JP2002286733A - プローブ担体の製造装置およびプローブ担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の大型化を招くことなく、多数種のプロ
ーブ溶液を吐出させる。 【解決手段】 プローブ担体の製造装置１は、各々が複
数種のプローブの１つを含んでいる複数のプローブ溶液
を吐出する液体吐出装置１１と、担体４を支持する担体
支持台３とを有し、プローブ溶液を液体吐出装置１１か
ら担体４上に吐出することで複数種のプローブが担体４
上に配置されたプローブ担体を製造するものである。プ
ローブ担体製造装置１は、さらに、液体吐出装置１１内
に供給されたプローブ溶液を液体吐出装置１１の外部に
吸引して排出させる排出手段としてのキャップ１０およ
び吸引装置（不図示）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、担体上にプローブ
配置されてなるプローブ担体を製造するプローブ担体製
造装置およびプローブ担体製造方法に関する。より具体
的には、プローブが担体上に二次元アレイ状に配置固定
されたプローブ担体を作製するために、複数種のプロー
ブ溶液を担体上に吐出するための液体吐出装置を有する
プローブ担体製造装置およびプローブ担体製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析や、ある
いは、同時に多項目に関して信頼性の高い遺伝子診断な
どを行う際、目的とする塩基配列を有するＤＮＡを複数
種のプローブを用いて選別することが必要となる。この
選別作業に利用される複数種のプローブを提供する手段
として、ＤＮＡマイクロチップが注目を浴びている。ま
た、薬剤等のハイスループット・スクリーニングやコン
ビナトリアル・ケミストリーを行う場合においても、対
象となるタンパク質や薬物の溶液を多数（例えば、９６
種、３８４種、あるいは１５３６種）並べ、秩序立った
スクリーニングを行うことが必要となる。その目的で多
数種の薬剤を配列するための手法、その状態での自動化
されたスクリーニング技術、それを行う専用の装置、お
よび一連のスクリーニング操作を制御し、また結果を統
計的に処理するためのソフトウェア等も開発されてきて
いる。

【０００３】これら並列的なスクリーニング作業は、基
本的に、評価すべき物質に対して選別する手段となる既
知のプローブを多数並べてなる、いわゆるプローブ担体
を利用することで、同じ条件の下での、プローブに対す
る作用や反応等の有無を検出するものである。一般的
に、どのようなプローブに対する作用、反応を利用する
かは予め決定されており、従って、一つのプローブ担体
に搭載されるプローブ種は、例えば塩基配列の異なる一
群のＤＮＡプローブなど、大きく区分すると一種類の物
質からなるものである。すなわち、一群のプローブに利
用される物質は、例えば、ＤＮＡ、タンパク質、合成さ
れた化学物質（薬剤）などである。多くの場合、一群を
なす複数種のプローブからなるプローブ担体が用いられ
ることが多いが、スクリーニング作業の性質によって
は、プローブとして、同一の塩基配列を有するＤＮＡ、
同一のアミノ酸配列を有するタンパク質、同一の化学物
質を多数点並べ、アレイ状に配置した形態を利用するこ
ともあり得る。これらの形態のものは、主として薬剤の
スクリーニング等に用いられる。

【０００４】一群をなす複数種のプローブからなるプロ
ーブ担体では、具体的には、異なる塩基配列を有する一
群のＤＮＡ、異なるアミノ酸配列を有する一群のタンパ
ク質、あるいは異なる化学物質の一群について、その一
群を構成する複数種を、所定の配列順序に従って、アレ
イ状に基板上などに配置する形態をとることが多い。中
でも、ＤＮＡプローブ担体は、遺伝子ＤＮＡの塩基配列
の解析や、同時に多項目について信頼性の高い遺伝子診
断を行う際などに用いられる。

【０００５】この一群をなす複数種のプローブからなる
プローブ担体における課題の一つは、できるだけ多種類
のプローブ、例えば、多種類の塩基配列を有するＤＮＡ
プローブを一つの担体上に載せることである。換言すれ
ば、その課題は、プローブをいかに高密度にアレイ状に
並べることができるかにある。

【０００６】担体上にアレイ状に複数種のプローブを固
定する一つの方法として、米国特許第５，４２４，１８
６号公報に記載された、光分解性の保護基とフォトリソ
グラフイーを用いた担体上でのＤＮＡの逐次伸長反応に
より、互いに異なる塩基配列を有するＤＮＡプローブを
アレイ状に作製する手法を挙げることができる。この手
法を利用すると、例えば、１ｃｍ²当たり１００００種
類以上の、配列が異なるＤＮＡを搭載したＤＮＡプロー
ブ担体の作製も可能でなる。なお、この手法では、逐次
伸長反応によりＤＮＡを合成する際、４種の塩基（Ａ，
Ｔ，Ｃ，Ｇ）毎に、それぞれ専用のフォトマスクを用い
てフォトリソグラフイー工程を行い、アレイの所定箇所
に何れかの塩基を選択的に伸長させることで、所望の塩
基配列を有する複数種のＤＮＡを所定の配列で担体上に
合成する。従って、ＤＮＡの鎖長が長くなると、作製に
要するコストは高くなり、また、長時間を要する。加え
て、各伸長段階における、ヌクレオチド合成の効率は１
００％ではないため、設計した塩基配列に欠損を生じた
ＤＮＡの比率も小さくない。さらに、合成の際に光分解
性の保護基を用いる場合、通常の酸分解性の保護基を用
いる場合と比べて合成効率が落ちるため、最終的に得ら
れる担体において、設計した塩基配列通りのＤＮＡの占
める割合が小さくなるという問題もある。

