(57)【要約】【課題】基板への接触速度を下げ、基板への傷付けを防止できるようにするとともに、液体の点着を安定化するスポットピン、これを用いたスポット装置および液体の点着方法、ならびに生化学解析用ユニットの製造方法を提供する。【解決手段】本発明のスポットピン２は、液体を保持するための液体保持空間２７を規定する液体保持部２１を含んでなるものである。液体保持部２１は、点着対象面に接触させるための点着面２２から該点着面２２に対して交差する方向に延びる溝２４を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を保持するための液体保持空間を規定する液体保持部を含んでなるスポットピンであって、
前記液体保持部は、点着対象面に接触させるための点着面から該点着面に対して交差する方向に延びる溝を有していることを特徴とする、スポットピン。
【請求項２】
前記溝は、点着対象面に接触させるための点着面に向かうほど断面積が小さくなるように形成されている、請求項１に記載のスポットピン。
【請求項３】
前記溝が複数ある場合、この複数の溝は前記液体保持部の軸心に対して直交する断面において、該軸心を定点として点対称の位置関係にある、請求項１または２に記載のスポットピン。
【請求項４】
前記溝が複数ある場合において、前記液体保持部における前記液体保持空間の規定面は、該液体保持部の軸心に対して直交する断面形状が略円状であり、その全周にわたって複数の溝が連なって形成されている、請求項１から３のいずれか一つに記載のスポットピン。
【請求項５】
前記溝は、前記液体保持部の軸心に対して直交する断面形状がＶ字状である、請求項１から４のいずれか一つに記載のスポットピン。
【請求項６】
前記液体保持空間は、点着対象面に接触させるための点着面に向かうほど断面積が小さくなるように形成されている、請求項１から５のいずれか一つに記載のスポットピン。
【請求項７】
前記液体保持部の最小肉厚は、点着対象面に接触させるための点着面に向かうほど大きくなるように形成されている、請求項１から６のいずれか一つに記載のスポットピン。
【請求項８】
前記液体保持部は、少なくとも一部が透光性を有している、請求項１から７のいずれか一つに記載のスポットピン。
【請求項９】
前記液体保持部の透光性を有する部位はジルコニアセラミックスで形成されており、該部位の肉厚は０．０３〜０．５ｍｍである、請求項８に記載のスポットピン。
【請求項１０】
全体がジルコニアセラミックスで形成されている、請求項１から９のいずれか一つに記載のスポットピン。
【請求項１１】
点着対象面に接触させるための点着面には、前記液体保持空間の先端開口を取り囲むように突起が形成されている、請求項１から１０のいずれか一つに記載のスポットピン。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一つに記載のスポットピンと、
前記スポットピンを軸方向に移動させるための移動機構と、
前記移動機構の動作を制御するための制御部と、
を備えていることを特徴とする、スポット装置。
【請求項１３】
前記液体保持空間に液体を供給するための液体供給機構をさらに備えている、請求項１２に記載のスポット装置。
【請求項１４】
前記液体は、試料溶液、試薬または洗浄液である、請求項１３に記載のスポット装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１１のいずれか一つに記載のスポットピンにおける液体保持空間に液体を保持させる工程と、
前記スポットピンの点着面を点着対象面に接触させた後に、前記点着対象面から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の液体を前記点着対象面に点着する点着工程と、
を含むことを特徴とする、液体の点着方法。
【請求項１６】
前記点着工程の後において、前記液体保持空間に残存する液体を排出する工程をさらに含んでいる、請求項１５に記載の液体の点着方法。
【請求項１７】
基板に試薬を固定化した生化学解析用ユニットの製造方法であって、
請求項１ないし１１のいずれか一つに記載のスポットピンにおける液体保持空間に試薬を保持させる工程と、
前記スポットピンの点着面を前記基板の表面に接触させた後に、前記基板から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の試薬を前記基板の表面に点着する工程と、
を含むことを特徴とする、生化学解析用ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点着対象面に対して液体を点着するためのスポット装置、このスポット装置に用いるスポットピン、このスポットピンを用いた液体の点着方法および生化学解析用ユニットの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡの塩基配列の解析を行う方法として、バイオチップなどの生化学解析用ユニットを用いる方法がある（たとえば特許文献１−３参照）。バイオチップは、基板に対して塩基配列が既知のプローブＤＮＡをスポット状に固定化したものであり、蛍光物質で標識したサンプルＤＮＡと接触させることにより、サンプルＤＮＡに含まれるプローブＤＮＡの相補鎖ＤＮＡがプローブＤＮＡと結合する。そのため、プローブＤＮＡに結合していないＤＮＡを洗浄により除去し、相補鎖ＤＮＡに標識させた蛍光物質を光エネルギで励起させて、その励起光を検出することにより、目的とするＤＮＡの検出を行うことができる。
【０００３】
上述のように、バイオチップにおいては、基板に対してプローブＤＮＡが固定化されているが、その固定化に際して、基板に対してプローブＤＮＡを含む試薬が点着される。プローブＤＮＡの点着には、試薬を保持するための複数のスポットピンをヘッドに保持させたスポット装置が使用されている。
【０００４】
