JP2003014773A

JP2003014773A - プローブ担体、その製造装置およびその製造方法

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Publication number: JP2003014773A
Application number: JP2002093024A
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: 2002-03-28
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット方式による吐出ノズルから吐
出される際に発生するミストがノズル吐出口近傍に再付
着することによって引き起こされるプローブ溶液の吐出
方向のよれによるプローブ位置のばらつきや、他のプロ
ーブとの混液を防止するプローブ担体の製造方法、それ
に用いる装置、および該方法によって製造されるプロー
ブ担体を提供すること。【解決手段】インクジェット方式によって吐出される
際にノズル近傍に発生した上記ミストを静電吸着部に静
電吸着させて除去する。前記静電吸着によるミスト除去
工程において、プローブ溶液のミストにイオナイザーか
らイオン気体を吹き付けることにより該ミストを同一極
性に帯電させ、静電吸着部に静電吸着させて除去するこ
とが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット方
式を利用して担体上にプローブを担持したプローブ担体
を製造する方法、およびその製造方法に用いられるプロ
ーブ担体製造装置および該プローブ担体に関する。特
に、インクジェット方式による吐出の際に発生するプロ
ーブ溶液のミストを静電吸着して除去することにより、
高信頼性のプローブ担体を製造する方法、およびその製
造方法に用いられるプローブ担体製造装置および該プロ
ーブ担体に関する。

【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複数種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、１
５３６種）を並べ、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、専用の装置、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・
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、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、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。
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Ｄ
ＮＡ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
ることができるかである。

【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ＵＳＰ５，４２４，
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
ブをアレイ状に製造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１０００
０種類以上の配列が異なるＤＮＡを搭載したＤＮＡプロ
ーブ・アレイの調製も可能でなる。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、調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の比率も小さくない。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
問題を秘めている。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付与し、プローブ・
アレイを調製する手法も提案されている。ＰＣＴ公開公
報ＷＯ９５／３５５Ｏ５号には、キャピラリーを用い
て、ＤＮＡをメンブラン上へ付与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ＤＮＡアレイの調製が可能であ
る。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基板上の所定
位置へ付与し、その作業を繰り返すことで、プローブ・
アレイを調製する手法である。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、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、付与す
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調製に適して
いる手法とはいえない。加えて、プローブ溶液の基板へ
の付与は、キヤ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付与する
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、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
ズルより付与することにより、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。このインクジェット法による付与（塗布）は、上
記キャピラリーを用いた溶液の付与（塗布）に比べ、付
与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ＵＳＰ５，
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
・アレイの調製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・アレイを調製する
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・アレイ調製用のイ
ンクジェット方式による液体吐出ヘッドは、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。複数のノズルを有するヘッドがあっ
た場合、複数のノズルと同数のこれら複数のノズルと一
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、プローブ担体としては、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。ゆ
えに、プローブ・アレイ調製用の方法、装置としては、
複数のノズルとそれらに１対１に対応したＤＮＡプロー
ブ溶液を混液させないで安定的に吐出形成する方法、装
置であることが望ましい。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、プロー
ブ担体の製造においては、高い密度で多種多数のプロー
ブが担持されたプローブ担体を混液することなく安定的
に製造することが望まれる一方で、該プローブ担体はそ
の用途から工業的に量産可能であることが望まれる。し
かしながら、上記のようなインクジェット方式によるプ
ローブ担体の量産を行っている際にはしばしば吐出状況
の変化が見られ、結果的にプローブアレイ上に担持され
たプローブの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。高密度かつ多種多数のプローブ担体を安定的に量
産する場合、このように、プローブの位置や量のばらつ
き、１つのプローブ位置に別の異なるプローブが固着す
る問題が発生するがゆえに、プローブ・アレイとしての
十分な性能を有するプローブ・アレイを大量につくれな
いという問題があった。

【００１６】これらの不安定性の要因を鋭意検討した結
果、下記の原因を結論として導いた。すなわち、インク
ジェット方式によるプローブ溶液の吐出では、図１に示
すように、液体吐出ノズル１０１から吐出されるプロー
ブ溶液は、１回の吐出において主滴１０３とよばれるメ
インのプローブ溶液の液滴のほかに、該主滴と比較して
非常に小さなプローブ溶液の霧状のミスト１０４が多数
発生し、浮遊し（これらをサテライト滴とよぶこともあ
る）、その一部はノズル１０１の近傍へ再付着し、また
一部は担体１０２へ到達する。上記のようにプローブ担
体の量産を行う場合には連続吐出を繰り返す必要がある
が、吐出を繰り返すうちにノズル近傍に付着したプロー
ブ溶液が徐々に成長し、そしてノズル吐出口またはノズ
ル穴縁に達したときに、吐出される新たなプローブ用形
成溶液の吐出方向に影響を与える。すなわち、新たに吐
出される溶液は、該付着した液滴の作用によって該液滴
付着側によれてしまい、その結果アレイ上でプローブ位
置のばらつきを与える。また、安定して吐出を行ってい
る場合でもノズル近傍に付着した上記ミストに起因する
液滴が徐々に成長し、振動などのきっかけで異なる近傍
のプローブ成形用溶液と混ざる問題がある。さらに、プ
ローブ液滴のミストの一部は担体に着弾しスポットを形
成する（サテライトスポットと呼ぶこともある）が、空
気抵抗や、担体の帯電作用などの要因により、所望のプ
ローブ位置に着弾しない場合も多い。

【００１７】すなわち、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。第１に、２次元プローブ
アレイに形成されるプローブの濃度が極端に変化する。
最悪の場合、プローブのない領域が発生する。第２に、
プローブを形成する位置がずれる。第３に、プローブが
複数の異なったプローブにより構成される。その結果、
所望のプローブ・アレイを製造できず、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。

