(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体上に標的物質と特異的に結合可能な複数種のプローブをアレイ状に配置したプローブ担体の製造に用いる液体吐出装置であって、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口を形成する面の各供給口の周囲に撥水領域を設けたことを特徴とするプローブ担体製造用液体吐出装置。
【請求項２】
前記撥水領域を前記供給口の一部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のプローブ担体製造用液体吐出装置。
【請求項３】
担体上に標的物質と特異的に結合可能な複数種のプローブをアレイ状に配置したプローブ担体の製造に用いる液体吐出装置であって、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口を形成する面において、前記各供給口の周囲に親水領域を有し、かつプローブ溶液を充填する供給口の周囲の親水領域と異種のプローブ溶液を充填する供給口の周囲の親水領域との間に、撥水領域を設け、たことを特徴とするプローブ担体製造用液体吐出装置。
【請求項４】
前記供給口を形成する面において、前記撥水領域を、隣接するすべての供給口の周囲の親水領域間に設けたことを特徴とする請求項３に記載のプローブ担体製造用液体吐出装置。
【請求項５】
担体上に標的物質と特異的に結合可能な複数種のプローブをアレイ状に配置したプローブ担体の製造に用いる液体吐出装置であって、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口を形成する面において、前記各供給口の周囲に撥水領域を有し、かつプローブ溶液を充填する供給口の周囲の撥水領域と異種のプローブ溶液を充填する供給口の周囲の撥水領域との間に、親水領域を設けたことを特徴とするプローブ担体製造用液体吐出装置。
【請求項６】
前記供給口を形成する面において、前記親水領域を、隣接するすべての供給口の周囲の撥水領域間に設けたことを特徴とする請求項５に記載のプローブ担体製造用液体吐出装置。
【請求項７】
一体に形成されている前記液体収納部に接続された増量用の第二の液体収納部をさらに備え、該第二の液体収納部に前記撥水領域が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプローブ担体製造用液体吐出装置。
【請求項８】
前記吐出エネルギー発生手段が、熱エネルギーを発生し、前記プローブ溶液を加熱して膜沸騰させ、その圧力で前記吐出口から液体を吐出させるヒータ素子である請求項１から７のいずれかに記載のプローブ担体製造用液体吐出装置。
【請求項９】
プローブ溶液を吐出する液体吐出装置と、担体を保持し、該液体吐出装置に対して該担体を相対的に移動させるための担体の保持手段と、を有するプローブ担体の製造装置であって、
前記液体吐出装置は、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口面を形成する面の各供給口の周囲に撥水領域を設けたものであることを特徴とするプローブ担体製造装置。
【請求項１０】
プローブを含むプローブ溶液を液体吐出装置から担体上に吐出することで、標的物質と特異的に結合可能な複数種のプローブが担体上にアレイ状に配置されたプローブ担体を製造する方法であって、
前記液体吐出装置を前記担体に対して相対的に移動させながら、該液体吐出装置から前記配置位置に関する情報に基づいて前記複数種のプローブの各々を溶液として吐出させて該担体に供給し固定する工程を有し、
前記液体吐出装置は、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口面を形成する面の各供給口の周囲に撥水領域を設けたものを用いたことを特徴とするプローブ担体製造方法。
【請求項１１】
前記液体吐出装置を移動させる手段を有する請求項９に記載のプローブ担体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブ担体を製造するための液体吐出装置、該液体吐出装置を有するプローブ担体製造装置、および前記液体吐出装置を用いたプローブ担体製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析、あるいは、同時に多項目に関し、高信頼性で遺伝子診断などを行う際、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複数種を提供する手投として、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・スクリーニングやコンビナトリアル・ケミストリーにおいても、対象となるタンパク質や、薬物の溶液を多数（例えば、９６，３８４，１５３６種）を並べ、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】
