プローブ担体の製造方法および製造装置
【課題】 液体吐出ユニットを用いてプローブ担体を製造する際に、プローブ担体基板上に配置された各プローブ材料に、異なったプローブ材料が混ざることのない、配置された各プローブ材料の純度が高い良好なプローブ担体の製造方法および、配置された各プローブ材料の純度が高い良好なプローブ担体の提供を可能にする、プローブ担体の製造装置を提供すること。
【解決手段】 プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【解決手段】 プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固相基板上にプローブ担体を製造する方法、ならびに、専ら前記の製造方法の実施に利用されるプローブ担体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析を行う場合、あるいは多項目に関する高信頼性の遺伝子診断を同時に行う場合などにおいて、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複数種のプローブ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・スクリーニングあるいはコンビナトリアル・ケミストリーによる薬剤等の開発においても、対象となる多数（たとえば９６種、３８４種または１５３６種）のタンパク質あるいは薬物の溶液の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】
基本的に、これらの並列的なスクリーニング作業は、評価すべき物質に対する選別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（プローブ・アレイ）を利用して行われ、同一条件下でのプローブ材料に対する作用あるいは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材料に対する作用あるいは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材料は、例えば、塩基配列の異なる一群のＤＮＡプローブ材料など、大きく区分すると一種類の物質である。すなわち、一群のプローブ材料として利用される物質は、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、一群をなす複数種のプローブ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の性質によっては、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】
一群をなす複数種のプローブ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、アレイ状に基板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の塩基配列の解析を行う際、あるいは信頼性の高い遺伝子診断を同時に多項目に関して行う際などに用いられる。
【０００５】
複数種のプローブを基板上にアレイ状に配置する１つの方法として、液体吐出ユニットを用いて複数種のプローブ溶液を所望のタイミングで順次吐出し、基板上に配置させる方法がある。液体吐出ユニットには、プリンタに一般的に用いられているインクジェット法の技術が用いられている発明が開示されている。
【０００６】
例えば、特開平１１−１８７９００号公報には、プローブ材料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、プローブを固相上に配置する方法が開示されている。この方法では、プローブ材料として用いるＤＮＡを予め合成および精製し、場合によってはその塩基長を確認した上で、基板上に付着させている。
【０００７】
また、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、アクティベー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。この方法では、基板上においてＤＮＡの固相合成を行い、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基板上に供給している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上に紹介したように、プローブ担体を作製する従来の方法として、プリンタに一般的に用いられているインクジェット法の技術が用いられている。
【０００９】
しかしながら、プローブ担体を作製する際、プリンタ用のインクの吐出方法をそのまま、プローブ溶液の吐出方法に応用するだけでは問題があった。以下この点に関してＤＮＡプローブ担体を例にとって詳しく述べる。
【００１０】
ＤＮＡプローブ担体には、これまで説明したように、基板上にそれぞれ異なった多種類のプローブ材料が配置されている。このためプローブ担体の作製には従来のプリンタ用インクジェットヘッドとは異なり、多種類の液体を吐出することが可能な液体吐出ユニットを用いることが望まれる。
【００１１】
一般的なプリンタ用のインクジェットヘッドでは、使用されるインクの種類が４〜７種類である。
【００１２】
図１に従来のヘッドのノズルの配列形態を示す。図1では、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(ＢＫ)の４色のインクを吐出するヘッドのノズル構成を示した。
【００１３】
図１において、１１はノズル、１２はノズル面である。
【００１４】
現在のプリンタでは、１色あたり２５６個ないし５１２個のノズルを持つヘッドがあるが、説明を簡便に行うために、図１では１色あたり８個のノズルを持つヘッドを示した。図１に示したヘッドでは、１色あたり８個のノズルで構成されるノズル列が４列並んでいる。
【００１５】
プリントを行っている際、意図せぬインクやゴミがノズル面に付着する場合がある。このような付着がおきた場合インクの吐出状態に影響を与え印字品位を落とす場合がある。
【００１６】
これを防ぐために、一般的なプリンタでは、印字中の所望のタイミングでワイピングという動作を行う。ワイピングでは、ゴムや高分子からなるワイパーでノズル面の表面を走査し、付着したインクやゴミを除去する。
【００１７】
図１に示したような一般的なプリンタ用ヘッドでは、図２に示したように、同色のインクが吐出するノズル列と垂直方向にワイパーを配置し、ワイパーをノズル列の配列方向(図２中、白抜き矢印で示した方向)に走査させる。
【００１８】
図２において、１３はワイパーである。
【００１９】
図２のＡ−Ａ' 線での断面図を、図３に示す。
【００２０】
図３において、１４は流路である。図３には説明を簡便に行うために、ノズルおよび流路を形成する、ノズル材の部分のみ示している。
【００２１】
このようにワイピングを行う際、ワイパーがノズル部を通過する時に、ノズル内部に存在するインクの一部を引き出す場合がある。
【００２２】
また、吐出した主たる液滴(主滴)に付随して発生するサテライトと呼ばれる副滴の一部が、紙等の被印刷物に到達せずにノズル面に付着する現象が知られている。この場合、それぞれのノズルの近傍には、それぞれのノズルから吐出したインクのサテライトが付着する。
【００２３】
このような現象が知られているため、上記した様に一般的なプリンタ用ヘッドでは、ワイパーの走査方向が、同色のインクを吐出するノズルの配列方向と一致するようにワイピングを行い、異なった色のインクが混ざる現象、すなわち混色を防いでいる。
【００２４】
ところで、前記したように、プローブ担体の作製の場合、多種類の液体を吐出することが可能な液体吐出ユニットを用いることが望まれる。
【００２５】
図４に液体吐出ユニットのノズルの配列形態を示す。図４では、８行８列のノズル配列を持つ液体吐出ユニットのノズル構成を示した。この液体吐出ユニットでは、６４個のそれぞれのノズルから異なった６４種類のプローブ溶液を吐出する。図４において、１１はノズル、１２はノズル面である。
【００２６】
