JP2008020375A - Micro reactor and its system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細な流路内を流れる流体に含有する化学物質等の検出を行うために用いられるマイクロリアクタ、及び該マイクロリアクタを用いたマイクロリアクタシステムに関する。 The present invention relates to a microreactor used for detecting a chemical substance or the like contained in a fluid flowing in a fine flow path, and a microreactor system using the microreactor.
近年、Lab−on−a−Chip、マイクロリアクターチップ等と呼ばれる小型分析システムの開発が盛んに行われている。これは、流路や反応槽、バルブ、センサ等の要素構造を小さな基板(チップ)に集積した構成であり、この内部に流れる気体や液体状の試料に対して分析処理を行うものである。このような小型分析システムの一例として、樹脂製チップ内に設けられた微細な流路に血液を流し、臨床検査を行うバイオチップが挙げられる(例えば、非特許文献1参照。)。このような小型分析システムを用いると、少量の試料で高速に分析を行うことができることから、試料を提供する側の負担を少なくすることができる。このため、特に生体への応用が注目を集めている。 In recent years, development of small analysis systems called Lab-on-a-Chips, microreactor chips, and the like has been actively conducted. This is a configuration in which element structures such as flow paths, reaction vessels, valves, sensors, and the like are integrated on a small substrate (chip), and an analysis process is performed on a gas or liquid sample flowing in the inside. An example of such a small analysis system is a biochip that conducts a clinical test by flowing blood through a fine flow path provided in a resin chip (see, for example, Non-Patent Document 1). When such a small analysis system is used, the analysis can be performed at a high speed with a small amount of sample, so that the burden on the side providing the sample can be reduced. For this reason, application to a living body is attracting attention.
この小型分析システムの構成要素の一つであるセンサ部には、様々な原理を利用したセンサが提案されている。中でもシステムが搭載する基板と一体化が比較的容易であり、かつ小型のシステム構成が可能なQCM(Quartz Crystal Microbalance)の利用が期待されている。 Sensors using various principles have been proposed for the sensor unit which is one of the components of the small analysis system. In particular, the use of QCM (Quartz Crystal Microbalance), which is relatively easy to integrate with a substrate mounted on the system and enables a small system configuration, is expected.
QCMは圧電振動子(特に水晶振動子)の共振現象を利用して、振動子に付着した微少な質量を測定する技術である。詳細に説明すると、圧電振動子の両面に形成した電極に交流電圧を印加すると、圧電振動子の材料特性および形状から決定される特定の周波数で共振する。そこで、圧電振動子の電極に物質が付着すると、付着した質量に応じて振動子全体の共振周波数が変化する。この共振周波数の変化を検出することで、電極に付着した物質の質量を測定するという技術である。 QCM is a technique for measuring a minute mass attached to a vibrator using a resonance phenomenon of a piezoelectric vibrator (particularly a quartz vibrator). More specifically, when an AC voltage is applied to the electrodes formed on both sides of the piezoelectric vibrator, resonance occurs at a specific frequency determined from the material characteristics and shape of the piezoelectric vibrator. Therefore, when a substance adheres to the electrode of the piezoelectric vibrator, the resonance frequency of the whole vibrator changes according to the attached mass. This is a technique for measuring the mass of a substance attached to an electrode by detecting a change in the resonance frequency.
しかし、このような質量計測手段では、特定の物質の検出はできないため、特定の物質のみを吸着もしくは捕獲する手段を電極上に固定し、特定の物質のみを検出する構成が用いられている。一例を挙げると、蛋白質の検出に抗原抗体反応を用いる技術が知られている(特許文献1参照。)。このような構成のQCMを利用すると、ある特定の測定対象物質の微小な質量を測定することが可能となる。そのため、小型分析システムのセンサ部にQCMを利用すると、測定したい物質の質量を高精度に測定することが出来るとともに、前述したように、分析システムと一体化した構成が可能であり、しかも小型な構成を維持できる。 However, since such a mass measuring means cannot detect a specific substance, a configuration in which only a specific substance is detected by fixing means for adsorbing or capturing only the specific substance on the electrode is used. As an example, a technique using an antigen-antibody reaction for protein detection is known (see Patent Document 1). When the QCM having such a configuration is used, it is possible to measure a minute mass of a specific measurement target substance. Therefore, if QCM is used for the sensor part of a small analysis system, the mass of the substance to be measured can be measured with high accuracy, and as described above, the structure can be integrated with the analysis system, and the small size can be obtained. The configuration can be maintained.
