JP2002286736A

JP2002286736A - プローブ担体の製造方法およびプローブ担体の製造装置

Info

Publication number: JP2002286736A
Application number: JP2001094110A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kameyama; 誠亀山; Nobuyuki Okamura; 信行岡村; Hisashi Okamoto; 尚志岡本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】プローブ担体の製造方法及び製造装置におい
て、吐出口近傍に付着したＤＮＡプローブ形成用溶液を
安定かつ簡便に除去する手段を提供すること。【解決手段】本発明の製造方法は、担体上に標識物質
に対して特異的に結合可能な複数種のプローブの各々
が、二次元アレイ状に固定されているプローブ担体の製
造方法であって、該製造方法が、それぞれのプローブを
含む複数のプローブ溶液を、前記複数種のプローブに対
応する個数の吐出口を備えたプローブ溶液吐出ヘッドを
用いて、該吐出口から担体上に付与する工程と、該プロ
ーブ溶液吐出ヘッドの吐出口近傍の液滴を除去する工程
とを具備し、該プローブ溶液吐出ヘッドの吐出口近傍の
液滴を除去する工程が、前記吐出口の配列方向とほぼ垂
直方向に物理的に力を与えることにより行われる。本発
明はこの方法に用いる装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、担体上にプローブ
担体（以下、プローブアレイとも称する）を製造する方
法、および、前記の製造方法の実施に利用されるプロー
ブ担体の製造装置に関する。より具体的には、担体上に
二次元アレイ状に配置されて固定されるプローブ担体の
製造方法および該プローブ担体の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析、あるい
は、同時に多項目に関し、高信頼性で遺伝子診断などを
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
作業に利用されるプローブを複数種提供する手段とし
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、３８４、１５３
６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、その配列状態での自動化されたスクリーニング技
術、専用の装置、および、一連のスクリーニング操作を
制御し、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た、いわゆるプローブアレイ
を利用することで、同じ条件の下、プローブに対する作
用、反応など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、ひとつのプローブアレイ
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プローブなどのような、大きく区分すると
一種類の物質である。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
すプローブ複数種からなるプローブアレイを用いること
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、同一の化学物質などを
多数点並べ、アレイ状とした形態を利用することもあり
得る。これらは主として薬剤スクリーニング等に用いら
れる。

【０００４】一群をなすプローブ複数種からなるプロー
ブアレイでは、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、または、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。な
かでも、ＤＮＡプローブアレイは、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】この一群をなすプローブ複数種からなるプ
ローブアレイにおける課題のひとつは、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ＤＮ
Ａプローブを一つの基板上に載せることである。換言す
るならば、如何に高密度にプローブをアレイ状に並べる
ことができるかが課題となる。

【０００６】基板上にアレイ状にプローブ複数種を固定
する一つの方法として、米国特許第５，４２４，１８６
号公報に記載される、光分解性の保護基とフォトリソグ
ラフィ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、１ｃｍ^２当たり配列が異なる１
００００種類以上のＤＮＡを搭載したＤＮＡプローブア
レイの製造も可能である。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ィー工程をおこない、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を所定の配列で基板
上に合成する。従って、ＤＮＡの鎖長が長くなると、製
造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１００％ではないため、設計した塩基配列に欠損を生
じたＤＮＡの比率も大きくなる。さらに、合成の際、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
得られるアレイにおいて、設計した塩基配列通りのＤＮ
Ａ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、
最終的に得られるアレイにおいて、基板上に合成されて
いるＤＮＡの塩基配列を確認することができないという
問題もある。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ず、全
くの不良品であった場合、この不良品プローブアレイを
用いたスクリーニングは、誤った結果を与えるが、それ
を未然に防止する術が全く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】前記の手法とは別な方法として、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基板上に供給し、プローブア
レイを製造する手法も提案されている。国際公開公報Ｗ
Ｏ９５／３５５Ｏ５号には、キャピラリーを用いて、Ｄ
ＮＡ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、１ｃｍ^２当たり１
０００個程度のＤＮＡアレイの製造が可能である。基本
的には、各プローブ毎に一本のキャピラリー状ディスペ
ンスデバイスでプローブ溶液を基板上の所定位置へ供給
し、その作業を繰り返すことで、プローブアレイを製造
する手法である。各プローブ毎に専用のキャピラリーを
用意すれば、問題はないが、仮に、少数のキャピラリー
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、プローブ種を入れ替える際、キャピラリーを
十分に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アレイの製造に適している手法とは
いえない。加えて、プローブ溶液の基板への供給は、キ
ャピラリー先端を基板にタッピングして行うため、再現
性信頼性も完全とはいえない。

【０００９】その他の手法として、基板上において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基板上に供給する
手法も提案されている。例えば、欧州特許公告公報ＥＰ
０７０３８２５Ｂ１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、および、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ＤＮ
Ａ複数種を固相合成する方法が記載されている。このイ
ンクジェット法による供給（塗布）は、上記キャピラリ
ーを用いた溶液の供給（塗布）に比べ、供給量の再現性
など信頼性も高く、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、基板上での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
に記載される手法における最大の課題である、基板上に
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残っている。各伸長段階
毎に、専用のマスクを用いるフォトリソグラフィーの工
程を行うという煩雑さは解消されるものの、プローブア
レイに不可欠な要件である、各ポイントに所定のプロー
ブが固定されているという点に、若干の問題を含むもの
である。なお、前記ＥＰ０，７０３，８２５Ｂ１号公報
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、高密度のプローブアレイ製造には必ずしも適して
いるとはいえない。

【００１０】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固相に付着させて、プローブを含む
スポットを固相上に形成する方法が開示されているが、
使用されているインクジェットヘッドが、一般のプリン
タ用のヘッドであるため、プローブアレイを製造するに
あたり最適な構造とは言いがたい。以下にこの点に関し
て詳しく説明する。

【００１１】従来のインクジェットヘッドは、文字や画
像の印刷のために開発された手法である。従って、使わ
れる溶液はモノクロ（一般的には黒）印刷の場合には一
色（黒）のインク、カラー印刷の場合には、一般的に、
色の三原色、すなわち、イエロー（Ｙ）、シアン
（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の３色のインクとなる。カラー
印刷の場合には必要により、黒、または、Ｙ、Ｍ、Ｃ、
の濃淡インクを使用する場合があるが、多くても１０種
類以上のインクを使用することはない。

【００１２】また、紙面への印刷には多量のインクを用
いるため、従来のインクジェットプリンティング用のヘ
ッドには、十分な容量を有するインクを充填するための
タンク（リザーバー）と、インクをノズルへ導く流路
と、インクを吐出するためのノズルが具備されている。

【００１３】これに対し、プローブアレイ製造用のイン
クジェットヘッドは、これまで説明したように、出来る
だけ多くの種類の液体を吐出させることが望まれる。複
数の吐出口を有するヘッドがあった場合、複数の吐出口
と同数のこれら複数の吐出口と一対一に対応した溶液の
リザーバーを有するヘッドが望ましい。

【００１４】またプローブアレイとしては、所定の場所
に所望の量が固定されていることが望ましい。また診断
時のエラーを防止するためにも所定の場所には必要なＤ
ＮＡプローブのみが固定されていることが望ましい。

【００１５】ゆえに、プローブアレイ製造用の方法、装
置としては、複数の吐出口とそれらに１対１に対応した
ＤＮＡプローブ形成用溶液を混液させないで安定的に吐
出形成する方法、装置であることを望ましい。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＮＡ
プローブを高い密度で多数のプローブを安定的に量産を
行う場合、量産を行っている途中において吐出状況の変
化が見られ、結果的に２次元アレイ状のプローブアレイ
のプローブ位置や量にばらつきが発生している。そのた
めに、連続稼動は困難であり、装置清掃が頻繁に発生す
る。

【００１７】また、装置を止めた後、再稼動した直後
は、更にプローブの位置や量のばらつきが大きくなり、
しばらくの間２次元アレイ状に吐出する前に別な場所で
予備吐出する等の機構、方法を行う必要がある。そのた
めに装置の稼働率が低下し、量産性コストに影響を与え
る。

【００１８】このように、高密度且つ多数のＤＮＡプロ
ーブを安定的に量産を行う場合、プローブの位置や量の
ばらつき、１つのＤＮＡプローブ内に別の複数の異なる
ＤＮＡプローブが固着する問題が発生するがゆえに、１
つの装置でＤＮＡプローブ性能として十分なプローブを
大量につくれない課題がある。

【００１９】本発明は前記の課題を解決するもので、本
発明の目的は、吐出口からの吐出状態を不安定とならし
める吐出口近傍に付着した不要なＤＮＡプローブ形成用
溶液を除去し、更に異なるＤＮＡプローブ形成用溶液の
混液を防止するプローブアレイの製造方法と製造装置を
提供することである。これにより、二次元アレイを用い
たＤＮＡ診断の信頼性を向上させることができる。

【００２０】より具体的には、吐出口近傍に付着したＤ
ＮＡプローブ形成用溶液を安定に取り除くことができ、
且つ溶液同士が混液しない吐出口近傍のクリーニング方
法、およびこのクリーニング機構をもつプローブアレイ
の製造装置を提供すること、および、この装置により、
より高い再現性で、多数枚の担体に対しても簡便にプロ
ーブアレイの製造を行えるプローブアレイの新規な製造
方法を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下に説明
する本発明により解決される。本発明の第一は、担体上
に標識物質に対して特異的に結合可能な複数種のプロー
ブの各々が、二次元アレイ状に固定されているプローブ
担体の製造方法であって、該製造方法が、それぞれのプ
ローブを含む複数のプローブ溶液を、前記複数種のプロ
ーブに対応する個数の吐出口を備えたプローブ溶液吐出
ヘッドを用いて、該吐出口から、担体上に付与する工程
と、該プローブ溶液吐出ヘッドの吐出口近傍の液滴を除
去する工程とを具備し、該プローブ溶液吐出ヘッドの吐
出口近傍の液滴を除去する工程が、前記吐出口の配列方
向とほぼ垂直方向に物理的に力を与えることにより行わ
れることを特徴とするプローブ担体の製造方法である。

