光検出用チップおよび該光検出用チップを用いた光検出装置
【課題】微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能な技術を提供すること。
【解決手段】本発明では、サンプルへの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光Ｆの検出が行われる複数の検出領域１１と、前記検出領域１１を介して前記蛍光Ｆを検出する方向Ｄと対向する位置に配置された光反射手段１２と、が少なくとも備えられた光検出用チップ１を提供する。本発明に係る光検出用チップ１は、検出領域１１を介して蛍光Ｆを検出する方向Ｄと対向する位置に光反射手段１２を備えているため、サンプルから発せられた蛍光Ｆのうち、蛍光Ｆを検出する方向と逆方向へ散乱する蛍光Ｆを反射させて、蛍光検出方向へと導くことが可能である。そのため、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能であり、分析精度および解析精度を向上させることが実現できる。
【解決手段】本発明では、サンプルへの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光Ｆの検出が行われる複数の検出領域１１と、前記検出領域１１を介して前記蛍光Ｆを検出する方向Ｄと対向する位置に配置された光反射手段１２と、が少なくとも備えられた光検出用チップ１を提供する。本発明に係る光検出用チップ１は、検出領域１１を介して蛍光Ｆを検出する方向Ｄと対向する位置に光反射手段１２を備えているため、サンプルから発せられた蛍光Ｆのうち、蛍光Ｆを検出する方向と逆方向へ散乱する蛍光Ｆを反射させて、蛍光検出方向へと導くことが可能である。そのため、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能であり、分析精度および解析精度を向上させることが実現できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出用チップに関する。より詳細には、遺伝子発現解析、感染症検査、またＳＮＰ解析等の遺伝子解析、タンパク質解析、細胞解析などに供せられる光検出用チップおよび該光検出用チップを用いた光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野、創薬分野、臨床検査分野、食品分野、農業分野、工学分野、法医学分野、犯罪鑑識分野などの様々な分野で、遺伝子解析、タンパク質解析、細胞解析などに関する技術研究が広く進められている。特に最近では、核酸やタンパク質、細胞などの検出や解析など各種の反応を、チップに設けられたマイクロスケールの流路やウエル内で行うラボ・オン・チップの技術開発や実用化が進められており、生体分子などを簡便に計測する手法として注目を集めている。
【０００３】
このようなチップに設けられたマイクロスケールの流路やウエル内で行うラボ・オン・チップの技術において、混合、反応、分離精製、検出などの対象となるサンプルは、非常に微量である。そのため、効率的に検出や解析を行うためには、用いるチップや検出・解析方法などに様々な工夫を行う必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１では、試薬が熱溶解性結合剤と混合されてマイクロ流路内の所定位置に担架され、被検査液の導入時温度からの昇温により熱溶解性結合剤が担架されている所定位置で溶解を開始することで、溶解処理、混合処理を効率よく実施でき、更に、その後の反応処理や分析処理を同一位置で実施可能なため、マイクロ流路上の処理位置の削減により、小型化や、製造コストの低減を図ることができるマイクロ流路チップが提案されている。
【０００５】
特許文献２では、１）蛍光プローブ分子及び生分子を準備する工程、２）ラボオンアチップ（Lab−on−a−chip）のマイクロチャンネルに蛍光プローブ分子及び生分子を注入して複合体を形成させる工程、３）前記複合体に偏光を照射して蛍光偏光を測定する工程、及び４）前記蛍光偏光を定量化して蛍光偏光度を決定する工程を行うことで、既存の方法に比べて１／１００程度の少量の試料を使用した分析が可能な蛍光偏光測定方法が提案されている。
【０００６】
特許文献３では、第１の電極を具備する核酸調製部と、該核酸調製部に試料流体を流入するための試料流入部と、該核酸調製部と流路によって連通した第２の電極を具備する反応部と、該反応部に薬液を流入するための薬液流入部と、該反応部から流体を流出させる流出部と、前記第一及び第２の電極と接続した制御回路と、前記第２の電極と接続した検出回路とを、一つの基板１００上に具備することにより、核酸の複製や合成、反応及び検出等を、一つの基板上で行うことが可能なラボ・オン・チップが提案されている。
【０００７】
特許文献４では、作用電極、参照電極、及び対抗電極からなる検出電極と、薄膜トランジスタと、を備えることにより、軽薄短小、高性能、かつ低コストのバイオセンシングデバイスを実現可能であり、インクジェットヘッド部を備えたバイオセンサに着脱可能なバイオチップが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５１７７０号公報
【特許文献２】特開２００７−１３９７４４号公報
【特許文献３】特開２００８−１７７７９号公報
【特許文献４】特開２００７−１８７５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
サンプルからの各種検出などは、ラボ・オン・チップ内に導入されたサンプルへ光照射を行うことにより、サンプル中から発せられた蛍光などの光を検出することで行われるのが一般的である。前述の通り、ラボ・オン・チップの技術分野においては、様々な工夫がなされているが、検出効率を高めて分析・解析精度を向上させるためには、微量なサンプルからの光検出を、如何に効率的に行うかが重要である。
【００１０】
しかしながら、サンプルから発せられる蛍光などの光は、３６０度方向に発せられるため、微量なサンプルから効率的に光を検出することは難しい場合が多い。また、励起光やサンプル中に含まれる物質から発せられる自家蛍光などの影響により、目的の蛍光のみを効率的に検出することは難しい。実際、一般的な光検出装置においては、サンプルから発せられる蛍光のうち、約５％程度しか検出できないのが実情である。
【００１１】
そこで、本発明では、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能な技術を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、光検出に用いるためのチップの構成に着目することにより、微量なサンプルからの効率的な光検出に成功し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
即ち、本発明では、まず、サンプルへの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
該検出領域を介して、前記蛍光を検出する方向と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出用チップを提供する。
本発明に係る光検出用チップは、検出領域を介して蛍光を検出する方向と対向する位置に光反射手段を有しているため、サンプルから発せられた蛍光のうち、蛍光を検出する方向と逆方向へ散乱する蛍光を反射させて、蛍光検出方向へと導くことが可能である。
本発明に係る光検出用チップに備える光反射手段は、サンプルから発せられた蛍光を反射させることができればその具体的構成は特に限定されないが、例えば、複数の前記検出領域に対して複数配置することも可能である。
本発明に係る光検出用チップに用いることができる光反射手段の具体的形状は特に限定されないが、例えば、凹面形状または平面形状を有する光反射手段を用いることができる。
