化学物質合成装置及び化学物質合成方法
【課題】安価な構成部材を使用して、所望の位置において化学物質の合成を行うことができる化学物質合成方法を提供する。
【解決手段】光投射装置３０からの光Ｌを用いて化学物質合成ユニット２０において化学物質を合成する化学物質合成装置６０が提供される。化学物質合成ユニット２０は、一方の面に光Ｌにより抵抗が低下する光導電体３２が設けられ、他方の面に光投射装置３０からの光Ｌが投射され、当該光Ｌを透過する第１基板２１と、第１基板２１の一方の面に対向配置される第２基板２４と、第１基板２１と第２基板２４との間の領域を、第１基板側の第１領域５１と、第２基板側の第２領域５２とに区画するプロトン透過体２３と、を含み、物質第１領域５１でプロトン７０を発生させ、第２領域５２で化学物質を合成する。
【解決手段】光投射装置３０からの光Ｌを用いて化学物質合成ユニット２０において化学物質を合成する化学物質合成装置６０が提供される。化学物質合成ユニット２０は、一方の面に光Ｌにより抵抗が低下する光導電体３２が設けられ、他方の面に光投射装置３０からの光Ｌが投射され、当該光Ｌを透過する第１基板２１と、第１基板２１の一方の面に対向配置される第２基板２４と、第１基板２１と第２基板２４との間の領域を、第１基板側の第１領域５１と、第２基板側の第２領域５２とに区画するプロトン透過体２３と、を含み、物質第１領域５１でプロトン７０を発生させ、第２領域５２で化学物質を合成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質合成装置及び化学物質合成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体物質であるＤＮＡ（デオキシリボ核酸）を用いた診断において、ＤＮＡを基板上にアレイ形状等に配列したチップ（ＤＮＡチップあるいはオリゴヌクレオチドマイクロアレイと呼ばれる。以下、ＤＮＡチップという。）を用いる方法が、一人一人の人間の違いに対応した、オーダーメード医療の実現に必須なものとして研究され、実用化されつつある。
【０００３】
このＤＮＡチップを作成すること等のために、従来から基板上にＤＮＡ又はたんぱく質等を合成する化学物質合成装置及び化学物質合成方法の開発が行われている。この例として、特許文献１には、光を利用した化学物質合成装置及び化学物質合成方法が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の発明によれば、導電性層と溶液との間に電圧を印加し、導電性層と溶液との間を絶縁している光導電性基板の一部に所定のパターンで光を照射する。この光照射のパターンは、半導体集積回路（ＩＣ）を作製する場合に使用されるガラスマスク等によって決定される。ガラスマスク等のパターンに対応して光が照射された光導電性基板の一部の抵抗は低下する。この抵抗の低下と導電性層と溶液との間の電圧とにより、光導電性基板を介して、導電性層と溶液との間に電流が流れる。この結果、電気的に化学合成が起こり、この化学合成によって化学物質を光導電性基板上に形成する。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５８１０９８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明によれば、光導電性基板上に化学物質を合成するので、化学合成の度に高価な光導電性基板を交換する必要がある。従って、化学合成に掛かる費用が増加するという問題があった。
【０００７】
また、ガラスマスク等によって光を照射する位置、即ち、化学物質を合成する位置を決定するため、このガラスマスクを用いる方法は、同じパターンのものを大量に生産する場合には適しているが、パターン変更に即座に対応することが困難である。従って、任意の位置に化学物質を合成することが困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、安価な構成部材を使用して、所望の位置において化学物質の合成を行うことが可能な、新規かつ改良された化学物質合成装置及び化学物質合成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光投射装置からの光を用いて化学物質合成ユニットにおいて化学物質を合成する化学物質合成装置であって、化学物質合成ユニットは、一方の面に光により抵抗が低下する光導電体が設けられ、他方の面に光投射装置からの光が投射され、当該光を透過する第１基板と、第１基板の一方の面に対向配置される第２基板と、第１基板と第２基板との間の領域を、第１基板側の第１領域と、第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、を含み、第１領域でプロトンを発生させ、第２領域で化学物質を合成することを特徴とする、化学物質合成装置が提供される。
【００１０】
かかる構成によれば、光投射装置から投射され第１基板を透過した光により、光導電体の抵抗を低下させることができる。この光導電体の抵抗の低下により、第１基板とプロトン透過体との間の第１領域において、プロトンを発生させることができる。この発生したプロトンは、プロトン透過体を透過して、プロトン透過体と第２基板との間の第２領域へ移動することができる。そして、この透過したプロトンにより、第２領域において化学物質を合成することができる。従って、安価に構成できるプロトン透過体と第２基板との間において化学物質を合成することができるため、プロトン透過体及び第２基板の少なくとも一方を交換すれば再度化学物質の合成を行うことができる。また、光を投射する位置を選択することにより、プロトンを発生させる位置を選択できるため、化学物質を合成する位置を選択することができる。
【００１１】
また、光導電体は、第１基板上に層状に形成されてもよい。かかる構成によれば、光が照射された場合、当該光が照射された光導電体の電気抵抗を低下させることができる。
【００１２】
また、光導電体は、第１基板上に相互に離隔して設けられた複数の突起として形成されるとしてもよい。かかる構成によれば、光が照射された場合、当該光が照射された光導電体の突起の電気抵抗を低下させることができる。更に、各突起が離隔していることにより、電気抵抗が低下した際に突起に流れる電流が第１基板の平面方向に拡散することを防ぐことができる。
【００１３】
また、化学物質は、第２基板上で合成されてもよい。かかる構成によれば、第２基板上に化学物質が合成される。従って、第２基板を交換することで、再度化学物質の合成を行うことができる。
【００１４】
また、化学物質は、プロトン透過体上で合成されてもよい。かかる構成によれば、プロトン透過体上で化学物質を合成することができる。従って、プロトン透過体を交換することで、再度化学物質の合成を行うことができる。また、第２領域中を移動せずプロトン透過体を透過した直後のプロトンにより、化学物質を合成することができ、第２領域中においてプロトンが第２基板の平面方向に拡散することを防ぐことができる。
【００１５】
また、プロトン透過体は、ポーラスガラスで形成されてもよい。かかる構成によれば、第１領域で発生したプロトンを第２領域に透過することができる。また、ポーラスガラスは、安価に作成できるため、プロトン透過体を作成するのにかかる費用を削減することができる。そして、化学物質の合成に使用される物質やプロトンを発生させる物質に対するプロトン透過体の化学的安定性を高めることができる。
【００１６】
また、光投射装置は、光源としてＬＥＤを備えてもよい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、外部からの光を用いて化学物質を合成する化学物質合成ユニットであって、化学物質合成ユニットは、一方の面に光により抵抗が低下する光導電体が設けられ、他方の面に外部からの光が投射され、当該光を透過する第１基板と、第１基板の一方の面に対向配置される第２基板と、第１基板と第２基板との間の領域を、第１基板側の第１領域と、第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、を含み、第１領域でプロトンを発生させ、第２領域で化学物質を合成することを特徴とする、化学物質合成ユニットが提供される。かかる構成によれば、安価に構成できるプロトン透過体と第２基板との間において化学物質を合成することができるため、プロトン透過体及び第２基板の少なくとも一方を交換すれば再度化学合成を行うことができる。また、光を投射する位置を選択することにより、プロトンを発生させる位置を選択できるため、化学物質を合成する位置を選択することができる。
【００１８】
また、光導電体は、第１基板上に層状に形成されてもよい。
【００１９】
また、光導電体は、第１基板上に相互に離隔して設けられた複数の突起として形成されてもよい。
【００２０】
また、化学物質は、第２基板上で合成されてもよい。
【００２１】
また、化学物質は、プロトン透過体上で合成されてもよい。
【００２２】
また、プロトン透過体は、ポーラスガラスで形成されてもよい。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１基板と、第１基板に対向配置される第２基板と、第１基板と第２基板との間の領域を第１基板側の第１領域と第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、を含む化学物質合成ユニットにおいて、光を利用して化学物質を合成する化学物質合成方法であって、化学物質合成ユニットの外部から投射され第１基板を透過した光を利用して、第１領域でプロトンを発生させるプロトン発生段階と、第１領域で発生しプロトン透過体を透過したプロトンを利用して、第２領域で化学物質を合成する化学物質合成段階と、を含むことを特徴とする、化学物質合成方法が提供される。
【００２４】
かかる構成によれば、光投射装置から投射され第１基板を透過した光により、第１基板とプロトン透過体との間の第１領域において、プロトンを発生させることができる。この発生したプロトンは、プロトン透過体を透過して、プロトン透過体と第２基板との間の第２領域へ移動することができる。そして、この透過したプロトンにより、第２領域において化学物質を合成することができる。従って、安価に構成できるプロトン透過体と第２基板との間において化学物質を合成することができるため、プロトン透過体及び第２基板の少なくとも一方を交換すれば再度化学合成を行うことができる。また、光を投射する位置を選択することにより、プロトンを発生させる位置を選択できるため、化学物質を合成する位置を選択することができる。
【００２５】
また、プロトン発生段階では、第１基板と第２基板との間に所定の電圧を印加し、第１基板を透過した光を、第１基板上の第１領域側に設けられ光により抵抗が低下する光導電体に照射し、第１領域に導入され電圧の印加に応じてプロトンを発生するプロトン発生物質のうち、光の照射により抵抗が低下した光導電体の近傍のプロトン発生物質から、プロトンを発生させてもよい。かかる構成によれば、第１基板を透過した光の照射により、光導電体の抵抗を低下させることができる。光導電体の抵抗の低下により、第１基板と第２基板との間に印加された所定の電圧に基づく電圧を、第１領域に導入されたプロトン発生物質のうち、抵抗が低下した光導電体の近傍のプロトン発生物質に印加することができる。そして、この電圧が印加されたプロトン発生物質により、プロトンを発生することができる。従って、光を照射する位置を選択することにより、プロトンを発生させる位置を選択することができる。
【００２６】
また、化学物質合成段階では、第２基板上で化学物質を合成してもよい。
【００２７】
また、化学物質合成段階では、プロトン透過体上で化学物質を合成してもよい。
【００２８】
また、光導電体は、相互に離隔して第１基板上に設けられた複数の突起として形成され、
プロトン発生段階では、第１基板を透過した光を、複数の突起の中から選択された少なくとも１つの突起に照射してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明によれば、安価な構成部材を使用して、所望の位置において化学物質の合成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３１】
＜第１の実施形態＞
（構成）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る化学物質合成装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す斜視図であり、図２は、図１の化学物質合成装置をＡ−Ａ線により切断した断面図である。
【００３２】
図１に示すように、化学物質合成装置１０は、光投射装置３０と、化学物質合成ユニット２０と、電源４０と、を有する。
【００３３】
（化学物質合成ユニット２０）
化学物質合成ユニット２０は、光投射装置３０の光軸上に配置されて所定の波長の光の投射を受け、この光を利用して化学物質を合成する装置である。化学物質合成ユニット２０は、第１基板２１と、光導電性層２２と、プロトン透過体２３と、第２基板２４と、を有する。化学物質合成ユニット２０の厚みは、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。
【００３４】
第１基板２１は、導電性の基板であり、光を透過する材質で構成され、一方の面に光投射装置３０からの光が投射される。第１基板２１は、導電性を有し、光を透過する材質によって形成される。第１基板２１は、例えば、光が赤外光であればシリコン系の材質、光が可視光であれば光を透過するガラス等からなる支持基板と、支持基板上に配置され導電性を有するＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、酸化亜鉛、酸化スズ等の透明電極とで形成できるが、かかる例に限定されるものではない。
【００３５】
光導電性層２２は、光により抵抗が低下する光導電体の一例であって、第１基板２１の光投射装置３０と反対側の面上に積層配置される。光導電性層２２は、第１基板２１が支持基板と透明電極とで構成される場合、透明電極上に積層配置される。この光導電性層２２は、光の照射により電気伝導率が増加する内部光電効果を有する材質で形成される。光導電性層２２の材質の例としては、例えば、アモルファスシリコン、アモルファス ＳｉＧｅ、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、及び光導電性高分子等が挙げられるが、かかる例に限定されるものではない。
