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WO2008047875A1 - Microanalysis measuring apparatus and microanalysis measuring method using the same - Google Patents

Microanalysis measuring apparatus and microanalysis measuring method using the same Download PDF

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WO2008047875A1
WO2008047875A1 PCT/JP2007/070365 JP2007070365W WO2008047875A1 WO 2008047875 A1 WO2008047875 A1 WO 2008047875A1 JP 2007070365 W JP2007070365 W JP 2007070365W WO 2008047875 A1 WO2008047875 A1 WO 2008047875A1
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WO
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chamber
microchannel
analyte
channel
substrate
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2007/070365
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English (en)
French (fr)
Inventor
Minoru Seki
Junya Takagi
Kazuki Yamamoto
Yoshinori Akagi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to AT07830099T priority patent/ATE553387T1/de
Priority to US12/445,942 priority patent/US8058072B2/en
Priority to KR1020097007864A priority patent/KR101162817B1/ko
Priority to EP07830099A priority patent/EP2075584B1/en
Priority to CN2007800384438A priority patent/CN101523222B/zh
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    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/11—Automated chemical analysis

Definitions

  • the present invention relates to a microanalytical measuring device and a microanalytical measuring method using the same, and more particularly to a microanalytical measuring device capable of performing many measurements in parallel and a microanalytical measuring method using the same.
  • micro-channel that integrates elements necessary for chemical analysis, such as micro-channel reactors and electrodes for detection, on a substrate such as silicon or glass.
  • Analytical instruments using chips have come to be used.
  • Electrophoresis devices using microchips for DNA and protein analysis have already been developed and are commercially available.
  • Analysis devices using such microchips (micro analysis system, ⁇ -Total Analysis System; ⁇ TAS) enable integration of chemical analysis experiments, high throughput, resource saving, space saving, and low emission.
  • ⁇ TAS Total Analysis System
  • microchips under development include separation microchips that perform electrophoresis and chromatography, mainly biochemical analysis, microchips for assembly that perform enzyme analysis, and polymerase chain reaction. Examples include a microphone chip for a synthesis reaction for performing (PCR). Since these microchips are easy to carry, they can be used to perform environmental analysis on the spot and to conduct high-precision clinical tests at the bedside. Is expected.
  • Patent Document 1 discloses the following apparatus. That is, in the apparatus for optically measuring a specific binding substance in a fluid sample disclosed in Patent Document 1, it is specific to a substance to be measured bound to a second specific binding member to which a fluorescent label or a light scattering label is bound. A first specific binding member capable of binding to form a specific binding substance is immobilized on at least one surface. A response section is provided.
  • a transparent base material layer is laminated on one surface of a transparent waveguide having a light emitting side edge surface via a first space layer, and a light absorption layer is stacked on the other surface via a second space layer. ing.
  • the first space layer and the second space layer communicate with each other and are layers for injecting a fluid sample.
  • the refractive index of the waveguide is larger than the refractive index of the fluid sample.
  • Patent Document 2 discloses the following on-chip bioassay method as a method capable of simultaneously performing a plurality of measurements.
  • a cell-introducing microfluidic chip is fixed to the lower surface of a microporous chip composed of a substrate through which a plurality of micropores arranged in a lattice pattern is penetrated, and the microporous chip is inserted between the microporous chip and the cell-introducing microfluidic chip.
  • a plurality of fine cell introduction channels are formed! Cells suspended through the flow path are poured into the micropores of the micropore chip.
  • a microfluidic chip for introducing a test substance is fixed to the upper surface of the microporous chip so that the plurality of fine test substance introducing flow paths intersect the plurality of fine cell introducing flow paths.
  • a plurality of fine analyte introduction channels are formed between the micropore tip and the analyte introduction microfluidic tip.
  • a test substance is poured through the flow channel and brought into contact with the cells in the micropores of the microporous chip, and the degree of influence of the test substance on the cells is detected in situ after a predetermined time or at predetermined time intervals. To do.
  • Patent Document 1 JP 2005-140682 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-46121
  • the object of the present invention is easy to manufacture, and can perform a large number of analytical measurements with a small amount of sample.
  • Another object of the present invention is to provide a micro-analysis measuring apparatus and a micro-analysis measuring method using the same.
  • the micro-analysis measurement apparatus communicates with a waste liquid micro-channel, respectively, and has m rows and n columns of detection units, and communicates with each detection unit via a mixing channel.
  • the chambers in m rows and n columns communicate with the chambers in each row via passive valves.
  • n 1st fine flow channels communicate with the chambers in each column through passive valves. It consists of m second fine channels and a third fine channel that communicates with each chamber and supplies gas and / or cleaning liquid.
  • Measurement is performed by an appropriate measurement method such as an optical measurement method or an electrochemical measurement method in the detection unit.
  • m X n detectors are arranged in m rows and n columns at approximately equal vertical and horizontal intervals.
  • m and n are positive integers. If m and n are too small, the number that can be analyzed and measured at a time is reduced. On the other hand, if m and n are too large, there are disadvantages such as an increase in the size of the device and a difficulty in manufacturing. Therefore, each of m and n is 2 to 10; the force S is preferable, and 3 to 6 is more preferable.
  • Each of the chamber 1 and the mixing channel is installed in m rows and n columns at approximately equal intervals in the vertical and horizontal directions. That is, a total of m X n chambers and mixed channels are installed! /, Respectively.
  • n first fine flow paths There are n first fine flow paths, and they communicate with the chambers in each row via passive valves. For this reason, a certain amount is weighed by the liquid force S passive valve supplied from one end of the first fine channel, and the weighed liquid is supplied to the chamber 1.
  • the n first fine channels are preferably independent. This is because n types of liquids having different concentrations and types can be supplied to the detection unit.
  • the first microchannel and the second microchannel have a predetermined amount of sample or sample in each of a plurality of chambers arranged in a matrix via a passive valve through a liquid such as a sample or a reagent. The medicine is distributed and supplied.
  • a gas source such as a gas pump is connected to the upstream end of the first microchannel and the upstream end of the second microchannel.
  • the gas source can be connected via a specimen reservoir or reagent clamp, which can be connected directly.
  • the chamber 1 is connected to the detection unit via a mixing channel.
  • the liquid weighed in the first microchannel and the liquid weighed in the second microchannel are both supplied to the chamber 1 and sent to the detection unit while being mixed in the mixing channel.
  • the shape of the mixing channel is not particularly limited as long as the liquid weighed in the first microchannel and the liquid weighed in the second microchannel can be mixed. The shape to do.
  • the mixing channel may be greatly enlarged in part.
  • the mixing channel may have an asymmetric wall surface.
  • a third fine channel is connected to the upstream side opposite to the side on which the mixing channel of the chamber is connected.
  • the third micro flow path supplies gas and / or cleaning liquid to send the liquid supplied to the chamber 1 to the detection unit and / or to clean the chamber 1 and the detection unit.
  • a gas source such as a cleaning liquid reservoir and a gas pump is connected to the upstream end of the third microchannel!
  • a fine passage for waste liquid is connected to the detection unit.
  • the other end of the waste liquid micro-channel is in communication with the atmosphere, and when sending liquid, the gas in the system is discharged from this other end, and unnecessary waste liquid can be discharged from this other end. is there.
  • communicating with the atmosphere includes being connected to a large-capacity container and being connected to a container having a gas diffusion permeable membrane.
  • the micro-analysis measurement apparatus is an apparatus that is incorporated in a microchip or the like and analyzes and measures with a small amount of sample
  • the volume of the chamber and the detection unit is preferably in the order of picoliter to microliter order.
  • the detector is filled with the liquid supplied to the chamber! /, So the volume of the chamber is the capacity of the detector. It is preferable to be more than the product.
  • the waste liquid micro-channel, the detection unit, the mixing channel, the chamber 1, the passive valve, the first micro-channel, the second micro-channel, and the third micro-channel are formed in the substrate. It is preferable. However, since it is difficult to form all of these members on the same substrate, a plurality of substrates may be stacked and bonded together after being formed separately on a plurality of substrates. For example, a passive valve that is in communication with a mixing channel recess, a chamber-one recess, a first micro-channel recess, a first micro-channel recess and a chamber-one recess on one surface of a first substrate.
  • a passive valve that forms a recess for the microchannel and a recess for the third microchannel, and communicates with the second microchannel recess and the second microchannel recess on one surface of the second substrate! Through hole for forming a recess for the waste liquid and a recess for the fine flow path for waste liquid and communicating the passive valve connected to the through hole for the detection section and the second fine flow path to the third substrate and the recess for the chamber.
  • a first microanalysis measurement method includes a specimen and an analyte each containing an analyte in a first microchannel and a second microchannel of the microanalysis measurement device according to the present invention.
  • a reagent containing a recognition molecule that specifically binds is supplied, weighed with a passive valve, sent to the chamber 1 as a mixed solution, mixed and reacted in the chamber 1 and the mixing channel, and then sent to the detection unit for mixing.
  • the recognition molecule that specifically binds to the analyte is typically a combination of a molecule that specifically binds to the analyte and a labeling substance for quantification.
  • a labeling substance an optical label, an enzyme label, a metal label or the like is preferably used.
  • An optical label is an optical label that provides optical effects such as fluorescence, light scattering or light absorption, and chemiluminescence.
  • an optical label that emits fluorescence is called a fluorescent label.
  • a fluorescent label is a substance that generates fluorescence by converting light when irradiated with light.
  • Specific examples of fluorescent labels include, for example, a compound that generates fluorescence when irradiated with light rays, and a compound that generates this fluorescence. Synthetic resin particles to be used.
  • the compound that generates fluorescence include, for example, fluorein isothiocyanate, fluorescein, fluorescein mono-N hydroxysuccinimide ester, 6- ((4— (4, 4-difluoro-5-2 ) 4-4 Bora 3a, 4a Dither 5 Indacene 3-yl) Phenoxy) Acetyl) Amino) Hexanoic acid, Succinimidyl ester, 4 Acetamido 4'-Isocyanatostilbene 2, 2'-Disulfonic acid, 7 Amino-4 -methylcoumarin, 7-amino-4 trimethinorecarine, N-4-anilino 1-naphthyl) maleimide, dansyl mouthride, 4, 6 diamidino 2 phenylindole, 5- (4,6-diclotriazine) 2) Aminofluorescein, 4, 4'-diisothiocyanato noreben 1, 2, 2'
  • the light scattering label is a compound or fine particles that can scatter light when irradiated with light.
