JP2005031048A - マイクロリアクター - Google Patents

Abstract

【課題】 検液中に含まれる目的とする成分、特にタンパク質を、迅速かつ簡便に、しか
も高い感度で分析することができるマイクロリアクターを提供する。
【解決手段】 １つの基板上に、少なくとも、液中の成分を分離して吸着する手段からな
る濃縮部、液の吸光度の測定を行うセル部、及び、上記濃縮部とセル部とを接続する接続
用流路とを有するマイクロリアクターであって、前記セル部は、直線状に形成された流路
からなり、前記セル部を、吸光度測定用の光線の光軸が前記直線状に形成された流路の流
れ方向になるように、かつ、前記直線状に形成された流路内への前記光線の入射角及び出
射角が０°であるように吸光度測定装置に接続可能であるマイクロリアクター。
【選択図】 なし

Description

本発明は、検液中に含まれる目的とする成分、特にタンパク質を、迅速かつ簡便に、しか
も高い感度で分析することができるマイクロリアクターに関する。

近年、ヒトゲノムのドラフト配列解析に代表されるように、生化学分野の研究が急速に進
んでいる。その急速な発展は、分子生物学的知見を集積するとともに、その複雑性を研究
者に再認識させており、遺伝子、たんぱく質、糖鎖の各々の性状やそれらの相互作用、更
には、これらと他の生体内低分子化合物との相互作用の解析が重要なテーマとなってきて
いる。なかでも、種々の生理活性を有するタンパク質の各種機能の解析は、いわゆるポス
トゲノム研究の主要なテーマとなっている。

このようなタンパク質の各種機能の解析においては、タンパク質を大量に調製し、迅速に
その性質を調べることが求められている。
このようなタンパク質の分析には、検体からタンパク質を単離することが不可欠であるが
、タンパク質を単離する方法としては、従来から液体クロマトグラフィー等が多用されて
いた。このような液体クロマトグラフィーの一種としては、例えば、特許文献１に金属固
定化アフィニティークロマトグラフィー（以下、ＩＭＡＣともいう）が開示されている。
しかしながら、液体クロマトグラフィーを用いてタンパク質を単離するためには大がかり
な装置が必要であるうえ、１検体の分析に要する時間も長く、大量のタンパク質を迅速に
分析するという目的には充分ではなかった。

一方、近年、マイクロリアクター又はμＴＡＳ（ｍｉｃｒｏ／ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ
Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）の技術が活発に研究されている。この
技術は、微細加工技術を用いて、シリコン等の基板に微細な溝や、液貯めを作製し、それ
らを送液用の流路や反応槽として用いることにより、基板上で各種化学反応等を実施する
ものである。マイクロリアクター又はμＴＡＳを用いた分析方法は、反応が極めて微小な
空間で実施されるため、反応温度の制御が容易であり、反応効率が高くて反応時間の短縮
することができるという利点がある。

このようなマイクロリアクター又はμＴＡＳを用いてタンパク質の分析を行うことが検討
された。比較的高精度で小型化可能な分析装置として分光光度計を組み合わせることが考
えられたが、従来のマイクロリアクター又はμＴＡＳでは、充分な光路長を確保すること
が困難であり、極微量の検液を高精度に分析することができなかった。
微小な流路を活用すると言う点で類似の技術として、細管（キャピラリー）を用いた分析
技術である、フローインジェクション分析法が挙げられ、例えば、非特許文献１に記載さ
れているようなＺ型流路を用いて光路長を確保することが行われている。しかしながら、
この技術をマイクロリアクターに応用しようとしても、流入側流路と流出側流路が反対方
向となることから、マイクロリアクターの設計上制限が多いうえ、特定の流路材質を用い
なければならない等生産の面で好ましくなかった。

特表平８−５１２３２３号公報 Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１９８３，６５，３４５４−３４５９

本発明は、上記現状に鑑み、検液中に含まれる目的とする成分、特にタンパク質を、迅速
かつ簡便に、しかも高い感度で分析することができるマイクロリアクターを提供すること
を目的とする。