このような液体吐出ユニットにおいて、前記したようなプリンタ用のヘッドと同様なワイピング動作を行うと、各列で異なったプローブ溶液を吐出するノズルが並んでいるため、プローブ溶液が混ざってしまう。
【００２７】
このような状態でプローブ溶液の吐出を行うと、得られたプローブ担体のそれぞれのプローブは、意図せぬプローブ材料が混在した物になってしまう。
【００２８】
従って、プリンタ用のワイピング方法を、そのままプローブ担体作製に応用するだけでは、良好なプローブ担体の作製は行えない。
【００２９】
本発明は前記の課題を解決するもので、液体吐出ユニットを用いてプローブ担体を製造する際に、プローブ担体基板上に配置された各プローブ材料に、異なったプローブ材料が混ざることのない、配置された各プローブ材料の純度が高い良好なプローブ担体の製造方法および、配置された各プローブ材料の純度が高い良好なプローブ担体の提供を可能にする、プローブ担体の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明者は、前記課題の解決を図るべく、鋭意研究を進めた結果、プローブ単体の製造装置は、異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルと、ｍ個またはｎ個の独立したワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定することにより、ワイピングする際に生じる、意図せぬプローブ材料の混合をほとんど生じさせなくすることができることを見出した。
【００３１】
また、本発明者は、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーを備え、ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定することにより、ワイピングする際に生じる、意図せぬプローブ材料の混合をほとんど生じさせなくすることができることを見出した。
【００３２】
また、本発明者は、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーおよび液体吸収体を備え、ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定し、ワイピング動作終了後に、前記液体吸収体によって液体吐出ユニットのノズル面に付着している液体を除去する手段を有することにより、ワイピングする際に生じる、意図せぬプローブ材料の混合をほとんど生じさせなくすることができることを見出した。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のプローブ担体の製造方法では、液体吐出ユニットのノズル面をワイピングを行った場合においても、隣接するノズルに充填されている、異なるプローブ溶液が互いに混ざり合う現象を無くすことができ、えられたプローブ担体は、個々のプローブで純度の高い良好な物が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明のプローブ担体の製造方法に関して、より詳しく説明する。なお、ここに示す実施例は、本発明の最良の実施の形態の一例ではあるものの、本発明は、これら実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００３５】
図５に、液体吐出ユニットを用いた、プローブ担体製造装置の構造の模式図を示す。
【００３６】
図５中、５１は液体吐出ユニット、５２は液体吐出ユニットの移動を略平行に案内するシャフト、５３はプローブ担体の基板が固定されるステージ（基板担持機構）、５４はプローブ担体の基板となるガラス基板、５５はワイピングを行うためのワイピング装置である。
【００３７】
液体吐出ユニット５１は、図５中のＸ方向に移動することができ、ステージ５３はＹ方向に移動することができる。従って、液体吐出ユニット５１は、ステージ５３に対して相対的に２次元的に移動できることになる。
【００３８】
液体吐出ユニット５１がステージ５３に固定されているガラス基板５４上を通過する際、所望のタイミングで液体吐出ユニットからプローブ溶液の吐出を行い、プローブをガラス基板上に配置する。
【００３９】
図６は、プローブ担体の模式図を示す。プローブ５６は、図２に示したように規則的にガラス基板５４に配置される。
【００４０】
配置されたプローブの直径は１０μｍないし１５０μｍであり、隣接したプローブの距離は、５０μｍないし１０００μｍである。
【００４１】
予め合成および精製されたプローブ材料（たとえばＤＮＡ）を基板上に配置する場合、液体吐出ユニット５１は、ガラス基板上に配置するプローブと同数のプローブ溶液を吐出可能なノズルを備えた構造の物が好ましい。
【００４２】
たとえば、図６に示した８行８列のプローブ配列を持ったプローブ担体を、図４に示した８行８列の異なったプローブ材料を吐出できる液体吐出ユニットを用いて作製する場合、プローブ溶液の入替え無しでプローブ担体を作製出来る。
【００４３】
また、作製するプローブ担体のプローブの配置密度と、液体吐出ユニットのノズルの配置密度が同等の場合、１回の液体吐出ユニットの走査でプローブ担体が作製できるので好ましい。
【００４４】
図５では、複数のガラス基板５４を固定して、プローブを配置する場合のプローブ担体製造装置の構造を示したが、１枚の大きなガラス基板上にプローブを配置し、その後、該ガラス基板を切断して複数のプローブ担体を得ても良い。
【００４５】
図７に、液体吐出ユニットの模式図を示す。液体を吐出させる方式としては、ヒータ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ジェット方式がある。図７にはサーマルジェット方式の液体吐出ユニットの構造を示した。
【００４６】
図７において、７１はシリコン基板、７２は絶縁膜、７３はＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＡｌ等から成るヒータ、７４は保護膜、７５はＴａ等から成る耐キャビテーション膜、７６はノズル材、７７はノズル、７８は流路、７９は供給口である。
【００４７】
ヒータ７３の両端にはアルミニウム等からなる配線(不図示)が接続され、該配線を介してヒータ７３両端に所望の電圧パルスが印加される。
【００４８】
絶縁膜７２は、シリコン基板を熱酸化して作成される熱酸化膜、あるいはＣＶＤにより作成される酸化膜もしくは窒化膜等のいずれの膜でもよい。
【００４９】
保護膜７４は、ＣＶＤにより作成される酸化膜または窒化膜等いずれの膜でもよい。
【００５０】
ノズル７７および流路７８を形成しているノズル材７６の形成は、あらかじめノズルおよび流路を有したノズル材を半導体基板に貼り付けてもよいし、フォトリソグラフィー技術を用い半導体プロセスを用いて形成してもよい。
【００５１】
供給口７９は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液を用いたシリコンの異方性エッチングにより作製され、図７に示したように、基板表面に対して約５４．７°の角度で傾斜して開口する。供給口７９は、基板裏面から基板表面に液体（プローブ溶液）を供給すると共に、液体（プローブ溶液）を保持する液体リザーバーとしても機能する。
【００５２】
プローブ担体の製造枚数が少なく、かつ１つのプローブに対するプローブ溶液の吐出量が少ない場合は、供給口内に存在するプローブ溶液量で、一連のプローブ担体製造に充分な場合がある。より多くのプローブ溶液の吐出が必要とされる場合は、該供給口７９に接続される第２のリザーバー(不図示)を設ける。
【００５３】
液体（プローブ溶液）は基板裏面から図８に示したように、供給口７９から基板表面に導かれ、流路７８を通ってノズル７７まで導かれる。ヒータ７３両端に所望の電圧パルスが印加されると、ヒータ近傍の液体（プローブ溶液）が過熱され膜発泡を起こし、液体は図８に示したように吐出する。
【００５４】
液体（プローブ溶液）を安定に吐出させるためには、安定に膜発泡を起こすことが必須である。安定な膜発泡を起こすためには、ヒータに対して０．１ないし５μｓの電圧パルスを印可することが望ましい。
