(57)【要約】【課題】有機化合物の配列パターンの変更に即座に対応可能で，合成される有機化合物の均一性にも優れる有機化合物合成装置，光照射装置，有機化合物合成用基板および有機化合物の合成方法を提供する【解決手段】本発明によれば，１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物を合成する有機化合物合成装置であって，有機化合物を合成するための有機材料を保持する有機化合物合成用基板と，有機化合物合成用基板に合成に要する光を照射する少なくとも１つの光照射装置とを備える有機化合物合成装置，光照射装置，有機化合物合成用基板および有機化合物の合成方法が提供される。【選択図】図１
2007252249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物を合成する有機化合物合成装置であって：
前記有機化合物を合成するための有機材料を保持する有機化合物合成用基板と，
前記有機化合物合成用基板に，合成に要する光を照射する少なくとも１つの光照射装置と，
を備えることを特徴とする，有機化合物合成装置。
【請求項２】
光源と，前記光源に連結され前記光源からの発光に位相を与える位相板と，を備える光学素子と，
前記光学素子を保持する光学素子保持基板と，
を含み，
１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物の合成に用いられることを特徴とする，光照射装置。
【請求項３】
前記光学素子は，前記光源からの発光をビーム広がり角の小さい光ビームにするレンズをさらに備えることを特徴とする，請求項２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記光源は，半導体を用いた発光素子であることを特徴とする，請求項２または３に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記光源は，発光ダイオードであることを特徴とする，請求項４に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記光学素子は，光源からの発光を集光する集光レンズを更に含むことを特徴とする，請求項２〜５のいずれかに記載の光照射装置。
【請求項７】
前記光学素子は，ハウジング構造により覆われ，
前記ハウジング構造は，前記光学素子からの発光を通過させる開口部を有し，前記開口部の周囲には遮光材が設けられることを特徴とする，請求項２〜６のいずれかに記載の光照射装置。
【請求項８】
前記位相板は，前記光源からの発光に１８０°の位相を与えることを特徴とする，請求項２〜７のいずれかに記載の光照射装置。
【請求項９】
前記光学素子は，一の前記光学素子保持基板にアレイ状に複数配設されることを特徴とする，請求項２〜８のいずれかに記載の光照射装置。
【請求項１０】
基板と，
前記基板の一方の面に設けられ，縦横に開口部が配列される遮光層と，
を含み，
前記遮光層は，請求項２〜９のいずれかに記載の光照射装置からの照射光の光分布を均一にし，
１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物の合成に使用されることを特徴とする，有機化合物合成用基板。
【請求項１１】
前記遮光層上にさらにスペーサ層が設けられ，
前記スペーサ層の厚みは，前記照射光の波長以下であることを特徴とする，請求項１０に記載の有機化合物合成用基板。
【請求項１２】
前記基板の他方の面には，前記開口部に対応する部位に前記照射光を集光する陥没部が形成されることを特徴とする，請求項１０または１１に記載の有機化合物合成用基板。
【請求項１３】
１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物の合成方法であって：
（ａ）請求項１０〜１２のいずれかに記載の有機化合物合成用基板に，前記有機化合物を重合するための有機材料を供給する工程と，
（ｂ）前記有機化合物合成用基板上の前記有機材料に，請求項２〜９のいずれかに記載の光照射装置を用いて光を照射する工程と，
を含むことを特徴とする，有機化合物の合成方法。
【請求項１４】
前記（ｂ）工程では，前記有機化合物合成用基板と前記光照射装置とを相対移動させることを特徴とする，請求項１３に記載の有機化合物の合成方法。
【請求項１５】
前記（ａ）工程と前記（ｂ）工程とを，順に複数回繰り返すことを特徴とする，請求項１３または１４に記載の有機化合物の合成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，有機化合物合成装置，光照射装置，有機化合物合成用基板および有機化合物の合成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体物質であるＤＮＡ（デオキシリボ核酸）を用いた診断において，ＤＮＡを基板上に配列したチップ（ＤＮＡチップあるいはオリゴヌクレオチドマイクロアレイと呼ばれる。以下，ＤＮＡチップという。）を用いる方法が，一人一人の人間の違いに対応した，オーダーメード医療の実現に必須なものとして研究され，実用化されつつある。
【０００３】
図９ＡにＤＮＡチップを説明するための概略図を，図９Ｂに図９ＡのＤＮＡチップの製造方法を説明するための概略図を，それぞれ示す。また，図１０にＤＮＡチップの作用原理を示す概略図を示す。
