CN101523222B - 微量分析测定装置及使用该装置的微量分析测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微量分析测定装置及使用该装置的微量分析测定方法，所述微量分析测定装置制造容易、能够以少量的受试物进行多个分析测定，特别是能够对多个浓度不同的受试物、不同的被分析物同时容易地进行分析测定。一种微量分析测定装置，其包括：m行、n列的检测部，其分别与废液用微流路连通，m行、n列的腔室，其通过混合流路与各检测部连通，n条第1微流路，每条第1微流路通过被动阀分别与各行的腔室连通，m条第2微流路，每条第2微流路通过被动阀分别与各列的腔室连通，以及第3微流路，其与各腔室相连通，并用于供给气体和/或清洗液。

Description

微量分析测定装置及使用该装置的微量分析测定方法
技术领域
本发明涉及微量分析测定装置及使用该装置的微量分析测定方法，特别是涉及可以同时并列地进行多个测定的微量分析测定装置及使用该装置的微量分析测定方法。
背景技术
随着近年来半导体产业中微细加工技术的发展，利用微芯片的分析仪器有所应用，所述微芯片是在硅、玻璃等基板上集成微流路、反应器、用于检测的电极等化学分析所必需的要素而得到的。用于DNA、蛋白质的分析的使用了微芯片的电泳装置已经开发成功并实现了商品化。这种使用微芯片的分析装置(微量分析系统，μ-Total Analysis System，μ-TAS)使得化学分析实验的集成化、高处理能力、节省资源、节省空间以及低释放成为可能，目前全球规模地进行各种微芯片的开发。作为开发中的各种微芯片的具体例子，可以列举出：以生化分析为中心进行电泳、色层析的分离用微芯片，进行免疫测定、酶分析的测定用微芯片，以及进行聚合酶链反应(PCR)的合成反应用微芯片。这些微芯片携带、运输方便，因此，期待着通过使用这些微芯片，使得取样现场的环境分析、在病床上进行高精度临床试验成为可能。
作为使用这种微芯片的测定装置，例如专利文献1公开了以下装置。即，在专利文献1所公开的通过光学方法对流体样品中的特异结合物进行测定的装置中，具有至少一个表面上固定有第1特异结合成员的反应部，所述第1特异结合成员能够与结合有第2特异结合成员的被测定物质特异性结合来构成所述特异结合物，所述第2特异结合成员上结合有荧光标记或光散射标记。此外，在具有出光侧边缘面的透明波导的一面上隔着第一空间层叠层有透明基材层，在其它面上隔着第二空间层叠层有光吸收层。所述第一空间层和第二空间层是相互连通的、用于注入流体样品的层。这里，波导的折射率大于流体样品的折射率。
此外，在专利文献2中，作为能够同时进行多个测定的方法，公开了下述的芯片式生物测定方法(オンチツプバイオアツセイ方法)。此处，在微孔芯片的下面固定有细胞导入用微流体芯片，在微孔芯片与细胞导入用微流体芯片之间形成有多个细微的细胞导入用流路，其中，所述微孔芯片由排列成格子状的多个微孔贯通而成的基板构成。通过该流路，悬浮的细胞流入微孔芯片的微孔中。然后，在微孔芯片的上面固定被检测物质导入用微流体芯片，并使得该被检测物质导入用微流体芯片的多个微细的被检测物质导入用流路与所述多个微细的细胞导入用流路相交叉，这样在微孔芯片与被检测物质导入用微流体芯片之间形成多个微细的被检测物质导入用流路。被检测物质通过该流路流入，与微孔芯片的微孔内的细胞接触，在指定时间后或以一定的时间间隔在位检测被检测物质对细胞造成的影响的程度。
专利文献1：特开2005-140682号公报
专利文献2：特开2005-46121号公报
发明内容
然而，在使用专利文献1所述的光学测定装置时，使用一个装置仅能对一种被检测物进行测定，无法使用一个装置同时对多种不同的被检测物进行测定。
此外，在专利文献2所述的芯片式生物测定方法中，基于期望的混合比进行正确的混合是困难的。此外，在导入被测物、试剂时，必须进行于芯片相连的输液泵或阀操作。所以，被测物、试剂的导入操作繁琐。因此，在采用专利文献2所述的芯片式生物测定方法时，为了以高重现性进行定量测定，需要高超的技艺，容易且稳定地进行测定是困难的。
鉴于上述缺陷，本发明的目的是提供一种微量分析测定装置及使用该装置的微量分析测定方法，所述微量分析测定装置制造容易、能够以少量的被测物进行多个分析测定，特别是能够对多个浓度不同的被测物、不同的被分析物同时容易地进行分析测定。
本发明的微量分析测定装置包括：
分别与废液用微流路连通的m行、n列的检测部，
通过混合流路与各检测部连通的m行、n列的腔室，
n条第1微流路，每条第1微流路通过被动阀分别与各行的同一列的腔室连通，
m条第2微流路，每条第2微流路通过被动阀分别与各列的同一行的腔室连通，以及
与各腔室相连通、用于供给气体和/或清洗液的第3微流路。
在所述检测部中，采用光学测定方法或电化学测定方法等适当的测定方法进行测定。将m×n个检测部纵横间隔基本上相等地设置成m行、n列。m和n为正整数。m和n过小，则一次能够分析测定的数目减少。另一方面，m和n过大，则存在装置大型化、制造困难等缺点。因此，m和n分别优选为2～10，更优选为3～6。分别将腔室和混合流路纵横间隔基本上相等地设置成m行、n列。即，腔室和混合流路分别设置有m×n个。
