JP5692164B2 - マイクロチップへの試薬供給方法及びマイクロチップへの試薬供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、微量の試薬の分離、合成、抽出、分析などに使用されるマイクロチップへの試薬供給方法及び該マイクロチップへ試薬を供給するための試薬供給装置に関する。

近年、例えばシリコン、シリコーン、ガラスなどよりなる小さな基板上に、半導体微細加工の技術によってマイクロスケールの分析用チャネルなどを形成したマイクロチップよりなるマイクロリアクタを用いて微量の試薬の分離、合成、抽出、分析などが行われている（マイクロチップおよびその製造については例えば特許文献１、特許文献２等参照）。
マイクロチップでは、マイクロチャンネルとも呼ばれる流路に、試薬が配置された反応領域など、各種機能を有する領域を設けることにより、様々な用途に適したチップを構成できる。マイクロチップの用途としては、遺伝子解析、臨床診断、薬物スクリーニングなどの化学、生化学、薬学、医学、獣医学の分野における分析、あるいは、化合物の合成、環境計測などが代表的である。

上記したマイクロチップは、典型的には一対の基板が対向して接着された構造を有し、少なくとも１つの上記基板の表面に微細な流路（例えば、幅１０〜数１００μｍ、深さ１０〜数１００μｍ程度）が形成されている。これまでマイクロチップには、製造が容易であり、光学的な検出も可能であることから、主にガラス基板が用いられている。また、最近では、軽量でありながらガラス基板に比べて破損しにくく、かつ、安価な、樹脂基板を用いたマイクロチップの開発が進められている。

医学分野において、臨床検査等で免疫反応などの分子間相互作用を利用した測定（表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）測定技術、水晶発振子マイクロバランス（ＱＣＭ）測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術など）に使用されるマイクロチップにおいては、例えば、流路内に予め抗体が固定される。そして流路内に抗原を含む試薬を流通させることにより発生する抗体抗原反応に関する測定が、当該マイクロチップを用いて行われる。
図９（ａ）は、マイクロチップ１０の模式図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図９（ａ）に示すように、マイクロチップ１０は、一対の基板（第１のマイクロチップ基板１１、第２のマイクロチップ基板１２）が対向して接合された構造である。マイクロチップ１０には、流入口１３ａと排出口１３ｂを有する、例えば、幅１０〜数１００μｍ、深さ１０〜数１００μｍ程度の微細な流路１４が形成されている。具体的には、図９（ｂ）に示すように、第１のマイクロチップ基板１１に形成された微細な溝部と第２のマイクロチップ基板１２表面とにより上記流路１４が構成される。流路内には金属薄膜１５が設置される。金属薄膜１５は流路内の第２のマイクロチップ基板１２の表面（すなわち、第１および第２のマイクロチップ基板１１，１２の接合面）上に設けられる。金属薄膜１５はクロム（Ｃｒ）薄膜上に金（Ａｕ）薄膜が積層された構造を有する。

マイクロチップの流路１４内への抗体の固定は、例えば、以下のように行われる。
図１０（ａ）に示すように、マイクロチップ１０の流入口１３ａに試薬溶液注入管１０１がセットされる。同様に、マイクロチップ１０の排出口１３ｂには試薬溶液排出管１０２がセットされる。試薬溶液注入管１０１、試薬溶液排出管１０２の先端にはジョイント１０３が設けられており、各ジョイント１０３が流入口１３ａ、排出口１３ｂと接続される。

試薬溶液注入管１０１からりん酸緩衝生理食塩水（Phosphate buffered saline, 以下、ＰＢＳと呼称する）をマイクロチップ１０の流路１４に注入し、当該流路１４を洗浄する。流路１４を通過したＰＢＳは、流路１４の排出口１３ｂと接続された試薬溶液排出管１０２により外部へ排出される。

次に、図１０（ｂ）に示すように、試薬溶液注入管１０１からＳＡＭ形成用液（例えば、アルカンチオール含有溶液）をマイクロチップ１０の流路１４に注入する。アルカンチオール含有溶液中のアルカンチオールは上記したＡｕ薄膜と反応し、当該Ａｕ薄膜上に自己組織化膜（Self-Assembled Monolayer：ＳＡＭ膜１６）が形成される。なお、ＳＡＭ膜形成に寄与しなかったアルカンチオール含有溶液は、試薬溶液排出管１０２により外部へ排出される。
次に、図１０（ｃ）に示すように、試薬溶液注入管１０１からＰＢＳをマイクロチップ１０の流路１４に注入し、流路１４に残留するアルカンチオール含有溶液を除去する。流路１４を通過したＰＢＳは、試薬溶液排出管１０２により外部へ排出される

次に、図１１（ｄ）に示すように、試薬溶液注入管１０１から抗体含有溶液をマイクロチップ１０の流路１４に注入する。抗体含有溶液中の抗体は、アルカンチオールのＳＡＭ膜１６と反応して化学的に結合し、前記ＳＡＭ膜１６上に固定される。すなわち、金属薄膜１５上に抗体Ｉｇが固定される。
なお、ＳＡＭ膜１６に固定された抗体Ｉｇ表面に固定されていない抗体が残留していたり、流路１４のＳＡＭ膜１６以外の領域に抗体が残留していたりするので、図１１（ｅ）に示すように、試薬溶液注入管１０１からＰＢＳをマイクロチップ１０の流路１４に注入し、このような残留した抗体をＰＢＳによりパージする。残留抗体を含むＰＢＳは、流路１４の排出口１３ｂと接続された試薬溶液排出管１０２により外部へ排出される。

なお、抗体は空気と接触すると失活するものが多い。よって、空気と接触しないように、ＰＢＳによる残留抗体のパージが終わった流路１４内は、図１１（ｆ）に示すようにＰＢＳを充填し、マイクロチップ１０の流入口１３ａ、排出口１３ｂはパラフィンフィルム等の封止材１０４でシールしておく。

特開２００６−１８７７３０号公報 特許第３７１４３３８号公報

図９（ｂ）に示すように、マイクロチップ１０の流入口１３ａ、排出口１３ｂ付近の流路形状は直角形状になっていることが多い。このような流路１４に対し抗体含有溶液を流通させると流路１４を流れる抗体含有溶液は乱流となる。この乱流の影響により、図１２に示すように、抗体含有溶液中の抗体とアルカンチオールのＳＡＭ膜１６との接触が乱れ、抗体とＳＡＭ膜１６との反応が阻害され、ＳＡＭ膜１６上に抗体を固定し難くなる。

また、図１３に示すように、マイクロチップ１０の流路１４から試薬溶液注入管１０１、試薬溶液排出管１０２を離脱させる際に、流入口１３ａ、排出口１３ｂから試薬溶液注入管１０１、試薬溶液排出管１０２の先端に設けられているジョイント１０３を外すと、流入口１３ａ、排出口１３ｂにおいてバブルが発生しやすい。

同様に、流路１４内に固定した抗体に対して抗原を含む試薬を流通させるのに先立ち、マイクロチップ１０の流入口１３ａ、排出口１３ｂをシールしているパラフィンフィルム等の封止材１０４を除去する際においても、図１４に示すように、流入口１３ａ、排出口１３ｂにおいてバブルが発生しやすい。
また、流路１４に抗原を含む試薬を流通させるため、マイクロチップ流路１４に試薬溶液注入管１０１、試薬溶液排出管１０２を着装させる際に、流入口１３ａ、排出口１３ｂから試薬溶液注入管１０１、試薬溶液排出管１０２の先端に設けられているジョイントを接続する場合においても、流入口１３ａ、排出口１３ｂにおいてバブルが発生しやすい。