本発明は、１つの基板上に、少なくとも、液中の成分を分離して吸着する手段からなる濃
縮部、液の吸光度の測定を行うセル部、及び、上記濃縮部とセル部とを接続する接続用流
路とを有するマイクロリアクターであって、前記セル部は、直線状に形成された流路から
なり、前記セル部を、吸光度測定用の光線の光軸が前記直線状に形成された流路の流れ方
向になるように、かつ、前記直線状に形成された流路内への前記光線の入射角及び出射角
が０°であるように吸光度測定装置に接続可能であるマイクロリアクターである。
以下に本発明を詳述する。

本発明のマイクロリアクターは、濃縮部とセル部とを有する。
本明細書において濃縮部とは、液中の成分を分離して吸着する機能を有するマイクロリア
クターの特定領域を意味する。
上記濃縮部において、液中に含まれる成分を迅速かつ簡便に分離し、吸着することにより
、分析系から不要な物質を除くことができ、かつ、目的とする成分のみを高濃度に濃縮す
ることができる。この濃縮により、更なる高感度測定が可能となる。

上記濃縮部は、液中の成分を分離して吸着する手段からなる。
上記濃縮部における液中の成分を分離して吸着する手段としては特に限定されないが、例
えば、目的とする成分と相互作用する分子を濃縮部に固定し、目的とする成分を吸着する
方法や、液の溶媒又は分散媒を蒸発させて残存した目的とする成分を吸着する方法等が好
適である。

上記目的とする成分と目的とする成分と相互作用する分子との相互作用としては、例えば
、物理的吸着のほか、イオン結合、配位結合、キレート結合、疎水性相互作用、分子内極
性による相互作用等が挙げられる。
上記目的とする成分と相互作用する分子としては、例えば、スルホ基、第４級アンモニウ
ム基、オクタデシル基、オクチル基、ブチル基、アミノ基、トリメチル基、シアノプロピ
ル基、アミノプロピル基、ニトロフェニルエチル基、ピレニルエチル基、ジエチルアミノ
エチル基、スルホプロピル基、カルボキシル基、カルボキシメチル基、スルホキシエチル
基、オルトリン酸基、ジエチル（２−ヒドロキシプロピル）アミノエチル基、フェニル基
、エチレンジアミン基等を有する分子や、イミノジ酢酸基、メルカプト基、ジチオカルバ
ミン酸基、チオ尿素基等の硫黄原子等を含有するキレート作用を有する分子が挙げられ、
なかでも、ＩＭＡＣを実施する場合には、上記キレート作用を有する分子を用いることが
好適である。
更に、上記目的とする成分と相互作用する分子としては、アビジン、ビオチン、ゼラチン
、ヘパリン、リジン、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド、プロテインＡ、プロテイ
ンＧ、フェニルアラニン、ヒママメレクチン、デキストラン硫酸、アデノシン５’リン酸
、グルタチオン、エチレンジアミン二酢酸、プロシオンレッド、アミノフェニルホウ酸、
牛血清アルブミン等の生体から抽出、クローニングにより調製、人工合成等公知の方法に
より調製された核酸、タンパク質又は糖鎖等も好適である。核酸、タンパク質又は糖鎖を
用いることにより、タンパク質間、タンパク質と糖鎖又はタンパク質と核酸等の相互作用
を分析することができる。
これらの分子は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記目的とする成分と相互作用する分子は、基板に共有結合等により直接固定するか、又
は、担体に結合して上記濃縮部に固定されることが好ましい。
上記担体としては特に限定されないが、例えば、スチレンジビニルベンゼン共重合体、ポ
リメタクリレート、ポリヒドロキシメタクリレート、ポリビニルアルコール、シリカ、ア
ルミナ等の液体クロマトグラフィーで用いられる担体材料からなるもの；ポリエチレン、
ポリプロピレン、エチレンープロピレン共重合体等のポリオレフィンからなるもの；エチ
レン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合
体等のオレフィン−ハロゲン化オレフィン共重合体からなるもの；ポリテトラフルオロエ
チレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のハロゲン化ポリオ
レフィン又はポリスルホン等からなるもの；セルロース系の多孔膜等の多孔質膜材料から
なるもの；綿や麻等の植物性繊維、絹や羊毛等の動物性繊維、再生繊維、ポリエステル繊
維やポリアミド繊維等の合成繊維等の繊維状材料からなるもの；多孔質セラミック、多孔
質ガラス等の多孔質無機材料からなるもの；ポリアクリルアミドゲル等の多孔質有機材料
からなるもの；スチレンジビニルベンゼン共重合体等のモノリス型多孔質カラム材料から
なるもの等が挙げられる。
これらの担体は、耐薬品性の改善、圧力損失の低下、分離性能の改善等を目的にその表面
が表面修飾剤で処理されていてもよい。また、これらの担体は単独で用いられてもよく、
２種類以上が併用されてもよい。