【０００７】また、担体上で直接合成した生成物をその
まま使用するものであるため、設計した塩基配列通りの
ＤＮＡから欠損のある塩基配列を有するＤＮＡを精製分
別により取り除くことは勿論不可能である。その他に、
最終的に得られる担体において、担体上に合成されてい
るＤＮＡの塩基配列を確認することができないという問
題を含んでいる。これは、仮に工程上のミスなどによ
り、ある伸長段階で所定の塩基の伸長がほとんどなされ
てなく、全くの不良品であった場合、この不良品のプロ
ーブ担体を用いたスクリーニングは誤った結果をもたら
すが、それを未然に防止する術がないことを意味してい
る。この塩基配列を確認することができないということ
が、この手法における最大かつ本質的な問題である。

【０００８】前記の手法とは別の手法として、プローブ
用のＤＮＡを予め合成、精製し、場合によってはその塩
基長を確認した上で、各ＤＮＡをマイクロディスペンサ
ーのようなデバイスにより担体上に供給し、プローブ担
体を作製する手法も提案されている。国際特許出願公開
公報ＷＯ９５／３５５０５号には、キャピラリーを用い
て、ＤＮＡをメンブラン上へ供給する手法が記載されて
いる。この手法を適用すると、原理的には、１ｃｍ²当
たり１０００個程度のプローブ担体の作製が可能であ
る。この手法は、基本的には、各プローブ毎に一本のキ
ヤピラリー状ディスペンス・デバイスでプローブ溶液を
担体上の所定位置へ供給し、その作業を繰り返すこと
で、プローブ担体を作製する手法である。各プローブ毎
に専用のキヤピラリーを用意すれば問題はないが、仮
に、少数のキヤピラリーを用いて同じ作業を行おうとす
れば、相互汚染を防止するために、プローブ種を入れ替
える際にキャピラリーを洗浄する必要がある。また、供
給する位置もその度毎に制御する必要がある。従って、
多種類のプローブを高密度に配列するプローブ・アレイ
の作製に適している手法とはいえない。加えて、プロー
ブ溶液の担体への供給は、キヤピラリー先端を担体にタ
ッピングして行うため、この手法の再現性や信頼性は十
分とはいえない。

【０００９】その他の手法として、担体上においてＤＮ
Ａの固相合成を行う際、各伸長段階毎に、インクジェッ
ト法により合成に必要な物質の溶液を担体上に供給する
手法も提案されている。例えば、欧州特許公告公報０７
０３８２５Ｂ１号には、ＤＮＡの固相合成において利用
されるヌクレオチドモノマーならびにアクティベ−ター
をそれぞれ別のピエゾ・ジェット・ノズルより供給する
ことにより、それぞれ所定の塩基配列を有するＤＮＡ複
数種を固相合成する方法が記載されている。

【００１０】このインクジェット法による供給（付与）
は、上記キャピラリーを用いた溶液の供給（付与）に比
べ、供給量の再現性などの信頼性も高く、また、ノズル
の構造も微細化が可能なものであり、プローブ・アレイ
の高密度化には適した特徴を有している。しかしなが
ら、この手法も、基本的には、担体上でのＤＮＡの逐次
伸長反応を応用するものなので、先に述べた米国特許第
５，４２４，１８６号公報に記載された手法における最
大の課題である、担体上に合成されているＤＮＡの塩基
配列を確認することができないなどの問題点は依然とし
て含んでいる。このインクジェット法を用いた手法は、
各伸長段階毎に専用のマスクを用いたフォトリソグラフ
ィー工程を行うという煩雑さは解消されるものの、プロ
ーブ担体に不可欠な要件である、各ポイントに所定のプ
ローブを固定するという点において、若干の問題を含
む。

【００１１】なお、上記の欧州特許公告公報０７０３８
２５Ｂ１号には、単独に形成されたピエゾ・ジェット・
ノズルを複数個使用する方法しか記載されておらず、こ
の少数のノズルを用いる際には、前述のキャピラリーを
用いる手法と同様に、高密度のプローブ担体の作製には
必ずしも適しているとはいえない。

【００１２】また、特開平１１−１８７９００号公報に
は、プローブを含む液体をサーマルインクジェットヘッ
ドにより液滴として担体に付着させて、プローブを含む
スポットを担体上に形成する方法が開示されている。し
かし、それに使用されているインクジェットヘッドは一
般のプリンタ用のヘッドであるため、プローブ担体の作
製に最適な構造を有しているとは言いがたい。これに対
し、プローブ担体製造用の液体吐出装置（ヘッド）は、
これまで説明したように、出来るだけ多くの種類の液体
の吐出が可能であることが望まれる。

【００１３】また、異なったプローブが配置されている
プローブ担体を作製する場合、上述したように各ノズル
から異なった液体を吐出するが、１枚のプローブ担体を
作製するにあたって各ノズルからは１〜数十回しか吐出
が行われず、また液体が配置される位置も決まってい
る。つまり、プローブ担体製造用の液体吐出装置におい
ては、紙面への印刷の場合と異なり必ずしも複雑な吐出
装置は必要とされないので、より構造の簡便な低コスト
なプロ−ブ溶液吐出装置および液体吐出装置を用いるこ
とが望まれる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明したよう
に、従来のプローブ担体を作製する方法は、担体上に多
種類のプローブを高い密度で載せてなるプローブ担体を
再現性よく、また、簡便に作製する上では、幾つかの課
題を残している。例えば、多種類のＤＮＡプローブを、
予めその塩基配列を確認した上で、所定の配列順序に従
って、高い密度で配置してなる二次元状のプローブ担体
を作製する際に有用な新たな手法の提案が望まれてい
る。

