JP4854124B2

JP4854124B2 - プローブ担体製造方法および装置

Info

Publication number: JP4854124B2
Application number: JP2001094111A
Authority: JP
Inventors: 誠亀山; 信行岡村; 尚志岡本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: JP2002286737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、担体上にプローブ担体を製造する方法および装置に関する。より具体的には、担体上にプローブを二次元アレイ状配置に固定してなるプローブ担体の製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析、あるいは、同時に多項目に関し、高信頼性で遺伝子診断などを行う際、目的とする塩基配列を有するＤＮＡを複数種のプローブを用いて選別することが必要となる。この選別作業に利用されるプローブ複数種を提供する手段として、ＤＮＡマイクロチップが注目を浴びている。また、薬剤等のハイスループット・スクリーニングやコンビナトリアル・ケミストリーにおいても、対象となるタンパク質や、薬物の溶液を多数（例えば、９６、３８４、１５３６種）を並べ、秩序立ったスクリーニングを行うことが必要となる。その目的で多数種の薬剤を配列するための手法、その状態での自動化されたスクリーニング技術、専用の装置、一連のスクリーニング操作を制御し、また結果を統計的に処理するためのソフトウェア等も開発されてきている。
【０００３】
これら並列的なスクリーニング作業は、基本的に、評価すべき物質に対して、選別する手段となる既知のプローブを多数並べてなる、いわゆるプローブ担体を利用することで、同じ条件の下、プローブに対する作用、反応などの有無を検出するものである。一般的に、どのようなプローブに対する作用、反応を利用するかは予め決定されており、従って、ひとつのプローブ担体に搭載されるプローブ種は、例えば、塩基配列の異なる一群のＤＮＡプローブなど、大きく区分すると一種類の物質である。すなわち、一群のプローブに利用される物質は、例えば、ＤＮＡ、タンパク質、合成された化学物質（薬剤）などである。多くの場合、一群をなすプローブ複数種からなるプローブ担体を用いることが多いが、スクリーニング作業性質によっては、プローブとして、同一の塩基配列を有するＤＮＡ、同一のアミノ酸配列を有するタンパク質、同一の化学物質を多数点並べ、アレイ状とした形態を利用することもあり得る。これらは主として薬剤スクリーニング等に用いられる。
【０００４】
一群をなすプローブ複数種からなるプローブ担体では、具体的には、異なる塩基配列を有する一群のＤＮＡ、異なるアミノ酸配列を有する一群のタンパク質、あるいは異なる化学物質の一群について、その一群を構成する複数種を、所定の配列順序に従って、アレイ状に担体上などに配置する形態をとることが多い。なかでも、ＤＮＡプローブ担体は、遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析や、同時に、多項目について、信頼性の高い遺伝子診断を行う際などに用いられる。
【０００５】
この一群をなすプローブ複数種からなるプローブ担体における課題のひとつは、できるだけ多種類のプローブ、例えば、多種類の塩基配列を有するＤＮＡプローブを一つの担体上に載せることである。換言するならば、如何に高密度にプローブをアレイ状に並べることができるかである。
【０００６】
担体上にアレイ状にプローブ複数種を固定する一つの方法として、米国特許ＵＳＰ５，４２４，１８６号公報に記載される、光分解性の保護基とフォトリソグラフィーを用いた固相担体上でのＤＮＡの逐次伸長反応により、互いに異なる塩基配列を有するＤＮＡプローブをアレイ状に作製する手法を挙げることができる。この手法を利用すると、例えば、１ｃｍ^２当たり１００００種類以上の配列が異なるＤＮＡを搭載したＤＮＡプローブ担体の製造も可能でなる。なお、この手法では、逐次伸長反応によりＤＮＡを合成する際、４種の塩基（Ａ，Ｔ，Ｃ，Ｇ）毎に、それぞれ専用のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィー工程をおこない、アレイの所定箇所に何れかの塩基を選択的に伸長させることで、所望の塩基配列を有する複数種のＤＮＡを所定の配列で担体上に合成する。従って、ＤＮＡの鎖長が長くなると、製造に要するコストは高くなり、また、長時間を要する。加えて、各伸長段階における、ヌクレオチド合成の効率は１００％ではないため、設計した塩基配列に欠損を生じたＤＮＡの比率も小さくない。さらに、合成の際、光分解性の保護基を用いる場合、通常の酸分解性の保護基を用いる場合と比べて合成効率が落ちるため、最終的に得られるアレイにおいて、設計した塩基配列通りのＤＮＡの占める割合が小さくなるという問題もある。
