JP4365947B2 - マイクロアレイ作製装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡ断片等の生体試料を基板上に多数配列させて生体試料のマイクロアレイを作製するための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マイクロアレイは、所定の塩基配列のＤＮＡ断片を含むスポットをスライドガラスやシリコンなどの基板上に多数配列させたものであり、このような解析に欠かせない。また、ＤＮＡマイクロアレイを用いて遺伝子の変位を検出することにより、遺伝子が関係する無数の病気について、個々の患者に適合する医療を施すことも可能となる。
【０００３】
特表平１０−５０３８４１号公報には、このようなマイクロアレイを作製するための装置が開示されている。この装置では一対の互いに距離を開けて設けられた細長い部材の間に形成された開放毛管流路に試薬溶液を保持するとともに、この細長い部材の先端を基板の所定位置に軽く打ち付けてＤＮＡ断片等を含む試薬溶液を基板に付着させることにより、各スポットを形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記装置では一度に開放毛管流路に保持できる試薬溶液の量が比較的少ない。このため、多数のマイクロアレイを同時に作製する場合には、試薬溶液を頻繁に開放毛管流路に補充しなければならず、マイクロアレイの製造に時間がかかる。
【０００５】
また、保持される試薬溶液の量が少ないと試薬溶液が乾燥し易くなり、したがってその粘度が変動し易くなるため、安定して多数のスポットを形成することが困難になるという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、効率良く安定してマイクロアレイを作製できるマイクロアレイ作製装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数枚の基板を配列し得る作業台（１１）と、生体試料を含む溶液を貯える溶液貯留部（１２）と、溶液貯留部（１２）から溶液を取り入れて保持し、基板上に溶液のスポットを形成するための保持手段（５１，５２）と、保持手段（５１，５２）を支持して基板に対して近接・離間する方向で移動させ、保持手段（５１，５２）をしてスポットを形成せしめる移動手段（２９，３２…）と、移動手段（２９，３２…）を支持して作業台（１１）および溶液貯留部（１２）を含む領域において搬送して二次元座標を与える搬送手段（２Ｙ，２Ｘ）と、を備えたマイクロアレイ作製装置であって、保持手段（５１，５２）は、溶液が溜められるテーパー状の内部空間を有する液溜め部（５２）と、液溜め部（５２）に対して出没して液溜め部（５２）に溜められた溶液を所定量ずつ基板上に付着させるニードル（５１）とからなり、前記ニードル（５１）及び前記液溜め部（５２）の同時昇降動作、並びに前記液溜め部（５２）が停止した後の前記ニードル（５１）のみの昇降動作の２つの動作を、単一の駆動手段（３２）のみにより行うことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、液溜め部（５２）に溜められた溶液をニードル（５１）を用いて基板上に付着させるようにしたので、液溜め部（５２）に多量の溶液を溜めておくことができる。したがって、多数の基板に対して連続してスポットを形成するような場合であっても、溶液の補充を頻繁に行う必要がなくなり、マイクロアレイの製造時間を短縮することができる。また、液溜め部（５２）に多量の溶液を溜めることができるので、溶液の乾燥が抑制され、溶液の粘度の変動が抑えられ、長時間にわたりスポットを安定して形成することができる。また、ニードル（５１）及び液溜め部（５２）の同時昇降動作、並びに液溜め部材（５２）が停止した後のニードル（５１）のみの昇降動作の２つの動作を、単一の駆動手段（３２）のみにより行っている。これにより、これらの２つの動作を個別の駆動手段によって行う場合に比して、装置全体としての駆動源が少なく抑えられると共に、これに関連する部品点数も削減され、コストの低減が達成されている。また、このように駆動手段が単一であることから、該駆動手段を備えるマイクロアレイ作製装置が軽量となり、構造も簡素化されている。従って、マイクロアレイ作製装置を高速駆動することが可能なり、マイクロアレイの製造時間が短縮される。
