JP2003287537A - インクジェットヘッド及びプローブアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロスコンタミネーションを生じさせること
なく、核酸や蛋白質等の異種プローブを定量的にスポッ
ティングする。 【解決手段】 インクジェットヘッド（１０）は各々の
ノズル孔（１６）から異種プローブを含有するプローブ
溶液をガラス基板（４０）の反応セル（４１）内に吐出
し、プローブスポットを形成する。ノズル（１６）の配
列ピッチΔＬを反応セル（４１）の配列ピッチΔｘより
も長くなるように設定することにより、何れかのノズル
孔（１６）から流出したプローブ溶液が他のノズル孔
（１６）に流入したり、ノズル面上において異種プロー
ブ溶液が混合することよりクロスコンタミネーションが
発生するのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプローブアレイの製
造技術に係わり、特に、プローブの固相上へのスポッテ
ィングに好適なインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゲノムプロジェクトの進展によ
り、各生物の遺伝子構造が次々に明らかになってきてお
り、この成果を生命現象の解析に結び付けるためにもＤ
ＮＡの塩基配列の解読、及び遺伝子情報の機能解析が課
題となっている。細胞内における全ての遺伝子の発現量
を一度にモニタリングするためのシステムとして、ＤＮ
Ａマイクロアレイが利用されている。

【０００３】同アレイでは、細胞や組織から抽出したｍ
ＲＮＡやtotalＲＮＡから逆転写反応を行い、プローブ
ＤＮＡを調製し、スライドガラスなどの基板上に高密度
にスポッティングした後、蛍光色素で標識されたターゲ
ットＤＮＡのうちプローブＤＮＡと相補的な塩基配列を
有するターゲットＤＮＡをハイブリダイズさせ、蛍光パ
ターンを観察することにより、遺伝子発現量を評価して
いる。同アレイのサイズは通常１ｃｍ²〜１０ｃｍ²で、
この領域に数千〜数万種のプローブＤＮＡを高密度にス
ポッティングする必要があり、その手法として、固相上
にプローブＤＮＡを合成していく手法と、予め合成され
たプローブＤＮＡを固相上に固定する手法がある。プロ
ーブ精製の容易性などの観点から、後者の手法を用いる
のが主流となっており、従来では、接触ピンやフォトマ
スクを用いる方式が用いられていた。

【０００４】しかし、接触ピンを用いた方式では、ペン
先をＤＮＡ溶液中に浸し、表面張力で溶液を掬い上げ、
ペン先を固相上に打ち付けてその衝撃力でスポットする
ため、固相上へ供給される液滴の供給量が不安定な上
に、固相上のスポット形状が不規則になり、さらに接触
ピンの洗浄が不十分な場合にはクロスコンタミネーショ
ンが生じ得るという不都合がある。さらに、作業に長時
間を要するため、効率的ではない。また、フォトマスク
を用いた方式では一度に大量のプローブを固定すること
ができるが、露光・現像工程に長時間を要し、さらにフ
ォトマスクの作製に手間がかかるという欠点がある。

【０００５】このため、最近では、特開平１１−１８７
９００号にて詳述されているように、インクジェットヘ
ッド（微小液滴吐出ヘッド）を用いたプローブＤＮＡの
固相上へのスポッティング技術が提案されている。イン
クジェットヘッドを用いることによって、溶液吐出の高
速性及び吐出制御の正確性に加えて、インクジェットヘ
ッドの駆動信号を制御するだけで固相上へのプローブの
配列パターンを容易に変更できるため、使用目的に応じ
た検査チップ等の作製ができ、利便性の点において格段
に優れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プローブア
レイを作製するには、スポット毎に異なるプローブを固
定する必要がある。例えば、遺伝子発現量を評価するた
めのＤＮＡマイクロアレイにおいては、隣接するスポッ
ト毎にわずかに塩基配列が異なるプローブＤＮＡを固定
する必要があるため、インクジェット方式を用いてプロ
ーブアレイを作製するには、各ノズルから吐出される核
酸や蛋白質等のプローブを異なるものに選定する必要が
ある。

