(57)【要約】【課題】  試料溶液、特に生体関連物質を含む試料溶液の吐出に適した液滴吐出ヘッドを提供することを課題とする。【解決手段】  試料溶液を吐出するための液滴吐出ヘッド１であって、液滴吐出ヘッド１の内壁のうち、前記試料溶液が接触する部位が、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体により被覆されている、液滴吐出ヘッドにより課題を解決する。また、液滴吐出ヘッドは、静電駆動方式又は圧電駆動方式であることが好ましい。【選択図】    図１
2005010144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料溶液を吐出するための液滴吐出ヘッドであって、前記液滴吐出ヘッドの内壁のうち、前記試料溶液が接触する部位が、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体により被覆されている、液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記液滴吐出ヘッドが、静電駆動方式又は圧電駆動方式である、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
試料溶液を吐出するための液滴吐出ヘッドであって、
表面に１又は複数の電極を有する第１の基板と、
前記第１の基板の前記電極が設置されている部位と微小ギャップを介して対向するように配置され、前記電極との電位差に対応する静電力によって弾性変形する振動板と、該振動板の変位により加圧室内の圧力を加減して、該加圧室内に充填されている前記試料溶液をノズル孔に押出す１又は複数の加圧室を有する第２の基板と、
前記加圧室から押出された前記試料溶液を吐出するための１又は複数のノズル孔を有する第３の基板と、
前記第１の基板の他面側に配置され、前記試料溶液を収容するための収容室を有する収容部とを備え、
前記第１の基板及び前記第２の基板に、前記収容部から前記加圧室を繋ぐ流路を有し、少なくとも前記収容部、前記加圧室、前記流路、及び前記ノズル孔の内壁が、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体により被覆されている、液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位が、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン単位である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位を含む共重合体が、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン単位と（メタ）アクリル酸エステル単位とを構成単位として含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位を含む共重合体が、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン単位と加水分解によりシラノール基を生成するシラン基含有不飽和化合物単位とを構成単位として含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記液滴吐出ヘッドが、ガラス及び／又はシリコンからなる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第１の基板がガラス基板であり、前記第２の基板がシリコン基板である、請求項３乃至７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第２の基板がシリコン基板であり、前記第２の基板に備えられた加圧室の内壁面と前記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体により形成された被膜との間に、さらに、シリコン酸化膜が形成されている、請求項８に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記ノズル孔付近のノズル面が、撥水性を有し、請求項３乃至９のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
試料溶液を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記試料溶液の供給孔から液滴吐出ノズルに至る溶液の流路に、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体を含む溶液を付着させる工程と、
前記付着させた溶液を乾燥させ、前記重合体又は前記共重合体からなる被膜を前記流路内に形成する工程と、
を含む、液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記付着工程が、前記試料溶液の供給孔から液滴吐出ノズルに至る溶液の流路内に、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体を含む溶液を満たすことにより、付着させる工程である、請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
さらに、加熱処理して、前記被膜を固定化する工程を含む、液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドと該液滴吐出ヘッドから吐出された前記試料溶液を受けるマイクロアレイ基板との相対的な位置を設定する位置制御手段と、を備える、マイクロアレイ製造装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド、又は請求項１４に記載のマイクロアレイ製造装置を用いて、標的分子と特異的に結合するプローブを含む溶液を、マイクロアレイ上に吐出して、マイクロアレイ表面に前記プローブを固定させる、マイクロアレイの製造方法。
【請求項１６】
前記液滴吐出ヘッドが複数のノズルを有し、ノズル毎に異なるプローブを吐出する、請求項１５に記載のマイクロアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッドに関し、特に、生体関連物質の吐出に適した液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡの塩基配列の解読、及び遺伝子情報の機能解析が課題となっており、遺伝子発現パターンのモニタリング、新規遺伝子のスクリーニングをするための技術として、ＤＮＡマイクロアレイが利用されている。同アレイでは、プローブＤＮＡを調製し、スライドガラスなどの基板上に高密度にスポッティングした後、蛍光標識したターゲットＤＮＡのうちプローブＤＮＡと相補的な塩基配列を有するターゲットＤＮＡをハイブリダイズさせ、蛍光パターンを観察することにより、遺伝子発現量を評価している。同アレイのサイズは通常１ｃｍ2〜１０ｃｍ2で、この領域に数千〜数万種のプローブＤＮＡを高密度にスポッティングする必要があるが、従来は、このようなプローブＤＮＡの固定化は、接触ピンにより行われていた。
