マイクロチップ検査装置およびその構成部材
【課題】 光源として放電ランプを用いた場合であっても、高い測定精度の得られるマイクロチップ検査装置、並びにこのマイクロチップ検査装置に用いられるマイクロチップおよびチップホルダーを提供すること。
【解決手段】 マイクロチップ検査装置は、吸光光度測定部を有するマイクロチップを備えてなり、マイクロチップの吸光光度測定部を透過した、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を有し、マイクロチップにおける吸光光度測定部の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前記マイクロチップにおける吸光光度測定部に導入するアパーチャー部と、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。
【解決手段】 マイクロチップ検査装置は、吸光光度測定部を有するマイクロチップを備えてなり、マイクロチップの吸光光度測定部を透過した、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を有し、マイクロチップにおける吸光光度測定部の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前記マイクロチップにおける吸光光度測定部に導入するアパーチャー部と、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップを用いて、吸光光度分析法により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マイクロチップ検査装置、並びに当該マイクロチップ検査装置の構成部材であるマイクロチップおよびチップホルダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン作製技術を応用して、化学分析等を従来の装置に比して微細化して行うμ−ＴＡＳ（μ−Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）や「Ｌａｂ ｏｎ ｃｈｉｐ」と称されるマイクロチップを使用した分析方法が注目されている。
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。
【０００３】
特に、マイクロチップ分析システムを人の血液の分析に用いた場合には、例えば血液量が少なくて済むことから患者への負担を軽減することができると共に、試薬量も少なくて済むことから分析コストを低減することができる、また装置が小型であることから分析を容易に行うことができるなどの利点がある。このような利点を活かし、マイクロチップ分析システムによる血液分析装置を、例えば自宅などにおいて患者自身が血液分析を行うことのできる仕様とすることが検討されている。
【０００４】
マイクロチップ分析システムにおいては、検査対象液（以下、「被検査液」ともいう。）中における検出対象成分の濃度を測定するためには、一般的に吸光光度分析法が用いられており、具体的には、例えばマイクロチップに形成された流路内に、被検査液に試薬を加え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を流し込み、当該流路の直線状部分を吸光光度測定部として、この吸光光度測定部を透過した、光源から放射された光を受光部に受光させることによって得られる吸光度から被検査液中の検出対象成分の濃度を算出するマイクロチップ検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このようなマイクロチップ検査装置においては、被検査液量および試薬量が極めて微量であり、また吸光光度測定部には被検査液の種類に応じた一定以上の長さが必要とされることなどから、吸光光度測定部は、その形状を極めて細長くし、光入出射部分の面積を、例えば０．５ｍｍ2 程度と非常に小さくする必要がある。従って、正確に吸光度を測定するためには、吸光光度測定部に対して平行度の高い光を入射させることにより、当該吸光光度測定部の側面から外部に光が漏れることを抑制して迷光によって測定誤差が生じることを防止する必要がある。
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。
【０００６】
然るに、吸光光度測定部に対して光を供給する光源としては、レーザー装置を用いることが理想的ではあるが、レーザー光が単色光であり、しかも、検出対象成分の種類に応じて測定に必要とされる光の波長が異なるため、その測定毎に適宜のレーザー装置を用意することが必要となり、煩雑な上に検査コストが高くなることから、連続波長域の光を放射する、例えばキセノンランプなどの放電ランプを、波長選択フィルタなどの波長選択手段と組み合わせて用いることが検討されている。
【０００７】
しかしながら、マイクロチップ検査装置は、測定対象液が導入された吸光光度測定部を透過して出射する光の強度（以下、「透過光強度」ともいう。）を測定し、この透過光強度と、例えば吸光光度測定部に純水を導入し、この純水が導入された吸光光度測定部を透過して出射する光の強度を測定することなどによって予め測定しておいた吸光光度測定部に入射する光の強度（以下、「入射光強度」ともいう。）とにより、ランベルト−ベールの法則によって検出対象成分の濃度が算出される構成のものであることから、光源としてキセノンランプなどの放電ランプを用いた場合には、この放電ランプが、経時的にその放射光量が変化するという性質を有するものであるために、予め測定しておいた入射光強度の値が、透過光強度を測定した時点における実際上の入射光強度と大きく異なっているおそれがあるため、十分な測定精度を得ることができない、という問題がある。この問題は、入射光強度を測定した時点と、透過光強度を測定した時点とに大きな時間差がある場合には顕著である。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２７９４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、光源として放電ランプを用いた場合であっても、高い測定精度の得られるマイクロチップ検査装置、並びにこのマイクロチップ検査装置に用いられるマイクロチップおよびチップホルダーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のマイクロチップ検査装置は、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、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吸光光度測定部の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。
【００１１】
本発明のマイクロチップ検査装置は、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が好ましい。
【００１２】
本発明のマイクロチップ検査装置においては、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、当該突出部に吸光光度測定部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明のマイクロチップは、上記のマイクロチップ検査装置を構成するマイクロチップであって、
