JP2007017354A - 化学反応検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】
試料等の種類を変えても実験や検査等を迅速に行うことができ、さらに製造コストが低減された化学反応検出システムを提供する。
【解決手段】
本発明の化学反応検出システム１０は、試料を含む流体を導入するための第１流体導入孔２１ａ，２１ｂと、該試料を検出可能とするための反応を行う反応部２６と、反応部２６において生成された生成物を含む流体を外部に排出するための第１流体排出孔２７とを備える第１マイクロチップ２０と、
前記生成物を含む前記流体を導入するための第２流体導入孔３３と、該流体中に含まれる前記生成物を検出するための検出手段３８が備えられた検出部と、検出後の該流体を排出する第２流体排出孔３５を備える第２マイクロチップ３０と、を備え、
前記第１流体排出孔と前記第２流体導入孔とが連通手段により連通され、前記流体を反応部２６から検出部に送液可能に構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機化合物、生体試料などの微量試料を混合、反応、合成、抽出、分離することを目的としたマイクロチップと、それらの結果得られた生成物を検出するマイクロチップとから構成される化学反応検出システムに関する。

有機化学、生化学分野において混合、反応、合成、抽出、分離、分析について高速化、微少試料、微小空間での操作が注目されており、その技術を確立するためにマイクロチップの研究が精力的に進められている。

一般的にマイクロチップは、試料をマイクロチップ内に導入するための導入孔と、導入された試料を検出可能とするための反応部と、該反応部において生成された生成物を検出するための検出手段が備えられた検出部と、検出後の該流体を排出するための排出孔を備える。この導入孔と、反応部と、検出部と、排出孔とは、微細流路により連通され、送液可能に構成されている。
第９回化学とマイクロ・ナノシステム研究会講演要旨集,２００４年５月２１日〜２３日 特開２００１−４６２８号公報

しかしながら、従来のマイクロチップにおいては、１つのマイクロチップ内に反応部と検出部とが備えられているため、試料等の種類が変わるとマイクロチップそのものを取り替える必要があった。そのため、その度に検出手段の位置合わせ等が必要となり、実験や検査等を迅速に行うことができなかった。

さらに、従来のマイクロチップは、１つのマイクロチップ内に反応部と検出部とが備えられているため、反応部および検出部のいずれの要求をも満たす必要があり、マイクロチップの製造コストが高くなる。

本発明は、このような課題を解決するものであって、試料等の種類を変えても実験や検査等を迅速に行うことができ、さらに製造コストが低減された化学反応検出システムを提供することを目的とする。

本発明の化学反応検出システムは、試料を含む流体を導入するための第１流体導入孔と、該試料を検出可能とするための反応を行う反応部と、該反応部において生成された生成物を含む流体を外部に排出するための第１流体排出孔とを備える第１マイクロチップと、
前記生成物を含む前記流体を導入するための第２流体導入孔と、該流体中に含まれる前記生成物を検出するための検出手段が備えられた検出部と、検出後の該流体を排出する第２流体排出孔を備える第２マイクロチップと、を備え、
前記第１流体排出孔と前記第２流体導入孔とが連通手段により連通され、前記流体を前記反応部から前記検出部に送液可能に構成されている。

この本発明の化学反応検出システムによれば、反応部を有するマイクロチップと、検出部を有するマイクロチップとが別々に形成されている。そのため、マイクロチップの取り替えが容易になり、さらに検出手段の位置合わせ等が不要となるため、実験や検査等の効率が向上する。
さらに、本発明の化学反応検出システムにおいては、反応部を有するマイクロチップと、検出部を有するマイクロチップとを別々に製造することができる。そのため、反応部および検出部のいずれの要求をも満たすマイクロチップの製造コストを低減することができる。

また、前記連通手段が送液チューブであってもよい。
送液チューブは可とう性を有するため、第１マイクロチップと第２マイクロチップとの位置合わせが容易になる。

前記第１流体排出孔および前記第２流体導入孔の少なくとも一方が、前記送液チューブを脱着可能に構成されていてもよい。
これによれば、第１マイクロチップと第２マイクロチップとを容易に分離することが可能となるため、これらの交換作業を迅速に行うことができ、実験や検査等の効率が向上する。

