JP2002090368A - マイクロアレイ製造装置および製造方法 - Google Patents
マイクロアレイ製造装置および製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＤＮＡ溶液を吐出する流路内に気泡が混入し
ても均一なスポット径のマイクロアレイを製造し得るマ
イクロアレイ製造装置および方法を提供する。 【解決手段】 標的物質に対して特異的に結合可能なプ
ローブを含むＤＮＡ溶液をメンブレンフィルタ７４上に
微小量吐出してマイクロアレイを製造するマイクロアレ
イ製造装置１では、ＤＮＡ溶液をその内部の流路３４に
保持し流路３４の一端にノズル３５を有する流路部材３
１およびメンブレンフィルタ７４の相対位置関係をＸＹ
Ｚロボット７２により変化させ、流路部材３１を積層圧
電素子２９によって吐出方向（Ｚ方向）に沿って進退移
動させることにより、流路部材３１の流路３４に保持さ
れたＤＮＡ溶液を慣性力によってノズル３５からメンブ
レンフィルタ７４上にマトリクス状に吐出する。
ても均一なスポット径のマイクロアレイを製造し得るマ
イクロアレイ製造装置および方法を提供する。 【解決手段】 標的物質に対して特異的に結合可能なプ
ローブを含むＤＮＡ溶液をメンブレンフィルタ７４上に
微小量吐出してマイクロアレイを製造するマイクロアレ
イ製造装置１では、ＤＮＡ溶液をその内部の流路３４に
保持し流路３４の一端にノズル３５を有する流路部材３
１およびメンブレンフィルタ７４の相対位置関係をＸＹ
Ｚロボット７２により変化させ、流路部材３１を積層圧
電素子２９によって吐出方向（Ｚ方向）に沿って進退移
動させることにより、流路部材３１の流路３４に保持さ
れたＤＮＡ溶液を慣性力によってノズル３５からメンブ
レンフィルタ７４上にマトリクス状に吐出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にプローブ
を含む液体のスポットをマトリックス状に高密度配置し
て成るマイクロアレイを製造するマイクロアレイの製造
装置および、該マイクロアレイの製造装置を用いてマイ
クロアレイを製造するマイクロアレイの製造方法に関す
るものである。
を含む液体のスポットをマトリックス状に高密度配置し
て成るマイクロアレイを製造するマイクロアレイの製造
装置および、該マイクロアレイの製造装置を用いてマイ
クロアレイを製造するマイクロアレイの製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロアレイの製造方法の従来技術と
しては、例えば特開平１１−１８７９００号公報に開示
されたものがある。この従来技術では、プローブを含む
液体試料をインクジェット法により液滴として固相（固
体基板）上に付着させることにより、プローブを含むス
ポットを固相上に形成するようにしている。以下、図１
０および図１０のＡ−Ａ線断面図である図１１を用いて
上記従来技術によるマイクロアレイの製造方法の概略を
説明する。
しては、例えば特開平１１−１８７９００号公報に開示
されたものがある。この従来技術では、プローブを含む
液体試料をインクジェット法により液滴として固相（固
体基板）上に付着させることにより、プローブを含むス
ポットを固相上に形成するようにしている。以下、図１
０および図１０のＡ−Ａ線断面図である図１１を用いて
上記従来技術によるマイクロアレイの製造方法の概略を
説明する。
【０００３】図１０において、１０１は吐出液としての
プローブ（例えば核酸プローブ）を含む液体を吐出可能
に保持する液体供給系（ノズル）であり、１０３は該核
酸プローブが結合されるべき固相（例えば透明ガラス
板）であり、１０５はインクジェットヘッドの一種であ
って前記液体に熱エネルギーを付与して吐出させる機構
を備えるバブルジェット（登録商標）ヘッドであり、１
０４はバブルジェットヘッド１０５から吐出された核酸
プローブを含む液体である。
プローブ（例えば核酸プローブ）を含む液体を吐出可能
に保持する液体供給系（ノズル）であり、１０３は該核
酸プローブが結合されるべき固相（例えば透明ガラス
板）であり、１０５はインクジェットヘッドの一種であ
って前記液体に熱エネルギーを付与して吐出させる機構
を備えるバブルジェット（登録商標）ヘッドであり、１
０４はバブルジェットヘッド１０５から吐出された核酸
プローブを含む液体である。
【０００４】また、図１１に示すバブルジェットヘッド
１０５において、１０７は吐出されるべき核酸プローブ
を含む液体であり、１１７は該液体に吐出エネルギーを
付与する発熱部を有する基板部分である。この基板部分
１１７は、酸化シリコン等で形成されている保護膜１０
９と、アルミニウム等で形成されている電極１１１―１
および１１１―２と、ニクロム線等で形成されている発
熱抵抗体層１１３と、蓄熱層１１５と、放熱性の良好な
アルミナ等で形成されている支持体１１６とを含んでい
る。
１０５において、１０７は吐出されるべき核酸プローブ
を含む液体であり、１１７は該液体に吐出エネルギーを
付与する発熱部を有する基板部分である。この基板部分
１１７は、酸化シリコン等で形成されている保護膜１０
９と、アルミニウム等で形成されている電極１１１―１
および１１１―２と、ニクロム線等で形成されている発
熱抵抗体層１１３と、蓄熱層１１５と、放熱性の良好な
アルミナ等で形成されている支持体１１６とを含んでい
る。
【０００５】上記核酸プローブを含む液体１０７は吐出
オリフィス（吐出口）１１９まで到達しており、所定の
圧力によってメニスカス１２１を形成している。この状
態で電極１１１―１および１１１―２に電気信号を加え
ると、符号１２３で示す領域（発泡領域）が急激に発熱
し、この領域に接している液体１０７に気泡が発生す
る。その気泡の圧力によりメニスカスが吐出され、オリ
フィス１１９から液体１０７が吐出される。この吐出さ
れた液体１０７は、固相１０３の表面に向って飛翔す
る。
オリフィス（吐出口）１１９まで到達しており、所定の
圧力によってメニスカス１２１を形成している。この状
態で電極１１１―１および１１１―２に電気信号を加え
ると、符号１２３で示す領域（発泡領域）が急激に発熱
し、この領域に接している液体１０７に気泡が発生す
る。その気泡の圧力によりメニスカスが吐出され、オリ
フィス１１９から液体１０７が吐出される。この吐出さ
れた液体１０７は、固相１０３の表面に向って飛翔す
る。
【０００６】上記のような構造を備えるバブルジェット
ヘッドを用いて吐出可能な液体の量は、そのノズルのサ
イズ等によって異なるが、例えば４〜５０ピコリットル
程度に制御することが可能であるため、高密度に核酸プ
ローブを配置させる手段として極めて有効である。な
お、上記従来技術の公報には、上述したバブルジェット
ヘッドに代えて、ピエゾ素子の振動圧を利用してノズル
内の液体を吐出するピエゾジェットヘッドを用いること
が可能であると記載されている。
ヘッドを用いて吐出可能な液体の量は、そのノズルのサ
イズ等によって異なるが、例えば４〜５０ピコリットル
程度に制御することが可能であるため、高密度に核酸プ
ローブを配置させる手段として極めて有効である。な
お、上記従来技術の公報には、上述したバブルジェット
ヘッドに代えて、ピエゾ素子の振動圧を利用してノズル
内の液体を吐出するピエゾジェットヘッドを用いること
が可能であると記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、微小
量のプローブ試料を高精度かつ高密度に固相基板上に配
置し得る利点を有しているが、液体を吐出するための気
泡以外に吐出ヘッド内に気泡が混入するおそれがあり、
吐出ヘッド内に気泡が混入した場合には吐出される液体
の量が変化したり液体の吐出ができなくなる場合があ
り、その場合、マイクロアレイのスポット径が不均一に
なるという問題が生じる。すなわち、上記従来技術にお
いては、液体試料の交換時や液体試料中の溶存酸素の気
化等によって流路内に気泡が混入することがあり、気泡
