物質を表面上に堆積させるための方法と装置
【解決手段】 本発明の幾つかの実施形態は、物質を受動吸着により通過させる開口部（１０４）が形成された細長い梁部（１０２）から、物質を表面上に堆積させる装置と方法を提供している。細長い梁部は、実質的に全長に沿って実質的に平面状であり、堆積工程時には、表面に対して鋭角を成すように配置され、長さは約２ｍｍ以下である。幾つかの実施形態では、開口部は、細長くて、物質貯留部（１０６）から、細長い梁部の終端部手前の位置まで伸張するか、細長い梁部の終端部を貫通して伸張しており、且つ細長い梁部の厚さを貫通して伸張している部分を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には、材料を表面上に堆積させるための方法と装置に関し、或る実施形態では、生体物質を表面上に堆積させるための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００４年４月３０日出願の米国仮特許出願第６０／５６６，８９８号に対する優先権をここで主張すると共に、同出願の内容全体を参考文献としてここに援用する。
生体物質の配列又は他のパターンを表面に生成するための方法と装置は数多くある。そのような方法と装置の（並びに、一般的には微小配列技術の）好都合な点として、並列処理と試料処理に必要な物質と労力の量の削減とによってもたらされるスループットの増加が挙げられるが、これは生産性の向上と費用の削減につながる。各種物質を微量（数十ミクロン規模）に堆積させるための既存の装置と方法は、成功と失敗が入り混じっている。
【０００３】
一般に、従来の堆積装置と方法の設計は、所望の分解能とスポットサイズに依存している。その様な堆積装置と方法の設計において変動させることのできるパラメータには、堆積処理に使用される装置の形状と大きさ、物質を堆積させる面に対する装置の向き、が含まれる。場合によっては、既存の堆積装置は、堆積工程を推進するため（例えば、起電又は電気浸透力で）エネルギー供給る。そのような装置は、一般には、比較的複雑及び／又は高価である。また或る場合（例えば、ＡＦＭプローブ）は、堆積装置は、物質を、堆積される表面に向けて送るために、装置の先端部又はその付近に隆起部を含んでいる。隆起部は、実質的に表面と直交に、又は表面に対して比較的急角度に、配置される。
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／５６６，８９８号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、概括的には、材料を表面上に堆積させるための方法と装置に関し、或る実施形態では、生体物質を表面上に堆積させるための方法と装置に関する。物質を表面上に堆積させて、表面上に何らかの配置によるスポット、線、又は他の物質形状（例えば、配列や他のパターン、無作為な型や非パターン型、など）を作り出すことができる。実施形態に中には、物質をマイクロメーター及び／又はナノメーター尺度の配列又はパターンに堆積させるものもある。また、堆積される物質には生体物質が含まれるが、その場合、配列又は他の堆積型は、超小型化生体分析試験のために生成されることもある。
【０００５】
本発明の幾つかの実施形態は、物質を表面上に堆積させるための装置を提供しており、この装置は、基部と；基部から伸張している近位部分と近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有し、基部に対して片持ち梁を形成する実質的に平面状の細長い梁部であって、長さが約２ｍｍ以下である細長い梁部と；細長い梁部に形成された細長い開口部であって、受動吸着作用により細長い開口部に沿って液体を移動させる寸法に作られた内表面を少なくとも部分的には形成しており、遠位部を有していて、そこから物質を表面上に堆積させるようになっている、細長い開口部と、を備えている。
【０００６】
幾つかの実施形態では、物質を表面上に堆積させるための装置が提供されており、この装置は、基部と；基部から片持ち梁形状に伸張している細長い梁部であって、実質的に全長に沿って実質的に平面状の上面と、実質的に全長に沿って実質的に平面状の下面と、基部から伸張している近位部分と、近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有しており、前記表面に対して鋭角を成すように配置されている、梁部と；細長い梁部に形成された細長い開口部であって、受動吸着作用により細長い開口部に沿って液体が移動するのを促すようになっている内表面と、少なくとも１つの物質を細長い梁部へ装填すると共にその物質を細長い梁部から堆積させることができるようになっている遠位部分、とを少なくとも部分的には形成している、細長い開口部と、を備えている。
【０００７】
本発明の幾つかの実施形態は、物質を表面上に堆積させるための方法を提供しており、この方法は、基部から伸張し、基部に隣接する近位部分と近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有している、細長い梁部であって、長さに沿って実質的に平面状の細長い梁部を提供する段階と；細長い梁部に形成された細長い開口部であって、遠位部分を有しており、そこから物質を表面上に堆積させるように構成された細長い開口部に沿って、物質を、細長い梁部の遠位部分に向け受動吸着によって移動させる段階と；細長い梁部の遠位部分を表面に向けて移動させる段階と；物質を前記表面上に、基部から２ｍｍ以内の位置に堆積させる段階と、から成る。
【０００８】
幾つかの実施形態では、物質を表面上に堆積させるための方法が提供されており、この方法は、基部を提供する段階と；基部から片持ち梁形状に伸張している細長い梁部であって、実質的に全長に沿って実質的に平面状であり、基部に隣接する近位部分と近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有している、梁部を提供する段階と；細長い梁部に形成された細長い開口部であって、遠位部分を有していて、そこから物質を表面上に堆積させることができるようになっている、細長い開口部を提供する段階と；細長い梁部の遠位部分を前記表面に対して鋭角を成すように配置する段階と;細長い開口部に沿って、細長い開口部の遠位部分に向けて、受動吸着によって物質を移動させる段階と；細長い開口部の遠位部分から表面に向けて物質を堆積させる段階と、から成る。
【０００９】
本発明のこの他の特徴と態様は、詳細な説明と添付図面から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用においては、以下の説明に記載し又は添付図面に示した構造の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解しておいて頂きたい。本発明は、他の実施形態も可能であり、様々な様式で実用化又は実施することができる。ここで使用する表現及び用語は、説明を目的としたものであり、本発明に制限を課すものではないと理解されたい。「含んでいる」、「備えている」、又は「有している」、並びにそれらの派生型を使用する際は、これ以降に提示している項目又は項目類及びその等価物並びに付加的な項目を包含するものとする。特に指定又は限定しない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、及び「連結された」、並びにそれらの派生型は、広義に使用され、直接及び間接の両方の様式での取り付け、接続、支持、及び連結を包含する。また、「接続された」及び「連結された」は、物理的又は機械的な接続又は連結に限定されない。他にも、「前」、「後」、「上」、「下」、及び類似の語は、要素を相互に関係付けて説明する場合にのみ使用され、それだけで、装置の特定の方向配置を詳細に示すことも、必要な又は求められている装置の方向配置を示し又は示唆することも、ここで説明している発明をどの様に使用し、取り付け、表示し、又は使用時に配置するかを特定することも、意図してはいない。
【００１１】
本発明は、概括的には、物質を表面上に堆積させるための方法と装置に関し、幾つかの実施形態では、生体物質を表面上に堆積させるための方法と装置に関する。物質を表面上に堆積させて、表面上に何らかの配置による、スポット、線、又は他の物質の形状（例えば、配列や他のパターン、無作為の型や非パターン型、など）を作り出す。本発明の方法と装置を使用して作成された、配列、パターン、又は他の堆積型は、限定するわけではないが、以下に記載の内の少なくとも１つを含む各種分析試験に使用され、即ち、１つ（又は幾つか）の細胞鑑別及び侵襲性を最小限に抑えた細胞試験；量が限られている場合（例えば、新生児の試験）の様な蛋白質の診断；環境試験；生物テロ防衛手段；科学捜査；及び、複合的化学ライブラリを使用して薬物を見つけ出す場合の様な高スループット鑑別（ＨＴＳ）、に使用されることが考えられる。また、本発明の堆積装置と方法は、「チップ上実験室」の概念と一体化させて、物質を表面上に処理及び堆積させるための更に複雑な工具を作り出すことも考えられる。例えば、幾つかの実施形態では、本発明の堆積装置は、細胞試料を受け入れ、その試料を分留して分留成分に分別し、分留された成分を表面上に堆積させるという処理チップに組み込むことを考えている。
【００１２】
本発明の堆積装置と方法を使用して作成された配列とパターンは、ピコリットル、フェムトリットル、及びアトリットルの範囲の滴量を生成することができる。例えば、実施形態の中には、生成される滴量が約４フェモリットルというものもある。生成される滴又はスポットが実質的に丸い形状であるという実施形態もある。また、本発明の堆積装置と方法は、平均スポット径が１つの分子から約１００ミクロンまでの範囲で、物質のスポットの配列を生成するのに使用することができる。平均スポット径が、約０．０１ミクロンから約１００ミクロンの範囲という実施形態もある。また、生成される平均スポット径が、約０．２５ミクロンから約６ミクロンの範囲という実施形態もある（５ミクロンが一般的な平均スポット径）。また、生成される平均スポット径が、約０．２５ミクロンから約５ミクロンまでの範囲という実施形態もある。その様な平均スポット径は、スポット当たりの平均的大きさの蛋白質分子約１，０００個から約６０００，０００個に相当する。別の例として、生成される平均スポット径が約２．２ミクロンという実施形態もある。
【００１３】
上記のように、本発明の幾つかの実施形態による方法と装置は、１本又はそれ以上の物質の線を基板上に堆積させるようになっている。この様な実施形態では、線は、最小線幅が約０．２ミクロンから約１００ミクロンの範囲の、一定の又は変化する厚さを有する。最小線幅が、約２ミクロンから約６ミクロンの範囲という実施形態もある（５ミクロンが一般的な最小線幅）。また、実施形態の中には、本発明の方法と装置により作り出される隣り合うスポット又は線間の距離を、約１０ミクロン未満とする、例えば、隣り合うスポット又は線間の平均距離を約５ミクロンとする実施形態もある。
【００１４】
本発明の方法と装置を使用して作成される配列とパターンは、限定するわけではないが、ＡＦＭ、蛍光法、表面プラズモン共振（ＳＰＲ）、質量分光分析法、干渉分光法、を含む広範なな技法を用いて、分析され又は調査されるように作られる。例えば、蛋白質対蛋白質相互作用配列は、従来の（例えば、蛍光）読み出し法を使用して読み出すことができる。これは、生成されるスポットの大きさが使用されている検査用の光の波長の半分未満であり、従って、使用されている光の回折限界を超えるものの、スポット同士の分離（即ち、ピッチ）が１ミクロン以上であるために、サブミクロンのスポットであれば従来の読み出し技法を使用して個別に解析することができることから、実施が可能である。
【００１５】
既存のミクロンからサブミクロンの空間倍率での生体パターン作成実験の多くは、微小片持ち梁を基にした原子力顕微鏡検査（ＡＦＭ）プローブを使用して実施されている。場合によっては、このやり方は、ＡＦＭプローブが容易に入手できることと、微小片持ち梁ＡＦＴプローブが一般的には堆積工具と表面の間の力を測定及び制御することができる装置とシステムにうまく適合化されていることから、魅力的である。しかしながら、ＡＦＭプローブは、画像化の目的に特化して設計されているため、その構造、材料、及び幾何学的形状は、物質のパターン作成、特に生体物質に対しては、最適化されていない。ＡＦＭプローブを用いると、堆積させる試料は、ＡＦＭプローブの先端面及び基部領域の周囲に薄い分子層を形成する。表面に接触させると、層の分子が先端部から表面に移動する。移された物質の量は、面接触の時間に直接的に相関する。つまり、この堆積処理は、拡散限定で時間依存性である。この堆積処理は、小さな有機種には適しているが、蛋白質の様な大きな生体分子、大きな核酸、及び他の生体分子集合体にとっては問題がある。更に、堆積させる物質の貯留器は上記表面層に限定されるため、資料が枯渇し、長引くパターン作成の間にＡＦＭプローブに再充填する必要が生じる。最後に、鋭利なＡＦＭ先端部の幾何学的形状は、マクロ分子を基部領域から面接触が形成される先端部の端に輸送するには適していない。結果として、ＡＦＭプローブで作成される生体分子配列では、スポットの中心部にパターン作成物質を欠いたスポットが出来上がってしまうことになる。
【００１６】
他の既存の堆積装置には、最小スポット径が数十又は数百ミクロン程度のマイクロ配列を作成するのに使用される、金属又はシリコンから製作されたピン工具が含まれる。従来のピン工具の中には、ピン工具に深い（例えば、約５００ミクロン）流体流路を製作するために、深部反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を使用して、シリコンから製作される工具もある。ピン工具は、物質が、物質を堆積させる表面と実質的に直交する配置か比較的急角度を成すその様な流路に沿って流れることができるようにして、操作するのが一般的である。ピン工具は、表面と実質的に直交して配置されるので、ピン工具の表面に対する接触力を測定するのに、力のフィードバック機構を適用するのは困難である。また、上記のように、本発明の堆積装置の幾つかでは、細長い梁部と物質を堆積させる面の間の力のフィードバックを測定するのに、細長い梁部の曲がり又は撓みを利用している。しかしながら、ピン工具が曲がるのは一般には望ましくなく、堆積性能を阻害しかねない。
【００１７】
また、従来のピン工具は、一般的に前方装填式なので、各ピン工具は一度に１種類の物質しか装填できない。従って、複数の物質の印刷を行うため、複数のピン工具がピンホルダに取り付けられている。各ピン工具の間隔は、一般にはピンホルダの幾何学的形状により制限され、通常は少なくも約２ｍｍである。これは、一部には、従来の各ピン工具が通常は１．４ｍｍ幅であることによる。また、従来の各ピン工具は、通常、長さが４ｃｍから５ｃｍであり、尖ったピン先端部は長さが数ミリメートルである。
【００１８】
本発明の堆積装置と方法は、信頼性の高い堆積と大きな分子種のパターン作成、装填要件の緩和、及び／又は特色のある後方装填、将来的な工程の並行化をやり易くする工程と洗浄工程の排除を配慮している。また、本発明の堆積装置と方法は、拡散工程ではなく分与工程によって、非常に大きな分子（分子量が数百又は数線ダルトンの分子）の堆積とパターン作成に配慮している。即ち、本発明の堆積装置と方法は、実質的に時間依存性の物質堆積法に配慮している。
【００１９】
図１は、本発明の或る実施形態による堆積装置１００を示している。図示の堆積装置１００は、物質（生体物質を含む）を表面１０１上に堆積させるのに使用される。図１に示す堆積装置１００は、長さｌの大部分が実質的に平面状の細長い梁部１０２を含んでおり、この梁部１０２の或る位置から、物質を表面１０１上に堆積させる。細長い梁部１０２は、幅ｗと厚さｔにより更に画定されている。これも図１に示すように、細長い梁部１０２には、１つ又は複数の開口部１０４が形成されている。本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、用語「開口部」１０４には、限定せずに、流路、間隙、窪み、溝、盲孔、貫通孔、導管など、及びその組み合わせが含まれる。例えば、細長い開口部１０４は、図１では、細長い梁部１０２の上面１０３に形成されたものとして示されている。
【００２０】
引き続き図１を参照するが、幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４は、細長い梁部１０２の長さの少なくとも一部分に沿って、貯留部１０６まで伸張しており、貯留部１０６と流体連通している。幾つかの実施形態では、堆積装置１００は、基部１０５を更に含んでおり、この基部１０５から細長い梁部１２０が伸張している。貯留部１０６及び／又は細長い開口部１０４は、少なくとも部分的には、幅Ｗと厚さＴを有する基部１０５内に位置している。幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の幅ｗ及び／又は厚さｔは、それぞれ、基部１０５の幅Ｗと厚さＴよりも小さい。しかしながら、細長い梁部１０２の幅ｗ及び／又は厚さｔが、それぞれ、基部１０５の幅Ｗと厚さＴと同じという実施形態もある。
【００２１】
図２と図３に分かり易く示しているが、細長い開口部１０４は、深さｄと幅ｂを有している。図１では、貯留部１０６は、幅Ｘ、長さＹ、及び深さＤを有している。図１から図３に示す堆積装置１００の実施形態では、貯留部１０６は、形状が略方形で、従って貯留部１０６の幅Ｘと長さＹは略等しい。しかしながら、貯留部１０６は、この他所望のどの様な形状でもよく、そのような形状には、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、限定するわけではないが、矩形、三角形、円形、楕円形、星形、不規則形状、又はの他の形状（及びそれらの組み合わせ）が含まれるものと理解されたい。
【００２２】
細長い開口部１０４の深さｄと貯留部１０６の深さＤが略同じの実施形態もある。代わりに、細長い開口部１０４の深さｄが、貯留部１０６の深さＤよりも深いか浅い実施形態もある。更に図１に示すように、細長い開口部１０４の幅ｂは、細長い梁部１０２の幅ｗの３分の１未満である。しかしながら、細長い開口部１０４の幅ｂについては、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、細長い梁部１０２の幅ｗに占める割合はこれもよりも大きくても小さくてもよいと理解されたい。
【００２３】
本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、「近位の」及び「遠位の」という用語は、基点に対する相対的な場所又は位置を指すのに使用される。即ち、「近位の」という用語は、基点により近いあらゆる場所又は位置を記述するのに使用され、一方、「遠位の」という用語は、基点からより遠いあらゆる場所又は位置を記述するのに使用される。例えば、図１から図３に示す実施形態では、細長い梁部１０２は、基部１０５に連結された近位部分１０７と、物質を堆積装置１００から出して表面１０１上に堆積させる箇所である遠位部分１０９とを含んでいる。更に、これも図１から図３に示すように、細長い開口部１０４は、細長い梁部１０２の近位部分１０７に隣接している（及び、実施形態によっては、貯留部１０６と連通している）近位部分１１１と、細長い梁部１０２の遠位部分１０９に隣接している遠位部分１１３と、を含んでいる。幾つかの実施形態では（例えば、図１から図３の実施形態を参照）、細長い開口部１０４の遠位部１１３は、図１から図１に示すように、細長い梁部１０２の終端部１１４を突き抜けている。
【００２４】
図１から図３に示す堆積装置１００は、細長い梁部１０２の長さｌに沿って伸張する１つの細長い開口部１０４を有している。他の実施形態では、堆積装置１００は、それぞれが細長い梁部１０２の長さｌの少なくとも一部に沿って細長い梁部１０２の終端部１１４に向かって伸張している、複数の細長い開口部１０４を有している。２つ又はそれ以上の細長い開口部１０４が各細長い梁部１０２に設けられている実施形態では、細長い開口部１０４は、それらの全長又は長さの一部に沿って互いに平行又はほぼ平行である。その様な実施形態では、細長い開口部１０４は、細長い梁部１０２の遠位部分１１３で一点に合流していてもよいし、又は細長い梁部１０２の終端部１１４まで実質的に全体に亘って互いに離間したままでもよい。何れの場合も、各細長い開口部１０４は、細長い梁部１０２の遠位部分１１３において、幅ｂが一定でも一定でなくともよい（例えば、図１から図３には、先細の幅ｂを示している）。
【００２５】
本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、「基部」１０５という用語は、細長い梁部１０２の近位部分１０７が連結される基板、プラットフォーム、他の支持構造を指す。実施形態によっては、「基部」１０５は、細長い梁部１０２が連結される構造体であると共に、堆積装置１００が他の堆積ハードウェア（例えば、図示していないが、米国アイオワ州エームズのBioForce Nanoscience, Inc.から入手可能なNANOARRAYERTM堆積システム）に連結される箇所であるものもある。その様な堆積ハードウェアは、堆積工程の間、表面１０１に対する細長い梁部１０２の移動を制御する。「基部」１０５が、堆積ハードウェアの一部を含んでいる実施形態もある。換言すると、本発明の幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２は、堆積ソフトウェアの一部に直接連結されており、堆積ハードウェアの当該部分は、堆積装置１００の「基部」１０５として機能するわけである。
【００２６】
本発明の幾つかの実施形態では、堆積装置１００が連結される堆積ハードウェア（例えば、図示しないNANOARRAYERTM堆積システム）は、精密動作システムを含んでいる。この様なシステムは、表面パターン作成用として環境的に調整されているチャンバに配置されている。幾つかの実施形態では、面接触力は、後に説明するように光学レバー検知システムを介して制御される。試料装填及び堆積工程を監視するのに、高倍率視覚システムが使用される。堆積工程の任意の一部工程又は実質的に全工程は、自動化してもよいし、特注設計のソフトウェア（例えば、図示していないが、米国アイオワ州エームズのBioForce Nanoscience, Inc.から入手可能なNANOWARETM）及び／又はグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を使用して手動で制御してもよい。
【００２７】
図１から図３の図示の実施形態を再度参照するが、細長い梁部１０２は、基部１０５から伸張して片持ち梁となっている。即ち、幾つかの実施形態では、基部１０５は、細長い梁部１０２よりも実質的に肉厚及び／又は幅広（即ち、厚さＴは厚さｔよりも厚く、及び／又は幅Ｗは幅ｗよりも広い）なので、貯留部１０６を細長い開口部１０４よりも深く及び／又は幅広に（即ち、深さＤは深さｄよりも深く、及び／又は幅Ｘは幅ｗよりも広い）構成することができる。更に、細長い梁部１０２と基部１０５の間のこの様な関係は、片持ち梁型の細長い梁部１０２に構造的な支持と剛性を提供する。しかしながら、基部１０５と細長い梁部１０２とは、均一の厚さ（即ち、厚さＴは厚さｔに等しい）及び／又は均一の幅（即ち、幅Ｗは幅ｗに等しい）を有してもよいことに留意されたい。
【００２８】
図１から図３の様な幾つかの実施形態では、貯留部１０６の少なくとも一部は、堆積装置１００の基部１０５に配置されている。また、幾つかの実施形態では、貯留部１０６の少なくとも一部は、細長い梁部１０２（例えば、細長い梁部１０２の近位部分１０７）に配置されている。
【００２９】
貯留部１０６と細長い開口部１０４は、協同で、堆積させる物質に露出する細長い梁部１０２の内面１０８を画定している。内面１０８の材料特性（例えば、親水性、疎水性、及び他の特性）は、堆積させる物質の装填及び／又は堆積を制御する。更に、細長い梁部１０２及び／又は基部１０５は、外面１１６（一般に、基部１０５と細長い梁部１０２の、細長い梁部１０２の上面１０３も含めた、その他の面をいう）を含んでおり、その材料特性は、物質が貯留部１０６又は細長い開口部１０４から外面１１６に沿って流出するのを実質的に防止することにより、物質の装填及び／又は堆積を制御する。
【００３０】
本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、内面１０８の「材料特性」は、内面１０８を形成している材料の固有の材料特性、又は各種表面改質処理（例えば、オゾン処理などの様な化学的処理）を含む各種製造工程から得られた材料特性を指す。
【００３１】
