專利名稱：液滴噴出裝置、微型陣列的制造方法、及其制造裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明是關(guān)于噴出極少量液體的液滴噴出裝置、使用了該液滴噴出裝置的微型陣列制造裝置及微型陣列制造方法。
近年來(lái)，DNA堿序列的解讀、和基因信息的功能解析已成為當(dāng)前的課題，作為進(jìn)行基因發(fā)現(xiàn)圖案的監(jiān)測(cè)、新型基團(tuán)的掩蔽(篩選screening)技術(shù)，廣泛利用DNA微型陣列。該陣列是通過(guò)調(diào)制探針DNA，以高密度在玻璃片等基板上形成點(diǎn)樣后，在熒光標(biāo)識(shí)的靶子DNA中，雜交上具有與探針DNA相輔助堿序列的靶子DNA，觀察熒光圖案，以評(píng)價(jià)基因的發(fā)現(xiàn)量。
應(yīng)用這種技術(shù)，還開(kāi)發(fā)了一種以高密度在基板上貼付蛋白質(zhì)的蛋白片，用于蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)解析和蛋白質(zhì)間的相互作用解析等。
為了制造這種微型陣列，需要以高密度將多種探針載置在基板上，作為這種以高密度將多種探針載置在基板上的方法，例如有利用噴墨方式的液滴噴出裝置的方法。
例如，特開(kāi)2002-286735號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了一種具有用各條管路與縱橫整齊排列的多個(gè)液體收容部連接的，縱橫整齊排列的液體供給口，該液體收容部的配置間距大于噴嘴開(kāi)口配置間距的液滴噴出裝置。為了提高該液滴噴出裝置中，與噴嘴間距對(duì)應(yīng)液體收容部的配置間距自由度，試圖通過(guò)將形成連接噴嘴和液體收容部的流路基板形成多層加以解決。
然而，這種液滴噴出裝置，由于具有多層結(jié)構(gòu)的流路，從裝置的小型化方面看，仍具有改進(jìn)的余地。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能制造高密度陣列的小型液滴噴出裝置。
為了解決上述課題，本發(fā)明提供的液滴噴出裝置，包括具備多個(gè)收容液體的收容室的第一塊基板；具備多個(gè)噴出單元的第二塊基板，所述噴出單元包括接收上述收容室內(nèi)所貯存的液體供給的供給口、向由該供給口供給的液體付與壓力的加壓室、和將在該加壓室加壓的液體噴出到外部的噴出口；和夾持在上述第一塊基板和第二塊基板之間、并具備流路的第三塊基板，所述流路將上述多個(gè)收容室和與其對(duì)應(yīng)的多個(gè)供給口進(jìn)行連接；而設(shè)在上述第二塊基板上的多個(gè)供給口的排列，處于成為交錯(cuò)狀配置的位置關(guān)系。
根據(jù)這種構(gòu)成，通過(guò)使供給口具有交錯(cuò)式配置，以確保流路間的寬度(壁部的厚度)達(dá)到所定厚度，由于流路自身寬度(流路寬)的選擇自由度很大，所以流路間的密封性極好，而且通過(guò)限制流路寬度，能夠防止流路阻力升高。通過(guò)使供給口形成這種配置，所以能提高流路和收容室的配置自由度，并能使液滴噴出裝置獲得小型化。
上述與交錯(cuò)式配置的多個(gè)供給口連接的流路，優(yōu)選交替形成在該供給口配置排列的兩側(cè)。根據(jù)這種構(gòu)成，通過(guò)使流路分散，可分散配置與其連接的收容室，所以可獲得更加小型化的液滴噴出裝置。
在上述第三塊基板上形成的多條流路長(zhǎng)度，優(yōu)選全部大致一致。這樣，能夠減小因流路長(zhǎng)度偏差形成流路阻力的差異，所以能抑制每個(gè)噴出口(噴嘴)的噴出特性偏差。
上述第二塊基板的構(gòu)成，優(yōu)選包括表面具有電極的電極基板；相對(duì)于上述電極基板以微小間隙相對(duì)向配置，并具備加壓室的加壓室基板，該加壓室的內(nèi)部壓力是通過(guò)利用由上述電極引發(fā)的靜電力產(chǎn)生振動(dòng)，使振動(dòng)板變位，進(jìn)行調(diào)整；配置在上述加壓室基板的相反側(cè)上，具有可將填充在上述加壓室內(nèi)的液體噴出到外部的噴嘴孔的噴嘴基板。根據(jù)這種靜電驅(qū)動(dòng)方式由于不產(chǎn)生熱量，所以作為噴出液體，即使是使用含有生物體試料的溶液時(shí)，生物試料也不會(huì)受到熱量產(chǎn)生的影響，所以最為理想。
液滴噴出裝置的驅(qū)動(dòng)方式，不限于靜電驅(qū)動(dòng)，也可采用不伴有熱量產(chǎn)生的壓電驅(qū)動(dòng)(壓電元件)方式。
