(57)【要約】複数のナノ容積の指定された反応を行うための差示的にコーティングされたデバイスであって、このデバイスは、指定された物理化学的特性へと改変された、少なくとも１つの外側表面を有するプラテンと、複数のナノ容積のチャネルであって、ナノ容積のチャネルの各々は、少なくとも１つの外側表面と連絡する少なくとも１つの内側表面を有する、チャネルとを備え、この少なくとも１つの内側表面は、少なくとも１つの内側表面に対して必要に応じて物理吸着させた溶解性のコーティング剤で選択的にコーティングされており、この必要に応じた溶解性のコーティング剤は、コーティング剤と、複数の指定された反応のための第一の成分とを含有する。このようなデバイスを調製および使用するための方法、ならびに、微小流体アレイに関するディスペンサーアレイのロケーションを登録する方法もまた提供される。
2008509398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小流体アレイに関するディスペンサーアレイのロケーションを登録する方法であって、ここで、該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちの最初の一方は、フレームに関して可動であり、そして、該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちのもう一方は、該フレームに対して固定されており、該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちの最初の一方の相対的な位置は、一セットの座標によって同定され、そして、第一のカメラが、該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちの一方と硬直的に取り付けられており、該方法は、以下：
該ディスペンサーアレイおよび該微小流体アレイのうちのもう一方と硬直的に取り付けられた基準参照を同定する工程であって、該基準参照は、該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちの一方が、第一の座標セットに関連付けられた該フレームに関して整列した位置にある場合に、該基準参照が、該第一のカメラの視野において第一の位置に見えることを可能にする様式で同定される、工程；
該整列した位置から、該微小流体アレイと該ディスペンサーアレイとのうちの一方の上にある固定された位置までの、ベクトル変位に関連する量を決定する工程；ならびに
こうして決定された該量を使用して、該ディスペンサーアレイの該微小流体アレイに対する位置決めをガイドする工程
を包含する、方法。
【請求項２】
前記ディスペンサーアレイと微小流体アレイとのうちの最初の一方は、３つのほぼ互いに直交した方向の各々において、独立して動くように構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方向の直交性からのねじれを決定する工程をさらに包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ねじれを決定する工程が、以下：
前記第一のカメラの視野内にプレートを位置決めする工程であって、該プレートは、三角形の３つの角を規定する３つのレチクルを有する、工程
を包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ねじれを決定する工程が、以下：
基準参照が、各々が、個別の座標セットと関連付けられている、前記第一のカメラの視野内の複数の別個のさらなる位置に見えるように、前記ディスペンサーアレイと前記微小流体アレイとのうちの最初の一方を、前記フレームに対して動かす工程
を包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
さらに、前記複数の別個の位置に基づいた方向に関して、前記第一のカメラの方向性を決定する工程を包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第二のカメラが、前記ディスペンサーアレイと前記微小流体アレイとのうちのもう一方と硬直的に取り付けられて設置される、請求項１に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
前記第一のカメラおよび該第二のカメラの両方によって見ることができる第二の基準参照を同定する工程；ならびに
該第一のカメラおよび該第二のカメラの両方で該第二の基準参照を見て、該第一のカメラの視野内のある位置から、該第二のカメラの視野内のある位置までのベクトル変位の量を決定する工程
を包含する、方法。
【請求項８】
前記ディスペンサーアレイと前記微小流体アレイとのうちの最初の一方が、３つのほぼ互いに直交した方向の各々において独立して動くように構成される、請求項７に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
該ディスペンサーアレイおよび該微小流体アレイのうちの一方の上の第二の基準参照が、各々が、個別の座標セットと関連付けられている、前記第二のカメラの視野内の複数の別個の位置に見えるように、該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちの最初の一方を、前記フレームに対して動かす工程；ならびに
該複数の別個の位置に基づいた方向に関して、該第二のカメラの方向性を決定する工程
を包含する、方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
前記ディスペンサーアレイと前記フレームとのうちの一方の上の第一の固定された位置が、前記第二のカメラの視野内に見えるように、該ディスペンサーアレイおよび前記微小流体アレイのうちの最初の一方を該フレームに対して動かす工程；
該ディスペンサーアレイと該フレームとのうちの一方の上の第二の固定された位置が、該第二のカメラの視野内に見えるように、該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちの最初の一方を該フレームに対して動かす工程；ならびに
該第一の固定された位置から、該第二の固定された位置までのベクトル変位の量を決定する工程
を包含する、方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法であって、前記第一のカメラが、前記ディスペンサーアレイと前記微小流体アレイとのうちの一方に硬直的に取り付けられており、該第一のカメラが、該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちの一方の上の固定された位置から、変位ベクトル分だけ硬直的に変位されており、該方法は、さらに、以下：
該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちの一方の上の該固定された位置が、前記フレームに硬直的に取り付けられた前記第二のカメラの視野内に来るように、該ディスペンサーアレイと該微小流体アレイとのうちの一方を、前記フレームに対して動かす工程；および
前記変位ベクトルの量を決定する工程
を包含する、方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
原点の中心を有するワールド座標系を同定する工程；
前記第一のカメラの視野内に、第一のカメラの原点の中心を有する第一のカメラの座標系を同定する工程；
前記第二のカメラの視野内に、第二のカメラの原点の中心を有する第二のカメラの座標系を同定する工程；
該第一のカメラの座標系における座標を、該ワールド座標系へと変換するための第一の変換を決定する工程；および
該第二のカメラの座標系における座標を、該ワールド座標系へと変換するための第二の変換を決定する工程
を包含する、方法。
【請求項１２】
前記ディスペンサーアレイおよび前記微小流体アレイのうちの少なくとも一方が。回転中心の周りで回転可能である、請求項１に記載の方法であって、該方法は、さらに、該回転中心の位置を決定する工程を包含する、方法。
【請求項１３】
前記回転中心の座標を決定する工程が、ベストフィットサークルアルゴリズムを適用する工程を包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ディスペンサーアレイを、フレームに硬直的に係合された微小流体アレイへと登録する方法であって、該ディスペンサーアレイは、該フレームに関して可動であり、第一のカメラが、該ディスペンサーアレイと硬直的に取り付けられており、そして、第二のカメラが、該フレームと硬直的に取り付けられており、一セットの座標が、該ディスペンサーアレイの相対位置を同定し、該方法は、以下：
該第一のカメラで該微小流体アレイを見ることによって、基準参照に関して、該微小流体アレイ上の第一の固定点の第一の位置を決定する工程；
該第二のカメラで該ディスペンサーアレイを見ることによって、該基準参照に関して、該ディスペンサーアレイ上の第二の固定点の第二の位置を決定する工程；
該第一の位置から該第二の位置までのベクトル変位の量を決定する工程；および
こうして決定された該量を用いて、該微小流体アレイに対して該ディスペンサーアレイの位置決めをガイドする工程
を包含する、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、さらに、以下：
原点の中心を有するワールド座標系を規定する工程；
前記第一のカメラの視野内に原点の中心を有する第一のカメラの座標系を規定する工程；および
該第一のカメラの座標系内の座標を、該ワールド座標系へと変換するための変換を決定する工程
を包含する、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記ワールド座標系が、第一の軸と、該第一の軸に対して直交している第二の軸とを備え、前記ディスペンサーアレイが、第一の移動軸および第二の移動軸に沿って移動可能であり、該第一の移動軸は、該第一の軸に対して平行であり、該第二の移動軸は、該第二の軸と角βを規定しており、該方法は、さらに、該角βを計算する工程を包含する、方法。
【請求項１７】
前記角βを計算する工程が、前記第一のカメラの視野内にプレートを位置決めする工程を包含し、該プレートは、三角形の３つの角を規定する３つのレクチルを有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、前記第一のカメラの座標系が、カメラの第一の軸と、該カメラの第一の軸に対して直交しているカメラの第二の軸とを備え、該カメラの第二の軸が、前記第一のカメラの第二の移動軸と角θｃを規定し、該方法は、さらに、該角θｃを計算する工程を包含する、方法。
【請求項１９】
前記角θｃを計算する工程が、前記第一のカメラの視野において、基準となる前記レクチルを見る工程；該第一のカメラを、ｘ移動軸のみに沿って移動させる工程；および、該第一のカメラをｙ移動軸のみに沿って移動させる工程を包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法であって、第二のカメラが、前記フレームと硬直的に取り付けられており、該方法が、さらに、以下：
該第二のカメラの視野内に、第二のカメラの原点の中心を有する第二のカメラの座標系を規定する工程；および
該第二のカメラの座標系内の座標を、前記ワールド座標系へと変換するための第二の変換を決定する工程
を包含する、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、前記ワールド座標系が、さらに、ｘ軸を備え、前記ディスペンサーアレイが、ｘ移動軸に沿って移動可能であり、該ｘ移動軸は、該ｘ軸に対して平行であり、そして、前記第二の変換を決定する工程が、前記第二のカメラの視野内で該ディスペンサーアレイを位置決めする工程；および、該ディスペンサーアレイを該ｘ軸に沿って移動させる工程を包含する、方法。
【請求項２２】
前記第二の変換を決定する工程が、前記ワールド座標系において前記第二のカメラの原点の中心を決定する工程を包含する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記ワールド座標系において前記第二のカメラの原点の中心を決定する工程が、以下：
前記第二のカメラの視野内に基準を配置する工程；
該基準が前記第一のカメラの視野内に来るように、該基準を移動させる工程；
前記第一のカメラの座標系において該基準の座標を決定する工程；および
該第一のカメラの座標系における該基準の座標を、該ワールド座標系へと変換する工程
を包含する、方法。
【請求項２４】
前記ワールド座標系において、前記ディスペンサーアレイの座標を決定する工程をさらに包含する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、前記ディスペンサーアレイが、回転中心の周りで回転可能であり、該回転中心は、前記第一のカメラと硬直的に取り付けられており、該方法はさらに、前記ワールド座標系において該回転中心の座標を決定する工程を包含する、方法。
【請求項２６】
前記ワールド座標系において前記回転中心の座標を決定する工程が、以下：
前記第二のカメラの視野内で、前記ディスペンサーアレイと前記微小流体アレイとを回転させる工程；および
ベストフィットサークルアルゴリズムを用いて、前記ワールド座標系において該回転中心の座標を決定する工程
を包含する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の方法であって、該方法は、前記第一のカメラと前記回転中心との間のベクトルを決定する工程をさらに包含し、該ベクトルは、前記ワールド座標系における座標を有する、方法。
【請求項２８】
請求項２４に記載の方法であって、前記ディスペンサーアレイが、中心を備え、そして、参照軸を規定し、該参照軸は、前記ワールド座標系の軸と角θＲＡを規定し、該方法は、さらに、以下：
該ワールド座標系における中心の座標を決定する工程；および
該角θＲＡを決定する工程
を包含する、方法。
【請求項２９】
前記ワールド座標系において前記微小流体アレイの座標を決定する工程をさらに包含する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記ワールド座標系において前記微小流体アレイの座標を決定する工程が、前記第一のカメラの視野内に、もう一方の微小流体アレイの視野を置くように、前記第一のカメラを移動させる工程を包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
微小流体アレイに関するディスペンサーアレイのロケーションを登録するためのシステムであって、該システムは、以下：
該微小流体アレイと該ディスペンサーアレイとのうちの一方と硬直的に取り付けられている、第一のカメラ；ならびに
該微小流体アレイと該ディスペンサーアレイとのうちのもう一方に硬直的に係合したフレームであって、該微小流体アレイと該ディスペンサーとのうちの一方は、該フレームに関して可動である、フレーム
を備える、システム。
【請求項３２】
請求項３１に記載のシステムであって、該システムは、さらに、前記フレームと硬直的に取り付けられた第二のカメラを備え、該第二のカメラは、前記第一のカメラ、および、前記微小流体アレイと前記ディスペンサーアレイとのうちの一方を見ることができる、システム。
【請求項３３】
請求項３１に記載のシステムであって、該システムは、さらに、前記微小流体アレイと前記ディスペンサーアレイとの間の相対的な動きを制御するためのコントローラを備える、システム。
【請求項３４】
前記コントローラが、少なくとも１つのエンコーダを備える、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記コントローラが、データ信号を転送するための、前記第一のカメラに対するインターフェイスを備える、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３６】
さらに、前記微小流体アレイと前記ディスペンサーアレイとのうちの一方を回転させるための回転ステージを備える、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３７】
さらに、前記微小流体アレイに関する前記ディスペンサーアレイの動きを制御するためのガントリーを備える、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３８】
前記ガントリーが、３つのほぼ互いに直交した方向で、前記微小流体アレイに関する前記ディスペンサーアレイの動きを許容する、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
第一のアレイを、第二のアレイに対して整列させる方法であって、該第一のアレイ内の各要素は、該第一のアレイ内の他の要素に関する予想位置を有し、該第一のアレイ内の各要素の予想位置は、テンプレートを形成し、該第一のアレイの１以上の要素は、その予想位置から逸れており、該方法は、以下：
該テンプレートを該第一のアレイと整列させる工程；
該テンプレートを使用して、該第一のアレイ内の各要素のロケーションを接近させる工程；および
該接近したロケーションに応じて、該第一のアレイの要素を該第二のアレイと整列させる工程
を包含する、方法。
【請求項４０】
前記テンプレートを前記第一のアレイと整列させる工程が、該テンプレート上の少なくとも１つの位置を、該第一のアレイ上の少なくとも１つの位置と整列させる工程を包含する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
さらに、前記第一のアレイ上の少なくとも１つの位置のロケーションを決定するためにカメラを用いる工程を包含する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記カメラを用いる工程が、前記第一のアレイのセグメントを見て、前記ロケーションを決定する工程を包含する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記カメラを用いる工程が、前記第一のアレイ全体を同時に見る工程を包含する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記第一のアレイと前記第二のアレイとのうちの一方が、レセプタクルを備え、そして、該第一のアレイと該第二のアレイとのうちのもう一方が、ディスペンサーを備える、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記ディスペンサーが、ピンを備える、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
請求項４４に記載の方法であって、前記ディスペンサーの各々が、一定のディスペンサー直径を有し、前記レセプタクルの各々が、該ディスペンサーの直径よりも所定の値だけ大きい、一定の直径を有する開口部を規定し、それによって、前記接近したロケーションに応じて前記第一のアレイの要素が前記第二のアレイと整列される場合に、該所定の値より少ない値だけその予想位置から逸れたディスペンサーが、その対応するレセプタクルを超えてなお整列する、方法。
【請求項４７】
前記ディスペンサーが、円錐形状である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
前記ディスペンサーの各々が、制限された動きが可能である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】
前記レセプタクルは、面取りされた開口部を規定する壁を有する、請求項４４に記載の方法。
【請求項５０】
請求項４４に記載の方法であって、前記レセプタクルは、スルーホールアレイであり、該方法は、さらに、カメラを用いて、該スルーホールを通して前記ディスペンサーを見る工程を包含する、方法。
【請求項５１】
請求項３９に記載の方法であって、前記第二のアレイの各要素が、該第二のアレイ内の他の要素に関する予想位置を有し、該第二のアレイ内の各要素の予想位置は、第二のテンプレートを形成し、該第二のアレイの１以上の要素は、その予想位置から逸れており、該方法は、さらに、以下：
該テンプレートを該第二のアレイと整列させる工程；
該テンプレートを使用して、該第二のアレイ内の各要素のロケーションを接近させる工程；および
該第二のアレイ内の各要素の該接近したロケーションに応じて、該第一のアレイの要素を該第二のアレイと整列させる工程
を包含する、方法。
【請求項５２】
前記第一のテンプレートが、前記第二のテンプレートと実質的に同等である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
微小流体サンプルを分配する方法であって、該方法は、以下：
該微小流体サンプルを分配するためのディスペンサーのアレイを提供する工程；
レセプタクルのアレイを提供する工程であって、該レセプタクルの各々は、該ディスペンサーのうちの１つから、微小流体サンプルを受容し得る、工程；
カメラを用いて、該ディスペンサーのアレイと該レセプタクルのアレイとのうちの少なくとも１つを基準参照について走査する工程；
該ディスペンサーのアレイから該レセプタクルのアレイへのサンプルの移送が可能となるように、該基準参照に応じて、該ディスペンサーのアレイを、該レセプタクルのアレイと整列させる工程
を包含する、方法。
【請求項５４】
請求項５３に記載の方法であって、前記ディスペンサーの各々が、前記ディスペンサーアレイにおける他のディスペンサーに関する予想位置を有し、該ディスペンサーアレイ内の該ディスペンサーの各々の該予想位置は、テンプレートを形成し、そして、１以上の該ディスペンサーが、その予想位置から逸れており、該方法は、さらに、以下：
前記基準位置に基づいて、該テンプレートを該ディスペンサーアレイと整列させる工程；
該テンプレートを用いて、該ディスペンサーアレイ内の各要素のロケーションを接近させる工程；および
該接近したロケーションに応じて、該ディスペンサーアレイの要素を、前記レセプタクルアレイと整列させる工程
を包含する、方法。
【請求項５５】
請求項５３に記載の方法であって、前記レセプタクルの各々が、前記レセプタクルアレイ内の他のレセプタクルに関する予想位置を有し、該レセプタクルアレイ内の各要素の該予想位置は、テンプレートを形成し、そして、１以上の該レセプタクルが、その予想位置から逸れており、該方法は、さらに、以下：
前記基準位置に基づいて、該テンプレートを該レセプタクルと整列させる工程；
該テンプレートを用いて、該レセプタクルアレイ内の各レセプタクルのロケーションを接近させる工程；および
該接近したロケーションに応じて、該レセプタクルアレイの要素を、前記ディスペンサーアレイと整列させる工程
を包含する、方法。
【請求項５６】
前記走査する工程が、前記カメラを使用して、前記ディスペンサーのアレイと、前記レセプタクルのアレイとのうちの少なくとも一方のセグメントを見て、前記基準位置を決定する工程を包含する、請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
前記走査する工程が、前記カメラを使用して、前記ディスペンサーのアレイと前記レセプタクルのアレイとのうちの少なくとも一方の全体を同時に見て、前記基準位置を決定する工程を包含する、請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
前記ディスペンサーのアレイが、対応する複数のレセプタクルへと、複数のサンプルを移送するための移送ピンのアレイである、請求項５３に記載の方法。
【請求項５９】
前記ピンが、円錐形状である、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記ピンの各々が、個々に制限された動きが可能である、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記レセプタクルが、面取りされた開口部を規定する壁を有する、請求項５３に記載の方法。
【請求項６２】
前記レセプタクルのアレイが、スルーホールウェルを備える、請求項５３に記載の方法。
【請求項６３】
請求項６２に記載の方法であって、該方法は、さらに、前記カメラを用いて、該スルーホールウェルを通して前記ディスペンサーを見る工程を包含する、方法。
【請求項６４】
前記レセプタクルのアレイが、端が閉じられたウェルを備える、請求項５３に記載の方法。
【請求項６５】
前記レセプタクルのうちの少なくとも１つが、前記サンプルを引き付ける親水性壁を備える、請求項５３に記載の方法。
【請求項６６】
前記レセプタクルのうちの少なくとも１つが、疎水性材料によって囲まれた開口部を備える、請求項５３に記載の方法。
【請求項６７】
サンプル流体を分配するためのシステムであって、該システムは、以下：
ディスペンサーアレイを形成する、１以上のディスペンサー；
１以上のレセプタクルを備える、少なくとも１つのレセプタクルアレイであって、該レセプタクルの各々は、該ディスペンサーのうちの１つからサンプル流体を受容し得る、レセプタクルアレイ；および
該ディスペンサーアレイと、該少なくとも１つのレセプタクルアレイとを整列させるための、整列手段
を備える、システム。
【請求項６８】
前記整列手段が、前記ディスペンサーアレイと前記少なくとも１つのレセプタクルアレイとのうちの少なくとも一方を回転させるための回転ステージを備える、請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
前記整列手段が、前記ディスペンサーアレイと前記少なくとも１つのレセプタクルアレイとのうちの少なくとも一方を見るための視覚手段を備える、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７０】
前記視覚手段が、少なくとも１つのカメラを備える、請求項６９に記載のシステム。
【請求項７１】
前記視覚手段が、前記ディスペンサーアレイと前記レセプタクルアレイとのうちの少なくとも一方の位置を検出するための１以上のセンサを備える、請求項６９に記載のシステム。
【請求項７２】
前記少なくとも１つのセンサが、光学式センサおよび音響的センサのうちの一方である、請求項７１に記載のシステム。
【請求項７３】
前記ディスペンサーアレイと前記レセプタクルアレイとのうちの一方が、基準参照を含み、前記視覚手段が、該ディスペンサーアレイと該少なくとも１つのレセプタクルアレイとを整列させるために、基準参照を検知し得る、請求項６９に記載のシステム。
【請求項７４】
前記少なくとも１つのレセプタクルアレイが、プラテンおよびバイオチップのうちの一方である、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７５】
前記レセプタクルが、スルーホールウェルおよび閉じたウェルのうちの一方である、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７６】
前記少なくとも１つのレセプタクルアレイが、トレイ内に位置決めされた複数のレセプタクルアレイを備える、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７７】
前記ディスペンサーアレイが、複数のサンプルを、対応する複数の前記レセプタクルへと移送するための移送ピンのアレイである、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７８】
前記ピンが、円錐形状である、請求項７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記ディスペンサーの各々が、個々に、制限された動きが可能である、請求項６７に記載のシステム。
【請求項８０】
前記レセプタクルが、面取りされた開口部を規定する壁を有する、請求項６７に記載のシステム。
【請求項８１】
前記レセプタクルのうちの少なくとも１つが、前記サンプルを引き付ける親水性壁を備える、請求項６７に記載のシステム。
【請求項８２】
前記レセプタクルのうちの少なくとも１つが、疎水性材料によって囲まれた開口部を備える、請求項６７に記載のシステム。
【請求項８３】
請求項６７に記載のシステムであって、前記ディスペンサーアレイ内の各要素が、該ディスペンサーアレイ内の他の要素に関する予想位置を有し、該ディスペンサーアレイ内の各要素の該予想位置は、テンプレートを形成し、そして、前記第一のアレイの１以上の要素が、その予想位置から逸れており、前記整列手段は、該テンプレートを該ディスペンサーアレイと整列させるためのテンプレート手段、該テンプレートを用いて、該ディスペンサーアレイ内の各要素のロケーションを接近させるための手段、および該接近したロケーションに応じて、該第一のアレイの要素を、前記第二のアレイと整列させるための手段を備える、システム。
