JP2004325421A

JP2004325421A - マイクロアレイ作製方法

Info

Publication number: JP2004325421A
Application number: JP2003124654A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tashiro; 英夫田代; Tokuji Kitsunai; 徳司橘内; Tsutomu Koike; 力小池; Akihiro Iimura; 彰浩飯村; Motoki Abe; 元気阿部; Yoshihiro Kimura; 吉宏木村
Original assignee: THK Co Ltd; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: THK Co Ltd; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】基板上に複数の生体試料含有溶液のスポットを配置するにおいて、スポット形成作業後に、次のスポット形成に先立ち行われる洗浄操作を確実かつ迅速なものとし、各スポット間のコンタミネーションを防止して品質の高いマイクロアレイを提供すると共に、マイクロアレイ作製の効率化を図るマイクロアレイ作製方法を提供することを課題とする。
【解決手段】基板上に複数種の生体試料含有溶液のスポットを、スポット配置具を用いて、複数形成するマイクロアレイ製作方法であって、各スポットの形成間に行われるスポット配置具の洗浄が、界面活性剤溶液を用いて行われることを特徴とするマイクロアレイ作製方法。
【選択図】図６

Description

【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方法およびマイクロアレイ作製装置に関する。
【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の基板に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ている。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断片のスポットを精度良く配列させるマイクロアレイ作製技術が必要になる。
【０００５】
例えば特許文献１には、あらかじめ調整したＤＮＡ断片を基板に配列させ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配置している。また、ヘッドにはこれ以外にも、溶液を保持する液溜め部、及び該液溜め部から突出し、基板にスポットを配置するスポット配置具（例えばピン又はニードル）で構成されるものも知られている。
【０００６】
なお、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する必要がある。ヘッドには、ひとつの基板に同時に複数のスポットを形成するために複数のスポット配置具（例えばピン又はニードル）が設けられることが多いが、溶液の混濁を防止するためには、これら複数のスポット配置具全てを確実に洗浄しなければならない。従来、このようなマイクロアレイ作製装置のスポット配置具の洗浄は、生体試料への影響性を考慮して、水のみを用いて行われていた。そして、その洗浄作用を高める上で、例えば特許文献２、３におけるような医療用分析機の分注ノズルの洗浄の場合と同様に、洗浄部に超音波振動をかけることが行われていた。しかしながら、前の溶液によるコンタミネーションを防止する上での洗浄操作には、このような超音波振動を併用しても水のみでは十分な洗浄が行えず、先の試料が後の試料中へと持ち越されてしまうキャリーオーバーが発生し、問題となっていた。特に、試料中に含まれる生体高分子が高分子量、例えば、鎖長１０００ｍｅｒ以上となるようなものにおいては、そのキャリーオーバーが顕著となる傾向が見られ、改良が求められていた。また、水のみを用いて洗浄を行った場合、その洗浄処理に相当の時間を要し、この洗浄工程が、マイクロアレイ作製における律速となっているところがあった。
【特許文献１】
特表平１０−５０３８４１号公報
【特許文献２】
特開平１−２５４８７１号公報
【特許文献３】
特開平８−２１８４０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、基板上に複数のスポットを配置するにおいて、前に使用された生体試料含有溶液による、後の生体試料含有溶液のスポットのコンタミネーションを有効に防止することのできるマイクロアレイ作製方法およびマイクロアレイ作製装置を提供することを課題とする。本発明はまた、スポット形成作業後に、次のスポット形成に先立ち行われる洗浄操作を確実かつ迅速なものとし、マイクロアレイ作製の効率化を図ると共に品質の高いマイクロアレイを提供し得るマイクロアレイ作製方法およびマイクロアレイ作製装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、基板上に複数種の生体試料含有溶液のスポットを、スポット配置具を用いて、複数形成するマイクロアレイ製作方法であって、各スポットの形成間に行われるスポット配置具の洗浄が、界面活性剤溶液を用いて行われることを特徴とするマイクロアレイ作製方法である。
【０００９】
このように本発明においては、各スポットの形成間に行われるスポット配置具の洗浄操作を界面活性剤を用いておこなうため、水のみを用いた場合と比較してより良好にかつ迅速に行うことができ、各試料間のコンタミネーションが防止できると共に、マイクロアレイ作製時間の短縮化が可能となる。