【０００４】
図９Ａ（ａ）は，ＤＮＡチップの平面図である。このＤＮＡチップは，基板１０の上に，ＤＮＡのセグメントを固定するための区画２０が，縦横に形成されているものである。それぞれの区画２０の中に，配列の異なるＤＮＡのセグメントが固定される。このようなＤＮＡチップの製造方法としては，あらかじめ区画分だけのＤＮＡを合成しておき，それを基板１０上の区画２０にそれぞれ並べていく方法と，各区画２０上で核酸をつなげて合成していく方法の２種類が考えられている。
【０００５】
このような方法としては，特許文献１〜３に提案されているように，４つの塩基に応じた材料だけで，任意の配列のＤＮＡを直接基板上に合成したり，光リソグラフィを用いたりして基板上のＤＮＡのパターン形成を行う方法がある。更に，インクジェット方式でＤＮＡのパターン化を行う方法が提案されている。
【０００６】
ここで，図９Ａ（ｂ）および図９Ｂを用いて，上記の基板上で核酸をつなげて合成していく方法の概略を説明する。まず，図９Ａ（ｂ）は図９Ａ（ａ）のＤＮＡチップの区画２０の１つを示した部分拡大図で，ＤＮＡチップは，この区画２０に，リンカー３０を介して，保護基４０を形成する。続いて，図９Ｂ（ａ）〜（ｆ）のアルファベット順に，任意の配列を有するＤＮＡは合成される。
【０００７】
すなわち，図９Ｂ（ａ）は，区画２０上に保護基４０が導入されたリンカー３０が設けられた状態を模式的に示したものである。図９Ｂ（ｂ）のように，保護基４０は，光あるいは酸５０に対して反応し，リンカー３０から脱離する。その結果，末端に水素原子を有するリンカーの端部３０ａが現れる。ここに，保護基４０が導入された塩基６０ａを反応させると，塩基６０ａのイソプロピル（ｉＰｒ）基を有した部分がリンカーの端部３０ａにつながる（図９Ｂ（ｃ））。この作業を繰り返して行う。すなわち，新たな塩基をつなぎたい保護基４０に対して光の照射または酸の供給５０を行うと，保護基４０がはずれ（図９Ｂ（ｄ）），保護基４０が導入された塩基６０ｂを反応させると，新たな塩基６０ｂが，保護基４０のはずれた部位につながっていく（図９Ｂ（ｅ））。このような工程を繰り返すことで，任意の塩基配列７０を形成することができ（図９Ｂ（ｆ）），それぞれの区画で同様の処理を行うことにより，マイクロアレイを製造することができる。
【０００８】
このようにして製造されたマイクロアレイで遺伝子診断を行う場合には，図１０に示すように，例えば検体で発現している遺伝子により合成されたＲＮＡ，あるいはＤＮＡ自体の塩基配列を得て（８０ａ，８０ｂ），このＲＮＡの検出に必要な信号を得ることができる蛍光標識９０ａ，９０ｂなどを付加する。マイクロアレイにこの試料を加えると，マイクロアレイ上の配列７０と相補的なＲＮＡあるいはＤＮＡ８０ｂのみが，所定の塩基配列の部分に結合する。マイクロアレイ内に残るＲＮＡに結合した蛍光標識９０ｂからの蛍光を検出することで，検体中でどのような遺伝子が発現しているかを知ることができる。このようにして，遺伝子を利用して病気の診断を行うことができる。
【０００９】
このようなマイクロアレイは，基板上のどの区画にどのようなＲＮＡ，ＤＮＡ等の塩基の配列を製造するかは，光照射を行う区画２０を決めることで，決定することができる。
【００１０】
更に，光照射を用いて基板上に配列パターンを形成する方法としては，半導体集積回路を製造する場合に使用するガラスマスクを用いる方法や，ディスプレイに開発されたマイクロマシンミラーや液晶を用いるもの，インクジェット方式を使用するもの等も考案されている。
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００７９５２９号明細書
【特許文献２】米国特許第６６０００３１号明細書
【特許文献３】米国特許第６３７５９０３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら，ガラスマスクを用いる方法は，同じ配列パターンを大量に生産する場合には良いが，配列パターンの変更に即座に対応できないという問題があった。また，マイクロマシンミラーや液晶を用いた方法は，配列パターンの変更に対して即座に対応できるものの，ガラスマスクと同様に投影系の光学系を用いているために，装置の小型化には限界がある。また，ガラスマスクを用いる方法では，基板上の各区画に合成されたＤＮＡの均一性に優れているが，他の光学的な方法やインクジェット方式では，得られる化合物の均一性に問題があった。
【００１３】
そのために，有機化合物の配列パターンの変更に即座に対応可能で，合成される有機化合物の均一性にも優れる有機化合物合成装置，光照射装置，有機化合物合成用基板および有機化合物の合成方法が希求されていた。
【００１４】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，有機化合物の配列パターンの変更に即座に対応可能で，合成される有機化合物の均一性にも優れる，新規かつ改良された有機化合物合成装置，光照射装置，有機化合物合成用基板および有機化合物の合成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物を合成する有機化合物合成装置であって，有機化合物を合成するための有機材料を保持する有機化合物合成用基板と，有機化合物合成用基板に合成に要する光を照射する少なくとも１つの光照射装置とを備える有機化合物合成装置が提供される。