【０００３】
また、ゲノムプロジェクトの終了に伴い、次の段階としてタンパク質解析に注目が集まっており、ＤＮＡマイクロアレイと同様の機構を用いたプロテインチップの開発が行われている。
【０００４】
このような状況下、特許文献１（特開平１１−１８７９００号公報）では、インクジェット法を利用したプローブＤＮＡ又はタンパク質の固定化方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１８７９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェット法によれば、迅速に安定したスポット形状を形成することができ、また、ノズル間ピッチを狭くすることで、高密度のマイクロアレイを作製することが可能である。
【０００６】
しかしながら、例えば、プロテインチップの作製には、プローブとしてタンパク質を用いるが、インクジェットヘッドにタンパク質を含む溶液を用いた場合、インクジェットヘッドの内壁にタンパク質が付着してしまい、流路性能が著しく変化するために、吐出性能を下げるおそれがあった。また、インクジェットヘッドの内壁に付着することで、試料溶液の濃度が不均一になったり、さらには、タンパク質の構造自体が変化してタンパク質本来の活性が失われてしまうなどのおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、生体関連物質に特に好適に用いられる液滴吐出ヘッドを提供することを課題とする。
【０００８】
また、本発明は、生体関連物質にダメージを与えることなく、固相上へのプローブの固定を簡易かつ迅速に行える液滴吐出ヘッドの製造方法及びマイクロアレイの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、本発明の液滴吐出ヘッドは、試料溶液を吐出するための液滴吐出ヘッドであって、上記液滴吐出ヘッドの内壁のうち、上記試料溶液が接触する部位が、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体により被覆されていることを特徴としている。
【００１０】
かかる構成によれば、試料溶液の接触する部位が、生体膜構成成分であるリン脂質極性基（ホスホリルコリン基）を含む（共）重合体により被覆されているので、生体適合性に優れた液滴吐出ヘッドを提供し得る。したがって、試料溶液中の成分が液滴吐出ヘッドの内壁に付着するといった、試料と内壁が作用することによる吐出不良を防止することが可能となる。また、例えば、試料溶液に含まれる生体関連物質（例：タンパク質）が液滴吐出ヘッドの内壁に付着して構造変化することによる失活の問題も防止し得る。また、試料の内壁付着等を防止し得ることから、試料溶液の濃度の経時変化も防止し得るものと考えられる。ここで、上記液滴吐出ヘッドの内壁のうち、上記試料溶液が接触する部位とは、溶液が通過する経路（流路）の内壁を指し、より具体的には、例えば収容室からノズル孔までの溶液が通過する流路の内壁をいう。なお、ここで、流路には流路上に形成された収容室、加圧室等をも含むものとする。
【００１１】
本発明において、試料溶液としては、例えば、生体関連物質を含む溶液が好適に用いられる。生体関連物質は、具体的には、細胞、タンパク質、核酸等の生体物質の他、人工的に合成されたオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、ＰＮＡ（peptide nucleic acid）等の類縁体をも含む。
【００１２】
上記液滴吐出ヘッドは、静電駆動方式又は圧電駆動方式であることが好ましい。かかる方式によれば、いわゆるサーマルインクジェット方式のように発熱を併有しないので、例えば、試料溶液中に含まれる生体関連物質にダメージを与えることなく、固相表面上に安定した吐出が可能となる。
【００１３】
本発明の他の態様に係る液滴吐出ヘッドは、試料溶液を吐出するための液滴吐出ヘッドであって、表面に１又は複数の電極を有する第１の基板と、上記第１の基板の上記電極が設置されている部位と微小ギャップを介して対向するように配置され、上記電極との電位差に対応する静電力によって弾性変形する振動板と、該振動板の変位により加圧室内の圧力を加減して、該加圧室内に充填されている上記試料溶液をノズル孔に押出す１又は複数の加圧室を有する第２の基板と、上記加圧室から押出された上記試料溶液を吐出するための１又は複数のノズル孔を有する第３の基板と、上記第１の基板の他面側に配置され、上記試料溶液を収容するための収容室を有する収容部とを備え、上記第１の基板及び上記第２の基板に、上記収容部から上記加圧室を繋ぐ流路を有し、少なくとも上記収容部、上記加圧室、上記流路、及び上記ノズル孔の内壁が、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体により被覆されていることを特徴としている。
【００１４】
かかる構成によれば、試料溶液の接触する部位が、生体膜構成成分であるリン脂質極性基（ホスホリルコリン基）を含む（共）重合体により被覆されているので、生体適合性に優れた液滴吐出ヘッドを提供し得る。したがって、試料溶液中の成分が液滴吐出ヘッドの内壁に付着するなど内壁と何らかの作用を起こして吐出不良が生じることを防止でき、また、例えば、試料溶液に含まれる生体関連物質（例：タンパク質）が液滴吐出ヘッドの内壁に付着し、構造変化して失活するといった問題も防止し得る。また、試料の内壁付着等を防止し得ることから、試料溶液の濃度の経時変化も防止し得ると考えられる。また、いわゆるサーマルインクジェット方式のように発熱を併有しない静電駆動方式を採用しているので、例えば、試料溶液に含まれる生体関連物質にダメージを与えることなく、固相表面上に安定した吐出が可能である。また、複数の収容室、加圧室、ノズル、及びこれらを繋ぐ流路を各々一の基板上に備えているので、一括して加工でき、簡略な工程で、ＤＮＡやタンパク質等のより多くの種類の試料溶液をスポッティングすることが可能な液滴吐出ヘッドを提供し得る。
【００１５】
上記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位が、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（以下、ＭＰＣという）単位であることが好ましい。一分子内に生体膜構成成分であるリン脂質極性基（ホスホリルコリン基）と重合性に優れたメタクリロイル基とを有するＭＰＣを用いるので、優れた生体適合性と被膜形成性を有し、例えば、試料溶液中に含まれるタンパク質等の生体関連物質の付着を有効に防止し得る。
【００１６】