  • Specific examples of the light scattering label include, for example, aggregates of colloidal fine particles of metal such as gold and silver, chalcogenite fine particles such as CdS and CdSe, polymer fine particles such as polystyrene resin, polycarbonate resin and poly (meth) acrylic resin, silica gel and alumina.
  • Inorganic oxide fine particles such as titanium oxide, and core-shell fine particles by a combination of two or more of these.
  • the polymer fine particles and inorganic oxide fine particles may be dyed, or may be one in which fluorescent molecules or metal nanoparticles are dispersed.
  • Light-scattering labels have wavelength-dependent light-scattering properties!
  • the molecule that specifically binds to the analyte is capable of specifically binding to the substance to be measured. [0023] Therefore, the type of molecule that specifically binds to the analyte has different forces depending on the analyte and the standard substance. Specific examples of this molecule include, for example, enzymes, microorganisms, antigens, antibodies, and antibodies. Fragment, lectin, receptor, ionophore, proton pump, biological membrane, artificial biological element, DNA molecule, RNA molecule, PNA molecule, membrane protein, nuclear receptor, abutama, sugar chain, glycoprotein, meta-mouth protein 1 type selected from the group consisting of or a mixture thereof.
  • the standard substance is a substance that behaves in the same manner as an analyte with respect to a molecule that specifically binds to the analyte.
  • the reference substance may be a molecule or substance having the same structure as the analyte and having a structure corresponding to the recognition portion of the molecule that specifically binds to the analyte.
  • Specific examples of standard substances include, for example, enzymes, microorganisms, antigens, antibodies, antibody fragments, lectins, receptors, ionophores, proton pumps, biological membranes, artificial bioelements, DNA molecules, RNA molecules, PNA Examples include molecules, proteins, amino acids, sugar chains, glycoproteins, meta-oral proteins, and metal ions.
  • an analyte a standard substance, and an antibody or antigen are used.
  • an antigen or antibody that specifically reacts with it As a molecule that specifically binds to an analyte, an antigen or antibody that specifically reacts with it. used.
  • the second micro-analysis measurement method includes a sample containing analyte in the first micro-channel and the second micro-channel of the micro-analysis measurement device according to the present invention, an analyte, and a specific A reagent containing a recognition molecule that binds to the target is supplied, weighed with a passive valve, sent to the chamber 1 to make a mixed solution, mixed with the chamber 1 and the mixing channel, and then sent to the detection unit for mixing. After unreacted recognition molecules in the solution are fixed to the detection unit! /, Bind to the standard substance, wash the detection unit, and then electrochemically measure the recognition molecule bound to the standard substance. It is characterized by.
  • the recognition molecule is labeled with a compound or substance that has a high electrochemical response! /.
  • the second microanalysis measurement method according to the present invention is the same as the microanalysis measurement method according to the present invention, except that the recognition molecule bound to the standard substance is electrochemically measured.
  • any conventionally known electrochemical measurement method can be adopted.
  • Specific examples of the electrochemical measurement method include a voltammetry method, a stripping voltammetry method, and the like. Method, amperometry method, potentiometry method, coulomb method and the like.
  • Specific examples of the voltage and current waveforms applied in these electrochemical measurement methods include, for example, a pulse wave, a differential noise wave, a triangular wave, and a step wave as appropriate.
  • the third micro-analysis measurement method includes a specimen and an analyte containing an analyte in each of the first micro-channel and the second micro-channel of the micro-analysis measurement device according to the present invention.
  • Reagents that react specifically with or with the addition of a third component or as they are or emit light or emit light weigh with a non-valve valve, send it to the chamber, and use it as a liquid mixture.
  • a mixed reaction is performed, and the color or luminescence of the mixed solution is measured by the detection unit.
  • the third flow path force can be introduced.
  • Specific examples of the compound that modifies the substance that specifically reacts with the analyte include enzymes such as peroxidase and alkaline phosphatase, and specific examples of the reagent that develops color or emits light upon reaction include Tetra. — Methyl-benzidine, AMPREX RED, luminol and the like.
  • a fourth microanalysis measurement method includes a specimen containing analyte in an analyte in the first microchannel and the second microchannel of the microanalysis measurement device according to the present invention, an analyte, and a specific A reagent containing a substance that reacts and aggregates is supplied, weighed with a passive valve, sent to the chamber 1 as a mixed liquid, mixed and reacted in the chamber 1 and the mixing flow path, and the turbidity of the mixed liquid was detected at the detector. It is characterized by measuring.
  • Specific examples of the compound that modifies the substance that specifically reacts with the analyte include lipid membranes, gold colloids, latex particles, and the like.
  • the fifth microanalysis measurement method according to the present invention includes a sample containing an analyte in the first microchannel and the second microchannel of the microanalysis measurement device according to the present invention, and an analyte and a specific one, respectively.
  • the recognition molecule is bound in a sandwich form, and subsequently, a solution of a substance that is digested by the recognition molecule labeled enzyme is introduced from the third channel to replace the mixed solution in the chamber, and the digested enzyme is digested by the labeling enzyme.
  • the analyte concentration in the sample is indirectly obtained by trapping and measuring the concentration of the product digested by the labeling enzyme trapped in the detection unit with the detection unit.
  • thiocholinesterase is used as a labeling enzyme
  • thiocholine is used as a substance digested by the labeling enzyme
  • thiol is used as a product digested by the labeling enzyme
  • a noble metal such as gold or silver is included in the detection unit. It is good also as a structure. In that case, a product digested by a labeling enzyme such as thiol is trapped in the detection unit.
  • Thiols on precious metal films can be quantified by surface plasmon absorption measurement or electrochemical measurement.
  • alcohol oxidase may be used as a labeling enzyme
  • low molecular alcohol may be used as a substance digested by the labeling enzyme
  • aldehyde may be used as a product digested by the labeling enzyme.
  • the aldehyde corresponding to the oxide of the low molecular alcohol is trapped in the detection unit.
  • the detection unit may include, for example, molecular modification having an alkali functional group such as amines for trapping low-molecular aldehydes.
  • the present invention it is easy to manufacture, and a large number of analytical measurements can be performed with a small amount of sample.
  • a microanalytical measurement that can easily analyze and measure a large number of samples having different concentrations and different analytes simultaneously.
  • a method can be provided.
  • FIG. 1 is a plan view of a substrate la.
  • FIG. 2 is a plan view of the substrate lb.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing a main part of the substrate lb.
  • FIG. 4 is a plan view of the substrate 2a.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing a main part of the substrate 2a.
  • FIG. 6 is a plan view of the substrate 2b.
  • FIG. 7 is a plan view of a third substrate.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the microanalysis measurement apparatus taken along the line BB shown in FIG.
  • FIG. 10 is a conceptual explanatory diagram for explaining the principle of a passive valve.
  • FIG. 11 is a conceptual explanatory diagram for explaining the principle of a passive valve.
  • FIG. 12 is a conceptual explanatory diagram for explaining the principle of a passive valve.
  • FIG. 13 is a plan view of a substrate la in a microanalysis measurement apparatus according to a fourth embodiment.
  • Figures 10 to 12 are conceptual illustrations for explaining the principle of the passive valve.
  • Channel E is connected to the channel.
  • the tip of the flow path E and the flow path D are connected by the flow path F.
  • the liquid 13 stops at the inlet boundary surface or the outlet boundary interface of the flow channel F.
  • the liquid 13 that has reached the end face of the flow path F on the flow path E side has a flow path wall that is difficult to wet as shown in FIGS.
  • the liquid 13 is blocked by the capillary repulsion of the flow path F and does not enter the flow path F.
  • the capillary repulsion of the channel F is stronger than the capillary repulsion of the channel E, so that the liquid 13 does not enter the channel F.
  • the liquid 13 remaining in the flow path C causes, for example, an appropriate pressure difference to be generated at both ends of the flow path C. Move liquid 13 to the point where it does not come into contact with E. The liquid 13 may be removed from the channel C. At this time, the liquid 13 in the flow path E does not normally return to the flow path C. Therefore, it is possible to weigh a volume of the liquid according to the volume of the flow path E or the total volume of the volume of the flow path E and the volume of the flow path F.
  • FIG. 1 is a plan view showing a substrate la
  • FIG. 2 is a plan view showing a substrate lb.
  • the first substrate 1 is formed by laminating the substrate la and the substrate lb.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing the main part of the substrate lb.
  • FIG. 4 is a plan view showing the substrate 2a
  • FIG. 6 is a plan view showing the substrate 2b.
  • the second substrate 2 is formed by laminating the substrate 2a and the substrate 2b.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing the main part of the substrate 2a.
  • FIG. 7 is a plan view showing the third substrate 3.
  • Fig. 8 is an AA cross-sectional view of the microanalytical measuring apparatus
  • Fig. 9 is a BB cross-sectional view.
  • the microanalytical measurement apparatus includes a first through hole 4 for a fine channel.
  • the through holes 6, 6, 6, 6 for flow paths are formed in parallel at equal intervals.
  • Each of the through-holes 6, 6, 6, 6 is in contact with the third micro-channel through-hole 6 at one end.
  • ... 10 is connected to the third through hole 6 for the fine channel on the upstream side.
  • the third row of through holes 10 for the chamber 10,... 10 is the third minute on the upstream side. Connected to the through-hole 6 for the flow path, the through-hole 10 for the chamber 1 in the fourth row is the upstream side
  • Passive valve through-holes 8 are arranged in the first fine channel through-holes 4 at regular intervals.
  • the first through hole 4 for fine flow passages has a passive valve through hole at regular intervals.
  • the first fine channel through-hole 4 has a passive bar at equal intervals.
  • Lub through-holes 8 are connected.
  • the first through hole 4 for fine channels is equidistant
  • the sitive valve 8 includes a valve 81 and a weighing unit 82, and the weighing unit 82 is configured by a fine channel that is narrower than the first fine channel 4.
  • the valve 81 is formed to be thinner than either the weighing unit 82 or the chamber 10, and is connected to the corresponding chamber 10.
  • the through-hole 12 is a fine channel, and is formed in a shape that is bent at a right angle and reciprocates.
  • the mixing channel through-hole 12 is bent in the middle part a plurality of times and is formed in a shape in which both ends are directed in the same direction.
  • the downstream side of the mixing channel through-hole 12 is connected to the detection unit 11 formed when the third channel 3 is stacked.
  • the first substrate 1 formed by the substrate la and the substrate lb is laminated to form a recess for the mixing channel 12, a recess for the chamber 110, and a first fine channel 5 on one side.
  • a recess, a recess for the passive valve 8 and a recess for the third microchannel 6 are formed in communication with the recess for the first microchannel and the recess for the chamber 1.