また、本発明に係る光検出用チップには、サンプルへ照射される光を透過し、サンプル中から発せられる蛍光を反射する光反射手段を用いることもできる。
更に、本発明に係る光検出用チップには、サンプルへ照射される光を透過せず、サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段を更に備えることも可能である。
【００１４】
本発明では、次に、サンプルへの光照射を行う光照射手段と、
該光照射手段からの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
前記蛍光を検出する光検出手段と、
前記検出領域を介して前記光検出手段と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出装置を提供する。
本発明に係る光検出装置の光照射手段と検出領域の間には、集光レンズを備えることも可能である。
本発明に係る光検出装置には、光照射手段、光反射手段、光検出手段、集光レンズは、複数の検出領域に対して少なくとも一つ備えていればよいが、複数の検出領域に対して複数配置することも可能である。
本発明に係る光検出装置に用いることができる光反射手段の具体的形状は特に限定されないが、例えば、凹面形状または平面形状を有する光反射手段を用いることができる。
また、本発明に係る光検出装置には、サンプルへ照射される光を透過し、サンプル中から発せられる蛍光を反射する光反射手段を用いることもできる。
更に、本発明に係る光検出装置には、サンプルへ照射される光を透過せず、サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段を更に備えることも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る光検出用チップは、検出領域を介して蛍光を検出する方向と対向する位置に光反射手段を備えているため、サンプルから発せられた蛍光のうち、蛍光を検出する方向と逆方向へ散乱する蛍光を反射させて、蛍光検出方向へと導くことが可能である。そのため、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能であり、分析精度および解析精度を向上させることが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る光検出用チップ１の第１実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る光検出用チップ１の第２実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図３】本発明に係る光検出用チップ１の第３実施形態を模式的に示す平面模式図である。
【図４】本発明に係る光検出用チップ１の第４実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図５】本発明に係る光検出用チップ１の第５実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図６】本発明に係る光検出用チップ１の第６実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図７】本発明に係る光検出用チップ１の第７実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図８】本発明に係る光検出用チップ１の第８実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図９】本発明に係る光検出装置１０の第１実施形態を模式的に示す模式概念図である。
【図１０】本発明に係る光検出装置１０の第２実施形態を模式的に示す模式概念図である。
【図１１】本発明に係る光検出装置１０の第３実施形態を模式的に示す模式概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
１．光検出用チップ１
（１）検出領域１１
（２）光反射手段１２
（３）光透過制御手段１３
２．光検出装置１０
（１）光照射手段１０１
（２）光検出手段１０２
（３）集光レンズ１０３ａ、１０３ｂ
（４）光学フィルター１０４ａ、１０４ｂ
（５）アパーチャー１０５ａ、１０５ｂ、隔壁
【００１８】
＜１．光検出用チップ１＞
図１は、本発明に係る光検出用チップ１の第１実施形態を模式的に示す断面模式図である。本発明に係る光検出用チップ１は、（１）検出領域１１と、（２）光反射手段１２と、を少なくとも備えるチップである。また、必要に応じて、（３）光透過制御手段１３を備えることも可能である。
【００１９】
本発明に係る光検出用チップ１を形成する素材は特に限定されず、通常、バイオアッセイ用チップなどの光検出用チップに用いることが可能な素材を自由に選択して用いることができる。本発明では特に、光検出用に用いるため、光透過性を有するポリカーボネート、ポリオレフィン系、シクロオレフィン系、アクリル系などのプラスチック樹脂、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）などのシリコン系樹脂、ガラス等の基板を用いることが好ましい。
【００２０】
以下、本発明に係る光検出用チップ１に設けられた各手段などについて、それぞれ詳細に説明する。
【００２１】
（１）検出領域１１
検出領域１１は、検出対象となるサンプルが存在し、該サンプルへの光照射（励起光Ｅ）によってサンプル中から発せられる蛍光Ｆの検出が行われる領域である。本発明に係る光検出用チップ１における検出領域１１は、サンプルへの光照射（励起光Ｅ）によってサンプル中から発せられる蛍光Ｆの検出が行うことができる領域であれば、その具体的構成は特に限定されないが、例えば、図１に示す第１実施形態のように、ウエルＷ中に検出領域１１を設けることができる。また、例えば、図２に示す第２実施形態のように、流路Ｃ中に検出領域１１を設けることも可能である。なお、図２に示す第２実施形態では、一つの流路Ｃ中に複数の検出領域１１を設けているが、これに限らず、一つの流路Ｃに対して一つの検出領域１１を設けることも自由である。
【００２２】
また、図３に示す第３実施形態のように、基板Ｔ内にウエルＷと流路Ｃとを組み合わせて設け、ウエルＷ中や流路Ｃ中に検出領域１１（図示せず）を複数設けることも可能である。
【００２３】
検出領域１１を流路Ｃ中に設ける場合、流路Ｃの流路幅、流路深さ、流路断面形状も特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、流路幅１ｍｍ以下のマイクロ流路なども、本発明に係る光検出用チップ１に用いることが可能である。
【００２４】
検出領域１１は、蛍光検出を行うだけでなく、例えば、核酸増幅、ハイブリダイゼーション、核酸、タンパク質、細胞などの物質間相互作用などが進行する反応場として用いることも可能である。また、図２に示す第２実施形態のように、流路Ｃ中に検出領域１１を設ける場合には、流路Ｃ中でサンプルを移動させながら各反応を進行させ、所定の位置に到達した時点で蛍光検出を行うことも可能である。また、図３に示す第３実施形態のように、基板Ｔ内にウエルＷと流路Ｃとを組み合わせて設ける場合、流路Ｃ中でサンプルを移動させながら各反応を進行させ、所定のウエルＷに到達した時点で蛍光検出を行ったり、ウエルＷ内で各反応を進行させ、流路Ｃ中でサンプルを移動させながら蛍光検出を行ったりすることも可能である。
【００２５】
なお、各検出領域１１へのサンプルの導入は、特に限定されず公知の方法を自由に用いることが可能である。例えば、図３に示す第３実施形態のように、基板Ｔ上に各ウエルＷへ通じる流路Ｃを形成し、流路Ｃを通じて各検出領域１１（図示せず）へサンプルを導入することができる。
【００２６】
（２）光反射手段１２
光反射手段１２は、サンプル中から発せられる蛍光Ｆを反射する手段であり、検出領域１１を介して、蛍光Ｆを検出する方向（蛍光検出方向Ｄ）と対向する位置に配置する。
