分析システム及びマイクロチップ
【課題】マイクロチップと光学部材の対向面における表面性状による光学上の悪影響を抑制する。
【解決手段】分析システムは、試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップ１と、マイクロチップ１内部の空間５への入射光または空間からの出射光を導く光学部材６とを備え、光学部材６と、マイクロチップ１における入射光の入射面または出射光の出射面との間に、光学部材６またはマイクロチップ１いずれか一方の屈折率に近似する屈折率を有する充填材４が設けられる。
【解決手段】分析システムは、試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップ１と、マイクロチップ１内部の空間５への入射光または空間からの出射光を導く光学部材６とを備え、光学部材６と、マイクロチップ１における入射光の入射面または出射光の出射面との間に、光学部材６またはマイクロチップ１いずれか一方の屈折率に近似する屈折率を有する充填材４が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を収納または通過させるための空間を有するマイクロチップ及びこれを用いた分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
試料に含まれる成分を測定するためのプロセス、例えば、分離、抽出、化学反応、細胞培養等、を１つのチップで行えるように集積化したマイクロチップを用いる技術が知られている。マイクロチップは、微細流路を有するものであり、微細流路を通過する試料の成分を、例えば、電気泳動あるいは毛細管力等で分離する。分離された各成分の検出には、光学系が用いられる。例えば、微細流路において各成分に分離された試料に、光を照射し、透過した光を検出することにより、試料の成分を分析することができる。光学的な分析として、例えば、吸光光度法や蛍光光度法等が知られている。
【０００３】
マイクロチップと、マイクロチップ内の試料を観察するための光学部材の構成について、例えば、特許文献１には、光ファイバの先端がマイクロチップに当接した状態でマイクロチップに測定光を照射する構成が開示されている。この例では、光ファイバの先端が当接する、マイクロチップの部分に凹部を設けることで、光ファイバの出射端面がマイクロチップに接触するのを防ぎ、光ファイバの損傷を抑制している。
【０００４】
また、特許文献２には、流路付き板状部材に予め屈折率分布型ロッドレンズが固定されており、光ファイバが備わる集光レンズが固定されており、光ファイバは、集光レンズを外嵌して固定する環状部材を備えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０１０９０４号パンフレット（段落[0112]、図１８）
【特許文献２】特開２００４−１１７３０２号公報（段落００６１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の構成においては、光ファイバの照射端面及びマイクロチップの双方において、当接面の表面性状（うねり、粗さ）は一様でない事が多い。そのため、光ファイバの照射端面とマイクロチップとの当接部の接触状態が装置ごと、あるいは、同一装置であってもマイクロチップの交換の度に、異なる。これによって、当接部界面における反射による光量損失や乱反射による迷光の発生程度がばらつくことが起こり得る。このばらつきは、機差、測定間差に現れ、複数のマイクロチップを装着して測定する装置においては、チャンネル差として影響が出る。また、このばらつきを抑制すべく、光ファイバ端面及びマイクロチップの当接面の表現性状を抑制するための製造方法の改善を試みるにしても、物理的に限界があった。
【０００７】
