JP2003254969A

JP2003254969A - マイクロアレイ用基板及びマイクロアレイ用基板製造方法並びにマイクロアレイ、マイクロアレイ製造方法及び装置

Info

Publication number: JP2003254969A
Application number: JP2002057473A
Authority: JP
Inventors: Fumio Takagi; 富美男高城
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が簡単で、しかも有効にコンタミネーシ
ョンを防ぐことができるマイクロアレイ基板等を得る。【解決手段】マイクロアレイ基板１上のある面に、プ
ローブを生成するための領域である複数の第１の領域２
と、第１の領域２と比して液体との非親和性を具備させ
るための凹凸を形成した第２の領域３とを備え、マイク
ロアレイ基板１上のある面に吐出された又は落とされた
液体を効率的に分離し、第１の領域２間の距離が短くて
もクロスコンタミネーションの発生を防ぐようにしたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＤＮＡのよ
うな生体分子等のプローブを複数生成するためのマイク
ロアレイ基板及びその製造方法等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、遺伝子等をはじめとする生体分子
の構造、機能等の解析が急速な勢いで行われている。そ
して、これを遺伝子レベルでの医学診断治療、薬品開発
等に役立てようとしている。このような診断治療、解析
を簡単に行うためにマイクロアレイが用いられている。

【０００３】マイクロアレイとは、例えばスライドグラ
スのような基板上に、数千〜数万種類の構造を同定でき
るプローブが埋め込まれたものである。以下、このマイ
クロアレイとして代表的なＤＮＡマイクロアレイ（ＤＮ
Ａチップ）を主に例として説明を行う。ここで、ＤＮＡ
とは、塩基、糖（デオキシリボース）及びリン酸が結合
したもの（ヌクレオチド）がさらに結合し、最終的には
２重らせん形となったものである。ここで、塩基はアデ
ニン（Ａ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）、チミン
（Ｔ）の４種類がある。なお、ここでいうＤＮＡとは、
逆転写酵素を用いてＲＮＡ（リボ核酸）に基づいて相補
的に生成されたｃＤＮＡ（complementary DNA ）も含む
ものとする。

【０００４】２重らせんを構成する２つの１本鎖は、こ
の４種類のヌクレオチドが反復結合し、配列したもので
ある。そして、１本鎖の各塩基同士が接続されている。
ここで、アデニン（Ａ）とグアニン（Ｇ）との間でしか
結合は生じないし、シトシン（Ｃ）とチミン（Ｔ）との
間でしか結合は生じない。これが塩基の相補性である。
塩基（ヌクレオチド）の配列に基づいて遺伝情報を得る
ことができるので、この配列を解析することは非常に重
要である。この解析を簡単に行うための道具（ツール）
がＤＮＡマイクロアレイである。

【０００５】マイクロアレイ基板上には、例えば、配列
があらかじめわかっている、目印を付けた１種又は複数
種の１本鎖の核酸の断片（プローブ）が例えばマトリク
ス状に貼付られている。ここに未知の配列の複数種又は
１種の一本鎖の断片（以下、試料という）を触れさせる
（ハイブリダイズする）と、結合したものには例えば蛍
光するマーカー等の目印を付けておく。例えば蛍光顕微
鏡等により、結合により蛍光しているプローブを見つけ
だし、そのプローブの配列と対になる配列を試料の配列
とすることにより、試料の配列を解析する。また、この
配列に基づいたさらなる解析も行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】マイクロアレイ基板上
にプローブを生成するには、フォトリソグラフィー方法
を用いてＤＮＡを合成させる方法と、ピンを用いて、核
酸プローブとなるＤＮＡが含まれる溶液（以下、溶液と
いう）を全面表面処理を施した基板上に載せる（スポッ
トする）方法とが主にある。ここで、プローブを生成す
る際又は試料をプローブと触れさせる際には、他の溶液
をはじめとする不純物との混ざり合い（クロスコンタミ
ネーション）を防止する必要がある。品質（検査結果）
に大きな影響を与えるためである。

【０００７】このようなクロスコンタミネーション等を
防止するため、フォトリソグラフィ法により、非親和性
を具備する凸状の樹脂層により反応エリア（反応場）間
の区切りを設ける方法等が提案されている。ただ、この
ような方法の場合には、非親和性を具備する特別の樹脂
材料を別に用意する必要がある等の制約がある。