【００２７】
サンプル中から発せられる蛍光Ｆは、３６０度方向に発せられるため、蛍光Ｆを取得する方向（蛍光検出方向Ｄ）と逆方向に発せられた光は、検出されることなく散乱してしまう。そのため、従来の光検出用チップを用いた光検出においては、微量なサンプルから効率的に光を検出することは難しかった。しかし、本発明に係る光検出用チップには、検出領域１１を介して蛍光Ｆを取得する方向（蛍光検出方向Ｄ）と対向する位置に、光反射手段１２を設けているため、蛍光Ｆを取得する方向（蛍光検出方向Ｄ）と逆方向に発せられた蛍光Ｆを反射させることにより、従来よりも多くの蛍光Ｆを検出することが可能である。その結果、微量なサンプルからも効率的に蛍光Ｆを検出することができ、分析精度および解析精度を向上させることができる。
【００２８】
本発明に係る光検出用チップ１に備える光反射手段１２は、サンプルから発せられた蛍光Ｆを反射させることができればその具体的構成は特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、図１に示す第１実施形態や図２に示す第２実施形態のように、複数の検出領域１１に対して、複数の光反射手段１２を配置することが可能である。また、例えば、図４に示す第４実施形態のように、複数の検出領域１１に対して、１つの光反射手段１２を配置することも可能である。
【００２９】
本発明に係る光検出用チップ１に用いることができる光反射手段１２の具体的形状も、サンプルから発せられた蛍光Ｆを反射させることができれば特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、図１に示す第１実施形態や図２に示す第２実施形態に用いている球面反射鏡や、図４に示す第４実施形態に用いている非球面反射鏡などの凹面形状のものを用いることができる。また、例えば、図５に示す第５実施形態のように、平面形状の反射鏡などを用いることもできる。
【００３０】
本発明に係る光検出用チップ１に用いる光反射手段１２として、サンプルへ照射される光（励起光Ｅ）は透過し、サンプル中から発せられる蛍光Ｆは反射するものを用いれば、図６示す第６実施形態のように、光照射と光検出を、逆方向から行うことが可能となる。このように、光照射と光検出を、検出領域１１を介して逆方向から行うことで、光照射に用いる光照射手段１０１や、蛍光検出に用いる光検出手段１０２（図示せず）を、より自由な構成で配置させることができる。
【００３１】
（３）光透過制御手段１３
光透過制御手段１３は、サンプルへ照射される光（励起光Ｅ）は透過せず、サンプル中から発せられる蛍光Ｆは透過する手段である。本発明に係る光検出用チップ１には必須ではないが、光透過制御手段１３を設けることで、ＳＮ比をより向上させることが可能である。
【００３２】
光透過制御手段１３の具体的な配置方法としては、例えば、図７に示す第７実施形態のように、光照射と光検出を同じ方向から行う場合には、検出領域１１と光反射手段１２との間に配置することが好ましい。また、例えば、図８に示す第８実施形態のように、光照射と光検出を、検出領域１１を介して逆方向から行う場合には、検出領域１１の蛍光検出方向側へ、光透過制御手段１３を配置することが好ましい。
【００３３】
このように光透過制御手段１３を配置することで、励起光Ｅの蛍光検出方向への散乱を防止することが可能である。その結果、励起光Ｅによるノイズを減少させることができ、ＳＮ比の向上を実現することができる。
【００３４】
＜２．光検出装置１０＞
図９は、本発明に係る光検出装置１０の第１実施形態を模式的に示す模式概念図である。本発明に係る光検出装置１０は、（１）光照射手段１０１と、検出領域１１と、（２）光検出手段１０２と、光反射手段と、を少なくとも備える装置である。また、必要に応じて、（３）集光レンズ１０３、（４）光学フィルター１０４、（５）アパーチャー１０５、隔壁などを備えることも可能である。以下、各構成について、詳細に説明する。なお、検出領域１１、光反射手段１２については、前述の光検出用チップ１と同様のため、ここでは説明を省略する。
【００３５】
（１）光照射手段１０１
光照射手段１０１は、サンプルへ励起光Ｅを照射するための手段である。
【００３６】
本発明に係る光検出装置１０において、光照射手段１０１の具体的配置方法は、サンプルへの光照射が可能であれば特に限定されず、自由に配置することが可能である。例えば、図９に示す第１実施形態のように、各検出領域１１に対応して複数の光照射手段１０１を配置することができる。このように複数の光照射手段１０１を配置することで、例えば、各検出領域１１に対して、それぞれ異なる波長の励起光Ｅを照射することで、同時に各種検出を行うことが可能である。
【００３７】
また、例えば、図示しないが、複数の検出領域１１に対して１つの光照射手段１０１を設け、光照射手段１０１を走査させることで、各検出領域１１に対して励起光Ｅを照射可能な構成にすることも可能である。
【００３８】
本発明に係る光検出装置１０の光照射手段１０１に用いることができる光照射方法は、特に限定されず、公知の光照射方法を自由に選択して用いることができる。例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、半導体レーザー、ＥＬ照明などを用いた光照射方法を１種または２種以上自由に選択して用いることが可能である。
【００３９】
光照射手段１０１を各検出領域１１に対応して複数配置する場合、光照射手段１０１での光照射は、一括で点灯させ、後述する光検出手段１０２を用いて一括で検出することにより、シグナル取得時間を短縮することができる。あるいは、各光照射手段１０１を、高速で順次点灯させることで、隣接する光照射手段１０１からのノイズを抑制することも可能である。
【００４０】
（２）光検出手段１０２
光検出手段１０２は、サンプル中から発せられる蛍光Ｆを検出するための手段である。
【００４１】
本発明に係る光検出装置１０において、光検出手段１０２の具体的配置方法は、サンプル中から発せられた蛍光Ｆの検出が可能であれば特に限定されず、自由に配置することが可能である。例えば、図９に示す第１実施形態のように、各検出領域１１に対応して複数の光検出手段１０２を配置することができる。このように複数の光検出手段１０２を配置することで、各検出領域１１に存在するサンプル中から発せられた蛍光Ｆを同時に検出することが可能である。
【００４２】
また、例えば、図示しないが、複数の検出領域１１に対して１つの光検出手段１０２を設け、光検出手段１０２を走査させることで、各検出領域１１に存在するサンプル中から発せられた蛍光Ｆを検出可能な構成にすることも可能である。
【００４３】
また、本発明に係る光検出装置１０では、光検出手段１０２を、検出領域１１を介して光照射手段１０１と対向する位置に配置することが好ましい。光照射手段１０１と光検出手段１０２を、検出領域１１を介して逆側に配置することで、光照射手段１０１や光検出手段１０２を、より自由な構成で配置させることができる。
【００４４】
本発明に係る光検出装置１０の光検出手段１０２に用いることができる検出方法は、特に限定されず、公知の光検出方法を自由に選択して用いることができる。例えば、ＰＤ（Photo Diode）、電荷結合素子（ＣＣＤ）、Complementary Metal Oxide Semiconductor（ＣＭＯＳ）、などのエリア撮像素子を用いた方法、複数の光検出器をアレイ状に並べた、いわゆるマルチチャンネル光検出器を用いた方法などを採用することができる。
【００４５】
（３）集光レンズ１０３ａ、１０３ｂ
図９に示す第１実施形態では、光照射手段１０１からの光の集光のために、各光照射手段１０１と各検出領域１１との間に、複数の励起用集光レンズ１０３ａを配置している。本発明に係る光検出装置１０では、この励起用集光レンズ１０３ａは必須のものではないが、本実施形態のように励起用集光レンズ１０３ａを設ければ、検出領域１１内のサンプルに対して、より正確な光照射を行うことが可能である。