【００３６】
また、光導電性層２２の上面には、触媒層（図示せず）が設けられてもよい。この触媒層は、後述するプロトンを発生させるための触媒として作用する。この触媒層としては、例えば、Ｐｔ等が使用できるが、かかる例に限定されるものではない。この触媒層を有することで、プロトンを発生させるプロトン発生物質の活性化エネルギーを低下させ、低い電圧によりプロトンを発生させることができるため、効率的にプロトンを発生することができる。しかし、プロトンを発生させるために十分な電圧が印加できる場合、この触媒は、必ずしも必要ない。
【００３７】
この光導電性層２２は、例えば、第１基板２１上にウエハボンディング等、又は、蒸着等によって作製できる。また、光導電性層２２は、数μｍ以上の厚みで形成される。光導電性層２２は、かかる厚みを有することにより、光が照射されていない場合、第１基板２１の光導電性層２２が積層された面上を絶縁することができる。
【００３８】
プロトン透過体２３は、プロトン（水素イオン）を透過可能な部材であって、光導電性層２２上に離隔して対向配置され、光導電性層２２と第２基板２４との間の領域を、第１流路５１と第２流路５２とに区画する。
【００３９】
プロトン透過体２３は、例えば、数百μｍの厚みで形成されてもよい。厚みを薄く形成することにより、プロトンがプロトン透過体２３内を透過する際に移動する距離を短くすることができるため、プロトン透過体２３内を透過している際にプロトンがプロトン透過体２３の平面方向に拡散することを最小限に抑えることができる。しかし、プロトン透過体２３の厚みは、かかる例に限定されず、適宜変更することができる。
【００４０】
プロトン透過体２３は、プロトンを透過し、第１流路５１及び第２流路５２に導入される他の物質を透過させない材質によって形成される。このプロトン透過体２３の材質の例としては、例えば、ポーラスガラス等の数十ｎｍ程度の孔を有する多孔性物質、又は、燃料電池等に使用される陽イオン交換膜、高濃度リン酸、水酸化カリウム、リチウム・カリウム炭酸塩、ジルコニアセラミック等の電解質が挙げられるが、かかる例に限定されるものではない。
【００４１】
尚、ポーラスガラスは、安価に作製することができ、かつ、化学的安定性に優れているので、プロトン透過体２３をポーラスガラスで形成する場合、プロトン透過体２３の作成に掛かる費用を削減でき、かつ、耐酸性等の化学的安定性を高めることができ、化学物質の合成に使用する溶液及びプロトン発生物質の選択の幅を広げることができる。
【００４２】
第２基板２４は、導電性の基板であって、プロトン透過体２３上に離隔して対向配置される。第２基板２４は、例えば、電極層２４１と、支持基板２４２と、によって構成できる。しかし、第２基板２４は、かかる例に限定されず、例えば、一枚の電極基板によって構成されてもよく、第１基板２１との間に所定の電圧を印加できる構成であれば如何なる構成であってもよい。
【００４３】
電極層２４１は、プロトン透過体２３に面してプロトン透過体２３と離隔して対向配置され、導電性及び後述のプロトンに対する耐酸性を有する材質で形成される。
【００４４】
支持基板２４２は、電極層２４１のプロトン透過体２３と反対側の面上に積層配置され、電極層２４１を支持する基板であり、例えば、ガラス、プラスチック、アルミ板等で形成されてもよいが、かかる例に限定されるものではない。
【００４５】
上記各構成の材質は、光照射装置からの光の波長、及び、要求される耐酸性に応じて適宜設定可能である。例えば、光導電性層２２、プロトン透過体２３、及び第２基板２４の電極層２４１の材質は、後述するプロトンに対する耐酸性を満たすように選択され、第１基板２１、光導電性層２２は、光照射装置からの光の波長によって適宜選択される。
【００４６】
光導電性層２２とプロトン透過体２３との間の領域には第１流路５１が形成され、プロトン透過体２３と第２基板２４の電極層２４１との間の領域には第２流路５２が形成される。
【００４７】
第１流路５１は、光を利用してプロトンを発生する第１領域の一例であって、その内部に電圧の印加によってプロトンを発生するプロトン発生物質が導入される。第１流路５１の端部は、プロトン発生物質の導入口及び排出口が形成された隔壁（図示せず）等によって密封される。
【００４８】
第１流路５１を形成する光導電性層２２とプロトン透過体２３との間は、この隔壁等に形成されたスペーサ、突起等によって間隙が一定になるように支持される。当該間隙（第１流路５１の幅）は、適宜設定可能であるが、プロトン発生物質を導入可能な程度で狭く設定することにより、プロトン発生物質が発生したプロトンが、第１流路５１を移動する距離を短くすることができる。従って、プロトンが、第１流路５１内で、第１流路５１の流路方向（光導電性層２２の面内の方向）へ拡散することを最小限に抑えることができる。なお、ここでは、第１流路５１の幅は、例えば、数〜数百μｍとすることができる。
【００４９】
プロトン発生物質は、例えば、電圧が印加されることによって電気分解し、プロトンを発生させる物質である。光導電性層上に触媒が形成される場合、この触媒の作用によって、プロトン発生物質の活性化エネルギーは低下するので、プロトン発生物質は、更にプロトンを発生しやすくなる。
【００５０】
プロトン発生物質としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、又は、プロトンを発生する弱酸等が使用可能である。プロトン発生物質としてメタノールを使用する場合、メタノールは、他のアルコール類と比べて低い活性化エネルギーを有しているため、低い電圧に対してプロトンを効率的に発生させることができる。また、メタノールは、弱酸等に比べて低い酸性を有するため、光導電性層２２とプロトン透過体２３として、高い耐酸性を有する材質を使用する必要がなくなる。しかし、プロトン発生物質は、かかる例に限定されず、例えば、電圧が印加されることにより電気分解を起こし、プロトンを発生させる如何なる物質が使用されてもよい。
【００５１】
第２流路５２は、第１流路５１で発生しプロトン透過体２３を透過したプロトン利用して、化学物質の合成を行う第２領域の一例であって、その内部に当該合成に使用される溶液等が導入される。第２流路５２の端部は、この溶液等の導入口及び排出口が形成された隔壁（図示せず）等によって密封される。
【００５２】
第２流路５２を形成するプロトン透過体２３と第２基板２４の電極層２４１との間は、この隔壁等に形成されたスペーサ、突起等によって間隙が一定になるように支持される。当該間隙（第２流路５２の幅）は、適宜設定可能であるが、化学物質の合成に使用される溶液を導入可能な程度で狭く設定することにより、プロトン透過体２３を透過したプロトンが、第２流路５２を移動する距離を短くすることができる。従って、プロトンが、第２領域内で、第２流路５２の流路方向（プロトン透過体２３の面内の方向）へ拡散することを最小限に抑えることができる。化学物質の合成に使用される溶液等については、後述する。なお、ここでは、第２流路５２の幅は、例えば、数〜数百μｍとすることができる。
【００５３】
第２流路５２に面する第２基板２４の電極層２４１の面は、便宜上、化学物質を合成するための複数の部位に区画される。以下では、この部位を区画２４３とする。本実施形態によれば、この区画２４３毎に、異なる化学物質を合成可能である。
【００５４】
この区画２４３には、例えば、化学物質の合成に使用されるリンカーの集合、又はリンカーと塩基との結合の集合等（以下、塩基等という。）の物質６０が配置されてもよい。この物質６０は、例えば、各区画２４３に配置され、図１に示すように、アレイ状（マトリックス状）に配置されてもよい。この際、物質６０は、例えば、光投射装置３０が有するＬＥＤ３１Ａの個数及び配置間隔に対応した個数及び間隔で配置されてもよい。このようにＬＥＤ３１Ａに対応して物質６０を配置することにより、ＬＥＤ３１Ａの光により発生し、光導電性層２２と垂直な方向に移動したプロトンを効率よく利用して、化学合成を行うことができる。
【００５５】
しかし、本発明はかかる例に限定されるものではなく、リンカー等の物質６０を用いずに化学物質を合成することができる場合は、物質６０を各区画２４３に配置しなくてもよい。
【００５６】
（光投射装置３０）
光投射装置３０は、化学物質合成ユニット２０の第１基板２１に所定の波長の光を投射する装置である。以下では、光投射装置３０は、例えば、ＬＥＤロッドアレイであるとする。即ち、光投射装置３０は、例えば、ＬＥＤアレイ３１と、ロッドレンズアレイ３２と、ＬＥＤ駆動基板３３と、を備えるとする。しかし、光投射装置３０は、かかる例に限定されるものではなく、化学物質合成ユニット２０の第１基板２１の少なくとも一部に選択的に所定の光を投射する装置であれば如何なる構成であってもよい。
【００５７】
ＬＥＤアレイ３１は、光投射装置３０に備えられる光源の一例であって、ＬＥＤ駆動基板３３上にアレイ状で第１基板２１と平行な方向に一列に配置された複数のＬＥＤ３１Ａからなる。以下では、このＬＥＤ３１Ａが配列された方向をアレイ軸（Ｙ軸）方向とする。
【００５８】
各ＬＥＤ３１Ａは、数十μｍ間隔で配置される。ＬＥＤ３１Ａは、化学物質合成ユニット２０に向けて、第１基板２１と垂直な方向（Ｚ軸方向）に所定の光Ｌを投射する。この所定の光Ｌとしては、例えば、波長が約３６０ｎｍ〜１ｍｍ程度である可視光又は赤外光等が使用される。さらにこの所定の光Ｌは、例えば、レーザ光であってもよい。
【００５９】
ＬＥＤ３１Ａが発生する光Ｌは、構成部材の材質及び化学反応の種類等によって適宜選択可能である。例えば、第１基板２１がシリコン系の材質で形成される場合、光Ｌとして赤外光を使用でき、第１基板２１がガラス等の支持基板と透明電極とで形成される場合、光Ｌとして可視光を使用できる。
【００６０】
ロッドレンズアレイ３２は、ＬＥＤアレイ３１から発せられる光を集光するレンズの一例であって、それぞれＬＥＤ３１Ａの光軸上においてアレイ軸（Ｙ軸）方向に一列に配置された複数のロッドレンズ３２Ａを含む。
【００６１】
ロッドレンズ３２Ａは、光を集光して化学物質合成ユニット２０に投射する。このロッドレンズ３２Ａによる集光は、化学物質合成ユニット２０の区画２４３に対応した光導電性層２２の一定の領域に光を照射するように調整される。かかる調整をおこなうことにより、プロトンを発生させる位置の選択性を高めることができるので、化学物質を合成する区画２４３の選択性を高めることができる。そして、ロッドレンズ３２Ａを使用することにより、アレイを形成しやすく、装置の作成が容易になる。更に、ロッドレンズ３２Ａは、集光性が高いため、光を照射する領域への集光を正確に行うことができる。
【００６２】
しかし、ＬＥＤアレイ３１から発せられる光を集光するレンズは、かかる例に限定されない。光を集光するために他の如何なるレンズ等による集光系が使用されてもよい。また、ロッドレンズ３２Ａを使用する場合であっても、ロッドレンズ３２Ａは、一列に配置されずに、アレイ軸（Ｙ軸）方向に千鳥配置されてもよい。ロッドレンズ３２Ａを千鳥配置にすると、１つのＬＥＤ３１Ａからの光Ｌを複数のロッドレンズ３２Ａで集光することにより、ロッドレンズアレイ３２の集光性を向上することができ、投射する光の解像度を高めることができる。
【００６３】
ＬＥＤ駆動基板３３は、ＬＥＤ３１Ａを駆動するための基板の一例であって、第１基板２１に対して平行な面内においてアレイ軸（Ｙ軸）方向に延長形成されて配置される。ＬＥＤ駆動基板３３は、各ＬＥＤ３１Ａに接続され、ＬＥＤ３１Ａの駆動に必要な配線及び回路を有する。
【００６４】
光投射装置３０は、ＬＥＤアレイ３１、ロッドレンズアレイ３２、及びＬＥＤ駆動基板３３等を支持する支持部材（図示せず）を有してもよい。
【００６５】
光投射装置３０は、更に、図示していない駆動装置を有する。駆動装置は、光投射装置３０を、アレイ軸（Ｙ軸）に対して垂直で、第１基板２１に対して平行な方向である駆動方向（Ｘ軸方向）に移動させる。従って、光投射装置３０は、駆動方向には光投射装置３０を所定の位置に移動することができ、Ｙ軸方向には配列されたＬＥＤ３１Ａを選択的に駆動することができるので、化学物質合成ユニット２０のどの部位に対しても選択的に光を投射することができる。
【００６６】
しかし、本発明にかかる光投射装置３０は、かかる例に限定されない。光投射装置３０は、例えば、少なくとも１つ以上のＬＥＤ３１Ａ及びロッドレンズ３２Ａのセットと、当該セットを第１基板２１に対して平行な面上の任意の位置に移動させることができる駆動装置と、を有してもよい。かかる構成によれば、所望の位置にそれぞれのセットが移動して光を投射することができる。また、光投射装置３０は、例えば、化学物質合成ユニット２０に対応して、第１基板２１に対して平行な面内にマトリックス状に配置された複数のＬＥＤ３１Ａ及び複数のロッドレンズ３２Ａを有してもよい。かかる構成によれば、所望の位置に対応したＬＥＤ３１Ａだけをを駆動することによって所望の位置に光を投射することができる。
【００６７】
（電源４０）
電源４０は、第１基板２１と、プロトン発生物質を電気分解してプロトンを発生させるための所定の電圧Ｖを、第２基板２４の電極層２４１との間に印加する。そのために、電源４０の一端は、第１基板２１に接続され、他端は、アースされる。そして、第２基板２４も、アースされる。電源４０は、第１基板２１が第２基板２４の電極層２４１より高電位となるように所定の電圧Ｖを設定して印加する。この所定の電圧Ｖは、プロトン発生物質からプロトンを発生しうるように適宜設定可能である。尚、電源４０は、例えば、第１基板２１と第２基板２４の電極層２４１とに接続され、両基板に所定の電圧Ｖを印加してもよい。
【００６８】
（動作）
以上、化学物質合成装置１０の構成について説明した。次に、図２〜図４を参照して、かかる構成を有する化学物質合成装置１０の動作について説明する。図３は、図２の化学物質合成装置の部分Ｂを拡大し、化学物質合成装置の動作を概略的に説明する部分拡大図であり、図４は、本実施形態に係る化学物質合成方法を概略的に示した説明図である。尚、説明の便宜上、図３においては、電源４０及び所定の電圧Ｖの印加を模式的に示した。
【００６９】
