(57)【要約】    【課題】  マイクロアレイの品質検査を簡便に行うことを可能とする技術を提供すること。    【解決手段】  基板(100)上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイであって、生体関連物質を含む第１のスポット(110)と、第１のスポットに隣接して配置され、生体関連物質とは異なる検査用物質からなる第２のスポット(112)と、を含むマイクロアレイ。【選択図】    図１
2005077154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイであって、
生体関連物質を含む第１のスポットと、
前記第１のスポットに隣接して配置され、前記生体関連物質とは異なる検査用物質からなる第２のスポットと、
を含む、マイクロアレイ。
【請求項２】
基板上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイであって、
生体関連物質と希釈溶媒とを含む第１のスポットと、
前記第１のスポットに隣接して配置され、前記希釈溶媒からなる第２のスポットと、
を含み、前記第２のスポットが品質検査に用いられることを特徴とするマイクロアレイ。
【請求項３】
一の前記第１のスポットの周囲に複数の前記第２のスポットが配置される、請求項１又は２に記載のマイクロアレイ。
【請求項４】
前記生体関連物質が蛍光標識されている、請求項１又は２に記載のマイクロアレイ。
【請求項５】
基板上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイの製造方法であって、
生体関連物質と希釈溶媒とを含んでなる第１の溶液を前記基板上に吐出して第１のスポットを形成する第１のスポット形成工程と、
前記希釈溶媒からなる第２の溶液を前記基板上の前記第１のスポットに隣接する位置に吐出し、当該位置に第２のスポットを形成する第２のスポット形成工程と、
を含む、マイクロアレイの製造方法。
【請求項６】
前記第２のスポットに前記生体関連物質が含まれるか否かを検査する検査工程を更に含む、請求項５に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項７】
前記検査工程は、前記蛍光標識に起因する発光を検出することによって、前記第２スポットの検査を行う、請求項６に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項８】
基板上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイを製造するためのマイクロアレイ製造装置であって、
生体関連物質と希釈溶媒とを含んでなる第１の溶液と、前記希釈溶媒からなる第２の溶液とを個別に吐出可能な吐出手段と、
前記吐出手段と前記基板との相対位置を制御する位置制御手段と、を含み、
前記吐出手段は、前記第２の溶液を吐出するための吐出孔が前記第１の溶液を吐出するための吐出孔に隣接して配置される、マイクロアレイ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たんぱく質や核酸等を含む生体分子溶液の液滴を基板上に複数配置してなるマイクロアレイとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛋白質や核酸、あるいはＤＮＡなどに関する解析を行う際には、基板上に蛋白質等の生体分子を含む生体分子溶液を基板上に多数配置した解析用チップ（マイクロアレイ）が用いられる。このようなマイクロアレイは、例えば特開２０００−２８７６７０号公報（特許文献１）などの文献に開示されるように、接触ピンを用いて生体分子溶液を基板上にスポッティングして製造される。また、液滴吐出ヘッド（いわゆるインクジェットヘッド）を用いて基板上に生体分子溶液をスポッティングしてマイクロアレイを製造する方法もあり、例えば特開２００２−２５３２５１号公報（特許文献２）などの文献に開示されている。この特許文献２に記載のマイクロアレイでは、同一種の生体分子溶液（プローブ溶液）によりスポットを２つ以上形成し、そのうちの１つを製品検査用として用いる手法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８７６７０号公報
