(57)【要約】【課題】標的分子のみに対して高い識別性を有し、各種の分析を行う際に、分析装置に設けられた流路へのＭＩＰ充填操作が簡便かつ廉価で実施できる標的分子認識ポリマー、及びその充填方法、並びに該標的分子認識ポリマーを用いたチップ素子及び抗原検出装置を提供する。【解決手段】本発明に係る標的分子認識ポリマーは、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめる吸水性ポリマーを含んでおり、溶媒を吸収することによって膨張し、溶媒を排出することで収縮する構成となっている。これにより、流路へのＭＩＰ充填操作が簡便かつ廉価なＭＩＰを提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的分子を特異的に認識し、これと結合することができる標的分子認識ポリマーの少なくとも一部が、溶媒を吸収することによって膨張し、溶媒を排出することで収縮する構成となっていることを特徴とする標的分子認識ポリマー。
【請求項２】
標的分子と相互作用するリガンドを有する機能性モノマーと、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめる吸水性モノマーで重合したことを特徴とする請求項１に記載の標的分子認識ポリマー。
【請求項３】
標的分子と相互作用するリガンドを有する、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめる吸水性モノマーが重合した吸水性ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の標的分子認識ポリマー。
【請求項４】
１つの上記標的分子が、標的分子認識ポリマー内における少なくとも２つのリガンドと相互作用するように構成されていることを特徴とする請求項２から３の何れか１項に記載の標的分子認識ポリマー。
【請求項５】
標的分子を特異的に認識する標的分子認識ポリマーの製造方法であって、
標的分子と、当該標的分子と相互作用するリガンドを有する機能性モノマーとを混合して、当該リガンドに当該標的分子が結合した結合体を形成する結合体形成工程と、
上記結合体と、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめることができる吸水性モノマーとを当該溶媒中にて重合して重合体を形成する重合工程と、
上記重合体から上記溶媒を排出することによって、当該重合体を収縮させる溶媒排出工程と、
上記溶媒排出工程によって、収縮した重合体から標的分子を除去して、標的分子認識ポリマーを形成する除去工程とを含むことを特徴とする標的分子認識ポリマーの製造方法。
【請求項６】
請求項１から４の何れか１項に記載の標的分子認識ポリマー、もしくは請求項５に記載の製造方法によって製造される標的分子認識ポリマーを、流路構造体に設けられた流路に充填する充填方法であって、
収縮した上記標的分子認識ポリマーを上記流路に設置し、設置後、当該標的分子認識ポリマーを上記溶媒と接触させて膨張させることによって、当該流路への充填を完了することを特徴とする充填方法。
【請求項７】
流路構造体に設けられた流路に膨張した状態で充填された請求項１から４の何れか１項に記載の標的分子認識ポリマー、もしくは請求項５に記載の製造方法によって製造される標的分子認識ポリマーを当該流路から除去する除去方法であって、
膨張した状態の上記標的分子認識ポリマーから上記溶媒を排出させて、当該標的分子認識ポリマーを収縮させることによって、上記流路から除去することを特徴とする除去方法。
【請求項８】
請求項１から４の何れか１項に記載の標的分子認識ポリマー、もしくは請求項５に記載の製造方法によって製造される標的分子認識ポリマーを流路に充填したことを特徴とする流路構造体。
【請求項９】
請求項１から４の何れか１項に記載の標的分子認識ポリマー、もしくは請求項５に記載の製造方法によって製造される標的分子認識ポリマーを充填できるように構成された流路構造体であって、
上記流路に、所定の間隔の隙間を有する柵状構造体が設けられていることを特徴とする
流路構造体。
【請求項１０】
上記所定の間隔とは、上記溶媒を排出して収縮した標的分子認識ポリマーは通過できる一方、上記溶媒を吸収して膨張した標的分子認識ポリマーは通過できない間隔であることを特徴とする請求項９に記載の流路構造体。
【請求項１１】
上記柵状構造体は、上記流路を所定の体積に区画するように複数設けられていることを特徴とする請求項９または１０に記載の流路構造体。
【請求項１２】
上記流路の許容量を超えた膨張した標的分子認識ポリマーを流路から退避させるための退避流路が設けられていることを特徴とする請求項８から１１の何れか１項に記載の流路構造体。
【請求項１３】
上記退避流路は、流路構造体の外部と連通した構成となっていることを特徴とする請求項１２に記載の流路構造体。
【請求項１４】
請求項８に記載の流路構造体、もしくは、
請求項９から１３の何れか１項に記載の流路構造体の流路に請求項１から４の何れか１項に記載の標的分子認識ポリマー、または請求項５に記載の製造方法によって製造される標的分子認識ポリマーを充填してなる流路構造体を備えていることを特徴とするチップ素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載のチップ素子を備えており、
上記流路構造体に、特定の抗原と相互作用する上記標的分子認識ポリマーを充填したことによって、外部環境中に含まれる当該抗原を検出できるようにしたことを特徴とする抗原検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標的分子認識ポリマー、及び流路構造体への当該ポリマーの充填・排出方法に関し、詳細には、低分子あるいは高分子を標的分子とし、該標的分子のみを選択的に相互作用する機能を有するとともに、溶媒によってその粒径を変化させることが可能である標的分子認識ポリマー、及び流路構造体への当該ポリマーの充填・排出方法に関するものである。更に、本発明は、特定の抗原と相互作用する上記標的分子認識ポリマーを充填したことによって、外部環境中に含まれる当該抗原を検出できるようにした抗原検出装置に関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気環境中の有害物質や人類の健康状態をチップ上で計測しようとする試みがなされている。これらの技術は、μＴＡＳ、ＭＥＭＳなどと称されており、特に、分子の特異的反応を用いて測定対象物（例えばアレルゲンタンパク質）の分析を行うバイオセンサチップが注目を集めている。また、なかでも、マクロ系での前処理を行うことなく、チップ上でタンパク質の抽出、分離、認識、検出といった全ての分析操作を行う、いわゆるＬａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ技術に対する期待が高まっている。
【０００３】
また、近年では、生体内で起こる酵素基質反応や抗原抗体反応などの特異的反応を人工的な手法で模倣する試みもなされている。
【０００４】
この試みにおいて得られた、特定の標的分子のみを選択的に吸着及び脱着できる人工的材料である「認識分子」は、多種類の分子混合物から標的分子を吸着分離精製するためのアフィニティクロマトグラフ用単体として応用することができ、また、標的分子を検出分析するための試薬あるいはセンサ用感応物質として、更に、医療、食品産業において有害な標的分子を吸着除去するための吸着剤としても利用することができる。
【０００５】
特許文献１には、認識分子を設計・合成する方法であるモレキュラインプリンティング法（以下、ＭＩ法と略す）が開示されている。ＭＩ法では、標的分子と、該分子と相互作用する重合可能な有機化合物（機能性モノマー）とを架橋剤の存在下で重合させた後、重合体から標的分子を除去することによってポリマーからなる認識分子が得られる。このようにして得られた認識分子は、標的分子認識ポリマーもしくはモレキュラインプリントポリマー（以下、Molecular Imprint Polymer：ＭＩＰと略す）と呼ばれ、標的分子の分子形状構造に相当する空間を有し、標的分子に吸着するリガンドを含む重合体である（非特許文献１参照）。
【０００６】
また、マイクロチップ、μＴＡＳ、カラムなど、例えば特許文献２に開示されているようなＭＩＰを用いた分析系においては、上記した方法によって製造されたＭＩＰ材料を粉砕した後、櫛分けして適当な粒子サイズのみを充填するという粉砕法が用いられている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２０００−７４９００号公報（２０００年３月１４日公開）
【特許文献２】特開２００１−４６２８号公報（２００１年１月１２日公開）
【特許文献３】特表平１１−５０７４０２号公報（１９９９年６月２９日公表）
【非特許文献１】竹内俊文；高分子，５２巻，７月号，４５８〜４６１（２００３）、図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロチップ等にＭＩＰを充填する際、ＭＩＰの粒径が小さいほど充填しやすい。しかしながら、粉砕法で得られる過剰に細かい粒（以下、細粒と記載する）を充填した場合、細粒が固まって流路を塞いでしまうことにより、高い圧力で流す必要が生じたり、流量が少ないため反応時間が長くなったりする。よって、粉砕法を用いる場合には、特許文献３に開示されているように細粒を除去する必要があり、経費や時間を浪費する櫛分け作業・沈降ステップを行わなければならない。
【０００８】
また、このステップによって使用可能な粒子として回収されるのは全体の５０％未満と少なく、非効率的である。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、標的分子のみに対して高い識別性をもつとともに、各種の分析を行う際に、分析装置に設けられた流路へのＭＩＰ充填操作が簡便かつ廉価で実施できる標的分子認識ポリマー、及び流路構造体への当該ポリマー材料の充填・排出方法、並びに該標的分子認識ポリマーを充填した流路構造体、抗原検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る標的分子認識ポリマーは、上述した課題を解決するために、標的分子を特異的に認識し、これと結合することができる標的分子認識ポリマーの少なくとも一部が、溶媒を吸収することによって膨張し、溶媒を排出することで収縮する構成となっていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成により、本発明に係る標的分子認識ポリマー（以下、ＭＩＰという）は、収縮した状態で流路に充填し、充填後、膨張させてから使用することが可能な構成となっている。
