(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に、反応槽部と、分析用のサンプル液を供給するサンプル液供給路と、緩衝液を供給する緩衝液供給路と、液体を外部へ排出するための廃液路とが設けられており、前記緩衝液供給路と前記反応槽部が接続された第１の流路と、前記サンプル液供給路と前記廃液路が接続された第２の流路と、前記第２の流路から、前記第１の流路の、前記反応槽部よりも上流側に接続された接続路とを有する、分析用マイクロチップを含む、分析システムであって、
前記サンプル液を、前記サンプル液供給路から前記廃液路を介して前記分析用マイクロチップの外部に流して、前記サンプル液供給路と前記廃液路の空気抜きを行う手段と、
前記緩衝液を、前記緩衝液供給路から前記接続路および前記廃液路を介して前記分析用マイクロチップの外部に流して、前記緩衝液供給路と前記接続路と前記廃液路の空気抜きを行う手段と、
前記緩衝液を、前記緩衝液供給路から前記反応槽部を介して前記分析用マイクロチップの外部に流して、前記緩衝液供給路と前記反応槽部の空気抜きを行う手段と、
前記サンプル液供給路と前記廃液路と前記緩衝液供給路と前記接続路と前記反応槽部が空気抜きされた状態で、前記サンプル液を、前記サンプル液供給路から前記接続路を通って前記反応槽部に供給し、該反応槽部内にて前記サンプル液の化学反応を生じさせてそれを検知する手段と、
を含む分析システム。
【請求項２】
前記接続路は、前記緩衝液の前記緩衝液供給路から前記廃液路への流れと、前記サンプル液の前記サンプル液供給路から前記反応槽部への流れを可能にする流路である、請求項１に記載の分析システム。
【請求項３】
前記サンプル液供給路にはサンプル液が滴下されて供給されるサンプル液導入用ポートが設けられており、前記緩衝液供給路には、緩衝液が滴下されて供給される緩衝液導入用ポートが設けられている、または緩衝液を収容する緩衝液タンクが接続されている、請求項１または２に記載の分析システム。
【請求項４】
前記第２の流路には、前記接続路の上流と下流にそれぞれバルブが設けられており、前記第１の流路には、前記接続路が接続される部分の上流と下流にそれぞれバルブが設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項５】
前記廃液路は、前記基板の外部に設けられている廃液タンクに接続されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項６】
前記反応槽部は前記廃液タンクに接続されている、請求項５に記載の分析システム。
【請求項７】
前記廃液タンクには、前記廃液路と前記反応槽部の少なくとも一方から流体を吸引することができるポンプが接続されている、請求項５または６に記載の分析システム。
【請求項８】
前記第１の流路の前記反応槽部内または該反応槽部の上流に、流体の温度調節が可能な温度調節部が設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項９】
前記温度調節部は、前記第１の流路の前記反応槽部の上流に位置するバルブよりも下流に設けられている、請求項８に記載の分析システム。
【請求項１０】
前記緩衝液を供給するもう１つの緩衝液供給路と前記反応槽部とが接続された第３の流路と、処理液を供給する処理液供給路と前記廃液路とが接続された第４の流路と、前記第４の流路から、前記第３の流路の、前記反応槽部よりも上流側に接続された処理液用接続路とを有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項１１】
前記第３の流路の前記もう１つの緩衝液供給路は、前記第１の流路の前記緩衝液供給路から分岐して前記反応槽部に至る流路である、請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１２】
前記処理液用接続路は、前記緩衝液の前記緩衝液供給路から前記廃液路への流れと、前記処理液の前記処理液供給路から前記反応槽部への流れを可能にする流路である、請求項１０または１１に記載の分析システム。
【請求項１３】
前記第４の流路には、前記処理液用接続路の上流と下流にそれぞれバルブが設けられており、前記第３の流路には、前記処理液用接続路が接続される部分の上流と下流にそれぞれバルブが設けられている、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項１４】
前記第４の流路に、少なくとも１つの他の処理液用流路が接続されている、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項１５】
前記分析用マイクロチップと、
前記分析用マイクロチップを装着可能な装着部と、
前記装着部に装着された前記分析用マイクロチップに、少なくとも前記サンプル液と前記緩衝液を流入させる送液部と、
前記反応槽部内の反応を検知するセンサー部と、
前記センサー部の検知結果を解析する解析部とを有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項１６】
前記センサー部は前記分析用マイクロチップの前記反応槽部内に内蔵されている、請求項１５に記載の分析システム。
【請求項１７】
前記解析部は、前記分析用マイクロチップに設けられているバルブと前記分析用マイクロチップに接続されているポンプの動作を制御するコンピュータに含まれている、請求項１５または１６に記載の分析システム。
【請求項１８】
反応槽部と、分析用のサンプル液を供給するサンプル液供給路と、緩衝液を供給する緩衝液供給路と、液体を外部に排出するための廃液路とが設けられており、前記緩衝液供給路と前記反応槽部が接続された第１の流路と、前記サンプル液供給路と前記廃液路が接続された第２の流路と、前記第２の流路から、前記第１の流路の、前記反応槽部よりも上流側に接続された接続路とを有する分析用マイクロチップを用い、
前記サンプル液を、前記サンプル液供給路から前記廃液路を介して外部に流して、前記サンプル液供給路と前記廃液路の空気抜きを行うステップと、
前記緩衝液を、前記緩衝液供給路から前記接続路および前記廃液路を介して外部に流して、前記緩衝液供給路と前記接続路と前記廃液路の空気抜きを行うステップと、
前記緩衝液を、前記緩衝液供給路から前記反応槽部を介して外部に流して、前記緩衝液供給路と前記反応槽部の空気抜きを行うステップと、
前記各空気抜きステップが完了した後に、前記サンプル液を、前記サンプル液供給路から前記接続路を通って前記反応槽部に供給し、該反応槽部内にて前記サンプル液の化学反応を生じさせてそれを検知するステップとを含む分析方法。
【請求項１９】
前記サンプル液を前記反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップは、前記反応槽部に前記緩衝液を流し続けて前記反応槽部内の流れを維持した状態から開始される、請求項１８に記載の分析方法。
【請求項２０】
前記緩衝液供給路と前記反応槽部の空気抜きを行うステップの後に、前記緩衝液供給路と前記接続路と前記廃液路の空気抜きを行うステップおよび／または前記サンプル液供給路と前記廃液路の空気抜きを行うステップを実施する場合には、前記各空気抜きステップが完了した後であって、前記サンプル液を前記反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップの前に、前記第１の流路に前記緩衝液を流すステップをさらに含む、請求項１９に記載の分析方法。
【請求項２１】
前記サンプル液を前記反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップは、前記第１の流路の前記反応槽部内または該反応槽部の上流に設けられている温度調節部によって前記サンプル液の温度を調節しながら行う、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の分析方法。
【請求項２２】
前記温度調節部は、前記第１の流路の前記反応槽部の上流に位置するバルブよりも下流に設けられている、請求項２１に記載の分析方法。
【請求項２３】
前記サンプル液を前記反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップよりも前に、前記緩衝液が前記反応槽部に流されている時に前記温度調節部の作動条件を予め設定しておく、請求項２１または２２に記載の分析方法。
【請求項２４】
前記サンプル液の供給は、前記サンプル液供給路に設けられたサンプル液導入用ポートに前記サンプル液を滴下することによって行い、前記緩衝液の供給は、前記緩衝液供給路に設けられた緩衝液導入用ポートに前記緩衝液を滴下することによって行う、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の分析方法。
【請求項２５】
前記廃液路から排出される流体と前記反応槽部から排出される流体をいずれも、前記基板の外部に設けられており前記廃液路および前記反応槽部に接続されている廃液タンクに流入させる、請求項１８〜２４のいずれか１項に記載の分析方法。
【請求項２６】
前記緩衝液および前記サンプル液の流れを、前記第２の流路の前記接続路の上流と下流にそれぞれ設けられているバルブの開閉操作と、前記第１の流路の、前記接続路が接続される部分の上流と下流にそれぞれ設けられているバルブの開閉操作と、前記廃液タンクに接続されている流体吸引用のポンプの作動によって制御する、請求項２５に記載の分析方法。
【請求項２７】
前記サンプル液を前記反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップが完了する度に、前記分析用マイクロチップを取り外して新しい分析用マイクロチップと交換するステップを含む、請求項１８〜２６のいずれか１項に記載の分析方法。
【請求項２８】
前記反応槽部内にリガンドを予め修飾させておき、アナライトを含む前記サンプル液を前記反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知する、請求項１８〜２７のいずれか１項に記載の分析方法。
【請求項２９】
前記緩衝液を供給するもう１つの緩衝液供給路と前記反応槽部とが接続された第３の流路と、処理液を供給する処理液供給路と前記廃液路とが接続された第４の流路と、前記第４の流路から、前記第３の流路の、前記反応槽部よりも上流側に接続された処理液用接続路とさらに有する前記分析用マイクロチップを用い、
前記緩衝液を、前記緩衝液供給路から前記処理液用接続路を介して前記廃液路へ流すステップと、
前記処理液を、前記処理液供給路から前記処理液用接続路を介して前記反応槽部へ流すステップとをさらに含む、請求項１８〜２７のいずれか１項に記載の分析方法。
【請求項３０】
前記第３の流路の前記もう１つの緩衝液供給路は、前記第１の流路の前記緩衝液供給路から分岐して前記反応槽部に至る流路である、請求項２９に記載の分析方法。
【請求項３１】
前記第４の流路に少なくとも１つの他の処理液用流路が接続されている前記分析用マイクロチップを用い、