【０００７】
また、固相担体上で直接合成した生成物をそのまま使用するものであるため、設計した塩基配列通りのＤＮＡから欠損のある塩基配列を有するＤＮＡを精製分別により取り除くことは勿論不可能である。その他に、最終的に得られるアレイにおいて、担体上に合成されているＤＮＡの塩基配列を確認することができないという問題を秘めている。これは仮に、工程上のミスなどにより、ある伸長段階で所定の塩基の伸長がほとんどなされてなく、全くの不良品であった場合、この不良品プローブ担体を用いたスクリーニングは、誤った結果を与えるが、それを未然に防止する術が全くないことを意味している。この塩基配列を確認することができないということが、この手法における最大かつ本質的な問題である。
【０００８】
前記の手法とは別な方法として、プローブ用のＤＮＡを予め合成、精製し、場合によってはその塩基長を確認した上で、各ＤＮＡをマイクロディスペンサーのようなデバイスにより担体上に供給し、プローブ担体を製造する手法も提案されている。ＰＣＴ公開公報ＷＯ９５／３５５０５号には、キャピラリーを用いて、ＤＮＡをメンブラン上へ供給する手法が記載されている。この手法を適用すると、原理的には、１ｃｍ^２当たり１０００個程度のＤＮＡアレイの製造が可能である。基本的には、各プローブ毎に一本のキヤピラリー状ディスペンス・デバイスでプローブ溶液を担体上の所定位置へ供給し、その作業を繰り返すことで、プローブ担体を製造する手法である。各プローブ毎に専用のキヤピラリーを用意すれば、問題はないが、仮に、少数のキヤピラリーを用いて、同じ作業を行おうとすれば、相互汚染を防止するため、プローブ種を入れ替える際、キャピラリーを十分に洗浄する必要がある。また、供給する位置もその度毎に制御する必要がある。従って、多種類のプローブを高密度に配列するアレイの製造に適している手法とはいえない。加えて、プローブ溶液の担体への供給は、キヤピラリー先端を担体にタッピングして行うため、再現性・信頼性も完全とはいえない。
【０００９】
その他の手法として、担体上においてＤＮＡの固相合成を行う際、各伸長段階毎に、インクジェット法により合成に必要な物質の溶液を担体上に供給する手法も提案されている。例えば、欧州特許公告公報EP 0 703 825B1号には、ＤＮＡの固相合成において利用される、ヌクレオチドモノマー、ならびに、アクティベ−ターをそれぞれ別のピエゾ・ジェット・ノズルより供給することにより、それぞれ所定の塩基配列を有するＤＮＡ複数種を固相合成する方法が記載されている。このインクジェット法による供給（塗布）は、上記キャピラリーを用いた溶液の供給（塗布）に比べ、供給量の再現性など信頼性も高く、また、ノズルの構造も微細化が可能なものであり、プローブ担体の高密度化には適した特徴を有している。しかしながら、この手法も、基本的には、担体上でのＤＮＡの逐次伸長反応を応用するものなので、先に述べた米国特許ＵＳＰ５，４２４，１８６号公報に記載される手法における最大の課題である、担体上に合成されているＤＮＡの塩基配列を確認することができないなどの問題点は依然として残っている。各伸長段階毎に、専用のマスクを用いるフォトリソグラフィーの工程を行うという煩雑さは解消されるものの、プローブ担体に不可欠な要件である、各ポイントに所定のプローブが固定されているという点に、若干の問題を含むものである。なお、前記ＥＰ０，７０３，８２５Ｂ１号公報には、単独に形成されたピエゾ・ジェット・ノズルを複数個使用する方法しか記載されておらず、この少数のノズルを用いる際には、前述のキャピラリーを用いる手法と同様に、高密度のプローブ担体製造には必ずしも適しているとはいえない。
【００１０】
また、特開平１１−１８７９００号公報には、プローブを含む液体をサーマルインクジェットヘッドにより液滴として固相に付着させて、プローブを含むスポットを固相上に形成する方法が開示されているが、使用されているインクジェットヘッドが、一般のプリンタ用のヘッドであるため、プローブ担体を製造するにあたり最適な構造とは言いがたい。以下にこの点に関して詳しく説明する。
【００１１】
従来のインクジェットヘッドは、文字や画像の印刷のために開発された手法である。従って、使われる溶液はモノクロ（一般的には黒）印刷の場合には一色（黒）のインク、カラー印刷の場合には、一般的に、色の三原色、すなわち、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の３色のインクとなる。カラー印刷の場合には必要により、黒、または、Ｙ、Ｍ、Ｃ、の濃淡インクを使用する場合があるが、多くても１０種類以上のインクを使用することはない。
【００１２】
また、紙面への印刷には多量のインクを用いるため、従来のインクジェット・プリンティング用のヘッドには、十分な容量を有するインクを充填するためのタンク（リザーバー）と、インクをノズルへ導く流路と、インクを吐出するためのノズルが具備されている。
