(57)【要約】【課題】液滴を効率的に濃縮するとともに、液滴内の検体と検出用試薬との接触効率を高め、高精度かつ短時間で検出反応を行う。【解決手段】検体と特異に反応し、検体の構造に対する情報を得るための検出用試薬１４を用いたサンプル液中の検体の検出方法において、サンプル液を基板１６上に滴下し、該液滴Ｄに対して気体を流すことにより液滴Ｄ中の溶媒を揮発させる工程と、液滴Ｄと検出用試薬１４とを接触させる工程と、を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体と特異に反応し、前記検体の構造に対する情報を得るための検出用試薬を用いたサンプル液中の検体の検出方法において、
前記検体を含むサンプル液を基板上に滴下し、該液滴に対して気体を流すことにより前記液滴中の溶媒を揮発させる工程と、
前記液滴と前記検出用試薬とを接触させる工程と、
を備えたことを特徴とする検体の検出方法。
【請求項２】
前記検出用試薬は、前記基板上に固定化されていることを特徴とする請求項１に記載の検体の検出方法。
【請求項３】
前記液滴を加熱することにより前記液滴中の溶媒を揮発させることを特徴とする請求項１又は２に記載の検体の検出方法。
【請求項４】
前記気体に含まれる溶媒濃度を低下させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の検体の検出方法。
【請求項５】
前記検出用試薬は、生体関連物質であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の検体の検出方法。
【請求項６】
前記生体関連物質は、アミノ酸、ペプチド、たんぱく質、核酸のうちいずれか１以上を含むことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の検体の検出方法。
【請求項７】
サンプル液に含まれる検体を検出するためのバイオチップであって、
前記サンプル液に含まれる検体と特異に反応し、前記検体の構造に対する情報を得るための検出用試薬が固定された基板と、
前記基板上に形成され、前記検出用試薬と前記サンプル液の液滴とを接触させるための空間と、
前記空間の一端側に連通し、前記液滴に対して気体を供給するための供給流路と、
前記空間の他端側に連通し、前記空間内から前記気体を排出するための排出流路と、を備え、
前記空間内の基板上には、疎水性の領域が形成されたことを特徴とするバイオチップ。
【請求項８】
前記疎水性の領域の内側には、親水性の領域が形成されたことを特徴とする請求項７に記載のバイオチップ。
【請求項９】
前記空間内には、前記サンプル液を収納する凹部が設けられたことを特徴とする請求項７又は８に記載のバイオチップ。
【請求項１０】
前記供給流路及び排出流路は、等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路であることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載のバイオチップ。
【請求項１１】
前記空間内の液滴を加熱するための加熱手段を備えたことを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載のバイオチップ。
【請求項１２】
前記気体に含まれる溶媒濃度を調整するための溶媒濃度調整手段を備えたことを特徴とする請求項７〜１１の何れか１項に記載のバイオチップ。
【請求項１３】
前記検出用試薬は、生体関連物質であることを特徴とする請求項７〜１２の何れか１項に記載のバイオチップ。
【請求項１４】
前記生体関連物質は、アミノ酸、ペプチド、たんぱく質、核酸のうちいずれか１以上を含むことを特徴とする請求項７〜１３の何れか１項に記載のバイオチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体の検出方法及びバイオチップに係り、特に、生体関連物質の反応により生体関連情報を得る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体から採取した生体関連物質を、生体外にて反応させることによって検出する研究が多くなされている。たとえば、特許文献１のように、人工的に作製したＤＮＡを基板表面に固定化したＤＮＡチップでは、生体から採取したＤＮＡがチップ上のどの塩基配列のＤＮＡに特異的に結合するかを検出することで、遺伝子情報を得ることができる。このように、検体と特異に反応する検出用試薬を基板表面に固定化した状態で、検体を含むサンプル液と接触させることによって、検出を行うことが一般的である。
