(57)【要約】【課題】簡便に製作でき、かつ高精度で保持する。【解決手段】複数のスポットピン１６を保持したスポットヘッド４２は、直交形座標ロボットに取り付けられ、ロボットは、スポットヘッド４２を移動して生化学解析用の基板のスポット領域に試薬を点着する。スポットピン１６は、頭部５２とこれよりも小径のピン部５３とを有している。スポットヘッド４２の保持部５０は、重ね合わせた２枚の板５５，５６にピン部５３を挿通する複数の貫通孔５９をそれぞれ形成し、間にスペーサ５７，５８を挟んで２枚の板５５，５６を一定間隔離して平行に固定し、２枚の板５５，５６のうちの上下で対向する貫通孔５９ごとにスポットピン１６をそれぞれ挿通してなる。【選択図】                図７
2004354122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部とこれよりも小径のピン部とを有するスポットピンを複数並べて保持し、生化学解析用の基板のスポット領域に試薬を点着するスポッタヘッドの構造において、
２枚の板を重ね合わせて前記ピン部を挿通する複数の貫通孔をそれぞれ形成し、間にスペーサを挟んで前記２枚の板を一定間隔離して平行に固定し、前記２枚の板のうちの上下で対向する貫通孔に前記ピン部を上方から挿通することで前記頭部が上の板の貫通孔の縁で抜け止めされて前記スポットピンを保持するスポッタヘッドの構造。
【請求項２】
頭部とこれよりも小径のピン部とを有するスポットピンを複数並べて保持しており、前記スポットピンを利用して生化学解析用の基板のスポット領域に試薬を点着するスポッタヘッドの製作方法において、
２枚の板を重ね合わせて位置決めし、その状態を保って複数の貫通孔を前記２枚の板に形成する工程と、
前記貫通穴又は別に形成した位置決め穴を利用して前記２枚の板を位置決め治具にセットし、間にスペーサを挟んで前記２枚の板を所定間隔離して平行に固定する工程と、
前記固定した２枚の板のうちの上下で対向する貫通孔に前記ピン部を上方から挿通することで前記頭部を上の板の貫通孔の縁で抜け止めして前記スポットピンを保持する工程とからなることを特徴とするスポッタヘッドの製作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡの塩基配列などの解析を行う生化学解析法で使用されるスポターに用いられ、例えばレセプタ又はリガンドなどの試薬を点着するスポットピンを備えたスポッタヘッドの構造及びその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体由来物質、例えばＤＮＡの塩基配列の解析などの生化学解析を行うために、生化学解析用ユニットが使用される。生化学解析用ユニットは、基板に微細な貫通孔を多数形成し、これら各貫通孔内に多孔質材料等の吸着性材料を充填することで、多数の吸着性領域（以下、「スポット領域」と称する）を形成したものである。
【０００３】
この生化学解析用ユニットを使用した生化学解析方法は、生化学解析用ユニットの多数のスポット領域に、試薬となる特異的結合物質（以下、「プローブ」と称する）を含む溶液を点着して固定化するスポッティング工程と、検体となる特異的結合物質（以下、「ターゲット」と称する）を含む反応溶液をスポット領域に浸透させてハイブリダイゼーションを生じさせる反応工程と、生化学解析用ユニットの各スポット領域のハイブリダイゼーション状況を調べて、生化学解析用データを読み取るデータ読み取り工程と、読み取られた解析用データをパーソナルコンピュータなどで解析するデータ解析工程とを含む（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
プローブは、ターゲットの発現情報を調べるための試薬となるものであるから、分子構造、例えば、塩基配列や組成などが既知のものが使用され、ターゲットと特異的結合が可能な物質が用いられる。ターゲットは、生体由来物質であるホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどを生体から抽出、単離して採取し、化学的処理、化学修飾などの処理を施したものである。
【０００５】
プローブを含む溶液は、生化学解析用ユニットの各スポット領域にそれぞれ点着される。各スポット領域は、微小、例えばμｍのオーダーのピッチで配列される。このような微細なスポット領域にプローブを精度良く点着するために、スポッターが用いられている。
【０００６】
スポッターは、スポッタヘッドを直交形座標ロボットに取り付けた形態となっている。スポッタヘッドは、多数のスポットピンとこれらを規則的に保持する保持部とで構成されている。各スポットピンは、点着するためのピン部とこれよりも大径の頭部とで構成されている。保持部は、厚い厚みの金属ブロックに多数の貫通穴を形成した形態となっている。スポットピンは、ピン部が貫通穴に挿入され、頭部が貫通穴の開口の縁で抜け止めされることでピン部が軸方向に沿って出入り自在となるように保持部に保持される。
【０００７】
スポッターは、このような微小なピッチで並んだスポット領域の各々にプローブを含む溶液を点着する。したがって、正確な位置に点着するために、保持部の保持にも高い精度が要求される。そこで、長い貫通穴でピン部を径方向から保持してスポットピンのガタ付きや振れ及び倒れなどの変形を防止している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３５５０３６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、保持部に貫通穴を精度良く形成するのは極めて困難な加工となる。というのは、貫通穴が細径でしかも長い穴であるため、このような穴を深さ方向の全てにおいて精度良く加工するのは難しく、また手間のかかる加工となる欠点があった。