  • the substrate 2a is arranged in parallel with the second microchannel through holes 5, 5, 5 and 5 arranged in parallel at equal intervals.
  • Each end is connected to a through hole 7 for a waste liquid microchannel.
  • Passive valve through-holes 9, 9, 9, 9 are connected to the second micro-channel through-hole 5
  • the second through hole 5 for fine flow passages has passive valve through holes 9,... 9.
  • the second fine channel through hole 5 has a passive valve through hole 9...
  • the second through hole 5 for the fine flow path has a through hole 9 for the passive valve.
  • each passive valve 9 has a balance with valve 91.
  • the measuring unit 92 is provided.
  • the weighing unit 92 is formed narrower than the second fine channel 5.
  • the valve 91 is formed thinner than both the weighing unit 92 and the chamber 10.
  • the tip 91a of the valve 91 shown in FIG. 5 is connected to the chamber 10 as shown in FIG.
  • the third substrate 3 has 16 valve through holes 93, 93, 93, 93.
  • valve through-hole 93 • 93, 93 power rows, 4 columns are equally spaced. Thickness and shape of valve through-hole 93
  • valve 91 The shape is the same as valve 91.
  • the valve through hole 93 and the valve 91 corresponding to the third substrate 3 and the substrate 2a are connected to each other, and the valve through hole 93 corresponding to the third substrate 3 and the substrate lb are stacked. And chamber 10 are connected.
  • each of the through holes 7, 7, 7 and 7 for the waste liquid fine channel has four holes.
  • the third substrate 3 has 16 detection unit through holes 11, 11, 11, 11,.
  • Each projection through-hole 71 of the narrow-channel through-hole 7 and the detection-part through-hole 11,..., 11 are connected.
  • the through holes 11, 11, 11, 11 are formed to be connected.
  • the substrate 2a, the substrate 2b, and the third substrate 3 have through holes 41 to 41, 42 to 42, and 43 to 43.
  • the substrate 2a, the substrate 2b, and the third substrate 3 have through holes 51 to 51, 52 to 52, and 53 to 53.
  • the through holes 51, 52, and 53 are formed so as to be connected to one end of the second through hole 5 for fine flow path.
  • through hole 51 is formed so as to be connected to one end of the second through hole 5 for fine flow path.
  • the liquid When the liquid is supplied from the through hole 53, the liquid is discharged from the through hole 56 via the through hole 42, the through hole 41, the second fine channel 5, the through hole 54, and the through hole 55.
  • Through holes 61, 62, and 63 are formed in the third substrate 3, the substrate 2a, and the substrate 2b.
  • the through holes 61, 62, and 63 are formed so as to be connected to one end of the third fine channel through hole 6 when the substrate lb, the third substrate 3, the substrate 2a, and the substrate 2b are sequentially laminated. Has been. Therefore, the waste liquid and gas discharged from the third micro flow path 6 are discharged from the through hole 63 via the through hole 61 and the through hole 62.
  • Liquid inlet to the first microchannel 4, the second microchannel 5, and the third microchannel 6, and the first microchannel 4, the second microchannel 5, and the third microchannel All outlets from the flow path 6 and the waste liquid fine flow path 7 are the second substrate 2 and specifically the substrate 2b. Is open.
  • the microanalytical measurement apparatus of the present embodiment is measured by a measurement method such as an optical measurement method or an electrochemical measurement method, so that at least one substrate above and below the detection unit is transparent. It is preferable that In particular, when a standard material equivalent to the analyte is immobilized on the surface corresponding to the detection part of the first substrate 1, at least the part corresponding to the detection part of the second substrate 2 is transparent. It is preferable.
  • Examples of the substrate material include polydimethylsiloxane (PDMS), glass, silicon, photoreactive resin and other resins, metals, ceramics, diamond-like carbon, and combinations thereof.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • Examples of the method for producing the substrate include a transfer technique represented by machining, injection molding and compression molding, dry etching (RIE, IE, IBE, plasma etching, laser etching, reactive ion etching, laser etching).
  • RIE dry etching
  • IE IE
  • IBE plasma etching
  • laser etching reactive ion etching
  • laser etching reactive ion etching
  • each substrate for example, adhesion with an adhesive, resin bonding with a primer, diffusion bonding, anodic bonding, eutectic bonding, thermal fusion, ultrasonic bonding, laser melting, solvent-dissolving solvent
  • adhesion with an adhesive for example, adhesion with an adhesive, resin bonding with a primer, diffusion bonding, anodic bonding, eutectic bonding, thermal fusion, ultrasonic bonding, laser melting, solvent-dissolving solvent
  • Examples include bonding, pressure-sensitive adhesive tape, adhesive tape, surface functional group cross-linking, pressure bonding, bonding with a self-adsorbent, physical retention, and uneven combination.
  • a micro-analysis measurement apparatus in which five substrates are bonded together will be described.
  • the first substrate in the shape in which the substrate la and the substrate lb are stacked, and the shape in which the substrate 2a and the substrate 2b are stacked.
  • Each of the second substrates may be integrally manufactured, and the micro-analysis measurement apparatus may be configured by three substrates of the first substrate, the third substrate, and the second substrate.
  • microanalytical measurement device of the present embodiment is as described above, and the micro-mouth analysis measurement device of the present embodiment is easy to manufacture and can reduce the dead volume of specimens and reagents. As well as space saving and cost reduction of the entire apparatus.
  • a plurality of detection units 11 are provided, and for each detection unit 11, dedicated passive valves 8 and 9 and a chamber 10 are provided for each detection unit 11. Is provided. For this reason, the measurement in each detector 11 is performed substantially simultaneously in parallel.
  • the passive valves 8 and 9 it is possible to introduce a mixture S having different mixing ratios between the specimen and the reagent for detecting the analyte into the plurality of detection units 11. Therefore, multiple types of liquid mixtures with different mixing ratios between the sample and the reagent for detecting the analyte for one type of sample! / It becomes possible to measure.
  • a plurality of types of measurements can be performed simultaneously in parallel. Specifically, in this embodiment, since a total of 16 detection units 11 are provided, a maximum of 16 types of measurements can be simultaneously performed with one macro analysis measurement device.
  • a micro analysis measurement method using the micro analysis measurement apparatus will be described.
  • a standard material equivalent to an analyte is fixed on the surface of the first substrate 1 in the detection unit 11.
  • an analyte-containing specimen is supplied to the first fine channel 4, and the analyte-containing specimen is weighed at the No / Sibu valve 8.
  • a reagent containing a recognition molecule that specifically binds to the analyte is supplied from the second microchannel 5, and the reagent containing a recognition molecule that specifically binds to the analyte is weighed in the passive valve 9. To do.
  • a specimen containing a predetermined amount of the analyte weighed in the No./Shibu valve 8 is pressurized by supplying gas from the gas source to the first microchannel 4, for example, and the valve from the weighing unit 82 Send to chamber 10 via 81.
  • a predetermined amount of analysis weighed in the passive valve 9 For example, a reagent containing a recognition molecule that specifically binds to a reagent is pressurized by supplying gas from the gas source to the second microchannel 5, and the valve 91 and the valve through-hole 93 are opened from the weighing unit 92. Send to chamber 10 via.
  • the sample containing the analyte and the reagent containing the recognition molecule that specifically binds to the analyte are mixed in the chamber 10 to prepare the mixture.
  • Pressurization is performed by supplying gas from the gas source to the third fine channel 6 side, and the liquid mixture in the chamber 10 passes through the mixing channel 12 and is sent to the detection unit 11.
  • the mixed solution is further uniformly mixed in the mixing channel 12, and the analyte in the mixed solution and the recognition molecule that specifically binds to the analyte react.
  • a standard substance equivalent to the analyte fixed on the first substrate surface 11a of the detection unit 11 and an unreacted recognition molecule in the mixed solution are combined. Thereafter, the detection unit 11 is washed, and the recognition molecules bound to the standard substance immobilized on the first substrate surface 11a are optically measured with an optical label that causes fluorescence, light scattering or light absorption.
  • a reagent containing a recognition molecule that specifically binds to an analyte is used.
  • V a microanalysis measurement method has been described.
  • a recognition molecule that specifically binds to an analyte is described.
  • a reagent that reacts specifically with the analyte and develops color or emits light may be used.
  • the detection unit 11 detects color development or luminescence of the reagent.
  • a reagent containing a recognition molecule that specifically binds to the analyte of the first embodiment a reagent containing a substance that specifically reacts and aggregates with the analyte may be used.
  • the detection unit 11 detects the turbidity of the mixed solution.
  • FIG. 13 is a plan view of the substrate la in the microanalysis measurement apparatus according to the fourth embodiment.
  • the microanalysis measurement apparatus according to the fourth embodiment includes stop valves 20a, 20b, 20c, and 20d, reagent reservoirs 21a, 21b, 21c, and 21d, and pumps 22a, 22b, 22c, and 22d as gas sources.
  • This is different from the microanalysis measurement apparatus according to the first embodiment in that Specifically, in the present embodiment, each of the first through holes 4, 4, 4, 4 for the fine channels Figure 13 ⁇ Nobi Rere on Te ftW this downstream I law end W This is located (or, scan Bok Ppuno Norefu ,, 20a, 20b, 20c, 20 d is provided.
  • the upstream end located on the lower side is connected to the pumps 22a, 21b, 21c, and 21d via the reagent reservoirs 21a, 21b, 21c, and 21d.
  • the liquid weighed in the passive valve 8 is accumulated in the reagent reagent reservoirs 21a, 21b, 21c, 21d so that the liquid can be obtained by operating the pumps 22a, 22b, 22c, 22d.
  • the passive valve 8 can be easily supplied. Further, by providing the stop valves 20a, 20b, 20c, and 20d, the liquid remaining in the first through holes 4, 4, 4, 4 without being supplied to the passive valve 8 is first Through holes for fine channels 4, 4, 4, 4
  • Node / Shive valve 8 can also be easily removed from the connecting part. Therefore, according to the microanalysis measurement apparatus according to the fourth embodiment, the force S for easily weighing the liquid in the passive valve 8 can be achieved.
  • the configuration in which the pumps 22a, 22b, 22c, and 22d are arranged in the microanalytical measurement device has been described.
  • the pumps 22a, 22b, 22c, and 22d are outside the microanalytical measurement device. You may arrange.