【０００３】
このとき、サンプル液中の検体と、基板上の検出用試薬との結合体を生成することによって検出を行う。このため、検出できる量の結合体を生成するまでの間、サンプル液を基板表面上に保持する必要がある。一方で、検出を行う目的や検出反応の種類によっては、短時間で上記のような反応を行わせたい場合もある。このように、サンプル液中の検体と基板上の検出用試薬との拡散距離を短くして拡散時間を短縮することで、反応時間をできるだけ短縮することが要望されている。
【０００４】
これに対して、特許文献２には、液滴を細管端部に保持した状態で、その液滴の周りを吸引減圧することにより、液滴に含まれる溶媒を揮発させる方法が提案されている。これによれば、分析できる濃度まで濃縮できるとされている。また、表面化学処理を施したサンプルプレート上に液滴を滴下し、自然乾燥させることで濃縮させる方法も提案されている。これらは、いずれも比表面積、すなわち溶媒が蒸発する面積が広いという微小流体の特徴を生かしたものである。
【特許文献１】特開２０００−７２８２２号公報
【特許文献２】特開平５−２５６７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２の方法では、液滴を濃縮することはできるものの、濃縮した後に検出用試料を添加しなければならないため、手間がかかるだけでなく、液滴内の検体と検出用試薬との反応に時間がかかるという問題があった。また、サンプル液の種類や分析の目的によっては、短時間で濃縮を行うとともに検出用試料と反応させたい場合もあるが、上記の方法では実現できなかった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液滴を効率的に濃縮できるとともに、液滴内の検体と検出用試薬との接触効率を高めることができ、高精度かつ短時間で検出反応を行うことができる検体の検出方法及びバイオチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、検体と特異に反応し、前記検体の構造に対する情報を得るための検出用試薬を用いたサンプル液中の検体の検出方法において、前記検体を含むサンプル液を基板上に滴下し、該液滴に対して気体を流すことにより前記液滴中の溶媒を揮発させる工程と、前記液滴と前記検出用試薬とを接触させる工程と、を備えたことを特徴とする検体の検出方法を提供する。
【０００８】
請求項１によれば、検体を含むサンプル液に対して気体を流すことにより、液滴に含まれる揮発成分（溶媒など）を揮発させる工程と、液滴内の検体と検出用試薬とを接触させる工程とを行う。これにより、液滴を効率的に濃縮できるとともに、液滴内の検体と検出用試薬との接触効率を高めることができ、高精度かつ短時間で検出反応を行うことができる。
【０００９】
また、液滴に気体を流すことにより、液滴界面にせん断力を付与して液滴内を流動させることができる。これにより、液滴内における検体と検出用試薬との接触効率を更に向上できる。
【００１０】
なお、濃縮する工程と検出反応させる工程の前後については、特に制限はなく、たとえば、液滴を濃縮した後に検出用試薬と接触させて反応させてもよいし、液滴の濃縮と検出用試薬との反応を同時にさせてもよい。なお、検体としては、サンプル液中に元来含まれる検出対象物質、又は検体と反応させた後の検出用試薬と更に反応することにより検出シグナルを発振する物質（シグナル発振物質）が含まれる。
【００１１】
請求項２は請求項１において、前記検出用試薬は、前記基板上に固定化されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、液滴の濃縮と検出用試薬との反応を同時に行うことができるので、短時間で反応させることができる。
