(57)【要約】【課題】ビーズを用いた分析用マイクロチップの検出精度、検出再現性を向上させる。【解決手段】固体微粒子群が充填される微粒子充填領域を有する反応路１７と、被検液を反応路１７に流入させる被検液流入路１１と、反応路１７内の披検液をチップ外に排出する被検液排出路１４と、反応路１７の上流側又は下流側の何れか一方端に設けられ微粒子注入孔１６と、を備えた分析用マイクロチップにおいて、被検液排出路１４は、反応路１７内の微粒子充填領域１９に直接連通され、被検液流入路１１は、被検液排出路１４よりも上流側で、かつ微粒子充填領域１９の上流側端面２２よりも内側に直接連通され、被検液流入路１１と反応路１７との連結部分には、第１堰止め部１２が設けられ、被検液排出路１４と反応路１７との連結部分には、第２堰止め部１３が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ内に形成された反応路であって、表面に反応物質が固定されてなる固体微粒子群が充填される微粒子充填領域を有する反応路と、
チップ外から導入される被検液を前記反応路に流入させる被検液流入路と、
前記反応路内の披検液をチップ外に排出する被検液排出路と、
前記反応路の一方端側に設けられた、前記反応路に固体微粒子を注入するための微粒子注入孔と、
を備えた分析用マイクロチップであって、
前記被検液排出路は、前記反応路内の微粒子充填領域に直接連通され、
前記被検液流入路は、前記被検液排出路よりも上流側で、かつ前記微粒子充填領域の上流側端面よりも内側に直接連通されている、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項２】
請求項１に記載の分析用マイクロチップにおいて、
前記被検液流入路と前記反応路との連結部分には、固体微粒子が被検液流入路内に入り込むのを防止する第１堰止め部が設けられ、
前記被検液排出路と前記反応路との連結部分には、固体微粒子が被検液排出路内に入り込むのを防止する第２堰止め部が設けられている、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の分析用マイクロチップにおいて、
前記分析用マイクロチップは、少なくとも、前記反応路用の溝と、前記被検液流入路用の溝と、前記被検液排出路用の溝とが形成された主基板と、
前記微粒子注入孔用の貫通孔が形成された蓋基板と、が重ね合わされた構造であり、
前記被検液流入路と前記被検液排出路とは、前記反応路に対して互い逆向きに配置されている、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項４】
チップ内に形成された反応路であって、表面に反応物質が固定されてなる固体微粒子群が充填される微粒子充填領域を有する反応路と、
チップ外から導入される被検液を前記反応路に流入させる被検液流入路と、
前記反応路内の披検液をチップ外に排出する被検液排出路と、
前記反応路の一方端側に設けられた、前記反応路に固体微粒子を注入するための微粒子注入孔と、
を備えた分析用マイクロチップであって、
前記被検液流入路は、複数の流入路で構成され、
前記被検液排出路は、１以上の排出路で構成され、
前記複数の流入路の何れもが、前記微粒子充填領域を区画する両端面よりも内側に直接連通され、前記複数の流入路の最下流側流路における最下流側内壁が前記１以上の排出路の最下流側排出路における最下流側壁面と同等又はそれよりも上流側に位置している、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項５】
請求項４記載のマイクロ分析用チップにおいて、
前記複数の流入路は、当該流入路における最上流側が１つの流路であり、この1つの流路が当該流入路における下流側に向かって多段階に分岐した多段階分岐構造からなる、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項６】
請求項４または５記載のマイクロ分析用チップにおいて、
前記被検液排出路は、前記反応路との連結部分が反応路長手方向に沿って幅広で、この幅が下流側に向かって先細りする先細り形状の１つの排出路で構成され、
当該被検液排出路の前記反応路との連結部分における下流側内壁が、前記複数流入路の最下流側に位置する流入路の下流側内側壁と同等又はそれよりも下流側に位置している、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項７】
請求項４または５記載の分析用マイクロチップにおいて、
前記被検液排出路は、当該排出路における最下流側から上流側である前記反応路との連結部分に向かって多段階に分岐した逆多段階分岐構造からなる、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項８】
請求項４ないし７の何れかに記載のマイクロ分析用チップにおいて、
前記複数流入路のそれぞれと前記反応路との連結部分には、固体微粒子が流入路内に入り込むのを防止する第１堰止め部が設けられ、
前記複数排出路のそれぞれと前記反応路との連結部分には、固体微粒子が排出路内に入り込むのを防止する第２堰止め部が設けられている、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項９】
請求項４ないし８の何れかに記載の分析用マイクロチップにおいて、
前記分析用マイクロチップは、少なくとも、前記反応路用の溝と、前記被検液流入路用の溝と、前記被検液排出路用の溝とが形成された主基板と、
前記微粒子注入孔用の貫通孔が形成された蓋基板と、が重ね合わされた構造である、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項１０】
請求項９に記載の分析用マイクロチップにおいて、
前記洗浄孔は、前記蓋基板に形成された貫通孔からなり、
前記微粒子注入孔は、固体微粒子群をチップ外に排出する固体微粒子排出孔を兼ねる。
【請求項１１】
請求項１０に記載の分析用マイクロチップにおいて、
前記微粒子注入孔は、前記反応路の最上流側に設けられ、
前記洗浄孔は、前記反応路の最下流側に設けられ、
かつ前記被検液排出路よりも下流側であって前記洗浄孔よりも上流側に、固体微粒子を堰き止める第３堰止め部が設けられている、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項１２】
請求項３または９に記載の分析用マイクロチップにおいて、
前記蓋基板には更に、チップ外から前記被検液流入路に被検液を注入するための貫通孔が前記被検液流入路の最上流側に形成され、かつ前記被検液排出路に流入した被検液をチップ外へ排出するための貫通孔が最下流側に形成されている、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項１３】
チップ内に形成された反応路であって、表面に反応物質が固定されてなる固体微粒子群が充填される微粒子充填領域を有する反応路と、