【００１０】
本発明は、上記欠点を解決するために、高精度でかつ簡便に製作することができるスポッタヘッドの構造及びその製作方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、２枚の板を重ね合わせてピン部を挿通する複数の貫通孔をそれぞれ形成し、間にスペーサを挟んで前記２枚の板を一定間隔離して平行に保持し、前記２枚の板のうちの上下で対向する貫通孔にピン部を上方から挿通することで頭部が上の板の貫通孔の縁で抜け止めされてスポットピンを保持する構造としたものである。
【００１２】
スポッタヘッドの製作方法としては、２枚の板を重ね合わせて位置決めし、その状態を保って２枚の板に複数の位置決め穴、及び、前記ピン部を挿通するための複数の貫通孔をそれぞれ形成する工程と；前記位置決め穴をそれぞれ位置決めピンに挿通しながら２枚の板を間にスペーサを挟んで平行に固定する固定と；２枚の板のうちの上下で対向する貫通孔にピン部を上方から挿通することで頭部が上の板の貫通孔の縁で抜け止めされてスポットピンを保持する工程と；から構成したものである。
【００１３】
２枚の板を平行に固定するときには、位置決め用治具を用いるのが望ましい。位置決め治具は、スポットピンを挿入するための貫通孔、又はそれら貫通孔とは別に位置決め専用に形成した貫通穴を利用するのが好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を詳細する。図１に示すように、生化学解析工程１０は、大別してスポッティング工程１１、反応工程１２、洗浄工程１３、測定工程１４、及びデータ解析工程１５で構成される。スポッティング工程１１では、スポットピン１６で生化学解析用ユニット１７に設けた複数のスポット領域１８にプローブ溶液を各々点着する。生化学解析用ユニット１７には、多数の貫通孔１９に吸着性材料２０が各々固定されている。スポット領域は、吸着性材料２０を固定した貫通孔１９を平面から見た領域となる。
【００１５】
反応工程１２では、リアクター２１を用いてスポット領域１８に蛍光色素などの蛍光物質の蛍光データを記録する。リアクター２１には、蛍光色素などの蛍光物質によって標識されたターゲットを含むハイブリダイゼーション反応溶液２２が収容されている。ハイブリダイゼーション反応溶液２２は、ポンプ２３の作動により循環管７７を介してリアクター２１の内部で一方向又は他方向若しくは交互に循環してリアクター２１の内部にセットされる生化学解析用ユニット１７のスポット領域１８を強制的に流動する。これにより、蛍光物質で標識したターゲットが吸着性材料２０に固定化したプローブにハイブリダイズされる。
【００１６】
洗浄工程１３では、生化学解析用ユニット１７を洗浄溶液で洗浄する。測定工程１４では、スキャナーによって生化学解析用ユニット１７の各スポット領域１８の反応状況を調べて、生化学解析用ユニット１７から解析用データを読み取る。スキャナーは、光源２４から放たれた光のうちのスポット領域１８を透過した光を光ファイバー２５を介して固体撮像素子（ＣＣＤ）２６で各スポット領域１８毎に読み取る。データ解析工程１５では、読み取った解析用データをパソーナルコンピュータなどを用いて分析する。
【００１７】
生化学解析用ユニット１７は、基板３０の複数の貫通孔１９内に吸着性材料２０を充填・固定したものである。基板３０は、厚みの薄い平板となっている。この基板３０には、図２及び図３に示すように、略矩形の輪郭をした領域（ブロック）３１がマトリックス状に規則的に区画されており、各ブロック３１の中に複数の貫通孔１９がマトリックス状に規則的に形成した同じパターンで各々形成されている。また、基板３０の角には、スポッターにセットするときの位置決めとなる位置決め穴３２が複数形成されている。なお、基板３０の材質としては、ステンレス材料、プラスチック材料、及びセラミック材料のものを使用するのが望ましい。
【００１８】
基板３０には、図４に示すように、一方の面に酸化処理が施される。その後、一方の面に接着剤３３を塗布してから乾燥させ、その後に、その一方の面に加圧装置を使用して吸着性材料２０を圧入する。なお、接着剤３３は、図５に示すように、基板３０の一方の面及び貫通孔１９の内壁に塗布される。
【００１９】
加圧装置は、加熱ブロック３５と常温ブロック３６とで基板３０にシート状の吸着性材料２０を加熱しながら圧着する。加熱ブロック３５は、基板３０を加熱しながら吸着性材料２０に向けて押圧する。また、常温ブロック３６は吸着性材料２０を基板３０に向けて加熱ブロック３５と同時に押圧する。これにより、基板３０の各貫通孔１９には一方の面から吸着性材料２０が充填されて、多数のスポット領域が形成される。なお、加熱ブロック３５と常温ブロック３６との代わりに、加熱ローラと常温ローラとを用いて互いのローラでニップしながら圧着するようにしてもよい。
【００２０】
本実施形態においては、厚み０．０８〜０．１５ｍｍの基板３０に、直径０．２〜０．３ｍｍの貫通孔１９を形成している。基板３０には、一辺４．５ｍｍ四方のブロック領域が、例えば横１６列×縦１２行の個数で区画されており、各ブロック領域には、複数の貫通孔が形成される。接着剤３３は１０μｍの厚みで塗布される。吸着性材料２０としては、多孔質メンブレン、例えばナイロンなどが用いられる。ナイロンは厚み０．１〜０．２ｍｍのシート状にしたものを用い、圧着後には約６０μｍとなる。これにより、完成した生化学解析用ユニット１７は厚みが約１４０〜１７５μｍとなり、また、各貫通孔１９には、ナイロンを圧入した面とは逆の面の縁から深さ５〜２０μｍの位置までナイロンが入り込んだ状態となる。