【００１０】
なお、従来、生体試料への影響性を考慮して、水のみを用いた洗浄が行われていたが、使用する界面活性剤として適当なものを選択すれば、本発明におけるように界面活性剤を使用することによっても、生体試料に悪影響を及ぼすことなく、確実な洗浄操作が行えることを、本発明者らは見出したものである。
【００１１】
さらに、このように界面活性剤を用いた洗浄を行うことで、このようなスポット配置具を構成する部材表面の親水性が改善され、スポット配置具における狭窄の流路においても生体試料含有溶液が液滴等を形成することなくスムーズに流れ、結果的に、形成する各スポットの大きさを均等に保つことができるという、さらなる効果も見出されたものである。
【００１２】
さらに本発明のマイクロアレイ作製方法の一実施形態においては、前記スポット配置具の洗浄が、スポット配置具への界面活性剤溶液の供給、水洗および乾燥という工程で行われるものであるものが示される。このように、洗浄において、スポット配置具へ界面活性剤を最初に供給することによって、より効果的な洗浄効果が得られるものである。
【００１３】
さらに本発明のマイクロアレイ作製方法の一実施形態においては、前記スポット配置具が、ノズルと、その内部に配されたノズル軸線方向に往復動可能とされたスタンピングピンとを有してなるものであり、このスポット配置具への界面活性剤溶液の供給が、少なくともこのノズル先端部を界面活性剤溶液に接触させた状態で、前記スタンピングピンを往復動させることにより行われるものであるものが示される。このような形状のスポット配置具においては、スタンピングピンの往復動によって、比較的高濃度の界面活性剤であっても、スポット配置具における狭窄の流路内に、容易かつ確実に界面活性剤を供給することができるものである。
【００１４】
また、本発明のマイクロアレイ作製方法の一実施形態においては、界面活性剤濃度が、５％以上であることを特徴とするものである。界面活性剤濃度として、このように比較的高濃度のものを適用することによって、その洗浄効果が大きく向上することが期待できるものである。
【００１５】
本発明のマイクロアレイ作製方法の別の実施形態においては、前記水洗工程は、順に超音波洗浄、流水洗浄、および物理的水分除去からなる一連の操作を、単回ないしは複数回繰り返して行うことが示されるものである。このような水洗工程を経ることによって、洗浄に使用された界面活性剤を迅速かつ確実に除去することができるものである。
【００１６】
本発明のマイクロアレイ作製方法の一実施形態においては、前記界面活性剤溶液に使用される界面活性剤が、非イオン性界面活性剤または両性界面活性剤である、より好ましくは、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、であることを特徴とする。このような界面活性剤を使用することによって、用いられる生体試料に対する界面活性剤の影響性をなくすことができるものである。
【００１７】
さらに、本発明のマイクロアレイ作製方法の好ましい実施形態においては、先のスポット形成時に用いられた生体試料含有溶液の、後のスポット中へのキャリーオーバー率が、１％以下となるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施形態に基づき詳細に説明する説明する。
【００１９】
本発明のマイクロアレイ作製方法は、基板上に複数種の生体試料含有溶液のスポットを、スポット配置具を用いて、複数形成するマイクロアレイ製作方法であって、各スポットの形成間に行われるスポット配置具の洗浄が、界面活性剤溶液を用いて行われることを特徴とする。
【００２０】
本発明において、前記スポット配置具の洗浄に使用される界面活性剤としては、特に限定されるものではなく、公知のいずれのものを使用することは可能であるが、生体試料含有溶液中に含まれるＤＮＡ，ＲＮＡ等の生体高分子に及ぼす影響性の点から、非イオン性界面活性剤および両性界面活性剤であることが望ましい。
【００２１】
非イオン界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、脂肪酸グリセリンエステル、ソルビタン脂肪酸エステル、スクロース脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、高級アルコールエチレンオキシド付加物、単長鎖ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンラノリンアルコール、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸、ポリオキシエチレンプロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油若しくは硬化ヒマシ油誘導体、ポリオキシエチレンラノリン誘導体、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルピロリドン、グルカミド、アルキルポリグルコシド、モノ若しくはジアルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルコールモノ若しくはジアミドおよびアルキルアミンオキシドなどを挙げることができる。