【００２２】第一の発明の一態様では、前記液滴除去工
程が、エラストマー部材で掻き取ることにより行われる
ことを特徴とする。この態様では、エラストマー部材に
付着した溶液を除去する工程をさらに有することが好ま
しい。他の態様では、前記液滴除去工程が、吸湿防潤部
材で拭き取ることにより行われることを特徴とする。こ
の態様では、前記吸湿防潤部材として毎除去ごとに新た
な部材面を供給することが好ましい。さらに別の態様で
は、前記液滴除去工程が、前記吐出口近傍に気体を吹き
付けることにより液滴を取り除くことにより行われるこ
とを特徴とする。この態様では、前記吐出口近傍に吹き
付けた気体を、吐出口近傍で吸引することが好ましい。

【００２３】第一の発明では、所定液量の液滴として、
溶液の吐出口から吐出される前記プロープ溶液の量が
０．１ピコリットルから１００ピコリットルの範囲であ
ることを特徴とする。また、第一の発明では、プローブ
担体の、担体上に塗布されるプローブ溶液の占める面積
が、０．０１μｍ^２〜４００００μｍ^２であることを特
徴とする。さらに第一の発明では、プローブ担体のプロ
ーブが、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｃＤＮＡ（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、多糖
よりなる群から選択されることを特徴とする。

【００２４】第一の発明の製造方法では、前記プローブ
溶液吐出ヘッドが、プローブ溶液に吐出のための熱エネ
ルギーを与える熱エネルギー発生体を備えることを特徴
とする。

【００２５】本発明の第二は、担体上に標識物質に対し
て特異的に結合可能な複数種のプローブの各々が、二次
元アレイ状に固定されているプローブ担体の製造装置で
あって、該製造装置が、前記担体を搬送する搬送手段、
各プローブ溶液を収納する溶液リザーバー、前記リザー
バーに接続されるプローブ溶液吐出用の吐出口を、前記
複数種のプローブに対応する個数備えるプローブ溶液吐
出ヘッド、前記プローブ溶液吐出ヘッドから不要な液滴
を除去するための除去手段を具備し、前記除去手段が、
前記プローブ溶液吐出ヘッドの前記吐出口の配列方向と
ほぼ垂直方向に除去する機構を有することを特徴とする
プローブ担体である。第二の発明の一態様では、前記除
去手段がエラストマー部材で前記吐出口近傍の液滴を掻
き取る手段であることを特徴とする。この態様では、前
記エラストマー部材に付着した溶液を除去する手段をさ
らに有することが好ましい。第二の発明の第二の態様で
は、前記除去手段が、吸湿防潤部材で拭き取る手段であ
ることを特徴とする。この態様では、前記吸湿防潤部材
の部材面が、毎除去ごとに新たな部材面となるような、
新規部材面供給手段を有することが好ましい。第二の発
明の第三の態様では、前記除去手段が、前記吐出ヘッド
の吐出口近傍に気体を吹き付けることで液滴を取り除く
手段であることを特徴とする。この態様では、吐出ヘッ
ドブの吐出口近傍に吹き付けられた気体を、該吐出ヘッ
ドの吐出口近傍で吸引するための手段をさらに有するこ
とが好ましい。

【００２６】第二の発明では、プローブ溶液吐出ヘッド
の吐出口から吐出されるプロープ溶液の量が、０．１ピ
コリットルから１００ピコリットルの範囲であることを
特徴とする。さらに、第二の発明では、担体上に塗布さ
れるプローブ溶液の占める面積が、０．０１μｍ^２〜４
００００μｍ^２であることを特徴とする。また、第二の
発明では、前記プローブ担体のプローブが、ＤＮＡ、Ｒ
ＮＡ、ｃＤＮＡ（コンプリメンタリーＤＮＡ）、ＰＮ
Ａ、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、多糖よりなる群から選
択されることを特徴とする。

【００２７】第二の発明の製造装置は、前記プローブ溶
液吐出ヘッドが、プローブ溶液に吐出のための熱エネル
ギーを与える熱エネルギー発生体を備えることを特徴と
する。

【００２８】本発明の第三は、上記プローブ担体の製造
方法により製造されたプローブ担体である。また、本発
明のプローブ担体は、プローブ担体の製造装置を用いて
製造されたプローブ担体である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。

【００３０】本発明者らは、まず、プローブ溶液吐出ヘ
ッドの吐出口の汚染によるプローブアレイの製造で生じ
る不安定性の要因を鋭意検討した。その結果、下記の原
因を結論として導いた。

【００３１】＜現象＆原因１＞吐出口近傍へのＤＮＡプ
ローブ成形用溶液の付着が吐出の不安定を引き起こす。
これは、付着した溶液が吐出口の穴の縁に達するとそち
ら側に吐出液滴はよれ、位置のばらつき要因を与えるた
めと考えられる。

【００３２】＜現象＆原因２＞吐出口からの吐出をしば
らく停止（プローブを固着させる担体を取り替える際）
した後、吐出を再開するとしばらくの間吐出が不安定に
なる。これは吐出口の穴表面のＤＮＡプローブ形成溶液
の乾燥による溶液濃度（粘度）の変化が吐出量の変動を
与えるためと考えられる。

【００３３】＜現象＆原因３＞吐出されたＤＮＡ形成用
溶液の一部が非常に小さな霧状になって浮遊する。これ
は、一部が吐出口近傍の乾燥などにより吐出を不安定に
するか、または吐出されない問題が発生することに繋が
る。

【００３４】また、安定して吐出を行っている場合でも
吐出口近傍に付着したＤＮＡプローブ成形用溶液が徐々
に成長し、振動などのきっかけで近傍の異なるＤＮＡプ
ローブ成形用溶液と混ざる問題がある。

【００３５】このような状況が発生した場合、以下のこ
とが問題になる。

【００３６】第一に、２次元プローブアレイに形成され
るＤＮＡプローブの濃度が極端に変化する。最悪の場
合、ＤＮＡプローブのない領域が発生する。第二に、Ｄ
ＮＡプローブを形成する位置がずれる。第三に、ＤＮＡ
プローブが複数の異なったプローブにより構成される。

【００３７】これらの問題が発生する結果、ＤＮＡ診断
時のミスや、検査時間の増大が発生する危険性がある。

【００３８】本発明者らは、前記課題の解決を図るべ
く、鋭意研究を進めた結果、以下のような知見を得た。

【００３９】吐出不安定の要因として吐出口近傍に付着
したプローブ形成用溶液が連続吐出を繰り替えるうちに
徐々に成長し、吐出口まで成長したときに吐出方向に影
響を与える。

【００４０】吐出を一旦中止し、数秒以上経過したのち
再度吐出を開始した場合、開始直後の吐出量、方向性に
ばらつきが発生する。

【００４１】吐出の中止時間が長くなった場合、吐出口
が乾き、吐出量、方向性のばらつきが大きくなる。最悪
の場合は吐出できないケースが発生する。

【００４２】連続して吐出を繰り返していると吐出口近
傍に付着したプローブ形成用溶液が成長し、隣の異なっ
たプローブ形成用溶液と混液するケースが発生する。

【００４３】これらを解決する手段として、プリンタで
用いているワイパーで吐出面に吸着したプローブ形成用
溶液を取り除くことを行った。

【００４４】しかし、この方法では、吐出安定性は解決
できる方向性を有してはいるが、異なるプローブ形成用
溶液同士の混液は発生した。この原因は、吐出口の並び
方向に対して若干斜めにワイピングしていたり、同じワ
イピング材料を用いているがために、使用中にどんどん
前記溶液が吸収され、拡散し、交じり合うことであるこ
とが判明した。

【００４５】上記知見から、本発明にかかるプローブア
レイの製造方法は、二次元プローブアレイの製造に際
し、該プローブ溶液吐出ヘッドの吐出口近傍の液滴を除
去する工程を有し、該工程により液滴を除去する際に該
吐出口の配列方向とほぼ垂直方向に液滴を除去する。

【００４６】本発明のプローブアレイの製造方法では、
それぞれのプローブを含む複数のプローブ溶液を、前記
複数種のプローブに対応する個数の吐出口を備えたプロ
ーブ溶液吐出ヘッドを用いて、プローブ溶液吐出用吐出
口から、所定液量の液滴として、担体上に吐出して、二
次元アレイ状に塗布する塗布工程と、二次元アレイ状に
塗布された複数種のプローブ溶液に含まれる各プローブ
を担体上に固定する工程と、該プローブ溶液吐出ヘッド
の吐出口近傍の液滴を除去する工程とを具備する。これ
らの工程は、後述するプローブアレイの製造方法でさら
に詳しく説明する。本発明の製造方法は、プローブ溶液
吐出ヘッドの吐出口近傍の液滴を除去する工程を具備す
る。この工程を以下に図面を参照して説明する。

【００４７】図１は、本発明のプローブ溶液吐出ヘッド
（以下では、単にヘッドとも称する。）の概略図であ
る。図１（Ａ）は、プローブ溶液吐出ヘッド１００の概
略斜視図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のプローブ
溶液吐出ヘッドを側面（即ちｘ軸方向）から見た図であ
る。本発明のプローブ溶液吐出ヘッドは、ヘッド本体１
０２と、プローブ溶液を貯蔵するプローブ溶液リザーバ
ー（図示せず）に接続されるプローブ溶液接続口１０４
を備える。また、吐出口１０５は、ヘッド本体１０２の
吐出口の面１０３側に設けられ、プローブ溶液が、この
吐出口面の吐出口１０５からプローブ溶液の液滴１０６
として、矢印１０８の方向（即ち図ではｚ軸方向）に吐
出される。

【００４８】プローブ溶液は、プローブアレイの担体上
に塗布される試薬の数だけ設けられる。したがって、上
記吐出口１０５およびプローブ溶液接続口１０４は、こ
の試薬の数だけ設けられる。

