JP2007057291A - マイクロリアクタ、マイクロリアクタシステム、および該マイクロリアクタシステムを用いた分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 試料溶液に混入している気泡の影響による誤差成分を補正して、試料溶液中の特定の化学物質がＱＣＭ型バイオセンサ上に吸着・結合する質量を高精度に検出できるようにすること。
【解決手段】 試料溶液を流す流路と該流路中に設けられた圧電振動子とを有し、該圧電振動子の共振周波数を測定することにより前記試料溶液に含まれる化学物質の化学分析を行なうマイクロリアクタにおいて、前記圧電振動子は、前記試料溶液に含まれる前記化学物質を捕獲する捕獲物質が形成された検出用圧電振動子と、前記試料溶液に混入した気泡の影響による前記共振周波数の誤差成分を補正するために、所定の距離で離隔して前記流路を挟むように前記検出用圧電振動子と対向配置した補正用圧電振動子とからなることを特徴とするマイクロリアクタを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水晶等の圧電材料を用いた振動子の電極表面に生化学物質を固定化し、それに特異的に吸着・結合する酵素、抗体、たんぱく質、ホルモンなどの化学物質の質量を測定するＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）型バイオセンサを用いたマイクロリアクタ、マイクロリアクタシステム、およびマイクロリアクタシステムを用いた分析方法に関し、特に、試料溶液に混入している気泡の影響を補正して試料溶液中の特定の化学物質が吸着・結合する質量の検出を高精度に行なう技術に関する。

近年、Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ、μＴＡＳ、バイオチップ、あるいはマイクロリアクタなどと称される、微量の液体を扱う小型分析システムの開発が盛んに行なわれている。これは、流路、反応槽、ポンプ、バルブ、およびセンサなどの要素構造を数ｍｍから数ｃｍ四方のチップに集積した構成であり、このチップ内部で液体の移動、反応、分析を行なうものである。この小型分析システムの構成要素の一つであるセンサには、様々な原理を利用したセンサが提案されているが、特に、小型で板状の構成が可能であり、小型分析システムへの搭載が容易と想定されるＱＣＭ型バイオセンサの利用が期待されている。
ＱＣＭ型バイオセンサは、圧電振動子（特に水晶振動子）の振動を利用し、圧電振動子表面に付着した試料の微少な質量を測定できるセンサである。以下、水晶振動子（ＡＴカット）をＱＣＭ型バイオセンサとして用いる場合について詳細に説明する。この場合、水晶基板の両側面に形成された一対の電極において、電極の一側面の表面に分析対象となる特定の化学物質のみを捕獲する捕獲物質を固定化しておく。両電極に交流電圧を印加すると、逆圧電効果により一定の周波数の振動が励起されるが、分析対象が捕獲物質により捕獲されると、質量増加Δｍを伴い、その結果として水晶振動子の共振周波数がΔｆだけ変動する。このような分析は、ＤＮＡのハイブリダイゼーション反応、抗原‐抗体反応、たんぱく質の結合、酵素反応など、ガス中、液中を含め様々なバイオ反応に利用することができる。

上述の質量増加量Δｍおよび共振周波数の変化量Δｆの関係は、Ｓａｕｅｒｂｒｅｙにより導かれており、次式で表わすことができる（例えば、非特許文献１参照。）。

ここで、ｆ_０は水晶振動子の基本共振周波数、Ａは電極の面積、μ_ｑは水晶のせん断弾性係数、ρ_ｑは水晶の密度である。

このようなＱＣＭ型バイオセンサに関する従来技術としては、例えば、特許文献１に記載の「マルチチャネルバイオセンサ」がある。この技術は、圧電振動子を基板上に複数個並べてマルチチャネル化したＱＣＭ型バイオセンサを構成することによって、試料溶液の粘度や密度の変化による共振周波数の誤差成分を軽減でき、試料溶液に含まれる分析対象である特定の化学物質がＱＣＭ型バイオセンサ上に吸着・結合する質量を高精度に測定するものである。さらに、このＱＣＭ型バイオセンサをＬａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐタイプの小型分析システムに組み込むと、多種類の分析対象を同時に検出できるとしている。
特開２００３−３０７４８１号公報 Ｇ．Ｓａｕｅｒｂｒｅｙ，Ｚ． Ｐｈｙｓ．１５５，１９５９，２０６

