スポットピン、スポット装置、液体の点着方法、および生化学解析用ユニットの製造方法
【課題】点着時の先端部の変形を低減し、試薬の点着形状を安定させることのできるスポットピン、スポット装置を提供する。
【解決手段】液体を保持するための液体保持空間２１を規定する筒状部を有する液体保持部１６を含んでなるスポットピンであって、液体保持部１６は、前記筒状部の一端面に、液体を点着対象面に接触させる点着面１８を有するとともに、前記筒状部の軸方向において、点着面１８から前記筒状部の内部まで延びる単一のスリット部１７を有することを特徴とする。
【解決手段】液体を保持するための液体保持空間２１を規定する筒状部を有する液体保持部１６を含んでなるスポットピンであって、液体保持部１６は、前記筒状部の一端面に、液体を点着対象面に接触させる点着面１８を有するとともに、前記筒状部の軸方向において、点着面１８から前記筒状部の内部まで延びる単一のスリット部１７を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点着対象面に対して液体を点着するためのスポット装置、このスポット装置に用いるスポットピン、このスポットピンを用いた液体の点着方法および生化学解析用ユニットの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡの塩基配列の解析を行う方法として、バイオチップなどの生化学解析用ユニットを用いる方法がある（たとえば特許文献１参照）。バイオチップは、基板に対して塩基配列が既知のプローブＤＮＡをスポット状に固定化したものである。このようなバイオチップでは、蛍光物質で標識したサンプルＤＮＡと接触させることにより、サンプルＤＮＡに含まれるプローブＤＮＡの相補鎖ＤＮＡがプローブＤＮＡと結合する。そのため、プローブＤＮＡに結合していないＤＮＡを洗浄により除去し、相補鎖ＤＮＡに標識させた蛍光物質を光エネルギで励起させて、その励起光を検出することにより、目的とするＤＮＡの検出を行うことができる。
【０００３】
上述のように、バイオチップにおいては、基板に対してプローブＤＮＡが固定化されているが、その固定化に際して、基板に対してプローブＤＮＡを含む試薬が点着される。試薬の点着には、試薬を保持するための複数のスポットピンをヘッドに保持させたスポット装置が使用されている。
【０００４】
図９は、一般的なスポット装置のヘッド周りの要部を示すものであり、ヘッド３０は複数のスポットピン３１が保持されている。各スポットピン３１は、毛細管力を作用させる内部空間３２を有するパイプ状に形成されたものである。このスポットピン３１では、試薬にスポットピン３１の先端部を浸漬することにより、内部空間３２に作用する毛細管力によって内部空間３２に試薬が吸引・保持される。図１０は、スポットピン３１を示すものであり、（ａ）が正面図、（ｂ）がスポットピン３１の先端面の平面図である。スポットピン３１は、図１０に示すように、内部空間３２を形成するために、スリット３３が設けられている。
【特許文献１】特開２００４−３５４１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたスポットピンは、先端面において、対向する外壁部を完全に貫通するようにスリットが形成されているため、先端面を基板に対して繰り返し点着させると、当該スリットの部分が開くように外側に広がり、先端面の開口径が必要以上に大きくなり、良好な点着ができなくなる場合があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、細径のスポットピンであっても、点着時の先端部の変形を低減し、試薬の点着形状を安定させることのできるスポットピン、これを用いたスポット装置および液体の点着方法、ならびに生化学解析用ユニットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスポットピンは、液体を保持するための液体保持空間を規定する筒状部を有する液体保持部を含んでなるスポットピンであって、前記液体保持部は、前記筒状部の一端面に、液体を点着対象面に接触させる点着面を有するとともに、前記筒状部の軸方向において、前記点着面から前記筒状部の他端面に向かって延びる単一のスリット部を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明のスポット装置は、本発明に係るスポットピンと、前記スポットピンを軸方向に移動させるための移動機構と、前記移動機構の動作を制御するための制御部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液体の点着方法は、本発明に係るスポットピンにおける液体保持空間に液体を保持させる工程と、前記スポットピンの点着面を点着対象面に接触させた後に、前記点着対象面から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の液体を前記点着対象面に点着する点着工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の生化学解析用ユニットの製造方法は、基体に試薬を固定化した生化学解析用ユニットの製造方法であって、本発明に係るスポットピンにおける液体保持空間に試薬を保持させる工程と、前記スポットピンの点着面を前記基体の表面に接触させた後に、前記基体から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の試薬を前記基板の表面に点着する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るスポットピン、スポット装置、液体の点着方法、および生化学解析用ユニットの製造方法によれば、スポットピンの点着面（液体保持部の筒状部の一端面）から液体保持部の筒状部の内部まで延びるスリット部を単一のものとしたため、点着面付近の強度を向上させることができる。その結果、本発明に係るスポットピン、スポット装置、液体の点着方法、および生化学解析用ユニットの製造方法によれば、点着動作を繰り返しても、スリット部の幅の拡がりを低減することができるため、点着される液体の点着形状を安定化することができる。
【００１２】
また、本発明において、前記スリット部を点着面側から第１スリット部と第２スリット部とを有するようにして、第１スリット部の幅を第２スリット部の幅よりも小さくすることにより、第１スリット部が形成された点着面付近の毛細管力を強めて液体の保持力を高め、一方で、第２スリット部の幅を大きくすることによって該第２スリット部が形成されている液体保持空間２１付近の毛細管力を弱めることができる。その結果、このような構造によれば、点着面からの液もれを低減するとともに、液体保持部の軸方向に沿って液体保持空間の毛細管力を調整することができるため、過度な毛細管力の発現によって生じるエアギャップの発生を低減することができる。
【００１３】
さらに、第１スリット部を点着面に向かって、漸次、第１スリット部の幅が小さくなるようなテーパ形状とすることにより、点着面付近の毛細管力をより強めることができる。その結果、このような構成によれば、点着面からの液もれを低減でき、さらにはスポットピンの上方側の液体保持部で保持された液体を、毛細管力が強まった第１スリット部に対応する液体保持部に促すことができるため、液体の点着が容易になる。
【００１４】
また、液体保持部の一部を成す前記筒状部の軸方向における第１スリット部の長さを第２スリット部の長さに比べて短くすることにより、第２スリット部に対応する液体保持空間の体積に比べ、第１スリット部に対応する液体保持空間の体積が小さくなる。その結果、このような形態によれば、第１スリット部付近の毛細管力を弱めることができるため、点着を繰り返すことによってスポットピンに入っている液体が少なくなった場合であっても、液体保持空間に残存する液体をより少なくでき、液体保持空間で保持した液体をほぼ使いきることが可能となる。
【００１５】
さらに、スポットピンの全体をジルコニアセラミックスで形成することにより、スポットピンの全体において機械的強度と弾性変形性を充分に確保することができるため、繰り返しの点着において作用する大きな負荷に対しても充分な耐久性を有することとなる。したがって、長期にわたってスポットピン自体の破損などが生じるのを抑制することができるとともに、スポットピンの端部の形状変化を抑制することができるため、長期にわたり安定した点着形状や点着直径を維持することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明について、第１〜第３の実施の形態として、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