【００１２】
溶媒を吸収または排出することで収縮・膨張することができるＭＩＰであれば、ＭＩＰ作製時には膨張している状態でＭＩＰを作成するが、流路に充填する際は収縮して粒径の小さくなった状態のＭＩＰを充填することができる。これにより、充填操作が非常に簡便になる。充填後は、ＭＩＰ作製時と同様に溶媒を吸収させることによって膨張させて粒径の大きくなったＭＩＰを分析などに使用すればよい。
【００１３】
また、上記の構成とすることによって、細粒であっても膨張できるので、破砕法後のＭＩＰの回収率が１００％となり、従来よりも回収率を向上させることができる。
【００１４】
また、１００％使用可能ということは、細粒を除去するための上記したような櫛分け作業や沈降ステップが省略でき、経費及び時間を削減できる。
【００１５】
また、このように、収縮・膨張という簡単な方法でＭＩＰのサイズを変化させることができるため、ＭＩＰの詰め替えが簡便になる。流路に充填されているＭＩＰを排出するときには、収縮を行って粒径を小さくすれば、容易に排出できる。このため、流路に負担がかかりにくく、容易にＭＩＰの詰め替えを行うことができる。また、粒径の小さいＭＩＰを扱うため流路の負担が少なく分析用流路の信頼性向上へとつながる。
【００１６】
具体的には、本発明に係る標的分子認識ポリマーは、標的分子と相互作用するリガンドを有する機能性モノマーと、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめる吸水性
モノマーとが重合しているか、もしくは、標的分子と相互作用するリガンドを有する、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめる吸水性モノマーが重合した吸水性ポリマーであることが好ましい。
【００１７】
従来のシリカ表面に形成したＭＩＰでは表面積に応じた反応サイトしか得られなかった。これに対して、上記した構成の本発明に係るＭＩＰでは、ポリマー内部にまで溶液を取り込むため、反応サイトが多くなり、反応性向上、時間短縮につながる。
【００１８】
また、ポリマー内部に溶液を取り込むため、空間が多くなり溶液を流す圧力をより下げることが可能である。
【００１９】
また、吸水性モノマーを重合させる構成とすることによって作製時にその架橋度を少なくして吸水率を上げることができる。このように吸水率を調整することによって、排水時と吸水時のＭＩＰの粒子サイズ比を自由に変えられるため、各々の分析系の流路サイズに応じて充填操作をより簡易にすることができる。
【００２０】
なお、「相互作用」とは、標的分子とリガンドによる水素結合、イオン相互作用などのような非共有結合的相互作用、またはその可逆的共有相互作用を指す。
【００２１】
また、「溶媒」とは、標的分子認識ポリマーが標的分子を特異的に認識し、これと結合することができる環境を提供できるものであれば、特に制限はなく、有機溶媒であってもよく、単に水であってもよい。
【００２２】
また、標的分子と相互作用するリガンドを有する機能性モノマーと、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめる吸水性モノマーとを重合させた構成、すなわち、機能性モノマーと吸水性モノマーという別種類のモノマーを用いて本発明に係るＭＩＰを構成することによって、リガンドをもつモノマーの選択幅がより広がるため、多種のＭＩＰを得ることができる。また、膨張・収縮という構造変化を吸水性ポリマーのみが行うので、機能性ポリマーのもつリガンドの空間的配置が変化しない。よって、ＭＩＰの分子認識性が失われにくい。これは、ＭＩＰが標的分子を認識するには、少なくとも２つ以上のリガンドによって形成されている空間的配置が重要であることによる。なお、本明細書中において「機能性モノマー」とは重合後に吸水性を持たないポリマーとなるモノマーのことである。また、本明細書中において「吸水性モノマー」とは、重合後に吸水性を持つポリマーとなるモノマーのことである。
【００２３】
一方、標的分子と相互作用するリガンドを有する、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめる吸水性モノマーを重合させて本発明に係る標的分子認識ポリマーを構成すれば、機能性モノマーと併せて使用する構成の場合と比較して、架橋度をより少なくすることができる。そのため、吸水率のより大きいＭＩＰを作製することができる。
【００２４】
また、全ての網目構造にリガンド部位が存在するため反応サイトを増やすことができる。
【００２５】
また、本発明に係る、標的分子を特異的に認識する標的分子認識ポリマーの製造方法は、上述した課題を解決するために、標的分子と、当該標的分子と相互作用するリガンドを有する機能性モノマーとを混合して、当該リガンドに当該標的分子が結合した結合体を形成する結合体形成工程と、上記結合体と、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめることができる吸水性モノマーとを当該溶媒中にて重合して重合体を形成する重合工程と、上記重合体から上記溶媒を排出することによって、当該重合体を収縮させる溶媒排出工程と、上記溶媒排出工程によって、収縮した重合体から標的分子を除去して、標的分
子認識ポリマーを形成する除去工程とを含むことを特徴としている。
【００２６】
上記の構成とすることによって、最終工程まで標的分子を結合させていることから、吸水性ポリマーを含んでいても、標的分子認識ポリマーへの識別性を損なうことなく、信頼性の高い標的分子認識ポリマーを提供することができる。
【００２７】
また、本発明に係る標的分子認識ポリマーの充填方法は、上述した課題を解決するために、上記した特徴を備えた標的分子認識ポリマーを、流路構造体に設けられた流路に充填する充填方法であって、収縮した上記標的分子認識ポリマーを上記流路に設置し、設置後、当該標的分子認識ポリマーを上記溶媒と接触させて膨張させることによって、当該流路への充填を完了することを特徴としている。
【００２８】
上記のように構成することによって、充填操作を非常に簡便に行うことが可能となる。充填後は、ＭＩＰ作製時と同様に溶媒を吸収させることによって膨張させて粒径の大きくなったＭＩＰを分析などに使用すればよい。
【００２９】
また、上記の構成とすることによって、細粒であっても膨張できるので、破砕法後のＭＩＰの回収率が１００％となり、従来よりも回収率が上がる。１００％使用可能ということは、細粒を除去するための櫛分け作業や沈降ステップの省略による経費及び時間を削減できる。
【００３０】
また、収縮・膨張という簡単な方法でＭＩＰのサイズを変化させることができるため、ＭＩＰの詰め替えが簡便になる。
【００３１】
そこで、本発明に係る、流路構造体に設けられた流路に膨張した状態で充填された、上記した特徴を備えた標的分子認識ポリマーを当該流路から除去する除去方法は、膨張した状態の上記標的分子認識ポリマーから上記溶媒を排出させて、当該標的分子認識ポリマーを収縮させることによって、上記流路から除去することを特徴としている。
【００３２】
流路に充填されているＭＩＰを排出するときに、収縮を行ってＭＩＰの粒径を小さくすれば、容易に排出できる。このため、流路に負担がかかりにくく、容易にＭＩＰの詰め替えを行うことができる。
【００３３】
また、本発明に係る、上記した特徴を備えた標的分子認識ポリマーを流路に充填することによって、標的分子を特異的に認識する操作に用いる流路構造体は、上記流路に、所定の間隔の隙間を有する柵状構造体が設けられていることを特徴としている。具体的には、上記所定の間隔とは、上記溶媒を排出して収縮した標的分子認識ポリマーは通過できる一方、上記溶媒を吸収して膨張した標的分子認識ポリマーは通過できない間隔であることが好ましい。また、本発明に係る流路構造体は、上記柵状構造体が、上記流路を所定の体積に区画するように複数設けられていることが好ましい。
【００３４】
流路に試料溶液を流すと、それに伴ってＭＩＰが流水方向に移動する。ＭＩＰの流水方向の移動に伴ってＭＩＰが流水方向に移動・圧縮され変形すると、ＭＩＰの反応効率が下がる虞がある。そこで、本発明に係る流路構造体では、これを回避するためには、流路内に所定の間隔の隙間を有する柵状構造体を設ける。これにより、ＭＩＰは、予め規定された空間内でしか動くことができなくなる。従って、流水によるＭＩＰの移動及び圧縮変形を少なくすることができる。
【００３５】
特に、上記のように、柵状構造体を流路に複数設けることによって、溶媒を吸収させて膨張したＭＩＰは柵状構造体と柵状構造体との間に挟まれたかたちになるため、ＭＩＰは
予め規定された狭い空間内でしか動くことができなくなる。従って、流水によるＭＩＰの移動及び圧縮変形を少なくすることができる。
【００３６】
また、本発明に係る流路構造体には、上記流路の許容量を超えた膨張した標的分子認識ポリマーを流路から退避させるための退避流路が設けられていることが好ましい。
【００３７】
上記の構成とすることにより、ＭＩＰ充填量を規定することができ、詰め替えの際のＭＩＰ充填量の誤差を減らすことができる。
【００３８】
また、本発明に係る流路構造体には、上記退避流路が、流路構造体の外部と連通した構成となっていることが好ましい。
【００３９】
上記のように構成することによって、過剰量のＭＩＰを外へと排出することができるため、一定体積を占めるようにＭＩＰの詰め替えが行え、流路構造体を繰り返し使用して、データの再現性を確保することができる。
【００４０】
また、上記した流路構造体を備えていることを特徴とするチップ素子も、本発明に含まれる。
【００４１】
