JP2006153532A - バイオチップ用基板及びバイオチップ並びにバイオチップ用基板の製造方法及びバイオチップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生体材料を、薬品の影響や熱影響による変性を生じさせることなく、また、周囲への飛沫をなくした状態で、基板表面の複数の所定位置にμｍスケールの極微小の大きさ及び間隔で効率良く固相すること。
【解決手段】 複数の所定位置に、同一種類或いは互いに異なる複数の生体関連物質を含む溶液Ｗを固相可能なものであって、基板表面２ａの所定位置以外の領域に形成され、溶液Ｗを撥水する疎水性領域４と、基板表面２ａの所定位置に形成され、溶液Ｗを固相可能な複数の親水性領域３とを備え、複数の親水性領域３が、それぞれが疎水性領域４に周囲を囲まれるように形成されているバイオチップ用基板２、該バイオチップ用基板２で製造されたバイオチップ１並びにバイオチップ用基板２の製造方法及びバイオチップ１の製造方法を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、細胞、タンパク質や遺伝子等の各種の生体材料を観察、分析等する際に使用
するバイオチップ用基板及びバイオチップ並びにバイオチップ用基板の製造方法及びバイ
オチップの製造方法に関するものである。

従来より、遺伝子解析を行うために、ＤＮＡをプレート上にチップ化（微小化、高密度化）したＤＮＡチップ等が知られている。また、薬剤スクリーニングに使われる細胞等は、従来ディッシュ等の容器内で培養が行われていたが、近年ではさらに多種の細胞、薬剤を評価する場合に、例えば、９６ウェルを持つプレート等が使用されている。そして、上記ＤＮＡチップと同様に、細胞においてもその保持容器自体をスライドガラス上にチップ化し、細胞をアレイ状に配列したアレイチップ等が使われ始めている。
このように、目的に応じた所望の生体材料をプレート（基板）上に所定のパターンで形成したバイオチップが使用され始めている。

この種のバイオチップは、様々な方法により製造されるが、例えば、タイピング法、半導体プロセス法（例えば、特許文献１参照）やインクジェット法等の製造方法が知られている
上記タイピング法は、図１２に示すように、所望の生体材料が収容されている容器から、先鋭化された金属ピンやガラスキャピラリー（１本或いはアレイ状に配された複数本）により生体材料を取り出し、該生体材料を基板表面にドット状（円形状）にタイピングする方法である。そして、このタイピングを複数回繰り返すことで、ドット状の生体材料が複数並んだ（例えば、アレイ状）バイオチップを製造することができる。
また、上記半導体プロセス法は、半導体プロセスを応用する方法であって、図１３に示すように、まず、基板上にフォトレジスト膜の塗布を行う。塗布後、フォトレジスト膜に、所望のパターン（ドット状の開口部を有するデザイン）を露光して、開口部とフォトレジスト膜とのマトリックスを形成する。そして、ドット状の開口部に所望の生体材料を塗布した後、フォトレジスト膜を除去（剥離）することで、基板上にドット状の生体材料が複数並んだ（例えば、アレイ状）バイオチップを製造することができるものである。
また、上記インクジェット法は、図１４に示すように、リザーバタンク内に生体材料を収容した後に、ピエゾ方式やバブルジェット（登録商標）方式等で生体材料を基板上に噴射し、これを繰り返すことで、基板上にドット状の生体材料が複数並んだ（例えば、アレイ状）バイオチップを製造することができるものである。
特許第３１５８１８１号公報

しかしながら、上記従来の製造方法で製造されたバイオチップでは、以下の問題が残されていた。
即ち、タイピング法による製造方法では、金属ピン等を使用するので、ドットの大きさやドット間の距離が制限されてしまい、極微小（例えば、数十〜数百μｍ）の大きさや間隔でドットを形成することが困難なものであった。
特に、バイオチップを観察、分析等する際、従来より光による観察が主流（蛍光観察等）とされているが、タンパク質等の増幅不可能な生体試料は試料の絶対的な量が少ないが、これらの生体材料をより詳細、厳密に分析することが今後望まれており、光を利用した観察では限界が生じている。これは、極微小の観察領域に生体材料を配置したとしても、蛍光励起効率が低く検出ができない等、光では観察が困難であり、また、増幅等も困難であるためである。そこで、生体材料を、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）を用いて、微小領域を原子レベルで観察したり、走査型プローブ顕微鏡の修飾を施した探針との相互作用を検出したりする等の方法が考えられている。そのためには、生体材料を微小な観察領域に配置して、効率良く観察や分析等を行うことが必須とされている。
ところが、上述したように、従来のタイピング法による製造方法では、このような要望に対応することはできなかった。
更に、生体材料をタイピングする際に、生体材料が微量ながら周囲、即ち、ドット間に飛沫し易いものであった。この飛沫は、分析時にノイズの発生を招いてしまうので、結果的に高精度の分析等を行うことができなかった。また、この飛沫が発生することからも、ドット間の距離を狭くすることができなかった。