【００１０】
このように、液溜め部（５２）の内部空間をテーパー状に形成したことにより、溶液を確実に保持することができるとともに、液溜め部（５２）からニードル（５１）が突出する際にニードル（５１）に移る溶液の量を適切に制御することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロアレイ作製装置において、ニードル（５１）の基板側先端に平坦面（５１ｂ）が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この場合には、ニードル（５１）の先端を基板に接触させたときのニードル（５１）の先端部分の変形が抑制されるので、スポットを安定して形成することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のマイクロアレイ作製装置において、ニードル（１５１）には溶液を保持するためのスリット（１５１ｃ）が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この場合には、スリット（１５１ｃ）の内部に溶液を保持することができるので、ニードル（１５１）により保持できる溶液の分量を増加させることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロアレイ作製装置において、液溜め部（５２）の内部空間に洗浄液を流し込むことにより液溜め部（５２）の内部空間を洗浄する洗浄手段（６０）を備えることを特徴とする。
【００１６】
この場合には、液溜め部（５２）の内部空間に洗浄液を流し込むようにしたので、液溜め部（５２）の内部を充分に洗浄することができる。
【００１７】
なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
−第１の実施形態−
以下、図１〜図８を参照して、本発明によるマイクロアレイ作製装置の第１の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は本実施形態のマイクロアレイ作製装置を示す平面図、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１におけるIII−III線方向から見たこの装置の断面図である。
【００２０】
図１〜図３に示すように、第１の実施の形態はマイクロアレイが形成される多数（図１では１９２枚）の基板が載置される基体１と、基体１に取り付けられ、一対のアレイングヘッド３Ａ，３Ｂと、これらのアレイングヘッドを同時にＹ軸方向（図１の上下方向）に駆動するための一対のリニア駆動機構２Ｙと、アレイングヘッド３Ａ，３ＢをそれぞれＸ軸方向（図１の左右方向）に駆動するためのリニア駆動機構２Ｘとを備える。なお、以下、アレイングヘッド３Ａ，３Ｂをとくに区別しない場合には、「アレイングヘッド３」と表記する。アレイングヘッド３の詳細については後述する。
【００２１】
基体１の上面は、図１の左右方向に並んで配置される２つの区画１０Ａ，１０Ｂに分離されており、各区画１０Ａ，１０Ｂにはそれぞれ同一の要素が配置される。区画１０Ａ，１０Ｂは、それぞれＸＹ平面内におけるアレイングヘッド３Ａ，３Ｂの移動範囲に対応している。
【００２２】
図１に示すように、各区画１０Ａ，１０Ｂには、多数の基板がマトリクス状に載置される作業台としての基板載置部１１と、例えばＤＮＡ断片を含む溶液等が貯えられる多数の凹部が配列して形成された溶液貯留部としてのタイタープレート１２と、アレイングヘッド３が具備する液溜め部材（後述）を超音波を付与した水により外側から洗浄するための超音波洗浄機１３と、該液溜め部材をすすぎ洗浄するためのすすぎ洗浄部１４と、洗浄した液溜め部材を乾燥させるための乾燥部１５と、試験的にマイクロアレイを作製するための２枚の基板またはダミー基板が載置されるテスト台１６と、がそれぞれ設けられる。
【００２３】
基板載置部１１には各基板に対応して吸引孔１１ａ（図１）が開口されるとともに、不図示の真空装置の管路がこの吸引孔１１ａに接続されている。真空装置を作動させることにより、吸引孔１１ａから空気を吸引して基板を基板載置部１１に固定することができる。
【００２４】