チップ外から導入される被検液を前記反応路に流入させる被検液流入路と、
前記反応路内の披検液をチップ外に排出する被検液排出路と、
前記反応路の上流端に設けられ、前記反応路に固体微粒子を注入するための微粒子注入孔と、
を備えた分析用マイクロチップにおいて、
前記被検液排出路は、前記反応路内の微粒子充填領域に直接連通され、
前記被検液流入路は、前記被検液排出路よりも上流側で、かつ前記微粒子充填領域の上流側端面よりも内側に直接連通され、
前記被検液流入路と前記反応路との連結部分には、固体微粒子が被検液流入路内に入り込むのを防止する第１堰止め部が設けられ、
前記被検液排出路と前記反応路との連結部分には、固体微粒子が被検液排出路内に入り込むのを防止する第２堰止め部が設けられ、
更に、前記反応路の下流端に設けられた孔であって、前記反応路内の固体微粒子群を、前記微粒子注入孔を介してチップ外に洗い出すための洗浄液を注入する洗浄孔と、
前記洗浄孔より上流側で且つ前記被検液排出路より洗浄孔側に設けられた、固体微粒子を堰き止める第３堰止め部と、が設けられた、
ことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量化学分析やマイクロリアクター等に用いられる分析用マイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の微細加工技術などを利用するマイクロ化技術（Micro Electro−Mechanical System、MEMS）が注目されており、分析化学分野においてはタンパク質、遺伝子などの生化学分野でマイクロ化技術（Micro Total Analytical System、m−TAS）が急速に発展している。抗原抗体反応を用いた後者の技術においては、反応部に直接、反応物質（例えば抗体）を固定し、この部分に抗原を含む液を流して抗原抗体反応させる方法が採用されていた。
【０００３】
しかし、上記従来の方法は、反応表面積を十分に大きくできないため、抗原を含む液を確実に反応面に接触させることができない。このために反応ムラが生じやすく、十分な検出精度が得られないという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１では、反応路内に多孔質構造を構築し、この多孔質構造に抗原・抗体等を固定することにより、反応表面積を大きくする技術が提案されている。
【０００５】
この技術によると、反応面積を増加させることができるが、この技術では多孔質構造を高分子の光硬化により構築するので、装置構造が複雑になる。また、この技術は、多孔質構造に抗原・抗体等を直接固定するものであるので、反応物質の取り替えが容易でなく、それゆえ多孔質構造を繰り返し利用することができ難いという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開2004-317128号公報
【０００７】
他方、非特許文献１や特許文献２では、ガラスビーズなどの固体微粒子の表面に反応物質を固定したものを反応固相とする技術が提案されている。この技術は下記（1）-（3）の利点を有する。
（1）反応表面積を大きくできるとともに、反応後にビーズを取り出し、未反応のビーズを再度充填するという単純な操作で装置を再利用できる。
（2）ビーズはチップ外で反応物質を固定化できるので、上記多孔質構造の場合に比較し反応物質の固定化操作が容易である。
（3）固体微粒子を密に充填することにより反応表面積を大きくできるので、高感度且つ短時間の分析が可能となる。
【０００８】
【非特許文献１】Kiichi Sato， Manabu Tokeshi， et al， Anal. Chem.Vol.72、Page1144-1145.
【特許文献２】特開2001-4628号公報
【０００９】
非特許文献１や特許文献２の技術は、上記利点を有するが、反応相にビーズを用いるので反応相からビーズが流出しないようにする必要がある。上記文献においては、ビーズの流出を防止する手段としてビーズ堰き止め構造が提案されている。例えば非特許文献１においては、図７（ａ）に示すように、ビーズ堰止め部１１３を設け、蓋部材１０１との間に形成される流路１１１をビーズの径よりも狭くする。これにより、ビーズ群１１２を流路１１１内に留める。ビーズの充填方法としては、ビーズ堰止め部１１３の上流側にチューブを接続し、このチューブを介してビーズ懸濁液をチップ内に注入する方法を採用している。
【００１０】
しかし、ビーズ懸濁液はビーズの沈降又は浮上により懸濁液自体に濃度勾配が生じ易いと共に、ビーズ懸濁液を注入するに際し、ビーズがポンプやチューブ内に付着し失われる。このため、ビーズ懸濁液をチップ内に注入する方法により、流路の所定箇所に正確な量のビーズを充填配置することは困難である。また、流路内に充填されたビーズ量を簡便かつ正確に測定することのできる方法もない。このため、チップごとでビーズ充填量が異なり、検出精度にバラツキが生じる
【００１１】
更に、ビーズが微小である場合には、液体が微小ビーズの充填された領域を通過する際の流れ抵抗が過大になるため、流速や単位時間当たりの送液量が変動し易くなり、これが検出再現性を低下させる。また、微小なビーズが充填されている場合には、流れ抵抗が大きいので流路内を十分に洗浄し難いことから、未反応物質が流路内に残り、これが定量精度を下げる原因となる。このようなことから、非特許文献１の技術は、検出精度に対する信頼性に問題がある。
【００１２】
特許文献２は、固体微粒子の径よりも大きい断面積を有するマイクロチャンネル反応槽部と、固体微粒子の径よりも小さい縦断面積を有するマイクロチャンネル分離部とを備えたマイクロチップを提案している。この技術によると、固体微粒子の径よりも小さい縦断面積を有するマイクロチャンネル分離部が、固体微粒子が充填されたマイクロチャンネル反応槽から固体微粒子が流去するのを防止する。よって反応、分離検出を簡単な手段によって短時間で高精度に行えるとされる。
【００１３】
しかし、特許文献２の技術においても、固体微粒子の充填量を精度よく規制することができないため、充填量のバラツキに起因する検出精度のバラツキを十分に低減させることができていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のごとく、ビーズなどの固体微粒子を用いた分析用マイクロチップは、構造が簡単で取り扱い性がよく、しかも短時間に高感度な検出ができるという利点を有しているが、正確な量の固体微粒子をチップ内に充填することが困難であるため、検出再現性が十分でないという問題がある。本発明はこのような問題点を解消することを目的とする。
【００１５】
本発明の目的は、反応物質を固定した固体微粒子を用いて、構造が簡単で使い勝手性がよく、しかも検出再現性に優れた分析用マイクロチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための一連の発明は、次のように構成されている。