これら並列的なスクリーニング作業は、基本的に、評価すべき物賃に対して、選別する手段となる既知のプローブを多数列状（アレイ状）に並べてなる、いわゆるプローブ・アレイを利用することで、同じ条件の下、プローブに対する作用、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に対する作用、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・アレイに搭載されるプローブ種は、例えば、塩基配列の異なる一群のＤＮＡプローブなど、大きく区分すると一種類の物質である。すなわち、一群のプローブに利用される物質は、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、一群をなすプローブ複数種からなるプローブ・アレイ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】
一群をなすプローブ複数種からなるプローブ・アレイでは、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・アレイは、遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析や、同時に、多項目について、信頼性の高い遺伝子診断を行う際などに用いられる。
【０００５】
この一群をなすプローブ複数種からなるプローブ・アレイにおける課題のひとつは、できるだけ多種類のプローブ、例えば、多種類の塩基配列を有するＤＮＡプローブを一つの基板上に載せることである。換言するならば、如何に高密度にプローブをアレイ状に並べることができるかである。
【０００６】
その一つの手法として、所定容量のプローブ溶液を基板上に吐出して、２次元アレイ状に付与する方法がある。このように、複数のプローブ溶液を吐出させる液体吐出装置として、プリンティング用として、一般的に用いられている液体吐出装置を用いる方法が、特開平１１−１８７９００号公報に開示されている。
【０００７】
ところで、前述したように、プローブ・アレイはより多くのプローブを基板上に載せることが望まれる。その場合、液体吐出装置として、プリンティング用液体吐出装置を用いるのではなく、プローブ・アレイ製造に適した液体吐出装置の構成が望ましい。
【０００８】
具体的には、複数の吐出口（以下、「ノズル」という）を２次元アレイ状に配置した液体吐出装置が望ましい。このとき、吐出する複数のプローブ溶液と同一のノズル数を有する構成でも良い。また、一つの液体吐出装置から吐出可能なプローブ溶液の種類は多いほど好ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようにプローブ・アレイ製造用液体吐出装置は、２次元アレイ状に配置した多数のノズルを有するため、以下のような問題がある。
【００１０】
つまり、従来の液体吐出装置はチップ表面に、複数種の異なったプローブ溶液を吐出する、２次元アレイ状に配置した多数のノズルが設けられている。その各々のノズルに対応してインクをノズルヘ導く流路を有し、該流路に通じている液体収納部を兼ねた供給口がチップ裏面に設けられている。そして、液体吐出装置は、プローブ・アレイ製造装置のキャリッジ部に搭載され、移動しながら、プローブ・アレイとなるガラス基板上にプローブ溶液をスポッティングする。
【００１１】
ところが、前述したように、液体吐出装置は、複数種の異なったプローブ溶液を吐出するため、供給口にも複数種の異なったプローブ溶液がそれぞれ充填されており、液体吐出装置の移動時に、ある供給口からプローブ溶液がチップの裏面である供給口形成面に流れ、供給口形成面を通って、異なったプローブ溶液が充填されている供給口に流れ込み、混液するという問題があった。
【００１２】
混液を防止する手法として、各々の供給口の間隔を広くする方法が考えられるが、ノズルから流路を通って供給口までの構造は、その構造が複雑であるとき、流路中に泡が溜まり、吐出不良を起こす等の問題が懸念されるため、できるだけ簡便にしておくことが望ましく、高密度にノズルを配列した場合、供給口の配列密度も高密度に配列させることが望ましい。また、この方法は液体吐出装置の大型化とコストアップにつながるという問題があった。さらに、この手法をとった場合でも確実に混液する危険性は否定できない。
【００１３】
