(57)【要約】【課題】分析の目的とする物質を含むサンプルを希釈することなく、物質の濃度を定量的に測定することができる分析装置を提供する。【解決方法】複数の微小流路２のそれぞれに、異なる濃度範囲にて物質を検出することができる検出部５を設ける。検出されるべき物質の濃度を、いずれかの検出部５における検量範囲内に収めることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入すべき流体を受容する注入部と流体を排出する排出部とに連結している、複数の第１の微小流路を備え、
複数の第１の微小流路は、単一の注入部に連結されており、
複数の第１の微小流路の各々には、該注入部と該排出部との間に、第１の検出部が設けられており、かつ、該注入部と第１の検出部との間に、流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部がさらに設けられており、
第１の検出部には、検出すべき物質を捕捉する捕捉物質が配置されており、
第１の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する捕捉物質が配置されており、
複数の第１の微小流路における第１の検出部において検出すべき物質が同一であり、
複数の第１の微小流路における第１の検出部では、それぞれ異なる濃度範囲にて物質が検出される
ことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
複数の第１の微小流路における第１の前処理部では、配置されている捕捉物質の量がそれぞれ異なっている、請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
複数の第１の微小流路における第１の検出部の検出感度が同一である、請求項１または２に記載の分析装置。
【請求項４】
複数の第１の微小流路が、単一の排出部に連結されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項５】
第１の微小流路の各々が、第１の検出部と排出部との間で合流する、請求項４に記載の分析装置。
【請求項６】
注入すべき流体を受容する注入部と流体を排出する排出部に連結している、第１および第２の微小流路を備え、
第１および第２の微小流路は、単一の注入部に連結されており、
第１および第２の微小流路には、それぞれ第１および第２の検出部が設けられており、
第１の微小流路には、注入部と第１の検出部との間に、流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部がさらに設けられており、
第１の検出部には、検出すべき物質を捕捉する第１の捕捉物質が配置されており、
第２の検出部には、検出すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されており、
第１の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する捕捉物質が配置されており、
第１および第２の検出部において検出すべき物質が同一であり、
第１および第２の検出部では、それぞれ異なる濃度範囲にて物質が検出される
ことを特徴とする分析装置。
【請求項７】
第１および第２の検出部の検出感度が同一である、請求項６に記載の分析装置。
【請求項８】
第１の微小流路が複数存在し、複数の第１の微小流路における第１の検出部では、それぞれ異なる濃度範囲にて物質が検出される、請求項６または７に記載の分析装置。
【請求項９】
複数の第１の微小流路における第１の前処理部では、配置されている捕捉物質の量がそれぞれ異なっている、請求項８に記載の分析装置。
【請求項１０】
複数の第１の微小流路における第１の検出部の検出感度が同一である、請求項８に記載の分析装置。
【請求項１１】
第１および第２の微小流路が、単一の排出部に連結されている、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項１２】
第１のおよび第２の微小流路が、検出部と排出部との間で合流する、請求項１１に記載の分析装置。
【請求項１３】
各検出部に配置された前記捕捉物質は、同一の物質でありかつ同一の条件で配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項１４】
各微小流路の内部にバルブ構造が設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項１５】
対応する検出部と前処理部の間に、前記バルブ構造が設けられている、請求項１４に記載の分析装置。
【請求項１６】
前記前処理部にさらなる検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項１７】
前記検出手段が作用極並びに参照電極からなるものであることを特徴とする請求項１６に記載の分析装置。
【請求項１８】
前記前処理部が透過性の材料からなることを特徴とする１〜１７のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項１９】
対応する注入部と検出部の間に、対応する前処理部が複数設けられていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２０】
各微小流路の少なくとも１つが、対応する注入部と検出部との間にて分岐しかつ再度合流する構成を有しており、形成されている複数の分岐の各々に、対応する前処理部が設けられていることを特徴とする請求項１９に記載の分析装置。
【請求項２１】
各前処理部の少なくとも１つが三次元の構造体を備えていることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２２】
前記構造体が、前記前処理部の壁面から伸びる柱状の構造体であることを特徴とする請求項２１記載の分析装置。
【請求項２３】
前記構造体が多孔質の構造体であることを特徴とする請求項２１に記載の分析装置。
【請求項２４】
前記構造体が複数の粒子状の構造体であることを特徴とする請求項２１に記載の分析装置。
【請求項２５】
前記検出すべき物質を捕捉する捕捉物質が、該検出すべき物質に対する抗体であることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２６】
前記低減すべき物質を捕捉する捕捉物質が、該低減すべき物質に対する抗体であることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２７】
前記検出部に作用電極および参照電極からなる検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２８】
前記検出部が透過性の材料からなることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２９】
前記検出すべき物質が血液成分であることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項３０】
前記血液成分が、血漿タンパク、リポタンパク、分泌タンパク、ホルモン、補体または糖であることを特徴とする請求項２９に記載の分析装置。
【請求項３１】
請求項１〜３０のいずれか１項に記載の分析装置を用いて、分析に供されるサンプルを希釈することなくサンプル中の対象物質の濃度を定量的に測定することを特徴とする分析方法。
【請求項３２】
各検出部にて検出した物質の濃度と、各検出部における検出可能な濃度範囲とに基づいて、物質の濃度を決定することを特徴とする請求項３１に記載の分析方法。
【請求項３３】
各検出部にて検出した物質の濃度と、各検出部における検出可能な濃度範囲とに基づいて、分析エラーの有無を判定することを特徴とする請求項３１または３２に記載の分析方法。
【請求項３４】
各前処理部において対象物質が捕捉されているか否か測定することを特徴とする請求項３１〜３３のいずれか１項に記載の分析方法。
【請求項３５】
前記前処理部において対象物質が一定量捕捉されていない場合、分析エラーと判定することを特徴とする請求項３４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、分析装置および分析方法に関する。本発明は、特に、血液中に含まれている特定の成分（例えば酵素、基質、サイトカイン、抗体など）を検出および分析する装置、および上記成分を検出および分析する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抗原抗体反応を用いた免疫分析法は、医療分野、生化学分野、またはアレルゲン等を測定する分野などにおける分析および計測に使用される方法として有用である。しかし、従来の免疫分析法は、分析に長時間を要する、操作が煩雑であるなどの問題を有している。
【０００３】
近年、半導体の微細加工技術などを応用したマイクロ化技術（Micro Electro Mechanical System、MEMS）が開発されている。そして、タンパク質、遺伝子などの生化学分野における分析においては、抗原抗体反応を用いたマイクロ化技術（Micro Total Analytical System、μ−ＴＡＳ）が急速に発展している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、幅がマイクロオーダーの長さである微細流路（以下、「マイクロチャネル」ともいう。）が表面上に形成された基板を有するマイクロチャネル型の分析装置が開示されている。特許文献１に記載の分析装置は、マイクロチャネルに固定化された抗体または人工抗体などを用いて、抗原などの検出対象の物質（以下、「対象物質」ともいう。）を分析するというものであり、このような分析装置を用いて分析時間の短縮化または分析操作の簡略化を実現することが提案されている。
【０００５】
特許文献１に開示された分析装置の構造を図１２に示す。図１２に示すように、このマイクロチャネル型分析装置は、ガラス、プラスチックなどの透光性材料からなる基板２００の表面に、マイクロチャネル２０１、溶液をマイクロチャネル２０１に注入する注入孔２０２、溶液を溜める液溜め部２０３、および溶液を分析装置から排出する排出孔２０４が形成されている。注入孔２０２および排出孔２０４は、それぞれマイクロチャネル２０１の両端に設けられており、排出孔２０４には液溜め部２０３が連結されている。マイクロチャネル２０１内には、抗体固定部２０５が設けられている。抗体固定部２０５には、溶液中の対象物質と特異的に結合する抗体が周知の固定化方法（例えば、物理的な吸着を用いて固定する方法、抗体が有するアミノ基と固定部の官能基との間に共有結合を形成して固定する方法など）によって固定化されている。なお、抗体とは、対象物質に対して特異的な親和性を有する物質である。
【０００６】
図１３は、図１２に示す分析装置を使用した、対象物質の分析方法を説明するための図である。図１３に示すように、対象物質２２０を含むサンプルと、標識抗体２２３を含む溶液とを混合する。標識抗体２２３は、光学的に検出可能な標識物質２２１と、対象物質２２０に結合可能な抗体２２２とが結合して形成されたものである。この標識抗体２２３と対象物質２２０とが結合して、免疫複合体（標識抗体２２３と対象物質２２０との反応によって生じた複合体）２２４が形成される。
【０００７】
次いで、この免疫複合体２２４を含む溶液を、図１２に示す注入孔２０２から外部ポンプを用いて注入し、マイクロチャネル２０１に流通させる。免疫複合体２２４を含む溶液が抗体固定部２０５に到達すると、図１３に示すように、溶液中の免疫複合体２２４と、抗体固定部２０５に固定化された抗体２２５とが結合する。これにより、抗体固定部２０５において、抗体２２５−対象物質２２０−標識抗体２２３から構成される複合体２２６が形成される。
【０００８】
その後、抗体固定部２０５にて形成された複合体２２６中の標識抗体２２３に結合されている標識物質２２１を光学的に検出することによって、対象物質２２０を検出する。標識物質２２１の検出には、例えば、使用する標識物質２２１の種類に応じて、紫外可視分光分析、蛍光分析、化学発光分析、熱レンズ分析などの所定の分析機器が用いられて、標識物質２２１の光吸収、蛍光または発光などを検出することによって実施される。
【０００９】