このうち、好ましい一例としては、１〜１０のオキシエチレン部分とＣ_１０−Ｃ_２０の直鎖若しくは分岐アルキル鎖を含むポリオキシエチレンエーテル、および１〜２０のオキシエチレンのモノ−、ジ−またはトリ−脂肪酸エステルを挙げることができ、具体的には例えば、ポリオキシエチレン（８）オクチルフェニルエーテル（ＴｒｉｔｏｎＸ−１１４）、ポリオキシエチレン（９）オクチルフェニルエーテル（ＮＰ−４０）、ポリオキシエチレン（１０）オクチルフェニルエーテル（ＴｒｉｔｏｎＸ−１００）、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート（Ｔｗｅｅｎ２０）、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノパルミテート（Ｔｗｅｅｎ４０）、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート（Ｔｗｅｅｎ６０）、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレエートなどを挙げることができる。特に、ポリオキシエチレンソルビタンモノ脂肪酸エステル、代表的には、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレートを好ましく用いることができる。
【００２２】
両性界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、アルキルアミドプロピルベタインなどが挙げられる。
【００２３】
界面活性剤としては、上記に例示した非イオン性界面活性剤および両性界面活性剤を単独にて用いることができるが、必要に応じてこれらのものを複数組み合わせて用いることも、また、これらをさらに、各種アニオン界面活性剤および／またはノニオン界面活性剤と組み合わせて用いることもできる。
【００２４】
マイクロアレイの作製においては、前記したように数千〜数十万種という非常に多くの種類の生体試料含有溶液のスポットを形成するため、同時に複数のスポット配置具を用いることが一般的であるが、そのスポット配置具の数は、形成しようとするスポットの生体試料含有溶液の全種類に対応する程に多数設けることは限界があり、通常は、各スポット配置具が、いくつかの種類の生体試料含有溶液のスポット形成に兼用されることになる。
【００２５】
このため、１つの種類の生体試料含有溶液のスポット形成が終了後、次の種類の生体試料含有溶液のスポット形成に先立ち、スポット配置具に付着残留する前の生体試料含有溶液による、後の生体試料含有溶液のコンタミネーションを防止するため、従来、水による洗浄操作が行われている。本発明においては、これに代えて、上記したような当該スポット配置具の接触面の洗浄に界面活性剤溶液を用いることにより、水のみを用いた場合と比較して、より短時間で効率的にスポット配置具に付着残留する生体試料含有溶液を除去することができ、生体試料含有溶液のコンタミネーションを効果的に防止できる。
【００２６】
このような界面活性剤を用いて、スポット配置具の生体試料含有溶液との接触面を洗浄する方法としては、特に限定されるものではないが、好ましくは、まず、当該スポット配置具の接触面に界面活性剤を供給し、その後水洗し、乾燥するという工程によって行われることが望ましい。
【００２７】
界面活性剤の再使用という面から考えれば、スポット形成後のスポット配置具を洗浄するに際し、残存試料が残ったままのスポット配置具に界面活性剤溶液を適用する前に、先に、水洗を行い、大方の残存試料を除去するといった手法の方が有利であると思われる。しかしながら、このようにして、一旦、スポット配置具内部に、水が入った状態となると、その後に、スポット配置具内部に界面活性剤溶液を送り込もうとしても、存在する水によってこれが阻害され、特に、後述するように好適である比較的高濃度の導入は困難となり、有効な洗浄作用が得なれなくなる虞れが生じる。また、水を除去するために乾燥処理を行った場合には、スポット配置具内の溶液が乾燥し、壁面に固着してしまうため、その後に界面活性剤を用いてもこれを洗浄除去することが困難となる。従って、上記したように、先に界面活性剤溶液を供給する手法を採ることが望ましい。
【００２８】
また、当該スポット配置具の接触面に界面活性剤を供給し、水でリンスして過剰分を除去することによって、スポット配置具の接触面に適用される界面活性剤溶液の濃度等は、特に限定されるものではなく、また使用する界面活性剤の種類によってもある程度左右されるものであるが、例えば、界面活性剤の濃度が５％以上、好ましくは２０〜６０容量％、より好ましくは３０〜５０容量％というように比較的高濃度のものであることが望ましい。界面活性剤の濃度が極端に低いものであると、スポット配置具の接触面への界面活性剤溶液の供給は容易となるものの、残存する生体試料含有溶液を良好に除去するという洗浄効果が期待できなくなる虞れがあり、一方、界面活性剤の濃度を極端に高いものとしても、上記した範囲内における濃度を使用した場合と、残留溶液の洗浄除去作用において顕著な差異が見られず、経済性等の面から不利となるためである。
【００２９】
スポット配置具の接触面に界面活性剤を供給する際には、この界面活性剤による洗浄作用を高めるため、必要に応じ、超音波振動等の従来行われているような付加的な洗浄操作を加えても良い。
【００３０】
上記したように、スポット配置具の接触面に界面活性剤溶液を供給した後、接触面より遊離した残留物および使用した界面活性剤溶液を除去するために、水での洗浄を行う。
【００３１】
使用される水としては、純水、脱イオン水、蒸留水などの不純物の少ないものを用いる。
【００３２】