また、従来の半導体プロセス法による製造方法では、フォトレジスト膜を除去する際に、アセトンやアルカリ系の薬品等を使用するので、生体材料に悪影響を与えてしまい、変性させてしまう恐れがあった。そのため、高精度の分析等を行うことはできなかった。
また、フォトレジスト膜の除去後の基板表面は、生体材料を着けた表面と同じ状態であり、反応後の後天的な汚染確立が高く、結果的にドットの分離性が低下するという問題があった。

また、従来のインクジェット法による製造方法では、インクジェットのためにサーバタンクに一定量以上の生体材料が必要であり、生体材料を少量だけ効率良く使用するといったことができず、コストが高くなる恐れがあった。特に、タンパク質等を生体材料として使用する場合には、多量に確保し難く、また、高価であるので、無駄なく効率良く使用したいという要望がある。しかしながら、このような要望に対応することは難しい。
また、サーバタンクへ投入した生体材料の再使用は、汚染等の観点から推奨されるものではなかった。このことからも、生体材料を効率良く使用することは難しかった。よって、高価な試料や収率の低い試料を取り扱うには不利なものであった。
更に、バブルジェット（登録商標）方式（インクジェット噴射方式の１つ）においては、ヒータを作動させることで発生した気泡により、管路から生体材料を押し出す（噴射）ものであるので、生体材料に対して熱影響を与えてしまい、やはり変性の恐れがあった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、生体材料を、薬品の影響や熱影響による変性を生じさせることなく、また、周囲への飛沫をなくした状態で、基板表面の複数の所定位置に極微小（ｎｍ、μｍサイズ）の大きさ及び間隔で効率良く固相することができるバイオチップ用基板及びバイオチップ並びにバイオチップ用基板の製造方法及びバイオチップの製造方法を提供する。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明のバイオチップ用基板は、複数の所定位置に、同一種類或いは互いに異なる複数の生体関連物質を含む溶液を固相可能なバイオチップ用基板であって、基板表面の前記所定位置以外の領域に形成され、前記溶液を撥水する疎水性領域と、基板表面の前記所定位置に形成され、前記溶液を固相可能な複数の親水性領域とを備え、前記複数の親水性領域が、それぞれが前記疎水性領域に周囲を囲まれるように形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明のバイオチップ用基板の製造方法は、複数の所定位置に、同一種類或いは互いに異なる複数の生体関連物質を含む溶液を固相可能なバイオチップ用基板の製造方法であって、基板表面の所定位置以外の領域に、前記溶液を撥水する疎水性の薄膜をパターン形成して、前記所定位置で前記溶液を固相可能な複数の親水性領域と、該複数の親水性領域それぞれの周囲を囲む疎水性領域とを形成する領域形成工程を備えていることを特徴とするものである。

この発明に係るバイオチップ用基板及びバイオチップ用基板の製造方法においては、領域形成工程により、基板表面の所定位置以外に、生体関連物質を含む溶液（生体材料）を撥水する疎水性の薄膜、例えば、四フッ化樹脂溶液等からなる薄膜をパターン形成して、疎水性領域の形成を行う。これにより、基板表面の複数の所定位置に、それぞれ周囲が疎水性領域で囲まれ、溶液を固相（ウエット又は乾固状態で固定）可能な複数の親水性領域が形成される。なお、この領域形成工程は、半導体技術（プロセス）を利用しても構わないし、疎水性領域のパターンを基板表面にプリントしても構わない。
このように、基板表面に親水性領域の周囲を囲んで疎水性領域が形成されているので、溶液を親水性領域に、例えば、分注ノズル等により吐出して固相させる際に、仮に周囲に飛沫したとしても、飛沫した溶液は疎水性領域で弾かれて親水性領域に戻り易い。よって、従来のように、隣接する親水性領域の間に飛沫が存在して汚染されることがなくなる。その結果、ノイズ等の発生がなくなり、高精度な観察や分析等を行うことができる。