上述第一塊基板或第三塊基板中的任一方，由玻璃構(gòu)成，上述第一塊基板或第三塊基板中的一方由硅構(gòu)成，上述第一塊基板和第三塊基板優(yōu)選由陽(yáng)極接合。這樣，將玻璃基板和硅基板作為主要構(gòu)成部件時(shí)，可使用半導(dǎo)體制造工藝等中利用的光刻過(guò)程，所以可容易設(shè)計(jì)、加工。根據(jù)陽(yáng)極接合，接合時(shí)由于不存在粘接劑等其他因素，所以能防止因粘接劑成分混入導(dǎo)致液體被污染等其他因素造成的影響。
上述流路的一部可以形成在第一塊基板上。若這樣，流路設(shè)計(jì)的自由度會(huì)更廣。
優(yōu)選利用光刻蝕技術(shù)，在上述第一塊基板和/或第三塊基板上形成流路。若這樣，可簡(jiǎn)便地進(jìn)行細(xì)微流路的加工。只變更光罩的圖案就完成了參量的變更，所以設(shè)計(jì)變更方便。
本發(fā)明的第二種方式是具有以下部的微型陣列制造裝置，即，上述液滴噴出裝置、和對(duì)固定上述液滴噴出裝置噴出液滴的基板和上述液滴裝置的位置，進(jìn)行相對(duì)調(diào)整，使位置吻合的裝置。
根據(jù)這種構(gòu)成，由于具有上述小型的液滴噴出裝置，所以能增加操作性，并能以低成本提供高精度的微型陣列。
本發(fā)明的微型陣列制造方法，作為噴出裝置，最適宜在片上形成各種蛋白質(zhì)點(diǎn)樣，尤其是為制作醫(yī)療診斷等中使用的蛋白片(protein chip)。
本發(fā)明的第三種方式是使用上述液滴噴出裝置，在基板上噴出液滴制造微型陣列的微型陣列制造方法。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于具有上述小型的液滴噴出裝置，所以能夠增加操作性，并以低成本提供高精度的微型陣列。


圖1是為說(shuō)明本實(shí)施方式的液滴噴出裝置的平面圖。
圖2A是圖1中A-A’線剖面圖，圖2B是圖1中B-B’線剖面圖。
圖3A和圖3B是表示頭部中的供給口和噴嘴孔的位置關(guān)系的圖，其中圖3A是平面圖，圖3B表示圖3A中C-C’線剖面圖。
圖4是說(shuō)明本實(shí)施方式的微型陣列制造裝置的圖。
圖5A和圖5B是表示說(shuō)明作為比較例的液滴噴出裝置的圖，其中圖5A是為說(shuō)明作為直線狀配置供給口的比較例頭部的圖；圖5B是為說(shuō)明供給口與液體收容部的位置關(guān)系的作為比較例的液滴噴出裝置的說(shuō)明用圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照各附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是說(shuō)明本實(shí)施方式的微型陣列制造裝置的圖。
本實(shí)施方式的微型陣列制造裝置500是為制造在制作微型陣列用的基板10上，配置許多點(diǎn)樣而成的成微型陣列的裝置，其主要部分由臺(tái)面510、Y方向驅(qū)動(dòng)軸520、液滴噴出裝置100、X方向驅(qū)動(dòng)軸530、作為驅(qū)動(dòng)部540和控制裝置的控制用計(jì)算機(jī)600而構(gòu)成。另外，位置的控制，由臺(tái)面510、Y方向驅(qū)動(dòng)軸520、X方向驅(qū)動(dòng)軸530、驅(qū)動(dòng)部540、控制用計(jì)算機(jī)600進(jìn)行(位置控制機(jī)構(gòu))。
臺(tái)面510是為載置構(gòu)成微型陣列基板10的工作臺(tái)。該臺(tái)面510構(gòu)成為，可載置數(shù)塊基板10，例如，利用真空吸附，可固定各塊基板10。
Y方向驅(qū)動(dòng)軸520是可使臺(tái)面510沿著圖示的Y方向自由移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。該Y方向驅(qū)動(dòng)軸520與驅(qū)動(dòng)部540內(nèi)所含的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未圖示)連接，由該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，使臺(tái)面510移動(dòng)。
液滴噴出裝置100是根據(jù)由控制用計(jì)算機(jī)600供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，向基板10噴出生物體試料溶液的裝置，使噴出溶液的噴嘴面向著臺(tái)面510，設(shè)置在X方向驅(qū)動(dòng)軸530上。作為生物體試料溶液中所含的生物體試料，例如，使用DNA、蛋白質(zhì)等。有關(guān)液滴噴出裝置100的構(gòu)成，在后面作詳細(xì)講述。