上記した一対のリニア駆動機構２Ｙは各々、Ｙ軸方向に延設された長手固定フレーム２０と、この固定フレーム２０にＹ軸方向に伸長して装着されたレール２１ａ及び該レール２１ａに対して移動自在に組まれたスライダ２１ｂ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２２と、該テーブル２２を駆動するリニアモータとを備える。該リニアモータは、Ｙ軸方向に延在する二次側としてのマグネット２３ａと、テーブル２２の裏側に該マグネット２３ａに対向して取り付けられた一次側としてのコイル２３ｂとからなる。
【００２５】
また、リニア駆動機構２Ｘは、上記両リニア駆動機構２Ｙにより駆動される一対のテーブル２２の間にＸ軸方向に架設された長手可動フレーム２４と、この可動フレーム２４にＸ軸方向に伸長して装着されたレール２５ａ及び該レール２５ａに対して移動自在に組まれたスライダ２５ｂ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２６と、該テーブル２６を駆動するリニアモータとを備える。該リニアモータは、Ｘ軸方向に延在する二次側としてのマグネット２７ａと、テーブル２６の裏側に該マグネット２７ａに対向して取り付けられた一次側としてのコイル２７ｂとからなる。
【００２６】
上記テーブル２６には電動アクチュエータ２９が取り付けられている。この電動アクチュエータ２９は詳しくは、断面がコ字状のレール２９ａと、該レール２９ａ内に往復動自在に組まれたスライダ２９ｂとを備える。そして、このスライダ２９ｂにはナット（図示せず）が設けられ、このナットに螺合するねじ軸２９ｃが設けられ、該ねじ軸２９ｃを回転駆動するモータ２９ｄを有する。
【００２７】
上述したアレイングヘッド３は、この電動アクチュエータ２９のスライダ２９ｂに取り付けられている。電動アクチュエータ２９の作動方向は上記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して直角な上下方向（Ｚ軸方向）である。すなわち、電動アクチュエータ２９は、アレイングヘッド３が具備ずる後述の保持手段を基板載置部１１上の基板に対して近接・離間する方向で移動させる移動手段の一部として作用する。
【００２８】
また、上記リニア駆動機構２Ｙ及びリニア駆動機構２Ｘは、この電動アクチュエータ２９（従ってアレイングヘッド３）を支持して上記基板載置部１１およびタイタープレート１２を含む領域において搬送して二次元座標を与える搬送手段として作用する。
【００２９】
図４はアレイングヘッド３の構成を示す断面図である。図示のように、アレイングヘッド３は上記テーブル２６（図４では不図示）に取り付けられて搬送される支持部３１と、この支持部３１に取り付けられたサーボモータ３２ａを含む駆動手段３２と、レール及びスライダからなるリニアガイド３６を介して支持部３１に対して図４の上下方向（Ｚ軸方向）、つまり上記基板載置部１１上の基板に対して近接・離間する方向において移動自在に取り付けられた第１の可動部材３３と、レール及びスライダからなるリニアガイド３７を介してこの第１の可動部材部３３に対して上下方向において移動自在に取り付けられた第２の可動部３４とを備える。また、第１の可動部材３３と第２の可動部材３４との間には圧縮ばね５５，５６が介装されている。
【００３０】
上記のように、支持部３１はテーブル２６に取り付けられており、図１乃至図３に示すモータ２９ｄを作動させることにより支持部３１を上下方向に移動することができる。これにより、基板の厚み等に合せてアレイングヘッド３全体の上下方向（Ｚ軸方向）の位置を調整することができる。
【００３１】
第２の可動部材３４は、上記駆動手段３２により駆動される。この駆動手段３２は、次に示す構成と上記サーボモータ３２ａとからなる。
【００３２】
すなわち、図４に示すように、上下方向に伸長し、その両端部にて軸受３２ｂ，３２ｃを介して支持部３１に対して回転自在に取り付けられたねじ軸３２ｄと、該ねじ軸３２ｄとサーボモータ３２ａの出力軸３２ｅとを連結するカプラ３２ｆと、第２の可動部材３４の上端部に連結アーム３９ａを介して装着されて該ねじ軸３２ｄと螺合するナット３９ｂとからなる。なお、ねじ軸３２ｄとナット３９ｂとの間には多数のボール（図示せず）が介装され、ナット３９ｂには該ボールが循環する無限循環路が形成され、各ボールはねじ軸３２ｂとナット３９ｂの相対回転に伴って循環するようになされている。