【０００８】そこで、本発明では、製造が簡単で、しか
も有効にクロスコンタミネーション等を防ぐことができ
るマイクロアレイ基板やその製造方法等を得ることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明に係る
マイクロアレイ用基板は、プローブを生成するための領
域である複数の第１の領域と、第１の領域と比して液体
との非親和性を具備させるための凹凸を形成した第２の
領域とを備えたものである。したがって、第２の領域に
凸状の樹脂層のような部材を特別に設けなくても、複数
の第１の領域の間で液体を効率的に分離することができ
るので、第１の領域間の距離が短くてもクロスコンタミ
ネーション等を防ぐことができる。また、特別な処理を
しなかったとしても、凹凸の形成により非親和性（例え
ば非親水性、非親油性等）の効果を発揮することができ
るので、例えば撥水膜を構成する物質との化学反応によ
るコンタミネーションも防ぐことができる。また、第２
の領域が非親和性であるので、例えば液体が第２の領域
に置かれた（落とされた）としても自然に第１の領域に
集まるように調整されるので、第１の領域では無駄なく
液体を集めることができる。

【００１０】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
では、非親和性とは撥水性である。したがって、試料と
なる液体やプローブを生成するための液体は水系の液体
が多いので、撥水性にすることにより、一層の効果を発
揮することができる。

【００１１】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
では、非親和性とは超撥水性である。したがって、吐出
液滴をより球状に近づけることができ、表面積を小さく
することができるので、特にプローブと反応させるため
の試料となる液体が第２の領域に置かれた場合にも反応
効率を高め、蒸発の影響を防ぐことができる。

【００１２】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
は、第１の領域に親水性を具備させるものである。した
がって、プローブを生成する液体を少量供給で多量を固
定することができ、無駄なくプローブを生成することが
できる。

【００１３】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
は、少なくとも第２の領域に撥水膜を形成するものであ
る。したがって、コンタミネーションの心配を考慮する
必要がない場合には、第２の領域に形成した凹凸と併せ
て第２領域における非親和性の効果をさらに発揮するこ
とができる。

【００１４】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
は、少なくとも第１の領域に親水膜を形成するものであ
る。したがって、コンタミネーションの心配を考慮する
必要がない場合には、第１の領域における親和性の効果
をさらに発揮することができる。

【００１５】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
は、第１の領域に親水膜を形成し、第２の領域に撥水膜
を形成するものである。したがって、コンタミネーショ
ンの心配を考慮する必要がない場合には、第２の領域で
は、形成した凹凸と併せて非親和性の効果をさらに発揮
することができ、第１の領域では親和性の効果をさらに
発揮することができる。

【００１６】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
は、液体の液滴が凹部に落ち込むことなく、かつ、液滴
と凹部により生成される空気層とが接触するように凹凸
を形成するものである。したがって、第２の領域は非親
和性を発揮することができ、凸状の樹脂層を特別に設け
なくても、複数の第１の領域の間で液体を効率的に分離
することができるので、第１の領域間の距離が短くても
クロスコンタミネーションを防ぐことができる。

【００１７】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
は、凹凸を形成する凸部と凹部の幅をそれぞれ１０μｍ
以下とする。したがって、第２の領域は液体の液滴に対
して有効に非親和性を発揮することができる。

【００１８】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
は、凹凸を形成する凹部の深さを５μｍ以上とする。し
たがって、第２の領域は液体の液滴に対して有効に非親
和性を発揮することができる。

【００１９】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
は、基板をシリコンで構成するものである。したがっ
て、例えばエッチング等のようなマイクロマシーニング
に関する技術を用いて、効率よく第１の領域及び第２の
領域の凹凸を形成することができる。

【００２０】また、本発明に係るマイクロアレイは、上
記で説明したマイクロアレイ基板上に、液体を第１の領
域に固定させて生成したプローブを有するものである。
したがって、クロスコンタミネーションを起こすことな
く生成したプローブを有するマイクロアレイを効率よく
得ることができる。

【００２１】また、本発明に係るマイクロアレイは、上
記で説明したマイクロアレイ基板上の第１の領域に生成
されたプローブと液体とを接触させるものである。した
がって、例えば、試料となる液体が第２の領域に置かれ
た（落とされた）としても、自然に第１の領域に集まる
ように調整されるので、第１の領域では無駄なく液体を
集めることができる。また、クロスコンタミネーション
を防止することができる。