更に、上記チップ素子を備え、上記流路構造体に特定の抗原と相互作用する上記標的分子認識ポリマーを充填したことによって、外部環境中に含まれる当該抗原を検出できるようにしたことを特徴とする抗原検出装置も、本発明に含まれる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明に係る標的分子認識ポリマーは、以上のように、標的分子を認識し、これと結合することができる標的分子認識ポリマーの少なくとも一部が、溶媒を吸収することによって膨張し、溶媒を排出することで収縮する構成となっていることを特徴としている。また、本発明に係る標的分子認識ポリマーの製造方法は、標的分子を特異的に認識する標的分子認識ポリマーの製造方法であって、標的分子と、当該標的分子と相互作用するリガンドを有する機能性モノマーとを混合して、当該リガンドに当該標的分子が結合した結合体を形成する結合体形成工程と、上記結合体と、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめることができる吸水性モノマーとを当該溶媒中にて重合して重合体を形成する重合工程と、上記重合体から上記溶媒を排出することによって、当該重合体を収縮させる溶媒排出工程と、上記溶媒排出工程によって、収縮した重合体から標的分子を除去して、標的分子認識ポリマーを形成する除去工程とを含むことを特徴としている。また、本発明に係る、流路構造体に設けられた流路に上記標的分子認識ポリマーを充填する充填方法は、以上のように、収縮した上記標的分子認識ポリマーを上記流路に設置し、設置後、当該標的分子認識ポリマーを上記溶媒と接触させて膨張させることによって、当該流路への充填を完了することを特徴としている。本発明に係る、流路構造体に設けられた流路に膨張した状態で充填された上記標的分子認識ポリマーを当該流路から除去する除去方法は、以上のように、膨張した状態の上記標的分子認識ポリマーから上記溶媒を排出させて、当該標的分子認識ポリマーを収縮させることによって、上記流路から除去することを特徴としている。また、本発明に係る流路構造体は、所定の間隔の隙間を有する柵状構造体が、上記流路に設けられていることを特徴としている。また、本発明に係るチップ素子は、上記流路構造体を備えていることを特徴としている。また、本発明に係る抗原検出装置は、上記チップ素子を備え、上記流路構造体に特定の抗原と相互作用する上記標的分子認識ポリマーを充填したことによって、外部環境中に含まれる当該抗原を検出できるようにしたことを特徴としている。
【００４３】
以上の構成とすれば、標的分子のみに対して高い識別性をもちながらも、各種の分析を
行う際に、分析装置に設けられた流路へのＭＩＰ充填操作が簡便かつ廉価で実施できる標的分子認識ポリマー、流路構造体、及び当該流路構造体への標的分子認識ポリマーの充填方法、並びに該標的分子認識ポリマーを用いたマイクロチップ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】
【００４４】
〔１〕本発明に係る標的分子認識ポリマー、及びその製造方法
本発明に係る標的分子認識ポリマー及びその製造方法についての一実施形態を説明する。なお、以下の説明では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲が、以下の実施形態および図面に限定されるものではない。
【００４５】
本発明に係るＭＩＰは、詳細は後述するが、標的分子と、当該標的分子と相互作用するリガンドを有するモノマーとを混合して形成した標的分子−モノマー結合体を重合して重合体を形成し、この重合体から標的分子を脱離させることによって製造される。このようにして製造されたＭＩＰは、重合体内の標的分子が消失した部分に標的分子の鋳型のような状態で標的分子と相互作用可能なリガンド部位が残り、この部位と標的分子とが特異的に結合する。
【００４６】
このようなＭＩＰは、製造時に標的分子の種類を変えることによって、様々なＭＩＰを提供することができる。具体例としては、人工抗体がある。通常、抗体は、動物を対応する抗原で免疫して、ポリクローナル抗体を誘導するか、融合細胞（Ｂ細胞）を用いて、得られた細胞ラインにモノクローナル抗体を生産させることにより行われる。しかしながら、抗体の生産は時間のかかる方法であり、数々の煩雑な工程を経る必要があるため、生産効率を充分に高めることが困難である。また、抗体は不安定な生物分子であるため、取り扱いや保存に注意を要する。これに対して、ＭＩＰからなる人工抗体は、上記官能基として抗体の特性を模倣した特異的結合部を備えていることから、抗体と同様に機能できるうえに、上記したような比較的簡易な工程によって製造でき、また、安定であるという利点を備える。
【００４７】
本発明に係るＭＩＰの特徴的構成としては、その少なくとも一部が、溶媒を吸収することによって膨張し、反対に溶媒を排出することで収縮する構成となっている点である。
【００４８】
具体的には、本実施形態におけるＭＩＰは、
（Ｉ）標的分子と相互作用するリガンドを有する機能性モノマーと、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめる吸水性モノマーとが重合した構成
であるか、もしくは
（ＩＩ）標的分子と相互作用するリガンドを有する、イオン結合または水素結合によって溶媒を繋ぎとめる吸水性モノマーが重合した吸水性ポリマー
である。
【００４９】
なお、本明細書中において「機能性モノマー」とは、重合後に吸水性を持たないポリマーとなるモノマーのことである。また、本明細書中において「吸水性モノマー」とは、重合後に吸水性をもつポリマーとなるモノマーのことである。
【００５０】
まず、上記（Ｉ）の構成のＭＩＰについて説明する。
【００５１】
機能性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、トリフルオロメタクリル酸、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、ビニル安息香酸、４−ビニルベンジルイミドジ酢酸、２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸、２，６−ビスアクリルアミドピリジンなど親水性機能性モノマーが挙げられる。なお、これらの機能性モノマーは複数種組み合わせて使用してもよい。
【００５２】
機能性モノマーには、標的分子と相互作用するリガンドが設けられている。なお、ここで「相互作用」とは、標的分子とリガンドによる水素結合、イオン相互作用などのような非共有結合的相互作用、またはその可逆的共有相互作用を指す。
【００５３】
上記標的分子としては、薬物、代謝産物、ヌクレオチド、核酸、炭水化物、タンパク質、ホルモン、有毒物質、ステロイドを用いることができる。
【００５４】
また、吸水性モノマーとしては、デンプン系、セルロース系、ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール系などが挙げられる。また、これらは複数種組み合わせて使用してもよい。
【００５５】
また、本実施形態におけるＭＩＰは、ＭＩＰ内の少なくとも２つのリガンドによって、１つの標的分子が相互作用（結合）するように構成されていることが好ましい。このように構成するためには、機能性モノマー量と標的分子量とを最適化することによって実現することができる。この最適化は、標的分子毎に固有の機能性モノマー量による。これにより、標的分子との相互作用を確実なものとすることができる。
【００５６】
以下に、上記（Ｉ）の構成のＭＩＰの製造方法を説明する。
【００５７】
まず、機能性モノマーと標的分子とを混合して、標的分子を機能性モノマー中のリガンドに結合させた結合体を形成する（結合体形成工程）。
【００５８】
次に、上記結合体と、架橋剤と、吸水性モノマーとを重合させて重合体を形成する（重合工程）。架橋剤には、従来公知のものを用いることができ、具体的には、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを用いることができる。
【００５９】
この重合工程では、機能性モノマーと吸水性モノマーとが、ランダム共重合、交互共重合、ブロック共重合、グラフト共重合などの配列で重合して上記重合体が形成される。
【００６０】
これらの重合は、ラジカル重合（塊状重合、懸濁重合、溶液重合、乳化重合、シード重合、分散重合、逆懸濁重合、ソープフリー重合）、イオン重合（アニオン重合、カチオン重合）、溶融重合、固相重合、界面重合などから適宜選択することができる。
【００６１】
そして、洗浄によって微粒子から標的分子を除去して本発明に係るＭＩＰ（上記（Ｉ）の構成）を作製することができる（除去工程）。
【００６２】
得られた重合体は溶媒を含んで膨張しているため、該重合体から溶媒を排水する（溶媒排出工程）。排水方法には、熱や高塩濃度溶液の添加、真空乾燥などがある。そして、溶媒を排水した重合体を破砕する。
【００６３】
なお、上記の説明では架橋剤を使用して重合を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、架橋剤を用いなくとも、機能性モノマーと吸水性モノマーとが重合して重合体を形成できるものを採用してもよい。
【００６４】
また、これとは反対に、架橋剤の他に、補助モノマーを混合してもよく、開始剤を混合してもよい。補助モノマーとしては、架橋構造の形成を補助するものであれば従来公知のものを使用することができ、具体的には、アクリルアミドを用いることができる。また、開始剤としては、重合を開始させる作用を及ぼすものであれば従来公知のものを使用することができ、具体的には、過硫酸ナトリウムを用いることができる。
【００６５】
また、上記の説明では、結合体を形成した後で、架橋剤及び吸水性モノマーを添加混合しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、機能性モノマーと、標的分子と、架橋剤と、吸水性モノマーを同時に混合して重合する構成であってもよい。これにより、上記の製造方法と比較してＭＩＰを迅速に製造することができる。
【００６６】
以上の製造方法によって製造されたＭＩＰを、図１に模式的に示す。
【００６７】
上記ＭＩＰ １では、図１に示すように、標的分子と相互作用するリガンド４を少なくとも２つ以上有している。
【００６８】
機能性ポリマー２と吸水性ポリマー３とは、架橋されており、架橋度合いによって吸水率を調整することができる。すなわち、架橋度合いが高くなればなるほど、吸水率は下がる。
【００６９】
ここで、「吸水率」とは、吸水性ポリマーが水を含んでいない状態の重さで水を含んだ状態の重さを除算したものを指し、吸水膨張率と同義語である。
【００７０】
