
【０１８１】
洗浄する工程およびリンスする工程などの物体を移動させる工程を実施できることによって、複雑な処理を実施することが可能になる。所望の標的物体は、親水性の表面区域上にまたは磁気粒子上に固定されたリガンドに結合し得るので、液体の追加、除去または交換を実施できることによって、任意の物体（例えばペプチド、タンパク質、ＤＮＡ、ＲＮＡ、低分子量の有機分子、金属イオンなど（前記参照））を、所望の段階または工程において単離することができ、複雑な生物化学的変化を、次々に実施することができる。また、必要に応じて、液滴の体積を変更することができる。
【０１８２】
必要に応じて、サンプル中の標的物体の濃度は、ゲルろ過、限外ろ過または透析などの当業者に公知の技術に従って、体積を減少させることによって増加されてもよい。特に、高濃度の標的物体と組み合わされて、本発明の方法において使用されるような少ない体積は、絶対数の少ない生体分子のバイオセンシングを可能にする。
【０１８３】
説明に役立つさらに２つの例として、特に限定されないが、本発明の方法は、ポリメラーゼ連鎖反応またはイムノアッセイ（酵素結合免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）など）を実施するために使用されてもよい。ＥＬＩＳＡとしては、例えば、サンドウィッチ型のＥＬＩＳＡまたは競合ＥＬＩＳＡが挙げられる。他のイムノアッセイとしては、例えば特に限定されないが、粒子に基づく多重イムノアッセイが挙げられる。これらの使用および能力は当業者に公知である。
【０１８４】
本発明の方法の任意の部分は、手動でまたは自動で実施されてもよい。化合物、液体および試薬の自動的な分配、自動インキュベーター、高性能の蛍光読取機（プレート読取機を含む）は、技術的に既に確立されている。通常、このような機器は、本発明の装置と一緒に直接的に使用されることができる。必要に応じて、このような機器または本発明の装置を特定の用途に適合させることは、当業者によって容易に実施される。
【０１８５】
リアルタイムの検出をする場合に、サイクル数として表されるリアルタイムに対して蛍光シグナルをプロットした増幅のグラフを利用してもよい。基準を上回る蛍光の増加は、増幅された生成物の蓄積が検出されたことを示す。従って、固定された蛍光の閾値が基準よりも上に設定されている場合に、蛍光シグナルは特定の時点においてこの閾値を突破する。時間はサイクル数として表されているので、所謂、閾値のサイクル数（または値）、即ちＣｔ値が得られる。この数がより小さくなるにつれて、増幅のグラグの蛍光曲線は左にずれ、より速い増幅が起こる。この数がより大きくなるにつれて、より遅い増幅が起こり、増幅は、非特異的なバックグラウンドの反応と区別されることができなくなる。図１１（図１１Ａおよび図１１Ｂ）は、本発明の方法を用いて得られた蛍光シグナルを説明する図である。
【０１８６】
本発明の方法は、表面プラズモン共鳴、共振ミラー、反射型干渉分光法、巨大磁気抵抗、質量分析、偏光解析法、等電点電気泳動、クロマトグラフィー法、電気クロマトグラフィー法、界面導電に基づくクロマトグラフィー法、および電気泳動法などの分析法および調製法と一緒に組み合わされてもよい。電気泳動法としては、例えば無担体流動電気泳動法（ＦＦＥ）、パルスフィールドゲル電気泳動法、ポリアクリルアミドゲル電気泳動法（ＰＡＧＥ）、キャピラリーゾーン電気泳動法、またはキャピラリーゲル電気泳動法が挙げられる。帯電したタンパク質が磁気粒子の表面に固定されている場合に、例えば、帯電したタンパク質の電気泳動移動度が数倍に変化することが知られている。このような方法の組合せは、共通の工程または共通のデバイスを含んでいてもよい。例として、タンパク質の分離は、マイクロチップ上において、例えば等電点電気泳動を用いて実施されてもよい。次いで、興味のある物体（タンパク質など）を含んでいることが知られているか、または推測される分離媒体のサンプル（両性電解質の水溶液）が、本発明の液体の内部相として使用されてもよい。分離媒体がゲルである場合に、興味のある物体の抽出が必要とされてもよい。本発明に使用される流体の滴に適した様々な液体は、大抵、等電点電気泳動用の表面として使用するために十分適した表面物質の選択を可能にする。その結果、必要に応じて、両方の方法について、共通の表面が共有されてもよい。クロマトグラフィー法としては、例えば特に限定されないが、大きさ排除クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、または電荷の誘導に基づく疎水性クロマトグラフィー（hydrophobic charge induction chromatography）が挙げられる。説明に役立つ例として、それぞれの分析法または調製法は、本発明の方法を使用してサンプルを処理する前または後に実施されてもよい。
【０１８７】
本発明を容易に理解し、実用化するために、以下の非限定的な例を用いて特定の実施形態を記載する。
【０１８８】
〔本発明の実施形態の例〕
本発明の装置および方法の実施形態の例を、添付の図面に示す。
【０１８９】
図１は、本発明の装置の固定部材と接触する滴の実施形態を示す図である。親水性の液体の滴（１）が、媒体の中へ浸漬され、固定部材の残余、即ち、固定部材の予め規定されていない疎水性の表面（４）と接触する場合に、滴（１）は通常、表面を浮標して、表面から離れる（図１Ａ）。しかし、滴が、パターン形成された表面（４）に備えられている予め規定されている親水性固定区域（２）と接触する場合に、滴はこの区域（２）に固定される（図１Ｂ）。複数の滴が、固定部材（４）のパターン形成された表面内における複数の親水性の固定区域に固定されてもよい。このことは、分配器としてのピペット（９）を用いて、疎水性の媒体（８）中において実施されてもよい（図１Ｃ）。
【０１９０】
図２Ａは、液滴中においてサンプルを処理するための本発明の装置へ組み立てられることができるデバイスの実施形態を示す横断面図である。デバイス（２０）は、透明な基盤（６）としての透明なガラススリップおよび外周壁（２５）によって規定される貯水器を備えている。デバイスは、固定部材としての複数の親水性の区域を備えてもよいチップを受容するように適応されている。このために、外周壁（２５）は、貯水器の内側へ拡張することによって、固定部材を支持することができる段を形成している。図２Ｂは、同じデバイスの上面図である。
【０１９１】
図２Ｃは、チップ（７）が挿入されており、処理区画および疎水性の媒体（８）を有する、組み立てられた装置を示す図である。図２Ｄは、従来の９６ウェルプレート（５）の大きさに一致する固定部材（７）が、選択され得ることを説明する図である。しかし、本発明の装置の固定部材の親水性の固定区域（２）の大きさは、マルチウェルプレートのウェルの大きさと異なっていてもよいことに注意すべきである。それにもかかわらず、本発明の装置に使用されている固定部材の親水性の固定区域の配置は、９６ウェルプレートのウェルの配置と対応してもよい。さらに、ある実施形態では、固定部材は本発明の装置の一部であるので、固定部材は、従来のマルチウェルプレートのように、底のあるウェルのような表面の地形的な差異を有している必要はなく、平坦な表面を備えていてもよい。
【０１９２】
また、図２Ｅおよび図２Ｆはそれぞれ、本発明の装置の処理区画を形成するために使用されてもよいチップの実施形態を示す図である。図示されたチップの全ての親水性の区域（固定区域）は、大きさおよび親水性が同じである円形の区域である。図２Ｆのチップは、５００μｍの直径を有する１５×６の親水性の区域を備えている。また、このチップの大きさは、３７．８ｍｍ×１７．８ｍｍである。図２Ｅのチップは、２ｍｍの直径を有する１３×５の親水性の区域を備えている。このチップの大きさは、７５ｍｍ×２５ｍｍである。図２Ｇおよび図２Ｈは、本発明の装置に固定部材を固定するために使用されてもよい、チップホルダーを示す図である。図２Ｇのチップホルダーの外のり大きさは、７５ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍであり、ポケット（ｐｏｃｋｅｔ）の大きさは、３８ｍｍ×１８ｍｍである。図２Ｈのチップホルダーの外のり大きさは、７５ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍであり、穴の大きさは、６０ｍｍ×２１ｍｍである。
【０１９３】
図３は、電気力を使用して、液滴を配置する手段を説明する図である。分配器（９）は、本発明の装置の処理区画に備えられている疎水性の媒体の上部に配置されてもよい。この図の右側３分の１は、典型的な分配器（９）のノズルを示す拡大図である。ノズルは、疎水性の媒体（８）に浸漬されている固定部材（４）の疎水性の表面内の親水性の固定領域（２）の上に位置決めされている。この例において、親水性の区域（２）は、僅かに凹んでおり、窪みを形成している。例えば、滴がノズルから配置されれば、滴を帯電させるために、イオン化空気（「＋」および「−」の電荷の記号で表す）が使用されてもよい。次いで、本発明の装置の処理区画に備えられている疎水性の媒体（８）の中へ流される前に、滴は帯電する。さらなる例として、ノズル内の滴は、例えばノズルを通って、ノズルから放出される前に帯電されてもよい。分配されると、分配器からの滴は、疎水性の媒体の中へ流され後であっても、電荷を帯びている。
【０１９４】
図４Ａは、本発明の装置の処理区画の基盤（６）のパターン形成された表面に備えられた、予め規定されている親水性固定区域（２）に配置される液滴（１）を示す図である。図示された例では、固定部材（７）は、本発明に備えられている貯水器の基盤の一部分である（図中に、「６＝７」の標識で示す）。液滴は、非混和性の媒体（８）の上部に位置した分配器（９）から分配されて、貯水器の基盤上に固定されている。