上記特許文献２に開示の構成では、屈折率分布型ロッドレンズと光ファイバの当接面において、上記特許文献１と同様の問題が生じ得る。また、それらの物理的接触により、汚れの付着や異物による損傷が生じる。そのため、傷防止のハードコードを施したり、汚れ除去メンテナンスを要したりと、デリケートな部品相応の対策を講じる必要があり、結果的に費用面、手間の面で望ましい状況ではなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、マイクロチップと光学部材の対向面における表面性状による光学上の悪影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示の分析システムは、試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップと、前記マイクロチップ内部の前記空間への入射光または前記空間からの出射光を導く光学部材とを備え、前記光学部材と、前記マイクロチップにおける前記入射光の入射面または前記出射光の出射面との間に、前記光学部材または前記マイクロチップいずれか一方の屈折率に近似する屈折率を有する充填材が設けられる。
【００１０】
このように、屈折率がマイクロチップまたは光学部材と近似する充填材を、光学部材とマイクロチップとの間に設けることにより、マイクロチップと光学部材のそれぞれにおける対向面における、うねり、粗さ、傷等を充填材で埋めることができる。そのため、これらマイクロチップの光入射面または出射面と、これに対向する光学素子の面との間で、反射により光量損失や乱反射により生じる迷光を低減することができる。
【００１１】
ここで、マイクロチップは、試料に含まれる成分を測定するためのプロセスの少なくとも一部を１つのチップで行えるように集積化したものであり、試料を通過または収納させる空間を内部に有する。マイクロチップの形状、構成、サイズは特定のものに限定されない。
【００１２】
充填材の屈折率が、光学部材または前記マイクロチップいずれか一方の屈折率に近似するとしているのは、本来、充填材の屈折率と光学部材または前記マイクロチップの屈折率は同じであることが好ましいが、実際、正確に同じ屈折率にするのは難しいので、実質的に同じと見なせる程度であればよいという意味である。
【００１３】
上記分析システムにおいて、前記光学部材の端部は、前記マイクロチップの前記入射面または前記出射面に、前記充填材を介して接触している態様とすることができる。これにより、マイクロチップの光入射面または出射面と、光学部材の端部との微小な隙間を充填材で埋めつつ、これらの面どうしを接触させることができる。
【００１４】
前記充填材は、流動体とすることができる。また、前記充填材は、ゲル状とすることができる。
【００１５】
前記マイクロチップは、前記光学部材に対して着脱可能であり、前記マイクロチップの前記入射面または前記出射面となる部分には、前記光学部材に対して装着される前に予め前記充填材が具備されている態様とすることができる。
【００１６】
前記マイクロチップは、前記光学部材に対して装着される前に、前記充填材が前記出射面または前記入射面から流出するのを防ぐ着脱可能なカバーを、さらに備えてもよい。
【００１７】
試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップであって、前記内部の空間への光の入射面または前記空間からの光の出射面となる位置に、前記マイクロチップの屈折率に近似する屈折率を有する充填材と、前記充填材を封止する、着脱可能なカバーとを備える、マイクロチップも、本願発明に含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、マイクロチップと光学部材の対向面における表面性状による光学上の悪影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（Ａ）は、第１の実施形態におけるマイクロチップの平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ―Ｂ線断面図、図１（Ｃ）は、Ｃ―Ｃ線断面図である。
【図２】図２は、光学部材がレンズである場合の構成例を示す図である。
【図３】図３は、第２の実施形態におけるマイクロチップを含む分析システムの構成例を示す図である。
【図４】図４は、コイルバネにより、光ファイバ６の出射面６ｃとマイクロチップ１の入射面とを当接させる構成の一例を示す図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、第３の実施形態におけるマイクロチップの構成例を示す図である。