上記担体の形状としては特に限定されないが、圧力損失の低下と、内部を流れる検体等の
流体との接触効率を考慮した場合、粒状、多孔質膜状、モノリス状が好適である。上記担
体が粒状である場合、その大きさは特に限定されないが、担体と目的とする成分を含む検
液とを効率的に接触できることから、直径が１００μｍ以下であることが好ましく、５０
μｍ以下であることがより好ましい。

上記目的とする成分と相互作用する分子と担体との結合方法としては特に限定されず、例
えば、担体中に含まれる水酸基、カルボキシル基、アルデヒド基、アミノ基等の官能基と
、上記目的とする成分と相互作用する分子とを直接反応させて結合する方法；酸無水物等
の架橋剤で担体を処理し、該架橋剤と上記目的とする成分と相互作用する分子とを反応さ
せて結合する方法等が挙げられる。

上記液の溶媒又は分散媒を蒸発させて残存した目的とする成分を吸着する方法としては特
に限定されず、例えば、ヒーター等を用いる方法等が挙げられる。一般に、検液の溶媒又
は分散媒を蒸発させるためには長時間を要するが、マイクロリアクターの流路上にヒータ
ーを配置して蒸発を行う場合には、対象となる液の体積に比して形成する界面積を非常に
大きくすることができるため、高速な蒸発速度を得ることができる。このように、通常は
困難である機構であっても、マイクロ化することで好適に用いることができ、これも本発
明のマイクロリアクターの効果の１つである。

上記濃縮部の形態としては特に限定されないが、目的とする成分を分離して吸着する手段
として目的とする成分と相互作用する分子を固定した担体を用いる場合には、担体の流出
を防ぐための突起が形成された堰状や、特定サイズ以上の粒子を通過しない膜／繊維構造
のストッパー状が好適である。これらの堰やストッパーとして、担体は通過し得ないが混
合物の流体は適宜通過する、高さ／大きさを設定することにより、上記濃縮部を形成する
ことができる。

上記濃縮部の大きさとしては特に限定されないが、マイクロリアクターとしての可搬性や
操作性の向上等の利点や検体のロスの低減等を考慮すれば、その体積の好ましい上限は１
０００μＬである。また、検体量と濃縮部体積との関係、即ち、濃縮倍率の点を考慮すれ
ば、より好ましい上限は１０μＬである。
このような微小体積を対象とした分析は、通常の液体クロマトグラフィー等の方法では、
そのデッドボリュームの大きさ、検出時の光路長の問題などから極めて困難であった。し
かし、本発明のマイクロリアクターでは、吸光度を測定する流路が微小体積であることや
濃縮部と吸光度を測定する流路を繋ぐ流路も微小体積であることから、濃縮部からの溶離
液が微小量でも分析可能である。このことは、検体量の低減や、大量の検体を使用した場
合には、濃縮倍率の向上、すなわち検出感度の向上にも極めて有益である。
上記濃縮部は、複数あってもよい。この場合、各濃縮部で異なる目的とする成分に対応す
るようにすれば、多種の物質を同時に分離、分析することが可能となる。

本発明のマイクロリアクターは、液の吸光度の測定を行うセル部を有する。
本明細書においてセル部とは、吸光度測定用の光線が通過する部位を意味する。
上記セル部は、直線状に形成された流路からなる。このような流路をセル部とすることに
より、極微量の検体であっても吸光度を測定することが可能になる。

上記セル部は、光路長が１〜２０ｍｍであることが好ましい。ここで光路長とは、吸光度
測定用の光線が通過する液の長さを意味し、実質的には、上記セル部における直線状に形
成された流路の長さにほぼ等しい。１ｍｍ未満であると、光路長が短すぎて検出感度が大
幅に低下することがあり、２０ｍｍを超えると、吸光度の測定を行いたい物質による吸収
とそれ以外の物質による吸収、即ち、バックグラウンドとの見分けがつきにくくなること
がある。

