(57)【要約】【課題】チップ内の各貯留部に圧力が加わることにより貯留部内の液体が貫通孔や貯留部先端から漏出することのないマイクロリアクタおよびマイクロリアクタを用いたマイクロ総合分析システムを提供する。【解決手段】板状のチップの少なくとも一面に流路が設けられているとともに、前記流路に連通する貫通孔を有するマイクロリアクタであって、前記貫通孔は、低融点封止材で封止がなされた構成であることを特徴とする。【選択図】図３
2007292506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のチップの少なくとも一面に流路が設けられているとともに、前記流路に連通する貫通孔を有するマイクロリアクタであって、
前記貫通孔は、
低融点封止材で封止がなされた構成であることを特徴とするマイクロリアクタ。
【請求項２】
前記低融点封止材は、前記チップへの滴下前においては液状体であり、前記チップとの接触時に固化する材質であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロリアクタ。
【請求項３】
前記低融点封止材は、常温で固体であるとともに融点が２０度から１００度の材質であることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロリアクタ。
【請求項４】
前記低融点封止材は、ピペッターまたはディスペンサーを用いて滴下がなされるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のマイクロリアクタを用いることを特徴とするマイクロ総合分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば遺伝子増幅反応、抗原抗体反応などによる生体物質の検査・分析、その他の化学物質の検査・分析、有機合成等による目的化合物の化学合成などに用いられるマイクロリアクタおよびマイクロリアクタを用いたマイクロ総合分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段(例えばポンプ、バルブ、流路、セ
ンサーなど)を微細化して１チップ上に集積化したシステムが開発されており、このよう
な技術が既に特許文献１などによって開示されている。
【０００３】
このような技術は、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオリアクタ、ラブ・オン・チップ（Ｌａｂ−оｎ−ｃｈｉｐｓ）、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。
【０００４】
現実には遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程、熟練した手技、複雑な機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化されたミクロ化分析システムは、コスト、必要試料量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とすることができ、これによる恩恵は多大と言える。
【０００５】
各種の分析、検査では、これらの分析用チップにおける分析の定量性、解析の精度、経済性などが重要視される。そのためにはシンプルな構成で、かつ信頼性の高い送液システムを確立することが課題であり、精度が高く信頼性に優れるマイクロ流体制御素子が求められているが、これに好適なマイクロポンプシステムおよびその制御方法を本発明者らは既に提案している（特許文献２〜４参照）。
【０００６】
このような分析用チップ（以下、マイクロリアクタという。）は図８に示したように、表面に流路溝が形成された基材１０２の上に、被覆基材１０４を重ね合わせることにより流路１０６が形成されるようになっている。
【０００７】
そして流路１０６には、マイクロリアクタ１００の表面と連通した、チップ内の試薬貯留部に試薬を供給するための試薬供給孔、検体貯留部に液体、尿、ＤＮＡなどの検体を注入するための検体注入孔、流路内の空気を脱気するための脱気孔などの貫通孔１０８が設けられ、この上から蓋材や封止シール１１０を形成、貼着することにより貫通孔１０８の封止がなされるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２０９９号公報
【特許文献３】特開２００４−１０８２８５号公報
