JP2005134372A - 被検物質測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検物質の測定に使用される装置において、少ない液量で反応を迅速にし、簡易な自動化装置を得ることを目的とする。
【解決手段】基板上に動作電極および被検物質捕捉物質固定化領域を形成したチップ２２上に反応流路３を設置し、反応流路３の液導入口４と液排出口５には送液チューブ２３を接続している。液導入口４に接続した送液チューブ２３の他端は、切替え手段２４に接続し、液排出口５に接続した送液チューブ２３の他端は送液手段２５に接続している。切替手段２４は、複数の容器からなる試薬キット２６および洗浄液容器２７に、それぞれ送液チューブ２３で接続している。送液手段２５および切替手段２４はそれぞれ、制御手段２８に信号線で接続し制御手段２８の信号によって動作することにより簡易な構成で自動化装置を得られる。
【選択図】図６

Description

本発明は、被検物質、例えば、抗原となり得る化学物質やタンパク質や微生物やウイルスの他、抗体などを微少量であっても短時間で精度よく検知して測定する方法に関する。

従来、この種の基板を用いた被検物質測定装置は、特許文献１のものが知られている。

以下、その装置および測定方法について図４１、４２を参照しながら説明する。

図に示すように、動作電極１０１は基板１０２上に形成されている。動作電極１０１に用いる材料は、金や白金などの貴金属、カーボン、セラミックスなどの導電性の電極材料であり、メッキやスパッタなど公知の方法で形成される。動作電極１０１上には、被検物質と特異的に反応し結合する被検物質捕捉物質が固定化され、被検物質捕捉物質固定化領域を形成している。被検物質捕捉物質は、例えば、抗体、抗原、ＤＮＡ・ＲＮＡプローブ、ペプチド、レセプターなどである。基板１０２上には、液を入れるための液溜容器１０３が設置されている。ここで、被検物質捕捉物質固定化領域の面積は、０．００２〜０．８ｍｍ２の範囲で、動作電極１０１の大きさは、被検物質捕捉物質固定化領域の１〜５０倍である。

上記構成において、その測定操作は、まず、液溜容器１０３にサンプル液を所定量滴下し、サンプル液中の被検物質と被検物質捕捉物質固定化領域の被検物質捕捉物質を反応させる。液溜容器１０３にサンプル液を入れた状態で、放置もしくは、撹拌しながら、所定の時間反応させる。次に、サンプル液を排出し、洗浄液を液溜容器１０３に滴下し、必要であれば撹拌して洗浄する。次に、洗浄液を排出後、第２の被検物質捕捉物質の溶液を所定量所定量滴下し、被検物質捕捉物質固定化領域の被検物質捕捉物質と結合した被検物質と第２の被検物質捕捉物質をこの状態で、放置もしくは、撹拌しながら、所定の時間反応させる。次に、サンプル液を排出し、洗浄液を液溜容器１０３に滴下し、必要であれば撹拌して洗浄する。次に、第２の被検物質捕捉物質に標識として結合している酵素と反応する基質を含む基質溶液を液溜容器１０３に所定量滴下する。

酵素反応の測定は、図に示す構成で行う。酵素と基質の反応を電気化学的に電気信号として測定するため、動作電極１０１にポテンショスタット１０４を接続し、さらに、液溜容器１０３内の基質溶液１０５に銀塩化銀参照電極１０６を設置する。

上記構成において、酵素による基質の酸化還元反応を電気化学的に測定し、出力する。

ここで被検物質は、化学物質やタンパク質や微生物やウイルスなどの抗原、抗体などである。被検物質が抗原である場合、第１の被検物質捕捉物質は抗体である。被検物質が抗体である場合、第１の被検物質捕捉物質は抗原である。被検物質に結合させる酵素を標識した第２の被検物質捕捉物質は酵素標識抗体などである。第１の被検物質捕捉物質、酵素を標識した第２の被検物質捕捉物質、酵素反応の基質となる物質は被検物質を考慮して自体公知のものが選択されて使用される。

本測定方法により、例えば、黄色ブドウ球菌が産生する毒素タンパク質であるエンテロトキシンが被検物質（抗原）として測定される。この場合、第１の被検物質補足物質はエンテロトキシンに対する抗体である。抗体はモノクローナル抗体を使用してもポリクローナル抗体を使用してもよいが、高い結合特異性を有するモノクローナル抗体を使用することが望ましい。酵素を標識した第２の被検物質補足物質としては、標識酵素としてＨＲＰ（西洋ワサビペロオキシターゼ）を結合させた、第１の被検物質補足物質として使用する抗体とは異なるエピトープを認識するエンテロトキシンに対する抗体が挙げられる。抗体はモノクローナル抗体を使用してもポリクローナル抗体を使用してもよいが、高い結合特異性を有するモノクローナル抗体を使用することが望ましい。ＨＲＰの基質となる物質は過酸化水素であり、酵素反応生成物は水である。このような過酸化水素センサ方式による測定方法の場合、フェロセンやその誘導体（フェロセンメタノールなど）をメディエータとして使用し、メディエータのレドックス反応を電気化学的反応の電気信号として検知する。このような方法で、エンテロトキシンと同じ黄色ブドウ球菌が産生する毒素タンパク質であるロイコシジンＦなどの各種タンパク質、Ｂ型肝炎ウイルスなどのウイルスが被検物質として測定される。また、例えば、Ｃ型肝炎抗体を被検物質として測定する場合、第１の被検物質補足物質はＣ型肝炎ウイルスの断片ペプチドなどであり、酵素を標識した第２の被検物質補足物質としては、標識酵素としてＨＲＰを結合させたＣ型肝炎抗体に対する抗体が挙げられる。
特開２００１−２９５８６７号公報

このような従来の被検物質測定装置では、液中の被検物質および第２の被検物質捕捉物質と被検物質捕捉物質固定化領域の被検物質捕捉物質および被検物質の反応の効率を上げるという課題があり、反応を効率よく迅速に起こし、使用する液量を少なくすることが要求されている。

また、液の入れ替えが煩雑であり、自動化する場合、装置が複雑になるという課題があり、高い信頼性で、しかも簡易な構成で自動化することが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、液中の被検物質および第２の被検物質捕捉物質と被検物質捕捉物質固定化領域の被検物質捕捉物質および被検物質の反応の効率向上することができ、使用する液量を少なくし、また、簡単な構成で装置を自動化することのできる被検物質測定装置を提供することを目的としている。

本発明の被検物質測定装置は上記目的を達成するために、被検物質捕捉物質固定化領域上に前記サンプル液および前記第２の被検物質捕捉物質を含む溶液を前記被検物質捕捉物質固定化領域に接触して流す反応流路を形成したしたものである。

この手段により拡散だけでなく、送液による反応効率を上げることができ、さらに、送液する液を切替えるだけで簡単に液を置換することができる被検物質測定装置が得られる。

また、他の手段は、基板上に動作電極を形成し、動作電極上に第１の被検物質捕捉物質を固定化することにより動作電極上に被検物質捕捉物質固定化領域を形成したものであり、構成が簡単な被検物質測定装置が得られる。

また、他の手段は、反応流路の幅が被検物質捕捉物質固定化領域もしくは、動作電極のどちらか大きい方の２倍以下、高さが１ｍｍ以下としたものであり、必要な液量を削減することができる被検物質測定装置が得られる。

また、他の手段は、酵素による電気化学的反応を動作電極によって電気信号として検知する際、反応流路の容積を増加することができるようにしたものであり、酵素反応を効率よく迅速に起こすことができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、送液手段と、試薬キットと切替手段と制御手段と配管で構成したものであり、簡単な構成で自動化できる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、切替手段を試薬キットの複数の容器のうち、流す目的の液が入った容器のみ開放し、他は密閉し液を切替える構成としたものであり、切替手段を簡易化でき、簡単な構成で自動化できる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、１つの容器からなり、各液を使用する順に必要量充填し、各溶液を混合防止手段によって区切った試薬キットを備えたものであり、切替手段を用いずに簡単な構成で自動化できる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、動作電極で電気化学的反応を電気信号として測定する測定手段を備えたものであり、サンプル液導入から測定まで一連の操作を簡易な構成で全自動で行うことができる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、反応流路の温度を制御する温度制御手段を備えたものであり、反応効率を上げ高感度に測定できる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、反応流路内の液を撹拌する撹拌手段を備えたものであり、反応を効率よく迅速に起こし、使用する液量を少なくすることができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、撹拌手段が電気的な方法で液を撹拌する構成としたものであり、反応を効率よく迅速に起こし、さらに、簡単な構成で自動化できる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、サンプル液もしくは、第２の被検物質捕捉物質を含む液、もしくは反応流路内に、磁性体からなる撹拌補助手段を設け、撹拌手段が磁力で前記撹拌補助手段を動作させ、液を撹拌する構成としたものであり、より確実に反応を効率よく迅速に起こし、さらに、簡単な構成で自動化できる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、反応流路内のサンプル液中に含まれる被検物質を被検物質捕捉物質固定化領域に濃縮する濃縮手段を備えたものであり、濃縮により反応を効率よく迅速に起こすとともに感度の高い被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、濃縮手段が反応流路内に濃縮用電極を設置し、電気的な方法で被検物質を被検物質捕捉手段固定化領域に濃縮するものであり、濃縮により反応を効率よく迅速に起こすとともに感度の高い、構成が簡易な被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、濃縮手段が電気泳動を用いるものであり、タンパク質や細胞、微生物に適した被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、濃縮手段が誘電泳動を用いるものであり、細胞や微生物を測定するのに適した被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、動作電極を濃縮用電極として用いるものであり、より簡単な構成で濃縮により反応を効率よく迅速に起こすとともに感度の高い、被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、反応流路内の液の流れを止めることにより、動作電極で電気化学反応を電気化学反応を電気信号として測定するものであり、酵素反応を効率よく起こし、測定することができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、送液手段を停止し、反応流路内の液の流れを止めることにより、反応流路内の液の流れを止め、精度が高い測定ができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、切換手段により配管を閉じることで反応流路内の液の流れを止めるものであり、より信頼性が高く精度が高い測定ができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、配管閉鎖手段を送液手段と反応流路の間に設け、前記配管閉鎖手段を閉じることによって反応流路内の液の流れを止めるものであり、より確実に反応流路内の液の流れを止め精度が高い測定ができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、送液停止時に送液手段内に残留した圧力を逃がし液の流れを止める送液圧力除去手段を備えたものであり、液の流れの原因を除くことにより精度が高い測定ができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質を反応流路内で間欠して送液するものであり、反応効率を向上し、液量を少なくすることができる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質を反応流路内で往復して送液するものであり、反応効率を向上し、液量を少なくすることができる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、試薬キットから液が反応流路に到達するまでの流速を液が反応流路内を流れる流速に対し、速くするものであり、より迅速に測定できる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、流速を速い流速から遅い流速への切替時に、送液が停止するまで送液手段を停止するものであり、より迅速に精度良く測定できる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、モニタ電極を設置し、送液手段による送液中に信号をモニタリングするものであり、測定の信頼性の高い被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、モニタ電極で反応流路への気泡の混入を検知するものであり、より信頼性の高い被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、反応流路内に気泡捕獲手段を設けたものであり、より信頼性の高い被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、気泡捕獲手段が可動で捕獲した気泡を逃がすことができる構成としたものでり、より信頼性の高い被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、測定条件を入力し制御手段に出力する測定条件設定手段と測定手段の測定結果を外部に出力する出力手段を備えたものであり、操作が簡単な被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、測定手段の測定結果を信号処理し濃度に変換して、出力手段に出力する信号処理手段を備えたものであり、信頼性が高く操作が簡単な被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、検体から被検物質を抽出する抽出手段と前記抽出手段で抽出した溶液から測定を妨害する物質を除去する精製手段を設け、前記抽出手段と前記精製手段により検体からサンプル液を作成することができるものであり、前処理の必要がない被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、検体をサンプリングし、抽出手段に導入するサンプリング手段を備えたものであり、装置を設置するだけで簡単に測定することができる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、サンプリング手段、抽出手段、精製手段の動作と測定動作をあらかじめ設定した条件で自動運転する自動運転手段と前記自動運転手段の信号を受け、未使用の基板を複数保持し、使用済みの基板を未使用の基板に交換する基板交換手段を備えたものであり、自動で連続測定ができる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、出力手段の信号を電波、光、もしくはＬＡＮで出力する遠隔出力手段と遠隔出力手段の信号を受ける出力受信手段を備えたものであり、装置から離れた場所で測定結果を知ることができる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、自動運転手段に電波、光、もしくはＬＡＮで信号を送り、遠隔操作する遠隔操作手段を備えたものであり、装置から離れた場所であっても装置を操作することができる被検物質測定装置を得られる。