流路１４内にバブルが発生し、流路１４から試薬溶液等を排出する際に上記バブルが流路１４内を移動すると、バブルと抗体との接触が起こる。その場合、抗体は空気と接触することになるので、抗体によっては失活する。
すなわち、従来のマイクロチップ１０を用いて、流路１４内に抗体含有溶液を流通させて当該流路１４内に抗体を固定する場合、流路１４で発生する乱流の影響により、前記流路１４内に抗体を固定し難いという問題が発生する。
また、試薬を流路１４内に流通させるために試薬溶液注入管１０１、排出管１０２を着脱する場合や、マイクロチップ１０を一時的に保管するために流路１４の流入口１３ａ、排出口１３ｂをシールする封止材１０４を除去する際、流路１４内でバブルが発生しやすく、流路１４内に抗体を固定している場合は抗体が失活するという問題が発生する。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、嫌気性の抗体を固定する試薬配置領域を有するマイクロチップにおいて、当該試薬配置領域に殆ど空気と接触させることなく、また、ばらつき無く安定に嫌気性抗体等の嫌気性試薬を供給することが可能なマイクロチップへの試薬供給方法を提供することである。
また、上記マイクロチップの試薬配置領域に対して、殆ど空気と接触させることなく嫌気性抗体等の嫌気性試薬を供給することが可能なマイクロチップへ試薬供給装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明においては、内部に試薬配置領域を有する空間として流路が形成され該流路に連通する流入口と排出口を有するマイクロチップにおいて、流入口、排出口を自己修復性機能を有するシリコーンゲルにより気密に閉塞した。
そして、先端部が針状に形成され流体放出口となる開口を有する流体放出手段と、この流体放出手段と同様な形状を有する流体回収手段を、上記流入口、排出口に設けられたシリコーンゲルをそれぞれ貫通させて、上記試薬配置領域を有する空間に進入させ、上記試薬配置領域である流路に、嫌気性抗体等の試薬を上記流体放出手段の開口から供給し、また、該流路に供給された試薬を上記流体改出手段の開口から回収するようにした。
これにより、殆ど空気と接触させることなく、嫌気性抗体等の試薬を試薬配置領域に供給したり該領域から試薬を回収することができる。
なお、シリコーンゲルは金型では成型しにくいので、後述するように例えば流入口、排出口の周辺部等に凹部（段差部）を形成し、シリコーンゲルをこの凹部（段差部）に流し込んで流入口、排出口を閉塞するようにしてもよい。この場合には、シリコーンゲルを流し込んで流出口、排出口を閉塞する際、シリコーンゲルが上記流路内に流入しないように、例えば薄板の部材により上記流入口、排出口を閉塞しておくのが望ましい。
上記薄板の部材は、上記流体放出手段と流体回収手段が容易に貫通可能な厚さにしておくことが望ましく、例えば、上記流入口、排出口を形成する際、マイクロチップを構成する部材と一体の薄板の部材で、上記流入口、排出口を覆うようにしてもよい。
また、上記マイクロチップに試薬を供給する試薬供給装置を、上記流体放出手段と流体回収手段と、この流体放出手段と流体回収手段を、上記自己修復性機能を有するシリコーンゲルを貫通して試薬配置領域を有する空間に進入させ、また、該空間から離脱させる手段とから構成する。
試薬供給装置を上記構成とすることにより、殆ど空気と接触させることなく、また、ばらつき無く安定に嫌気性抗体等の試薬を上記マイクロチップの試薬配置領域に供給したり、該領域から回収することができる。
すなわち、本発明は前記課題を次のように解決する。
（１）内部に試薬配置領域を有する空間として流路が形成され、流路の開口部である流入口、排出口を有し、該流入口、排出口が自己修復性機能を有するシリコーンゲルにより気密に閉塞されたマイクロチップへの試薬供給を以下のように行う。
第１の工程：先端部が針状に形成され流体放出口となる開口を有する流体放出手段と、先端部が針状に形成され流体回収口となる開口を有する流体回収手段を、上記流入口、排出口に設けられたシリコーンゲルをそれぞれ貫通させて上記試薬配置領域を有する空間に進入させ、上記流体放出手段と流体回収手段の上記開口を上記試薬配置領域を有する空間に連通させる。
第２の工程：上記流体放出手段から試薬を注入するとともに、上記流体回収手段から試薬を排出させることにり、試薬を上記試薬配置領域の空間に供給する。
第３の工程：試薬の供給後、上記流体放出手段と流体回収手段を上記シリコーンゲルから離脱させる。
そして、上記流体放出手段から、マイクロチップの試薬配置領域を有する流路に対して複数種類の試薬を順次注入し、上記流体回収手段により、上記流路中に順次注入された試薬を順次排出する。
また、上記複数種類の試薬には上記試薬配置領域に固定される嫌気性抗体含有溶液が含まれ、上記試薬は、該試薬の液面レベルが、上記試薬配置領域に固定される嫌気性抗体を完全に浸漬する高さとなるように注入される。
（２）内部に試薬配置領域を有する空間として流路が形成され、流路の開口部である流入口、排出口を有し、該流入口、排出口が自己修復性機能を有するシリコーンゲルにより気密に閉塞されたマイクロチップの上記流路に対して試薬を供給する試薬供給装置を以下のように構成する。
上記流路に対して試薬を放出する流体放出手段と、上記流路中の試薬を排出する流体回収手段と、上記流体放出手段及び流体回収手段の動作を制御する制御手段とを設ける。該流体放出手段および流体回収手段はいずれも中空筒状部材からなり、当該中空状部材の先端部は閉鎖され、該先端部は針状に形成され、上記中空筒状部材の内部空洞と連通する開口部が上記中空筒状部材の円筒部側面に設けられている。
上記流体放出手段および上記流体回収手段は、それぞれ、上記マイクチップの流入口と排出口となる開口を閉塞する自己修復性機能を有するシリコーンゲルを貫通し、上記流体放出手段および上記流体回収手段のそれぞれの開口が上記空間に連通するように上記空間へ進入し、かつ、該空間から離脱されるように構成される。
また、上記制御手段の指令に基づき、上記流体回収手段は、マイクロチップの試薬配置領域を有する流路に対して上記流入口から複数種類の試薬を順次注入し、上記制御手段の指令に基づき、上記流体回収手段は、上記排出口から上記流路中に順次注入された試薬を排出する。
上記複数種類の試薬には上記試薬配置領域に固定される嫌気性抗体含有溶液が含まれ、上記制御手段の指令に基づき、上記流体放出手段の開口部および流体回収手段の開口部は互いに対向するように配置され、上記流体回収手段の開口部の下端の位置は、上記流路に供給される試薬の液面レベルが上記試薬配置領域に固定される嫌気性抗体を完全に浸漬する高さとなるように設定されている。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）内部に試薬配置領域を有する空間として流路が形成され、該流路に連通する流入口、排出口を有するマイクロチップにおいて、流入口、排出口を自己修復性機能を有するシリコーンゲルにより気密に閉塞したので、先端部が針状に形成され流体放出口となる開口を有する流体放出手段と流体回収手段を、上記流入口、排出口に設けられたシリコーンゲルをそれぞれ貫通させて上記試薬配置領域を有する空間に進入させることにより、殆ど空気と接触させることなく、嫌気性抗体等の嫌気性試薬を試薬配置領域に供給したり、該領域から試薬を回収することができる。
また、従来例のように試薬溶液注入管、試薬溶液排出管を装着する必要がないので、流路内にバブルが発生するのを防ぐことができる。
（２）上記流入口、排出口を閉塞するシリコーンゲルは自己修復性機能を有し、力が印加されると変形し、力の印加を解除すると力の印加前の形状に戻る性質があるので、流体放出手段、流体回収手段がシリコーンゲルを貫通して試薬配置領域に進入した場合においても、シリコーンゲルと流体放出手段、流体回収手段との接触部における密着性が良好であり、この接触部から外部の空気が閉塞空間である試薬配置領域に進入するのを防ぐことができる。
（３）上記流路中に順次注入する試薬に嫌気性抗体含有溶液が含まれる場合において、試薬の液面レベルが、試薬配置領域に固定される嫌気性抗体を完全に浸漬する高さとなるように注入することにより、上記嫌気性抗体が空気に接触するのを防ぐことができる。
（４）流入口と排出口となる開口が自己修復性機能を有するシリコーンゲルで閉塞されたマイクロチップへの試薬供給装置として、中空筒状部材からなり先端部が閉鎖され、先端部は針状に形成され上記中空筒状部材の内部空洞と連通する開口部が上記中空筒状部材の円筒部側面に設けられた流体放出手段と、該流体放出手段と同様の形状の流体回収手段を有し、該流体放出手段と流体回収手段が、上記シリコーンゲルを貫通して、マイクロチップの上記試薬配置領域を有する空間へ進入し、かつ、該空間から離脱されるように構成された試薬供給装置を用いることにより、殆ど空気と接触させることなく、また、ばらつき無く安定に嫌気性抗体等の嫌気性試薬を上記マイクロチップの試薬配置領域に供給したり、該領域から試薬を回収することができる。
（５）上記（４）において、上記流体放出手段の開口部および流体回収手段の開口部を互いに対向するように配置することにより、流体放出手段から供給される試薬は、マイクロチップ内の流路をスムースに流れて流体回収手段の開口部から回収され、流路に流れる試薬が乱流になるのを抑制することができる。
また、上記流体回収手段の開口部の下端の位置を、上記流路に供給される試薬の液面レベルが上記試薬配置領域に固定される嫌気性抗体を完全に浸漬する高さとなるように設定することより、上記嫌気性抗体が空気に接触するのを防ぐことができる。