ところが、QCMは圧電振動子の共振現象を利用しているため、QCM表面に試料を流すための流路を接続する際には、圧電振動子の振動を出来る限り阻害しない配慮が必要であった。通常、圧電振動子を固定する構造を柔軟にし、圧電振動子との固定領域を小さくしている。例えば、圧電振動子の外周のみを接着固定、または細いOリングを圧接して流路の一壁面とするのが一般的である。しかし、圧電振動子を固定する領域が小さいため、固定がわずかでも不十分であると、流路内の試料が流路外へ漏れ出てしまう。そのため、固定を確実にするために固定領域を大きくし、多少の振動減衰および感度低下を許容したり、圧電振動子を固定した後に流路内に実際に流体を流し、固定が完全であるかどうか、漏れがないか確認したりすることが必要であった。
しかしながら、固定領域を大きくすると、振動は確実に減衰し、QCMの感度が低下する。また、流体を流して圧電振動子の固定状態を確認すると、圧電振動子上に設けられた特定物質の捕獲手段が流路内に流した流体に汚染され、固定確認作業の後に行う検出動作の感度が低下してしまうという問題があった。 However, when the fixed region is increased, the vibration is surely attenuated and the sensitivity of the QCM is lowered. Also, when the fixed state of the piezoelectric vibrator is confirmed by flowing a fluid, the capturing means for the specific substance provided on the piezoelectric vibrator is contaminated by the fluid that has flowed into the flow path, and the detection operation performed after the fixing confirmation work is performed. There was a problem that sensitivity was lowered.
そこで、本発明は、流路内に流体を流す固定確認作業が不要で、かつ特定物質捕獲手段の汚染がなく高感度検出が行えるマイクロリアクタを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a microreactor that does not require a fixing confirmation operation for flowing a fluid in a flow path and that can perform high-sensitivity detection without contamination of a specific substance capturing means.
前記目的を達成するために、本発明に係るマイクロリアクタは、流した試料に含有される特定物質を捕獲する特定物質捕獲手段が設けられた測定室を有し、前記特定物質捕獲手段により捕獲した前記特定物質の質量を測定するために用いられるマイクロリアクタであって、前記試料を流す複数の第1の貫通穴を有するモジュール基板と、透明な圧電基板上に検出用電極が形成され、且つ前記検出用電極には前記特定物質捕獲手段が設けられ、しかも前記検出用電極が前記モジュール基板に対向するように配置された圧電振動子と、前記モジュール基板と前記圧電振動子との間に配置され、前記モジュール基板に接合される第1の面と、該第1の面と対向する反対側の面であって、前記圧電振動子と接合して前記圧電振動子を保持する第2の面と、前記第1の面から前記第2の面に貫通する第2の貫通穴とを有するセンサ保持部とからなり、前記センサ保持部は、前記第2の貫通穴を環囲して筒状且つ凸状に形成された筒状土手部と、前記筒状土手部よりも外側に設けられ、凸状に形成された複数のセンサ保持台座とを前記第2の面に有し、前記筒状土手部は、前記検出用電極の周部と接合されることにより、前記圧電振動子の周部を保持するとともに前記第1の貫通穴に連通する前記測定室を形成し、複数の前記センサ保持台座は、前記筒状土手部が前記検出用電極の周部と均一に接合されるように前記圧電振動子を保持する機能と、前記圧電振動子との接合度合いを視認により判定可能とする機能を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a microreactor according to the present invention has a measurement chamber provided with a specific substance capturing means for capturing a specific substance contained in a flowed sample, and is captured by the specific substance capturing means. A microreactor used for measuring a mass of a specific substance, wherein a detection substrate is formed on a module substrate having a plurality of first through holes through which the sample flows and a transparent piezoelectric substrate, and the detection The electrode is provided with the specific substance capturing means, and the detection electrode is disposed so as to face the module substrate, and is disposed between the module substrate and the piezoelectric resonator, A first surface to be bonded to the module substrate, and a second surface opposite to the first surface, the second surface being bonded to the piezoelectric vibrator and holding the piezoelectric vibrator A sensor holding portion having a second through hole penetrating from the first surface to the second surface, and the sensor holding portion is cylindrical and surrounds the second through hole. A cylindrical bank portion formed in a convex shape, and a plurality of sensor holding bases formed in a convex shape provided on the outer side of the cylindrical bank portion on the second surface; The portion is joined to the peripheral portion of the detection electrode to form the measurement chamber that holds the peripheral portion of the piezoelectric vibrator and communicates with the first through hole, and a plurality of the sensor holding bases Has a function of holding the piezoelectric vibrator so that the cylindrical bank portion is uniformly joined to the peripheral portion of the detection electrode, and a function of making it possible to visually determine the degree of joining with the piezoelectric vibrator. It is characterized by having.