【００１６】
かかる構成によれば，有機化合物合成用基板には，有機化合物の合成に必要な有機材料が保持され，光照射装置は，有機化合物の合成に要する光を上記の有機化合物合成用基板に照射する。その結果，有機化合物合成用基板上に，１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物が合成される。
【００１７】
上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，光源と，光源に連結され光源からの発光に位相を与える位相板とを備える光学素子と，光学素子を保持する光学素子保持基板とを含み，１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物の合成に用いられる光照射装置が提供される。
【００１８】
かかる構成によれば，光学素子に設けられた位相板は，光源からの光に位相差を与え，光学素子保持基板は，光学素子を保持する。かかる構成を有する光照射装置は，光源からの発光の光分布を均一にすることができる。
【００１９】
上記の光学素子は，光源からの発光をビーム広がり角の小さい光ビームにするレンズをさらに備えてもよい。かかる構成によれば，上記レンズは，レンズを通過する光源からの発光をビーム広がり角の小さい光ビームにする。その結果，光源からの発光の散逸を防ぐことができる。
【００２０】
上記光源として，半導体を用いた発光素子を用いてもよく，発光ダイオードを用いてもよい。かかる光源を用いることで，光源の大きさを小さくすることが可能となる。
【００２１】
光学素子は，光源からの発光を集光する集光レンズを更に含むことも可能である。かかる集光レンズは，光源からの発光を効率よく集光することができる。
【００２２】
光学素子は，ハウジング構造により覆われ，ハウジング構造は，光学素子からの発光を通過させる開口部を有し，開口部の周囲には遮光材が設けられてもよい。
【００２３】
上記の光照射装置は，位相板により，光源からの発光に１８０°の位相を与えることが可能である。かかる構成により，光源からの発光に１８０°の位相が与えられ，光源からの発光の光分布に，光強度の均一な部分を形成することができる。
【００２４】
光学素子は，一の光学素子保持基板にアレイ状に複数配設されてもよい。かかる構成により，上記の光学素子は，複数箇所にまとめて光を照射することができる。
【００２５】
上記複数の光学素子は，別個に制御することができる。かかる構成により，光を照射する箇所を選択することが可能となる。
【００２６】
上記課題を解決するために，本発明の第３の観点によれば，基板と，基板の一方の面に設けられ，縦横に開口部が配列される遮光層とを含み，遮光層は，上記の光照射装置から照射される光の光分布を均一にし，１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物の合成に使用される有機化合物合成用基板が提供される。
【００２７】
かかる構成によれば，基板上に形成された遮光層は，光照射装置から照射される光を遮光し，遮光層に縦横に配列された開口部にのみ，均一な光分布の光が照射されるようになる。その結果，上記の開口部では，１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み，光照射により重合される有機化合物が，均一に合成されるようになる。
【００２８】
遮光層上にさらにスペーサ層が設けられ，スペーサ層の厚みは，照射光の波長以下であってもよい。
【００２９】
基板の他方の面には，上記の開口部に対応する部位に，照射光を集光する陥没部が形成されてもよい。かかる構成により，基板に形成された陥没部がレンズとして機能し，照射光を集光させる。
【００３０】
上記課題を解決するために，本発明の第４の観点によれば，１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み光照射により重合される有機化合物の合成方法であって，（ａ）上記の有機化合物合成用基板に，有機化合物を重合するための有機材料を供給する工程と，（ｂ）上記の有機化合物合成用基板上の有機材料に，上記の光照射装置を用いて光を照射する工程とを含む有機化合物の合成方法が提供される。
【００３１】
かかる構成によれば，有機化合物合成用基板上に供給された有機材料に，光照射装置から重合に要する光が照射され，有機化合物合成用基板上に有機化合物が合成される。その結果，有機化合物が固定された有機化合物アレイを製造することができる。
【００３２】
上記（ｂ）工程では，有機化合物合成用基板と光照射装置とを相対移動させることも可能である。有機化合物合成用基板と光照射装置とを相対移動させることで，合成操作を効率よく行うことが可能となる。
【００３３】
上記の（ａ）工程と（ｂ）工程とを，順に複数回繰り返すことも可能である。かかる操作により，任意の繰り返し単位数からなる有機化合物が合成された有機化合物アレイを製造することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば，有機化合物の配列パターンの変更に即座に対応可能で，合成される有機化合物の均一性にも優れる有機化合物合成装置，光照射装置，有機化合物合成用基板および有機化合物の合成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３６】