図１０は、一般的なスポット装置のヘッド周りの要部を示すものであり、ヘッド９０には複数のスポットピン９１が保持されている。各スポットピン９１は、毛細管力を作用させる内部空間９２を有するパイプ状に形成されたものである。このスポットピン９１では、試薬にスポットピン９１の先端部を浸漬することにより、内部空間９２に作用する毛細管力によって内部空間９２に試薬が吸引・保持される。
【特許文献１】特開２００２−３５５０３６号公報
【特許文献２】特開２００４−４０８３号公報
【特許文献３】特開２００４−３５４１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、スポットピン９１の点着面は基板に対して接触する。接触することにより、スポットピン９１が保持している液体が、点着面と基板の間で生じた毛細管力によって、基板に移り点着されるのである。しかしながら、スポットピン９１においては、点着時の液体の基板への移動は、基板への接触速度を上げることによって、液体の慣性力を利用し、液体の基板への接触移動を行っている。また、液体の粘性は、温度や使用する液体に依存するため、常に同条件の接触速度で液体が点着できるとは限らない。さらに、接触速度が大きい場合、接触する基板に傷をつけたり、スポットピン９１そのもの点着面を変形、破損させたりする可能性がある。基板に傷をつけた場合は、評価においてのノイズ発生の要因となったり、スポットピン９１の点着面を変形させた場合は、点着形状が変形したり、点着できなくなったりする。また、粘性が高い場合、接触速度を上げても、液体の慣性力よりスポットピン９１内部の毛細管力が強く、液体の点着が実質的に不可能になってしまうことがある。
【０００６】
さらに、スポットピン９１に対する液体の吸引時においては、液体からスポットピン９１を抜き取る際に、スポットピン９１に作用する毛細管力によって、スポットピン９１に空気が吸引され、スポットピン９１の先端側にエアギャップが生ずることがある。この状態に陥ると、スポットピン９１の先端を点着対象面に接触させたとしても、スポットピン９１から液体が排出されず、液体の点着が実質的に不可能になってしまうことがある。
【０００７】
本発明の課題は、基板への接触速度を下げ、基板への傷付けを防止できるようにするとともに、液体の点着を安定化するスポットピン、これを用いたスポット装置および液体の点着方法、ならびに生化学解析用ユニットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面により提供されるスポットピンは、液体を保持するための液体保持空間を規定する液体保持部を含んでなるスポットピンであって、前記液体保持部は、点着対象面に接触させるための点着面から該点着面に対して交差する方向に延びる溝を有していることを特徴としている。
【０００９】
前記溝は、たとえば点着対象面に接触させるための点着面に向かうほど断面積が小さくなるように形成されているのが好ましい。
【００１０】
前記溝が複数ある場合、この複数の溝は前記液体保持部の軸心に対して直交する断面において、該軸心を定点として点対称の位置関係にあるのが好ましい。
【００１１】
前記溝が複数ある場合において、前記液体保持部における前記液体保持空間の規定面は、該液体保持部の軸心に対して直交する断面形状が略円状であり、その全周にわたって複数の溝が連なって形成されているのが好ましい。
【００１２】
前記溝は、前記液体保持部の軸心に対して直交する断面形状をＶ字状とするのが好ましい。
【００１３】
前記液体保持空間は、点着対象面に接触させるための点着面に向かうほど断面積が小さくなるように形成されているのが好ましい。
【００１４】
前記液体保持部の最小肉厚は、点着対象面に接触させるための点着面に向かうほど大きくなるように形成されているのが好ましい。
【００１５】
前記液体保持部は、少なくとも一部が透光性を有しているのが好ましく、その透光性を有する部位はジルコニアセラミックスで形成されており、該部位の肉厚は０．０３〜０．５ｍｍであるのがより好ましい。
【００１６】
本スポットピンは、その全体がジルコニアセラミックスで形成されているのが好ましい。
【００１７】
本スポットピンは、点着対象面に接触させるための点着面に、前記液体保持空間の先端開口を取り囲むように突起が形成されているのが好ましい。
【００１８】
本発明の第２の側面に係るスポット装置は、本発明の第１の側面に係るスポットピンと、前記スポットピンを軸方向に移動させるための移動機構と、前記移動機構の動作を制御するための制御部と、を備えていることを特徴としている。
【００１９】
本スポット装置は、スポットピンの貫通孔を介して、スポットピンの液体保持空間に液体を供給するための液体供給機構をさらに備えているのが好ましい。この液体供給機構は、液体として、たとえば試料溶液、試薬または洗浄液が供給するように構成される。
【００２０】
本発明の第３の側面に係る液体の点着方法は、本発明の第１の側面に係るスポットピンにおける液体保持空間に液体を保持させる工程と、前記スポットピンの点着面を点着対象面に接触させた後に、前記点着対象面から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の液体を前記点着対象面に点着する点着工程と、を含むことを特徴としている。
【００２１】
本点着方法は、前記点着工程の後において、前記液体保持空間に残存する液体を排出する工程をさらに含んでいるのが好ましい。
【００２２】