まず、本発明の第１の実施の形態について、図１〜図６を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１に示したスポット装置１は、プローブＤＮＡを含む試薬Ｑを基板７における目的部位に点着するためのものであり、複数のスポットピン２（図面上は６つ）、ヘッド３、液体供給機構４、Ｚ軸駆動機構５、ＸＹ軸駆動機構６、ステージ８、制御部１１、点着液保持部９、および洗浄部１０を備えている。
【００１９】
図２および図３に示したように、各スポットピン２は、点着すべき試薬などの液体Ｑ（図３参照）を内部に保持させるためものであり、係止部１２、液体保持部１６、スリット部１７、点着面１８、筒状穴２２を有している。
【００２０】
係止部１２は、ヘッド３にスポットピン２を支持させる際に利用される部分であり、他の部分よりも外形寸法が大きくなされている。
【００２１】
液体保持部１６は、図４に示すように、毛細管力を作用（発現）させ、かつ液体Ｑを吸引・保持するものであり、一様な外径寸法を有する円筒状に形成されている。なお、液体保持部１６は、毛細管力を作用させるような筒状穴２２を備えた筒状部を有していればよく、たとえば外形が角柱形状であってもよい。
【００２２】
スリット部１７は、液体保持部１６の一部に１つだけ形成されており、液体保持部１６の一端面、すなわち点着面１８から液体保持部１６の軸方向に向かって延びている。このスリット部１７は、液体保持部１６の外周面に開口するように形成されている。それゆえ、スリット部１７が形成されている液体保持部１６の液体保持空間２１は、スリット部１７が形成されていない部位に比べて液体と接触する表面積が大きくなっているため、毛細管力が作用しやすくなっている。すなわち、スリット部１７は、液体保持部１６の毛細管力を高める機能を有している。具体的に、点着面１８から吸い上げられる液体は、液体保持部１６の筒状穴２２で規定される液体保持空間２１およびスリット部１７で規定される空間でもって保持される。また、スリット部１７は、液体保持部１６において、点着面１８から、点着面１８の反対側の端面（他端面）まで形成されていてもよいが、液体保持部１６の全長に対して１０〜５０％であれば、液体の保持力および点着容易性をより高めることができる。また、スリット部１７の幅は、液体保持部１６の直径に対して、２〜３０％であればよい。
【００２３】
点着面１８は、点着対象物７の目的部位に液体Ｑを点着する際に、点着対象物７の目的部位に接触させるための部位であるとともに、目的部位との間に作用する毛細管力により点着される液体Ｑの形状およびスポット径を規定するための部位である。この点着面１８は、円環状に形成されており、その外径Ｄ１は、たとえば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定されている。もちろん、点着面１８の形状は、円環状に限定されず、他の形状を採用することができる。
【００２４】
筒状穴２２は、図３に示したように、とともに液体保持空間２１を規定するものであり、円形の断面を有している。筒状穴２２の断面形状として円形を採用した場合には、加工が容易であるという効果を奏する。もちろん、筒状穴２２の断面形状は、円形に限らず、楕円形、半円形、三角形、四角形、多角形、星形など形状を採用することができる。筒状穴２２の断面形状として半円形、三角形、四角形、多角形、あるいは星形を採用した場合には、角部における毛細管力が追加されるためにより適切に毛細管効果を得ることができ、筒状穴２２の断面形状として楕円形を採用した場合には角部を有する形態に比べて加工が容易である上に円形状の形態に比べて毛細管効果を得る上で有利となる。
【００２５】
このように、本実施の形態では、スポットピン２の点着面１８（液体保持部の筒状部の一端面）から液体保持部１６の筒状部の内部まで延びるスリット部１７を単一のものとしたため、点着面１８付近の強度を向上させることができる。その結果、本実施の形態によれば、点着動作を繰り返しても、スリット部１７の幅の拡がりを低減することができるため、点着される液体の点着形状を安定化することができる。
【００２６】
また、このようなスポットピン２は、セラミック材料を用いて目的形状に成型した後、これを焼成することにより形成することができる。このようなセラミック材料としては、たとえばジルコニアセラミックスおよびアルミナセラミックスを挙げることができるが、強度や弾性変形性の観点から、ジルコニアセラミックスを使用するのが好ましい。もちろん、スポットピン２は、セラミックス以外の材料、たとえばステンレスやガラスを用いて形成することもできる。
【００２７】
また、スポットピン２は、透光性を有するものとしてもよい。透光性を有するスポットピン２は、たとえばジルコニアセラミック材料を用いてスポットピン２の肉厚を０．０３〜０．５ｍｍに設定することにより、あるいはガラス材料を用いることにより形成することができる。ここで、液体保持部１６における透光性を有する部位という場合の「透光性」とは、目視により液体保持部１６における液体Ｑの存在（量）を確認できる特性を意味している。このような透光性は、液体保持部１６の少なくとも一部を、たとえば視感透過率を３％以上とすることにより達成することができる。このようにしてスポットピン２に透光性を付与した場合には、液体保持部１６に保持された液体Ｑの高さや位置（量）を容易に確認できるため、吸い上げ工程や点着工程での工程管理、品質管理が可能になる。
【００２８】
また、透光性を有する部分をジルコニアセラミックスで形成し、その肉厚を０．０３〜０．５ｍｍの範囲に設定すれば、液体保持部１６に保持された液体Ｑの高さや位置（量）を充分に視認できるのに加え、スポットピン２自体の機械的強度と弾性変形性を充分に確保できる。さらに、スポットピン２の全体をジルコニアセラミックスで形成する場合は、スポットピン２の全体において機械的強度と弾性変形性を充分に確保することができるため、繰り返しの点着において作用する大きな負荷に対しても充分な耐久性を有することとなる。したがって、長期にわたってスポットピン２自体の破損などが生じるのを抑制することができるとともに、スポットピン２の先端部の形状変化が抑制することができるため、長期にわたり安定した点着形状や点着直径を維持することができるようになる。
【００２９】
図１および図２に示したように、ヘッド３は、複数のスポットピン２を保持するためのものであり、一対のプレート１３，１５の間に一対のスペーサ１４，１９を介在させ、一対のプレート１３，１５との間の距離を規定した構成を有している。プレート１３にはさらに、Ｚ軸駆動機構５にヘッド３を接続するためのブロック２０が固定されている。各プレート１３，１５には、液体保持部１６が挿通される複数の貫通孔が形成されている。このようなヘッド３では、プレート１３における貫通孔の周辺部にスポットピン２の係止部１２が係止され、かつプレート１３，１５のそれぞれの貫通孔に挿通された状態でスポットピン２が保持される。すなわち、各スポットピン２は、ヘッド３に対してＺ方向に相対移動可能な状態で保持される。
【００３０】
図１に示したＺ軸駆動機構５は、ヘッド３ひいてはヘッド３に保持された複数のスポットピン２をＺ方向（スポットピン２の軸方向）に移動させるためものであり、ヘッド３に対してブロック２０（図２参照）を介して連結されている。このＺ軸駆動機構５は、公知の機構により構築することができる。
【００３１】
ＸＹ軸駆動機構６は、ヘッド３ひいてはヘッド３に保持された複数のスポットピン２をＸＹ方向に移動させるためものであり、Ｚ軸駆動機構５に連結されている。このＸＹ軸駆動機構６もまた、公知の機構により構築することができる。
【００３２】
ステージ８は、試薬が点着される複数の点着対象物７を載置するためのものであり、ＸＹ方向に移動可能に構成されている。ただし、ステージ８は、必ずしもＸＹ方向に移動可能に構成する必要はない。
【００３３】
制御部１１は、液体供給機構４の開閉弁２５の開閉を制御するとともに、Ｚ軸駆動機構５、ＸＹ軸駆動機構６およびステージ８の動作を制御するものである。この制御部１１は、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備えた回路を含むものとして構成されている。