第１発明は、チップ内に形成された反応路であって、表面に反応物質が固定されてなる固体微粒子群が充填される微粒子充填領域を有する反応路と、チップ外から導入される被検液を前記反応路に流入させる被検液流入路と、前記反応路内の披検液をチップ外に排出する被検液排出路と、前記反応路の一方端側に設けられた、前記反応路に固体微粒子を注入するための微粒子注入孔と、を備えた分析用マイクロチップであって、前記被検液排出路は、前記反応路内の微粒子充填領域に直接連通され、前記被検液流入路は、前記被検液排出路よりも上流側で、かつ前記微粒子充填領域の上流側端面よりも内側に直接連通されている、ことを特徴とする分析用マイクロチップである。
【００１７】
この構成は、更に、前記被検液流入路と前記反応路との連結部分に、固体微粒子が被検液流入路内に入り込むのを防止する第１堰止め部が設けられ、前記被検液排出路と前記反応路との連結部分に、固体微粒子が被検液排出路内に入り込むのを防止する第２堰止め部が設けたものとすることができる（第２発明）。
【００１８】
図１に示すように、上記反応路（１７）は、固体微粒子が充填された微粒子充填領域（１９）を有しているが、この微粒子充填領域（１９）において被検液が流れて反応に関与するのは、被検液流入路（１１）から流入した被検液が流れる反応路内の領域のみである。本明細書ではこの領域を定量反応区画として観念する。
【００１９】
定量反応区画の定義については後記するが、定量反応区画（２０）は反応路に形成された微粒子充填領域１９内に余裕をもって定めた一定容量の区画である。上記構成では、被検液流入路（１１）が被検液排出路（１４）よりも上流側で、かつ微粒子充填領域（１９）の上流側端面よりも内側に直接連通されていることにより、定量反応区画（２０）が形成される。これにより、反応路に充填される固体微粒子の充填量に変動があっても、その変動に影響を受けることなく、実際に反応に関与する固体微粒子量（反応物質量）が一定に規定される。つまり、チップ全体としての反応物質量に変動があっても、被検液が流れる反応路内領域（定量反応区画）における反応物質量が定まっているので、チップごとに検出精度が大きく変動するといった問題が解消できる。また、同一のチップにおいて使用済みの固体微粒子をチップ外に排出させ、新たな固体微粒子を再充填する繰り返し使用における検出精度が安定化する。このような作用効果は、第１堰止め部、第２堰止め部を有する上記第２発明構成によると一層確実に得られる。第１堰止め部、第２堰止め部が固体微粒子の移動及び変動を確実に防止するからである。
【００２０】
ここで、上記反応物質としては、化学物質であればホストゲスト分子など、生体分子であれば抗原抗体反応物質などの結合特異性のある物質が使用される。抗原抗体反応物質は、抗原・抗体等のタンパク質、該タンパク質のフラグメント等のタンパク質であるが、タンパク質に限らず環境ホルモン等の微小化学物質を対象とすることもできる。
【００２１】
また、上記構成における「上流側」および「下流側」の用語は、反応路内で反応させるためにチップ外から反応路内に導入した被検液の流れる方向を基準とする概念であり、他の箇所においても同様な基準で使用されている。
【００２２】
なお、第１堰止め部、第２堰止め部がチップ内に設けられていない場合には、チップ外に微粒子の流去を防止する手段を配置するのが好ましい。
【００２３】
上記第１または第２発明の分析用マイクロチップにおいて、少なくとも、前記反応路用の溝と、前記被検液流入路用の溝と、前記被検液排出路用の溝とが形成された主基板と、前記微粒子注入孔用の貫通孔が形成された蓋基板と、が重ね合わされた構造であり、前記被検液流入路と前記被検液排出路とは、前記反応路に対して互い逆向きに配置されている構成とすることができる（第３発明）。
【００２４】
反応路に対し被検液流入路と被検液排出路とが同じ方向に設けられていると、被検液の流れが流入路と排出路が設けられた側に偏る恐れが生じるが、この構成であると、簡単な構造で検出精度や検出再現性を高めることができるとともに、製造も容易である。
【００２５】
また、第４発明は、チップ内に形成された反応路であって、表面に反応物質が固定されてなる固体微粒子群が充填される微粒子充填領域を有する反応路と、チップ外から導入される被検液を前記反応路に流入させる被検液流入路と、前記反応路内の披検液をチップ外に排出する被検液排出路と、前記反応路の一方端側に設けられた、前記反応路に固体微粒子を注入するための微粒子注入孔と、を備えた分析用マイクロチップであって、前記被検液流入路が、複数の流入路で構成され、前記被検液排出路が、１以上の排出路で構成され、前記複数の流入路の何れもが、前記微粒子充填領域を区画する両端面よりも内側に直接連通され、前記複数の流入路の最下流側流路における最下流側内壁が前記１以上の排出路の最下流側排出路における最下流側壁面と同等又はそれよりも上流側に位置している、ことを特徴とする分析用マイクロチップである。
【００２６】
この構成では、被検液流入路が複数の流入路で構成されているので、未反応の被検液が固体微粒子群と接触するポイントが多くなるとともに、被検液注入時の注入圧力を小さくすることができる。よって被検液と固体微粒子中の反応物質との反応の均一化を図り易いので、この構成によると、検出再現性が高まる。なお、この構成の分析用マイクロチップにおいては、複数の流入路の最下流側流路における最下流側内壁を含む仮想平面と、前記１以上の排出路の最下流側排出路における最下流側壁面を含む仮想平面とで仕切られる微粒子充填領域が定量反応区画となる。
【００２７】
また、上記第４発明の分析用マイクロチップにおいて、前記複数の流入路は、当該流入路における最上流側が１つの流路であり、この1つの流路が当該流入路における下流側に向かって多段階に分岐した多段階分岐構造からなる、構成とすることができる（第５発明）。
【００２８】
この構成では、図4の被検液流入路５１に示すように、入口が1つの流路を流れ方向に多段階的に分岐させるので、被検液注入用のポンプが一台で足りるとともに、未反応の被検液を複数ポイントにおいて均等な圧力、流入速度で微粒子充填領域内に注液することができる。よって、定量精度が高まる。
【００２９】
また、上記第４または第５発明にかかる分析用マイクロチップにおいて、前記被検液排出路が、前記反応路との連結部分が反応路長手方向に沿って幅広で、この幅が下流側に向かって先細りする先細り形状の１つの排出路で構成され、当該被検液排出路の前記反応路との連結部分における下流側内壁が、前記複数流入路の最下流側に位置する流入路の下流側内側壁と同等又はそれよりも下流側に位置している、構成とすることができる（第６発明）。
【００３０】
この構成では、図4の被検液排出路５２に示すように、反応路６０の長手方向に沿って延びる幅広でこの幅が下流側に向かって先細りする先細り形状の１つの排出路５２を用いるが、この形状であると排出面積が格段に大きくできるので、被検液の排出が円滑に行える。
【００３１】
また、上記第４または第５発明にかかるマイクロ分析用チップにおいて、前記被検液排出路が、当該排出路における最下流側から上流側である前記反応路との連結部分に向かって多段階に分岐した逆多段階分岐構造からなる、構成とすることができる（第７発明）。