本発明の第４の側面に係る生化学解析用ユニットの製造方法は、基板に試薬を固定化した生化学解析用ユニットの製造方法であって、本発明の第１の側面に係るスポットピンにおける液体保持空間に試薬を保持させる工程と、前記スポットピンの点着面を前記基板の表面に接触させた後に、前記基板から前記点着面を離間させ、前記液体保持空間の試薬を前記基板の表面に点着する工程と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るスポットピンは、点着対象面に接触させるための点着面から該点着面に対して交差する方向に延びる溝を有している。この交差する方向とは、点着面に対して垂直方向の成分と、点着面に対して平行方向の成分とから構成される。スポットピンの点着動作は、点着面に対して垂直方向の動作となるため、点着動作時における液体の動きも慣性力に従って該垂直方向となる。つまり、本発明に係るスポットピンの溝の延びる方向は、液体の慣性力が作用する方向の成分を含んでいる。本発明に係るスポットピンの溝には、毛細管力により液体が入り込み、該溝に沿って液体が流れるので、液体の慣性力が作用する方向の成分を含んでいる本発明のスポットピンでは点着動作時に液体に作用する慣性力に対して溝における毛細管力を追加することができる。そのため、本発明のスポットピンでは、スポットピン内部における液体の移動を容易にさせることができるようになり、従来型スポットピン（本発明の溝を有していないスポットピン）より基板への接触速度を低く抑えても適切に点着を行うことができる。したがって、本スポットピンでは、基板への接触速度を下げることができるため、該基板への傷付けを防止することができるのに加え、スポットピンの点着面の変形や破損を防ぐことができるため、液体の点着をより安定して行うことができるのである。なお、液体保持部をパイプ状部材で構成する場合は、たとえば液体保持部をスリット状の構成により形成する場合に比べて液体が外部雰囲気に曝され難い（曝される領域が小さい）ので、液体の蒸発や変質、汚染の発生を抑制することができる。
【００２４】
本発明に係るスポットピンにおける溝を点着対象面に接触させるための点着面に向かうほど断面積が小さくなるように形成する場合には、該溝において点着面に向かうほど毛細管力が強まる形となるため、液体保持空間に保持された液体を点着面端側に引き寄せることができる。その結果、吸い上げ工程の際において、液体保持空間の点着面側でエアギャップが生じるのを抑制することができ、点着工程の際において、繰り返しの点着により液体保持空間内の液体が徐々に減少しても、液体は点着面側に存在させ続けることができるため、より確実な点着を実現できる。
【００２５】
また、本構成のスポットピンでは、スポットピンの点着面を液体に浸漬させて液体保持空間に液体を吸引・保持させる場合において、液体保持空間の点着面側にエアギャップが生じることを抑制することもできる。たとえば、液体保持空間が液体により満たされている場合には、上記溝の毛細管力により液体は点着面である下方へ移動するため、吸引すべき液体にスポットピンの点着面を浸漬した状態からスポットピンを抜き取るときに、液体保持空間の内部に気体を吸引しようとする力は著しく小さくなる。したがって、液体に浸漬した状態のスポットピンを抜き取る際に、液体保持空間に気体が吸引される可能性および吸引される気体の量が著しく低減されるために、スポットピンに対する液体の吸引作業において、スポットピンの液体保持空間の点着面側にエアギャップが生じるのを抑制することができるようになる。つまり、本構成のスポットピンでは、特に液体保持空間に液体が満たされた状態（初期状態）において、スポットピンの点着面を点着対象面に接触させたときの液体の点着不良（たとえば、点着量が少な過ぎたり、点着自体ができなかったりすること）が生じるのをより確実に抑制することができる。
【００２６】
本発明に係るスポットピンにおける溝が複数ある場合に、この複数の溝を液体保持部の軸心に対して直交する断面において、該軸心を定点として点対称の位置関係にある構成とする、あるいは、略円状の断面形状の全周にわたって溝が連なる構成とすることにより、液体保持部における液体保持空間の規定面全体において、溝による毛細管力を平均的に発生させることができる。したがって、本構成のスポットピンは、より安定した点着とスポット形状を実現するうえで好適である。
【００２７】
本発明に係るスポットピンにおける溝を、液体保持部の軸心に対して直交する断面形状がＶ字状となるように構成する場合は、例えば断面形状が四角形状のものに比べて、Ｖ字状の鋭角部に向けて、より強い毛細管力を作用させることができる。つまり、本構成のスポットピンでは、点着動作時に液体に作用する慣性力に対して追加される溝の毛細管力をさらに強めることができる。したがって、本構成のスポットピンは、より確実な点着を実現するうえで好適である。
【００２８】
本発明に係るスポットピンの液体保持空間を、点着対象面に接触させるための点着面に向かうほど断面積が小さくなるように形成すれば、点着面に向かうほど毛細管力が強まる形となるため、液体保持空間に保持された液体を点着面端側に引き寄せることができる。したがって、本構成のスポットピンは、より確実な点着を実現するうえで好適である。
【００２９】
本発明に係るスポットピンの液体保持部の最小肉厚を、先端に向かうほど大きくなるように形成すれば、液体の点着時に大きな負荷が作用するスポットピン（液体保持部）の点着面側の端部の機械的強度を充分に確保することができ、点着を繰り返し行ってもスポットピンの端部形状が変化し難くなる。したがって、本構成のスポットピンは、点着形状や点着直径を長期にわたり安定化させるうえで好適である。
【００３０】
本発明に係るスポットピンの液体保持部の少なくとも一部を、透光性を有する構成とすれば、液体保持空間に保持される液体の高さや位置（量）を光学的に確認（たとえば視認）できるため、吸い上げ工程や点着工程での工程管理、品質管理が容易になる。そして、この透光性を有する部位をジルコニアセラミックスで形成し、かつ、その肉厚を０．０３〜０．５ｍｍの範囲に設定すれば、液体保持空間に保持された液体の高さや位置（量）を充分に視認できるのに加え、スポットピン自体の機械的強度や弾性変形性を充分に確保することができる。さらに、スポットピンの全体をジルコニアセラミックスで形成すれば、スポットピンの全体において機械的強度と弾性変形性を充分に確保することができるため、繰り返しの点着において作用する大きな負荷に対しても充分な耐久性を有することとなる。したがって、長期にわたってスポットピン自体の破損などが生じるのを抑制することができるとともに、スポットピンの端部の形状変化を抑制することができるため、長期にわたり安定した点着形状や点着直径を維持することができるようになる。