【０００７】しかし、本発明者の実験により、ノズル毎
に異なる核酸や蛋白質の溶液を充填すると、インクジェ
ットヘッドのノズル孔から流出した核酸や蛋白質などが
隣接するノズル孔に混入する現象が確認できた。異種蛋
白質等が混入すると、クロスコンタミネーションによ
り、正確な検定ができないという不都合が生じる。特
に、粘性の大きい蛋白質溶液等をインクジェットヘッド
で吐出するには、吸引ポンプなどで液滴を予めノズル表
面まで吸引する必要があるが、粘性の相違により複数の
キャビティ全てに均等に蛋白質溶液等を充填するには困
難があるため、ノズル表面からある程度溢れ出るような
設定で蛋白質溶液等を吸引しなければならず、クロスコ
ンタミネーションが生じないための改良技術の開発が望
まれていた。

【０００８】そこで、本発明は上記の問題点に鑑み、ク
ロスコンタミネーションを生じさせることなく、核酸や
蛋白質等の異種プローブを定量的にスポッティングする
ためのインクジェットヘッド及びこれを用いたプローブ
アレイの製造方法を提案することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のインクジェットヘッドは、ノズル面に所定
の配列ピッチで配列されたノズル孔毎に異種生体試料を
含有する溶液を固相上に吐出し、前記生体試料を固相表
面上にスポッティングするためのインクジェットヘッド
であって、前記配列ピッチは、何れか複数のノズル孔か
ら流出した異種生体試料を含有する溶液がノズル面にお
いて混合しない距離に設定されている。

【００１０】かかる構成により、ノズル孔毎に異なる生
体試料を含む溶液を吐出しても、クロスコンタミネーシ
ョンの発生を防ぐことができる。ノズルピッチを如何な
る範囲に設定するかは、プローブ等の生体試料の粘性、
ノズル面に対する表面張力などによって定まるノズル面
上での流動性によって決定される。

【００１１】本発明の他の形態におけるインクジェット
ヘッドは、ノズル面に所定の配列ピッチで配列されたノ
ズル孔毎に異種プローブを含有するプローブ溶液を固相
上に吐出し、微小な配列ピッチでプローブスポットを形
成するためのインクジェットヘッドであって、前記ノズ
ル孔の配列ピッチは、前記プローブスポットの配列ピッ
チよりも長く設定されている。

【００１２】ノズルピッチを比較的長くすることで、ノ
ズル面におけるプローブ溶液の混合を防ぐことができ
る。

【００１３】好ましくは、前記ノズル孔の配列ピッチ
は、何れか複数のノズル孔から流出したプローブ溶液が
ノズル面において混合しない程度の距離とする。

【００１４】好ましくは、前記ノズル孔付近のノズル面
を撥水性処理する。

【００１５】ノズル面を撥水性処理することで、ノズル
面におけるプローブ溶液の混合をより確実に防ぐことが
できる。

【００１６】好ましくは、前記ノズル面に、何れかのノ
ズル孔から流出した溶液を収容するための溝を形成す
る。

【００１７】ノズル孔から流出したプローブ溶液を溝内
に収集することで、他のノズル孔への流入を阻止でき
る。溝はノズル面において断面凹状となるものであれ
ば、特に限定されるものではなく、断面Ｕ字状、断面Ｖ
字状でもよい。また、ライン状であるか閉曲線状である
かは問わないが、各々のノズル孔を仕切るように形成す
ることが好ましい。

【００１８】好ましくは、前記溝を親水性に表面処理す
る。

【００１９】溝内部を親水性に表面処理することで、プ
ローブ溶液の溝内部への収集効果を高めることができ
る。

【００２０】好ましくは、前記ノズル面に、何れか複数
のノズル孔から流出した溶液がノズル面において混合し
ないための堰を形成する。

【００２１】ノズル面に堰を形成することで、ノズル孔
から流出したプローブ溶液がノズル面において混合しな
いようにすることができる。堰はノズル面において断面
凸状となるものであれば特に限定されるものではなく、
断面逆Ｕ字状、断面逆Ｖ字状でもよい。また、ライン状
であるか閉曲線状であるかは問わないが、各々のノズル
孔を仕切るように形成することが好ましい。

【００２２】好ましくは、前記堰を撥水性に表面処理す
る。

【００２３】前記堰を撥水性に表面処理することで、ノ
ズル孔から流出したプローブ溶液が堰を乗り越えて他の
ノズル孔へ流入しないようにすることができる。

【００２４】本発明のプローブアレイの製造方法は、本
発明のインクジェットヘッドを用いたプローブアレイの
製造方法であって、ノズルピッチのプローブアレイに対
する投影距離がプローブスポットの配列ピッチとほぼ等
しくなるように、ノズルの配列方向と主走査方向に所定
の角度を設けてインクジェットヘッドを前記主走査方向
に走査し、各々のノズル孔から固相表面上にプローブ溶
液を吐出し、プローブスポットをアレイ状に形成する。