また、他の手段は、装置を移動する移動手段と遠隔操作手段で移動手段を制御し、遠隔操作で装置を移動することができるものであり、装置から離れた場所であっても装置を操作することができる被検物質測定装置を得られる。

本発明によれば反応効率が良く、再現性の良い、さらに、液の置換が簡単な効果のある被検物質測定装置用デバイスを提供できる。

また、反応流路とチップの構成が簡易な被検物質測定装置用デバイスを提供できる。

また、より反応効率が良く、使用する液量を低減できる効果のある被検物質測定装置用デバイスを提供できる。

また、本発明によれば、酵素反応を効率良く測定できる効果のある被検物質測定装置用デバイスを提供できる。

また、本発明によれば簡単な構成で装置を自動化することができる効果のある被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば簡単な構成で液を切替えることができる効果のある被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、切替手段を用いずに、液を切替えることができ、より構成が簡易な被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、サンプル液導入から測定までの一連の操作を自動で行うことができる被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、温度制御により、より反応効率が良く、再現性に優れた被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、撹拌により、より反応効率が高い被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、電気的な撹拌により、簡単な構成で撹拌を行い、反応効率を向上した被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、磁気を用いた撹拌によりより撹拌効果の高い、被検物質測定装置を得ることができる。

また、本発明によれば、反応を効率よく迅速に起こすとともに感度の高い被検物質測定装置を得ることができる。

また、本発明によれば、反応を効率よく迅速に起こすとともに感度の高い、構成が簡易な被検物質測定装置を得ることができる。

また、本発明によれば、タンパク質や細胞、微生物に適した被検物質測定装置を得ることができる。

また、本発明によれば、細胞や微生物を測定するのに適した被検物質測定装置を得ることができる。

また、本発明によれば、より簡単な構成で濃縮により反応を効率よく迅速に起こすとともに感度の高い、被検物質測定装置を得ることができる。

また、本発明によれば、酵素反応をより効率良く測定できる被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、精度が高い測定ができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、本発明によれば、測定時に液の流れを止める効果の高い被検物質測定装置を得ることができる。

また、本発明によれば、より確実に反応流路内の液の流れを止め精度が高い測定ができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、他の手段は、送液停止時に送液手段内に残留した圧力を逃がし液の流れを止める送液圧力除去手段を備えたものであり、液の流れの原因を除くことにより精度が高い測定ができる被検物質測定装置を得ることができる。

また、本発明によれば、反応効率を上げ、使用する液量を低減できる被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、より必要な液量を低減できる被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、より迅速な測定ができる被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、より送液精度が高い被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、送液状態を確認できることにより、信頼性の高い被検物質測定装置を提供できる。

また、本発明によれば、気泡が混入したことを知ることができるため、より信頼性の高い被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、気泡が混入しても測定に影響しないため、より信頼性の高い被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、気泡が多量に混入しても信頼性の高い被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、操作が簡単な被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、信頼性が高く操作が簡単な被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、前処理の必要がない被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、装置を設置するだけで簡単に測定することができる被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、自動で連続測定ができる被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、装置から離れた場所で測定結果を知ることができる被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、装置から離れた場所であっても装置を操作することができる被検物質測定装置を得られる。

また、本発明によれば、装置から離れた場所であっても装置を操作することができる被検物質測定装置を得られる。

本発明の請求項１記載の発明は、基板上に第１の被検物質捕捉物質を固定化した被検物質捕捉物質固定化領域を形成し、被検物質捕捉物質固定化領域においてサンプル液中に含まれる被検物質を捕捉し、次いで酵素を標識した第２の被検物質捕捉物質を被検物質に結合させた後、酵素反応の基質となる物質を加えて酵素反応生成物質を生成させ、この酵素反応が進行する過程において起こした電気化学的反応を被検物質捕捉物質固定化領域に対応してその近傍に設けた動作電極によって電気信号として検知する被検物質の測定方法において、前記被検物質捕捉物質固定化領域上に前記サンプル液および前記第２の被検物質捕捉物質を含む溶液を前記被検物質捕捉物質固定化領域に接触して流す反応流路を形成したものであり、液を被検物質捕捉物質固定化領域を内包する反応流路に流すことにより、拡散に加え、流れによる反応効率向上という作用および、流す液を切替えるだけで容易に液を置換できる作用を有する。

また、本発明の請求項２記載の発明は、動作電極６上に第１の被検物質捕捉物質を固定化することにより動作電極上に被検物質捕捉物質固定化領域を形成したものであり、動作電極上で被検物質と被検物質捕捉物質の反応および酵素反応を起こすもので、構成を簡易にする作用を有するものである。

また、本発明の請求項３記載の発明は、反応流路の幅が被検物質捕捉物質固定化領域もしくは、動作電極のどちらか大きい方の２倍以下、高さが１ｍｍ以下としたもので、反応流路内を流れるサンプル液中の被検物質、第２の被検物質捕捉物質が被検物質捕捉物質固定化領域にできるだけ接触して流れる様にし、無駄な液を少なくして、反応に寄与する液の割合を増やし反応効率を向上する作用を有するものである。

また、本発明の請求項４記載の発明は、酵素反応の基質となる物質を加えて酵素反応生成物質を生成させ、この酵素反応が進行する過程において起した電気化学的反応を動作電極によって電気信号として検知する際、反応流路の容積を増加することができる構成としたもので、被検物質と被検物質捕捉物質および、第２の被検物質捕捉物質の反応に最適な反応流路容積と基質と酵素の反応およびその測定に最適な反応流路容積を調整できる作用を有するものである。

また、本発明の請求項５記載の発明は、反応流路に液を送液する送液手段と、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質、基質を保持する複数の容器からなる試薬キットと前記試薬キットから前記送液手段により前記反応流路に流す液を切替える切替手段と前記切替手段による液の切替と前記送液手段を制御する制御手段を備えたもので、切替手段を送液手段を構成に加え、制御手段で制御することにより、自動で被検物質と被検物質捕捉物質および第２の被検物質捕捉物質の反応を操作できる作用を有するものである。

また、本発明の請求項６記載の発明は、試薬キットから送液手段により、液を反応流路に吸込む構成において、前記試薬キットの複数の容器のうち、流す目的の液が入った容器のみ開放し、他は密閉し液を切替える構成とした切替え手段を備えたものであり、切替手段の構造を簡易に安価にできる作用を有するものである。

また、本発明の請求項７記載の発明は、反応流路に液を送液する送液手段と、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質、基質を保持する１つの容器からなり、各液を使用する順に必要量充填し、各溶液を混合防止手段によって区切った試薬キットと前記送液手段の動作を制御する制御手段を備えたものであり、切替手段を用いずに、必要な液を必要量、順番に反応流路に流すことができる作用を有するものである。

また、本発明の請求項８記載の発明は、動作電極で電気化学的反応を電気信号として測定する測定手段を備えたものであり、切替手段を送液手段に加え測定手段を構成に加え、制御手段で制御することにより、被検物質と被検物質捕捉物質および第２の被検物質捕捉物質の反応および酵素反応とその測定を自動で操作できる作用を有するものである。

また、本発明の請求項９記載の発明は、反応流路の温度を制御する温度制御手段を備えたものであり、温度制御手段により反応流路の温度を制御することで反応流路内で起こす各反応に最適な温度で反応を起こすことができる作用を有する。

また、本発明の請求項１０記載の発明は、反応流路内の液を撹拌する撹拌手段を備えたものであり、送液に加え撹拌することにより、反応流路内で起こす反応の効率を向上する作用を有するものである。

また、本発明の請求項１１記載の発明は、撹拌手段が電気的な方法で液を撹拌すること
としたものであり、電気泳動や誘電泳動の原理を用いて、電気的に反応流路内の液を撹拌し、反応流路内で起こす反応の効率を向上する作用を有するものである。

また、本発明の請求項１２記載の発明は、サンプル液もしくは、第２の被検物質捕捉物質を含む液もしくは反応流路内に、磁性体からなる撹拌補助手段を設けたものであり、撹拌手段が磁力で前記撹拌補助手段を動作させ、液を撹拌する作用を有するものである。

また、本発明の請求項１３記載の発明は、反応流路内のサンプル液中に含まれる被検物質を被検物質捕捉物質固定化領域に濃縮する濃縮手段を備えたものであり、サンプル液中の被検物質を被検物質捕捉物質固定化領域に濃縮することにより、反応効率を上げる作用を有するものである。

また、本発明の請求項１４記載の発明は、濃縮手段が反応流路内に濃縮用電極を設置し、電気的な方法で被検物質を被検物質捕捉手段固定化領域に濃縮するものであり、電気的な力でサンプル液中の被検物質を被検物質捕捉物質固定化領域に濃縮する作用を有するものである。