【００５５】
一度に一個のノズルから吐出されるプローブ溶液の量は、プローブ溶液の粘度、プローブ溶液と固相基板の親和性、プローブ材料と固相基板との反応性などの様々の要素を考慮の上で、形成されるプローブ（アレイ）のドットサイズや形状に応じて、適宜選択されるものである。プローブ溶液は水性溶媒を用いることが一般的であり、本発明の方法においては、液体吐出ユニットの各ノズルから吐出されるプローブ溶液の液滴は、一般的に、その液量を０．５ｐlから１００ｐlの範囲内で選択され、その液量に合わせてノズル径などを設計することが好ましい。
【００５６】
プローブ材料は固相基板に結合可能な構造を有するものとし、プローブ溶液を吐出し、塗布した後、かかる結合可能な構造を利用して固相基板に結合させることが望ましい。この固相基板へ結合可能な構造は、例えば、アミノ基、メルカプト基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、酸ハロゲン化物（−ＣＯＸ）、ハロゲン化物、アジリジン、マレイミド、スクシイミド、イソチオシアネート、スルホニルクロリド（−ＳＯ２Ｃｌ）、アルデヒド（−ＣＨＯ）、ヒドラジン、ヨウ化アセトアミドなどの有機官能基をプローブ材料分子に予め導入する処理を施すことで形成することができる。その場合、一方、基板表面には、前記の各種有機官能基と反応して共有結合を形成する構造、有機官能基を導入する処理を予め行っておくことが必要となる。
【００５７】
次に本発明の特徴である、液体吐出ユニットに関して説明する。
【００５８】
図５を用いて説明したプローブ担体製造装置では、前記したように、図５において５５に示したワイピング装置を備えている。
【００５９】
前記したように、プローブ材料の配置を行っている際に、所望のタイミングでワイピングを行い、ノズル面に付着した意図せぬインクやゴミを除去する。
【００６０】
ワイピングを行う際は、液体吐出ユニット５１は、ワイピング装置５５まで移動し、ワイピング動作を受ける。
【００６１】
前記したように、従来のプリンタ用ヘッドでのワイピング方法では、液体吐出ユニットのワイピングに適さない。これを図９を用いて説明する。
【００６２】
従来のワイピング方法、すなわち図９で矢印で示したように、ノズルの配列方向と平行な方向にワイパーを動かす場合を考える。前記したように、液体吐出ユニットでは、それぞれのノズルから異なった溶液を吐出する。従って、図９中に示された８行８列、計６４個のノズルには、それぞれ異なった６４種類のプローブ溶液が充填されている。
【００６３】
今、図９で、列は左から順にＡ、Ｂ、Ｃ・・Ｈ、行は上から１、２、３・・８、とする。
【００６４】
たとえはＡ列を例にとって説明すると、Ａ列にはＡ−１〜Ａ−８までの８ノズルがあり、それぞれ異なった８種類のプローブ溶液がノズル内に充填されている。
【００６５】
ここで、従来のワイピングを行うと、初めにワイパーが通過するはノズルＡ−１であるが、ワイパーがノズルＡ−１を通過する際、ノズル内に充填されているプローブ溶液が僅かに引き出される。
【００６６】
また、ノズルＡ−１の近傍には、サテライトの付着すなわち、ノズルＡ−１から吐出したプローブ溶液が付着する場合がある。
【００６７】
従って、ワイパーはノズルＡ−１に充填されているプローブ溶液を移動させながらノズルＡ−２を通過する。この時ワイパーによって運ばれたノズルＡ−１に充填されていたプローブ溶液の一部はノズルＡ−２に入り込む。
すなわち、ノズルＡ−２内に充填されているプローブ溶液に、ノズルＡ−１に充填されていたプローブ溶液が混ざってしまうのである。
【００６８】
また同様に、ワイパーの移動に伴って、ノズルＡ−２に充填されていたプローブ溶液は、ノズルＡ−３に運ばれる。
【００６９】
同様な現象がノズルＡ−８まで繰り返される。
【００７０】
他の列、すなわちＢ列〜Ｈ列でも同様な現象が起こる。
このように、従来の液体吐出ユニットの構造は、液体吐出ユニットのワイピングには適していない。
【００７１】
図１０に本発明のワイピング装置の構造を示す。本発明では、ワイピング装置は、ｍ行ｎ列に配置されたノズルを備える液体吐出ユニットの場合、ｍ個またはｎ個のワイパーを備える。ここでは８行８列のノズル列を備える液体吐出ユニットを例にとって説明しているので、図１０に示したように、ワイパーの数は８個になる。８個のワイパーが一体となりワイパーユニット１５を形成する。
【００７２】
図１０のＢ−Ｂ' 線での断面図を、図１１に示す。図１１に示したように、ワイパーユニット１５は、複数のワイパー１３と、ワイパーの支持部１６から形成される。
【００７３】
図１２を用いて、より詳しく説明を行う。図１２は図１１の一部を拡大した図である。
【００７４】
図１２において１７は、サテライトの付着等により発生したりした、ノズル面上に存在するプローブ溶液である。このような意図せぬプローブ溶液がノズル近傍のノズル面に存在すると、液滴の着弾精度が低下や、不吐の発生等の吐出異常が生じる。
【００７５】
図１２−１は、ワイピングを行う動作で、液体吐出ユニットが、図５において５５で示したワイピング装置部に移動した時の図である。液体吐出ユニットが所望の位置まで移動した後、ワイパーユニット１５が、液体吐出ユニットに対して、図１２−１に矢印で示したように接近する。
【００７６】
ワイパーユニット１５のワイパー１３が液体吐出ユニットのノズル面１２に接触すると、ワイピング装置の液体吐出ユニット方向への移動は終了し、ワイピング動作へ移る。(図１２−２)
ワイピング動作は、図１２−２に矢印で示した方向に行われる。
【００７７】
ワイピングにより、ノズル近傍に付着したプローブ溶液は、液体の吐出に影響しないノズルから充分離れた位置に移動させられる。(図１２−３)
ワイパーユニットが所望の距離ノズル面と並行に移動した後、ワイパーユニット１５は液体吐出ユニットから離れ、一連のワイピング動作は終了する(図１２−４)。
【００７８】
図１３に示したように、ワイパーユニットが液体吐出ユニットに対してノズル面と並行に移動する距離Ｘを、ノズル間隔Ｙより狭い値に設定すれば、ノズル近傍に付着したり、ワイピングによってノズルから引き出されたりしたプローブ溶液が、異なったプローブ溶液を吐出するノズル近傍に運ばれることは無い。従って、プローブ溶液の混合は生じない。
【００７９】
図１４にワイパーの形状を示す。図１４は、図１０で矢印で示された方向からワイパーを見た図である。ワイパーの形状は図１４−１に示したように、各行に並んでいる複数のノズルを１枚のワイパーでワイピング出来る形状でも良いし、図１４−２に示したように、各ノズルをワイピングする領域間に切れ込みを入れた形状でも良いし、図１４−３に示したように、各ノズル毎に完全に分離された形状でも良い。
【００８０】
このように、本発明により、液体吐出ユニットを用いてプローブ担体を製造する際に、プローブ担体基板上に配置された各プローブ材料に、異なったプローブ材料が混ざることのない、配置された各プローブ材料の純度が高い良好なプローブ担体の製造が出来る。
【実施例２】
【００８１】
図１５に、第２の実施例を示す。実施例２では、実施例１で図５に示した構成に加え、図１５中に５７で示した液体吸収装置を備える。
【００８２】
図１６を用いて、より詳しく説明を行う。
【００８３】
図１６−１は、実施例１で説明した、ワイピングが終了した際の図である。前記したように、ワイピングによりプローブ溶液は、液体の吐出に影響しないノズルから充分離れた位置に移動させられる。(図１２−３)
ワイピング終了後、液体吐出ユニットは、ワイピング装置部５５から、液体吸収装置部５７に移動する。
【００８４】
図１６−２は、液体吸収体ユニットが、図１５において５７で示した液体吸収装置部に移動した時の図である。
【００８５】
液体吐出ユニットが所望の位置まで移動した後、液体吸収体ユニット１９が、液体吐出ユニットに対して、図１６−２に矢印で示したように接近する。
【００８６】
液体吸収体ユニットの構造は、例えば、図１６−２に示したように、ワイパーユニットと同様な構造を持つ。液体吸収体ユニット１９は、複数の液体吸収体１８と、液体吸収体の支持部１６から形成される。
【００８７】
