JP2002323507A - マイクロアレイ作製装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スポットを形成する作業とマイクロアレイ作
製用ヘッドを洗浄・乾燥する作業を同時にでき、この結
果極めて効率的にマイクロアレイを作製することができ
るマイクロアレイ作製装置を提供する。 【解決手段】 マイクロアレイ作製装置は、生体試料を
含む溶液を貯える溶液貯留部７４と、複数枚の基板３を
配列し得る作業台４と、溶液貯留部７４から溶液を取り
入れて保持し、基板３上に溶液のスポットを形成するた
めのヘッド５１と、ヘッド５１の洗浄等が行われる洗浄
等施工部７１，７２，７３とを備える。スタンピング領
域のＸＹ２軸搬送機構６は、基板にスポットを形成する
ためにヘッド５１を作業台上に搬送する。洗浄領域のＸ
Ｙ２軸搬送機構７５は、ヘッド５１の洗浄を行うために
ヘッド５１を洗浄等施工部７１，７２，７３上に搬送す
る。スタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６と洗浄領域
のＸＹ２軸搬送機構７５とでヘッド５１の受け渡しが行
われる。

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断片やオリ
ゴヌクレオチド等の生体試料を基板上に多数配列させる
マイクロアレイ作製装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、多彩な生物の全遺伝子機能を効率
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（すなわちＤＮＡチップ）は、スライドガラ
スやシリコン等の基板上にＤＮＡ断片等を含むスポット
を多数整列させたものであり、遺伝子の発現や変異、多
様性などの解析に非常に有効である。

【０００３】一般的な基板の大きさは１〜数十ｃｍ
²で、この領域に数千〜数十万種のＤＮＡ断片のスポッ
トが整列される。基板上のＤＮＡ断片は、相補性を有す
る蛍光標識ＤＮＡを用いて調べられる。基板上のＤＮＡ
断片と蛍光標識ＤＮＡとでハイブリタイゼーションが生
じると蛍光が発する。この蛍光が生じるスポットを蛍光
スキャナ等で検出し、蛍光イメージを解析することで遺
伝子の発現や変異、多様性などを解析することができ
る。

【０００４】このＤＮＡマイクロアレイの技術を発展さ
せるためには、基板上に密集したＤＮＡ断片のスポット
を配列させるマイクロアレイ作製装置が必要になる。

【０００５】特表平１０−５０３８４１号公報には、あ
らかじめ調整したＤＮＡ断片を基板に配列するマイクロ
アレイ作製装置が開示されている。この装置は、細長い
一対の部材間に形成された開放毛管流路に試料を保持す
るとともに、細長い一対の部材で構成されるヘッドの先
端を基板に軽く打ち付けることにより、基板上にスポッ
トを形成している。

【０００６】マイクロアレイ作製装置の性能としては、
多種のＤＮＡサンプルを数十ミクロンから数百ミクロン
のサイズで定められた位置に定量的にスポットできる性
能が求められる。また、多数のレプリカを作製するため
に素早くマイクロアレイを作製できる性能が求められ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなマイクロア
レイ作製装置にあっては、スポットの形成作業を終えた
ヘッドに種類の異なる次の溶液を保持させる際、前の溶
液が混濁しないようにヘッドを洗浄・乾燥する必要があ
る。すなわち、スポットを形成する作業の後にヘッドを
洗浄・乾燥する作業が必須となる。

【０００８】ヘッドを洗浄・乾燥している間はスポット
を形成する作業は中断される。しかも一般に洗浄・乾燥
の作業に要する時間は、スポットを形成する作業に要す
る時間よりも長いので作業能率の向上が図り難い。

【０００９】そこで、本発明は、スポットを形成する作
業とマイクロアレイ作製用ヘッドを洗浄・乾燥する作業
を同時にでき、この結果極めて効率的にマイクロアレイ
を作製することができるマイクロアレイ作製装置及び方
法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照番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ない。

【００１１】上記課題を解決するために、本発明者は、
スポットを形成する領域及び洗浄・乾燥する領域それぞ
れの領域毎にマイクロアレイ作製用ヘッドを用意し、一
方のマイクロアレイ作製用ヘッドで基板上にスポットを
形成している間に他方のマイクロアレイ作製用ヘッドの
洗浄等を行った。そして、スポットを形成する領域と洗
浄・乾燥する領域とでマイクロアレイ作製用ヘッドを互
いに受け渡しできるようにした。

【００１２】すなわち請求項１の発明は、生体試料を含
む溶液を貯える溶液貯留部（７４）と、複数枚の基板
（３）を配列し得る作業台（４）と、前記溶液貯留部
（７４）から前記溶液を取り入れて保持し、前記基板
（３）上に溶液のスポットを形成するための保持手段
（５１）と、前記保持手段（５１）の洗浄等が行われる
洗浄等施工部（７１，７２，７３）と、前記保持手段
（５１）を前記溶液貯留部（７４）、前記作業台（４）
及び前記洗浄等施工部（７１，７２，７３）を含む領域
において搬送し且つ二次元座標を与える搬送手段（６，
７５）とを備え、前記保持手段（５１）は複数設けら
れ、前記搬送手段（６，７５）は、前記保持手段（５
１）を前記洗浄等施工部上に搬送する第１の搬送手段
（７５）と、前記保持手段（５１）を作業台上に搬送す
る第２の搬送手段（６）とを有し、前記第１の搬送手段
（７５）及び第２の搬送手段（６）とで前記保持手段
（５１）の受け渡しが行われることを特徴とするマイク
ロアレイ作製装置により、上述した課題を解決した。

【００１３】この発明によれば、第２の搬送手段によっ
て搬送される一方の保持手段が基板上にスポットを形成
している間に、第１の搬送手段によって搬送される他方
の保持手段を洗浄等することができる。第１の保持手段
と第２の保持手段との間で保持手段を受け渡す瞬間を除
いて、基板上にスポットを形成する作業を間断なく続け
ることができるので、極めて効率的にマイクロアレイを
作製することができる。

【００１４】なお、保持手段には、本実施形態に記載の
ような溶液を保持する液溜め部、及び液溜め部から突出
し、基板にスポットを配置する配置部（例えばピン又は
ニードル）で構成される方式の他、ペンのように互いに
距離を開けて設けられた細長い一対の部材間に形成され
た開放毛管流路に試料を保持し、細長い一対の部材の先
端を基板に機械的に当接させるペン方式、インクジェッ
トプリンターの原理を利用したインクジェット方式、毛
細管によるキャビラリー方式等も採用しうる。

【００１５】また、請求項２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、前記保持手段（５
１）を前記基板（３）に対して近接・離間する方向に移
動させ、前記保持手段（５１）をしてスポットを形成せ
しめる移動手段（２３，９５）を備え、前記保持手段
（５１）は前記移動手段（２３，９５）に着脱自在に取
り付けられることを特徴とする。

【００１６】溶液を保持する保持手段を基板に機械的に
接触させることで基板上に溶液のスポットを形成する場
合、保持手段を近接・離間する方向に移動させる移動手
段を設ける必要がある。

【００１７】また、請求項３の発明は、請求項１又は２
に記載のマイクロアレイ作製装置において、前記第１の
搬送手段（７５）又は前記第２の搬送手段（６）は、前
記保持手段（５１）を把持する複数の把持部（１０２）
と、一方の前記保持手段（５１）を前記第１の搬送手段
（７５）から前記第２の搬送手段（６）に受け渡し、並
びに他方の前記保持手段（５１）を前記第２の搬送手段
（６）から前記第１の搬送手段（７５）に受け渡せるよ
うに、前記複数の把持部（１０２）を旋回する旋回部
（１００）と、を有することを特徴とする。

【００１８】この発明によれば、保持手段を装置上に一
旦置くことがなく、直接第１の搬送手段及び第２の搬送
手段の間で受け渡すことができるので、受け渡し作業を
効率的に行うことができる。

【００１９】さらに、請求項４の発明は、請求項１乃至
３いずれかに記載のマイクロアレイ作製装置において、
前記第２の搬送手段（６）に支持された前記保持手段
（５１）の姿勢及び／又は位置を検知する検知手段（６
１）と、前記第２の搬送手段（６）に対する前記保持手
段（５１）の姿勢及び／又は位置を変化させる姿勢及び
／又は位置変化手段（４３，６）と、前記検知手段（６
１）で検知した前記保持手段（５１）の姿勢に基づき前
記姿勢及び／又は位置変化手段（４３，６）を操作する
制御手段とを備えることを特徴とする。