また、本発明の請求項１５記載の発明は、濃縮手段が電気泳動を用いるものであり、電気泳動力でサンプル液中の被検物質を被検物質捕捉物質固定化領域に濃縮する作用を有するものである。

また、本発明の請求項１６記載の発明は、濃縮手段が誘電泳動を用いるものであり、誘電泳動力でサンプル液中の被検物質を被検物質捕捉物質固定化領域に濃縮する作用を有するものである。

また、本発明の請求項１７記載の発明は、動作電極を濃縮用電極として用いるものであり、動作電極上にサンプル液中の被検物質を被検物質捕捉物質固定化領域に濃縮する作用を有するものである。

また、本発明の請求項１８記載の発明は、 動作電極で電気化学的反応を電気信号として測定する測定時に、反応流路内の液の流れを止めるものであり、動作電極で電気化学反応を電気信号として測定する際に、酵素反応が送液によって流れて損失することや、下流に設置した動作電極に影響を与えることなく、測定できる作用を有するものである。

また、本発明の請求項１９記載の発明は、送液手段を停止し、反応流路内の液の流れを止めるものであり、送液手段を停止することによって反応流路内の液の流れを止める作用を有するものである。

また、本発明の請求項２０記載の発明は、切換手段により配管を閉じることで反応流路内の液の流れを止めるものであり、送液手段を停止するとともに切換手段により配管を閉じ反応流路内の液の流れを止める作用を有するものである。

また、本発明の請求項２１記載の発明は、配管閉鎖手段を送液手段と反応流路の間に設けたものであり、配管閉鎖手段を閉じることによって反応流路内の液の流れを止める作用を有するものである。

また、本発明の請求項２２記載の発明は、送液停止時に送液手段内に残留した圧力を逃がし液の流れを止める送液圧力除去手段を設けたものであり、送液停止時に送液手段内に残留した圧力を逃がすことにより、液が流れる力を除去し、反応流路内の液の流れを止める作用を有するものである。

また、本発明の請求項２３記載の発明は、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質を反応流路内で間欠して送液するものであり、拡散による反応の割合を増加する作用を有するものである。

また、本発明の請求項２４記載の発明は、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質を反応流路内で往復して送液するものであり、少ない液量で反応流路内の反応を起こす作用を有するものである。

また、本発明の請求項２５記載の発明は、試薬キットから液が反応流路に到達するまでの流速を液が反応流路内を流れる流速に対し、速くするものであり、液が反応流路に到達するまでの送液時間を短くし、測定時間を短縮することができる作用を有するものである。

また、本発明の請求項２６記載の発明は、流速を速い流速から遅い流速への切替時に、送液が停止するまで送液手段を停止するものであり、速い流速の影響を無くして、遅い流速で送液することができる作用を有するものである。

また、本発明の請求項２７記載の発明は、反応流路内に、送液をモニタリングするモニタ電極を設置し、送液手段による送液中に前記モニタ電極の信号をモニタリングするものであり、反応流路内の液の置換、送液の状態を知ることができる作用を有するものである。

また、本発明の請求項２８記載の発明は、モニタ電極で気泡の混入を検知するものであり、気泡の混入による送液量の低下や反応のロスによる測定誤差の発生を知ることができる作用を有するものである。

また、本発明の請求項２９記載の発明は、反応流路内に気泡捕獲手段を設けたものであり、反応流路内に混入した気泡を測定に影響が無くする作用を有するものである。

また、本発明の請求項３０記載の発明は、気泡捕獲手段が可動で捕獲した気泡を逃がすことができるものであり、反応流路内に混入した気泡を測定に影響がないように捕まえ、除去する作用を有するものである。

また、本発明の請求項３１記載の発明は、測定条件を入力し制御手段に出力する測定条件設定手段と測定手段の測定結果を外部に出力する出力手段を設けたものであり、測定条件の設定を簡易にするとともに結果を簡単に知ることができる作用を有するものである。

また、本発明の請求項３２記載の発明は、測定手段の測定結果を信号処理し濃度に変換して、出力手段に出力する信号処理手段を設けたものであり、直接、サンプル液中の被検物質の濃度を知ることができる作用を有するものである。

また、本発明の請求項３３記載の発明は、検体から被検物質を抽出する抽出手段と前記抽出手段で抽出した溶液から測定を妨害する物質を除去する精製手段を設け、前記抽出手段と前記精製手段により検体からサンプル液を作成することができるものであり、検体からサンプル液を作成できる作用を有するものである。

また、本発明の請求項３４記載の発明は、検体をサンプリングし、抽出手段に導入するサンプリング手段を設けたものであり、測定場所の検体を自動でサンプリングできる作用を有するものである。

また、本発明の請求項３５記載の発明は、サンプリング手段、抽出手段、精製手段の動作と測定動作をあらかじめ設定した条件で自動運転する自動運転手段と前記自動運転手段の信号を受け、未使用の基板を複数保持し、使用済みの基板を未使用の基板に交換する基板交換手段を設けたものであり、自動で連続運転できる作用を有するものである。

また、本発明の請求項３６記載の発明は、出力手段の信号を電波、光、もしくはＬＡＮで出力する遠隔出力手段と遠隔出力手段の信号を受ける出力受信手段を設けたものであり、装置から離れた場所で測定結果を知ることができる作用を有するものである。

また、本発明の請求項３７記載の発明は、自動運転手段に電波、光、もしくはＬＡＮで信号を送り、遠隔操作する遠隔操作手段を設けたものであり、装置から離れた場所から装置を操作することができる作用を有するものである。

また、本発明の請求項３８記載の発明は、装置を移動する移動手段と遠隔操作手段で移動手段を制御し、遠隔操作で装置を移動するものであり、装置から離れた場所から装置を移動し測定場所を設定できる作用を有するものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に反応流路及び基板の構成を示す。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、断面図である。図に示すように、基板１上に被検物質捕捉物質固定化領域２を形成し、前記被検物質捕捉物質固定化領域２上に反応流路３を設置している。反応流路３には、液導入口４および液排出口５を設けている。反応流路３上面には、動作電極６を形成し、反応流路３内に液導入口４よりサンプル液などの液が導入され、反応流路３内を満たしながら被検物質捕捉物質固定化領域２上を流れ、液排出口５より排出される。動作電極６は、被検物質捕捉物質固定化領域２の上部に形成もしくは設置されている。

ここで、基板１として使用できる材質は、ガラス、セラミックス、合成樹脂などであり、被検物質捕捉物質は、被検物質と特異的に結合する物質であり、例えば、抗体、抗原、ＤＮＡ・ＲＮＡプローブ、ペプチド、レセプターなどである。基板１上に、自体公知の方法で、被検物質捕捉物質を固定化することができる。ここで、例えば、被検物質捕捉物質固定化領域の面積は、０．００２〜０．８ｍｍ２の範囲で、動作電極６の大きさは、被検物質捕捉物質固定化領域の１〜５０倍程度で直径１ｍｍ以下である。反応流路３の材質は、合成樹脂、セラミックス、ガラス、金属などで、反応流路３および液導入口４、液排出口５が加工し形成されている。動作電極６として使用できる材質は、金、白金などの金属やカーボン、セラミックの電極材料である。ここで、反応流路３は、被検物質捕捉物質固定化領域２を内包する形で設置されている。また、基板１と反応流路３は、圧着、接着などの方法で接合している。

上記構成において、その被検物質測定動作を図２を用いて説明する。図２は、反応流路の断面を示す模式図であり、（ａ）~（ｅ）に測定動作を示している。ここでは、被検物質捕捉物質を被検物質に対して特異的な抗体９、第２の被検物質捕捉物質を被検物質に特異的な抗体にＨＲＰを標識した酵素標識抗体１１を用いている。

（ａ）では、液導入口４よりサンプル液７を反応流路３に、ある流速で流すと被検物質８は被検物質捕捉物質固定化領域２の抗体９に流れと拡散によって反応し結合する。

次に、（ｂ）では必要であれば、洗浄液１０を流し、反応流路３中の余分な被検物質８を洗浄する。これにより、抗体９に結合した被検物質８が反応流路３内に残る。

次に、（ｃ）では第２の被検物質捕捉物質としてＨＲＰ酵素標識抗体１１を含む溶液を流す。ＨＲＰ酵素標識抗体１１は、流れと拡散により、被検物質捕捉物質固定化領域２の抗体９に結合した被検物質８と結合する。

次に、（ｄ）では必要であれば、洗浄液１０を流し、反応流路３中の余分なＨＲＰ酵素標識抗体１１を洗浄する。

最後に、（ｅ）では、酵素により反応する基質溶液１２を反応流路３に流し、基質と酵素の反応量をポテンショスタット１３を用い、動作電極６で電気化学的反応の電気信号として測定する。測定の際、必要であれば、参照極１４および対極を設置する。ここで、ＨＲＰに対する基質としては、過酸化水素、さらに、メディエータとしてフェロセン化合物を添加しそのレドックス反応を測定しても良い。また、洗浄液は、水や各種緩衝液やそれらに界面活性剤を添加したものなど、一般的に用いられるもので良い。

以上のように、液を反応流路に送液して反応することにより、拡散に加え、流れによる反応効率の向上が得られるとともに、送液条件を一定に制御することで、再現性の良い測定結果を得られる。

なお、本発明では、被検物質捕捉物質固定化領域および動作電極を円形としたが、楕円、正方形、長方形、平行四辺形などでもよく、これに限るものではない。また、被検物質捕捉物質固定化領域および動作電極の数は、２つに限るものではなく、１つでも２つ以上の複数でも良い。

また、本発明では、固相抗体で抗原を捕捉し、さらに標識抗体を反応させるサンドイッチ方式としたが、標識抗原と抗原を固相抗体に反応させる直接競合法や抗原を固相し、抗原と標識抗体を反応させる間接競合法などでも同様の作用、効果が得られる。

また、標識は、本発明では酵素としたが、電気的な信号を得られるものであれば良い。

（実施の形態２）
図３は動作電極上に被検物質捕捉物質固定化領域を形成した、反応流路および基板の断面図を示す。なお、実施の形態１と同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図３において動作電極６は基板１上に形成し、動作電極６上に被検物質補足物質を固定化した被検物質捕捉物質固定化領域２を形成している。ここで、基板１の材料は、ガラス、セラミックス、合成樹脂などであり、動作電極６として使用できる材質は、金、白金などの金属やカーボン、セラミックの電極材料である。また、被検物質捕捉物質は、被検物質と特異的に結合する物質であり、例えば、抗体、抗原、ＤＮＡ・ＲＮＡプローブ、ペプチド、レセプターなどである。基板１上に、自体公知の方法で、被検物質捕捉物質を固定化することができる。

