タンパク質抽出用マイクロチップ、タンパク質抽出装置及びタンパク質測定装置、これらを用いたタンパク質抽出方法及び空気調整機
【課題】検体に含まれるタンパク質を簡易迅速に抽出する装置を提供する。
【解決手段】
チップ内部に検体を保持するための堰き止め部を有する抽出用マイクロチップと、前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部とを有し、前記送液機構部が、前記検体と抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプとを少なくともを備えることを特徴とするタンパク質抽出装置。
【解決手段】
チップ内部に検体を保持するための堰き止め部を有する抽出用マイクロチップと、前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部とを有し、前記送液機構部が、前記検体と抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプとを少なくともを備えることを特徴とするタンパク質抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定のタンパク質を含む検体からタンパク質を抽出し、高濃度のタンパク質溶液を生成し、生成したタンパク質溶液と検体との分離を行うタンパク質抽出装置、ならびにこれらを用いたタンパク質抽出方法及び空気調整機に関する。
【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、アレルゲンなどの測定分野等において有用な分析・計測方法として知られているが、従来の免疫分析法は、操作が煩雑であり、分析に長時間を要するという課題を有している。
【０００３】
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行われている。これらの技術は、μ−ＴＡＳ（micro total analysis systems）、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）等と称され、特に生体内に含まれる分子の特異的反応を用いて、測定対象物の分析を行うバイオセンサチップが注目を集めている。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、所謂Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ技術に対する期待が高まっている。
【０００４】
大気中の花粉、ダニ、カビ、揮発性有機化合物などの浮遊微小物質や化学物質によるアレルギー症状に多くの人が悩まされている。そこで、アレルギーの原因となるアレルゲン等のタンパク質の量を測定するため、上記μＴＡＳやＭＥＭＳの技術を適用したマイクロ流路デバイスの開発が盛んである。マイクロ流路デバイスとは、微細な流路であるマイクロチャンネル（主に、直径数μｍから数百μｍの流路）に液体または気体などの流体を通し、分離、化学反応または分析・測定などを行うシステムである。
【０００５】
マイクロ流路デバイスは、構造が微細であるため、試料を搬送するための流体を多量に必要とはせず、試料も少量で分析・測定が可能である。さらに、分析測定装置自体の小型化及び分析測定時間の高速化も図れるという利点も有する。
【０００６】
しかしながら、マイクロ流路デバイスは、試料中の対象物質の濃度が低すぎる場合には、限界が生じる。免疫分析法のために検体からタンパク質の抽出を行う際には、多量の抽出用溶液を用いるため、抽出液のタンパク質濃度が低いものしか得られない。このため、この抽出液をマイクロ流路デバイスに注入し、被検液中のタンパク質の量を測定する場合、タンパク質濃度が低すぎるために正確な測定ができないという弊害も発生していた。
【０００７】
マイクロ流路デバイスは、マイクロ流路を有するデバイスであれば、その形状は限定されない。マイクロ流路デバイスとして、例えば、マイクロチップ、キャピラリー、チューブがある。
【０００８】
基板上にマイクロオーダーの流路を形成したマイクロ流路デバイスを免疫分析に応用する技術が、特許文献１に提案されている。特許文献１には、マイクロチャンネル反応槽部と、前記固体微粒子の径よりも小さい縦断面積を有するマイクロチャンネル分離部と、抗原及び標識抗体を別々に前記反応槽部へと導く導入部もしくはマイクロチャンネル流入部とを有しているマイクロ流路デバイスが開示されている。しかし、特許文献１には、マイクロ流路デバイスを使って、タンパク質を抽出することについては記載がない。また、特許文献１では、検出に熱レンズを使っているが、この場合は装置が大型化してしまう。
【０００９】
他方、熱レンズ方式に代えて、電気化学的検出方法を用いる技術が、特許文献２に提案されている。特許文献２の技術は、マイクロ流路デバイスを一体に構成するマイクロ流路デバイスとその製作法を示し、接合技術が不要で、樹脂の光吸収や蛍光によって測定に制約を受けないマイクロ流路デバイスに関するものである。
【００１０】
マイクロ流路デバイスの形態としては、一般に反応部（実際に反応・分析等を行う部分）をマイクロチップの形とし、それにチューブを接続し、外部ポンプで作動させる形態が使われる。この形態であれば、マイクロチップ部分を交換するだけで目的とする作業の切換が簡便にできるという利点がある。
【００１１】
一方、免疫分析を行うためには、対象となる抗原または抗体を含む検体を効率よく採取する必要がある。従来技術では、花粉採取の検出方法は、表面にワセリンを薄く均一に塗ったスライドガラス上やドラムに巻きつけた粘着テープ上に花粉を捕集するものであった。さらに、捕集した花粉を緩衝液に入れて花粉から抗原を抽出した後、遠心分離により花粉を分離して、抗原を含む検体として、緩衝液（上澄み液）を取り出して分析試料としていた。
【００１２】
花粉の採取・分析についての発明も提案されている。自動花粉捕集装置に関する技術が、特許文献３に提案されている。また、捕集した花粉からアレルゲンを抽出する技術が、特許文献４または５に提案されている。
【特許文献１】特開２００１−４６２８号公報
【特許文献２】特開２００３−２８５２９８号公報
【特許文献３】特開平５−２１５６５３号公報
【特許文献４】特開平６−３２９５５３号公報
【特許文献５】特表２００３−５０７４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記した従来技術にかかる測定方法においては、検体からタンパク質の抽出を行う際に多量（１０〜１０００ｍｌ程度）の抽出用溶液を用いるため、抽出液のタンパク質濃度が低くなる。このため、この抽出液を被検液（通常１〜５００μｌを使用）としてマイクロ流路デバイスに注入し被検液中のタンパク質の量を測定する場合、タンパク質濃度が低すぎるために正確な測定ができない場合がある。
【００１４】
この問題を解決するため、抽出されるタンパク質の絶対量を増やすために多量のタンパク質抽出液をマイクロ流路デバイスに注入する方法も考えられる。しかし、マイクロ流路デバイスは通常、流速を６μｌ／分程度にして使用されるので、マイクロ流路に１０〜１０００ｍｌ程度のタンパク質抽出液を流そうとすると、流し終わるまでに、約３０〜２８００時間かかることになる。よって、この方法は実用的ではない。
【００１５】
それゆえ、低濃度のタンパク質抽出液を、簡便かつ短時間に濃縮する技術が必要とされている。
【００１６】
また、従来技術においては、空気中に浮遊するアレルゲンを含む物質（例えば花粉）をスライドガラス又は粘着テープ表面に付着させる方法により検体を採集し、しかる後にこれを抽出用溶液に入れてタンパク質を抽出するという操作を行っているが、この方法ではタンパク質の測定を行うまでに多くの時間を要する。このため、簡便かつ迅速な測定を行うためには、これらの一連の工程を自動化する必要があるが、未だこれらの工程を自動化したタンパク質測定装置は提供されていない。
【００１７】
それゆえ、検体の採取から抗原タンパク質の抽出、測定までを自動的に行うことのできる装置の開発が望まれている。
【００１８】
本発明は、検体の採取から抗原タンパク質の抽出、測定までのこれらの一連の工程を自動的に行うことのできる、タンパク質抽出用マイクロチップ、タンパク質抽出装置及びタンパク質測定装置、これらを用いた空気調整機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】
【００１９】
上記課題を解決するための第１の発明は、検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路とを備える抽出用マイクロチップである。
【００２０】
本発明にかかる抽出用マイクロチップの1つの態様は、前記抽出槽部内の注入用流路と排出用流路との間に、チップ平面視形状が湾曲形状の堰き止め部が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
上記構造であれば、検体からの目的成分であるタンパク質の抽出と、検体と抽出されたタンパク質の分離を、マイクロチップ内で行うことが可能となる。また、少量の抽出用液でタンパク質の抽出を行うことが可能となるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となる。また、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【００２２】
上記の態様のマイクロチップにおいて、堰き止め部は、チップの平面視形状が湾曲形状を有している。ここで、チップ平面視形状とは、抽出用マイクロチップを平面に載置し、上から透視した場合の形状をいう。この構成によれば、堰き止め面積を増やすことができ、堰き止めの効果を上げるとともに、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。上記の湾曲形状は、様々なものが設計できるが、排出用流路側に凸であることが好ましい。
【００２３】
上記の態様のマイクロチップにおいて、抽出槽部のチップ平面視形状は、円形状または楕円形状であることが、チップ内での検体の円滑な移動に優れるため好ましい。
【００２４】
上記の態様のマイクロチップにおいて、上記第1の発明において、堰き止め部は、スリット構造を有する構成とすることができる。この構成によれば、抽出槽部と堰き止め部の深さを同じにすることが可能になり、マイクロチップの製造が容易となる。
【００２５】
本発明にかかる抽出用マイクロチップの別の態様は、前記堰き止め部が、前記抽出槽部の流出入方向と垂直方向にある両端面をつなぐ形状で設けられ、両端面近傍のスリット幅が中央領域におけるスリット幅よりも広くなっていることを特徴とする。この構成によれば、検体が中央部に集中することが防止され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができ、検体中からタンパク質の抽出及び、抽出後の検体の回収を効率良く行うことができる。
【００２６】
本発明にかかる抽出用マイクロチップの別の態様は、前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が流れ方向に向かって少なくとも２列設けられていることを特徴とする。この構成によれば、堰き止め面積を増やすことができ、堰き止めの効果を上げることができる。また前後のスリット幅を変えることで、検体の大きさによって、検体を分離することができ、凝集が起こりにくくする効果を有する。
【００２７】
本発明の抽出用マイクロチップのさらなる別の態様は、前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が複数配置され、当該複数の堰き止め部は流れ方向に向かって多段階的に配置されていることを特徴とする。この構成によれば、堰き止め面積を増やすことができ、堰き止めの効果を上げることができる。また、検体の滞留を複数箇所で行わせるので、凝集が生じにくい効果がある。
【００２８】
本発明の抽出用マイクロチップのさらなる別の態様は、抽出槽部が少なくとも２本の排出用流路に接続され、それぞれの排出用流路と注入用流路との間に堰き止め部が設けられていることを特徴とする。
【００２９】
上記構成であれば、排出用流路を２本以上設け、それぞれの排出用流路に堰き止め部を設けることにより、検体が各堰き止め部に分散され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。また、１本の流路が詰まった場合でも、それ以外の排出流路があることにより、送液を継続することが可能である。さらに、検体が分散されることにより、検体中からタンパク質の抽出及び、抽出後の検体の回収を効率良く行うことができる。
【００３０】
上記の各態様の抽出用マイクロチップにおいて、マイクロチップ内の抽出槽部の容積が５〜５０μｌである構成とすることができる。この構成によれば、少量の抽出用液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。
【００３１】
本発明のマイクロチップは花粉等のタンパク質抽出工程に適したものであるが、タンパク質以外の成分（例えば、アミノ酸または核酸など）の抽出のために用いることも可能である。さらに、堰き止め部に固体を滞留させ、そこへ流体を流しこむような工程なら抽出工程以外にも応用可能である。他の工程の例としては、中の固体を完全に流入液体に溶解させるような工程または反応工程などが挙げられる。
【００３２】
上記課題を解決するための第２の発明は、上記の本発明にかかる抽出用マイクロチップと、抽出用マイクロチップの抽出槽部に検体及び抽出用液を送液する送液機構部とを有し、その送液機構部が、検体と抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプとを少なくともを備えるタンパク質抽出装置である。
【００３３】
本発明によれば、少量の抽出用液中にタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となる。そのため、装置の小型化が可能となり、自動化が容易になる。また、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【００３４】
上記の本発明のタンパク質抽出装置において、抽出用液の送液量が、５〜１００μｌである構成とすることができる。この構成によれば、少量の抽出用液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。
【００３５】
上記の本発明のタンパク質抽出装置において、マイクロチップに抽出槽部を振動させる手段を設ける構成とすることができる。振動により、マイクロチップ中での攪拌効果が発生し、検体中からタンパク質が抽出され易くなり、抽出効率を上げることが可能である。
【００３６】
上記の振動装置としては、超音波発生装置が好ましい。これにより、超音波による微細振動により、検体からのタンパク質の抽出効率を一層上げることができる。
【００３７】
上記の本発明のタンパク質抽出装置において、マイクロチップにマイクロヒーターを設ける構成とすることができる。これにより、マイクロチップ内の温度が上がれば、タンパク質の溶解度が一般的に上昇するので、抽出用液へのタンパク質の溶解量が増える効果が得られる。
【００３８】
上記のタンパク質抽出装置において、送液機構部に、吸引ポンプをさらに設ける構成とすることができる。
【００３９】
この構成によれば、送液ポンプ及び吸引ポンプを稼動させ、前記抽出槽部内の前記抽出用液を交互に流れ方向及び逆方向に揺動させて、タンパク質を抽出する方法が可能となる。
【００４０】
また、検体からタンパク質を抽出した後、上記の吸引ポンプを使って、抽出槽部内に残った検体及び抽出用液を、抽出槽部から排出する洗浄工程が可能となり、一つのマイクロチップで、検体から目的とするタンパク質の抽出を繰返し行うことが可能となる。
【００４１】
本発明では、上記のタンパク質抽出装置において、検体と混合された搬送用液を送液ポンプで送液し、搬送用液とともに検体をマイクロチップ内に送入することにより、タンパク質を抽出する方法がさらに提供される。この方法によれば、マイクロチップ内の微小部分に検体を容易に送入することが可能となる。さらに、マイクロチップ内に設けた抽出槽部に全ての検体を送入することが容易となる。
【００４２】
上記のタンパク質抽出方法において、検体は、花粉などの生体物質の他、様々なものが抽出可能である。
【００４３】
上記の搬送用液は、検体から抽出されるタンパク質が溶けにくいタンパク質貧溶媒であることが好ましい。検体が花粉の場合は、純水が好ましい。これにより、搬送時に検体中のタンパク質が搬送用液とともに排出されることが防止されるため、タンパク質の抽出効率を上げることが可能となる。
【００４４】
上記の搬送用液の送液量は、０．５〜１０ｍｌであることが好ましい。この範囲であれば、マイクロチップ内に設けた抽出槽部に検体を短時間に容易に送入することが可能となる。
【００４５】
上記のタンパク質抽出方法において、抽出用液は、検体が花粉の場合は、抽出液としてリン酸緩衝液またはトリス緩衝液が好ましい。
【００４６】
上記の第２の発明群にかかるタンパク質抽出装置において、外部空間から検体を捕集する捕集部をさらに設け、捕集部で捕集した検体を、抽出用マイクロチップの抽出槽部に送入する構成とすることができる。この構成によれば、空中からの検体の捕集から、タンパク質の抽出及び分離の動作を一つの装置により自動で行うことが可能となる。また、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要であり、装置の小型化が可能となる。さらに、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【００４７】
上記課題を解決するための第３の発明は、上記した第２の発明群にかかるタンパク質抽出装置を組み込んだタンパク質測定装置に関する。
【００４８】
本発明のタンパク質測定装置は、上記の第２の発明群のいずれかの構成を備えたタンパク質抽出装置と、前記タンパク質抽出装置により抽出されたタンパク質の種類及び量を検出するマイクロ流路デバイスと、を備え、当該マイクロ流路デバイスが、反応物質を含む反応部と、タンパク質の量を検出する検出部とを有してなるものである。
【００４９】
このような構成であれば、タンパク質の抽出及び測定を連続的に行うことができる。特に、上記捕集部を備えたタンパク質測定装置の場合、外部空間からの検体の捕集から、タンパク質の抽出、タンパク質の検出までの動作を、一つの装置で行うことができるので、タンパク質の種類の同定や含有量の測定の作業効率が格段に向上する。
【００５０】
上記マイクロ流路デバイスとしては、例えば、図１４に示すような、反応流路と、反応流路内に固定された反応物質と、検出部（電極）とを備えるものを用いることができる。
【００５１】
上記課題を解決するための第４の発明は、上記した第３の発明にかかるタンパク質測定装置を組み込んだ空気調整機に関する。
【００５２】
本発明の空気調整機は、上記第３の発明にかかるタンパク質測定装置と、送風手段と、前記タンパク質測定装置により測定された前記外気に含まれるタンパク質の量に応じて前記送風手段の送風量を増減する送風制御手段とを備える。
【００５３】
この構成によると、検出されたタンパク質の量に応じて、送風量を変化させることができる。例えば、アレルゲンタンパク質が多いときには、送風量を大きくするよう制御させることにより、アレルゲンタンパク質を含む検体を空気調整機中のフィルターに吸着させて、外気中の検体の量を減少させることができる。また、アレルゲンタンパク質が少ないときには、送風量を減らして、装置のランニングコストを下げることができる。
【００５４】
本発明にかかる空気調整機の別の態様として、上記第３の発明にかかるタンパク質測定装置と、タンパク質含有物質を除去するタンパク質含有物質除去手段と、前記タンパク質測定装置により測定されたタンパク質の量に応じて、前記タンパク質含有物質除去手段の動作を制御する除去動作制御手段とを備えるものが提供される。
【００５５】
この構成によると、検出されたタンパク質の量に応じて、検体除去手段の動作を変化させ、タンパク質の除去動作を適正にする。検体除去手段は、例えば、イオン発生部又はプラズマ発生部とイオン又はプラズマにより帯電した検体を吸着する吸着部とを有してなるものとする。上記のタンパク質測定装置がタンパク質を検出したとき、イオン又はプラズマを発生させ、それによりタンパク質含有物質が帯電し、吸着部で吸着除去される。
【発明の効果】
【００５６】
以上に説明したように、本発明のタンパク質抽出装置によると、外部空間からの検体の捕集から、タンパク質の抽出及び分離までの動作を短時間に効率よく行うことができる。また、本発明のタンパク質抽出装置は、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となり、装置の小型化が可能とあり、自動化が容易になる。このような本発明のタンパク質抽出装置は、タンパク質の同定又は定量を行う前処理装置として好適である。
【００５７】
また、本発明のタンパク質測定装置によると、花粉、微生物などの検体の採取、タンパク質の抽出、タンパク質の同定・定量を連続的に行うことができる。このような本発明のタンパク質測定装置によると、検体の採取からタンパク質の同定又は定量までを簡便、迅速に、かつ高精度に行うことができる。
【００５８】
また、本発明の空気調整機によると、タンパク質の有無や存在量を監視しつつ、室内等の空気調整を行うことができ、これにより、例えば快適な生活環境を保持することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００６０】
〔第１実施形態〕
本実施形態にかかるタンパク質抽出用マイクロチップ（以下抽出用チップ、または単にチップという）について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の抽出用チップの一態様を示すものである。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ‘のラインでの断面図である。（ｃ）はチップの基板２２と蓋機材２３とを貼付する前の斜視図である。