【００３４】
点着液保持部９は、点着対象物７に点着する液体Ｑを保持するためのものであり、図１に示したように複数のスポットピン２の配置に対応させた複数の点着液保持槽９Ａを有している。各点着液保持槽９Ａに保持させる液体Ｑは、たとえばプローブＤＮＡおよび溶媒を含む試薬である。プローブＤＮＡは、ターゲットに対して特異的結合が可能物質である。ターゲットとしては、たとえば生体由来物質であるホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどを生体から抽出、単離して採取し、化学的処理、化学修飾などの処理を施したものを挙げることができる。溶媒としては、プローブＤＮＡに対して悪影響を及ぼすものでなければ特段の制限はないが、たとえば純水あるいはジメチルスルホオキサイドが使用される。
【００３５】
もちろん、点着液保持部９に保持させるべき液体Ｑは、目的に応じて種々に変更可能であり、たとえばＤＮＡ以外のプローブを含む試薬を保持させることも可能である。またスポット装置１を試薬以外の液体を点着するのに使用する場合には、その目的に応じた液体を保持させた液体保持槽を有するカートリッジを使用することもできる。
【００３６】
洗浄部１０は、スポットピン２を洗浄するための洗浄液を保持したものである。この洗浄部１０には、スポットピン２、とくに筒状孔２２の内面およびスリット部１７の側面に対する試薬の固着を抑制するための洗浄液が保持されている。洗浄液としては、純水、緩衝液あるいはアルコールが使用される。洗浄部１０は、超音波を供給可能な構成であってもよく、超音波の供給によりスポットピン２を洗浄するようにしてもよい。洗浄後のスポットピン２を強制乾燥させるために、送風機や温風器を配置してもよい。
【００３７】
次に、スポット装置１を用いた点着対象物７に対する液体Ｑ（試薬）の点着動作、およびスポットピン２の洗浄動作について説明する。
【００３８】
液体Ｑの点着動作は、スポットピン２の筒状孔２２およびスリット部１７に対する液体Ｑの吸引・保持工程、および液体Ｑの点着工程を含んでいる。
【００３９】
図１および図４（ａ）に示したように、液体Ｑの吸引・保持工程は、スポットピン２の点着面１８を、点着液保持槽９Ａに保持させた液体Ｑに浸漬することにより行われる。
【００４０】
より具体的には、まず、図１に示したＸＹ軸駆動機構６を制御部１１により制御し、各スポットピン２を対応する点着液保持槽９Ａの直上に位置させる。次いで、Ｚ軸駆動機構５を制御部１１により制御し、図４（ａ）に示したように各スポットピン２を対応する点着液保持槽９Ａの液体Ｑに一定時間浸漬させた後に引き上げる。このとき、点着面１８を液体Ｑに浸漬させた場合には、筒状孔２２およびスリット部１７に作用する毛細管力により、液体保持空間２１に液体Ｑが吸引され、それが液体保持空間２１に保持された状態が達成される。
【００４１】
図６に示したように、液体Ｑの点着工程は、点着対象物７の目的部位に対して、液体Ｑを保持させたスポットピン２を接触させた後に離間させることにより行われる。
【００４２】
より具体的には、まず、ＸＹ軸駆動機構６を制御部１１により制御し、各スポットピン２を点着対象物７における対応する目的部位の直上に位置させる。次いで、Ｚ軸駆動機構５を制御部１１により制御し、各スポットピン２を対応する目的部位に一定時間接触させた後に引き上げる。このとき、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、スポットピン２の点着面１８を点着対象物７の目的部位に接触させると、液体保持空間２１の液体Ｑの一部が点着対象物７における目的部位に接触し、点着面１８と点着対象物７の目的部位との間に生じる僅かな隙間による毛細管作用によって、液体Ｑが点着面１８の外径に相当する範囲まで広がる。次いで、図６（ｃ）に示すように、スポットピン２を上昇させてスポットピン２を点着対象物７から離間させた場合には、点着対象物７の目的部位に点着面１８の外径と略一致する直径の領域に液体Ｑが点着される。
【００４３】
次に、スポットピン２の洗浄動作の一例について、図１および図５を参照しつつ説明する。まず、スポットピン２の洗浄に使用する液体供給機構４について説明する。
【００４４】
図５に示したように、液体供給機構４は、スポットピン２における液体保持空間２１に洗浄液などの液体Ｑを供給するものであり、ＸＹ軸駆動機構６に一体化されている。この液体供給機構４は、洗浄槽２４、開閉弁２５、およびチューブ２６を備えている。
【００４５】
洗浄槽２４は、スポットピン２に供給するための洗浄液Ｒ、たとえばアルコールや純水を収容したものである。
【００４６】
チューブ２６は、洗浄槽２４に収容された洗浄液Ｒをスポットピン２に供給するための流路を構成するものであり、洗浄槽２４に接続され、かつスポットピン２のスリット部１７の上部に接続可能とされている。すなわち、洗浄槽２４の内部は、チューブ２６を介してスポットピン２の液体保持空間２１に連通可能とされている。
【００４７】
開閉弁２５は、洗浄槽２４の内部が液体保持空間２１に連通する状態と連通しない状態とを選択するためのもの、すなわち洗浄槽２４に収容された洗浄液Ｒを液体保持空間２１に供給できる状態と供給できない状態とを選択するためのものである。この開閉弁２５は、チューブ２６の途中に設けられている。
【００４８】
この液体供給機構４では、チューブ２６をスポットピン２におけるスリット部１７の上部に接続した状態とし、開閉弁２５を開けた状態とすることにより、液体保持空間２１が洗浄槽２４の内部と連通する。この状態では、洗浄槽２４の洗浄液Ｒを、チューブ２６を介して液体保持空間２１に供給することができる。
【００４９】
次いで、スポットピン２の洗浄動作において、より詳細に説明する。
【００５０】
まず、ヘッド３の移動工程は、ＸＹ軸駆動機構６およびＺ軸駆動機構５を制御部１１により制御し、ヘッド３（スポットピン２）を液体供給機構４に向けて移動させ、図５（ａ）に示したように、スポットピン２のスリット部１７の上部をチューブ２６と連結させることにより行なわれる。
【００５１】
一方、開閉弁２５は、洗浄槽２４に収容された洗浄液Ｒが漏れ出さないように、通常は閉じられているので、図５（ｂ）に示すように制御部１１によって開閉弁２５が開けられる。これにより、洗浄槽２４の洗浄液Ｒがチューブ２６を通って液体保持空間２１に供給される。スポットピン２の液体保持空間２１には、通常、液体Ｑの一部が残存しているが（図５（ａ）参照）、このような残存液体Ｑは、洗浄液Ｒとともに筒状孔２２およびスリット部１７（液体保持空間２７）の下部開口２３から強制的に排出される。なお、洗浄槽２４からの洗浄液Ｒの供給は、洗浄槽２４に収容された洗浄液Ｒの自重により行なってもよいし、ポンプ等の送液機構を用いて行なってもよい。
【００５２】
次に、液体保持空間２１に対して適当量の洗浄液Ｒを供給した場合には、制御部１１によって開閉弁２５を閉じ、洗浄液Ｒの供給を停止する。このとき、液体保持空間２１には、洗浄液Ｒが残存しているために、図示しない送風機や温風器を用いてスポットピン２の内部および外部を乾燥させる。これにより、図５（ｃ）に示すように、スポットピン２は、液体保持空間２１に液体Ｑも洗浄液Ｒも保持されていない清浄な状態に回復させられる。
【００５３】
また、液体供給機構４を用いて洗浄液Ｒをスリット部１７を介してスポットピン２の内部へ供給する代わりに、液体供給機構４を用いて、スポットピン２に試料溶液や試薬を供給するように構成することもできる。この場合、液体保持空間２１の毛細管作用によって、試料溶液や試薬が液体保持空間２１に吸い込まれる。そして、吸い込まれた試料溶液や試薬が筒状孔２２（液体保持空間２１）の下部開口２３に到達すると、毛細管作用が抑制され、液体保持空間２１には一定量の液体Ｑが保持される。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図７を参照して説明する。なお、図７においては、先に説明した第１の実施の形態と同様な要素については同一の符号を付してあり、以下における重複説明を省略する。
【００５５】