洗浄に使用される水の量としては、残留物を十分に除去できる量であれば、特に限定されるものではなく、また、水洗時における、例えば、超音波振動やスポット配置具の揺動操作などの適用の有無によっても左右されるが、使用した界面活性剤の量に対し、１００容量倍以上の水を使用することが望ましい。水の量が極端に少なすぎると、残留物を十分に洗い流すことができなかったり、また、余剰の界面活性剤がスポット配置具中に残ってしまうため、続いて生体試料含有溶液のスポットを形成した場合に、このスポット中に界面活性剤が多く流出し、場合によっては、得られるマイクロアレイの特性を低下させてしまう虞れが生じるためである。一方、使用した界面活性剤の量に対して必要以上に多くの水の量を用いても、残留物の除去率はそれほど向上せず、処理時間が長期化して不経済となるのみである。さらに、本発明者らが得た知見によれば、界面活性剤がスポット配置具壁面にわずかに残って壁面を被覆した状態となると、このような界面活性剤が、次のスポット形成の際に、スポット中に流出するような虞れはないばかりか、このように壁面に残った界面活性剤によって、スポット配置具壁面の親水性が改善され、その後のスポット形成が安定化するものとなる。従って、洗浄に使用される水の量としては、使用した界面活性剤の量に対し、好ましくは１００〜１０００容量倍、より好ましくは１００〜３００容量倍程度とし、スポット配置具壁面に界面活性剤がわずかに残るようなものとすることが望ましい。
【００３３】
このようにしてスポット配置具の生体試料含有溶液との接触面が、界面活性剤によって親水化される場合、特に限定されるわけではないが、当該被覆部分の水に対する接触角が、当該部位の顕微鏡による断面観察における任意の３の平均値として、界面活性剤による洗浄処理前と比較して、その角度が１０％以上低減され、例えば、４０〜６５°、より好ましくは５５〜６５°の範囲内となる程度に改質される。
【００３４】
このように、水による洗浄を行った後に、スポット配置具内に残る水分を除去するために、風乾、加熱乾燥等の処理を行う。
【００３５】
なお、本発明において、生体試料含有溶液のスポットを形成するのに用いられるスポット配置具の形状としては特に限定されず、従来公知の各種のものを用いることができる。例えば、ＱＵＩＬＬ方式、ピン＆リング方式、スプリングピン方式、圧電／電歪素子をマイクロポンプとして使用したマイクロピペット方式、その他のいずれの形態のものであってもよい。
【００３６】
ここで、ＱＵＩＬＬ方式は、ピン先に形成した凹部に試料を貯め、ピン先を基板に接触させることで凹部内の試料を基板上に移して微小スポットを形成する方法であり、ピン＆リング方式は、試料溶液をリング内でリザーブした後、溶液がリザーブされたリング内側を貫通するようにしてピン先でリング内の試料を捉え、基板上にスポットを形成していく方法であり、スプリングピン方式は、スプリングを内蔵した二重ピン構造で、ピン先に付着した試料を、ピン先を基板に押付けることで基板上に移して微小スポットを形成する方法であり、また、圧電／電歪素子をマイクロポンプとして使用したマイクロピペット方式は、一般にインクジェット記録方式において広く応用されている技術におけるものと同様の方式である。
【００３７】
いずれの形態のスポット配置具においても、生体試料含有溶液に対する接触面、特に、微小孔路となる内面部を、界面活性剤溶液を用いて洗浄処理することが望ましい。
【００３８】
次に、本発明のマイクロアレイ作製方法につき、具体的なマイクロアレイ作製装置において適用する場合を例にとり説明するが、本発明のマイクロアレイ作製方法は、上記したように、マイクロアレイ作製装置におけるスポット配置具の生体試料含有溶液に対する接触面を、界面活性剤溶液を用いた洗浄操作を行うものである限りにおいて、何ら限定されるものではない。
【００３９】
図１はマイクロアレイ作製装置の一実施形態を示す平面図、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。
【００４０】
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、あらかじめ調製した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ｃｍ^２で、この領域に多数の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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。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。
【００４３】
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ＸＹ２軸搬送機構６が取り付けられる。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。
【００４４】
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。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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２３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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、Ｚ１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５１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。