【００６１】
図１の各図に示すように、抽出用チップ１は、検体からタンパク質の抽出を行う抽出槽部１６と、注入口１７、排出口１８、注入流路１９及び、排出流路２０からなる。抽出槽部１６内には、検体が排出口１８から排出されるのを防止するための堰き止め部２１が形成されている。
【００６２】
図１（ｃ）から分かるように、本発明の抽出用チップは、基板２２と蓋基材２３とを貼付した構造をしている。基板２２には凹部が形成されており、蓋基材２３と貼付された後には、この凹部は、基板２２と蓋基材２３との間の空隙となる。この空隙と連絡するように蓋基材２３に基板面に対して垂直に２つの穴を開ける。１つの穴を液体の注入口１７、もうひとつの穴を排出口１８とする。この空隙の形状は、基板面上部から見て、注入口１７及び排出口１８の付近では幅を狭くして流路とし（１９、２０）、基板中央付近で幅が広くなっている。この幅が広くなっている部分を抽出槽部１６とする。
【００６３】
この抽出槽部は、抽出用チップの幅に対して十分な幅を有する空間であることが必要である。抽出槽部の空間が狭ければ、検体が凝集する可能性が増え、検体と抽出用液との接触面積が小さくなるため、抽出が効率よく行えないからである。
【００６４】
図１のチップでは、注入口１７及び排出口１８が、基板面に対して垂直に穿孔されているが、その他の態様でもかまわない。例えば、注入口１７及び排出口１８が、注入流路１９及び排出流路２０と直線的に接続するような場合も可能である。
【００６５】
上記マイクロチップ内の抽出槽部には、検体を通過させない形状からなる堰き止め部を設ける。この堰きとめ部により、抽出時に検体を抽出槽部内に保持することができ、さらに、抽出後のタンパク質溶液と検体とを分離することができる。
【００６６】
上記堰き止め部は、検体が通過できない構造であれば、任意の構造が使用できる。例えば、抽出槽部の隙間を検体が通れない位の大きさとする凸部を設けてもよいが、検体が通過できない幅のスリット構造を有する構成とするのが好ましい（図１のｃ参照）。この構成によれば、抽出槽部と堰き止め部の深さとを同じにすることが可能になり、本発明のマイクロチップの製造が容易となる。
【００６７】
抽出用チップ１の基板２２の表面には、抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１が形成されており、それらの深さは５０〜２００μｍ程度である。これより浅くなると抽出槽部１６の面積を大きくする必要があり、抽出用チップ１のサイズが大きくなってしまう。これより深くなると、注入流路１９、排出流路２０部の容積が大きくなり、抽出用液の量を増やす必要が生じる。また、注入流路１９、排出流路２０の幅は、５０〜２００μｍ程度である。
【００６８】
抽出槽部１６の容積は、５〜５０μｌ程度が好ましい。この範囲であれば、抽出により高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。
【００６９】
蓋基材２３には、注入口１７及び排出口１８が形成されており、送液用チューブが接続される。
【００７０】
基板２２、蓋基材２３の材質としては、シリコン、ガラス、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、またはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（環状オレフィンポリマー）もしくはＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）等の樹脂を用いることができる。特に、樹脂の場合は、パターンの形成及び貼り合せが容易であり、量産性に優れる。
【００７１】
本発明のようにデバイス内に抽出槽部を設ける場合には、マイクロ流路デバイスの製法としては、基板に流路のパターンを形成させた後、蓋基材を貼付することでデバイスを完成させる方法が好ましい。流路パターンの形成方法としては、シリコン、ガラス等の場合は、異方性のドライエッチング、フッ酸などを用いたウェットエッチング等が用いられる。また、樹脂材料のパターン形成方法としては、ソフトリソグラフィ法、光ナノインプリント法、ホットエンボス法等が挙げられる。
【００７２】
堰き止め部２１は、検体を抽出槽部１６内に堰き止める構造をしている。例えば、抽出槽部１６と同じ深さで、検体が通過できない幅のスリット状のパターンが用いられる。スリット構造の場合、抽出槽部と堰き止め部の深さを同じにすることが可能であり、マイクロチップの製造が容易となる。検体がスギ花粉の場合、幅１０μｍのスリットを用いることにより、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能である。検体の通過が防止できるものであれば、ダム形状やピラー形状等のスリット以外のパターンであってもかまわない。
【００７３】
〔第２実施形態〕
本実施形態にかかるタンパク質抽出装置について、図１から図２を用いて説明する。図２に示すように、タンパク質抽出装置は、検体からタンパク質の抽出を行う抽出用チップ１と、検体及び抽出用液を抽出部に送るための送液機構部１１１とからなる。
【００７４】
送液機構部は、液を溜めておく液容器２、３、４と、検体及び液を送るためのポンプ５、６と、バルブ７、８、９、１０、１１及び、送液用チューブ１２から構成されており、検体の抽出用チップ１への送入、抽出液の抽出用チップ１への充填、及び抽出されたタンパク質の検出部１３への送出等を行う。以下に、装置の具体的内容を説明する。
【００７５】
（検体のマイクロチップへの搬送）
まず、回収用液容器２内に、検体と搬送用液を入れる。検体としては、例えば、空中から捕集したスギ花粉が用いられる。搬送用液には、検体から抽出されるタンパク質が溶けにくいタンパク質貧溶媒を用いる。これにより、搬送時に検体中のタンパク質が搬送用液とともに排出されることが防止されるため、タンパク質の抽出効率を上げることが可能となる。検体がスギ花粉の場合、搬送用液として純水を用いることができる。
【００７６】
搬送用液の液量は、０．５〜１０ｍｌ程度が好ましい。これより少なくなると検体を搬送用液内に送り込み難くなり、これより多くなると、検体を抽出槽部に送る時間が長くなり、かつ、液容器を大きくする必要があるため装置が大きくなってしまう。
【００７７】
第２実施形態では、検体としてスギ花粉を例にあげて説明するが、ヒノキ、ブタクサ等の他の花粉や、花粉以外の検体（ダニ等の空気中浮遊物）にも適用可能である。搬送用液も純水に限定されるものではなく、検体から抽出されるタンパク質に合わせて選定することが可能である。
【００７８】
次に、回収用液容器２内の検体と搬送用液の混合液１４を、ポンプ５を用いて、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に送入する。送液流速としては、送液時間や抽出用チップ１の耐久性等を考慮した場合、０．５〜１０ｍｌ／分程度が好ましい。
【００７９】
また、検体と搬送用液の混合液１４を抽出槽部１６に送入する際に、回収用液容器２内で、検体と搬送用液を攪拌するのが望ましい。攪拌させることにより、全ての検体を回収用液容器２から抽出槽部１６に送ることが容易となる。攪拌の方法としては、容器に振動を加える、機械的に攪拌する、空気を送り込むことにより攪拌する等の方法を用いることができる。
【００８０】
回収用液容器２の形状は、検体が容器内に残りにくい形状が望ましく、底面部分は、平面部をなるべく少なくし底面積が小さくなるよう、例えば、先端部を尖らせた形状が好ましい。
【００８１】
また、抽出槽部１６や排出流路２０に、検体から抽出されるタンパク質が吸着するのを防止するため、抽出槽部１６及び排出流路２０の表面に、タンパク質の非特異吸着防止処理を予め施しておいてもよい。例えば、検体と搬送用液の混合液１４を抽出槽部１６に送入する前に、カゼイン溶液やＢＳＡ（牛血清アルブミン）溶液等のブロッキング剤を、抽出槽部１６内に注入してもかまわない。抽出槽部１６、排出流路２０の表面が、ブロッキング剤で覆われることにより、抽出槽部１６、排出流路２０へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となる。
【００８２】
抽出用チップ１に送られた検体は、堰き止め部２１により抽出槽部１６内に留まり、搬送用液のみが、排出流路２０を通り、排出口１８から排出用液容器４に排出される。
【００８３】
このように、検体を搬送用液に混ぜて送ることにより、チップ内の微小部分に、検体を容易に送入することが可能となる。
【００８４】
排出された搬送用液は、連続して抽出を行う場合には、再利用することが可能である。そうすることにより、廃液量を低減することができ、装置をより小型化することが可能となる。
【００８５】
（抽出用液の充填）
次に、抽出用液容器３内の抽出用液１５を、ポンプ６を用いて、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に充填する。
【００８６】
抽出用液１５は、検体中のタンパク質の抽出効率が優れた分子やｐＨを持つ溶液を用いることが好ましい。スギ花粉の場合は、抽出用液としてリン酸緩衝生理食塩水緩衝液やトリス緩衝液を用いることができる。
【００８７】
抽出用液１５の液量は、５〜１００μｌ程度が好ましい。この範囲であれば、高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。液量が多くなると、タンパク質の抽出液濃度が低くなり、検出部でのタンパク質の量の計測が難しくなり、濃縮が必要となる。
【００８８】
搬送用液と抽出液の流速と流量は、ポンプ５、６の圧力と、送液用チューブ１２の内径により制御することが可能である。また、流速と流量を制御するのための機構を別に設けても構わない。
【００８９】
抽出用チップに流路が３つ以上接続している場合には、搬送用液と抽出用液で、注入口、注入流路、排出流路、排出口を別に設けても構わない。この構成によると、それぞれの液に対して流速と流量を独立して調整することが可能となり、流速と液量の制御が容易となる。
【００９０】
また、送液のためのバルブの一部を抽出用チップ１内に設けても構わない。マイクロチップ内にマイクロバルブを設けることにより、抽出液のデッドボリューム（容器に残ってしまう少量の液）を低減され、液量の制御が容易となる。また、部品点数が少なくなり、装置をより小型にすることが可能となる。
【００９１】
（タンパク質の抽出工程と検出工程）
次に、検体と、抽出用液１５を抽出槽部１６に充填した状態で、検体中のタンパク質が抽出用液に抽出される。抽出時間は１〜６０分程度が好ましい。
【００９２】
抽出用チップ１内に抽出槽部１６を振動させる手段を設けてもよい。この構成によると、検体中からタンパク質が抽出され易くなり、抽出効率を上げることができる。
【００９３】
また、抽出用チップ１に、超音波発生装置を備えてもよい。タンパク質の抽出時に、抽出槽部１６に超音波を発生させることにより、検体からのタンパク質の抽出効率を一層上げることが可能となる。
【００９４】
また、抽出用チップ１に、マイクロヒーターを備えてもよい。タンパク質の抽出時に、マイクロヒーターにより抽出槽部１６を温めることにより、検体からのタンパク質の抽出効率を上げることができる。
【００９５】
また、タンパク質の抽出時に、抽出用チップ１内の抽出用液１５を揺動させてもよい。例えば、ポンプによる抽出槽部１６への吸引、排出の繰り返しや、機械式の抽出槽部１６への加圧、減圧の繰り返し等を制御する遥動機構部を設けることにより、抽出用液１５を揺動させることが可能である。抽出用液１５を揺動させることにより、検体からのタンパク質の抽出効率を上げることができる。
【００９６】
（タンパク質の量の検出）
最後に、抽出用液中にタンパク質が抽出されたタンパク質溶液を、排出流路２０から、排出口１８を通り、検出部１３へ送液し、抽出されたタンパク質の量の検出を行う。タンパク質溶液を排出流路２０から排出する際、検体中からタンパク質が抽出された検体は、堰き止め部２１で堰き止められ排出流路２０から排出されないため、タンパク質溶液と検体を容易に分離することができる。
【００９７】
検出部１３は、タンパク質の検出に適した手段から広く選択可能である。後述の電気化学検出型マイクロ流路デバイスの他、IR等の分光測定法、液体クロマトグラフィーやガスクロマトグラフィーなどを使用することができる。
【００９８】
以上のように、本実施形態によると、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となる。そのため、装置の小型化が可能となり、自動化が容易になる。また、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【００９９】
本実施形態では、検体を搬送用液に混ぜて、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に注入を行なったが、シリンジ等を用いて、検体を抽出槽部１６に直接注入しても構わない。抽出槽部１６内に検体を入れて抽出を行うことで、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することが可能である。
【０１００】
次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、下記の各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。
【０１０１】
（実施例１）
実施例１は、第２実施形態で説明したタンパク質抽出装置にかかる例である。本実施例にかかるタンパク質抽出装置について、図１から図２を用いて説明する。
【０１０２】
本実施例のタンパク質抽出装置には、図１に示した抽出用チップ１と、図２に示した送液機構部１１１とを用いた。空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１の量を検出部で検出した。
【０１０３】
図１に示すように、抽出用チップ１の堰き止め部２１は、堰き止め面積を増やすために、全体の形状を流れ方向に凸の湾曲形状とした。
【０１０４】
回収用液容器２、抽出用液容器３及び、排出用液容器４にはＴＯＰ製１５mＬ遠沈管を、ポンプ５、６にはモーター式ポンプ（榎本マイクロポンプ製作所製 ＣＭ−５０−１２）、バルブ７、８、９、１０、１１には電磁式バルブを、送液用チューブ１２には内径０．７５μｍのテフロン（登録商標）チューブを、それぞれ使用した。
【０１０５】
まず、検体と搬送用液の混合液１４を抽出槽部１６に送入する前に、カゼイン溶液を抽出槽部１６内に注入した。抽出槽部１６、排出流路２０の表面をカゼイン溶液で覆うことにより、抽出槽部１６、排出流路２０へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となる。
【０１０６】
次に、回収用液容器２内に、空中より採取したスギ花粉と純水５ｍｌを入れ、十分に攪拌させた後、バルブ７、９、１０を開にして、ポンプ５をＯＮし、スギ花粉と純水の混合液を、送液流速２ｍｌ／分程度で、抽出用チップ1内の抽出槽部１６に送入した。
【０１０７】
抽出用チップ１に送られたスギ花粉は、堰き止め部２１により抽出槽部１６内に留まり、純水のみが、排出流路２０を通り、排出口１８から排出用液容器４に排出された。このように、スギ花粉を純水に混ぜて送ることにより、チップ内の微小部分に、検体を容易に送入することが可能であった。
【０１０８】
抽出用チップ１は、図１に示す構造で、基板２２にはシリコン基板を、蓋基材にはＰＤＭＳを用いた。抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さは各々２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅は各々２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１０９】
堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さを有するスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約１０μｍで、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。
【０１１０】
次に、バルブ８、９、１０を開き、ポンプ６をＯＮし、抽出用液容器３内の抽出用液１５を、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に充填した。抽出用液１５の送液量の定量化は、バルブの開閉時間をマイコン制御で一定にすることにより実行した。抽出用液１５はリン酸緩衝生理食塩水緩衝液を用い、送液量は約５０μｌであった。
【０１１１】
次に、バルブ９、１０、１１を閉じ、抽出用液１５を抽出槽部１６に充填した状態で、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１の抽出を行なった。抽出時間は約１５分で、抽出中に、抽出用チップ１に設けた振動モーターにより、抽出槽部１６を振動させた。
【０１１２】
最後に、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液を、排出流路２０から、排出口１８を通り、検出部１３へ送液し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量の検出を行なった。抽出液を排出流路２０から排出する際、花粉殻は、堰き止め部２１で堰き止められ排出流路２０から排出されないため、抽出液と花粉殻を容易に分離することができた。
【０１１３】
抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。このことから、本実施例にかかる装置を用いると、目的とするタンパク質を高濃度で抽出することが可能であり、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となり、装置の小型化、自動化が容易になることがわかる。また、高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【０１１４】
（実施例２）（マイクロチップの洗浄）
実施例２では、実施例１で説明したタンパク質抽出装置で抽出工程を行なった後、抽出用チップ内部を洗浄する工程が説明される。本実施例にかかるタンパク質抽出装置について、図１及び図３を用いて説明する。
【０１１５】
本実施例のタンパク質抽出装置には、図３に示した吸引ポンプ２５を有する送液機構部と、図１に示した抽出用チップ１を用いた。実施例１と同様に、空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１の量を検出部で検出した。
【０１１６】
実施例１と同様に抽出工程を行なった後、バルブ９、２７を開き、吸引ポンプ２５をＯＮし、搬送用液容器２４内の搬送用液２８を、排出口１８から、抽出用チップ１内に注入し、抽出槽部１６内に残った花粉殻を、注入口１７から回収用液容器２に回収した。搬送用液には純水を用いた。その後、バルブ２６を開き、ポンプ５をＯＮし、回収用液容器２内の純水及び花粉殻を、排出用液容器４に排出した。必要により、本洗浄工程を繰り返すことにより、抽出用チップ１内の洗浄を行なった。
【０１１７】
本洗浄工程を行うことにより、検体から目的とするタンパク質の抽出を繰返し行うことが可能となった。また、検体を抽出チップ内に送入する際に、排出される搬送用液を再利用することにより、廃液量を低減することができ、装置をより小型化することが可能となった。
【０１１８】
（実施例３）
抽出用チップを図４のチップ１０１としたこと以外は、実施例１と同様に抽出工程をおこなった。抽出用チップ１０１は、抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅が２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１１９】
堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅が中央付近で最も狭く、中央から離れるにつれ広くなっており、約５μｍから約２０μmの範囲で変化しており、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。
【０１２０】
このチップでは、堰き止め部２１のスリット幅を中央部より周辺部で広くすることにより、検体が中央部に集中することが防止され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。
【０１２１】
抽出槽部１６への検体の送入、抽出用液１５の注入、検体中からタンパク質の抽出及び、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液の検出部１３へ送液を、実施例１と同様の方法により行なった。堰き止め部１０２のスリット幅を中央部より周辺部で広くすることにより、検体が中央部に集中することが防止され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができた。
【０１２２】
実施例１と同様に、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１２３】
さらに、抽出槽部１６内に残った花粉殻の回収及び抽出槽部の洗浄を、実施例２と同様の方法により実行した。
【０１２４】
（実施例４）
抽出用チップを図５のチップ１０２としたこと以外は、実施例１と同様に抽出工程をおこなった。抽出用チップ１０２は、抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅が２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１２５】
