JP2001046062A

JP2001046062A - マイクロアレイ作製装置

Info

Publication number: JP2001046062A
Application number: JP11225060A
Authority: JP
Inventors: Toji Nakazawa; 東治中澤; Akihiro Iimura; 彰浩飯村
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2001-02-20
Anticipated expiration: 2019-08-09
Also published as: JP4365947B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】効率良く安定してマイクロアレイを作製でき
るマイクロアレイ作製装置の提供。【解決手段】複数枚の基板を配列し得る基板載置部
と、生体試料を含む溶液を貯えるタイタープレートと、
タイタープレートから溶液を取り入れて溜めるための液
溜め部材５２と、液溜め部材に対して出没して液溜め部
材に溜められた溶液を所定量ずつ基板上に付着させるニ
ードル５１とを備え、液溜め部材およびニードルを基板
に対して近接・離間する方向で移動させてスポットを形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＮＡ断片等の生
体試料を基板上に多数配列させて生体試料のマイクロア
レイを作製するためのマイクロアレイ作製装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、多彩な生物の全遺伝子を効率的に
解析するための技術開発が進んでいる。ＤＮＡマイクロ
アレイは、所定の塩基配列のＤＮＡ断片を含むスポット
をスライドガラスやシリコンなどの基板上に多数配列さ
せたものであり、このような解析に欠かせない。また、
ＤＮＡマイクロアレイを用いて遺伝子の変位を検出する
ことにより、遺伝子が関係する無数の病気について、個
々の患者に適合する医療を施すことも可能となる。

【０００３】特表平１０−５０３８４１号公報には、こ
のようなマイクロアレイを作製するための装置が開示さ
れている。この装置では一対の互いに距離を開けて設け
られた細長い部材の間に形成された開放毛管流路に試薬
溶液を保持するとともに、この細長い部材の先端を基板
の所定位置に軽く打ち付けてＤＮＡ断片等を含む試薬溶
液を基板に付着させることにより、各スポットを形成し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記装置では
一度に開放毛管流路に保持できる試薬溶液の量が比較的
少ない。このため、多数のマイクロアレイを同時に作製
する場合には、試薬溶液を頻繁に開放毛管流路に補充し
なければならず、マイクロアレイの製造に時間がかか
る。

【０００５】また、保持される試薬溶液の量が少ないと
試薬溶液が乾燥し易くなり、したがってその粘度が変動
し易くなるため、安定して多数のスポットを形成するこ
とが困難になるという問題もある。

【０００６】本発明の目的は、効率良く安定してマイク
ロアレイを作製できるマイクロアレイ作製装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数枚の基板を配列し得る作業台（１１）と、生体
試料を含む溶液を貯える溶液貯留部（１２）と、溶液貯
留部（１２）から溶液を取り入れて保持し、基板上に溶
液のスポットを形成するための保持手段（５１，５２）
と、保持手段（５１，５２）を支持して基板に対して近
接・離間する方向で移動させ、保持手段（５１，５２）
をしてスポットを形成せしめる移動手段（２９，３２
…）と、移動手段（２９，３２…）を支持して作業台
（１１）および溶液貯留部（１２）を含む領域において
搬送して二次元座標を与える搬送手段（２Ｙ，２Ｘ）
と、を備えたマイクロアレイ作製装置であって、保持手
段（５１，５２）は、溶液が溜められる液溜め部（５
２）と、液溜め部（５２）に対して出没して液溜め部
（５２）に溜められた溶液を所定量ずつ基板上に付着さ
せるニードル（５１）とからなることを特徴とする。

【０００８】この発明によれば、液溜め部（５２）に溜
められた溶液をニードル（５１）を用いて基板上に付着
させるようにしたので、液溜め部（５２）に多量の溶液
を溜めておくことができる。したがって、多数の基板に
対して連続してスポットを形成するような場合であって
も、溶液の補充を頻繁に行う必要がなくなり、マイクロ
アレイの製造時間を短縮することができる。また、液溜
め部（５２）に多量の溶液を溜めることができるので、
溶液の乾燥が抑制され、溶液の粘度の変動が抑えられ、
長時間にわたりスポットを安定して形成することができ
る。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のマイクロアレイ作製装置において、液溜め部（５２）
はテーパー状の内部空間を有することを特徴とする。