【図６】図６は、カバーを備えるマイクロチップに包装材が設けられた構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、開封具を備えるパックの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[第１の実施形態]
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態におけるマイクロチップを含む分析システムの構成例を示す図である。図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ―Ｂ線断面図、図１（Ｃ）は、Ｃ―Ｃ線断面図である。なお、図１（Ａ）では、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）で図示している光ファイバ６，７は省略している。
【００２１】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す例では、マイクロチップ１は、内部に微細流路５を有する。微細流路５は、マイクロチップ１の長手方向に直線状に延び、微細流路５の両端は、試料を入れるため上部に開口している。また、微細流路５の中央付近の上方及び下方においては、厚みが周囲より薄くなっている凹部３ｂ、３ａが設けられている。本実施形態では、一例として、上方の凹部３ｂの底面は、微細流路５への入射光の入射面になり、下方の凹部３ａの底面は微細流路５からの出射光の出射面となる。
【００２２】
マイクロチップ１は、微細流路５を形成する溝を有する下基板１ａと、その上に設けられた上基板１ｂとを備える。上基板１ｂは、下基板１ａの溝の両端部に相当する位置にそれぞれ貫通口２ａ、２ｂを有する。貫通口２ａ、２ｂを通じて、試料が微細流路５へ導入されるか、または微細流路５から流出する。また、上基板１ｂの微細流路５の中央付近上方は、上記のように内側に凹んだ凹部３ｂを有する。また、下基板１ａの微細流路５の中央付近下方も、上記のように内側に凹んだ凹部３ａを有する。
【００２３】
上基板１ａ及び下基板１ｂは、透明な部材（透明性部材）であることが好ましい。上基板１ａ及び下基板１ｂの材料としては、例えば、ガラス、シリコン樹脂（ＰＤＭＳ）、メタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）等が挙げられる。
【００２４】
微細流路５上方の凹部３ｂには、光源（図示せず）から光をマイクロチップの入射面へ導く導光手段である、光ファイバ６の端部が配置される。また、微細流路５下方の凹部３ｂには、マイクロチップ１からの出射光を光検出手段（図示せず）へ導く導光手段である、光ファイバ７の端部が配置される。光ファイバ６は、光源の光を微細流路５に照射する照射手段の一部を構成する光学部材と言える。光ファイバ７は、マイクロチップ１からの出射光を検出する光検出手段の一部を構成する光学部材であるとも言える。
【００２５】
光ファイバ６は、コア６ａ及びクラッド６ｂを有する。コア６ａは、光が通過する部分である。クラッド６ｂは、コア６ａとの界面において光を全反射させるものである。クラッド６ｂは、コア６ａよりも屈折率の高い材料により形成されており、コア６ａの被覆している。すなわち、光ファイバ６においては、コア６ａとクラッド６ｂとの界面において全反射を繰り返しながらコア６の内部で光が導波され、コア６ａの端面である出射面６ｃから光が出射される、出射面６ｃから出射される光は、コア６ａとクラッド６ｂとの界面における全反射臨界角に応じた開口数の光であり、出射面６ｃから離れるにしたがって光束を広げつつ進行する。光ファイバ７も、同様に、コア７ａ、クラッド７ｂを有し、コア７ａの端面が、マイクロチップからの出射光の入射面７ｃとなる。
【００２６】