【００３１】
本発明に係るスポットピンの液体保持部の点着面に液体保持空間の先端開口を囲む突起を形成すれば、スポットピンの点着面を点着対象面に対して、より確実に接触させることができるようになる。その上、液体保持空間に保持された液体は、突起を形成していない場合に比べて、より下方に位置することなるため、液体保持部の点着面を点着面に接触させたときに、液体が点着対象面に接触しやすく、また液体が点着対象面に接触した場合には、液体の表面張力によって、突起に沿って液体が浸透するようになる。そのため、スポットピン（液体保持部）の点着面を点着対象面に接触させたときに、液体と点着対象面との接触がより確実に行われるようになり、点着不良が生じるのをより確実に抑制することができる。
【００３２】
本発明に係るスポット装置は、先に説明したスポットピンを備えていることから、上述した本発明のスポットピンの効果を享受できる。すなわち、本発明のスポット装置は、スポットピンの接触加速度を抑制させることができ、エアギャップの発生を抑制できるとともに、点着不良が発生するのを抑制することができる。
【００３３】
また、本スポット装置を、例えば試料溶液、試薬または洗浄液などを供給するため液体供給機構を備えたものとすれば、スポットピンの液体保持空間への液体の供給、保持された液体の交換、排出、スポットピンの洗浄を容易に実施できるようになる。
【００３４】
本発明に係る液体の点着方法によれば、先に説明したスポットピンを用いて行なわれるために、スポットピンの接触加速度を抑制させることができ、エアギャップの発生を抑制できるとともに、点着不良が発生および点着量のバラツキを抑制できる。
【００３５】
また、本点着方法におけるスポットピンの液体保持空間の残存液体を排出する工程では、本発明のスポットピンが、スポットピン内部における液体の移動が容易となるように構成されているため、スポットピンに残存する液体の排出作業が容易である。
【００３６】
本発明に係る生化学解析用ユニットの製造方法によれば、本発明のスポットピンを採用しているために、基板に対する点着傷を抑制でき、基板の品質をより安定化させることができる。したがって、本製造方法により得られる生化学解析用ユニットは、固定される試薬の品質のバラツキも少なく、より測定精度の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３８】
図１に示したスポット装置１は、プローブＤＮＡを含む試薬Ｑ（図４参照）を基板１０における目的部位に点着するためのものであり（図７（ａ）〜図７（ｃ）参照）、たとえばバイオチップなどの生化学解析用ユニットを製造するのに利用されるものである。このスポット装置１は、複数のスポットピン２（図面上は６つ）、ヘッド３、液体供給機構４、Ｚ軸駆動機構５０、ＸＹ軸駆動機構５１、ステージ５２、制御部５３、試薬保持部５４、および洗浄部５５を備えている。
【００３９】
図２および図３に示したように、各スポットピン２は、点着すべき試薬Ｑ（図４参照）を内部に保持させるためものであり、係止部２０および液体保持部２１を有している。
【００４０】
係止部２０は、ヘッド３にスポットピン２を支持させる際に利用される部分であり、他の部分よりも外形寸法が大きくなされている。
【００４１】
液体保持部２１は、毛細管力を作用させ、かつ試薬Ｑを吸引・保持するものであり、本実施形態においては一様な外径寸法を有するパイプ状に形成されている。この液体保持部２１は、点着面２２、貫通孔２３および溝２４を有している。本実施形態ではスポットピン２が液体保持部２１をパイプ状部材で構成しているので、たとえば液体保持部２１をスリット状の構成により形成する場合に比べて試薬Ｑが外部雰囲気に曝され難い（曝される領域が小さい）ので、試薬Ｑの蒸発や変質、汚染の発生を抑制することができる。
【００４２】
点着面２２は、基板１０（図１参照）の目的部位に試薬Ｑを点着する際に、基板１０の目的部位との間で毛細管力を作用させ、点着される試薬Ｑの形状およびスポット径を規定するのに寄与する部位である。本実施形態の点着面２２は、円環状に形成されており、その外径Ｄ１は、たとえば０．１ｍｍ〜５ｍｍに設定されている。もちろん、点着面２２の形状は、円環状に限定されず、他の形状を採用することができる。
【００４３】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示したように、点着面２２には、貫通孔２３の下部開口２５を囲むリング状突起２６が設けられている。このリング状突起２６は、スポットピン２の先端および液体保持部２１に保持された試薬Ｑを、基板１０（図１および図８参照）に対して確実に接触させるようにするためのものであり、その高さが０．０５〜０．５ｍｍ程度とされている。
【００４４】
このようなリング状突起２６を設けた場合、液体保持部２１に保持された試薬Ｑが基板１０に接触したときに、試薬Ｑの表面張力によって、リング状突起２６に沿って試薬Ｑが浸透するようになる。そのため、液体保持部２１の点着面２２を基板１０に接触させたときに、試薬Ｑと基板１０との接触が確実に行われるようになり、点着不良が生じるのをより確実に抑制することができる。
【００４５】
なお、リング状突起２６は、スポットピン２を形成する際に一体的に形成してもよいし、スポットピン２とは別の部材として形成した後に、点着面２２に接合することにより設けてもよい。また、リング状突起２６は、基板１０と接触した際に適度な弾性変形を示す材料を用いて形成するのが好ましい。
【００４６】
