(57)【要約】【課題】高密度で電界精度の高いマイクロアレイチップを得る。【解決手段】本発明のマイクロアレイチップは、基板面に対して平行で、かつ、基板１０の表面から一定距離の空間にレーザ光２１を照射して電離プラズマ２２を発生させ、この電離プラズマを用いて正負いずれかの極性を有する配列状の電界発生部１１を形成し、試料溶液の微小スポットを配列させることにより製造する。また、基板面に予め均一な帯電処理を行った後、上述のようにレーザ光を照射して部分的に発生する電離プラズマを用いて基板面に帯電した電荷を部分的に除電し電界発生部を形成してもよい。電界発生部は、帯電部１４であってもよいし、エレクトレット（分極）部あってもよい。【選択図】　　図２
2004077331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の空間にレーザ光を照射することにより前記基板上に微小の電界発生部を形成・配列した後、試料溶液を滴下させ微小スポットとして配列させたことを特徴とするマイクロアレイチップ。
【請求項２】
前記電界発生部は、帯電部であることを特徴とする請求項１記載のマイクロアレイチップ。
【請求項３】
前記電界発生部は、エレクトレット（分極）部であることを特徴とする請求項１記載のマイクロアレイチップ。
【請求項４】
基板面に対して平行で、かつ、基板表面から一定距離の空間にレーザ光を照射して電離プラズマを発生させ、前記電離プラズマにより配列状の電界発生部を形成し、前記電界発生部に試料溶液を滴下させ微小スポットとすることを特徴とするマイクロアレイチップの製造方法。
【請求項５】
基板面に予め均一な帯電させ、前記帯電した基板の面に対して平行で、かつ、基板表面から一定距離の空間にレーザ光を照射して部分的に電離プラズマを発生させ、前記電離プラズマを用いて前記基板面に帯電した電荷を部分的に除電することにより配列状の電界発生部を形成し、前記電界発生部に試料溶液を滴下させ微小スポットとすることを特徴とするマイクロアレイチップの製造方法。
【請求項６】
基板表面に所定のギャップを介して設けた高電圧電極と前記基板の裏面に接触させて配した低電圧電極との間にバイアス電圧を印加し、前記基板の所望の位置に表面に対して平行な空間にレーザ光を照射し、発生する電離プラズマのドリフト作用により帯電部を形成し、つぎに前記バイアス電圧を切断した状態で、前記レーザ光の照射方向と直角方向からレーザ光を照射して発生した電離プラズマを用いて前記基板面に帯電した電荷を部分的に除電することにより配列状の電界発生部を形成し、前記電界発生部に試料溶液を滴下させ微小スポットとすることを特徴とするマイクロアレイチップの製造方法。
【請求項７】
前記低電圧電極は、配列状の凹凸部を有した形状とし、凸部と接触する点の近傍に前記電界発生部を形成することを特徴とする請求項６記載のマイクロアレイチップの製造方法。
【請求項８】
前記低電圧電極は、凹凸部の配列を最小ブロックに形成し、前記電離プラズマの移動に同期させて移動させることを特徴とする請求項７記載のマイクロアレイチップの製造方法。
【請求項９】
前記凹凸部の凸部は、非金属の保護膜を有することを特徴とする請求項７または８記載のマイクロアレイチップの製造方法。
【請求項１０】
前記バイアス電圧は、電界発生部と同極性の直流電圧、または単極性パルス電圧であることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のマイクロアレイチップの製造方法。
【請求項１１】
前記電界発生手段の形成時に、基板温度を所定の温度に加熱することを特徴とする請求項４から１０のいずれか１項に記載のマイクロアレイチップの製造方法。
【請求項１２】
基板表面にレーザ光を照射して電離プラズマを発生させるレーザ装置と、前記レーザ光の照射位置を一定間隔で移動させる駆動装置とを備え、前記基板表面にレーザ光を照射して帯電部または除電部を形成することを特徴とするマイクロアレイチップの製造装置。
【請求項１３】
前記基板表面から一定の距離を介して平行に配置した高電圧電極と、前記基板の下部に接触させて配置した低電圧電極と、前記高電圧電極と前記低電圧電極の間にバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備え、前記高電圧電極と前記低電圧電極の間にバイアス電圧を印加した状態で前記基板表面にレーザ光を照射して帯電部を形成することを特徴とする請求項１２記載のマイクロアレイチップの製造装置。