【００３２】
この構成の分析用マイクロチップでは、図５の被検液排出路８５に示すように、反応路から排出された排出液を一つの排出口８６に集めることができるので、反応路内で生成された生成物を反応路外で定量する場合に特に有用である。逆多段階分岐構造（図５参照）の被検液排出路であると、それぞれの排出路に排出された排出液成分に濃度差があっても、排出液が一つの排出口に集まる過程で自動的に混合される。よって排出路が１つになった下流側で定量を行うことにより、反応路内で生成された生成物を平均化した状態で定量できるという利点がある。
【００３３】
また、上記第４ないし第７のいずれかの発明にかかるマイクロ分析用チップにおいて、前記複数流入路のそれぞれと前記反応路との連結部分には、固体微粒子が流入路内に入り込むのを防止する第１堰止め部が設けられ、前記複数排出路のそれぞれと前記反応路との連結部分には、固体微粒子が排出路内に入り込むのを防止する第２堰止め部が設けられている、構成とすることができる（第８発明）。
【００３４】
第１堰止め部、第２堰止め部を配置する構成であると、固体微粒子の流去が防止できるので、一層検出再現性が高まる。
【００３５】
なお、第１堰止め部、第２堰止め部がチップ内に設けられていない場合には、チップ外に微粒子の流去を防止する手段を配置するのが好ましい。
【００３６】
また、上記第４ないし第８の何れかの発明にかかる分析用マイクロチップにおいて、前記マイクロチップを少なくとも、前記反応路用の溝と、前記被検液流入路用の溝と、前記被検液排出路用の溝とが形成された主基板と、前記微粒子注入孔用の貫通孔が形成された蓋基板と、が重ね合わされた構造とすることができる（第９発明）。
【００３７】
各々の溝を形成した主基板と蓋基板とを重ね合わせた構造であると、製造が容易であるので、生産性に優れる。
【００３８】
また、上記第９発明の分析用マイクロチップにおいて、前記洗浄孔は、前記蓋基板に形成された貫通孔からなり、前記微粒子注入孔は、固体微粒子群をチップ外に排出する固体微粒子排出孔を兼ねる構成とすることができる（第１０発明）。
【００３９】
この構成では、微粒子注入孔が固体微粒子排出孔（第1洗浄孔ともいう）を兼ねるので、固体微粒子の充填や洗浄に都合がよい。
【００４０】
また、上記第１０発明の分析用マイクロチップにおいて、前記微粒子注入孔は、前記反応路の最上流側に設けられ、前記洗浄孔は、前記反応路の最下流側に設けられ、かつ前記被検液排出路よりも下流側であって前記洗浄孔よりも上流側に、固体微粒子を堰き止める第３堰止め部が設けられている、構成とすることができる（第１１発明）。
【００４１】
反応路の最下流側に第３堰止め部を設けることにより、より少ない固体微粒子量でもって必要な微粒子充填領域を形成できるとともに、第３堰止め部が被検液の流れによる充填構造の崩れを防止する。よってこの構成であると、一層検出安定性が高まる。なお、第３堰止め部を設けない場合には、チップ外に固体微粒子の流去を防止する手段を設けることが好ましい。この手段としては、例えば前記洗浄孔に網を被せるなどでもよい。
【００４２】
また、上記第３発明または第９発明の分析用マイクロチップにおいて、前記蓋基板には更に、チップ外から前記被検液流入路に被検液を注入するための貫通孔が前記被検液流入路の最上流側に形成され、かつ前記被検液排出路に流入した被検液をチップ外へ排出するための貫通孔が最下流側に形成されている、構成とすることができる（第１２発明）。
【００４３】
チップ外からの被検液の出入り口はチップ側面や、主基板側に設けることもできるが、蓋基板に設けると、外部との接続がし易い。よって、この構成であると、分析用マイクロチップの使い勝て性が一段と向上する。
【００４４】
また、第１３発明は、チップ内に形成された反応路であって、表面に反応物質が固定されてなる固体微粒子群が充填される微粒子充填領域を有する反応路と、チップ外から導入される被検液を前記反応路に流入させる被検液流入路と、前記反応路内の披検液をチップ外に排出する被検液排出路と、前記反応路の上流端に設けられ、前記反応路に固体微粒子を注入するための微粒子注入孔と、を備えた分析用マイクロチップにおいて、前記被検液排出路は、前記反応路内の微粒子充填領域に直接連通され、前記被検液流入路は、前記被検液排出路よりも上流側で、かつ前記微粒子充填領域の上流側端面よりも内側に直接連通され、前記被検液流入路と前記反応路との連結部分には、固体微粒子が被検液流入路内に入り込むのを防止する第１堰止め部が設けられ、
前記被検液排出路と前記反応路との連結部分には、固体微粒子が被検液排出路内に入り込むのを防止する第２堰止め部が設けられ、更に、前記反応路の下流端に設けられた孔であって、前記反応路内の固体微粒子群を、前記微粒子注入孔を介してチップ外に洗い出すための洗浄液を注入する洗浄孔と、前記洗浄孔より上流側で且つ前記被検液排出路より洗浄孔側に設けられた、固体微粒子を堰き止める第３堰止め部と、が設けられたことを特徴とする分析用マイクロチップである。
【発明の効果】
【００４５】
上記本発明によると、簡単なチップ内流路構造でもって、反応に関与する固体微粒子量を自己整合的に一定に規制制御できる使い勝手性と検出再現性に優れた分析用マイクロチップを実現することができるという顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつ説明する。
［実施の形態１］
図１〜３に基づいて実施の形態１の分析用マイクロチップ１を説明する。図１は平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は固体微粒子充填領域を中心にした部分拡大図である。
【００４７】
＜チップ主要部＞
初めに図３に基づいて実施の形態１にかかるチップの主要部（本発明の必須構成）を説明する。本発明は主基板２上に形成された凹溝からなる反応路１７と、反応路１７内に形成された領域であって、粒子表面に反応物質の固定された固体微粒子群が反応路１７内に充填されてなる微粒子充填領域１９と、チップ外から導入した被検液を反応路１７に流入させる被検液流入路１１と、反応路内を流れる披検液をチップ外に排出する被検液排出路１４と、反応路１７に固体微粒子を注入するための注入孔であって、反応路１７の下流側又は上流側の何れか一方端側に設けられた微粒子注入孔（図3には不図示）と、を備えている。
【００４８】
上記被検液流入路１１は、被検液が微粒子充填領域１９内に直接流入するように、被検液排出路１４よりも上流側で、かつ微粒子充填領域１９の上流側終端面２２よりも内側に直接連通されている。また、被検液排出路１４は、微粒子充填領域を流れる被検液が反応路１７外に排出されるように微粒子充填領域の下流側に直接連通されている。更に、上記被検液流入路１１と反応路１７との連結部分には、固体微粒子が被検液流入路内に入り込むのを防止する第１堰止め部１２が設けられ、被検液排出路１４と反応路１７との連結部分には、固体微粒子が被検液排出路１４内に入り込むのを防止する第２堰止め部１３が設けられている。