図３および図４（ａ）に示したように、貫通孔２３は、液体保持空間２７を規定するものであり、その内面に溝２４が形成されている。また、貫通孔２３は、その軸心に対して直交する断面形状が略円形状であり、点着面２２に向かって断面積が小さくなるように形成されている。貫通孔２３の最大内径（溝深さを含む径）は、毛細管作用が発現可能な範囲（たとえば０．０１ｍｍ〜１ｍｍ）に設定されている。また、貫通孔２３のテーパ率（＝（Ｄ２−Ｄ３）／Ｌ）は、０．００１〜０．５の範囲に設定することが好ましい。ここで、Ｄ２は貫通孔２３の上部開口２８の径、Ｄ３は貫通孔２３の下部開口２５の最大内径（溝深さを含む径）、Ｌは貫通孔２３の長さである。もちろん、貫通孔２３の断面形状は、円形に限らず、楕円形、半円形、三角形、四角形、多角形、星形など形状を採用することができる。
【００４７】
貫通孔２３を点着面２２に向うほど縮径するテーパ状とした場合には、貫通孔２３における下部開口２５側に向かうほど毛細管力が強まる形となる。そのため、貫通孔２３（液体保持空間２７）に保持された試薬Ｑは、貫通孔２３の下部開口２５側に引き寄せられる。その結果、吸い上げ工程の際においては、下部開口２５近傍でのエアギャップが生じるのを抑制することができ、点着工程の際においては、繰り返しの点着により液体保持空間２７内の試薬Ｑが徐々に減少しても、試薬Ｑは貫通孔２３の下部開口２５側（先端側）に存在させ続けることができるため、より確実な点着を実現できるようになる。
【００４８】
また、液体保持部２１を一様な外径寸法を有するパイプ状とし、貫通孔２３を点着面２２に向って縮径するテーパ状とすれば、液体保持部２１の肉厚は、点着面２２に向かうほど大きくなる。これにより、基板１０に試薬Ｑを点着するときに大きな負荷が作用する液体保持部２１の先端部の機械的強度を充分に確保することができ、点着を繰り返し行ってもスポットピン２の先端形状が変化し難くなるため、点着形状や点着直径が長期にわたり安定化する。
【００４９】
溝２４は、図３によく表れているように、点着面２２から該点着面２２に対して交差する方向（本実施形態では直交方向）に延びるように複数形成されており、試薬Ｑの（スポットピン２の長手方向の）移動容易性を高めるための機能を担う部位である。この溝２４は、図５に示すように、液体保持部２１の軸心に対して直交する断面形状がスポットピン２の内面から外面に向けて溝幅が一様な四角形状である。また、複数の溝２４は、液体保持部２１の軸心に対して直交する断面において該軸心を定点として点対称の位置関係にあり、且つ、液体保持部２１の全周にわたって連なって形成されている。
【００５０】
溝２４は、基板１０に接触させるための点着面２２から該点着面２２に対して交差する方向に延びている。この交差する方向とは、点着面２２に対して垂直方向（Ｚ方向）の成分と、点着面に対して平行方向（Ｘ方向もしくはＹ方向）の成分とから構成される。スポットピン２の点着動作は、点着面２２に対して垂直方向の動作となるため、点着動作時における試料Ｑの動きも慣性力に従って該垂直方向となる。つまり、スポットピン２の溝２４の延びる方向は、試料Ｑの慣性力が作用する方向の成分を含んでいる。スポットピン２の溝２４には、毛細管力により試料Ｑが入り込み、該溝２４に沿って試料Ｑが流れるので、試料Ｑの慣性力が作用する方向の成分を含んでいるスポットピン２では点着動作時に試料Ｑに作用する慣性力に対して溝２４における毛細管力を追加することができる。そのため、スポットピン２では、スポットピン２内部における試薬Ｑの移動を容易にさせることができるようになる。そのため、スポットピン２では、従来型スポットピン（溝２４を有していないスポットピン）より基板１０への接触速度を低く抑えても適切に点着を行うことができる。したがって、スポットピン２では、基板１０への接触速度を下げることができるため、該基板１０への傷付けを防止することができるのに加え、スポットピン２の点着面２２の変形や破損を防ぐことができるため、試薬Ｑの点着をより安定して行うことができるのである。
【００５１】
また、複数の溝２４は、液体保持部２１の軸心に対して直交する断面において、該軸心を定点として点対称の位置関係にあり、且つ、略円状の断面形状の全周にわたって溝２４が連なるように形成されているため、貫通孔２３における液体保持空間２７の規定面全体において、溝２４による毛細管力を平均的に発生させることができ、より安定した点着とスポット形状を実現することができる。
【００５２】
このようなスポットピン２は、セラミック材料を用いて目的形状に成型した後、これを焼成することにより形成することができる。本発明で使用可能なセラミック材料としては、ジルコニアセラミックスおよびアルミナセラミックスを挙げることができるが、強度や弾性変形性の観点から、ジルコニアセラミックスを使用するのが好ましい。もちろん、スポットピン２は、セラミックス以外の材料、たとえばステンレスやガラスを用いて形成することもできる。
【００５３】
また、スポットピン２は、透光性を有するものとして形成してもよい。透光性を有するスポットピン２は、たとえばジルコニアセラミック材料を用いてスポットピン２の肉厚を０．０３〜０．５ｍｍに設定することにより、あるいはガラス材料を用いることにより形成することができる。このようにしてスポットピン２に透光性を付与した場合には、液体保持空間２７に保持された試薬Ｑの高さや位置（量）を光学的に確認できるため、吸い上げ工程や点着工程での工程管理、品質管理が可能になる。
【００５４】
また、透光性を有する部位をジルコニアセラミックスで形成し、その肉厚を０．０３〜０．５ｍｍの範囲に設定すれば、液体保持空間２７に保持された試薬Ｑの高さや位置（量）を充分に視認できるのに加え、スポットピン２自体の機械的強度と弾性変形性を充分に確保できる。さらに、スポットピン２の全体をジルコニアセラミックスで形成する場合は、スポットピン２の全体において機械的強度と弾性変形性を充分に確保することができるため、繰り返しの点着において作用する大きな負荷に対しても充分な耐久性を有することとなる。したがって、長期にわたってスポットピン２自体の破損などが生じるのを抑制することができるとともに、スポットピン２の先端部の形状変化が抑制することができるため、長期にわたり安定した点着形状や点着直径を維持することができるようになる。