液体吸収体ユニット１９の液体吸収体１８が液体吐出ユニットのノズル面１２に接触し（図１６−３）所望の時間経過後、液体吸収体ユニット１９は液体吐出ユニットから離れ、一連の動作は終了する。(図１６−４)
この一連の動作により、ワイピングにより発生した、ノズル面上に存在するプローブ溶液が除去される。
【００８８】
このように、本実施例ではノズル面に付着しているプローブ溶液を完全に除去できるので、ノズル面に付着している液体が、プローブ溶液の吐出に与える悪影響を完全に無くすことができる。
【００８９】
液体吸収体１８は、ノズル近傍には接触しないため、液体吸収体１８に付着している物質が、液体吸収時にノズル近傍に付着し、プローブ溶液の吐出に悪影響を与えることは無い。
【００９０】
なお、ここでは説明を簡潔にするために、ワイパーユニットと、液体吸収体ユニットが、同様な構成の場合について示したが、液体吸収体ユニットの形状はここで示した形状に限らず、ノズル近傍に接しない形状であれば良い。
【実施例３】
【００９１】
図１７に、第３の実施例を示す。図１７において、５８はワイピング兼液体吸収装置である。実施例２では、ワイピング装置と液体吸収装置が別々に存在する場合を示した。実施例３では、ワイピング動作と液体吸収動作を共通の装置行う場合について述べる。
【００９２】
図１８にワイピング兼液体吸収装置で使用するワイパー兼液体吸収体ユニットを示す。図１８は、実施例１の説明で用いた図１０で矢印で示された方向からワイパー兼液体吸収体ユニットを見た図である。ワイパー兼液体吸収体ユニットはワイパー１３、液体吸収体１９、および支持部１６から形成される。
【００９３】
ワイピングを行う場合は図１８−１に示したように、ワイパーがノズル部に対応する位置で、これまで説明したようにワイピングを行う。
【００９４】
ワイピング終了後、ノズル面上に残留しているプローブ溶液を吸収する場合は液体吸収体がノズル部に対応する位置に図１８−２で矢印で示した様に移動し、これまで説明したように吸収を行う。
【００９５】
以上、実施例１ないし実施例３で、ワイピングの際に隣接したノズルに充填されていたプローブ溶液が混ざり合う現象が生じない、プローブ担体の製造方法およびプローブ担体の製造装置を示した。
【００９６】
以上の説明では説明を明確にするために、１種類のプローブ溶液は、１つのノズルから吐出させるという最も単純な液体吐出ユニットの構成で説明を行ってきたが、１種類のプローブ材料を吐出するノズルが複数である構成でも良い。この場合、異なるプローブ溶液を吐出するノズル間に溝があれば良い。
【００９７】
また、本発明の溝の形態は実施例１ないし実施例３に示した形態に限られる物ではない。
【００９８】
また、これまでサーマルジェット方式の液体吐出ユニットを用いて説明を行ってきたが、本発明はサーマルジェット方式に限らず、ピエゾジェット法等の、他の方式の液体吐出ユニットにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】従来のヘッドのノズルの配列形態を示模式図である。
【図２】従来のヘッドのワイピング方法を説明するための模式図である。
【図３】従来のヘッドのワイピング方法を説明するための模式図(断面図)である。
【図４】液体吐出ユニットのノズルの配列形態を示す模式図である。
【図５】プローブ担体製造装置の構造の模式図である。
【図６】プローブ担体の模式図である。
【図７】液体吐出ユニットの模式図である。
【図８】液体吐出ユニットの模式図である。
【図９】液体吐出ユニットに、従来のヘッドのワイピング方法を適用した場合の問題点を説明するための模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の第２の実施例を説明するための模式図である。
【図１６】本発明の第２の実施例を説明するための模式図である。
【図１７】本発明の第３の実施例を説明するための模式図である。
【図１８】本発明の第３の実施例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１１ ノズル
１２ ノズル面
１３ ワイパー
１４ 流路
１５ ワイパーユニット
１６ 支持部
１７ プローブ溶液
１８ 液体吸収体
１９ 液体吸収ユニット
５１ 液体吐出ユニット
５２ シャフト
５３ ステージ
５４ ガラス基板
５５ ワイピング装置
５６ プローブ
５７ 液体吸収装置
５８ ワイピング兼液体吸収装置
７１ シリコン基板
７２ 絶縁膜
７３ ヒータ
７４ 保護膜
７５ 耐キャビテーション膜
７６ ノズル材
７７ ノズル
７８ 流路
７９ 供給口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固相基板上にプローブ担体を製造する方法、ならびに、専ら前記の製造方法の実施に利用されるプローブ担体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析を行う場合、あるいは多項目に関する高信頼性の遺伝子診断を同時に行う場合などにおいて、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複数種のプローブ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・スクリーニングあるいはコンビナトリアル・ケミストリーによる薬剤等の開発においても、対象となる多数（たとえば９６種、３８４種または１５３６種）のタンパク質あるいは薬物の溶液の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】
基本的に、これらの並列的なスクリーニング作業は、評価すべき物質に対する選別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（プローブ・アレイ）を利用して行われ、同一条件下でのプローブ材料に対する作用あるいは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材料に対する作用あるいは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材料は、例えば、塩基配列の異なる一群のＤＮＡプローブ材料など、大きく区分すると一種類の物質である。すなわち、一群のプローブ材料として利用される物質は、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、一群をなす複数種のプローブ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の性質によっては、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】
一群をなす複数種のプローブ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、アレイ状に基板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の塩基配列の解析を行う際、あるいは信頼性の高い遺伝子診断を同時に多項目に関して行う際などに用いられる。
【０００５】
複数種のプローブを基板上にアレイ状に配置する１つの方法として、液体吐出ユニットを用いて複数種のプローブ溶液を所望のタイミングで順次吐出し、基板上に配置させる方法がある。液体吐出ユニットには、プリンタに一般的に用いられているインクジェット法の技術が用いられている発明が開示されている。
【０００６】
例えば、特開平１１−１８７９００号公報には、プローブ材料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、プローブを固相上に配置する方法が開示されている。この方法では、プローブ材料として用いるＤＮＡを予め合成および精製し、場合によってはその塩基長を確認した上で、基板上に付着させている。
【０００７】