更に、本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、「上流」及び「下流」いう用語は、一般的には、堆積装置１００を通って基部１０５から終端部１１４に向かう、流体移動の全体的な方向を指す。即ち、「上流」という用語は、堆積時の流体の移動方向に対して言及されている点又は領域に先行して生じるあらゆる場所、要素、又は工程を記述するのに使用され、一方、「下流」という用途は、堆積時の流体移動に対して言及されている点又は領域に続いて生じるあらゆる場所、要素、又は工程を記述するのに使用される。例えば、貯留部１０６を採用している実施形態では、貯留部１０６は細長い開口部１０４の上流である。
【００３２】
更に、本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、「装填」という用語は、堆積装置１００の前方装填又は後方装填を指す。「前方装填」という用語は、細長い梁部１０２の遠位部分１０９の少なくとも一部を、堆積させる物質を含んでいる液体に浸して、これにより、細長い開口部１０４の遠位部分１１３を、前記物質を含んでいる液体と流体連通状態に置くことを指す。物質は、液中に溶解又は懸濁している。次いで、受動吸着工程によって、物質を含んでいる液体を細長い開口部１０４の少なくとも一部に引き入れる。幾つかの実施形態では、物質を、（例えば、乾燥状態で）表面（例えば、マイクロ配列スポット）上に配置してから、堆積装置１００の前方装填を円滑にするため一時的に湿らせる。前方装填の一例を図２８に示しており、後に説明する。
【００３３】
「後方装填」という用語は、堆積させる物質（例えば、堆積させる物質を含んでいる液体）を、貯留部１０６及び／又は細長い梁部１０２の終端部１１４の上流位置に位置する細長い開口部１０４に受け入れることを指す。例えば、幾つかの実施形態では、物質は、細長い開口部１０４の近位部１１１の中に又はこれに隣接して装填される。即ち、物質は、細長い開口部１０４の近位部分１１１又は細長い開口部１０４の近位部分１１１が流体的に接続されている貯留部１０６に入れられるか又は送り込まれる。幾つかの実施形態では、物質は、貯留部１０６及び／又は細長い開口部１０４に、ピペット、ピン工具スポッター、ピエゾ噴流、音響リフターなどで、又はその様な方法を組み合わせたやり方で、送り込まれる。後方装填式堆積装置１００では、堆積装置１００を補充するために、堆積工程を中断する必要が少なくなる。例えば、幾つかの実施形態では、堆積装置１００を一回装填すれば、少なくとも約３０００スポット（例えば、３０の１０列Ｘ１０段）分を作成するのに使用でき、一方、堆積工程は、幾つかの用途では１時程度かかる。
【００３４】
前方装填及び／又は後方装填の採用如何に関わらず、堆積装置１００は、細長い開口部１０４及び／又は貯留部１０６の大部分が堆積させるべき物質で満たされたとき、「装填された」と見なされる。また、貯留部１０６及び／又は細長い開口部１０４の装填に前方装填及び／又は後方装填を使用する如何に関わらず、堆積装置１００は、１つ又はそれ以上の環境パラメータの制御（湿度、温度、圧力など、及び、特に、細長い梁部１０２の遠位部分１０９の周囲の局所的環境の制御）、堆積装置１００の内面１０８及び／又は外面１１６の少なくとも一部の材料特性の選択（例えば、内面１０８及び／又は外面１１６の疎水性／親水性、内面１０８及び外面１１６の相対的特性）、細長い梁部１０２及び／又は基部１０５の材料特性の選択（例えば、細長い梁部１０２の剛性、細長い梁部１０２の力定数ｋ、基部１０５の剛性など）、細長い梁部１０２の幾何学的形状の選択、細長い開口部１０４の幾何学的形状の選択、毛管作用の制御、及びそれらの組み合わせ、が関与する受動吸着工程により装填される。
【００３５】
図１から図３の実施形態を再度参照すると、幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の遠位部分１１３は、細長い梁部１０２の終端部１１４に向けて先細になり、ペン先部１２２を画定している、少なくとも２つのアーム１２０を含んでいる。その様な実施形態では、堆積装置１００から堆積させた物質のスポットの大きさは、少なくとも一部には、アーム１２０の側部の間の角度（即ち、細長い梁部１０２の遠位部分１０９の傾斜角度）と、細長い梁部１０２の終端部１１４でのアーム１２０の間の距離（即ち、細長い開口部１０４の幅）によって決まる。
【００３６】
幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４は、或る深さを有する上向きに開口した流路（即ち、少なくとも一方の側が開口し、他方の側は細長い梁部１０２の面によって画定されている）を含んでいる第１部分１１０と、細長い梁部１０２の厚さｔを貫通して伸張している（即ち、深さがｔに等しい）細長い梁部１０２の分割部を含んでいる第２部分１１２と、を含んでいる。その様な実施形態では、細長い開口部１０４は、物質を、複数の側面（例えば、図１から図３に図示している実施形態では３つの側面）によって画定された内面１０８を有する第１部分１１０から、より少ない側面（例えば、図１から図３に図示している実施形態では２つの側面）によって画定された内面１０８を有する第２部分１１２に向かわせる。
【００３７】
作動時、堆積させる物質は、（例えば、１つ又は複数の環境パラメータの制御、１つ又は複数の内面１０８、外面１１６、梁部１０２、及び基部１０５の材料特性の選択、などにより）毛管作用を介してペン先部１２２に送り込まれる。細長い開口部の深さｄ及び幅ｂ（即ち、第１部分１１０及び／又は第２部分１１２に沿う）、細長い梁部の遠位部分１０９の形状、及び細長い梁部１０２の先細（該当する場合）の角度は、所望の物質の堆積を強化するように選択される。堆積物質のスポット形状と大きさは、少なくとも部分的には上記パラメータに依存する。
【００３８】
細長い梁部１０２は、物質を堆積させる表面１０１に対してどの様な向きに配置してもよい。幾つかの実施形態では、この配置方向は、少なくとも一部には、基部１０５に対する細長い梁部１０２の配置方向によって決まる。細長い梁部１０２が、表面１０１に対して鋭角αを成すように配置される実施形態もある。また、細長い梁部１２０が、表面１０１に対して４５度よりも小さい角度αを成すように配置される実施形態もある。例えば、細長い梁部１０２は、表面１０１に対して約１２度で配置される。
【００３９】
細長い梁部１０２の力定数ｋは、堆積装置の作動品質に影響を与える。力定数ｋが大き過ぎると、堆積時に表面１０１を引っ掻く確率が大きくなり過ぎる。反対に、力定数ｋが小さ過ぎると、細長い梁部１０２は、静電又は毛管力により表面１０１に貼りついてしまう。幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の力定数ｋは、約０．０３Ｎ／ｍから約０．３Ｎ／ｍの範囲にある。代わりに、幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の力定数ｋは、約０．１Ｎ／ｍから約１Ｎ／ｍの範囲にある。ヤング率Ｅ、長さｌ、幅ｗ、及び厚さｔの片持ち梁式の細長い梁部１０２の力定数ｋは以下の式で計算される。
従って、細長い梁部１０２の厚さｔと長さｌを操作して、所望の力定数ｋを実現することができる。所望の力定数ｋを実現するため、幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２は（上記の関係式に基づき）比較的長くなるように大きさが決められている。しかしながら、細長い梁部１０２の長さｌが増すと、液体輸送距離（例えば、細長い開口部１０４の長さｌ）が延びる。液体輸送距離が延びると、結果的に、閉塞又はその他の形態の制約の可能性が増して、細長い開口部１０４に沿う流体流量の低下を引き起こしかねない。その結果、細長い梁部１０２の幾何学的形状は、所与の物質が所望の力定数ｋを実現できるように最適化される。
【００４０】
細長い梁部１０２と細長い開口部１０４の上記大きさの関係に鑑みて、本発明の幾つかの実施形態は、長さｌが約２ｍｍ以下の細長い梁部１０２を採用している。幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の長さｌは、約１００ｎｍから約１ｍｍまでの範囲にある。更に、幾つかの実施形態では、細長い梁部の長さｌを約２００ミクロンから約３００ミクロンに設定することで、性能上良好な成果が得られる。他の実施形態では、細長い梁部の長さｌを約５０ミクロンから約２００ミクロンに設定することで、性能上良好な成果が得られる。
【００４１】
本発明の幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の幅ｗは、約２０ミクロンから約４０ミクロンの範囲にある。また、細長い梁部１０２の厚さｔが、約１０ミクロン未満（例えば、約２ミクロンから約３ミクロン）の実施形態もある。
【００４２】
幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４の幅ｂは、約１ミクロンから約１０ミクロンまでの範囲にある。引き続き図１から図３の実施形態を参照してゆくが、幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４の少なくとも一部は、幅ｂへと先細になっている。図１から図３に示す細長い開口部１０４（例えば、分割部）の第２部分１１２は、第１の開口部部分１１０の遠位部分付近の約１０ミクロンから細長い梁部１０２の終端部１１４付近の約１ミクロンまで先細になってゆく幅ｂを有している。図１から図３に示す実施形態では、第２部分１１２の長さは約４０ミクロンであるが、必要に応じて、これよりも長い又は短い長さを採用してもよい。更に、図１から図３に示す実施形態では、第２部分１１２の長さは、細長い梁部１０２の先細部分の長さｆ（即ち、細長い梁部１０２が細くなり始める箇所と細長い梁部１０２の終端部１１４の間の距離）にほぼ等しい。しかしながら、必ずしもそうでなくともよく、というのも、細長い開口部１０４の第２部分１１２（即ち、細長い梁部１０２の厚さｔに等しい深さを有する、細長い開口部１０４の部分）は、細長い開口部１０４のどの部分に沿って伸張していてもよいし、細長い梁部１０２の先細部分に対応している必要もないからである。次に、例えば、図４から図５に示す堆積装置２００を参照しながら説明する。
【００４３】
幾つかの実施形態では、貯留部１０６は、約１０ミクロンの深さＤを含んでいるが、必要に応じて、これよりも深い又は浅い深さＤを使用してもよい。幾つかの実施形態では、貯留部１０６の深さＤは、貯留部１０６のほぼ全域に亘って一定である。しかしながら、他の実施形態では、貯留部１０６の深さＤは、貯留部１０６の位置によって変動してもよい。幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４の深さは約１ミクロンであり、細長い開口部１０４の長さｌ’に沿って実質的に一定であってもよいし、この長さｌ’の任意部分又は全部に沿って変動してもよい。
【００４４】
幾つかの実施形態では、各アーム１２０の先端部は丸くなっている。例えば、図１から図３に示すアーム先端部の曲率半径は約１ミクロンであるが、別の実施形態では、他の曲率半径を採用している。
【００４５】
図示の実施形態並びに他の実施形態を参照しながら、堆積装置１００の様々な寸法をここで説明する。しかしながら、寸法は、他の考えられる寸法に比較して、性能上良好な成果を提供するものとして提示されており、一例として提示したものに過ぎないと理解されたい。また、所望の物質の滴量（例えば、ピコリットル、フェムトリットル、又はアトリットル）及び所望のスポットの大きさを生成するため、細長い梁部１０２の所望の力定数ｋを実現するのに、多種多様な寸法及び寸法範囲を使用してもよいと理解されたい。
【００４６】
堆積性能は、以下のパラメータ、即ち、細長い開口部１０４の寸法（細長い開口部１０４の第２部分１１２の寸法を含む）、細長い梁部１０２の材料特性（例えば、ばね定数、ヤング率、硬度、頑強性、降伏強さなど）、細長い梁部１０２の長さｌ、及び細長い梁部１０２の形状、並びに他のパラメータ、の内の１つ又はそれ以上を変えることにより改善される場合が多い。
【００４７】
幾つかの実施形態では、堆積装置１００の少なくとも一部（例えば、細長い梁部１０２）又は全部が、フォトリソグラフィー、ＵＶフォトリソグラフィー、化学エッチング、プラズマエッチング、電子線リソグラフィー、位相シフトマスキング、及び／又は当業者には既知の他の方法、を含む標準的な微細加工法により製作される。堆積装置１００に使用される材料としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎｉ4）、及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）が挙げられる。シリコンは、ヤング率Ｅが約１９０ＧＰａであり、二酸化ケイ素は、ヤング率Ｅが約７０ＧＰａであり、窒化ケイ素は、ヤング率Ｅが約３８５ＧＰａである。
【００４８】
先ほど述べたように他の材料も使用可能であるが、幾つかの実施形態では、堆積装置１００の少なくとも一部は、ヤング率が比較的小さいこと（これにより、所望の力定数ｋの実現に必要な細長い梁部１０２の長さｌを短くできる）と、熱成長二酸化ケイ素の内部応力が低いこと、を根拠として、二酸化ケイ素（熱成長二酸化ケイ素）を備えている。細長い梁部１０２内の低い内部応力と最小の応力勾配は、反りや曲がりが最小の又は全く無い実質的に平らな細長い梁部１０２の製造に都合がよい。また、二酸化ケイ素は、生体適合性があり親水性が高い。堆積装置１００の一部又は全部を構成するのに、親水性の高い材料を採用すれば、細長い開口部１０４の装填と物質の堆積を行いやすくなる。また、二酸化ケイ素は、実質的に可視光に対し透過性なので、光学的視覚化を介した現場での試料装填制御能力が高まることになる。更に、二酸化ケイ素を使用すれば、最終切り出し工程時（ＫＯＨエッチングによる製作時）に、そのような工程では臨界時間厚さ制御又はホウ素ドーピングが必ずしも必要無いので、細長い梁部１０２の厚さｔの制御がやり易くなる。
【００４９】
上に掲載したものに代えて又は加えて、他の堆積装置材料を使用してもよく、そのような材料としては、限定するわけではないが、プラスチック、金属、ピエゾセラミック、複合材、ナノチューブ、ナノワイヤ、生体材料、エラストマー、ガラス、又は他の適した材料、及びそれらの組み合わせが挙げられる。幾つかの実施形態では、使用される材料は、適切な剛性、展性、及び堆積性能を高めるために化学的又は生体的特性を有する特定の材料を添加することを含む以降の改質工程との適合性、を有するように選択される。本発明による堆積装置１００を製作する場合、上記材料にとって適していればどの様な構造技法を採用してもよい。
【００５０】
物質を堆積装置１００に装填する際のやり方と同じように、物質は、１つ又はそれ以上の環境パラメータの制御（湿度、温度、圧力など、及び、特に、細長い梁部１０２の遠位部分１０９の周囲の局所的環境の制御）、堆積装置１００の内面１０８及び／又は外面１１６の少なくとも一部の材料特性の選択（例えば、内面１０８及び／又は外面１１６の疎水性／親水性、内面１０８及び外面１１６の相対的特性）、細長い梁部１０２及び／又は基部１０５の材料特性の選択（例えば、細長い梁部１０２の剛性、細長い梁部１０２の力定数ｋ、基部１０５の剛性など）、細長い梁部１０２の幾何学的形状の選択、細長い開口部１０４の幾何学的形状の選択、毛管作用の制御、及びそれらの組み合わせ、が関与する受動吸着工程で堆積させることができる。その様な制御は、（例えば、動電力、電気浸透力などの形態で）装置に供給されるパワーを使用して、物質を流路に沿って移動させるか、又は堆積させる物質を他の方式で移動させる従来の堆積装置に勝る利点を提供する。
【００５１】
幾つかの実施形態では、物質を表面上に堆積させる処理は、実質的に平面状の梁部１０２を表面１０１に接触させる段階（即ち、「接触印刷」又は「接触堆積」）、又は実質的に平面状の細長い梁部１０２を表面１０１の近くに配する段階（即ち、「非接触印刷」又は「非接触堆積」）を含んでいる。湿度、温度、圧力、及び／又は局所的環境の他の環境パラメータを制御することにより、物質の堆積及びスポットの大きさが制御される。幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の終端部１１４を、表面１０１に隣接する比較的鋭利な先端部を画定する形状にして、終端部１１４に、表面１０１に接触させるかほぼ接触させて、物質の滴を表面１０１上に分注するための比較的小さな領域を画定する。非接触印刷又は堆積システムに採用されている本発明の幾つかの実施形態では、物質の滴が分注されようとしているとき、又は細長い梁部１０２の終端部１１４から出ようとしている過程で、堆積装置１００に連結されている従来の力フィードバック機構（後で詳述）は、細長い梁部１０２の動作を停止させる。この様な実施形態では、物質の滴は、終端部１１４が表面１０１に直接触れることなく、表面１０１に分注される。
【００５２】
本発明による堆積装置１００は、細長い梁部１０２（又は、細長い梁部１０２が連結されている他の堆積ハードウェア）を振動させて、細長い梁部１０２から表面１０１への物質の送出をやり易くするシステムに利用される。細長い梁部１０２の発振は、接触及び非接触堆積法に使用される。例えば、幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２は、物質を堆積させる表面１０１に接触する。この様な場合、細長い梁部１０２を、物質を表面１０１上に堆積させるために、表面に一度接触させるてもよいし、（例えば、細長い梁部１０２の共振周波数又は別の周波数で）振動させて表面１０１に複数回接触させてもよい。
【００５３】
幾つかの実施形態では、堆積装置１００の一部（例えば、細長い梁部１０２）と表面１０１の間、又は（上記の）正に堆積しようとしている物質と表面１０１の間、の接触を感知することができるようになっており好都合である。この能力は、細長い梁部１０２が表面１０１に沿って滑動するのを減らすので、表面１０１及び／又は細長い梁部１０２が損傷する可能性が小さくなる。その様な損傷は、スポットの大きさと再現性を含む、堆積性能を危うくする。従って、本発明の幾つかの実施形態は、力感知性能力を含んでいる。力感知を達成するための１つの方法は、従来の「光学的レバー」システムの使用によるものである。このシステムでは、レーザーは、堆積装置１００の背面から分割光検出器上に反射する。この様なシステムは、実質的に頑丈で、本発明の様々な実施形態に合わせて修正することができる。しかしながら、一体型ピエゾ抵抗要素の様な代わりの方法を使用してもよい。力フィードバック装置とシステムは、個々の堆積装置１００を、単純な細長い梁部１０２よりも更に複雑にするが、最終生成物は、光学感知システムにおいてしばしば必要とされる手動調整を必要としない比較的単純な感知システムとなる。その結果、堆積装置１００は、ピエゾ抵抗要素、歪みゲージ、容量装置、又は表面１０１との（即ち、堆積装置１００と表面１０１の間の、又は物質と表面１０１の間の）接触を検出するための類似の装置又は方法、を採用することができる。
【００５４】
幾つかの実施形態では、本発明による堆積装置１００の少なくとも一部は、交換可能及び／又は使い捨てである。例えば、幾つかの実施形態では、堆積装置１００の少なくとも一部は、印刷装置において多色プリンタカートリッジを交換及び／又は処分する方式と同じ方式で交換可能及び／又は使い捨て可能である。堆積装置１００全体が交換可能及び／又は使い捨て可能である実施形態もある。他の実施形態では、細長い梁部１０２は、交換可能及び／又は使い捨て可能であり、基部１０５は実質的に永久的である。何れの場合も、堆積装置１００は、多種多様な物質を表面１０１上に堆積させることができるようになっている。
【００５５】
図４と図５は、本発明による別の堆積装置２００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。図４と図５に示す堆積装置２００は、図１から図３に示した実施形態に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、２００番台の同一番号を付した。図４と図５に示す実施形態の特性と要素（及び、その様な特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００５６】
図４と図５に示す堆積装置２００は、細長い梁部２０２の上面２０３に画定された細長い開口部２０４を有する実質的に平面状の細長い梁部２０２を含んでいる。細長い開口部２０４は、内面２０８を画定している。細長い梁部２０２と細長い開口部２０４は、それぞれ、近位部分（図示せず）と遠位部分２０９、２１３それぞれを含んでいる。図４と図５は、細長い梁部２０２と細長い開口部２０４の遠位部分２０９と２１３をそれぞれ詳細に示している。図４と図５に示すように、細長い梁部２０４は、深さｄを有する第１部分２１０と、細長い梁部１０２の厚さｔを貫通して伸張している第２部分２１２とを含んでおり、第２部分２１２の深さは実質的に厚さｔに等しくなる。その結果、内面２０８の、細長い開口部２０４の第１部分２１０を画定している部分は、複数の側面（例えば、図４と図５に図示の実施形態では３つの側面）により形成され、内面２０８の、細長い開口部２０４の第２部分２１２を画定している部分は、それよりも少ない側面（図４と図５に示す実施形態では２つの側面）により形成される。
【００５７】
図１から図３に示す実施形態と同様に、細長い梁部２０２の遠位部分２０９は、細長い梁部２０２の終端部２１４に向けて先細になってペン先部２２２を画定している少なくとも２つのアーム２２０を含んでいる。図４と図５に示すように、細長い開口部１０４の第２部分２１２の長さは、細長い梁部２０２の遠位部分２０９の先細部分の長さｆよりも短い。幾つかの実施形態では、第２部分２１２の長さは、約０．２ミクロンから約１０ミクロンの範囲にある。例えば、幾つかの実施形態では、第２部分２１２の長さは、約５ミクロンから約７ミクロンの範囲にある。
【００５８】
図５に分かり易く示すように、細長い開口部２０４の幅ｂは、細長い梁部２０２が細くなり始める位置（即ち、細長い梁部２０２の終端部２１４から距離ｆだけ離れた位置）で細くなり始める。しかしながら、幾つかの実施形態では、細長い開口部２０４の幅ｂは、細長い開口部２０４の第１部分２１０と第２部分２１２の間の接合部では、先細になるのを停止して、略一定となっている。即ち、細長い開口部２０４の第２部分２１２に対応している細長い開口部２０４の幅ｂは、略一定である。幾つかの実施形態では、細長い開口部２０４の第２部分２１２の幅ｂは、約０．２ミクロンから約１００ミクロンの範囲にある。また、幾つかの実施形態では、細長い開口部２０４の第２部分２１２の幅ｂは、約１ミクロンから約５０ミクロンの範囲にある。更に、幾つかの実施形態では、細長い開口部２０４の第２部分２１２の幅ｂは、約１ミクロンから約３ミクロンの範囲にある。即ち、図４と図５に示す実施形態では、細長い開口部２０４の幅ｂは、細長い開口部２０４の第１部分２１０の近位部分に沿って実質的に一定であり、細長い開口部２０４の第１部分２１０の遠位部分に沿って徐々に狭くなり、細長い開口部２０４の第２部分の長さａに沿って再度実質的に一定になっている。
【００５９】
図６と図７は、本発明による別の堆積装置３００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置３００は、図１から図３に示した実施形態に関連して上に説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した実施形態の要素と特性に対応している要素と特性は、３００番台の同一番号を付した。図６と図７に示す実施形態の特性と要素（及び、その様な特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００６０】
図６と図７に示すように、図示の堆積装置３００は、その細長い開口部３０４が第２部分を含んでいない点を除き、図４と図５に示す堆積装置２００と同じである。即ち、細長い開口部３０４は、細長い開口部３０４の長さに沿って深さｄを有し、細長い開口部３０４には細長い梁部３０２の厚さｔを貫通して伸張している部分が実質的に無い。結果として、堆積装置３００のアーム３２０は、互いから完全に分離されているのではなく、細長い梁部３０２の底部で接合されているので、部分アームとしかいえない。
【００６１】
引き続き図６と図７を参照してゆくが、細長い開口部３０４の幅ｂは、細長い開口部３０４の近位部分に沿って略一定であり、細長い梁部３０２が細くなり始める箇所（即ち、細長い梁部３０２の終端部３１４からの長さｆ）に近いところから徐々に狭くなり、長さａ（即ち、終端部３１４から距離ａだけ離れた位置と終端部３１４との間）に沿って再度略一定になる。更に、図５と図６の実施形態に関して上に説明した幅ｂと長さａの寸法範囲と同じ寸法範囲を、図６と図７に使用してもよい。