入射光分割ミラーが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のチップホルダーは、上記のマイクロチップ検査装置を構成するチップホルダーであって、
アパーチャー部と、入射光分割ミラーとが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマイクロチップ検査装置によれば、アパーチャー部によって吸光光度測定部に、光源から当該吸光光度測定部に直行する光を選択して導入するための導光路が形成されていることから、当該吸光光度測定部に対して平行度の高い光を入射させることができると共に、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光分割ミラーと反射光受光部とよりなる入射光強度測定機構が設けられており、入射光強度の測定を、アパーチャー部に入射した光に基づいて透過光強度の測定と同時に行うことができることから、光源から放射される光の放射光量が経時的に変化した場合であっても、これに起因して検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれか一方の測定値のみが変動することがなく、しかも吸光光度測定部に導入される光の正確な入射光強度の値を得ることができるため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
【００１６】
本発明のマイクロチップおよびチップホルダーは、上記のマイクロチップ検査装置の構成部材として用いられるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
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。
【００１９】
第１のマイクロチップ検査装置１０は、その先端部分（図１において上方部分）に突出部２２を有する、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチックなどの光透過性材料よりなる板状体であって、当該突出部２２の内部に、その面方向に水平方向（図１において左右方向）に伸びる直方体状空間よりなる吸光光度測定部２５が形成されているマイクロチップ２０が、例えばアルミニウム製の箱状体よりなるチップホルダー３０における組込み空間３２内に、チップ組込み用開口３２ａから挿入されて組み込まれた状態の装置本体１１と、吸光光度測定部２５に対して光を供給するための光源１３と、この光源１３から放射された光が装置本体１１に至るまでの光路（図１において二点鎖線で示す）Ｌ１上に設けられた波長選択フィルタ１４と、波長選択フィルタ１４および装置本体１１を介して光源１３と対向するよう設けられた、吸光光度測定部２５を透過した光を受光するための透過光受光部１５と、この透過光受光部１５に接続された、測定された吸光度に基づいて検出対象成分の濃度を算出するための演算部１６とを備えている。
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。
【００２０】
マイクロチップ２０は、図３および図４に示すように、２枚の基板２１ａ、２１ｂが接合されてなるものであり、一方の基板２１ａに形成された吸光光度測定部用凹所が、当該基板２１ａ上に積重された状態の他方の基板２１ｂによって密閉されることにより吸光光度測定部２５が形成されている。
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。
【００２１】
そして、第１のマイクロチップ検査装置１０においては、装置本体１１を構成するチップホルダー３０には、吸光光度測定部２５の光軸方向（図１において左右方向）に直線状に伸び、その一端（図１において左端）４１ａから入射した光源１３から放射された光を、他端（図１における右端）４１ｂから出射することによって吸光光度測定部２５に導入するアパーチャー部４１と、当該アパーチャー部４１に交差するよう配置された、入射される光の一部を反射し、残部を透過することによって入射光を２分割するハーフミラー４４が設けられており、また、装置本体１１の外方（図１において上方）には、ハーフミラー４４からの反射光を受光するための反射光受光部４６が、演算部１６に接続された状態で設けられている。
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。
【００２２】
アパーチャー部４１は、その断面形状が正方形であるトンネル状の導光路であり、開口径が、吸光光度測定部２５の光入射面２５ａの最小径よりも小さいものであることが好ましく、また、全長（ｂ）に対する開口径（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．０１〜０．０２であることが好ましい。
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。
【００２３】
また、アパーチャー部４１は、その内面が非反射処理されてなるものであることが好ましい。
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。
【００２４】
ハーフミラー４４としては、例えばガラス板上に誘電体多層膜が積層された積層体などを用いることができる。
【００２５】
このようなチップホルダー３０は、チップ組込み空間用凹所と共に、アパーチャー部用凹所、反射光導光路用凹所、透過光導光路用凹所およびハーフミラー組込み用凹所が形成された基板３１ａと、チップ組込み空間用凹所のみが形成された基板３１ｂと、ハーフミラー４４とを用意し、基板３１ａのハーフミラー組込み用凹所にハーフミラー４４を組み込んだ後、このハーフミラー４４が組み込まれた状態の基板３１ａと、基板３１ｂとを、当該基板３１ａおよび基板３１ｂにおける２つのチップ組込み空間用凹所が組み合わされることによってチップ組込み空間３２が形成されるよう接合することにより作製することができる。
【００２６】
光源１３としては、キセノンランプ、プロジェクターの光源として好適に用いられるような超高圧水銀ランプ、ショートアーク型メタルハライドランプなどを用いることができるが、大きな発光強度が得られると共に点光源化が容易であり、その上、波長２５０〜１４００ｎｍの広い波長領域において連続スペクトルを有し、特に吸光度測定に多く用いられる波長領域（具体的には波長３００〜８００ｎｍの領域）において輝線の発生がなく安定的な放射スペクトルが得られることから、消費電力２０〜７５Ｗのショートアーク型キセノンランプを用いることが好ましい。
【００２７】
波長選択フィルタ１４は、吸光光度測定部２５に導入される測定対象液中における吸光成分が吸収する波長領域の光（以下、「測定波長領域の光」ともいう。）に対してのみ高い透過率を有するものであり、例えばガラス板上に誘電体多層膜や金属膜を積層してなるものを用いることができる。
【００２８】
透過光受光部１５および反射光受光部４６は、各々、受光した光に基づいて光強度信号を出力する機能を有するものである。
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。
【００２９】
演算部１６は、透過光受光部１５および反射光受光部４６に接続されており、透過光受光部１５から出力された光強度信号（以下、「透過光信号」ともいう。）と、反射光受光部４６から出力された光強度信号（以下、「反射光信号」ともいう。）とに基づいてランベルト−ベールの法則により被検査液中における検出対象成分の濃度を算出する演算機構を有するものである。