また、前記第１流体排出孔および前記第２流体導入孔の少なくとも一方が、前記送液チューブの挿入方向に縮径した、略すり鉢状に形成されており、前記送液チューブを脱着可能に構成されていてもよい。
このような構成によれば、前記送液チューブを、流体排出孔や流体導入孔に挿入するだけで送液チューブと、第１マイクロチップや第２マイクロチップとを確実に接続することができる。そのため、流体の送液圧や外部からの応力等によって、送液チューブが、流体排出孔や流体導入孔から抜けることを効果的に抑制することができる。

また、本発明の化学反応検出システムにおいて、前記第１流体排出孔は、前記第１マイクロチップの前記第１流体導入孔を有する面と反対側の面に形成されており、
前記第２流体導入孔は、前記第２マイクロチップの前記第２流体排出孔を有する面に形成されていてもよい。

さらに、前記第１マイクロチップの前記第１流体排出孔を有する面と、前記第２マイクロチップの前記第２流体導入孔を有する面とが対向するように配置するとともに、前記第１流体排出孔と前記第２流体導入孔とを連通手段により連通させて、前記生成物を含む前記流体を前記反応部から前記検出部に送液可能に構成されていてもよい。

また、前記連通手段が、略円筒状のリング部材であってもよい。
また、前記第１マイクロチップをプラスチック製とすることができる。
上述したように、本発明の化学反応検出システムにおいて、第１マイクロチップと第２マイクロチップとが別々に形成されているため、第１マイクロチップをプラスチック製とすれば、使い捨てが可能となり、マイクロチップの再利用による、検体の汚染やチップ自体の劣化などによる問題が解消し、精度の高い検出が可能となる。

また、前記検出手段は、前記生成物の発色を検出するための検出装置であってもよい。

本発明において、「反応」とは、混合、反応、合成、抽出、または分離等を行う工程を意味する。さらに、「検出」とは、分析、または検出等を行う工程を意味する。

本発明の化学反応検出システムによれば、試料等の種類を変えても実験や検査等を迅速に行うことができ、さらに製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本実施形態の化学反応検出システムは、試料を含む流体を導入するための第１流体導入孔と、該試料を検出可能とするための反応を行う反応部と、該反応部において生成された生成物を含む流体を外部に排出するための第１流体排出孔とを備える第１マイクロチップと、
前記生成物を含む前記流体を導入するための第２流体導入孔と、該流体中に含まれる前記生成物を検出するための検出手段が備えられた検出部と、検出後の該流体を排出する第２流体排出孔を備える第２マイクロチップと、を備え、
前記第１流体排出孔と前記第２流体導入孔とが連通手段により連通され、前記流体を前記反応部から前記検出部に送液可能に構成されている。

このような化学反応検出システムによれば、反応部を有するマイクロチップと、検出部を有するマイクロチップとが別々に形成されている。そのため、マイクロチップの取り替えが容易になり、さらに検出手段の位置合わせ等が不要となるため、実験や検査等の効率が向上する。

さらに、このような化学反応検出システムにおいては、反応部を有するマイクロチップと、検出部を有するマイクロチップとを別々に製造することができる。そのため、反応部および検出部のいずれの要求をも満たすマイクロチップを製造することができ、さらに製造コストを低減することができる。

本実施形態の化学反応検出システムを、第1実施形態、第２実施形態により説明する。各実施形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第1実施形態）
第1実施形態に係る化学反応検出システムを図１に示す。図１の概略斜視図に示すように、化学反応検出システム１０は、第１マイクロチップ２０と、第２マイクロチップ３０とを備える。

（第１マイクロチップ２０）
第１マイクロチップ２０は、プラスチック製基板１２，１４を貼り合わせて形成されており、その接合面において、略Ｙ字形状の第１微細流路２４と、さらに第１微細流路２４の途中に凹形状に形成された反応部２６を有している。

第１微細流路２４は、巾０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下、深さ０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下程度であることが好ましい。第１微細流路２４がこのようなサイズであれば、マイクロビーズを反応部２６に容易に固定化することができ、さらに流体の流速のコントロールも容易となる。

反応部２６は、凹形状を有しており、抗体が固相化されたマイクロビーズ等を固定化することにより、反応部として用いられる。また、反応部２６内にマイクロビーズを固定する場合、該マイクロビーズが反応部２６から第１微細流路２４に流出しないように、反応部２６と、第１流体排出孔２７側に位置する第１微細流路２４との間に、ダム部（不図示）を設けてもよい。

