分析装置および分析方法
【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】微細流路内に設けた検出部よりも、流れ方向の上流側にモル量を低減させる物質が固定化された前処理部を設ける。検出されるべき物質は前処理部の捕捉体により捕らえられ減少するため、検出部にて検出される物質の濃度を検出部での検量範囲内に収めることが可能となる。
【解決方法】微細流路内に設けた検出部よりも、流れ方向の上流側にモル量を低減させる物質が固定化された前処理部を設ける。検出されるべき物質は前処理部の捕捉体により捕らえられ減少するため、検出部にて検出される物質の濃度を検出部での検量範囲内に収めることが可能となる。
【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を含むサンプル溶液と、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、サンプル溶液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、サンプル溶液を分析装置内にアプライする前に、溶液を希釈する必要がある。
【００１２】
例えば、抗体を使用した検出系の場合、抗体の検出範囲は、通常、１〜数百ｎｇ／ｍＬとなる。しかしながら、サンプル溶液中に含まれる対象物質の濃度がμｇ／ｍＬのオーダーであることは珍しくない。この場合、溶液を数百〜数千倍に希釈することが必要になる。希釈操作は使用者にとって非常に面倒な操作である。
【００１３】
また、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、サンプル溶液中の対象物質を検出し、かつその濃度を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】
【００１６】
本発明に係る分析装置は、注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、第１の微小流路に、流体中の物質を検出する第１の検出部が設けられており、第１の検出部に、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いる分析装置であって、第１の注入部と第１の検出部との間には、流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、第１の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されていることを特徴としている。
【００１７】
このような構成によれば、目的の物質を検出する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、微小流路へ導入されたサンプルが検出部に到達する前に前処理部を通過するので、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。したがって、分析装置の注入部にサンプルをアプライする前に希釈操作をすることなく、検出部に送達されるサンプル中に含まれている目的の物質の濃度を、検出部における検出可能な濃度範囲内とすることができ、その結果、目的の物質を首尾よく検出することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
本発明に係る分析装置は、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１の注入部および第１の排出部の少なくとも一方に連結されている。
【００２３】
本発明に係る分析装置において、第１の微小流路が、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１および第２の貫通孔が設けられており、第１および第２の貫通孔がそれぞれ第１の注入部および第１の排出部と連絡していることが好ましい。
【００２４】
微小流路を基板上に形成させることにより、所望の形状のマイクロチャネルを、種々の公知技術を用いて容易に作製することができる。
【００２５】
本発明に係る分析装置は、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１および第２の貫通孔の少なくとも一方に連結されている。
【００２６】
本発明に係る分析装置は、注入すべき第１の流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、第１の微小流路に、第１の流体中の物質を検出する第１の検出部が設けられており、第１の検出部に、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いる分析装置であって、注入すべき第２の流体を受容する第２の注入部を一端に連結している第２の微小流路をさらに備え、第２の微小流路の他端が、第１の注入孔と第１の検出部との間の接続部にて第１の微小流路と接続されており、第２の微小流路内に、第１の流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されていることを特徴としている。
【００２７】
このような構成によれば、微小流路へ導入されるべき流体およびサンプルを、異なる注入部から適宜導入することを実現し得る。この場合、分析に供されるサンプルを第２の注入部から導入し、検出に用いられる試薬等を第１の注入部から導入することによって、前処理部を通過することなく試薬等を検出部に送達することができる。その結果、前処理部にて生じ得る、分析に不要な反応を排除することができる。
【００２８】
本明細書において、「分析に供する」は検出部にて実際の分析をすることが意図される。すなわち、「分析に供されるサンプル」は、注入部にアプライされるサンプルのうち、注入部から微小流路へ導入される部分が意図される。なお、注入部にアプライされるサンプルの全量を分析に供する態様もまた、本発明の範囲に含まれる。
【００２９】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１および第２の注入部の両方に、または第１の排出部に連結されている。
【００３０】
本発明に係る分析装置において、第１および第２の微小流路は、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１、第２および第３の貫通孔が設けられており、第１、第２および第３の貫通孔がそれぞれ第１および第２の注入部および第１の排出部と連絡していることが好ましい。
【００３１】
基板を用いて微小流路を形成させることにより、所望の形状のマイクロチャネルを、種々の公知技術を用いて容易に作製することができる。
【００３２】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１および第２の貫通孔の両方に、または第３の貫通孔に連結されている。
【００３３】
本発明に係る分析装置は、注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備えており、第１の微小流路は、第１の注入部と第１の排出部との間にて分岐しかつ再度合流する第２の微小流路を有しており、第１の微小流路には、流体中の第１の物質を検出する第１の検出部が設けられており、第２の微小流路には、流体中の第２の物質を検出する第２の検出部が設けられており、第１の検出部に、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、検出すべき物質を捕捉する第３の捕捉物質が配置されている分析装置であって、第１の微小流路の、第１の注入部と第１の検出部との間に、流体中の第１の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されていることを特徴としている。
【００３４】
単一サンプル中の複数の物質を分析する場合、通常であれば２回にわけて測定することが必要になるが、本構成を用いれば希釈することなく２つの物質を単一の分析装置にて同時に測定することができる。
【００３５】
本発明に係る分析装置において、上記注入部と第２の検出部との間に、第２の物質の濃度を低減させる第２の前処理部が設けられており、第２の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第４の捕捉物質が配置されていてもよい。
【００３６】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１の注入部および第１の排出部の少なくとも一方に連結されている。
【００３７】
本発明に係る分析装置において、第１および第２の微小流路は、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１および第２の貫通孔が設けられており、第１および第２の貫通孔がそれぞれ第１の注入部および第１の排出部と連絡していることが好ましい。
【００３８】
基板を用いて微小流路を形成させることにより、所望の形状のマイクロチャネルを、種々の公知技術を用いて容易に作製することができる。
【００３９】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１および第２の貫通孔の少なくとも一方に連結されている。
【００４０】
本発明に係る分析装置はまた、注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、第１の微小流路の分岐部にて分岐して、流体を排出する第２の排出部を一端に連結している第２の微小流路が形成されており、分岐部と第１の排出部との間の第１の微小流路に、流体中の第１の物質を検出する第１の検出部が設けられており、分岐部と第２の排出部との間の第２の微小流路に、流体中の第２の物質を検出する第２の検出部が設けられており、第１の検出部に、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、検出すべき物質を捕捉する第３の捕捉物質が配置されている分析装置であって、第１の注入部と第１の検出部との間には、流体中の第１の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、第１の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されていることを特徴としている。
【００４１】
本発明に係る分析装置において、前記第１の注入部と第２の検出部との間に、第２の物質の濃度を低減させる第２の前処理部が設けられており、第２の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第４の捕捉物質が配置されていることが好ましい。
【００４２】
本発明に係る分析装置は、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１の注入部に、または第１および第２の排出部の両方に連結されている。
【００４３】
本発明に係る分析装置において、第１および第２の微小流路は、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１、第２および第３の貫通孔が設けられており、第１の貫通孔が第１の注入部と連絡し、第２および第３の貫通孔がそれぞれ第１および第２の排出部と連絡していることが好ましい。
【００４４】
基板を用いて微小流路を形成させることにより、所望の形状のマイクロチャネルを、種々の公知技術を用いて容易に作製することができる。
【００４５】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１の貫通孔に、または第２および第３の貫通孔の両方に連結されている。
【００４６】
本発明に係る分析装置において、各前処理部を通過した後の、検出すべき物質の濃度が、第１の捕捉物質が捕捉し得る範囲内であることが好ましい。
【００４７】
このような構成を用いれば、分析に供されるサンプルが前処理部を通過することで第１の捕捉物質が捕捉し得る範囲内まで対象物質の濃度が低下し、見かけ上、高濃度の検出物質を測定することが可能となる。
【００４８】
本発明に係る分析装置において、上記低減すべき物質の最大モル量が、分析に供されるサンプル中に含まれる対象物質のモル量よりも少ないことが好ましい。
【００４９】
このような構成を用いれば、分析に供されるサンプル中の対象物質が、前処理部を通過する際に全て捕捉されてしまうことを防ぐことが可能となる。
【００５０】
本発明に係る分析装置において、第２の捕捉物質のモル量が、分析に供されるサンプル中に含まれる対象物質のモル量と第１の捕捉物質のモル量との差であることが好ましい。
【００５１】
このような構成を用いれば、分析に供されるサンプル中の対象物質のうち、検出部にて検出可能なモル量だけ前処理部を通過させて、それ以外を第２の捕捉物質によって捕捉することが可能である。
【００５２】
本発明に係る分析装置において、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。上記バルブ構造は、対応する検出部と前処理部の間に設けられていること画より好ましい。
【００５３】
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。
【００５４】
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、低減された特定の物質を分析する検出部とをいう。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。
【００５５】
本発明に係る分析装置において、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く、並列に配置される場合は、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。
【００５６】
このような構成を用いれば、対象物質を捕捉する第２の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。
【００５７】
本発明に係る分析装置において、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、上記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。
【００５８】
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。
【００５９】
本発明に係る分析装置において、第１の捕捉物質が上記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、第２の捕捉物質が上記低減すべき物質に対する抗体であることが好ましい。
【００６０】
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。
【００６１】
本発明に係る分析装置において、第１の捕捉物質および第２の捕捉物質が同一物質であることが好ましい。
【００６２】
このような構成を用いれば、第１および第２の捕捉物質として同一物質を使用するため、材料選択の検討を減らすことができるとともに、分析装置の製造も容易かつ低コストである。
【００６３】
本発明に係る分析装置において、上記検出部は透過性の材料からなってもよい。
【００６４】
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。
【００６５】
本発明に係る分析装置において、上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が好ましい。
【００６６】
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検出電極にて測定すればよい。
【００６７】
本発明に係る分析装置において、上記前処理部は透過性の材料からなってもよい。
【００６８】
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。
【００６９】
本発明に係る分析装置において、上記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。
【００７０】
このような構成を用いれば、前処理部の検出電極において、電気化学的に活性な物質を検出することが可能となる。
【００７１】
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。上記血液成分としては、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。
【００７２】
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。
【００７３】
本発明に係る分析方法は、上記の分析装置を用いて、サンプルを希釈することなく、サンプル中の対象物質を定量的に測定することを特徴としている。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
本発明に係る分析方法において、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。
【００７８】
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】
【００７９】
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、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】
【００８０】
【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平面図である。