【請求項８４】
さらに、サンプル流体を前記ディスペンサーアレイから前記レセプタクルアレイへと分配するための作動手段を備える、請求項６７に記載のシステム。
【請求項８５】
前記レセプタクルアレイが、微小流体アレイである、請求項６７に記載のシステム。
【請求項８６】
レセプタクルアレイに関する１以上の流体ディスペンサーのアレイのロケーションを登録する方法であって、該ディスペンサーアレイは、フレームに対して、３つの直交する線形軸Ｘ、ＹおよびＺにおいて可動であり、該レセプタクルアレイは、回転軸が該Ｚ軸に対して平行な該フレームに関する平面において回転可能であり、該ディスペンサーアレイの最初の一つと、レセプタクルアレイとの相対位置は、一セットの座標により同定され、そして、少なくとも１つのカメラが、該ディスペンサーアレイとも該レセプタクルアレイとも無関係に、該フレームと硬直的に取り付けられており、該方法は、以下：
該レセプタクルアレイにおける複数のスルーホールを基準参照として同定する工程；
該基準参照の各々が、該１以上のカメラの視野内に現れるような様式で、少なくとも１つのカメラを位置決めする工程；ならびに
流体ディスペンサーを、第一の基準参照となるスルーホールの中心に関して左右対称に位置決めされるように位置決めする工程
を包含する、方法。
【請求項８７】
請求項８６に記載の方法であって、前記ディスペンサーアレイが、１つのみのディスペンサー要素を有し、該方法は、さらに、以下：
前記流体ディスペンサーを、次の基準となるスルーホールへと移動させる工程；および
該次の基準となるスルーホールの中心と、前記ディスペンサーのＺ軸との間のベクトル変位に関する量を決定する工程
を包含する、方法。
【請求項８８】
請求項８７に記載の方法であって、さらに、このようにして決定された量を用いて、前記レセプタクルアレイの回転と、前記ディスペンサー要素の平行移動とを組み合わせることによって、該レセプタクルアレイに関する前記ディスペンサーアレイの位置決めをガイドする工程を包含する、方法。
【請求項８９】
請求項８６に記載の方法であって、前記ディスペンサーアレイと前記レセプタクルアレイとのうちの最初の一方は、３つのほぼ互いに直交した方向の各々と、１つの回転軸において、独立に動くように構成されている、方法。
【請求項９０】
請求項８６に記載の方法であって、前記ディスペンサーアレイは、中心から中心へと間隔を空けて分配する、複数の分配要素を備え、該中心から中心へと間隔を空けた分配は、前記レセプタクルアレイの中心から中心へと間隔を空けたスルーホールと一体となっており、そして、該中心から中心へと間隔を空けた分配の正確さは、該中心から中心へと間隔を空けたスルーホールにおける正確さよりも誤差が少ない、方法。
【請求項９１】
少なくとも１つの外側表面を有する基板と、内部に液体を配置するための複数のチャネルとを、差示的にコーティングするための方法であって、該チャネルの各々は、該少なくとも１つの外側表面と連絡する少なくとも１つの内側表面を有し、該方法は、以下：
コーティングされた基板を作製するために、該基板に第一のコーティング剤を塗布する工程；
第一の指定された物理化学的特性を有する少なくとも１つの改変された表面と、改変されていない表面とを作製するために、第一の改変剤を用いて、該コーティングされた基板の、少なくとも１つの外側表面、または、少なくとも１つの内側表面を選択的に改変する工程であって、該工程を行った結果、該改変された表面が、該第一の指定された物理化学的特性に関して、該改変されていない表面とは異なるようになる、工程
を包含する、方法。
【請求項９２】
請求項９１に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
第二の改変剤が、前記少なくとも１つの改変された表面に対して第二の指定された物理化学的特性を付与するように、該少なくとも１つの改変された表面に該第二の改変剤を塗布する工程
を包含する、方法。
【請求項９３】
請求項９１に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
別個の指定された物理化学的特性を有する２以上の改変剤の混合物中の前記第１の改変剤を、前記少なくとも１つの改変された表面に塗布して、別個の指定された物理化学的特性からなる混合物を有する少なくとも１つの改変された表面を作製する工程
を包含する、方法。
【請求項９４】
請求項９３に記載の方法であって、前記少なくとも１つの改変された表面が、前記別個の指定された物理化学的特性からなる傾斜混合物を有する傾斜表面である、方法。
【請求項９５】
請求項９３に記載の方法であって、前記少なくとも１つの改変された表面が、前記別個の指定された物理化学的特性からなる不均一混合物を有する改変された混合層表面である、方法。
【請求項９６】
請求項９２に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
第三またはそれ以上の改変剤が、前記少なくとも１つの改変された表面に第三またはそれ以上の指定された物理化学的特性を付与するように、該少なくとも１つの改変された表面に、該第三またはそれ以上の改変剤を塗布する工程
を包含する、方法。
【請求項９７】
請求項９６に記載の方法であって、前記少なくとも１つの改変された表面が、前記第一、第二および第三の指定された物理化学的特性の１つ以上を有する、方法。
【請求項９８】
請求項９７に記載の方法であって、前記少なくとも１つの改変された表面が、前記第一の指定された物理化学的特性を有する、方法。
【請求項９９】
請求項９７に記載の方法であって、前記少なくとも１つの改変された表面が、前記第二の指定された物理化学的特性を有する、方法。
【請求項１００】
請求項９７に記載の方法であって、前記少なくとも１つの改変された表面が、前記第三またはそれ以上の指定された物理化学的特性を有する、方法。
【請求項１０１】
請求項９７に記載の方法であって、前記少なくとも１つの改変された表面が、指定された物理化学的特性の組み合わせを有する、方法。
【請求項１０２】
請求項９１〜９６のいずれかに記載の方法であって、少なくとも１つの均一の改変された表面を作製するために、前記改変剤が、均一に塗布される、方法。
【請求項１０３】
請求項９１〜９６のいずれかに記載の方法であって、少なくとも１つの不均一に改変された表面を作製するために、前記改変剤が、不均一に塗布される、方法。
【請求項１０４】
請求項１０３に記載の方法であって、前記不均一に改変された表面が、改変の密度、改変の厚み、改変の継続性、前記指定された物理化学的特性の存在、および、該指定された物理化学的特性の性質からなる群より選択される特性に関して、不均一である、方法。
【請求項１０５】
請求項９１に記載の方法であって、前記選択的に改変する工程が、さらに、以下：
少なくとも１つの活性化された表面を作製するように、前記表面を選択的に改変する前に、少なくとも１つの内側表面または少なくとも１つの外側表面を、活性化剤を用いて選択的に活性化する工程；および
少なくとも１つの改変された表面が、前記第一の指定された物理化学的特性を有するように、該表面を該改変剤と反応させることによって該少なくとも１つの活性化された表面を改変して、少なくとも１つの改変された表面を作製する工程
を包含する、方法。
【請求項１０６】
前記改変された表面が、少なくとも１つの外側表面である、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
前記改変された表面が、少なくとも１つの内側表面である、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０８】
請求項９１に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
少なくとも１つのブロックされた表面を作製するように、前記第一のコーティング剤を選択的に塗布する前に、ブロッキング剤を、少なくとも１つの内側表面または少なくとも１つの外側表面に付着させる工程；および
該第一のコーティング剤を塗布した後に、該少なくとも１つのブロックされた表面から該ブロッキング剤を除去する工程
を包含する、方法。
【請求項１０９】
前記少なくとも１つのブロックされた表面が、少なくとも１つの外側表面である、請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記少なくとも１つのブロックされた表面が、少なくとも１つの内側表面である、請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１１】
請求項１０６に記載の方法であって、該方法は、さらに、以下：
ブロッキング剤を前記少なくとも１つの改変された表面に付着させて、少なくとも１つのブロックされた改変された表面を作製する工程；
前記基板に、第二のコーティング剤を塗布する工程；および
該少なくとも１つのブロックされた改変された表面から該ブロッキング剤を除去する工程
を包含する、方法。
【請求項１１２】
前記改変された表面が、前記少なくとも１つの外側表面である、請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記改変された表面が、前記少なくとも１つの内側表面である、請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１４】
前記チャネルが、スルーホール、通路、およびトラフからなる群より選択される、請求項９１に記載の方法。
【請求項１１５】
請求項９１〜９６、１０５または１０８のいずれかに記載の方法であって、前記第一のコーティング剤、前記第二のコーティング剤、前記ブロッキング剤、前記第一の改変剤、前記第二の改変剤、または前記第三の改変剤のうちの１以上が、物理的相互作用により、少なくとも１つの外側表面または少なくとも１つの内側表面に付着する、方法。
【請求項１１６】
請求項１１５に記載の方法であって、前記物理的相互作用は、ファンデルワールス力、水素結合による相互作用、親水性相互作用、疎水性相互作用、双極子−双極子相互作用、イオン性相互作用、表面張力による相互作用、および極性相互作用からなる群のうちの１以上から選択される、方法。
【請求項１１７】
請求項９１〜９３、１０８または１１１のいずれかに記載の方法であって、前記第一のコーティング剤、前記第二のコーティング剤、前記ブロッキング剤、前記第一の改変剤、前記第二の改変剤、または前記第三の改変剤のうちの１以上が、化学結合により、少なくとも１つの外側表面または少なくとも１つの内側表面に付着する、方法。
【請求項１１８】
請求項１１７に記載の方法であって、前記化学結合が、共有結合、配位共有結合、およびイオン結合からなる群のうちの１以上から選択される、方法。
【請求項１１９】
請求項１１８に記載の方法であって、前記第一の改変剤、前記第二の改変剤、または前記第三の改変剤が、ポリマー、モノマー、架橋剤、光開裂剤、シラン、脂質、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、酵素、界面活性剤、ミセル、リポソーム、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、塩、蝋、低融点の固形物、および油からなる群より選択される、方法。
【請求項１２０】
請求項１１８に記載の方法であって、前記第一のコーティング剤および前記第二のコーティング剤が、ポリマー、モノマー、架橋剤、光開裂剤、シラン、脂質、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、酵素、界面活性剤、ミセル、リポソーム、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、塩、蝋、低融点の固形物、および油からなる群より選択される、方法。
【請求項１２１】
請求項９１〜９６のいずれかに記載の方法であって、前記選択的に改変する工程が、さらに、以下：
前記改変剤を塗布する前に、少なくとも１つの外側表面または少なくとも１つの内側表面に、該改変剤よりも表面エネルギーの低い溶剤を塗布する工程
を包含する、方法。
【請求項１２２】
請求項９１〜９６のいずれかに記載の方法であって、前記選択的に改変する工程が、さらに、以下：
前記改変剤を塗布する前に、前記基板を差示的な圧力に供することによって、該改変剤を塗布する工程
を包含する、方法。
【請求項１２３】
請求項９１〜９６のいずれかに記載の方法であって、前記選択的に改変する工程が、さらに、以下：
前記改変剤の液体流れからの運動量が、前記少なくとも１つの内側表面に該改変剤を塗布するように、前記基板を該液体流れに供することによって、該改変剤を塗布する工程
を包含する、方法。
【請求項１２４】
請求項９１〜９６のいずれかに記載の方法であって、前記選択的に改変する工程が、さらに、以下：
非反応性気体の層流の流れが、反応性の蒸気分子に前記少なくとも１つの内側表面と相互作用させないように、該内側表面を該気体流れに供しながら、少なくとも１つの外側表面を該反応性の蒸気に曝露することによって、前記改変剤を塗布する工程
を包含する、方法。
【請求項１２５】
前記活性化剤が、光反応性物質である、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１２６】
前記活性化剤が、酸化剤である、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１２７】
前記ブロッキング剤が、固体もしくは液体である、請求項１０８に記載の方法。
【請求項１２８】
前記ブロッキング剤が、少なくとも１つのブロックされた表面を、電子不透過性；電離放射線不透過性；または、さらなる化学反応、光活性化反応、もしくは化学的な改変に対して利用不可能であるかもしくは抵抗性であるか、のうちの１つ以上にする、請求項１０８に記載の方法。
【請求項１２９】
前記ブロッキング剤が、ポリマー、モノマー、架橋剤、光開裂剤、シラン、脂質、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、酵素、界面活性剤、ミセル、リポソーム、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、単糖、多糖、アルカロイドを含む低分子、抗酸化物質、塩、蝋、低融点の固形物、および油からなる群より選択される、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１３０】
少なくとも１つの外側表面を有する基板と、内部に液体を配置するための複数のチャネルとを、差示的にコーティングするための方法であって、該チャネルの各々は、該少なくとも１つの外側表面と連絡する少なくとも１つの内側表面を有し、該方法は、以下：
該基板に第一のコーティング剤を塗布して、コーティングされた基板を作製する工程；
該コーティングされた基板の少なくとも１つの外側表面または少なくとも１つの内側表面をブロッキングして、少なくとも１つのブロックされた表面と少なくとも１つのブロックされていない表面とを作製する工程；
少なくとも１つの改変された表面と、少なくとも１つの改変されていない表面とを作製するために、改変剤を用いて、該ブロックされていない表面を選択的に改変する工程であって、該工程を行った結果、該改変された表面が、指定された物理化学的特性に関して、該改変されていない表面とは異なるようになる、工程；および
該少なくとも１つのブロックされた表面を脱ブロックする工程
を包含する、方法。
【請求項１３１】
前記ブロックされた表面が、前記少なくとも１つの外側表面である、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
前記ブロックされた表面が、前記少なくとも１つの内側表面である、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３３】
請求項１３０に記載の方法であって、前記選択的に改変する工程が、前記指定された物理化学的特性が達成されるように、前記少なくとも１つのブロックされていない表面を、ＵＶ照射、電離放射線、イオンビーム、電子ビーム、マイクロ波照射、可視光、コヒーレント光源、または、レーザに対して曝露する工程を包含する、方法。
【請求項１３４】
請求項１３０に記載の方法であって、前記選択的に改変する工程が、前記ブロックされていない表面から前記コーティング物質を除去するエッチング物質を用いて、該少なくとも１つのブロックされていない表面を処理する工程を包含する、方法。
【請求項１３５】
請求項９１〜９６または１３０のいずれかに記載の方法であって、前記第一のコーティング剤を塗布する工程が、該コーティング剤を均一もしくは不均一に塗布する工程を包含する、方法。
【請求項１３６】
請求項９１〜９６または１３０のいずれかに記載の方法であって、前記第一のコーティング剤が、疎水性の薬剤、親水性の薬剤、または、多官能性の薬剤のうちの１以上である、方法。
【請求項１４０】
請求項９１〜９６または１３０のいずれかに記載の方法であって、前記少なくとも１つの改変された表面の前記指定された物理化学的特性が、疎水性特性または親水性特性である、方法。
【請求項１４１】
請求項１０８に記載の方法であって、前記第二のコーティング剤を塗布する工程が、該コーティング剤を均一もしくは不均一に塗布する工程を包含する、方法。
【請求項１４２】
請求項１１１に記載の方法であって、前記第二のコーティング剤が、疎水性の薬剤、親水性の薬剤、または、多官能性の薬剤のうちの１以上である、方法。
【請求項１４３】
請求項１１１に記載の方法であって、前記少なくとも１つの改変された表面の前記指定された物理化学的特性が、疎水性特性または親水性特性である、方法。
【請求項１４４】
複数のナノ容積の指定された反応を行うための、差示的にコーティングされたデバイスであって、該デバイスは、以下：
指定された物理化学的特性へと改変された、少なくとも１つの外側表面を有するプラテン；
複数のナノ容積のチャネルであって、該ナノ容積のチャネルの各々は、該少なくとも１つの外側表面と連絡する少なくとも１つの内側表面を有する、チャネル；
を備え、該ナノ容積のチャネルの１つ以上の少なくとも１つの内側表面は、該少なくとも１つの内側表面に対して物理吸着させた溶解性のコーティング剤で選択的にコーティングされており、該溶解性のコーティング剤は、コーティング剤と、該複数の指定された反応のための第一の成分とを含有する、デバイス。
【請求項１４５】
請求項１４４に記載の差示的にコーティングされたデバイスであって、該コーティング剤は、低融点の固形物；水和可能な固形物、半固形物またはゲル；ポリマー；ブロックコポリマー；ポリエチレングリコール；ポリビニルアルコール；脂質；界面活性剤；制御放出因子；および塩からなる群より選択される、デバイス。
【請求項１４６】
複数のナノ容積の指定された反応を行うための、請求項１４４に記載の差示的にコーティングされたデバイスを調製するための方法であって、該方法は、以下：
該指定された反応のための１以上の反応成分を保持するための、複数のナノ容積のチャネルを有するデバイスを提供する工程であって、該ナノ容積のチャネルの各々は、少なくとも１つの外側表面と連絡する少なくとも１つの内側表面を有する、工程、
該差示的にコーティングされたデバイスを調製するために、該複数のナノ容積のチャネルのうちの１つ以上の少なくとも１つの内側表面を、溶解性のコーティング剤で選択的にコーティングする工程であって、該溶解性のコーティング剤は、該少なくとも１つの内側表面に対して物理吸着され、そして、コーティング剤と、該複数の指定された反応のための第一の成分とを含有する、工程
を包含する、方法。
【請求項１４７】
請求項９１〜９６、１３０または１４６に記載の差示的にコーティングされたデバイスを調製するための方法であって、前記提供する工程が、さらに、指定される物理化学的特性を付与するために、自動充填デバイスを用いて、少なくとも１つの外側表面を、コーティング剤で選択的にコーティングする工程を包含し、該自動充填デバイスは、コーティングされる該デバイスと、該コーティング剤と、容積が増加したときに該コーティング剤を該デバイスを覆って浮き上がらせる不混和性流体とを収容するに十分大きいローディングチャンバを備える、方法。
【請求項１４８】
前記コーティング剤が、低融点の固形物；水和可能な固形物、半固形物またはゲル；ポリマー；ブロックコポリマー；ポリエチレングリコール；ポリビニルアルコール；ポリエチレンイミン；脂質；界面活性剤；制御放出因子；および塩からなる群より選択される、請求項１４６に記載の方法。
【請求項１４９】
請求項１４６に記載の複数のナノ容積の指定された反応を行うための方法であって、前記充填する工程がさらに、前記複数のチャネルに１以上の反応混合物を充填するために、較正された移送ピンディスペンサーのアレイを備えるピン充填デバイスを用いる工程を包含する、方法。
【請求項１５０】
請求項１４４に記載の差示的にコーティングされたデバイスを用いて複数のナノ容積の指定された反応を行うための方法であって、該方法は、以下：
該差示的にコーティングされたデバイス内の複数のチャネルに、該複数の指定された反応のために十分な追加の成分を含有する１以上の反応混合物を充填する工程；
該複数の反応を、該デバイスの加熱、該デバイスの光／光学条件への曝露、該ナノ容積のチャネルの水和からなる群より選択される１以上の方法によって開始する工程；および
接触時に、該デバイスと１以上の他のデバイスとを積み重ねて、該デバイスの各々の中の成分を混合し、こうして、該指定された反応を開始する工程
を包含する、方法。
【請求項１５１】
請求項１５０に記載の複数のナノ容積の指定された反応を行うための方法であって、前記充填する工程が、さらに、前記複数のナノ容積のチャネルに１以上の反応混合物を充填するために、較正された移送ピンディスペンサーのアレイを備えるピン充填デバイスを用いる工程を包含する、方法。
【請求項１５２】
請求項１５０に記載の方法であって、前記複数のチャネルは、
指定された反応；
サンプル；
前記ナノ容積のチャネルの指定された物理化学的特性；および
該指定された反応を開始する方法
のうちのいずれか、または全てに関して、チャネル毎に異なり得る、方法。
【請求項１５３】
請求項１５０に記載の方法であって、前記複数のチャネルが、複数のナノ容積のスルーホールを備える、方法。
【請求項１５４】
請求項１５０に記載の方法であって、前記複数のチャネルが、複数のナノ容積のトラフを備える、方法。
【請求項１５５】
請求項１５０に記載の方法であって、前記複数の指定された反応が、前記複数のチャネルのうちの２つ以上において異なる指定された反応を含む、方法。
【請求項１５６】
請求項１５０に記載の方法であって、前記複数の指定された反応が、前記複数のチャネルのうちの２つ以上において同じ指定された反応を含む、方法。
【請求項１５７】
請求項１５０に記載の方法であって、前記複数の指定された反応が、細胞培養の維持を含む、方法。
【請求項１５８】
複数のナノ容積の指定された反応を行うための差示的にコーティングされたデバイスを調製するための方法であって、該方法は、以下：
該指定された反応のための１以上の反応成分を保持するための、複数のチャネルを有するデバイスを提供する工程であって、該チャネルの各々は、少なくとも１つの外側表面と連絡する少なくとも１つの内側表面を有する、工程、
該差示的にコーティングされたデバイスを調製するために、該複数のチャネルのうちの１つ以上の少なくとも１つの内側表面を、溶解性のコーティング剤で選択的にコーティングする工程であって、該溶解性のコーティング剤は、該少なくとも１つの内側表面に対して物理吸着され、そして、コーティング剤と、該複数の指定された反応のための第一の成分とを含有する、工程
を包含する、方法。
【請求項１５９】
請求項１５８に記載の差示的にコーティングされたデバイスを調製するための方法であって、前記選択的にコーティングする工程が、さらに、前記溶解性のコーティング剤を前記少なくとも１つの内側表面に選択的に物理吸着させるために、較正された移送ピンディスペンサーのアレイを備えるピン充填デバイスを用いる工程を包含する、方法。
【請求項１６０】
請求項１５９に記載の、第一、および少なくとも第二の差示的にコーティングされたデバイスを用いて、複数のナノ容積の指定された反応を行うための方法であって、該方法は、以下：
該第一の差示的にコーティングされたデバイス内の複数のチャネルに１以上のサンプルを充填する工程であって、ここで、該サンプルは、同じであるか、または、異なる、工程；
該第一のデバイスを、該指定された反応に共通する十分な成分を含有する試薬の混合物が充填された該少なくとも第二の差示的にコーティングされたデバイスと積み重ねることによって、該複数の反応を開始させる工程であって、該積み重ねの際に、該少なくとも第二のデバイス内の該試薬の混合物が、該第一のデバイスのサンプルと混合し、それによって、該指定された反応を開始させる、工程
を包含する、方法。
【請求項１６１】
請求項１６０に記載の複数のナノ容積の指定された反応を行うための方法であって、前記充填する工程が、さらに、前記ナノ容積のチャネルに１以上のサンプルを充填するために、較正された移送ピンディスペンサーのアレイを備えるピン充填デバイスを用いる工程を包含する、方法。
【請求項１６２】
複数のナノ容積の指定された反応を行うための差示的にコーティングされたデバイスを調製するための方法であって、該方法は、ナノ容積のチャネルの所定の空間配置を有するプラテンを調製する工程であって、該ナノ容積のチャネルの各々は、少なくとも１つの外側表面と連絡した少なくとも１つの内側表面を有する、工程を包含し、該調製工程は、さらに、以下：
可撓性の印刷パッドを、コーティング剤でコーティングする工程；
該プラテンの少なくとも１つの外側表面を、該印刷パッドと接触させて該プラテンに該コーティングを与えることによって、該可撓性の印刷パッド上の該コーティングを該プラテンへと移送する工程；
該差示的にコーティングされたデバイスを調製するために、該複数のナノ容積のチャネルの１以上の少なくとも１つの内側表面を、コーティング剤で選択的にコーティングする工程であって、該コーティング剤は、該少なくとも１つの内側表面に対して物理吸着され、そして、コーティング剤と、必要に応じて、該複数の指定された反応のための第一の成分とを含有する、工程
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小容量の液体を移送するための技術に関し、より具体的には、アレイにおけるナノリットルのサンプル容量に対するディスペンサーの較正に関する。本発明はまた、空間選択的な化学修飾のためのプロセスおよびデバイス、または基材表面のコーティング、またはスルーホール型のアレイプレートに関し、これらは例えば、マイクロ流体またはナノ流体の保存システムおよび分析システム、あるいは他の用途において使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
多数の化学的および生物学的な保存アッセイおよび合成操作を実施するための、種々のシステムが公知である。１つのアプローチは、ナノリットル容量のサンプル部位のアレイを有するアッセイチップを使用し、ここでこのサンプル部位は、疎水性の内部および疎水性材料に囲まれた開口を備えるスルーホールのウェルである。ナノリットルチップシステム１つの特定の商業例は、Ｂｉｏｔｒｏｖｅ，Ｉｎｃ．（Ｗｏｂｕｒｎ，ＭＡ）により生産されるＴｈｒｕ−ＨｏｌｅＴＭ  Ａｒｒａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙである。ナノリットルチップ技術は、微小容量の流体サンプル（代表的に、１０００ナノリットル未満である）を取り扱う能力に依存する。このような小さな液体サンプルを取り扱うことを考慮した種々の考察は、マイクロ流体として公知である。マイクロ流体アレイの代表的な模式図は、図１に示される。
【０００３】
図１において、サンプルウェル１２は、例えばウェルの間の間隔を制御することによって、部分的アレイへとグループ化され得る。例えば、図２はチップ１０を示し、ここでサンプルウェル１２は、５ウェル×５ウェルのサブアレイ２０の４アレイ×１２アレイにグループ化される。別の実施形態において、サブアレイ２０は８ウェル×８ウェル、または任意の他の都合のよい数であり得る。図２におけるチップ１０は、１”×３”であり、標準的な顕微鏡スライドに対応する。サブアレイ２０中のサンプルウェル１２は、図２に示されるように正方形グリッドまたは長方形グリッドで展開され得るか、あるいはサンプルウェルの行および／または列は、図１に示されるように印刷され得る。グリッド内のスルーホールおよびグリッド間のスルーホールの間隔は、穴の直径の正確に１／５未満内である。例えば、１実施形態のＢｉｏＴｒｏｖｅアレイにおいて、スルーホールは直径３２０マイクロメートルであり、中心から中心は５００±２５マイクロメートルの間隔である。