以下では、説明の便宜上、化学物質合成装置１０が合成する化学物質としてＤＮＡの合成を例に挙げて、動作を説明する。この場合、物質６０は、例えば、電極層２４１上に配置され有機化合物を固定するためのリンカー６１と、リンカー６１の先端に結合された保護基６２と、を含む（図４（ａ）参照。）。この物質６０は、リンカー６１に結合された塩基を更に含んでもよい。この場合、電極層２４１の材質としては、リンカー６１を固定しうるものが選択される。
【００７０】
（プロトン発生段階）
化学物質合成装置１０による化学物質を合成する動作は、大きく分けて、プロトン発生段階と、化学物質合成段階に分かれる。そこで、まず、プロトン発生段階について説明する。
【００７１】
まず、図３に示すように、各端部に配置された隔壁の導入口より、第１流路５１に、プロトン発生物質８１（例えば、メタノール）が導入されて満たされ、第２流路５２に、合成に使用される溶液として、例えば、塩化メチレン溶液８２が導入されて満たされる。この際、プロトン発生物質８１と塩化メチレン溶液８２とは、それぞれ導入口及び排出口を介して循環されてもよい。但し、合成に使用される溶液は、塩化メチレン溶液８２に限られず、合成の仕方によって適宜変更されうる。
【００７２】
次に、電源４０により、第１基板２１と第２基板２４の電極層２４１との間に所定の電圧Ｖを印加する。この所定の電圧Ｖは、第１基板２１の方が電極層２４１よりも高電位となるように印加される。この際、第１基板２１と電極層２４１との間に配置された光導電性層２２は、両者の間を絶縁している。従って、第１基板２１と電極層２４１との間は、所定の電圧Ｖが印加されているが絶縁されているため電流が流れない状態となる。つまり、この所定の電圧Ｖの大部分は、絶縁層である光導電性層２２に印加され、光導電性層２２と電極層２４１との間には、プロトン発生物質８１が電気分解しない程度の電圧しか印加されないか、ほとんど電圧が印加されていない状態となる。
【００７３】
そして、図２に示すように、駆動装置（図示せず）により、光投射装置３０を駆動軸（Ｘ軸）方向に走査する。そして、光投射装置３０移動している際に、光投射装置３０が複数の区画２４３のうち化学合成を行いたい区画に対応した位置に到達したときに、当該物質６０に対応したＬＥＤ３１Ａを駆動する。図２に示すように、例えば、複数の区画２４３のうち区画２４３Ｂに対応した位置に到達したとき、区画２４３Ｂに対応したＬＥＤ３１Ａが駆動される。以下、この区画２４３Ｂにおいて、ＤＮＡを合成させる場合を例に挙げて説明する。
【００７４】
駆動されたＬＥＤ３１Ａは、所定の波長を有する光Ｌを化学物質合成ユニット２０に向けて投射する。この際、光Ｌは、その光路上に配置されたロッドレンズ３２Ａによって集光される。
【００７５】
この集光された光Ｌは、化学物質合成ユニット２０の第１基板２１に投射され、第１基板２１は、光Ｌを透過する。第１基板２１を透過した光Ｌは、光導電性層２２の部分２２Ａに照射される。光Ｌが照射された光導電性層２２の部分２２Ａは、内部光電効果により抵抗が低下する。
【００７６】
その結果、光導電性層２２の部分２２Ａの抵抗の低下により、部分２２Ａを介して、光導電性層２２の部分２２Ａに対応した光導電性層２２と電極層２４１との間の部分Ｃに、所定の電圧Ｖに対応した電圧が印加される。
【００７７】
第１流路５１に導入されたプロトン発生物質（例えば、メタノール等）のうち、部分Ｃに位置したプロトン発生物質８１は、この電圧の印加を受け、下記のように電気分解する。
ＣＨ３ＯＨ → ＣＨ３Ｏ− ＋ Ｈ＋
この電気分解によって、光Ｌの照射を受けた光導電性層２２の部分２２Ａ近傍の第１流路５１の部分Ｃに位置したプロトン発生物質８１からプロトン（水素イオン）７０が発生する。
【００７８】
一方、光Ｌが照射されていない光導電性層２２の部分２２Ｂは、絶縁状態を維持するため、部分２２Ｂに対応した光導電性層２２と電極層２４１との間には、電圧がほとんど印加されず、部分Ｃ以外に位置したプロトン発生物質８１は、プロトン７０を発生しない。
【００７９】
従って、光Ｌを照射する位置を選択することによって、プロトン７０を発生させる位置を選択することができる。尚、本実施形態によれば、後述のように、このプロトン７０を利用して化学物質を合成するので、このようにプロトン７０を発生させる場所を選択することにより、化学物質を合成させる区画２４３（例えば、区画２４３Ｂ）を選択することができ、化学物質を合成させる物質６０を選択することができる。
【００８０】
尚、光導電性層２２上に触媒層が配置される場合、触媒層は、プロトン発生物質８１の活性化エネルギーを低下させるため、プロトン発生物質８１に電気分解させるための電圧を低くすることができる。
【００８１】
（化学物質合成段階）
以上、プロトン発生段階について、詳しく説明した。以下では、プロトン発生段階において発生したプロトン７０を利用して化学物質を合成する化学物質合成段階について説明する。
【００８２】
上記のように発生したプロトン７０は、光導電性層２２と電極層２４１との間の電圧によって、光導電性層２２より電位の低い電極層２４１に向けて引力を受け、電極層２４１の方向に移動する。その結果、プロトン７０は、まず、第１流路５１のプロトン発生物質８１中を移動し、更に、プロトン透過体２３を透過する。プロトン透過体２３を透過したプロトン７０は、第２流路５２の塩化メチレン溶液８２中を移動し、区画２４３Ｂに到達する。
【００８３】
そして、プロトン７０は、区画２４３Ｂに配置された物質６０と化学反応する。つまり、プロトン７０は、物質６０に含まれたリンカー６１から保護基６２を分離させる。その後、第２流路５２に所望の塩基を導入することにより、光Ｌが照射された位置に対応した区画２４３Ｂ上にのみ、リンカー６１を介してＤＮＡ９０を合成することができる。
【００８４】
この際、光Ｌが照射された光導電性層２２の部分２２Ａに対応した区画２４３（例えば、区画２４３Ｂ）に配置された物質６０のみにプロトン７０を供給することができるため、光投射装置３０によって光Ｌを照射する位置を選択することにより、所望の区画２４３に配置された物質６０のみに化学反応を起こすことができる。
【００８５】
以上、区画２４３ＢにＤＮＡを合成する場合を例に、化学物質合成装置１０の動作の各段階を説明した。ここで、以下では、図４を参照して、上記の各段階により、所望の位置に所望の配列のＤＮＡ９０を合成する動作について、区画２４３Ａ、２４３Ｂ、２４３Ｃを例に説明する。
【００８６】
図４には、図２における電極層２４１上の区画２４３Ａ、２４３Ｂ、２４３Ｃに配置された物質６０を模式的に示す。図４（ａ）に示すように、各区画に配置された物質６０は、リンカー６１と保護基６２とを含む。尚、説明の便宜上、図４には、各物質６０が含むリンカー６１及び保護基６２を模式的に示し、各区画の物質６０は、ただ１つのリンカー６１及び保護基６２を含むとしてるが、かかる例に限定されないのは言うまでもない。また、各区画２４３に合成したい化学物質は、図４（ｆ）に示す配列を有するＤＮＡ９０であるとする。
【００８７】
まず、例えば、アデニンＡである塩基９０Ａを合成する。そのために、この塩基９０Ａを合成する区画２４３Ｂに対応した第１基板２１に光Ｌが投射され、プロトン発生過程を通じてプロトン７０が発生する。そして、図４（ｂ）に示すように、プロトン７０は、光導電性層２２から電極層２４１に向けた方向（Ｚ軸方向）に、プロトン発生物質８１中を移動し、プロトン透過体２３を透過して、塩化メチレン溶液８２中を移動する。このプロトン７０は、区画２４３Ｂに到達し、区画２４３Ｂの保護基６２と反応して、保護基６２をリンカー６１から離脱させる。その結果、末端に水素原子を有するリンカー６１の末端６１Ａが現れる。
【００８８】
その後、第２流路５２に保護基６２が結合された塩基９０Ａを導入すると、塩基９０Ａのイソプロピル（ｉＰｒ）基を有した部分が、区画２４３Ｂのリンカー６１の末端６１Ａにのみ結合する。その結果、図４（ｃ）に示すように、所望の区画２４３Ｂに位置したリンカー６１にのみ塩基９０Ａを合成することができる。そして、塩基９０Ａを第２流路５２から取り除く。尚、この工程は、例えば、この保護基６２が結合された塩基９０Ａを含む溶液（アミダイト液等）を流すことによって行われてもよい。
【００８９】
次に、例えば、チミンＴである塩基９０Ｂを合成する。そのために、この塩基９０Ｂを合成する区画２４３Ａ及び区画２４３Ｂに対応した第１基板２１に光Ｌが投射され、プロトン発生過程を通じてプロトン７１、７２が発生する。そして、図４（ｄ）に示すように、プロトン７１、７２は、光導電性層２２から電極層２４１に向けた方向（Ｚ軸方向）に、プロトン発生物質８１中を移動し、プロトン透過体２３を透過して、塩化メチレン溶液８２中を移動する。その結果、プロトン７１は、区画２４３Ａに到達し、区画２４３Ａの保護基６２と反応して、保護基６２をリンカー６１から離脱させる。そして、プロトン７２は、区画２４３Ｂに到達し、区画２４３Ｂの保護基６２と反応して、保護基６２を塩基９０Ａから離脱させる。その結果、それぞれ末端に水素原子を有するリンカー６１の末端６１Ａと、塩基９０Ａの末端６１Ｂが現れる。
【００９０】
その後、第２流路５２に保護基６２が結合された塩基９０Ｂを導入すると、塩基９０Ｂのイソプロピル（ｉＰｒ）基を有した部分が、区画２４３Ａのリンカー６１の末端６１Ａと、区画２４３Ｂの塩基９０Ａの末端６１Ｂとのみに結合する。その結果、図４（ｅ）に示すように、所望の区画２４３Ａ、２４３Ｂに位置したリンカー６１、又はリンカー６１及び塩基の結合にのみ、塩基９０Ｂを合成することができる。そして、塩基９０Ａを第２流路５２から取り除く。尚、この工程は、例えば、この保護基６２が結合された塩基９０Ｂを含む溶液（フォスフォアアミダイト液等）を流すことによって行われてもよい。
【００９１】
光投射装置３０による光Ｌを投射する位置、及び第２流路５２に導入する塩基を変更しつつ、かかる工程を繰り返すことにより、図４（ｆ）に示すように、所望の配列のＤＮＡ９０（化学物質の一例）を、所望の位置に合成することができる。よって、基板上にＤＮＡがアレイ形状等に配列したＤＮＡチップを作成することができる。
【００９２】
尚、上記の化学物質合成装置１０の駆動は、別途に備えられた制御装置（図示せず）によって行われてもよい。この際、制御装置は、電源４０に接続され所定の電圧Ｖを調整し、光投射装置３０の駆動装置（図示せず）に接続され光投射装置３０の駆動軸（Ｘ軸）方向の位置を調整し、別途の流量調整装置（図示せず）に接続されプロトン発生物質８１及び塩化メチレン溶液８２の流量を調整し、ＬＥＤ駆動基板３３に接続されＬＥＤ３１Ａを選択して当該ＬＥＤ３１Ａを駆動し、塩基導入装置（図示せず）に接続され各塩基９０Ａ、９０Ｂ等の導入を調整してもよい。かかる制御装置は、多様な構成により実現可能であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００９３】
また、化学物質合成装置１０が合成する化学物質は、ＤＮＡ９０に限定されるものではなく、例えば、高分子ポリマー等であってもよい。
【００９４】
（効果）
以上、本発明の第１の実施形態に係る化学物質合成装置１０について詳しく説明した。本実施形態に係る化学物質合成装置１０によれば、化学物質を、高価な光導電体で形成される光導電性層２２上に合成せずに、安価に形成される第２基板２４の電極層２４１上に合成する。従って、第２基板２４だけを交換すれば再度化学物質を合成することができるため、装置の作成にかかる費用を削減し、化学物質の合成にかかる費用も削減することができる。
【００９５】
また、光投射装置３０による光Ｌの投射位置を選択することにより、化学物質を合成する区画２４３を選択することができる。従って、所望の位置に化学物質を合成することが可能であり、所望の物質による化学物質アレイを合成することができる。この際、第１流路５１、第２流路５２の厚みを、各導入物を導入することができる程度で薄くし、プロトン透過体２３の厚みをプロトン７０のみを透過することができる程度で薄くすることにより、プロトン７０が、第１流路５１、第２流路５２、プロトン透過体２３中を移動する際に、プロトン７０が、プロトン透過体２３と平行な方向に拡散することを抑えることができ、化学物質の合成を行う区画２４３の選択性を向上することもできる。
【００９６】
そして、化学物質を合成する場所とプロトン７０を発生させる場所とが、プロトン透過体２３によって互いに離隔しているため、プロトン発生物質８１として使用できる物質、及び化学合成に使用する溶液の選択の幅を広げることができる。
【００９７】
更に、物質６０の化学反応を、化学反応に必要な物質で構成される溶液の中で行うことができるため、化学反応によって形成される化学物質の純度を向上することができる。
【００９８】
＜第２の実施形態＞
（構成）
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る化学物質合成装置について説明する。図５は、本実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す斜視図であり、図６は、図５の化学物質合成装置をＤ−Ｄ線により切断した断面図である。
【００９９】
尚、第２の実施形態に係る化学物質合成装置１１０は、第１の実施形態に係る化学物質合成装置１０が有する構成において、光導電性層２２の代わりに、複数の光導電性突起２２１と、絶縁体２２２と、を有する。その他の構成は同様であるため、それらの説明は省略する。
【０１００】
図５及び図６に示すように、光導電性突起２２１は、光によって抵抗が低下する光導電体の突起の一例であって、第１基板２１上に、相互に離隔してアレイ状（マトリックス状）に配置される。光導電性突起２２１の個々の形状は、任意に設定可能であるが、例えば、光投射装置３０から集光され照射される光Ｌの光路と略同一な側面の形状を有していてもよい。かかる形状に構成することにより、光投射装置３０から照射される光Ｌを効率よく利用することができる。
【０１０１】
各光導電性突起２２１は、光導電性層２２と同様の材質で、例えば、第１基板２１上に数μｍ以上の厚み、及び数十ｎｍ〜数百μｍの幅で形成されてもよい。光導電性突起２２１は、かかる厚みを有することにより、光が照射されていない場合、第１基板２１の上面を絶縁することができる。尚、各光導電性突起２２１は、例えば、数十μｍ程度の間隔で配置されてもよい。
【０１０２】