【００２０】第２の搬送手段に保持手段を付け替える毎
に第２の搬送手段に支持された保持手段の位置も僅かに
変化してしまう。基板上に正確に溶液のスポットを形成
するためには、保持手段を付け替える毎に保持手段の姿
勢及び／又は位置を補正する必要がある。この発明によ
れば、付け替えた保持手段の姿勢及び／又は位置を付け
替える前の保持手段と同じ姿勢及び／又は位置に補正す
ることができる。

【００２１】さらに、請求項５の発明は、請求項１乃至
４いずれかに記載のマイクロアレイ作製装置において、
前記溶液貯留部（７４）は、溶液を貯える複数の溶液保
持プレート（１２１）と、この溶液保持プレート（１２
１）が収納されるカセット（１２２）と、前記カセット
（１２２）から前記溶液保持プレート（１２１）を取り
出し、所定位置に搬送するプレート搬送機構（１２３）
とを備えることを特徴とする。

【００２２】この発明によれば、プレート搬送機構が多
数並べられた溶液保持プレートから必要な溶液保持プレ
ートを取り出し、所定の位置に搬送する。この所定の位
置において、生体試料の溶液に保持手段を漬けて溶液を
吸引する所謂ロードが行われる。したがって、複数種の
生体試料から必要な生体試料を自動的にロードすること
ができる。

【００２３】また、本発明は、請求項６に記載のよう
に、基板（３）上に生体試料の溶液のスポットを配列す
るマイクロアレイ作製方法であって、溶液を取り入れて
保持し、前記基板（３）上に溶液のスポットを形成する
ためのマイクロアレイ作製用ヘッド（５１）を第２の搬
送手段（６）を用いて搬送し、基板（３）上に生体試料
の溶液のスポットを配列するスタンピング工程と、前記
マイクロアレイ作製用ヘッド（５１）を第１の搬送手段
（７５）を用いて搬送し、前記マイクロアレイ作製用ヘ
ッドを洗浄等する洗浄工程と、前記第１の搬送手段（７
５）に支持された一方のマイクロアレイ作製用ヘッド
（５１）と、前記第２の搬送手段（６）に支持された他
方のマイクロアレイ作製用ヘッド（５１）とを、前記第
１の搬送手段（７５）及び第２の搬送手段（６）とで互
いに受け渡すマイクロアレイ作製用ヘッド受け渡し工程
とを備え、前記スタンピング工程及び前記洗浄工程が同
時に行われることを特徴とするマイクロアレイ作製方法
としても構成することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の一
実施形態におけるマイクロアレイ作製装置を説明する。
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２におけるIII−III線方向から見た
この装置の右側面図、図４は図２におけるIV−IV線方向
から見たこの装置の左側面図、図５は図１におけるＶ−
Ｖ線方向から見たこの装置の断面図である。

【００２５】この装置は、スライドガラスやシリコン等
からなる基板に、あらかじめ調整したＤＮＡ断片やオリ
ゴヌクレオチド等の生体試料の溶液のスポットを多数配
列する。一般的な基板の大きさは１〜数十ｃｍ²で、こ
の領域に数千〜数十万種のＤＮＡ断片のスポットを配列
する。スポットの径は例えば数十ミクロンから数百ミク
ロンのサイズを有する。

【００２６】図１に示すように、マイクロアレイ作製装
置は二つの領域を有する。一つは、溶液を保持するマイ
クロアレイ作製用ヘッド５１（以下単にヘッドという）
を基板に打ち付け、基板上に生体試料の溶液のスポット
を配列させるスタンピング領域１である。もう一つはス
ポットを形成した後のヘッド５１を洗浄し、洗浄したヘ
ッド５１に種類の異なる次の溶液を保持させる洗浄領域
２である。ヘッドの構成については後述する。

【００２７】まず、スタンピング領域について説明す
る。作業台４上には多数の基板３…がマトリクス状に載
置される。この実施形態では、縦に４列、横に１２列合
計４８の区分に基板３…が載置されている。基板３の枚
数は作製されるレプリカの数に応じて種々変更されう
る。基板３はスライドガラスやシリコン等からなり、基
板３の表面には生体試料を付着できるように表面処理が
なされている。

【００２８】作業台４には各基板に対応して吸引孔が開
口されるとともに、不図示の真空装置の管路がこの吸引
孔に接続されている。真空装置を作動することにより、
吸引口から空気が吸引され、基板３…が作業台に固定さ
れる。

【００２９】作業台４の一画には、試験的にマイクロア
レイを作製するための２枚の基板又はダミー基板が載置
されるテスト台５が設けられる。溶液を保持したヘッド
５１のニードルをいきなり基板３に打ち付けると、溶液
が付きすぎた状態でニードルを打ち付けることになる。
これを避けるために、テスト台５上の基板３にニードル
を打ち付け、ニードルに付きすぎた溶液が落とされる。

【００３０】作業台４上にはヘッド５１を搬送し、ヘッ
ド５１に二次元座標を与える第２の搬送手段としてのＸ
Ｙ２軸搬送機構６が取り付けられる。このＸＹ２軸搬送
機構６は、基板３上に微少スポットを定められた位置に
形成できるように、ヘッド５１を前回打ち付けた位置よ
りも例えば数百ミクロンＸ方向又はＹ方向にずらして位
置決めする。また、このＸＹ２軸搬送機構６は後述する
受け渡し位置１０４までヘッド５１を受け取りにいき、
スポットの形成が終了した後のヘッド５１を再び受け渡
し位置１０４まで搬送する。

【００３１】図１及び図４に示すように、ＸＹ２軸搬送
機構６は、Ｘ軸搬送機構６ＸとＹ軸搬送機構６Ｙとから
構成される。Ｘ軸移動機構６ＸはＸ軸方向に延設された
長手固定フレーム８と、この固定フレームにＸ軸方向に
伸長して装着されたレール９，９及び該レール９，９に
対して移動自在に組まれたスライダ１０，１０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１１と、該テーブル１１を駆動するリニアモー
タ１２とを備える。該リニアモータ１２は、Ｘ軸方向に
延在する二次側としてのマグネット１２ａと、テーブル
１１の裏側にマグネット１２ａに対向して取り付けられ
た一次側としてのコイル１２ｂとからなる。Ｘ軸搬送機
構６Ｘの、基板を挟んで反対側にはＸ軸方向に延設され
た長手固定フレーム１３と、固定フレーム１３にＸ軸方
向に伸長して装着されたレール１４及び該レール１４に
対して移動自在に組み込まれたスライダ１５からなるリ
ニアガイドが設けられる。

【００３２】図１及び図２に示すように、Ｙ軸駆動機構
６Ｙは、Ｘ軸駆動機構６Ｘによって駆動されるテーブル
１１とスライダ１５との間に架設された長手可動フレー
ム１７と、この可動フレーム１７にＸ軸方向に伸長して
装着されたレール１８，１８及び該レール１８，１８に
対して移動自在に組み込まれたスライダ１９，１９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２０と、該テーブル２０を駆動するリニア
モータ２１とを備える。該リニアモータ２１は、Ｙ軸方
向に延在する二次側としてのマグネット２１ａと、テー
ブル２０の裏側に該マグネット２１ａに対向して取り付
けられた一次側としてのコイル２１ｂとからなる。

【００３３】ＸＹ２軸搬送機構６には、移動手段として
のＺ軸駆動機構２３が支持される。このＺ軸駆動機構２
３が上記Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向、すなわち基
板３に対して近接・離間する方向にヘッド５１を移動す
る。Ｚ軸駆動機構２３は、ヘッド５１全体を昇降させる
ためにＺ１軸駆動機構２３Ｚ１を有し、ヘッド５１の液
溜め部材からニードルを突出させるためにＺ２軸駆動機
構２３Ｚ２を有する。