濃度既知の対象物質２２０を含む標準溶液に対して上述の対象物質の分析方法を適用して、対象物質２２０の濃度についての検量線を作製する。この検量線を用いて、対象物質２２０の濃度が不明の溶液における、対象物質２２０の濃度を測定することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５４６８９号パンフレット（２００６年５月２６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示されたマイクロチャネル型の分析装置の検量範囲は、抗体固定部２０５に固定化された抗体２２５の物性にほぼ依存する。このため、サンプル中の対象物質の濃度が、抗体固定部２０５に固定化された抗体２２５に結合し得る濃度よりも高い場合、対象物質の濃度を正確に決定することができない。それ故、上記検量範囲に含まれるように、サンプルを分析装置内にアプライする前にサンプルを希釈する必要がある。
【００１２】
さらにサンプルを希釈したとしても、希釈後のサンプル中の対象物質が上記分析装置の検量範囲内ではないこともある。この場合、さらにサンプルを希釈することが必要になる。
【００１３】
また、対象物質の濃度が検量範囲内であっても、対象物質の濃度が高すぎると、対象物質の濃度を正確に決定することができないことがある。これは、対象物質の濃度が高くなると、一次近似した検量線から外れるためである。この場合もやはり、対象物質の濃度を正確に決定するには、サンプルを希釈することが必要になる。
【００１４】
特許文献１に開示されたマイクロチャネル型の分析装置に適用される溶液の容量は超微量（数μＬ〜数百μＬ）である。このような超微量の取扱い時の希釈は、煩雑な作業となりかねない。
【００１５】
このように、従来の分析装置では、分析装置に溶液をアプライする前に、面倒かつ煩雑な希釈操作を実施しなければならないことがあるという問題点がある。
【００１６】
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、微細流路を有する分析装置に溶液をアプライする前に溶液を希釈することなく、サンプル中の対象物質の濃度を定量的に測定することができる分析装置、およびこの分析装置を用いた対象物質の測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る分析装置は、注入すべき流体を受容する注入部と流体を排出する排出部とに連結している、複数の第１の微小流路を備え、複数の第１の微小流路は、単一の注入部に連結されており、複数の第１の微小流路の各々には、該注入部と該排出部との間に、第１の検出部が設けられており、かつ、注入部と第１の検出部との間に、流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部がさらに設けられており、第１の検出部には、検出すべき物質を捕捉する捕捉物質が配置されており、第１の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する捕捉物質が配置されており、複数の第１の微小流路における第１の検出部において検出すべき物質が同一であり、複数の第１の微小流路における第１の検出部では、それぞれ異なる濃度範囲にて物質が検出されることを特徴としている。
【００１８】
このような構成によれば、各第１の微小流路には、対象物質を検出する第１の検出部よりも上流側に、対象物質の濃度を低減させる捕捉物質が固定化された第１の前処理部が設置されている。分析装置の注入部にアプライされ、各第１の微小流路へ導入されたサンプルが第１の検出部に到達する前に第１の前処理部を通過するので、第１の前処理部の捕捉物質によってサンプル中の対象物質の一部が捕捉される。これにより、サンプル中の対象物質の濃度を低減することができる。すなわち、分析装置内においてサンプル中の対象物質の濃度が自動的に低減される。
【００１９】
第１の検出部は、前処理部を通過した後の、サンプル中の対象物質を検出するものである。各第１の検出部では、それぞれ異なる濃度範囲にて、前処理部を通過した後のサンプル中の対象物質が検出される。すなわち、各第１の検出部における検出可能な濃度範囲がそれぞれ異なる。本明細書において、「検出部における検出可能な濃度範囲」とは、前処理部を通過した後のサンプル中の対象物質の濃度を検出部において定量的に測定することが可能な濃度範囲をいう。
【００２０】
このように、各第１の検出部はそれぞれ異なる検出可能な濃度範囲を有しているので、これらの検出可能な濃度範囲のいずれか１つに、第１の前処理部を通過したサンプル中の対象物質の濃度を含ませることができる。サンプル中の対象物質の濃度を含む検出可能な濃度範囲を有する第１の検出部を用いて、対象物質の濃度を測定することによって、対象物質の濃度を正確に決定することができる。
【００２１】
例えば、分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度がサンプル毎に一定ではなく、ａ〜ｂ（μｇ／ｍＬ）という濃度範囲に含まれることが分かっている場合、ある第１の検出部における検出可能な濃度範囲をｘ〜ｂ’（μｇ／ｍＬ）とし、別の第１の検出部における検出可能な濃度範囲をａ’〜ｙ（μｇ／ｍＬ）とする（ただし、ｘ≦ａ＜ａ’≦ｂ’＜ｂ≦ｙ）。これによれば、ａ〜ｂのうちｘ〜ｂ’の濃度範囲に含まれる対象物質の濃度を、上記ある第１の検出部によって正確に決定することができ、ａ〜ｂのうちａ’〜ｙの濃度範囲に含まれる対象物質の濃度を、上記別の第１の検出部によって正確に決定することができる。よって、このような構成の分析装置を用いることによって、ａ〜ｂの濃度範囲に含まれる濃度の対象物質を有するサンプルであれば、どのようなサンプルを用いても、対象物質の濃度を定量的に測定することができる。
【００２２】
本明細書において「第１の微小流路」は、前処理部と検出部とが設けられた微小流路をいう。各第１の微小流路の長さまたは形状がそれぞれ同じであっても、異なっていてもよい。
【００２３】
本明細書において、用語「サンプル」とは、分析装置の注入部にアプライされる検体（被検物）をいい、検出の対象としている目的物質（対象物質）を含んでいてもいなくてもよい。
【００２４】
本明細書において、用語「捕捉物質」とは、対象物質と特異的に相互作用することによって、この対象物質と共有結合または非共有結合を形成する物質をいう。捕捉物質は、具体的に、対象物質との間でホストとゲストとの関係を有する物質であり、捕捉物質としては、例えば、抗原、抗体、酵素、基質、リガンド、レセプター、ＤＮＡ、糖、ペプチド、合成高分子（例えばモレキュラーインプリントポリマー）などが挙げられる。
【００２５】
本明細書において、用語「注入部」は、分析されるべきサンプルや分析に用いる流体を装置内へ注入するための入口であり、注入されるべきサンプルを予め貯留する機能を兼ねてもよい。また、用語「排出部」は、分析されたサンプルや分析に用いられた流体を分析装置内から排出するための出口であり、排出されたサンプルや流体を貯留しておく機能を兼ねてもよい。
【００２６】
本明細書において、用語「上流」および「下流」は、微小流路内における流体の流れを基準とした概念であり、特に説明を加えない限り、流路における注入部方向が「上流」であり、排出部方向が「下流」である。
【００２７】
本発明の分析装置において、各前処理部は、異なる前処理能力を有することが好ましい。このような前処理部を用いることによって、検出部における検出の濃度範囲をシフトさせることができる。なお、「前処理能力」は、前処理部において低減させる対象物質の量（例えば、モル量）が意図され、具体的には、前処理部に配置された捕捉物質が捕捉する対象物質の量が意図される。異なる前処理能力を有する前処理部を作製するには、例えば、各第１の前処理部に配置させる捕捉物質の量を変更すればよい。すなわち、本発明に係る分析装置において、複数の第１の微小流路における第１の前処理部では、配置されている捕捉物質の量がそれぞれ異なっていることが好ましい。
【００２８】
本発明の分析装置において、複数の第１の微小流路における第１の検出部の検出感度が同一であることが好ましい。本明細書において「検出部の検出感度」は、検出部において検出される対象物質の量（例えば、モル量）が意図され、具体的には、検出部に配置された捕捉物質が捕捉する対象物質の量が意図される。このような構成によれば、異なる前処理能力を有する前処理部を用いることによって、検出部における検出の濃度範囲をシフトさせることができる。
【００２９】
本発明に係る分析装置において、複数の第１の微小流路が単一の排出部に連結されていることが好ましい。複数の排出部が設けられている構成よりも、単一の排出部が設けられている構成の方が、分析装置の構成はより単純である。このため、分析装置をより容易に作製することができる。複数の第１の微小流路が単一の排出部に連結されている構成としては、例えば、第１の微小流路の各々が検出部と排出部との間で合流する構成を挙げることができる。
【００３０】
また、本発明に係る分析装置は、注入すべき流体を受容する注入部と流体を排出する排出部に連結している、第１および第２の微小流路を備え、第１および第２の微小流路は、単一の注入部に連結されており、第１および第２の微小流路には、それぞれ第１および第２の検出部が設けられており、第１の微小流路には、注入部と第１の検出部との間に、流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部がさらに設けられており、第１の検出部には、検出すべき物質を捕捉する第１の捕捉物質が配置されており、第２の検出部には、検出すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されており、第１の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する捕捉物質が配置されており、第１および第２の検出部において検出すべき物質が同一であり、第１および第２の検出部では、それぞれ異なる濃度範囲にて物質が検出されることを特徴としている。
【００３１】
このような構成によれば、サンプル中の対象物質の濃度を第１および第２の検出部における検出可能な濃度範囲のいずれか１つを用いて決定することができる。例えば、分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度がサンプル毎に一定ではなく、ａ〜ｂ（μｇ／ｍＬ）という濃度範囲に含まれることが分かっている場合、第１の検出部における検出可能な濃度範囲をａ’〜ｙ（μｇ／ｍＬ）とし、第２の検出部における検出可能な濃度範囲をｘ〜ｂ’（μｇ／ｍＬ）とすることができる（ただし、ｘ≦ａ＜ａ’≦ｂ’＜ｂ≦ｙ）。これによれば、ａ〜ｂのうちｘ〜ｂ’の濃度範囲に含まれる対象物質の濃度を、第２の検出部によって正確に決定することができ、ａ〜ｂのうちａ’〜ｙの濃度範囲に含まれる対象物質の濃度を、第１の検出部によって正確に決定することができる。よって、このような構成の分析装置を用いれば、ａ〜ｂの濃度範囲に含まれる濃度の対象物質を有するサンプルであれば、どのようなサンプルを用いても、対象物質の濃度を定量的に測定することができる。
【００３２】
本明細書において「第２の微小流路」は、前処理部が設けられていないが、検出部が設けられた微小流路をいう。
【００３３】
本発明の分析装置において、第１および第２の検出部の検出感度が同一であることが好ましい。このような構成によれば、第１の検出部に送達されるサンプル中に含まれている対象物質の濃度が第１の前処理部によって低減するので、第１の検出部における検出可能な濃度範囲を、第２の検出部における検出可能な濃度範囲よりも高濃度側に設計することができる。
【００３４】
本発明の分析装置において、第１の微小流路が複数存在し、複数の第１の微小流路における第１の検出部では、それぞれ異なる濃度範囲にて物質が検出されることが好ましい。このような構成によれば、分析装置の検量範囲を拡張することができる。
【００３５】
本発明の分析装置において、各前処理部は、異なる前処理能力を有することが好ましい。このような前処理部を用いることによって、検出部における検出の濃度範囲をシフトさせることができる。異なる前処理能力を有する前処理部を作製するには、例えば、各第１の前処理部に配置させる捕捉物質の量を変更すればよい。すなわち、本発明に係る分析装置において、複数の第１の微小流路における第１の前処理部では、配置されている捕捉物質の量がそれぞれ異なっていることが好ましい。
【００３６】
本発明に係る分析装置において、複数の第１の微小流路における第１の検出部の検出感度が同一であることが好ましい。このような構成によれば、異なる前処理能力を有する前処理部を用いることによって、検出部における検出の濃度範囲をシフトさせることができる。
【００３７】
本発明に係る分析装置において、第１および第２の微小流路が、単一の排出部に連結されていることが好ましい。複数の排出部が設けられている構成よりも、単一の排出部が設けられている構成の方が、分析装置の構成はより単純である。このため、分析装置をより容易に作製することができる。第１および第２の微小流路が単一の排出部に連結されている構成としては、例えば、第１のおよび第２の微小流路が、検出部と排出部との間で合流する構成を挙げることができる。