【００２２】また、本発明に係るマイクロアレイは、液
体をインクジェット方式で吐出するものである。したが
って、高密度に液体を吐出することができ、第２の領域
を非親和性にすることで高密度化に対応したマイクロア
レイ基板には特に有効な液体供給方法である。これによ
り高密度のマイクロアレイの製造及びマイクロアレイを
用いた検査を行うことができる。しかも吐出量を細かく
調整し液体の吐出が行えるので、液体を無駄にすること
なく、コスト的にも有効である。

【００２３】また、本発明に係るマイクロアレイでは、
液体は生体分子を含む溶液である。したがって、様々な
生体分子を含む溶液を液体として用いたマイクロアレイ
が上記のようなマイクロアレイ基板上に製造できる。

【００２４】また、本発明に係るマイクロアレイでは、
液体は核酸を含む溶液である。したがって、ＤＮＡやＲ
ＮＡ等を含む溶液を液体として用いたマイクロアレイが
上記のようなマイクロアレイ基板上に製造できる。

【００２５】また、本発明に係るマイクロアレイでは、
核酸は一本鎖である。したがって、例えばオリゴヌクレ
オチド等と標的核酸とのハイブリダイゼーションによ
り、塩基配列を調べるＤＮＡマイクロアレイが上記のよ
うなマイクロアレイ基板上に製造できる。

【００２６】また、本発明に係るマイクロアレイでは、
核酸はデオキシリボ核酸である。したがって、デオキシ
リボ核酸（ＤＮＡ）を含む溶液を液体として用いたＤＮ
Ａマイクロアレイが上記のようなマイクロアレイ基板上
に製造できる。

【００２７】また、本発明に係るマイクロアレイは、核
酸は相補的なデオキシリボ核酸（ｃＤＮＡ）である。し
たがって、例えば逆転写酵素を用いてＲＮＡ（リボ核
酸）から得られるｃＤＮＡによる溶液を液体として用い
たＤＮＡマイクロアレイが上記のようなマイクロアレイ
基板上に製造できる。

【００２８】また、本発明に係るマイクロアレイは、液
体はヌクレオチドを含む溶液である。したがって、例え
ばＤＮＡチップによる塩基配列を調べる際の核酸を有効
に利用できるマイクロアレイを得ることができる。

【００２９】また、本発明に係るマイクロアレイは、液
体はオリゴヌクレオチドを含む溶液である。したがっ
て、例えばＤＮＡチップによる塩基配列を調べる際の核
酸を有効に利用できるマイクロアレイを得ることができ
る。

【００３０】また、本発明に係るマイクロアレイは、液
体は蛋白質を含む溶液である。したがって、蛋白質を含
む溶液を液体として用いたプロテインマイクロアレイが
製造できる。

【００３１】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
製造方法は、基板上のある面において、プローブを生成
するための複数の第１の領域以外の領域である第２の領
域に、第１の領域と比して液体との非親和性を具備させ
るための凹凸を形成する工程を少なくとも有するもので
ある。したがって、第２の領域に凸状の樹脂層のような
特別な部材を設けなくても、複数の第１の領域の間で液
体を効率的に分離することができるので、第１の領域間
の距離が短くてもクロスコンタミネーションを防ぐこと
ができる。また、特別な処理をしなかったとしても、凹
凸の形成により非親和性の効果を発揮することができる
ので、例えば撥水膜を構成する物質との化学反応による
クロスコンタミネーションも防ぐことができる。また、
第２の領域が非親和性であるので、例えば液体が第２の
領域に置かれたとしても自然に第１の領域に集まるよう
に調整されるので、第１の領域では無駄なく液体を集め
ることができる。

【００３２】また、本発明に係るマイクロアレイ用基板
製造方法は、第２の領域の凹凸をエッチングにより形成
するものである。したがって、マイクロマシーニングに
関する技術を用いて、効率よく第１の領域及び第２の領
域の凹凸を形成することができる。

【００３３】また、本発明に係るマイクロアレイ製造方
法は、上記で説明した方法により製造したマイクロアレ
イ用基板上の第１の領域にプローブを生成するための液
体をインクジェット方式で吐出する工程と、液体を固定
させる工程とを有するものである。したがって、高密度
に液体を吐出し、固定することができ、高密度のマイク
ロアレイの製造を行うことができる。しかも吐出量を細
かく調整し液体の吐出が行えるので、液体を無駄にする
ことなく、コスト的にも有効である。