【００６２】
幾つかの実施形態では、堆積措置３００の幅ｂは、細長い開口部３０４の長さに沿って再度略一定にはならずに、長さｆに沿って又は実質的に長さｆの全長に沿って（即ち、細長い梁部３０２が細くなり始める箇所から細長い梁部３０２の終端部３１４まで）引き続き先細になっている。
【００６３】
更に、図６と図７の実施形態では、細長い梁部３０２の終端部３１４は、実質的に鈍くなっており、細長い梁部３０２の、細長い開口部３０４を画定している部分が、細長い梁部３０２の、アーム２０が終端しているのと同じ箇所で終端し、細長い開口部３０４を画定している内面３０８は、細長い開口部３０４の長さ又は実質的に全長に沿って細長い梁部の同じ側面（即ち、図６と図７の実施形態では細長い梁部３０２の３つの側面）によって形成されている。
【００６４】
図８と図９は、本発明による別の堆積装置４００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置４００は、図１から図３に示した実施形態に関して上に説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、４００番台の同一番号を付した。図８と図９に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい
図６と図７に示す堆積装置３００と同じように、図８と図９に示す堆積装置４００は、図４と図５に示す第２部分２１２と同様な第２部分を含んではいない。即ち、細長い開口部４０４は、その長さに沿って深さｄを有しており、細長い開口部４０４には、細長い梁部４０２の厚さｔを貫通して伸張している部分が無い。細長い開口部４０４は、細長い開口部４０４の或る長さの部分に沿って略一定の幅ｂを有し、細長い梁部４０２が細くなり始める箇所（即ち、細長い梁部４０２の終端部４１４から長さｆの位置）で徐々に細くなり始める。細長い開口部４０４は、細長い開口部４０４の終端部４２４まで先細りになり続けている。
【００６５】
上記堆積装置１００、２００、３００とは異なり、図８と図９に示す堆積装置４００の細長い開口部４０４の終端部４２４は、細長い梁部４０２の終端部４１４と一致していない。即ち、細長い梁部４０２の終端部４１４は、細長い開口部４０４の終端部４２４から或る距離だけ離れた位置にある。換言すると、細長い梁部４０２の終端部４１４の部分は、細長い開口部４０４の終端部４２４を越えて伸張しており、細長い開口部４０４と流体連通している。幾つかの実施形態では、終端部４１４の、細長い開口部４０４の終端部４２４を越えて伸張している部分は先が尖っている（例えば、図８と図９を参照）。特にその様な実施形態では、終端４１４の、細長い開口部４０４の終端部４２４を越えて伸張している部分の大きさは、少なくとも部分的には、細長い開口部４０４の幅ｂと細長い梁部４０２の終端部４１４の角度（例えば、鋭さ）によって決まる。
【００６６】
図１０と図１１は、本発明による別の堆積装置５００を示しており、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置５００は、図１から図３に示した実施形態に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、５００番台の同一番号を付した。図１０と図１１に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００６７】
図１０と図１１では、堆積装置５００の細長い開口部５０４は、細長い梁部５０２の終端部５１４から或る距離だけ離れて設けられた終端部５２４を含んでいる。その様な実施形態では、毛管流、環境制御（例えば、湿度、温度、圧力など）、細長い開口部５０４の内面の材料特性の選択（例えば、細長い開口部５０４の内面の疎水性／親水性）、及びそれらの組み合わせを使って、細長い開口部５０４に沿う物質の移動を制御することができる。これに関連して、物質は、細長い開口部５０４の終端部５２４に向かう方向に、そして細長い開口部５０４の終端部５２４から細長い梁部５０２の終端部５１４まで、移動する。更に、環境制御及び／又は細長い梁部５０２の、終端部５１４付近の材料特性の選択によって（例えば、細長い梁部５０２の外面５１６の疎水性／親水性）、物質の堆積を制御することができる。
【００６８】
更に、図１０と図１１に示すように、堆積装置５００の細長い開口部５０４の幅ｂは、細長い開口部５０４の長さに沿って、細長い開口部５０４の終端部５２４まで、実質的に一定である。また、細長い開口部５０４の深さｂは、細長い開口部５０４の長さに沿って実質的に一定である。また、細長い開口部５０４は、図４と図５に関連して上で説明した第２部分２１２と同様の第２部分を有している必要はない。即ち、細長い開口部５０４は、細長い開口部５０４の長さに沿って深さｄを有しており、細長い開口部５０４には、細長い梁部５０２の厚さを貫通して伸張している部分は無い（又は、実質的に無い）。また、細長い梁部５０４は、上記の他の堆積装置１００、２００、３００、４００のものと同様の先細形状の遠位部分５０９を含んでいる。
【００６９】
図１２と図１３は、本発明による別の堆積装置６００を示しており、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置６００は、図１から図３に図示した実施形態に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、６００番台の同一番号を付した。図１２と図１３に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００７０】
図１２と図１３に示すように、図示の堆積装置６００は、実質的に鈍い終端部６１４を備えた細長い梁部６０２を有している。また、細長い開口部６０４は、細長い梁部６０２の終端部６１４を貫通して伸張している。上記特性の何れか又は両方を有する幾つかの実施形態では、細長い開口部６０４の幅ｂは、細長い開口部６０４の長さに沿って実質的に一定であり、深さｄは、細長い開口部６０４の長さに沿って実質的に一定である（が、代わりの実施形態では、一定でない幅ｂと深さｄも可能である）。その結果、図１２と図１３の図示の実施形態の細長い開口部６０４は、図４と図５に関連して上で説明した第２部分２１２と同様の第２部分を含んでいない。即ち、幾つかの実施形態では、細長い開口部６０４には、細長い梁部６０２の厚さｔを貫通して伸張している部分が無いか実質的に無い。
【００７１】
図１４と図１５は、本発明による別の堆積装置７００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置７００は、図１から図３に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、７００番台の同一番号を付した。図１４と図１５に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００７２】
図１４と図１５に示すように、堆積装置７００は、細長い梁部７０２の終端部７１４から或る距離だけ近位方向に離して、且つ終端部７１４と連通して、配置された終端部７２４を備えた細長い開口部７０４を有している。幾つかの実施形態では、細長い梁部７０２の遠位部分７０９は、先細になっている。その様な実施形態では、遠位部分７０９は、先が尖っていてもよいし（図１４と図１５参照）、鈍くなっていてもよい。幾つかの実施形態では、終端部７１４の、細長い開口部７０４の終端部７２４を越えて伸張している部分の大きさは、少なくとも部分的には、細長い開口部７０４の幅ｂと細長い梁部７０２の終端部７１４の角度（例えば、鋭さ）によって決まる。
【００７３】
図１４と図１５に示すように、細長い開口部７０４の幅ｂは、細長い開口部７０４の長さに沿って実質的に一定であり、その深さｄは、細長い開口部７０４の長さに沿って実質的に一定である（が、代わりの実施形態では、一定でない幅ｂと深さｄも可能である）。その結果、細長い開口部７０４は、図４と図５に関連して上で説明した第２部分２１２と同様の第２部分を含んでいない。即ち、細長い開口部７０４の、細長い梁部７０２の厚さｔを貫通して伸張している部分は無いか実質的に無い。
【００７４】
図１６から図２０は、それぞれ、本発明による別の堆積装置８００、９００、１０００、１１００、１２００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置８００、９００、１０００、１１００、１２００は、図１から図３に示した実施形態に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、８００、９００、１０００、１２００番台の同一番号を付した。図１６から図２０に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。図２０には、２０ミクロン（「２０μｍ」）を示す尺度標示を示しているが、これは図１６から図２０の全てに適用される。
【００７５】
図１６に示す堆積装置８００は、図１から図５の実施形態に関連して上で説明した第１及び第２部分１１０、１１２と同様の第１及び第２部分８１０、８１２を有する細長い開口部８０４を含んでいる。幾つかの実施形態では、第１部分８１０は、深さｄを有しており、第２部分８１２は、細長い梁部８０２の厚さを貫通して伸張していて、第２部分８１２の深さが細長い梁部８０２の厚さに等しいか実質的に等しくなっている。細長い開口部８０４の第２部分８１２は、第２部分８１２の長さ又は実質的に全長に沿って、実質的に一定の幅ｂを有している。同様に、細長い開口部８０４の第１部分８１０は、第１部分８１０の長さ又は実質的に全長に沿って、実質的に一定の幅ｂを有しており、幾つかの実施形態では、第１部分８１０の長さに沿って、第１部分８１０と第２部分８１２の間の接合部まで先細になっている。
【００７６】
引き続き図１６を参照してゆくが、幾つかの実施形態では、細長い梁部８０２の遠位部分８０９は先細である。細長い開口部８０４の長さに沿った、細長い開口部８０４の幅ｂが狭くなり始める箇所は、細長い梁部８０２の長さに沿った、細長い梁部８０２が細くなり始める箇所と同じである必要はない（が、代わりの実施形態では、同じである）。また、第１及び第２部分８１０、８１２が、上記の細長い開口部８０４の先細になった部分で接合されている実施形態では、細長い開口部８０４の傾斜角度は、細長い梁部８０２の傾斜角度と同じでも異なっていてもよい（図１６参照）。図１６に示す実施形態では、例えば、細長い開口部８０４の先細になった部分を画定している側面部は、細長い梁部８０２の先細になった外壁と平行ではない。
【００７７】
図１７に示す堆積装置９００は、図１６に示す堆積装置８００と同様である。しかしながら、図１７に示す堆積装置９００の細長い開口部９０４は、図４と図５の実施形態に関連して説明した第２部分２１２と同様の第２部分を含んでいない。即ち、細長い開口部９０４は、その長さに沿って実質的に一定の深さｄを有し、細長い開口部９０４には、細長い梁部９０２の厚さを貫通して伸張する部分が無いか実質的に無い。或る実施形態では、細長い開口部９０４の幅ｂは、細長い開口部部９０４の長さの近位部分に沿って実質的に一定であり、細長い開口部部９０４の長さの或る部分に沿って、細長い梁部１０２の終端部９１４に向けて徐々に狭くなり、その後、細長い開口部９０４の長さの遠位部分に沿って再度実質的に一定になっている。更に、幾つかの実施形態では、細長い開口部９０４の幅ｂは、細長い開口部９０４の近位部分９１１で最大であり、細長い開口部９０４の遠位部分９１３では狭くなっている。
【００７８】
図１６に示す堆積装置８００とは異なり、細長い開口部９０４の長さに沿う、細長い開口部９０４が細くなり始める箇所は、細長い梁部９０２が細くなり始める箇所と一致している。しかしながら、細長い開口部９０４の先細になった部分を画定している側面部は、細長い梁部９０２の先細になった部分の外壁と平行ではないが、他の実施形態では、そのような関係も可能である。
【００７９】
図１８に示す堆積装置１０００は、図１７に示す堆積装置９００と同様である。しかしながら、図１８に示す堆積装置１０００では、細長い開口部１００４の遠位部分１０１３の、細長い開口部１００４の幅ｂが一定である長さは、堆積装置９００の場合より長い。更に、細長い開口部９０４の先細になった部分を画定している側面部は、細長い梁部９０２の先細になった部分の外壁と実質的に平行である。
【００８０】
図１９に示す堆積装置１１００は、細長い梁部１１０２の全長に亘って伸長しておらず且つ追加的な貯留部と連通していない、細長い開口部１１０４を有している。代わりに、細長い開口部１１０４の近位部分１１１１は、堆積装置１１００の貯留部１１０６として機能する。更に、図１９では、細長い梁部１１０２は、その長さの一部分又は全長に沿って先細になっている。例えば、図１９に示す細長い梁部１１０２は、他の実施形態の場合よりも長い長さｆに沿って先細になっている。
【００８１】
上記の幾つかの実施形態と同様に、細長い開口部１１０４の幅ｂは、その長さの少なくとも一部に沿って実質的に一定であり、細長い梁部１１０２の終端部１１１４に向けて先細になり、その後に、細長い開口部１１０４の長さの遠位部分に沿って実質的に一定である部分が続いている。更に、細長い開口部１１０４は、或る深さを有する第１部分１１１０と、細長い梁部１１０２の厚さを貫通して伸張していて細長い梁部１１０２の厚さに等しいか実質的に等しい深さを有している第２部分１１１と、を含んでいる。
【００８２】
幾つかの実施形態では、細長い開口部１１０４は、その長さに沿って細くなり始める箇所が、細長い梁部１１０２が細くなり始める箇所と一致していないが、代わりの実施形態では、それら位置が一致している関係も可能である。更に、細長い開口部１１０４の先細になっている部分を画定している側面部は、図１９に示すように細長い梁部１１０２の先細になっている部分の外壁と実質的に平行であるが、他の実施形態では、この関係は求められていない。
【００８３】
図２０に示す堆積装置１２００は、図１９に示す堆積装置１１００と同様である。しかしながら、図２０に示す堆積装置では、細長い開口部１０２４は、上流の貯留部（図示せず）と流体連通している。即ち、細長い開口部１２０４の近位部分１２１３は、細長い梁部１２０２及び／又は所持部（図示せず）に画定されている貯留部（図示せず）と流体連通している。図２０に示す細長い開口部１２０４の近位部分１２１３は、堆積装置１２００の貯留部としては機能しない。
【００８４】
図２１と図２２は、本発明による別の堆積装置１３００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置１３００は、図１から図３に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、１３００番台の同一番号を付した。図２１と図２２に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００８５】
本発明の幾つかの実施形態で、図２１に示す実施形態では、堆積装置１３００は、支持部１３０５を含んでおり、ここから２つ又はそれ以上の細長い梁部１３０２が伸張している。一例として、図２１に示す細長い梁部１３０２は、図１４と図１５に示す細長い梁部７０２の場合と同じ幾何学的形状を含んでいる。従って、ここに開示している細長い梁部１０２から１０２０は、どれでも堆積装置１３３０で使用することができ、また細長い梁部１０３２は、必ずしも全て同一でなくてもよいものと理解されたい。幾つかの実施形態では、様々な幾何学的形状の細長い梁部を、堆積装置１３００に採用することができる。また、幾つかの実施形態では（図２１を参照）、支持部１３０５は、複数の貯留部１３０６を含んでおり、各貯留部は、１つ又は複数の細長い梁部１０３２に画定された細長い開口部１３０５と流体連通している。２つ又はそれ以上の細長い梁部１３０２を採用している本発明の幾つかの実施形態では、支持部１３０５は、対応している細長い梁部１３０２の２つ又はそれ以上の細長い開口部１３０４と流体連通している貯留部１３０６を含んでいる。更に、幾つかの実施形態では、１つ又は複数の細長い梁部１３０２は、少なくとも部分的には細長い梁部１３０２内に配置された貯留部１３０６を有している。
【００８６】
一例として、図２１と図２２に示す堆積装置１３００は、合計６つの細長い梁部１３０２を含んでおり、各群が３つの細長い梁部１３０２から成る２群の細長い梁部が、支持部１３０５の両縁部１３３０から外向きに伸張している。従って、支持部１３０５には、支持部１３０５が対称になるように、同一の半部２つが背中合わせに配置されている。他の実施形態では、任意の数の細長い梁部が、何れかの縁部又は両方の縁部１３３０から伸張して、対称的又は非対称的な堆積装置１３００を画定している。再度、図２１と図２２を参照すると、貯留部１３０６は、各セットの貯留部１３０６の内の１つの貯留部１３０６（例えば、中間貯留部１３０６）が隣接する貯留部とオフセットするように構成されている。換言すると、複数の貯留部１３０６は、１つの貯留部が、堆積装置１３００の同じ縁部１３３０から伸張している細長い梁部１０３２に物質を供給している隣接する貯留部よりも、支持部１３０５の縁部１３３０から更に遠くに位置するように、配置されている。従って、前記１つの細長い梁部１３０２の細長い開口部１３０４は、堆積装置１３００の同じ縁部１３３０から伸張している１つ又は複数の隣接する細長い梁部１３０２の細長い開口部１３０４よりも長い。従って、物質は、オフセットしている貯留部１３０６から対応する細長い梁部１３０２の遠位部分１３０９に達するまでの移動距離の方が、他の細長い梁部１３０２の場合よりも長くなる。その結果、幾つかの実施形態では（例えば、図２１参照）、オフセットしている貯留部１３０６と流体連通している細長い開口部１３０４の近位部分は、１つ又はそれ以上の隣接している細長い開口部１３０４よりも幅が広くなっている（即ち、幅ｂが大きい）。必要であれば、堆積装置１３００の貯留部１３０６は、全てが互いに実質的に同じ形状及び大きさであってもよい。しかしながら、幾つかの実施形態では、貯留部１３０６は、異なる大きさ及び／又は形状をしている。
【００８７】
幾つかの実施形態では、２つ又はそれ以上の細長い梁部１３０２が、堆積装置１３００から実質的に平行に伸張している。また、複数の細長い梁部１３０２は、実質的に同一平面内に在りながら、互いに或る角度を成すように配置されている。更に、複数の細長い梁部１３０２は、物質を堆積させる表面１０１に向かう方向及び離れる方向に、互いに対して様々な角度を成すように配置してもよい（即ち、細長い梁部１３０２の長さｌは、全てが同一面内に在るわけではない）。これに関して、細長い梁部１３０２は、表面１０１及び互いに対して様々な角度を成すように配置されていてもよい。
【００８８】
図２３と図２４は、本発明による別の堆積装置１４００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置１４００は、図１から図３に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、１４００番台の同一番号を付した。図２３と図２４に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００８９】
図２３と図２４に示す堆積装置１４００は、支持部材１４０５から伸張する６つの細長い梁部１４０２を含んでいるが、その様なやり方で伸張させる細長い梁部１４０２は、必要に応じてそれよりも多くても少なくてもよい。一例として、細長い梁部１４０２は、図１７に示した細長い梁部９０２と同じ幾何学的形状を有するものとして示されている。しかしながら、ここに開示している細長い梁部１０２−１２０２は、どれでも堆積装置１４００で使用することができ、また細長い梁部１４０２は、必ずしも全て同一でなくてもよいものと理解されたい。幾つかの実施形態では、様々な幾何学的形状の細長い梁部を、堆積装置１４００に採用することができる。
【００９０】
図２３と図２４に示す細長い梁部１４０２は、細長い梁部１４０２を互いに接近させて並べた配置で設けられている（例えば、支持部１４０５よりも実質的に小さい箇所に物質を堆積させる場合）。幾つかの実施形態では、細長い梁部１４０２は、互いに２０ミクロン以下の間隔で配置されている。例えば、細長い梁部１４０２は、約１０ミクロンの間隔を空けて配置されている。
【００９１】
図２３と図２４に示す６つの細長い梁部１４０２ａから１４０２ｆは、それぞれ、貯留部１４０６ａ―１４０６ｆと流体連通している細長い開口部１４０４ａ−１４０４ｆそれぞれを含んでいるので、堆積装置１４００は、支持部１４０５に６つの貯留部１４０６ａ−１４０６ｆを含んでいる。図２３に示すように、２つの前方貯留部１４０６ａと１４０６ｂは、形状が略矩形であるが、他の４つの貯留部１４０６ｃ−１４０６ｆは、形状が略方形である。前方貯留部１４０６ａと１４０６ｂの矩形形状は、他の細長い開口部１４０４ｃ−１４０ｆそれぞれの、支持部１４０５内に画定されている部分を収容するための余裕を、支持部１４０５内に提供している。しかしながら、貯留部１４０６ａ−１４０６ｆは、各種他の形状及び大きさのものを含んでいてもよいし、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、どの様な大きさ及び形状の相互関係を有していてもよい。
【００９２】
引き続き図２３と図２４に示す実施形態を参照してゆくが、前方貯留部１４０６ａ及び１４０６ｂは、支持部１４０５の、細長い梁部１４０２ａ−１４０２ｆが伸張し始める縁部分１４３０に最も接近して、従って細長い梁部１４０２ａ−１４０２ｆに最も接近して配置されている。後方貯留部１４０６ｅと１４０６ｆは、支持部１４０５の縁部１４３０及び細長い梁部１４０２ａ−１４０２ｆから最も遠い位置に配置されているので、後方貯留部１４０６ｅと１４０６ｆから対応する細長い梁部１４０２ｅと１４０２ｆまで流れる物質は、最も長い距離を移動することになる。堆積させる物質の流量を、細長い開口部１４０４ａ−１４０４ｆの間でうまく整合させるために、細長い開口部１４０４ｅと１４０４ｆの近位部分１４１１ｅと１４１１ｆは、細長い開口部１４０４ｃと１４０４ｄの近位部分１４１１ｃと１４１１ｄよりも幅が広く、更に、それら近位部分１４１１ｃと１４１１ｄは、細長い開口部１４０４ａと１４０４ｂの近位部分１４１１ａと１４１１ｂよりも幅が広くなっている。
【００９３】
隣接する貯留部１４０６及び／又は隣接する細長い開口部１４０４の間での交差汚染を防止するために、堆積装置１４００は、物質が支持部１４５０４の上面を横切って移動しないようにする１つ又は複数の造形を有している。その様な造形としては、１つの溝、リブ、壁、陥凹などを、その様な造形がその様な物質の移動を防止する位置に配置することが考えられる。一例として、図２３と図２４に示す堆積装置１４００は、支持部１４０５の上面の様々な位置に形成されるか、支持部１４０５の外面に又は外面の他の部分の上に形成された、複数の溝１４３２を有している。幾つかの実施形態では、溝１４３２はＶ字型ノッチで、溝１４３２の断面は略三角形になっている。しかしながら、他の断面形状を有する溝１４３２を採用してもよい。溝１４３２は、それぞれ内面１４３４を画定しており、幾つかの実施形態では、その材料特性（例えば、疎水性／親水性）は、物質が１つの貯留部１４０６又は細長い開口部１４０４から別の貯留部１４０６又は細長い開口部１４０４にこぼれないように制御される。幾つかの実施形態では、内面１４３４は、支持部１４０５の１つ又は複数の外面よりも疎水性が高い。例えば、幾つかの実施形態では、内面１４３４はシリコンを備えており、外面１４１６の隣接する部分は二酸化ケイ素を備えている。別の例では、内面１４３４と外面１４１６の隣接する部分はシリコンを備えており、隣接する貯留部１４０６又は細長い開口部１４０４は二酸化ケイ素を備えている。
【００９４】
引き続き図２３と図２４に示す実施形態を参照してゆくが、幾つかの実施形態では、１つ又は複数の貯留部１４０６は、貯留部１４０６の底面から伸張する突起部１４３６を含んでいる。各突起部１４０６の高さは、対応する貯留部１４０６の深さと同じであってもよいし、対応する貯留部１４０６の深さＤよりも大きくても小さくてもよい。突起部１４３６は、例えば、ピペット（図示せず）を用いた後方装填操作時などで、貯留部１４０６を充填し易くするために使用される。その様な実施形態では、突起部１４３６は、ピペット先端の端部内に嵌る大きさに作られていて、ピペット先端部から貯留部１４０６内へ流体を流し込めるようになっている。充填時にピペット先端部が滑って堆積装置１４００の諸部分を損傷することのないようにするために、突起部１４３６は、更に、貯留部１４０６を充填する際に、ピペット先端部を堆積装置１４００に対して正しい位置に維持する。
