JP2009175108A - 分析用マイクロ流路デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】アレルゲン等の検出目的物質を高感度に検出することができる分析用マイクロ流路デバイスを提供する。
【解決手段】被検液が流れる第１の流路（１）と、第１の流路に続く、第１の流路と交差内角３０〜９０°で交差する第２の流路（２）と、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持された反応部（５）と、を備え、反応部（５）の一部が、第１の流路（１）と第２の流路（２）とが接続される接続領域（４０）内であって第1の流路（１）の交差内壁に沿って延長された延長仮想線（点線）が突き当たる第２の流路（２）の壁面に設けられ、反応部（５）の他の部分が、接続領域（４０）を超えて第２の流路壁面に延設され、前記他の部分における反応部表面からの流路高さ（Ｈ２）が、第１の流路（１）の交差内壁を底面とする高さ（Ｈ１）よりも小さいことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検液に含まれる特定の物質（例えば、アレルゲン）を検出する分析用マイクロ流路デバイスに関する。

免疫分析法は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等において、重要な分析・計測方法として知られている。しかし、従来の免疫分析法には、操作が煩雑である上に、分析に一日以上の時間を要するといった問題があった。

このような中、基板にマイクロオーダーの流路を形成し、このマイクロ流路に抗体等を固定化することにより、分析時間の短縮化や分析操作の簡略化を図るマイクロ流路デバイス技術が提案されている。（例えば特許文献１、２参照。）。

ＷＯ２００３−０６２８２３号公報 特開２００３−２８５２９８号公報

特許文献１は、抗原又は抗体を予めプラスチックまたはガラスなどからなる微粒子表面に固定させ、この反応微粒子をマイクロ流路内に充填してなるマイクロ流路デバイスに関する。この技術によると、反応場（反応微粒子が充填された領域）を小さくできると共に、反応表面積を大きくできるので、装置の小型化と共に反応に要する時間を大幅に短縮することができるとされる。

上記特許文献２には、このようなマイクロ流路デバイスにおいて、二つの基板の接合性を向上させる技術が記載されている。

ところで、流路内を流れる検出目的物質（抗原など）と流路内に固定された反応物質（抗体など）との会合機会は、検出目的物質の拡散距離の大小に依存するが、従来のマイクロ流路デバイスでは、反応物質に会合しないで流去してしまう検出目的物質の量が多く、十分な検出感度を得られていない。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたものである。本発明の課題は検出感度に優れた分析用マイクロ流路デバイスを、流路構造を工夫することによって実現することにある。

上記課題を解決するための一群の本発明は、被検液に含まれる検出目的物質（検出目的物質）と抗体などの反応物質との反応効率を高め、または流路内に設けられた電気化学的検出用電極における検出精度を高めるために、被検液を反応物質及び/又は電気化学的検出用電極に直接当てると共に、反応物質及び/又は電気化学的検出用電極までの最大拡散距離を小さくした点に特徴を有する。

分析用マイクロ流路デバイスにかかる一群の本発明うち、（１）被検液を直接反応部に当てる態様にかかるものを第１の発明群、（２）被検液を直接反応部に当てると共に、反応部の下流側に設けられた電気化学的検出用電極にも直接被検液を当てる態様にかかるものを第２の発明群、（３）被検液を直接電気化学的検出用電極に当てる態様にかかるものを第３の発明群、（４）電気化学的検出用電極表面に反応部を設けた電極一体型反応部に直接被検液を当てる態様にかかるものを第４の発明群と称する。

上記課題を解決するための第１の発明群の第１の態様は、被検液が流れる第１の流路と、前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角３０〜９０°で交差する第２の流路と、前記被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持された反応部と、を備え、前記反応部の一部が、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられ、前記反応部の他の部分が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、前記他の部分における反応部表面からの流路高さが、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイスである。

この構成では、図１に示すように、第１の流路１の内側壁面の延長仮想線上（点線）に反応部５の一部が配置されている。よって、第１の流路１を流れて来た被検液は反応部５の一部に直接当たる。また、この構成では、第１の流路１と第２の流路２とが３０〜９０°の交差内角（θ１）で交差しているので、両流路が交差する接続領域で乱流が発生する。乱流内の検出目的物質はランダムに分子運動しているので、接続領域に続く下流側に配置された前記反応部５の他の部分に被検目的物質が当り易くなる。しかも、上記構成では、第２の流路２の高さＨ２が、第１の流路１の幅Ｈ１よりも小さく構成されているので、被検液に含まれる検出目的物質と反応部５上の反応物質とが、より小さい拡散距離で会合できる。

なお、第１の流路１と第２の流路２とがなす交差外角θ２についても、適正な角度に規制するのがよく、好ましくは６０〜１５０°とし、より好ましくは９０〜１５０°とし、更に好ましくは交差内角θ１の補角とする。

以上から上記構成であると、反応効率に優れた分析用マイクロ流路デバイスを実現することができる。

ここで、上記「交差内角」とは、２つの流路（ここでは第1の流路と第２の流路）を２辺とする仮想三角形を想定し、両流路の中心軸を同時に含む１つの平面で両流路の壁面を切断したとき、当該切断線のうち仮想三角形の中心側に位置する切断線同士が交差する内角をいい、上記「交差外角」とは、仮想三角形の外側に位置する切断線同士が交差する外角をいう。また、「交差内壁」は、上記「交差内角」を構成する２つの流路内壁を総称する意味で使用されており、単に「交差内壁」というときには、２つの流路内壁またはどちらか一方の流路内壁を意味している。

さらに反応部表面からの流路高さＨは、上記平面で切断される反応部表面の切断線とこれに対向する流路壁面の切断線との間の距離（両切断線間の中心軸に直交する線分の長さ）をいう。なお、「交差内角」、「交差外角」、「接続領域」、「流路高さ」の概念は、本明細書全体に共通して適用されている。

上記構成において、前記他の部分における反応部表面に対向する第２の流路の壁面に、凹凸部が設けられている構成を付加することができる。

図２に示すように、反応部表面に対向する第２の流路２の壁面に、凹凸部２１が設けられていると、第２の流路２内の液の流れが乱流となるので、被検液に含まれる検出目的物質と反応物質とがより一層会合しやすくなる。

上記課題を解決するための第１の発明群の第２の態様は、被検液が流れる第１の流路と、前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角９０〜１５０°で交差する第２の流路と、前記被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持された反応部と、前記第２の流路に被検液以外の流体を注入する注入路と、を備え、前記反応部の一部が、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられ、前記反応部の他の部分が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、前記注入路の注入口は、前記反応部の他の部分が設けられた第２の流路の壁面に対向する壁面に設けられている、ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイスである。

この構成では、図３に示すように、第１の流路の内側壁面の延長仮想線（点線）上に反応部５の一部が配置されているので、被検液が確実に反応部５に当たるが、第１の流路１と第２の流路２とが交差内角９０〜１５０°（θ１）の鈍角で交差しているので、被検液の流れが乱され難い。よって、第1の流路を流れてきた被検液は、層流のまま第２の流路に入る。ここで、第２の流路の上記他の部分に対向する第２の流路壁面には、流体を注入する注入口が設けられており、この注入口（注入路１５）から注入された流体が被検液を反応部側に押さえつけて被検液と反応部５との距離を縮める。これにより被検液に含まれる目的物質と反応物質とが会合しやすくなるので、反応効率に優れた分析用マイクロ流路デバイスが得られる。