【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５】（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６】（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７】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８】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９】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１０】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】
【００８１】
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。
【００８２】
〔実施の形態１〕
図１〜３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および図２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り、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（左図）および側方からの断面図（右図）である。
【００８３】
＜１．マイクロチャネル型分析装置＞
本実施形態にかか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）１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。
【００８４】
マイクロチャネル１は本実施形態に係る分析装置の流路を規定する。基板１００の表面には、注入すべき流体を受容する注入部２、および流路から流体を排出する排出部３がさらに形成されており、それぞれマイクロチャネル１の両端と連結している。すなわち、マイクロチャネル１は注入部２と排出部３とを基板１００の表面上にて接続している。注入部２は、マイクロチャネル１へ注入する流体を貯留する部位であり得、排出部３は、マイクロチャネル１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１と注入部２または排出部３との境界部を注入孔および排出孔（図示せず）と称する。
【００８５】
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１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２および排出部３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１へ流体を供給したり、マイクロチャネル１から基板外部へ流体を排出したりすることができる。
【００８６】
また、図１（ｂ）に示すように、注入部２から排出部３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８がマイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【００８７】
さらに、マイクロチャネル１を流れる流体中の物質を検出する検出部４が設けられている。この検出部４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５が固定化されている。さらに、マイクロチャネル１内には、流体中の物質（検出部４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２と検出部４との間に設けられている。この前処理部６には、目的の物質を捕捉する捕捉物質７が固定化されている。
【００８８】
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１内の流体の、注入部２から排出部３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１内へ送り込む場合は、押出しポンプを注入部２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１内から引き出す場合は、吸引ポンプを排出部３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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
＜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、光透過性の基板を第１の基板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、第１の基板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、基板１００よりも薄くてもよい。
【００９２】
＜１．２ マイクロチャネル＞
基板１００の表面上に形成されるマイクロチャネル１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１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。
【００９３】
マイクロチャネル１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１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。
【００９４】
マイクロチャネル１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１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１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１を作製してもよい。
【００９５】
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１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。
【００９６】
なお、注入部２および排出部３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２および排出部３を介してマイクロチャネル１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２および排出部３の大きさは、マイクロチャネル１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２および排出部３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。
【００９７】
＜１．３ 検出部＞
検出部４は、上述したように、マイクロチャネル１を流れる流体中の物質を検出する部位であり、図１に示すように、検出部４には、検出および分析の対象となる物質（以下、対象物質とも称する。）を捕捉する捕捉物質５が固定化されている。捕捉物質５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５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。
【００９８】
検出部４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１の光透過性の部分を検出部４とすればよい。分析装置の製造を簡便にするために、第１の基板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４のマイクロチャネル１内壁面上に捕捉物質５を固定化すればよい。
【００９９】
また、対象物質を電気化学的に検出する場合、検出部４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４におけるマイクロチャネル１内部壁面に捕捉物質５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５が少なくとも作用電極上に固定化されていればよい。
【０１００】
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１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。
【０１０１】
＜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４にて検出されるべき物質）の濃度を低減させる部位であり、図１に示すように、注入部２と検出部４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７が固定化されている。捕捉物質７は、捕捉物質５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。なお、捕捉物質７は、捕捉物質５と同じ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７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。
【０１０２】
図２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は複数設けられてもよい。具体的には、図２（ａ）に示すように、２つ以上の前処理部６・６’が単一流路内に直列に配置されてもよく、図２（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・６’’が配置されてもよい。
【０１０３】
前処理部６の構成は、特に限定されず、例えば、図示するように、前処理部６のマイクロチャネル１内壁面上に捕捉物質７を固定化してもよい。また、捕捉物質７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１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に固定化される捕捉物質７のモル量が増加し、その結果、対象物質と捕捉物質７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。
【０１０４】
このような構造物としては、例えば、柱状構造物６ａ（図３（ａ））や多孔質構造体（図示せず）、図３（ｂ）に示す微粒子６ｂが挙げられる。図３（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２と検出部４との間のマイクロチャネル１内に設けることによって、注入部２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を形成する。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。
【０１０５】
前処理部６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４にて対象物質を検出する前に前処理部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備えていることにより、前処理部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７の劣化、またはその他の異常によって前処理部６で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。なお、前処理部６に備えられる検出手段は、検出部４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。
【０１０６】
＜１．５ バルブ構造＞
バルブ８は、マイクロチャネル１内の流体の流れ方向を規定する構造、マイクロチャネル１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１内の流体を切断する構造、マイクロチャネル１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８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および検出部４での反応時間を延長することができる。
【０１０７】
＜１．６ 第１および第２の捕捉物質の調整方法＞
対象物質の濃度を、検出部において検出し得る濃度範囲内に収めるように、第２の捕捉物質の固定化量（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、第１の捕捉物質の固定化量と第２の捕捉物質の固定化量とを調整する。第１の捕捉物質の固定化量および第２の捕捉物質の固定化量は、第１の捕捉物質および第２の捕捉物質の特性だけではなく、マイクロチャネル１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が設けられていない以外は本実施形態と同一の構成マイクロチャネルを有する分析装置Ｘにおいて、濃度が既知である対象物質（標準物質）を用いて検出可能な濃度範囲を調べる。
（２）前処理部６の条件検討
種々の濃度の第２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１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。
（３）前処理部６の条件決定
所望の濃度範囲と近い条件を示す第２の捕捉物質の濃度を、操作（２）の結果に基づいて選択する。選択した濃度付近の濃度の第２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。
【０１０８】
以上の手順によって、第１の捕捉物質の固定化条件および第２の捕捉物質の固定化条件を決定する。第２の捕捉物質のモル量は、分析に供されるサンプル中の対象物質のモル量以下、または対象物質のモル量と第１の捕捉物質のモル量との差に調製することが好ましい。
【０１０９】
また、前処理部の面積を拡大することによって、種々の濃度の第２の捕捉物質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２（ａ）に示すように前処理部を複数個設ける。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２（ｂ）に示すように、マイクロチャネル１を分岐させ、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。
【０１１０】
このように、前処理部における第２の捕捉物質のモル量、分析に供されるサンプル中の対象物質のモル量、および、検出部における第１の捕捉物質のモル量を、当業者は適宜調整し得る。これらの第１の捕捉物質のモル量、第２の捕捉物質のモル量、および分析に供されるサンプル中の対象物質のモル量には、以下の関係が成立する。
［分析に供されるサンプル中の対象物質のモル量（最大量〜最少量）］−［一定時間内に第２の捕捉物質が捕捉し得るモル量］＝［検出部において第１の捕捉物質が検出し得る対象物質の濃度範囲］×［分析に供されるサンプル容量］
好ましくは、第１および第２の捕捉物質が対象物質を１：１にて捕捉する物質であり得る。その場合、第２の捕捉物質のモル量の範囲は、対象物質のモル量（最大量〜最少量）と第２の捕捉物質のモル量との差である。
【０１１１】
＜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１内にて流体を流す駆動手段は、注入部２に連結した押出ポンプを用いる方法、排出部３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。
【０１１２】
（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１、前処理部６および検出部４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２から導入して、マイクロチャネル１内を満たす。次いで、この非特異吸着防止剤を排出部３から排出する。洗浄溶液を注入部２から導入し、マイクロチャネル１内を通過させて排出部３から排出する。これにより、マイクロチャネル１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。
【０１１３】
（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２からマイクロチャネル１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１内を移動して前処理部６へ送達される。分析に供されるサンプルが前処理部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の第２の捕捉物質と結合して、前処理部６にて捕捉される。これにより、前処理部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の第２の捕捉物質との結合を十分進行させるために、バルブ８を閉じておくことが好ましい。
【０１１４】
次いで、必要に応じてバルブ８を開放し、分析に供されるサンプルを、マイクロチャネル１内をさらに移動させて検出部４へ送達する。分析に供されるサンプルが検出部４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４の第１の捕捉物質と結合して検出部４にて捕捉される。次いで、洗浄溶液を注入部２から導入し、マイクロチャネル１内を移動させて排出部３から排出する。これにより、マイクロチャネル１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。
【０１１５】