本発明の実施例のマイクロチップの構成を示す図である。 本発明の実施例のマイクロチップの製造方法を説明する図（１）である。 本発明の実施例のマイクロチップの製造方法を説明する図（２）である。 本発明の実施例のマイクロチップの流路内に嫌気性試薬を供給する試薬供給装置の構成例を示す図である。 図４に示す流体放出手段、流体回収手段の拡大図である。 本発明においてマイクロチップ流路内への抗体の固定手順を説明する図（１）である。 本発明においてマイクロチップ流路内への抗体の固定手順を説明する図（２）である。 本発明においてマイクロチップ流路内への抗体の固定手順を説明する図（３）である。 マイクロチップの構成を示す模式図及び断面図である。 従来のマイクロチップにおいて流路内への抗体の固定手順を説明する図（１）である。 従来のマイクロチップにおいて流路内への抗体の固定手順を説明する図（２）である。 乱流の影響により抗体含有溶液中の抗体とＳＡＭ膜との接触が乱れる様子を説明する図である。 試薬溶液注入管、試薬溶液排出管を離脱させる際にバブルが発生する様子を説明する図である。 流入口、排出口をシールしている封止材を除去する際にバブルが発生する様子を説明する図である。

図１に本発明の試薬配置領域を有するマイクロチップの構成例を示す。
図１（ａ）は本発明に係るマイクロチップの外観図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図１に示すように、本発明のマイクロチップ１０は、一対の基板（第１のマイクロチップ基板１１、第２のマイクロチップ基板１２）が対向して接合された構造である。第１のマイクロチップ基板１１は、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン：Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）などからなるシリコーン樹脂基板であり、第２のマイクロチップ基板１２はガラス基板である。
マイクロチップ１０には、流入口１３ａと排出口１３ｂを有する、例えば幅１０〜数１００μｍ、深さ１０〜数１００μｍ程度の微細な流路１４が形成されている。具体的には、第１のマイクロチップ基板１１に形成された微細な溝部と第２のマイクロチップ基板１２表面とにより、上記流路１４が構成される。流路１４内には金属薄膜１５が設置される。金属薄膜１５は流路１４内の第２のマイクロチップ基板１２の表面（すなわち、第１および第２のマイクロチップ基板１１，１２の接合面）上に設けられる。金属薄膜１５はクロム（Ｃｒ）薄膜上に金（Ａｕ）薄膜が積層された構造を有する。

本発明のマイクロチップは、更に、流路１４の流入口１３ａ、排出口１３ｂが、厚み１００μｍ以下の薄板部１１ａにより閉塞され、更に第１のマイクロチップ基板１１の上面に自己修復性封止材１７が設けられた構造を有する。自己修復性封止材１７としては、力が印加されると変形し、力の印加を解除すると力の印加前の形状に戻るものを用いる。例えば、粘着性ゲルであるシリコーンゲルを採用する。
今回、シリコーンゲルとしては、信越シリコーン社製のシリコーン粘着剤Ｘ−４０−３３３１−２を使用した。なお、以下では、上記自己修復性封止材１７により流入口１３ａ、排出口１３ｂが閉塞されたものを、マイクロチップ１０と呼ぶこことする。

以下、図２、図３を用いて、本発明のマイクロチップの製造例について、説明する。
第１のマイクロチップ基板１１は、例えば、信越シリコーン社製のシリコーン樹脂Ｘ−３２からなるシリコーン樹脂基板であり、第２のマイクロチップ基板１２はガラス基板である。
図２（ａ）に示すように、まずシリコーン樹脂（Ｘ−３２）が第１の金型７１および第２の金型７２により成形され、第１のマイクロチップ基板１１が形成される。
次に、図２（ｂ）に示すように、シリコーン樹脂７３が固化後、第２の金型７２が取り外される。

次に、図２（ｃ）に示すように、シリコーン樹脂７３の上面に構成された段差部１１ｂに粘着性ゲル（例えば上記信越シリコーン社製Ｘ−４０−３３３１−２）１７が流し込まれる。その後、熱成形により、粘着性ゲル１７とシリコーン樹脂７３（例えば上記信越シリコーン製Ｘ−３２）とが一体化される。
粘着性ゲルは接着性が強く、金型を用いた場合、金型と粘着性ゲルとが接着されて当該金型を取り外すことができない。すなわち、金型を用いた射出成形を行うことが難しい。
よって、今回は金型の代わりに、シリコーン樹脂基板７３そのものを使用することにより、粘着性ゲルを成形した。

次に、図３（ｄ）に示すように、熱成形により、粘着性ゲル１７とシリコーン樹脂７３とが一体化後、第１の金型７１が取り外され、上部に粘着性ゲル（シリコーンゲル）からなる自己修復性封止材１７が設けられた第１のマイクロチップ基板１１が得られる。
次いで、図３（ｅ）に示すように、上部に自己修復性封止材１７が設けられた第１のマイクロチップ基板１１とガラス基板である第２のマイクロチップ基板１２とを接合することにより、図３（ｆ）（図１（ｂ））に示すように、本発明のマイクロチップ１０を得る。
第１のマイクロチップ基板１１と第２のマイクロチップ基板１２との接合は、例えば、特許文献２に示されているように、両マイクロチップ基板の接合面に波長２２０ｎｍ以下の紫外線（例えば、キセノンエキシマランプから放出される中心波長１７２ｎｍの紫外線）を照射して、紫外線が照射された接合面同士を密着させることにより行われる。

すなわち、微細な溝部が形成された第１のマイクロチップ基板１１の上部に設けた段差部１１ｂに自己修復性封止材１７を配置して一体化し、当該一体化された第１のマイクロチップ基板１１と第２のマイクロチップ基板１２とを接合して内部に流路１４が構成されたマイクロチップ１０を形成して、本発明のマイクロチップを得る。
なお、図１（ｂ）に示す本発明のマイクロチップにおいて、流路１４の流入口１３ａ、排出口１３ｂが厚み１００μｍ以下の薄板部１１ａにより閉塞された構造である理由は、図２（ｃ）において、シリコーン樹脂表面上面に設けられた段差部１１ｂに粘着性ゲル（Ｘ−４０−３３３１−２）を流し込む際、薄板部１１ａが無いと、流路１４（流路となる空間）に粘着性ゲル（自己修復性封止材１７）が流入してしまうためである。

後で示すように、試薬供給装置の注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段を自己修復性封止材１７を貫通させて試薬配置領域に進入させる場合、薄板部１１ａは厚みが１００μｍ以下と薄いので、注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段は、容易に薄板部を貫通することができる。
図１に示す本発明のマイクロチップにおいて、嫌気性抗体等の嫌気性試薬を配置することが可能な試薬配置領域は流路内空間であり、より具体的には流路１４内に設置されるのは金属薄膜１５の領域である。

上記したように、本発明のマイクロチップ１０は、流路１４の流入口１３ａ、排出口１３ｂが、例えばシリコーンゲルからなる自己修復性封止材１７により封止されている構造である。すなわち、本発明のマイクロチップ１０は、自己修復性封止材１７により、試薬配置領域（流路内空間）が閉塞された構造である。よって、閉塞空間内への外部からの空気の流入を防止することが可能である。
また、後に示す試薬供給装置の注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段がマイクロチップの薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通して試薬配置領域に進入した場合においても、自己修復性封止材１７は力が印加されると変形し、力の印加を解除すると力の印加前の形状に戻る性質があるので、当該自己修復性封止材１７と注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段との接触部における密着性が良好であり、この接触部から外部の空気は閉塞空間である試薬配置領域に殆ど進入しない。