【００４９】本発明では、吐出口面１０３に付着する不
要なプローブ溶液を、溶液除去手段により除去する。

【００５０】図２は、本発明のプローブアレイの除去手
段の一実施形態を表す図である。本発明では、除去手段
を、吐出口面１０３に配置された吐出口１０５の配列方
向（即ち図２のｘ軸方向）と垂直な矢印方向１１０（図
のｙ方向）に移動することにより不要なプローブ溶液を
除去する。本発明では、前記除去手段は、プローブ溶液
の液滴を効果的に除去できる手段であれば特に限定され
ないが、プローブ溶液吐出ヘッド１００の吐出口面１０
３に物理的な力を与える手段が挙げられる。具体的に
は、以下の図３から図５に示す手段を好適に使用するこ
とができる。以下に好ましい態様を説明する。

【００５１】図３は、本発明におけるプローブアレイの
除去工程の他の実施形態を表す図である。

【００５２】図３に示されるように、本発明の好ましい
一態様は、プローブ溶液吐出ヘッド１００の吐出口面１
０３を掻き取る掻き取り手段１１２である。具体的に
は、該掻き取り手段１１２は、エラストマー部材１１６
と、このエラストマー部材１０６を支持する支持体１１
４からなる。また、支持体１１４は、掻き取りによりエ
ラストマー部材に付着したプローブ溶液の液滴を吸引す
るための吸引口１１８を備えており、これは吸引管１２
０を介して吸引系（図示せず）に接続されている。吸引
系には、液滴をトラップするトラップ機構を備えた吸引
ポンプのような、従来のものを使用することができる。

【００５３】本実施形態では、除去操作を行う際、プロ
ーブ溶液吐出ヘッド１００を、除去手段の近傍に移動さ
せ、掻き取り手段１１２を駆動回路およびモータなど
（図示せず）によりプローブ吐出ヘッドの吐出口面１０
３に接触するように配置し、掻き取り手段１１２を矢印
１２２の方向（図のｙ軸方向）に１回乃至数回移動さ
せ、吐出口面１０３をエラストマー部材で掻き取る。こ
の様子を図３では（ａ）から（ｂ）の状態として示し
た。

【００５４】本発明では、吸引口１１８から吸引を行
い、エラストマー部材に付着したプローブ溶液の液滴を
吸引することが好ましい。このように吸引することで、
プローブ溶液の液滴が吐出口面１０３に再付着するのを
防止することができる。

【００５５】図４は、本発明のプローブアレイの除去方
法のさらに別の実施形態を表す図である。図４では、除
去工程が、吐出口面１０３または吐出口１０５へ気体を
吹き付けることにより行われる。即ち、本実施形態で
は、気体吹きつけ手段１２４により、プローブ溶液吐出
ヘッドの吐出口面１０３近傍に気体を吹き付ける。気体
は空気などを用いることができる。吹きつけ手段１２４
は、ファン、空気や圧縮空気などを高速で吹き付けるた
めのノズルなど、公知の手段を用いることができる。本
発明では気体の吹きつけは、吐出口面１０３の吐出口１
０５の配列方向に垂直に（即ち図でｙ軸方向に）吹き付
けることが好ましい。本実施形態では、吹き飛ばされた
液滴が四方に飛散しないように、吸引手段１２６を吐出
口面１０３近傍に設けることが好ましい。このようにす
ることにより吹き付けられた気体１２８は、プローブ溶
液の液滴と共に吸引手段に吸引（１３０）される。吸引
手段は、液滴をトラップするトラップ機構を備えた吸引
ポンプのような、従来のものを使用することができる。

【００５６】本実施形態では、除去操作を行う際、プロ
ーブ溶液吐出ヘッド１００を、除去手段の近傍に移動さ
せ、吹きつけ手段１２４を駆動回路およびモータなど
（図示せず）によりプローブ溶液吐出ヘッドの吐出口面
１０３近傍に配置し、吹きつけ手段１２４により、空気
などを矢印１２８の方向（図のｙ軸方向）に１回乃至数
回吹きつけ、吐出口面１０３のプローブ溶液の不要な液
滴を飛散させる。飛散された液滴は、好ましくは吸引手
段１２６により吸引補足される。

【００５７】図５は、本発明のプローブアレイの除去方
法のさらに別の実施形態を表す図である。図５は、吸湿
防潤部材１３４を備えた拭き取り手段１３２によりプロ
ーブ溶液吐出ヘッドの吐出口面１０３を拭き取る実施形
態を表す。具体的には、該拭き取り手段１３２は、吸湿
防潤部材１３４と、この吸湿防潤部材１３４を巻き取る
巻き取り手段１３６からなる。また、巻き取り手段１３
６は、矢印１３８の方向に回転されて吸湿防潤部材１３
４を矢印１４２の方向に移動させる。巻き取り手段はモ
ータなどの公知の手段で回転される。

【００５８】本実施形態では、除去操作を行う際、プロ
ーブ溶液吐出ヘッド１００を、拭き取り手段の近傍に移
動させ、拭き取り手段１３２を駆動回路およびモータな
ど（図示せず）によりプローブ吐出ヘッドの吐出口面１
０３に接触するように配置し（例えば矢印１４０に示す
ように図５のｚ軸方向で高さを調節するなど）、拭き取
り手段１３２の吸湿防潤部材１３４を矢印１３８の方向
に回転させつつ、吐出口面１０３を吸湿防潤部材で拭き
取る。なお、拭き取りの方向、即ち吸湿防潤部材の巻き
取り方向１４２は、プローブ溶液吐出ヘッドの吐出口の
配列方向に垂直な方向、即ち図５のｙ軸方向である。こ
のようにすることにより、常にプローブ溶液吐出ヘッド
の吐出口面１０３に新たな吸湿防潤部材が供給され、プ
ローブ溶液が逆戻りすることなく、液滴除去操作を行う
ことができる。

【００５９】次に、本発明のプローブアレイの製造方法
の他の各工程について説明する。

【００６０】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で
ある。さらに、このプローブには、特定の標的によって
認識されうるオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチド、
またはその他のポリマーなどが含まれる。用語「プロー
ブ」は、ここ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。プローブおよび標的は、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
て標的と結合しうるか、または結合するようになりうる
ものである。本発明におけるプローブおよび標的は、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
みうる。

【００６１】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とを
挙げることができる。なお、このような構成の場合にお
ける担体との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。

【００６２】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、製造される前記二次元プローブアレイのプ
ローブはＤＮＡ、ＲＮＡ、ｃＤＮＡ（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、およ
び多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。

【００６３】一方、本発明の方法により製造されるプロ
ーブアレイは、担体表面に結合可能な構造を有したプロ
ーブを含んでいることが好ましく、この担体上へのプロ
ーブの固定は、前記プローブを担体表面に結合させて行
うことが好ましい。

【００６４】その際、プローブが有する前記担体表面に
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、酸ハロゲン化物（ハロホミル基；−Ｃ
ＯＸ）、ハライド（−Ｘ）、アジリジン、マレイミド
基、スクシンイミド基、イソチオシアネート基、スルホ
ニルクロリド基（−ＳＯ_２Ｃｌ）、アルデヒド基（ホル
ミル基；−ＣＨＯ）、ヒドラジン、およびヨウ化アセト
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。

【００６５】本発明のプローブアレイの製造方法の、該
プローブ溶液吐出ヘッドの吐出口近傍の液滴を除去する
工程以外の他の各工程は、それぞれのプローブを含む複
数のプローブ溶液を、前記複数種のプローブに対応する
個数の吐出口を備えたプローブ溶液吐出ヘッドを用い
て、該吐出口から、担体上に吐出して、二次元アレイ状
に塗布する塗布工程を具備する。本発明では、必要に応
じて、二次元アレイ状に塗布された複数種のプローブ溶
液に含まれる各プローブを担体上に固定する工程をさら
に含んでいてもよい。

【００６６】以下に、本発明のこれらの工程を含めたプ
ローブアレイの製造方法を説明する。なお、以下では、
プローブとして核酸プローブを例に取って説明する。ま
た、本発明のヘッドの構成は、上記図１を参照して説明
したような構成を有することが好ましい。また、このヘ
ッドの例としてバブルジェット法を用いるバブルジェッ
トヘッドが好ましい。

【００６７】（吐出液と担体の関係）（担体上でのスポット直径）核酸プローブの担体上での
密度を、例えば１インチ各に１００００個以上、上限と
しては１×１０⁶ 個程度の値にするためには各々の核酸
プローブのスポット径は、例えば２０〜１００μｍ程度
であることが好ましく、また互いのスポットが互いに独
立していることが好ましい。例えば、そしてこのような
スポットは、バブルジェットヘッドから吐出される液体
の特性、および該液体が付着する担体の表面特性等によ
って決定される。

【００６８】本発明では、プローブ溶液吐出ヘッドの各
吐出口から吐出されるプロープ溶液の量が、０．１ピコ
リットルから１００ピコリットルの範囲であることが好
ましい。さらに、担体上に塗布されるプローブ溶液の占
める面積が、０．０１μｍ^２〜４００００μｍ^２である
ことが好ましい。

【００６９】本発明では、各々のスポット間のスペース
を約１００μｍとすることが好ましい。このようなスペ
ースを設けることにより、隣接するスポットとのコンタ
ミネーションを十分に防ぐことが可能である。

【００７０】（吐出液の特性）吐出用の液体としては、
バブルジェットヘッドから吐出可能であって、且つヘッ
ドから吐出された該液体が担体上の所望の位置に着弾
し、更に核酸プローブとの混合状態、および吐出時にお
いて該核酸プローブが損傷を受けなければいかなる液体
でも用いることができる。

【００７１】そしてバブルジェットヘッドからの吐出性
という観点からは、該液体の特性としては例えば、その
粘度が１〜１５ｃｐｓ、表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ以
上が好ましい。また粘度を１〜５ｃｐｓ、表面張力を３
０〜５０ｄｙｎ／ｃｍとした場合、担体上での着弾位置
が極めて正確なものとなり特に好適に用いられる。

【００７２】次に該液体の吐出特性、および液体中およ
びバブルジェット（登録商標）吐出時の核酸プローブの
安定性を考慮すると、液体中には例えば２ｍｅｒ〜５０
００ｍｅｒ、特には２ｍｅｒ〜６０ｍｅｒの核酸プロー
ブを、０．０５〜５００μＭ、特には２〜５０μＭの濃
度で含有させることが好ましい。