図７に示したスポットピン２Ａは、スリット部１７が、第１スリット部１７Ａと第２スリット部１７Ｂとを有している点で本発明の第１の実施の形態に係るスポットピン２と異なっている。そして、このスポットピン２Ａでは、第１スリット部１７Ａの幅Ｗ１が第２スリット部１７Ｂの幅Ｗ２よりも小さくなるように構成されている。より具体的に、第１スリット部１７Ａのスリット幅Ｗ１は、第２スリット部１７Ｂのスリット幅Ｗ２の１／１０〜２／３程度の幅となっている。このような構造によれば、第１スリット部１７Ａが形成された点着面１８付近の毛細管力を強めて液体の保持力を高め、一方で、第２スリット部１７Ｂの幅を大きくすることによって該第２スリット部１７Ｂが形成されている液体保持空間２１の毛細管力を弱めることができる。その結果、このような構造によれば、点着面１８からの液もれを低減するとともに、液体保持部１６の軸方向に沿って液体保持空間２１の毛細管力を調整することができるため、過度な毛細管力の発現によって生じるエアギャップの発生を低減することができる。なお、エアギャップとは、スポットピンで点着面から液体を吸い上げた際、毛細管力が強すぎると、点着面よりも液体保持空間２１側（液体の吸い上げ方向）に液体が必要以上に吸い上げられ、液体保持空間２１に不要な空気は入り込む現象である。このようなエアギャップが生じると、空気を含んだ液体が点着される場合があり、点着直径にばらつきが生じる可能性がある。
【００５６】
また、図７に示すように、スポットピン２Ａにおいて、筒状の液体保持部１６の軸方向における第１スリット部１７Ａの長さＬ１は、第２スリット部１７Ｂの長さＬ２に比べて、短いほうが好ましい。このような構造によれば、第２スリット部１７Ｂに対応する液体保持空間２１の体積に比べ、第１スリット部１７Ａに対応する液体保持空間２１の体積が小さくなる。その結果、このような形態によれば、第１スリット部１７Ａ付近の毛細管力を弱めることができるため、点着を繰り返すことによってスポットピンに入っている液体が少なくなった場合であっても、液体保持空間２１に残存する液体をより少なくでき、液体保持空間２１で保持した液体をほぼ使いきることが可能となる。また、第１スリット部１７Ａの長さＬ１は、たとえば０．０３ｍｍ〜０．２ｍｍ、第２スリット部１７Ｂの長さＬ２は、たとえば４ｍｍ〜１０ｍｍに設定されている。このとき、スポットピン２Ａの全長Ｌ３は、８〜１００ｍｍである。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施の形態について、図８を参照して説明する。なお、図８においては、先に説明した第１の実施の形態と同様な要素については同一の符号を付してあり、以下における重複説明を省略する。
【００５８】
図８に示したスポットピン２Ｂは、第１スリット部１７Ａ’が、点着面１８に向かって、漸次、幅が小さくなるテーパ形状である点で本発明の第１の実施の形態に係るスポットピン２Ａと異なっている。このような構造によれば、点着面１８に向かって毛細管力を徐々に強めることができる。その結果、このような構成によれば、点着面１８からの液もれを低減でき、さらにはスポットピン２Ｂの上方側の液体保持部１６で保持された液体を、毛細管力が強まった第１スリット部１７Ａ’に対応する液体保持部１６に促すことができるため、液体の点着が容易になる。
また、この第１スリット部１７Ａにおけるテーパ率は、第１スリット部１７Ａ’の最も幅が小さい部分（第２スリット部１７Ｂと境界部分）をＷ３、第１スリット部１７Ａ’の最も幅が小さい部分（点着面側）をＷ４とし、第１スリット部１７Ａ’の液体保持部１６の軸方向における長さをＬ３としたとき、（Ｗ３−Ｗ４／Ｌ３）＝０．０１〜０．７であるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態を説明するためのスポット装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示したスポット装置におけるヘッド周りの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のスポットピンの断面図である。
【図４】スポットピンに対する液体の供給動作を説明するための断面図である。
【図５】スポット装置における液体供給機構を説明するための断面図である。
【図６】スポットピンを用いた点着動作を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のスポットピンを説明するためのものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態をスポットピンを説明するための正面図である。
【図９】一般的なスポット装置のヘッド回りの要部を示す断面図である。
【図１０】従来のスポットピンを示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は点着面の平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ スポット装置
２ スポットピン
２Ａ スポットピン
２Ｂ スポットピン
３ ヘッド
４ 液体供給機構
５ Ｚ軸駆動機構
６ ＸＹ軸駆動機構
７ 点着対象物
８ ステージ
９ 点着液保持部
９Ａ 点着液保持槽
１０ 洗浄部
１１ 制御部
１２ 係止部
１３ プレート
１４ スペーサ
１５ プレート
１６ 液体保持部
１７ スリット部
１７Ａ、１７Ａ’ 第１スリット部
１７Ｂ 第２スリット部
１８ 点着面
１９ スペーサ
２０ ブロック
２１ 液体保持空間
２２ 筒状孔
２３ 下部開口
２４ 洗浄槽
２５ 開閉弁
２６ チューブ
２７ 内部空間
３０ ヘッド
３１ スポットピン
３２ 内部空間
３３ スリット
Ｗ１〜Ｗ４ スリット部の幅
Ｌ スポットピン長さ
Ｌ１〜Ｌ３ スリット部の長さ
Ｑ 液体
Ｒ 洗浄液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点着対象面に対して液体を点着するためのスポット装置、このスポット装置に用いるスポットピン、このスポットピンを用いた液体の点着方法および生化学解析用ユニットの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡの塩基配列の解析を行う方法として、バイオチップなどの生化学解析用ユニットを用いる方法がある（たとえば特許文献１参照）。バイオチップは、基板に対して塩基配列が既知のプローブＤＮＡをスポット状に固定化したものである。このようなバイオチップでは、蛍光物質で標識したサンプルＤＮＡと接触させることにより、サンプルＤＮＡに含まれるプローブＤＮＡの相補鎖ＤＮＡがプローブＤＮＡと結合する。そのため、プローブＤＮＡに結合していないＤＮＡを洗浄により除去し、相補鎖ＤＮＡに標識させた蛍光物質を光エネルギで励起させて、その励起光を検出することにより、目的とするＤＮＡの検出を行うことができる。
【０００３】
上述のように、バイオチップにおいては、基板に対してプローブＤＮＡが固定化されているが、その固定化に際して、基板に対してプローブＤＮＡを含む試薬が点着される。試薬の点着には、試薬を保持するための複数のスポットピンをヘッドに保持させたスポット装置が使用されている。
【０００４】
図９は、一般的なスポット装置のヘッド周りの要部を示すものであり、ヘッド３０は複数のスポットピン３１が保持されている。各スポットピン３１は、毛細管力を作用させる内部空間３２を有するパイプ状に形成されたものである。このスポットピン３１では、試薬にスポットピン３１の先端部を浸漬することにより、内部空間３２に作用する毛細管力によって内部空間３２に試薬が吸引・保持される。図１０は、スポットピン３１を示すものであり、（ａ）が正面図、（ｂ）がスポットピン３１の先端面の平面図である。スポットピン３１は、図１０に示すように、内部空間３２を形成するために、スリット３３が設けられている。