【請求項１４】
前記レーザ装置から発振するレーザ光を集光させるための集光レンズを有することを特徴とする請求項１２または１３記載のマイクロアレイチップの製造装置。
【請求項１５】
前記低電圧電極を配列状の凹凸形状とし、これを移動させる低電圧電極移動手段を設けたことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載のマイクロアレイチップの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、スライドグラス等の基板上に、数百から数万以上の電界発生部を形成し、試料溶液を高密度に配列化するマイクロアレイチップ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のバイオテクノロジーの急速な進展により、農作物を始めとしてヒト遺伝子の構造解析が行われており、医療・診断への応用へと展開されつつある。このような遺伝子解析には被検体から抽出した数千から数万種類のＤＮＡまたはｃＲＮＡをスライドグラス等の基板上に微小スポットとして整列固定したＤＮＡマイクロアレイチップが多く用いられている。
ＤＮＡマイクロアレイチップにＤＮＡをスポットする方法は、Ｑｕｉｌｌ方式、ピン＆リング方式、キャピラリー方式といった物理的接触方法と、インクジェット方式、バブルジェット（登録商標）方式、ピエゾ素子方式といった物理的非接触方法があるが、いずれの方法も各微小スポットの形状ばらつきや各微小スポット間の距離の不安定性があり、遺伝子解析プロセスの中で後工程となる測定・解析工程の不具合や精度の低さにつながる大きな原因となっていた。これらの原因である微小スポットの精度の低い配列性を改善するために、親水性領域と撥水性領域を組合せた手段や、スライドグラス等の基板に突起や凹部を設ける手段などの方法を用いて微小スポットの位置補正手段を講じていた。
その中で、基板の中で試料溶液の微小スポットが形成されるべき部分を、前記試料溶液とは逆極性の帯電状態とさせる電界発生手段を設け、微小スポットを目的とする位置に補正するＤＮＡチップ及びその製造方法の一つとして、電界発生手段を用いてＤＮＡマイクロアレイチップを作製するＤＮＡチップ及びその製造方法が提案されている（特開２００１−３４３３８６）。
この構成を図８に示す。図８において、１０は基板、５０は液滴、５１は微小スポット、５２はｐｏｌｙ−Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ層、５３は共通電極、５４は電極パターン、５５は電源である。
以上の構成において、基板１０におけるｐｏｌｙ−Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ膜５２の下層の微小スポット５１を形成すべき箇所に対応する部分に、金属膜による多数の電極パターン５４を形成し、更にその下層に各電極パターン５４に共通とされた金属膜による共通電極５３を形成し、共通電極５３と接地間に電源５５を接続し、各電極パターン５４に液滴５０の電荷とは逆極性の電圧を印加して帯電させ、この状態で基板１０に試料溶液である液滴５０を供給して微小スポット５１を形成する。
上記のようなマイクロアレイチップ及びその製造方法では、微小スポット５１の一部が電極パターン５４上に滴下された時（二点鎖線参照）、電界の吸引力によって微小スポット５１が電極パターン５４上に移動し、規定の位置に微小スポット５１の中心を補正することができるようになっている。
また、電界強度を上げれば、液滴５０は基板１０上に達する前に空中でその飛行方向を対応する電極パターン５４に向けて補正され、液滴５０を正確に落下することができるため、液滴移動による痕跡がなく、スポット形状を安定化（均一化）できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述のマイクロアレイチップ及びその製造方法においては、マイクロアレイチップに試料溶液の微小スポットを形成する際に電界発生手段を同時に講じる必要があるため、スポットしたマイクロアレイチップを移動させる際に微小スポット形状の広がりが生じる恐れがあり、移動スポットと同じ配列の電極パターンを基板に形成する必要があった。また、スポット形状を一様化するためにｐｏｌｙ−Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ膜を形成する必要があった。