光ファイバ６の出射面６ｃは、マイクロチップ１の入射面に対向する位置に設けられる。ここで、光ファイバ６の出射面６とマイクロチップの入射面との間には、充填材４が設けられる。充填材４は、光ファイバ６のコア６ａまたはマイクロチップ１の上基板１ｂのいずれか一方の屈折率に近似する屈折率を有する。コア６ａまたはマイクロチップ１の屈折率と、充填材４の屈折率との差は、０．１以下、望ましくは０．０５以下であることが好ましい。また、コア６ａまたはマイクロチップ１の屈折率と、充填材４の屈折率とは、同じであることがさらに好ましい。
【００２７】
ここで、光ファイバ６のコア６ａの出射面６ｃは、マイクロチップ１の凹部３ｂの入射面に、充填材４を介して接触するよう配置してもよい。充填材４として、例えば、コア６ａまたはマイクロチップ１と同じ屈折率を持つ光学用マッチングオイルを用いることができる。この場合、コア６ａの出射面６ｃとマイクロチップ１との間にマッチングオイルを充填しつつ、出射面６ｃとマイクロチップ１の凹部３ｂの入射面とは密着させることができる。すなわち、コア６ａの出射面６ｃと凹部３ｂ入射面とを密着させた場合、これらの間には、うねり、表面粗さ、傷等による微小な隙間が生じる。マッチングオイルは、この微小な隙を埋めるように充填される。マッチングオイルは、出射面６ｃ及び入射面の微細な表面形状に追随するように、これらの間に満たされる。これにより、コア６ａの出射面６ｃと凹部３ｂ入射面との間の空気層を介在させない構成にして、界面を減らすことができる。その結果、出射面６ｃ及び入射面における光の反射による光量損失や、乱反射によって生じる迷光を低減することができる。
【００２８】
充填材４は、追随性の観点から流体であることが好ましい。すなわち、微細な隙間に浸透しやすい液状のものを充填材４として用いることができる。一方、充填材４としてゲル状のものを用いることもできる。ゲル状の充填材４を用いることにより、充填材４が光ファイバ６、７やマイクロチップ１にこびりつきにくくなる。そのため、光ファイバやマイクロチップの表面が汚れにくくなる。また、ゲル上の充填材４を用いることにより、充填材４の保持性が高まり、こぼれにくくなる。例えば、マイクロチップ１の上下基板が、水平でなく傾いていた場合や、充填材４を設ける面が下向きの場合も、充填材４の位置を保つことも可能になる。充填材４は、上記のように、追随性や保持性等の観点から、目的に応じた適切な粘度のものを用いることができる。例えば、マイクロチップ１の小型化に伴い、光学部材の当接面において、ｎｍのオーダーの表面粗さが問題となる場合がある。このような場合、ｎｍのオーダーの凹凸に追随できる程度の粘度を有する充填材を用いることが好ましい。
【００２９】
充填材４は、例えば、ユーザが光学部材とマイクロチップの当接部に塗布してもよいし、分析システムが、充填材４を自動的に塗布する手段を備えてもよい。例えば、分析システムは、充填材４を収納するタンクと、タンクから充填材をくみ出すポンプと、くみ出した充填材へ当接部に塗布するためのノズルとを備えることができる。さらに、当接部における充填材４の有無を検出する手段を備え、検出結果に基づいて、充填材４の当接部への供給を制御することもできる。あるいは、充填材４であるオイルが充填された布やスタンプをマイクロチップか光学系のどちらか一方の当接面にあてることで、オイルを当接部に充填するスタンプ機構が設けられてもよい。
【００３０】
本実施形態では、図示しないが、分析システムは、その他の必要な構成を備えることができる。例えば、マイクロチップ１が、電気泳動法を用いて、試料を分離するものである場合、マイクロチップ１は、微細流路５の長軸方向に電圧を印加するための電極や、微細流路５の両端側に、微細流路５より広い幅の開口部を設け、試料の注入口及び排出口としてもよい。さらに、試料や溶液をマイクロチップ１の微細流路５へ供給する液体供給ユニット、液体の供給量を制御する機構、印加電圧を制御する機構等が、分析システムに設けられてもよい。さらに、分析システムは、マイクロチップ１による分析動作を制御し、測定結果をデータ化して処理するコンピュータを含んでもよい。また、マイクロチップ１は、分析システムに対して着脱可能であることが好ましい。これにより、マイクロチップ１を交換することができる。
【００３１】
（光学部材の変形例）
