JP5192073B2 - マイクロリアクター及びマイクロリアクターシステム - Google Patents

Description

本発明は、生化学物質を固定化し、それに特異的に吸着あるいは結合する酵素、抗体、たんぱく質、ホルモン、糖鎖、化合物などの化学物質を測定するディスポーサブル型のマイクロリアクター及びマイクロリアクターシステムに関する。

従来から圧電振動子の発振周波数の変化によって溶液中の特定成分の濃度を測定する方法がある。圧電振動子には水晶を用いることが多いため、水晶を用いた従来例について以下に説明する。
まず、水晶を特定の結晶方位で切断し、その両面に金や銀等の電極を真空蒸着法等で形成し水晶振動子を作製する。そして、水晶振動子に電圧をかけて振動子固有の周波数で発振させる。この水晶振動子の電極表面上に吸着等で物質が付着して電極の重量が変化すると、その重量変化に伴って発振周波数が変化する。したがって、発振周波数の変化を測定することによって重量変化を検出することができる。このようなマイクロバランスセンサとして、免疫センサやＤＮＡセンサ（例えば、非特許文献１参照。）などがある。このような水晶を用いた重量変化検出センサとして従来からＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）センサと呼ばれているセンサがある。

また一方、抗原抗体反応を利用して水道水のカビ臭物質である２−メチルイソボルネオール（以下では、２−ＭＩＢと略称）を定量する２−ＭＩＢの検出方法がある（特許文献１参照。）。これも、液相系における水晶振動子を応用した技術の一例である。この検出方法においては、２−ＭＩＢと類似の構造を有するカンファーをオボアルブミンと結合させたカンファー・オボアルブミン複合体を水晶振動子の電極表面に固定化し、これを既知濃度の抗体を混合した被測定溶液に浸漬し、抗体に対してカンファーと被測定溶液中の２−ＭＩＢとを競合的に反応させる。

カンファー・オボアルブミン複合体に結合した抗２−ＭＩＢ抗体量は、水晶振動子の発振周波数の変化量として検出されるから、発振周波数の変化量を測定することによって溶液中に含まれている２−ＭＩＢの濃度を測定することができる。この方法では、導電性を有する液相系において水晶振動子を発振させるために、一方の電極を電気的に絶縁することが必要となり、これを実現する構造として図１４に示すように、アクリル樹脂からなる保持基板１０１４と、溶液の流入通路１０１６及び排出通路１０１７を有するカバー１０１２との間に、１対のシリコーンゴム１０１５を介して、両面に金電極を有する水晶振動子１０１１が保持されている。

カバー１０１２側のシリコーンゴム１０１５の中央部は除去されていて、カバー１０１２と水晶振動子１０１１とシリコーンゴム１０１５とでフロースルーセルが構成され、これが検出するための反応を起こさせる反応槽部となっている。流入通路１０１６から供給される溶液は水晶振動子１０１１の電極上に流通されて電極に接触した後、流出通路１０１７側から排出される。水晶振動子１０１１の上下の金電極にはそれぞれにリード線が接続されている。また、水晶振動子１０１１の溶液に接触する側の電極の表面には白金黒が形成されている。

また、従来例で示したフロースルーセル型反応槽部をディスポーザブル流路基板内に作りこんだものがマイクロリアクターと呼ばれ、マイクロリアクターに対して送液制御を行うポンプ、バルブを付加したものをマイクロリアクターシステムと呼んでいる。