上記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位を含む共重合体が、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン単位と（メタ）アクリル酸エステル単位とを構成単位として含むものであってもよい。かかる構成によれば、ホスホリルコリン基含有不飽和単位を含むので、生体適合性がよく、また、（メタ）アクリル酸エステル単位を含むので、機械的強度にも優れる。
【００１７】
上記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位を含む共重合体が、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン単位と加水分解によりシラノール基を生成するシラン基含有不飽和化合物単位とを構成単位として含むことが好ましい。かかる構成によれば、長時間持続した生体適合性効果が得られるので、例えば、タンパク質等の生体関連物質の付着を長時間にわたり、防止し得ると考えられる。
【００１８】
上記液滴吐出ヘッドが、ガラス及び／又はシリコンからなることが好ましい。ガラス及びシリコンは、フォトリソグラフィにより微細加工が可能であるので好適である。また、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位を含む共重合体として、加水分解によりシラノール基を生成するシラン基含有不飽和化合物単位を構成単位として含む場合に、シラノール基と結合性が高く、安定な被膜を形成し得る。
【００１９】
上記第１の基板がガラス基板であり、上記第２の基板がシリコン基板であることが好ましい。かかる構成によれば、フォトリソグラフィにより微細加工が可能であるので好適である。また、静電駆動方式を用いた場合、シリコンを加圧室の振動板として用いているので、耐久性が高い。また、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位を含む共重合体として、加水分解によりシラノール基を生成するシラン基含有不飽和化合物単位を構成単位として含む場合に、シラノール基と結合性が高く、安定な被膜を形成し得る。
【００２０】
上記第２の基板がシリコン基板であり、上記第２の基板に備えられた加圧室の内壁面と上記ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体により形成された被膜との間に、さらに、シリコン酸化膜が形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、被膜形成成分との結合性を高めることが可能となる。
【００２１】
上記ノズル孔付近のノズル面が、撥水性を有している。ノズル面が撥水性を有することで、ノズル面における試料溶液、例えば、生体関連物質含有溶液の混合を確実に防止することができる。
【００２２】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、試料溶液を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、上記試料溶液の供給孔から液滴吐出ノズルに至る溶液の流路に、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体を含む溶液を付着させる工程と、上記付着させた溶液を乾燥させ、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体からなる被膜を前記流路内に形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２３】
かかる構成により、試料溶液の接触する部位に、生体膜構成成分であるリン脂質極性基（ホスホリルコリン基）を含む（共）重合体からなる被膜を形成し得るので、生体適合性に優れた液滴吐出ヘッドを提供し得る。したがって、試料溶液中の成分が液滴吐出ヘッドの内壁に付着して、試料溶液の濃度が変化したり、生体関連物質（例：タンパク質）が液滴吐出ヘッドの内壁に付着して構造変化して失活することのない液滴吐出ヘッドを提供し得る。
【００２４】
上記付着工程が、上記試料溶液の供給孔から液滴吐出ノズルに至る溶液の流路内に、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体を含む溶液を満たすことにより、付着させる工程であってもよい。かかる構成によれば、試料溶液が接触する部分に十分に被膜形成成分をいきわたらせることができるので、試料溶液が接触する部分に満遍なく被膜を形成することが可能となる。
【００２５】
本発明の他の態様による液滴吐出ヘッドの製造方法は、生体関連物質を含有する溶液（以下、生体関連物質含有溶液ともいう）を収容するための収容室と、該生体関連物質含有溶液を吐出するための圧力を付与する加圧室と、上記収容室と上記加圧室を繋ぐ流路と、上記加圧室で押圧された液滴を吐出するノズル孔とを少なくとも備えた液滴吐出ヘッドの上記収容室、上記加圧室、上記流路及び上記ノズル孔に、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体を含む溶液を充填する工程と、上記充填した溶液の溶媒を蒸発させ、前記重合体又は前記共重合体からなる被膜を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２６】
かかる構成により、生体関連物質含有溶液の接触する部位に、生体膜構成成分であるリン脂質極性基（ホスホリルコリン基）を含む（共）重合体からなる膜を形成し得るので、生体適合性に優れた液滴吐出ヘッドを提供し得る。したがって、生体関連物質含有溶液中の成分が液滴吐出ヘッドの内壁に付着して、溶液の濃度が変化したり、生体関連物質（例：タンパク質）が液滴吐出ヘッドの内壁に付着して構造変化して失活することの少ない液滴吐出ヘッドを提供し得る。
【００２７】
さらに、加熱処理して、前記被膜を固定化する工程を含んでもよい。被膜形成成分としてシラノール基を含み、シラノール基と基材表面の基を脱水縮合することにより、被膜を固定化する場合のように、被膜形成成分と基材との結合が、加熱により促進される場合には、必要に応じて、加熱処理を行ってもよい。
【００２８】
本発明のマイクロアレイ製造装置は、上記液滴吐出ヘッドと、上記液滴吐出ヘッドと該液滴吐出ヘッドから吐出された前記試料溶液を受けるマイクロアレイ基板との相対的な位置を設定する位置制御手段と、を備えていることを特徴としている。かかる構成によれば、生体適合性に優れた液滴吐出ヘッドを用いるので、試料溶液中の成分が液滴吐出ヘッドの内壁に付着して、試料溶液の濃度変化や、生体関連物質（例：タンパク質）が液滴吐出ヘッドの内壁に付着し、構造変化して失活するのを防止し得る。また、液滴吐出ヘッドとマイクロアレイ基板との位置を相対的に制御し得るので、液滴吐出ヘッドをマイクロアレイ基板上のいずれの場所にも自在に移動することができ、操作性を増すことが可能となる。
【００２９】