第1微流路设置有n条，并且通过被动阀分别与各列上的腔室连通。因此，能够在被动阀处称取仅为一定量的从第1微流路的一个端部供给的液体，并将该称取的液体供给至腔室。优选n条第1微流路彼此独立。因为这样就能够向检测部供给浓度、种类不同的n种液体。
第2微流路设置有m个，并且通过被动阀分别与各行上的腔室连通。因此，能够在被动阀处称取仅为一定量的从第2微流路的一个端部供给的液体，并将该称取的液体供给至腔室。优选m条第2微流路彼此独立。因为这样就能够向检测部供给浓度、种类不同的m种液体。
第1微流路和第2微流路通过被动阀将被测物、试剂等液体分配供给至呈矩阵状配置的多个腔室的每一个中，每个腔室分配供给一定量的被测物、试剂。因此，优选在第1微流路的上游侧端部和第2微流路的上游侧端部分别连接气泵等气体发出源。气体发出源可以直接连接，也可以通过被测物存留部或试剂贮存器连接。
腔室通过混合流路与检测部相连接。在第1微流路称取的液体与在第2微流路称取的液体均供给至腔室，并且一边在混合流路中混合一边被送至检测部。混合流路的形状只要是能够使得第1微流路称取的液体与在第2微流路称取的液体相互混合的形状即可，例如，可以列举出流路曲折往复的形状等。混合流路的直径可以在局部增大。此外，混合流路可以具有左右非对称的壁面。
在腔室的与连通有混合流路的一侧相反的一侧的上游侧，连接有第3微流路。第3微流路供给气体和/或清洗液，以便将供给到腔室的液体送至检测部和/或对腔室和检测部进行清洗，为了供给气体和/或清洗液，在第3微流路的上游侧的一端部连接有清洗液贮存器和气泵等气体发出装置。
检测部连接有废液用微通路。废液用微通路的其它端部与大气连通，在输送液体时，体系内的气体从该其它端部排出，此外，不需要的废液也可以从该其它端部排出。而且，“与大气连通”包括与大容量容器相连接，也包括与具有气体扩散透过膜的容器相连接。
上述微量分析测定装置是组装于微芯片等中并使用少量的被测物来进行分析测定的装置，因此，腔室和检测部容积的大小优选在皮升～微升数量级，为了准确地进行分析测定，优选供给至腔室的液体能够充满检测部，因此，优选腔室的容积在检测部的容积以上。
优选在基板内形成废液用微流路、检测部、混合流路、腔室、被动阀、第1微流路、第2微流路以及第3微流路。然而，在同一基板内形成全部的上述部件是困难的，因此，也可以分多个基板来形成，然后将多个基板层叠起来并使其贴合。优选例如：通过在第1基板的一面与第2基板的一面之间叠层第3基板，形成检测部、腔室、被动阀、第1微流路、第2微流路、第3微流路以及废液用微流路；并且，在第1基板的一面上形成有混合流路用凹部、腔室用凹部、第1微流路用凹部、与第1微流路用凹部和腔室用凹部连通的被动阀用凹部以及第3微流路用凹部，并且在第2基板的一面上形成有第2微流路用凹部、与第2微流路用凹部连通的被动阀用凹部以及废液用微流路用凹部，在第3基板上形成有检测部用贯通孔、以及连通与第2微流路连通的被动阀和腔室用凹部的贯通孔。
本发明的第1微量分析测定方法的特征是：向上述本发明的微量分析测定装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含被分析物的被测物和含与被分析物特异性结合的识别分子的试剂，在被动阀处进行称取后送至腔室形成混合液，在腔室和混合流路中进行混合并反应，然后将混合液送至检测部，使混合液中未反应的识别分子与固定于检测部的标准物质结合，对检测部进行清洗后，利用产生荧光、光散射或吸光的光学标记，采用光学方法对结合了标准物质的识别分子进行测定。
代表性的上述与被分析物特异性结合的识别分子是将与被分析物特异性结合的分子与用于定量的标记物质结合在一起而得到的。作为标记物质，优选使用光学标记、酶标记、金属标记等。光学标记是指产生荧光、光散射或吸光、化学发光等光学效果的光学标记，特别是发出荧光的光学标记称为荧光标记。荧光标记是在受到光线照射时通过转换光线来产生荧光的物质。作为荧光标记的具体例子，可以列举出例如：在受到光线照射时产生荧光的化合物，含有该产生荧光的化合物的合成树脂粒子等。在使用酶标记、金属标记时，通过从所述第3微流路导入与这些标记相互作用而发光的试剂，可以构成与光学标记相似的发光体系。
作为产生荧光的化合物的具体例子，可以列举出例如：异硫氰酸荧光素、荧光素、荧光素-N-羟基琥珀酰亚胺酯、6-((4-(4，4-二氟-5-2-噻吩基)4-4-硼杂-3a，4a-二氮杂-5-苯并二茚-3-基)苯氧基)乙酰基)氨基)己酸、琥珀酰亚胺酯(スクシンイミジルエステル)、4-乙酰胺基-4’-异氰酸酯基茋-2，2’-二磺酸、7-氨基-4-甲基香豆素、7-氨基-4-三甲基香豆素、N-4-苯胺基-1-萘基)马来酰亚胺、丹磺酰氯、4’6-二脒基-2-苯基吲哚、5-(4，6-二氯代三嗪-2-基)氨基荧光素、4，4’-二异硫氰酸酯基茋-2，2’-二磺酸、曙红异硫氰酸酯、赤藓红B、荧光胺(フルオレサミン)、荧光素-5(6)-羧酰胺己酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、5-异硫氰酸酯二乙酸盐、4-甲基伞形酮、邻苯二醛、QFITC、罗丹明B异硫氰酸酯、硫酸罗丹明101酰氯、四甲基罗丹明异硫氰酸酯、2’，7’-二氟荧光素、花青类染料、罗丹明、稀土金属络合物等，特别优选荧光寿命长的稀土金属络合物。