（第１の実施形態）
図１は，本発明の第１の実施形態に係る光照射装置１００と，有機化合物合成用基板２００とを概略的に説明するための模式図である。
【００３７】
図１（ａ）は，本実施形態に係る光照射装置１００と，有機化合物合成用基板２００の側面図であり，図１（ｂ）は，本実施形態に係る有機化合物合成用基板２００の平面図である。
【００３８】
本実施形態に係る光照射装置１００は，光源１１０と，コリメートレンズ１２０と，位相板１３０と，集光レンズ１４０からなる光学素子と，この光学素子を保持する光学素子保持基板１５０とを備える。
【００３９】
光源１１０は，所定の波長の光を発光する。光源１１０として，例えば半導体を用いた光学素子を使用することができる。半導体を用いた光学素子の例としては，例えば，半導体レーザーや発光ダイオードなどがある。発光波長の選択にあたっては，有機化合物を合成するために必要な光エネルギーに応じて，発光波長を選択することが可能であるが，得られる光エネルギーが大きいという点で，波長の短い光を出射する光源を用いることが好ましい。このような観点から，本実施形態では，例えば，発光波長４００ｎｍ程度の青色発光ダイオードを使用することができる。
【００４０】
コリメートレンズ１２０は，このレンズ１２０に入射する光をビーム広がり角の小さい光ビーム，例えば平行光にする機能を有する。光を平行光にすることができるものであれば，あらゆるレンズを使用することができるが，コスト面から，通常の発光ダイオードプリンタで用いられるようなロッドレンズを使用することが好ましい。
【００４１】
位相板１３０は，コリメートレンズ１２０を通過した光に，位相差を与える役割を果たすものである。位相板１３０は，位相差を自由に設定することが可能であり，位相板１３０に入射した光に設定された位相差を与えることで，入射光の光分布を整形することができる。
【００４２】
集光レンズ１４０は，位相レンズ１３０を通過した光を，集光レンズ１４０の焦点の位置に集光させる機能を有する。集光レンズ１４０は，球面レンズや非球面レンズ等の任意のレンズを使用することができる。
【００４３】
上記の光源１１０，コリメートレンズ１２０，位相板１３０および集光レンズ１４０とから，光学素子が形成される。この光学素子は，光学素子保持基板１５０により，担持されている。
【００４４】
光学素子保持基板１５０は，図１（ａ）においては，光源１１０の一方の面とコリメートレンズ１２０の端面の一部を支持するように設けられているが，光源１１０の周りを覆うように設けられてもよい。上記のようにして，本実施形態に係る光照射装置１００は構成されている。
【００４５】
図２は，本実施形態に係る光照射装置１００を，光軸方向から見た平面図である。本実施形態に係る光照射装置１００は，図２に示すように，１つの光学素子保持基板１５０に，複数個の光学素子が設けられ，アレイ状となっていてもよい。この場合には，位相板１３０を，一枚の大きな基板として形成し，この位相板１３０にコリメートレンズ１２０および集光レンズ１４０を連結させることができる。そして，コリメートレンズ１２０に光源１１０を接続することができる。
【００４６】
光源１１０をアレイ状に形成した場合には，一度に有機化合物合成用基板２００の複数箇所へ光を照射することが可能となる。また，これら複数の光源１１０は，それぞれ個別に制御可能であるため，光を照射する箇所を選択することが可能である。
【００４７】
図１（ａ），図２に示したように，１つの光学素子において，光源１１０，コリメートレンズ１２０，位相板１３０および集光レンズ１４０は，同一の光軸上に設けられている。
【００４８】
本発明の第１の実施形態に係る有機化合物合成用基板２００は，図１（ａ）に示したように，基板２１０，遮光層２２０，開口部２４０およびスペーサ層２５０を備える。
【００４９】
基板２１０は，ガラスやプラスチックなど通常使用されているものを用いることが可能である。図１（ｂ）に示したように，基板２１０の一方の面上には遮光部材が設けられ，遮光層２２０を形成している。遮光層２２０には，縦横に複数の開口部２４０が設けられている。この開口部２４０は，遮光層２２０のうち，遮光部材が設けられていない部位であって，遮光層２２０に形成された陥没部である。この開口部２４０が，本実施形態に係る有機化合物合成用基板２００における区画２３０として機能する。
【００５０】
遮光層２２０は，金属，塗料，またはカーボンのような光を遮断する材料等を用いて形成される。用いる遮光材は，光源１１０の発光波長に応じて，変更する必要がある。
【００５１】
遮光層２２０に縦横に形成された，アレイ状の複数の開口部２４０は，光照射装置１００からの光照射により合成される有機化合物が固定される部位である。
【００５２】
また，遮光層２２０と遮光層２２０に形成された開口部２４０とは，光照射装置１００からの発光に対してスリットとして機能する。このために，遮光層２２０に形成する開口部２４０の幅を調節することで，光照射装置からの照射光の光分布を均一にすることが可能となる。
【００５３】
遮光層２２０上には，基板２１０と同じ材料を用いてスペーサ層２５０を設けることもできる。スペーサ層２５０を形成する場合には，スペーサ層２５０の厚みは，光源１１０の発光波長と同程度とすることが好ましい。
【００５４】