図２は、図１のような形態をもつＭＩＰがその内部に水を留める過程を示した概念図である。なお、ここで、図２では、図１のような形態をもつＭＩＰの一例として、ポリアクリル酸塩系の吸水性ポリマー３と、機能性ポリマー２とが重合してなるＭＩＰを示している。
【００７１】
ポリアクリル酸塩系吸水性ポリマー３の中に含まれるカルボン酸ナトリウム基（−ＣＯＯ− Ｎａ＋ ）は親水基であるため（図２の（ａ））、ポリマーのもつ網目構造の中に水１０が入ってくると、Ｎａ＋ が解離して水１０内に移動し、分子鎖には−ＣＯＯ− が残ることになる（図２の（ｂ））。この残った−ＣＯＯ− 同士は反発し合うため、網目構造は広げられて、更に多くの水１０’が入ってくる。一方、−ＣＯＯ− 同士はＮａ＋ を引っ張り合うため、これによって水分子は親水基に捉えられ、吸水性ポリマー３内に保持される。このようにして瞬時に、大量の水を吸収することができる（図２の（ｃ））。
【００７２】
以上で説明したように、（Ｉ）の構成のＭＩＰは、機能性モノマーと吸水性モノマーとを用いている。これにより、後述する（ＩＩ）の構成のものよりも、リガンドをもつモノマーの選択幅が広がるため、多種のＭＩＰを得ることができる。
【００７３】
また、（Ｉ）の構成のＭＩＰは、膨張・収縮という構造変化を吸水性ポリマーのみが行うので、機能性ポリマーのもつリガンドの空間的配置が変化せず、よって、ＭＩＰの分子認識性が失われにくいという利点がある。これは、ＭＩＰが標的分子を認識するには、少なくとも２つ以上のリガンドによって形成されている空間的配置が重要であることによる。
【００７４】
次に、上記（ＩＩ）の構成のＭＩＰを説明する。
【００７５】
（ＩＩ）の構成のＭＩＰは、上記したように、リガンドを有する吸水性モノマーを重合してなる。（ＩＩ）の構成のＭＩＰを図３に模式的に示す。
【００７６】
本実施形態における（ＩＩ）の構成のＭＩＰ １’は、図３に示すように、リガンドを有する吸水性ポリマーのみによって構成されている。（ＩＩ）の構成のＭＩＰ １’も、図２に示したメカニズムと同じメカニズムによって吸水することができる。
【００７７】
ＭＩＰを吸水性モノマーのみから構成することによって、上記（Ｉ）の構成のＭＩＰと比較して、架橋度を少なくすることができる。そのため、より吸水率の大きいＭＩＰを作製することができる。また、全ての網目構造にリガンド４が存在するので、反応サイトの数を増やすことができる。
【００７８】
なお、（ＩＩ）の構成のＭＩＰに用いられる吸水性ポリマーは、上記した（Ｉ）の構成において例示した吸水性ポリマーを用いることができる。
【００７９】
また、この吸水性ポリマーに設けられているリガンドについても、標的分子と相互作用できるものであれば特に制限はなく、上記した（Ｉ）の構成において例示したものを用いることができる。
【００８０】
上記（ＩＩ）の構成の製造方法としては、吸水性モノマーと、標的分子と、架橋剤とを混合して、吸水性モノマーと標的分子とが結合した複合体を形成して重合する。そして、重合して得られた吸水性ポリマーは吸水して膨張しているので、熱や高塩濃度溶液の添加、真空乾燥などによって該ポリマーから排水する。そして、最終工程として、破砕して微粒子状とした後、洗浄により微粒子より標的分子を除去して本発明に係るＭＩＰ（上記（ＩＩ）の構成）を作製することができる。
【００８１】
なお、架橋剤等についても、上記した（Ｉ）の構成において例示した条件を採用することができる。
【００８２】
また、本発明に係るＭＩＰは、上記した（Ｉ）及び（ＩＩ）の構成以外にも、図４に示すような構成（以下、（ＩＩＩ）の構成とする）も含まれる。
【００８３】
図４は、（ＩＩＩ）の構成であるＭＩＰを模式的に示している。（ＩＩＩ）の構成であるＭＩＰは、機能性ポリマー２と吸水性ポリマー３が重合することなく絡まっており、標的分子に対して相互作用するリガンド４を少なくとも２つ以上有している。
【００８４】
図４に示す（ＩＩＩ）の構成のＭＩＰでは、機能性ポリマー２と吸水性ポリマー３とをそれぞれ重合する必要があるため、重合過程が２段階になる。
【００８５】
（ＩＩＩ）の構成とすれば、（Ｉ）の構成と同様、リガンドをもつモノマーの選択幅がより広がるため、多種のＭＩＰを得ることができる。
【００８６】
〔２〕標的分子認識ポリマーの充填方法
本発明に係る、流路構造体に設けられた流路に上記標的分子認識ポリマーを充填する充填方法は、以下の通りである。
【００８７】
上記した製造方法によって得られる（Ｉ）〜（ＩＩＩ）の構成のＭＩＰは、収縮して粒径が小さい微粒子となっており、マイクロチップ（流路構造体）の流路へは、この微粒子状のＭＩＰを充填する。図５に充填時の一例を示す。
【００８８】
図５は、マイクロチップのＭＩＰ充填流路部分を示した断面図である。
【００８９】
図５の（ａ）において、流路１１つまり溶液が流れる箇所は、マイクロチップの蓋１２とマイクロチップの底面１４に挟まれた部分であり、溶液は、溶液導入方向１３から導入され溶液排出方向１６へと流れる。また、流路１１は、微粒子状ＭＩＰが任意の流路箇所に留まるように、ＭＩＰを留める壁１５を備えている。このＭＩＰを留める壁１５部分に形成される空隙の大きさ（流路の幅）は、収縮した微粒子状ＭＩＰ １が通過できない大
きさである（図５の（ａ））。流路１１１の幅は特に制限されるものではないが、例えば、５０μｍ〜１ｍｍとすることができる。
【００９０】
ここで、以下の説明において使用する「細粒」という文言は、従来ではその大きさのため、つまり非常に微細であるため、流路への充填には不適であったＭＩＰを指し、「微粒子状ＭＩＰ」という文言は、この「細粒」と同じ大きさのＭＩＰも含むことを示している。また、後述の「ＭＩＰ粒子」とは、細粒よりも大きいサイズ、つまり従来でも流路へ充填可能であった程度の大きさのＭＩＰを指すこととする。
【００９１】
次に、微粒子状ＭＩＰ １を充填する（図５の（ｂ））。ＭＩＰ １の充填には、該ＭＩＰが吸収できない充填用溶媒に懸濁して流路へ流し込む、もしくはＭＩＰが乾いた状態で、流路の溶液導入方向１３から圧入、溶液排出方向１６から吸引するなどがある。そして、次に、ＭＩＰ １が吸収できる吸収用溶媒（溶媒）を流して溶媒を吸収させ、粒径が大きくなったＭＩＰ １で流路１１を充填する（図５の（ｃ））。
【００９２】
上記「充填用溶媒」としては、有機溶媒や高濃度塩化ナトリウム溶液を用いることができる。また、上記「吸収用溶媒」としては、ＭＩＰが吸収できる、水や低塩濃度の水溶液を用いることができる。
【００９３】
カラムなどの流路にＭＩＰを充填する際はその粒径が小さいほど充填しやすいが、従来は、粒径が小さい細粒を流路内に詰めた場合、細粒が固まって流路を塞ぐために高い圧力で流さなければならなかったり、流量が少ないために反応時間が長くなったりするため、サイズの櫛分けが必要という問題があった。本発明に係る、溶媒を吸収または排出することによって収縮・膨張するＭＩＰであれば、この問題は解決する。ＭＩＰ作製時には膨張している状態でＭＩＰを作成するが、流路に充填する際は収縮して粒径の小さくなった状態のＭＩＰを充填する。これにより充填操作が非常に簡便になる。充填後は、ＭＩＰ作製時と同様に膨張させて粒径の大きくなったＭＩＰを分析などに使用すればよい。
【００９４】
これにより従来のＭＩＰ破砕法の回収率である５０％未満をはるかに上回る回収率を上げることができる。なぜなら、従来のＭＩＰでは破砕後に廃棄しなくてはならなかった細粒と同等のサイズでも、本発明に係るＭＩＰの細粒ならば使用できるからである。細粒でも膨張することによってその膨張率に比例したより大きなサイズのＭＩＰ粒子になることができる。
【００９５】
また、従来のシリカ表面に形成したＭＩＰでは表面積に応じた反応サイトしか得られなかったのに対して、本発明のＭＩＰではポリマー内部にまで溶液を取り込むため反応サイトが多くなり、反応性向上、時間短縮につながる。また、ポリマー内部に溶液を取り込むため、空間が多くなり溶液を流す圧力をより下げることが可能である。
【００９６】
また、収縮・膨張という簡単な方法でＭＩＰのサイズを変化させることができるため、流路へのＭＩＰの詰め替えが簡便になる。流路に充填されているＭＩＰを排出するときには、溶媒を排出させて粒径を小さくすれば、容易に行うことができる。このため、流路に負担がかかりにくく、容易にＭＩＰの詰め替えが可能となる。また、流路の負担が少ないため、その信頼性を高めることができる。
【００９７】
吸水性ポリマーを用いた本発明においては、ＭＩＰ作製時の架橋度を少なくすれば、吸水率を上げることができる。吸水率を調整すれば、排水時と吸水時のＭＩＰの粒子サイズ比を自由に変えられるため、各種流路サイズに応じて、充填操作をより簡易にすることができる。
【００９８】
ところで、本発明に係るＭＩＰにおいても、従来同様、ＭＩＰの充填量にばらつきが出るという懸念がある。これは、ＭＩＰを用いた分析の際には大きな問題となる。また、ＭＩＰ充填量の誤差が大きく、充填しすぎると溶液を流路内に流すための圧力が大きくなってしまう。そこで、本発明に係る流路構造体では、ＭＩＰの充填量の誤差を少なくするために、過剰に充填されたポリマーを、予め作製されたポリマー溜め、ポリマー退避路へと移動させるような構造をもつ流路を設けている。以下に、その構成について詳述する。
【００９９】
図６は、マイクロチップのＭＩＰ充填流路部分を示した断面図である。図６の（ａ）において、流路３１つまり溶液が流れる箇所は、マイクロチップの蓋３５とマイクロチップの底面３７に挟まれた部分であり、溶液は、溶液導入方向３６から導入され溶液排出方向３９へと流れる。また、流路３１は、微粒子ＭＩＰを留める壁３８が設けられている。このＭＩＰを留める壁３８部分では、流路は、収縮した微粒子状ＭＩＰが通過できない大きさとなっている（図６の（ａ））。
【０１００】
更に、図６に示すＭＩＰ充填流路では、過剰量のＭＩＰを流路３１から外へと流せるように流路３１上にＭＩＰ排出口３４を設け、ＭＩＰ排出口３４にバルブ３３とチューブ（退避流路）３２を取り付けた構成となっている（図６の（ａ））。流路３１の大きさは、例えば、５０μｍ〜１ｍｍとすることができ、ＭＩＰ排出口３４は、直径５０μｍ〜１ｍｍ、高さ５ｍｍ〜１ｃｍとすることができる。また、チューブ３２は、直径５０μｍ〜１ｍｍ、長さ１〜５ｃｍとすることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、流路幅、深さ、排出口の直径、高さ及びチューブの直径、長さは適宜設計することができる。
【０１０１】