【０００４】
サンプルチップ１０は、代表的に、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ超の厚さであり得、例えば約０．３ｍｍ〜１．５２ｍｍの厚さであり得、そして通常０．３ｍｍであり得る。スルーホールサンプルウェル１２の代表的な容量は、０．１ピコリットル〜１マイクロリットルであり得、通常の容量は０．２ナノリットル〜１００ナノリットルの範囲であり得、例えば、約３０ナノリットルであり得る。これは、スルーホールの直径３５０±２５マイクロメートルに対応する。サンプルウェル１２にロードするために、液体サンプルの毛管作用または表面張力が使用され得る。代表的なチップの寸法に対して、毛管力は液体を定位置に保持するのに十分強力である。サンプル溶液でロードされたチップは、大気中で揺らされ得、そしてサンプルを動かすことのない穏やかな速度で構成されることさえ可能である。
【０００５】
サンプルウェル１２の引き寄せる力を増強するため、レセプタクルの標的領域（内壁４２）は、サンプル流体を引き付ける親水性表面を有し得る。この表面は生体適合性であり、かつ不可逆的には生体分子（例えば、タンパク質および核酸）に結合しないことが時折望ましいが、結合することはいくつかのプロセス（例えば、サンプルの精製および／または保管）に有用であり得る。あるいは、サンプルウェル１２は、サンプル流体を引き付ける多孔性親水性材料を含み得る。相互汚染（相互干渉）を防止するため、チップ１０の外平面１４およびサンプルウェル１２の開口周囲の材料４０の層は、疎水性材料（例えば、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）の単層）製であり得る。従って、各々のサンプルウェル１２は、いずれかの末端が疎水性領域によって境界付けられた内部親水性領域を有する。
【０００６】
サンプルウェル１２のスルーホール設計は、他のマイクロプレート構造物に固有の閉じ込められた空気の問題を避ける。このアプローチは、疎水性と親水性とのパターン形成を一緒に用いて、サンプルウェル１２の自己計量されたロードを可能にする。この自己ロード機能性は、予めロードされた試薬を有するアレイの製造を助け、そしてまたそのアレイにおいて、水性サンプル材料と接触される場合にそれらアレイ自身を充填する。
【０００７】
このようなナノリットルチップは、大規模並列アッセイ（例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）の分析および固相酵素免疫検定法（ＥＬＩＳＡ）の分析）に対して利用され得ることが提案されている。しかしながら、ナノリットルチップは、複雑で時間のかかる準備および処理を必要とする。サンプルが導入される前、各々のサンプルウェルは、処理において必要なプローブ、試薬および他の成分を用いて予め初期化（ｐｒｅ−ｆｏｒｍａｔ）され、これは「フォーマットする（ｆｏｒｍａｔｔｉｎｇ）」といわれる。一旦このチップがフォーマットされると、分析物または検体が各ウェル中に導入され（サンプルのロード）、これらは一般的に両方とも検体のロードおよび試薬のロードといわれる。旧形式の９６ウェルプレートまたは３８６ウェルプレートに保存された流体サンプルの巨大な集合（例えば、低分子薬物候補、細胞、プローブ分子（例えば、オリゴマー）、および／または組織サンプルのライブラリー）をより有効な高密度アレイのナノリットルレセプタクルに移送することは、困難であり得る。実施上の問題として、ナノリットルサンプルチップのフォーマットおよびロードに対する２つのアプローチ、バルク移送および分散型移送でありがちである。
【０００８】
バルク移送の例は、サンプル液体のレザバの中にサンプルチップを浸漬することである。このサンプル液体は、毛管作用によってサンプルウェルの中に逃げ込み（ｗｉｃｋ）、そして全てのウェルはサンプルで均一に満ちる。
【０００９】
分散移送のための１つの方法は、移送液体をロードされた移送ピンの使用である。例えば、ピンまたはピンのアレイは、代表的に、ハイブリダイゼーション分析のためにガラススライド上にＤＮＡサンプルをスポットするために使用される。ピンはまた、マイクロプレート間またはゲル上の液体（例えば、薬物候補）を移送するために使用されている（このようなゲルシステムの１つは、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａの企業により開発されている）。種々のジオメトリおよび送達容量の多くのピンの型が市販されている。いくつかは、スロット状であるか（ｓｌｏｔｔｅｄ）、溝を刻まれるか、交差性の開口を付けられるか、または他の新規のジオメトリのピンである。ＡｒｒａｙＩｔによるＳｔｅａｌｔｈ  Ｐｉｎは、１つのサンプルの取出しから続いて数百のスポットを０．５ｎＬ〜２．５ｎＬの送達容量で送達し得る。Ｍａｊｅｒ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇは、テーパー状の先端およびスロットを有するピン（例えば、ＭｉｃｒｏＱｕｉｌ  ２０００）を販売している。サンプル液体を移送するための１つ以上のピンの使用についての例示的な技術は、特許文献１（２００２年８月２３日出願）に記載される。
【００１０】
関与する小容量に起因して、マイクロ流体アレイのスルーホールウェルに対するピンアレイの位置合わせ精度は、些細なことではない。チップ上のスルーホールに対するピンの誤った整列はいずれも、マイクロ流体アレイにサンプルを正確にロードするのを失敗する。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／７７４８号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（発明の要旨）
本発明の１つの局面に従い、マイクロ流体アレイに対するディスペンサーアレイの位置を合わせる方法が提供される。ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの第一の一方は、フレームに対して可動性であり、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの第一の一方の他方は、フレームに対して固定される。このディスペンサーアレイの相対位置は、１組の座標によって識別される。第一のカメラは、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの一方と硬直的に取り付けられている。この方法は、ディスペンサーアレイおよびフレームのうちの他の一方と硬直的に取り付けられている基準参照を、このディスペンサーアレイがフレームに対して第一座標セットと関連して整列位置にある場合に第一のカメラの視野の第一位置にこの基準参照が現れることを可能にする様式で、識別する工程、を包含する。マイクロ流体アレイ上での整列位置から固定位置までのベクトル変位（ｖｅｃｔｏｒ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）に対する量が決定される。従って、この量を使用して、マイクロ流体アレイに対するディスペンサーアレイの位置決めを誘導する。
【００１２】
本発明の関連の実施形態に従い、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの第一のものは、各々３つのほぼ相互に直交した方向に独立して移動するように構成され得る。この方向の直交性からのねじれ（ｓｋｅｗ）が決定され得る。ねじれを決定する工程は、第一のカメラの視野内にプレートを位置決めする工程を包含し、このプレートは三角形の３つの角を規定する３つのレチクル（ｒｅｔｉｃｌｅ）を有する。ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの第一の一方は、基準参照が第一のカメラの視野中にさらなる複数の異なる位置に見えるようにフレームに対して移動され得、各々の位置は異なる座標セットと関係する。方向に対する第一のカメラの方向付けは、複数の識別可能な位置に基づき決定され得る。
【００１３】
本発明のさらなる関連の実施形態に従い、第二のカメラは、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの他の一方と硬直的に取り付けられ得る。第一のカメラおよび第二のカメラの両方により視認され得る第二の基準参照が識別され得る。この第二の基準参照を、第一のカメラおよび第二のカメラの両方を用いて視認して、第一のカメラの視野内の位置から第二のカメラの視野内の位置までのベクトル変位を決定し得る。
【００１４】
本発明のなおさらなる関連の実施形態に従い、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの第一の一方は、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちのこの一方上の第二の基準参照が第二のカメラの視野中の複数の識別可能な位置に現れるように、フレームに対して移動され得、各々の位置は識別可能な座標セットと関係する。この方向に対する第二のカメラの方向付けは、複数の識別可能な位置に基づき決定され得る。
【００１５】
本発明のなお別の関連の実施形態に従い、第一のカメラは、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの第一の一方と硬直的に取り付けられており、この第一のカメラは、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちのこの第一の一方上の固定される位置からベクトル変位だけ硬直的に移動される。この方法はさらに、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの第一の一方を、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちのこの第一の一方上の固定された位置がフレームと硬直的に取り付けられた第二のカメラの一方の視野内にあるように、フレームに対して移動させる工程、を包含する。ベクトル変位の量が決定される。
【００１６】
本発明の他の実施形態に従い、原点中心を有するワールド座標系が確認される。第一のカメラの視野内に第一のカメラの原点中心を有する第一カメラ座標系（Ｆｉｒｓｔ  Ｃａｍｅｒａ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）が確認される。第二のカメラの視野内に第二のカメラの原点中心を有する第二カメラ座標系（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｃａｍｅｒａ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）が確認される。第一カメラ座標系における座標をワールド座標系に変換するための変換が決定される。第二カメラ座標系における座標をワールド座標系に変換するための第二の変換が決定される。
【００１７】
なおさらなる関連の実施形態に従い、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイのうちの少なくとも１つは、回転中心の周りに回転可能である。回転中心の位置が決定される。回転中心の座標を決定する工程は、最良適合の円アルゴリズム（ｃｉｒｃｌｅ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）または別の幾何学的アルゴリズムを適用する工程を包含する。
【００１８】
本発明の別の局面に従って、フレームに強固に連結したマイクロ流体アレイに対してディスペンサーを位置合わせする方法が提供される。ディスペンサーアレイは、フレームに対して可動性である。第一のカメラはディスペンサーアレイと硬直的に取り付けられており、第二のカメラはフレームに対して硬直的に取り付けられている。１組の座標は、ディスペンサーアレイの相対位置を識別する。この方法は、基準参照に対するマイクロ流体アレイ上の固定された点の第一の位置を、第一のカメラを用いてこのマイクロ流体アレイを視認することによって決定する工程を包含する。基準参照に対してディスペンサーアレイ上の固定された第二の点の第二の位置は、第二のカメラを用いてこのディスペンサーアレイを視認することによって決定される。第一の位置から第二の位置へのベクトル変位の量が決定される。従って、この量を使用して、マイクロ流体アレイに対してディスペンサーアレイの位置決めを誘導する。
【００１９】
本発明の関連の実施形態に従い、原点中心を有するワールド座標系が確認される。第一のカメラの視野内に第一のカメラの原点中心を有する第一カメラ座標系が規定される。第一カメラ座標系における座標をワールド座標系に変換するための変換が決定される。ワールド座標系としては、第一の軸、この第一の軸に直交する第二の軸を備え得、ここでこのディスペンサーアレイは第一の動作軸および第二の動作軸に沿って移動し得る。第一の動作軸は、第一の軸に対して平行であり、一方、第二の動作軸は第二の軸との角度βを規定する。この角度βが決定される。この角度βを計算する工程は、第一のカメラの視野中にプレートを位置決めする工程を包含し得、このプレートは、三角形および／または四角形の３つの角を規定する３つのレチクルを有する。第一のカメラの座標系は、カメラ第一軸およびこのカメラ第一軸に直交するカメラ第二軸を備え得、このカメラ第二軸は、第一のカメラの第二の動作軸との角度θＣを規定する。第一カメラ座標系は、カメラ第一軸およびこのカメラ第一軸に直交するカメラ第二軸を備え得、このカメラ第二軸は第一のカメラの第二の動作軸との角度θＣを規定し、この方法はさらに、角度θＣを計算する工程を包含する。角度θＣを計算する工程は、第一のカメラの第一視野中の基準レチクルを視認する工程；ｘ動作軸にのみ沿って第一のカメラを移動させる工程；およびｙ動作軸にそって第一のカメラを移動させる工程、を包含し得る。
【００２０】
本発明のさらに関連の実施形態に従い、第二のカメラは、フレームと硬直的に取り付けられている。この方法はさらに、第二のカメラの視野内に第二のカメラの原点中心を有する第二カメラ座標系を規定する工程を包含する。第二カメラ座標系をワールド座標系に変換するための第二の変換が決定される。
【００２１】
第二の変換を決定する工程は、第二のカメラの視野中にディスペンサーアレイを位置決めする工程を包含し得る。第二の変換を決定する工程は、この第二のカメラの原点中心をワールド座標系において決定する工程を包含し得る。ワールド座標系において第二のカメラの原点中心を決定する工程は、第二のカメラの視野中に基準を位置決めする工程を包含する。この基準は、第一のカメラの視野中にこの基準が存在するように移動される。第一カメラ座標系における基準の座標が決定される。第一のカメラ座標系における基準の座標は、ワールド座標系に変換される。次いで、第二のカメラを使用して、ワールド座標系におけるディスペンサーアレイの座標を決定し得る。
【００２２】
本発明のなお他の実施形態に従い、ディスペンサーアレイは第一のカメラと硬直的に取り付けられている回転中心の周りに回転可能である。この方法はさらに、ワールド座標系における回転中心の座標を決定する工程を包含する。ワールド座標系における回転中心の座標は、ディスペンサーアレイおよびマイクロ流体アレイを第二のカメラの視野中で回転させること、ならびに最良適合の円アルゴリズムまたは別の幾何学的アルゴリズムを使用することによって、決定され得る。第一のカメラと回転中心との間のベクトルが決定され得、このベクトルはワールド座標系における座標を有する。ディスペンサーアレイは中心を備え得、そして参照軸を規定し得る。この参照軸は、ワールド座標系の軸との角度θＲＡを規定する。その中心の座標およびこの角度θＲＡの座標が決定される。
【００２３】
より具体的には、θＲＡは、第二のカメラを使用してディスペンサーアレイの各々のディスペンサーを確認することによって決定され得る。このディスペンサーは、グリッドを概ね形成し得、従ってグリッド適合アルゴリズムが使用され得る。このグリッド適合アルゴリズムは、グリッドの中心およびグリッドの角度を返し得る。このグリッドの中心は、回転中心でなくてもよい。グリッド適合を規定することにおいて種々のアルゴリズムが存在し得る。使用され得る１つのアルゴリズムは、実際のグリッドと適合されるグリッドとの間の平均誤差量を最小にする。別のアルゴリズムは、適合されるグリッドに対して実際のグリッド上の任意のピンの最悪の場合の誤差を最小にし得る。
【００２４】
本発明のなおさらなる実施形態において、ワールド座標系のマイクロ流体アレイの座標が決定される。ワールド座標系においてマイクロ流体アレイの座標を決定する工程は、第一のカメラの視野中のいくつかまたは全てのマイクロ流体アレイの領域を配置するように、第一のカメラを移動する工程を包含し得る。例えば、マイクロ流体アレイ／チップの四隅のサンプルウェルを視認して、チップの四角が規定される場所、およびチップの回転を決定し得る。種々の実施形態において、マイクロ流体アレイ／チップの全体が、カメラの視野中に置かれ得る。
【００２５】
本発明の別の局面において、マイクロ流体アレイに対してディスペンサーアレイの場所を合わせるためのシステムは、マイクロ流体アレイおよびディスペンサーアレイのうちの一方と硬直的に取り付けられている第一のカメラを備える。フレームは、マイクロ流体アレイおよびディスペンサーアレイのうちの他の一方に固定して繋がれ、マイクロ流体アレイおよびディスペンサーアレイの内の一方はフレームに対して可動性である。
【００２６】
本発明の関連の実施形態に従い、第二のカメラはフレームと硬直的に取り付けられており、この第二のカメラは、第一のカメラ、ならびにマイクロ流体アレイおよびディスペンサーアレイのうちの一方を視認し得る。コントローラは、マイクロ流体アレイおよびディスペンサーアレイとの間の相対的な動作を制御し得る。コントローラは、データシグナルを変換するため、少なくとも１つのエンコーダーおよび／または第一のカメラに対するインターフェースを備え得る。回転ステージは、マイクロ流体アレイおよびディスペンサーアレイのうちの一方を回転し得る。ガントリーを使用して、マイクロ流体アレイに対するディスペンサーアレイの動作を、例えば、３つのほぼ相互に直行する方向に制御し得る。
【００２７】
本発明の別の実施形態に従い、第一のアレイと第二のアレイとを整列させる方法が提供される。第一アレイ内での各々の構成要素は、第一のアレイの他のエレメントに対して予想される位置を有する。第一のアレイにおける各々の構成要素の予想される位置はテンプレートを形成し、ここで第一アレイの１つ以上の構成要素は、それらの予想位置から離れる。この方法は、このテンプレートを第一のアレイと整列させることを含む。第一のアレイの構成要素は、その接近した場所と相関して第二のアレイの構成要素と整列される。
【００２８】
本発明の関連の実施形態において、テンプレートと第一のアレイとを整列させる工程は、テンプレート上の少なくとも１つの位置と、第一アレイ上の少なくとも１つの位置とを整列させる工程を包含する。カメラを使用して、第一のアレイ上の少なくとも１つの位置の場所を決定し得る。カメラを使用することは、第一のアレイのセグメントを視認してその場所を決定する工程を包含し得る。あるいは、第一アレイの全体が同時に視認され得る。
【００２９】
さらなる関連の実施形態において、第一のアレイおよび第二のアレイのうちの一方はレセプタクルを備え、そして第一のアレイおよび第二のアレイのうちの他方はピンを備える。これらのピンは、ピンの直径を有し、そして各々のレセプタクルは、そのピンの直径よりも好ましい大きさだけ大きい直径を有する開口を規定し得る。従って、第一のアレイの構成要素が接近した場所と相関して第二のアレイと整列される場合、予想される位置から所定の値よりも小さく外れるピンは、その対応するレセプタクルの上側に整列されたままである。これらのピンは、円錐形状であり得る。各々のピンは、限定された移動が可能であり得る。レセプタクルは、面取りされた開口を規定する穴を有し得る。レセプタクルはスルーホールであり得、この方法はさらに、カメラを使用してスルーホールを通してピンを視認する工程を包含する。
【００３０】
本発明のなお他の関連の実施形態において、第二のアレイ内の各々の構成要素は、第二のアレイにおける他の構成要素に対して予想される位置を有し、第二のアレイにおける各々の構成要素のこの予想される位置は、第二のテンプレートを形成し、ここで第二のアレイの１つ以上の構成要素が予想される位置から外れる。この方法はさらに、第二のテンプレートと第二のアレイとを整列させる工程を包含する。このテンプレートは、第二のアレイにおける各々の構成要素の場所を近づけるために使用される。第一のアレイの構成要素は、第二のアレイにおける各々の構成要素の近接した場所と相関して、第二のアレイと整列される。第一のテンプレートは、第二のテンプレートと実質的に等価であり得る。
【００３１】
本発明の別の実施形態において、マイクロ流体サンプルを分配する方法が提供される。この方法は、マイクロ流体サンプルを分配するためのディスペンサーのアレイ、およびレセプタクルのアレイを提供する工程を包含し、各々のレセプタクルは１つのディスペンサーからマイクロ流体サンプルを受容し得る。ディスペンサーのアレイおよびレセプタクルのアレイのうちの少なくとも一方は、カメラを用いて基準参照に対してスキャンされる。ディスペンサーのアレイは、このディスペンサーのアレイからレセプタクルのアレイへのサンプルの移送が可能にされるように、基準参照と相関してレセプタクルのアレイと整列される。
【００３２】
本発明の関連の実施形態において、各々のディスペンサーおよび／またはレセプタクルは、そのディスペンサーアレイおよび／またはレセプタクルアレイにおける他のディスペンサー対して予想される位置を有する。ディスペンサーアレイおよび／またはレセプタクルアレイにおける各々のディスペンサーおよび／またはレセプタクルの予想される位置はテンプレートを形成し、ここでディスペンサーおよび／またはレセプタクルのうちの１つ以上が予想される位置から外れる。この方法はさらに、基準位置に基づき、テンプレートと、ディスペンサーアレイおよび／またはレセプタクルアレイとを整列させる工程を包含する。このテンプレートは、ディスペンサーアレイおよび／またはレセプタクルアレイにおける各々の構成要素の場所を近づけるために使用される。ディスペンサーアレイの構成要素は、近接した場所と相関してレセプタクルと整列される。
【００３３】
本発明のさらなる実施形態において、スキャン工程は、カメラを使用して、ディスペンサーアレイおよびレセプタクルアレイのうちの少なくとも一方のセグメントを視認して、基準位置を決定する工程を包含する。あるいは、カメラは、ディスペンサーアレイおよびレセプタクルアレイのうちの少なくとも一方の全体を同時に視認して、その基準位置を決定し得る。
【００３４】
本発明のなおさらに関連する実施形態において、ディスペンサーのアレイは、複数のサンプルを、対応する複数のレセプタクルに移送するための移送ピンのアレイであり得る。これらのピンは円錐形状であり得る。これらのピンの各々は、限定された移動を個別に可能にし得る。これらのレセプタクルは、面取りされた開口を規定する壁を有し得る。レセプタクルのアレイは、スルーホールのウェルの平板アレイであり得る。ディスペンサーは、カメラを使用してスルーホールを通して視認され得る。少なくとも１つのレセプタクルは、サンプルを引き込む親水性の壁を備え得る。少なくとも１つのレセプタクルは、疎水性材料によって囲まれた開口を備え得る。
【００３５】
本発明の別の実施形態に従い、サンプル流体を分配するためのシステムは、１つ以上のディスペンサーを備えて、ディスペンサーアレイを形成する。少なくとも１つのレセプタクルアレイは、１つ以上のレセプタクルを備え；各々のレセプタクルは１つのディスペンサーからサンプル流体を受容し得る。整列は、ディスペンサーのアレイと少なくとも１つのレセプタクルアレイとの整列を意味する。
【００３６】
本発明の関連の実施形態に従い、整列手段は、少なくとも１つのディスペンサーアレイと少なくとも１つのレセプタクルアレイを回転するための回転台を備える。この整列手段は、少なくとも１つのディスペンサーアレイおよび少なくとも１つのレセプタクルアレイの一方を視認するための視認手段を備え得る。視認手段は、ディスペンサーアレイおよびレセプタクルアレイのうちの少なくとも一方の位置を検出するための１つ以上のセンサを備え、このセンサは光学センサおよび音響センサのうちの１つであり得る。視認手段はカメラであり得る。ディスペンサーアレイおよびレセプタクルアレイのうちの一方は基準参照を備え得、視認手段は、この基準参照を視認して、ディスペンサーアレイと少なくとも１つのレセプタクルアレイとを整列させ得る。
【００３７】
本発明のさらなる関連の実施形態に従い、少なくとも１つのレセプタクルアレイは、プラテンおよびバイオチップのうちの１つであり得る。レセプタクルアレイはマイクロ流体アレイであり得る。レセプタクルは、閉じたウェルおよび／またはスルーホールのウェルを備え得る。少なくとも１つのレセプタクルアレイは、トレイにおいて位置決めされる複数のレセプタクルアレイを備え得る。ディスペンサーアレイは、複数のサンプルを、対応する複数のレセプタクルに移送するための移送ピンのアレイであり得る。これらのピンは、円錐形状であり得、そして／または個別に限定された移動が可能であり得る。少なくとも１つのレセプタクルは、サンプルを引き付ける親水性の壁を備え得る。少なくとも１つのレセプタクルは、疎水性材料により囲まれた開口を備える。
【００３８】
本発明のなおさらなる実施形態に従い、ディスペンサーアレイ内の各々の構成要素は、ディスペンサーアレイにおける他の構成要素に対して予想される位置を有し得、ディスペンサーアレイにおける各々の構成要素のこの予想される位置はテンプレートを形成し、ここで第一のアレイの１つ以上の構成要素がその予想される位置から外れる。整列手段は、テンプレートとディスペンサーアレイとを整列させ；このテンプレートを使用してディスペンサーアレイにおける各々の構成要素の場所を近づけ；そしてその近接した場所に関連して第一のアレイの構成要素と第二のアレイの構成要素とを整列させるための、テンプレート手段を備え得る。
【００３９】
他の種々の実施形態は、別々にコーティングされたプレート、このプレートを調製するための方法、および複数の特定のサンプルを実施するためにこの別々にコーティングされたプレートを使用するための方法に関する。従って、例えば、いくつかの実施形態は、基材（例えば、チャネル基材、またはスルーホールアレイプレート）の別々に処理された表面のためのプロセスを提供し、ここでこの別々の表面は、一連のプロセスおよび反応に供され、このことは、エッチング化表面またはスルーホールの表面、および基材またはプレートの表面に対する別々の表面コーティングを生じる。別々のコーティングは、そのコーティングの物理化学的特性を、制御された様式かつ制御されたパターンで変化させるコーティングまたはプロセスである。これらのコーティング特性は、表面張力、反応性、生体適合性、他の多くの特性であり得る。このことは、小さな親水性スポットが大きな疎水性領域によって囲まれて、乾燥の間にこの親水性スポット上のサンプルを濃縮する、ＭＡＬＤＩ標的プレートの場合のような、平板表面の疎水性／親水性パターン形成とは異なる。ＯｐｅｎＡｒｒａｙＴＭプレートの場合、スルーホールの内側は好ましくは親水性でありかつ生体適合性であり、一方そのプレートの外面は好ましくは疎水性でありかつタンパク質非結合性であるが、必要に応じて外面に対する内面の特性は変更され得ることが想定される。スルーホールが親水性でありかつチップの外部が疎水性であるようにＯｐｅｎＡｒｒａｙＴＭチップが別々にコーティングされる場合、チップは、高い表面張力の流体（例えば、水）中に浸漬され得、そして取り出される場合、個々のスルーホールは流体で満たされ、チップの外部は乾燥している。
【００４０】