【００１５】このような状況において、本発明者らは、
溶液吐出ノズルが二次元アレイ状に配置された、プロー
ブ担体製造に適した液体吐出装置を既に提案している。
提案した液体吐出装置は、構成が非常に簡単であり、別
途に合成、精製、確認された複数種のプローブの１つを
含むそれぞれのプローブ溶液を、各プローブ溶液に対応
する個数の液体吐出用ノズルを備えた液体吐出装置を用
いて、一定の液量で担体上にアレイ状に吐出して付与す
ることで、プローブ担体を作製することができるもので
ある。このような液体吐出装置は、各ノズルから吐出さ
れる１ドットのプローブ溶液に含まれるプローブの量の
均一性が高く、また、複数枚のプローブ担体の作製を行
った際に、その再現性を十分に高く保てるという利点を
有する。

【００１６】しかし、プローブ担体の作製に使用される
プローブ溶液の種類の増加に伴って、以下の問題点が発
生し得ることが分かった。

【００１７】１つの問題点は以下の通りである。すなわ
ち、作製するプローブ担体によっては、使用されるプロ
ーブ溶液が１０００種類以上におよぶ場合がある。この
ようなケースにおいて、各プローブ溶液に対応する溶液
吐出ノズルを有する液体吐出装置を用いようとすると、
液体吐出装置が大型化してしまい、液体吐出装置のコス
トが高くなる要因となってしまうことが懸念される。こ
の場合には、液体吐出装置の大型化に伴って、液体供給
装置にプローブ溶液を供給する供給ユニットも大型化
し、プローブ担体の製造装置全体も大掛かりなものにな
ってしまう。

【００１８】さらに、他の問題点は、液体吐出装置のノ
ズルの構造が微細であるために、液体を吐出する吐出ノ
ズルの数の増加に伴って、製造工程中に吐出ノズル内に
ゴミが混入すること等により液体吐出装置に不具合が生
じる確率が増加し、液体吐出装置を製造する際の歩留ま
りが低下してしまうおそれがあることである。また、こ
のような液体吐出装置では、一般に、１つのプローブ溶
液は１つの溶液吐出ノズルのみから吐出される。そのた
め、プローブ担体を作製する際にプローブ溶液の不吐出
が発生した場合には、作製されたプローブ担体は、不吐
出だったプローブ溶液に含まれるプローブが付与されて
いないこととなり、不良品となってしまう。

【００１９】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、装置の大型化を招くこ
となく、多数種のプローブ溶液を高い信頼性をもって吐
出させることができる液体吐出装置を有するプローブ担
体の製造装置およびプローブ担体の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のプローブ担体の製造装置は、各々が複数種
のプローブの１つを含んでいる複数のプローブ溶液を吐
出する液体吐出装置と、担体を保持する担体保持手段と
を有し、前記プローブ溶液を前記液体吐出装置から前記
担体上に吐出することで複数種のプローブが担体上に配
置されたプローブ担体を製造するプローブ担体の製造装
置であって、前記液体吐出装置内に供給された前記プロ
ーブ溶液を前記液体吐出装置の外部に排出させる排出手
段を有することを特徴とする。

【００２１】上記本発明のプローブ担体の製造装置によ
れば、液体吐出装置内に供給されたプローブ液体を吐出
させた後に、その液体吐出装置内に残存するプローブ液
体を排出除去し、液体吐出装置内に他のプローブ液体を
供給してこれを吐出させることを繰り返すことにより、
同じ吐出ノズルから多数種のプローブ溶液を吐出させる
ことができる。そのため、液体吐出装置、ひいてはプロ
ーブ担体の製造装置の大型化を招くことなく、多数種の
プローブ溶液を吐出させることが可能になる。

【００２２】また、前記液体吐出装置は、前記プローブ
溶液を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路とを
有しており、前記排出手段は、前記液体吐出装置内に供
給された前記プローブ溶液を前記流路側から排出させる
ように構成されていてもよい。

【００２３】あるいは、前記液体吐出装置は、前記プロ
ーブ溶液を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路
とを有しており、前記排出手段は、前記流路側から前記
液体吐出装置内に洗浄液を注入した後、該洗浄液を前記
流路側から排出させるように構成されていてもよい。こ
れにより、液体吐出装置内が洗浄液によって洗浄され、
液体吐出装置内でプローブ溶液が混合することが防止さ
れる。

【００２４】あるいは、前記液体吐出装置は、前記プロ
ーブ溶液を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路
とを有しており、前記排出手段は、前記吐出口側から前
記液体吐出装置内に洗浄液を注入し、該洗浄液を前記流
路側から排出させるように構成されていてもよい。この
構成によれば、洗浄液は液体吐出装置内を吐出口側から
流路側へ一方向に流れて排出されるので、液体吐出装置
内の洗浄をより確実にかつ効果的に行うことが可能にな
る。

【００２５】また、前記液体吐出装置は、前記流路の内
径が前記吐出口の内径よりも大きく形成されている構成
とすることが好ましい。これにより、ゴミ等の不純物が
流路や吐出口内に万が一浸入した場合であっても、その
不純物は、流路や吐出口内に詰まることなく、液体吐出
装置の外部へ排出される。そのため、液体吐出装置は、
高い信頼性をもってプローブ溶液を吐出することが可能
になる。

【００２６】また、前記液体吐出装置は、前記吐出口か
ら前記プローブ溶液を吐出させることを可能にする液体
吐出エネルギー発生素子を有しており、該液体吐出エネ
ルギー発生素子は、熱エネルギーを発生し、前記プロー
ブ溶液を加熱して膜沸騰させ、その圧力で前記吐出口か
ら前記プローブ液体を吐出させるヒータ素子である構成
としてもよい。