【００３８】
本発明の分析装置において、各検出部に配置された前記捕捉物質は、同一の物質でありかつ同一の条件で配置されていることが好ましい。このような構成によれば、各検出部の検出感度を同一にすることができる。
【００３９】
本発明の分析装置において、各微小流路の内部にバルブ構造が設けられていることが好ましい。本発明の分析装置において、対応する検出部と前処理部の間に、前記バルブ構造が設けられていることが好ましい。このような構成を用いれば、サンプル中の対象物質を前処理部にて捕捉する時間を任意に確保することができる。これにより、検出部にて分析される物質の濃度をより低くすることができる。
【００４０】
本明細書において、用語「対応する」は、互いに機能的に関連している２つ以上の構成に対して用いられる。例えば、「対応する検出部と前処理部」は、特定の物質の濃度を低減させる前処理部と、該前処理部によって低減された特定の物質を分析する検出部とをいう。例えば、同一流路上に存在する前処理部と検出部は対応している。また、「対応する注入部と検出部」は、特定の検出部と、該検出部にて分析されるべき物質を含むサンプルが注入（導入に対応）される注入部とをいい、「対応する注入部と前処理部」は、特定の前処理部と、該前処理部にて低減されるべき物質を含むサンプルが注入（導入に対応）される注入部とをいう。
【００４１】
本発明の分析装置において、対応する注入部と検出部の間に、対応する前処理部が複数設けられていてもよい。複数の前処理部は、互いに直接に配置されても並列に配置されてもよい。複数の前処理部が並列に配置される場合、各微小流路の少なくとも１つが、対応する注入部と検出部との間にて分岐しかつ再度合流する構成を有しており、形成されている複数の分岐の各々に、対応する前処理部が設けられていることが好ましい。
【００４２】
このような構成を用いれば、対象物質を捕捉する捕捉物質が固定化されている前処理部が複数存在するため、効率よく対象物質の濃度を低減することができる。特に、並列の配置を採用する場合は、対象物質を含むサンプルが２つ以上に分配され、分配されたサンプルの各々が独立して前処理部を通ることによって、検出すべき物質の濃度をより短時間で低下させることができる。
【００４３】
本発明の分析装置において、各前処理部の少なくとも１つが三次元の構造体を備えていることが好ましい。このような構造体は、前処理部の壁面から伸びる柱状の構造体であっても、多孔質の構造体であっても、複数の粒子状の構造体であってもよい。
【００４４】
このような構成を用いれば、前処理部に三次元の構造物が形成されているため、検出すべき物質の濃度をより効率よく低下することができる。これにより、分析時間の短縮や集積化といったメリットにつながる。柱状構造が採用された場合は、前処理部の面積が立体的に増加するので、効率よく検出物質の濃度を低下することが可能となる。多孔質の構造体が採用された場合は、前処理部の面積が立体的に増加するので、効率よく検出物質の濃度を低下することが可能となる。複数の粒子状の構造体が採用された場合は、前処理部の面積が立体的に増加するので、これにより効率よく検出物質の濃度を低下することが可能となる。
【００４５】
本発明の分析装置において、検出すべき物質を捕捉する捕捉物質が、該検出すべき物質に対する抗体であることが好ましい。また、低減すべき物質を捕捉する捕捉物質が、該低減すべき物質に対する抗体であることが好ましい。生化学的な分析に用いられるマイクロチャネル型の分析装置の検出対象となる物質は生体内タンパク質が多い。変性しにくい抗体は、捕捉物質として使用するには最適な物質である。
【００４６】
本発明の分析装置において、検出部に作用電極および参照電極からなる検出手段が設けられていることが好ましい。このような構成を用いれば、検出部において、対象物質を電気化学的に検出することが可能となる。電気化学的に検出される対象物質は、それ自身が電気化学的に活性なものであってもよいし、電気化学的に活性な物質で修飾されたものであってもよい。対象物質を電気化学的に検出する方法としては、電気化学的に活性な物質から得られる電流値を上記検出手段にて測定すればよい。
【００４７】
本発明の分析装置において、検出部が透過性の材料からなることが好ましい。このような構成を用いれば、検出部において対象物質を光学的に検出することが可能となる。光学的に検出される対象物質は、自身が光学特性を有しているものであってもよいし、光学特性を有する物質で修飾されたものであってもよい。光学特性としては、例えば、吸光特性、発光特性および発色特性が挙げられる。なお、発光には蛍光が包含される。光学特性を有する物質としては、例えば、吸光色素、発光色素および発色色素が挙げられる。対象物質を光学的に検出する方法としては、上述の光学特性を検出する方法であればよい。このような方法としては、例えば、紫外可視分光分析法、蛍光分析法、化学発光分析法、または熱レンズ分析法などの従来公知の方法が挙げられる。光学特性を有している対象物質を用いれば、その光学特性を測定（化学発光量変化や蛍光変化、吸光度変化を測定）することによって定量的な測定が可能となる。
【００４８】
本発明の分析装置において、前処理部にさらなる検出手段が設けられていることが好ましい。このような構成を用いれば、前処理部にて、対象物質を検出することができる。例えば、この検出手段が、作用極並びに参照電極からなるものであれば、これらの検出手段によって電気化学的に活性な物質を検出することが可能となる。
【００４９】
本発明の分析装置において、前処理部が透過性の材料からなることが好ましい。このような構成を用いれば、前処理部において光学的な検出が可能となるため、蛍光変化や吸光度変化を測定することによって定量的な測定が可能となる。
【００５０】
本発明に係る分析装置にアプライされるサンプルは血液が好ましく、上記検出すべき物質が血液成分であることが好ましい。血液成分としては、血漿タンパク、リポタンパク、分泌タンパク、ホルモン、補体または糖が挙げられる。このような構成を用いれば、血液中の成分（例えば、血液中の血漿タンパク、リポタンパク、分泌タンパク、ホルモン、補体、または糖）を検出対象物質として分析することが可能となる。
【００５１】
本発明の分析方法は、本発明の分析装置を用いて、分析に供されるサンプルを希釈することなくサンプル中の対象物質の濃度を定量的に測定することを特徴としている。マイクロ化技術に用いられるサンプルの容量は極微量である。微量のサンプルを調製する際に煩雑な希釈操作が含まれていると、調製毎に誤差が生じ、正確な分析を行うことが困難となり、分析の再現性および／または信頼性が低減する。本構成を用いれば、サンプルの希釈操作を省略することができるため、分析の再現性および／または信頼性を向上させることができる。また、使用者が希釈操作を行うことなく定量的な測定が可能になる。
【００５２】
本発明に係る分析方法において、上記対象物質が血液成分であることが好ましい。特に、血液を操作する際には、使用者が感染症に罹患する等の危険性を伴うため、その取扱いに細心の注意が必要である。サンプルの調製工程を簡略化することによって、このような危険性を低減することができる。本構成を用いれば、サンプルの希釈操作を省略することができるため、使用者は血液サンプルをより安全かつ容易に取り扱うことができる。
【００５３】
本発明の分析方法において、各検出部にて検出した物質の濃度と、各検出部における検出可能な濃度範囲とに基づいて、物質の濃度を決定することが好ましい。このように、各検出部にて検出した対象物質の濃度と、各検出部における検出可能な濃度範囲とを参酌することによって、検出部における検出可能な濃度範囲外にて検出された対象物質の濃度を「誤り」と判定し、検出部における検出可能な濃度範囲内において検出された対象物質の濃度を「正しい濃度である」と判定することができる。このような判定を行うことによって、サンプル中の対象物質の正確な濃度を決定することができる。
【００５４】
本発明の分析方法において、各検出部にて検出した物質の濃度と、各検出部における検出可能な濃度範囲とに基づいて、分析エラーの有無を判定することが好ましい。このような構成によれば、検出部における検出可能な濃度範囲内において対象物質の濃度を検出することができず、検出部における検出可能な濃度範囲外にて対象物質の濃度が検出された場合、検出失敗であると判定することができる。また、検出部における検出可能な濃度範囲内において対象物質の濃度を検出することができた場合、検出成功であると判定することができる。
【００５５】
本発明の分析方法において、各前処理部において対象物質が捕捉されているか否かを測定してもよく、上記前処理部において対象物質が一定量捕捉されていない場合に分析エラーと判定することが好ましい。このような構成を用いれば、検出部で定量的な測定を行うだけではなく、前処理部でも同様に定量的な測定を行うことが可能となる。前処理部にて所望のモル量を捕捉しなかった場合には、検出失敗であることを判定することが可能となる。これは、例えば、捕捉物質の活性が低下していることを知るに有効である。
【発明の効果】
【００５６】
本発明を用いれば、検出部での分析可能な範囲を大きく超えた濃度の物質を含んだサンプルを用いた場合であっても、いずれかの検出部にてその物質を分析し得る。これにより、使用者がサンプルの希釈を行うことなく、サンプルを分析装置内に直接導入することが可能となり、その上で定量的な測定が実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル型分析装置の平面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル型分析装置の一構成要素の一態様を示す図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル型分析装置の一構成要素の一態様を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル型分析装置の一構成要素の一態様を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る他のマイクロチャネル型分析装置の平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るマイクロチャネル型分析装置の平面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係るマイクロチャネル型分析装置の平面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る他のマイクロチャネル型分析装置の平面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るマイクロチャネル型分析装置の平面図である。
【図１０】本発明のマイクロチャネル型の分析装置を示す平面図である。
【図１１】本発明のマイクロチャネル型の分析装置を用いて行った分析結果を示すグラフである。
【図１２】従来のマイクロチャネル型の分析装置を示す概略図である。
【図１３】従来のマイクロチャネル型の分析装置に設けられた抗体の固定部での反応を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下、本発明に係る分析装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、マイクロチャネル型の分析装置を用いて本発明を説明しているが、本発明に係る分析装置はマイクロチャネル型に限定されず、例えば、マイクロキャピラリ型の分析装置もまた本発明の範囲に含まれる。
【００５９】
〔実施の形態１〕
図１〜４に基づいて、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル型分析装置の平面図である。図２および図３は、本発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル型分析装置の一構成要素の平面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル型分析装置の一構成要素の平面図（左図）および側方からの断面図（右図）である。
【００６０】
＜１．マイクロチャネル型分析装置＞
本実施形態に係るマイクロチャネル型分析装置（マイクロチャネルチップ）は、基板１００、および基板１００と重ね合わせる蓋１０１を備えており、基板１００の表面には、凹面の微細溝（マイクロチャネル）２および２’が形成されている。なお、本明細書中において、「微細」は、μｍオーダーの径を有していることが意図され、具体的には、半導体の微細加工技術を用いて形成され得る程度のサイズが意図される。
【００６１】