また、本発明に係るマイクロリアクタは、基板内に前記第1の貫通穴と連接して前記試料を流す流路を有するとともに、前記モジュール基板の前記検出用電極と対向する位置に新たに形成された第3の貫通穴と嵌合する柱状の凸部を前記基板の表面に有し、前記第3の貫通穴と前記柱状の凸部と嵌合させることにより積重して配置される流路基板を更に有することを特徴とするものである。 In addition, the microreactor according to the present invention has a flow path through which the sample flows in connection with the first through hole in the substrate, and is newly formed at a position facing the detection electrode of the module substrate. A flow path substrate that has a columnar convex portion that fits into the third through hole on the surface of the substrate, and is stacked by being fitted to the third through hole and the columnar convex portion. It is characterized by further having.
また、本発明に係るマイクロリアクタは、前記モジュール基板と前記流路基板との間に配置され、前記第3の貫通穴と前記凸部との嵌合部からの前記試料の液漏れを防止するシート状パッキンを有することを特徴とするものである。 The microreactor according to the present invention is a sheet that is disposed between the module substrate and the flow path substrate, and prevents liquid leakage of the sample from a fitting portion between the third through hole and the convex portion. It has a cylindrical packing.
また、本発明に係るマイクロリアクタは、前記モジュール基板の前記センサ保持部と接合される面に酸化珪素膜を有するとともに、前記センサ保持部がシリコーン樹脂からなり、一方、前記圧電基板が水晶基板からなり、前記モジュール基板と前記センサ保持部と前記水晶基板とがそれぞれシロキサン結合により接合していることを特徴とするものである。 The microreactor according to the present invention has a silicon oxide film on a surface of the module substrate to be joined to the sensor holding portion, and the sensor holding portion is made of a silicone resin, while the piezoelectric substrate is made of a quartz substrate. The module substrate, the sensor holding portion, and the quartz substrate are bonded to each other by a siloxane bond.
また、前記モジュール基板と前記センサ保持部が同一の部材からなる一体成型物であり、一方、前記圧電基板が水晶基板からなり、前記一体成型物の前記センサ保持部と前記水晶基板とがそれぞれシロキサン結合により接合していることを特徴とするものである。 Further, the module substrate and the sensor holding portion are integrally molded products made of the same member, while the piezoelectric substrate is made of a quartz substrate, and the sensor holding portion and the quartz crystal substrate of the integrally molded product are each siloxane. It is characterized by being joined by bonding.
また、本発明に係るマイクロリアクタシステムは、上記のうちのいずれかのマイクロリアクタと、前記検出用電極に接続され、前記圧電振動子の共振周波数の変化を検出することにより前記特定物質捕獲手段が捕獲した前記特定物質の質量を測定する計測手段とを備えることを特徴とするものである。 Further, the microreactor system according to the present invention is connected to any one of the above microreactors and the detection electrode, and is captured by the specific substance capturing means by detecting a change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. And a measuring means for measuring the mass of the specific substance.
本発明のマイクロリアクタ及びマイクロリアクタシステムによると、水晶振動子の固定強度を確認するために流路内に流体を流す確認作業を行う必要がなく、かつ特定物質捕獲手段への汚染がないため高感度の検出が可能となる。また、水晶振動子の固定を確実に行え、かつ水晶振動子の実装時の位置決め精度も向上する。 According to the microreactor and microreactor system of the present invention, it is not necessary to perform a confirmation operation for flowing a fluid into the flow path in order to confirm the fixed strength of the crystal resonator, and there is no contamination to the specific substance capturing means, so that the high sensitivity. Detection is possible. In addition, the crystal unit can be fixed securely, and the positioning accuracy when the crystal unit is mounted is improved.
以下、本発明について図面を参照しつつ詳細に説明する。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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment.