光散射标记是在受到光线照射时能够使光线发生散射的化合物或微粒。作为光散射标记的具体例子，可以列举出例如：金、银等金属的胶体微粒凝聚体，CdS、CdSe等硫属元素化物微粒，聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚(甲基)丙烯酸树脂等聚合物微粒，硅胶、氧化铝、氧化钛等无机氧化物微粒，以及由上述的2种以上组合而成的芯壳微粒等。上述聚合物微粒和无机氧化物微粒也可以是经过染色的，上述聚合物微粒和无机氧化物微粒中还可以分散有荧光分子或金属纳米粒子。光散射标记也可以具有对波长具有依赖性的光散射特性。
所述与被分析物特异性结合的分子能够与被测定物质特异性地结合。
因而，所述与被分析物特异性结合的分子的种类因被分析物和标准物质而不同，作为该分子的具体例子，可以列举出例如选自酶、微生物、抗原、抗体、抗体片段、凝集素、受体、离子载体、质子泵、生物膜、人工生物分子、DNA分子、RNA分子、PNA分子、膜蛋白、核内受体、适体、糖链、糖蛋白、金属蛋白中的1种或它们的混合物。
所述标准物质是对所述与被分析物特异性结合的分子的作用与被分析物对所述与被分析物特异性结合的分子的作用相同的物质。标准物质可以是与被分析物结构完全相同的分子或物质，也可以是具有对应于与被分析物特异性结合的分子的识别部分的结构的分子或物质。作为标准物质的具体例子，可以列举出例如：酶、微生物、抗原、抗体、抗体片段、凝集素、受体、离子载体、质子泵、生物膜、人工生物分子、DNA分子、RNA分子、PNA分子、蛋白、氨基酸、糖链、糖蛋白、金属蛋白、金属离子等。
因而，在采用免疫测定方法时，使用被分析物、标准物质，并使用抗体或抗原，作为与被分析物特异性结合的分子，使用与其特异性反应的抗原或抗体。
本发明的第2微量分析测定方法的特征在于：向本发明的微量分析测定装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含被分析物的被测物和含与被分析物特异性结合的识别分子的试剂，在被动阀处进行称取后送至腔室形成混合液，在腔室和混合流路中进行混合反应，然后将混合液送至检测部，使混合液中未反应的识别分子与固定于检测部的标准物质结合，对检测部进行清洗后，采用电化学方法对与标准物质结合了的识别分子进行测定。识别分子是用电化学响应大的化合物或物质标记的。
除采用电化学方法对与标准物质结合了的识别分子进行测定之外，本发明的第2微量分析测定方法与本发明的微量分析测定方法相同。在本发明中，可以采用传统公知的任意电化学测定方法，作为电化学测定方法的具体例子，可以列举出例如：伏安法、溶出伏安法(stripping voltammetry)、安培滴定法、电位测定法、电量分析法等。在采用这些电化学测定方法时，作为施加的电压或电流的波形的具体例子，可以列举出例如：适合的脉冲波、微分脉冲波、三角波、阶梯波等。
本发明的第3微量分析测定方法的特征在于：向本发明的微量分析测定装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含被分析物的被测物和通过与被分析物特异性反应、或添加第三成分而显色或发光，或者直接显色或发光的试剂；在被动阀处进行称取后送至腔室形成混合液，在腔室和混合流路中进行混合反应，然后在检测部对混合液的显色或发光进行测定。当需要添加第三成分时，可以从例如第3微流路导入。
作为修饰在与被分析物特异性反应的物质上的化合物的具体例子，可以列举出过氧化物酶、碱性磷酸酶等酶；作为因反应而显色或发光的试剂的具体例子，可以列举出四甲基联苯胺、AMPREX RED、鲁米诺等。
本发明的第4微量分析测定方法的特征是：向本发明的微量分析测定装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含被分析物的被测物和含有与被分析物特异性反应从而凝聚的物质的试剂，在被动阀处进行称取后送至腔室作为混合液，在腔室和混合流路中进行混合反应，然后在检测部对混合液的浊度进行测定。
作为修饰在与被分析物特异性反应的物质上的化合物的具体例子，可以列举出脂质膜、胶体金、胶乳粒子等。
本发明的第5微量分析测定方法的特征是：向本发明的微量分析测定装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含被分析物的被测物和含与被分析物特异性结合的识别分子的试剂，在被动阀处进行称取后送至腔室作为混合液，使固定在腔室内的其它被分析物识别分子、被分析物和来自试剂的识别分子连接成夹心状，然后，由第3微流路导入可被识别分子的标记酶消化的物质的溶液来置换腔室内的混合溶液，将用标记酶消化而得到的生成物导入检测部，在检测部对其进行捕捉，在检测部测定通过被捕捉到检测部的标记酶进行消化而得到的生成物的浓度来间接地求出被测物中的被分析物浓度。
具体而言，可以采用如下形式：使用硫胆碱酯酶作为标记酶、使用硫胆碱作为通过标记酶进行消化的物质、使用硫醇作为通过标记酶进行消化而得到的生成物，在检测部中包含金或银等贵金属。此时，在检测部中，硫醇等用标记酶消化得到的生成物被捕捉。贵金属膜上的硫醇可以通过表面等离子体(plasmon)吸收检测或电化学检测来定量。