【特許文献２】特開２００２−２５３２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多品種のマイクロアレイを安定した品質で製造する際には、様々な材料からなる基板、基板の表面状態、更には非常に多くの種類の生体分子溶液（試料溶液）に対応して、適宜、製造条件や製造環境などをコントロールし、その品質を管理する必要がある。
【０００５】
上述した特許文献２に記載の従来技術では、品質検査を行う際には、製品検査用のスポットに対してのみ試薬を滴下し、反応を観察することにより、所望の位置に所望のスポット（プローブ）が形成されていることを確認していた。このため、目的とするスポットにのみ試薬を滴下し、他のスポットには試薬が接触しないようにするためには、精密な位置制御と試薬量の制御が必要であった。しかし、特に量産時を考えると、マイクロアレイの品質検査はできるだけ簡便に行えることが望ましく、更なる技術改良が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、マイクロアレイの品質検査を簡便に行うことを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明の第１の態様のマイクロアレイは、基板上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイであって、生体関連物質を含む第１のスポットと、この第１のスポットに隣接して配置され、生体関連物質とは異なる検査用物質からなる第２のスポットと、を含む。
【０００８】
本発明の第２の態様のマイクロアレイは、基板上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイであって、生体関連物質と希釈溶媒とを含む第１のスポットと、この第１のスポットに隣接して配置され、希釈溶媒からなる第２のスポットと、を含み、第２のスポットが品質検査に用いられることを特徴とする。
【０００９】
これらのマイクロアレイでは、生体関連物質を含まず、品質検査に適するように構成される第２のスポットが、製品本来の目的として必要な第１のスポットに隣接してマイクロアレイ上に適宜配置される。このような第２のスポットについて、元々は含有されていない生体関連物質の有無、あるいはその含有量を検査することにより、隣接する第１のスポットからの汚染の有無を識別可能となる。この識別結果から、基板上に多数形成される第１のスポットの相互間汚染の度合いを判断することができるので、マイクロアレイの品質検査を簡便に行うことが可能となる。特に、従来のように、精密な位置制御や試薬量の制御を行い、検査用のスポットのみに選択的に試薬を滴下するという複雑な作業が不要であり、品質検査を簡便に行うことが可能となり、量産プロセスに適する。
【００１０】
ここで、本明細書において「マイクロアレイ」とは、ガラス等からなる基板上に多数の種類の生体分子溶液の液滴が配置されるものをいう。生体分子溶液とは、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）、たんぱく質など含む溶液であり、プローブ溶液と呼ばれる場合もある。
【００１１】
上述した各態様のマイクロアレイは、一の第１のスポットの周囲に複数の第２のスポットが配置されると更に好ましい。これにより、一の第１のスポットについて複数の第２のスポットを用いて検査することができるので、検査精度を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、上述した生体関連物質は、蛍光標識されていることが好ましい。これにより、第２のスポットにおける生体関連物質の有無を光学的な方法によって識別することができ、検査が更に容易となる。しかし、スポット形成した後に、蛍光標識され第１のスポットに含まれる生体関連物質に結合する試薬を用いることもできる。
【００１３】
第３の態様の本発明は、基板上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイの製造方法であって、生体関連物質と希釈溶媒とを含んでなる第１の溶液を基板上に吐出して第１のスポットを形成する第１のスポット形成工程と、希釈溶媒（または生体関連物質とは異なる検査用物質）からなる第２の溶液を基板上の第１のスポットに隣接する位置に吐出し、当該位置に第２のスポットを形成する第２のスポット形成工程と、を含む。
【００１４】