【００９５】
図２５と図２６は、本発明による別の堆積装置１５００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置１５００は、図１から図３並びに図２３と図２４に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３及び図２３と図２４に示した要素と特性に対応する要素と特性には、１５００番台の同一番号を付した。図２５と図２６に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３及び図２３と図２４に付随する上記説明を参照されたい。
【００９６】
図２５と図２６に示す実施形態では、堆積装置１５００は、支持部１５０５から伸張する５つの細長い梁部１５０２を含んでいる。一例として、細長い梁部１５０２は、図１２と図１３に示す細長い梁部６０２と同じ幾何学的形状を有するものとして示している。しかしながら、ここに開示している細長い梁部１０２−１２０２は、どれでも堆積装置１５００で使用することができ、また細長い梁部１５０２は、必ずしも全て同一でなくてもよいものと理解されたい。幾つかの実施形態では、様々な幾何学的形状の細長い梁部を、堆積装置１５００に採用することができる。
【００９７】
図２５と図２６に示す５つの細長い梁部１５０２ａ−１５０２ｅは、それぞれ、貯留部１５０６ａ−１５０６ｅそれぞれと流体連通している細長い開口部１５０４ａ−１５０４ｅを含んでいるので、堆積装置１５００は、支持部１５０５に５つの貯留部１５０６ａ−１４０５ｆを含んでいる。図２５に示すように、２つの前方貯留部１５０６ａと１５０６ｂは、形状が略矩形であるが、中間の貯留部１５０６ｃ−１５０６ｄは、形状が略方形であり、後方の貯留部１５０６ｅは、形状が略矩形である。前方貯留部１５０６ａと１５０６ｂの矩形形状は、支持部１５０５に、他の細長い開口部１５０４ｃ−１５０４ｅの支持部１５０５内に画定されている部分を収容するための余裕を提供している。しかしながら、貯留部１５０６ａ−１５０６ｅは、様々な他の形状及び大きさを含んでいてもよく、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、互いにどの様な大きさと形状の相互関係を有していてもよい。
【００９８】
図示の堆積装置１５００の前方貯留部１５０６ａと１５０６ｂは、支持部１５０５の、細長い梁部１５０２ａ−１５０２ｅが伸張し始める縁部分１５３０に最も接近して、従って細長い梁部１５０２ａ−１５０２ｅに最も接近して配置されている。後方貯留部１５０６ｅは、縁部１５３０及び細長い梁部１５０２ａ−１５０２ｅから最も遠い位置に配置されているので、後方貯留部１５０６ｅから対応する細長い梁部１５０２ｅまで流れる物質は、最も長い距離を移動することになる。堆積させる物質の流量を、細長い開口部１５０４ａ−１５０４ｅ間でうまく整合させるために、細長い開口部１５０４ｅの近位部分１５１１ｅは、細長い開口部１５０４ｃと１５０４ｄの近位部分１５１１ｃと１５１１ｄよりも幅が広く、更に、それら近位部分１５１１ｃと１５１１ｄは、細長い開口部１５０４ａと１５０４ｂの近位部分１５１１ａと１５１１ｂよりも幅が広くなっている。また、後方貯留部１５０６ｅの位置（例えば、支持部１５０５内の実質的に垂直方向の中心）は、対応する細長い開口部１５０４ｅが、曲がらずに細長い梁部１５０２まで到達できるようにしているが、一方、他の細長い開口部１５０４ａ−１５０４ｄは、全て、堆積させる物質が通過する少なくとも１つの曲がり又は曲げ部を含んでいる。図２５に示す支持部１５０５の上部は、図２５の支持部１５０５の底部と実質的に対称である。しかしながら、支持部１５０５の縁部１５３０（貯留部１５０６ａ−ｅからの物質が供給される箇所）から様々な距離に貯留部１５０６ａ−ｅを配置できるようにする、貯留部１５０６ａ−ｅと細長い開口部１５０４ａ−ｅの他の配置も、可能であることを注記しておく。
【００９９】
図２７は、本発明による別の堆積装置１６００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置１６００は、図１から図３及び図２３と図２４に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３及び図２３と図２４に示した要素と特性に対応する要素と特性には、１６００番台の同一番号を付した。図２７に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３及び図２３と図２４に付随する上記説明を参照されたい。
【０１００】
図２７と図２８に示す堆積装置１６００は、支持部１６０５から伸張する１０個の細長い梁部１６０２を含んでいる。一例として、細長い梁部１６０２は、概ね、図１から図３に示す細長い梁部１０２と同じ幾何学的形状を有するものとして示している。しかしながら、ここに開示している細長い梁部１０２−１２０２は、どれでも堆積装置１６００で使用することができ、また細長い梁部１６０２は、必ずしも全て同一でなくてもよいものと理解されたい。幾つかの実施形態では、様々な幾何学的形状の細長い梁部を、堆積装置１６００に採用することができる。
【０１０１】
１０個の細長い梁部１６０２は、それぞれ、貯留部１６０６と流体連通している細長い開口部１６０４を含んでいるので、堆積装置１６００は、それぞれが少なくとも部分的には支持部１６０５内に配置されている１０個の貯留部１６０６を含んでいる。図２７に示すように、貯留部１６０６は、５つの前方貯留部１６０６ａと５つの後方貯留部１６０６ｂを含んでおり、それらは全て形状が略方形である。しかしながら、貯留部１６０６は、様々な形状と大きさを含んでいてもよいし、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、互いにどの様な大きさと形状の相互関係を有していてもよい。
【０１０２】
前方貯留部１６０６ａは、それぞれ、支持部１６０５の前方縁部１６３０から或る距離だけ離れており、後部貯留部１６０６ｂは、後部貯留部１６０６ｂが支持部分１６０５の前方縁部１６３０から前方貯留部１６０６０ａよりも更に遠くに配置されるように、それぞれ、前方貯留部１６０６ａから或る距離だけ離れている。従って、後方貯留部１６０６ｂを対応する細長い梁部１６０２ｂに流体接続する細長い開口部１６０４ｂは、先に図２１から図２６の堆積装置１３００、１４００、１５００に関連して詳しく説明したように、前方貯留部１６０６ａの近位部分よりも幅が広い近位部分を有している。
【０１０３】
図２８は、複数の細長い梁部を備えている（図２５と図２６に示し上に説明した堆積装置１５００の様な）堆積装置にどの様に前方装填するかの一例を示している。図２８に示すように、修正を加えた堆積装置１５００’は、細長い梁部を含んでいない。従って、堆積装置１５００’の支持部１５０５’に画定されている細長い開口部１５０４’は、支持部１５０５’の縁部１５３０’と流体連通している。別の堆積装置１５００の細長い梁部１５０２の遠位部分１５０９は、修正された堆積装置１５００’の縁部１５３０’と流体連通する状態に動かすことができる。毛管作用、１つ又は複数の環境パラメータの制御、及び修正された堆積装置１５００’及び堆積装置１５００の材料特性の制御により、堆積装置１５００の細長い各開口部に、修正された堆積装置１５００’の細長い各開口部１５０４’から同時に前方装填することができる。
実施例１−本発明の細長い梁部の製作
開始材は、３インチ両面研磨ｎ型[１００]シリコンウェーハであった。ウェーハの両面に、２から３ミクロンのＳｉＯ2を熱成長させた（湿式酸化）。表面のＳｉＯ2層を、細長い梁部の製作に使用した。裏面のＳｉＯ2層は、最終的なシリコン異方性エッチング工程で、細長い梁部を切り出すためのマスクとして使用した。表面のＳｉＯ2層に、細長い梁部、細長い開口部、及び貯留部を画定するためパターン形成を施した。従来のＵＶフォトリソグラフィーを使用して、１ミクロンの面造形寸法と３：１の縦横比を備えたギャップを製作するのは並大抵のことではない。この処理を行うために、マスク電気鍍金により、負のフォトレジストパターンを５００ｎｍ厚のニッケル正パターンに転写し、次いで、ニッケル金属層を、異方性ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）による下層ＳｉＯ2エッチングのためのハードマスクとして用いた。反応ガスは、圧力５０ｍトールのＣＨＦ3（５０ＳＣＣＭ）とＳＦ6（１ＳＣＣＭ）の混合気体であった。５０ＷのＲＦ電力を使用した。ＳｉＯ2対ニッケルのエッチング選択性は、対フォトレジストの場合よりも遥かに高いので、厚いフォトレジストをＳｉＯ2エッチング用のマスクとして使用した場合よりも、細長い開口部の幾何学的形状を更に高い精度で制御することができた。細長い梁部を画定した後、オーバーレイ・フォトリソグラフィーに続いてＲＩＥを施すことにより、深さ１ミクロンの細長い開口部を作成した。最後に、裏面のＳｉＯ2ウインドウを開けて、細長い梁部をＫＯＨ異方性エッチングにより切り出した。ＫＯＨの濃度は、水分中約３５重量％であり、処理温度は約８０℃であった。
実施例２−試料調製と物質堆積
グリセロール１０％を含んだリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中に、精製したＣｙ３−ストレプタビジン（ペンシルベニア州ウエストグローブ、Jackson ImmunoResearch 研究所）を溶解して使用した。グリセロールは、蒸発を防ぎ蛋白質を水和及び生物活性状態に保つために添加した。Ｃｙ３フッカ物担体により、堆積又はパターン形成後、蛍光透視法によりストレプタビジンを監視することができた。Ｃｙ３−ストレプタビジンを装填する前に、堆積装置に対して、TIPCLEANERTM（アイオワ州エームズのBioForce Nanoscience, Inc.から入手可能）を使用してＵＶ／Ｏ3で２０分間、処理を施した。この処理により、細長い開口部の内面を洗浄すると共に内面を親水性にして、試料充填をやり易くした。Ｃｙ３−ストレプタビジン試料溶液（約１μｌ）を、マイクロピペットで片持ち梁の後側の貯留部に送給した。この送給によって、親水性毛管力により細長い開口部が自然に充填された。次いで、後方装填式堆積装置を、NANOARRAYERTM堆積システム上に搭載し、パターン作成を行った。ジチオビス−スクシンイミジル・ウンデカノエート（ＤＳＵ）（日本、ドージンドー社）で処理した金の表面を、堆積基板として使用した。ＤＳＵは、イオウと金の間の化学反応並びにアルキル鎖の疎水パッキングを介して、金の表面上に自己集合単分子層を形成する。露出されたアミノ活性スクシンイミド基は、堆積基板に対するＣｙ３−ストレプタビジンの共有結合を可能にした。
【０１０４】
全ての実験は、雰囲気条件を、相対湿度約３５−４０％、温度約２３−２４℃に設定して実行した。パターン形成後、４０倍のオイル対物レンズとＣｙ３TM（＃４１００７ａ）用のChroma Technology（バーモント州）のフィルタのセットを装備したニコンＴＥ２０００Ｕ倒立顕微鏡を使用して、ＤＳＵ／金の上にパターン形成されたＣｙ３−ストレプタビジンを可視化した。浜松(日本)ORCA ER冷却ＣＣＤカメラで画像を撮影した。同様の処理を用いて、微細加工を施した堆積装置の細長い開口部内の蛍光試料を直接画像化した。Media Cybernetics（カリフォルニア州、カールズバッド）から入手できるArray Pro Analyzer v4.5ソフトウェアパッケージを用いて、蛍光配列画像を分析し、正味輝度、直径、面積、及び分散係数を求めた。
【０１０５】
上に説明し図面に示した実施形態は、一例として提示したものであり、本発明の概念及び原理を限定するものではない。従って、当業者には理解頂けるように、特許請求の範囲に記載する本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、要素及びそれらの構成と配置には様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の或る実施形態による堆積装置の斜視図である。
【図２】図１の堆積装置の詳細斜視図である。
【図３】図１と図２の堆積装置の上面図である。
【図４】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図５】図４の堆積装置の上面図である。
【図６】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図７】図６の堆積装置の上面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図９】図８の堆積装置の上面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図１１】図１０の堆積装置の上面図である。
【図１２】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図１３】図１２の堆積装置の上面図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図１５】図１４の堆積装置の上面図である。
【図１６】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図１７】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図１８】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図１９】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２０】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２１】本発明の別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２２】図２１の堆積装置の詳細上面図である。
【図２３】本発明の別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２４】図２３の堆積装置の詳細上面図である。
【図２５】本発明の別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２６】図２５の堆積装置の詳細上面図である。
【図２７】本発明の別の実施形態による堆積装置の斜視図である。
【図２８】図２５及び図２６の堆積装置の上面図であり、前方装填工程を示している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には、材料を表面上に堆積させるための方法と装置に関し、或る実施形態では、生体物質を表面上に堆積させるための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００４年４月３０日出願の米国仮特許出願第６０／５６６，８９８号に対する優先権をここで主張すると共に、同出願の内容全体を参考文献としてここに援用する。
生体物質の配列又は他のパターンを表面に生成するための方法と装置は数多くある。そのような方法と装置の（並びに、一般的には微小配列技術の）好都合な点として、並列処理と試料処理に必要な物質と労力の量の削減とによってもたらされるスループットの増加が挙げられるが、これは生産性の向上と費用の削減につながる。各種物質を微量（数十ミクロン規模）に堆積させるための既存の装置と方法は、成功と失敗が入り混じっている。
【０００３】
一般に、従来の堆積装置と方法の設計は、所望の分解能とスポットサイズに依存している。その様な堆積装置と方法の設計において変動させることのできるパラメータには、堆積処理に使用される装置の形状と大きさ、物質を堆積させる面に対する装置の向き、が含まれる。場合によっては、既存の堆積装置は、堆積工程を推進するため（例えば、起電又は電気浸透力で）エネルギー供給る。そのような装置は、一般には、比較的複雑及び／又は高価である。また或る場合（例えば、ＡＦＭプローブ）は、堆積装置は、物質を、堆積される表面に向けて送るために、装置の先端部又はその付近に隆起部を含んでいる。隆起部は、実質的に表面と直交に、又は表面に対して比較的急角度に、配置される。
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／５６６，８９８号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、概括的には、材料を表面上に堆積させるための方法と装置に関し、或る実施形態では、生体物質を表面上に堆積させるための方法と装置に関する。物質を表面上に堆積させて、表面上に何らかの配置によるスポット、線、又は他の物質形状（例えば、配列や他のパターン、無作為な型や非パターン型、など）を作り出すことができる。実施形態に中には、物質をマイクロメーター及び／又はナノメーター尺度の配列又はパターンに堆積させるものもある。また、堆積される物質には生体物質が含まれるが、その場合、配列又は他の堆積型は、超小型化生体分析試験のために生成されることもある。
【０００５】
本発明の幾つかの実施形態は、物質を表面上に堆積させるための装置を提供しており、この装置は、基部と；基部から伸張している近位部分と近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有し、基部に対して片持ち梁を形成する実質的に平面状の細長い梁部であって、長さが約２ｍｍ以下である細長い梁部と；細長い梁部に形成された細長い開口部であって、受動吸着作用により細長い開口部に沿って液体を移動させる寸法に作られた内表面を少なくとも部分的には形成しており、遠位部を有していて、そこから物質を表面上に堆積させるようになっている、細長い開口部と、を備えている。
【０００６】
幾つかの実施形態では、物質を表面上に堆積させるための装置が提供されており、この装置は、基部と；基部から片持ち梁形状に伸張している細長い梁部であって、実質的に全長に沿って実質的に平面状の上面と、実質的に全長に沿って実質的に平面状の下面と、基部から伸張している近位部分と、近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有しており、前記表面に対して鋭角を成すように配置されている、梁部と；細長い梁部に形成された細長い開口部であって、受動吸着作用により細長い開口部に沿って液体が移動するのを促すようになっている内表面と、少なくとも１つの物質を細長い梁部へ装填すると共にその物質を細長い梁部から堆積させることができるようになっている遠位部分、とを少なくとも部分的には形成している、細長い開口部と、を備えている。
【０００７】
本発明の幾つかの実施形態は、物質を表面上に堆積させるための方法を提供しており、この方法は、基部から伸張し、基部に隣接する近位部分と近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有している、細長い梁部であって、長さに沿って実質的に平面状の細長い梁部を提供する段階と；細長い梁部に形成された細長い開口部であって、遠位部分を有しており、そこから物質を表面上に堆積させるように構成された細長い開口部に沿って、物質を、細長い梁部の遠位部分に向け受動吸着によって移動させる段階と；細長い梁部の遠位部分を表面に向けて移動させる段階と；物質を前記表面上に、基部から２ｍｍ以内の位置に堆積させる段階と、から成る。
【０００８】
幾つかの実施形態では、物質を表面上に堆積させるための方法が提供されており、この方法は、基部を提供する段階と；基部から片持ち梁形状に伸張している細長い梁部であって、実質的に全長に沿って実質的に平面状であり、基部に隣接する近位部分と近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有している、梁部を提供する段階と；細長い梁部に形成された細長い開口部であって、遠位部分を有していて、そこから物質を表面上に堆積させることができるようになっている、細長い開口部を提供する段階と；細長い梁部の遠位部分を前記表面に対して鋭角を成すように配置する段階と;細長い開口部に沿って、細長い開口部の遠位部分に向けて、受動吸着によって物質を移動させる段階と；細長い開口部の遠位部分から表面に向けて物質を堆積させる段階と、から成る。
【０００９】
本発明のこの他の特徴と態様は、詳細な説明と添付図面から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用においては、以下の説明に記載し又は添付図面に示した構造の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解しておいて頂きたい。本発明は、他の実施形態も可能であり、様々な様式で実用化又は実施することができる。ここで使用する表現及び用語は、説明を目的としたものであり、本発明に制限を課すものではないと理解されたい。「含んでいる」、「備えている」、又は「有している」、並びにそれらの派生型を使用する際は、これ以降に提示している項目又は項目類及びその等価物並びに付加的な項目を包含するものとする。特に指定又は限定しない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、及び「連結された」、並びにそれらの派生型は、広義に使用され、直接及び間接の両方の様式での取り付け、接続、支持、及び連結を包含する。また、「接続された」及び「連結された」は、物理的又は機械的な接続又は連結に限定されない。他にも、「前」、「後」、「上」、「下」、及び類似の語は、要素を相互に関係付けて説明する場合にのみ使用され、それだけで、装置の特定の方向配置を詳細に示すことも、必要な又は求められている装置の方向配置を示し又は示唆することも、ここで説明している発明をどの様に使用し、取り付け、表示し、又は使用時に配置するかを特定することも、意図してはいない。
【００１１】
本発明は、概括的には、物質を表面上に堆積させるための方法と装置に関し、幾つかの実施形態では、生体物質を表面上に堆積させるための方法と装置に関する。物質を表面上に堆積させて、表面上に何らかの配置による、スポット、線、又は他の物質の形状（例えば、配列や他のパターン、無作為の型や非パターン型、など）を作り出す。本発明の方法と装置を使用して作成された、配列、パターン、又は他の堆積型は、限定するわけではないが、以下に記載の内の少なくとも１つを含む各種分析試験に使用され、即ち、１つ（又は幾つか）の細胞鑑別及び侵襲性を最小限に抑えた細胞試験；量が限られている場合（例えば、新生児の試験）の様な蛋白質の診断；環境試験；生物テロ防衛手段；科学捜査；及び、複合的化学ライブラリを使用して薬物を見つけ出す場合の様な高スループット鑑別（ＨＴＳ）、に使用されることが考えられる。また、本発明の堆積装置と方法は、「チップ上実験室」の概念と一体化させて、物質を表面上に処理及び堆積させるための更に複雑な工具を作り出すことも考えられる。例えば、幾つかの実施形態では、本発明の堆積装置は、細胞試料を受け入れ、その試料を分留して分留成分に分別し、分留された成分を表面上に堆積させるという処理チップに組み込むことを考えている。
【００１２】
本発明の堆積装置と方法を使用して作成された配列とパターンは、ピコリットル、フェムトリットル、及びアトリットルの範囲の滴量を生成することができる。例えば、実施形態の中には、生成される滴量が約４フェモリットルというものもある。生成される滴又はスポットが実質的に丸い形状であるという実施形態もある。また、本発明の堆積装置と方法は、平均スポット径が１つの分子から約１００ミクロンまでの範囲で、物質のスポットの配列を生成するのに使用することができる。平均スポット径が、約０．０１ミクロンから約１００ミクロンの範囲という実施形態もある。また、生成される平均スポット径が、約０．２５ミクロンから約６ミクロンの範囲という実施形態もある（５ミクロンが一般的な平均スポット径）。また、生成される平均スポット径が、約０．２５ミクロンから約５ミクロンまでの範囲という実施形態もある。その様な平均スポット径は、スポット当たりの平均的大きさの蛋白質分子約１，０００個から約６０００，０００個に相当する。別の例として、生成される平均スポット径が約２．２ミクロンという実施形態もある。
【００１３】