第１マイクロチップ２０はその一方の面に、第１突出部２２ａ，２２ｂおよび第１突出部２８を備える。第１突出部２２ａ，２２ｂおよび第１突出部２８の内部には、微細流路２４に至る第１流体導入孔２１ａ，２１ｂ、第１流体排出孔２７が各々形成されている。流体を導入するための第１突出部は、１つ以上形成されていればよい。

図２に、第１突出部２８の概略縦断面図を示す。第１突出部２８に形成された第１流体排出孔２７は、送液チューブ４４の挿入方向に縮径した、略すり鉢状の形状を有している。

このような形状によれば、送液チューブ４４を、第１流体排出孔２７に挿入するだけで送液チューブ４４と第１マイクロチップ２０とを確実に接続することができる。そのため、流体の送液圧や外部からの応力等によって、送液チューブが、流体排出孔や流体導入孔から抜けることがない。さらに、送液チューブ４４を抜き差しするだけで、送液チューブ４４を第１流体排出孔２７から容易に脱着することができる。そのため、反応部２６を有する第１マイクロチップ２０を容易に交換することができる。

また、第１流体導入孔２１ａ，２１ｂを略すり鉢状の形状として、送液チューブ４２ａ，４２ｂを脱着可能に構成してもよい。

送液チューブ４４は、弾性材から形成されており可とう性を有する。そのため、第１流体排出孔２７に差し込むだけで容易に接続することができる。この弾性材としては、テフロン（登録商標）、ポリプロピレン、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などが挙げられる。これらの材料は、反応物の付着が少ないため、検出効率が向上するため好ましい。
また、送液チューブ４２ａ，４２ｂも、上記弾性材から形成されていてもよい。

このように、第１マイクロチップ２０はプラスチック製基板から構成されており、さらに送液チューブ４４を第１流体排出孔２７から抜くだけで第２マイクロチップ３０から容易に分離される。そのため、反応部２６を有する第１マイクロチップ２０の使い捨てが可能となり、マイクロチップの再利用による、検体の汚染やチップ自体の劣化などによる問題が解消し、精度の高い検出が可能となる。

このような第１マイクロチップ２０を構成するプラスチック製基板１２，１４は、例えば、所定の形状を有する上下金型を用いて射出成形により作製される。

プラスチック製基板１２，１４の材質としては、熱可塑性樹脂が好ましく、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリペンテン等の直鎖状ポリオレフィン、飽和環状ポリオレフィン、ポリスチレン、およびポリカーボネート、ポリアミド、含フッ素樹脂等が挙げられる。耐熱性、耐薬品性、低蛍光性、成形性に特に優れるという観点から、飽和環状ポリオレフィンを用いることがより好ましい。ここで飽和環状ポリオレフィンとは、環状オレフィン構造を有する重合体単独または環状オレフィンとα−オレフィンとの共重合体を水素添加した飽和重合体等、例えば５−メチル−２−ノルボルネンの開環重合体の水素添加物などをさす。

射出成形によって製造されたプラスチック製基板１４は、一方の面に略Ｙ字形状の微細な溝部（不図示）が形成され、その反対側の面に第１突出部２２ａ，２２ｂおよび第１突出部２８を備える。第１突出部２２ａ，２２ｂおよび第１突出部２８の内部には、表裏に貫通した第１流体導入孔２１ａ，２１ｂ、第１流体排出孔２７が各々形成されており、前記溝部と連通している。一方、プラスチック製基板１２は、反応部２６となる凹部（不図示）が所定の位置に形成されている。

本実施形態においては、これらの第１突出部を有するプラスチック製基板１４を射出成形によって製造した例によって示したが、略円柱形状のジョイントをプラスチック製基板１４に嵌合することにより第１突出部が形成されていてもよい。この場合、第１突出部２２ａ，２２ｂおよび２８を構成するジョイントは、反応物の付着が少ないテフロン（登録商標）、ポリプロピレン、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などから形成されていることが好ましい。

プラスチック製基板１２，１４を成形後に、プラスチック製基板１４に形成された微細溝部を有する面、およびプラスチック製基板１２に形成された凹部を有する面が内側になるように、これらを接合することにより、第１マイクロチップ２０が得られる。