マイクロチャネル２および２’は本実施形態に係る分析装置の流路を規定する。マイクロチャネル２および２’は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。具体的には、マイクロチャネル２および２’の長さまたは形状がそれぞれ同じであっても、異なっていてもよい。
【００６２】
基板１００の表面には、注入すべき流体を受容する注入部１、および流路から流体を排出する排出部１０がさらに形成されており、それぞれマイクロチャネル２の両端と連結している。すなわち、マイクロチャネル２は注入部１と排出部１０とを基板１００の表面上にて接続している。注入部１は、マイクロチャネル２へ注入する流体を貯留する部位であり得、排出部１０は、マイクロチャネル２から排出される流体を貯留する部位であり得る。なお、本明細書中において、必要に応じて、マイクロチャネル２と注入部１または排出部１０との境界部を注入孔および排出孔（図示せず）と称する。
【００６３】
マイクロチャネル２’は、マイクロチャネル２が注入部１と排出部１０との間にて分岐しかつ再度合流するバイパスチャネルである。マイクロチャネル２’は、マイクロチャネル２を介して注入部１および排出部１０と連結している。
【００６４】
このような基板１００に蓋１０１を重ね合わせることによってマイクロチャネル２および２’は基板外部から隔離される。ただし、基板１００または蓋１０１を貫通する第１および第２の貫通孔（図示せず）が、それぞれ注入部１および排出部１０と基板外部とを連通する。これにより、基板外部からマイクロチャネル２および２’へ流体を供給したり、マイクロチャネル２から基板外部へ流体を排出したりすることができる。
【００６５】
マイクロチャネル２および２’内には、マイクロチャネル２および２’を流れる流体中の物質を検出する検出部５および５’が、設けられている。検出部５および５’には、検出および分析の対象となる同一の物質を捕捉する捕捉物質８および８’が固定化されている。その結果、注入部１から導入された分析に供されるサンプル中の同一の対象物質をそれぞれ検出部５および検出部５’によって検出することができる。
【００６６】
さらに、マイクロチャネル２内には、流体中の対象物質（検出部５にて検出されるべき物質）の濃度を低減させる前処理部６が、注入部１と検出部５との間に設けられている。この前処理部６には、上記対象物質を捕捉する捕捉物質３が固定化されている。同様に、マイクロチャネル２’内には、流体中の対象物質（検出部５’にて検出されるべき物質）の濃度を低減させる前処理部６’が、注入部１と検出部５’との間に設けられている。前処理部６’には、上記対象物質を捕捉する捕捉物質３’が固定化されている。
【００６７】
検出部５および５’では、それぞれ異なる濃度範囲にて対象物質が検出される。これは、例えば、検出部５および５’の検出感度を同一にし、前処理部６に配置されている捕捉物質３の量（例えば、モル量）と、前処理部６’に配置されている捕捉物質３’の量（例えば、モル量）とを異ならせることによって実現することができる。検出部５および５’の検出感度を同一にするには、例えば、同一のモル量の対象物質を捕捉することができる捕捉物質を検出部５および５’に固定化すればよい。この場合、同一の捕捉物質を同一の条件（例えば同じモル量）で検出部５および５’に固定化することが好ましい。
【００６８】
検出部５および５’における上記濃度範囲は、少なくとも一部が重複していることが好ましい。これにより、種々のサンプル中の対象物質の濃度を漏れなく測定することができる。
【００６９】
また、図１の（ｂ）に示すように、注入部１から排出部１０への流れ方向を規定したり、流体の流れを時間制御したりするためのバルブ１８および１８’が、マイクロチャネル２内に設けられていてもよい。バルブ１８および１８’は、前処理部６と検出部５との間、および前処理部６’と検出部５’との間に設けられていることが好ましい。バルブ１８および１８’の両方が設けられている必要はなく、バルブ１８および１８’のどちらか１つが設けられていてもよい。
【００７０】
なお、図示していないが、本実施形態に係る分析装置は、マイクロチャネル２および２’内の流体の、注入部１から排出部１０への移動を促進する駆動手段が、注入部および排出部の少なくとも一方に連結されていてもよい。このような駆動手段としては、例えば、押出しポンプおよび吸引ポンプが挙げられる。押出しポンプを用いて流体をマイクロチャネル２および２’内へ送り込む場合は、押出しポンプを注入部１に連結すればよく、吸引ポンプを用いて流体をマイクロチャネル２および２’内から引き出す場合は、吸引ポンプを排出部１０に連結すればよい。また、上述したようなポンプを用いる以外に、従来公知の方法で毛管現象または吸水物質を用いて溶液を流すこともできる。
【００７１】
本実施形態に係る分析装置に提供される流体は、気体であっても液体であってもよいが、マイクロ化技術による生化学的な分析に用いられる場合は、液体であることが好ましい。
【００７２】
以下、本実施形態に係る分析装置が備えている部材について詳細に説明する。
【００７３】
＜１．１  基板＞
基板１００および蓋１０１として、例えば、絶縁性を有する基板を用いることができる。絶縁性を有する基板としては、例えば、表面に酸化膜などの絶縁性材料が形成されたシリコン基板、石英基板、酸化アルミニウム基板、ガラス基板又はプラスチック基板などが挙げられる。物質を光学的に検出する場合、光透過性の基板を基板１００または蓋１０１として用いることができる。光透過性の基板としては、例えば、ガラス基板、石英基板、および光透過性樹脂から作成された基板などが挙げられる。また、化学発光を利用して物質を検出する場合、自発蛍光が小さく且つ透明性のあるガラスまたはプラスチック材料（例えば、例えば、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など）を、基板１００または蓋１０１として用いることもできる。なお、マイクロチャネル型分析装置に用いるに好ましい、基板１００の厚みは０．１〜５ｍｍ程度である。なお、蓋１０１は、基板１００と同一の厚みを有していてもよいし、基板１００よりも薄くてもよいし、基板１００よりも厚くてもよい。
【００７４】
＜１．２  マイクロチャネル、注入部、排出部＞
基板１００の表面上に形成されるマイクロチャネル２および２’の深さは０．１〜１０００μｍ程度であることが好ましく、幅は０．１〜１０００μｍ程度であることが好ましいが、これらに限定されない。また、マイクロチャネル２および２’の長さは、基板１００の大きさに従って適宜設計可能であり、５０〜８００μｍ程度であることが好ましいが、これに限定されない。なお、マイクロチャネル２の深さ、幅および長さは、それぞれマイクロチャネル２’の深さ、幅および長さと同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００７５】
マイクロチャネル２および２’の流路は、流体の流れ方向に沿って角柱形状であっても円柱形状であってもよい。すなわち、マイクロチャネル２および２’の、流体の流れ方向に対して垂直な断面の形状は、矩形、台形、円形（半円形）であり得る。マイクロチャネル２の形状は、それぞれマイクロチャネル２’の形状と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００７６】
マイクロチャネル２および２’は、例えば基板１００上に凹凸を形成することによって作製することができる。例えば、基板１００上に凹部を形成し、この凹部をマイクロチャネル２および２’としてもよいし、基板１００上に複数の凸部を形成し、これらの凸部で囲まれた領域をマイクロチャネル２および２’としてもよい。また、凹部と凸部と形成し、凹部と凸部との組合せからマイクロチャネル２および２’を作製してもよい。
【００７７】
基板１００上に凹凸を形成する方法としては、例えば、直接加工する方法としての機械加工による方法、レーザー加工による方法、金型を用いた射出成型、プレス成型、および鋳造による方法などが挙げられる。金型を用いた射出成型は、量産性に優れ、形状の再現性が高いので、特に好適に利用される。また、基板１００の材料がシリコンまたはガラス等である場合、基板１００上のマイクロチャネル２のパターンを、フォトリソグラフィ法またはエッチング法により形成することができる。
【００７８】
なお、注入部１および排出部１０は、予め基板１００上に形成されている態様を図示したが、注入部１および排出部１０を介してマイクロチャネル２および２’と基板外部とを連絡する構成であれば限定されず、例えば、第１および第２の貫通孔として形成されてもよい。注入部１および排出部１０の大きさは、マイクロチャネル２および２’の大きさおよび形状に従って適宜変更可能であるが、本実施形態に係る分析装置をマイクロチャネル型分析装置として用いるためには、径が１０μｍ以上であることが好ましい。なお、基板１００と別の部材として形成した注入部１および排出部１０を基板外部に配置して、それぞれ第１および第２の貫通孔を介して注入孔および排出孔に連結された態様であってもよい。
【００７９】
図１に示す構成では、注入部１と排出部１０とは、マイクロチャネル２の両端に連結さされているが、注入部１と排出部１０とが連結されるマイクロチャネル２の部位は両端に限定されない。具体的には、注入部１は、マイクロチャネル２’がマイクロチャネル２から分岐する分岐部よりも下流にてマイクロチャネル２に連結されていてもよい。また、排出部１０は、マイクロチャネル２’がマイクロチャネル２に合流する合流部よりも上流にてマイクロチャネル２に連結されていてもよいし、注入部１とマイクロチャネル２’がマイクロチャネル２から分岐する分岐部との間にてマイクロチャネル２に連結されていてもよい。
【００８０】
例えば、図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、注入部１（図示しない）がマイクロチャネル２の一端に連結されており、排出部１０が注入部１とマイクロチャネル２の他端との間で、マイクロチャネル２に連結されていてもよい。この場合、マイクロチャネル２の他端は、図２の（ａ）に示すような行き止まりになっていてもよいし、図２の（ｂ）に示すようなマイクロチャネル２および２’中の気体を排出するための空気穴４に連結されていてもよい。なお、図２の（ａ）および（ｂ）における矢印は、流体の流れる方向を示す。
【００８１】
図２の（ａ）に示す構成の分析装置では、流体を排出部１０に向かって移動させると、流体は、排出部１０へ直接到達する流体とマイクロチャネル２の他端に到達する流体とに分かれる。排出部１０へ直接到達した流体は、排出部から排出される。マイクロチャネル２の他端に到達した流体は、行き止まりのため、逆流して排出部１０へ向かい、排出部１０から排出される。
【００８２】
図２の（ｂ）に示す構成の分析装置では、排出部１０が注入部１（図示しない）と上記分岐部との間にてマイクロチャネル２に連結し、マイクロチャネル２の他端に空気穴４が連結されている。分析に供されるサンプルを注入部１に注入し、このサンプルを、マイクロチャネル２および２’（図示しない）内を空気穴４に向かって移動させる。そして、サンプルが検出部５および５’（図示しない）を通過する間に、サンプル中の対象物質が検出部５および５’の捕捉物質８および８’（図示しない）に捕捉される。サンプルが検出部５および５’を通過した後に、検出部５および５’の捕捉物質８および８’に捕捉された対象物質を検出するための標識化合物を注入部１に注入し、標識化合物を、マイクロチャネル２および２’内を空気穴４に向かって移動させる。標識化合物が検出部５および５’を通過する際に、検出部５および５’の捕捉物質８および８’に捕捉された対象物質と標識化合物とが反応する。反応後に、マイクロチャネル２および２’内に存在するサンプルおよび標識化合物を排出部１０から排出する。さらに、標識化合物を検出するための基質を注入部１に注入し、マイクロチャネル２および２’内を空気穴４に向かって移動させる。これによって、基質と上記標識化合物とを反応させ、対象物質を検出する。なお、対象物質を検出する手順の詳細は、後述する「１．７  測定方法」を参照のこと。
【００８３】
サンプルおよび試薬を、マイクロチャネル２および２’内を空気穴４に向かって移動させる方法には、公知の方法を用いることができる。例えば、空気穴４に上述した吸引ポンプを連結し、吸引ポンプによって空気穴４から気体を吸引することによって、サンプルおよび試薬を、マイクロチャネル２および２’内を空気穴４に向かって移動させてもよい。また、注入部１に上述した押出しポンプを連結し、押出しポンプによって注入部１から空気穴４に向かってサンプルおよび試薬を押出してもよい。この場合、サンプルおよび試薬の押出しに伴い、空気穴４からマイクロチャネル２および２’内の気体が排出される。
【００８４】