また、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、アクティベー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。この方法では、基板上においてＤＮＡの固相合成を行い、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基板上に供給している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上に紹介したように、プローブ担体を作製する従来の方法として、プリンタに一般的に用いられているインクジェット法の技術が用いられている。
【０００９】
しかしながら、プローブ担体を作製する際、プリンタ用のインクの吐出方法をそのまま、プローブ溶液の吐出方法に応用するだけでは問題があった。以下この点に関してＤＮＡプローブ担体を例にとって詳しく述べる。
【００１０】
ＤＮＡプローブ担体には、これまで説明したように、基板上にそれぞれ異なった多種類のプローブ材料が配置されている。このためプローブ担体の作製には従来のプリンタ用インクジェットヘッドとは異なり、多種類の液体を吐出することが可能な液体吐出ユニットを用いることが望まれる。
【００１１】
一般的なプリンタ用のインクジェットヘッドでは、使用されるインクの種類が４〜７種類である。
【００１２】
図１に従来のヘッドのノズルの配列形態を示す。図1では、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(ＢＫ)の４色のインクを吐出するヘッドのノズル構成を示した。
【００１３】
図１において、１１はノズル、１２はノズル面である。
【００１４】
現在のプリンタでは、１色あたり２５６個ないし５１２個のノズルを持つヘッドがあるが、説明を簡便に行うために、図１では１色あたり８個のノズルを持つヘッドを示した。図１に示したヘッドでは、１色あたり８個のノズルで構成されるノズル列が４列並んでいる。
【００１５】
プリントを行っている際、意図せぬインクやゴミがノズル面に付着する場合がある。このような付着がおきた場合インクの吐出状態に影響を与え印字品位を落とす場合がある。
【００１６】
これを防ぐために、一般的なプリンタでは、印字中の所望のタイミングでワイピングという動作を行う。ワイピングでは、ゴムや高分子からなるワイパーでノズル面の表面を走査し、付着したインクやゴミを除去する。
【００１７】
図１に示したような一般的なプリンタ用ヘッドでは、図２に示したように、同色のインクが吐出するノズル列と垂直方向にワイパーを配置し、ワイパーをノズル列の配列方向(図２中、白抜き矢印で示した方向)に走査させる。
【００１８】
図２において、１３はワイパーである。
【００１９】
図２のＡ−Ａ' 線での断面図を、図３に示す。
【００２０】
図３において、１４は流路である。図３には説明を簡便に行うために、ノズルおよび流路を形成する、ノズル材の部分のみ示している。
【００２１】
このようにワイピングを行う際、ワイパーがノズル部を通過する時に、ノズル内部に存在するインクの一部を引き出す場合がある。
【００２２】
また、吐出した主たる液滴(主滴)に付随して発生するサテライトと呼ばれる副滴の一部が、紙等の被印刷物に到達せずにノズル面に付着する現象が知られている。この場合、それぞれのノズルの近傍には、それぞれのノズルから吐出したインクのサテライトが付着する。
【００２３】
このような現象が知られているため、上記した様に一般的なプリンタ用ヘッドでは、ワイパーの走査方向が、同色のインクを吐出するノズルの配列方向と一致するようにワイピングを行い、異なった色のインクが混ざる現象、すなわち混色を防いでいる。
【００２４】
ところで、前記したように、プローブ担体の作製の場合、多種類の液体を吐出することが可能な液体吐出ユニットを用いることが望まれる。
【００２５】
図４に液体吐出ユニットのノズルの配列形態を示す。図４では、８行８列のノズル配列を持つ液体吐出ユニットのノズル構成を示した。この液体吐出ユニットでは、６４個のそれぞれのノズルから異なった６４種類のプローブ溶液を吐出する。図４において、１１はノズル、１２はノズル面である。
【００２６】
このような液体吐出ユニットにおいて、前記したようなプリンタ用のヘッドと同様なワイピング動作を行うと、各列で異なったプローブ溶液を吐出するノズルが並んでいるため、プローブ溶液が混ざってしまう。
【００２７】
このような状態でプローブ溶液の吐出を行うと、得られたプローブ担体のそれぞれのプローブは、意図せぬプローブ材料が混在した物になってしまう。
【００２８】
従って、プリンタ用のワイピング方法を、そのままプローブ担体作製に応用するだけでは、良好なプローブ担体の作製は行えない。
【００２９】
本発明は前記の課題を解決するもので、液体吐出ユニットを用いてプローブ担体を製造する際に、プローブ担体基板上に配置された各プローブ材料に、異なったプローブ材料が混ざることのない、配置された各プローブ材料の純度が高い良好なプローブ担体の製造方法および、配置された各プローブ材料の純度が高い良好なプローブ担体の提供を可能にする、プローブ担体の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明者は、前記課題の解決を図るべく、鋭意研究を進めた結果、プローブ単体の製造装置は、異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルと、ｍ個またはｎ個の独立したワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定することにより、ワイピングする際に生じる、意図せぬプローブ材料の混合をほとんど生じさせなくすることができることを見出した。
【００３１】
また、本発明者は、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーを備え、ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定することにより、ワイピングする際に生じる、意図せぬプローブ材料の混合をほとんど生じさせなくすることができることを見出した。
【００３２】
また、本発明者は、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーおよび液体吸収体を備え、ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定し、ワイピング動作終了後に、前記液体吸収体によって液体吐出ユニットのノズル面に付着している液体を除去する手段を有することにより、ワイピングする際に生じる、意図せぬプローブ材料の混合をほとんど生じさせなくすることができることを見出した。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のプローブ担体の製造方法では、液体吐出ユニットのノズル面をワイピングを行った場合においても、隣接するノズルに充填されている、異なるプローブ溶液が互いに混ざり合う現象を無くすことができ、えられたプローブ担体は、個々のプローブで純度の高い良好な物が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明のプローブ担体の製造方法に関して、より詳しく説明する。なお、ここに示す実施例は、本発明の最良の実施の形態の一例ではあるものの、本発明は、これら実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００３５】
図５に、液体吐出ユニットを用いた、プローブ担体製造装置の構造の模式図を示す。
【００３６】
図５中、５１は液体吐出ユニット、５２は液体吐出ユニットの移動を略平行に案内するシャフト、５３はプローブ担体の基板が固定されるステージ（基板担持機構）、５４はプローブ担体の基板となるガラス基板、５５はワイピングを行うためのワイピング装置である。
【００３７】
液体吐出ユニット５１は、図５中のＸ方向に移動することができ、ステージ５３はＹ方向に移動することができる。従って、液体吐出ユニット５１は、ステージ５３に対して相対的に２次元的に移動できることになる。
【００３８】
液体吐出ユニット５１がステージ５３に固定されているガラス基板５４上を通過する際、所望のタイミングで液体吐出ユニットからプローブ溶液の吐出を行い、プローブをガラス基板上に配置する。
【００３９】