上記第１の流路１と第２の流路２とのなす交差外角θ２は、層流を形成し易いことから、３０〜１２０°とし、好ましくは３０〜９０°とし、より好ましくは交差内角θ１の補角とするのがよい。

上記構成において、前記他の部分における反応部表面からの流路高さが、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、構成とすることができる。

被検液中の検出目的物質が反応部に保持された反応物質に到達する最大拡散距離は、被検液の流量と、注入路より送り込まれる流体の流量との関係で定まるが、第２の流路の高さＨ２を第１の流路の高さＨ１よりも小さくすると、確実に被検液と反応物質との最大拡散距離を小さくすることができる。

上記構成において、前記第２の流路内であって前記反応部の下流側に、電気化学検出用電極が設けられている、構成とすることができる。

この構成によると、図８に示すように、注入路から注入された流体により、層流状態のまま、被検液は電気化学検出用電極側に押さえつけられるので、電気化学検出用電極６と被検液との距離が小さくなり、被検液に含まれる電極活性物質と電気化学検出用電極とが会合しやすくなる。

上記課題を解決するための第１の発明群の第３の態様は、被検液が流れる第１の流路と、前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角３０〜１５０°で交差する第２の流路と、前記被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持された、表面凸凹形状の反応部と、を備える分析用マイクロ流路デバイスであって、前記表面凹凸形状の反応部は、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられている、ことを特徴とする。

この構成によると、図４に示すように、第１の流路の内側壁面の延長仮想線上（点線）に反応部５が設けられているので、被検液が確実に反応部５に当たる。また、当該反応部５は、表面凹凸形状であるので、反応部に当たる液の流れが乱流となる。よって、被検液に含まれる目的物質と反応物質とが会合しやすくなる。

上記構成において、前記表面凸凹形状の反応部は、複数の棒状突起物を流れ方向に角度を持たせて配列した形状である構成とすることができる。

図６に示すように、反応部が複数の棒状突起物を流れ方向に角度を持たせて配列した形状であると、第２の流路での液の流れをより一層乱すことができるので、反応効率を一層高めることができる。

上記構成において、前記表面凹凸形状の反応部が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、延設された前記表面凹凸形状の反応部の凹部からの流路高さが、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、構成とすることができる。

図１６に示すように、接続領域を超えて第２の流路壁面に表面凸凹形状の反応部を延設し、かつ表面凸凹形状の反応部の凹部からの流路高さを、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さくすると、延設した反応部と被検液中の検出目的物質との最大拡散距離が小さくなり、反応効率が格段に向上する。

上記課題を解決するための第２の発明群の第１の態様は、上記第１の発明群の第１〜３の態様において、前記分析用マイクロ流路デバイスは、更に前記第２の流路に続く第３の流路と、前記第３の流路に続く流路であって前記第３の流路との交差内角が３０〜９０°である第４の流路と、を備え、前記第３の流路と前記第４の流路とが接続される接続領域内であって前記第３の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第４の流路の壁面に、電気化学検出用電極の一部が設けられ、前記電気化学検出用電極の他の部分が前記接続領域を超えて第４の流路壁面に延設され、前記他の部分における電気化学検出用電極表面からの流路高さが、前記第３の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイスである。

上記構成によると、反応部分に関しては、上記第１の発明群と同様の効果が得られる。また、検出部分においては、被検液が直接電気化学検出用電極と当たり、且つ被検液中の検出目的物質が電気化学検出用電極に到達するまでの最大拡散距離が小さくなるため、検出感度が飛躍的に増大する。

上記課題を解決するための第２の発明群の第２の態様は、前記第１の発明群の第1の態様または第３の態様の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、前記分析用マイクロ流路デバイスは、更に前記第２の流路に続く第３の流路と、前記第３の流路に続く流路であって前記第３の流路との交差内角が９０〜１５０°である第４の流路と、を備え、前記第３の流路と前記第４の流路とが接続される接続領域内であって前記第３の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第４の流路の壁面に、電気化学検出用電極の一部が設けられ、前記電気化学検出用電極の他の部分が前記接続領域を超えて第４の流路壁面に延設され、前記電気化学検出用電極に対向する第４の流路の壁面には、前記第４の流路に被検液以外の流体を注入する第２の注入路が設けられていることを特徴とする。

上記構成によると、反応部分に関しては、上記第１の発明群と同様の効果が得られる。また、検出部分においては、被検液が直接電気化学検出用電極と当たり、且つ被検液中の検出目的物質が電気化学検出用電極に到達するまでの最大拡散距離が小さくなるため、検出感度が飛躍的に増大する。

上記課題を解決するための第３の発明群の第１の態様は、被検液が流れる第１の流路と、前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角３０〜９０°で交差する第２の流路と、前記被検液に含まれる目的物質を電気化学的に検出する電気化学検出用電極と、を備え、前記反応部の一部が、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられ、前記反応部の他の部分が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、前記他の部分における電気化学検出用電極表面からの流路高さが、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイスである。

上記課題を解決するための第３の発明群の第２の態様は、被検液が流れる第１の流路と、前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角９０〜１５０°で交差する第２の流路と、前記第２の流路に被検液以外の流体を注入する注入路と、前記被検液に含まれる目的物質を電気化学的に検出する電気化学検出用電極と、を備え、前記電気化学検出用電極の一部が、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられ、前記電気化学検出用電極の他の部分が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、前記注入路の注入口は、前記電気化学検出用電極の他の部分が設けられた第２の流路の壁面に対向する壁面に設けられている、ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイスである。

反応部に代えて、電気化学検出用電極を配置した場合においては、被検液が直接電気化学検出用電極と当たり、且つ被検液中の検出目的物質が電気化学検出用電極に到達するまでの最大拡散距離が小さくなるため、検出感度が増大する。

上記第３の発明群の構成において、前記他の部分における電気化学検出用電極に対向する流路壁面に凹凸部を設け、第２の流路での液の流れを乱流とする構成とすることができる。この構成であると、より一層検出感度を高めることができる。

上記課題を解決するための第４の発明群は、上記第２の発明群の構成における電気化学的検出用電極の表面に、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が設けられたことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイスである。

以下では、電気化学的検出用電極の表面に、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が設けられたものを電極一体型反応部と称することとする。電極一体型反応部は、流路内を流れる被検液が直接当たる位置に設置されているので、被検液に含まれる検出目的物質が、当該電極表面に設けられた反応物質と効率よく接触し反応する。そして、この反応物質に接しその下方に電気化学的検出用電極が設けられているので、この電極が反応によって生じる電位を直ちに検出することができる。よって、この構成であると、反応効率が高まり、かつ反応効率の向上が検出精度の向上に直結する。