また、従来の半導体プロセス法のように、溶液を固相させた後に、薬品を利用してフォトレジスト膜を溶解させる溶解処理が不要なので、溶液を変性させることはない。このことからも、高精度な観察や分析等を行うことができる。
また、従来のインクジェット方式を利用する必要もないので、熱影響による溶液の変性もなくすことができる。

また、本発明のバイオチップ用基板の製造方法は、上記本発明のバイオチップ用基板の製造方法において、前記領域形成工程が、基板表面全体にフォトレジスト膜を塗布する塗布工程と、該塗布工程後、前記フォトレジスト膜の前記所定位置に、フォトリソグラフィ技術によって前記溶液を固相可能な親水性領域をパターン形成するパターン工程と、該パターン工程後、前記親水性領域以外の前記フォトレジスト膜を除去すると共に、前記基板表面全体に前記溶液を撥水する疎水性の薄膜を成膜して疎水性領域を形成する疎水性領域形成工程と、該疎水性領域形成工程後、前記親水性領域の前記フォトレジスト膜を除去する除去工程とを備えていることを特徴とするものである。

この発明に係るバイオチップ用基板の製造方法においては、半導体プロセスを利用して製造を行うので、より正確で微小な親水性領域を所定位置に複数形成することができる。即ち、まず、塗布工程により基板表面にフォトレジスト膜の塗布を行う。次に、パターン工程により、フォトレジスト膜に、例えば、所望の親水性領域のパターン（形状、大きさや間隔等）を露光してパターン形成する。次に、現像処理によって不要な部分、即ち、親水性領域以外のフォトレジスト膜を除去すると共に、基板表面全体に四フッ化樹脂溶液等の疎水性の薄膜をスピンコートやスプレー等により成膜する疎水性領域形成工程を行う。そして、最後にリフトオフ等により親水性領域のフォトレジスト膜を除去する除去工程を行うことで、基板表面に親水性領域及び疎水性領域を形成することができる。

また、本発明のバイオチップ用基板は、上記本発明のバイオチップ用基板において、前記親水性領域が、アレイ状に複数並んで形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係るバイオチップ用基板においては、親水性領域が、基板表面に平行なＸ方向（縦方向）及びＹ方向（横方向）に向けてきれいに整列した状態、即ち、アレイ状に並んでいるので、スペースを無駄なく有効的に利用することができ、多くの親水性領域を形成することができると共に、走査型プローブ顕微鏡で観察し易い。

また、本発明のバイオチップ用基板は、上記本発明のバイオチップ用基板において、前記親水性領域が、直径が５００ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲内である円形に形成されていると共に、隣り合う親水性領域の間隔が１００ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲内になるように形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係るバイオチップ用基板においては、直径５００ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）のドット状（円形）で、且つ、隣接する間隔（間隙）が１００ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）の範囲内でアレイ状に複数並んだ親水性領域を形成することができるので、観察領域を微小範囲にすることができる。
よって、各親水性領域に固相された溶液を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ；Atomic Force Microscope）等の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ；Scanning Probe Microscope）を利用して、効率良く高分解能で観察、分析したり、相互作用を検出したりすることができる。その結果、生体試料をより厳密に分析することができる。この際、上述したように、飛沫や変性もない状態で観察を行えるので、観察結果の信頼性を向上することができる。
更に、親水性領域に固相される溶液の量は微量で済むので、例えば、タンパク質等のように多量に確保し難く、高価なものであっても、無駄なく最小限の量で効率良く使用することができる。

また、本発明のバイオチップ用基板は、上記本発明のいずれかに記載のバイオチップ用基板において、前記親水性領域には、外部電極パッドと配線によって電気的接続され、所望の電位に調整可能な金属薄膜形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明のバイオチップ用基板の製造方法は、上記本発明のバイオチップ用基板の製造方法において、前記塗布工程の前に、前記基板表面全体に所望の電位に調整可能な金属薄膜を成膜する金属成膜工程とを備えていることを特徴とするものである。