また、液体収納部を兼ねた供給口に、プローブ溶液を少量ずつ充填し、液体吐出装置移動時の溢れを回避する方法も考えられるが、製造するプローブ・アレイの数が多い場合には、多数回プローブ溶液を充填する作業が必要となり、プローブ・アレイ製造時のタクトタイムが下がるという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、プローブ・アレイを製造する手段として、液体吐出装置を用いる場合において、複数種の液体を充填する供給口の配列密度を高密度に配列した際にも、プローブ・アレイを製造する際の液体吐出装置移動時に、供給口からプローブ溶液が溢れ、チップの裏面であるインク供給口形成面を通って、異なったプローブ溶液が充填されている供給口に流れ込むことによる混液を防止することができるプローブ担体製造用液体吐出装置、該液体吐出装置を有するプローブ担体製造装置、および前記液体吐出装置を用いたプローブ担体製造方法を提供することにある。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明は、担体上に標的物質と特異的に結合可能な複数種のプローブをアレイ状に配置したプローブ担体の製造に用いる液体吐出装置であって、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口を形成する面の各供給口の周囲に撥水領域を設けたことを特徴とする。
【００１６】
この液体吐出装置において、前記撥水領域を前記供給口の一部に設けることが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、担体上に標的物質と特異的に結合可能な複数種のプローブをアレイ状に配置したプローブ担体の製造に用いる液体吐出装置であって、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口を形成する面において、前記各供給口の周囲に親水領域を有し、かつプローブ溶液を充填する供給口の周囲の親水領域と異種のプローブ溶液を充填する供給口の周囲の親水領域との間に、撥水領域を設け、たことを特徴とする。
【００１８】
この液体吐出装置において、前記供給口を形成する面において、前記撥水領域を、隣接するすべての供給口の周囲の親水領域間に設けてもよい。
【００１９】
また、本発明は、プローブ溶液を吐出する液体吐出装置と、担体を保持し、該液体吐出装置に対して該担体を相対的に移動させるための担体の保持手段と、を有するプローブ担体の製造装置であって、
前記液体吐出装置は、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口面を形成する面の各供給口の周囲に撥水領域を設けたものであることを特徴とする。
【００２０】
この液体吐出装置において、前記供給口を形成する面において、前記親水領域を、隣接するすべての供給口の周囲の撥水領域間に設けてもよい。
【００２１】
また、上記のような各液体吐出装置においては、一体に形成されている前記液体収納部に接続された増量用の第二の液体収納部をさらに備え、該第二の液体収納部に前記撥水領域が設けられていることが好ましい。
【００２２】
また、前記吐出エネルギー発生手段としては、熱エネルギーを発生し、前記プローブ溶液を加熱して膜沸騰させ、その圧力で前記吐出口から液体を吐出させるヒータ素子が適用できる。
【００２３】
さらに、本発明は、プローブ溶液を吐出する液体吐出装置と、担体を保持し、該液体吐出装置に対して該担体を相対的に移動させるための担体の保持手段と、を有するプローブ担体の製造装置であって、
前記液体吐出装置は、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口面を形成する面の各供給口の周囲に撥水領域を設けたものであることを特徴とする。
【００２４】
さらに、本発明は、プローブを含むプローブ溶液を液体吐出装置から担体上に吐出することで、標的物質と特異的に結合可能な複数種のプローブが担体上にアレイ状に配置されたプローブ担体を製造する方法であって、
前記液体吐出装置を前記担体に対して相対的に移動させながら、該液体吐出装置から前記配置位置に関する情報に基づいて前記複数種のプローブの各々を溶液として吐出させて該担体に供給し固定する工程を有し、
前記液体吐出装置は、
前記プローブを含むプローブ溶液を収納するための液体収納部と、該液体収納部の供給口から供給されたプローブ溶液を吐出するための、アレイ状に配置された吐出口と、該液体収納部と該吐出口を連通させる液路と、該吐出口によるプローブ溶液の吐出を可能とする吐出エネルギー発生手段と、を有する液体吐出部を前記複数種のプローブに対応する個数備え、
前記供給口を形成する面と、前記吐出口を形成する面は、対向しており、
前記供給口を形成する面において、前記複数の供給口はアレイ状に開口しており、
前記供給口を形成する面は、露出しており、
前記供給口面を形成する面の各供給口の周囲に撥水領域を設けたものを用いたことを特徴とする。
【００２５】
以上説明した本発明の構成によれば、複数種の液体を充填する供給口の配列密度を高密度に配列した際にも、プローブ担体を製造する際の液体吐出装置移動時に、供給口からプローブ溶液が溢れ、液体吐出装置の供給口形成面を通って、異なったプローブ溶液が充填されている供給口に流れ込むことによる混液を防止することができる。
【００２６】
なお、上述した本発明の液体吐出装置における種々の態様に応じて、プローブ担体製造装置およびプローブ担体製造方法も対応した構成上の特徴の付加がなされることが望ましい。
【００２７】
また、ここで本明細書中に記載されるプローブおよびプローブ坦体について説明する。