図1に本発明のマイクロリアクタ100の構成を、図2にマイクロリアクタ100の構成要素の構造を示す。なお、図1(a)は本発明のマイクロリアクタ100の平面図であり、図1(b)はA−A’断面図である。また、図2(a)は図1に示す本発明のマイクロリアクタ100を分解したときの分解斜視図であり、図2(b)は同じく分解したときのB−B’断面図を示すものである。
FIG. 1 shows the configuration of the
本発明のマイクロリアクタ100は、流路基板1とセンサモジュール2から構成されている。
The
まず、それぞれの構成体について個別に説明する。 First, each component will be described individually.
流路基板1は、柱状に形成された凸部16と、その構造の内部に形成された2本の微細な流路13a、13bとが設けられている。詳細に説明すると、流入ポート11からセンサ流入ポート12へ至る流路13aと、排出ポート14からセンサ排出ポート15へ至る流路13bが設けられている。また、センサ流入ポート12とセンサ排出ポート15との間に凸部16が設けられている。なお、流路チップ1の外寸は、長さが20〜100[mm]程度、幅が10〜20[mm]程度、厚さが数[mm]程度である。
The
センサモジュール2は、モジュール基板21と、水晶振動子23と、モジュール基板21と水晶振動子23との間にあり、これら各々と接合したセンサ保持部22から構成されている。モジュール基板21は、貫通した穴(第1の貫通穴)211a、(第3の貫通穴)211b、(第1の貫通穴)211cが形成され、センサ保持部22と接合する面に酸化珪素膜を有している。センサ保持部22は、シリコーン樹脂(ポリジメチルシロキサン、以下PDMSと記す。)からなり、貫通穴(第2の貫通穴)221と、貫通穴221を取り囲むように環囲して形成された筒状土手部222、センサ保持台座223を有する。水晶振動子23は検出用電極231、対向電極232が設けられ、さらに検出用電極231上には特定物質捕獲手段233が設けられている。
The
上記の流路基板1の凸部16とセンサモジュール2の穴(第3の貫通穴)211bを嵌合し、流路基板1とセンサモジュール2を一体化すると、マイクロリアクタ100となる。この一体化により、マイクロリアクタ100の内部には流入ポート11から、流路13a、センサ流入ポート12、センサモジュール2の穴211a、水晶振動子23と流路基板1の凸部16との間に形成された測定室10を通過し、センサモジュール2の穴211c、センサ排出ポート15、流路13b、排出ポート14へと至る1本の流路13が形成されることになる。
When the
このため、流入ポート11に試料を流入すると、試料中に含有する特定物質を測定する検出用電極231および検出電極に形成された特定物質捕獲手段233が試料に浸されることになる。なお、この送液を行うには動力源が必要であり、流入ポート11に液体を滴下し、排出ポートに接続した吸引ポンプで吸引送液するか、タンクと流入ポート11の間に加圧ポンプを接続して、タンクから液体を吸入し、流入ポートへと送液する等の方法が選択できる。さらに、センサ流入ポート12と貫通穴211a、センサ排出ポート15と貫通穴211c、凸部16と貫通穴211bとの間での液漏れを防止するため、図3に示すように穴あきのシート状パッキン3をモジュール基板21と流路基板1との間に設置することが望ましい。なお、パッキンはシート状でなくとも、3ヶ所個別にOリングを設置しても同様の効果が期待できる。
Therefore, when the sample flows into the inflow port 11, the
詳しくは後述するが、上記貫通穴221の大きさはモジュール基板21にセンサ保持部22を接合したとき、図1(a)に示されるように第1の貫通穴211a、211cと第3の貫通穴211bが第2の貫通穴221の中に配置可能な大きさであり、流路基板1、モジュール基板21、センサ保持部22、水晶振動子23を順に積重して組み立てると、水晶振動子23、第2の貫通穴221、第3の貫通穴211b、筒状土手部222、凸部16によって囲まれる測定室10が形成され、しかもこの測定室10に試料を流す第1の貫通穴も連通するように形成されている。
As will be described in detail later, the size of the through
また、上記センサ保持台座223は、筒状土手部222の外側の複数箇所に設けられ、凸状の台座となり、筒状土手部222とほぼ同じ高さで形成されているため、水晶振動子23をセンサ保持部22に接合させたとき、筒状土手部222の凸端部が検出用電極231の周部と均一に接合されるように水晶振動子を保持する機能を有している。また、水晶振動子23を構成する水晶基板が透明な基板であるため、この水晶基板とセンサ保持台座223を接合させたとき、後述するように圧電振動子との接合強度度合いを視認観察により判定可能とする機能も有している。
The
また、このセンサ保持台座223は、水晶振動子23を筒状土手部222上に載置して接合する場合、水晶振動子23とセンサ保持部22の材質の特性上、意図しない箇所で水晶振動子23とセンサ保持部22がくっついてしまうことにより、筒状土手部222の凸端部が検出用電極231の周部と均一に接合されずに測定室10から液漏れが生じてしまうようなことを防止するために凸状に形成されている。より具体的には、細い柱状に形成されており、水晶振動子23との接合面積が小さく、水晶振動子23の振動を阻害しないため、より正確な測定が可能である。