【００３４】また、本発明に係るマイクロアレイ製造装
置は、プローブを生成するための液体を各ノズルから吐
出できるように製造したインクジェットヘッドと、位置
制御信号に基づいてインクジェットヘッドを移動させる
走査駆動手段と、プローブを生成するための領域以外の
領域に液体との非親和性を具備させるための凹凸を形成
したマイクロアレイ基板とインクジェットヘッドとの相
対位置を変化させる位置制御手段とを少なくとも備える
ものである。したがって、高密度に液体を吐出し、固定
することができるマイクロアレイ製造装置を得ることが
できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の第
１の実施の形態に係るマイクロアレイの構成を示すブロ
ック図である。図１において、１はマイクロアレイ基板
である。本実施の形態では、マイクロアレイ基板１をシ
リコン（珪素）を材料として構成しているものとする。
２はプローブが形成される領域となる第１領域である。
３はマイクロアレイ基板１表面において第１領域２以外
の領域である第２領域である。第２領域３には非親和性
を示すような凹凸が設けられている。ここでは、その例
として第２領域３は撥水性を有するものとする。この凹
凸はマイクロアレイ基板をエッチングすることによって
形成するものである。

【００３６】図２は第２領域を側面から拡大した図であ
る。図２において３１は凸部であり、また３２は凹部で
ある。そして、３３は凹部によってできる空気層であ
る。このように凹凸を形成することにより非親和性の効
果を有するようになる。一方、第１領域２を平面で構成
することにより、第２領域３よりも親和性を有するよう
にしておく。

【００３７】図３は非親和性が発揮されている場合の液
滴の状態を表す図である。このような機能が基板に発揮
されるには、例えば水の場合、水との接触角θが約１２
０゜以上になるような状態であることが必要となる。そ
して、約１４０゜以上の接触角θを有する場合には、い
わゆる超撥水性と呼ばれる性質を有する。ただし、例え
ば液体によって表面張力（粘度等）が異なるので、各性
質を有するようになる接触角θははその液体の種類によ
って異なる。逆に親和性（ここでは主として親水性をい
うものとする）を有している場合には接触角θが約３０
゜と小さくなる。

【００３８】図４は凸部３１及び凹部３２の寸法の関係
を表す図である。図４において、Ａは突起幅を表す。ま
たＢは溝幅を表す。突起幅Ａ及び溝幅Ｂは加工時のマス
ク設計によって決まる。Ｃは加工量を表す。またＤは側
壁角度を表す。加工量Ｃはエッチング時間によって決ま
る。また側壁角度Ｄはエッチング条件によって決まる。
これをマイクロアレイに利用することを考える。ここ
で、例えばプローブを形成するための溶液の液滴直径が
１０μｍであると考える。この直径の大きさから突起幅
Ａ及び溝幅Ｂの各幅が満たすべき範囲が決定される。ま
た、加工量Ｃについても液滴が凹部３２底面に接触して
封入されてしまわないように空気層３３を残しておかな
ければならない関係上、ある程度の深さを必要とする。

【００３９】そこで、突起幅Ａ及び溝幅Ｂの幅を０．２
〜５０μｍで形成するようにする。好ましくは０．５〜
３０μｍ、さらには１〜１０μｍで形成するようにする
のが好ましい。また加工量Ｃについては、１μｍ以上形
成するようにする。これについても好ましくは３μｍ以
上、さらには５μｍ以上で形成するようにするのが好ま
しい。一方、最大値については、溝幅Ｂの大きさにも依
るが、液滴直径の大きさを考えると、液滴が落ち込んで
しまわない最大の深さである１０μｍと考える方がよ
い。ただ、これは、例えば側壁角度Ｄに依っても異な
る。図４では側壁角度Ｄは９０゜を成しているので、形
状は長方形になるが、例えば、表面が（１００）面方位
の単結晶シリコンをエッチングすると、（１１１）面の
エッチング速度が遅くなるので側壁角度Ｄは約５５゜と
なるので、形状は台形になる。したがって、溝幅Ｂとそ
の凹部３２の底辺の幅とは異なるので、例えば、溝幅Ｂ
が１０μｍ以上であり、加工量Ｃが１０μｍ以上であっ
ても液滴が封入されない場合もある。

