(57)【要約】【課題】基板を液体で湿潤する方法および装置を提供する。【解決方法】液体で基板を湿潤する方法であって、ａ）湿潤する表面を有する基板を提供するステップ、ｂ）湿潤液を提供するステップ、ｃ）基板に、湿潤する表面を周囲から分離する保護層を塗布するステップ、ｄ）保護層をパターニングして、湿潤する基板表面の所定の湿潤領域を露出するステップ、およびｅ）露出した湿潤領域に湿潤装置を用いて、湿潤装置と湿潤する基板表面との間を直接接触させることなく、湿潤液を塗布するステップ、  を備えることを特徴とする方法。本発明には上記方法により得られる基板も含む。
2006521538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体で基板を湿潤する方法であって、
ａ）湿潤する表面を有する基板を提供するステップ、
ｂ）湿潤液を提供するステップ、
ｃ）前記基板に、前記湿潤する表面を周囲から分離する保護層を塗布するステップ、
ｄ）前記保護層をパターニングして、前記湿潤する基板表面上の所定の湿潤領域を露出するステップ、及び
ｅ）前記湿潤液を前記露出した湿潤領域に湿潤装置を用いて、前記湿潤装置と前記湿潤する基板表面との間を直接接触させることなく塗布するステップ、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基板として、プラスチック、金属、半導体、ガラス、複合材料、又は多孔質材から成る、又はこれら材料の組み合わせから成る固体を提供すること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板として、湿潤する表面がシリコン層、白金層、金層により、酸化表面又はガラスにより形成される固体を提供すること、を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板として、巨視的な固体ディスク又はマイクロ又はナノ粒子を提供すること、を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記湿潤液として、純粋な液体物質、有機物及び／又は無機物の溶液、乳濁液、懸濁液、又はコロイド溶液を提供すること、を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記保護層の前記材料を、前記保護層材料が湿潤する基板表面上で物理吸着又は化学吸着される、又は前記基板表面に共有結合で、配位結合で又は複合体形成で結合するように、前記基板材料と組み合わせること、を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記保護層として、ポジ型又はネガ型フォトレジストを基板に塗布すること、好ましくは、スプレー又はスピン処理すること、を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記保護層として、前記基板にソルダレジストを塗布すること、好ましくは前記ソルダレジストをスクリーン印刷、カーテンコーティング、又はスプレー法により塗布すること、を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記保護層として、前記基板に、特にセルロース、デキストラン、コラーゲンから成る有機ポリマーを塗布すること、好ましくは前記有機ポリマーをスピン処理又は物理吸着により塗布すること、を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記保護層として、有機分子から成る自己組織化単分子層を塗布すること、を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記自己組織化単分子層を、前記有機分子を水性溶媒又は有機溶媒に溶解し、その溶液を基板に接触させて、塗布すること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
‐前記基板として、湿潤する表面を金層により形成する固体を提供すること、
‐前記保護層として、特に一般構造ＨＳ‐スペーサ‐Ｒ又は［Ｓ‐スペーサ‐Ｒ］２を有するチオールから成る、自己組織化単分子層を塗布することであって、Ｒは任意の頭部基であり、前記スペーサは鎖長１〜２０、特に１〜１４を有すること、
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
‐前記基板として、湿潤する表面をシリコン又は白金層で形成する固体を提供すること、
‐前記保護層として、特に一般構造Ｈ２Ｎ‐スペーサ‐Ｒを有するアミンから成る、自己組織化単分子層を塗布することであって、Ｒは任意の頭部基であり、前記スペーサは鎖長１〜２０、特に１〜１４を有すること、
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１４】
‐前記基板として、湿潤する表面を酸化表面又はガラスで形成する固体を提供すること、
‐前記保護層として、特に一般構造Ｘ３‐Ｓｉ‐スペーサ‐Ｒを有するシランから成る、自己組織化単分子層を塗布することであって、Ｒは任意の頭部基であり、Ｘ＝Ｈ，Ｃｌ又はＯＣＨ３であり、前記スペーサは鎖長１〜２０、特に１〜１４を有すること、
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１５】
Ｒ＝ＣＨ３，ＯＨ，ＣＯ２Ｈ，ＮＨ２，ＮＨ３＋又はＳＯ３−であること、を特徴とする請求項１２から１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
ステップｃ）における前記保護層を、完全な層の形で湿潤する基板表面に塗布すること、を特徴とする請求項１から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記保護層を、湿潤する基板表面全体に塗布すること、を特徴とする請求項１から１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記保護層を、特に前記保護層の一部分へ所定の波長で連続して又はパルス化してレーザーを照射することにより、レーザー切除で、パターン化すること、を特徴とする請求項１から１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
前記保護層に、直接、レンズ系又はマスクを介して、レーザーをパルス照射し、湿潤領域を露出すること、を特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記レーザー照射により、前記湿潤する基板表面が、前記湿潤領域の前記部分において融解されること、を特徴とする請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記保護層を、前記湿潤領域の前記部分において、残らず除去すること、を特徴とする請求項１から２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２２】
前記湿潤領域を、約５μｍ〜約２００μｍ、好ましくは約１０μｍ〜約１００μｍの特徴的な寸法で作成すること、を特徴とする請求項１から２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
前記湿潤領域を、約２０μｍ〜約５００μｍ、好ましくは約５０μｍ〜約２００μｍの幅方向の間隙で作成すること、を特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記湿潤領域を、略矩形、楕円形、円形の形状で作成すること、を特徴とする請求項１から２３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
前記保護層をパターニングする前記ステップにおいて、供給路を前記保護層に導入して、露出した湿潤領域に検体液を供給し易くすること、を特徴とする請求項１から２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
前記供給路を前記保護層に、前記保護層の厚みの１０％〜９９％、好ましくは２０％〜９５％、特に好ましくは５０％〜９５％の深さで導入すること、を特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記露出した湿潤領域を、前記供給路内に配置すること、を特徴とする請求項２５又は２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記湿潤装置には、１つのニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプを備えること、を特徴とする請求項１から２７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２９】