上記セル部の体積は、濃縮部体積に対して好ましい下限が０．５倍、好ましい上限が２倍
である。０．５倍未満であると、検出感度が大幅に低下することがあり、２倍を超えると
、濃縮の効果が低減し、結果として感度が低下することがある。

上記セル部は、複数あってもよい。複数個ある濃縮部で異なる目的とする成分を濃縮し、
濃縮部ごとにこれに対応するセル部を設けて分析を行えば、多種の物質を同時に分離、分
析することが可能となる。

本発明のマイクロリアクターは、上記セル部を、吸光度測定用の光線の光軸が直線状に形
成された流路の流れ方向になるように、かつ、直線状に形成された流路内への光線の入射
角及び出射角が０°であるように吸光度測定装置に接続可能である。セル部をこのように
吸光度測定装置に接続可能にすること、及び、濃縮部を有することにより、本発明のマイ
クロリアクターは、平板状のマイクロリアクターの課題であった、吸光度測定でにおける
光路長の短さに起因する感度の不足を防ぐことができる。

本発明のマイクロリアクターは、吸光度測定装置に接続し、検体のない状態で測定した吸
光度測定波長における光線透過率が、同一の光路長及び吸光度測定波長で空気を測定した
場合の光線透過率の５０％以上であることが好ましい。５０％未満であると、吸光度測定
の感度が低下したり、誤差が大きくなったりすることがある。

本発明のマイクロリアクターのセル部を上述の条件で吸光度測定装置に接続可能とし、か
つ、上述の充分な光線透過率を確保するためには、上記セル部を構成する材料としてでき
る限り透明性の高いものを選択するとともに、セル部の構造を、吸光度測定用の光線がセ
ル部を構成する材料を通過する距離ができる限り短くなるようにすることが好ましい。
好ましいセル部の構造の一例を図１Ａ及び図１Ｂに示した。
図１Ａ及び図１Ｂに示したセル部では、セル部は、流入部及び／又は流出部において接続
用流路とコの字状又はＬ字状に接続されている。このように接続することにより、セル部
を基板から突出させて吸光度測定装置と接続できるようにすることができ、吸光度測定用
の光線がセル部を構成する材料を通過する距離ができる限り短くなるようにすることがで
きる。

また、マイクロリアクターを大量生産する場合、プラスチックス等の成形加工による生産
は、大きなウエイトを占めると考えられる。なかでも射出成形技術による生産はその生産
性から重要であると考えられる。しかし、同技術でマイクロリアクターを生産しようとす
る場合、上述のようにセル部を流入部及び／又は流出部において接続用流路とコの字状又
はＬ字状に接続する構造にすると、接続部においてダレ等の成形不良が生じやすく、歩留
りが極端に悪化することがある。そこで、セル部と接続用流路との接続部に飛び出し流路
を形成することが好ましい。このような飛び出し流路を形成することにより、上記接続部
におけるダレが起こりにくくなり、ひいては本発明のマイクロリアクターの生産性が向上
する。

上記飛出し流路の長さの好ましい下限は０．０１ｍｍ、好ましい上限は２ｍｍである。０
．０１ｍｍ未満であると、ダレ防止効果が得られないことがあり、２ｍｍを超えると、吸
光度の測定に悪影響を及ぼすことがある。

飛び出し流路を形成した場合の好ましいセル部の構造の一例を図１Ｃ及び図１Ｄに示した
。図１Ｃに示したセル部では、セル部の流入部及び／又は流出部における接続用流路との
接続部に飛び出し流路が設けられており、全体としてエの字型の流路を形成している。図
１Ｄに示したセル部では、セル部の流入部における接続用流路との接続部に飛び出し流路
が設けられており、全体としてＴの字型の流路を形成している。