また、後に示す試薬供給装置の注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段がマイクロチップの薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通後、再び離脱しても、自己修復性封止材１７は力が印加されると変形し、力の印加を解除すると力の印加前の形状に戻る性質があるので、前記自己修復性封止材１７を貫通、離脱する注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段により前記自己修復性封止材１７に生じる孔も速やかに閉塞される。よって、注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段が自己修復性封止材１７を離脱後も閉塞空間である試薬配置領域への外部からの空気の流入を防止することが可能である。

よって、後に示す試薬供給装置の注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段を用いて、嫌気性抗体等の嫌気性試薬を試薬配置領域に固定する際、上記注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段を用いて閉塞空間である試薬配置領域内部に残留する空気を試薬溶液等でパージすることにより、殆ど空気と接触させることなく嫌気性抗体等の嫌気性試薬を試薬配置領域に配置することが可能となる。

次に、本発明のマイクロチップ１０の試薬配置領域に対して、殆ど空気と接触させることなく嫌気性抗体等の嫌気性試薬を供給するための試薬供給装置の実施例について説明する。
図４、図５に、図１（ａ）のマイクロチップ１０の流路１４内に嫌気性試薬（ここでは、嫌気性抗体を例に取る）を供給する試薬供給装置の構成ブロック図の例を示す。図４に示す試薬供給装置は、試薬注入機構４０、試験体保持機構２０、試薬回収機構５０、制御部６０からなる。図５は、後で示す注射針状流体放出手段２１、注射針状流体回収手段２２の理解を容易にするための拡大図である。

Ｉ．試薬注入機構
図４に示すように、試薬注入機構４０には、注射針状流体放出手段２１、流体放出手段駆動機構２３、ジョイント２８ｂ、試薬溶液注入管２６、ジョイント２８ａ、温度制御部３１、制御バルブ４２、試薬貯蔵部４１が含まれる。
注射針状流体放出手段２１は、マイクロチップ１０の流路１４の流入口１３ａに設けられたマイクロチップの薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通し、試薬をマイクロチップ１０の流路１４内に放出するものである。図５に示すように、注射針状流体放出手段２１は、ステンレス製の中空筒状部材からなる。注射針状流体放出手段２１の先端部２１ｂは閉鎖されており、先端部形状は針状（例えば注射針のようにベベル形状（斜め形状））になっている。中空筒状部材の内部空洞と連通し内部空洞より供給される試薬を流路１４内に放出する開口部２１ａは、中空筒状部材の円筒部側面における先端部２１ｂにできるだけ近い部位に設けられている。以降、注射針状流体放出手段２１を単に流体放出手段２１と称する。

すなわち、流体放出手段２１は、注射針のように先端部２１ｂがベベル形状となっているので、容易にマイクロチップの薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通することが可能となる。さらに、先端部２１ｂが閉鎖されていて、開口部２１ａが中空筒状部材の円筒部２１ｃの側面に設けられているので、流体放出手段２１が自己修復性封止材１７を貫通する際に自己修復性封止材１７の切屑はほとんど発生せず、また、開口部２１ａが自己修復性封止材１７の切屑により詰まることもない。

流体放出手段２１は流体放出手段駆動機構２３により、上下方向に駆動される。すなわち、流体放出手段駆動機構２３は、流体放出手段２１の開口部２１ａがマイクロチップ１０の薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通して当該マイクロチップ１０の流路１４内に進入するように流体放出手段２１を駆動したり、流体放出手段２１がマイクロチップ１０の薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を経由して完全にマイクロチップ１０から離脱するように流体放出手段２１を駆動する。
流体放出手段駆動機構２３は、例えば、流体放出手段２１と試薬が輸送されてくる試薬溶液注入管２６とを連結するジョイント２８ｂに連結される。

試薬溶液注入管２６は、上記したように、一方が上記ジョイント２８ｂを介して流体放出手段２１と接続され、他方が試薬貯蔵部４１から送出されてくる試薬の温度を制御するための温度制御部３１によって温度制御される配管に接続される。なお、流体放出手段２１およびジョイント２８ｂは、流体放出手段駆動機構２３により上下方向に駆動されるので、試薬溶液注入管２６もこれらの動作に対応可能なように可撓管から構成される。

試薬貯蔵部４１は、マイクロチップ１０の流路１４内に供給するための試薬を貯蔵する。図４に示す例では、試薬貯蔵部４１は、ＰＢＳ貯蔵部４１ａ、アルカンチオール含有溶液貯蔵部４１ｂ、抗体含有溶液貯蔵部４１ｃ、抗原含有溶液貯蔵部４１ｄ、温度制御部３３からなる。
ここで、抗体は一般に低温状態にて貯蔵しておくと安定であるので、抗体含有溶液貯蔵部４１ｃは、温度制御部３３により温度制御される。抗体の保存温度は、例えば４°Ｃである。

試薬貯蔵部４１の各貯蔵部は、三方弁からなる制御バルブ４２と接続される。図４に示す例では、試薬貯蔵部４１は４つの貯蔵部から構成されるので、試薬貯蔵部４１と制御バルブ４２からなる配管系統は４系統となる。制御バルブ４２としては三方電磁弁等が採用される。図４において、制御バルブ４２である三方弁は、ａ，ｂ，ｃの三つのポートを持ち、ここでは、ａ−ｃ流路とｂ−ｃ流路とを切り替えるものとする。各制御バルブ４２は、それぞれのｂ−ｃ流路が一本の流路となるようにマニホールド状に接続されている。一方、各制御バルブ４２のａポートは、試薬貯蔵部４１にそれぞれ接続されている。また、ＰＢＳ貯蔵部４１ａと接続されている制御バルブ４２のｂポートには封止用の栓が接続されていて、抗原含有溶液貯蔵部４１ｄと接続されている制御バルブ４２のｃポートには、温度制御部３１によって温度制御される配管に接続されている。

すなわち、図４に示すように、試薬貯蔵部４１の４つの配管系統は最終的には１つの配管系統に統合され、温度制御部３１によって温度制御される配管に接続される。各制御バルブ４２の流路の切替を制御することにより、温度制御部３１を経由して流体放出手段２１からマイクロチップ１０の流路１４に放出する試薬を切り替えることが可能となる。
温度制御部３１は、抗体等の試薬の温度を制御するためのものであり、具体的には上記した１つの配管系統に統合された試薬貯蔵部４１からの配管と接続される配管の温度を制御する。温度制御部３１により温度制御される配管の一方は、上記したように試薬貯蔵部４１と接続され、他方はジョイント２８ａにより試薬溶液注入管２６と接続される。

ＩＩ．試験体保持機構
図４に示すように、試験体保持機構２０は、温度制御部３２を備える温調ステージ３４からなる。温調ステージ３４はマイクロチップ１０が載置されるとともに、マイクロチップ１０の温度を調整する機能を有する。具体的には、温度制御部３２により温調ステージ３４の温度を制御して、温調ステージ３４に載置されるマイクロチップ１０の温度を調整する。

ＩＩＩ．試薬回収機構
図４に示すように、試薬回収機構５０には、注射針状流体回収手段２２、流体回収手段駆動機構２４、ジョイント２８ｃ、試薬溶液排出管２７、ポンプ５１、廃液槽５２が含まれる。
注射針状流体回収手段２２は、マイクロチップの流路１４の排出口１３ｂに設けられた自己修復性封止材１７を貫通し、マイクロチップの流路１４内に残存する試薬の少なくとも一部を廃液槽５２に回収するものである。図５に示すように、注射針状流体回収手段２２は、流体放出手段２１と同様、ステンレス製の中空筒状部材からなる。流体回収手段２２の先端部２２ｂは閉鎖されており、先端部形状は、針状（例えば注射針のようにベベル形状（斜め形状））になっている。中空筒状部材の内部空洞と連通し内部空洞より供給される試薬を流体内に放出する開口部２２ａは、中空筒状部材の円筒部２２ｃの側面の先端部２２ｂにできるだけ近い部位に設けられている。以降、注射針状流体回収手段２２を単に流体回収手段２２と称する。

すなわち、流体回収手段２２は、注射針のように先端部２２ｂがベベル形状となっているので、容易にマイクロチップの薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通することが可能となる。さらに、先端部２２ｂが閉鎖されていて、開口部２２ａが中空筒状部材の円筒部２２ｃ側面に設けられているので、流体回収手段２２が自己修復性封止材１７を貫通する際に自己修復性封止材１７の切屑はほとんど発生せず、また、開口部２２ａが自己修復性封止材１７の切屑により詰まることもない。