【００４９】
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。
【００５０】
図６及び図７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５４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。
【００５１】
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…内にはスポット配置具としてのニードル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１２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５３…の本数はひとつの基板３に同時にスポットを形成できるスポット数によって種々設定し得る。
【００５２】
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８にも示すように、縦横に配列された複数の液溜め部材５２…全てに連通している。
【００５３】
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。
【００５４】
図９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。
【００５５】
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２３Ｚ２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５３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。
【００５６】
図１０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。
【００５７】
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。
【００５８】
図１１（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。
【００５９】
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、溶液のニードルへの付着によって、液溜め部材５２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。
【００６０】
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、溶液のニードルへの付着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。
【００６１】
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、界面活性剤溶液で洗浄し、次いで、超音波洗浄し、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。
【００６２】
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を界面活性剤溶液にて処理する界面活性剤溶液処理部７２ａ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７２ｂ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。
【００６３】
また、洗浄台９６上には、これら超音波洗浄部７１、界面活性剤溶液処理部７２ａ、すすぎ洗浄部７２ｂ、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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
Ｙ軸駆動機構７５Ｙは、Ｘ軸駆動機構７５Ｘ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Ｙ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。
【００６７】
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、界面活性剤溶液処理部７２ａ、すすぎ洗浄部７２ｂ、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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９９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５３が突出する。
【００７０】
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１８０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６及び図７参照）を挟む。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
次に、マイクロアレイ作製装置において、生体試料含有溶液を供給してスポットを形成する毎に、これに先立ち、当該スポット配置具の接触面を界面活性剤溶液を用いて洗浄する操作につき説明する。
【００７６】