上記例では、マイクロチップへの入射光またはマイクロチップへの出射光を導く光学部材が、光ファイバである場合について説明した。光学部材は、光ファイバに限られない。図２は、光学部材がレンズである場合の構成例を示す図である。
【００３２】
図２に示す例では、下基板１ａの凹部３ａの底面が入射面に、上基板１ｂの凹部３ｂの底面が出射面となっている。すなわち、下基板１ａの凹部３ａに、マイクロチップ１の微細流路５へ光を照射する照射ユニット１１が設けられる。照射ユニット１１の上端の出射面が、マイクロチップ１の凹部３ａの入射面に対向するように設けられる。照射ユニット１１は、光源からの光を導く光ファイバ１４と、光ファイバ１４から出た光を集光して微細流路５へ照射するためのレンズ１５、１６が設けられる。レンズ１６のマイクロチップ１に対向する面が照射ユニット１１の出射面１６ｂとなっている。この出射面１６ｂとマイクロチップ１の入射面との間には、充填材４が設けられている。充填材４の屈折率は、レンズ１６の屈折率と同じであることが好ましい。あるいは、充填材４の屈折率は、マイクロチップ１の屈折率と同じであってもよい。充填材４は、レンズ１６の出射面１６ｂ及びマイクロチップ１の入射面のうねり、粗さ及び傷等を埋める。
【００３３】
上基板３ｂの凹部３ｂには、マイクロチップ１から出射する光を集光して光センサ１３へ導く光検出ユニット１２が設けられる。光検出ユニット１２は、光センサ１３と、マイクロチップ１からの出射光を平行光にして光センサ１３へ導くためのレンズ８、９を備える。レンズ８のマイクロチップ１に対向する面が、マイクロチップ１からの出射光の入射面８ｂになる。この入射面８ｂとマイクロチップ１の出射面との間にも、充填材４が設けられている。充填材４の屈折率は、レンズ８またはマイクロチップ１の屈折率と同じであることが好ましい。充填材４は、レンズ８の入射面８ｂ及びマイクロチップ１の出射面のうねり、粗さ及び傷等を埋める。
【００３４】
光学部材は、上記変形例のレンズに限られない。光ファイバやレンズの他に、例えば、プリズム、偏光板、ライトパイプ、ミラー等も、マイクロチップ１と接するあるいは対向する光学部材とすることができる。
【００３５】
また、光の照射方向も図１に示したように上から下に限られず、例えば、図２に示したように、下から上であってもよい。また、充填材４も、光の入射側のみに限られず、入射側及び出射側の両方に設けられてもよいし、いずれか一方にのみ設けられてもよい。
【００３６】
［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態におけるマイクロチップ１を含む分析システムの構成例を示す図である。図３において、図１と同じ部材には同じ番号を付す。図３に示すマイクロチップ１、充填材４、光ファイバ７の構成は、図１と同様である。
【００３７】
図３に示す例では、マイクロチップ１の入射面または出射面と光学部材との位置関係を固定する固定部材１７が設けられる。固定部材１７は、マイクロチップ１の上基板１ｂ上にマイクロチップ１を覆うように設けられる保持基板１７ａと、保持基板１７ａに対してマイクロチップ１を固定するガイド部１７ｂ、１７ｃを有する。ガイド部１７ｂ、１７ｃは、保持基板１７ａからマイクロチップ１の側面に沿って延び、マイクロチップ１の保持基板１７ａと反対側の面に廻り込んで形成されている。また、保持基板１７ａの中央付近は、上面から下面へ貫通する貫通孔が設けられる。貫通孔に光ファイバ６の先端部分が挿入される。
【００３８】
光ファイバ６のクラッド６ｂには、突起部６ｄが設けられる。光ファイバ６が貫通孔に挿入された状態で突起部６ｄが貫通孔の縁に掛かるように突起部６ｄが形成される。突起部６ｄが掛かって光ファイバ６が固定された状態で、光ファイバ６の出射面６ｃがマイクロチップ１の入射面に接触する位置に突起部６ｄが設けられることが好ましい。ここで、光ファイバ６の出射面６ｃが、マイクロチップ１の入射面に接した状態で、突起部６ｄと固定部材１７の表面との間に僅かな隙間ができるように突起部６ｄを配置してもよい。突起部６ｄと固定部材１７表面に接した状態では、突起部６ｄが固定部材１７より下方に行けないため、部品の寸法のバラツキによっては、光ファイバの先端がマイクロチップに届かず、当接しないケースが起こり得る。そのため、部品の寸法ばらつきに相当する長さ分だけ、突起部６ｄと固定部材１７との間に隙間を設けて、光ファイバ６とマイクロチップ１が、より確実に当接できるようにすることができる。