【００７３】（吐出液組成）バブルジェットヘッドから
吐出される液体の組成としては、上記した様に核酸プロ
ーブと混合したとき、およびバブルジェットヘッドから
吐出させたときに核酸プローブに対して影響を実質的に
与えないものであって、且つバブルジェットヘッドを用
いて担体に対して正常に吐出可能である液体組成が好ま
しい条件を満たせば、特に限定されるものでないが、例
えばグリセリン、尿素、チオジグリコール又はエチレン
グリコール、イソプロピルアルコールおよび下記式
（Ｉ）で示されるアセチレンアルコールを含む液体は好
ましいものである。

【００７４】

【化１】

【００７５】（上記式（Ｉ）中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃および
Ｒ₄はアルキル基、具体的には例えば炭素数１〜４の直
鎖状または分岐鎖状のアルキル基を表わし、ｍおよびｎ
は各々整数を表わし、ｍ＝０且つｎ＝０、もしくは１≦
ｍ＋ｎ≦３０であって、ｍ＋ｎ＝１の場合はｍまたはｎ
は０である。）

【００７６】本発明において、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄
のアルキル基とは、直鎖、分岐鎖、または環状アルキル
基を意味する。本発明では、これらアルキル基の炭素数
は、目的に応じて種々選択することができるが、これら
アルキル基の炭素数は、炭素数１から２０、好ましくは
炭素数１から１０、より好ましくは炭素数１から４であ
る。本発明における直鎖または分岐アルキル基の具体例
としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピ
ル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、
ペンチル、ｎ−ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニ
ル、デシル、ウンデシル、ドデシル、オクタデシル等で
ある。また環状アルキル基とは、シクロプロピル、シク
ロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオ
クチル等である。本発明において好ましいアルキル基
は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プ
ロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−
ブチル等である。さらに、本発明では、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃
およびＲ₄として、エチレン、プロピレン、ブチレン、
ヘキシレンのようなアルキレン基を挙げることができ
る。

【００７７】更に具体的には尿素を５〜１０ｗｔ％、グ
リセリンを５〜１０ｗｔ％、チオジグリコールを５〜１
０ｗｔ％、および上記式（Ｉ）で示されるアセチレンア
ルコールを０．０２〜５ｗｔ％、より好ましくは０．５
〜１ｗｔ％を含む液体が好適に用いられる。

【００７８】この液体を用いた場合、バブルジェットヘ
ッドから核酸プローブを含む液体を吐出させて担体上に
付着させたときのスポットの形状が円形で、また吐出さ
れた範囲が広がることがなく、高密度に核酸プローブを
スポッティングした場合にも、隣接するスポットとの連
結を有効に抑えることができる。更に担体上にスポッテ
ィングされた核酸プローブの変質も認められない。なお
本発明の核酸プローブアレイの製造に用いる液体の特性
は上記のものに限定されるものではない。例えば担体表
面に、バブルジェットヘッドで担体上に付与した液体
が、該担体上で広がり、そして隣接するスポットとの間
で混合してしまうのを防ぐような、ウェルのような構造
を設けた場合には、液体の粘度や表面張力、更には核酸
プローブの塩基長や濃度も上記の範囲外であっても用い
ることができる。

【００７９】本発明の製造方法では、上述のような溶液
を所定数調製し、所定のリザーバーに充填する。次に、
この溶液リザーバーから、該リザーバーごとに用意され
た各ヘッド接続口を介して、ヘッドの各吐出口へこの溶
液を供給し、ヘッドの吐出口から液滴として吐出され
る。吐出は例えば、発熱体を用いた膜沸騰方式を用いて
行われる。

【００８０】（担体と核酸の官能基の種類）担体上に付
着せしめた核酸プローブのスポットを更に限定された位
置に止めさせ、隣接するスポットとのコンタミネーショ
ンをより確実に防ぐ為に有効であり、かつ核酸プローブ
を担体上に強固に結合させるのに有効な手段として、核
酸プローブと担体との双方に互いに反応可能な官能基を
結合させる方法が挙げられる。

【００８１】（ＳＨ基とマレイミド基）好ましい例とし
ては、マレイミド基とチオール（−ＳＨ）基との組合わ
せを用いる例が挙げられる。即ち核酸プローブの末端に
チオール（−ＳＨ）基を結合させておき、担体表面がマ
レイミド基を有するように処理しておくことで、担体表
面に供給された核酸プローブのチオール基と担体表面の
マレイミド基とが反応して核酸プローブを固定化し、そ
の結果核酸プローブのスポットを担体上の所定の位置に
形成することができる。特に末端にチオール基を有する
核酸プローブを上記した組成の液体に溶解させたものを
バブルジェットヘッドを用いてマレイミド基を導入した
担体表面に付与した場合、核酸プローブ溶液は担体上に
極めて小さなスポットを形成する。その結果、核酸プロ
ーブの小さなスポットを担体表面の所定の位置に形成す
ることができる。この場合、担体表面に例えば親水性お
よび疎水性のマトリクスからなるウェルを形成し、スポ
ット間の連結を防止する様な構成を予め設けておく必要
性は認められない。

【００８２】該担体上のマレイミド基と核酸プローブ末
端のＳＨ基との反応は、吐出される液体の条件にもよる
が、バブルジェットヘッドを用いた場合、室温（２５
℃）下で３０分程度であることが好ましい。

【００８３】なお、マレイミド基とチオール基との組合
せを用いる場合、核酸プローブを含む溶液にチオジグリ
コールを含有させることが好ましい。チオール基は中性
および弱アルカリ性条件下ではジスルフィド結合（−Ｓ
−Ｓ−）を形成し、二量体をなることがある。しかし、
チオジグリコールを加えることで、二量体形成によるチ
オール基とマレイミド基との反応性の低下を防ぐことが
できる。

【００８４】担体表面へのマレイミド基の導入方法とし
ては、種々の方法が利用できるが、例えば担体にアミノ
シランカップリング剤（例えば（ＣＨ_３Ｏ）_３ＳｉＣ_３
Ｈ_６ＮＨＣ_２Ｈ_４ＮＨ_２（ＩＩ）など）を反応させ、次
にそのアミノ基と下記構造式（ＩＩＩ）で示されるＮ−
（６−マレイミドカプロイロキシ）スクシイミド（N-(6
-Maleimidocaproyloxy)succinimide）を含む試薬（ＥＭ
ＣＳ試薬：Ｄｏｊｉｎ社製）とを反応させることで可能
である。

【００８５】

【化２】

【００８６】またチオール基が結合した核酸プローブ
は、例えばＤＮＡ自動合成機を用いてＤＮＡを自動合成
する際に５’末端の試薬として５’−Ｔｈｉｏｌ−Ｍｏ
ｄｉｆｉｅｒＣ６（ＧｌｅｎＲｅｓｅａｒｃｈ社製）
を用いる事により合成することができ、通常の脱保護反
応の後、高速液体クロマトグラフィーにより精製するこ
とで得られる。

【００８７】（アミノ基とエポキシ基）固定化に利用す
る官能基の組合わせとしては、上記したチオール基とマ
レイミド基の組合わせ以外にも、例えばエポキシ基（担
体上）とアミノ基（核酸プローブ末端）の組合わせ等が
挙げられる。担体表面へのエポキシ基の導入は、例えば
エポキシ基を有するポリグリシジルメタクリレートを樹
脂からなる担体表面に塗布したり、エポキシ基を有する
シランカップリング剤をガラス製の担体表面に塗布して
ガラスと反応させる方法等が挙げられる。

【００８８】本発明の製造方法は、上記プローブアレイ
の製造工程に加え、先に説明した液滴除去工程をさらに
具備する。

【００８９】上記したように担体表面と一本鎖核酸プロ
ーブの末端とに互いに反応して共有結合を形成するよう
な官能基を導入した場合、該核酸プローブと担体とがよ
り強固に結合される。また該核酸プローブの担体との結
合部位を常に末端とすることができる為、各々のスポッ
トでの核酸プローブの状態を均一にすることができる。
その結果各々のスポットにおける核酸プローブと標的核
酸とのハイブリダイゼーションの条件が揃うこととな
り、より一層精度の向上した標的核酸の検出や塩基配列
の特定が可能となるものと考えられる。更に末端に官能
基のついた核酸プローブと担体とを共有結合させる事
は、非共有結合（例えば静電的な結合等）によって担体
上に固定した核酸プローブに比べ、配列や長さの違いに
よるプローブＤＮＡの結合量の差を生じることなく定量
的にプローブアレイを作製できる。更にまた核酸の塩基
配列部分が全てハイブリダイゼーション反応に寄与する
為、ハイブリダイゼーション反応の効率を著しく上昇さ
せる事ができる。また一本鎖核酸プローブの標的核酸と
のハイブリダイゼーションに関与する部分と担体との反
応に関与する官能基との間にリンカー部分として例えば
炭素数１〜７程度のアルキレン基を導入しておいても良
い。これによって担体に核酸プローブを結合させたとき
に該担体表面と該核酸プローブとの間に所定の距離を設
けることができ、核酸プローブと標的核酸との反応効率
のより一層の向上が期待できる。

【００９０】本発明では、上記のような効果に加え、本
発明の液滴除去工程を具備することにより、さらに、吐
出口からの吐出状態を不安定にする吐出口近傍に付着し
た不要なＤＮＡプローブ形成用溶液を除去し、更に異な
るＤＮＡプローブ形成用溶液の混液を防止するプローブ
アレイの製造方法と製造装置を提供することができる。
これにより、二次元アレイを用いたＤＮＡ診断の信頼性
を向上させることができる。

【００９１】本発明では、上述のような液滴除去工程を
備えた製造方法、具体的には以下に説明するような好ま
しい態様の製造方法と、上記の吐出口近傍の液滴除去工
程を適用してプローブアレイを製造する。本発明には、
この製造方法により製造されたプローブアレイが含まれ
る。