本発明のマイクロアレイの製造方法は、上記液滴吐出ヘッド、上記マイクロアレイ製造装置を用いて、標的分子と特異的に結合するプローブを含む溶液を、マイクロアレイ上に吐出して、マイクロアレイ表面に上記プローブを固定させることを特徴としている。かかる構成によれば、生体適合性に優れた液滴吐出ヘッドを用いるので、試料溶液中の成分が液滴吐出ヘッドの内壁に付着して、試料溶液の濃度変化や、生体関連物質（例：タンパク質）が液滴吐出ヘッドの内壁に付着し、構造変化して失活するのを防止し得る。したがって、プローブ量が一定なマイクロアレイを形成し得る。
【００３０】
上記液滴吐出ヘッドが複数のノズルを有し、ノズル毎に異なるプローブを吐出することが好ましい。かかる構成によれば、一つの基板上で、多数の試験を行うことが可能なマイクロアレイを提供し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを概略的に説明する上面図である。図２は、図１におけるａ点〜ｊ点に沿って液滴吐出ヘッドの断面を説明する断面図を示す。図３は、本発明の本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの動作機構を説明するための概念図である。
【００３３】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）１は、ＤＮＡ及びタンパク質などの生体関連物質を収容し得る複数の収容室１０１を備えている。これらの収容室１０１に供給される、試料溶液としてのＤＮＡやタンパク質等の生体関連物質を含有する溶液は、各々マイクロチャンネル１３１を通じて、加圧室１０５に導入され、振動板１０９の弾性変位による内部圧力の変動によってノズル孔１０６から液滴として吐出される。
【００３４】
図２に示すように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１は、電極１０８が形成された第１の基板（以下、電極基板という）、試料溶液を吐出するための圧力を付与する加圧室１０５を備えた第２の基板（以下、加圧室基板という）、ノズル孔１０６を有する第３の基板（以下、ノズル基板という）、及び上記試料溶液を収容するための収容室１０１を有する収容部１２０で要部が構成されている。また、必要に応じて、収容室１０１と加圧室１０５を繋ぐマイクロチャンネル１３１（以下、単に流路ともいう）が形成された流路基板１２４が含まれていてもよい。
【００３５】
次に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構成及び動作機構について、図３を参照しながら説明する。また、同図においては、説明の便宜上、流路基板は記載せず、収容部、電極基板、加圧室基板、及びノズル基板の４層構造からなる液滴吐出ヘッドについて記載する。また、同図では、単一の加圧室１０５のみを図示する。
【００３６】
加圧室基板１２２には、ノズル基板１２３と対向する面に、断面凹部形状の加圧室１０５と、収容部１２０に設けられた収容室１０１からの試料溶液を各加圧室１０５に供給するための流路１０２、１０３、１０４が形成されている。加圧室１０５の形状は、特に限定されず、例えば、面方位を（１１０）のシリコン基板を用い、水酸化カリウム水溶液などで異方性エッチングを行った場合には、加圧室１０５はシリコン基板に垂直な面に対して約３５度の角度をなす斜面から構成される断面舟型になる。同基板の表面及び裏面には熱酸化法によって例えば約１μｍの膜厚に成膜されたシリコン酸化膜が成膜されていてもよい。また、流路１０２、１０３、１０４についても、特に形状は限定されず、例えばエッチングにより、加圧室１０５と同時に形成してもよい。なお、収容室１０１からの試料溶液は、基板に対して垂直方向に設けられた流路１０２を通過して、流路１０２の下方に接続する流路１０３に一旦溜り、小径の流路１０４を介して、加圧室１０５に送られる。
【００３７】
加圧室１０５を構成する材料は、特に限定するものではなく、ガラス、シリコン、樹脂等のいずれも用いられるが、微細加工性、シラノール基との結合性等の観点からは、例えばガラス基板又はシリコン基板を用いることが好ましく、特に耐久性の観点からは、シリコン基板が好ましい。また、シリコン基板を用いる場合には、その表面をシリコン酸化膜に表面処理するのが好適である。シリコン酸化膜とすることで、シラノール基との結合性を高めることが可能となる。
【００３８】
尚、このようなシリコン基板としては、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、ＳＯＩ基板の何れであってもよい。また、シリコン酸化膜の成膜法としては、熱酸化法に限らず、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、ゾル・ゲル法、ＣＶＤ法などの各種の成膜技術を利用できる。
【００３９】
ノズル基板１２３には、各々の加圧室１０５で押圧された試料溶液を外部に吐出するためのノズル孔１０６が、加圧室１０５に対応する位置に形成されている。ノズル基板１２３としては、例えば、シリコン基板又はガラス基板を用いることができるが、特に、シリコン基板が好適である。ノズル基板１２３をシリコン基板にすることによって、生体関連物質との親和性を確保でき、また、加工性にも優れる。ノズル基板１２３の加圧室基板１２２が接合するのと反対側の面（以下、ノズル面という）のノズル孔１０６付近は、撥水処理されていることが好ましい。ノズル面が撥水処理されていることで、ノズル孔１０６間のクロスコンタミネーションを防止し得る。
【００４０】
電極基板１２１の加圧室基板１２２に対向する面には、加圧室１０５に対応する位置に、加圧室基板１２２の加圧室１０５の底部に設けられた振動板１０９とほぼ一定の微小ギャップを形成せしめるだけの凹部が形成されている。微小ギャップの間隔は液滴吐出ヘッド１を静電駆動するために必要かつ十分な間隔であることが必要であり、例えば、０．２μｍが好適である。当該凹部の底面には加圧室基板１２２との間で静電力を形成せしめるための細長い電極１０８が成膜されている。電極１０８を成膜するには、例えば、スパッタ法を用いてインジウム・ティン・オキサイドを約０．１μｍの厚さで成膜すればよい。
【００４１】
加圧室基板１２２、電極基板１２１、及びノズル基板１２３として、ホウケイ酸ガラス及びシリコン基板を組合わせて用いた場合には、各基板同士は、例えば陽極接合にて接合することができる。陽極接合によれば、静電気の吸引力で強力に接合できるため、簡便に接合し得る。
【００４２】
また、加圧室基板１２２、電極基板１２１、及びノズル基板１２３として、シリコン基板を用いた場合には、各基板同士は、例えば接着剤等を用いて接合することができる。また、ガラス基板を用いた場合には、希フッ酸溶液等を用いて、両基板間を接合することができる。
【００４３】