【００１０】このように、液溜め部（５２）の内部空間
をテーパー状に形成したことにより、溶液を確実に保持
することができるとともに、液溜め部（５２）からニー
ドル（５１）が突出する際にニードル（５１）に移る溶
液の量を適切に制御することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のマイクロアレイ作製装置において、ニードル
（５１）の基板側先端に平坦面（５１ｂ）が設けられて
いることを特徴とする。

【００１２】この場合には、ニードル（５１）の先端を
基板に接触させたときのニードル（５１）の先端部分の
変形が抑制されるので、スポットを安定して形成するこ
とができる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項に記載のマイクロアレイ作製装置におい
て、ニードル（１５１）には溶液を保持するためのスリ
ット（１５１ｃ）が形成されていることを特徴とする。

【００１４】この場合には、スリット（１５１ｃ）の内
部に溶液を保持することができるので、ニードル（１５
１）により保持できる溶液の分量を増加させることがで
きる。

【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか１項に記載のマイクロアレイ作製装置におい
て、液溜め部（５２）の内部空間に洗浄液を流し込むこ
とにより液溜め部（５２）の内部空間を洗浄する洗浄手
段（６０）を備えることを特徴とする。

【００１６】この場合には、液溜め部（５２）の内部空
間に洗浄液を流し込むようにしたので、液溜め部（５
２）の内部を充分に洗浄することができる。

【００１７】なお、本発明の理解を容易にするために添
付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それによ
り本発明が図示の形態に限定されるものではない。

【００１８】

【発明の実施の形態】−第１の実施形態− 以下、図１〜図８を参照して、本発明によるマイクロア
レイ作製装置の第１の実施形態について説明する。

【００１９】図１は本実施形態のマイクロアレイ作製装
置を示す平面図、図２は図１におけるII−II線方向から
見たこの装置の正面図、図３は図１におけるIII−III線
方向から見たこの装置の断面図である。

【００２０】図１〜図３に示すように、第１の実施の形
態はマイクロアレイが形成される多数（図１では１９２
枚）の基板が載置される基体１と、基体１に取り付けら
れ、一対のアレイングヘッド３Ａ，３Ｂと、これらのア
レイングヘッドを同時にＹ軸方向（図１の上下方向）に
駆動するための一対のリニア駆動機構２Ｙと、アレイン
グヘッド３Ａ，３ＢをそれぞれＸ軸方向（図１の左右方
向）に駆動するためのリニア駆動機構２Ｘとを備える。
なお、以下、アレイングヘッド３Ａ，３Ｂをとくに区別
しない場合には、「アレイングヘッド３」と表記する。
アレイングヘッド３の詳細については後述する。

【００２１】基体１の上面は、図１の左右方向に並んで
配置される２つの区画１０Ａ，１０Ｂに分離されてお
り、各区画１０Ａ，１０Ｂにはそれぞれ同一の要素が配
置される。区画１０Ａ，１０Ｂは、それぞれＸＹ平面内
におけるアレイングヘッド３Ａ，３Ｂの移動範囲に対応
している。

【００２２】図１に示すように、各区画１０Ａ，１０Ｂ
には、多数の基板がマトリクス状に載置される作業台と
しての基板載置部１１と、例えばＤＮＡ断片を含む溶液
等が貯えられる多数の凹部が配列して形成された溶液貯
留部としてのタイタープレート１２と、アレイングヘッ
ド３が具備する液溜め部材（後述）を超音波を付与した
水により外側から洗浄するための超音波洗浄機１３と、
該液溜め部材をすすぎ洗浄するためのすすぎ洗浄部１４
と、洗浄した液溜め部材を乾燥させるための乾燥部１５
と、試験的にマイクロアレイを作製するための２枚の基
板またはダミー基板が載置されるテスト台１６と、がそ
れぞれ設けられる。

【００２３】基板載置部１１には各基板に対応して吸引
孔１１ａ（図１）が開口されるとともに、不図示の真空
装置の管路がこの吸引孔１１ａに接続されている。真空
装置を作動させることにより、吸引孔１１ａから空気を
吸引して基板を基板載置部１１に固定することができ
る。

【００２４】上記した一対のリニア駆動機構２Ｙは各
々、Ｙ軸方向に延設された長手固定フレーム２０と、こ
の固定フレーム２０にＹ軸方向に伸長して装着されたレ
ール２１ａ及び該レール２１ａに対して移動自在に組ま
れたスライダ２１ｂからなるリニアガイドと、このリニ
アガイドによって案内されるテーブル２２と、該テーブ
ル２２を駆動するリニアモータとを備える。該リニアモ
ータは、Ｙ軸方向に延在する二次側としてのマグネット
２３ａと、テーブル２２の裏側に該マグネット２３ａに
対向して取り付けられた一次側としてのコイル２３ｂと
からなる。