他の処理液を、前記他の処理液用流路から前記処理液用接続路を介して前記反応槽部へ流すステップをさらに含む、請求項３０に記載の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体分子の相互作用等の分析に用いられる分析用マイクロチップを含む分析システムと、分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛋白質等の生体分子の相互作用を分析するために、例えばリガンドにアナライトを結合させてその結合反応状態（例えば結合強度や結合速度等）を、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：Surface Prasmon Resonance）現象を利用して検知する分析方法が知られている。特に、非特許文献１，２に記載されているような分析装置が広く用いられている。
【０００３】
その分析方法の一例を簡単に説明すると、反応槽部の下地層（金属膜）上に予めリガンドを修飾させておき、その反応槽部に、アナライトを含むサンプル液を所定量だけ所定速度で供給してリガンドとアナライトの結合反応を生じさせ、この反応槽部の下地層に光を照射して表面プラズモン共鳴を生じさせる。そして、リガンドとアナライトの結合反応によって下地層の誘電率が変化し、それに伴って共鳴信号（resonance signal）の位相がシフトするため、この位相変化を求めることによって、反応時間と結合状態の関係を求めることができる。そして、それに基づいて、分子間の特異的結合の確認や、結合未知物質のスクリーニングや、分子間の結合の強さのランキングや、アナライトの濃度定量や、解離定数の算出や、反応速度定数の算出などが行える。
【０００４】
図１６に、このような分析装置を概略的に示している。この分析装置は、アナライトを含むサンプル液を貯留するサンプル液容器１０１Ａがポンプ１０２Ａを介して接続されているサンプル液供給路１０３が、大容積の定量保持部１０４を介して、結合反応が行われる反応槽部１０５に接続されている。なお、定量保持部１０４および反応槽部１０５については特に模式的に図示されている。定量保持部１０４の上流と下流に、バルブ１０６Ａ，１０６Ｂがそれぞれ設けられている。また、反応槽部１０５は廃液タンク１０７に接続されている。一方、緩衝液を貯留する緩衝液容器１０１Ｂがポンプ１０２Ｂを介して接続されている緩衝液供給路１０８が、バルブ１０６Ｃを介して、サンプル液供給路１０３のバルブ１０６Ａと定量保持部１０４の間に接続されている。そして、定量保持部１０４と下流のバルブ１０６Ｂの間には、廃液タンク１０７につながる廃液路１０９がバルブ１０６Ｄを介して接続されている。
【０００５】
この分析装置を用いた分析方法について、図１７のフローチャートを参照して具体的に説明する。まず、反応槽部１０５内にリガンドを予め修飾させる（ステップ２０１）。それから、各流路中に存在する空気を排出する空気抜きを行う。例えば、バルブ１０６Ａ，１０６Ｄを閉じてバルブ１０６Ｃ，１０６Ｂを開き、ポンプ１０２Ｂを作動させて、緩衝液容器１０１Ｂ内の緩衝液を、緩衝液供給路１０８、定量保持部１０４、および反応槽部１０５を介して廃液タンク１０７に流して、緩衝液供給路１０８、定量保持部１０４、および反応槽部１０５の空気抜きを行う（ステップ２０２）。続いて、バルブ１０６Ｃ，１０６Ｂを閉じてバルブ１０６Ａ，１０６Ｄを開き、ポンプ１０２Ａを作動させて、サンプル液容器１０１Ａ内のサンプル液を、サンプル液供給路１０３、定量保持部１０４、および廃液路１０９を介して、廃液タンク１０７に流し、サンプル液供給路１０３、定量保持部１０４、および廃液路１０９の空気抜きを行う（ステップ２０３）。これによって、流路の空気抜きが完了する。そして、定量保持部１０４内に所定量（例えば５０μｌ）のサンプル液が溜まった時点で、バルブ１０６Ａを閉じてバルブ１０６Ｃを開く。それからバルブ１０６Ｄを閉じてバルブ１０６Ｂを開き、ポンプ１０２Ｂを作動させて、緩衝液を緩衝液供給路１０８に送り出す。そして、この緩衝液によって、定量保持部１０４内のサンプル液を押し流すようにする（ステップ２０４）。こうして押し流されたサンプル液が反応槽部１０５内を通過する際に、反応槽部１０５内に修飾されているリガンドと、サンプル液中のアナライトが結合反応を生じ、その際の共鳴信号を光学的な手法により測定するなどして、反応状態を検知する（ステップ２０５）。なお、分析に用いられるサンプル液の量は、定量保持部１０４にて保持された５０μｌであり、反応時間は例えば５〜５０分、ポンプ１０６Ａ，１０６Ｂの作動によるサンプル液の流速は１〜１０μｌ／分である。
【０００６】
前記した分析方法によって実際に結合反応を行わせてその時の共鳴信号を測定した例を、図１８に示している。これによると、緩衝液が反応槽部１０５内に流入していた状態から、サンプル液が反応槽部１０５内に流入し始めると、共鳴信号の位相変化量が大きくなることによってアナライトがリガンドと結合し始めることが判る。しかし、しばらくすると濃度平衡に到達してアナライトとリガンドの結合があまり生じなくなり、共鳴信号の位相変化が止まる。そして、所定量のサンプル液の供給が完了し、再び緩衝液が反応槽部１０５内に供給されると、一旦結合したアナライトとリガンドの一部が解離を生じ、共鳴信号の位相変化量が小さくなる。この解離状態を検知することは、例えばアナライトとリガンドとの結合の強さを知るために有効である。それから、図１６，１７には示していないが、緩衝液に代えて再生溶液を反応槽部１０５に供給して、全てのアナライトをリガンドから解離させて押し流し、反応槽部１０５内のリガンドを再利用可能な状態にする。
【０００７】
前記した従来の分析装置の反応槽部１０５は、基板１００に窓穴１００ａが開けられておりこの窓穴１００ａをセンサーチップ１１０によって塞ぐ構成であり（図１９，２０参照）、蓋となるセンサーチップ１１０の内面にリガンドが修飾されている。この構成において、基板１００の外部の光学手段（図示せず）から光を照射して反射させることによって、反応状態を調べている。すなわち、リガンドとアナライトの結合反応によって下地層の誘電率が変化するのに伴って光の屈折率が変わるため、入射光の反射を検知することによって結合反応状態が判る。なお、この反応および分析が行われる反応槽部１０５が、基板１００に単に窓穴１００ａを開けただけの構成であると、図１９に示すように、反応槽部１０５の上下方向の間隔ｄが他の部分に比べて大きくなり、所望の間隔（例えば５０μｍ）を達成するのが困難である。また、角隅部１０５ａ付近には流体の流れにくい澱みができ、均一な流れが得られないのみならず、完全には空気が抜けきらずに残る可能性がある。そこで、図２０に示すような、いわゆるフローセル形状を採用することによって、反応槽部１０５の間隔ｄを狭め、澱みのない均一な流れを得るとともに、サンプル液中のアナライトを、リガンドが修飾されたセンサーチップ１１０の近傍を流すことによって、アナライトとリガンドの接触する確率を高めて、効率よく結合反応を生じさせることができる。
【特許文献１】米国特許出願公開２００２／０１２８５９３号
【非特許文献１】森本香織、「プラズモン共鳴分析タイプの分析装置」、臨床検査、株式会社医学書院、２００３年１０月、ｖｏｌ．４７，ｎｏ．１１，２００３年増刊号，ｐ．１３１９〜１３２７
【非特許文献２】永田和宏、半田宏、「生体物質相互作用のリアルタイム解析実験法」、シュプリンガー・フェアラーク東京株式会社、１９９８年１１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記した従来の分析方法によると、定量保持部１０４に所定量（例えば５０μｌ）のサンプル液を保持して、そのサンプル液を緩衝液によって押し流すことにより反応槽部１０５に供給している。この場合には大容積の定量保持部１０４が必要であるため、この分析装置の各流路を微細なマイクロチップに形成することは困難で、比較的大きい基板１００が必要であり、分析装置全体が大型化する。また、基板１００が大きく高コストであるとともに、この基板１００のサンプル液供給路１０３および緩衝液供給路１０８に、サンプル液容器１０１Ａおよびポンプ１０２Ａと緩衝液容器１０１Ｂおよびポンプ１０２Ｂがそれぞれ接続されているため、取り付けや取り外しが容易ではなく、作業の煩雑さや製造コストの上昇を考慮すると、この基板１００を使い捨てにすることは現実的には困難であった。
【０００９】
従来は基板１００を使い捨てにすることは現実的に困難であったため、様々な分析に繰り返し使用していた。その場合、洗浄液で流路やポンプを洗浄したとしても、以前の分析時のサンプル液のアナライトが流路内やポンプ内にどうしても残ってしまうことがあり、次の分析用のサンプル液と反応するなどして分析の信頼性を低下させるおそれがある。また、緩衝液によってサンプル液を押し流して反応槽部１０５に供給する場合には、両液が界面で互いに拡散し、反応終了時点が不明確になったり、サンプル液の濃度が不正確になったりして、分析結果の信頼性を損ねるおそれがある。また、基板１００を使い捨てにすることが現実的に困難で、何回もの分析に繰り返し使用しなければならないため、前記したように反応槽部１０５の一部を取り外し可能なセンサーチップ１１０によって構成し、そのセンサーチップ１１０にリガンドを修飾させる構成が採用されている。それに伴って、前記したフローセル構造（図２０参照）が一般に採用されている。
【００１０】
そこで本発明の目的は、基板を小型化してマイクロチップ状にすることができ、製造や組立を容易にして製造コストを低くし、また使い捨て品として使用し易く、流路内の汚染を気にする必要がない分析用マイクロチップを含む分析システムと、それを用いた分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、基板に、反応槽部と、分析用のサンプル液を供給するサンプル液供給路と、緩衝液を供給する緩衝液供給路と、液体を外部へ排出するための廃液路とが設けられており、緩衝液供給路と反応槽部が接続された第１の流路と、サンプル液供給路と廃液路が接続された第２の流路と、第２の流路から、第１の流路の、反応槽部よりも上流側に接続された接続路とを有する分析用マイクロチップを含む、分析システムにおいて、サンプル液を、サンプル液供給路から廃液路を介して分析用マイクロチップの外部に流して、サンプル液供給路と廃液路の空気抜きを行う手段と、緩衝液を、緩衝液供給路から接続路および廃液路を介して分析用マイクロチップの外部に流して、緩衝液供給路と接続路と廃液路の空気抜きを行う手段と、緩衝液を、緩衝液供給路から反応槽部を介して分析用マイクロチップの外部に流して、緩衝液供給路と反応槽部の空気抜きを行う手段と、サンプル液供給路と廃液路と緩衝液供給路と接続路と反応槽部が空気抜きされた状態で、サンプル液を、サンプル液供給路から接続路を通って反応槽部に供給し、反応槽部内にてサンプル液の化学反応を生じさせてそれを検知する手段と、を含むところにある。
【００１２】
接続路は、緩衝液の緩衝液供給路から廃液路への流れと、サンプル液のサンプル液供給路から反応槽部への流れを可能にする流路である。すなわち、この接続路は、流体が交互に反対方向に流れることができる流路である。
【００１３】
この構成によると、反応に用いられる全量のサンプル液を保持可能な定量保持部が不要であるため、基板内の流路構成をごく簡単かつコンパクトにでき、いわゆるマイクロチップと称される微小構成にすることができる。
【００１４】
サンプル液供給路にはサンプル液が滴下されて供給されるサンプル液導入用ポートが設けられており、緩衝液供給路には緩衝液が滴下されて供給される緩衝液導入用ポートが設けられていてもよく、または緩衝液を収容する緩衝液タンクが接続されていてもよい。本発明の構成によると、サンプル液を供給するポンプをサンプル液供給路中に設ける必要がなく、緩衝液を供給するポンプを緩衝液供給路中に設ける必要がないため、少なくともサンプル液に関してはカップ状の導入部に各液を滴下する形態を採用できる。それに伴って各液の供給路の接続作業が簡略化できる。