この接合方法としては、熱圧着、溶剤溶着、レーザ溶着、超音波溶着等が挙げられるが、操作が簡易であることと、比較的接合速度が大きいことから熱圧着で接合されることが好ましい。
なお、本実施形態の化学反応検出システム１０においては、第１マイクロチップ２０に形成される第１微細流路２４を、ドリルのような切削手段で形成することもできる。このような方法によれば、低コストで第１マイクロチップ２０を製造することができ、使い捨てを考慮する上でより好ましい。
従来のマイクロチップにおいては、反応部と検出部とが１つのマイクロチップ内に形成されている。そのため、ドリルのような切削手段で微細流路を形成すると、流路の表面精度が低くなり、検出器として蛍光や可視光などの光を検出する高感度なものを用いると、光の乱反射が激しくなり、正確な検出ができなくなる。
これに対し、本実施態様の化学反応検出システム１０は、第１マイクロチップ２０と第２マイクロチップ３０とから構成されているので、第２マイクロチップ３０の第２微細流路３２を後述するような方法で表面精度良く形成すれば、高感度での検出が可能となる。そのため、第１マイクロチップ２０の第１微細流路２４をドリルのような切削手段で形成することもできる。

第１マイクロチップ２０は、プラスチック製基板１２の溝部が形成された面に、プラスチック製基板１４の凹部が形成された面を貼り合わせて構成されている。これにより、接合面において、略Ｙ字形状の微細流路２４が形成され、さらに微細流路２４の途中に凹部からなる反応部２６が形成される。さらに、第１流体導入孔２１ａと、第１流体導入孔２１ｂと、第１流体排出孔２７とは、第１微細流路２４を介して連通している。

なお、第１実施形態においては、プラスチック製基板１４の一方の面に略Ｙ字形状の微細な溝部を形成した例により示したが、プラスチック製基板１２の一方の面に形成してもよい。
（第２マイクロチップ３０）

第２マイクロチップ３０は、ガラス製基板１６，１８を貼り合わせて形成されており、その接合面において、略直線状の第２微細流路３２を有している。さらに、その第２微細流路３２において、検出部（不図示）が形成されている。第２微細流路３２は、検出手段３８により反応液の検出ができれば特に限定されないが、巾０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下、深さ０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下程度であることが好ましい。

第２マイクロチップ３０はその一方の面に、第２突出部３４および第２突出部３６を備える。第２突出部３４および第２突出部３６の内部には、第２流体導入孔３３および第２流体排出孔３５が各々形成されている。

第２突出部３４に形成された第２流体導入孔３３は、図２に示す第１突出部２８と同様に、送液チューブ４４の挿入方向に縮径した、略すり鉢状の形状を有していることが好ましい。

このような形状によれば、送液チューブ４４を、第２流体導入孔３３に挿入するだけで送液チューブ４４と第２マイクロチップ３０とを確実に接続することができる。そのため、流体の送液圧や外部からの応力等によって、送液チューブが、流体排出孔や流体導入孔から抜けることを効果的に抑制することができる。さらに、送液チューブ４４を抜き差しするだけで、送液チューブ４４を第２流体導入孔３３から容易に脱着することができる。そのため、反応部２６を有する第１マイクロチップ２０を容易に交換することができる。

また、第２突出部３６の第２流体排出孔３５を略すり鉢状の形状として、送液チューブ４６を脱着可能に構成してもよい。

送液チューブ４４は、弾性材から形成されており可とう性を有する。そのため、第２流体導入孔３３に差し込むだけで容易に接続することができる。この弾性材としては、テフロン（登録商標）、ポリプロピレン、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などが挙げられる。これらの材料は、反応物の付着が少ないため、検出効率が向上するため好ましい。また、送液チューブ４６も、上記弾性材から形成されていてもよい。

このような第２マイクロチップ３０を構成するガラス製基板１８は、平板状のガラス基板にフォトレジスト樹脂をコーティングし、微細流路３２および開口部のパターンを露光、現像した後にエッチング処理を行うことにより製造される。

エッチング工程において、ガラス製基板１８の一方の面に略直線形状の微細な溝部（不図示）を形成し、その溝部の両端に、開口部（不図示）を形成する。第２突出部３４、３６は、ガラス製基板１８の溝部の両端に形成された開口部（不図示）に、略円柱状のジョイントを差し込むことにより形成される。このジョイント内部には、第２流体導入孔３３、第２流体排出孔３５が形成されている。略円柱状のジョイントは、第２マイクロチップ３０において流体を導入または排出することができる流体通過部である。