【特許文献４】特開２００４−２７０５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の蓋材や封止シールでは、これらを形成、貼着する際に、チップを押圧することとなるため、例えばチップ内の試薬貯留部に圧力が加わって試薬貯留部内に貯留された試薬が貫通孔や試薬貯留部先端より漏れ出すといった不具合が生ず
る場合があった。
【０００９】
また、封止シールにおいては、複数箇所に封止シールを貼着する必要があるために作業に時間を要し、生産性の向上が求められている。
本発明は、このような現状に鑑み、チップ内の各貯留部に圧力が加わることにより貯留部内の液体が貫通孔や貯留部先端から漏出することのないマイクロリアクタおよびマイクロリアクタを用いたマイクロ総合分析システムを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、貫通孔の封止による作業性が極めて良好なマイクロリアクタおよびマイクロリアクタを用いたマイクロ総合分析システム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】
【００１１】
本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明のマイクロリアクタは、
板状のチップの少なくとも一面に流路が設けられているとともに、前記流路に連通する貫通孔を有するマイクロリアクタであって、
前記貫通孔は、
低融点封止材で封止がなされた構成であることを特徴とする。
【００１２】
このように低融点封止材を用いれば、チップに接触する必要がないため、誤って各貯留部内の液体が貫通孔や貯留部先端から漏出してしまうことがなく、確実に貫通孔の封止を行うことができる。
【００１３】
また、本発明のマイクロリアクタは、
前記低融点封止材は、前記チップへの滴下前においては液状体であり、前記チップとの接触時に固化する材質であることを特徴とする。
【００１４】
このようにチップとの接触時に固化する材質からなる低融点封止材を用いれば、貫通孔に低融点封止材を滴下するのみであるため、封止作業性が極めて良好であるとともに、生産性を高めることができる。
【００１５】
また、本発明のマイクロリアクタは、
前記低融点封止材は、常温で固体であるとともに融点が２０度から１００度の材質であることを特徴とする。
【００１６】
このように融点が２０度から１００度の材質からなる低融点封止材を用いれば、貫通孔に滴下する直前までは加熱機によって加熱されて液体状であり、チップ上に滴下してチップと外気に熱が奪われることにより、すぐに固化がなされるため、瞬時に貫通孔を封止することができる。
【００１７】
また、本発明のマイクロリアクタは、
前記低融点封止材は、ピペッターまたはディスペンサーを用いて滴下がなされるように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
このようにピペッターまたはディスペンサーを用いれば、所定量の低融点封止材を貫通孔に滴下させることができるため、不必要な箇所に低融点封止材を飛散させてしまったり、また過剰に低融点封止材を使用してしまったりする心配がなく、経済的である。
【００１９】
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
上記いずれかに記載のマイクロリアクタを用いることを特徴とする。
このように低融点封止材によって貫通孔が封止されたマイクロリアクタを用いて、マイクロ総合分析システムを作動すれば、誤って各貯留部内の液体が貫通孔や貯留部先端から漏出してしまうことがないため、確実に所望の検査を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、チップ内の各貯留部に圧力が加わることにより貯留部内の液体が貫通孔や貯留部先端から漏出することのないマイクロリアクタおよびマイクロリアクタを用いたマイクロ総合分析システムを提供することができる。
【００２１】
また、貫通孔の封止による作業性が極めて良好なマイクロリアクタおよびマイクロリアクタを用いたマイクロ総合分析システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
＜マイクロリアクタ１０＞
図１は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタの上面図、図２は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタのチップ面と垂直な部分断面図である。
【００２３】
本発明のマイクロリアクタは、板状のチップ内に設けられた微細流路または構造部において、各種の検査、化学分析、化学合成、試料の処理・分離などの目的で試料と試薬との反応を行うものである。