【００１５】
第２の流路には、接続路の上流と下流にそれぞれバルブが設けられており、第１の流路には、接続路が接続される部分の上流と下流にそれぞれバルブが設けられている。これらのバルブの開閉によって、流路の空気抜き作業や分析すべき反応を開始させる作業が容易に行える。しかも、構成が比較的簡単である。
【００１６】
廃液路は、基板の外部に設けられている廃液タンクに接続されている。また、反応槽部も廃液タンクに接続されている。そして、廃液タンクには、廃液路と反応槽部の少なくとも一方から流体を吸引することができるポンプが接続されている。このような構成によると、ポンプが１個で済むとともに、反応槽部よりも下流にポンプが位置しているため、ポンプ内の残留液体等による汚染が分析に悪影響を与えるおそれがない。
【００１７】
第１の流路の反応槽部内または反応槽部の上流に、流体の温度調節が可能な温度調節部が設けられていると、サンプル液を所定の温度に保ちつつ反応槽部内に供給して、所定の条件下で反応を行うことができる。この温度調節部は、第１の流路の反応槽部の上流に位置するバルブよりも下流に設けられているのが好ましい。
【００１８】
緩衝液を供給するもう１つの緩衝液供給路と反応槽部とが接続された第３の流路と、処理液を供給する処理液供給路と廃液路とが接続された第４の流路と、第４の流路から、第３の流路の、反応槽部よりも上流側に接続された処理液用接続路とを有していてもよい。第３の流路のもう１つの緩衝液供給路は、第１の流路の緩衝液供給路から分岐して反応槽部に至る流路であってもよい。処理液用接続路は、緩衝液の緩衝液供給路から廃液路への流れと、処理液の処理液供給路から反応槽部への流れを可能にする流路であり、すなわち、流体が交互に反対方向に流れることができる流路である。第４の流路には、処理液用接続路の上流と下流にそれぞれバルブが設けられており、第３の流路には、処理液用接続路が接続される部分の上流と下流にそれぞれバルブが設けられている。さらに、第４の流路に、少なくとも１つの他の処理液用流路が接続されていてもよい。
【００１９】
このような分析用マイクロチップが１回の使用で使い捨てにされる構成であると、従来のようなフローセル構造を採用する必要がなく、反応槽部の構成が簡単になる。
【００２０】
本発明の分析システムは、前記したいずれかの構成の分析用マイクロチップと、分析用マイクロチップを装着可能な装着部と、装着部に装着された分析用マイクロチップに、少なくともサンプル液と緩衝液を流入させる送液部と、反応槽部内の反応を検知するセンサー部と、センサー部の検知結果を解析する解析部とを有する。
【００２１】
センサー部は分析用マイクロチップの反応槽部内に内蔵されていてもよい。
【００２２】
解析部は、分析用マイクロチップに設けられているバルブと分析用マイクロチップに接続されているポンプの動作を制御するコンピュータに含まれていてもよい。
【００２３】
本発明の分析方法は、反応槽部と、分析用のサンプル液を供給するサンプル液供給路と、緩衝液を供給する緩衝液供給路と、液体を外部へ排出するための廃液路とが設けられており、緩衝液供給路と反応槽部が接続された第１の流路と、サンプル液供給路と廃液路が接続された第２の流路と、第２の流路から、第１の流路の、反応槽部よりも上流に接続された接続路とを有する分析用マイクロチップを用い、サンプル液を、サンプル液供給路から廃液路を介して外部に流して、サンプル液供給路と廃液路の空気抜きを行うステップと、緩衝液を、緩衝液供給路から接続路および廃液路を介して外部に流して、緩衝液供給路と接続路と廃液路の空気抜きを行うステップと、緩衝液を、緩衝液供給路から反応槽部を介して外部に流して、緩衝液供給路と反応槽部の空気抜きを行うステップと、各空気抜きステップが完了した後に、サンプル液を、サンプル液供給路から接続路を通って反応槽部に供給し、反応槽部内にてサンプル液の化学反応を生じさせてそれを検知するステップとを含む。この方法によると、分析用マイクロチップを使い捨てにしながら、効率よく様々な分析を連続的に行うことができる。
【００２４】
前記した３つの空気抜きステップを実施する順番は特に限定されるものではない。ただし、サンプル液を反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップは、反応槽部に緩衝液を流し続けて反応槽部内の流れを維持した状態から開始されるようにすると、すなわち、そのステップの直前まで、反応槽部に緩衝液を流し続けて反応槽部内の流れを中断させないようにすると、化学反応を生じさせる際に流れの条件が変動して不安定になることが防げ、分析の信頼性が向上する。なお、そのためには、緩衝液供給路と反応槽部の空気抜きを行うステップの後に、緩衝液供給路と接続路と廃液路の空気抜きを行うステップおよび／またはサンプル液供給路と廃液路の空気抜きを行うステップを実施する場合には、各空気抜きステップが完了した後であって、サンプル液を反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップの前に、第１の流路に前記緩衝液を流すステップをさらに含むことになる。
【００２５】
サンプル液を反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップは、第１の流路の反応槽部内または反応槽部の上流に設けられている温度調節部によってサンプル液の温度を調節しながら行うと、サンプル液を所定の温度で反応槽部内に供給して、所定の条件下で反応を行わせることができる。この温度調節部は、第１の流路の反応槽部の上流に位置するバルブよりも下流に設けられているのが好ましい。なお、サンプル液を反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップよりも前に、緩衝液が反応槽部に流されている時に温度調節部の作動条件を予め設定しておくと、化学反応を生じさせるためにサンプル液を流し始める時点から、そのサンプル液が適切な温度に保たれて安定するため、分析の信頼性が向上する。
【００２６】
サンプル液の供給は、サンプル液供給路に設けられたサンプル液導入用ポートにサンプル液を滴下することによって行い、緩衝液の供給は、緩衝液供給路に設けられた緩衝液導入用ポートに緩衝液を滴下することによって行うことができる。それによると、サンプル液供給路および緩衝液供給路にポンプを設ける必要がなく、構成が簡単になる。
【００２７】
廃液路から排出される流体と反応槽部から排出される流体をいずれも、基板の外部に設けられており廃液路および反応槽部に接続されている廃液タンクに流入させると、簡単な構成で効率よく排出液の処理ができる。
【００２８】
緩衝液およびサンプル液の流れを、第２の流路の接続路の上流と下流にそれぞれ設けられているバルブの開閉操作と、第１の流路の、接続路が接続される部分の上流と下流にそれぞれ設けられているバルブの開閉操作と、廃液タンクに接続されている流体吸引用のポンプの作動によって制御すると、分析のために必要な様々な処理を簡単な操作で行うことができ、自動化も可能である。
【００２９】
以上述べた分析方法は、反応槽部内にリガンドを予め修飾させておき、アナライトを含むサンプル液を反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知する場合に、特に効果的である。
【００３０】
サンプル液を反応槽部に供給して化学反応を生じさせてそれを検知するステップが完了する度に、分析用マイクロチップを取り外して新しい分析用マイクロチップと交換するステップを含み、分析用マイクロチップを使い捨てにすると、従来のようなフローセル構造を採用する必要がなく、反応槽部の構成が簡単になり、様々な分析が効率よく行える。
【００３１】
緩衝液を供給するもう１つの緩衝液供給路と反応槽部とが接続された第３の流路と、処理液を供給する処理液供給路と廃液路とが接続された第４の流路と、第４の流路から、第３の流路の、反応槽部よりも上流側に接続される処理液用接続路とさらに有する分析用マイクロチップを用い、緩衝液を、緩衝液供給路から処理液用接続路を介して廃液路へ流すステップと、処理液を、処理液供給路から処理液用接続路を介して反応槽部へ流すステップとをさらに含んでもよい。第３の流路のもう１つの緩衝液供給路は、第１の流路の緩衝液供給路から分岐して反応槽部に至る流路であってもよい。さらに、第４の流路に少なくとも１つの他の処理液用流路が接続されている分析用マイクロチップを用い、他の処理液を、他の処理液用流路から処理液用接続路を介して反応槽部へ流すステップをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、小型の分析用マイクロチップを用い、簡単な構成で様々な分析を連続的に行うことができる。特に、製造コストの低減や接続作業の簡略化を図ることによって、従来は現実的でなかった分析用マイクロチップの使い捨て使用を容易にすることができる。また、緩衝液やサンプル液の供給を容易にし、ポンプの数を減らすことができ、さらに、ポンプ内における汚染による分析への悪影響を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３４】
［第１の実施形態］
図１に本発明の分析用マイクロチップ１の分解斜視図が、図２にその模式的平面図がそれぞれ示されている。本発明の分析用マイクロチップ１は、蛋白質等の生体分子の相互作用を分析すること、具体的にはリガンドにアナライトを結合させてその結合反応状態（例えば結合強度や結合速度や解離定数等）を検知するためのものである。
【００３５】
この分析用マイクロチップ１は、２枚の板材２ａ，２ｂが積層された構成の微小な基板２に、フォトリソグラフィ等の方法を用いて主に一方の板材２ｂに凹部を形成することによって、反応が行われる反応槽部３と、分析用のサンプル液を供給するサンプル液供給路５と、流路の洗浄機能や緩衝機能（解離機能）を持つ緩衝液を供給する緩衝液供給路６と、基板２の外部に設けられている廃液タンク８に至る廃液路７とが設けられている。具体的には、緩衝液供給路６と反応槽部３が接続されて第１の流路が形成され、サンプル液供給路５と廃液路７が接続されて第２の流路が形成されている。さらに、第２の流路から、第１の流路の反応槽部３よりも上流側に接続される接続路９が設けられている。
【００３６】
サンプル液供給路５の端部（廃液路７と反対側の端部）には、サンプル液が滴下されて供給されるカップ形状をしたサンプル液導入用ポート１０Ａが設けられている。同様に、緩衝液供給路６の端部（反応槽部３と反対側の端部）には、緩衝液が滴下されて供給されるカップ形状をした緩衝液導入用ポート１０Ｂが設けられている。一方、廃液路７と反応槽部３は、基板２の外部に設けられている廃液タンク８にそれぞれ接続されており、廃液タンク８にはポンプ１１が接続されている。このポンプ１１は、廃液路７と反応槽部３から流体を吸引可能なものである。
【００３７】
サンプル液供給路５と廃液路７を含む第２の流路には、接続路９の上流にバルブ１２Ａが、接続路９の下流にバルブ１２Ｃがそれぞれ設けられている。また、緩衝液供給路６と反応槽部３を含む第１の流路には、接続路９が接続される部分の上流にバルブ１２Ｂが、接続路９が接続される部分の下流にバルブ１２Ｄがそれぞれ設けられており、バルブ１２Ｄと反応槽部３の間に、流体の温度調節が可能な温度調節部１３が設けられている。