電極基板１２１と加圧室基板１２２とを陽極接合するには、例えば、ホウケイ酸ガラス基板からなる電極基板１２１と、シリコン基板からなる加圧室基板１２２とを用い、電極基板１２１と加圧室基板１２２とを流路１０２が繋がり、加圧室１０５が電極１０８に対応するように精密に位置合わせをしつつ、適度な圧着力で両者を重ね合わせて、３００℃〜５００℃近くに昇温させ、１×１０-4Ｔｏｒｒ程度の真空若しくは窒素雰囲気下において、シリコン基板側が正電位となるように両基板間に２００Ｖ〜１０００Ｖの直流電圧を印加する。すると、ホウケイ酸ガラス基板に含まれているアルカリ金属イオンであるナトリウムイオンがホウケイ酸ガラス基板の反対側（図示左側）の表面に偏析する。一方、同基板中に残留する多量のマイナスイオンがシリコン基板との接合面に空間電荷層を形成して、シリコン基板とホウケイ酸ガラス基板との間に強い静電吸引力を誘起し、両者を強力に接合せしめる。なお、ホウケイ酸ガラス基板は、アルカリイオンを多く含み、陽極接合に好適であるだけでなく、熱膨張係数がシリコン基板とほぼ一致するため、基板の接合面における歪みが少ない確実な接合が得られる。
【００４４】
加圧室基板１２２と電極基板１２１とを接合した後、両者の微小ギャップを維持するために、エポキシ樹脂などの適度な弾力性と絶縁性に優れた支持部材１１０を同基板の上端部において、微小ギャップの間に挿嵌する。
【００４５】
尚、陽極接合にホウケイ酸ガラス基板を用いる場合には、同ガラス基板中にＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯなどを添加することにより、同ガラス基板の熱膨張係数をシリコン基板の熱膨張係数に合わせて陽極接合時の熱応力を低減するように調整してもよく、また、シリコン基板温度よりもホウケイ酸ガラス基板温度の方をやや高めに設定することで熱応力による基板の変形量の差を小さくし、接合面における反りをなるべく生じないようにするのが好ましい。
【００４６】
シリコン基板からなる加圧室基板１２２とノズル基板１２３は、生体関連物質に影響を及ぼさない接着剤により接合する。なお、電極基板１２１やノズル基板１２３として、表面を酸化処理したシリコン基板を用いてもよい。特に、電極基板１２１にシリコン基板を用いる場合には、電極１０８が成膜されるべき箇所にｐ型若しくはｎ型の不純物を拡散することで、電極１０８の役割を担う電極層を形成することができる。
【００４７】
収容部１２０には、貫通穴が形成されており、電極基板１２１と接合することにより、試料溶液を収容（貯留）する収容室１０１が形成されている。収容室１０１の基板平面と平行な面における断面形状は、円形状であっても、四角形状であってもよく、特に限定されない。ただし、試料溶液の損失を防止するという観点からは、円形状であることが好ましい。また、本実施形態では、収容部は、基板上に設けた貫通孔により形成しているが、これに限定されず、各加圧室に繋がる流路に連結し得る貫通孔を備えた凹部を複数有する容器であってもよい。
【００４８】
収容部１２０の材料についても、特に限定されず、ガラス、シリコン、樹脂等のいずれを用いてもよいが、加工性等の観点から、例えばアクリル樹脂（例：ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの樹脂が用いられる。収容部１２０と電極基板１２１の接合は、両基板を所定の位置に調整し、生体関連物質に影響を与えないような接着剤により接着固定することにより行われる。
【００４９】
また、電極基板１２１と収容部１２０との間に流路基板１２４（図２参照）が形成されていてもよい。このような流路基板１２４は、例えば、シリコン基板又はガラス基板により構成され、例えばエッチングにより溝を形成することで、電極基板に形成された流路１０２と収容室１０１を繋ぐマイクロチャンネル（流路）１３１を形成し得る。
【００５０】
本実施形態では、液滴吐出ヘッドの内壁のうち、試料溶液が接触する部位が、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位からなる重合体又はこれを含む共重合体（以下、ホスホリルコリン基含有（共）重合体という）により被覆されている。具体的には、本実施形態では、液滴吐出ヘッドの内壁の試料溶液を収容する収容室１０１、流路１０２、１０３、１０４、加圧室１０５、及びノズル孔１０６の内壁が、ホスホリルコリン基含有（共）重合体により被覆されている。
【００５１】
ホスホリルコリン基含有不飽和化合物としては、例えば、ＭＰＣ、２−メタクリロイルオキシエトキシエチルホスホリルコリン、６−メタクリロイルオキシヘキシルホスホリルコリン、１０−メタクリロイルオキシデシルホスホリルコリン、アリルホスホリルコリン、ブテニルホスホリルコリン、ヘキセニルホスホリルコリン、オクテニルホスホリルコリン、デセニルホスホリルコリン等を挙げることができる。なかでもＭＰＣが、重合性、入手が容易等の観点から好ましい。これらのホスホリルコリン基含有不飽和化合物は、単独でも、２種以上組み合せて用いてもよい。ホスホリルコリン基含有不飽和化合物の含有量は全構成単位に対して、５〜１００モル％、好ましくは５〜９０モル％、さらに好ましくは２５〜９０モル％が望ましい。５モル％未満の場合には、生体材料適合性が十分発現されない。また、後述のシラン基含有不飽和化合物単位が含まれている方が、基材表面との結合性の観点からは優れるからである。
【００５２】
また、ホスホリルコリン基含有共重合体としては、ホスホリルコリン基含有不飽和化合物単位以外の構成単位として、例えば、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸ヘキシル、２−ヒドロキシエチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類；ビニルクロライド、アクリロニトリル、ビニルピロリドン、スチレン、酢酸ビニル等の共重合性単量体単位を用いることができる。なかでもメタクリル酸エステル類を用いると、機械的強度に優れ、好ましい。これらの共重合性単量体単位は、単独であっても、２種以上組み合わせて用いてもよい。この共重合性単量体単位は、全構成単位に対して０〜９５モル％、好ましくは１０〜７５モル％含有されていることが望ましい。
【００５３】
また、ホスホリルコリン基含有共重合体としては、さらに、加水分解によりシラノール基を生成するシラン基含有不飽和化合物単位とを構成単位として含むことが好ましい。
【００５４】
ここで、加水分解によりシラノール基を生成するシラン基とは、水と接触すると容易に加水分解を受け、シラノール基を生成する基であり、例えば、ハロゲン化シラン基、アルコキシシラン基、フェノキシシラン基、アセトキシシラン基等を挙げられる。なかでもハロゲン化シラン基及びアルコキシシラン基が、シラノール基を生成し易いので好ましい。
【００５５】
上記シラン基含有不飽和化合物単位としては、例えば、
ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルイソブチルジメトキシシラン、ビニルメトキシジブトキシシラン、ビニルトリヘキシルオキシシラン、ビニルトリオクチルオキシシラン、ビニルメチルジラウリルオキシシラン、アリルトリクロロシラン、フェニルアリルジクロロシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルメチルジメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルジメチルエトキシシラン、３−ブテニルトリメトキシシラン、５−ヘキセニルジメチルクロロシラン、７−オクテニルトリクロロシラン、１９−ドデカニルトリメトキシシラン、スチリルエチルトリメトキシシラン等のビニルシラン化合物；