特開平１０−９０２７０号公報

岡畑恵雄、水晶振動子をデバイスとするＤＮＡセンサ、蛋白質核酸酵素（共立出版）Ｖｏｌ．４０、Ｎｏ２、１６５〜１７２、１９９５年

上記で述べたような反応槽部は、アクリル樹脂やシリコーンゴムにより構成されているため、反応槽部内が疎水性を示し、反応槽部内に気泡が残留しやすく、また反応槽部へと続く流入通路から溶液を単に流し入れても、反応槽部内全体に溶液を充てんしながら流出通路に溶液を流出させることはなかなか困難である。
また、例えばガラスのような親水性の材料を用いて流路基板を作製しても良いが、ディスポーザブル型のマイクロリアクターを実現しようとすると、プラスチック樹脂を用いた安価な流路基板が必要となる。
またさらに、マイクロリアクターを用いて抗原抗体反応のようなタンパク−タンパク相互作用を測定しようとするとき、センサの電極上にあらかじめリガンドとなるタンパクを固定する前処理をしておかなければならないが、流路が構成された反応槽部内にセンサがある状態でリガンド固定の前処理を行うことは測定効率が著しく悪くなり無駄も多い。その理由は、前処理を行う反応に数〜数十時間かかるため、マイクロリアクターに数十時間送液を続けて反応させることは効率も悪く、リアクターシステムも無駄に必要となるためである。

そこで、本発明はマイクロリアクターの反応槽部内に気体が残留することなく送液を行うことができ、リガンド固定の前処理に関しても効率良く行うことができるマイクロリアクター、マイクロリアクターシステム及び気泡抜き送液方法を実現することを目的としている。

上記課題を達成するために、本発明のマイクロリアクターは、固定化した第一の化学物質に対して特異的に吸着あるいは結合する第二の化学物質の重量を測定する反応槽部を有し、平板状に形成されたマイクロリアクターにおいて、貫通した穴部を有するホールド基板と、該ホールド基板の前記穴部の一方側を覆うように前記ホールド基板上に設けられた圧電振動子からなるセンサと、からなる第一の流路基板と、前記穴部の他方側から前記穴部に嵌合する凸形状部を有する第二の流路基板と、を備え、前記凸形状部を前記穴部に挿入して嵌合させながら、前記第一の流路基板、前記第二の流路基板の順に重ね合わせることにより前記反応槽部が形成されることを特徴とするものである。

また、前記反応槽部の容積は、前記第二の流路基板の前記凸形状部の挿入量によって可変することを特徴とするものである。

また、前記第一の流路基板と前記第二の流路基板との間に弾性部材シートからなるパッキンを有し、前記反応槽部の容積は、前記パッキンの厚さに依存し、前記パッキンの前記厚さは前記第一の流路基板と前記第二の流路基板との少なくともいずれかに加えられた外力に応じて前記挿入量が可変するように形成されていることを特徴とするものである。

また、前記反応槽部に溶液を送液する流路が前期第一の流路基板と前期パッキンと前記第二の流路基板とを貫通して形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明のマイクロリアクターシステムは、前記マイクロリアクターと、前記マイクロリアクターに接続されるポンプ手段と、前記マイクロリアクター内の送液を制御する送液制御手段と、前記マイクロリアクター内のセンサを駆動するセンサ回路手段と、前記第一の流路基板の前記穴部に挿入された前記第二の流路基板の前記凸形状部を移動させて前記反応槽の容積を変化させる移動手段とを備えることを特徴とするものである。

また更に、本発明のマイクロリアクターを用いて溶液を送液する送液方法は、前記反応槽部に前記溶液を送液するステップと、前記反応槽部の容積が小さくなるように変化させることにより、前記反応槽部内に存在する気泡を排出するステップと、前記気泡を排出させた後に、前記反応槽部の容積が大きくなるように変化させることにより、前記反応槽部内に溶液を流し込んで充填するステップと、を有することを特徴とするものである。

本発明によると、反応槽部を有する第一の流路基板の穴部に第二の流路基板の凸形状部が挿入されることにより反応槽部が形成される。そして、凸形状部が移動することにより反応槽部の容積が変化し、凸形状部が反応槽部全体に入り込んだときに、反応槽部容積はゼロとなりこの時点で反応槽部内の気体および液体が反応槽部より排出される。さらに、反応槽部容積が増えるように凸形状部を移動させながら溶液を送液すると反応槽部は液体で満たされ、気体は反応槽部内に残らない。この操作によって気泡残留が防げるため、流路基板に安価なプラスチック樹脂やシリコーンゴムといった疎水の材料を用いることができる。

また、センサを有する第一の流路基板が外部接続ポート及び流路を有する第二の流路基板と分離できるため、第一の流路基板の反応槽部に形成された穴部より、直接前処理剤をセンサ電極に与えることができる。すなわち、前処理剤を入れた容器の中に第一の流路基板を浸漬することにより、バッチ処理的に同時に何枚もの第一の流路基板に効率よくリガンド固定の前処理を行うことができる。