前記湿潤装置には、複数のニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプの取り合わせ、又は様々なこれら要素の取り合わせを備えること、を特徴とする請求項１から２８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３０】
前記湿潤装置には、液体吐出端面の幅寸法が、少なくとも空間の一方向において、前記湿潤領域の幅寸法より空間の前記一方向において長い、前記液体吐出端面を示すこと、を特徴とする請求項１から２９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３１】
前記湿潤装置の端面には、空間の両方向において、前記湿潤領域より長い幅寸法を示すこと、を特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記湿潤液の前記塗布に関して、前記湿潤装置の前記端面を、一つの湿潤領域で、前記湿潤領域に隣接する保護層と接触させること、を特徴とする請求項３０又は３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記湿潤液の前記塗布に関して、前記湿潤装置の前記端面を、湿潤領域全体越しに上から、前記湿潤領域に隣接する前記保護層表面と接触させること、を特徴とする請求項３０から３２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３４】
前記湿潤装置の前記端面は、精度（Δｘ，Δｙ）でパターン化された保護層上で幅方向に位置決め可能であり、前記湿潤領域を、前記湿潤装置の前記端面の幅寸法（ｘｔｉｐ，ｙｔｉｐ）より少なくとも前記位置決め精度（Δｘ，Δｙ）だけ小さい特徴的な幅寸法（ｘｓｐｏｔ，ｙｓｐｏｔ）で作成すること、を特徴とする請求項３０から３３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３５】
前記湿潤液として、水溶液中でモディファイ（ｍｏｄｉｆｉｅｄ）された核酸オリゴマーを塗布し、前記核酸オリゴマーを１つ及び複数の反応基でモディファイして、少なくとも１つの反応基が前記湿潤する基板表面と直接反応するよう設計すること、を特徴とする請求項１から３４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３６】
前記核酸オリゴマーをフルオロフォアでモディファイすること、を特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
水溶液中の前記核酸オリゴマーを界面活性剤と塗布すること、を特徴とする請求項３５又は３６に記載の方法。
【請求項３８】
請求項１から３７のいずれか１つに記載の前記方法を実施するための装置。
【請求項３９】
端面がパターン化された保護層上に、幅方向に、位置決め精度５０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満で、位置決め可能である湿潤装置を有する請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
請求項１から３７のいずれか１つにより得られる液体で湿潤する基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を液体で湿潤する方法及び装置に関し、同様に、本発明による方法により得られる液体で湿潤した基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体による基板の湿潤は産業及び科学において幅広い用途を有する。特に、生物科学、医療機器、及びセンサ技術用の表面マイクロパターニング分野において、従来のリソグラフィ及び湿潤の両方法は、近年益々重要になってきている。
【０００３】
横方向の表面パターニングに関するこれらの湿潤方法は、大きく２種類に分類できる：基板に直接湿潤装置を接触させる方法と直接接触させない方法である。
【０００４】
直接接触させるパターニング方法では、マイクロコンタクトパターニング法（μＣＰ）が特に注目されている。マイクロコンタクトパターニング法は、ホワイトサイズ氏により１９９４年に初めて導入された（エー・クマール、ジー・エム・ホワイトサイズ「サイエンス」１９９４年、２６３号、ｐ．６０；米国特許第６，０４８，６２３号（Ａ．Ｋｕｍａｒ，Ｇ．Ｍ．Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｓｉｃｅｎｃｅ，１９９４，２６３，６０；ＵＳ−Ａ−６，０４８，６２３））。この方法では、マイクロパターン化したスタンプを液体で湿潤後、処理する基板と接触させ、これにより外側の化学的パターンを表面にスタンプする。この技法で大変困難なのは、スタンプと基板を均一に接触させなければならない点であり、それによって成否／品質が決定される。
【０００５】
これらのパターン化したスタンプの他にも、背景技術として、ニードル、キャピラリ、リング、ピンセットなど、基板に液滴を配置する各種の装置が存在するが、これらは元々紙へのインク印刷を改良したものである。この場合、そうした装置を転写する液体に浸して、それにより材料を転写する。この材料を、装置を用いて基板上に配置し、装置、液体及び基板の表面エネルギーに依存する湿潤領域を形成する。これらの方法では、転写する容量は主に装置先端部寸法に左右される。これらの印刷方法に伴う問題点として、転写する液体量が一定ではない点、転写する際、基板に先端部を物理的に接触させる必要があるため、基板表面に損傷を与える可能性がある点が挙げられる。
【０００６】
ここでは、インクジェット印刷方法を、装置と基板とが直接接触することなく液体を基板に転写する方法の一例として挙げた。これらの技術を用いて、液体をプリントヘッドに採り、前記ヘッドを所望の基板位置上に配置する。圧電性結晶又はポンプを用いて液体に力を加え、液滴を接触ヘッドから離し、基板に転写する。
【０００７】
非接触方法においても、湿潤部分のサイズは、使用する材料の表面エネルギーによって決定される。液滴の平衡状態は液体と基板の接触角により定義されるが、平衡状態は表面粗度、材料の化学的不均一性、周囲外気の変化、そして当然ながら不純物などの要因にも極めて左右される。そのため、実際のシステムでは、転写された液滴の湿潤は、巨視的には、基板上において非常に異なったものになってしまう。従って、本背景技術の方法は基本的に、スポットサイズや湿潤容量が許容できる範囲に限定される。
【特許文献１】米国特許  第６０４８６２３号
【非特許文献１】Ａ．Ｋｕｍａｒ，Ｇ．Ｍ．Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｓｉｃｅｎｃｅ，１９９４，２６３，６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのため、本発明の目的は、背景技術の問題点を示さない、液体で基板を湿潤する方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この目的に対して、請求項１による方法、請求項３８による装置及び請求項４０による液体で湿潤した基板により応える。本発明のさらなる効果の説明、態様及び実施例はその従属請求項、記述、図、例より明らかである。
【００１０】
以下の略称及び用語を本発明の文脈において使用する。
一般
μＣＰ：マイクロコンタクトプリンティング
ＡＦＭ：原子間力顕微鏡。
検体液：センサを使用して検出される検体を含む可能性がある液体。
液体：純粋な液体物質のみでなく、界面活性剤、任意の種類の溶解された有機又は無機物質を有する液体、及び乳濁液、懸濁液、及びコロイド溶液。
レーザー切除：レーザー照射による基板上の有機又は無機保護層の部分的又は完全な除去、及び不純物の除去。
ソルダレジスト：プリント基板技術で知られる塗料で、基板に塗布され自動半田付けにおいて半田ブリッジ形成を防止する。
疑似接触プリンティング：ニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプを用いて液体を塗布すること。パターン化した基板上にニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプを配置し、そこでは保護層、及び好ましくは、湿潤する露出した表面よりも大きい湿潤装置先端部の幅寸法のために、湿潤装置と基板との間で直接的な接触が発生しない。