此外，也可以使用醇氧化酶作为标记酶、使用小分子醇作为用标记酶消化的物质、使用醛作为用标记酶消化得到的生成物。此时，在检测部中，与小分子醇的氧化物相对应的醛被捕捉。因此，检测部可以包含下述分子修饰，所述分子修饰具有例如用于捕捉小分子醛的胺类等碱官能团。
(发明效果)
本发明能够提供一种微量分析测定方法，其制造容易、能够以少量的被测物进行多个分析测定，特别是能够容易地同时对多个浓度不同的被测物、不同的被分析物并列进行分析测定。
附图说明
图1为基板1a的平面图。
图2为基板1b的平面图。
图3为示出基板1b的主要部分的放大平面图。
图4为基板2a的平面图。
图5为示出基板2a的主要部分的放大平面图。
图6为基板2b的平面图。
图7为第3基板的平面图。
图8为微量分析测定装置的图2所示A-A截面图。
图9为微量分析测定装置的图2所示B-B截面图。
图10为示意说明图，其用于说明被动阀的原理。
图11为示意说明图，其用于说明被动阀的原理。
图12为示意说明图，其用于说明被动阀的原理。
图13为第4实施方式的微量分析测定装置中的基板1a的平面图
符号说明
1......第1基板
1a......基板
1b......基板
2......第2基板
2a......基板
2b......基板
3......第3基板
4......第1微流路
5......第2微流路
6......第3微流路
7......废液用微流路
8、9......被动阀
10......腔室
11......检测部
12......混合流路
具体实施方式
(第1实施方式)
首先，参照附图说明被动阀的原理。图10～12为示意说明图，其用于说明被动阀的原理。
在流路C和流路D之间设置有流路E和流路F。流路E连接于流路C。流路E的端部通过流路F与流路D相连。
如图10所示，向流路C导入液体13，则液体13会被引入流路E。当流路E比较粗时，液体13因向流路C导入液体的压力而被引入流路E。在流路E比较细的情况下，当流路E具有容易湿润的流路壁时，由于毛细管引力，液体13容易被引入流路E。另一方面，在流路E比较细的情况下，当流路E具有不易湿润的流路壁时，可以从流路C侧通过施加适当的压力来将液体13压入流路E。需要说明的是，“不易湿润的流路壁”可以与“毛细管引力不易起作用的流路壁”互换。
当流路C和流路E具有易湿润性的流路壁时，如果流路E比流路C细，则液体13因更强毛细管引力而自发地进入流路C流路E。当流路C和流路E具有不易湿润性的流路壁时，通过从流路C侧对液体13施加适当的压力，能够将液体13导入流路E。
流路F比流路C、流路D和流路E细，因此，液体13停止于流路F的入口界面或出口界面。
具体而言，到达流路F的流路E侧端面的液体13，当流路F具有难湿润性的流路壁时，如图10和11所示，液体13因流路F的毛细管斥力而堵滞，不会流进流路F。而当流路E具有不易湿润性的流路壁时，因为流路F的毛细管斥力比流路E的毛细管斥力更强，所以液体13也不会进入流路F。
另一方面，当流路F具有易湿润性的流路壁时，如图12所示，到达流路F的流路D侧端面的液体13因流路F的毛细管引力而进入流路。而因为流路F比流路D细，液体13因毛细管引力而停止于流路F的出口界面，液体13不会进入流路D。
而且，当位于流路F出口的流路壁与流路D的流路壁之间并非直角、而是构成圆滑曲面时，存在下述隐患：流路下的出口的毛细管引力变小，有可能会有一点儿液体漏到流路D中。此外，将流路F的出口界面成形为直角是困难的。因此，流路F优选由具有不易湿润性的流路壁形成。
而且，“不易湿润性”是指满足下述情况的流路壁的性质，所述情况为：当液体被引入流路C时，其不能依靠原来的压力通过流路，液体停止在流路内；一般是指液体与流路壁的接触角为90度以上。
在流路E内导入流体后，对于残留在流路C内的液体13，例如在流路C的两端部形成适当的压力差等，来使液体13移动至流路C内的不与流路E相接触的部分。也可以从流路C内移除液体13。此时，流路E内的液体13通常不返回流路C内。因此，能够称取与流路E的容积或与流路E与流路F的总容积相应体积的液体。
在流路C和流路D之间形成合适的压力差等，使得流路C的压力比流路D的压力稍大，这样，可以将在流路E或流路E和流路F内称取的液体13移送至流路D。
下面，参照图1～9对本实施方式的微量分析测定装置进行说明。图1为基板1a的平面图，图2为基板1b的平面图。如图8所示，通过叠层基板1a和基板1b来形成第1基板1。图3为显示基板1b的主要部分的放大平面图。图4为基板2a的平面图，图6为基板2b的平面图。如图8所示，通过叠层基板2a和基板2b来形成第2基板2。图5为显示基板2a的主要部分的放大平面图。图7为第3基板3的平面图。图8为微量分析测定装置的A-A截面图，图9为微量分析测定装置的B-B截面图。而且，在该微量分析测定装置中m＝n＝4。
如图2所示，在微量分析测定装置中形成有第1微流路用贯通孔41、42、43、44和第3微流路用贯通孔61、62、63、64。第3微流路用贯通孔61、62、63、64等间隔平行设置。第3微流路用贯通孔61、62、63、64中的每一个均在其一端部与第3微流路用贯通孔6连接。