【０１９５】
図４Ｂは、図４Ａに示された固定部材の親水性の固定区域（２）上に固定される液滴が、親滴と合併することによって得られてもよいことを説明する図である（図４Ａへの矢印で示す）。液滴（１）が既に固定されている親水性の固定区域（２）に、さらに他の液滴（１１）が配置されてもよい。液滴（１１）の液体は、液滴（１）の液体と同様の親水性である。液滴（１）と接触すると、液滴（１１）は液滴（１）と合併する。
【０１９６】
図４Ｃおよび図４Ｄは、非混和性の媒体（８）の中へ浸漬された分配器（９）を使用して、パターン形成された表面の残りの疎水性区域（４）に位置する、親水性の区域（２）に液滴を分配する典型的なスキームを示す図である。図４Ｃに示された例では、液滴は、固定部材の上部に固定されている。図４Ｄに示された例では、液滴は、固定部材の下部に固定されている。
【０１９７】
図４Ｅは、親水性の固定区域（２）上に圧力を使用して液滴を配置するさらなる典型的なスキームを示す図である。
【０１９８】
図４Ｆは、残余疎水性区域も備えている固定部材のパターン形成された表面の予め規定されている親水性固定区域（２）上に電場を使用して液滴（１）を配置する典型的なスキームを示す図である。電場は、エレクトロチップ（１１）および板状電極（planar electrode）（１０）を使用して発生される。磁場を加えることが望まれる場合は、電極の変わりに、磁石を使用してもよい。
【０１９９】
図４Ｇは、電場を使用して予め規定されている親水性の固定区域（２）上に液滴（１）を配置する、さらなる典型的なスキームを示す図である。電場は、外部電極（１２）および板状電極（１０）を使用して発生される。
【０２００】
図４Ｈは、電場を使用して、予め規定されている親水性の固定区域（２）上に液滴（１）を配置する、さらなる典型的なスキームを示す図である。電場は、分配器のチップに巻きつけられたワイワー（１８）および板状電極（１０）を使用して発生される。
【０２０１】
図４Ｉは、電場を使用して予め規定されている親水性の固定区域（２）上に液滴（１）を配置する、さらなる典型的なスキームを示す図である。電場は、移動させることができるように適応された、先の尖った電極（pointy electrode）（２９）を使用して発生される。予め規定されている親水性の固定区域（２）の上に浮遊する滴の上に、先の尖った電極（２９）を移動させて位置させると、電極は電場を加えるように作動される。これにより、滴は非混和性の媒体（８）の中へ流れ、浸漬し、そして非混和性の媒体を通過して、親水性の区域（２）と接触する。液滴が親水性の区域（２）と接触すれば、液滴は区域（２）上に固定される。
【０２０２】
図５は、本発明の方法を使用して、滴を固定し、試薬およびサンプルとインキュベートし、リンスする典型的な一連の作業を示す図である。（Ｉ）：試薬の溶液またはサンプルの溶液を、分配器（９）を使用して、固定部材（７）の予め規定されている親水性の固定区域（２）上に分配する。固定区域（２）は、非混和性の媒体（８）中に存在してもよいし、または存在していなくてもよい。非混和性の媒体が存在しない場合では、液滴を試薬またはサンプルと一緒に分配することが完了した後に、媒体を加える。１つ以上の液滴を、予め設定された時間、インキュベートする。このインキュベーションの間に、蒸発を最小限に留めるために、１つ以上の滴を非混和性の液体中に浸漬する。（ＩＩ）：非混和性の液体を排出した後に、水性のリンス用溶液（３）中にスライドを浸漬させて、振盪する。これによって、滴がリンス用溶液（３）と合併される。その一方で、疎水性の表面がリンス用溶液によって濡れることは、残留する非混和性の液体の薄層によって防止される。（ＩＩＩ）：リンス用溶液（３）を除去すると、予め規定されている親水性の固定区域上に、リンス用溶液の均一な薄層が残留される。続いて、非混和性の液体（８８）を、各親水性のスポットに残留された液体が蒸発することを防止するために、スライドの上部に加える。（ＩＶ）：新鮮な溶液の滴（１１１、１１２、１１３）を、分配器（９）を使用して、親水性の固定区域上に分配する。
【０２０３】
図６は、標的物体をリンスする一般的なスキームを示す図である。疎水性の媒体が固定部材を収容している場合に、リンス用溶液を使用して、リンス用溶液の薄層を、各親水性の固定区域上へ残留させる。装置から疎水性の媒体を排出することによって、疎水性の媒体を除去するか、または、標的物体が固定されている固定部材（７）を本発明の装置の貯水器から取り外すことによって、疎水性の媒体を除去する。固定部材（７）を傾斜させることよって、疎水性の媒体を排出し、疎水性の媒体を完全に除去する。疎水性の媒体（８）の層が疎水性の表面を覆うことができるように、この層が固定部材上に残留してもよい。表面上に残留する滴も同様に、疎水性の媒体の薄層によって覆われてもよい。その後、固定部材をリンス用溶液（３）に浸漬するか、または暴露し、本例では、全ての液滴の中身をリンスする。リンス用溶液（３）から除去する（取り去る）ときに、リンス用溶液の層を、固定部材上に残留させてもよい。これにより、固定部材の表面上の親水性の区域を、薄膜として覆うことができる。固定部材は、疎水性の媒体中に浸漬されてもよい。最後に、固定部材の表面の親水性の固定区域上に親水性の液体（例えばサンプル）を堆積させることによって、各親水性の区域上に液滴を再度補充する。
【０２０４】
図７は、本発明の装置内の固定部材上に捕捉された滴中において、２日間培養されたＮＩＨ３Ｔ３細胞を示す写真である。左下に表示されているバーの長さは、１００μｍと対応する。
【０２０５】
図８は、図７に示されるようなＮＩＨ３Ｔ３細胞を、生細胞染色剤（viability stain）を用いて染色した写真である。生細胞染色剤からの蛍光のシグナルは、細胞が生存していることを示しているため、装置は生細胞を取り扱うために適切であることを示している。左下に表示されているバーの長さは、１００μｍと対応する。
【０２０６】
図９は、図７に示されるようなＮＩＨ３Ｔ３細胞を、死細胞を検出する染色剤を用いて染色した写真を示す図である。左下に表示されているバーの長さは、１００μｍと対応する。
【０２０７】
図１１Ａは、緑色蛍光タンパク質を発現するＨｅｐＧ２−ＧＦＰ細胞を示す図である。右下に表示されているバーの長さは、２００μｍと対応する。図１１Ｂは、Ｋｉ６７の一次抗体を使用し、その後、Ａｌｅｘａ−６３３と接合された二次抗体を使用して、蛍光免疫染色したＨｅｐＧ２−ＧＦＰ細胞を示す図である。右下に表示されているバーの長さは、２００μｍと対応する。
【０２０８】
図１２は、５００ｍｍの形状でパターン形成されたスライドガラスの蛍光画像を示す図であり、（１）は５０ｎｌのローダミン色素を分配したときの蛍光画像を示す図であり、（２）はリン酸緩衝食塩水で洗浄したときの蛍光画像を示す図であり、（３）は５０ｎｌのフルオレセイン色素を分配したときの蛍光画像を示す図である。右下に表示されているバーの長さは、５００μｍと対応する。
【０２０９】
図１３Ａは、マイクロアレイの形式で細胞を大量に培養すること（ｂｕｌｋ  ｃｅｌｌ  ｃｕｌｔｕｒｅ）を示す図である。簡略化のために、スキームは固定部材（７）のみを示している。この実施形態では、細胞培養液の液滴の配置は、表面の親水性の固定区域（２）上への、細胞培養液の第一液滴（１６）の形成を含んでいる。疎水性の媒体（８）を、パターン形成された表面の残りの、即ち残余の疎水性区域上に配置する（Ｉ）。これの代わりに、大量のＰＦＣＬをチップ上に加えてから、表面上にＰＦＣＬの薄層が残留するようにＰＦＣＬを排出してもよい。その後、より大量の液滴の液体（１３）を加えて、疎水性の媒体（８）を覆う。この液体はさらに、細胞を含んでいる（ＩＩ）。ＰＦＣＬと細胞培養液と接触面、ならびに固体表面の親水性の区域上に、細胞を沈殿させる。本実施形態では、培養する場合に、長時間かけて液滴が形成するように、液体を貯水器に残留すことができる。また必要に応じて、例えばピペットを使用して単純に排出したり、加えたりすることによって、液体を新鮮な液体と取り替えてもよい。その後、例えば傾けるか、またはピペットを使用して吸引することによって、液体を排出することができる（ＩＩＩ）。液滴の液体などの溶液によって、疎水性の表面が濡れることを防止するために、残りの、即ち残余の表面の疎水性区域上に、疎水性の媒体の薄層が存在していることが望ましいことがある。次いで、リンス用溶液（３）を貯水器の中へ充填し（ＩＶ）、再び放出し、新鮮な第一液体（１３）と置換してもよい（Ｖ）。必要に応じて、この段階において細胞培養を続けてもよい。その後、例えば細胞の培養が完了すれば、例えば傾けるか、またはピペットを使用して吸引することによって、液滴を再び排出することができる（ＶＩ）。これにより、第二液滴（１）が形成される。その後、疎水性の媒体（８）を再度補充し、液滴（１）を完全に覆ってもよい（ＶＩＩ）。この方法を使用すれば、液滴を配置することによって、固体の表面に付着した細胞のみが残留する。図１３Ｂは、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン）を用いてパターン形成されたスライドガラス上において培養された、緑色蛍光タンパク質を発現するＨｅｐＧ２細胞（ＨｅｐＧ２−ＧＦＰ）を示す図である。この細胞を、１０００ｍｇ／Ｌのグルコース、１０％のＦＢＳ、１％のペニシリン／ストレプトマイシン、０．４ｍｇ／ｍＬのアミノグリコシド系抗生物質Ｇ４１８、および１ｍＭのジペプチドであるＬ−アラニル−Ｌ−グルタミン（Ｇｌｕｔａｍａｘ（商標））を含んでいるダルベッコ変法イーグル培地（ＤＭＥＭ）中において培養した。細胞を４日間インキュベートした。右下に表示されているバーの長さは、１ｍｍと対応する。図１３Ｃは、図１３Ｂの一部分の拡大図である。右下に表示されているバーの長さは、５００μｍと対応する。