【００３３】
第２の可動部材３４の下端部には、基板載置部１１に載置された基板に対し先端が接触可能とされたニードル５１が取り付けられている。ニードル５１は、第２の可動部材３４に対して上下方向に取り付けられている。具体的には、図６に示すように、ニードル５１を第２の可動部材３４に装着するための取付具５０が中空とされており、ニードル５１の上端部がこの内部空間に挿通されている。そして、この内部空間には、ニードル５１の上端を受けるようにコイルスプリング４９が設けられている。ニードル５１は第２の可動部材３４と共に降下してその先端が基板に当接するのであるが、コイルスプリング４９はこの当接時に圧縮され、緩衝作用をなす。また、第２の可動部材３４はニードル５１が基板に当接した後も降下を続けるが、該コイルスプリング４９はその降下分だけ縮まる。これにより、ニードル５１に対して所定の当接力が付与される。
【００３４】
第１の可動部材３３の下端部には、基板に供給すべき溶液５３が溜められる液溜め部としての液溜め部材５２が取り付けられている。図４および図６に示すように、液溜め部材５２は先細りのテーパー管形状に形成され、そのテーパー状の内部空間には溶液５３とともにニードル５１が収納される。また、液溜め部材５２の下端に形成された開口５２ａからニードル５１の先端部５１ａが出没可能とされている。
【００３５】
ニードル５１は、液溜め部材５２から突出するときに、該液溜め部材５２内の溶液５３を所定量ずつ搬出して、基板載置部１１上の基板上に付着させる。
【００３６】
これら液溜め部材５２及びニードル５１を保持手段と総称する。該保持手段は、溶液貯留部としてのタイタープレート１２から溶液を取り入れて保持する。この保持手段は、基板載置部１１上の基板上に溶液５３のスポットを形成するためのものである。
【００３７】
なお、上述したアレイングヘッド３を構成する各部材のうち、該保持手段（液溜め部材５２及びニードル５１）を除く各構成部材と、前述した電動アクチュエータ２９とを、移動手段と総称する。この移動手段は、上記保持手段を支持して基板載置部１１上の基板に対して近接・離間する方向で移動させ、該保持手段をして上記スポットを形成せしめる作用をなす。
【００３８】
図４に示すように、上記支持部３１の下端部にはダンパー４１ａを含む第１の規制部材４１が設けられており、第１の可動部材３３の下端がこの第１の規制部材４１に当接可能とされている。この第１の規制部材４１は、第１の可動部材３３３の支持部３１に対する下方向（矢印Ｚ方向とは反対方向）への移動を所定位置で規制する。
【００３９】
また、第１の可動部材３３の上端部には第２の規制部材４２が設けられており、第２の可動部材３４の上端部近傍に突設された当接ピン３４ａがこの第２の規制部材４２に当接可能となっている。この第２の規制部材４２は、第２の可動部材３４の第１の可動部材３３に対する上方向（矢印Ｚ方向）への移動を所定位置で規制する。なお、当接ピン３４ａは、ダンパー３４ｂを含む。
【００４０】
図４〜図７に示すように、ニードル５１の先端部５１ａは先細り形状に形成されている。また、図６に示すように、この先端部５１ａには円形状の平坦面５１ｂが設けられている。
【００４１】
上記サーボモータ３２ａを作動させると、ねじ軸３２ｄが回転し、ナット３９ｂが上下位置の間を往復し、これにより第２の可動部材３４が上方位置と下方位置との間で往復駆動される。図４は、第２の可動部材３４がこれら上方位置と下方位置との間にある状態を示している。
【００４２】
第２の可動部材３４が上方位置にあるとき、第２の可動部材３４に設けられた当接ピン３４ａは、第１の可動部材３３に設けられた第２の規制部材４２に当接し、第１の可動部材３３の下端面は支持部３１に設けられた第１の規制部材４１から離間している。このとき、第１の可動部材３３と第２の可動部材３４との相対的な位置関係は図４と同様であり、かつ、図４に示されるよりも両可動部材３３，３４が上方に移動した状態となる。
【００４３】
一方、第２の可動部材３４が下方位置にあるとき、第１の可動部材３３の下端面は支持部３１に設けられた第１の規制部材４１に当接する。また、第２の可動部材３４に設けられた当接ピン３４ａは、第１の可動部材３３に設けられた第２の規制部材４２から離間しており、圧縮ばね５５，５６は圧縮される。