【００２５】また、リニア駆動機構２Ｘは、上記両リニ
ア駆動機構２Ｙにより駆動される一対のテーブル２２の
間にＸ軸方向に架設された長手可動フレーム２４と、こ
の可動フレーム２４にＸ軸方向に伸長して装着されたレ
ール２５ａ及び該レール２５ａに対して移動自在に組ま
れたスライダ２５ｂからなるリニアガイドと、このリニ
アガイドによって案内されるテーブル２６と、該テーブ
ル２６を駆動するリニアモータとを備える。該リニアモ
ータは、Ｘ軸方向に延在する二次側としてのマグネット
２７ａと、テーブル２６の裏側に該マグネット２７ａに
対向して取り付けられた一次側としてのコイル２７ｂと
からなる。

【００２６】上記テーブル２６には電動アクチュエータ
２９が取り付けられている。この電動アクチュエータ２
９は詳しくは、断面がコ字状のレール２９ａと、該レー
ル２９ａ内に往復動自在に組まれたスライダ２９ｂとを
備える。そして、このスライダ２９ｂにはナット（図示
せず）が設けられ、このナットに螺合するねじ軸２９ｃ
が設けられ、該ねじ軸２９ｃを回転駆動するモータ２９
ｄを有する。

【００２７】上述したアレイングヘッド３は、この電動
アクチュエータ２９のスライダ２９ｂに取り付けられて
いる。電動アクチュエータ２９の作動方向は上記Ｘ軸方
向及びＹ軸方向に対して直角な上下方向（Ｚ軸方向）で
ある。すなわち、電動アクチュエータ２９は、アレイン
グヘッド３が具備ずる後述の保持手段を基板載置部１１
上の基板に対して近接・離間する方向で移動させる移動
手段の一部として作用する。

【００２８】また、上記リニア駆動機構２Ｙ及びリニア
駆動機構２Ｘは、この電動アクチュエータ２９（従って
アレイングヘッド３）を支持して上記基板載置部１１お
よびタイタープレート１２を含む領域において搬送して
二次元座標を与える搬送手段として作用する。

【００２９】図４はアレイングヘッド３の構成を示す断
面図である。図示のように、アレイングヘッド３は上記
テーブル２６（図４では不図示）に取り付けられて搬送
される支持部３１と、この支持部３１に取り付けられた
サーボモータ３２ａを含む駆動手段３２と、レール及び
スライダからなるリニアガイド３６を介して支持部３１
に対して図４の上下方向（Ｚ軸方向）、つまり上記基板
載置部１１上の基板に対して近接・離間する方向におい
て移動自在に取り付けられた第１の可動部材３３と、レ
ール及びスライダからなるリニアガイド３７を介してこ
の第１の可動部材部３３に対して上下方向において移動
自在に取り付けられた第２の可動部３４とを備える。ま
た、第１の可動部材３３と第２の可動部材３４との間に
は圧縮ばね５５，５６が介装されている。

【００３０】上記のように、支持部３１はテーブル２６
に取り付けられており、図１乃至図３に示すモータ２９
ｄを作動させることにより支持部３１を上下方向に移動
することができる。これにより、基板の厚み等に合せて
アレイングヘッド３全体の上下方向（Ｚ軸方向）の位置
を調整することができる。

【００３１】第２の可動部材３４は、上記駆動手段３２
により駆動される。この駆動手段３２は、次に示す構成
と上記サーボモータ３２ａとからなる。

【００３２】すなわち、図４に示すように、上下方向に
伸長し、その両端部にて軸受３２ｂ，３２ｃを介して支
持部３１に対して回転自在に取り付けられたねじ軸３２
ｄと、該ねじ軸３２ｄとサーボモータ３２ａの出力軸３
２ｅとを連結するカプラ３２ｆと、第２の可動部材３４
の上端部に連結アーム３９ａを介して装着されて該ねじ
軸３２ｄと螺合するナット３９ｂとからなる。なお、ね
じ軸３２ｄとナット３９ｂとの間には多数のボール（図
示せず）が介装され、ナット３９ｂには該ボールが循環
する無限循環路が形成され、各ボールはねじ軸３２ｂと
ナット３９ｂの相対回転に伴って循環するようになされ
ている。