【００４０】ここで、凸部３１はできるだけ均一な高さ
にしておくことが望ましい。これについては、耐擦傷性
の観点から突起幅Ａ及び溝幅Ｂの幅の０．５倍以内のバ
ラツキにする。好ましくは０．３倍以内とし、さらには
０．１倍以内にするのがより好ましい。ここで、高さの
制御を精確に行うことができるのであれば、この範囲の
条件を満たした状態で、２つ（複数）の第１領域２の間
にある第２領域３を山形に形成するようにしてもよい。
このようにすると、第２領域３上の付着した液体は、ど
こかの第１領域２に滑り落ちやすくなる。また、ここで
は凸凹形状は格子状（四角形）を前提として説明してい
るが、凹部３２の底面に液滴が接触しなければ、溝、多
角形等、形状はどのようなものでもよい。

【００４１】図５は第２領域３の凹凸の形成工程を表す
図である。次に基板における第２領域３の凹凸の形成を
中心とするマイクロアレイの製造方法について説明す
る。例えば、表面が（１００）方位のシリコン基板（以
下、Ｓｉ基板５０とする）上に熱酸化法を用いて、熱酸
化膜（ＳｉＯ₂）５１を形成する（図５（ａ））。そし
て、熱酸化膜５１に感光性樹脂膜５２を形成する（図５
（ｂ））。ここで、感光性樹脂膜５２の膜厚は凹凸（加
工量Ｃ）に基づいて変化させる。例えば一辺を２μｍに
する場合は、膜厚の最大値を２μｍとする。そして、凸
部３１となる部分をエッチングされないように、また、
第１領域２を別工程でエッチング等を行って形成する場
合には第１領域２部分もエッチングされないように、フ
ォトリソグラフィー法により凸部３１となる部分にのみ
感光性樹脂を残して硬化させ、耐エッチング性を改善す
る（図５（ｃ））。

【００４２】次に、フッ酸により凹部３２となる部分の
熱酸化膜５１のウェットエッチングを行う。その後、感
光性樹脂を剥離液で除去する（図５（ｄ））。ここで、
第１領域２となる部分についてもこの工程でウェットエ
ッチングするようにしてもよい。

【００４３】さらに、例えばトレンチドライエッチング
装置を用いて、炭素（Ｃ）及びフッ素（Ｆ）を含むガス
によりプラズマ合成膜５３を形成する（図５（ｅ））。
そして、これらのガスを排気した後、ＳＦ₆又はＣＦ₄
のガスのプラズマによって、凹部３２となるのＳｉ基板
１の部分をエッチングする（図５（ｆ））。合成膜５３
形成、プラズマによるエッチングの作業を繰り返すこと
で、Ｓｉ基板５０に例えば５μｍの深さの凹凸が形成さ
れる（図５（ｇ））。これがマイクロアレイ基板１の第
２領域３となる。ここで、第１領域２となる部分につい
ても同工程でエッチングするようにしてもよい。また、
第１領域２の表面については特に限定はしないが、より
親和性を有するようにできるだけ平坦（フラット）にす
るための処理を行うようにしてもよい。

【００４４】ここで、上記のような凹凸の形成により非
親和性の機能は発揮されるが、プローブや試料となる溶
液との間のクロスコンタミネーションを考慮しなくても
よいのであれば、例えばフルオロアルキルシラン又はポ
リフルオロエチレンのような撥水材料を真空蒸着法によ
りＳｉ基板５０に蒸着させて撥水膜５４を形成し、超撥
水性を有する等、非親和性の機能をより発揮させるよう
にしてもよい（図５（ｈ））。同様に、第１領域２とな
る部分についても親和性をより発揮させるための膜を形
成するようにしてもよい。これは、基板と接触している
溶液部分が固定されてプローブとなるため、固定されな
いで洗浄される溶液によるコストの損失を減らすことが
できるからである。また、第２領域３が凹凸を有し、第
１領域２と第２領域３との間では第１領域２の方が親和
性が高いという関係が保たれていることから、Ｓｉ基板
５０全体に非親和性又は親和性を有する膜を形成するよ
うにしてもよい。