【００３９】
また、例えば、コイルバネや螺子などの付勢手段により、光ファイバ６の先端が、マイクロチップ１の入射面に押し付けられるよう付勢される構成にしてもよい。図４は、コイルバネにより、光ファイバ６の出射面６ｃとマイクロチップ１の入射面とを当接させる構成の一例を示す図である。
【００４０】
図４に示す例では、光ファイバ６の先端部分において、クラッド６ｂを取り巻くように、突起部を有するフェルール２７が設けられる。また、光ファイバ６の先端部分を囲む筒状のホルダ２９が固定部材１７に固定されて設けられる。ホルダ２９の底面は、光ファイバ６を通す開口部を有し、開口部の縁でフェルール２７の突起が掛かる配置となっている。フェルール７２の外側には、コイルバネ２８が巻きつけられている。コイルバネ２８の一端側は、フェルール２７の突起部に接し、他端側は、ホルダ２９に接する。
【００４１】
図４に示す構成例では、フェルール２７は、光ファイバ６の端部を保持するものである。このフェルール２７は、ホルダ２９において、コイルバネ２８に付勢された状態で上下方向に移動可能に保持されている。すなわち、光ファイバ６は、適度な押圧力をもってマイクロチップ１の凹部３ｂに当接させられるように構成されている。光ファイバ６の出射面６ｃは、マイクロチップ１に押し付けられるように付勢される。なお、付勢手段は、コイルバネ２８に限られず、例えば、螺合手段により、光学部材をマイクロチップに押し付けるものであってもよいし、例えば、ゴム、オイル等、バネ以外の弾性体で形成されてもよい。
【００４２】
上記の実施形態のように、固定部材を設けることにより、光学部材をマイクロチップの入射面または出射面により確実に接するように固定することができる。また、光学部材をマイクロチップに対して押し付ける付勢手段をさらに備えることで、より確実に、光学部材をマイクロチップの入射面または出射面に当接させることができる。光学部材とマイクロチップとの対向部分（当接部分）の構造に起因する光量損失、迷光等の光学的影響のばらつきをさらに確実に抑えることができる。
【００４３】
また、固定部材からマイクロチップ１を取り外し可能な構成にすることができる。
なお、固定部材１７の構成は、図３に示す例に限られない。例えば、保持基板１７をマイクロチップ１の下に設ける構成であってもよいし、保持基板１７をマイクロチップ１の上下両方に設ける構成であってもよい。
【００４４】
［第３の実施形態］
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、第３の実施形態におけるマイクロチップ１の構成例を示す図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すマイクロチップは、光学部材に対して装着されていない時に、充填材をマイクロチップの出射面または入射面状に封止しておくカバーを備える。
【００４５】
図５（Ａ）に示す例では、カバーとしてのラミネート材１８が、凹部３ｂを覆うように設けられている。ラミネート材１８は、上基板１ｂに対する接着性を有し、上基板１ｂ上の凹部３ｂの周辺部において、上基板１ｂに貼り付けられている。ラミネート材１８はシールということもできる。マイクロチップ１が分析システムにセットされる前に、カバーは取り除かれる。
【００４６】
図５（Ｂ）に示す例では、カバーは、周縁部につめを有する蓋１９である。蓋１９の周縁部のつめが、上基板１ｂに設けられた溝にはまることで、蓋１９が凹部３ｂを覆って固定されるとともに、凹部３ｂの中にある充填材４が封止される。
【００４７】
図５（Ｃ）に示す例では、カバーは、上基板１ｂの全面を覆うシート２１である。シート２１は、上基板１ｂの全面を覆ってさらに、上基板１ｂの側面にも延びて形成されている。シート２１の材料は、例えば、図５（Ａ）のラミネート材１８と同じ材料でもよいし、樹脂でもよい。
【００４８】