が混入した場合には液体を吐出するための圧力が混入し
た気泡によって減衰してしまい、吐出される液体の量が
変化してしまう。
量のプローブ試料を高精度かつ高密度に固相基板上に配
置し得る利点を有しているが、液体を吐出するための気
泡以外に吐出ヘッド内に気泡が混入するおそれがあり、
吐出ヘッド内に気泡が混入した場合には吐出される液体
の量が変化したり液体の吐出ができなくなる場合があ
り、その場合、マイクロアレイのスポット径が不均一に
なるという問題が生じる。すなわち、上記従来技術にお
いては、液体試料の交換時や液体試料中の溶存酸素の気
化等によって流路内に気泡が混入することがあり、気泡
が混入した場合には液体を吐出するための圧力が混入し
た気泡によって減衰してしまい、吐出される液体の量が
変化してしまう。
【０００８】本発明は、プローブを含む液体を吐出する
流路内に気泡が混入した場合であっても均一なスポット
径を有するマイクロアレイを製造し得るマイクロアレイ
製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
流路内に気泡が混入した場合であっても均一なスポット
径を有するマイクロアレイを製造し得るマイクロアレイ
製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の第１発明は、標的物質に対して特
異的に結合可能なプローブを含む液体を基板上に微小量
吐出することによりマイクロアレイを製造するマイクロ
アレイ製造装置において、前記液体をその内部の流路に
保持するとともに該流路の一端に吐出口を有する流路部
材と、前記流路部材を吐出方向に沿って進退移動させる
駆動手段と、吐出方向と直交する平面内において前記基
板および前記流路部材の相対位置関係を変化させる相対
移動手段とを備え、前記流路部材を前記駆動手段によっ
て吐出方向に沿って進退移動させることにより、前記流
路部材に保持された液体を前記吐出口から吐出するよう
にしたことを特徴とする。
め、請求項１に記載の第１発明は、標的物質に対して特
異的に結合可能なプローブを含む液体を基板上に微小量
吐出することによりマイクロアレイを製造するマイクロ
アレイ製造装置において、前記液体をその内部の流路に
保持するとともに該流路の一端に吐出口を有する流路部
材と、前記流路部材を吐出方向に沿って進退移動させる
駆動手段と、吐出方向と直交する平面内において前記基
板および前記流路部材の相対位置関係を変化させる相対
移動手段とを備え、前記流路部材を前記駆動手段によっ
て吐出方向に沿って進退移動させることにより、前記流
路部材に保持された液体を前記吐出口から吐出するよう
にしたことを特徴とする。
【００１０】上記目的を達成するため、請求項２に記載
の第２発明は、前記液体を前記流路部材に供給するため
の液体容器であって、前記液体を液面が大気に開放され
るように収容する液体容器をさらに備え、前記流路部材
の流路の他端を開放端として、該開放端を前記液体容器
内の液体に浸漬するように構成し、毛細管現象により前
記液体容器から前記流路部材内に前記液体が供給される
ようにしたことを特徴とする。
の第２発明は、前記液体を前記流路部材に供給するため
の液体容器であって、前記液体を液面が大気に開放され
るように収容する液体容器をさらに備え、前記流路部材
の流路の他端を開放端として、該開放端を前記液体容器
内の液体に浸漬するように構成し、毛細管現象により前
記液体容器から前記流路部材内に前記液体が供給される
ようにしたことを特徴とする。
【００１１】請求項３に記載の第３発明は、前記相対移
動手段は、前記基板を移動させることにより前記基板お
よび前記流路部材の相対位置関係を変化させるように構
成されていることを特徴とする。
動手段は、前記基板を移動させることにより前記基板お
よび前記流路部材の相対位置関係を変化させるように構
成されていることを特徴とする。
【００１２】上記目的を達成するため、請求項４に記載
の第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのマイクロ
アレイ製造装置を用いてマイクロアレイを製造すること
を特徴とする。
の第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのマイクロ
アレイ製造装置を用いてマイクロアレイを製造すること
を特徴とする。
【００１３】第１発明では、標的物質に対して特異的に
結合可能なプローブを含む液体をその内部の流路に保持
するとともに該流路の一端に吐出口を有する流路部材を
駆動手段によって吐出方向に沿って進退移動させること
により、吐出方向に沿って進む方向に移動している流路
部材が停止したとき、該流路部材内の液体に慣性力が作
用して、流路内の液体に吐出方向へ向かう流れが発生
し、この流れにより吐出口から微小量の液滴が基板上に
吐出される。このような微小量の液滴の吐出を、相対移
動手段によって吐出方向と直交する平面内において基板
および流路部材の相対位置関係を変化させながら繰り返
すことにより、基板上の所望の位置に前記液体が吐出さ
れ、マイクロアレイが製造される。
結合可能なプローブを含む液体をその内部の流路に保持
するとともに該流路の一端に吐出口を有する流路部材を
駆動手段によって吐出方向に沿って進退移動させること
により、吐出方向に沿って進む方向に移動している流路
部材が停止したとき、該流路部材内の液体に慣性力が作
用して、流路内の液体に吐出方向へ向かう流れが発生
し、この流れにより吐出口から微小量の液滴が基板上に
吐出される。このような微小量の液滴の吐出を、相対移
動手段によって吐出方向と直交する平面内において基板
および流路部材の相対位置関係を変化させながら繰り返
すことにより、基板上の所望の位置に前記液体が吐出さ
れ、マイクロアレイが製造される。
【００１４】第１発明によれば、前記液体に作用する慣
性力は流路内に気泡が存在する場合であってもその大き
さが変化しないので、気泡の有無に拘わらず一定量の液
体を一定速度で吐出することが可能である。そのため、
基板上に吐出される液体の吐出量および吐出位置の精度
を向上させることができる。また、前記流路部材はその
内部の流路に前記液体を保持しているため、該流路部材
の進退移動により液体に印加される圧力は吐出口近傍で
上昇することになるので、液体の吐出速度を大きくする
ことができる。
性力は流路内に気泡が存在する場合であってもその大き
さが変化しないので、気泡の有無に拘わらず一定量の液
体を一定速度で吐出することが可能である。そのため、
基板上に吐出される液体の吐出量および吐出位置の精度
を向上させることができる。また、前記流路部材はその
内部の流路に前記液体を保持しているため、該流路部材
の進退移動により液体に印加される圧力は吐出口近傍で
上昇することになるので、液体の吐出速度を大きくする
ことができる。
【００１５】第２発明では、流路部材の内部に設けられ
た一端に吐出口を有する流路の他端は開放端になってお
り、この開放端を、標的物質に対して特異的に結合可能
なプローブを含む液体を前記流路部材に供給するための
液体容器であって前記液体を液面が大気に開放されるよ
うに収容する液体容器内の液体に浸漬するように構成し
たため、毛細管現象により前記液体容器から前記流路部
材内に前記液体が供給され、該液体がその内部の流路に
保持されることになる。この流路部材を駆動手段によっ
て吐出方向に沿って進退移動させることにより、吐出方
向に沿って進む方向に移動している流路部材が停止した
とき、該流路部材内の液体に慣性力が作用して、流路内
の液体に吐出方向へ向かう流れが発生し、この流れによ
り吐出口から微小量の液滴が基板上に吐出される。この
ような微小量の液滴の吐出を、相対移動手段によって吐
出方向と直交する平面内において基板および流路部材の
相対位置関係を変化させながら繰り返すことにより、基
板上の所望の位置に前記液体が吐出され、マイクロアレ
イが製造される。
た一端に吐出口を有する流路の他端は開放端になってお
り、この開放端を、標的物質に対して特異的に結合可能