しかしながら、上述した従来の「マルチチャネルバイオセンサ」のように、ＱＣＭ型バイオセンサをＬａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐタイプの小型分析システムに組み込んだ場合、試料溶液をＱＣＭ型バイオセンサ上に送液しながらセンサの共振周波数を測定すると、試料溶液の粘度や密度の変化による共振周波数の誤差成分を軽減することはできるが、試料溶液に混入している気泡の影響を受けて共振周波数が変化してしまう。この共振周波数の変化は、送液している試料溶液に混入した気泡が、ＱＣＭ型バイオセンサ上を通過したり、ＱＣＭ型バイオセンサ上に付着したりするために生じる。したがって、測定した共振周波数にはこの気泡の影響による誤差成分が重畳するため、試料溶液に含まれる特定の化学物質がＱＣＭ型バイオセンサ上に吸着・結合する質量を正確に検出することができないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、試料溶液に混入している気泡の影響による誤差成分を補正して、試料溶液中の特定の化学物質が吸着・結合する質量を高精度に検出できるようにすることである。

前記目的を達成するために、本発明に係わるマイクロリアクタは、試料溶液を流す流路と該流路中に設けられた圧電振動子とを有し、該圧電振動子の共振周波数を測定することにより前記試料溶液に含まれる化学物質の化学分析を行なうマイクロリアクタにおいて、前記圧電振動子は、前記試料溶液に含まれる前記化学物質を捕獲する捕獲物質が形成された検出用圧電振動子と、前記試料溶液に混入した気泡の影響による前記共振周波数の誤差成分を補正するために、所定の距離で離隔して前記流路を挟むように前記検出用圧電振動子と対向配置した補正用圧電振動子とからなることを特徴とする。

また、本発明に係わるマイクロリアクタの前記流路は、前記試料溶液を前記流路に供給する流入口と前記試料溶液を前記流路から排出する流出口とを有することを特徴とする。
また、本発明に係わるマイクロリアクタの前記検出用圧電振動子と前記補正用圧電振動子は、それぞれ、圧電基板と、前記流路の側壁部を形成する第１の面に設けられた第１の電極と、前記第１の面と反対側の第２の面に前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極とからなることを特徴とする。

また、本発明に係わるマイクロリアクタの前記検出用圧電振動子は、前記第１の電極上に前記捕獲物質が固定化されていることを特徴とする。

また、本発明に係わるマイクロリアクタの前記圧電振動子は、複数の前記第１の電極と複数の前記第２の電極とを有することを特徴とする。
また、本発明に係わるマイクロリアクタの前記圧電振動子は、水晶振動子であることを特徴とする。

また、本発明に係わるマイクロリアクタシステムは、上記に記載のマイクロリアクタと、前記流路を流れる前記試料溶液の送液を行なうポンプと、前記検出用圧電振動子および前記補正用圧電振動子の共振周波数を測定する測定手段と、測定された前記検出用圧電振動子と前記補正用圧電振動子の前記共振周波数から前記試料溶液に混入した気泡の影響による誤差成分を補正して前記化学物質が前記捕獲物質に捕獲される正味の捕獲量を算出する分析部とを具備することを特徴とする。

また、本発明に係わるマイクロリアクタシステムの前記測定手段は、前記検出用圧電振動子および前記補正用圧電振動子に接続されてそれぞれの該圧電振動子を発振させる発振回路と、前記発振回路に接続されてそれぞれの前記圧電振動子の前記共振周波数を測定する周波数カウンタとからなることを特徴とする。

また、本発明に係わる分析方法は、上記に記載のマイクロリアクタシステムを用いた分析方法であって、前記試料溶液を前記流路に流すステップと、前記検出用圧電振動子と前記補正用圧電振動子の前記共振周波数をそれぞれ測定するステップと、測定された前記検出用圧電振動子の前記共振周波数と前記補正用圧電振動子の前記共振周波数を用いて、前記試料溶液に混入した気泡の影響による誤差成分を補正して前記化学物質が前記捕獲物質に捕獲される正味の捕獲量を算出するステップとからなることを特徴とする。