【００４４】
第２の可動部材３４が上方位置から下方位置に向けて駆動されるとき、第１の可動部材３３の下端面が第１の規制部材４１に当接するまでの間、第２の可動部材３４は当接ピン３４ａを介して第２の規制部材４２に当接したまま第１の可動部材３３とともに降下する。第１の可動部材３３の下端面が第１の規制部材４２に当接すると、第１の可動部材３３はその位置に留まる。その後、第２の可動部材３４のみが降下して下方位置に到達する。
【００４５】
第２の可動部材３４が下方位置から上方位置に向けて駆動されるとき、第２の可動部材３４に設けられた当接ピン３４ａが第２の規制部材４２に当接するまでの間、第２の可動部材３４のみが上昇し、第１の可動部材３３は第１の規制部材４１に当接した状態で留まっている。当接ピン３４ａが第２の規制部材４２に当接すると、その後、第２の可動部材３４は第１の可動部材３３とともに上昇し、第１の可動部材３３の下端面は第１の規制部材４１から離れる。
【００４６】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、液溜め部材５２に対してニードル５１が上下方向に移動する場合の溶液の様子を示す断面図である。
【００４７】
第２の可動部材３４が上方位置にあるとき、図６（ａ）に示すようにニードル５１は液溜め部材５２の内部に完全に収納されている。第２の可動部材３４が上方位置から下方位置に向けて駆動されると、第１の可動部材３３の下端が第１の規制部材４１に当接するまでの間、ニードル５１および液溜め部材５２は図６（ａ）の位置関係を維持しつつ降下する。第１の可動部材３３の下端が第１の規制部材４１に当接すると、第１の可動部材３３に取り付けられた液溜め部材５２がその位置で停止し、図６（ｂ）および図６（ｃ）に順に示すようにニードル５１のみが降下を続ける。図６（ｃ）に示すように、液溜め部材５２の開口５２ａからニードル５１の先端部５１ａが突出するとき、ニードル５１の表面に溶液が付着する。そして、図６（ｄ）に示すように、ニードル５１の先端を基板７０に接触させることにより、その付着している溶液が微細な液滴として基板７０に移り、付着してスポットが形成される。
【００４８】
上記から明らかなように、第１の実施形態では、第１の可動部材３３は、駆動手段３２により駆動される第２の可動部材３４と連動して駆動される。すなわち、第２の可動部材３４及び第１の可動部材３３（つまり、ニードル５１及び液溜め部材５２）の同時昇降動作、並びに第１の可動部材３３（つまり、液溜め部材５２）が停止した後の第２の可動部材３４（つまり、ニードル５１）のみの昇降動作の２つの動作を、サーボモータ３２ａを含む単一の駆動手段３２のみにより行っている。これにより、これらの２つの動作を個別の駆動手段によって行う場合に比して、装置全体としての駆動源が少なく抑えられると共に、これに関連する部品点数も削減され、コストの低減が達成されている。また、このように駆動手段が単一であることから、該駆動手段を含むアレイングヘッド３が軽量となり、構造も簡素化され、重量が軽くなっている。従って、リニア駆動機構２Ｘ，２Ｙによってアレイングヘッド３を高速駆動することが可能なり、マイクロアレイの製造時間が短縮される。
【００４９】
図７に示したように、本実施形態では、ニードル５１の先端には円形状の平坦面５１ｂが形成されている。このため、繰り返しスポットを形成してもニードル５１の先端の変形が極めて小さく抑えられる。したがって、ニードル５１を頻繁に交換することなく多数のスポットを連続して安定に形成することができる。
【００５０】
なお、ニードル５１の先端は必ずしも平面状に形成しなくてもよく、滑らかな曲面としてもよい。要は、ニードル５１先端の変形が抑制されるような形状であればよい。また、平坦面５１ｂは、ニードルの軸線上から見たときの形状が円でなくてもよく、例えば矩形とすることもできる。但し、微細なスポットを細かなピッチで配列したい場合には、スポットの径が安定することから、円に近い形状を採用することが好ましい。
【００５１】
次に、図８を参照して液溜め部材５２に溶液を充填する方法について説明する。
【００５２】