この発明に係るバイオチップ用基板及びバイオチップ用基板の製造方法においては、塗布工程を行う前に、金属薄膜工程により、外部からの電圧印加や測定のための外部電極パッドに配線を介して電気的接続された金属薄膜（例えば、金）を基板表面全体に成膜するので、各親水性領域の底部には、金属薄膜が露出している。なお、疎水性領域においては、金属薄膜の上面に疎水性の薄膜が成膜されているので、該金属薄膜が外部に露出することはない。
よって、金属薄膜に電圧を印加して所望の電位に調整（例えば、マイナスチャージ、プラスチャージ）することで、溶液を親水性領域に、より積極的に集めることができる。従って、より飛沫をなくした状態で確実に溶液を親水性領域に固相でき、より正確な溶液の分析等を行うことができる。

また、本発明のバイオチップ用基板は、上記本発明のいずれかに記載のバイオチップ用基板において、前記親水性領域には、前記溶液との親和性を促進させる材料からなる薄膜が形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明のバイオチップ用基板の製造方法は、上記本発明のバイオチップ用基板の製造方法において、前記塗布工程の前に、前記基板表面全体に前記溶液との親和性を促進させる材料からなる薄膜を成膜する成膜工程とを備えていることを特徴とするものである。

この発明に係るバイオチップ用基板及びバイオチップ用基板の製造方法においては、塗布工程を行う前に、成膜工程により、溶液との親和性を促進させる材料からなる薄膜を基板表面全体に成膜するので、各親水性領域の底部を、例えば、ＴｉＯ_２等の無機表面にすることができる。なお、疎水性領域においては、ＴｉＯ_２等の薄膜の上面に疎水性の薄膜が成膜されているので、ＴｉＯ_２等の薄膜が外部に露出することはない。
よって、溶液を親水性領域に、より積極的に集めることができる。従って、より飛沫をなくした状態で確実に溶液を親水性領域に固相でき、より正確な溶液の分析等を行うことができる。

また、本発明のバイオチップは、上記本発明のいずれかに記載のバイオチップ用基板と、前記親水性領域に固相された前記溶液とを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明のバイオチップの製造方法は、上記本発明のいずれかに記載のバイオチップ用基板の製造方法で形成された複数の前記親水性領域に、前記溶液を固相させる固相工程を備えていることを特徴とするものである。

この発明に係るバイオチップ及びバイオチップの製造方法においては、固相工程により、親水性領域に溶液を固相させることでバイオチップを製造することができる。この際、基板表面には、疎水性領域が形成されているので、例えば、同一種類の生体関連物質を含む溶液を、スピンコート等により基板表面に塗布するだけで、該溶液は疎水性領域で弾かれて、確実且つ自然的に親水性領域に集まって固相される。また、互いに異なる複数の生体関連物質を含む溶液を分注ノズル等により各親水性領域にそれぞれ吐出する際にも、仮に親水性領域外に飛沫したとしても、疎水性領域で弾かれて親水性領域に自然的に戻る。
このように、微小な大きさ及び間隔で並んだ各親水性領域に、飛沫がない状態で溶液を確実に区分けしたバイオチップを容易に製造することができる。

本発明に係るバイオチップ用基板及びバイオチップ並びにバイオチップ用基板の製造方法及びバイオチップの製造方法によれば、微小な大きさ及び間隔で並んだ各親水性領域に、飛沫がない状態で溶液を確実に区分けすることができる。そして、各親水性領域に固相された溶液を、原子間力顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡を利用して、効率良く高分解能で観察、分析したり、相互作用を検出したりすることができる。その結果、生体試料をより厳密に分析することができる。特に、飛沫や変性もない状態で観察を行えるので、観察結果の信頼性を向上することができる。

以下、本発明に係るバイオチップ用基板及びバイオチップ並びにバイオチップ用基板の製造方法及びバイオチップの製造方法の一実施形態について、図１から図９を参照して説明する。
本実施形態のバイオチップ１は、図１及び図２に示すように、バイオチップ用基板２と、該バイオチップ用基板２の親水性領域３に固相された溶液（生体材料）Ｗとを備えている。
上記バイオチップ用基板２は、複数の所定位置に、同一種類或いは互いに異なる複数の生体関連物質を含む上記溶液Ｗを固相可能なものであって、基板表面２ａの所定位置以外の領域に形成され、溶液Ｗを撥水する疎水性領域４と、基板表面２ａの所定位置に形成され、溶液Ｗを固相可能な上記複数の親水性領域３とを備えている。また、複数の親水性領域３は、それぞれが疎水性領域４に周囲を囲まれるように形成されている。