以下は、エッチング化表面の表面の改変を空間的に制御するために一般化された方法およびデバイスを提供し、そして本発明の１つの注目点である。本発明の１つの重要な局面は、別々のコーティングプロセスを可能にする流体を交換するため、ＯｐｅｎＡｒｒａｙＴＭ中に液体をロードさせる能力である。ＯｐｅｎＡｒｒａｙＴＭチップの製造の間、これらチップは均一に疎水性になる。スルーホールにおいて化学反応を実施して別々のコーティングに影響を与えるようにロードが図られる場合、表面張力の高い流体はスルーホールにはロードせず、そして表面張力の低い流体はチップ全体を塗らす。別々のコーティングを簡単な方法で実施することは困難になる。従って、力を加えたロードの新規技術が発明された。均一な疎水性チップは、表面張力の低い共溶媒（例えば、エタノール）中に漬けられる。次いで、チップは、異なる化学反応のための試薬を含む、表面張力の高い流体中に漬けられる。この高い表面張力の流体は、ウェル中の表面張力の低い流体を交換し、置き換える。チップが表面張力の高い流体から取り出される場合、この表面張力の高い流体は広がってチップの外部コーティングを剥がすが、スルーホール中に残留する。この別々のコーティングは完了するのに時間がかかり、そしてスルーホールからの表面張力の高い流体の蒸発は問題がある場合、チップは次いで非混和性の流体（例えば、シリコーンオイルまたはパーフルオロ化炭化水素）中に漬けられ得る。このことは、化学反応または沈着を起こしながら、チップ外部上の表面張力の高い流体の蒸発も漏れもなく、表面張力の高い流体をウェル中で維持する。
【００４１】
本プロセスは、親水性の内部コーティングおよび疎水性の外部コーティングを超えて、例えば、プラテン基材に対して液体の表面張力を逆転して、内面を疎水性に、かつ外面を親水性にさせることに一般化され得る。このことは、非生物学的化学反応の適用のため、ＯｐｅｎＡｒｒａｙチャネル中に極性溶媒（例えば、ベンゼン）をロードするのに有用である。
【００４２】
疎水性の孔を備える基材の水性処理または水性表面の化学的改変のための方法が存在する。例えば、米国特許第５，２０９，５８０号（Ｇｏｒｅら）は、基材の表面を濡らし、続いて表面を改変することを可能にするための、表面張力の低い共溶媒（例えば、メタノール）の使用を教示する。しかしながら、これらの方法は、基材全体を均一に処理し、別々のコーティングを提供しない。
【００４３】
本発明者らは、ＯｐｅｎＡｒｒａｙＴＭチップの別々のコーティングを可能にし、そしてまた疎水性の孔を有する他の基材に適用され得る、多くの技術および実施形態を開発した。別々にコーティングされエッチング化基材を成すためのいくつかの一般化された、以下のアプローチが存在する。
【００４４】
非反応性ガス（Ｎ２）をスルーホールを通してブローしてチャネルの内面上での堆積をブロックしながらの、外部上の１つの材料（例えば、疎水性コーティング）の堆積。必要に応じて、第二の材料が液体としてチャネル中にロードされて、反応し、化学的または物理的に内面を改変およびコーティングする。第二の材料は、湿っていなく、第一の材料と反応してその材料の物理化学的特性を変化させることもない。
【００４５】
スルーホールを液体または固体で物理的にブロッキングしながらの、外部上での１つの材料（例えば、疎水性コーティング）の沈着。疎水性コーティングに影響を与えずに穴をブロッキングから解除し、次いで必要である場合、別の材料（例えば、親水性材料）でチャネルの内部をコーティングする工程。
【００４６】
ホールスルーアレイ上での１つの材料の均一な沈着（例えば、疎水性コーティング）。引き続く、基材を曝すためのマスクおよび高エネルギーＵＶ光の使用による、内側スルーホールからコーティングを剥離する工程（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）。スルーホールの外部上でのプロセスガスまたはプロセス液体を用いて堆積された第二材料。ＵＶ光は、内面の沈着／化学的改変のための化学反応を開始するために使用されてもよいし、使用されなくてもよい。
【００４７】
スルーホール上の１つの材料（例えば、疎水性コーティング）の均一な沈着。引き続く、エッチング溶液の強制的なロードによるスルーホールからのコーティングの剥離。このエッチング溶液は、チャネル内面から第一材料を物理的に除去する。内面をコーティング／改変するための第二材料は、液体の沈着またはガスの沈着により適用される。
【００４８】
ディスペンサー（例えば、ピン、シリンジチップ、圧電性ディスペンサー、など）を用いて（例えば、疎水性に）均一に処理されたチップのスルーホールを個々にアドレス決めし、第一材料と反応するエッチング液または他の液体を沈着させて、所望の特性（例えば、親水性）を有する表面を作製する工程。このことは、最初にエッチング液を適用して疎水性コーティングを除去し、クリーニング剤を適用してその表面および疎水性コーティングを清浄にして活性化させる、多工程の処理であり得る。
【００４９】
光学的マスクおよびＵＶにより触媒される化学反応を使用して、スルーホールの内面上およびチップ外部上の別々のコーティングを硬化させる工程。パターン化された基材は、エッチング化溝またはパターンを有するステンレス鋼のプレート、またはマイクロ流体サンプルアレイ（チップ）のようなスルーホールを有するステンレス鋼のプレートであり得る。他の実施形態において、パターン化された基材は、シリコンまたは硝子のものであり得る。パターン化された基材またはスルーホールアレイプレートを別々に処理するための種々の方法は、１連の処理および反応を含み得る。特許請求される本発明に従う種々の実施形態における連続した処理としては、以下が挙げられ得る；検査；プロセス処理の間に追跡するための標識付けする工程；清浄化工程；第一の試薬による、非エッチング化平板基材表面または穴ではない平板基材表面の一様なコーティング；試薬を用いてこのエッチング化表面またはスルーホール表面を処理する工程であって、この試薬は、そのエッチング化表面上またはスルーホール表面上に反応基を生成することによって、後の処理のためにそのエッチング化表面またはスルーホール表面を活性化する；この基材の非エッチング化平板表面または穴ではない平板表面を処理するために使用される試薬とは異なる試薬を用いて、そのエッチング化表面またはスルーホール表面を処理する工程；後の処理において使用され得る試薬との反応を防止するための、エッチング化表面またはスルーホール表面のさらなる処理；非エッチング化表面上または穴ではない表面上の第一の試薬を吸収するかまたはこの第一の試薬と化学的に反応するかのいずれかの第二の試薬を用いて、基材の非エッチング化平板表面または穴ではない平板表面をコーティングする工程；ならびに品質管理試験。
【００５０】
特定の実施形態は、例えば、ビニル末端化されたシランを用いて処理することによって全ての基材表面を最初に均一にコーティングし得、次いで、エタノール過マンガン酸溶液（例えば、脱イオン水中の５ｍＭ  ＫＭｎ４および１９．５ｍＭ  ＮａＩＯ４）を用いた強制的ロードによるエッチング化表面またはスルーホール表面を選択的に酸化し得、引き続く非反応性のオイルまたは液体（例えば、パーフルオロ化アルカリ溶液）中での２時間のインキュベーション、その後の選択的に酸化されたエッチング化表面またはスルーホール表面のＰＥＧ化（ポリエチレングリコールまたはＰＥＧ分子を有する分子を用いて転換する工程）が行われ、引き続いて、さらなるＰＥＧによるエッチング化表面またはスルーホール表面の再ロードが行われ、非エッチング化表面またはスルーホール表面の最終コーティングは、蒸気相沈着を使用するパーフルオロシランを用いた処理によって完了される。
【００５１】
あるいは、基材の全ての表面の初期コーティングは、例えば、７−オクテニルトリクロロシランまたは１０−ウンデカニルトリクロロシランを用いて、液体相ビニル沈着を使用して行われ得る。ＰＥＧ化は、代替的に、種々のＰＥＧシラン誘導体（例えば、メトキシ−ＰＥＧシラン（ＭＷ２０００）、メトキシ−ＰＥＧシラン（ＭＷ５００）およびメトキシ−ＰＥＧシラン（ＭＷ１０，０００））を使用して実施され得る。また、トリエトキシシリルブテルアルデヒド（ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｂｕｔｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ）が、基材の非エッチング化平板表面または穴でない平板表面の代替的な第一のコーティングとして使用され得る。このことは、選択的な酸化なしにエッチング化表面またはスルーホール表面のＰＥＧ化を可能にする。他のＰＥＧ化方法としては、より低分子量のシラン−ＰＥＧコーティングの代わりの、より長いＰＥＧ分子（例えば、メトキシ−ＰＥＧ−アミン（ＭＷ５０００））の使用が挙げられる。さらに、ＰＥＧ化されたエッチング化表面またはスルーホール表面内のＰＥＧは、高分枝性のＰＥＧ分子またはＰＥＩ分子、および適切な架橋剤分子を使用して架橋され得る。
【００５２】
このような実施形態において、エッチング化表面またはスルーホール表面は、官能基Ａを曝すための試薬で処理され、引き続いて官能基Ａと反応性の末端官能基Ｂを有するＰＥＧを含む溶液に曝される。ＯｐｅｎＡｒｒａｙは、先に記載した実施形態の１つ以上により、アレイ中の別々の位置において、照射エネルギー（ＵＶ、Ｘ線、電子ビーム）の吸収によって触媒される別々の材料を用いて、その後の１つ以上のマスク材料の使用によって、コーティングされ得る。別々の材料は、特定の持続期間、特定の強度および特定のエネルギーに関する照射（例えば、ＵＶ、Ｘ線、電子ビーム）への曝露によって、ＯｐｅｎＡｒｒａｙの別々の領域において形成され得る。マスクの代わりに、照射が多くの収束手段（レンズが挙げられる）によって特定の場所へと集束され得そして指向され得る。この集束されたビーム（光子または電子）は、平板に対して移動されて、先に記載した表面改変のパターンをトレースする。光学ベースの方法は、ＯｐｅｎＡｒｒａｙに別々のコーティングを適用するため、先の実施形態のうちの１つ以上と組み合わせられ得る。
【００５３】
他の実施形態は、処理される液体に対して少なくとも１つの外部および複数のチャネルを有する基材を別々にコーティングするための方法を提供し、各々のチャネルは、少なくとも１つの外面と連絡する少なくとも１つの内面を有し、この方法は、この基材に第一のコーティング剤を適用してコーティング基材を作製する工程、およびこのコーティングされた基材のうちの少なくとも１つの外面または少なくとも１つの内面を、第一の改変剤を用いて選択的に改変して、第一の特定の物理化学的特性を有する少なくとも１つの改変された表面および非改変表面を作製して、この改変された表面が第一の特定の物理化学的性質に関して非改変表面とは異なる工程、を包含する。いくつかの実施形態において、第二の改変剤が第一の改変剤に適用されて、この第二の改変剤が改変された表面に対して第二の特定の物理化学的特性を付与する。関連の実施形態において、この第一の改変剤は、異なる特定の物理化学的特性を有する２つ以上の改変剤の混合物中で適用されて、異なる物理化学的特性の混合を有する少なくとも１つの改変された表面を作製し得る。
【００５４】
本方法に従って、改変された表面は、異なる物理化学的特性の勾配性混合を有する、改変された勾配の表面であり得るかまたは、この改変された表面は、異なる特定の物理化学的特性の均一な混合を有する、改変された混合層の表面であり得る。あるいは、第三の改変剤またはそれ以上がこの改変された表面に適合されて、第三の特定の物理化学的特性またはそれ以上をこの改変された表面に付与し得る。他の関連の実施形態において、記載される変形を提供し、ここで、少なくとも１つの改変された表面は、第一の物理化学的特性、第二の物理化学的特性および第三の物理化学的特性のうちの少なくとも１つ以上を有するか、またはそれら特定の物理化学的特性の組み合わせを有し得る。
【００５５】
関連の実施形態は、改変剤が、少なくとも１つの均一に改変された表面を作製するために均一に適用されるかまたは不均一に適用されて、この結果、改変の濃淡（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）、改変の厚み、改変の連続性、特定の物理化学的特性の存在、および特定の物理化学的特性の性質からなる群より選択される特性に関して、不均一に改変された表面が不均一である方法を提供する。
【００５６】
本発明に従う別の実施形態において、上記のような方法が提供され、ここで、選択的に改変する工程はさらに、活性化剤を用いて少なくとも１つの内面または少なくとも１つの外面を選択的に活性化し、その後この表面を選択的に改変して、少なくとも１つの活性化された表面を作製する工程、および改変剤とその表面とを反応させることによって少なくとも１つの活性化された表面を改変して、第一の特定の物理化学的特性を有する少なくとも１つの改変された表面を作製する工程、を包含する。いくつかの実施形態において、外面または内面が改変される。関連の実施形態において、この方法はさらに、少なくとも１つの内面または少なくとも１つの外面にブロッキング剤を接着させて、その後第一のコーティング剤を選択的に適用して、少なくとも１つのブロックされた表面を作製する工程、および第一のコーティング剤を適用した後にこのブロックされた表面からブロッキング剤を除去する工程、を包含する。このブロックされた表面は、少なくとも１つの外面または少なくとも１つの内面のいずれかであり得る。
【００５７】
他のより特定の実施形態において、上記のような方法が提供され、ここで、この方法はさらに、ブロッキング剤に少なくとも１つの改変された表面に接着させて、少なくとも１つのブロックされた改変表面を作製する工程、この基材に第二のコーティング剤を適用する工程、およびこのブロックされた改変表面からそのブロッキング剤を除去する工程、を包含する。他の実施形態のように、この改変された表面は外面または内面であり得、そしてチャネルはスルーホール、通路またはトラフであり得る。
【００５８】
他の特定の実施形態において、ブロッキング剤と表面との間の物理的相互作用は、ファンデルワールス力、水素結合性相互作用、親水性相互作用、疎水性相互作用、双極子−双極子相互作用、イオン相互作用、表面張力相互作用、および極性相互作用からなる群のうちの１つ以上より選択される。あるいは、コーティング剤、ブロッキング剤および／または第一の改変剤またはその後の改変剤は、化学結合（例えば、共有結合、配位共有結合またはイオン結合）により外面または内面に接着する。
【００５９】
さらに他の実施形態は、表面を別々にコーティングするための方法を提供し、ここで、第一の改変剤、第二の改変剤および他の改変剤は、ポリマー、モノマー、架橋剤、光開裂可能な薬剤、シラン、脂質、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、酵素、界面活性剤、ミセル、リポソーム、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、塩、ワックス、低温溶解性固形物、またはオイルからなる群より選択される。この関連の実施形態または他の関連の実施形態において、第一のコーティング剤および第二のコーティング剤はまた、ポリマー、モノマー、架橋剤、光開裂可能な薬剤、シラン、脂質、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、酵素、界面活性剤、ミセル、リポソーム、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、塩、ワックス、低温溶解性固形物、またはオイルからなる群より選択され得る。そして所望される別々にコーティングされたデバイスの所望の型に従って、ブロッキング剤は、ポリマー、モノマー、架橋剤、光開裂可能な薬剤、シラン、脂質、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、酵素、界面活性剤、ミセル、リポソーム、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、塩、ワックス、低温溶解性固形物、またはオイルからなる群より選択され得る。
【００６０】
いくつかの特定の実施形態において、表面を選択的に改変する工程はさらに、少なくとも１つの外面または少なくとも１つの内面に対する改変剤の表面エネルギーよりも低い表面エネルギーを有する溶媒を適用し、その後、改変剤を適用する工程を包含し得るか、または選択的に改変する工程はさらに、異なる圧力に基材を供して、その後、改変剤を適用する工程を包含するか、または改変剤の液体流に基材を供することによって、この液体流からの運動量が改変剤を少なくとも１つの内面に適用する工程を、包含し得る。
【００６１】
関連の特定の実施形態において、デバイスを別々にコーティングするための方法が提供され、ここで選択的に改変する工程がさらに、非反応性ガスの層流の流れに少なくとも１つの内面を供して反応性蒸気分子がその内面と相互作用するのをこのガス流が防ぎながら、反応性蒸気に少なくとも１つの外面を曝すことによって、改変剤を適用する工程、を包含する。
【００６２】
いくつかの実施形態が提供され、ここで、酸化剤、架橋剤またはエネルギー供給源として活性剤が使用される場合、そしてこの活性剤が液体中の固形物であってブロッキング剤が少なくとも１つのブロックされた表面を、電子に対する不透性、イオン性照射に対する不透性、またはさらなる化学反応、光活性化反応もしくは化学的改変に対する利用不能性または耐性のいずれか１つ以上にさせる。さらに、特定の実施形態において、ブロッキング剤は、ポリマー、モノマー、架橋剤、光開裂可能な薬剤、シラン、脂質、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、酵素、界面活性剤、ミセル、リポソーム、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、塩、ワックス、低温溶解性固形物、またはオイルからなる群より選択される。
【００６３】
より特定の実施形態において、少なくとも１つの外面を有する基材および中に配置される液体のための複数のチャネルを別々にコーティングするための方法が提供され、各々のチャネルは少なくとも１つの外面と連絡する少なくとも１つの内面を有し、この方法は、基材にコーティング剤を適用してコーティングされた基材を作製する工程、このコーティングされた基材の少なくとも１つの外面または少なくとも１つの内面をブロックして少なくとも１つのブロックされた表面および少なくとも１つのブロックされない表面を作製する工程、このブロックされない表面を改変剤を用いて選択的に改変して少なくとも１つの改変された表面および少なくとも１つの改変されていない表面を作製して、この改変された表面が特定の物理化学的特性に関してその改変されていない表面とは異なっている工程、ならびに少なくとも１つのブロックされた表面のブロックを外す工程、を包含する。このブロックされた表面は外面または内面であり得、そして選択的に改変する工程は、少なくとも１つのブロックされていない表面をＵＶ照射、イオン化照射、イオンビーム、電子ビーム、マイクロ波照射、可視光、コヒーレント光供給源、またはレーザーに曝して、特定の物理化学的特性が達成される工程、を包含する。代替の実施形態において、選択的に改変する工程は、ブロックされない表面からコーティング剤を除去するエッチング材料を用いてこのブロックされない表面を処理する工程を包含する。
【００６４】
関連の実施形態は、基材を別々にコーティングするための方法を提供し、ここで、第一のコーティング剤を提供する工程は、このコーティング剤を均一にまたは不均一に適用して、この第一のコーティング剤が疎水性薬剤、親水性薬剤または多機能性薬剤のうちの１つ以上であり、そして少なくとも１つの改変された表面の特定の物理化学的特性は疎水性特性または親水性特性である。他の関連の実施形態において、第二の薬剤を適用する工程は、コーティング剤を均一または不均一に適用する工程を包含し、そして第二のコーティング剤は、疎水性薬剤、親水性薬剤または多機能性薬剤のうちの１つ以上であり得、ここで少なくとも１つの改変された表面の特定の物理化学的特性が疎水性特性または親水性特性である。
【００６５】
別の特定の実施形態は、ナノ容量の複数の特定の反応を行うために別々にコーティングされたデバイスを提供し、このデバイスは、特定の物理化学的特性に改変された少なくとも１つの外面を有する平板、ナノ容量の複数のチャネルを有し、各々のナノ容量チャネルは少なくとも１つの外面と連絡する少なくとも１つの内面を有し、１つ以上のナノ容量チャネルの少なくとも１つの内面は、少なくとも１つの内面に対して物理吸着される（ｐｈｙｓｉｓｏｒｂｅｄ）必要に応じて溶解可能なコーティング剤で選択的にコーティングされ、この必要に応じて溶解可能なコーティング剤は、コーティング剤および複数の特定の反応のための第一の成分を含む。溶解可能なコーティング剤を有する実施形態において、コーティング剤は、低融点固形物；水和可能な固形物、半固体またはゲル、ポリマー、ブロックコポリマー、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、脂質、界面活性剤、制御放出剤、および塩からなる群より選択される。
【００６６】
関連の実施形態において、別々にコーティングされるデバイスを調製するための方法が提供され、この方法は、特定の反応のための１つ以上の反応成分を保持するためのナノ容量の複数のチャネルを有するデバイスを提供する工程であって、各々のチャネルが少なくとも１つの外面と連絡する少なくとも１つの内面を有する工程、複数のチャネルのうちの１つ以上の少なくとも１つの内面を、溶解可能なコーティング剤で選択的にコーティングして、別々にコーティングされたデバイスを調製する工程を包含し、その溶解可能なコーティング剤は、少なくとも１つの内面に物理吸着され、そしてコーティング剤および複数の特定の反応のための第一成分を含む。
【００６７】
他の実施形態は、上記のような別々にコーティングされたデバイスを調製するための方法を提供し、この提供はさらに、少なくとも１つの外面をコーティング剤で選択的にコーティングして特定の物理化学的特性を与える工程、コーティングされるべきデバイス、コーティング試薬および非混和性流体（これは、この非混和性流体が増加されるにつれてデバイス上のコーティング試薬を持ち上げる）を収容するのに十分大きなローディングチャンバを備えるオートローダーデバイスを使用する工程、を包含する。
【００６８】
このような実施形態において、先のように、コーティング剤は、低融点固形物；水和可能な固形物、半固形物またはゲル；ポリマー；ブロックコポリマー、ポリエチレングリコール；ポリビニルアルコール；ポリエチレンイミン；脂質；界面活性剤；制御放出剤；および塩からなる群より選択され、そしてロードする工程はさらに、較正された移送ピンディスペンサーのアレイを備えるピンロードデバイスを使用して、１つ以上の反応混合物を複数のチャネルにロードする工程、または圧電性ディスペンサーを使用してチャネルをロードする工程、を包含する。関連の実施形態において、上記の別々にコーティングされたデバイスを使用して複数の特定の反応を行うための方法が提供され、この方法は、複数の特定の反応に十分なさらなる成分を含む１つ以上の反応混合物を、別々にコーティングされたデバイスにおける複数のチャネルにロードする工程、および加熱デバイスからなる群より選択される１つ以上の方法によって複数の反応を開始させる工程、光（ｐｈｏｔｏ）／光学的条件に対してこのデバイスを曝す工程、ナノ容量チャネルを水和させる工程；ならびに１つ以上の他のデバイスを用いてこのデバイスを積み重ねて、接触の際に各々のデバイスにおける成分を混合する工程、これによって特定の反応を開始する工程、を包含する。
【００６９】
より特定の実施形態は、上記のようなナノ容量の複数の特定の反応を行うための方法を提供し、ここでロードする工程はさらに、較正された移送ピンディスペンサーのアレイを備えるピンロードデバイスを使用して１つ以上の反応混合物を複数のチャネルにロードする工程、または圧電性ディスペンサーを使用してチャネルにロードする工程、を包含する。関連の実施形態は、ナノ容量チャネルの特定の反応、サンプル、特定の物理化学的特性、および特定の反応を開始する方法のうちの任意のものまたはその全てに関してチャネル毎に変化し得、ここで複数のチャネルは、ナノ容量の複数のスルーホールまたはナノ容量トラフを備え、そして複数の特定の反応は２つ以上の複数のチャネルにおいて異なる特定の反応を含む。他の実施形態において、複数の特定の反応は、２つ以上の複数のチャネルにおいて同じ特定の反応を含み得、そして細胞培養物の維持を含み得る。Ｈｅｓｓらに対する米国特許第６，７１６，６２９号（２００１年１０月１日出願）ならびにＨｅｓｓらに対する米国特許出願公開第２００３０１８０８０７（Ａ１）号および同第２００３０１２４７１６（Ａ１）号（共に２００２年１２月２０日出願）は、アレイにおいて細胞培養物を維持するための方法、およびそのための装置を開示する。
【００７０】
別の特定の実施形態は、ナノ容量の複数の特定の反応を行うための別々にコーティングされたデバイスを調製するための方法を提供し、この方法は、特定の反応のための１つ以上の反応成分を保持するための複数のチャネルを有するデバイスを提供する工程であって、各々のチャネルが少なくとも１つの外面と連絡する少なくとも１つの内面を有する工程、複数のチャネルの少なくとも１つの内面を溶解可能なコーティング剤で選択的にコーティングして、別々にコーティングされたデバイスを調製する工程、を包含するか、またはここで溶解可能なコーティング剤が少なくとも１つの内面に物理吸着され、そしてコーティング剤と、必要に応じて複数の特定の反応のための第一の成分とを含む。関連の実施形態において、選択的にコーティングする工程はさらに、較正された移送ピンディスペンサーのアレイを備えるピンロードデバイスを使用して、溶解可能なコーティング剤を少なくとも１つの内面に選択的に物理吸着させる工程、を包含する。あるいは、ロードデバイスは、圧電性ディスペンサーであり得る。
【００７１】
なお別の実施形態は、上記の調製された第一と少なくとも第二とで別々にコーティングされたデバイスを使用して、ナノ容量の複数の特定の反応を行うための方法を提供し、この方法は、第一の別々にコーティングされたデバイスにおいて複数のチャネルに１つ以上のサンプルをロードする工程であって、これらのサンプルが同じであるかまたは異なる工程、特定の反応に共通した十分な成分を含む試薬の混合物をロードされた少なくとも第二の別々にコーティングされたデバイスと、第一のデバイスとを積み重ねて、積み重ねの際、少なくとも第二のデバイスにおける混合物は、第一のデバイスのサンプルと混合する工程、これによって特定の反応を開始させる工程、を包含する。関連の実施形態において、ロードする工程はさらに、較正された移送ピンディスペンサーのアレイを使用して、複数のナノ容量チャネルに１つ以上のサンプルをロードする工程を包含するか、またはロードする工程はさらに、圧電ディスペンサーを使用してチャネルをロードする工程を包含する。
【００７２】
なお別の特定の実施形態は、ナノ容量の複数の特定の反応を行うための別々にコーティングされたデバイスを調製するための方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する：マイクロ容量チャネルの既定の空間配置を有する平板を調製する工程であって、各々のマイクロ容量チャネルが少なくとも１つの外面と連絡する少なくとも１つの内面を有し、ここで調製する工程はさらに、可橈性の印刷パッドをコーティング剤でコーティングする工程を包含し、コーティング剤が外面に適用されて、印刷パッド上で空間的に配置されるコーティングを形成し、これがチャネルのための既定の空間的配置に相関する工程、平板の少なくとも１つの外面と可橈性の印刷パッドとを接触させることによって、この印刷パッド上で空間的に配置されたコーティングを移送して、ミクロ容量チャネルの空間的配置をこの平板に与える工程、および複数のマイクロ容量チャネルのうちの少なくとも１つの内面をコーティング剤でコーティングして、別々にコーティングされたデバイスを調製する工程であって、ここでそのコーティング剤は、少なくとも１つの内面に物理吸着され、そして必要に応じて複数の特定の反応のための第一の成分を含む工程。
【００７３】
本発明の前述の特徴は、添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明の参照によってより容易に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
（特定の実施形態の詳細な説明）
（定義）
以下の用語は、文脈がそれ以外を必要としない限り、示される意味を有するものとする。
【００７５】
「物理化学的特性」とは、本明細書中で使用される場合、物理学および化学の原則に関係する任意の特性を、単独または組み合わせて意味し、この特性としては、物質、反応、分子、事象、物理学的状態に関するプロセス、電子構造、電子法則、熱力学的法則、原子構造、原子法則、分子の組成および幾何、化学的組成、化学反応、原子価状態、酸価状態、酸化電位、還元電位、分子構造、分子組成、分子法則、芳香族性、空間的配向、異性体型、立体化学的配向、表面張力、屈折率、湿潤度（ｗｅｔａｂｌｉｌｔｙ）、水溶解度、密度、融点、沸点、導電率、ならびに吸光度特性、発光特性、放射特性、および反射特性、および波長現象によって定義される他の光／エネルギー関連特性（例えば、色彩および色彩の変更）のうちの任意の特性が挙げられるが、これらに限定されない。