抽出用チップ１０２の堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリットの列が２列になっており、スリット間隔は約１０〜３０μｍで、前（注入口側）のスリット間隔は、後（排出口側）のスリット間隔よりも広くなっている。この構造により、検体をそれぞれの列にサイズに基づいて分散させることができ、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。
【０１２６】
また、堰き止め部２１のスリットの列を２列としたことで、堰き止め部の面積を増やすことができ、タンパク質抽出の効果を上げることができた。
【０１２７】
抽出槽部１６への検体の送入、抽出用液１５の注入、検体中からタンパク質の抽出及び、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液の検出部１３へ送液を、実施例１と同様の方法により行なった。
【０１２８】
堰き止め部２１のスリット列を複数にすることにより、検体が分散され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができた。
【０１２９】
実施例１と同様に、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１３０】
さらに、抽出槽部１６内に残った花粉殻の回収を、実施例２と同様の方法により実行した。
【０１３１】
（実施例５）
抽出用チップを図６のチップ１０３としたこと以外は、実施例１と同様に抽出工程をおこなった。抽出用チップ１０３は、抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅が２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１３２】
堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約１０μｍで、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。
【０１３３】
このチップの堰き止め部２１は、抽出槽部１６の横幅と同程度のスリット列と、そのスリット列より注入口側に配置された抽出槽部１６の横幅より短い複数のスリット列とからなっていた。
【０１３４】
抽出槽部１６内に複数の堰き止め部を分散させて設けることにより、検体が特定部分に集中することが防止され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。
【０１３５】
抽出槽部１６への検体の送入、抽出用液１５の注入、検体中からタンパク質が抽出及び、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液の検出部１３へ送液を、実施例２と同様の方法により行なった。
【０１３６】
抽出槽部１６内に複数の堰き止め部を分散させて設けることにより、検体が特定部分に集中することが防止され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができた。
【０１３７】
実施例１と同様に、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１３８】
（実施例６）
本実施例では、抽出用チップを図７（ａ）のチップ１０４及び図７（ｂ）のチップ１０５とした。排出口が２箇所あることに対応して、その排出口にチューブを繋ぐなどの若干の設計変更を送液機構部１１１に施した。それ以外は、実施例１と同様に抽出工程をおこなった。
【０１３９】
図７の（ａ）で示される抽出用チップ１０４は、注入流路１９と注入口１７とが１箇所、排出流路２０と排出口１８とが２箇所設けられている。抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅が２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１４０】
このチップの堰き止め部２１は、２箇所の排出口１８に対して、独立して設けられており、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約１０μｍで、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。
【０１４１】
堰き止め部２１を２箇所に設けることにより、検体が２箇所の堰き止め部に分散され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができる。また、排出口を２箇所設けることより、検体が２箇所の堰き止め部に分散され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。さらに、片方の排出流路２０が詰まった場合でも、もう一方の排出流路２０により送液を行うことができる。これにより、詰まりによる抽出工程の中断を防ぎ、さらに詰まりによる内圧上昇が起こりにくいのでチップの耐久性も向上する。
【０１４２】
抽出槽部１６への検体の送入、抽出用液１５の注入、検体中からタンパク質が抽出及び、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液の検出部１３へ送液を、実施例２と同様の方法により行なった。
【０１４３】
抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１４４】
さらに、抽出槽部１６内に残った花粉殻の回収を、実施例１と同様の方法により行なった。本実施例では、堰き止め部２１を２箇所に設けることにより、検体が２箇所の堰き止め部に分散され、花粉殻の回収を効率良く行うことができた。
【０１４５】
また、本実施例に用いられる抽出用チップは、図７（ａ）に示した抽出用チップ１０４の構造に限定されるものではない。排出流路２０及び排出口１８を２箇所以上設け、堰き止め部をそれぞれの排出口１８に対して、独立して設けた構成であればよく、例えば、図７（ｂ）に示した抽出用チップ１０５のような構造でも構わない。この場合は、２箇所の堰き止め部２１が対向して設けられ、反対方向に液が排出されるため、検体がより分散しやすくなり、抽出及び回収をより効率良く行うことが可能となる。
【０１４６】
（実施例７）
実施例７は、実施形態１で説明したタンパク質抽出装置にかかるさらに別の例である。本実施例にかかるタンパク質抽出装置について、図８、図９及び図１０を用いて説明する。
【０１４７】
本実施例のタンパク質抽出装置は、図８に示した送液機構部の抽出用チップ１の部分に、図９（ａ）に示した抽出用チップ１０６を導入したものである。空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１の量を検出部で検出した。
【０１４８】
使用した容器、ポンプ、バルブ及びチューブは、実施例１と同じとした。
【０１４９】
まず、検体と搬送用液の混合液１４を抽出槽部１６に送入する前に、カゼイン溶液を抽出槽部１６内に注入した。抽出槽部１６、排出流路２０の表面をカゼイン溶液で覆うことにより、抽出槽部１６、排出流路２０へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となる。
【０１５０】
次に、回収用液容器２内に、空中より採取したスギ花粉と純水５ｍｌを入れ、十分に攪拌させた後、バルブ９、４０１、２７を開き、ポンプ５をＯＮし、スギ花粉と純水の混合液を、送液流速２ｍｌ／分程度で、抽出用チップ１０６内の抽出槽部１６に送入した。
【０１５１】
図９（ａ）に示したとおり、抽出用チップ１０６は、搬送用液と抽出用液で、注入口、注入流路、排出流路、排出口が別に設けられた構造をしている。抽出用チップ１０６の抽出槽部１６、搬送用液注入流路３２、抽出用液注入流路３３、搬送用液排出流路３４、抽出用液排出流路３５、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、搬送用液注入流路３２、搬送用液排出流路３４の幅が２００μｍ、抽出用液注入流路３３、抽出用液排出流路３５の幅が１００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。スギ花粉と純水の混合液は、搬送用液注入口３０から搬送用液注入流路３２を通り、抽出槽部１６に注入された。
【０１５２】
抽出用チップ１０６に送られたスギ花粉は、堰き止め部２１により抽出槽部１６内に留まり、純水のみが、搬送用液排出流路３４を通り、搬送用液排出口３６から搬送用液容器２４に排出された。このように、スギ花粉を純水に混ぜて送ることにより、チップ内の微小部分に、検体を容易に送入することが可能であった。
【０１５３】
堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約１０μｍで、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能である。
【０１５４】
次に、バルブ８を開き、ポンプ２５をＯＮし、抽出用液容器３内の抽出用液１５を、回収用液容器２内に送入した。その後、バルブ４０２、４０３、１０を開状態にして、ポンプ５をＯＮし、回収用液容器２内の抽出液１５を、抽出用チップ１０６内の抽出槽部１６に送入した。抽出用液１５の送液量は、バルブの開閉時間をマイコン制御で一定にすることにより定量化した。抽出用液１５はリン酸緩衝生理食塩水緩衝液を用い、送液量は約５０μｌであった。抽出用液１５は、抽出用液注入口３１から抽出用液注入流路３３を通り、抽出槽部１６に注入された。
【０１５５】
次に、抽出用液１５を抽出槽部１６に充填した状態で、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１の抽出を行なった。抽出時間は約１５分であった。
【０１５６】
抽出中に、バルブ４０２、４０３、１０を開き、ポンプ５とポンプ２５のＯＮ、ＯＦＦの切換をマイコン制御で短時間毎に繰り返すことにより、抽出槽部１６内の抽出用液１５を流れ方向及び逆方向に揺動させることを行なった。これにより、検体中からタンパク質が抽出され易くなり、静止の状態に比べて、抽出効率を上げることができた。
【０１５７】
次に、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液を、抽出用液排出流路３５から、抽出用液排出口３７を通り、検出部１３へ送液し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量の検出を行なった。抽出液を抽出用液排出口３７から排出する際、花粉殻は、堰き止め部２１で堰き止められ抽出用液排出口３７から排出されないため、抽出液と花粉殻を容易に分離することができた。
【０１５８】
実施例１と同様に、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１５９】
本実施例では、搬送用液と抽出用液で、抽出用チップの注入口、注入流路、排出流路、排出口を別に設けた構成にすることで、それぞれの液に対して流速と流量を独立して調整することが可能となり、流速と液量の制御が容易となった。
【０１６０】
また、本実施例に用いられる抽出用チップは、図９（ａ）に示した抽出用チップ１０６の構造に限定されるものではない。搬送用液と抽出用液で、抽出用チップの注入口、注入流路、排出流路、排出口を別に設けた構成であればよく、例えば、図９（ｂ）に示した抽出用チップ１０７のような構造でも構わない。
【０１６１】
図９（ｂ）の構成であれば、搬送用液と抽出用液の送入方向が異なることにより、抽出液を注入する際、堰き止め部２１に堰き止められた花粉の影響を受けにくく、より安定した送液が可能となる。さらに、抽出中に、抽出槽部１６内の抽出用液１５を揺動させる際に、抽出槽部１６の抽出用液注入口３１側と抽出用液排出口３７側の両側に堰き止め部２１が配置された構成であるため、検体が抽出槽部１６の外に出ることを防止することが可能となり、抽出効率をさらに上げることができる。
【０１６２】
また、図９（ｂ）の構成であれば、搬入の際に堰き止め部に凝集した検体を、垂直方向から抽出用液を流すことにより、凝集を解消しながら抽出が行えるという利点がある。
【０１６３】
さらに、本実施例では、送液用液と抽出用液の送液を同じポンプを用いて行なっているが、異なるポンプを用いてもよい。例えば、図１０に示した搬送機構部の構成でも構わない。この場合、抽出用液の送液用のポンプ４０４、４０５に、シリンジポンプ等の少量送液用のポンプを用いることにより、抽出用液の定量化を、より精度良く行うことが可能となる。
【０１６４】
〔第３実施形態〕
本実施形態は、上記のタンパク質抽出装置に空中から検体を捕集する捕集機構部を備えたものである。
【０１６５】
図１１に示すように、本実施形態のタンパク質抽出装置は、空中から検体を捕集する捕集機構部４０と、検体を抽出部に送るための送液機構部と、検体からタンパク質の抽出を行う抽出用チップ１からなる。
【０１６６】
図１２に捕集機構部４０の構造を示す。（ａ）は正面図で、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ´の線で切断した場合の断面図であり、（ｃ）は、捕集機構部４０の斜視図である。捕集機構部４０では、空中の検体をポンプもしくはファン等により吸引し、捕集機構部４０の捕集容器４２内に捕集する。
【０１６７】
捕集容器４２内には、担持体４３が取り付けられており、担持体４３の裏面に設けられた吸入用ファン４４により、吸入口４５から空気を吸入することで、空中の検体を担持体４３上に捕獲する。本実施形態では、吸入用にファンを用いているが、ポンプ等の他の機構を利用しても構わない。
【０１６８】
担持体４３は、裏面部から吸引が可能であり、目的とする検体を通さず表面上に捕獲することができ、且つ、表面上に捕獲した検体を容易に回収可能な部材が望ましい。担持体４３としては、例えば、濾紙、フィルム、フィルター等が利用できる。フィルターの材質としては、ステンレス、銅、ニッケル、ナイロン、ポリエステル、カーボンなどが利用できる。その中でも、金属製のフィルターは、捕獲した検体の回収が容易であり、特に好ましい。
【０１６９】
また、担持体４３の表面に帯電防止コートを施しても構わない。そうすることにより、静電気による検体の吸着が防止され、担持体上に捕獲した検体を、担持体からさらに回収し易くすることができる。
【０１７０】
捕集容器４２は、内壁部へ検体が吸着しにくい部材が好ましい。例えば、ステンレス、アルミ等の金属材や、ポリカーネート、アクリル等のプラスチック材の表面に帯電防止コート等を施したものを用いることが可能である。
【０１７１】
吸入口４５には、検体より径の大きい塵埃の侵入を防止するための塵埃用フィルターを設けても構わない。塵埃用フィルターは、その孔が検体よりも大きく検体が容易に通過可能であり、フィルター上に検体が吸着しにくいフィルターが望ましく、例えば、金属製のフィルターが利用可能である。
【０１７２】
例えば、塵埃用フィルターとして濾過精度が１００μｍの平畳織金網フィルターを設けた場合、１００μｍ以上の塵埃の侵入を防止することができ、スギ花粉の捕集、抽出をより安定して行うことが可能となる。
【０１７３】
次に、吸入口４５から空気を一定時間吸引した後、捕集容器４２に設けられたシャッター４６を閉じ、捕集容器４２を密閉した状態で、回収口４７から、吸引ポンプ等を用い一定時間吸引することにより、担持体４３上に捕獲された検体を、回収用液容器２内に送入する。
【０１７４】
回収用液容器２内に予め搬送用液を注入しておき、搬送用液中に検体を空気と共に送入することにより、検体と搬送用液が攪拌される。そのため、別途攪拌手段を設ける必要が無くなり、装置の小型化が可能となる。
【０１７５】
担持体４３上の検体を回収する際、担持体４３に振動機構４８を設け、担持体４３を振動させながら吸引を行ってもよい。担持体４３を振動させることにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１７６】
また、担持体４３上の検体を回収する際、担持体４３の裏面の一部を叩きながら吸引を行ってもよい。担持体４３に衝撃を加えることにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１７７】
また、担持体４３上の検体を回収する際、担持体４３の裏面もしくは表面からファン等で送風しながら、吸引を行ってもよい。担持体４３に風圧を加えることにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１７８】
また、担持体４３上の検体を回収する際、担持体４３上の検体を金属ブラシ等でかき取りながら吸引を行ってもよい。検体を直接かき取ることにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１７９】
また、担持体４３上の検体を回収する際、ポンプやファン等の吸引機構を移動可能にすることにより、担持体４３上の表面を、吸引ノズルを移動させながら吸引を行ってもよい。検体を直接吸引することにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１８０】
また、担持体４３上の検体を回収する際、捕集容器４２内に搬送用液を流しながら吸引を行ってもよい。搬送用液で洗い流すことにより、捕集容器４２内の検体がより回収しやすくなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１８１】
回収用液容器２に回収された検体は、第１実施形態と同様の方法により、タンパク質の抽出を行うことが可能である。
【０１８２】
以上のように、本実施形態によると、空中からの検体の捕集から、タンパク質の抽出、分離までの動作を一つの装置により自動で行うことが可能となる。担持体４３上に一旦捕獲した後回収を行う方法で検体を捕集することにより、捕獲時の吸引速度を上げる事が容易となり、検体の捕集時間を短くすることが可能となる。また、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要であり、装置の小型化が可能となる。さらに、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【０１８３】
本実施形態では、空中からの検体の捕集において、担持体４３上に一旦捕獲した後回収を行う方法を用いたが、担持体４３を介さず、ポンプ等により吸引を行い、回収用液容器２内へ直接捕集しても構わない。担持体４３を用いる場合に比べ、吸引速度に対する制限が厳しくなるが、担持体４３等への吸着が低減され、捕集効率を上げることが容易となる。
【０１８４】
また、本実施形態では、塵埃と検体の分離にフィルターを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、サイクロン構造を利用して遠心力の違いにより分離する方法や、重力の違いを利用して分離する方法等を用いても構わない。
【０１８５】
また、本実施形態では、検体を搬送用液に混ぜて、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に注入を行なったが、検体を抽出槽部１６に直接注入しても構わない。抽出槽部１６内に検体を入れて抽出を行うことで、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することが可能である。
【０１８６】
（実施例８）
第３実施形態にかかるタンパク質抽出装置の一例を本実施例において説明する。
【０１８７】
本実施例のタンパク質抽出装置には、図１２に示した捕集機構部４０と、図１１に示した送液機構部１１１と、図１に示した抽出用チップ１を用いた。空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１の量を検出部で検出した。
【０１８８】
使用した容器、ポンプ、バルブ及びチューブは、実施例１と同じとした。
【０１８９】
図１２に捕集機構部４０の構造を示す。捕集容器４２内には、担持体４３として金網フィルターが取り付けられており、金網フィルターの裏面に設けられた吸入用ファン４４により、吸入口４５から空気を吸入することで、空中のスギ花粉を金網フィルター上に捕獲した。
【０１９０】
金網フィルターは、サイズが１２０ｍｍ×１２０ｍｍ、濾過精度が２０μｍの綾畳織金網フィルターを用いた。吸入ファンにより金網フィルターを通過する流速は０．６ｍ／ｓであった。
【０１９１】
捕集容器４２は、内壁部へスギ花粉が吸着するのを防止するため、ステンレスを用いた。
【０１９２】
吸入口４５から空気を吸入している間に、バルブ９、２７を開き、ポンプ２５をＯＮし、搬送用液容器２４から、搬送用液である純水５ｍｌを、回収用液容器内に注入した。
【０１９３】
次に、吸入口４５から空気を５分間吸入した後、捕集容器４２に設けられたシャッター４６を閉じ、捕集容器４２を密閉した状態にし、バルブ３８を開き、ポンプ２５をＯＮし、回収口４７から、担持体４３である金網フィルターに捕獲されたスギ花粉を、回収用液容器２内に送入した。
【０１９４】
金網フィルター上のスギ花粉を回収する際、金網フィルターに取り付けられた振動モーターにより、金網フィルターを振動させながら回収を行なった。金網フィルターを振動させることにより、金網フィルター上のスギ花粉がより取れ易くなり、空中からのスギ花粉の捕集効率を上げることができた。
【０１９５】
回収用液容器２内に予め注入しておいた純水中にスギ花粉を空気と共に送入することにより、スギ花粉と純水が容易に攪拌された。そのため、攪拌手段を別途設ける必要が無く、装置の小型化が可能となった。
【０１９６】
スギ花粉と純水の混合液を抽出槽部１６に送入する前に、カゼイン溶液を抽出槽部１６内に注入した。抽出槽部１６、排出流路２０の表面をカゼイン溶液で覆うことにより、抽出槽部１６、排出流路２０へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となった。