また、本実施形態においては、親水性領域３は、基板表面２ａに平行なＸ方向及びＹ方向に整列したアレイ状に複数並んで形成されている。また、親水性領域３は、直径Ｄが５００ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）の範囲内である円形に形成されていると共に、隣り合う（隣接する）親水性領域３との間隔（間隙）Ｌが１００ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）の範囲内になるように形成されている。

次に、このように形成されたバイオチップ用基板２及びバイオチップ１の製造方法について説明する。
本実施形態のバイオチップ１の製造方法は、バイオチップ用基板２の製造方法で形成された複数の親水性領域３に、溶液Ｗを固相させる固相工程を有している。
また、上記バイオチップ用基板２の製造方法は、基板表面２ａの所定位置以外の領域に、溶液Ｗを撥水する疎水性の薄膜Ｍをパターン形成して、所定位置で溶液Ｗを固相可能な複数の親水性領域３と、該複数の親水性領域３それぞれの周囲を囲む疎水性領域４とを形成する領域形成工程を有している。
具体的に、領域形成工程は、基板表面２ａ全体にフォトレジスト膜Ｒを塗布する塗布工程と、該塗布工程後、フォトレジスト膜Ｒの所定位置に、フォトリソグラフィ技術によって溶液Ｗを固相可能な親水性領域３をパターン形成するパターン工程と、該パターン工程後、親水性領域３以外のフォトレジスト膜Ｒを除去すると共に、基板表面２ａ全体に溶液Ｗを撥水する疎水性の薄膜Ｍを成膜して疎水性領域４を形成する疎水性領域形成工程と、該疎水性領域形成工程後、親水性領域３以外のフォトレジスト膜Ｒを除去する除去工程とを有している。
これら各工程について、以下に詳細に説明する。

まず、図３に示すバイオチップ１となる基礎基板２’を洗浄して、基板表面２ａを洗浄する。次いで、図４に示すように、基板表面２ａ全体にフォトレジスト膜Ｒを塗布する塗布工程を行う。塗布工程後、図５に示すように、フォトレジスト膜Ｒに、親水性領域３のパターン（形状、大きさや間隔等）をマスクを利用して露光（転写）し、パターン形成を行う。これにより、親水性領域３は、直径Ｄが（５００ｎｍ〜１００００ｎｍ）の円形で、隣り合う間隔Ｌが１００ｎｍ〜１００００ｎｍに設定されたアレイ状でパターニングされる。
次いで、現像処理を行って不要な部分、即ち、親水性領域３以外のフォトレジスト膜Ｒの除去を行う。例えば、ポジ型レジストを用いた場合には、光が当たった露光部分を除去し、ネガ型レジストを用いた場合には、露光部分以外の除去を行う。

次いで、不要なフォトレジスト膜Ｒの除去を行った後、図６に示すように、基板表面２ａ全体に、四フッ化樹脂溶液等の疎水性の薄膜Ｍをスピンコートやスプレー等により成膜する成膜工程を行う。なお、疎水性の薄膜Ｍをより強固に成膜するために、温度処理等の結合強化処理を行っても構わない。
そして、最後に図７に示すように、リフトオフ等により親水性領域３のフォトレジスト膜Ｒを除去する除去工程を行うことで、疎水性の薄膜Ｍがパターニングされた状態となり、その結果、基板表面２ａに親水性領域３及び疎水性領域４が形成されたバイオチップ用基板２を製造することができる。
特に、本実施形態においては、半導体プロセスを利用してバイオチップ用基板２を製造するので、微小な大きさ（５００ｎｍ〜１００００ｎｍ）の親水性領域３を、複数の所定位置に高精度に形成することができる。

バイオチップ用基板２の製造が終了した後、上記固相工程を行ってバイオチップ１の製造を行う。
例えば、図８に示すように、同一種類の生体関連物質を含む溶液Ｗをスピンコート等により基板表面２ａに塗布するだけで、該溶液Ｗは疎水性領域４で弾かれて、確実且つ自然的に各親水性領域３に集まって固相される。これにより、同一種類の生体関連物質を含む溶液Ｗが各親水性領域３に固相されたバイオチップ１を製造することができる。なお、この場合は、溶液Ｗが多量にあると共に価格が低い溶液Ｗを使用する場合に適している。
また、図９に示すように、異なる複数の生体関連物質を含む溶液Ｗ（Ｗ（１）、Ｗ（２）、Ｗ（３）・・・）を、分注ノズルＮ等により各親水性領域３に吐出して固相させることで、異なる種類の生体関連物質を含む溶液Ｗ（Ｗ（１）、Ｗ（２）、Ｗ（３）・・・）が各親水性領域３に固相されたバイオチップ１を製造することができる。この際、仮に親水性領域３外に溶液Ｗが飛沫したとしても、疎水性領域４で弾かれて再度自然的に親水性領域３に戻る。
このように、微小な大きさ及び間隔で並んだ各親水性領域３に、飛沫がない状態で溶液Ｗを確実に区分けしたバイオチップ１を容易に製造することができる。