本発明によると、試料溶液に混入している気泡の影響による誤差成分を補正して、試料溶液中の特定の化学物質がＱＣＭ型バイオセンサ上に吸着・結合する質量を高精度に検出することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。
［実施例１］
マイクロリアクタ１００について、図１、図２、および図３を参照して以下に説明する。

図１および図２は、本発明の第１の実施例のマイクロリアクタ１００を示した図である。図１（ａ）は、マイクロリアクタ１００の構造を表した斜視図であり、図１（ｂ）は、マイクロリアクタ１００の構造を表した分解斜視図である。図２（ａ）は、マイクロリアクタ１００の構造を模式的に表した上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´線における断面図である。また、図３は、マイクロリアクタ１００にＱＣＭセンサとして搭載される各水晶振動子２００、３００の構造を表した斜視図である。図３（ａ）は、試料溶液に含まれる特定の化学物質が捕獲される捕獲量を検出するための検出用水晶振動子２００の斜視図であり、図３（ｂ）は、試料溶液に混入している気泡の影響による誤差成分を補正するための補正用水晶振動子３００の斜視図である。

まず、マイクロリアクタ１００に搭載される各水晶振動子２００、３００について、図３を参照して説明する。検出用水晶振動子２００は、試料溶液に含まれる酵素、抗体、たんぱく質、ホルモンなどの化学物質が捕獲されたときの微少質量の変化を測定するためのＱＣＭセンサであり、水晶基板２０１の両側面に検出用電極２０２、２０３、および配線２０４が設けられて構成されている。さらに、一側面の検出用電極２０２の表面には、試料溶液に含まれる特定の化学物質のみを捕獲する捕獲物質２０５が固定化されている。捕獲物質２０５の一例として、検出用水晶振動子２００を抗原‐抗体反応のバイオセンサとして応用する場合、検出用電極２０２上に、自己組織化膜（Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｍｏｎｏｌａｙｅｒ、以下ＳＡＭと記す。）を形成した後、特定の抗原のみを捕獲する抗体をＳＡＭに固定化させる。このバイオセンサの応用例には、抗原‐抗体反応のほか、様々な生化学反応に応用できるが、検出用電極２０２上に固定化する捕獲物質２０５には、試料溶液に含まれる分析対象となる特定の化学物質のみを捕獲することができる物質を用いる。一方、補正用水晶振動子３００は、検出用水晶振動子２００で化学物質の捕獲量を測定する際に、試料溶液に混入している気泡の影響によって生じるノイズとなる誤差成分を測定するためのＱＣＭセンサであり、水晶基板３０１の両側面に補正用電極３０２、３０３、および配線３０４が設けられて構成されている。なお、補正用水晶振動子３００は、検出用水晶振動子２００のような捕獲物質２０５を固定化させないで用いる。

上記の各水晶振動子２００、３００が搭載されたマイクロリアクタ１００について、図１および図２を参照して説明する。マイクロリアクタ１００は、簡単に説明すると、補正用水晶振動子３００が実装された第１の水晶実装基板１０１と、検出用水晶振動子２００が実装された第２の水晶実装基板１０２との間に、流路１０４および反応槽１０５が形成された流路形成基板１０３が積層された構造となっている。以下、マイクロリアクタ１００の構造について詳細に説明する。マイクロリアクタ１００の外形寸法は、長さ（流路１０４の方向）が５０〜１００［ｍｍ］程度、幅が１０〜２０［ｍｍ］程度、厚さが数［ｍｍ］程度である。第１の水晶実装基板１０１、第２の水晶実装基板１０２および流路形成基板１０３は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの樹脂を使用して作製する。また、それぞれの基板１０１、１０２、１０３は、Ｏ_２プラズマ処理または接着剤を用いて、互いに位置を合わせて接合することによって積層構造を形成する。各々の基板１０１、１０２、１０３について説明すると、第１の水晶実装基板１０１には、貫通穴を形成することによって、試料溶液を流路１０４に供給する流入口１０６と、試料溶液を流路１０４から排出する流出口１０７と、補正用水晶振動子３００を実装する第１の実装部１０８と、が設けられている。第２の水晶実装基板１０２には、貫通穴を形成することによって、補正用水晶振動子３００を実装する第２の実装部１０９が設けられている。流路形成基板１０３には、貫通溝を形成することによって、流入口１０６および流出口１０６に連通して試料溶液が流れる流路１０４と、流路１０４の途上に配置されて各水晶振動子２００、３００による測定が行なわれる領域となる反応槽１０５と、が設けられている。 また、各実装部１０８、１０９は、反応槽１０５の天井と底面にそれぞれ位置するように形成されて、検出用電極２０２と補正用電極３０２とが対向するように、検出用水晶振動子２００と補正用水晶振動子３００とがそれぞれ実装されている。