スペーサ層２５０を形成する際には，図１（ａ）のように，開口部２４０がスペーサ層２５０を形成する材料によって充填され，スペーサ層２５０の表面を略平面としてもよいし，開口部２４０の部分はスペーサ層２５０を形成しないようにして，区画２３０を陥没部として維持してもよい。また，開口部２４０にあたる部位が凸形状となるようにスペーサ層２５０を形成してもよい。
【００５５】
スペーサ層２５０により開口部２４０にあたる部位が略平面または凸形状となっても，有機化合物の合成に必要な試薬が液体である場合には，スペーサ層２５０に表面処理を施し液体との親和性を制御することで，液体自身の表面張力を用いて液体を保持することが可能である。
【００５６】
スペーサ層２５０を設けた場合には，開口部２４０の上部に位置するスペーサ層２５０の部位が，本実施形態に係る有機化合物合成用基板２００の区画２３０として機能する。
【００５７】
本実施形態に係る光照射装置１００は，図１（ａ）に示したように，有機化合物合成用基板２００の裏側の面（ｚ軸負方向側の面）から基板２００に向かって光を照射してもよい。これは，有機化合物合成用基板２００に，例えば有機化合物を合成するための有機材料を供給する装置を設けた場合に，光照射装置１００の光軸と有機材料を供給する装置とが重なってしまう可能性があるためである。また，光照射装置１００の光源１１０として，発光ダイオードを用いる場合には，発光ダイオードの焦点距離は短い場合が多いために，開口部２４０との間隔を短くすることが必要となる。このような場合には，有機化合物合成用基板２００の表側から光を照射してもよい。
【００５８】
続いて，図３を用いて，本実施形態に係る発光ダイオードヘッド１００と有機化合物合成用基板２００における遮光層２２０の機能について説明する。図３は，本実施形態に係る発光ダイオードヘッド１００および有機化合物合成用基板２００における遮光層２２０の機能について説明するための模式図である。
【００５９】
図３に示すように，光源１１０を出てコリメートレンズ１２０により平行光となった光束３００は，位相板１３０により所定の位相が与えられる。位相板１３０は，図３に示したように，例えば，略凸形状を有している。光束３００に位相差が与えられる範囲は，光軸に対して直交する方向の凸形状部分の幅により決定され，与えられる位相差は，光軸に対して平行な方向の凸形状部分の高さにより決定される。
【００６０】
光束３００の一部に対して位相差が与えられると，位相差が与えられた部分の光分布が変化する。例えば，光束３００としてガウス光を用いた場合に，位相板１３０によってガウス光に位相差を与えると，位相板１３０を通過した後の光束３１０は，図３のような平坦部を有する光束となる。このように，光分布に平坦部が形成されると，この平坦部では光エネルギーが均一になるという効果がある。
【００６１】
位相板１３０により光分布が均一となった光束は，集光レンズ１４０の焦点の位置に集光されることとなる。このとき，集光レンズ１４０と遮光層２２０との間隔を，集光レンズ１４０の焦点距離とすることが好ましい。このようにすることで，開口部２４０に最も光強度の大きな光束３００を集めることができる。
【００６２】
光分布に平坦な部位が形成された光３１０は，遮光層２２０に集光する際に，遮光層２２０自身がスリットの役割を果たすことで更に不要な光がカットされ，光分布の均一な光３２０となる。この光分布の均一な光３２０によって，有機化合物合成用基板２００に形成された１つの開口部２４０全体に渡って，均一な光強度を有する光が照射されるため，開口部２４０上に局在化されている有機材料に生ずる反応に，ムラが生じない。その結果，１つの区画２３０に合成される有機化合物は，均一なものとなる。
【００６３】
図４は，本実施形態に係る光照射装置１００および有機化合物合成用基板２００の斜視図である。図４から明らかなように，本実施形態に係る光照射装置１００に設けられた光学素子の個数は，有機化合物合成用基板２００にｘ軸方向に沿って形成された区画２３０の個数と同数となるように形成されている。また，光照射装置１００を形成する各光学素子は，それぞれ個別に制御できるようになっている。
【００６４】
上記のように，光学素子の個数と，光照射装置１００に対して平行な方向の区画２３０の個数とが１対１に対応することで，光学素子の光源１１０のオン・オフをそれぞれ切り替えることで，対応する区画２３０を露光するか，しないかを制御できる。このように，本実施形態に係る光照射装置１００と有機化合物合成用基板２００とを用いることで，有機化合物の配列パターンの変更に即座に対応可能することができる。
【００６５】
光照射装置１００は，例えばｙ軸正方向に向かって，有機化合物合成用基板２００をスキャンし，光照射装置１００に対して平行な方向（ｘ軸）に沿った１列の区画２３０を露光していく。例えば，露光すべき区画２３０が全部でＮｓ個存在し，１つあたりの区画２３０を露光するのに要する時間をｔとすると，全露光時間は，有機化合物合成用基板２００全体でＮｓ×ｔとなる。
【００６６】
また，光照射装置１００の光源１１０として発光ダイオードを使用した場合には，従来の水銀ランプを用いた方法と比較して光量を多くすることが可能となるため，有機化合物を合成するための光化学反応に要する時間を短くすることができる。
【００６７】