マイクロチャネル２および２’内のサンプルおよび試薬を排出部１０から排出する方法には、公知の方法を用いることができる。例えば、排出部１０に吸引ポンプを連結し、吸引ポンプを用いて排出部１０からサンプルおよび試薬を吸引することによって、サンプルおよび試薬を排出部１０から排出してもよい。また、空気穴４に押出しポンプを連結し、押出しポンプによって空気穴から気体をマイクロチャネル内に注入することによって、サンプルおよび試薬を排出部１０から排出してもよい。
【００８５】
注入部１からマイクロチャネル２および２’内を通り空気穴４へ向かうサンプルおよび試薬が、排出部１０へ向かうことを防ぐために、排出部１０がマイクロチャネル２と連結する部位に上述したバルブを設けておくことが好ましい。サンプルおよび試薬が注入部１からマイクロチャネル２および２’内を通り空気穴４へ向かう間、バルブを閉じることによって、サンプルおよび試薬が排出部１０へ向かうことを防止することができる。対象物質の検出が終了した後に、バルブを開き、上述した排出方法を用いることによって、排出部１０からサンプルおよび試薬を排出することができる。
【００８６】
＜１．３  検出部＞
検出部５および５’は、上述したように、マイクロチャネル２および２’を流れる流体中の物質を検出する部位である。図１に示すように、検出部５および５’には、検出および分析の対象となる同一の物質（以下、対象物質とも称する。）を捕捉する捕捉物質８および８’がそれぞれ固定化されている。捕捉物質８および８’は、対象物質とホスト−ゲストの関係がある物質（例えば、抗原、抗体、酵素、基質、リガンド、レセプター、ＤＮＡ、糖、ペプチド、合成高分子（例えばモレキュラーインプリントポリマー）など）であればよく、特に、抗体または合成高分子は、活性が安定しているので好ましい。また、捕捉物質８および８’を固定化する方法としては、物理的吸着法、化学結合法、共有結合法などの公知の方法が適宜採用され得る。捕捉物質８および８’は、同一の対象物質を捕捉することができれば、同一の物質であってもよいし、異なる物質であってもよい。
【００８７】
検出部５および５’の構成は、特に限定されず、対象物質の検出方法によって適宜決定され得る。吸光度または発光（蛍光を含む。）などに基づいて、対象物質を光学的に検出する場合、マイクロチャネル２および２’の光透過性の部分をそれぞれ検出部５および５’とすればよい。分析装置の製造を簡便にするために、基板１００全体または蓋１０１全体を、例えば、ガラス、石英および光透過性樹脂などの光透過性の材料にすることが好ましい。このような場合は、図示するように、検出部５のマイクロチャネル２の内壁面上に捕捉物質８を固定化し、検出部５’のマイクロチャネル２’の内壁面上に捕捉物質８’を固定化すればよい。
【００８８】
また、対象物質を電気化学的に検出する場合、検出部５および５’は、マイクロチャネル内に形成した検出電極からなる検出手段を備えていればよい。検出電極は、少なくとも参照電極および作用電極の２電極から構成されていればよいが、参照電極および作用電極に加えて対向電極を備えている３電極から構成されていることが好ましい。図１には、検出部５におけるマイクロチャネル２内部壁面に捕捉物質８が固定化され、検出部５’におけるマイクロチャネル２’内部壁面に捕捉物質８’が固定化されている構成を示しているが、検出電極を用いる場合には、捕捉物質８および８’が少なくとも作用電極上に固定化されていればよい。
【００８９】
参照電極、作用電極および対向電極は、従来のフォトリソグラフィ技術を利用した微細加工技術によってマイクロチャネル２および２’に形成することができる。電極の導電性材料として、例えば金、白金、銀、クロム、チタン、イリジウム、銅またはカーボンなどを用いることができる。参照電極には、基準電位の安定性の観点から、銀／塩化銀電極を用いることが好ましい。
【００９０】
検出部５および５’は、対象物質を検出するための構成として同一の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。すなわち、検出部５および５’が対象物質を光学的に検出するための上述した構成、または対象物質を電気化学的に検出するための上述した構成であってもよい。検出部５が対象物質を光学的に検出するための構成であり、検出部５’が対象物質を電気化学的に検出するための構成であってもよい。検出部５が対象物質を電気化学的に検出するための構成であり、検出部５’が対象物質を光学的に検出するための構成であってもよい。また、検出部５および５’の少なくとも１つは、対象物質を電気化学的に検出するための構成と対象物質および光学的に検出するための構成の両方を採用していてもよい。
【００９１】
＜１．４  前処理部＞
前処理部６は、上述したように、流体中の物質（検出部５にて検出されるべき物質）の濃度を低減させる部位である。図１に示すように、注入部１と検出部５との間に設けられた前処理部６には、対象物質を捕捉する捕捉物質３が固定化されている。同様に、前処理部６’は、流体中の物質（検出部５’にて検出されるべき物質）の濃度を低減させる部位である。注入部１と検出部５’との間に設けられた前処理部６には、対象物質を捕捉する捕捉物質３’が固定化されている。
【００９２】
捕捉物質３および３’は、捕捉物質８および８’と同様に、対象物質とホスト−ゲストの関係がある物質（例えば、抗原、抗体、酵素、基質、リガンド、レセプター、ＤＮＡ、糖、ペプチド、合成高分子（例えばモレキュラーインプリントポリマー）など）であればよく、特に、抗体または合成高分子は、活性が安定しているので好ましい。捕捉物質３および３’は、同一の対象物質を捕捉することができれば、同一の物質であってもよいし、異なる物質であってもよい。なお、捕捉物質３および３’ならびに捕捉物質８および８’は、同一の物質であることが好ましい。同じ特性の捕捉物質を使用することによって、本実施形態に係る分析装置の生産性を向上させたり製造コストを低減させたりするだけでなく、開発効率を向上させることができる。捕捉物質３および３’を固定化する方法もまた、物理的吸着法、化学結合法、共有結合法などの公知の方法が適宜採用され得る。
【００９３】
図３に示すように、本実施形態に係る分析装置において、前処理部６は、マイクロチャネル２内に複数設けられてもよい。具体的には、図３の（ａ）に示すように、２つ以上の前処理部６および１６が単一流路内に直列に配置されてもよく、図３の（ｂ）に示すように、単一流路から分配されかつ再度合流する複数の流路のそれぞれに前処理部６および１６が配置されてもよい。前処理部１６には、捕捉物質１３が固定化されている。捕捉物質１３は、捕捉物質３と同一であることが好ましい。また、前処理部６’も同様に、マイクロチャネル２’内に複数設けられてもよい。
【００９４】
前処理部６の構成は、特に限定されず、例えば、図１に示すように、前処理部６のマイクロチャネル２内壁面上に捕捉物質３を固定化してもよい。同様に、前処理部６’の構成も、特に限定されず、例えば、前処理部６’のマイクロチャネル２’内壁面上に捕捉物質３’を固定化してもよい。また、捕捉物質３および３’を固定化する面積を拡大するために、前処理部６のマイクロチャネル２内、および前処理部６’のマイクロチャネル２’内に三次元の構造物を配置してもよい。このような三次元の構造物を設けることによって前処理部６および６’に固定化される捕捉物質３および３’のモル量が増加し、その結果、対象物質と捕捉物質３および３’との反応効率が向上し、対象物質の濃度を非常に効率よく低減させることができる。
【００９５】
このような構造物としては、例えば、柱状構造物６ａ（図４の（ａ））や多孔質構造体（図示せず）、図４の（ｂ）に示す微粒子６ｂが挙げられる。図４の（ｂ）に示すように、微粒子６ｂの移動を妨げる堰止め部９を、注入部１と検出部５との間のマイクロチャネル２内または注入部１と検出部５’との間のマイクロチャネル２’内に設けることによって、注入部１から微粒子６ｂを含む溶液を導入した際に、微粒子６ｂを堰止め部９によって留めておくことができる。そして、堰止め部９によって留められた微粒子６ｂの集合が前処理部６および６’をそれぞれ形成する。堰止め部９は、流体の流れを妨げずに微粒子６ｂの通過を阻止し得る構造であれば特に限定されない。
【００９６】
前処理部６および６’の少なくとも１つは、さらなる検出手段を備えていることが好ましい。すなわち、検出部５および５’にて対象物質を検出する前に前処理部６および６’にて対象物質を検出することが好ましい。このような検出手段を前処理部６および６’が備えていることにより、前処理部６および６’において対象物質が捕捉されているか否かを確認することが可能となる。この場合、捕捉物質３および３’の劣化、またはその他の異常によって前処理部６および６’での一定量の対象物質の捕捉を確認し得なかった際に、分析が失敗である（分析エラー）と判定することが可能となる。すなわち、本実施形態に係る分析装置は、前処理部６および６’における対象物質の有無を判定する判定部をさらに備えていてもよい。分析が失敗であると判定するための、前処理部６および６’に捕捉される対象物質の量は、特に限定されず、当業者であれば、適宜設定することができる。
【００９７】
なお、前処理部６および６’に備えられる検出手段は、検出部５および５’に備えられる検出手段と同一のものが好ましいが、異なっていてもよい。検出手段の詳細については、上記「１．３  検出部」の項を参照のこと。
【００９８】
＜１．５  バルブ構造＞
バルブ１８および１８’は、それぞれマイクロチャネル２および２’内の流体の流れ方向を規定する構造、マイクロチャネル２および２’内の流体の流れを物理的に停止させる構造、マイクロチャネル２および２’内の流体を切断する構造、マイクロチャネル２および２’内の流体を分離する構造などを有し得、必要に応じて全ての機能を備えていてもよい。好ましいバルブ１８および１８’の例としては、回転ねじ式バルブ、出し入れ自在の堰板、圧力による閉鎖、気体制御による液体の切断などが挙げられる。バルブを設けることで、前処理部６および６’、検出部５および５’での反応時間を延長することができる。
【００９９】
＜１．６  捕捉物質の調整方法＞
検出部において対象物質の濃度を定量的に測定するためには、検出部において検出し得る濃度範囲内に対象物質の濃度を収めるように、捕捉物質３および３’の量（モル量）を調整する必要がある。つまり、対象物質の濃度にあわせて、捕捉物質３および３’の量を調整する。捕捉物質３および３’の量は、捕捉物質３および３’ならびに捕捉物質８および８’の特性だけではなく、マイクロチャネルの形状にも依存するため、分析装置の構成に応じて適宜調整を行う必要がある。固定化濃度による調整方法の一例を、以下に記載する。
（１）検出可能な濃度範囲の確認
前処理部６および６’が設けられていない以外は本実施形態と同一の構成を有する分析装置Ｘにおいて、濃度が既知である対象物質（標準物質）を用いて、検出部５および５’における検出可能な濃度範囲を調べる。このような濃度範囲にて、検出部５および５’における対象物質の検出結果と対象物質の濃度とが直線性を有することが好ましい。
【０１００】
このような操作によって、検出部５および５’に固定化する捕捉物質８および８’のモル量を決定することができる。
（２）前処理部６および６’の条件検討
種々の濃度の捕捉物質（１００、１０、１、０．１、０．０１μｇ／ｍＬ）を調製し、本実施形態の分析装置のマイクロチャネル２の前処理部６、およびマイクロチャネル２’の前処理部６’に固定化する。次いで、標準物質を用いて、検出可能な濃度範囲を調べる。このような濃度範囲にて、検出部５および５’における対象物質の検出結果と対象物質の濃度とが直線性を有することが好ましい。
（３）前処理部６および６’の条件決定
所望の濃度範囲と近い条件を示す捕捉物質３および３’の濃度を、操作（２）の結果に基づいて選択する。このとき、捕捉物質３の濃度が、捕捉物質３’の濃度と異なるように選択する。これにより、検出部５および５’が、それぞれ異なる濃度範囲にて対象物質を検出できるようになる。選択した濃度付近の濃度の捕捉物質を用いて操作（２）を再度実行し、前処理部の固定化条件を決定する。
【０１０１】
例えば、分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度がａ〜ｂ（μｇ／ｍＬ）の濃度範囲に含まれている場合、検出部５における検出可能な濃度範囲がｘ〜ｂ’（μｇ／ｍＬ）となり、検出部５’における検出可能な濃度範囲がａ’〜ｙ（μｇ／ｍＬ）となるように、前処理部の固定化条件を選択する（ただし、ｘ≦ａ＜ａ’≦ｂ’＜ｂ≦ｙ）。なお、ｘ＝ａでもよいが、ｘ＜ａで有ることがより好ましい。ａ’＝ｂ’でもよいが、ａ’＜ｂ’であることがより好ましい。ｂ＝ｙでもよいが、ｂ＜ｙであることがより好ましい。このような濃度範囲を実現するには、例えば、同一の捕捉物質を用いて、前処理部６に固定化する捕捉物質の量が、前処理部６’に固定化する捕捉物質の量よりも少なくなるように、各前処理部に捕捉物質を固定化すればよい。すなわち、各前処理部上に配置された捕捉物質の量が、前処理部６の捕捉物質の量＜前処理部６’の捕捉物質の量となる。