【００２４】
また、マイクロリアクタの用途には、例えば遺伝子増幅反応、抗原抗体反応などによる生体物質の検査・分析、その他の化学物質の検査・分析、有機合成などによる目的化合物の化学合成、薬効スクリーニング、薬品抽出、金属錯体の形成・分離などが含まれる。
【００２５】
図１に概略を示したマイクロリアクタ１０は、予め試薬３０が封入された貯蔵部２９（図１斜線部分）と、これらの貯蔵部２９から下流側へ続く流路１２を備えている。
なお試薬３０は、試薬供給孔１１より供給されたものであり、貯蔵部２９内に試薬３０を供給すると、試薬３０は各々の撥水バルブ２１、２１の直前まで充填されることとなる。
【００２６】
そして、試薬充填後には、試薬供給孔１１の上部に低融点封止材１８が滴下され、これによって試薬供給孔１１を封止し、試薬３０が圧力などで試薬供給孔１１や撥水バルブ２１より漏出しないようになっている。
【００２７】
さらに、これらの貯蔵部２９の下流では複数の貯蔵部２９が合流部１３にて合流し、その先には微細流路１５が設けられている。
このような微細流路１５の下流には、検体収容部（図示せず）が設けられ、この検体収容部（図示せず）に収容された検体と、微細流路１５を通過する複数の試薬３０が混合された液体とが、さらに混合されるよう構成されている。
【００２８】
また、マイクロリアクタ１０の貯蔵部２９には、撥水バルブ２１、２１などの弁部が適宜の位置に配置され、例えば送液量の定量、各液体の混合などの制御がなされている。
そして、マイクロリアクタ１０の貯蔵部２９の上流には、後述するマイクロポンプユニット５０のチップ接続部８８と接続するためのポンプ接続部９４が設けられている。
【００２９】
このようなマイクロリアクタ１０は、図２に示したように、射出成形により流路となる流路溝が形成された基材１４を作製し、この基材１４の表面に被覆基材１６を重ね合わせて流路１２や微細流路１５が形成されている。
【００３０】
基材１４の樹脂材料としては、目的に応じて各種のものが使用できるが、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンなどが挙げられる。
【００３１】
マイクロリアクタ１０の縦横サイズは、用途等にもよるが典型的には数十ｍｍ、その厚みは典型的には数ｍｍ程度である。
流路（微細流路）は、その流路幅が２００μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜５０μｍの微細流路と、流路幅が５０μｍ以上、好ましくは７０μｍ〜５００μｍの流路と、流路幅が２００μｍ以上、好ましくは３００μｍ〜５ｍｍの流路と、から構成されている。
【００３２】
ここで、「流路幅」とは、流れ方向と垂直な断面が矩形である場合にはその横幅を表し、断面が矩形に類似した他の形状である場合にはその横幅の平均値を表す。
流路の高さは、上記の微細流路と、それよりも広幅の流路とに関わらず目的に応じて適宜設定されるが、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。
【００３３】
典型的には、複数の貯蔵部２９に収容された各試薬３０が下流側の貯蔵部２９で混合され、さらに合流部１３にて各貯蔵部２９の混合試薬が合流されて下流の微細流路１５に送液される。
【００３４】
微細流路１５の下流では、検体と混合試薬とがＹ字流路などから合流して混合され、昇温などにより反応が開始され、流路に設けられた検出部位において反応が検出されるようになっている。
＜低融点封止材１８＞
図３は、本発明の実施例における貫通孔へ低融点封止材を滴下する方法を示した図であり、図３（ａ）は低融点封止材の滴下前の状態図、図３（ｂ）は低融点封止材の滴下後の状態図である。
【００３５】
マイクロリアクタ１０に設けられた、チップ内の試薬貯留部に試薬を供給するための試薬供給孔、検体貯留部に液体、尿、ＤＮＡなどの検体を注入するための検体注入孔、流路内の空気を脱気するための脱気孔などの貫通孔２０には、その上部より、加熱されて液状となった低融点封止材１８が滴下され、これが固化することにより貫通孔２０の封止がなされている。
【００３６】
このような低融点封止材１８としては、融点が２０度から１００度であるテトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、蝋、パラフィンワックスなどを用いることができる。中でも、エイコサンを用いることが好ましい。
【００３７】
貫通孔２０への低融点封止材１８の滴下方法としては、図３（ａ）に示したように、まず貫通孔２０から試薬貯留部などの流路１２へ試薬を注入し終えたマイクロリアクタ１０を準備する。