保護層：実際に湿潤する前に、加工する基板に塗布する層。この保護層に関して、任意の材料を用いて基板表面上に完全な層を形成し、それにより周囲から上記表面を分離でき、この材料は後にレーザー切除により部分的に及び完全に除去できる。この保護層は有機又は無機の材料から成り、基板の種類及び塗布条件により、物理吸着、化学吸着、又は共有結合でき、任意の技術で塗布可能である。
ＳＥＭ：走査電子顕微鏡
基板：自由に接近可能な表面を有する固体であり、そのために液体で湿潤可能である。プラスチックの他に、金属、半導体、ガラス、複合材料及び多孔質材料を固体基板として使用できる。用語“表面”は、表面の空間面積とは無関係であり、ナノ粒子（数個の極微分子から数１０万の表面原子又は分子から成る粒子又はクラスター）も含む。
ＵＶ：紫外線。
遺伝学
ＤＮＡ：デオキシリボ核酸。
ＲＮＡ：リボ核酸。
ＰＮＡ：ペプチド核酸（アミノ酸で糖‐リン酸部分を置換した合成ＤＮＡまたはＲＮＡ。‐ＮＨ‐（ＣＨ２）２‐Ｎ（ＣＯＣＨ２基）‐ＣＨ２ＣＯ‐部分で糖‐リン酸部分を置換すると、ＰＮＡはＤＮＡとハイブリダイズする。
Ａ：アデニン。
Ｇ：グアニン。
Ｃ：シトシン。
Ｔ：チミン。
塩基：Ａ、Ｇ、Ｔ、又はＣ。
ｂｐ：塩基対。
核酸：少なくとも２つの共有結合しているヌクレオチド、又は少なくとも２つの共有結合しているピリミジン（例えば、シトシン、チミン、又はウラシル）又はプリン塩基（例えば、アデニン又はグアニン）。用語“核酸”は、ＤＮＡ、ｃＤＮＡ又はＲＮＡの糖‐リン酸バックボーン、ＰＮＡのペプチドバックボーン、又は類似構造（例えば、リンアミド、チオリン酸塩又はジチオリン酸塩バックボーン）などの、共有結合しているピリミジン又はプリン塩基の任意の“バックボーン”を称す。本発明の意義の範囲内での核酸の本質的特徴は、配列特異的に結び付けてｃＤＮＡ又はＲＮＡを自然に生成できる点である。
核酸オリゴマー：詳細には特定されない塩基長の核酸（例えば、核酸８量体：８ピリミジン又はプリン塩基が互いに共有結合している任意のバックボーンを有する核酸）。
オリゴマー：核酸オリゴマーに相当。
オリゴヌクレオチド：オリゴマー又は核酸オリゴマーに相当、同様に例えば詳細に特定されない塩基長のＤＮＡ、ＰＮＡ又はＲＮＡ断片。
オリゴ：オリゴヌクレオチドの略称。
ｓｓ：単鎖。
化学物質
アルキル：用語“アルキル”は直鎖又は分鎖した飽和炭化水素基（例えば、エチル、イソプロピル、又は２，５‐ジメチルヘキシルなど）を称す。”アルキル”を使用してリンカー又はスペーサを示す場合は、この用語は、共有結合のために２価の原子価を有する基（例えば、‐ＣＨ２ＣＨ２‐、‐ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２‐、又は‐ＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２‐など）。
アルケニル：１つ又は複数のＣ‐Ｃ一重結合がＣ＝Ｃ二重結合と置換されるアルキル基。
アルキニル：１つ又は複数のＣ‐Ｃ一重結合又はＣ＝Ｃ二重結合がＣ≡Ｃ三重結合と置換されるアルキル又はアルケニル基。
ヘテロアルキル：１つ又は複数のＣ‐Ｈ結合又はＣ‐Ｃ一重結合が、Ｃ‐Ｎ、Ｃ＝Ｎ、Ｃ‐Ｐ、Ｃ＝Ｐ、Ｃ‐Ｏ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ−Ｓ又はＣ＝Ｓ結合と置換されるアルキル基。
ヘテロアルケニル：１つ又は複数のＣ‐Ｈ結合、Ｃ‐Ｃ一重結合、又はＣ＝Ｃ二重結合が、Ｃ‐Ｎ、Ｃ＝Ｎ、Ｃ‐Ｐ、Ｃ＝Ｐ、Ｃ‐Ｏ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ−Ｓ又はＣ＝Ｓ結合と置換されるアルケニル基。
ヘテロアルキニル：１つ又は複数のＣ‐Ｈ結合、Ｃ‐Ｃ一重結合、Ｃ＝Ｃ二重結合、又はＣ≡Ｃ三重結合が、Ｃ‐Ｎ、Ｃ＝Ｎ、Ｃ‐Ｐ、Ｃ＝Ｐ、Ｃ‐Ｏ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ−Ｓ又はＣ＝Ｓ結合と置換されるアルキニル基。
Ｃ１８：オクタデカンチオール。
フルオロフォア：光で励起されると、より長い波長（レッドシフトした）蛍光を発する化合物（化学物質）。フルオロフォア（蛍光色素）は紫外線（ＵＶ）から可視（ＶＩＳ）域、さらに赤外線（ＩＲ）域に渡る波長域の光を吸収できる。吸収最高点と蛍光最高点は典型的には互いに１５〜４０ｎｍシフトする（ストークシフト）。
リガンド：リゲートにより特に結び付いた分子を称する；本発明の意義の範囲内でのリガンドの例としては、基板、（酵素の）タンパク質の補因子及び補酵素、抗体（抗原のリガンドとして）、抗原（抗体のリガンドとして）、受容体（ホルモンのリガンドとして）、ホルモン（受容体のリガンドとして）、及び核酸オリゴマー（相補的な核酸オリゴマーのリガンドとして）が挙げられる。
リゲート：リガンド（テンプレート）と複合体を形成するための特異的認識及び結合部位が位置する（マクロ）分子を称す。
フルオレセイン：レゾルシノールフタレイン。
Ｒ：置換基又は側鎖としての、詳細に特定されない任意の有機残基。
アミン：一般構造Ｈ２Ｎ‐スペーサ‐Ｒを有する分子。
シラン誘導体：一般構造Ｘ３‐Ｓｉ‐スペーサ‐Ｒを有する分子、そこでは例えばＸ＝Ｈ，Ｃｌ，ＯＣＨ３である。
チオール：一般構造ＨＳ‐スペーサ‐Ｒ又は［Ｓ‐スペーサ‐Ｒ］２を有する分子。
スペーサ：２分子間又は、表面原子、表面分子又は表面分子群と別の分子、通常はアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、又はヘテロアルキニル鎖間との間での任意の分子連結。好ましいスペーサは鎖長１〜２０、特には鎖長１〜１４を有するもので、前記鎖長は連結される構造間の最短の連続連結を表す。
Ａｕ−Ｓ−（ＣＨ２）２−ｓｓ−オリゴ‐フルオレセイン：誘導体化した一本鎖オリゴヌクレオチドから成る共有結合で付した単分子層を有する金表面。この場合、オリゴヌクレオチドの末端のリン酸塩基の３’‐末端は、（ＨＯ‐（ＣＨ２）２‐Ｓ）２でエステル化され、Ｐ‐Ｏ‐（ＣＨ２）２‐Ｓ‐Ｓ‐（ＣＨ２）２‐ＯＨを形成する。Ｓ‐Ｓ結合は均一に切断され、１つのＡｕ‐Ｓ‐Ｒ結合を其々生成する。遊離端では、プローブオリゴヌクレ  オチドには共有結合で付加したフルオロフォアであるフルオレセインを有する。
オリゴ‐スペーサ‐Ｓ‐Ｓ‐スペーサ‐オリゴ：ジスルフィド架橋で互いに結合した２つの同一の又は異なる核酸オリゴマーであり、前記ジスルフィド架橋は任意の２つのスペーサを介して核酸オリゴマーに連結される。２つのスペーサは異なる鎖長を有することができ（ジスルフィド架橋と各核酸オリゴマーとの間の最短の連続連結）、特に任意の鎖長は１と１４の間であり、これらのスペーサは、次々に、核酸オリゴマーに元々存在する又はモディファイすることで核酸オリゴマーに添付された様々な反応基に結合可能である。
（ｎｘＨＳ‐スペーサ）‐オリゴ：スペーサを介してｎチオール官能基が其々連結されている核酸オリゴマーであり、各スペーサは異なる鎖長（チオール官能基と核酸オリゴマーとの間の最短の連続連結）、特に１と１４の間の任意の鎖長を示すことができる。これらのスペーサは、次々に、核酸オリゴマーに元々存在する、又はモディファイすることで核酸オリゴマーに添付された様々な反応基に結合させてもよく、“ｎ”は任意の整数で、特に１から２０の間の数字である。
（ｎｘＲ‐Ｓ‐Ｓ‐スペーサ）‐オリゴ：スペーサを介してｎジスルフィド官能基が其々連結されている核酸オリゴマーであり、前記ジスルフィド官能基は、任意の残基Ｒで飽和化されている。ジスルフィド官能基と核酸オリゴマーを連結させる各スペーサは、異なる鎖長（ジスルフィド官能基と核酸オリゴマーとの間の最短の連続連結）、特に１と１４の間の任意の鎖長を示せる。これらのスペーサは、次々に、核酸オリゴマーに元々存在する、又はモディファイすることで核酸オリゴマーに添付された様々な反応基に結合可能である。“ｎ”は任意の整数で、特に１から２０の間の数字である。
【００１１】
本発明によれば、液体で基板を湿潤する方法は、以下のステップを備える：
ａ）湿潤する表面を有する基板を提供するステップ、
ｂ）湿潤液を提供するステップ、
ｃ）湿潤する表面を周囲から分離する保護層を基板に塗布するステップ、
ｄ）保護層をパターニングして湿潤する基板表面上の所定の湿潤領域を露出するステップ、及び
ｅ）湿潤装置と湿潤する基板表面との間を直接接触させずに湿潤装置により湿潤液を露出した湿潤領域に塗布するステップ。
【００１２】