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Description

明 細 書
マイクロ分析測定装置及びそれを用いたマイクロ分析測定方法 技術分野
[0001] 本発明はマイクロ分析測定装置及びそれを用いたマイクロ分析測定方法、特に、 多数の測定を同時並行的に行うことのできるマイクロ分析測定装置及びそれを用い たマイクロ分析測定方法に関する。
背景技術
[0002] 近年の半導体産業における微細加工技術の発展に伴い、シリコンやガラスなどの 基板上に微小な流路ゃ反応器や、検出のための電極など化学分析に必要な要素を 集積化したマイクロチップを用いた分析機器が用いられるようになつてきた。 DNAや タンパク質の分析のためのマイクロチップを用いた電気泳動装置は既に開発され、 市販されてレ、る。このようなマイクロチップを用いた分析デバイス（マイクロ分析システ ム、 μ -Total Analysis System ; μ TAS)は、化学分析実験の集積化、ハイ スループット、省資源、省スペース、及びローェミッションを可能にするものであり、現 在、種々のマイクロチップの開発が世界的規模で行われている。開発が進められて いる種々のマイクロチップの具体例としては、生化学分析を中心に電気泳動やクロマ トグラフィーを行う分離用マイクロチップ、ィムノアツセィゃ酵素分析を行うアツセィ用 マイクロチップ、及びポリメラーゼチェーンリアクション (PCR)を行う合成反応用マイク 口チップなどが挙げられる。これらのマイクロチップは、持ち運びが容易であるので、 これらのマイクロチップを用いることにより、サンプリングしたその場で環境分析を行つ たり、高精度な臨床試験をベッドサイドで行うことも可能にし得るものとして期待されて いる。
[0003] このようなマイクロチップを用いた測定装置として、例えば特許文献 1には、以下の ような装置が開示されている。すなわち、特許文献 1に開示の流体試料中の特異的 結合物を光学的に測定する装置では、蛍光標識又は光散乱標識が結合された第 2 の特異的結合メンバーと結合した被測定物質に特異的に結合して前記特異的結合 物を構成し得る第 1の特異的結合メンバーが、少なくとも一表面に固定されている反 応部が備えられている。また、出光側縁面を有する透明な導波路の一面に第一の空 間層を介して透明基材層が積層され、他面に第二の空間層を介して光吸収層が積 層されている。前記第一の空間層と第二の空間層は連通された、流体試料注入する ための層である。ここでは、導波路の屈折率が流体試料の屈折率より大きくされてい
[0004] また、特許文献 2には、複数の測定を同時に行い得る方法として、以下のオンチッ プバイオアツセィ方法が開示されている。ここでは、格子状に配列した複数の微細孔 が貫通された基板からなる微細孔チップの下面に、細胞導入用微小流体チップが固 着されて、微細孔チップと細胞導入用微小流体チップ間に複数の微細な細胞導入 用流路が形成されて!/、る。該流路を介して懸濁した細胞を微細孔チップの微細孔に 流し込む。次いで、微細孔チップの上面に、被検物質導入用微小流体チップを、そ の複数の微細な被検物質導入用流路が前記複数の微細な細胞導入用流路と交叉 するように固着して、微細孔チップと被検物質導入用微小流体チップ間に複数の微 細な被検物質導入用流路を形成する。該流路を介して被検物質を流し込み、微細 孔チップの微細孔内の細胞と接触させ、所定時間後あるいは所定の時間間隔で、被 検物質が細胞に及ぼす影響の程度をインサイチューに検出する。
特許文献 1：特開 2005— 140682号公報
特許文献 2：特開 2005— 46121号公報
発明の開示
[0005] しかしながら、特許文献 1に記載の光学的測定装置を用いた場合では、一つの装 置で一種類の被検体にっレ、ての測定しかできず、一つの装置で多数の異なる被検 体を同時に測定することはできなかった。
[0006] また、特許文献 2に記載されたオンチップバイオアツセィ方法では、所望の混合比 に基づいて正確に混合することは困難であった。また、検体'試薬を導入する際にも 、チップに接続された送流ポンプやバルブ操作する必要があった。このため、検体- 試薬の導入作業が煩雑であった。従って、特許文献 2に記載されたオンチップバイオ アツセィ方法を用いる場合、高い再現性で定量的に測定するためには、高度な技術 が必要であり、容易且つ安定に測定を行うのは困難であった。 [0007] 本発明の目的は、上記欠点に鑑み、製造が容易であり、少量の検体で多数の分析 測定ができる、特に、多数の濃度の異なる検体や異なるアナライトを同時に容易に分 析測定しうるマイクロ分析測定装置及びそれを用いたマイクロ分析測定方法を提供 することにある。
[0008] 本発明に係るマイクロ分析測定装置は、それぞれ廃液用微細流路と連通してレ、る、 m行、 n列の検出部、各検出部に混合流路を介して連通している m行、 n列のチャン バー、各行毎のチャンバ一にパッシブバルブを介して連通している n本の第 1の微細 流路、各列毎のチャンバ一にパッシブバルブを介して連通している m本の第 2の微 細流路並びに各チャンバ一に連通し、ガス及び/又は洗浄液を供給するための第 3 の微細流路からなることを特徴とする。
[0009] 上記検出部にお!/、て、光学的測定方法または電気化学的測定方法等の適宜の測 定方法で測定が行われる。 m X n個の検出部が縦横略等間隔に m行、 n列設置され ている。 m及び nは正の整数である。 m及び nが小さすぎると一度に分析測定すること ができる数が少なくなる。一方、 m及び nが大きすぎると装置が大型化するという欠点 や、製造が困難になるという欠点などがある。従って、 m及び nのそれぞれは 2〜； 10 であること力 S好ましく、 3〜6であることがより好ましい。チャンバ一及び混合流路のそ れぞれも、縦横略等間隔に m行、 n列設置されている。すなわち、チャンバ一及び混 合流路は、それぞれ合計 m X n個づっ設置されて!/、る。
[0010] 第 1の微細流路は n本設置されており、パッシブバルブを介して各列のチャンバ一 にそれぞれ連通されている。このため、第 1の微細流路の一端部から供給された液体 力 Sパッシブバルブで一定量だけ秤取され、その秤取された液体がチャンバ一に供給 される。 n本の第 1の微細流路は独立していることが好ましい。これによれば、濃度や 種類の異なる n種類の液体を検出部に供給することが可能となるからである。
[0011] 第 2の微細流路は m本設置されており、パッシブバルブを介して各行のチャンバ一 に連通されている。このため、第 2の微細流路の一端部から供給された液体はパッシ ブバルブにぉレ、て一定量だけ秤取され、その秤取された液体がチャンバ一に供給さ れる。 m本の第 2の微細流路は独立していることが好ましい。これによれば、濃度や 種類の異なる m種類の液体を供給することが可能となるからである。 [0012] 第 1の微細流路及び第 2の微細流路は、検体や試薬等の液体をパッシブバルブを 介して、マトリクス状に配列された複数のチャンバ一のそれぞれに一定量の検体や試 薬を分配供給するものである。このため、第 1の微細流路の上流側端部及び第 2の微 細流路の上流側端部それぞれには、ガスポンプ等のガス湧出源が接続されて!/、るこ とが好ましい。ガス湧出源は、直接接続されていてもよぐ検体貯留部や試薬留めを 介して接続されてレ、てもよレ、。
[0013] チャンバ一は混合流路を介して検出部と接続されている。第 1の微細流路で秤取さ れた液体と第 2の微細流路で秤取された液体とは共にチャンバ一に供給され、混合 流路で混合されながら検出部に送られる。混合流路の形状は第 1の微細流路で秤取 された液体と第 2の微細流路で秤取された液体とが混合されうる形状であればよぐ 例えば、流路が屈曲し往復する形状などが挙げられる。混合流路は、一部分におい て大きく拡径されていてもよい。また、混合流路は、左右非対称な壁面を有していて あよい。
[0014] チャンバ一の混合流路が連通された側と反対側の上流側には、第 3の微細流路が 接続されている。第 3の微細流路は、チャンバ一に供給された液体を検出部に送るた め及び/又はチャンバ一と検出部とを洗浄するために、ガス及び/又は洗浄液を供 給するものであり、ガス及び/又は洗浄液を供給するために、第 3の微細流路の上 流側の一端部に洗浄液溜およびガスポンプ等のガス湧出源が接続されて!/、るのが 好ましい。
[0015] 検出部には廃液用微細通路が接続されている。廃液用微細通路の他端部は大気 に連通しており、液体を送る際に系内の気体はこの他端部から排出され、またこの他 端部から不要な廃液を排出させることも可能である。なお、「大気に連通している」こと には、大容量容器に接続されていることや、ガス拡散透過膜を有する容器に接続さ れていることも含まれる。
[0016] 上記マイクロ分析測定装置はマイクロチップ等に組み込んで少量の検体で分析測 定する装置であるから、チャンバ一及び検出部の容積はピコリットル〜マイクロリット ノレオーダーの大きさが好ましぐ正確な分析測定を行うためにはチャンバ一に供給さ れた液体で検出部が充満されるのが好まし!/、ので、チャンバ一の容積が検出部の容 積以上であることが好ましレ、。
[0017] 廃液用微細流路、検出部、混合流路、チャンバ一、パッシブバルブ、第 1の微細流 路、第 2の微細流路及び第 3の微細流路は基板内に形成されていることが好ましい。 しかし、これら全ての部材を同一の基板内に形成するのは困難であるので、複数の 基板に分けて形成した後、複数の基板を積層して貼り合わせるようにしてもよい。例 えば、第 1の基板の一面に混合流路用凹部、チャンバ一用凹部、第 1の微細流路用 凹部、第 1の微細流路用凹部とチャンバ一用凹部に連通しているパッシブバルブ用 凹部及び第 3の微細流路用凹部を形成すると共に、第 2の基板の一面に第 2の微細 流路用凹部、第 2の微細流路用凹部に連通して!/、るパッシブバルブ用凹部及び廃 液用微細流路用凹部を形成し、第 3の基板に検出部用貫通孔及び第 2の微細流路 に連通しているパッシブバルブとチャンバ一用凹部とを連通する貫通孔が形成され ており、第 1の基板の一面と第 2の基板の一面との間に第 3の基板を積層することによ り検出部、チャンバ一、パッシブバルブ、第 1の微細流路、第 2の微細流路、第 3の微 細流路及び廃液用微細流路を形成するのが好ましい。