【００３８】
この分析用マイクロチップ１を用いた本発明の分析方法の一例について、図３のフローチャートを参照して具体的に説明する。まず、反応槽部３内にリガンドを予め修飾させる（ステップ２１）。具体的には、図４（ａ）に示すように、反応槽部３において、基板２上に、金層等を含む下地層２ｃを介してリガンドを修飾させる。
【００３９】
それから、各流路中に存在する空気を排出する空気抜きを行う。緩衝液導入用ポート１０Ｂに緩衝液を滴下し、サンプル液導入用ポート１０Ａにサンプル液を滴下する。そして、まずバルブ１２Ｂ，１２Ｄを閉じてバルブ１２Ａ，１２Ｃを開き、ポンプ１１を作動させる。それによって、サンプル液導入用ポート１０Ａに滴下されたサンプル液を、サンプル液供給路５および廃液路７を介して、廃液タンク８まで吸引して、サンプル液供給路５および廃液路７の空気抜きを行い（ステップ２２）、図５（ａ）に示すようにこれらをサンプル液で満たす。続いて、バルブ１２Ａを閉じてバルブ１２Ｂを開き、緩衝液導入用ポート１０Ｂに滴下された緩衝液を、緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７を介して、廃液タンク８まで吸引して、緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７の空気抜きを行う（ステップ２３）。なお、廃液路７はサンプル液で満たされて既に空気は残っていないが、ステップ２３において緩衝液によってサンプル液を押し流して、図５（ｂ）に示すように緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７を緩衝液で満たす。それから、バルブ１２Ｃを閉じてバルブ１２Ｄを開き、緩衝液供給路６内の緩衝液を反応槽部３に導き、さらに廃液タンク８まで吸引する。こうして反応槽部３およびそれにつながる流路の空気抜きを行い（ステップ２４）、図５（ｃ）に示すように反応槽部３も緩衝液で満たす。こうして各流路の空気抜きが完了する。この時点で、大まかに言うと、サンプル液供給路５はサンプル液で満たされ、緩衝液供給路６と接続路９と廃液路７と反応槽部３は緩衝液で満たされる。
【００４０】
ステップ２４において、バルブ１２Ｂとバルブ１２Ｄは開いたままでポンプ１１を作動させ続け、緩衝液供給路６から反応槽部３を介して廃液タンク８に至る緩衝液の流れは中断させない。そしてこの時に、バルブ１２Ｄと反応槽部３の間にある温度調節部１３において、緩衝液が所定の温度になるようにヒータ等の温度調節機構３３（図９参照）を設定するとともに、緩衝液が所定の流速で流れるようにポンプ１１の吸引力も調整する。温度調節部１３およびポンプ１１の調節（作動条件の設定）が完了したら、バルブ１２Ｂを閉じて緩衝液の供給を停止すると同時に、バルブ１２Ａを開いて、図６に示すように、サンプル液をサンプル液供給路５および接続路９を介して、反応槽部３へ供給する。詳しくは、サンプル液供給路５から供給されるサンプル液は、接続路９および反応槽部３を満たしていた緩衝液を押し流して、反応槽部３へ流入する。この時に、反応槽部３内に修飾されているリガンドと、サンプル液中のアナライトが、図４（ｂ）に示すように結合反応を生じ、その際の共鳴信号の位相を光学的な手法により測定するなどして、反応状態を検知する（ステップ２５）。なお、ステップ２５において温度調節部１３およびポンプ１１が適切に調節されているので、サンプル液は所定の温度および所定の流速で反応槽部３内に供給されて、所定の条件下で結合反応が行われる。この流速を考慮して適宜のタイミングでバルブ１２Ａを閉じ、またポンプ１１の吸引動作を停止することによって、所定量のサンプル液が正確に反応槽部に供給されて結合反応が完了する。なお、分析条件の一例としては、反応に用いられるサンプル液の量が５０μｌ、反応時間は例えば５〜５０分、ポンプ１１の作動によるサンプル液の流速は１〜１０μｌ／分である。
【００４１】
そして、図１８に示す従来例と同様に、濃度平衡に到達してアナライトとリガンドの結合があまり生じなくなり、共鳴信号の位相変化が停止する。そして、所定量のサンプル液の供給が完了し、再び緩衝液が反応槽部３内に供給されると、図４（ｃ）に示すように、一旦結合したアナライトとリガンドの一部が解離を生じ、共鳴信号の位相変化量が小さくなる。この解離状態を検知することは、例えばアナライトとリガンドとの結合の強さを知るために有効である。
【００４２】
以上説明した本実施形態の分析用マイクロチップ１および分析方法によると、基板２内の流路構成をごく簡単かつコンパクトにできる。すなわち、図１６に示す従来例のように定量保持部１０４に所定量のサンプル液を保持して、そのサンプル液を緩衝液で押し出す構成である場合には、反応に用いられるサンプル液（例えば５０μｌ）を保持するだけの十分な容量の定量保持部１０４が必要であるため、基板１００全体が大型化し、いわゆるマイクロチップと称される微小構成にすることはできなかった。例えば、図１６に示す従来例の基板１００は１５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の大きさであった。しかし、本実施形態の基板２は４０ｍｍ×１５ｍｍ程度まで小型化でき、いわゆるマイクロチップとして構成できる。
【００４３】
また、図１６に示す従来の分析装置は、サンプル液容器１０１Ａ内のサンプル液をポンプ１０２Ａによって供給し、緩衝液容器１０１Ｂ内の緩衝液をポンプ１０２Ｂによって供給する構成であるため、２つのポンプ１０２Ａ，１０２Ｂが必要である。これらのポンプ１０２Ａ，１０２Ｂが基板１００の外部に配置されている場合、基板１００に形成されたサンプル液供給路１０３および緩衝液供給路１０８と、ポンプ１０２Ａ，１０２Ｂとを漏れの無いように封止して接続する作業が非常に煩雑である。従って、この基板１００を使い捨てにして度々交換しなければならないとしたら、交換作業に要する労力が非常に大きい。一方、小型のポンプを基板１００内に設けたり基板１００上に搭載した構成にすることも考えられるが、その場合にはポンプの製造工程や取り付け工程が非常に煩雑になり製造コストが非常に上昇する。特に、このようなポンプを含む基板１００を使い捨てにすることは、高価なポンプが使い捨てになることを意味し、コスト上のロスが大きい。
【００４４】
これに対し、本実施形態の分析用マイクロチップ１は、廃液タンク８に接続された吸引動作を行う単一のポンプ１１を有する構成であるため、サンプル液供給路５および緩衝液供給路６には、ポンプを接続する必要がなく、単なるカップ状のサンプル液導入用ポート１０Ａおよび緩衝液導入用ポート１０Ｂを設けるだけでよく、緩衝液およびサンプル液は単純な滴下によって供給することができる。したがって、複数のピペット状滴下部からそれぞれ異なる液体を自動的に滴下する、いわゆる分注システムといわれるような自動滴下装置１４を利用することができる。
【００４５】
本実施形態によると、ポンプ１１が１個で済むとともに、その接続作業がそれほど精緻である必要がなく容易である。この点について説明すると、従来の構成は分析前のサンプル液を送り出すためのポンプ１０２Ａを含んでいるため、このポンプ１０２Ａを繰り返し使う際に、以前の分析に用いたサンプル液がポンプ１０２Ａ内に残留して、次の分析時の異なるサンプル液と混合してしまい、正確な分析が行えなくなるおそれがある。緩衝液や洗浄液によってポンプ１０２Ａ内を洗浄しても、僅かにサンプル液が残留してしまう可能性はなくならない。これに対し、本実施形態では、反応が行われる反応槽部３よりも下流の廃液タンク８に接続された吸引タイプのポンプ１１を用いる構成であるため、サンプル液導入用ポート１０Ａおよびサンプル液供給路５から反応槽部３へ供給される分析前のサンプル液がポンプ１１を通ることはないので、ポンプ１１内部での汚染は全く問題にならない。従って、サンプル液用のポンプと緩衝液用のポンプとを分ける必要はなく、またポンプ１１を繰り返して用いることに支障はない。さらに、従来例ではポンプ１０２Ａとサンプル液供給路１０３の接続部分が、分析前のサンプル液が流れる流路の一部をなすため、その封止状態や清浄さを非常に高い水準で要求されるが、本実施形態では、ポンプ１１と廃液タンク８と廃液路７の接続部分に関して、それほど高水準の封止や清浄さは要求されない。ただし、必要に応じて、反応槽部３と廃液タンク８の間に図示しないもう１つのポンプを介在させ、サンプル液の供給条件をより高精度に保つことができる。
【００４６】
以上説明した通り、本実施形態によると、基板２を含む分析用マイクロチップ１全体が小型化でき、構成が簡単で安価であり、しかも交換時の取り付けおよび取り外しと接続作業が容易であるため、分析用マイクロチップ１の使い捨て使用が現実的に行い易くなる。
【００４７】
次に、本実施形態における流路構成による、分析前にサンプル液が反応槽部３に流れ込んでしまうのを防止する効果について説明する。図７には、本実施形態と対比させる比較例として、本実施形態の構成とはサンプル液の供給経路と緩衝液の供給経路を入れ替えた構成を示している。すなわち、図７に示す比較例では、サンプル液供給路５と反応槽部３が接続されて一方の流路が形成され、緩衝液供給路６と廃液路７が接続されて他方の流路が形成され、両流路間に接続路９が設けられている。
【００４８】
分析装置においては、既に反応槽部３内にリガンドが修飾されている状態で、分析を行う前に各流路の空気抜きを行わなければならない。本実施形態や比較例の構成では、空気抜きのための特別な装置（例えば流路を真空にするための装置や空気抜き用の特別な液体を流す装置）を持たないシンプルな構成であるため、緩衝液やサンプル液自体を流路中に流すことによって空気を押し出して空気抜きを行う。
【００４９】
比較例の構成では、少なくとも、緩衝液供給路６と廃液路７と反応槽部３の空気抜きを行うために、図７（ａ）に示すように緩衝液を緩衝液供給路６から廃液路７を介して廃液タンク８に排出するステップ（ステップ３１）と、図７（ｂ）に示すように緩衝液を緩衝液供給路６から接続路９と反応槽部３を介して廃液タンク８に排出するステップ（ステップ３２）が行われる。また、分析前に、サンプル液供給路５の空気抜きを行うために、サンプル液供給路５にサンプル液が流されるが、このサンプル液を反応槽部３に流してしまうと、その時点でリガンドとアナライトの結合反応が生じてしまい、その後に正確な分析を行うことができなくなる。したがって、サンプル液供給路５の空気抜きを行うために分析前に供給されたサンプル液は、図７（ｃ）に示すように接続路９を介して廃液路７へ至り、それから廃液タンク８へ流さざるを得ない（ステップ３３）。このようにサンプル液を流した場合、接続路９がサンプル液で満たされた状態になる。そして、分析直前に反応槽部３に緩衝液を流して、液温と流量の調整を行い反応槽部３の状態をできるだけ整えておく必要があるが、図７（ｃ）に示す状態で緩衝液を反応槽部３に流そうとすると、緩衝液が接続路９内のサンプル液を反応槽部３に押し流してしまい分析前にリガンドとアナライトの結合反応が始まってしまうため、分析直前に反応槽部３に緩衝液を流すことは不可能である。
【００５０】