本発明のマイクロリアクターを接続する吸光度測定装置としては特に限定されず、例えば
、市販されている携帯可能な小型分光光度計等を用いることができる。このような分光光
度計を用いることにより、紫外吸光や、赤外吸光、可視光吸光等を容易に測定することが
できる。市販されている携帯可能な小型分光光度計としては、例えば、Ｏｃｅａｎ Ｏｐ
ｔｉｃｓ社製ＵＳＢ２０００型分光光度計等が挙げられる。

上記濃縮部とセル部とは、接続用流路により互いに接続される。上記接続用流路の断面積
は１ｍｍ^２以下であることが好ましい。１ｍｍ^２を超えると、濃縮部等において濃縮され
た目的とする成分が流路内で拡散してしまい、検出感度が低下することがある。より好ま
しくは０．０９ｍｍ^２以下である。

上記濃縮部とセル部とを接続する接続用流路は、流路流路長さにして１ｍｍ以内の間に、
流路断面積が直前の流路断面積の２倍以上又は０．５倍になるような部分を少なくとも１
カ所有することが好ましい。このような部分を少なくとも１カ所有することにより、検体
をマイクロリアクターへ注入する際、又は、各種の試薬をマイクロリアクターへ注入する
際に、流路中に混入された気泡の流動を一時的に抑えることができ、気泡による吸光度の
測定誤差を抑えることができる。

本発明のマイクロリアクターは、各部を接続する接続用流路の他に、更に、溶離液、中和
液、ｐＨ調整液等を流すための流路を有していてもよい。また、抽出液、酸、溶離液等を
貯留するための貯留部を有していてもよい。

本発明のマイクロリアクターは、更に、送液のためのポンプを内部に有することが好まし
い。
上記ポンプとしては特に限定されないが、例えば、ペリスタポンプ、ロータリーポンプ、
シリンジポンプ、ダイアフラムポンプ等の機構からなる、駆動部の総体積が１ｃｍ^３以下
のマイクロポンプを用いることができる。このようなマイクロポンプとしては、例えば、
特開２００１−１３２６４６号公報に記載されたダイヤフラム構造をＭＥＭＳ加工技術に
よりそのまま小型化したダイアフラムポンプ；特開２００２−０２１７１５号公報に記載
された微小ピストンによる断続的に送液する構造；特開平１０−０１００８８号公報に記
載された微細流路上に電気浸透流を発生させる方法による送液媒体の送液を行うポンプ等
が挙げられる。

本発明のマイクロリアクターは、更に、マイクロバルブを有することが好ましい。上記マ
イクロバルブとしては、例えば、特開２０００−１２０６１７号公報に記載された流体の
動きを制御するために気体の作用を用いるマイクロバルブ等が挙げられる。

本発明のマイクロリアクターの大きさとしては特に限定されないが、ハンドリング性を考
慮すると、１００ｃｍ^２以下であることが好ましい。

本発明のマイクロリアクターの基板を構成する材料としては特に限定されず、例えば、ガ
ラス、蛍光ガラス、セラミックス等の無機物；プラスッチックス等の有機化合物；金属等
が挙げられる。リサイクル性を考慮する場合には、ガラス、熱可塑性プラスチックス又は
金属が好適であり、一方、加工性及び廃棄を前提とした経済性を考慮する場合には、各種
プラスチックスが好適である。
なかでも、環境計測等のような広範囲かつ不均一な測定対象についてその状態を正確に知
るためには、測定箇所及び測定回数の増大が必須であることから、安価かつ携帯性、加工
性に優れたプラスチックスが好適である。

上記プラスチックとしては特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用い
ることができる。なかでも、熱硬化性樹脂は、加熱により可塑化して簡単に表面加工する
という利点は有さないものの、予め硬化剤等を混合した前駆体液を転写金型に導入してか
ら硬化させることにより、樹脂表面を附形することが可能である。この場合、前駆体液が
液状のため、転写金型の形状をより忠実に転写することができる。また、一般に、静的に
硬化された樹脂は、低い線膨張率、低い成形収縮率を示すことからも有用である。
上記熱硬化性樹脂としては特に限定ないが、コストや易取扱い性の点からエポキシ樹脂が
好適である。