図６は、プローブ担体の模式図を示す。プローブ５６は、図２に示したように規則的にガラス基板５４に配置される。
【００４０】
配置されたプローブの直径は１０μｍないし１５０μｍであり、隣接したプローブの距離は、５０μｍないし１０００μｍである。
【００４１】
予め合成および精製されたプローブ材料（たとえばＤＮＡ）を基板上に配置する場合、液体吐出ユニット５１は、ガラス基板上に配置するプローブと同数のプローブ溶液を吐出可能なノズルを備えた構造の物が好ましい。
【００４２】
たとえば、図６に示した８行８列のプローブ配列を持ったプローブ担体を、図４に示した８行８列の異なったプローブ材料を吐出できる液体吐出ユニットを用いて作製する場合、プローブ溶液の入替え無しでプローブ担体を作製出来る。
【００４３】
また、作製するプローブ担体のプローブの配置密度と、液体吐出ユニットのノズルの配置密度が同等の場合、１回の液体吐出ユニットの走査でプローブ担体が作製できるので好ましい。
【００４４】
図５では、複数のガラス基板５４を固定して、プローブを配置する場合のプローブ担体製造装置の構造を示したが、１枚の大きなガラス基板上にプローブを配置し、その後、該ガラス基板を切断して複数のプローブ担体を得ても良い。
【００４５】
図７に、液体吐出ユニットの模式図を示す。液体を吐出させる方式としては、ヒータ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ジェット方式がある。図７にはサーマルジェット方式の液体吐出ユニットの構造を示した。
【００４６】
図７において、７１はシリコン基板、７２は絶縁膜、７３はＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＡｌ等から成るヒータ、７４は保護膜、７５はＴａ等から成る耐キャビテーション膜、７６はノズル材、７７はノズル、７８は流路、７９は供給口である。
【００４７】
ヒータ７３の両端にはアルミニウム等からなる配線(不図示)が接続され、該配線を介してヒータ７３両端に所望の電圧パルスが印加される。
【００４８】
絶縁膜７２は、シリコン基板を熱酸化して作成される熱酸化膜、あるいはＣＶＤにより作成される酸化膜もしくは窒化膜等のいずれの膜でもよい。
【００４９】
保護膜７４は、ＣＶＤにより作成される酸化膜または窒化膜等いずれの膜でもよい。
【００５０】
ノズル７７および流路７８を形成しているノズル材７６の形成は、あらかじめノズルおよび流路を有したノズル材を半導体基板に貼り付けてもよいし、フォトリソグラフィー技術を用い半導体プロセスを用いて形成してもよい。
【００５１】
供給口７９は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液を用いたシリコンの異方性エッチングにより作製され、図７に示したように、基板表面に対して約５４．７°の角度で傾斜して開口する。供給口７９は、基板裏面から基板表面に液体（プローブ溶液）を供給すると共に、液体（プローブ溶液）を保持する液体リザーバーとしても機能する。
【００５２】
プローブ担体の製造枚数が少なく、かつ１つのプローブに対するプローブ溶液の吐出量が少ない場合は、供給口内に存在するプローブ溶液量で、一連のプローブ担体製造に充分な場合がある。より多くのプローブ溶液の吐出が必要とされる場合は、該供給口７９に接続される第２のリザーバー(不図示)を設ける。
【００５３】
液体（プローブ溶液）は基板裏面から図８に示したように、供給口７９から基板表面に導かれ、流路７８を通ってノズル７７まで導かれる。ヒータ７３両端に所望の電圧パルスが印加されると、ヒータ近傍の液体（プローブ溶液）が過熱され膜発泡を起こし、液体は図８に示したように吐出する。
【００５４】
液体（プローブ溶液）を安定に吐出させるためには、安定に膜発泡を起こすことが必須である。安定な膜発泡を起こすためには、ヒータに対して０．１ないし５μｓの電圧パルスを印可することが望ましい。
【００５５】
一度に一個のノズルから吐出されるプローブ溶液の量は、プローブ溶液の粘度、プローブ溶液と固相基板の親和性、プローブ材料と固相基板との反応性などの様々の要素を考慮の上で、形成されるプローブ（アレイ）のドットサイズや形状に応じて、適宜選択されるものである。プローブ溶液は水性溶媒を用いることが一般的であり、本発明の方法においては、液体吐出ユニットの各ノズルから吐出されるプローブ溶液の液滴は、一般的に、その液量を０．５ｐlから１００ｐlの範囲内で選択され、その液量に合わせてノズル径などを設計することが好ましい。
【００５６】
プローブ材料は固相基板に結合可能な構造を有するものとし、プローブ溶液を吐出し、塗布した後、かかる結合可能な構造を利用して固相基板に結合させることが望ましい。この固相基板へ結合可能な構造は、例えば、アミノ基、メルカプト基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、酸ハロゲン化物（−ＣＯＸ）、ハロゲン化物、アジリジン、マレイミド、スクシイミド、イソチオシアネート、スルホニルクロリド（−ＳＯ２Ｃｌ）、アルデヒド（−ＣＨＯ）、ヒドラジン、ヨウ化アセトアミドなどの有機官能基をプローブ材料分子に予め導入する処理を施すことで形成することができる。その場合、一方、基板表面には、前記の各種有機官能基と反応して共有結合を形成する構造、有機官能基を導入する処理を予め行っておくことが必要となる。
【００５７】
次に本発明の特徴である、液体吐出ユニットに関して説明する。
【００５８】
図５を用いて説明したプローブ担体製造装置では、前記したように、図５において５５に示したワイピング装置を備えている。
【００５９】
前記したように、プローブ材料の配置を行っている際に、所望のタイミングでワイピングを行い、ノズル面に付着した意図せぬインクやゴミを除去する。
【００６０】
ワイピングを行う際は、液体吐出ユニット５１は、ワイピング装置５５まで移動し、ワイピング動作を受ける。
【００６１】
前記したように、従来のプリンタ用ヘッドでのワイピング方法では、液体吐出ユニットのワイピングに適さない。これを図９を用いて説明する。
【００６２】
従来のワイピング方法、すなわち図９で矢印で示したように、ノズルの配列方向と平行な方向にワイパーを動かす場合を考える。前記したように、液体吐出ユニットでは、それぞれのノズルから異なった溶液を吐出する。従って、図９中に示された８行８列、計６４個のノズルには、それぞれ異なった６４種類のプローブ溶液が充填されている。
【００６３】
今、図９で、列は左から順にＡ、Ｂ、Ｃ・・Ｈ、行は上から１、２、３・・８、とする。
【００６４】
たとえはＡ列を例にとって説明すると、Ａ列にはＡ−１〜Ａ−８までの８ノズルがあり、それぞれ異なった８種類のプローブ溶液がノズル内に充填されている。
【００６５】
ここで、従来のワイピングを行うと、初めにワイパーが通過するはノズルＡ−１であるが、ワイパーがノズルＡ−１を通過する際、ノズル内に充填されているプローブ溶液が僅かに引き出される。
【００６６】
また、ノズルＡ−１の近傍には、サテライトの付着すなわち、ノズルＡ−１から吐出したプローブ溶液が付着する場合がある。
【００６７】
従って、ワイパーはノズルＡ−１に充填されているプローブ溶液を移動させながらノズルＡ−２を通過する。この時ワイパーによって運ばれたノズルＡ−１に充填されていたプローブ溶液の一部はノズルＡ−２に入り込む。
すなわち、ノズルＡ−２内に充填されているプローブ溶液に、ノズルＡ−１に充填されていたプローブ溶液が混ざってしまうのである。
【００６８】
また同様に、ワイパーの移動に伴って、ノズルＡ−２に充填されていたプローブ溶液は、ノズルＡ−３に運ばれる。
【００６９】
同様な現象がノズルＡ−８まで繰り返される。
【００７０】
他の列、すなわちＢ列〜Ｈ列でも同様な現象が起こる。
このように、従来の液体吐出ユニットの構造は、液体吐出ユニットのワイピングには適していない。
【００７１】
図１０に本発明のワイピング装置の構造を示す。本発明では、ワイピング装置は、ｍ行ｎ列に配置されたノズルを備える液体吐出ユニットの場合、ｍ個またはｎ個のワイパーを備える。ここでは８行８列のノズル列を備える液体吐出ユニットを例にとって説明しているので、図１０に示したように、ワイパーの数は８個になる。８個のワイパーが一体となりワイパーユニット１５を形成する。