【００３０】
このような構成を有する第１のマイクロチップ検査装置１０は、マイクロチップ２０の被検査液注入用孔２６ａに被検査液を供給すると共に、試薬注入用孔２６ｂに試薬を供給し、例えば排出用孔２８に接続された吸引ポンプの作用によって混合部２７において得られた測定対象液を吸光光度測定部２５に導入した後、このマイクロチップ２０をチップホルダー３０に組込み、光源１３を点灯状態とすることによって動作状態とされる。
【００３１】
動作状態の第１のマイクロチップ検査装置１０においては、光源１３から放射されて平滑レンズ１８により平行化された光のうちの波長選択フィルタ１４を透過した測定波長領域の光が、アパーチャー部４１に入射してハーフミラー４４により２分割され、当該ハーフミラー４４を透過した光は、測定対象液が導入された吸光光度測定部２５を透過することにより、その一部が測定対象液中の吸光成分に吸収された残りの一部が透過光導光路３４を介して透過光受光部１５に供給され、一方、当該ハーフミラー４４を反射した光は、反射光導光路３５を介して反射光受光部４６に供給される。
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。
【００３２】
以上のような第１の吸光光度検査装置１０によれば、アパーチャー部４１によって吸光光度測定部２５に、光源１３から当該吸光光度測定部２５に直行する光を選択して導入するための導光路が形成されていることから、当該吸光光度測定部２５に対して平行度の高い光を入射させることができると共に、ハーフミラー４４と反射光受光部４６とよりなる入射光強度測定機構が設けられていることから、入射光強度の測定と透過光強度の測定とを同時に行うことができ、その上ハーフミラー４４がアパーチャー部４１に交差するよう配置されており、当該アパーチャー部４１を通過する光が入射光強度の測定用に用いられることから、光源１３から放射される放射光量が経時的に変化した場合であっても、これに起因して検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれか一方の測定値のみが変動することがなく、しかも、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くても、吸光光度測定部２５に導入される光の正確な入射光強度の値を得ることができるため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
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。
【００３３】
また、第１のマイクロチップ検査装置１０は、マイクロチップとチップホルダーとを備えてなる構成のものであるが、ハーフミラー４４および反射光受光部４６よりなる入射光強度測定機構が設けられており、入射光強度の測定と透過光強度の測定とを同時に行うことができることから、本発明者らによって特願２００４−２７４７８８号において提案されている、マイクロチップおよび光源から放射された光を吸光光度測定部に導入するための光路が形成されたチップホルダーとを備え、吸光光度測定部に対して光を供給する光源としてキセノンランプなどの放電ランプが用いられてなる検査装置のように、入射光強度を測定するためのマイクロチップと、透過光強度を測定するためのマイクロチップとを交換する際に光学系に微妙なズレが生じることに起因して予め測定しておいた入射光強度の値が、透過光強度を測定した時点における実際上の入射光強度と異なるおそれがなく、また、マイクロチップ２０をチップホルダー３０に組み込む作業などに伴って装置１０自体の光学系に微妙なズレが生じることに起因して検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれかの一方の測定値のみが変動することがないため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
【００３４】
また、第１のマイクロチップ検査装置１０においては、吸光光度測定部２５が、マイクロチップ２０における他の部分から突出した突出部２２に独立した状態で設けられていることから、当該装置１０自体の測定系の設計の自由度が大きくなるため、測定誤差を小さくすることができる。
【００３５】
本発明の第１のマイクロチップ検査装置には、種々の変更を加えることができる。
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。
【００３６】
この場合には、波長選択ミラー４９によって光源１３から放射された光から測定波長領域の光を選別することができるため、波長選択フィルタを設ける必要がなく、また、光源から放射された光のうちの測定波長領域の光を、透過光強度の測定用と、入射光強度の測定用に２分割する構成のハーフミラーを用いたマイクロチップ検査装置に比して、透過光受光部１５および反射光受光部４６に供給される光の強度が大きいことから、一層高い測定精度を得ることができる。
【００３７】
〔第２の実施の形態〕
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。
【００３８】
第２のマイクロチップ検査装置５０の装置本体５１を構成するマイクロチップ６０には、ハーフミラー４４が、突出部２２における、吸光光度測定部２５の光入射面２５ａの前方（図５において左方）に設けられており、このハーフミラー４４は、チップホルダー７０に設けられているアパーチャー部４１の他端４１ｂから出射された光が吸光光度測定部２５に至るまでの光路（図６において二点鎖線で示す）Ｌ２に対して４５°傾いた状態で配置されている。
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。
【００３９】
このようなマイクロチップ６０は、２枚の基板が接合されてなるものであり、被検査液注入用孔、試薬注入用孔および排出用孔を形成するための貫通孔と、吸光光度測定部、混合部、これらを連通する微小流路（具体的には、被検査液注入用孔と混合部とを連通する被検査液流路、試薬注入用孔と混合部とを連通する試薬流路、混合部と吸光光度測定部とを連通する測定対象液流路、および吸光光度測定部と排出用孔とを連通する排出流路）を形成するための凹所と、ハーフミラー組込み用凹所とが形成された一方の基板（以下、「第１基板」ともいう。）と、他方の基板（以下、「第２基板」ともいう。）と、ハーフミラー４４とを用意し、第１基板のハーフミラー組込み用凹所にハーフミラー４４を組み込んだ後、このハーフミラー４４が組み込まれた状態の第１基板と、第２基板とを、第１基板に形成されている凹所を密閉するよう接合することにより作製することができる。
【００４０】
このような構成の第２のマイクロチップ検査装置５０においては、光源１３から放射されて波長選択フィルタ１４を透過した測定波長領域の光が、アパーチャー部４１を通過した後、ハーフミラー４４により２分割されると共に、ハーフミラー４４を反射した光が反射光導光路６５を介して反射光受光部４６に供給されること以外は、第１のマイクロチップ検査装置１０と同様にして、透過光受光部１５から出力された透過光信号と、反射光受光部４６から出力された反射光信号とに基づいて演算部１６にお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。
【００４１】