【０１９７】
以下、実施例１と同様に、回収容器用液容器２内の検体の搬送工程及び抽出工程を行なった。抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１９８】
以上のように、本実施例によると、空中からのスギ花粉の捕集から、タンパク質の抽出、分離までの動作を一つの装置により自動で行うことが可能であった。また、金網フィルター上に一旦捕獲した後回収を行う方法でスギ花粉を捕集することにより、捕獲時の吸引速度を上げる事が容易となり、スギ花粉の捕集時間を短くすることが可能であった。
【０１９９】
〔第４実施形態〕
本実施形態では、第３実施形態にかかるタンパク質抽出装置と、タンパク質検出用マイクロチップとを一体化したタンパク質測定装置について説明する。
【０２００】
図１３は、本実施形態にかかるタンパク質測定装置の概略図である。タンパク質測定装置は、タンパク質抽出装置３００と、タンパク質検出用マイクロチップ５００とが、配管により接続された構成である。このタンパク質抽出装置３００は、第３実施形態と同様のものである。
【０２０１】
タンパク質検出用マイクロチップ５００は、流路５０４が形成された基板５０１と、注入口５０４Ａと、排出口５０５Ａと、電気化学検出用電極５０６が形成された蓋基板５１０とが重ね合わせてなる。
【０２０２】
流路５０４には、反応物質である抗体が固定された微粒子５０２が充填されている。微粒子５０２には、抽出されたタンパク質と抗原抗体反応を起こす抗体が固定されている。また、注入口５０４Ａには、タンパク質抽出装置３００から繋がる配管が、ジョイント５１１により固定されている。
【０２０３】
また、この配管には、洗浄液、標識付抗体溶液、及び基質溶液貯蔵部３０１に繋がれた配管３０２が切換バルブ３０３を介して接続されている。
【０２０４】
この装置では、まず切換バルブ３０３を切り換えることで、第２実施形態と同様にして抽出されたタンパク質抽出液を、マイクロ流路デバイス５００の注入口５０４Ａから注入する。これにより、タンパク質抽出液に含まれるアレルゲンと、微粒子５０２の抗体とが反応して、アレルゲンが捕捉される。
【０２０５】
この後、洗浄液を流して、流路５０４を洗浄する。
【０２０６】
この後、酵素標識付抗体溶液を、マイクロ流路デバイス５００の注入口５０４Ａから注入する。これにより、酵素標識付抗体と、微粒子５０２に固定された抗体−抗原複合体とが反応して、酵素標識付抗体が捕捉される。
【０２０７】
この後、洗浄液を流して、流路５０４を洗浄した後、基質溶液を、マイクロ流路デバイス５００の注入口５０４Ａから注入する。これにより、基質と酵素とが反応して、電気化学活性物質が生じる。
【０２０８】
この電気化学活性物質の量を、電極５０６により検出する。
【０２０９】
尚、タンパク質抽出装置３００及びマイクロ流路デバイス５００並びにそれらを繋ぐ流路内において、タンパク質を含む溶液が接する壁の表面にはタンパク質の非特異的吸着を防止する膜又は処理がなされている。
【０２１０】
本実施形態によると、検体の捕集からアレルゲンの量の検出までの動作を一つの装置で行うことができ、作業効率が飛躍的に向上する。
【０２１１】
本実施形態では、タンパク質検出用マイクロチップの検出方法として、電気化学的検出方法を用いたが、これに限定されるものではない。熱レンズ方式やＳＰＲ法等の他の検出方法を用いたマイクロ流路デバイスであっても構わない。この場合も、検体の捕集からアレルゲンの量の検出までの動作を一つの装置で行うことが可能となる。
【０２１２】
〔第５実施形態〕
本実施形態では、第４実施形態にかかるタンパク質測定装置を、空気清浄機に組み込んだものについて説明する。
【０２１３】
図１５に、本実施態様にかかる空気清浄機の概略図を示す。（ａ）は、空気清浄機の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ´ラインで切断したときの断面図である。
【０２１４】
図１５（ｂ）に示すように、本体６０１内部は、仕切り板６０２によって前後に仕切られている。この結果、本体６０１内部の前方（仕切り板６０２よりも風上側）には第１区画室６０３が形成され、後方（仕切り板６０２よりも風下側）には第２区画室６０４が形成されている。第１区画室６０３と第２区画室６０４とは、仕切り板６０２に設けられた単一または複数の開口部を介して連通している。また、本体６０１の前方には、外部からの空気の吸込口６０５が設けられており、本体６０１の後方上面には、吸い込んだ空気を外部に放出するための吹出口６０６が設けられている。
【０２１５】
吸込口６０５は、複数の吸込口で構成されている。本実施形態では、吸込口６０５は、第１吸込口６０５ａと、第２吸込口６０５ｂとで構成されており、これらが本体６０１の前面で上下に並設されている。
【０２１６】
また、本体６０１内には、フィルター６０７と、イオン発生器６０８と、送風手段６０９とが設けられている。
【０２１７】
フィルター６０７は、外部から吸い込んだ空気を通過させて清浄化するものであり、第１区画室６０３内に設けられている。このフィルター６０７は、集塵フィルターと、脱臭フィルターとで構成されている。集塵フィルターは、空気中に含まれる塵埃を除去するものであり、脱臭フィルターは、空気中の臭気成分を除去するものである。
【０２１８】
フィルター６０７は、いずれかの吸込口から吸い込まれた空気のみが通過するように本体６０１の内部に設けられており、特に、本実施形態では、第１の吸込口６０５ａから吸い込まれた空気のみが通過するように、第１吸込口６０５ａのすぐ後方（風下側）に設けられている。つまり、第２吸込口６０５ｂの後方にはフィルター６０７は配置されていない。これにより、本体６０１内部に吸い込まれる空気の経路としては、第１吸込口６０５ａから吸い込まれてフィルター６０７を通過する経路（以下、第１経路Ａと称する）と、第２吸込口６０５ｂから吸い込まれてフィルター６０７を通過しない経路（以下、第２経路Ｂと称する）との２通りの経路があることになる。
【０２１９】
イオン発生器６０８は、誘電体を介して対向配置される放電電極と誘導電極とを備え、これら両電極間を放電させることによってイオンを発生するものであり、第２区画室６０４において吹出口６０６の近傍に設けられている。イオン発生器６０８は、正負イオンのうちの少なくとも一方を発生させることができる。イオン発生器６０８から正負両イオンを発生させれば、これらのイオンにより空気中の浮遊細菌を不活化させたり、空気中の有害物質を除去したりすることができる。
【０２２０】
送風手段６０９は、外部から吸い込んだ空気を、イオン発生器６０８を介して外部に放出するものであり、ファン６０９ａと、そのファン６０９ａを回転させるモーター６０９ｂとを有している。ファン６０９ａは、第２区画室６０４に設けられており、モーター６０９ｂは、第１区画室６０３と第２区画室６０４とにまたがって設けられている。
【０２２１】
シャッター６１０は、第２吸込口６０５ｂのすぐ後方に設けられており、それ自身の開閉動作により、第２吸込口６０５ｂを開閉する。
【０２２２】
タンパク質抽出装置３００は、吸込口６０５ｂを入った所定の場所に設けられており、吸込口６０５ｂの下には、例えば従来提案されているアレルゲン検出用マイクロチップ５００を挿入する挿入口６１１が設けられている。アレルゲン検出用マイクロチップ５００を挿入口６１１から挿入すると、アレルゲン検出用マイクロチップ５００と本発明のタンパク質抽出装置３００が接続される。この接続された状態は、上記の第３実施形態と同様である。
【０２２３】
空気清浄機を作動すると、フィルター６０７を介さない空気がタンパク質抽出装置３００に送られる。上記の第２実施形態、第３実施形態で説明したように、花粉が採取され、タンパク質が抽出され、タンパク質の量が検出される。
【０２２４】
検出されたタンパク質の量に応じた電気信号が、マイクロチップ５００から空気清浄機制御部に送られる。空気清浄機制御部では、マイコン制御などによりファン６０９ａの回転量（送風量）やイオン発生器のイオン発生量が制御される。
【０２２５】
ここで、アレルゲン検出用マイクロチップ５００は、使用後、再生処理を行って、複数回使用する。感度が落ちたアレルゲン検出用マイクロチップ５００は、挿入口６１１から取り出され、新しいアレルゲン検出用マイクロチップ５００が挿入される。
【０２２６】
本実施形態では、空気清浄機を例にして、本発明のタンパク質測定装置の応用例を説明したが、エアーコンディショナー、加湿器、除湿機などの他の空気調整機にも応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２２７】
上述したように、本発明によると、目的とするタンパク質を効率的に抽出できるタンパク質抽出装置が実現できる。この装置を測定器に繋ぐことで、タンパク質測定装置が実現できる。これにより、花粉等の外部空間に含まれる検体の採取から、タンパク質の抽出、濃縮、分離、測定までの動作を、一つの装置で効率よく行うことができる。よって、その産業上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】第１実施形態にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図２】第２実施形態にかかるタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図３】実施例２にかかるタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図４】実施例３にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図５】実施例４にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図６】実施例５にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図７】実施例６にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図８】実施例７にかかるタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図９】実施例７にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図１０】実施例７にかかる別のタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図１１】第３実施形態にかかるタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図１２】第３実施形態にかかる捕集機構部の構造を示す概略図である。
【図１３】第４実施形態にかかるタンパク質測定装置の概要を説明する概略図である。
【図１４】第４実施態様で用いるアレルゲン検出用マイクロチップの概要を説明する概略図である。
【図１５】第５実施形態にかかる空気清浄機の概要を説明する概略図である。
【符号の説明】
【０２２９】
１ 抽出用チップ
２ 回収用液容器
３ 抽出用液容器
４ 排出用液容器
５、６ 送液ポンプ
７、８、９、１０、１１ バルブ
１２ 送液用チューブ
１３ 検出部
１４ 検体と搬送用液との混合液
１５ 抽出用液
１６ 抽出槽部
１７ 注入口
１８ 排出口
１９ 注入流路
２０ 排出流路
２１ 堰き止め部
２２ 基板
２３ 蓋基材
２４ 搬送用液容器
２５ 吸引ポンプ
２６、２７ バルブ
２８ 搬送用液
３０ 搬送用液注入口
３１ 抽出用液注入口
３２ 搬送用液注入流路
３３ 抽出用液注入流路
３４ 搬送用液排出流路
３５ 抽出用液排出流路
３６ 搬送用液排出口
３７ 抽出用液排出口
３８ バルブ
４０ 捕集機構部
４１ 回収用チューブ
４２ 捕集容器
４３ 担持体
４４ 吸入用ファン
４５ 吸入口
４６ シャッター
４７ 回収口
４８ 振動機構
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７ 抽出用チップ
１１１ 送液機構部
３００ タンパク質抽出装置
３０１ 溶液貯蔵部
３０２ 配管
３０３ 切換バルブ
４０１、４０２、４０３ バルブ
４０４、４０５ ポンプ
５００ タンパク質検出用マイクロチップ
５０１ 基板
５０２ 抗体付微粒子
５０３ 反応槽部
５０４、５０５ 流路
５０４Ａ 注入口
５０５Ａ 排出口
５０６ 電極
５０７ 接続パッド
５０８ 堰き止め部
５０９ 配線
５１０ 蓋基板
５１１ ジョイント
６０１ 空気調整機本体
６０２ 仕切り板
６０３ 第１区画室
６０４ 第２区画室
６０５ａ 第1吸込口
６０５ｂ 第2吸込口
６０６ 吹出口
６０７ フィルター
６０８ イオン発生器
６０９ａ ファン
６０９ｂ モーター
６１０ シャッター
６１１ 挿入口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定のタンパク質を含む検体からタンパク質を抽出し、高濃度のタンパク質溶液を生成し、生成したタンパク質溶液と検体との分離を行うタンパク質抽出装置、ならびにこれらを用いたタンパク質抽出方法及び空気調整機に関する。
【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、アレルゲンなどの測定分野等において有用な分析・計測方法として知られているが、従来の免疫分析法は、操作が煩雑であり、分析に長時間を要するという課題を有している。
【０００３】
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行われている。これらの技術は、μ−ＴＡＳ（micro total analysis systems）、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）等と称され、特に生体内に含まれる分子の特異的反応を用いて、測定対象物の分析を行うバイオセンサチップが注目を集めている。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、所謂Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ技術に対する期待が高まっている。
【０００４】
大気中の花粉、ダニ、カビ、揮発性有機化合物などの浮遊微小物質や化学物質によるアレルギー症状に多くの人が悩まされている。そこで、アレルギーの原因となるアレルゲン等のタンパク質の量を測定するため、上記μＴＡＳやＭＥＭＳの技術を適用したマイクロ流路デバイスの開発が盛んである。マイクロ流路デバイスとは、微細な流路であるマイクロチャンネル（主に、直径数μｍから数百μｍの流路）に液体または気体などの流体を通し、分離、化学反応または分析・測定などを行うシステムである。
【０００５】
マイクロ流路デバイスは、構造が微細であるため、試料を搬送するための流体を多量に必要とはせず、試料も少量で分析・測定が可能である。さらに、分析測定装置自体の小型化及び分析測定時間の高速化も図れるという利点も有する。
【０００６】
しかしながら、マイクロ流路デバイスは、試料中の対象物質の濃度が低すぎる場合には、限界が生じる。免疫分析法のために検体からタンパク質の抽出を行う際には、多量の抽出用溶液を用いるため、抽出液のタンパク質濃度が低いものしか得られない。このため、この抽出液をマイクロ流路デバイスに注入し、被検液中のタンパク質の量を測定する場合、タンパク質濃度が低すぎるために正確な測定ができないという弊害も発生していた。
【０００７】
マイクロ流路デバイスは、マイクロ流路を有するデバイスであれば、その形状は限定されない。マイクロ流路デバイスとして、例えば、マイクロチップ、キャピラリー、チューブがある。
【０００８】
基板上にマイクロオーダーの流路を形成したマイクロ流路デバイスを免疫分析に応用する技術が、特許文献１に提案されている。特許文献１には、マイクロチャンネル反応槽部と、前記固体微粒子の径よりも小さい縦断面積を有するマイクロチャンネル分離部と、抗原及び標識抗体を別々に前記反応槽部へと導く導入部もしくはマイクロチャンネル流入部とを有しているマイクロ流路デバイスが開示されている。しかし、特許文献１には、マイクロ流路デバイスを使って、タンパク質を抽出することについては記載がない。また、特許文献１では、検出に熱レンズを使っているが、この場合は装置が大型化してしまう。
【０００９】
他方、熱レンズ方式に代えて、電気化学的検出方法を用いる技術が、特許文献２に提案されている。特許文献２の技術は、マイクロ流路デバイスを一体に構成するマイクロ流路デバイスとその製作法を示し、接合技術が不要で、樹脂の光吸収や蛍光によって測定に制約を受けないマイクロ流路デバイスに関するものである。
【００１０】
マイクロ流路デバイスの形態としては、一般に反応部（実際に反応・分析等を行う部分）をマイクロチップの形とし、それにチューブを接続し、外部ポンプで作動させる形態が使われる。この形態であれば、マイクロチップ部分を交換するだけで目的とする作業の切換が簡便にできるという利点がある。
【００１１】
一方、免疫分析を行うためには、対象となる抗原または抗体を含む検体を効率よく採取する必要がある。従来技術では、花粉採取の検出方法は、表面にワセリンを薄く均一に塗ったスライドガラス上やドラムに巻きつけた粘着テープ上に花粉を捕集するものであった。さらに、捕集した花粉を緩衝液に入れて花粉から抗原を抽出した後、遠心分離により花粉を分離して、抗原を含む検体として、緩衝液（上澄み液）を取り出して分析試料としていた。
【００１２】
花粉の採取・分析についての発明も提案されている。自動花粉捕集装置に関する技術が、特許文献３に提案されている。また、捕集した花粉からアレルゲンを抽出する技術が、特許文献４または５に提案されている。
【特許文献１】特開２００１−４６２８号公報
【特許文献２】特開２００３−２８５２９８号公報
【特許文献３】特開平５−２１５６５３号公報
【特許文献４】特開平６−３２９５５３号公報
【特許文献５】特表２００３−５０７４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記した従来技術にかかる測定方法においては、検体からタンパク質の抽出を行う際に多量（１０〜１０００ｍｌ程度）の抽出用溶液を用いるため、抽出液のタンパク質濃度が低くなる。このため、この抽出液を被検液（通常１〜５００μｌを使用）としてマイクロ流路デバイスに注入し被検液中のタンパク質の量を測定する場合、タンパク質濃度が低すぎるために正確な測定ができない場合がある。
【００１４】
この問題を解決するため、抽出されるタンパク質の絶対量を増やすために多量のタンパク質抽出液をマイクロ流路デバイスに注入する方法も考えられる。しかし、マイクロ流路デバイスは通常、流速を６μｌ／分程度にして使用されるので、マイクロ流路に１０〜１０００ｍｌ程度のタンパク質抽出液を流そうとすると、流し終わるまでに、約３０〜２８００時間かかることになる。よって、この方法は実用的ではない。
【００１５】
それゆえ、低濃度のタンパク質抽出液を、簡便かつ短時間に濃縮する技術が必要とされている。
【００１６】
また、従来技術においては、空気中に浮遊するアレルゲンを含む物質（例えば花粉）をスライドガラス又は粘着テープ表面に付着させる方法により検体を採集し、しかる後にこれを抽出用溶液に入れてタンパク質を抽出するという操作を行っているが、この方法ではタンパク質の測定を行うまでに多くの時間を要する。このため、簡便かつ迅速な測定を行うためには、これらの一連の工程を自動化する必要があるが、未だこれらの工程を自動化したタンパク質測定装置は提供されていない。
【００１７】
それゆえ、検体の採取から抗原タンパク質の抽出、測定までを自動的に行うことのできる装置の開発が望まれている。
【００１８】
本発明は、検体の採取から抗原タンパク質の抽出、測定までのこれらの一連の工程を自動的に行うことのできる、タンパク質抽出用マイクロチップ、タンパク質抽出装置及びタンパク質測定装置、これらを用いた空気調整機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】
【００１９】
上記課題を解決するための第１の発明は、検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路とを備える抽出用マイクロチップである。
【００２０】
本発明にかかる抽出用マイクロチップの1つの態様は、前記抽出槽部内の注入用流路と排出用流路との間に、チップ平面視形状が湾曲形状の堰き止め部が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
上記構造であれば、検体からの目的成分であるタンパク質の抽出と、検体と抽出されたタンパク質の分離を、マイクロチップ内で行うことが可能となる。また、少量の抽出用液でタンパク質の抽出を行うことが可能となるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となる。また、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【００２２】
上記の態様のマイクロチップにおいて、堰き止め部は、チップの平面視形状が湾曲形状を有している。ここで、チップ平面視形状とは、抽出用マイクロチップを平面に載置し、上から透視した場合の形状をいう。この構成によれば、堰き止め面積を増やすことができ、堰き止めの効果を上げるとともに、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。上記の湾曲形状は、様々なものが設計できるが、排出用流路側に凸であることが好ましい。
【００２３】
上記の態様のマイクロチップにおいて、抽出槽部のチップ平面視形状は、円形状または楕円形状であることが、チップ内での検体の円滑な移動に優れるため好ましい。
【００２４】