【００７６】
物理化学的特性の他の例としては、疎水性、親油性、親水性、タンパク質配列、分子間相互作用、分子内相互作用、二次元構造および三次元構造（例えば、タンパク質の一次構造、二次構造および三次構造）、核酸の配列および構造、抗体構造、酵素構造、形態学、タンパク質−タンパク質相互作用に関係する特性、タンパク質−低分子相互作用、核酸−核酸相互作用、核酸−タンパク質相互作用、または核酸−低分子相互作用、抗体−抗体相互作用に関係する特性が挙げられるが、これらに限定されない。この用語はまた、改変され得る中間体の理想上の特性を包含する。
【００７７】
「チャネル」とは、本明細書中で使用される場合、内面または少なくとも１つの外面に接続する表面によって既定される空間を意味し、ここで、このチャネルは液体を閉じ込めることが可能であるか、またはこの中で液体は流動するか、分散するか、もしくは常駐する。チャネルはスルーホール、トラフ、通路、エッチングされた溝、密着印画された既定の整列パターンであり得、ここでこの整列は整列されて間隔を開けているかまたは無作為に間隔を開け、他のチャネルと内部接続されるかまたは内部接続されない。
【００７８】
「スルーホール」とは、本明細書中で使用される場合、２つの末端が開いた、円筒形または他の形状のチャネルを意味し、その結果、液体は流れ抜け得る。これはしばしばマイクロウェル、チャネル、またはマイクロ容量サンプルチャンバといわれる。その容量は、１μＬ未満であり得るか４００ｎＬ未満であり得るかまたは数ｎＬほどであり得る容量である。液体サンプルは、その中に入れられ、そして表面張力によって保持され、スルーホールが連絡している外面上の異なるコーティングの性質によって補助される。ナノ容量チャネルまたはサンプルホルダは、マイクロ容量チャネル、スルーホールまたはサンプルチャンバとして容量によって同様なサイズにされ得るが、代表的なナノ容量チャネルまたはスルーホールは、液体サンプルに対してマイクロ流体チャネル／スルーホールよりも小さな容積を有する。
【００７９】
「トラフ」とは、本明細書中で使用される場合、２つの連続した側面および１つの底面を規定するが第三の面は開いている、凹面の内側表面を有するチャネルの特定の型であって、その２つの側面は外面と連絡しているものを意味する。
【００８０】
「親水性」とは本明細書中で使用される場合、水に対する親和性を有するもの、水を吸収するもの、水と混合するもの、水に溶解するもの、および例えば水素結合を介して水と相互作用するものを意味する。親水性物質および親水性化合物は、完全に親水性であり得るか、または親水性領域を有し得る（例えば、タンパク質）か、または脂肪酸に似た脂質二層成分を有し得る。親水性材料は、イオン性領域もしくは荷電した領域を有する傾向があるか、または極性である。親水性分子または分子の親水性部分は、代表的に電子的に分極されるものおよび水素結合し得るものであり、油中または他の「非極性」溶媒中よりも水中でより容易に溶解することを可能にする。親水性分子は、水分子と水素結合を構築し得、このことは、熱力学によって好都合であり、そしてこれらの分子を水に溶解性分子にさせる。
【００８１】
「疎水性」とは、本明細書中で使用される場合、水に対して反発性（ａｖｅｒｓｉｏｎ）を有するものを意味する。疎水性化合物および疎水性材料は、電気的に中性であり非分極性である傾向があり、従って中性および非分極性の溶媒および分子環境を選ぶ。疎水性は、しばしば、「油質（ｏｉｌｙ）」または「親油性（ｌｉｐｏｐｈｉｌｉｃ）」または「親油性（ｏｌｅｏｐｈｉｌｉｃ）」と相互に交換可能に使用される。疎水性とは、水によって反発される分子の物理的特性をいう。水中の疎水性分子は、しばしば一緒にクラスター化して、極性の水分子との熱力学的に好ましくない境界または相互作用を最小にする。
【００８２】
「親油性」とは、本明細書中で使用される場合、脂質に対する親和性を有するものを意味する。親油性とは、疎水性の広範な概念の内の特定の概念（すなわち、水を避ける物質）であるが、より具体的には、脂質と一般にいわれる化合物または脂質として公知の化合物に対して親和性を有する物質（例えば、長鎖の飽和または不飽和の炭化水素の尾部および極性または荷電した酸素を含む頭部を有する分子）をいう。より一般的には、脂質は、炭素、水素および酸素を含む脂っこい疎水性化合物と考えられ得る。脂質の例としては、ステロイド、リン脂質、中性脂肪およびカロテノイド、およびスフィンゴ脂質が挙げられる。
【００８３】
「ブロッキング剤」とは、本明細書中で使用される場合、化学的組成物、試薬もしくはプロセス、エネルギー供給源もしくは曝露、または環境に対する曝露から、表面、規定の空間、チャネル、表面領域のアクセスを物理的にブロックするために使用される材料または物質を意味する。ブロッキング剤は固形物であり得、低融点固形物（例えば、ワックスまたはポリマー）、または塩が挙げられ、これは液体形態で適用されてもよいしされなくてもよく、次いで乾燥されても乾燥されなくてもよく、あるいはブロッキング剤は液体（例えば、オイル）またはグリースであり得る。ブロッキング剤の他の例としては伝統的な化学ブロッキング剤が挙げられ、ここで特定の化学組成における官能部分は、その領域において公知の標準的な試薬と反応されて改変部分を作製し、その改変された部分は、特定の反応スキームにおいて後の試薬と反応することから「ブロック」されるかまたは保護される。物理的ブロッキング剤および伝統的な化学的ブロッキング剤の両方に対して、ブロッキング剤は、プロセス化学的試薬、エネルギー供給源または曝露からその特定の領域またはその特定の部分を保護された後に除去される。
【００８４】
「改変剤」とは、本明細書中で使用される場合、化学的手段（例えば、化学反応）または物理的手段（例えば、ブロッキング）のいずれかによって、表面、組成、構造、物理化学的特性または特定の特徴を改変し得る材料または試薬を意味する。改変剤は、ブロッキング剤であり得、そしてブロッキング剤は改変剤であり得る。両者はコーティング剤であり得る。
【００８５】
「コーティング剤」とは、本明細書中で使用される場合、表面の全てまたは一部を物理的に覆うためにその表面に適用され得る材料を意味する。コーティング剤は、その化学組成および／または化学的特性、物理的組成および／または物理的特性において均一であり得るか、またはこのコーティング剤は、不均一なコーティング（例えば、勾配コーティング）、多機能性コーティング、多組成コーティングまたは多層性コーティングであり得る。コーティングは、化学的に適用され得、ここでコーティングは化学結合（例えば、共有結合）を介してコーティングされた表面に接着するか、またはそのコーティングは、物理的コーティングとして適用され得、ここでこのコーティングは物理的相互作用（例えば、静電力）、水素結合、表面張力、ファンデルワールス力、極性相互作用および双極子の力を介してコーティングされる表面に接着する。
【００８６】
「一様なコーティング」とは、本明細書中で使用される場合、化学的、分子的または物理的な状態または特性に対して均一である表面を覆うコーティング、表面組成物または沈着物を意味するが、コーティングの厚さおよび性質は、別の場所と比較して表面上の任意の所定の位置において変動し得る。逆に、一様でないコーティングは、化学的、分子的または物理的な状態または特性に対して不均一である表面を覆うコーティング、層、表面組成物または沈着物であり、そしてまた、コーティングされた表面の１領域から別の領域までの表面の厚みおよび外見もまた変動し得る。
【００８７】
「ナノ容量特定化反応」とは、本明細書中で使用される場合、ナノリットル容量規模において実行されて、その結果、全反応容量は一般に１マイクロリットル未満である特定の反応を意味する。
【００８８】
「溶解可能な」とは、本明細書中で使用される場合、加熱、水和、救済または任意の他の手段を介して変更され得る物理的特性の材料、化合物、物質または薬剤を意味する。従って、溶解可能な物質は、ワックス（これは加熱による処理の際に液体へと溶解する）、または塩または粉末（これは、水または他の液体への添加の際に溶解する）であり得る。
【００８９】
「物理吸着される」とは、本明細書中で使用される場合、表面に対して物質を保持する力が化学結合の作製も断裂も含まずに、接着、吸着、親和性または類似の相互作用現象のための純粋な物理的相互作用に依存することを意味する。
【００９０】
例示的な実施形態において、レセプタクルアレイに対してディスペンサーアレイの位置を合わせるためのシステムおよび方法が提供される。このレセプタクルアレイは、マイクロ流体アレイであり得、フレームに固定して繋がれ、一方ディスペンサーアレイは、フレームに対して可動性である。第一のカメラは、ディスペンサーアレイおよびフレームのうちの一方と硬直的に取り付けられている。第一のカメラは、ディスペンサーアレイが整列した位置にある場合にディスペンサーアレイおよびフレームのうちの他方と硬直的に取り付けられている基準参照を視認し得る。マイクロ流体アレイ上での整列位置から固定される位置までのベクトル変位に関する量が決定される。従って、この決定された量を使用して、マイクロ流体アレイに対してディスペンサーアレイの位置決めを導く。詳細は以下に論じられる。
【００９１】
図３は、レセプタクルアレイに対してディスペンサーアレイ３０１を位置合わせするためのシステム３００を示し、これは、非限定的に、本発明の１実施形態に従うマイクロ流体アレイ３０３であり得る。このディスペンサーアレイ３０１は、代表的に、平板中の予想される位置において１つ以上の流体分配構成要素を備える。このディスペンサーアレイ３０１は、非限定的に、移送液体をロードされ得る移送ピンのアレイであり得る。マイクロ流体アレイ３０３は、上記のように、予想される位置において複数の閉じたサンプルウェルおよび／またはスルーホールサンプルウェルを有する平板またはチップであり得る。
【００９２】
図３に示されるように、マイクロ流体アレイ３０３はフレーム３０５に固定して繋がれ、一方ディスペンサーアレイ３０１はフレーム３０５に対して可動性である。代替的に、ディスペンサーアレイ３０１はフレーム３０５に対して固定して繋がれ、マイクロ流体アレイ３０３がフレーム３０５に対して可動性であることに、注意のこと。
【００９３】
ディスペンサーアレイ３０１は、非限定的に、３つの概ね相互に直交する方向に独立して移動し得る。例示の目的のため、これら３つの方向は、ｘ動作軸３０７、ｙ動作軸３０９およびｚ動作軸３１１といわれる。種々の実施形態において、２つの平行なトラック３１３および３１５を有する台は、フレーム３０５に取り付けられて、ディスペンサーアレイ３０１を移動させるのを補助し得る。種々の許容度に起因して、代表的に、それらの方向の間（例えば、ｘ動作軸３０７とｙ動作軸３０９の間）の直交からのねじれが存在する。
【００９４】
コントローラ３２５を使用して、フレーム３０５に対してディスペンサーアレイ３０１の動作を制御し得る。コントローラー３２５は、非限定的に、ロボット動作制御システム、種々の回路、および／または中央演算ユニット（ＣＰＵ）を備え得、この中央演算ユニットは、メモリを備え得、そして適切に予めプログラミングされ得るかまたは適切なプログラムをロードされるように構成され得る。メモリは、例えば、ディスケット、フレキシブルディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読取り専用記憶装置（ＥＰＲＯＭ）、および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備え得る。
【００９５】
コントローラ３２５はさらに、ディスペンサーアレイ３０１の相対位置を正確に決定する１つ以上のエンコーダを備え得る。例えば、各々の動作軸３０７、３０９、３１１に対するエンコーダが提供され得、その結果、１組の座標がディスペンサーアレイ３０１の相対位置を確認する。
【００９６】
システム３００は、ディスペンサーアレイ３０１とマイクロ流体アレイ３０３のいずれかまたはその両方を視認するための１つ以上の視認手段を備える。この視認手段は、例えば、ディスペンサーアレイ３０１とマイクロ流体アレイ３０３のいずれかまたはその両方の位置を検出するための１つ以上のセンサを備える。このセンサは、非限定的に、光学センサまたは音響センサであり得る。
【００９７】
例示的な実施形態において、視認手段は、ディスペンサーアレイ３０１と硬直的に取り付けられている第一のカメラ３１７を備える。このディスペンサーアレイ３０１は、第一のカメラ３１７に対して固定点の周りを回転可能であり得る。図４により詳細に示されるように、ディスペンサーアレイ３０１は、ディスペンサーホルダ３２１を介して回転台３１９に取り付けられ得る。回転台３１９は、中心原点４０１の周りのディスペンサーアレイ３０１の回転の制御を可能にする。この中心原点４０１はディスペンサーアレイ３０１と硬直的に取り付けられている。代替の設計は、ディスペンサーアレイ３０１の代わりに、またはこれと組み合わせて、マイクロ流体アレイ３０３を回転し得る。
【００９８】
図１に戻って参照して、第二のカメラ３２１が使用されて、とりわけ、カメラ３１７に対してディスペンサーアレイ３０１の方向付けを決定し得る。この第二のカメラ３２１は、非限定的に、フレーム３０５に固定して装着され得る。
【００９９】
本発明の実施形態において、ワールド座標系（ＷＣＳ）が、定義され得、その位置は例えば、フレーム３０５に対して固定され、それに対してシステム３００における他の構成要素が参照される。ＷＣＳの原点（ＯＷ）は、非限定的に、フレーム３０５上に固定される基準によって定義される得る。ＷＣＳの間の関係は、第一カメラ座標系（ＦＣＣＳ）によって定義される第一のカメラ３１７の視野、第二カメラ座標系（ＳＣＣＳ）によって定義される第二のカメラ座標系３２１の視野、ディスペンサーアレイ３０１の位置、および／またはマイクロ流体アレイ３０３の位置が決定される。種々の座標系の各々は、非限定的に、右手の規則に従うデカルト座標系であり得るが、当該分野で公知の他の座標系が使用されてもよい。
【０１００】
第一のカメラ３１７／ディスペンサーアレイ３０１のｘ動作軸３０７は、ＷＣＳのｘ軸に平行であるように定義され得、一方、ディスペンサーアレイ３０１のｙ動作軸３０９は、ＷＣＳのｙ軸に平行であることは保証されない。ｙ動作軸３０９とＷＣＳのｙ軸との角度βは、台がフォーマットされた後に固定されることを想定される。
【０１０１】
図５は、本発明の１実施形態に従う、ディスペンサーアレイ３０１をマイクロ流体アレイ３０３に対して位置合わせする例示的なプロセスを示す。このプロセスは工程５０２にて開始し、ここで第一のカメラ３１７の視野における場所と、基本参照との間の空間的関係が決定される。例示の目的のため、基本参照は、ＷＣＳの原点（ＯＷ）として定義される。
【０１０２】
ＦＣＣＳとＷＣＳとの間の種々の関連が決定される。ＦＣＣＳは、例えば、ＦＣＣＳの原点ＯＦが第一のカメラの視野の中心であるように定義され得る。ＦＣＣＳのｘ軸およびｙ軸は、ＷＣＳのｘ軸およびｙ軸に対して角度をなし、これが決定される。さらに、ＷＣＳに対する第一のカメラのピクセル解像度、およびＦＣＣＳにおける位置とＷＣＳにおける位置との間の変換が決定される。
【０１０３】
図６は、ＷＣＳ６０１、ＦＣＣＳ６０３、およびディスペンサーアレイ６０５の相対位置を示す。代表的には、第一のカメラ３１７は、取り付けることはできず、その結果、ＦＣＣＳのｙ軸６０７が、ｙ軸方向の運動３０９に完全に対応するが、ＦＣＣＳのｙ軸は、ｙ軸方向の運動軸３０９に対して角度θＣをなす。したがって、第一のカメラ３１７がＷＣＳに対してなす角度は、θＣ＋βである。これらの２つの角度は、切り離されるべきであり、その理由は、運動軸３０７および運動軸３０９を初期化したときにβが変化し得るからである。
【０１０４】
本願発明の１つの実施形態に従う場合の図７に示されるように、角度βおよびθを決定するために、（フレーム３０５に対して固定されて位置づけら得るが、フレーム３０５に限定するわけではない）基準参照が、第一のカメラの視野において複数の別個の位置で現れるように、第一のカメラ３１７は移動され得る。より具体的には、基準参照が、第一のカメラ３１７の視野の右側に置かれ得る。この基準における位置Ｐ１は、ＷＣＳおよびＦＣＣＳの両方において記録される。Ｘ方向運動軸３０７にのみ沿って移動すると、その結果、第一のカメラ３１７の視野の左側に移動する。ここで、この基準が検索されると、その点Ｐ２は前述のように両方の座標系で保存される。この２点によりなされる角度は、以下のように決定される：
ＷＣＳにおける点１と点２によりなされる角度は、
【０１０５】
【数１】
2008509398.tif 000003
【０１０６】
であり、
カメラにおける点１と点２によりなされる角度は、
【０１０７】
【数２】
2008509398.tif 000004
【０１０８】
であり、そして、
【０１０９】
【数３】
2008509398.tif 000005
【０１１０】
である。
【０１１１】
点１から点に２へとＸ方向運動軸に沿って移動するので、
【０１１２】
【数４】
2008509398.tif 000006
【０１１３】
ことに留意のこと。
【０１１４】
次に、第一のカメラ３１７は、点３から点４への正方向でｙ方向運動軸にのみ沿って運動する。これらの２点により成す角は、以下にように決定される：
ＷＣＳにおける点３および点４により成される角は、
【０１１５】
【数５】
2008509398.tif 000007
【０１１６】
であり、カメラにおいて点３および点４により成される角は、
【０１１７】
【数６】
2008509398.tif 000008
【０１１８】
であり、そして、
【０１１９】
【数７】
2008509398.tif 000009
【０１２０】
である。
【０１２１】
【数８】
2008509398.tif 000010
【０１２２】
ここで、βは、上述のように、
【０１２３】
【数９】
2008509398.tif 000011
【０１２４】
として決定され得るが、（概して、より正確である）別の方法を使用して以下のようにβを決定することも可能である。
【０１２５】
図８を参照すると、３つの正確に知られた点ＰＲ１、点ＰＲ２、および点ＰＲ３が存在するプレートが、本願発明の実施形態に従う場合、βを決定するために使用される。この点ＰＲ１、点ＰＲ２、および点ＰＲ３は、例えば、正方形における３つの角、既知の長さＬを有する辺を有する正方形を形成し得る。このプレートは、フレーム３０５に取り付けられており、その結果、点ＰＲ１および点ＰＲ２、ならびにＰＲ１およびＰＲ３により規定される正方形の２辺がＷＣＳのｙ軸およびｘ軸に可能な限り近づくように整列される。ＷＣＳのｘ軸に対して実質的に平行である辺の２つの端点ＰＲ１およびＰＲ３は、第一のカメラ３１７を使用して検索される。これらの端点が検索されると、予め決定された角度θＣＸが使用されて、２つの端点ＰＲ１およびＰＲ３をＷＣＳへと変換する。この第一のカメラ３１７は、Ｘ軸方向運動軸３０７にのみ沿って移動する。この２つの点ＰＲ１およびＰＲ３が使用されて、そのＷＣＳにおいて上述の正方形がなす角度θｓを決定される。次いで、ｙ軸に対して実質的に平行である２つの端点ＰＲ１およびＰＲ２は、ｙ軸方向運動軸３０７にのみ沿って第一のカメラ３１７を使用して検索される。この検索の間に、カメラ角θＣを取り出す。この検索において見出された２つの端点は、（ｘ１，ｙ１）および（ｘ２，ｙ２＋ｄｙ）であり、ｄｙは、ｙ方向運動軸３０９に沿った移動である。ここで、βは、
【０１２６】
【数１０】
2008509398.tif 000012
【０１２７】
として決定され得る。
【０１２８】
βがわかると、２つの固定したレチクルにより規定される２つの固定点Ｒ１およびＲ２がメモリ上に保存される。第一の固定点Ｒ１は、ワールド座標系の原点として任意に規定され、他方、第二の固定点Ｒ２は、第一の固定点Ｒ１からｙ軸方向へのオフセットである。ここで、この２つの固定点Ｒ１およびＲ２の位置は、βを再計算するのに使用される。４レチクルを有するガラスプレートは、代表的には、製造者にとって非常に費用がかかるものであり、これは、ガラスプレート上のレチクルの位置は極めて正確でなければならないためである。各々がただひとつのレチクルを有しているだけであるから、この個々のレチクルの各々は費用がそれほどかからかない。ガラスプレートを使用してβを計算すると、次に、その情報を使用して個々のレチクルの間の関係を正確に確定される。βが確定されると、２つのレチクルＲ１とＲ２との間における関係が正確に決定される。レチクルＲ１およびＲ２の間の関係を整理することで、その系は、レチクルＲ１およびＲ２がどこにあるか調べることにより容易に再組み上げされ得、次いで、そのプレートを用いることなく、再較正処理が要求される。
【０１２９】
図９に示されるように、θＲは、以下のように決定される：
【０１３０】
【数１１】
2008509398.tif 000013
【０１３１】
βがわかると、第一のカメラ３１７の視野にある点は、以下の式を使用してＷＣＳに変換される：
【０１３２】
【数１２】
2008509398.tif 000014
【０１３３】
図７を参照すると、ここでは、第一のカメラ３１７解像度は、Ｐ１ＷＣおよびＰ２ＷＣをＦＣＳＳへと変換して第一のカメラ３１７の視野におけるｘ軸方向に対するＷＣＳでのｘ軸方向の運動の変化をとることによって決定される。
【０１３４】
基準点Ｐ１ＷＣおよびＰ２ＷＣである第一のカメラ３１７におけるフレームへのＰ１ＷおよびＰ２Ｗの変換
【０１３５】
【数１３】
2008509398.tif 000015
【０１３６】
第一のカメラのＸ方向の解像度は、ΔＸＷＣ／ΔＸＣ（単位／ピクセル）であり、ここでΔＸＷＣ＝（Ｘ２ＷＣ−Ｘ１ＷＣ）であり、ΔＸＣ＝（Ｘ２―Ｘ１）である。同様に、第一のカメラのＹ軸方向の解像度は、Ｐ３およびＰ４により決定される。
【０１３７】
図５に戻って参照すると、第二のカメラの視野３２１における場所と基本参照との間の空間的関係は、工程５０２において同様に決定され得る。より具体的には、ＳＣＣＳは、例えば、ＳＣＣＳの原点ＯＳが第二のカメラ３２１の視野の中心であるように定義され得る。ＳＣＣＳのｘ軸およびｙ軸は、ＷＣＳのｘ軸およびｙ軸に対して角度θ２Ｃをなし、これが決定される。さらに、ＷＣＳに対する第二のカメラのピクセル解像度、およびＦＣＣＳにおける位置とＷＣＳにおける位置との間の変換が決定される。第二のカメラ３２１はＷＣＳにおいて固定され、従って第二のカメラ３２１の場所もまた決定される。
【０１３８】
第二のカメラ３２１の角度θ２Ｃは、上記θＣを決定するために使用される手順と同様の手順に従って決定される。その差異は、ディスペンサーアレイ３０１上のディスペンサーが基本参照として使用されることであり、ディスペンサーはｘ動作軸３０７に沿って第二のカメラ３２１に対して移動される。
【０１３９】
カメラの角度θ２Ｃが一旦既知になると、第二のカメラ３２１のピクセル解像度は、第一のカメラ３１７に関する手順と同様の手順に従って決定され得る。
【０１４０】
最終的に、第二のカメラ３２１の場所（例えば、ＳＣＣＳにおける中心原点）は、第二のカメラ３２１の視野中に基本参照を配置すること、および第一のカメラ３１７と第二のカメラ３２１との両方を用いてこの原点を位置決めすることによって、ＷＣＳにおいて決定される。第一のカメラ３１７を使用して、ＷＣＳにおける基本参照の位置は、第二のカメラ３２１の視野における位置が決定され得、ＷＣＳにおいて決定されることを可能にする。
【０１４１】
再び図５を参照して、基本参照に対するディスペンサーアレイ３０１の場所は、工程５０６において決定される。ディスペンサーアレイ３０１は、第一のカメラ３１７と硬直的に取り付けられ得、そして種々の実施形態において、回転４０１の中心の周りで回転され得る（図４を参照のこと）。回転４０１の中心は、第二のカメラ３２１の視野中でディスペンサーアレイ３０１の１つのディスペンサー（例えば、１つのピン）をトレーニング（ｔｒａｉｎｉｎｇ）することによって決定され得る。ディスペンサーアレイ３０１は、第一のカメラ３１７の視野中にトレーニングされたピンが留まるように回転される。このピンを、第二のカメラ３２１の視野内で少なくとも３つの異なる位置に回すことによって、適合する円アルゴリズム（ｆｉｔ  ｃｉｒｃｌｅ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を使用して、ＷＣＳにおける回転４０１の中心を決定し得る。このことは、いくつかのピンを用いて行われ得、これらの結果は平均される。図１０に示されるように、ベクトルＴＰＣは、本発明の実施形態に従って、第一のカメラＯＣとディスペンサーアレイ３０１の回転中心ＯＰとの間に形成される。従って、ベクトルＴＰＣは、ベクトル減算によって決定され得る。
【０１４２】
ディスペンサーアレイ３０１の回転ＯＰの中心を決定する際、ディスペンサーアレイ３０１およびＯＣに対するディスペンサーアレイ３０１上のディスペンサーの位置は、このディスペンサーアレイ３０１がＷＣＳに対してなす角度に沿って決定される。この角度を使用して、ディスペンサーアレイ３０１とマイクロ流体アレイ３０３とを整列する場合に、ディスペンサーアレイ３０１の回転軸に対するオフセットを決定する。
【０１４３】
図１１は、本発明の１実施形態に従う、例示的なディスペンサーアレイ１１０１のレイアウトである。ディスペンサーアレイ１１０１は、４８個のピン１１０７を備え、これらのピンは、グリッドｘ軸１１０３およびこのグリッドｘ軸１１０３に直交するグリッドｙ軸１１０５によって定義されるグリッド上に位置決めされる。これらのピン１１０７は、１２個のピン（ｙ軸１１０５に沿う）のアレイによって４個のピン（ｘ軸１１０３に沿う）を形成する。ディスペンサーアレイ３０１がＷＣＳに対してなす角度は、例えば、ディスペンサーアレイ３０１のグリッドｘ軸１１０３とＷＣＳのｘ軸との間の角度として定義され得る。
【０１４４】
種々の実施形態において、最良適合のアルゴリズムを利用して、ディスペンサーアレイ３０１がＷＣＳに対してなす角度を決定し得る。無論、当該分野で公知の他のアルゴリズムもまた使用され得る。最良適合のグリッドは、ｘ軸方向１１０３およびｙ軸方向１１０５における最良適合の線によって決定される。例えば、図１１のディスペンサーアレイに関して、ピンは１２個の４グループ（グリッドｙ軸１１０５に沿う）、および４個の１２グループ（グリッドｘ軸１１０３に沿う）に分けられ得る。最良適合の線は、各々のグループに対して適用される。グリッドｙ軸１１０５方向における４本の線の平均の傾きおよび切片、ならびにグリッドｘ軸１１０３方向における１２本の線の平均の傾きおよび切片は、グリッド１１１０の中心を決定するために使用され得る。グリッド１１１０の中心は、２つの平均の線の交点である。ＷＣＳに対するグリッドの角度は、縦線および横線の平均角度を測ることによって決定され得る。９０°が全ての縦線から減算される。縦線は、横線に対して３倍以上の重みを付けられ得る。なぜなら、これら縦線は数倍より多くの点を有するからである。
【０１４５】
最も悪いピンの位置は、最良適合アルゴリズムから切り捨てられて、大部分のピン位置に関してよりよい適合をもたらす。このアルゴリズムは、所定量の回数だけ適用され得、より早期の結果は線から最も離れているピン位置を決定する。このアルゴリズムは、代表的には、悪いピン位置を除外した後に再び実行される。各線におけるピン位置の数は、いくつのピン位置が切り捨てられるかを決定し得る。例えば、１点のみが各横線（すなわち、グリッドｘ軸１１０３に平行な線）において切り捨てられ得、３つの点が各縦線（すなわち、グリッドｙ軸１１０５に平行な線）において切り捨てられ得る。さらにここで、悪いピンが、既知の仕様に対して識別または確認され得る。種々の実施形態において、予想されるピンの場所のテンプレートは、１つ以上のピン位置を視認しながら整列されて、整列プロセスを補助し得る。
【０１４６】
図５に戻って参照して、基準参照に対するマイクロ流体アレイ３０３の場所が決定され得る（工程５０８）。マイクロ流体アレイ３０３は第一のカメラ３１７の視野中に配置されて、その結果、マイクロ流体アレイ３０３の四隅が調べられ得る。ＷＣＳにおけるマイクロ流体アレイ３０３の場所、方向付けおよび広がりが決定される。マイクロ流体アレイ３０３は、上記で考察したように１つ以上のチップの形態であり得、これらは１つ以上のアレイ上に配置される。例えば、各々のチップは、サンプルウェルを備え得、これらのウェルは５ウェル×５ウェルのサブアレイの４×１２のアレイにグループ化される。別の実施形態において、サブアレイは、８ウェル×８ウェルまたは任意の他の通常の数であり得る。整列のため、各々四隅のアレイ上のピンに対応する左下の穴のみが使用される。他の実施形態は、無論、整列のために他の穴を使用し得る。例えば、四隅のアレイの各々における端（ｅｘｔｒｅｍｅ）の隅の穴が使用され得る。コントローラは、トレイ上の各々のチップに対して第一のカメラ３１７を操縦し得、そして整列し得（すなわち、各々のチップのＷＷＣを決定し得る）、トレイ上の所望のチップの列および行を示す。トレイの各々の基底の場所は、レジストリに記憶される。