【００２５】この方法によれば、ノズルピッチとプロー
ブアレイの配列ピッチが一致しない場合であっても、各
々のノズル孔から吐出されるプローブ溶液を所定の反応
セル内に充填することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、各図を参照して本実施の形
態について説明する。

【００２７】図１は本実施形態のインクジェットヘッド
１０及び吸引用ゴム吸盤３０の断面構造図である。イン
クジェットヘッド１０を構成する流路基板１７には、図
示しない溶液タンクから供給される核酸や蛋白質等の各
種プローブを含有するプローブ溶液を供給パイプ１１を
介して導入し、一時的に貯蔵するキャビティ１２と、オ
リフィス１３を介してキャビティ１２から吸引したプロ
ーブ溶液を振動板の弾性変位による内部圧力の変動によ
ってオリフィス１５を介してノズル孔１６から吐出する
加圧室１４とが形成されている。インクジェットヘッド
１０は、各ノズル孔１６から異種プローブを吐出するた
め、キャビティ１２及び加圧室１４は各ノズル毎に独立
して設けられており、これらの各々は独立して設けられ
た溶液タンクからのプローブ溶液の供給を受けている。

【００２８】本発明の望ましい態様において、ノズル面
２７に開口するノズル孔１６のピッチ間隔はプローブ溶
液の吸引時において、ノズル面２７上でのプローブ溶液
の混合によりクロスコンタミネーションが生じない程度
の間隔を設ける必要がある。望ましいピッチ間隔は、蛋
白質等の粘性やノズル面に対する表面張力などによる流
動性によって著しく異なり、画一的な基準を定めること
はできないが、本発明者の実験により、多くの蛋白質に
おいて、２ｍｍ程度は確保する必要があることが確認で
きている。ノズル面２７にはクロスコンタミネーション
を防止するための手段として、混合液分離溝２８及び溶
液混合防止堰２９が各々のノズル孔１６を仕切るように
形成されている。混合液分離溝２８は隣接するノズル孔
１６から流出した異種蛋白質等を含む液滴を収納し、当
該液滴を他のノズル孔１６に流入させないように断面凹
状に凹設されたライン状の溝であり、その容積はノズル
孔１６から流出するであろうプローブ溶液を十分に充填
できるだけの容積になるよう予め計算された上で当該溝
２８が形成されている。一方、溶液混合防止堰２９はノ
ズル１６から流出したプローブ溶液が隣接するノズル１
６に流入することのないようその手前で堰きとめるため
に断面凸状に凸設されたライン状の堰であり、その高さ
はノズル孔１６から流出するであろうプローブ溶液の容
積を予め計算した上で、当該溶液を十分に充填堰きとめ
ることができるだけの高さに設計されている。溶液混合
防止堰２９の高さについては、本発明者の実験により、
多くの蛋白質について１ｍｍ程度は確保する必要がある
ことが確認できている。

【００２９】核酸や蛋白質などの生体試料はその粘性が
著しく高いため、これらの生体試料を含むプローブ溶液
を全ての加圧室１４内に充填するためには、ノズル孔１
６から溶液が溢れ出る程度の吸引力で溶液を吸引する必
要がある。このため、本実施形態では、プローブ溶液の
吸引手段として、吸引用ゴム吸盤３０を用いる。吸引用
ゴム吸盤３０はゴム製の吸引具であり、予めノズル孔１
６と位置合わせできるように開口された吸引口３２を有
する吸引面３１をノズル面２７に嵌合し、吸引面３１に
負圧を作用させることにより、各々の吸引口３２を通じ
て対応するノズル孔１６からプローブ溶液を吸引する。
つまり、各々の吸引口３２は対応するノズル孔１６との
間で独立した吸気通路を形成する。このようにして各ノ
ズル孔１６から吸引されたプローブ溶液は吸引管３４を
通じて図示しないタンクに廃液され、貯蔵される。ま
た、吸引面３１には、ノズル面２７に凸設された溶液混
合防止堰２９の形状に合わせてこれと嵌合するようにラ
イン状に形成された凹部３３を備えており、吸引面３１
をノズル面２７に密着できるように設計されている。吸
引用ゴム吸盤３０にてプローブ溶液を吸引すると、ノズ
ル面２７には各ノズル孔１６から流出した各種の蛋白質
等を含む溶液が混合した状態で付着しているため、プロ
ーブアレイを製造する前にこれらをゴムベラ等で予め除
去するのが望ましい。