【００３８】
さらに、図３（ｂ）に示したように、貫通孔２０の上部にピペッター２２を配設し、これにより、規定量の低融点封止材１８を貫通孔２０の上部に滴下する。なお、本実施例ではピペッター２２を用いて説明を行っているが、他にもディスペンサーなど所定量の低融点封止材封止材を滴下することのできる如何なるものも使用可能である。
【００３９】
ピペッター２２内に収容された低融点封止材１８は、別途設けられた加熱器（図示せず）によって１００度以上に保たれており、これによって低融点封止材１８は、貫通孔２０
上への滴下前は、液状の状態が保たれている。
【００４０】
滴下された低融点封止材１８は、マイクロリアクタ１０の上面と外気とに接触することにより固化し、貫通孔２０の封止がなされることとなる。
また、図３（ｂ）に示したように、本発明のマイクロリアクタ１０では、１つの貫通孔２０に対応して、１つのピペッター２２が対応して低融点封止材１８を滴下するようになっているが、例えば複数の貫通孔２０に対して、一度の滴下で全ての貫通孔２０の封止が行えるよう、ノズルを複数備えたピペッター２２を用いて低融点封止材１８を滴下するようにすることも可能である。
【００４１】
さらにピペッター２２は、貫通孔２０の大きさによって滴下する低融点封止材１８の量を調整したり、貫通孔２０の場所によって材質を変えることも可能である。
このように低融点封止材１８を用いれば、チップに接触することなく、確実に貫通孔２０の封止を行うことができる。
【００４２】
また、ピペッター２２で、低融点封止材１８を滴下するだけで、貫通孔２０の封止が行えるため、従来に比べ、作業性を向上させることができる。
＜マイクロポンプユニット５０＞
図４は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタと接続されるマイクロポンプユニットの一例を示した斜視図、図５は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタと接続される図４に示したマイクロポンプユニットの断面図である。
【００４３】
マイクロポンプユニット５０は、マイクロリアクタ１０とは別途の独立したものであることが好ましい。
例えば、マイクロポンプユニット５０およびその制御装置、反応検出用の光学検出装置、温度制御装置、駆動液を収容した駆動液タンクなどを備えたシステム本体と、予め試薬を封入したマイクロリアクタ１０と、からマイクロ総合分析システムを構成する場合が挙げられる。
【００４４】
この場合、マイクロリアクタ１０の試料受容部に試料を注入した後、このマイクロリアクタ１０を装置本体に装着して、システム本体側の複数のマイクロポンプ５８と、これらのマイクロポンプ５８に対応するマイクロリアクタ１０の各流路とを連通させる。
【００４５】
この状態で、駆動液タンクからの駆動液をマイクロポンプ５８によりマイクロリアクタ１０の流路へ送り出し、これによって流路内の液体、例えば貯蔵部２９の試薬、試料受容部の試料などを下流側へ押し出して試薬同士の混合、試薬と試料との混合などを行う。
【００４６】
マイクロポンプ５８は、フォトリソグラフィ技術などにより作製され、特開２００１−３２２０９９号公報、特開２００４−１０８２８５号公報に記載されたピエゾ素子により駆動するマイクロポンプ、アクチュエータを設けた弁室の流出入孔に逆止弁を設けた逆止弁型のマイクロポンプなど各種のものが使用できる。
【００４７】
図４に示したマイクロポンプユニット５０は、シリコン製基板５２と、その上の第１ガラス製基板５４と、その上の第２ガラス製基板５６の３つの基板から構成されている。
シリコン製基板５２と第１ガラス製基板５４、および第１ガラス製基板５４と第２ガラス製基板５６はそれぞれ、陽極接合、拡散接合、熱溶着、接着などによって接合されている。
【００４８】
シリコン製基板５２と、その上に陽極接合などによって貼り合わされた第１ガラス製基板５４との間の内部空間によってマイクロポンプ５８（ピエゾポンプ）が構成されている
。
【００４９】
シリコン製基板５２は、シリコンウエハをフォトリソグラフィ技術により所定の形状に加工したものである。
例えば、シリコン製基板５２面への酸化膜の形成、レジスト塗布、レジストの露光および現像、酸化膜のエッチング、ＩＣＰ（高周波誘導結合型プラズマ、Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）などによるシリコンのエッチング等を含む微細加工によって、図５に示したように、加圧室６０、第１流路６２、第１液室６６、第２流路６４、および第２液室６８が形成されている。
【００５０】