本発明に係わる第一の流路基板の外観図であり、（ａ）はセンサ側から見た図であり、（ｂ）は裏の穴部側から見た図である。 本発明に係わる第一の流路基板の断面図である。 本発明に係る第一の流路基板の反応槽部及び周囲部を示す拡大図を示す。 本発明に係わる第二の流路基板の構成を説明する説明図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 本発明に係わるマイクロリアクターの外観図であり、（ａ）は第一の流路基板と第二の流路基板を重ね合わせる前の外観図であり、（ｂ）は凸形状部を穴部に挿入して二つの基板を重ね合わせた外観図である。 本発明に係わるマイクロリアクターの断面図である。 本発明に係わるマイクロリアクターシステム構成を示す構成図である。 本発明に係わるマイクロリアクター及びマイクロリアクターシステムの動作を説明する説明図である。 本発明に係わる送液方法を示すフローチャート図である。 本発明に係わるリガンド固定前処理方法を示す説明図である。 本発明に係わるマイクロリアクターの構成を示す図である。 本発明に係わるマイクロリアクターの外観図であり、（ａ）は第一の流路基板と第二の流路基板を重ね合わせる前の外観図であり、（ｂ）は凸形状部を穴部に挿入して二つの基板を重ね合わせた外観図である。 本発明に係わるマイクロリアクターシステム構成を示す構成図である。 従来のフロースルーセル型反応槽部を示す説明図である。

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。
（実施形態１）
図１は、本発明の第一の流路基板１の外観図であり、図１（ａ）はセンサ３側から見た図であり、図１（ｂ）は裏の穴部８側から見た図である。第一の流路基板１は、穴部８を有するホールド基板２とそのホールド基板２上に配置したセンサ３とからなり、センサ３は水晶基板とその水晶基板の両面上に配置した電極（図示せず。）とからなる。

図２は第一の流路基板１の構成を説明する図である。図２は図１に示すＡ面により切断した断面図を示している。この図に示すように、第一の流路基板１は、より詳細には、プラスチック樹脂製のホールド基板２と、両面に電極を有する水晶基板とからなるＱＣＭセンサ（以下、センサと記す。）３、及びホールド基板２と水晶基板との間に配置したシリコーンゴム製のパッキン７により構成されている。

なお、センサ３の表面には上述したように反応槽部９側に反応電極６、裏面側に裏面電極５が形成されている。反応電極６、裏面電極５共に金膜を使用している。パッキン７はセンサ３とホールド基板２に接着されており、センサ３とホールド基板２は外れることはない。また、第一の流路基板１には反応槽部へ溶液を導く液出入り口４が形成されている。この液出入り口４から緩衝溶液や被測定試料溶液を反応槽部９に送液することにより、反応電極６上で起きる化学反応にともなう反応電極６に吸着する物質の重量変化をセンサ３により検知することができる。

図３に第一の流路基板１における反応槽部９及びその周囲部の拡大図を示す。なお、水晶基板からなるセンサ部３は図示していない。また、ホールド基板２については反応槽部９周辺部の一部のみを図示している。反応槽部９の大きさは穴部８のサイズとパッキン７のサイズにより決まる。一例として反応槽部９の直径をφ４ｍｍとし、液出入り口４はφ５００μｍで作製した。そして、液出入り口４から反応槽部９まではパッキン７により形成された流路を経由して送液される。第一の流路１の作製方法は、穴部８と液出入り口４を有するプラスチック製のホールド基板２にパッキン７を接着し、その上に金の電極パターニングを行った水晶基板からなるセンサ３を接着している。センサ３は８ｍｍ角のものを用い、電極は反応電極６をφ３ｍｍ、裏面電極５をφ５ｍｍとして作製した。また、プラスチック樹脂製のホールド基板２はアクリル樹脂を用いた。