【００４５】例えばウェハ形状で上記の工程を行い、一
度に複数のマイクロアレイ基板を製造した場合には、ダ
イシング工程をさらに行って各個に切り離す。

【００４６】図６はマイクロアレイ基板１にＤＮＡを含
む溶液を吐出し、プローブを生成するための装置を表す
図である。いわゆるスポッタ（spotter ）と呼ばれる装
置である。図６の装置は、インクジェット方式による吐
出を行ってプローブ生成するものである。インクジェッ
ト方式は溶液をマイクロアレイ基板１上に直接吐出する
ものである。インクジェット方式の場合、スポットされ
る溶液の量がピンを用いる場合に比べて少なくなる。例
えば、ピンを用いると少なくとも数百ｐｌ（ピコリット
ル：１０^-12ｌ）がスポットされるが、インクジェット
では数ｐｌも可能である。したがって、１つのスポット
のスケール（面積）を小さくすることができる。そのた
め、１チップ上のスポット数を多くする（密度を高め
る）ことができ、密度を高めることができる。これは、
検査時間、スペース等の節約になる。ただ、実際には解
析精度との関係で、ある程度のスケールを必要とする場
合もある。密度が高められる分、通常であればクロスコ
ンタミネーションが生じる可能性は高くなるが、マイク
ロアレイ基板１の第２領域３は非親和性を有しているの
で、クロスコンタミネーションを防止することができ
る。そのため、マイクロアレイ基板１をプローブの高密
度化を図れるインクジェット方式と合わせて用いれば特
に有効なものとなる。

【００４７】図６において、１００はインクジェットヘ
ッドである。ここで、インクジェットヘッド１００は３
次元的に回転できるものとする。また、インクジェット
ヘッド１００は第１の実施の形態で説明したインクジェ
ットヘッドを複数つなぎ合わせたもの（例えばいわゆる
ラインインクジェットヘッド）であってもよい。

【００４８】Ｙ方向駆動軸１０２にはＹ方向駆動モータ
１０３が接続されている。Ｙ方向駆動モータ１０３は、
例えばステッピングモータ等である。制御手段１０７か
らＹ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｙ方向駆動軸１
０２を回転させる。Ｙ方向駆動軸１０２が回転させられ
ると、インクジェットヘッド１００はＹ方向駆動軸１０
２の方向に沿って移動する。Ｘ方向ガイド軸１０４は、
基台１０６に対して動かないように固定されている。

【００４９】作業台１０１は、製造すべきマイクロアレ
イ群１０８を設置させるものである。マイクロアレイ群
１０８は例えば作業台１０１上に８×６で並べられてい
る。作業台１０１には作業台駆動モータ１０５が備えら
れている。作業台駆動モータ１０５も、例えばステッピ
ングモータ等である。制御手段１０７からＸ軸方向の駆
動信号が供給されると、作業台１０１をＸ軸方向に移動
させる。すなわち、作業台１２１をＸ軸方向に駆動し、
インクジェットヘッド１００をＹ軸方向に駆動させるこ
とで、インクジェットヘッド１００をマイクロアレイ群
１０８上のいずれの場所にも自在に移動させることがで
きる。また、マイクロアレイ群１０８に対するインクジ
ェットヘッド１００の相対速度も、各軸方向の駆動機構
によって駆動する作業台１０１とインクジェットヘッド
１００の速度によって定まる。

【００５０】制御手段１０７は、インクジェットヘッド
１００の発振回路２３を発振させるためのインク滴吐出
用の電圧を印加し、インク吐出の制御を行う。また、Ｙ
方向駆動モータ１０３には、インクジェットヘッド１０
０のＹ軸方向の移動を制御する駆動信号を送信する。作
業台駆動モータ１０５には作業台１０１のＸ軸方向の移
動を制御する駆動信号を送信する。

【００５１】なお、本実施の形態では、インクジェット
ヘッド１００はＹ軸方向にしか移動せず、Ｘ軸方向につ
いては作業台１０１が移動するようにした。これを逆に
してもよいし、また、インクジェットヘッド１００又は
作業台１０１のどちらか一方又は双方がＸ軸方向及びＹ
軸方向の双方に移動できるようにしてもよい。

【００５２】ここで、通常、紙への記録に用いられるイ
ンクジェット印刷装置におけるインクジェットヘッド１
００の各ノズル１２の間隔は３００ｄｐｉ（dots per i
nch）、３６０ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、７２０ｄｐｉ等
の表示分解能を満たすものである。したがって、従来の
フォトレジストパターン等を利用しようとすれば、各ノ
ズル１２の間隔（以下、ピッチという）をこの分解能に
合わせ、チップ上に並べようとするプローブのピッチも
これに合わせるようにすればよい。

【００５３】また、プローブのピッチを印刷装置のもの
とは異なるものにしようとすれば、あらためて異なるフ
ォトレジストパターンを作成して、所望のインクジェッ
トヘッドを製造してもよい。