【００１８】本発明はこのような課題を解決するもの
で、本発明の目的は、ノズルからの吐出状態を不安定と
ならしめるノズル近傍に浮遊する不要な霧状のプローブ
形成用液滴を除去することにより、製造されるプローブ
担体の製造方法と該プローブ・アレイを製造する装置を
提供し、二次元アレイを用いたＤＮＡ診断等の安定性・
信頼性を向上させることである。

【００１９】より具体的には、ノズル近傍に浮遊した霧
状のプローブ溶液をノズル近傍および担体へ付着させる
こと無く安定的に除去する方法および機構をもつプロー
ブ・アレイの調製を、より高い再現性で、また、多数枚
数の担体に対しても簡便に行うことを可能とするプロー
ブ担体の新規な製造方法およびそれに用いられる各種装
置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決を図るべ
く、上記のように吐出ノズルから吐出される際にノズル
近傍に発生し浮遊する多数のプローブ溶液のミストがあ
る程度帯電していることに着目して該ミストを静電吸着
機構により除去し、あるいはこれらのプローブ溶液のミ
ストにイオン風を吹き付けることにより同一極性に帯電
させて静電吸着機構により除去することにより、ノズル
近傍に発生し浮遊するプローブ溶液のミストを減少させ
ることにより、上記解決課題を克服できることが判明し
た。

【００２１】すなわち、本発明の一実施態様にかかるプ
ローブ担体の製造方法は、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方法であって、液体
吐出ヘッドの吐出ノズルからプローブ溶液を担体上へイ
ンクジェット方式により吐出することにより前記複数種
のプローブを前記担体上に付与し配置する工程と、前記
吐出ノズルから前記プローブ溶液が吐出される際に発生
する前記プローブ溶液のミストを静電吸着機構により捕
獲し除去する工程と、を具えることを特徴とするプロー
ブ担体の製造方法である。

【００２２】また、本発明のプローブ担体の製造方法に
おいて、前記プローブ溶液のミストを静電吸着機構によ
り捕獲し除去する工程が、前記プローブ溶液のミストに
イオナイザーからイオン風を吹き付けることにより、該
ミストを同一極性に帯電させて、静電吸着機構により捕
獲し除去する工程であることが好ましい。

【００２３】また、本発明のプローブ担体の製造方法に
おいて、前記静電吸着機構により除去された前記プロー
ブ溶液のミストを回収する工程をさらに具えることが好
ましい。

【００２４】また、本発明のプローブ担体の製造方法に
おいて、前記液体吐出ヘッドが、熱エネルギーを利用し
て前記プローブ溶液を吐出するヘッドであって、前記プ
ローブ溶液に与える熱エネルギーを発生するための熱エ
ネルギー発生体を備えていることが好ましい。

【００２５】また、本発明のプローブ担体の製造方法に
おいて、前記吐出ノズルと担体表面との距離が０．１〜
０．５ｍｍであることが好ましい。

【００２６】また、本発明のプローブ担体の製造方法に
おいて、前記吐出ノズルから吐出される前記プローブ溶
液の量が０．１ピコリットル〜１００ピコリットルであ
ることが好ましい。

【００２７】また、本発明のプローブ担体の製造方法に
おいて、前記吐出ノズルから吐出される前記プローブ溶
液の量が０．１〜１０ピコリットルであることが好まし
い。

【００２８】また、本発明のプローブ担体の製造方法に
おいて、前記吐出ノズルから吐出される前記プローブ溶
液の量が０．１〜５ピコリットルであることが好まし
い。

【００２９】また、本発明のプローブ担体の製造方法に
おいて、前記吐出ノズルから吐出される前記プローブ溶
液の各々につき、前記担体上で占める面積が０．０１μ
ｍ²〜４００００μｍ²であることが好ましい。

【００３０】また、本発明のプローブ担体の製造方法に
おいて、前記プローブが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、ポリ糖、およこれらの組み合わせからなる群
から選択されることが好ましい。

【００３１】本発明の別の実施態様にかかるプローブ担
体の製造装置は、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方法であって、液体吐出ヘッ
ドの吐出ノズルからプローブ溶液を担体上へインクジェ
ット方式により吐出することにより前記複数種のプロー
ブを前記担体上に付与し配置する手段と、前記吐出ノズ
ルから前記プローブ溶液が吐出される際に発生する前記
プローブ溶液のミストを静電吸着機構により捕獲し除去
する手段と、を具えることを特徴とするプローブ担体の
製造装置である。

【００３２】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、前記プローブ溶液のミストを静電吸着機構によ
り捕獲し除去する手段が、前記プローブ溶液のミストに
イオナイザーからイオン風を吹き付けることにより、該
ミストを同一極性に帯電させて、静電吸着機構により捕
獲し除去する手段であることが好ましい。

【００３３】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、静電吸着により除去された前記プローブ溶液の
ミストを回収する工程をさらに具えることが好ましい。

【００３４】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、前記静電吸着機構により除去された前記プロー
ブ溶液のミストを回収する工程をさらに具えることが好
ましい。

【００３５】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、前記液体吐出ヘッドが、熱エネルギーを利用し
て前記プローブ溶液を吐出するヘッドであって、前記プ
ローブ溶液に与える熱エネルギーを発生するための熱エ
ネルギー発生体を備えていることが好ましい。

【００３６】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、前記吐出ノズルと担体表面との距離が０．１〜
０．５ｍｍであることが好ましい。

【００３７】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、前記吐出ノズルから吐出される前記プローブ溶
液の量が０．１ピコリットル〜１００ピコリットルであ
ることが好ましい。

【００３８】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、前記吐出ノズルから吐出される前記プローブ溶
液の量が０．１〜１０ピコリットルであることが好まし
い。