第２突出部３４、３６を構成するジョイントは、反応物の付着が少ないテフロン（登録商標）、ポリプロピレン、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などから形成されていることが好ましい。

略円柱状のジョイントから形成された第２突出部３４、３６は、その内部に、表裏に貫通した第２流体導入孔３３、第２流体排出孔３５を各々備え、前記溝部と連通している。一方、ガラス製基板１８は、略平板形状を有している。

第２マイクロチップ３０は、ガラス製基板１８の溝部を有する面に、ガラス製基板１６を、陽極接合などにより貼り合わせて製造される。これにより、接合面において、略直線形状の第２微細流路３２が形成される。さらに、第２流体導入孔３３と、第２流体排出孔３５とは、第２微細流路３２を介して連通している。

なお、第１実施形態においては、ガラス製基板１８の一方の面に微細な溝部を形成した例により示したが、ガラス製基板１６の一方の面に形成してもよい。

さらに、第２マイクロチップ３０は、第２突出部３４、３６を備える面に、検出手段３８が設置されている。検出手段３８は、第２微細流路３２の検出部（不図示）の直上に設置されている。

本実施形態の化学反応検出システム１０は、このような第１マイクロチップ２０と第２マイクロチップ３０とからなる。第１マイクロチップ２０において、第１流体導入孔２１ａおよび２１ｂに、各々送液チューブ４２ａおよび４２ｂが挿入されている。送液チューブ４２ａ，４２ｂには送液ポンプ（不図示）が、接続されており、第１マイクロチップ２０に試料を含む流体を導入することができる。さらに、第１マイクロチップ２０の第１流体排出孔２７と、第２マイクロチップ３０の第２流体導入孔３３とは、送液チューブ４４により連通している。送液チューブ４４の所定の位置に送液ポンプ（不図示）を設けて、送液してもよい。さらに、第２マイクロチップ３０の第２流体排出孔３５に、送液チューブ４６が挿入されている。
これらの送液チューブは、反応物の付着が少ないテフロン（登録商標）、ポリプロピレン、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などから形成されていることが好ましい。

このような化学反応検出システム１０を用いた検出方法を、試料として所定のタンパク質を用いた例によって説明する。

まず、所定のタンパク質（以下、抗原と呼ぶ）を捕捉する能力を有する抗体を、マイクロビーズに固相化する。次いで、マイクロビーズにおいて、抗体が固定化されていない部分を該反応に影響を及ぼさないタンパク質、例えばウシ血清アルブミン等で被覆する。このマイクロビーズを含む流体を、送液チューブ４２ａから第１微細流路２４を通過させ、第１マイクロチップ２０の反応部２６内に固定する。

次いで、所定の抗原を含む流体を、送液ポンプ（不図示）を用いて、送液チューブ４２ｂから第１微細流路２４を通過させ、第１マイクロチップ２０の反応部２６に送液する。これにより、固相化された抗体と、抗原とを反応させる。そして、抗原に特異的に結合する酵素、蛍光、ビオチン等で標識された抗体を、送液チューブ４２ａから送液し、固相化された抗体に捕捉された抗原と反応させる。本実施態様においては、酵素により標識された抗体を用いた例によって説明する。

次いで、基質を送液チューブ４２ｂから導入し、反応部２６において酵素反応を起こさせ、基質を発色させる。発色した基質は、第１微細流路２４を通過し、第１流体排出孔２７および第２流体導入孔３３に挿入された送液チューブ４４を介して第２マイクロチップ３０に送液される。送液チューブ４４における送液は、送液チューブ４２ａ，４２ｂに接続された送液ポンプの送圧によって行われてもよく、送液チューブ４４の所定の位置に設けられた送液ポンプ（不図示）により行われてもよい。

第２マイクロチップ３０に導入された発色した基質は、第２微細流路３２を通り検出部において検出手段３８により発色量が測定される。検出手段３８としては、熱レンズ顕微鏡、蛍光検出器等を用いることができる。検出後、第２微細流路３２を通り、第２流体排出孔３５から送液チューブ４６を介して排出される。