【００２１】
スポッター４０は、図６に示すように、直交座標形ロボットにスポッタヘッド４２を取り付けたものである。直交座標形ロボットは、Ｘ、Ｙ、及びＺのスライドユニット４３〜４５、及び、これらを統括的に制御する制御部４６とからなる。各スライドユニット４３〜４５は、サーボモータの駆動を送りネジに伝達し、送りネジのリードに従って各テーブル４７〜４９を所定の方向に高精度に移動させる。
【００２２】
Ｘスライドユニット４３はＸテーブル４７を一方向に、またＹスライドユニット４４はＹテーブル４８を前記一方向に対して直交する他方向に、さらに、Ｚスライドユニット４５はＺテーブル４９を前記一方向又は他方向に対して交差する方向（垂直方向）にそれぞれ移動させる。
【００２３】
Ｘテーブル４７には、プローブを含む溶液（プローブ溶液）を収容したウェルプレート（容器）３９と、生化学解析用ユニット１７とが位置決めピンなどの位置決め手段を介して精度良く並列してセットされる。スポッタヘッド４２は断面クランク状の支持板４１の先端に取り付けられ、支持板４１の後端側はＺテーブル４９に取り付けられている。制御部４６は、各スライドユニット４３〜４５の各モータを個別に駆動制御することで、プローブ溶液をウェルプレート３９から吸い上げ、生化学解析用ユニット１７のスポット領域にそれぞれ点着する。
【００２４】
スポッタヘッド４２は、図７ないし図９に示すように、複数のスポットピン１６、保持部５０、及び中部材５１とで構成されている。各スポットピン１６は、頭部５２とピン部５３とからなり、ピン部５３は頭部５２よりも小径となっている。ピン部５３の先端は、断面円形を先細にしてその先端側に割溝を形成したカラス口状のクイルピンタイプとなっている。その割溝の内部に、プローブ溶液が吸い上げられる。なお、先端に溝が形成されていないソリッドピンタイプも用いることができる。
【００２５】
中部材５１は、保持部５０と前記支持板４１とを連結する。この中部材５１には、各スポットピン１６の出入りを許容するための挿通穴５４が形成されている。
【００２６】
保持部５０は、上板５５、下板５６、及び一対のスペーサ５７，５８とで構成されている。一対のスペーサ５７，５８は、同じサイズの矩形ブロックとなっており、上・下板５５，５６の間の両端にそれぞれビス止めにより固定され、上・下板５５，５６を所定間隔に保持する。上・下板５５，５６は金属材料で形成した同じサイズの薄厚板となっており、上・下板５５，５６には対面する位置に貫通穴５９，６０が規則的にそれぞれ形成されている。これら貫通穴５９，６０は、ピン部に対応した径となっており、スポットピン１６に応じた数だけ形成される。また、上板５５、下板５６、及び一対のスペーサ５７，５８には、高精度で組立を行うために、位置決め穴がそれぞれ形成されている。
【００２７】
各スポットピン１６は、上方から貫通穴５９，６０に挿入され、頭部５２が上板５５の貫通穴５９に引っ掛かって抜け止めされる。これにより、複数のスポットピン１６は、スペーサ５７，５８の厚みに応じた長さだけ離れた上下二カ所の貫通穴５９，６０でそれぞれ垂直方向に移動自在に支持される。
【００２８】
保持部の製作は、図１０に示すように、上・下板５５，５６を重ね合わせて複数の貫通穴５９，６０及び位置決め穴などを開ける第１工程６２と、下板５６に一対のスペーサ５７，５８をビス止めしてユニット部品を作る第２工程６３と、ユニット部品を位置決め治具にセットして上板５５をビス止めする第３工程６４とからなる。
【００２９】
第１工程６２では、図１１に示すように、上・下板５５，５６を密着した状態で位置決め固定し、一方の面から、例えばドリルなどで多数の貫通穴５９，６０を同時に形成する。加工する貫通穴としては、貫通穴５９，６０の他に、取り付け精度を高めるための位置決め用穴６５、スペーサ５７，５８を取り付けるためのビス用の穴６６、及び中部材５１に固定するための穴６７となっている。このように２枚の板５５，５６を重ね合わせて所定位置に貫通穴５９，６０を連続的に形成することで、１枚ずつ加工するのと比べて加工誤差を少なくすることができ、また２枚まとめて加工するから加工時間を短縮することができる。また、２枚の板を上・下板５５，５６のうちのどちらにも共通に使用することができる。
【００３０】
なお、ドリルの代わりに、放電加工、エッチング及び電鋳などの加工方法を用いても高精度で貫通穴５９，６０を形成することができる。特に放電加工で貫通穴５９，６０を形成する場合には、精度の高い穴加工が行える。また、放電加工時に加工温度を一定に保つことで材質による変形や加工機の熱変形による加工誤差を少なくすることができ、穴径及び位置精度をさらに高めることができる。
【００３１】
第２工程では、図１２に示すように、一対のスペーサ５７，５８を下板５６にビス止めしてユニット部品６８を作る。スペーサ５７，５８には、予めネジ穴や位置決め用穴が形成されている。ビス止めを行うときには、下板５６と各スペーサ５７，５８との組立精度を高めるために、双方の位置決め穴６５に位置決めピン６９をそれぞれ挿通した状態で行うのが好適である。
【００３２】
第３工程では、図１３に示すように、位置決め治具７０を用いて上板５５をユニット部品６８にビスで止める。位置決め治具７０には、４本の位置決めピン７１が台ベース７２に立設されている。位置決めピン７１は、各部品５５〜５８の位置決め用穴に精度良く嵌合する径で形成されており、上・下板５５，５６を相対的に位置決めする位置に配されている。下板５６を下向きにした姿勢でユニット部品６８を位置決め治具にセットする。このとき、下板５６の位置決め用穴に位置決めピン７１を挿入する。位置決めピン７１は、ユニット部品６８を貫通して上方に突出する。突出した位置決めピン７１に位置決め用穴６５を挿入しながら上板５５をセットしてビス止めする。これにより、上・下板５５，５６の貫通穴５９，６０との相対的な位置ズレを少なくすることができ、スポットピン１６のガタ付きを少なくすることができる。