【００１３】
請求項３は請求項１又は２において、前記液滴を加熱することにより前記液滴中の溶媒を揮発させることを特徴とする。
【００１４】
これにより、液滴中の溶媒が揮発する速度をより高めることができ、短時間で濃縮することができる。
【００１５】
請求項４は請求項１〜３の何れか１項において、前記気体に含まれる溶媒濃度を低下させることを特徴とする。
【００１６】
これにより、液滴中の溶媒の揮発速度を一層高めることができ、短時間で濃縮することができる。
【００１７】
請求項５は請求項１〜４の何れか１項において、前記検出用試薬は、生体関連物質であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６は請求項１〜５の何れか１項において、前記生体関連物質は、アミノ酸、ペプチド、たんぱく質、核酸のうちいずれか１以上を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項７は前記目的を達成するために、サンプル液に含まれる検体を検出するためのバイオチップであって、前記サンプル液に含まれる検体と特異に反応し、前記検体の構造に対する情報を得るための検出用試薬が固定された基板と、前記基板上に形成され、前記検出用試薬と前記サンプル液の液滴とを接触させるための空間と、前記空間の一端側に連通し、前記液滴に対して気体を供給するための供給流路と、前記空間の他端側に連通し、前記空間内から前記気体を排出するための排出流路と、を備え、前記空間内の基板上には、疎水性の領域が形成されたことを特徴とするバイオチップを提供する。
【００２０】
水を主に含む液滴は、基板面が親水性であると接触角が小さく濡れ広がるため、気体を流したときに濃縮ムラが生じ易い。請求項７によれば、液滴の基板に対する接触角を大きくすることができる。このため、液滴の濃縮ムラが生じるのを抑制し、液滴を均一に濃縮できる。なお、本発明において、液滴とは湾曲した界面を有するサンプル液をいう。
【００２１】
請求項８は請求項７において、前記疎水性の領域の内側には、親水性の領域が形成されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項８によれば、疎水性の領域よりも内側に親水性の領域が形成されているので、基板面に対して適度な接触角を維持しながら、気体の流れの中でも液滴を安定に保持できる。また、液滴を親水性の領域に保持したまま濃縮できるので、液滴全体を比較的均一に濃縮できる。
【００２３】
請求項９は請求項７又は８において、前記空間内には、前記サンプル液を収納する凹部が設けられたことを特徴とする。
【００２４】
請求項９によれば、凹部内にサンプル液を満たし、その液面上に液滴を配置できる。液面上の液滴界面は気体との接触面積が大きいため、液滴内の溶媒は揮発し易いが、凹部内のサンプル液は液滴界面よりも気体との接触面積が小さいため揮発しにくい。したがって、液滴界面から溶媒を積極的に揮発させた後、凹部内に濃縮後のサンプル液を残すことができ、過剰に濃縮されることを抑制できる。
【００２５】
請求項１０は請求項７〜９の何れか１項において、前記供給流路及び排出流路は、等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０によれば、等価直径を１ｍｍ以下の供給流路に気体を流すと層流を形成しやすくなる。これにより、液滴界面がせん断力を受けるため、液滴内を流動させることができ、検体と検出用試薬との接触効率を一層向上できる。なお、等価直径は０．５ｍｍ以下がより好ましい。
【００２７】
請求項１１は請求項７〜１０の何れか１項において、前記空間内の液滴を加熱するための加熱手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】
このような加熱手段としては、例えば、各種ヒータ等が挙げられる。
【００２９】
請求項１２は請求項７〜１１の何れか１項において、前記気体に含まれる溶媒濃度を調整するための溶媒濃度調整手段を備えたことを特徴とする。
【００３０】
このような溶媒濃度調整手段としては、たとえば、気体中の水分や溶媒を凝縮させる凝縮手段、冷却手段等が挙げられる。