【００５４】また、インクジェット印刷装置に用いられ
るものと同じインクジェットヘッドを用いてピッチを調
整することもできる。例えば、マイクロアレイ群１０８
のＸ軸方向又はＹ軸方向に対して平行に設置していたイ
ンクジェットヘッド１００を角度を持たせて設置し、Ｘ
軸方向又はＹ軸方向に対する間隔を変化させることでピ
ッチを調整することができる。この場合は、それぞれの
ノズル開口部１１から溶液を吐出するタイミングが異な
るので、各ノズルの吐出タイミングを調整できるように
しておいた方がよい。

【００５５】そして、マイクロアレイ基板１の第１領域
２に吐出された溶液の固定化した部分を残して洗浄す
る。これによりプローブが形成され、マイクロアレイが
製造される。

【００５６】以上のように第１の実施の形態によれば、
マイクロアレイ基板１のある面に第２の領域３に第１の
領域２と比して液体との非親和性（特に撥水性）を具備
させるための凹凸を形成するようにしたので、凸状の樹
脂層を設けて第１の領域２を区切らなくても、液体を効
率的に分離することができる、第１の領域間の距離が短
くてもクロスコンタミネーションを防ぐことができる。
特にインクジェットヘッドを用いた液体の吐出を行う場
合には、このマイクロアレイ基板１の効果と併せて、ク
ロスコンタミネーションを防止しつつ高密度化を図るこ
とができる。また、生体分子に影響を与える可能性のあ
る撥水膜等の表面処理を行わなくとも、第２領域３に形
成した凹凸だけで撥水効果を発揮でき、コンタミネーシ
ョンを確実に防止することができる。ただ、影響がない
ことが確認された場合にはこれらの処理を用いることに
より、さらに効果を発揮することができる。また、第２
領域３に液体が残らない分、自然に第１領域２に液体が
集まることとなり、無駄をなくすことができる。

【００５７】実施の形態２．上述の第１実施の形態は、
ＤＮＡチップの製造について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではない。例えば、プロテイン（蛋白
質）チップ、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic Acid：
リボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）
チップ等、他のバイオ、ウィルス等の生体化学に関する
分子（生体分子）のマイクロアレイ、物質検査のチップ
等に利用することもできる。また、上述の実施の形態で
は、ＤＮＡチップを製造するためのプローブとなる溶液
を吐出したが、逆に、生体から採取した標的核酸を吐出
させるようにしてもよい。また、チップ上でオリゴヌク
レオチドを化学合成するために用いることもできる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第２の領
域に第１の領域と比して液体との非親和性を具備させる
ための凹凸を形成するようにしたので、第２の領域に凸
状の樹脂層を特別に設けなくても、複数の第１の領域の
間で液体を効率的に分離することができる、第１の領域
間の距離が短くてもクロスコンタミネーションを防ぐこ
とができる。また、特別な処理をしなかったとしても、
凹凸の形成により非親和性の効果を発揮することができ
るので、例えば撥水膜を構成する物質との化学反応によ
るコンタミネーションも防ぐことができる。また、第２
の領域が非親和性であるので、例えば液体が第２の領域
に置かれたとしても自然に第１の領域に集まるように調
整されるので、第１の領域では無駄なく液体を集めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロアレ
イの構成を示すブロック図である。

【図２】第２領域を側面から拡大した図である。

【図３】非親和性が発揮されている場合の液滴の状態を
表す図である。

【図４】凸部３１及び凹部３２の寸法の関係を表す図で
ある。

【図５】第２領域３の凹凸の形成工程を表す図である。

【図６】マイクロアレイ基板１にＤＮＡを含む溶液を吐
出し、プローブを生成するための装置を表す図である。

【符号の説明】

１マイクロアレイ基板２第１領域３第２領域３１凸部３２凹部３３空気層５０Ｓｉ基板５１熱酸化膜５２感光性樹脂膜５３プラズマ合成膜５４撥水膜１００インクジェットヘッド１０１作業台１０２Ｙ方向駆動軸１０３Ｙ方向駆動モータ１０４Ｘ方向ガイド軸１０５作業台駆動モータ１０６基台１０７制御手段１０８マイクロアレイ群