细长形状的16个腔室用贯通孔1011、1012、1013、1014......1043、1044呈4行4列等间隔设置。第1列的腔室用贯通孔1011......1041在上游侧与第3微流路用贯通孔61连通。第2列的腔室用贯通孔1012......1042在上游侧与第3微流路用贯通孔62连通。第3列的腔室用贯通孔1013......1043在上游侧与第3微流路用贯通孔63连通。第4列的腔室用贯通孔1014......1044在上游侧与第3微流路用贯通孔64连通。
在第1微流路用贯通孔41上等间隔地连接有被动阀用贯通孔811......841。在第1微流路用贯通孔42上等间隔地连接有被动阀用贯通孔812......842。在第1微流路用贯通孔43上等间隔地连接有被动阀用贯通孔813......843。在第1微流路用贯通孔42上等间隔地连接有被动阀用贯通孔814......844。如图3所示，各被动阀8具有阀81和称量部82，称量部82由比第1微流路4细的微流路构成。形成的阀81比称量部82和腔室10中的任何一个都细，并且连接于对应的腔室10。
在各腔室用贯通孔1011、1012、1013、1014......1043、1044的下游侧，连接有混合流路用贯通孔1211、1212、1213、1214......1243、1244。混合流路用贯通孔12为微流路，其为呈直角弯曲往复的形状。换言之，混合流路用贯通孔12在中途数次弯曲，其两端朝向同一方向。混合流路用贯通孔12的下游侧与在叠层第3基板3时所形成的检测部11相连接。而且，图2中所示的符号1111、1112、1113、1114......1143、1144示出了在叠层图7所示的第3基板3时所形成的检测部11的位置。
通过在由基板1a和基板1b形成的第1基板1上叠层，在一面上形成混合流路12用凹部、腔室10用凹部、第1微流路5用凹部、与第1微流路用凹部和腔室10用凹部连通的被动阀8用凹部、以及第3微流路6用凹部。
如图4所示，在基板2a上形成有等间隔平行配置的第2微流路用贯通孔51、52、53、54、和等间隔平行配置的废液用微流路用贯通孔71、72、73、74。废液用微流路用贯通孔71、72、73、74分别在一端部与废液用微流路用贯通孔7相连接。
在第2微流路用贯通孔51上连接有被动阀用贯通孔911、912、913、914。在第2微流路用贯通孔52上连接有被动阀用贯通孔921......924。在第2微流路用贯通孔53上连接有被动阀用贯通孔931......934。在第2微流路用贯通孔54上连接有被动阀用贯通孔941......944。如图5所示，各被动阀9具有阀91和称量部92，形成的称量部92比第2微流路5细。形成的阀91比称量部92和腔室10中的任何一个都细。而且，图5所示的阀91的端部91a连接于图3所示的腔室10。
在图7中，第3基板3上呈4行4列等间隔地形成有16个阀用贯通孔9311、9312、9313、9314......9343、9344。阀用贯通孔93的粗细、形状与阀91相同。与叠层第3基板3与基板2a时对应的阀用贯通孔93与阀91相连接，同时，与叠层第3基板3与基板1b时对应的阀用贯通孔93与腔室10相连接。
如图5所示，在废液用微流路用贯通孔71、72、73和74上各连接有4个、总计连接有16个突起贯通孔71。形成的废液用微流路用贯通孔71、72、73、74与检测部11连通。
在图7中，第3基板3上呈4行4列等间隔地形成有16个检测部用贯通孔1111、1112、1113、1114......1143、1144。检测部用贯通孔1111、1112、1113、1114的形成使得：在叠层第3基板与基板2a时，废液用微流路用贯通孔71的各突起贯通孔71与检测部用贯通孔1111、1112、1113、1114相连，废液用微流路用贯通孔72的各突起贯通孔71与检测部用贯通孔1121......1124相连，废液用微流路用贯通孔73的各突起贯通孔71与检测部用贯通孔1131......1134相连，废液用微流路用贯通孔74的各突起贯通孔71与检测部用贯通孔1141、1142、1143、1144相连。
通过叠层基板2a和基板2b形成第2基板2，其一面上形成有第2微流路用凹部、与第2微流路用凹部连接的被动阀用凹部9、以及废液用微流路用凹部7。
在基板2a、基板2b以及第3基板3上形成有贯通孔411～414、421～424、431～434、441～444、451～444和461～464。形成的贯通孔411～414、421～424、431～434、441～444、451～444、461～464使得在依次叠层基板1b、第3基板3、基板2a以及基板2b时，贯通孔411、421和431与第1微流路用贯通孔41的一端部连接。相似地，形成的贯通孔412～414、422～424、432～434分别与第1微流路用贯通孔42～44的一端部(在图2中为上侧端部)连接。形成的贯通孔441～444、451～454、461～464分别与第1微流路用贯通孔41～44的其它端部连接。因此，如果从贯通孔43供给液体，则液体经由贯通孔42、贯通孔41、第1微流路4、贯通孔44、贯通孔45，从贯通孔46排出。