【００２７】また、本発明のプローブ担体の製造方法
は、プローブ溶液を液体吐出装置から担体上に吐出する
ことで複数種のプローブが担体上に配置されたプローブ
担体を製造するプローブ担体の製造方法であって、液体
吐出装置から前記複数種のプローブの各々を溶液として
吐出させて該担体に供給し固定する工程と、前記液体吐
出装置内に供給された前記プローブ溶液を前記液体吐出
装置の外部に排出させる工程と、を有することを特徴と
する。

【００２８】上記本発明のプローブ担体の製造方法によ
れば、液体吐出装置内に供給されたプローブ液体を吐出
させた後に、その液体吐出装置内に残存するプローブ液
体を排出除去し、液体吐出装置内に他のプローブ液体を
供給してこれを吐出させるように上記の各工程を繰り返
すことにより、液体吐出装置の同じ吐出ノズルから多数
種のプローブ溶液を吐出させることができるので、液体
吐出装置、ひいてはプローブ担体の製造装置の大型化を
招くことなく、多数種のプローブ溶液を吐出させること
が可能になる。

【００２９】また、前記液体吐出装置は、前記プローブ
溶液を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路とを
有しており、前記液体吐出装置内に供給された前記プロ
ーブ溶液を前記液体吐出装置の外部に排出させる工程
は、前記液体吐出装置内に供給された前記プローブ溶液
を前記流路側から排出させる工程からなる構成としても
よい。

【００３０】あるいは、前記液体吐出装置は、前記プロ
ーブ溶液を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路
とを有しており、前記液体吐出装置内に供給された前記
プローブ溶液を前記液体吐出装置の外部に排出させる工
程は、前記流路側から前記液体吐出装置内に洗浄液を注
入した後、該洗浄液を前記流路側から排出させる工程か
らなる構成としてもよい。これにより、液体吐出装置内
が洗浄液によって洗浄され、液体吐出装置内でプローブ
溶液が混合することが防止される。

【００３１】あるいは、前記液体吐出装置は、前記プロ
ーブ溶液を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路
とを有しており、前記液体吐出装置内に供給された前記
プローブ溶液を前記液体吐出装置の外部に排出させる工
程は、前記吐出口側から前記液体吐出装置内に洗浄液を
注入し、該洗浄液を前記流路側から排出させる工程から
なる構成としてもよい。この構成によれば、洗浄液は液
体吐出装置内を吐出口側から流路側へ一方向に流れて排
出されるので、液体吐出装置内の洗浄をより確実にかつ
効果的に行うことが可能になる。

【００３２】また、前記液体吐出装置は、前記流路の内
径が前記吐出口の内径よりも大きく形成されている構成
とすることにより、ゴミ等の不純物が流路や吐出口内に
万が一浸入した場合であっても、その不純物は、流路や
吐出口内に詰まることなく、液体吐出装置の外部へ排出
されるため、液体吐出装置は、高い信頼性をもってプロ
ーブ溶液を吐出することが可能になる。

【００３３】また、前記液体吐出装置は、前記吐出口か
ら前記プローブ溶液を吐出させることを可能にする液体
吐出エネルギー発生素子を有しており、該液体吐出エネ
ルギー発生素子は、熱エネルギーを発生し、前記プロー
ブ溶液を加熱して膜沸騰させ、その圧力で前記吐出口か
ら前記プローブ液体を吐出させるヒータ素子である構成
としてもよい。

【００３４】本明細書において、担体上に固定されたプ
ローブは、特定の標的物質に対して特異的に結合可能な
ものである。更に、このプローブには、特定の標的によ
って認識され得るオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチ
ド、あるいはその他のポリマーなどが含まれる。用語
「プローブ」は、個々のポリヌクレオチド分子などのプ
ローブ機能を有する分子、および分散した位置に表面固
定された同じ配列のポリヌクレオチドなどの同じプロー
ブ機能を有する分子の集団の両方をいい、しばしばリガ
ンドと呼ばれる分子も含まれる。また、プローブ及び標
的は、しばしば交換可能に使用され、プローブは、リガ
ンド−抗リガンド（レセプターと呼ぶこともある）対の
一部として標的と結合し得るか、または結合するように
なり得るものである。本発明におけるプローブ及び標的
は、天然において見出されるような塩基、またはその類
似物を含み得る。

【００３５】また、担体上に支持されるプローブの一例
としては、標的核酸とハイブリダイゼーション可能な塩
基配列よりなるオリゴヌクレオチドの一部にリンカーを
介して担体との結合部を有するもので、担体との結合部
において担体表面に連結された構造を有するものを挙げ
ることができる。なお、このような構成の場合における
担体と結合部のオリゴヌクレオチドの分子内での位置
は、所望とするハイブリダイゼーション反応を損なわな
い範囲内において特に限定されない。

【００３６】本発明の方法が適用されるプローブ・アレ
イに採用されるプローブは、その使用目的に応じて、適
宜選択されるものであるが、本発明の方法を好適に実施
する上では、プローブとしては、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｃＤ
ＮＡ（コンプリメンタリーＤＮＡ）、ＰＮＡ、オリゴヌ
クレオチド、ポリヌクレオチド、その他の核酸、オリゴ
ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、酵素、酵素に対
する基質、抗体、抗体に対するエピトープ、抗原、ホル
モン、ホルモンレセプター、リガンド、リガンドレセプ
ター、オリゴ糖及びポリ糖から選択される少なくとも１
種であることが好ましい。