充填手順としては、まず、微粒子状ＭＩＰ １を充填する（図６の（ｂ））。この時、バルブ３３で流路３１とチューブ３２を断絶し、流路３１のみにＭＩＰ １が充填されるようにしておく。
【０１０２】
次に、微粒子状ＭＩＰ １を膨張させる（図６の（ｃ））。この時、バルブ３３を開けて流路３１とチューブ３２を連通しておく。溶液を流して微粒子状ＭＩＰ １に吸収させると、微粒子状ＭＩＰ １は膨張して粒径の大きいＭＩＰ１となる。大きいＭＩＰ１のうち、流路３１の許容量、つまりＭＩＰ排出口３４と流路３１が交じる箇所、を超えて更に溶液導入方向３６へと膨張しようとするＭＩＰ １は、ＭＩＰ排出口３４及びチューブ３２へと誘導され、流路３１の外へと排出される。
【０１０３】
これにより、ＭＩＰ １は、壁３８からＭＩＰ排出口３４まで流路３１を満たすことができる（図６の（ｄ））。
【０１０４】
なお、マイクロチップを分析に使用する際には、分析反応に使用する溶液が流路３１内のみを流れるようにするため、バルブ３３でチューブ３２と流路３１を断絶して、当該溶液がチューブ３２内に流入することを回避する。
【０１０５】
このように、過剰量のＭＩＰをマイクロチップの外へと排出することによって、一定体積を占めるようにＭＩＰの詰め替えを行うことができ、マイクロチップを繰り返し使用して、データの再現性を確保することができる。
【０１０６】
図７に別の一例を示す。
【０１０７】
図７は、マイクロチップのＭＩＰ充填流路部分を示した断面図である。
【０１０８】
図７の（ａ）において、流路２１つまり溶液が流れる箇所は、マイクロチップの側面２
２に挟まれた部分であり、溶液は、溶液導入方向２３から導入され溶液排出方向２５へと流れる。また、流路２１は、微粒子状ＭＩＰ １が任意の流路箇所に留まるように、ＭＩＰを留める壁２４を設けている。このＭＩＰを留める壁２４に形成される空隙の大きさ（流路の幅）は、収縮した微粒子状ＭＩＰ １が通過できない大きさである。例えば、流路２１は、５０μｍ〜１ｍｍの流路幅、５０μｍ〜１ｍｍの流路深さとすることができるがこの範囲に限定されるものではない。
【０１０９】
更に、過剰量のＭＩＰを流路２１から外へと流せるように流路２１内にＭＩＰ溜め２７を設ける。図７の（ａ）では、流路２１を分岐させた流路をＭＩＰ溜め２７とするために、分岐流路にＭＩＰを留める壁２８を設け、ＭＩＰ膨張時及び過剰量ＭＩＰ排出時の溶液は溶液排出方向２９に流れるようにしている。ただし、ＭＩＰ溜めの形状は上記のような流路形状に限定されるものではない。流路２１とＭＩＰ溜め２７を分離するためのバルブ２６も設ける（図７の（ａ））。
【０１１０】
まず、微粒子状ＭＩＰ １を充填する（図７の（ｂ））。この時、バルブ２６で流路３１とＭＩＰ溜め２７を断絶し、流路２１のみにＭＩＰが充填されるようにしておく。
【０１１１】
次に、微粒子状ＭＩＰ １を膨張させる（図７の（ｃ））。この時、バルブ２６を開けて流路２１とＭＩＰ溜め２７を繋いでおく。溶液を流して該ＭＩＰに溶媒を吸収させると、微粒子状ＭＩＰ １は膨張して粒径の大きいＭＩＰ １となる。そのうちの過剰量のＭＩＰつまりＭＩＰ溜め２７と流路２１が交じる箇所よりも更に溶液導入方向２３へと膨張しようとするＭＩＰ １は、ＭＩＰ溜め２７へ、溶液は溶液排出方向２９へと誘導され、流路２１の外へと排出される。
【０１１２】
これにより、ＭＩＰ １は、ＭＩＰを留める壁２４からＭＩＰ溜め２７と流路２１との分岐点まで流路２１を満たす（図７の（ｄ））。分析などの反応に使用する溶液が流路２１内のみを流れるようにするため、バルブ２６でＭＩＰ溜め２７と流路２１を断絶することによって流路２１を密閉する。
【０１１３】
このように、流路内にポリマー溜めを作製すれば図６の構成に比べて非常に小型で簡易なマイクロチップを作製することができる。
【０１１４】
ところで、流路において溶液を流すと、それに伴ってＭＩＰが流水方向に移動する。ＭＩＰの流水方向の移動に伴ってＭＩＰが流水方向に圧縮され変形するために、ＭＩＰの反応効率が下がることがある。これを補うためには、流路内でのＭＩＰの移動をできるだけ減らさなければならない。そこで、本実施形態では、その点を解消すべく、図８に示すような構成を提案する。
【０１１５】
図８は、マイクロチップのＭＩＰ充填流路部分を示した断面図である。
【０１１６】
図８の（ａ）において、流路５１つまり溶液が流れる箇所は、マイクロチップの蓋５５とマイクロチップの底面５８に挟まれた部分であり、溶液は溶液導入方向５６から導入され溶液排出方向６１へと流れる。
【０１１７】
まず、ＭＩＰを留める壁６０と柵状内壁（柵状構造体）５７が設けられた流路５１を作製する。
【０１１８】
ＭＩＰを留める壁６０は、微粒子状ＭＩＰ １を任意の流路箇所に留める。このＭＩＰを留める壁６０に形成される空隙の大きさ（流路の幅）は、収縮した微粒子状ＭＩＰ １が通過できない大きさである。
【０１１９】
柵状内壁５７は、ＭＩＰの移動を少なくするための間仕切りとして機能する。柵状内壁は、５μｍ〜１０ｍｍの内壁幅のものを少なくとも１つ以上並べたものである（図８の（ａ））。ただし、柵状内壁の幅は、この範囲内に限定されるものではない。柵状内壁５７の柵は、微粒子状ＭＩＰ １が通り抜けることができるだけの間隔（図８の（ａ’））、かつ膨張して膨張したＭＩＰ １が通り抜けることができない程度の間隔（図８の（ｂ’））で少なくとも１つ以上並べられている。
【０１２０】
更に、柵状内壁５７に仕切られた流路区分毎に図６や図７のような過剰量ポリマーを流路５１から外へと除ける構造を取り付ける。吸水していない粒径の小さいＭＩＰは、柵状内壁５７に仕切られた流路区分毎に等しく充填されなければならない。従って、柵状内壁５７に仕切られた流路区分毎に、流路５１上にＭＩＰ排出口５２を設け、ＭＩＰ排出口５２にはバルブ５３とチューブ（退避流路）５４を取り付ける（図８の（a））。
【０１２１】
流路５１は、５０μｍ〜１ｍｍの流路幅、５０μｍ〜１ｍｍの流路深さとすることができる。ＭＩＰ排出口は、５０μｍ〜１ｍｍの直径、５ｍｍ〜１ｃｍの高さとすることができる。チューブは、５０μｍ〜１ｍｍの直径、１〜５ｃｍの長さとすることができる。ただし、流路幅、深さ、排出口の直径、高さ及びチューブの直径、長さは上記範囲内に限定されるものではない。
【０１２２】
まず、微粒子状ＭＩＰ １を充填する（図８の（ａ））。この時、バルブ５３で流路５１とチューブ５４を断絶し、流路５１のみに微粒子状ＭＩＰ １が充填されるようにしておく。
【０１２３】
次に、微粒子状ＭＩＰ １を膨張させる（図８の（ｂ））。この時、バルブ５３を開けて流路５１とチューブ５４を繋いでおく。溶液を流して該ＭＩＰに溶媒を吸収させると、微粒子状ＭＩＰ １は膨張したＭＩＰ １となる。そのうちの過剰量のＭＩＰつまりＭＩＰ排出口５２と流路５１が交じる箇所よりも更に溶液導入方向５６へと膨張しようとするＭＩＰは、ＭＩＰ排出口５２及びチューブ５４へと誘導され、流路５１の外へと排出される。
【０１２４】
これにより、ＭＩＰ １は、ＭＩＰを留める壁６０から溶液導入方向５６に一番近いＭＩＰ排出口５２まで流路５１を満たす（図８の（ｃ））。微粒子状ＭＩＰ １を膨張させると柵状内壁５７と柵状内壁５７の間に膨張したＭＩＰ １が挟まれるため、ＭＩＰ １は柵状内壁５７の間、つまりわずかな隙間でしか動くことができなくなる。従って、ＭＩＰの移動及び圧縮変形を少なくすることができる。分析などの反応に使用する溶液が流路５１内のみを流れるようにするため、バルブ５２でチューブ５４と流路５１を断絶することによって流路５１を密閉する。
【０１２５】
以下に、本発明をアレルゲン検出用チップ（チップ素子）へ応用した例について説明する。
【０１２６】
図９は、本発明のＭＩＰを用いたアレルゲン検出用チップ（チップ素子）、及びこれを用いたアレルゲン検出装置（抗原検出装置）の構成を示す図である。アレルゲン検出装置６００は、図９に示すように、検出用チップ５０１と装置本体（チップを除く部分）５００から構成されている。
【０１２７】
アレルゲン検出用チップ５０１は、基板４００上に、導入部３００、導出部３０１、ＭＩＰ排出部３０２、ＭＩＰ導入部７０、反応部４０、及びそれらを連結させる流路７２、４３、４６が設けられている。
【０１２８】
更に、反応部４０は、柵状内壁４２、及びＭＩＰ排出部３０２へと繋がる流路４４ａ〜ｃ、その流路とＭＩＰの充填部を隔てるバルブ４５ａ〜ｃを備えている。導出部３０１へと続く流路４６と反応部４０は、ＭＩＰよりも幅が狭くなっている流路４３によって繋がっている。
【０１２９】
ここで、上記導入部３００、導出部３０１及びＭＩＰ導入部７０、ＭＩＰ排出部３０２は、直径が１００μｍ以上、深さが５０μｍ〜１ｍｍの穴である。ただし、導入部３００、導出部３０１、ＭＩＰ導入部７０、ＭＩＰ排出部３０２の大きさは、上記の値に限られるものではない。加えて、ＭＩＰ排出部３０３は、少なくともＭＩＰが通ることのできる径口を有する。
【０１３０】
反応部（流路構造体）４０は、アレルゲンタンパク質（抗原）と本発明のＭＩＰとを反応させる部位であり、反応部４０には本発明のＭＩＰを充填する。このＭＩＰよりも幅が狭くなっている流路４３のために、ＭＩＰを反応部４０に留めることができる。また、この反応部４０は、本発明のＭＩＰの詰め替えが可能になっている。
【０１３１】
ここでは、標的分子としてスギ花粉の抗原を例に挙げる。
【０１３２】
スギ花粉の抗原と特異的に反応するようＭＩＰが形成されており、ＭＩＰ導入部７０から、反応部４０に移動したスギ花粉抗原がＭＩＰと結合し、ここに留まることになる。
【０１３３】
このようなチップ構造は、ウェットエッチング等を用いてガラス基板等を加工することにより容易に形成することができ、チップ形成用の基板４００としては、例えば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、ガラス、プラスチック材料を用いることができる。また、チップ基板４００上に形成される流路７２、４３、４６の横断面形状としては、正方形、長方形、台形等の形成が一般的な形状として例示でき、流路の底を円の一部のように丸くしてもよい。
【０１３４】
図９には示していないが、このチップは基板４００の上に蓋板（材質は基板４００と同様）で覆われている。この蓋板は、導入部３００、導出部３０１、ＭＩＰ導入部７０、ＭＩＰ排出部３０２のそれぞれに対応する位置に対応する孔が設けられている。
【０１３５】
次に検出用チップ５０１に連結される装置本体５００について説明する。
【０１３６】