【００１３】
これに対し、プローブ担体製造用の液体吐出ヘッドは、これまで説明したように、出来るだけ多くの種類の液体を吐出させることが望まれる。複数のノズルを有するヘッドがあった場合、複数のノズルと同数のこれら複数のノズルと一対一に対応した溶液のリザーバーを有するヘッドが望ましい。
【００１４】
また、プローブ担体製造用の液体吐出装置では、紙面に印字する場合に比べて液体消費は少ないので、リザーバーの容積も比較的小さなもので充分である。
【００１５】
さらに、従来の一般的なインクジェット・プリンティング用のヘッドでは、文字や画像の形成のために、紙面上の所望の位置に所望のインクを吐出する必要がある。そのために各ノズルを独立に任意のタイミングで選択できるヘッド構成をとっている。所望のノズルからインク（液体）を吐出させるために必要なパワードトランジスタや、論理回路は、ヘッドの外部に設けても、ヘッドの内部に設けてもよい。
【００１６】
インクジェットの方式としては、ヒーターから発生する熱エネルギーにより液体の吐出を行うサーマルジェット方式と、ピエゾ素子に電圧を印加して生じる素子の変形により液体の吐出を行うピエゾインクジェット方式がある。これらの内、サーマルジェット方式はピエゾイングジェットと比較して構造が簡単であり、ヘッドの小型化や多ノズル化に向いている。
【００１７】
以上に紹介したように、液体吐出装置を用いてプローブ担体を製造する方法は、微少量のプローブ溶液の付与を高密度に固相担体上に配列するという点において、優れている。液体吐出装置の吐出口から一度に吐出される液体の最小吐出量は、０．１ｐｌ〜５０ｐｌの範囲まで減少させることができ、担体上に多数のウエルを配置して各ウエル中に微少量のプローブ溶液を供給する場合においても、ウエルの大きさを小さくして、より一層の高密度化を達成することができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
プローブ担体を製造するのに前述のような液体吐出装置を用いることによって、様々な利点が得られるが、この液体吐出装置を用いたプローブ担体製造方法および装置を実施に移す段になると、新たな解決しなければならない問題点が浮上してくる。それは、一発目の溶液吐出が不全になることがあることであり、また、その後の吐出にも支障を来す場合がある点である。
【００１９】
その原因の一つとして、液体吐出装置のノズル先端部が乾燥しやすく、それによってノズル内の溶液の粘度が上昇し、プローブ溶液の吐出が行えなかったり、あるいは吐出方向に狂いが生じたりすることである。
【００２０】
プローブ担体を製造すると言うことは、例えば、溶液種が１０００〜１００００に亘る場合があり、このような多数のウエルに所望のプローブをそれぞれのノズルから正確に付与することを意味する。このことが意味するのは、印刷用のインクジェットヘッドとは異なり、各ノズルの吐出使用頻度が極端に少ないと言うことであり、印刷用のヘッドでは待機中にノズル先端部の乾燥を防ぐためにヘッドをキャッピングすることができるが、プローブ担体製造用の液体吐出ヘッドでは、多数のノズルのいずれかが使用中であるので、ヘッドに対してノズル先端部の乾燥防止用のキャッピングができないと言うことである。これが、プローブ担体製造装置に組み込んだ液体吐出装置のノズル先端部が乾燥しやすくなる原因である。
【００２１】
不吐出が生じる他の原因として、プローブ溶液中に混入ないし発生した気泡が挙げられる。すなわち、それぞれのプローブ溶液リザーバーから各ノズル先端部に至る溶液供給路のいずれかで溶液中に気泡が混入あるいは発生し、それがノズル先端に至ると、ノズル内に溶液な存在しない状態になり、結果的に不吐出となる。また、ノズル内に溶液が存在しない状態では、ノズル先端のノズル内部までが直接外気に曝されることになり、ノズル先端部が急激に乾燥してしまう。さらに、ノズル内の溶液中に気泡が存在する場合は、気泡が吐出圧の低下を来たしてプローブ溶液の吐出不全を直接に引き起こすことになる。
【００２２】
したがって、本願発明の課題は、プローブ溶液吐出用のノズル先端部の乾燥を常時防止することができ、供給されるプローブ溶液中に気泡が生じることのなく、それによって、一発目のプローブ溶液の吐出が確実に生じさせることができ、さらに、プローブ担体を継続的に製造し続けても、プローブ溶液の吐出に不都合が生じることのないプローブ担体製造方法および装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題の解決を図るべく、鋭意研究を進めた結果、以下のような知見を得た。
【００２４】