また、図４に基板の一例を示す。図４は、電極材料のパターンおよびレジストのパターンを示し、（ａ）は、電極パターン、（ｂ）は、レジストパターンである。基板１５上に図４（ａ）に示す電極材料のパターンをスパッタリングで形成する。電極部１６は、動作電極に相当し、リード部１７で接続された端子部より信号を取り出す。次に、図４（ｂ）に示すように、端子部１８と電極部１６以外の部分を絶縁するため絶縁材料であるレジストパターン１９をフォトリソによって形成する。ここで、レジストパターン１９は、図では、電極部１６と端子部１８以外の部分を全て覆っているが、少なくとも絶縁が必要な部分を覆っていれば良い。

上記構成において、その動作は、実施の形態１と同様であり、動作電極と被検物質捕捉物質固定化領域を一体にすることにより、反応流路内の構成を簡易化して、被検物質を測定することができる。

（実施の形態３）
図１および図３において、反応流路３の幅を被検物質捕捉物質固定化領域２および動作電極６のどちらか大きい方の２倍以下、反応流路３高さを１ｍｍ以下にしたものである。

上記構成において、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質は、被検物質捕捉物質固定化領域２上を流れるものが反応に寄与し、それ以外の場所を流れる液は殆ど反応に寄与しない。そのため、反応流路３の幅を被検物質捕捉物質固定化領域２および動作電極６のどちらか大きい方の幅の２倍以下にすることにより、基板１上の被検物質捕捉物質固定化領域２以外の部分を流れるサンプル液、第２の被検物質捕捉物質の量を少なくし、さらに、反応流路３の高さを１ｍｍ以下にすることにより、被検物質と被検物質捕捉物質および第２の被検物質捕捉物質と被検物質捕捉物質と結合した被検物質が流れと拡散によって反応する効率を上げることができる。

なお、反応流路の幅は、反応流路の幅を被検物質捕捉物質固定化領域および動作電極６のどちらか大きい方と同じ幅がより望ましい。反応流路の高さは、動作電極による測定ができる範囲で低い方がより望ましい。

（実施の形態４）
図５は、実施の形態４の一例を示す反応流路の断面を示す模式図である。なお、実施の形態１〜３のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

反応流路３上部は反応流路天井部２０で構成され、反応流路天井部２０は、反応流路天井部移動手段２１により、上下に移動する。図５（ａ）は、反応流路天井部２０が下がっている場合、（ｂ）は反応流路天井部２０が上がっている場合を示している。

上記構成において、サンプル液および第２の被検物質捕捉物質を流すときは、反応流路天井部２０を下げて、被検物質および被検物質捕捉物質および第２の被検物質捕捉物質の反応効率を上げ、酵素反応を測定する時に、反応流路天井部２０を反応流路天井部移動手段２１により移動し、反応流路３の高さを高くして、反応流路容積を大きくすることができ、酵素反応に必要な基質の量を多くすることにより動作電極６による酵素反応測定を効率良く行うことができる。

ここで、反応流路天井部移動手段は、例えば、マニュピレータなどを用いることができる。また、反応流路天井部２０を可溶性の材料で形成することにより、酵素反応測定前に反応流路天井部２０を溶かして流すことにより、同様の作用、効果を得ることができる。

（実施の形態５）
図６は、本発明の被検物質測定装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜４のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、基板上に動作電極および被検物質捕捉物質固定化領域を形成したチップ２２上に反応流路３を設置し、反応流路３の液導入口４と液排出口５には送液チューブ２３を接続している。液導入口４に接続した送液チューブ２３の他端は、切替え手段２４に接続し、液排出口５に接続した送液チューブ２３の他端は送液手段２５に接続している。切替手段２４は、複数の容器からなる試薬キット２６および洗浄液容器２７に、それぞれ送液チューブ２３で接続している。

送液手段２５および切替手段２４はそれぞれ、制御手段２８に信号線で接続し制御手段２８の信号によって動作する。

ここで、送液手段２５は、液を流すためのポンプであれば良く、シリンジポンプ、プランジャー型のポンプ、ペリスタポンプなどを用いる。また、切替手段２４は、試薬キット２６および洗浄液容器２７の液を切り替えて送液チューブ２３に接続するものであればよく、ロータリーバルブや複数の電磁弁で構成される。また、制御手段２８は、機器の動作を制御するものであれば何を用いてもよく、マイコンやパーソナルコンピュータを用いることができる。

上記構成において、その動作は、切替手段２４は、制御手段２８の信号を受け、試薬キット２６内のサンプル液、第２の被検物質捕捉物質の溶液、基質と洗浄液を反応流路３につながった送液チューブ２３との接続を切替える。送液手段２５は、制御手段２８の信号を受け、送液のオン、オフおよび流速を制御し、試薬キット２６から反応流路３に送液し、反応流路３を通過し終わった液を、溜める。

制御手段２８は、切替手段２４の動作と送液手段２５の動作をあらかじめ設定したプログラムで制御するための制御信号を発信する。

以上のように、構成することにより、反応流路に、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質の溶液をあらかじめ設定した条件で自動で送液することができる。

なお、本発明では、送液手段を反応流路の下流に設置し、液を吸込む構成としたが、試薬キットの上流に送液手段を設置し、液を押出す構成としても良い。

また、送液する液の種類は、試薬キット内のサンプル液、第２の被検物質捕捉物質の溶液、基質と洗浄液の４種類としたが、被検物質の種類、条件によっては、洗浄液を省く、もしくは、事前にサンプル液と第２の被検物質捕捉物質を混合することも可能であり、４種類に限るものではない。

（実施の形態６）
図７は、本発明の切替手段の構成を示す図である。なお、実施の形態１〜５のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、複数の試薬容器２９からなる試薬キット２６は、キット密閉手段３０によって密閉されている。キット密閉手段３０は、ゴムなどの材料で先端が尖った空気取入れ手段３１を差し込むことができ、空気取入れ手段３１を抜くと穴が閉じて再び密閉される。試薬キット２６の各試薬容器２９は、反応流路およびチップを通って、送液手段２５に送液チューブによって接続されている。

上記構成において、反応流路３に送液したい液の試薬容器２９のキット密閉手段３０に空気取入れ手段３１を差し込むことにより、送液手段２５により液を吸込むと、空気取入れ手段３１を差し込んだ試薬容器２９の液が送液され、他の容器の液は送液されない。

以上のように、空気取入れ手段を差し込む試薬容器を切替えることにより電磁弁やロータリーバルブを使うことなく、液の切り替えを行うことができる。

（実施の形態７）
図８は、本発明の試薬キットの構成を示す断面図である。なお、実施の形態１〜６のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、試薬チューブ３２にサンプル液７、第２の被検物質捕捉物質の溶液１１、基質溶液１２が拡散防止層３３を挟んで順番に装填されている。

ここで、拡散防止層３３は、各液が、拡散などにより混合することを防止するためのもので、空気、油、ゲルなどで、検知反応を阻害しないものを用いる。

また、図９は、本発明の試薬キットを用いた装置の構成を示すブロック図である。図において、試薬キット３４は送液チューブ２３により反応流路３に直接接続されている。

上記構成において、試薬キット３４内には、必要な液が必要量、順番に装填されているため、送液手段２５により所定の流速で送液することにより、反応流路３に順に送液される。

以上のように、試薬キットを構成することにより、切替手段を用いることなく簡単に必要な液を必要量、順番に反応流路内に送液することができる。

なお、本発明では、試薬キットをチューブで構成したが、合成樹脂などに形成してもよい。また、液の種類も３種類に限るものではない。また、送液手段も試薬キットの上流に設置し、押し出しで送液しても良い。

（実施の形態８）
図１０は、本発明の被検物質測定装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜７のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、測定手段３５は、動作電極６に接続し、参照極１４が反応流路３内に設置されている。さらに、測定手段３５は、制御手段２８の信号を受け、測定の開始、停止、測定条件の設定を行う。また、測定手段３５は、測定データを制御手段２８に送り、制御手段２８は、測定結果を演算し外部に出力する。

ここで、測定手段３５は、ポテンショスタット等の電気化学計測器、参照極１４は、銀塩化銀電極などの一般的に電気化学計測に用いられるものであればよい。また、図では、参照極１４と対極を兼ねた２極式であらわしているが、別途、対極を設置して３極式としても良い。

上記構成において、測定手段３５を動作電極６に接続し、制御手段２８によってその動作を制御することで、サンプル液の導入から、測定、結果の出力までの一連の測定操作をチップ２２を装填したまま、自動で行うことができる。

なお、本発明では、参照極を反応流路内に設置したが、参照極として機能できる場所であればどこでもよく、例えば、基質溶液が充填され、動作電極６と基質溶液でつながっている場所、さらに、試薬キット内でも良い。

（実施の形態９）
図１１は、本発明の本発明の被検物質測定装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜８のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、温度制御手段３６は、チップ２２および反応流路３の底面に接触して設置され、制御手段２８の信号を受けてあらかじめ、設定された温度にチップ２２、反応流路３および反応流路３内の液を加熱、冷却する。

ここで、温度制御手段３６は、ペリチェ素子を使うことができる。また、冷却する必要がない場合、ヒータなどの加熱素子でもかまわない。

上記構成において、反応流路３の内の液の温度を制御できるため、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質溶液、基質溶液それぞれ、反応に最適な温度に設定することができるため、感度等の性能向上、さらに、再現性を向上することができる。

なお、本発明では、温度制御手段を直接、チップに接触した構成としたが、ウオーターバスなどの保温構造を取っても良い。また、底面だけでなく上面もしくは、チップ、反応流路を覆う形で設置しても良い。

（実施の形態１０）
図１２は、本発明の被検物質測定装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜９のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、撹拌手段３７が、反応流路３上部に設置され、制御手段２８の信号を受けて、あらかじめ設定された条件で反応流路３内の液の撹拌を行う。

ここで、撹拌手段３７は、反応流路３内の液を撹拌できるものであればよく、例えば、圧電素子、超音波振動子などによって、振動により撹拌することができる。

上記構成において、撹拌手段３７によって、反応流路３内の液を撹拌できるため、流れと拡散に加え撹拌により被検物質、被検物質捕捉物質、第２の被検物質捕捉物質の反応効率を向上することができる。

なお、本発明では、撹拌手段を反応流路上部に設置したが、反応流路内の液を撹拌できれば、どこに設置しても同様の作用、効果が得られる。

（実施の形態１１）
図１３は、本発明の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図である。なお、実施の形態１〜１０のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、反応流路３内の上面に、撹拌用電極３８が設置されている。電極として使用できる材質は、金、白金などの金属やカーボン、セラミックの電極材料である。撹拌用電極３８は、動作電極６と撹拌用電源３９を介して接続している。