しかし、光導電性突起２２１の形状及び配置間隔は、かかる例に限定されない。各物質６０は、例えば、数十μｍの幅で形成されるが、光導電性突起２２１の幅は、例えば、物質６０の幅より小さく、光導電性突起２２１の単位面積当たりの配置密度を高く形成してもよい。このように形成することにより、光導電性突起２２１は、プロトン７０の発生する領域を小さくすることができる。従って、化学合成する区画２４３の選択の精度を高めることができる。また、光導電性突起２２１の幅が物質６０の幅より大きく形成された場合、プロトン７０の単位時間当たりの発生量を増やすことができる。
【０１０３】
各光導電性突起２２１のアレイ軸（Ｙ軸）方向の配列は、例えば、ＬＥＤ３１Ａの配列に対応していてもよい。このように光導電性突起２２１を配置することにより、１つのＬＥＤ３１Ａから発せられた光Ｌを、少なくとも１つの特定の光導電性突起２２１に照射することができるため、光Ｌを有効に活用できると共に、プロトン７０を発生させる位置の選択性を向上することができる。
【０１０４】
また、光導電性突起２２１の上面には、触媒のキャップ（図示せず）が設けられてもよい。この触媒は、第１の実施形態の触媒と同様である。
【０１０５】
絶縁体２２２は、各光導電性突起２２１の間の第１基板２１上に配置され、光導電性突起２２１が配置されていない第１基板２１と第１流路５１との間を絶縁する。絶縁体２２２は、例えば、ポリイミド等の絶縁物質によって構成されてもよい。
【０１０６】
この光導電性突起２２１と絶縁体２２２は、例えば、通常のレーザダイオードを作る工程を使用して作成することができる。この場合、まず、光導電性層を第１基板２１上にウエハボンディング等、又は、蒸着等によって形成する。その後、Ｐｔ等の触媒を表面に塗布する。そして、エッチング等により光導電性層を突起形状に加工し、絶縁体２２２の材質、例えば、ポリイミド等を塗布して熱硬化させることにより、光導電性突起２２１と絶縁体２２２とが形成される。
【０１０７】
また、光導電性突起２２１と絶縁体２２２の作成は、かかる例に限定されず、まず、第１基板２１上に絶縁体２２２の層を形成し、その後、絶縁体２２２を所定のパターンでエッチングして複数の孔をあけ、光導電性物質を当該孔に埋め込むことで、光導電性突起２２１と絶縁体２２２とを作成してもよい。
【０１０８】
本実施形態において、プロトン透過体２３としてポーラスガラス等の多孔性物質を使用する場合、当該多孔性物質の孔のパターンは、光導電性突起２２１の配置パターンと略同一に形成されてもよい。かかる構成によれば、多孔性の孔がプロトン導電路を形成し、プロトン７０がプロトン透過体２３を透過する際に、横方向に拡散することを防ぐことができる。
【０１０９】
（動作）
この化学物質合成装置１１０の動作及び化学合成の方法は、光投射装置３０からの光Ｌが光導電性突起２２１に照射され、光導電性突起２２１が光導電性層２２の動作を行うことを除き、第１実施形態に係る化学物質合成装置１０と同じであるため、その詳しい説明は省略する。
【０１１０】
但し、光投射装置３０は、複数の物質６０のうち化学物質を合成させたい物質６０が配置された区画２４３に対応した１つ又は複数の光導電性突起２２１に光を照射する。複数の光導電性突起２２１が当該区画２４３に対応する場合、光投射装置３０は、当該複数の光導電性突起２２１の１つずつに光Ｌを照射してもよい（図６参照）。この場合、光Ｌを効率よく利用することができる。また、光投射装置３０は、当該区画２４３に対応する複数の光導電性突起２２１のうちの２以上に同時に光Ｌを照射してもよい。この場合、光投射装置３０は、１つの区画に対して一度の光Ｌの投射で済むので、装置の駆動時間を短縮することができる。
【０１１１】
（効果）
本発明の第２の実施形態に係る化学物質合成装置１１０によれば、上記第１の実施形態に係る化学物質合成装置１０の効果に加え、更に、各光導電性突起２２１が離隔して配置されるので、光導電性突起２２１内の電子の横方向の拡散を防ぐことができる。そして、光導電性突起２２１近傍を流れる電流密度を高くすることができるため、プロトン７０の発生を促進することができる。更に、１つのＬＥＤ３１Ａからの光Ｌを１つの光導電性突起２２１に照射することにより、プロトン７０を発生させる位置をより精密に制御することができる。
【０１１２】
＜第３の実施形態＞
次に、図７を参照して、本発明の第３の実施形態に係る化学物質合成装置について説明する。図７は、本実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す断面図である。
【０１１３】
（構成）
図７に示すように、本実施形態に係る化学物質合成装置１２０は、第１及び第２の実施形態に係る化学物質合成装置１０、１１０に対して、化学物質を合成する区画２４３の位置、即ち、物質６０の配置位置のみが異なる。そこで、第２の実施形態に係る化学物質合成装置１１０の構成において、物質６０の配置位置が異なることについて説明し、他の構成についての説明は省略する。但し、第１の実施形態に係る化学物質合成装置１０の場合においても同様である。
【０１１４】
本実施形態に係る化学物質合成装置１２０においては、第２流路５２に面するプロトン透過体２３上に化学物質を合成する。そのために、プロトン透過体２３は、化学物質を合成するための複数の部位に区画される。以下では、この部位を区画２４４とする。
【０１１５】
化学物質としてＤＮＡを合成する場合、この区画２４４には、例えば、ＤＮＡの合成に使用されるリンカーの集合、又はリンカー及び塩基の結合の集合等の物質６００が配置される。この場合、プロトン透過体２３の材質としては、リンカー６１を固定しうるものが選択される。但し、物質６００の配置間隔等及び他の構成については、第２の実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１６】
（動作）
本実施形態において、化学物質合成装置１２０は、プロトン７０を利用して、第２流路５２のプロトン透過体２３上において化学物質を合成する。即ち、ＤＮＡを合成する場合、プロトン発生段階により、ＤＮＡを合成したい区画２４４に対応した位置でプロトン７０が発生され、発生したプロトンは、第１流路５１中を移動し、プロトン透過体２３を透過する。そして、プロトン透過体２３を透過したプロトン７０は、ＤＮＡを合成したい区画２４４に位置した物質６００に直接到達し、この物質６００に含まれたリンカーから保護基を離脱させる。したがって、化学物質合成装置１２０は、所望の位置に所望の配列のＤＮＡを合成することができる。尚、他の動作については、第２の実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１７】
（効果）
本実施形態に係る化学物質合成装置１２０によれば、第１及び第２の実施形態に係る化学物質合成装置１０、１１０が奏する効果に加え、プロトン７０がプロトン透過体２３を透過した直後に物質６００と反応させることができるため、プロトン７０が第２流路５２において第２流路５２の流路方向（Ｘ−Ｙ平面内の方向）に拡散することを防ぐことができ、精度を高めて効率よく化学物質の合成を行うことができる。また、安価なプロトン透過体２３上に化学物質が合成されるので、プロトン透過体２３のみを交換すれば再度化学物質を合成することができるため、装置の作成にかかる費用を削減し、化学物質の合成にかかる費用も削減することができる。
【０１１８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の化学物質合成装置をＡ−Ａ線により切断した断面図である。
【図３】図２の化学物質合成装置の部分Ｂを拡大し、化学物質合成装置の動作を概略的に説明する部分拡大図である。
【図４】同実施形態に係る化学物質合成方法を概略的に示した説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す斜視図である。
【図６】図４の化学物質合成装置をＤ−Ｄ線により切断した断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０、１１０、１２０ 化学物質合成装置
２０ 化学物質合成ユニット
２１ 第１基板
２２ 光導電性層
２２Ａ 部分
２２Ｂ 部分
２３ プロトン透過体
２４ 第２基板
３０ 光投射装置
３１ ＬＥＤアレイ
３１Ａ ＬＥＤ
３２ ロッドレンズアレイ
３２Ａ ロッドレンズ
３３ ＬＥＤ駆動基板
４０ 電源
５１ 第１流路
５２ 第２流路
６０、６００ 物質
６１ リンカー
６１Ａ、６１Ｂ 末端
６２ 保護基
７０、７１、７２ プロトン
８１ プロトン発生物質
８２ 塩化メチレン溶液
９０Ａ、９０Ｂ 塩基
２２１ 光導電性突起
２２２ 絶縁体
２４１ 電極層
２４２ 支持基板
２４３、２４４ 区画
２４３Ａ、２４３Ｂ 区画
Ｌ 光
Ｖ 所定の電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質合成装置及び化学物質合成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体物質であるＤＮＡ（デオキシリボ核酸）を用いた診断において、ＤＮＡを基板上にアレイ形状等に配列したチップ（ＤＮＡチップあるいはオリゴヌクレオチドマイクロアレイと呼ばれる。以下、ＤＮＡチップという。）を用いる方法が、一人一人の人間の違いに対応した、オーダーメード医療の実現に必須なものとして研究され、実用化されつつある。
【０００３】
このＤＮＡチップを作成すること等のために、従来から基板上にＤＮＡ又はたんぱく質等を合成する化学物質合成装置及び化学物質合成方法の開発が行われている。この例として、特許文献１には、光を利用した化学物質合成装置及び化学物質合成方法が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の発明によれば、導電性層と溶液との間に電圧を印加し、導電性層と溶液との間を絶縁している光導電性基板の一部に所定のパターンで光を照射する。この光照射のパターンは、半導体集積回路（ＩＣ）を作製する場合に使用されるガラスマスク等によって決定される。ガラスマスク等のパターンに対応して光が照射された光導電性基板の一部の抵抗は低下する。この抵抗の低下と導電性層と溶液との間の電圧とにより、光導電性基板を介して、導電性層と溶液との間に電流が流れる。この結果、電気的に化学合成が起こり、この化学合成によって化学物質を光導電性基板上に形成する。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５８１０９８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明によれば、光導電性基板上に化学物質を合成するので、化学合成の度に高価な光導電性基板を交換する必要がある。従って、化学合成に掛かる費用が増加するという問題があった。
【０００７】
また、ガラスマスク等によって光を照射する位置、即ち、化学物質を合成する位置を決定するため、このガラスマスクを用いる方法は、同じパターンのものを大量に生産する場合には適しているが、パターン変更に即座に対応することが困難である。従って、任意の位置に化学物質を合成することが困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、安価な構成部材を使用して、所望の位置において化学物質の合成を行うことが可能な、新規かつ改良された化学物質合成装置及び化学物質合成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光投射装置からの光を用いて化学物質合成ユニットにおいて化学物質を合成する化学物質合成装置であって、化学物質合成ユニットは、一方の面に光により抵抗が低下する光導電体が設けられ、他方の面に光投射装置からの光が投射され、当該光を透過する第１基板と、第１基板の一方の面に対向配置される第２基板と、第１基板と第２基板との間の領域を、第１基板側の第１領域と、第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、を含み、第１領域でプロトンを発生させ、第２領域で化学物質を合成することを特徴とする、化学物質合成装置が提供される。
【００１０】
かかる構成によれば、光投射装置から投射され第１基板を透過した光により、光導電体の抵抗を低下させることができる。この光導電体の抵抗の低下により、第１基板とプロトン透過体との間の第１領域において、プロトンを発生させることができる。この発生したプロトンは、プロトン透過体を透過して、プロトン透過体と第２基板との間の第２領域へ移動することができる。そして、この透過したプロトンにより、第２領域において化学物質を合成することができる。従って、安価に構成できるプロトン透過体と第２基板との間において化学物質を合成することができるため、プロトン透過体及び第２基板の少なくとも一方を交換すれば再度化学物質の合成を行うことができる。また、光を投射する位置を選択することにより、プロトンを発生させる位置を選択できるため、化学物質を合成する位置を選択することができる。
【００１１】
また、光導電体は、第１基板上に層状に形成されてもよい。かかる構成によれば、光が照射された場合、当該光が照射された光導電体の電気抵抗を低下させることができる。
【００１２】
また、光導電体は、第１基板上に相互に離隔して設けられた複数の突起として形成されるとしてもよい。かかる構成によれば、光が照射された場合、当該光が照射された光導電体の突起の電気抵抗を低下させることができる。更に、各突起が離隔していることにより、電気抵抗が低下した際に突起に流れる電流が第１基板の平面方向に拡散することを防ぐことができる。
【００１３】
また、化学物質は、第２基板上で合成されてもよい。かかる構成によれば、第２基板上に化学物質が合成される。従って、第２基板を交換することで、再度化学物質の合成を行うことができる。
【００１４】
また、化学物質は、プロトン透過体上で合成されてもよい。かかる構成によれば、プロトン透過体上で化学物質を合成することができる。従って、プロトン透過体を交換することで、再度化学物質の合成を行うことができる。また、第２領域中を移動せずプロトン透過体を透過した直後のプロトンにより、化学物質を合成することができ、第２領域中においてプロトンが第２基板の平面方向に拡散することを防ぐことができる。
【００１５】