【特許文献１】特開２００４−３５４１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたスポットピンは、先端面において、対向する外壁部を完全に貫通するようにスリットが形成されているため、先端面を基板に対して繰り返し点着させると、当該スリットの部分が開くように外側に広がり、先端面の開口径が必要以上に大きくなり、良好な点着ができなくなる場合があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、細径のスポットピンであっても、点着時の先端部の変形を低減し、試薬の点着形状を安定させることのできるスポットピン、これを用いたスポット装置および液体の点着方法、ならびに生化学解析用ユニットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスポットピンは、液体を保持するための液体保持空間を規定する筒状部を有する液体保持部を含んでなるスポットピンであって、前記液体保持部は、前記筒状部の一端面に、液体を点着対象面に接触させる点着面を有するとともに、前記筒状部の軸方向において、前記点着面から前記筒状部の他端面に向かって延びる単一のスリット部を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明のスポット装置は、本発明に係るスポットピンと、前記スポットピンを軸方向に移動させるための移動機構と、前記移動機構の動作を制御するための制御部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液体の点着方法は、本発明に係るスポットピンにおける液体保持空間に液体を保持させる工程と、前記スポットピンの点着面を点着対象面に接触させた後に、前記点着対象面から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の液体を前記点着対象面に点着する点着工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の生化学解析用ユニットの製造方法は、基体に試薬を固定化した生化学解析用ユニットの製造方法であって、本発明に係るスポットピンにおける液体保持空間に試薬を保持させる工程と、前記スポットピンの点着面を前記基体の表面に接触させた後に、前記基体から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の試薬を前記基板の表面に点着する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るスポットピン、スポット装置、液体の点着方法、および生化学解析用ユニットの製造方法によれば、スポットピンの点着面（液体保持部の筒状部の一端面）から液体保持部の筒状部の内部まで延びるスリット部を単一のものとしたため、点着面付近の強度を向上させることができる。その結果、本発明に係るスポットピン、スポット装置、液体の点着方法、および生化学解析用ユニットの製造方法によれば、点着動作を繰り返しても、スリット部の幅の拡がりを低減することができるため、点着される液体の点着形状を安定化することができる。
【００１２】
また、本発明において、前記スリット部を点着面側から第１スリット部と第２スリット部とを有するようにして、第１スリット部の幅を第２スリット部の幅よりも小さくすることにより、第１スリット部が形成された点着面付近の毛細管力を強めて液体の保持力を高め、一方で、第２スリット部の幅を大きくすることによって該第２スリット部が形成されている液体保持空間２１付近の毛細管力を弱めることができる。その結果、このような構造によれば、点着面からの液もれを低減するとともに、液体保持部の軸方向に沿って液体保持空間の毛細管力を調整することができるため、過度な毛細管力の発現によって生じるエアギャップの発生を低減することができる。
【００１３】
さらに、第１スリット部を点着面に向かって、漸次、第１スリット部の幅が小さくなるようなテーパ形状とすることにより、点着面付近の毛細管力をより強めることができる。その結果、このような構成によれば、点着面からの液もれを低減でき、さらにはスポットピンの上方側の液体保持部で保持された液体を、毛細管力が強まった第１スリット部に対応する液体保持部に促すことができるため、液体の点着が容易になる。
【００１４】
また、液体保持部の一部を成す前記筒状部の軸方向における第１スリット部の長さを第２スリット部の長さに比べて短くすることにより、第２スリット部に対応する液体保持空間の体積に比べ、第１スリット部に対応する液体保持空間の体積が小さくなる。その結果、このような形態によれば、第１スリット部付近の毛細管力を弱めることができるため、点着を繰り返すことによってスポットピンに入っている液体が少なくなった場合であっても、液体保持空間に残存する液体をより少なくでき、液体保持空間で保持した液体をほぼ使いきることが可能となる。
【００１５】
さらに、スポットピンの全体をジルコニアセラミックスで形成することにより、スポットピンの全体において機械的強度と弾性変形性を充分に確保することができるため、繰り返しの点着において作用する大きな負荷に対しても充分な耐久性を有することとなる。したがって、長期にわたってスポットピン自体の破損などが生じるのを抑制することができるとともに、スポットピンの端部の形状変化を抑制することができるため、長期にわたり安定した点着形状や点着直径を維持することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明について、第１〜第３の実施の形態として、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
まず、本発明の第１の実施の形態について、図１〜図６を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１に示したスポット装置１は、プローブＤＮＡを含む試薬Ｑを基板７における目的部位に点着するためのものであり、複数のスポットピン２（図面上は６つ）、ヘッド３、液体供給機構４、Ｚ軸駆動機構５、ＸＹ軸駆動機構６、ステージ８、制御部１１、点着液保持部９、および洗浄部１０を備えている。
【００１９】
図２および図３に示したように、各スポットピン２は、点着すべき試薬などの液体Ｑ（図３参照）を内部に保持させるためものであり、係止部１２、液体保持部１６、スリット部１７、点着面１８、筒状穴２２を有している。
【００２０】
係止部１２は、ヘッド３にスポットピン２を支持させる際に利用される部分であり、他の部分よりも外形寸法が大きくなされている。
【００２１】
液体保持部１６は、図４に示すように、毛細管力を作用（発現）させ、かつ液体Ｑを吸引・保持するものであり、一様な外径寸法を有する円筒状に形成されている。なお、液体保持部１６は、毛細管力を作用させるような筒状穴２２を備えた筒状部を有していればよく、たとえば外形が角柱形状であってもよい。
【００２２】
スリット部１７は、液体保持部１６の一部に１つだけ形成されており、液体保持部１６の一端面、すなわち点着面１８から液体保持部１６の軸方向に向かって延びている。このスリット部１７は、液体保持部１６の外周面に開口するように形成されている。それゆえ、スリット部１７が形成されている液体保持部１６の液体保持空間２１は、スリット部１７が形成されていない部位に比べて液体と接触する表面積が大きくなっているため、毛細管力が作用しやすくなっている。すなわち、スリット部１７は、液体保持部１６の毛細管力を高める機能を有している。具体的に、点着面１８から吸い上げられる液体は、液体保持部１６の筒状穴２２で規定される液体保持空間２１およびスリット部１７で規定される空間でもって保持される。また、スリット部１７は、液体保持部１６において、点着面１８から、点着面１８の反対側の端面（他端面）まで形成されていてもよいが、液体保持部１６の全長に対して１０〜５０％であれば、液体の保持力および点着容易性をより高めることができる。また、スリット部１７の幅は、液体保持部１６の直径に対して、２〜３０％であればよい。
【００２３】
点着面１８は、点着対象物７の目的部位に液体Ｑを点着する際に、点着対象物７の目的部位に接触させるための部位であるとともに、目的部位との間に作用する毛細管力により点着される液体Ｑの形状およびスポット径を規定するための部位である。この点着面１８は、円環状に形成されており、その外径Ｄ１は、たとえば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定されている。もちろん、点着面１８の形状は、円環状に限定されず、他の形状を採用することができる。
【００２４】
筒状穴２２は、図３に示したように、とともに液体保持空間２１を規定するものであり、円形の断面を有している。筒状穴２２の断面形状として円形を採用した場合には、加工が容易であるという効果を奏する。もちろん、筒状穴２２の断面形状は、円形に限らず、楕円形、半円形、三角形、四角形、多角形、星形など形状を採用することができる。筒状穴２２の断面形状として半円形、三角形、四角形、多角形、あるいは星形を採用した場合には、角部における毛細管力が追加されるためにより適切に毛細管効果を得ることができ、筒状穴２２の断面形状として楕円形を採用した場合には角部を有する形態に比べて加工が容易である上に円形状の形態に比べて毛細管効果を得る上で有利となる。