マイクロチャネル１内での注入部２から排出部３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／または検出部４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第１および／または第２の捕捉物質との反応時間を最適化することができる。
【０１１６】
（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２からマイクロチャネル１内に導入して、検出部４へ送達する。標識化合物が検出部４を通過する間に、標識化合物は検出部４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４内に捕捉された対象物質が標識される。
【０１１７】
（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４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、第１の捕捉物質と異なる抗体が好ましい。
【０１１８】
（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４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。
【０１１９】
（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２からマイクロチャネル１内に導入する。基質溶液が検出部４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。
【０１２０】
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４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４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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
なお、標識化合物および基質溶液を注入部２からマイクロチャネル１内に導入する場合、標識化合物および基質溶液は、検出部４に到達する前に前処理部６を通過する。標識化合物および基質溶液は、前処理部６を通過する間に、前処理部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４での第１の捕捉物質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１内の流れ方向を変更して、基質溶液を排出部３から注入すればよい。
【０１２５】
〔実施の形態２〕
図４に基づいて、本発明の実施の形態２について説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、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。
【０１２６】
本実施形態にかかるマイクロチャネル型分析装置は、図４に示すように、基板１００の表面には、連結された２つのマイクロチャネル２１および２１’が形成されている。基板１００の表面には、注入すべき流体を受容する注入部２２、サンプルを受容するサンプル注入部２２’、および流路から流体を排出する排出部２３がさらに形成されている。マイクロチャネル２１は注入部２２と排出部２３とを基板１００の表面上にて接続しており、マイクロチャネル２１’はサンプル注入部２２’とマイクロチャネル２１とを接続している。サンプル注入部２２’は、マイクロチャネル２１’へ注入する分析に供されるサンプルを貯留する部位であり得、マイクロチャネル２１’へ導入された分析に供されるサンプルはマイクロチャネル２１へ送達され、引き続いて排出部２３から排出される。図４（ａ）は、直線状のマイクロチャネル２１にマイクロチャネル２１’が接続している態様を示し、図４（ｂ）は、屈曲しているマイクロチャネル２１の屈曲部にマイクロチャネル２１’が接続している態様を示している。
【０１２７】
このような基板１００に第２の基板（図示せず）を重ね合わせることによってマイクロチャネル２１および２１’は基板外部から隔離される。ただし、基板１００または第２の基板を貫通する第３の貫通孔（図示せず）が、サンプル注入部２２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２１’へ分析に供されるサンプルを供給することができる。
【０１２８】
また、図示するように、注入部２２およびサンプル注入部２２’から排出部２３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２８および２８’がマイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【０１２９】
さらに、マイクロチャネル２１を流れる流体中の物質を検出する検出部２４が設けられている。この検出部２４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２５が固定化されている。さらに、マイクロチャネル２１または２１’内には、流体中の物質（検出部２４にて検出されるべき物質）の濃度を低減させる前処理部２６が、サンプル注入部２２’と検出部４との間に設けられている。この前処理部２６には、目的の物質を捕捉する捕捉物質２７が固定化されている。
【０１３０】
なお、図４には、２つのマイクロチャネル２１および２１’の連結部と、マイクロチャネル２１’内のサンプル注入部２２’との間に前処理部２６が設けられた構成を示しているが、前処理部２６は連結部と検出部２４との間に設けられていてもよい。
【０１３１】
また、実施の形態１と同様に、マイクロチャネル２１および２１’内の流体の、注入部２２、サンプル注入部２２’から排出部２３への移動を促進する駆動手段が、注入部２２、サンプル注入部２２’および排出部に連結されていてもよい。サンプル注入部２２’には、マイクロチャネル２１’内へ分析に供されるサンプルを送り込む押出しポンプを連結することができる。
【０１３２】
なお、本実施形態に係る分析装置における、基板、マイクロチャネル、検出部、前処理部、バルブ構造などの要部構成は、前述した実施の形態１と同じである。また、捕捉物質の調整方法および測定方法についても、前述した実施の形態１と同じである。すなわち、本実施形態に係る分析装置は、マイクロチャネルへ導入されるべき流体およびサンプルを、異なる注入部から適宜導入することを実現するためのものである。この場合、サンプルをサンプル注入部２２’から導入し、実施の形態１にて示した標識化合物および基質溶液を注入部２２から導入することによって、前処理部２６を通過させることなく標識化合物および基質溶液を検出部２４に送達することができる。
【０１３３】
〔実施の形態３〕
図５〜６に基づいて、本発明の実施の形態５について説明する。図５および図６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。
【０１３４】
本実施形態にかかるマイクロチャネル型分析装置は、図５に示すように、基板１００の表面上に形成された注入部３２と排出部３３とを接続するマイクロチャネル３１および３１’が、基板１００の表面に形成されている。マイクロチャネル３１’は、マイクロチャネル３１が注入部３２と排出部３３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３１が、そのバイパスチャネルとしてマイクロチャネル３１’を有していることにより、それぞれに異なる検出部３４および３４’を設けることが可能になる。検出部３４および３４’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３５および３５’がそれぞれ固定化されている。その結果、注入部３２から導入された分析に供されるサンプル中の第１および第２の物質をそれぞれ第１の検出部３４および第２の検出部３４’によって検出することができる。
【０１３５】
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３１および３１’内の流体の、注入部３２から排出部３３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マイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【０１３６】
第２の物質が、実施の形態１にて示した前処理部を必要とすることなく首尾よく検出し得るものである場合は、前処理部を有していないマイクロチャネル３１’の検出部３４’にて第２の物質を検出することができる（図５（ａ））。そして、検出部３４’での検出と同時に、目的の物質を捕捉する捕捉物質３７が固定化された前処理部３６を備えたマイクロチャネル３１では実施の形態１と同様の態様にて第１の物質を検出部３４にて検出することができる。
【０１３７】
もちろん、第２の物質の検出に前処理部が必要とされる場合には、マイクロチャネル３１’が、目的の物質を捕捉する捕捉物質３７’が固定化された前処理部３６’を備えていればよい（図５（ｂ））。例えば、第１の物質を１０倍希釈の状態にて測定し、第２の物質を１００倍希釈の状態にて測定することが必要な場合、通常であれば２回にわけて測定することが必要になるが、本構成を用いればいずれも希釈することなく２つの物質を同時に測定することができる。
【０１３８】
このように、本実施形態の構成を用いれば、希釈することなく複数の対象物質を測定することができる。
【０１３９】
図５には、前処理部３６および３６’が、それぞれ独立した流路内に設けられた構成を示しているが、マイクロチャネル３１からマイクロチャネル３１’が分岐する分岐部の上流でも下流でもよい。すなわち、前処理部３６は注入部３２と検出部３６との間に設けられていればよく、前処理部３６’は注入部３２と検出部３６’との間に設けられていればよいといえる。
【０１４０】
本実施形態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３１から単一のバイパスチャネル（マイクロチャネル３１’）が分岐した構成が図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。なお、分岐する数が増えることによって、各検出部へ送達されるサンプル濃度が低減するため、この点を考慮した上で、分析に用いるサンプルを調製することが必要である。また、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５に示されているが、図６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。
【０１４１】
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６に示すように、基板１００の表面上に形成された注入部４２と排出部４３とを接続するマイクロチャネル４１、および注入部４２と排出部４３’とを接続するマイクロチャネル４１’が、基板１００の表面に形成されている。マイクロチャネル４１’は、マイクロチャネル４１が注入部４２と排出部４３との間にて分岐して形成された流路である。２つのマイクロチャネル４１および４１’を有していることにより、それぞれに異なる検出部４４および４４’を設けることが可能になる。検出部４４および４４’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４５および４５’がそれぞれ固定化されている。その結果、注入部４２から導入された分析に供されるサンプル中の第１および第２の物質をそれぞれ第１の検出部４４および第２の検出部４４’によって検出することができる。
【０１４２】
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４１および４１’内の流体の、注入部４２から排出部４３または４３’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マイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【０１４３】
図６（ｂ）には、前処理部４６および４６’が、それぞれ独立した流路内に設けられた構成を示しているが、マイクロチャネル４１からマイクロチャネル４１’が分岐する分岐部の上流でも下流でもよい。すなわち、前処理部４６は注入部４２と検出部４６との間に設けられていればよく、前処理部４６’は注入部４２と検出部４６’との間に設けられていればよいといえる。前処理部４６および４６’には、目的の物質を捕捉する捕捉物質４７および４７’がそれぞれ固定化されている。
【０１４４】
上述したように、第２の物質が、実施の形態１にて示した前処理部を必要とすることなく首尾よく検出し得るものである場合は、前処理部を有していないマイクロチャネル４１’の検出部４４’にて第２の物質を検出することができる（図６（ａ））。そして、検出部４４’での検出と同時に、前処理部４６を備えたマイクロチャネル４１では実施の形態１と同様の態様にて第１の物質を検出部４４にて検出することができる。
【０１４５】
もちろん、第２の物質の検出に前処理部が必要とされる場合には、マイクロチャネル４１’が前処理部４６’を備えていればよい（図６（ｂ））。前処理部４６’には、目的の物質を捕捉する捕捉物質４７が固定化されている。例えば、第１の物質を１０倍希釈の状態にて測定し、第２の物質を１００倍希釈の状態にて測定することが必要な場合、通常であれば２回にわけて測定することが必要になるが、本構成を用いればいずれも希釈することなく２つの物質を同時に測定することができる。
【０１４６】
このように、本実施形態に係る分析装置は、サンプル中の異なる物質を同一サンプルから同時に検出するためのものであり、本実施形態の構成を用いれば、希釈することなく複数の対象物質を測定することができる。なお、本実施形態に係る分析装置における、基板、マイクロチャネル、バルブ構造などの要部構成は、前述した実施の形態１と同じである。検出部および前処理部については、複数の検出部および複数の前処理部を用いている本実施形態と、単一の検出部および単一の前処理部を用いている実施の形態１とは異なるといえるが、本明細書を読んだ当業者は、実施の形態１にて示された検出部および前処理部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。また、捕捉物質の調整方法および測定方法についても、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。
【０１４７】
以下実施例および比較例を示し、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】
【０１４８】
（実施例１）
実施例１において、図７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１０１およびこのマイクロチャネル１０１の両端にそれぞれ連結する注入部１０２および１０３を形成した。さらに、この基板１００上に、マイクロチャネル１０１’、およびマイクロチャネル１０１’の一端に連結するサンプル注入部１０２’を形成した。マイクロチャネル１０１内に、検出部１０４を設けた。そして、マイクロチャネル１０１’の他端を注入部１０２と検出部１０４との間に連結させた。
【０１４９】
この基板１００を貫く３つの貫通孔（図示しない。）をそれぞれ注入部１０２、サンプル注入部１０２’および排出部３と連絡させた。さらに、マイクロチャネル１０１’内に堰き止め部（図示しない）を設けた。
【０１５０】
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１０４に作製した。具体的には、マイクロチャネル１０１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。
【０１５１】
マイクロチャネル１０１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１０１’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。
【０１５２】
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１０１および１０１’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１０１および１０１’が覆われるように張り合わせた。
【０１５３】
直径１５μｍのポリスチレン微粒子と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ポリスチレン微粒子上に固定化した。このポリスチレン微粒子を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ポリスチレン微粒子を含む溶液１０μＬを、サンプル注入部１０２’からマイクロチャネル１０１’内に注入した。排出部１０３に吸引ポンプを連結し、吸引ポンプを用いて、このポリスチレン微粒子を含む溶液をマイクロチャネル１０１’内を移動させ、ポリスチレン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、ポリスチレン微粒子から形成された前処理部１０９を作製した。
【０１５４】
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１０１および１０１’内のブロッキングを行った。
【０１５５】
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。この条件で作製した分析装置についての、アディポネクチンの検量範囲は０．２５〜２μｇ／ｍＬであることは確認済みである。
【０１５６】