なプローブを含む液体を前記流路部材に供給するための
液体容器であって前記液体を液面が大気に開放されるよ
うに収容する液体容器内の液体に浸漬するように構成し
たため、毛細管現象により前記液体容器から前記流路部
材内に前記液体が供給され、該液体がその内部の流路に
保持されることになる。この流路部材を駆動手段によっ
て吐出方向に沿って進退移動させることにより、吐出方
向に沿って進む方向に移動している流路部材が停止した
とき、該流路部材内の液体に慣性力が作用して、流路内
の液体に吐出方向へ向かう流れが発生し、この流れによ
り吐出口から微小量の液滴が基板上に吐出される。この
ような微小量の液滴の吐出を、相対移動手段によって吐
出方向と直交する平面内において基板および流路部材の
相対位置関係を変化させながら繰り返すことにより、基
板上の所望の位置に前記液体が吐出され、マイクロアレ
イが製造される。
【００１６】第２発明によれば、前記液体に作用する慣
性力は流路内に気泡が存在する場合であってもその大き
さが変化しないので、気泡の有無に拘わらず一定量の液
体を一定速度で吐出することが可能である。そのため、
基板上に吐出される液体の吐出量および吐出位置の精度
を向上させることができる。また、前記流路部材はその
内部の流路に前記液体を保持しているため、該流路部材
の進退移動により液体に印加される圧力は吐出口近傍で
上昇することになるので、液体の吐出速度を大きくする
ことができる。さらに、前記流路部材内の流路に前記液
体を導入するための液体供給機構が不要になるので、装
置の小型化や装置コストの低減が可能になる。
性力は流路内に気泡が存在する場合であってもその大き
さが変化しないので、気泡の有無に拘わらず一定量の液
体を一定速度で吐出することが可能である。そのため、
基板上に吐出される液体の吐出量および吐出位置の精度
を向上させることができる。また、前記流路部材はその
内部の流路に前記液体を保持しているため、該流路部材
の進退移動により液体に印加される圧力は吐出口近傍で
上昇することになるので、液体の吐出速度を大きくする
ことができる。さらに、前記流路部材内の流路に前記液
体を導入するための液体供給機構が不要になるので、装
置の小型化や装置コストの低減が可能になる。
【００１７】第３発明によれば、前記相対移動手段によ
り前記基板および前記流路部材の相対位置関係を変化さ
せる際には、前記基板を移動させるが、前記流路部材は
移動させないので、相対位置関係を変化させる際に前記
流路部材の吐出口のメニスカス位置が変動して前記液体
の吐出位置精度に影響を与えるおそれがない。
り前記基板および前記流路部材の相対位置関係を変化さ
せる際には、前記基板を移動させるが、前記流路部材は
移動させないので、相対位置関係を変化させる際に前記
流路部材の吐出口のメニスカス位置が変動して前記液体
の吐出位置精度に影響を与えるおそれがない。
【００１８】第４発明によれば、第１発明〜第３発明の
何れかのマイクロアレイ製造装置を用いてマイクロアレ
イを製造するから、製造されたマイクロアレイは、上述
した第１発明〜第３発明の内の該当する作用効果を有す
るものとなる。
何れかのマイクロアレイ製造装置を用いてマイクロアレ
イを製造するから、製造されたマイクロアレイは、上述
した第１発明〜第３発明の内の該当する作用効果を有す
るものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態
のマイクロアレイ製造装置の構成を示す正面図であり、
図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１実施形態
のマイクロアレイ製造装置の構成を示す上面図およびそ
のＢ部詳細図であり、図３は第１実施形態のマイクロア
レイ製造装置に搭載されている液体吐出ユニットの斜視
図であり、図４（ａ）〜（ｅ）は第１実施形態の液体吐
出ユニットの液体吐出ヘッドによる液体吐出動作を説明
するための図であり、図５は第１実施形態の液体吐出ヘ
ッドの積層圧電素子の駆動波形を例示する図である。
に基づき詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態
のマイクロアレイ製造装置の構成を示す正面図であり、
図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１実施形態
のマイクロアレイ製造装置の構成を示す上面図およびそ
のＢ部詳細図であり、図３は第１実施形態のマイクロア
レイ製造装置に搭載されている液体吐出ユニットの斜視
図であり、図４（ａ）〜（ｅ）は第１実施形態の液体吐
出ユニットの液体吐出ヘッドによる液体吐出動作を説明
するための図であり、図５は第１実施形態の液体吐出ヘ
ッドの積層圧電素子の駆動波形を例示する図である。
【００２０】まず、本実施形態のマイクロアレイ製造装
置１の概略構成を図１、図２（ａ），（ｂ）および図３
により説明する。本実施形態のマイクロアレイ製造装置
１には、図３に示す８本の液体吐出ヘッド２０から成る
液体吐出ユニット７１が、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向（左右、前
後、上下方向）に移動可能なＸＹＺロボット（相対移動
手段）７２に搭載されており、それぞれの液体吐出ヘッ
ド２０は、テフロン（登録商標）配管２４（右端の１本
のみを図示し、他は図示を省略する）を介してシリンジ
ピストンポンプ２５に接続されている。
置１の概略構成を図１、図２（ａ），（ｂ）および図３
により説明する。本実施形態のマイクロアレイ製造装置
１には、図３に示す８本の液体吐出ヘッド２０から成る
液体吐出ユニット７１が、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向（左右、前
後、上下方向）に移動可能なＸＹＺロボット（相対移動
手段）７２に搭載されており、それぞれの液体吐出ヘッ
ド２０は、テフロン（登録商標）配管２４（右端の１本
のみを図示し、他は図示を省略する）を介してシリンジ
ピストンポンプ２５に接続されている。
【００２１】シリンジピストンポンプ２５には、前記テ
フロン配管２４以外に液体供給タンク２６に至る別の配
管が接続されており、この別の配管により、シリンジピ
ストンポンプ２５は電磁弁２７および送水ポンプ２８を
介して液体供給タンク２６に順次接続されている。液体
吐出ヘッド２０とシリンジピストンポンプ２５と液体供
給タンク２６とは、概略同一高低位置に設置されてい
る。液体供給タンク２６内には洗浄水となる水または脱
気されたイオン交換水が入っており、送水ポンプ２８に
より、各配管２４、シリンジピストンポンプ２５および
液体吐出ヘッド２０に洗浄水が充填供給されている。
フロン配管２４以外に液体供給タンク２６に至る別の配
管が接続されており、この別の配管により、シリンジピ
ストンポンプ２５は電磁弁２７および送水ポンプ２８を
介して液体供給タンク２６に順次接続されている。液体
吐出ヘッド２０とシリンジピストンポンプ２５と液体供
給タンク２６とは、概略同一高低位置に設置されてい
る。液体供給タンク２６内には洗浄水となる水または脱
気されたイオン交換水が入っており、送水ポンプ２８に
より、各配管２４、シリンジピストンポンプ２５および
液体吐出ヘッド２０に洗浄水が充填供給されている。
【００２２】液体吐出ヘッド２０の上部には、駆動手段
である積層圧電素子２９が設けられている。積層圧電素
子２９の変位方向の一端（図示上端）は架台３０に固定
されており、他端（図示下端）は流路部材３１に固定さ
れている。積層圧電素子２９は、その変位によって流路
部材３１を吐出方向（Ｚ方向）に進退移動させる。流路
部材３１は、図３の右端の一部断面図に示すように、液
体導入口３３と流路３４とノズル３５とから成り、流路
３４はストレート部３６とテーパ部３７とから成る。液
体導入口３３はテフロン配管２４を介してシリンジピス
トンポンプ２５に接続されている。流路３４の概略寸法
は、ストレート部３６が直径φ０．５ｍｍ〜φ４ｍｍ