上記の態様のマイクロチップにおいて、上記第1の発明において、堰き止め部は、スリット構造を有する構成とすることができる。この構成によれば、抽出槽部と堰き止め部の深さを同じにすることが可能になり、マイクロチップの製造が容易となる。
【００２５】
本発明にかかる抽出用マイクロチップの別の態様は、前記堰き止め部が、前記抽出槽部の流出入方向と垂直方向にある両端面をつなぐ形状で設けられ、両端面近傍のスリット幅が中央領域におけるスリット幅よりも広くなっていることを特徴とする。この構成によれば、検体が中央部に集中することが防止され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができ、検体中からタンパク質の抽出及び、抽出後の検体の回収を効率良く行うことができる。
【００２６】
本発明にかかる抽出用マイクロチップの別の態様は、前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が流れ方向に向かって少なくとも２列設けられていることを特徴とする。この構成によれば、堰き止め面積を増やすことができ、堰き止めの効果を上げることができる。また前後のスリット幅を変えることで、検体の大きさによって、検体を分離することができ、凝集が起こりにくくする効果を有する。
【００２７】
本発明の抽出用マイクロチップのさらなる別の態様は、前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が複数配置され、当該複数の堰き止め部は流れ方向に向かって多段階的に配置されていることを特徴とする。この構成によれば、堰き止め面積を増やすことができ、堰き止めの効果を上げることができる。また、検体の滞留を複数箇所で行わせるので、凝集が生じにくい効果がある。
【００２８】
本発明の抽出用マイクロチップのさらなる別の態様は、抽出槽部が少なくとも２本の排出用流路に接続され、それぞれの排出用流路と注入用流路との間に堰き止め部が設けられていることを特徴とする。
【００２９】
上記構成であれば、排出用流路を２本以上設け、それぞれの排出用流路に堰き止め部を設けることにより、検体が各堰き止め部に分散され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。また、１本の流路が詰まった場合でも、それ以外の排出流路があることにより、送液を継続することが可能である。さらに、検体が分散されることにより、検体中からタンパク質の抽出及び、抽出後の検体の回収を効率良く行うことができる。
【００３０】
上記の各態様の抽出用マイクロチップにおいて、マイクロチップ内の抽出槽部の容積が５〜５０μｌである構成とすることができる。この構成によれば、少量の抽出用液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。
【００３１】
本発明のマイクロチップは花粉等のタンパク質抽出工程に適したものであるが、タンパク質以外の成分（例えば、アミノ酸または核酸など）の抽出のために用いることも可能である。さらに、堰き止め部に固体を滞留させ、そこへ流体を流しこむような工程なら抽出工程以外にも応用可能である。他の工程の例としては、中の固体を完全に流入液体に溶解させるような工程または反応工程などが挙げられる。
【００３２】
上記課題を解決するための第２の発明は、上記の本発明にかかる抽出用マイクロチップと、抽出用マイクロチップの抽出槽部に検体及び抽出用液を送液する送液機構部とを有し、その送液機構部が、検体と抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプとを少なくともを備えるタンパク質抽出装置である。
【００３３】
本発明によれば、少量の抽出用液中にタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となる。そのため、装置の小型化が可能となり、自動化が容易になる。また、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【００３４】
上記の本発明のタンパク質抽出装置において、抽出用液の送液量が、５〜１００μｌである構成とすることができる。この構成によれば、少量の抽出用液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。
【００３５】
上記の本発明のタンパク質抽出装置において、マイクロチップに抽出槽部を振動させる手段を設ける構成とすることができる。振動により、マイクロチップ中での攪拌効果が発生し、検体中からタンパク質が抽出され易くなり、抽出効率を上げることが可能である。
【００３６】
上記の振動装置としては、超音波発生装置が好ましい。これにより、超音波による微細振動により、検体からのタンパク質の抽出効率を一層上げることができる。
【００３７】
上記の本発明のタンパク質抽出装置において、マイクロチップにマイクロヒーターを設ける構成とすることができる。これにより、マイクロチップ内の温度が上がれば、タンパク質の溶解度が一般的に上昇するので、抽出用液へのタンパク質の溶解量が増える効果が得られる。
【００３８】
上記のタンパク質抽出装置において、送液機構部に、吸引ポンプをさらに設ける構成とすることができる。
【００３９】
この構成によれば、送液ポンプ及び吸引ポンプを稼動させ、前記抽出槽部内の前記抽出用液を交互に流れ方向及び逆方向に揺動させて、タンパク質を抽出する方法が可能となる。
【００４０】
また、検体からタンパク質を抽出した後、上記の吸引ポンプを使って、抽出槽部内に残った検体及び抽出用液を、抽出槽部から排出する洗浄工程が可能となり、一つのマイクロチップで、検体から目的とするタンパク質の抽出を繰返し行うことが可能となる。
【００４１】
本発明では、上記のタンパク質抽出装置において、検体と混合された搬送用液を送液ポンプで送液し、搬送用液とともに検体をマイクロチップ内に送入することにより、タンパク質を抽出する方法がさらに提供される。この方法によれば、マイクロチップ内の微小部分に検体を容易に送入することが可能となる。さらに、マイクロチップ内に設けた抽出槽部に全ての検体を送入することが容易となる。
【００４２】
上記のタンパク質抽出方法において、検体は、花粉などの生体物質の他、様々なものが抽出可能である。
【００４３】
上記の搬送用液は、検体から抽出されるタンパク質が溶けにくいタンパク質貧溶媒であることが好ましい。検体が花粉の場合は、純水が好ましい。これにより、搬送時に検体中のタンパク質が搬送用液とともに排出されることが防止されるため、タンパク質の抽出効率を上げることが可能となる。
【００４４】
上記の搬送用液の送液量は、０．５〜１０ｍｌであることが好ましい。この範囲であれば、マイクロチップ内に設けた抽出槽部に検体を短時間に容易に送入することが可能となる。
【００４５】
上記のタンパク質抽出方法において、抽出用液は、検体が花粉の場合は、抽出液としてリン酸緩衝液またはトリス緩衝液が好ましい。
【００４６】
上記の第２の発明群にかかるタンパク質抽出装置において、外部空間から検体を捕集する捕集部をさらに設け、捕集部で捕集した検体を、抽出用マイクロチップの抽出槽部に送入する構成とすることができる。この構成によれば、空中からの検体の捕集から、タンパク質の抽出及び分離の動作を一つの装置により自動で行うことが可能となる。また、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要であり、装置の小型化が可能となる。さらに、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【００４７】
上記課題を解決するための第３の発明は、上記した第２の発明群にかかるタンパク質抽出装置を組み込んだタンパク質測定装置に関する。
【００４８】
本発明のタンパク質測定装置は、上記の第２の発明群のいずれかの構成を備えたタンパク質抽出装置と、前記タンパク質抽出装置により抽出されたタンパク質の種類及び量を検出するマイクロ流路デバイスと、を備え、当該マイクロ流路デバイスが、反応物質を含む反応部と、タンパク質の量を検出する検出部とを有してなるものである。
【００４９】
このような構成であれば、タンパク質の抽出及び測定を連続的に行うことができる。特に、上記捕集部を備えたタンパク質測定装置の場合、外部空間からの検体の捕集から、タンパク質の抽出、タンパク質の検出までの動作を、一つの装置で行うことができるので、タンパク質の種類の同定や含有量の測定の作業効率が格段に向上する。
【００５０】
上記マイクロ流路デバイスとしては、例えば、図１４に示すような、反応流路と、反応流路内に固定された反応物質と、検出部（電極）とを備えるものを用いることができる。
【００５１】
上記課題を解決するための第４の発明は、上記した第３の発明にかかるタンパク質測定装置を組み込んだ空気調整機に関する。
【００５２】
本発明の空気調整機は、上記第３の発明にかかるタンパク質測定装置と、送風手段と、前記タンパク質測定装置により測定された前記外気に含まれるタンパク質の量に応じて前記送風手段の送風量を増減する送風制御手段とを備える。
【００５３】
この構成によると、検出されたタンパク質の量に応じて、送風量を変化させることができる。例えば、アレルゲンタンパク質が多いときには、送風量を大きくするよう制御させることにより、アレルゲンタンパク質を含む検体を空気調整機中のフィルターに吸着させて、外気中の検体の量を減少させることができる。また、アレルゲンタンパク質が少ないときには、送風量を減らして、装置のランニングコストを下げることができる。
【００５４】
本発明にかかる空気調整機の別の態様として、上記第３の発明にかかるタンパク質測定装置と、タンパク質含有物質を除去するタンパク質含有物質除去手段と、前記タンパク質測定装置により測定されたタンパク質の量に応じて、前記タンパク質含有物質除去手段の動作を制御する除去動作制御手段とを備えるものが提供される。
【００５５】
この構成によると、検出されたタンパク質の量に応じて、検体除去手段の動作を変化させ、タンパク質の除去動作を適正にする。検体除去手段は、例えば、イオン発生部又はプラズマ発生部とイオン又はプラズマにより帯電した検体を吸着する吸着部とを有してなるものとする。上記のタンパク質測定装置がタンパク質を検出したとき、イオン又はプラズマを発生させ、それによりタンパク質含有物質が帯電し、吸着部で吸着除去される。
【発明の効果】
【００５６】
以上に説明したように、本発明のタンパク質抽出装置によると、外部空間からの検体の捕集から、タンパク質の抽出及び分離までの動作を短時間に効率よく行うことができる。また、本発明のタンパク質抽出装置は、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となり、装置の小型化が可能とあり、自動化が容易になる。このような本発明のタンパク質抽出装置は、タンパク質の同定又は定量を行う前処理装置として好適である。
【００５７】
また、本発明のタンパク質測定装置によると、花粉、微生物などの検体の採取、タンパク質の抽出、タンパク質の同定・定量を連続的に行うことができる。このような本発明のタンパク質測定装置によると、検体の採取からタンパク質の同定又は定量までを簡便、迅速に、かつ高精度に行うことができる。
【００５８】
また、本発明の空気調整機によると、タンパク質の有無や存在量を監視しつつ、室内等の空気調整を行うことができ、これにより、例えば快適な生活環境を保持することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００６０】
〔第１実施形態〕
本実施形態にかかるタンパク質抽出用マイクロチップ（以下抽出用チップ、または単にチップという）について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の抽出用チップの一態様を示すものである。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ‘のラインでの断面図である。（ｃ）はチップの基板２２と蓋機材２３とを貼付する前の斜視図である。
【００６１】
図１の各図に示すように、抽出用チップ１は、検体からタンパク質の抽出を行う抽出槽部１６と、注入口１７、排出口１８、注入流路１９及び、排出流路２０からなる。抽出槽部１６内には、検体が排出口１８から排出されるのを防止するための堰き止め部２１が形成されている。
【００６２】
図１（ｃ）から分かるように、本発明の抽出用チップは、基板２２と蓋基材２３とを貼付した構造をしている。基板２２には凹部が形成されており、蓋基材２３と貼付された後には、この凹部は、基板２２と蓋基材２３との間の空隙となる。この空隙と連絡するように蓋基材２３に基板面に対して垂直に２つの穴を開ける。１つの穴を液体の注入口１７、もうひとつの穴を排出口１８とする。この空隙の形状は、基板面上部から見て、注入口１７及び排出口１８の付近では幅を狭くして流路とし（１９、２０）、基板中央付近で幅が広くなっている。この幅が広くなっている部分を抽出槽部１６とする。
【００６３】
この抽出槽部は、抽出用チップの幅に対して十分な幅を有する空間であることが必要である。抽出槽部の空間が狭ければ、検体が凝集する可能性が増え、検体と抽出用液との接触面積が小さくなるため、抽出が効率よく行えないからである。
【００６４】
図１のチップでは、注入口１７及び排出口１８が、基板面に対して垂直に穿孔されているが、その他の態様でもかまわない。例えば、注入口１７及び排出口１８が、注入流路１９及び排出流路２０と直線的に接続するような場合も可能である。
【００６５】
上記マイクロチップ内の抽出槽部には、検体を通過させない形状からなる堰き止め部を設ける。この堰きとめ部により、抽出時に検体を抽出槽部内に保持することができ、さらに、抽出後のタンパク質溶液と検体とを分離することができる。
【００６６】
上記堰き止め部は、検体が通過できない構造であれば、任意の構造が使用できる。例えば、抽出槽部の隙間を検体が通れない位の大きさとする凸部を設けてもよいが、検体が通過できない幅のスリット構造を有する構成とするのが好ましい（図１のｃ参照）。この構成によれば、抽出槽部と堰き止め部の深さとを同じにすることが可能になり、本発明のマイクロチップの製造が容易となる。
【００６７】
抽出用チップ１の基板２２の表面には、抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１が形成されており、それらの深さは５０〜２００μｍ程度である。これより浅くなると抽出槽部１６の面積を大きくする必要があり、抽出用チップ１のサイズが大きくなってしまう。これより深くなると、注入流路１９、排出流路２０部の容積が大きくなり、抽出用液の量を増やす必要が生じる。また、注入流路１９、排出流路２０の幅は、５０〜２００μｍ程度である。
【００６８】
抽出槽部１６の容積は、５〜５０μｌ程度が好ましい。この範囲であれば、抽出により高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。
【００６９】
蓋基材２３には、注入口１７及び排出口１８が形成されており、送液用チューブが接続される。
【００７０】
基板２２、蓋基材２３の材質としては、シリコン、ガラス、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、またはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（環状オレフィンポリマー）もしくはＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）等の樹脂を用いることができる。特に、樹脂の場合は、パターンの形成及び貼り合せが容易であり、量産性に優れる。
【００７１】
本発明のようにデバイス内に抽出槽部を設ける場合には、マイクロ流路デバイスの製法としては、基板に流路のパターンを形成させた後、蓋基材を貼付することでデバイスを完成させる方法が好ましい。流路パターンの形成方法としては、シリコン、ガラス等の場合は、異方性のドライエッチング、フッ酸などを用いたウェットエッチング等が用いられる。また、樹脂材料のパターン形成方法としては、ソフトリソグラフィ法、光ナノインプリント法、ホットエンボス法等が挙げられる。
【００７２】
堰き止め部２１は、検体を抽出槽部１６内に堰き止める構造をしている。例えば、抽出槽部１６と同じ深さで、検体が通過できない幅のスリット状のパターンが用いられる。スリット構造の場合、抽出槽部と堰き止め部の深さを同じにすることが可能であり、マイクロチップの製造が容易となる。検体がスギ花粉の場合、幅１０μｍのスリットを用いることにより、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能である。検体の通過が防止できるものであれば、ダム形状やピラー形状等のスリット以外のパターンであってもかまわない。
【００７３】
〔第２実施形態〕
本実施形態にかかるタンパク質抽出装置について、図１から図２を用いて説明する。図２に示すように、タンパク質抽出装置は、検体からタンパク質の抽出を行う抽出用チップ１と、検体及び抽出用液を抽出部に送るための送液機構部１１１とからなる。
【００７４】
送液機構部は、液を溜めておく液容器２、３、４と、検体及び液を送るためのポンプ５、６と、バルブ７、８、９、１０、１１及び、送液用チューブ１２から構成されており、検体の抽出用チップ１への送入、抽出液の抽出用チップ１への充填、及び抽出されたタンパク質の検出部１３への送出等を行う。以下に、装置の具体的内容を説明する。
【００７５】
（検体のマイクロチップへの搬送）
まず、回収用液容器２内に、検体と搬送用液を入れる。検体としては、例えば、空中から捕集したスギ花粉が用いられる。搬送用液には、検体から抽出されるタンパク質が溶けにくいタンパク質貧溶媒を用いる。これにより、搬送時に検体中のタンパク質が搬送用液とともに排出されることが防止されるため、タンパク質の抽出効率を上げることが可能となる。検体がスギ花粉の場合、搬送用液として純水を用いることができる。
【００７６】
搬送用液の液量は、０．５〜１０ｍｌ程度が好ましい。これより少なくなると検体を搬送用液内に送り込み難くなり、これより多くなると、検体を抽出槽部に送る時間が長くなり、かつ、液容器を大きくする必要があるため装置が大きくなってしまう。
【００７７】
第２実施形態では、検体としてスギ花粉を例にあげて説明するが、ヒノキ、ブタクサ等の他の花粉や、花粉以外の検体（ダニ等の空気中浮遊物）にも適用可能である。搬送用液も純水に限定されるものではなく、検体から抽出されるタンパク質に合わせて選定することが可能である。
【００７８】
次に、回収用液容器２内の検体と搬送用液の混合液１４を、ポンプ５を用いて、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に送入する。送液流速としては、送液時間や抽出用チップ１の耐久性等を考慮した場合、０．５〜１０ｍｌ／分程度が好ましい。
【００７９】
また、検体と搬送用液の混合液１４を抽出槽部１６に送入する際に、回収用液容器２内で、検体と搬送用液を攪拌するのが望ましい。攪拌させることにより、全ての検体を回収用液容器２から抽出槽部１６に送ることが容易となる。攪拌の方法としては、容器に振動を加える、機械的に攪拌する、空気を送り込むことにより攪拌する等の方法を用いることができる。
【００８０】
回収用液容器２の形状は、検体が容器内に残りにくい形状が望ましく、底面部分は、平面部をなるべく少なくし底面積が小さくなるよう、例えば、先端部を尖らせた形状が好ましい。
【００８１】
また、抽出槽部１６や排出流路２０に、検体から抽出されるタンパク質が吸着するのを防止するため、抽出槽部１６及び排出流路２０の表面に、タンパク質の非特異吸着防止処理を予め施しておいてもよい。例えば、検体と搬送用液の混合液１４を抽出槽部１６に送入する前に、カゼイン溶液やＢＳＡ（牛血清アルブミン）溶液等のブロッキング剤を、抽出槽部１６内に注入してもかまわない。抽出槽部１６、排出流路２０の表面が、ブロッキング剤で覆われることにより、抽出槽部１６、排出流路２０へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となる。
【００８２】
抽出用チップ１に送られた検体は、堰き止め部２１により抽出槽部１６内に留まり、搬送用液のみが、排出流路２０を通り、排出口１８から排出用液容器４に排出される。
【００８３】
このように、検体を搬送用液に混ぜて送ることにより、チップ内の微小部分に、検体を容易に送入することが可能となる。
【００８４】
排出された搬送用液は、連続して抽出を行う場合には、再利用することが可能である。そうすることにより、廃液量を低減することができ、装置をより小型化することが可能となる。
【００８５】
（抽出用液の充填）
次に、抽出用液容器３内の抽出用液１５を、ポンプ６を用いて、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に充填する。
【００８６】
抽出用液１５は、検体中のタンパク質の抽出効率が優れた分子やｐＨを持つ溶液を用いることが好ましい。スギ花粉の場合は、抽出用液としてリン酸緩衝生理食塩水緩衝液やトリス緩衝液を用いることができる。
【００８７】
抽出用液１５の液量は、５〜１００μｌ程度が好ましい。この範囲であれば、高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。液量が多くなると、タンパク質の抽出液濃度が低くなり、検出部でのタンパク質の量の計測が難しくなり、濃縮が必要となる。
【００８８】
搬送用液と抽出液の流速と流量は、ポンプ５、６の圧力と、送液用チューブ１２の内径により制御することが可能である。また、流速と流量を制御するのための機構を別に設けても構わない。
【００８９】
抽出用チップに流路が３つ以上接続している場合には、搬送用液と抽出用液で、注入口、注入流路、排出流路、排出口を別に設けても構わない。この構成によると、それぞれの液に対して流速と流量を独立して調整することが可能となり、流速と液量の制御が容易となる。