（ｉ）ノズル先端部の雰囲気湿度を少なくとも５０％以上に維持すれば、経時的にノズル先端部が乾燥するのを防止できる。前記設定湿度は、好ましくは６０％以上である。このような雰囲気湿度を設定維持するための具体的構成としては、担体を支持する支持装置と、固定された担体上にプローブ溶液を付与する液体吐出ノズルを多数有する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドを走査する走査装置とを有するプローブ形成手段を、湿度を５０％以上、好ましくは６０％以上に維持することのできる環境に設置する構成が好適である。
【００２５】
（ii）複数のプローブ溶液リザーバーとそれぞれのノズルとの間の溶液供給路の一部を、減圧下で気液分離を可能とする気体透過膜からなる中空糸により構成し、この中空糸供給路部分を束にし、この束にした中空糸供給路部分を真空減圧チャンバー内に通し、前記束にした中空糸供給部分の外側を減圧すれば、混入している気泡を除去できるばかりでなく、気泡発生の原因となる液中の溶存酸素量をも効率的に低減させることができる。
【００２６】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。本発明に係るプローブ担体製造装置は、担体を支持する支持装置と、それぞれ標的物質と特異的に接合可能な複数種のプローブを含有する複数の溶液を前記担体上のそれぞれの所定位置に付与する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドと前記支持装置を相対的に走査させる走査装置とを有し、前記液体吐出ヘッドは、それぞれ標的物質に特異的に接合する複数種のプローブを含有する複数のプローブ溶液を収容する複数のリザーバーと、該複数のリザーバーからそれぞれのプローブ溶液の供給を受けて前記担体上の所定位置にそれぞれのプローブ溶液の液滴を付与する複数の液体吐出ノズルとを有し、少なくとも前記支持装置と液体吐出ヘッドが、湿度を５０％以上に維持することのできる環境に設置されていることを特徴とする。
【００２７】
また、この装置において、前記複数のプローブ溶液リザーバーとそれぞれのノズルとの間の溶液供給路の一部が減圧下で気液分離を可能とする気体透過膜からなる中空糸により構成され、この中空糸供給路部分が束にされ、この束にされた中空糸供給路部分が真空減圧チャンバー内に通されていることが、望ましい。この構成によって、前記束にした中空糸供給部分の外側を減圧することができ、その結果、各ノズルに供給されるプローブ溶液に混入している気泡を除去できるばかりでなく、気泡発生の原因となる液中の溶存酸素量をも効率的に低減させることができる。
【００２８】
本発明に係るプローブ担体製造方法は、担体を支持装置に支持し、複数の液体吐出ノズルを有する液体吐出ヘッドを用い、この液体吐出ヘッドを前記支持装置を相対的に走査させて、それぞれ標的物質を特異的に接合可能な複数種のプローブを含有する複数の溶液を前記担体上のそれぞれの所定位置に付与してプローブ担体を得るプローブ担体製造方法であって、少なくとも前記支持装置と液体吐出ヘッドとを、湿度を５０％以上に維持することのできる環境に設置することを特徴とする。
【００２９】
また、この方法において、前記液体吐出装置の前記複数のノズルにそれぞれ複数種のプローブ溶液を供給する複数のプローブ溶液リザーバーとそれぞれのノズルとの間の溶液供給路の一部を減圧下で気液分離を可能とする気体透過膜からなる中空糸により構成し、この中空糸供給路部分を束にし、この束にした中空糸供給路部分を真空減圧チャンバー内に通して、前記束にした中空糸供給部分の外側を減圧し、各ノズルに供給されるプローブ溶液に混入している気泡を除去するとともに、気泡発生の原因となる液中の溶存酸素量をも効率的に低減させることが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
前述の構成を有する本願発明において、環境制御室内の設定湿度は、少なくとも５０％であり、好ましくは、６０％以上である。
【００３１】
また、液体吐出装置としては、ノズル内の液体に吐出のための熱エネルギーを与える熱エネルギー発生体を備える装置であることが望ましい。
【００３２】
また、前記プローブとしては、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｃＤＮＡ（コンプリメンタリーＤＮＡ）、ＰＮＡ、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、その他の核酸、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、酵素、酵素に対する基質、抗体、抗体に対するエピトープ、抗原、ホルモン、ホルモンレセプター、リガンド、リガンドレセプター、オリゴ糖、ポリ糖のいずれかであることが適当である。
【００３３】
【実施例】
図１は、本発明の実施例を示すもので、図中符号１はプローブの担体である。
