(57)【要約】【課題】安価に製造できかつ複数種のプローブ溶液をＤＮＡチップに対して確実かつ略同時に吐出可能とする。【解決手段】プローブ溶液吐出ヘッド１０は、シリコンチップ１２を保持すると共に熱変換素子１４に対応してプローブ溶液供給口２１が形成された保持部材２０と、プローブ溶液供給口２１及び熱変換素子１４の上方を覆うようにシリコンチップ１２と保持部材２０との上面に亘って配設されたオリフィスプレート３０とを備えていて、該オリフィスプレート３０に、熱変換素子１４に対向してプローブ溶液吐出口３１を貫通形成し、シリコンチップ１２とオリフィスプレート３０との境界面に、プローブ溶液供給口２１とプローブ溶液吐出口３１とを連通するプローブ溶液流路３３を形成した。【選択図】      図１
2004305152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号に応じてプローブ溶液を吐出する吐出エネルギーを発生するエネルギー発生手段が配置された半導体基板と、該半導体基板を保持し前記エネルギー発生手段に対応して前記プローブ溶液を供給するプローブ溶液供給口が形成された保持部材と、前記プローブ溶液供給口及び前記エネルギー発生手段の上方を覆うように前記半導体基板と前記保持部材との上面に亘って配設された閉塞板と、を備え、
前記プローブ溶液供給口を所定間隔で複数配置すると共に、前記半導体基板を前記プローブ溶液供給口の配置方向に沿って細長状に形成し、
前記閉塞板に、前記エネルギー発生手段に対向してプローブ溶液吐出口を貫通形成し、
前記半導体基板と前記閉塞板との境界面に、前記プローブ溶液供給口と前記プローブ溶液吐出口とを連通するプローブ溶液流路を形成した、
ことを特徴とするプローブ溶液吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固相上のＤＮＡチップに対してプローブ溶液を吐出するプローブ溶液吐出ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析などを行う際、目的とする塩基配列を有するＤＮＡを複数種のプローブ（標的とする生体高分子に対して特異的に結合し得る物質）を用いて選別することが必要となる。この選別作業に利用されるプローブの複数種を提供するため、さまざまな配列のＤＮＡを基板上に合成し、こうして作られたＤＮＡチップが遺伝子研究の分野で使われている。従来、このようなプローブを含んだプローブ溶液の吐出方法に関しては、プローブを含む液体をインクジェット法により液滴として透明ガラス板等の固相に付着させて、プローブを含む液体スポットを固相上に形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８７９００号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したインクジェット法は、ＤＮＡチップに対してプローブ溶液を吐出させる点に関しては、効率の良い方法であるが、インクジェットヘッドの製造に際し、半導体基板であるシリコンチップ（シリコンウェハー）の製造プロセス中に、異方性エッチングやレーザー光等で孔を開け、そこにプローブ溶液供給口を設ける必要があった。しかし、この従来技術によると、シリコンチップ（シリコンウェハー）に開けた孔の分だけシリコンチップのサイズを大きくする必要があり、それだけシリコンウェハーからの取り個数が必然的に少なくなる。また、シリコンチップ（シリコンウェハー）への孔開け工程での工程管理も難しく、歩留まりが不安定になるおそれがあり、結果的に高コストになりやすいという課題があった。
【０００５】
更に、前述した従来技術によると、プローブ溶液を吐出するヘッドが小さく、プローブ溶液吐出口の数も少ないため、ＤＮＡチップ全体に対してプローブ溶液を吐出するためには、ＤＮＡチップ又はプローブ溶液吐出ヘッドを同一平面内において略直交するＸ方向又はＹ方向、あるいは、Ｘ方向及びＹ方向に複数回スキャニングする必要があった。
【０００６】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、安価に製造できかつ複数種のプローブ溶液をＤＮＡチップに対して確実かつ略同時に吐出可能なプローブ溶液吐出ヘッドを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、制御信号に応じてプローブ溶液を吐出する吐出エネルギーを発生するエネルギー発生手段が配置された半導体基板と、該半導体基板を保持し前記エネルギー発生手段に対応して前記プローブ溶液を供給するプローブ溶液供給口が形成された保持部材と、前記プローブ溶液供給口及び前記エネルギー発生手段の上方を覆うように前記半導体基板と前記保持部材との上面に亘って配設された閉塞板と、を備え、
前記プローブ溶液供給口を所定間隔で複数配置すると共に、前記半導体基板を前記プローブ溶液供給口の配置方向に沿って細長状に形成し、
前記閉塞板に、前記エネルギー発生手段に対向してプローブ溶液吐出口を貫通形成し、
前記半導体基板と前記閉塞板との境界面に、前記プローブ溶液供給口と前記プローブ溶液吐出口とを連通するプローブ溶液流路を形成した、ことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るプローブ溶液吐出ヘッドの吐出面の平面図である。同図１において、プローブ溶液吐出ヘッド１０は、複数の熱変換素子（列）（エネルギー発生手段）１４１，１４２，・・・が行方向に複数配置されたシリコンチップ（半導体基板）１２と、該シリコンチップ１２を保持しかつ複数の熱変換素子１４１，１４２，・・・に対応してプローブ溶液を供給するプローブ溶液供給口２１１，２１２，・・・が形成された保持部材２０と、前記プローブ溶液供給口２１及び熱変換素子１４の上方を覆うようにシリコンチップ１２と保持部材２０との上面に亘って配設されたオリフィスプレート（閉塞板）３０とを備えている。前記熱変換素子１４は、制御信号に応じてプローブ溶液を吐出する吐出エネルギーを発生する。
【００１０】