また、プロトン透過体は、ポーラスガラスで形成されてもよい。かかる構成によれば、第１領域で発生したプロトンを第２領域に透過することができる。また、ポーラスガラスは、安価に作成できるため、プロトン透過体を作成するのにかかる費用を削減することができる。そして、化学物質の合成に使用される物質やプロトンを発生させる物質に対するプロトン透過体の化学的安定性を高めることができる。
【００１６】
また、光投射装置は、光源としてＬＥＤを備えてもよい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、外部からの光を用いて化学物質を合成する化学物質合成ユニットであって、化学物質合成ユニットは、一方の面に光により抵抗が低下する光導電体が設けられ、他方の面に外部からの光が投射され、当該光を透過する第１基板と、第１基板の一方の面に対向配置される第２基板と、第１基板と第２基板との間の領域を、第１基板側の第１領域と、第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、を含み、第１領域でプロトンを発生させ、第２領域で化学物質を合成することを特徴とする、化学物質合成ユニットが提供される。かかる構成によれば、安価に構成できるプロトン透過体と第２基板との間において化学物質を合成することができるため、プロトン透過体及び第２基板の少なくとも一方を交換すれば再度化学合成を行うことができる。また、光を投射する位置を選択することにより、プロトンを発生させる位置を選択できるため、化学物質を合成する位置を選択することができる。
【００１８】
また、光導電体は、第１基板上に層状に形成されてもよい。
【００１９】
また、光導電体は、第１基板上に相互に離隔して設けられた複数の突起として形成されてもよい。
【００２０】
また、化学物質は、第２基板上で合成されてもよい。
【００２１】
また、化学物質は、プロトン透過体上で合成されてもよい。
【００２２】
また、プロトン透過体は、ポーラスガラスで形成されてもよい。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１基板と、第１基板に対向配置される第２基板と、第１基板と第２基板との間の領域を第１基板側の第１領域と第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、を含む化学物質合成ユニットにおいて、光を利用して化学物質を合成する化学物質合成方法であって、化学物質合成ユニットの外部から投射され第１基板を透過した光を利用して、第１領域でプロトンを発生させるプロトン発生段階と、第１領域で発生しプロトン透過体を透過したプロトンを利用して、第２領域で化学物質を合成する化学物質合成段階と、を含むことを特徴とする、化学物質合成方法が提供される。
【００２４】
かかる構成によれば、光投射装置から投射され第１基板を透過した光により、第１基板とプロトン透過体との間の第１領域において、プロトンを発生させることができる。この発生したプロトンは、プロトン透過体を透過して、プロトン透過体と第２基板との間の第２領域へ移動することができる。そして、この透過したプロトンにより、第２領域において化学物質を合成することができる。従って、安価に構成できるプロトン透過体と第２基板との間において化学物質を合成することができるため、プロトン透過体及び第２基板の少なくとも一方を交換すれば再度化学合成を行うことができる。また、光を投射する位置を選択することにより、プロトンを発生させる位置を選択できるため、化学物質を合成する位置を選択することができる。
【００２５】
また、プロトン発生段階では、第１基板と第２基板との間に所定の電圧を印加し、第１基板を透過した光を、第１基板上の第１領域側に設けられ光により抵抗が低下する光導電体に照射し、第１領域に導入され電圧の印加に応じてプロトンを発生するプロトン発生物質のうち、光の照射により抵抗が低下した光導電体の近傍のプロトン発生物質から、プロトンを発生させてもよい。かかる構成によれば、第１基板を透過した光の照射により、光導電体の抵抗を低下させることができる。光導電体の抵抗の低下により、第１基板と第２基板との間に印加された所定の電圧に基づく電圧を、第１領域に導入されたプロトン発生物質のうち、抵抗が低下した光導電体の近傍のプロトン発生物質に印加することができる。そして、この電圧が印加されたプロトン発生物質により、プロトンを発生することができる。従って、光を照射する位置を選択することにより、プロトンを発生させる位置を選択することができる。
【００２６】
また、化学物質合成段階では、第２基板上で化学物質を合成してもよい。
【００２７】
また、化学物質合成段階では、プロトン透過体上で化学物質を合成してもよい。
【００２８】
また、光導電体は、相互に離隔して第１基板上に設けられた複数の突起として形成され、
プロトン発生段階では、第１基板を透過した光を、複数の突起の中から選択された少なくとも１つの突起に照射してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明によれば、安価な構成部材を使用して、所望の位置において化学物質の合成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３１】
＜第１の実施形態＞
（構成）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る化学物質合成装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す斜視図であり、図２は、図１の化学物質合成装置をＡ−Ａ線により切断した断面図である。
【００３２】
図１に示すように、化学物質合成装置１０は、光投射装置３０と、化学物質合成ユニット２０と、電源４０と、を有する。
【００３３】
（化学物質合成ユニット２０）
化学物質合成ユニット２０は、光投射装置３０の光軸上に配置されて所定の波長の光の投射を受け、この光を利用して化学物質を合成する装置である。化学物質合成ユニット２０は、第１基板２１と、光導電性層２２と、プロトン透過体２３と、第２基板２４と、を有する。化学物質合成ユニット２０の厚みは、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。
【００３４】
第１基板２１は、導電性の基板であり、光を透過する材質で構成され、一方の面に光投射装置３０からの光が投射される。第１基板２１は、導電性を有し、光を透過する材質によって形成される。第１基板２１は、例えば、光が赤外光であればシリコン系の材質、光が可視光であれば光を透過するガラス等からなる支持基板と、支持基板上に配置され導電性を有するＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、酸化亜鉛、酸化スズ等の透明電極とで形成できるが、かかる例に限定されるものではない。
【００３５】
光導電性層２２は、光により抵抗が低下する光導電体の一例であって、第１基板２１の光投射装置３０と反対側の面上に積層配置される。光導電性層２２は、第１基板２１が支持基板と透明電極とで構成される場合、透明電極上に積層配置される。この光導電性層２２は、光の照射により電気伝導率が増加する内部光電効果を有する材質で形成される。光導電性層２２の材質の例としては、例えば、アモルファスシリコン、アモルファス ＳｉＧｅ、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、及び光導電性高分子等が挙げられるが、かかる例に限定されるものではない。
【００３６】
また、光導電性層２２の上面には、触媒層（図示せず）が設けられてもよい。この触媒層は、後述するプロトンを発生させるための触媒として作用する。この触媒層としては、例えば、Ｐｔ等が使用できるが、かかる例に限定されるものではない。この触媒層を有することで、プロトンを発生させるプロトン発生物質の活性化エネルギーを低下させ、低い電圧によりプロトンを発生させることができるため、効率的にプロトンを発生することができる。しかし、プロトンを発生させるために十分な電圧が印加できる場合、この触媒は、必ずしも必要ない。
【００３７】
この光導電性層２２は、例えば、第１基板２１上にウエハボンディング等、又は、蒸着等によって作製できる。また、光導電性層２２は、数μｍ以上の厚みで形成される。光導電性層２２は、かかる厚みを有することにより、光が照射されていない場合、第１基板２１の光導電性層２２が積層された面上を絶縁することができる。
【００３８】
プロトン透過体２３は、プロトン（水素イオン）を透過可能な部材であって、光導電性層２２上に離隔して対向配置され、光導電性層２２と第２基板２４との間の領域を、第１流路５１と第２流路５２とに区画する。
【００３９】
プロトン透過体２３は、例えば、数百μｍの厚みで形成されてもよい。厚みを薄く形成することにより、プロトンがプロトン透過体２３内を透過する際に移動する距離を短くすることができるため、プロトン透過体２３内を透過している際にプロトンがプロトン透過体２３の平面方向に拡散することを最小限に抑えることができる。しかし、プロトン透過体２３の厚みは、かかる例に限定されず、適宜変更することができる。
【００４０】
プロトン透過体２３は、プロトンを透過し、第１流路５１及び第２流路５２に導入される他の物質を透過させない材質によって形成される。このプロトン透過体２３の材質の例としては、例えば、ポーラスガラス等の数十ｎｍ程度の孔を有する多孔性物質、又は、燃料電池等に使用される陽イオン交換膜、高濃度リン酸、水酸化カリウム、リチウム・カリウム炭酸塩、ジルコニアセラミック等の電解質が挙げられるが、かかる例に限定されるものではない。
【００４１】
尚、ポーラスガラスは、安価に作製することができ、かつ、化学的安定性に優れているので、プロトン透過体２３をポーラスガラスで形成する場合、プロトン透過体２３の作成に掛かる費用を削減でき、かつ、耐酸性等の化学的安定性を高めることができ、化学物質の合成に使用する溶液及びプロトン発生物質の選択の幅を広げることができる。
【００４２】
第２基板２４は、導電性の基板であって、プロトン透過体２３上に離隔して対向配置される。第２基板２４は、例えば、電極層２４１と、支持基板２４２と、によって構成できる。しかし、第２基板２４は、かかる例に限定されず、例えば、一枚の電極基板によって構成されてもよく、第１基板２１との間に所定の電圧を印加できる構成であれば如何なる構成であってもよい。
【００４３】
電極層２４１は、プロトン透過体２３に面してプロトン透過体２３と離隔して対向配置され、導電性及び後述のプロトンに対する耐酸性を有する材質で形成される。
【００４４】
支持基板２４２は、電極層２４１のプロトン透過体２３と反対側の面上に積層配置され、電極層２４１を支持する基板であり、例えば、ガラス、プラスチック、アルミ板等で形成されてもよいが、かかる例に限定されるものではない。
【００４５】
上記各構成の材質は、光照射装置からの光の波長、及び、要求される耐酸性に応じて適宜設定可能である。例えば、光導電性層２２、プロトン透過体２３、及び第２基板２４の電極層２４１の材質は、後述するプロトンに対する耐酸性を満たすように選択され、第１基板２１、光導電性層２２は、光照射装置からの光の波長によって適宜選択される。
【００４６】
光導電性層２２とプロトン透過体２３との間の領域には第１流路５１が形成され、プロトン透過体２３と第２基板２４の電極層２４１との間の領域には第２流路５２が形成される。
【００４７】
第１流路５１は、光を利用してプロトンを発生する第１領域の一例であって、その内部に電圧の印加によってプロトンを発生するプロトン発生物質が導入される。第１流路５１の端部は、プロトン発生物質の導入口及び排出口が形成された隔壁（図示せず）等によって密封される。
【００４８】
第１流路５１を形成する光導電性層２２とプロトン透過体２３との間は、この隔壁等に形成されたスペーサ、突起等によって間隙が一定になるように支持される。当該間隙（第１流路５１の幅）は、適宜設定可能であるが、プロトン発生物質を導入可能な程度で狭く設定することにより、プロトン発生物質が発生したプロトンが、第１流路５１を移動する距離を短くすることができる。従って、プロトンが、第１流路５１内で、第１流路５１の流路方向（光導電性層２２の面内の方向）へ拡散することを最小限に抑えることができる。なお、ここでは、第１流路５１の幅は、例えば、数〜数百μｍとすることができる。
【００４９】
プロトン発生物質は、例えば、電圧が印加されることによって電気分解し、プロトンを発生させる物質である。光導電性層上に触媒が形成される場合、この触媒の作用によって、プロトン発生物質の活性化エネルギーは低下するので、プロトン発生物質は、更にプロトンを発生しやすくなる。
【００５０】
プロトン発生物質としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、又は、プロトンを発生する弱酸等が使用可能である。プロトン発生物質としてメタノールを使用する場合、メタノールは、他のアルコール類と比べて低い活性化エネルギーを有しているため、低い電圧に対してプロトンを効率的に発生させることができる。また、メタノールは、弱酸等に比べて低い酸性を有するため、光導電性層２２とプロトン透過体２３として、高い耐酸性を有する材質を使用する必要がなくなる。しかし、プロトン発生物質は、かかる例に限定されず、例えば、電圧が印加されることにより電気分解を起こし、プロトンを発生させる如何なる物質が使用されてもよい。
【００５１】
第２流路５２は、第１流路５１で発生しプロトン透過体２３を透過したプロトン利用して、化学物質の合成を行う第２領域の一例であって、その内部に当該合成に使用される溶液等が導入される。第２流路５２の端部は、この溶液等の導入口及び排出口が形成された隔壁（図示せず）等によって密封される。
【００５２】
第２流路５２を形成するプロトン透過体２３と第２基板２４の電極層２４１との間は、この隔壁等に形成されたスペーサ、突起等によって間隙が一定になるように支持される。当該間隙（第２流路５２の幅）は、適宜設定可能であるが、化学物質の合成に使用される溶液を導入可能な程度で狭く設定することにより、プロトン透過体２３を透過したプロトンが、第２流路５２を移動する距離を短くすることができる。従って、プロトンが、第２領域内で、第２流路５２の流路方向（プロトン透過体２３の面内の方向）へ拡散することを最小限に抑えることができる。化学物質の合成に使用される溶液等については、後述する。なお、ここでは、第２流路５２の幅は、例えば、数〜数百μｍとすることができる。