例えば、被検液に含まれる検出目的物質を抗原物質とし、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質を抗体物質とした場合、被検液に含まれる抗原物質は、電極表面に略垂直に衝突するので、抗体物質と効率よく会合する。酵素などの標識付の抗体物質を流した場合にも同様なことが言える。よって、電極表面上に抗体物質−抗原物質−酵素付抗体物質からなる複合体を効率よく形成させることができる。この後、酵素付抗体物質の当該酵素により電気的活性物質に変化する基質物質を流すと、これまた同様に、基質物質が電極表面の酵素と効率よく反応するので、より多くの電気的活性物質が産出される。それゆえ、上記構成であると、より大きな電流が発生し且つこれを電極が直接検知するので、検出感度および検出信頼性が顕著に向上することになる。

以上に説明したように、被検液の流れを工夫した本発明によると、簡便な構造でもって検出感度に優れた分析用マイクロ流路デバイスを実現することができるという顕著な効果が得られる。

本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。

以下の説明においては、第1の流路を流れて来た被検液が反応部に直接当たる構造のマイクロ流路デバイス群を第１の実施の形態群とし、流路内の所定の箇所にそれぞれ配置した反応部と電気化学検出用電極の両者に被検液が直接当る構造のマイクロ流路デバイス群を第２の実施の形態群とし、第1の流路を流れて来た被検液が電気化学検出用電極に直接当たる構造のマイクロ流路デバイス群を第３の実施の形態群とし、電気化学的検出用電極表面に反応部を設けてなる電極一体型反応部を用いたマイクロ流路デバイス群を第４の実施の形態群とし区別し、各群ごとにその具体的内容を説明する。

（第１の実施の形態群）
［実施の形態1-1］
図１は、本実施の形態1-1にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。本実施の形態1-1にかかるマイクロ流路デバイスは、第１の流路１と、第１の流路と交差内角θ１で交差する第２の流路２を有しており、θ１は、３０°≦θ１≦９０°に設定されている。また、交差内角θ１に対抗する交差外角θ２は９０〜１５０°に設定されている。

第２の流路２の下流側端部には、被検液や洗浄液（例えばバッファー液）をデバイス外に送り出す排出路１２が形成されている。また、第２の流路２の底面（交差内壁と反対側の壁面）には、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質を保持させてなる反応部５が配置されており、反応部５の一部（上流側部分）が、第１の流路１の交差内壁（排出路１２側の内側壁面）に沿って延長した延長仮想線（点線）が突き当たる部分部分に位置し、かつこれに続く他の部分が、第１の流路１と第２の流路２とが交差する接続領域４０を超えて下流側にまで延びている。

更に反応部５より下流側の第２の流路２上には、検出目的物質の量を光学的に検出する熱レンズ９を有する熱レンズ装置からなる検出部３０が設けられている。
が形成されている。

上記のとおり反応部５は、少なくとも上記延長仮想線が突き当たる部分を有するようにして第２の流路の底面に配置されていればよいが、交差領域内における面積が多いほど被検液が直接当る面積が増える。よって、好ましくは反応部５の先頭側（上流側）を上記延長仮想線が突き当たる部分よりも更に前方に延ばして交差領域内における面積を大きくするのがよい。また、反応部５は第２の流路の底面のみならず、底面と側面、又はその全面に設けてもよい。

実施の形態1-1のマイクロ流路デバイスは、図１に示すように基板１００と基板２００の２つの基板が積層された構造である。これらの基板は、２ｃｍ×５ｃｍの方形状基板である。

基板１００には、基板底面からの立ち上がり角度（交差内角θ１）が３０°から９０°である第１の流路用の孔１と、第２の流路２用の凹溝２と、排出路用の孔１２が形成されている。排出路用の孔１２の立ち上がり角度は液の流れが阻害されない範囲で適当に定めればよい。また、排出路は基板２００に形成してもよい。

基板１００の厚みは、１ｍｍ〜４ｍｍ程度とする。第１の流路用の穴１の大きさは、通常、高さ（Ｈ１）１μｍ〜１ｍｍ、幅１μｍ〜２ｍｍ、長さ１μｍ〜５ｍｍとする。その断面形状は特に限定されず、方形、円形、楕円形、多角形等とすることができる。

第２の流路用の凹溝は、通常、幅１μｍ〜１ｍｍ、高さ（Ｈ２）１０μm〜４０μｍ、長さ５０μｍ〜１ｍｍに形成し、第２の流路の高さ（Ｈ２）は、必ず第1の流路の高さＨ１よりも小さくする。第２の流路の断面形状も特に限定されず、通常は四角形または台形とする。四角形または台形溝は形成し易いからである。排出路用の孔１２は、高さ１μｍ〜１ｍｍ、幅１μｍ〜２ｍｍ、長さ６０μｍ〜４ｍｍとする。

排出路の孔１２は、第２の流路２を流れる流体をデバイスの外に排出する役割を担うものであり、反応部１６の下流側に設ける。その断面形状は特に限定されない。

他方、基板２００の厚みは、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度とする。基板２００は上記基板１００に形成された第２の流路用の凹溝を蓋する基板であり、その上面が第２の流路２の底面（底壁）を構成することになる。基板１００と基板２００を重ね合わせたとき、基板１００に形成された第１の流路の穴１を蓋する部分（交差領域）及びこれに続く第２の流路用の凹溝を蓋する部分に、反応部５を設けるべく、基板２００の当該部分に予め反応物質を固着しておく。これが反応部５となる。

さらに、第２の流路２の下流側には、検出目的物質の量を検出する検出装置３０を配置する。この実施の形態1-1では、検出装置３０として、光学的に検出目的物質の検出を行う熱レンズ装置を採用している。熱レンズなどの光学的手段を用いる場合には、第２の流路２内に特段の部材を設ける必要はない。なお、熱レンズ装置の先端位置を符号９で示している。ただし、検出手段は熱レンズ方式に限られないので、必要に応じ第２の流路内に検出部（例えば電極）を配置することができる。また、検出目的物質の濃度を均一化し検出の精度を高めるために、第２の流路２内に液を攪拌する手段を設けてもよい。

なお、各基板の説明においては、その都合上、例えば「第1の流路用の孔１」などと表現したが、符号「１」は第1の流路を示す符号でもある（以下同様）。

上記各基板の材質としては、ガラス、光熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられ、樹脂材料としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、ポリカーボネイト樹脂を用いることができる。

基板加工法としては、ガラス基板に対しては例えばエッチングを用い、樹脂材料の場合には、流路パターンを形成した鋳型に、光熱硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を流し込んで固める方法などを用いることができる。

ここで、既に説明したとおり、上記「交差内角」とは、２つの流路（ここでは第1の流路と第２の流路）を２辺とする仮想三角形を想定し、両流路の中心軸を同時に含む１つの平面で両流路の壁面を切断したとき、当該切断線のうち仮想三角形の中心側に位置する切断線同士が交差する内角をいい、上記「交差外角」とは、仮想三角形の外側に位置する切断線同士が交差する外角をいう。また、「交差内壁」は、上記「交差内角」を構成する２つの流路内壁を総称する意味で使用されており、単に「交差内壁」というときには、２つの流路内壁またはどちらか一方の流路内壁を意味している。さらに反応部表面からの流路高さＨは、上記平面で切断される反応部表面の切断線とこれに対向する流路壁面の切断線との間の距離（両切断線間の中心軸に直交する線分の長さ）をいう。図１６に、仮想三角形の他の一辺を一点破線で例示した。