【００３０】図２はインクジェットヘッド１０の断面構
造図であり、図１のＡ−Ａ線断面図に相当する。インク
ジェットヘッド１０は、シリコン製の加圧室基板１８を
電極基板２１と、流路基板１７とによってその両側を肉
厚方向に挟持するように積層された３層構造を備えてい
る。加圧室基板１８の中央やや右端部には、流路基板１
７と対向する面において、水酸化カリウム水溶液などで
異方性エッチングされた断面舟型の加圧室１４が凹陥状
に食刻されている。シリコン基板の面方位を（１１０）
とすると、加圧室１４はシリコン基板に対して垂直な面
に対して約３５度の角度をなす斜面から構成される舟型
になる。この加圧室１４は、圧力室、吐出室、或いは単
にキャビティと称することもできる。さらに、同基板の
表面及び裏面には熱酸化法、スパッタ法、蒸着法、イオ
ンプレーティング法、ゾル・ゲル法、ＣＶＤ法などの各
種の成膜技術によって約１μｍの膜厚に成膜されたシリ
コン酸化膜１９が成膜されている。シリコン酸化膜１９
は、親水性に富むため、核酸や蛋白質を含む水溶液を充
填するには好適であり、さらに、生体試料にダメージを
与えるおそれもない。加圧室基板１８を構成するシリコ
ン基板としては、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン
基板、ＳＯＩ基板の何れでもよい。

【００３１】電極基板２１の加圧室基板１８に対峙する
面においては、電極基板２１の左端部から右端部にかけ
てほぼ一定の微小ギャップを形成せしめるだけの凹陥部
２６が食刻成形されている。微小ギャップの間隔はイン
クジェットヘッド１０を静電駆動するために必要かつ十
分な間隔であることが必要であり、例えば、０．２μｍ
が好適である。当該凹陥部２６の底面には加圧室基板１
８との間で静電力を形成せしめるための細長い電極２２
が成膜されている。電極２２を成膜するには、例えば、
スパッタ法を用いてＩＴＯを約０．１μｍの厚さで成膜
すればよい。同図では説明の便宜上、単一の電極２２の
みが図示されているが、実際には紙面に直交する向きに
加圧室１４の配列ピッチに対応して複数の電極２２が形
成されている。

【００３２】電極基板２１及び流路基板１７はそれぞれ
硼珪酸ガラス基板から構成されており、陽極接合によっ
て、加圧室基板１８と接合されている。接着剤を用いて
接合する場合には硬化剤が溶出するなどして生体試料に
ダメージを与えるおそれがあるが、陽極接合によれば、
静電力で基板同士を強力に接合できるため、かかる問題
はなく、生体材料と親和性のある接合が得られる。ま
た、硼珪酸ガラス基板を用いれば、アルカリイオンを多
く含み、陽極接合に好適であるだけでなく、熱膨張係数
がシリコン基板とほぼ一致するため、基板の接合面にお
ける歪みが少ない確実な接合が得られる。加圧室基板１
８と電極基板２１との微小ギャップを維持するために、
エポキシ樹脂などの適度な弾力性と絶縁性に優れた支持
部材２３が同基板の左端部において、当該微小ギャップ
の間に挿嵌されている。

【００３３】上記のようにして構成されたインクジェッ
トヘッド１０を駆動するには、加圧室基板１８の左端面
に成膜された金若しくは白金からなる共通電極２４と、
電極基板２１に成膜された電極２２との間に外部電源２
５からの出力電圧を印加する。当該出力電圧は振幅０Ｖ
から３５Ｖの矩形状のパルス波とする。すると、電極２
２の表面がプラスに帯電する一方で、対向する加圧室基
板１８の表面がマイナスに帯電する。この結果、両者に
は静電力が作用することとなるが、加圧室基板１８の肉
薄部分である加圧室１４の底部が電極基板側にわずかに
撓み、弾性変形をする。つまり、加圧室１４の底部に位
置する可塑性のシリコン酸化膜１９は静電駆動によって
弾性変形を行い、加圧室１４内の圧力調整を行う振動板
２０として機能する。次いで、電極２２へ印加される電
圧をオフにすると、静電力が解除されて振動板２０は元
の位置に復元するため、加圧室１４内の圧力が瞬間的に
急激に高まり、オリフィス１５を経てノズル孔１６から
生体試料がドット状の微小液滴として吐出する。当該液
滴は数ピコリットル程度のマイクロドットである。加圧
室１４側に撓んだ振動板２０はその反動で電極基板側に
再度撓み、加圧室１４内の圧力を急激に下げることによ
って、キャビティ１２よりオリフィス１３を通じて加圧
室１４へ生体試料を補給する。