次に、図４を用いて第二の流路基板１０の構成を説明する。図４（ａ）は第二の流路基板１０を上から見た上面図である。第二の流路基板１０は外部接続ポート１１と送液口１２及び凸形状部１３を有している。図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＢ−Ｂ’断面図である。外部接続ポート１１と送液口１２は第二の流路基板１０内部で接続されている。一例として、第二の流路基板１０は第一の流路基板１と同様にプラスチック樹脂により製作した。射出成型により凸形状部１３と流路部１４を持つ基板を成型した後、平らなプラスチック製の基板１５を接着して作製した。送液口１２はφ５００μｍとし、流路１４は幅５００μｍ深さ５０μｍ に設計して製作した。また、外部接続ポート１１はφ１ｍｍである。プラスチック樹脂製の第二の流路基板１０にアクリル樹脂基板を用いた。なお、この第二の流路基板材に関しては、樹脂であれば何でもよく、他にPET、COP、PES樹脂等を用い
てもかまわない。

次に、第一の流路基板１の穴部８に第二の流路基板１０の凸形状部１３を挿入することによって形成したマイクロリアクター１７について以下に説明する。図５にその外観図をしめす。図５（ａ）が第一の流路基板１と第二の流路基板１０を重ね合わせる前の外観図である。そして、図５（ｂ）が凸形状部１３を穴部８に挿入して二つの基板を重ね合わせた後の外観図である。第一の流路基板１と第二の流路基板１０の間には弾性部材製パッキン１６を挟んだ構成になっている。

次に、マイクロリアクター１７の中央部で長手方向に切断した断面図を図６に示す。第一の流路基板１と第二の流路基板１０の凸形状部１３の先端部によって、反応槽部９が形成されている。そして、前記したように、第一の流路基板１と第二の流路基板１０は弾性部材製パッキン１６をはさんで固定されている。弾性部材製パッキン１６には第一の流路基板１の液出入り口４と第二の流路基板１３の送液口１２を接続するための流路と、凸形状部１３が入る穴とが設けられている。一例として、この弾性部材製パッキン１６の材料としてシリコーンゴムを用い、１５０μｍ厚に形成した。本マイクロリアクター１７において、弾性部材製パッキン１６を押し縮めるように第一の流路基板１と第二の流路基板１０を加圧することにより凸形状部１３が反応槽部９内を上下し、反応槽部９の容積を変化させることができる。

次に、本マイクロリアクターシステムについて、図７を用いて説明する。図７はマイクロリアクターシステム構成を説明した図である。マイクロリアクター１７の外部接続ポート１１のＩＮ側ポートには薬液タンク１８が、またＯＵＴ側ポートにはバルブ１９を介して送液ポンプ２０が接続されている。また、ポンプから排出されるチューブには廃液タンク２１が接続され、廃液が溜まる仕組みとなっている。そして、マイクロリアクター１７の第一の流路基板１上には凸形状部１３の移動手段２４が接続されている。また、移動手段２４と送液ポンプ２０とバルブ１９には制御信号線２６を介して送液制御手段２２が接続されている。さらに、第一の流路基板１を構成する水晶製のセンサ３にはリード電極２７を介してセンサ回路手段２３が接続されている。

次に、本マイクロリアクターシステムを用いた、反応槽内部に残存する気泡を排出するための送液方法について説明する。送液方法については図９のフローチャートに基づいて、システムの動作については図８を用いて説明する。図８はマイクロリアクター１７と移動手段２４の断面図である。送液ポンプ２０やバルブ１９等の外部接続ポート１１から外側に接続されている部分は省略している。

先ず、マイクロリアクター１７は図８（ａ）に示すように、第一の流路基板１と第二の流路基板１０が弾性部材製パッキン１６を挟んだ状態で移動手段２４によって固定されている。そこに、送液制御手段２２より信号を送り、送液ポンプ２０を動作させて、バルブ１９を開いて、緩衝溶液２５をマイクロリアクター１７内の反応槽部９に送液する（図９、ステップＳ１）。ここで、送液前はマイクロリアクター１７の流路１４や反応槽９には、空気が入った状態であり、流路基板材質であるプラスチック樹脂は疎水性を示すため、緩衝溶液２５にあまり濡れ性を示さない。