装置本体５００は、チップ５０１の導入部３００の導入口に連結してチップ５０１内に導入部３００の導入口からキャリア液を流入させる流通配管３３６と、導出部３０１の導出口から流れ出るキャリア液を装置本外部側に導く流通配管３３８、及びＭＩＰ排出部３０２から過剰なＭＩＰを装置本体外部側に導く流通配管３３７がある。
【０１３７】
流通配管３３７と流路３３３は、それぞれ独立しており、交わっていない。流通配管３３７は、流路３３３の上を立体的に交差しているのみである。
【０１３８】
装置本体５００内でキャリア液が流れる流路２１０、流路２１６、流路３３２、キャリア溶液の流れを制御するコック２１５ａ〜ｄ、キャリア液を送液するポンプ２１４（送液手段）、キャリア液を貯蔵するキャリア液タンク２１２（キャリア液貯蔵部）、標識物質付認識物質を含む標識物質付認識物質溶液タンク（標識物質付認識物質一時貯蔵部）２１１、標識を検出する検出手段３３０、過剰な標識物質付認識物質等を廃液する廃液タンク２１３を備えている。この例では、標識物質付認識物質溶液タンクには、キャリア液に溶解した標識物質付認識物質（標識抗体）が含まれるが、固体状態で存在していてもよい。
【０１３９】
装置本体５００内でＭＩＰ充填溶液が流れる流路２２０、ＭＩＰ充填溶液の流れを制御するコック２２５ａ〜ｄ、ＭＩＰ充填溶液を送液するポンプ２２４（送液手段）、ＭＩＰ充填溶液を貯蔵するＭＩＰ充填溶液タンク（ＭＩＰ充填溶液貯蔵部）２２２、ＭＩＰを含むＭＩＰ分散液タンク（ＭＩＰ一時貯蔵部）２２１、過剰なＭＩＰを溜める廃ＭＩＰタンク３３１を備えている。
【０１４０】
流路３３３の幅は、少なくとも、膨張したＭＩＰが通ることのできない大きさである。このため、廃ＭＩＰタンク３３１に過剰なＭＩＰが溜められる。
【０１４１】
ポンプ２１４、２２４は、流路内にキャリア液を送液させるためのものであり、マイクロリットル／秒からミリリットル／秒の液を流すことのできるマイクロポンプやシリンジタイプなどの送液ポンプが利用できる。
【０１４２】
流路変更手段であるコックについては、特段の制約はないので、通常のものが使用できる。流通配管群についても同様である。
【０１４３】
装置本体５００とチップ５０１とを液漏れさせることなく連結するために、流路を結合することのできる種々の連結具を利用することができる。例えば、吸盤形状のゴム製連結具を用いることができ、配管群の末端にこのようなゴム製連結具が設けられていると、チップ５０１の導入口３００、導出口３０１やＭＩＰ排出部３０２にこの連結具を押し当てることにより簡単に両者を連結でき、両者間で液を流通させることが可能になる。なお、このような連結具をチップ５０１側に設けてもよく、この場合にも同様な便宜が得られる。
【０１４４】
上記検出手段３３０は、適用する測定方法に応じて具体的構成が変わるが、例えば蛍光標識法により検出する場合は、紫外線を発生させる光源、紫外線をチップの反応部に照射するための光学系、及び標識抗体からの蛍光を検出するディテクターから構成される。
【０１４５】
アレルゲン検出装置は、上記チップ５０１と装置本体５００とからなる。次にこのアレルゲン検出装置を用いたアレルゲンタンパク質の検出方法について説明する。
【０１４６】
〔工程１：装置の組み立て〕
まず、装置本体５００の流通配管３３６、３３８、３３７それぞれをチップ５０１の導入部３００の導入口、導出部３０１の導出口、ＭＩＰ排出部３０２の排出口に連結する。
【０１４７】
〔工程２：流路へのキャリア溶液循環〕
コック３３５ａで２つに分岐する循環流路を形成する。すなわち、コック２１５ａ、２１５ｄ、２１５ｅ、２２５ａ、３３５ａ、４６、３３５ｃ、３３５ｂを調整し、流路２１０、流通配管３３６、導入部３００、ＭＩＰ導入部７０、流路７２、反応部４０、流路４３、流路４６、導出部３０１、流通配管３３８、流路２１６、ポンプ２１４からなる循環流路と、コック２１５ａ、２１５ｄ、２１５ｅ、２２５ａ、３３５ａ、４６、３３５ｃ、３３５ｂを調整し、流路２１０、流路３３２、流路２１６、ポンプ２１４からなる循環流路を形成する。
次に、ポンプ２１４を駆動させるとともに、コック２１５ｃを開放し、キャリア液タンク２１２内のキャリア溶液を上記循環流路に供給し、循環流路内をキャリア溶液で満たす。この工程は、流路内の空気を追い出す工程であり、これによりチップ内への空気の混入を防止することができる。
【０１４８】
〔工程３：流路へのＭＩＰ充填溶液循環〕
反応部４０で２つに分岐する循環流路を形成する。すなわち、コック２２５ａ、２２５ｄ、２２５ｅ、３３５ａ、３３５ｂ、３３５ｃを調整し、流路２２０、流通配管３３６、導入部３００、ＭＩＰ導入部７０、流路７２、反応部４０、導出部３０１、流通配管３３８、流路２１６、ポンプ２２４からなる循環流路と、コック４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４６を調整し、流路２２０、流通配管３３６、導入部３００、ＭＩＰ導入部７０、流路７２、反応部４０、流路４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４６、ＭＩＰ排出部３０２、流通配管３３７、流路２１６からなる循環流路を形成する。
そして、ポンプ２２４を駆動させるとともに、コック２２５ｄを開放しＭＩＰ充填溶液タンク２２２内のＭＩＰ充填溶液を上記循環流路に供給し、循環流路内をＭＩＰ充填溶液で満たす。また、コック２１５ｄを操作して、チップ内のキャリア液を廃液タンク内に流すようにするとともに、キャリア液タンク２１２内のキャリア溶液を上記循環流路に供給し、少なくとも２周り以上流路内を循環させる。この状態で数分間かけてチップ内のキャリア液を廃液タンクに廃液しつつ、流路内をＭＩＰ充填溶液に入れ替える。
なお、ＭＩＰ充填溶液タンク２２２内には、新鮮なＭＩＰ充填溶液が貯蔵されており、タンク内圧が循環流路よりも高くしてある。したがって、タンク２２２内のＭＩＰ充填溶液が循環済みのキャリア液やＭＩＰ充填溶液で汚染されることはない。
この工程は、流路内の空気を追い出す工程であり、これによりチップ内への空気の混入を防止することができる。加えて、流路内のＭＩＰ充填溶液をキャリア液に置き換える工程でもある。
【０１４９】
〔工程４：反応部へのＭＩＰ充填〕
コック２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄ、４６を開けて、ポンプ２２４を駆動し、ＭＩＰ溶液を反応部４０に流し込む。反応部４０がＭＩＰで充填されたら、コック２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄを閉じる。
【０１５０】
〔工程５：キャリア液によるＭＩＰの膨潤〕
コック２１５ａ、２１５ｄ、２１５ｅ、２２５ａ、３３５ａ、４６、３３５ｃ、３３５ｂ、２２５ｅを調整し、流路２１０、流通配管３３６、導入部３００、ＭＩＰ導入部７０、流路７２、反応部４０、流路４３、流路４６、導出部３０１、流通配管３３８、流路２１６、ポンプ２１４からなる循環流路を形成する。
そして、ポンプ２１４を駆動させるとともに、コック２１５ｃを開放し、コック２１５ｄを操作して、チップ内のキャリア液を廃液タンク内に流すようにするとともに、キャリア液タンク２１２内のキャリア溶液を上記循環流路に供給し、少なくとも２周り以上流路内を循環させる。この状態で数分間かけてチップ内のＭＩＰ充填溶液を廃液タンクに廃液しつつ、流路内をキャリア液に入れ替える。
なお、キャリア液タンク２１２内には、新鮮なキャリア液が貯蔵されており、タンク内圧が循環流路よりも高くしてある。したがって、タンク２１２内のキャリア液が循環済みのＭＩＰ充填溶液やキャリア液で汚染されることはない。
この工程は、流路内のＭＩＰ充填溶液をキャリア液に置き換える工程である。
【０１５１】
〔工程６：ＭＩＰ排出口からの過剰なＭＩＰの排出〕
コック２１５ｃを開けて、ポンプ２１４を駆動し、キャリア液を反応部４０に流し込み、ＭＩＰを膨張させる。この時、コック４５ａ、４５ｂ、４５ｃを開けて、過剰なＭＩＰを廃ＭＩＰタンク３３１へと入れる。過剰なＭＩＰが、反応部４０から排出された後、コック４５ａ、４５ｂ、４５ｃを閉じる。
【０１５２】
〔工程７：ＭＩＰ導入部７０からの標的分子の導入〕
ＭＩＰ導入部７０の上部開口からスギ花粉の抗原を導入した後、ポンプ２１４を駆動させ、該抗原を含むキャリア液を少なくとも２周り以上流路内を循環させる。所望回数だけキャリア液を循環させた後、コック２１５ｄを操作して、チップ内のキャリア液を廃液タン
ク内に流すようにするとともに、コック２１５ｄを開きキャリア液タンク２１２から新鮮なキャリア液が供給されるようにする。この状態で数分間かけてチップ内のキャリア液を廃液タンクに廃液しつつ、流路内を新しいキャリア液に入れ替える。
なお、キャリア液タンク２１２内には、新鮮なキャリア液が貯蔵されており、タンク内圧が循環流路よりも高くしてある。したがって、タンク２１２内のキャリア液が循環済みのキャリア液で汚染されることはない。
【０１５３】
〔工程８：標的分子と標識物質付認識物質の反応〕
次に、コック２１５ａ、２１５ｂを操作して、標識物質付認識物質タンク２１１に貯蔵されている標識物質付認識物質を流路内に導入し、上記と同様に操作して、標識物質付認識物質（標識抗体）を含むキャリア液を流路内に循環させる。これにより、工程７で反応部４０のＭＩＰに結合されたアレルゲンタンパク質と標識物質付認識物質とが反応する。ここで、標識物質付認識物質としては、例えば蛍光色素標識物質をつけたＣｒｙ ｊ−１のモノクローム抗体等を用いる。なお、Ｃｒｙ ｊ−１はスギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質である。
【０１５４】
〔工程９：過剰な標識物質付認識物質の洗浄〕
標識物質付認識物質を含むキャリア液を所望回数だけ循環させた後、コック２１５ｄを操作して、チップ内のキャリア液が廃液タンクに流れるようするとともに、キャリア液タンク２１２から新鮮なキャリア液が供給されるようにして、反応部４０に残存した過剰な標識付認識物質を洗い流す。
【０１５５】
〔工程１０：標識物質の検出〕
反応部４０上に設けた検出手段３０より反応部４０に紫外線を照射し、蛍光強度を測定する。これにより標的分子であるアレルゲンタンパク質の量が定量できる。
以上により１回の測定が終了する。
【０１５６】
〔工程１１：同一ＭＩＰによる２回目の測定〕