【００３４】Ｚ１軸駆動機構２３Ｚ１は、送りねじ及び
電動モータを用いてスライダを移動させる電動アクチュ
エータからなる。この電動アクチュエータは、図６に示
すように、高剛性なＵ字形断面形状のアウタレール３１
と、該アウタレール３１内に往復運動自在に組まれたス
ライダ３２とを備える。スライダ３２の中央にはナット
が一体に設けられ、スライダ３２の両側面とアウタレー
ル３１の内側面との間には循環可能な複数のボール３３
…が設けられている。この電動アクチュエータはスライ
ダ３２に作用するあらゆる方向に対して等しい定格荷重
を有するので、オーバーハング状態でスライダにヘッド
５１等が取り付く、Ｚ軸方向の駆動機構として好適に用
いられる。

【００３５】Ｚ１軸駆動機構２３Ｚ１を構成する電動ア
クチュエータについて詳細に説明する。電動アクチュエ
アータは、アウタレール３１と、このアウタレール３１
に直線運動自在に案内されるスライダ３２と、このスラ
イダ３２に設けられ、ねじ軸に螺合するナット３５と、
アウタレール３１の長手方向の両端に回転自在に支持さ
れたねじ軸３４を有する。アウタレール３１の一端には
図示しない電動モータが取り付けられる。電動モータの
出力軸は継ぎ手を介してねじ軸３４に連結される。

【００３６】アウタレール３１は断面コ字形状で、その
上面には凹所３１ａを挟んで互いに対向するように平行
に延びる一対の突堤３６，３６が設けられる。突堤３
６，３６の内側面には、凹溝３７，３７が全長にわたっ
て刻設されており、各凹溝３７の上下角部に、２条のボ
ール転走溝３８，３８が形成されている。

【００３７】スライダ３２は、ブロック本体３２ａと、
ブロック本体３２ａの両端面に取付けられるエンドプレ
ート３２ｂとから構成されている。このスライダ３２
は、アウタレール３１上面の凹所３１ａに挿入され、転
動体としてのボール３３…を介して突堤３６，３６間に
挟み込まれるように支持されている。

【００３８】ブロック本体３２ａの両側面にはアウタレ
ール３１のボール転走溝３８に対向する負荷転走溝が刻
設されている。互いに対向するボール転走溝３８と各負
荷転走溝の間には複数のボール３３…が転がり運動可能
に介在されている。また、ブロック本体３２ａには、負
荷域を転がるボールを戻すためのボール逃げ孔が負荷転
走溝に平行に形成されている。また、ブロック本体３２
ａの両側に設けられるエンドプレート３２ｂには、負荷
域のボール３３…を掬い上げ、再度負荷領域に循環させ
るためのリターン通路が設けられている。

【００３９】ブロック本体３２ａの中央には、ねじ軸３
４に螺合するナットが設けられる。ナットには、ねじ軸
３４に形成した螺旋状のボール転走溝に対応する螺旋状
の負荷転走溝が形成される。この螺旋状のボール転走溝
と負荷転走溝との間にも複数の転動体としてのボールが
転がり運動自在に介在されている。ナットには、負荷域
を転がり運動するボールを循環させるリターンチューブ
が設けられる。

【００４０】図１、図２及び図５に示すように、Ｚ１軸
駆動機構２３Ｚ１のスライダには、テーブル４１が取り
付けられ、このテーブル４１にＺ２軸移動機構２３Ｚ２
が取り付けられている。Ｚ２軸駆動機構２３Ｚ２は、Ｚ
１軸駆動機構２３Ｚ１と同様な構成を有する電動アクチ
ュエータからなり、Ｚ１軸駆動機構２３Ｚ１よりも小型
化されている。このＺ２軸移動機構２３Ｚ２のスライダ
にはヘッド５１のニードルを昇降させるためのＬ形アー
ム４２が取り付けられる。Ｌ形アーム４２は図示しない
エアシリンダによってヘッド５１に差し込み可能にされ
ている（図７参照）。Ｌ形アーム４２の先端をヘッド５
１に差し込み、この差し込んだＬ形アーム４２をＺ２軸
移動機構２３Ｚ２によって降下させることによってヘッ
ド５１の液溜め部材からニードルが突出する。

【００４１】Ｚ１軸駆動機構２３Ｚ１のテーブル４１に
は、ヘッド５１の姿勢を変化させる姿勢変化手段として
のΘ軸回転機構４３が取り付けられる。このΘ軸回転機
構４３はヘッド５１を水平面内で旋回させる。Θ軸回転
機構４３は、テーブル４１に取り付けられた電動モータ
４４と、テーブル４１にＺ軸周りにおいて回転自在に支
持された略円筒状のチャック部４５とを備える。チャッ
ク部４５は電動モータ４４に継ぎ手を介して連結されて
いる。このチャック部４５がヘッド５１を着脱自在に把
持する。

【００４２】図７はチャック部４５及びヘッド５１を示
す。図中（Ａ）に示すように、チャック部４５の下部に
はヘッド５１に嵌合する嵌合凸部４５ａが形成され、こ
の凸部４５ａには円周方向に等間隔を開けて回転自在な
爪４６…が設けられる。この爪４６…は図示しないエア
シリンダによって回動される。チャック部４５の嵌合凸
部４５ａをヘッド５１の嵌合凹部５１ａに挿入し、爪４
６…を側方に飛び出すように同時に開けると、爪４６…
がヘッド５１の嵌合凹部５１ａに設けたピン５１ｂに引
っ掛ける。これにより、チャック部４５がヘッド５１を
把持する。また、爪４６…を内側に閉じると、爪４６…
とピン５１ｂとの係合が解除され、チャック部４５から
ヘッド５１が取り外される。また、ヘッド５１の上面に
はチャック部４５に対してヘッド５１を位置決めできる
ように複数の位置決め用テーパピン５１ｃ…が設けられ
ている。

【００４３】図７中（Ｂ）は、Ｌ形アーム４２の先端が
ヘッド５１に差し込まれた状態を示す。差し込んだＬ形
アーム４２をＺ２軸移動機構２３Ｚ２によって降下させ
ることによってヘッド５１の液溜め部材５２からニード
ル５３が突出する。

【００４４】図２に示すように、作業台４には下方から
ヘッド５１の姿勢及び位置を検知する検知手段としての
撮影素子６７（例えばＣＣＤカメラ）が設けられる。付
け替えられたヘッド５１は最初にこの撮影素子６７の上
方に搬送される。ヘッド５１にはその位置を表示するマ
ークが張り付けられ、撮影素子６７はこのマークを検知
する。撮影素子６７が検知したヘッド５１の姿勢及び位
置の情報は制御手段としての制御装置に入力される。制
御装置はヘッド５１の姿勢及び位置の情報に基づき、ヘ
ッド５１を付け替えても常に一定の姿勢及び位置を保つ
ように、姿勢手段としてのΘ軸回転機構４３及びＸＹ２
軸搬送機構６を操作する。

【００４５】制御装置がΘ軸回転機構４３を操作し、ヘ
ッド５１をＺ軸回りに回転することでヘッド５１の姿勢
が変化する。また、制御装置がＸＹ２軸搬送機構６を操
作し、ヘッド５１をＺ軸回りに回転することでヘッド５
１の位置が変化する。このように、付け替えたヘッド５
１の姿勢及び位置を付け替える前のヘッド５１と同じ姿
勢及び位置に補正することによって、基板３上に正確に
溶液のスポットを形成することができる。なお、Θ軸回
転機構４３には電動モータ４４の回転角度を検出する角
度検出手段としてのエンコーダが設けられる。Θ軸回転
機構４３が所定の角度回転するように電動モータ４４の
回転角度がフィードバック制御される。

【００４６】また、ＸＹ２軸搬送機構６には、基板３に
対して決められた位置にスポットを形成できるように、
作業台４に取り付けた基板３の位置を検知する基板撮影
素子６８（例えばＣＣＤカメラ）、及び基板上に形成さ
れるスポットの状況を検知するスポット撮影素子６９
（例えばＣＣＤカメラ）が設けられる。

【００４７】図８及び図９は、保持手段としてのヘッド
５１を示す。ヘッド５１はチャック部４５に取り付けら
れる円筒状の被チャック部５４と、この被チャック部５
４の下面に固定される略矩形状の上部プレート５５と、
この上部プレート５５に複数本の支柱５６…を介して結
合される基体部としての略矩形状の下部プレート５７と
を概略備える。