【００３９】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、前記吐出ノズルから吐出される前記プローブ溶
液の量が０．１〜５ピコリットルであることが好まし
い。

【００４０】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、前記吐出ノズルから吐出される前記プローブ溶
液の各々につき、前記担体上で占める面積が０．０１μ
ｍ²〜４００００μｍ²であることが好ましい。

【００４１】また、本発明のプローブ担体の製造装置に
おいて、前記プローブが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、ポリ糖、およこれらの組み合わせからなる群
から選択されることが好ましい。

【００４２】さらに、本発明の別の実施態様にかかるプ
ローブ担体は、上記プローブ担体の製造方法によって製
造されることを特徴とするプローブ担体である。

【００４３】

【発明の実施の形態】本発明のプローブ担体の製造方法
は、複数種のプローブが担体上に配置されたプローブ担
体を製造する方法であって、液体吐出ヘッドの吐出ノズ
ルからプローブ溶液を担体上へインクジェット方式によ
り吐出することにより前記複数種のプローブを前記担体
上に付与し配置する工程と、前記吐出ノズルから前記プ
ローブ溶液が吐出される際に発生する前記プローブ溶液
のミストを静電吸着機構により捕獲し除去する工程と、
を具えることを特徴とするが、以下に、このような本発
明のプローブ担体の製造方法、それに用い得る製造装
置、および該方法により製造されたプローブ担体に関し
て、より詳しく説明する。

【００４４】（プローブ溶液）本発明においては、複数
種のプローブを、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、プローブのスポットの多数が平面状に配
列された、すなわち二次元アレイ状に配列されたものを
「プローブ・アレイ」という。このプローブ担体には、
ＤＮＡマクロアレイ、ＤＮＡチップ、プローブ・アレイ
と一般的に呼ばれている検査用のプレートやチップが含
まれる。

【００４５】本明細書において、担体上に固定されたプ
ローブは、特定の標識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
認識され得るオリゴヌクレオチド、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療法を言い、しばし場、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および標的
は、天然において見いだされるような塩基、またはその
類似物を含み得る。

【００４６】また、担体上に支持されるプローブの一例
としては、標的核酸とバ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、所望とするバ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。

【００４７】本発明の方法が適用されるプローブ担体に
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、調製される前記二次元プローブ・アレイが、そ
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
よびポリ糖から選択される少なくとも一種あることが好
ましい。

【００４８】上記プローブは担体表面に導入された官能
基と結合可能な構造を有することが望ましく、プローブ
溶液を吐出し、担体上へ付与した後、かかる結合可能な
構造を利用して該担体に結合させることが望ましい。こ
のような結合を形成することにより、プローブを固相上
に強固に結合させて、固相上に付着せしめたプローブの
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ことが
可能となる。

【００４９】このようなプローブの有する該担体表面に
結合可能な構造としては、アミノ基、スルフィドリル
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、イソチオシアネー
ト、スルフォニルクロリド（−ＳＯ₂Ｃｌ）、アルデヒ
ド（ホルミル基；−ＣＨＯ）、ヒドラジン、ヨウ化アセ
トアミドなどの有機官能基を導入する処理により形成さ
れた構造を有していることが好ましい。

【００５０】一方、「担体」とは上記プローブを担持す
るものであり、プローブを保持し、かつ、標的物質の検
出を妨げるものでなければ特に限定されるものではな
く、一例としてガラス基板があげられる。その他、シリ
コン基板、金属基板、樹脂基板等、また、適当な表面処
理をしたそれぞれの基板でも構わない。ガラス基板を担
体として使用する場合には、洗浄方法、表面処理等の方
法が各種知られているし、また、担体自体が入手しやす
い等の利点があり好適である。ガラス基板の表面に官能
基を導入する方法として、例えば、各種表面処理により
水酸基、カルボキシル基等を導入して、それらの官能基
をそのまま使用する方法がある。また、ガラス基板を各
種の官能基が結合したシランカップリング剤で処理し
て、その官能基を利用してもよい。市販されているシラ
ンカップリング剤の官能基としては、チオール（ＳＨ）
基、アミノ基、イソシアネート基、クロライド基、エポ
キシ基等があり、プローブ、マーカー物質の担体に結合
に関与する官能基として上記シランカップリング剤の官
能基と結合可能なものを適宜選択して利用することがで
きる。シランカップリング剤による処理法は一般的に良
く知られているので、詳しくは触れないが、上記官能基
を有するシランカップリング剤は、信越化学工業株式会
社、日本ユニカー株式会社から市販されているのでそれ
らを利用すれば良い。

【００５１】担体表面には、上記のようなプローブに導
入される各種有機官能基と反応して共有結合を形成する
構造や、有機官能基を導入する処理を予め行っておくこ
とが望ましい。このような該担体表面上に形成される官
能基としては、マレイミド基やアミノ基などが好まし
い。これらの官能基を担体表面への導入する方法として
は種々の方法が利用できるが、例えば担体表面へのエポ
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。

【００５２】上記プローブ末端に導入された官能基と、
該官能基と結合できる担体表面に導入された官能基との
好ましい組み合わせとして、チオール（−ＳＨ）（核酸
プローブ末端）とマレイミド基（担体表面）との組み合
わせ、アミノ基（核酸プローブ末端）とエポキシ基（担
体表面）との組合わせなどが挙げられる。特にプローブ
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。

【００５３】このことは本発明において表面にウェルを
備えた担体を用いることを何ら排除するものではない。
例えばプローブ溶液が付与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
のウェルへの付与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付与す
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ることが望まし
い。

【００５４】（吐出液の特性）上記のような担体上にイ
ンクジェット法によってプローブを含むプローブ溶液を
付与する場合、担体上で不必要に液滴が広がることな
く、所定の箇所にとどまるようきに液組成を調製するこ
とが好ましい。そしてその液組成は、該プローブ本来の
性能を損なわず、また該プローブに導入した担体表面の
官能基との反応性を損なうようなものでないことが好ま
しい。