上記構成において、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質溶液を反応流路３内に流し、反応させる際、撹拌用電極３８と動作電極６間に直流、もしくは、交流の電圧を印加し、電気泳動、誘電泳動により、液中の被検物質、第２の被検物質捕捉物質を撹拌、もしくは、動作電極６上に移動させ反応の効率を向上することができる。

なお、本発明では、撹拌用電極と動作電極間に電圧を印加したが、動作電極を用いないで、撹拌用電極を追加しても良い。また、印加電圧は、撹拌中一定の信号である必要はなく、間欠信号や、信号を組合せて印加しても良い。また、撹拌を促進するための粒子を液中に添加しても良い。

（実施の形態１２）
図１４は、本発明の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図である。なお、実施の形態１〜１１のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、反応流路３の上部に、磁気発生手段４０が設置されている。磁気発生手段４０としては、磁気のＯＮ／ＯＦＦもしくは、極性の切り替えを出来るものであれば良く、例えば、電磁石などを用いることができる。

上記構成において、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質溶液を反応流路３内に流し、反応させる際、反応流路内の液中に磁性体４１を設置することにより、磁気発生手段４０の磁力により、磁性体４１を動かし液を撹拌することができる。

ここで、磁性体４１は、反応流路内で磁力のＯＮ／ＯＦＦや磁性の反転により動くものであれば良い。例えば、粒子を液に混合しても良く、反応流路内に棒状や板状の磁性体を設置しても良い。また、磁気発生手段４０の動作は、液の種類、性状や、磁性体の種類、形状によって最適な動作に設定し得る。

また、本発明では、磁気発生手段４０を反応流路３の上部に設置したが、反応流路３内の磁性体４１を動かすことができればどこに設置しても良い。

（実施の形態１３）
図１５は、本発明の被検物質測定装置の構成を示す図である。なお、実施の形態１〜１２のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において反応流路３の上部に濃縮手段４２が設置されている。

上記構成において、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質溶液を反応流路３内に流し、反応させる際、濃縮手段４２は、サンプル液中の被検物質や第２の被検物質捕捉物質溶液中の第２の被検物質捕捉物質を被検物質捕捉物質固定化領域に移動させ、被検物質捕捉物質固定化領域近傍の被検物質もしくは、第２の被検物質捕捉物質の濃度を上げることにより、反応効率を向上することができる。

なお、濃縮手段４２は、液中の被検物質や第２の被検物質捕捉物質を移動させることができれば、どのような方式でも良く、例えば、超音波、電圧、電場などを用いることができる。また、遠心力を用いても良い。

（実施の形態１４）
図１６は、本発明の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図である。なお、実施の形態１〜１３のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、反応流路３内の被検物質捕捉物質固定化領域２より、液導入口４側、すなわち液の流れの上流側に濃縮用電極４４が、反応流路３内面の上面および下面に設置されている。濃縮用電極４４は、濃縮用電源４３に接続され、濃縮用電源４３より電気信号を受ける。濃縮用電源４３は、直流や交流、もしくはパターン化された電気信号を濃縮用電極４４に供給する。

上記構成において、サンプル液中の被検物質や第２の被検物質捕捉物質溶液中の第２の被検物質捕捉物質の持つ電気的な性質を利用し、濃縮用電極４４間を流れる、液中の被検物質や第２の被検物質捕捉物質を反応流路内の被検物質捕捉物質固定化領域２側である下面に移動させる。一般的に、本発明のような微小な反応流路内では、液の流れは層流となるため、反応流路３内の被検物質や第２の被検物質捕捉物質の濃度は、下面側が濃度が高い状態を保ち、被検物質捕捉物質固定化領域２に到達する。そのため、被検物質捕捉物質固定化領域における被検物質や第２の被検物質捕捉物質の反応効率を向上することが可能となる。

（実施の形態１５）
図１７は、本発明の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図である。なお、実施の形態１〜１４のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、反応流路３内面の上面と下面には、濃縮用電極４５が設けられ、濃縮用電源より上面側の電極が負、下面側の電極が正の直流電圧が印加されている。動作電極６および被検物質捕捉物質固定化領域２は、濃縮用電極４５の下流側の反応流路内下面に設けている。反応流路内には、被検物質を含むサンプル液が流れている。

上記構成において、サンプル液中の被検物質８は、タンパク質や微生物、細胞であり、負の電荷を持つ。この被検物質に対し濃縮用電極４５により直流の電場を与えると電気泳動により、矢印の方向、正側すなわち下面側の電極に引き付けられ、下面側の被検物質８の濃度が高い状態となる。一般的に、本発明のような微小な反応流路内では、液の流れは層流となるため、反応流路３内の被検物質の濃度は、下面側が濃度が高い状態を保ち、被検物質捕捉物質固定化領域２に到達する。そのため、被検物質捕捉物質固定化領域２における被検物質８の反応効率を向上することが可能となる。

なお、本発明では、被検物質について説明したが、第２の被検物質捕捉物質でも同様の作用、効果が得られる。

また、濃縮用電極の材質は、溶液や被検物質と第２の被検物質捕捉物質と反応を起こさないものであれば、金や白金などの金属、炭素、導電性樹脂、セラミックスなどの電極材料を用いることができる。

また、濃縮用電極の形状、数、印加する電圧については、反応流路の形状、溶液の種類に応じて最適なものを設定することができる。

（実施の形態１６）
図１８は、本発明の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図である。なお、実施の形態１〜１５のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、反応流路３内面の上面と下面には、濃縮用電極４６が設けられ、濃縮用電源より交流の高周波信号が印加されている。濃縮用電極４６は、上面側よりも下面側の電極の大きさを小さくし、電極間にかかる電場が下面側で密になるようにしている。動作電極６および被検物質捕捉物質固定化領域２は、濃縮用電極４６の下流側の反応流路内下面に設けている。反応流路３内には、被検物質を含むサンプル液が流れている。

上記構成において、サンプル液中の被検物質８は、微生物や細胞である。この被検物質８に対し濃縮用電極４６により交流の電場を与えると誘電泳動により、電場のひずみに応じて矢印の方向、すなわち下面側の電極に引き付けられ、下面側の被検物質８の濃度が高い状態となる。一般的に、本発明のような微小な反応流路内では、液の流れは層流となるため、反応流路３内の被検物質の濃度は、下面側が濃度が高い状態を保ち、被検物質捕捉物質固定化領域２に到達する。そのため、被検物質捕捉物質固定化領域２における被検物質８の反応効率を向上することが可能となる。

なお、濃縮用電極の材質は、溶液や被検物質と第２の被検物質捕捉物質と反応を起こさないものであれば、金や白金などの金属、炭素、導電性樹脂、セラミックスなどの電極材料を用いることができる。

また、濃縮用電極の形状、数、印加する信号については、反応流路の形状、溶液の種類に応じて最適なものを設定することができる。

（実施の形態１７）
図１９は、本発明の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図である。なお、実施の形態１〜１６のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、反応流路３の内面の上面には濃縮用電極４７が設置されている。濃縮用電極４７は、濃縮用電源４３に接続されている。濃縮用電源４３の他方は、動作電極６に接続している。

上記構成において、動作電極６を濃縮用電極４７の他方の電極として用いることにより、電気泳動もしくは、誘電泳動により、液中の被検物質および第２の被検物質捕捉物質を動作電極６上に濃縮することが可能となり、動作電極６上の被検物質捕捉物質固定化領域２における反応の効率を向上することができる。

なお、本発明において、濃縮用電極の形状、数、印加する信号については、反応流路の形状、溶液の種類に応じて最適なものを設定することができる。

（実施の形態１８）
図２０は、本発明の被検物質測定装置の動作を示すフローチャート、図２１は、送液のパターンを示す図である。図２０において、ステップ1)で装置にチップと試薬をセットし、ステップ２)で洗浄液を送液する。次に、ステップ３)でサンプル液を送液し、被検物質捕捉物質とサンプル液中の被検物質を反応させる。ステップ４)で洗浄液を送液、ステップ５)で第２の被検物質捕捉物質を送液し、被検物質捕捉物質と反応した被検物質に第２の被検物質補足物質を反応させる。ステップ６)で洗浄液を送液、ステップ７)で基質溶液を送液する。その後、ステップ９)で測定を行い、ステップ１０）で洗浄、ステップ１１）でチップ・試薬を取外し、使用した液を廃棄して測定は終了する。

ここで、各ステップでの送液条件の一例を図２１に示す。横軸は時間、縦軸は送液の流速を示す。ステップ7)すなわち、時間ｔ６までの動作は、設定された流速で液が送液される。ステップ８)の測定の間、時間ｔ６からｔ７の間、送液を停止し、測定を行う。

上記動作において、測定中は、送液を停止し、基質溶液を満たした状態で酵素反応を測定するため、酵素反応が送液によって流れることなく安定した測定が可能となる。

なお、本発明では、ステップ8)以外の各ステップの流速をｖ１とし一定で示したが、各ステップの流速、時間は、それぞれ最適な条件に設定し得る。また、各ステップの間に送液の停止を入れても良い。

（実施の形態１９）
図２２（ａ）は、本発明の切換手段の構成を示すブロック図、図２２（ｂ）は、本発明の切換手段の動作を示す表である。なお、実施の形態１〜１８のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図２２（ａ）において、洗浄液容器２７、および試薬キット２６は、それぞれ配管により切替手段２４であるバルブＡ４８、バルブＢ４９、バルブＣ５０、バルブＤ５１を介してマニホールド５２に接続し、マニホールド５２は、反応流路に接続されている。

次にその動作は、図２２（ｂ）に示すように、洗浄液容器２７内の洗浄液を反応流路に流す場合は、バルブＡ４８がＯＰＥＮとなり、反応流路の終端に接続される送液手段により吸引され、マニホールド５２を通過して反応流路に導入される。洗浄液を送液しない場合は、バルブＡ４８は、ＣＬＯＳＥする。他の試薬キット２６内の溶液を流す場合もそれぞれ同様の動作をする。次に、測定時は、送液手段を停止と併せて、バルブＡ４８、バルブＢ４９、バルブＣ５０、バルブＤ５１を全てＣＬＯＳＥにする。

上記構成および動作において、測定時に送液手段を停止しただけでは、残留する圧力により液の移動が起こる場合があるが、切換手段２４であるバルブＡ４８〜Ｄ５１を全てＣＬＯＳＥにすることにより、残留する圧力による液の移動を防止することができ、測定の精度を向上することができる。