[0018] 本発明に係る第 1のマイクロ分析測定方法は、上記本発明に係るマイクロ分析測定 装置の第 1の微細流路及び第 2の微細流路にそれぞれアナライトを含む検体及びァ ナライトと特異的に結合する認識分子を含む試薬を供給し、パッシブバルブで秤取し てチャンバ一に送り混合液とし、チャンバ一及び混合流路で混合反応させ、次いで 混合液を検出部に送り、混合液中の未反応の認識分子を検出部に固定されてレ、る 標準物質と結合させて、検出部を洗浄した後、標準物質と結合した認識分子を蛍光 、光散乱または吸光をもたらす光学標識により光学的に測定することを特徴とする。
[0019] 上記アナライトと特異的に結合する認識分子は、典型的には、アナライトと特異的に 結合する分子と定量のための標識物質とが結合したものである。標識物質としては、 光学標識、酵素標識、金属標識等が好適に用いられる。光学標識は蛍光、光散乱ま たは吸光、化学発光等の光学効果をもたらす光学標識であって、特に、蛍光を発す る光学標識を蛍光標識と呼ぶ。蛍光標識は、光線の照射を受けた際に光線を変換 することにより蛍光を発生する物質である。蛍光標識の具体例としては、例えば、光 線の照射を受けた際に蛍光を発生する化合物、この蛍光を発生する化合物を含有 する合成樹脂粒子等が挙げられる。酵素標識、金属標識を用いる場合には、前記第
3の微細流路から、これらの標識と相互さようして発光する試薬を導入することにより、 光学標識と同様の発光系を構成できる。
[0020] 蛍光を発生する化合物の具体例としては、例えば、フルォレインイソチオシァネート 、フルォレセイン、フルォレセイン一 N ヒドロキシスクシンイミドエステル、 6— ( (4— ( 4, 4ージフルオロー 5— 2 チェ二ノレ） 4— 4 ボラ 3a, 4a ジァザー5 インダセ ンー3—ィル）フエノキシ）ァセチル）ァミノ）へキサン酸、スクシンィミジルエステル、 4 ァセトアミドー 4 '—イソシアナトスチルベン 2, 2 '—ジスルホン酸、 7 アミノー 4 —メチルクマリン、 7—アミノー 4 トリメチノレクマリン、 N— 4—ァニリノ一 1—ナフチル） マレイミド、ダンシルク口ライド、 4， 6 ジアミジノー 2 フエニルインドール、 5—（4, 6 ージクロトリアジンー2 ィル）ァミノフルォレセイン、 4, 4'ージイソチォシアナトスチ ノレベン一 2, 2'—ジスルホン酸、ェォシンイソチォシァネート、エリトロシン B、フルォ レサミン、フルォレセイン 5 (6)—カルボキシアミドカプロン酸 N ヒドロキシスクシン イミドエステル、 5—イソチオシァネート（isothiosyanante)ジアセテート、 4 メチル ゥンベリフエロン、 o フタルジアルデヒド、 QFITC、ローダミン Bイソチオシァネート、 硫酸ローダミン 101酸クロライド、テトラメチルローダミンイソチオシァネート、 2' , 7 '— ジフルオロフルォレセイン、シァユン系色素、ローダミン、希土類金属錯体等が挙げ られ、発光寿命の長!/、希土類金属錯体が特に好適である。
[0021] 光散乱標識は、光線の照射を受けた際に光線を散乱しうる化合物又は微粒子であ る。光散乱標識の具体例としては、例えば、金，銀など金属のコロイド微粒子凝集体 、 CdS、 CdSeなどのカルコゲナイト微粒子、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂 、ポリ（メタ）アクリル樹脂などのポリマー微粒子、シリカゲル、アルミナ、酸化チタンな どの無機酸化物微粒子、これらの 2種以上の組合せによるコアシェル微粒子等が挙 げられる。上記ポリマー微粒子及び無機酸化物微粒子は、染色されていてもよいし、 蛍光分子や金属ナノ粒子が分散されたものであってもよい。光散乱標識は、波長依 存性のある光散乱特性を有して!/、てもよ!/、。
[0022] 上記アナライトと特異的に結合する分子は、被測定物質に特異的に結合しうるもの である。 [0023] 従って、上記アナライトと特異的に結合する分子の種類は、アナライト及び標準物 質に対応して異なる力 この分子の具体例としては、例えば、酵素、微生物、抗原、 抗体、抗体断片、レクチン、レセプター、ィオノフォア、プロトンポンプ、生体膜、人工 生体素子、 DNAの分子、 RNAの分子、 PNAの分子、膜タンパク質、核内受容体、 アブタマ一、糖鎖、糖タンパク質、メタ口プロテインよりなる群から選ばれた 1種もしくは これらの混合物等が挙げられる。
[0024] 上記標準物質は、上記アナライトと特異的に結合する分子に対して、アナライトと同 じ振る舞いをする物質である。標準物質はアナライトと全く同一構造の分子または物 質であってよぐアナライトと特異的に結合する分子の認識部分に対応する構造をも つ分子または物質であってもよい。標準物質の具体例としては、例えば、酵素、微生 物、抗原、抗体、抗体断片、レクチン、レセプター、ィオノフォア、プロトンポンプ、生 体膜、人工生体素子、 DNAの分子、 RNAの分子、 PNAの分子、タンパク質、ァミノ 酸、糖鎖、糖タンパク質、メタ口プロテイン、金属イオン等が挙げられる。
[0025] 従って、免疫測定方法の場合には、アナライトと標準物質と抗体又は抗原とが使用 され、アナライトと特異的に結合する分子としては、それに特異的に反応する抗原又 は抗体が使用される。
[0026] 本発明に係る第 2のマイクロ分析測定方法は、本発明に係るマイクロ分析測定装置 の第 1の微細流路及び第 2の微細流路にそれぞれアナライトを含む検体及びアナラ イトと特異的に結合する認識分子を含む試薬を供給し、パッシブバルブで秤取して チャンバ一に送り混合液とし、チャンバ一及び混合流路で混合反応させ、次いで混 合液を検出部に送り、混合液中の未反応の認識分子を検出部に固定されて!/、る標 準物質と結合させて、検出部を洗浄した後、標準物質と結合した認識分子を電気化 学的に測定することを特徴とする。認識分子は、電気化学的応答が大きな化合物ま たは物質によって標識付けがされて!/、てもよレ、。
[0027] 本発明に係る第 2のマイクロ分析測定方法は、標準物質と結合した認識分子を電 気化学的に測定する以外は本発明に係るマイクロ分析測定方法と同一である。本発 明においても従来公知の任意の電気化学測定方法が採用することができ、電気化 学測定方法の具体例としては、例えば、ボルタンメトリ法、ストリツビングボルタンメトリ 法、アンぺロメトリ法、ポテンシオメトリー法、クーロンメトリ法などが挙げられる。これら の電気化学測定方法に際して印加する電圧や電流の波形の具体例としては、例え ば、適宜パルス波、微分ノ ルス波、三角波、ステップ波等が挙げられる。
[0028] 本発明に係る第 3のマイクロ分析測定方法は、本発明に係るマイクロ分析測定装置 の第 1の微細流路及び第 2の微細流路のそれぞれに、アナライトを含む検体及びァ ナライトと特異的に反応して、または第三成分の添加によりあるいはそのまま発色ま たは発光する試薬を供給し、ノ ンシブバルブで秤取してチャンバ一に送り混合液とし 、チャンバ一及び混合流路で混合反応させ、検出部で混合液の発色または発光を 測定することを特徴とする。第三成分の添加が必要な場合には、例えば第 3の流路 力、ら導入することができる。
[0029] アナライトと特異的に反応する物質に修飾する化合物の具体例としては、ペルォキ シダーゼゃアルカリホスファターゼ等の酵素が挙げられ、反応して発色または発光す る試薬の具体例としては、 Tetra— methyl— benzidine、 AMPREX RED,ルミノ ール等が挙げられる。
[0030] 本発明に係る第 4のマイクロ分析測定方法は、本発明に係るマイクロ分析測定装置 の第 1の微細流路及び第 2の微細流路にそれぞれアナライトを含む検体及びアナラ イトと特異的に反応して凝集する物質を含む試薬を供給し、パッシブバルブで秤取し てチャンバ一に送り混合液とし、チャンバ一及び混合流路で混合反応させ、検出部 で混合液の濁度を測定することを特徴とする。
[0031] アナライトと特異的に反応する物質に修飾する化合物の具体例としては、脂質膜、 金コロイド、ラテックス粒子等があげられる。
[0032] 本発明における第 5のマイクロ分析測定方法は、本発明に係るマイクロ分析測定装 置の第 1の微細流路及び第 2の微細流路にそれぞれアナライトを含む検体及びアナ ライトと特異的に結合する認識分子を含む試薬を供給し、パッシブバルブで秤取して チャンバ一に送り混合溶液とし、チャンバ一内に固定された別のアナライト認識分子 と、アナライトと、試薬由来の認識分子とをサンドイッチ状に結合させ、続いて、第 3の 流路から認識分子の標識酵素により消化される物質の溶液を導入してチャンバ一内 の混合溶液を置換し、標識酵素により消化された生成物を検出部へ導いて検出部に トラップし、検出部にトラップされた標識酵素により消化された生成物の濃度を検出部 で測定することで間接的に検体中のアナライト濃度を求めることを特徴とする。
[0033] 具体的には、標識酵素としてチォコリンエステラーゼ、標識酵素により消化される物 質としてチォコリン、標識酵素により消化された生成物としてチオールを用い、検出 部に金または銀などの貴金属を含ませる構成としてもよい。その場合、チオールなど の標識酵素により消化された生成物が検出部においてトラップされる。貴金属膜上の チオールは、表面プラズモン吸収計測または電気化学的計測により定量することが できる。
[0034] また、標識酵素としてアルコール酸化酵素、標識酵素により消化される物質として 低分子アルコール、標識酵素により消化された生成物としてアルデヒドを用いてもよ い。その場合、低分子アルコールの酸化物に対応するアルデヒドが検出部において トラップされる。このため、検出部に、例えば低分子アルデヒドをトラップするためのァ ミン類等のアルカリ官能基をもつ分子修飾を含ませてもよい。
[0035] (発明の効果）
本発明によれば、製造が容易であり、少量の検体で多数の分析測定ができる、特 に、多数の濃度の異なる検体や異なるアナライトを同時並行的に容易に分析測定し うるマイクロ分析測定方法を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0036] [図 1]図 1は、基板 laの平面図である。
[図 2]図 2は、基板 lbの平面図である。
[図 3]図 3は、基板 lbの要部を示す拡大平面図である。
[図 4]図 4は、基板 2aの平面図である。
[図 5]図 5は、基板 2aの要部を示す拡大平面図である。
[図 6]図 6は、基板 2bの平面図である。
[図 7]図 7は、第 3の基板の平面図である。