【００３３】第２の可動部材３４の下端部には、基板載
置部１１に載置された基板に対し先端が接触可能とされ
たニードル５１が取り付けられている。ニードル５１
は、第２の可動部材３４に対して上下方向に取り付けら
れている。具体的には、図６に示すように、ニードル５
１を第２の可動部材３４に装着するための取付具５０が
中空とされており、ニードル５１の上端部がこの内部空
間に挿通されている。そして、この内部空間には、ニー
ドル５１の上端を受けるようにコイルスプリング４９が
設けられている。ニードル５１は第２の可動部材３４と
共に降下してその先端が基板に当接するのであるが、コ
イルスプリング４９はこの当接時に圧縮され、緩衝作用
をなす。また、第２の可動部材３４はニードル５１が基
板に当接した後も降下を続けるが、該コイルスプリング
４９はその降下分だけ縮まる。これにより、ニードル５
１に対して所定の当接力が付与される。

【００３４】第１の可動部材３３の下端部には、基板に
供給すべき溶液５３が溜められる液溜め部としての液溜
め部材５２が取り付けられている。図４および図６に示
すように、液溜め部材５２は先細りのテーパー管形状に
形成され、そのテーパー状の内部空間には溶液５３とと
もにニードル５１が収納される。また、液溜め部材５２
の下端に形成された開口５２ａからニードル５１の先端
部５１ａが出没可能とされている。

【００３５】ニードル５１は、液溜め部材５２から突出
するときに、該液溜め部材５２内の溶液５３を所定量ず
つ搬出して、基板載置部１１上の基板上に付着させる。

【００３６】これら液溜め部材５２及びニードル５１を
保持手段と総称する。該保持手段は、溶液貯留部として
のタイタープレート１２から溶液を取り入れて保持す
る。この保持手段は、基板載置部１１上の基板上に溶液
５３のスポットを形成するためのものである。

【００３７】なお、上述したアレイングヘッド３を構成
する各部材のうち、該保持手段（液溜め部材５２及びニ
ードル５１）を除く各構成部材と、前述した電動アクチ
ュエータ２９とを、移動手段と総称する。この移動手段
は、上記保持手段を支持して基板載置部１１上の基板に
対して近接・離間する方向で移動させ、該保持手段をし
て上記スポットを形成せしめる作用をなす。

【００３８】図４に示すように、上記支持部３１の下端
部にはダンパー４１ａを含む第１の規制部材４１が設け
られており、第１の可動部材３３の下端がこの第１の規
制部材４１に当接可能とされている。この第１の規制部
材４１は、第１の可動部材３３３の支持部３１に対する
下方向（矢印Ｚ方向とは反対方向）への移動を所定位置
で規制する。

【００３９】また、第１の可動部材３３の上端部には第
２の規制部材４２が設けられており、第２の可動部材３
４の上端部近傍に突設された当接ピン３４ａがこの第２
の規制部材４２に当接可能となっている。この第２の規
制部材４２は、第２の可動部材３４の第１の可動部材３
３に対する上方向（矢印Ｚ方向）への移動を所定位置で
規制する。なお、当接ピン３４ａは、ダンパー３４ｂを
含む。

【００４０】図４〜図７に示すように、ニードル５１の
先端部５１ａは先細り形状に形成されている。また、図
６に示すように、この先端部５１ａには円形状の平坦面
５１ｂが設けられている。

【００４１】上記サーボモータ３２ａを作動させると、
ねじ軸３２ｄが回転し、ナット３９ｂが上下位置の間を
往復し、これにより第２の可動部材３４が上方位置と下
方位置との間で往復駆動される。図４は、第２の可動部
材３４がこれら上方位置と下方位置との間にある状態を
示している。

【００４２】第２の可動部材３４が上方位置にあると
き、第２の可動部材３４に設けられた当接ピン３４ａ
は、第１の可動部材３３に設けられた第２の規制部材４
２に当接し、第１の可動部材３３の下端面は支持部３１
に設けられた第１の規制部材４１から離間している。こ
のとき、第１の可動部材３３と第２の可動部材３４との
相対的な位置関係は図４と同様であり、かつ、図４に示
されるよりも両可動部材３３，３４が上方に移動した状
態となる。

【００４３】一方、第２の可動部材３４が下方位置にあ
るとき、第１の可動部材３３の下端面は支持部３１に設
けられた第１の規制部材４１に当接する。また、第２の
可動部材３４に設けられた当接ピン３４ａは、第１の可
動部材３３に設けられた第２の規制部材４２から離間し
ており、圧縮ばね５５，５６は圧縮される。