X方向驅(qū)動(dòng)軸530是使液滴噴出裝置沿著圖示的X方向自由移動(dòng)的裝置。該X方向驅(qū)動(dòng)軸530連接于驅(qū)動(dòng)部540中所含的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未圖示)。由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力使液滴噴出裝置100移動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)部540，包括Y方向驅(qū)動(dòng)軸520、X方向驅(qū)動(dòng)軸530各自驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)及其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而構(gòu)成。這些馬達(dá)等根據(jù)由控制用計(jì)算機(jī)600供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行工作，控制載置了基板10的臺(tái)面510與液滴噴出裝置100的相對(duì)位置。
控制用計(jì)算機(jī)600設(shè)置在驅(qū)動(dòng)部540的箱體內(nèi)，控制液滴噴出裝置100的工作(定時(shí)噴出溶液、噴出次數(shù)等)的同時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)部540的工作。
以下參照?qǐng)D1和圖2對(duì)本實(shí)施方式的液滴噴出裝置進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是為說(shuō)明本實(shí)施方式的液滴噴出裝置的平面圖，圖2A是圖1中A-A’線剖面圖，圖2B是圖1中B-B’線剖面圖。
液滴噴出裝置100具有以下三層結(jié)構(gòu)，即，具備多個(gè)液體收容室(收容室)111的第1塊基板110、具備向由液體收容室111供給的液體付與壓力的壓力室131的第二塊基板150、和具備將與各液體收容室111對(duì)應(yīng)的加壓室131之間進(jìn)行連接的多條流路161的第三塊基板160。
第二塊基板(頭部)150包括電極基板120、加壓室基板130和噴嘴基板140而構(gòu)成，。
電極基板120，在與加壓室基板130相對(duì)向的面上具有多個(gè)凹部123，在各凹部123的底面形成一個(gè)個(gè)電極122。在電極基板120上，形成有向加壓室131導(dǎo)入液體收容室111內(nèi)液體的供給口121。
供給口121配置成從上面看第二塊基板150時(shí)為交錯(cuò)狀。
圖3是表示在第二塊基板150上的供給口121與噴嘴孔141的位置關(guān)系的圖，圖3A示出了平面圖，圖3B示出了圖3A中C-C’線剖面圖。如圖3A中所示，為了獲得頭部小型化，以和噴嘴孔141間距大致相同的間距配置著供給口121。另外，以交錯(cuò)狀(交錯(cuò)式)配置多個(gè)供給口121，彼此形成為位置交錯(cuò)。
加壓室基板130備有將液滴擠出外部，付與壓力的加壓室131。加壓室131的底部由薄板(振動(dòng)板)形成。對(duì)于在未圖示的在加壓室基板130上形成的共同電極和在電極基板120上形成的電極122，由未圖示的外部電源施加電壓，通過(guò)靜電力將其底部拉向電極基板120側(cè)。隨后關(guān)掉電壓，底部又復(fù)歸原位，這時(shí)由于加壓室131內(nèi)的壓力暫時(shí)升高，將液滴擠出到外部。
噴嘴基板140具有可將由加壓室131擠出的液體噴出到外部的噴出口(噴嘴孔)141。
這樣的電極基板120、加壓室基板130和噴嘴基板140，例如由玻璃或硅等構(gòu)成。
在如此構(gòu)成的第二塊基板150上，層疊第三塊基板160和第一塊基板110。
在第一塊基板(收容室基板)110上，形成有收容液體用的多個(gè)液體收容室111。液體收容室111配置成，如圖1所示地交替位于以交錯(cuò)狀配置的第二塊基板150的液體供給口121兩側(cè)。這樣，由于相對(duì)于一個(gè)供給口121排列分散配置液體收容室111，所以比一列配置液體收容室111時(shí)獲得了有效的空間，從而能獲得小型化的液體噴出裝置100。