流体回収手段２２は流体回収手段駆動機構２４により、上下方向に駆動される。すなわち、流体回収手段駆動機構２４は、流体回収手段２２の開口部２２ａがマイクロチップ１０の薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通して当該マイクロチップ１０の流路１４内に進入するように流体回収手段２２を駆動したり、流体回収手段２２がマイクロチップ１０の薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を経由して完全にマイクロチップ１０から離脱するように流体回収手段２２を駆動する。
流体回収手段駆動機構２４は、例えば、流体回収手段２２と流路１４内の試薬の少なくとも一部が廃液槽５２へ輸送される試薬溶液排出管２７とを連結するジョイント２８ｃに連結される。

試薬溶液排出管２７は、上記したように、一方が上記ジョイント２８ｃを介して流体回収手段２２と接続され、他方がポンプ５１に接続される。なお、流体回収手段２２およびジョイント２８ｃは、流体回収手段駆動機構２４により上下方向に駆動されるので、試薬溶液排出管２７もこれらの動作に対応可能なように可撓管から構成される。
上記したように、ポンプ５１は試薬貯蔵部４１に貯蔵されている試薬を流体放出手段２１を介してマイクロチップの流路１４内に供給させ、流路１４内の試薬の少なくとも一部を廃液槽５２に送出するためのものであり、ポンプ５１から送出される試薬（廃液）は廃液槽５２に貯蔵される。

ＩＶ．制御部
制御部６０は、試薬注入機構４０に属する流体放出手段駆動機構２３、温度制御部３１、制御バルブ４２、温度制御部３３と、試験体保持機構２０の温度制御部３２と、試薬回収機構５０に属する流体回収手段駆動機構２４、ポンプ５１の動作を制御する。

Ｖ．マイクロチップ流路内への抗体の固定手順
図１に示すマイクロチップ流路１４内への抗体の固定は、例えば、以下のように行われる。この固定手順については、図４、図５、図６、図７、図８を参照しながら説明する。

（１）注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段のマイクロチップへのセッティング
試験体であるマイクロチップ１０が温調ステージ３４に載置される。なお、温調ステージ３４へのマイクロチップ１０の載置は作業者が行っても良いし、図示を省略した公知の搬送機構を用いてもよい。なお、搬送機構を用いる場合、搬送機構の制御は上記した制御部６０が行ってもよい。

なお、マイクロチップ１０が温調ステージ３４に載置されるのに先立って、温調ステージ３４の温度制御部３２は、制御部６０の指令に基づき、温調ステージ３４の温度が所定の温度、例えば、２５〜３７°Ｃとなるように制御する。
同様に、制御部６０の指令に基づき、図４に示す温度制御部３１は、予め温度制御部３１の配管の温度が所定の温度、例えば、２５〜３７°Ｃとなるように制御する。

制御部６０の指令に基づき、流体放出手段駆動機構２３は、流体放出手段２１（注射針状流体放出手段）を所定の位置まで下側に駆動する。図６（ａ）に示すように、この駆動により、流体放出手段２１の開口部２１ａはマイクロチップ１０の流入口１３ａに設けられた自己修復性封止材１７を貫通して該マイクロチップ１０の流路１４内に進入する。なお、上記した所定の位置とは、流体放出手段２１の先端部がマイクロチップ１０の第２のマイクロチップ基板１２に接触しない位置である。

同様に、制御部６０の指令に基づき、流体回収手段駆動機構２４は、流体回収手段２２（注射針状流体回収手段）を所定の位置まで下側に駆動する。図６（ａ）に示すように、この駆動により、流体回収手段２２の開口部２２ａはマイクロチップ１０の排出口１３ｂに設けられた薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通して当該マイクロチップの流路１４内に進入する。なお、上記した所定の位置とは、流体回収手段２２の先端部がマイクロチップ１０の第２のマイクロチップ基板１２に接触しない位置である。

なお、制御部６０は、流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置が流体放出手段２１の開口部２１ａの上端の位置より上側になるように、流体放出手段２１、流体回収手段２２をセットする。
ここで、流体放出手段２１の開口部２１ａと流体回収手段２２の開口部２２ａとは、互いに対向するように設定されている。

（２）ＰＢＳによる流路内洗浄
図４において、各制御バルブ４２の流路は、ｂ−ｃ流路に設定されているものとする。
制御部６０は、複数の制御バルブ４２のうち、ＰＢＳ貯蔵部４１ａに繋がる配管系統（以下、ＰＢＳ配管系統と称する）に属する制御バルブ４２の流路をａ−ｃ流路に切り替える。

次いで、制御部６０はポンプ５１の駆動を開始する。これにより、まず流体回収手段２２の開口部２２ａからマイクロチップ１０の流路１４の空気が吸引され、その後、ＰＢＳ貯蔵部４１ａに貯蔵されているＰＢＳがＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２のａ−ｃ流路、その他の制御バルブ４２のｂ−ｃ流路、温度制御部３１、試薬溶液注入管２６を経由して流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップ１０の流路１４内にＰＢＳが流入する。流路１４内に流入したＰＢＳの液面が流体回収手段２２の開口部２２ａに到達すると、ＰＢＤは流体回収手段２２の開口部２２ａから吸引され、試薬溶液排出管２７を経由して廃液槽５２に送出される。

以上の手順により、図６（ｂ）に示すように、流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４に注入されたＰＢＳは、流路１４を洗浄しながら通過し、流体回収手段２２の開口部２２ａから流路外部へと排出され廃液槽５２に送られる。すなわち、流路内にて流路を洗浄するためのＰＢＳの流れが発生する。
流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置は、流体放出手段２１の開口部２１ａ上端の位置より上側になるようにセットされているので、図５に示すように、流路１４内を流れるＰＢＳの液面レベルは、流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置となる。

（３）ＳＡＭ膜形成
洗浄が一定時間行われたあと、制御部６０は、複数の制御バルブ４２のうち、ＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路をｂ−ｃ流路に切り替えるとともに、ＳＡＭ形成用溶液であるアルカンチオール含有溶液を貯蔵するアルカンチオール含有溶液貯蔵部４１ｂに繋がる配管系統（以下、ＳＡＭｓ配管系統と称する）に属する制御バルブ４２の流路をａ−ｃ流路に切り替える。
なお、ＰＢＳでの洗浄時間（上記した一定時間）、ＰＢＳ配管系統およびＳＡＭｓ配管系統に属する制御バルブ４２の流路切替のタイミングは、予め制御部６０に記憶されているものとする。

このような流路切替により、流体回収手段２２の開口部２２ａからマイクロチップの流路１４内の残留しているＰＢＳが吸引されるとともに、アルカンチオール含有溶液貯蔵部４１ｂに貯蔵されているアルカンチオール含有溶液がＳＡＭｓ配管系統に属する制御バルブ４２のａ−ｃ流路、抗体含有貯蔵部４１ｃに繋がる配管系統（以下、ＡＢ配管系統と称する）および抗原含有溶液貯蔵部４１ｄに繋がる配管系統（以下、ＡＣ配管系統と称する）に属する制御バルブ４２のｂ−ｃ流路、温度制御部３１、試薬溶液注入管２６を経由して流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップ１０の流路１４内に流入する。なお、ＰＢＳ貯蔵部４１ａと接続されている制御バルブ４２のｂポートには封止用の栓が接続されているので、アルカンチオール含有溶液は、ＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２のｂ−ｃ流路側には流れない。

以上の手順により、図６（ｃ）に示すように、流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４に注入されたアルカンチオール含有溶液は、当初はアルカンチオール含有溶液流入前に流路１４内に残存するＰＢＳと混合されながら流路１４を通過し、流体回収手段２２の開口部２２ａから流路１４の外部へと排出され廃液槽５２に送られる。やがて、徐々にＰＢＳの濃度は減少し、最終的にはほぼアルカンチオール含有溶液からなる流れが流路１４内にて発生する。アルカンチオール含有溶液中のアルカンチオールは上記したＡｕ薄膜と反応し、当該Ａｕ薄膜上に自己組織化膜（Self-Assembled Monolayer：ＳＡＭ膜）が形成される。