そこで、本発明は上記の点を考慮してなされたもので、レーザにより発生する電離プラズマを利用して、試料溶液の微小スポットを正確に所定の位置に配置するための電界発生手段を基板に設け、高密度で精度の高い試料溶液のアレイ状態を維持できるマイクロアレイチップ、その製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明はつぎの構成にしている。
（１）基板表面の空間にレーザ光を照射することにより前記基板上に微小の電界発生部を形成・配列した後、試料溶液を滴下させ微小スポットとして配列させたマイクロアレイチップである。
本構成によれば、基板自身に電界発生手段を有し、試料溶液の微小スポットを配列する際に電界印加等の付帯的な設備が不要であるため、スポット形状の広がりやスポットのバラツキを防ぐことができる。
（２）　前記電界発生部を、帯電部としたマイクロアレイチップである。
本構成によれば、基板表面に帯電部（スポット）を形成するので、試料溶液の微小スポットを配列する際に電源等の付帯的な設備が不要である。
（３）　前記電界発生部を、エレクトレット（分極）部としたマイクロアレイチップである。
本構成によれば、単に基板表面に帯電部（スポット）のみを形成するのに比べて、単位面積あたりの表面電位（電界）を強くすることができる。また、エレクトレット化することで電界発生の寿命を長くすることができる。
（４）基板面に対して平行で、かつ、基板表面から一定距離の空間にレーザ光を照射して電離プラズマを発生させ、前記電離プラズマにより配列状の電界発生部を形成し、前記電界発生部に試料溶液を滴下させ微小スポットとするマイクロアレイチップの製造方法である。
この構成によれば、レーザ光により発生する電離プラズマのイオンバランスが極めて中性であるため、電界発生部の形成や帯電が不要な部分の除電を確実に行うことができ、電離プラズマの発生はレーザのみで可能であるため、放電電極のような付帯設備を必要としない。また、レーザ光軸に沿った方向に電離プラズマは発生するため、レーザの位置決め精度に準じた精度の帯電部を形成することができる。
（５）　基板面に予め均一な帯電させ、前記帯電した基板の面に対して平行で、かつ、基板表面から一定距離の空間にレーザ光を照射して部分的に電離プラズマを発生させ、前記電離プラズマを用いて前記基板面に帯電した電荷を部分的に除電することにより配列状の電界発生部を形成し、前記電界発生部に試料溶液を滴下させ微小スポットとするマイクロアレイチップの製造方法である。
本構成によれば、予め基板全面に目的とする極性の帯電面を一様に形成しているため、電界発生部の形成にレーザ装置以外の付帯装置を必要とせず、設備を軽減することができるとともに、電離プラズマによる除電作用のみで容易に電界発生部を形成することができる。
（６）基板表面に所定のギャップを介して設けた高電圧電極と前記基板の裏面に接触させて配した低電圧電極との間にバイアス電圧を印加し、前記基板の所望の位置に表面に対して平行な空間にレーザ光を照射し、発生する電離プラズマのドリフト作用により帯電部を形成し、つぎに前記バイアス電圧を切断した状態で、前記レーザ光の照射方向と直角方向からレーザ光を照射して発生した電離プラズマを用いて前記基板面に帯電した電荷を部分的に除電することにより配列状の電界発生部を形成し、前記電界発生部に試料溶液を滴下させ微小スポットとするマイクロアレイチップの製造方法である。
本構成によれば、予め全面に帯電面を形成する必要が無く、必要最小限の帯電部を電離プラズマのドリフト作用により形成するため、不要な部分の残留帯電を防ぐことができる。また、局部的に帯電と除電を繰り返すため、必要な電界発生部を短時間で形成することができるとともに、容易に電界発生部のパターンを変更することができる。
（７）　前記低電圧電極は、配列状の凹凸部を有した形状とし、凸部と接触する点の近傍に前記電界発生部を形成するマイクロアレイチップの製造方法である。