下記表１に示す様々な濃度の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。
【０１５７】
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サンプル注入部１０２’からマイクロチャネル１０１’を介して１０１内に注入した。吸引ポンプを用いて検出部１０４までこの溶液を移動させ、検出部１０４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１０４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１０１から排出した。
【０１５８】
次いで、ＰＢＳをサンプル注入部１０２’からマイクロチャネル１０１および１０１’内に注入し、マイクロチャネル１０１および１０１’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１０２からマイクロチャネル１０１内に注入した。吸引ポンプを用いて、検出部１０４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１０４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１０４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１０１から排出した。グリシンＮａＯＨバッファー（ｐＨ９．０）を注入部１０２から注入し、マイクロチャネル１０１内を十分に洗浄した。
【０１５９】
次いで、１ｍＭのパラアミノフェニルリン酸の溶液を注入部１０２からマイクロチャネル１０１内に注入し、吸引ポンプを用いて検出部１０４まで移動させ、検出部１０４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。発生した電流を検出部１０４によって検出した。検出された電流の値（ピーク電流値（ｎＡ））から検量線（図８に示す。）を作製した。
【０１６０】
（比較例１）
ポリスチレン微粒子を充填しなかったこと（前処理部を形成しなかったこと）を除いて実施例１にて作成した分析装置と同様の分析装置を作成した。また、実施例１にて使用した標準アディポネクチン溶液の代わりに下記表１に示す様々な濃度の標準アディポネクチン溶液を用いたことを除いて、実施例１と同様の操作を行い、検量線を作製した。
【０１６１】
【表１】
【０１６２】
（結果）
実施例１および比較例１で得られた検量線のグラフを図８に示す。図８によれば、前処理部のある実施例１では、アディポネクチンの検量範囲が０．５〜２０μｇ／ｍＬであるのに対して、前処理部のない比較例１では、アディポネクチンの検量範囲が０．２５〜１ｎｇ／ｍＬである。よって、前処理部を設けることによって、アディポネクチンの検量範囲を高濃度側に設定することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
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を、迅速に複数同時に検出することができる。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】
【０１６４】
１ マイクロチャネル
２ 注入部
３ 排出部
４ 検出部
５ 捕捉物質
６ 前処理部
６’ 前処理部
６’’ 前処理部
７ 捕捉物質
６ａ 柱状構造物
６ｂ 微粒子６ｂ
９ 堰止め部
８ バルブ
２１ マイクロチャネル
２１’ マイクロチャネル
２２ 注入部
２２’ サンプル注入部
２３ 排出部
２４ 検出部
２５ 捕捉物質
２６ 前処理部
２７ 捕捉物質
２８ バルブ
２８’ バルブ
３１ マイクロチャネル
３１’ マイクロチャネル
３２ 注入部
３３ 排出部
３４ 検出部
３４’ 検出部
３６ 前処理部
３６’ 前処理部
３７ 前処理部
３７’ 前処理部
４１ マイクロチャネル
４１’ マイクロチャネル
４２ 注入部
４３ 排出部
４３’ 排出部
４４ 検出部
４４’ 検出部
４６ 前処理部
４６’ 前処理部
４７ 捕捉物質
４７’ 捕捉物質
１００ 基板
１０１ 蓋
【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を含むサンプル溶液と、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、サンプル溶液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、サンプル溶液を分析装置内にアプライする前に、溶液を希釈する必要がある。
【００１２】
例えば、抗体を使用した検出系の場合、抗体の検出範囲は、通常、１〜数百ｎｇ／ｍＬとなる。しかしながら、サンプル溶液中に含まれる対象物質の濃度がμｇ／ｍＬのオーダーであることは珍しくない。この場合、溶液を数百〜数千倍に希釈することが必要になる。希釈操作は使用者にとって非常に面倒な操作である。
【００１３】
また、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、サンプル溶液中の対象物質を検出し、かつその濃度を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】
【００１６】
本発明に係る分析装置は、注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、第１の微小流路に、流体中の物質を検出する第１の検出部が設けられており、第１の検出部に、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いる分析装置であって、第１の注入部と第１の検出部との間には、流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、第１の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されていることを特徴としている。
【００１７】
このような構成によれば、目的の物質を検出する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、微小流路へ導入されたサンプルが検出部に到達する前に前処理部を通過するので、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。したがって、分析装置の注入部にサンプルをアプライする前に希釈操作をすることなく、検出部に送達されるサンプル中に含まれている目的の物質の濃度を、検出部における検出可能な濃度範囲内とすることができ、その結果、目的の物質を首尾よく検出することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
本発明に係る分析装置は、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１の注入部および第１の排出部の少なくとも一方に連結されている。
【００２３】
本発明に係る分析装置において、第１の微小流路が、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１および第２の貫通孔が設けられており、第１および第２の貫通孔がそれぞれ第１の注入部および第１の排出部と連絡していることが好ましい。
【００２４】
微小流路を基板上に形成させることにより、所望の形状のマイクロチャネルを、種々の公知技術を用いて容易に作製することができる。
【００２５】
本発明に係る分析装置は、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１および第２の貫通孔の少なくとも一方に連結されている。
【００２６】
本発明に係る分析装置は、注入すべき第１の流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、第１の微小流路に、第１の流体中の物質を検出する第１の検出部が設けられており、第１の検出部に、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いる分析装置であって、注入すべき第２の流体を受容する第２の注入部を一端に連結している第２の微小流路をさらに備え、第２の微小流路の他端が、第１の注入孔と第１の検出部との間の接続部にて第１の微小流路と接続されており、第２の微小流路内に、第１の流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されていることを特徴としている。
【００２７】
このような構成によれば、微小流路へ導入されるべき流体およびサンプルを、異なる注入部から適宜導入することを実現し得る。この場合、分析に供されるサンプルを第２の注入部から導入し、検出に用いられる試薬等を第１の注入部から導入することによって、前処理部を通過することなく試薬等を検出部に送達することができる。その結果、前処理部にて生じ得る、分析に不要な反応を排除することができる。
【００２８】
本明細書において、「分析に供する」は検出部にて実際の分析をすることが意図される。すなわち、「分析に供されるサンプル」は、注入部にアプライされるサンプルのうち、注入部から微小流路へ導入される部分が意図される。なお、注入部にアプライされるサンプルの全量を分析に供する態様もまた、本発明の範囲に含まれる。
【００２９】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１および第２の注入部の両方に、または第１の排出部に連結されている。
【００３０】
本発明に係る分析装置において、第１および第２の微小流路は、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１、第２および第３の貫通孔が設けられており、第１、第２および第３の貫通孔がそれぞれ第１および第２の注入部および第１の排出部と連絡していることが好ましい。
【００３１】
基板を用いて微小流路を形成させることにより、所望の形状のマイクロチャネルを、種々の公知技術を用いて容易に作製することができる。
【００３２】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１および第２の貫通孔の両方に、または第３の貫通孔に連結されている。
【００３３】
本発明に係る分析装置は、注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備えており、第１の微小流路は、第１の注入部と第１の排出部との間にて分岐しかつ再度合流する第２の微小流路を有しており、第１の微小流路には、流体中の第１の物質を検出する第１の検出部が設けられており、第２の微小流路には、流体中の第２の物質を検出する第２の検出部が設けられており、第１の検出部に、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、検出すべき物質を捕捉する第３の捕捉物質が配置されている分析装置であって、第１の微小流路の、第１の注入部と第１の検出部との間に、流体中の第１の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されていることを特徴としている。
【００３４】
単一サンプル中の複数の物質を分析する場合、通常であれば２回にわけて測定することが必要になるが、本構成を用いれば希釈することなく２つの物質を単一の分析装置にて同時に測定することができる。
【００３５】
本発明に係る分析装置において、上記注入部と第２の検出部との間に、第２の物質の濃度を低減させる第２の前処理部が設けられており、第２の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第４の捕捉物質が配置されていてもよい。
【００３６】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１の注入部および第１の排出部の少なくとも一方に連結されている。
【００３７】
本発明に係る分析装置において、第１および第２の微小流路は、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１および第２の貫通孔が設けられており、第１および第２の貫通孔がそれぞれ第１の注入部および第１の排出部と連絡していることが好ましい。
【００３８】
基板を用いて微小流路を形成させることにより、所望の形状のマイクロチャネルを、種々の公知技術を用いて容易に作製することができる。
【００３９】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１および第２の貫通孔の少なくとも一方に連結されている。
【００４０】
本発明に係る分析装置はまた、注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、第１の微小流路の分岐部にて分岐して、流体を排出する第２の排出部を一端に連結している第２の微小流路が形成されており、分岐部と第１の排出部との間の第１の微小流路に、流体中の第１の物質を検出する第１の検出部が設けられており、分岐部と第２の排出部との間の第２の微小流路に、流体中の第２の物質を検出する第２の検出部が設けられており、第１の検出部に、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、検出すべき物質を捕捉する第３の捕捉物質が配置されている分析装置であって、第１の注入部と第１の検出部との間には、流体中の第１の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、第１の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されていることを特徴としている。
【００４１】
本発明に係る分析装置において、前記第１の注入部と第２の検出部との間に、第２の物質の濃度を低減させる第２の前処理部が設けられており、第２の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第４の捕捉物質が配置されていることが好ましい。
【００４２】
本発明に係る分析装置は、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１の注入部に、または第１および第２の排出部の両方に連結されている。
【００４３】
本発明に係る分析装置において、第１および第２の微小流路は、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１、第２および第３の貫通孔が設けられており、第１の貫通孔が第１の注入部と連絡し、第２および第３の貫通孔がそれぞれ第１および第２の排出部と連絡していることが好ましい。
【００４４】
基板を用いて微小流路を形成させることにより、所望の形状のマイクロチャネルを、種々の公知技術を用いて容易に作製することができる。
【００４５】
本発明に係る分析装置もまた、流体の移動を促進する駆動手段と連結されていることが好ましく、この場合、駆動手段は、第１の貫通孔に、または第２および第３の貫通孔の両方に連結されている。
【００４６】
本発明に係る分析装置において、各前処理部を通過した後の、検出すべき物質の濃度が、第１の捕捉物質が捕捉し得る範囲内であることが好ましい。
【００４７】
このような構成を用いれば、分析に供されるサンプルが前処理部を通過することで第１の捕捉物質が捕捉し得る範囲内まで対象物質の濃度が低下し、見かけ上、高濃度の検出物質を測定することが可能となる。
【００４８】
本発明に係る分析装置において、上記低減すべき物質の最大モル量が、分析に供されるサンプル中に含まれる対象物質のモル量よりも少ないことが好ましい。
【００４９】
このような構成を用いれば、分析に供されるサンプル中の対象物質が、前処理部を通過する際に全て捕捉されてしまうことを防ぐことが可能となる。
【００５０】
本発明に係る分析装置において、第２の捕捉物質のモル量が、分析に供されるサンプル中に含まれる対象物質のモル量と第１の捕捉物質のモル量との差であることが好ましい。
【００５１】
このような構成を用いれば、分析に供されるサンプル中の対象物質のうち、検出部にて検出可能なモル量だけ前処理部を通過させて、それ以外を第２の捕捉物質によって捕捉することが可能である。
【００５２】
本発明に係る分析装置において、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。上記バルブ構造は、対応する検出部と前処理部の間に設けられていること画より好ましい。
【００５３】
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。
【００５４】
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、低減された特定の物質を分析する検出部とをいう。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。
【００５５】
本発明に係る分析装置において、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く、並列に配置される場合は、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。
【００５６】
このような構成を用いれば、対象物質を捕捉する第２の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。
【００５７】
本発明に係る分析装置において、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、上記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。
【００５８】
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。