【００９０】
また、送液のためのバルブの一部を抽出用チップ１内に設けても構わない。マイクロチップ内にマイクロバルブを設けることにより、抽出液のデッドボリューム（容器に残ってしまう少量の液）を低減され、液量の制御が容易となる。また、部品点数が少なくなり、装置をより小型にすることが可能となる。
【００９１】
（タンパク質の抽出工程と検出工程）
次に、検体と、抽出用液１５を抽出槽部１６に充填した状態で、検体中のタンパク質が抽出用液に抽出される。抽出時間は１〜６０分程度が好ましい。
【００９２】
抽出用チップ１内に抽出槽部１６を振動させる手段を設けてもよい。この構成によると、検体中からタンパク質が抽出され易くなり、抽出効率を上げることができる。
【００９３】
また、抽出用チップ１に、超音波発生装置を備えてもよい。タンパク質の抽出時に、抽出槽部１６に超音波を発生させることにより、検体からのタンパク質の抽出効率を一層上げることが可能となる。
【００９４】
また、抽出用チップ１に、マイクロヒーターを備えてもよい。タンパク質の抽出時に、マイクロヒーターにより抽出槽部１６を温めることにより、検体からのタンパク質の抽出効率を上げることができる。
【００９５】
また、タンパク質の抽出時に、抽出用チップ１内の抽出用液１５を揺動させてもよい。例えば、ポンプによる抽出槽部１６への吸引、排出の繰り返しや、機械式の抽出槽部１６への加圧、減圧の繰り返し等を制御する遥動機構部を設けることにより、抽出用液１５を揺動させることが可能である。抽出用液１５を揺動させることにより、検体からのタンパク質の抽出効率を上げることができる。
【００９６】
（タンパク質の量の検出）
最後に、抽出用液中にタンパク質が抽出されたタンパク質溶液を、排出流路２０から、排出口１８を通り、検出部１３へ送液し、抽出されたタンパク質の量の検出を行う。タンパク質溶液を排出流路２０から排出する際、検体中からタンパク質が抽出された検体は、堰き止め部２１で堰き止められ排出流路２０から排出されないため、タンパク質溶液と検体を容易に分離することができる。
【００９７】
検出部１３は、タンパク質の検出に適した手段から広く選択可能である。後述の電気化学検出型マイクロ流路デバイスの他、IR等の分光測定法、液体クロマトグラフィーやガスクロマトグラフィーなどを使用することができる。
【００９８】
以上のように、本実施形態によると、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となる。そのため、装置の小型化が可能となり、自動化が容易になる。また、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【００９９】
本実施形態では、検体を搬送用液に混ぜて、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に注入を行なったが、シリンジ等を用いて、検体を抽出槽部１６に直接注入しても構わない。抽出槽部１６内に検体を入れて抽出を行うことで、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することが可能である。
【０１００】
次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、下記の各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。
【０１０１】
（実施例１）
実施例１は、第２実施形態で説明したタンパク質抽出装置にかかる例である。本実施例にかかるタンパク質抽出装置について、図１から図２を用いて説明する。
【０１０２】
本実施例のタンパク質抽出装置には、図１に示した抽出用チップ１と、図２に示した送液機構部１１１とを用いた。空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１の量を検出部で検出した。
【０１０３】
図１に示すように、抽出用チップ１の堰き止め部２１は、堰き止め面積を増やすために、全体の形状を流れ方向に凸の湾曲形状とした。
【０１０４】
回収用液容器２、抽出用液容器３及び、排出用液容器４にはＴＯＰ製１５mＬ遠沈管を、ポンプ５、６にはモーター式ポンプ（榎本マイクロポンプ製作所製 ＣＭ−５０−１２）、バルブ７、８、９、１０、１１には電磁式バルブを、送液用チューブ１２には内径０．７５μｍのテフロン（登録商標）チューブを、それぞれ使用した。
【０１０５】
まず、検体と搬送用液の混合液１４を抽出槽部１６に送入する前に、カゼイン溶液を抽出槽部１６内に注入した。抽出槽部１６、排出流路２０の表面をカゼイン溶液で覆うことにより、抽出槽部１６、排出流路２０へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となる。
【０１０６】
次に、回収用液容器２内に、空中より採取したスギ花粉と純水５ｍｌを入れ、十分に攪拌させた後、バルブ７、９、１０を開にして、ポンプ５をＯＮし、スギ花粉と純水の混合液を、送液流速２ｍｌ／分程度で、抽出用チップ1内の抽出槽部１６に送入した。
【０１０７】
抽出用チップ１に送られたスギ花粉は、堰き止め部２１により抽出槽部１６内に留まり、純水のみが、排出流路２０を通り、排出口１８から排出用液容器４に排出された。このように、スギ花粉を純水に混ぜて送ることにより、チップ内の微小部分に、検体を容易に送入することが可能であった。
【０１０８】
抽出用チップ１は、図１に示す構造で、基板２２にはシリコン基板を、蓋基材にはＰＤＭＳを用いた。抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さは各々２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅は各々２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１０９】
堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さを有するスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約１０μｍで、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。
【０１１０】
次に、バルブ８、９、１０を開き、ポンプ６をＯＮし、抽出用液容器３内の抽出用液１５を、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に充填した。抽出用液１５の送液量の定量化は、バルブの開閉時間をマイコン制御で一定にすることにより実行した。抽出用液１５はリン酸緩衝生理食塩水緩衝液を用い、送液量は約５０μｌであった。
【０１１１】
次に、バルブ９、１０、１１を閉じ、抽出用液１５を抽出槽部１６に充填した状態で、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１の抽出を行なった。抽出時間は約１５分で、抽出中に、抽出用チップ１に設けた振動モーターにより、抽出槽部１６を振動させた。
【０１１２】
最後に、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液を、排出流路２０から、排出口１８を通り、検出部１３へ送液し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量の検出を行なった。抽出液を排出流路２０から排出する際、花粉殻は、堰き止め部２１で堰き止められ排出流路２０から排出されないため、抽出液と花粉殻を容易に分離することができた。
【０１１３】
抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。このことから、本実施例にかかる装置を用いると、目的とするタンパク質を高濃度で抽出することが可能であり、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となり、装置の小型化、自動化が容易になることがわかる。また、高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【０１１４】
（実施例２）（マイクロチップの洗浄）
実施例２では、実施例１で説明したタンパク質抽出装置で抽出工程を行なった後、抽出用チップ内部を洗浄する工程が説明される。本実施例にかかるタンパク質抽出装置について、図１及び図３を用いて説明する。
【０１１５】
本実施例のタンパク質抽出装置には、図３に示した吸引ポンプ２５を有する送液機構部と、図１に示した抽出用チップ１を用いた。実施例１と同様に、空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１の量を検出部で検出した。
【０１１６】
実施例１と同様に抽出工程を行なった後、バルブ９、２７を開き、吸引ポンプ２５をＯＮし、搬送用液容器２４内の搬送用液２８を、排出口１８から、抽出用チップ１内に注入し、抽出槽部１６内に残った花粉殻を、注入口１７から回収用液容器２に回収した。搬送用液には純水を用いた。その後、バルブ２６を開き、ポンプ５をＯＮし、回収用液容器２内の純水及び花粉殻を、排出用液容器４に排出した。必要により、本洗浄工程を繰り返すことにより、抽出用チップ１内の洗浄を行なった。
【０１１７】
本洗浄工程を行うことにより、検体から目的とするタンパク質の抽出を繰返し行うことが可能となった。また、検体を抽出チップ内に送入する際に、排出される搬送用液を再利用することにより、廃液量を低減することができ、装置をより小型化することが可能となった。
【０１１８】
（実施例３）
抽出用チップを図４のチップ１０１としたこと以外は、実施例１と同様に抽出工程をおこなった。抽出用チップ１０１は、抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅が２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１１９】
堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅が中央付近で最も狭く、中央から離れるにつれ広くなっており、約５μｍから約２０μmの範囲で変化しており、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。
【０１２０】
このチップでは、堰き止め部２１のスリット幅を中央部より周辺部で広くすることにより、検体が中央部に集中することが防止され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。
【０１２１】
抽出槽部１６への検体の送入、抽出用液１５の注入、検体中からタンパク質の抽出及び、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液の検出部１３へ送液を、実施例１と同様の方法により行なった。堰き止め部１０２のスリット幅を中央部より周辺部で広くすることにより、検体が中央部に集中することが防止され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができた。
【０１２２】
実施例１と同様に、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１２３】
さらに、抽出槽部１６内に残った花粉殻の回収及び抽出槽部の洗浄を、実施例２と同様の方法により実行した。
【０１２４】
（実施例４）
抽出用チップを図５のチップ１０２としたこと以外は、実施例１と同様に抽出工程をおこなった。抽出用チップ１０２は、抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅が２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１２５】
抽出用チップ１０２の堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリットの列が２列になっており、スリット間隔は約１０〜３０μｍで、前（注入口側）のスリット間隔は、後（排出口側）のスリット間隔よりも広くなっている。この構造により、検体をそれぞれの列にサイズに基づいて分散させることができ、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。
【０１２６】
また、堰き止め部２１のスリットの列を２列としたことで、堰き止め部の面積を増やすことができ、タンパク質抽出の効果を上げることができた。
【０１２７】
抽出槽部１６への検体の送入、抽出用液１５の注入、検体中からタンパク質の抽出及び、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液の検出部１３へ送液を、実施例１と同様の方法により行なった。
【０１２８】
堰き止め部２１のスリット列を複数にすることにより、検体が分散され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができた。
【０１２９】
実施例１と同様に、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１３０】
さらに、抽出槽部１６内に残った花粉殻の回収を、実施例２と同様の方法により実行した。
【０１３１】
（実施例５）
抽出用チップを図６のチップ１０３としたこと以外は、実施例１と同様に抽出工程をおこなった。抽出用チップ１０３は、抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅が２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１３２】
堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約１０μｍで、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。
【０１３３】
このチップの堰き止め部２１は、抽出槽部１６の横幅と同程度のスリット列と、そのスリット列より注入口側に配置された抽出槽部１６の横幅より短い複数のスリット列とからなっていた。
【０１３４】
抽出槽部１６内に複数の堰き止め部を分散させて設けることにより、検体が特定部分に集中することが防止され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。
【０１３５】
抽出槽部１６への検体の送入、抽出用液１５の注入、検体中からタンパク質が抽出及び、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液の検出部１３へ送液を、実施例２と同様の方法により行なった。
【０１３６】
抽出槽部１６内に複数の堰き止め部を分散させて設けることにより、検体が特定部分に集中することが防止され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができた。
【０１３７】
実施例１と同様に、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１３８】
（実施例６）
本実施例では、抽出用チップを図７（ａ）のチップ１０４及び図７（ｂ）のチップ１０５とした。排出口が２箇所あることに対応して、その排出口にチューブを繋ぐなどの若干の設計変更を送液機構部１１１に施した。それ以外は、実施例１と同様に抽出工程をおこなった。
【０１３９】
図７の（ａ）で示される抽出用チップ１０４は、注入流路１９と注入口１７とが１箇所、排出流路２０と排出口１８とが２箇所設けられている。抽出槽部１６、注入流路１９、排出流路２０、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、注入流路１９、排出流路２０の幅が２００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。
【０１４０】
このチップの堰き止め部２１は、２箇所の排出口１８に対して、独立して設けられており、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約１０μｍで、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。
【０１４１】
堰き止め部２１を２箇所に設けることにより、検体が２箇所の堰き止め部に分散され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができる。また、排出口を２箇所設けることより、検体が２箇所の堰き止め部に分散され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。さらに、片方の排出流路２０が詰まった場合でも、もう一方の排出流路２０により送液を行うことができる。これにより、詰まりによる抽出工程の中断を防ぎ、さらに詰まりによる内圧上昇が起こりにくいのでチップの耐久性も向上する。
【０１４２】
抽出槽部１６への検体の送入、抽出用液１５の注入、検体中からタンパク質が抽出及び、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液の検出部１３へ送液を、実施例２と同様の方法により行なった。
【０１４３】
抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１４４】
さらに、抽出槽部１６内に残った花粉殻の回収を、実施例１と同様の方法により行なった。本実施例では、堰き止め部２１を２箇所に設けることにより、検体が２箇所の堰き止め部に分散され、花粉殻の回収を効率良く行うことができた。
【０１４５】
また、本実施例に用いられる抽出用チップは、図７（ａ）に示した抽出用チップ１０４の構造に限定されるものではない。排出流路２０及び排出口１８を２箇所以上設け、堰き止め部をそれぞれの排出口１８に対して、独立して設けた構成であればよく、例えば、図７（ｂ）に示した抽出用チップ１０５のような構造でも構わない。この場合は、２箇所の堰き止め部２１が対向して設けられ、反対方向に液が排出されるため、検体がより分散しやすくなり、抽出及び回収をより効率良く行うことが可能となる。
【０１４６】
（実施例７）
実施例７は、実施形態１で説明したタンパク質抽出装置にかかるさらに別の例である。本実施例にかかるタンパク質抽出装置について、図８、図９及び図１０を用いて説明する。
【０１４７】
本実施例のタンパク質抽出装置は、図８に示した送液機構部の抽出用チップ１の部分に、図９（ａ）に示した抽出用チップ１０６を導入したものである。空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１の量を検出部で検出した。
【０１４８】
使用した容器、ポンプ、バルブ及びチューブは、実施例１と同じとした。
【０１４９】
まず、検体と搬送用液の混合液１４を抽出槽部１６に送入する前に、カゼイン溶液を抽出槽部１６内に注入した。抽出槽部１６、排出流路２０の表面をカゼイン溶液で覆うことにより、抽出槽部１６、排出流路２０へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となる。
【０１５０】
次に、回収用液容器２内に、空中より採取したスギ花粉と純水５ｍｌを入れ、十分に攪拌させた後、バルブ９、４０１、２７を開き、ポンプ５をＯＮし、スギ花粉と純水の混合液を、送液流速２ｍｌ／分程度で、抽出用チップ１０６内の抽出槽部１６に送入した。
【０１５１】
図９（ａ）に示したとおり、抽出用チップ１０６は、搬送用液と抽出用液で、注入口、注入流路、排出流路、排出口が別に設けられた構造をしている。抽出用チップ１０６の抽出槽部１６、搬送用液注入流路３２、抽出用液注入流路３３、搬送用液排出流路３４、抽出用液排出流路３５、堰き止め部２１の深さが２００μｍ、搬送用液注入流路３２、搬送用液排出流路３４の幅が２００μｍ、抽出用液注入流路３３、抽出用液排出流路３５の幅が１００μｍであった。また、抽出槽部１６の容積は、約１０μｌであった。スギ花粉と純水の混合液は、搬送用液注入口３０から搬送用液注入流路３２を通り、抽出槽部１６に注入された。
【０１５２】
抽出用チップ１０６に送られたスギ花粉は、堰き止め部２１により抽出槽部１６内に留まり、純水のみが、搬送用液排出流路３４を通り、搬送用液排出口３６から搬送用液容器２４に排出された。このように、スギ花粉を純水に混ぜて送ることにより、チップ内の微小部分に、検体を容易に送入することが可能であった。
【０１５３】
堰き止め部２１は、抽出槽部１６と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約１０μｍで、粒径が３０μｍ程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能である。
【０１５４】
次に、バルブ８を開き、ポンプ２５をＯＮし、抽出用液容器３内の抽出用液１５を、回収用液容器２内に送入した。その後、バルブ４０２、４０３、１０を開状態にして、ポンプ５をＯＮし、回収用液容器２内の抽出液１５を、抽出用チップ１０６内の抽出槽部１６に送入した。抽出用液１５の送液量は、バルブの開閉時間をマイコン制御で一定にすることにより定量化した。抽出用液１５はリン酸緩衝生理食塩水緩衝液を用い、送液量は約５０μｌであった。抽出用液１５は、抽出用液注入口３１から抽出用液注入流路３３を通り、抽出槽部１６に注入された。
【０１５５】
次に、抽出用液１５を抽出槽部１６に充填した状態で、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１の抽出を行なった。抽出時間は約１５分であった。
【０１５６】
抽出中に、バルブ４０２、４０３、１０を開き、ポンプ５とポンプ２５のＯＮ、ＯＦＦの切換をマイコン制御で短時間毎に繰り返すことにより、抽出槽部１６内の抽出用液１５を流れ方向及び逆方向に揺動させることを行なった。これにより、検体中からタンパク質が抽出され易くなり、静止の状態に比べて、抽出効率を上げることができた。