３−（メタ）アクリロキシプロペニルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルビス（トリメチルシロキシ）メチルシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルジメチルクロロシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジクロロシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリクロロシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリブロモシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（３−トリメトキシシリルプロピル（メタ）アクリレート）、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリス（メトキシエトキシ）シラン、８−（メタ）アクリロキシオクタニルトリメトキシシラン、１１−（メタ）アクリロキシウンデニルトリメトキシシラン等の（メタ）アクリロキシアルキルシラン化合物；
３−（メタ）アクリルアミドプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリルアミドプロピルトリエトキシシラン、３−（メタ）アクリルアミドトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、２−（メタ）アクリルアミドエチルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリルアミドプロピルトリアセトキシシラン、４−（メタ）アクリルアミドブチルトリアセトキシシラン、３−（Ｎ−メチル−（メタ）アクリルアミド）プロピルトリメトキシシラン、２−（Ｎ−メチル−（メタ）アクリルアミド）エチルトリアセトキシシラン、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロピルクロルジメトキシシラン等の（メタ）アクリルアミドシラン化合物等を挙げることができる。なかでも３−メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランが、ＭＰＣとの共重合性に優れ、入手容易である点等から好ましい。これらのホスホリルコリン基含有不飽和化合物は、単独でも、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００５６】
ホスホリルコリン基含有共重合体としては、上記シラン基含有不飽和化合物単位を全構成単位に対して０．０１〜１０モル％含有しているのが好ましい。上記範囲であれば、液滴吐出ヘッドの内壁との結合性に優れ、ホスホリルコリン基に由来する生体適合性にも特に優れる傾向にある。
【００５７】
このようなホスホリルコリン基含有（共）重合体は、従来公知の方法により製造することができ、また、市販品として上市されており、例えば、日本油脂（株）社から入手可能である。
【００５８】
次に、ホスホリルコリン基含有（共）重合体の被覆方法の一例について説明する。
【００５９】
ホスホリルコリン基含有（共）重合体が可溶な有機溶剤に、例えば、０．０５〜１０重量％濃度、好ましくは０．１〜０．５重量％濃度になるようにホスホリルコリン基含有（共）重合体を溶解し、被膜溶液を調製する。
【００６０】
次に、この被膜溶液を、図１に示すような液滴吐出ヘッドの各収容室１０１又はノズル孔１０６から、例えばシリンジ等を用いて、液滴吐出ヘッドの内部空洞内に十分に充填する。
【００６１】
その後、有機溶剤を室温下又は加温下で乾燥させる。
【００６２】
有機溶剤としては、ホスホリルコリン基含有（共）重合体が可溶な溶剤であればよく、例えば、メタノール、エタノール、ジオキサン、アセトン等の単独溶媒またはこれらの混合溶剤を使用し得る。なかでも、メタノールおよびエタノールが、沸点が低いため乾燥しやすく、また、残存しても生体関連成分に影響を与えないという観点から好ましい。
【００６３】
また、ホスホリルコリン基含有共重合体が、加水分解によりシラノール基を生成するシラン基含有不飽和化合物単位を構成単位として含む場合には、シラノールを生成させる必要があるので、有機溶剤中に少量の水あるいは酸が含まれていることが好ましい。
【００６４】
液滴吐出ヘッドの内壁への被覆量としては、基材表面１ｃｍ2当たりホスホリルコリン基が１０-10〜１０-5モルであるのが好ましく、１０-9〜１０-5モルであるのがより好ましい。かかる範囲であると、生体適合性が十分発揮される。
【００６５】
なお、上記乾燥工程の後、液滴吐出ヘッド内に蒸留水を充填し、室温下又は加熱下でしばらく放置することが好ましい。かかる操作によれば、液滴吐出ヘッド内に形成された被膜と水との親和性を高めることができる（この処理を平衡化という）。
【００６６】
また、ホスホリルコリン基含有共重合体が、上記シラン基含有不飽和化合物単位を構成単位として含む場合、上記乾燥工程の後、ホスホリルコリン基含有（共）重合体中のシラノール基間、或いは、シラノール基と水酸基、アミノ基等とが脱水縮合により架橋を促進し、また、液滴吐出ヘッドの内壁表面の水酸基、カルボニル基、アミノ基、アミド基等と、シラノール基との結合を高めるために、加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理は、例えば、６０〜１２０℃で３０分間〜２４時間行うのが好ましい。なお、加熱処理は、乾燥処理と同時に行ってもよい。
【００６７】
なお、液滴吐出ヘッドを構成する材料は、上記に説明したとおりであるが、被膜形成成分であるホスホリルコリン基含有共重合体中のシラノール基との結合を高めるという観点からは、特に、表面にシラノール基と結合可能な水酸基、カルボニル基、アミノ基、アミド基等を有している材料であることが好ましい。また、表面にシラノール基と結合可能な基を有しない場合には、酸化処理により水酸基を導入する等により、シラノール基と結合可能な基を導入することにより、基材となる液滴吐出ヘッドと被膜との結合性を高めることが可能となる。
【００６８】
基材表面の酸化処理は、従来公知の方法により、化学処理であっても、物理処理であってもよい。具体的には、例えば、シリコン基板の場合には、上記熱酸化処理等によってもよく、また、酸素ガスを含む気体中でプラズマ処理をする方法、過マンガン酸塩を含む硫酸溶液で処理する方法が挙げられる。
【００６９】