かかる製造方法により、品質検査を簡便に行うことが可能であり、量産プロセスに適するマイクロアレイを得ることが可能となる。
【００１５】
また、第２のスポットに生体関連物質が含まれるか否かを検査する検査工程を更に含むことが好ましい。これにより、各スポット間の相互汚染を検出することができる。
【００１６】
上述した検査工程は、光学的な手法によって行うとより好ましい。すなわち、上述した第１の溶媒に含まれる生体関連物質を予め蛍光標識するか、蛍光標識した反応試薬を用い、検査工程では、この蛍光標識に起因する発光を検出することによって、第２スポットの検査を行うことが好ましい。これにより、検査工程が更に容易となる。
【００１７】
第４の態様の本発明は、基板上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイを製造するためのマイクロアレイ製造装置であって、生体関連物質と希釈溶媒とを含んでなる第１の溶液と、希釈溶媒（または生体関連物質とは異なる検査用物質）からなる第２の溶液とを個別に吐出可能な吐出手段と、吐出手段と基板との相対位置を制御する位置制御手段と、を含み、吐出手段を、第２の溶液を吐出するための吐出孔が第１の溶液を吐出するための吐出孔に隣接するように配置して構成したものである。
【００１８】
かかる製造装置により、品質検査を簡便に行うことが可能であり、量産プロセスに適するマイクロアレイを得ることが可能となる。特に、吐出手段の各吐出孔の配置を上記のようにすることにより、本発明にかかるマイクロアレイを効率よく製造することが可能となるとともに、基板上だけでなく吐出孔を備えた面上での相互汚染を評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明を適用した一実施形態のマイクロアレイについて説明する図である。同図は、マイクロアレイの構成を概略的に示す平面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態のマイクロアレイは、ガラス等からなる基板１００上に、生体関連物質を含む液滴（スポット）を複数配置して構成されている。基板１００上に形成されるスポットには、生体関連物質を含む第１のスポット１１０と、生体関連物質とは異なる検査用物質からなる第２のスポット１１２が含まれる。なお、図１の例では各スポットがマトリクス状に配置されているが、他の配置であってもよい。
【００２２】
第１のスポット１１０は、マイクロアレイの製品しての本来の目的である分析等に用いられるべきものであり、相互に所定の間隔をあけて基板１００上に配置されている。第１のスポット１１０に含まれる生体関連物質としては、例えば、たんぱく質や核酸等が挙げられる。また、第１のスポット１１０に含まれる生体関連物質は、蛍光色素を用いて蛍光標識されていると更に好適であり、本実施形態ではそのようにしている。
【００２３】
第２のスポット１１２は、マイクロアレイの製造時などにおける製品検査用に用いられるべきものであり、マトリクス状に配置された第１のスポット１１０の中で部分的に、当該位置の第１のスポット１１０と置換して配置されている。すなわち、第２のスポット１１２は第１のスポット１１０と隣接して配置されている。
【００２４】
この第２のスポット１１２は、生体関連物質を含まないようにしてあればよい。このため、第２のスポット１１２の形成には、生体関連物質とは異なる物質であって検査用に適したもの（検査用物質）であればいかなる物質を採用することも可能である。このような第２のスポット１１２の形成に適するものとして、例えば、リン酸緩衝液（ＰＢＳ）などの希釈溶媒がある。このようにして形成した第２のスポット１１２について、後の検査工程において、生体関連物質の含有の有無を調べることにより、各スポット間の相互汚染を把握することができる。特に、第１のスポット１１０に含まれる生体関連分子が蛍光標識されている場合には、当該蛍光標識に起因する発光を検出することにより、第２のスポット１１２中の生体関連物質の有無を検出可能となり、検査が容易になる。第２のスポットを形成せずに、スペースを空けておく場合に比べて、画像による解析が容易になり、実際の使用状況に近いので、正確なマイクロアレイの検査が可能になる。
【００２５】