【０１４７】
基底の場所は、トレイの右上隅に位置付けられるチップ３０３の左下隅によって定義され得る。レジストリはまた、トレイ中の各々のチップの行および列のピッチを記憶する。種々の実施形態において、各々のトレイにおいて２列および５行が存在し、行１〜２の間のピッチ、行３〜４の間のピッチ、および行５〜６の間のピッチは、行２〜３の間のピッチおよび行４〜５の間のピッチとは異なっている。従って、第一の組についての「ピッチ１」および第二の組についての「ピッチ２」に記憶される２つの異なる値が存在する。サブグリッドにおける穴のピッチおよびピンのピッチもまた既知である。これらの情報全てを使用して、このシステムは、任意の所定のチップの四隅各々に対してこのシステム自身を操縦し得、そしてそのチップを整列し得る。
【０１４８】
例えば、図２に戻って参照して、第一のカメラ３１７は、サブグリッドの左下隅に移動して、サブグリッドの左下の穴２１を位置付ける。次いで、第一のカメラ３１７は右下隅に移動して、そのサブグリッドについて左下の穴２２を位置付ける。このことは、右上隅のサブグリッドの左下の穴２３について、そして最後に左上隅のサブグリッドの左下の穴２４について、繰り返される。
【０１４９】
図１２に示されるように、４つの点１２０１〜１２０４（この例においてチップの端の隅に認められる）を使用して、ＷＣＳにおけるマイクロ流体アレイ３０３の角度を計算する。このチップが所望の角度に整列される場合、対角線は、任意の横線と角度１および角度２を形成する。しかし、このチップが図１２（ｂ）に示されるように回転される場合、対角線および任意の横線によって形成される角度はわずかに異なる。角度の間の差異を使用して、ＷＣＳにおけるマイクロ流体アレイ３０３の角度を計算する。特に、回転１＝角度１’−角度１、および、回転２＝角度２’−角度２。理想的には、回転１は回転２と等しい。実際には、これらは僅かに異なる。次いで、回転１および回転２は平均化されて、ＷＣＳにおけるマクロ流体アレイ３０３の角度を決定し得る。
【０１５０】
マイクロ流体アレイ３０３の中心１２０８は、認められる四角形の中心を計算することによって決定される。ｘ方向の広がりは、認められる四角形の横面と理論上の四角形の横面とを比較することによって計算される。ｙの広がりは、縦線部分を比較することによって計算される。いずれかの方向の広がりが所定の値より大きい場合、マイクロ流体アレイ３０３に対する整列は失敗する。
【０１５１】
この広がりが制限以内である場合、マイクロ流体アレイ３０３はディスペンサーアレイ３０１と位置合わせされる（図５の工程５１０）。基準（例えば、ＷＣＳにおけるＯＷ）に対するディスペンサーアレイ３０１およびマイクロ流体アレイ３０３の場所および方向付けは、上記のように決定されている。これによって、マイクロ流体アレイ３０３の中心とディスペンサーアレイ３０１の中心との間のベクター変位が決定され得、これに従って第一のカメラ３１７／ディスペンサーアレイ３０１が移動され得る。さらに、ディスペンサーアレイ３０１は回転台３１９を使用して回転され、その結果、マイクロ流体アレイ３０３の角度は、ディスペンサーアレイ３０１角度に適合する。
【０１５２】
本発明の他の実施形態において、レセプタクルアレイに対してディスペンサーアレイの場所を位置合わせする方法が提供される。図１３はシステム１３００を示し、ここで１つのディスペンサー構成要素１３１は、例えば、マイクロ流体アレイ１３０２において対向するスルーホールの中に分配するように位置決めされ得る。マイクロ流体アレイ１３０２に対して外部の座標系は、ディスペンサー構成要素１３０１が固定される強固なフレームによって規定される。２つ以上のカメラ１３０５は、ディスペンサーアレイ１３０１からマイクロ流体アレイ１３０２の特定のスルーホールの下に、マイクロ流体アレイ１３０２の反対側上に位置決めされる。分配要素１３０１は、先に記載されたようにピンであり得る。ピン１３０１が作動され、直線座標系（ＸＹＺ）１３１０において移動する。マイクロ流体アレイ１３０２は、ピンの動作によって規定されるＸＹ平面において強固に固定され、そしてアレイが作動されてＸＹ平面においてピン（Ｚ軸）に対して平行な回転軸（Θ）で回転する。
【０１５３】
システム１３００内で重要な構成要素としては、（ｉ）スルーホールの相対的な中心から中心の位置の正確性；および（ｉｉ）ピン１３０１とマイクロアレイ１３０２のＸＹＺΘ変位の正確な測定、が挙げられる。マイクロアレイ１３０２においてスルーホールの中心から中心の間隔の正確さ（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）および精度（ａｃｃｕｒａｃｙ）は、少なくとも３つのスルーホールを整列基準として選択することが、マイクロアレイ１３０２における全てのスルーホールを位置付けるＸＹ座標系を定義するものである。ピンの平行移動かつマイクロ流体アレイ回転のアクチュエータは、代表的に、この変位（直線または曲線）を別々に測定するための手段を有する。このことは、予め較正されたステッピングモーター駆動において段を計数することによって、または別々の変位センサを用いて達成され得る。（複数のピンを有する実施形態において）ピンアレイにおけるピン１３０１の中心から中心の間隔は、有利には、スルーホールの中心から中心の間隔の積分であり得、間隔における誤差は、代表的に、（アレイスルーホールの間隔の間の距離（±２５マイクロメートルより大きい）での間の距離）×（１／５以下）よりも小さい。
【０１５４】
スルーホールアレイ１３０２の表面に対するピン１３０１の先端のＺ軸座標は、ピン１３０１が移動してスルーホールアレイ１３０２表面と接触するようになる距離を記録することによって決定される。
【０１５５】
１つ以上のカメラ１３２５は、各々の基準のスルーホール１３２０の反対に位置決めされる。これらのカメラは、代表的に、強固に取り付けられており、マイクロ流体アレイ１３０２に対してもピン１３０１に対しても移動されない。
【０１５６】
種々の実施形態において、ＸＹ座標系の決定は、以下のようにしてなされる。
【０１５７】
３つのスルーホールの最小を選択し、座標系測定に対する基準点１３２０として、１つはマイクロ流体アレイ１３０２の各々の角である。
【０１５８】
ピン１３０１は、基準のスルーホール１３２０の上側に位置決めされ、そしてカメラ１３２５はその下側に位置決めされる。
【０１５９】
ピン１３０２は、ピン先端の像がスルーホール１３２０の中心に位置決めされるまでＸＹにおいて移動される。
【０１６０】
ピン１３０２は、第二および第三の基準スルーホール１３０２に移動され、そしてスルーホール中央に対するピン中心の座標ベクトルが測定される。
【０１６１】
次いで、座標変換が定められ、マイクロ流体アレイ１３０２を最初に回転させて、スルーホールアレイ軸とピン１３０１の平行移動軸とを整列させる（例えば、図１４を参照のこと）。次いで、ピン１３０１は、最初のスルーホール１３２０を再巡回し、スルーホール中心に対して位置決めされ、次いで移動されて、他の２つの基準スルーホール１３２０から側方のオフセットを決定する。各々の基準スルーホール中心が±５マイクロメートル未満であるまで、角度オフセットが再計算され、マイクロアレイ１３０２が回転されて、位置決め手順が反復される。
【０１６２】
Ｚ軸は、マイクロ流体アレイ１３０２の上側のＺ位置から出発することによって決定される。ピン１１３０１が基準スルーホール１３２０と接触するようになると、挿入されたピン位置およびマイクロ流体アレイ１３０２表面の上側の出発点からの距離を決定する。
【０１６３】
種々の実施形態において、コヒーレント線維の束は、照射およびスルーホールの像を移送して、カメラ上に投影する。１つの光供給源は、複数のファイバーの束に対して使用され得、１つのカメラは各々の画像化ファイバーの束と関係している。
【０１６４】
以下の方法によって、１つのカメラが多重化されてマイクロ流体アレイ１３０２上での２つ以上の空間的位置を画像化し得る。コヒーレント線維の束は、サブセグメント上でのカメラの投影のため、基準のスルーホールの像を送信する。４つでない場合少なくとも３つのスルーホールの像が、このアプローチを用いて共通のカメラ像に対して多重化され得る。
【０１６５】
図１５はシステム１５００を示し、ここで、ディスペンサーアレイ１５５０は１つより多くの構成要素１５０１を含み、ピン１５０１の数はマイクロ流体アレイ１５０２におけるサブアレイの数と一致する。この方法を用いて、各々のサブアレイにおける同じ相対位置に、各々のピンはスルーホールと位置合わせされる。代替の実施形態において、ディスペンサーアレイは、各々のスルーホールに対して１つのピンを有し得、そのディスペンサー構成要素の中心から中心の間隔は、スルーホールアレイのピッチと実質的に一致する。
【０１６６】
スルーホールアレイは、このスルーホールアレイに対してピンを予め位置決めするための整列マスクとして使用され得る。マスクを使用して、マスクのスルーホールアレイにおける穴は、滑り嵌めでピンを受容するような寸法にされる。各々のピンは、Ｚ軸において自由に移動するが、側方（ＸＹ）平行移動および回転（Θ）に対しては抑制される。
【０１６７】
（好ましい実施形態の詳細な実施例）
（沈着前の穴領域またはエッチングされる領域の一部または全てをマスキング／ブロッキング／保護すること）
外面をコーティングさせることを可能にしながら、表面改変性の因子の沈着を妨げる材料で穴を充填するために、強制ロードを使用する方法が開示される。例えば、大容量の水は、シランベースのコーティングの沈着を防ぎ得る。なぜなら、シランは表面に達する前に水と反応するからである。１つの技術は、エタノール（より界面エネルギーの低い流体）との液体交換の使用を介して穴の中またはエッチングされる領域に水を強制的にロードすること、次いでＯＡまたはエッチングされるプレートをシラン蒸気に曝すことである。また、減圧または運動量の使用を介してエッチングされる領域または穴に強制的にロードすることが可能である。例えば、疎水性コーティングされたＯＡプレートを流水の下で保持することは、穴に水を強制的に入れ得、一方、外面の流れが止まっている場合の外面または流動ガスもしくは流動液体を使用して、ＯＡの１側面の改変を可能にしながら、ＯＡプレートの穴の中の表面改変性の因子の沈着を妨げ得る。
【０１６８】
例えば、プレートが蒸着チャンバ内にある間にガスがＯＡプレートにおける穴（後方から前方へ）を通って流れさせられるように窒素流動を配置すること、およびＯＡプレートの「前方」がフルオロトリクロロシランのような表面改変剤の蒸気に曝しながら、ｏリングまたは他のガスケット材料の使用を介して「後方」側の曝露を防止することによって、穴の内面は改変からブロックされる。ＯＡプレートの「前方」側をコーティングした後、プレートは、「前方」および「後方」の指定が相互に交換されるように逆転され得る。次いで、このプロセスは反復されて、改変された外面または非改変の内面を有するＯＡプレートを生じる。
【０１６９】
固形材料を使用して、ＯＡの残りの表面の改変の間に穴またはエッチングされる領域をブロックするために使用され得る。この材料は、沈着工程および改変工程の全ての間にその材料が固体のままでいることを可能にする融点を有するように、しかし基材にもその基材に適用されるコーティングにも不利に影響を与えない温度における沈着の後、保護された表面の全てから溶解除去されるように、選択される。あるいは、基材にもその基材に適用されるコーティングにも影響を与えない溶媒によって溶解され得る固体材料または半固体材料が、選択され得る。
【０１７０】
例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）のようなろう質材料は容易に選択され、この材料は必要とされる溶解温度が低温沈着プロセスの間の範囲である。なぜなら、ＰＥＧまたは他のそのような材料は、必要とされる領域に材料の液相を流し込んだ後、基材のＯＡ穴またはエッチングされる領域において凝固され得る。再使用可能なマスクを使用して、外面の露出を妨げ得る。
【０１７１】
１つの方法は、全てのスルーホールが整列してグループが一緒に強固に結合するように、多数のＯＡプレートを一緒に積み重ねることである。層の各末端（「マスク」）上のＯＡプレートの外面、および重要でないＯＡプレートの各々の外側の縁のみを曝しながら、ブロッキング材料の液相に浸漬し、次いで連続してすべの穴に充填する。次いで、この層は分離されて、連続してＯＡプレートがコーティングされる。コーティング後、これらのプレートは加熱され、そしてブッキング材料が溶解して除去される。
【０１７２】
別の方法は、ＰＥＧ型の材料または低融点金属（例えば、ガリウムおよびその合金）を用いて、ＯＡプレート全体（穴を含む）をコーティングすることである。次いで、外面は研磨され、こすられ（ｓｃｒａｐｅ）、ポリッシュされ、粉砕され（ｇｒｉｎｄ）るかまたは他に機械的に処理されて、続いてコーティングされる表面およびＯＡプレートからブロッキング剤を除去する。コーティング後、プレートは加熱されてブロッキング材料は溶解しそして除去される。
【０１７３】
反応速度に依存して、沈着プロセスは低温（室温以下）で実施され得、ここで、チャネルをブロッキングする材料は固体である。沈着後に温度を上昇させることは、チャネルからの除去のためにブロッキング材料を液体にさせる。
【０１７４】
（沈着前の表面の一部または全てをマスキング／ブロッキング／保護すること）
いくつかの実施形態において、マスクを使用して、ＯＡ穴またはエッチングされる領域の沈着およびコーティングの間に、表面改変性の因子が外面に影響を与えることを妨げ得る。例えば、マスクがＯＡプレート自体の製造の間に使用される。ＯＡプレートの製造の間にこのマスクを剥がさないことによって、マスクは依然としてＯＡプレートに結合されており、そしてエッチングされる領域またはＯＡ穴の表面改変の間に外面の保護を提供する。
【０１７５】
あるいは、ＯＡプレートを使用して、そのＯＡプレートを他のＯＡプレートの上に単純に配置することによって、この他のＯＡプレートの外面をブロックし得る。２つのＯＡプレートを使用して、「サンドイッチ」を作製し得、２つの他のプレートの間の標的のプレートがマスクとして使用される。外側のプレートは、多くの回数再使用され得る。
【０１７６】
ブロッキングの有用性の例としては、以下が挙げられる：一様な沈着の後かつコーティングのエッチング／溶解／改変／破壊の前の、穴またはエッチング領域の一部または全てのマスキング／ブロッキング／保護；一様な沈着の後かつ穴の表面コーティングのエッチング／溶解／改変／破壊の前の、表面の一部または全てのマスキング／ブロッキング／保護。
【０１７７】
別の実施形態は、外面が変化されないことを可能にしながら、表面改変剤を含む材料で穴を充填するための強制的ロードの使用を開示する。１つの技術は、エタノール（界面エネルギーのより低い流体）との液体交換の使用を介して、表面改変剤を含む液体を穴またはエッチングされる領域に強制的にロードすることである。また、減圧または運動量の使用を介してエッチングされる領域または穴に強制的にロードすることが可能である。例えば、表面改変剤を含む液体流れの中でＯＡプレートを保持することは、外面を乾燥に保ちながら穴にロードされることを可能にする。
【０１７８】
他の実施形態において、表面改変剤は、エッチング剤（例えば、任意の存在するコーティングを除去するためのベース）、酸化剤（存在するコーティングを改変するため）、または表面化学への付加または表面化学の改変を可能にする他の化学薬品であり得る。
【０１７９】
さらに、ＯＡプレートを使用して、そのＯＡプレートを他のＯＡプレートの上に単純に配置することによって、この他のＯＡプレートの外面をブロックし得る。２つのＯＡプレートを使用して、「サンドイッチ」を作製し得、２つの他のプレートの間の標的のプレートがマスクとして使用される。外側のプレートは、多くの回数再使用され得る。
【０１８０】
例えば、マスクされたＯＡプレートは、オゾンの存在下で２００ｎｍ未満の波長のｕｖ照射に曝される。１７２ｎｍの波長のｕｖを生成するシステムは、Ｕｓｈｉｏ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．より利用可能である。エネルギー性フォトンおよび一重項酸素分子および三重項酸素分子の作用は、大部分の有機結合を破壊して、ＯＡ穴の内部または基材のエッチングされる領域における表面コーティングの除去を可能にする。
【０１８１】
（光反応性フィルムを使用する、平板のエッチングされていない表面およびスルーホール表面を選択的にコーティングするための、ＵＶにより開始されるインサイチュ重合のマスク）
開口アレイの平板のエッチングされていない領域またはエッチングされる領域は、光反応性材料を用いて一様にコーティングされ得る。このことは、例えば、ビニル末端化シランを用いて表面を処理し、次いでＰＥＧ化モノマー（例えば、ポリエチレングリコール４００モノエチルエーテルモノメタクリレート（ＰＥＧＭＡ））をスルーホールに強制的にロードして、例えば、光開始剤（例えば、ＡＩＢＮまたはＴＥＭＥＤ）の存在下での波長３６０ｎｍのＵＶ光の下でのインサイチュ重合および光マスク（ｐｈｏｔｏ−ｍａｓｋ）（例えば、第二のＯＡ）を使用することによりＰＥＧ層の成長させて、ＵＶ照射からその平板表面を保護する。あるいは、重合は、適切な熱開始剤を使用して実行され得る。
【０１８２】
オープンアレイの内側表面が重合され、そしてブロックされて終結（ｂｌｏｃｋｅｄ−ｔｅｒｍｉｎａｔｅ）した後、その非エッチング平面は、モノマーおよび適切な光開始剤または熱開始剤（ｔｈｅｒｍｏ−ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）を含む溶液中に浸入することによるインサイチュでの重合によって疎水性モノマー（例えば、１０−ヘプタデカフルオロデシルアクリレート）と選択的に反応し得る。
【０１８３】
（密着印刷（ｃｏｎｔａｃｔ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）またはスタンピングによるオープンアレイ非エッチング平面のコーティング）
スタンピングまたは密着印刷は、オープンアレイ中の平面およびスルーホール表面の差示的なコーティングのための別のアプローチである。このアプローチにおいて、一連のスタンピング改変および溶液相改変は、差示的なコーティングを達成するために適用される。第１に、ポリジメチルシロキサンパッド（ＰＤＭＳ）は、疎水性のシラン誘導体（例えば、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ））によって前処理され、例えば、ＯＡの両側と接触させられる。この工程は、疎水性フィルムによってスルーホールの外側表面をコーティングする。その後、そのチップ全体は、複数の溶液相反応に曝され、スルーホールの内側表面は、官能性シラン（例えば、ビニル末端化（ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）した誘導体、アルデヒド末端化した誘導体、またはエポキシ末端化した誘導体）によって最初に改変され、そしてポリエチレングリコール（ＰＥＧ）フィルムまたは目的の任意の他の分子（例えば、タンパク質、ペプチドまたはオリゴヌクレオチド）を結合するためにさらに改変される。このアプローチの重要な特徴は、一旦、外側表面がスタンピングによって疎水性フィルムを用いてコーティングされると、そのフィルムは内側表面を改変することを目的とした一連の化学反応の下流によって影響を受けないことである。
【０１８４】
パターン化された（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ）基板の非限定的な例は、エッチングされた溝もしくはパターンを有するステンレス鋼プレート、またはスルーホールを有するステンレス鋼プレート（例えば、微小流体サンプルアレイ（チップ））であり得る。他の実施形態において、パターン化された基板は、シリコン、ポリマー材料、ガラスまたは当業者に公知である任意の他の基板であり得る。パターン化された基板またはスルーホールアレイプレートを差示的に処理する種々の方法は、一連の処理および反応を包含する。特許請求の範囲に記載された本発明に基づく種々の実施形態における一連の処理は、以下を包含し得る：検査；加工の間の追跡のために標識化する工程；洗浄する工程；非エッチング基板平面および／またはスルーホール基板平面の第１の試薬を用いてコーティングする工程；後の処理のためにエッチング表面またはスルーホール表面上に反応性基を生成することによってその表面を活性化または改変する試薬を用いて、スルーホール表面および／または非エッチング表面を処理する工程；基板の非エッチング平面または非穿孔平面を処理するために使用される試薬と異なる試薬によってエッチング表面またはスルーホール表面を処理する工程；後の処理において使用され得る試薬との反応を防止するために、エッチング表面またはスルーホール表面をさらに処理する工程；非エッチング表面もしくは非穿孔表面上の第１の試薬に吸着するか、またはそれと化学的に反応する第２の試薬を用いて基板の非エッチング平面もしくは非穿孔平面をコーティングする工程；ならびに品質管理試験。
【０１８５】
特定の実施形態は、最初に、官能性の、疎水性シラン誘導体（例えば、ビニル末端化したシラン）を用いて処理することによって、非エッチング表面または非穿孔（およびスルーホール）表面を均一にコーティングし得、例えば、その後、最初に低表面張力の水相混和性溶媒（例えば、エタノール）を（強制的に）充填し、次いで、例えば、脱イオン水中の５ｍＭ  ＫＭｎＯ４および１９．５ｍＭ  ＮａＩＯ４の過マンガン酸溶液のような酸化剤を混合することによってエッチング表面またはスルーホール表面を選択的に酸化し得る。他の酸化剤としては、二クロム酸塩および過酸化物が挙げられ得るが、これらに限定されない。この型の化学的改変は、非反応性の油または液体（例えば、過フッ素化（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ）アルカン溶液）中で２時間インキュベートすることによって行なわれ、その後、選択的に酸化されたエッチング表面またはスルーホール表面のＰＥＧ化（ポリエチレングリコールまたはＰＥＧ部分を有する分子による被覆）が行われ、次いで、非エッチング表面もしくは非穿孔表面の最終的なコーティングを用いたＰＥＧのさらなる保護を伴うエッチング表面またはスルーホール表面の再充填が、行なわれる。この最終的なコーティングは、気相蒸着を使用したペルフルオロシランによる処理によって達成される。
【０１８６】
あるいは、上記基板の非エッチング平面または非穿孔平面（それは、内側表面を含むべきである）の最初のコーティングは、例えば、７−オクテニルトリクロロシランまたは１０−ウンデセニルトリクロロシランを用いた液相ビニル析出を使用して行なわれ得る。あるいは、ＰＥＧ化は、種々のＰＥＧ−シラン誘導体（例えば、直鎖状、分枝状またはデンドリマーのＰＥＧＳ）を使用して実施され得る。いくつかの例としては、種々のＭＷのメトキシ−ＰＥＧ、二官能性のＰＥＧ誘導体、およびスター（ｓｔａｒ）−ＰＥＧが挙げられる。また、アルデヒド誘導体、エポキシ誘導体、およびカルボキシル基を有するシラン誘導体は、基板の非エッチング表面および／またはエッチング表面の代替的な第１のコーティングとして使用され得る。これは、パラメーター（例えば、ｐＨおよび試薬の濃度）を制御することによる選択的酸化を伴わずに、エッチング表面またはスルーホール表面のＰＥＧ化を可能にする。他のＰＥＧ化方法としては、より長いＰＥＧ分子（例えば、より低い分子量のシラン−ＰＥＧコーティングの代わりのメトキシ−ＰＥＧ−アミンＭＷ  ５０００）の使用が挙げられる。さらに、ＰＥＧ化されたエッチング表面内またはスルーホール表面内のＰＥＧは、高度に分枝したＰＥＧ分子およびＰＥＩ分子ならびに適切な架橋分子を使用して架橋され得る。
【０１８７】
このような実施形態において、エッチング表面またはスルーホール表面は、官能基Ａを露出させる試薬によって処理され、次いで官能基Ａと反応性である末端の官能基Ｂを有するＰＥＧを含む溶液に曝される。その溶液はまた、末端の官能基Ａを有するＰＥＧを含み得、そして共有結合（すなわち、架橋）を形成するために、官能基Ａと官能基Ｂとの間の反応を促進する触媒または活性化剤を含み得る。
【０１８８】
例えば、エッチング表面またはスルーホール表面は、カルボン酸部分を露出するように処理され得る。次いで溶液は、例えば、−ＮＨ２によって末端化した６個の腕を有するＰＥＧ、および−ＣＯＯＨによって末端化したＰＥＧによって調製され、そしてまた、ＥＤＣ（１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミドヒドロクロリド）を含み得る。次いでカルボン酸を含むエッチング表面またはスルーホール表面は、ＰＥＧおよび触媒の溶液に曝され、そして必要な場合、この溶液は、エッチング表面またはスルーホール表面上に乾燥され得、そしてアミン基とカルボン酸基との間の架橋の生成を改良するために高温にてインキュベートされ得る。
【０１８９】
他の実施形態は、エポキシド基を露出するフィルムによって、非エッチングの非穿孔平面を均一にコーティングし得る。環を開き、そしてヒドロキシル基およびアミン基を露出させるためにアンモニアガスによって処理した後、アミン反応性および／またはヒドロキシル反応性の官能基を有するＰＥＧの溶液は、エッチング表面またはスルーホール表面に強制的に充填され、上に記載されるようにインキュベートされ、次いで最終的な基板の差示的なコーティングを達成するために第２の試薬を用いた非エッチング平面または非穿孔平面の標準的なバッチコーティングが行なわれる。
【０１９０】
ＰＥＧ化されたエッチング表面およびスルーホール表面は、中性の疎水性表面をもたらした。あるいは、特定の生物反応性（ｂｉｏ−ｒｅａｃｔｉｖｅ）の表面は、試薬（例えば、目的の特定の抗体、分子または細胞と反応し得る表面をもたらす、ビオチン−ストレプトアビジン試薬、抗体、タンパク質、核酸プローブ、低分子、または細胞接着の促進因子）を用いて、エッチング表面またはスルーホール表面を処理することによってもたらされ得る。
【０１９１】
図１６に示される実施形態において見られ得るように、蒸発したコーティング材料（例えば、シラン１６４０）は、上方から流れ、そして基板１６００の上部外面１６１０をコーティングする。下方からは、不活性ガス１６５０（例えば、Ｎ２）が、チャネル１６２０を通して流れて、シランからチャネルを保護し、従って、本発明の実施形態に従ってデバイスを差示的にコーティングし、ここで、一方向に流れるフルオロシランガスは、そのデバイスの外側表面をコーティングするために使用され、そして反対に流れるＮ２は、チャネルを保護するために使用される。
【０１９２】
同様の実施形態は、図１７において見られ、ここで２つの方向に流れるシランガス１６００は、デバイスの２つの外面１７１０および１７２０をコーティングするために使用され、そしてチャネルは、蝋１７００によってシランコーティング剤から保護され、蝋１７００は、後に融解または加熱によって溶かされて除去され得る。
【０１９３】
図１８は、本発明に従ってデバイスを差示的にコーティングするための別の方法を示し、ここで複数のナノ容積のチャンネルを含むデバイスの全体１８００は、ＵＶ光１８７０による処理が、シランをそのチャンネルから剥がすが、遮蔽／ブロックされた外面１８６０からは剥がさないように、最初に疎水性フィルム１８５０（この場合において、フルオロシラン）によってコーティングされ、次いで、１つの外面１８６０をブロックされるか、または遮蔽される。
【０１９４】
図１９は、本発明に従ってデバイスを差示的にコーティングするためのなお別の方法の概略図を示し、ここでナノ容積のチャンネルを含むデバイスの全体は、本明細書中に示されるように、最初に疎水性フィルム１９００（例えば、フルオロシラン）によってコーティングされる。次いでチャネル１９２０は、ナノ容積のチャネル１９２０から疎水性フィルムを選択的に除去するエッチング剤／改変剤１９５０（例えば、強力な塩基）に供される。
【０１９５】
図２０は、本発明に従ってデバイスを差示的にコーティングするなお別の方法を示し、ここでそのデバイスは、反応性フィルム２０００（この場合において、反応性シラン）によって完全にコーティングされ、第１に、親水性フィルム２０１０が、チャネルおよび外側表面に適用され、その後、第２に疎水性フィルム２０２０が、このチャネルおよび外側表面に塗布され、次いでそのデバイス（特に、ナノ容積のチャネル）を３６０ｎｍの光２０３０に供することによってその親水層および第２の疎水層が選択的に除去され、３６０ｎｍの光２０３０は、そのチャネル中に本来の親水層２０１０のみを残し、そして外面上に他の層２０２０を残す、そのチャネルの表面からの親水層およびその次の疎水層の遊離を触媒する。