【０２１０】
図１４Ａは、ラットのＩｇＧを使用した、酵素結合免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）を示す図である。ＥＬＩＳＡは、９６ウェルのグライナーブラックマルチウェルプレートにおいて、１００ｍｌで実施した。フルオレセインジホスフェート（ＦＤＰ）の酵素基質を加えた後に、蛍光強度を１５分間測定した。フルオレセインジホスフェート（ＦＤＰ）の酵素基質を加えた後に、蛍光強度を１５分間測定した。
【０２１１】
図１４Ｂは、パターン形成された固定部材上において、ラットのＩｇＧを使用して２ｍｌの量で実施したＥＬＩＳＡを示す図である。ＦＤＰの基質を加えた後に、蛍光強度を１１分間測定した。
【０２１２】
図１５は、バッチ形式で自動的に振盪してリンスする機器（batch-shaking Automated Rinsing Station）を示す図である。この機器は、バッチ形式で振盪してリンスする方法にとって必要な一連の工程（傾ける、液体などの媒体を加える、液体などの媒体を排出する、および振盪する）を実施することができる。この機器は、３つの主要な部品、コントローラ、回転式の貯水器ホルダーを有するサンプル台、およびシリンジポンプの形態である加圧デバイスを備えている。コンピューターのコントローラは、それぞれの動作、および動作の順番を管理する。コンピューターは、ボタン、スイッチ、および／またはディスプレイの単純な組合せを有するマイクロプロセッサと取り替えられることができる。図示された例では、（スライドホルダーの形態である）貯水器とチャンバーカバー（スライドカバー）とを備えている組み立てられた処理区画を、所望の角度へ傾けるための軸を有するモーターを、回転式の貯水器ホルダー（４１）は有している。サンプル台の下には、貯水器ホルダーによって受容された任意の貯水器／処理区画を有するサンプル台を、例えば直線運動によって、所望のスピードおよび速度で振盪するための攪拌デバイスが備えられている。攪拌デバイスは、別のモーターの形態である。例えば大きさが異なる固定部材（またはサンプルのスライド）を有する別の処理区画を受容するために、貯水器ホルダーを容易に取り替えることができる。例えば、固定部材が７５ｍｍ×２５ｍｍのスライド、および７５ｍｍ×４３ｍｍのスライドである場合に、異なるサンプル台を交換可能に使用してもよい。必要に応じて、シリンジポンプ（４２）を使用して、液体などの媒体を組み立てられたチャンバーに加える。
【０２１３】
典型的な一連の動作は以下の通りである。
（１）処理区画（スライドチャンバー）を、貯水器ホルダー内に配置し、手動で防水性の密封を行うことによって組み立てる。
（２）アセンブリーを１２０°に傾けて、排出バルブを開き、１０〜２０秒間傾けたままにする。この工程により、アセンブリー内の非混和性の流体が排出される。
（３）アセンブリーを９０°に傾けた後に、新鮮なリンス用用液を加える。
（４）アセンブリーを、サンプル台上に水平に配置し、３０〜６０秒間振盪する。
（５）アセンブリーを１２０°に傾けて、排出バルブを開き、２０〜４０秒間傾けたままにする。この工程により、アセンブリー内の溶液が排出される。
（６）アセンブリーを貯水器ホルダー上に水平に配置する。スライド上において実施されるアッセイの性質および要件に依存して、正確な一連の動作を変更してもよい。
【０２１４】
図１６は、パターン形成された表面内に複数の予め規定されている固定区域を備えている取り外し可能なチップ（図１６Ｃに示す）が使用される場合の、本発明のさらなる装置を示す図である。図１６Ａは、正面からの装置を示す図（即ち、装置を上から見た図）であり、図１６Ｂは背面からの装置を示す図（即ち、装置を逆さまから見た図）である。図１６Ｃは、取り外し可能なチップ（７）が挿入された形態の固定部材を有する装置を正面から見た図である。
【０２１５】
パターン形成されたスライドは、装置のチャンバーの下部に接着剤を使用して接着されてもよい。図示されたチャンバーは、二層の貫通している穴、内部層、および外部層をチャンバーの中央に有している。装置を組み立てると、パターン形成されたスライドは、貯水器を作製するように前記穴の下部に取り付けられる。内部の貯水器は、ＰＦＣＬなどの非混和性の液体を、インキュベーションの間に保持するために使用される。外部の貯水器は、非混和性の液体の漏出を防止するために使用される。図示された装置は、〜７５ｍｍ×２５ｍｍのスライド用に設計されたスライドチャンバーを規定する。図１６Ｂに示されるように、スライドチャンバーは、収容器具（accommodating instrument）にスライドチャンバーを固定するように設計された長方形の凹み（５１、５２）を有している。さらに、スライドチャンバーは、チャンバーホルダーの蓋が存在する場合に、互いの上部にチャンバーを積層することを促進する円形の凹み（５３）を４つ有している。
【０２１６】
図１７は、図１６に示された装置と類似する装置を示す図である。この装置では、図１６に示されたスライドの代わりに、チャンバーの蓋がアセンブリーのために使用されている。チャンバーの蓋は、装置のチャンバーの円形の凹み（５３）と一致する突出部（５４）を有している。
【０２１７】
図１８は、〜７５ｍｍ×２５ｍｍのスライド用に設計されたチャンバーカバーの例を示す図である。図１８Ａは、上部からの第一チャンバーカバーを示す図であり、図１８Ｂは下部からの同じチャンバーカバーを示す図である。チャンバーカバーは、開口部（３８）を有している。チャンバーカバーを貯水器に配置すると、この開口部は、連続する空間を貯水器と一緒に形成し得る。防水性の密封を行うために、カバーは、接着剤を使用して接着されたＯ−リングを有している。組み立てられると、このＯ−リングはスライドホルダーと接触する。図１９は、〜７５ｍｍ×２５ｍｍのスライド用に同じように設計された、注入部材の例を示す図である。図１９Ａは、上面からの注入部材の透視図であり、上面および２つの側面が示されている。リンス用溶液の移動のための２つの開口部（３１）が、注入部材の上部に設けられている。２つの開口部（３１）は、長軸に沿って両側に１つずつ設けられている。図１９Ｂは、下面が示されている同じ注入部材の透視図を示す図である。貯水器と連続的な空間を形成することができる開口部（３８）が示されている。Ｏ−リングは、切れ込み（３２）の中に配置されていてもよい。
【０２１８】
注入部材およびチャンバーカバーは、注入部材および／またはカバーを取り付けるためのデバイスに取り付けられるためのさらなる特徴を有していてもよい。このデバイスは、可逆的な防水性の密封を行うため、および開封するために、注入部材および／またはカバーの自由な上下移動を可能にする。図２０は、注入部材（３４）（図示された例では、注入口（３１）を２つ備えている）および／またはカバーを、本発明の装置の貯水器（３５）に取り付けるためのデバイス（３６）を示す図である。注入部材および貯水器の両方はそれぞれ、デバイス（３６）に取り付けられる、固定される、および／または該デバイスから除去されることが可能な、要素ならびに／あるいはデバイスを有していてもよい。デバイス（３６）は、第一ホルダー（４５）と第二ホルダー（４６）とを有している。第一ホルダーは、貯水器（４３）を受容するように設計されている。第二ホルダーは、注入部材（３４）またはカバーを受容するように設計されている。さらに該デバイスは、注入部材（３４）を貯水器（３５）上に位置決めするための回転軸（pivotal point）（４３）を有している。ハンドル（４７）を有するレバー（３９）を使用して、第二ホルダー（４６）は、第一ホルダー（４５）上に回転されることができる。これにより、注入部材（３４）は貯水器（３５）上に回転されて（ｐｉｖｏｔａｌｌｙ）取り付けられる。
【０２１９】
スライドチャンバーのロック／アンロックを可逆的に行うために使用される機構は、スライドチャンバーおよび注入部材（他の実施形態では、スライドチャンバーおよびカバー）の設計上の特徴である。ある実施形態では、スライドチャンバーおよび注入部材（他の実施形態では、スライドチャンバーおよびカバー）は、実用上の密接に関係していてもよい。最低限要求されることは通常、スライドチャンバーが注入部材と固定されたときの接触が、リンス用溶液の漏出を回避できるほど防水性であることである。さらに一般的に、操作を容易且つ簡便にするために、ロックおよびアンロック放するための単純且つ簡単な手段を備えていることが望ましい。通常、システムがアンロックされているときに手動でまたは自動で分配することによって、試薬およびサンプルがスライド上に加えられることを遮断するか、または妨害しないように、注入部材は（またはカバー）は設計されている。また、非混和性の液体および／またはリンス用溶液が排出されたときに、スライドチャンバーが、表面上に残される残余液体を最小にすることができるように装置を設計することが望まれる場合がある。さらに、組み立てられたときに、チャンバーと注入部材との間の接触区域のデッドスペースが最小になることが望まれる場合がある。このことは、前記リンスする工程から汚染物質が持ち越される機会を増やす可能性のある、デッドスペースに捕捉された静止した液体の量を最小にするために望まれる場合がある。図２１は、チャンバー（３５）および注入部材（３４）が互いにＯ−リング（６１）を介して接触している例を示す図である。静的な液体を有するデッドスペース（６０）は、Ｏ−リング（６１）の位置と大きさとによって限定されている。