このように本実施形態の化学反応検出システム１０は、細胞のタンパク質の検出に特に好適に用いることができる。細胞内には核酸、脂質を初めとするタンパク質以外の物質を多く含んでいるため、反応部２６において酵素反応による発色反応を行う前にそれらを充分に除去し、検出部３７において検出感度を向上させる必要がある。第１実施形態の化学反応検出システム１０は、反応部２６を有する第１マイクロチップ２０と、検出部３７を有する第２マイクロチップ３０とから構成されているため、これらを送液チューブ４４等で連通させる前に、反応部２６の試料からタンパク質以外の物質を除去し、さらに第１微細流路２４を十分に洗浄することができる。これによれば、第２マイクロチップ３０の第２微細流路３２や検出部３７等には、試料から除去された物質が付着することがない。そのため、第１微細流路２４を洗浄した後に、第１マイクロチップ２０と第２マイクロチップ３０を連通させることができるため、検出部３７における高感度での検出が可能となる。
（第２実施形態）

第２実施形態に係る化学反応検出システムを図３，４に示す。図３は、第２実施形態に係る化学反応検出システムの概略斜視図を示し、図４（ａ）は図３に示された化学反応検出システムのａ−ａ'線断面図を示す。なお、図３，４において、第１実施形態と同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図３に示すように、化学反応検出システム１０は、第１マイクロチップ２０と、第２マイクロチップ３０とを備える。図４（ａ）に示すように、第１マイクロチップ２０は、第１突出部２２を備える面と反対側の面に開口する第１'流体排出孔５０を備える。一方、第２マイクロチップ３０は、第２突出部３４を備える面に開口する第２'流体導入孔５２を備える。第１‘流体排出孔５０と第２’流体導入孔５２とは、図４（ａ）（ｂ）に示すような略円筒状のリング部材５４を介して送液可能に構成されている。

リング部材５４は、反応物の付着が少ないテフロン（登録商標）、ポリプロピレン、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などから形成されていることが好ましい。第１マイクロチップ２０および第２マイクロチップ３０は、リング部材５４を狭持した状態で、クリップのような部材で挟んで固定されていてもよく、所定のホルダ内に載置してネジ等で固定されていてもよい。そのため、第１マイクロチップ２０と第２マイクロチップ３０とは、容易に分離することができる。

このように、第１マイクロチップ２０はプラスチック製基板から構成されており、さらにリング部材５４は容易に分離することができるため第２マイクロチップ３０から簡単に分離される。そのため、反応部２６を有する第１マイクロチップ２０の使い捨てが可能となり、マイクロチップの再利用による、検体の汚染やチップ自体の劣化などによる問題が解消し、精度の高い検出が可能となる。

このような第１マイクロチップ２０を構成するプラスチック製基板１２，１４は、例えば、所定の形状を有する上下金型を用いて射出成形により作製される。

射出成形によって製造されたプラスチック製基板１４は、一方の面に略Ｙ字形状の微細な溝部（不図示）を備えるとともに、その反対側の面に第１突出部２２ａ，２２ｂを備える。第１突出部２２ａ，２２ｂの内部には、表裏に貫通した第１流体導入孔２１ａ，２１ｂを備え、前記溝部と連通している。一方、プラスチック製基板１２は、一方の面に反応部２６となる凹部（不図示）が形成されているとともに、第１'流体排出孔５０となる開口部が形成されている。
なお、本実施形態の化学反応検出システム１０においても、第１マイクロチップ２０に形成される第１微細流路２４を、ドリルのような切削手段で形成することもできる。

第１マイクロチップ２０は、プラスチック製基板１２の溝部を備える面に、プラスチック製基板１４の凹部を備える面を貼り合わせて構成されている。これにより、接合面において、略Ｙ字形状の微細流路２４が形成され、さらに微細流路２４の途中に凹部からなる反応部２６が形成される。さらに、第１流体導入孔２１ａと、第１流体導入孔２１ｂと、第１'流体排出孔５０とは、第１微細流路２４を介して連通している。

一方、第２マイクロチップ３０を構成するガラス製基板１８は、平板状のガラス基板にフォトレジスト樹脂をコーティングし、微細流路３２、第２'流体導入孔５２、および開口部のパターンを露光、現像した後にエッチング処理を行うことにより製造される。