なお、「交差内角」、「交差外角」、「接続領域」、「流路高さ」の概念は、本明細書全体に共通する概念である。

次に、図１に示すマイクロ流路デバイスを用いて、アレルゲンなどの抗原を検出する例を説明する。

予め、マイクロ流路デバイスの流路内をｐＨ７．２のリン酸緩衝生理食塩水からなるバッファー液を満たしておく。次に、第１の流路１から上記と同じバッファー液を注入して流路内を洗浄する。この後、好ましくは、例えばアルブミン水溶液を流して、流路１、２、反応部５の表面に、タンパク質の非特異的吸着を防ぐための非特異的吸着防止膜を形成する。

なお、非特異的吸着防止膜を形成する前に、反応部５に抗体材料を固定しておく。固定化法は特に限定されない。例えば物理的吸着法、化学的吸着法、物理化学的吸着法などの公知の方法を用い行う。

次に、抗原を含む被検液を第１の流路１から注入する。これにより、反応部５に保持されている抗体（反応物質）と、被検液中の抗原とが反応して、固定化抗体−抗原複合体が形成される。

なお、本実施の形態1-1にかかるマイクロ流路デバイス構造であると、第１の流路１から注入された抗原を含む被検液は、反応部５に直接当った後、第１の流路１の高さ（Ｈ１）よりも高さが小さい第２の流路を流れるので、従来構造のマイクロ流路デバイスに比べ、より多くの抗原が抗体と会合することができる。

次に、被検液に代えて上記バッファー液を第１の流路１より入れて流路１、２、反応部５を洗浄する。

次いで、酵素を標識として付けた抗体材料を含むバッファー液を第１の流路１から注入する。これにより、酵素を標識として付けた抗体材料が反応部に固定化された抗体に捕獲されている抗原と抗原抗体反応を生じ、反応部表面に固定化抗体―抗原−酵素付抗体材料からなる複合体が形成される。

次いで、未反応の酵素付抗体材料を除去するために上記バッファー液を第１の流路１より注入して流路１、２、反応部５を洗浄する。

この抗原と酵素標識付抗体との反応においても、上記の抗原抗体反応で説明したと同様な理由により、高い反応率で反応が生じるので、流す酵素標識付抗体の量を少なくできる。よって、反応時間の短縮が図れる。

次に、標識として用いた酵素により吸光度を変化させる基質材料を含むバッファー液を第１の流路１から注入し、反応部５に形成された固定化抗体―抗原−酵素付抗体材料からなる複合体の酵素と反応させ、複合体の量に対応した吸光物質を生じさせる。なお、標識として用いる酵素材料及び基質材料は、公知のものが使用できる。

この酵素反応においても、上記の抗原抗体反応で説明したと同様の理由により、従来構造のマイクロ流路デバイスに比べ、高い反応率で反応が生じるという効果がある。また、反応効率が高いので流す基質の量を少なくできるという利益が得られる。それゆえ、反応時間の短縮化と同時に、検出目的物質である抗原の検出精度が高まるという効果が得られる。

この後、吸光度を変化させる物質の量を熱レンズ９により検出することにより、検出目的物質の量を測定する。これにより、上記実施の形態1-1にかかるマイクロ流路デバイスを用いた定量分析が完了する。

上記実施の形態1-1にかかるマイクロ流路デバイス構造の発展型として、図２に示すように、第２の流路内の、反応部が形成されていない壁面に、凹凸部２１を設けた構造がある。この構造であると、第２の流路に流れ込んだ被検液は凹凸部２１により液の流れが乱されて乱流となるので、より一層反応効率を高めることができる。凹凸部２１としては、島状に凸部を複数設けた形態や、流れに平行でない（流れ方向に直交または角度を持って傾斜する）棒状の凸部を複数設けた形態が例示できる。なお、乱流であると、被検液中の検出目的物質の分子運動が活発になり、反応部に接触する確率が高まるので、この結果として反応効率が一層高まる。

［実施の形態１−２］
図３は、本実施の形態にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。本実施の形態1-2にかかるマイクロ流路デバイスは、第１の流路１と、第１の流路と交差内角θ１（９０°≦θ１≦１５０°）で交差する第２の流路２を有している。交差内角θ１に対抗する交差外角θ２は、３０〜９０°に設定されている。なお、交差外角θ２の角度は、好ましくは交差内角θ１の補角とする。

また、このマイクロ流路デバイスには、第２の流路２と交差内角θ５で交差する注入路１５が設けられている。交差内角θ５は、交差内角θ１と同様とするか、または交差内角θ１よりも鈍角とする。このように交差内角θ５を設定すると被検液の流れを乱すことなく反応部５側に被検液を押さえることができる。ただし、交差内角θ５を交差内角θ１よりも鋭角とすることもできる。その他の構造については、上記実施の形態1-1と同様である。

本実施の形態1-2の構造では、第１の流路１から注入された被検液等の流体は反応部５の一部に直接当たるが、交差内角θ１が鈍角であるので、第1の流路１の流れは大きく乱されることなく第２の流路に入る。反応部５に対向する第２の流路２の壁面には、注入路１５が設けられており、第１の流路１から第２の流路に送られた被検液等は、注入路１５から注入された流体により、反応部５側に押さえつけられ層流となって流れる。これにより被検液に含まれる検出目的物質は、より小さい拡散距離でもって反応部に接触できる。よって、検出目的物質と反応物質との反応が効率よく進む。なお、このような効果は、検出目的物質に限って得られる効果ではなく、流路内を流れる流体中に含まれる物質について共通して得られる効果であるので、上記説明は検出目的物質に限ることを意図するものではない。

［実施の形態１−３］
図４は、本実施の形態にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。本実施の形態1-3にかかるマイクロ流路デバイスは、第１の流路１と、第１の流路と交差内角θ１（３０°≦θ１≦１５０°）で交差する第２の流路２を有している。また、第１の流路１と第２の流路２とが接続される接続領域４０であって、第１の流路１の交差内壁に沿う延長仮想線が突き当たる位置およびこれより内側に、表面凸凹形状の反応部５が設けられている。これ以外の要素については、上記実施の形態1-1と同様である。

実施の形態1-3の構造であると、第1の流路１を流れてきた被検液は、表面凸凹形状の反応部５５に直接当たるが、凹凸面は平坦面によりも表面積が大きいので、被検液に含まれる検出目的物質と反応物質とを効率よく反応させることができる。

また、表面凸凹形状の反応部５５は、図５の符号６５に示すように、その一部を第1の流路と第２の流路が交差する交差領域に配置し、他の部分を交差領域を超えた第２の流路に配置することもできる。このようにすると、反応部５５の表面凸凹形状が被検液の流れを乱し、検出目的物質の拡散運動を活発化する。これにより、検出目的物質と反応物質との会合機会が多くなるので、一層反応効率が高まる。