上述したように、本実施形態のバイオチップ用基板２及びバイオチップ１並びにバイオチップ用基板２の製造方法及びバイオチップ１の製造方法によれば、基板表面２ａに親水性領域３の周囲を囲んで疎水性領域４が形成されているので、隣接する親水性領域３の間に飛沫が存在して汚染されることがなくなる。その結果、ノイズ等の発生がなくなり、高精度な観察や分析等を行うことができる。
また、従来の半導体プロセス法のように、溶液Ｗを固相させた後に、フォトレジスト膜Ｒを薬品（アセトン等の有機溶剤や化学薬品）で溶解させる溶解処理が不要であるので、溶液Ｗを変性させる恐れがない。このことからも、高精度な観察や分析等を行うことができる。また、溶液Ｗを固相させる際に、従来のインクジェット方式を利用する必要もないので、熱影響による溶液Ｗの変性の恐れもない。

更に、親水性領域３の直径Ｄが５００ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲内に形成され、隣接する親水性領域３の間隔Ｌが、１００ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲内で形成されているので、観察領域が微小範囲になる。よって、各親水性領域３に固相された溶液Ｗを、走査型プローブ顕微鏡を利用して効率良く高分解能で観察、分析したり、相互作用を検出したりすることができる。その結果、溶液Ｗ、即ち、生体試料をより厳密に分析することができる。また、この際、上述したように、飛沫も溶液Ｗの変性もない状態で観察を行えるので、観察結果の信頼性を向上することができる。

また、親水性領域３に固相される溶液Ｗの量は微量で済むので、例えば、タンパク質等のように多量に確保し難く、高価なものであっても、無駄なく最少限の量で効率良く使用することができる。
また、本実施形態においては、親水性領域３が、基板表面２ａに平行なＸＹ方向に向けてきれいに整列した状態、即ち、アレイ状に並んでいるので、スペースを無駄なく有効的に利用することができ、多くの親水性領域３を形成することができると共に走査型プローブ顕微鏡で観察し易い。
なお、上記実施形態において、溶液Ｗに含む塩等の析出が問題になる場合には、ＰＢＳ（バッファー溶液）や超純水等により基板表面２ａを洗い流すリンスを行っても構わない。このようなリンスを行ったとしても、疎水性領域４により親水性領域３間に汚染物等が付着することを防止できるので、完全なるリンスを行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態において、図１０に示すように、所望の電位に調整可能な金属薄膜５を親水性領域３に形成しても構わない。この場合には、上述したバイオチップ用基板２の製造方法の際、塗布工程を行う前に、基板表面２ａ全体に、例えば、金等の金属薄膜５を成膜する金属薄膜成膜工程を行えば良い。こうすることで、各親水性領域３の底部には、金属薄膜５が露出する。なお、疎水性領域４においては、金属薄膜５の上面に疎水性の薄膜Ｍが成膜されているので、該金属薄膜５が外部に露出することはない。
よって、金属薄膜５に電圧を印加して所望の電位に調整（例えば、マイナスチャージ又はプラスチャージ）することで、溶液Ｗを親水性領域３に、より積極的に集めることができる。従って、より飛沫をなくした状態で確実に溶液Ｗを親水性領域３に固相でき、より正確な溶液Ｗの分析等を行うことができる。

また、上記金属薄膜５に変えて、溶液Ｗとの親和性を促進させる材料からなる薄膜（例えば、ＳＨ反応を促進させる金やＴｉＯ_２等）を親水性領域３に形成しても構わない。この場合には、上述したバイオチップ用基板２の製造方法の際、塗布工程を行う前に、基板表面２ａ全体に上記薄膜を成膜する成膜工程を行えば良い。こうすることで、各親水性領域３の底部を、ＴｉＯ_２等の無機表面にすることができ、上述した金属薄膜５の場合と同様に、より飛沫をなくした状態で確実に溶液Ｗを親水性領域３に固相でき、より正確な溶液Ｗの分析等を行うことができる。