【０１９６】
図２１は、本発明の実施形態に従い、密着印刷法またはスタンピング法を使用してデバイスを差示的にコーティングするための方法を示し、印刷パッドまたはスタンプパッド２１００は、最初に疎水性の薬剤２１２０（すなわち、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ））によってコーティングされ、次いでオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）２１５０によって積層される。ＯＴＳ層を有する印刷パッドとそのデバイスとを接触させることによって、そのデバイスの少なくとも１つの外部表面２１３０は、ＯＴＳによってコーティングされ、従ってそのデバイスの外面に対する化合物の制御された適用を可能にし（例えば、印刷パッドからデバイスへの適用におけるＯＴＳ）、アレイデバイスの内部表面２１４０は、試薬（例えば、アルデヒド末端化したシランおよびアミン末端化したポリエチレングリコール（ＰＥＧ）；およびカルボキシル末端化したＰＥＧ＋アミン末端化したＰＥＧ）を使用して改変され得る。
【０１９７】
図２２は、エタノール２２１０を疎水的にコーティングされたデバイス２２００中のチャネルに充填する強制的な充填の使用を示す。より低いエネルギー（表面張力）の溶媒は、チャネル２２２０に強制的に充填され、次いで水溶液２２３０によるエタノールが充填されたデバイスの浸入が行なわれ、より低い表面張力のエタノールは、より高いエネルギー（表面張力）の水をナノ容積のチャネル２１４０中に「牽引（ｐｕｌｌｉｎｇ）」し、このデバイスは水溶液２２５０中に浸漬されて、水が水性試薬に交換され得、親水性試薬２２６０を充填した疎水的にコーティングされた基板を生じ、それによって、例えば、このデバイスが油中でインキュベートされる場合にナノ容積のチャネルにおいて行なわれるべき化学反応が可能になる。
【０１９８】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態に従ってパターン化された基板の表面を差示的にコーティングするプロセスを示す。図２３Ａにおいて、基板２３００は、最初に、全ての露出した表面が活性化合物２３１０によって活性化されるように処理され、全ての基板の表面は、活性な疎水性成分２３２０によって改変される。
【０１９９】
図２３Ｂにおいて、上記プロセスのさらなる工程が、理解され得、ここで酸化剤は、基板の内側表面２３３０を選択的に酸化し、この内側の表面は、親水性薬剤２３４０によって選択的に改変される。この時点で、この内側の表面は、さらなる薬剤（親水性の薬剤２３５０）によってコーティングされ、そして乾燥される。
【０２００】
図２３Ｃは、上記プロセスの最終工程を示し、ここで選択的にコーティングされた内側表面２３５０は、疎水性コーティング剤２３６０によってコーティングされ、基板２３００は、疎水性コーティング剤によってリンスされ、この内側表面から、結合されていない全てのコーティングが選択的にすすぎ落とされ、結合した親水性試薬２３７０のみを残す。
【０２０１】
図２４Ａは、差示的にコーティングされたデバイス２４２０の表面を、選択的に改変するか、またはコーティングするために使用される、自動充填デバイス２４００の単純化した描画であり、下部から流れ込む溶媒２４３０が、改変剤２４４０またはコーティング剤２４４０をチャンバー中に押し上げ、それによってナノ容積のチャネルに充填する方法を示す。
【０２０２】
図２４Ｂは、同じ自動充填デバイスおよびチャンバーの別の図であり、ここで自動充填チャンバー２４００の壁２４５０中の溝２４６０によって自動充填チャンバー内に保持される、複数のチャネル２４２５を有する複数のプラテン２４２０が、示される。
【０２０３】
図２５は、本発明に従ったアレイ２５００を示し、ここでこのアレイの１つの断面は、左下の挿入図２５１０のように拡大され、そしてこのアレイの断面の単列は、別の挿入図２５２０（右下）のようにさらにまた拡大され、ブロックされたか、または充填されたチャネル２５６０（列の挿入図の左側において示される）、および５個の他の空のチャネル２５７０（断面で提示され、この挿入図の右側に見える）によって、このアレイ中のチャネルの列２５４０、またはスルーホール２５５０の断面図を示す。
【０２０４】
種々の実施形態において、本開示のシステムおよび方法は、コンピュータシステムに用いるコンピュータプログラム製品として実施され得る。このような実施は、コンピュータにより読み込み可能な媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、固定ディスク）のような具体的な媒体に記載した一連のコンピュータ操作手順書、または、媒体を介してネットワークに接続された通信アダプターのようなモデムもしくは他のインターフェース装置を介して、コンピュータに伝送可能な一連のコンピュータ操作手順書を包含し得る。媒体は、具体的な媒体（例えば、光学またはアナログ通信線）または、無線技術（例えば、マイクロウエーブ、赤外線、または他の通信技術）のどちらでもよい。一連のコンピュータ手順書は、本明細書中で先に記載されたシステムに関する機能の全てまたは一部を具体化する。当業者は、このようなコンピュータ操作手順が多くのコンピュータ構成またはオペレーティングシステムに用いられる多数のプログラム言語で記載され得ることを理解するはずである。さらに、このような操作手順は、半導体、磁気、光学、または他の記憶デバイスのような記憶デバイスに保存され得、光、赤外線、マイクロ波、または他の通信技術のような通信技術を用いて、伝送され得る。このようなコンピュータプログラム製品は、印刷または電子化された書類（例えば、収縮包装されたソフトウェア）、コンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク）にあらかじめ充填されても、あるいはサーバーまたはネットワーク（例えば、インターネットまたはワールドワイドウェブ）を通じた電子掲示板と一緒に、リムーバブルメディアとして配布されてもよい。
【０２０５】
本発明の種々の例示的な実施形態が、開示されたが、本発明の真の範囲から逸脱することなく本発明の利点のいくつかを達成する種々の変更および改変が行なわれ得ることは、当業者にとって明らかなはずである。これらおよび他の明らかな改変は、添付の特許請求の範囲によって網羅されることが意図される。
【０２０６】
生物学的アッセイを行なうためのＯｐｅｎＡｒｒａｙＴＭＣｈｉｐを生産するために、チップ基板（すなわち、ホールを有するプレート）は、差示的にコーティングされなければならない。上記チップの現在の設計は、外側の寸法において顕微鏡用スライドよりわずかに小さいが、たった３００μｍの厚さである。チップは、各々３００μｍの直径で５００μｍのピッチにおいて、３０７２個のバイアまたはホールをその中に有する。さらに、上記コーティングプロセスは、他のサイズのチップ（例えば、本発明者らの２５，０００ホールチップ、およびより高い密度（より小さいホール）のチップ）に適用可能でなければならない。
【０２０７】
上記チップ基板の外側表面は、好ましくは疎水性である一方で、上記スルーホールの内側表面は、好ましくは親水性であり、そしてスルーホールの内側で実行される特定のアッセイと適合性である。外側表面の疎水性は、ホール内に溶液を維持することによって、満たされたスルーホールの間の任意のクロストークを防止し、そしてまた、サンプル導入の間の、上記チップの表面上の有機物のあらゆる吸着を阻害する。上記ホールの内側表面の親水性コーティングは、充填する際に、約３０ｎＬ容量をそのホールに、瞬間的かつ自発的に充填することを可能にする。さらに、内側のコーティングは、上記ホールにおいて実行される小型化した生物学的アッセイが、このような表面と容量との間の高度な環境において、表面によって影響され得るので、生体適合性であり、かつ親水性である必要がある。他の適用において、壁の内側の化学は、上記ホールの表面が、その表面に目的の分子を結合ために官能化（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅ）され得るように順応性でなければならない。
【０２０８】
（基板）
本来、この技術の実行可能性は、基板としてシリコンおよびガラスを用いて示された。両方の材料は、Ｔｈｒｕ−ＨｏｌｅＴＭ技術に必要とされるホールのような特徴の良好な制御をもたらすフォトリゾグラフィー技術を使用して加工され得る。また、ガラスにおいて生物学的アッセイを行なうために必要なコーティング化学は、周知であり、そしてこれらの化学は、同様にシリコンに適用可能である。シリコン基板チップおよびガラス基板チップの両方は、生物学的アッセイのために十分にコーティングされ得る。しかし、両方に関連する問題が、存在する。
【０２０９】
ステンレス鋼は、低い材料費、および容易に利用可能であり高価でない製造プロセスに起因して、使い捨ての微小流体ベースのチップに関して魅力的な材料である。生物学的用途のための微小流体チップの生産にステンレス鋼を利用することにおける主要な課題の１つは、ステンレス鋼の表面特性の制御である。分子レベルの薄膜を用いた表面の改変によって、所望される通り、差示的な親水性表面および疎水性表面、ならびに特定の生物学的に活性な表面を有するステンレス鋼チップが、生産される。
【０２１０】
ステンレス鋼チップのためのコーティングプロセスの開発において、以下の２つの主要な障害を、克服した：鋼の表面特性の理解および制御、ならびにスルーホールの外側表面および内側表面に対する差示的なコーティング。本明細書中に開示されるコーティングプロセスは、このような課題に対する解決策を提供し、そして一貫した、信頼に足る質のコーティングの鋼チップを提供する。さらに、上記プロセスは、製造における規模の拡大に、非常に適合性であり、そして生産の処理量は、最小限の量の計装およびさらなる労力によって容易に増加され得る。
【０２１１】
（コーティングの背景）
チップ基板に差示的なコーティングを適用するための多くの方法が、試みられている。本来、これらの方法は、過フッ素化炭化水素シランの気相蒸着のバリエーションであった。これらの方法のいくつかは、以下：
・ホールを通して気体を流し、そしてシランをそのホールに進入させないことによって保護されるホール；
・後に溶かして除去される蝋様の基板によって保護されるホール；
・シランによってコーティングされるが、次いでそのシランが、ホールにおいてマスクおよび高エネルギーのｕｖ光を使用することによって剥がされるホール；
・シランによってコーティングされるが、次いでそのシランが、浸漬によって負荷された化学を使用することによって剥がされるホール；
を伴う疎水性シランの気相蒸着であった。
【０２１２】
ステンレス鋼チップのためのバッチコーティングプロセスは、表面改変と微小流体の現象との新規の組み合わせを利用する。上記プロセスは、一連の気相表面反応および溶液相表面反応から構成される。特に、上記プロセスにおける溶液相反応のいくつかは、差示的なコーティングを可能にする微小流体の現象の利点を用いることによってスルーホール内に局在化される。
【０２１３】
（スタンピング法を使用した差示的なコーティング）
スタンピングは、チップにおけるスルーホールの外側表面および内側表面の差示的なコーティングについて良好に機能する。スタンピングにおいて、一連のスタンピングおよび溶液相改変が、差示的なコーティングを達成するために適用された。第１に、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）パッドは、疎水性シラン（例えば、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ））によって前処理され、そしてチップの両側に接触させられた。この工程は、疎水性シランフィルムによって、スルーホールの外側表面をコーティングする。次いで、チップの全体は、スルーホールの内側表面が、最初に、ビニルシランフィルムによって改変され、そしてポリエチレングリコール（ＰＥＧ）フィルムを付着させるためにさらに官能化される、複数の溶液相反応に曝される。このアプローチの重要な特徴は、一旦、上記外面がスタンピングによって疎水性シランフィルムを用いてコーティングされると、そのフィルムは、そのフィルムは内側表面を改変することを目的とした一連の化学反応の下流によって影響を受けないことである。スタンピングを介した差示的なコーティングは、単純であり、そして作業台レベルの実施について直接的である。
【０２１４】
（スルーホールプラテンの反対側における異なる外側表面のコーティング）
差示的にコーティングされたスルーホールプラテンの好ましい実施形態は、反対の表面における外側表面のコーティングと異なる官能性である、プラテンの１つの表面上の外側表面のコーティングを作製し、そしてさらに、両方の外側表面のコーティングは、スルーホールの内側表面上のコーティングと官能性が異なることである。
【０２１５】
この実施形態の１つの例は、スルーホールを整列させるように空間的に登録され、そして互いに接触させられる２つのスルーホールプレートの間の、液体の移動を容易にする外側表面のコーティングである。このプレートの一方の表面は、圧感接着剤によってコーティングされるが、反対の面は、疎水性であるようにコーティングされる。２つ以上のプラテンの間のスルーホールの整列を補助するために、プラテン上に基準となる印が存在する。少なくとも２つのプラテンの表面は、基準となる印に対して整列され、そして接着性の表面が疎水性表面と接触するように、接触させられる。１つのプラテンのスルーホールが、空であり、そして他のプラテンのスルーホールが、流体によって満たされる場合、流体は、１つのプラテンから他のプラテンに移動する。あるいは、それらのプラテンが、接触させられる場合、対向するスルーホール中の流体は、混ざる。接着剤の硬化は、２つのプラテンの結合を生じ、単一の基板を形成する。この方法の適用は、１つのプラテン中の試薬の、第２のプラテン中のサンプルに対する添加を包含する。２つのプラテンを１つに結合することは、洗浄、インキュベーションまたは試薬の別のセットを含む別のプラテンの添加のようなその後の処理工程を単純化する。
【０２１６】
（現在のＯｐｅｎＡｒｒａｙデバイスおよびＯｐｅｎＡｒｒａｙシステムの説明）
本システムは、ＯｐｅｎＡｒｒａｙＴＭシステムと称されるナノリットルＰＣＲのために開発され、そして標準的な顕微鏡用スライドのサイズ（２５ｍｍ×７５ｍｍ）のステンレス鋼プラテンにおける３０７２個の３３ナノリットルスルーホールの直線的なアレイに基づく。上記スルーホールは、３８４ウェルマイクロプレート（４．５ｍｍ）中のウェルと同じピッチであり、かつ１個のサブアレイあたり６４個のチャネルを有する４８個のサブアレイのパターンにおいて配列される。上記プラテンの表面は、各チャネルの内側の表面を親水性にし、そして外側の表面を疎水性にするプロセスによって化学的に改変される。差示的な親水性−疎水性のコーティングは、正確な充填（ＣＶ＜２％）およびチャネル毎に分離した流体の保持を容易にする。
【０２１７】
ＰＣＲアッセイを行なうための作業の流れは、複数の工程に従う。個々のプライマー対は、４軸ロボットによって操作される４８個のスロット付きピンのアレイによって、３８４ウェルマイクロプレート中のウェルから４８個のサブアレイの各々における個々のチャネルに移される。この再フォーマット（ｒｅｆｏｒｍａｔ）する操作は、蒸発による損失を防止するために、環境的に制御されたチャンバー中で行なわれる。一旦プラテンが、プライマー対によって完全に占められると、上記溶媒は、各スルーホールの内側の表面上のマトリックス中に固定化されたプライマーを残す、制御された様式で蒸発させられる。
【０２１８】
次に、４８個の先に調製されたサンプル（ＤＮＡまたはｃＤＮＡ）は、Ｔａｑポリメラーゼマスターミックス（Ｒｏｃｈｅ  ＬｉｇｈｔＣｙｃｌｅｒ）と混合され、そしてＡｒｒａｙ−ｉｎ−ＡｒｒａｙＴＭと称される４８個のピペットチップベースの分配デバイスによって各サブアレイに充填される（１個のサブアレイあたり１つのサンプル）。一旦そのサンプルおよびマスターミックスが、各サブアレイに充填されると、ＵＶで硬化可能なエポキシのプラグは、ガラス壁の場合において、そのアレイを、温度サイクル（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｙｃｌｅ）する間の蒸発を防止する不混和性の流体と一緒に封着する。３つの入れられたアレイは、温度的にサイクルがプログラムされ、そしてプログラムされたリアルタイムＰＣＲプロトコルによってこれらのアレイを画像化する、画像化サーマルサイクラー（ｉｍａｇｉｎｇ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｙｃｌｅｒ）（ＮＴ  Ｃｙｃｌｅｒ）の平らなブロック上に配置される。ＳＹＢＲ  Ｇｒｅｅｎ  ＲＴ−ＰＣＲに関して、上記３つのアレイの蛍光画像は、温度サイクルプロトコルの伸長段階の間に取得される。この例において、ＮＴ  Ｃｙｃｌｅｒは、３時間未満で、９，２１６個のリアルタイムＰＣＲ分析（温度融解曲線を含む）を行ない得る。Ｔａｑｍａｎ  ＳＮＰアッセイを用いたＳＮＰ遺伝子解析（ｇｅｎｏｔｙｐｉｎｇ）に関して、複数のアレイは、平らなブロックのサーマルサイクラー上で温度的に循環され、次いでエンドポイント測定としてＮＴ  Ｃｙｃｌｅｒにおいて蛍光で画像化されて、遺伝子型を決定し得る。
【０２１９】
ＮＴ  Ｃｙｃｌｅｒを制御するリアルタイムＰＣＲを実行するためのソフトウェアは、画像の配列から、各温度サイクルにおける各スルーホールからのＳＹＢＲ  Ｇｒｅｅｎ蛍光強度を抽出するために、画像解析を行ない、そしてＮＴ  Ｃｙｃｌｅｒ環境において提供されるか、または第三者によって提供されるソフトウェアツールを用いたさらなる分析のために、フラットファイルにおいてそのデータを表にする。サンプル中心のアプローチは、データを組織化し、そしてＣＴ計算の結果（上記システムを用いて分析される各プライマー対について推定されるコピー数および融解温度）を示す。上記遺伝子解析アプリケーションは、同様のソフトウェアワークフローを使用するが、蛍光シグナルの相関プロットを示し、半自動化された遺伝子解析の呼び出しを提供し、そしてフラットファイルにおいてデータをデータベースにエクスポートする。
【０２２０】
（他のコーティング）
７−オクテニルトリクロロシランまたは１０−ウンデセニルトリクロロシランを用いた液相ビニル析出が、鋼基板をコーティングするために使用された。ビニルシラン誘導体の使用は、コーティング方法として、スタンピングを置換する。ビニル末端化した層は、９０°〜１０５°の範囲の接触角を有する疎水性表面を生じる。このビニル層は、より親水性の基へと化学的に改変され、内部のコーティングに官能性を提供し得る。
【０２２１】
（内部のチャネルをＰＥＧ化するための方法）
数種のＰＥＧ−シラン誘導体が、チップ中の内部表面を保護するそれらの誘導体の能力について試験された。いくつかの例は、メトキシ−ＰＥＧシランＭＷ  ２０００、メトキシ−ＰＥＧシランＭＷ  ５００およびメトキシ−ＰＥＧシランＭＷ  １０，０００である。
【０２２２】
（液相アルデヒド析出を使用した鋼のコーティング）
トリエトキシシリルブチルアルデヒドが、代替的なコーティング方法として使用された。アルデヒド末端化した表面を使用することによって、ＰＥＧ化は、単一の工程で行われ得る。上記ビニル末端化した表面は、外部表面を強力に損傷し得るＰＥＧ化の前に酸化される必要がある。
【０２２３】
（チャネルを保護するための、より長いＰＥＧ分子の導入）
メトキシ−ＰＥＧ−アミンＭＷ  ５０００が、シラン−ＰＥＧ  ２０００コーティングを置換するために使用され得た。ビニルの酸化後に得られた酸末端化した表面は、ＮＨＳ／ＥＤＣ化学を使用してアミンＰＥＧによって改変された。
【０２２４】
（外部表面の化学的改変）
バッチプロセスにおいてチップの内部表面および外部表面を改変するためのビニル−シラン析出の使用は、模擬のＰＣＲ緩衝液におけるストリンジェントなＱ．Ｃ．試験またはＷＩＳＫ試験に合格できない疎水性表面を生成する。この問題を克服するために、数種の改変後における方法が、試験された。いくつかの例は、本質的にＦｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ反応である、ハロゲン化アシルおよびＬｅｗｉｓ酸触媒によるビニル表面のアシル化である。この場合において、塩化パルミトイルは、塩化アルミニウムの存在下において使用され得る。
【０２２５】
（厚いポリマー充填物）
内部表面のコーティングを改良するために、数種の方法が、試験された。高度に分枝したＰＥＧ分子およびＰＥＩ分子ならびに適切な架橋分子を使用した上記チャネル内側のＰＥＧの架橋は、優れた充填を伴う非常に親水性のチャネルを産生した。
【０２２６】
（アルデヒドベースのバッチプロセス）
このプロセスは、現在のビニルバッチプロセスに対する代替的なプロセスを示し、酸化の間のいくつかの潜在的なコーティングの問題を取り除く。Ｓｃｈｉｆｆ塩基の機構を使用したアルデヒド活性化表面のＰＥＧ化は、酸化されたビニル化学において適用される場合、ＥＤＣ／ＮＨＳ化学より良好な表面コーティングを生成する。
【０２２７】
（ビニル末端化した表面を使用するインサイチュの重合）
このプロセスは、ポリエチレングリコール４００、モノエチルエーテルモノメタクリレート（ＰＥＧＭＡ）の使用を利用して、ＡＩＢＮの存在下における酸化還元の開始によって表面をＰＥＧ化する。
【０２２８】
（逆転したバッチプロセス）
このプロセスは、プロセスの工程を反転して、外部表面上の酸化の効果を最小化する。ビニル、酸化、ＰＥＧ化および過フッ素の析出の代わりに、その順序において、上記ビニル表面は、最初に、第２の析出を行なうために保護され、次いで内部のチャネルの酸化およびＰＥＧ化が行われる。
【０２２９】
（表面で開始されるＰＥＧの結合）
チオールＰＥＧは、触媒としての臭化銅およびビピリジンの存在下におけるラジカルベースの反応による原子転移を用いて、ビニル末端化した表面と反応し得る。
【０２３０】
（新規のコーティングおよびステンレス鋼を含む基板上にコーティングを形成する方法）
（架橋したポリエチレングリコールフィルムの形成）
このプロセスにおいて、表面は、官能基Ａを露出する。この表面は、その末端が、官能基Ａと反応性である官能基Ｂで終結したポリエチレングリコールを含む溶液に露出される。この溶液はまた、その末端が官能基Ａで終結したポリエチレングリコールを含む。さらに、この溶液は、基Ａと基Ｂとの間の共有結合の形成を活性化し、そして／または補助する試薬を含み得る。
【実施例】
【０２３１】
（実施例１）
表面は、カルボン酸部分を露出する。溶液を、−ＮＨ２および−ＣＯＯＨの各々で終結した６個の腕を有するポリエチレングリコールならびに（１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミドヒドロクロリド）を用いて調製する。上記カルボン酸を有する表面を、ポリエチレングリコールの溶液に曝す。必要な場合、この溶液を、この表面上に乾燥し得、そしてアミン基とカルボン酸基との間の架橋の生成を改良するために高い温度にてインキュベートし得る。得られる表面は、厚い、共有結合したＰＥＧフィルムを示すべきである。
【０２３２】
（層同士の吸着による高分子電解質の厚いフィルムの形成）
表面を、ポリカチオンの溶液およびポリアニオンの溶液に連続して露出する。静電引力によって、ポリカチオン／ポリアニオンのフィルムが、この表面上に形成される。
【０２３３】
（ヒドロキシル末端化した表面からの差示的なコーティング）
ＯｐｅｎＡｒｒａｙチップの外側表面および内側表面を、ヒドロキシル基を露出するフィルムによって均一にコーティングする。次いで、このチップを、本願において他に記載されるバッチコーティングプロセスによって処理する。
【０２３４】
（エポキシド末端化した表面からの差示的なコーティング）
ＯｐｅｎＡｒｒａｙチップの表面を、エポキシド基を露出するフィルムによって均一にコーティングする。次いで、この表面を、アンモニアガスと反応させて、環を開き、そしてヒドロキシル基およびアミン基の両方を露出させる。アミン反応性の官能基を有するポリエチレングリコールの溶液を、スルーホールのみに強制的に充填しそしてインキュベートする。次いで、このチップを、本願において他に記載されるように、差示的なコーティングのための標準的なバッチコーティングプロセスによって処理する。
【０２３５】
（アミン末端化した表面からの差示的なコーティング）
ＯｐｅｎＡｒｒａｙチップの表面を、アミン基を露出するフィルムによって均一にコーティングする。アミン反応性の官能基を有するポリエチレングリコールの溶液を、選択的改変のために、スルーホールに強制的に充填する。次いで、このチップを、本願において他に記載されるように、差示的なコーティングのための標準的なバッチコーティングプロセスによって処理する。
【０２３６】
（表面と共有結合される架橋したポリエチレングリコールフィルムの形成）
表面を、反応性官能基（例えば、エポキシド基）によって改変する。２つより多い反応性官能基（例えば、エポキシド基）を有するポリエチレングリコールの溶液を、この表面と接触させる。インキュベーションの際、これらの反応性基が反応して互いに共有結合（ｃｏｖａｌｅｎｔ  ｂｏｎｄ）を形成し、共有結合（ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙ  ａｔｔａｃｈ）し、かつ架橋したポリエチレングリコールフィルムを生じる。
【０２３７】
（デンドリマーアプローチによるポリエチレングリコールフィルムの形成）
表面は、官能基Ｘを露出する。反応性基Ｙを有するＰＥＧの溶液を、表面と接触させる。ここでＰＥＧは、この表面と反応し、そしてなお、多くの未反応の官能基Ｙを露出する。次いで、この表面を、ＰＥＧの共有結合形成および固定化のために、別の反応性基Ｚ（または反応性基Ｘ）を有するＰＥＧの溶液に曝す。この工程を繰り返すことによって、共有結合したＰＥＧフィルムが、生成され得る。
【０２３８】
（ポリマーブラシアプローチによるＰＥＧフィルムの形成）
表面は、基Ｘによって官能化され、そしてグラフティング−トゥー（ｇｒａｆｔｉｎｇ−ｔｏ）法によってポリマー鎖と反応させる。次いで、ＰＥＧ鎖の層を結合させて、ＰＥＧのポリマーブラシ層を形成する。
【０２３９】
（光化学による差示的な表面コーティング）
差示的な表面コーティングを作製するための別の方法は、アレイ表面（非エッチング平面または非穿孔平面）と反応性であるチャネル（エッチング表面またはスルーホール表面）の内側表面を選択的に改変する光化学を使用することである。これを達成するために、光および分子の光化学的に改変された層によって、異なる領域に選択的にアクセス（ａｃｃｅｓｓ）するための方法を有さなければならない。光学的なアクセスのための最も実用的な方法は、フォトマスクの使用である。代表的に、鋼チップは、スルーホールにおける狭いスロート（ｔｈｒｏａｔ）（断面における砂時計形状）を有し、したがって内側表面にあたる光の性能を増加させる。
【０２４０】
（実施例２）
チップを、疎水性シランによってコーティングされ、そして光が上記チャネルの内側表面にのみアクセスし得るように、フォトマスクを、そのチップ上に配置する。この集合を、高エネルギーのＵＶ光に曝す。この集合を酸素の流れに供して、活性酸素種を生成し得る。光と活性酸素との組み合わせは、露出した表面を洗浄し、その表面に親水性を与え、そしてその表面は、さらに誘導体化し得る。
【０２４１】
（実施例３）
チップを、親水性シラン（例えば、ＰＥＧシラン）によってコーティングし、フォトマスクのセットを、光がアレイの外側表面にのみアクセスし得るように、チップ上に配置する。次いでこのアレイを疎水性シランに曝して、パターン化されたアレイを作製する。
【０２４２】
このようなプロセスにおいて、金属のパターン化された基板（特に、ステンレス鋼チップ）を、両側から光化学的にエッチングするプロセスによって作製する。スルーホール壁のこの二面エッチング（ｔｗｏ−ｓｉｄｅｄ  ｅｔｃｈｉｎｇ）は、断面で見た場合、スルーホールの砂時計形状をもたらす。金属チップにおいてもたらされる結果的な「スロート」は、チャネル内部の一部と差示的に反応し得るか、またはそれを処理し得る利点のために使用され得る。例えば、そのチャネルの上半分は、疎水性のままであり得、そして下半分は、洗浄されて、親水性になり、次いで必要に応じてＰＥＧシランによってコーティングされる。代替的に、光によって活性化されるリンカー部分を有するシランを、改変剤に対する反応性を生じるために利用し得る。この方法は、捕捉プローブ（例えば、オリゴヌクレオチド）をそのアレイ上におき、次いでカプセル化された試薬を配置するために使用され得る。ここでカプセル化された試薬は、そのプローブに対する分析物の結合を遮断しない。