【００４４】第２の可動部材３４が上方位置から下方位
置に向けて駆動されるとき、第１の可動部材３３の下端
面が第１の規制部材４１に当接するまでの間、第２の可
動部材３４は当接ピン３４ａを介して第２の規制部材４
２に当接したまま第１の可動部材３３とともに降下す
る。第１の可動部材３３の下端面が第１の規制部材４２
に当接すると、第１の可動部材３３はその位置に留ま
る。その後、第２の可動部材３４のみが降下して下方位
置に到達する。

【００４５】第２の可動部材３４が下方位置から上方位
置に向けて駆動されるとき、第２の可動部材３４に設け
られた当接ピン３４ａが第２の規制部材４２に当接する
までの間、第２の可動部材３４のみが上昇し、第１の可
動部材３３は第１の規制部材４１に当接した状態で留ま
っている。当接ピン３４ａが第２の規制部材４２に当接
すると、その後、第２の可動部材３４は第１の可動部材
３３とともに上昇し、第１の可動部材３３の下端面は第
１の規制部材４１から離れる。

【００４６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、液溜め部材５
２に対してニードル５１が上下方向に移動する場合の溶
液の様子を示す断面図である。

【００４７】第２の可動部材３４が上方位置にあると
き、図６（ａ）に示すようにニードル５１は液溜め部材
５２の内部に完全に収納されている。第２の可動部材３
４が上方位置から下方位置に向けて駆動されると、第１
の可動部材３３の下端が第１の規制部材４１に当接する
までの間、ニードル５１および液溜め部材５２は図６
（ａ）の位置関係を維持しつつ降下する。第１の可動部
材３３の下端が第１の規制部材４１に当接すると、第１
の可動部材３３に取り付けられた液溜め部材５２がその
位置で停止し、図６（ｂ）および図６（ｃ）に順に示す
ようにニードル５１のみが降下を続ける。図６（ｃ）に
示すように、液溜め部材５２の開口５２ａからニードル
５１の先端部５１ａが突出するとき、ニードル５１の表
面に溶液が付着する。そして、図６（ｄ）に示すよう
に、ニードル５１の先端を基板７０に接触させることに
より、その付着している溶液が微細な液滴として基板７
０に移り、付着してスポットが形成される。

【００４８】上記から明らかなように、第１の実施形態
では、第１の可動部材３３は、駆動手段３２により駆動
される第２の可動部材３４と連動して駆動される。すな
わち、第２の可動部材３４及び第１の可動部材３３（つ
まり、ニードル５１及び液溜め部材５２）の同時昇降動
作、並びに第１の可動部材３３（つまり、液溜め部材５
２）が停止した後の第２の可動部材３４（つまり、ニー
ドル５１）のみの昇降動作の２つの動作を、サーボモー
タ３２ａを含む単一の駆動手段３２のみにより行ってい
る。これにより、これらの２つの動作を個別の駆動手段
によって行う場合に比して、装置全体としての駆動源が
少なく抑えられると共に、これに関連する部品点数も削
減され、コストの低減が達成されている。また、このよ
うに駆動手段が単一であることから、該駆動手段を含む
アレイングヘッド３が軽量となり、構造も簡素化され、
重量が軽くなっている。従って、リニア駆動機構２Ｘ，
２Ｙによってアレイングヘッド３を高速駆動することが
可能なり、マイクロアレイの製造時間が短縮される。

【００４９】図７に示したように、本実施形態では、ニ
ードル５１の先端には円形状の平坦面５１ｂが形成され
ている。このため、繰り返しスポットを形成してもニー
ドル５１の先端の変形が極めて小さく抑えられる。した
がって、ニードル５１を頻繁に交換することなく多数の
スポットを連続して安定に形成することができる。

【００５０】なお、ニードル５１の先端は必ずしも平面
状に形成しなくてもよく、滑らかな曲面としてもよい。
要は、ニードル５１先端の変形が抑制されるような形状
であればよい。また、平坦面５１ｂは、ニードルの軸線
上から見たときの形状が円でなくてもよく、例えば矩形
とすることもできる。但し、微細なスポットを細かなピ
ッチで配列したい場合には、スポットの径が安定するこ
とから、円に近い形状を採用することが好ましい。