よって、図８（ｂ）に示すように、流路１４内、特に反応槽部９内部に気泡２８が残留する。この状態で、送液制御手段２２より移動手段２４に信号を送り、移動手段２４を押し下げる。そうすると、押されることにより弾性部材製パッキン１６が収縮し、相対的に反応槽部９にある凸形状部１３の頂部がセンサ３側に移動する。送液制御手段２２は、反応槽部９の容積がゼロになるまで、凸形状部１３を移動させる（図９、ステップＳ２）。この操作により、図８（ｃ）に示すように、凸形状部１３の移動が終わると、反応槽部９に介在した気泡２８は全てＯＵＴ側の流路１４に排出される。送液制御手段２２は、凸形状部１３が移動している間、バルブ１９を開いたままであり、送液ポンプ２０も動作させたままであるので、緩衝液２５は流れ続け、気泡２８はＯＵＴ側の流路１４に排出される。送液制御手段２２は、反応槽部９の容積をゼロにした後、すぐに移動手段２４を上昇させ、反応槽部９に緩衝液２５を流し込む（図９、ステップＳ３）。

それにより、図８（ｄ）に示すように、この状態において気泡２８が反応槽部９に残留することはなく、反応槽部９は緩衝液２５が充てんされる。一例として、図８（ｄ）に示す状態における反応槽部９の深さが８０μｍとなるように、凸形状部１３の頂部の高さ位置を調整した。なお、一度、反応槽部９内の気体抜きが完了すると、緩衝液２５以外の被測定試料溶液等を流したとしても、気泡２８が残存する状態が発生することはない。

次に、上述した本マイクロリアクター及び本マイクロリアクターシステムを用いて、実際に反応測定を行ったので、それについて説明する。本測定では抗原―抗体反応測定を例として説明する。

まず、リガンド固定前処理方法について説明する。リガンド固定前処理として、センサ３の反応電極６の表面にＳＡＭ（Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）を修飾し、その後、ＳＡＭ上にリガンドとして抗体を固定した。その方法について図１０を用いて説明する。

図１０は第一の流路基板１を多数個用いてバッチ的に同時に修飾するやり方である。浸漬容器３０を用意し、その中に薬品溶液２９を入れる。薬品溶液２９は修飾したい薬品を溶かした溶液である。本反応実験では、先ず、第一の流路基板１の反応電極６部にチオール反応を利用してＳＡＭ修飾を行うため、ＳＡＭを形成するアルカンチオール溶液を浸漬容器３０満たし、そのなかに、第一の流路基板１を５個同時に浸漬する。

そして、第一の流路基板１内の反応電極６上にＳＡＭが形成された後、第一の流路基板１を一つ取り出し、次に、ＳＡＭ上にリガンドとなる抗体を修飾するために、抗体溶液中に第一の流路基板１を浸漬する。そして、ＳＡＭ上に抗体が固定された後、抗体溶液中から第一の流路基板１を取り出し、この状態で、第一の流路基板１の穴部８に第二の流路基板１０の凸形状部１３が入るように、弾性部材製パッキンを挟んで組み付ける。そして、移動手段２４によりそれぞれの流路基板を固定し、マイクロリアクター１７を形成する。そして、外部接続ポート１１にチューブを取り付け、センサ３の電極にリード電極２７を接続する。この前処理方法を用いることにより、複数個のセンサ上に、迅速にリガンド固定前処理を行うことができる。

次に、実際の抗原−抗体反応測定方法に関して説明する。薬液タンク１８の薬液を緩衝液に切り替え、送液制御手段２２から送液ポンプ２０を動作させ、バルブ１９を開き、緩衝溶液をマイクロリアクター１７内の反応槽部９に送液する。そして、送液制御手段２２から移動手段２４を下降させ、反応槽部９内の凸形状部１３頂部をセンサ３側に移動させる。そして、反応槽部９の容積をゼロとした後、移動手段２４を上昇させ、反応槽部９内に緩衝液を充てんする。ここで、送液制御手段２２より送液ポンプ１９の流量を制御し１μリットル／ｍｉｎ程度に安定させた後、薬液タンク１８の薬液を被測定試料溶液の抗原溶液に切り替えてポンプ送液を続け、抗原溶液を約２０μリットル送液する。