まず、スポット形成後のヘッド５１は、ＸＹ２軸搬送機構７５によって界面活性剤溶液処理部７２ａに搬送される。界面活性剤溶液処理部７２ａは、界面活性剤溶液槽を有しており、この上部にヘッド５１を移動させ、ヘッド５１に取り付けられたスポット配置具の液溜め部材５２の先端部を、界面活性剤溶液槽中の界面活性剤溶液中に浸漬させる。この状態で、ニードル５３を上下動させる、例えば、０．５〜２回／秒程度の速さで、１〜１０回、好ましくは３〜５回程度上下動させると、この動きによって、比較的高濃度の界面活性剤溶液であっても、液溜め部材５２の内部へと容易に運ばれ、液溜め部材５２の内側、及びニードル５３の外面に界面活性剤溶液を付与することができる。
【００７７】
次いで、洗浄領域のＸＹ２軸搬送機構７５によってヘッド５１が、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。
【００７８】
さらに、ヘッド５１は、ＸＹ２軸搬送機構７５によってすすぎ洗浄部７２ｂに搬送される。すすぎ洗浄部７２ｂにおいては、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、前記図６における純水供給管１０８がヘッド５１に接続され、純水供給管と洗浄液等供給用空間５８とが連通する。ヘッド５１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。
【００７９】
液溜め部材５２の内側に圧力をかけて水を供給することで、付着残留試料の除去ないし界面活性剤の除去のための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。
【００８０】
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。
【００８１】
乾燥部７３の乾燥槽の中で、前記図６における純水供給管１０８と同様な配置構成を有する真空吸引管（図示せず）がヘッド５１に接続され、乾燥槽につながっているこの真空吸引管と洗浄液等供給用空間５８とが連通する。この状態で、洗浄液等供給用空間５８を真空吸引し、液溜め部材５２空間内に残る水分等を吸引除去する。
【００８２】
なお、界面活性剤の除去が、十分でないときは、必要に応じて、この乾燥部での水分の真空吸引の後に、ヘッド５１を再度、前記超音波洗浄部７１へと、さらにすすぎ洗浄部７２ｂ、乾燥部７３へと送り、超音波洗浄部７１およびすすぎ洗浄部７２ｂでの洗浄および真空吸引の工程を複数回繰り返すことができる。
【００８３】
その後、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、例えば乾燥圧縮エアー、真空吸引等を用いて十分に乾燥させる。
【００８４】
上記したように、使用される界面活性剤の汚れ性という面から考えれば、スポット形成後のヘッド５１を、界面活性剤溶液槽へと浸漬させる前に、先に、超音波洗浄部７１ないしすすぎ洗浄部７２ｂで一旦水洗し、大方の残存試料を除去するという手法も考えられるが、このようにして、一旦、液溜め部材５２内部に、水が入った状態となると、その後に、上記したような操作にて、液溜め部材５２内部に界面活性剤溶液を送り込もうとしても、存在する水によってこれが阻害され、結局、十分な量ないし濃度の界面活性剤を液溜め部材５２内部等と接触させることが困難となる虞れがあるので、上記したように、先に界面活性剤を供給する手法を採ることが望ましい。
【００８５】
その後、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７４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材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１３２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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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１２３Ｘ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。
【００９０】
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とを備える。
【００９１】
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。
【００９２】
タイタープレート１２１がロード位置１３２まで搬送された後、洗浄・乾燥後のヘッド５１も２軸搬送機構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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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、及び洗浄領域の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。
【００９６】