本構成によれば、低電圧電極の凸部にバイアス電圧によって形成される電界が集中するため、凸部近傍にのみ電界発生部を形成することができる。また、局部的な帯電部を形成することができるため、除電を行う必要が無く、電界発生部の形成時間を短縮することができる。
（８）前記低電圧電極は、凹凸部の配列を最小ブロックに形成し、前記電離プラズマの移動に同期させて移動させるマイクロアレイチップの製造方法である。
凹凸部を有する低電圧電極は、目的とする配列の最小ブロックとして形成し、前記低電圧電極をレーザにより形成される前記電離プラズマと同様に移動させることで任意の前記電界発生部を形成する構成である。
本構成によれば、低電圧電極は配列の最小ブロックに必要な数の凹凸部のみを有しているため、最小ブロックの構成によって容易に配列を変更することができる。
（９）前記凹凸部の凸部に、非金属の保護膜を有するマイクロアレイチップの製造方法である。
本構成によれば、基板と接する凸部により基板に与える損傷を抑制することができる。
（１０）前記バイアス電圧は、電界発生部と同極性の直流電圧、または単極性パルス電圧であるマイクロアレイチップの製造方法である。
本構成によれば、容易に極性を選択できるとともに、パルス電圧を印加することで瞬間的に強い電界場を形成することができるため、電界発生部の表面電位を高くすることができる。
（１１）前記電界発生手段の形成時に、基板温度を所定の温度に加熱するマイクロアレイチップの製造方法である。
本構成によれば、基板に熱を加えることで電界発生部部を容易にエレクトレット化することができるとともに、電界発生部の寿命を向上することができる。
（１２）基板表面にレーザ光を照射して電離プラズマを発生させるレーザ装置と、前記レーザ光の照射位置を一定間隔で移動させる駆動装置とを備え、前記基板表面にレーザ光を照射して帯電部または除電部を形成するマイクロアレイチップの製造装置である。
本構成によれば、レーザ光により発生する電離プラズマを利用して電界発生部を形成することができる。
（１３）前記基板表面から一定の距離を介して平行に配置した高電圧電極と、前記基板の下部に接触させて配置した低電圧電極と、前記高電圧電極と前記低電圧電極の間にバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備え、前記高電圧電極と前記低電圧電極の間にバイアス電圧を印加した状態で前記基板表面にレーザ光を照射して帯電部を形成するマイクロアレイチップの製造装置である。
本構成によれば、電界発生部の形成を容易に、かつ強力にすることができる。
（１４）前記レーザ装置から発振するレーザ光を集光させるための集光レンズを有するマイクロアレイチップの製造装置である。
本構成によれば、出力の小さいレーザ光も電離プラズマを形成することができるとともに、レーザ装置より発振したレーザ光単体よりも容易に電離プラズマを形成することができる。
（１５）前記低電圧電極を配列状の凹凸形状とし、これを移動させる低電圧電極移動手段を設けたマイクロアレイチップの製造装置である。
本構成によれば、凹凸部を一体成形する場合と比較して、凸部先端の寸法管理が容易であり、確実に凸部が基板に接するため、形成する電界発生部の電位のばらつきを抑制することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマイクロアレイチップ、その製造方法および製造装置の実施の形態を図に基づいて詳述する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例を図１および図２に示す。図１は、本発明のマイクロアレイチップの概要を示す斜視図、図２は、マイクロアレイ作製装置の構成を示す斜視図である。図において、共通する部分には同一符号を用いており、１は微小スポット、１０は基板、１１は電界発生部、１３はマイクロアレイチップ、１４は帯電部、１５は除電部、２０はレーザ装置、２１はレーザ光、２２は電離プラズマ、２３は集光レンズ、２４はステージである。
基板１０は、厚さ１ｍｍ、縦横７６．２ｍｍ×２５．４ｍｍ（３インチ×１インチ）のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）板とし、レーザ装置２０としてＮｄ：ＹＡＧレーザ（３倍波、λ＝３５５ｎｍ）を用いた。雰囲気ガスは室空気とし、圧力を大気圧（〜０．１ＭＰａ）とした。なお、基板１０表面は、あらかじめ電圧８〜２５ｋＶを印加しコロナ放電処理により均一に帯電させた。