Further, when the
また、筒状土手部222も検出用電極231の周りを囲むようにシロキサン結合により小さな接合面積でしっかり接合させることができるため、水晶振動子23の振動を阻害せずに、より正確な測定が可能である。
In addition, since the
なお、センサ保持部22がPDMSのような弾力性や伸展性を有する材質の部材を用いる場合は、その弾力性や伸展性を考慮してセンサ保持台座223の高さや筒状土手部222の高さを決定すればよい。
In addition, when the
また、モジュール基板21は測定室10の一部を形成する役目と測定室10に試料を流出入させるための流出入口を形成する役目を有しているが、その他に、例えば指でつかみ易い大きさに形成しておけば、センサモジュール2のみを流路基板1から取り外して搬送することができ、例えば、測定室10内の洗浄や検出用電極231への特定物質捕獲手段233の形成が流路基板1から取り外した状態で容易に実施可能である。
The
また、流路基板1は本例の場合、流路長を拡大されるために組み込んだものであり、第3の貫通穴211bを形成せず、単にモジュール基板21、センサ保持部22、水晶振動子23からなるセンサモジュールのみでマイクロリアクタを構成可能である。また、例えば、モジュール基板21とセンサ保持部22を同一の部材からなる一体成型物とすれば、図4に示すようなセンサモジュールのみで構成されたマイクロリアクタ100’も形成可能である。
Further, in the case of this example, the
なお、本発明は水晶基板及び水晶振動子に拘るものではなく、透明性を有する圧電基板からなる圧電振動子であっても構成可能である。 Note that the present invention is not limited to the quartz substrate and the quartz vibrator, and can be configured even by a piezoelectric vibrator made of a transparent piezoelectric substrate.
また、図5に示すように、以上のように構成されたマイクロリアクタ100、100‘の検出用電極231に、水晶振動子23の共振周波数の変化を検出することにより特定物質捕獲手段233が捕獲した特定物質の質量を測定する計測手段300を接続することにより本発明のマイクロリアクタシステム1000を構成可能である。
Further, as shown in FIG. 5, the specific substance capturing means 233 captures the
次に、センサモジュール2の製造方法について述べる。モジュール基板21は、樹脂を射出成形し、穴211a、211b、211cを有する板を形成する。その後、成形板に酸化珪素をスパッタして、板表面に酸化珪素膜を形成する。水晶振動子23は、ATカット水晶板両面を金で蒸着もしくはスパッタして、検出用電極231、対向電極232および各電極への配線を作成して作製する。
Next, a method for manufacturing the
次に、センサ保持部22の製造方法について説明する。シリコンウェハ上に、レジストを塗布、フォトリソグラフィ技術を用いて、パターニングすると、シリコンウェハ上にレジストで微細な構造が形成される。この上に、フッ素樹脂膜を形成した後PDMSを流し、PDMSを加熱硬化させる。その後、PDMSに紫外線を照射し、PDMS表面を活性化させ、モジュール基板21の酸化珪素膜とシロキサン結合により直接接合させる。PDMSとシリコンウェハを剥離し、PDMSの剥離面に、水晶振動子23の位置が所定の位置になるように位置決めし、その上から紫外線照射し、PDMSと水晶基板とのシロキサン結合を利用して接合し、センサモジュール2を作製する。
Next, a method for manufacturing the
このときの水晶振動子23とセンサ保持部22の接合時に、相互の位置決めや接合強度、即ち接合の不良等をセンサ保持台座223の視認観察により検知することができる。詳細に説明すると、まず、センサ保持部22に水もしくはエタノールを滴下した後、センサ保持部22の筒状土手部222とセンサ保持台座223の上に水晶振動子23を静置する。この時、筒状土手部222、センサ保持台座223と水晶振動子23との間には水もしくはエタノールが存在するため、水晶振動子23を面内で移動することができる。
At the time of joining the
上面からの画像を観察して、水晶振動子23の端部とセンサ保持台座223との相対位置が所定の位置になるように水晶振動子23を位置決めし、水晶振動子23を加圧する。加圧すると、水もしくはエタノールが周囲に押しやられ、水晶振動子23と筒状土手部222、センサ保持台座223とが直接接する。このまま、紫外線を照射すると、水晶振動子23と筒状土手部222、センサ保持台座223とが接合される。
The image from the upper surface is observed, the
接合後、水晶振動子23の上面からセンサ保持台座223との接合面を観察する。設計通りに接合されているとセンサ保持台座223の端面はくっきりと明確に観察できるが、接合が不十分であれば端面はぼやけている。筒状土手部222の外周に配された複数のセンサ保持台座223全てが接合されていれば、センサ保持台座223とほぼ同じ高さの筒状土手部222と水晶振動子23とが並行であることから、筒状土手部222と水晶振動子23とが接合されていることを確認できる。このため、筒状土手部222の外周全てを確認せずとも、接合状況を確認することが可能となる。