上記のように、本発明の幾つかの実施形態による方法と装置は、１本又はそれ以上の物質の線を基板上に堆積させるようになっている。この様な実施形態では、線は、最小線幅が約０．２ミクロンから約１００ミクロンの範囲の、一定の又は変化する厚さを有する。最小線幅が、約２ミクロンから約６ミクロンの範囲という実施形態もある（５ミクロンが一般的な最小線幅）。また、実施形態の中には、本発明の方法と装置により作り出される隣り合うスポット又は線間の距離を、約１０ミクロン未満とする、例えば、隣り合うスポット又は線間の平均距離を約５ミクロンとする実施形態もある。
【００１４】
本発明の方法と装置を使用して作成される配列とパターンは、限定するわけではないが、ＡＦＭ、蛍光法、表面プラズモン共振（ＳＰＲ）、質量分光分析法、干渉分光法、を含む広範なな技法を用いて、分析され又は調査されるように作られる。例えば、蛋白質対蛋白質相互作用配列は、従来の（例えば、蛍光）読み出し法を使用して読み出すことができる。これは、生成されるスポットの大きさが使用されている検査用の光の波長の半分未満であり、従って、使用されている光の回折限界を超えるものの、スポット同士の分離（即ち、ピッチ）が１ミクロン以上であるために、サブミクロンのスポットであれば従来の読み出し技法を使用して個別に解析することができることから、実施が可能である。
【００１５】
既存のミクロンからサブミクロンの空間倍率での生体パターン作成実験の多くは、微小片持ち梁を基にした原子力顕微鏡検査（ＡＦＭ）プローブを使用して実施されている。場合によっては、このやり方は、ＡＦＭプローブが容易に入手できることと、微小片持ち梁ＡＦＴプローブが一般的には堆積工具と表面の間の力を測定及び制御することができる装置とシステムにうまく適合化されていることから、魅力的である。しかしながら、ＡＦＭプローブは、画像化の目的に特化して設計されているため、その構造、材料、及び幾何学的形状は、物質のパターン作成、特に生体物質に対しては、最適化されていない。ＡＦＭプローブを用いると、堆積させる試料は、ＡＦＭプローブの先端面及び基部領域の周囲に薄い分子層を形成する。表面に接触させると、層の分子が先端部から表面に移動する。移された物質の量は、面接触の時間に直接的に相関する。つまり、この堆積処理は、拡散限定で時間依存性である。この堆積処理は、小さな有機種には適しているが、蛋白質の様な大きな生体分子、大きな核酸、及び他の生体分子集合体にとっては問題がある。更に、堆積させる物質の貯留器は上記表面層に限定されるため、資料が枯渇し、長引くパターン作成の間にＡＦＭプローブに再充填する必要が生じる。最後に、鋭利なＡＦＭ先端部の幾何学的形状は、マクロ分子を基部領域から面接触が形成される先端部の端に輸送するには適していない。結果として、ＡＦＭプローブで作成される生体分子配列では、スポットの中心部にパターン作成物質を欠いたスポットが出来上がってしまうことになる。
【００１６】
他の既存の堆積装置には、最小スポット径が数十又は数百ミクロン程度のマイクロ配列を作成するのに使用される、金属又はシリコンから製作されたピン工具が含まれる。従来のピン工具の中には、ピン工具に深い（例えば、約５００ミクロン）流体流路を製作するために、深部反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を使用して、シリコンから製作される工具もある。ピン工具は、物質が、物質を堆積させる表面と実質的に直交する配置か比較的急角度を成すその様な流路に沿って流れることができるようにして、操作するのが一般的である。ピン工具は、表面と実質的に直交して配置されるので、ピン工具の表面に対する接触力を測定するのに、力のフィードバック機構を適用するのは困難である。また、上記のように、本発明の堆積装置の幾つかでは、細長い梁部と物質を堆積させる面の間の力のフィードバックを測定するのに、細長い梁部の曲がり又は撓みを利用している。しかしながら、ピン工具が曲がるのは一般には望ましくなく、堆積性能を阻害しかねない。
【００１７】
また、従来のピン工具は、一般的に前方装填式なので、各ピン工具は一度に１種類の物質しか装填できない。従って、複数の物質の印刷を行うため、複数のピン工具がピンホルダに取り付けられている。各ピン工具の間隔は、一般にはピンホルダの幾何学的形状により制限され、通常は少なくも約２ｍｍである。これは、一部には、従来の各ピン工具が通常は１．４ｍｍ幅であることによる。また、従来の各ピン工具は、通常、長さが４ｃｍから５ｃｍであり、尖ったピン先端部は長さが数ミリメートルである。
【００１８】
本発明の堆積装置と方法は、信頼性の高い堆積と大きな分子種のパターン作成、装填要件の緩和、及び／又は特色のある後方装填、将来的な工程の並行化をやり易くする工程と洗浄工程の排除を配慮している。また、本発明の堆積装置と方法は、拡散工程ではなく分与工程によって、非常に大きな分子（分子量が数百又は数線ダルトンの分子）の堆積とパターン作成に配慮している。即ち、本発明の堆積装置と方法は、実質的に時間依存性の物質堆積法に配慮している。
【００１９】
図１は、本発明の或る実施形態による堆積装置１００を示している。図示の堆積装置１００は、物質（生体物質を含む）を表面１０１上に堆積させるのに使用される。図１に示す堆積装置１００は、長さｌの大部分が実質的に平面状の細長い梁部１０２を含んでおり、この梁部１０２の或る位置から、物質を表面１０１上に堆積させる。細長い梁部１０２は、幅ｗと厚さｔにより更に画定されている。これも図１に示すように、細長い梁部１０２には、１つ又は複数の開口部１０４が形成されている。本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、用語「開口部」１０４には、限定せずに、流路、間隙、窪み、溝、盲孔、貫通孔、導管など、及びその組み合わせが含まれる。例えば、細長い開口部１０４は、図１では、細長い梁部１０２の上面１０３に形成されたものとして示されている。
【００２０】
引き続き図１を参照するが、幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４は、細長い梁部１０２の長さの少なくとも一部分に沿って、貯留部１０６まで伸張しており、貯留部１０６と流体連通している。幾つかの実施形態では、堆積装置１００は、基部１０５を更に含んでおり、この基部１０５から細長い梁部１２０が伸張している。貯留部１０６及び／又は細長い開口部１０４は、少なくとも部分的には、幅Ｗと厚さＴを有する基部１０５内に位置している。幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の幅ｗ及び／又は厚さｔは、それぞれ、基部１０５の幅Ｗと厚さＴよりも小さい。しかしながら、細長い梁部１０２の幅ｗ及び／又は厚さｔが、それぞれ、基部１０５の幅Ｗと厚さＴと同じという実施形態もある。
【００２１】
図２と図３に分かり易く示しているが、細長い開口部１０４は、深さｄと幅ｂを有している。図１では、貯留部１０６は、幅Ｘ、長さＹ、及び深さＤを有している。図１から図３に示す堆積装置１００の実施形態では、貯留部１０６は、形状が略方形で、従って貯留部１０６の幅Ｘと長さＹは略等しい。しかしながら、貯留部１０６は、この他所望のどの様な形状でもよく、そのような形状には、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、限定するわけではないが、矩形、三角形、円形、楕円形、星形、不規則形状、又はの他の形状（及びそれらの組み合わせ）が含まれるものと理解されたい。
【００２２】
細長い開口部１０４の深さｄと貯留部１０６の深さＤが略同じの実施形態もある。代わりに、細長い開口部１０４の深さｄが、貯留部１０６の深さＤよりも深いか浅い実施形態もある。更に図１に示すように、細長い開口部１０４の幅ｂは、細長い梁部１０２の幅ｗの３分の１未満である。しかしながら、細長い開口部１０４の幅ｂについては、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、細長い梁部１０２の幅ｗに占める割合はこれもよりも大きくても小さくてもよいと理解されたい。
【００２３】
本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、「近位の」及び「遠位の」という用語は、基点に対する相対的な場所又は位置を指すのに使用される。即ち、「近位の」という用語は、基点により近いあらゆる場所又は位置を記述するのに使用され、一方、「遠位の」という用語は、基点からより遠いあらゆる場所又は位置を記述するのに使用される。例えば、図１から図３に示す実施形態では、細長い梁部１０２は、基部１０５に連結された近位部分１０７と、物質を堆積装置１００から出して表面１０１上に堆積させる箇所である遠位部分１０９とを含んでいる。更に、これも図１から図３に示すように、細長い開口部１０４は、細長い梁部１０２の近位部分１０７に隣接している（及び、実施形態によっては、貯留部１０６と連通している）近位部分１１１と、細長い梁部１０２の遠位部分１０９に隣接している遠位部分１１３と、を含んでいる。幾つかの実施形態では（例えば、図１から図３の実施形態を参照）、細長い開口部１０４の遠位部１１３は、図１から図１に示すように、細長い梁部１０２の終端部１１４を突き抜けている。
【００２４】
図１から図３に示す堆積装置１００は、細長い梁部１０２の長さｌに沿って伸張する１つの細長い開口部１０４を有している。他の実施形態では、堆積装置１００は、それぞれが細長い梁部１０２の長さｌの少なくとも一部に沿って細長い梁部１０２の終端部１１４に向かって伸張している、複数の細長い開口部１０４を有している。２つ又はそれ以上の細長い開口部１０４が各細長い梁部１０２に設けられている実施形態では、細長い開口部１０４は、それらの全長又は長さの一部に沿って互いに平行又はほぼ平行である。その様な実施形態では、細長い開口部１０４は、細長い梁部１０２の遠位部分１１３で一点に合流していてもよいし、又は細長い梁部１０２の終端部１１４まで実質的に全体に亘って互いに離間したままでもよい。何れの場合も、各細長い開口部１０４は、細長い梁部１０２の遠位部分１１３において、幅ｂが一定でも一定でなくともよい（例えば、図１から図３には、先細の幅ｂを示している）。
【００２５】
本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、「基部」１０５という用語は、細長い梁部１０２の近位部分１０７が連結される基板、プラットフォーム、他の支持構造を指す。実施形態によっては、「基部」１０５は、細長い梁部１０２が連結される構造体であると共に、堆積装置１００が他の堆積ハードウェア（例えば、図示していないが、米国アイオワ州エームズのBioForce Nanoscience, Inc.から入手可能なNANOARRAYERTM堆積システム）に連結される箇所であるものもある。その様な堆積ハードウェアは、堆積工程の間、表面１０１に対する細長い梁部１０２の移動を制御する。「基部」１０５が、堆積ハードウェアの一部を含んでいる実施形態もある。換言すると、本発明の幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２は、堆積ソフトウェアの一部に直接連結されており、堆積ハードウェアの当該部分は、堆積装置１００の「基部」１０５として機能するわけである。
【００２６】
本発明の幾つかの実施形態では、堆積装置１００が連結される堆積ハードウェア（例えば、図示しないNANOARRAYERTM堆積システム）は、精密動作システムを含んでいる。この様なシステムは、表面パターン作成用として環境的に調整されているチャンバに配置されている。幾つかの実施形態では、面接触力は、後に説明するように光学レバー検知システムを介して制御される。試料装填及び堆積工程を監視するのに、高倍率視覚システムが使用される。堆積工程の任意の一部工程又は実質的に全工程は、自動化してもよいし、特注設計のソフトウェア（例えば、図示していないが、米国アイオワ州エームズのBioForce Nanoscience, Inc.から入手可能なNANOWARETM）及び／又はグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を使用して手動で制御してもよい。
【００２７】
図１から図３の図示の実施形態を再度参照するが、細長い梁部１０２は、基部１０５から伸張して片持ち梁となっている。即ち、幾つかの実施形態では、基部１０５は、細長い梁部１０２よりも実質的に肉厚及び／又は幅広（即ち、厚さＴは厚さｔよりも厚く、及び／又は幅Ｗは幅ｗよりも広い）なので、貯留部１０６を細長い開口部１０４よりも深く及び／又は幅広に（即ち、深さＤは深さｄよりも深く、及び／又は幅Ｘは幅ｗよりも広い）構成することができる。更に、細長い梁部１０２と基部１０５の間のこの様な関係は、片持ち梁型の細長い梁部１０２に構造的な支持と剛性を提供する。しかしながら、基部１０５と細長い梁部１０２とは、均一の厚さ（即ち、厚さＴは厚さｔに等しい）及び／又は均一の幅（即ち、幅Ｗは幅ｗに等しい）を有してもよいことに留意されたい。
【００２８】
図１から図３の様な幾つかの実施形態では、貯留部１０６の少なくとも一部は、堆積装置１００の基部１０５に配置されている。また、幾つかの実施形態では、貯留部１０６の少なくとも一部は、細長い梁部１０２（例えば、細長い梁部１０２の近位部分１０７）に配置されている。
【００２９】
貯留部１０６と細長い開口部１０４は、協同で、堆積させる物質に露出する細長い梁部１０２の内面１０８を画定している。内面１０８の材料特性（例えば、親水性、疎水性、及び他の特性）は、堆積させる物質の装填及び／又は堆積を制御する。更に、細長い梁部１０２及び／又は基部１０５は、外面１１６（一般に、基部１０５と細長い梁部１０２の、細長い梁部１０２の上面１０３も含めた、その他の面をいう）を含んでおり、その材料特性は、物質が貯留部１０６又は細長い開口部１０４から外面１１６に沿って流出するのを実質的に防止することにより、物質の装填及び／又は堆積を制御する。
【００３０】
本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、内面１０８の「材料特性」は、内面１０８を形成している材料の固有の材料特性、又は各種表面改質処理（例えば、オゾン処理などの様な化学的処理）を含む各種製造工程から得られた材料特性を指す。
【００３１】
更に、本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、「上流」及び「下流」いう用語は、一般的には、堆積装置１００を通って基部１０５から終端部１１４に向かう、流体移動の全体的な方向を指す。即ち、「上流」という用語は、堆積時の流体の移動方向に対して言及されている点又は領域に先行して生じるあらゆる場所、要素、又は工程を記述するのに使用され、一方、「下流」という用途は、堆積時の流体移動に対して言及されている点又は領域に続いて生じるあらゆる場所、要素、又は工程を記述するのに使用される。例えば、貯留部１０６を採用している実施形態では、貯留部１０６は細長い開口部１０４の上流である。
【００３２】
更に、本明細書及び特許請求の範囲で使用する場合、「装填」という用語は、堆積装置１００の前方装填又は後方装填を指す。「前方装填」という用語は、細長い梁部１０２の遠位部分１０９の少なくとも一部を、堆積させる物質を含んでいる液体に浸して、これにより、細長い開口部１０４の遠位部分１１３を、前記物質を含んでいる液体と流体連通状態に置くことを指す。物質は、液中に溶解又は懸濁している。次いで、受動吸着工程によって、物質を含んでいる液体を細長い開口部１０４の少なくとも一部に引き入れる。幾つかの実施形態では、物質を、（例えば、乾燥状態で）表面（例えば、マイクロ配列スポット）上に配置してから、堆積装置１００の前方装填を円滑にするため一時的に湿らせる。前方装填の一例を図２８に示しており、後に説明する。
【００３３】
「後方装填」という用語は、堆積させる物質（例えば、堆積させる物質を含んでいる液体）を、貯留部１０６及び／又は細長い梁部１０２の終端部１１４の上流位置に位置する細長い開口部１０４に受け入れることを指す。例えば、幾つかの実施形態では、物質は、細長い開口部１０４の近位部１１１の中に又はこれに隣接して装填される。即ち、物質は、細長い開口部１０４の近位部分１１１又は細長い開口部１０４の近位部分１１１が流体的に接続されている貯留部１０６に入れられるか又は送り込まれる。幾つかの実施形態では、物質は、貯留部１０６及び／又は細長い開口部１０４に、ピペット、ピン工具スポッター、ピエゾ噴流、音響リフターなどで、又はその様な方法を組み合わせたやり方で、送り込まれる。後方装填式堆積装置１００では、堆積装置１００を補充するために、堆積工程を中断する必要が少なくなる。例えば、幾つかの実施形態では、堆積装置１００を一回装填すれば、少なくとも約３０００スポット（例えば、３０の１０列Ｘ１０段）分を作成するのに使用でき、一方、堆積工程は、幾つかの用途では１時程度かかる。
【００３４】
前方装填及び／又は後方装填の採用如何に関わらず、堆積装置１００は、細長い開口部１０４及び／又は貯留部１０６の大部分が堆積させるべき物質で満たされたとき、「装填された」と見なされる。また、貯留部１０６及び／又は細長い開口部１０４の装填に前方装填及び／又は後方装填を使用する如何に関わらず、堆積装置１００は、１つ又はそれ以上の環境パラメータの制御（湿度、温度、圧力など、及び、特に、細長い梁部１０２の遠位部分１０９の周囲の局所的環境の制御）、堆積装置１００の内面１０８及び／又は外面１１６の少なくとも一部の材料特性の選択（例えば、内面１０８及び／又は外面１１６の疎水性／親水性、内面１０８及び外面１１６の相対的特性）、細長い梁部１０２及び／又は基部１０５の材料特性の選択（例えば、細長い梁部１０２の剛性、細長い梁部１０２の力定数ｋ、基部１０５の剛性など）、細長い梁部１０２の幾何学的形状の選択、細長い開口部１０４の幾何学的形状の選択、毛管作用の制御、及びそれらの組み合わせ、が関与する受動吸着工程により装填される。
【００３５】
図１から図３の実施形態を再度参照すると、幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の遠位部分１１３は、細長い梁部１０２の終端部１１４に向けて先細になり、ペン先部１２２を画定している、少なくとも２つのアーム１２０を含んでいる。その様な実施形態では、堆積装置１００から堆積させた物質のスポットの大きさは、少なくとも一部には、アーム１２０の側部の間の角度（即ち、細長い梁部１０２の遠位部分１０９の傾斜角度）と、細長い梁部１０２の終端部１１４でのアーム１２０の間の距離（即ち、細長い開口部１０４の幅）によって決まる。
【００３６】
幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４は、或る深さを有する上向きに開口した流路（即ち、少なくとも一方の側が開口し、他方の側は細長い梁部１０２の面によって画定されている）を含んでいる第１部分１１０と、細長い梁部１０２の厚さｔを貫通して伸張している（即ち、深さがｔに等しい）細長い梁部１０２の分割部を含んでいる第２部分１１２と、を含んでいる。その様な実施形態では、細長い開口部１０４は、物質を、複数の側面（例えば、図１から図３に図示している実施形態では３つの側面）によって画定された内面１０８を有する第１部分１１０から、より少ない側面（例えば、図１から図３に図示している実施形態では２つの側面）によって画定された内面１０８を有する第２部分１１２に向かわせる。
【００３７】
作動時、堆積させる物質は、（例えば、１つ又は複数の環境パラメータの制御、１つ又は複数の内面１０８、外面１１６、梁部１０２、及び基部１０５の材料特性の選択、などにより）毛管作用を介してペン先部１２２に送り込まれる。細長い開口部の深さｄ及び幅ｂ（即ち、第１部分１１０及び／又は第２部分１１２に沿う）、細長い梁部の遠位部分１０９の形状、及び細長い梁部１０２の先細（該当する場合）の角度は、所望の物質の堆積を強化するように選択される。堆積物質のスポット形状と大きさは、少なくとも部分的には上記パラメータに依存する。
【００３８】
細長い梁部１０２は、物質を堆積させる表面１０１に対してどの様な向きに配置してもよい。幾つかの実施形態では、この配置方向は、少なくとも一部には、基部１０５に対する細長い梁部１０２の配置方向によって決まる。細長い梁部１０２が、表面１０１に対して鋭角αを成すように配置される実施形態もある。また、細長い梁部１２０が、表面１０１に対して４５度よりも小さい角度αを成すように配置される実施形態もある。例えば、細長い梁部１０２は、表面１０１に対して約１２度で配置される。
【００３９】
細長い梁部１０２の力定数ｋは、堆積装置の作動品質に影響を与える。力定数ｋが大き過ぎると、堆積時に表面１０１を引っ掻く確率が大きくなり過ぎる。反対に、力定数ｋが小さ過ぎると、細長い梁部１０２は、静電又は毛管力により表面１０１に貼りついてしまう。幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の力定数ｋは、約０．０３Ｎ／ｍから約０．３Ｎ／ｍの範囲にある。代わりに、幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の力定数ｋは、約０．１Ｎ／ｍから約１Ｎ／ｍの範囲にある。ヤング率Ｅ、長さｌ、幅ｗ、及び厚さｔの片持ち梁式の細長い梁部１０２の力定数ｋは以下の式で計算される。
従って、細長い梁部１０２の厚さｔと長さｌを操作して、所望の力定数ｋを実現することができる。所望の力定数ｋを実現するため、幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２は（上記の関係式に基づき）比較的長くなるように大きさが決められている。しかしながら、細長い梁部１０２の長さｌが増すと、液体輸送距離（例えば、細長い開口部１０４の長さｌ）が延びる。液体輸送距離が延びると、結果的に、閉塞又はその他の形態の制約の可能性が増して、細長い開口部１０４に沿う流体流量の低下を引き起こしかねない。その結果、細長い梁部１０２の幾何学的形状は、所与の物質が所望の力定数ｋを実現できるように最適化される。
【００４０】
細長い梁部１０２と細長い開口部１０４の上記大きさの関係に鑑みて、本発明の幾つかの実施形態は、長さｌが約２ｍｍ以下の細長い梁部１０２を採用している。幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の長さｌは、約１００ｎｍから約１ｍｍまでの範囲にある。更に、幾つかの実施形態では、細長い梁部の長さｌを約２００ミクロンから約３００ミクロンに設定することで、性能上良好な成果が得られる。他の実施形態では、細長い梁部の長さｌを約５０ミクロンから約２００ミクロンに設定することで、性能上良好な成果が得られる。
【００４１】
本発明の幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の幅ｗは、約２０ミクロンから約４０ミクロンの範囲にある。また、細長い梁部１０２の厚さｔが、約１０ミクロン未満（例えば、約２ミクロンから約３ミクロン）の実施形態もある。
【００４２】
幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４の幅ｂは、約１ミクロンから約１０ミクロンまでの範囲にある。引き続き図１から図３の実施形態を参照してゆくが、幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４の少なくとも一部は、幅ｂへと先細になっている。図１から図３に示す細長い開口部１０４（例えば、分割部）の第２部分１１２は、第１の開口部部分１１０の遠位部分付近の約１０ミクロンから細長い梁部１０２の終端部１１４付近の約１ミクロンまで先細になってゆく幅ｂを有している。図１から図３に示す実施形態では、第２部分１１２の長さは約４０ミクロンであるが、必要に応じて、これよりも長い又は短い長さを採用してもよい。更に、図１から図３に示す実施形態では、第２部分１１２の長さは、細長い梁部１０２の先細部分の長さｆ（即ち、細長い梁部１０２が細くなり始める箇所と細長い梁部１０２の終端部１１４の間の距離）にほぼ等しい。しかしながら、必ずしもそうでなくともよく、というのも、細長い開口部１０４の第２部分１１２（即ち、細長い梁部１０２の厚さｔに等しい深さを有する、細長い開口部１０４の部分）は、細長い開口部１０４のどの部分に沿って伸張していてもよいし、細長い梁部１０２の先細部分に対応している必要もないからである。次に、例えば、図４から図５に示す堆積装置２００を参照しながら説明する。
【００４３】
幾つかの実施形態では、貯留部１０６は、約１０ミクロンの深さＤを含んでいるが、必要に応じて、これよりも深い又は浅い深さＤを使用してもよい。幾つかの実施形態では、貯留部１０６の深さＤは、貯留部１０６のほぼ全域に亘って一定である。しかしながら、他の実施形態では、貯留部１０６の深さＤは、貯留部１０６の位置によって変動してもよい。幾つかの実施形態では、細長い開口部１０４の深さは約１ミクロンであり、細長い開口部１０４の長さｌ’に沿って実質的に一定であってもよいし、この長さｌ’の任意部分又は全部に沿って変動してもよい。