ここで、反応槽１０５の高さは、試料溶液に混入している気泡が反応槽１０５内に入ってきた際に、その気泡が反応槽１０５の天井から底面まで接触するくらい十分薄くする必要がある。具体的には、反応槽１０５の高さが１００μｍ以下であることが望ましい。これにより、気泡が検出用電極２０２と補正用電極３０２のどちらの電極上にも接触しながら通過したり付着したりするため、後述するように、検出用電極２０２上に捕獲された特定の化学物質の正味の捕獲量を検出することができる。

なお、各水晶振動子２００、３００は、接着剤などを用いてそれぞれの実装部１０８、１０９のエッジ部分に接合して実装する。接着剤を使用する場合、硬化硬度が比較的小さなシリコーン系などの接着剤が望ましい。また、本実施例では、試料溶液を分析するためのセンサとして水晶振動子２００、３００を用いたＱＣＭセンサを例として説明したが、このＱＣＭセンサの代わりに公知のＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）デバイスやカンチレバーを利用したセンサを用いて構成することも容易に可能である。

次に、上記のマイクロリアクタ１００を含むマイクロリアクタシステム４００について、図４を参照して以下に説明する。

図４は、本発明の第１の実施例のマイクロリアクタシステム４００を示した構成図である。
マイクロリアクタシステム４００は、マイクロリアクタ１００と、マイクロリアクタ１００に供給するための試料溶液が溜められる供給カップ４０１と、試料溶液を吸引することによってマイクロリアクタ１００内に試料溶液を送液するポンプ４０２と、マイクロリアクタ１００から排出されて廃液となった試料溶液が蓄積される廃液タンク４０３と、マイクロリアクタ１００に実装された検出用水晶振動子２００を発振させる第１の発振回路４０４と、第１の発振回路４０４を介して検出用水晶振動子２００の共振周波数を測定する第１の周波数カウンタ４０５と、マイクロリアクタ１００に実装された補正用水晶振動子３００を発振させる第２の発振回路４０６と、第２の発振回路４０６を介して補正用水晶振動子３００の共振周波数を測定する第２の周波数カウンタ４０７と、各周波数カウンタ４０５、４０７で測定された共振周波数の変化量の結果に基づいて試料溶液に混入した気泡の影響による誤差成分を除いた試料溶液に含まれる化学物質の正味の捕獲量を算出する分析部４０８と、で構成されている。

マイクロリアクタ１００の流入口１０６には供給カップ４０１が接続され、マイクロリアクタ１００の流出口１０７には廃液タンク４０３を経てポンプ４０２が接続されている。第１の発振回路４０４は、検出用水晶振動子２００の配線２０４と電気的に接続され、第２の発振回路４０６は、補正用水晶振動子３００の配線３０４と電気的に接続されている。第１の周波数カウンタ４０５は第１の発振回路４０４と電気的に接続され、第２の周波数カウンタ４０７は第２の発振回路４０６と電気的に接続されている。また、分析部４０８は、各周波数カウンタ４０５、４０７と電気的に接続されている。

ポンプ４０２は、ロータリーポンプやダイヤフラムポンプなどの機械的なものや、電気浸透流ポンプなどの電気的なものなどが広く用いられる。第１の発振回路４０４および第２の発振回路４０６は、それぞれ同一の回路構成からなり、例えばコルピッツ型発振回路などが利用される。分析部４０８は、各周波数カウンタ４０５、４０７から出力される共振周波数データを取得して、取得した共振周波数データから試料溶液に含まれる化学物質の正味の捕獲量を計算することができる機能などを備えたコンピュータが用いられる。