そして、抗原溶液が反応槽部９内に入ると、溶液中の抗原が反応電極６に固定された抗体と結合反応（抗原―抗体反応）を生じることにより生じた周波数低下信号をセンサ回路手段２３により検出する。（なお、実際に測定して検出した信号には残留気泡があるような乱れはみられなかった。）そして、抗原溶液の送液開始から約２０分後（２０μリットルを流した後）、再び、薬液タンク１８の薬液を緩衝液に切り替えて送液を続ける。その後、反応槽部９に緩衝液を流すと、抗体に吸着していた抗原が解離することにより生じた周波数上昇信号をセンサ回路手段２３より検出する。

そして、本実施の形態１で得られた抗原抗体反応データより、反応速度や解離乗数を求めることができる。また、一回の測定が終わるたびに、外部接続ポート１１に接続されたチューブを外して、マイクロリアクター１７を形成する第一の流路基板１と第二の流路基板１０を交換することにより、ディスポーザブルにマイクロリアクター１７を使用することができる。

このように、本発明によれば、センサ前処理を行った第一の流路基板を第二の流路基板上に、第二の流路基板の凸形状部と第一の流路基板の反応槽部の穴部がはめ合うようにセットし、送液を行いながら凸形状部を移動させることにより反応槽部内の残留気泡を全て排除することができ、安定した測定が可能となるので、迅速なリガンド固定の前処理と、反応槽部９に残留気泡を残すことの無い送液方法が実現できる。そして、抗原―抗体反応をリアルタイムで計測でき、反応の定量化だけではなく結合定数や解離定数などの反応速度に関するアフィニティー特性をも迅速に計測することが可能となる。一例として抗原―抗体反応に関して述べたが、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も用いることができる。

なお、水晶基板と電極５、６とからなるセンサ３は、上記で説明した形状及びサイズに限定されるものではなく、例えば、形状は、円形、楕円形、多角形といったいろいろな形状のものでも適用可能であり、また大きさも反応槽部９が形成可能という上記で述べたような構成条件を満たせば、いかなる大きさであってもよいが、製造コスト、取り個数、歩留まりといった観点からの製造上の効率性を考えると、上記の実施形態１において図示したような四角形の水晶基板を用いたセンサ３とすることが好ましい。

また、このような四角形の水晶基板からなるセンサ３を用いた場合であっても、本実施形態１において図示したような、対向する２辺が液出入り口４の近傍に配置されるセンサ３の配置方法に限定されるものではなく、様々な態様での配置が可能であり、その一例について、次の実施形態２において説明する。
（実施形態２）
図１１は、ホールド基板２上にセンサ３が配置された第一の流路基板１を説明する説明図であり、図１２は、図１２（ａ）に第一の流路基板１と第二の流路基板１０を重ね合わせる前の外観図を示し、図１２（ｂ）に凸形状部１３を穴部８に挿入して第一の流路基板１と第二の流路基板１０を重ね合わせた外観図を示した図である。

本実施形態２に係る本発明のマイクロリアクター１７は、センサ３の配置の方法が上記の実施形態１に係る本発明のマイクロリアクター１７と相違するだけであり、その他の点においては同じ構成である。従って、説明の重複を避けるために、同一の符号を記し、その説明は割愛し、相違する点に重点を置いて以下に説明する。

図１１及び図１２、特に図１１に示すように、センサ３を構成する水晶基板は正方形に近い四角形状を有し、この四角形の対角線上、または四角形の対角線の近傍に、液出入り口４が位置するようにセンサ３を配置している点に特徴がある。このように水晶基板を配置すると、反応槽部８及び液出入り口４近傍の形状が図３に示すように流線型状に形成されているため、水晶基板のそれぞれの辺に近い位置に押圧部１５３を設けることが可能となる。

図１１に示すように、この押圧部１５３は水晶基板がほぼ正方形であるために４箇所に設けることができ、これら４箇所の押圧部１５３を移動手段２４により均等に、しかも同時に第一の流路基板１の厚さ方向に加圧することにより、第一の流路基板を傾斜させることなく、第二の流路基板との並行性を維持したまま凸型形状部１３を移動させることができる。