【００５９】
本発明に係る分析装置において、第１の捕捉物質が上記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、第２の捕捉物質が上記低減すべき物質に対する抗体であることが好ましい。
【００６０】
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。
【００６１】
本発明に係る分析装置において、第１の捕捉物質および第２の捕捉物質が同一物質であることが好ましい。
【００６２】
このような構成を用いれば、第１および第２の捕捉物質として同一物質を使用するため、材料選択の検討を減らすことができるとともに、分析装置の製造も容易かつ低コストである。
【００６３】
本発明に係る分析装置において、上記検出部は透過性の材料からなってもよい。
【００６４】
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。
【００６５】
本発明に係る分析装置において、上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が好ましい。
【００６６】
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検出電極にて測定すればよい。
【００６７】
本発明に係る分析装置において、上記前処理部は透過性の材料からなってもよい。
【００６８】
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。
【００６９】
本発明に係る分析装置において、上記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。
【００７０】
このような構成を用いれば、前処理部の検出電極において、電気化学的に活性な物質を検出することが可能となる。
【００７１】
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。上記血液成分としては、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。
【００７２】
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。
【００７３】
本発明に係る分析方法は、上記の分析装置を用いて、サンプルを希釈することなく、サンプル中の対象物質を定量的に測定することを特徴としている。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
本発明に係る分析方法において、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。
【００７８】
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】
【００７９】
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、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】
【００８０】
【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平面図である。
【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５】（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６】（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７】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８】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９】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１０】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】
【００８１】
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。
【００８２】
〔実施の形態１〕
図１〜３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および図２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り、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（左図）および側方からの断面図（右図）である。
【００８３】
＜１．マイクロチャネル型分析装置＞
本実施形態にかか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）１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。
【００８４】
マイクロチャネル１は本実施形態に係る分析装置の流路を規定する。基板１００の表面には、注入すべき流体を受容する注入部２、および流路から流体を排出する排出部３がさらに形成されており、それぞれマイクロチャネル１の両端と連結している。すなわち、マイクロチャネル１は注入部２と排出部３とを基板１００の表面上にて接続している。注入部２は、マイクロチャネル１へ注入する流体を貯留する部位であり得、排出部３は、マイクロチャネル１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１と注入部２または排出部３との境界部を注入孔および排出孔（図示せず）と称する。
【００８５】
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１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２および排出部３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１へ流体を供給したり、マイクロチャネル１から基板外部へ流体を排出したりすることができる。
【００８６】
また、図１（ｂ）に示すように、注入部２から排出部３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８がマイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【００８７】
さらに、マイクロチャネル１を流れる流体中の物質を検出する検出部４が設けられている。この検出部４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５が固定化されている。さらに、マイクロチャネル１内には、流体中の物質（検出部４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２と検出部４との間に設けられている。この前処理部６には、目的の物質を捕捉する捕捉物質７が固定化されている。
【００８８】
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１内の流体の、注入部２から排出部３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１内へ送り込む場合は、押出しポンプを注入部２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１内から引き出す場合は、吸引ポンプを排出部３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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
＜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、光透過性の基板を第１の基板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、第１の基板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、基板１００よりも薄くてもよい。
【００９２】
＜１．２ マイクロチャネル＞
基板１００の表面上に形成されるマイクロチャネル１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１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。
【００９３】
マイクロチャネル１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１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。
【００９４】
マイクロチャネル１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１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１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１を作製してもよい。
【００９５】
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１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。
【００９６】
なお、注入部２および排出部３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２および排出部３を介してマイクロチャネル１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２および排出部３の大きさは、マイクロチャネル１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２および排出部３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。
【００９７】
＜１．３ 検出部＞
検出部４は、上述したように、マイクロチャネル１を流れる流体中の物質を検出する部位であり、図１に示すように、検出部４には、検出および分析の対象となる物質（以下、対象物質とも称する。）を捕捉する捕捉物質５が固定化されている。捕捉物質５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５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。
【００９８】
検出部４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１の光透過性の部分を検出部４とすればよい。分析装置の製造を簡便にするために、第１の基板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４のマイクロチャネル１内壁面上に捕捉物質５を固定化すればよい。
【００９９】
また、対象物質を電気化学的に検出する場合、検出部４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４におけるマイクロチャネル１内部壁面に捕捉物質５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５が少なくとも作用電極上に固定化されていればよい。
【０１００】
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１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。
【０１０１】
＜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４にて検出されるべき物質）の濃度を低減させる部位であり、図１に示すように、注入部２と検出部４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７が固定化されている。捕捉物質７は、捕捉物質５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。なお、捕捉物質７は、捕捉物質５と同じ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７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。
【０１０２】
図２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は複数設けられてもよい。具体的には、図２（ａ）に示すように、２つ以上の前処理部６・６’が単一流路内に直列に配置されてもよく、図２（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・６’’が配置されてもよい。
【０１０３】
前処理部６の構成は、特に限定されず、例えば、図示するように、前処理部６のマイクロチャネル１内壁面上に捕捉物質７を固定化してもよい。また、捕捉物質７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１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に固定化される捕捉物質７のモル量が増加し、その結果、対象物質と捕捉物質７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。
【０１０４】
このような構造物としては、例えば、柱状構造物６ａ（図３（ａ））や多孔質構造体（図示せず）、図３（ｂ）に示す微粒子６ｂが挙げられる。図３（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２と検出部４との間のマイクロチャネル１内に設けることによって、注入部２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を形成する。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。
【０１０５】
前処理部６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４にて対象物質を検出する前に前処理部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備えていることにより、前処理部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７の劣化、またはその他の異常によって前処理部６で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。なお、前処理部６に備えられる検出手段は、検出部４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。
【０１０６】
＜１．５ バルブ構造＞
バルブ８は、マイクロチャネル１内の流体の流れ方向を規定する構造、マイクロチャネル１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１内の流体を切断する構造、マイクロチャネル１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８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および検出部４での反応時間を延長することができる。
【０１０７】
＜１．６ 第１および第２の捕捉物質の調整方法＞
対象物質の濃度を、検出部において検出し得る濃度範囲内に収めるように、第２の捕捉物質の固定化量（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、第１の捕捉物質の固定化量と第２の捕捉物質の固定化量とを調整する。第１の捕捉物質の固定化量および第２の捕捉物質の固定化量は、第１の捕捉物質および第２の捕捉物質の特性だけではなく、マイクロチャネル１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が設けられていない以外は本実施形態と同一の構成マイクロチャネルを有する分析装置Ｘにおいて、濃度が既知である対象物質（標準物質）を用いて検出可能な濃度範囲を調べる。
（２）前処理部６の条件検討
種々の濃度の第２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１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。
（３）前処理部６の条件決定
所望の濃度範囲と近い条件を示す第２の捕捉物質の濃度を、操作（２）の結果に基づいて選択する。選択した濃度付近の濃度の第２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。
【０１０８】
以上の手順によって、第１の捕捉物質の固定化条件および第２の捕捉物質の固定化条件を決定する。第２の捕捉物質のモル量は、分析に供されるサンプル中の対象物質のモル量以下、または対象物質のモル量と第１の捕捉物質のモル量との差に調製することが好ましい。
【０１０９】
また、前処理部の面積を拡大することによって、種々の濃度の第２の捕捉物質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２（ａ）に示すように前処理部を複数個設ける。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２（ｂ）に示すように、マイクロチャネル１を分岐させ、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。