【００４４】
幾つかの実施形態では、各アーム１２０の先端部は丸くなっている。例えば、図１から図３に示すアーム先端部の曲率半径は約１ミクロンであるが、別の実施形態では、他の曲率半径を採用している。
【００４５】
図示の実施形態並びに他の実施形態を参照しながら、堆積装置１００の様々な寸法をここで説明する。しかしながら、寸法は、他の考えられる寸法に比較して、性能上良好な成果を提供するものとして提示されており、一例として提示したものに過ぎないと理解されたい。また、所望の物質の滴量（例えば、ピコリットル、フェムトリットル、又はアトリットル）及び所望のスポットの大きさを生成するため、細長い梁部１０２の所望の力定数ｋを実現するのに、多種多様な寸法及び寸法範囲を使用してもよいと理解されたい。
【００４６】
堆積性能は、以下のパラメータ、即ち、細長い開口部１０４の寸法（細長い開口部１０４の第２部分１１２の寸法を含む）、細長い梁部１０２の材料特性（例えば、ばね定数、ヤング率、硬度、頑強性、降伏強さなど）、細長い梁部１０２の長さｌ、及び細長い梁部１０２の形状、並びに他のパラメータ、の内の１つ又はそれ以上を変えることにより改善される場合が多い。
【００４７】
幾つかの実施形態では、堆積装置１００の少なくとも一部（例えば、細長い梁部１０２）又は全部が、フォトリソグラフィー、ＵＶフォトリソグラフィー、化学エッチング、プラズマエッチング、電子線リソグラフィー、位相シフトマスキング、及び／又は当業者には既知の他の方法、を含む標準的な微細加工法により製作される。堆積装置１００に使用される材料としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎｉ4）、及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）が挙げられる。シリコンは、ヤング率Ｅが約１９０ＧＰａであり、二酸化ケイ素は、ヤング率Ｅが約７０ＧＰａであり、窒化ケイ素は、ヤング率Ｅが約３８５ＧＰａである。
【００４８】
先ほど述べたように他の材料も使用可能であるが、幾つかの実施形態では、堆積装置１００の少なくとも一部は、ヤング率が比較的小さいこと（これにより、所望の力定数ｋの実現に必要な細長い梁部１０２の長さｌを短くできる）と、熱成長二酸化ケイ素の内部応力が低いこと、を根拠として、二酸化ケイ素（熱成長二酸化ケイ素）を備えている。細長い梁部１０２内の低い内部応力と最小の応力勾配は、反りや曲がりが最小の又は全く無い実質的に平らな細長い梁部１０２の製造に都合がよい。また、二酸化ケイ素は、生体適合性があり親水性が高い。堆積装置１００の一部又は全部を構成するのに、親水性の高い材料を採用すれば、細長い開口部１０４の装填と物質の堆積を行いやすくなる。また、二酸化ケイ素は、実質的に可視光に対し透過性なので、光学的視覚化を介した現場での試料装填制御能力が高まることになる。更に、二酸化ケイ素を使用すれば、最終切り出し工程時（ＫＯＨエッチングによる製作時）に、そのような工程では臨界時間厚さ制御又はホウ素ドーピングが必ずしも必要無いので、細長い梁部１０２の厚さｔの制御がやり易くなる。
【００４９】
上に掲載したものに代えて又は加えて、他の堆積装置材料を使用してもよく、そのような材料としては、限定するわけではないが、プラスチック、金属、ピエゾセラミック、複合材、ナノチューブ、ナノワイヤ、生体材料、エラストマー、ガラス、又は他の適した材料、及びそれらの組み合わせが挙げられる。幾つかの実施形態では、使用される材料は、適切な剛性、展性、及び堆積性能を高めるために化学的又は生体的特性を有する特定の材料を添加することを含む以降の改質工程との適合性、を有するように選択される。本発明による堆積装置１００を製作する場合、上記材料にとって適していればどの様な構造技法を採用してもよい。
【００５０】
物質を堆積装置１００に装填する際のやり方と同じように、物質は、１つ又はそれ以上の環境パラメータの制御（湿度、温度、圧力など、及び、特に、細長い梁部１０２の遠位部分１０９の周囲の局所的環境の制御）、堆積装置１００の内面１０８及び／又は外面１１６の少なくとも一部の材料特性の選択（例えば、内面１０８及び／又は外面１１６の疎水性／親水性、内面１０８及び外面１１６の相対的特性）、細長い梁部１０２及び／又は基部１０５の材料特性の選択（例えば、細長い梁部１０２の剛性、細長い梁部１０２の力定数ｋ、基部１０５の剛性など）、細長い梁部１０２の幾何学的形状の選択、細長い開口部１０４の幾何学的形状の選択、毛管作用の制御、及びそれらの組み合わせ、が関与する受動吸着工程で堆積させることができる。その様な制御は、（例えば、動電力、電気浸透力などの形態で）装置に供給されるパワーを使用して、物質を流路に沿って移動させるか、又は堆積させる物質を他の方式で移動させる従来の堆積装置に勝る利点を提供する。
【００５１】
幾つかの実施形態では、物質を表面上に堆積させる処理は、実質的に平面状の梁部１０２を表面１０１に接触させる段階（即ち、「接触印刷」又は「接触堆積」）、又は実質的に平面状の細長い梁部１０２を表面１０１の近くに配する段階（即ち、「非接触印刷」又は「非接触堆積」）を含んでいる。湿度、温度、圧力、及び／又は局所的環境の他の環境パラメータを制御することにより、物質の堆積及びスポットの大きさが制御される。幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２の終端部１１４を、表面１０１に隣接する比較的鋭利な先端部を画定する形状にして、終端部１１４に、表面１０１に接触させるかほぼ接触させて、物質の滴を表面１０１上に分注するための比較的小さな領域を画定する。非接触印刷又は堆積システムに採用されている本発明の幾つかの実施形態では、物質の滴が分注されようとしているとき、又は細長い梁部１０２の終端部１１４から出ようとしている過程で、堆積装置１００に連結されている従来の力フィードバック機構（後で詳述）は、細長い梁部１０２の動作を停止させる。この様な実施形態では、物質の滴は、終端部１１４が表面１０１に直接触れることなく、表面１０１に分注される。
【００５２】
本発明による堆積装置１００は、細長い梁部１０２（又は、細長い梁部１０２が連結されている他の堆積ハードウェア）を振動させて、細長い梁部１０２から表面１０１への物質の送出をやり易くするシステムに利用される。細長い梁部１０２の発振は、接触及び非接触堆積法に使用される。例えば、幾つかの実施形態では、細長い梁部１０２は、物質を堆積させる表面１０１に接触する。この様な場合、細長い梁部１０２を、物質を表面１０１上に堆積させるために、表面に一度接触させるてもよいし、（例えば、細長い梁部１０２の共振周波数又は別の周波数で）振動させて表面１０１に複数回接触させてもよい。
【００５３】
幾つかの実施形態では、堆積装置１００の一部（例えば、細長い梁部１０２）と表面１０１の間、又は（上記の）正に堆積しようとしている物質と表面１０１の間、の接触を感知することができるようになっており好都合である。この能力は、細長い梁部１０２が表面１０１に沿って滑動するのを減らすので、表面１０１及び／又は細長い梁部１０２が損傷する可能性が小さくなる。その様な損傷は、スポットの大きさと再現性を含む、堆積性能を危うくする。従って、本発明の幾つかの実施形態は、力感知性能力を含んでいる。力感知を達成するための１つの方法は、従来の「光学的レバー」システムの使用によるものである。このシステムでは、レーザーは、堆積装置１００の背面から分割光検出器上に反射する。この様なシステムは、実質的に頑丈で、本発明の様々な実施形態に合わせて修正することができる。しかしながら、一体型ピエゾ抵抗要素の様な代わりの方法を使用してもよい。力フィードバック装置とシステムは、個々の堆積装置１００を、単純な細長い梁部１０２よりも更に複雑にするが、最終生成物は、光学感知システムにおいてしばしば必要とされる手動調整を必要としない比較的単純な感知システムとなる。その結果、堆積装置１００は、ピエゾ抵抗要素、歪みゲージ、容量装置、又は表面１０１との（即ち、堆積装置１００と表面１０１の間の、又は物質と表面１０１の間の）接触を検出するための類似の装置又は方法、を採用することができる。
【００５４】
幾つかの実施形態では、本発明による堆積装置１００の少なくとも一部は、交換可能及び／又は使い捨てである。例えば、幾つかの実施形態では、堆積装置１００の少なくとも一部は、印刷装置において多色プリンタカートリッジを交換及び／又は処分する方式と同じ方式で交換可能及び／又は使い捨て可能である。堆積装置１００全体が交換可能及び／又は使い捨て可能である実施形態もある。他の実施形態では、細長い梁部１０２は、交換可能及び／又は使い捨て可能であり、基部１０５は実質的に永久的である。何れの場合も、堆積装置１００は、多種多様な物質を表面１０１上に堆積させることができるようになっている。
【００５５】
図４と図５は、本発明による別の堆積装置２００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。図４と図５に示す堆積装置２００は、図１から図３に示した実施形態に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、２００番台の同一番号を付した。図４と図５に示す実施形態の特性と要素（及び、その様な特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００５６】
図４と図５に示す堆積装置２００は、細長い梁部２０２の上面２０３に画定された細長い開口部２０４を有する実質的に平面状の細長い梁部２０２を含んでいる。細長い開口部２０４は、内面２０８を画定している。細長い梁部２０２と細長い開口部２０４は、それぞれ、近位部分（図示せず）と遠位部分２０９、２１３それぞれを含んでいる。図４と図５は、細長い梁部２０２と細長い開口部２０４の遠位部分２０９と２１３をそれぞれ詳細に示している。図４と図５に示すように、細長い梁部２０４は、深さｄを有する第１部分２１０と、細長い梁部１０２の厚さｔを貫通して伸張している第２部分２１２とを含んでおり、第２部分２１２の深さは実質的に厚さｔに等しくなる。その結果、内面２０８の、細長い開口部２０４の第１部分２１０を画定している部分は、複数の側面（例えば、図４と図５に図示の実施形態では３つの側面）により形成され、内面２０８の、細長い開口部２０４の第２部分２１２を画定している部分は、それよりも少ない側面（図４と図５に示す実施形態では２つの側面）により形成される。
【００５７】
図１から図３に示す実施形態と同様に、細長い梁部２０２の遠位部分２０９は、細長い梁部２０２の終端部２１４に向けて先細になってペン先部２２２を画定している少なくとも２つのアーム２２０を含んでいる。図４と図５に示すように、細長い開口部１０４の第２部分２１２の長さは、細長い梁部２０２の遠位部分２０９の先細部分の長さｆよりも短い。幾つかの実施形態では、第２部分２１２の長さは、約０．２ミクロンから約１０ミクロンの範囲にある。例えば、幾つかの実施形態では、第２部分２１２の長さは、約５ミクロンから約７ミクロンの範囲にある。
【００５８】
図５に分かり易く示すように、細長い開口部２０４の幅ｂは、細長い梁部２０２が細くなり始める位置（即ち、細長い梁部２０２の終端部２１４から距離ｆだけ離れた位置）で細くなり始める。しかしながら、幾つかの実施形態では、細長い開口部２０４の幅ｂは、細長い開口部２０４の第１部分２１０と第２部分２１２の間の接合部では、先細になるのを停止して、略一定となっている。即ち、細長い開口部２０４の第２部分２１２に対応している細長い開口部２０４の幅ｂは、略一定である。幾つかの実施形態では、細長い開口部２０４の第２部分２１２の幅ｂは、約０．２ミクロンから約１００ミクロンの範囲にある。また、幾つかの実施形態では、細長い開口部２０４の第２部分２１２の幅ｂは、約１ミクロンから約５０ミクロンの範囲にある。更に、幾つかの実施形態では、細長い開口部２０４の第２部分２１２の幅ｂは、約１ミクロンから約３ミクロンの範囲にある。即ち、図４と図５に示す実施形態では、細長い開口部２０４の幅ｂは、細長い開口部２０４の第１部分２１０の近位部分に沿って実質的に一定であり、細長い開口部２０４の第１部分２１０の遠位部分に沿って徐々に狭くなり、細長い開口部２０４の第２部分の長さａに沿って再度実質的に一定になっている。
【００５９】
図６と図７は、本発明による別の堆積装置３００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置３００は、図１から図３に示した実施形態に関連して上に説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した実施形態の要素と特性に対応している要素と特性は、３００番台の同一番号を付した。図６と図７に示す実施形態の特性と要素（及び、その様な特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００６０】
図６と図７に示すように、図示の堆積装置３００は、その細長い開口部３０４が第２部分を含んでいない点を除き、図４と図５に示す堆積装置２００と同じである。即ち、細長い開口部３０４は、細長い開口部３０４の長さに沿って深さｄを有し、細長い開口部３０４には細長い梁部３０２の厚さｔを貫通して伸張している部分が実質的に無い。結果として、堆積装置３００のアーム３２０は、互いから完全に分離されているのではなく、細長い梁部３０２の底部で接合されているので、部分アームとしかいえない。
【００６１】
引き続き図６と図７を参照してゆくが、細長い開口部３０４の幅ｂは、細長い開口部３０４の近位部分に沿って略一定であり、細長い梁部３０２が細くなり始める箇所（即ち、細長い梁部３０２の終端部３１４からの長さｆ）に近いところから徐々に狭くなり、長さａ（即ち、終端部３１４から距離ａだけ離れた位置と終端部３１４との間）に沿って再度略一定になる。更に、図５と図６の実施形態に関して上に説明した幅ｂと長さａの寸法範囲と同じ寸法範囲を、図６と図７に使用してもよい。
【００６２】
幾つかの実施形態では、堆積措置３００の幅ｂは、細長い開口部３０４の長さに沿って再度略一定にはならずに、長さｆに沿って又は実質的に長さｆの全長に沿って（即ち、細長い梁部３０２が細くなり始める箇所から細長い梁部３０２の終端部３１４まで）引き続き先細になっている。
【００６３】
更に、図６と図７の実施形態では、細長い梁部３０２の終端部３１４は、実質的に鈍くなっており、細長い梁部３０２の、細長い開口部３０４を画定している部分が、細長い梁部３０２の、アーム２０が終端しているのと同じ箇所で終端し、細長い開口部３０４を画定している内面３０８は、細長い開口部３０４の長さ又は実質的に全長に沿って細長い梁部の同じ側面（即ち、図６と図７の実施形態では細長い梁部３０２の３つの側面）によって形成されている。
【００６４】
図８と図９は、本発明による別の堆積装置４００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置４００は、図１から図３に示した実施形態に関して上に説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、４００番台の同一番号を付した。図８と図９に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい
図６と図７に示す堆積装置３００と同じように、図８と図９に示す堆積装置４００は、図４と図５に示す第２部分２１２と同様な第２部分を含んではいない。即ち、細長い開口部４０４は、その長さに沿って深さｄを有しており、細長い開口部４０４には、細長い梁部４０２の厚さｔを貫通して伸張している部分が無い。細長い開口部４０４は、細長い開口部４０４の或る長さの部分に沿って略一定の幅ｂを有し、細長い梁部４０２が細くなり始める箇所（即ち、細長い梁部４０２の終端部４１４から長さｆの位置）で徐々に細くなり始める。細長い開口部４０４は、細長い開口部４０４の終端部４２４まで先細りになり続けている。
【００６５】
上記堆積装置１００、２００、３００とは異なり、図８と図９に示す堆積装置４００の細長い開口部４０４の終端部４２４は、細長い梁部４０２の終端部４１４と一致していない。即ち、細長い梁部４０２の終端部４１４は、細長い開口部４０４の終端部４２４から或る距離だけ離れた位置にある。換言すると、細長い梁部４０２の終端部４１４の部分は、細長い開口部４０４の終端部４２４を越えて伸張しており、細長い開口部４０４と流体連通している。幾つかの実施形態では、終端部４１４の、細長い開口部４０４の終端部４２４を越えて伸張している部分は先が尖っている（例えば、図８と図９を参照）。特にその様な実施形態では、終端４１４の、細長い開口部４０４の終端部４２４を越えて伸張している部分の大きさは、少なくとも部分的には、細長い開口部４０４の幅ｂと細長い梁部４０２の終端部４１４の角度（例えば、鋭さ）によって決まる。
【００６６】
図１０と図１１は、本発明による別の堆積装置５００を示しており、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置５００は、図１から図３に示した実施形態に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、５００番台の同一番号を付した。図１０と図１１に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００６７】
図１０と図１１では、堆積装置５００の細長い開口部５０４は、細長い梁部５０２の終端部５１４から或る距離だけ離れて設けられた終端部５２４を含んでいる。その様な実施形態では、毛管流、環境制御（例えば、湿度、温度、圧力など）、細長い開口部５０４の内面の材料特性の選択（例えば、細長い開口部５０４の内面の疎水性／親水性）、及びそれらの組み合わせを使って、細長い開口部５０４に沿う物質の移動を制御することができる。これに関連して、物質は、細長い開口部５０４の終端部５２４に向かう方向に、そして細長い開口部５０４の終端部５２４から細長い梁部５０２の終端部５１４まで、移動する。更に、環境制御及び／又は細長い梁部５０２の、終端部５１４付近の材料特性の選択によって（例えば、細長い梁部５０２の外面５１６の疎水性／親水性）、物質の堆積を制御することができる。
【００６８】
更に、図１０と図１１に示すように、堆積装置５００の細長い開口部５０４の幅ｂは、細長い開口部５０４の長さに沿って、細長い開口部５０４の終端部５２４まで、実質的に一定である。また、細長い開口部５０４の深さｂは、細長い開口部５０４の長さに沿って実質的に一定である。また、細長い開口部５０４は、図４と図５に関連して上で説明した第２部分２１２と同様の第２部分を有している必要はない。即ち、細長い開口部５０４は、細長い開口部５０４の長さに沿って深さｄを有しており、細長い開口部５０４には、細長い梁部５０２の厚さを貫通して伸張している部分は無い（又は、実質的に無い）。また、細長い梁部５０４は、上記の他の堆積装置１００、２００、３００、４００のものと同様の先細形状の遠位部分５０９を含んでいる。
【００６９】
図１２と図１３は、本発明による別の堆積装置６００を示しており、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置６００は、図１から図３に図示した実施形態に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、６００番台の同一番号を付した。図１２と図１３に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００７０】
図１２と図１３に示すように、図示の堆積装置６００は、実質的に鈍い終端部６１４を備えた細長い梁部６０２を有している。また、細長い開口部６０４は、細長い梁部６０２の終端部６１４を貫通して伸張している。上記特性の何れか又は両方を有する幾つかの実施形態では、細長い開口部６０４の幅ｂは、細長い開口部６０４の長さに沿って実質的に一定であり、深さｄは、細長い開口部６０４の長さに沿って実質的に一定である（が、代わりの実施形態では、一定でない幅ｂと深さｄも可能である）。その結果、図１２と図１３の図示の実施形態の細長い開口部６０４は、図４と図５に関連して上で説明した第２部分２１２と同様の第２部分を含んでいない。即ち、幾つかの実施形態では、細長い開口部６０４には、細長い梁部６０２の厚さｔを貫通して伸張している部分が無いか実質的に無い。
【００７１】
図１４と図１５は、本発明による別の堆積装置７００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置７００は、図１から図３に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、７００番台の同一番号を付した。図１４と図１５に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００７２】
図１４と図１５に示すように、堆積装置７００は、細長い梁部７０２の終端部７１４から或る距離だけ近位方向に離して、且つ終端部７１４と連通して、配置された終端部７２４を備えた細長い開口部７０４を有している。幾つかの実施形態では、細長い梁部７０２の遠位部分７０９は、先細になっている。その様な実施形態では、遠位部分７０９は、先が尖っていてもよいし（図１４と図１５参照）、鈍くなっていてもよい。幾つかの実施形態では、終端部７１４の、細長い開口部７０４の終端部７２４を越えて伸張している部分の大きさは、少なくとも部分的には、細長い開口部７０４の幅ｂと細長い梁部７０２の終端部７１４の角度（例えば、鋭さ）によって決まる。
【００７３】
図１４と図１５に示すように、細長い開口部７０４の幅ｂは、細長い開口部７０４の長さに沿って実質的に一定であり、その深さｄは、細長い開口部７０４の長さに沿って実質的に一定である（が、代わりの実施形態では、一定でない幅ｂと深さｄも可能である）。その結果、細長い開口部７０４は、図４と図５に関連して上で説明した第２部分２１２と同様の第２部分を含んでいない。即ち、細長い開口部７０４の、細長い梁部７０２の厚さｔを貫通して伸張している部分は無いか実質的に無い。
【００７４】
図１６から図２０は、それぞれ、本発明による別の堆積装置８００、９００、１０００、１１００、１２００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置８００、９００、１０００、１１００、１２００は、図１から図３に示した実施形態に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、８００、９００、１０００、１２００番台の同一番号を付した。図１６から図２０に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。図２０には、２０ミクロン（「２０μｍ」）を示す尺度標示を示しているが、これは図１６から図２０の全てに適用される。
【００７５】
図１６に示す堆積装置８００は、図１から図５の実施形態に関連して上で説明した第１及び第２部分１１０、１１２と同様の第１及び第２部分８１０、８１２を有する細長い開口部８０４を含んでいる。幾つかの実施形態では、第１部分８１０は、深さｄを有しており、第２部分８１２は、細長い梁部８０２の厚さを貫通して伸張していて、第２部分８１２の深さが細長い梁部８０２の厚さに等しいか実質的に等しくなっている。細長い開口部８０４の第２部分８１２は、第２部分８１２の長さ又は実質的に全長に沿って、実質的に一定の幅ｂを有している。同様に、細長い開口部８０４の第１部分８１０は、第１部分８１０の長さ又は実質的に全長に沿って、実質的に一定の幅ｂを有しており、幾つかの実施形態では、第１部分８１０の長さに沿って、第１部分８１０と第２部分８１２の間の接合部まで先細になっている。
【００７６】
引き続き図１６を参照してゆくが、幾つかの実施形態では、細長い梁部８０２の遠位部分８０９は先細である。細長い開口部８０４の長さに沿った、細長い開口部８０４の幅ｂが狭くなり始める箇所は、細長い梁部８０２の長さに沿った、細長い梁部８０２が細くなり始める箇所と同じである必要はない（が、代わりの実施形態では、同じである）。また、第１及び第２部分８１０、８１２が、上記の細長い開口部８０４の先細になった部分で接合されている実施形態では、細長い開口部８０４の傾斜角度は、細長い梁部８０２の傾斜角度と同じでも異なっていてもよい（図１６参照）。図１６に示す実施形態では、例えば、細長い開口部８０４の先細になった部分を画定している側面部は、細長い梁部８０２の先細になった外壁と平行ではない。
【００７７】