【００７２】
図１０のＢ−Ｂ' 線での断面図を、図１１に示す。図１１に示したように、ワイパーユニット１５は、複数のワイパー１３と、ワイパーの支持部１６から形成される。
【００７３】
図１２を用いて、より詳しく説明を行う。図１２は図１１の一部を拡大した図である。
【００７４】
図１２において１７は、サテライトの付着等により発生したりした、ノズル面上に存在するプローブ溶液である。このような意図せぬプローブ溶液がノズル近傍のノズル面に存在すると、液滴の着弾精度が低下や、不吐の発生等の吐出異常が生じる。
【００７５】
図１２−１は、ワイピングを行う動作で、液体吐出ユニットが、図５において５５で示したワイピング装置部に移動した時の図である。液体吐出ユニットが所望の位置まで移動した後、ワイパーユニット１５が、液体吐出ユニットに対して、図１２−１に矢印で示したように接近する。
【００７６】
ワイパーユニット１５のワイパー１３が液体吐出ユニットのノズル面１２に接触すると、ワイピング装置の液体吐出ユニット方向への移動は終了し、ワイピング動作へ移る。(図１２−２)
ワイピング動作は、図１２−２に矢印で示した方向に行われる。
【００７７】
ワイピングにより、ノズル近傍に付着したプローブ溶液は、液体の吐出に影響しないノズルから充分離れた位置に移動させられる。(図１２−３)
ワイパーユニットが所望の距離ノズル面と並行に移動した後、ワイパーユニット１５は液体吐出ユニットから離れ、一連のワイピング動作は終了する(図１２−４)。
【００７８】
図１３に示したように、ワイパーユニットが液体吐出ユニットに対してノズル面と並行に移動する距離Ｘを、ノズル間隔Ｙより狭い値に設定すれば、ノズル近傍に付着したり、ワイピングによってノズルから引き出されたりしたプローブ溶液が、異なったプローブ溶液を吐出するノズル近傍に運ばれることは無い。従って、プローブ溶液の混合は生じない。
【００７９】
図１４にワイパーの形状を示す。図１４は、図１０で矢印で示された方向からワイパーを見た図である。ワイパーの形状は図１４−１に示したように、各行に並んでいる複数のノズルを１枚のワイパーでワイピング出来る形状でも良いし、図１４−２に示したように、各ノズルをワイピングする領域間に切れ込みを入れた形状でも良いし、図１４−３に示したように、各ノズル毎に完全に分離された形状でも良い。
【００８０】
このように、本発明により、液体吐出ユニットを用いてプローブ担体を製造する際に、プローブ担体基板上に配置された各プローブ材料に、異なったプローブ材料が混ざることのない、配置された各プローブ材料の純度が高い良好なプローブ担体の製造が出来る。
【実施例２】
【００８１】
図１５に、第２の実施例を示す。実施例２では、実施例１で図５に示した構成に加え、図１５中に５７で示した液体吸収装置を備える。
【００８２】
図１６を用いて、より詳しく説明を行う。
【００８３】
図１６−１は、実施例１で説明した、ワイピングが終了した際の図である。前記したように、ワイピングによりプローブ溶液は、液体の吐出に影響しないノズルから充分離れた位置に移動させられる。(図１２−３)
ワイピング終了後、液体吐出ユニットは、ワイピング装置部５５から、液体吸収装置部５７に移動する。
【００８４】
図１６−２は、液体吸収体ユニットが、図１５において５７で示した液体吸収装置部に移動した時の図である。
【００８５】
液体吐出ユニットが所望の位置まで移動した後、液体吸収体ユニット１９が、液体吐出ユニットに対して、図１６−２に矢印で示したように接近する。
【００８６】
液体吸収体ユニットの構造は、例えば、図１６−２に示したように、ワイパーユニットと同様な構造を持つ。液体吸収体ユニット１９は、複数の液体吸収体１８と、液体吸収体の支持部１６から形成される。
【００８７】
液体吸収体ユニット１９の液体吸収体１８が液体吐出ユニットのノズル面１２に接触し（図１６−３）所望の時間経過後、液体吸収体ユニット１９は液体吐出ユニットから離れ、一連の動作は終了する。(図１６−４)
この一連の動作により、ワイピングにより発生した、ノズル面上に存在するプローブ溶液が除去される。
【００８８】
このように、本実施例ではノズル面に付着しているプローブ溶液を完全に除去できるので、ノズル面に付着している液体が、プローブ溶液の吐出に与える悪影響を完全に無くすことができる。
【００８９】
液体吸収体１８は、ノズル近傍には接触しないため、液体吸収体１８に付着している物質が、液体吸収時にノズル近傍に付着し、プローブ溶液の吐出に悪影響を与えることは無い。
【００９０】
なお、ここでは説明を簡潔にするために、ワイパーユニットと、液体吸収体ユニットが、同様な構成の場合について示したが、液体吸収体ユニットの形状はここで示した形状に限らず、ノズル近傍に接しない形状であれば良い。
【実施例３】
【００９１】
図１７に、第３の実施例を示す。図１７において、５８はワイピング兼液体吸収装置である。実施例２では、ワイピング装置と液体吸収装置が別々に存在する場合を示した。実施例３では、ワイピング動作と液体吸収動作を共通の装置行う場合について述べる。
【００９２】
図１８にワイピング兼液体吸収装置で使用するワイパー兼液体吸収体ユニットを示す。図１８は、実施例１の説明で用いた図１０で矢印で示された方向からワイパー兼液体吸収体ユニットを見た図である。ワイパー兼液体吸収体ユニットはワイパー１３、液体吸収体１９、および支持部１６から形成される。
【００９３】
ワイピングを行う場合は図１８−１に示したように、ワイパーがノズル部に対応する位置で、これまで説明したようにワイピングを行う。
【００９４】
ワイピング終了後、ノズル面上に残留しているプローブ溶液を吸収する場合は液体吸収体がノズル部に対応する位置に図１８−２で矢印で示した様に移動し、これまで説明したように吸収を行う。
【００９５】
以上、実施例１ないし実施例３で、ワイピングの際に隣接したノズルに充填されていたプローブ溶液が混ざり合う現象が生じない、プローブ担体の製造方法およびプローブ担体の製造装置を示した。
【００９６】
以上の説明では説明を明確にするために、１種類のプローブ溶液は、１つのノズルから吐出させるという最も単純な液体吐出ユニットの構成で説明を行ってきたが、１種類のプローブ材料を吐出するノズルが複数である構成でも良い。この場合、異なるプローブ溶液を吐出するノズル間に溝があれば良い。
【００９７】
また、本発明の溝の形態は実施例１ないし実施例３に示した形態に限られる物ではない。
【００９８】
また、これまでサーマルジェット方式の液体吐出ユニットを用いて説明を行ってきたが、本発明はサーマルジェット方式に限らず、ピエゾジェット法等の、他の方式の液体吐出ユニットにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】従来のヘッドのノズルの配列形態を示模式図である。
【図２】従来のヘッドのワイピング方法を説明するための模式図である。
【図３】従来のヘッドのワイピング方法を説明するための模式図(断面図)である。
【図４】液体吐出ユニットのノズルの配列形態を示す模式図である。
【図５】プローブ担体製造装置の構造の模式図である。
【図６】プローブ担体の模式図である。
【図７】液体吐出ユニットの模式図である。
【図８】液体吐出ユニットの模式図である。
【図９】液体吐出ユニットに、従来のヘッドのワイピング方法を適用した場合の問題点を説明するための模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の第１の実施例を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の第２の実施例を説明するための模式図である。
【図１６】本発明の第２の実施例を説明するための模式図である。
【図１７】本発明の第３の実施例を説明するための模式図である。
【図１８】本発明の第３の実施例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１１ ノズル
１２ ノズル面
１３ ワイパー
１４ 流路
１５ ワイパーユニット
１６ 支持部
１７ プローブ溶液