【００２８】
本明細書において、担体上に固定されたプローブは、特定の標的物質に対して特異的に結合可能なものである。更に、このプローブには、特定の標的によって認識され得るオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチド、あるいはその他のポリマーなどが含まれる。用語「プローブ」は、個々のポリヌクレオチド分子などのプローブ機能を有する分子、および分散した位置に表面固定された同じ配列のポリヌクレオチドなどの同じプローブ機能を有する分子の集団の両方をいい、しばしばリガンドと呼ばれる分子も含まれる。また、プローブ及び標的は、しばしば交換可能に使用され、プローブは、リガンド−抗リガンド（レセプターと呼ぶこともある）対の一部として標的と結合し得るか、または結合するようになり得るものである。本発明におけるプローブ及び標的は、天然において見出されるような塩基、またはその類似物を含み得る。
【００２９】
また、担体上に支持されるプローブの一例としては、標的核酸とハイブリダイゼーション可能な塩基配列よりなるオリゴヌクレオチドの一部にリンカーを介して担体との結合部を有するもので、担体との結合部において担体表面に連結された構造を有するものを挙げることができる。なお、このような構成の場合における担体と結合部のオリゴヌクレオチドの分子内での位置は、所望とするハイブリダイゼーション反応を損なわない範囲内において特に限定されない。
【００３０】
本発明の方法が適用されるプローブ・アレイに採用されるプローブは、その使用目的に応じて、適宜選択されるものであるが、本発明の方法を好適に実施する上では、プローブとしては、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｃＤＮＡ（コンプリメンタリーＤＮＡ）、ＰＮＡ、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、その他の核酸、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、酵素、酵素に対する基質、抗体、抗体に対するエピトープ、抗原、ホルモン、ホルモンレセプター、リガンド、リガンドレセプター、オリゴ糖及びポリ糖から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００３１】
本発明においては、これらのプローブの複数種を、それぞれ独立した領域、例えばドット状スポットとして担体表面に固定したものをプローブ担体といい、所定の間隔で配列されたものをプローブ・アレイという。
【００３２】
一方、プローブは担体表面に結合可能な構造を有しており、担体上へのプローブの固定がこの結合可能な構造を介して行われていることが望ましい。その際、プローブが有する担体表面に結合可能な構造は、アミノ基、メルカプト基、カルボキシル基、水酸基、酸ハライド化物（ハロホルミル基；−ＣＯＸ）、ハライド化物（−Ｘ）、アジリジン、マレイミド基、スクシイミド基、イソチオシアネート基、スルフォニルクロリド基（−ＳＯ2Ｃｌ）、アルデヒド基（ホルミル基；−ＣＨＯ）、ヒドラジン及びヨウ化アセトアミドなどの有機官能基の少なくとも１種をを導入する処理により形成されたものであることが好ましい。また、プローブ側の担体への結合に必要な構造に応じて、担体の表面に必要とされる処理を施してもよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のプローブ担体製造用液体吐出装置、ならびにプローブ担体製造装置に関し、具体的な実施形態を挙げてより詳しく説明する。また、ここに示す実施形態は、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、これら実施形態により限定されるものではない。
【００３４】
最初に、プローブ担体製造装置の例を説明する。
【００３５】
図１および図２に、本発明のプローブ担体製造用液体吐出装置を用いた、プローブ担体製造装置の構造例の模式図を示す。
【００３６】
図１において、符号１は液体吐出装置、符号２１はプローブ・アレイ製造装置、符号２２は坦体の保持手段である坦体支持台、２３は液体吐出装置支持台、２４はプローブ溶液供給ユニット、２５は滴下ニードル、２６はプローブ溶液タンクを示している。
【００３７】
液体吐出装置１は液体吐出装置支持台２３に固定されており、液体吐出装置支持台２３は液体吐出装置１にプローブ溶液を供給するために精度よく移動できるようになっている。また、プローブ溶液供給ユニット２４は各種のプローブ溶液を貯留するためのプローブ溶液タンク２６がプローブ溶液の種類に応じて複数個形成されており、このタンクの下方には溶液を滴下するための滴下ニードル２５が取り付けられている。
【００３８】
液体吐出装置１へのプローブ溶液の供給は、液体吐出装置支持台２３が所望のプローブ溶液を供給できるように液体吐出装置１を移動して、滴下ニードル２５の下に液体吐出装置１の供給口（図３，図４，図７，図８，図９等参照）を配置させ、プローブ溶液供給ユニット２４のプローブ溶液タンク２６を加圧するなどして、滴下ニードル２５からプローブ溶液を供給するものである。