【０２２０】
スライドチャンバーおよび注入部材のためのいくつかのロック機構／アンロック機構を、以下で説明する。同じ機構が一般に、スライドチャンバーおよびカバーのロック／アンロックに適用される。
【０２２１】
＜エラストマーとの接触に基づく機械的な力による密封＞
本実施形態では、Ｏ−リングなどのエラストマー部品によってスライドチャンバーと注入部材とが接触している間に、防水性の密封を行うために必要な力を機械的に加える。この方法は、図２０において使用されているようなトグル機構で設計された機器の使用（mechanical toggle design）を含んでいる。Ｏ−リングは、スライドチャンバーまたは注入部材のどちらかに存在することができる。図２２Ｃは、組み立てられたスライドチャンバーおよびカバーを示す図である。これらのスライドチャンバーおよびカバーは、Ｏ−リングによって同じように密封されている。図２２Ａは、組み立てられる前の、Ｏ−リング（３３）と空洞である開口部（３８）とを有するチャンバーカバー（４９）を示す図である。図２２Ｂは、チャンバーカバーが載せられて組み立てられるそれぞれの処理区画（５０）を示す図である。処理区画（５０）は固定部材（７）を備えている。
【０２２２】
＜エラストマーとの接触を介した電磁力による密封＞
本実施形態では、防水性の密封を行うために必要な力を、電磁気な引力によって加える。例えば、図２３に示されるように、スライドチャンバーは、金属片を埋め込まれているか、または取り付けらている一方、注入部材は電磁石を備えている。カバーの電磁石を作動させると、スライドチャンバーおよび注入部材は防水性の密封が施される。電磁石の作動を停止させると、スライドチャンバーおよび注入部材の防水性の密封は解除される。電磁石の位置および金属片の位置を、交換することができる。即ち、電磁石をスライドチャンバーに配置させることができ、金属片をカバーに埋め込むことができる。同様に、Ｏ−リングをスライドチャンバーまたは注入部材に配置することができる。
【０２２３】
＜圧力の差による密封＞
本実施形態では、防水性の密封のために必要な力を、圧力の差によって加える。例えば、スライドチャンバーは、注入部材と接触する区域に備えられた開放された通路（ｏｐｅｎ  ｃｈａｎｎｅｌ）を有している（図２４参照）。開放された通路の一部に存在する流体は、吸引路と接触している。スライドチャンバーと注入部材とを接触させているときに、吸引路を通して吸引する。これにより、開水路に沿って陰圧が加えられ、スライドチャンバーと注入部材とが、強力に密封される。開放された通路の位置とＯ−リングの位置とを交換することができる。即ち、開放された通路を注入部材に備えることができ、Ｏ−リングをスライドチャンバーに配置することができる。
【０２２４】
ある実施形態では、注入部材は、スライド表面上のウェルのアレイ（配列されたウェル）へ手動でピペッティングすることを支援する部品である、ピペッッティングガイドである。ピペッティングガイドは、マルチチャネルピペットまたはシングルチャネルピペットによって分配するために、スライドホルダーの上部に配置されている。ピペッティングガイドは、簡便且つ信頼性のあるピペット操作を実施するために、分配する際に複数の８個または１２個のピペットチップが通過し、且つ停止することができる複数の傾斜した貫通孔を有している。図示された実施形態では、ピペッティングガイドはＯ−リングを備えていない。それにもかかわらず、必要に応じて、それぞれのＯ−リングなどの密封機構を使用してもよい。
【０２２５】
＜ピペッティングガイド＞
図２５は、ピペッティングガイドの形態である注入部材の実施形態を示す図である。この注入部材は、スライドチャンバーの上部への積層を可能にするフレーム（８３）を有している。図２５Ｂに示されたピペッティングガイドは、貫通孔（８１）の形態である複数の位置決め手段を備えている。この位置決め手段は、ピペットチップをガイドし、通過させるためのものである。図２５Ａに示されたピペッティングガイドは、視認性をより良好にするための大貫通孔（８２）を中央にさらに有している。ピペッティングガイドは、視認性を向上させるために、透明な部材によって製造されてもよい。これにより、使用者はピペットチップの位置を見ることができる。図２５Ｃは、スライドチャンバーの形態である処理区画（５０）の上部に配置された図２５Ｂに示されたピペッティングガイドを示す図である。
【０２２６】
図２６は、ピペッティングガイドの形態である注入部材のさらなる実施形態を示す図である。注入部材は、図２５に示されたようなフレーム、視認性をより良好にするための複数の大貫通孔（８２）、および貫通孔（８１）の形態である位置決め手段のアレイ（配列された位置決め手段を有している。位置決め手段は、注入部材が処理区画（５０）に配置されたときに、ピペットチップをスライド表面上のウェルの中心から少しずれるように、ガイドし、位置させるものである（図２７）。このずれによって、ウェルのコーティングがピペットチップによって傷つけられることが防止される。しかし、このずれがあっても、分配された試薬は親水性のウェルの表面に到達することができ、液体の表面張力によってウェルの表面の中心へ移動することができる。狭いスロットは、各列について貫通孔を通過している。これらのスロットは、ある分配の位置から次の分配の位置へピペットチップをガイドするために使用される。さらに、アレイの第一円柱（円柱Ａ）の貫通孔の直径は、残りの円柱（円柱Ｂ、円柱Ｃ、円柱Ｄ、および円柱Ｅ）の貫通孔の直径よりも大きい。これらの大貫通孔は、ピペットチップのガイドへの挿入を促進する。簡便且つ信頼性のあるピペッティング操作を実施するために、８個または１２個のピペットチップのアレイは、分配の際に１つずつ、狭いスロットを通過し、位置決め手段である貫通孔において停止することができる。ピペッティングガイドは、スライドチャンバーの上部への積層を可能にするフレームを有している。またピペッティングガイドは、視認性をより良好にするために大きい貫通した窓を有していてもよい。さらにピペッティングガイドは、視認性を向上させるために、透明な部材によって製造されていることが好ましい。これにより、使用者はピペットチップの位置を見ることができる。
【０２２７】
図２８は、ピペッティングガイド組立の形態である注入部材のさらに別の例を示す図である。この注入部材は、相互作用する位置決め手段の一対（２３、２４）を備えている。位置決め手段の１つは、大開口部（８７）を有するフレーム（２３）である。このフレームはまた、図２９Ａに示されている。さらにこのフレームは、台（２４）を受容するように設計された４組の複数の穴（６２）を有している。穴の各組は、固定部材上の予め規定されている固定区域の一つの列に、台を揃えるために使用され得る。台は、ピペットチップ（８６）を受容し、配置するように設計されている（図２８Ｂ、図２９Ｃ）。これによって、分配デバイスをガイドし、配置することができる。大開口部（８７）は、フレーム（２３）の中央に貫通した窓として設計されている。大開口部（８７）によって、ピペットチップ（８６）の末端（２５）（図２９Ｃ参照９）が、処理区画へ侵入することができ、さらに必要に応じて、固定部材の表面へ接近することができる。台（２４）は、固定部材上の固定区域の間隔と正確に同一且つ均一な間隔で、ピペットチップ（８６）を一直線に保持することができる。例えば、台（２４）は、従来の３８４ウェルプレート、９６ウェルプレート、または４８ウェルプレートのウェル（図２Ｄ参照）と対応するように、ピペットチップ（８６）を一直線に保持することができる。ピペットチップを挿入するための貫通孔（８９）の列以外に、台（２４）は、貫通孔アレイの両方の末端に隣接する小型のドーム状の窪み（ｄｅｎｔ）（９０）を有している。２つの窪み（９０）はそれぞれ、ピペッティング前に、ピペットチップが固定部材上の固定区域と確実に揃うように、フレーム（２３）の穴（６２）の各組と合致する。（ピペッティングガイド組立として設計された）注入部材が、貯水器のチップホルダーと合致する場合に、ピペットチップと壁との間の空隙は、分配される滴の大きさに依存して、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍに制御される。このようにして、ピペットチップから分配された滴のアレイを、親水性の固定区域へ容易に且つ簡単に移動させ、付着させることができる。
【０２２８】
＜連続フロー法＞
図３０は、連続フロー法を説明する図である。連続フロー法は、スライドの表面を通過する新鮮なリンス用溶液を連続的に流動させる方法である。連続フロー法は、バッチ振盪法と同様であるが、最小限に改変されているチャンバーおよびピペッティングガイドを使用する。しかし、注入部材の設計は、バッチ振盪法の注入部材の設計と顕著に異なっている。バッチ振盪法では、注入部材は通常、内部体積が比較的大きい長方形の設計を有している。連続フロー法では、注入部材は、スライドの表面から注入部材までの距離がわずか０．２〜５ｍｍになるように、薄く設計されている。さらに、固定部材の予め規定されている表面区域（「ウェル」）の全てに対して同様のリンス効果を維持するために、組み立てられた貯水器内の液体の流れが、露出されたスライド表面の全体にわたって均一になることが望ましい場合がある。このことは、図示された実施形態によって実現され得る。
【０２２９】
チャンバーカバーの例は、１２×４のアレイの表面区域にパターン形成されたガラススライド用に設計されている。カバーの型および形状は、表面区域の配置に依存して変更されてもよい。
【０２３０】