【００３１】
請求項１３は請求項７〜１２の何れか１項において、前記検出用試薬は、生体関連物質であることを特徴とする。
【００３２】
請求項１４は請求項７〜１３の何れか１項において、前記生体関連物質は、アミノ酸、ペプチド、たんぱく質、核酸のうちいずれか１以上を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、液滴を効率的に濃縮できるとともに、液滴内の検体と検出用試薬との接触効率を高めることができ、高精度かつ短時間で検出反応を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付図面に従って、本発明に係る検体の検出方法及びバイオチップの好ましい実施の形態について詳説する。
【００３５】
図１は、本発明に係る検体の検出方法が適用されるバイオチップ１０の構成の一例について説明する概念図である。なお、同図では、バイオチップ１０が、センサ（分析部）１２に装着された状態を示している。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００３６】
本実施形態は、検体を含む液滴を、基板上に予め固着させた抗体上に配置して抗原抗体反応させる際に、液滴に乾燥エアを流すことにより液滴中の溶媒を揮発させて濃縮することで、液滴内の検体の反応速度を向上させる方法である。
【００３７】
図１、２に示すように、バイオチップ１０は、主に、板状体の表面に、検体と特異に反応する検出用試薬１４が固定された基板１６と、この基板１６の表面に密着固定されることにより、基板１６上に液滴を収納するポート１８Ａを形成するための凹部１８を備えた覆い板２０と、より構成される。
【００３８】
覆い板２０において、凹部１８の両端側には溝２２、２３が連通している。溝２２の他端は、覆い板２０に形成された円柱状空洞部である供給口２４に連通し、溝２３の他端は、覆い板２０に形成された円柱状空洞部である排出口２６に連通している。覆い板２０表面に形成された凹部１８、溝２２、２３に、基板１６を密着固定することにより、それぞれポート１８Ａ、流路２２Ａ、及び流路２３Ａが形成される。
【００３９】
ポート１８Ａの上部には円柱状空洞部３０が連通しており、シール部材２８が嵌めこまれることにより密閉できるようになっている。そして、円柱状空洞部３０から、ポート１８Ａ内に液滴を配置できる。
【００４０】
図３は、ポート１８Ａ付近を示す拡大断面図である。このうち、図３（Ａ）は、ポート１８Ａ付近の拡大斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００４１】
ポート１８Ａは、図３（Ａ）に示すように、基板１６表面に形成された検出用試薬１４の上に液滴を配置できる大きさに形成される。ポート１８Ａのサイズは、例えば、幅Ｗが５ｍｍ、長さＬが５ｍｍ、高さＨが３ｍｍとすることができる。ポート１８Ａの断面形状は、図３（Ｂ）のような矩形に限定されず、台形、Ｖ形、半円形等、各種の形状が採用できる。
【００４２】
ポート１８Ａの位置に対応する基板１６上には、図３（Ｂ）に示すように、疎水部３２Ａが形成されており、更に検出用試薬１４が固定されている。
【００４３】
疎水部３２Ａは、液滴Ｄに対する親和性が低い層であり、例えば、各種表面化学処理（撥水コートなど）が施されることで形成されている。疎水部３２Ａは、基板１６面に対する液滴の接触角が９０度以上となるように形成される。これにより、液滴Ｄの基板面に対する接触角を大きくすることができ、液滴が基板上に不均一に残って濃縮ムラが生じるのを抑制できる。
【００４４】
検出用試薬１４としては、検体と特異的に反応し、検体の情報を得ることができるものであれば特に限定されないが、例えば、各種抗体が使用できる。検出用試薬１４の固定方法としては、例えば、インクジェット装置のノズルから検出用試薬１４を噴出させて基板１６上に吹き付けることで固定する方法を好適に採用できる。ただし、この固定方法に限定されるものではない。
【００４５】