また、この４箇所の押圧部１５３は、反応槽部８及び液出入り口４近傍に設けることができるために十分な押圧力が得られ、しかも不必要な無駄な押圧力を必要とせず、必要最小限の押圧力で凸型形状部１３を移動させることが可能となる。
図１３は、移動手段２４により４箇所の押圧部１５３を介して作動させるように構成した実施形態２に係るマイクロリアクターシステムについて説明する図であり、図７に示す実施形態１に係るマイクロリアクターシステムと本実施形態２に係るマイクロリアクターシステムとの違いは、設けられた押圧部の数とそれに対応する移動手段２４の数が異なるだけで、その他の構成及び機能は両者ともに基本的に同じであるため、同一符合を記し、それらの説明は省略する。

一方、水晶基板上には電極５、６との接続のためのリード電極を必要とするが、前述したように、例えば水晶基板は８ｍｍ角程度のものであり、またその水晶基板に形成される電極５、６の大きさはφ５ｍｍ〜φ３ｍｍといった非常に小型なセンサ３であるため、センサ３の共振特性等や接合部からの液漏れ等を考慮した場合、センサリード電極１５４としてある程度の長さが必要であり、そのためには水晶基板のいずれかの頂角部を利用して、その頂角部までセンサリード電極１５４を延ばし、その頂角部で外部からの配線と半田接続等を行うことが望ましく、本実施形態２のような水晶基板の配置とすれば、図１１に示すように、液出入り口４が位置する対角線とは異なる対角線上にセンサリード電極１５４を形成し、ホールド基板２上に形成された基板リード電極１５２と水晶基板の頂角部で接続する態様が可能となり、センサ３までの配線が容易に形成可能である。

１ 第一の流路基板
２ ホールド基板
３ センサ
４ 液出入り口
５ 裏面電極
６ 反応電極
７ パッキン
８ 穴部
９ 反応槽部
１０ 第二の流路基板
１１ 外部接続ポート
１２ 送液口
１３ 凸形状部
１４ 流路部
１５ 基板
１６ 弾性部材製パッキン
１７ マイクロリアクター
１８ 薬液タンク
１９ バルブ
２０ 送液ポンプ
２１ 廃液タンク
２２ 送液制御手段
２３ センサ回路手段
２４ 移動手段
２５ 緩衝溶液
２６ 制御信号線
２７ リード電極
２８ 気泡
２９ 薬品溶液
３０ 浸漬容器
１５２ 基板リード電極
１５３ 押圧部
１５４ センサリード電極
１０１１ 水晶振動子
１０１４ 保持基板
１０１５ シリコーンゴム

Claims (4)

1. 固定化した第一の化学物質に対して特異的に吸着あるいは結合する第二の化学物質の重量を測定するセンサを有する反応槽部を有し、平板状に形成されたマイクロリアクターにおいて、
   貫通した穴部を有するホールド基板と、
   前記穴部の一方側を覆うように設けられた圧電振動子を有する前記センサを備える第一基板と、
   前記穴部の他方側に嵌合する凸形状部を有する第二基板と、を備え、
   前記センサと前記凸形状部との間には、前記反応槽部を有し、
   前記第一基板は、前記反応槽部に導通する流路を有することを特徴とするマイクロリアクター。
2. 前記反応槽部の容積は、前記第二基板の前記凸形状部の挿入量によって決定されるものであ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ー。
3. 前記第一基板と前記第二基板との間に弾性部材シートからなるパッキンを有し、
   前記反応槽部の容積は、前記パッキンの厚さに依存し、
   前記パッキンの前記厚さは、前記第一基板と前記第二基板との少なくともいずれかに加えられた外力に応じて前記挿入量が可変するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロリアクター。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のマイクロリアクターと、
   前記マイクロリアクターに接続されるポンプ手段と、
   前記マイクロリアクター内の送液を制御する送液制御手段と、
   前記マイクロリアクター内のセンサを駆動するセンサ回路手段と、
   前記第一基板の前記穴部に挿入された前記第二基板の前記凸形状部を移動させて前記反応槽の容積を変化させる移動手段と、を備えることを特徴とするマイクロリアクターシステム。

Images