【００９２】本発明のプローブアレイは、各ドットが整
然と配列され、よれ、あるいは、ミスト等に由来する汚
れも観察されない、優れたプローブアレイである。

【００９３】（アレイの製法）次に本発明に係るプロー
ブアレイの製造方法の、好ましい態様の一つについて説
明する。

【００９４】まず核酸プローブを分散させる液体として
グリセリン７．５ｗｔ％、尿素７．５ｗｔ％、チオジグ
リコール７．５ｗｔ％、上記一般式（Ｉ）で示される構
造のアセチレンアルコール（例えば商品名：アセチレノ
ールＥＨ；川研ファインケミカル（株）社製）１ｗｔ％
を含む液体を用意する。次に末端にチオール基が結合し
ている、長さが例えば２〜５０００ｍｅｒ程度、特には
２〜６０ｍｅｒ程度の一本鎖核酸プローブをＤＮＡ自動
合成機を用いて合成する。次いでこの核酸プローブを上
記液体に、例えば濃度が０．０５〜５００μＭ、特には
２〜５０μＭの範囲で、該液体の粘度が１〜１５ｃｐ
ｓ、特には１〜５ｃｐｓ、また表面張力が３０ｄｙｎ／
ｃｍ以上、特には３０〜５０ｄｙｎ／ｃｍとなるように
混合し、吐出用の液体とする。そしてこの吐出用液体
を、例えば所定のリザーバーに充填し、バブルジェット
ヘッドの各吐出口内に供給する。また担体には上記の方
法に従って表面にマレイミド基を導入しておく。そして
該担体と該バブルジェットヘッドを、該担体のマレイミ
ド基が結合している面とバブルジェットヘッドの吐出口
面との距離が１．２〜１．５ｍｍ程度にまで近接させ、
該バブルジェットヘッドを駆動させて該液体を吐出させ
る。ここで吐出条件としては担体上のスポットが互いに
連結することがないようなパターンに設定することが好
ましい。例えば、各々のスポット間のスペースを約１０
０μｍとすることが好ましい。このようなスペースを設
けることにより、隣接するスポットとのコンタミネーシ
ョンを十分に防ぐことが可能である。

【００９５】本発明では、プローブ溶液吐出ヘッドの各
吐出口から吐出されるプロープ溶液の量が、０．１ピコ
リットルから１００ピコリットルの範囲であることが好
ましい。さらに、担体上に塗布されるプローブ溶液の占
める面積が、０．０１μｍ^２〜４００００μｍ^２である
ことが好ましい。

【００９６】次いで担体上のマレイミド基と液体中の核
酸プローブのチオール基の反応が進み、該核酸プローブ
が担体に確実に固定されるまで該担体を例えば加湿チャ
ンバー内に静置する。この時間は上記したように例えば
室温（約２５℃）で３０分程度である。その後担体上に
あって未反応の核酸プローブを洗い流して核酸プローブ
アレイが得られる。

【００９７】ここでこの核酸プローブアレイを用いて、
例えば標的核酸の検出等を行なう場合の検出精度（Ｓ／
Ｎ比）の向上を図ることを目的として、該核酸プローブ
を担体表面に固定した後、該担体の核酸プローブ非結合
部分がサンプル中に含まれる標的核酸等と結合しないよ
うにブロッキングを行なうことが好ましい。ブロッキン
グは例えば、該担体を２％ウシ血清アルブミン水溶液中
に、例えば２時間程度浸したり、担体表面の核酸プロー
ブと結合していないマレイミド基を分解させることによ
って可能である。例えばＤＴＴ（ジチオスレイトー
ル）、β−メルカプトエタノール等を用いても可能であ
る。しかし、標識ＤＮＡの吸着を防ぐ効果からすると、
ウシ血清アルブミン水溶液が最も適する。尚このブロッ
キングの工程は必要に応じて行なえば良く、例えばサン
プルの該プローブアレイへの供給を各々のスポットに対
して限定的に行ない、スポット以外の部位へのサンプル
の付着が実質的にない場合には行なわなくても良い。ま
た担体に予めウェルが形成され、そのウェル以外の部分
が核酸プローブが付着し難い様に加工されている場合に
もブロッキングの工程を省略することができる。

【００９８】本発明の方法によって核酸プローブが高密
度に配置されたプローブアレイは、その後標的一本鎖核
酸の検出や、塩基配列の特定等に用いられる。例えばサ
ンプル中に含まれている可能性のある、塩基配列が既知
の標的一本鎖核酸の検出に用いる場合には、該標的一本
鎖核酸の塩基配列に対して相補的な塩基配列を有する一
本鎖核酸をプローブとして用い、該プローブを含む複数
のスポットが担体上に配置されているプローブアレイを
用意し、該プローブアレイの各々のスポットに、サンプ
ルを供給して該標的一本鎖核酸と核酸プローブとがハイ
ブリダイズするような条件下に置いた後、各々のスポッ
トにおけるハイブリッドの有無を蛍光検出等の既知の方
法で検出する。それによってサンプル中の標的物質の有
無の検出を行なうことができる。またサンプル中に含ま
れている標的一本鎖核酸の塩基配列の特定に用いる場合
には、該標的一本鎖核酸の塩基配列の複数の候補を設定
し、該塩基配列群に対して各々相補的な塩基配列を有す
る一本鎖核酸をプローブとして該担体にスポッティング
する。次いで各々のスポットにサンプルを供給して該標
的一本鎖核酸と核酸プローブとがハイブリダイズするよ
うな条件下に置いた後、各々のスポットにおけるハイブ
リッドの有無を蛍光検出等の既知の方法で検出する。こ
れにより標的一本鎖核酸の塩基配列の特定を行なうこと
ができる。また本発明に係わるプローブアレイの他の用
途としては、例えばＤＮＡ結合蛋白質が認識する特異的
な塩基配列のスクリーニングやＤＮＡに結合する性質を
有する化学物質のスクリーニングへの適用が考えられ
る。

【００９９】（プローブ溶液吐出用ヘッドの種類）なお
上記の説明においては、核酸プローブの担体への付与を
バブルジェットヘッドで行なう構成のみを説明したが、
本発明においてはピエゾ素子の振動圧を利用して吐出口
内の液体を吐出せしめるピエゾジェットヘッドを用いる
ことも可能である。しかし前記した様にバブルジェット
ヘッドを用いた場合、担体への結合反応が短時間で完了
し、またＤＮＡの二次構造も熱により解消されるため、
次に続くハイブリダイゼーション反応の効率をも上昇さ
せることができるという点で、バブルジェットヘッドは
本発明にとってより好適に用いられるヘッドである。

【０１００】本発明は、２以上のスポット間で含有され
る核酸プローブが異なる様に複数の吐出口を備えたヘッ
ドを用いて複数のスポットを同時に担体上に形成する方
法である。さらに本発明では、上述の除去工程を適用し
ながらプローブを吐出する。（ＰＮＡ／ＤＮＡ）ここま
で、プローブの一例として核酸プローブを用いて本発明
を説明した。核酸プローブの例としては、デオキシリボ
核酸（ＤＮＡ）プローブ、リボ核酸（ＲＮＡ）プローブ
およびペプチド核酸（ＰＮＡ）プローブを含むものであ
る。ＰＮＡはＤＮＡに含まれる４種の塩基（アデニン、
グアニン、チミン、シトシン）が糖−リン酸エステル主
鎖ではなくてペプチド主鎖に結合し、下記式（ＩＶ）に
示される様な構造を有する合成オリゴヌクレオチドであ
る。

【０１０１】

【化３】

【０１０２】（式中「Ｂａｓｅ」はＤＮＡを構成する４
種類の塩基（アデニン、シトシン、チミン、グアニン）
の何れかを示す。またｐはＰＮＡの塩基長を表わす。）

【０１０３】ＰＮＡは、例えばｔＢＯＣ型固相合成法や
Ｆｍｏｃ型固相合成法として知られている方法によって
合成することができる。そしてＰＮＡはＤＮＡやＲＮＡ
等の天然のオリゴヌクレオチドと比較してヌクレアーゼ
やプロテアーゼ等の酵素に対する強い耐性を有し、血清
中でも酵素的開裂が殆ど、若しくは全く起らず安定であ
る。また糖部やリン酸基を有していない為、溶液のイオ
ン強度の影響を殆ど受けず、従ってＰＮＡと標的一本鎖
核酸とを反応させる際の塩濃度等の調整を行なう必要が
なく、更には静電的な反発が無いためにＤＮＡプローブ
と標的一本鎖核酸とのハイブリッドやＲＮＡプローブと
標的一本鎖核酸とのハイブリッドと比較してＰＮＡと標
的一本鎖核酸とのハイブリッドのほうが熱安定性に優れ
ているとも考えられている。そしてこれらの特性から標
的核酸の検出や塩基配列の決定に用いるプローブとして
有望なものである。そして前記した本発明に係る核酸プ
ローブアレイの製造方法は、核酸プローブとしてＰＮＡ
プローブを適用した場合にも有効であり、ＰＮＡプロー
ブが高密度に、且つ高精度に配置されたＰＮＡプローブ
アレイを容易に製造することができる。具体的には、例
えばＰＮＡプローブを担体上の限定された位置に止めさ
せてプローブアレイの高密度化を図る方法としてはＤＮ
ＡプローブやＲＮＡプローブと同様に、ＰＮＡプローブ
の末端と担体表面との各々に互いに反応性を有する官能
基を導入する方法を用いることができ、反応性の基の好
ましい組合わせの一つは上述したのと同様のチオール基
（ＰＮＡ末端）とマレイミド基（担体表面）の組合わせ
である。ＰＮＡ末端へのチオール基の導入は、例えばＰ
ＮＡプローブのＮ末端（ＤＮＡの５’末端に相当）にチ
オール基を含むシステイン（ＣＨ（ＮＨ_２）（ＣＯＯ
Ｈ）ＣＨ_２ＳＨ）基等を導入することで達成される。Ｐ
ＮＡプローブのＮ末端へのシステインの導入は、例えば
ＰＮＡプローブのＮ末端のアミノ基とシステインのカル
ボキシル基を反応させることによって行なうことができ
る。またＰＮＡプローブのＮ末端のアミノ基と例えばＮ
_２Ｈ（ＣＨ_２）_２Ｏ（ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_２ＣＯＯＨのよ
うにアミノ基およびカルボキシル基を有している様な適
当なリンカーのカルボキシル基とを反応させ、次いで該
リンカーのアミノ基とシステインのカルボキシル基とを
反応させることでリンカーを介してＰＮＡプローブのＮ
末端にシステインを結合させることもできる。この様に
リンカーを介して担体との結合基を導入した場合、ＰＮ
Ａプローブの標的物質との反応部位を担体から所定の距
離だけ離間させることができ、ハイブリダイゼーション
効率のより一層の向上が期待される。