【０１０２】
以上の手順によって、捕捉物質３および３’の固定化条件および捕捉物質８および８’の固定化条件を決定する。なお、検出部５および５’における検出可能な濃度範囲（すなわち、検出部５および５’の検出感度）を同一にしておくことによって、操作（３）をより簡便に行うことができる。検出部５および５’の検出感度を同一にするには、同一のモル量の対象物質を捕捉することができる捕捉物質を検出部５および５’に固定化すればよい（例えば、各検出部の捕捉物質および固定化条件（モル量）を同一にすればよい）。検出部５および５’の検出感度が同一であるか否かは、操作（１）によって確認することができる。
【０１０３】
また、前処理部の面積を拡大することによって、種々の濃度の捕捉物質３および３’を調製することなく、検出に好適な濃度範囲を調整することができる。例えば、図３の（ａ）に示すように前処理部を複数個設けてもよい。対象物質を含んだ分析に供されるサンプルが前処理部を複数回通過することによって、より低濃度まで効率よく濃度を低下させることができる。また、図３の（ｂ）に示すように、マイクロチャネル２および２’の少なくとも１つを分岐させ、分岐によって生じたマイクロチャネルに複数の前処理部を並列に設けてもよい。なお、複数の前処理部を並列に設ける場合は、対象物質を含んだ分析に供されるサンプルの濃度をより短時間に効率よく低下させることができるので、これらを組み合わせて用いてもよい。
【０１０４】
このように、前処理部における捕捉物質３および３’のモル量、分析に供されるサンプル中の対象物質のモル量、および、検出部における捕捉物質８および８’のモル量を、当業者は適宜調整し得る。
【０１０５】
＜１．７  測定方法＞
本実施形態に係る分析装置を用いた分析方法の一例を、以下に示す。なお、マイクロチャネル２および２’内にて流体を流す駆動手段は、注入部１に連結した押出ポンプを用いる方法、排出部１０に連結した吸引ポンプを用いる方法、毛管力および／または吸水物質を用いる方法のいずれでもよい。
【０１０６】
（１）ブロッキング
分析に供されるサンプル中の、検出対象でない物質（非対象物質）が、マイクロチャネル２および２’、前処理部６および６’、ならびに検出部５および５’に非特異的に吸着することを防ぐために、非特異吸着防止剤を注入部１から導入して、マイクロチャネル２および２’内を満たす。次いで、この非特異吸着防止剤を排出部１０から排出する。洗浄溶液を注入部１から導入し、マイクロチャネル２および２’内を通過させて排出部１０から排出する。これにより、マイクロチャネル２および２’内に残留する余分な非特異吸着防止剤を取り除く。好適な非特異的吸着防止剤としては、例えば、プロテインフリー（Ｔｈｅｒｍｏ社）が挙げられる。
【０１０７】
（２）分析に供されるサンプルの導入
分析に供されるサンプルを注入部１からマイクロチャネル２および２’内に導入する。分析に供されるサンプルは、マイクロチャネル２および２’内を移動して前処理部６および６’へ送達される。分析に供されるサンプルが前処理部６および６’を通過する間に、分析に供されるサンプル中の対象物質が前処理部６および６’の捕捉物質３および３’と結合して、前処理部６および６’にて捕捉される。これにより、前処理部６および６’を通過した分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度が低減する。この際、分析に供されるサンプル中の対象物質と、前処理部６および６’の捕捉物質３および３’との結合を十分進行させるために、バルブ１８および１８’を閉じておくことが好ましい。
【０１０８】
次いで、必要に応じてバルブ１８および１８’を開放し、分析に供されるサンプルを、マイクロチャネル２および２’内をさらに移動させて検出部５および５’へ送達する。分析に供されるサンプルが検出部５および５’を通過する間に、分析に供されるサンプル中の対象物質は検出部５および５’の捕捉物質８および８’と結合して検出部５および５’にて捕捉される。次いで、洗浄溶液を注入部１から導入し、マイクロチャネル２および２’内を移動させて排出部１０から排出する。これにより、マイクロチャネル２および２’内に残留する余分な分析に供されるサンプルを取り除く。
【０１０９】
マイクロチャネル２および２’内での注入部１から排出部１０への分析に供されるサンプルの移動は連続的に行われてもよいし、断続的に行われてもよい。分析に供されるサンプルを断続的に移動させる場合、例えば、分析に供されるサンプルを前処理部６および６’ならびに／または検出部５および５’の領域内にて所定の時間にわたって保持（インキュベート）してもよい。これにより、分析に供されるサンプル中の対象物質と捕捉物質３および３’ならびに／または捕捉物質８および８’との反応時間を最適化することができる。
【０１１０】
（３）検出部にて捕捉された対象物質の標識化
対象物質に結合し得る標識化合物を、注入部１からマイクロチャネル２および２’内に導入して、検出部５および５’へ送達する。標識化合物が検出部５および５’を通過する間に、標識化合物は検出部５および５’に捕捉されている対象物質と結合する。この操作によって、検出部５および５’内に捕捉された対象物質が標識される。
【０１１１】
（４）対象物質の検出
検出手段を用いて標識化合物を検出することによって、検出部５および５’での対象物質を検出することが可能となる。標識化合物としては、例えば、蛍光標識抗体または酵素標識抗体を用いることができるが、捕捉物質８および８’と異なる抗体が好ましい。
【０１１２】
（４−１）蛍光標識抗体を用いた対象物質の検出
上記（３）において蛍光標識抗体を用いた場合、検出部５および５’の蛍光を直接観察することによって、対象物質を検出することができる。
【０１１３】
（４−２）酵素標識抗体を用いた対象物質の検出
上記（３）において酵素標識抗体を用いた場合、酵素標識抗体を対象物質に結合させた後に、この酵素に対する基質溶液を注入部１からマイクロチャネル２および２’内に導入する。基質溶液が検出部５および５’を通過する間に、対象物質に結合した酵素標識抗体と基質溶液とが反応する。この反応の結果によって得られるシグナルを公知の方法を用いて検出することによって対象物質を検出することができる。当業者は、このような方法を、使用する基質の種類に応じて、適宜選択することができる。
【０１１４】
例えば、上記反応によって蛍光を発する基質を用いた場合は、検出部５および５’の蛍光を直接観察することによって対象物質を検出することができる。また、上記反応によって吸光度が変化する基質を用いた場合は、検出部５および５’の吸光度を測定することによって対象物質を検出することができる。上記反応によって電気化学活性が変化する基質を用いた場合は、電極を用いた電気化学的な手段によって対象物質を検出することができる。
【０１１５】
本実施形態に係る測定方法は、生化学的な分析に好適であり、用いられるサンプルとしては、特に限定されないが、生化学的な分析に利用される頻度を考慮すると、血液が好ましい。上記測定方法に血液を供することによって、例えば、免疫グロブリン、アルブミン、ＧＯＴ、ＧＴＰ、γ−ＧＰＴ、ＨＤＬ、ＬＤＬ、中性脂肪、ヘモグロビンＡ１Ｃ、尿酸、グルコース、アディポネクチン、レプチン、レジスチンおよびＴＮＦ−αなどの血液成分を、対象物質として分析することができる。
【０１１６】
マイクロ化技術に用いられるサンプルの容量は極微量である。微量のサンプルを調製する際に煩雑な希釈操作が含まれていると、調製毎に誤差が生じ、正確な分析を行うことが困難となり、分析の再現性および／または信頼性が低減する。本実施形態に係る分析装置を用いれば、サンプルの希釈操作を省略することができるため、分析の再現性および／または信頼性を向上させることができる。
【０１１７】
特に、血液を操作する際には、感染症への罹患等の危険性を伴うため、その取扱いに細心の注意が必要である。サンプルの調製工程を簡略化することによって、このような危険性を低減することができる。本実施形態に係る分析装置を用いれば、サンプルの希釈操作を省略することができるため、使用者は血液サンプルをより安全かつ容易に取り扱うことができる。
【０１１８】
なお、標識化合物および基質溶液を注入部１からマイクロチャネル２および２’内に導入する場合、標識化合物および基質溶液は、検出部５および５’に到達する前に前処理部６および６’を通過する。標識化合物および基質溶液は、前処理部６および６’を通過する間に、前処理部６および６’に捕捉されている対象物質と結合および／または反応し得、この反応によってシグナルが生成し得る。このシグナルが検出部における対象物質の検出に支障をきたす可能性は十分あり得る。このような可能性を回避するためには、検出部５および５’での捕捉物質８および８’と標識化合物との結合を生じさせた後に、マイクロチャネル２および２’内の流れ方向を変更して、基質溶液を排出部１０から注入すればよい。
【０１１９】
＜１．８  測定結果＞
例えば、分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度がａ〜ｂ（μｇ／ｍＬ）の濃度範囲に含まれており、検出部５における検出可能な濃度範囲がｘ〜ｂ’（μｇ／ｍＬ）、検出部５’の定量的に検出可能な濃度範囲がａ’〜ｙ（μｇ／ｍＬ）であった場合（ｘ≦ａ＜ａ’≦ｂ’＜ｂ≦ｙ）について説明する。
【０１２０】
（１）分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度がａ以上ａ’未満（μｇ／ｍＬ）の濃度範囲に含まれている場合、このような濃度範囲は検出部５における検出可能な濃度範囲内であるので、上記対象物質の検出部５における検出結果が検出部５の検量範囲内である。一方、ａ以上ａ’未満（μｇ／ｍＬ）の濃度範囲の上限値は検出部５’における検出可能な濃度範囲の下限値よりも小さいので、上記対象物質の検出部５’における検出結果が検出部５’の検量範囲の下限値よりも小さくなる。
【０１２１】
（２）分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度がｂ’よりも大きくｂ以下（μｇ／ｍＬ）の濃度範囲に含まれている場合、このような濃度範囲の下限値は検出部５における検出可能な濃度範囲の上限値よりも大きいので、上記対象物質の検出部５における検出結果が検出部５の検量範囲よりも大きくなる。一方、ｂ’よりも大きくｂ以下（μｇ／ｍＬ）の濃度範囲は検出部５’における検出可能な濃度範囲内であるので、上記対象物質の検出部５’における検出結果が検出部５’の検量範囲内である。
【０１２２】
（３）分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度がａ’以上ｂ’以下（μｇ／ｍＬ）の濃度範囲に含まれている場合、このような濃度範囲は検出部５および５’における検出可能な濃度範囲内であるので、上記対象物質の検出部５および５’における検出結果が検出部５および５’の検量範囲内である。
【０１２３】
以上のように、（１）、（２）では、対象物質の検出結果が、一方の検出部において検量範囲内となり、他方の検出部において検量範囲外となる。この場合、検量範囲外の検出結果を用いて決定された対象物質の濃度を誤りと判定することができ、検量範囲内の検出結果を用いて決定された対象物質の濃度を正しい濃度であると判定することができる。このように、各検出部における検出結果と各検出部における検量範囲とに基づいて、分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度を正確に決定することができる。（３）では、対象物質の検出結果が両方の検出部において検量範囲内となる。この場合、少なくとも一方の検出結果を用いて、分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度を正確に決定することができる。
【０１２４】
また、（１）〜（３）において、全ての検出部における検出結果を比較することによって分析エラーの有無を確認することも可能となる。つまり、上述したように（１）、（２）では、対象物質の検出結果が、一方の検出部において検量範囲内となり、他方の検出部において検量範囲外となる。よって、（１）、（２）において、両方の検出部における検出結果が検量範囲内となる場合、または両方の検出部における検出結果が検量範囲外となる場合、少なくともどちらかの検出部における検出が失敗している（分析エラーが有る）と確認することができる。このような検出が失敗していると考えられる事態としては、（１）では、検出部５における検出結果が検出部５の検量範囲であっても、検出部５’における検出結果が検出部５’の検量範囲の下限値よりも小さくなっていない場合が挙げられ、（２）では、検出部５’における検出結果が検出部５’の検量範囲であっても、検出部５における検出結果が検出部５の検量範囲の上限値よりも大きくなっていない場合が挙げられ、