この担体１は、プローブのスポッティングを施されるために、一般に描画装置と呼称されているプローブ付与装置（手段）２の支持装置３の上に固定される。この支持装置３は固定的である場合もあれば、プローブ付与位置を変更するために水平方向に走査可能になっている場合もある。
【００３４】
前記支持装置３の真上には、複数のプローブ溶液吐出用の複数のノズル（不図示）を有する液体吐出ヘッド（液体吐出装置）４が上下動可能かつ水平方向の走査が自在に設けられている。この液体吐出ヘッド４の上下動および水平方向の走査は、走査装置５によって行われるようになっている。
【００３５】
前記液体吐出ヘッド４にはプローブ付与に必要な複数種のプローブに対応する数の液体吐出ノズルが形成されており、各々のノズルには、それぞれが付与用のプローブを含む溶液がそれぞれに液体流路を介してそれぞれのプローブ溶液リザーバー（不図示）から供給されるようになっている。通常、各ノズルは前記担体１の表面に付与される１ドットに対応しており、そのドット数だけノズル、溶液供給路、およびリザーバーが存在する。
【００３６】
この実施例の液体吐出ヘッドとしては、各ノズル内に吐出用ヒーターが設けられたサーマルジェットタイプの液体吐出ヘッドを使用した。
【００３７】
前記プローブ付与装置２は、少なくとも前述の支持装置３、液体吐出ヘッド４、および走査装置５から構成されており、この装置２全体が環境制御室６内に設置されている。この環境制御室６は、室内の湿度を５０％以上の一定の高湿度に維持する機能を持っており、本実施例では、常に６０％になるように設定した。
【００３８】
前述の複数の溶液供給路は、図２に示すように、通常、中空糸と呼称される細いチューブ部材１０から構成されている。本実施例では、多数の溶液供給路である多数の中空糸１０の一部を減圧下で気液分離を可能とする気体透過膜から構成した。そして、この気体透過膜からなる多数の中空糸２０を一束にまとめ、この束ねた部分を真空脱気チャンバー３０内に置いた。すなわち、束ねた多数の溶液供給路（中空糸）１０が真空脱気チャンバー３０を貫通するように該チャンバー３０を取り付け、多数の中空糸の内気体透過膜からなる部分２０が真空脱気チャンバー３０内に位置するようにした。多数の中空糸が貫通するチャンバー３０の側壁には、溶融樹脂によるシーリング３１が施されており、高い気密性が確保されている。このチャンバー３０の脱気は外部に設けた真空ポンプ３２によりなされるようになっている。
【００３９】
前記構成のプローブ担体の製造装置を用いて担体１上に多種類のプローブ溶液を付与してプローブ担体を作成した。まず、外部から環境制御室６の担体搬入出ゲート６ａ介して担体を室内に搬入し、担体１を支持装置３上に固定した。その後、室内の湿度が乱されないように、すぐに前記ゲート６ａを閉じた。つづいて、予め走査装置５に入力していたプローブ付与プログラムにしたがって、液体吐出ヘッド４を走査および駆動して所定の付与を完了した。プローブ付与作業中は、前述の真空脱気チャンバー３０内を所定の真空度に維持して、脱気を継続させた。
【００４０】
プローブ付与を完了した担体１をゲート６ａから取り出し、不図示の検査室に搬入し、担体１の表面に付着しているプローブ溶液のドットを観察した。その結果、ノズルの不吐出を原因とするドットの欠落や変形したドットは観察されなかった。つづいて、複数枚の担体に対して、順次、プローブ付与を行ったが、そのいずれの担体にもドットの欠落、ドットの変形は認められなかった。
【００４１】
このような一連の付与作業では、１ドットが１ノズルが対応しており、付与作業が比較的長時間に及ぶと、それだけ長い時間各ノズルの先端部が待機状態で雰囲気に露出したままになる。にもかかわらず、前述のように、付与ドットに異常が生じなかったのは、ノズル周辺の雰囲気がノズル先端部の乾燥が生じない高湿度に維持されているためであり、さらにノズルに供給するプローブ溶液から気泡が除去されていたためである。なお、前記真空脱気チャンバー３０の連続運転によりプローブ溶液中の溶存酸素量は少なくとも５ｐｐｍ（通常０．５ｐｐｍ）以下に低減できることが判明している。溶存酸素量が低減されれば、このチャンバー３０を通過後において溶液中に新たに気泡が発生することも防止される。
【００４２】
前記実施例では、環境湿度を６０％に設定したが、他の実施例で５０％に設定してみたが、６０％の場合よりは、歩留まりに若干の低減が認められる傾向があるものの、得られたプローブ担体の性能は充分なものであり、製造の信頼性は充分であった。
【００４３】
なお、本明細書において、担体（固相基板）上に固定されたプローブは、特定の標識物質に対して特異的に結合可能である。さらに、このプローブには、特定の標的によって認識され得るオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、あるいはその他のポリマーなどが含まれる。用語『プローブ』は、個々のポリヌクレオチド分子などのプローブ機能を有する分子、および分散した位置に表面固定された同じ配列のポリヌクレオチドなどの同じプローブ機能を有する分子の集団の療法を言い、しばしば、リガンドと呼ばれる分子も含まれる。プローブおよび標的は、しばしば、交換可能に使用され、プローブは、リガンド−抗リガンド（レセプターと呼ばれることもある。）対の一部として標的と結合し得るか、または結合するようになり得るものである。本発明におけるプローブおよび標的は、天然において見いだされるような塩基、またはその類似物を含み得る。