次に、本実施例の動作について説明する。
レーザ装置２０より発振されたレーザ光２１を、帯電した基板１０表面に対して１ｍｍの距離を有した位置に平行に照射する。この時、レーザ光２１を集光レンズ２３により集光しているので、集光されたレーザ光２１はパワー密度が高められ焦点近傍で電離プラズマ２２が発生する。この電離プラズマ２２は密度が高くイオンバランスが極めて中性であるため、基板１０表面に蓄積している表面電荷が電離プラズマ２２の逆極性荷電粒子を吸収することにより基板１０の表面電位を中和し、レーザ光２１軸方向に直線状の除電部１５を形成する。この動作を目的とする電界発生部１１の大きさと間隔に合わせてレーザ装置２０の位置決めを行い、繰り返すことで基板１０に電界発生部１１を形成する。
基板１０の帯電面より１ｍｍの位置に平行にレーザ光２１を、１個所につき１〜１０回ずつ照射し、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれスキャンすることにより電界発生部１１を形成できた。
なお、電界発生部の状態は、ダストフィギュアにより視覚的に観測し、ＤＮＡスポットの位置補正は、蛍光色素を有したｃＤＮＡをＱｕｉｌｌ法およびインクジェット法によりマイクロアレイチップ１３に微小スポットを形成し、蛍光分析装置で微小スポットの配列状態を確認した。その結果、微小スポットは所定の位置に正常に配列していることが分った。
【０００６】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図３に示す。図３は第２実施例に用いたマイクロアレイ作製装置の構成を示す斜視図である。図において、２５は高電圧電極、２６は低電圧電極、２８はバイアス電源である。
基板１０、レーザ装置２０、雰囲気ガスの各条件は、第１実施例と同じであり、基板１０の帯電はされていない。
次に、本実施例の動作について説明する。
まず、基板１０の表面に帯電部１４を形成するために、所定のギャップ長を介して対向配置した高電圧電極２５と低電圧電極２６との間の低電圧電極２６上に配置された基板１０の表面に対して１．５ｍｍの距離を有した位置に、レーザ装置２０より発振されたレーザ光２１を基板１０表面と平行に照射する。照射されるレーザ光２１は、第１実施例と同様に集光レンズ２３により集光させることで、集光レンズ２３の焦点近傍に電離プラズマ２２を発生させる。このとき、高電圧電極２５と低電圧電極２６間にバイアス電源２８より単極性のバイアス電圧５〜２０ｋＶを印加することで、電離プラズマ２２中の荷電粒子はバイアス電圧により形成される電界によりドリフト作用が引き起こされる。ドリフト作用によりバイアス電圧と同極性の荷電粒子が基板１０表面に蓄積され、直線状の帯電部１４を形成する。この動作を目的とする電界発生部１１の間隔で必要な回数だけ繰り返す。
その後、帯電部１４を形成した方向と垂直な向きでレーザ装置２０より発振されたレーザ光２１を帯電した基板１０表面に対して１ｍｍの距離を有した位置に平行に照射する。この時、レーザ光２１を集光レンズ２３により集光することで、焦点近傍に電離プラズマ２２を発生させ、除電部１５を形成することで先に形成した帯電部１４を部分的に除電する。この動作を目的とする電界発生部１１の大きさと間隔に合わせてレーザ装置２０の位置決めを行い、繰り返すことで基板１０に電界発生部１１を形成する。
レーザ光２１の照射回数により帯電量ならびに電界発生部１１面積を容易に調整することが可能となったとともに、レーザ光２１をそれぞれ１〜１０回ずつ照射することで電界発生部１１を形成することができた。
このようにして作製した電界発生部を、第１実施例と同様にして調べた結果、微小スポットが所定の位置に正常に配列していることを確認した。
【０００７】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図４、５に示す。図４は第３実施例に用いたのマイクロアレイ作製装置の構成を示す斜視図、図５は凹凸部の詳細を示す断面である。図において、２７は凹凸部、２９はバイアス電圧、３０は凸部片、３１はスプリング、３２は蓋、３３はコーティング部である。