上記の例のマイクロチップ１が測定に用いられるときは、カバーが除去されてから分析装置に装着される。すなわち、ユーザは、マイクロチップ１を分析システム（分析装置）に装着する前に、カバーを除去すればよい。これにより、マイクロチップ１を分析システム（分析装置）に装着していないときに、充填材４が流失するのを防ぐことが可能になる。また、例えば、ユーザによる充填材４の塗布の手間を軽減できるし、塗布のし忘れにより、充填材４なしで測定してしまうことを防ぐことができる。さらに、ユーザにとって、マイクロチップ１と別に、消耗品である充填材４を管理する手間も軽減される。また、充填材４を自動的に補充する機能も不要になり、装置の複雑化を回避できる。
【００４９】
［第４の実施形態］
図６は、カバーを備えるマイクロチップ１に、さらに、マイクロチップを包む包装材が設けられた構成の一例を示す図である。
【００５０】
図６に示す例では、マイクロチップ１には、一層目のカバーとして、マイクロチップを包む包装材２６が設けられる。包装材２６は、その一部が、例えば、ヒートシール等によってマイクロチップ１に接着されている。例えば、測定部となる上基板１ｂの凹部３ｂ及び下基板１ａの凹部３ａの周縁を包囲する部分に包装材２６を接着することができる。また、マイクロチップ１の開口部である上基板１ｂの貫通孔２ａ、２ｂの周囲にも包装材２６を接着することができる。
【００５１】
包装材２６は、マイクロチップ１の測定部（凹部３ａ、３ｂ）及び開口部（貫通孔２ａ、２ｂ）に対応する位置に開口部を有している。この包装材２６の開口部を塞ぐように、カバー１８ａ、１８ｂ、２５、パック２２が設けられる。すなわち、マイクロチップ１の上下の測定部を塞ぐようにカバー１８ａ、１８ｂが設けられ、マイクロチップ１の第１の開口部を塞ぐようにカバー２５が設けられ、第２のマイクロチップ１の開口部を塞ぐように、パック２２が設けられる。ここで、第１の開口部と第２の開口部は流路を介して連通していることになる。これらのカバー１８ａ、１８ｂ、２５及びパック２２は、包装材２６と同様に、測定部周縁、または開口部周縁部分がマイクロチップに貼付されている。また、これらのカバー及びパックは、包装材２６とは独立して、マイクロチップ１に対して着脱可能にすることが好ましい。例えば、包装材２６とこれらカバーまたはパックとは、破断線で接続した状態でマイクロチップ１に貼付することができる。または、包装材２６と１８ａ、１８ｂ、２５及びパックを連結して一体化して形成することで、一体的に除去可能としてもよい。なお、包装材、カバー及びパックは、繰り返し接着が可能な粘着材によりマイクロチップ１に貼付されることで、マイクロチップ１の廃棄時または再利用のため保管する時に再度セットすることができる。
【００５２】
パック２２には、マイクロチップ１での測定時に必要となる液体を封止することができる。例えば、マイクロチップ１が電気泳動法を用いた分析に使われる場合は、泳動バッファをパック２２に封止することができる。このように、液体を封止したパックでマイクロチップの開口部を塞ぐ構成とするにより、使用前は、パックをリザーバ（開口部）と隔離して保存しておき、使用時に初めて開封しマイクロチップの開口部へ液体を供給することができる。
【００５３】
図６に示すマイクロチップ１が分析装置にセットされて測定を実施する際には、カバー１８ａ、１８ｂ、２５が除去される。一例として、分析装置の吸引手段を、マイクロチップの一方の開口部である貫通孔２ｂに接続して、下流リザーバからの吸引を開始し、さらに、分析装置の備える開封手段（例えば、針状部材で押圧する手段等）により、パック２２を、上から貫通孔２ｂへ向けて穿通することができる。これにより、マック２２内の液体が微細流路５へ導入される。
【００５４】
なお、パック２２が開封具を備えることもできる。例えば、図７に示すように、パック２２の封止容器の内側に、先の尖った穿通部材を形成することができる。これにより、パック２２の上面から下方向へ押し付けることにより、下面に穿通穴が空き、パック２２から液体を取り出すことができる。開封具は、これに限られず、例えば、封止容器の外側に設けられた引きタブであってもよい。また、マイクロチップ１が開封部を備えてもよい。
【００５５】