【００４４】
また、担体上に支持されるプローブの一例としては、標的核酸とバイブリダイゼーション可能な塩基配列よりなるオリゴヌクレオチドの一部に、リンカーを介して担体との結合部を有するもので、担体との結合部において担体表面に連結された構造を有するものとを挙げることができる。なお、このような構成の場合における担体との結合部のオリゴヌクレオチドの分子内での位置は、所望とするバイブリダイゼーション反応を損なわない範囲内において特に限定されない。
【００４５】
本発明の方法が適用されるプローブ担体に採用されるプローブは、その使用目的に応じて、適宜選択されるものであるが、本発明の方法を好適に実施する上では、製造される前記二次元プローブ担体が、そのプローブはＤＮＡ、ＲＮＡ、ｃＤＮＡ（コンプリメンタリーＤＮＡ）、ＰＮＡ、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、その他の核酸、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、酵素、酵素に対する基質、抗体、抗体に対するエピトープ、抗原、ホルモン、ホルモンレセプター、リガンド、リガンドレセプター、オリゴ糖、およびポリ糖から選択される少なくとも一種あることが好ましい。
【００４６】
一方、本発明の方法により製造されるプローブ担体は、担体表面に結合可能な構造を有したプローブを含んでいることが好ましく、この担体上へのプローブの固定は、前記プローブを担体表面に結合させてなすことが望ましい。
【００４７】
その際、プローブが有する前記担体表面に結合可能な構造は、アミノ基、ネルカプト基、カルボキシル基、水酸基、酸ハライド化物（ハロホルミル基；−ＣＯＸ）、ハライド化物（−Ｘ）、アジリジン、マレイミド基、スクシイミド基、イソチオシアネート基、スルフォニルクロリド（−ＳＯ_２Ｃｌ）基、アルデヒド基（ホルミル基；−ＣＨＯ）、ヒドラジン、ヨウ化アセトアミドなどの有機官能基の少なくとも一種を導入する処理により形成されたものであることが好ましい。また、プローブ側の担体への結合に必要な構造に応じて、担体の表面に必要とされる処理を施してもよい。
【００４８】
（その他）
なお、本発明は、特に液体吐出装置の中でも、溶液吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば、電気熱変換体やレーザ光等）を備え、上記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の液体吐出ヘッド、液体吐出装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によればプローブ・付与の高密度化、プローブ担体高精細化が達成できるからである。
【００４９】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開示されているインク記録分野での基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッド（液体吐出ヘッド）の熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００５０】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路，電気熱変換体の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても、本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッド（液体吐出ヘッド）の形態がどのようなものであっても、本発明によればプローブの付与を確実に効率よく行うことができるようになるからである。
【００５１】
さらに、液体吐出装置がプローブ付与できる担体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの液体吐出ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのような液体吐出ヘッドとしては、複数のヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個のヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００５２】