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１２２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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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２３Ｚ１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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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ＸＹ２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ＸＹ２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。
【０１０５】
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１０４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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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を前記したようにまず、界面活性剤溶液処理部７２ａに搬送し、液溜め部材５２の内面および外面、並びにニードル５３の外面に界面活性剤を適用する。次いで、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。次いで、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５２及びニードル５３を乾燥する。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
実施例１
図１に示すような構成を有する装置において、１６本のスポット配置具（液溜め部材５２およびニードル５３）を有するヘッドを用い、第１試料のスタンピングの後、界面活性剤溶液を用いた洗浄操作を行い、引きつづき第２試料のスタンピングを行い、第２試料のスタンピングスポットにおける第１試料のキャリーオーバー率を測定した。
【０１１２】
なお、用いたニードルの先端直径は７５μｍであった。第１試料としては、３ｘＳＳＣバッファ中に、（１）蛍光色素（ローダミン）を１０ｐｍｏｌ／μＬの割合で添加したもの、（２）蛍光標識されたオリゴＤＮＡ（２１ｍｅｒ）を１０ｐｍｏｌ／μＬの割合で添加したもの、（３）蛍光標識されたオリゴＤＮＡ（４５ｍｅｒ）を１０ｐｍｏｌ／μＬの割合で添加したもの、および（４）蛍光標識されたｃＤＮＡ（４００ｍｅｒ）を１ｐｍｏｌ／μＬの割合で添加したものを用い、また第２試料としては３ｘＳＳＣバッファのみを用いた。そして、キャリーオーバー率は、第１試料の各スポットの蛍光強度と、第２試料（キャリーオーバーが全くなければ蛍光しない）の各スポットの蛍光強度とを測ることにより算出した。
【０１１３】
また、界面活性剤としては、４０容量％濃度の界面活性剤（Ｔｗｅｅｎ２０）を用い、界面活性剤使用後に超純水で約３０秒の洗浄を行った。
【０１１４】
なお、比較対照のために、界面活性剤を用いず、超純水で約３０秒の洗浄のみを行ったものについても同様にキャリーオーバー率を測定した。
【０１１５】
得られた結果を以下に示す。
【０１１６】
【表１】

このように、界面活性剤溶液を使用した洗浄を行った場合、キャリーオーバー率は大幅に低減された。
【０１１７】
また、別途、このような界面活性剤を使用した洗浄を行った後に、上記したようなオリゴＤＮＡ（２１ｍｅｒ）、オリゴＤＮＡ（４５ｍｅｒ）およびｃＤＮＡ（４００ｍｅｒ）をはじめとする各種の生体試料を含有する溶液のスタンピングを行い、得られた各スポット中に含まれる生体試料の異常の有無を調べたが、いずれにおいても生体試料の分解、変性等の異状は見られなかった。
実施例２
１６本のスポット配置具（液溜め部材５２およびニードル５３）を有するヘッドを用いて、第１試料のスタンピングの後、以下に示すような各種濃度の界面活性剤溶液を用いて洗浄操作を行い、引きつづき第２試料のスタンピングを行い、第２試料のスタンピングスポットにおける第１試料のキャリーオーバー率を測定し、界面活性剤濃度の違いによる洗浄効果の差異を調べた。なお、この実施例２における界面活性剤溶液での洗浄操作は、実施例１におけるものよりも処理時間および使用液量を増加させた条件下にて行なわれた。
【０１１８】
また、用いたニードルの先端直径は７５μｍで、第１試料としては、３ｘＳＳＣバッファ中に、蛍光色素（ローダミン）を１０ｐｍｏｌ／μＬの割合で添加したものを用い、第２試料としては３ｘＳＳＣバッファのみを用いた。キャリーオーバー率は、実施例１におけると同様に、第１試料の各スポットの蛍光強度と、第２試料（キャリーオーバーが全くなければ蛍光しない）の各スポットの蛍光強度とを測ることにより算出した。
【０１１９】
また、界面活性剤としては、Ｔｗｅｅｎ２０を用い、その濃度を２０、３０、４０、５０、容量％としたものをそれぞれ準備した。そして、界面活性剤使用後に超純水で約３０秒の洗浄を行った。得られた結果を以下に示す。
【０１２０】
【表２】

実施例３
図１に示すような構成を有する装置において、１６本のスポット配置具（液溜め部材５２およびニードル５３）を有するヘッドを用い、１００回の試料のスタンピングを行った。なお、試料としては、３ｘＳＳＣバッファー中に蛍光色素（ローダミン、）に１０ｐｍｏｌ／μＬ添加したものを用い、各スポットの蛍光強度を測ることにより、各スポットの相対的液量を求めた。