【００３４】図３はインクジェットヘッドを構成するノ
ズル面２７の平面図である。本発明の望ましい態様にお
いて、ノズル孔１６から流出したプローブ溶液のクロス
コンタミネーションを確実に防止するため、上記の構成
に加えて、混合液分離溝２８の表面を親水性処理する一
方で、ノズル孔１６付近のノズル面２７を撥水性処理す
ることが好ましい。このような表面処理により、ノズル
孔１６から流出したプローブ溶液は撥水処理されたノズ
ル面２７においてはじかれ、その表面張力によって微小
液滴となり、ノズル面２７上を分散しながら流動しつ
つ、親水処理された混合液分離溝２８に吸い込まれるた
め、クロスコンタミネーションをより一層確実に防止で
きる。また、溶液混合防止堰２９の表面を撥水処理すれ
ば、ノズル孔１６から流出した液滴が溶液混合防止堰２
９を乗り越えることによって、隣接するノズル孔１６に
流入し、クロスコンタミネーションが発生することをよ
り確実に防止できる。

【００３５】尚、混合液分離溝２８及び溶液混合防止堰
２９はライン状に限らず、ノズル孔１６の周囲を取り囲
むように閉曲線状に形成してもよいが、溝内に収容され
たプローブ溶液をスムーズに廃液するには、ライン状に
形成した方が都合がよい。

【００３６】図４はプローブアレイの製造工程の説明図
である。同図において、プローブの支持体（固相）とし
てのガラス基板４０には０．４ｍｍの配列ピッチで５０
×５のアレイ状に配列された反応セル（反応ウェル）４
１が２５０個形成されている。アレイ状に配列された複
数の反応セルは反応場アレイ、センサアレイ、バイオセ
ンサ、バイオチップ等と称され、特に、プローブとして
ターゲットＤＮＡと相補的な塩基配列を有するプローブ
ＤＮＡをスポッティングする場合をＤＮＡチップ或いは
ＤＮＡマイクロアレイと称される。ここでは、説明の便
宜上、一部の反応セル４１のみ図示している。反応セル
４１は凹陥状に形成されたマイクロウェルであり、その
深さはプローブを含む液滴を必要かつ十分に充填できる
だけの容積が確保でき、かつ、液滴の着弾によって他の
反応セル４１に液滴が混入しない程度の深さに設計され
ている。

【００３７】プローブを含む液滴をインクジェットヘッ
ド１０を用いて反応セル４１内に吐出、着弾させ、略円
形状の広がりをもってプローブスポットを形成せしめる
ことで、プローブを反応セル４１内に固定させることが
できる。プローブを含む溶媒として、ガラス基板４０上
へ付着させたときのスポット形状が略円形となり、かつ
生体試料を変性させるこのないものが望ましい。このよ
うな溶媒として、安定した液滴吐出が可能であれば、特
に限定されるものではない。安定した液滴吐出を可能な
らしめるには、粘度１０ｃＰｓ〜３０ｃＰｓ、表面張力
３０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとなる範囲が望ましい。ま
た、プローブをガラス基板４０のような固相表面上に安
定的に固定するには、固相表面と化学的に吸着しやすい
官能基などを導入すると都合がよい。例えば、一本鎖Ｄ
ＮＡ断片を固定するには、ＤＮＡ鎖末端にチオール基を
導入しておく一方で、ガラス基板４０の表面にマレイミ
ド基を導入しておくことで、両者の結合を介してプロー
ブＤＮＡを安定的に固定することができる。