【００２５】
このように、本実施の形態では、スポットピン２の点着面１８（液体保持部の筒状部の一端面）から液体保持部１６の筒状部の内部まで延びるスリット部１７を単一のものとしたため、点着面１８付近の強度を向上させることができる。その結果、本実施の形態によれば、点着動作を繰り返しても、スリット部１７の幅の拡がりを低減することができるため、点着される液体の点着形状を安定化することができる。
【００２６】
また、このようなスポットピン２は、セラミック材料を用いて目的形状に成型した後、これを焼成することにより形成することができる。このようなセラミック材料としては、たとえばジルコニアセラミックスおよびアルミナセラミックスを挙げることができるが、強度や弾性変形性の観点から、ジルコニアセラミックスを使用するのが好ましい。もちろん、スポットピン２は、セラミックス以外の材料、たとえばステンレスやガラスを用いて形成することもできる。
【００２７】
また、スポットピン２は、透光性を有するものとしてもよい。透光性を有するスポットピン２は、たとえばジルコニアセラミック材料を用いてスポットピン２の肉厚を０．０３〜０．５ｍｍに設定することにより、あるいはガラス材料を用いることにより形成することができる。ここで、液体保持部１６における透光性を有する部位という場合の「透光性」とは、目視により液体保持部１６における液体Ｑの存在（量）を確認できる特性を意味している。このような透光性は、液体保持部１６の少なくとも一部を、たとえば視感透過率を３％以上とすることにより達成することができる。このようにしてスポットピン２に透光性を付与した場合には、液体保持部１６に保持された液体Ｑの高さや位置（量）を容易に確認できるため、吸い上げ工程や点着工程での工程管理、品質管理が可能になる。
【００２８】
また、透光性を有する部分をジルコニアセラミックスで形成し、その肉厚を０．０３〜０．５ｍｍの範囲に設定すれば、液体保持部１６に保持された液体Ｑの高さや位置（量）を充分に視認できるのに加え、スポットピン２自体の機械的強度と弾性変形性を充分に確保できる。さらに、スポットピン２の全体をジルコニアセラミックスで形成する場合は、スポットピン２の全体において機械的強度と弾性変形性を充分に確保することができるため、繰り返しの点着において作用する大きな負荷に対しても充分な耐久性を有することとなる。したがって、長期にわたってスポットピン２自体の破損などが生じるのを抑制することができるとともに、スポットピン２の先端部の形状変化が抑制することができるため、長期にわたり安定した点着形状や点着直径を維持することができるようになる。
【００２９】
図１および図２に示したように、ヘッド３は、複数のスポットピン２を保持するためのものであり、一対のプレート１３，１５の間に一対のスペーサ１４，１９を介在させ、一対のプレート１３，１５との間の距離を規定した構成を有している。プレート１３にはさらに、Ｚ軸駆動機構５にヘッド３を接続するためのブロック２０が固定されている。各プレート１３，１５には、液体保持部１６が挿通される複数の貫通孔が形成されている。このようなヘッド３では、プレート１３における貫通孔の周辺部にスポットピン２の係止部１２が係止され、かつプレート１３，１５のそれぞれの貫通孔に挿通された状態でスポットピン２が保持される。すなわち、各スポットピン２は、ヘッド３に対してＺ方向に相対移動可能な状態で保持される。
【００３０】
図１に示したＺ軸駆動機構５は、ヘッド３ひいてはヘッド３に保持された複数のスポットピン２をＺ方向（スポットピン２の軸方向）に移動させるためものであり、ヘッド３に対してブロック２０（図２参照）を介して連結されている。このＺ軸駆動機構５は、公知の機構により構築することができる。
【００３１】
ＸＹ軸駆動機構６は、ヘッド３ひいてはヘッド３に保持された複数のスポットピン２をＸＹ方向に移動させるためものであり、Ｚ軸駆動機構５に連結されている。このＸＹ軸駆動機構６もまた、公知の機構により構築することができる。
【００３２】
ステージ８は、試薬が点着される複数の点着対象物７を載置するためのものであり、ＸＹ方向に移動可能に構成されている。ただし、ステージ８は、必ずしもＸＹ方向に移動可能に構成する必要はない。
【００３３】
制御部１１は、液体供給機構４の開閉弁２５の開閉を制御するとともに、Ｚ軸駆動機構５、ＸＹ軸駆動機構６およびステージ８の動作を制御するものである。この制御部１１は、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備えた回路を含むものとして構成されている。
【００３４】
点着液保持部９は、点着対象物７に点着する液体Ｑを保持するためのものであり、図１に示したように複数のスポットピン２の配置に対応させた複数の点着液保持槽９Ａを有している。各点着液保持槽９Ａに保持させる液体Ｑは、たとえばプローブＤＮＡおよび溶媒を含む試薬である。プローブＤＮＡは、ターゲットに対して特異的結合が可能物質である。ターゲットとしては、たとえば生体由来物質であるホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどを生体から抽出、単離して採取し、化学的処理、化学修飾などの処理を施したものを挙げることができる。溶媒としては、プローブＤＮＡに対して悪影響を及ぼすものでなければ特段の制限はないが、たとえば純水あるいはジメチルスルホオキサイドが使用される。
【００３５】
もちろん、点着液保持部９に保持させるべき液体Ｑは、目的に応じて種々に変更可能であり、たとえばＤＮＡ以外のプローブを含む試薬を保持させることも可能である。またスポット装置１を試薬以外の液体を点着するのに使用する場合には、その目的に応じた液体を保持させた液体保持槽を有するカートリッジを使用することもできる。
【００３６】
洗浄部１０は、スポットピン２を洗浄するための洗浄液を保持したものである。この洗浄部１０には、スポットピン２、とくに筒状孔２２の内面およびスリット部１７の側面に対する試薬の固着を抑制するための洗浄液が保持されている。洗浄液としては、純水、緩衝液あるいはアルコールが使用される。洗浄部１０は、超音波を供給可能な構成であってもよく、超音波の供給によりスポットピン２を洗浄するようにしてもよい。洗浄後のスポットピン２を強制乾燥させるために、送風機や温風器を配置してもよい。
【００３７】
次に、スポット装置１を用いた点着対象物７に対する液体Ｑ（試薬）の点着動作、およびスポットピン２の洗浄動作について説明する。
【００３８】
液体Ｑの点着動作は、スポットピン２の筒状孔２２およびスリット部１７に対する液体Ｑの吸引・保持工程、および液体Ｑの点着工程を含んでいる。
【００３９】
図１および図４（ａ）に示したように、液体Ｑの吸引・保持工程は、スポットピン２の点着面１８を、点着液保持槽９Ａに保持させた液体Ｑに浸漬することにより行われる。
【００４０】
より具体的には、まず、図１に示したＸＹ軸駆動機構６を制御部１１により制御し、各スポットピン２を対応する点着液保持槽９Ａの直上に位置させる。次いで、Ｚ軸駆動機構５を制御部１１により制御し、図４（ａ）に示したように各スポットピン２を対応する点着液保持槽９Ａの液体Ｑに一定時間浸漬させた後に引き上げる。このとき、点着面１８を液体Ｑに浸漬させた場合には、筒状孔２２およびスリット部１７に作用する毛細管力により、液体保持空間２１に液体Ｑが吸引され、それが液体保持空間２１に保持された状態が達成される。
【００４１】
図６に示したように、液体Ｑの点着工程は、点着対象物７の目的部位に対して、液体Ｑを保持させたスポットピン２を接触させた後に離間させることにより行われる。
【００４２】
より具体的には、まず、ＸＹ軸駆動機構６を制御部１１により制御し、各スポットピン２を点着対象物７における対応する目的部位の直上に位置させる。次いで、Ｚ軸駆動機構５を制御部１１により制御し、各スポットピン２を対応する目的部位に一定時間接触させた後に引き上げる。このとき、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、スポットピン２の点着面１８を点着対象物７の目的部位に接触させると、液体保持空間２１の液体Ｑの一部が点着対象物７における目的部位に接触し、点着面１８と点着対象物７の目的部位との間に生じる僅かな隙間による毛細管作用によって、液体Ｑが点着面１８の外径に相当する範囲まで広がる。次いで、図６（ｃ）に示すように、スポットピン２を上昇させてスポットピン２を点着対象物７から離間させた場合には、点着対象物７の目的部位に点着面１８の外径と略一致する直径の領域に液体Ｑが点着される。