供給口２４、排出口２６の容積は、流体を流したときの圧力損失が高くなりすぎない程度であれば特に限定されないが、例えば、５〜５０００ｍｍ３であることが好ましい。このような容積にすることにより、マイクロなチャンネルの中で起こる各現象のコントロールが容易に行える。
【００４６】
基板１６及び覆い板２０の平面サイズは、特に制限はないが、携帯できるサイズ、たとえば、４０×４０ｍｍとすることができる。基板１６及び覆い板２０の厚さも、特に制限はないが、強度、経済性等より、たとえば、基板１６を１ｍｍ程度、覆い板２０を５ｍｍ程度、とすることができる。
【００４７】
覆い板２０の表面に形成される溝２２、２３の断面積としては、特に制限されないが、ポート１８Ａ内の液滴表面に層流を形成できる範囲に設定することが好ましい。このため、溝２２、２３の断面積は、既述のように、１ｍｍ２以下が好ましく、０．００２５〜０．６４ｍｍ２がより好ましく、０．０１〜０．２５ｍｍ２が最も好ましい。この溝２２、２３の断面形状は、特に制限はなく、矩形（正方形、長方形）、台形、Ｖ形、半円形等、各種の形状が採用できる。また、溝２２、２３の長さｌも特に限定されないが、例えば、１０ｍｍ程度とすることができる。
【００４８】
基板１６及び覆い板２０の材質としては、特に制限はないが、ポート１８Ａ内の液滴の状態を視覚により認識可能とすることより、透明であることが好ましい。このような材料として、各種樹脂板、より具体的には、ポリジメチルスルホキシド（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、紫外線硬化樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）等、各種樹脂膜、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等が採用できる。
【００４９】
また、基板１６、覆い板２０を製作するための材料としては、上記のほかにも、耐熱、耐圧及び耐溶剤性、加工容易性等の要求に応じて、金属、ガラス、セラミックス、プラスチック、シリコン、及びテフロン（登録商標）等の樹脂を好適に使用でき、特に、ポリスチレン樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラスが好ましい。
【００５０】
上述したような微小なポート１８Ａや溝２２、２３等が形成された覆い板２０を製作する方法としては、微細加工技術が好適に使用される。微細加工技術としては、例えば、次のようなものがある。
【００５１】
(1) Ｘ線リソグラフィと電気メッキを組み合わせたＬＩＧＡ技術
(2) ＥＰＯＮ ＳＵ８を用いた高アスペクト比フォトリソグラフィ法
(3) 機械的マイクロ切削加工（ドリル径がマイクロオーダのドリルを高速回転するマイクロドリル加工等）
(4) Ｄｅｅｐ ＲＩＥによるシリコンの高アスペクト比加工法
(5) Ｈｏｔ Ｅｍｂｏｓｓ加工法
(6) 光造形法
(7) レーザー加工法
(8) イオンビーム法
このように構成されたバイオチップ１０は、例えば、図１に示すように、検出用センサ１２からの光が、基板１６上に多数配列された各液滴に照射されるようにセットされることにより、各液滴内で生成した結合体を光学的に分析する。
【００５２】
本発明に使用される気体としては、検体を含むサンプル液に対して不活性な気体であれば、特に限定されず、例えば、乾燥エア、窒素ガス等が好ましい。
【００５３】
本発明に使用される検体としては、特に限定されないが、生体関連物質、例えば、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、核酸等が含まれる。
【００５４】
次に、上記のように構成されたバイオチップ１０を用いて、本発明に係る検体の検出手順について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の作用を説明する図である。
【００５５】
まず、底面に検出用試薬１４が予め固定されたポート１８Ａ内にサンプル液を滴下し、シール部材２８で密閉する。液適量は、５０μＬ以下であることが好ましく、１０μＬ以下であることが好ましい。そして、液滴Ｄ内の検体と基板１６上の検出用試薬１４とを接触させることにより反応させる。