本発明による方法を通して、湿潤領域の不純物が大部分除外され、湿潤装置の損耗が最小限に抑えられる。同時に、保護層をパターニングすることにより、湿潤する基板領域を容易に限定できる。湿潤装置のサイズと、湿潤領域の幅寸法と、湿潤領域に隣接する保護層の厚みとの間の幾何学的な相互作用により、湿潤液を湿潤装置から基板表面に境界を明確にして放出することが容易になる。
【００１３】
ここでは、効果的に、プラスチック、金属、半導体、ガラス、複合材料、又は多孔質材から成る固体、又はこれら材料の組み合わせから成る固体を基板として設ける。特に、好ましくは、湿潤する表面がシリコン、白金又は金の層、又は酸化層又はガラスにより形成した固体を基板として設ける。
【００１４】
本発明によれば基板の空間的形状は限定されない。より正確に言えば、例えば、巨視的な固体ディスク又はマイクロ又はナノ粒子を基板として設けることができる。
【００１５】
本発明の文脈において、用語”湿潤液”は、特に純粋な液体物質、有機物及び／又は無機物の溶液、乳濁液、懸濁液、又はコロイド溶液を含む。
【００１６】
保護層の材料を、便宜上、保護層の材料が湿潤する基板表面に物理吸着又は化学吸着される、又は共有結合して、配位結合して又は複合体を形成して基板表面に結合されるように、基板材料と組み合わせる。例えば、保護層として、ポジ型又はネガ型フォトレジストを基板に、好ましくは、スプレー又はスピン処理して塗布できる。ソルダレジストも保護層と同様にして基板に塗布できる。ここでは、ソルダレジストをスクリーン印刷、カーテンコーティング、又はスプレー法により塗布する。
【００１７】
さらなる方法の変形例によれば、特にセルロース、デキストラン、又はコラーゲンから成る、有機ポリマーを保護層として基板に塗布する。この有機ポリマーはスピン処理又は物理吸着させるのが好ましい。
【００１８】
さらに別の効果的な変形例によれば、保護層として有機分子から成る自己組織化単分子層を塗布する。この単分子層は特に有機分子を水性溶媒又は有機溶媒に溶解させ、溶液を基板に接触させることにより特に製造される。
【００１９】
特に好適な実施例が得られるのは、湿潤する表面を金層で形成する固体を、効果的に、基板として用いる場合及び特に一般構造ＨＳ‐スペーサ‐Ｒ又は［Ｓ−スペーサ‐Ｒ］２を有するチオールから成る自己組織化単分子層を保護層として塗布する場合である。ここでは、Ｒは任意の頭部基を表し、スペーサは鎖長１〜２０、特に１〜１４を有する。
【００２０】
別の特に好適な実施例が得られるのは、湿潤する表面をシリコン又は白金層で形成する固体を基板として用いる場合、及び特に一般構造Ｈ２Ｎ‐スペーサ‐Ｒを有する、アミンから成る自己組織化単分子層を保護層として塗布する場合である。ここでは、同じく、Ｒは任意の頭部基を表し、スペーサは鎖長１〜２０、特に１〜１４を有する。
【００２１】
さらに好適な実施例によれば、湿潤する表面を酸化表面又はガラスで形成する固体を基板として用いる。ここでは、特に一般構造Ｘ３‐Ｓｉ‐スペーサ‐Ｒを有する、シランから成る自己組織化単分子層を保護層として塗布する。そこでは、Ｒは任意の頭部基及びＸ＝Ｈ，Ｃｌ又はＯＣＨ３であり、スペーサは鎖長１〜２０、特に１〜１４を有する。
【００２２】
前述の３方法変形例全てにおいて、頭部基Ｒは便宜上、ＣＨ３、ＯＨ、ＣＯ２Ｈ、ＮＨ２、  ＮＨ３＋又はＳＯ３−基から選択される。
【００２３】
ステップｃ）において、効果的に、保護層を完全な層の形状で、湿潤する基板表面に塗布する。この場合、基板表面全体に塗布する、又は基板の一部分のみ覆う、のどちらかが可能である。所望の湿潤を行なう部分では、便宜上、その後保護層を残らず除去する。
【００２４】
好適な実施例では、保護層のパターニングを、レーザー切除、特に保護層の一部分へ所定の波長を連続して又はパルス化してレーザー光を照射することにより実施する。これに関して、保護層を、直接、レンズ系又はマスクを介して、レーザーをパルス照射して、湿潤領域を露出する。
【００２５】
レーザー照射により、湿潤する基板表面が湿潤領域のレーザー照射部分で溶ける場合、有利であることが証明されている。これにより、表面粗度が減少し、基板表面の均一性が向上するという結果が齎される。その他、数枚の金層が切除されることにより、不純物が表面から除去される。
【００２６】
湿潤領域を、約５μｍ〜約２００μｍ、好ましくは約１０μｍ〜約１００μｍの特徴的な寸法で効果的に作成する。約２０μｍ〜約５００μｍ、好ましくは約５０μｍ〜約２００μｍを幅方向間隔の値として設定する。この湿潤領域として、効果的には、略矩形、楕円形、又は円形の形状が挙げられる。
【００２７】
本発明の効果的な態様によれば、ステップｄ）では、供給路を保護層に追加的に導入して、露出した湿潤領域への検体液の供給を容易にする。
【００２８】
ここでは、供給路を便宜上、保護層の厚さに対して１０％〜９９％、好ましくは２０％〜９５％、特に好ましくは５０％〜９５％の深さで保護層に導入する。この場合、露出した湿潤領域を供給路内に効果的に配置する。
【００２９】
本発明による方法では、湿潤装置には、特に単独のニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプを備える。本発明の文脈では、複数のニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、スタンプの取り合わせ、又はこれら要素各種の取り合わせも可能である。
【００３０】
便宜的な実施例によれば、湿潤装置には液体吐出端面を有するが、前記端面の幅寸法を空間的に少なくとも１方向で、湿潤領域の幅寸法より空間的にその同じ方向で長くする。このように、正確に位置合わせした場合、湿潤装置と基板表面とが直接接触することを回避できる。
【００３１】
効果的には、湿潤装置の端面は空間的に両方向で、湿潤領域より長い幅寸法を示すため、湿潤装置と湿潤領域とが直接接触するのを全ての相対方向で避けられる。
【００３２】
湿潤液を塗布するのに、湿潤装置の端面を湿潤領域に隣接する保護層と接触させるのが好ましい。このように、湿潤液の液滴を、制御した方法で、基板表面に直接接触せずに、保護層のパターンに従い形成した凹部に導入できる。  
【００３３】
特に、湿潤液を塗布するのに、湿潤装置の端面を、湿潤領域全体に渡りそして上から、湿潤領域に隣接する保護層表面と接触させることが可能である。
【００３４】
本発明の効果的な実施例において、湿潤装置の端面を精度（Δｘ，Δｙ）で幅方向にパターン化した保護層上に位置決め可能であり、湿潤領域を、湿潤装置の端面の幅寸法（ｘｔｉｐ，ｙｔｉｐ）より、少なくとも位置決め精度（Δｘ，Δｙ）分だけ小さい特徴的な幅寸法（ｘｓｐｏｔ，ｙｓｐｏｔ）で作成する。このようにして、液滴の放出を、制御した方法で、保護層を覆う部分のみに確実に行えるようになる。
【００３５】
本発明の便宜的な態様によれば、水溶液中の修飾された核酸オリゴマーを湿潤液として塗布する。この場合、核酸オリゴマーは１つ又は複数の反応基で修飾され、少なくとも反応基は湿潤する基板表面と直接反応するよう設計されている。さらに、核酸オリゴマーをフルオロフォアで修飾して、後に視覚化できる。
【００３６】
本発明には、記述した方法を実施するための装置も備える。特に、効果的には、そうした装置として、５０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満の位置決め精度で、パターン化した保護層上に幅方向でその端面を位置決め可能な湿潤装置を含む。
【００３７】
本発明には、さらに、上記の方法で得られる液体で湿潤した基板を含む。
【００３８】
本発明のさらなる実施例及び効果を、以下に詳細に記述する：
【００３９】
先に説明したように、本発明には、単独のニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプから成る、又はニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプの取り合わせから成る湿潤装置を使用して、液体で、パターン化した基板を制御して湿潤する方法を含む。本発明では、これらの湿潤装置は任意の幅寸法、すなわち、また、まさに好ましくは、レーザー切除された、基板の空き位置の幅方向領域より大きい任意の幅寸法の先端部を有することができる。本発明の湿潤装置により、基板と直接接触せずに済むため、疑似接触法と呼ぶことができよう。
【００４０】
基板への保護層の塗布
本発明によれば、基板に保護層を設けることで、基板製造と基板表面の湿潤との間の重要な期間を埋める。この期間中に、保護層により基板表面で不要な不純物が吸収されるのを防ぐ。
【００４１】