基板１０の材質、寸法、レーザ装置２０、雰囲気ガスの各条件は、第１実施例と同じである。凹凸部２７を有する低電圧電極２６は、図５（ａ）に示すように、凹凸部２７の凸部は先端曲率径０．１ｍｍの突起形状であり、凸部片３０をスプリング３１で凸部先端方向に力を向けている。そして、凹凸部２７は、必要な電界発生部１１の間隔及び個数と同じ配列を有しており、全ての凸部片３０が確実に基板１０に接することができる。また、図５（ｂ）に示すように、凸部片３０の表面に非金属のコーティング部を設けている。
次に、本実施例の動作について説明する。
まず、基板１０表面に電界発生部１１を形成するために、所定のギャップ長を介して対向配置された高電圧電極２５と凹凸部２７を有する低電圧電極２６間の低電圧電極２６上に基板１０を配置する。基板１０表面に対して１．５ｍｍの距離を有した位置に、レーザ光２１を基板１０表面と平行に照射し、レーザ光２１は第１実施例と同様に集光レンズ２３により集光させることで、集光レンズ２３の焦点近傍に電離プラズマ２２を発生させる。このとき、高電圧電極２５と低電圧電極２６間に５〜２０ｋＶのバイアス電圧２９を印加することで、電離プラズマ２２中の荷電粒子はバイアス電圧２９によって形成される電界によりドリフト作用が引き起こされ、バイアス電圧２９と同極性の荷電粒子が基板１０表面の凹凸部２７を中心とした位置に蓄積され、電界発生部１１が形成する。この動作を必要な回数だけ繰り返す。
このようにして作製した電界発生部を、第１実施例と同様にして調べた結果、微小スポットが所定の位置に正常に配列していることを確認した。
本実施例によれば、凹凸部２７を有する低電圧電極２６は、全ての凸部片３０が確実に基板１０に接することができ、また、表面に設けた非金属のコーティングによって損傷を受けることを防止することができる。
また、予め基板１０表面を帯電させたり、帯電と除電を組合わせることなく帯電処理のみで電界発生部１１を形成することができる。
【０００８】
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図６に示す。図６は第４実施例に用いたマイクロアレイ作製装置の構成を示す側断面図である。図において、１２は電界発生ブロックである。基板１０の材質、寸法、レーザ装置２０、雰囲気ガスの各条件は、第１実施例と同じである。凹凸部２７の凸部は、第３実施例の図５と同様に先端曲率径０．１ｍｍの突起形状であり、電界発生部１１の電界発生ブロック１２と同じ配列を有している。
次に、本実施例の動作について説明する。
まず、基板１０表面に電界発生部１１を形成するために、所定のギャップ長を介して対向配置された高電圧電極２５と凹凸部２７を有する低電圧電極２６間の低電圧電極２６上に基板１０を配置する。基板１０表面に対して１．５ｍｍの距離を有した位置に、レーザ光２１を基板１０表面と平行に照射し、レーザ光２１は第１実施例と同様に集光レンズ２３により集光させることで、集光レンズ２３の焦点近傍に電離プラズマ２２を発生させる。このとき、高電圧電極２５と低電圧電極２６間に５〜２０ｋＶのバイアス電圧２９を印加することで、電離プラズマ２２中の荷電粒子はバイアス電圧２９によって形成される電界によりドリフト作用が引き起こされ、バイアス電圧２９と同極性の荷電粒子が基板１０表面の凹凸部２７を中心とした位置に蓄積され、電界発生部１１が形成する。この動作を電界発生ブロック１２単位で必要な回数だけ低電圧電極２６を図示しない電極移動手段により移動させて、これを繰り返すことでマイクロアレイチップを作製する。
図５に示されるような構造を付加することで、凹凸部２７を有する低電圧電極２６は、第３実施例と同様な効果が見られた。
このようにして作製した電界発生部を、第１実施例と同様にして調べた結果、微小スポットが所定の位置に正常に配列していることを確認した。
予め基板１０表面を帯電させたり、帯電と除電を組合わせることなく帯電処理のみで電界発生部１１を形成することができるとともに、電界発生ブロック１２単位で容易に配列状態を変更することができた。
【０００９】
（第５実施例）
本発明の第４実施例を図７に示す。図７は第５実施例に用いたマイクロアレイ作製装置の構成を示す側断面図である。図において、３４は加熱装置である。
基板１０の材質、寸法、レーザ装置２０、雰囲気ガスの各条件は、第１実施例と同じである。