また、検液や目的とする成分の種類によっては、様々のｐＨの流体を用いることがあり、
この場合には、耐酸・アルカリ性を有するポリオレフィン系樹脂、アクリル樹脂等が好適
である。これらの樹脂は、耐薬品性の改善、圧力損失の低減、流体制御等を目的として、
その表面が各種試薬により改質されたものであってもよい。
また、上記セル部については、特に光透過性が求められることから、他の部位とは異なる
、特に光透過性に優れるプラスチックを用いてもよい。このような光透過性に優れたプラ
スチックとしては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系
樹脂等が挙げられる。

本発明のマイクロリアクターを製造する方法としては特に限定されず、例えば、レーザー
加工、切削加工等の各種機械加工；エッチング、原子線エッチング；流路部分がレーザー
加工等により貫通孔、貫通溝となった基板の貼り合せ；射出成形等の従来公知の方法を用
いて、流路や貯留部を形成する方法等が挙げられる。
また、流路や貯留部が形成された基板は、各種接着剤、陽極接合等により、別の基板と貼
り合せる等して、試薬の導入部、外部ポンプの接続場所等を除いて密閉することが好まし
い。また使用可能な材料に制限はあるももの、光造形技術を用いることにより、密閉工程
を省略したリアクターを形成可能である。
またセル部と他の部位とで別の材料を用いる場合には、別に作製したセル部を、その他の
部分と各種接着剤、カップリング剤等により接着する方法、共押出による成形方法等によ
り製造することができる。

本発明のマイクロリアクターにおいては、濃縮部において目的とする特定成分を迅速かつ
簡便に混合物から分離すると共に、分析系から不要な物質を除き、特定成分のみを高濃度
に濃縮することが可能となる。更に、吸光度を測定するセル部が同じマイクロリアクター
内にあるので、分析に係る操作性の向上や、検体のロスの低減、検体の分子拡散時間の低
減等による分析精度、再現性等の向上が得られる。更に、特定成分を濃縮後に測定するの
で、高感度測定が可能である。

本発明のマイクロリアクターは、他の実験装置と比べて系が小型な為、内部環境の制御が
容易であり、実験精度の向上が図れる。また、マイクロリアクター内で各種操作を実施す
るために、サンプルロスが少ない。このことにより生化学実験においてしばしば問題とな
る微小量検体の問題をクリアすることが可能であり、特にタンパク質の分析に好適に用い
ることができる。
本発明のマイクロリアクターは、濃縮部の材料を変更することにより、生体分子の分析の
みならず環境中の物質、環境汚染物質の分析が可能である。

本発明のマイクロリアクターに供する検体としては特に限定されないが、例としてウイル
ス、細胞、組織、器官または動植物、微生物等、生物由来の試料、例えば、細胞、組織、
器官の溶解物又はホモジネート；血液、尿等の体液；ステロイド、アミノ酸、ヌクレオチ
ド、糖、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、複合炭水化物、脂質等の生物起源の有機分子
；ＤＮＡ合成装置等により合成された核酸；タンパク合成装置等により合成されたタンパ
ク質；これらの各材料が蛍光色素等の各種試薬により修飾されたもの等が挙げられる。

本発明のマイクロリアクターを用いた分析方法としては特に限定されず、例えば、濃縮部
において検体中の目的とする成分を分離して吸着する工程と、濃縮部に吸着した目的とす
る成分を溶離液に溶解する工程と、セル部において吸光度を測定する工程とを有する方法
が挙げられる。

上記溶離液としては、目的とする成分を高濃度に溶解できるものであれば特に限定されず
、例えば、検液と異なるｐＨ又は塩濃度、組成を持つ水溶液、有機溶媒、又は、これらの
混合溶媒等が挙げられる。具体的には、例えば、水、トルエン、アセトン、アセトニトリ
ル、ベンゼン、クロロホルム、シクロヘキサン、ジクロロメタン、１，４−ジオキサン、
エタノール、メタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチルアセテート、ヘ
キサン、ピリジン、テトラヒドロフラン等及びこれらの混合溶媒が挙げられる。上記溶離
液の選定にあたっては、本発明のマイクロリアクターの基板や濃縮部に用いられた担体を
溶解したり、膨潤させたりしないことが必要である。また、溶離液の温度を変えることも
効果的な場合がある。