以上のような第２のマイクロチップ検査装置５０によれば、アパーチャー部４１によって吸光光度測定部２５に、光源１３から当該吸光光度測定部２５に直行する光を選択して導入するための導光路が形成されていることから、当該吸光光度測定部２５に対して平行度の高い光を入射させることができると共に、アパーチャー部４１の他端４１ｂから出射された光が吸光光度測定部２５に至るまでの光路Ｌ２上に配置されたハーフミラー４４と反射光受光部４６とよりなる入射光強度測定機構が設けられていることから、入射光強度の測定を、アパーチャー部４１を通過した光を用いて、透過光強度の測定と同時に行うことができるため、光源１３から放射される放射光量が経時的に変化した場合であっても、これに起因して検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれかの一方の測定値のみが変動することがなく、しかも、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くても、吸光光度測定部２５に導入される光の正確な入射光強度の値を得ることができるため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
【００４２】
また、第２のマイクロチップ検査装置５０は、マイクロチップ６０とチップホルダー７０とを備えてなる構成のものであるが、入射光強度の測定と透過光強度の測定とを同時に行うことができることから、マイクロチップ６０をチップホルダー７０に組み込む作業などに伴って装置５０自体の光学系に微妙なズレが生じた場合であっても、検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれかの一方の測定値のみが変動することがないため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
【００４３】
本発明の第２のマイクロチップ検査装置には、種々の変更を加えることができる。
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。
【００４４】
以上、本発明のマイクロチップ検査装置を、具体的な２つの形態を示すことによって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明のマイクロチップ検査装置は、吸光光度測定部を有するマイクロチップを備え、当該吸光光度測定部を透過した、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を有し、アパーチャー部と、ハーフミラーおよび波長選択ミラーから選択される入射光分割ミラーと、反射光受光部が設けられてなるものであれば、その他の構成部材としては適宜のものを用いることができる。
【００４５】
以上のような本発明のマイクロチップ検査装置によれば、例えば血液中におけるγ−ＧＴＰの濃度や、ＧＯＴの濃度などを測定することができる。
【００４６】
血液中のγ−ＧＴＰの濃度は、試薬として、Ｌ−γ−グルタミル−３−カルボキシ−４−ニトロアニリド（ＧｌｕＣＡＮＡ）と、グリシルグリシンとを用い、下記反応式（１）に示すように、γ−ＧＴＰと２種の試薬とが反応することによってＬ−γ−グルタミルグリシルグリシンと、波長４０５ｎｍの光を吸収する特性を有する５−アミノ−２−ニトロ安息香酸とが生成されるという特性を利用し、５−アミノ−２−ニトロ安息香酸による波長４０５ｎｍの光の吸光量に基づいて測定することができる。
【００４７】
【化１】
【００４８】
また、血液中のＧＯＴの濃度は、試薬として、波長３４０ｎｍの光を吸収する特性を有するβ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド還元型（ＮＡＤＨ）溶液を用い、ＧＯＴと試薬とが反応することによってβ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド酸化型（ＮＡＤ）が生成されるという特性を利用し、β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド還元型（ＮＡＤＨ）による波長３４０ｎｍの光の吸収量に基づいて測定することができる。
【００４９】
具体的に、下記の仕様を有する血液中のγ−ＧＴＰの濃度の測定を行うためのマイクロチップ検査装置を作製した。
【００５０】
このマイクロチップ検査装置は、図１に示す構成を有し、マイクロチップとしては、ポリエチレンテレフタレートよりなり、縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、突出部の高さ２．５ｍｍ、突出部の全長１２ｍｍであって、吸光光度測定部の形状が、光入射面および光出射面０．７ｍｍ角、全長１０ｍｍであるものを用い、チップホルダーとしては、アルミニウムよりなり、開口径０．３ｍｍ、全長１６ｍｍであって全長に対する開口径の比（ａ／ｂ）が０．０１９であるアパーチャー部を有するものを用いた。
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。
【００５１】
このマイクロチップ検査装置により、１〜２μｌの血液を被検査対象液とし、試薬としては、Ｌ−γ−グルタミル−３−カルボキシ−４−ニトロアニリド（ＧｌｕＣＡＮＡ）２．１μｌと、グリシルグリシン８．４μｌとを用いて複数回の濃度測定を行ったところ、この複数回の濃度測定毎にマイクロチップを交換すると共に、第１回目の濃度測定を行った時点と、最終回の濃度測定を行った時点とに大きな時間差があって光源であるキセノンランプの放射光量が変化していたが、そのすべてにおいて同一の測定値が得られた。
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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】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る。
【図２】図１のマイクロチップ検査装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のマイクロチップ検査装置を構成するマイクロチップを示す説明図である。
【図４】図３のマイクロチップのＢ−Ｂ断面図である。
【図５】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。
【図６】本発明のマイクロチップ検査装置の構成の更に他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ マイクロチップ検査装置
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップを用いて、吸光光度分析法により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マイクロチップ検査装置、並びに当該マイクロチップ検査装置の構成部材であるマイクロチップおよびチップホルダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン作製技術を応用して、化学分析等を従来の装置に比して微細化して行うμ−ＴＡＳ（μ−Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）や「Ｌａｂ ｏｎ ｃｈｉｐ」と称されるマイクロチップを使用した分析方法が注目されている。