【００５３】
第２流路５２に面する第２基板２４の電極層２４１の面は、便宜上、化学物質を合成するための複数の部位に区画される。以下では、この部位を区画２４３とする。本実施形態によれば、この区画２４３毎に、異なる化学物質を合成可能である。
【００５４】
この区画２４３には、例えば、化学物質の合成に使用されるリンカーの集合、又はリンカーと塩基との結合の集合等（以下、塩基等という。）の物質６０が配置されてもよい。この物質６０は、例えば、各区画２４３に配置され、図１に示すように、アレイ状（マトリックス状）に配置されてもよい。この際、物質６０は、例えば、光投射装置３０が有するＬＥＤ３１Ａの個数及び配置間隔に対応した個数及び間隔で配置されてもよい。このようにＬＥＤ３１Ａに対応して物質６０を配置することにより、ＬＥＤ３１Ａの光により発生し、光導電性層２２と垂直な方向に移動したプロトンを効率よく利用して、化学合成を行うことができる。
【００５５】
しかし、本発明はかかる例に限定されるものではなく、リンカー等の物質６０を用いずに化学物質を合成することができる場合は、物質６０を各区画２４３に配置しなくてもよい。
【００５６】
（光投射装置３０）
光投射装置３０は、化学物質合成ユニット２０の第１基板２１に所定の波長の光を投射する装置である。以下では、光投射装置３０は、例えば、ＬＥＤロッドアレイであるとする。即ち、光投射装置３０は、例えば、ＬＥＤアレイ３１と、ロッドレンズアレイ３２と、ＬＥＤ駆動基板３３と、を備えるとする。しかし、光投射装置３０は、かかる例に限定されるものではなく、化学物質合成ユニット２０の第１基板２１の少なくとも一部に選択的に所定の光を投射する装置であれば如何なる構成であってもよい。
【００５７】
ＬＥＤアレイ３１は、光投射装置３０に備えられる光源の一例であって、ＬＥＤ駆動基板３３上にアレイ状で第１基板２１と平行な方向に一列に配置された複数のＬＥＤ３１Ａからなる。以下では、このＬＥＤ３１Ａが配列された方向をアレイ軸（Ｙ軸）方向とする。
【００５８】
各ＬＥＤ３１Ａは、数十μｍ間隔で配置される。ＬＥＤ３１Ａは、化学物質合成ユニット２０に向けて、第１基板２１と垂直な方向（Ｚ軸方向）に所定の光Ｌを投射する。この所定の光Ｌとしては、例えば、波長が約３６０ｎｍ〜１ｍｍ程度である可視光又は赤外光等が使用される。さらにこの所定の光Ｌは、例えば、レーザ光であってもよい。
【００５９】
ＬＥＤ３１Ａが発生する光Ｌは、構成部材の材質及び化学反応の種類等によって適宜選択可能である。例えば、第１基板２１がシリコン系の材質で形成される場合、光Ｌとして赤外光を使用でき、第１基板２１がガラス等の支持基板と透明電極とで形成される場合、光Ｌとして可視光を使用できる。
【００６０】
ロッドレンズアレイ３２は、ＬＥＤアレイ３１から発せられる光を集光するレンズの一例であって、それぞれＬＥＤ３１Ａの光軸上においてアレイ軸（Ｙ軸）方向に一列に配置された複数のロッドレンズ３２Ａを含む。
【００６１】
ロッドレンズ３２Ａは、光を集光して化学物質合成ユニット２０に投射する。このロッドレンズ３２Ａによる集光は、化学物質合成ユニット２０の区画２４３に対応した光導電性層２２の一定の領域に光を照射するように調整される。かかる調整をおこなうことにより、プロトンを発生させる位置の選択性を高めることができるので、化学物質を合成する区画２４３の選択性を高めることができる。そして、ロッドレンズ３２Ａを使用することにより、アレイを形成しやすく、装置の作成が容易になる。更に、ロッドレンズ３２Ａは、集光性が高いため、光を照射する領域への集光を正確に行うことができる。
【００６２】
しかし、ＬＥＤアレイ３１から発せられる光を集光するレンズは、かかる例に限定されない。光を集光するために他の如何なるレンズ等による集光系が使用されてもよい。また、ロッドレンズ３２Ａを使用する場合であっても、ロッドレンズ３２Ａは、一列に配置されずに、アレイ軸（Ｙ軸）方向に千鳥配置されてもよい。ロッドレンズ３２Ａを千鳥配置にすると、１つのＬＥＤ３１Ａからの光Ｌを複数のロッドレンズ３２Ａで集光することにより、ロッドレンズアレイ３２の集光性を向上することができ、投射する光の解像度を高めることができる。
【００６３】
ＬＥＤ駆動基板３３は、ＬＥＤ３１Ａを駆動するための基板の一例であって、第１基板２１に対して平行な面内においてアレイ軸（Ｙ軸）方向に延長形成されて配置される。ＬＥＤ駆動基板３３は、各ＬＥＤ３１Ａに接続され、ＬＥＤ３１Ａの駆動に必要な配線及び回路を有する。
【００６４】
光投射装置３０は、ＬＥＤアレイ３１、ロッドレンズアレイ３２、及びＬＥＤ駆動基板３３等を支持する支持部材（図示せず）を有してもよい。
【００６５】
光投射装置３０は、更に、図示していない駆動装置を有する。駆動装置は、光投射装置３０を、アレイ軸（Ｙ軸）に対して垂直で、第１基板２１に対して平行な方向である駆動方向（Ｘ軸方向）に移動させる。従って、光投射装置３０は、駆動方向には光投射装置３０を所定の位置に移動することができ、Ｙ軸方向には配列されたＬＥＤ３１Ａを選択的に駆動することができるので、化学物質合成ユニット２０のどの部位に対しても選択的に光を投射することができる。
【００６６】
しかし、本発明にかかる光投射装置３０は、かかる例に限定されない。光投射装置３０は、例えば、少なくとも１つ以上のＬＥＤ３１Ａ及びロッドレンズ３２Ａのセットと、当該セットを第１基板２１に対して平行な面上の任意の位置に移動させることができる駆動装置と、を有してもよい。かかる構成によれば、所望の位置にそれぞれのセットが移動して光を投射することができる。また、光投射装置３０は、例えば、化学物質合成ユニット２０に対応して、第１基板２１に対して平行な面内にマトリックス状に配置された複数のＬＥＤ３１Ａ及び複数のロッドレンズ３２Ａを有してもよい。かかる構成によれば、所望の位置に対応したＬＥＤ３１Ａだけをを駆動することによって所望の位置に光を投射することができる。
【００６７】
（電源４０）
電源４０は、第１基板２１と、プロトン発生物質を電気分解してプロトンを発生させるための所定の電圧Ｖを、第２基板２４の電極層２４１との間に印加する。そのために、電源４０の一端は、第１基板２１に接続され、他端は、アースされる。そして、第２基板２４も、アースされる。電源４０は、第１基板２１が第２基板２４の電極層２４１より高電位となるように所定の電圧Ｖを設定して印加する。この所定の電圧Ｖは、プロトン発生物質からプロトンを発生しうるように適宜設定可能である。尚、電源４０は、例えば、第１基板２１と第２基板２４の電極層２４１とに接続され、両基板に所定の電圧Ｖを印加してもよい。
【００６８】
（動作）
以上、化学物質合成装置１０の構成について説明した。次に、図２〜図４を参照して、かかる構成を有する化学物質合成装置１０の動作について説明する。図３は、図２の化学物質合成装置の部分Ｂを拡大し、化学物質合成装置の動作を概略的に説明する部分拡大図であり、図４は、本実施形態に係る化学物質合成方法を概略的に示した説明図である。尚、説明の便宜上、図３においては、電源４０及び所定の電圧Ｖの印加を模式的に示した。
【００６９】
以下では、説明の便宜上、化学物質合成装置１０が合成する化学物質としてＤＮＡの合成を例に挙げて、動作を説明する。この場合、物質６０は、例えば、電極層２４１上に配置され有機化合物を固定するためのリンカー６１と、リンカー６１の先端に結合された保護基６２と、を含む（図４（ａ）参照。）。この物質６０は、リンカー６１に結合された塩基を更に含んでもよい。この場合、電極層２４１の材質としては、リンカー６１を固定しうるものが選択される。
【００７０】
（プロトン発生段階）
化学物質合成装置１０による化学物質を合成する動作は、大きく分けて、プロトン発生段階と、化学物質合成段階に分かれる。そこで、まず、プロトン発生段階について説明する。
【００７１】
まず、図３に示すように、各端部に配置された隔壁の導入口より、第１流路５１に、プロトン発生物質８１（例えば、メタノール）が導入されて満たされ、第２流路５２に、合成に使用される溶液として、例えば、塩化メチレン溶液８２が導入されて満たされる。この際、プロトン発生物質８１と塩化メチレン溶液８２とは、それぞれ導入口及び排出口を介して循環されてもよい。但し、合成に使用される溶液は、塩化メチレン溶液８２に限られず、合成の仕方によって適宜変更されうる。
【００７２】
次に、電源４０により、第１基板２１と第２基板２４の電極層２４１との間に所定の電圧Ｖを印加する。この所定の電圧Ｖは、第１基板２１の方が電極層２４１よりも高電位となるように印加される。この際、第１基板２１と電極層２４１との間に配置された光導電性層２２は、両者の間を絶縁している。従って、第１基板２１と電極層２４１との間は、所定の電圧Ｖが印加されているが絶縁されているため電流が流れない状態となる。つまり、この所定の電圧Ｖの大部分は、絶縁層である光導電性層２２に印加され、光導電性層２２と電極層２４１との間には、プロトン発生物質８１が電気分解しない程度の電圧しか印加されないか、ほとんど電圧が印加されていない状態となる。
【００７３】
そして、図２に示すように、駆動装置（図示せず）により、光投射装置３０を駆動軸（Ｘ軸）方向に走査する。そして、光投射装置３０移動している際に、光投射装置３０が複数の区画２４３のうち化学合成を行いたい区画に対応した位置に到達したときに、当該物質６０に対応したＬＥＤ３１Ａを駆動する。図２に示すように、例えば、複数の区画２４３のうち区画２４３Ｂに対応した位置に到達したとき、区画２４３Ｂに対応したＬＥＤ３１Ａが駆動される。以下、この区画２４３Ｂにおいて、ＤＮＡを合成させる場合を例に挙げて説明する。
【００７４】
駆動されたＬＥＤ３１Ａは、所定の波長を有する光Ｌを化学物質合成ユニット２０に向けて投射する。この際、光Ｌは、その光路上に配置されたロッドレンズ３２Ａによって集光される。
【００７５】
この集光された光Ｌは、化学物質合成ユニット２０の第１基板２１に投射され、第１基板２１は、光Ｌを透過する。第１基板２１を透過した光Ｌは、光導電性層２２の部分２２Ａに照射される。光Ｌが照射された光導電性層２２の部分２２Ａは、内部光電効果により抵抗が低下する。
【００７６】
その結果、光導電性層２２の部分２２Ａの抵抗の低下により、部分２２Ａを介して、光導電性層２２の部分２２Ａに対応した光導電性層２２と電極層２４１との間の部分Ｃに、所定の電圧Ｖに対応した電圧が印加される。
【００７７】
第１流路５１に導入されたプロトン発生物質（例えば、メタノール等）のうち、部分Ｃに位置したプロトン発生物質８１は、この電圧の印加を受け、下記のように電気分解する。
ＣＨ３ＯＨ → ＣＨ３Ｏ− ＋ Ｈ＋
この電気分解によって、光Ｌの照射を受けた光導電性層２２の部分２２Ａ近傍の第１流路５１の部分Ｃに位置したプロトン発生物質８１からプロトン（水素イオン）７０が発生する。
【００７８】
一方、光Ｌが照射されていない光導電性層２２の部分２２Ｂは、絶縁状態を維持するため、部分２２Ｂに対応した光導電性層２２と電極層２４１との間には、電圧がほとんど印加されず、部分Ｃ以外に位置したプロトン発生物質８１は、プロトン７０を発生しない。
【００７９】
従って、光Ｌを照射する位置を選択することによって、プロトン７０を発生させる位置を選択することができる。尚、本実施形態によれば、後述のように、このプロトン７０を利用して化学物質を合成するので、このようにプロトン７０を発生させる場所を選択することにより、化学物質を合成させる区画２４３（例えば、区画２４３Ｂ）を選択することができ、化学物質を合成させる物質６０を選択することができる。
【００８０】
尚、光導電性層２２上に触媒層が配置される場合、触媒層は、プロトン発生物質８１の活性化エネルギーを低下させるため、プロトン発生物質８１に電気分解させるための電圧を低くすることができる。
【００８１】
（化学物質合成段階）
以上、プロトン発生段階について、詳しく説明した。以下では、プロトン発生段階において発生したプロトン７０を利用して化学物質を合成する化学物質合成段階について説明する。
【００８２】
上記のように発生したプロトン７０は、光導電性層２２と電極層２４１との間の電圧によって、光導電性層２２より電位の低い電極層２４１に向けて引力を受け、電極層２４１の方向に移動する。その結果、プロトン７０は、まず、第１流路５１のプロトン発生物質８１中を移動し、更に、プロトン透過体２３を透過する。プロトン透過体２３を透過したプロトン７０は、第２流路５２の塩化メチレン溶液８２中を移動し、区画２４３Ｂに到達する。
【００８３】
そして、プロトン７０は、区画２４３Ｂに配置された物質６０と化学反応する。つまり、プロトン７０は、物質６０に含まれたリンカー６１から保護基６２を分離させる。その後、第２流路５２に所望の塩基を導入することにより、光Ｌが照射された位置に対応した区画２４３Ｂ上にのみ、リンカー６１を介してＤＮＡ９０を合成することができる。
【００８４】
この際、光Ｌが照射された光導電性層２２の部分２２Ａに対応した区画２４３（例えば、区画２４３Ｂ）に配置された物質６０のみにプロトン７０を供給することができるため、光投射装置３０によって光Ｌを照射する位置を選択することにより、所望の区画２４３に配置された物質６０のみに化学反応を起こすことができる。
【００８５】
以上、区画２４３ＢにＤＮＡを合成する場合を例に、化学物質合成装置１０の動作の各段階を説明した。ここで、以下では、図４を参照して、上記の各段階により、所望の位置に所望の配列のＤＮＡ９０を合成する動作について、区画２４３Ａ、２４３Ｂ、２４３Ｃを例に説明する。
【００８６】
図４には、図２における電極層２４１上の区画２４３Ａ、２４３Ｂ、２４３Ｃに配置された物質６０を模式的に示す。図４（ａ）に示すように、各区画に配置された物質６０は、リンカー６１と保護基６２とを含む。尚、説明の便宜上、図４には、各物質６０が含むリンカー６１及び保護基６２を模式的に示し、各区画の物質６０は、ただ１つのリンカー６１及び保護基６２を含むとしてるが、かかる例に限定されないのは言うまでもない。また、各区画２４３に合成したい化学物質は、図４（ｆ）に示す配列を有するＤＮＡ９０であるとする。
【００８７】