流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置は、流体放出手段２１の開口部２１ａの上端の位置より上側になるようにセットされているので、図５に示すように、流路１４内を流れるアルカンチオール含有溶液の液面レベルは、流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置となる。

（４）ＰＢＳによる流路内洗浄
ある一定時間経過し、Ａｕ膜上にＳＡＭ膜１６が形成されたあと、制御部６０は、複数の制御バルブ４２のうち、ＳＡＭｓ配管系統に属する制御バルブ４２の流路をｂ−ｃ流路に切り替えるとともに、ＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路をａ−ｃ流路に切り替える。
なお、Ａｕ膜上にＳＡＭ膜１６が形成されるまでのアルカンチオール含有溶液がマイクロチップの流路１４を流れる時間（上記したある一定時間）、ＳＡＭｓ配管系統およびＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路切替のタイミングは、予め制御部６０に記憶されているものとする。

このような流路切替により、流体回収手段２２の開口部２２ａからマイクロチップの流路１４内の残留しているアルカンチオール含有溶液が吸引されるとともに、ＰＢＳがＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２のａ−ｃ流路、その他の制御バルブ４２のｂ−ｃ流路、温度制御部３１、試薬溶液注入管２６を経由して流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４内に流入する。

以上の手順により、図７（ｄ）に示すように、流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４に注入されたＰＢＳは、当初は流路１４内に残存するアルカンチオール含有溶液と混合されながら流路１４を通過し、流体回収手段の開口部２２ａから流路１４外部へと排出され廃液槽５２に送られる。やがて、徐々にアルカンチオール含有溶液の濃度は減少し、最終的にはほぼＰＢＳからなる流れが流路１４内にて発生する。すなわち、ＳＡＭ膜１６形成に寄与しなかったアルカンチオール含有溶液は、ＰＢＳとともに試薬溶液排出管２７により外部へ排出される。

流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置は、流体放出手段２１の開口部２１ａ上端の位置より上側になるようにセットされているので、図５に示すように、流路１４内を流れるＰＢＳの液面レベルは、流体回収手段２２の開口部２２ａ下端の位置となる。

（５）抗体固定
洗浄が一定時間行われたあと、制御部６０は、複数の制御バルブ４２のうち、ＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路をｂ−ｃ流路に切り替えるとともに、抗体含有溶液を貯蔵する抗体含有溶液貯蔵部４１ｃに繋がる配管系統（ＡＢ配管系統）に属する制御バルブ４２の流路をａ−ｃ流路に切り替える。
なお、ＰＢＳでの洗浄時間（上記した一定時間）、ＰＢＳ配管系統およびＡＢ配管系統に属する制御バルブ４２の流路切替のタイミングは、予め制御部６０に記憶されているものとする。

このような流路切替により、流体回収手段２２の開口部２２ａからマイクロチップの流路１４内に残留しているＰＢＳが吸引されるとともに、抗体含有溶液がＡＢ配管系統に属する制御バルブ４２のａ−ｃ流路、抗原含有溶液貯蔵部４１ｃに繋がる配管系統（ＡＢ配管系統）に属する制御バルブ４２のｂ−ｃ流路、温度制御部３１、試薬溶液注入管２６を経由して流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４内に流入する。
なお、ＰＢＳ貯蔵部４１ａと接続されている制御バルブ４２のｂポートには封止用の栓が接続されているので、抗体含有溶液は、ＳＡＭｓ配管系統に属する制御バルブ４２のｂ−ｃ流路側、およびＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２のｂ−ｃ流路側には流れない。

なお、抗体含有溶液貯蔵部４１ｃにおいて、例えば４°Ｃである低温状態にて貯蔵されていた抗体含有溶液は、図４に示す温度制御部３１によって温度制御されている温度制御部３１の配管を通過することにより、例えば２５〜３７°Ｃに加熱される。
上記したように、温調ステージ３４に載置されるマイクロチップ１０の温度は、温度制御部３２に温度制御される温調ステージ３４により例えば２５〜３７°Ｃに維持されているので、マイクロチップの流路１４内に流入した抗体含有溶液の温度が下がることはない。

以上の手順により、図７（ｅ）に示すように、流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４に注入された抗体含有溶液は、当初は抗体含有溶液流入前に流路１４内に残存するＰＢＳと混合されながら流路１４を通過し、流体回収手段２２の開口部２２ａから流路１４外部へと排出され廃液槽５２に送られる。やがて、徐々にＰＢＳの濃度は減少し、最終的にはほぼ抗体含有溶液からなる流れが流路１４内にて発生する。抗体含有溶液中の抗体は、アルカンチオールのＳＡＭ膜１６と反応して化学的に結合し、前記ＳＡＭ膜１６上に固定される。すなわち、金属薄膜１５上に抗体Ｉｇが固定される。

流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置は、流体放出手段２１の開口部２１ａ上端の位置より上側になるようにセットされているので、図５に示すように、流路１４内を流れる抗体含有溶液の液面レベルは、流体回収手段２２の開口部２２ａ下端の位置となる。
ここで上記液面レベルがＳＡＭ膜１６に固定される抗体Ｉｇが抗体含有溶液により完全に浸漬される高さとなるように流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置を設定しておくことにより、ＳＡＭ膜１６に固定される抗体Ｉｇは空気には接触しない。

また、上記したように、流体放出手段２１の開口部２１ａは中空筒状部材の円筒部側面に設けられているので、流体放出手段２１から供給される試薬（ここでは抗体含有溶液）は、中空筒状部材の軸方向と直交する方向に開口部から放出される。すなわち、試薬は、図５、図６、図７において、横方向に放出される。
上記したように、流体放出手段２１の開口部２１ａと流体回収手段２２の開口部２２ａとは、互いに対向するように設定されており、また、開口部２１ａから横方向に放出される抗体含有溶液が直接流路の角部に衝突しないように流体放出手段２１の開口部２１ａの位置を設定しておくことにより、流路１４を流れる抗体含有溶液が乱流となるのが抑制される。

すなわち、手順（１）における流体放出手段２１、流体回収手段２２のセッティングは、流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置、流体放出手段２１の開口部２１ａの位置が上記したような位置に設定されるように行われる。
（６）ＰＢＳによる流路内洗浄
ある一定時間経過し、ＳＡＭ膜１６上に抗体Ｉｇが固定されたあと、制御部６０は、複数の制御バルブ４２のうち、ＡＢ配管系統に属する制御バルブ４２の流路をｂ−ｃ流路に切り替えるとともに、ＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路をａ−ｃ流路に切り替える。
なお、ＳＡＭ膜１６上に抗体Ｉｇが固定されるまでの抗体含有溶液がマイクロチップの流路１４を流れる時間（上記したある一定時間）、ＡＢ配管系統およびＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路切替のタイミングは、予め制御部６０に記憶されているものとする。

このような流路切替により、流体回収手段２２の開口部２２ａからマイクロチップの流路１４内の残留しているアルカンチオール含有溶液が吸引されるとともに、ＰＢＳがＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２のａ−ｃ流路、その他の制御バルブ４２のｂ−ｃ流路、温度制御部３１、試薬溶液注入管２６を経由して流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４内に流入する。
以上の手順により、図７（ｆ）に示すように、ＳＡＭ膜１６に固定された抗体Ｉｇ表面に残留していた固定されていない抗体Ｉｇや、ＳＡＭ膜１６以外の領域に残留していた抗体Ｉｇは、ＰＢＳとともに試薬溶液排出管２７により外部へ排出される。

流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置は、流体放出手段２１の開口部２１ａ上端の位置より上側になるようにセットされているので、図５に示すように、流路１４内を流れるＰＢＳの液面レベルは、流体回収手段２２の開口部２２ａ下端の位置となる。この液面レベルは、ＳＡＭ膜１６に固定される抗体ＩｇがＰＢＳにより完全に浸漬される高さであるので、ＳＡＭ膜１６に固定される抗体Ｉｇは空気には接触しない。