第三塊基板(流路基板)160，配置在第一塊基板110和第二塊基板150之間。在第三塊基板150與第一塊基板110相對(duì)向的面上，形成有連接液體收容室111和供給口121的，平面方向延伸的細(xì)小流路161a。流路161a在供給口121的上部垂直降下，與供給口121相連接。作為第三塊基板160，例如可以使用硅基板，細(xì)小流路161a，例如，可以利用光刻蝕法形成。
第一塊基板和第三塊基板，雖然沒(méi)有特殊限定，但優(yōu)選通過(guò)陽(yáng)極接合進(jìn)行接合。當(dāng)通過(guò)這種陽(yáng)極接合進(jìn)行接合時(shí)，不再需要借助于粘接劑等，而且對(duì)生物試料的影響也很小。但是，本發(fā)明并沒(méi)有排除用粘接劑接合的意思，也可以用粘接劑將各塊基板接合起來(lái)。這時(shí)，優(yōu)選選擇使用對(duì)生物試料影響小的適宜粘接劑。在進(jìn)行陽(yáng)極接合時(shí)，作為第一塊基板，可使用玻璃基板，具體講使用硼酸玻璃基板。
圖1中示出了第一塊基板110(或第三塊基板160)和第二塊基板150的位置關(guān)系，尤其是供給口121、流路161a和液體收容室111的位置關(guān)系。像本實(shí)施方式的玻璃噴出裝置100，通過(guò)將形成細(xì)小溝的基板貼合在一起形成流路161a時(shí)，為了確保鄰近流路161a間的密封性，必需確保所定的壁厚(δ)。然而，使流路同向并行時(shí)，為確保必要的壁厚(δ)，流路寬度(W)會(huì)變得狹窄，導(dǎo)致流路阻力升高。在本實(shí)施方式中，將供給口121以交錯(cuò)形式配置，并將流路161a交替地形成在供給口121排列的兩側(cè)，在不使流路161a的寬度W1變窄下，能夠使流路間的壁厚δ1保持所定的厚度。通過(guò)交錯(cuò)配置供給口121，可將液體收容室111分散在供給口121排列的兩側(cè)，這樣，液體收容室111的配置位置與流路寬的設(shè)計(jì)自由度更寬。另外，由液體收容室111到供給口121的流路距離，全部形成大致一樣，所以能抑制因流路長(zhǎng)度偏差引發(fā)每個(gè)噴嘴的噴出特性偏差。
根據(jù)本實(shí)施方式，供給口121具有交錯(cuò)式配置，所以能使流路間161a的寬度(壁部的厚度)確保為所定厚度，由于流路161a自身寬度(流路寬)W1的選擇自由度很大，所以流路間的密封性很優(yōu)良，而且也能防止因限制流路寬度而導(dǎo)致流路阻力升高。通過(guò)使流路長(zhǎng)度全部一樣，可抑制每個(gè)噴嘴的噴出特性偏差。通過(guò)將流路161a和液體收容室111交替配置在供給口121排列的兩側(cè)，由于流路161a和液體收容室111獲得分散化，所以能獲得小型化的液滴噴出裝置100。因此，可廉價(jià)提供操作性更好的液滴噴出裝置。
使用這種液滴噴出裝置制作微型陣列時(shí)，可廉價(jià)提供精度更高的微型陣列。
還有，在本實(shí)施方式中，作為第一塊基板，使用玻璃基板、作為第三塊基板，使用硅基板，但不限于此，作為第一塊基板，也可使用硅基板，作為第三塊基板，也可使用玻璃基板。也可將材質(zhì)組合，不限于此。
另外，在上述例中，雖然說(shuō)明了在第三塊基板160上形成流路的實(shí)例，但并不限于此，也可將流路的一部形成在第一塊基板110上。具體是，在第三塊基板160上，只形成與供給口121連接的垂直方向流路161b，而在第一塊基板110的背面(第三塊基板160的相對(duì)向面)上形成橫方向流路161a。這種情況下，將第一塊基板110作成硅基板時(shí)，由于形成更高精度的細(xì)小流路，所以為理想。而且，在通過(guò)陽(yáng)極接合將第一塊基板110和第三塊基板160接合時(shí)，作為第三塊基板160，也可以使用玻璃基板。
圖5中表示為說(shuō)明本發(fā)明效果的比較例液滴噴出裝置。
圖5A是為說(shuō)明作為直線狀配置供給口的比較例頭部的圖。圖5B是為說(shuō)明供給口與液體收容部的位置關(guān)系的作為比較例的液滴噴出裝置的說(shuō)明用圖。
如圖5A、B所示，以噴嘴孔的間距并排直線狀配置多個(gè)供給口121時(shí)，一旦確保流路161a間的壁厚δ2達(dá)到所定厚度，則限制流路161a的流路寬度W2。因此，由于流路寬度W2的狹窄，導(dǎo)致流路阻力增高，由于高粘度液體的噴出性降低，所以出現(xiàn)可噴出液體受限制等問(wèn)題。例如圖5B所示，在將全部液體收容室111配置在供給口121排列的一側(cè)時(shí)，液滴噴出裝置的外形尺寸變得很大，裝置的操作性低劣，就成本言，也達(dá)到了高價(jià)產(chǎn)品。