なお、切換手段２４のバルブは、電磁弁、ピンチバルブ、ロータリーバルブなど液を切り替え、配管を閉じることができるものであれば何でも良い。

（実施の形態２０）
図２３は、本発明の被検物質測定装置の構成を示す図である。なお、実施の形態１〜１９のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、液停止バルブ５３は、反応流路３と送液手段２５の間に設けられ、制御手段２８の信号を受けて、ＯＰＥＮ・ＣＬＯＳＥの動作を行う。

次にその動作は、測定時以外は、液停止バルブ５３は常にＯＰＥＮで配管２３に液を通している。測定時は、送液手段２５の停止に併せて液停止バルブ５３は制御手段２８の信号を受けてＣＬＯＳＥとなり配管２３を閉じる。

上記構成および動作において、測定時に液停止バルブ５３をＣＬＯＳＥにし、配管２３から送液手段２５を切り離すことにより、送液手段２５停止後に残留する圧力による液の移動を防止することができ、その結果、測定中の反応流路３内の基質溶液を静止することができる。そのため、酵素反応が動作電極から流れてしまうのを防止することができ測定の精度を向上することが可能となる。

ここで、液停止バルブは、配管を閉じて液の流れを停止できるものであれば、電磁弁、ピンチバルブ、ロータリーバルブなど方式は問わない。

（実施の形態２１）
図２４は、本発明の被検物質測定装置の構成を示す図である。なお、実施の形態１〜２０のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、液停止バルブ５３は、反応流路３と送液手段２５の間に設けられ、制御手段２８の信号を受けて、ＯＰＥＮ・ＣＬＯＳＥの動作を行う。液停止バルブ５３と送液手段２５の間に圧力除去バルブ５４を設け、圧力除去バルブ５４は、制御手段２８の信号を受けＯＰＥＮ・ＣＬＯＳＥの動作を行い、その先に接続している圧力除去用液５５との間の配管を開閉する。

次にその動作は、通常は、液停止バルブ５３は常にＯＰＥＮで配管に液を通し、圧力除去バルブ５４は常にＣＬＯＳＥで圧力除去用液５５からの配管を閉じている。測定時は、送液手段の停止に併せて液停止バルブ５３は制御手段２８の信号を受けてＣＬＯＳＥとなり配管を閉じる。さらに、圧力除去用バルブ５４は、制御手段２８の信号を受けＯＰＥＮとなり圧力除去用液５５からの配管を通じる。測定が終了するとそれぞれ逆の動作をし元に戻る。

上記構成および動作において、測定時に液停止バルブ５３をＣＬＯＳＥにし、配管から送液手段２５を切り離すことにより、送液手段２５停止後に残留する圧力による液の移動を防止することができると同時に、送液手段２５に残留する圧力を、圧力除去用液５５を流すことによりなくすことができる。また、測定時だけでなく、送液手段２５の動作条件を変え、送液速度を調整する場合においても、同様の動作を行うことにより、送液手段２５の残留圧力による送液の誤差を低減することができる。

なお、本発明では、液停止バルブと圧力除去バルブを用いたが、３方バルブを用いることにより、２つのバルブの機能を１つにまとめることができる。

（実施の形態２２）
図２５は、本発明の被検物質測定装置の送液パターンの一例を示す図である。なお、実施の形態１〜２１のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。
横軸は時間、縦軸は送液の流速を示す。測定のステップは、図２０のフローチャートに対応している。

図において、ステップ３)およびステップ５)のサンプル液および第２の被検物質捕捉物質溶液送液時に各液が反応流路を満たした状態で送液を間欠して行う。

上記動作において、送液を間欠行うことにより、送液停止時に拡散による反応を主として行わせ、反応の効率を上げるとともに、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質溶液の量を少なくすることができる。

なお、間欠の周期と回数、流速は、反応系によって最適な条件を設定し得るが、例えば、ｖ１は１００μＬ／ｍｉｎ、ｖ２を１０μＬ／ｍｉｎ程度を用いることができる。また、本発明では、間欠で流速を０としているが、２つの流速間の間欠であってもよい。

（実施の形態２３）
図２６は、本発明の被検物質測定装置の送液パターンの一例を示す図である。なお、実施の形態１〜２２のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。
横軸は時間、縦軸は送液の流速を示す。測定のステップは、図２０のフローチャートに対応している。

図において、ステップ３)およびステップ５)のサンプル液および第２の被検物質捕捉物質溶液送液時に各液が反応流路を満たした状態で送液を往復して送液を行う。

上記動作において、送液を往復して行うことにより、液中の被検物質や第２の被検物質捕捉物質を無駄なく反応させることができ、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質溶液の量をより少なくすることができる。

なお、送液の往復の周期、回数、流速等の条件は、反応系によって最適な条件を設定し得る。

（実施の形態２４）
図２７は、本発明の被検物質測定装置の送液パターンの一例を示す図である。横軸は時間、縦軸は送液の流速を示す。図上部に切替手段の動作を示している。図では、Ａ液からＢ液に液が切り替わる際の動作を示している。Ａ液の流速が速く、Ｂ液の流速が遅い場合、Ａ液が洗浄液、Ｂ液がサンプル液、もしくは、第２の被検物質捕捉物質溶液に相当する、液がＡ液からＢ液に切り替わった時間ｔ１後も、Ｂ液をＡ液の送液条件である流速ｖ１で液を送液し、Ｂ液が反応流路に到達する時間ｔ１’にＢ液の送液条件であるｖ２に設定する。

上記動作において、流速の遅いＢ液が反応流路に到達するまで、速い流速で送液することにより、送液時間を短縮することができる。ここで、例えば、ｖ１を１００μＬ／ｍｉｎ、ｖ２を１０μＬ／ｍｉｎ程度の流量に設定すると、流速の遅いＢ液が反応流路に到達するまで、速い流速で送液することにより、送液時間を１／１０に短縮することができる。

なお、本発明では、流速が速い液から遅い液への切替の場合を説明したが、流速が遅い液からの切替の場合においても、液を反応流路に到達させる間、速い流速に設定して送液してもよい。

（実施の形態２５）
図２８（ａ）、（ｂ）は、本発明の被検物質測定装置の液の切換時の送液パターンの一例を示す図である。横軸は時間、縦軸は送液の流速を示す。図上部に切替手段の動作を示している。図２８（ａ）では、Ａ液からＢ液に液が切り替わる際の動作を示している。Ａ液の流速が速く、Ｂ液の流速が遅い場合、Ａ液が洗浄液、Ｂ液がサンプル液、もしくは、第２の被検物質捕捉物質溶液に相当する、液がＡ液からＢ液に切り替わった時間ｔ１後も、Ｂ液をＡ液の送液条件である流速ｖ１で液を送液したのち、△ｔ時間だけ送液手段を停止し、Ｂ液が反応流路に到達する時間ｔ１’にＢ液の送液条件であるｖ２に設定する。

上記動作において、流速の遅いＢ液が反応流路に到達するまで、速い流速で送液することにより、送液時間を短縮することができる。とともに、早い流速から遅い流速に送液手段の動作を切替えた時に発生する残留圧力による送液の誤差を△ｔ時間送液を停止することにより防止することができる。ここで、△ｔ時間の設定は、送液条件、送液手段、配管、液の性状により最適なものに設定し得る。△ｔ時間経過時に、Ｂ液が反応流路に到達している条件が望ましい。例えば、反応流路の幅が１ｍｍ、高さが０．３ｍｍの場合、ｖ１は１００μＬ／ｍｉｎ、ｖ２は、１０μＬ／ｍｉｎ、△ｔは１０〜３０秒程度となる。

また、同様の効果を図２７（ｂ）に示すように、ｖ１からｖ２に徐々に流速を変えることによっても得ることができる。

また、△ｔ時間の送液速度を０としたが、ｖ２以下の速度であれば同様の効果が得られる。

（実施の形態２６）
図２９は、本発明の本発明の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図である。なお、実施の形態１〜２５のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、反応流路３上面に一対のモニタ電極５６を設置し、モニタ手段５７によって測定する。

１対のモニタ電極５６として使用できる材質は、金、白金などの金属やカーボン、セラミックの電極材料である。モニタ手段５７は、一対の電極間のインピーダンスなど、反応流路３内の液の性状を測定できるものであれば良い。

上記構成において、反応流路３内に送液するサンプル液、洗浄液、第２の被検物質捕捉物質溶液、基質溶液は、それぞれ、液のインピーダンスなどの性状が異なる。反応流路３内の液の状態をモニタ電極５６とモニタ手段５７により送液中に監視することにより、反応流路３内に液が送液されているかどうか、反応流路３内の液が置換したかどうかなどの情報を得ることができ、装置が正常に動作しているか監視するとともに、その情報を元に送液条件等の動作条件をフィードバック制御できる。

なお、本発明では、モニタ電極を反応流路上面に設置したが、反応流路内であればどこでも良い。また、配管内であれば、反応流路外に設置しても同様の作用、効果が得られる。また、モニタ電極とモニタ手段の代わりに、動作電極と測定手段および参照電極、対極を用いても同様の作用、効果が得られる。

（実施の形態２７）
図３０（ａ）、（ｂ）は、本発明の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図である。なお、実施の形態１〜２６のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図３０（ａ）において、反応流路３上面の動作電極６より上流側に一対のモニタ電極５６を設置し、モニタ電極５６間の抵抗値をモニタ手段５７によって測定する。

１対のモニタ電極５６として使用できる材質は、金、白金などの金属やカーボン、セラミックの電極材料である。

上記構成において、反応流路３内に気泡が混入すると反応流路上面に沿って液の流れとともに反応流路３内を移動する。気泡がモニタ電極５６を通ると電極間の導電率が変化するため、モニタ手段５７によって気泡を検知することができる。反応流路３内に気泡が混入すると液量が変化するほか、動作電極上に留まると反応を阻害し、測定を妨害する。モニタ手段５７により気泡の混入を検知することにより、測定に問題があることを知ることが可能となり、信頼性を向上することができる。

なお、モニタ電極５６の配置は、図３０（ｂ）のように、反応流路３の上下方向に対向して設置しても良い。

また、モニタ電極の形状、モニタ手段による測定条件は、反応流路の形状、液の性状、送液条件によって最適なものを設定し得る。

（実施の形態２８）
図３１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の気泡捕獲手段の構成を示す反応流路断面の模式図である。なお、実施の形態１〜２７のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図３１（ａ）において、気泡捕獲手段ａ５８は、反応流路３内面の上面に設けた板状、棒状もしくは針状の突起である。気泡捕獲手段ａ５８の下流部にモニタ電極５６が設置されている。