で、長さが２ｍｍ〜１５ｍｍである。テーパ部３７はス
トレート部３６からノズル３５に向かって形成されてお
り、テーパ角度は１０度〜４５度である。ノズル３５の
直径はφ０．０３ｍｍ〜φ０．１５ｍｍであり、長さは
０．０５ｍｍ〜１ｍｍである。
である積層圧電素子２９が設けられている。積層圧電素
子２９の変位方向の一端（図示上端）は架台３０に固定
されており、他端（図示下端）は流路部材３１に固定さ
れている。積層圧電素子２９は、その変位によって流路
部材３１を吐出方向（Ｚ方向）に進退移動させる。流路
部材３１は、図３の右端の一部断面図に示すように、液
体導入口３３と流路３４とノズル３５とから成り、流路
３４はストレート部３６とテーパ部３７とから成る。液
体導入口３３はテフロン配管２４を介してシリンジピス
トンポンプ２５に接続されている。流路３４の概略寸法
は、ストレート部３６が直径φ０．５ｍｍ〜φ４ｍｍ
で、長さが２ｍｍ〜１５ｍｍである。テーパ部３７はス
トレート部３６からノズル３５に向かって形成されてお
り、テーパ角度は１０度〜４５度である。ノズル３５の
直径はφ０．０３ｍｍ〜φ０．１５ｍｍであり、長さは
０．０５ｍｍ〜１ｍｍである。
【００２３】ノズル３５の端面および外周面には低表面
エネルギー物質であるフッ素系材料による撥水層が設け
られている。積層圧電素子２９と流路３４との間は剛体
として形成されているため、積層圧電素子２９の変位に
より流路３４の容積が変化することはない。また、積層
圧電素子２９の一端は架台３０に固定されているため、
流路部材３１全体が積層圧電素子２９の変位に伴って移
動するようになっている。積層圧電素子２９には、図示
しない駆動回路からリード線またはフレキシブル基板に
より後述するような所望の波形の電圧を印加するように
なっている。
エネルギー物質であるフッ素系材料による撥水層が設け
られている。積層圧電素子２９と流路３４との間は剛体
として形成されているため、積層圧電素子２９の変位に
より流路３４の容積が変化することはない。また、積層
圧電素子２９の一端は架台３０に固定されているため、
流路部材３１全体が積層圧電素子２９の変位に伴って移
動するようになっている。積層圧電素子２９には、図示
しない駆動回路からリード線またはフレキシブル基板に
より後述するような所望の波形の電圧を印加するように
なっている。
【００２４】試料容器７３は、図２（ａ）に示すように
横８列×縦１２列から成る合計９６個の孔を有してお
り、ベース上に６枚設置されている。それぞれの試料容
器７３の孔には蛍光標識化された一本鎖ＤＮＡプローブ
を含んだＤＮＡ溶液が入っている。液体吐出ユニット７
１の液体吐出ヘッド２０は、試料容器７３の横８列の孔
のピッチと同一のピッチで並べられている。７４は基板
として用いる多孔質のメンブレンフィルタであり、この
上に、後述する方法によってＤＮＡ溶液の微小液滴を２
次元マトリクス状に配置する。メンブレンフィルタ７４
の寸法は５ｍｍ×５ｍｍ〜２０ｍｍ×２０ｍｍ（例えば
約８ｍｍ×８ｍｍ）であり、図示しない吸着装置によっ
て可動ステージ７５上に複数枚が吸着固定されている。
本実施形態では、図２（ｂ）の詳細図に示すように、１
２８枚のメンブレンフィルタ７４を設置するものとす
る。
横８列×縦１２列から成る合計９６個の孔を有してお
り、ベース上に６枚設置されている。それぞれの試料容
器７３の孔には蛍光標識化された一本鎖ＤＮＡプローブ
を含んだＤＮＡ溶液が入っている。液体吐出ユニット７
１の液体吐出ヘッド２０は、試料容器７３の横８列の孔
のピッチと同一のピッチで並べられている。７４は基板
として用いる多孔質のメンブレンフィルタであり、この
上に、後述する方法によってＤＮＡ溶液の微小液滴を２
次元マトリクス状に配置する。メンブレンフィルタ７４
の寸法は５ｍｍ×５ｍｍ〜２０ｍｍ×２０ｍｍ（例えば
約８ｍｍ×８ｍｍ）であり、図示しない吸着装置によっ
て可動ステージ７５上に複数枚が吸着固定されている。
本実施形態では、図２（ｂ）の詳細図に示すように、１
２８枚のメンブレンフィルタ７４を設置するものとす
る。
【００２５】図２に示す７６は洗浄槽であり、この洗浄
槽７６により液体吐出ユニット７１の洗浄を行う。液体
吐出ユニット７１は、ＸＹＺロボット７２によって洗浄
槽７６、試料容器７３およびメンブレンフィルタ７４の
各位置間を移動されて、各位置に位置決め停止されるこ
とになる。
槽７６により液体吐出ユニット７１の洗浄を行う。液体
吐出ユニット７１は、ＸＹＺロボット７２によって洗浄
槽７６、試料容器７３およびメンブレンフィルタ７４の
各位置間を移動されて、各位置に位置決め停止されるこ
とになる。
【００２６】次に、本実施形態のマイクロアレイ製造装
置１によりマイクロアレイを製造する際の吸引動作時お
よび吐出動作時の作用を図４（ａ）〜（ｅ）および図５
を用いて説明する。まず、吸引動作について説明する。
液体吐出ユニット７１を洗浄槽７６の上部に移動させ
て、それぞれの液体吐出ヘッド２０の流路部材３１のノ
ズル３５を１ｍｍ〜２ｍｍだけ洗浄槽７６中に浸漬させ
てから電磁弁２７を開放し、送水ポンプ２８により液体
供給タンク２６内の洗浄水を流路に送液して、流路３４
の内周面とノズル３５の外周面および端面とを洗浄水に
よって洗浄する。このように洗浄水を送液している間
に、シリンジピストンポンプ２５を中点まで移動させ、
それによりシリンジピストンポンプ２５内に洗浄水を充
填する。この状態で、電磁弁２７を閉じてから、液体吐
出ヘッド２０を洗浄槽７６の上方に上昇させる。その
後、シリンジピストンポンプ２５のピストンを所定量だ
け上方に移動させて、洗浄水をノズル３５より吐出させ
る。その後、再びシリンジピストンポンプ２５のピスト
ンを中点まで移動させ、所定量の空気を流路３４内に吸
引する。
置１によりマイクロアレイを製造する際の吸引動作時お
よび吐出動作時の作用を図４（ａ）〜（ｅ）および図５
を用いて説明する。まず、吸引動作について説明する。
液体吐出ユニット７１を洗浄槽７６の上部に移動させ
て、それぞれの液体吐出ヘッド２０の流路部材３１のノ
ズル３５を１ｍｍ〜２ｍｍだけ洗浄槽７６中に浸漬させ
てから電磁弁２７を開放し、送水ポンプ２８により液体
供給タンク２６内の洗浄水を流路に送液して、流路３４
の内周面とノズル３５の外周面および端面とを洗浄水に
よって洗浄する。このように洗浄水を送液している間
に、シリンジピストンポンプ２５を中点まで移動させ、
それによりシリンジピストンポンプ２５内に洗浄水を充
填する。この状態で、電磁弁２７を閉じてから、液体吐
出ヘッド２０を洗浄槽７６の上方に上昇させる。その
後、シリンジピストンポンプ２５のピストンを所定量だ
け上方に移動させて、洗浄水をノズル３５より吐出させ
る。その後、再びシリンジピストンポンプ２５のピスト
ンを中点まで移動させ、所定量の空気を流路３４内に吸
引する。
【００２７】次に、液体吐出ユニット７１を試料容器７
３の上部に移動させて、それぞれの液体吐出ヘッド２０
の流路部材３１のノズル３５から試料容器７３内の孔に
入っているＤＮＡ溶液を流路３４内に吸引する。流路内
に吸引されたＤＮＡ溶液は、図４（ａ）に示す空気層３
８によって洗浄水と分離された状態となっている。この
ＤＮＡ溶液の吸引の終了後に、液体吐出ユニット７１を
メンブレンフィルタ７４上に移動させて位置決め停止さ
せ、そこで、メンブレンフィルタ７４および液体吐出ユ
ニット７１のＸＹ平面内での相対位置関係を変化させる
ことにより吐出位置を微調整しながら、後述する方法に
よってメンブレンフィルタ７４上にＤＮＡ溶液を吐出す
る。
３の上部に移動させて、それぞれの液体吐出ヘッド２０
の流路部材３１のノズル３５から試料容器７３内の孔に
入っているＤＮＡ溶液を流路３４内に吸引する。流路内
に吸引されたＤＮＡ溶液は、図４（ａ）に示す空気層３
８によって洗浄水と分離された状態となっている。この
ＤＮＡ溶液の吸引の終了後に、液体吐出ユニット７１を
メンブレンフィルタ７４上に移動させて位置決め停止さ
せ、そこで、メンブレンフィルタ７４および液体吐出ユ