最初に、図８（ａ）に示すように液溜め部材５２をタイタープレート１２内の所定の凹部７１に差込み、液溜め部材５２の先端を溶液５３に浸す。このとき、ニードル５１の先端は液溜め部材５２の開口５２ａから突出しないぎりぎりの位置に位置付けられる。このように液溜め部材５２の先端を溶液５３に浸すことにより、凹部７１内の溶液が毛管作用によって液溜め部材５２の内部に引き込まれ、ある程度充填される。次に、液溜め部材５２を固定したままニードル５１を上昇させると、ニードル５１の先端に対する溶液の付着力に基づき、ニードル５１の上昇に合せて溶液５３の液面が引き上げられ、液溜め部材５２内に多量の溶液が充填される。この状態から液溜め部材５２およびニードル５１を引き上げると、液溜め部材５２に充填された溶液５３はそのまま保持される。
【００５３】
このように、本実施形態では液溜め部材５２の内部に溶液５３を充填するようにしているので、液溜め部材５２に比較的多量の溶液５３を溜めておくことができる。このため、多数の基板に対して連続してスポットを形成するような場合であっても、溶液５３を頻繁に補充する必要がなくなり、マイクロアレイの製造時間が短縮される。また、液溜め部材５２に多量の溶液５３を保持することができるため、溶液５３の乾燥を抑制することができ、溶液５３の粘度の変動が抑えられる。このため、長時間にわたりスポットを安定して形成可能であり、マイクロアレイの歩留まりを向上できるという利点もある。特に溶液を高速にて搬送する場合には通常溶液が乾燥しやすくなるが、本実施形態では溶液５３を高速で搬送した場合であっても溶液５３の状態、粘度等を長時間にわたり安定させておくことができる。
【００５４】
また、本実施形態では、液溜め部材５２の内部空間がテーパー状に形成されている。よって、溶液５３を確実に保持することができるとともに、液溜め部材５２からニードル５１が突出する際にニードル５１に移る溶液の量を適切に制御することができる。
【００５５】
図９は、液溜め部材５２の内部空間を洗浄するための洗浄手段を示している。この洗浄手段６０は、洗浄液としての超純水を蓄えるための純水槽６１と、超純水を純水槽６１から送水するポンプ６２と、超純水の送水流量を調節するための電磁バルブ６３と、圧搾空気を作り出すための空圧源６５と、空圧源６５による空気圧の脈動を低減するためのタンク６６と、タンク６６から送られてくる空気流量を調節するための電磁バルブ６７と、電磁バルブ６３を介して送られてくる超純水および電磁バルブ６７を介して送られてくる空気を送るためのフレキシブルパイプ６８と、液溜め部材５２に取り付けられたプラグ６９とを備える。図９に示すように、プラグ６９にはフレキシブルパイプ６８が接続される。
【００５６】
図９の洗浄手段を用いることにより、プラグ６９を介して液溜め部材５２の内部空間に超純水を流し込むことができるため、超音波洗浄機１３では洗浄が困難な液溜め部材５２の内部を十分に洗浄することが可能となる。液溜め部材５２の内部に残った水は、圧搾空気により排出される。
【００５７】
このように、液溜め部材５２内を洗浄するようにしたので、前工程で液溜め部５２が保持した溶液が次の工程まで液溜め部材５２内に残留することがない。また、液溜め部材５２の外側については超音波洗浄機１３及びすすぎ洗浄機１４により充分に洗浄され、前工程で使用した溶液が次工程まで付着することはない。よって、異なる種類の溶液同士の混合が防止される。
【００５８】
なお、この洗浄手段６０により液溜め部材５２を洗浄する際には、液溜め部材５２をすすぎ洗浄部１４に位置付ける。
【００５９】
次に、マイクロアレイを作製する手順に即して、本実施形態のマイクロアレイ作製装置の動作について説明する。なお、以下の工程では、リニア駆動機構２Ｘ、リニア駆動機構２Ｙおよび電動アクチュエータ２９を適宜動作させることにより、アレイングヘッド３を所定の位置に順次位置付ける。このような制御は不図示の制御装置により実行される。
【００６０】
マイクロアレイを作製する際には、まず、アレイングヘッド３を基板載置部１１から退避させた状態で、区画１０Ａ，１０Ｂの基板載置部１１上に複数（例えば９６枚）の基板を配列し、前述の真空装置を作動させて基板を吸引固定する。タイタープレート１２の各凹部には、例えば、互いに異なるＤＮＡ断片を含む複数の溶液等が入れられる。テスト台１６には試験的にマイクロアレイを形成するための基板、あるいはダミーの基板を固定する。なお、テスト台１６には基板載置部１１と同様、基板を吸引するための吸引孔（不図示）が形成されており、テスト台１６の基板は基板載置部１１と同様に真空装置によって吸引固定される。