この保護層に関しては、任意の材料を使用して、完全な層を表面上に作成し、それにより周囲から基板表面を分離でき、その後同材料を所望の位置で残らず、例えば、レーザー切除により除去できる。効果的には、所定の基板に対し、基板と保護層との間の接着の観点から最大限に利用可能な、適合する保護層を選択するものと理解される。同様に、使用する液体を考慮して保護層を最適化できる。水溶液の場合、親水性の層材料が適切で、それにより液体が本発明の供給路を湿潤し、気泡を防ぐことができる。一方、油性液体の場合は、疎水性の材料が好ましい。
【００４２】
使用する液体に界面活性剤を添加することにより、経路構造への湿潤が向上し、それにより層材料とは関係なく良好な流動性が得られる。
【００４３】
リソグラフィ（ポジ型及びネガ型フォトレジスト）及びプリント基板技術（ソルダレジスト）において既知の通常の塗料の他に、セルロース、デキストラン、コラーゲン、又はシラン又はチオールなどの有機分子から成る自己組織化単分子層などの有機ポリマーも適している。また、材料が表面で乾いた際に、特定の塗布方法に対して有利に機能する特有の構成要素を有する塗料を使用することも考えられる。
【００４４】
保護層を基板に、例えばフォトレジストの場合にはスプレー処理によって、有機ポリマーの場合にはスピンコーティング又は物理吸着によって、又はソルダレジストの場合にはスクリーン印刷又はカーテンコーティングによって、塗布できる。
【００４５】
本発明の好適な実施例では、可変の鎖長を有する、チオール又はシランなどの有機分子で出来た単層は、自己組織化の過程で基板に塗布される。これを行うために、有機分子を水性溶媒又は有機溶媒に溶解し、その溶液を被覆する基板に接触させる。成層過程は基板上に共有結合で分子が単層を成すことで終了する。
【００４６】
本発明の特に好適な実施例では、例えば一般構造ＨＳ‐スペーサ‐Ｒ又は［Ｓ‐スペーサ‐Ｒ］２を有するチオールを、高密度で秩序ある皮膜で保護した単層として金に塗布する。そこでは、ＲはＲ＝ＣＨ３，ＯＨ，ＣＯ２Ｈ，ＮＨ２，Ｈ３＋，又はＳＯ３−などの任意の頭部基であり、スペーサは２分子間の任意の分子連結に関する用語で、通常はアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、又はヘテロアルキニル鎖などの、鎖長１〜２０、特には鎖長１〜１４を有し、前記鎖長は連結される構造間の最短の連続連結であるもの、と理解される。或いは、有機分子にアミン基（Ｈ２Ｎ‐スペーサ‐Ｒ）をチオール基（ＳＨ‐スペーサ‐Ｒ）の代わりに設けて、その後化学吸着又は物理吸着により白金及びシリコン表面上に吸着させることもできる。或いは、チオール基（ＳＨ‐スペーサ‐Ｒ）をシラン基（Ｘ３−Ｓｉ−スペーサ‐Ｒ、そこでは、例えば、Ｘ＝Ｈ，Ｃｌ，ＯＣＨ３）で置換する場合は、共有結合により結合した単層を酸化表面又はガラス上に生成できる。
【００４７】
本発明の別の好適な種類では、プリント基板技術から知られるソルダレジストを備える保護層を基板に塗布する。２成分又は１成分のソルダレジストをカーテンコーティング法、スクリーン印刷法、又はスプレー法により塗布するのが適しており、続いてエア又はＵＶ照射による硬化処理を施す。このように各種方法を取る１つの利点として、ソルダレジスト層の厚さを広い範囲で、例えば、カーテンコーティング法では塗料カーテン下の基板速度により、自在に設定可能なことが挙げられる。
【００４８】
任意の形状での保護層のレーザー切除
本願の文脈において、用語“レーザー切除”は、レーザー照射による、有機又は無機の保護層の部分的又は完全な除去だけでなく、基板上の不純物の除去としても理解される。効果的には、このレーザー切除を用いて、基板の所望の位置で任意の形状で塗布された保護層を除去する又はパターンを形成する。このように、異なるサイズのテーパの付いた保護層で、１つ及び同じ基板設計上でレーザー照明を変化させるだけで、各種の精密に定義された空き基板領域又は部分を実現可能である。
【００４９】
本発明による解決法のさらなる態様として、レーザー切除を用いて保護層を完全に除去するのに伴い基板表面を融解したが、これは基板及び保護層の特性に関して、レーザー強度又は露出時間を設定することにより達成できる。表面粗度を減少させる他に、こうした短時間で、基板の表面付近を溶解することで、材料に存在する孔を塞ぎ、それにより空き基板表面の均一性が向上する。加えて、いくつかの金層が切除されることで、表面から不純物が除去される。
【００５０】
このレーザー切除は、光を直接照射する又はレンズ系又はマスクを介して光を照射することで行なう。この場合、個々の露出又はパターン形成する湿潤領域のサイズ又は形状、及びそれらの幅方向の間隔は、任意であり、其々の塗布にのみ依存する。使用するレーザー光の波長、同様に露出時間又はパルス数及びパルス期間は、保護層と基板表面材料の組み合わせにより決定され、各組み合わせに対して最適化されるのが好ましい。
【００５１】
本発明の好適な変形例では、エキシマレーザーを照射して、ダイヤフラムを介して、オクタデカンチオールから成る単分子層において、空き湿潤領域を其々の直径をｄ＝１０〜１００μｍで幅方向の間隔を５０〜２００μｍで配列している。
【００５２】
本発明の別の好適な変形例では、エキシマレーザーで、複数の処理段階で複数のマスクを介して、ソルダレジストにスクライブし、パターンに経路及び空き湿潤領域を備えるが、前述の疑似接触プリンティング法で空き基板位置に制御して湿潤することに加え、このパターンにより、検体を含む液体で、経路を介して互いに連結する位置での的を絞った接触が容易になる。厚さ１００〜１５０μｍのソルダレジスト層を、一定数のレーザーパルスで、深さ８０〜１００μｍ及び幅１０〜１５０μｍの様々な経路で切断し、その後経路内で、追加レーザーパルスにより、基板を、直径約ｄ＝１０〜１００μｍで複数の位置で露出する。このような精密な基板位置に経路パターンで露出することにより、基板全体を湿潤するのに比べて、分析に必要な検体液を大幅に削減できる。
【００５３】
疑似接触プリンティング法による液体でのパターン化した基板の湿潤
本発明によれば、湿潤液を、パターン化した基板に、特にニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプを用いて、又はニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプを取り合わせて用い、塗布する。本願では、用語“疑似接触プリンティング”は、湿潤処理を既知の標準的方法である“接触プリンティング”からその技術を区別するために、そして保護層の存在及び湿潤装置の先端部の幅寸法が好ましくは湿潤する空き領域より大きいために、湿潤装置と基板表面とが直接接触しないことを明白にするために使用される。さらに、湿潤する空き基板領域を所定の高さの保護層によって限定するため、湿潤装置は決められた寸法の幾何学的な障壁に当たり、それにより制御された湿潤が行われる。
【００５４】
本発明の文脈において、純粋な液体物質と任意の種類の溶解している有機又は無機物質の両方、同様に乳濁液、懸濁液、及びコロイド溶液が使用可能である。本発明の意義の範囲内で考えられる材料として、溶解している着色顔料又は任意の機能化高分子及びナノ粒子が挙げられる。センサ技術の分野において、本発明では、あらゆる種類のリゲートを基板に塗布可能である。用語“リゲート”はリガンドと特に相互作用して複合体を形成する分子を称す。本文脈の意義の範囲内のリゲートの例としては、基板、補因子及び補酵素、タンパク質（酵素）の複合体結合相手として、抗体（抗原の複合体結合相手として）、抗原（抗体の複合体結合相手として）、受容体（ホルモンの複合体結合相手として）、ホルモン（受容体の複合体結合相手として）、核酸オリゴマー（相補的な核酸オリゴマーの複合体結合相手として）及び金属錯体が挙げられる。
【００５５】
本発明の好適な形状において、空き基板位置を水溶液中の修飾した核酸オリゴマーで湿潤する。空き表面に塗布する核酸オリゴマーを、共有結合で結合させた任意の組成及び鎖長のスペーサを介して、１つ又は複数の反応基で修飾する。これらの反応基は核酸オリゴマーの一端部付近に位置させるのが好ましい。この反応基は修飾していない表面と直接反応可能な基である。この例として：（ｉ）一般式（ｎｘＨＳ‐スペーサ‐）オリゴ、（ｎｘＲ‐Ｓ‐Ｓ‐スペーサ）‐オリゴ又はオリゴ‐スペーサ‐Ｓ‐Ｓ‐スペーサ‐オリゴを有するチオール‐（ＨＳ‐）又はジスルフィド‐（Ｓ‐Ｓ‐）誘導体化した核酸オリゴマーで、前記核酸オリゴマーは金表面と反応して金‐硫黄結合を形成する。（ｉｉ）化学吸着又は物理吸着により白金又はシリコン表面で吸着されるアミン（ｉｉｉ）酸化表面との共有結合に取り込まれるシラン、が挙げられる。