また、上記実施形態において、親水性領域３の形状を円形（ドット状）としたが、円形に限られるものではなく、自由な形状に設計して構わない。また、半導体プロセスを利用してバイオチップ用基板２を製造したが、半導体プロセスに限定されるものではない。
また、疎水性領域４を形成する際に、四フッ化樹脂溶液を利用したが、疎水性としては、少なくとも１本のフルオロアルキル基を有する表面処理剤からなる被覆膜をもつものでよく、以下のものを使用して構わない。
即ち、フルオロアルキル基と少なくとも１つのアルコキシ基又は塩素が珪素に結合した有機珪素化合物や、ポリアミド酸アミン塩の単分子膜や、単分子累積膜や、ポリアミド酸と下記一般式（１）から（３）のいずれかで表される第１のアルキルアミンと下記一般式（４）から（６）のいずれかで表される第２のアルキルアミンとからなる単分子膜又は単分子累積膜でも良いし、これらのアルキルアミンの分子内にフッ素基を有しても良いし、ポリアミド酸内にフッ素基をもっている皮膜でも良い。

更に、上記バイオチップ１を、図１１（ａ）に示すように、微小化学分析システム（Micro Total Analysis System；μＴＡＳ）１０のパターンに組み込んでも構わない。
このμＴＡＳ１０は、ポンプ、バルブ、センサ等の構成品を小型化、集積化した化学分析システムであり、図１１（ｂ）に示すように、入り口となる開口１１からチューブ等を利用してサンプルを注入して、該サンプルに対する各種の分析を行う。そして、サンプルは、出口となる開口１２から排出される。
ここで、通常のバイオチップ１は、ガラス基板上にドットを形成し、そのドットと後工程で添加する材料との反応を見る等の使用方法である。これに対して、分析（反応系）を一環して行うμＴＡＳ１０のパターンに、予めバイオチップ１を組み込んでおくことで、電気計測や反応生成物の分析と共に、反応途中（過程）の状態を、例えば、蛍光で観察することが可能となる。

この方法によれば、反応前後の結果をバイオチップ１で判定すると共に、μＴＡＳ１０で反応過程状態と反応結果とを分析機器により分析するといった、従来相互で分離されていた工程を一元化することができる。よって、バイオチップ１での反応過程から情報を受け取ってμＴＡＳ１０による反応を行い、最終段階で後処理（例えば、ＤＮＡであればＰＣＲをかけて増幅する等の処理）を行いながら、バイオチップ１からはさらに従来と同様の情報を得る等の複合化した機能を達成することができる。
このように、本発明のバイオチップ１を、各種の装置に応用することも可能である。

本発明の一実施形態に係るバイオチップ及びバイオチップ用基板の上面図である。 図１に示すバイオチップ及びバイオチップ用基板の断面図である。 図１に示すバイオチップ及びバイオチップ用基板の製造方法の一例を示した工程図であって、スタート基板となる基板を示した断面図である。 図１に示すバイオチップ及びバイオチップ用基板の製造方法の一例を示した工程図であって、図３に示す状態から基板表面全体にフォトレジスト膜を塗布した状態を示した断面図である。 図１に示すバイオチップ及びバイオチップ用基板の製造方法の一例を示した工程図であって、図４に示す状態からフォトレジスト膜に親水性領域をパターニングし、親水性領域以外のフォトレジスト膜を除去した状態を示す断面図である。 図１に示すバイオチップ及びバイオチップ用基板の製造方法の一例を示した工程図であって、図５に示す状態から基板表面全体に、疎水性の薄膜を塗布した状態を示す断面図である。 図１に示すバイオチップ及びバイオチップ用基板の製造方法の一例を示した工程図であって、図６に示す状態から親水性領域のフォトレジスト膜を除去して製造したバイオチップ用基板の断面図である。 図１に示すバイオチップ及びバイオチップ用基板の製造方法の一例を示した工程図であって、図７に示す状態から基板表面に同一種類の生体関連物質を含む溶液を塗布して、バイオチップを製造した状態を示す図である。 図１に示すバイオチップ及びバイオチップ用基板の製造方法の一例を示した工程図であって、図７に示す状態から基板表面に同一種類或いは互いに異なる複数の生体関連物質を含む溶液を、分注ノズル等で各親水性領域に吐出してバイオチップを製造した状態を示す図である。 図２に示すバイオチップ及びバイオチップ用基板の他の例を示す図であって、基板表面に金属薄膜が形成されて親水性領域の底部に該金属薄膜が露出したバイオッチプ及びバイオチップ用基板の断面図である。 図１に示すバイオチップが予めパターニングされた微小化学分析システム（μＴＡＳ）を示した図であり、（ａ）は内部構造を示し、（ｂ）は外観斜視図である。 従来のバイオチップの製造方法を示す図であって、金属ピン等を利用したタイピング法による製造工程を示す図である。 従来のバイオチップの製造方法を示す図であって、半導体プロセス法による製造工程を示す図である。 従来のバイオチップの製造方法を示す図であって、インクジェット法による製造工程を示す図である。