【００４８】下部プレート５７には、基板３…に供給す
べき溶液が保持される液溜め部としての液溜め部材５２
…が互いに平行にして縦横に取り付けられる。この液溜
め部材５２…内には配置部としてのニードル５３…（あ
るいはピンとも呼ばれる）が収納されている。このニー
ドル５３は、下部プレート５７に固定された複数のニー
ドル用ブッシュ６６によって上下方向へ往復運動可能に
案内されている。この実施形態では縦４列横６列の合計
４８本の液溜め部材５２…及びニードル５３…が取り付
けられているが、勿論液溜め部材５２…及びニードル５
３…の本数は同時にスポットを形成できる基板３…の枚
数によって種々設定し得る。

【００４９】また、下部プレート５７には、複数のニー
ドル５３…全体にわたる洗浄液等供給用空間５８が設け
られる。そして、この洗浄液等供給用空間５８は図１０
にも示すように、縦横に配列された複数の液溜め部材５
２…全てに連通している。

【００５０】上部プレート５５と下部プレート５７との
間には、支柱に対してスライド可能に中間プレート５９
が設けられる。中間プレート５９の下面には連結部６０
を介してニードル支持プレート６１が固定され、複数本
のニードル５３…はこのニードル支持プレート６１に支
持されている。ニードル５３…の上部にはニードル支持
プレート６１の上面に載せられるフランジ５３ｄ…が形
成され、このフランジ５３ｄ…と中間プレート５９との
間には、コイルスプリング６２…が介在されている。こ
のコイルスプリング６２…は、ニードル５３が基板３に
当接するとき圧縮変形し、ニードル５３から基板３に加
わる荷重を調整する。また、中間プレート５９には支柱
５６に対する中間プレート５９のスライド運動を案内す
るブッシュ６３が設けられる。中間プレート５９と下部
プレート５７との間にはニードル５３を上昇させ、液溜
め部材５２内に待避させるためのコイルスプリング６４
が設けられる。

【００５１】図１１は、ニードル５３…が降下した状態
を示す。この図に示すように中間プレート５９を降下す
ると、ニードル５３…も中間プレート５９と共に降下
し、液溜め部材５２…の下端からニードル５３…が突出
する。ニードル５３…が基板３…に当接すると、ニード
ル５３…から基板３…に過度の荷重がかからないように
コイルスプリング６２…が圧縮変形する。

【００５２】各駆動機構によるヘッド５１の動作につい
て説明する。まず、ヘッド５１はＸＹ２軸搬送機構６に
よって基板３上方のＸ方向及びＹ方向に位置決めされ
る。次に、Ｚ１軸移動機構２３Ｚ１によってヘッド５１
全体が降下され、ヘッド５１が基板からＺ方向に所定距
離離して位置決めされる。次に、Ｚ２軸移動機構２３Ｚ
２のＬ形アーム４２がヘッド５１内の中間プレート５９
上方に進出される。Ｚ２軸移動機構２３Ｚ２によってＬ
形アーム４２を降下すると、中間プレート５９がＬ形ア
ーム４２によって押し下げられ、これによりニードル５
３が液溜め部材５２から突出する。一方、Ｚ２軸移動機
構２３Ｚ２によってＬ形アーム４２を上昇すると、コイ
ルスプリング６４の復元力によって中間プレート５９が
上昇し、これによりニードル５３が液溜め部材５２内に
退避する。

【００５３】図１２は、溶液を保持する液溜め部材５２
及びニードル５３を示す。液溜め部材５２は先細りのテ
ーパ管形状に形成され、そのテーパ状の内部空間には溶
液と共にニードル５３が収納されている。最も幅が狭く
なっている液溜め部材５２の下部でもニードル５３の上
下運動を案内している。

【００５４】ニードル５３の先端部５３ａも外周面が先
細りのテーパ形状に形成されている。また、基板３に接
触するニードル５３の先端面５３ｂは円形又は多角形の
平坦面に形成される。先端部５３ａの外周面は、ストレ
ート部５３ｃの外周面及びニードル５３の先端面５３ｂ
に比べ、溶液を保持できるようにその表面粗さが粗くさ
れている。この表面粗さは、ニードル５３が液溜め部材
５２から所定量突出し、ニードル５３の先端面５３ｂが
基板３に接触するとき、先端面５３ｂに保持される溶液
と液溜め部材５２内の溶液とがつながるように設定され
る。また、この表面粗さは砥石加工又は放電加工によっ
て形成される。例えば砥石加工の場合、砥石をニードル
５３の長手方向に移動することで、先端部５３ａの外周
面が粗くされる。

【００５５】図１３（ａ）〜（ｅ）は、液溜め部材５２
内に溜められた溶液を基板３上に配置する方法を示す工
程図である。この図（ａ）〜（ｅ）は、液溜め部材５２
に対してニードル５３がＺ軸方向（すなわち上下方向）
に移動する場合の溶液の様子を示している。

【００５６】まず、図中（ａ）に示すように、基板３の
上方に液溜め部材５２が位置決めされる。次に図中
（ｂ），（ｃ）に示すように、液溜め部材５２に対して
ニードル５３を除々に下降させる。次に図中（ｄ）に示
すように、ニードル５３を液溜め部材５２から突出させ
る。このとき、溶液の表面張力によって、液溜め部材５
２内の溶液が引っ張り出される。そして、ニードル５３
の先端面５３ｂを基板３に接触させる。ニードル５３の
先端面５３ｂが基板３に機械的に接触すると、ニードル
５３の先端面５３ｂから基板３に溶液が移動し、基板３
上に溶液が配置される。このとき、ニードル５３の先端
に保持される溶液と液溜め部材５２内の溶液とがつなが
っている。そして、図中（ｅ）に示すように、ニードル
５３を基板３から退避させると、基板３上に溶液のスポ
ットが形成される。

【００５７】このように、液溜め部材５２に保持される
溶液とニードル５３の先端に保持される溶液とを一体に
し、溶液の表面張力を利用して液溜め部材５２から溶液
を引っ張り出して基板３に配置することで、基板３に配
置するスポットの大きさや形状を一定に保つことができ
る。また、ニードル５３の外周面を粗くすることで、ニ
ードル５３の外周面に保持される溶液の量が安定する。
このため、基板３に配置するスポットの大きさや形状を
より一定に保つことができる。

【００５８】図１４は、ニードル５３の他の例を示す。
この例では、液溜め部材５２から突出するニードル５３
の外周面５３ｄの表面粗さが、液溜め部材５２内のニー
ドル５３の外周面５３ｃの表面粗さよりも粗くされてい
る。液溜め部材５２には種類の異なる溶液が保持される
ので、液溜め部材５２が新しい溶液を保持するときには
液溜め部材５２の内側及びニードル５３の外側に付着し
た溶液を洗浄する必要がある。溶液の保持に寄与しな
い、液溜め部材５２内のニードル５３の表面粗さを突出
する部分よりも滑らかにすることで、ニードル５３の外
側の洗浄も容易になる。また、ニードル５３が液溜め部
材５２内を摺動しながら往復運動する場合にも、ニード
ル５３が滑らかに往復運動する。

【００５９】次に、洗浄領域について説明する。この洗
浄領域ではスポットを形成した後のヘッド５１を超音波
洗浄し、その後すすぎ洗浄し、その後乾燥する。洗浄後
のヘッド５１は新しい次の生体試料の溶液を保持する。

【００６０】図１に示すように、洗浄台９６上には、ヘ
ッド５１を超音波洗浄する洗浄等施工部としての超音波
洗浄部７１と、ヘッド５１をすすぎ洗浄する洗浄等施工
部としてのすすぎ洗浄部７２と、ヘッド５１を乾燥する
乾燥部７３と、生体試料を含む溶液を貯える溶液貯留部
７４とが設けられる。また、洗浄台９６上には、これら
超音波洗浄部７１、すすぎ洗浄部７２、乾燥部７３及び
溶液貯留部７４の間でヘッド５１を搬送し、ヘッド５１
に２次元座標を与える第１の搬送手段としてのＸＹ２軸
搬送機構７５が設けられる。