まず、例えば、アデニンＡである塩基９０Ａを合成する。そのために、この塩基９０Ａを合成する区画２４３Ｂに対応した第１基板２１に光Ｌが投射され、プロトン発生過程を通じてプロトン７０が発生する。そして、図４（ｂ）に示すように、プロトン７０は、光導電性層２２から電極層２４１に向けた方向（Ｚ軸方向）に、プロトン発生物質８１中を移動し、プロトン透過体２３を透過して、塩化メチレン溶液８２中を移動する。このプロトン７０は、区画２４３Ｂに到達し、区画２４３Ｂの保護基６２と反応して、保護基６２をリンカー６１から離脱させる。その結果、末端に水素原子を有するリンカー６１の末端６１Ａが現れる。
【００８８】
その後、第２流路５２に保護基６２が結合された塩基９０Ａを導入すると、塩基９０Ａのイソプロピル（ｉＰｒ）基を有した部分が、区画２４３Ｂのリンカー６１の末端６１Ａにのみ結合する。その結果、図４（ｃ）に示すように、所望の区画２４３Ｂに位置したリンカー６１にのみ塩基９０Ａを合成することができる。そして、塩基９０Ａを第２流路５２から取り除く。尚、この工程は、例えば、この保護基６２が結合された塩基９０Ａを含む溶液（アミダイト液等）を流すことによって行われてもよい。
【００８９】
次に、例えば、チミンＴである塩基９０Ｂを合成する。そのために、この塩基９０Ｂを合成する区画２４３Ａ及び区画２４３Ｂに対応した第１基板２１に光Ｌが投射され、プロトン発生過程を通じてプロトン７１、７２が発生する。そして、図４（ｄ）に示すように、プロトン７１、７２は、光導電性層２２から電極層２４１に向けた方向（Ｚ軸方向）に、プロトン発生物質８１中を移動し、プロトン透過体２３を透過して、塩化メチレン溶液８２中を移動する。その結果、プロトン７１は、区画２４３Ａに到達し、区画２４３Ａの保護基６２と反応して、保護基６２をリンカー６１から離脱させる。そして、プロトン７２は、区画２４３Ｂに到達し、区画２４３Ｂの保護基６２と反応して、保護基６２を塩基９０Ａから離脱させる。その結果、それぞれ末端に水素原子を有するリンカー６１の末端６１Ａと、塩基９０Ａの末端６１Ｂが現れる。
【００９０】
その後、第２流路５２に保護基６２が結合された塩基９０Ｂを導入すると、塩基９０Ｂのイソプロピル（ｉＰｒ）基を有した部分が、区画２４３Ａのリンカー６１の末端６１Ａと、区画２４３Ｂの塩基９０Ａの末端６１Ｂとのみに結合する。その結果、図４（ｅ）に示すように、所望の区画２４３Ａ、２４３Ｂに位置したリンカー６１、又はリンカー６１及び塩基の結合にのみ、塩基９０Ｂを合成することができる。そして、塩基９０Ａを第２流路５２から取り除く。尚、この工程は、例えば、この保護基６２が結合された塩基９０Ｂを含む溶液（フォスフォアアミダイト液等）を流すことによって行われてもよい。
【００９１】
光投射装置３０による光Ｌを投射する位置、及び第２流路５２に導入する塩基を変更しつつ、かかる工程を繰り返すことにより、図４（ｆ）に示すように、所望の配列のＤＮＡ９０（化学物質の一例）を、所望の位置に合成することができる。よって、基板上にＤＮＡがアレイ形状等に配列したＤＮＡチップを作成することができる。
【００９２】
尚、上記の化学物質合成装置１０の駆動は、別途に備えられた制御装置（図示せず）によって行われてもよい。この際、制御装置は、電源４０に接続され所定の電圧Ｖを調整し、光投射装置３０の駆動装置（図示せず）に接続され光投射装置３０の駆動軸（Ｘ軸）方向の位置を調整し、別途の流量調整装置（図示せず）に接続されプロトン発生物質８１及び塩化メチレン溶液８２の流量を調整し、ＬＥＤ駆動基板３３に接続されＬＥＤ３１Ａを選択して当該ＬＥＤ３１Ａを駆動し、塩基導入装置（図示せず）に接続され各塩基９０Ａ、９０Ｂ等の導入を調整してもよい。かかる制御装置は、多様な構成により実現可能であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００９３】
また、化学物質合成装置１０が合成する化学物質は、ＤＮＡ９０に限定されるものではなく、例えば、高分子ポリマー等であってもよい。
【００９４】
（効果）
以上、本発明の第１の実施形態に係る化学物質合成装置１０について詳しく説明した。本実施形態に係る化学物質合成装置１０によれば、化学物質を、高価な光導電体で形成される光導電性層２２上に合成せずに、安価に形成される第２基板２４の電極層２４１上に合成する。従って、第２基板２４だけを交換すれば再度化学物質を合成することができるため、装置の作成にかかる費用を削減し、化学物質の合成にかかる費用も削減することができる。
【００９５】
また、光投射装置３０による光Ｌの投射位置を選択することにより、化学物質を合成する区画２４３を選択することができる。従って、所望の位置に化学物質を合成することが可能であり、所望の物質による化学物質アレイを合成することができる。この際、第１流路５１、第２流路５２の厚みを、各導入物を導入することができる程度で薄くし、プロトン透過体２３の厚みをプロトン７０のみを透過することができる程度で薄くすることにより、プロトン７０が、第１流路５１、第２流路５２、プロトン透過体２３中を移動する際に、プロトン７０が、プロトン透過体２３と平行な方向に拡散することを抑えることができ、化学物質の合成を行う区画２４３の選択性を向上することもできる。
【００９６】
そして、化学物質を合成する場所とプロトン７０を発生させる場所とが、プロトン透過体２３によって互いに離隔しているため、プロトン発生物質８１として使用できる物質、及び化学合成に使用する溶液の選択の幅を広げることができる。
【００９７】
更に、物質６０の化学反応を、化学反応に必要な物質で構成される溶液の中で行うことができるため、化学反応によって形成される化学物質の純度を向上することができる。
【００９８】
＜第２の実施形態＞
（構成）
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る化学物質合成装置について説明する。図５は、本実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す斜視図であり、図６は、図５の化学物質合成装置をＤ−Ｄ線により切断した断面図である。
【００９９】
尚、第２の実施形態に係る化学物質合成装置１１０は、第１の実施形態に係る化学物質合成装置１０が有する構成において、光導電性層２２の代わりに、複数の光導電性突起２２１と、絶縁体２２２と、を有する。その他の構成は同様であるため、それらの説明は省略する。
【０１００】
図５及び図６に示すように、光導電性突起２２１は、光によって抵抗が低下する光導電体の突起の一例であって、第１基板２１上に、相互に離隔してアレイ状（マトリックス状）に配置される。光導電性突起２２１の個々の形状は、任意に設定可能であるが、例えば、光投射装置３０から集光され照射される光Ｌの光路と略同一な側面の形状を有していてもよい。かかる形状に構成することにより、光投射装置３０から照射される光Ｌを効率よく利用することができる。
【０１０１】
各光導電性突起２２１は、光導電性層２２と同様の材質で、例えば、第１基板２１上に数μｍ以上の厚み、及び数十ｎｍ〜数百μｍの幅で形成されてもよい。光導電性突起２２１は、かかる厚みを有することにより、光が照射されていない場合、第１基板２１の上面を絶縁することができる。尚、各光導電性突起２２１は、例えば、数十μｍ程度の間隔で配置されてもよい。
【０１０２】
しかし、光導電性突起２２１の形状及び配置間隔は、かかる例に限定されない。各物質６０は、例えば、数十μｍの幅で形成されるが、光導電性突起２２１の幅は、例えば、物質６０の幅より小さく、光導電性突起２２１の単位面積当たりの配置密度を高く形成してもよい。このように形成することにより、光導電性突起２２１は、プロトン７０の発生する領域を小さくすることができる。従って、化学合成する区画２４３の選択の精度を高めることができる。また、光導電性突起２２１の幅が物質６０の幅より大きく形成された場合、プロトン７０の単位時間当たりの発生量を増やすことができる。
【０１０３】
各光導電性突起２２１のアレイ軸（Ｙ軸）方向の配列は、例えば、ＬＥＤ３１Ａの配列に対応していてもよい。このように光導電性突起２２１を配置することにより、１つのＬＥＤ３１Ａから発せられた光Ｌを、少なくとも１つの特定の光導電性突起２２１に照射することができるため、光Ｌを有効に活用できると共に、プロトン７０を発生させる位置の選択性を向上することができる。
【０１０４】
また、光導電性突起２２１の上面には、触媒のキャップ（図示せず）が設けられてもよい。この触媒は、第１の実施形態の触媒と同様である。
【０１０５】
絶縁体２２２は、各光導電性突起２２１の間の第１基板２１上に配置され、光導電性突起２２１が配置されていない第１基板２１と第１流路５１との間を絶縁する。絶縁体２２２は、例えば、ポリイミド等の絶縁物質によって構成されてもよい。
【０１０６】
この光導電性突起２２１と絶縁体２２２は、例えば、通常のレーザダイオードを作る工程を使用して作成することができる。この場合、まず、光導電性層を第１基板２１上にウエハボンディング等、又は、蒸着等によって形成する。その後、Ｐｔ等の触媒を表面に塗布する。そして、エッチング等により光導電性層を突起形状に加工し、絶縁体２２２の材質、例えば、ポリイミド等を塗布して熱硬化させることにより、光導電性突起２２１と絶縁体２２２とが形成される。
【０１０７】
また、光導電性突起２２１と絶縁体２２２の作成は、かかる例に限定されず、まず、第１基板２１上に絶縁体２２２の層を形成し、その後、絶縁体２２２を所定のパターンでエッチングして複数の孔をあけ、光導電性物質を当該孔に埋め込むことで、光導電性突起２２１と絶縁体２２２とを作成してもよい。
【０１０８】
本実施形態において、プロトン透過体２３としてポーラスガラス等の多孔性物質を使用する場合、当該多孔性物質の孔のパターンは、光導電性突起２２１の配置パターンと略同一に形成されてもよい。かかる構成によれば、多孔性の孔がプロトン導電路を形成し、プロトン７０がプロトン透過体２３を透過する際に、横方向に拡散することを防ぐことができる。
【０１０９】
（動作）
この化学物質合成装置１１０の動作及び化学合成の方法は、光投射装置３０からの光Ｌが光導電性突起２２１に照射され、光導電性突起２２１が光導電性層２２の動作を行うことを除き、第１実施形態に係る化学物質合成装置１０と同じであるため、その詳しい説明は省略する。
【０１１０】
但し、光投射装置３０は、複数の物質６０のうち化学物質を合成させたい物質６０が配置された区画２４３に対応した１つ又は複数の光導電性突起２２１に光を照射する。複数の光導電性突起２２１が当該区画２４３に対応する場合、光投射装置３０は、当該複数の光導電性突起２２１の１つずつに光Ｌを照射してもよい（図６参照）。この場合、光Ｌを効率よく利用することができる。また、光投射装置３０は、当該区画２４３に対応する複数の光導電性突起２２１のうちの２以上に同時に光Ｌを照射してもよい。この場合、光投射装置３０は、１つの区画に対して一度の光Ｌの投射で済むので、装置の駆動時間を短縮することができる。
【０１１１】
（効果）
本発明の第２の実施形態に係る化学物質合成装置１１０によれば、上記第１の実施形態に係る化学物質合成装置１０の効果に加え、更に、各光導電性突起２２１が離隔して配置されるので、光導電性突起２２１内の電子の横方向の拡散を防ぐことができる。そして、光導電性突起２２１近傍を流れる電流密度を高くすることができるため、プロトン７０の発生を促進することができる。更に、１つのＬＥＤ３１Ａからの光Ｌを１つの光導電性突起２２１に照射することにより、プロトン７０を発生させる位置をより精密に制御することができる。
【０１１２】
＜第３の実施形態＞
次に、図７を参照して、本発明の第３の実施形態に係る化学物質合成装置について説明する。図７は、本実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す断面図である。
【０１１３】
（構成）
図７に示すように、本実施形態に係る化学物質合成装置１２０は、第１及び第２の実施形態に係る化学物質合成装置１０、１１０に対して、化学物質を合成する区画２４３の位置、即ち、物質６０の配置位置のみが異なる。そこで、第２の実施形態に係る化学物質合成装置１１０の構成において、物質６０の配置位置が異なることについて説明し、他の構成についての説明は省略する。但し、第１の実施形態に係る化学物質合成装置１０の場合においても同様である。
【０１１４】
本実施形態に係る化学物質合成装置１２０においては、第２流路５２に面するプロトン透過体２３上に化学物質を合成する。そのために、プロトン透過体２３は、化学物質を合成するための複数の部位に区画される。以下では、この部位を区画２４４とする。
【０１１５】
化学物質としてＤＮＡを合成する場合、この区画２４４には、例えば、ＤＮＡの合成に使用されるリンカーの集合、又はリンカー及び塩基の結合の集合等の物質６００が配置される。この場合、プロトン透過体２３の材質としては、リンカー６１を固定しうるものが選択される。但し、物質６００の配置間隔等及び他の構成については、第２の実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１６】
（動作）
本実施形態において、化学物質合成装置１２０は、プロトン７０を利用して、第２流路５２のプロトン透過体２３上において化学物質を合成する。即ち、ＤＮＡを合成する場合、プロトン発生段階により、ＤＮＡを合成したい区画２４４に対応した位置でプロトン７０が発生され、発生したプロトンは、第１流路５１中を移動し、プロトン透過体２３を透過する。そして、プロトン透過体２３を透過したプロトン７０は、ＤＮＡを合成したい区画２４４に位置した物質６００に直接到達し、この物質６００に含まれたリンカーから保護基を離脱させる。したがって、化学物質合成装置１２０は、所望の位置に所望の配列のＤＮＡを合成することができる。尚、他の動作については、第２の実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１７】
（効果）
本実施形態に係る化学物質合成装置１２０によれば、第１及び第２の実施形態に係る化学物質合成装置１０、１１０が奏する効果に加え、プロトン７０がプロトン透過体２３を透過した直後に物質６００と反応させることができるため、プロトン７０が第２流路５２において第２流路５２の流路方向（Ｘ−Ｙ平面内の方向）に拡散することを防ぐことができ、精度を高めて効率よく化学物質の合成を行うことができる。また、安価なプロトン透過体２３上に化学物質が合成されるので、プロトン透過体２３のみを交換すれば再度化学物質を合成することができるため、装置の作成にかかる費用を削減し、化学物質の合成にかかる費用も削減することができる。