この点について詳しく説明すると、比較例においては、図７（ｂ）に示すように緩衝液を緩衝液供給路６から接続路９と反応槽部３に流すステップ３２は、必ず、図７（ｃ）に示すようにサンプル液をサンプル液供給路５から接続路９および廃液路７に流すステップ３３よりも前に行わざるを得ない。なぜならば、これらの順番を逆にすると、既にサンプル液が接続路９を満たしている状態でステップ３２が行われ、接続路９を満たしているサンプル液が緩衝液によって反応槽部３に押し流されてしまうために、分析前に空気抜きを行う時点でリガンドとアナライトの結合反応が始まってしまうからである。そこで、前記したように、ステップ３２において、図７（ｂ）に示すように緩衝液で緩衝液供給路６、接続路９、反応槽部３を満たした後に、ステップ３３によって、サンプル液をサンプル液供給路５から接続路９および廃液路７に供給することになる。ステップ３３の最中には、反応槽部３内には流れは生じず、緩衝液が滞留した状態になる。この後に、サンプル液をサンプル液供給路５から反応槽部３に供給すればリガンドとアナライトの結合反応を生じさせ、分析を行うことができるように考えられる。ただし、この場合、結合反応を開始させるために供給するサンプル液の状態が不安定になるおそれがある。
【００５１】
反応槽部３において所望の化学反応を生じさせるためには、反応槽部３内を流れるサンプル液の温度や流量を適切に設定する必要がある。サンプル液の温度は温度調節部１３によって調節され、その流量はポンプ１１によって調節されるが、本実施形態のように分析用マイクロチップ１を使い捨てにする場合には、各分析用マイクロチップ１ごとに多少の誤差が存在することは避けられないし、また、緩衝液及びサンプル液の温度は環境温度の影響を受けやすいため、分析前に反応槽部３内に、サンプル液の代わりに緩衝液を実際に流しながら、所望の温度および流量を得るための温度調節部１３およびポンプ１１の作動条件を試行錯誤的に決定しなければならない。作業効率等の面から、このような温度調節部１３およびポンプ１１の設定は、空気抜きステップにおいて反応槽部３に緩衝液が流される最中に行われる。従って、前記した比較例の場合には、温度調節部１３およびポンプ１１の設定を行うタイミングは、図７（ｂ）に示すステップ３２になる。ところが、前記したように、ステップ３２の後にステップ３３を行わざるを得ず、ステップ３３の最中には、反応槽部３内には流れが生じない。すなわち、ステップ３２において温度調節部１３とポンプ１１を適切に設定した後に、ステップ３３において反応槽部３内の流れは一旦中断され、実際の分析を行う際に反応槽部３内の流れが再開されることになる。このように反応槽部３内の流れが一時中断することによって、折角ステップ３２において温度調節部１３とポンプ１１を適切に設定したにもかかわらず、実際の分析時には必ずしも所望の温度および流量が得られない可能性がある。
【００５２】
その原因について考察すると、流体の温度および流量を安定させることは、調節する時点での流体の流れ（流量）と加熱量（温度）に関して熱平衡状態を作ることを意味する。すなわち、流れている流体が運ぶ熱量を相殺するだけの熱量を付与して熱量の過不足が起きないようにするようにヒータ等の温度調節部１３を制御させることによって、流体の温度を一定にすることができる。しかし、反応槽部３内の流れを一時中断するとせっかく作った熱平衡状態が崩れる。例えば、流れのない状態で、温度調節部１３がそのままの設定条件で加熱を続ければ流体およびその周囲の温度が上がり過ぎてしまい、加熱を停止すれば流体およびその周囲の温度が下がって元に戻る。いずれの場合にも、実際の分析開始時に流体の流れが再開してから再び温度と流量の熱平衡状態になるまで、すなわち所定の流量および温度に達するまで時間がかかり、分析の開始当初は所望の化学反応が生じない可能性が高い。
【００５３】
また、流量の調節を行った後に反応槽部３内の流れを一時中断すると、流路抵抗が大きく変動する可能性が高い。バルブを閉じて流れを中断させると反応槽部３およびその周囲が閉じた空間となるので、バルブを閉じる前の反応槽部３内の圧力よりもさらに負圧になってしまう。この状態で、再びバルブを開くとその瞬間に流体が勢いよく（大流量で）流れ、次第に流量が低下して、ステップ３２にて設定した所定の流量にて安定する。このように流量が低下して安定するまでの時間は、やはり所望の安定した化学反応が生じない可能性が高い。さらに、ポンプ１１の作用によって流体の流れを生じさせる際に流路中に多少の空気が浸入してくる可能性があるが、この空気の浸入する割合も流路内の圧力に対応して変動することが考えられる。このように空気の浸入する割合が変動することが、特にバルブの開閉直後の流体（液体）の流量をさらに不安定にする要因となると考えられる。このような問題は、本実施形態のようにポンプ１１の吸引作用を利用して流体を流す場合に、特に顕著である。
【００５４】
以上説明したような、反応槽部３内の流体の流れが一時中断することに伴う温度および流量の乱れは、反応槽部３内の流体の流れを中断させなければ、温度調節部１３およびポンプ１１を適切に設定した状態のままで熱平衡状態も圧力も保たれるため、ほとんど全て解決すると考えられる。その点を考慮すると、図７に示す比較例に比べて、図４〜５に示す本実施形態は極めて有利であるといえる。
【００５５】
本実施形態では、前記したように、緩衝液供給路６と反応槽部３が接続されて第１の流路が形成され、サンプル液供給路５と廃液路７が接続されて第２の流路が形成され、両流路間に接続路９が設けられている。従って、ステップ２４において緩衝液を緩衝液供給路６から反応槽部３に供給して空気抜きを行いながら、温度調節部１３とポンプ１１を適切に設定したら、バルブ１２Ａ，１２Ｂの切替のみを行って、反応槽部３へ流れる流体を緩衝液からサンプル液に切り替える。この時、流体が切り替わりながらも反応槽部３内の流れは一定であるので、熱平衡状態や圧力状態はステップ２４において温度調節部１３とポンプ１１を設定した時の状態のままである。従って、反応槽部３内にサンプル液が流入して反応が始まる時点から、サンプル液の流量および温度は安定しており所望の化学反応が行え、図１８と同様に、反応槽部３に緩衝液、所定量のサンプル液、緩衝液を順番に流して良好な結合反応を生じさせて分析を行うことができる。もちろん、分析前にサンプル液が反応槽部３に流れ込んでしまうことはない。本実施形態のように、緩衝液供給路６と反応槽部３を接続して第１の流路を形成し、サンプル液供給路５と廃液路７を接続して第２の流路を形成し、両流路間に接続路９を設ける構成によってのみ、このような方法が可能である。
【００５６】
以上説明した実施形態では、図３，５〜６に示すようにステップ２１〜２５を順番に行って分析を行ったが、空気抜きのステップ２２〜２４に関して順番を変えて実施して、前記したのと同様な効果を得ることもできる。その具体例をいくつか例示する。
【００５７】
第１の変更例としては、ステップ２１の後に、緩衝液を緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７を介して廃液タンク８まで吸引して、緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７の空気抜きを行い（ステップ２３）、次に、サンプル液をサンプル液供給路５および廃液路７を介して廃液タンク８まで吸引して、サンプル液供給路５および廃液路７の空気抜きを行い（ステップ２２）、次に、緩衝液を緩衝液供給路６から反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引して、反応槽部３およびそれにつながる流路の空気抜きを行うとともに温度調節部１３およびポンプ１１の設定を行う（ステップ２４）。その後、ステップ２５を行う。この方法によっても、前記したのと実質的に同じ効果が得られる。
【００５８】
第２の変更例としては、ステップ２１の後に、緩衝液を緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７に流すステップ２３を行い、次に、緩衝液を緩衝液供給路６および反応槽部３に流すステップ２４（ただしこの時には温度調節部１３およびポンプ１１の設定は不要である）を行い、次に、サンプル液をサンプル液供給路５および廃液路７に流すステップ２２を行う。それから、緩衝液を再び緩衝液供給路６および反応槽部３に流しながら温度調節部１３およびポンプ１１の設定を行うステップ２６を追加して行う。その後、ステップ２５を行う。この方法では、緩衝液を緩衝液供給路６および反応槽部３に流すステップ２４，２６が重複するため効率的ではない。しかし、ステップ２６において、緩衝液を反応槽部３内に流しながら温度調節部１３およびポンプ１１を適切に調節した状態で、反応槽部３内の流れを中断させることなくサンプル液供給に切り替えて、所望の化学反応を安定して生じさせることができる。もちろん、分析前の空気抜きの時点でサンプル液が反応槽部３内に流れ込んでしまうことはない。
【００５９】
第３の変更例は第２の変更例と類似の方法であり、ステップ２１の後に、サンプル液をサンプル液供給路５および廃液路７に流すステップ２２を行い、次に、緩衝液を緩衝液供給路６および反応槽部３に流すステップ２４（ただしこの時には温度調節部１３およびポンプ１１の設定は不要である）を行い、次に、緩衝液を緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７に流すステップ２３を行う。それから、緩衝液を再び緩衝液供給路６および反応槽部３に流しながら温度調節部１３およびポンプ１１の設定を行うステップ２６を行う。その後、ステップ２５を行う。この方法でも、第２の変更例と実質的に同様の効果が得られる。
【００６０】
第４の変更例も第２，３の変更例と類似の方法であり、ステップ２１の後に、緩衝液を緩衝液供給路６および反応槽部３に流すステップ２４（ただしこの時には温度調節部１３およびポンプ１１の設定は不要である）を行い、次に、サンプル液をサンプル液供給路５および廃液路７に流すステップ２２を行い、次に、緩衝液を緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７に流すステップ２３を行う。それから、緩衝液を再び緩衝液供給路６および反応槽部３に流しながら温度調節部１３およびポンプ１１の設定を行うステップ２６を行う。その後、ステップ２５を行う。この方法でも、第２，３の変更例と実質的に同様の効果が得られる。
【００６１】
第５の変更例も第２〜４の変更例と類似の方法であり、ステップ２１の後に、緩衝液を緩衝液供給路６および反応槽部３に流すステップ２４（ただしこの時には温度調節部１３およびポンプ１１の設定は不要である）を行い、次に、緩衝液を緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７に流すステップ２３を行い、次に、サンプル液をサンプル液供給路５および廃液路７に流すステップ２２を行う。それから、緩衝液を再び緩衝液供給路６および反応槽部３に流しながら温度調節部１３およびポンプ１１の設定を行うステップ２６を行う。その後、ステップ２５を行う。この方法でも、第２の変更例と実質的に同様の効果が得られる。
【００６２】
実際の分析時には、以上説明した本実施形態の方法および第１〜５の変更例の方法のうちのいずれかの方法を任意に選択して行うことができる。また、これらの方法以外にも、空気抜きステップ２２〜２４の順番を任意に入れ替えて実施する方法を採用しても構わない。実際に化学反応を生じさせて分析を行う直前にステップ２４またはステップ２６を行って反応槽部３内に緩衝液を流しながら温度調節部１３およびポンプ１１の設定を行うことと、分析前の空気抜きの時点でサンプル液が反応槽部３内に流れ込まないようにしさえすれば、その他のステップについては任意に変更可能である。