【００５６】
このとき、液滴Ｄを濃縮させるための気体（例えば、乾燥エアなど）を、供給口２４から図示しないポンプ等により流路２２Ａを通してポート１８Ａに供給する（矢印Ｆ）。液滴Ｄは、気体と広い液滴界面にて接触するので、液滴Ｄ中の溶媒が揮発しはじめる。さらに、液滴Ｄの溶媒成分が揮発しても気体は常に流れているので、揮発した溶媒成分がポート１８Ａ内で飽和して揮発速度が低下するおそれもない。
【００５７】
そして、ポート１８Ａ内を流れた後の気体を、流路２３Ａを通して排出口２６から排出する。
【００５８】
そして、液滴Ｄを所定の濃度まで濃縮した後、気体の供給を停止し、必要に応じて濃縮した液滴Ｄに検出用のシグナルを発振させる物質を添加することにより、検体を光学的方法又は目視により検出する。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、液滴に対して気体を流すことにより、短時間で液滴を濃縮することができる。これにより、液滴内における検体と検出用試薬との接触効率を更に向上できる。
【００６０】
また、液滴に対して気体を流すことにより液滴界面にせん断力を付与して、液滴内を流動、攪拌させることもできる。
【００６１】
したがって、基板１６上の検出用試薬１４との接触効率を向上させ、短時間かつ精度よく検出を行うことができる。
【００６２】
また、検出用試薬１４を多数配列したバイオチップを用いるので、再現性を調べたり、異なる種類の分析を一度で実施したりすることができる。
【００６３】
図５は、液滴が配置される基板１６の表面状態の他の例を説明する図である。このうち図５（Ａ）は、基板１６を側面からみた図であり、図５（Ｂ）は上面からみた図である。また、図６は、図５の作用を説明する説明図である。
【００６４】
図５に示すように、液滴Ｄが配置される基板１６上に、疎水部３２Ａが形成され、さらにその内側に親水部３２Ｂ、及び検出用試薬１４が形成されている。
【００６５】
親水の領域３２Ｂは、（液滴Ｄが溶媒として水を含む場合は）液滴Ｄとの親和性が高いため、液滴Ｄを安定に固定しやすい。一方、疎水部３２Ａは液滴Ｄとの親和性が低いため、液滴Ｄを固定しにくい。なお、ポート１８Ａ内の基板１６の上面からみたときに、疎水部３２Ａの内側に親水部３２Ｂ及び検出用試薬１４が形成されたものであれば、図５の態様に限定されない。
【００６６】
疎水部３２Ａの径は、例えば、約１．５ｍｍとすることができ、親水部３２Ｂの径は、約０．５ｍｍ程度とすることができる。なお、親水部３２Ｂの径は、濃縮後に残したいサンプル液量に応じて設定できる。
【００６７】
疎水部３２Ａや親水部３２Ｂの形成方法としては、特に制限はなく、表面化学処理などの公知の方法が採用できる。
【００６８】
これにより、図６（Ａ）に示すように、濃縮初期では、液滴Ｄの界面は疎水部３２Ａに接触しているが、液滴Ｄの基板１６に対する濡れ性が小さいため、濃縮が進むのに伴って液滴界面は（液滴の）中心側に移動する。そして、図６（Ｂ）から図６（Ｃ）に示すように、液滴Ｄは親水部３２Ｂに安定に保持された状態で、更に濃縮される。
【００６９】
このように、親水部３２Ｂを疎水部３２Ａの内側に形成することで、濃縮される過程で移動する液滴界面を、親水部３２Ｂで安定に保持し続けることができる。したがって、濃縮させたサンプル液を、基板１６上の中心に効率的に集めることができる。
【００７０】
図７は、基板１６上における液滴の保持形態の他の例を説明する説明図である。このうち図７（Ａ）は、ポート１８Ａ内の基板１６上の一部を示す斜視図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。また、図８は、図７の作用を説明する説明図である。
【００７１】
図７に示すように、液滴Ｄが配置される基板１６上に円筒状空洞部３４を設けることができる。
【００７２】
円筒状空洞部３４の底面には、図７（Ｂ）に示すように、検出用試薬１４が形成されている。円筒状空洞部３４の径や高さは、濃縮後に残したいサンプル液の量に応じて設定されることが好ましい。
【００７３】
これにより、図８（Ａ）に示すように、サンプル液を円筒状空洞部３４に注入し、更にその液面上に液滴Ｄを形成する。この状態で、気体（矢印）を流し始める。