【０１０４】またＰＮＡはその塩基長によっては水に対
する溶解性が同じ塩基長のＤＮＡと比較すると低い場合
があり、インクジェット吐出用の液体を調製する際には
ＰＮＡを予めトリフルオロ酢酸（例えば０．１ｗｔ％ト
リフルオロ酢酸水溶液等）等に溶解させた後、前記した
種々の溶媒を用いてインクジェット吐出に適合する特性
に調製することが好ましい。特にトリフルオロ酢酸に溶
解させておくことは、ＰＮＡ末端のシステイン残基中の
チオール基の酸化によるシスチンへの変性を防ぎ、ＰＮ
Ａのチオール基と担体表面のマレイミド基との反応効率
のより一層の向上を図る上で好ましい。またＤＮＡプロ
ーブやＲＮＡプローブの末端に導入したチオール基と担
体表面のマレイミド基の反応時間は前記した様に３０分
（バブルジェットヘッドを用いた場合）程度であるが、
ＰＮＡの場合にはバブルジェットヘッドを用いた場合で
あっても２時間程度反応させることが好ましい。

【０１０５】更にプローブとしては核酸プローブに限定
されず、検出分析対象となるサンプル中の標的物質と特
異的に結合し得る物質、例えば上述のような、ＤＮＡ、
ＲＮＡ、ｃＤＮＡ（コンプリメンタリーＤＮＡ）、ＰＮ
Ａ、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、および多糖等をプロー
ブとして用いることができる。

【０１０６】以上説明した様な、それぞれのプローブを
含む複数のプローブ溶液を、前記複数種のプローブに対
応する個数の吐出口を備えたプローブ溶液吐出ヘッドを
用いて、吐出口から、所定液量の液滴として、担体上に
吐出して、二次元アレイ状に塗布する塗布工程と、二次
元アレイ状に塗布された複数種のプローブ溶液に含まれ
る各プローブを担体上に固定する工程と、該プローブ溶
液吐出ヘッドの吐出口近傍の液滴を除去する工程を含む
プローブアレイの製造方法によれば、プローブアレイを
極めて容易に、且つ、整然と形成することができる。特
に核酸プローブと担体表面との間で共有結合が形成され
る様に各々に官能基を導入した場合には、担体表面に予
めウェル等を有しない、即ち実質的に平坦で且つ表面特
性（水に対する濡れ易さ等）が均一な担体を用いても隣
接するスポット同士が連結してしまうことがない。その
結果核酸プローブが精度良く、且つ高密度に配列された
核酸プローブアレイを極めて効率的に、しかも低コスト
で製造することができる。さらに、本発明の液滴除去工
程を適用することにより、担体上にプローブ溶液が混合
することなく核酸プローブアレイが整然と整列される。

【０１０７】なお、本発明においては、表面にウェルを
備えた担体を用いることができることはもちろんであ
る。例えばプローブ溶液が供給されるウェルの間に光不
透過性のマトリクスパターン（以降「ブラックマトリク
ス」と称する）を予め形成しておいた場合、担体上での
プローブと標的物質とのハイブリダイゼイションを光学
的に検出（例えば蛍光の検出）する様な場合の検出精度
（ＳＮ比）をより一層向上させることができる。また隣
接するウェルの間に、表面がプローブ溶液に対する親和
性の低いマトリクスを設けておいた場合、プローブ溶液
のウェルへの供給にあたって多少の位置ずれが生じたと
しても所望のウェルにスムーズにプローブ溶液を供給す
ることができる。このような効果を利用することを目的
として表面にウェルを備えた担体を用いてもよい。

【０１０８】本発明に用いるプローブ溶液吐出ヘッドは
特に制限されないが、例えばピエゾジェット法、熱的な
発泡を利用するバブルジェット法により吐出できるヘッ
ドが利用できる。

【０１０９】本発明の担体の材料としては、例えば、合
成石英、溶融石英等を含むガラス、シリコン、アクリル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化
ビニル樹脂等が挙げられる。また該反応物の光学的な検
出を固相を介さないで検出する場合には光学的に黒色の
固相を用いることが好ましく、カーボンブラック等の黒
色の染顔料を含む樹脂担体等が用いられる。

【０１１０】本発明ではこれらプローブアレイに反応す
べき物質の溶液を供給し、適当な反応条件に置き、反応
を行なう。個別のスポットに異なる反応すべき物質の溶
液を供給する必要がある場合には、プローブアレイの複
数のスポットのそれぞれに、プローブに反応させるべき
少なくとも１種の物質が溶解した溶液を少なくとも１種
供給する。この場合、上述のように、供給される溶液
が、すでに形成されているプローブアレイのプローブが
結合されているスポットに対して親和的であり、担体に
非親和的であれば、供給領域を限定した、クロスコンタ
ミネーションのない、定量的な液の供給が可能となる。

【０１１１】これらの反応すべき物質の供給にも、バブ
ルジェット法等を用いれば、微量な液量を、定量的に供
給可能となる。

【０１１２】本発明では、担体に結合するために供給す
るプローブの液量、または、反応すべき物質の液量が微
量であるので、双方の反応条件が、供給された溶液の蒸
発、気散を防ぐ条件を含んでいることが望ましい。

【０１１３】次に、本発明のプローブアレイの製造方法
に使用しうる製造装置について説明する。図６は、プロ
ーブアレイの製造装置の構成を示すブロック図である。

【０１１４】図６は、ヘッドを移動させてプローブアレ
イを製造する場合を示した。図６において、製造装置の
全体動作を制御するＣＰＵ５０には、ヘッド７０をＸＹ
方向に駆動するためのＸ方向駆動モータ５６およびＹ方
向駆動モータ５８がＸモータ駆動回路５２およびＹモー
タ駆動回路５４を介して接続されている。ＣＰＵの指示
に従い、Ｘモータ駆動回路５２およびＹモータ駆動回路
５４を経て、このＸ方向駆動モータ５６およびＹ方向駆
動モータ５８が駆動され、ヘッド７０の担体に対する位
置が決定される。また、モータ駆動回路を介して、液滴
除去手段の駆動モータ３７、４０も接続されている。こ
の液滴除去手段により、本発明の製造装置のヘッドの不
要な液滴の除去が行われる。液滴の除去の詳細、特に液
滴除去手段は、上記図２から図５を参照して説明したと
おりである。具体的には、本発明では、液滴除去手段
は、エラストマー部材で前記吐出口近傍の液滴を掻き取
る手段、吸湿防潤部材で拭き取る手段、吐出口近傍に気
体を吹き付けることで液滴を取り除く手段等であること
が好ましい。さらに、エラストマー部材で前記吐出口近
傍の液滴を掻き取る手段には、エラストマー部材に付着
した溶液を除去する手段を具備することが好ましい。該
手段は、吸引口により吸引する手段が挙げられる。ま
た、吸湿防潤部材で拭き取る手段には、吸湿防潤部材の
部材面が、毎除去ごとに新たな部材面となるような、新
規部材面供給手段をさらに具備することが好ましい。こ
の手段は、例えば吸湿防潤部材を巻き取る巻き取り手段
のようなものであり、所定の方向に吸湿防潤部材を移動
させつつ、新た吸湿防潤部材を供給するものである。さ
らに、吐出口近傍に気体を吹き付けることで液滴を取り
除く手段には、吐出口近傍に吹き付けられた気体を、該
吐出口近傍で吸引するための手段をさらに具備すること
が好ましい。この手段は、ポンプなどにより吸引する吸
引手段が挙げられる。

【０１１５】図６に示されるように、ヘッド７０には、
Ｘ方向駆動モータ５６およびＹ方向駆動モータ５８にヘ
ッド７０に加え、ヘッド駆動回路６０が接続されてお
り、ＣＰＵ５０がヘッド駆動回路６０を制御し、ヘッド
７０の駆動、即ちプローブ溶液の吐出等を行う。さら
に、ＣＰＵには、ヘッドの位置を検出するためのＸエン
コーダ６２およびＹエンコーダ６４が接続されており、
ヘッド７０の位置情報が入力される。また、プログラム
メモリ６６内に制御プログラムも入力される。ＣＰＵ５
０は、この制御プログラムとＸエンコーダ６２およびＹ
エンコーダ６４の位置情報に基づいて、ヘッド７０を移
動させ、担体上の所望の位置にヘッドを配置して所望の
プローブ溶液を吐出する。これを、各プローブの位置に
対して行うことにより、プローブアレイを製造する。

【０１１６】また、所定のプローブ溶液を吐出した後、
必要に応じて、ヘッド７０を除去手段の配置された位置
に移動し、モータ３７、４０によりヘッド７０をワイピ
ング等して清浄化する。清浄化の具体的方法は、先に説
明したとおりである。なお、図６のモータ駆動回路と除
去手段のＺ方向駆動モータ４０により、除去手段をヘッ
ド７０の吐出口面の高さに合わせ、さらにモータ駆動回
路と除去手段のＹ方向駆動モータ３７により、ワイピン
グ方向に除去手段を移動する。

【０１１７】プローブアレイの製造が終了したら、図示
しない担体搬送機構により、製造済みの担体を新たな担
体に置き換える。

【０１１８】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で、上記実施形態を修正または変形することが可能で
ある。

【０１１９】本発明は、プローブ溶液の吐出を行わせる
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
熱エネルギによりプローブ溶液を吐出させるヘッドが優
れた効果をもたらす。かかる方式によればプローブアレ
イの高密度化，高精細化が達成できる。

【０１２０】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、液体が保持され、流路
に対応して配置されている電気熱変換体に、吐出情報に
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、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４３４５
２６２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、さらに優れた吐出を行うことができる。