【００６１】このＸＹ２軸搬送機構７５は、Ｘ軸搬送機
構７５ＸとＹ軸搬送機構７５Ｙとから構成される。

【００６２】図１及び図３に示すように、Ｘ軸移動機構
７５ＸはＸ軸方向に延設された長手固定フレーム８１
と、この固定フレーム８１にＸ軸方向に伸長して装着さ
れたレール８２，８２及び該レール８２，８２に対して
移動自在に組まれたスライダ８３，８３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８４と、該テーブル８４を駆動する送りねじ８５とを
備える。該送りねじは、テーブルの下面に取り付けられ
たボールねじナットと、該ボールねじナットに螺合し、
Ｘ軸方向に伸長されたねじ軸８５ａと、このねじ軸８５
ａを回転させる電動モータ８６とから構成される。ねじ
軸８５ａと電動モータ８６とは巻き掛け伝動装置を介し
て連結されている。

【００６３】Ｙ軸駆動機構７５Ｙは、Ｘ軸駆動機構７５
Ｘによって駆動されるテーブル８４上に固定された長手
可動フレーム８７と、この可動フレーム８７にＸ軸方向
に伸長して装着されたレール８８及び該レール８８に対
して移動自在に組み込まれたスライダ８９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９０と、該テーブル９０を駆動する送りねじ９１と
を備える。該送りねじ９１は、テーブル９０の下面に取
り付けられたボールねじナットと、該ボールねじナット
に螺合し、Ｘ軸方向に伸長されたねじ軸９１ａと、この
ねじ軸９１ａを回転させる電動モータ９２とから構成さ
れる。ねじ軸９１ａと電動モータ９２とは巻き掛け伝動
装置を介して連結されている。

【００６４】図１及び図２に示すように、ＸＹ２軸搬送
機構７５には移動手段としてのＺ軸駆動機構９５が取り
付けられる。Ｚ軸駆動機構９５は、ヘッド５１をＸ軸及
びＹ軸に直交するＺ軸方向、すなわち洗浄台９６に対し
て直交する方向に移動する。このＺ軸駆動機構９５は、
スタンピング領域におけるＺ軸駆動機構２３と同様に、
Ｚ１軸駆動機構９５Ｚ１及びＺ２軸駆動機構９５Ｚ２を
有する。そして、超音波洗浄部７１、すすぎ洗浄部７
２、乾燥部７３及び溶液貯留部７４のどの位置でも液溜
め部材５２に対してニードル５３を突出できるようにな
っている。

【００６５】Ｚ１軸駆動機構９５Ｚ１は、スタンピング
領域におけるＺ１軸駆動機構２３Ｚ１と同様に、送りね
じ及び電動モータを用いてブロックを移動させる電動ア
クチュエータからなる。この電動アクチュエータは、図
６に示すように、高剛性なＵ字形断面形状のアウタレー
ル３１と、該アウタレール３１内に往復運動自在に組ま
れたスライダ３２とを備える。スライダ３２の中央には
ナットが一体に設けられ、スライダ３２の両側面とアウ
タレール３１の内側面との間には循環可能な複数のボー
ル３３…が設けられている。この電動アクチュエータは
スライダ３２に作用するあらゆる方向に対して等しい定
格荷重を有するので、オーバーハング状態でスライダに
ヘッド等を取り付く、Ｚ軸方向の駆動機構として好適に
用いられる。

【００６６】Ｚ１軸駆動機構９５Ｚ１のテーブル９７に
は、Ｚ２軸移動機構９５Ｚ２が取り付けられる。Ｚ２軸
駆動機構９５Ｚ２は、Ｚ１軸駆動機構９５Ｚ１と同様な
構成を有する電動アクチュエータからなり、Ｚ１軸駆動
機構９５Ｚ１よりも小型化されている。このＺ２軸移動
機構９５Ｚ２のテーブル９８にはヘッド５１のニードル
５３を昇降させるためのＬ形アーム９９が取り付けられ
る。Ｌ形アーム９９は図示しないエアシリンダによって
ヘッド５１に差し込み可能にされている。Ｌ形アーム９
９の先端をヘッドに差し込み、この差し込んだＬ形アー
ム９９をＺ２軸移動機構９５Ｚ２によって降下させるこ
とによってヘッド５１の液溜め部材５２からニードル５
３が突出する。

【００６７】また、Ｚ１軸駆動機構のテーブル９７には
旋回部としての旋回用モータ１００が取り付けられ、こ
の旋回用モータ１００の出力軸には水平面内を旋回する
円板１０１が取り付けられる。円板１０１の下面には１
８０度間隔を開けてヘッド５１を把持可能な把持部とし
ての一対のクランプ１０２，１０２が取り付けられる。
クランプ１０２，１０２は図示しないエアシリンダ等に
よって開閉され、ヘッド５１の外周に形成された平坦部
１０３（図８及び図９参照）を挟む。

【００６８】洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５によって
搬送されるヘッド５１は、上記スタンピング領域の２軸
搬送機構６によって搬送されるヘッド５１と同一の構成
を有するので、同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００６９】旋回用モータ１００は１８０度ずつ旋回
し、これによりスタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６
から洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５へのヘッド５１の
受け渡し、並びに洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５から
スタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６へのヘッド５１
の受け渡しが行われる。

【００７０】具体的には、図１及び図２に示すように、
まずスタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６がスポット
を形成した後のヘッド５１を受け渡し位置１０４まで搬
送する。一方、洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５が新し
い溶液を保持したヘッド５１を受け渡し位置１０４から
１８０度位置をずらした控え位置１０５まで搬送する。
このとき、受け渡し位置１０４にはヘッドを把持してい
ない空のクランプが位置する。次に洗浄領域のＸＹ２軸
搬送機構７５のクランプ１０２が受け渡し位置１０４に
搬送されたスポット形成後のヘッド５１を把持する。こ
れによりスタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６から洗
浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５にヘッドが受け渡され
る。次に旋回用モータ１００が円板１０１を１８０度旋
回させ、スポット形成後のヘッド５１を控え位置１０５
に位置させ且つ新たな溶液を保持したヘッド５１を受け
渡し位置１０４に位置させる。次にスタンピング領域の
ＸＹ２軸搬送機構７５のチャック部４５が新たな溶液を
保持したヘッド５１を把持する。これにより、洗浄領域
のＸＹ２軸搬送機構７５からスタンピング領域のＸＹ２
軸搬送機構６にヘッドが受け渡される。

【００７１】このように、スタンピング領域のＸＹ２軸
搬送機構６と洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５とで互い
にヘッド５１を受け渡せるようにしたので、一方のヘッ
ド５１で基板３上にスポットを形成している間に、他方
のヘッド５１を洗浄等することができる。スタンピング
領域のＸＹ２軸搬送機構６と洗浄領域のＸＹ２軸搬送機
構７５とで互いにヘッド５１，５１を受け渡す瞬間を除
いて、基板上にスポットを形成する作業を間断なく続け
ることができ、極めて効率的にマイクロアレイを作製す
ることができる。また、ヘッド５１を装置上に一旦置か
ずにスタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６と洗浄領域
のＸＹ２軸搬送機構７５の間でヘッド５１，５１を直接
受け渡すことで、無駄な待ち時間が生ずることもなく、
受け渡し作業をより効率的に行うことができる。

【００７２】なお、上記実施形態では、一対のクランプ
１０２，１０２及び旋回用モータ１００を洗浄領域のＸ
Ｙ２軸搬送機構７５側に設けたが、スタンピング領域の
ＸＹ２軸搬送機構６側に設けてもよい。また、僅かな待
ち時間が許容されるなら、装置上にターンテーブルを設
け、このターンテーブルを介してヘッド５１を受け渡す
ようにしてもよい。

【００７３】スポット形成後のヘッドは、洗浄領域のＸ
Ｙ２軸搬送機構７５によって超音波洗浄部７１に搬送さ
れる。超音波洗浄部７１では、超音波振動をかけた純水
中に液溜め部材５２を浸して、その外側を洗浄する。な
お、この超音波洗浄部７１では、液溜め部材５２からニ
ードル５３を突出させた状態でニードル５３の外側も洗
浄するのが望ましい。

【００７４】超音波洗浄後のヘッド５１は、ＸＹ２軸搬
送機構７５によってすすぎ洗浄部７２に搬送される。す
すぎ洗浄部７２は、液溜め部材５２の内側、外側及びニ
ードル５３の外側を洗浄する。