次の測定を同一のＭＩＰを用いて行う場合には、導入部３００の導入口から、反応部のＭＩＰに結合しているＭＩＰ−標的分子複合体およびＭＩＰ−標識物質付認識物質複合体から標的分子及び標識物質付認識物質を分離するイオン濃度の溶液を流し、導出部３００を通じて廃液タンク２１３に排出する。この作業の後、キャリア液を流して、反応部４０、及び関連する流路を洗浄する。これにより、反応に用いた標識抗体は全て除去されるので、連続測定を行うためには、標識物質付き認識物質タンク２１１に再び標識物質付き標識物質を加えるか、もしくは標識物質付認識物質タンクを複数設けておく必要がある。
【０１５７】
〔工程１２：ＭＩＰの詰め替え１〕
次の測定を新しいＭＩＰで行う場合には、ＭＩＰを入れ替える（詰め替える）。
コック４５ａ、４５ｂ、４５ｃを開け、コック４７を閉め、コック２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃ、２２５ａ、３３５ａ、３３５ｂ、３３５ｃ、２２５ｅ、２１５ｄを調整し、キャリア液を流し、反応部４０にあるＭＩＰを全て廃ＭＩＰタンク３３１へと入れる。反応部４０から、ＭＩＰが全て排出されたら、コック２１５ｄを操作して、チップ内のキャリア液を廃液タンク内に流すようにするとともに、コック２１５ｃを開きキャリア液タンク２１２から新鮮なキャリア液が供給されるようにする。この状態で数分間かけてチップ内のキャリア液を廃液タンクに廃液しつつ、流路内を新しいキャリア液に入れ替える。
工程３〜６を行い、新しいＭＩＰを反応部４０に充填する。
【０１５８】
〔工程１３：ＭＩＰの詰め替え２〕
あるいは、コック４５ａ、４５ｂ、４５ｃを開け、コック４７を閉め、コック２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄ、２２５ａ、３３５ａ、３３５ｂ、３３５ｃ、２１５ｄを調整し、Ｍ
ＩＰ充填溶液を流し、反応部４０にあるＭＩＰを全て廃ＭＩＰタンク３３１へと入れる。反応部４０から、ＭＩＰが全て排出されたら、コック２１５ｄを操作して、チップ内のＭＩＰ充填溶液を廃液タンク内に流すようにするとともに、コック２２５ｄを開きＭＩＰ充填溶液タンク２１２から新鮮なキャリア液が供給されるようにする。この状態で数分間かけてチップ内のＭＩＰ充填溶液を廃液タンクに廃液しつつ、流路内を新しいＭＩＰ充填溶液に入れ替える。
工程４〜６を行い、新しいＭＩＰを反応部４０に充填する。
【０１５９】
なお、上記では、スギ花粉を例にして説明したが、他の標的分子についても本発明が応用できる。
【０１６０】
また、微量の生体試料等の分離、抽出も可能となる。
【０１６１】
よって、本発明のＭＩＰは、バイオセンサ、ケミカルセンサ、輸送、濃縮等、種々の目的に応用され得るため、医薬品製造業、工業薬品製造業等の各種化学工業、更には医療産業等にも利用可能であると考えられる。
【０１６２】
なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１６３】
なお、本発明は、以下の構成を特徴としていると換言することができる。すなわち、本発明に係るＭＩＰ充填方法は、（１）：標的分子を特異的に認識する認識分子であるＭＩＰを、マイクロ流路内に充填する方法であって、溶媒を吸収または排出することで収縮・膨張することができるＭＩＰを用いて、該ＭＩＰを、収縮した状態で流路内に設置し、設置後、膨張させてから使用することを特徴としている。
また、（２）：当該（１）の充填方法で充填後、該ＭＩＰを収縮させた状態で、流路から排出することを特徴とする排出方法も本発明に含まれる。
更に、（３）：当該（１）の充填方法もしくは当該（２）の排出方法を用いるマイクロ流路であって、予め、流路内壁に少なくとも1つ以上の柵状内壁を作製したことを特徴とするマイクロ流路も本発明に含まれる。また、（４）：この（３）の構成において、柵状内壁の柵と柵の間隔が、収縮した状態のＭＩＰは通過することができるが、膨張したＭＩＰは通過できない間隔であることが好ましい。
そして、（５）：当該（１）の充填方法もしくは当該（２）の排出方法を用いるマイクロチップであって、充填後膨張させた状態で所望の充填量を超えたＭＩＰを導入するための、充填する流路とは別の流路を設けてもよい。
そして、（６）：当該（１）の充填方法もしくは当該（２）の排出方法を用いるマイクロチップであって、充填後膨張させた状態で所望の充填量を超えたＭＩＰを導入するため手段を、マイクロチップ外に設けてもよい。また、（７）：この（６）の構成において、ＭＩＰを充填する流路の内壁が（３）または（４）のものであることを特徴とすることもできる。
また、本発明に係るＭＩＰは、（８）：当該（１）の充填方法により流路内に設置するＭＩＰであって、少なくとも一部にイオン結合または水素結合によって水を繋ぎとめるような吸水性ポリマーを含むことを特徴としている。また、（９）：この（８）の構成において、標的分子を認識するリガンドを少なくとも２つ以上含んだポリマーと吸水性ポリマーが共有結合によって結合している部位を含むことを特徴とすることもできる。
また、当該（１）の充填方法により流路内に設置する本発明に係るＭＩＰは、（１０）：標的分子を認識するリガンド部位を少なくとも２つ以上含んだ、イオン結合または水素結合によって水を繋ぎとめるような吸水性ポリマーであることを特徴とすることもできる。
【０１６４】
以下に、本発明を実施例及び比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【０１６５】
〔実施例１：ＭＩＰの製造〕
まず、（Ｉ）の構成のＭＩＰを製造した。
【０１６６】
リガンドをもつ機能性ポリマーとしてアクリル酸ポリマー、吸水性ポリマーとしてｎ−ブチルグリシジルエーテルを用いてＭＩＰを作製した。ｎ−ブチルグリシジルエーテルは、図１で説明したのと同様のメカニズムで、水酸基−Ｏ− が水を捉える。
【０１６７】
具体的には、１２ｍＭリン酸二水素ナトリウム水溶液１０ｍＬに、負荷電基をもつアクリル酸２７．７６ｍｇ、正荷電基をもつジメチルアミノプロピルアクリルアミド２０．９ｍｇ、アクリルアミド１．８６ｍｇを加えてｐＨ４．２に調節した。この溶液に標的分子であるグルコースオキシダーゼ３０．４ｍｇを加えて冷蔵庫中に１２時間放置したところ沈殿物が得られた。
【０１６８】
この沈殿物を含む溶液を透析チューブに入れ、１２ｍＭリン酸二水素ナトリウム溶液（ｐＨ４．２）で２０時間透析した。透析チューブ中の溶液が２．５ｍＬになるまで透析チューブをそのまま風乾した。
【０１６９】
可溶化コラーゲン５０ｍｇを０．５Ｎ酢酸水溶液１０ｍＬに溶解させたものと水酸基をもつｎ−ブチルグリシジルエーテル４ｇを加え、室温下で６時間攪拌し、次いで、上記透析チューブ内の溶液２．５ｍＬを添加し、窒素ガスを３０分間流した後、攪拌しながら２０℃に１．５時間保持して重合を行った。そして、この混合反応液を直ちに遠心器にて室温下で毎分３０００回転で１０分間遠心した。
【０１７０】
重合反応して得られた固体を破砕して微粒子とした。この微粒子を２４０ｍＭリン酸二水素ナトリウム（７ｍＬ,ｐＨ４．２）で５回洗浄し、更に１２ｍＭリン酸二水素ナトリウム（７ｍＬ，ｐＨ４．２）で２回洗浄してグルコースオキシダーゼを抜き出した。  この微粒子をＭＩＰ（上記（Ｉ）の構成のＭＩＰ）とした。
【０１７１】
次に、（ＩＩ）の構成のＭＩＰを製造した。
【０１７２】
図１０に（ＩＩ）の構成のＭＩＰの構成を示す。リガンド部位９０２をもつ吸水性ポリマーとしてアクリル酸ポリマー９０１を用いて、吸水性ポリマーのみでＭＩＰを作製した。アクリル酸ポリマー９０１は、図２で説明したのと同様のメカニズムで、親水基ＣＯＯ− が水を捉える。
【０１７３】
具体的には、１２ｍＭリン酸二水素ナトリウム水溶液１０ｍＬに、負荷電基をもち、更に吸水性ももつアクリル酸２７．７６ｍｇ、正荷電基をもつジメチルアミノプロピルアクリルアミド２０．９ｍｇ、アクリルアミド１．８６ｍｇを加えてｐＨ４．２に調節した。この溶液に標的分子であるグルコースオキシダーゼ３０．４ｍｇを加えて冷蔵庫中に１２時間放置したところ沈殿物が得られた。
【０１７４】
この沈殿物を含む溶液を透析チューブに入れ、１２ｍＭリン酸二水素ナトリウム溶液（ｐＨ４．２）で２０時間透析した。透析チューブ中の溶液が２．５ｍＬになるまで透析チューブをそのまま風乾した。この沈殿物含有溶液２．５ｍＬに、アクリルアミド２５０ｍｇと、２種類の架橋剤Ｎ，Ｎ’−（１，２−ジヒドロキシエチレン）−ビスアクリルアミド（ＤｉＢｉｓ）３０ｍｇ、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（Ｂｉｓ）３２．５
ｍｇとを混合して、ｐＨ５．６に調節したモノマー混合溶液を作製した。
【０１７５】
このモノマー混合溶液（３ｍＬ）に窒素ガスを導入して溶存酸素を追い出した後、重合開始剤として過硫酸アンモニウムの水溶液（濃度２００ｍｇ／０．３００ｍＬを０.０１５ｍＬ）と、重合促進剤としてＮ，Ｎ，Ｎ’,Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（０.００５ｍＬ）とを加えて、この混合溶液を直ちに遠心器にて室温下で毎分３０００回転で１０分間遠心した。遠心終了後、静置して重合反応を更に３時間継続させた。
【０１７６】
重合反応して得られた固体を破砕して微粒子とした。この微粒子を２４０ｍＭリン酸二水素ナトリウム（７ｍＬ,ｐＨ４．２）で５回洗浄し、更に１２ｍＭリン酸二水素ナトリウム（７ｍＬ，ｐＨ４．２）で２回洗浄して酵素グルコースオキシダーゼを抜き出した。この微粒子をＭＩＰ（上記（ＩＩ）の構成のＭＩＰ）とする。
【０１７７】
上記方法によって得られたＭＩＰの吸水能（吸水重量／乾燥重量）を調べたところ、該ポリマーの吸水能はそれぞれ自重の約１０倍、約５０倍であることが示された。
【０１７８】
また、光学顕微鏡でその体積変化を観察したところそれぞれ約１０〜２０倍、約３０〜４０倍まで膨潤した。
【０１７９】
これにより、溶媒を吸収し膨潤することで粒径を大きく、溶媒を排出し収縮することで粒径を小さくするＭＩＰを作製できたことが示された。
【０１８０】
次に、得られたＭＩＰの標的分子に対する認識能を確認するため、グルコースオキシダーゼの吸着実験を行った。
【０１８１】
非特異的吸着量の比較実験として、酵素の鋳型を形成させていないポリマー（グルコースオキシダーゼを加えずにポリマー作製）も作製した。
【０１８２】
吸着量測定方法は、１２ｍＭリン酸二水素ナトリウム溶液１．５ｍＬにグルコースオキシダーゼ０．０１５ｍｇを溶かした溶液に湿潤した微粒子状ＭＩＰを２時間攪拌しながら接触させた後、この上澄液の酵素活性と元液の酵素活性を測定することにより算出した。