【００４６】
また、本実施形態では、各検出領域１１内のサンプル中から発せられた蛍光Ｆを光検出手段１０２に集光するために、各検出領域１１と各光検出手段１０２との間に、複数の受光用集光レンズ１０３ｂを配置している。本発明に係る光検出装置１０では、この受光用集光レンズ１０３ｂも必須のものではないが、本実施形態のように受光用集光レンズ１０３ｂを設ければ、蛍光Ｆ等のシグナルをより高めることができる。その結果、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００４７】
（４）光学フィルター１０４ａ、１０４ｂ
図１０は、本発明に係る光検出装置１０の第２実施形態を模式的に示す模式概念図である。本実施形態では、各光照射手段１０１と各検出領域１１との間に、励起用光学フィルター１０４ａを設けている。本発明に係る光検出装置１０では、この励起用光学フィルター１０４ａは必須のものではないが、本実施形態のように励起用光学フィルター１０４ａを設ければ、各検出領域１１に、所望の波長の励起光を選択的に照射することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、各検出領域１１と各光検出手段１０２との間に、受光用光学フィルター１０４ｂを設けている。本発明に係る光検出装置１０では、この受光用光学フィルター１０４ｂは必須のものではないが、本実施形態のように受光用光学フィルター１０４ｂを設ければ、各検出領域１１中に存在するサンプル中から発せられる蛍光Ｆから、所望の波長の光を選択的に受光することができる。
【００４９】
（５）アパーチャー１０５ａ、１０５ｂ、隔壁
図１１は、本発明に係る光検出装置１０の第３実施形態を模式的に示す模式概念図である。本実施形態では、各光照射手段１０１と各検出領域１１との間に、アパーチャー１０５ａを設けている。本発明に係る光検出装置１０では、このアパーチャー１０５ａは必須のものではないが、本実施形態のようにアパーチャー１０５ａを設ければ、各光照射手段１０１から、対応する検出領域１１以外の検出領域１１（隣の検出領域など）への光照射を防止することができ、その結果、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００５０】
また、本実施形態では、各検出領域１１と各光検出手段１０２との間にも、アパーチャー１０５ｂを設けている。本発明に係る光検出装置１０では、このアパーチャー１０５ｂも必須のものではないが、本実施形態のようにアパーチャー１０５ｂを設ければ、対応する検出領域１１以外の検出領域１１（隣の検出領域など）からのクロストークを低減することができ、その結果、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００５１】
なお、本発明に係る光検出装置１０では、アパーチャー１０５ａ、１０５ｂ以外に、図示しないが、レンズ間に隔壁を設けることでも、同様の効果を発揮することができる。
【００５２】
以上説明した本発明に係る光検出用チップ１やこれを用いた光検出用装置１０は、検出領域１１内のサンプル中に含まれる物質の物性に関する分析・解析を行うだけでなく、例えば、流路Ｃ内に検出領域１１を設け、電気泳動法と組み合わせることにより、サンプル中に含まれる物質の定量的な分析を行うことも可能である。
【００５３】
また、例えば、液状サンプルをシース流で挟み込んでフローセルを形成し、そのフローセル中を流れる物質からの蛍光強度ないし蛍光画像を、光検出手段１０２で取得することもできる。このようなフローセルの構造としては、フローサイトメトリー技術として広く研究開発および実用化がなされているものを用いることができる。このように、マイクロ流路Ｃ内を通流中のサンプルから光検出を行うことで、流路下流において、サンプル中の細胞や核酸などの微小粒子を、得られた情報に基づいて分取することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能であり、分析精度および解析精度を向上させることが実現できる。
【００５５】
この技術を用いることで、医療分野（病理学、腫瘍免疫学、移植学、遺伝学、再生医学、化学療法など）、創薬分野、臨床検査分野、食品分野、農業分野、工学分野、法医学分野、犯罪鑑識分野、など様々な分野における分析・解析技術の向上に貢献することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 光検出用チップ
１１ 検出領域
１２ 光反射手段
１３ 光透過制御手段
１０ 光検出装置
１０１ 光照射手段
１０２ 光検出手段
１０３ａ、１０３ｂ 集光レンズ
１０４ａ、１０４ｂ 光学フィルター
１０５ａ、１０５ｂ アパーチャー
Ｅ 励起光
Ｆ 蛍光
Ｄ 蛍光検出方向
Ｗ ウエル
Ｃ 流路
Ｔ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出用チップに関する。より詳細には、遺伝子発現解析、感染症検査、またＳＮＰ解析等の遺伝子解析、タンパク質解析、細胞解析などに供せられる光検出用チップおよび該光検出用チップを用いた光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野、創薬分野、臨床検査分野、食品分野、農業分野、工学分野、法医学分野、犯罪鑑識分野などの様々な分野で、遺伝子解析、タンパク質解析、細胞解析などに関する技術研究が広く進められている。特に最近では、核酸やタンパク質、細胞などの検出や解析など各種の反応を、チップに設けられたマイクロスケールの流路やウエル内で行うラボ・オン・チップの技術開発や実用化が進められており、生体分子などを簡便に計測する手法として注目を集めている。
【０００３】
このようなチップに設けられたマイクロスケールの流路やウエル内で行うラボ・オン・チップの技術において、混合、反応、分離精製、検出などの対象となるサンプルは、非常に微量である。そのため、効率的に検出や解析を行うためには、用いるチップや検出・解析方法などに様々な工夫を行う必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１では、試薬が熱溶解性結合剤と混合されてマイクロ流路内の所定位置に担架され、被検査液の導入時温度からの昇温により熱溶解性結合剤が担架されている所定位置で溶解を開始することで、溶解処理、混合処理を効率よく実施でき、更に、その後の反応処理や分析処理を同一位置で実施可能なため、マイクロ流路上の処理位置の削減により、小型化や、製造コストの低減を図ることができるマイクロ流路チップが提案されている。
【０００５】
特許文献２では、１）蛍光プローブ分子及び生分子を準備する工程、２）ラボオンアチップ（Lab−on−a−chip）のマイクロチャンネルに蛍光プローブ分子及び生分子を注入して複合体を形成させる工程、３）前記複合体に偏光を照射して蛍光偏光を測定する工程、及び４）前記蛍光偏光を定量化して蛍光偏光度を決定する工程を行うことで、既存の方法に比べて１／１００程度の少量の試料を使用した分析が可能な蛍光偏光測定方法が提案されている。
【０００６】
特許文献３では、第１の電極を具備する核酸調製部と、該核酸調製部に試料流体を流入するための試料流入部と、該核酸調製部と流路によって連通した第２の電極を具備する反応部と、該反応部に薬液を流入するための薬液流入部と、該反応部から流体を流出させる流出部と、前記第一及び第２の電極と接続した制御回路と、前記第２の電極と接続した検出回路とを、一つの基板１００上に具備することにより、核酸の複製や合成、反応及び検出等を、一つの基板上で行うことが可能なラボ・オン・チップが提案されている。
【０００７】
特許文献４では、作用電極、参照電極、及び対抗電極からなる検出電極と、薄膜トランジスタと、を備えることにより、軽薄短小、高性能、かつ低コストのバイオセンシングデバイスを実現可能であり、インクジェットヘッド部を備えたバイオセンサに着脱可能なバイオチップが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５１７７０号公報