【００６３】
次に、本実施形態の分析用マイクロチップ１の反応槽部３の詳細な形状について説明する。
【００６４】
前記した通り、従来の分析装置の反応槽部１０５は、基板１００に窓穴１００ａが開けられておりこの窓穴１００ａをセンサーチップ１１０によって塞ぐ構成であり（図１９，２０参照）、蓋となるセンサーチップ１１０の内面にリガンドが修飾されている。すなわち、従来は基板１００を何回もの分析に繰り返し使用するため、分析装置に固定されている基板１００の反応槽部１０５内に、分析に用いられるリガンドをその都度修飾させることが非常に困難である。そこで、反応槽部１０５の一部を取り外し可能なセンサーチップ１１０によって構成し、そのセンサーチップ１１０にリガンドを修飾させる構成が採用されている。この構成において、反応槽部１０５の上下方向の間隔ｄを所望の小ささまで狭め、澱みのない均一な流れを得るために、図２０に示すフローセル構造が一般に用いられている。しかし、形状が複雑になって基板１００の加工が非常に面倒になる。したがって、製造コストが上昇し、この基板１００を使い捨てにすることに関するデメリットがますます大きくなっていた。
【００６５】
これに対し、本実施形態では、本発明の分析用マイクロチップは使い捨てタイプであるために、分析に用いられるリガンドを予め修飾させた分析用チップを用意しておき、分析の度に分析用マイクロチップをその都度交換すればよい。したがって、図２０に示す従来例のようなセンサーチップを用いる構造にする必要はなく、従っていわゆるフローセル構造にする必要がない。その結果、図８（ａ）に示すように、平行な面が対向するだけの単純な形状にしてもよく、図８（ｂ）に示すように、基板２に凸部を設けて間隔を狭くしてもよい。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すような構造は、フローセル構造に比べて製造工程や位置合わせおよび組立工程が容易になる。
【００６６】
本実施形態では、必ずしも光学手段を用いて検知を行う必要はなく、例えば、反応槽部３に水晶からなるセンサーを設けてその発信周波数の変化を検出する構成や、反応槽部３に圧電体（水晶であってもよい）からなるセンサーを設けてその表面に弾性波を流してその変化を検出する構成を用いた、電気的な検知方法を採用することができる。それによって、図８（ｂ）に示すように基板２に凸部を設ける構成にすることができる。その場合、外部に光学手段を設ける必要がなく、分析用マイクロチップ１の内部にセンサー機構を完全に内蔵してしまえるため、分析装置全体のコンパクト化が容易である。また、光学手段等の外部部材と反応槽部３との位置合わせが不要になるので、組立工程が容易になり、分析用マイクロチップ１が度々交換される使い捨て使用に特に適している。
【００６７】
また、本実施形態のバルブ１２Ａ〜１２Ｄは、通常のノーマルオープンバルブ、すなわち、初期状態では開いており作動時に閉じるタイプのバルブではなく、ノーマルクローズバルブ、すなわち、初期状態では閉じており作動時に開くタイプのバルブであるのが好ましい。その場合には、例えば分析前にサンプル液が不用意に反応槽部３に流れてしまう過失が防げる。これらのバルブ１２Ａ〜１２Ｄの構造としては、基板外から棒状の部材を押し付けて基板を撓み変形させることによって流路を塞ぐような構造であってもよい。
【００６８】
なお、本実施形態では、カップ形状をしたサンプル液導入用ポート１０Ａおよび緩衝液導入用ポート１０Ｂが設けられているが、この構成に限定されるものではない。特に、図示しないが、緩衝液導入用ポート１０Ｂのみは従来例と同様に緩衝液槽（緩衝液タンク）からチューブを介して緩衝液供給路６に吸い上げる構成にしてもよい。これは、緩衝液はサンプル液と異なり、様々な分析において同じ液体を使い続けることが可能な場合が多いので、汚染を心配する必要がないからである。
【００６９】
以上説明した本発明の分析用マイクロチップ１を含む分析システムの一例が、図９に模式的に示されている。この分析システムは、主に、卓上サイズの分析装置３０と、分析装置３０に接続されたコンピュータ３１とからなる。
【００７０】
前記した分析用マイクロチップ１は、分析装置３０の装着部３２に装着されて、サンプル液および緩衝液の送液部（例えば自動滴下装置１４）がサンプル液導入用ポート１０Ａおよび緩衝液導入用ポート１０Ｂに対向するようにセットされ、さらに、反応槽部３および廃液路７が、ポンプ１１が接続された廃液タンク８に接続されている。また、温度調節部１３に温度調節機構３３（例えば発熱素子やペルチェ素子など）と、温度センサー３４が配置されている。そして、自動滴下装置１４と、それぞれ独立して作動する複数のバルブ１２Ａ〜１２Ｄと、温度調節機構３３と、ポンプ１１が、制御回路３５に接続されている。温度センサー３４は温度検出回路３６に接続されている。反応槽部３内に設けられているセンサー部３７、例えばＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）センサーが、発信回路３８および周波数カウンタ３９に接続されている。そして、制御回路３５および温度検出回路３６がコンピュータ３１の制御・測定部３１ａに接続され、周波数カウンタ３９がコンピュータ３１内の解析部３１ｂに接続されている。このような分析システムによって、前記した分析方法（図３参照）を実施することができる。
【００７１】
なお、反応槽部３内における反応の検知および解析方法については、公知のあらゆる方法が採用できるため、ここで詳細には説明しない。一例としては、解析部３１ｂが、前記したステップ２１〜２５を経てセンサー部３７により検知された反応に基づく、このセンサー部３７と発信回路３８が接続された周波数カウンタ３９からの電気信号の変動によって、反応槽部３内の重量変化を算出するとともに、その重量の時間変化と蛋白濃度から解離定数を求める。
【００７２】
なお、以上の実施形態では、リガンドを前もって修飾している場合について述べたが、例えばリガンドを修飾させるための試薬導入や洗浄のための特別な試薬導入が必要な場合もあり、別途それらの試薬を導入する経路や導入口が必要な場合もある。このように、リガンドおよび各種試薬を、分析用マイクロチップ内の流路を用いて反応槽に供給する実施形態について以下に説明する。
【００７３】
［第２の実施形態］
次に、図１０に示す本発明の第２の実施形態の分析用マイクロチップ４０について説明する。なお、図１，２に示す第１の実施形態の分析用マイクロチップ１と同様の構成については、同一の符号を付与し説明を省略する。
【００７４】
図１０に示す分析用マイクロチップ４０は、図１，２に示す分析用マイクロチップ１の流路構成を４つ並べたのと実質的に同じ構成である。すなわち、図１，２に示す分析用マイクロチップ１の構成に加えて、緩衝液供給路（もう１つの緩衝液供給路）６’と反応槽部３が接続されて第３の流路が形成され、リガンド溶液供給路（処理液供給路）５’と廃液路７’が接続されて第４の流路が形成され、さらに、第４の流路から、第３の流路の反応槽部３よりも上流側に接続される接続路（処理液用接続路）９’が設けられている。第４の流路には、接続路９の上流にバルブ１２Ａ’が、接続路９’の下流にバルブ１２Ｃ’がそれぞれ設けられ、第３の流路には、接続路９’が接続される部分の上流にバルブ１２Ｂ’が、接続路９が接続される部分の下流にバルブ１２Ｄ’がそれぞれ設けられている。リガンド溶液供給路５’に設けられているポート１０Ａ’にはリガンド溶液（処理液）が、緩衝液供給路６’に設けられているポート１０Ｂ’には緩衝液がそれぞれ供給される。
【００７５】
また、緩衝液供給路６''と反応槽部３が接続されて第５の流路が形成され、ＳＡＭ（Self-Assembled Monolayer）試薬供給路（他の処理液供給路）５''と廃液路７''が接続されて第６の流路が形成されている。第６の流路から、第５の流路の反応槽部３よりも上流側に接続される接続路９''が設けられている。第６の流路には、接続路９''の上流にバルブ１２Ａ''が、接続路９''の下流にバルブ１２Ｃ''がそれぞれ設けられ、第５の流路には、接続路９''が接続される部分の上流にバルブ１２Ｂ''が、接続路９''が接続される部分の下流にバルブ１２Ｄ''がそれぞれ設けられている。ＳＡＭ試薬供給路５''に設けられているポート１０Ａ''にはＳＡＭ試薬（他の処理液）が、緩衝液供給路６''に設けられているポート１０Ｂ''には緩衝液がそれぞれ供給される。
【００７６】
さらに、緩衝液供給路６'''と反応槽部３が接続されて第７の流路が形成され、ブロッキング試薬供給路（他の処理液供給路）５'''と廃液路７'''が接続されて第８の流路が形成されている。第８の流路から、第７の流路の反応槽部３よりも上流側に接続される接続路９'''が設けられている。第６の流路には、接続路９'''の上流にバルブ１２Ａ'''が、接続路９'''の下流にバルブ１２Ｃ'''がそれぞれ設けられ、第５の流路には、接続路９'''が接続される部分の上流にバルブ１２Ｂ'''が、接続路９'''が接続される部分の下流にバルブ１２Ｄ'''がそれぞれ設けられている。ブロッキング試薬供給路５'''に設けられているポート１０Ａ'''にはブロッキング試薬（他の処理液）が、緩衝液供給路６'''に設けられているポート１０Ｂ'''には緩衝液がそれぞれ供給される。
【００７７】
このように、第１，３，５，７の流路は全て実質的に同じ構成であり、第２，４，６，８の流路は全て実質的に同じ構成である。従って、同様な構成の各流路内の部材には、同一の参照符号に「’」「''」「'''」を付加して示している。ただし、第３，５，７の流路のうち反応槽部３に接続される部分は、他の流路と合流しないように異なる層（図１０の面とは異なる層、例えば基板の裏面側）を通っているため、図１０には破線で示されている。また、第３，５，７の流路には温度調節部１３は設けられていない。
【００７８】
本実施形態では、各流路対、すなわちサンプル液または処理液の供給路５，５’，５''，５'''と緩衝液供給路６，６’，６''，６'''の各組み合わせ毎に、図３，５に示すのと実質的に同じ処理を適切な順序で行うことによって、流体の混合を防ぎつつ各流路の空気抜きを行ってから、リガンドとアナライトの結合反応を行わせることができ、信頼性の高い分析が行える。
【００７９】
［第３の実施形態］
次に、図１１，１２に示す本発明の第３の実施形態の分析用マイクロチップ４１および分析システムについて説明する。なお、第１，２の実施形態の分析用マイクロチップ１，４０と同様の構成については、同一の符号を付与し説明を省略する。
【００８０】
前記した第２の実施形態の分析用マイクロチップ４０は、リガンド溶液や前処理用の処理液（ＳＡＭ試薬およびブロッキング試薬）を、分析用マイクロチップ４０内の各流路を通して反応槽部３に流すことにより、サンプル液の分析の準備を行えるものであるが、８系統の流路が存在し、特に緩衝液用の流路（第１，３，５，７の流路）が重複するなど構成上の無駄があり、分析用マイクロチップ４０の大型化を招くという欠点がある。そこで、本実施形態では、緩衝液用の流路（第１，３，５，７の流路）の重複をなくして構成上の無駄を減らしたものである。
【００８１】