【０１１０】
このように、前処理部における第２の捕捉物質のモル量、分析に供されるサンプル中の対象物質のモル量、および、検出部における第１の捕捉物質のモル量を、当業者は適宜調整し得る。これらの第１の捕捉物質のモル量、第２の捕捉物質のモル量、および分析に供されるサンプル中の対象物質のモル量には、以下の関係が成立する。
［分析に供されるサンプル中の対象物質のモル量（最大量〜最少量）］−［一定時間内に第２の捕捉物質が捕捉し得るモル量］＝［検出部において第１の捕捉物質が検出し得る対象物質の濃度範囲］×［分析に供されるサンプル容量］
好ましくは、第１および第２の捕捉物質が対象物質を１：１にて捕捉する物質であり得る。その場合、第２の捕捉物質のモル量の範囲は、対象物質のモル量（最大量〜最少量）と第２の捕捉物質のモル量との差である。
【０１１１】
＜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１内にて流体を流す駆動手段は、注入部２に連結した押出ポンプを用いる方法、排出部３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。
【０１１２】
（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１、前処理部６および検出部４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２から導入して、マイクロチャネル１内を満たす。次いで、この非特異吸着防止剤を排出部３から排出する。洗浄溶液を注入部２から導入し、マイクロチャネル１内を通過させて排出部３から排出する。これにより、マイクロチャネル１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。
【０１１３】
（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２からマイクロチャネル１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１内を移動して前処理部６へ送達される。分析に供されるサンプルが前処理部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の第２の捕捉物質と結合して、前処理部６にて捕捉される。これにより、前処理部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の第２の捕捉物質との結合を十分進行させるために、バルブ８を閉じておくことが好ましい。
【０１１４】
次いで、必要に応じてバルブ８を開放し、分析に供されるサンプルを、マイクロチャネル１内をさらに移動させて検出部４へ送達する。分析に供されるサンプルが検出部４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４の第１の捕捉物質と結合して検出部４にて捕捉される。次いで、洗浄溶液を注入部２から導入し、マイクロチャネル１内を移動させて排出部３から排出する。これにより、マイクロチャネル１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。
【０１１５】
マイクロチャネル１内での注入部２から排出部３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／または検出部４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第１および／または第２の捕捉物質との反応時間を最適化することができる。
【０１１６】
（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２からマイクロチャネル１内に導入して、検出部４へ送達する。標識化合物が検出部４を通過する間に、標識化合物は検出部４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４内に捕捉された対象物質が標識される。
【０１１７】
（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４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、第１の捕捉物質と異なる抗体が好ましい。
【０１１８】
（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４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。
【０１１９】
（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２からマイクロチャネル１内に導入する。基質溶液が検出部４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。
【０１２０】
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４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４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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
なお、標識化合物および基質溶液を注入部２からマイクロチャネル１内に導入する場合、標識化合物および基質溶液は、検出部４に到達する前に前処理部６を通過する。標識化合物および基質溶液は、前処理部６を通過する間に、前処理部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４での第１の捕捉物質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１内の流れ方向を変更して、基質溶液を排出部３から注入すればよい。
【０１２５】
〔実施の形態２〕
図４に基づいて、本発明の実施の形態２について説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、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。
【０１２６】
本実施形態にかかるマイクロチャネル型分析装置は、図４に示すように、基板１００の表面には、連結された２つのマイクロチャネル２１および２１’が形成されている。基板１００の表面には、注入すべき流体を受容する注入部２２、サンプルを受容するサンプル注入部２２’、および流路から流体を排出する排出部２３がさらに形成されている。マイクロチャネル２１は注入部２２と排出部２３とを基板１００の表面上にて接続しており、マイクロチャネル２１’はサンプル注入部２２’とマイクロチャネル２１とを接続している。サンプル注入部２２’は、マイクロチャネル２１’へ注入する分析に供されるサンプルを貯留する部位であり得、マイクロチャネル２１’へ導入された分析に供されるサンプルはマイクロチャネル２１へ送達され、引き続いて排出部２３から排出される。図４（ａ）は、直線状のマイクロチャネル２１にマイクロチャネル２１’が接続している態様を示し、図４（ｂ）は、屈曲しているマイクロチャネル２１の屈曲部にマイクロチャネル２１’が接続している態様を示している。
【０１２７】
このような基板１００に第２の基板（図示せず）を重ね合わせることによってマイクロチャネル２１および２１’は基板外部から隔離される。ただし、基板１００または第２の基板を貫通する第３の貫通孔（図示せず）が、サンプル注入部２２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２１’へ分析に供されるサンプルを供給することができる。
【０１２８】
また、図示するように、注入部２２およびサンプル注入部２２’から排出部２３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２８および２８’がマイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【０１２９】
さらに、マイクロチャネル２１を流れる流体中の物質を検出する検出部２４が設けられている。この検出部２４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２５が固定化されている。さらに、マイクロチャネル２１または２１’内には、流体中の物質（検出部２４にて検出されるべき物質）の濃度を低減させる前処理部２６が、サンプル注入部２２’と検出部４との間に設けられている。この前処理部２６には、目的の物質を捕捉する捕捉物質２７が固定化されている。
【０１３０】
なお、図４には、２つのマイクロチャネル２１および２１’の連結部と、マイクロチャネル２１’内のサンプル注入部２２’との間に前処理部２６が設けられた構成を示しているが、前処理部２６は連結部と検出部２４との間に設けられていてもよい。
【０１３１】
また、実施の形態１と同様に、マイクロチャネル２１および２１’内の流体の、注入部２２、サンプル注入部２２’から排出部２３への移動を促進する駆動手段が、注入部２２、サンプル注入部２２’および排出部に連結されていてもよい。サンプル注入部２２’には、マイクロチャネル２１’内へ分析に供されるサンプルを送り込む押出しポンプを連結することができる。
【０１３２】
なお、本実施形態に係る分析装置における、基板、マイクロチャネル、検出部、前処理部、バルブ構造などの要部構成は、前述した実施の形態１と同じである。また、捕捉物質の調整方法および測定方法についても、前述した実施の形態１と同じである。すなわち、本実施形態に係る分析装置は、マイクロチャネルへ導入されるべき流体およびサンプルを、異なる注入部から適宜導入することを実現するためのものである。この場合、サンプルをサンプル注入部２２’から導入し、実施の形態１にて示した標識化合物および基質溶液を注入部２２から導入することによって、前処理部２６を通過させることなく標識化合物および基質溶液を検出部２４に送達することができる。
【０１３３】
〔実施の形態３〕
図５〜６に基づいて、本発明の実施の形態５について説明する。図５および図６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。
【０１３４】
本実施形態にかかるマイクロチャネル型分析装置は、図５に示すように、基板１００の表面上に形成された注入部３２と排出部３３とを接続するマイクロチャネル３１および３１’が、基板１００の表面に形成されている。マイクロチャネル３１’は、マイクロチャネル３１が注入部３２と排出部３３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３１が、そのバイパスチャネルとしてマイクロチャネル３１’を有していることにより、それぞれに異なる検出部３４および３４’を設けることが可能になる。検出部３４および３４’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３５および３５’がそれぞれ固定化されている。その結果、注入部３２から導入された分析に供されるサンプル中の第１および第２の物質をそれぞれ第１の検出部３４および第２の検出部３４’によって検出することができる。
【０１３５】
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３１および３１’内の流体の、注入部３２から排出部３３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マイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【０１３６】
第２の物質が、実施の形態１にて示した前処理部を必要とすることなく首尾よく検出し得るものである場合は、前処理部を有していないマイクロチャネル３１’の検出部３４’にて第２の物質を検出することができる（図５（ａ））。そして、検出部３４’での検出と同時に、目的の物質を捕捉する捕捉物質３７が固定化された前処理部３６を備えたマイクロチャネル３１では実施の形態１と同様の態様にて第１の物質を検出部３４にて検出することができる。
【０１３７】
もちろん、第２の物質の検出に前処理部が必要とされる場合には、マイクロチャネル３１’が、目的の物質を捕捉する捕捉物質３７’が固定化された前処理部３６’を備えていればよい（図５（ｂ））。例えば、第１の物質を１０倍希釈の状態にて測定し、第２の物質を１００倍希釈の状態にて測定することが必要な場合、通常であれば２回にわけて測定することが必要になるが、本構成を用いればいずれも希釈することなく２つの物質を同時に測定することができる。
【０１３８】
このように、本実施形態の構成を用いれば、希釈することなく複数の対象物質を測定することができる。
【０１３９】
図５には、前処理部３６および３６’が、それぞれ独立した流路内に設けられた構成を示しているが、マイクロチャネル３１からマイクロチャネル３１’が分岐する分岐部の上流でも下流でもよい。すなわち、前処理部３６は注入部３２と検出部３６との間に設けられていればよく、前処理部３６’は注入部３２と検出部３６’との間に設けられていればよいといえる。
【０１４０】
本実施形態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３１から単一のバイパスチャネル（マイクロチャネル３１’）が分岐した構成が図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。なお、分岐する数が増えることによって、各検出部へ送達されるサンプル濃度が低減するため、この点を考慮した上で、分析に用いるサンプルを調製することが必要である。また、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５に示されているが、図６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。
【０１４１】
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６に示すように、基板１００の表面上に形成された注入部４２と排出部４３とを接続するマイクロチャネル４１、および注入部４２と排出部４３’とを接続するマイクロチャネル４１’が、基板１００の表面に形成されている。マイクロチャネル４１’は、マイクロチャネル４１が注入部４２と排出部４３との間にて分岐して形成された流路である。２つのマイクロチャネル４１および４１’を有していることにより、それぞれに異なる検出部４４および４４’を設けることが可能になる。検出部４４および４４’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４５および４５’がそれぞれ固定化されている。その結果、注入部４２から導入された分析に供されるサンプル中の第１および第２の物質をそれぞれ第１の検出部４４および第２の検出部４４’によって検出することができる。
【０１４２】
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４１および４１’内の流体の、注入部４２から排出部４３または４３’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マイクロチャネル内に設けられていてもよい。
【０１４３】
図６（ｂ）には、前処理部４６および４６’が、それぞれ独立した流路内に設けられた構成を示しているが、マイクロチャネル４１からマイクロチャネル４１’が分岐する分岐部の上流でも下流でもよい。すなわち、前処理部４６は注入部４２と検出部４６との間に設けられていればよく、前処理部４６’は注入部４２と検出部４６’との間に設けられていればよいといえる。前処理部４６および４６’には、目的の物質を捕捉する捕捉物質４７および４７’がそれぞれ固定化されている。
【０１４４】
上述したように、第２の物質が、実施の形態１にて示した前処理部を必要とすることなく首尾よく検出し得るものである場合は、前処理部を有していないマイクロチャネル４１’の検出部４４’にて第２の物質を検出することができる（図６（ａ））。そして、検出部４４’での検出と同時に、前処理部４６を備えたマイクロチャネル４１では実施の形態１と同様の態様にて第１の物質を検出部４４にて検出することができる。
【０１４５】
もちろん、第２の物質の検出に前処理部が必要とされる場合には、マイクロチャネル４１’が前処理部４６’を備えていればよい（図６（ｂ））。前処理部４６’には、目的の物質を捕捉する捕捉物質４７が固定化されている。例えば、第１の物質を１０倍希釈の状態にて測定し、第２の物質を１００倍希釈の状態にて測定することが必要な場合、通常であれば２回にわけて測定することが必要になるが、本構成を用いればいずれも希釈することなく２つの物質を同時に測定することができる。
【０１４６】
このように、本実施形態に係る分析装置は、サンプル中の異なる物質を同一サンプルから同時に検出するためのものであり、本実施形態の構成を用いれば、希釈することなく複数の対象物質を測定することができる。なお、本実施形態に係る分析装置における、基板、マイクロチャネル、バルブ構造などの要部構成は、前述した実施の形態１と同じである。検出部および前処理部については、複数の検出部および複数の前処理部を用いている本実施形態と、単一の検出部および単一の前処理部を用いている実施の形態１とは異なるといえるが、本明細書を読んだ当業者は、実施の形態１にて示された検出部および前処理部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。また、捕捉物質の調整方法および測定方法についても、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。