【００３８】また、プローブＤＮＡとなる一本鎖ＤＮＡ
としては、ターゲットＤＮＡと相補的な塩基配列を有す
るもの、例えば、生体材料から抽出したＤＮＡ鎖を制限
酵素で切断し、電気泳動による分解などで精製した一本
鎖ＤＮＡ若しくは生化学的に合成したオリゴヌクレオチ
ド、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）産物、cＤＮＡな
どを用いることができる。一方、ターゲットＤＮＡとし
ては、生物材料から抽出したＤＮＡ鎖を遺伝子分解酵素
若しくは超音波処理で分解したもの、又は特定のＤＮＡ
鎖からＰＣＲによって増幅させた一本鎖ＤＮＡ等を用い
ることができる。

【００３９】但し、ガラス基板４０上に固定するプロー
ブとしては、プローブＤＮＡに限らず、例えば、レセプ
ターと特異的に結合するリガンド、抗原と特異的に結合
する抗体、酵素と特異的に結合する基質などの各種蛋白
質等をプローブとして用いることも可能である。

【００４０】本実施形態では、インクジェットヘッド１
０のノズルピッチを比較的大きくとる一方で、反応セル
４１の配列ピッチを微小な値に設定しているため、ノズ
ルの配列方向と垂直な方向にインクジェットヘッド１０
を走査しても、ノズルピッチと反応セル４１の配列ピッ
チが大きく異なるため、反応セル４１内に液滴を充填す
ることができない。そこで、図４に示すように、ノズル
の配列方向とインクジェットヘッド１０の主走査方向
（スキャン方向）にある程度の角度をもたせて傾けるこ
とにより、ガラス基板４０上へのノズルピッチの投影距
離を反応セル４１の配列ピッチと等しくなるように調整
することができる。図中、主走査方向とノズルの配列方
向のなす角度をθ、ノズルピッチをΔＬ、反応セル４１
の配列ピッチをΔｘとすれば、θ＝ｓｉｎ^-1（Δｘ／Δ
Ｌ）となる。例えば、ΔＬ＝２ｍｍ、Δｘ＝０．４ｍｍ
とすれば、θ＝ｓｉｎ^-1（０．４／２）≒１１．４ｄｅ
ｇとなる。このように、インクジェットヘッド１０の主
走査方向とノズルの配列方向にある程度の角度を設けて
スキャンし、液滴を吐出することで、各ノズル孔１６か
らの液滴を各々の反応セル４１に充填することができ
る。

【００４１】以上、説明したように、本実施形態によれ
ば、インクジェットヘッド１０の各々のノズル孔１６か
ら異種プローブを含むプローブ溶液を吐出しても、各ノ
ズル孔１６から流出したプローブ溶液が他のノズル孔１
６に流入しないようにノズルピッチを大きく確保してい
るため、クロスコンタミネーションの発生を効果的に防
ぐことができる。また、ノズル面２７に混合液分離溝２
８及び溶液混合防止堰２９を設けることによって、異種
生体試料の混合によるクロスコンタミネーションをより
確実に防ぐことができる。さらに、ノズル面２７及び溶
液混合防止堰２９を撥水性に処理する一方で、混合液分
離溝２８を親水性に処理することで、ノズル面２７にお
けるプローブ溶液の流動経路をある程度コントロールす
ることができ、クロスコンタミネーションの発生をより
効果的に防ぐことができる。また、プローブ溶液の吸引
手段として、各ノズル孔１６に嵌合し、独立した吸気通
路を形成する吸引口３２を有する吸引用ゴム吸盤３０に
よって、各ノズル毎にプローブ溶液の吸引を行うため、
より一層確実な吸引を行うことができる。また、プロー
ブアレイの製造工程において、インクジェットヘッド１
０の主走査方向とノズルの配列方向にある程度の角度を
設けてスキャンすることで、比較的大きなノズルピッチ
を有する各ノズル孔１６から吐出される液滴を、微小な
配列ピッチを有する反応セル４１に均等に充填すること
ができる。