本実施例の動作についても、第１実施例と同じである。
ただし、加熱装置３４を用いて基板１０の温度を軟化温度よりも低い温度に加熱することにより、熱エレクトレット化（分極）を付加することができる。これにより、電界発生部１１の寿命を長くすることができる。
以上述べたように、いずれの実施例も、図７に示される装置構成により、目的とする電界発生部１１を有するマイクロアレイチップ１３を作製することができる。また、基板１０表面からレーザ光２１を照射する位置までの距離、レーザのパワー密度、照射回数、およびバイアス電圧２９を調整することにより、電離プラズマ２２発生部のプラズマ幅、電界発生部１１の帯電量及びサイズを容易に調整することができる。
レーザ光２１により生成される電離プラズマ２２は、プラズマ中で発生する電荷量が極性的にほぼ等しいため、電界発生部１１形成時に基板１０表面へのダストの付着を抑制することができ、また、除電部１５形成時は電離プラズマ２２による帯電は発生しない。
マイクロアレイチップ１３の作製雰囲気は空気である必要はなく、圧力は低気圧（真空）から大気圧以上の高気圧のいずれの場合でもよく、前記処理雰囲気は気体であればレーザ光２１による電離プラズマ２２の生成が可能である。また、電界発生部１１の形成はレーザによる電離プラズマ２２を利用しているため、放電電極を用いた場合に発生する電極のスパッタや酸化等による腐食によって発生する放電くずが基板１０表面に影響を与えることはない。
なお、本実施例では基板１０としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）板を用いたが、他の有機材質および無機材質においても同様の効果が得られる。また、レーザ光２１の照射位置は実施例に示される値に設定する必要は無く、ガス圧力や電界発生部数や幅等に応じて任意に設定することで、希望する電界発生部１１を有するマイクロアレイチップ１３を作製することができる。また、本実施例で用いた凹凸部の低電圧電極は、スプリング構造のものでなく、必要な数の凹凸を平板の上に形成させるだけでもよい。
本発明により作製されるマイクロアレイチップは、Ｑｕｉｌｌ法を始めとする物理的接触方式と、インクジェット法やピエゾ素子法を始めとする物理的非接触方式のいずれの試料溶液供給方式にも用いることが可能であり、試料溶液の位置ずれの補正とスポット形状の安定性（均一性）を向上することができる。
【００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のマイクロアレイチップ及びその製造方法によれば、次の効果がある。
（１）基板表面の空間にレーザ光を照射することにより、基板上に微小の電界発生部を配列させ、試料溶液の微小スポットとして配列したので、マイクロアレイチップ自身に電界発生手段を有し、試料溶液の微小スポットを配列する際に電界印加等の付帯的な設備が不要となる。
（２）電界発生部を、帯電部としたので、基板表面に帯電部（スポット）を形成するので、試料溶液の微小スポットを配列する際に電源等の付帯的な設備が不要となる。
（３）電界発生部を、エレクトレット（分極）部としたので、単位面積あたりの表面電位（電界）を強くすることができ、かつ電界発生の寿命を長くすることができる。
（４）基板面に対して平行で、かつ、基板表面から一定距離の空間にレーザ光を照射して電離プラズマを発生させ、電離プラズマを用いて正負いずれかの極性を有する配列状の電界発生部を形成し、試料溶液の微小スポットを配列させるので、電界発生部の形成や帯電が不要な部分の除電を確実に行うことができ、放電電極のような付帯設備を必要としない。また、レーザ光軸に沿った方向に電離プラズマが発生するため、レーザの位置決め精度に準じた高精度の帯電部を形成することができる。
（５）予め帯電処理を行った基板面に、平行で、かつ、基板表面から一定距離の空間にレーザ光を照射して部分的に電離プラズマを発生させ、電離プラズマを用いて基板面に帯電した電荷を部分的に除電することにより、配列状の電界発生部を形成するので、電界発生部の形成にレーザ装置以外の付帯装置を必要とせず、設備を軽減することができるとともに、電離プラズマによる除電作用のみで容易に電界発生部を形成することができる。