【００３７】本発明においては、これらのプローブの複
数種を、それぞれ独立した領域、例えばドット状スポッ
トとして担体表面に固定したものをプローブ担体とい
い、所定の間隔で配列されたものをプローブ・アレイと
いう。

【００３８】一方、プローブは担体表面に結合可能な構
造を有しており、担体上へのプローブの固定がこの結合
可能な構造を介して行われていることが望ましい。その
際、プローブが有する担体表面に結合可能な構造は、ア
ミノ基、メルカプト基、カルボキシル基、水酸基、酸ハ
ライド化物（ハロホルミル基；−ＣＯＸ）、ハライド化
物（−Ｘ）、アジリジン、マレイミド基、スクシイミド
基、イソチオシアネート基、スルフォニルクロリド基
（−ＳＯ₂Ｃｌ）、アルデヒド基（ホルミル基；−ＣＨ
Ｏ）、ヒドラジン及びヨウ化アセトアミドなどの有機官
能基の少なくとも１種をを導入する処理により形成され
たものであることが好ましい。また、プローブ側の担体
への結合に必要な構造に応じて、担体の表面に必要とさ
れる処理を施してもよい。

【００３９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。なお、ここに示す実施形態
は、本発明の最良の実施の形態の一例ではあるものの、
本発明は、これらの実施形態により限定されるものでは
ない。

【００４０】（第１の実施形態）図１は本発明のプロー
ブ担体製造装置の第１の実施形態を示す全体図である。

【００４１】図１に示すように、本実施形態のプローブ
担体製造装置１は、装置ベース台２の上に、担体４を支
持する担体支持台３と、液体吐出基板支持台６と液体吐
出基板７とを有し液体流路１２が形成された液体吐出装
置１１を支持する液体吐出装置支持台５と、液体吐出装
置１１の液体吐出基板７に液体流路１２を通してプロー
ブ溶液を供給するプローブ溶液供給ユニット８とが設け
られて成るものである。また、液体吐出装置１１の上方
には液体吐出装置１１の液体流路１２を覆うためのキャ
ップ１０が配置されており、このキャップ１０はキャッ
プ支持台９によって支持されている。

【００４２】本実施形態のプローブ担体製造装置１で
は、担体支持台３と液体吐出装置１１とプロ−ブ溶液供
給ユニット８とが、それぞれ相対的に移動できるように
装置ベース台２の上に配置されている。担体支持台３
は、その上に担体４を保持した状態で、液体吐出装置１
１の下方に精度よく移動できるように構成されている。

【００４３】また、液体吐出装置１１は、不図示の吐出
信号供給手段から電気信号を与えられることにより、液
体吐出ノズルから液体を吐出できるようになっている。
液体吐出装置１１は液体吐出装置支持台５に固定されて
おり、液体吐出装置支持台５は液体吐出装置１１を上下
に移動させることができるように構成されている。

【００４４】キャップ１０はキャップ支持台９に固定さ
れており、キャップ１０は不図示の吸引装置に接続され
ている。キャップ支持台９は液体吐出装置１１に対して
上下に精度良く移動し、キャップ１０が液体吐出装置１
１の液体流路１２を覆うことができるように構成されて
いる。これらキャップ１０と吸引装置は、液体吐出装置
１１内からプローブ溶液を排出させる排出手段として機
能する。

【００４５】また、プローブ溶液供給ユニット８は、液
体吐出装置１１の各々のノズル１０１（図２参照）にそ
れぞれ異なるプローブ溶液を供給するために、精度よく
移動できるようになっている。

【００４６】図２は、図１に示したプローブ担体製造装
置が有する液体吐出装置の要部（液体吐出ノズルの近
傍）を示す図であり、同図（ａ）はその拡大図、同図
（ｂ）はその断面図である。

【００４７】図２に示すように、液体吐出基板７の下面
には天板７ａが設けられている。天板７ａには溝が形成
されており、基板７との間にノズル１０１を構成してい
る。また、天板７ａには、ノズル１０１に連通する吐出
口１０２が形成されている。液体吐出基板７の下面にお
ける、吐出口１０２に対向する位置には、電気的な手段
によって短時間の電圧パルスが印加されると発熱するヒ
ーター１０３が配設されている。ノズル１０１内に充填
された液体がヒータ１０３による加熱で膜沸騰される
と、ノズル１０１内に気泡が生じ、その気泡の成長に伴
って吐出口１０２から液体が吐出される。各液体流路１
２は、液体吐出基板支持台６および液体吐出基板７を貫
通し、各ノズル１０１内に通じている。液体流路１２の
内径は吐出口１０２の内径よりも大きく構成されてい
る。

【００４８】本実施形態では、液体を吐出させる液体吐
出エネルギー発生手段としてヒーター１０３を用いた例
を挙げて説明しているが、その手段としてピエゾ素子等
を用いてもよい。

【００４９】なお、本明細書においては、ノズル１０１
と液体流路１２とを合わせて「流路」と呼んでいる。ま
た、ノズル１０１および吐出口１０２からなる構成を
「液体吐出ノズル」と呼ぶこともある。

【００５０】次に、本実施形態のプローブ担体製造装置
１による、プローブ担体の製造方法について説明する。

【００５１】まず、プローブ溶液供給ユニット８を液体
吐出装置１１の下方に移動させ、液体吐出装置１１にプ
ローブ溶液を供給する。その後、液体吐出装置１１の下
方に担体４が位置するように担体支持台３を移動させ、
液体吐出装置１１を作動させて吐出口１０２からプロー
ブ溶液を吐出させ、担体４にプローブ溶液を付与し、プ
ローブを担体４に固定させる。