【００５５】またインクジェット法を用いる場合、担体
表面に付与される液滴が微小であるので、付与後蒸発乾
燥してしまうことを防ぐ為に、反応中には保湿容器のよ
うな反応容器に担体を保存しておくことは好ましい方法
であるが、吐出する液体に保湿剤を含ませておく方法も
有効である。特にサーマルジェット法においては、吐出
時に温度上昇をともなうので、保湿成分、表面張力調製
成分の存在は重要である。そのようなマーカー物質、あ
るいは、プローブを担体表面に付与する溶媒としては、
尿素を５〜１０ｗｔ％、グリセリンを５〜１０ｗｔ％、
チオジグリコールを５〜１０ｗｔ％、及び、アセチレン
アルコールを１ｗｔ％含んでいるものを好適に用いるこ
とができる。

【００５６】上記プローブ溶液には、該液体のインクジ
ェット吐出特性、液体中及びサーマルジェット（バブル
ジェット）吐出時のプローブの安定性を考慮すると、液
体中には例えば２ｍｅｒ〜５０００ｍｅｒ、特には２ｍ
ｅｒ〜６０ｍｅｒの核酸プローブを、０．０５〜５００
μＭ、特には２〜５０μＭの濃度で含有させることが好
ましい。

【００５７】プローブ溶液の液体特性として、サーマル
ジェットヘッド（バブルジェット（登録商標）ヘッド）
からの吐出性という観点からは、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３０〜５０
ｄｙｎ／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。

【００５８】なお、担体表面に、液体吐出ヘッドで担体
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。

【００５９】（液体吐出装置）本発明方法に用いられる
プローブ製造装置は、プローブ溶液をインクジェット方
式による吐出のために用いられる液体吐出手段を具えて
いるが、該液体吐出機構として、プローブ溶液を収納す
る液体収納部と、該液体収納部の各々に対応して設けら
れた吐出口と、該液体収納部と吐出口を共通に連通させ
る液路と、該吐出口の各々に対応して設けられ、該吐出
口の各々による独立したプローブ溶液の吐出を可能とす
る吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を、
少なくとも前記複数種のプローブ溶液に対応する個数備
えた構成を具え、前記プローブの配置位置にそれぞれ対
応する凹部を表面に有する前記担体に対して相対的に移
動させながら、該液体吐出装置から前記配置位置に関す
る情報に基づいて前記プローブ溶液の各々を吐出させて
担体上に付与できることが好ましい。

【００６０】本発明の方法に用いられる上記液体吐出ヘ
ッドは、熱エネルギーを利用して前記プローブ溶液を吐
出するヘッドであって、前記プローブ溶液に与える熱エ
ネルギーを発生するための熱エネルギー発生体を備えて
いることが好ましい。プローブ担体の製造において用い
ることのできるインクジェット方式には、ヒータ等の電
気熱変換体やレーザ光等から発生する熱エネルギーを利
用して気泡（バブル）を発生させることにより液体の吐
出を行うサーマルジェット方式（バブルジェット方式）
と、ピエゾ素子に電圧を印可して生じる素子の変形によ
り液体の吐出を行うピエゾインクジェット方式がある
が、本発明の方法にはいずれも用いることができる。こ
れらのうち、サーマルジェット方式のためのヘッドはピ
エゾインクジェット方式のためのヘッドと比較して構造
が簡単であり、ヘッドの小型化や多ノズル化に向いてお
り、また上記のように、サーマルジェット方式の場合、
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
う点でも、、サーマルジェット方式は本発明にとってよ
り好適に用いられるインクジェット方式である。

【００６１】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インク記録分野での基
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（液体吐出ヘッ
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。

【００６２】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
（液体吐出ヘッド）の形態がどのようなものであって
も、本発明によればプローブのスポッティングを確実に
効率よく行うことができるようになるからである。

【００６３】さらに、液体吐出装置がスポッティングで
きる担体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタ
イプの液体吐出ヘッドに対しても本発明は有効に適用で
きる。そのような液体吐出ヘッドとしては、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。

【００６４】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、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プ
ローブ溶液の付与が可能になる交換自在のチップタイプ
の液体吐出ヘッド、あるいは液体吐出ヘッド自体に一体
的に溶液リザーバーが設けられたカートリッジタイプの
ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００６５】また、液体吐出装置の構成として、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、液体吐出ヘッドに対し
てのクリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱
変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの
組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、スポッテ
ィング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。

【００６６】上述した溶液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。ノズル径
は後述するように一度に一個のノズルから吐出されるプ
ローブ溶液の量に合わせて設計・調節されるのが好まし
いが、通常は、５〜７０μｍの範囲から選択することが
できる。

【００６７】また、ノズルピッチ間隔はプローブ・アレ
イの高密度化のためにはできるだけ短い方がよいが、ミ
ストによる混液等の防止の観点からは間隔が大きい方が
よく、２１μｍ以上のとすることが好ましい。かかるノ
ズルピッチ間隔を狭めるには限界があるため、かかる問
題を解決するために、走査方向と略直交する方向（直交
しない方向）に上記複数の吐出ノズルを有する液体吐出
ヘッドを該担体に対して相対的に走査しながら、該液体
吐出ヘッドからプローブ溶液を吐出することにより、よ
り高密化なプローブ担体を製造してもよい。