次に、上記のマイクロリアクタシステム４００を用いた分析方法の一例として、抗原‐抗体反応を分析する場合について、図５、図６および図７を参照して以下に説明する。
図５は、本発明の第１の実施例のマイクロリアクタシステム４００を用いた分析方法を示したフローチャートである。図６は、抗原‐抗体反応の過程を表した反応槽１０５の拡大図である。図７は、マイクロリアクタシステム４００から取得された共振周波数データ（Δｆ１、Δｆ２）とその分析結果（Δｆ３）をプロットしたグラフである。

まず、検出用水晶振動子２００には、図６（ａ）に示すように、捕獲物質２０５として、検出用電極２０２上にＳＡＭ６０１を修飾した後、修飾したＳＡＭ６０１上に特定の抗原６０３のみを捕獲する抗体６０２をあらかじめ固定化させておく（ステップ５０１）。次に、抗原６０３を含む試料溶液を供給カップ４０１にピペットを用いて滴下し、ポンプ４０２を動作させると、流路１０４および反応槽１０５は負圧となり、供給カップ４０１に滴下した抗原６０３を含む試料溶液は流路１０４を通り反応槽１０５へ送られる（ステップ５０２）。試料溶液を送液すると、図６（ｂ）に示すように、試料溶液に含まれる抗原６０３は検出用電極２０２上に固定化されている抗体６０２と結合反応（抗原‐抗体反応）を生じて、検出用電極２０２上のみに抗原６０３が捕獲されるが、同時に、試料溶液に混入している気泡６０４が、検出用電極２０２と補正用電極３０２のどちらの電極上にも接触しながら通過したり付着したりする。このとき、図７に示すように、検出用水晶振動子２００の共振周波数の変化量Δｆ１と補正用水晶振動子３００の共振周波数の変化量Δｆ２とを各周波数カウンタ４０５、４０７により測定して、分析部４０８でこれらの値Δｆ１、Δｆ２を取得する（ステップ５０３）。ここで、気泡６０４が電極２０２、３０２上に接触しながら通過したり付着したりすると、取得した共振周波数の変化量であるΔｆ１およびΔｆ２には、図７に示すように、どちらも同程度の大きさでスパイクノイズ７０１やドリフト７０２が重畳される。すなわち、Δｆ１には、検出用電極２０２上の抗体６０２に捕獲された抗原６０３の質量変化と、試料溶液に混入している気泡６０４の影響と、さらには、試料溶液の粘度・密度変化や温度変化などと、による成分が含まれる。一方、Δｆ２には、試料溶液に混入している気泡６０４の影響と、試料溶液の粘度・密度変化や温度変化などと、による成分のみが含まれる。したがって、分析部４０８でΔｆ１からΔｆ２の差分をとると、図７に示すように、検出用電極２０２上の抗体６０２に捕獲された抗原６０３の正味の質量変化による共振周波数の変化量Δｆ３（＝Δｆ１−Δｆ２）を算出することができる（ステップ５０４）。算出された値Δｆ３には、試料溶液に混入している気泡６０４の影響による誤差成分のみならず、試料溶液の粘度・密度変化や温度変化などの誤差成分も全て除かれている。なお、検出用電極２０２上の抗体６０２に捕獲された抗原６０３の質量変化量（捕獲量）Δｍは、背景技術に記述した数式１にΔｆ３を代入することによって得ることが可能である。

なお、本実施例では、抗原‐抗体反応の分析に関して述べたが、上記と同様の分析方法により、例えばＤＮＡのハイブリダイゼーション反応、蛋白質の結合、酵素反応など様々な生化学反応に応用することもできる。

以上、本実施の形態によれば、試料溶液に混入している気泡の影響による誤差成分を補正して、検出用水晶振動子２００の検出用電極２０２上に捕獲された特定の化学物質の正味の捕獲量を検出することが可能である。さらに、試料溶液の粘度・密度変化や温度変化などによる誤差成分も補正することができる。
［実施例２］
マイクロリアクタにＱＣＭセンサとして搭載される各水晶振動子８００、９００について、図８を参照して以下に説明する。
図８は、本発明の第２の実施例の各水晶振動子８００、９００の構造を表した斜視図である。図８（ａ）は、試料溶液に含まれる特定の化学物質が捕獲される捕獲量を検出するための検出用水晶振動子８００の斜視図であり、図８（ｂ）は、試料溶液に混入している気泡の影響による誤差成分を補正するための補正用水晶振動子９００の斜視図である。