After bonding, the bonding surface with the
なお、ここでは、製造過程の一例を挙げたが、モジュール基板を形成した樹脂は、アクリルやポリカーボネート、環状オレフィン・コポリマー等を用いることができ、できれば酸化珪素膜との剥離強度を大きくでき、耐熱・耐薬品性に強いことが望ましい。 Although an example of the manufacturing process is given here, the resin forming the module substrate can be acrylic, polycarbonate, cyclic olefin copolymer, etc. If possible, the peel strength from the silicon oxide film can be increased, and the heat resistance・ It is desirable to have high chemical resistance.
次に、検出用電極231上に設置する特定物質捕獲手段233の形成方法について述べる。ここでは、一例として、自己組織化膜(Self−assembled monolayer、以下SAM)に抗体を固定する作成方法を示す。まず検出用電極231に純水を滴下、洗浄した後、SAM試薬(カルボキシル基末端ジスルフィド型)を滴下し、検出用電極231上にSAMを形成し、リン酸バッファで洗浄する。
Next, a method of forming the specific
次に、ヒドロキシこはく酸イミドを滴下し、SAMを活性化し、再びリン酸バッファで洗浄する。その後、リン酸バッファに固定化する抗体を混合して滴下し、SAMに抗体を固定化する。ここでは、水晶振動子23に直接特定物質捕獲手段233を形成したが、センサモジュール2の構成でも、検出用電極231上は空隙があるため、同様の手段で形成可能である。形成したのち、センサモジュール2と流路基板1とを嵌合し、一体化した後、検出動作を行うことができるため、検出に利用する流路13を汚染することなく、特定物質捕獲手段233を形成することができる。
Next, hydroxysuccinimide is added dropwise to activate the SAM and again wash with phosphate buffer. Thereafter, the antibody to be immobilized on the phosphate buffer is mixed and added dropwise to immobilize the antibody on the SAM. Here, the specific substance capturing means 233 is formed directly on the
マイクロリアクタ100内を流れる試料に対して、特定の物質のみを検出する過程について述べる。ここでは、一例として生体高分子、特に蛋白質の検出について述べる。
A process for detecting only a specific substance from a sample flowing in the
マイクロリアクタ100の流入ポート11に試料を流入する。試料は流入ポート11から流路13を経て、測定室10内に設けられた水晶振動子23上の特定物質捕獲手段233が試料で浸される。このとき、特定物質捕獲手段233の抗体が、試料に含有する特定の抗原を捕獲固定し、検出用電極231に付着する質量が増加するため、水晶振動子23の共振周波数が変化する。この変化を水晶振動子23に接続された周波数カウンター5が測定し、捕獲された物質の質量を測定することができる。なお、水晶振動子23は周囲の温度によっても共振周波数が変化するため、温度を均一に保つ保温機構内にマイクロリアクタ100を設置するのが望ましい。
A sample flows into the inflow port 11 of the
以上により、水晶振動子の固定強度を確認するために流路内に流体を流す確認作業することなく、かつ特定物質捕獲手段への汚染がないため高感度検出を行うことが可能となる。また、水晶振動子の固定を確実に行え、かつ水晶振動子の実装時の位置決め精度も向上するため、検出感度の高精度が維持できる。 As described above, high-sensitivity detection can be performed without confirming the flow of the fluid into the flow path in order to confirm the fixed strength of the crystal unit and because there is no contamination of the specific substance capturing means. In addition, since the crystal unit can be securely fixed and the positioning accuracy when the crystal unit is mounted is improved, high detection sensitivity can be maintained.