図１１に示すように、本実施形態の分析用マイクロチップ４１は、図１，２に示す分析用マイクロチップ１の構成に加えて、緩衝液供給路６から分岐して反応槽部３へ至るもう１つの緩衝液流路６’と反応槽部３が接続されて第３の流路が形成され、リガンド溶液供給路（処理液供給路）５’と廃液路７’が接続されて第４の流路が形成され、さらに、第４の流路から、第３の流路の反応槽部３よりも上流側に接続される接続路（処理液用接続路）９’が設けられている。第４の流路には、接続路９の上流にバルブ１２Ａ’が、接続路９’の下流にバルブ１２Ｃ’がそれぞれ設けられ、第３の流路には、接続路９が接続される部分の下流にバルブ１２Ｄ’がそれぞれ設けられている。第３の流路のもう１つの緩衝液流路６’は、接続路９’が接続される部分の上流側で緩衝液供給路６に合流し、バルブ１２Ｂに接続されている。廃液路７と７’は合流して外部の廃液タンク８に接続されている。
【００８２】
本実施形態の第４の流路には、ＳＡＭ試薬供給路（他の処理液供給路）５''とブロッキング試薬供給路（他の処理液供給路）５'''が接続されている。ＳＡＭ試薬供給路５''とブロッキング試薬供給路５'''にはそれぞれバルブ１２Ａ''とバルブ１２Ａ'''が設けられている。そして、第４の流路には、ＳＡＭ試薬供給路５''とブロッキング試薬供給路５'''が接続されている部分を挟むように１対のバルブ１２Ｃ’，１２Ｅが位置している。
【００８３】
また、本実施形態の緩衝液供給路６は外部の緩衝液タンク４２に接続され、ＳＡＭ試薬供給路５''は外部のＳＡＭ試薬タンク４３に接続され、ブロッキング試薬供給路５'''は外部のブロッキング試薬タンク４４に接続されている。これは、緩衝液とＳＡＭ試薬とブロッキング試薬は、アナライトおよび／またはリガンドを変えて分析を行う場合にも交換する必要がないため、分析の度にその都度新たにセットするのではなく、分析用マイクロチップ４１の外部のタンク４２〜４４に比較的大量に貯蔵しておくことによって、構成および工程の簡略化を図るためである。これらのタンク４２〜４４も層液部の一部を構成する。
【００８４】
また、本実施形態では、反応槽部３から廃液タンク８に至る流路４５の一部が分岐して、その流路４５中にバルブ４６が配置されるとともに、バイパス流路４７中に精密ポンプ４８が配置されている。そして、廃液タンク８には大容量ポンプ（粗引きポンプ）４９が接続されている。精密タンク４８と粗引きポンプ４９はいずれも流体を吸引可能なポンプであるが、精密タンク４８は、粗引きポンプ４９に比べて流速（流量）を精密に設定できるものであり、粗引きポンプ４９は、精密タンク４８に比べて高効率で大量の流体を吸引できるものである。
【００８５】
以上説明した本実施形態の分析用マイクロチップ４１および分析システムを用いた分析方法について、図１３〜１５を参照して説明する。
【００８６】
本実施形態の分析用マイクロチップ４１は、図１５（ａ）に示すように反応槽部３内にリガンドが修飾されていない状態で、分析装置３０の装着部３２に装着される。まず、バルブ１２Ｂ，１２Ｃのみを開き、粗引きポンプ４９を作動させて、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７を介して廃液タンク８まで吸引して、緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７の空気抜きを行う（ステップ５１）。
【００８７】
次に、バルブ１２Ｂを開いたまま、バルブ１２Ｃを閉じてバルブ１２Ｄとバルブ４６を開き、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６および反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引して、緩衝液供給路６および反応槽部３の空気抜きを行う（ステップ５２）。そして、バルブ１２Ｄを閉じてバルブ１２Ｄ’を開き、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、および反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引して、主にもう１つの緩衝液供給路６’の空気抜きを行う（ステップ５３）。続いて、バルブ１２Ｂを開いたまま、バルブ１２Ｄ’とバルブ４６を閉じて、バルブ１２Ｃ’とバルブ１２Ｅを開き、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、接続路９’、および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引して、主に接続路９’および廃液路７’の空気抜きを行う（ステップ５４）。
【００８８】
次に、バルブ１２Ｃ’とバルブ１２Ｅを開いたまま、バルブ１２Ｂを閉じて、バルブ１２Ａ’を開き、ポート１０Ａ’からのリガンド溶液を、リガンド溶液供給路５’および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引して、主にリガンド溶液供給路５’の空気抜きを行う（ステップ５５）。続いて、再びバルブ１２Ａ’を閉じてバルブ１２Ｂを開き、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、接続路９’、および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引して、接続路９’の下流側（主に廃液路７’）を緩衝液で洗浄してリガンド溶液の残留を防ぐ（ステップ５６）。
【００８９】
次に、バルブ１２Ｅを開いたままバルブ１２Ｂとバルブ１２Ｃ’を閉じて、バルブ１２Ａ''を開き、ＳＡＭ試薬タンク４３からのＳＡＭ試薬を、ＳＡＭ試薬供給路５''および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引して、主にＳＡＭ試薬供給路５''の空気抜きを行う（ステップ５７）。続いて、再びバルブ１２Ａ''を閉じてバルブ１２Ｂとバルブ１２Ｃ’を開き、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、接続路９’、および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引して、廃液路７’を緩衝液で洗浄してＳＡＭ試薬の残留を防ぐ（ステップ５８）。
【００９０】
次に、バルブ１２Ｅを開いたままバルブ１２Ｂとバルブ１２Ｃ’を閉じて、バルブ１２Ａ'''を開き、ブロッキング試薬タンク４４からのブロッキング試薬を、ブロッキング試薬供給路５'''および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引して、主にブロッキング試薬供給路５'''の空気抜きを行う（ステップ５９）。続いて、再びバルブ１２Ａ'''を閉じてバルブ１２Ｂとバルブ１２Ｃ’を開き、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、接続路９’、および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引して、廃液路７’を緩衝液で洗浄してブロッキング試薬の残留を防ぐ（ステップ６０）。
【００９１】
次に、バルブ１２Ｂ、バルブ１２Ｃ’、およびバルブ１２Ｅを閉じて、バルブ１２Ａとバルブ１２Ｃを開き、サンプル液導入用ポート１０Ａからのサンプル液を、サンプル液供給路５および廃液路７を介して廃液タンク８まで吸引して、主にサンプル液供給路５の空気抜きを行う（ステップ６１）。続いて、バルブ１２Ａを閉じてバルブ１２Ｂを開き、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、接続路９、および廃液路７を介して廃液タンク８まで吸引して、廃液路７を緩衝液で洗浄してサンプル液の残留を防ぐ（ステップ６２）。以上のステップ５１〜６２によって各流路の空気抜きが完了する。
【００９２】
続いて、所望の分析を行うための、反応槽部３内の前処理を行う。まず、バルブ１２Ｂおよびバルブ１２Ｄ’を開き、それ以外の全てのバルブを閉じて、バイパス流路４７までの流路を開放した状態にする（ステップ６３）。このステップ６３は、液体の流れを生じさせるものではなく、精密ポンプ４８の始動時に精密ポンプ４８に過負荷を与えないようにするために行われる。
【００９３】
そして、精密ポンプ４８を始動させ、バルブ１２Ａ''、１２Ｃ’、１２Ｄ’を開いて、それ以外の全てのバルブを閉じる。これによって、ＳＡＭ試薬タンク４３からのＳＡＭ試薬を、ＳＡＭ試薬供給路５''、接続路９’、もう１つの緩衝液供給路６’（接続路９’よりも下流側の部分）、および反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引して、図１５（ｂ）に示すように、反応槽部３の下地層を構成する金層２ｃ上にＳＡＭ試薬を修飾させる（ステップ６４）。なお、図１５（ｂ）には、ＳＡＭ試薬の組成の一例が付記されている。続いて、バルブ１２Ｄ’を開いたままバルブ１２Ａ''およびバルブ１２Ｃ’を閉じ、バルブ１２Ｂを開いて、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、および反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引する（ステップ６５）。そして、バルブ１２Ｂを開いたままバルブ１２Ｄ’を閉じ、バルブ１２Ｃ’およびバルブ１２Ｅを開いて、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、接続路９’、および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引する（ステップ６６）。このステップ６５〜６６によって、反応槽部３内で金層２ｃ上に修飾されたもの以外のＳＡＭ試薬を全て緩衝液で押し流してその残留を防ぐ。
【００９４】
次に、バルブ１２Ａ’およびバルブ１２Ｄ’を開き、それ以外の全てのバルブを閉じて、ポート１０Ａ’からのリガンド溶液を、リガンド溶液供給路５’、接続路９’、および反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引して、図１５（ｃ）に示すように、反応槽部３の金層２ｃ上のＳＡＭ試薬に、リガンドを修飾させる（ステップ６７）。なお、図１５（ｃ）には、リガンドが取り付いたＳＡＭ試薬の組成の一例が付記されている。続いて、バルブ１２Ｄ’を開いたままバルブ１２Ａ’を閉じ、バルブ１２Ｂを開いて、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、および反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引する（ステップ６８）。そして、バルブ１２Ｂを開いたままバルブ１２Ｄ’を閉じ、バルブ１２Ｃ’およびバルブ１２Ｅを開いて、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、接続路９’、および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引する（ステップ６９）。このステップ６８〜６９によって、反応槽部３内で金層２ｃ上のＳＡＭ試薬に修飾されたもの以外のリガンドを全て緩衝液で押し流してその残留を防ぐ。
【００９５】