加圧室６０の位置では、シリコン製基板５２がダイヤフラムに加工され、その外側表面には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックスなどからなる圧電素子７０が貼着されている。
【００５１】
このマイクロポンプ５８は、圧電素子７０への制御電圧によって次のように駆動される。
印加された所定波形の電圧により圧電素子７０が振動するとともに、加圧室６０の位置におけるシリコンダイヤフラムが振動し、これによって加圧室６０の体積が増減する。
【００５２】
第１流路６２と第２流路６４とは、幅および深さが同じで、長さが第１流路６２よりも第２流路６４の方が長くなっている。第１流路６２では、差圧が大きくなると、流路内で乱流が発生し、流路抵抗が増加する。
【００５３】
一方、第２流路６４では、流路幅が長いので差圧が大きくなっても層流になり易く、第１流路６２に比べて差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合が小さくなる。
例えば、圧電素子７０に対する制御電圧を調整することにより、加圧室６０の内部へ向かう方向へ素早くシリコンダイヤフラムを変位させて大きい差圧を与えながら加圧室６０の体積を減少させ、次いで加圧室６０からその外側へ向かう方向へゆっくりシリコンダイヤフラムを変位させて小さい差圧を与えながら加圧室６０の体積を増加させると、駆動液は図５において左から右へ向かう方向へ正方向に送液される。
【００５４】
これとは反対に、加圧室６０からその外側へ向かう方向へ素早くシリコンダイヤフラムを変位させて大きい差圧を与えながら加圧室６０の体積を増加させ、次いで加圧室６０の内部へ向かう方向へゆっくりシリコンダイヤフラムを変位させて小さい差圧を与えながら加圧室６０の体積を減少させると、駆動液は図５の右から左へ逆方向に送液される。
【００５５】
なお、第１流路６２と第２流路６４における、差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合の相違は、必ずしも流路の長さの違いによる必要はなく、他の形状的な相違に基づくものであってもよい。
【００５６】
マイクロポンプ５８による流量の制御は、圧電素子７０に印加する電圧を調整することにより行うことができる。
第２ガラス製基板５６には、流路７２がパターニングされている。一例として、流路７２の寸法および形状は、幅が１５０μｍ程度、深さが３００μｍ程度の断面矩形状である。
【００５７】
流路７２の下流側には、マイクロリアクタ１０の開口に位置合わせすることによりマイクロポンプ５８をマイクロリアクタ１０の流路に連通させるための開口７４が設けられている。
【００５８】
マイクロポンプ５８によって、流路７２、開口７４を通じて駆動液を送液して、マイクロリアクタ１０の流路内に収容された試薬等の各液体を下流へ押し出す。
流路７２の上流側は、第１ガラス製基板５４の貫通孔７６を介して、シリコン製基板５２に設けられた流路を通りマイクロポンプ５８に連通されている。
【００５９】
また、マイクロポンプ５８の上流側は、シリコン製基板５２に設けられた流路から第１ガラス製基板５４の貫通孔７６、７８を介して、第２ガラス製基板５６に設けられた開口８０に連通されている。この開口８０は、駆動液タンク（図示せず）に接続されている。
【００６０】
開口８０は、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）のパッキンを介して駆動液タンク（図示せず）に接続される。
＜マイクロ総合分析システム８２＞
図６は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタを用いたマイクロ総合分析システムの一例を示した斜視図、図７は、図６に示したマイクロ総合分析システムにおけるシステム本体の内部構造図である。
【００６１】
マイクロリアクタ１０は、例えば別途のシステム本体８４に装着することにより、反応と分析が行われる。このシステム本体８４とマイクロリアクタ１０とによりマイクロ総合分析システム８２が構成される。
【００６２】
図６に示したマイクロ総合分析システム８２のシステム本体８４は、分析のための各装置を収納する筺体状の収納体８６を備えている。
この収納体８６の内部には、図７に示したように、マイクロリアクタ１０に連通させるための流路開口を有するチップ接続部８８と、複数のマイクロポンプ（図示せず）とが設けられたマイクロポンプユニット５０が配置されている。
【００６３】