【特許文献２】特開２００７−１３９７４４号公報
【特許文献３】特開２００８−１７７７９号公報
【特許文献４】特開２００７−１８７５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
サンプルからの各種検出などは、ラボ・オン・チップ内に導入されたサンプルへ光照射を行うことにより、サンプル中から発せられた蛍光などの光を検出することで行われるのが一般的である。前述の通り、ラボ・オン・チップの技術分野においては、様々な工夫がなされているが、検出効率を高めて分析・解析精度を向上させるためには、微量なサンプルからの光検出を、如何に効率的に行うかが重要である。
【００１０】
しかしながら、サンプルから発せられる蛍光などの光は、３６０度方向に発せられるため、微量なサンプルから効率的に光を検出することは難しい場合が多い。また、励起光やサンプル中に含まれる物質から発せられる自家蛍光などの影響により、目的の蛍光のみを効率的に検出することは難しい。実際、一般的な光検出装置においては、サンプルから発せられる蛍光のうち、約５％程度しか検出できないのが実情である。
【００１１】
そこで、本発明では、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能な技術を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、光検出に用いるためのチップの構成に着目することにより、微量なサンプルからの効率的な光検出に成功し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
即ち、本発明では、まず、サンプルへの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
該検出領域を介して、前記蛍光を検出する方向と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出用チップを提供する。
本発明に係る光検出用チップは、検出領域を介して蛍光を検出する方向と対向する位置に光反射手段を有しているため、サンプルから発せられた蛍光のうち、蛍光を検出する方向と逆方向へ散乱する蛍光を反射させて、蛍光検出方向へと導くことが可能である。
本発明に係る光検出用チップに備える光反射手段は、サンプルから発せられた蛍光を反射させることができればその具体的構成は特に限定されないが、例えば、複数の前記検出領域に対して複数配置することも可能である。
本発明に係る光検出用チップに用いることができる光反射手段の具体的形状は特に限定されないが、例えば、凹面形状または平面形状を有する光反射手段を用いることができる。
また、本発明に係る光検出用チップには、サンプルへ照射される光を透過し、サンプル中から発せられる蛍光を反射する光反射手段を用いることもできる。
更に、本発明に係る光検出用チップには、サンプルへ照射される光を透過せず、サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段を更に備えることも可能である。
【００１４】
本発明では、次に、サンプルへの光照射を行う光照射手段と、
該光照射手段からの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
前記蛍光を検出する光検出手段と、
前記検出領域を介して前記光検出手段と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出装置を提供する。
本発明に係る光検出装置の光照射手段と検出領域の間には、集光レンズを備えることも可能である。
本発明に係る光検出装置には、光照射手段、光反射手段、光検出手段、集光レンズは、複数の検出領域に対して少なくとも一つ備えていればよいが、複数の検出領域に対して複数配置することも可能である。
本発明に係る光検出装置に用いることができる光反射手段の具体的形状は特に限定されないが、例えば、凹面形状または平面形状を有する光反射手段を用いることができる。
また、本発明に係る光検出装置には、サンプルへ照射される光を透過し、サンプル中から発せられる蛍光を反射する光反射手段を用いることもできる。
更に、本発明に係る光検出装置には、サンプルへ照射される光を透過せず、サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段を更に備えることも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る光検出用チップは、検出領域を介して蛍光を検出する方向と対向する位置に光反射手段を備えているため、サンプルから発せられた蛍光のうち、蛍光を検出する方向と逆方向へ散乱する蛍光を反射させて、蛍光検出方向へと導くことが可能である。そのため、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能であり、分析精度および解析精度を向上させることが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る光検出用チップ１の第１実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る光検出用チップ１の第２実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図３】本発明に係る光検出用チップ１の第３実施形態を模式的に示す平面模式図である。
【図４】本発明に係る光検出用チップ１の第４実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図５】本発明に係る光検出用チップ１の第５実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図６】本発明に係る光検出用チップ１の第６実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図７】本発明に係る光検出用チップ１の第７実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図８】本発明に係る光検出用チップ１の第８実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図９】本発明に係る光検出装置１０の第１実施形態を模式的に示す模式概念図である。
【図１０】本発明に係る光検出装置１０の第２実施形態を模式的に示す模式概念図である。
【図１１】本発明に係る光検出装置１０の第３実施形態を模式的に示す模式概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
１．光検出用チップ１
（１）検出領域１１
（２）光反射手段１２
（３）光透過制御手段１３
２．光検出装置１０
（１）光照射手段１０１
（２）光検出手段１０２
（３）集光レンズ１０３ａ、１０３ｂ
（４）光学フィルター１０４ａ、１０４ｂ
（５）アパーチャー１０５ａ、１０５ｂ、隔壁
【００１８】
＜１．光検出用チップ１＞
図１は、本発明に係る光検出用チップ１の第１実施形態を模式的に示す断面模式図である。本発明に係る光検出用チップ１は、（１）検出領域１１と、（２）光反射手段１２と、を少なくとも備えるチップである。また、必要に応じて、（３）光透過制御手段１３を備えることも可能である。
【００１９】
本発明に係る光検出用チップ１を形成する素材は特に限定されず、通常、バイオアッセイ用チップなどの光検出用チップに用いることが可能な素材を自由に選択して用いることができる。本発明では特に、光検出用に用いるため、光透過性を有するポリカーボネート、ポリオレフィン系、シクロオレフィン系、アクリル系などのプラスチック樹脂、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）などのシリコン系樹脂、ガラス等の基板を用いることが好ましい。