【００５１】次に、図８を参照して液溜め部材５２に溶
液を充填する方法について説明する。

【００５２】最初に、図８（ａ）に示すように液溜め部
材５２をタイタープレート１２内の所定の凹部７１に差
込み、液溜め部材５２の先端を溶液５３に浸す。このと
き、ニードル５１の先端は液溜め部材５２の開口５２ａ
から突出しないぎりぎりの位置に位置付けられる。この
ように液溜め部材５２の先端を溶液５３に浸すことによ
り、凹部７１内の溶液が毛管作用によって液溜め部材５
２の内部に引き込まれ、ある程度充填される。次に、液
溜め部材５２を固定したままニードル５１を上昇させる
と、ニードル５１の先端に対する溶液の付着力に基づ
き、ニードル５１の上昇に合せて溶液５３の液面が引き
上げられ、液溜め部材５２内に多量の溶液が充填され
る。この状態から液溜め部材５２およびニードル５１を
引き上げると、液溜め部材５２に充填された溶液５３は
そのまま保持される。

【００５３】このように、本実施形態では液溜め部材５
２の内部に溶液５３を充填するようにしているので、液
溜め部材５２に比較的多量の溶液５３を溜めておくこと
ができる。このため、多数の基板に対して連続してスポ
ットを形成するような場合であっても、溶液５３を頻繁
に補充する必要がなくなり、マイクロアレイの製造時間
が短縮される。また、液溜め部材５２に多量の溶液５３
を保持することができるため、溶液５３の乾燥を抑制す
ることができ、溶液５３の粘度の変動が抑えられる。こ
のため、長時間にわたりスポットを安定して形成可能で
あり、マイクロアレイの歩留まりを向上できるという利
点もある。特に溶液を高速にて搬送する場合には通常溶
液が乾燥しやすくなるが、本実施形態では溶液５３を高
速で搬送した場合であっても溶液５３の状態、粘度等を
長時間にわたり安定させておくことができる。

【００５４】また、本実施形態では、液溜め部材５２の
内部空間がテーパー状に形成されている。よって、溶液
５３を確実に保持することができるとともに、液溜め部
材５２からニードル５１が突出する際にニードル５１に
移る溶液の量を適切に制御することができる。

【００５５】図９は、液溜め部材５２の内部空間を洗浄
するための洗浄手段を示している。この洗浄手段６０
は、洗浄液としての超純水を蓄えるための純水槽６１
と、超純水を純水槽６１から送水するポンプ６２と、超
純水の送水流量を調節するための電磁バルブ６３と、圧
搾空気を作り出すための空圧源６５と、空圧源６５によ
る空気圧の脈動を低減するためのタンク６６と、タンク
６６から送られてくる空気流量を調節するための電磁バ
ルブ６７と、電磁バルブ６３を介して送られてくる超純
水および電磁バルブ６７を介して送られてくる空気を送
るためのフレキシブルパイプ６８と、液溜め部材５２に
取り付けられたプラグ６９とを備える。図９に示すよう
に、プラグ６９にはフレキシブルパイプ６８が接続され
る。

【００５６】図９の洗浄手段を用いることにより、プラ
グ６９を介して液溜め部材５２の内部空間に超純水を流
し込むことができるため、超音波洗浄機１３では洗浄が
困難な液溜め部材５２の内部を十分に洗浄することが可
能となる。液溜め部材５２の内部に残った水は、圧搾空
気により排出される。

【００５７】このように、液溜め部材５２内を洗浄する
ようにしたので、前工程で液溜め部５２が保持した溶液
が次の工程まで液溜め部材５２内に残留することがな
い。また、液溜め部材５２の外側については超音波洗浄
機１３及びすすぎ洗浄機１４により充分に洗浄され、前
工程で使用した溶液が次工程まで付着することはない。
よって、異なる種類の溶液同士の混合が防止される。

【００５８】なお、この洗浄手段６０により液溜め部材
５２を洗浄する際には、液溜め部材５２をすすぎ洗浄部
１４に位置付ける。

【００５９】次に、マイクロアレイを作製する手順に即
して、本実施形態のマイクロアレイ作製装置の動作につ
いて説明する。なお、以下の工程では、リニア駆動機構
２Ｘ、リニア駆動機構２Ｙおよび電動アクチュエータ２
９を適宜動作させることにより、アレイングヘッド３を
所定の位置に順次位置付ける。このような制御は不図示
の制御装置により実行される。