【０１２１】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４４５９
６００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、ヘッドの形態がど
のようなものであっても、複数の吐出口を備えるように
上記構成を適宜変更することにより、本発明によればプ
ローブ溶液の吐出を確実に効率よく行うことができるよ
うになる。

【０１２２】さらに、本発明の製造装置で担体の最大幅
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。そのようなヘッドと
しては、複数の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個のヘッドとしての構
成のいずれでもよい。

【０１２３】加えて、シリアルタイプのものでも、装置
本体に固定されたヘッド、または、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プ
ローブ溶液の供給が可能になる交換自在のチップタイプ
のヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【０１２４】さらに、本発明の装置は、液滴除去手段を
有するため、優れた吐出効果を実現できる。

【０１２５】また、本発明の装置の構成として、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。これらを具体的に挙げれば、ヘ
ッドに対してのキャッピング手段、加圧または吸引手
段、電気熱変換体またはこれとは別の加熱素子、また
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、溶液の吐出とは別の、吐出を行なうための予備吐出
手段などを挙げることができる。

【０１２６】本発明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。

【０１２７】本発明の装置では、プローブ溶液吐出ヘッ
ドの各吐出口から吐出されるプロープ溶液の量が、０．
１ピコリットルから１００ピコリットルの範囲であるこ
とが好ましい。

【０１２８】また、本発明の装置では、担体上に塗布さ
れるプローブ溶液の占める面積が、０．０１μｍ^２〜４
００００μｍ^２であることが好ましい。

【０１２９】本発明の装置では、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、および多糖等をプローブとして用いる
ことができる。

【０１３０】また、本発明の装置では、担体の材料とし
て、例えば、合成石英、溶融石英等を含むガラス、シリ
コン、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチ
レン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。また該反応
物の光学的な検出を固相を介さないで検出する場合には
光学的に黒色の固相を用いることが好ましく、カーボン
ブラック等の黒色の染顔料を含む樹脂担体等が用いられ
る。

【０１３１】本発明では、上述のような液滴除去手段を
備えた製造装置を適用してプローブアレイを製造する。
本発明には、この製造装置により製造されたプローブア
レイが含まれる。

【０１３２】本発明のプローブアレイは、各ドットが整
然と配列され、よれ、あるいは、ミスト等に由来する汚
れも観察されない、優れたプローブアレイである。

【０１３３】

【実施例】以下に、本発明のプローブアレイの製造方
法、ならびに製造装置に関して、より詳しく説明する。

【０１３４】実施例１（蛍光色素を用いた混色評価）２５．４ｍｍ×２５．４ｍｍ×０．５ｍｍの溶融石英基
板を１％の超音波洗剤ＧＰ−ＩＩＩ（ブランソン）中で
２０分間超音波洗浄した後、水道水で超音波洗浄、流水
洗浄を適宜行った。次に、８０℃の１ＮＮａＣｌ中に
２０分間浸漬し、流水（水道水）洗浄、超純水超音波洗
浄、流水（超純水）洗浄した後、窒素ガスを吹きつけて
乾燥した。

【０１３５】次いで、蛍光色素ローダミンＢを、本発明
のヘッドで吐出するための溶媒、すなわち、グリセリン
７．５ｗｔ％、尿素７．５ｗｔ％、チオジグリコール
７．５ｗｔ％、一般式（Ｉ）：

【０１３６】

【化４】

【０１３７】（但し、Ｒ_１からＲ_４は先に定義したとお
りである。）で示されるアセチレンアルコール（例え
ば、商品名：アセチレノールＥＨ川研ファインケミカ
ル株式会社）１ｗｔ％を含む水溶液に、１０μＭの濃度
で溶解させた。この色素溶液を図１に略示したヘッドの
各吐出口に連接されて形成された液体リザーバーに一個
おきに注入した。ローダミンＢ液を注入しなかったリザ
ーバーには同様に溶液化した蛍光色素アミノＦＩＴＣ
（濃度１０μＭ）を注入した。このヘッドの各吐出口か
ら上記二種の色素の溶液を上記洗浄済みの担体上に吐出
供給した。なお、各リザーバー、吐出口は予め上記溶媒
と各色素溶液で洗浄、真空吸引による液体の除去を適宜
繰り返した。一個の液滴の量は１０ｐｌであり、この場
合、担体上に吐出された液滴（ドット）が占める面積は
約５０μｍ^２であり、ドットの間隔は約１００μｍであ
る。色素溶液の吐出はヘッドから一回吐出した後に図２
に略示したワイパーブレードにより図２に示す方向にワ
イピングし、再度吐出する方法を繰り返し、合計５００
回吐出した。

【０１３８】ニコン蛍光顕微鏡ＥＣＬＩＰＳＥＥ８０
０（株式会社ニコン）に２０倍対物レンズ（プランアポ
クロマート）と蛍光フイルタ（Ｂ−２Ａ：ローダミンＢ
用、Ｂ−２Ｅ／Ｃ：アミノＦＩＴＣ用、いずれもニコ
ン）をセットし２００倍の倍率にて、供給された各色素
水溶液の状態を蛍光にて観察したところ、それぞれの色
素の液滴からは他の色素の蛍光は観察されず、混色のな
い水溶液の供給が可能であった。また、各ドットは整然
と配列され、よれ、あるいは、ミスト等に由来する汚れ
も観察されなかった。

【０１３９】実施例２（ハイブリダイゼーションによる
混色評価）実施例１と同様にガラス基板を洗浄した。ついで、減圧
蒸留して精製した、下記式（ＩＩ）：（ＣＨ_３Ｏ）_３ＳｉＣ_３Ｈ_６ＮＨＣ_２Ｈ_４ＮＨ_２（ＩＩ）のアミノシランカップリング剤（ＫＢＭ−６０３：化合
物ＩＩ；信越化学工業株式会社製）を１％の濃度で含む
水溶液を室温下、１時間攪拌し、メトキシ基部分を加水
分解させた。次に、上記基板を洗浄後速やかに前記シラ
ンカップリング剤水溶液に浸し、室温下、１時間浸漬し
た。その後、流水（超純水）洗浄し、窒素ガスを吹きつ
けて乾燥させ、次いで、１２０℃のオーブン中で１時間
加熱定着させた。

【０１４０】冷却後、下記式（ＩＩＩ）：

【０１４１】

【化５】

【０１４２】のＮ−（６−マレイミドカプロキシ）スク
シイミド（ＥＭＣＳ；化合物ＩＩＩ）の０．３％溶液
（エタノール：ジメチルスルホキシド＝１：１）に基板
を室温下、２時間浸漬し、ＥＭＣＳをアミノシランカッ
プリング剤のアミノ基に反応させた。反応終了後、エタ
ノール：ジメチルスルホキシド＝１：１で１回、エタノ
ールで３回洗浄し、窒素ガスを吹きつけて乾燥させた。

【０１４３】５’−ＡＴＧＡＡＣＣＧＧＡＧＧＣＣＣＡＴＣ−３’ （１）３’−ＴＡＣＴＴＧＧＣＣＴＣＣＧＧＧＴＡＧ−５’ （２）５’−ＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡ−３’ （３）３’−ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴ−５’ （４）

【０１４４】上記する（１）、（３）の塩基配列にそれ
ぞれ相補的な塩基配列である、（２）、（４）の塩基配
列を有し、かつ、５’末端にリンカーを介して上記基板
表面に最終的に精製したマレイミド基と反応結合可能な
メルカプト基（ＳＨ基：スルフィドリル基ともいう）を
有するオリゴヌクレオチド（化合物Ｖ、ＶＩ：ベックス
株式会社）を本実施例の検証に用いるオリゴヌクレオチ
ドプローブに利用した。

【０１４５】式（Ｖ、ＶＩ）： 3’-TACTTGGCCTCCGGGTAG-OP(O)₂O-(CH₂)₆-5’ 化合物Ｖ 3’-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT-OP(O)₂O-(CH₂)₆-5’ 化合物ＶＩ

【０１４６】化合物Ｖ、ＶＩをそれぞれ実施例１と同様
の吐出用溶媒に吸光度が１．０になるように溶解させ、
実施例１と同様にヘッドからガラス基板上に一個おきに
供給した。なお、各リザーバー、吐出口は予め上記溶媒
とオリゴヌクレオチドの溶液で洗浄、真空吸引による液
体の除去を適宜繰り返した。その後上記の基板上にオリ
ゴヌクレオチド溶液を吐出した。液滴量、ドットサイ
ズ、ドット間隔、吐出のパターン、吐出回数、ワイピン
グの方法は実施例１と同様である。また、上記溶媒は保
湿性が高く、リザーバー内、および、基板上でのオリゴ
ヌクレオチド溶液の乾燥を防ぐことができる。

【０１４７】このように化合物Ｖ、ＶＩの溶液を吐出し
た基板を、湿度１００％の保湿チャンバー内に室温下で
１時間反応させた後、流水（超純水）中で約３０秒洗浄
した。

【０１４８】次に、上記基板をＢＳＡ（牛血清アルブミ
ン：シグマアルドリッチジャパン）を２％の濃度で含む
５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝７．０、１ＭＮａＣ
ｌを含む）に１時間浸漬した後、上記緩衝液で適宜洗浄
し、この緩衝液中で保存した。

【０１４９】＜ハイブリダイゼーション＞モデル標的Ｄ
ＮＡとして実施例の（１）、（２）の配列を有し、５’
末端にテトラメチルローダミンを結合した化合物Ｖ、Ｖ
Ｉ（ベックス株式会社より購入）をハイブリダイゼーシ
ョンに用いた。

【０１５０】モデル標的ＤＮＡとして、式（ＶＩＩ、Ｖ
ＩＩＩ）：（ＶＩＩのみ図示、ＶＩＩＩはＤＮＡ部分が
Ａ２５）

【０１５１】

【化６】

【０１５２】のＤＮＡ分子、上記（１）、（３）の配列
を有し、蛍光標識としてテトラメチルローダミンを５’
末端に結合した化合物ＶＩＩ、ＶＩＩＩ（べックス株式
会社より購入）を用いて、製造された基板上のプローブ
とのハイブリダイゼーション反応を行った。