【００３３】
完成した保持部５０は、中部材５１に取り付けられ、中部材５１の挿通穴５４から各スポットピン１６を先端から挿入することでスポッタヘッド４２が完成する。完成したスポッタヘッド４２は、Ｚスライドユニットの支持板４１に取り付けられる。なお、先に上板５５に一対のスペーサ５７，５８を取り付け、最後に下板５６を取り付けてもよい。また、上板５５とともに中部材５１を位置決め治具７０にセットして上板５５と中部材５１とを同時にスペーサ５７，５８にビスで固定する構成としてもよい。
【００３４】
なお、位置決め治具に、上板５５、スペーサ５７，５８、及び下板５６の全部をセットしてから最後にビス止めを行うようにしてもよい。また、上記実施形態では、２枚の板５５，５６の貫通穴５９，６０を塞がない位置に一対のスペーサ５７，５８を取り付けるようにしているが、本発明ではこれに限らず、貫通穴５９，６０を塞ぐ位置に取り付けるようにしても良い。この場合には、スペーサ５７，５８にピン部５３よりも大きな径の逃がし穴を作ってスポットピン１６の出入りを阻害しない構造にしておく必要がある。
【００３５】
さらに、スペーサ５７，５８としては、２個に限らず、１個又は３個以上用いてもよい。また、上記実施形態では、スペーサ５７，５８に位置決め用穴を形成して位置決めピン７１にスペーサ５７，５８を挿入しているが、上・下板５５，５６だけに位置決めピン７１を挿入して組み立てるようにしてもよい。また、上記実施形態では、上・下板５５，５６に位置決め専用の穴を作っているが、スポットピン１６を挿通する貫通穴５９，６０を位置決め用穴に利用してもよい。さらにまた、２枚の板５５，５６を用いているが、３枚以上の板を用いても良い。例えば、３枚の板を用いる場合には、各板の間にスペーサを介在させて各板を所定間隔離して平行に保持すればよい。この場合でも３枚の板を重ねて貫通穴を形成し、位置決め治具を用いて３枚の板を平行に且つ各板の貫通孔が直線上に並ぶように位置決めしてから固定する。
【００３６】
以上のように構成されたスポッター４０によって、生化学解析用ユニット１７のスポット領域にプローブ溶液を点着する作用を、図１４を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、プローブ溶液を収納したウェルプレート３９と、生化学解析用ユニット１７とをＸスライドテーブル４７の所定位置にセットする。次いで、生化学解析用ユニット１７のスポット領域の位置に関する点着データが、キーボード７４（図６参照）に入力される。キーボード７４から入力した点着データは、制御部４６に送られる。制御部４６は、点着データを受けると、生化学解析用ユニット１７の各スポット領域の位置に、スポッタヘッド４２を移動させるために、各スライドユニット４３〜４５のパルスモータに与えるべき駆動パルスを算出し、駆動パルスデータを、メモリ（図示せず）に記憶する。
【００３８】
駆動パルスデータがメモリに記憶されると、制御部４６は、予め決められたデータに基づいて各スライドユニット４３〜４５のパルスモータを制御してＸスライドテーブル４７とスポッタヘッド４２とを相対的に移動してスポッタヘッド４２をウェルプレート３９の上に移動させる。
【００３９】
ウェルプレート３９には、浅底のケース内部に十字に交わる仕切により複数の升目状の凹部が形成されており、各凹部にプローブ溶液がそれぞれ収容されている。スポッタヘッド４２は、所定のスポットピン１６が任意の凹部の頭上に来るように移動され、その後、Ｚスライドユニット４５のパルスモータを駆動してスポッタヘッド４２を下降させる。このとき、スポットピン１６の先端がウェルプレート３９の凹部の底に確実に付く吸い上げ位置までスポッタヘッド４２が下降して所定のスポットピン１６の先端でプローブ溶液を吸い上げる。
【００４０】
吸い上げ位置では、スポットピン１６の先端がウェルプレート３９の底に当たってもスポットピン１６が上方に逃げるため、ウェルプレート３９の底又はスポットピン１６の先端を破損させる又は傷を付けることを確実に防止することができる。
【００４１】
制御部４６には、スポッタヘッド４２を吸い上げ位置に停止する時間を管理するためのタイマー回路７５を備えている。このタイマー回路７５にセットする値は、キーボード７４からの入力指示により変更可能となっている。スポッタヘッド４２を吸い上げ位置に移動してからタイマー回路７５で計時を開始し、セットされた計時がカウントアップすることで制御部４６はスポッタヘッド４２を上昇させる。この時間管理によりプローブ溶液の吸い上げ量を管理することができる。
【００４２】
制御部４６は、吸い上げ位置から上昇したスポッタヘッド４２を生化学解析用ユニットの所定のスポット領域の頭上に来るように各スライドユニット４３〜４５を駆動制御し、その位置に到達した後に、スポッタヘッド４２を所定のスポット領域に向けて下降させる。このとき、スポッタヘッド４２は、スポットピン１６の先端が貫通孔１９に入り込み、且つ吸着性材料２０に軽く当たる位置（点着位置）で停止する。このとき、位置がずれて外周のテーパ面が貫通孔１９の縁に接触しても、テーパ面が先端を貫通孔１９の内部にガイドする。これにより、スポットピン１６の先端で吸い上げられたプローブ溶液が吸着性材料２０に吸い寄せられ、プローブ溶液が吸着性材料２０に点着される。
【００４３】