100、100’ マイクロリアクタ
1 流路基板
2 センサモジュール
3 シート状パッキン
10 測定室
11 流入ポート
12 センサ流入ポート
13 流路
14 排出ポート
15 センサ排出ポート
16 凸部
21 モジュール基板
211a、211c 貫通穴(第1の貫通穴)
211b 貫通穴(第3の貫通穴)
22 センサ保持部
221 貫通穴(第2の貫通穴)
222 筒状土手部
223 センサ保持台座
23 水晶振動子
231 検出用電極
232 対向電極
233 特定物質捕獲手段
300 計測手段
1000 マイクロリアクタシステム
100, 100 ′
211b Through hole (third through hole)
22
222
Claims (6)
前記試料を流す複数の第1の貫通穴を有するモジュール基板と、
透明な圧電基板上に検出用電極が形成され、且つ前記検出用電極には前記特定物質捕獲手段が設けられ、しかも前記検出用電極が前記モジュール基板に対向するように配置された圧電振動子と、
前記モジュール基板と前記圧電振動子との間に配置され、前記モジュール基板に接合される第1の面と、該第1の面と対向する反対側の面であって、前記圧電振動子と接合して前記圧電振動子を保持する第2の面と、前記第1の面から前記第2の面に貫通する第2の貫通穴とを有するセンサ保持部と、からなり、
前記センサ保持部は、前記第2の貫通穴を環囲して筒状且つ凸状に形成された筒状土手部と、前記筒状土手部よりも外側に設けられ、凸状に形成された複数のセンサ保持台座とを前記第2の面に有し、
前記筒状土手部は、前記検出用電極の周部と接合されることにより、前記圧電振動子の周部を保持するとともに前記第1の貫通穴に連通する前記測定室を形成し、
複数の前記センサ保持台座は、前記筒状土手部が前記検出用電極の周部と均一に接合されるように前記圧電振動子を保持する機能と、前記圧電振動子との接合度合いを視認により判定可能とする機能を有することを特徴とするマイクロリアクタ。 A microreactor having a measurement chamber provided with a specific substance capturing means for capturing a specific substance contained in a flowed sample, and used for measuring a mass of the specific substance captured by the specific substance capturing means. ,
A module substrate having a plurality of first through holes for flowing the sample;
A piezoelectric vibrator in which a detection electrode is formed on a transparent piezoelectric substrate, the specific electrode capturing means is provided on the detection electrode, and the detection electrode is disposed so as to face the module substrate; ,
A first surface that is disposed between the module substrate and the piezoelectric vibrator and is bonded to the module board; and a surface opposite to the first surface, the first surface being bonded to the piezoelectric vibrator. And a sensor holding part having a second surface for holding the piezoelectric vibrator, and a second through hole penetrating from the first surface to the second surface,
The sensor holding portion is provided in a cylindrical shape that is formed in a cylindrical shape and a convex shape surrounding the second through hole, and on the outer side of the cylindrical bank portion, and is formed in a convex shape. A plurality of sensor holding bases on the second surface;
The cylindrical bank portion is joined to the peripheral portion of the detection electrode to form the measurement chamber that holds the peripheral portion of the piezoelectric vibrator and communicates with the first through hole,
The plurality of sensor holding pedestals can visually recognize the function of holding the piezoelectric vibrator so that the cylindrical bank portion is uniformly joined to the peripheral portion of the detection electrode and the degree of joining with the piezoelectric vibrator. A microreactor having a function of enabling determination.
前記検出用電極に接続され、前記圧電振動子の共振周波数の変化を検出することにより前記特定物質捕獲手段が捕獲した前記特定物質の質量を測定する計測手段と、を備えることを特徴とするマイクロリアクタシステム。 A microreactor according to any one of claims 1 to 5;
A microreactor connected to the detection electrode and measuring means for measuring a mass of the specific substance captured by the specific substance capture means by detecting a change in a resonance frequency of the piezoelectric vibrator. system.
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