【０１５７】
次に、Ｃｒｙ−Ｊ１が抽出された抽出液を、抽出用液排出流路３５から、抽出用液排出口３７を通り、検出部１３へ送液し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量の検出を行なった。抽出液を抽出用液排出口３７から排出する際、花粉殻は、堰き止め部２１で堰き止められ抽出用液排出口３７から排出されないため、抽出液と花粉殻を容易に分離することができた。
【０１５８】
実施例１と同様に、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１５９】
本実施例では、搬送用液と抽出用液で、抽出用チップの注入口、注入流路、排出流路、排出口を別に設けた構成にすることで、それぞれの液に対して流速と流量を独立して調整することが可能となり、流速と液量の制御が容易となった。
【０１６０】
また、本実施例に用いられる抽出用チップは、図９（ａ）に示した抽出用チップ１０６の構造に限定されるものではない。搬送用液と抽出用液で、抽出用チップの注入口、注入流路、排出流路、排出口を別に設けた構成であればよく、例えば、図９（ｂ）に示した抽出用チップ１０７のような構造でも構わない。
【０１６１】
図９（ｂ）の構成であれば、搬送用液と抽出用液の送入方向が異なることにより、抽出液を注入する際、堰き止め部２１に堰き止められた花粉の影響を受けにくく、より安定した送液が可能となる。さらに、抽出中に、抽出槽部１６内の抽出用液１５を揺動させる際に、抽出槽部１６の抽出用液注入口３１側と抽出用液排出口３７側の両側に堰き止め部２１が配置された構成であるため、検体が抽出槽部１６の外に出ることを防止することが可能となり、抽出効率をさらに上げることができる。
【０１６２】
また、図９（ｂ）の構成であれば、搬入の際に堰き止め部に凝集した検体を、垂直方向から抽出用液を流すことにより、凝集を解消しながら抽出が行えるという利点がある。
【０１６３】
さらに、本実施例では、送液用液と抽出用液の送液を同じポンプを用いて行なっているが、異なるポンプを用いてもよい。例えば、図１０に示した搬送機構部の構成でも構わない。この場合、抽出用液の送液用のポンプ４０４、４０５に、シリンジポンプ等の少量送液用のポンプを用いることにより、抽出用液の定量化を、より精度良く行うことが可能となる。
【０１６４】
〔第３実施形態〕
本実施形態は、上記のタンパク質抽出装置に空中から検体を捕集する捕集機構部を備えたものである。
【０１６５】
図１１に示すように、本実施形態のタンパク質抽出装置は、空中から検体を捕集する捕集機構部４０と、検体を抽出部に送るための送液機構部と、検体からタンパク質の抽出を行う抽出用チップ１からなる。
【０１６６】
図１２に捕集機構部４０の構造を示す。（ａ）は正面図で、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ´の線で切断した場合の断面図であり、（ｃ）は、捕集機構部４０の斜視図である。捕集機構部４０では、空中の検体をポンプもしくはファン等により吸引し、捕集機構部４０の捕集容器４２内に捕集する。
【０１６７】
捕集容器４２内には、担持体４３が取り付けられており、担持体４３の裏面に設けられた吸入用ファン４４により、吸入口４５から空気を吸入することで、空中の検体を担持体４３上に捕獲する。本実施形態では、吸入用にファンを用いているが、ポンプ等の他の機構を利用しても構わない。
【０１６８】
担持体４３は、裏面部から吸引が可能であり、目的とする検体を通さず表面上に捕獲することができ、且つ、表面上に捕獲した検体を容易に回収可能な部材が望ましい。担持体４３としては、例えば、濾紙、フィルム、フィルター等が利用できる。フィルターの材質としては、ステンレス、銅、ニッケル、ナイロン、ポリエステル、カーボンなどが利用できる。その中でも、金属製のフィルターは、捕獲した検体の回収が容易であり、特に好ましい。
【０１６９】
また、担持体４３の表面に帯電防止コートを施しても構わない。そうすることにより、静電気による検体の吸着が防止され、担持体上に捕獲した検体を、担持体からさらに回収し易くすることができる。
【０１７０】
捕集容器４２は、内壁部へ検体が吸着しにくい部材が好ましい。例えば、ステンレス、アルミ等の金属材や、ポリカーネート、アクリル等のプラスチック材の表面に帯電防止コート等を施したものを用いることが可能である。
【０１７１】
吸入口４５には、検体より径の大きい塵埃の侵入を防止するための塵埃用フィルターを設けても構わない。塵埃用フィルターは、その孔が検体よりも大きく検体が容易に通過可能であり、フィルター上に検体が吸着しにくいフィルターが望ましく、例えば、金属製のフィルターが利用可能である。
【０１７２】
例えば、塵埃用フィルターとして濾過精度が１００μｍの平畳織金網フィルターを設けた場合、１００μｍ以上の塵埃の侵入を防止することができ、スギ花粉の捕集、抽出をより安定して行うことが可能となる。
【０１７３】
次に、吸入口４５から空気を一定時間吸引した後、捕集容器４２に設けられたシャッター４６を閉じ、捕集容器４２を密閉した状態で、回収口４７から、吸引ポンプ等を用い一定時間吸引することにより、担持体４３上に捕獲された検体を、回収用液容器２内に送入する。
【０１７４】
回収用液容器２内に予め搬送用液を注入しておき、搬送用液中に検体を空気と共に送入することにより、検体と搬送用液が攪拌される。そのため、別途攪拌手段を設ける必要が無くなり、装置の小型化が可能となる。
【０１７５】
担持体４３上の検体を回収する際、担持体４３に振動機構４８を設け、担持体４３を振動させながら吸引を行ってもよい。担持体４３を振動させることにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１７６】
また、担持体４３上の検体を回収する際、担持体４３の裏面の一部を叩きながら吸引を行ってもよい。担持体４３に衝撃を加えることにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１７７】
また、担持体４３上の検体を回収する際、担持体４３の裏面もしくは表面からファン等で送風しながら、吸引を行ってもよい。担持体４３に風圧を加えることにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１７８】
また、担持体４３上の検体を回収する際、担持体４３上の検体を金属ブラシ等でかき取りながら吸引を行ってもよい。検体を直接かき取ることにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１７９】
また、担持体４３上の検体を回収する際、ポンプやファン等の吸引機構を移動可能にすることにより、担持体４３上の表面を、吸引ノズルを移動させながら吸引を行ってもよい。検体を直接吸引することにより、担持体４３上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１８０】
また、担持体４３上の検体を回収する際、捕集容器４２内に搬送用液を流しながら吸引を行ってもよい。搬送用液で洗い流すことにより、捕集容器４２内の検体がより回収しやすくなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。
【０１８１】
回収用液容器２に回収された検体は、第１実施形態と同様の方法により、タンパク質の抽出を行うことが可能である。
【０１８２】
以上のように、本実施形態によると、空中からの検体の捕集から、タンパク質の抽出、分離までの動作を一つの装置により自動で行うことが可能となる。担持体４３上に一旦捕獲した後回収を行う方法で検体を捕集することにより、捕獲時の吸引速度を上げる事が容易となり、検体の捕集時間を短くすることが可能となる。また、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要であり、装置の小型化が可能となる。さらに、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。
【０１８３】
本実施形態では、空中からの検体の捕集において、担持体４３上に一旦捕獲した後回収を行う方法を用いたが、担持体４３を介さず、ポンプ等により吸引を行い、回収用液容器２内へ直接捕集しても構わない。担持体４３を用いる場合に比べ、吸引速度に対する制限が厳しくなるが、担持体４３等への吸着が低減され、捕集効率を上げることが容易となる。
【０１８４】
また、本実施形態では、塵埃と検体の分離にフィルターを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、サイクロン構造を利用して遠心力の違いにより分離する方法や、重力の違いを利用して分離する方法等を用いても構わない。
【０１８５】
また、本実施形態では、検体を搬送用液に混ぜて、抽出用チップ１内の抽出槽部１６に注入を行なったが、検体を抽出槽部１６に直接注入しても構わない。抽出槽部１６内に検体を入れて抽出を行うことで、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することが可能である。
【０１８６】
（実施例８）
第３実施形態にかかるタンパク質抽出装置の一例を本実施例において説明する。
【０１８７】
本実施例のタンパク質抽出装置には、図１２に示した捕集機構部４０と、図１１に示した送液機構部１１１と、図１に示した抽出用チップ１を用いた。空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のＣｒｙ−Ｊ１を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたＣｒｙ−Ｊ１の量を検出部で検出した。
【０１８８】
使用した容器、ポンプ、バルブ及びチューブは、実施例１と同じとした。
【０１８９】
図１２に捕集機構部４０の構造を示す。捕集容器４２内には、担持体４３として金網フィルターが取り付けられており、金網フィルターの裏面に設けられた吸入用ファン４４により、吸入口４５から空気を吸入することで、空中のスギ花粉を金網フィルター上に捕獲した。
【０１９０】
金網フィルターは、サイズが１２０ｍｍ×１２０ｍｍ、濾過精度が２０μｍの綾畳織金網フィルターを用いた。吸入ファンにより金網フィルターを通過する流速は０．６ｍ／ｓであった。
【０１９１】
捕集容器４２は、内壁部へスギ花粉が吸着するのを防止するため、ステンレスを用いた。
【０１９２】
吸入口４５から空気を吸入している間に、バルブ９、２７を開き、ポンプ２５をＯＮし、搬送用液容器２４から、搬送用液である純水５ｍｌを、回収用液容器内に注入した。
【０１９３】
次に、吸入口４５から空気を５分間吸入した後、捕集容器４２に設けられたシャッター４６を閉じ、捕集容器４２を密閉した状態にし、バルブ３８を開き、ポンプ２５をＯＮし、回収口４７から、担持体４３である金網フィルターに捕獲されたスギ花粉を、回収用液容器２内に送入した。
【０１９４】
金網フィルター上のスギ花粉を回収する際、金網フィルターに取り付けられた振動モーターにより、金網フィルターを振動させながら回収を行なった。金網フィルターを振動させることにより、金網フィルター上のスギ花粉がより取れ易くなり、空中からのスギ花粉の捕集効率を上げることができた。
【０１９５】
回収用液容器２内に予め注入しておいた純水中にスギ花粉を空気と共に送入することにより、スギ花粉と純水が容易に攪拌された。そのため、攪拌手段を別途設ける必要が無く、装置の小型化が可能となった。
【０１９６】
スギ花粉と純水の混合液を抽出槽部１６に送入する前に、カゼイン溶液を抽出槽部１６内に注入した。抽出槽部１６、排出流路２０の表面をカゼイン溶液で覆うことにより、抽出槽部１６、排出流路２０へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となった。
【０１９７】
以下、実施例１と同様に、回収容器用液容器２内の検体の搬送工程及び抽出工程を行なった。抽出されたＣｒｙ−Ｊ１量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。
【０１９８】
以上のように、本実施例によると、空中からのスギ花粉の捕集から、タンパク質の抽出、分離までの動作を一つの装置により自動で行うことが可能であった。また、金網フィルター上に一旦捕獲した後回収を行う方法でスギ花粉を捕集することにより、捕獲時の吸引速度を上げる事が容易となり、スギ花粉の捕集時間を短くすることが可能であった。
【０１９９】
〔第４実施形態〕
本実施形態では、第３実施形態にかかるタンパク質抽出装置と、タンパク質検出用マイクロチップとを一体化したタンパク質測定装置について説明する。
【０２００】
図１３は、本実施形態にかかるタンパク質測定装置の概略図である。タンパク質測定装置は、タンパク質抽出装置３００と、タンパク質検出用マイクロチップ５００とが、配管により接続された構成である。このタンパク質抽出装置３００は、第３実施形態と同様のものである。
【０２０１】
タンパク質検出用マイクロチップ５００は、流路５０４が形成された基板５０１と、注入口５０４Ａと、排出口５０５Ａと、電気化学検出用電極５０６が形成された蓋基板５１０とが重ね合わせてなる。
【０２０２】
流路５０４には、反応物質である抗体が固定された微粒子５０２が充填されている。微粒子５０２には、抽出されたタンパク質と抗原抗体反応を起こす抗体が固定されている。また、注入口５０４Ａには、タンパク質抽出装置３００から繋がる配管が、ジョイント５１１により固定されている。
【０２０３】
また、この配管には、洗浄液、標識付抗体溶液、及び基質溶液貯蔵部３０１に繋がれた配管３０２が切換バルブ３０３を介して接続されている。
【０２０４】
この装置では、まず切換バルブ３０３を切り換えることで、第２実施形態と同様にして抽出されたタンパク質抽出液を、マイクロ流路デバイス５００の注入口５０４Ａから注入する。これにより、タンパク質抽出液に含まれるアレルゲンと、微粒子５０２の抗体とが反応して、アレルゲンが捕捉される。
【０２０５】
この後、洗浄液を流して、流路５０４を洗浄する。
【０２０６】
この後、酵素標識付抗体溶液を、マイクロ流路デバイス５００の注入口５０４Ａから注入する。これにより、酵素標識付抗体と、微粒子５０２に固定された抗体−抗原複合体とが反応して、酵素標識付抗体が捕捉される。
【０２０７】
この後、洗浄液を流して、流路５０４を洗浄した後、基質溶液を、マイクロ流路デバイス５００の注入口５０４Ａから注入する。これにより、基質と酵素とが反応して、電気化学活性物質が生じる。
【０２０８】
この電気化学活性物質の量を、電極５０６により検出する。
【０２０９】
尚、タンパク質抽出装置３００及びマイクロ流路デバイス５００並びにそれらを繋ぐ流路内において、タンパク質を含む溶液が接する壁の表面にはタンパク質の非特異的吸着を防止する膜又は処理がなされている。
【０２１０】
本実施形態によると、検体の捕集からアレルゲンの量の検出までの動作を一つの装置で行うことができ、作業効率が飛躍的に向上する。
【０２１１】
本実施形態では、タンパク質検出用マイクロチップの検出方法として、電気化学的検出方法を用いたが、これに限定されるものではない。熱レンズ方式やＳＰＲ法等の他の検出方法を用いたマイクロ流路デバイスであっても構わない。この場合も、検体の捕集からアレルゲンの量の検出までの動作を一つの装置で行うことが可能となる。
【０２１２】
〔第５実施形態〕
本実施形態では、第４実施形態にかかるタンパク質測定装置を、空気清浄機に組み込んだものについて説明する。
【０２１３】
図１５に、本実施態様にかかる空気清浄機の概略図を示す。（ａ）は、空気清浄機の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ´ラインで切断したときの断面図である。
【０２１４】
図１５（ｂ）に示すように、本体６０１内部は、仕切り板６０２によって前後に仕切られている。この結果、本体６０１内部の前方（仕切り板６０２よりも風上側）には第１区画室６０３が形成され、後方（仕切り板６０２よりも風下側）には第２区画室６０４が形成されている。第１区画室６０３と第２区画室６０４とは、仕切り板６０２に設けられた単一または複数の開口部を介して連通している。また、本体６０１の前方には、外部からの空気の吸込口６０５が設けられており、本体６０１の後方上面には、吸い込んだ空気を外部に放出するための吹出口６０６が設けられている。
【０２１５】
吸込口６０５は、複数の吸込口で構成されている。本実施形態では、吸込口６０５は、第１吸込口６０５ａと、第２吸込口６０５ｂとで構成されており、これらが本体６０１の前面で上下に並設されている。
【０２１６】
また、本体６０１内には、フィルター６０７と、イオン発生器６０８と、送風手段６０９とが設けられている。
【０２１７】
フィルター６０７は、外部から吸い込んだ空気を通過させて清浄化するものであり、第１区画室６０３内に設けられている。このフィルター６０７は、集塵フィルターと、脱臭フィルターとで構成されている。集塵フィルターは、空気中に含まれる塵埃を除去するものであり、脱臭フィルターは、空気中の臭気成分を除去するものである。
【０２１８】
フィルター６０７は、いずれかの吸込口から吸い込まれた空気のみが通過するように本体６０１の内部に設けられており、特に、本実施形態では、第１の吸込口６０５ａから吸い込まれた空気のみが通過するように、第１吸込口６０５ａのすぐ後方（風下側）に設けられている。つまり、第２吸込口６０５ｂの後方にはフィルター６０７は配置されていない。これにより、本体６０１内部に吸い込まれる空気の経路としては、第１吸込口６０５ａから吸い込まれてフィルター６０７を通過する経路（以下、第１経路Ａと称する）と、第２吸込口６０５ｂから吸い込まれてフィルター６０７を通過しない経路（以下、第２経路Ｂと称する）との２通りの経路があることになる。
【０２１９】
イオン発生器６０８は、誘電体を介して対向配置される放電電極と誘導電極とを備え、これら両電極間を放電させることによってイオンを発生するものであり、第２区画室６０４において吹出口６０６の近傍に設けられている。イオン発生器６０８は、正負イオンのうちの少なくとも一方を発生させることができる。イオン発生器６０８から正負両イオンを発生させれば、これらのイオンにより空気中の浮遊細菌を不活化させたり、空気中の有害物質を除去したりすることができる。
【０２２０】
送風手段６０９は、外部から吸い込んだ空気を、イオン発生器６０８を介して外部に放出するものであり、ファン６０９ａと、そのファン６０９ａを回転させるモーター６０９ｂとを有している。ファン６０９ａは、第２区画室６０４に設けられており、モーター６０９ｂは、第１区画室６０３と第２区画室６０４とにまたがって設けられている。
【０２２１】
シャッター６１０は、第２吸込口６０５ｂのすぐ後方に設けられており、それ自身の開閉動作により、第２吸込口６０５ｂを開閉する。
【０２２２】
タンパク質抽出装置３００は、吸込口６０５ｂを入った所定の場所に設けられており、吸込口６０５ｂの下には、例えば従来提案されているアレルゲン検出用マイクロチップ５００を挿入する挿入口６１１が設けられている。アレルゲン検出用マイクロチップ５００を挿入口６１１から挿入すると、アレルゲン検出用マイクロチップ５００と本発明のタンパク質抽出装置３００が接続される。この接続された状態は、上記の第３実施形態と同様である。
【０２２３】
空気清浄機を作動すると、フィルター６０７を介さない空気がタンパク質抽出装置３００に送られる。上記の第２実施形態、第３実施形態で説明したように、花粉が採取され、タンパク質が抽出され、タンパク質の量が検出される。
【０２２４】
検出されたタンパク質の量に応じた電気信号が、マイクロチップ５００から空気清浄機制御部に送られる。空気清浄機制御部では、マイコン制御などによりファン６０９ａの回転量（送風量）やイオン発生器のイオン発生量が制御される。
【０２２５】
ここで、アレルゲン検出用マイクロチップ５００は、使用後、再生処理を行って、複数回使用する。感度が落ちたアレルゲン検出用マイクロチップ５００は、挿入口６１１から取り出され、新しいアレルゲン検出用マイクロチップ５００が挿入される。
【０２２６】
本実施形態では、空気清浄機を例にして、本発明のタンパク質測定装置の応用例を説明したが、エアーコンディショナー、加湿器、除湿機などの他の空気調整機にも応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２２７】
上述したように、本発明によると、目的とするタンパク質を効率的に抽出できるタンパク質抽出装置が実現できる。この装置を測定器に繋ぐことで、タンパク質測定装置が実現できる。これにより、花粉等の外部空間に含まれる検体の採取から、タンパク質の抽出、濃縮、分離、測定までの動作を、一つの装置で効率よく行うことができる。よって、その産業上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】第１実施形態にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図２】第２実施形態にかかるタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図３】実施例２にかかるタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図４】実施例３にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図５】実施例４にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図６】実施例５にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図７】実施例６にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図８】実施例７にかかるタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図９】実施例７にかかる抽出用チップ構造を示す概略図である。