【００７５】洗浄液としての超純水が貯えられる純水槽
にヘッド５１を組み込み、液溜め部材５２を超純水に漬
けることによって、液溜め部材５２の外側が洗浄され
る。また、ヘッド５１を純水槽に組み込むことによっ
て、純水槽に設けた純水供給管１０８（図８参照）がヘ
ッド５１に接続され、純水供給管１０８と洗浄液等供給
用空間５８とが連通する。図８に示すように、ヘッド５
１の下部プレート５７には、液溜め部材５２の後端に対
応して洗浄液等供給用空間５８が設けられる。該洗浄液
等供給用空間５８は各液溜め部材５２にわたる広範な単
一空間とされている。純水供給管１０８から圧力をもっ
た純水が供給されると、純水がこの単一空間内で拡が
る。単一空間を充満した純水は各液溜め部材５２に供給
される。

【００７６】液溜め部材５２の内側に圧力をかけて洗浄
することで、例えば圧力をかけずに溶液をふやかして落
とす場合に比べ、洗浄時間を短くすることができる。ま
た、複数の液溜め部材５２…にわたる単一空間を形成す
ることで、複数の液溜め部材５２…内に供給される純水
の圧力損失が低減し、且つ各液溜め部材５２間で圧力損
失が略均等になる。したがって、複数の液溜め部材５２
…の内側及び複数のニードル５３…の外側に略均等な圧
力をかけて洗浄することができる。

【００７７】図１に示すように、すすぎ洗浄後のヘッド
５１は、ＸＹ２軸搬送機構７５によって乾燥部７３に搬
送される。この乾燥部７３では、液溜め部材５２の内側
及び外側、及びニードル５３の外側を乾燥させる。

【００７８】図１５ないし図１７は、乾燥部７３を示
す。乾燥部７３は、上部が開口した略直方体状の乾燥槽
１１１を有する。乾燥槽１１１の上部空間には上記ヘッ
ド５１が組み込まれ、乾燥槽１１１の上部がヘッド５１
の下部プレート５７で塞がれる。乾燥槽１１１の互いに
対向する両壁１１１ａ，１１１ａには、その壁面に対し
て斜めに圧縮エアーを噴出する複数のノズル１１２，１
１２が設けられる。各ノズル１１２は水平方向よりわず
かに下方に向けてエアーを噴出する。平面上、両壁１１
１ａ，１１１ａの壁面と各ノズル１１２のエアーを噴出
する方向の交わる角度αは略４５度である。また、ノズ
ル１１２は液溜め部材に対して左右対称に配置されてい
る。

【００７９】ノズル１１２…にはエアー供給通路１１３
が接続されている。ノズル１１２…及びエアー供給通路
１１３は、２枚のプラスチック製の板材１１４，１１５
を合わせることで形成される。外側の板材１１４には板
材１１４に沿って断面略半円状のエアー供給通路１１３
が形成される。内側の板材１１５には、ノズル１１２…
を構成するように板材１１５に対して斜めに孔が開けら
れている。外側の板材１１４及び内側の板材１１５を重
ね合わせると、ノズル１１２及びエアー供給通路１１３
が形成される。

【００８０】また、両壁１１１ａ，１１１ａと交差す
る、流れの下流側の壁１１１ｂには排気口１１６が設け
られる。乾燥槽１１１の底部には、液溜め部材５２及び
ニードル５３から取り除かれたミスト状の洗浄水を排出
する排出口１１７，１１７が設けられる。乾燥槽１１１
内には、液溜め部材５２の内側を乾燥させるためのエア
ー配管１１８が設けられる。ヘッド５１を乾燥槽１１１
に組み込むことによって、エアー配管１１８が上記洗浄
液等供給用空間５８（図８参照）に連通する。洗浄液等
供給用空間５８は複数の液溜め部材５２にわたる広範な
単一空間とされているので、エアー配管１１８から圧縮
エアーを供給すると、洗浄液等供給用空間５８を経由し
て各液溜め部材５２の内側に乾燥エアーが供給される。

【００８１】エアーの噴出の流れを両壁１１１ａ，１１
１ａの壁面に対して斜めにし、且つ流れの下流側に排気
口１１６を設けることにより、乾燥槽１１１内に方向性
を有するエアーの流れが生じ、エアーによって液溜め部
材５２又はニードル５３の表面から吹き飛ばされた溶液
混じりの洗浄液が、この流れに乗って全て乾燥槽１１１
外に排出される。したがって、洗浄液の再付着が防止さ
れる。

【００８２】これに対して、排気口１１６を設けずに液
溜め部材５２又はニードル５３に対してエアーを単に噴
射するだけでは、エアーと共に飛び散った残留洗浄液が
乾燥槽１１１の壁面で跳ね返る等し、液溜め部材５２又
はニードル５３に残留洗浄液が再付着する可能性があ
る。再付着する場合、乾燥が効率良く行われないのみな
らず、再付着した洗浄液に新たな溶液が混濁してしまう
おそれが生じるのは避けられない。

【００８３】また、ヘッド５１には液溜め部材５２及び
ニードル５３が互いに平行にして縦横に配列されてい
る。エアーの噴出の流れを両壁１１１ａ，１１１ａの壁
面に対して斜めにすることで、直交させる場合に比べ、
壁面側からみて影になっているところにもエアーが届き
やすくなる。したがって、複数の液溜め部材５２及びニ
ードル５３を満遍なく乾燥させることができる。

【００８４】図１及び図２に示すように、乾燥後のヘッ
ド５１は、ＸＹ２軸搬送機構７５によって溶液貯留部７
４に搬送される。溶液貯留部７４は、溶液を貯える複数
枚の溶液保持プレートとしてのタイタープレート１２１
…が収納されるカセット１２２と、このカセット１２２
からタイタープレート１２１を取り出し、ロード位置１
３２に搬送するプレート搬送機構１２３とを備える。こ
の溶液貯留部７４では、洗浄後のヘッド５１に新しい生
体試料の溶液を充填する。溶液にヘッド５１を漬けて溶
液を吸引する動作はロードと呼ばれる。

【００８５】各タイタープレート１２１には複数の（例
えば３８４個の）凹部が配列され、この凹部に生体試料
の溶液が溜められている。例えばヘッドが４８本の液溜
め部材を有するとすると、一枚のタイタープレートで８
回ロードすることができる。複数の凹部には同種類の溶
液が充填される場合もあるし、異種の溶液が充填される
場合もある。

【００８６】複数枚（例えば１０枚）のタイタープレー
ト１２１…は、Ｚ軸方向（すなわち上下方向）に均等間
隔を開けてカセット１２２に収納されている。カセット
１２２は洗浄台９６の上下に２組設けられ、この装置で
は合計２０枚のタイタープレート１２１を収納してい
る。カセット１２２の搬送機構１２３側にはタイタープ
レート１２１を出し入れするための開口が形成されてい
る。また、カセット１２２の上面には人手でつかむため
の把手１２５が設けられる。

【００８７】カセット１２２は装置にスライド可能に取
り付けられたカセット支持台１２４上に載置される。こ
のカセット支持台１２４を人手で引き出し、カセット支
持台１２４の上にカセット１２２を載せ、カセット支持
台１２４を人手で再び元の位置に戻すことで、カセット
１２２が装置に組み込まれる。

【００８８】プレート搬送機構１２３は、Ｚ軸駆動機構
１２３ＺとＹ軸駆動機構１２３ＹとＸ軸駆動機構１２３
Ｘとから構成される。Ｚ軸駆動機構１２３Ｚは、送りね
じ及び電動モータを用いてスライダを移動させる上述の
電動アクチュエータと同じ構成を有する。Ｚ軸駆動機構
１２３Ｚは、上端のタイタープレート１２１と下端のタ
イタープレート１２１との間でタイタープレート１２１
を支持する支持板１２６を上下動させる。

【００８９】Ｚ軸駆動機構１２３Ｚのテーブル１２７に
はＸ軸移動機構１２３Ｘが取り付けられる。このＸ軸移
動機構１２３Ｘは、所謂ロッドレスシリンダからなる。
ロッドレスシリンダは、Ｘ軸方向に伸長する軌道レール
１２８と、該軌道レール１２８をスライド可能なテーブ
ル１２９とを備え、エアーを駆動源にしてテーブル１２
９をＸ軸方向に移動させる。軌道レール１２８の両端に
はテーブル１２９を位置決めするストッパが設けられ
る。