符号の説明

Ｍ 疎水性の薄膜
Ｒ フォトレジスト膜
Ｗ 溶液
１ バイオチップ
２ａ 基板表面
２ バイオチップ用基板
３ 親水性領域
４ 疎水性領域
５ 金属薄膜

Claims (11)

1. 複数の所定位置に、同一種類或いは互いに異なる複数の生体関連物質を含む溶液を固相可能なバイオチップ用基板であって、
   基板表面の前記所定位置以外の領域に形成され、前記溶液を撥水する疎水性領域と、
   基板表面の前記所定位置に形成され、前記溶液を固相可能な複数の親水性領域とを備え、
   前記複数の親水性領域は、それぞれが前記疎水性領域に周囲を囲まれるように形成されていることを特徴とするバイオチップ用基板。
2. 請求項１記載のバイオチップ用基板において、
   前記親水性領域は、アレイ状に複数並んで形成されていることを特徴とするバイオチップ用基板。
3. 請求項２記載のバイオチップ用基板において、
   前記親水性領域は、直径が５００ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲内である円形に形成されていると共に、隣り合う親水性領域の間隔が１００ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲内になるように形成されていることを特徴とするバイオチップ用基板。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のバイオチップ用基板において、
   前記親水性領域には、外部電極パッドと配線によって電気的接続され、所望の電位に調整可能な金属薄膜が形成されていることを特徴とするバイオチップ用基板。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載のバイオチップ用基板において、
   前記親水性領域には、前記溶液との親和性を促進させる材料からなる薄膜が形成されていることを特徴とするバイオチップ用基板。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のバイオチップ用基板と、
   前記親水性領域に固相された前記溶液とを備えていることを特徴とするバイオチップ。
7. 複数の所定位置に、同一種類或いは互いに異なる複数の生体関連物質を含む溶液を固相可能なバイオチップ用基板の製造方法であって、
   基板表面の所定位置以外の領域に、前記溶液を撥水する疎水性の薄膜をパターン形成して、前記所定位置で前記溶液を固相可能な複数の親水性領域と、該複数の親水性領域それぞれの周囲を囲む疎水性領域とを形成する領域形成工程を備えていることを特徴とするバイオチップ用基板の製造方法。
8. 請求項７記載のバイオチップ用基板の製造方法において、
   前記領域形成工程は、基板表面全体にフォトレジスト膜を塗布する塗布工程と、
   該塗布工程後、前記フォトレジスト膜の前記所定位置に、フォトリソグラフィ技術によって前記溶液を固相可能な親水性領域をパターン形成するパターン工程と、
   該パターン工程後、前記親水性領域以外の前記フォトレジスト膜を除去すると共に、前記基板表面全体に前記溶液を撥水する疎水性の薄膜を成膜して疎水性領域を形成する疎水性領域形成工程と、
   該疎水性領域形成工程後、前記親水性領域の前記フォトレジスト膜を除去する除去工程とを備えていることを特徴とするバイオチップ用基板の製造方法。
9. 請求項８記載のバイオチップ用基板の製造方法において、
   前記塗布工程の前に、前記基板表面全体に所望の電位に調整可能な金属薄膜を成膜する金属成膜工程とを備えていることを特徴とするバイオチップ用基板の製造方法。
10. 請求項８記載のバイオチップ用基板の製造方法において、
    前記塗布工程の前に、前記基板表面全体に前記溶液との親和性を促進させる材料からなる薄膜を成膜する成膜工程とを備えていることを特徴とするバイオチップ用基板の製造方法。
11. 請求項７から１０のいずれか１項に記載のバイオチップ用基板の製造方法で形成された
    複数の前記親水性領域に、前記溶液を固相させる固相工程を備えていることを特徴とするバイオチップの製造方法。
    
    
    

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