在基板2a、基板2b以及第3基板3上形成有贯通孔511～514、521～524、531～534、541～544、551～544和561～564。形成的贯通孔511～514、521～524、531～534、541～544、551～544、561～564使得在依次叠层基板1b、第3基板3、基板2a以及基板2b时，贯通孔511、521和531与第2微流路用贯通孔51的一端部连接。类似地，形成的贯通孔512～514、522～524、532～534分别与第2微流路用贯通孔52～54的一端部连接。形成的贯通孔541～544、551～554、561～564分别与第2微流路用贯通孔51～54的其它端部连接。因此，如果从贯通孔53供给液体，则液体经由贯通孔42、贯通孔41、第2微流路5、贯通孔54、贯通孔55，从贯通孔56排出。
在第3基板3、基板2a以及基板2b上形成有贯通孔61、62和63。形成的贯通孔61、62、63在依次叠层基板1b、第3基板3、基板2a以及基板2b时，与第3微流路用贯通孔6的一端部连接。因此，从第3微流路6排出的废液或气体经由贯通孔61和贯通孔62，从贯通孔63排出。
检测部11、腔室10、被动阀8和9、第1微流路4、第2微流路5、第3微流路6以及废液用微流路7由第1基板1、第2基板2和第3基板3构成。向第1微流路4、第2微流路5和第3微流路6注入液体的注入口以及从第1微流路4、第2微流路5、第3微流路6和废液用微流路7排出液体的排出口均开口于第2基板2，具体而言均开口于基板2b。
而且，本实施方式的微量分析测定装置采用光学测定方法、电化学测定方法等测定方法来实施测定，因此，优选检测部上下至少一面的基材是透明的。特别是当在第1基板1中与检测部对应的表面固定与被分析物等同的标准物质来进行测定时，优选至少第2基板2中与检测部对应的部分为透明的。
作为基板的材料，可以列举出例如：聚二甲基硅氧烷(PDMS)、玻璃、硅、光反应性树脂或其它树脂、金属、陶瓷、金刚石类碳、以及上述这些的组合。
作为基板的制作方法，可以列举出例如：机械加工、以射出成形或压缩成形为代表的转印技术、干式蚀刻(RIE、IE、IBE、等离子体蚀刻、激光蚀刻、反应性离子蚀刻、激光烧蚀、喷射加工、放电加工、LIGA、电子束蚀刻、FAB)、湿式蚀刻(化学侵蚀)、光造型或陶瓷装涂(敷詰)等一体成形、将各种物质涂布、蒸镀、溅射、堆积为层状，并通过部分除去来形成微细结构物的表面微加工、由膜带等1张以上的片状物质形成开口部分来形成沟槽的方法、使用喷墨器或分配器滴加流路构成材料进行注入来形成的方法，等等。
作为各基板的贴合方法，可以列举出例如：使用粘结剂的粘结，使用底涂的树脂接合，扩散接合，阳极接合，共晶接合，热熔粘，超声波接合，激光熔融，使用溶剂或溶解溶媒的贴合，使用粘合带、粘结带、表面官能团交联、压合、自吸附剂的结合，物理保持、凹凸的配合。
在本实施方式中，对5张基板贴合而成的微量分析测定装置进行了说明，但也可以以下这样来构成微量分析测定装置：分别一体化地制造由基板1a和基板1b叠层而成的形状的第1基板、以及由基板2a和基板2b叠层而成的形状的第2基板，由第1基板、第3基板和第2基板这3张基板来构成微量分析测定装置。
本实施方式的微量分析测定装置的构成如上述，本实施方式的微量分析测定装置制造容易、能够减少被测物、试剂的死体积(dead volume)，而且能够实现装置整体的省空间化和低成本化。
此外，在本实施方式的微量分析测定装置中，设置有多个检测部11，并且对于每个检测部11设置有该检测部11专用的被动阀8和9、以及腔室10。因此，各检测部11的测定实质上是同时并列进行的。各被动阀8、9处的称取量不同，这样可以向多个检测部11导入被测物与用于检测被分析物的试剂的混合比例不同的混合液。因此，对于一种被测物，能够使用同一微量分析测定装置对被测物与用于检测被分析物的试剂的混合比例不同的多种混合液同时并列地进行测定。
此外，各被动阀处的称取量相同，这样可以按行或按列改变供给于多个检测部11的被测物或试剂。因此，对于不同的多种被测物，能够使用同一微量分析测定装置同时进行测定，而且，还能够使用同一微量分析测定装置同时并列地进行下述测定，所述测定是使用不同种类的试剂针对同一被测物进行的多个被分析物的测定。
这样，根据本实施方式的微量分析测定装置，能够同时并列地进行多个种类的测定。具体而言，在本实施方式中，总计设置了16个检测部11，因此，使用一个微量分析测定装置最多可以同时进行16种测定。
接下来，对使用本实施方式的微量分析测定装置的微量分析测定方法进行说明。首先，在检测部11的第1基板1的表面上固定与被分析物等同的标准物质。然后，向第1微流路4供给含被分析物的被测物，在被动阀8处称取含被分析物的被测物。另一方面，从第2微流路5供给含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂，在被动阀9处称取含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂。