ニット７１のＸＹ平面内での相対位置関係を変化させる
ことにより吐出位置を微調整しながら、後述する方法に
よってメンブレンフィルタ７４上にＤＮＡ溶液を吐出す
る。
【００２８】次に、吐出動作について説明する。液体吐
出ヘッド２０の積層圧電素子２９に図５に示すような波
形の電圧を印加する間、図４（ａ）のｔ＜ｔ１、電圧Ｅ
＝Ｅ０のときの流路部材３１のノズル３５の先端の上下
方向の位置をＡとすると、図４（ｂ）のｔ１＜ｔ＜ｔ２
における電圧の緩やかな上昇に伴い、液体吐出ヘッド２
０は図中の下方向にゆっくりと変位し、図４（ｃ）のｔ
＝ｔ２の直前では、積層圧電素子２９には電圧Ｅ１に対
応する変位が生じ、その変位によりノズル３５の先端は
Ｂの位置まで下降する。なお、上記位置Ａおよび位置Ｂ
の間のストローク量は、例えば１〜１０μｍである。
出ヘッド２０の積層圧電素子２９に図５に示すような波
形の電圧を印加する間、図４（ａ）のｔ＜ｔ１、電圧Ｅ
＝Ｅ０のときの流路部材３１のノズル３５の先端の上下
方向の位置をＡとすると、図４（ｂ）のｔ１＜ｔ＜ｔ２
における電圧の緩やかな上昇に伴い、液体吐出ヘッド２
０は図中の下方向にゆっくりと変位し、図４（ｃ）のｔ
＝ｔ２の直前では、積層圧電素子２９には電圧Ｅ１に対
応する変位が生じ、その変位によりノズル３５の先端は
Ｂの位置まで下降する。なお、上記位置Ａおよび位置Ｂ
の間のストローク量は、例えば１〜１０μｍである。
【００２９】その後、図４（ｄ）のｔ＝ｔ２において電
圧Ｅは瞬時にＥ０まで減少する。この電圧Ｅの急減に伴
い、液体吐出ヘッド２０の流路部材３１は下降から上昇
に転じて急激に図中上方向に移動する。この流路部材３
１の吐出方向（Ｚ方向）に沿う進退移動の間、下降して
いる流路部材３１がＢの位置に停止したとき、流路部材
３１の流路３６内のＤＮＡ溶液には図中下方向の慣性力
が作用して下方向への流れが発生する。この流れによ
り、流路３６の先端部の圧力が上昇し、ノズル３５の端
面からＤＮＡ溶液の液滴がメンブレンフィルタ７４上に
吐出される。この場合、吐出される液体の液量は、ノズ
ル径やＤＮＡ溶液の物性値や、駆動電圧波形等によって
異なるものとなるが、およそ０．１ｎｌ〜０．３μＬで
ある。その後、図４（ｅ）のｔ＞ｔ２において、液体吐
出ヘッド２０は初期の位置に復帰する。
圧Ｅは瞬時にＥ０まで減少する。この電圧Ｅの急減に伴
い、液体吐出ヘッド２０の流路部材３１は下降から上昇
に転じて急激に図中上方向に移動する。この流路部材３
１の吐出方向（Ｚ方向）に沿う進退移動の間、下降して
いる流路部材３１がＢの位置に停止したとき、流路部材
３１の流路３６内のＤＮＡ溶液には図中下方向の慣性力
が作用して下方向への流れが発生する。この流れによ
り、流路３６の先端部の圧力が上昇し、ノズル３５の端
面からＤＮＡ溶液の液滴がメンブレンフィルタ７４上に
吐出される。この場合、吐出される液体の液量は、ノズ
ル径やＤＮＡ溶液の物性値や、駆動電圧波形等によって
異なるものとなるが、およそ０．１ｎｌ〜０．３μＬで
ある。その後、図４（ｅ）のｔ＞ｔ２において、液体吐
出ヘッド２０は初期の位置に復帰する。
【００３０】上記のようにして吐出されるＤＮＡ溶液の
液滴の直径は約φ５０μｍ〜φ２００μｍであり、この
ような液滴をメンブレンフィルタ７４上に約１５０μｍ
〜４００μｍの間隔で吐出する。この場合、８本の液体
吐出ヘッド２０からそれぞれのメンブレンフィルタ７４
上に同時にＤＮＡ溶液を吐出した後、液体吐出ユニット
７１を再び洗浄槽７６の上部に移動し、そこで流路３４
内に残ったＤＮＡ溶液を排出して、流路３４および外周
面の洗浄を行う。以降、ＸＹＺロボット７２によってＸ
Ｙ平面内におけるメンブレンフィルタ７４および液体吐
出ヘッド２０の流路部材３１の相対位置関係を変化させ
ながら上述した吸引動作、吐出動作および洗浄動作を繰
り返して、メンブレンフィルタ７４上にＤＮＡ溶液の微
小液滴を７５μｍ〜４００μｍ間隔の２次元マトリック
ス状に吐出する。その際、メンブレンフィルタ７４は多
孔質であるので、吐出されたＤＮＡ溶液はメンブレンフ
ィルタ７４に浸透して、保持される。このようにしてマ
イクロアレイであるＤＮＡプローブアレイが作成され
る。
液滴の直径は約φ５０μｍ〜φ２００μｍであり、この
ような液滴をメンブレンフィルタ７４上に約１５０μｍ
〜４００μｍの間隔で吐出する。この場合、８本の液体
吐出ヘッド２０からそれぞれのメンブレンフィルタ７４
上に同時にＤＮＡ溶液を吐出した後、液体吐出ユニット
７１を再び洗浄槽７６の上部に移動し、そこで流路３４
内に残ったＤＮＡ溶液を排出して、流路３４および外周
面の洗浄を行う。以降、ＸＹＺロボット７２によってＸ
Ｙ平面内におけるメンブレンフィルタ７４および液体吐
出ヘッド２０の流路部材３１の相対位置関係を変化させ
ながら上述した吸引動作、吐出動作および洗浄動作を繰
り返して、メンブレンフィルタ７４上にＤＮＡ溶液の微
小液滴を７５μｍ〜４００μｍ間隔の２次元マトリック
ス状に吐出する。その際、メンブレンフィルタ７４は多
孔質であるので、吐出されたＤＮＡ溶液はメンブレンフ
ィルタ７４に浸透して、保持される。このようにしてマ
イクロアレイであるＤＮＡプローブアレイが作成され
る。
【００３１】本実施形態によれば、液体吐出ヘッド２０
の流路部材３１の先端のノズル３５からＤＮＡ溶液が慣
性力によって吐出され、この慣性力は流路３４内に気泡
が存在していてもその大きさが変化しないので、流路３
４内の気泡の有無に拘わらず常に一定量のＤＮＡ溶液が
一定速度で吐出されることになり、均一なスポット径を
有するＤＮＡプローブアレイを吐出位置精度良く製作す
ることができる。また、液体吐出ヘッド２０の流路部材
３１の進退移動により流路３６の先端部の圧力が上昇す
るので、ＤＮＡ溶液の吐出速度を増大させることができ
る。
の流路部材３１の先端のノズル３５からＤＮＡ溶液が慣
性力によって吐出され、この慣性力は流路３４内に気泡
が存在していてもその大きさが変化しないので、流路３
４内の気泡の有無に拘わらず常に一定量のＤＮＡ溶液が
一定速度で吐出されることになり、均一なスポット径を
有するＤＮＡプローブアレイを吐出位置精度良く製作す
ることができる。また、液体吐出ヘッド２０の流路部材
３１の進退移動により流路３６の先端部の圧力が上昇す
るので、ＤＮＡ溶液の吐出速度を増大させることができ
る。
【００３２】なお、本実施形態では、マイクロアレイの
試料として一本鎖ＤＮＡプローブを用いたが、これに限
定されるものではなく、アレイを構成する試料として
は、例えば、リガンドや該リガンドに対するレセプタ、
特定のアミノ酸配列を有するオリゴまたはポリペプチ
ド、各種酵素、各種蛋白、抗原および抗体、特定塩基配
列を有するＤＮＡあるいはＲＮＡ、またはＰＮＡ等を用
いてもよい。
試料として一本鎖ＤＮＡプローブを用いたが、これに限
定されるものではなく、アレイを構成する試料として
は、例えば、リガンドや該リガンドに対するレセプタ、
特定のアミノ酸配列を有するオリゴまたはポリペプチ
ド、各種酵素、各種蛋白、抗原および抗体、特定塩基配
列を有するＤＮＡあるいはＲＮＡ、またはＰＮＡ等を用
いてもよい。
【００３３】また、本実施形態では、基板として多孔質
のメンブレンフィルタ７４を用いたが、これに限定され
るものではなく、例えば、スライドガラス、シリコン基
板、プラスチック板、セラミックス板等を用いてもよ
い。ただし、隣接するプローブ間のコンタミネーション
を防止するためには、基板上に吐出されたプローブは所
定の位置に固定されることが望ましいが、プローブの試
料を固体基板上に固定するには、プローブおよび基板の
双方に、互いに反応可能な官能基を結合させておけばよ
い。このような方法は既にいくつかが公開されており、
例えば、プローブの末端にチオール（−ＳＨ）基を結合
させておき、基板表面がマレイミド基を有するように処
理しておくことで、基板表面に供給されたプローブのチ
オール基と基板表面のマレイミド基とが反応してプロー
ブが基板上に固定されるようにしてもよい。また、基板
上にエポキシ基を導入しておき、これとプローブの末端