１８ 液体吸収体
１９ 液体吸収ユニット
５１ 液体吐出ユニット
５２ シャフト
５３ ステージ
５４ ガラス基板
５５ ワイピング装置
５６ プローブ
５７ 液体吸収装置
５８ ワイピング兼液体吸収装置
７１ シリコン基板
７２ 絶縁膜
７３ ヒータ
７４ 保護膜
７５ 耐キャビテーション膜
７６ ノズル材
７７ ノズル
７８ 流路
７９ 供給口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造方法であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造方法。
【請求項２】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造方法であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造方法。
【請求項３】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造方法であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーおよび、ノズル面に付着した液体を除去する液体吸収体を備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造方法。
【請求項４】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造方法であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーおよび、ノズル面に付着した液体を除去する液体吸収体を備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造方法。
【請求項５】
前記液体吸収体の個数が、前記ワイパーの個数と同一であることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項６】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造装置であって、
前記装置は、前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【請求項７】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造装置であって、
前記装置は、前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【請求項８】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造装置であって、
前記装置は、前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーおよび、ノズル面に付着した液体を除去する液体吸収体を備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【請求項９】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造装置であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーおよび、ノズル面に付着した液体を除去する液体吸収体を備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【請求項１０】
前記液体吸収体の個数が、前記ワイパーの個数と同一であることを特徴とする、請求項８または請求項９に記載のプローブ担体の製造装置。
【請求項１】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造方法であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造方法。
【請求項２】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造方法であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造方法。
【請求項３】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造方法であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーおよび、ノズル面に付着した液体を除去する液体吸収体を備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造方法。
【請求項４】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造方法であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーおよび、ノズル面に付着した液体を除去する液体吸収体を備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造方法。
【請求項５】
前記液体吸収体の個数が、前記ワイパーの個数と同一であることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項６】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造装置であって、
前記装置は、前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【請求項７】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造装置であって、
前記装置は、前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーを備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【請求項８】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造装置であって、
前記装置は、前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットは異なった液体を吐出するｍ行ｎ列に配置された液体吐出ユニットのノズルを備え、該液体吐出ユニットの複数のノズルが配置されたノズル面をワイピングする、ｍ個またはｎ個のワイパーおよび、ノズル面に付着した液体を除去する液体吸収体を備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【請求項９】
液体吐出ユニットからプローブ材料を含有する複数種のプローブ溶液を基板上に吐出することにより、前記基板上に複数種のプローブの各々が配置されたプローブ担体の製造装置であって、
前記プローブ溶液の吐出を行う前記液体吐出ユニットのノズル数と同数のワイパーおよび、ノズル面に付着した液体を除去する液体吸収体を備え、該ワイパーの可動範囲を、異なった液体を吐出する液体吐出ユニットのノズル間隔以下に設定する事を特徴とするプローブ担体の製造装置。
【請求項１０】
前記液体吸収体の個数が、前記ワイパーの個数と同一であることを特徴とする、請求項８または請求項９に記載のプローブ担体の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−３１５１（Ｐ２００６−３１５１Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１７８１９５（Ｐ２００４−１７８１９５）
【出願日】平成１６年６月１６日（２００４．６．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１６日（２００４．６．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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