例如通过向第1微流路4供给来自气体发出源的气体来进行加压，从而将在被动阀8处称取出的规定量的含被分析物的被测物从称量部82经由阀81输送至腔室10。例如通过向第2微流路5供给来自气体发出源的气体来进行加压，从而将在被动阀9称取出的规定量的含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂从称量部92经由阀91和阀用贯通孔93输送至腔室10。在腔室10内，含被分析物的被测物与含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂相互混合，从而形成混合液。
通过向第3微流路6侧供给来自气体发出源的气体来进行加压，从而将腔室10内的混合液经由混合流路12输送至检测部11。混合液在混合流路12中进一步均匀混合，混合液内的被分析物和与被分析物特异性结合的识别分子进行反应。在检测部11内，固定在检测部11的第1基板面11a上的与被分析物等同的标准物质与混合液中未反应的识别分子结合。然后，清洗检测部11，利用产生荧光、光散射或吸光的光学标记采用光学方法对与固定在第1基板面11a上的标准物质结合了的识别分子进行测定。
(第2实施方式)
上述第1实施方式中，对使用了含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂的微量分析测定方法进行了说明，但也可以使用与被分析物特异性反应从而显色或发光的试剂来代替含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂。此时，在检测部11中对上述试剂的显色或发光进行检测。
(第3实施方式)
还可以使用包含与被分析物特异性反应从而凝聚的物质的试剂来代替上述第1实施方式中的含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂。此时，在检测部11中对混合液的浊度进行检测。
(第4实施方式)
图13为第4实施方式的微量分析测定装置中的基板1a的平面图。该第4实施方式的微量分析装置与上述第1实施方式的微量分析测定装置的不同在于：其具有断流阀20a、20b、20c和20d，试剂贮存器21a、21b、21c和21d，以及作为气体发出源的泵22a、22b、22c和22d。具体而言，在本实施方式中，各第1微流路用贯通孔41、42、43、44的位于图13上侧的下游侧端部设置有断流阀20a、20b、20c和20d。另一方面，在各第1微流路用贯通孔41、42、43、44的位于图13下侧的上游侧端部通过试剂贮存器21a、21b、21c和21d与泵22a、22b、22c和22d相连接。
因此，通过将在被动阀8称取的液体预先储存于试剂贮存器21a、21b、21c和21d，可以容易地通过操作泵22a、22b、22c和22d将液体供给至被动阀8。此外，通过设置断流阀20a、20b、20c和20d，可以容易地将未供给到被动阀8而是残存在第1微流路用贯通孔41、42、43、44的液体从第1微流路用贯通孔41、42、43、44的与被动阀8连接的连接部除去。因而，根据本发明第4实施方式的微量分析测定装置，能够在被动阀8处容易地称量液体。
在未设置断流阀20a、20b、20c和20d的情况下，为了将残存在第1微流路用贯通孔41、42、43、44的液体从第1微流路用贯通孔41、42、43、44的与被动阀8连接的连接部除去，必须在第1微流路用贯通孔41、42、43、44的下游侧端部采用复杂的结构。因此，第1微流路用贯通孔41、42、43、44的下游侧端部通常是交错的复杂结构。与此相对，通过像本实施方式这样设置断流阀20a、20b、20c和20d，可以不需要采用传统上必需采用的第1微流路用贯通孔41、42、43、44的下游侧端部的复杂结构，能够使得第1微流路用贯通孔41、42、43、44的下游侧端部不再交错。即，通过设置断流阀20a、20b、20c和20d，可以使微量分析测定装置的构成更加简单。
从使被动阀9中的液体称量变得容易的观点来看，优选在被动阀9侧同样地设置断流阀、试剂贮存器和泵。
而且，在本实施方式中，对在微量分析测定装置内设置泵22a、22b、22c和22d的构成进行了说明，而泵22a、22b、22c和22d也可以设置在微量分析测定装置外。

Claims (22)

1.一种微量分析测定装置，其包括：
m行、n列的检测部，其分别与废液用微流路连通，
m行、n列的腔室，其通过混合流路与各检测部连通，
n条第1微流路，每条第1微流路通过被动阀分别与各行的同一列的腔室连通，
m条第2微流路，每条第2微流路通过被动阀分别与各列的同一行的腔室连通，以及
第3微流路，其与各腔室相连通，并用于供给气体和/或清洗液，
所述m和n分别为2～10的整数。
2.根据权利要求1所述的微量分析测定装置，其中，第1微流路、第2微流路和第3微流路与气体发出源相连接。
3.根据权利要求1所述的微量分析测定装置，其中，n条第1微流路彼此独立。
4.根据权利要求2所述的微量分析测定装置，其中，n条第1微流路彼此独立。
5.根据权利要求1所述的微量分析测定装置，其中，m条第2微流路彼此独立。
6.根据权利要求2所述的微量分析测定装置，其中，m条第2微流路彼此独立。
7.根据权利要求3所述的微量分析测定装置，其中，m条第2微流路彼此独立。