次に、バルブ１２Ａ'''、１２Ｃ’、１２Ｄ’を開いて、それ以外の全てのバルブを閉じる。これによって、ブロッキング試薬タンク４４からのブロッキング試薬を、ブロッキング試薬供給路５'''、接続路９’、もう１つの緩衝液供給路６’（接続路９’よりも下流側の部分）、および反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引して、図１５（ｄ）に示すように、反応槽部３内の金層２ｃ上のＳＡＭ試薬のうちリガンドが修飾されなかったものに対して、ブロッキング試薬を修飾させる（ステップ７０）。続いて、バルブ１２Ｄ’を開いたままバルブ１２Ａ'''およびバルブ１２Ｃ’を閉じ、バルブ１２Ｂを開いて、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、および反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引する（ステップ７１）。そして、バルブ１２Ｂを開いたままバルブ１２Ｄ’を閉じ、バルブ１２Ｃ’およびバルブ１２Ｅを開いて、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６、もう１つの緩衝液供給路６’、接続路９’、および廃液路７’を介して廃液タンク８まで吸引する（ステップ７２）。このステップ７１〜７２によって、反応槽部３内で金層２ｃ上のＳＡＭ試薬に修飾されたもの以外のブロッキング試薬を全て緩衝液で押し流してその残留を防ぐ。
【００９６】
以上のステップ６４〜７２によって、反応槽部３の前処理（リガンドの修飾）が完了し、図４（ａ）に示しているのと同等の状態になる。ただし、図４においては、ＳＡＭ試薬とブロッキング試薬は図示されていない。
【００９７】
そこで、バルブ１２Ｂを開いたままバルブ１２Ｃ’およびバルブ１２Ｅを閉じ、バルブ１２Ｄを開いて、緩衝液タンク４２からの緩衝液を、緩衝液供給路６および反応槽部３を介して廃液タンク８まで吸引する。このようにして、反応槽部３内に緩衝液を流しながら、温度調節部１３において、緩衝液が所定の温度になるようにヒータ等の温度調節機構３３（図１２参照）を設定するとともに、緩衝液が所定の流速で流れるように精密ポンプ４８の吸引力を調整する（ステップ２４）。
【００９８】
それから、第１の実施形態と同様に、バルブ１２Ｂを閉じて緩衝液の供給を停止すると同時にバルブ１２Ａを開いて、サンプル液をサンプル液供給路５および接続路９を介して反応槽部３へ供給し、反応槽部３内のリガンドとサンプル液中のアナライトの結合反応（図４（ｂ）参照）を生じさせ、その反応状態を分析する（ステップ２５）。なお、その後に、図４（ｃ）に示すように、反応槽部３内に緩衝液を流して、一旦結合したアナライトとリガンドの一部が解離状態を検知してもよい。
【００９９】
なお、図１１に示す本実施形態の流路構成によると、リガンド溶液供給路５’と廃液路７’からなる第４の流路に対する、ＳＡＭ試薬供給路５''の合流部分およびブロッキング試薬供給路５'''の合流部分が、接続路９’よりも廃液タンク８側（リガンド溶液の流れに関する下流側）に配置されているため、第４の流路に残留したＳＡＭ試薬およびブロッキング試薬を緩衝液によって効果的に洗い流すことができる。
【０１００】
また、本実施形態では、空気抜きおよびその後の流路の洗浄に関しては、各流体の流速や流量を厳密に制御する必要はないので、大容量の粗引きポンプ４９で効率よく吸引を行い、結合反応に影響を及ぼす前処理（ＳＡＭ試薬、リガンド、ブロッキング試薬の修飾）と、分析すべきサンプル液の供給に関しては、精密ポンプ４８を用いて高精度に吸引を行う。これによって、空気抜き作業の効率向上と、信頼性の高い分析とを両立させている。ただし、図１４に示すステップ６３〜７２，２４〜２５においては、粗引きポンプ４９の作動を停止させないまま精密ポンプ４８を作動させて各処理を行う。これは、粗引きポンプ４９の作動を止めると、廃液タンク８が大気圧になって、粗引きポンプ４９からの液体が廃液タンク８まで逆流し、それによって、廃液タンク８内の液体が分析用マイクロチップの内部まで（バルブ１２Ｃ，１２Ｅのところまで）逆流してしまうおそれがあるからである。
【０１０１】
本実施形態では、分析の前処理を行うための処理液としてリガンド溶液とＳＡＭ試薬とブロッキング試薬を用いるため、それぞれの供給路５’，５''，５'''が形成されているが、処理液の数は必要に応じて増減できる。例えば、リガンドが修飾されない無反応のＳＡＭ試薬が存在しないとみなせる場合には、ブロッキング試薬供給路５'''を省略することができる。また、ＳＡＭ試薬が予め反応槽部３内に修飾されている場合には、ＳＡＭ試薬供給路５''を省略することができる。それらの場合には、対応する各ステップを適宜省略すればよい。ただし、ＳＡＭ試薬供給路５''およびブロッキング試薬供給路５'''が設けられているのにリガンド溶液供給路５’が存在しないという構成は、通常では考えられない。
【０１０２】
なお、以上説明した実施形態では、空気抜きを行う各ステップにおいて、各液体を廃液タンク８まで吸引しているが、これらのステップの目的は分析用マイクロチップの流路内の空気を抜くことにあるので、分析用マイクロチップ内の空気が抜けた時点で空気抜き動作を終了してもよい。すなわち、これらのステップにおいて、分析用マイクロチップと廃液タンク８とをつなぐ配管内に空気が残っている時点で吸引を停止しても構わない。通常、分析用マイクロチップ外の配管の容量は分析用マイクロチップ内の流路の容量と比較して１０倍以上の大きさであることが多く、廃液タンク８まで液体を流すと、これらの液体を大量に無駄遣いすることになってしまう。そこで、これらの液体、特にサンプル液の無駄遣いを抑えるために、分析用マイクロチップの流路内の空気が分析用マイクロチップの外に出た時点で吸引を終了させることが考えられる。
【０１０３】
以上説明した通り、本発明によると、接続路を通る各流体のタイミングおよび方向を適切に設定して、空気抜き処理後に、特に接続路９にサンプル液が残留することを防ぎ、残留したサンプル液のアナライトによって分析の信頼性を損ねることを防ぐことができる。これは、流体を交互に反対方向に流すことができる接続路９を用いることによって可能になっており、しかも、その接続路９が十分な長さを有していると、各流路間での流体の混合防止の効果が高い。また、このように流体の残留や混合を防止しながら空気抜きを行うステップが効率よく行え、作業の煩雑化を小さく抑えられる。さらに、緩衝液を反応槽部３内に実際に流しながら温度および流速（流量）の調整を行って、その流れを遮断させないままの状態で、分析のためのサンプル液を流すステップを開始させると、サンプル液の温度および流速（流量）をできるだけ適切に保つことができ、円滑で信頼性の高い分析が行える。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１の実施形態の分析装置の分析用マイクロチップおよびその付属部分の分解斜視図である。
【図２】図１に示す分析用マイクロチップおよびその付属部分の模式的平面図である。
【図３】図１に示す分析装置を用いた分析方法のフローチャートである。
【図４】図３に示す分析方法における反応槽部内の結合反応を概略的に示す説明図である。
【図５】図３に示す分析方法における各流路内の流体の状態を概略的に示す説明図である。
【図６】図５に続く、各流路内の流体の状態を概略的に示す説明図である。
【図７】比較例の分析方法における各流路内の流体の状態を概略的に示す説明図である。
【図８】図１に示す分析用マイクロチップの反応槽部の詳細な構成の例を示す拡大断面図である。
【図９】図１に示す分析用マイクロチップを含む分析システムのブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の分析装置の分析用マイクロチップおよびその付属部分の模式的平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の分析装置の分析用マイクロチップおよびその付属部分の模式的平面図である。
【図１２】図１１に示す分析用マイクロチップを含む分析システムのブロック図である。
【図１３】図１１に示す分析装置を用いた分析方法の前半を示すフローチャートである。
【図１４】図１１に示す分析装置を用いた分析方法の、図１３に示す前半に続く後半を示すフローチャートである。
【図１５】図１３〜１４に示す分析方法における各流路内の流体の状態を概略的に示す説明図である。
【図１６】従来の分析装置の要部の模式的平面図である。
【図１７】図１６に示す分析装置を用いた分析方法のフローチャートである。
【図１８】リガンドとアナライトの結合反応の検知結果として共鳴信号の位相変化を示すグラフである。
【図１９】従来の分析装置の反応槽部の詳細な構成の例を示す拡大断面図である。
【図２０】従来の分析装置の反応槽部の詳細な構成の他の例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１，４０，４１      分析用マイクロチップ
２        基板
２ａ，２ｂ      板材
２ｃ      下地層
３        反応槽部
５        サンプル液供給路
５’      リガンド溶液供給路（処理液供給路）
５''      ＳＡＭ試薬供給路（他の処理液供給路）
５'''     ブロッキング試薬供給路（他の処理液供給路）
６        緩衝液供給路
６’      緩衝液供給路（もう１つの緩衝液供給路）
６''，６'''      緩衝液供給路
７，７’，７''，７'''        廃液路
８        廃液タンク
９        接続路
９’      接続路（処理液用接続路）
９''，９'''      接続路
１０Ａ    サンプル液導入用ポート
１０Ｂ，１０Ｂ’，１０Ｂ''，１０Ｂ'''    緩衝液導入用ポート
１０Ａ’，１０Ａ''，１０Ａ'''      ポート
１１      ポンプ
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ        バルブ
１２Ａ’，１２Ｂ’，１２Ｃ’，１２Ｄ’        バルブ
１２Ａ''，１２Ｂ''，１２Ｃ''，１２Ｄ''        バルブ
１２Ａ'''，１２Ｂ'''，１２Ｃ'''，１２Ｄ'''    バルブ
１３      温度調節部
１４      自動滴下装置
３０      分析装置
３１      コンピュータ
３１ａ    制御・測定部
３１ｂ    解析部
３２      装着部
３３      温度調節機構
３４      温度センサー
３５      制御回路
３６      温度検出回路
３７      センサー部
３８      発信回路
３９      周波数カウンタ
４２      緩衝液タンク
４３      ＳＡＭ試薬タンク
４４      ブロッキング試薬タンク
４５      流路
４６      バルブ
４７      バイパス流路
４８      精密ポンプ
４９      大容量ポンプ（粗引きポンプ）
１００    基板
１００ａ  窓穴
１０１Ａ  サンプル液容器
１０１Ｂ  緩衝液容器
１０２Ａ，１０２Ｂ      ポンプ
１０３    サンプル液供給路
１０４    定量保持部
１０５    反応槽部
１０５ａ  角隅部
１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄ      バルブ
１０７    廃液タンク
１０８    緩衝液供給路
１０９    廃液路
１１０    センサーチップ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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