さらに収納体８６の内部には、マイクロリアクタ１０における反応を検出するための検出処理装置（ＬＥＤ、レーザー等の光源９０および、可視分光法、蛍光測光法などによる光学的な検出を行う検出器９２と、この検出器９２とマイクロポンプユニット５０とを制御する制御装置（図示せず）とが設けられている。
【００６４】
この制御装置（図示せず）によって、マイクロポンプによる送液の制御、光学的手段等によりマイクロリアクタ１０における反応を検出する検出処理装置の制御の他、後述する加熱・冷却ユニットによるマイクロリアクタ１０の温度制御、マイクロリアクタ１０における反応の制御、データの収集（測定）および処理等を行う。
【００６５】
マイクロポンプの制御は、予め送液順序、流量、タイミングなどに関する諸条件が設定されたプログラムに従って、それに応じた駆動電圧をマイクロポンプに印加することによって行う。
【００６６】
このマイクロ総合分析システム８２では、マイクロリアクタ１０の微細流路の上流側（例えば貯蔵部、試料受容部などの上流側）に設けられた流路開口、およびその周囲のチップ面からなるポンプ接続部９４と、マイクロポンプユニット５０のチップ接続部８８とを液密に密着させた状態でマイクロリアクタ１０を収納体８６の内部に装着した後、マイクロリアクタ１０において検体中の標的物質が分析される。
【００６７】
マイクロリアクタ１０は、搬送トレイ８５に載置されて挿入口８７から収納体８６の内部に導入される。
収納体８６の内部には、所定位置に装着されたマイクロリアクタ１０を局所的に加熱もしくは冷却するための加熱・冷却ユニット（ペルチェ素子９６、ヒーター９８）が設けら
れている。
【００６８】
例えば、マイクロリアクタ１０における貯蔵部の領域にペルチェ素子９６を圧接することにより貯蔵部を選択的に冷却し、これによって試薬の変質等を防止するとともに、増幅部を構成する流路の領域にヒーター９８を圧接することにより増幅部を選択的に加熱し、これによって増幅部を反応に適した温度にする。
【００６９】
マイクロポンプユニット５０は１つの駆動液タンク９９に接続され、マイクロポンプ５８の上流側はこの駆動液タンク９９に連通している。一方、マイクロポンプ５８の下流側は、マイクロポンプユニット５０の片面に設けられた流路開口に連通されており、それぞれのマイクロポンプ５８に連通したそれぞれの流路開口と、マイクロリアクタ１０のポンプ接続部９４に設けられたそれぞれの流路開口とが連結するようにマイクロリアクタ１０がマイクロポンプユニット５０に対して接続される。
【００７０】
マイクロポンプ５８によって、駆動液タンク９９に収容された水系の駆動液９７を、ポンプ接続部９４を経由してマイクロリアクタ１０における各液の収容部に送り出し、駆動液９７によって各収容部の液体をマイクロリアクタ１０の下流側へ押し出して送液する。
【００７１】
測定試料である検体の前処理、反応および検出の一連の分析工程は、マイクロポンプ５８、検出処理装置および制御装置が一体化されたシステム本体８４に、マイクロリアクタ１０を装着した状態で行なわれる。
【００７２】
好ましくは、試料および試薬の送液、前処理、混合に基づく所定の反応および光学的測定が、一連の連続的工程として自動的に実施され、測定データが、必要な条件、記録事項とともにファイル内に格納される。そして、分析の結果が収納体８６の表示部８３に表示されるようになっている。
【００７３】
以下に、本発明のマイクロリアクタ１０を用いた試料（検体）と試薬との反応およびその検出の具体的な例を示す。
マイクロリアクタ１０の好ましい一態様では、一つのチップ内において、
・検体もしくは検体から抽出したアナライト（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、遺伝子）が注入される試料受容部
・検体の前処理を行う検体前処理部
・プローブ結合反応、検出反応（遺伝子増幅反応または抗原抗体反応なども含む）などに用いる試薬が収容される試薬収容部（貯蔵部）
・ポジティブコントロールが収容されるポジティブコントロール収容部
・ネガティブコントロールが収容されるネガティブコントロール収容部
・プローブ（例えば、遺伝子増幅反応により増幅された検出対象の遺伝子にハイブリダイズさせるプローブ）が収容されるプローブ収容部
・各収容部に連通する微細流路
・各収容部および流路内の液体を送液する別途のマイクロポンプに接続可能なポンプ接続部
が設けられている。
【００７４】
このマイクロリアクタ１０には、ポンプ接続部９４を介して上述したマイクロポンプユニット５０が接続され、試料受容部に注入された検体もしくは検体から抽出した生体物質（例えばＤＮＡまたはそれ以外の生体物質）と、試薬収容部に収容された試薬とを下流の流路へ送液し、微細流路の反応部、例えば遺伝子増幅反応（タンパク質の場合、抗原抗体反応など）を行う反応部で混合して反応させる。