[図 8]図 8は、マイクロ分析測定装置の図 2に示す A— A断面図である。
[図 9]図 9は、マイクロ分析測定装置の図 2に示す B— B断面図である。
[図 10]図 10は、パッシブバルブの原理を説明するための概念的な説明図である。 [図 11]図 11は、パッシブバルブの原理を説明するための概念的な説明図である。
[図 12]図 12は、パッシブバルブの原理を説明するための概念的な説明図である。
[図 13]図 13は、第 4の実施形態に係るマイクロ分析測定装置における基板 laの平面 図である。
符号の説明
[0037] ；！…第；！の基板
la…基板
lb…基板
2···第 2の基板
2a…基板
2b…基板
3···第 3の基板
4- 第1の微細流路
5···第 2の微細流路
6···第 3の微細流路
7···廃液用微細流路
10···チャンバ一
11···検出部
12···混合流路
発明を実施するための最良の形態
[0038] (第 1の実施形態）
まず、パッシブバルブの原理を図面を参照して説明する。図 10〜； 12はパッシブバ ルブの原理を説明するための概念的説明図である。
流路 Cと流路 Dとの間には、流路 Eと流路 Fとが配置されている。流路 Eは流路じに 接続されている。流路 Eの先端部と流路 Dとは流路 Fによって接続されている。
[0039] 図 10に示すように、流路 Cに液体 13を導入すると、液体 13は流路 Eに引き込まれ る。流路 Eが比較的太い場合は流路 Cに液体を導入する圧力で液体 13は流路 Eに 引き込まれる。流路 Eが比較的細い場合において、流路 Eが濡れやすい流路壁を有 するときは、毛管引力によって液体 13は流路 Eに容易に引き込まれる。一方、流路 E が比較的細い場合において、流路 Eが濡れにくい流路壁を有するときは、流路 C側 力、ら適度な圧力を加えることにより流路 Eに液体 13を圧入することができる。なお、「 濡れにくい流路壁」とは、「毛管引力が働きにくい流路壁」と言い換えることができる。
[0040] 流路 C及び流路 Eが濡れやすい性質の流路壁を有する場合は、流路 Cより流路 E を細くしておけば、液体 13はより強い毛管引力により流路 C流路 Eに自発的に引き込 まれる。流路 Cおよび流路 Eが濡れにくい性質の流路壁を有する場合は、流路 C側か ら液体 13に適当な圧力を付与することにより液体 13を流路 Eに導入することができる
[0041] 流路 Fは流路じ、流路 D及び流路 Eより細いため、流路 Fの入口境界面又は出口境 界面で液体 13は停止する。
[0042] 具体的には、流路 Fの流路 E側の端面まで到達した液体 13は、流路 Fが濡れにく い流路壁を有する場合は、図 10及び 11に示したように、流路 Fの毛管斥力によって 液体 13がせき止められ、流路 Fには入り込まない。流路 Eが濡れにくい流路壁の場 合にも、流路 Eの毛管斥力よりも流路 Fの毛管斥力の方が強いため、流路 Fに液体 1 3が入り込むことはない。
[0043] 一方、流路 Fが濡れやすい流路壁を有する場合は、図 12に示すように、流路 Fの 流路 D側の端面まで到達した液体 13は、流路 Fの毛管引力によって流路に引き込ま れる。但し、流路 Fは流路 Dより細いので、毛管引力により流路 Fの出口境界面で液 体 13は停止し、流路 Dには液体 13は入り込まな!/、。
[0044] 尚、流路 Fの出口における流路壁と流路 Dにおける流路壁とが直角ではなぐなだ らかな曲面を構成している場合には、流路下の出口における毛管引力が小さくなり 液体が少しずつ流路 Dに漏れるおそれがある。また、流路 Fの出口境界面を直角に 成形することは困難である。従って、流路 Fは濡れにくい性質を有する流路壁により 形成されてレ、ること力 S好まし!/、。
[0045] 尚、「濡れにくい性質」とは、液体が流路 Cに引き込まれたときに、そのままの圧力で は流路を通過することができず、流路内で液体が停止する場合の流路壁の性質をレ、 い、一般に液体と流路壁との接触角が 90度以上であることをいう。
[0046] 流路 Eに流体を導入後、流路 C内に残留する液体 13を、例えば、流路 Cの両端部 に適当な圧力差を生じさせるなどして、流路 C内の流路 Eと接触しない部分にまで液 体 13を移動させる。流路 C内から液体 13を取り除いてもよい。この際、流路 E内の液 体 13は、通常、流路 C内には戻らない。このため、流路 Eの容積又は流路 Eの容積と 流路 Fの容積との総容積に応じた体積の液体の秤取が可能となる。
[0047] 流路 Cの圧力が流路 Dの圧力より僅かに大きくなるように、両流路間に適当な圧力 差を生じさせるなどして、流路 E又は流路 Eと流路 F内に秤取された液体 13を流路 D に移送することカでさる。
[0048] 次に、図 1〜図 9を参照して、本実施形態のマイクロ分析測定装置について説明す る。図 1は基板 laを示す平面図であり、図 2は基板 lbを示す平面図である。図 8に示 すように基板 laと基板 lbを積層することにより第 1の基板 1が形成される。図 3は基板 lbの要部を示す拡大平面図である。図 4は基板 2aを示す平面図であり、図 6は基板 2bを示す平面図である。図 8に示すように基板 2aと基板 2bとを積層することにより第 2の基板 2が形成される。図 5は基板 2aの要部を示す拡大平面図である。図 7は第 3 の基板 3を示す平面図である。図 8はマイクロ分析測定装置の A— A断面図であり、 図 9は B— B断面図である。尚、このマイクロ分析測定装置においては m = n = 4であ o
[0049] 図 2に示すように、マイクロ分析測定装置には、第 1の微細流路用貫通孔 4
1、 4 4
2、 3 及び 4と、第 3の微細流路用貫通孔 6、 6、 6及び 6が形成されている。第 3の微細
4 1 2 3 4
流路用貫通孔 6、 6、 6、 6は等間隔に平行に形成されている。第 3の微細流路用
1 2 3 4
貫通孔 6、 6、 6、 6のそれぞれは一端部において第 3の微細流路用貫通孔 6に接
1 2 3 4
続されている。
[0050] 細長い形状の 16個のチャンバ一用貫通孔 10 、10 、10 、10 - - - 10
11 12 13 14 43、10
44 は 4行、 4列に等間隔に形成されている。 1列目のチャンバ一用貫通孔 10 - - - 10
11 41 は上流側において第 3の微細流路用貫通孔 6に連通されている。 2列目のチャンバ 一用貫通孔 10
12、· · · 10 は上流側において第 3の微細流路用貫通孔 6 に接続さ
42 2 れている。 3列目のチャンバ一用貫通孔 10 、· · · 10 は上流側において第 3の微細 流路用貫通孔 6 に接続され、 4列目のチャンバ一用貫通孔 10 、· · · 10 は上流側
3 14 44 にお!/、て第 3の微細流路用貫通孔 6に接続されて!/、る。
4
[0051] 第 1の微細流路用貫通孔 4には等間隔にパッシブバルブ用貫通孔 8 、· · · 8 カ
1 11 41 接続されている。第 1の微細流路用貫通孔 4には等間隔にパッシブバルブ用貫通孔
2
8 、· · · 8 が接続されている。第 1の微細流路用貫通孔 4には等間隔にパッシブバ
12 42 3
ルブ用貫通孔 8 、· · · 8 が接続されている。第 1の微細流路用貫通孔 4には等間
13 43 2 隔にパッシブバルブ用貫通孔 8 、· · · 8 が設けられている。図 3に示すように、各パ
14 44
ッシブバルブ 8はバルブ 81と秤量部 82とを備え、秤量部 82は第 1の微細流路 4より 細い微細流路により構成されている。バルブ 81は秤量部 82及びチャンバ一 10のい ずれよりも細く形成されており、対応するチャンバ一 10に接続されている。
[0052] 各チャンバ一用貫通孔 10 、10 、10 、10 - - - 10 、10 の下流側には、混合流
11 12 13 14 43 44
路用貫通孔 12 - - - 12 接続さ
11、12
12、12
13、12 が
14 43、12 れている。混合流路用貫
44
通孔 12は微細流路であり、直角に屈曲され往復する形状に形成されている。換言す れば、混合流路用貫通孔 12は、途中部において複数回屈曲されて、両端が同方向 を向いた形状に形成されている。混合流路用貫通孔 12の下流側は第 3の基板 3と積 層した際に形成される検出部 1 1と接続されている。尚、図 2に示す符号 11 、11 、
11 12
11 、11 、11 は、図 7に示す第 3の基板 3と積層した際に形成される検出
13 14 43 44
部 11の位置を示している。
[0053] 基板 laと基板 lbとにより形成された第 1の基板 1には、を積層することにより、一面 に混合流路 12用凹部、チャンバ一 10用凹部、第 1の微細流路 5用凹部、第 1の微細 流路用凹部とチャンバ一用凹部に連通して!/、るパッシブバルブ 8用凹部及び第 3の 微細流路 6用凹部が形成されて!/、る。
[0054] 図 4に示すように、基板 2aには、等間隔に平行に配置された第 2の微細流路用貫 通孔 5、 5、 5及び 5と、等間隔に平行に配置された廃液用微細流路用貫通孔 7、
1 2 3 4 1
7、 7及び 7とが形成されている。廃液用微細流路用貫通孔 7 、 7、 7及び 7はそ
2 3 4 1 2 3 4 れぞれ一端部において廃液用微細流路用貫通孔 7に接続されている。
[0055] 第 2の微細流路用貫通孔 5にはパッシブバルブ用貫通孔 9 、9 、9 、9 が接続
1 11 12 13 14 されている。第 2の微細流路用貫通孔 5にはパッシブバルブ用貫通孔 9 、· · · 9 が
2 21 24 接続されている。第 2の微細流路用貫通孔 5にはパッシブバルブ用貫通孔 9 、 ···
3 31
9 が接続されている。第 2の微細流路用貫通孔 5にはパッシブバルブ用貫通孔 9
34 4 41
、 ·'·9 が接続されている。図 5に示すように、各パッシブバルブ 9はバルブ 91と秤
44
量部 92とを備えている。秤量部 92は第 2の微細流路 5より細く形成されている。バル ブ 91は秤量部 92及びチャンバ一 10のいずれよりも細く形成されている。尚、図 5に 示すバルブ 91の先端 91aは、図 3に示すようにチャンバ一 10に繋がっている。
[0056] 図 7において、第 3の基板 3には 16個のバルブ用貫通孔 93 、93 、93 、93 ··
11 12 13 14