のアミノ基とを反応させるようにしてもよい。
のメンブレンフィルタ７４を用いたが、これに限定され
るものではなく、例えば、スライドガラス、シリコン基
板、プラスチック板、セラミックス板等を用いてもよ
い。ただし、隣接するプローブ間のコンタミネーション
を防止するためには、基板上に吐出されたプローブは所
定の位置に固定されることが望ましいが、プローブの試
料を固体基板上に固定するには、プローブおよび基板の
双方に、互いに反応可能な官能基を結合させておけばよ
い。このような方法は既にいくつかが公開されており、
例えば、プローブの末端にチオール（−ＳＨ）基を結合
させておき、基板表面がマレイミド基を有するように処
理しておくことで、基板表面に供給されたプローブのチ
オール基と基板表面のマレイミド基とが反応してプロー
ブが基板上に固定されるようにしてもよい。また、基板
上にエポキシ基を導入しておき、これとプローブの末端
のアミノ基とを反応させるようにしてもよい。
【００３４】図６および図７はそれぞれ、本発明の第２
実施形態のマイクロアレイ製造装置の構成を示す正面図
および上面図であり、上記第１実施形態と同一の部分に
は同一符号を付けてある。本実施形態のマイクロアレイ
製造装置２においては、メンブレンフィルタ７４はＸＹ
Ｚロボット７２に支持されたフィルタベース７７の下面
に複数枚吸着固定されており、上記第１実施形態とはメ
ンブレンフィルタ７４の上下関係が逆転している。図６
の７８は複数の液体吐出ヘッド７９と試料容器７３とを
一体化した吐出ユニットである。以下、吐出ユニット７
８の詳細構成を図８により説明する。
実施形態のマイクロアレイ製造装置の構成を示す正面図
および上面図であり、上記第１実施形態と同一の部分に
は同一符号を付けてある。本実施形態のマイクロアレイ
製造装置２においては、メンブレンフィルタ７４はＸＹ
Ｚロボット７２に支持されたフィルタベース７７の下面
に複数枚吸着固定されており、上記第１実施形態とはメ
ンブレンフィルタ７４の上下関係が逆転している。図６
の７８は複数の液体吐出ヘッド７９と試料容器７３とを
一体化した吐出ユニットである。以下、吐出ユニット７
８の詳細構成を図８により説明する。
【００３５】図８において、試料容器７３はＤＮＡ溶液
を流路部材８２に供給するための液体容器であり、ＤＮ
Ａ溶液を液面が大気に開放されるように収容する。この
試料容器７３は、横８列×縦１２列から成る合計９６個
の孔を有しており、各孔には蛍光標識化された一本鎖Ｄ
ＮＡプローブを含んだＤＮＡ溶液が入っており、ユニッ
トベース８０上の所定位置に固定されている。８１は液
体吐出ヘッド７９のベースとなる吐出ヘッドベースであ
り、コの字型断面形状になっており、試料容器７３を覆
うようにユニットベース８０上にネジで締結固定されて
いる。
を流路部材８２に供給するための液体容器であり、ＤＮ
Ａ溶液を液面が大気に開放されるように収容する。この
試料容器７３は、横８列×縦１２列から成る合計９６個
の孔を有しており、各孔には蛍光標識化された一本鎖Ｄ
ＮＡプローブを含んだＤＮＡ溶液が入っており、ユニッ
トベース８０上の所定位置に固定されている。８１は液
体吐出ヘッド７９のベースとなる吐出ヘッドベースであ
り、コの字型断面形状になっており、試料容器７３を覆
うようにユニットベース８０上にネジで締結固定されて
いる。
【００３６】液体吐出ヘッド７９は、図９（ａ）の断面
図に示すように、流路部材８２と、該流路部材８２を駆
動する駆動手段である積層圧電素子２９と、積層圧電素
子２９と流路部材８２とを剛体的に連結する連結部材８
３とにより構成されている。流路部材８２の内部には流
路８４が形成されており、流路部材８２の流路８４の上
端にはノズル８５が形成されている。ノズル８５からテ
ーパ部８６を経てストレート部８７が形成されている。
また、流路８４の内表面には酸化チタンがコーティング
されており、親水性の表面となっている。流路部材８２
の流路８４の下端８２ａは開放端となっており、この下
端８２ａは試料容器７３の孔の内部のＤＮＡ容液に浸漬
されているため、試料容器７３の各孔内のＤＮＡ溶液
は、毛細管現象によって流路８４内に吸引されて保持さ
れている。流路８４の表面は酸化チタンによって表面エ
ネルギーが特に高くなっているので、ＤＮＡ溶液は毛細
管現象によって流路８４に吸い上げられ、流路８４内の
全てを充填する。
図に示すように、流路部材８２と、該流路部材８２を駆
動する駆動手段である積層圧電素子２９と、積層圧電素
子２９と流路部材８２とを剛体的に連結する連結部材８
３とにより構成されている。流路部材８２の内部には流
路８４が形成されており、流路部材８２の流路８４の上
端にはノズル８５が形成されている。ノズル８５からテ
ーパ部８６を経てストレート部８７が形成されている。
また、流路８４の内表面には酸化チタンがコーティング
されており、親水性の表面となっている。流路部材８２
の流路８４の下端８２ａは開放端となっており、この下
端８２ａは試料容器７３の孔の内部のＤＮＡ容液に浸漬
されているため、試料容器７３の各孔内のＤＮＡ溶液
は、毛細管現象によって流路８４内に吸引されて保持さ
れている。流路８４の表面は酸化チタンによって表面エ
ネルギーが特に高くなっているので、ＤＮＡ溶液は毛細
管現象によって流路８４に吸い上げられ、流路８４内の
全てを充填する。
【００３７】積層圧電素子２９の分極方向の一端（図示
下端）は吐出ヘッドベース８１上に接着固定されてお
り、他端（図示上端）は連結部材８３を介して流路部材
８２に固定されており、積層圧電素子２９が伸縮するこ
とによって、流路部材８２全体が吐出方向（図中上下方
向；Ｚ方向）に進退移動するようになっている。１つの
吐出ユニット７８には合計９６本の液体吐出ヘッド７９
が設けられており、このような吐出ユニット７８がベー
ス８８の所定位置に４個配置されている。なお、各積層
圧電素子２９には、図示しない駆動回路からコネクタお
よびリード線を介して所望の電圧が印加されるようにな
っている。
下端）は吐出ヘッドベース８１上に接着固定されてお
り、他端（図示上端）は連結部材８３を介して流路部材
８２に固定されており、積層圧電素子２９が伸縮するこ
とによって、流路部材８２全体が吐出方向（図中上下方
向；Ｚ方向）に進退移動するようになっている。１つの
吐出ユニット７８には合計９６本の液体吐出ヘッド７９
が設けられており、このような吐出ユニット７８がベー
ス８８の所定位置に４個配置されている。なお、各積層
圧電素子２９には、図示しない駆動回路からコネクタお
よびリード線を介して所望の電圧が印加されるようにな
っている。
【００３８】メンブレンフィルタ７４はＸＹＺロボット
７２によって各吐出ユニット７８上に移動配置され、そ
れによりＸＹ平面内におけるメンブレンフィルタ７４お
よび各吐出ユニット７８の液体吐出ヘッド７９の相対位
置関係が調整される。メンブレンフィルタ７４および液
体吐出ヘッド７９のノズル８５の距離は、およそ０．５
ｍｍ〜２ｍｍである。
７２によって各吐出ユニット７８上に移動配置され、そ
れによりＸＹ平面内におけるメンブレンフィルタ７４お
よび各吐出ユニット７８の液体吐出ヘッド７９の相対位
置関係が調整される。メンブレンフィルタ７４および液
体吐出ヘッド７９のノズル８５の距離は、およそ０．５
ｍｍ〜２ｍｍである。
【００３９】次に、本実施形態のマイクロアレイ製造装
置２によりマイクロアレイを製造する際の吸引動作時お
よび吐出動作時の作用を図６，図７を用いて説明する。
まず、吸引動作について説明する。図６において、ま
ず、ＸＹＺロボット７２によってメンブレンフィルタ７
４を所望の液体吐出ヘッド７９の上方約１ｍｍの位置に
移動させて位置決め固定する。次に、前記液体吐出ヘッ
ド７９の積層圧電素子２９に前述した図５の駆動電圧波
形を印加して、上記第１実施形態と同様な作用によっ
て、ノズル８５より流路８４に保持されているＤＮＡ溶
液を上方に配置されているメンブレンフィルタ７４に向
けて微小な液滴として吐出する。
置２によりマイクロアレイを製造する際の吸引動作時お
