JP4626276B2 - マイクロチップ検査装置 - Google Patents
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Description
このようなマイクロチップを使用した分析システム(以下、「マイクロチップ分析システム」ともいう。)は、マイクロマシン作製技術によって小さな基板上に形成された微細な流路の中において試薬の混合、反応、分離、抽出および検出などの分析処理のすべての工程を行うことを目指したものであり、具体的には、例えば医療分野における血液の分析、超微量のタンパク質や核酸等の生体分子の分析などに用いられている。
ここに、「迷光」とは、マイクロチップにおける吸光光度測定部以外の部分を通過して受光部に入射される光である。
前記マイクロチップにおける細長い吸光光度測定部の流路方向に沿った光軸方向に直線状に伸び、その一端から入射した光源から放射された光を、他端から出射することによって当該吸光光度測定部に導入するトンネル状の導光路を形成するアパーチャー部と、当該アパーチャー部の一端から吸光光度測定部に至る光路上に配置された、入射された光の一部を透過し、他の一部を反射する入射光分割ミラーと、当該ミラーからの反射光を受光するための反射光受光部とが設けられていることを特徴とする。
図1は、本発明のマイクロチップ検査装置の構成の一例を示す説明図であり、図2は、図1のマイクロチップ検査装置のA−A断面図である。
この第1のマイクロチップ検査装置10は、吸光光度測定部25を有するマイクロチップ20と、マイクロチップ20が組み込まれるチップ組込み空間32を有するチップホルダー30とを備えてなる構成のものであり、吸光光度分析法によって被検査液(検査対象液)中における検出対象成分の濃度を測定するためのものである。
この図の例においては、装置本体11は、マイクロチップ20が、その突出部22の先端面22aがチップホルダー30におけるチップ組込み用開口32aに対向する内壁面に突き当てられることによって位置決めれさることにより、所定の位置に組み込まれる構成を有するものである。また、18は平滑レンズであり、19は、演算部16において算出された値が表示される表示部である。
この図の例において、マイクロチップ20は、吸光光度測定部25と共に、基板21aによって形成される面側に開口を有する被検査液注入用孔26a、試薬注入用孔26bおよび排出用孔28と、基板21aに形成された凹所が基板21bに密閉状態とされた構成を有する混合部27、被検査液注入用孔26aと混合部27とを連通する被検査液流路29a、試薬注入用孔26bと混合部27とを連通する試薬流路29b、混合部27と吸光光度測定部25とを連通する測定対象液流路29c、および吸光光度測定部25と排出用孔28とを連通する排出流路29dとを有し、被検査液注入用孔26aに供給された被検査液と、試薬注入用孔孔26bに供給された試薬とが混合部27において混合されることによって得られた吸光成分を含有する測定対象液が、吸光光度測定部25に導入されて当該吸光光度測定部25を通過し、最終的に排出用孔28を介して排出される構成のものである。
この図の例においては、ハーフミラー44は、その光入射面44aがアパーチャー部41の光軸に対して45°傾いた状態で配置されている。また、35は、アパーチャー部41に連通し、ハーフミラー44からの反射光を反射光受光部46に導入するための反射光導光路であり、34は、吸光光度測定部25を透過し光出射面25bから出射した光を透過光受光部15に導入するための透過光導光路である。
吸光光度測定部25の光入射面25aとの関係におけるアパーチャー部41の寸法の具体的な一例としては、吸光光度測定部25の光入射面25aの最小径が0.7mmである場合には、アパーチャー部41は、開口径が0.3mmであって全長が16mmであると共に、全長に対する開口径の比(a/b)が0.019である。
非反射処理の具体例としては、チップホルダー30の材質などによって適宜に選択されるが、例えばチップホルダー30がアルミニウム製である場合には、黒アルマイト処理などが挙げられる。
透過光受光部15および反射光受光部46としては、具体的に、例えばシリコンフォトダイオードなどの受光素子を用いることができる。このシリコンフォトダイオードは、波長300〜1100nmの波長領域の光に対して感度を有する受光素子である。
そして、透過光受光部15からは、受光した光に係るピーク強度の積分値が光電変換された電気信号が透過光信号(光強度信号)として出力され、また、反射光受光部46からは、受光した光に係るピーク強度の積分値が光電変換された電気信号が反射光信号(光強度信号)として出力され、これらの透過光受光部15および反射光受光部46各々から出力された透過光信号および反射光信号が、演算部16に入力されることにより、これらに基づいて検出対象成分の濃度が算出されこの検出対象成分の濃度が表示部19に表示される。
ここに、アパーチャー部41を通過する光の光量が光源13から放射される光の経時的な放射光量の変化割合に比例的に変化するものではない理由は、例えば0.3mmと開口径の極めて小さいアパーチャー部41によって光源13から放射される光のうちの吸光光度測定部25に直行する光のごく一部が選択されるためであると考えられている。