また、（３）では、両方の検出部における検出結果が異なる場合、または両方の検出部における検出結果から算出した濃度が異なっていれば、少なくともどちらかの検出部における検出が失敗している（分析エラーが有る）と確認することができる。
【０１２５】
単一の排出部を、複数のマイクロチャネルが共有する構成が図１に示されているが、図５に示すように、複数のマイクロチャネルがそれぞれ独立した排出部と連結されていてもよい。すなわち、本実施形態にかかるマイクロチャネル型分析装置はまた、図５に示すように、基板１００の表面上に形成された注入部１と排出部１０とを接続するマイクロチャネル２、および注入部１と排出部１０’とを接続するマイクロチャネル２’が、基板１００の表面に形成されているものであってもよい。
【０１２６】
マイクロチャネル２’は、マイクロチャネル２が注入部１と排出部１０との間にて分岐して形成された流路である。マイクロチャネル２および２’内には、マイクロチャネル２および２’を流れる流体中の物質を検出する検出部５および５’が、設けられている。検出部５および５’には、検出および分析の対象となる物質を捕捉する捕捉物質８および８’’がそれぞれ固定化されている。その結果、注入部１から導入された分析に供されるサンプル中の対象物質をそれぞれ検出部５および検出部５’によって検出することができる。
【０１２７】
また、マイクロチャネル２からマイクロチャネル２’が分岐する分岐部と検出部５との間のマイクロチャネル２内に、前処理部６が設けられている。上記分岐部と検出部５’との間のマイクロチャネル２’内に、前処理部６’が設けられている。前処理部６および６’には、目的の物質を捕捉する捕捉物質３および３’がそれぞれ固定化されている。
【０１２８】
図５に示すマイクロチャネル型分析装置に駆動手段を適用する場合、駆動手段は、注入部１、排出部１０および１０’の少なくとも１つに連結すればよい。
【０１２９】
このように、本実施形態に係る分析装置は、分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度を正確に決定するためのものであり、本実施形態の構成を用いれば、分析に供されるサンプルを希釈することなく対象物質を測定することができる。
【０１３０】
〔実施の形態２〕
実施の形態１に係る分析装置の具体的な構成として、主流路であるマイクロチャネル２から単一のバイパスチャネル（マイクロチャネル２’）が分岐した構成が図１および図５に示されているが、バイパスチャネルの数は特に限定されない。各バイパスチャネルは異なる検出範囲を有するので、バイパスチャネルの数が増加すれば、分析装置の検出範囲を拡張することができる。
【０１３１】
このような実施の形態２に係るマイクロチャネル型分析装置としては、例えば、図６に示すような、３本のマイクロチャネルを有する分析装置が挙げられる。図６に示すように、この分析装置において、基板１００の表面には、３つのマイクロチャネル２、２’、２’’が形成されている。マイクロチャネル２は注入部１と排出部１０とを基板１００の表面上にて接続している。マイクロチャネル２’および２’’は、マイクロチャネル２が注入部１と排出部１０との間にて分岐しかつ再度合流するバイパスチャネルである。図６に示すように、マイクロチャネル２’および２’’は、マイクロチャネル２内の同一の分岐部から分岐し、同一の合流部にて合流している。
【０１３２】
マイクロチャネル２、２’および２’’内には、検出部５、５’および５’’が、それぞれ設けられている。検出部５、５’および５’には、同一の対象物質を捕捉する捕捉物質８および８’が固定化されている。マイクロチャネル２、２’および２’’内には、前処理部６、６’および６’’が、注入部１と、検出部５、５’および５’’との間に設けられている。これらの前処理部６、６’および６’’には、同一の対象物質を捕捉する捕捉物質３、３’および３’’が固定化されている。
【０１３３】
なお、図示していないが、本実施形態に係る分析装置は、マイクロチャネル２、２’および２’’内の流体の、注入部１から排出部１０への流れ方向を規定したり、流体の流れを制御したりするためのバルブが各マイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【０１３４】
また、図示していないが、本実施形態に係る分析装置において、マイクロチャネル２、２’および２’’内の流体の、注入部１から排出部１０への移動を促進する駆動手段が、注入部および排出部の少なくとも一方に連結されていてもよい。
【０１３５】
上記実施の形態１における捕捉物質の調整方法の説明を適宜改変して、本実施の形態における捕捉物質の調整方法に適用することができる。なお、例えば、分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度がａ〜ｂ（μｇ／ｍＬ）の濃度範囲に含まれている場合、検出部５における検出可能な濃度範囲がａ１〜ｂ１（μｇ／ｍＬ）となり、検出部５’における検出可能な濃度範囲がａ２〜ｂ２（μｇ／ｍＬ）となり、検出部５’’における検出可能な濃度範囲がａ３〜ｂ３（μｇ／ｍＬ）となるように、前処理部の固定化条件を選択すればよい（ただし、ａ１≦ａ＜ａ２≦ｂ１＜ａ３≦ｂ２＜ｂ≦ｂ３）。なお、ａ１＝ａでもよいが、ａ１＜ａであることがより好ましい。ａ２＝ｂ１でもよいが、ａ１＜ａであることがより好ましい。ａ２＝ｂ１でもよいが、ａ２＜ｂ１であることがより好ましい。ａ３＝ｂ２でもよいが、ａ３＜ｂ２であることがより好ましい。ｂ＝ｂ３でもよいが、ｂ＜ｂ３であることがより好ましい。
【０１３６】
このような濃度範囲を実現するには、例えば、同一の捕捉物質を用いて、前処理部６に固定化する捕捉物質の量が、前処理部６’に固定化する捕捉物質の量よりも少なく、前処理部６’に固定化する捕捉物質の量が、前処理部６’’に固定化する捕捉物質の量よりも少なくなるように、各前処理部に捕捉物質を固定化すればよい。すなわち、各前処理部上に配置された捕捉物質の量が、前処理部６の捕捉物質の量＜前処理部６’の捕捉物質の量＜前処理部６’’の捕捉物質の量となる。
【０１３７】
また、マイクロチャネルの数が３ではなく、ｎである場合、一本目のマイクロチャネルにおける検出部５における検出可能な濃度範囲がａ１〜ｂ１（μｇ／ｍＬ）となり、ｍ本目のマイクロチャネルにおける検出部５における検出可能な濃度範囲がａｍ〜ｂｍ（μｇ／ｍＬ）となり、ｎ本目の検出部５における検出可能な濃度範囲がａｎ〜ｂｎ（μｇ／ｍＬ）となるように、前処理部の固定化条件を選択すればよい（ただし、ａ１≦ａ＜ａｍ≦ｂ１＜ａｎ≦ｂｍ＜ｂ≦ｂｎ）。
【０１３８】
このような濃度範囲を実現するには、例えば、同一の捕捉物質を用いて、一本目のマイクロチャネルにおける前処理部６に固定化する捕捉物質の量が、ｍ本目のマイクロチャネルにおける前処理部６に固定化する捕捉物質の量よりも少なく、ｍ本目のマイクロチャネルにおける前処理部６に固定化する捕捉物質の量が、ｎ本目のマイクロチャネルにおける前処理部６に固定化する捕捉物質の量よりも少なくなるように、各前処理部に捕捉物質を固定化すればよい。すなわち、各前処理部上に配置された捕捉物質の量が、一本目のマイクロチャネルにおける前処理部６の捕捉物質の量＜ｍ本目のマイクロチャネルにおける前処理部６’の捕捉物質の量＜ｎ本目のマイクロチャネルにおける前処理部６’’の捕捉物質の量となる。
【０１３９】
なお、本実施の形態に係る分析装置における、基板、マイクロチャネル、注入部、排出部、前処理部、検出部、バルブ構造、駆動手段などの要部構成は、前述した実施の形態１と同じである。また、測定方法および測定結果についても、本明細書を読んだ当業者は、実施の形態１の構成を適宜改変して本実施形態に適用することができる。
【０１４０】
〔実施の形態３〕
図７に基づいて、本発明の実施の形態３について説明する。図７は、本発明の実施の形態３に係るマイクロチャネル型分析装置の平面図である。
【０１４１】
本実施形態にかかるマイクロチャネル型分析装置は、図７に示すように、基板１００の表面上に形成された注入部１と排出部１０とを接続するマイクロチャネル２および２’が、基板１００の表面に形成されている。マイクロチャネル２’は、マイクロチャネル２が注入部１と排出部１０との間にて分岐しかつ再度合流するバイパスチャネルである。マイクロチャネル２および２’には、検出部５および５’が設けられている。検出部５および５’には、捕捉物質８および８’がそれぞれ固定化されている。さらに、マイクロチャネル２’には、前処理部６’が注入部１と検出部１０との間に設けられている。前処理部６’には、捕捉物質３’が固定化されている。
【０１４２】
このように、本実施形態の分析装置は、前処理部と検出部とが設けられたマイクロチャネルと、前処理部が設けられておらず、検出部が設けられたマイクロチャネルとを備えている。
【０１４３】
本実施形態の分析装置では、捕捉物質の調整方法を例えば以下のように実施すればよい。
【０１４４】
（１）検出可能な濃度範囲の確認
前処理部６’が設けられていない以外は本実施形態と同一の構成を有する分析装置Ｘにおいて、濃度が既知である対象物質（標準物質）を用いて、検出部５および５’における検出可能な濃度範囲を調べる。このような濃度範囲にて、検出部５および５’における対象物質の検出結果と対象物質の濃度とが直線性を有することが好ましい。このような操作によって、検出部５および５’に固定化する捕捉物質８および８’のモル量を決定することができる。
【０１４５】
（２）前処理部６’の条件検討
種々の濃度の捕捉物質（１００、１０、１、０．１、０．０１μｇ／ｍＬ）を調製し、本実施形態の分析装置のマイクロチャネル２’の前処理部６’に固定化する。次いで、標準物質を用いて、検出部５’の濃度範囲を調べる。このような濃度範囲にて、検出部５’における対象物質の検出結果と対象物質の濃度とが直線性を有することが好ましい。
【０１４６】
（３）前処理部６’の条件決定
所望の測定範囲と近い条件を示す捕捉物質３’の濃度を、操作（２）の結果に基づいて選択する。具体的には、検出部５’における検出可能な濃度範囲が、操作（１）において確認した検出部５における検出可能な濃度範囲の少なくとも１部を含み、かつ検出部５における検出可能な濃度範囲が含まないより高濃度の範囲を含むように、前処理部６’に固定化する捕捉物質の濃度を選択する。選択した濃度付近の濃度の捕捉物質を用いて操作（２）を再度実行し、前処理部６’の固定化条件を決定する。
【０１４７】
例えば、分析に供されるサンプル中の対象物質の濃度がａ〜ｂ（μｇ／ｍＬ）の濃度範囲に含まれている場合、検出部５における検出可能な濃度範囲がｘ〜ｂ’（μｇ／ｍＬ）となり、検出部５’における検出可能な濃度範囲がａ’〜ｙ（μｇ／ｍＬ）となるように、前処理部の固定化条件を選択する（ただし、ｘ≦ａ＜ａ’≦ｂ’＜ｂ≦ｙ）。なお、ｘ＝ａでもよいが、ｘ＜ａであることがより好ましい。ａ’＝ｂ’でもよいが、a’＜ｂ’であることがより好ましい。ｂ＝ｙでもよいが、ｂ＜ｙであることがより好ましい。また、ｘ≪ａの場合、前処理部６をマイクロチャネル２内に設け、検出部５における検出可能な濃度範囲をより高濃度側へ移動させてもよい。この場合、ｘがａを超えないような捕捉物質が固定化されている必要がある。
【０１４８】
また、図７の（ｂ）に示すように、本実施形態に係る分析装置は、マイクロチャネル２および２’内の流体の、注入部１から排出部１０への流れ方向を規定したり、流体の流れを制御したりするためのバルブが各マイクロチャネル内に設けられていてもよい。例えば、バルブ１８が、注入部１と検出部５との間のマイクロチャネル２内に設けられていてもよいし、バルブ１８’が、前処理部６’と検出部５’との間のマイクロチャネル２’内に設けられていてもよい。また、図示していないが、本実施形態に係る分析装置は、マイクロチャネル２および２’内の流体の、注入部１から排出部１０への移動を促進する駆動手段が、注入部１および排出部１０の少なくとも一方に連結されていてもよい。
【０１４９】
単一の排出部を、複数のマイクロチャネルが共有する構成が図７に示されているが、図８に示すように、複数のマイクロチャネルがそれぞれ独立した排出部と連結されていてもよい。すなわち、本実施形態にかかるマイクロチャネル型分析装置はまた、図８に示すように、基板１００の表面上に形成された注入部１と排出部１０とを接続するマイクロチャネル２、および注入部１と排出部１０’とを接続するマイクロチャネル２’が、基板１００の表面に形成されているものであってもよい。
【０１５０】
なお、本実施の形態に係る分析装置における、基板、マイクロチャネル、注入部、排出部、前処理部、検出部、バルブ構造、駆動手段などの要部構成は、前述した実施の形態１または２と同じである。また、捕捉物質の調製方法、測定方法および測定結果についても、本明細書を読んだ当業者は、実施の形態１または２の構成を適宜改変して本実施形態に適用することができる。