本実施例の各水晶振動子８００、９００は、簡単に説明すると、実施例１の各水晶振動子２００、３００に比べて、多数の検出用電極と補正用電極とを設けたものであり、ＱＣＭセンサをマルチチャネル化させた構造である。

以下、各水晶振動子８００、９００ついて詳細に説明する。
検出用水晶振動子８００は、試料溶液に含まれる酵素、抗体、たんぱく質、ホルモンなどの化学物質が捕獲されたときの微少質量の変化を測定するためのＱＣＭセンサであり、水晶基板８０１の両側面に複数の検出用電極８０２〜８０７および配線８０８が設けられて構成されている。さらに、一側面の検出用電極８０２〜８０４の表面には、試料溶液に含まれる特定の化学物質のみを捕獲する捕獲物質８０９が固定化されている。捕獲物質８０９の一例として、検出用水晶振動子８００を抗原‐抗体反応のバイオセンサとして応用する場合、検出用電極８０２〜８０４上に、ＳＡＭを形成した後、特定の抗原のみを捕獲する抗体をＳＡＭに固定化させる。このバイオセンサの応用例には、抗原‐抗体反応のほか、様々な生化学反応に応用できるが、検出用電極８０２〜８０４上に固定化する捕獲物質８０９には、試料溶液に含まれる分析対象となる特定の化学物質のみを捕獲することができる物質を用いる。一方、補正用水晶振動子９００は、検出用水晶振動子８００で化学物質の捕獲量を測定する際に、試料溶液に混入している気泡の影響によって生じるノイズとなる誤差成分を測定するためのＱＣＭセンサであり、水晶基板９０１の両側面に複数の補正用電極９０２〜９０７および配線９０８が設けられて構成されている。なお、補正用水晶振動子９００は、検出用水晶振動子８００のような捕獲物質８０９を固定化させないで用いる。

これらの水晶振動子８００、９００は、実施例１における水晶振動子２００、３００とそれぞれ置き換えて用いることができる。この場合、検出用水晶振動子８００の一側面に設けられた検出用電極８０２〜８０４と補正用水晶振動子９００の一側面に設けられた補正用電極９０２〜９０４とがそれぞれ対向するように、検出用水晶振動子８００と補正用水晶振動子９００とを実施例１におけるマイクロリアクタ１００の反応槽１０５にそれぞれ実装すると、マルチチャネル化により、単一のマイクロリアクタを用いて多種類の分析対象を同時に検出することが可能となり、スループットを向上することができる。

なお、本実施例の各水晶振動子８００、９００を使用したマイクロリアクタシステムの実施形態は、水晶振動子の構成以外、実施例１におけるマイクロリアクタシステム４００と実質的に同一の構成であるため、その説明を省略する。また、本実施例のマイクロリアクタシステムを用いた分析方法の実施形態についても、同様の理由により、実施例１における分析方法と実質的に同一であるため、その説明を省略する。

本発明の実施例１のマイクロリアクタの構造を示す構造図である。図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は分解斜視図である。 本発明の実施例１のマイクロリアクタの構造を模式的に説明する説明図である。図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´線における断面図である。 本発明の実施例１のマイクロリアクタに搭載される水晶振動子の構造を示す斜視図である。図３（ａ）は、検出用水晶振動子の斜視図であり、図３（ｂ）は、補正用水晶振動子の斜視図である。 本発明の実施例１のマイクロリアクタシステムの構成を示す構成図である。 本発明の実施例１のマイクロリアクタシステムを用いた分析方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例１の分析方法における抗原‐抗体反応の過程を説明する説明図である。 本発明の実施例１の分析方法において得られる共振周波数データとその分析結果の関係を説明する説明図である。 本発明の実施例２の水晶振動子の構造を示す斜視図である。図８（ａ）は、検出用水晶振動子の斜視図であり、図８（ｂ）は、補正用水晶振動子の斜視図である。