表面凸凹形状の反応部５５の形状としては、図６に示すような棒状の凸部を流れ方向に対して平行でない状態に並べた構造とすることができる。また、島状（例えば円形島状）の凸を多数点在させた構造としてもよい。

（第２の実施の形態群）
第２の実施の形態群では、流路内の所定の箇所にそれぞれ配置した反応部と電気化学検出用電極の両者に被検液が直接当る構造のマイクロ流路デバイス群について説明する。

［実施の形態２−１］
図７は、本実施の形態2-1にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。本実施の形態2-1にかかるマイクロ流路デバイスは、第１の流路１と、第１の流路と交差内角θ１（３０°≦θ１≦９０°）で交差する第２の流路２と、第３の流路３と、第３の流路と交差内角θ３（３０°≦θ３≦９０°）で交差する第４の流路４と、を有している。また、被検液やバッファー液をデバイス外に送り出す排出路１２が第４の流路の下流に設けられている。

さらに、第１の流路１の交差内壁の延長仮想線が突き当る位置に位置する第２の流路壁面の内側（交差領域４０内）に、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持された反応部５の一部が設けられ、反応部５の他の部分が接続領域４０を超えて続く第２の流路壁面に延設されている。加えて、第３の流路の交差内壁の延長仮想線が突き当る位置に位置する第４の流路壁面に、電気化学検出用電極６の一部が設けられ、電気化学検出用電極６の他の部分が接続領域４１を超えて続く第４の流路壁面に延設されている。なお、交差内壁とは、仮想三角形の内側に位置する流路壁（内壁）を指し、この内壁により交差内角が決定されている。

この実施の形態2-1にかかるマイクロ流路デバイスは、図７に示すように、基板２００、基板１００、基板３０１、基板３０２の４枚の基板が積層され構成されている。これらは、通常、縦１〜５ｃｍ×横１〜５ｃｍ程度の方形状基板が用いられる。

ここで、基板２００は、基板１００に形成された第1の流路１及び第２の流路用凹溝を蓋する基板である。基板２００には、反応物質が固着されてなる反応部５が予め形成される。基板２００の厚みは、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。

基板１００には、第1の流路用孔１、第２の流路用凹溝２、及び第３の流路用孔３が形成されている。第1の流路用孔１は、第２の流路用凹溝２に対して立ち上がり角度３０°≦θ１≦９０°で立ち上がった孔であり、第３の流路用孔３は、第２の流路用凹溝２が形成された基板面の反対側の基板面から、３０°≦θ３≦９０°（図７のθ３）で立ち上がった孔である。基板１００の厚みは、１ｍｍ〜４ｍｍ程度とする。

基板３０１は、基板１００に重ねる基板であり、この基板３０１には、第1の流路１に連通する注入孔１１と、第４の流路用空隙４が形成されている。基板３０１の厚みは、５０μｍ〜１ｍｍ程度とする。

基板３０２は、基板３０１を蓋する基板であり、第４の流路用空隙４がこの基板により蓋されて第４の流路が形成される。基板３０２には、第1の流路１に連通する注入孔１１と、第４の流路を流れる流体をデバイス外に排出する排出路用孔１２が形成されている。
また、この基板３０２の第４の流路用空隙４を蓋する部分の内側面には予め電気化学的検出用電極が設けられている。

上記電気化学的検出用電極は、作用電極と対向電極と参照電極とで構成されており、作用電極、対向電極、参照電極の材質としては、金、白金、チタン、銀などが例示できる。電気化学的検出用電極の検出には、公知の半導体プロセスを用いることができる。任意の形状に設計されたマスクを用いて、フォトリソグラフィやスパッタやエッチングなどを用いて、任意の電極を作製する。また参照電極は、任意の形状に作製された銀を塩化させて銀／塩化銀の参照電極とすることもできる。

基板２００の厚みは０．５ｍｍ〜３ｍｍ、基板１００の厚みは１ｍｍ〜４ｍｍ、基板３０１の厚みは５０μｍ〜１ｍｍ、基板３０２の厚みは０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度とする。また、第１の流路用穴１の大きさは高さ（Ｈ１）１μｍ〜１ｍｍ、幅１μｍ〜２ｍｍとする。また、第２の流路用凹溝は、高さ（Ｈ２）は１０μｍ〜４０μｍ、幅５０μｍ〜１ｍｍ、長さ１μｍ〜５ｍｍとする。また、第３の流路用穴は、高さ（Ｈ３）１μｍ〜１ｍｍ、幅１μｍ〜２ｍｍ、長さ１μｍ〜５ｍｍとする。また、第４の流路用凹溝は、高さ（Ｈ４）５０μｍ〜１ｍｍ、幅５０μｍ〜１ｍｍ、長さ１μｍ〜５ｍｍとする。また、注入孔１１は第1の流路用孔よりも若干小さく、排出路用孔１２も第４流路用凹溝よりも小さく形成されている。

基板材料、流路形成方法などのその他の要素については、上記実施の形態1-1と同様でよい。

以上のような構造を有する各基板を、基板２００、１００，３０１，３０２の順に積層することにより、実施の形態2-1の分析用マイクロ流路デバイスを完成させる。

このマイクロ流路デバイスを用いて、アレルゲンなどの抗原を検出する手順を説明する。予め、マイクロ流路デバイスの流路１、流路２、流路３、流路４をバッファー液で満たしておく。更に、注入孔１１からバッファー液を注入して流路１〜４及び反応部５、電気化学検出用電極６をバッファー液で洗浄する。この後、好ましくは、アルブミン水溶液を流して、アルブミンの非特異的吸着サイトにアルブミン（非特異的吸着膜）を吸着させる。これにより、マイクロ流路デバイスの流路１〜４、反応部５、電気化学的検出用電極６の表面へのタンパク質の非特異的吸着を防ぐことができる。

次に、抗原を含む被検液を注入孔１１から入れ、流路内を流す。これにより被検液中の抗原が反応部５の反応物質（抗体材料）に接触し、そこで抗原抗体反応を生じるので抗原が捕獲される。

この後、被検液に代えてバッファー液を注入孔４より入れてマイクロ流路デバイスの流路１〜４、反応部５、電気化学的検出用電極６を洗浄する。

次に、酵素を標識として付けた抗体材料を含むバッファー液を注入孔１１から注入し、反応部５に固定化された抗体に捕獲されている抗原と抗原抗体反応を生じさせ、固定化抗体―抗原−酵素付抗体材料からなる複合体を形成させる。

未反応の酵素付抗体材料を除去するためにバッファー液を注入孔１１より入れてマイクロ流路デバイスの流路１〜４、反応部５、電気化学的検出用電極６を洗浄する。

この抗原と酵素標識付抗体との反応においても、上記の抗原抗体反応で説明したと同様の原理により、従来構造のマイクロ流路デバイスに比べて高い反応率で反応が生じるので、流す酵素標識付抗体の量を少なくできると共に、必要な反応時間を短くできる。