【００４９】
なお、図１の堰止め部１２・１３は被検液流入路１０および被検液排出路１５側にそれぞれ配置されているが、反応路１７側に配置することもできる。ただし、反応路内に固体微粒子を均一に充填するには、流入路および排出路側に堰止め部を配置するのが好ましい。
【００５０】
＜微粒子充填領域と反応区画＞
上記構造においては、被検液流入路１１と被検液排出路１４の両端を越えた領域に、固体微粒子群を充填した微粒子充填領域１９（図１片斜線部分）が形成されているが、この構造であると、被検液流入路１１と被検液排出路１４の両端で区画される領域（以下、これを定量反応区画２０と称する）の固体微粒子量を、特段の注意を要せず、確実かつ簡易に規定することができるという作用効果が得られる。この点について次に説明する。なお、以下では被検液流入路１１、被検液排出路１４等を、単に流入路１１、排出路１４等と表記する。
【００５１】
例えば反応路をそのまま上流側に延長した部分から被検液を注入し、反応路を下流側に延長した部分を排出路とする場合などにおいては、反応路内の微粒子が全て反応に関与するため、分析精度を高めるためには反応路内の微粒子量を正確に規定する必要がある。しかし、充填すべき固体微粒子量を正確に秤量したとしても、反応路に至る手前の経路（例えば微粒子注入用のチューブ内）に微粒子が付着し失われたりするため、反応路内に一定量の微粒子を正確に充填することは難しい。また、充填後に反応路内の微粒子量を正確に知ることも難しい。
【００５２】
これに対し、上記構造のチップは、微粒子充填領域１９（図１の片斜線部分）の中に定量反応区画２０（図１の両斜線部分）を形成し、この定量反応区画２０は、流入路１１と排出路１４の設置位置により決定される区画であるので、固体微粒子の充填量の変動を受けない。すなわち、若干過剰量の微粒子を用いて反応路１７内に充填すれば、定量反応区画２０内には、自ずと一定量の微粒子が充填される。更に、これに加え、再現性のよい分析を行うためには、液流の速度変動よって固体微粒子群の配列秩序が変化しないことが必要であるため、上記構造のチップでは、固体微粒子を充填した微粒子充填領域１９を形成し、この中に一定容量の定量反応区画２０を設けている。固体微粒子群の配列秩序が変化すると、被検液の流れが変わり、これが検出精度をばらつかせる原因になるからである。
【００５３】
微粒子充填領域を形成する固体微粒子は、反応路１７の下流側又は上流側の何れか一方端に設けられた微粒子注入孔（図3には不図示）から注入する。なお、図３は、作図の都合上、微粒子間隔を離して描かれているが、通常充填された微粒子は相互に接触している。
【００５４】
定量反応区画について更に説明する。反応路１７や流入路１１や排出路１４が共に真っ直ぐな凹状溝であり、反応路１７と流入路１１および排出路１４が直交している場合には、流入路１１の上流側壁面を含む仮想平面と排出路１４の下流側壁面を含む仮想平面とで仕切られた反応路の区画が定量反応区画２０となる。ただし、反応路１７等は真っ直ぐでなく、例えば蛇行していてもよい。また、反応路１７と、被検液流入路１１および被検液排出路１４とが直交していなくともよい。また各々の流路の断面形状が方形でなく、例えば円形やＵ字形などでもよい。
【００５５】
なお、上記反応路１７や流入路１１、排出路１４の流路径（後記する）は微細であり、染み出る量が僅かであり、容易に定常状態になるのでその影響は小さい。よって、上記区画内に充填された固体微粒子群の量を制御することにより、再現性のよい定性・定量分析が可能となる。なお、図３では作図の都合上、反応路等を太く描き、固体微粒子を大きく描いてある。
【００５６】
＜微粒子注入孔など＞
続いて、基本構成要素以外の他の要素をも含めて実施の形態1について更に説明する。図１に示すように、反応路１７の最上流側に、反応路１７内に固体微粒子を注入する微粒子注入孔１６が設けられている。この微粒子注入孔１６は、固体微粒子を注入するとき以外のときには反応路内を洗浄するための洗浄液を注入する孔（第1洗浄孔）として機能し、また反応路内の使用済み固体微粒子群をチップ外に洗い出すときの排出孔（微粒子排出孔）としても機能する。
【００５７】
他方、反応路１７の最下流側には、第1洗浄孔と対になる第２洗浄孔１８が設けられている。通常の洗浄においては、第1洗浄孔（微粒子注入孔）１６と第２洗浄孔１８の何れが一方に洗浄液を注入し、もう一方からチップ外に洗浄液を排出する。なお、下記する第３堰止め部が設けられていない構造の場合には、第２洗浄孔からも固体微粒子の注入排出が可能である。よって、第1洗浄孔（微粒子注入孔）１６と第２洗浄孔１８の取り付け位置が逆であってもよい。
【００５８】
ただし、実施の形態1においては、上記第２洗浄孔１８の手前には、下記する第３堰止め部２１が設けられている。この場合には、微粒子注入孔１６以外からは固体微粒子の注入、排出をすることができないので、微粒子注入孔１６から固体微粒子の注入・排出を行う。すなわち、微粒子注入孔１６から固体微粒子の縣濁液を注入し、反応路１７内に微粒子充填領域１９を形成する。他方、反応路内の使用済み固体微粒子群を洗い出すときには、第２洗浄孔１８から洗浄液を注入し充填時とは逆の流れを生じさせて、微粒子注入孔（第1洗浄孔）１６からチップ外に洗い出す。
【００５９】
図１、２に示すように、被検液流入路１１の最上流側には被検液をチップ内に導入する被検液流入口１０が設けられ、被検液排出路１４の最下流側には、処理済の被検液をチップ外に排出する被検液排出口１５が設けられている。流入口１０、排出口１５及び上記微粒子注入孔（第1洗浄孔）１６、第２洗浄孔１８は蓋基板３に形成された貫通孔からなり、これらが形成された蓋基板３と主基板２とは、接着剤などを用い、液漏れが生じないように接着されている。
【００６０】
なお、第２洗浄孔１８を閉鎖しておけば固体微粒子の流出がないので、第３堰止め部２１はなくともよい。ただし、設けるのが好ましい。また、単に被検液のみを洗い流す場合には、被検液注入路１１を介して、被検液に代えて洗浄液を流してもよいが、第1洗浄孔および第２洗浄孔を使用すると、より低い液圧でより多くの洗浄液を流せるので洗浄効率がよい。
【００６１】
＜堰止め部＞
検液流入路１１と反応路１７との連結部分には、固体微粒子が被検液流入路１１内に入り込むのを防止する第１堰止め部が設けられ、被検液排出路１４と反応路１７との連結部分には、固体微粒子が被検液排出路１４内に入り込むのを防止する第２堰止め部が設けられている。更に、既に説明したが、被検液排出路１４よりも下流側であって第２洗浄孔１８よりも上流側には、固体微粒子を堰き止める第３堰止め部２１が設けられている。
【００６２】