このときのプローブ溶液の点着量もスポッタヘッド４２を点着位置で停止する時間で管理する。制御部４６は、点着位置でスポッタヘッド４２を停止させる時間をタイマー回路７５で監視し、タイマー回路７５のカウントアップに応答してスポッタヘッド４２を上昇させる。このときの停止時間の値もキーボード７４からの入力指示により変更可能となっている。この時間管理によりプローブ溶液の点着量を精密に管理することができる。
【００４４】
本実施形態では、スポットピン１６での１回の吸い上げで複数回の点着が行える。したがって、所定のスポット領域で点着を行った後に、同様にして次のスポット領域に移動して点着を行う。決められた回数だけ点着を行った後には、洗浄液を収容した容器がセットされた位置にスポッタヘッド４２を移動してスポットピン１６を洗浄液で洗浄した後に、再び吸い上げ位置に移動してプローブ溶液を吸い上げて点着を継続する。こうして、生化学解析用ユニット１７の多数のスポット領域にプローブ溶液が点着される。プローブ溶液が点着された生化学解析用ユニット１７は、反応工程に送られる。
【００４５】
反応工程１２では、リアクター２１の内部に生化学解析用ユニット１７をセットしてハイブリダイゼーション反応溶液２２を循環させる。リアクター２１には、蛍光色素などの蛍光物質によって標識されたターゲットを含むハイブリダイゼーション反応溶液２２が収容されている。容器にはリアクター２１の上・下部を繋ぐ循環管７７（図１参照）及び循環管７７に設けたポンプ２３が設けられている。ハイブリダイゼーション反応溶液２２は、ポンプ２３の作動により生化学解析用ユニット１７の吸着性材料２０を圧入した面から流入し逆面から流出する一方向に向けて生化学解析用ユニット１７のスポット領域を流動する。また、反応溶液２２の流れを切り換えてスポット領域を往復流動させてもよい。
【００４６】
その結果、ハイブリダイゼーション反応溶液２２に含まれたターゲットが蛍光色素などの蛍光物質によって標識され、標識されたターゲットが各スポット領域に固定化されているプローブに選択的にハイブリダイズされる。こうして、生化学解析用ユニット１７の各スポット領域に蛍光色素などの蛍光物質の蛍光データが蓄積される。
【００４７】
洗浄工程１３では、生化学解析用ユニット１７を洗浄溶液で洗浄する。
【００４８】
測定工程１４では、スキャナーによって生化学解析用ユニット１７の各スポット領域から解析用データを読み取る。
【００４９】
スキャナーは、図示していない光源、ステージ、及び読み取り部とで構成されている。光源はレーザ励起光源、凹レンズとからなる。レーザ励起光源は、例えば４７３ｎｍの波長のレーザ光を凹レンズに向けて発する。凹レンズは、レーザー光を発散ビームとしてステージを照明する。ステージは、透明のガラス板となっており、ガラス板の上に生化学解析用ユニット１７が載置される。生化学解析用ユニット１７を照明すると、多数のスポット領域に含まれている蛍光物質が励起されて、蛍光が放出される。
【００５０】
読み取り部は、光ファイバー部材、ＣＣＤで構成される。光ファイバー部材は、複数のファイバーからなり、各ファイバーの一端は、ステージにセットされた生化学解析用ユニット１７のスポット領域に対向し、かつ接近した位置に固定ヘッドで固定されている。
【００５１】
ファイバーの他端は、集合されて励起光カットフィルタを介してＣＣＤに導かれている。励起光カットフィルタは、光源のレーザ光の波長である４７３ｎｍの波長の光をカットし、４７３ｎｍよりも波長の長い光を透過する。ＣＣＤは、各スポット領域と受光面の画素との対応付けた位置データをもっており、この位置データに基づいて生化学解析用ユニット１７から解析用データを読み取る。読み取った解析用データをデータ解析工程１５でパソーナルコンピュータなどを用いて解析する。
【００５２】
図１５に示すスポッターには、プレートチェンジャー８０を備えている。プレートチェンジャー８０には、プローブ溶液を収容した実のウェルプレート３９が複数積み重ねた状態で予めセットされており、また、図示していない空検知手段が設けられている。空検知手段は、スポッター８３によって吸い上げられてプローブ溶液が空になったことを検知してプレートチェンジャー８０に、空のウェルプレート８１を移載して空移載位置８２に移動して吸い上げ位置の下段にある実のウェルプレート３９をセットするよう指示する。プレートチェンジャー８０は、スポッター８３の制御部が統括的に制御している。空検知手段は、ウェルプレート３９の重さ、あるいはスポッターの吸い上げ回数に基づいて空を判断する。
【００５３】
スポッター８３は、直交形座標ロボットに取り付けたスポッタヘッドをＸ・Ｙ・Ｚ方向のそれぞれに移動して、実プレート位置にあるウェルプレートからプローブ溶液を吸い上げて生化学解析用ユニット１７のスポット領域に点着する。スポッター８３は、生化学解析用ユニット１７を複数セットする固定台８４が設けられているので、複数の生化学解析用ユニット１７に連続的に点着する。
【００５４】
上記実施形態では、貫通孔１９を開けた基板３０を用いた生化学解析用ユニット１７を説明したが、貫通孔の代わりに凹部を作り、凹部内に吸着性材料２０を充填してもよい。また、このような基板３０の材質としては、貫通孔１９や凹部の内部での光の散乱を防止するために、光を減衰させる材質が好ましく、金属、セラミックが好ましい。
【００５５】
また、貫通孔１９や凹部を作る加工が容易であるプラスチック材料を基板３０として用いる場合は、光をより一層減衰させるために、粒子をプラスチック内部に充填させることが好ましい。
【００５６】