次に、標識として用いた酵素により電気的活性物質を生じさせる基質材料を含むバッファー液を注入孔１１から注入し、反応部５に形成された固定化抗体―抗原−酵素付抗体材料からなる複合体の酵素と反応させることで、複合体の量に対応した電気的活性物質を生じさせる。標識として用いる酵素材料及び基質材料は、公知のものが使用できる。

この後、電気的活性物質の量を電気化学的検出用電極６により検出することにより、検出目的物質の量を知る。

［実施の形態２−２］
図８は、本実施の形態2-2にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。本実施の形態2-2にかかるマイクロ流路デバイスは、第１の流路１と、第１の流路と交差内角θ１で交差する第２の流路２と、を有している。交差内角θ１は、９０°≦θ１≦１５０°に設定されている。また、被検液やバッファー液をデバイス外に送り出す排出路１２が、第２の流路の下流側端部に形成されている。

また、第１の流路の交差内壁の延長仮想線上に位置する第２の流路の底面に、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持されてなる反応部５の一部が形成され、かつ他の部分が、第１の流路１と第２の流路２とが交差する接続領域４０を超えて第２の流路の底面に延設されている。

さらに、第２の流路の上記底面と対向する壁面に開口を有する注入路１５が、第２の流路２と交差内角θ５で交差するように形成されている。この注入路１５、被検液以外の流体を注入する流路であり、交差内角θ５は、９０°≦θ１≦１５０°に設定されている。なお、交差内角θ５は、好ましくは交差内角θ１と同一にするか、交差内角θ１よりも大きくするのがよい。

さらに、第２の流路の底面であって反応部５の下流側に、電気化学検出用電極６が形成されている。

基板材料、流路形成方法などのその他の要素については、上記実施の形態1-1と同様でよい。

実施の形態2-2の構造であると、第１の流路１から注入された流体は、反応部５に直接当たり、且つ第１の流路１から第２の流路２に送られた被検液が、注入路１５より送られた流体により反応部５側に押さえつけられた状態で層流となって流れるので、被検液に含まれる抗原と反応物質との反応効率が向上する。また、第１の流路１から第２の流路に送られた被検液が、注入路１５より送られた流体により反応部５側に押さえつけられた状態で層流となって流れるので、電気化学検出用電極６での検出感度が向上する。

［実施の形態２-３］
図９は、実施の形態2-3にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。実施の形態2-3にかかるマイクロ流路デバイスは、第１の流路１と、第１の流路１と交差内角θ１で交差する第２の流路２と、第３の流路３と、第３の流路と交差内角θ３で交差する第４の流路４と、を有しており、交差内角θ１が、３０°≦θ１≦９０°に設定され、交差内角θ３が、９０°≦θ３≦１５０°に設定されている。

また、被検液やバッファー液をデバイス外に送り出す排出路１２が第４の流路の下流側端部に形成されている。さらに、第１の流路１の交差内壁の延長仮想線上に位置する第２の流路底面に、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持されてなる反応部５の一部が形成され、他の部分が接続領域４０を超えて第２の流路底面にまで延設されている。

さらに被検液以外の流体を注入する注入路１６が、第４の流路４と交差角度θ６を持って形成されている。加えて、第３の流路３の直下であって第４の流路の交差内壁側に、電気化学検出用電極６の一部が形成され、他の部分が当該接続領域４１を超えて第４の流路底面に延設されている。

この実施の形態2-3の流路高さは、Ｈ１>Ｈ２、Ｈ２<Ｈ３、Ｈ３>Ｈ４である。このような構造要素は、基板４０２、基板４０１、基板３００、基板２００、基板１００の５枚の基板を用いて作製することができる。基板材料は上記実施の形態1-1と同様でよく、各構造要素の形成方法も上記実施の形態1-1と同様な方法を用いることができる。

［実施の形態２−４］
図１０は、実施の形態2-4にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。実施の形態2-4にかかるマイクロ流路デバイスは、第１の流路１と、第１の流路と交差内角θ１で交差する第２の流路２と、第３の流路３と、第３の流路と交差内角θ３で交差する第４の流路４と、を有しており、交差内角θ１が、９０°≦θ１≦１５０°に設定され、交差内角θ３が、３０°≦θ３≦９０°に設定されている。

さらに、第１の流路１の交差内壁の延長仮想線上に位置する第２の流路底に、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持されてなる反応部５の一部が形成され、反応部５の他の部分が接続領域４０を超えて第２の流路底面に延設されている。また、被検液以外の流体を注入する注入路１７が、第２の流路４と交差内角θ５（９０°≦θ５≦１５０°）で形成されている。交差外角θ２、θ４については、特に限定されないが、この実施の形態では、交差外角θ２は交差内角θ１の補角とし、交差外角θ４は交差内角θ３の補角にしてある。

さらに、第３の流路３の交差内壁（第４の流路４側の内壁）の延長仮想線上に位置する第４の流路底面に電気化学検出用電極６の一部が形成されており、電気化学検出用電極６の他の部分が第３の流路３と第４の流路４とが交差する接続領域４１を超えて第４の流路底面に延設されている。また、被検液やバッファー液をデバイス外に送り出す排出路１２が第４の流路の下流側端部に形成されている。

なお、この明細書でいう「底面」とは、流路内を流れる液体が突き当たる側の壁面をいう。

この実施の形態2-3では、基板２００、基板１００、基板３０１、基板３０２の４枚の基板を用いて上記した各構造を形成する。基板材料及び各構造要素の形成方法については上記実施の形態1-1と同様でよい。

［実施の形態２−５］
図１１は、実施の形態2-5にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。本実施の形態2-5にかかるマイクロ流路デバイスは、第１の流路１と、第１の流路と交差内角θ１（３０°≦θ１≦１５０°）で交差する第２の流路２と、第３の流路３と、第３の流路と交差内角θ３（３０°≦θ３≦９０°）で交差する第４の流路４とを有している。

この実施の形態2-5では、第２の流路２の最上流側に表面凹凸形状の反応部２２が配置されている。表面凹凸形状の反応部２２は、第２の流路の底面に底面より盛り上がった凸部を形成し凸部の表面に（または凸部と凸と凸の谷間である凹部の双方に）、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質の層５５を形成してなるものである。表面凹凸形状の反応部２２は、少なくともその前方部分が第１の流路１の交差内壁の延長仮想線より内側（上流側）に位置するようにして第２の流路の底面上に配置する。

その他の構成については、上記実施の形態2-4と同様であり、第３の流路の交差内壁の延長仮想線上に位置する第４の流路底面に、電気化学検出用電極６の一部が形成され、電気化学検出用電極６の他の部分が接続領域４１を超えて第４の流路底面に延設されている。また、被検液やバッファー液をデバイス外に送り出す排出路１２が第４の流路の下流側端部に形成されている。

この実施の形態におていも、基板材料、流路形成方法などのその他の要素については、上記実施の形態1-1と同様でよい。

［実施の形態２−６］
図１２は、実施の形態2-6にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。実施の形態2-6にかかるマイクロ流路デバイスは、第１の流路１と、第１の流路と交差内角θ１（９０°≦θ１≦１５０°）で交差する第２の流路２と、第３の流路３と、第３の流路と交差内角θ３（９０°≦θ３≦１５０°）で交差する第４の流路４とを有している。そして、第１の流路１の交差内壁の延長仮想線上に位置する第２の流路底面に、表面凹凸形状の反応部２２が配置されている。表面凹凸形状の反応部２２の構成は上記実施の形態2-5と同様である。