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。
【０００３】
特に、マイクロチップ分析システムを人の血液の分析に用いた場合には、例えば血液量が少なくて済むことから患者への負担を軽減することができると共に、試薬量も少なくて済むことから分析コストを低減することができる、また装置が小型であることから分析を容易に行うことができるなどの利点がある。このような利点を活かし、マイクロチップ分析システムによる血液分析装置を、例えば自宅などにおいて患者自身が血液分析を行うことのできる仕様とすることが検討されている。
【０００４】
マイクロチップ分析システムにおいては、検査対象液（以下、「被検査液」ともいう。）中における検出対象成分の濃度を測定するためには、一般的に吸光光度分析法が用いられており、具体的には、例えばマイクロチップに形成された流路内に、被検査液に試薬を加え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を流し込み、当該流路の直線状部分を吸光光度測定部として、この吸光光度測定部を透過した、光源から放射された光を受光部に受光させることによって得られる吸光度から被検査液中の検出対象成分の濃度を算出するマイクロチップ検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このようなマイクロチップ検査装置においては、被検査液量および試薬量が極めて微量であり、また吸光光度測定部には被検査液の種類に応じた一定以上の長さが必要とされることなどから、吸光光度測定部は、その形状を極めて細長くし、光入出射部分の面積を、例えば０．５ｍｍ2 程度と非常に小さくする必要がある。従って、正確に吸光度を測定するためには、吸光光度測定部に対して平行度の高い光を入射させることにより、当該吸光光度測定部の側面から外部に光が漏れることを抑制して迷光によって測定誤差が生じることを防止する必要がある。
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。
【０００６】
然るに、吸光光度測定部に対して光を供給する光源としては、レーザー装置を用いることが理想的ではあるが、レーザー光が単色光であり、しかも、検出対象成分の種類に応じて測定に必要とされる光の波長が異なるため、その測定毎に適宜のレーザー装置を用意することが必要となり、煩雑な上に検査コストが高くなることから、連続波長域の光を放射する、例えばキセノンランプなどの放電ランプを、波長選択フィルタなどの波長選択手段と組み合わせて用いることが検討されている。
【０００７】
しかしながら、マイクロチップ検査装置は、測定対象液が導入された吸光光度測定部を透過して出射する光の強度（以下、「透過光強度」ともいう。）を測定し、この透過光強度と、例えば吸光光度測定部に純水を導入し、この純水が導入された吸光光度測定部を透過して出射する光の強度を測定することなどによって予め測定しておいた吸光光度測定部に入射する光の強度（以下、「入射光強度」ともいう。）とにより、ランベルト−ベールの法則によって検出対象成分の濃度が算出される構成のものであることから、光源としてキセノンランプなどの放電ランプを用いた場合には、この放電ランプが、経時的にその放射光量が変化するという性質を有するものであるために、予め測定しておいた入射光強度の値が、透過光強度を測定した時点における実際上の入射光強度と大きく異なっているおそれがあるため、十分な測定精度を得ることができない、という問題がある。この問題は、入射光強度を測定した時点と、透過光強度を測定した時点とに大きな時間差がある場合には顕著である。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２７９４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、光源として放電ランプを用いた場合であっても、高い測定精度の得られるマイクロチップ検査装置、並びにこのマイクロチップ検査装置に用いられるマイクロチップおよびチップホルダーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のマイクロチップ検査装置は、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、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吸光光度測定部の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。
【００１１】
本発明のマイクロチップ検査装置は、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が好ましい。
【００１２】
本発明のマイクロチップ検査装置においては、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、当該突出部に吸光光度測定部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明のマイクロチップは、上記のマイクロチップ検査装置を構成するマイクロチップであって、
入射光分割ミラーが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のチップホルダーは、上記のマイクロチップ検査装置を構成するチップホルダーであって、
アパーチャー部と、入射光分割ミラーとが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマイクロチップ検査装置によれば、アパーチャー部によって吸光光度測定部に、光源から当該吸光光度測定部に直行する光を選択して導入するための導光路が形成されていることから、当該吸光光度測定部に対して平行度の高い光を入射させることができると共に、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光分割ミラーと反射光受光部とよりなる入射光強度測定機構が設けられており、入射光強度の測定を、アパーチャー部に入射した光に基づいて透過光強度の測定と同時に行うことができることから、光源から放射される光の放射光量が経時的に変化した場合であっても、これに起因して検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれか一方の測定値のみが変動することがなく、しかも吸光光度測定部に導入される光の正確な入射光強度の値を得ることができるため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
【００１６】
本発明のマイクロチップおよびチップホルダーは、上記のマイクロチップ検査装置の構成部材として用いられるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
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。
【００１９】