【００３９】
また、別のプローブ・アレイ製造装置を示す図２において、符号１は液体吐出装置、符号１１は液体吐出装置の移動を略平行に案内するシャフト、１２はプローブ・アレイが固定されるステージ、１３はプローブ・アレイとなるガラス基板を示している。
【００４０】
液体吐出装置１は図２中Ｘ方向（主走査方向）に移動し、ステージ１２はＹ方向（副走査方向）に移動し、液体吐出装置１はステージ１２に対して相対的に２次元状に移動できる。
【００４１】
図２ではプローブ・アレイとなるガラス基板１３を複数固定し、各ガラス基板１３にプローブを付与する場合の装置構造を示したが、１枚の大きなプローブ・アレイとなるガラス基板上にプローブ・アレイを製造し、その後、１枚のガラス基板を切断して複数のプローブ・アレイを得ても良い。
【００４２】
以下に、プローブ・アレイ製造用液体吐出装置１の特徴部となる各種実施の形態を挙げる。
【００４３】
（第１実施形態）
図３に、本発明の第１実施形態によるプローブ・アレイ製造用液体吐出装置を構成する半導体チップのプローブ溶液供給口形成面の模式図を示す。
【００４４】
図３において、プローブ・アレイ製造用液体吐出装置１を構成する半導体チップは図中横方向に、隣接する供給口６の中心の間隔が１．２７ｍｍ（２０ｄｐｉ（１インチ当たり２０ドット）が形成されるドット間隔）に配列された８個のノズルからなる供給口群が、５列設けられ、隣接する供給口群の間隔も２０ｄｐｉに設定されている。供給口６の１辺の長さは、１ｍｍであり、供給口と隣接する供給口の間隔（図中横方向または縦方向の間隔）は０．２７ｍｍで設けられている。また、チップの長辺方向の長さは１２ｍｍ、短辺方向の長さは７ｍｍであり、１つのチップでのノズル数は４０個である。なお、供給口６は四角形に限定されるものではなく、図４に示すように、他の多角形や円形等であってもよい。
【００４５】
図５に、図３および図４に示したプローブ・アレイ製造用液体吐出装置１を構成する半導体チップの、液体を吐出する複数のノズル部のうちの一つの断面図を示す。
【００４６】
図５に示すように液体を吐出する構成として、吐出口であるノズル２の上方（略対向する位置）に、プローブ溶液を膜沸騰させてノズル２から吐出させるための吐出エネルギー発生手段である電気熱変換体としてのヒータ５が配置され、各ノズルに対応して連通する流路７や、液体収納部を兼ねた供給口６が設けられている。プローブ溶液は、チューブやピペットにより、前述したように供給口６の上方から供給され、ノズル２内に充填される。その際、図５に示されるように流路７が極めて短いため、プローブ溶液が注入されると、ノズル２内はすぐにプローブ溶液で満たされるため、吸引動作などの手段は不要で、予備吐出を行う程度で吐出を正常に行うことができる。なお、ノズル２より液滴を吐出させる吐出エネルギー源は電気熱変換体に限らず、振動素子も適用可能である。
【００４７】
本実施形態では図３乃至図５に示すように、供給口６の開口面を形成する面の各供給口６の周囲に撥水領域３を設けた。
【００４８】
このような構成をとることにより、供給口面を形成する面の各供給口６の周囲に撥水処理が施されている為、図１および図２に示したプローブ・アレイ製造装置での液体吐出装置１の移動走査時に、プローブ溶液が供給口６から撥水領域３に流れることを防止することができ、プローブ溶液が異種のプローブ溶液を充填している供給口６に流入することによる混液を防止できる。
【００４９】
なお、本発明における撥水領域３は、プリンティング用液体吐出装置（インクジェット記録ヘッド）で行なわれている公知の方法によって形成することができる。
【００５０】
また、撥水領域３はチップ裏面である供給口形成面だけに設けるのではなく、供給口６を形成する開口の側面の一部に設ける構成であってもよい。この場合、図６に示すように、供給口６の開口上端の内側縁から供給口形成面にかけて撥水領域を設けることにより、プローブ溶液９の溢れを防止することが好ましい。
【００５１】
（第２実施形態）
図７に、本発明の第２実施形態によるプローブ・アレイ製造用液体吐出装置を構成する半導体チップのプローブ溶液供給口形成面の模式図を示す。
【００５２】
本実施形態は、図７に示すように、第１実施形態に示したものにおいて、供給口面を形成する面の各供給口６の周囲に親水領域４（図中の白塗り部）を有し、かつプローブ溶液を充填する供給口６の周囲の親水領域４と隣接する供給口６の周囲の親水領域４との間に、撥水領域３（図中の黒塗り部）を設けているものである。
【００５３】
これにより、たとえ液体吐出装置移動時に、プローブ溶液が供給口６から供給口形成面に流れた場合においても、流れ出たプローブ溶液は、供給口６の周囲の親水領域４と隣接する供給口６の周囲の親水領域４との間に設けた撥水領域３までしか流れ出ず、第１実施形態に示した形態と同様な効果が得ることができる。
【００５４】