【００５２】次に、図３に示すように、キャップ１０が
液体吐出装置１１の液体流路１２を覆う位置までキャッ
プ支持台９を下方に移動させる。キャップ１０が液体流
路１２を覆ったら、キャップ１０に接続された不図示の
吸引装置で一定時間の吸引動作を行うことにより、図３
に示すように、液体吐出装置１１内に残存するプローブ
溶液を除去する。このとき、各ノズル１０１およびそれ
に連通する液体流路１２に残っていたプローブ溶液が一
度に吸引除去される。

【００５３】続いて、プローブ溶液供給ユニット８を液
体吐出装置１１の下方に再び移動させ、液体吐出装置１
１に、前回とは異なる種類のプローブ溶液を供給する。
そして、上記と同様の手順に従って、担体４にプローブ
溶液を付与し、プローブを担体４に固定させる。

【００５４】このように、本実施形態のプローブ担体製
造装置１によれば、上記の工程を繰り返すことにより、
同じノズルから多数種のプローブ溶液を吐出させること
が可能であるので、液体吐出装置１１、ひいてはプロー
ブ担体製造装置１の大型化を招くことなく、多数種のプ
ローブ溶液を吐出させることができる。

【００５５】また、液体流路１２の内径が吐出口１０２
の内径よりも大きいので、ゴミ等の不純物がノズル１０
１および吐出口１０２内に万が一浸入した場合であって
も、その不純物は、吸引装置による吸引動作によって、
液体流路１２を通って液体吐出装置１１の外部へ排出さ
れる。したがって、液体吐出装置１１は高い信頼性をも
って担体４にプローブ溶液を吐出することが可能にな
る。

【００５６】なお、図２（ｂ）に示すように、本実施形
態における液体吐出装置１１は、９つのノズル１０１を
有し、一度に９種類のプローブ溶液を吐出できるように
構成されているが、液体吐出装置１１をさらに多くのノ
ズルを有する構成とすることにより、数百〜数千種類の
プローブ溶液を担体４上に吐出して付与することも可能
である。

【００５７】（第２の実施形態）図４は本発明のプロー
ブ担体製造装置の第２の実施形態を示す全体図である。
図４において、図１のプローブ担体製造装置の構成と同
じ構成には同一の符号を付している。

【００５８】本実施形態のプローブ担体製造装置１’
は、液体吐出装置１１の液体流路１２をキャップ１０で
覆った状態のときに、不図示の洗浄液注入／吸引装置か
らキャップ１０を通して液体吐出装置１１内に洗浄液を
加圧注入し、その後にその洗浄液を吸引することによ
り、液体吐出装置１１内を洗浄できるようにされてい
る。

【００５９】また、洗浄液吸収体２０２を備えた洗浄液
吸収ユニット２０１が、液体吐出装置１１の下方に移動
できるように設けられている。

【００６０】次に、本実施形態のプローブ担体製造装置
１’による、プローブ担体の製造方法について説明す
る。

【００６１】まず、プローブ溶液供給ユニット８を液体
吐出装置１１の下方に移動させ、液体吐出装置１１にプ
ローブ溶液を供給する。その後、液体吐出装置１１の下
方に担体４が位置するように担体支持台３を移動させ、
液体吐出装置１１を作動させて吐出口１０２からプロー
ブ溶液を吐出させ、担体４にプローブ溶液を付与し、担
体４にプローブを固定させる。

【００６２】次に、キャップ１０が液体吐出装置１１の
液体流路１２を覆う位置までキャップ支持台９を下方に
移動させる。キャップ１０が液体流路１２を覆ったら、
キャップ１０に接続された不図示の洗浄液注入／吸引装
置を作動させて、液体吐出装置１１内に洗浄液を加圧注
入する。なお、この時には、液体吐出装置１１内に注入
された洗浄液が吐出口から漏出した場合でも製造装置１
およびその周囲を汚すことが無いように、図４に示すよ
うに、洗浄液吸収体２０２が液体吐出装置１１の下方に
位置するように洗浄液吸収ユニット２０１を移動させて
おき、吐出口から漏出した洗浄液を洗浄液吸収体２０２
に吸収させる。

【００６３】その後、洗浄液注入／吸引装置で一定時間
の吸引動作を行うことにより、液体吐出装置１１内に注
入された洗浄液を除去する。これにより、液体吐出装置
１１内がより確実に洗浄される。

【００６４】続いて、プローブ溶液供給ユニット８を液
体吐出装置１１の下方に再び移動させ、液体吐出装置１
１に、前回とは異なる種類のプローブ溶液を供給する。
そして、上記と同様の手順に従って、担体４にプローブ
溶液を付与し、担体４にプローブを固定させる。

【００６５】このように、本実施形態によれば、液体吐
出装置１１内が洗浄液によって洗浄され、液体吐出装置
１１内でプローブ溶液が混合することが防止される。ま
た、液体吐出装置１１内の洗浄が一回の加圧注入／吸引
動作では不十分な場合などには、加圧注入／吸引の動作
を必要に応じて複数回行っても良い。

【００６６】なお、本実施形態においても、第１の実施
形態と同様の効果に、液体吐出装置１１、ひいてはプロ
ーブ担体製造装置１’の大型化を招くことなく、多数種
のプローブ溶液を吐出させることができる。