【００７５】
次いで、その下流側流路にある検出部へ、この反応液を処理した処理液と、プローブ収容部に収容されたプローブとを送液し、流路内で混合してプローブと結合（またはハイブリダイゼーション）させ、この反応生成物に基づいて生体物質の検出を行う。
【００７６】
また、ポジティブコントロール収容部に収容されたポジティブコントロールおよびネガティブコントロールに収容されたネガティブコントロールについても同様に上記反応および検出を行う。
【００７７】
試料受容部に注入された検体は、必要に応じて、試薬との混合前に予め流路に設けられた検体前処理部にて、例えば検体と処理液とを混合することによって前処理される。この検体前処理部は、分離フィルター、吸着用樹脂、ビーズなどを含んでいてもよい。好ましい検体前処理としては、アナライトの分離または濃縮、除タンパクなどが挙げられる。
【００７８】
例えば、１％ＳＤＳ混合液などの溶菌剤を用いて溶菌処理・ＤＮＡ抽出処理を行う。この過程では、細胞内部からＤＮＡが放出され、ビーズまたはフィルターの膜面に吸着する。
【００７９】
マイクロリアクタ１０の試薬収容部には、必要な試薬が予め所定の量だけ封入されている。したがって使用時にその都度試薬を必要量充填する必要はなく、即使用可能の状態になっている。
【００８０】
検体中の生体物質を分析する場合、測定に必要な試薬類は、通常それぞれ公知である。例えば、検体に存在する抗原を分析する場合、それに対する抗体、好ましくはモノクローナル抗体を含有する試薬が使用される。抗体は、好ましくはビオチンおよびＦＩＴＣで標識されている。
【００８１】
遺伝子検査用のマイクロリアクタ１０に予め収容される試薬類には、遺伝子増幅に用いられる各種試薬の他、検出に使用されるプローブ類、発色試薬、前記の検体前処理に使用する前処理試薬などがある。
【００８２】
マイクロポンプ５８から駆動液９７を供給することにより、各試薬収容部から試薬を押し出してこれらを合流させることによって、混合試薬を生成する。その後、マイクロポンプ５８から駆動液９７を供給することにより、試料受容部から検体を押し出し、混合比率が安定した混合試薬と合流させることによって、反応部にて、遺伝子増幅反応、アナライトのトラップまたは抗原抗体反応といった分析に必要な反応が開始される。
【００８３】
ＤＮＡ増幅方法としては、改良点も含めて各種文献などに記載され、多方面で盛んに利用されているＰＣＲ増幅法を使用することができる。
ＰＣＲ増幅法においては、３つの温度間で昇降させる温度管理が必要になるが、マイクロリアクタに好適な温度制御を可能とする流路デバイスが、すでに本発明者らにより提案されている（特開２００４−１０８２８５号）。
【００８４】
このデバイスシステムを本発明のチップの増幅用流路に適用すればよい。
これにより、熱サイクルが高速に切り替えられ、微細流路を熱容量の小さいマイクロ反応セルとしているため、ＤＮＡ増幅は、手作業で行う従来の方式よりはるかに短時間で行うことができる。
【００８５】
最近開発されたＩＣＡＮ（Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ  ｃｈｉｍｅｒａ  ｐｒｉｍｅｒ  ｉｎｉｔｉａｔｅｄ  ｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法は、５０〜６５℃における任意の一定温度の下にＤＮＡ増幅を短時間で実施できるため、本発明
システムにおいても好適な増幅技術である。
【００８６】
手作業では、１時間かかる本法は、本発明のシステムにおいては、１０〜２０分、好ましくは１５分で解析まで終わる。
マイクロリアクタ１０の微細流路における反応部よりも下流側には、アナライト、例えば増幅された遺伝子を検出するための検出部が設けられている。少なくともその検出部分は、光学的測定を可能とするために透明な材質、好ましくは透明なプラスチックとなっている。
【００８７】
微細流路上の検出部に吸着されたビオチン親和性タンパク質（アビジン、ストレプトアビジン）は、プローブ物質に標識されたビオチン、または遺伝子増幅反応に使用されるプライマーの５’末端に標識されたビオチンと特異的に結合する。これにより、ビオチンで標識されたプローブまたは増幅された遺伝子が本検出部位でトラップされる。
【００８８】
分離されたアナライトまたは増幅された目的遺伝子のＤＮＡを検出する方法は特に限定されないが、好ましい態様として基本的には以下の工程で行われる。
（１ａ）  検体もしくは検体から抽出したＤＮＡ、あるいは検体もしくは検体から抽出したＲＮＡから逆転写反応により合成したｃＤＮＡと、５’位置でビオチン修飾したプライマーとを、これらの収容部から下流の微細流路へ送液する。