【００６８】本発明の方法において、上記の液体吐出ヘ
ッド（または液体吐出ヘッドブロック）の吐出ノズル近
傍に付着した前記プローブ溶液の液滴をワイピングする
ことにより除去する機構を有することが好ましいが、特
に前記吐出ノズルの配列方向とほぼ垂直方向にワイピン
グすることにより除去する機構を有することが好まし
い。吐出ノズル近傍に付着した前記プローブ溶液の液滴
を除去することにより、吐出ノズル近傍が清浄化され、
吐出安定性及び混液防止効果を得ることができる。特
に、特に前記吐出ノズルの配列方向とほぼ垂直方向にワ
イピングすることにより除去する場合には、ノズルの並
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、交じり合うことなく、
異なるプローブ溶液同士の混液の発生を防止することが
できる。なお、この方法においては、前記除去手段とし
てエラストマー部材で掻き取ること、あるいは、吸湿・
防潤部材で拭き取ること、あるいは、前記ノズル吐出口
近傍に気体を吹き付けることで取り除くことが望まし
い。

【００６９】溶液リザーバーのサイズおよび容量は、上
記のノズルから一度に吐出するプローブ溶液の量や、製
造を予定するアレイ枚数などによって適宜選択されるも
のである。なお、液体吐出ヘッドをシリコン基板などの
担体を加工して一体型に形成する際には、ノズル径、そ
れから一度に吐出するプローブ溶液の量は自ずから一定
の範囲となり、ノズルの開口部に対向する担体の表面に
形成したサイズで十分な場合もある。一方、一度にノズ
ルから吐出するプローブ溶液の量が比較的多く、また、
調製する必要なアレイ枚数が多い場合には、プローブ溶
液を溶液リザーバーに追加することにより、全アレイ枚
数を調製する際に必要となる溶液量を賄う方法が考えら
れる。それとは別に、担体一方の表面に配置する溶液リ
ザーバーに付設され、さらに増量用の溶液収納部を具備
する構造としても良い。その際、プローブ溶液の追加
は、増量用の溶液収納部を介して行われ、必要に応じて
溶液収納部の形状自体は、プローブ溶液の付与が容易に
行えるものにしておくことができる。このアレイに用い
られるプローブ毎に、対をなす溶液リザーバーとノズル
を対応させてアレイ状に配置する。従って、対をなす溶
液リザーバーとノズルの数は、特に限定されるものでは
なく、必要とされるアレイのプローブ種に応じて選択さ
れるものである。なお、ドットの径、ドット数、その塗
布密度、あるいは、アレイ形状には、液体吐出ヘッドの
製造方法により自ずから制限はあるものの、対をなす溶
液リザーバーとノズルの総数は、基本的にはプローブ種
により決定される。

【００７０】（吐出態様）液体吐出ヘッドと担体間との
距離、より正確にはノズル吐出面と担体表面との距離
は、通常、１．２〜１．５ｍｍ程度まで近接して吐出す
ることが可能であるが、アレーの安定な吐出および高密
度化のために０．１〜０．５ｍｍであることが好まし
い。ノズル吐出面と担体表面との距離が０．１ｍｍ未満
の場合にはノズル吐出口からプローブ溶液が完全に離れ
る前に担体表面に達してしまい、次の吐出のためにノズ
ルを移動したときに該ノズルに液滴が引っ張られ、よれ
てしまうため好ましくない。

【００７１】一度に一個のノズルから吐出されるプロー
ブ溶液の量は、プローブ担体における各プローブスポッ
トの面密度に応じて適宜選択されるものであるが、プロ
ーブ溶液の粘度、プローブ溶液と担体の親和性、プロー
ブと担体との反応性などの種々の要素を考慮の上で、形
成されるアレイのドットサイズや形状に応じて選択され
る。その際の１回の吐出液量は、０．１〜１００ｐｌ
（ピコリットル）、好ましくは０．１〜５０ｐｌの範囲
から選択することができる。プローブの高密度化には１
回で吐出される量はできるだけ最小であることが好まし
いが、極端に吐出量が少なくなると空気抵抗により担体
へ到達しなくなる。１回の吐出液量は、好ましくは０．
１〜１０ｐｌであり、より好ましくは０．１〜５ｐｌで
あり、その液量に合わせてノズル径などを設計・調製す
ることが好ましい。

【００７２】一つのウエルに塗布されるプローブ溶液の
占める面積は、０．０１（例えば０．１μｍ×０．１μ
ｍ）μｍ²〜４００００（例えば２００μｍ×２００μ
ｍ）μｍ²とするのが一般的であるが、該面積は、アレ
イ自体の大きさ、アレイ・マトリクスの密度により決ま
る。したがって、プローブ溶液の占める面積により１つ
のウエルの大きさ及び容量を設定することができる。ウ
エルの深さについては、ウエルを製造する方法にもよる
が、望ましくは、０．５μｍ〜１００μｍの範囲から選
択することができる。これらウエルの面積と深さから体
積が決まる。このようなウエルの製造方法は、例えば特
開平１１−０９９０００号公報に記載の方法をそのまま
用いることができる。

【００７３】核酸プローブの担体上での密度を上記の値
（例えば１インチ各に１００００個以上のスポット、上
限としては１×１０⁶個程度）にするためには、各々の
核酸プローブのスポット直径は例えば２０〜１００μｍ
程度であることが好ましく、またスポットがそれぞれ互
いに独立していることが好ましい。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、及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。

【００７４】（ミスト除去工程）上記のように、本発明
のプローブ製造方法におけ重要な工程が、吐出ノズルか
ら吐出される際にノズル近傍に発生し浮遊する多数のプ
ローブ溶液のミストを静電吸着機構により除去する工程
である。静電吸着機構により除去することにより、ノズ
ル近傍に発生し浮遊するプローブ溶液のミストが著しく
減少するため、ノズルおよびその近傍に付着するミスト
も著しく減少し、該ミストに起因するプローブ溶液の吐
出方向のよれや、異種プローブ溶液同士の混液をなくす
ことにより、多種高密度化を達成することができる。こ
のような効果は、前記プローブ溶液のミストにイオナイ
ザーからイオン風を吹き付けることにより、該ミストを
同一極性に帯電させ、静電吸着して捕獲し除去すること
により一層発揮される。