【００６７】また、本実施形態においても、液体吐出装
置１１の液体流路（不図示）の内径が吐出口（不図示）
の内径よりも大きくされているので、ゴミ等の不純物が
ノズル（不図示）および吐出口内に万が一浸入した場合
であっても、その不純物は、洗浄液注入／吸引装置によ
る吸引動作によって、吐出口やノズル内に詰まることな
く、液体流路を通って液体吐出装置１１の外部へ排出さ
れる。したがって、液体吐出装置１１は高い信頼性をも
って担体４にプローブ溶液を吐出することが可能にな
る。

【００６８】（第３の実施形態）図５は本発明のプロー
ブ担体製造装置の第３の実施形態を示す全体図である。
図５において、図１のプローブ担体製造装置の構成と同
じ構成には同一の符号を付している。

【００６９】本実施形態のプローブ担体製造装置１”
は、洗浄液を収容した洗浄液槽３０１が、液体吐出装置
１１の下方に移動できるように設けられている。そのた
め、液体吐出装置１１の吐出口形成面を洗浄液槽３０１
内の洗浄液に浸漬し、液体吐出装置１１の液体流路をキ
ャップ１０で覆い、不図示の吸引装置を作動させること
により、洗浄液槽３０１から吸い上げられた洗浄液で液
体吐出装置１１内を洗浄できるようになっている。

【００７０】次に、本実施形態のプローブ担体製造装置
１”による、プローブ担体の製造方法について説明す
る。

【００７１】まず、プローブ溶液供給ユニット８を液体
吐出装置１１の下方に移動させ、液体吐出装置１１にプ
ローブ溶液を供給する。その後、液体吐出装置１１の下
方に担体４が位置するように担体支持台３を移動させ、
液体吐出装置１１を作動させて吐出口１０２からプロー
ブ溶液を吐出させ、担体４にプローブ溶液を付与し、担
体４にプローブを固定させる。

【００７２】次に、洗浄液を収容した洗浄液槽３０１を
液体吐出装置１１の下方に移動させた後に、液体吐出装
置１１を下方に移動させて、その吐出口形成面を洗浄液
槽３０１内の洗浄液に浸漬させる。そして、キャップ１
０が液体吐出装置１１の液体流路を覆う位置までキャッ
プ支持台９を下方に移動させる。

【００７３】続いて、不図示の吸引装置を作動させて、
洗浄液槽３０１から洗浄液を吸い上げる。吸い上げられ
た洗浄液は、液体吐出装置１１の吐出口から液体流路を
経て液体吐出装置１１の外部へ、一方向に流れて排出さ
れる。これにより、液体吐出装置１１内がより確実にか
つ効果的に洗浄される。

【００７４】続いて、プローブ溶液供給ユニット８を液
体吐出装置１１の下方に再び移動させ、液体吐出装置１
１に、前回とは異なる種類のプローブ溶液を供給する。
そして、上記と同様の手順に従って、担体４にプローブ
溶液を付与し、担体４にプローブを固定させる。

【００７５】このように、本実施形態によれば、液体吐
出装置１１内をより確実にかつ効果的に洗浄することが
でき、液体吐出装置１１内でのプローブ溶液の混合が防
止される。また、液体吐出装置１１内の洗浄が一回の吸
引動作では不十分な場合などには、吸引動作を必要に応
じて複数回行っても良い。

【００７６】なお、本実施形態においても、第１の実施
形態と同様の効果に、液体吐出装置１１、ひいてはプロ
ーブ担体製造装置１”の大型化を招くことなく、多数種
のプローブ溶液を吐出させることができる。

【００７７】また、本実施形態においても、液体吐出装
置１１の液体流路（不図示）の内径が吐出口（不図示）
の内径よりも大きくされているので、ゴミ等の不純物が
ノズル（不図示）および吐出口内に万が一浸入した場合
であっても、その不純物は、吸引装置による吸引動作に
よって、液体流路を通って液体吐出装置１１の外部へ排
出される。したがって、液体吐出装置１１は高い信頼性
をもって担体４にプローブ溶液を吐出することが可能に
なる。

【００７８】なお、本発明は、特にインクジェット記録
方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用される
エネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気
熱変換体やレーザ光等）を備え、上記熱エネルギにより
インクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録
装置において優れた効果をもたらすものである。かかる
方式によれば記録の高密度化，高精細化が達成できるか
らである。

【００７９】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００８０】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００８１】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００８２】加えて、シリアルタイプのものでも、装置
本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着
されることで装置本体との電気的な接続や装置本体から
のインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの
記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインク
タンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを
用いた場合にも本発明は有効である。

【００８３】また、記録装置の構成として、記録ヘッド
の吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは
本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものであ
る。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対しての
キャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手
段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれら
の組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、記録と
は別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができ
る。

【００８４】上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、液体吐
出装置内に供給されたプローブ溶液を液体吐出装置の外
部に排出させることにより、同じ吐出ノズルから多数種
のプローブ溶液を吐出させることができ、液体吐出装
置、ひいてはプローブ担体の製造装置の大型化を招くこ
となく、多数種のプローブ溶液を吐出させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブ担体製造装置の第１の実施形
態を示す全体図である。

【図２】図１に示したプローブ担体製造装置が有する液
体吐出装置を破断してその要部を示す図である。

【図３】キャップが液体吐出装置の液体流路を覆ってい
る状態を示す図である。

【図４】本発明のプローブ担体製造装置の第２の実施形
態を示す全体図である。

【図５】本発明のプローブ担体製造装置の第３の実施形
態を示す全体図である。

【符号の説明】

１，１’，１” プローブ担体製造装置 ２ 装置ベース台 ３ 担体支持台 ４ 担体 ５ 液体吐出装置支持台 ６ 液体吐出基板支持台 ７ 液体吐出基板 ７ａ 天板 ８ プローブ溶液供給ユニット ９ キャップ支持台 １０ キャップ １１ 液体吐出装置 １２ 液体流路 １０１ ノズル １０２ 吐出口 １０３ ヒーター ２０１ 洗浄液吸収ユニット ２０２ 洗浄液吸収体 ３０１ 洗浄液槽