１実施形態では、注入部材は１つの注入口と１つの排出口とを有しており、埋め込まれた形状（embedded features）、およびフロースプリッターを備えている（図３１）。各末端のフロースプリッターは、注入口からのリンス用液の流れを４つの均一な流れに分割する。分割された流れはそれぞれ、スライド上の１２のガラスウェルの各列に沿って流れるように設計されている。フロースプリッターの２つの例を図３１に示す。設計上、Ｏ−リングは、バッチ振盪法において記載されているように、防水性の密封のためにスライドチャンバーのポケットの端と接触する。フロースプリッターは、スライド表面と、フロースプリッターの表面との間の空間が最小になるように、パターン形成されたスライドの表面と接触している。これにより、新鮮なリンス用溶液を流している間にリンス用溶液が捕捉され得るデッドスペースが最小になる。スライドとフロースプリッターとをより良好に接触させるために、フロースプリッターをエラストマー物質で作製することができる。
【０２３１】
さらに別の実施形態では、図３２に示されるように、カバーは４つの注入口、および４つの排出口を有しており、物理的な仕切りを備えている。カバーをスライドチャンバーと組み立てると、スライド上の１２のガラスウェルの各列に沿って、４つの隔離されたチャネルが作製される。
【０２３２】
個々の注入口、排出口、および物理的に分離されたチャネルが存在することによって、スライド上のアレイの各列を確実に均一に流れることができる。カバーに備えられたＯ−リングは、スライドチャンバーのポケットの端と接触し、３つの防壁は、任意のデッドスペースを最小にするようにスライドの表面およびチャンバーと接触する。防壁とスライドとチャンバーとの間をより良好に密封するために、防壁をエラストマー物質で作製することができる。
【０２３３】
さらに別の実施形態では、注入部材は図３２に示された設計から、１つの注入口および１つの排出口のみを備えるように改変されてもよい。この場合に、カバーは、流入する流れおよび流出する流れを４つの流れに分割するスプリッターを有していてもよい。このような設計は、カバーと外部の液体取扱システムとの間に必要とされる接続部の数を減少させることができる。
【実施例】
【０２３４】
＜使用される装置＞
以下の実施例において使用される装置は、図２Ｅおよび図２Ｆに示されたようなチップの形態である固定部材、ならびに図２Ｇおよび図２Ｈにおいて示されたようなチップホルダーの形態である貯水器から構成されている。チップは、チップホルダーのポケットに配置されていてもよいし、チップホルダーに取り付けられていてもよい。大抵の実験では、チップは、表面が容易に修飾され、透明であるという理由から、ガラスで作製されている。チップの表面は、疎水性のコーティングによって取り囲まれた、比較的に親水性のパターンを有している。疎水性のコーティングは、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリメトキシシランなどのパーフルオロ−シラン、またはオクタデシルトリエトキシシランなどのアルキルシランによって形成されることができる。疎水性のコーティングのためのシランの中で、本説明に役立つ実験において最も適切なものは、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリメトキシシランによって形成されるパーフルオロシランのコーティングであった。ピランハ（Ｐｉｒａｎｈａ）溶液（Ｖ（Ｈ２ＳＯ４）／Ｖ（Ｈ２Ｏ２）＝７／３）を使用して、１１０℃で０．５時間洗浄した後で、チップをミリＱ（Ｍｉｌｌｉ−Ｑ）Ｈ２Ｏを用いてリンスし、Ｎ２を用いて乾燥した。次に、手作りのスパッタリング装置（ｓｐｕｔｔｅｒ）を使用して、１００〜２０００μｍの直径の貫通孔を有するマスクによって、室温または５００℃で、ガラスチップをＴｉＯｘでコーティングした（図２ＡのスキームＩのステップＩＩ）。このステップによって、不定形ＴｉＯｘ、またはアナタース形ＴｉＯｘと不定形ＴｉＯｘとの混合物のパターン形成されたコーティングをガラス表面上に生成した（Luca, D. J., Optoelectron. Adv. Mater. (2005) 7, 62511）。Ｔｉの電源は２００Ｗであった。ＡｒガスおよびＯ２ガスの流速はそれぞれ、２５．２ｓｃｃｍおよび１０．８ｓｃｃｍであった。スパッタリングのためのチャンバーの圧力は、２ｍＴｏｒｒであった。スパッタリング装置からチャンバーを取り除いた後に、ＴｉＯｘによってコーティングされたガラスチップを、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリエトキシシラン（FTES, (Gelest, Inc., Morrisville, PA）によって、１１５℃で２時間１ｍＴｏｒｒの圧力下において蒸気コーティング（vapour-coate）し、疎水性のコーティングを形成した（図２ＡのスキームＩのステップＩＩ  ＩＶ；Beck, M., et al., Microelectron. Eng. (2002) 61-62, 441）。
【０２３５】
親水性−疎水性の微細パターンを作製するために、ＦＴＥＳによってコーティングされ、ＴｉＯｘによってパターン形成されたガラスチップにＵＶを２時間照射した（波長＝２５４ｎｍ、１２０ｍＪ／ｃｍ２、ＸＬ−１５００ＵＶクロスリンカー, Krackeler Scientific, Inc., Albany, NY）。これにより、疎水性にパターン形成された領域に対する影響を最小限に留めて、親水性にパターン形成された区域上に新鮮なＴｉＯｘを露出させた。前進接触角は、１１９±２°から０°へ変化した。このことは、表面から疎水性のＦＴＥＳコーティングが完全に除去されたことを示唆している。ＵＶを照射している間に、前進角と後退角との差は、両方の角度が０°に接近する前に劇的に増加した。
【０２３６】
また、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂によってプリントされたスライドガラスを、Electron Microscopy Sciences (Hatfield, PA, USA)およびTekdon (Myakka City, FL, USA)から購入してもよい。これらのスライドガラスは、直径が１．５ｍｍ〜３ｍｍと様々であるコーティングされていないベアガラスのパターンを有している。一般に、ＰＴＦＥはより良好な表面の疎水性を示したので、ＰＴＦＥによってプリントされたスライドを、組織内でパーフルオロシランによってコーティングされたスライドよりも、これらの説明に役立つ実験に使用した。
【０２３７】
大きく２つの異なるスケールで、即ち、親水性のスポットの直径が５００μｍ、および１．２ｍｍの場合はマイクロリットルレベル以下のスケールで、親水性のスポットの直径が２ｍｍの場合は１〜５μＬのスケールで、開発およびテストを行った。５００ｍｍのスポットまたは１．２ｍｍのスポットによってパターン形成されたチップは、３７．８ｍｍ×１７．８ｍｍの大きさ、および１５×６の形状のアレイを有していた（図２Ａ）。さらに別の出願に記載された方法に従って、チップを製造した。スライドガラスをＴｉＯｘによってパターン形成した後に、ピランハ溶液中において大規模に洗浄し、１２０〜１５０℃で２時間、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリメトキシシランの蒸気に曝した。パーフルオロシランのコーティングの際に、チップにＵＶを１〜２時間照射した後に、脱イオンされた流水で激しくリンスし、ＴｉＯｘによってパターン形成された区域上のパーフルオロシランのフィルムを除去する。次いで、チップを１Ｍ  ＫＯＨ溶液または１Ｍ  ＮａＯＨ溶液に、１０〜３０秒間曝すことによってＴｉＯｘのフィルムを除去する。パーフルオロシランのコーティングによって取り囲まれている新たに露出したガラス区域を、この区域において実施される生物学的アッセイを促進するために、別のシランのフィルムによってさらに修飾することができる。２ｍｍのスポットによってパターン形成されたチップは、７５ｍｍ×２５ｍｍの大きさ、および供給業者に依存して１２×３、１２×４、または１３×５の形状のアレイを有している（図２Ｂ）。チップの疎水性の表面は、プリントされたＰＴＦＥ樹脂を露出しており、チップの親水性の表面は、ベアガラスの表面を露出している。チップを、Electron Microscopy Sciences (Hatfield, PA, USA)およびTekdon (Myakka City, FL, USA)から購入した。ある実験において、実際に、それぞれのアッセイのために実際に使用されたチップの区域は、チップの大きさよりも小さかった。
【０２３８】
チップホルダーを、有機基板、無機基板、または金属基板（プラスチック、ガラス、シリコン、陽極酸化されたアルミニウムまたはステンレススチールなど）で作製した。チップホルダーは、チップを受容するためのポケットをその中心に有していた。一般に、チップを、ポリカーボネート、（陽極酸化された）アルミニウム、またはステンレススチールで作製した。５００ｍｍおよび１．２ｍｍのパターン形成されたチップのための模範的なチップホルダーは、７５ｍｍ×２５ｍｍの大きさ、および５ｍｍの高さを有していた。中心には、３８ｍｍ×１８ｍｍのポケットが存在していた（図２Ａ）。このポケットは、カバースリップガラスによって下部を覆われた。チップは上部に配置された。商業的に利用可能な２ｍｍでパターン形成されたチップのハウジングのために、チップホルダーの大きさは、７５ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍであり、ポケットの大きさは６０ｍｍ×２１ｍｍである（図２Ｂ）。チップホルダーと同じ大きさを有している２ｍｍでパターン形成されたチップを、各実験のために使用されるスポットを露出するポケットを有するチップホルダーの下部に接着させた。