【００２０】
以下、本発明に係る光検出用チップ１に設けられた各手段などについて、それぞれ詳細に説明する。
【００２１】
（１）検出領域１１
検出領域１１は、検出対象となるサンプルが存在し、該サンプルへの光照射（励起光Ｅ）によってサンプル中から発せられる蛍光Ｆの検出が行われる領域である。本発明に係る光検出用チップ１における検出領域１１は、サンプルへの光照射（励起光Ｅ）によってサンプル中から発せられる蛍光Ｆの検出が行うことができる領域であれば、その具体的構成は特に限定されないが、例えば、図１に示す第１実施形態のように、ウエルＷ中に検出領域１１を設けることができる。また、例えば、図２に示す第２実施形態のように、流路Ｃ中に検出領域１１を設けることも可能である。なお、図２に示す第２実施形態では、一つの流路Ｃ中に複数の検出領域１１を設けているが、これに限らず、一つの流路Ｃに対して一つの検出領域１１を設けることも自由である。
【００２２】
また、図３に示す第３実施形態のように、基板Ｔ内にウエルＷと流路Ｃとを組み合わせて設け、ウエルＷ中や流路Ｃ中に検出領域１１（図示せず）を複数設けることも可能である。
【００２３】
検出領域１１を流路Ｃ中に設ける場合、流路Ｃの流路幅、流路深さ、流路断面形状も特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、流路幅１ｍｍ以下のマイクロ流路なども、本発明に係る光検出用チップ１に用いることが可能である。
【００２４】
検出領域１１は、蛍光検出を行うだけでなく、例えば、核酸増幅、ハイブリダイゼーション、核酸、タンパク質、細胞などの物質間相互作用などが進行する反応場として用いることも可能である。また、図２に示す第２実施形態のように、流路Ｃ中に検出領域１１を設ける場合には、流路Ｃ中でサンプルを移動させながら各反応を進行させ、所定の位置に到達した時点で蛍光検出を行うことも可能である。また、図３に示す第３実施形態のように、基板Ｔ内にウエルＷと流路Ｃとを組み合わせて設ける場合、流路Ｃ中でサンプルを移動させながら各反応を進行させ、所定のウエルＷに到達した時点で蛍光検出を行ったり、ウエルＷ内で各反応を進行させ、流路Ｃ中でサンプルを移動させながら蛍光検出を行ったりすることも可能である。
【００２５】
なお、各検出領域１１へのサンプルの導入は、特に限定されず公知の方法を自由に用いることが可能である。例えば、図３に示す第３実施形態のように、基板Ｔ上に各ウエルＷへ通じる流路Ｃを形成し、流路Ｃを通じて各検出領域１１（図示せず）へサンプルを導入することができる。
【００２６】
（２）光反射手段１２
光反射手段１２は、サンプル中から発せられる蛍光Ｆを反射する手段であり、検出領域１１を介して、蛍光Ｆを検出する方向（蛍光検出方向Ｄ）と対向する位置に配置する。
【００２７】
サンプル中から発せられる蛍光Ｆは、３６０度方向に発せられるため、蛍光Ｆを取得する方向（蛍光検出方向Ｄ）と逆方向に発せられた光は、検出されることなく散乱してしまう。そのため、従来の光検出用チップを用いた光検出においては、微量なサンプルから効率的に光を検出することは難しかった。しかし、本発明に係る光検出用チップには、検出領域１１を介して蛍光Ｆを取得する方向（蛍光検出方向Ｄ）と対向する位置に、光反射手段１２を設けているため、蛍光Ｆを取得する方向（蛍光検出方向Ｄ）と逆方向に発せられた蛍光Ｆを反射させることにより、従来よりも多くの蛍光Ｆを検出することが可能である。その結果、微量なサンプルからも効率的に蛍光Ｆを検出することができ、分析精度および解析精度を向上させることができる。
【００２８】
本発明に係る光検出用チップ１に備える光反射手段１２は、サンプルから発せられた蛍光Ｆを反射させることができればその具体的構成は特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、図１に示す第１実施形態や図２に示す第２実施形態のように、複数の検出領域１１に対して、複数の光反射手段１２を配置することが可能である。また、例えば、図４に示す第４実施形態のように、複数の検出領域１１に対して、１つの光反射手段１２を配置することも可能である。
【００２９】
本発明に係る光検出用チップ１に用いることができる光反射手段１２の具体的形状も、サンプルから発せられた蛍光Ｆを反射させることができれば特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、図１に示す第１実施形態や図２に示す第２実施形態に用いている球面反射鏡や、図４に示す第４実施形態に用いている非球面反射鏡などの凹面形状のものを用いることができる。また、例えば、図５に示す第５実施形態のように、平面形状の反射鏡などを用いることもできる。
【００３０】
本発明に係る光検出用チップ１に用いる光反射手段１２として、サンプルへ照射される光（励起光Ｅ）は透過し、サンプル中から発せられる蛍光Ｆは反射するものを用いれば、図６示す第６実施形態のように、光照射と光検出を、逆方向から行うことが可能となる。このように、光照射と光検出を、検出領域１１を介して逆方向から行うことで、光照射に用いる光照射手段１０１や、蛍光検出に用いる光検出手段１０２（図示せず）を、より自由な構成で配置させることができる。
【００３１】
（３）光透過制御手段１３
光透過制御手段１３は、サンプルへ照射される光（励起光Ｅ）は透過せず、サンプル中から発せられる蛍光Ｆは透過する手段である。本発明に係る光検出用チップ１には必須ではないが、光透過制御手段１３を設けることで、ＳＮ比をより向上させることが可能である。
【００３２】
光透過制御手段１３の具体的な配置方法としては、例えば、図７に示す第７実施形態のように、光照射と光検出を同じ方向から行う場合には、検出領域１１と光反射手段１２との間に配置することが好ましい。また、例えば、図８に示す第８実施形態のように、光照射と光検出を、検出領域１１を介して逆方向から行う場合には、検出領域１１の蛍光検出方向側へ、光透過制御手段１３を配置することが好ましい。
【００３３】
このように光透過制御手段１３を配置することで、励起光Ｅの蛍光検出方向への散乱を防止することが可能である。その結果、励起光Ｅによるノイズを減少させることができ、ＳＮ比の向上を実現することができる。
【００３４】
＜２．光検出装置１０＞
図９は、本発明に係る光検出装置１０の第１実施形態を模式的に示す模式概念図である。本発明に係る光検出装置１０は、（１）光照射手段１０１と、検出領域１１と、（２）光検出手段１０２と、光反射手段と、を少なくとも備える装置である。また、必要に応じて、（３）集光レンズ１０３、（４）光学フィルター１０４、（５）アパーチャー１０５、隔壁などを備えることも可能である。以下、各構成について、詳細に説明する。なお、検出領域１１、光反射手段１２については、前述の光検出用チップ１と同様のため、ここでは説明を省略する。
【００３５】
（１）光照射手段１０１
光照射手段１０１は、サンプルへ励起光Ｅを照射するための手段である。
【００３６】
本発明に係る光検出装置１０において、光照射手段１０１の具体的配置方法は、サンプルへの光照射が可能であれば特に限定されず、自由に配置することが可能である。例えば、図９に示す第１実施形態のように、各検出領域１１に対応して複数の光照射手段１０１を配置することができる。このように複数の光照射手段１０１を配置することで、例えば、各検出領域１１に対して、それぞれ異なる波長の励起光Ｅを照射することで、同時に各種検出を行うことが可能である。
【００３７】
また、例えば、図示しないが、複数の検出領域１１に対して１つの光照射手段１０１を設け、光照射手段１０１を走査させることで、各検出領域１１に対して励起光Ｅを照射可能な構成にすることも可能である。
【００３８】