上記した（１）〜（６）の手順により、マイクロチップの流路１４内の試薬配置領域（金属薄膜１５上のＳＡＭ膜形成領域）に抗体Ｉｇが固定される。
上記した手順から明らかなように、手順（２）において、流路１４内がＰＢＳに洗浄されて以降、金属薄膜１５は常にＰＢＳ、ＳＡＭ膜形成用溶液（上記した例ではアルカンチオール含有溶液）、抗体含有溶液中に浸漬される。手順（３）におけるＳＡＭ膜形成は金属薄膜１５に空気が接触することなく行われる。そして、手順（５）におけるＳＡＭ膜１６への抗体固定は、ＳＡＭ膜１６に空気が残留していない条件下で抗体Ｉｇに空気が接触することなく行われる。さらに、手順（６）におけるＳＡＭ膜１６に固定されていない抗体Ｉｇの排出も、ＳＡＭ膜１６に固定されている抗体Ｉｇに空気が接触することなく行われる。
これは、上記したように、流路１４内を流れる試薬の液面レベルが、ＳＡＭ膜１６に固定される抗体Ｉｇが当該試薬により完全に浸漬される高さとなるように流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置を設定したためである。

すなわち、本発明のマイクロチップ１０を用いた試薬供給装置は、マイクロチップ１０の試薬配置領域に、空気を接触させることなく嫌気性抗体等の嫌気性試薬を供給することが可能となる。すなわち、マイクロチップ１０の試薬配置領域に嫌気性抗体を失活させることなく固定することが可能となる。
また、マイクロチップ１０の流路１４への試薬の供給は、制御部６０、試薬注入機構４０、試薬回収機構５０により機械的に実施しているので、ばらつき無く安定にマイクロチップ１０の流路１４への試薬の供給を行うことができる。

また、流体放出手段２１の開口部２１ａと流体回収手段２２の開口部２２ａとを互いに対向するように設定するとともに、また開口部から横方向に放出される抗体含有溶液が直接流路１４の角部に衝突しないように流体放出手段２１の開口部２１ａの位置を設定しておくことにより、流路１４を流れる抗体含有溶液が乱流となるのが抑制される。よって、抗体含有溶液中の抗体ＩｇとアルカンチオールのＳＡＭ膜１６との接触がほとんど乱れず、抗体ＩｇとＳＡＭ膜１６との反応が良好に進み、ＳＡＭ膜１６上に抗体Ｉｇを安定に固定することが可能となる。

なお、マイクロチップ１０としては、本発明の流路１４の流入口１３ａ、排出口１３ｂが、例えばシリコーンゲルからなる自己修復性封止材１７により封止されている構造を有するものを用いたので、本発明の試薬供給装置の流体放出手段２１、流体回収手段２２がマイクロチップの薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通して試薬配置領域に進入した場合においても、自己修復性封止材１７は力が印加されると変形し、力の印加を解除すると力の印加前の形状に戻る性質があるので、当該自己修復性封止材１７と流体放出手段２１、流体回収手段２２との接触部における密着性が良好であり、この接触部から外部の空気は閉塞空間である試薬配置領域に殆ど進入しない。

ＶＩ．マイクロチップ流路内での抗体抗原反応の発生手順
上記したマイクロチップ１０への抗体固定に引き続き、固定された抗体Ｉｇに対して抗原を供給して抗体抗原反応を発生させる場合は、例えば、以下の手順を実施する。

（７）抗体抗原反応
上記した手順（６）において、洗浄が一定時間行われたあと、制御部６０は、複数の制御バルブ４２のうち、ＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路をｂ−ｃ流路に切り替えるとともに、抗原含有溶液を貯蔵する抗原含有溶液貯蔵部４１ｄに繋がる配管系統（ＡＣ配管系統）に属する制御バルブ４２の流路をａ−ｃ流路に切り替える。
なお、ＰＢＳでの洗浄時間（上記した一定時間）、ＰＢＳ配管系統およびＡＣ配管系統に属する制御バルブ４２の流路切替のタイミングは、予め制御部６０に記憶されているものとする。

このような流路切替により、流体回収手段２２の開口部２２ａからマイクロチップ１０の流路内の残留しているＰＢＳが吸引されるとともに、抗原含有溶液がＡＣ配管系統に属する制御バルブ４２のａ−ｃ流路、温度制御部３１、試薬溶液注入管２６を経由して流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４内に流入する。なお、ＰＢＳ貯蔵部と接続されている制御バルブ４２のｂポートには封止用の栓が接続されているので、抗原含有溶液は、ＡＢ配管系統に属する制御バルブ４２のｂ−ｃ流路側、ＳＡＭｓ配管系統に属する制御バルブ４２のｂ−ｃ流路側、およびＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２のｂ−ｃ流路側には流れない。

なお、抗原含有溶液は、図４に示す温度制御部３１によって温度制御されている温度制御部３１の配管を通過することにより、例えば２５〜３７°Ｃに加熱される。

以上の手順により、図８（ｇ）に示すように、流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４に注入された抗原含有溶液は、当初は抗原含有溶液流入前に流路１４内に残存するＰＢＳと混合されながら流路１４を通過し、流体回収手段２２の開口部２２ａから流路１４外部へと排出され廃液槽５２に送られる。やがて、徐々にＰＢＳの濃度は減少し、最終的にはほぼ抗原含有溶液からなる流れが流路１４内にて発生する。抗原含有溶液中の抗原は、ＳＡＭ膜１６上に固定されている抗体Ｉｇと抗体抗原反応を行い化学的に結合する。なお、上記したように、手順（１）における流体放出手段２１、流体回収手段２２のセッティングにより、抗体抗原反応は、空気が存在しない抗原含有溶液中で行われる。
上記したように、温調ステージ３４に載置されるマイクロチップ１０の温度は、温度制御部３２に温度制御される温調ステージ３４により例えば２５〜３７°Ｃに維持されているので、マイクロチップの流路１４内にて行われる抗体抗原反応は、２５〜３７°Ｃの温度条件にて行われる。この温度条件は、ヒトの体温に準じたものである。

（８）ＰＢＳによる流路内洗浄
ある一定時間経過し、抗体抗原反応が完了したあと、制御部６０は、複数の制御バルブ４２のうち、ＡＣ配管系統に属する制御バルブ４２の流路をｂ−ｃ流路に切り替えるとともに、ＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路をａ−ｃ流路に切り替える。
なお、抗体抗原反応が完了するまでの抗原含有溶液がマイクロチップの流路１４を流れる時間（上記したある一定時間）、ＡＣ配管系統およびＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路切替のタイミングは、予め制御部６０に記憶されているものとする。

このような流路切替により、流体回収手段２２の開口部２２ａからマイクロチップの流路１４内の残留している抗原含有溶液が吸引されるとともに、ＰＢＳがＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２のａ−ｃ流路、その他の制御バルブ４２のｂ−ｃ流路、温度制御部３１、試薬溶液注入管２６を経由して流体放出手段２１の開口部２１ａからマイクロチップの流路１４内に流入する。
以上の手順により、図８（ｈ）に示すように、流路内に残留していた抗体抗原反応に寄与しなかった抗原は、ＰＢＳとともに試薬溶液排出管２７により外部へ排出される。

上記した（７）〜（８）の手順により、マイクロチップの流路１４内に固定された抗体Ｉｇに対して抗原が供給され、抗体抗原反応を発生する。
上記した手順から明らかなように、手順（７）における抗体抗原反応の発生は、ＳＡＭ膜１６に固定されている抗体Ｉｇに空気が接触することなく行われる。そして、手順（８）における流路内に残留していた抗体抗原反応に寄与しなかった抗原の排出も、抗体Ｉｇに空気が接触することなく行われる。
これは、上記したように、流路内を流れる試薬の液面レベルがＳＡＭ膜１６に固定される抗体Ｉｇが抗体含有溶液により完全に浸漬される高さとなるように流体回収手段の開口部の下端の位置を設定したためである。

すなわち、本発明のマイクロチップ１０を用いた試薬供給装置は、マイクロチップ１０の試薬配置領域に、空気を接触させることなく抗原を供給することが可能となる。よって、マイクロチップ１０の試薬配置領域に固定されている嫌気性抗体Ｉｇを失活させることなく抗原抗体反応を発生させることが可能となる。
また、マイクロチップの流路１４への試薬の供給は、制御部６０、試薬注入機構４０、試薬回収機構５０により機械的に実施しているので、ばらつき無く安定にマイクロチップの流路１４への試薬の供給を行うことができる。