有機化合物を合成する際，特に，ＤＮＡ合成などで塩基を２５〜７０層繰り返して反応させる場合には，各露光での位置合わせが必要となる。本実施形態に係る有機化合物合成用基板２００では，この位置合わせを遮光層２２０のパターン検出で行うことができる。本実施形態に係る有機化合物合成用基板２００では，遮光層２２０として遮光材が基板２１０に作りつけられているために，位置精度に対する要求はさほど厳しくなく，例えば数μｍ程度で十分である。
【００６８】
なお，図４では，光源１１０とコリメートレンズ１２０とは，１対１に対応するように描かれているが，複数の光源１１０に対してコリメートレンズ１２０，位相板１３０，集光レンズ１４０とを共有するように設計しても良い。このような構造とすることにより，隣接する光源１１０間の間隔（ピッチ）を狭くすることができる。
【００６９】
例えば，複数の光源１１０からの発光を，単一のコリメートレンズ１２０や，単一の集光レンズ１４０で集光してもよい。また，図４では，光源１１０とコリメートレンズ１２０との光軸が一致するような配置となっているが，複数のコリメートレンズ１２０を千鳥配置に配置して，あわせて１つのコリメートレンズとして機能させてもよい。
【００７０】
図４においては，光照射装置１００は１つのみであったが，図５のように複数の光照射装置１００を用いることも可能である。図５においては，同様の光照射装置１００ａと１００ｂを用いて，各区画２３０の露光を行う場合について図示している。
【００７１】
Ｎｈ個の光照射装置１００を用いて，同時に露光を行うことで，有機化合物合成用基板２００を露光するために必要な時間は，１つの光照射装置１００を用いた場合に要する時間の１／Ｎｈとなる。例えば，有機化合物合成用基板２００の区画２３０が全部でＮｓ個ある場合には，露光回数はＮｓ／Ｎｈとなり，有機化合物合成用基板２００全部を露光するために要する時間は，（Ｎｓ／Ｎｈ）×ｔとなる。各光照射装置１００が担当する領域は決まっているため，光照射装置１００のｙ軸方向に関する相対位置は，精度を必要とせず，組み込み時の微調整で得られる精度で充分である。
【００７２】
なお，図５では光照射装置１００を２つ用いた場合ついて図示しているが，組み込まれる光照射装置１００の個数は上記の個数に限定されず，３つ以上組み込んでもよい。また，用いる光照射装置１００の個数は，露光すべき有機化合物合成用基板２００の大きさ等により決定することが可能である。
【００７３】
上記のような光照射装置１００および有機化合物合成用基板２００を用いて，１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位を含み，光照射によって重合される有機化合物を合成し，有機化合物アレイを製造する方法を，以下に詳細に説明する。
【００７４】
以下では，上記の有機化合物の例として，任意の塩基配列を有するＤＮＡを合成する場合を説明する。この場合には，上記の１種または２種以上の重合可能な繰り返し単位が，４種類の塩基アデニン（Ａ），チミン（Ｔ），グアニン（Ｇ），シトシン（Ｃ）に対応する。
【００７５】
まず，有機化合物合成用基板２００の区画２３０に，有機化合物を固定するためのリンカーを準備する。このリンカーの末端には，光照射によって解離する保護基を付けておく。
【００７６】
続いて，塩基を結合させたい区画２３０に対して光を照射するために，光照射装置１００と有機化合物合成用基板２００のいずれか一方を移動させ，光を照射する。その結果，光が照射された区画２３０では，リンカーの末端に導入された保護基がはずれ，リンカーと塩基とが結合できるようになる。
【００７７】
その後，反応させたい塩基を含む溶液を区画２３０に供給する。その結果，リンカーと塩基とが反応し，塩基鎖が１つ生成される。
【００７８】
続いて，２種類目の塩基を結合させたい場合には，以上の操作を繰り返すことで，任意の塩基配列を有するＤＮＡが固定された有機化合物合成用基板，すなわち，ＤＮＡアレイを作成することができる。
【００７９】
また，本実施形態に係る光照射装置１００と，有機化合物合成用基板２００とを含む有機化合物合成装置を製造して，上記の操作を自動化することも可能である。この有機化合物合成装置には，例えば，有機化合物を合成するために必要な有機材料を供給する有機材料供給装置などを設けることも可能である。
【００８０】
（第２の実施形態）
図６は，本発明の第２の実施形態に係る光照射装置１０３と有機化合物合成用基板４００を概略的に説明するための模式図である。
【００８１】
本実施形態に係る光照射装置１０３は，光源１１０と，コリメートレンズ１２０と，位相板１３０を備える光学素子と，この光学素子を保持する光学素子保持基板１５０とから構成される。本実施形態に係る光照射装置１０３は，集光レンズ１４０を備えない点を除いては，本発明の第１の実施形態に係る光照射装置１００と同様の構造である。
【００８２】
本実施形態に係る光照射装置１０３は，集光レンズ１４０を備えていないため，位相板１３０を通過した光源１１０からの光は，平行光のまま本実施形態に係る有機化合物合成用基板４００に照射されることになる。また，本実施形態に関しては，コリメートレンズ１２０は，光源１１０に対して１対１で用意することが好ましい。
【００８３】
本実施形態に係る有機化合物合成用基板４００は，基板４１０と，遮光層４２０と，スペーサ層４４０とを備える。
【００８４】