本実施形態では、図１において、例えば基板１００の左上側に示すように、一の第１のスポット１１０の周囲に４つの第２のスポット１１２が配置されている。なお、基本的に、第２のスポットは第１のスポット１１０と隣接して配置されていればその数に限定はなく１つでもよい。逆に、一の第１のスポット１１０の周囲に８つの第２のスポット１１２を配置してもよい。第２のスポット１１２を複数配置した場合には、相互汚染についてより詳細に検査することが可能となる。例えば、横方向に隣接するスポット間の方が縦方向に隣接するスポット間に比べて相互汚染が発生しやすい等の判断が可能となり、製造プロセスの改良に有効な情報を得られる。また、複数の第２のスポット１１２により検査することにより、検査結果の信頼性も向上する。
【００２６】
次に、上述したマイクロアレイの製造方法について説明する。
【００２７】
図２は、本実施形態のマイクロアレイの製造工程を説明する図である。なお、当該マイクロアレイを製造するための製造装置の具体例については後述する。
【００２８】
基板１００上に、例えばたんぱく質等の生体関連物質と希釈溶媒とを含んでなる第１の溶液を滴下して第１のスポットを形成する（ステップＳ１００）。また、基板１００上に、希釈溶媒からなる第２の溶液を滴下して第２のスポットを形成する（ステップＳ１０１）。ここで、ステップＳ１００とステップＳ１０１の各工程については、これらを相互に入れ替えることも可能であり、両者を並行して（同時に）行ってもよい。また、第１及び第２のスポットのそれぞれは、液滴吐出法（いわゆるインクジェット法）によって形成することが好適である。これにより、液滴の吐出量および吐出位置を高い精度でコントロールして各スポットを形成することができる。
【００２９】
次に、基板１００上に形成された第２のスポット１１２を用いて、各スポットの間の相互汚染についての検査を行う（ステップＳ１０２）。上述したように、第１のスポット１１０に含まれる生体関連物質が蛍光標識されおり、相互汚染が生じている場合には、当該生体関連物質が第２のスポット１１２に含まれることになる。本実施形態では、各第２のスポット１１２についてレーザスキャナ等の高感度の蛍光検出装置を用いて、生体関連物質の含有の有無を検出する。
【００３０】
なお、本検査工程では、製造したマイクロアレイの全数を検査してもよいが、各製造ロットにおいていくつかのサンプル（例えば、数個）を抽出し、これらについて検査してもよい。このような検査を行うことにより、例えば、ある製造ロットにおいて相互汚染の発生数やその程度が大きい場合には、製造プロセス中に何らかの不具合が生じていると判断し、適切に対処することが可能となる。
【００３１】
次に、マイクロアレイの製造装置に具体例について説明する。
【００３２】
図３は、本実施形態のマイクロアレイ製造装置の構成について説明する図（斜視図）である。図３に示すマイクロアレイ製造装置は、基板１００上にスポットを複数配置してなるマイクロアレイを製造するためのものであり、テーブル１、Ｙ方向駆動軸２、液滴吐出ユニット３、Ｘ方向駆動軸４、駆動部５、制御用コンピュータ６、ＣＣＤカメラ７を含んで構成されている。なお、液滴吐出ユニット３が吐出手段に、テーブル１、Ｙ方向駆動軸２、Ｘ方向駆動軸４、駆動部５、制御用コンピュータ６が位置制御手段にそれぞれ対応する。
【００３３】
テーブル１は、マイクロアレイを構成する基板１００を載置するためのものである。このテーブル１は、複数の基板１００を載置可能となっており、例えば真空吸着によって各基板１００を固定可能に構成されている。
【００３４】
Ｙ方向駆動軸２は、テーブル１を図示のＹ方向に沿って自在に移動させるためのものである。このＹ方向駆動軸２は、駆動部５に含まれる駆動モータ（図示せず）と接続されており、当該駆動モータによる駆動力を得てテーブル１を移動させる。
【００３５】
液滴吐出ユニット３は、制御用コンピュータ６から供給される駆動信号に基づいて、生体分子溶液を基板１００に向けて吐出するものであり、溶液を吐出するノズル面がテーブル１に向かうように、Ｘ方向駆動軸４に組み付けられている。この液滴吐出ユニット３は、溶液を吐出するヘッドとして、例えば静電駆動方式により駆動されるインクジェットヘッドが採用されている。静電駆動方式のインクジェットヘッドは、比較的に構造が簡単で、溶液の吐出量が安定しており、熱を用いないので溶液中の生体分子の変質を回避し、活性を維持することが可能となる。また、装置の小型化、低消費電力化を実現することができる。
【００３６】