8.根据权利要求4所述的微量分析测定装置，其中，m条第2微流路彼此独立。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的微量分析测定装置，其中，腔室的容积和检测部的容积大小为皮升～微升数量级，并且腔室的容积大于或等于检测部的容积。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的微量分析测定装置，其中，
在第1基板的一面上形成有混合流路用凹部、腔室用凹部、第1微流路用凹部、第3微流路用凹部、以及与第1微流路用凹部和腔室用凹部连通的被动阀用凹部，
在第2基板的一面上形成有第2微流路用凹部、用于废液用微流路的凹部、以及与第2微流路用凹部连通的被动阀用凹部，
在第3基板上形成有检测部用贯通孔、以及将与第2微流路连通的被动阀和腔室用凹部连通的贯通孔，
在第1基板的一面与第2基板的一面之间叠层第3基板，形成检测部、腔室、被动阀、第1微流路、第2微流路、第3微流路以及废液用微流路。
11.根据权利要求9所述的微量分析测定装置，其中，
在第1基板的一面上形成有混合流路用凹部、腔室用凹部、第1微流路用凹部、第3微流路用凹部、以及与第1微流路用凹部和腔室用凹部连通的被动阀用凹部，
在第2基板的一面上形成有第2微流路用凹部、用于废液用微流路的凹部、以及与第2微流路用凹部连通的被动阀用凹部，
在第3基板上形成有检测部用贯通孔、以及将与第2微流路连通的被动阀和腔室用凹部连通的贯通孔，
在第1基板的一面与第2基板的一面之间叠层第3基板，形成检测部、腔室、被动阀、第1微流路、第2微流路、第3微流路以及废液用微流路。
12.根据权利要求10所述的微量分析测定装置，其中，第2基板或第2基板中与检测部对应的部分是透明的。
13.根据权利要求11所述的微量分析测定装置，其中，第2基板或第2基板中与检测部对应的部分是透明的。
14.根据权利要求10所述的微量分析测定装置，其中，在第1基板中与检测部对应的表面固定有与被分析物等同的标准物质。
15.根据权利要求11所述的微量分析测定装置，其中，在第1基板中与检测部对应的表面固定有与被分析物等同的标准物质。
16.根据权利要求12所述的微量分析测定装置，其中，在第1基板中与检测部对应的表面固定有与被分析物等同的标准物质。
17.根据权利要求13所述的微量分析测定装置，其中，在第1基板中与检测部对应的表面固定有与被分析物等同的标准物质。
18.一种微量分析测定方法，该方法包括，向权利要求1～17中任一项所述的微量分析装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含有被分析物的被测物和含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂，在被动阀处进行称取后送至腔室形成混合液，在腔室和混合流路中进行混合并反应，然后将混合液送至检测部，使混合液中未反应的识别分子与固定于检测部的标准物质结合，对检测部进行清洗后，利用产生荧光、光散射或吸光的光学标记，采用光学方法对结合了标准物质的识别分子进行测定。
19.一种微量分析测定方法，该方法包括，向权利要求1～17中任一项所述的微量分析装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含有被分析物的被测物和含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂，在被动阀处进行称取后送至腔室形成混合液，在腔室和混合流路中进行混合并反应，然后将混合液送至检测部，使混合液中未反应的识别分子与固定于检测部的标准物质结合，对检测部进行清洗后，采用电化学方法对结合了标准物质的识别分子进行测定。
20.一种微量分析测定方法，该方法包括，向权利要求1～13中任一项所述的微量分析装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含有被分析物的被测物和与被分析物特异性反应而显色或发光的试剂，在被动阀处进行称取后送至腔室形成混合液，在腔室和混合流路中进行混合并反应，然后在检测部对混合液的显色或发光进行测定。
21.一种微量分析测定方法，该方法包括，向权利要求1～13中任一项所述的微量分析装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含有被分析物的被测物和与被分析物特异性反应而发生凝聚的试剂，在被动阀处进行称取后送至腔室形成混合液，在腔室和混合流路中进行混合并反应，然后在检测部对混合液的浊度进行测定。
22.一种微量分析测定方法，该方法包括，向权利要求1～13中任一项所述的微量分析装置的第1微流路和第2微流路中分别供给含有被分析物的被测物和含有与被分析物特异性结合的识别分子的试剂，在被动阀处进行称取后送至腔室形成混合液，使固定在腔室内的其它被分析物识别分子、被分析物和来自试剂的识别分子连接成夹心状，然后，由第3微流路导入可被识别分子的标记酶消化的物质的溶液来置换腔室内的混合溶液，将用标记酶进行消化而得到的生成物导入检测部，并在检测部对其进行捕捉，在检测部测定通过标记酶进行消化而得到的生成物的浓度，从而间接地求出被测物中被分析物的浓度。
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