【００５５】
図２に示したように、ヘッド３は、複数のスポットピン２を保持するためのものであり、一対のプレート３０，３１の間に一対のスペーサ３２，３３を介在させ、一対のプレート３０，３１との間の距離を規定した構成を有している。プレート３０にはさらに、Ｚ軸駆動機構５０にヘッド３を接続するためのブロック３４が固定されている。各プレート３０，３１には、液体保持部２１が挿通される複数の貫通孔３５，３６が形成されている。このようなヘッド３では、プレート３０における貫通孔２３の周辺部にスポットピン２の係止部２０が係止され、かつ貫通孔３５，３６の双方に挿通された状態でスポットピン２が保持される。すなわち、各スポットピン２は、ヘッド３に対してＺ方向に相対移動可能な状態で保持される。
【００５６】
図１に示したＺ軸駆動機構５０は、ヘッド３ひいてはヘッド３に保持された複数のスポットピン２をＺ方向に移動させるためものであり、ヘッド３に対してブロック３４（図２参照）を介して連結されている。このＺ軸駆動機構５０は、公知の機構により構築することができる。
【００５７】
ＸＹ軸駆動機構５１は、ヘッド３ひいてはヘッド３に保持された複数のスポットピン２をＸＹ方向に移動させるためものであり、Ｚ軸駆動機構５０に連結されている。このＸＹ軸駆動機構５１もまた、公知の機構により構築することができる。
【００５８】
ステージ５２は、試薬Ｑが点着される複数の基板１０を載置するためのものであり、ＸＹ方向に移動可能に構成されている。ただし、ステージ５２は、必ずしもＸＹ方向に移動可能に構成する必要はない。
【００５９】
制御部５３は、Ｚ軸駆動機構５０、ＸＹ軸駆動機構５１およびステージ５２の駆動を制御するものである。この制御部５３は、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備えた回路を含むものとして構成されている。
【００６０】
試薬保持部５４は、基板１０に点着すべき試薬Ｑを保持するためのものであり、図１および図３に示したように複数のスポットピン２の配置に対応させた複数の試薬保持部５４を有している。各試薬保持部５４に保持させる試薬Ｑは、たとえばプローブＤＮＡおよび溶媒を含むものである。プローブＤＮＡは、ターゲットに対して特異的結合が可能物質である。ターゲットとしては、たとえば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を挙げることができる。溶媒としては、プローブＤＮＡに対して悪影響を及ぼすものでなければ特段の制限はないが、たとえば純水あるいはジメチルスルホオキサイドが使用される。
【００６１】
もちろん、試薬保持部５４に保持させるべき試薬Ｑは、目的に応じて種々に変更可能であり、たとえばＤＮＡ以外のプローブを含む試薬Ｑを保持させることも可能であり、またスポット装置１を試薬Ｑ以外の液体を点着するのに使用する場合には、試薬保持部５４に代えて、その目的に応じた液体を保持させた液体保持槽を有するカートリッジを使用することもできる。
【００６２】
洗浄部５５は、スポットピン２を洗浄するための洗浄液を保持したものである。この洗浄部５５には、スポットピン２、とくに貫通孔２３の内面に対する試薬Ｑの固着を抑制するための洗浄液が保持されている。洗浄液としては、純水、緩衝液あるいはアルコールが使用される。洗浄部５５は、超音波を供給可能な構成であってもよく、超音波の供給によりスポットピン２を洗浄するようにしてもよい。洗浄後のスポットピン２を強制乾燥させるために、送風機や温風器を配置してもよい。
【００６３】
次に、スポット装置１を用いた基板１０に対する試薬Ｑの点着動作、およびスポットピン２の洗浄動作について説明する。
【００６４】
試薬Ｑの点着動作は、スポットピン２の液体保持空間２７に対する試薬Ｑの吸引・保持工程、および試薬Ｑの点着工程を含んでいる。
【００６５】
図１および図６に示したように、試薬Ｑの吸引・保持工程は、スポットピン２の点着面２２を、試薬保持部５４の保持させた試薬Ｑに浸漬することにより行われる。
【００６６】
より具体的には、まず、図１に示したＸＹ軸駆動機構５１を制御部５３により制御し、各スポットピン２を対応する試薬保持部５４の直上に位置させる。次いで、Ｚ軸駆動機構５０を制御部５３により制御し、図６に示したように各スポットピン２を対応する試薬保持部５４の試薬Ｑに一定時間浸漬させた後に引き上げる。このとき、点着面２２を試薬Ｑに浸漬させた場合には、液体保持空間２７に作用する毛細管力により、液体保持部２１に試薬Ｑが吸引され、それが液体保持部２１に保持された状態が達成される。
【００６７】
上述のように、スポットピン２は、貫通孔２３（液体保持空間２７）が点着面２２に向かうほど断面積の小さくなるテーパ状に形成されているため、目的とする量の試薬Ｑを液体保持空間２７に対して適切に吸引することができ、また、試薬Ｑの吸引において、点着面２２の近傍でのエアギャップや気泡発生を防止できる。
【００６８】
図７（ａ）〜図７（ｃ）に示したように、試薬Ｑの点着工程は、基板１０の目的部位に対して、試薬Ｑを保持させたスポットピン２を接触させた後に離間させることにより行われる。
【００６９】