【００７５】インクジェット方式を用いたプローブ溶液
の吐出の際にはミストは不可避的に発生する。このよう
に発生したミストは吐出口から吐出される際に既にある
程度帯電している。したがって、図２に示すように、液
体吐出ノズル近傍に発生するプローブ溶液のミストを静
電吸着機構により除去することができ、その結果ノズル
近傍へのミスト付着などを防止することができる。上記
静電吸着機構においては、ノズル吐出口から吐出される
プローブ溶液の主滴の吐出方向に影響を与えないととも
に、吐出口近傍に発生するプローブ溶液のミストだけで
静電吸着することができる。したがって、主滴のみが担
体上の所望の位置に着弾することができる。

【００７６】静電吸着部にかける電極、イオン風は主滴
の吐出方向に影響を与ええなければ特に制限されない。
また、静電吸着部はプラスまたはマイナスのいずれかに
帯電させる必要があるが、複数設けてもよい。また、上
記ミストの帯電の程度は使用されるプローブの種類また
は用いるプローブ溶液によりプラスまたはマイナスに偏
って帯電している場合があるため、この場合には静電吸
着部はミストの帯電極性と逆の極性に帯電させることが
好ましい。例えば、プローブがＤＮＡである場合はプロ
ーブ溶液中のマイナスに帯電しやすいため、マイナスに
帯電させた静電吸着部を具えた静電吸着装置を用いるこ
とが好ましい。

【００７７】本発明の方法において、上記のプローブ溶
液ミストの静電吸着機構による除去手段は、吐出口近傍
にイオナイザーからイオン風を吹き付けることにより、
ノズル近傍に浮遊しているプローブ溶液ミストを同一極
性に帯電させて静電吸着機構で捕獲し除去することが好
ましい。イオナイザーからイオン風を吹き付けない場合
であっても、プローブ溶液のミストは吐出口から吐出さ
れる際に何らかの要因で帯電した状態で発生するが、該
発生したミストにはプラスに帯電したミストとマイナス
に帯電したミストが混在するため、イオナイザーからイ
オン風を吹き付けることにより、該プローブ溶液のミス
トをプラスまたはマイナスのいずれかの同一極性に帯電
させることにより、より効率的にミストを静電吸着し除
去することができる。

【００７８】イオン風とは、放電針先端でコロナ放電な
どにより生じたイオンに、空気や窒素などの吹き付けて
イオンの流れとしたものである。

【００７９】図３は、液体吐出ノズル近傍に発生したプ
ローブ溶液のミストにイオナイザーからマイナスのイオ
ン風を吹きかけ、静電吸着機構による除去する本発明の
方法の工程の一部を表す図である。また、図４は、液体
吐出ノズル近傍に発生したプローブ溶液のミストにイオ
ナイザーからプラスのイオン風を吹きかけ、静電吸着機
構による除去する本発明の方法の工程の一部を表す図で
ある。上記のように、上記ミストの帯電の程度は使用さ
れるプローブの種類または用いるプローブ溶液によりプ
ラスまたはマイナスに偏って帯電している場合があるた
め、この場合にはイオナイザーからミストと同じ極性の
イオン風を吹きかけるとともに、静電吸着部はミストの
帯電極性と逆の極性に帯電させることが好ましい。この
とき担体もミストと逆の電極に帯電するため、該ミスト
の除去が有利となる利点も有する。

【００８０】イオナイザーは該ミストをプラスまたはマ
イナスのいずれかの同一極性に帯電させることができれ
ば、特に制限されない。イオナイザーにはプラスイオン
とマイナスイオンとをそれぞれ、あるいは交互に発生す
るＤＣ型イオナイザイーと、高周波でプラスイオンとマ
イナスイオンとを発生させるＡＣ型イオナイザーがある
が、ＤＣ型イオナイザイーを用いるとミストに帯電した
電荷が中和されて帯電状態でなくなるため、本発明では
ＤＣ型イオナイザーを用いることが好ましい。しかしな
がら、ＤＣ型イオナイザイーとＡＣ型イオナイザーを併
用することはできる。プローブ溶液の吐出とともにイオ
ナイザーからはマイナスまたはプラスのいずれかのイオ
ン風を連続的に吹きかけることが好ましく、より効率的
に該ミストを除去することができる。

【００８１】イオナイザーとミスト静電吸着部は対抗し
た位置であることが好ましく、その方向とほぼ垂直方向
にプローブの吐出があることが好ましい。また、静電吸
着部にかける電極、イオン風の強さは主滴の吐出方向に
影響を与ええなければ特に制限されない。

【００８２】上記の本発明の方法において、静電吸着部
に吸着された前記プローブ溶液のミストを回収すること
が好ましい。図４は、液体吐出ノズル近傍に発生したプ
ローブ溶液のミストにイオナイザーからプラスのイオン
風を吹きかけ、静電吸着機構による除去した後、静電吸
着部に吸着された前記プローブ溶液のミストを捕獲回収
機で回収する本発明の方法の工程の一部を表す図であ
る。ミスト吸着部から回収しない場合には、吸着部にミ
ストが堆積し、静電効率が減少するからである。このよ
うな回収は、吸着させた後でヘッド回復時や待機時に吸
湿材でふき取る方法などを用いることができる。

【００８３】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。なお、ここに示す実施例は、本発明の好ま
しい実施の形態の一例ではあるものの、本発明は、これ
ら実施例により限定されるものではない。

【００８４】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。

【００８５】次いで、蛍光色素ローダミンＢを、液体吐
出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（ＩＶ）：