【０２３９】
＜液体の取扱＞
液滴と混和しない疎水性の媒体としてＰＦＣＬを使用した。ポケット内に配置されたチップの表面が完全に覆われるように、ＰＦＣＬをチップホルダーに分配した。０〜４０％のパーフルオロカーボン−エチレングリコールの界面活性剤をＰＦＣＬに加えた。具体的には、３ＭからのＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）と呼ばれる一連のＰＦＣＬを使用した。以下に記載するテストにおいて、ＦＣ−７０、ＦＣ−４０、およびＦＣ−３２８３を単独で、またはそれらの混合物として使用した。界面活性剤に関しては、１０％のＣＦ３（ＣＦ２）６−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、またはＣＦ３（ＣＦ２）８−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨを、選択された実験に使用した。
【０２４０】
アッセイのスケールに依存して、液滴を分配および制御するための方法を使用した。１μＬ以上の量の場合は、図１Ｃに示されるように、ピペットを使用して手動で分配するか、ピペッティング機構を採用している機械によって分配を行った。例えば、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ（商標）分注器を、１μＬ以上の液体を分配するために使用した。１μ未満の量の場合は、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ（商標）分注器、またはBiodot, me (USA)から販売されているサブマイクロリッター分配器（BioJet Plus(商標)）を使用して、液体を分配した。試薬溶液を、表面上の親水性のスポットに直接的に配置した（図４Ｃ）、および／または表面にある速度で分配して慣性によって親水性のスポットへ到達させ、接着させた。
【０２４１】
１ｍＬ未満の量の場合は、機械による分配の方が通常、そのようなスケールにおいて流体工学的に制御する上で必要な精度をより簡便に実現できるので、機械による分配を使用した。大抵、ソレノイドを基本とする分配、または圧電を用いた分配を使用した。分配した場合に、試薬溶液の滴は、ＰＦＣＬの浮力に対抗してチップの表面に誘引された。滴が表面上の親水性のスポットと接触した場合に、滴は親水性−親水性の引力によって固定された。
【０２４２】
＜ＰＦＣＬの層を通した滴の誘引＞
チップの表面へ滴が降下するように、滴を誘引するために、圧力を用いた分配を主に使用する。液滴を表面の親水性の区域に所定の速度で分配して、ＰＣＦＬ層へ浸透させ、親水性の区域に接着させた。この構成では、滴の運動エネルギーが、非混和性の液体の抵抗力よりも大きい。分配された各滴の位置決めを支援するために、Ｔｅｆｌｏｎのチップを、パターン形成されたチップの上部に配置した（図４Ｅに示されている「３」）
ある実験では、ＰＦＣＬ上の滴を帯電させて、静電反発力によってチップへ滴を移動させるために、高圧のイオン化装置を使用した。チップホルダーは、平坦な接地電極上に配置されている。接地電極は、電子ビーム蒸着によってＣｒおよびＡｕの薄膜で連続的にコーティングされたガラスウェーハであり、Ａｕの薄膜が電極として機能する。ＳＩＭＣＯから販売されているＶ−ブロックイオン化装置を有する高圧のイオン化装置（Pulse Flow Controller（商標））を、チップの上に位置させる。滴を、イオン化装置によって正電荷または負電荷のどちらかに帯電させ、静電反発力によってイオン化装置から離した。チップホルダーの下の接地電極は一般に、滴のこのような下向きの移動を促進するために使用された。この方法を用いて滴が下へ移動すると、分配された滴を含むチップおよびチップホルダーの全システムは、正電荷および負電荷を流すことによって中和される（図４Ｇ）。
【０２４３】
＜アッセイの手順＞
液体の取扱の典型的な過程では、分配される滴の量および蒸発速度に依存して、第一の分配の前または後に、非混和性の液体を加えて、チップの表面を覆った。全てのサンプル液体が分配されれば、これらのサンプル液体を所望の条件下において、所望の期間インキュベートした。インキュベーションが完了すれば、サンプルを直接読むか、またはシグナルを読む前に一連の処理を施した後で、サンプルを読んだ。多種多様なアッセイに適用することができる代表的な処理工程を以下に示す。
【０２４４】
＜存在している溶液を除去した後の新規溶液の追加＞
図６は、存在しているサンプルをリンスして、新規サンプルを追加するための一般的なスキームを示す図である。チップおよびチップホルダーを所定の角度で保持するか、チップをチップホルダーから取り外して、チップを所定の角度で保持することによって、ＰＦＣＬを排出する。いくつかの場合では、インキュベーションのために使用されたＰＦＣＬの粘度が高いため、存在している液体を排出した後に、チップ／チップホルダーを低粘度のＰＦＣＬ中においてリンスするか、または低粘度のＰＦＣＬをチップへ加えることによって、ＰＦＣＬをより粘度の低いＰＦＣＬと取り替えた。低粘度のＰＦＣＬがチップの表面から排出されれば、（チップホルダーを有している、または有していない）チップを、リンス用溶液中に浸漬し、５〜３００ｓｅｃ振盪した。乾燥し、露出したチップの表面は、乾燥した区域が濡れた場合に、隔離された親水性のスポットのパターンが破壊され得る。一方、過剰のＰＦＣＬが表面に存在すると、リンス用溶液と滴との自由な混合が阻害され得る。このため、裸のチップ表面を露出させず、かつ乾燥させないために、できるだけ少量のＰＦＣＬを使用した。表面に残留するＰＦＬＣの量が正しく、その粘度が適切であれば（このことは実験によって容易に決定することができる）、滴はリンス用溶液と容易に混合されることができる一方、疎水性の表面はＰＦＣＬの層によってリンス用液から依然として分離されたままである。
【０２４５】
この点に関して、この実施例以外の実施形態もテストされたことに注意されたい。そのような実施形態では、チップホルダーに取り付けずに、チップを処理する。インキュベーションの間に、蒸発を避けるために、ペトリ皿のＰＦＣＬ中にチップを浸漬する。次いで、リンスの間に、リンス用溶液で満たされたチューブ内にチップを配置する。
【０２４６】
リンスが完了し、チップをリンス用溶液から取り除いた場合に、親水性の区域に少量のリンス用溶液が残留し、薄層を形成していた。親水性の区域を覆うために残留したリンス用溶液の量は、ごく僅かであり、マルチウェルプレートにおける対応する場合と同程度であった。なお、必要に応じて、ＰＦＣＬの薄層が存在しているために、疎水性の区域を濡らすことなく、チップを長時間リンス用溶液に曝すことができる。このような能力は、チップの全アレイが長期間特定の溶液中においてインキュベートされることが必要である場合に、有益であり得る。新しい溶液を加えて処理を続ける前に、一般に、蒸発を避けるためにチップをＰＦＣＬ中に浸漬した。
【０２４７】
大抵は、同じプロトコールに従って、リンスを繰り返し行った。前記工程に加えて、２回目のリンスの前に、滴を形成するために溶液を加えることが必要であった。これによって、各親水性の区域がリンス用溶液と良好に接触することが実現された。さらなる工程がなくとも、１回目のリンスの後では、親水性の区域は非常に薄く、スポットのいくつかは、２回目のリンス用溶液と混合することなく、ＰＦＣＬの薄層の下に隠れることができた。
【０２４８】
＜シグナルの検出＞
大部分の生物学的応用の場合に、現在のところ、滴中に生じる反応を分析するために技術的に使用される好ましい方法は、光学的検出である。従って、同じ方法を本発明の本実施例に使用した。チップホルダーを、倒立蛍光顕微鏡Fluoview IX 71 FV5-PSV (オリンパス、日本)、または、先進の倒立共焦点顕微鏡である顕微鏡「Insight 3D Cell」(EvotecTechnologies, Hamburg, Germany)に配置した。滴内のシグナルを、以下のようにして調査することができた。
【０２４９】
＜ＮＩＨ３Ｔ３細胞の増殖および細胞生存率のテスト＞
（ａ）細胞と友好的な表面の作製
ウシ胎仔血清（ＦＢＳ）をテフロンまたはテフロンによってコーティングされたチップにスポットし、次いで、ホットプレート上において２００℃で２時間加熱して、さらに３０分間ＵＶを照射した。この処理によって、テフロンの表面に親水性の「粘着性の」タンパク質のフィルムが生成した。
【０２５０】
（ｂ）細胞の調製および播種
フィルターキャップを有し、表面積が７５ｃｍ２であるテトラフェニルポルフィリン（ＴＰＰ）の組織培養フラスコ（当業者に「Ｔ７５フラスコ」として知られている）中において増殖したコンフルエントなＮＩＨ３Ｔ３細胞を、リン酸緩衝食塩水によって２回リンス下。その後、１ｍＬの０．２５％トリプシンおよび０．２ｇ／ｌのＥＤＴＡを加えて、細胞を剥離させた。細胞を剥離させた後に、９ｍＬのＤＭＥＭ培地（１０％ウシ胎児結成および１％ペニシリン／ストレプトマイシンを含む）を加えることによって、トリプシンを中和した。次いで、血球計算器を使用して細胞を計測し、８００ｒｐｍで５分間遠心分離することによってペレット状にし、ＤＭＥＭ培地（１０％ウシ胎児結成および１％ペニシリン／ストレプトマイシンを含む）中に約１００細胞／μｌの濃度で再懸濁した。
【０２５１】
（ｃ）細胞の分配
Ｓｃｉｅｎｉｏｎ（Berlin, Germany）から入手したＳｃｉｆｌｅｘＡｒｒａｙｅｒ（圧電式分配器を使用して、細胞と友好的な表面に細胞を分配した。
【０２５２】