【００４３】
次に、スポットピン２の洗浄動作の一例について、図１および図５を参照しつつ説明する。まず、スポットピン２の洗浄に使用する液体供給機構４について説明する。
【００４４】
図５に示したように、液体供給機構４は、スポットピン２における液体保持空間２１に洗浄液などの液体Ｑを供給するものであり、ＸＹ軸駆動機構６に一体化されている。この液体供給機構４は、洗浄槽２４、開閉弁２５、およびチューブ２６を備えている。
【００４５】
洗浄槽２４は、スポットピン２に供給するための洗浄液Ｒ、たとえばアルコールや純水を収容したものである。
【００４６】
チューブ２６は、洗浄槽２４に収容された洗浄液Ｒをスポットピン２に供給するための流路を構成するものであり、洗浄槽２４に接続され、かつスポットピン２のスリット部１７の上部に接続可能とされている。すなわち、洗浄槽２４の内部は、チューブ２６を介してスポットピン２の液体保持空間２１に連通可能とされている。
【００４７】
開閉弁２５は、洗浄槽２４の内部が液体保持空間２１に連通する状態と連通しない状態とを選択するためのもの、すなわち洗浄槽２４に収容された洗浄液Ｒを液体保持空間２１に供給できる状態と供給できない状態とを選択するためのものである。この開閉弁２５は、チューブ２６の途中に設けられている。
【００４８】
この液体供給機構４では、チューブ２６をスポットピン２におけるスリット部１７の上部に接続した状態とし、開閉弁２５を開けた状態とすることにより、液体保持空間２１が洗浄槽２４の内部と連通する。この状態では、洗浄槽２４の洗浄液Ｒを、チューブ２６を介して液体保持空間２１に供給することができる。
【００４９】
次いで、スポットピン２の洗浄動作において、より詳細に説明する。
【００５０】
まず、ヘッド３の移動工程は、ＸＹ軸駆動機構６およびＺ軸駆動機構５を制御部１１により制御し、ヘッド３（スポットピン２）を液体供給機構４に向けて移動させ、図５（ａ）に示したように、スポットピン２のスリット部１７の上部をチューブ２６と連結させることにより行なわれる。
【００５１】
一方、開閉弁２５は、洗浄槽２４に収容された洗浄液Ｒが漏れ出さないように、通常は閉じられているので、図５（ｂ）に示すように制御部１１によって開閉弁２５が開けられる。これにより、洗浄槽２４の洗浄液Ｒがチューブ２６を通って液体保持空間２１に供給される。スポットピン２の液体保持空間２１には、通常、液体Ｑの一部が残存しているが（図５（ａ）参照）、このような残存液体Ｑは、洗浄液Ｒとともに筒状孔２２およびスリット部１７（液体保持空間２７）の下部開口２３から強制的に排出される。なお、洗浄槽２４からの洗浄液Ｒの供給は、洗浄槽２４に収容された洗浄液Ｒの自重により行なってもよいし、ポンプ等の送液機構を用いて行なってもよい。
【００５２】
次に、液体保持空間２１に対して適当量の洗浄液Ｒを供給した場合には、制御部１１によって開閉弁２５を閉じ、洗浄液Ｒの供給を停止する。このとき、液体保持空間２１には、洗浄液Ｒが残存しているために、図示しない送風機や温風器を用いてスポットピン２の内部および外部を乾燥させる。これにより、図５（ｃ）に示すように、スポットピン２は、液体保持空間２１に液体Ｑも洗浄液Ｒも保持されていない清浄な状態に回復させられる。
【００５３】
また、液体供給機構４を用いて洗浄液Ｒをスリット部１７を介してスポットピン２の内部へ供給する代わりに、液体供給機構４を用いて、スポットピン２に試料溶液や試薬を供給するように構成することもできる。この場合、液体保持空間２１の毛細管作用によって、試料溶液や試薬が液体保持空間２１に吸い込まれる。そして、吸い込まれた試料溶液や試薬が筒状孔２２（液体保持空間２１）の下部開口２３に到達すると、毛細管作用が抑制され、液体保持空間２１には一定量の液体Ｑが保持される。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図７を参照して説明する。なお、図７においては、先に説明した第１の実施の形態と同様な要素については同一の符号を付してあり、以下における重複説明を省略する。
【００５５】
図７に示したスポットピン２Ａは、スリット部１７が、第１スリット部１７Ａと第２スリット部１７Ｂとを有している点で本発明の第１の実施の形態に係るスポットピン２と異なっている。そして、このスポットピン２Ａでは、第１スリット部１７Ａの幅Ｗ１が第２スリット部１７Ｂの幅Ｗ２よりも小さくなるように構成されている。より具体的に、第１スリット部１７Ａのスリット幅Ｗ１は、第２スリット部１７Ｂのスリット幅Ｗ２の１／１０〜２／３程度の幅となっている。このような構造によれば、第１スリット部１７Ａが形成された点着面１８付近の毛細管力を強めて液体の保持力を高め、一方で、第２スリット部１７Ｂの幅を大きくすることによって該第２スリット部１７Ｂが形成されている液体保持空間２１の毛細管力を弱めることができる。その結果、このような構造によれば、点着面１８からの液もれを低減するとともに、液体保持部１６の軸方向に沿って液体保持空間２１の毛細管力を調整することができるため、過度な毛細管力の発現によって生じるエアギャップの発生を低減することができる。なお、エアギャップとは、スポットピンで点着面から液体を吸い上げた際、毛細管力が強すぎると、点着面よりも液体保持空間２１側（液体の吸い上げ方向）に液体が必要以上に吸い上げられ、液体保持空間２１に不要な空気は入り込む現象である。このようなエアギャップが生じると、空気を含んだ液体が点着される場合があり、点着直径にばらつきが生じる可能性がある。
【００５６】
また、図７に示すように、スポットピン２Ａにおいて、筒状の液体保持部１６の軸方向における第１スリット部１７Ａの長さＬ１は、第２スリット部１７Ｂの長さＬ２に比べて、短いほうが好ましい。このような構造によれば、第２スリット部１７Ｂに対応する液体保持空間２１の体積に比べ、第１スリット部１７Ａに対応する液体保持空間２１の体積が小さくなる。その結果、このような形態によれば、第１スリット部１７Ａ付近の毛細管力を弱めることができるため、点着を繰り返すことによってスポットピンに入っている液体が少なくなった場合であっても、液体保持空間２１に残存する液体をより少なくでき、液体保持空間２１で保持した液体をほぼ使いきることが可能となる。また、第１スリット部１７Ａの長さＬ１は、たとえば０．０３ｍｍ〜０．２ｍｍ、第２スリット部１７Ｂの長さＬ２は、たとえば４ｍｍ〜１０ｍｍに設定されている。このとき、スポットピン２Ａの全長Ｌ３は、８〜１００ｍｍである。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施の形態について、図８を参照して説明する。なお、図８においては、先に説明した第１の実施の形態と同様な要素については同一の符号を付してあり、以下における重複説明を省略する。
【００５８】
図８に示したスポットピン２Ｂは、第１スリット部１７Ａ’が、点着面１８に向かって、漸次、幅が小さくなるテーパ形状である点で本発明の第１の実施の形態に係るスポットピン２Ａと異なっている。このような構造によれば、点着面１８に向かって毛細管力を徐々に強めることができる。その結果、このような構成によれば、点着面１８からの液もれを低減でき、さらにはスポットピン２Ｂの上方側の液体保持部１６で保持された液体を、毛細管力が強まった第１スリット部１７Ａ’に対応する液体保持部１６に促すことができるため、液体の点着が容易になる。
また、この第１スリット部１７Ａにおけるテーパ率は、第１スリット部１７Ａ’の最も幅が小さい部分（第２スリット部１７Ｂと境界部分）をＷ３、第１スリット部１７Ａ’の最も幅が小さい部分（点着面側）をＷ４とし、第１スリット部１７Ａ’の液体保持部１６の軸方向における長さをＬ３としたとき、（Ｗ３−Ｗ４／Ｌ３）＝０．０１〜０．７であるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態を説明するためのスポット装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示したスポット装置におけるヘッド周りの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のスポットピンの断面図である。
【図４】スポットピンに対する液体の供給動作を説明するための断面図である。
【図５】スポット装置における液体供給機構を説明するための断面図である。