例えば、第1のマイクロチップ検査装置は、ハーフミラーに代えて、特定の波長領域の光(具体的には、測定波長領域の光)のみを透過し、当該特定の波長領域以外の波長領域の光(以下、単に「他の波長領域の光」ともいう。)を反射するという特性を有するミラー(以下、「波長選択ミラー」ともいう。)を用いることもできる。
このようなマイクロチップ検査装置は、図5に示すように、波長選択ミラー49を透過した測定波長領域の光が透過光受光部15に供給され、反射光受光部46には他の波長領域の光が供給されるものであり、この測定波長領域の光の光量と、他の波長領域の光の光量とが比例関係にあることを利用して被検査液中の検出対象成分の濃度を測定する構成を有するものである。
図6は、本発明のマイクロチップ検査装置の構成の他の例を示す説明図である。
この第2のマイクロチップ検査装置50は、ハーフミラー44がマイクロチップ60に設けられていること以外は、第1の実施の形態に係る第1のマイクロチップ検査装置10と同様の構成を有するものである。
図6において、第1のマイクロチップ検査装置10を構成する部材と同様の構成を有する部材には同一の符号を付した。また、65は、ハーフミラー44からの反射光を反射光受光部46に導入するための反射光導光路である。
ここに、マイクロチップ60は、突出部22にハーフミラー44が設けられていること以外は第1のマイクロチップ検査装置10に係るマイクロチップ20と同様の構成を有するものである。
例えば、第2のマイクロチップ検査装置は、第1のマイクロチップ検査装置と同様にしてハーフミラーに代えて、波長選択ミラーを用いることもできる。
また、光源としては、ショートアーク型キセノンランプを用い、波長選択フィルターとしては、波長400〜410(405±5)nmの波長領域の光に対してのみ高い透過率を有するものを用い、透過光受光部および反射光受光部としては、各々、シリコンフォトダイオードを用いた。
この結果から、本発明のマイクロチップ検査装置によれば、光源として放電ランプを用いた場合であっても、または、検査装置自体の光学系に微妙なズレが生じた場合であっても、高い測定精度が得られることが確認された。
11 装置本体
13 光源
14 波長選択フィルタ
15 透過光受光部
16 演算部
18 平滑レンズ
19 表示部
20 マイクロチップ
21a、21b 基板
22 突出部
22a 先端面
25 吸光光度測定部
25a 光入射面
25b 光出射面
26a 被検査液注入用孔
26b 試薬注入用孔
27 混合部
28 排出用孔
29a 被検査液流路
29b 試薬流路
29c 測定対象液流路
29d 排出流路
30 チップホルダー
32 チップ組込み空間
32a チップ組込み用開口
34 透過光導光路
35 反射光導光路
41 アパーチャー部
41a 一端
41b 他端
44 ハーフミラー
44a 光入射面
46 反射光受光部
49 波長選択ミラー
50 マイクロチップ検査装置
51 装置本体
60 マイクロチップ
65 反射光導光路
70 チップホルダー
Claims (6)
- 吸光光度測定部を有するマイクロチップを備えてなり、当該マイクロチップの吸光光度測定部を透過した、放電ランプよりなる光源から放射された光が透過光受光部に受光される構成のマイクロチップ検査装置であって、
前記マイクロチップにおける細長い吸光光度測定部の流路方向に沿った光軸方向に直線状に伸び、その一端から入射した光源から放射された光を、他端から出射することによって当該吸光光度測定部に導入するトンネル状の導光路を形成するアパーチャー部と、当該アパーチャー部の一端から吸光光度測定部に至る光路上に配置された、入射された光の一部を透過し、他の一部を反射する入射光分割ミラーと、当該ミラーからの反射光を受光するための反射光受光部とが設けられていることを特徴とするマイクロチップ検査装置。 - 前記アパーチャー部によって形成されるトンネル状の導光路は、全長(b)に対する開口径(a)の比(a/b)が0.01〜0.02であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロチップ検査装置。
- マイクロチップが組み込まれるチップ組込み空間を有するチップホルダーを備えてなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のマイクロチップ検査装置。
- マイクロチップがアパーチャー部における光を出射する他端に対向する面を有する突出部を有し、当該突出部内に吸光光度測定部が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のマイクロチップ検査装置。
- 前記入射光分割ミラーが前記マイクロチップに設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のマイクロチップ検査装置。
- 前記アパーチャー部および前記入射光分割ミラーが前記チップホルダーに設けられていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のマイクロチップ検査装置。
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