基板４１０は，ガラスやプラスチックなど通常使用されているものを用いることが可能である。図６（ａ）に示したように，基板４１０の一方の面上には，遮光部材が設けられ，遮光層４２０を形成している。この遮光層４２０と，遮光層４２０に設けられた開口部４３０については，本発明の第１の実施形態と同様であるので，詳細な説明は省略する。
【００８５】
基板４１０の遮光層４２０が形成されている面と反対側の面には，レンズ形状の陥没部である集光レンズ部４５０が形成されている。この集光レンズ部４５０の光軸，すなわち，略円弧形状部分のｚ軸に対して平行な中心軸は，遮光層４２０に形成された開口部４３０の中心軸に合うようにする。
【００８６】
開口部４３０に効果的に光を集光させるためには，集光レンズ部４５０に形成されたレンズの焦点距離の長さと，基板４１０の厚みとを一致させることが望ましい。レンズの焦点距離の長さと基板４１０の厚みが一致しない場合には，光照射装置１０３から照射された光の一部が開口部４３０に集光されないことになる。
【００８７】
上記の集光レンズ部４５０は，基板４１０に対して例えばホットプレス法を用いて形成することができる。また，開口部４３０と集光レンズ部４５０との相対的な位置関係が重要となるため，開口部４３０は，フォトリソグラフィを用いて形成してもよい。
【００８８】
また，本実施形態に係る光照射装置１０３からの照射光は平行光であるため，光照射装置１００と有機化合物合成用基板４００との距離を調整する必要はない。
【００８９】
（第３の実施形態）
図７は，本発明の第３の実施形態に係る光照射装置１０５と有機化合物合成用基板５００とを概略的に説明するための模式図である。
【００９０】
本実施形態に係る光照射装置１０５は，光源１１０と，コリメートレンズ１２０と，位相板１３０と，集光レンズ１４０とを含む光学素子と，この光学素子を保持する光学素子保持基板１５０と，光学素子を覆うハウジング構造１６０と，遮光材１７０とを備える。
【００９１】
光学素子および光学素子保持基板１５０に関しては，上記の第１の実施形態の場合と機能がほぼ同一で，同様の効果を奏するものであるので，詳細な説明は省略する。本実施形態に係る光照射装置１０５は，遮光材１７０を取り付けるために，光学素子を覆うように設けられるハウジング構造１６０を備える。このハウジング構造１６０は，光学素子の周りを囲むように設けられ，光学素子保持基板１５０に連結されている。ハウジング構造１６０には，光学素子の光軸上に開口部が設けられており，この開口部の周囲に，遮光材１７０が配設される。遮光材１７０として使用可能な材質は，金属，塗料，またはカーボンといった，光を遮断する材料である。
【００９２】
光源１１０からの光は，位相板１３０を通過することにより，図３に示したような平坦部を有する光となる。この平坦部を有する光が，ハウジング構造１６０に設けられた遮光材１７０によるスリットを通過することにより，均一な光強度を有する光が光照射装置１００から有機化合物合成用基板５００に照射されることとなる。
【００９３】
本実施形態に係る光照射装置１０５には，遮光材１７０が取り付けられているため，有機化合物合成用基板５００には遮光層を設ける必要がない。従って，有機化合物合成用基板５００をより安価に製造することができる。
【００９４】
なお，光照射装置１０５に設けられた遮光材１７０と有機化合物合成用基板５００の材質とが金属等の導体である場合には，光照射装置１０５と有機化合物合成用基板５００との間の空間を，コンデンサーとみなすことができる。この場合には，この光照射装置１０５と有機化合物合成用基板５００とからなるコンデンサーの静電容量をモニターすることで，光照射装置１０５と有機化合物合成用基板５００の間の距離を知ることができる。さらに，このコンデンサーに流れる微少電流を用いてピエゾ素子を動作させることで，光照射装置１０５の位置調整をサブミクロンの距離で行うことができる。
【実施例】
【００９５】
以下に，実施例を示しながら，本発明の第１の実施形態に係る光照射装置１００と有機化合物合成用基板２００を説明する。
【００９６】
（シミュレーションの方法）
本発明の第１の実施形態に係る光照射装置１００をシミュレートするために，以下のような条件を設定した。
【００９７】
光源１１０からの発光波長は４２０ｎｍの青色光とし，４０μｍの径の光束を有するガウス光とした。位相板１３０は，同心円状のものであり，光束の７０％，すなわち，約３０μｍの領域で１８０°の位相差を与える構造となっている。集光レンズ１４０と有機化合物合成用基板２００の遮光層２２０との距離は，１ｍｍ（１０００μｍ）である。また，光源１１０と位相板１３０との距離は，１２０μｍとした。
【００９８】
図８は，本発明の第１の実施形態に係る光照射装置１００をシミュレートした結果を示したグラフ図である。各グラフの横軸は，ガウス光の光束の径を表しており，０の位置が光軸の位置である。なお，横軸の単位はμｍである。また，各グラフの縦軸は，ガウス光の光量を表している。
【００９９】
図８（ａ）は，遮光層２２０上に集光した光の分布を表したシミュレーション結果である。このグラフ図から，直径約１０μｍ，すなわち，光軸から半径約５μｍの範囲で，光量が平坦となる部分が生じていることがわかる。しかしながら，光軸から半径５〜１５μｍの範囲で光量はスロープ状に減衰しており，光量が平坦である部分の周りに，光量が一定ではない部分が存在している。
【０１００】