【図６】スポットピンを用いた点着動作を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のスポットピンを説明するためのものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態をスポットピンを説明するための正面図である。
【図９】一般的なスポット装置のヘッド回りの要部を示す断面図である。
【図１０】従来のスポットピンを示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は点着面の平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ スポット装置
２ スポットピン
２Ａ スポットピン
２Ｂ スポットピン
３ ヘッド
４ 液体供給機構
５ Ｚ軸駆動機構
６ ＸＹ軸駆動機構
７ 点着対象物
８ ステージ
９ 点着液保持部
９Ａ 点着液保持槽
１０ 洗浄部
１１ 制御部
１２ 係止部
１３ プレート
１４ スペーサ
１５ プレート
１６ 液体保持部
１７ スリット部
１７Ａ、１７Ａ’ 第１スリット部
１７Ｂ 第２スリット部
１８ 点着面
１９ スペーサ
２０ ブロック
２１ 液体保持空間
２２ 筒状孔
２３ 下部開口
２４ 洗浄槽
２５ 開閉弁
２６ チューブ
２７ 内部空間
３０ ヘッド
３１ スポットピン
３２ 内部空間
３３ スリット
Ｗ１〜Ｗ４ スリット部の幅
Ｌ スポットピン長さ
Ｌ１〜Ｌ３ スリット部の長さ
Ｑ 液体
Ｒ 洗浄液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を保持するための液体保持空間を規定する筒状部を有する液体保持部を含んでなるスポットピンであって、
前記液体保持部は、前記筒状部の一端面に、液体を点着対象面に接触させる点着面を有するとともに、前記筒状部の軸方向において、前記点着面から前記筒状部の他端面に向かって延びる単一のスリット部を有することを特徴とするスポットピン。
【請求項２】
前記スリット部は、第１スリット部と該第１スリット部より幅が大きい第２スリット部とを有してなり、前記第１スリット部が前記第２スリット部よりも前記点着面側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のスポットピン。
【請求項３】
前記第１スリット部は、前記点着面に向かって、漸次、幅が小さくなるテーパ形状であることを特徴とする請求項２に記載のスポットピン。
【請求項４】
前記第１スリット部は、前記筒状部の軸方向における長さが前記第２スリット部に比べて短いことを特徴とする請求項２または３に記載のスポットピン。
【請求項５】
全体がジルコニアセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスポットピン。
【請求項６】
請求項１〜６のいずれかに記載のスポットピンと、
前記スポットピンを軸方向に移動させるための移動機構と、
前記移動機構の動作を制御するための制御部と、
を備えていることを特徴とするスポット装置。
【請求項７】
前記スリット部から前記液体保持空間に液体を供給するための液体供給機構をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載のスポット装置。
【請求項８】
前記液体は、試料溶液、試薬または洗浄液であることを特徴とする請求項７に記載のスポット装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載のスポットピンにおける液体保持空間に液体を保持させる工程と、
前記スポットピンの点着面を点着対象面に接触させた後に、前記点着対象面から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の液体を前記点着対象面に点着する点着工程と、
を含むことを特徴とする液体の点着方法。
【請求項１０】
前記点着工程の後において、前記液体保持空間に残存する液体を排出する工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項９に記載の液体の点着方法。
【請求項１１】
基体に試薬を固定化した生化学解析用ユニットの製造方法であって、
請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスポットピンにおける液体保持空間に試薬を保持させる工程と、
前記スポットピンの点着面を前記基体の表面に接触させた後に、前記基体から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の試薬を前記基板の表面に点着する工程と、
を含むことを特徴とする生化学解析用ユニットの製造方法。
【請求項１】
液体を保持するための液体保持空間を規定する筒状部を有する液体保持部を含んでなるスポットピンであって、
前記液体保持部は、前記筒状部の一端面に、液体を点着対象面に接触させる点着面を有するとともに、前記筒状部の軸方向において、前記点着面から前記筒状部の他端面に向かって延びる単一のスリット部を有することを特徴とするスポットピン。
【請求項２】
前記スリット部は、第１スリット部と該第１スリット部より幅が大きい第２スリット部とを有してなり、前記第１スリット部が前記第２スリット部よりも前記点着面側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のスポットピン。
【請求項３】
前記第１スリット部は、前記点着面に向かって、漸次、幅が小さくなるテーパ形状であることを特徴とする請求項２に記載のスポットピン。
【請求項４】
前記第１スリット部は、前記筒状部の軸方向における長さが前記第２スリット部に比べて短いことを特徴とする請求項２または３に記載のスポットピン。
【請求項５】
全体がジルコニアセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスポットピン。
【請求項６】
請求項１〜６のいずれかに記載のスポットピンと、
前記スポットピンを軸方向に移動させるための移動機構と、
前記移動機構の動作を制御するための制御部と、
を備えていることを特徴とするスポット装置。
【請求項７】
前記スリット部から前記液体保持空間に液体を供給するための液体供給機構をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載のスポット装置。
【請求項８】
前記液体は、試料溶液、試薬または洗浄液であることを特徴とする請求項７に記載のスポット装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載のスポットピンにおける液体保持空間に液体を保持させる工程と、
前記スポットピンの点着面を点着対象面に接触させた後に、前記点着対象面から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の液体を前記点着対象面に点着する点着工程と、
を含むことを特徴とする液体の点着方法。
【請求項１０】
前記点着工程の後において、前記液体保持空間に残存する液体を排出する工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項９に記載の液体の点着方法。
【請求項１１】
基体に試薬を固定化した生化学解析用ユニットの製造方法であって、
請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスポットピンにおける液体保持空間に試薬を保持させる工程と、
前記スポットピンの点着面を前記基体の表面に接触させた後に、前記基体から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の試薬を前記基板の表面に点着する工程と、
を含むことを特徴とする生化学解析用ユニットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２６４９０１（Ｐ２００９−２６４９０１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１４１２０（Ｐ２００８−１１４１２０）
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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