より具体的には、まず、ＸＹ軸駆動機構５１を制御部５３により制御し、各スポットピン２を基板１０における対応する目的部位の直上に位置させる。次いで、Ｚ軸駆動機構５０を制御部５３により制御し、各スポットピン２を対応する目的部位に一定時間接触させた後に引き上げる。このとき、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、スポットピン２の点着面２２を基板１０の目的部位に接触させると、液体保持空間２７の試薬Ｑの一部が基板１０における目的部位に接触し、点着面２２と基板１０の目的部位との間に生じる僅かな隙間による毛細管作用によって、試薬Ｑが点着面２２の外径に相当する範囲まで広がる。次いで、図７（ｃ）に示すように、スポットピン２を上昇させてスポットピン２を基板１０から離間させた場合には、基板１０の目的部位に点着面２２の外径と略一致する直径の領域に試薬Ｑが点着される。
【００７０】
このような試薬Ｑの点着は、１回の試薬Ｑの吸引に対して、複数回繰り返し行われる。このとき、液体保持空間２７では、上述のように点着面２２に近い部位ほど毛細管力が大きく作用するために、試薬Ｑを点着する際には、液体保持空間２７から試薬Ｑが徐々に減少しても、試薬Ｑは点着面２２側に引き寄せられて存在し続けるため、確実な点着を実現できる。
【００７１】
また、スポットピン２を用いる場合には、点着量のバラツキを抑制できるため、スポットピン２を用いてバイオチップなどの生化学解析用ユニットを製造する場合には、基板１０に固定される試薬Ｑの量を安定化させることができる。そのため、スポットピン２を用いて試薬Ｑの点着を行なって得られる生化学解析用ユニットは、固定された試薬Ｑの量のバラツキが少なく、測定精度の高いものとなる。
【００７２】
一方、スポットピン２の洗浄動作は、スポットピン２の液体保持空間２７に対する洗浄液による洗浄工程を含んでいる。
【００７３】
図１に示したように、洗浄液による洗浄工程は、スポットピン２の点着面２２を、洗浄部５５に保持させた洗浄液に浸漬することにより行われる。
【００７４】
より具体的には、まず、図１に示したＸＹ軸駆動機構５１を制御部５３により制御し、各スポットピン２を対応する洗浄部５５の直上に位置させる。次いで、Ｚ軸駆動機構５０を制御部５３により制御し、試薬Ｑの吸引・保持工程と同様にして、各スポットピン２を洗浄部５５の洗浄液に一定時間浸漬させた（必要に応じて超音波を供給した）後に引き上げる。このとき、液体保持空間２７には、洗浄液が残存しているために、図示しない送風機や温風器を用いてスポットピン２の内部および外部を乾燥させる。これにより、スポットピン２は、液体保持空間２７に洗浄液が保持されていない清浄な状態に回復させられる。
【００７５】
本発明は、上述した実施の形態において説明したものには限定されず、種々に変更可能である。
【００７６】
溝２４の断面形状は、図５に示すような四角形状には限られず、たとえば図８に示すような形状であってもよい。図８（ａ）に示す溝２４は、断面形状がスポットピン２の内面から外面に向けて溝幅が漸次狭くなるＶ字状（テーパ状）であり、図８（ｂ）に示す溝２４は、断面形状がＵ字状であり、図８（ｃ）に示す溝２４は、断面形状が半円状である。図８（ａ）〜（ｃ）に示す溝２４は、スポットピン４の内面から外面に向けて溝幅が狭く（断面積が小さく）なっており、外面側の溝で毛細管力が発生する。毛細管力は、溝幅が最も狭くなる箇所で最も強くなるため、Ｖ字状の断面形状の場合、Ｖの角度が狭くなればなるほど、毛細管力は強くなる。Ｕ字状の断面形状では、外面側のＵの部分のＲ寸法や溝幅の寸法により毛細管力が決定され、半円状の断面形状では、Ｒ寸法により毛細管力が決定される。Ｖ字状、Ｕ字状、半円状の中では、溝幅が漸次狭くなるＶ字状の毛細管力が最も強くなる。すなわち、スポットピン４内面から外面に向けて溝幅が狭くなる形状することにより、該溝における毛細管力をさらに強めることができ、より確実な点着を実現することができるのである。また、溝２４の断面形状によって毛細管力をコントロールすることができることから、該断面形状によって液体保持空間２７における試料Ｑの移動容易性をコントロールすることもできる。つまり、溝２４の断面形状を変化させることにより、試薬Ｑの粘性の相違により変化させるスポットピン２の点着速度の変化量を低減する（あるいは、なくす）ことができるため、装置の速度調整に要する時間を低減（あるいは、なくす）ことができ、生産効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００７７】
溝２４は、点着面２２に向かうほど断面積が小さくなるように形成してもよい。このような構成によると、点着面２２に向かうほど毛細管力が強まる形となるため、液体保持空間２７に保持された試料Ｑを点着面２２側に引き寄せることができる。その結果、液体保持空間２７の点着面２２側でエアギャップが生じるのを抑制することができ、点着工程における繰り返しの点着により液体保持空間２７内の試料Ｑが徐々に減少しても、試料Ｑは点着面２２側に存在させ続けることができるため、より確実な点着を実現できる。
【００７８】
また、このスポットピン２では、スポットピン２の点着面２２を試料Ｑに浸漬させて液体保持空間２７に試料Ｑを吸引・保持させる場合において、液体保持空間２７の点着面２２側にエアギャップが生じることを抑制することもできる。たとえば、液体保持空間２７が試料Ｑにより満たされている場合には、溝２４の毛細管力により試料Ｑは点着面２２である下方へ移動するため、吸引すべき試料Ｑにスポットピン２の点着面２２を浸漬した状態からスポットピン２を抜き取るときに、液体保持空間２７の内部に気体を吸引しようとする力は著しく小さくなる。したがって、試料Ｑに浸漬した状態のスポットピン２を抜き取る際に、液体保持空間２７に気体が吸引される可能性および吸引される気体の量が著しく低減されるために、スポットピン２に対する試料Ｑの吸引作業において、スポットピン２の液体保持空間２７の点着面２２側にエアギャップが生じるのを抑制することができるようになる。つまり、このスポットピン２では、特に液体保持空間２７に試料Ｑが満たされた状態（初期状態）において、スポットピン２の点着面２２を基板１０に接触させたときの試料Ｑの点着不良（たとえば、点着量が少な過ぎたり、点着自体ができなかったりすること）が生じるのをより確実に抑制することができる。
【００７９】