また、撥水領域３は、すべての隣接する供給口６の間ではなく、異種のプローブ溶液が充填される隣接する供給口６間のみに設けてもよい。
【００５５】
撥水領域３および親水領域４の幅は、プローブ溶液の種類、供給口径等により変更できるものである。また、撥水領域３及び親水領域４は、公知の方法によって形成することができる。
【００５６】
また、供給口６は四角形に限定されるものではなく、他の多角形や円形等であってもよい。
【００５７】
さらに、これまで２次元に配列されたノズルが直交に配列した場合に関して説明したが、ノズル配列は他の形態をとる場合においてもこれまで説明してきたことと同様な構成を採用することにより、同様な効果が期待できる。
【００５８】
例えば図８に示したようにノズルが、同図の横方向に５列、１００ｄｐｉ（１インチ当たり１００ドットのドット間隔）にオフセットされて配列されている場合においても、図８に示したように、オフセットされたノズルの列と平行に撥水領域３を配置することにより同様な効果が得られる。
【００５９】
（第３実施形態）
図９に、本発明の第３実施形態によるプローブ・アレイ製造用液体吐出装置を構成する半導体チップのプローブ溶液供給口形成面の模式図を示す。
【００６０】
本実施形態は、図９に示すように、第１実施形態に示したものにおいて、供給口面を形成する面において、各供給口６の周囲に撥水領域３を有し、かつプローブ溶液を充填する供給口６の周囲の撥水領域３と隣接する供給口６の周囲の撥水領域３との間に、親水領域４を設けているものである。
【００６１】
これにより、たとえ液体吐出装置移動時に、プローブ溶液が供給口６から供給口形成面に流れた場合においても、流れ出たプローブ溶液は、供給口６の周囲の撥水領域３と隣接する供給口６の周囲の撥水領域３との間に設けた親水領域４に入り込むため、プローブ溶液の混液をより確実に防ぐことができる。
【００６２】
親水領域４は、すべての隣接する供給口６の間ではなく、異種のプローブ溶液が充填される隣接する供給口６間のみに設けてもよい。また、撥水領域３および親水領域４の幅は、液滴の種類、供給口径等により変更できるものである。
【００６３】
また、供給口６は四角形に限定されるものではなく、他の多角形や円形等であってもよい。
【００６４】
さらに、これまで２次元に配列されたノズルが直交に配列した場合に関して説明したが、ノズル配列は他の形態、たとえばノズルがオフセットされて配列されている場合においてもこれまで説明してきたことと同様な構成を採用することにより、同様な効果が期待できる。
【００６５】
例えばノズルが、図９において横方向に５列、１００ｄｐｉ（１インチ当たり１００ドットのドット間隔）にオフセットされて配列されている場合においても、オフセットされたノズルの列と平行に親水領域４を配置することにより同様な効果が得られる。
【００６６】
（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態によるプローブ・アレイ製造用液体吐出装置を説明するための図である。
【００６７】
上述した各形態の半導体チップからなるプローブ・アレイ製造用液体吐出装置において、一度にノズルから吐出するプローブ溶液の量が比較的多く、また、製造する必要があるプローブ・アレイの数が多い場合に、複数の供給口６が一体に形成されている半導体チップの供給口形成面である裏面に、アルミナ、樹脂等からなる増量用の液体収納部である溶液リザーバー８を具備することが好ましい。
【００６８】
このような装置構成の場合、本実施形態では図１０に示すように、液体吐出装置１を構成する半導体チップの各供給口６に対応する、増量用の溶液リザーバー８の供給口１０の周囲に撥水領域３を設けた。なお、供給口６、１０は図中の形状に限定されるものではなく、円形や多角形など適宜選択し得る。
【００６９】
このような構成を採用することにより、第１実施形態に示した半導体チップの裏面に撥水領域３を設けた時と同様、異種プローブ溶液の混液を防止するという効果が得ることができる。なお、溶液リザーバー８の供給口形成面に対して第１実施形態に示した構成を採用することに限らず、図６、図７、図９に示した各実施形態の構成を採っても同様の効果が得られる。
【００７０】
なお、本発明における液体吐出装置およびそれを用いたプローブ担体の製造装置の各構成要素には、プリント用のインクジェット記録方式、あるいはそれを採用したヘッドや記録装置で使用されているものから、本発明の目的に応じて適宜選択したもの、あるいは本発明の目的に応じて構造等を変更したものを選択して用いることができる。そのようなインクジェット記録方式についての一例としては、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、上記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置を挙げることができ、これらにおいて用いられた構成を利用することで優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が達成できるからである。