【００６１】
次に、テスト台１６の基板に対して試験的に溶液のスポットを形成することにより、装置の調整や溶液粘度の調整等を行う。試験的なスポットの形成工程には、図８に示した溶液充填のための工程と、図６に示したスポット形成のための工程とが含まれる。また、必要に応じて、後述する液溜め部材５２の洗浄および乾燥工程が含まれる。
【００６２】
上記のように各溶液の粘度を調整することにより、各溶液のスポット径を最適化することができる。
【００６３】
上記の調整が終了した後、基板載置部１１に固定された基板に対するスポット形成を行う。最初に、図８に示した工程によって第１番目の種類の溶液を液溜め部材５２に充填し、図６に示した工程によって基板載置部１１の全基板に順次スポットを形成する。液溜め部材５２の溶液が不足しないよう、スポットの形成中に必要に応じて液溜め部材５２への溶液の補充を行う。第１番目の種類の溶液について全基板に対しスポットの形成が終了すれば、図９に示した洗浄手段６０によって液溜め部材５２内部に残留している溶液を洗浄し且つ乾燥させるとともに、超音波洗浄機１３及びすすぎ洗浄部１４により液溜め部材５２の外側を洗浄する。さらに乾燥部１５において液溜め部材５２の外側を乾燥させる。
【００６４】
次いで、第２番目の種類の溶液について全基板に対しスポット形成を行い、同様の方法で液溜め部材５２の洗浄を行う。このような工程をすべての種類の溶液について繰り返し、全種類の溶液についてスポット形成を行うことで、全基板についてマイクロアレイが作製される。
【００６５】
本実施形態では、ニードルの先端が先細り形状にされているが、ニードルの形状はこれに限定されず、どのような形状であってもよい。また、本実施形態では、液溜め部材５２がテーパー状に形成されているが、液溜め部材の形状は任意に選択可能である。
【００６６】
−第２の実施形態−
以下、図１０を参照して本発明によるマイクロアレイ作製装置の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一構成部分については、その説明を省略する。
【００６７】
第２の実施形態では、ニードルの先端にスリットを形成するようにしている。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、ニードル１５１の先端部１５１ａは先細り形状に形成されている。また、先端部１５１ａにはニードル先端部分の変形を抑制するための円形状の平坦面１５１ｂが設けられているとともに、ニードル１５１の軸心方向に沿ってスリット１５１ｃが形成されている。スリット１５１ｃは平坦面１５１ｂの中央を横断するように開口している。
【００６８】
このようにスリット１５１ｃを形成した場合には、スリット１５１ｃの内部に溶液が保持されるため、ニードル１５１に保持される溶液の分量を増大させることができる。このため比較的大きな径のスポットを形成したい場合等に好適である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるマイクロアレイ作製装置においては、溶液を溜める液溜め部と、該液溜め部に対して出没して液溜め部に溜められた溶液を所定量ずつ基板上に付着させるニードルとを有している。かかる液溜め部には多量の溶液を溜めておくことができるので、多数の基板に対して連続してスポットを形成するような場合であっても、溶液の補充を頻繁に行う必要がなくなり、マイクロアレイの製造時間を短縮することができる。また、液溜め部に多量の溶液を溜めることができるので、溶液の乾燥が抑制され、溶液の粘度の変動が抑えられ、長時間にわたりスポットを安定して形成することができる。
【００７０】
また、請求項１に記載の発明では、液溜め部がテーパー状の内部空間を有する。このように液溜め部の内部空間をテーパー状に形成することにより、溶液を確実に保持することができるとともに、液溜め部からニードルが突出する際にニードルに移る溶液の量を適切に制御することができる。
【００７１】
また、請求項２に記載の発明では、ニードルの先端に平坦面が設けられている。よって、ニードルの先端を基板に接触させたときのニードルの先端部分の変形が抑制され、スポットを安定して形成することができる。