（６）帯電処理は、基板を帯電処理する側の表面と所定のギャップを介して設けた高電圧電極と、基板の裏面に接触させて配した低電圧電極とを備え、高電圧電極にバイアス電圧として正負いずれかの高電圧を印加して行うので、不要な部分の残留帯電を防ぐことができる。また、局部的に帯電と除電を繰り返すため、必要な電界発生部を短時間で形成することができるとともに、電界発生部のパターンを容易に変更することができる。
（７）　低電圧電極は、配列状の凹凸部を有した形状とし、凸部と接触する点の近傍に電界発生部を形成するので、低電圧電極の凸部にバイアス電圧によって形成される電界が集中し、凸部近傍にのみ電界発生部を形成できる。また、局部的な帯電部を形成できるため、除電を行う必要が無く、電界発生部の形成時間を短縮することができる。
（８）低電圧電極は、凹凸部の配列を最小ブロックに形成し、電離プラズマの移動に同期させて移動させるので、最小ブロックの構成によって容易に配列を変更することができる。
（９）凹凸部の凸部に、非金属の保護膜を設けたので、基板に与える損傷を抑制することができる。
（１０）バイアス電圧は、電界発生部と同極性の直流電圧、または単極性パルス電圧としたので、容易に極性を選択できるとともに、電界発生部の表面電位を高くすることができる。
（１１）電界発生手段の形成時に、基板温度を所定の温度に加熱するので、電界発生部部を容易にエレクトレット化することができるとともに、電界発生部の寿命を向上することができる。
（１２）基板表面にレーザ光を照射して電離プラズマを発生させるレーザ装置と、レーザ光の照射位置を一定間隔で移動させる駆動装置とを備え、基板表面にレーザ光を照射して帯電部または除電部を形成するマイクロアレイチップの製造装置としたので、レーザ光により発生する電離プラズマにより電界発生部を形成することができる。
（１３）基板表面から一定の距離を介して平行に配置した高電圧電極と、基板の下部に接触させて配置した低電圧電極と、高電圧電極と低電圧電極の間にバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備え、高電圧電極と低電圧電極の間にバイアス電圧を印加した状態で基板表面にレーザ光を照射して帯電部を形成するマイクロアレイチップの製造装置としたので、電界発生部の形成を容易に、かつ強力にすることができる。
（１４）レーザ装置から発振するレーザ光を集光させるための集光レンズをもうけたので、出力の小さいレーザ光も電離プラズマを形成することができるとともに、レーザ装置より発振したレーザ光単体よりも容易に電離プラズマを形成することができる。
（１５）低電圧電極を配列状の凹凸形状とし、これを移動させる低電圧電極移動手段を設けたので、凸部先端の寸法管理が容易であり、確実に凸部が基板に接するため、形成する電界発生部の電位のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロアレイチップを示す斜視図。
【図２】本発明の第１実施例のマイクロアレイ作製装置を示す斜視図。
【図３】本発明の第２実施例のマイクロアレイ作製装置を示す斜視図。
【図４】本発明の第３実施例のマイクロアレイ作製装置を示す側断面図。
【図５】凹凸部の詳細構造を示す拡大断面図。
【図６】本発明の第４実施例のマイクロアレイ作製装置を示す側断面図。
【図７】本発明の第５実施例のマイクロアレイ作製装置を示す側断面図。
【図８】従来のマイクロアレイ作製装置を示す側断面図。
【符号の説明】
１０　基板
１１　電界発生部
１２　最小スポットブロック
１３　マイクロアレイチップ
１４　帯電部
１５　除電部
２０　レーザ装置
２１　レーザ光
２２　電離プラズマ
２３　集光レンズ
２４　ステージ
２５　高電圧電極
２６　低電圧電極
２７　凹凸部
２８　バイアス電源
２９　バイアス電圧
３０　凸部片
３１　スプリング
３２　蓋
３３　コーティング部
３４　加熱装置
３５　駆動装置
３６　筐体
３７　光透過窓
５０　液滴
５１　微小スポット
５２　ｐｏｌｙ−Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ膜
５３　共通電極
５４　電極パターン
５５　電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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