（ｄ）細胞の増殖および生細胞／死細胞のアッセイ
細胞を播種した後に、チップをＰＦＣＬによって覆い、細胞培養用のインキュベーターに配置した（３７℃、５％ＣＯ２）
細胞をチップ上において３日間増殖させた。３日後に、Molecular Probes (Invitrogen)から入手した生細胞／死細胞アッセイキットを使用して、細胞の生存率を調べた。カルセインＡＭ、およびエチジウムホモダイマー−１を、終濃度が２μＭになるように細胞の滴に加えた。生細胞および死細胞をオリンパスのＩＸ７１顕微鏡を使用して観察した。この観察の際に、水銀ランプから照射し、適切なフィルターを用いた（生細胞に対して青色の蛍光キューブを用い、死細胞に対して緑色の蛍光キューブを用いた）。
【０２５３】
＜細胞染色アッセイ＞
（ａ）調製
細胞に基づいたアッセイを、表面上の親水性のパターンの大きさに依存して２０ｎＬ〜１０μＬで実施することができる。本実施例では、細胞に基づいたアッセイを、１．２ｍｍの親水性の形状でパターン形成されたスライドガラスを用いて、０．８μＬで実施した。
【０２５４】
各実験の前に、使用する全ての道具を徹底的に洗浄し、滅菌した。ＲＢＳ５０の濃縮物中に１時間浸し、流水でリンスすることによって、グリースおよび他の有機性の被覆物をテフロンチップから除去した。次いで、チップを１０５℃で３０分間オートクレーブした。この製造方法を通して、選択的なパターン形成されたチップが汚れないようにした。つまり、この選択的なパターン形成されたチップを１００％のエタノール中においてリンスし、風を当てて乾燥させ（blown dry）、ＵＶによって滅菌した。チップホルダーをイソプロパノール中において洗浄し、残余の（残留する）塊を除去した。チップホルダーに２５ｋＧｙの放射線量のガンマ線を照射して、滅菌した。
【０２５５】
ボトル（１リットル）に入った９００ｍｌのＰＦＣＬと５０ｍｌの水とを１０５℃で３０分間オートクレーブすることによって、において水によって飽和されたＰＦＣＬを調製した。オートクレーブの後に、水によって飽和されたＰＦＣＬを０．２μｍのフィルターを通して、フィルターろ過した。
【０２５６】
（ｂ）パターン形成されたスライド上の細胞増殖と、６０ｍｍのペトリ皿上の細胞増殖との比較
Amaxa (Cologne, Germany)から入手したNucleofactor Kit Vを使用して、ＨｅｐＧ２細胞に緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、ｍａｘＧＦＰ（商標）をトランスフェクションした。導入遺伝子が安定に組み込まれるために、Ｇ４１８を用いて細胞を化学的に選択した。安定にトランスフェクションされたＨｅｐＧ２−ｍａｘＧＦＰ細胞を親水性の区域に播種した。滴をＰＦＣＬによって覆い、スライド全体を細胞培養用のインキュベータに配置した（３７℃、５％ＣＯ２）。比較するために、同じ量の細胞を、ＰＦＣＬによって覆われた６０ｍｍの組織培養用の処理されたペトリ皿に播種した。このペトリ皿を細胞培養用のインキュベータに放置し、細胞を接着させた。次いで、ＰＦＣＬを除去し、５ｍＬの細胞培養液（１０００ｍｇ／Ｌのグルコース、１０％のウシ胎仔血清（ＦＢＳ）、１％のペニシリン／ストレプトマイシンを含むＤＭＥＭ）と置換した。倒立蛍光顕微鏡を使用して、ペトリ皿およびパターン形成されたスライド上において増殖した細胞の数を毎日計測した。
【０２５７】
３日間の観察期間の間に、パターン形成されたスライド上の滴中の細胞と、６０ｍｍの組織細胞用の処理されたペトリ皿の細胞培養液中の細胞とは、非常に類似する増殖パターンを示した（図１０）。
【０２５８】
＜滴中において増殖する細胞の蛍光免疫染色＞
ｍａｘＧＦＰ（商標）が形質導入されたＨｅｐＧ２細胞を、ＰＦＣＬによって覆われているパターン形成されたスライド上の滴中において増殖させた（図１  ＩＡ）。染色を開始するために、滴中の細胞培養液（１０００ｍｇ／Ｌのグルコース、１０％のウシ胎仔血清（ＦＢＳ）、１％のペニシリン／ストレプトマイシンを含むＤＭＥＭ）を、リンス用チャンバー内においてリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）を用いてリンスすることによって除去した。次いで、３．７％ホルムアルデヒドを使用して２分間、または、氷冷したエタノールを使用して１分間、細胞を固定した。細胞を透過性にするために、０．１％のＴｒｉｔｏｎ  ＸのＰＢＳを使用した。次いで、１％のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、１０％のＦＢＳのＰＢＳ中において５分間、細胞をブロックした。この後に、０．８μＬのウサギの抗Ｋｉ６７ポリクローナル抗体と一緒に１５分間、細胞をインキュベートし、リンス用チャンバー内において０．１％Ｔｗｅｅｎ２０を含むＰＢＳを用いて１０秒間、３回リンスした。各リンスする工程の合間に、０．８μＬのＰＢＳを「細胞が増殖した区域」に分配し、リンス用チャンバー内においてリンスする間に、より効果的に混合した。次いで、Ａｌｅｘａ６３３色素と接合されたヤギの抗ウサギＩｇＧ二次抗体（Molecular Probes）と一緒に１０分間、細胞をインキュベートした。その後、０．１％Ｔｗｅｅｎ２０を含むＰＢＳを包含するリンス用チャンバー内に、パターン形成されたスライドを再度配置し、１０秒間、３回リンスした。蛍光標識された細胞を、蛍光顕微鏡によって視覚化した。
【０２５９】
細胞染色アッセイはちょうど３０分で完了した。これに対して、９６ウェルプレートのウェルについて２時間以上かかる。リンス方法によって、パターン形成されたスライド上の複数の「細胞が増殖した区域」が、同時にリンスされることができた。これにより、より効果的且つ迅速なリンスが可能になった。小型化によって、必要とされる抗体の量を少なくとも約１０〜２０倍節約することができた（５０〜１００ｎＬの量で染色を実施した場合は、１０００倍節約することができる）。蛍光染色された細胞を図１１Ｂに示す。パターン形成されたスライド上において増殖した細胞は、細胞の増殖マーカーであるＫｉ６７を発現しており、このことは、前記細胞が小滴中において増殖できることをさらに実証している。
【０２６０】
＜ラットＩｇＧのＥＬＩＳＡ＞
（ａ）５０ｎＬの量での効果的なリンスおよび追加
２種の異なる色素、ローダミン１１０およびフルオレセインを用いた単純なテストを実施して、マイクロアレイの形式における効果的なリンスおよび追加を確認した。ガラスチップをパターン形成し、表面上に疎水性のパーフルオロシランのコーティングによって囲まれた５００ｍｍの親水性のスポットを作製した。該チップをチップホルダーに取り付け、中央のポケットを通してアレイの区域を露出させた。ＰＦＣＬを加えて表面を覆った後に、ローダミン１１０溶液のＰＢＳを分配した。分配されたチップを地面に対して垂直に傾けて、ＰＦＣＬを排出した。その後、チップにＰＢＳ緩衝液を連続的に流して、リンスした。次いで、チップ表面にＰＦＣＬを加えて覆った後に、フルオレセイン溶液を分配した。
【０２６１】
各分配および各リンスの後のチップの蛍光画像は、この新しいリンス方法の有効性を示している（図１２）。ローダミン溶液をリンスした場合に、親水性の区域からの蛍光は、バックグラウンドと同じくらい低かった。このことは、各親水性の区域に残された色素の量は、無視できるほど僅かな量であったことを示唆している。フルオレセイン溶液を分配した場合に、この溶液からの蛍光は、分配する前の元の溶液の蛍光と同一であった。このことは、前に分配した溶液および／またはリンス用溶液に由来する親水性の区域に残留していた溶液によって、フルオレセイン溶液がほとんど希釈されなかったことを示唆している。さらに、同じパターンの親水性のスポットが得られたことに基づいて考慮すると、疎水性の表面は濡れていなかった。
【０２６２】
（ｂ）９６ウェルのマイクロタイタープレートを用いたラットＩｇＧのＥＬＩＳＡ
比較のために、９６ウェルのマルチウェルプレートを用いたアッセイを実施した。このアッセイを、二次抗体−ＨＲＰ（ホースラディツシュパーオキシダーゼ）およびＴＭＢパーオキシダーゼをそれぞれ、二次抗体−ＡＰおよびＦＤＰと置換したこと以外は、ＥＬＩＳＡ定量化キットの標準的なプロトコールに従って実施した。
【０２６３】
図１３Ａは、標準のプロトコールに従って、グライナーズブラック９６ウェルマイクロタイタープレートにおいて１００ｍＬで参照のＥＬＩＳＡを実施したときのグラフを示す図である。ラットの血清の濃度の増加と共に、このアッセイからの蛍光シグナルは増加した。
【０２６４】
（ｃ）２ｍｍの親水性の区域によってパターン形成された顕微鏡用スライド上でのラットＩｇＧのＥＬＩＳＡ
固定部材の疎水性の表面上の親水性のパターンの大きさに依存するが、ＥＬＩＳＡを例えば２０ｎＬ〜１０ｍＬで実施することができる。本実施例では、２ｍｍの親水性の形状でパターン形成されたスライドガラスを用いて、ＥＬＩＳＡを３〜６ｍＬで実施した。
【０２６５】
アルカリホスファターゼと接合された二次抗体（ｓｅｃＡｂ−ＡＰ）およびフルオレセインジホスフェート（ＦＤＰ）以外の全ての試薬を、ＥＬＩＳＡ定量化キットの供給業者（BethylLaboratories Inc., Montgomery, カタログ番号E110-128）によって提供された標準のプロトコールに従って調製した。０．１ｍｇ／ｍＬのｓｅｃＡｂ−ＡＰのストック溶液ｓｅｃＡｂ−ＡＰをサンプル希釈液と１：５００の比で希釈することによって調製した。サンプル希釈液は、５０ｍＭのトリス、０．１４ＭのＮａＣｌ、１％のＢＳＡ、および０．０５％のＴｗｅｅｎ  ２０を含んでおり、そのｐＨは８．０である。ＦＤＰ溶液を洗浄用緩衝液中に１０ｍＭに調製した。洗浄用緩衝液は、５０ｍＭのトリス、０．１４ＭのＮａＣｌ、および０．０５％のＴｗｅｅｎ２０を含んでおり、そのｐＨは８．０である。２ｍｍの親水性の形状のパターンを有する顕微鏡用スライドガラスを、ポケットにおいてアレイの区域を露出するようにチップホルダーに取り付けた。