本発明に係る光検出装置１０の光照射手段１０１に用いることができる光照射方法は、特に限定されず、公知の光照射方法を自由に選択して用いることができる。例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、半導体レーザー、ＥＬ照明などを用いた光照射方法を１種または２種以上自由に選択して用いることが可能である。
【００３９】
光照射手段１０１を各検出領域１１に対応して複数配置する場合、光照射手段１０１での光照射は、一括で点灯させ、後述する光検出手段１０２を用いて一括で検出することにより、シグナル取得時間を短縮することができる。あるいは、各光照射手段１０１を、高速で順次点灯させることで、隣接する光照射手段１０１からのノイズを抑制することも可能である。
【００４０】
（２）光検出手段１０２
光検出手段１０２は、サンプル中から発せられる蛍光Ｆを検出するための手段である。
【００４１】
本発明に係る光検出装置１０において、光検出手段１０２の具体的配置方法は、サンプル中から発せられた蛍光Ｆの検出が可能であれば特に限定されず、自由に配置することが可能である。例えば、図９に示す第１実施形態のように、各検出領域１１に対応して複数の光検出手段１０２を配置することができる。このように複数の光検出手段１０２を配置することで、各検出領域１１に存在するサンプル中から発せられた蛍光Ｆを同時に検出することが可能である。
【００４２】
また、例えば、図示しないが、複数の検出領域１１に対して１つの光検出手段１０２を設け、光検出手段１０２を走査させることで、各検出領域１１に存在するサンプル中から発せられた蛍光Ｆを検出可能な構成にすることも可能である。
【００４３】
また、本発明に係る光検出装置１０では、光検出手段１０２を、検出領域１１を介して光照射手段１０１と対向する位置に配置することが好ましい。光照射手段１０１と光検出手段１０２を、検出領域１１を介して逆側に配置することで、光照射手段１０１や光検出手段１０２を、より自由な構成で配置させることができる。
【００４４】
本発明に係る光検出装置１０の光検出手段１０２に用いることができる検出方法は、特に限定されず、公知の光検出方法を自由に選択して用いることができる。例えば、ＰＤ（Photo Diode）、電荷結合素子（ＣＣＤ）、Complementary Metal Oxide Semiconductor（ＣＭＯＳ）、などのエリア撮像素子を用いた方法、複数の光検出器をアレイ状に並べた、いわゆるマルチチャンネル光検出器を用いた方法などを採用することができる。
【００４５】
（３）集光レンズ１０３ａ、１０３ｂ
図９に示す第１実施形態では、光照射手段１０１からの光の集光のために、各光照射手段１０１と各検出領域１１との間に、複数の励起用集光レンズ１０３ａを配置している。本発明に係る光検出装置１０では、この励起用集光レンズ１０３ａは必須のものではないが、本実施形態のように励起用集光レンズ１０３ａを設ければ、検出領域１１内のサンプルに対して、より正確な光照射を行うことが可能である。
【００４６】
また、本実施形態では、各検出領域１１内のサンプル中から発せられた蛍光Ｆを光検出手段１０２に集光するために、各検出領域１１と各光検出手段１０２との間に、複数の受光用集光レンズ１０３ｂを配置している。本発明に係る光検出装置１０では、この受光用集光レンズ１０３ｂも必須のものではないが、本実施形態のように受光用集光レンズ１０３ｂを設ければ、蛍光Ｆ等のシグナルをより高めることができる。その結果、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００４７】
（４）光学フィルター１０４ａ、１０４ｂ
図１０は、本発明に係る光検出装置１０の第２実施形態を模式的に示す模式概念図である。本実施形態では、各光照射手段１０１と各検出領域１１との間に、励起用光学フィルター１０４ａを設けている。本発明に係る光検出装置１０では、この励起用光学フィルター１０４ａは必須のものではないが、本実施形態のように励起用光学フィルター１０４ａを設ければ、各検出領域１１に、所望の波長の励起光を選択的に照射することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、各検出領域１１と各光検出手段１０２との間に、受光用光学フィルター１０４ｂを設けている。本発明に係る光検出装置１０では、この受光用光学フィルター１０４ｂは必須のものではないが、本実施形態のように受光用光学フィルター１０４ｂを設ければ、各検出領域１１中に存在するサンプル中から発せられる蛍光Ｆから、所望の波長の光を選択的に受光することができる。
【００４９】
（５）アパーチャー１０５ａ、１０５ｂ、隔壁
図１１は、本発明に係る光検出装置１０の第３実施形態を模式的に示す模式概念図である。本実施形態では、各光照射手段１０１と各検出領域１１との間に、アパーチャー１０５ａを設けている。本発明に係る光検出装置１０では、このアパーチャー１０５ａは必須のものではないが、本実施形態のようにアパーチャー１０５ａを設ければ、各光照射手段１０１から、対応する検出領域１１以外の検出領域１１（隣の検出領域など）への光照射を防止することができ、その結果、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００５０】
また、本実施形態では、各検出領域１１と各光検出手段１０２との間にも、アパーチャー１０５ｂを設けている。本発明に係る光検出装置１０では、このアパーチャー１０５ｂも必須のものではないが、本実施形態のようにアパーチャー１０５ｂを設ければ、対応する検出領域１１以外の検出領域１１（隣の検出領域など）からのクロストークを低減することができ、その結果、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００５１】
なお、本発明に係る光検出装置１０では、アパーチャー１０５ａ、１０５ｂ以外に、図示しないが、レンズ間に隔壁を設けることでも、同様の効果を発揮することができる。
【００５２】
以上説明した本発明に係る光検出用チップ１やこれを用いた光検出用装置１０は、検出領域１１内のサンプル中に含まれる物質の物性に関する分析・解析を行うだけでなく、例えば、流路Ｃ内に検出領域１１を設け、電気泳動法と組み合わせることにより、サンプル中に含まれる物質の定量的な分析を行うことも可能である。
【００５３】
また、例えば、液状サンプルをシース流で挟み込んでフローセルを形成し、そのフローセル中を流れる物質からの蛍光強度ないし蛍光画像を、光検出手段１０２で取得することもできる。このようなフローセルの構造としては、フローサイトメトリー技術として広く研究開発および実用化がなされているものを用いることができる。このように、マイクロ流路Ｃ内を通流中のサンプルから光検出を行うことで、流路下流において、サンプル中の細胞や核酸などの微小粒子を、得られた情報に基づいて分取することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、微量なサンプルから効率的に光を検出することが可能であり、分析精度および解析精度を向上させることが実現できる。
【００５５】
この技術を用いることで、医療分野（病理学、腫瘍免疫学、移植学、遺伝学、再生医学、化学療法など）、創薬分野、臨床検査分野、食品分野、農業分野、工学分野、法医学分野、犯罪鑑識分野、など様々な分野における分析・解析技術の向上に貢献することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 光検出用チップ
１１ 検出領域
１２ 光反射手段
１３ 光透過制御手段
１０ 光検出装置
１０１ 光照射手段
１０２ 光検出手段
１０３ａ、１０３ｂ 集光レンズ
１０４ａ、１０４ｂ 光学フィルター
１０５ａ、１０５ｂ アパーチャー
Ｅ 励起光
Ｆ 蛍光
Ｄ 蛍光検出方向
Ｗ ウエル
Ｃ 流路
Ｔ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルへの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