これらの堰止め部は通常、主基板２に形成される。その構造は、固体微粒子の移動を障害できるものであればどのようなものでもよい。例えば、固体微粒子粒径よりも流路径（高さ又は幅）を小さくする障壁構造物、固体微粒子粒径よりも隙間間隔の小さい複数の柱からなる構造物、目開きが固体微粒子粒径以下の網目状構造物などが挙げられる。また、個体微粒子が磁性を帯びる場合には、個体微粒子を堰き止める位置に磁力を作用させる手段であってもよい。この場合、磁力発生手段をチップ外に配置し堰止める位置に磁力線を作用させる方法でもよいし、流路内（微粒子を堰き止める位置）に磁性体を配置することもできる。なお、より流路径の大きい流路に、固体微粒子径よりも流路径が小さい流路を接続する場合においては、その継ぎ目部分が堰き止め部として機能することになる。この場合における「固体微粒子径よりも流路径が小さい流路」とは、内径、高さ、幅などのいずれかが、固体微粒子を堰き止めることができる程度に小さい流路を意味する。
【００６３】
＜基板材料等＞
主基板１及び蓋基板２の材料としては、被検液が浸透しせず、被検液と反応性がない材質であって、加工しやすいものであればよく、例えば、検出手段として化学発光を用いる場合には、好ましくはポリイミド、ポリベンツイミダゾール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイト等の、自発蛍光が小さい透明性のあるプラスチック材料を用いる。また、マイクロチップ内に電極を形成し電気化学的に検出を行う手段を採用する場合には、基板１または２のどちらか一方または両方の材料を、ガラスやシリコン等を用いるのが、好ましい。
【００６４】
また、主基板１の厚みは通常、０.１〜１０ｍｍであり、蓋基板８の厚みは、０.０１〜１０ｍｍ程度である。反応路１７、注入路１１および排出路１４の深さは１０ｎｍ〜２０００μｍ程度、好ましくは１００ｎｍ〜１００μｍ、幅は１０ｎｍ〜２０００μｍ程度、好ましくは１００ｎｍ〜１００μｍの溝である。通常、反応路１７は注入路１１および排出路１４よりも径を大きくし、好ましくその断面積を注入路等の２〜１００倍とする。
【００６５】
反応路１７、注入路１１および排出路１４は、基板に形成された溝からなり、第１洗浄孔兼用の微粒子注入孔１６、第２洗浄孔１８、被検液注入口１０、被検液排出口１５は、基板に形成された貫通孔からなる。通常、上記溝は主基板２に形成され、上記貫通孔は蓋基板３に形成された直径０.１μｍ〜１００μｍ程度の断面円形の孔である。ただし、断面形状は円形に限られない。
【００６６】
＜基板の加工方法＞
基板１，２における溝や孔は、プラスチック材を用いる場合においては、機械加工法やレーザー加工法、更には金型を用いた射出成型法、プレス成型法などの方法で形成することができる。このうち金型を用いる射出成型法は、量産性に優れ、形状の再現性に優れるので好ましい。シリコン基板やガラス基板を用いる場合においては、フォトリソグラフィ法や化学的エッヂング法などを用いることができる。
【００６７】
＜固体微粒子＞
固体微粒子とは、形状を特定しない粒子をいい、例えば球状、楕円状（鶏卵状）、多角状、棒状、等の何れであってもよいが、充填性や反応面積の点で球状のものが好ましい。実施の形態１では、球形の固体微粒子を用いた。球形の固体微粒子を、以下ではビーズと称する。固体微粒子（ビーズ）の材質としては、スチレン、塩化ビニル、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等のビニル系モノマーの単一重合体又は共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体等のブタジエン系共重合体、アガロース等が例示できる。
【００６８】
ビーズ表面へ固定化する反応物質としては、抗原・抗体などのタンパク質や、これらのタンパク質のフラグメント、cDNA（complementary deoxyribonucleic acid）などホスト分子となりえる特異的にターゲットを認識する分子などが例示できる。その固定方法としては、物理的吸着法、化学結合法、共有結合法などの公知の方法を用いればよい。なお、特に断りなく「固体微粒子」や「ビーズ」と記載したときには、その表面に反応物質の固定されたものを意味している。
【００６９】
ビーズの大きさは、好ましくは０.１〜１０μｍである。
【００７０】
＜測定方法＞
被検液（例えば、抗原を含む液）を注入口１０から注入する。被検液は注入路１１より、反応路１７の定量反応区画２０内に入り、排出路１４を経て排出口１５からチップ外に排出される。この過程で被検液中の成分が定量反応区画２０内の反応物質と反応する。
【００７１】
なお、被検液は、反応区画２０の外にまで若干拡散するが、本発明が対象とする分析用マイクロチップにおいては、微小な径の反応路を想定していることから、反応区画２０の外にまで拡散する被検液量は極僅かである。また同一サイズのマイクロチップ間ではその程度が同一であるので、チップ間においてこの拡散に起因する検出再現性の低下はほとんど認められない。
【００７２】
被検液を流した後、通常、ｐＨ調整した緩衝溶液などからなる洗浄液を反応路に流して反応路の被検液を洗浄する。この洗浄方法としては、被検液の場合と同様にして、被検液に代えて洗浄液を注入口１０から注入し、排出口１５から排出する経路を用いることもできるが、固体微粒子が充填された反応路を十分に洗浄するには、大量の洗浄液を流す必要がある。このためには、微粒子注入孔１６を兼ねる第1洗浄孔１６より洗浄液を注入し、第２洗浄孔１８より排出させる経路を用いて洗浄を行うのがよい。通常、反応路は流入路等の径よりも大きく形成されており、また第1洗浄孔１６から第２洗浄孔１８に至る流れは、微粒子充填領域１９の端面２２に直交（軸に平行）するので、より小さい流入圧力でより多くの洗浄液を流すことができ、洗浄効率が高いからである。
【００７３】
被検液を洗い流した後、標識物質を付した認識物質を含む液（例えば、蛍光色素を付した第二抗体を含む液）を流して、定量反応区画内に捕捉された被検液中の物質（抗原）と認識物質とを反応（抗原-抗体反応）させる。これにより、固体微粒子表面に複合体が形成される。
【００７４】
＜検出＞
この後、上記と同様にして洗浄液を流して流路内を洗浄し、しかる後に定量反応区画内の蛍光色素量を光学的な公知の方法により検出する等して、検出目的物の定量を行う。
【００７５】
以上に説明したように、本実施の形態１によると、反応に直接関与する固体微粒子量を簡便かつ正確に規定できる。また洗浄に際しては、より小さい圧力でより多くの洗浄液を流すことができ、洗浄に要する時間を短縮することができる。固体微粒子量の一定化は、反応物質量と反応面積の一定化を意味し、洗浄時間の短縮化はより適正な洗浄を可能とするので、本実施の形態１によると、再現性に優れた高精度な分析が可能となる。他方、図７に示す従来技術にかかるマイクロチップ構造では、反応に関与する固体微粒子を精度よく充填することができないため、検出再現性を十分に高めることができない。
【００７６】
［実施の形態２］
実施の形態２の主要部分を示す平面概念図を図4に示し、この図に基づいて実施の形態２の内容を説明する。実施の形態２は、図１における反応路および被検液流入路、被検液排出路の構造を図4示す構造に代えたものである。その他の事項については、上記実施の形態１の説明と同様である。
【００７７】