【０２６６】
２ｍｍの形状でパターン形成されたスライドガラス上でのアッセイを、変更された手順に従って実施した。３ｍＬの一次抗体の溶液を各親水性の区域に分配し、その後、ＰＦＣＬを加えて十分に滴を覆った。３０分間インキュベートする間に、チップホルダーへ顕微鏡用スライドガラスを被せた。４５ｍＬの洗浄用緩衝液を含んでいる５０ｍＬのファルコンチューブの中へ、チップ／チップホルダーを挿入した。直線運動する振盪器上において９０ｒｐｍで３０秒間、チューブを振盪した。リンスが完了した後に、チップ／チップホルダーをチューブから取り出した。そして、ＰＦＣＬをチップに加えて表面を覆う。４ｍＬのコーティング後溶液（Post-coating solution）を各ウェルに加え、さらにＰＦＣＬを加えて分配された滴を完全に覆った。その後、リンスおよび追加を同じようにして実施し、各工程において３０分間インキュベートした。０ｎｇ／ｍＬ、０．４６ｎｇ／ｍＬ、１．８５ｎｇ／ｍＬ、７．８ｎｇ／ｍＬ、１５．６２５ｎｇ／ｍＬ、３１．２５ｎｇ／ｍＬ、６２．５ｎｇ／ｍＬ、および５００ｎｇ／ｍＬという一連のラット血清溶液を調製した。これらラット血清溶液のを３ｍＬ親水性の区域に分配することを２通り行った。ｓｅｃＡｂ−ＡＰの溶液およびＦＤＰの溶液を３ｍＬずつ、各スポットに分配した。特に、ＦＤＰ溶液を加える前に、チップを２回リンスした。このリンスする工程では、一回目のリンスと二回目のリンスとの合間に、３ｍＬの洗浄用緩衝液を親水性の区域の全てに分配した。最後の工程として、３ｍＬのＦＤＰ溶液を各親水性の区域に加え、チップの下側を拭いた後に、チップをEvotec’s Insight共焦点読取装置に配置した。ＦＤＰ溶液と表面に固定されたｓｅｃＡｂ−ＡＰとの反応によって生成したフルオレセインに由来する蛍光を測定した。
【０２６７】
図１３Ｂは、２ｍｍの親水性の形状でパターン形成されたチップ上において、３〜４ｍＬで実施されたＥＬＩＳＡのグラフを示す図である。マイクロタイタープレートを用いたアッセイと同様に、血清の濃度が増加すると共に、アッセイからの蛍光シグナルは増加した。しかし、アッセイの感度は、０．４６ｎｇ／ｍＬの血清を検出できるほどに改良されていた。なお、ＥＬＩＳＡは本発明の方法のために最適化されていないので、図示された結果は本発明の方法の潜在能力を全て明らかにしていない可能性があることを理解されたい。それにもかかわらず、試薬の消費量がより少なくなったこと、および検出感度がより高くなったことは、明確であった（なお、現在のところ、これらについてさらに調査している）。さらに、３〜４ｍＬのアッセイに必要なインキュベーションの時間は、従来のバルク形式のアッセイに必要な時間の少なくとも半分に短縮された。アッセイに用いられる量が減少したために、アッセイの期間が、短縮されたと考えられる。この点について、現在のところさらに調査している。
【０２６８】
＜タンパク質（緑色蛍光タンパク質）のアフィニティー精製＞
この実施例において、本発明の方法を使用した場合に、どのようにしてタンパク質を精製することができるかを説明する。前記のようなバイオチップを、本発明の装置の固定部材として使用することができる。
【０２６９】
５０  ｍＭのトリス−ＨＣｌ（ｐＨ７．７）、２００ｍＭのＮａＣｌ、５ｍＭのＥＤＴＡ、およびストレプトアビジンによって修飾されている磁力を帯びたアガロースビーズ（ＱＩＡＧＥＮ、４％（ｗ／ｖ）の懸濁液に相当するもの）を含んでいる１μｌの水性の液滴を、該のタグを付けたアガロースビーズを０．０１Ｍのリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）によって洗浄した後に、調製することができる。限外濾過された鉱油（Ｆｌｕｋａ）を、前記のような貯水器に充填される非混和性の媒体として使用することができる。前記緩衝液（５０ｍＭ  トリス−ＨＣｌ  ｐＨ７．７、２００ｍＭ  ＮａＣｌ、５ｍＭ  ＥＤＴＡ）に溶解された未精製の細菌（Ｅ．  ｃｏｌｉ）の可溶化物を含んでいる滴１μｌを、磁力を帯びたアガロースビーズを含んでいる滴に加えて（例えば図４Ｂ参照）、合併する。未精製の細菌（Ｅ．  ｃｏｌｉ）の可溶化物は、ビオチン化された組換緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）を含んでいる。得られた滴を４５分間室温でインキュベートすることができる。その後に、固定部材を装置の貯水器から取り外し、固定部材の裏側に磁石を配置する。即ち、親水性の区域を備えるようにパターン形成された疎水性の表面の側と反対である固定部材の側に、磁石を配置する。次いで、前記および図６に示されるようにして、前記緩衝液（５０ｍＭ  トリス−ＨＣｌ  ｐＨ７．７、２００ｍＭ  ＮａＣｌ、５ｍＭ  ＥＤＴＡ）を用いて３回リンスすることによって、滴を洗浄してもよい。各親水性の区域（前記参照）上の液滴に、１０ｍＭのビオチンを含んでいる２５μｌの前記緩衝液を補充し、超音波に暴露して混合することによって、滴中において精製されたＧＦＰを溶出することができる。その後に、固定部材の裏側に配置された磁石の位置を変更し、次いで、磁気を帯びたビーズを誘引している間に磁石を除去することによって、磁気を帯びたアガロースビーズを除去することができる。（ｉ）Ｌａｙｎｅに従って２８０ｎｍのＵＶ吸収および２６０ｎｍのＵＶ吸収の比を調べるなどの任意の標準的な方法によって、（ｉｉ）例えばＢｒａｄｆｏｒｄに従って参照滴中における着色反応によって、（ｉｉｉ）ＳＤＳ−ポリアクリルアミド−ゲル電気泳動を行って分離し、染色することによって、または（ｉＶ）公知の濃度のＧＦＰの参照溶液を使用した蛍光検出によって、定量してもよい。
【０２７０】
本明細書に記載されている以前に公表された文書のリストまたは考察は、該文書が最新技術の一部であるか、または一般的な知識であるということを承認したとして必ずしもみなされない。挙げられた全ての文書は、引用に応じて明確に本明細書に援用されていても、いなくても、全ての目的のためにそれら文書の全てが参照することによって本明細書に援用される。
【０２７１】
説明のために本明細書に記載された本発明は、本明細書に具体的に開示されていない要素または限定が無くとも、適切に実施され得る。次のように、例えば、用語「備えている」、「含んでいる」、「含有している」、「包含する」（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”，“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”，“ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ”）などは、限定されることなく、拡張的に読まれるべきであり、それらが直接的に参照している挙げられた成分のみに限定されず、他の特定されていない成分または要素も含んでいる。さらに、本明細書において使用された用語および表現は、記載のための言葉として使用されており、限定のための言葉ではない。このような用語および表現の使用は、示されたおよび記載された特徴の任意の同等物またはその一部を排除することを意図しておらず、請求された本発明の範囲内において、様々な改変が可能であることが認識される。従って、本発明は典型的な実施形態と含まれてもよい特徴とによって具体的に開示されたが、開示された本明細書において具現化された本発明が、当業者によって改変および変更される可能性があり、このような改変および変更は本発明の範囲内であると考えられることを理解するべきである。
【０２７２】
本発明は、本明細書において広く一般的に記載されている。一般的な開示に含まれるより狭い種およびより具体的な集合体（subgenericgroupings）のそれぞれは、本発明の一部を形成している。このことは、削除される物が具体的に本明細書に挙げられているか、いないかに関わらず、任意の主題を属から取り除く、条件または否定的な限定を有する本発明の一般的な記載を含んでいる。
【０２７３】
他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。さらに、本発明の特徴または態様がマーカッシュグループを用いて記載されている場合に、本発明がマーカッシュグループの任意の各メンバーまたはサブグループを用いて記載されていることを、当業者は認識する。
【０２７４】
〔関連する出願の相互参照〕
本出願は、国際特許出願（国際出願番号：ＰＣＴ／ＳＧ２００６／０００３６３）として、シンガポールの知的財産権庁（Intellectual Property Office）へ２００６年１１月２４日付で出願された特許出願（発明の名称：「液滴中においてサンプルを処理するための装置およびそれを使用する方法」）を参照し、該特許出願の優先権の利益を主張するものである。２００６年１１月２４日付で出願された前記特許出願の内容は、あらゆることを目的として、参照することによって本明細書に援用される（本明細書に含まれていないが、特許協力条約の規則４．１８に従って、特許協力条約の規則２０．５（a）において参照される明細書、特許請求の範囲または図面の任意の要素もしくは部分を援用することを含む）。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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