【００７４】
そして、図８（Ｂ）に示すように、気体との接触面積が大きい液滴界面から溶媒が揮発しはじめ、徐々に液滴の大きさは小さくなる。
【００７５】
そして、図８（Ｃ）に示すように、円筒状空洞部３４の上部に形成された液滴Ｄがほぼなくなるまで濃縮すると、円筒状空洞部３４内のサンプル液は気体と接触しにくくなるため、濃縮がそれ以上進行しにくくなる。この結果、円筒状空洞部３４内のみに濃縮後のサンプル液が残るようになる。
【００７６】
このように、気体を流すことによって液滴の濃縮が進行しすぎる危険性を低減し、検出可能な範囲のサンプル液を残すことができる。したがって、液滴を効率的に濃縮できるとともに、液滴内の検体と検出用試薬との接触効率を高めることができ、高精度かつ短時間で検出反応を行うことができる。
【００７７】
なお、図７では、基板１６上に円筒状空洞部３４を形成する例で示したが、これに限らず、角筒状などでもよいし、基板１６面に凹部を形成し、この凹部にサンプル液を注入するようにしてもよい。
【００７８】
図９は、バイオチップ１０の変形例を説明する説明図である。
【００７９】
図９に示すように、基板１６又は覆い板２０を加熱する加熱手段３６を設けることが好ましい。
【００８０】
加熱手段３６としては、金属抵抗線やPolysilicon等のヒータ構造を容器１２に作り込む方法などがある。金属抵抗線やPolysilicon等のヒータ構造の場合には、加熱についてはこれを使用し、冷却については自然冷却でサーマルサイクルを行うことで温度を制御する。この場合の温度のセンシングについては、金属抵抗線の場合には同じ抵抗線をもう一つ作り込んでおき、その抵抗値の変化に基づいて温度検出を行い、Polysilicon の場合には、熱電対を用いて温度検出を行う方法が一般的に採用されている。
【００８１】
また、ペルチェ素子を用いた温度制御機能をバイオチップ１０に組み込むことで、サンプル液の温度制御を精度良く行うこともできる。いずれにしても、温度制御そのものは、従来からの温度制御技術でもペルチェ素子に代表される新規な温度制御技術でも可能であり、基板１６又は覆い板２０の材料等に応じた加熱・冷却機構と温度センシング機構の選択、並びに外部制御系の構成を組み合わせて最適な方法を選択することができる。
【００８２】
液滴温度は、液滴内の溶媒が揮発すると低下するため、加熱温度は、例えば４０℃以下とすることが好ましい。
【００８３】
これにより、液滴Ｄが加熱されて溶媒の揮発速度が大きくなり、液滴Ｄを短時間で濃縮できる。
【００８４】
図１０は、バイオチップ１０の変形例を説明する説明図である。
【００８５】
図１０に示すように、バイオチップ１０内に流す気体中の溶媒濃度を調整する溶媒濃度調整手段４０を設けることが好ましい。
【００８６】
溶媒濃度調整手段４０としては、特に限定されないが、例えば、液滴に供給する気体を冷却する手段や圧縮する手段等が挙げられる。具体的には、前述したようなペルチェ素子等の温度制御手段が好ましく使用できる。
【００８７】
たとえば、図１０に示すように、バイオチップ１０内へ供給する気体を循環使用する場合、バイオチップ１０内を通過した気体を溶媒濃度調整手段４０により凝縮させて湿度を低くした後、再度ポンプ３８によりバイオチップ１０内に供給する。これにより、液滴Ｄに常に乾燥させた気体を供給できるので、液滴Ｄに含まれる溶媒の揮発速度を一層高めることができる。
【００８８】
以上、本発明に係る検体の検出方法及びバイオチップの好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００８９】
たとえば、上記各実施形態では、サンプル液の液滴に対して気体を積極的に流すことにより液滴中の溶媒の蒸発を促進するようにしたが、気体を流さずに（自然対流のみで）液滴中の溶媒を蒸発させて濃縮することもできる。この場合、溶媒の蒸発を促進するために、液滴周囲の雰囲気における溶媒濃度（湿度など）を下げておくことが好ましい。
【００９０】
上記各実施形態では、サンプル液として、抗原又は抗体等の生体関連物質を含むサンプル液を用いたが、これに限らず、その他のサンプル液の分析に適用できる。