【００８６】

【化１】

【００８７】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４に略示したインクジ
ェットヘッドの各ノズル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。この液体吐
出ヘッドの各ノズルから上記二種の色素の溶液を上記洗
浄済みのガラス基板上に吐出し付与した。なお、各リザ
ーバー、ノズル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
（主的）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）が占める面積は約直径５０μｍ
であり、ドットの間隔は約１００μｍである。この時、
吐出と同時にＤＣ型のイオナイザーによりイオナイズド
エアーを噴きつけ霧状のミストおよびヘッドのノズル近
傍をマイナスに帯電させ、ミスト吸着部をプラスに帯電
した状態で色素溶液の吐出を合計５００回吐出した。

【００８８】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、付与された各色素
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
い水溶液の付与が可能であった。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。また図４に示すようにミストおよ
びノズル近傍をプラスに帯電し吸着部をマイナスに帯電
させても同様の良好な結果を得た。さらに図４に示すよ
うにミスト吸着部からの溶液を回収する機構を付加した
実験でも同様に良好な結果が得られた。

【００８９】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（Ｉ）：（ＣＨ₃Ｏ）₃ＳｉＣ₃Ｈ₆ＮＨＣ₂Ｈ₄ＮＨ₂ （Ｉ）のアミノシランカップリング剤（ＫＢＭ−６０３：化合
物Ｉ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。

【００９０】冷却後、下記式（ＩＩ）：

【００９１】

【化２】

【００９２】のＮ−（６−マレイミドカプロキシ）スク
シイミド（ＥＭＣＳ；化合物ＩＩ）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。

【００９３】５’−ＡＴＧＡＡＣＣＧＧＡＧＧＣＣＣＡＴＣ−３’ ３’−ＴＡＣＴＴＧＧＣＣＴＣＣＧＧＧＴＡＧ−５’ ５’−ＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡ−３’ ３’−ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴ−５’

【００９４】上記する、の塩基配列にそれぞれ相補
的な塩基配列である、、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（Ｓ
Ｈ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ＩＩＩ、IV：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。式（ＩＩＩ、IV）：

【００９５】３’−ＴＡＣＴＴＧＧＣＣＴＣＣＧＧＧＴＡＧ−ＯＰ（Ｏ₂）Ｏ−（ＣＨ₂）₆− ５’ 化合物III

【００９６】３’−ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴ−ＯＰ（Ｏ₂）Ｏ −（ＣＨ₂）₆−５’ 化合物IV

【００９７】化合物III、IV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と同様に液体吐出ヘッドからガラス基板上に一
個おきに付与した。なお、各リザーバー、ノズルは予め
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、イ
オナイザーによる帯電およびミスト吸着部の帯電は実施
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。

【００９８】このように化合物III、IV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。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５０ｍ
Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ＝７．０、１ＭＮａＣｌ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。

【００９９】（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、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、VI（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。

【０１００】モデル標的ＤＮＡとして、式（Ｖ、VI）：
（Vのみ図示、VIはＤＮＡ部分がＡ２５）

【０１０１】

【化３】

【０１０２】のＤＮＡ分子、上記、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Ｖ、VI（べックス株式会社より購入）を用
いて、調製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。

【０１０３】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Ｖ、VI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、５０
ｍＭ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ＤＮＡ溶液ととも
にハイブリパック中に封じ、恒温槽内で７０℃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。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、ＥＣＬＩＰＳＥＥ８００（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。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、プローブ・アレイ
の調製において、インクジェット方式による吐出ノズル
から吐出される際にノズル近傍に発生し浮遊する多数の
プローブ溶液のミストを静電吸着機構により除去するこ
とにより、特にプローブ溶液のミストにイオナイザーか
らイオン風を吹き付け、該ミストを同一極性に帯電さ
せ、静電吸着機構により除去することにより、該ミスト
によるノズル吐出口近傍への再付着を防止することによ
り、新たに吐出される溶液の吐出方向に影響を与え、そ
の結果アレイ上でプローブ位置のばらつきを与えること
を防止したり、また、ノズル吐出口近傍に付着した上記
ミストの液滴が徐々に成長し、他のプローブ溶液と混ざ
る問題を解消することができる。さらに上記のプローブ
溶液のミストが担体上の所望のプローブ位置に着弾しな
いことによる位置のばらつきや異なるプローブの混在を
防止することもできる。

【０１０５】

【配列表】SEQUENCE LISTING <110> CANON INC. <120> Probe carrier, Method and Apparatus for prod
ucing Probe carrier <130> 4692003 <150>JP 2001/94401 <151>2001-03-28 <160> 4 <210> 1 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide to be hybridized wi
th the designed oligonucleotide "gatgggcctccggttca
t" <400> 1 atgaaccgga ggcccatc 18 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide used as a probe to
be stabilized on a carrier <400> 2 gatgggcctc cggttcat 18 <210> 3 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide to be hybridized wi
th the designed oligonucleotide "tttttttttttttttt
ttttttttt" <400> 3 aaaaaaaaaa aaaaaaaaaa aaaaa 25 <210> 4 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide used as a probe to
be stabilized on a surface of a carrier <400> 4 tttttttttt tttttttttt ttttt 25

【図面の簡単な説明】

【図１】サーマルジェット方式による液体吐出ノズルか
らプローブ溶液の主滴およびミストが発生する様子を表
した図である。

【図２】液体吐出ノズル近傍に発生したプローブ溶液の
ミストを静電吸着機構により除去する本発明の方法の工
程の一部を表す図である。

【図３】液体吐出ノズル近傍に発生したプローブ溶液の
ミストにイオナイザーからマイナスのイオン風を吹きか
け、静電吸着機構による除去する本発明の方法の工程の
一部を表す図である。