図３１（ｂ）において、気泡捕獲手段ｂ５９は、反応流路３上面に設けた窪みである。気泡捕獲手段ｂ５９の下流部にモニタ電極５６が設置されている。

図３１（ｃ）において、気泡捕獲手段ｃ６０は、反応流路３上面に設けた段差で、上流部から下流部に向けて、反応流路３の高さが低くなるように段差を設けている。気泡捕獲手段ｃ６０の下流部にモニタ電極５６が設置されている。

上記構成において、反応流路３内に気泡が混入すると反応流路３上面に沿って液の流れとともに反応流路３内を移動する。気泡が気泡捕獲手段ａ５８、ｂ５９またはｃ６０に到達すると気泡捕獲手段ａ５８、ｂ５９またはｃ６０に引っ掛かりそれ以上反応流路３内を流れない。また、流れた場合においても、モニタ電極５６によって気泡を検知することが可能となる。

そのため、気泡による測定の誤差を防止するとともに、モニタ電極により気泡の混入を検知することにより、測定に問題があることを知ることが可能となり、信頼性を向上することができる。

ここで、気泡捕獲手段の寸法は、気泡を引っ掛けることができ、反応流路内の流れを乱さないものであれば、反応流路の形状、送液条件、などによって最適な大きさを設定することができる。

また、形状についてもこれに限るものでなく気泡を引っ掛けるものであればどのような形状でも良い。また、数も一つに限らず、複数設けても良い。

（実施の形態２９）
図３２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の気泡捕獲手段の構成と動作を示す反応流路断面の模式図である。なお、実施の形態１〜２８のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図３２（ａ）において、気泡捕獲手段６１は、反応流路３内面の上面に設けた板状、棒状もしくは針状の突起である。気泡捕獲手段６１の下流部にモニタ電極５６が設置されている。

気泡６２が反応流路３内に侵入すると図３２（ｂ）に示すように、気泡捕獲手段６１に引っかかる。次に、気泡６２が侵入しても測定に影響を与えない洗浄動作時に、図３２（ｃ）に示すように気泡捕獲手段６１を移動し、洗浄液と同時に反応流路３から流し出す。

洗浄動作が終了すると、図３２（ａ）の状態に戻る。

上記構成および動作において、洗浄時に気泡捕獲手段６１を移動し、気泡６２を流し出すことにより、気泡６２の蓄積したことによって、反応流路を塞いだり、溢れて流れ出すのを防止することができ、より信頼性の高い測定を行うことができる。

（実施の形態３０）
図３３は、本発明の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜２９のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、測定条件設定手段６３は、本装置の測定条件を外部より入力し、制御手段２８に出力する。制御手段２８は、測定条件設定手段６３から受けた測定条件に応じて、送液手段２５、切替手段２４、測定手段３５を制御して動作し、測定結果を測定手段３５より出力手段６４に出力する。

上記構成において、測定条件設定手段６３は、専用の装置を用いても、パーソナルコンピュータなど既存の手段を用いても良い。測定条件をキーによる入力やバーコードによる入力もしくは、予め設定し記憶していた測定条件を呼び出して設定する。

出力手段６４は、画面出力やデジタルデータによるファイル出力もしくは記憶を行い、これも専用の装置を用いても、パーソナルコンピュータなど既存の手段を用いても良い。

以上のように、測定条件を簡単に外部より設定できるため、操作が容易な被検物質測定装置を得ることができる。

（実施の形態３１）
図３４は、本発明の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜３０のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、信号処理手段６５は、制御手段２８の信号および測定手段３５の信号を受けて動作し、測定手段３５から出力された測定結果を演算し、演算結果を出力手段６４に出力する。なお、信号処理手段６５は、マイクロコンピュータなどを用いることができる。

上記構成において、信号処理手段６５により、測定結果を演算し濃度に変換するだけでなく、複数の測定結果を用い、信号の補正や判断を行うことができるため、より信頼性が高い測定ができ、使い易い被検物質測定装置を得ることができる。

（実施の形態３２）
図３５は、本発明の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜３１のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、抽出手段６６および精製手段６７は、制御手段２８からの信号を受け動作し、抽出手段６６は、検体６８から被検物質を溶液に抽出し、抽出した抽出溶液を精製手段６７に導入する。精製手段６７は、抽出溶液から測定を妨害する物質を除去し、サンプリング溶液として切換手段２４を通じ、反応流路３に導入される。

ここで、検体６８は、土や粉塵、煤塵、ハウスダストなど固体に被検物質が吸着、混合したものや、空気や水から被検物質を吸着した吸着材など、また、油など被検物質を含む溶液を用いる。抽出手段６６は、有機溶媒を用いた溶媒抽出や水溶液による抽出など当該既知の方法を用いることができる。また、測定を妨害する物質は、液中に含まれる粒子状の物質や溶剤、抗原抗体反応を妨害する物質などで、動作電極上や反応流路に吸着したり、抗体や抗原に反応もしくは、分解する物質である。精製手段６７は、フィルタリングによる粒子状物質の除去や固相カラムを用いた精製など、これも当該既知の方法を用いることができる。

上記構成において、抽出手段および精製手段を本装置に組込むことにより、装置に検体を導入するだけで簡単に測定できる被検物質測定装置を得ることができる。

（実施の形態３３）
図３６は、本発明の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜３２のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、サンプリング手段６９は、制御手段２８の信号を受け動作し、検体をサンプリングし抽出手段６６に導入する。ここで、サンプリング手段は、例えば、フィルターもしくは吸着材を用いたエアーサンプラーやウォーターサンプラーを用いることができる。

上記構成において、サンプリング手段６９を本装置に組込むことにより、検体のサンプリングから測定までの一連の操作を簡単にできる被検物質測定装置を得ることができる。

（実施の形態３４）
図３７は、本発明の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜３３のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、基板交換手段７１は、制御手段２８の信号を受け動作し、複数の基板を保持し、測定毎に反応流路３に設置した基板を新しい基板に交換する。自動運転手段７０は、マイクロコンピュータ、タイマーなどを用いることができ、測定条件設定手段６３で設定した測定条件に従って、制御手段２８に信号を送り自動で測定操作を行う。

上記構成において、自動運転手段と基板交換手段を組込んだことにより、自動でサンプリングから測定までの操作を設定した条件で、繰返し行うことができ、連続モニタリング測定が可能となる。

（実施の形態３５）
図３８は、本発明の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜３４のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、遠隔出力手段７２は、出力手段６４の信号を受け、光や電波の信号もしくは、ＬＡＮのインターフェースを持ち、ネットワークを通じて測定結果を出力する。出力受信手段７３は、遠隔出力手段７２の信号を受け、測定結果を表示、印刷出力もしくはハードディスク、メモリーなどの記憶媒体に記憶する。

上記構成において、遠隔出力手段と出力受信手段を組込むことにより、装置から離れた場所で測定結果を得ることができる。

（実施の形態３６）
図３９は、本発明の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜３５のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、遠隔操作手段７５は、測定条件の設定、ＯＮ／ＯＦＦ信号を光や電波の信号もしくは、ＬＡＮを通じて、受信手段７４に送る。受信手段７４は、遠隔操作手段７５の信号を受け測定条件設定手段６３に信号を出力する。

上記構成において、遠隔操作手段により、本装置から離れた場所からの操作が可能になり、自動運転中の測定条件の変更など容易に行うことができる。

（実施の形態３７）
図４０は、本発明の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１〜３６のいずれかと同一の部分には同一番号を付し詳細な説明は省略する。

図において、移動手段７６は、本装置を移動させることができる手段で、例えば、タイヤと操舵装置を持ち、モータなどの動力により、移動と方向転換が可能なものであり、遠隔操作手段７５の信号を受けて動作する。

上記構成において、遠隔操作により装置の場所を移動させることが可能となり、人が入ることができない場所での測定などができる被検物質測定装置を得ることができる。

本発明の被検物質測定装置は、反応効率が高く、迅速に測定でき、構成が簡単で信頼性の高く、自動化が簡単な効果を有し、環境や食品、医療分野での被検物質、例えば、抗原となり得る化学物質やタンパク質や微生物やウイルスの他、抗体などを微少量であっても短時間で精度よく検知する測定装置として有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１の反応流路および基板の構成を示す平面図（ｂ）本発明の実施の形態１の反応流路および基板の構成を示す断面図 （ａ）同サンプル液反応動作を示す模式図（ｂ）同洗浄動作を示す模式図（ｃ）同第２の被検物質捕捉物質反応動作を示す模式図（ｄ）同洗浄動作を示す模式図（ｅ）同測定動作を示す模式図 本発明の実施の形態２の反応流路および基板の構成を示す断面図 （ａ）同基板の一例の電極パターンを示す平面図（ｂ）同基板の一例のレジストパターンを示す平面図 （ａ）本発明の実施の形態４の反応流路天井部が下がっている場合の反応流路および基板の構成を示す断面図（ｂ）本発明の実施の形態４の反応流路天井部が上がっている場合の反応流路および基板の構成を示す断面図 本発明の実施の形態５の被検物質測定装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６の切替手段の構成を示す図 本発明の実施の形態７の試薬キットの構成を示す断面図 同被検物質測定装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態８の被検物質測定装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態９の被検物質測定装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１０の被検物質測定装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１１の反応流路および基板の構成を示す断面図 本発明の実施の形態１２の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図 本発明の実施の形態１３の被検物質測定装置の構成を示す図 本発明の実施の形態１４の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図 本発明の実施の形態１５の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図 本発明の実施の形態１６の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図 本発明の実施の形態１７の被検物質測定装置の反応流路の断面を示す模式図 本発明の実施の形態１８の被検物質測定装置の動作を示すフローチャート 同の送液パターンの一例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１９の切換手段の構成を示すブロック図（ｂ）本発明の実施の形態１９の切替手段の動作を示すテーブル図 本発明の実施の形態２０の被検物質測定装置の構成を示す図 本発明の実施の形態２１の被検物質測定装置の構成を示す図 本発明の実施の形態２２の送液パターンの一例を示す図 本発明の実施の形態２３の送液パターンの一例を示す図 本発明の実施の形態２４の送液パターンの一例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２５の被検物質測定装置の液の切換時の送液を停止する場合の一例を示す図（ｂ）本発明の実施の形態２５の被検物質測定装置の液の切換時の送液を停止しない場合の一例を示す図 本発明の実施の形態２６の反応流路および基板の構成を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２７の被検物質測定装置のモニタ電極を反応流路上面に設置した場合の反応流路の断面を示す模式図（ｂ）本発明の実施の形態２７の被検物質測定装置のモニタ電極を対抗して設置した場合の反応流路の断面を示す模式図 （ａ）本発明の実施の形態２８の気泡捕獲手段が突起の場合の気泡捕獲手段の構成を示す反応流路断面の模式図（ｂ）本発明の実施の形態２８の気泡捕獲手段が窪みの場合の気泡捕獲手段の構成を示す反応流路断面の模式図（ｃ）本発明の実施の形態２８の気泡捕獲手段が段差の場合の気泡捕獲手段の構成を示す反応流路断面の模式図 （ａ）本発明の実施の形態２９の気泡捕獲前の気泡捕獲手段の構成と動作をを示す反応流路断面の模式図（ｂ）本発明の実施の形態２９の気泡捕獲時の気泡捕獲手段の構成と動作を示す反応流路断面の模式図（ｃ）本発明の実施の形態２９の気泡を流し出す時の気泡捕獲手段の構成と動作を示す反応流路断面の模式図 本発明の実施の形態３０の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３１の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３２の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３３の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３４の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３５の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３６の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３７の被検物質測定装置の基本的な構成を示すブロック図 従来の被検物質測定装置の基板の構成を示す図 同被検物質測定装置の構成を示す図