（９）注射針状流体放出手段、注射針状流体回収手段のマイクロチップからの離脱
洗浄が一定時間行われたあと、制御部６０は、複数の制御バルブ４２のうち、ＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路１４をｂ−ｃ流路に切り替える。なお、ＰＢＳでの洗浄時間（上記した一定時間）、ＰＢＳ配管系統に属する制御バルブ４２の流路切替のタイミングは、予め制御部６０に記憶されているものとする。

次いで制御部６０はポンプ５１の駆動を停止する。これにより、マイクロチップの流路１４内におけるほぼＰＢＳからなる流れが停止する。上記したように、流体回収手段２２（注射針状流体回収手段）の開口部の下端の位置は、流体放出手段２１（注射針状流体放出手段）の開口部上端の位置より上側になるようにセットされているので、図５に示すように、ＰＢＳの液面レベルは、流体回収手段２２の開口部２２ａ下端の位置となる。
ここで上記液面レベルがＳＡＭ膜１６に固定されている抗体ＩｇがＰＢＳにより完全に浸漬される高さとなるように流体回収手段２２の開口部２２ａの下端の位置が設定されているので、ＳＡＭ膜１６に固定されている抗体抗原反応が完了した抗体Ｉｇは空気には接触しない。

制御部６０の指令に基づき、流体放出手段駆動機構２３は、流体放出手段２１を所定の位置まで上側に駆動する。図８（ｉ）に示すように、この駆動により、流体放出手段２１の開口部２１ａはマイクロチップの流路１４を離脱する。なお、上記した所定の位置とは、流体放出手段２１がマイクロチップ１０の注入口に設けられた薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を経由して完全にマイクロチップ１０から離脱するような位置である。

同様に、制御部６０の指令に基づき、流体回収手段駆動機構２４は、流体回収手段２２を所定の位置まで上側に駆動する。図８（ｉ）に示すように、この駆動により、流体回収手段２２の開口部２２ａはマイクロチップの流路１４を離脱する。なお、上記した所定の位置とは、流体回収手段２２がマイクロチップ１０の排出口１３ｂに設けられた薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を経由して完全にマイクロチップ１０から離脱するような位置である。

なお、マイクロチップ１０の薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通していた流体放出手段２１、流体回収手段２２が薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を経由して離脱しても、自己修復性封止材１７は力が印加されると変形し、力の印加を解除すると力の印加前の形状に戻る性質があるので、前記薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を貫通、離脱する流体放出手段２１、流体回収手段２２により薄板部１１ａに生じる孔は維持されるものの前記自己修復性封止材１７に生じる孔は速やかに閉塞される。よって、流体放出手段２１、流体回収手段２２がマイクロチップの薄板部１１ａと自己修復性封止材１７を離脱後も流路内への外部からの空気の流入は防止される。

温調ステージ３４に載置されていたマイクロチップ１０が、抗体抗原反応を測定するための測定器へ搬出される。なお、上記測定器へのマイクロチップ１０の搬出は作業者が行っても良いし、図示を省略した公知の搬送機構を用いてもよい。なお、搬送機構を用いる場合、搬送機構の制御は上記した制御部６０が行ってもよい。
引き続き、次なるマイクロチップ１０への抗体固定等を行わない場合、温調ステージ３４の温度制御部３２は、制御部６０の指令に基づき、温調ステージ３４の温度制御を停止する。同様に、制御部６０の指令に基づき、図１４に示す温度制御部３１は、温度制御部３１の配管の温度制御を停止する。

なお、上記説明では、マイクロチップへの試薬の供給を制御部６０の制御により、自動的に行う場合について説明したが、上記手順の操作の一部あるいは全部を人がマニュアルで行うようにしてもよい。

１０ マイクロチップ
１１ 第１のマイクロチップ基板
１１ａ 薄板部
１２ 第２のマイクロチップ基板
１３ａ 排出口
１３ｂ 流入口
１４ 流路
１５ 金属薄膜
１６ ＳＡＭ膜
１７ 自己修復性封止材
２０ 試験体保持機構
２１ 注射針状流体放出手段
２１ａ ，２２ａ 開口部
２１ｂ，２２ｂ 先端部
２１ｃ，２２ｃ 円筒部
２２ 注射針状流体回収手段
２３ 流体放出手段駆動機構
２４ 流体回収手段駆動機構
２６ 試薬溶液注入管
２７ 試薬溶液排出管
２８ａ ジョイント
２８ｂ ジョイント
２８ｃ ジョイント
３１ 温度制御部
３２ 温度制御部
３３ 温度制御部
３４ 温調ステージ
４０ 試薬注入機構
４１ 試薬貯蔵部
４１ａ ＰＢＳ貯蔵部
４１ｂ アルカンチオール含有溶液貯蔵部
４１ｃ 抗体含有溶液貯蔵部
４１ｄ 抗原含有溶液貯蔵部
４２ 制御バルブ
５０ 試薬回収機構
５１ ポンプ
５２ 廃液槽
６０ 制御部
７１ 第１の金型
７２ 第２の金型
７３シリコーン樹脂
Ｉｇ 抗体

Claims (2)

1. 内部に試薬配置領域を有する空間として流路が形成され、流路の開口部である流入口、排出口を有し、該流入口、排出口が自己修復性機能を有するシリコーンゲルにより気密に閉塞されたマイクロチップへの試薬供給方法であって、
   先端部が針状に形成され流体放出口となる開口を有する流体放出手段と、先端部が針状に形成され流体回収口となる開口を有する流体回収手段を、上記流入口、排出口に設けられたシリコーンゲルをそれぞれ貫通させて上記試薬配置領域を有する空間に進入させ、上記流体放出手段と流体回収手段の上記開口を上記試薬配置領域を有する空間に連通させる第１の工程と、
   上記流体放出手段から試薬を注入するとともに、上記流体回収手段から試薬を排出させることにより、試薬を上記試薬配置領域の空間に供給する第２の工程と、
   試薬の供給後、上記流体放出手段と流体回収手段を上記シリコーンゲルから離脱させる第３の工程からなり、
   上記流体放出手段から、マイクロチップの試薬配置領域を有する流路に対して複数種類の試薬が順次注入され、
   上記流体回収手段は、上記流路中に順次注入された試薬を順次排出し、
   上記複数種類の試薬には上記試薬配置領域に固定される嫌気性抗体含有溶液が含まれ、
   上記試薬は、該試薬の液面レベルが、上記試薬配置領域に固定される嫌気性抗体を完全に浸漬する高さとなるように注入される
   ことを特徴とするマイクロチップへの試薬供給方法。
2. 内部に試薬配置領域を有する空間として流路が形成され、流路の開口部である流入口、排出口を有し、該流入口、排出口が自己修復性機能を有するシリコーンゲルにより気密に閉塞されたマイクロチップの上記流路に対して試薬を供給する試薬供給装置であって、
   上記流路に対して試薬を放出する流体放出手段と、上記流路中の試薬を排出する流体回収手段と、上記流体放出手段及び流体回収手段の動作を制御する制御手段とを備え、
   上記流体放出手段および上記流体回収手段はいずれも中空筒状部材からなり、当該中空状部材の先端部は閉鎖され、該先端部は針状に形成され、上記中空筒状部材の内部空洞と連通する開口部が上記中空筒状部材の円筒部側面に設けられており、
   上記流体放出手段および上記流体回収手段は、それぞれ、上記マイクチップの流入口と排出口となる開口を閉塞する自己修復性機能を有するシリコーンゲルを貫通し、上記流体放出手段および上記流体回収手段のそれぞれの開口が上記空間に連通するように上記空間へ進入し、かつ、該空間から離脱されるように構成されており、
   上記制御手段の指令に基づき、上記流体回収手段は、マイクロチップの試薬配置領域を有する流路に対して上記流入口から複数種類の試薬を順次注入し、上記制御手段の指令に基づき、上記流体回収手段は、上記排出口から上記流路中に順次注入された試薬を排出し、
   上記複数種類の試薬には上記試薬配置領域に固定される嫌気性抗体含有溶液が含まれ、
   上記制御手段の指令に基づき、上記流体放出手段の開口部および流体回収手段の開口部は互いに対向するように配置され、上記流体回収手段の開口部の下端の位置は、上記流路に供給される試薬の液面レベルが上記試薬配置領域に固定される嫌気性抗体を完全に浸漬する高さとなるように設定される
   ことを特徴とするマイクロチップへの試薬供給装置。

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