•93 、93 力 行、 4列に等間隔に形成されている。バルブ用貫通孔 93の太さ、形
43 44
状はバルブ 91と同一である。第 3の基板 3と基板 2aを積層した際に対応するバルブ 用貫通孔 93とバルブ 91とが接続されると共に、第 3の基板 3と基板 lbを積層した際 に対応するバルブ用貫通孔 93とチャンバ一 10とが接続されている。
[0057] 図 5に示すように、廃液用微細流路用貫通孔 7、 7、 7及び 7には、それぞれ 4個
1 2 3 4
、合計 16個の突起貫通孔 71が接続されている。廃液用微細流路用貫通孔 7、 7、
1 2
7、 7は、検出部 11と連通するように形成されている。
3 4
[0058] 図 7において、第 3の基板 3には 16個の検出部用貫通孔 11 、 11 、 11 、 11 ··
11 12 13 14
•11 、 11 力 行、4列に等間隔に形成されている。検出部用貫通孔 11 、 11 、 1
43 44 11 12
1 、 11 は、第 3の基板と基板 2aを積層した際に、廃液用微細流路用貫通孔 7 の
13 14 1 各突起貫通孔 71と検出部用貫通孔 11 、 11 、 11 、 11 とが接続され、廃液用微
11 12 13 14
細流路用貫通孔 7の各突起貫通孔 71と検出部用貫通孔 11 、 ···、 11 とが接続
2 21 24 され、廃液用微細流路用貫通孔 7の各突起貫通孔 71と検出部用貫通孔 11 、 · · ·
3 31
、 11 とが接続され、廃液用微細流路用貫通孔 7の各突起貫通孔 71と検出部用貫
34 4
通孔 11 、 11 、 11 、 11 とが接続されるように形成されている。
41 42 43 44
[0059] 基板 2aと基板 2bとを積層することにより、一面に第 2の微細流路用凹部、第 2の微 細流路用凹部に接続されたパッシブバルブ用凹部 9及び廃液用微細流路用凹部 7 が形成された第 2の基板 2が形成される。
[0060] 基板 2a、基板 2b及び第 3の基板 3には、貫通孔 41〜41、 42〜42、 43〜43
1 4 1 4 1 4
、 44〜44、 45〜45及び 46〜46力开$成されている。貫通孑し 41〜41、 42〜
1 4 1 4 1 4 1 4 1
42、 43〜43、 44〜44、 45〜45、 46 —46は、基板 lb、第 3の基板 3、基板 2a及び基板 2bが順次積層された際に、 及び が第 1の微細流路
Figure imgf000017_0001
用貫通孔 4の一端部に接続されるように形成されている。同様に、貫通孔 41〜41
1 2 4
、 42〜42、 43〜43は、それぞれ第 1の微細流路用貫通孔 4〜4の一端部（図 2
2 4 2 4 2 4 において上側端部）に接続されるように形成されている。貫通孔 44〜44、45〜45
1 4 1
、46〜46は、それぞれ第 1の微細流路用貫通孔 4〜4の他端部に接続されるよ
4 1 4 1 4
うに形成されている。従って、貫通孔 43から液体が供給されると、液体は貫通孔 42、 貫通孔 41、第 1の微細流路 4、貫通孔 44、貫通孔 45を経由して貫通孔 46から排出 される。
[0061] 基板 2a、基板 2b及び第 3の基板 3には、貫通孔 51〜51、 52〜52、 53〜53
1 4 1 4 1 4
、 54—54、 55—55、 56 —56カ形成されている。貫通孑し 51 —51、 52—52
1 4 1 4 1 4 1 4 1 4
、 53〜53、 54〜54、 55〜55、 56 —56は、基板 lb、第 3の基板 3、基板 2a
1 4 1 4 1 4 1 4
及び基板 2bが順次積層された際に、貫通孔 51、 52及び 53が第 2の微細流路用 貫通孔 5の一端部に接続されるように形成されている。同様に、貫通孔 51
1 2〜51
4、 5
2〜52、 53〜53はそれぞれ第 2の微細流路用貫通孔 5〜5の一端部に接続さ
2 4 2 4 2 4
れるように形成されている。貫通孔 54
1〜54
4、 55
1〜55
4、 56
1〜56はそれぞれ第 2
4
の微細流路用貫通孔 5〜5の他端部に接続されるように形成されている。従って、
1 4
貫通孔 53から液体が供給されると、液体は貫通孔 42、貫通孔 41、第 2の微細流路 5 、貫通孔 54、貫通孔 55を経由して貫通孔 56から排出される。
[0062] 第 3の基板 3、基板 2a及び基板 2bには、貫通孔 61、 62及び 63が形成されている。
貫通孔 61、 62、 63は、基板 lb、第 3の基板 3、基板 2a及び基板 2bを順次積層した 際に、第 3の微細流路用貫通孔 6の一端部に接続されるように形成されている。従つ て、第 3の微細流路 6から排出された廃液及びガスは貫通孔 61及び貫通孔 62を経 由して貫通孔 63から排出される。
[0063] 検出部 11、チャンバ一 10、パッシブバルブ 8、 9、第 1の微細流路 4、第 2の微細流 路 5、第 3の微細流路 6及び廃液用微細流路 7は、第 1の基板 1と第 2の基板 2と第 3 の基板 3とにより構成されている。第 1の微細流路 4、第 2の微細流路 5及び第 3の微 細流路 6への液体の注入口並びに第 1の微細流路 4、第 2の微細流路 5、第 3の微細 流路 6及び廃液用微細流路 7からの排出口は全て第 2の基板 2具体的には基板 2b に開口している。
[0064] 尚、本実施形態のマイクロ分析測定装置は、光学的測定方法、電気化学的測定方 法等の測定方法で測定が実施されるため、検出部の上下の少なくとも一方の基材は 透明であることが好ましい。特に、第 1の基板 1の検出部に対応する表面に、アナライ トと同等の標準物質を固定して測定する際には、少なくとも第 2の基板 2の検出部に 対応する部分は透明であることが好ましい。
[0065] 基板の材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（PDMS)、ガラス、シリコン、 光反応性樹脂やその他の樹脂、金属、セラミック、ダイヤモンドライクカーボンおよび それらの組み合わせなどが挙げられる。
[0066] 基板の作成法としては、例えば、機械加工、射出成型や圧縮成型に代表される転 写技術、ドライエッチング（RIE、 IE、 IBE、プラズマエッチング、レーザーエッチング、 反応性イオンエッチング、レーザーアブレーシヨン、ブラスト加工、放電加工、 LIGA、 電子ビームエッチング、 FAB)、ウエットエッチング (化学浸食）、光造形やセラミックス 敷詰等の一体成型、各種物質を層状にコート、蒸着、スパッタリング、堆積し、部分的 に除去することにより微細構造物を形成する Surface Micro-machining,フィル ムテープなどの 1枚以上のシート状物質により開口部分を形成して溝を形成する方 法、インクジェットやディスペンサーにより流路構成材料を滴下、注入して形成させる 方法等が挙げられる。
[0067] 各基板の貼り合わせ法としては、例えば、接着剤による接着、プライマーによる樹脂 接合、拡散接合、陽極接合、共晶接合、熱融着、超音波接合、レーザー溶融、溶剤- 溶解溶媒による貼り合わせ、粘着テープ、接着テープ、表面官能基架橋、圧着、自 己吸着剤による結合、物理的な保持、凹凸による組み合わせが挙げられる。
[0068] 本実施形態では、 5枚の基板を張り合わせたマイクロ分析測定装置を説明するが、 基板 laと基板 lbが積層された形状の第 1の基板及び基板 2aと基板 2bが積層された 形状の第 2の基板をそれぞれ一体的に製造して、第 1の基板、第 3の基板及び第 2の 基板の 3枚の基板によりマイクロ分析測定装置を構成してもよい。
[0069] 本実施形態のマイクロ分析測定装置の構成は上述の通りであり、本実施形態のマ イク口分析測定装置は製造が容易であり、検体や試薬のデッドボリュームを減らすこ とができるとともに、装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
[0070] また、本実施形態のマイクロ分析測定装置では、複数の検出部 11が設けられてお り、かつ検出部 11ごとにその検出部 11に専用のパッシブバルブ 8及び 9と、チャンバ 一 10が設けられている。このため、各検出部 11での測定は、実質的に同時並列的 に実行される。各パッシブバルブ 8, 9における秤取量を異ならしめることで、複数の 検出部 11に検体とアナライトを検出するための試薬との混合比率が異なる混合液を 導入すること力 Sできる。従って、一種類の検体に対して、検体とアナライトを検出する ための試薬との混合比率が異なる複数種類の混合液につ!/、て、同一のマイクロ分析 測定装置で、同時並列的に測定することが可能となる。
[0071] また、各パッシブバルブにおける秤取量を同じにすることで、複数の検出部 11に供 給する検体や試薬を列もしくは行毎に変更することも可能である。従って、異なる複 数種類の検体について、同一のマイクロ分析測定装置で、同時に測定することが可 能となるし、異なる複数種類の試薬を用いた同一検体に対する複数アナライトの測定 についても、同一のマイクロ分析測定装置で、同時並列的に測定することが可能とな
[0072] このように、本実施形態のマイクロ分析測定装置によれば、複数種類の測定を同時 並列的に行うことができる。具体的に、本実施形態では、検出部 11が合計 16個設け られているため、一つのマクロ分析測定装置で最大 16種類の測定を同時に行うこと ができる。
[0073] 次に、本実施形態に係るマイクロ分析測定装置を用いたマイクロ分析測定方法に ついて説明する。まず、検出部 11における第 1の基板 1の表面にアナライトと同等の 標準物質を固定しておく。次に、第 1の微細流路 4にアナライトを含む検体を供給し、 ノ /シブバルブ 8においてアナライトを含む検体を秤取する。一方、第 2の微細流路 5 からは、アナライトと特異的に結合する認識分子を含む試薬を供給し、アナライトと特 異的に結合する認識分子を含む試薬をパッシブバルブ 9において秤取する。
[0074] ノ /シブバルブ 8に秤取された所定量のアナライトを含む検体を、例えば、第 1の微 細流路 4にガス湧出源からガスを供給することにより加圧し、秤量部 82からバルブ 81 を経由させてチャンバ一 10に送る。パッシブバルブ 9に秤取された所定量のアナライ トと特異的に結合する認識分子を含む試薬を、例えば、第 2の微細流路 5にガス湧出 源からガスを供給することにより加圧し、秤量部 92からバルブ 91及びバルブ用貫通 孔 93を経由させてチャンバ一 10に送る。チャンバ一 10内でアナライトを含む検体及 びアナライトと特異的に結合する認識分子を含む試薬が混合され混合液が調整され