前記検出領域を介して前記蛍光を検出する方向と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出用チップ。
【請求項２】
前記光反射手段が、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項１記載の光検出用チップ。
【請求項３】
前記光反射手段は、凹面形状を有する請求項１または２に記載の光検出用チップ。
【請求項４】
前記光反射手段は、平面形状を有する請求項１または２に記載の光検出用チップ。
【請求項５】
前記光反射手段は、サンプルへ照射される光を透過し、
サンプル中から発せられる蛍光を反射する請求項１から４のいずれか一項に記載の光検出用チップ。
【請求項６】
サンプルへ照射される光を透過せず、
サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段が更に備えられた請求項１から５のいずれか一項に記載の光検出用チップ。
【請求項７】
サンプルへの光照射を行う光照射手段と、
該光照射手段からの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
前記蛍光を検出する光検出手段と、
前記検出領域を介して前記光検出手段と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出装置。
【請求項８】
前記光照射手段と前記検出領域の間には、集光レンズが備えられた請求項７記載の光検出装置。
【請求項９】
前記光照射手段が、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項７または８に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記光反射手段が、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項７から９のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記光検出手段が、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項７から１０のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記集光レンズが、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項８から１１のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１３】
前記光反射手段は、凹面形状を有する請求項７から１２のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１４】
前記光反射手段は、平面形状を有する請求項７から１２のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１５】
前記光反射手段は、サンプルへ照射される光を透過し、
サンプル中から発せられる蛍光を反射する請求項７から１４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１６】
サンプルへ照射される光を透過せず、
サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段が更に備えられた請求項７から１５のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１】
サンプルへの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
前記検出領域を介して前記蛍光を検出する方向と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出用チップ。
【請求項２】
前記光反射手段が、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項１記載の光検出用チップ。
【請求項３】
前記光反射手段は、凹面形状を有する請求項１または２に記載の光検出用チップ。
【請求項４】
前記光反射手段は、平面形状を有する請求項１または２に記載の光検出用チップ。
【請求項５】
前記光反射手段は、サンプルへ照射される光を透過し、
サンプル中から発せられる蛍光を反射する請求項１から４のいずれか一項に記載の光検出用チップ。
【請求項６】
サンプルへ照射される光を透過せず、
サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段が更に備えられた請求項１から５のいずれか一項に記載の光検出用チップ。
【請求項７】
サンプルへの光照射を行う光照射手段と、
該光照射手段からの光照射によってサンプル中から発せられる蛍光の検出が行われる複数の検出領域と、
前記蛍光を検出する光検出手段と、
前記検出領域を介して前記光検出手段と対向する位置に配置された光反射手段と、
が少なくとも備えられた光検出装置。
【請求項８】
前記光照射手段と前記検出領域の間には、集光レンズが備えられた請求項７記載の光検出装置。
【請求項９】
前記光照射手段が、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項７または８に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記光反射手段が、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項７から９のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記光検出手段が、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項７から１０のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記集光レンズが、複数の前記検出領域に対して複数配置された請求項８から１１のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１３】
前記光反射手段は、凹面形状を有する請求項７から１２のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１４】
前記光反射手段は、平面形状を有する請求項７から１２のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１５】
前記光反射手段は、サンプルへ照射される光を透過し、
サンプル中から発せられる蛍光を反射する請求項７から１４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１６】
サンプルへ照射される光を透過せず、
サンプル中から発せられる蛍光を透過する光透過制御手段が更に備えられた請求項７から１５のいずれか一項に記載の光検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−３８９２２（Ｐ２０１１−３８９２２Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８７３１３（Ｐ２００９−１８７３１３）
【出願日】平成２１年８月１２日（２００９．８．１２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１２日（２００９．８．１２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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