この実施の形態では、第２の流路２に続く第３の流路３が、上記実施の形態2-5の場合と異なり、第1の流路から遠ざかる方向に延びいる。この第３の流路３に第４の流路４が接続されており、第３の流路３の交差内壁（第４の流路４側の内壁）の延長仮想線上に位置する第４の流路底面に電気化学検出用電極６の一部が形成されており、電気化学検出用電極６の他の部分が第３の流路３と第４の流路４とが交差する接続領域４１を超えて第４の流路底面に延設されている。

また、上記交差領域４１より下流側の第４の流路４であり、電気化学検出用電極６の他の部分に対向する流路壁面に開口した注入路１６が設けられている。注入路１６は、被検液以外の流体を注入する流路である。

更に第４の流路４の下流側端部には、被検液やバッファー液をデバイス外に送り出す排出路１２がに設けられている。

本実施の形態2-6は、反応部５に代えて、表面凹凸形状の反応部２２が接続領域４０内に配置されている点を除き、上記実施の形態２-３と同様であり、基板材料、流路形成方法などのその他の要素についても上記実施の形態２-３と同様である。ちなみに、Ｈ１>Ｈ２、Ｈ２<Ｈ３、Ｈ３>Ｈ４である。

（第３の実施の形態群）
第３の実施の形態群では、第1の流路を流れて来た被検液が電気化学検出用電極に直接当たる構造のマイクロ流路デバイス群について説明する。

［実施の形態３−１］
実施の形態3-1にかかるマイクロ流路デバイスの断面図を図１３に示す。実施の形態3-1のマイクロ流路デバイスは、反応部５に代えて当該部分に電気化学検出用電極６を配置したこと、及び第1の流路と第２の流路との交差外角を交差内角（図１３におけるθ４とθ３）と同一にした点を除き、前記実施の形態1-1にかかるマイクロ流路デバイス構造（図１）と同様である。なお、この実施の形態の交差外角θ３は３０°≦θ３≦９０°に設定されている。

このマイクロ流路デバイスを用いて検出できる目的物質は、電気的活性を有する物質である。よって、通常は検出目的物質に電気的活性を付与する前処理を施した被検液が流路１より注入されることになる。なお、電気化学検出用電極の形成方法については、後記する。

本実施の形態にかかるマイクロ流路デバイスでは、第1の流路１に注入された被検液（電気信号を発生させる物質を含む被検液）は直接電気化学検出用電極６に当たり、流れ方向を変えられて第２の流路２内に入るが、第２の流路２の流路高さ（Ｈ４）が第1の流路高さ（Ｈ３）よりも小さく形成されているので、より小さい流路高さの流路（第２の流路）内に延設された電気化学検出用電極６の他の部分に十分に接触することができる。よって十分な検出感度が得られる。

この実施の形態3-1にかかるマイクロ流路デバイスにおいても、上記実施の形態1-1と同じように、第２の流路内の、反応部が形成されていない壁面に、凹凸部を設けることができる（図２の凹凸部２１参照）。このような凹凸部を設けると、第２の流路に流れ込んだ被検液が凹凸部により液の流れを乱されて乱流となり、被検液中の電気的活性物質の拡散運動が活発となるので、電気化学検出用電極６への衝突確率が大きくなる。よって一層検出精度が向上する。

［実施の形態３−２］
図１４は、実施の形態3-2にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。この実施の形態3-2のマイクロ流路デバイスは、反応部５に代えて当該部分に電気化学検出用電極６を配置したことを除き、前記実施の形態1-２にかかるマイクロ流路デバイス構造（図３）と同様である。なお、この実施の形態の交差外角θ３は９０°≦θ３≦１５０°であり、第２の流路には被検液以外の流体を注入する注入路１５が形成されている。

この実施の形態3-2においては、第１の流路１から注入された被検液は必ず電気化学検出用電極６に当たる構造であり、かつ第２の流路２の流路高さＨ２が第１の流路１の流路高さＨ１よりも小さく形成され、しかも電気化学検出用電極６が設けられた底面と対向する壁面に注入路１５が設けられている。この注入路１５より注入された流体は、第２の流路２内に入った被検液を電気化学検出用電極６側へ押さえる。よって、被検液に含まれる電気的活性物質（電気信号を発生させる物質）は、より小さい拡散距離でもって電気化学検出用電極６にまで到達することができる。それゆえ、電気化学検出用電極６に接触することなく素通りする電気的活性物質の量が激減する。この結果、検出精度が飛躍的に向上することになる。

（第４の実施の形態群）
第４の実施の形態群では、電気化学的検出用電極表面に反応部を設けてなる電極一体型反応部を用いたマイクロ流路デバイス群について説明する。

［実施の形態４−１］
図１５は、実施の形態4-1にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。実施の形態4-1にかかるマイクロ流路デバイス構造は、電気化学検出用電極６に代えて、当該電気化学検出用電極６の位置に電極一体型反応部７を配置したこと以外は上記実施の形態3-1（図１３）と同様である。ただし、上記実施の形態3-1（図１３）は電気化学検出用電極のみしか備えていないので、それ自体は、電気的活性を有する検出目的物質を含む被検液でないと分析の用をなさないが、実施の形態４−１にかかるマイクロ流路デバイスは、反応部と検出部を兼ねる電極一体型反応部７を備えるので、多様な物質についての定性・定量分析が可能である。

電極一体型反応部７は、電気化学的検出用電極６の表面に反応物質６４を固定化してなるものである。電気化学検出用電極６は、通常、作用電極、対向電極、参照電極の３つの要素で構成されている。実施の形態４−１の電極一体型反応部７では、作用電極の表面に反応物質が保持させてある。この構造であると、作用電極の表面を反応部として機能させ、検出目的物質を電気的活性物質に変化させることができる。よって、反応と同時並行的にこの物質の電位量を測定することにより検出目的物質の量を知ることができることになる。

なお、本マイクロ流路デバイスのその余の作用原理は、上記実施の形態3-1と同様である。

ところで、作用電極表面に保持させる反応物質は、被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応し、これを捕獲する物質であるが、反応物質に捕獲された検出目的物質は、通常、そのままでは検出可能物質とならない場合が多い。よって、反応部に捕獲された物質は捕獲状態のまま更に他の物質（例えば、電気的活性物質など）と反応させられる。つまり、通常、反応部において数段階の反応が行われることになる。

反応部に保持させる反応物質としては、モノクロール抗体、ポリクロール抗体など抗体材料や、インプリンティングポリマー、アプタマー材料、ペプチド材料など人工抗体材料と呼ばれているものなどが例示できる。また、これらの反応物質は、マイクロ流路デバイス内を流れる液体により流去しないように作用電極の表面に固定化される。その方法は特段の制限はない。例えば、反応物質の自らの吸着力により電極表面に物理的に吸着されていてもよく、自己組織化膜を介して共有結合により固定化されていても良い。