図８（ｂ）は，図８（ａ）の光が開口部２３０を通過した後の光分布を示したものであり，スペーサ層２５０の厚みは，発光波長とほぼ同じ０．４μｍ（４００ｎｍ）である。なお，開口部２３０の開口は，直径１４μｍとした。これを見ると，開口部２３０を通過した光は，光軸から半径約７μｍを超えた部分では急激に光量が減少しており，光量が平坦である部分のみが開口部２３０を通過していることがわかる。また，光軸からの半径が約７μｍの部分では，回折により遮光層２２０の裏側に回り込んだ光によって，分布がわずかながら乱れていることがわかる。
【０１０１】
図８（ｃ）は，スペーサ層の厚みを２μｍとし，開口部２３０の開口の直径を１４μｍとした場合のシミュレーション結果である。これを見ると，開口部２３０から回折により遮光層２２０の裏側に回り込んだ光によって分布が大きく乱され，光量が平坦な部分にも光量の乱れが生じていることがわかる。
【０１０２】
以上の結果から，スペーサ層の厚みは，光源として用いる光の発光波長程度とすることがよいといえる。
【０１０３】
このように，本発明の各実施形態に係る光照射装置と有機化合物合成用基板とを用いることで，有機化合物合成用基板に形成された区画に照射される光の分布を，均一なものとすることができる。区画全体に一定の光量の光が照射されることで，有機化合物の合成も均一に行われるようになり，均一な性質を有する有機化合物アレイを製造することができる。
【０１０４】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０５】
例えば，上述した実施形態においては，光照射装置１００に位相板１３０配設される場合について記載したが，位相板１３０の代わりに，例えば磨りガラス状の拡散板を用いてもよい。かかる拡散板を用いることにより，焦点がぼけることとなり，均一な光分布を得ることができる。
【０１０６】
また，上述した実施形態においては，コリメートレンズ１２０を通過した光源１１０からの発光が，位相板１３０に入射する場合について記載したが，位相板１３０とコリメートレンズ１２０との配置を入れ替えて，位相板１３０を通過した光源１１０からの発光が，コリメートレンズ１２０に入射するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光照射装置と有機化合物合成用基板を概略的に示した模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光照射装置の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光照射装置の機能を概略的に説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光照射装置と有機化合物合成用基板の斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る光照射装置と有機化合物合成用基板の斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光照射装置と有機化合物合成用基板を概略的に説明するための模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る光照射装置と有機化合物合成用基板を概略的に説明するための模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る光照射装置をシミュレートした結果を示すグラフ図である。
【図９Ａ】従来のＤＮＡチップを概略的に説明するための模式図である。
【図９Ｂ】従来のＤＮＡチップの製造方法を概略的に示した模式図である。
【図１０】従来のＤＮＡチップが機能する様子を概略的に示した模式図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１００，１０３，１０５      光照射装置
１１０      光源
１２０      コリメートレンズ
１３０      位相板
１４０      集光レンズ
１５０      光学素子保持基板
１６０      ハウジング構造
１７０      遮光材
２００      有機化合物合成用基板
２１０      基板
２２０      遮光層
２３０      区画
２４０      開口部
２５０      スペーサ層
３００      光
３１０      光分布に平坦部を有する光
３２０      均一な光分布を有する光
４００      有機化合物合成用基板
４１０      基板
４２０      遮光層
４３０      開口部
４４０      スペーサ層
４５０      集光レンズ部
５００      有機化合物合成用基板
【図１】
2007252249.tif 000003
【図２】
2007252249.tif 000004
【図３】
2007252249.tif 000005
【図４】
2007252249.tif 000006
【図５】
2007252249.tif 000007
【図６】
2007252249.tif 000008
【図７】
2007252249.tif 000009
【図８】
2007252249.tif 000010
【図９Ａ】
2007252249.tif 000011
【図９Ｂ】
2007252249.tif 000012
【図１０】
2007252249.tif 000013