[0075] 第 3の微細流路 6側にガス湧出源からガスを供給することにより加圧し、チャンバ一 10内の混合液を混合流路 12を通過して検出部 11に送る。混合液は混合流路 12に おいてさらに均一に混合されて、混合液内のアナライトと、アナライトと特異的に結合 する認識分子が反応する。検出部 11内においては、検出部 11の第 1の基板面 11a に固定されているアナライトと同等の標準物質と混合液中の未反応の認識分子が結 合する。その後、検出部 11を洗浄し、第 1の基板面 11aに固定された標準物質と結 合した認識分子を蛍光、光散乱または吸光をもたらす光学標識により光学的に測定 する。
[0076] (第 2の実施形態）
上記第 1の実施形態では、アナライトと特異的に結合する認識分子を含む試薬を用 V、たマイクロ分析測定方法につ!/、て説明したが、アナライトと特異的に結合する認識 分子を含む試薬に替えてアナライトと特異的に反応して発色または発光する試薬を 用いてもよい。この場合、検出部 11では、上記試薬の発色または発光を検出する。
[0077] (第 3の実施形態）
上記第 1の実施形態のアナライトと特異的に結合する認識分子を含む試薬に替え てアナライトと特異的に反応して凝集する物質を含む試薬を用いてもよい。この場合 、検出部 11は、混合液の濁度を検出する。
[0078] (第 4の実施形態）
図 13は第 4の実施形態に係るマイクロ分析測定装置における基板 laの平面図で ある。本第 4の実施形態に係るマイクロ分析測定装置は、ストップバルブ 20a、 20b、 20c、 20dと、試薬溜め 21a、 21b、 21c、 21dと、ガス湧出原としてのポンプ 22a、 22 b、 22c、 22dとを有する点で上記第 1の実施形態に係るマイクロ分析測定装置とは 異なる。具体的には、本実施形態では、各第 1の微細流路用貫通孔 4 , 4 , 4 , 4の 図 13ίこおレヽて上 ftWこ位置する下流ィ則端 Wこ (ま、ス卜ップノ ノレフ、、 20a、 20b、 20c、 20 dが設けられている。一方、各第 1の微細流路用貫通孔 4 , 4 , 4 , 4の図 13におい
1 2 3 4
て下側に位置する上流側端部は、試薬溜め 21a、 21b、 21c, 21dを介して、ポンプ 2 2a、 22b、 22c、 22dカ接続されてレヽる。
[0079] このため、パッシブバルブ 8において秤量する液体をあら力、じめ試薬溜め 21a、 21b 、 21c、 21dに溜めておくことで、ポンプ 22a、 22b、 22c、 22dを作動させることにより 液体をパッシブバルブ 8に容易に供給することができる。また、ストップバルブ 20a、 2 0b、 20c、 20dを設けておくことで、パッシブバルブ 8に供給されずに第 1の微細流路 用貫通孔 4 , 4 , 4 , 4に残存した液体を第 1の微細流路用貫通孔 4 , 4 , 4 , 4の
1 2 3 4 1 2 3 4 ノ /シブバルブ 8と接続された接続部から容易に除去することも可能となる。よって、 本第 4の実施形態に係るマイクロ分析測定装置によれば、パッシブバルブ 8において 液体を容易に秤量すること力 Sできる。
[0080] ストップバルブ 20a、 20b、 20c、 20dを設けない場合は、第 1の微細流路用貫通孔 4 , 4 , 4 , 4に残存した液体を第 1の微細流路用貫通孔 4 , 4 , 4 , 4のパッシブ
1 2 3 4 1 2 3 4 バルブ 8と接続された部分から除去するために、第 1の微細流路用貫通孔 4 , 4 , 4
1 2 3
, 4の下流側端部を複雑な構造にする必要がある。このため、第 1の微細流路用貫
4
通孔 4 , 4 , 4 , 4の下流側端部は交錯した複雑な構造となるのが通常であった。そ
1 2 3 4
れに対して、本実施形 のように、ストップノ ノレブ 20a、 20b、 20c、 20dを設けること で、従来必要であった第 1の微細流路用貫通孔 4 , 4 , 4 , 4の下流側端部の複雑
1 2 3 4
な構造は不要となり、第 1の微細流路用貫通孔 4 , 4 , 4 , 4の下流側端部を交錯し
1 2 3 4
ないようにすることカできる。すなわち、ストップノ ノレブ 20a、 20b、 20c、 20dを設ける ことで、マイクロ分析測定装置の構成をシンプルにすることができる。
[0081] ノ /シブバルブ 9における液体の秤量を容易にする観点から、パッシブバルブ 9側 においても同様に、ストップバルブと、試薬溜めと、ポンプを設けることが好ましい。
[0082] なお、本実施形態では、マイクロ分析測定装置内にポンプ 22a、 22b、 22c、 22dが 配置される構成について説明したが、ポンプ 22a、 22b、 22c、 22dはマイクロ分析測 定装置外に配置してもよい。

Claims

請求の範囲
[1] それぞれ廃液用微細流路と連通している、 m行、 n列の検出部、各検出部に混合 流路を介して連通している m行、 n列のチャンバ一、各行毎のチャンバ一にパッシブ バルブを介して連通している n本の第 1の微細流路、各列毎のチャンバ一にパッシブ バルブを介して連通している m本の第 2の微細流路並びに各チャンバ一に連通し、 ガス及び/又は洗浄液を供給するための第 3の微細流路からなることを特徴とするマ イク口分析測定装置。
[2] 第 1の微細流路、第 2の微細流路及び第 3の微細流路がガス湧出源に接続されて V、ることを特徴とする請求項 1に記載のマイクロ分析測定装置。
[3] n本の第 1の微細流路がそれぞれ独立していることを特徴とする請求項 1又は 2に 記載のマイクロ分析測定装置。
[4] m本の第 2の微細流路がそれぞれ独立していることを特徴とする請求項 1〜3のい ずれか 1項に記載のマイクロ分析測定装置。
[5] チャンバ一及び検出部の容積力 ピコリットル〜マイクロリットルオーダーの大きさで あり、チャンバ一の容積が検出部の容積と同一又は検出部の容積より大きいことを特 徴とする請求項；!〜 5のいずれか 1項に記載のマイクロ分析測定装置。
[6] 第 1の基板の一面に混合流路用凹部、チャンバ一用凹部、第 1の微細流路用凹部 、第 1の微細流路用凹部とチャンバ一用凹部に連通しているパッシブバルブ用凹部 及び第 3の微細流路用凹部が形成され、第 2の基板の一面に第 2の微細流路用凹部 、第 2の微細流路用凹部に連通して!/、るパッシブバルブ用凹部及び廃液用微細流 路用凹部が形成され、第 3の基板に検出部用貫通孔及び第 2の微細流路に連通し ているパッシブバルブとチャンバ一用凹部とを連通する貫通孔が形成されており、第 1の基板の一面と第 2の基板の一面の間に第 3の基板を積層することにより検出部、 チャンバ一、パッシブバルブ、第 1の微細流路、第 2の微細流路、第 3の微細流路及 び廃液用微細流路が形成されていることを特徴とする請求項 1〜6のいずれ力、 1項に 記載のマイクロ分析測定装置。
[7] 第 2の基板又は第 2の基板の検出部に対応する部分が透明であることを特徴とする 請求項 7に記載のマイクロ分析測定装置。
[8] 第 1の基板の検出部に対応する表面に、アナライトと同等の標準物質が固定されて いることを特徴とする請求項 6又は 7に記載のマイクロ分析測定装置。
[9] 請求項;!〜 8のいずれか 1項に記載のマイクロ分析測定装置の第 1の微細流路及 び第 2の微細流路にそれぞれアナライトを含む検体及びアナライトと特異的に結合す る認識分子を含む試薬を供給し、ノ ンシブバルブで秤取してチャンバ一に送り混合 液とし、チャンバ一及び混合流路で混合反応させ、次いで混合液を検出部に送り、 混合液中の未反応の認識分子を検出部に固定されている標準物質と結合させて、 検出部を洗浄した後、標準物質と結合した認識分子を蛍光、光散乱または吸光をも たらす光学標識により光学的に測定することを特徴とするマイクロ分析測定方法。
[10] 請求項;!〜 8のいずれか 1項に記載のマイクロ分析測定装置の第 1の微細流路及 び第 2の微細流路にそれぞれアナライトを含む検体及びアナライトと特異的に結合す る認識分子を含む試薬を供給し、ノ ンシブバルブで秤取してチャンバ一に送り混合 液とし、チャンバ一及び混合流路で混合反応させ、次いで混合液を検出部に送り、 混合液中の未反応の認識分子を検出部に固定されている標準物質と結合させて、 検出部を洗浄した後、標準物質と結合した認識分子を電気化学的に測定することを 特徴とするマイクロ分析測定方法。
[11] 請求項;!〜 7のいずれか 1項に記載のマイクロ分析測定装置の第 1の微細流路及 び第 2の微細流路にそれぞれアナライトを含む検体及びアナライトと特異的に反応し て発色または発光する試薬を供給し、パッシブバルブで秤取してチャンバ一に送り混 合液とし、チャンバ一及び混合流路で混合反応させ、検出部で混合液の発色または 発光を測定することを特徴とするマイクロ分析測定方法。
[12] 請求項;!〜 7のいずれか 1項に記載のマイクロ分析測定装置の第 1の微細流路及 び第 2の微細流路にそれぞれアナライトを含む検体及びアナライトと特異的に反応し て凝集する試薬を供給し、パッシブバルブで秤取してチャンバ一に送り混合液とし、 チャンバ一及び混合流路で混合反応させ、検出部で混合液の濁度を測定することを 特徴とするマイクロ分析測定方法。
[13] 請求項;!〜 7のいずれか 1項に記載のマイクロ分析測定装置の第 1の微細流路及び 第 2の微細流路にそれぞれアナライトを含む検体及びアナライトと特異的に結合する 認識分子を含む試薬を供給し、パッシブバルブで秤取してチャンバ一に送り混合溶 液とし、チャンバ一内に固定された別のアナライト認識分子と、アナライトと、試薬由 来の認識分子とをサンドイッチ状に接合させ、続いて、第 3の微細流路から認識分子 の標識酵素により消化される物質の溶液を導入してチャンバ一内の混合溶液を置換 し、標識酵素により消化された生成物を検出部へ導いて検出部においてトラップし、 標識酵素により消化された生成物の濃度を検出部で測定することで間接的に検体中 のアナライト濃度を求めることを特徴とするマイクロ分析測定方法。
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