基板３０の材質を金属にする場合には、銅、銀、金、亜鉛、鉛、アルミニウム、チタン、錫、クロム、鉄、ニッケル、コバルト、タンタルあるいは、ステンレス鋼や黄銅などの合金があげられるが、必ずしもこれらに限定されない。また、前記セラミックとしては、アルミナ、ジルコニア、等があげられるが、必ずしもこれらに限定されない。
【００５７】
前記プラスチック材料としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン−６やナイロン−６６などのポリアミド、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリジフェニルシロキサンなどのケイ素樹脂、ノボラックなどのフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、酢酸セルロースやニトロセルロースなどのセルロース類、ブタジエン−スチレン共重合体などのコポリマー、さらには前記プラスチックをブレンドすることがあげられるが、必ずしもこれらに限定されない。
【００５８】
光を減衰させるために、前記のプラスチック材料に金属酸化物粒子やガラス繊維などを充填することが好ましく、金属酸化物粒子としては、二酸化ケイ素、アルミナ、二酸化チタン、酸化鉄、酸化銅などがあげられるが、必ずしもこれらに限定されない。
【００５９】
光を減衰させるという意味は、基板３０の貫通孔１９に充填された吸着性材料２０の表面またはプローブと結合した標識物質から発する光が貫通孔１９から基板３０の壁を透過して、隣接する貫通孔１９に到達する強度が１／５以下になることが好ましく、１／１０以下になることがより好ましい。
【００６０】
基板３０の厚みは、一般には５０〜１０００μｍの範囲にあり、好ましくは１００〜５００μｍの範囲にある。
【００６１】
前記基板３０に開ける貫通孔１９は、貫通孔１９の密度を高めるために、貫通孔１９の開口部の面積を一般に５ｍｍ２  未満、好ましくは１ｍｍ２  未満、さらに０．３ｍｍ２  未満がより好ましく、そして０．０１ｍｍ２  未満がさらに好ましい。なお、好ましくは０．００１ｍｍ２  以上である。
【００６２】
基板３０に開ける貫通孔１９のピッチは、一般には０．０５〜３ｍｍの範囲にあり、貫通孔１９の間隔は、一般には０．０１〜１．５ｍｍの範囲にある。貫通孔１９の数（密度）は、一般には１０個／ｃｍ２  以上であり、１００個／ｃｍ２  以上、より好ましくは５００個／ｃｍ２  以上、さらに好ましくは１０００個／ｃｍ２  以上、１００００個／ｃｍ２  以下である。なお、図２で説明したように幾つかのブロック３１に区画してブロック毎で複数の貫通孔１９を規則的に設ける必要はなく、区分けしないで貫通孔１９を基板３０にマトリックス状に設けてもよい。
【００６３】
本実施態様において、スポット領域１８を形成する吸着性材料２０としては、多孔質材料あるいは繊維材料が好ましく使用される。また多孔質材料と繊維材料とを併用して、スポット領域１８を形成することができる。本実施態様において、スポット領域を形成するために使用される多孔質材料は、有機材料、無機材料のいずれでもよく、有機／無機複合体でもよい。
【００６４】
本実施態様において、スポット領域１８を形成するために使用される有機多孔質材料は、特に限定されるものではないが、活性炭などの炭素多孔質材料あるいはメンブレンフィルタを形成可能な多孔質材料が好ましく用いられる。メンブレンフィルタ形成可能な多孔質材料としては、セルロース誘導体（たとえば、ニトロセルロース、再生セルロース、セルロースアセテート、酢酸セルロース、酪酸酢酸セルロースなど）、脂肪族ポリアミド類（例えば、ナイロン６、ナイロン−６６、ナイロン４，１０など）、ポリオレフィン類（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、含塩素ポリマー類（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン）、フッ素樹脂類（たとえば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオライドなど）、ポリカーボネート、ポリスルフォン、アルギン酸及びその誘導体（たとえば、アルギン酸、アルギン酸カルシウム、アルギン酸／ポリリシンポリイオンコンプレックスなど）、コラーゲンなどがあげられ、これらポリマーの共重合体や複合体（混合体）も用いることができる。
【００６５】
また、スポット領域を形成するための繊維材料も特に限定されるものではないが、好ましくは前述したセルロース誘導体類、脂肪族ポリアミド類などがあげられる。
【００６６】
本実施態様において、スポット領域を形成するために使用される無機多孔質材料は、特に限定されるものではないが、好ましくは、金属（たとえば、白金、金、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムなど）、金属などの酸化物（たとえば、アルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライトなど）、金属塩（たとえば、ヒドロキシアパタイト、硫酸カルシウムなど）及びこれらの複合体などがあげられる。
【００６７】
基板３０に複数の貫通孔１９を開ける方法として、ピンで打ちぬくパンチング、電極に高電圧をパルス状に印加して孔を形成する放電加工、エッチング、レーザー各などがあげられるが、これらに限定されるものではない。
【００６８】
基板３０の材料が、金属材料またはプラスチック材料の場合は、基板３０の表面にコロナ放電、またはプラズマ放電処理を施して接着剤３３を塗工した後、吸着性材料２０をプレスなどの手段により、圧入して貼り合せることで、生化学解析用ユニット１７が作成される。圧入して貼り合せる場合に、吸着性材料２０を加熱することで軟化させると、貫通孔１９の内部に吸着性材料２０が入り込み易い。