上記溶離液に溶解された目的とする成分は、セル部において吸光度を測定する前に必要に
応じて各種処理が施されてもよい。例えば、ｐＨの調整や、塩濃度の調整等が挙げられ、
上記処理の方法としては、例えば、ｐＨ調整用の緩衝液等を流す流路と目的とする成分を
溶解した溶離液が流れる流路とを合流させる方法が挙げられる。

本発明のマイクロリアクターを用いた分析方法においては、各工程の少なくとも一部が、
自動化されることが好ましい。自動化可能な工程としては、例えば、濃縮部に検液を通過
／分離する工程、濃縮部で分離された物質を溶離液に溶解する工程、抽出部に抽出用溶媒
を導入し溶媒抽出する工程等が挙げられる。また、それ以外にもマイクロリアクターの構
成に応じた各工程、例えば、検出部に被測定物を導入し検出する工程、溶出に用いる溶媒
のｐＨや、塩濃度、組成を調製する工程、溶出した物質の組成、ｐＨ、塩濃度を調製する
工程等も自動化の対象となり得る。
自動化は、各工程で使用する送液ポンプや吸引ポンプについて、送液の速度、容量、時間
等を予めプログラミングしていれば、人為作業無しに、各工程を行うことができる。また
、必要に応じてバルブを使用し、その運転をプログラムで制御してもよい。

本発明によれば、検液中に含まれる目的とする成分、特にタンパク質を、迅速かつ簡便に
、しかも高い感度で分析することができるマイクロリアクターを提供できる。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定
されるものではない。

（実施例１）
（１）検液の調製
ポリ（ヒスチジン）−タグ−ＬａｃＺタンパク質を発現可能なベクターを保持する大腸菌
を５００ｍＬの培養液中で培養した。培養後の培養液を４℃、３０００×ｇで１５分間遠
心して大腸菌を回収した。
ボルテックスミキサーで回収した大腸菌を４０ｍＬの抽出用バッファに懸濁した。大腸菌
が懸濁した抽出用バッファに、抽出／洗浄バッファを０．５０ｍｇ／ｍＬの濃度となるよ
うに加え、室温で３０分間静置した。次いで、大腸菌を超音波破砕機で１０秒間破砕した
後、破砕液を氷上で冷却した。
得られた破砕液を４℃、１００００×ｇで２０分間遠心して不溶性画分を沈殿させ、上澄
みを別途採取した。これを検液とした。
なお、抽出用バッファとしては、３００ｍＭＮａＣｌ−５０ｍＭリン酸ナトリウム溶液（
ｐＨ８．０）を用い、抽出／洗浄バッファとしては、３００ｍＭＮａＣｌ−５０ｍＭリン
酸ナトリウム溶液（ｐＨ７．０）を用いた。

（２）マイクロリアクター及び分析システムの構築
図２に示した構造のマイクロリアクターを作製し、このセル部を分光光度計に接続して図
３に示した構成の分析システムを構成した。なお、図２では省略しているが、マイクロリ
アクターは蓋がされている。また、図２に示したマイクロリアクター内の流路は全て幅２
００μｍ、深さ５０μｍである。
なお、濃縮部には、ＩＭＡＣ用樹脂（ＶａｌｅｎＢｉｏｔｅｃｈ社、ＮｅｘｕｓＩＭＡＣ
レジン）を充填した。用いたＩＭＡＣ用樹脂は、予め同社のマニュアルに従って、使用可
能なように前処理を施した。
また、検出装置として分光光度計（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ社製、ＵＳＢ２０００型）
と光源（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ社製、ＬＳ−１）を用いた。

（３）分析
検液１ｍＬをマイクロリアクター内に１ｍＬディスポーザブルシリンジ（テルモ社製）及
びシリンジポンプ（ＫＤＳ社製、モデル２１０）を用いて、０．５ｍＬ／ｍｉｎの流量で
注入し、次いで、抽出／洗浄バッファ１００μＬを０．１ｍＬ／ｍｉｎの流量で注入した
。
溶離用バッファ１として３００ｍＭＮａＣｌ−５０ｍＭリン酸ナトリウム溶液（ｐＨ７．
０）１００μＬを０．０２ｍＬ／ｍｉｎの流量で注入し、次いで、溶離用バッファ２とし
て１５０ｍＭイミダゾール−３００ｍＭＮａＣｌ−５０ｍＭリン酸ナトリウム溶液（ｐＨ
７．０）を０．０２ｍＬ／ｍｉｎの流量で注入した。溶離用バッファ注入時に、セル部に
プロテインアッセイＣＢＢ溶液（ナカライ社製）を１ｍＬ／ｍｉｎの流量で加えて、セル
部において５９５ｎｍの吸光度の変化を測定して、検液中のタンパク質濃度を求めた。
得られたタンパク質濃度及び分析に要した時間を表１に示した。