【０１４７】
以下実施例および比較例を示し、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】
【０１４８】
（実施例１）
実施例１において、図７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１０１およびこのマイクロチャネル１０１の両端にそれぞれ連結する注入部１０２および１０３を形成した。さらに、この基板１００上に、マイクロチャネル１０１’、およびマイクロチャネル１０１’の一端に連結するサンプル注入部１０２’を形成した。マイクロチャネル１０１内に、検出部１０４を設けた。そして、マイクロチャネル１０１’の他端を注入部１０２と検出部１０４との間に連結させた。
【０１４９】
この基板１００を貫く３つの貫通孔（図示しない。）をそれぞれ注入部１０２、サンプル注入部１０２’および排出部３と連絡させた。さらに、マイクロチャネル１０１’内に堰き止め部（図示しない）を設けた。
【０１５０】
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１０４に作製した。具体的には、マイクロチャネル１０１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。
【０１５１】
マイクロチャネル１０１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１０１’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。
【０１５２】
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１０１および１０１’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１０１および１０１’が覆われるように張り合わせた。
【０１５３】
直径１５μｍのポリスチレン微粒子と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ポリスチレン微粒子上に固定化した。このポリスチレン微粒子を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ポリスチレン微粒子を含む溶液１０μＬを、サンプル注入部１０２’からマイクロチャネル１０１’内に注入した。排出部１０３に吸引ポンプを連結し、吸引ポンプを用いて、このポリスチレン微粒子を含む溶液をマイクロチャネル１０１’内を移動させ、ポリスチレン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、ポリスチレン微粒子から形成された前処理部１０９を作製した。
【０１５４】
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１０１および１０１’内のブロッキングを行った。
【０１５５】
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。この条件で作製した分析装置についての、アディポネクチンの検量範囲は０．２５〜２μｇ／ｍＬであることは確認済みである。
【０１５６】
下記表１に示す様々な濃度の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。
【０１５７】
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サンプル注入部１０２’からマイクロチャネル１０１’を介して１０１内に注入した。吸引ポンプを用いて検出部１０４までこの溶液を移動させ、検出部１０４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１０４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１０１から排出した。
【０１５８】
次いで、ＰＢＳをサンプル注入部１０２’からマイクロチャネル１０１および１０１’内に注入し、マイクロチャネル１０１および１０１’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１０２からマイクロチャネル１０１内に注入した。吸引ポンプを用いて、検出部１０４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１０４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１０４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１０１から排出した。グリシンＮａＯＨバッファー（ｐＨ９．０）を注入部１０２から注入し、マイクロチャネル１０１内を十分に洗浄した。
【０１５９】
次いで、１ｍＭのパラアミノフェニルリン酸の溶液を注入部１０２からマイクロチャネル１０１内に注入し、吸引ポンプを用いて検出部１０４まで移動させ、検出部１０４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。発生した電流を検出部１０４によって検出した。検出された電流の値（ピーク電流値（ｎＡ））から検量線（図８に示す。）を作製した。
【０１６０】
（比較例１）
ポリスチレン微粒子を充填しなかったこと（前処理部を形成しなかったこと）を除いて実施例１にて作成した分析装置と同様の分析装置を作成した。また、実施例１にて使用した標準アディポネクチン溶液の代わりに下記表１に示す様々な濃度の標準アディポネクチン溶液を用いたことを除いて、実施例１と同様の操作を行い、検量線を作製した。
【０１６１】
【表１】
【０１６２】
（結果）
実施例１および比較例１で得られた検量線のグラフを図８に示す。図８によれば、前処理部のある実施例１では、アディポネクチンの検量範囲が０．５〜２０μｇ／ｍＬであるのに対して、前処理部のない比較例１では、アディポネクチンの検量範囲が０．２５〜１ｎｇ／ｍＬである。よって、前処理部を設けることによって、アディポネクチンの検量範囲を高濃度側に設定することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
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を、迅速に複数同時に検出することができる。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】
【０１６４】
１ マイクロチャネル
２ 注入部
３ 排出部
４ 検出部
５ 捕捉物質
６ 前処理部
６’ 前処理部
６’’ 前処理部
７ 捕捉物質
６ａ 柱状構造物
６ｂ 微粒子６ｂ
９ 堰止め部
８ バルブ
２１ マイクロチャネル
２１’ マイクロチャネル
２２ 注入部
２２’ サンプル注入部
２３ 排出部
２４ 検出部
２５ 捕捉物質
２６ 前処理部
２７ 捕捉物質
２８ バルブ
２８’ バルブ
３１ マイクロチャネル
３１’ マイクロチャネル
３２ 注入部
３３ 排出部
３４ 検出部
３４’ 検出部
３６ 前処理部
３６’ 前処理部
３７ 前処理部
３７’ 前処理部
４１ マイクロチャネル
４１’ マイクロチャネル
４２ 注入部
４３ 排出部
４３’ 排出部
４４ 検出部
４４’ 検出部
４６ 前処理部
４６’ 前処理部
４７ 捕捉物質
４７’ 捕捉物質
１００ 基板
１０１ 蓋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、
第１の微小流路に、流体中の物質を検出する第１の検出部が設けられており、
第１の検出部に、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いる分析装置であって、
第１の注入部と第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の前処理部が設けられており、
第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されている
ことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
注入すべき第１の流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、
第１の微小流路に、第１の流体中の物質を検出する第１の検出部が設けられており、
第１の検出部に、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いる分析装置であって、
注入すべき第２の流体を受容する第２の注入部を一端に連結している第２の微小流路をさらに備え、
第２の微小流路の他端が、第１の注入孔と第１の検出部との間の接続部にて第１の微小流路と接続されており、
第２の微小流路内に、第１の流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、
第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されている
ことを特徴とする分析装置。
【請求項３】
注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、
第１の微小流路が、第１の注入部と第１の排出部との間にて分岐しかつ再度合流する第２の微小流路を有しており、
第１の微小流路に、流体中の第１の物質を検出する第１の検出部が設けられており、
第２の微小流路に、流体中の第２の物質を検出する第２の検出部が設けられており、
第１の検出部に、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、検出すべき物質を捕捉する第３の捕捉物質が配置されている分析装置であって、
第１の微小流路の、第１の注入部と第１の検出部との間に、流体中の第１の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、
第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されている、
ことを特徴とする分析装置。
【請求項４】
前記注入部と第２の検出部との間に、第２の物質の濃度を低減させる第２の前処理部が設けられており、
第２の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第４の捕捉物質が配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の分析装置。
【請求項５】
注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、
第１の微小流路の分岐部にて分岐して、流体を排出する第２の排出部を一端に連結している第２の微小流路が形成されており、
分岐部と第１の排出部との間の第１の微小流路に、流体中の第１の物質を検出する第１の検出部が設けられており、
分岐部と第２の排出部との間の第２の微小流路に、流体中の第２の物質を検出する第２の検出部が設けられており、
第１の検出部に、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、検出すべき物質を捕捉する第３の捕捉物質が配置されている分析装置であって
第１の注入部と第１の検出部との間に、流体中の第１の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、
第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されている
ことを特徴とする分析装置。
【請求項６】
前記第１の注入部と第２の検出部との間に、第２の物質の濃度を低減させる第２の前処理部が設けられており、第２の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第４の捕捉物質が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項７】
各前処理部を通過した後の、検出すべき物質の濃度が、第１の捕捉物質が捕捉し得る範囲内であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項８】
前記低減すべき物質の最大モル量が、分析に供されるサンプルに含まれる対象物質のモル量よりも少ないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項９】
第２の捕捉物質のモル量が、分析に供されるサンプルに含まれる対象物質のモル量と第１の捕捉物質のモル量との差であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１０】
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１〜９のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１１】
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を特徴とする請求項１０に記載の分析装置。
【請求項１２】
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請求項１〜１１のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１３】
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１〜１２のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１４】
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１〜１３のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１５】
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１４に記載の分析装置。
【請求項１６】
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１〜１５のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１７】
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１６に記載の分析装置。
【請求項１８】
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１６に記載の分析装置。
【請求項１９】
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１６に記載の分析装置。
【請求項２０】
第１の捕捉物質が前記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１〜１９のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２１】
第２の捕捉物質が前記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１〜２０のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２２】
第１の捕捉物質および第２の捕捉物質が同一物質であることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２３】
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１〜２２のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２４】
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１〜２３のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２５】
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１〜２４のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２６】
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２５に記載の分析装置。
【請求項２７】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１の注入部および第１の排出部の少なくとも一方に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項２８】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１および第２の注入部の両方に、または第１の排出部に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項２９】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１の注入部および第１の排出部の少なくとも一方に連結されていることを特徴とする請求項３または４に記載の分析装置。
【請求項３０】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１の貫通孔に、または第２および第３の貫通孔の両方に連結されていることを特徴とする請求項５または６に記載の分析装置。
【請求項３１】
第１の微小流路が、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、