溝２４は、図９に示すように、点着面２２に対して、垂直ではなく、所定の角度θ（例えば４５°）で傾斜させてもよい。４５°より大きい傾斜角度にする場合、つまり点着面２２に対して更に垂直に近づける場合においては、液体はより移動し易く、４５°より小さい傾斜角度にする場合、つまり点着面２２に対して更に平行に近づける場合においては、液体はより移動し難くなる。このような構成によると、試料Ｑの移動方向（液体保持部２７の軸方向）に対して平行な方向に溝２４が形成されている場合に比べて、試料Ｑの移動方向への移動性を制限することができる。つまり、試料Ｑの粘性などに応じて、溝２４の傾斜角度θを調整することにより、試薬Ｑの粘性の相違により変化させるスポットピン２の点着速度の変化量を低減する（あるいは、なくす）ことができるため、装置の速度調整に要する時間を低減（あるいは、なくす）ことができ、生産効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００８０】
溝２４は、点着面２２（貫通孔２３の下部開口２５）から上部開口２８にわたって延びるように構成されているが、必ずしも上部開口２８まで延びている必要はない。また、溝２４は、点着面２２から上部開口２８にわたって必ずしも連続的に繋がっている必要はなく、散発的に形成してもよい。また、溝２４は、点着面２２から上部開口２８にわたって必ずしも同じ数量形成する必要はなく、段階的に溝２４の数を減らしてもよい。また、溝２４は、必ずしも内径全周にわたって溝を設ける必要はなく、散発的に設けてもよい。また、溝２４は、必ずしも同一形状の溝である必要はなく、様々な形状の溝の組み合わせでもよい。また、溝２４は、必ずしも直線的に延びている必要はなく、例えば螺旋状に延びていてもよい。
【００８１】
［実施例］
以下においては、本発明に係るスポットピンにおける点着回数のバラツキについて検討した。
【００８２】
点着回数のバラツキを検討するに当たっては、スポットピンとしては、図８（ａ）に示した溝を有するものを本発明に係るスポットピンとして用いた。一方、比較例として、溝を形成していない以外は本発明のスポットピンと同一構成のスポットピンを用いた。これらのスポットピンを用いて、１回の吸い上げで実施できる点着回数をカウントした。このようなカウントは、合計５回行った。点着回数の測定結果については、本発明のスポットピンについては図１０（ａ）に、比較例については図１０（ｂ）にそれぞれ示した。これらの図に示したグラフでは、縦軸が点着回数を、横軸がサンプル番号をそれぞれ示している。
【００８３】
本発明のスポットピンでは、図１０（ａ）に示したように、１回の吸い上げで実施できる点着回数は、サンプル１が１１９回、サンプル２が１３４回、サンプル３が１３１回、サンプル４が１２３回、サンプル５が１２８回となり、ほぼ一定の点着回数を示している。
【００８４】
一方、比較例のスポットピンでは、図１０（ｂ）に示したように、サンプル１が２回、サンプル２が１４４回、サンプル３が１０３回、サンプル４が１１９回、サンプル５が８９回となり、点着回数が大きく変動することがわかる。特に、サンプル１は、先端側にエアギャップが生じており、そのことが点着回数が極めて少ないことの大きな要因である。
【００８５】
以上の結果からわかるように、スポットピンに溝を設けることによって、液体保持部の液体を適切に保持して確実に点着できることから、１回の吸引工程で、できる点着回数を略一様とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係るスポットピンおよびこれを用いたスポット装置は、点着を安定化して、点着回数の変動を抑制でき、さらには、スポットピンの点着面の変形や摩耗を抑える点で、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのスポット装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示したスポット装置におけるヘッド周りの断面図である。
【図３】スポットピンの断面図である。
【図４】（ａ）はスポットピンの底面図であり、（ｂ）はスポットピンの先端部分の断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】スポットピンに対する液体の供給動作を説明するための断面図である。
【図７】スポットピンを用いた点着動作を説明するための断面図である。
【図８】図３のＶ−Ｖ線に沿った溝の他の例を示す断面図であり、（ａ）はＶ字状、（ｂ）はＵ字状、（ｃ）は半円状である。
【図９】溝の他の例を示す要部拡大図である。
【図１０】１回の吸い上げで実施できる点着回数のばらつきを示すグラフであり、（ａ）は本発明についての結果、（ｂ）は比較例について結果をそれぞれ示すグラフである。
【図１１】従来のスポットピンの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１    スポット装置
２    スポットピン
２１    液体保持部
２２    点着面
２３    貫通孔
２４    溝
２６    リング状突起
２７    液体保持空間
５０    Ｚ軸駆動機構（移動機構）
５３    制御部
【図１】
2007256190.tif 000003
【図２】
2007256190.tif 000004
【図３】
2007256190.tif 000005
【図４】
2007256190.tif 000006
【図５】
2007256190.tif 000007
【図６】
2007256190.tif 000008
【図７】
2007256190.tif 000009
【図８】
2007256190.tif 000010
【図９】
2007256190.tif 000011
【図１０】
2007256190.tif 000012
【図１１】
2007256190.tif 000013