上記のようにして構成された液滴吐出ヘッド１を駆動するには、加圧室基板１２２の右端面に成膜された金若しくは白金からなる共通電極１１２と、電極基板１２１に成膜された電極１０８との間に外部電源１０７からの出力電圧を印加する。当該出力電圧は振幅０Ｖから３５Ｖの矩形状のパルス波とする。すると、電極１０８の表面がプラスに帯電する一方で、対向する加圧室基板１２２の表面がマイナスに帯電する。この結果、両者には静電力が作用することとなるが、加圧室基板１２２の肉薄部分である加圧室１０５の底部が電極基板１２１側にわずかに撓み、弾性変形をする。つまり、加圧室１０５の底部に位置する可塑性のシリコン酸化膜は静電駆動によって弾性変形を行い、加圧室１０５内の圧力調整を行う振動板１０９として機能する。次いで、電極１０８へ印加される電圧をオフにすると、静電力が解除されて振動板１０９は元の位置に復元するため、加圧室１０５内の圧力が瞬間的に急激に高まり、ノズル孔１０６から試料溶液がドット状の微小液滴として吐出される。液滴は数ピコリットル程度のマイクロドットである。加圧室１０５側に撓んだ振動板１０９は電極基板１２１側に再度撓み、加圧室１０５内の圧力を急激に下げることによって、収容室１０１から、流路１０２、１０３、１０４を介して加圧室１０５へ試料溶液を補給する。
【００７０】
例えば、マイクロアレイを作成する際、液滴の吐出方向にはプローブの支持体（固相、マイクロアレイ基板）としてのスライドガラス等が配置されており、プローブＤＮＡや蛋白質などの各種生体関連物質を含む液滴をスライドガラス上に吐出し、これらプローブを同基板上に吸着させることによって、高集積化されたプローブアレイ（マイクロアレイ）を作製することができる。
【００７１】
プローブＤＮＡや各種蛋白質を含む溶液においては、核酸や蛋白質の種類に応じて粘度が著しく相違するため、同一の液滴吐出ヘッドを用いてノズル毎に異なる蛋白質溶液を吐出すると、１発あたりの吐出量がノズル毎に相違する。このように、ノズル毎に吐出液の重量が異なると、スポット毎にプローブの集積密度が異なるため、均質なプローブアレイを製造することができない。このため、同一の液滴吐出ヘッドを用いて粘度の異なる蛋白質溶液等を異なるノズルから吐出する際に、液滴の吐出回数をノズル毎に予め設定しておくことによって、スライドガラス上への吐出重量がほぼ均一となるように調整する。
【００７２】
尚、液滴スポットの重量を均一化するには、上述のように液滴の粘度に応じて吐出回数を調整する手法の他、ノズル毎の駆動電圧の設定を予め変えることによって、液滴スポットの重量を均一化することもできる。
【００７３】
固相上に固定するプローブ（生体関連物質）としては、上述したものが用いられ、より具体的には、レセプターと特異的に結合するリガンド、抗原と特異的に結合する抗体、酵素と特異的に結合する基質などの各種蛋白質、ターゲットＤＮＡと相補的な塩基配列を有するプローブＤＮＡ等をプローブとして用いることも可能である。
【００７４】
なお、本実施形態では、液滴吐出ヘッドとして、静電駆動方式を例示したが、本発明はこれに限らず、ピエゾ素子を用いた圧電駆動方式であってもよい。
【００７５】
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドを備えたマイクロアレイ製造装置について説明する。
【００７６】
図４は、マイクロアレイ製造装置の具体例について説明する図である。同図に示すマイクロアレイ製造装置は、液滴吐出ヘッド１、作業台２０１、Ｙ方向駆動軸２０２、Ｘ方向ガイド軸２０４、作業台駆動モータ２０５、基台２０６、制御部２０７を備え、構成されている。また、作業台２０１上には、マイクロアレイに用いられる基板２０８が、例えば４８枚載置されている。この基板２０８上に所望のプローブ溶液（生体関連物質含有溶液）をスポッティングすることにより、マイクロアレイを製造できる。
【００７７】
Ｙ方向駆動軸２０２には、Ｙ方向駆動モータ２０３が接続されている。Ｙ方向駆動モータ２０３は、例えばステッピングモータ等であり、制御部２０７からＹ軸方向に対向する動作信号が供給されると、Ｙ方向駆動軸２０２を回転させる。Ｙ方向駆動軸２０２が回転させられると、液滴吐出ヘッド１はＹ方向駆動軸２０２の方向に沿って移動する。
【００７８】
Ｘ軸方向ガイド軸２０４は、基台２０６に対して動かないように固定されている。また、作業台２０１には、作業台駆動モータ２０５が接続されている。作業台駆動モータ２０５は、例えばステッピングモータ等であり、制御部２０７からＸ軸方向に対応する駆動信号が供給されると、作業台２０１をＸ軸方向に移動させる。すなわち、作業台２０１をＸ軸方向に駆動し、液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に駆動することによって、液滴吐出ヘッド１を基板２０８上の所望の場所に自在に移動させることができる。
【００７９】
制御部２０７は、プローブ溶液の吐出タイミング、吐出回数等を制御する為の駆動信号を液滴吐出ヘッド１に供給する。また、制御部２０７は、Ｙ方向駆動モータ２０３及び作業台駆動モータ２０５のそれぞれに対して、これらの動作を制御する為の駆動信号を供給する。
【００８０】
なお、上述したＹ方向駆動軸２０２、Ｙ方向駆動モータ２０３、制御部２０７が走査駆動手段に、Ｘ方向ガイド軸２０２、作業台駆動モータ２０５、制御部２０７が位置制御手段にそれぞれ対応している。
【００８１】
このような構成を備える本発明のプローブアレイ製造装置であれば、より多くの種類のプローブ溶液を基板２０８上に吐出することができ、作業効率を顕著に向上させることが可能となる。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態によれば、試料溶液、特に、生体関連物質を含有する溶液の接触する部位が、生体膜構成成分であるリン脂質極性基（ホスホリルコリン基）を含む（共）重合体により被覆されているので、生体適合性に優れた液滴吐出ヘッドを提供し得る。したがって、試料溶液中の成分が液滴吐出ヘッドの内壁に付着するなどして、吐出不良を生じるのを防止することができ、また、生体関連物質（例：タンパク質）が液滴吐出ヘッドの内壁に付着して構造変化することによる失活の問題も防止し得る。また、試料の内壁付着等を防止し得ることから、試料溶液の濃度の経時変化も回避することができるものと考えられる。
【００８３】
液滴吐出ヘッドは、ガラス基板とシリコン基板を主要構成部材としているため、半導体製造プロセス等で利用されているリソグラフィ工程を用いて容易に設計、加工することができ、さらに、デバイスパラメータの変更はフォトマスクのパターンを変更するだけで済むため、設計変更に便利である。特に、蛋白質等を含む溶液の粘性は通常のインクと比較すると、蛋白質等の種類に応じて粘性、表面張力などの物性的特性が著しく異なるため、液滴吐出ヘッドのノズル径、ノズルピッチ等の各寸法を最適化する必要があるが、フォトマスクのパターンを変更するだけで容易に設計変更できるため、便利である。さらに、半導体製造プロセスによれば、高精度な微細加工が可能となるため、寸法精度がよく、マイクロアレイ（プローブアレイ）を製造する際の液滴スポットの大きさにばらつきがない。また、半導体製造プロセスを流用しているため、低コストで生産性に優れている。
【００８４】