【０１２１】
各スポットのスタンピング操作の後には、スポット配置具は、４０容量％濃度の界面活性剤（Ｔｗｅｅｎ２０）溶液およびその後の超純水での洗浄という処理を行われた。なお、比較対照のため、界面活性剤を使用せず同量の水のみにて洗浄操作を行ったものについても同様に測定した。
【０１２２】
その結果、界面活性剤による被覆を行った場合には、各スポットのばらつき（標準偏差）は、０．０７６であり、一方、水のみで洗浄したものにおいては、０．１１７であり、また界面活性剤による被覆を行った場合と水のみで洗浄した場合における蛍光強度比は、水のみで洗浄した場合を１とした場合に、界面活性剤による被覆を行った場合は１．８であった。これらの点から、界面活性剤を用いた洗浄操作を行うことにより、液溜め部材５２およびニードル５３の表面状態が安定（濡れ性が安定）し、スポットのばらつきが少なくなり、またスポット量が増加した。
実施例４
界面活性剤洗浄による濡れ性の変化を測定した。円筒形の液溜め部材５２内面上での測定は困難であるため、この液溜め部材５２と同じステンレス鋼製のプレートを、同様の面粗度（Ｒａ＝０．１＃６００番研磨）としたものを使用し、界面活性剤（Ｔｗｅｅｎ２０）被覆前後の接触角を測定することで、濡れ性の変化を測定した。なお、Ｔｗｅｅｎ２０溶液としては、４０容量％濃度のものを用い、これをプレート上に塗布後、実際のリンス工程と同様となるように３０秒ほどの流水洗浄をおこなった後に、試験を行った。
【０１２３】
なお、測定においては、水滴量は１２μＬとし、顕微鏡による断面観察における任意の３点の平均値として界面活性剤被覆前後による接触角を求めた。
【０１２４】
この結果、界面活性剤被覆前においては、接触角は７４．９５°であったのに対し、被覆後においては６４．４９°となり、その差が１０．４６°と、大きく濡れ性が変化した。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板上に複数種の生体試料含有溶液のスポットを、スポット配置具を用いて複数形成するにおいて、各スポットの形成間に行われるスポット配置具の洗浄が、界面活性剤溶液を用いて行うものであるので、各試料溶液間のコンタミネーションを有効に抑制することがで、い、またスポット形成作業後に、次のスポット形成に先立ち行われる洗浄操作を確実かつ迅速なものとし、マイクロアレイ作製の効率化を図ると共に品質の高いマイクロアレイを提供しすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態において使用され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】ヘッドの正面図。
【図７】図６におけるＩＸ−ＩＸ線方向から見たヘッドの右側面図。
【図８】図６におけるＸ−Ｘ線方向から見たヘッドの底面図。
【図９】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１０】液溜め部材及びニードルを示す詳細図。
【図１１】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。
【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（搬送手段）
２３，９５…Ｚ軸駆動機構（移動手段）
５１…ヘッド（保持手段）
５２…液溜め部材（液溜め部）
５３…ニードル（スポット配置具）
５７…下部プレート（基体部）
５８…洗浄液等供給用空間
７１…超音波洗浄部（洗浄等施工部）
７１ａ…界面活性剤処理部（洗浄等施工部）
７２ｂ…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（搬送手段）

Claims

基板上に複数種の生体試料含有溶液のスポットを、スポット配置具を用いて、複数形成するマイクロアレイ製作方法であって、各スポットの形成間に行われるスポット配置具の洗浄が、界面活性剤溶液を用いて行われることを特徴とするマイクロアレイ作製方法。
前記スポット配置具の洗浄が、スポット配置具への界面活性剤溶液の供給、水洗および乾燥という工程を含んで行われるものである請求項１に記載のマイクロアレイ作製方法。
前記スポット配置具が、ノズルと、その内部に配されたノズル軸線方向に往復動可能とされたスタンピングピンとを有してなるものであり、このスポット配置具への界面活性剤溶液の供給が、少なくともこのノズル先端部を界面活性剤溶液に接触させた状態で、前記スタンピングピンを往復動させることにより行われるものである請求項２に記載のマイクロアレイ作製方法。
前記界面活性剤溶液における界面活性剤濃度が、５％以上であることを特徴とする請求項２に記載のマイクロアレイ作製方法。
前記水洗工程は、順に超音波洗浄、流水洗浄、および物理的水分除去からなる一連の操作を、単回ないしは複数回繰り返して行うことによりなされるものである請求項２〜４のいずれか１つに記載のマイクロアレイ作製方法。
前記界面活性剤溶液に使用される界面活性剤が、非イオン性界面活性剤または両性界面活性剤であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のマイクロアレイ作製方法。
前記界面活性剤溶液に使用される界面活性剤が、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のマイクロアレイ作製方法。
先のスポット形成時に用いられた生体試料含有溶液の、後のスポット中へのキャリーオーバー率が、１％以下となるものである請求項１〜７のいずれか１に記載のマイクロアレイ作製方法。