【図１０】実施例７にかかる別のタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図１１】第３実施形態にかかるタンパク質抽出装置の概要を説明する概略図である。
【図１２】第３実施形態にかかる捕集機構部の構造を示す概略図である。
【図１３】第４実施形態にかかるタンパク質測定装置の概要を説明する概略図である。
【図１４】第４実施態様で用いるアレルゲン検出用マイクロチップの概要を説明する概略図である。
【図１５】第５実施形態にかかる空気清浄機の概要を説明する概略図である。
【符号の説明】
【０２２９】
１ 抽出用チップ
２ 回収用液容器
３ 抽出用液容器
４ 排出用液容器
５、６ 送液ポンプ
７、８、９、１０、１１ バルブ
１２ 送液用チューブ
１３ 検出部
１４ 検体と搬送用液との混合液
１５ 抽出用液
１６ 抽出槽部
１７ 注入口
１８ 排出口
１９ 注入流路
２０ 排出流路
２１ 堰き止め部
２２ 基板
２３ 蓋基材
２４ 搬送用液容器
２５ 吸引ポンプ
２６、２７ バルブ
２８ 搬送用液
３０ 搬送用液注入口
３１ 抽出用液注入口
３２ 搬送用液注入流路
３３ 抽出用液注入流路
３４ 搬送用液排出流路
３５ 抽出用液排出流路
３６ 搬送用液排出口
３７ 抽出用液排出口
３８ バルブ
４０ 捕集機構部
４１ 回収用チューブ
４２ 捕集容器
４３ 担持体
４４ 吸入用ファン
４５ 吸入口
４６ シャッター
４７ 回収口
４８ 振動機構
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７ 抽出用チップ
１１１ 送液機構部
３００ タンパク質抽出装置
３０１ 溶液貯蔵部
３０２ 配管
３０３ 切換バルブ
４０１、４０２、４０３ バルブ
４０４、４０５ ポンプ
５００ タンパク質検出用マイクロチップ
５０１ 基板
５０２ 抗体付微粒子
５０３ 反応槽部
５０４、５０５ 流路
５０４Ａ 注入口
５０５Ａ 排出口
５０６ 電極
５０７ 接続パッド
５０８ 堰き止め部
５０９ 配線
５１０ 蓋基板
５１１ ジョイント
６０１ 空気調整機本体
６０２ 仕切り板
６０３ 第１区画室
６０４ 第２区画室
６０５ａ 第1吸込口
６０５ｂ 第2吸込口
６０６ 吹出口
６０７ フィルター
６０８ イオン発生器
６０９ａ ファン
６０９ｂ モーター
６１０ シャッター
６１１ 挿入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽部内の注入用流路と排出用流路との間に、チップ平面視形状が湾曲形状の堰き止め部が設けられている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項２】
請求項１に記載の抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽部の平面視形状が、円形状または楕円形状である、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項３】
請求項１ないし２に記載の抽出用マイクロチップにおいて、
前記堰き止め部は、排出用流路側に凸の湾曲形状である、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかに記載の抽出用マイクロチップにおいて、
前記堰き止め部は、スリット構造からなるものである、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項５】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記堰き止め部は、前記抽出槽部の流出入方向と垂直方向にある両端面をつなぐ形状で設けられ、両端面近傍のスリット幅が中央領域におけるスリット幅よりも広くなっている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項６】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が流れ方向に向かって少なくとも２列設けられている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項７】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が複数配置され、当該複数の堰き止め部は流れ方向に向かって多段階的に配置されている
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項８】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも２つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽部には、それぞれの排出用流路と注入用流路との間に、それぞれスリット構造を有する堰き止め部が設けられている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れかに記載の抽出用マイクロチップにおいて、
マイクロチップ内の前記抽出槽部の容積が、５〜５０μｌである、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れかに記載の抽出用マイクロチップと、
前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部と、
を有し、
前記送液機構部が、前記検体と抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプと、を少なくともを備える、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のタンパク質抽出装置において、
抽出用液の送液量が、５〜１００μｌである、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１２】
請求項１０ないし１１に記載のタンパク質抽出装置において、
前記マイクロチップに前記抽出槽部を振動させる手段を設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１３】
請求項１０ないし１１に記載のタンパク質抽出装置において、
マイクロチップに超音波発生装置を設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１４】
請求項１０ないし１３の何れかに記載のタンパク質抽出装置において、
マイクロチップにマイクロヒーターを設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１５】
請求項１０ないし１４の何れかに記載のタンパク質抽出装置において、
前記送液機構部に、吸引ポンプをさらに設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１６】
請求項１０ないし１５の何れかに記載のタンパク質抽出装置において、
外部空間から検体を捕集する捕集機構部を設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１７】
請求項１０ないし１６の何れかに記載のタンパク質抽出装置と、
前記タンパク質抽出装置により抽出されたタンパク質の種類及び量を検出するマイクロ流路デバイスと、を備え、
当該マイクロ流路デバイスが、前記タンパク質と反応する反応物質を含む反応部と、
当該タンパク質の量を検出する検出部と、
を有してなる、
ことを特徴とするタンパク質測定装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のタンパク質測定装置と、
前記検体を空気と共に移動させる送風手段と、
前記タンパク質測定装置により測定された前記外気に含まれるタンパク質の量に応じて前記送風手段の送風量を増減する送風制御手段と、を備える、
ことを特徴とする空気調整機。
【請求項１９】
請求項１７に記載のタンパク質測定装置と、
タンパク質含有物質を除去するタンパク質含有物質除去手段と、
前記タンパク質測定装置により測定されたタンパク質の量に応じて、前記タンパク質含有物質除去手段の動作を制御する除去動作制御手段と、を備える、
ことを特徴とする空気調整機。
【請求項２０】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、前記抽出槽部に接続された少なくとも１つの注入用流路と、前記抽出槽部に接続された少なくとも１つの排出用流路と、を備える抽出用マイクロチップであって、前記抽出槽部内の注入用流路と排出用流路との間に堰き止め部が設けられていることを特徴とする抽出用マイクロチップと、
前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部と、
を有し、
前記送液機構部が、前記検体及び抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、
検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプと、
を少なくともを備えるタンパク質抽出装置を用いて、
検体からタンパク質を抽出するタンパク質抽出方法であって、
前記検体と混合された搬送用液を前記送液ポンプで送液し、搬送用液と共に前記検体をマイクロチップ内に搬送する、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２１】
請求項１ないし９の何れかに記載の抽出用マイクロチップと、
前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部と、
を有し、
前記送液機構部が、前記検体及び抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、
検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプと、
を少なくともを備えるタンパク質抽出装置を用いて、
検体からタンパク質を抽出するタンパク質抽出方法であって、
前記検体と混合された搬送用液を前記送液ポンプで送液し、搬送用液と共に前記検体をマイクロチップ内に搬送する、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２２】
請求項２０ないし２１に記載のタンパク質抽出方法において、
前記送液ポンプと前記吸引ポンプとにより、前記抽出用液を交互に送液及び逆送させて、前記抽出用液を揺動させることにより検体からタンパク質を抽出する、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２３】
請求項２０ないし２２の何れかに記載のタンパク質抽出方法において、
前記搬送用液として、検体に含まれる抽出目的タンパク質の溶けないタンパク質貧溶媒を用いる、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２４】
請求項２０ないし２３の何れかに記載のタンパク質抽出方法において、
前記検体が花粉である、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２５】
請求項２０ないし２４の何れかに記載のタンパク質抽出方法において、
前記搬送用液が、純水である、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２６】
請求項２０ないし２５の何れかに記載のタンパク質抽出方法において、
前記抽出用液がリン酸緩衝液である、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項１】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽部内の注入用流路と排出用流路との間に、チップ平面視形状が湾曲形状の堰き止め部が設けられている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項２】
請求項１に記載の抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽部の平面視形状が、円形状または楕円形状である、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項３】
請求項１ないし２に記載の抽出用マイクロチップにおいて、
前記堰き止め部は、排出用流路側に凸の湾曲形状である、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかに記載の抽出用マイクロチップにおいて、
前記堰き止め部は、スリット構造からなるものである、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項５】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記堰き止め部は、前記抽出槽部の流出入方向と垂直方向にある両端面をつなぐ形状で設けられ、両端面近傍のスリット幅が中央領域におけるスリット幅よりも広くなっている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項６】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が流れ方向に向かって少なくとも２列設けられている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項７】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が複数配置され、当該複数の堰き止め部は流れ方向に向かって多段階的に配置されている
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項８】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも１つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも２つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽部には、それぞれの排出用流路と注入用流路との間に、それぞれスリット構造を有する堰き止め部が設けられている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れかに記載の抽出用マイクロチップにおいて、
マイクロチップ内の前記抽出槽部の容積が、５〜５０μｌである、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れかに記載の抽出用マイクロチップと、
前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部と、
を有し、
前記送液機構部が、前記検体と抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプと、を少なくともを備える、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のタンパク質抽出装置において、
抽出用液の送液量が、５〜１００μｌである、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１２】
請求項１０ないし１１に記載のタンパク質抽出装置において、
前記マイクロチップに前記抽出槽部を振動させる手段を設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１３】
請求項１０ないし１１に記載のタンパク質抽出装置において、
マイクロチップに超音波発生装置を設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１４】
請求項１０ないし１３の何れかに記載のタンパク質抽出装置において、
マイクロチップにマイクロヒーターを設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１５】
請求項１０ないし１４の何れかに記載のタンパク質抽出装置において、
前記送液機構部に、吸引ポンプをさらに設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１６】
請求項１０ないし１５の何れかに記載のタンパク質抽出装置において、
外部空間から検体を捕集する捕集機構部を設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。
【請求項１７】
請求項１０ないし１６の何れかに記載のタンパク質抽出装置と、
前記タンパク質抽出装置により抽出されたタンパク質の種類及び量を検出するマイクロ流路デバイスと、を備え、
当該マイクロ流路デバイスが、前記タンパク質と反応する反応物質を含む反応部と、
当該タンパク質の量を検出する検出部と、
を有してなる、
ことを特徴とするタンパク質測定装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のタンパク質測定装置と、
前記検体を空気と共に移動させる送風手段と、
前記タンパク質測定装置により測定された前記外気に含まれるタンパク質の量に応じて前記送風手段の送風量を増減する送風制御手段と、を備える、
ことを特徴とする空気調整機。
【請求項１９】
請求項１７に記載のタンパク質測定装置と、
タンパク質含有物質を除去するタンパク質含有物質除去手段と、
前記タンパク質測定装置により測定されたタンパク質の量に応じて、前記タンパク質含有物質除去手段の動作を制御する除去動作制御手段と、を備える、
ことを特徴とする空気調整機。
【請求項２０】
検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、前記抽出槽部に接続された少なくとも１つの注入用流路と、前記抽出槽部に接続された少なくとも１つの排出用流路と、を備える抽出用マイクロチップであって、前記抽出槽部内の注入用流路と排出用流路との間に堰き止め部が設けられていることを特徴とする抽出用マイクロチップと、
前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部と、
を有し、
前記送液機構部が、前記検体及び抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、
検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプと、
を少なくともを備えるタンパク質抽出装置を用いて、
検体からタンパク質を抽出するタンパク質抽出方法であって、
前記検体と混合された搬送用液を前記送液ポンプで送液し、搬送用液と共に前記検体をマイクロチップ内に搬送する、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２１】
請求項１ないし９の何れかに記載の抽出用マイクロチップと、
前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部と、
を有し、
前記送液機構部が、前記検体及び抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、
検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプと、
を少なくともを備えるタンパク質抽出装置を用いて、
検体からタンパク質を抽出するタンパク質抽出方法であって、
前記検体と混合された搬送用液を前記送液ポンプで送液し、搬送用液と共に前記検体をマイクロチップ内に搬送する、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２２】
請求項２０ないし２１に記載のタンパク質抽出方法において、
前記送液ポンプと前記吸引ポンプとにより、前記抽出用液を交互に送液及び逆送させて、前記抽出用液を揺動させることにより検体からタンパク質を抽出する、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２３】
請求項２０ないし２２の何れかに記載のタンパク質抽出方法において、
前記搬送用液として、検体に含まれる抽出目的タンパク質の溶けないタンパク質貧溶媒を用いる、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２４】
請求項２０ないし２３の何れかに記載のタンパク質抽出方法において、
前記検体が花粉である、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２５】
請求項２０ないし２４の何れかに記載のタンパク質抽出方法において、
前記搬送用液が、純水である、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【請求項２６】
請求項２０ないし２５の何れかに記載のタンパク質抽出方法において、
前記抽出用液がリン酸緩衝液である、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−２０９０９４（Ｐ２００９−２０９０９４Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４０８０（Ｐ２００８−５４０８０）
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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