第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１および第２の貫通孔が設けられており、第１および第２の貫通孔がそれぞれ第１の注入部および第１の排出部と連絡している
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項３２】
第１および第２の微小流路が、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、
第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１、第２および第３の貫通孔が設けられており、第１、第２および第３の貫通孔がそれぞれ第１および第２の注入部および第１の排出部と連絡している
ことを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項３３】
第１および第２の微小流路が、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、
第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１および第２の貫通孔が設けられており、第１および第２の貫通孔がそれぞれ第１の注入部および第１の排出部と連絡している
ことを特徴とする請求項３または４に記載の分析装置。
【請求項３４】
第１および第２の微小流路は、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、
第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１、第２および第３の貫通孔が設けられており、第１の貫通孔が第１の注入部と連絡し、第２および第３の貫通孔がそれぞれ第１および第２の排出部と連絡している
ことを特徴とする請求項５または６に記載の分析装置。
【請求項３５】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１および第２の貫通孔の少なくとも一方に連結されていることを特徴とする請求項３１に記載の分析装置。
【請求項３６】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１および第２の貫通孔の両方に、または第３の貫通孔に連結されていることを特徴とする請求項３２に記載の分析装置。
【請求項３７】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１および第２の貫通孔の少なくとも一方に連結されていることを特徴とする請求項３３に記載の分析装置。
【請求項３８】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１の貫通孔に、または第２および第３の貫通孔の両方に連結されていることを特徴とする請求項３４に記載の分析装置。
【請求項３９】
請求項１〜３８のいずれか一項に記載の分析装置を用いて、サンプルを希釈することなくサンプル中の対象物質を定量的に測定することを特徴とする分析方法。
【請求項４０】
前記対象物質が血液成分である、請求項３９に記載の分析方法。
【請求項４１】
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、請求項３９または４０に記載の分析方法。
【請求項４２】
前記前処理部において対象物質が捕捉されていない場合に分析エラーと判定する、請求項４１に記載の分析方法。
【請求項１】
注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、
第１の微小流路に、流体中の物質を検出する第１の検出部が設けられており、
第１の検出部に、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いる分析装置であって、
第１の注入部と第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の前処理部が設けられており、
第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されている
ことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
注入すべき第１の流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、
第１の微小流路に、第１の流体中の物質を検出する第１の検出部が設けられており、
第１の検出部に、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いる分析装置であって、
注入すべき第２の流体を受容する第２の注入部を一端に連結している第２の微小流路をさらに備え、
第２の微小流路の他端が、第１の注入孔と第１の検出部との間の接続部にて第１の微小流路と接続されており、
第２の微小流路内に、第１の流体中の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、
第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されている
ことを特徴とする分析装置。
【請求項３】
注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、
第１の微小流路が、第１の注入部と第１の排出部との間にて分岐しかつ再度合流する第２の微小流路を有しており、
第１の微小流路に、流体中の第１の物質を検出する第１の検出部が設けられており、
第２の微小流路に、流体中の第２の物質を検出する第２の検出部が設けられており、
第１の検出部に、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、検出すべき物質を捕捉する第３の捕捉物質が配置されている分析装置であって、
第１の微小流路の、第１の注入部と第１の検出部との間に、流体中の第１の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、
第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されている、
ことを特徴とする分析装置。
【請求項４】
前記注入部と第２の検出部との間に、第２の物質の濃度を低減させる第２の前処理部が設けられており、
第２の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第４の捕捉物質が配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の分析装置。
【請求項５】
注入すべき流体を受容する第１の注入部と流体を排出する第１の排出部とを両端に連結している第１の微小流路を備え、
第１の微小流路の分岐部にて分岐して、流体を排出する第２の排出部を一端に連結している第２の微小流路が形成されており、
分岐部と第１の排出部との間の第１の微小流路に、流体中の第１の物質を検出する第１の検出部が設けられており、
分岐部と第２の排出部との間の第２の微小流路に、流体中の第２の物質を検出する第２の検出部が設けられており、
第１の検出部に、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、検出すべき物質を捕捉する第３の捕捉物質が配置されている分析装置であって
第１の注入部と第１の検出部との間に、流体中の第１の物質の濃度を低減させる第１の前処理部が設けられており、
第１の前処理部に、低減すべき物質を捕捉する第２の捕捉物質が配置されている
ことを特徴とする分析装置。
【請求項６】
前記第１の注入部と第２の検出部との間に、第２の物質の濃度を低減させる第２の前処理部が設けられており、第２の前処理部には、低減すべき物質を捕捉する第４の捕捉物質が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項７】
各前処理部を通過した後の、検出すべき物質の濃度が、第１の捕捉物質が捕捉し得る範囲内であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項８】
前記低減すべき物質の最大モル量が、分析に供されるサンプルに含まれる対象物質のモル量よりも少ないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項９】
第２の捕捉物質のモル量が、分析に供されるサンプルに含まれる対象物質のモル量と第１の捕捉物質のモル量との差であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１０】
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１〜９のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１１】
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を特徴とする請求項１０に記載の分析装置。
【請求項１２】
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請求項１〜１１のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１３】
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１〜１２のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１４】
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１〜１３のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１５】
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１４に記載の分析装置。
【請求項１６】
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１〜１５のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１７】
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１６に記載の分析装置。
【請求項１８】
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１６に記載の分析装置。
【請求項１９】
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１６に記載の分析装置。
【請求項２０】
第１の捕捉物質が前記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１〜１９のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２１】
第２の捕捉物質が前記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１〜２０のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２２】
第１の捕捉物質および第２の捕捉物質が同一物質であることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２３】
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１〜２２のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２４】
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１〜２３のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２５】
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１〜２４のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２６】
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２５に記載の分析装置。
【請求項２７】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１の注入部および第１の排出部の少なくとも一方に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項２８】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１および第２の注入部の両方に、または第１の排出部に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項２９】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１の注入部および第１の排出部の少なくとも一方に連結されていることを特徴とする請求項３または４に記載の分析装置。
【請求項３０】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１の貫通孔に、または第２および第３の貫通孔の両方に連結されていることを特徴とする請求項５または６に記載の分析装置。
【請求項３１】
第１の微小流路が、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、
第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１および第２の貫通孔が設けられており、第１および第２の貫通孔がそれぞれ第１の注入部および第１の排出部と連絡している
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項３２】
第１および第２の微小流路が、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、
第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１、第２および第３の貫通孔が設けられており、第１、第２および第３の貫通孔がそれぞれ第１および第２の注入部および第１の排出部と連絡している
ことを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項３３】
第１および第２の微小流路が、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、
第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１および第２の貫通孔が設けられており、第１および第２の貫通孔がそれぞれ第１の注入部および第１の排出部と連絡している
ことを特徴とする請求項３または４に記載の分析装置。
【請求項３４】
第１および第２の微小流路は、表面上にマイクロチャネルが形成されている第１の基板と、該マイクロチャネルを覆う第２の基板とによって形成されており、
第１および第２の基板の少なくとも１つを貫く第１、第２および第３の貫通孔が設けられており、第１の貫通孔が第１の注入部と連絡し、第２および第３の貫通孔がそれぞれ第１および第２の排出部と連絡している
ことを特徴とする請求項５または６に記載の分析装置。
【請求項３５】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１および第２の貫通孔の少なくとも一方に連結されていることを特徴とする請求項３１に記載の分析装置。
【請求項３６】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１および第２の貫通孔の両方に、または第３の貫通孔に連結されていることを特徴とする請求項３２に記載の分析装置。
【請求項３７】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１および第２の貫通孔の少なくとも一方に連結されていることを特徴とする請求項３３に記載の分析装置。
【請求項３８】
流体の移動を促進する駆動手段が、第１の貫通孔に、または第２および第３の貫通孔の両方に連結されていることを特徴とする請求項３４に記載の分析装置。
【請求項３９】
請求項１〜３８のいずれか一項に記載の分析装置を用いて、サンプルを希釈することなくサンプル中の対象物質を定量的に測定することを特徴とする分析方法。
【請求項４０】
前記対象物質が血液成分である、請求項３９に記載の分析方法。
【請求項４１】
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、請求項３９または４０に記載の分析方法。
【請求項４２】
前記前処理部において対象物質が捕捉されていない場合に分析エラーと判定する、請求項４１に記載の分析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２２０７６８（Ｐ２０１１−２２０７６８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８７３３（Ｐ２０１０−８８７３３）
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【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２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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