（比較例１）
実施例１で調製した検液１ｍＬに１００μＬのＩＭＡＣ用樹脂を加えて、室温で２０分間
シェイカーを用いて攪拌した。７００×ｇで５分間遠心した後、上澄みを除き、抽出／洗
浄バッファを１ｍＬ加えて、室温で１０分間シェイカーを用いて攪拌した。次いで、７０
０×ｇで５分間遠心して上澄みを捨てた。この抽出／洗浄バッファの添加と遠心操作をも
う一度行った。
得られた沈殿に、抽出／洗浄バッファを１００μＬ加えて、ボルテックスミキサーで沈殿
を再溶解し、これをカラムに充填した。充填後に溶離用バッファ１及び溶離用バッファ２
を加え、各々の溶離液を回収した。そして溶離液内のタンパク質量をプロテインアッセイ
ＣＢＢ溶液（ナカライ社製）を用いて測定して、検液中のタンパク質濃度を求めた。
得られたタンパク質濃度及び分析に要した時間を表１に示した。

本発明によれば、検液中に含まれる目的とする成分、特にタンパク質を、迅速かつ簡便に
、しかも高い感度で分析することができるマイクロリアクターを提供できる。

本発明のマイクロリアクターのセル部の好ましい構造の１例を示す模式図である。 実施例で作製したマイクロリアクターを示す模式図である。 実施例で用いた分析システムを示す模式図である。

符号の説明

１ セル部
２ 接続用流路
３ セル部と接続用流路との接続部
４ 基板
５ 廃液槽
６ 廃液口（外部タンクと接続）
７ 飛び出し流路
８ 基板
９ 堰
１０ ＩＭＡＣ用樹脂
１１ 堰
１２ 混合部
１３ セル部
１４ 濃縮部
１５ マイクロリアクター
１６ 分光光度計
１７ 光源
１８ コンピュータ
１９ コリメートレンズ
２０ フィルター

Claims (8)

1. １つの基板上に、少なくとも、液中の成分を分離して吸着する手段からなる濃縮部、液の
   吸光度の測定を行うセル部、及び、上記濃縮部とセル部とを接続する接続用流路とを有す
   るマイクロリアクターであって、
   前記セル部は、直線状に形成された流路からなり、
   前記セル部を、吸光度測定用の光線の光軸が前記直線状に形成された流路の流れ方向にな
   るように、かつ、前記直線状に形成された流路内への前記光線の入射角及び出射角が０°
   であるように吸光度測定装置に接続可能である
   ことを特徴とするマイクロリアクター。
2. 吸光度測定装置に接続し、検体のない状態で測定した吸光度測定波長における光線透過率
   が、同一の光路長及び吸光度測定波長で空気を測定した場合の光線透過率の５０％以上で
   あることを特徴とする請求項１記載のマイクロリアクター。
3. セル部は、流入部及び／又は流出部において接続用流路とコの字状又はＬ字状に接続され
   ていることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロリアクター。
4. セル部と接続用流路との接続部に飛び出し流路が形成されていることを特徴とする請求項
   ３記載のマイクロリアクター。
5. セル部は、光路長が１〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の
   マイクロリアクター。
6. 濃縮部は、キレート作用を有する分子が固定されていることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４又は５記載のマイクロリアクター。
7. 濃縮部は、核酸、タンパク質又は糖鎖が固定されていることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４、５又は６記載のマイクロリアクター。
8. 濃縮部とセル部とを接続する接続用流路は、流路長さにして１ｍｍ以内の間に、流路断面
   積が直前の流路断面積の２倍以上又は０．５倍になるような部分を少なくとも１カ所有す
   ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のマイクロリアクター。

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