【０１５３】このハイブリダイゼーション反応は、二枚
の基板を化合物ＶＩＩ、ＶＩＩＩをそれぞれ５ｎＭの濃
度で含むリン酸緩衝液（１０ｍＭリン酸緩衝液ｐＨ＝
７．０、５０ｍＭのＮａＣｌを含む）２ｍｌを用い、ハ
イブリパック中で別個に行った。基板をモデル標的ＤＮ
Ａ溶液とともにハイブリパック中に封じ、恒温槽内で７
０℃まで加熱し、その後、５０℃まで冷却し、その状態
で１０時間放置した。

【０１５４】次に、基板をハイブリパックから取り出
し、未反応の標的ＤＮＡを除去する目的で、ハイブリダ
イゼーション用の緩衝液で洗浄した。洗浄後、緩衝液で
覆われた状態でスライドグラス上に基板を置き、カバー
ガラスで覆って、蛍光標識からの蛍光を観察した。この
観察に使用した蛍光顕微鏡は、ＥＣＬＩＰＳＥＥ８０
０（株式会社ニコン）に２０倍対物レンズ（プランアポ
クロマート）と蛍光フイルタ（Ｙ−２Ｅ／Ｃ）をセット
したものである。各基板の標的ＤＮＡに相補的なプロー
ブが存在するべき部分からのみ蛍光が観察された。各ド
ットは整然と配列され、よれ、あるいは、ミスト等に由
来する汚れも観察されなかった。

【０１５５】収録された画像に基づき、基板上に二次元
アレイ状に形成した、化合物Ｖを固定したウェル全てに
ついて、蛍光が観察された。

【０１５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
および製造装置によれば、ヘッドの吐出口面の浄化を行
う際に、吐出口面の吐出口の配列に垂直に液滴除去手段
を動かすことにより、吐出口面を清浄にすることができ
る。本発明によれば、液滴除去工程を備えた製造方法お
よび製造装置を適用してプローブアレイを製造する。こ
の方法は、吐出口からの吐出状態を不安定にする吐出口
近傍に付着した不要なＤＮＡプローブ形成用溶液を除去
し、更に異なるＤＮＡプローブ形成用溶液の混液を防止
するプローブアレイの製造方法と製造装置を提供するこ
とができる。これにより、二次元アレイを用いたＤＮＡ
診断の信頼性を向上させることができる。

【０１５７】本発明は、この製造方法および調整装置に
より製造されたプローブアレイが含まれる。これらのプ
ローブアレイは、各ドットが整然と配列され、よれ、あ
るいは、ミスト等に由来する汚れも観察されない、優れ
たプローブアレイである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブアレイを製造する製造装置の
ヘッドを表す図である。（Ａ）は、斜視図であり、
（Ｂ）は図１（Ａ）をｘ軸方向から見た図である。

【図２】本発明のプローブアレイを製造する製造装置の
ヘッドから不要な液滴を除去する場合の、物理的力の付
与の方向を示す図である。

【図３】本発明のプローブアレイを製造する製造装置の
ヘッドをエラストマー部材で掻き取る場合の図である。

【図４】本発明のプローブアレイを製造する製造装置の
ヘッドに気体を吹きつけて吐出口付近の液滴を除去する
場合の図である。

【図５】本発明のプローブアレイを製造する製造装置の
ヘッドから吸湿防潤部材で吐出口付近の液滴を除去する
場合の図である。

【図６】プローブアレイの製造装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１００ヘッド１０２ヘッド本体１０３吐出口面１０４プローブ溶液接続口１０５吐出口１０６プローブ溶液滴１１０物理的な力を掛ける方向１１２掻き取り手段１１４支持部１１６エラストマー部材１１８吸引口１２０吸引管１２４気体吹きつけ手段１２６吸引手段１３２液滴除去手段１３４吸湿防潤部材１３６巻き取り部

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）Ｃ１２Ｍ 1/34 Ｃ１２Ｍ 1/40 Ｂ４Ｇ０６８ 1/40 Ｇ０１Ｎ 31/22 １２１ＰＣ１２Ｎ 15/09 33/53 ＭＧ０１Ｎ 31/22 １２１ 33/566 33/53 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｚ 35/10 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ // Ｇ０１Ｎ 33/566 Ｇ０１Ｎ 35/06 Ｊ (72)発明者岡本尚志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 EA24 FB01 2G042 AA01 BD19 FB05 HA02 HA07 2G058 CC09 CC12 EB00 ED20 ED31 GA01 4B024 AA11 AA19 CA01 CA04 CA11 HA12 4B029 AA07 AA23 BB15 BB16 BB17 BB20 FA15 4G068 AA06 AB15 AC20 AD50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】担体上に標識物質に対して特異的に結合
可能な複数種のプローブの各々が、二次元アレイ状に固
定されているプローブ担体の製造方法であって、該製造
方法が、それぞれのプローブを含む複数のプローブ溶液を、前記
複数種のプローブに対応する個数の吐出口を備えたプロ
ーブ溶液吐出ヘッドを用いて、該吐出口から担体上に付
与する工程と、該プローブ溶液吐出ヘッドの吐出口近傍の液滴を除去す
る工程とを具備し、該プローブ溶液吐出ヘッドの吐出口近傍の液滴を除去す
る工程が、前記吐出口の配列方向とほぼ垂直方向に物理
的に力を与えることにより行われることを特徴とするプ
ローブ担体の製造方法。
【請求項２】前記液滴除去工程が、エラストマー部材
で掻き取ることにより行われることを特徴とする請求項
１に記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項３】前記液滴除去工程が、吸湿防潤部材で拭
き取ることにより行われることを特徴とする請求項１に
記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項４】前記液滴除去工程が、前記プローブ溶液
吐出ヘッドの吐出口近傍に気体を吹き付けることにより
液滴を取り除くことにより行われることを特徴とする請
求項１に記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項５】前記エラストマー部材に付着した溶液を
除去する工程をさらに有することを特徴とする請求項２
に記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項６】前記吸湿防潤部材として毎除去ごとに新
たな部材面を供給することを特徴とする請求項３に記載
のプローブ担体の製造方法。
【請求項７】前記プローブ溶液吐出ヘッドの吐出口近
傍に吹き付けた気体を、該吐出口近傍で吸引することを
特徴とする請求項４に記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項８】前記吐出口から吐出される前記プロープ
溶液の量が０．１ピコリットルから１００ピコリットル
の範囲であることを特徴とする請求項１から７のいずれ
かに記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項９】プローブ担体の、担体上に塗布されるプ
ローブ溶液の占める面積が、０．０１μｍ^２〜４０００
０μｍ^２であることを特徴とする請求項１から８のいず
れかに記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項１０】プローブ担体のプローブが、ＤＮＡ、
ＲＮＡ、ｃＤＮＡ（コンプリメンタリーＤＮＡ）、ＰＮ
Ａ、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、多糖よりなる群から選
択されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに
記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項１１】プローブ溶液吐出ヘッドが前記液体に
吐出のための熱エネルギーを与える熱エネルギー発生体
を備えていることを特徴とする請求項１から１０に記載
のプローブ担体の製造方法。
【請求項１２】担体上に標識物質に対して特異的に結
合可能な複数種のプローブの各々が、二次元アレイ状に
固定されているプローブ担体の製造装置であって、該製
造装置が、前記担体を搬送する搬送手段、各プローブ溶液を収納する溶液リザーバー、前記リザーバーに接続されるプローブ溶液吐出用の吐出
口を、前記複数種のプローブに対応する個数備えるプロ
ーブ溶液吐出ヘッド、前記プローブ溶液吐出ヘッドから不要な液滴を除去する
ための除去手段を具備し、前記除去手段が、前記プローブ溶液吐出ヘッドの前記吐
出口の配列方向とほぼ垂直方向に除去する機構を有する
ことを特徴とするプローブ担体の製造装置。
【請求項１３】前記除去手段がエラストマー部材で前
記吐出口近傍の液滴を掻き取る手段であることを特徴と
する請求項１２に記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項１４】前記除去手段が、吸湿防潤部材で拭き
取る手段であることを特徴とする請求項１２に記載のプ
ローブ担体の製造装置。
【請求項１５】前記除去手段が、前記吐出ヘッドの吐
出口近傍に気体を吹き付けることで液滴を取り除く手段
であることを特徴とする請求項１２に記載のプローブ担
体の製造装置。
【請求項１６】前記エラストマー部材に付着した溶液
を除去する手段をさらに有することを特徴とする請求項
１３に記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項１７】前記吸湿防潤部材の部材面が、毎除去
ごとに新たな部材面となるような、新規部材面供給手段
を有することを特徴とする請求項１４に記載のプローブ
担体の製造装置。
【請求項１８】プローブ溶液吐出ヘッドの吐出口近傍
に吹き付けられた気体を、該吐出ヘッドの吐出口近傍で
吸引するための手段をさらに有することを特徴とする請
求項１５に記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項１９】前記吐出口から吐出される前記プロー
プ溶液の量が、０．１ピコリットルから１００ピコリッ
トルの範囲であることを特徴とする請求項１２から１８
のいずれかに記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項２０】担体上に塗布されるプローブ溶液の占
める面積が、０．０１μｍ^２〜４００００μｍ^２である
ことを特徴とする請求項１２から１９のいずれかに記載
のプローブ担体の製造装置。
【請求項２１】前記プローブ担体のプローブが、ＤＮ
Ａ、ＲＮＡ、ｃＤＮＡ（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、多糖よりなる群か
ら選択されることを特徴とする請求項１２から２０のい
ずれかに記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項２２】前記プローブ溶液吐出ヘッドが、プロ
ーブ溶液に吐出のための熱エネルギーを与える熱エネル
ギー発生体を備えることを特徴とする請求項１２から２
０のいずれかに記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項２３】請求項１から１１のいずれかに記載の
プローブ担体の製造方法により製造されたプローブ担
体。
【請求項２４】請求項１２から２２のいずれかに記載
のプローブ担体の製造装置を用いて製造されたプローブ
担体。