第１のマイクロチップ検査装置１０は、その先端部分（図１において上方部分）に突出部２２を有する、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチックなどの光透過性材料よりなる板状体であって、当該突出部２２の内部に、その面方向に水平方向（図１において左右方向）に伸びる直方体状空間よりなる吸光光度測定部２５が形成されているマイクロチップ２０が、例えばアルミニウム製の箱状体よりなるチップホルダー３０における組込み空間３２内に、チップ組込み用開口３２ａから挿入されて組み込まれた状態の装置本体１１と、吸光光度測定部２５に対して光を供給するための光源１３と、この光源１３から放射された光が装置本体１１に至るまでの光路（図１において二点鎖線で示す）Ｌ１上に設けられた波長選択フィルタ１４と、波長選択フィルタ１４および装置本体１１を介して光源１３と対向するよう設けられた、吸光光度測定部２５を透過した光を受光するための透過光受光部１５と、この透過光受光部１５に接続された、測定された吸光度に基づいて検出対象成分の濃度を算出するための演算部１６とを備えている。
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。
【００２０】
マイクロチップ２０は、図３および図４に示すように、２枚の基板２１ａ、２１ｂが接合されてなるものであり、一方の基板２１ａに形成された吸光光度測定部用凹所が、当該基板２１ａ上に積重された状態の他方の基板２１ｂによって密閉されることにより吸光光度測定部２５が形成されている。
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。
【００２１】
そして、第１のマイクロチップ検査装置１０においては、装置本体１１を構成するチップホルダー３０には、吸光光度測定部２５の光軸方向（図１において左右方向）に直線状に伸び、その一端（図１において左端）４１ａから入射した光源１３から放射された光を、他端（図１における右端）４１ｂから出射することによって吸光光度測定部２５に導入するアパーチャー部４１と、当該アパーチャー部４１に交差するよう配置された、入射される光の一部を反射し、残部を透過することによって入射光を２分割するハーフミラー４４が設けられており、また、装置本体１１の外方（図１において上方）には、ハーフミラー４４からの反射光を受光するための反射光受光部４６が、演算部１６に接続された状態で設けられている。
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。
【００２２】
アパーチャー部４１は、その断面形状が正方形であるトンネル状の導光路であり、開口径が、吸光光度測定部２５の光入射面２５ａの最小径よりも小さいものであることが好ましく、また、全長（ｂ）に対する開口径（ａ）の比（ａ／ｂ）が０．０１〜０．０２であることが好ましい。
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。
【００２３】
また、アパーチャー部４１は、その内面が非反射処理されてなるものであることが好ましい。
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。
【００２４】
ハーフミラー４４としては、例えばガラス板上に誘電体多層膜が積層された積層体などを用いることができる。
【００２５】
このようなチップホルダー３０は、チップ組込み空間用凹所と共に、アパーチャー部用凹所、反射光導光路用凹所、透過光導光路用凹所およびハーフミラー組込み用凹所が形成された基板３１ａと、チップ組込み空間用凹所のみが形成された基板３１ｂと、ハーフミラー４４とを用意し、基板３１ａのハーフミラー組込み用凹所にハーフミラー４４を組み込んだ後、このハーフミラー４４が組み込まれた状態の基板３１ａと、基板３１ｂとを、当該基板３１ａおよび基板３１ｂにおける２つのチップ組込み空間用凹所が組み合わされることによってチップ組込み空間３２が形成されるよう接合することにより作製することができる。
【００２６】
光源１３としては、キセノンランプ、プロジェクターの光源として好適に用いられるような超高圧水銀ランプ、ショートアーク型メタルハライドランプなどを用いることができるが、大きな発光強度が得られると共に点光源化が容易であり、その上、波長２５０〜１４００ｎｍの広い波長領域において連続スペクトルを有し、特に吸光度測定に多く用いられる波長領域（具体的には波長３００〜８００ｎｍの領域）において輝線の発生がなく安定的な放射スペクトルが得られることから、消費電力２０〜７５Ｗのショートアーク型キセノンランプを用いることが好ましい。
【００２７】
波長選択フィルタ１４は、吸光光度測定部２５に導入される測定対象液中における吸光成分が吸収する波長領域の光（以下、「測定波長領域の光」ともいう。）に対してのみ高い透過率を有するものであり、例えばガラス板上に誘電体多層膜や金属膜を積層してなるものを用いることができる。
【００２８】
透過光受光部１５および反射光受光部４６は、各々、受光した光に基づいて光強度信号を出力する機能を有するものである。
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。
【００２９】
演算部１６は、透過光受光部１５および反射光受光部４６に接続されており、透過光受光部１５から出力された光強度信号（以下、「透過光信号」ともいう。）と、反射光受光部４６から出力された光強度信号（以下、「反射光信号」ともいう。）とに基づいてランベルト−ベールの法則により被検査液中における検出対象成分の濃度を算出する演算機構を有するものである。
【００３０】
このような構成を有する第１のマイクロチップ検査装置１０は、マイクロチップ２０の被検査液注入用孔２６ａに被検査液を供給すると共に、試薬注入用孔２６ｂに試薬を供給し、例えば排出用孔２８に接続された吸引ポンプの作用によって混合部２７において得られた測定対象液を吸光光度測定部２５に導入した後、このマイクロチップ２０をチップホルダー３０に組込み、光源１３を点灯状態とすることによって動作状態とされる。
【００３１】
動作状態の第１のマイクロチップ検査装置１０においては、光源１３から放射されて平滑レンズ１８により平行化された光のうちの波長選択フィルタ１４を透過した測定波長領域の光が、アパーチャー部４１に入射してハーフミラー４４により２分割され、当該ハーフミラー４４を透過した光は、測定対象液が導入された吸光光度測定部２５を透過することにより、その一部が測定対象液中の吸光成分に吸収された残りの一部が透過光導光路３４を介して透過光受光部１５に供給され、一方、当該ハーフミラー４４を反射した光は、反射光導光路３５を介して反射光受光部４６に供給される。
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。
【００３２】
以上のような第１の吸光光度検査装置１０によれば、アパーチャー部４１によって吸光光度測定部２５に、光源１３から当該吸光光度測定部２５に直行する光を選択して導入するための導光路が形成されていることから、当該吸光光度測定部２５に対して平行度の高い光を入射させることができると共に、ハーフミラー４４と反射光受光部４６とよりなる入射光強度測定機構が設けられていることから、入射光強度の測定と透過光強度の測定とを同時に行うことができ、その上ハーフミラー４４がアパーチャー部４１に交差するよう配置されており、当該アパーチャー部４１を通過する光が入射光強度の測定用に用いられることから、光源１３から放射される放射光量が経時的に変化した場合であっても、これに起因して検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれか一方の測定値のみが変動することがなく、しかも、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くても、吸光光度測定部２５に導入される光の正確な入射光強度の値を得ることができるため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