エッチング工程によって製造されたガラス製基板１８は、一方の面に略直線形状の微細な溝部（不図示）を備えるとともに、その溝部の両端に、開口部（不図示）および第２'流体導入孔５２が形成されている。第２突出部３６は、ガラス製基板１８の溝部の片方端部に形成された開口部（不図示）に、略円柱状のジョイントを差し込むことにより形成されている。このジョイント内部には、第２流体排出孔３５が形成されている。略円柱状のジョイントは、第２マイクロチップ３０において流体を導入または排出することができる流体通過部である。

第２マイクロチップ３０は、ガラス製基板１８の溝部を備える面に、ガラス製基板１６を、陽極接合などにより貼り合わせて製造される。これにより、接合面において、略直線形状の第２微細流路３２が形成される。さらに、第２‘流体導入孔５２と、第２流体排出孔３５とは、第２微細流路３２を介して連通している。

図４に示すように、第１マイクロチップ２０の第１'流体排出孔５０と、第２マイクロチップ３０の第２’流体導入孔５２とは、リング部材５４を介して送液可能に構成されている。そのため、第１実施形態と同様に、第１マイクロチップ２０で反応が行われた後、それらによって得られた生成物について第２マイクロチップ３０内で検出することができる。

なお、本実施形態においては、リング部材５４を用いた例によって示したが、特に限定されず、送液チューブ等を接続することにより、所定距離離間させて送液可能に形成されていてもよい。

さらに、第２マイクロチップ３０は、第２突出部３４を備える面に、検出手段３８が設置されている。検出手段３８は、第２微細流路３２の検出部３７の直上に設置されている。
このような第２実施形態の化学反応検出システム１０においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を説明する。
（実施例）

図１のように、反応部２６を有する第１マイクロチップ２０と、検出手段３８として熱レンズ顕微鏡が配置された第２マイクロチップ３０とを備える化学反応検出システム１０を準備した。第１マイクロチップ２０の第１微細流路２４はドリルを用いて作製し、第２マイクロチップ３０は所定のリソグラフィ工程により作製した。
抗ＣＥＡ（＝CARCINOEMBRYONIC ANTIGEN）抗体をポリスチレン製のマイクロビーズに固相化し、次いで、１％ウシ血清アルブミンを含むリン酸緩衝液で抗ＣＥＡ抗体により被覆されていないマイクロビーズ表面を被覆した。このマイクロビーズを第１流体導入孔２１ａから、第１マイクロチップ２０内に導入し、反応部２６内に固定した。次いで、ＣＥＡ抗原を含む流体を、第１流体導入孔２１ｂから第１マイクロチップ２０内に導入し、第１微細流路２４を経て反応部２６に供給した。これにより、反応部２６において、固相化された該抗ＣＥＡ抗体と、ＣＥＡ抗原とを反応させた。さらに、ペルオキシダーゼ標識抗ＣＥＡ抗体を含む流体を、第１流体導入孔２１ａから導入し、反応部２６において、ペルオキシダーゼ標識抗ＣＥＡ抗体とＣＥＡ抗原とを反応させた。最後に3,3',5,5'-TetramethylbenzidineとH₂O₂の混合溶液を基質として第１流体導入孔２１ｂから導入し、反応部２６において酵素反応を実施した。酵素反応により発色した基質を第２マイクロチップ３０上で熱レンズ顕微鏡(励起波長＝６５０ｎｍ)を用いて検出し、発色量を計測した。同様の実験を、抗原濃度を変化させて実施した。抗原濃度に応じた発色量（ＴＬＭシグナル）を計測した結果を表１に示し、また、該値をグラフ化したものを図５に示した。
（比較例）

第２マイクロチップ３０を用いず、第１マイクロチップ２０の第１微細流路２４上で熱レンズ顕微鏡(励起波長＝６５０ｎｍ)を用いて検出し、発色量を計測した以外は、実施例と同様にして行った。