【０２４３】
エッチング表面またはスルーホール表面の強制的な充填を達成するためのエタノールの使用に加えて、疎水性にコーティングされたチップを密に積み重ね、そしてエッチング表面またはスルーホール表面に反応性の液体を強制することが可能である。このような方法において、チップの積み重ねられたアレイの一番上のチップおよび一番下のチップは、犠牲になるが、残りのチップは、エッチングまたはスルーホール表面に首尾良く塗布される所望の試薬によって仕上げられる。
【０２４４】
あるいは、改変化学物質による強制的な充填の代わりに、上記エッチング表面またはスルーホール表面を、エッチング化学物質（例えば、１Ｍ水酸化カリウムまたは１Ｍ硫酸）を用いて強制的に充填し得る。
【０２４５】
（実施例４−コーティング自動充填器（ａｕｔｏｌｏａｄｅｒ））
コーティング自動充填器は、表面を改変するか、またはコーティングする薬剤（反応性の流体）によってプラテン内に含まれるスルーホールまたはマイクロウェルを充填し得、次いでその表面改変剤または表面コーティング剤が所望の作用を行う間、その反応性の流体の蒸発を防ぐ方法およびデバイスである。この方法およびデバイスは、スルーホールまたはマイクロウェル中への反応性の流体の、非常に均一な充填を生じる一方で、必要とされる試薬の総容量は、最小化される。
【０２４６】
この実施形態において、試薬流体およびプラテンを含むチャンバーが、提供される。好ましい形態において、このチャンバーは、８個のスルーホールプレートを完全に含むのに十分な大きさである。例えば、９６個のオープンアレイを与える８個のシート×１２個のアレイ／シートをコーティングし得るチャンバーを首尾良く設計し、そして使用した。このチャンバーは、チャンバー内に複数のプレートを保持するために、溝または他の取り付け具を提供し、その結果、これらのプレートは、実質的に垂直方向に向けられ、そして十分な空間が、それらのプレートの間を流れる液体のためにプレートの間に提供され、かつそのプレートの表面とチャンバーの壁との間に提供される。このようなデバイスの説明図については、図２４Ａおよび２４Ｂを参照のこと。
【０２４７】
同時に、これらの制限内において上記チャンバーの幅を最小化することは、必要とされる反応性の流体の容量を減少させる。このチャンバーの２つの大きな面は、好ましくは、充填プロセスの観察を可能にするために、透明な材料（例えば、ガラスまたはポリスチレン）によって作製される。必要な場合、このチャンバーは、クランプまたはスタンドによって、垂直方向に保持され得る。チャンバーの底は、１つ以上の入口ポートを有し、そのポートを通して、輸送流体は、進入するか、または退出する。
【０２４８】
表面を改変するか、またはコーティングする薬剤（反応性の流体）の十分な容量を、上記チャンバーの底に導入して、薄層を形成する。次に、不活性であり不混和性の液体、またはより高い密度の液体（例えば、鉱油または過フッ素化流体）を、上記入口ポートを通してチャンバーの底の第１の層の下に導入する。この「輸送」流体を、上記チャンバーの底にくみ上げる場合、その上昇レベルは、表面を改変するか、またはコーティングする薬剤の層を押し上げ、その結果、その薬剤の層は、プレートを継続的な様式で通過する。上記チャンバー中の輸送流体の流れは、滑らかであり、そして制御された速度でなければならない（乱流を防止するためのバッフルに連結された蠕動ポンプは、この要求を満たすための適切な手段である）。
【０２４９】
上記チャンバーに添加される反応性の流体の容量は、全ての所望のスルーホールを充填するのに必要とされる容量が除去されたあとに、十分なサンプル流体がチャンバー内に残り、そのチャンバーにわたって連続的な層を形成するのに十分でなければならない。これは、反応性の流体の連続的な層が、充填プロセスの間の全ての時点おいて維持されるように行われる。他で記載されるように、上記反応性の流体は、毛細管現象を介してか、または種々の強制的な充填技術を介して全てのこのような容量に配置された低い表面エネルギーの流体と交換することによって、マイクロウェルまたはスルーホールに進入する。上記輸送流体のレベルが、チャンバー中で上昇するにつれて、さらなるスルーホールが、反応性の流体によって充填され、次いで上記不混和性の輸送流体中に沈む。
【０２５０】
一旦、所望のスルーホールが、反応性の流体によって充填されると、過剰な試薬は、吸引の手段、重力、または毛細管現象によって上記チャンバーの最上部にて、上記輸送流体を取り出され得る。そのチャンバー中に残る輸送流体は、反応性の流体の充填された容量と、周囲の外気との間に環境的な障壁を提供する。したがって、上記表面の所望の物理化学的改変を、蒸発による損傷を伴わずに行いながら、上記プレートを、チャンバー中でインキュベートし得る。輸送流体の適切な蒸気圧および／または融点を使用する場合、上記チャンバーを、反応速度を制御するために、加熱または冷却さえし得る。インキュベーションの後、上記「輸送」流体を、そのチャンバーから放出する（チャンバーの底にあるポートを介して）。
【０２５１】
このデバイスおよび方法の利点は、以下である：（１）このプロセスおよび方法は、反応性の流体のスルーホール中への非常に再現性があり、かつ均一な充填をもたらす（これは、スルーホール内部の均一な表面特性をもたらす）；（２）必要とされる反応性の流体の容量は、最小化され、試薬における費用削減をもたらす（ずっと多い容量の輸送流体が必要とされるが、不混和性および不活性の特性が、この液体の再使用および再利用を可能にする）；（３）充填プロセスの間、プレートの外側表面と反応性薬剤との間の接触時間が、最小化されるのに対して、充填が完了した後、スルーホールの内側表面とこの反応性薬剤との間の接触時間が、上記輸送流体中でそのプレートをインキュベートすることによって最大化され得る；そして（４）このプロセスおよびデバイスは、拡大縮小可能であり、そして自動化に適している。
【０２５２】
プラテンの外側表面または内側表面をコーティングするための他の方法としては、パターン化された基板の全表面上に金をスパッタリングし、次いで疎水性チオールを用いて誘導体化することが挙げられる。その後この表面を、ヒドロキシル反応性の化学種を有する誘導体化されたエッチング表面またはスルーホール表面と選択的に反応させ得る。
【０２５３】
さらに、パターン化された基板の表面上の差示的なコーティングを調製する上記のプロセスの組み合わせを利用するバリエーションは、記載される本発明の範囲および精神に含まれることが、想定される。
【０２５４】
（厚いポリマー充填物の多層）
内部コーティングの物理化学的特性を改良するために、数種の方法を試験した。例えば、例えば、高度に分枝したＰＥＧ誘導体またはＰＥＩ、および厚い、多層のポリマーコーティングを生じる適切な架橋剤を使用して、チャネルの内側に複数のポリマー層を鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）する工程を、試験した。
【０２５５】
（実施例５−多層を形成するためのコーティング方法）
（実施例５Ａ−複数のポリエチレングリコールフィルムの形成）
表面は、官能基Ｘを露出する。反応性基Ｙを有する分枝状ＰＥＧ誘導体の溶液を、その表面と接触させる。ここでそのＰＥＧは、その表面と反応し、そして多くの未反応の官能基Ｙを、なお露出する。さらに、この溶液は、基Ｘと基Ｙとの間の共有結合の形成を活性化し、そして／または補助する試薬を含み得る。次いで、この表面を、ＰＥＧの共有結合形成および固定化のために、別の反応性基Ｚ（または反応性基Ｘ）を有する分枝状ＰＥＧ誘導体の第２の溶液に曝し、共有結合した複数のフィルムを生成し得る。このプロセスを、繰り返すことによって、共有結合したＰＥＧフィルムが、生成され得る。このプロセスを、所望の物理化学的特性が達成されるまで、数回繰り返し得る。
【０２５６】
（実施例５Ｂ）
表面は、カルボン酸部分を露出する。溶液を、６個の腕を有するポリエチレングリコールならびに（１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミドヒドロクロリド）を用いて調製する。上記カルボン酸を有する表面を、ポリエチレングリコールの溶液に曝す。必要な場合、この溶液を、この表面上に乾燥し得、そしてアミン基とカルボン酸基との間の架橋の生成を改良するために高い温度にてインキュベートし得る。得られる表面は、厚い、共有結合したＰＥＧフィルムを示すべきである。残っているアミン基を、カルボキシル基で終結した６個の腕を有するポリエチレングリコールおよびＥＤＣを用いて調製した第２の溶液と反応させて、第２のポリマー層を生成し得る。このプロセスを、所望の物理化学的特性が達成されるまで、数回繰り返し得る。
【０２５７】
（実施例５Ｃ−表面と共有結合される架橋したポリエチレングリコールフィルムの形成）
表面を、反応性官能基（例えば、エポキシド基）によって改変する。２つより多い反応性官能基（例えば、エポキシド基）を有するポリエチレングリコールの溶液を、この表面と接触させる。インキュベーションの際、これらの反応性基が反応して互いに共有結合（ｃｏｖａｌｅｎｔ  ｂｏｎｄ）を形成し、共有結合（ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙ  ａｔｔａｃｈ）しかつ架橋したポリエチレングリコールフィルムを生じる。
【０２５８】
（実施例６（図２４Ａ〜図２４Ｃ））
ステンレス鋼チップを、６’’×６’’シート中の１２個のチップの形式における製造に供し、そして個々のチップをパッケージ化のために切り出すまで、例えば、コーティングおよび再フォーマット（マイクロプレートからの試薬の添加）の手順全体によって処理する。このチップを、３１６Ｌステンレス鋼から作製し、そしてスルーホールを、光学的（ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ）なパターン化、および化学的なエッチング剤による、露出した領域の選択的な二面同時エッチングを介して形成する。ＢｉｏＴｒｏｖｅに到着した際に、シートを、平坦性、表面仕上げおよびアレイ／シートの幾何学について確認する。仕様を満たさないシート（単一のチップのみが、欠陥のあるスポットを有する場合でさえ）は、同定され、そして拒絶される。必要が生じた場合（すなわち、新規のプロセスまたは新規のストック物質によって製造されたシート）は常に、シートのサンプルを、鋼の表面の元素組成を確認するためにＸＰＳ分析に送る。検査の結果は、データベースに入力される。
【０２５９】
（標識化）
現在、それぞれのシートおよびチップを、追跡および記録の管理のために手作業で標識する。レーザーバーコードおよびスキャナーを、全てのチップに対して追跡システムを自動化するためにすぐに実施する。レーザーバーコードは、バーコードおよび英数字を各チップ上に示し、そしてスキャナーは、そのコードを読み取り、そしてチップの製造におけるそれぞれの主要な工程における情報を記録する。このシステムは、個々のシートおよびチップについてのプロセスへのアクセス、および個々のシートおよびチップについての情報に関する取扱いを容易にし、そしてそのチップ中の各ウェルの内容について、顧客に関連したデータベースを提供する。
【０２６０】
（洗浄）
シートを、攪拌しながら１０％ＲＢＳ（登録商標）水溶液に５０℃で２時間曝すことによって洗浄する。ＲＢＳ（登録商標）は、Ｂａｃｔｏ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｐｔｙ  ＬＴＤから市販されている、非イオン性界面活性剤およびイオン性界面活性剤を含む基本的な洗浄剤であり、そしてガラス基板の洗浄に広範に使用される。洗浄したシートを、ＮａＣｌ塩溶液、および次いで脱イオン（ＤＩ）水のバス中でリンスし、次いでその逆のカスケードリンス（ｃａｓｃａｄｅ  ｒｉｎｓｉｎｇ）を行なう。カスケードリンスのこの方法は、作業の流れの方向と反対の方向で、１つのタンクから別のタンクに流れる水を生じるために下げ振られる一連のリンス用タンクから構成される。カスケードリンスの後、これらのシートを、短時間、熱いエタノールのバス中に浸し、そしてＮ２の流れにおいて乾燥するために５０℃にて予熱した真空オーブン中に配置する。あるいは、乾燥を、Ｎ２ガンを使用することによって手動で行い得る。
【０２６１】
（ビニル末端化したシランを用いた鋼シートのコーティング）
鋼シートの表面を、ビニル末端化したシランを用いた気相蒸着によって均一にコーティングする。洗浄したシートを、開いた容器中の適切な量の７−オクテニルトリメトキシシランを伴う特注オーブン中に配置する。このオーブンを、完全に隔離しつつ、先に窒素ガスを２回パージした後に真空下において作動し、そして１００℃に５時間加熱した。次いで７−オクテニルトリメトキシシランを、その容器から完全に蒸発させ、そして表面上に分子レベルのフィルムを形成する。一旦、その表面上にシランの熱析出（ｔｈｅｒｍａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が、行なわれると、チャンバーは、窒素ガスによってパージされ、そして蒸発したシランを除去するために、再び真空下に配置される。次いで、適切な量のアンモニアガスを、シランフィルムをその表面上に硬化させ、そしてそのフィルムの安定性および堅牢性を向上させるために、そのチャンバー中に導入する。ビニル末端化したシランを用いてコーティングされたシートを、次の工程まで、保存のために真空包装されたアルミニウム処理されたＭｙｌａｒポーチ中にシールする。
【０２６２】
７−オクテニルトリメトキシシランフィルムの存在を、改変したシートの水（約１００℃）の高い接触角、およびＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）分析における新しいＳｉｌｉｃｏｎ（２ｓ）シグナルおよびＳｉｌｉｃｏｎ（２ｐ）シグナルならびに増加したＣａｒｂｏｎ（１ｓ）シグナルによって確認する。さらに、シリコンスライドを、鋼シートと隣り合う同一の条件において処理した場合、そのスライドは、楕円偏光法によって、シランの単一層被覆に対応する約１ｎｍの厚さのフィルムを示す。従って、７−オクテニルトリメトキシシランの気相蒸着が鋼表面上のシランフィルムの単一層レベルをもたらすことを、結論付ける。
【０２６３】
製造の設定において、気相蒸着によるシランベースの表面改変は、溶液相方法を上回る多くの利点を有する。シラン試薬を利用する表面改変は、環境条件に対して極めて敏感であり、そして長期の運転（特に、バルク規模）における再生産について扱いにくいものであることが、周知である。シランによる表面改変の２つの方法の間で、気相方法は、環境条件に対して、より耐性であり、そして重要な反応パラメータを制御することが、より容易である。従って、気相方法は、より良好な均一性、一貫性、および再現性の達成において優れている。さらに、気相方法は、シラン反応および改変後のリンスのために、任意の溶媒を必要としないので、はるかに、対費用効果が高く、そして環境的に安全である。
【０２６４】
（スルーホール表面の選択的酸化）
内部のビニル末端化した表面の選択的酸化を、上記チャネル中に過マンガン酸溶液を強制的に充填することによって達成する。強制的な充填は、上記ビニル表面の疎水性の性質に起因して必要とされる。ここで使用される強制的な充填の方法は、低い表面エネルギーの液体（例えば、エタノール）のバス中にアレイのシートを浸すことである。この液体は、スルーホールを含むアレイの表面の全てに溢れる。そのシートを、バスから垂直に取り出す場合、エタノールは、滴は垂れるがその表面のスルーホール中に残る。次いでそのアレイを水溶液中に浸して、水溶液でエタノールを置換する。取り出す場合、そのアレイは、最初に内側のアレイ表面および外側のアレイ表面の両方が疎水性であるにもかかわらず、ホール中に極性（水性）溶媒を保持する。強制的な充填（ｆｉｌｌｉｎｇ）の他の方法としては、真空下、静水圧下、または流れる液体下における充填（ｆｉｌｌｉｎｇ）が挙げられる。過マンガン酸による酸化に関して、時間、酸化剤の濃度および温度の条件を慎重に選択して、外側のアレイ表面の広範囲の酸化を防止すべきである。
【０２６５】
実施において、逆浸透による脱イオン（ＲＯＤＩ）水中の５ｍＭのＫＭｎＯ４および１９．５ｍＭのＮａＩＯ４から構成される新鮮な酸化溶液を使用して、上記チャネルの内側の表面を酸化する。上記ホール中に酸化剤を強制的に充填するために、シートを、エタノール中に約３０秒間沈め、次いでＲＯＤＩ水、および酸化溶液に沈める。次いで酸化剤によって充填されたホールを有するシートを、過フッ素化した液体下において２時間インキュベートする。酸化の後、そのシートを、０．３ＭのＮａＨＳＯ３でリンスして、あらゆる過剰な過マンガン酸塩を減少させ、次いで酸末端化した表面をプロトン化し、そして保護するために酸のリンスを行なう。
【０２６６】
（スルーホール表面の選択的ＰＥＧ化）
酸末端化した層のＰＥＧ化を、触媒としての（１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミド）ＨＣｌ（ＥＤＣ）の存在下において、アミン末端化したＰＥＧ  ＭＷ  ５０００を反応させることによって行なう。Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔの存在下において室温で２時間インキュベートした後、上記チャネル中のＰＥＧを、１００℃にて一晩乾燥させる。これを行なうことによって、ＰＥＧ化の有効性は、ＸＰＳ分析によって観察する場合、劇的に改善される。
【０２６７】
（スルーホールへのＰＥＧの再充填）
第二の析出の前に、ＰＥＧ化した表面をＲＯＤＩ水中でリンスして、あらゆるＥＤＣ／ＰＥＧ残留物を除去する。しかし、ペルフルオロシラン析出から上記チャネルを保護するために、ＰＥＧの再充填が必要であることを、見出した。新鮮な５０ｍｇ／ｍＬｌ  ＰＥＧ  ８０００を、上記チャネルを再充填し、そして保護するために使用する。充填した後、上記シートを、オーブン中に真空下において５０℃で１時間おいて、上記ホールの内側上に保護性のＰＥＧ層を乾燥させる。
【０２６８】
（ペルフルオロシランを用いたスルーホールの外側に選択的な鋼シートのコーティング）
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（ａ．ｋ．ａ．ペルフルオロシラン）のフィルムを、気相蒸着によってスルーホールの外側表面および内側表面上に均一に形成する。この蒸着を、上に記載されるビニル末端化したシランの析出と同様の様式で行なう。シートを、開いた容器中の適切な量のペルフルオロシランを伴う真空オーブンのチャンバー中に配置する。そのチャンバーを真空下においた後、そのチャンバーを、１５０℃に２時間加熱し、次いでアンモニアによって硬化する工程を行なって、表面上に析出したフィルムを確保する。コーティングしたシートを、ＮａＣｌ溶液および一連のＤＩ水浴中で連続的にリンスして、「ＰＥＧの再充填」工程由来の、スルーホール中の乾燥されたＰＥＧを除去する。必然的に、スルーホール中の乾燥したＰＥＧをすすぎ落とすことは、その一番上に析出したペルフルオロシランフィルムを取り除き、そして新鮮な共有結合したＰＥＧ層を露出させることになる。対照的に、外側表面上に析出したペルフルオロシランフィルムは、広範なリンス工程を通して残存し、そして代表的なペルフルオロシランフィルムの疎水性および親油性を示す。完成したシートは、スルーホール表面上に親水性の、生物学的に不活性なＰＥＧフィルムを有し、そして外側表面上に疎水性のペルフルオロシランフィルムを有する。
【０２６９】
気相方法によって形成されたペルフルオロシランフィルムを、接触角の測定、ＸＰＳ、および楕円偏光法によって試験した。ＸＰＳスペクトルにおいて、鋼表面上のフィルムおよびシリコン表面上のフィルムは、両方とも、代表的なペルフルオロシラン単一層から予想されるピークの特徴的なパターンを示した。鋼シートと隣り合う同一の条件下で調製したシリコンスライド上のシランフィルムの楕円偏光法による厚さは、約１．２ｎｍであった。ビニル末端化したフィルムまたは露出する表面の一番上に形成されたペルフルオロシランフィルム上の水の接触角は、１１０°より高かった。集めたデータの全てに基づいて、ペルフルオロシランの気相蒸着は、単一層被覆の分子フィルムを生成することを、確認する。
【図面の簡単な説明】
【０２７０】
【図１】図１は、従来技術に従う代表的なナノリットルサンプルチップの詳細な断面図である。
【図２】図２は、図１に従うチップの上面図を示し、ここでサンプルウェルのアレイはサブアレイにグループ化される。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従う、マイクロ流体アレイ３０３へのディスペンサーアレイの位置合わせのためのシステムを示す。
【図４】図４は、図３に従う回転台をより詳細に示す。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従う、マイクロ流体アレイにディスペンサーアレイを位置合わせするための例示的なプロセスを示す。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従う、ワールド座標系、第一のカメラの座標系、およびディスペンサーアレイの相対位置を示す。
【図７】図７は、本発明の実施形態に従う、第一のカメラの視野中の複数の異なる位置において視認され得る基礎参照を示す。
【図８】図８は、本発明の実施形態に従う、角度βを決定するために使用され得る３つの正確な既知点を有するプレートを示す。
【図９】図９は、本発明の実施形態に従う、角度θＲを既定する２つのレチクルを示す。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に従う、第一カメラ中心Ｏｃとディスペンサーアレイの回転中心（Ｏｐ）との間に形成されるベクトルＴｐｃを示す。
【図１１】図１１は、本発明の１実施形態に従う、例示的なディスペンサーアレイのレイアウトを示す。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本発明の実施形態に従う、マクロ流体アレイの方向付けを決定することにおいて使用されるマイクロ流体アレイの角において見出される４つの点を示す。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に従う、マイクロ流体アレイにディスペンサー要素を位置合わせするためのシステムを示す。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態に従う、マイクロ流体アレイの回転を示す。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態に従う、マイクロ流体アレイと、複数のディスペンサー構成要素を有するディスペンサーアレイとを位置合わせするためのシステムを示す。
【図１６】図１６は、順方向流れのフルオロシランガスがデバイスの外面をコーティングするために使用され、そして逆方向流れのＮ２がチャネルを保護するために使用される、本発明の実施形態に従うデバイスを別々にコーティングするための１つの方法の図を示す。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態に従うデバイスを別々にコーティングするための代替法の模式図であり、双方向流れのフルオロシランガスを使用して、デバイスの２つの外面をコーティングし、これらのチャネルがワックスによってシランコーティング剤から保護され、このワックスは溶解によって溶解除去可能である。
【図１８】図１８は、本発明にしたがうデバイスを別々にコーティングするための別の方法を示し、このデバイス全体は複数のナノ容量チャネルを備え、疎水性フィルム（この場合、フルオロシラン）により第一コーティングされ、引き続いて外面上をブロックまたはマスクして、ＵＶ光を用いた処理がチャネルからシランを剥離するが、マスク／ブロックされた外面は剥離しない。
【図１９】図１９は、本発明に従うデバイスを別々にコーティングするための方法の模式図を示し、このデバイス全体は、ナノ容量チャネルを備え、本明細書中に記されるように疎水性フィルム（例えば、フルオロシラン）により第一コーティングされる。次いで、チャネルがエッチング剤／改変剤（例えば、強塩基）に供され、このエッチング剤／改変剤は、ナノ容量チャネルから疎水性フィルムを選択的に除去する。
【図２０】図２０は、本発明に従うデバイスを別々にコーティングするためのなお別の方法を示し、このデバイスは、反応性フィルム（この場合、反応性シラン）により完全にコーティングされ、その後、最初に親水性フィルム次いで２番目に疎水性フィルムがチャネルおよび外面上に適用され、引き続いてこのデバイス（特にナノ容量チャネル）を、３６０ｎｍの光に供することによって親水性層および第二の疎水性層の選択的除去が行われ、この光は、チャネルの表面から親水性層続いて疎水性層の遊離を触媒し、チャネル中の元の親水性層、および外面上の他の層のみを残す。
【図２１】図２１は、本発明に従う、接触印刷方法または接触スタンプ方法を使用してデバイスを別々にコーティングするための方法を示し、ここで印刷パッドまたはスタンプパッドは、第一の疎水性剤（すなわち、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ））によりコーティングされ、次いでオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）により積層される。このデバイスをＯＴＳ積層された印刷パッドと接触させることにより、このデバイスの少なくとも１つの外面がＯＴＳによりコーティングされ、これによってこのデバイス外面への化合物の制御適用（例えば、印刷パッドからデバイスまでにおけるＯＴＳ）を可能にする。その後、アレイデバイスの内面が試薬（例えば、アルデヒド末端化シラン、アミン末端化ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、およびカルボキシル末端化ＰＥＧ＋アミン末端化ＰＥＧ）を使用して改変され得る。
【図２２】図２２は、エタノール（より低いエネルギー（表面張力）の溶媒）により疎水性にコーティングされたデバイスにおけるチャネルに強制的にロードする使用、引き続くエタノールをロードしたデバイスの水性溶液による浸漬、を示す。より低い表面張力のエタノールは、より高いエネルギー（表面張力）の水を、ナノ容量チャネル中に「引っ張り」、その後このデバイスは、水を水性溶液の代わりに交換するため水性溶液中に浸漬され、これによって、このデバイスが例えばオイル中でインキュベートされる場合、化学反応がナノ容量チャネル中で行われることを可能にする。
【図２３Ａ】図２３Ａは、特許請求される本発明の実施形態に従うパターン化基材の表面を別々にコーティングするためのプロセスの最初の工程を示す。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、特許請求される本発明の実施形態に従うパターン化基材の表面を別々にコーティングするための同じプロセスのいくつかのさらなる工程を示す。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、特許請求される本発明の実施形態に従うパターン化基材の表面を別々にコーティングするための同じプロセスのいくつかのさらなる工程を示す。
【図２４Ａ】図２４Ａは、別々にコーティングされたデバイスの表面を選択的に改変またはコーティングするために使用されるオートローディングデバイスの単純化した図であり、下から流れ込む溶媒がチャンバ中に改変剤またはコーティング剤を押し上げ、これによってナノ容量チャネルにロードする方法を示す。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、同じオートローディングデバイスおよびチャンバの別の図であり、複数の平板は、オートローディングチャンバの壁における溝によってオートローディングチャンバ内に保持されるのを示される。
【図２５】図２５は、本発明に従うアレイを示し、ここでアレイの１区画が差込図として左下に拡大され、そしてアレイのその区画の１つの列が別の差込図（右下）としてさらにまた拡大され、アレイにおけるチャネルまたはスルーホールの１列の断面図を示す。ロードされたチャネルのブロックおよび５つの他の空の列が列の挿入図に描かれており、断面図で示され、この挿入図の右に見ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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