【０１５１】
〔実施の形態４〕
実施の形態３に係る分析装置の具体的な構成として、主流路であるマイクロチャネル２から単一のバイパスチャネル（マイクロチャネル２’）が分岐した構成が図７および図８に示されているが、バイパスチャネルの数は特に限定されない。各バイパスチャネルは異なる検出範囲を有するので、バイパスチャネルの数が増加すれば、分析装置の検出範囲を拡張することができる。
【０１５２】
このような実施の形態２に係るマイクロチャネル型分析装置としては、例えば、図９に示すような、３本のマイクロチャネルを有する分析装置が挙げられる。図９に示すように、この分析装置において、基板１００の表面には、３つのマイクロチャネル２、２’、２’’が形成されている。マイクロチャネル２は注入部１と排出部１０とを基板１００の表面上にて接続している。マイクロチャネル２’および２’’は、マイクロチャネル２が注入部１と排出部１０との間にて分岐しかつ再度合流するバイパスチャネルである。図９に示すように、マイクロチャネル２’および２’’は、マイクロチャネル２内の同一の分岐部から分岐し、同一の合流部にて合流している。
【０１５３】
マイクロチャネル２、２’および２’’内には、検出部５、５’および５’’が、それぞれ設けられている。検出部５、５’および５’には、捕捉物質８および８’が固定化されている。マイクロチャネル２’および２’’内には、前処理部６’および６’’が、注入部１と、検出部５’および５’’との間に設けられている。これらの前処理部６’および６’’には、捕捉物質３’および３’’が固定化されている。
【０１５４】
なお、図示していないが、本実施形態に係る分析装置は、マイクロチャネル２、２’および２’’内の流体の、注入部１から排出部１０への流れ方向を規定したり、流体の流れを制御したりするためのバルブが各マイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【０１５５】
また、図示していないが、本実施形態に係る分析装置において、マイクロチャネル２、２’および２’’内の流体の、注入部１から排出部１０への移動を促進する駆動手段が、注入部および排出部の少なくとも一方に連結されていてもよい。
【０１５６】
なお、本実施の形態に係る分析装置における、基板、マイクロチャネル、注入部、排出部、前処理部、検出部、バルブ構造、駆動手段などの要部構成は、前述した実施の形態１と同じである。また、捕捉物質の調製方法、測定方法および測定結果についても、本明細書を読んだ当業者は、実施の形態１〜３の構成を適宜改変して本実施形態に適用することができる。
【０１５７】
以下実施例を示し、本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。
【実施例】
【０１５８】
（実施例１）
実施例１において、図１０に示すマイクロチャネル型分析装置（マイクロチャネルチップ）を以下のとおりに作製した。すなわち、ＰＤＭＳ（ＰＯＬＹＤＩＭＥＴＨＹＬＳＩＬＯＸＡＮＥ、東レダウコーニング社）の基板１００上に、マイクロチャネル２を形成した。このマイクロチャネル２の両端に連結するように、注入部１および排出部１０を形成した。マイクロチャネル１内に、検出部５を設けた。注入部１と検出部５との間のマイクロチャネル１内に前処理部６を設けた。
【０１５９】
次いで、マイクロチャネル２’を基板１００上に形成した。具体的には、マイクロチャネル２’が、注入部１と前処理部６との間の分岐部にてマイクロチャネル２から分岐し、検出部５と排出部１０との間の合流部にてマイクロチャネル２に合流するように形成した。そして、分岐部と合流部との間のマイクロチャネル２’内に検出部５’を設けた。また、分岐部と検出部５’との間のマイクロチャネル２’内に前処理部６’を設けた。
【０１６０】
この基板１００を貫く２つの貫通孔（図示しない。）をそれぞれ注入部１および排出部１０と連絡させた。さらに、前処理部６および６’内に堰き止め部（図示しない）を設けた。
【０１６１】
作用電極、参照電極および対向電極から構成された検出電極（図示しない。）を、フォトリソグラフィ法を用いて検出部５および５’に作製した。具体的には、マイクロチャネル２および２’上にレジストパターンを形成し、チタン次いで金をスパッタリングすることによって金電極（作用電極、対向電極）を作製した。また、チタン次いで銀をスパッタリングし、さらに塩化処理をすることによって銀／塩化銀電極（参照電極）を作製した。
【０１６２】
マイクロチャネル２に関し、幅は６００μｍであり、長さは２０００μｍであり、深さは５０μｍであった。マイクロチャネル２’に関し、幅は６００μｍであり、長さは２０００μｍであり、深さは５０μｍであった。作用電極は、長さ２００μｍ×幅６００μｍであった。対向電極は長さ２００μｍ×幅６００μｍであった。参照電極は長さ５０μｍ×幅５０μｍであった。
【０１６３】
次いで、１０ｍＭのチオールＳＡＭ溶液（11-Mercaptoundecanoic acid（同仁化学社）：6-Hydroxy-1-hexanethiol（同仁化学社）＝１：９）を用いて検出電極上の金の表面にカルボキシル基を導入した。その後、１００ｍｇ／ｍＬの１‐Ｅｔｈｙｌ‐３−［（３−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｒｏｐｙｌ］ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＥＤＣ）と１００ｍｇ／ｍＬのＮ−Ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅとを用いてカルボキシル基を活性化させ、１００ｎｇ／ｍＬのアディポネクチン抗体（Ｒ＆Ｄシステム社）の溶液をこのカルボキシル基と３０分間反応させた。これにより、アディポネクチン抗体を検出電極上に固定化した。そして、未反応のアディポネクチン抗体を含む溶液を除去した。アディポネクチン抗体の固定化後に、マイクロチャネル２および２’が形成されたＰＤＭＳの基板に、蓋としての役割を果たすＰＤＭＳの基板（図示しない。）をマイクロチャネル２および２’が覆われるように張り合わせた。
【０１６４】
直径１５μｍの磁性微粒子と１０μｇ／ｍＬのアディポネクチン抗体（Ｒ＆Ｄシステム社）とを混合し、３７℃にて１時間インキュベートした。これにより、アディポネクチン抗体を磁性微粒子上に固定化した。この磁性微粒子を０．０５％のツイーン２０を含むＰＢＳで十分に洗浄した。洗浄後の１％（ｗ／ｖ）の磁性微粒子を含む溶液５μＬを、注入部１からマイクロチャネル２内に注入し、磁石を用いて前処理部６の位置まで運搬した。さらに、上記磁性微粒子を含む溶液５０μＬを、注入部１からマイクロチャネル２’内に注入し、磁石を用いて前処理部６’の位置まで運搬した。排出部１０に吸引ポンプを連結し、吸引ポンプを用いて、この磁性微粒子を含む溶液をマイクロチャネル２および２’’内を移動させ、磁性微粒子を堰き止め部において堰き止めた。このようにして、磁性微粒子から形成された前処理部６および６’を作製した。
【０１６５】
さらに、非特異的な吸着の防止剤であるプロテインフリー（Ｔｈｅｒｍｏ社）を用いてマイクロチャネル２および２’内のブロッキングを行った。
【０１６６】
以上のようにして、アディポネクチンを分析するためのマイクロチャネル型の分析装置を作成した。
【０１６７】
アディポネクチンの濃度が４．６μｇ／ｍＬ、１０．８μｇ／ｍＬ、１６．９μｇ／ｍＬ、２３．０μｇ／ｍＬ、２９．２μｇ／ｍＬ、２９．６μｇ／ｍＬ、３５．３μｇ／ｍＬ、３５．８μｇ／ｍＬ、４１．４μｇ／ｍＬ、４１．９μｇ／ｍＬ、４７．５μｇ／ｍＬ、４８．０μｇ／ｍＬ、５３．７μｇ／ｍＬ、５４．２μｇ／ｍＬ、５９．８μｇ／ｍＬ、６０．３μｇ／ｍＬ、６６．４μｇ／ｍＬ、７２．５μｇ／ｍＬ、７８．７μｇ／ｍＬ、または８４．８μｇ／ｍＬである標準アディポネクチン溶液を調製した。調製した標準アディポネクチン溶液を１種類づつ上述の分析装置にアプライして、標準アディポネクチン溶液中のアディポネクチンの検出を実施した。
【０１６８】
具体的には、以下のとおりに実施した。５μＬの標準アディポネクチン溶液を注入部１からマイクロチャネル２および２’内に注入した。吸引ポンプを用いて検出部５および５’までこの溶液を移動させ、検出部５および５’上で３分間停止させた。これにより、この溶液中のアディポネクチンを検出部５および５’上のアディポネクチン抗体に結合させた。その後、吸引ポンプを用いて標準アディポネクチン溶液をマイクロチャネル２および２’から排出した。
【０１６９】
次いで、ＰＢＳを注入部１からマイクロチャネル２および２’内に注入し、マイクロチャネル２および２’内を十分に洗浄した。アルカリフォスファターゼ（ＡＬＰ）ラベリングキット（同仁化学社）を用いて作製した１μｇ／ｍＬのＡＬＰ修飾アディポネクチン抗体を含む溶液を、注入部１からマイクロチャネル２および２’内に注入した。吸引ポンプを用いて、検出部５および５’までＡＬＰ修飾アディポネクチン抗体を含む溶液を移動させ、検出部５および５’上で３分間停止させた。これにより、この溶液中のＡＬＰ修飾アディポネクチン抗体を検出部５および５’上に捕捉されたアディポネクチンに結合させた。その後、吸引ポンプを用いて、未反応のＡＬＰ修飾アディポネクチン抗体を含む溶液をマイクロチャネル２および２’から排出した。グリシンＮａＯＨバッファー（ｐＨ９．０）を注入部１から注入し、マイクロチャネル２および２’内を十分に洗浄した。
【０１７０】
次いで、１ｍＭのパラアミノフェニルリン酸の溶液を注入部１からマイクロチャネル２および２’内に注入し、吸引ポンプを用いて検出部５および５’まで移動させ、検出部５および５’上で３分間停止させた。これにより、パラアミノフェニルリン酸とＡＬＰとを反応させて電流を発生させた。発生した電流ピーク電流値（ｎＡ）を検出部５および５’によって検出した。
【０１７１】
図１１に示すように、検出部５では、標準アディポネクチン溶液のアディポネクチンの濃度が４．６μｇ／ｍＬ、１０．８μｇ／ｍＬ、１６．９μｇ／ｍＬ、２３．０μｇ／ｍＬ、２９．２μｇ／ｍＬ、３５．３μｇ／ｍＬ、４１．４μｇ／ｍＬ、４７．５μｇ／ｍＬ、５３．７μｇ／ｍＬ、および５９．８μｇ／ｍＬであるとき、それぞれ１４４ｎＡ、１８９ｎＡ、２２７ｎＡ、２６４ｎＡ、３１２ｎＡ、３３６ｎＡ、３５５ｎＡ、３６４ｎＡ、３５８ｎＡ、および３７２ｎＡの電流が検出された。検出部５’では、標準アディポネクチン溶液のアディポネクチンの濃度が２９．６μｇ／ｍＬ、３５．８μｇ／ｍＬ、４１．９μｇ／ｍＬ、４８．０μｇ／ｍＬ、５４．２μｇ／ｍＬ、６０．３μｇ／ｍＬ、６６．４μｇ／ｍＬ、７２．５μｇ／ｍＬ、７８．７μｇ／ｍＬ、８４．８μｇ／ｍＬであるとき、それぞれ１２９ｎＡ、１７０ｎＡ、２０４ｎＡ、２３８ｎＡ、２７５ｎＡ、３００ｎＡ、３２０ｎＡ、３２８ｎＡ、３３２ｎＡ、および３３０ｎＡの電流が検出された。検出された電流の値から検量線を作製した。
【０１７２】
検量線のグラフを図１１に示す。図１１によれば、検出部５では、１〜３５μｇ／ｍＬの濃度のアディポネクチンを定量的に測定することができ、検出部５’では、３０〜６５μｇ／ｍＬの濃度のアディポネクチンを定量的に測定することができる。つまり、検出部５のアディポネクチンの検量範囲が１〜３５μｇ／ｍＬであり、検出部５’のアディポネクチンの検量範囲が３０〜６５μｇ／ｍＬである。よって、本実施例にて作製した分析装置のアディポネクチンの検量範囲は１〜６５μｇ／ｍＬである。例えば、サンプルに含まれるアディポネクチンの濃度が１〜６５μｇ／ｍＬであれば、どのようなサンプルであっても、このような分析装置を用いてアディポネクチンの濃度を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明の分析装置を用いれば、希釈操作を実施すること無く微量なサンプルの濃度を測定することができる。このため、本発明は、微小な化学物質などの検出に用いる化学マイクロデバイス（例えば、マイクロチャネルチップおよびマイクロリアクター）、およびバイオセンサー（例えば、アレルゲンセンサー）などの、μ−ＴＡＳ技術を用いたマイクロチャネルチップを利用する分野に適用することができる。
【符号の説明】
【０１７４】
１      注入部
２      マイクロチャネル
３      捕捉物質
４      空気穴
５      検出部
６      前処理部
６ａ    柱状構造物
６ｂ    微粒子
８      捕捉物質
９      堰止め部
１０    排出部
１８    バルブ
１００  基板
１０１  蓋
【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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