よび吐出動作時の作用を図６，図７を用いて説明する。
まず、吸引動作について説明する。図６において、ま
ず、ＸＹＺロボット７２によってメンブレンフィルタ７
４を所望の液体吐出ヘッド７９の上方約１ｍｍの位置に
移動させて位置決め固定する。次に、前記液体吐出ヘッ
ド７９の積層圧電素子２９に前述した図５の駆動電圧波
形を印加して、上記第１実施形態と同様な作用によっ
て、ノズル８５より流路８４に保持されているＤＮＡ溶
液を上方に配置されているメンブレンフィルタ７４に向
けて微小な液滴として吐出する。
【００４０】このとき、吐出される液滴の飛行速度は重
力の影響により減少するが、ノズル８５およびメンブレ
ンフィルタ７４間の距離（例えば約１ｍｍ）に対し吐出
される液滴の速度が３ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓと十分速いた
め、吐出される液滴は確実にメンブレンフィルタ７４上
に着弾する。なお、吐出されるＤＮＡ溶液の液滴の大き
さは直径φ３０μｍ〜φ３００μｍであり、メンブレン
フィルタ７４は多孔質であるので、吐出されるＤＮＡ溶
液はメンブレンフィルタ７４に浸透して保持される。そ
の後、メンブレンフィルタ７４を図７に示すＸＹ方向に
２次元マトリクス状に移動させながら、それぞれの位置
において液体吐出ヘッド７９からＤＮＡ溶液を吐出し、
ＤＮＡ溶液の微小スポットをマトリクス状かつ高密度に
メンブレンフィルタ７４上に配置することによりＤＮＡ
プローブアレイを作成する。
力の影響により減少するが、ノズル８５およびメンブレ
ンフィルタ７４間の距離（例えば約１ｍｍ）に対し吐出
される液滴の速度が３ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓと十分速いた
め、吐出される液滴は確実にメンブレンフィルタ７４上
に着弾する。なお、吐出されるＤＮＡ溶液の液滴の大き
さは直径φ３０μｍ〜φ３００μｍであり、メンブレン
フィルタ７４は多孔質であるので、吐出されるＤＮＡ溶
液はメンブレンフィルタ７４に浸透して保持される。そ
の後、メンブレンフィルタ７４を図７に示すＸＹ方向に
２次元マトリクス状に移動させながら、それぞれの位置
において液体吐出ヘッド７９からＤＮＡ溶液を吐出し、
ＤＮＡ溶液の微小スポットをマトリクス状かつ高密度に
メンブレンフィルタ７４上に配置することによりＤＮＡ
プローブアレイを作成する。
【００４１】なお、予めメンブレンフィルタ７４の移動
手順と、液体吐出ヘッド７９の吐出タイミングとを決定
しておけば、上記動作は自動的に行うことができる。ま
た、吐出ユニット７８は、試料容器７３と吐出ヘッドベ
ース８１とに分解して洗浄することにより、繰り返し使
用することができる。また、複数の吐出ユニット７８を
準備しておけば、吐出ユニットの洗浄とプローブアレイ
の作成とを同時に行うことができる。
手順と、液体吐出ヘッド７９の吐出タイミングとを決定
しておけば、上記動作は自動的に行うことができる。ま
た、吐出ユニット７８は、試料容器７３と吐出ヘッドベ
ース８１とに分解して洗浄することにより、繰り返し使
用することができる。また、複数の吐出ユニット７８を
準備しておけば、吐出ユニットの洗浄とプローブアレイ
の作成とを同時に行うことができる。
【００４２】本実施形態によれば、上記第１実施形態の
効果が得られる上に、以下の効果が得られる。すなわ
ち、本実施形態では、流路部材８２内の流路８４のノズ
ル８５を設けた端部と対抗する端部を開放端８２ａとし
て、その開放端８２ａを、液面が大気に開放されるよう
にＤＮＡ溶液を収容する試料容器７３のＤＮＡ溶液内に
浸漬するように構成して、毛細管現象により試料容器７
３から流路部材８２内にＤＮＡ溶液が供給されて流路８
４に保持されるようにしたため、ＤＮＡ溶液を吸引する
必要がなく、流路部材８２内の流路８４にＤＮＡ溶液を
導入するための液体供給機構（配管、シリンジピストン
ポンプ、電磁弁等）が不要になり、装置の小型化や装置
コストの低減が可能になる。
効果が得られる上に、以下の効果が得られる。すなわ
ち、本実施形態では、流路部材８２内の流路８４のノズ
ル８５を設けた端部と対抗する端部を開放端８２ａとし
て、その開放端８２ａを、液面が大気に開放されるよう
にＤＮＡ溶液を収容する試料容器７３のＤＮＡ溶液内に
浸漬するように構成して、毛細管現象により試料容器７
３から流路部材８２内にＤＮＡ溶液が供給されて流路８
４に保持されるようにしたため、ＤＮＡ溶液を吸引する
必要がなく、流路部材８２内の流路８４にＤＮＡ溶液を
導入するための液体供給機構（配管、シリンジピストン
ポンプ、電磁弁等）が不要になり、装置の小型化や装置
コストの低減が可能になる。
【００４３】さらに、本実施形態では流路８４の洗浄工
程とＤＮＡ溶液の吐出工程とを別工程で並行して行うこ
とができるので、短時間にプローブアレイを作成するこ
とが可能になる。また、上記第１実施形態では液体吐出
ユニット７１が移動する際に、テフロン配管２４や流路
３４に保持されている洗浄水やＤＮＡ溶液に加速度が加
わるため、ノズル３５におけるメニスカスが変動する結
果、吐出精度に影響を与える可能性があるが、本実施形
態によれば、ＤＮＡ溶液を保持している部分は常に固定
されているので、メニスカスが変動することはなく、吐
出精度を向上させることが可能になる。また、本実施形
態では液体吐出ヘッド７９を固定してメンブレンフィル
タ７４の方を移動させるようにしているため、メンブレ
ンフィルタ７４の移動速度を上記第１実施形態よりも速
くすることができ、マイクロアレイの作成時間を上記第
１実施形態よりも短縮することができる。
程とＤＮＡ溶液の吐出工程とを別工程で並行して行うこ
とができるので、短時間にプローブアレイを作成するこ
とが可能になる。また、上記第１実施形態では液体吐出
ユニット７１が移動する際に、テフロン配管２４や流路
３４に保持されている洗浄水やＤＮＡ溶液に加速度が加
わるため、ノズル３５におけるメニスカスが変動する結
果、吐出精度に影響を与える可能性があるが、本実施形
態によれば、ＤＮＡ溶液を保持している部分は常に固定
されているので、メニスカスが変動することはなく、吐
出精度を向上させることが可能になる。また、本実施形
態では液体吐出ヘッド７９を固定してメンブレンフィル
タ７４の方を移動させるようにしているため、メンブレ
ンフィルタ７４の移動速度を上記第１実施形態よりも速
くすることができ、マイクロアレイの作成時間を上記第
１実施形態よりも短縮することができる。
【００４４】なお、本実施形態では、図９（ａ）に示す
ように試料容器７３の液面上に流路部材８２をほぼ垂直
に立てる構成としているが、これに限定されるものでは
なく、例えば図９（ｂ）に示すように、試料容器７３の
側面に流路部材８２を水平面に対し若干の角度を持つよ
うに斜めに立てる構成としてもよい。その場合、ＸＹＺ
ロボット７２による液体吐出ヘッド７９の支持方向も対
応するように変更することになる。
ように試料容器７３の液面上に流路部材８２をほぼ垂直
に立てる構成としているが、これに限定されるものでは
なく、例えば図９（ｂ）に示すように、試料容器７３の
側面に流路部材８２を水平面に対し若干の角度を持つよ
うに斜めに立てる構成としてもよい。その場合、ＸＹＺ
ロボット７２による液体吐出ヘッド７９の支持方向も対
応するように変更することになる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流路内に気泡が混入した場合であっても均一なスポット
径を有するマイクロアレイを製造し得るマイクロアレイ
製造装置および製造方法を提供することができる。
流路内に気泡が混入した場合であっても均一なスポット
径を有するマイクロアレイを製造し得るマイクロアレイ
製造装置および製造方法を提供することができる。
【図１】 本発明の第１実施形態のマイクロアレイ製造
装置の構成を示す正面図である。
装置の構成を示す正面図である。