【００５６】
疑似接触プリンティングでは、任意の幅寸法（ｘｔｉｐ，ｙｔｉｐ）を有する湿潤装置のディスペンサを、パターン化した保護膜上に精度（Δｘ，Δｙ）で位置決めし、そして、湿潤のために、液滴放出時に、湿潤装置が保護層を介してのみ接触するまで下ろす。これは、特に湿潤領域が、少なくとも位置決め精度分だけ、ディスペンサの寸法より小さい特徴的な幅寸法（ｘｓｐｏｔ，ｙｓｐｏｔ）、即ち、以下の条件を満たす場合に、確実になる。
ｘｓｐｏｔ≦ｘｔｉｐ−△ｘ及びｙｓｐｏｔ≦ｙｔｉｐ−△ｙ
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
本発明の実施例による液体で基板を湿潤する方法を、以下に、特に図１を参照して、説明する。 
【００５８】
第１のステップでは、湿潤する表面１２を有する基板１０を備える、図１（ａ）。本実施例では、基板１０は、蒸着された厚さ５ｎｍのＣｒＮｉコンタクト層を有するスライドグラス及びその上に蒸着された厚さ約２００ｎｍの金層から成る。 
【００５９】
保護層を加える前に、基板を標準的な硫酸過水洗浄（ｔ＝３０ｓ）で処理する。Ｃ１８保護層１４を金表面に塗布するために、基板１０をエタノールに５〜１２時間室温で１ｎｍｏｌ／リットル オクタデカンチオール（Ｃ‐１８；フルカ（Ｆｌｕｋａ）社）でインキュベートし、インキュベート後、未結合のチオールをエタノールで洗浄する、図１（ｂ）。
【００６０】
その後、Ｃ１８保護膜１４をレーザー切除によりパターン化して、複数の湿潤領域１６を、図１（ｃ）に示すように、形成する。例えば、ラムダフィジック（Ｌａｍｂｄａ  Ｐｈｙｓｉｋ）社製エキシマレーザーから１９３ｎｍの波長のビーム１８でＣ１８保護膜のパターニングを行なう。湿潤領域１６の保護層１４のチオールを残らずフルエンス１００ｍＪ／ｃｍ２でパルス幅２０ｎｓの３パルスで除去できる。
【００６１】
さらに、基板１０のレーザー衝突で、孔を塞いでいた金表面が融解されることで、粗度が減少し、不純物が除去される（図３）。
【００６２】
レーザー照射を低減した形で基板上に映像し、マスク（図示せず）を介して、例示的実施例において、直径４０〜１００μｍの照射スポットを示す。湿潤領域を、例えば、幅方向間隔２００μｍで保護層に焼付ける。
【００６３】
図２には、レーザー切除により、保護層１４に露出した湿潤領域１６のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）画像を示す。これらのＳＥＭ画像に関して、ソルダレジスト保護層を、図１のＣ１８保護層の代わりに使用した。この目的のために、２成分のソルダレジスト（ピーター社（Ｐｅｔｅｒｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）製、Ｅｌｐｅｍｅｒ  ＧＬ  ２４６７  ＳＭ-ＤＧ）を基板に、プリント基板技術から知られるカーテンコーティング法で塗布して、基板表面に対する保護層を形成する。塗料カーテン下を基板１０が移動する速度を変化させて、厚さ約１０〜１５０μｍの任意の保護層を獲得できる。
【００６４】
塗料を乾燥後、ラムダフィジック社製エキシマレーザーでレーザー切除して保護層をパターン化する。厚さ１５〜２０μｍを有する保護層の場合、フルエンス６００〜１２００ｍＪ／ｃｍ２でパルス幅２０ｎｓの９０〜１５０パルスで、塗料を残らず除去し、存在する孔を塞いでいる金基板の表面付近を確実に融解することで、粗度を減少させて表面の不純物を排除できる。レーザーを低減した形で基板上に各種マスクを介して映像し、撮像装置を通して、表面への照射強度を設定する。このようにして、マスクによって、様々な形状の切除部分が実現される。
【００６５】
図２では矩形／正方形断面（図２（ａ））と、円形断面（図２（ｂ））の両方が可能であることを説明している。
【００６６】
基板１０の金表面の融解に伴う表面構造の向上について図３では説明している。図３の（ａ）では、レーザー衝突で円形の内部が融解した金表面のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）画像を示し、図３（ｂ）では、図３（ａ）のＢ‐Ｂ線に沿った高さ形状を示している。融解によって、表面の粗度が減少し、照射された領域の均一性が増大していることが、明らかに見てとれる。これにより、以下で記述する、プローブ分子の湿潤領域１６への付着が容易になる。
【００６７】
図１に戻ると、図１（ｄ）では、疑似接触プリンティング法で湿潤装置２２を用い、核酸オリゴマーでパターン化した基板を湿潤することを示している。
【００６８】
オリゴヌクレオチドの合成を、自動オリゴヌクレオチド合成装置（Ｅｘｐｅｄｉｔｅ８９０９；ＡＢＩ３８４、ＤＮＡ／ＲＮＡ合成装置）で、その製造会社により推薦された合成手順に従い１．０μｍｏｌ合成で行なった。１‐Ｏ‐ジメトキシトリチル‐プロピル‐ジスルフィド‐ＣＰＧサポート（グレンリサーチ社（Ｇｌｅｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）製品番号２０‐２９３３）での合成において、酸化段階を、０．０２モルのヨウ素溶液で実施し、ジスルフィド架橋の酸化的開裂を回避する。オリゴヌクレオチドの５’末端での修飾を、結合段階を５分まで延長して行う。アミノ修飾用物質Ｃ２ｄＴ（グレンリサーチ、カタログ番号１０‐１０３７）を其々の標準手順で配列に組み込む。結合効率をオンラインで合成中に、ＤＭＴ陽イオン濃度で、光度的に又は伝導度的に、判定する。
【００６９】
オリゴヌクレオチドを、濃アンモニア（３０％）で、３７℃で１６時間、脱保護処理する。オリゴヌクレオチドの精製を標準的手順に従いＲＰ‐ＨＰＬクロマトグラフィーで行ない（移動溶媒：０．１モルのトリエチルアンモニウム酢酸緩衝液、アセトニトリル）、ＭＡＬＤＩ‐ＭＳ（マトリックス支援イオン化―飛行時間型質量分析装置）により特徴付けを行う。アミンでモディファイされたオリゴヌクレオチドを、対応する活性フルオロフォア（例えば、フルオレセイン・イソチオシアン酸）と、当業者には既知の条件に従い、結合させる。この結合は表面にオリゴヌクレオチドを付着させる前、後のどちらかで実施できる。
【００７０】
パターン化した基板１０に、配列５’‐ＡＧＣ  ＧＧＡ  ＴＡＡ  ＣＡＣ  ＡＧＴ  ＣＡＣ  ＣＴ‐３’を有する２重にモディファイした２０ｂｐの一本鎖オリゴヌクレオチド（モディフィケーション１：３’-末端のリン酸基を（ＨＯ‐（ＣＨ２）２‐Ｓ）２でＰ‐Ｏ‐（ＣＨ２）２‐Ｓ‐Ｓ‐（ＣＨ２）２‐ＯＨにエステル化する。モディフィケーション２：５’‐末端に、フルオレセイン修飾剤フルオレセイン・フォスフォアミダイト（Ｐｒｏｌｉｇｏ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ社製）を対応する標準手順に従い組み込む）を、緩衝液（リン酸緩衝液、水に０．５モル、ｐｈ７）中の５ｘ１０−５モル溶液として、約１０−５〜１０−１モルのプロパンチオール（又は適切な鎖長の別のチオール又はジスルフィド）を添加して、スポッター（カルテジアン（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ）社製）を用いて（図１（ｄ））加え、２分〜２４時間インキュベートする。この反応時間中、オリゴヌクレオチドのジスルフィド・スペーサＰ‐Ｏ‐（ＣＨ２）２‐Ｓ‐Ｓ‐（ＣＨ２）２‐ＯＨをホモリティックに（ｈｏｍｏｌｙｔｉｃａｌｌｙ）開裂する。この場合、スペーサは、表面のＡｕ原子で共有結合Ａｕ-Ｓ結合を形成し、それによりｓｓ−オリゴヌクレオチドと開裂した２‐ヒドロキシ‐メルカプトエタノールとを１：１共吸着させる。インキュベーション溶液中にも存在する遊離プロパンチオールを同様に、Ａｕ‐Ｓ結合を形成する（インキュベーション段階）ことにより共吸着させる。一本鎖オリゴヌクレオチドの代わりに、この一本鎖をその相補的鎖でハイブリダイズすることも可能である。
【００７１】
カルテジアンテクノロジ社（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から発売されているスポッター（商品名：ＭｙｃｒｏＳｙｓ  ＰＡ）での充填に関して、０．２〜０．６μＬの充填容量２４を有し、湿潤処理毎に約１ｎＬの容量２６を放出するスプリットピンニードル２２（テレケム（ＴｅｌｅＣｈｅｍ）社製アレイヤー・チップメーカ・ピン）を使用する。湿潤処理でのニードル２２の側面及び湿潤する湿潤領域１６を図１（ｅ）に示す。
【００７２】