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。
【００３３】
また、第１のマイクロチップ検査装置１０は、マイクロチップとチップホルダーとを備えてなる構成のものであるが、ハーフミラー４４および反射光受光部４６よりなる入射光強度測定機構が設けられており、入射光強度の測定と透過光強度の測定とを同時に行うことができることから、本発明者らによって特願２００４−２７４７８８号において提案されている、マイクロチップおよび光源から放射された光を吸光光度測定部に導入するための光路が形成されたチップホルダーとを備え、吸光光度測定部に対して光を供給する光源としてキセノンランプなどの放電ランプが用いられてなる検査装置のように、入射光強度を測定するためのマイクロチップと、透過光強度を測定するためのマイクロチップとを交換する際に光学系に微妙なズレが生じることに起因して予め測定しておいた入射光強度の値が、透過光強度を測定した時点における実際上の入射光強度と異なるおそれがなく、また、マイクロチップ２０をチップホルダー３０に組み込む作業などに伴って装置１０自体の光学系に微妙なズレが生じることに起因して検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれかの一方の測定値のみが変動することがないため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
【００３４】
また、第１のマイクロチップ検査装置１０においては、吸光光度測定部２５が、マイクロチップ２０における他の部分から突出した突出部２２に独立した状態で設けられていることから、当該装置１０自体の測定系の設計の自由度が大きくなるため、測定誤差を小さくすることができる。
【００３５】
本発明の第１のマイクロチップ検査装置には、種々の変更を加えることができる。
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。
【００３６】
この場合には、波長選択ミラー４９によって光源１３から放射された光から測定波長領域の光を選別することができるため、波長選択フィルタを設ける必要がなく、また、光源から放射された光のうちの測定波長領域の光を、透過光強度の測定用と、入射光強度の測定用に２分割する構成のハーフミラーを用いたマイクロチップ検査装置に比して、透過光受光部１５および反射光受光部４６に供給される光の強度が大きいことから、一層高い測定精度を得ることができる。
【００３７】
〔第２の実施の形態〕
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。
【００３８】
第２のマイクロチップ検査装置５０の装置本体５１を構成するマイクロチップ６０には、ハーフミラー４４が、突出部２２における、吸光光度測定部２５の光入射面２５ａの前方（図５において左方）に設けられており、このハーフミラー４４は、チップホルダー７０に設けられているアパーチャー部４１の他端４１ｂから出射された光が吸光光度測定部２５に至るまでの光路（図６において二点鎖線で示す）Ｌ２に対して４５°傾いた状態で配置されている。
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。
【００３９】
このようなマイクロチップ６０は、２枚の基板が接合されてなるものであり、被検査液注入用孔、試薬注入用孔および排出用孔を形成するための貫通孔と、吸光光度測定部、混合部、これらを連通する微小流路（具体的には、被検査液注入用孔と混合部とを連通する被検査液流路、試薬注入用孔と混合部とを連通する試薬流路、混合部と吸光光度測定部とを連通する測定対象液流路、および吸光光度測定部と排出用孔とを連通する排出流路）を形成するための凹所と、ハーフミラー組込み用凹所とが形成された一方の基板（以下、「第１基板」ともいう。）と、他方の基板（以下、「第２基板」ともいう。）と、ハーフミラー４４とを用意し、第１基板のハーフミラー組込み用凹所にハーフミラー４４を組み込んだ後、このハーフミラー４４が組み込まれた状態の第１基板と、第２基板とを、第１基板に形成されている凹所を密閉するよう接合することにより作製することができる。
【００４０】
このような構成の第２のマイクロチップ検査装置５０においては、光源１３から放射されて波長選択フィルタ１４を透過した測定波長領域の光が、アパーチャー部４１を通過した後、ハーフミラー４４により２分割されると共に、ハーフミラー４４を反射した光が反射光導光路６５を介して反射光受光部４６に供給されること以外は、第１のマイクロチップ検査装置１０と同様にして、透過光受光部１５から出力された透過光信号と、反射光受光部４６から出力された反射光信号とに基づいて演算部１６にお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。
【００４１】
以上のような第２のマイクロチップ検査装置５０によれば、アパーチャー部４１によって吸光光度測定部２５に、光源１３から当該吸光光度測定部２５に直行する光を選択して導入するための導光路が形成されていることから、当該吸光光度測定部２５に対して平行度の高い光を入射させることができると共に、アパーチャー部４１の他端４１ｂから出射された光が吸光光度測定部２５に至るまでの光路Ｌ２上に配置されたハーフミラー４４と反射光受光部４６とよりなる入射光強度測定機構が設けられていることから、入射光強度の測定を、アパーチャー部４１を通過した光を用いて、透過光強度の測定と同時に行うことができるため、光源１３から放射される放射光量が経時的に変化した場合であっても、これに起因して検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれかの一方の測定値のみが変動することがなく、しかも、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くても、吸光光度測定部２５に導入される光の正確な入射光強度の値を得ることができるため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
【００４２】
また、第２のマイクロチップ検査装置５０は、マイクロチップ６０とチップホルダー７０とを備えてなる構成のものであるが、入射光強度の測定と透過光強度の測定とを同時に行うことができることから、マイクロチップ６０をチップホルダー７０に組み込む作業などに伴って装置５０自体の光学系に微妙なズレが生じた場合であっても、検出対象成分の濃度の算出に用いられる入射光強度および透過光強度のいずれかの一方の測定値のみが変動することがないため、検査対象液中における検出対象成分の濃度を高い精度で測定することができる。
【００４３】
本発明の第２のマイクロチップ検査装置には、種々の変更を加えることができる。
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。
【００４４】
以上、本発明のマイクロチップ検査装置を、具体的な２つの形態を示すことによって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明のマイクロチップ検査装置は、吸光光度測定部を有するマイクロチップを備え、当該吸光光度測定部を透過した、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を有し、アパーチャー部と、ハーフミラーおよび波長選択ミラーから選択される入射光分割ミラーと、反射光受光部が設けられてなるものであれば、その他の構成部材としては適宜のものを用いることができる。