図１７に示す堆積装置９００は、図１６に示す堆積装置８００と同様である。しかしながら、図１７に示す堆積装置９００の細長い開口部９０４は、図４と図５の実施形態に関連して説明した第２部分２１２と同様の第２部分を含んでいない。即ち、細長い開口部９０４は、その長さに沿って実質的に一定の深さｄを有し、細長い開口部９０４には、細長い梁部９０２の厚さを貫通して伸張する部分が無いか実質的に無い。或る実施形態では、細長い開口部９０４の幅ｂは、細長い開口部部９０４の長さの近位部分に沿って実質的に一定であり、細長い開口部部９０４の長さの或る部分に沿って、細長い梁部１０２の終端部９１４に向けて徐々に狭くなり、その後、細長い開口部９０４の長さの遠位部分に沿って再度実質的に一定になっている。更に、幾つかの実施形態では、細長い開口部９０４の幅ｂは、細長い開口部９０４の近位部分９１１で最大であり、細長い開口部９０４の遠位部分９１３では狭くなっている。
【００７８】
図１６に示す堆積装置８００とは異なり、細長い開口部９０４の長さに沿う、細長い開口部９０４が細くなり始める箇所は、細長い梁部９０２が細くなり始める箇所と一致している。しかしながら、細長い開口部９０４の先細になった部分を画定している側面部は、細長い梁部９０２の先細になった部分の外壁と平行ではないが、他の実施形態では、そのような関係も可能である。
【００７９】
図１８に示す堆積装置１０００は、図１７に示す堆積装置９００と同様である。しかしながら、図１８に示す堆積装置１０００では、細長い開口部１００４の遠位部分１０１３の、細長い開口部１００４の幅ｂが一定である長さは、堆積装置９００の場合より長い。更に、細長い開口部９０４の先細になった部分を画定している側面部は、細長い梁部９０２の先細になった部分の外壁と実質的に平行である。
【００８０】
図１９に示す堆積装置１１００は、細長い梁部１１０２の全長に亘って伸長しておらず且つ追加的な貯留部と連通していない、細長い開口部１１０４を有している。代わりに、細長い開口部１１０４の近位部分１１１１は、堆積装置１１００の貯留部１１０６として機能する。更に、図１９では、細長い梁部１１０２は、その長さの一部分又は全長に沿って先細になっている。例えば、図１９に示す細長い梁部１１０２は、他の実施形態の場合よりも長い長さｆに沿って先細になっている。
【００８１】
上記の幾つかの実施形態と同様に、細長い開口部１１０４の幅ｂは、その長さの少なくとも一部に沿って実質的に一定であり、細長い梁部１１０２の終端部１１１４に向けて先細になり、その後に、細長い開口部１１０４の長さの遠位部分に沿って実質的に一定である部分が続いている。更に、細長い開口部１１０４は、或る深さを有する第１部分１１１０と、細長い梁部１１０２の厚さを貫通して伸張していて細長い梁部１１０２の厚さに等しいか実質的に等しい深さを有している第２部分１１１と、を含んでいる。
【００８２】
幾つかの実施形態では、細長い開口部１１０４は、その長さに沿って細くなり始める箇所が、細長い梁部１１０２が細くなり始める箇所と一致していないが、代わりの実施形態では、それら位置が一致している関係も可能である。更に、細長い開口部１１０４の先細になっている部分を画定している側面部は、図１９に示すように細長い梁部１１０２の先細になっている部分の外壁と実質的に平行であるが、他の実施形態では、この関係は求められていない。
【００８３】
図２０に示す堆積装置１２００は、図１９に示す堆積装置１１００と同様である。しかしながら、図２０に示す堆積装置では、細長い開口部１０２４は、上流の貯留部（図示せず）と流体連通している。即ち、細長い開口部１２０４の近位部分１２１３は、細長い梁部１２０２及び／又は所持部（図示せず）に画定されている貯留部（図示せず）と流体連通している。図２０に示す細長い開口部１２０４の近位部分１２１３は、堆積装置１２００の貯留部としては機能しない。
【００８４】
図２１と図２２は、本発明による別の堆積装置１３００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置１３００は、図１から図３に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、１３００番台の同一番号を付した。図２１と図２２に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００８５】
本発明の幾つかの実施形態で、図２１に示す実施形態では、堆積装置１３００は、支持部１３０５を含んでおり、ここから２つ又はそれ以上の細長い梁部１３０２が伸張している。一例として、図２１に示す細長い梁部１３０２は、図１４と図１５に示す細長い梁部７０２の場合と同じ幾何学的形状を含んでいる。従って、ここに開示している細長い梁部１０２から１０２０は、どれでも堆積装置１３３０で使用することができ、また細長い梁部１０３２は、必ずしも全て同一でなくてもよいものと理解されたい。幾つかの実施形態では、様々な幾何学的形状の細長い梁部を、堆積装置１３００に採用することができる。また、幾つかの実施形態では（図２１を参照）、支持部１３０５は、複数の貯留部１３０６を含んでおり、各貯留部は、１つ又は複数の細長い梁部１０３２に画定された細長い開口部１３０５と流体連通している。２つ又はそれ以上の細長い梁部１３０２を採用している本発明の幾つかの実施形態では、支持部１３０５は、対応している細長い梁部１３０２の２つ又はそれ以上の細長い開口部１３０４と流体連通している貯留部１３０６を含んでいる。更に、幾つかの実施形態では、１つ又は複数の細長い梁部１３０２は、少なくとも部分的には細長い梁部１３０２内に配置された貯留部１３０６を有している。
【００８６】
一例として、図２１と図２２に示す堆積装置１３００は、合計６つの細長い梁部１３０２を含んでおり、各群が３つの細長い梁部１３０２から成る２群の細長い梁部が、支持部１３０５の両縁部１３３０から外向きに伸張している。従って、支持部１３０５には、支持部１３０５が対称になるように、同一の半部２つが背中合わせに配置されている。他の実施形態では、任意の数の細長い梁部が、何れかの縁部又は両方の縁部１３３０から伸張して、対称的又は非対称的な堆積装置１３００を画定している。再度、図２１と図２２を参照すると、貯留部１３０６は、各セットの貯留部１３０６の内の１つの貯留部１３０６（例えば、中間貯留部１３０６）が隣接する貯留部とオフセットするように構成されている。換言すると、複数の貯留部１３０６は、１つの貯留部が、堆積装置１３００の同じ縁部１３３０から伸張している細長い梁部１０３２に物質を供給している隣接する貯留部よりも、支持部１３０５の縁部１３３０から更に遠くに位置するように、配置されている。従って、前記１つの細長い梁部１３０２の細長い開口部１３０４は、堆積装置１３００の同じ縁部１３３０から伸張している１つ又は複数の隣接する細長い梁部１３０２の細長い開口部１３０４よりも長い。従って、物質は、オフセットしている貯留部１３０６から対応する細長い梁部１３０２の遠位部分１３０９に達するまでの移動距離の方が、他の細長い梁部１３０２の場合よりも長くなる。その結果、幾つかの実施形態では（例えば、図２１参照）、オフセットしている貯留部１３０６と流体連通している細長い開口部１３０４の近位部分は、１つ又はそれ以上の隣接している細長い開口部１３０４よりも幅が広くなっている（即ち、幅ｂが大きい）。必要であれば、堆積装置１３００の貯留部１３０６は、全てが互いに実質的に同じ形状及び大きさであってもよい。しかしながら、幾つかの実施形態では、貯留部１３０６は、異なる大きさ及び／又は形状をしている。
【００８７】
幾つかの実施形態では、２つ又はそれ以上の細長い梁部１３０２が、堆積装置１３００から実質的に平行に伸張している。また、複数の細長い梁部１３０２は、実質的に同一平面内に在りながら、互いに或る角度を成すように配置されている。更に、複数の細長い梁部１３０２は、物質を堆積させる表面１０１に向かう方向及び離れる方向に、互いに対して様々な角度を成すように配置してもよい（即ち、細長い梁部１３０２の長さｌは、全てが同一面内に在るわけではない）。これに関して、細長い梁部１３０２は、表面１０１及び互いに対して様々な角度を成すように配置されていてもよい。
【００８８】
図２３と図２４は、本発明による別の堆積装置１４００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置１４００は、図１から図３に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３に示した要素と特性に対応する要素と特性には、１４００番台の同一番号を付した。図２３と図２４に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３に付随する上記説明を参照されたい。
【００８９】
図２３と図２４に示す堆積装置１４００は、支持部材１４０５から伸張する６つの細長い梁部１４０２を含んでいるが、その様なやり方で伸張させる細長い梁部１４０２は、必要に応じてそれよりも多くても少なくてもよい。一例として、細長い梁部１４０２は、図１７に示した細長い梁部９０２と同じ幾何学的形状を有するものとして示されている。しかしながら、ここに開示している細長い梁部１０２−１２０２は、どれでも堆積装置１４００で使用することができ、また細長い梁部１４０２は、必ずしも全て同一でなくてもよいものと理解されたい。幾つかの実施形態では、様々な幾何学的形状の細長い梁部を、堆積装置１４００に採用することができる。
【００９０】
図２３と図２４に示す細長い梁部１４０２は、細長い梁部１４０２を互いに接近させて並べた配置で設けられている（例えば、支持部１４０５よりも実質的に小さい箇所に物質を堆積させる場合）。幾つかの実施形態では、細長い梁部１４０２は、互いに２０ミクロン以下の間隔で配置されている。例えば、細長い梁部１４０２は、約１０ミクロンの間隔を空けて配置されている。
【００９１】
図２３と図２４に示す６つの細長い梁部１４０２ａから１４０２ｆは、それぞれ、貯留部１４０６ａ―１４０６ｆと流体連通している細長い開口部１４０４ａ−１４０４ｆそれぞれを含んでいるので、堆積装置１４００は、支持部１４０５に６つの貯留部１４０６ａ−１４０６ｆを含んでいる。図２３に示すように、２つの前方貯留部１４０６ａと１４０６ｂは、形状が略矩形であるが、他の４つの貯留部１４０６ｃ−１４０６ｆは、形状が略方形である。前方貯留部１４０６ａと１４０６ｂの矩形形状は、他の細長い開口部１４０４ｃ−１４０ｆそれぞれの、支持部１４０５内に画定されている部分を収容するための余裕を、支持部１４０５内に提供している。しかしながら、貯留部１４０６ａ−１４０６ｆは、各種他の形状及び大きさのものを含んでいてもよいし、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、どの様な大きさ及び形状の相互関係を有していてもよい。
【００９２】
引き続き図２３と図２４に示す実施形態を参照してゆくが、前方貯留部１４０６ａ及び１４０６ｂは、支持部１４０５の、細長い梁部１４０２ａ−１４０２ｆが伸張し始める縁部分１４３０に最も接近して、従って細長い梁部１４０２ａ−１４０２ｆに最も接近して配置されている。後方貯留部１４０６ｅと１４０６ｆは、支持部１４０５の縁部１４３０及び細長い梁部１４０２ａ−１４０２ｆから最も遠い位置に配置されているので、後方貯留部１４０６ｅと１４０６ｆから対応する細長い梁部１４０２ｅと１４０２ｆまで流れる物質は、最も長い距離を移動することになる。堆積させる物質の流量を、細長い開口部１４０４ａ−１４０４ｆの間でうまく整合させるために、細長い開口部１４０４ｅと１４０４ｆの近位部分１４１１ｅと１４１１ｆは、細長い開口部１４０４ｃと１４０４ｄの近位部分１４１１ｃと１４１１ｄよりも幅が広く、更に、それら近位部分１４１１ｃと１４１１ｄは、細長い開口部１４０４ａと１４０４ｂの近位部分１４１１ａと１４１１ｂよりも幅が広くなっている。
【００９３】
隣接する貯留部１４０６及び／又は隣接する細長い開口部１４０４の間での交差汚染を防止するために、堆積装置１４００は、物質が支持部１４５０４の上面を横切って移動しないようにする１つ又は複数の造形を有している。その様な造形としては、１つの溝、リブ、壁、陥凹などを、その様な造形がその様な物質の移動を防止する位置に配置することが考えられる。一例として、図２３と図２４に示す堆積装置１４００は、支持部１４０５の上面の様々な位置に形成されるか、支持部１４０５の外面に又は外面の他の部分の上に形成された、複数の溝１４３２を有している。幾つかの実施形態では、溝１４３２はＶ字型ノッチで、溝１４３２の断面は略三角形になっている。しかしながら、他の断面形状を有する溝１４３２を採用してもよい。溝１４３２は、それぞれ内面１４３４を画定しており、幾つかの実施形態では、その材料特性（例えば、疎水性／親水性）は、物質が１つの貯留部１４０６又は細長い開口部１４０４から別の貯留部１４０６又は細長い開口部１４０４にこぼれないように制御される。幾つかの実施形態では、内面１４３４は、支持部１４０５の１つ又は複数の外面よりも疎水性が高い。例えば、幾つかの実施形態では、内面１４３４はシリコンを備えており、外面１４１６の隣接する部分は二酸化ケイ素を備えている。別の例では、内面１４３４と外面１４１６の隣接する部分はシリコンを備えており、隣接する貯留部１４０６又は細長い開口部１４０４は二酸化ケイ素を備えている。
【００９４】
引き続き図２３と図２４に示す実施形態を参照してゆくが、幾つかの実施形態では、１つ又は複数の貯留部１４０６は、貯留部１４０６の底面から伸張する突起部１４３６を含んでいる。各突起部１４０６の高さは、対応する貯留部１４０６の深さと同じであってもよいし、対応する貯留部１４０６の深さＤよりも大きくても小さくてもよい。突起部１４３６は、例えば、ピペット（図示せず）を用いた後方装填操作時などで、貯留部１４０６を充填し易くするために使用される。その様な実施形態では、突起部１４３６は、ピペット先端の端部内に嵌る大きさに作られていて、ピペット先端部から貯留部１４０６内へ流体を流し込めるようになっている。充填時にピペット先端部が滑って堆積装置１４００の諸部分を損傷することのないようにするために、突起部１４３６は、更に、貯留部１４０６を充填する際に、ピペット先端部を堆積装置１４００に対して正しい位置に維持する。
【００９５】
図２５と図２６は、本発明による別の堆積装置１５００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置１５００は、図１から図３並びに図２３と図２４に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３及び図２３と図２４に示した要素と特性に対応する要素と特性には、１５００番台の同一番号を付した。図２５と図２６に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３及び図２３と図２４に付随する上記説明を参照されたい。
【００９６】
図２５と図２６に示す実施形態では、堆積装置１５００は、支持部１５０５から伸張する５つの細長い梁部１５０２を含んでいる。一例として、細長い梁部１５０２は、図１２と図１３に示す細長い梁部６０２と同じ幾何学的形状を有するものとして示している。しかしながら、ここに開示している細長い梁部１０２−１２０２は、どれでも堆積装置１５００で使用することができ、また細長い梁部１５０２は、必ずしも全て同一でなくてもよいものと理解されたい。幾つかの実施形態では、様々な幾何学的形状の細長い梁部を、堆積装置１５００に採用することができる。
【００９７】
図２５と図２６に示す５つの細長い梁部１５０２ａ−１５０２ｅは、それぞれ、貯留部１５０６ａ−１５０６ｅそれぞれと流体連通している細長い開口部１５０４ａ−１５０４ｅを含んでいるので、堆積装置１５００は、支持部１５０５に５つの貯留部１５０６ａ−１４０５ｆを含んでいる。図２５に示すように、２つの前方貯留部１５０６ａと１５０６ｂは、形状が略矩形であるが、中間の貯留部１５０６ｃ−１５０６ｄは、形状が略方形であり、後方の貯留部１５０６ｅは、形状が略矩形である。前方貯留部１５０６ａと１５０６ｂの矩形形状は、支持部１５０５に、他の細長い開口部１５０４ｃ−１５０４ｅの支持部１５０５内に画定されている部分を収容するための余裕を提供している。しかしながら、貯留部１５０６ａ−１５０６ｅは、様々な他の形状及び大きさを含んでいてもよく、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、互いにどの様な大きさと形状の相互関係を有していてもよい。
【００９８】
図示の堆積装置１５００の前方貯留部１５０６ａと１５０６ｂは、支持部１５０５の、細長い梁部１５０２ａ−１５０２ｅが伸張し始める縁部分１５３０に最も接近して、従って細長い梁部１５０２ａ−１５０２ｅに最も接近して配置されている。後方貯留部１５０６ｅは、縁部１５３０及び細長い梁部１５０２ａ−１５０２ｅから最も遠い位置に配置されているので、後方貯留部１５０６ｅから対応する細長い梁部１５０２ｅまで流れる物質は、最も長い距離を移動することになる。堆積させる物質の流量を、細長い開口部１５０４ａ−１５０４ｅ間でうまく整合させるために、細長い開口部１５０４ｅの近位部分１５１１ｅは、細長い開口部１５０４ｃと１５０４ｄの近位部分１５１１ｃと１５１１ｄよりも幅が広く、更に、それら近位部分１５１１ｃと１５１１ｄは、細長い開口部１５０４ａと１５０４ｂの近位部分１５１１ａと１５１１ｂよりも幅が広くなっている。また、後方貯留部１５０６ｅの位置（例えば、支持部１５０５内の実質的に垂直方向の中心）は、対応する細長い開口部１５０４ｅが、曲がらずに細長い梁部１５０２まで到達できるようにしているが、一方、他の細長い開口部１５０４ａ−１５０４ｄは、全て、堆積させる物質が通過する少なくとも１つの曲がり又は曲げ部を含んでいる。図２５に示す支持部１５０５の上部は、図２５の支持部１５０５の底部と実質的に対称である。しかしながら、支持部１５０５の縁部１５３０（貯留部１５０６ａ−ｅからの物質が供給される箇所）から様々な距離に貯留部１５０６ａ−ｅを配置できるようにする、貯留部１５０６ａ−ｅと細長い開口部１５０４ａ−ｅの他の配置も、可能であることを注記しておく。
【００９９】
図２７は、本発明による別の堆積装置１６００を示しており、図中、同様の番号は同様の要素を表している。堆積装置１６００は、図１から図３及び図２３と図２４に関連して上で説明したものと同じ要素と特性を数多く共有している。従って、図１から図３及び図２３と図２４に示した要素と特性に対応する要素と特性には、１６００番台の同一番号を付した。図２７に示す実施形態の特性と要素（及び、そのような特性と要素に代わるもの）についての更に詳しい説明は、図１から図３及び図２３と図２４に付随する上記説明を参照されたい。
【０１００】
図２７と図２８に示す堆積装置１６００は、支持部１６０５から伸張する１０個の細長い梁部１６０２を含んでいる。一例として、細長い梁部１６０２は、概ね、図１から図３に示す細長い梁部１０２と同じ幾何学的形状を有するものとして示している。しかしながら、ここに開示している細長い梁部１０２−１２０２は、どれでも堆積装置１６００で使用することができ、また細長い梁部１６０２は、必ずしも全て同一でなくてもよいものと理解されたい。幾つかの実施形態では、様々な幾何学的形状の細長い梁部を、堆積装置１６００に採用することができる。
【０１０１】
１０個の細長い梁部１６０２は、それぞれ、貯留部１６０６と流体連通している細長い開口部１６０４を含んでいるので、堆積装置１６００は、それぞれが少なくとも部分的には支持部１６０５内に配置されている１０個の貯留部１６０６を含んでいる。図２７に示すように、貯留部１６０６は、５つの前方貯留部１６０６ａと５つの後方貯留部１６０６ｂを含んでおり、それらは全て形状が略方形である。しかしながら、貯留部１６０６は、様々な形状と大きさを含んでいてもよいし、本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、互いにどの様な大きさと形状の相互関係を有していてもよい。
【０１０２】
前方貯留部１６０６ａは、それぞれ、支持部１６０５の前方縁部１６３０から或る距離だけ離れており、後部貯留部１６０６ｂは、後部貯留部１６０６ｂが支持部分１６０５の前方縁部１６３０から前方貯留部１６０６０ａよりも更に遠くに配置されるように、それぞれ、前方貯留部１６０６ａから或る距離だけ離れている。従って、後方貯留部１６０６ｂを対応する細長い梁部１６０２ｂに流体接続する細長い開口部１６０４ｂは、先に図２１から図２６の堆積装置１３００、１４００、１５００に関連して詳しく説明したように、前方貯留部１６０６ａの近位部分よりも幅が広い近位部分を有している。
【０１０３】
図２８は、複数の細長い梁部を備えている（図２５と図２６に示し上に説明した堆積装置１５００の様な）堆積装置にどの様に前方装填するかの一例を示している。図２８に示すように、修正を加えた堆積装置１５００’は、細長い梁部を含んでいない。従って、堆積装置１５００’の支持部１５０５’に画定されている細長い開口部１５０４’は、支持部１５０５’の縁部１５３０’と流体連通している。別の堆積装置１５００の細長い梁部１５０２の遠位部分１５０９は、修正された堆積装置１５００’の縁部１５３０’と流体連通する状態に動かすことができる。毛管作用、１つ又は複数の環境パラメータの制御、及び修正された堆積装置１５００’及び堆積装置１５００の材料特性の制御により、堆積装置１５００の細長い各開口部に、修正された堆積装置１５００’の細長い各開口部１５０４’から同時に前方装填することができる。
実施例１−本発明の細長い梁部の製作
開始材は、３インチ両面研磨ｎ型[１００]シリコンウェーハであった。ウェーハの両面に、２から３ミクロンのＳｉＯ2を熱成長させた（湿式酸化）。表面のＳｉＯ2層を、細長い梁部の製作に使用した。裏面のＳｉＯ2層は、最終的なシリコン異方性エッチング工程で、細長い梁部を切り出すためのマスクとして使用した。表面のＳｉＯ2層に、細長い梁部、細長い開口部、及び貯留部を画定するためパターン形成を施した。従来のＵＶフォトリソグラフィーを使用して、１ミクロンの面造形寸法と３：１の縦横比を備えたギャップを製作するのは並大抵のことではない。この処理を行うために、マスク電気鍍金により、負のフォトレジストパターンを５００ｎｍ厚のニッケル正パターンに転写し、次いで、ニッケル金属層を、異方性ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）による下層ＳｉＯ2エッチングのためのハードマスクとして用いた。反応ガスは、圧力５０ｍトールのＣＨＦ3（５０ＳＣＣＭ）とＳＦ6（１ＳＣＣＭ）の混合気体であった。５０ＷのＲＦ電力を使用した。ＳｉＯ2対ニッケルのエッチング選択性は、対フォトレジストの場合よりも遥かに高いので、厚いフォトレジストをＳｉＯ2エッチング用のマスクとして使用した場合よりも、細長い開口部の幾何学的形状を更に高い精度で制御することができた。細長い梁部を画定した後、オーバーレイ・フォトリソグラフィーに続いてＲＩＥを施すことにより、深さ１ミクロンの細長い開口部を作成した。最後に、裏面のＳｉＯ2ウインドウを開けて、細長い梁部をＫＯＨ異方性エッチングにより切り出した。ＫＯＨの濃度は、水分中約３５重量％であり、処理温度は約８０℃であった。
実施例２−試料調製と物質堆積
グリセロール１０％を含んだリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中に、精製したＣｙ３−ストレプタビジン（ペンシルベニア州ウエストグローブ、Jackson ImmunoResearch 研究所）を溶解して使用した。グリセロールは、蒸発を防ぎ蛋白質を水和及び生物活性状態に保つために添加した。Ｃｙ３フッカ物担体により、堆積又はパターン形成後、蛍光透視法によりストレプタビジンを監視することができた。Ｃｙ３−ストレプタビジンを装填する前に、堆積装置に対して、TIPCLEANERTM（アイオワ州エームズのBioForce Nanoscience, Inc.から入手可能）を使用してＵＶ／Ｏ3で２０分間、処理を施した。この処理により、細長い開口部の内面を洗浄すると共に内面を親水性にして、試料充填をやり易くした。Ｃｙ３−ストレプタビジン試料溶液（約１μｌ）を、マイクロピペットで片持ち梁の後側の貯留部に送給した。この送給によって、親水性毛管力により細長い開口部が自然に充填された。次いで、後方装填式堆積装置を、NANOARRAYERTM堆積システム上に搭載し、パターン作成を行った。ジチオビス−スクシンイミジル・ウンデカノエート（ＤＳＵ）（日本、ドージンドー社）で処理した金の表面を、堆積基板として使用した。ＤＳＵは、イオウと金の間の化学反応並びにアルキル鎖の疎水パッキングを介して、金の表面上に自己集合単分子層を形成する。露出されたアミノ活性スクシンイミド基は、堆積基板に対するＣｙ３−ストレプタビジンの共有結合を可能にした。
【０１０４】