───────────────────────────────────────────────────── 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 37/00 １０２Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プローブを生成するための領域である複
数の第１の領域と、前記第１の領域と比して液体との非親和性を具備させる
ための凹凸を形成した第２の領域とを備えたことを特徴
とするマイクロアレイ用基板。
【請求項２】前記非親和性とは撥水性であることを特
徴とする請求項１記載のマイクロアレイ用基板。
【請求項３】前記非親和性とは超撥水性であることを
特徴とする請求項１記載のマイクロアレイ用基板。
【請求項４】前記第１の領域に親水性を具備させるこ
とを特徴とする請求項１記載のマイクロアレイ用基板。
【請求項５】少なくとも前記第２の領域に撥水膜を形
成することを特徴とする請求項１記載のマイクロアレイ
用基板。
【請求項６】少なくとも前記第１の領域に親水膜を形
成することを特徴とする請求項１記載のマイクロアレイ
用基板。
【請求項７】前記第１の領域に親水膜を形成し、前記
第２の領域に撥水膜を形成することを特徴とする請求項
１記載のマイクロアレイ用基板。
【請求項８】前記液体の液滴が凹部に落ち込むことな
く、かつ、前記液滴と凹部により生成される空気層とが
接触するように前記凹凸を形成することを特徴とする請
求項１記載のマイクロアレイ用基板。
【請求項９】前記凹凸を形成する凸部と凹部の幅をそ
れぞれ１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１記
載のマイクロアレイ用基板。
【請求項１０】前記凹凸を形成する凹部の深さを５μ
ｍ以上とすることを特徴とする請求項１記載のマイクロ
アレイ用基板。
【請求項１１】前記基板をシリコンで構成することを
特徴とする請求項１記載のマイクロアレイ用基板。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載のマ
イクロアレイ基板上に、前記液体を前記第１の領域に固
定させて生成したプローブを有することを特徴とするマ
イクロアレイ。
【請求項１３】請求項１〜１１のいずれかに記載のマ
イクロアレイ基板上の前記第１の領域に生成されたプロ
ーブと前記液体とを接触させることを特徴とするマイク
ロアレイ。
【請求項１４】前記液体をインクジェット方式で吐出
することを特徴とする請求項１２又は１３記載のマイク
ロアレイ。
【請求項１５】前記液体は生体分子を含む溶液である
ことを特徴とする請求項１２又は１３記載のマイクロア
レイ。
【請求項１６】前記液体は核酸を含む溶液であること
を特徴とする請求項１２又は１３記載のマイクロアレ
イ。
【請求項１７】前記核酸は一本鎖であることを特徴と
する請求項１６記載のマイクロアレイ。
【請求項１８】前記核酸はデオキシリボ核酸であるこ
とを特徴とする請求項１６又は１７記載のマイクロアレ
イ。
【請求項１９】前記核酸は相補的なデオキシリボ核酸
（ｃＤＮＡ）であることを特徴とする請求項１６又は１
７記載のマイクロアレイ。
【請求項２０】前記液体はヌクレオチドを含む溶液で
あることを特徴とする１２又は１３記載のマイクロアレ
イ。
【請求項２１】前記液体はオリゴヌクレオチドを含む
溶液であることを特徴とする請求項１２又は１３記載の
マイクロアレイ。
【請求項２２】前記液体は蛋白質を含む溶液であるこ
とを特徴とする請求項１２又は１３記載のマイクロアレ
イ。
【請求項２３】基板上のある面において、プローブを
生成するための複数の第１の領域以外の領域である第２
の領域に、前記第１の領域と比して液体との非親和性を
具備させるための凹凸を形成する工程を少なくとも有す
ることを特徴とするマイクロアレイ用基板製造方法。
【請求項２４】前記第２の領域の凹凸をエッチングに
より形成することを特徴とする請求項２３記載のマイク
ロアレイ用基板製造方法。
【請求項２５】請求項２３又は２４記載の方法により
製造したマイクロアレイ用基板上の前記第１の領域に前
記プローブを生成するための液体をインクジェット方式
で吐出する工程と、前記液体を固定させる工程とを有することを特徴とする
マイクロアレイ製造方法。
【請求項２６】プローブを生成するための液体を各ノ
ズルから吐出できるように製造したインクジェットヘッ
ドと、位置制御信号に基づいて前記インクジェットヘッドを移
動させる走査駆動手段と、プローブを生成するための領域以外の領域に前記液体と
の非親和性を具備させるための凹凸を形成したマイクロ
アレイ基板と前記インクジェットヘッドとの相対位置を
変化させる位置制御手段とを少なくとも備えることを特
徴とするマイクロアレイ製造装置。