【００９０】Ｘ軸移動機構１２３Ｘのテーブル１２９に
はＹ軸移動機構１２３Ｙが取り付けられる。このＹ軸移
動機構１２３Ｙも、所謂ロッドレスシリンダからなり、
テーブル１３０をＹ軸方向に移動させると共にテーブル
１３０をＹ軸方向の２つの位置で位置決めする。Ｙ軸移
動機構１２３Ｙのテーブル１３０には、タイタープレー
ト１２１を支持する支持板１２６が取り付けられる。

【００９１】また、このテーブル１３０にはタイタープ
レート１２１に被せられたカバーを取り外す吸盤１３１
が取り付けられる。溶液の水分の蒸発を防ぐために、タ
イタープレート１２１はカバーに覆われている。ロード
中はこのカバーが邪魔になるので、カバーが吸盤１３１
に吸い付けられ、図示しない電動アクチュエータ等の移
動機構によって上方向に退避される。

【００９２】複数枚のタイタープレート１２１…から目
標とするタイタープレート１２１を取り出すためのプレ
ート搬送機構１２３の動作について説明する。

【００９３】まず、プレート搬送機構１２３は、Ｚ軸駆
動機構１２３Ｚによって支持板１２６をＺ軸方向に移動
し、目標とするタイタープレート１２１のわずか下方に
支持板１２６を位置させる。次に、Ｘ軸駆動機構１２３
Ｘを駆動し、支持板１２６をカセット１２２内に差し込
む。次に再びＺ軸駆動機構１２３Ｚを駆動し、支持板１
２６を僅かに上昇させ、タイタープレート１２１を持ち
上げる。そして再びＸ軸駆動機構１２３Ｘを駆動し、カ
セット１２２からタイタープレート１２１を引き出す。
そして、タイタープレート１２１をロード位置１３２ま
で搬送する。なお、このような搬送機構の動作は不図示
の制御装置により実行される。

【００９４】タイタープレート１２１がロード位置１３
２まで搬送された後、洗浄・乾燥後のヘッド５１も２次
元搬送機構７５によってロード位置まで搬送される。こ
のロード位置１３２では、生体試料の溶液に液溜め部材
５２を漬けて溶液が吸引される。

【００９５】溶液の吸引方法について説明する。まず液
溜め部材５２をタイタープレート１２１内の凹部に差込
み、液溜め部材５２の先端を溶液に浸ける。次に液溜め
部材５２の位置を固定したままニードル５３を上昇させ
ると、ニードル５３の上昇に合わせて溶液が引き上げら
れ、液溜め部材５２内に溶液が充填される。この状態か
ら液溜め部材５２及びニードル５３を引き上げると、液
溜め部材に充填された溶液がそのまま保持される。

【００９６】洗浄台９６上には、ヘッド置場１３５が設
けられる。ヘッド５１は最初にこのヘッド置場１３５に
おかれる。洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５がヘッド置
場１３５に置かれた、ヘッド５１を取りに行くことから
装置の動作が始まる。

【００９７】次に、マイクロアレイを作製する手順に則
して、本実施形態のマイクロアレイ作製装置の全体動作
について説明する。なお、以下の工程では、スタンピン
グ領域のＸＹ２軸搬送機構６及びＺ軸駆動機構２３、及
び洗浄エリアのＸＹ２軸搬送機構７５及びＺ軸駆動機構
９５を適宜動作させることにより、ヘッド５１を所定の
位置に順次位置決めする。このような制御は不図示の制
御装置により実行される。

【００９８】まず、準備段階としてスタンピング領域に
複数の基板３…を配列し、真空装置を作動させて基板３
…を吸引・固定する。テスト台５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基板を固定
する。一方、洗浄領域の溶液貯留部７４のカセット１２
２内に複数枚のタイタープレート１２１…を収納する。
タイタープレート１２１…の各凹部には例えば複数種の
ＤＮＡ断片の溶液が入れられる。

【００９９】次に、洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５が
ヘッド置場１３５に置かれているヘッド５１を取りに行
く。ここでは、一対のクランプ１０２，１０２の内、一
方のクランプ１０２のみがヘッド５１を把持する。

【０１００】次に、ＸＹ２軸搬送機構７５は把持したヘ
ッド５１をロード位置１３２に搬送する。ここでは、液
溜め部材５２内に溶液を吸引するロード工程が行われ
る。プレート搬送機構１２３は、ヘッド５１がロード位
置１３２に搬送される前に、必要な溶液が入れられたタ
イタープレート１２１をロード位置１３２に搬送する。
ＸＹ２軸搬送機構７５がヘッド５１をロード位置１３２
まで搬送した後、洗浄領域のＺ軸駆動機構１２３Ｚは、
液溜め部材５２が溶液を吸引するように液溜め部材５２
及びニードル５３を昇降する。

【０１０１】次に、洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５
は、溶液を保持したヘッド５１を受け渡し位置１０４ま
で搬送する。

【０１０２】次に、スタンピング領域のＸＹ２軸搬送機
構６は、空のチャック部４５を受け渡し位置１０４まで
搬送する。そして、スタンピング領域のＺ１軸駆動機構
がチャック部４５を降下し、チャック部４５で溶液を保
持しているヘッドを把持する。これにより、洗浄領域の
ＸＹ２軸搬送機構７５からスタンピング領域のＸＹ２軸
搬送機構６へヘッドが受け渡される。

【０１０３】次に、スタンピング領域のＸＹ２軸搬送機
構６は、ヘッド５１をテスト台５に搬送する。このテス
ト台５では、ニードル５３に付着する溶液の量を調整す
るテスト工程が行われる。テスト工程では、スタンピン
グ領域のＺ軸駆動機構がニードル５３を基板３に打ち付
け、ニードル５３に付きすぎた溶液を落とす。

【０１０４】テスト工程が終了した後、基板３にスポッ
トを形成するスタンピング工程が行われる。このスタン
ピング工程では、まずスタンピング領域のＸＹ２軸搬送
機構６がヘッド５１を基板３上のスポット形成位置に移
動する。そして、スタンピング領域のＺ１軸駆動機構２
３Ｚ１がヘッド５１を降下し、基板３の僅か上方にヘッ
ド５１を位置させる。次に、スタンピング領域のＺ２軸
駆動機構２３Ｚ２が液溜め部材５２からニードル５３を
突出させ、基板３にニードル５３を打ち付ける。

【０１０５】所定の基板にスポットを形成した後、スタ
ンピング領域のＸＹ２軸搬送機構はヘッドを次の基板に
移動する。そして再び上述のスタンピング工程を繰り返
す。

【０１０６】スタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６が
スタンピング工程を繰り返している間、洗浄領域のＸＹ
２軸搬送機構７５は、ヘッド置場１３５に置かれた残り
のヘッド５１を把持し、ロード位置１３２に搬送する。
このロード位置１３２では液溜め部材５２内に溶液を吸
引するロード工程が行われる。そして、洗浄領域のＸＹ
２軸搬送機構７５は、溶液を保持したヘッド５１を控え
位置１０５まで搬送する。このとき受け渡し位置１０４
にはヘッドを把持していない空のクランプ１０２が位置
する。

【０１０７】作業台４上の全ての基板３…にスポットを
形成した後、スタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６は
スポットを形成した後のヘッド５１を受け渡し位置１０
４に搬送する。そして、スタンピング領域のＸＹ２軸搬
送機構６と洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５との間で把
持しているヘッド５１，５１を互いに受け渡す。

【０１０８】この受け渡し工程について説明する。ま
ず、洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５に設けられた空の
クランプ１０２が受け渡し位置１０４に搬送されたスポ
ット形成後のヘッド５１を把持する。これによりスタン
ピング領域のＸＹ２軸搬送機構６から洗浄領域のＸＹ２
軸搬送機構７５にスポット形成後のヘッド５１が受け渡
される。次に旋回用モータ１００が、スポット形成後の
ヘッド５１を控え位置１０５に位置させ且つ新たな溶液
を保持したヘッド５１を受け渡し位置１０４に位置させ
る。次にスタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６に設け
られたチャック部４５が新たな溶液を保持したヘッド５
１を把持する。これにより、洗浄領域のＸＹ２軸搬送機
構７５からスタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構６にヘ
ッド５１が受け渡される。