図4に示すように、実施の形態２に係るマイクロチップの構造は、被検液注入路５１が下流に向かって多段階に分岐（図4では３段階分岐）した多段階分岐構造となっている。このような多段階分岐構造からなる被検液注入路５１が反応路６０と直交するように配置されている。反応路６０の一方の端（図4では図面右側）には、第1洗浄孔５３が配置され、もう一方の端には第２洗浄孔５４が配置されている。
【００７８】
また、反応路６０を間にし、上記多段階分岐構造の被検液注入路５１と反対側に、被検液排出路５２が対向配置されている。この被検液排出路５２は、基板面に平行な断面が下流に向かって逆三角形形状の先細り構造である。
【００７９】
上記実施の形態１と同様に、被検液注入路５１の最下流端部のそれぞれの流路には第１堰止め部群５７が設けられ、被検液排出路５２の最上流端部（反応路５６との連結部分）には、第２堰止め部５８が設けられ、更に第２洗浄孔５４の手前には第３堰止め部５９が設けられている。
【００８０】
ここで、被検液注入路５１の最下流（末端）における両端間幅と、被検液排出路５２の逆三角形形状の底部の幅は、互いに対向一致するように配置されている。そして、第３堰止め部５９から、上記対向する領域を範囲を超える領域（微粒子充填領域６１）に固体微粒子が充填されている。この構造においては、被検液注入路５１の最下流（末端）のそれぞれの流路から流れ出た被検液は、微粒子充填領域６１を横切って、被検液排出路５２の逆三角形形状の底部に流れ込む。したがって、被検液注入路５１の最下流（末端）における両端と、被検液排出路５２の逆三角形形状の底部と対向一致する領域が定量反応区画となる。
【００８１】
実施の形態２の構造では、複数の流路より未反応な被検液が反応路６０に流れ込むので、未反応な被検液と反応物質との接触面積が多くできる。よって、反応の均一性が高まる。また、排出路の入り口容積が大きいので、小さい液圧で十分な流速が確保できる。よって、検出精度の向上を図りつつ検出時間の短縮が図れる。
【００８２】
［実施の形態３］
実施の形態３は、実施の形態２における逆三角形形状の先細り構造の被検液排出路を、図５示す逆多段分岐排出路構造の排出路に代えた点に特徴を有し、その他の事項については、上記実施の形態１または2の説明と同様である。すなわち、実施の形態３は、その被検液排出路８５が、下流側から反応路８８側に向かって２段階以上（図５では３段階）にわたって複数に分岐した逆多段分岐排出路構造であり、この逆多段分岐排出路の最下流部分（反応路８８に連結する部分）に、第２堰止め部群８４が設けられた構造である。
【００８３】
そして上記逆多段分岐排出路構造の被検液排出路８５の最上流側に位置する分岐流路が、実施の形態２で説明したと同様な多段階分岐構造の被検液注入路８２の最下流側に位置する分岐流路とが、対向配置されている。この構造においては、対向する流入路８２と排出路８５のそれぞれの端同士を結ぶ線分を含む仮想平面が最小面積で微粒子充填領域８９を仕切る２つの面で区画される領域が定量反応区画９０となる。
【００８４】
なお、図５中、符号８１は被検液流入口、８２は被検液流入路、８３は第1堰止め部群、８４は第２堰止め部群、８５は被検液排出路、８６は被検液排出口、８７は微粒子注入孔（第１洗浄孔兼用）、８８は反応路、９１は第３堰止め部、９２は第２洗浄孔、９３は微粒子充填領域の上流側終端面を表す。
【００８５】
上記多段階分岐構造や逆多段分岐排出路構造の段数は２以上であればよく、流入路８２、排出路８５として、分岐するにつれ次第に流路径が細くなる構造を採用することもできる。例えば、流入路８２にこの構造を採用すると、流圧や流速を一定にすることができるし、流速が次第に高まるようにすることもできる。
【００８６】
ところで、反応路から排出された排出液中に含まれる検出物質を定量する場合においては、図4の構造では、逆三角形形状の排出路の体積が非常に大きいため、排出路に予め存在する液に検出物質が拡散するため濃度が薄まる。図4の構造はこの点において不利であるが、図５の構造ではこのようなことがない点で、排出液中に含まれる検出物質を定量する場合には有利である。
本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００８７】
（実施例1）
実施例１は実施の形態１で説明した分析用マイクロチップを用いたマイクロチップ分析装置にかかる例である。図6にその概念図を示す。なお、図6は、図面の複雑化を避けるため主要な要素にのみ符号を付した。
【００８８】
＜チップ作製＞
主基板１０1および蓋基板１０２としてアクリル系透明樹脂であるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を用いた。主基板１０1は、金型を用いた加熱プレス成型により、被検液注入路１１１、被検液排出路１１３、反応路１１２、堰止め部１１７、１１８、１１９、及び堰止め部１１７、１１８、１１９を形成した。反応路１１２の溝幅は３００μｍとし、被検液排出路１１３の溝幅は１００μｍとし、溝の深さは全て深さを全て３０μｍとした。また、堰止め部は、全て５μｍ間隔の複数の柱からなる構造物とした。
【００８９】
次いで主基板１０１と蓋基板１０２とを熱圧着により接着し、その後、蓋基板１０２に機械加工法により被検液注入口１１０、被検液排出口１１４、微粒子注入孔（第１洗浄孔）１１５、第２洗浄孔１１６としての孔（蓋基板を貫通する孔）を開けた。孔の直径はすべて１ｍｍとした。
【００９０】
上記孔に、シアノアクリレート系の接着剤を用い、先端に接着部を有する軟質ゴムチューブ１２０、１２１、１２２、１２３を取り付けた。ここでチューブ１２２、１２３にはそれぞれ流路開閉用のバルブ１２４、１２５が取り付けられており、チューブ１２０、１２１、１２２、１２３にはポンプ１２６、１２７（他は不図示）の送液手段が取り付けられている。なお、バルブやポンプは必要に応じて取り付ければよい。
【００９１】
＜抗体固定化ビーズ＞
抗体として、スギ花粉アレルゲンであるcryj Iの抗体である抗cryj I-IgGを用い、これを共有結合法を用いてビーズ表面に固定した。より詳しくは、平均粒径１０μｍのカルボキシル基修飾ポリスチレンラテックスを用い、Ｎ-ヒドロキシスクシンイミド／カルボジイミド塩酸塩を用いて、抗cryj I-IgG抗体をビーズ表面に固定した。
【００９２】
＜ビーズの充填＞
バルブ１２４、１２５を開放し、チューブ１２２→微粒子注入孔（第１洗浄孔）１１５→反応路１１２→第２洗浄孔１１６→チューブ１２３と流れる経路を形成し、チューブ１２２を介して、ビーズを０.１％BSA(Bovine Serum Albumin)を含むPBS（Phosphate Buffered Saline）溶液に縣濁した懸濁液を流し続け、反応路１１２が満杯になる少し手前でビーズの充填を止めた。充填終了後、縣濁液に代えて0.１％BSAを含むPBS溶液からなる洗浄液を流し反応路内を洗浄した。その後バルブ１２４、１２５を閉じた状態とし、チューブ１２０→注入口１１０→注入路１１１→反応路１１２→排出路１１３→排出口１１４→チューブ１２１へと流れる流路を形成し、チューブ１２０を介して洗浄液を流し、流入・反応・排出系流路を洗浄した。