【００７１】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００７２】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路，電気熱変換体の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録を確実に効率よく行うことができるようになるからである。
【００７３】
さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００７４】
加えて、シリアルタイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００７５】
また、記録装置の構成として、記録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００７６】
上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プローブ・アレイを製造する手段として、アレイ状に配置された複数の吐出口と、該吐出口から吐出するプローブ溶液を供給する供給口とを含む液体吐出装置を用いる場合において、前記供給口を形成する面の各供給口の周囲に撥水領域を設けた。これにより、複数種の液体を充填する供給口の配列密度を高密度に配列した際にも、プローブ・アレイを製造する際の液体吐出装置移動時に、供給口からプローブ溶液が溢れ、供給口形成面を通って、異なったプローブ溶液が充填されている供給口に流れ込むことによる混液を防止することができる。
【００７８】
また、前記供給口を形成する面において、前記各供給口の周囲に親水領域を設け、隣接する供給口の周囲の親水領域間に撥水領域を形成しても上記と同様の効果が得られる。
【００７９】
また、前記供給口を形成する面において、前記各供給口の周囲に撥水領域を設け、隣接する供給口の周囲の撥水領域間に親水領域を形成しても上記と同様の効果が得られる。
【００８０】
また、一体に形成されている前記液体収納部に接続された増量用の第二の液体収納部をさらに備えた液体吐出装置において、該第二の液体収納部に本発明のような撥水領域、親水領域の構成をとることにより、第二の液体収納部の供給口間においても混液を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブ担体製造用液体吐出装置を用いた、プローブ担体製造装置の構造例を示す模式図である。
【図２】本発明のプローブ担体製造用液体吐出装置を用いた、プローブ担体製造装置の構造例を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるプローブ・アレイ製造用液体吐出装置を構成する半導体チップのプローブ溶液供給口形成面を示す模式図である。
【図４】図３に示した供給口の変形例を示す図である。
【図５】図３および図４に示したプローブ・アレイ製造用液体吐出装置を構成する半導体チップの、液体を吐出する複数のノズル部のうちの一つの断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による供給口周囲の撥水処理の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態によるプローブ・アレイ製造用液体吐出装置を構成する半導体チップのプローブ溶液供給口形成面を示す模式図である。
【図８】図７に示した供給口の配列の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態によるプローブ・アレイ製造用液体吐出装置を構成する半導体チップのプローブ溶液供給口形成面を示す模式図である。
【図１０】本発明の第４実施形態によるプローブ・アレイ製造用液体吐出装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１    液体吐出装置
２    ノズル
３    撥水領域
４    親水領域
５    吐出ヒータ
６、１０    供給口
７    流路
８    増量用溶液リザーバー
９    プローブ溶液
１１    シャフト
１２    ステージ
１３    ガラス基板
２１    プローブ・アレイ製造装置
２２    坦体支持台
２３    液体吐出装置支持台
２４    プローブ溶液供給ユニット
２５    滴下ニードル
２６    プローブ溶液タンク
【図１】
0004741740.tif 000002
【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】
0004741740.tif 000007
【図７】
0004741740.tif 000008
【図８】
0004741740.tif 000009
【図９】
0004741740.tif 000010
【図１０】
0004741740.tif 000011