また、ホウケイ酸ガラス基板とシリコン基板との接合手段として、陽極接合を利用し得るため、簡易に結合可能である。また、静電力で駆動するため、バブルジェット（登録商標）のように蛋白質等を変性させるおそれもなく、さらに装置構成を極めて簡素化できるため、液滴吐出ヘッドの小型化が可能でデッドボリュームを小さくできる。また、ノズルの狭ピッチ化により、高密度のスポット形成が可能である。さらに、静電駆動によれば、アクチュエータの信頼性が高く、長寿命である上に、高周波駆動が可能となり、高速吐出が可能となる。
【００８５】
さらに、本実施形態のマイクロアレイ製造装置によれば、より多くの種類のプローブ溶液（生体関連物質含有溶液）を基板上に吐出することができ、作業効率を顕著に向上させることが可能となる。
【実施例】
【００８６】
（実施例１）
液滴吐出ヘッドの準備
図１に示すような液滴吐出ヘッドを準備した。
なお、加圧室基板、ノズル基板にはシリコンを用い、電極基板にはホウケイ酸ガラスを用い、収容部にはＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）を用いた。
被膜溶液の調製：
ＭＰＣとＭＰＴＭＳ（３−メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン）とのモル比が９：１の共重合体（以下、ＭＰＣ−ＭＰＴＭＳ共重合体という）を準備した。このＭＰＣ−ＭＰＴＭＳ共重合体をエタノールに溶解して、０．１％のエタノール溶液を調製した。
なお、ＭＰＣ−ＭＰＴＭＳ共重合体の製法は、以下のとおりである。ＭＰＣは、日本油脂社製のものを用い、ＭＰＴＭＳは、信越シリコーン社製のものを用いた。
所定量のＭＰＣとＭＰＴＭＳを各々エタノール５ｍｌに溶解させた後、モノマー比が９０／１０となるように混合し、全モノマー濃度が１０重量％となるようエタノールで希釈して、１５ｍｌのモノマー溶液を調製した。重合開始剤であるＡＩＢＮ  ０．０１ｍｍｏｌとモノマー溶液をガラス製の反応容器に入れ、窒素置換を５分間行った後に封管した。重合反応は、６０℃に設定したオイルバス中で６時間行った。常温に冷却後、開管して５００ｍｌのビーカー中に入れた貧溶媒であるエーテルとクロロホルムの混合溶液（体積比７：３）３００ｍｌを用いて再沈殿を行った。その後、一晩減圧乾燥を行って得られたものをもう一度エタノール１５ｍｌに溶解させて同じ条件で再沈殿を行い、次いで一晩減圧乾燥を行って目的のＭＰＣ−ＭＰＴＭＳ共重合体を得た。ＭＰＣ−ＭＰＴＭＳ共重合体中のＭＰＣ組成は、重エタノール中でのＮＭＲ測定により確認した。
【００８７】
被膜の形成：
上記のように準備した液滴吐出ヘッドの収容室から、シリンジを用いて上記ＭＰＣ−ＭＰＴＭＳ共重合体０．１重量％のエタノール溶液をコーティング（被覆）液として注入し、液滴吐出ヘッドの流路内に充填した。この状態で１分間保持した後、コーティング液を吸引除去した。その後、８０℃で１時間保持し、コーティング液を乾燥させて固定した。次に、純水中に２時間以上浸漬させることにより、被膜の平衡化処理を行った。これにより、ＭＰＣ−ＭＰＴＭＳ共重合体でコーティングした液滴吐出ヘッドを得た。
【００８８】
（比較例１）
実施例１と同様の液滴吐出ヘッドで、被膜形成（コーティング）をしなかったものを比較例１として用いた。
【００８９】
（評価試験）
液滴吐出ヘッドの吐出性能を、インシュリン溶液の吐出性により評価した。インシュリン溶液の吐出性の評価は、ＥＬＩＳＡ法により行った。ＥＬＩＳＡ法の試験キットとしては、Ｍｅｒｃｏｄｉａ社製の商品名 Insulin, Mouse, ELISA Kit (96 well)を用いた。
以下、具体的な手順について説明する。
まず、異なる濃度０．２８μｇ／Ｌ、０．６７μｇ／Ｌ、１．６μｇ／Ｌ、３．９μｇ／Ｌ、６．８μｇ／Ｌのインシュリン溶液を５種類準備した。
この５種類のインシュリン溶液を液滴吐出ヘッド内に各々収容し、プレートのウェル内に、各ウェルにつき、１３０００ショットずつ吐出した。なお、１３０００ショットは、良好に吐出し得た場合には、全量２５μｌとなる。また、吐出条件は、ｆ＝２ｋＨｚ、Ｐｗ＝２０μｓｅｃ、３８Ｖで行った。
次に、インシュリン溶液が入った各ウェルにＨＲＰ標識したインシュリン抗体を５０μｌずつ入れた。その後、振盪器で振盪しながら室温で２時間インキュベートした。
上澄み液をパスツールピペットで吸引廃棄後、３５０μｌの洗浄液で５回洗浄を行った。洗浄液を除去した後、ＨＲＰの基質であるＴＭＢ基質を、各ウェルに２００μｌずつ供給し、１５分間放置した。その後、反応停止剤として硫酸５０μｌを入れ、５秒間振盪器で振盪した後、プレートリーダを用いて４５０ｎｍにおける吸光度を測定した。
また、上記と同様の方法により、比較例１の液滴吐出ヘッド（コーティングなし）についても吐出性能を評価した。さらに、参考例として、上記異なる濃度の５種類のインシュリン溶液を、各々マイクロピペッターを用いて各々ウェル内に供給し、上記と同様の評価を行った。
【００９０】
図５に、液滴吐出ヘッドの吐出性能を評価した結果を示す。
図５に示すように、実施例１のコーティングを施した液滴吐出ヘッドを用いた場合には、参考例として示したマイクロピペッターを用いて２５μｌずつ供給した場合とほぼ同等の吸光度が観察された。したがって、実施例１のコーティングを施した液滴吐出ヘッドでは、インシュリンが液滴吐出ヘッド内で、付着・変性等することなく、良好に吐出可能であったことが示された。一方、比較例１のコーティングなしの液滴吐出ヘッドを用いた場合には、いずれのインシュリン濃度においても吸光度が減少していた。吸光度が減少した要因の一つとしては、比較例１の液滴吐出ヘッドを用いた場合、液滴が吐出されない場合もあり、完全な量のインシュリン溶液が吐出されなかったこと等が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの上面図である。
【図２】図２は、図１におけるａ〜ｊを通る断面図を示す。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの動作機構を説明するための概念図である。
【図４】図４は、マイクロアレイ製造装置の具体例について説明する図である。
【図５】図５は、液滴吐出ヘッドの吐出性能を評価した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１・・・液滴吐出ヘッド、１０１・・・収容室、１０２・・・流路、１０３・・・流路、１０４・・・流路、１０５・・・加圧室、１０６・・・ノズル孔、１０７・・・外部電源、１０８・・・電極、１０９・・・振動板、１１０・・・支持部材、１１２・・・共通電極、１２０・・・収容部、１２１・・・電極基板、１２２・・・加圧室基板、１２３・・・ノズル基板、１３１・・・マイクロチャンネル（流路）
【図１】
2005010144.tif 000003
【図２】
2005010144.tif 000004
【図３】
2005010144.tif 000005
【図４】
2005010144.tif 000006
【図５】
2005010144.tif 000007