【００６９】
基板３０に吸着性材料２０をプレスする方法としては、基板３０と吸着性材料２０を事前に１枚シート毎に分割してからプレスしてもよいし、基板３０と吸着性材料２０とを長尺シートの形態で張り合わせ、その後に一枚毎に切断してもよい。
【００７０】
基板３０に吸着性材料２０を固定する接着剤３３としては、スチレンブタジェンゴム、アクリロニトリルブタジェンゴムが好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。
【００７１】
基板３０に接着剤３３を塗工する方法としては、ロール塗布、ワイヤーバー塗布、ディップ塗布、ブレード塗布があげられるが、これらに限定されない。
【００７２】
上記実施形態では、スポッタヘッド４２のスポットピン１６で、生化学解析用ユニット１７の貫通孔１９や凹部のスポット領域１８に点着しているが、本発明のスポッタヘッドはこれに限らず、孔や凹みを積極的に作っていない基板の表面に点着する場合にも用いることができる。この場合には、基板の表面を粗面加工し、その粗面の範囲の異なる位置を各々スポット領域として用いる。
【００７３】
基板としては、疎水性、あるいは親水性に乏しい担体であることが好ましく、また、その表面が凹凸を有する平面性の低いものであってもよく、よってこのような基板を以下では固相担体と称す。固相担体の材質としては、ガラス、セメント、陶磁器等のセラミックスもしくはニューセラミックス；ポリエチレンテレフタレート、酢酸セルロース、ビスフェノールＡのポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等のポリマー；シリコーン、活性炭、多孔質ガラス、多孔質セラミックス、多孔質シリコーン、多孔質活性炭、織編物、不織布、濾紙、短繊維、メンブレンフィルターなどの多孔質物質、そして金電極などの金属材料表面を挙げることができる。多孔質物質の細孔の大きさは、一般に２〜１０００ｎｍの範囲にあり、好ましくは２〜５００ｎｍの範囲にある。表面処理の容易さや蛍光スキャン装置による測定の容易さから、固相担体の材質は、ガラスもしくはシリコーンであることが特に好ましい。固相担体の厚さは、一般に１００〜２０００μｍの範囲にある。
【００７４】
固相担体の表面を被覆処理するのが望ましい。被覆処理としては、ポリ陽イオン（例えば、ポリ−Ｌ−リシン、ポリエチレンイミン、ポリアルキルアミン）で被覆処理して、反応性基を導入することが好ましく、特に好ましいのはポリ−Ｌ−リシンによる被覆処理である。あるいは、アミノ基、アルデヒド基、エポキシ基、メルカプト基等を有するシランカップリング剤によって接触処理していてもよい。好ましくは、アミノ基またはメルカプト基を有するシランカップリング剤である。ポリ陽イオンによる場合には、アミノ基またはメルカプト基が静電結合によって担体表面に導入されるのに対して、シランカップリング剤による場合には共有結合によって導入されるため、アミノ基またはメルカプト基は担体表面に安定に存在する。
【００７５】
また、ポリ陽イオンを用いる処理に、シランカップリング剤による処理を組み合わせて行ってもよい。疎水性、あるいは親水性の低い固相担体とＤＮＡ断片などのプローブ分子との静電的相互作用を促進することができる。ポリ陽イオン処理がされた固相担体表面上に、さらに、電荷を有する親水性高分子等からなる層や架橋剤からなる層を設けてもよい。このような層を設けることによって、ポリ陽イオン処理がされた固相担体の凹凸を軽減することができる。固相担体の種類によっては、その担体中に親水性高分子等を含有させることも可能であり、このような処理を施した固相担体も好ましく用いることができる。
【００７６】
プローブ分子の固相担体表面への固定は、共有結合のみならず、静電結合によるものでもよい。プローブ分子の固相担体表面への静電結合による固定は、例えば、ガラス表面のアミノシランカップリング剤による処理、あるいはポリ陽イオン（例、ポリリシン、ポリエチレンイミン）による被覆処理により、固相担体表面にカチオン性基（アミノ基）を導入し、これに、リン酸基などのアニオン性基を備えたＤＮＡ断片、あるいは任意のアニオン性基が導入された合成オリゴヌクレオチドやＰＮＡ（ペプチド核酸）を接触させる方法が利用される。
【００７７】
プローブ溶液となるＤＮＡ断片の水性液は、プローブ分子および水溶性増粘剤を、蒸留水、ＳＳＣ（標準食塩−クエン酸緩衝液）などの水性媒体に溶解もしくは分散して調製する。水性液の粘度は、使用するスポットピン１６のタイプによっても異なるが、一般には１〜１００ｍＰａ・ｓの範囲にある。例えば、クイルピンタイプであれば、水性液の粘度は２〜５０ｍＰａ・ｓの範囲にあることが好ましく、特に好ましくは２〜２０ｍＰａ・ｓの範囲にある。水溶性増粘剤が水溶性高分子物質である場合には、一般に０．１〜５重量％の範囲で添加され、好ましくは０．３〜３重量％の範囲にある。増粘剤が多価アルコールや糖類である場合には、一般に５〜５０重量％の範囲で添加され、好ましくは１０〜４０重量％の範囲にある。
【００７８】
水溶性増粘剤としては、例えば合成もしくは天然の水溶性高分子物質；グリセロールなどの多価アルコール；トレハロース、アルギン酸ナトリウム、でんぷんなどの糖類を挙げることができる。
【００７９】
水溶性高分子物質としては、カチオン性、アニオン性もしくは両性の親水性ポリマーであることが好ましい。ノニオン性ポリマーも用いることができる。特に好ましいのはカチオン性ポリマーである。ポリマーの分子量は一般に、１０３  〜１０６  の範囲にあることが好ましい。分子量がこの範囲を超えると、粘性が大きくなりすぎるため、ＤＮＡ断片などのプローブ分子の分散性や固相担体への結合に悪影響を及ぼす。