符号の説明

１ 基板
２ 被検物質捕捉物質固定化領域
３ 反応流路
４ 液導入口
５ 液排出口
６ 動作電極
７ サンプル液
８ 被検物質
９ 抗体
１０ 洗浄液
１１ 酵素標識抗体
１２ 基質溶液
１３ ポテンショスタット
１４ 参照極
１５ 基板
１６ 電極部
１７ リード部
１８ 端子部
１９ レジストパターン
２０ 反応流路天井部
２１ 反応流路天井部移動手段
２２ チップ
２３ 送液チューブ
２４ 切替手段
２５ 送液手段
２６ 試薬キット
２７ 洗浄液容器
２８ 制御手段
２９ 試薬容器
３０ キット密閉手段
３１ 空気取入れ手段
３２ 試薬チューブ
３３ 拡散防止層
３４ 試薬キット
３５ 測定手段
３６ 温度制御手段
３７ 撹拌手段
３８ 撹拌用電極
３９ 撹拌用電源
４０ 磁気発生手段
４１ 磁性体
４２ 濃縮手段
４３ 濃縮用電源
４４ 濃縮用電極
４５ 濃縮用電極
４６ 濃縮用電極
４７ 濃縮用電極
４８ バルブＡ
４９ バルブＢ
５０ バルブＣ
５１ バルブＤ
５３ 液停止バルブ
５４ 圧力除去用バルブ
５５ 圧力除去用液
５６ モニタ用電極
５７ モニタ手段
５８ 気泡捕獲手段ａ
５９ 気泡捕獲手段ｂ
６０ 気泡捕獲手段ｃ
６１ 気泡捕獲手段
６２ 気泡
６３ 測定条件設定手段
６４ 出力手段
６５ 信号処理手段
６６ 抽出手段
６７ 精製手段
６９ サンプリング手段
７０ 自動運転手段
７１ 基板交換手段
７２ 遠隔出力手段
７３ 出力受信手段
７４ 受信手段
７５ 遠隔操作手段
７６ 移動手段
１０１ 動作電極
１０２ 基板
１０３ 液溜容器
１０４ ポテンショスタット
１０５ 基質溶液
１０６ 銀塩化銀参照極

Claims (38)

1. 基板上に被検物質捕捉物質を固定化した被検物質捕捉物質固定化領域を形成し、被検物質捕捉物質固定化領域においてサンプル液中に含まれる被検物質を捕捉し、次いで酵素を標識した第２の被検物質捕捉物質を被検物質に結合させた後、酵素反応の基質となる物質を加えて酵素反応生成物質を生成させ、この酵素反応が進行する過程において起した電気化学的反応を被検物質捕捉物質固定化領域に対応してその近傍に設けた動作電極によって電気信号として検知する被検物質の測定方法において、前記被検物質捕捉物質固定化領域上に前記サンプル液および前記第２の被検物質捕捉物質を含む溶液を前記被検物質捕捉物質固定化領域に接触して流す反応流路を形成した被検物質測定装置用デバイス。
2. 基板上に動作電極を形成し、動作電極上に被検物質捕捉物質を固定化することにより動作電極上に被検物質捕捉物質固定化領域を形成することを特徴とする請求項１記載の被検物質測定装置用デバイス。
3. 反応流路の幅が被検物質捕捉物質固定化領域もしくは、動作電極のどちらか大きい方の２倍以下、高さが１ｍｍ以下とした請求項１または２記載の被検物質測定装置用デバイス。
4. 酵素反応の基質となる物質を加えて酵素反応生成物質を生成させ、この酵素反応が進行する過程において起した電気化学的反応を動作電極によって電気信号として検知する際、反応流路の容積を増加することができる請求項１、２または３記載の被検物質測定装置用デバイス。
5. 反応流路に液を送液する送液手段と、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質、基質を保持する複数の容器からなる試薬キットと前記試薬キットから前記送液手段により前記反応流路に流す液を切替える切替手段と前記切替手段による液の切替と前記送液手段を制御する制御手段と前記相液手段と前記反応流路および前記切替え手段ならびに前記試薬キットを接続する配管を備えた請求項１、２、３または４記載の被検物質測定装置。
6. 試薬キットから送液手段により、液を反応流路に吸込む構成において、前記試薬キットの複数の容器のうち、流す目的の液が入った容器のみ開放し、他は密閉し液を切替える構成とした切替え手段を備えた請求項５記載の被検物質測定装置。
7. 反応流路に液を送液する送液手段と、サンプル液、第２の被検物質捕捉物質、基質を保持する１つの容器からなり、各液を使用する順に必要量充填し、各溶液を混合防止手段によって区切った試薬キットと前記送液手段の動作を制御する制御手段を備えた請求項１、２、３または４記載の被検物質測定装置。
8. 動作電極で電気化学的反応を電気信号として測定する測定手段を備えた請求項５、６または７記載の被検物質測定装置。
9. 反応流路の温度を制御する温度制御手段を備えた請求項５、６、７または８記載の被検物質測定装置。
10. 反応流路内の液を撹拌する撹拌手段を備えた請求項５、６、７、８または９記載の被検物質測定装置。
11. 撹拌手段が電気的な方法で液を撹拌することを特徴とした請求項１０記載の被検物質測定装置。
12. サンプル液もしくは、第２の被検物質捕捉物質を含む液もしくは反応流路内に、磁性体からなる撹拌補助手段を設け、撹拌手段が磁力で前記撹拌補助手段を動作させ、液を撹拌することを特徴とした請求項１０記載の被検物質測定装置。
13. 反応流路内のサンプル液中に含まれる被検物質を被検物質捕捉物質固定化領域に濃縮する濃縮手段を備えた請求項５、６、７、８または９記載の被検物質測定装置。
14. 濃縮手段が反応流路内に濃縮用電極を設置し、電気的な方法で被検物質を被検物質捕捉手段固定化領域に濃縮することを特徴とした請求項１３記載の被検物質測定装置。
15. 濃縮手段が電気泳動を用いることを特徴とした請求項１４記載の被検物質測定装置。
16. 濃縮手段が誘電泳動を用いることを特徴とした請求項１４記載の被検物質測定装置。
17. 動作電極を濃縮用電極として用いることを特徴とした請求項１４、１５または１６記載の被検物質測定装置。
18. 動作電極で電気化学的反応を電気信号として測定する測定時に、反応流路内の液の流れを止めることを特徴とする請求項５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３記載の被検物質測定装置。
19. 送液手段を停止し、反応流路内の液の流れを止めることを特徴とする請求項１８記載の被検物質測定装置。
20. 切換手段により配管を閉じることで反応流路内の液の流れを止めることを特徴とする請求項１９記載の被検物質測定装置。
21. 配管閉鎖手段を送液手段と反応流路の間に設け、前記配管閉鎖手段を閉じることによって反応流路内の液の流れを止めることを特徴とする請求項１９記載の被検物質測定装置。
22. 送液停止時に送液手段内に残留した圧力を逃がし液の流れを止める送液圧力除去手段を備えた請求項２０または２１記載の被検物質測定装置。
23. サンプル液、第２の被検物質捕捉物質を反応流路内で間欠して送液することを特徴とする請求項１８記載の被検物質測定装置。
24. サンプル液、第２の被検物質捕捉物質を反応流路内で往復して送液することを特徴とする請求項１８記載の被検物質測定装置。
25. 試薬キットから液が反応流路に到達するまでの流速を液が反応流路内を流れる流速に対し、速くすることを特徴とする請求項５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１８、１９、２０、２１、２２、２３または２４記載の被検物質測定装置。
26. 流速を速い流速から遅い流速への切替時に、送液が停止するまで送液手段を停止することを特徴とする請求項２５記載の被検物質測定装置。
27. 反応流路内に、送液をモニタリングするモニタ電極を備え、送液手段による送液中に前記モニタ電極の信号をモニタリングすることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４または２５記載の被検物質測定装置。
28. モニタ電極で気泡の混入を検知することを特徴とする請求項２７記載の被検物質測定装置。
29. 反応流路内に気泡捕獲手段を備えた請求項２７または２８記載の被検物質測定装置。
30. 気泡捕獲手段が可動で捕獲した気泡を逃がすことができる構成とした請求項２９記載の被検物質測定装置。
31. 測定条件を入力し制御手段に出力する測定条件設定手段と測定手段の測定結果を外部に出力する出力手段を備えた請求項８、９、１０、１３、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９または３０記載の被検物質測定装置。
32. 測定手段の測定結果を信号処理し濃度に変換して、出力手段に出力する信号処理手段を備えた請求項３１記載の被検物質測定装置。
33. 検体から被検物質を抽出する抽出手段と前記抽出手段で抽出した溶液から測定を妨害する物質を除去する精製手段を設け、前記抽出手段と前記精製手段により検体からサンプル液を作成することができる請求項３２記載の被検物質測定装置。
34. 検体をサンプリングし、抽出手段に導入するサンプリング手段を備えた請求項３３記載の被検物質測定装置。
35. サンプリング手段、抽出手段、精製手段の動作と測定動作をあらかじめ設定した条件で自動運転する自動運転手段と前記自動運転手段の信号を受け、未使用の基板を複数保持し、使用済みの基板を未使用の基板に交換する基板交換手段を備えた請求項３４記載の被検物質測定装置。
36. 出力手段の信号を電波、光、もしくはＬＡＮで出力する遠隔出力手段と遠隔出力手段の信号を受ける出力受信手段を備えた請求項３５記載の被検物質測定装置。
37. 自動運転手段に電波、光、もしくはＬＡＮで信号を送り、遠隔操作する遠隔操作手段を備えた請求項３６記載の被検物質測定装置。
38. 装置を移動する移動手段と遠隔操作手段で移動手段を制御し、遠隔操作で装置を移動することができる請求項３７記載の被検物質測定装置。

Images