【０１１８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の化学物質合成装置をＡ−Ａ線により切断した断面図である。
【図３】図２の化学物質合成装置の部分Ｂを拡大し、化学物質合成装置の動作を概略的に説明する部分拡大図である。
【図４】同実施形態に係る化学物質合成方法を概略的に示した説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す斜視図である。
【図６】図４の化学物質合成装置をＤ−Ｄ線により切断した断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る化学物質合成装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０、１１０、１２０ 化学物質合成装置
２０ 化学物質合成ユニット
２１ 第１基板
２２ 光導電性層
２２Ａ 部分
２２Ｂ 部分
２３ プロトン透過体
２４ 第２基板
３０ 光投射装置
３１ ＬＥＤアレイ
３１Ａ ＬＥＤ
３２ ロッドレンズアレイ
３２Ａ ロッドレンズ
３３ ＬＥＤ駆動基板
４０ 電源
５１ 第１流路
５２ 第２流路
６０、６００ 物質
６１ リンカー
６１Ａ、６１Ｂ 末端
６２ 保護基
７０、７１、７２ プロトン
８１ プロトン発生物質
８２ 塩化メチレン溶液
９０Ａ、９０Ｂ 塩基
２２１ 光導電性突起
２２２ 絶縁体
２４１ 電極層
２４２ 支持基板
２４３、２４４ 区画
２４３Ａ、２４３Ｂ 区画
Ｌ 光
Ｖ 所定の電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光投射装置からの光を用いて化学物質合成ユニットにおいて化学物質を合成する化学物質合成装置であって、
前記化学物質合成ユニットは、
一方の面に光により抵抗が低下する光導電体が設けられ、他方の面に前記光投射装置からの光が投射され、当該光を透過する第１基板と、
前記第１基板の前記一方の面に対向配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間の領域を、前記第１基板側の第１領域と、前記第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、
を含み、
前記第１領域でプロトンを発生させ、前記第２領域で前記化学物質を合成することを特徴とする、化学物質合成装置。
【請求項２】
前記光導電体は、前記第１基板上に層状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の化学物質合成装置。
【請求項３】
前記光導電体は、前記第１基板上に相互に離隔して設けられた複数の突起として形成されることを特徴とする、請求項１に記載の化学物質合成装置。
【請求項４】
前記化学物質は、前記第２基板上で合成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の化学物質合成装置。
【請求項５】
前記化学物質は、前記プロトン透過体上で合成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の化学物質合成装置。
【請求項６】
前記プロトン透過体は、ポーラスガラスで形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の化学物質合成装置。
【請求項７】
前記光投射装置は、光源としてＬＥＤを備えることを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載の化学物質合成装置。
【請求項８】
外部からの光を用いて化学物質を合成する化学物質合成ユニットであって、
前記化学物質合成ユニットは、
一方の面に光により抵抗が低下する光導電体が設けられ、他方の面に前記外部からの光が投射され、当該光を透過する第１基板と、
前記第１基板の前記一方の面に対向配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間の領域を、前記第１基板側の第１領域と、前記第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、
を含み、
前記第１領域でプロトンを発生させ、前記第２領域で前記化学物質を合成することを特徴とする、化学物質合成ユニット。
【請求項９】
前記光導電体は、前記第１基板上に層状に形成されることを特徴とする、請求項８に記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１０】
前記光導電体は、前記第１基板上に相互に離隔して設けられた複数の突起として形成されることを特徴とする、請求項８に記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１１】
前記化学物質は、前記第２基板上で合成されることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１２】
前記化学物質は、前記プロトン透過体上で合成されることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１３】
前記プロトン透過体は、ポーラスガラスで形成されることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１４】
第１基板と、前記第１基板に対向配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間の領域を前記第１基板側の第１領域と前記第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、を含む化学物質合成ユニットにおいて、光を利用して化学物質を合成する化学物質合成方法であって、
前記化学物質合成ユニットの外部から投射され前記第１基板を透過した光を利用して、前記第１領域でプロトンを発生させるプロトン発生段階と、
前記第１領域で発生し前記プロトン透過体を透過したプロトンを利用して、前記第２領域で前記化学物質を合成する化学物質合成段階と、
を含むことを特徴とする、化学物質合成方法。
【請求項１５】
前記プロトン発生段階では、
前記第１基板と前記第２基板との間に所定の電圧を印加し、
前記第１基板を透過した光を、前記第１基板上の前記第１領域側に設けられ光により抵抗が低下する光導電体に照射し、
前記第１領域に導入され電圧の印加に応じてプロトンを発生するプロトン発生物質のうち、前記光の照射により抵抗が低下した前記光導電体の近傍の前記プロトン発生物質から、前記プロトンを発生させることを特徴とする、請求項１４に記載の化学物質合成方法。
【請求項１６】
前記化学物質合成段階では、前記第２基板上で前記化学物質を合成することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の化学物質合成方法。
【請求項１７】
前記化学物質合成段階では、前記プロトン透過体上で前記化学物質を合成することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の化学物質合成方法。
【請求項１８】
前記光導電体は、相互に離隔して前記第１基板上に設けられた複数の突起として形成され、
前記プロトン発生段階では、前記第１基板を透過した光を、前記複数の突起の中から選択された少なくとも１つの突起に照射することを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれかに記載の化学物質合成方法。
【請求項１】
光投射装置からの光を用いて化学物質合成ユニットにおいて化学物質を合成する化学物質合成装置であって、
前記化学物質合成ユニットは、
一方の面に光により抵抗が低下する光導電体が設けられ、他方の面に前記光投射装置からの光が投射され、当該光を透過する第１基板と、
前記第１基板の前記一方の面に対向配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間の領域を、前記第１基板側の第１領域と、前記第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、
を含み、
前記第１領域でプロトンを発生させ、前記第２領域で前記化学物質を合成することを特徴とする、化学物質合成装置。
【請求項２】
前記光導電体は、前記第１基板上に層状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の化学物質合成装置。
【請求項３】
前記光導電体は、前記第１基板上に相互に離隔して設けられた複数の突起として形成されることを特徴とする、請求項１に記載の化学物質合成装置。
【請求項４】
前記化学物質は、前記第２基板上で合成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の化学物質合成装置。
【請求項５】
前記化学物質は、前記プロトン透過体上で合成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の化学物質合成装置。
【請求項６】
前記プロトン透過体は、ポーラスガラスで形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の化学物質合成装置。
【請求項７】
前記光投射装置は、光源としてＬＥＤを備えることを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載の化学物質合成装置。
【請求項８】
外部からの光を用いて化学物質を合成する化学物質合成ユニットであって、
前記化学物質合成ユニットは、
一方の面に光により抵抗が低下する光導電体が設けられ、他方の面に前記外部からの光が投射され、当該光を透過する第１基板と、
前記第１基板の前記一方の面に対向配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間の領域を、前記第１基板側の第１領域と、前記第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、
を含み、
前記第１領域でプロトンを発生させ、前記第２領域で前記化学物質を合成することを特徴とする、化学物質合成ユニット。
【請求項９】
前記光導電体は、前記第１基板上に層状に形成されることを特徴とする、請求項８に記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１０】
前記光導電体は、前記第１基板上に相互に離隔して設けられた複数の突起として形成されることを特徴とする、請求項８に記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１１】
前記化学物質は、前記第２基板上で合成されることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１２】
前記化学物質は、前記プロトン透過体上で合成されることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１３】
前記プロトン透過体は、ポーラスガラスで形成されることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の化学物質合成ユニット。
【請求項１４】
第１基板と、前記第１基板に対向配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間の領域を前記第１基板側の第１領域と前記第２基板側の第２領域とに区画するプロトン透過体と、を含む化学物質合成ユニットにおいて、光を利用して化学物質を合成する化学物質合成方法であって、
前記化学物質合成ユニットの外部から投射され前記第１基板を透過した光を利用して、前記第１領域でプロトンを発生させるプロトン発生段階と、
前記第１領域で発生し前記プロトン透過体を透過したプロトンを利用して、前記第２領域で前記化学物質を合成する化学物質合成段階と、
を含むことを特徴とする、化学物質合成方法。
【請求項１５】
前記プロトン発生段階では、
前記第１基板と前記第２基板との間に所定の電圧を印加し、
前記第１基板を透過した光を、前記第１基板上の前記第１領域側に設けられ光により抵抗が低下する光導電体に照射し、
前記第１領域に導入され電圧の印加に応じてプロトンを発生するプロトン発生物質のうち、前記光の照射により抵抗が低下した前記光導電体の近傍の前記プロトン発生物質から、前記プロトンを発生させることを特徴とする、請求項１４に記載の化学物質合成方法。
【請求項１６】
前記化学物質合成段階では、前記第２基板上で前記化学物質を合成することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の化学物質合成方法。
【請求項１７】
前記化学物質合成段階では、前記プロトン透過体上で前記化学物質を合成することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の化学物質合成方法。
【請求項１８】
前記光導電体は、相互に離隔して前記第１基板上に設けられた複数の突起として形成され、
前記プロトン発生段階では、前記第１基板を透過した光を、前記複数の突起の中から選択された少なくとも１つの突起に照射することを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれかに記載の化学物質合成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２００６１１（Ｐ２００８−２００６１１Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３９８５１（Ｐ２００７−３９８５１）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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