ニードル２２の接触領域２８は、直径約１３０μｍで、そのためレーザー切除により露出した基板湿潤領域１６よりかなり大きい。基板上のニードルの位置決めを１０μｍの精度で湿度約７０〜８０％で行なう。保護層１４と先端部が接触する際に小滴２６を放出し、基板１０の湿潤する表面１２とニードル２２が直接接触しない。この状態を図１（ｅ）の左側部分的画像に示す。湿潤を行なった後、液滴３０を制御した方法で基板の湿潤領域１６に塗布する（図１（ｅ）の右側部分的画像）。
【００７３】
例示的実施例として、次に、Ａｕ‐ｓｓ‐オリゴ‐フルオレセイン系の蛍光強度測定について説明する。このために、上述したように、湿潤領域１６をパターン化した基板１０上で、核酸オリゴマーで機能化する。これを実施するために、配列５’‐フルオレシン‐ＡＧＣ  ＧＧＡ  ＴＡＡ  ＣＡＣ  ＡＧＴ  ＣＡＣ  ＣＴ‐３’［Ｃ３‐Ｓ‐Ｓ‐Ｃ３‐ＯＨ］を有するモディファイされたオリゴヌクレオチドを金（リン酸緩衝液（Ｋ２ＨＰＯ４／ＫＨ２ＰＯ４  ５００ｍモル、ｐＨ７）の５０μｍｏｌオリゴヌクレオチドを、水でプロパンチオール１ｍＭと再充填する）上で固定する。Ａｕ‐Ｓ（ＣＨ２）２‐ｓｓ‐オリゴ‐フルオレセインの形で、表面の蛍光強度を（ラビジョン・バイオテク社（ＬａＶｉｓｉｏｎ  Ｂｉｏｔｅｃｈ））製蛍光スキャナで判定する。液状媒体が存在する中で蛍光を測定するには、１５０μＬの媒体を金表面に載せた後、カバーガラスで被覆する。或いは、ハイブリウェル（ＨｙｂｒｉＷｅｌｌＴＭ）又はイメージングチャンバも使用できる。
【００７４】
図４では、複数の同じ測定スポットの蛍光強度におけるバラつきを示している。測定スポットの連番（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｎｕｍｂｅｒ）を横座標に、任意の単位で測定した蛍光強度を縦座標に表している。図４（ａ）の値に関しては、核酸オリゴマーを従来の方法で配置し、図４（ｂ）の値に関しては、本発明の上記の疑似接触プリンティング法により湿潤を行なった。明らかに観察されるのは、従来の方法と比べ、測定スポットと測定スポット間での蛍光強度のバラつきは本発明による作用により大幅に減少している。
【００７５】
さらなる実施例では、ソルダレジストを保護層として使用し、そして湿潤領域を作成するために、上記ソルダレジストに液状検体用供給部をパターン化する。ソルダレジスト保護層のレーザー切除により、個々の湿潤領域に加え、液体用の供給路を厚いソルダレジスト層（例えば１００〜１５０μｍ）にスクライブできる。
【００７６】
この場合、第１パターニング段階で、各種の経路として塗料に第１マスクを介して切り込みを入れるが、これらの経路の深さはパルス数により設定できる。経路の深さ約８０〜１２０μｍは、約５４０〜９００レーザーパルス（２０ｎｓ）でフルエンス６００〜１２００ｍＪ／ｃｍ２で得られる。その後、第２パターニング段階で、第２マスクを介して、残りの塗料を第１パターニング段階の経路内の個々の部分で約９０〜１５０パルス（２０ｎｓ）のさらなるレーザー照射により除去する。このようにして、基板を露出し融解する。次にこれらの露出した基板位置を上述した核酸オリゴマーで湿潤する。
【００７７】
上記基板上では、複数の湿潤領域が、ソルダレジストにおける経路の１つを介して其々が連結しており、相補的な核酸オリゴマーを含む可能性がある液体などの検体と特に接触できる。そのため分析に必要な検体液を大幅に減少させられる。
【００７８】
例えば、経路毎に露出した基板位置の一部分のみに連絡する経路パターンでは、ｎ本の直線経路の配列になっており、前記経路の全てに、寸法ｎｘｍ（便宜上、１０≦ｎ及びｍ≦１０００）を有する均一にスポットを配したマトリクスの縦列にｍ箇所の湿潤領域を含む。全ての露出した基板位置を互いに連絡する別の経路パターンでは、１本の経路が、蛇行形状で、寸法ｎｘｍ（便宜上、１０≦ｎ及びｍ≦１０００）を有する均一に湿潤領域を配したマトリクスの全ての露出した基板位置を連絡する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
本発明は、図面と併せて例示的な実施例を参照することにより、以下でより詳細に説明される。本発明の理解に必要である要素のみ表す。示されるのは以下である。
【図１】図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施例による、液体で基板を湿潤するためのプロセス制御の概略図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、レーザー切除によるソルダレジスト保護層における露出した湿潤位置のＳＥＭ画像である。
【図３】図３（ａ）は、レーザー照射され溶解された金表面のＡＦＭ画像であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ‐Ｂ線に沿った断面の高さ形状である。
【図４】核酸オリゴマーの表面充填密度の判断基準として、複数の同じ測定点での蛍光強度におけるバラつきを示しており、（ａ）では従来の方法で核酸オリゴマーを配置したものであり、（ｂ）は本発明による方法を使用して基板表面上に湿潤領域を湿潤したものである。
【符合の説明】
【００８０】
１０            基板
１２            表面
１４            保護層
１６            湿潤領域
１８            ビーム
２２            ニードル
２４            充填容量
２６            放出容量
２８            接触領域
３０            液滴
【図１】
2006521538.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年12月21日(2005.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体で基板を湿潤する方法であって、
ａ）湿潤する表面を有する基板を提供するステップ、
ｂ）湿潤液を提供するステップ、
ｃ）前記基板に、前記湿潤する表面を周囲から分離する保護層を塗布するステップ、
ｄ）前記保護層をパターニングして、前記湿潤する基板の表面上の所定の湿潤領域を露出するステップ、及び
ｅ）前記露出した湿潤領域に湿潤装置を用いて、該湿潤装置と前記湿潤する基板表面との間を直接接触させることなく、前記湿潤液を塗布するステップであって、前記湿潤装置には液体吐出端面を有し、該端面の幅寸法を少なくとも空間的１方向において、前記湿潤領域の幅寸法より空間的該１方向において長くし、前記湿潤装置の前記端面を前記湿潤領域に隣接する前記保護層と接触させる、前記湿潤液を塗布するステップ、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基板として、プラスチック、金属、半導体、ガラス、複合材料、又は多孔質材から成る、又はこれら材料の組み合わせから成る固体を提供すること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板として、湿潤する表面がシリコン層、白金層、金層により、酸化表面又はガラスにより形成される固体を提供すること、を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板として、巨視的な固体ディスク又はマイクロ又はナノ粒子を提供すること、を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記湿潤液として、純粋な液体物質、有機及び／又は無機物の溶液、乳濁液、懸濁液、又はコロイド溶液を提供すること、を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記保護層の前記材料を、前記保護層材料が湿潤する基板表面上で物理吸着又は化学吸着される、又は前記基板表面に共有結合で、配位結合で又は複合体形成で結合するように、前記基板材料と組み合わせること、を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記保護層として、ポジ型又はネガ型フォトレジストを基板に塗布すること、好ましくは、スプレー又はスピン処理すること、を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記保護層として、前記基板にソルダレジストを塗布すること、好ましくは前記ソルダレジストをスクリーン印刷、カーテンコーティング、又はスプレー法により塗布すること、を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記保護層として、前記基板に、特にセルロース、デキストラン、コラーゲンから成る、有機ポリマーを塗布すること、好ましくは前記有機ポリマーをスピン処理又は物理吸収により塗布すること、を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記保護層として、有機分子から成る自己組織化単分子層を塗布すること、を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記自己組織化単分子層を、前記有機分子を水性溶媒又は有機溶媒に溶解し、その溶液を基板に接触させて、塗布すること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