図４は、インクジェットヘッドの具体例について説明する図である。同図では、インクジェットヘッドの斜視図が示されており、手前側が部分的に断面図となり、インクの流路等が示されている。本実施形態のインクジェットヘッドは、複数のノズル（吐出孔）３ａ又は３ｂを備えている。これらのノズルのうち、ノズル３ａは上述した第１のスポットを形成する第１の溶液を吐出するためのものであり、図示の例では２列に配列して形成されている。また、各ノズル３ｂは上述した第２のスポットを形成する第２の溶液を吐出するためのものであり、ノズル３ａに隣接して配置されている。図示の例では、一のノズル３ａの周囲に３つのノズル３ｂが配置されている。このように、第２の溶液に対応するノズル３ｂを第１の溶液に対応するノズル３ａに隣接して配置することにより、相互に隣接配置される第１及び第２のスポットを容易に、かつ効率よく形成することが可能となる。
【００３７】
なお、液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子を用いたピエゾ方式のインクジェットヘッドを用いてもよい。この場合は、静電駆動方式と同様に、熱を用いない利点と、印加する電圧を可変として生体分子溶液の吐出量を調整しやすいという利点を有する。勿論、インクジェット方式であれば、この他、加熱して流路に圧力を発生させる方式や、音響レンズによる方式等、何れの方式のものも採用することが可能である。
【００３８】
Ｘ方向駆動軸４は、液滴吐出ユニット３を図示のＸ方向に沿って自在に移動させるためのものである。このＸ方向駆動軸４は、駆動部５に含まれる駆動モータ（図示せず）と接続されており、当該駆動モータによる駆動力を得て液滴吐出ユニット３を移動させる。
【００３９】
駆動部５は、Ｙ方向駆動軸２、Ｘ方向駆動軸４をそれぞれを駆動するモータやその他の駆動機構を含んで構成される。これらのモータ等が制御用コンピュータ６から供給される駆動信号に基づいて動作することにより、基板１００が載置されたテーブル１と液滴吐出ユニット３との相対位置が制御される。
【００４０】
制御用コンピュータ６は、駆動部５の筐体内に設置されており、液滴吐出ユニット３の動作（溶液の吐出タイミング、吐出回数等）を制御すると共に、駆動部５の動作を制御する。この制御用コンピュータ６は、ＣＣＤカメラ７から出力される画像に対して所定の画像処理を行い、基板１００上の液滴の状態を検出する機能も担っている。
【００４１】
ＣＣＤカメラ７は、基板１００上に形成される生体分子溶液の液滴を上側から撮像し、画像を得るためのものである。ＣＣＤカメラ７により撮像される画像は制御用コンピュータ６に出力される。
【００４２】
このように、本実施形態のマイクロアレイは、生体関連物質を含まず、品質検査に適するように構成される第２のスポット１１２が、製品本来の目的として必要な第１のスポット１１０に隣接してマイクロアレイ上に適宜配置される。このような第２のスポット１１２について、元々は含有されていない生体関連物質の有無、あるいはその含有量を検査することにより、隣接する第１のスポット１１０からの汚染の有無を識別可能となる。この識別結果から、基板１００上に多数形成される第１のスポット１１０の相互間汚染の度合いを判断することができるので、マイクロアレイの品質検査を簡便に行うことが可能となる。特に、従来のように、精密な位置制御や試薬量の制御を行い、検査用のスポットのみに選択的に試薬を滴下するという複雑な作業が不要であり、品質検査を簡便に行うことが可能となり、量産プロセスに適する。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一実施形態のマイクロアレイについて説明する図である。
【図２】マイクロアレイの製造工程を説明する図である。
【図３】マイクロアレイ製造装置の構成について説明する図（斜視図）である。
【図４】インクジェットヘッドの具体例について説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…テーブル、２…Ｙ方向駆動軸、３…液滴吐出ユニット、４…Ｘ方向駆動軸、５…駆動部、６…制御用コンピュータ、７…ＣＣＤカメラ、１００…基板、  １１０…第１のスポット、  １１２…第２のスポット
【図１】
2005077154.tif 000003
【図２】
2005077154.tif 000004
【図３】
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【図４】
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