【００８９】
反応部の微細流路内で遺伝子増幅反応を行った後、微細流路内で増幅された遺伝子を含む増幅反応液と変性液とを混合して、増幅された遺伝子を変性処理により一本鎖にし、これと末端をＦＩＴＣ（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ  ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）で蛍光標識したプローブＤＮＡとをハイブリダイズさせる。
【００９０】
次いで、ビオチン親和性タンパク質を吸着させた微細流路内の検出部位に送液し、増幅遺伝子を微細流路内の検出部位にトラップする（増幅遺伝子を検出部位でトラップした後に蛍光標識したプローブＤＮＡとをハイブリダイズさせてもよい。）。
（１ｂ）  検体に存在する抗原、代謝物質、ホルモンなどのアナライトに対する特異的な抗体、好ましくはモノクローナル抗体を含有する試薬を検体と混合する。その場合、抗体は、ビオチンおよびＦＩＴＣで標識されている。したがって抗原抗体反応により得られる生成物は、ビオチンおよびＦＩＴＣを有する。
【００９１】
これをビオチン親和性タンパク質（好ましくはストレプトアビジン）を吸着させた微細流路内の検出部位に送液し、ビオチン親和性タンパク質とビオチンとの結合を介して該検出部位に固定化する。
（２）  上記微細流路内にＦＩＴＣに特異的に結合する抗ＦＩＴＣ抗体で表面を修飾した金コロイド液を流し、これにより固定化したアナライト・抗体反応物のＦＩＴＣに、あるいは遺伝子にハイブリダイズしたＦＩＴＣ修飾プローブに、その金コロイドを吸着させる。
（３）  上記微細流路の金コロイドの濃度を光学的に測定する。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタの上面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタのチップ面と垂直な部分断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施例における貫通孔へ低融点封止材を滴下する方法を示した図であり、図３（ａ）は低融点封止材の滴下前の状態図、図３（ｂ）は低融点封止材の滴下後の状態図である。
【図４】図４は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタと接続されるマイクロポンプユニットの一例を示した斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタと接続される図４に示したマイクロポンプユニットの断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例におけるマイクロリアクタを用いたマイクロ総合分析システムの一例を示した斜視図である。
【図７】図７は、図６に示したマイクロ総合分析システムにおけるシステム本体の内部構造図である。
【図８】図８は、従来のマイクロリアクタにおける貫通孔の封止方法について説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０・・・マイクロリアクタ
１１・・・試薬供給孔
１２・・・流路
１３・・・合流部
１４・・・基材
１５・・・微細流路
１６・・・被覆基材
１８・・・低融点封止材
２０・・・貫通孔
２１・・・撥水バルブ
２２・・・ピペッター
２９・・・貯蔵部
３０・・・試薬
５０・・・マイクロポンプユニット
５２・・・シリコン製基板
５４・・・第１ガラス製基板
５６・・・第２ガラス製基板
５８・・・マイクロポンプ
６０・・・加圧室
６２・・・第１流路
６４・・・第２流路
６６・・・第１液室
６８・・・第２液室
７０・・・圧電素子
７２・・・流路
７４・・・開口
７６・・・貫通孔
８０・・・開口
８２・・・マイクロ総合分析システム
８３・・・表示部
８４・・・システム本体
８５・・・搬送トレイ
８６・・・収納体
８７・・・挿入口
８８・・・チップ接続部
９０・・・光源
９２・・・検出器
９４・・・ポンプ接続部
９６・・・ペルチェ素子
９７・・・駆動液
９８・・・ヒーター
９９・・・駆動液タンク
１００・・・マイクロリアクタ
１０２・・・基材
１０４・・・被覆基材
１０６・・・流路
１０８・・・貫通孔
１１０・・・封止シール
【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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