而且，由于各條流路的長(zhǎng)度偏差，因流路長(zhǎng)度不同而產(chǎn)生流路阻力差異，所以存在每個(gè)噴嘴存在噴出特性不均勻的問(wèn)題。
本發(fā)明的液滴噴出裝置就是解決了此類問(wèn)題的裝置。
權(quán)利要求
1.一種液滴噴出裝置，其特征在于，包括具備多個(gè)收容液體的收容室的第一塊基板；具備多個(gè)噴出單元的第二塊基板，所述噴出單元包括接收上述收容室內(nèi)所貯存的液體供給的供給口、向由該供給口供給的液體付與壓力的加壓室、和將在該加壓室加壓的液體噴出到外部的噴出口；和夾持在上述第一塊基板和第二塊基板之間、并具備流路的第三塊基板，所述流路將上述多個(gè)收容室和與其對(duì)應(yīng)的多個(gè)供給口進(jìn)行連接；設(shè)在上述第二塊基板上的多個(gè)供給口的排列，處于成為交錯(cuò)狀配置的位置關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴噴出裝置，其特征在于，與上述交錯(cuò)狀配置的多個(gè)供給口連接的流路，交替地形成在該供給口排列的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴噴出裝置，其特征在于，在上述第三塊基板上形成的多條流路的長(zhǎng)度，全部大致相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴噴出裝置，其特征在于，上述第二塊基板包括表面上具有電極的電極基板；加壓室基板，其相對(duì)于上述電極基板以微小間隙相對(duì)向配置，并具備通過(guò)由上述電極引發(fā)的靜電力進(jìn)行振動(dòng)，由振動(dòng)板的變位調(diào)整內(nèi)部壓力的加壓室；和具有噴嘴孔的噴嘴基板，其配置在上述加壓室基板的相對(duì)側(cè)，將填充在上述加壓室內(nèi)的液體噴出到外部；而構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴噴出裝置，其特征在于，上述第一塊基板和第三塊基板中的任一方，由玻璃構(gòu)成，上述第一塊基板和第三塊基板中的一方，由硅構(gòu)成，上述第一塊基板和第三塊基板，通過(guò)陽(yáng)極接合進(jìn)行接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴噴出裝置，其特征在于，上述流路的一部分形成在第一塊基板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴噴出裝置，其特征在于，在上述第一塊基板和/或第三塊基板上形成的流路是利用光刻蝕技術(shù)形成的。
8.一種微型陣列制造裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的液滴噴出裝置、和相對(duì)調(diào)整固定液滴噴出裝置噴出液滴的基板和上述液滴噴出裝置位置的位置吻合裝置。
9.一種微型陣列的制造方法，其特征在于，制造微型陣列時(shí)，使用權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的液滴噴出裝置，以將液滴噴出到基板上。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種能制造高密度陣列的小型液滴噴出裝置。本發(fā)明的液滴噴出裝置(100)包括具備收容液體的多個(gè)收容室(111)的第一塊基板；供給收容室(111)所貯存的液體的供給口(121)；具備多個(gè)噴出單元的第二塊基板，而該噴出單元含有向由供給口(121)供給的液體付與壓力的加壓室和將在該加壓室加壓的液體噴出到外部的噴出口；和夾持在上述第一塊基板和第二塊基板之間的，具備將上述多個(gè)收容室(111)和與其對(duì)應(yīng)多個(gè)供給口(121)連接的流路的第三塊基板；并通過(guò)使上述設(shè)在第二塊基板上的多個(gè)供給口的排列，處于成為交錯(cuò)狀配置的位置關(guān)系。由此解決了上述課題。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1669795SQ200410092939
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月12日
發(fā)明者佐藤圣也, 黑澤龍一 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社