【００６０】マイクロアレイを作製する際には、まず、
アレイングヘッド３を基板載置部１１から退避させた状
態で、区画１０Ａ，１０Ｂの基板載置部１１上に複数
（例えば９６枚）の基板を配列し、前述の真空装置を作
動させて基板を吸引固定する。タイタープレート１２の
各凹部には、例えば、互いに異なるＤＮＡ断片を含む複
数の溶液等が入れられる。テスト台１６には試験的にマ
イクロアレイを形成するための基板、あるいはダミーの
基板を固定する。なお、テスト台１６には基板載置部１
１と同様、基板を吸引するための吸引孔（不図示）が形
成されており、テスト台１６の基板は基板載置部１１と
同様に真空装置によって吸引固定される。

【００６１】次に、テスト台１６の基板に対して試験的
に溶液のスポットを形成することにより、装置の調整や
溶液粘度の調整等を行う。試験的なスポットの形成工程
には、図８に示した溶液充填のための工程と、図６に示
したスポット形成のための工程とが含まれる。また、必
要に応じて、後述する液溜め部材５２の洗浄および乾燥
工程が含まれる。

【００６２】上記のように各溶液の粘度を調整すること
により、各溶液のスポット径を最適化することができ
る。

【００６３】上記の調整が終了した後、基板載置部１１
に固定された基板に対するスポット形成を行う。最初
に、図８に示した工程によって第１番目の種類の溶液を
液溜め部材５２に充填し、図６に示した工程によって基
板載置部１１の全基板に順次スポットを形成する。液溜
め部材５２の溶液が不足しないよう、スポットの形成中
に必要に応じて液溜め部材５２への溶液の補充を行う。
第１番目の種類の溶液について全基板に対しスポットの
形成が終了すれば、図９に示した洗浄手段６０によって
液溜め部材５２内部に残留している溶液を洗浄し且つ乾
燥させるとともに、超音波洗浄機１３及びすすぎ洗浄部
１４により液溜め部材５２の外側を洗浄する。さらに乾
燥部１５において液溜め部材５２の外側を乾燥させる。

【００６４】次いで、第２番目の種類の溶液について全
基板に対しスポット形成を行い、同様の方法で液溜め部
材５２の洗浄を行う。このような工程をすべての種類の
溶液について繰り返し、全種類の溶液についてスポット
形成を行うことで、全基板についてマイクロアレイが作
製される。

【００６５】本実施形態では、ニードルの先端が先細り
形状にされているが、ニードルの形状はこれに限定され
ず、どのような形状であってもよい。また、本実施形態
では、液溜め部材５２がテーパー状に形成されている
が、液溜め部材の形状は任意に選択可能である。

【００６６】−第２の実施形態− 以下、図１０を参照して本発明によるマイクロアレイ作
製装置の第２の実施形態について説明する。なお、第１
の実施形態と同一構成部分については、その説明を省略
する。

【００６７】第２の実施形態では、ニードルの先端にス
リットを形成するようにしている。図１０（ａ）および
図１０（ｂ）に示すように、ニードル１５１の先端部１
５１ａは先細り形状に形成されている。また、先端部１
５１ａにはニードル先端部分の変形を抑制するための円
形状の平坦面１５１ｂが設けられているとともに、ニー
ドル１５１の軸心方向に沿ってスリット１５１ｃが形成
されている。スリット１５１ｃは平坦面１５１ｂの中央
を横断するように開口している。

【００６８】このようにスリット１５１ｃを形成した場
合には、スリット１５１ｃの内部に溶液が保持されるた
め、ニードル１５１に保持される溶液の分量を増大させ
ることができる。このため比較的大きな径のスポットを
形成したい場合等に好適である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるマイ
クロアレイ作製装置においては、溶液を溜める液溜め部
と、該液溜め部に対して出没して液溜め部に溜められた
溶液を所定量ずつ基板上に付着させるニードルとを有し
ている。かかる液溜め部には多量の溶液を溜めておくこ
とができるので、多数の基板に対して連続してスポット
を形成するような場合であっても、溶液の補充を頻繁に
行う必要がなくなり、マイクロアレイの製造時間を短縮
することができる。また、液溜め部に多量の溶液を溜め
ることができるので、溶液の乾燥が抑制され、溶液の粘
度の変動が抑えられ、長時間にわたりスポットを安定し
て形成することができる。

【００７０】また、請求項２に記載の発明では、液溜め
部がテーパー状の内部空間を有する。このように液溜め
部の内部空間をテーパー状に形成することにより、溶液
を確実に保持することができるとともに、液溜め部から
ニードルが突出する際にニードルに移る溶液の量を適切
に制御することができる。