全ての実験は、雰囲気条件を、相対湿度約３５−４０％、温度約２３−２４℃に設定して実行した。パターン形成後、４０倍のオイル対物レンズとＣｙ３TM（＃４１００７ａ）用のChroma Technology（バーモント州）のフィルタのセットを装備したニコンＴＥ２０００Ｕ倒立顕微鏡を使用して、ＤＳＵ／金の上にパターン形成されたＣｙ３−ストレプタビジンを可視化した。浜松(日本)ORCA ER冷却ＣＣＤカメラで画像を撮影した。同様の処理を用いて、微細加工を施した堆積装置の細長い開口部内の蛍光試料を直接画像化した。Media Cybernetics（カリフォルニア州、カールズバッド）から入手できるArray Pro Analyzer v4.5ソフトウェアパッケージを用いて、蛍光配列画像を分析し、正味輝度、直径、面積、及び分散係数を求めた。
【０１０５】
上に説明し図面に示した実施形態は、一例として提示したものであり、本発明の概念及び原理を限定するものではない。従って、当業者には理解頂けるように、特許請求の範囲に記載する本発明の精神と範囲から逸脱すること無く、要素及びそれらの構成と配置には様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の或る実施形態による堆積装置の斜視図である。
【図２】図１の堆積装置の詳細斜視図である。
【図３】図１と図２の堆積装置の上面図である。
【図４】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図５】図４の堆積装置の上面図である。
【図６】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図７】図６の堆積装置の上面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図９】図８の堆積装置の上面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図１１】図１０の堆積装置の上面図である。
【図１２】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図１３】図１２の堆積装置の上面図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による堆積装置の詳細斜視図である。
【図１５】図１４の堆積装置の上面図である。
【図１６】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図１７】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図１８】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図１９】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２０】本発明の更に別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２１】本発明の別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２２】図２１の堆積装置の詳細上面図である。
【図２３】本発明の別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２４】図２３の堆積装置の詳細上面図である。
【図２５】本発明の別の実施形態による堆積装置の上面図である。
【図２６】図２５の堆積装置の詳細上面図である。
【図２７】本発明の別の実施形態による堆積装置の斜視図である。
【図２８】図２５及び図２６の堆積装置の上面図であり、前方装填工程を示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に物質を堆積させるための装置において、
基部と、
前記基部から伸張している近位部分と前記近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有し、前記基部に対して片持ち梁を形成する実質的に平面状の細長い梁部であって、長さが約２ｍｍ以下である細長い梁部と、
前記細長い梁部に形成された細長い開口部であって、受動吸着作用により前記細長い開口部に沿って液体を移動させる大きさに作られた内表面を少なくとも部分的には形成しており、遠位部を有していて、そこから物質を表面上に堆積させるようになっている、細長い開口部と、を備えている装置。
【請求項２】
前記細長い梁部の長さは、約１００ｎｍ以上で且つ約１ｍｍ以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記細長い開口部の近位部分と流体連通している貯留部を更に備えており、前記貯留部は堆積させる前記物質を保持するようになっている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記貯留部は、前記細長い梁部よりも幅が広く、前記基部に配置されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記細長い開口部の少なくとも一部は、前記細長い開口部の少なくとも一部に沿って幅が先細になっている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記細長い開口部は、前記細長い梁部の終端部から或る距離だけ離れた位置まで伸張して終端している、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記細長い開口部は。前記細長い梁部の終端部まで伸張して貫通している、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記細長い梁部は、上面と下面を含んでおり、
前記上面と前記下面は、前記細長い梁部の長さに沿って、実質的に平行、平坦、及び平面状である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記細長い梁部は、少なくとも１つの物質を前記表面上に堆積させ易くするために前記基部から伸張している複数の細長い梁部の１つである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記細長い梁部は或る厚さを有しており、
前記細長い開口部は、前記細長い梁部の厚さよりも浅い深さを有する第１部分を含んでおり、
前記細長い開口部は、前記細長い梁部の厚さにほぼ等しい深さを有する第２部分を含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
物質を表面上に堆積させるための装置において、
基部と、
前記基部から片持ち梁形状に伸張している細長い梁部であって、
実質的に全長に沿って実質的に平面状の上面と、
実質的に全長に沿って実質的に平面状の下面と、
前記基部から伸張している近位部分と、
前記近位部分から離れた位置にある遠位部分と、を有しており、前記表面に対して鋭角を成すように配置されている、細長い梁部と、
前記細長い梁部に形成された細長い開口部であって、前記物質を前記細長い開口部に沿って受動吸着作用により移動させ易くするようになっている内表面と、少なくとも１つの物質を前記細長い梁部へ装填すると共に前記物質を前記細長い梁部から堆積させるようになっている遠位部分と、を少なくとも部分的には形成している、細長い開口部と、を備えている装置。
【請求項１２】
前記細長い梁部は或る厚さを有しており、
前記細長い開口部の少なくとも一部は、前記細長い梁部の前記厚さを貫通して伸張している、請求項１１に記載の細長い梁部。
【請求項１３】
前記細長い開口部の少なくとも一部は、前記細長い梁部の終端部に向けて先細になっている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記細長い梁部の少なくとも一部は、前記細長い梁部の終端部に向けて先細になっている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記細長い梁部は、長さが約２ｍｍ以下であり、
前記細長い梁部の厚さは、約２ミクロン以上で且つ３ミクロン以下である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記細長い開口部の前記遠位部分は、幅が約１ミクロン以下である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記細長い梁部の前記遠位部分と前記細長い開口部の前記遠位部分は、直径が約２ミクロン以上で且つ約３ミクロン以下のスポットを生成する形状に作られている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記基部に、前記細長い開口部と流体連通状態に配置されており、前記物質を保持するようになっている貯留部を、更に備えている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
物質を表面上に堆積させるための方法において、
基部から伸張し、前記基部に隣接する近位部分と前記近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有している、細長い梁部であって、長さに沿って実質的に平面状である、前記細長い梁部を提供する段階と、
前記細長い梁部に形成された細長い開口部であって、遠位部分を有しており、そこから材料を表面上に堆積させるように構成されている、前記細長い開口部に沿って、前記物質を、前記細長い梁部の遠位部分に向けて、受動吸着作用によって移動させる段階と、
前記細長い梁部の前記遠位部分を前記表面に向けて移動させる段階と、
前記物質を、前記表面上の、前記基部から約２ｍｍ以内の位置に堆積させる段階と、から成る方法。
【請求項２０】
前記表面を、前記細長い梁部の前記遠位部分に接触させる段階を更に含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記細長い梁部の前記遠位部分に隣接する少なくとも１つの環境パラメータを制御する段階と、前記物質を、前記細長い開口部に沿って毛管作用により移動させる段階と、の内の少なくとも１つの段階を更に含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記細長い梁部を、前記表面に対して鋭角を成すように配置する段階を更に含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記細長い梁部は或る厚さを有しており、
前記物質を、細長い開口部に沿って移動させる前記段階は、
前記物質を、前記細長い梁部の厚さよりも浅い深さを有する前記細長い開口部の第１部分に沿って移動させる段階と、
前記物質を、前記細長い梁部の厚さにほぼ等しい深さを有する前記細長い開口部の第２部分に沿って移動させる段階と、を含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記物質を、細長い開口部に沿って移動させる前記段階は、前記物質を、前記細長い開口部の長さの前記少なくとも一部に沿って幅が先細になっている前記細長い開口部の一部に沿って移動させる段階を含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記物質を、前記細長い梁部の終端部を貫通して移動させる段階を更に含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
物質を表面上に堆積させるための方法において、
基部を提供する段階と、
前記基部から片持ち梁形状に伸張している細長い梁部であって、実質的に全長に沿って実質的に平面状であり、前記基部に隣接する近位部分と前記近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有している、前記細長い梁部を提供する段階と、
前記細長い梁部に形成された細長い開口部であって、遠位部分を有していて、そこから前記物質を前記表面上に堆積させるようになっている、前記細長い開口部を提供する段階と、
前記細長い梁部の前記遠位部分を前記表面に対して鋭角を成すように配置する段階と、
前記物質を、前記細長い開口部に沿って、前記細長い開口部の遠位部分に向けて、受動吸着によって移動させる段階と、
前記物質を、前記細長い開口部の前記遠位部分から前記表面に向けて堆積させる段階と、から成る方法。
【請求項２７】
前記物質を前記細長い開口部に沿って移動させる前記段階は、電気力とは無関係に前記物質を移動させる段階を含んでいる、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記物質は、少なくとも部分的には、
少なくとも１つの環境パラメータを制御することと、
毛管作用と、
の内の少なくとも一方によって、前記細長い開口部に沿って動かされる、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記物質を、前記細長い開口部の前記遠位部分から前記表面に向けて堆積させる前記段階は、前記物質を、前記表面上の、前記基部から約２ｍｍ以内の位置に堆積させる段階を含んでいる、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記細長い開口部に前記物質を後方装填する段階を更に含んでいる、請求項２６に記載の方法。
【請求項１】
表面上に物質を堆積させるための装置において、
基部と、
前記基部から伸張している近位部分と前記近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有し、前記基部に対して片持ち梁を形成する実質的に平面状の細長い梁部であって、長さが約２ｍｍ以下である細長い梁部と、
前記細長い梁部に形成された細長い開口部であって、受動吸着作用により前記細長い開口部に沿って液体を移動させる大きさに作られた内表面を少なくとも部分的には形成しており、遠位部を有していて、そこから物質を表面上に堆積させるようになっている、細長い開口部と、を備えている装置。
【請求項２】
前記細長い梁部の長さは、約１００ｎｍ以上で且つ約１ｍｍ以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記細長い開口部の近位部分と流体連通している貯留部を更に備えており、前記貯留部は堆積させる前記物質を保持するようになっている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記貯留部は、前記細長い梁部よりも幅が広く、前記基部に配置されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記細長い開口部の少なくとも一部は、前記細長い開口部の少なくとも一部に沿って幅が先細になっている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記細長い開口部は、前記細長い梁部の終端部から或る距離だけ離れた位置まで伸張して終端している、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記細長い開口部は。前記細長い梁部の終端部まで伸張して貫通している、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記細長い梁部は、上面と下面を含んでおり、
前記上面と前記下面は、前記細長い梁部の長さに沿って、実質的に平行、平坦、及び平面状である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記細長い梁部は、少なくとも１つの物質を前記表面上に堆積させ易くするために前記基部から伸張している複数の細長い梁部の１つである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記細長い梁部は或る厚さを有しており、
前記細長い開口部は、前記細長い梁部の厚さよりも浅い深さを有する第１部分を含んでおり、
前記細長い開口部は、前記細長い梁部の厚さにほぼ等しい深さを有する第２部分を含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
物質を表面上に堆積させるための装置において、
基部と、
前記基部から片持ち梁形状に伸張している細長い梁部であって、
実質的に全長に沿って実質的に平面状の上面と、
実質的に全長に沿って実質的に平面状の下面と、
前記基部から伸張している近位部分と、
前記近位部分から離れた位置にある遠位部分と、を有しており、前記表面に対して鋭角を成すように配置されている、細長い梁部と、
前記細長い梁部に形成された細長い開口部であって、前記物質を前記細長い開口部に沿って受動吸着作用により移動させ易くするようになっている内表面と、少なくとも１つの物質を前記細長い梁部へ装填すると共に前記物質を前記細長い梁部から堆積させるようになっている遠位部分と、を少なくとも部分的には形成している、細長い開口部と、を備えている装置。
【請求項１２】
前記細長い梁部は或る厚さを有しており、
前記細長い開口部の少なくとも一部は、前記細長い梁部の前記厚さを貫通して伸張している、請求項１１に記載の細長い梁部。
【請求項１３】
前記細長い開口部の少なくとも一部は、前記細長い梁部の終端部に向けて先細になっている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記細長い梁部の少なくとも一部は、前記細長い梁部の終端部に向けて先細になっている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記細長い梁部は、長さが約２ｍｍ以下であり、
前記細長い梁部の厚さは、約２ミクロン以上で且つ３ミクロン以下である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記細長い開口部の前記遠位部分は、幅が約１ミクロン以下である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記細長い梁部の前記遠位部分と前記細長い開口部の前記遠位部分は、直径が約２ミクロン以上で且つ約３ミクロン以下のスポットを生成する形状に作られている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記基部に、前記細長い開口部と流体連通状態に配置されており、前記物質を保持するようになっている貯留部を、更に備えている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
物質を表面上に堆積させるための方法において、
基部から伸張し、前記基部に隣接する近位部分と前記近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有している、細長い梁部であって、長さに沿って実質的に平面状である、前記細長い梁部を提供する段階と、
前記細長い梁部に形成された細長い開口部であって、遠位部分を有しており、そこから材料を表面上に堆積させるように構成されている、前記細長い開口部に沿って、前記物質を、前記細長い梁部の遠位部分に向けて、受動吸着作用によって移動させる段階と、
前記細長い梁部の前記遠位部分を前記表面に向けて移動させる段階と、
前記物質を、前記表面上の、前記基部から約２ｍｍ以内の位置に堆積させる段階と、から成る方法。
【請求項２０】
前記表面を、前記細長い梁部の前記遠位部分に接触させる段階を更に含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記細長い梁部の前記遠位部分に隣接する少なくとも１つの環境パラメータを制御する段階と、前記物質を、前記細長い開口部に沿って毛管作用により移動させる段階と、の内の少なくとも１つの段階を更に含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記細長い梁部を、前記表面に対して鋭角を成すように配置する段階を更に含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記細長い梁部は或る厚さを有しており、
前記物質を、細長い開口部に沿って移動させる前記段階は、
前記物質を、前記細長い梁部の厚さよりも浅い深さを有する前記細長い開口部の第１部分に沿って移動させる段階と、
前記物質を、前記細長い梁部の厚さにほぼ等しい深さを有する前記細長い開口部の第２部分に沿って移動させる段階と、を含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記物質を、細長い開口部に沿って移動させる前記段階は、前記物質を、前記細長い開口部の長さの前記少なくとも一部に沿って幅が先細になっている前記細長い開口部の一部に沿って移動させる段階を含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記物質を、前記細長い梁部の終端部を貫通して移動させる段階を更に含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
物質を表面上に堆積させるための方法において、
基部を提供する段階と、
前記基部から片持ち梁形状に伸張している細長い梁部であって、実質的に全長に沿って実質的に平面状であり、前記基部に隣接する近位部分と前記近位部分から離れた位置にある遠位部分とを有している、前記細長い梁部を提供する段階と、
前記細長い梁部に形成された細長い開口部であって、遠位部分を有していて、そこから前記物質を前記表面上に堆積させるようになっている、前記細長い開口部を提供する段階と、
前記細長い梁部の前記遠位部分を前記表面に対して鋭角を成すように配置する段階と、
前記物質を、前記細長い開口部に沿って、前記細長い開口部の遠位部分に向けて、受動吸着によって移動させる段階と、
前記物質を、前記細長い開口部の前記遠位部分から前記表面に向けて堆積させる段階と、から成る方法。
【請求項２７】
前記物質を前記細長い開口部に沿って移動させる前記段階は、電気力とは無関係に前記物質を移動させる段階を含んでいる、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記物質は、少なくとも部分的には、
少なくとも１つの環境パラメータを制御することと、
毛管作用と、
の内の少なくとも一方によって、前記細長い開口部に沿って動かされる、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記物質を、前記細長い開口部の前記遠位部分から前記表面に向けて堆積させる前記段階は、前記物質を、前記表面上の、前記基部から約２ｍｍ以内の位置に堆積させる段階を含んでいる、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記細長い開口部に前記物質を後方装填する段階を更に含んでいる、請求項２６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公表番号】特表２００７−５３５６８１（Ｐ２００７−５３５６８１Ａ）
【公表日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１１０２９（Ｐ２００７−５１１０２９）
【出願日】平成１７年４月２９日（２００５．４．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１４８９９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１１５６３０
【国際公開日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（５０６３６３５８４）バイオフォース・ナノサイエンシィズ・インコーポレーテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２９日（２００５．４．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１４８９９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１１５６３０
【国際公開日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（５０６３６３５８４）バイオフォース・ナノサイエンシィズ・インコーポレーテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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