［実施の形態４−２］
図１６は、実施の形態４-２にかかるマイクロ流路デバイスの断面図である。実施の形態4-2にかかるマイクロ流路デバイス構造は、電気化学検出用電極６に代えて、当該電気化学検出用電極６の位置に電極一体型反応部７を配置したこと以外は上記実施の形態3-２（図１４）と同様である。

この実施の形態4-2の奏する作用効果は、上記実施の形態３-２及び実施の形態４−１と同様な原理に基づく。よって、その説明を省略する。

本発明によると、簡単な構造により、反応効率に優れた高感度な分析用マイクロ流路デバイスを提供できる。この分析用マイクロ流路デバイスは、少量の被検液を用い、抗原などの微量成分を精度よく定量分析することができるので、産業上の利用可能性が大きい。

実施の形態1-1にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である。 実施の形態1-1にかかる分析用マイクロ流路デバイスの変形例を示す断面 図である。 実施の形態１−２にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である。 実施の形態１−３にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である。 実施の形態１−３にかかる分析用マイクロ流路デバイスの他の態様にかか る断面図である 表面凸凹形状の一態様である、凸部棒状の表面凹凸形状を示す斜視図であ る。 実施の形態２−１にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である。 実施の形態２−２にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である。 実施の形態２−３にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である。 実施の形態２−４にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である 。 実施の形態２−５にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である 。 実施の形態２−６にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である 。 実施の形態３−１にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である 。 実施の形態３−２にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である 。 実施の形態４−１にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である 。 実施の形態４−２にかかる分析用マイクロ流路デバイスの断面図である 。 仮想三角形の他の一辺（一点鎖線）の取り方を説明する図である。

符号の説明

１ 第１の流路
２ 第２の流路
３ 第３の流路
４ 第４の流路
５ 反応部
６ 電気化学検出用電極
７ 電極一体型反応部
９ 熱レンズ
１１ 注入孔
１２ 排出路
１５ 注入路
１６ 注入路
２１ 凹凸部
３０ 検出装置
４０ 接続領域
４１ 接続領域
１００ 第１の基板
２００ 第２の基板
３００、３０１、３０２ 第３の基板
４００、４０１ 第４の基板

Claims (15)

1. 被検液が流れる第１の流路と、
   前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角３０〜９０°で交差する第２の流路と、
   前記被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持された反応部と、
   を備え、
   前記反応部の一部が、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられ、
   前記反応部の他の部分が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、
   前記他の部分における反応部表面からの流路高さが、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、
   ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
2. 請求項１に記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
   前記他の部分における反応部表面に対向する第２の流路の壁面に、凹凸部が設けられている、
   ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
3. 被検液が流れる第１の流路と、
   前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角９０〜１５０°で交差する第２の流路と、
   前記被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持された反応部と、
   前記第２の流路に被検液以外の流体を注入する注入路と、
   を備え、
   前記反応部の一部が、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられ、
   前記反応部の他の部分が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、
   前記注入路の注入口は、前記反応部の他の部分が設けられた第２の流路の壁面に対向する壁面に設けられている、
   ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
4. 請求項３に記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
   前記他の部分における反応部表面からの流路高さが、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、
   ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
5. 請求項３に記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
   前記第２の流路内であって前記反応部の下流側に、電気化学検出用電極が設けられている、
   ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
6. 被検液が流れる第１の流路と、
   前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角３０〜１５０°で交差する第２の流路と、
   前記被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が保持された、表面凸凹形状の反応部と、
   を備える分析用マイクロ流路デバイスであって、
   前記表面凹凸形状の反応部は、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられている、
   ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
7. 請求項６に記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
   前記表面凸凹形状の反応部は、複数の棒状突起物を流れ方向に角度を持たせて配列した形状である、
   ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
8. 請求項６に記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
   前記表面凹凸形状の反応部が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、
   延設された前記表面凹凸形状の反応部の凹部からの流路高さが、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、
   ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
9. 請求項１、３、または６のいずれかに記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
   前記分析用マイクロ流路デバイスは、更に
   前記第２の流路に続く第３の流路と、
   前記第３の流路に続く流路であって前記第３の流路との交差内角が３０〜９０°である第４の流路と、を備え、
   前記第３の流路と前記第４の流路とが接続される接続領域内であって前記第３の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第４の流路の壁面に、電気化学検出用電極の一部が設けられ、前記電気化学検出用電極の他の部分が前記接続領域を超えて第４の流路壁面に延設され、
   前記他の部分における電気化学検出用電極表面からの流路高さが、前記第３の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、
   ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
10. 請求項１または６に記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
    前記分析用マイクロ流路デバイスは、更に
    前記第２の流路に続く第３の流路と、
    前記第３の流路に続く流路であって前記第３の流路との交差内角が９０〜１５０°である第４の流路と、
    を備え、
    前記第３の流路と前記第４の流路とが接続される接続領域内であって前記第３の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第４の流路の壁面に、電気化学検出用電極の一部が設けられ、前記電気化学検出用電極の他の部分が前記接続領域を超えて第４の流路壁面に延設され、
    前記電気化学検出用電極に対向する第４の流路の壁面には、前記第４の流路に被検液以外の流体を注入する第２の注入路が設けられている、
    ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
11. 被検液が流れる第１の流路と、
    前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角３０〜９０°で交差する第２の流路と、
    前記被検液に含まれる目的物質を電気化学的に検出する電気化学検出用電極と、
    を備え、
    前記反応部の一部が、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられ、
    前記反応部の他の部分が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、
    前記他の部分における電気化学検出用電極表面からの流路高さが、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、
    ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
12. 被検液が流れる第１の流路と、
    前記第１の流路に続く、第１の流路と交差内角９０〜１５０°で交差する第２の流路と、
    前記第２の流路に被検液以外の流体を注入する注入路と、
    前記被検液に含まれる目的物質を電気化学的に検出する電気化学検出用電極と、
    を備え、
    前記電気化学検出用電極の一部が、前記第１の流路と前記第２の流路とが接続される接続領域内であって前記第1の流路の交差内壁に沿って延長された延長仮想線が突き当たる第２の流路の壁面に設けられ、
    前記電気化学検出用電極の他の部分が、前記接続領域を超えて第２の流路壁面に延設され、
    前記注入路の注入口は、前記電気化学検出用電極の他の部分が設けられた第２の流路の壁面に対向する壁面に設けられている、
    ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
13. 請求項１１に記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
    前記他の部分における電気化学検出用電極に対向する流路壁面に、凹凸部が設けられている、
    ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
14. 請求項１２に記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
    前記他の部分における電気化学検出用電極表面からの流路高さが、前記第１の流路の前記交差内壁を底面とする高さよりも小さい、
    ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。
15. 請求項１１又は１２に記載の分析用マイクロ流路デバイスにおいて、
    前記電気化学的検出用電極の表面に、前記被検液に含まれる検出目的物質と特異的に反応する反応物質が設けられている、
    ことを特徴とする分析用マイクロ流路デバイス。