【００４２】尚、上記の説明ではインクジェットヘッド
１０として静電駆動方式を例示したが、本発明はこれに
限らず、ピエゾ素子等の電気機械変換素子に投入された
電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、振動板の変
位によって加圧室内に充填された溶液の内部圧力を加減
し、オリフィスを通じてノズル孔から液滴を吐出するピ
エゾジェット方式でもよく、さらには、発熱抵抗体に投
入された電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、溶液
中に気泡を発生させてオリフィスを通じてノズル孔から
液滴を吐出するバブルジェット（登録商標）方式でもよ
い。生体試料に与える影響を考慮すると、瞬間的な発熱
を併有しない静電駆動方式若しくはピエゾジェット方式
が好ましい。また、本発明は、プローブアレイの製造で
けでなく、各ノズルから相異なる複数の試薬を固相表面
上に吐出して所望の検査キット等を製造する場合にも応
用できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、ノズルの配列ピッチは、何れか複数のノズル孔から
流出した異種生体試料を含有する溶液がノズル面におい
て混合しない値に設定されているため、ノズル孔毎に異
なる生体試料を含む溶液を吐出しても、クロスコンタミ
ネーションの発生を防ぐことができる。また、本発明の
プローブアレイの製造方法によれば、ノズルピッチのプ
ローブアレイに対する投影距離がプローブスポットの配
列ピッチとほぼ等しくなるように、ノズルの配列方向と
主走査方向に所定の角度を設けてインクジェットヘッド
を主走査方向に走査してプローブをスポッティングする
ため、ノズルピッチとプローブアレイの配列ピッチが一
致しない場合であっても、各々のノズル孔から吐出され
るプローブ溶液を所定の反応セル内に充填することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のインクジェットヘッド及び吸引用
ゴム吸盤の断面図である。

【図２】図１におけるインクジェットヘッドのＡ−Ａ線
断面図である。

【図３】本実施形態のノズル面の平面図である。

【図４】プローブアレイの製造工程の説明図である。

【符号の説明】

１０…インクジェットヘッド １６…ノズル孔 ２７…ノズル面 ２８…混合液分離溝 ２９…溶液混合防止堰 ３０…吸引用ゴム吸盤 ４０…ガラス基板 ４１…反応セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C057 AG04 AG07 AG12 AG16 AG44 AH20 AJ01 AN01 AP02 AP14 AP28 AP31 AP52 AQ02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル面に所定の配列ピッチで配列され
   たノズル孔毎に異種生体試料を含有する溶液を固相上に
   吐出し、前記生体試料を固相表面上にスポッティングす
   るためのインクジェットヘッドであって、前記配列ピッ
   チは、何れか複数のノズル孔から流出した異種生体試料
   を含有する溶液がノズル面において混合しない距離に設
   定されている、インクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 ノズル面に所定の配列ピッチで配列され
   たノズル孔毎に異種プローブを含有するプローブ溶液を
   固相上に吐出し、微小な配列ピッチでプローブスポット
   を形成するためのインクジェットヘッドであって、前記
   ノズル孔の配列ピッチは、前記プローブスポットの配列
   ピッチよりも長く設定されている、インクジェットヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 前記ノズル孔の配列ピッチは、何れか複
   数のノズル孔から流出したプローブ溶液がノズル面にお
   いて混合しない程度の距離に選定されている、請求項２
   に記載のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 前記ノズル孔付近のノズル面は撥水性に
   表面処理されている、請求項１乃至請求項３のうち何れ
   か１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 前記ノズル面には、何れかのノズル孔か
   ら流出した溶液を収容するための溝が形成されている、
   請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載のインク
   ジェットヘッド。
6. 【請求項６】 前記溝は各々のノズル孔を仕切るように
   形成されている、請求項５に記載のインクジェットヘッ
   ド。
7. 【請求項７】 前記溝は親水性に表面処理されている、
   請求項５又は請求項６に記載のインクジェットヘッド。
8. 【請求項８】 前記ノズル面には、何れか複数のノズル
   孔から流出した溶液がノズル面において混合しないため
   の堰が形成されている、請求項１乃至請求項７のうち何
   れか１項に記載のインクジェットヘッド。
9. 【請求項９】 前記堰は各々のノズル孔を仕切るように
   形成されている、請求項８に記載のインクジェットヘッ
   ド。
10. 【請求項１０】 前記堰は撥水性に表面処理されてい
    る、請求項８又は請求項９に記載のインクジェットヘッ
    ド。
11. 【請求項１１】 請求項２乃至請求項１０のうち何れか
    １項に記載のインクジェットヘッドを用いたプローブア
    レイの製造方法であって、ノズルピッチのプローブアレ
    イに対する投影距離がプローブスポットの配列ピッチと
    ほぼ等しくなるように、ノズルの配列方向と主走査方向
    に所定の角度を設けてインクジェットヘッドを前記主走
    査方向に走査し、各々のノズル孔から固相表面上にプロ
    ーブ溶液を吐出し、プローブスポットをアレイ状に形成
    する、プローブアレイの製造方法。