加えて、シリアルタイプのものでも、装置本体に固定されたヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのプローブ溶液の供給が可能になる交換自在のチップタイプの液体吐出ヘッド、あるいは液体吐出ヘッド自体に一体的に溶液リザーバーが設けられたカートリッジタイプのヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００５３】
また、液体吐出装置の構成として、ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、液体吐出ヘッドに対してのクリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、付与のための吐出とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００５４】
上述した溶液に対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の特徴は、担体表面にプローブを含む溶液の液滴を吐出する液体吐出装置の複数のノズルの雰囲気湿度を５０％以上好ましくは６０％以上に制御するとともに、前記複数のノズルへの溶液供給路の一部を減圧下で気液分離可能な気体透過膜から構成し、この部分をひとまとめにして一括して減圧下に置き、複数のノズルに供給される各溶液から気泡を除去するとともに気泡発生の原因となる溶存ガス量を低減させることにある。
【００５６】
したがって、本発明によれば、高い品質のプローブ担体を高い歩留まりで製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプローブ担体製造装置の一実施例を示すもので、本装置の概略斜視図である。
【図２】本発明に係るプローブ担体製造装置の一実施例を示すもので、本装置の要部である真空脱気チャンバーの断面構成図である。
【符号の説明】
１担体（固相基板）
２プローブ付与装置（描画装置）
３支持装置
４液体吐出ヘッド（液体吐出装置）
５走査装置
６環境制御室
６ａ担体搬入出ゲート
１０中空糸（プローブ溶液供給路）
２０気体透過膜からなる中空糸（プローブ溶液供給路）
３０真空脱気チャンバー
３１溶融樹脂によるシーリング
３２真空ポンプ

Claims

担体を支持装置に支持し、１０種以上の異なる液体をそれぞれ吐出可能な複数の液体吐出ノズルと、該複数のノズルにそれぞれ対応した複数のリザーバーと、を有する液体吐出ヘッドを用い、この液体吐出ヘッドと前記支持装置を相対的に走査させて、それぞれ標的物質を特異的に結合可能な、１０種以上の異なるプローブをそれぞれ含有する複数の溶液を、前記担体上のそれぞれの所定位置に付与してプローブ担体を得るプローブ担体製造方法であって、
それぞれの前記プローブは、前記担体表面に結合可能な官能基を有しており、
少なくとも前記支持装置と液体吐出ヘッドとを、湿度を５０％以上に維持することのできる環境に設置して前記担体上に前記プローブの溶液のドットとして付与し、該プローブを前記担体に結合させることを特徴とするプローブ担体製造方法。
前記液体吐出ヘッドの前記複数のノズルにそれぞれ複数種のプローブ溶液を供給する複数のプローブ溶液リザーバーとそれぞれのノズルとの間の溶液供給路の一部を減圧下で気液分離を可能とする気体透過膜からなる中空糸により構成し、この中空糸供給路部分を束にし、この束にした中空糸供給路部分を真空減圧チャンバー内に通して、前記束にした中空糸供給部分の外側を減圧し、各ノズルに供給されるプローブ溶液に混入している気泡を除去するとともに、気泡発生の原因となる液中の溶存酸素量をも効率的に低減させることを特徴とする請求項１に記載のプローブ担体製造方法。
前記環境の湿度を６０％以上に維持することを特徴とする請求項１または２に記載のプローブ担体製造方法。
前記液体吐出ヘッドとしてノズル内の液体に吐出のための熱エネルギーを与える熱エネルギー発生体を備えるものを用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプローブ担体製造方法。
前記プローブが、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｃＤＮＡ（コンプリメンタリーＤＮＡ）、ＰＮＡ、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、その他の核酸、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、酵素、酵素に対する基質、抗体、抗体に対するエピトープ、抗原、ホルモン、ホルモンレセプター、リガンド、リガンドレセプター、オリゴ糖、ポリ糖のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のプローブ担体製造方法。