【００７１】また、請求項３に記載の発明では、ニード
ルの先端に平坦面が設けられている。よって、ニードル
の先端を基板に接触させたときのニードルの先端部分の
変形が抑制され、スポットを安定して形成することがで
きる。

【００７２】また、請求項４に記載の発明では、ニード
ルに溶液を保持するためのスリットが形成されているか
ら、保持できる容量の分量を増加させることができる。

【００７３】また、請求項５に記載の発明においては、
液溜め部の内部空間を洗浄する洗浄手段を備えているの
で、前工程で液溜め部が保持した溶液が次の工程まで液
溜め部内に残留することがない。よって、異なる種類の
溶液同士の混合が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態のマイクロアレイ作製装置を示
す平面図。

【図２】図１のII−II線方向から見た第１の実施形態の
マイクロアレイ作製装置を示す正面図。

【図３】図１のIII−III線方向から見た第１の実施形態
のマイクロアレイ作製装置を示す断面図。

【図４】第１の実施形態のマイクロアレイ作製装置に設
けられたアレイングヘッドの構成を示す断面図。

【図５】図４に示したアレイングヘッドのニードル取付
部の拡大図。

【図６】液溜め部材に対してニードルが上下方向に移動
する場合の溶液の様子を示す図であり、（ａ）はニード
ルが液溜め部材に完全に収納された状態を示す断面図、
（ｂ）はニードルが（ａ）に示す位置によりも下方にあ
る状態を示す断面図、（ｃ）はニードルの先端が液溜め
部材の先端から突出した状態を示す断面図、（ｄ）はニ
ードルの先端が基板の先端に接触した状態を示す図。

【図７】第１の実施形態のマイクロアレイ作製装置に設
けられたニードルの形状を示す図であり、（ａ）はニー
ドルを示す斜視図、（ｂ）はニードルの軸心方向から見
たニードルの先端部分を示す平面図。

【図８】液溜め部材に溶液を充填する方法を示す図であ
り、（ａ）は液溜め部材の先端を溶液に浸けた直後の状
態を示す断面図、（ｂ）は毛管現象によって液溜め部材
の内部に溶液が充填された様子を示す図。

【図９】液溜め部材の内部を水流により洗浄するための
洗浄手段を示す図。

【図１０】第２の実施形態のマイクロアレイ作製装置の
ニードルの形状を示す図であり、（ａ）はニードルを示
す斜視図、（ｂ）はニードルの軸心方向から見たニード
ルの先端部分を示す平面図。

【符号の説明】

２Ｘリニア駆動機構（搬送手段）２Ｙリニア駆動機構（搬送手段）３アレイングヘッド１１基板載置部（作業台）１２タイタープレート（溶液貯留部）３２駆動手段４１第１の規制部材４２第２の規制部材５１ニードル５１ｂ平坦面５２液溜め部材（液溜め部）６０洗浄手段１５１ニードル１５１ｃスリット

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の基板を配列し得る作業台と、生体試料を含む溶液を貯える溶液貯留部と、前記溶液貯留部から前記溶液を取り入れて保持し、前記
基板上に溶液のスポットを形成するための保持手段と、前記保持手段を支持して前記基板に対して近接・離間す
る方向で移動させ、前記保持手段をしてスポットを形成
せしめる移動手段と、前記移動手段を支持して前記作業台および前記溶液貯留
部を含む領域において搬送して二次元座標を与える搬送
手段と、を備えたマイクロアレイ作製装置であって、前記保持手段は、前記溶液が溜められる液溜め部と、前
記液溜め部に対して出没して前記液溜め部に溜められた
前記溶液を所定量ずつ基板上に付着させるニードルとか
らなることを特徴とするマイクロアレイ作製装置。
【請求項２】前記液溜め部はテーパー状の内部空間を
有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロアレ
イ作製装置。
【請求項３】前記ニードルの前記基板側先端に平坦部
が設けられていることを特徴とする請求項１または２に
記載のマイクロアレイ作製装置。
【請求項４】前記ニードルには前記溶液を保持するた
めのスリットが形成されていることを特徴とする請求項
１〜３のいずれか１項に記載のマイクロアレイ作製装
置。
【請求項５】前記液溜め部の内部空間に洗浄液を流し
込むことにより前記液溜め部の内部空間を洗浄する洗浄
手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１項に記載のマイクロアレイ作製装置。