【図２】 （ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１実
施形態のマイクロアレイ製造装置の構成を示す上面図お
よびそのＢ部詳細図である。
施形態のマイクロアレイ製造装置の構成を示す上面図お
よびそのＢ部詳細図である。
【図３】 第１実施形態のマイクロアレイ製造装置に搭
載されている液体吐出ユニットの斜視図である。
載されている液体吐出ユニットの斜視図である。
【図４】 （ａ）〜（ｅ）は第１実施形態の液体吐出ユ
ニットの液体吐出ヘッドによる液体吐出動作を説明する
ための図である。
ニットの液体吐出ヘッドによる液体吐出動作を説明する
ための図である。
【図５】 第１実施形態の液体吐出ヘッドの積層圧電素
子の駆動波形を例示する図である。
子の駆動波形を例示する図である。
【図６】 本発明の第２実施形態のマイクロアレイ製造
装置の構成を示す正面図である。
装置の構成を示す正面図である。
【図７】 本発明の第２実施形態のマイクロアレイ製造
装置の構成を示す上面図である。
装置の構成を示す上面図である。
【図８】 第２実施形態の吐出ユニットの詳細構成を示
す図である。
す図である。
【図９】 （ａ）は第２実施形態の液体吐出ヘッドの断
面図であり、（ｂ）はその変形例を示す図である。
面図であり、（ｂ）はその変形例を示す図である。
【図１０】 従来のマイクロアレイの製造方法を説明す
るための斜視図である。
るための斜視図である。
【図１１】 図１０のＡ−Ａ線断面図である。
１，２ マイクロアレイ製造装置 ２０ 液体吐出ヘッド ２４ テフロン配管 ２５ シリンジピストンポンプ ２６ 液体供給タンク ２７ 電磁弁 ２８ 送水ポンプ ２９ 積層圧電素子（駆動手段） ３０ 架台 ３１ 流路部材 ３３ 液体導入口 ３４ 流路 ３５ ノズル ３６ ストレート部 ３７ テーパ部 ３８ 空気層 ７１ 液体吐出ユニット ７２ ＸＹＺロボット（相対移動手段） ７３ 試料容器 ７４ メンブレンフィルタ（基板） ７５ 可動ステージ ７６ 洗浄槽 ７７ フィルタベース ７８ 吐出ユニット ７９ 液体吐出ヘッド ８０ ユニットベース ８１ 吐出ヘッドベース ８２ 流路部材 ８２ａ 下端 ８３ 連結部材 ８４ 流路 ８５ ノズル ８６ テーパ部 ８７ ストレート部 ８８ ベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/543 ５２５ Ｇ０１Ｎ 35/02 Ｆ 35/02 37/00 １０２ 35/10 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ 37/00 １０２ Ｇ０１Ｎ 35/06 Ａ Ｆターム(参考） 2G058 AA09 CC09 EA03 EA11 EB00 ED02 ED07 ED16 GA02 4B024 AA19 BA80 CA01 HA12 HA19 4B029 AA27 BB15 BB16 BB17 BB20 CC03 CC10 CC11 4B063 QA01 QA18 QQ42 QQ52 QR32 QR56 QR84 QS34 QS36 QS39 QX02
Claims (4)
- 【請求項１】 標的物質に対して特異的に結合可能なプ
ローブを含む液体を基板上に微小量吐出することにより
マイクロアレイを製造するマイクロアレイ製造装置にお
いて、 前記液体をその内部の流路に保持するとともに該流路の
一端に吐出口を有する流路部材と、 前記流路部材を吐出方向に沿って進退移動させる駆動手
段と、 吐出方向と直交する平面内において前記基板および前記
流路部材の相対位置関係を変化させる相対移動手段とを
備え、 前記流路部材を前記駆動手段によって吐出方向に沿って
進退移動させることにより、前記流路部材に保持された
液体を前記吐出口から吐出するようにしたことを特徴と
するマイクロアレイ製造装置 - 【請求項２】 前記液体を前記流路部材に供給するため
の液体容器であって、前記液体を液面が大気に開放され
るように収容する液体容器をさらに備え、 前記流路部材の流路の他端を開放端として、該開放端を
前記液体容器内の液体に浸漬するように構成し、 毛細管現象により前記液体容器から前記流路部材内に前
記液体が供給されるようにしたことを特徴とする請求項
１記載のマイクロアレイ製造装置。 - 【請求項３】 前記相対移動手段は、前記基板を移動さ
せることにより前記基板および前記流路部材の相対位置
関係を変化させるように構成されていることを特徴とす
る請求項２記載のマイクロアレイ製造装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３の何れか１項記載のマイク
ロアレイ製造装置を用いてマイクロアレイを製造するこ
とを特徴とするマイクロアレイの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284854A JP2002090368A (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | マイクロアレイ製造装置および製造方法 |
| US09/784,977 US7160511B2 (en) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Liquid pipetting apparatus and micro array manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284854A JP2002090368A (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | マイクロアレイ製造装置および製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090368A true JP2002090368A (ja) | 2002-03-27 |
Family
ID=18769006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000284854A Withdrawn JP2002090368A (ja) | 2000-02-18 | 2000-09-20 | マイクロアレイ製造装置および製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002090368A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103389366A (zh) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | 深圳中科强华科技有限公司 | 一种采样管保持装置及采样管换取方法 |
| CN112657441A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-16 | 英诺维尔智能科技（苏州）有限公司 | 一种阵列式反应器使用方法 |
-
2000
- 2000-09-20 JP JP2000284854A patent/JP2002090368A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103389366A (zh) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | 深圳中科强华科技有限公司 | 一种采样管保持装置及采样管换取方法 |
| CN112657441A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-16 | 英诺维尔智能科技（苏州）有限公司 | 一种阵列式反应器使用方法 |
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|---|---|---|---|
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