符号の説明

１００ マイクロリアクタ
１０１ 第１の水晶実装基板
１０２ 第２の水晶実装基板
１０３ 流路形成基板
１０４ 流路
１０５ 反応槽
１０６ 流入口
１０７ 流出口
１０８ 第１の実装部
１０９ 第２の実装部
２００ 検出用水晶振動子
２０１ 水晶基板
２０２ 検出用電極
２０３ 検出用電極
２０４ 配線
２０５ 捕獲物質
３００ 補正用水晶振動子
３０１ 水晶基板
３０２ 補正用電極
３０３ 補正用電極
３０４ 配線
４００ マイクロリアクタシステム
４０１ 供給カップ
４０２ ポンプ
４０３ 廃液タンク
４０４ 第１の発振回路
４０５ 第１の周波数カウンタ
４０６ 第２の発振回路
４０７ 第２の周波数カウンタ
４０８ 分析部
６０１ ＳＡＭ（自己組織化膜）
６０２ 抗体
６０３ 抗原
６０４ 気泡
７０１ スパイクノイズ
７０２ ドリフト
８００ 検出用水晶振動子
８０１ 水晶基板
８０２ 検出用電極
８０３ 検出用電極
８０４ 検出用電極
８０５ 検出用電極
８０６ 検出用電極
８０７ 検出用電極
８０８ 配線
８０９ 捕獲物質
９００ 補正用水晶振動子
９０１ 水晶基板
９０２ 補正用電極
９０３ 補正用電極
９０４ 補正用電極
９０５ 補正用電極
９０６ 補正用電極
９０７ 補正用電極
９０８ 配線

Claims (9)

1. 試料溶液を流す流路と該流路中に設けられた圧電振動子とを有し、該圧電振動子の共振周波数を測定することにより前記試料溶液に含まれる化学物質の化学分析を行なうマイクロリアクタにおいて、
   前記圧電振動子は、前記試料溶液に含まれる前記化学物質を捕獲する捕獲物質が形成された検出用圧電振動子と、前記試料溶液に混入した気泡の影響による前記共振周波数の誤差成分を補正するために、所定の距離で離隔して前記流路を挟むように前記検出用圧電振動子と対向配置した補正用圧電振動子とからなることを特徴とするマイクロリアクタ。
2. 前記流路は、前記試料溶液を前記流路に供給する流入口と前記試料溶液を前記流路から排出する流出口とを有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロリアクタ。
3. 前記検出用圧電振動子と前記補正用圧電振動子は、それぞれ、圧電基板と、前記流路の側壁部を形成する第１の面に設けられた第１の電極と、前記第１の面と反対側の第２の面に前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極と、からなることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
4. 前記検出用圧電振動子は、前記第１の電極上に前記捕獲物質が固定化されていることを特徴とする請求項３に記載のマイクロリアクタ。
5. 前記圧電振動子は、複数の前記第１の電極と複数の前記第２の電極とを有することを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
6. 前記圧電振動子は、水晶振動子であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のマイクロリアクタと、
   前記流路を流れる前記試料溶液の送液を行なうポンプと、
   前記検出用圧電振動子および前記補正用圧電振動子の共振周波数を測定する測定手段と、
   測定された前記検出用圧電振動子と前記補正用圧電振動子の前記共振周波数から前記試料溶液に混入した気泡の影響による誤差成分を補正して前記化学物質が前記捕獲物質に捕獲される正味の捕獲量を算出する分析部と、
   を具備することを特徴とするマイクロリアクタシステム。
8. 前記測定手段は、前記検出用圧電振動子および前記補正用圧電振動子に接続されてそれぞれの該圧電振動子を発振させる発振回路と、前記発振回路に接続されてそれぞれの前記圧電振動子の前記共振周波数を測定する周波数カウンタと、からなることを特徴とする請求項７に記載のマイクロリアクタシステム。
9. 請求項７または８のいずれかに記載のマイクロリアクタシステムを用いた分析方法であって、
   前記試料溶液を前記流路に流すステップと、
   前記検出用圧電振動子と前記補正用圧電振動子の前記共振周波数をそれぞれ測定するステップと、
   測定された前記検出用圧電振動子の前記共振周波数と前記補正用圧電振動子の前記共振周波数を用いて、前記試料溶液に混入した気泡の影響による誤差成分を補正して前記化学物質が前記捕獲物質に捕獲される正味の捕獲量を算出するステップと、
   からなることを特徴とする分析方法。

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