【００７２】
また、請求項３に記載の発明では、ニードルに溶液を保持するためのスリットが形成されているから、保持できる容量の分量を増加させることができる。
【００７３】
また、請求項４に記載の発明においては、液溜め部の内部空間を洗浄する洗浄手段を備えているので、前工程で液溜め部が保持した溶液が次の工程まで液溜め部内に残留することがない。よって、異なる種類の溶液同士の混合が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のマイクロアレイ作製装置を示す平面図。
【図２】図１のII−II線方向から見た第１の実施形態のマイクロアレイ作製装置を示す正面図。
【図３】図１のIII−III線方向から見た第１の実施形態のマイクロアレイ作製装置を示す断面図。
【図４】第１の実施形態のマイクロアレイ作製装置に設けられたアレイングヘッドの構成を示す断面図。
【図５】図４に示したアレイングヘッドのニードル取付部の拡大図。
【図６】液溜め部材に対してニードルが上下方向に移動する場合の溶液の様子を示す図であり、（ａ）はニードルが液溜め部材に完全に収納された状態を示す断面図、（ｂ）はニードルが（ａ）に示す位置によりも下方にある状態を示す断面図、（ｃ）はニードルの先端が液溜め部材の先端から突出した状態を示す断面図、（ｄ）はニードルの先端が基板の先端に接触した状態を示す図。
【図７】第１の実施形態のマイクロアレイ作製装置に設けられたニードルの形状を示す図であり、（ａ）はニードルを示す斜視図、（ｂ）はニードルの軸心方向から見たニードルの先端部分を示す平面図。
【図８】液溜め部材に溶液を充填する方法を示す図であり、（ａ）は液溜め部材の先端を溶液に浸けた直後の状態を示す断面図、（ｂ）は毛管現象によって液溜め部材の内部に溶液が充填された様子を示す図。
【図９】液溜め部材の内部を水流により洗浄するための洗浄手段を示す図。
【図１０】第２の実施形態のマイクロアレイ作製装置のニードルの形状を示す図であり、（ａ）はニードルを示す斜視図、（ｂ）はニードルの軸心方向から見たニードルの先端部分を示す平面図。
【符号の説明】
２Ｘ リニア駆動機構（搬送手段）
２Ｙ リニア駆動機構（搬送手段）
３ アレイングヘッド
１１ 基板載置部（作業台）
１２ タイタープレート（溶液貯留部）
３２ 駆動手段
４１ 第１の規制部材
４２ 第２の規制部材
５１ ニードル
５１ｂ 平坦面
５２ 液溜め部材（液溜め部）
６０ 洗浄手段
１５１ ニードル
１５１ｃ スリット

Claims (4)

1. 複数枚の基板を配列し得る作業台と、
   生体試料を含む溶液を貯える溶液貯留部と、
   前記溶液貯留部から前記溶液を取り入れて保持し、前記基板上に溶液のスポットを形成するための保持手段と、
   前記保持手段を支持して前記基板に対して近接・離間する方向で移動させ、前記保持手段をしてスポットを形成せしめる移動手段と、
   前記移動手段を支持して前記作業台および前記溶液貯留部を含む領域において搬送して二次元座標を与える搬送手段と、を備えたマイクロアレイ作製装置であって、
   前記保持手段は、前記溶液が溜められるテーパー状の内部空間を有する液溜め部と、前記液溜め部に対して出没して前記液溜め部に溜められた前記溶液を所定量ずつ基板上に付着させるニードルとからなり、
   前記ニードル及び前記液溜め部の同時昇降動作、並びに前記液溜め部が停止した後の前記ニードルのみの昇降動作の２つの動作を、単一の駆動手段のみにより行うことを特徴とするマイクロアレイ作製装置。
2. 前記ニードルの前記基板側先端に平坦部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアレイ作製装置。
3. 前記ニードルには前記溶液を保持するためのスリットが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロアレイ作製装置。
4. 前記液溜め部の内部空間に洗浄液を流し込むことにより前記液溜め部の内部空間を洗浄する洗浄手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロアレイ作製装置。

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