【０１０９】受け渡し工程を終えたスタンピング領域の
ＸＹ２軸搬送機構６は、再びヘッド５１を基板上に搬送
する。そして、上記テスト工程及びスタンピング工程を
実行する。

【０１１０】受け渡し工程を終えた洗浄領域のＸＹ２軸
搬送機構７５は、スタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構
６がテスト工程及びスタンピング工程を実行するのと同
時に、洗浄工程を実行する。この洗浄工程では、まずス
ポットを形成した後のヘッド５１を超音波洗浄部７１に
搬送し、液溜め部材５２の外側を超音波洗浄する。その
後ヘッド５１をすすぎ洗浄部７２に搬送し、液溜め部材
５２の内側、外側及びニードル５３をすすぎ洗浄する。
その後ヘッド５１を乾燥部７３に搬送し、液溜め部材５
２及びニードル５３を乾燥する。

【０１１１】洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５は洗浄後
のヘッド５１をロード位置１３２に再び搬送する。この
ロード位置では、洗浄後のヘッド５１に新しい溶液を吸
引させるロード工程が再び行われる。

【０１１２】これ以降、スタンピング領域のＸＹ２軸搬
送機構６は、上記ヘッド受け渡し工程、上記テスト工
程、及び上記スタンピング工程を順次実行する。一方、
洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５は、上記ヘッド受け渡
し工程、上記洗浄工程、及びロード工程を順次実行す
る。

【０１１３】このように、スタンピング領域のＸＹ２軸
搬送機構６によって搬送される一方のヘッド５１が基板
３…上にスポットを形成している間に、洗浄領域のＸＹ
２軸搬送機構７５によって搬送される他方のヘッド５１
を洗浄・乾燥することで、基板３…上にスポットを形成
するスタンピング工程を間断なく続けることができ、極
めて効率的にマイクロアレイを作製することができる。

【０１１４】なお、上記実施形態では、保持手段（ヘッ
ド）として、ニードルと液溜め部材を具備したものを示
したが、ニードルのみを有する保持手段も適用可能であ
る。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ポットを形成する領域及び洗浄・乾燥する領域それぞれ
の領域毎にマイクロアレイ作製用ヘッドを用意し、スポ
ットを形成する領域と洗浄・乾燥する領域とでマイクロ
アレイ作製用ヘッドを互いに受け渡しできるようにした
ので、第２の搬送手段によって搬送される一方の保持手
段が基板上にスポットを形成している間に、第１の搬送
手段によって搬送される他方の保持手段を洗浄等するこ
とができる。第１の保持手段と第２の保持手段との間で
保持手段を受け渡す瞬間を除いて、基板上にスポットを
形成する作業を間断なく続けることができるので、極め
て効率的にマイクロアレイを作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態におけるマイクロアレ
イ作製装置を示す平面図。

【図２】図１におけるII−II線方向から見たマイクロア
レイ作製装置の正面図。

【図３】図２におけるIII−III線方向から見たマイクロ
アレイ作製装置の右側面図。

【図４】図２におけるIV−IV線方向から見たマイクロア
レイ作製装置の左側面図。

【図５】図１におけるＶ−Ｖ線方向から見たマイクロア
レイ作製装置の断面図。

【図６】電動アクチュエータを示す斜視図。

【図７】チャック部及びヘッドを示す図（図中（Ａ）は
ニードルが上昇している状態を示し、図中（Ｂ）はニー
ドルが下降している状態を示す）。

【図８】ヘッドの正面図。

【図９】図８におけるIX−IX線方向から見たヘッドの右
側面図。

【図１０】図８におけるＸ−Ｘ線方向から見たヘッドの
底面図。

【図１１】ニードルが液溜め部材から突出している状態
を示すヘッドの正面図。

【図１２】液溜め部材及びニードルを示す詳細図。

【図１３】液溜め部材内に溜められた溶液を基板上に配
置する方法を示す工程図。

【図１４】液溜め部材及びニードルの他の例を示す詳細
図。

【図１５】乾燥部を示す断面図。

【図１６】図１５におけるXVI−XVI線方向から見た乾燥
部の平面図。

【図１７】図１５におけるXVII−XVII線方向から見た乾
燥部の断面図。

【符号の説明】

３…基板 ４…作業台 ６…スタンピング領域のＸＹ２軸搬送機構（第２の搬送
手段） ２３，９５…Ｚ軸駆動機構（移動手段） ４３…Θ軸回転機構（姿勢変化手段） ５１…ヘッド（保持手段） ６１…撮影素子（検知手段） ７１…超音波洗浄部（洗浄等施工部） ７２…すすぎ洗浄部（洗浄等施工部） ７４…溶液貯留部（洗浄等施工部） ７５…洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構（第２の搬送手段） １００…旋回用モータ（旋回部） １０２…クランプ（把持部） １２１…タイタープレート（溶液保持プレート） １２２…カセット １２３…プレート搬送機構

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/566 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体試料を含む溶液を貯える溶液貯留部
   と、 複数枚の基板を配列し得る作業台と、 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、 前記保持手段の洗浄等が行われる洗浄等施工部と、 前記保持手段を前記溶液貯留部、前記作業台及び前記洗
   浄等施工部を含む領域において搬送し且つ二次元座標を
   与える搬送手段とを備え、 前記保持手段は複数設けられ、 前記搬送手段は、前記保持手段を前記洗浄等施工部上に
   搬送する第１の搬送手段と、前記保持手段を作業台上に
   搬送する第２の搬送手段とを有し、 前記第１の搬送手段及び第２の搬送手段間で前記保持手
   段の受け渡しが行われることを特徴とするマイクロアレ
   イ作製装置。
2. 【請求項２】 前記保持手段を前記基板に対して近接・
   離間する方向に移動させ、前記保持手段をしてスポット
   を形成せしめる移動手段を備え、 前記保持手段は前記移動手段に着脱自在に取り付けられ
   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。
3. 【請求項３】 前記第１の搬送手段又は第２の搬送手段
   は、前記保持手段を把持可能な複数の把持部と、前記複
   数の把持部を旋回する旋回部とを有し、 前記第１の搬送手段から前記第２の搬送手段への前記保
   持手段の受け渡し、並びに第２の搬送手段から前記第１
   の搬送手段への前記保持手段の受け渡しが所定位置で行
   われるように、該旋回部が旋回することを特徴とする請
   求項１又は２に記載のマイクロアレイ作製装置。
4. 【請求項４】 前記第２の搬送手段に支持された前記保
   持手段の姿勢及び／又は位置を検知する検知手段と、前
   記第２の搬送手段に対する前記保持手段の姿勢及び／又
   は位置を変化させる姿勢変化手段と、前記検知手段で検
   知した前記保持手段の姿勢に基づき前記姿勢変化手段を
   操作する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１
   乃至３いずれかに記載のマイクロアレイ作製装置。
5. 【請求項５】 前記溶液貯留部は、溶液を貯える複数の
   溶液保持プレートと、この溶液保持プレートが収納され
   るカセットと、前記カセットから前記溶液保持プレート
   を取り出し、所定位置に搬送するプレート搬送機構とを
   備えることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載
   のマイクロアレイ作製装置。
6. 【請求項６】 基板上に生体試料の溶液のスポットを配
   列するマイクロアレイ作製方法であって、 溶液を取り入れて保持し、前記基板上に溶液のスポット
   を形成するためのマイクロアレイ作製用ヘッドを第２の
   搬送手段を用いて搬送し、基板上に生体試料の溶液のス
   ポットを形成するスタンピング工程と、 前記マイクロアレイ作製用ヘッドを第１の搬送手段を用
   いて搬送し、前記マイクロアレイ作製用ヘッドを洗浄等
   する洗浄工程と、 前記第１の搬送手段に支持された一方のマイクロアレイ
   作製用ヘッドと、前記第２の搬送手段に支持された他方
   のマイクロアレイ作製用ヘッドとを、前記第１の搬送手
   段及び第２の搬送手段とで互いに受け渡すマイクロアレ
   イ作製用ヘッド受け渡し工程とを備え、 前記スタンピング工程及び前記洗浄工程が同時に行われ
   ることを特徴とするマイクロアレイ作製方法。