【００４５】
以上のような本発明のマイクロチップ検査装置によれば、例えば血液中におけるγ−ＧＴＰの濃度や、ＧＯＴの濃度などを測定することができる。
【００４６】
血液中のγ−ＧＴＰの濃度は、試薬として、Ｌ−γ−グルタミル−３−カルボキシ−４−ニトロアニリド（ＧｌｕＣＡＮＡ）と、グリシルグリシンとを用い、下記反応式（１）に示すように、γ−ＧＴＰと２種の試薬とが反応することによってＬ−γ−グルタミルグリシルグリシンと、波長４０５ｎｍの光を吸収する特性を有する５−アミノ−２−ニトロ安息香酸とが生成されるという特性を利用し、５−アミノ−２−ニトロ安息香酸による波長４０５ｎｍの光の吸光量に基づいて測定することができる。
【００４７】
【化１】
【００４８】
また、血液中のＧＯＴの濃度は、試薬として、波長３４０ｎｍの光を吸収する特性を有するβ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド還元型（ＮＡＤＨ）溶液を用い、ＧＯＴと試薬とが反応することによってβ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド酸化型（ＮＡＤ）が生成されるという特性を利用し、β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド還元型（ＮＡＤＨ）による波長３４０ｎｍの光の吸収量に基づいて測定することができる。
【００４９】
具体的に、下記の仕様を有する血液中のγ−ＧＴＰの濃度の測定を行うためのマイクロチップ検査装置を作製した。
【００５０】
このマイクロチップ検査装置は、図１に示す構成を有し、マイクロチップとしては、ポリエチレンテレフタレートよりなり、縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、突出部の高さ２．５ｍｍ、突出部の全長１２ｍｍであって、吸光光度測定部の形状が、光入射面および光出射面０．７ｍｍ角、全長１０ｍｍであるものを用い、チップホルダーとしては、アルミニウムよりなり、開口径０．３ｍｍ、全長１６ｍｍであって全長に対する開口径の比（ａ／ｂ）が０．０１９であるアパーチャー部を有するものを用いた。
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。
【００５１】
このマイクロチップ検査装置により、１〜２μｌの血液を被検査対象液とし、試薬としては、Ｌ−γ−グルタミル−３−カルボキシ−４−ニトロアニリド（ＧｌｕＣＡＮＡ）２．１μｌと、グリシルグリシン８．４μｌとを用いて複数回の濃度測定を行ったところ、この複数回の濃度測定毎にマイクロチップを交換すると共に、第１回目の濃度測定を行った時点と、最終回の濃度測定を行った時点とに大きな時間差があって光源であるキセノンランプの放射光量が変化していたが、そのすべてにおいて同一の測定値が得られた。
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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】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る。
【図２】図１のマイクロチップ検査装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のマイクロチップ検査装置を構成するマイクロチップを示す説明図である。
【図４】図３のマイクロチップのＢ−Ｂ断面図である。
【図５】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。
【図６】本発明のマイクロチップ検査装置の構成の更に他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ マイクロチップ検査装置
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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吸光光度測定部の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。
【請求項２】
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に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項３】
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または請求項２に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項４】
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を構成するマイクロチップであって、
入射光分割ミラーが設けられていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載のマイクロチップ検査装置を構成するチップホルダーであって、
アパーチャー部と、入射光分割ミラーとが設けられていることを特徴とするチップホルダー。
【請求項１】
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、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吸光光度測定部の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。
【請求項２】
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に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項３】
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または請求項２に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項４】
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を構成するマイクロチップであって、
入射光分割ミラーが設けられていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載のマイクロチップ検査装置を構成するチップホルダーであって、
アパーチャー部と、入射光分割ミラーとが設けられていることを特徴とするチップホルダー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１４５３０９（Ｐ２００６−１４５３０９Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３３９２５（Ｐ２００４−３３３９２５）
【出願日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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