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/00 １０１ Ｇ０１Ｎ 33/566 33/53 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ｂ 33/566 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ 35/10 Ｇ０１Ｎ 35/06 Ｊ Ｆターム(参考） 2C057 AF72 AF99 AG14 AG29 AG46 BA04 BA13 2G052 AA29 AB18 AB19 AB20 CA00 CA01 CA21 CA22 CA28 CA29 CA30 DA05 JA00 JA09 2G058 AA09 CC09 CC11 EA11 EB00 ED02 ED11 ED20 4B024 AA11 AA19 AA20 CA09 HA12 HA19 4B029 AA07 AA23 BB20 CC03 FA15

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々が複数種のプローブの１つを含んで
   いる複数のプローブ溶液を吐出する液体吐出装置と、担
   体を保持する担体保持手段とを有し、前記プローブ溶液
   を前記液体吐出装置から前記担体上に吐出することで複
   数種のプローブが担体上に配置されたプローブ担体を製
   造するプローブ担体の製造装置であって、 前記液体吐出装置内に供給された前記プローブ溶液を前
   記液体吐出装置の外部に排出させる排出手段を有するこ
   とを特徴とするプローブ担体の製造装置。
2. 【請求項２】 前記液体吐出装置は、前記プローブ溶液
   を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路とを有し
   ており、 前記排出手段は、前記液体吐出装置内に供給された前記
   プローブ溶液を前記流路側から排出させるように構成さ
   れている、請求項１に記載のプローブ担体の製造装置。
3. 【請求項３】 前記液体吐出装置は、前記プローブ溶液
   を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路とを有し
   ており、 前記排出手段は、前記流路側から前記液体吐出装置内に
   洗浄液を注入した後、該洗浄液を前記流路側から排出さ
   せるように構成されている、請求項１に記載のプローブ
   担体の製造装置。
4. 【請求項４】 前記液体吐出装置は、前記プローブ溶液
   を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路とを有し
   ており、 前記排出手段は、前記吐出口側から前記液体吐出装置内
   に洗浄液を注入し、該洗浄液を前記流路側から排出させ
   るように構成されている、請求項１に記載のプローブ担
   体の製造装置。
5. 【請求項５】 前記液体吐出装置は、前記流路の内径が
   前記吐出口の内径よりも大きく形成されている、請求項
   ２から４のいずれか１項に記載のプローブ担体の製造装
   置。
6. 【請求項６】 前記液体吐出装置は、前記吐出口から前
   記プローブ溶液を吐出させることを可能にする液体吐出
   エネルギー発生素子を有しており、 該液体吐出エネルギー発生素子は、熱エネルギーを発生
   し、前記プローブ溶液を加熱して膜沸騰させ、その圧力
   で前記吐出口から前記プローブ液体を吐出させるヒータ
   素子である、請求項２から５のいずれか１項に記載のプ
   ローブ担体の製造装置。
7. 【請求項７】 プローブ溶液を液体吐出装置から担体上
   に吐出することで複数種のプローブが担体上に配置され
   たプローブ担体を製造するプローブ担体の製造方法であ
   って、 液体吐出装置から前記複数種のプローブの各々を溶液と
   して吐出させて該担体に供給し固定する工程と、 前記液体吐出装置内に供給された前記プローブ溶液を前
   記液体吐出装置の外部に排出させる工程と、 を有することを特徴とするプローブ担体の製造方法。
8. 【請求項８】 前記液体吐出装置は、前記プローブ溶液
   を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路とを有し
   ており、 前記液体吐出装置内に供給された前記プローブ溶液を前
   記液体吐出装置の外部に排出させる工程は、前記液体吐
   出装置内に供給された前記プローブ溶液を前記流路側か
   ら排出させる工程からなる、請求項７に記載のプローブ
   担体の製造方法。
9. 【請求項９】 前記液体吐出装置は、前記プローブ溶液
   を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路とを有し
   ており、 前記液体吐出装置内に供給された前記プローブ溶液を前
   記液体吐出装置の外部に排出させる工程は、前記流路側
   から前記液体吐出装置内に洗浄液を注入した後、該洗浄
   液を前記流路側から排出させる工程からなる、請求項７
   に記載のプローブ担体の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記液体吐出装置は、前記プローブ溶
    液を吐出する吐出口と、該吐出口に連通した流路とを有
    しており、 前記液体吐出装置内に供給された前記プローブ溶液を前
    記液体吐出装置の外部に排出させる工程は、前記吐出口
    側から前記液体吐出装置内に洗浄液を注入し、該洗浄液
    を前記流路側から排出させる工程からなる、請求項７に
    記載のプローブ担体の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記液体吐出装置は、前記流路の内径
    が前記吐出口の内径よりも大きく形成されている、請求
    項８から１０のいずれか１項に記載のプローブ担体の製
    造方法。
12. 【請求項１２】 前記液体吐出装置は、前記吐出口から
    前記プローブ溶液を吐出させることを可能にする液体吐
    出エネルギー発生素子を有しており、 該液体吐出エネルギー発生素子は、熱エネルギーを発生
    し、前記プローブ溶液を加熱して膜沸騰させ、その圧力
    で前記吐出口から前記プローブ液体を吐出させるヒータ
    素子である、請求項８から１１のいずれか１項に記載の
    プローブ担体の製造方法。