【００８０】
カチオン性ポリマーは、四級アミン系ポリマーであることが好ましい。具体的には、ポリ（１，４−ジアゾニアビシクロ［２．２．２］オクタン−１，４−ジイルメチレン−１，４−フェニレンメチレンクロリド）、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、ポリアクリル酸メチレントリメチルアンモニウムクロリドエステル、ポリアクリル酸エチレントリメチルアンモニウムクロリドエステル等を挙げることができる。ポリ−Ｎ−ビニルピロリドン、ポリビニルイミダゾール、ポリビニルピラゾール等の三級アミン系ポリマーを用いることも好ましい。特に好ましくは、ポリ（１，４−ジアゾニアビシクロ［２．２．２］オクタン−１，４−ジイルメチレン−１，４−フェニレンメチレンクロリド）である。
【００８１】
アニオン性ポリマーは、ＣＯＯ−  、ＳＯ３−、ＯＳＯ３−、ＰＯ３−、ＰＯ２−等のアニオン含有ポリマーであることが好ましい。具体的には、カルボキシメチルセルロース、セルロースの硫酸エステル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニルベンゼンスルホン酸、またはこれらの塩を挙げることができる。特に好ましくは、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム、およびカルボキシメチルセルロースである。
【００８２】
ノニオン性ポリマーとしては、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコールポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールのアセタール体、セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース誘導体を挙げることができる。特に好ましくは、ポリアクリルアミドおよびポリエチレングリコールである。
【００８３】
両性ポリマーとしては、アルブミン、ゼラチン、ゼラチン誘導体、アルブミンそしてカゼイン等のタンパク質を挙げることができる。特に好ましいのはアルブミンである。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では、重ね合わせた２枚の板に貫通孔を同時に形成するため、２枚の板での貫通孔の加工精度が向上するとともに、加工自体も簡便に行える。また、一枚ごとに貫通孔を加工し、貫通孔を加工した複数の板のうちの任意の２枚の板を選んで組み合わせるのと比較して、同時に貫通孔を加工した２枚の板を組み合わせるため、加工誤差の少ない板同士を確実に組み合わせることができ、よってピン部と貫通穴との嵌合精度が向上する。さらに、治具を用いて２枚の板を所定間隔離して平行に位置決めしてから固定するため、２枚の板の組み合わせでの対向する貫通孔の相対的な位置精度が向上する。また、所定間隔離して固定した２枚で複数のスポットピンを保持するようにしたから従来技術と比べて軽量となり、よって簡便に取り扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】生化学解析工程を示す工程図である。
【図２】基板の正面図を示しており、一部を拡大して示している。
【図３】基板の要部を示す断面図である。
【図４】生化学解析用ユニットの作成手順を示す工程図である。
【図５】基板に吸着性材料を圧着する圧着装置を示す説明図である。
【図６】スポッター装置を示す斜視図である。
【図７】スポッタヘッドを示す分解斜視図である。
【図８】スポッタヘッドを示す平面図中央横断面図である。
【図９】スポッタヘッドを示す平面図中央縦断面図である。
【図１０】スポッタヘッドを作製する手順を示す工程図である。
【図１１】上・下板に貫通孔を同時に開ける工程を示す斜視図である。
【図１２】下板に一対のスペーサを取り付ける工程を示す斜視図である。
【図１３】上板を一対のスペーサに取り付ける工程を示す斜視図である。
【図１４】スポッターの点着動作を示すフローチャートである。
【図１５】複数のウェルプレートをセットすることができるプレートチェンジャーを備えたスポッターの別の実施例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１６  スポットピン
２０  吸着性材料
１７  生化学解析用ユニット
１９  貫通孔
４０  スポッター
４２  スポッタヘッド
５０  保持部
５５  上板
５６  下板
５７，５８  スペーサ
【図１】
2004354122.tif 000003
【図２】
2004354122.tif 000004
【図３】
2004354122.tif 000005
【図４】
2004354122.tif 000006
【図５】
2004354122.tif 000007
【図６】
2004354122.tif 000008
【図７】
2004354122.tif 000009
【図８】
2004354122.tif 000010
【図９】
2004354122.tif 000011
【図１０】
2004354122.tif 000012
【図１１】
2004354122.tif 000013
【図１２】
2004354122.tif 000014
【図１３】
2004354122.tif 000015
【図１４】
2004354122.tif 000016
【図１５】
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