同様の実験を、抗原濃度を変化させて実施した。抗原濃度に応じた発色量（ＴＬＭシグナル）を計測した結果を表１に示し、また、該値をグラフ化したものを図５に示した。

その結果、実施例では、抗原濃度に比例したＴＬＭシグナルを比較例より高いレベルで得られた。このことから、第１マイクロチップ２０と第２マイクロチップ３０とからなる化学反応検出システム１０を用いた場合には、１つのマイクロチップを用いた場合に比べ高感度で検出可能であることが明らかになった。
第１マイクロチップ２０の第１微細流路２４は、ドリルのような切削手段で形成されており、その表面精度が低い。そのため、比較例のように、第１マイクロチップ２０の第１微細流路２４上で検出すると、光の乱反射が生じるため検出感度が低下する。一方、実施例の化学反応検出システム１０は、第１マイクロチップ２０と第２マイクロチップ３０とから構成され、さらに第２マイクロチップ３０の第２微細流路３２の表面は、高精度で形成されている。そのため、実施例では、抗原濃度に比例したＴＬＭシグナルを比較例より高いレベルで得ることができる。

本発明に係る化学反応検出システムの第１実施形態の概略斜視図である。 第１実施形態における第１突出部の概略断面図である。 本発明に係る化学反応検出システムの第２実施形態の概略斜視図である。 図４（ａ）は第２実施形態の化学反応検出システムのａ−ａ'線概略断面図であり、図４（ｂ）は、連通部の概略上面図である。 実施例において、抗原濃度に応じた発色量（ＴＬＭシグナル）を計測した結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ 化学反応検出システム
１２，１４ プラスチック製基板
１６，１８ ガラス製基板
２０ 第１マイクロチップ
２１ａ，２１ｂ 第１流体導入孔
２２ａ，２２ｂ 第１突出部
２４ 第１微細流路
２６ 反応部
２７ 流体排出孔
２８ 第１突出部
３０ 第２マイクロチップ
３２ 第２微細流路
３３ 第２流体導入孔
３４，３６ 第２突出部
３５ 第２流体排出孔
３７ 検出部
３８ 検出手段
４２ａ，４２ｂ，４４，４６ 送液チューブ
５０ 第１'流体排出孔
５２ 第２'流体導入孔
５４ リング部材

Claims (9)

1. 試料を含む流体を導入するための第１流体導入孔と、該試料を検出可能とするための反応を行う反応部と、該反応部において生成された生成物を含む流体を外部に排出するための第１流体排出孔とを備える第１マイクロチップと、
   前記生成物を含む前記流体を導入するための第２流体導入孔と、該流体中に含まれる前記生成物を検出するための検出手段が備えられた検出部と、検出後の該流体を排出する第２流体排出孔を備える第２マイクロチップと、
   を備え、
   前記第１流体排出孔と前記第２流体導入孔とが連通手段により連通され、前記流体を前記反応部から前記検出部に送液可能に構成されている、化学反応検出システム。
2. 請求項１に記載の化学反応検出システムであって、
   前記連通手段が送液チューブである、化学反応検出システム。
3. 請求項２に記載の化学反応検出システムであって、
   前記第１流体排出孔および前記第２流体導入孔の少なくとも一方が、前記送液チューブを脱着可能に構成されている、化学反応検出システム。
4. 請求項３に記載の化学反応検出システムであって、
   前記第１流体排出孔および前記第２流体導入孔の少なくとも一方が、前記送液チューブの挿入方向に縮径した略すり鉢状に形成されており、前記送液チューブを脱着可能に構成されている、化学反応検出システム。
5. 請求項１に記載の化学反応検出システムであって、
   前記第１流体排出孔は、前記第１マイクロチップの前記第１流体導入孔を有する面と反対側の面に形成されており、
   前記第２流体導入孔は、前記第２マイクロチップの前記第２流体排出孔を有する面に形成されている、化学反応検出システム。
6. 請求項５に記載の化学反応検出システムであって、
   前記第１マイクロチップの前記第１流体排出孔を有する面と、前記第２マイクロチップの前記第２流体導入孔を有する面とが対向するように配置するとともに、前記第１流体排出孔と前記第２流体導入孔とを連通手段により連通させて、前記生成物を含む前記流体を前記反応部から前記検出部に送液可能に構成されている、化学反応検出システム。
7. 請求項６に記載の化学反応検出システムであって、
   前記連通手段が略円筒状のリング部材である、化学反応検出システム。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の化学反応検出システムであって、
   前記第１マイクロチップがプラスチック製である、化学反応検出システム。
9. 請求項１乃至８いずれかに記載の化学反応検出システムであって、
   前記検出手段は、前記生成物の発色を検出するための検出装置である、化学反応検出システム。