【０１８３】
その結果、それぞれグラム湿潤微粒子当たり０．０６０ｇ、０．０３０ｇのグルコースオキシダーゼの吸着が確認された。この値は、非特異的吸着量の比較実験として作製したポリマーの３倍以上の値を示しており、生物学的な高分子の吸着に適した選択的な吸着に適切な材料が製造できた。
【０１８４】
〔実施例２：マイクロチップ〕
次に、実施例１で製造したＭＩＰを分析系に充填するときの充填量のばらつきを回避するＭＩＰ退避路について検証した。使用したマイクロチップを図１１に示す。
【０１８５】
図１１に示されるチップ構造は、次のようにして作製した。５２ｍｍ角のガラス基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄した。このガラス基板上に、フォトリソグラフィー法によりレジストパターンを形成した後、フッ化水素及びフッ化アンモニウム水溶液によるウェットエッチングにより、導入部８００、導出８０１、ＭＩＰ排出部８０３、ＭＩＰを流路８４６に留めるための柵状流路８４３、及びそれらを連結する流路８４６を作製した。流路８４６の一部を反応部８４０とした。
【０１８６】
図１１には示していないが、このチップは基板８５０の上に蓋板（材質は基板８５０と同じ）で覆われている。この蓋板は、導入部８００、導出部８０１、ＭＩＰ排出部８０２
のそれぞれに対応する位置に対応する穴が設けられており、それぞれの直径は、１００μｍ、５０μｍ、１００μｍである。流路８４６の幅は１００μｍ、深さは２０μｍで、柵状流路８４３の柵は、幅１２．５μｍ、深さ２０μｍを１０μｍ毎に作製した。ＭＩＰ退避路８４４の幅は５０μｍ、深さは２０μｍとした。
【０１８７】
バルブ８４５は、熱変形を利用したマイクロアクチュエーターを用いた。
【０１８８】
以上の形態をもつマイクロチップを３つ作製した。
【０１８９】
そして、まず、実施例１で得られたＭＩＰを１Ｍ  ＮａＣｌで排水し、導入部８００から反応部８４０に詰める。次に、導入部８００から水を流し吸水性ポリマーを膨張させる。この時、バルブ８４５を開けておくことで、過剰のＭＩＰをＭＩＰ排出部８０２からマイクロチップの外へと排出する。過剰のＭＩＰを全て取り除いた後、バルブ８４５を閉める。そして、再び１Ｍ  ＮａＣｌで吸水ポリマーから排水し、導出部８０１から水を逆流させ導入部８００からＭＩＰを回収し、回収したＭＩＰの重さを測定した。この操作を３つのマイクロチップで繰り返し行ったところ、各マイクロチップの回収ＭＩＰの重さは、それぞれ５．９４ｍｇ、６．０２ｍｇ、５．９０ｍｇとなった。これにより、誤差の少ないＭＩＰの充填とそれを可能とするＭＩＰ退避路の作製が可能であることが示された。
【０１９０】
上記実施例のとおり、従来のＭＩＰでは破砕後に廃棄しなくてはならなかった細粒と同等のサイズでも、光学顕微鏡でその体積変化を観察したところ約３０〜４０倍まで膨潤するため吸水性ポリマーを含むＭＩＰの細粒ならば、細粒も含めて合成したポリマーを１００％使用できるとともに、細粒も認識能力があることが分かった。
【０１９１】
また、本発明のＭＩＰは、吸水性ポリマーの吸水排水が再現性良く可能なので、導入量の規定が可能なことと誤差の少ない詰め替え効率であることが分かった。
【０１９２】
〔実施例３：アレルゲン検出装置〕
図９で説明したアレルゲン検出装置を製作して、その性能を確かめた。
【０１９３】
なお、図９のチップ５０１に相当する構成は、実施例２で作成したマイクロチップと同様に、５２ｍｍ角のガラス基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、このガラス基板上にフォトリソグラフィー法によりレジストパターンを形成した後、フッ化水素及びフッ化アンモニウム水溶液によるウェットエッチングにより、導入部８００（図１１）、導出８０１、ＭＩＰ排出部８０３、ＭＩＰを流路８４６に留めるための柵状流路８４３、及びそれらを連結する流路８４６を作製した。流路８４６の一部を反応部８４０とした。
【０１９４】
また、このチップ５０１には、基板８５０の上にプラスチックの蓋板が設けられており、蓋板には、導入部８００、導出部８０１、ＭＩＰ排出部８０２のそれぞれに対応する位置に対応する穴が設けられている。それぞれの直径は、１００μｍ、５０μｍ、１００μｍとした。また、流路８４６の幅は１００μｍ、深さは２０μｍで、柵状流路８４３の柵は、幅１２．５μｍ、深さ２０μｍを１０μｍ毎に作製した。ＭＩＰ退避路８４４の幅は５０μｍ、深さは２０μｍとした。バルブ８４５には、熱変形を利用したマイクロアクチュエーターを用いた。
【０１９５】
上記形態をもつマイクロチップを３つ作製し測定用チップとした。
【０１９６】
次に、３枚の上記チップ５０１を各々、装置本体５００に組み込み、キャリア液を循環させることによる測定の再現性を確かめる試験を行った。試験条件は次の通りである。
【０１９７】
＜被検出用抗原＞
Ｃｒｙ ｊ−１をキャリア液に１．５マイクロモル濃度で溶解した抗原溶液を用意し、この溶液２μｌをＭＩＰ導入部７０に入れた。
【０１９８】
＜ＭＩＰ＞
実施例１で使用した標的分子であるグルコースオキシダーゼの代わりにＣｒｙ ｊ−１を用いて作製した。また、反応部に配置した上記ＭＩＰ数が、上記被検出用の抗原数よりも十分に多くなるようにした。
【０１９９】
＜キャリア液＞
リン酸濃度０．０１モル、ｐＨ７．４のリン酸緩衝液を用いた。
【０２００】
＜標識抗体＞
キャリア液中に、蛍光色素フルオレセイン（励起波長４９５ｎｍ、検出波長５２０ｎｍ）をつけた抗Ｃｒｙ ｊ−１モノクローム抗体を３ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解したものを用いた。
【０２０１】
＜ＭＩＰ充填溶液＞
１ｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム溶液をＭＩＰ充填溶液として用いた。
【０２０２】
＜循環条件等＞
キャリア液の循環速度を２μｌ／秒とし、１０分間循環（約４回循環）させた。抽出反応工程が終了後に新鮮なキャリア液による３〜５分間の洗浄運転を行った（上記の工程３参照）。その後、標識物質付認識物質タンク１１に入っている蛍光色素をつけた抗Ｃｒｙ
ｊ−１モノクローム抗体溶液を導入部３００からチップ内に導入し、２μｌ／秒で１０分間循環（約４回循環）させ、その後上記と同様にして新鮮なキャリア液による３〜５分間の洗浄運転を行った（上記の工程５参照）。この後、検出手段３０から反応部４０に紫外線光を照射して蛍光強度を測定した（上記の工程１０参照）。なお、ここに記載していない事項については図９と同様とした。
【０２０３】
アレルゲン検出試験の結果、各チップ間の測定値は理論値（抽出部に入れたアレルゲンタンパク質量）に対して９２〜１０２％の範囲であり、最小値と最大値の誤差は１０％以内であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
本発明によれば、標的分子のみに対して高い識別性を有し、各種の分析を行う際に、分析装置に設けられた流路へのＭＩＰ充填操作が簡便かつ廉価で実施できる標的分子認識ポリマー、及びその充填方法、並びに該標的分子認識ポリマーを用いたチップ素子及び抗原検出装置を提供することができる。
【０２０５】
したがって、本発明に係る標的分子認識ポリマーは、吸着剤、バイオセンサ、ケミカルセンサ、輸送、濃縮等、種々の目的に応用されうる。それゆえ、本発明は、医薬品製造業、工業薬品製造業等の各種化学工業、更には医療産業等に利用可能であり、しかも非常に有用であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】標的分子を認識するリガンド部位を少なくとも２つ以上含んだ機能性モノマーと吸水性ポリマーが共有結合によって結合している部位を含むことを特徴とするＭＩＰの図である。
【図２】標的分子を認識するリガンド部位を少なくとも２つ以上含んだ機能性モノマーと吸水性ポリマーが共有結合によって結合している部位を含むことを特徴とするＭＩＰがその内部に水を留める過程を示した図である。
【図３】標的分子を認識するリガンド部位を少なくとも２つ以上含んだ、イオン結合または水素結合によって水を繋ぎとめるような吸水性ポリマーであることを特徴とするＭＩＰの概念図である。
【図４】少なくとも一部にイオン結合または水素結合によって水を繋ぎとめるような吸水性ポリマーを含むことを特徴とするＭＩＰの図である。
【図５】マイクロチップのＭＩＰ充填流路部分の断面図である。
【図６】マイクロチップのＭＩＰ充填流路部分の断面図であり、ＭＩＰ退避路を備えたＭＩＰ充填流路部分の断面図である。
【図７】マイクロチップのＭＩＰ充填流路部分の断面図である。
【図８】マイクロチップのＭＩＰ充填流路部分の断面図である。
【図９】本発明に係るＭＩＰを用いたアレルゲン検出用チップ及びこれを用いたアレルゲン検出装置の構成を示す図である。
【図１０】実施例１で作製したＭＩＰの構成を示した図である。
【図１１】ＭＩＰ退避路をもつマイクロチップの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２０７】
１，１’    ＭＩＰ（標的分子認識ポリマー）
２    機能性ポリマー
３    吸水性ポリマー
４    リガンド
１０，１０’    水（溶媒）
１１，２１，３１，５１，３３３    流路
１２，３５，５５    マイクロチップ（流路構造体）の蓋
１３，２３，３６，５６    流路の溶液導入方向
１４，３７，５８    マイクロチップの底面
１５，２４，２８，３８，６０    ＭＩＰを留める壁
１６，２５，３９，６１    流路の溶液排出方向
３２，５４    チューブ（退避流路）
２６，３３，５３    バルブ
３４，５２    ＭＩＰ排出口
２７    ＭＩＰ溜め
４０    反応部
５７    柵状内壁（柵状構造体）
３０２    ＭＩＰ排出部
３３１    廃ＭＩＰタンク
５００    装置本体
５０１    アレルゲン検出用チップ（チップ素子）
６００    アレルゲン検出装置（抗原検出装置）
９０１    アクリル酸ポリマー（吸水性ポリマー）
９０２    リガンド部位
【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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