‐前記基板として、湿潤する表面を金層により形成する固体を提供すること、
‐前記保護層として、特に一般構造ＨＳ‐スペーサ‐Ｒ又は［Ｓ−スペーサ‐Ｒ］２を有するチオールから成る、自己組織化単分子層を塗布することであって、Ｒは任意の頭部基であり、前記スペーサは鎖長１〜２０、特に１〜１４を有すること、
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
‐前記基板として、湿潤する表面をシリコン又は白金層により形成する固体を提供すること、
‐前記保護層として、特に一般構造Ｈ２Ｎ‐スペーサ‐Ｒを有するアミンから成る、自己組織化単分子層を塗布することであって、Ｒは任意の頭部基であり、前記スペーサは鎖長１〜２０、特に１〜１４を有すること、
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１４】
‐前記基板として、湿潤する表面を酸化表面又はガラスにより形成する固体を提供すること、
‐前記保護層として、特に一般構造Ｘ３‐Ｓｉ‐スペーサ‐Ｒを有するシランから成る、自己組織化単分子層を塗布することであって、Ｒは任意の頭部基であり、Ｘ＝Ｈ，Ｃｌ又はＯＣＨ３であり、前記スペーサは鎖長１〜２０、特に１〜１４を有すること、
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１５】
Ｒ＝ＣＨ３，ＯＨ，ＣＯ２Ｈ，ＮＨ２，ＮＨ３＋又はＳＯ３−であること、を特徴とする請求項１２から１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
ステップｃ）における前記保護層を、完全な層の形で湿潤する基板表面に塗布すること、を特徴とする請求項１から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記保護層を、湿潤する基板表面全体に塗布すること、を特徴とする請求項１から１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記保護層を、特に前記保護層の一部分へ所定の波長で連続して又はパルス化してレーザ光を照射することにより、レーザ切除で、パターン化すること、を特徴とする請求項１から１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
前記保護層に、直接、レンズ系を介して、又はマスクを介して、レーザをパルス照射して、湿潤領域を露出すること、を特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記レーザ照射により、前記湿潤する基板表面が、前記湿潤領域の前記部分において融解されること、を特徴とする請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記保護層を、前記湿潤領域の前記部分において、残らず除去すること、を特徴とする請求項１から２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２２】
前記湿潤領域を、約５μｍ〜約２００μｍ、好ましくは約１０μｍ〜約１００μｍの特徴的な寸法で作成すること、を特徴とする請求項１から２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
前記湿潤領域を、約２０μｍ〜約５００μｍ、好ましくは約５０μｍ〜約２００μｍの幅方向の間隙で作成すること、を特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記湿潤領域を、略矩形、楕円形、円形の形状で作成すること、を特徴とする請求項１から２３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
前記保護層をパターニングする前記ステップにおいて、供給路を前記保護層に導入して検体液体を露出した湿潤領域に供給し易くすること、を特徴とする請求項１から２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
前記供給路を前記保護層に、該保護層の厚みの１０％〜９９％、好ましくは２０％〜９５％、特に好ましくは５０％〜９５％の深さで導入すること、を特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記露出した湿潤領域を、前記供給路内に配置すること、を特徴とする請求項２５又は２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記湿潤装置には、１つのニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプを備えること、を特徴とする請求項１から２７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２９】
前記湿潤装置には、複数のニードル、キャピラリ、ピンセット、リング、又はスタンプの取り合わせ、又は様々なこれら要素の取り合わせを備えること、を特徴とする請求項１から２８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３０】
前記湿潤装置の端面には、空間的両方向において、前記湿潤領域より長い幅寸法を示すこと、を特徴とする請求項１から２９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３１】
前記湿潤液の前記塗布に関して、前記湿潤装置の前記端面を、１つの湿潤領域で、該湿潤領域に隣接する保護層と接触させること、を特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記湿潤液の前記塗布に関して、前記湿潤装置の前記端面を、湿潤領域全体越しに上から、前記湿潤領域に隣接する前記保護層表面と接触させること、を特徴とする請求項３０又は３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記湿潤装置の前記端面は、精度（Δｘ，Δｙ）でパターン化された保護層上で幅方向に位置決め可能であり、前記湿潤領域を、前記湿潤装置の前記端面の幅寸法（Ｘｔｉｐ，Ｙｔｉｐ）より少なくとも前記位置決め精度（Δｘ，Δｙ）だけ小さい特徴的な幅寸法（Ｘｓｐｏｔ，Ｙｓｐｏｔ）で作成すること、を特徴とする請求項３０から３２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３４】
前記湿潤液として、水溶液の修飾した核酸オリゴマーを塗布し、該核酸オリゴマーを１つ及び複数の反応基で修飾して、少なくとも１つの反応基が前記湿潤する基板表面と直接反応するよう設計すること、を特徴とする請求項１から３３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３５】
前記核酸オリゴマーをフルオロフォアで修飾すること、を特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
水溶液中の前記核酸オリゴマーを界面活性剤と塗布すること、を特徴とする請求項３４又は３５に記載の方法。
【請求項３７】
請求項１から３６のいずれか１つに記載の前記方法を実施するための装置。
【請求項３８】
端面がパターン化された保護層上に幅方向に、位置決め精度５０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満で、位置決め可能である湿潤装置を有する請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
請求項１から３６のいずれか１つにより得られる液体で湿潤する基板。
【国際調査報告】
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