【００９１】
上記各実施形態では、基板上に予め検出用試薬１４を固着させておき、その上から検体を含むサンプル液を滴下することにより検出反応を行う場合について本発明を適用したが、これに限定されず、サンプル液を基板上に滴下した後、検出用試薬１４を添加する場合にも適用できる。
【００９２】
また、上記実施形態では、サンプル液を円筒状空洞部３０から注入し、シール部材２８により密閉できる構造としたが、これらを用いない構成であってもよい。たとえば、基板１６と覆い板とを解体した状態で、基板１６上に液滴を形成した後、覆い板をかぶせることによりバイオチップ内に液滴を配置してもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、流路２２Ａ、ポート１８Ａ、及び流路２３Ａを同一線上に設けたバイオチップについて説明したが、これに限定されず、ポート１８Ａ内の液滴に気体を流すことができる構成であればいずれでもよい。また、図１の態様では、気体を供給、排出する流路２２Ａ、２３Ａを各ポート１８Ａごとに独立に設けたが、これに限定されず、同一の列又は行に配列された複数のポート１８Ａ・・・について、供給流路（又は排出流路）を共有するように（例えば、各ポート１８Ａに連通する流路を相互に連結させて共通流路とする構造）構成してもよい。
【実施例】
【００９４】
図１のバイオチップ１０を用いて、ＣＲＰ（Ｃ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｐｒｏｔｅｉｎ）抗原の検出に要する反応速度を比較した。
【００９５】
基板１６としては、厚さが１ｍｍのポリスチレン基板を使用した。また、バイオチップ１０のポート１８Ａの底面にＣＲＰ抗原と特異的に結合する抗体（検出用試薬１４）を固定化し、ＣＲＰ抗原（検体）を５μｇ/ｍＬ含有するりん酸緩衝生理食塩液（ＰＢＳ、Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  Ｂｕｆｆｅｒ  Ｓａｌｉｎｅ）を１μＬ滴下した。
【００９６】
そして、バイオチップ１０の供給口２４より、乾燥エア（湿度４％）を流した。そして、標識用の抗体と約１５分接触させて蛍光シグナルを検出した。
【００９７】
一方、比較例として、乾燥エアのかわりに加湿エア（湿度７０％）を供給した以外は上記実施例と同様とした。
【００９８】
この結果、実施例では、高い蛍光シグナルを検出できたが、比較例では蛍光シグナルをほとんど検出できなかった。
【００９９】
以上から、本発明を適用することで、低濃度のサンプル液でも効率的に濃縮でき、短時間でサンプル液中の検体を検出できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る検体の検出方法が適用されるバイオチップの構成の一例について説明する概念図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のポート１８Ａ付近を示す拡大断面図である。
【図４】本実施形態における作用を説明する図である。
【図５】液滴が配置される基板の表面状態の他の例を説明する説明図である。
【図６】図５の作用を説明する説明図である。
【図７】本実施形態における液滴の保持形態の他の例を説明する図である。
【図８】図７の作用を説明する説明図である。
【図９】本発明に係るバイオチップの変形例を説明する説明図である。
【図１０】本発明に係るバイオチップの変形例を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…バイオチップ、１２…分析部（センサ）、１４…検出用試薬、１６…基板、１８…凹部、１８Ａ…ポート、２０…覆い板、２２、２３…溝、２２Ａ、２３Ａ…流路、２４…供給口、２６…排出口、２８…シール部材、３０…円筒状空洞部、３２Ａ…疎水部、３２Ｂ…親水部、３６…加熱手段、４０…溶媒濃度調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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