【００９３】
＜反応＞
チューブ１２０から流入・反応・排出系流路にビオチン修飾cryj Iを１μｌ／ｍｉｎで１０分間流し、cryj Iとビーズに固定された抗cryj I-IgG抗体とを抗原抗体反応させた。その後、バルブ１２４、１２５を開け、チューブ１２２から洗浄液を４０μｌ／ｍｉｎで３分間流し反応路内を洗浄した。次にバルブ１２４、１２５を閉じ、チューブ１２０から流入・反応・排出系流路に蛍光標識ストレプトアビジンを１μｌ／ｍｉｎで１０分間流し、ビーズ表面でビオチン−アビジン反応させた。その後、再びバルブ１２４、１２５を開け、チューブ１２２から洗浄液を４０μｌ／ｍｉｎで３分間流した。その後、光学的手段により定量反応区画内の蛍光強度を測定した。
【００９４】
＜結果＞
同一の被検液について同一条件で作成した７つの分析用マイクロチップを用い、７回の測定を行った。その結果、チップ間の蛍光量の最大バラツキは、平均値に対して約１０％であった。なお、最大バラツキとは、数１で定義される値である。
【００９５】
（数１）
最大バラツキ（％）＝100×｜平均値−平均値から最も離れた測定｜／平均値
ただし、〔｜  ｜〕は絶対値記号を表す。
【００９６】
（実施例２）
図４に示す構造のマイクロチップを用い、上記実施例１と同様にして、チューブ、バルブ、ポンプを取り付け、上記実施例１と同様にして実験を行った。
【００９７】
＜結果＞
実施例１と同様にして、７つのチップを用いて７回測定を行ったところ、チップ間の蛍光量の最大バラツキは、平均値に対して約７％であった。
【００９８】
（実施例３）
図５に示す構造のマイクロチップを用い、上記実施例１と同様にして、チューブ、バルブ、ポンプを取り付け、上記実施例１と同様にして実験を行った。
【００９９】
＜結果＞
実施例１と同様にして、７つのチップを用いて７回測定を行ったところ、チップ間の蛍光量のバラツキは、平均値に対して約５％であった。
【０１００】
（比較例1）
図７(a)に示す従来の構造のチップに、チューブ１１５と１１６を取り付け、チューブ１１５にはポンプ１１７を取り付けた装置（図７(ｂ)を用いて測定実験を行った。
【０１０１】
まず、上記実施例１の場合におけると同量のビーズ（縣濁液）を用い、注入孔１１０からビーズ充填を行った。次いで、ポンプ１１７からビオチン修飾cryjIを１μｌ／ｍｉｎで１０分間流して抗原抗体反応させた後、ポンプ１１７から洗浄液を４０μｌ／ｍｉｎで３分間流した。更に、ポンプ１１７から蛍光標識ストレプトアビジンを１μｌ／ｍｉｎで１０分間流しビオチン−アビジン反応させた。この後、洗浄液を４０μｌ／ｍｉｎで３分間流した。その後、反応路１１１の蛍光強度を測定した。この手続きによる測定を７枚の同様のチップを用いて７通り行った。
【０１０２】
＜結果＞
７回の測定における蛍光量の平均値に対するバラツキは、２０％であった。
【０１０３】
実施例１〜３、比較例１の結果は次のように考えられる。実施例１〜３では、実際に反応するビーズ量（ビーズに固定された抗体の総量）がチップ構造により自ずと一定に規定される。すなわち、実施例１〜３では、若干過剰のビーズを用いて充填を行えば、自動的に一定量のビーズ量が充填された定量反応区画が形成され、この区画においてのみ反応が起こる。よって充填量のバラツキに起因する測定誤差が小さくなる。これに対して比較例１は、定量反応区画が形成される構造ではないため、ビーズ充填におけるバラツキがそのまま反応に関与する抗体量のバラツキになる。しかし、実際のビーズ充填量を精度よく制御することは困難である。それゆえチップ間におけるビーズ量のバラツキが、測定値のバラツキ原因になる。
【０１０４】
実施例１〜３間におけるバラツキは、実施例１>実施例２>実施例３の順序で小さくなった。これは実施例２，３の構造であると、定量反応区画内へ流れ込む被検液の流路が多く、多数のポイントで同様濃度の被検液が固体微粒子と接触するため反応が均一に進むためであると考えられる。
【０１０５】
以上の結果から、本発明にかかる分析用マイクロチップによると、検出再現性が大幅に向上し、信頼性の高い検出データが得られることが実証できた。
【０１０６】
なお、上記実施例１〜３、比較例１とも被検液の流入圧力は一定として行った。また、上記実施例では、蛍光標識による検出方法を用いて説明したが、この方法に限定されるものではない。例えば、従来提案されているラジオアイソトープ、酵素-基質、発光試薬、金コロイド等による検出方法を用いることができる。また、上記では定量反応区画での蛍光強度を直接測定する方法を用いたが、排出路から排出した液を直接の分析対象としてもよいことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上に説明したように、本発明によると、簡単な構造で再現性の高い検出を行うことができる分析用マイクロチップを提供できる。このマイクロチップは、微小な化学物質等を反応や検出するために用いるマイクロチップ、マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスやアレルゲンセンサーをはじめとするバイオセンサー等、μ−ＴＡＳ技術を用いたマイクロチップを利用する分野に適用できる。よって産業上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】実施の形態１に係るマイクロチップの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢示断面図である。
【図３】図１の一部拡大図であり、固体微粒子充填領域と定量反応区画を説明するための平面摸式図である。
【図４】多段階分岐構造の被検液流入路と先細り排出路からなる被検液排出路を組み合わせた実施の形態２に係るマイクロチップの平面図である。
【図５】多段階分岐構造の被検液流入路と逆多段階分岐構造の被検液排出路を組み合わせたマイクロチップの平面図である。
【図６】実施例１に係るマイクロチップを用いた分析装置の概念図である。
【図７】ａは比較例1に係るマイクロチップの断面図、ｂは当該チップを用いた分析装置の概念図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１    分析用マイクロチップ
２    主基板
３    蓋基板
１０、５５、８１  被検液流入口
１１、５１、８２  被検液流入路
１２、５７、８３  第1堰止め部
１３、５８、８４  第２堰止め部
１４、５２、８５  被検液排出路
１５、５６、８６  被検液排出口
１６、５３、８７  微粒子注入孔（第１洗浄孔兼用）
１７、６０、８８  反応路
１８、５４、９２  第２洗浄孔
１９、６１、８９  微粒子充填領域
２０、６２、９０  定量反応区画
２１、５９、９１  第３堰止め部
２２、６３、９３  微粒子充填領域の上流側端面
【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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