シリコンチップ１２は、電気接続部１５を備えていて、保持部材２０に形成された凹部２０ａに落とし込まれた状態で該保持部材２０に嵌入保持されている。このシリコンチップ１２は、複数のプローブ溶液供給口２１１，２１２，・・・の配置方向に延設されていて、このような細長状のシリコンチップ１２が、保持部材２０に列状に複数個配置されている。また、シリコンチップ１２の表面と保持部材２０の表面とは、略同じ高さに設定されている（図１（ｂ）（ｃ）参照）。また、熱変換素子１４は、（ウェハープロセス工程中に）シリコンチップ１２内に形成されていて、各熱変換素子１４１，１４２，・・・とプローブ溶液供給口２１１，２１２，・・・とは、それぞれ対応して精密に位置決めされている。
【００１１】
オリフィスプレート３０は、シリコンチップ１２と同じ数が配置されていて、該オリフィスプレート３０には、各熱変換素子１４１，１４２，・・・に対向して各プローブ溶液吐出口３１１，３１２，・・・が貫通形成されていて、これらプローブ溶液吐出口３１と熱変換素子１４とは、夫々が対応して精密に位置決めされている。
【００１２】
更に、シリコンチップ１２とオリフィスプレート３０との境界面には、プローブ溶液供給口２１１，２１２，・・・とプローブ溶液吐出口３１１，３１２，・・・とを連通するプローブ溶液流路３３１，３３２，・・・が形成されている。
【００１３】
すなわち、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、プローブ溶液流路３３は、プローブ溶液供給口２１及びシリコンチップ１２の対向面側のオリフィスプレート３０に形成された溝からなっている。以上により、本実施形態では、シリコンチップ１２にプローブ溶液流路３３が形成された場合と同様の構成となる。
【００１４】
［第２の実施の形態］
図２（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施の形態のプローブ溶液吐出ヘッドの吐出面の平面図である。なお、前述した図１と同一又は相当する部材には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１５】
本実施形態が、第１の実施の形態と相違するのは、プローブ溶液流路３３１，３３２，・・・が、オリフィスプレート３０との対向面側のシリコンチップ１２に形成されている溝からなっている点である。
【００１６】
すなわち、例えばエッチング手段により、シリコンチップ１２の表面に段付きの溝を形成し、その上面をオリフィスプレート３０で閉塞している。以上により、本実施形態では、実質的にシリコンチップ１２にプローブ溶液流路３３が形成された場合と同様の構成となる。
【００１７】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００１８】
［実施態様１］  制御信号に応じてプローブ溶液を吐出する吐出エネルギーを発生するエネルギー発生手段が配置された半導体基板と、該半導体基板を保持し前記エネルギー発生手段に対応して前記プローブ溶液を供給するプローブ溶液供給口が形成された保持部材と、前記プローブ溶液供給口及び前記エネルギー発生手段の上方を覆うように前記半導体基板と前記保持部材との上面に亘って配設された閉塞板と、を備え、
前記プローブ溶液供給口を所定間隔で複数配置すると共に、前記半導体基板を前記プローブ溶液供給口の配置方向に沿って細長状に形成し、
前記閉塞板に、前記エネルギー発生手段に対向してプローブ溶液吐出口を貫通形成し、
前記半導体基板と前記閉塞板との境界面に、前記プローブ溶液供給口と前記プローブ溶液吐出口とを連通するプローブ溶液流路を形成した、
ことを特徴とするプローブ溶液吐出ヘッド。
【００１９】
［実施態様２］  前記プローブ溶液流路は、前記プローブ溶液供給口及び前記半導体基板の対向面側の前記閉塞板に形成されている溝からなる、
ことを特徴とする実施態様１に記載のプローブ溶液吐出ヘッド。
【００２０】
［実施態様３］  前記プローブ溶液流路は、前記閉塞板との対向面側の前記半導体基板に形成されている溝からなる、
ことを特徴とする実施態様１又は２に記載のプローブ溶液吐出ヘッド。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、半導体基板を保持しエネルギー発生手段に対応してプローブ溶液を供給するプローブ溶液供給口が形成された保持部材を備えたことにより、半導体基板に孔を開ける必要がないので、孔開け工程を省くことができ、歩留まりの安定化とその向上を図ることができる。また、半導体基板に孔を開ける必要がないので、その分、該半導体基板のサイズを小さくすることができ、半導体基板の単位面積からの取り個数を増加することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、半導体基板を細長状に形成したことにより、例えばＤＮＡチップ全体に対してプローブ溶液を吐出する際に、プローブ溶液吐出ヘッド又はＤＮＡチップを相対的に移動させてスキャニングする必要があるが、このスキャニングの回数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、第１の実施の形態におけるプローブ溶液吐出ヘッドの吐出面の平面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図２】（ａ）は、第２の実施の形態におけるプローブ溶液吐出ヘッドの吐出面の平面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１０  プローブ溶液吐出ヘッド
１２  シリコンチップ（半導体基板）
１４，１４１〜１４７  熱変換素子（エネルギー発生手段）
１５  電気接続部
２０  保持部材
２１，２１１〜２１７  プローブ溶液供給口
３０  オリフィスプレート（閉塞板）
３１，３１１〜３１７  プローブ溶液吐出口
３３，３３１〜３３７  プローブ溶液流路
【図１】
2004305152.tif 000003
【図２】
2004305152.tif 000004