【図４】液体吐出ノズル近傍に発生したプローブ溶液の
ミストにイオナイザーからプラスのイオン風を吹きか
け、静電吸着機構により除去した後、静電吸着部に吸着
された前記プローブ溶液のミストを捕獲回収機で回収す
る本発明の方法の工程の一部を表す図である。

【符号の説明】

１０１ノズル１０２担体１０３主滴１０４ミスト１０５バブルジェットヘッド１０６プローブ溶液１０７発泡領域１０８−１、１０８−２電極１０９発熱ヘッド１１１．液体吐出ヘッド１１２．リザーバー１１３．ミスト静電吸着部１１４．イオナイザー１１５．捕獲回収機

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/53 Ｇ０１Ｎ 35/06 ＡＢ４１Ｊ 3/04 １０１Ｚ 33/566 Ｃ１２Ｎ 15/00 ＺＮＡＦ (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 FA03 FB01 2G052 CA18 CA22 CA31 DA05 HC27 2G058 AA09 EA11 EA14 ED12 ED21 4B024 AA11 CA01 CA09 CA11 HA14 4B029 AA07 AA23 FA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】標的物質と特異的に結合可能な複数種の
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
方法であって、液体吐出ヘッドの吐出ノズルからプローブ溶液を担体上
へインクジェット方式により吐出することにより前記複
数種のプローブを前記担体上に付与し配置する工程と、前記吐出ノズルから前記プローブ溶液が吐出される際に
発生する前記プローブ溶液のミストを静電吸着機構によ
り捕獲し除去する工程と、を具えることを特徴とするプ
ローブ担体の製造方法。
【請求項２】前記プローブ溶液のミストを静電吸着機
構により捕獲し除去する工程が、前記プローブ溶液のミ
ストにイオナイザーからイオン風を吹き付けることによ
り、該ミストを同一極性に帯電させて、静電吸着機構に
より捕獲し除去する工程であ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】前記静電吸着機構により除去された前記
プローブ溶液のミストを回収する工程をさらに具えるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のプローブ担体
の製造方法。
【請求項４】前記液体吐出ヘッドが、熱エネルギーを
利用して前記プローブ溶液を吐出するヘッドであって、
前記プローブ溶液に与える熱エネルギーを発生するため
の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３のいずれか１項に記載のプローブ担体の製
造方法。
【請求項５】前記吐出ノズルと担体表面との距離が
０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１か
ら４のいずれか１項に記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項６】前記吐出ノズルから吐出される前記プロ
ーブ溶液の量が０．１ピコリットル〜１００ピコリット
ルであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１
項に記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項７】前記吐出ノズルから吐出される前記プロ
ーブ溶液の量が０．１〜１０ピコリットルであることを
特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のプロ
ーブ担体の製造方法。
【請求項８】前記吐出ノズルから吐出される前記プロ
ーブ溶液の量が０．１〜５ピコリットルであることを特
徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のプロー
ブ担体の製造方法。
【請求項９】前記吐出ノズルから塗布される前記プロ
ーブ溶液の各々の占める面積が０．０１μｍ²〜４００
００μｍ²である請求項１から８のいずれか１項に記載
のプローブ担体の製造方法。
【請求項１０】前記プローブが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、ポリ糖、およこれらの組み合わせから
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１項に記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項１１】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方法であって、液体吐出ヘッドの吐出ノズルからプローブ溶液を担体上
へインクジェット方式により吐出することにより前記複
数種のプローブを前記担体上に付与し配置する手段と、前記吐出ノズルから前記プローブ溶液が吐出される際に
発生する前記プローブ溶液のミストを静電吸着機構によ
り捕獲し除去する手段と、を具えることを特徴とするプ
ローブ担体の製造装置。
【請求項１２】前記プローブ溶液のミストを静電吸着
機構により捕獲し除去する手段が、前記プローブ溶液の
ミストにイオナイザーからイオン風を吹き付けることに
より、該ミストを同一極性に帯電させて、静電吸着機構
により捕獲し除去する手段であることを特徴とする請求
項１１に記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項１３】静電吸着により除去された前記プロー
ブ溶液のミストを回収する工程をさらに具えることを特
徴とする請求項１１または１２に記載のプローブ担体の
製造装置。
【請求項１４】前記静電吸着機構により除去された前
記プローブ溶液のミストを回収する工程をさらに具える
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載のプロー
ブ担体の製造装置。
【請求項１５】前記液体吐出ヘッドが、熱エネルギー
を利用して前記プローブ溶液を吐出するヘッドであっ
て、前記プローブ溶液に与える熱エネルギーを発生する
ための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１１から１３のいずれか１項に記載のプローブ
担体の製造装置。
【請求項１６】前記吐出ノズルと担体表面との距離が
０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１１
から１４のいずれか１項に記載のプローブ担体の製造装
置。
【請求項１７】前記吐出ノズルから吐出される前記プ
ローブ溶液の量が０．１ピコリットル〜１００ピコリッ
トルであることを特徴とする請求項１１から１５のいず
れか１項に記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項１８】前記吐出ノズルから吐出される前記プ
ローブ溶液の量が０．１〜１０ピコリットルであること
を特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載
のプローブ担体の製造装置。
【請求項１９】前記吐出ノズルから吐出される前記プ
ローブ溶液の量が０．１〜５ピコリットルであることを
特徴とする請求項１１から１７のいずれか１項に記載の
プローブ担体の製造装置。
【請求項２０】前記吐出ノズルから塗布される前記プ
ローブ溶液の各々の占める面積が０．０１μｍ²〜４０
０００μｍ²である請求項１１から１８のいずれか１項
に記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項２１】前記プローブが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、ポリ糖、およこれらの組み合わせから
なる群から選択されることを特徴とする請求項１１から
１９のいずれか１項に記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項２２】請求項１から１０のいずれか１項に記
載の方法によって製造されることを特徴とするプローブ
担体。