また、封止容器の形態は図５に示すパック２２に限られない。例えば、封止容器は、包装材に備わり、包装材には、高電圧印加するための電極、または試料を希釈、溶血操作するための一時収容皿の少なくとも一方を備える構成であってもよい。具体的には、マイクロチップ１に一部が接着された包装材に、カーボン印刷、Ａｇ、Ａｕ等を蒸着させることによって、電極を包装材と一体的に形成することができる。また、一時収容皿は、例えば、包装材またはマイクロチップ１に設けられる凹状の領域に、着脱可能なカバーを設けることで形成することができる。このカバーによって凹状領域にゴミ等が載ることを防ぎ、カバーを除去すると、凹状領域を、絵の具のパレットのように、液体の一時収容皿として使用することができる。
【００５６】
さらに、パック２２は、充填材４を封止し、測定部（光の出射面または入射面となる凹部３ａ、３ｂ）を塞ぐように設けられてよい。これにより、マイクロチップ１の使用前には、充填材４を測定部から隔離して保管しておき、使用時に開封して測定部を覆うように充填することができる。
【００５７】
このように、液体の保管及び供給機能を、マイクロチップ本体ではなく、付属する封止手段であるパックが備える構成とすることにより、マイクロチップの複雑化を避け、歩留り悪化のリスクを回避できる。例えば、マイクロチップは、分析に必要な精度を要する要素のみを備える構成とすることができる。
【００５８】
なお、カバーの形態は、上記例に限られない。また、上記の第３、第４の実施形態のカバーは、上記第１の実施形態及び第２の実施形態のいずれにも適用することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上記第１〜４の実施形態に限られない。例えば、マイクロチップ１は、試料を化学反応、物理反応、分離、抽出または培養等させるための空間として、上記の試料を通過させる上記微細流路の他に、例えば、セル、チャンバなど、試料を収納する空間を採用することもできる。
【００６０】
また、本発明にかかるマイクロチップ及び分析システムが適用される例は、電気泳動法を用いた分析に限られない。その他、マイクロチップ内の空間で試料を反応、分離、抽出、検出、培養等する分析に、本発明を適用できる。抽出や分離の例として、溶媒抽出、カラム分離、電気泳動分離、液相分離などが挙げられる。反応の例として、ジアゾ化反応、ニトロ化反応、抗原抗体反応、酵素反応、酸化還元反応などが挙げられる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を収納または通過させるための空間を有するマイクロチップ及びこれを用いた分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
試料に含まれる成分を測定するためのプロセス、例えば、分離、抽出、化学反応、細胞培養等、を１つのチップで行えるように集積化したマイクロチップを用いる技術が知られている。マイクロチップは、微細流路を有するものであり、微細流路を通過する試料の成分を、例えば、電気泳動あるいは毛細管力等で分離する。分離された各成分の検出には、光学系が用いられる。例えば、微細流路において各成分に分離された試料に、光を照射し、透過した光を検出することにより、試料の成分を分析することができる。光学的な分析として、例えば、吸光光度法や蛍光光度法等が知られている。
【０００３】
マイクロチップと、マイクロチップ内の試料を観察するための光学部材の構成について、例えば、特許文献１には、光ファイバの先端がマイクロチップに当接した状態でマイクロチップに測定光を照射する構成が開示されている。この例では、光ファイバの先端が当接する、マイクロチップの部分に凹部を設けることで、光ファイバの出射端面がマイクロチップに接触するのを防ぎ、光ファイバの損傷を抑制している。
【０００４】
また、特許文献２には、流路付き板状部材に予め屈折率分布型ロッドレンズが固定されており、光ファイバが備わる集光レンズが固定されており、光ファイバは、集光レンズを外嵌して固定する環状部材を備えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０１０９０４号パンフレット（段落[0112]、図１８）
【特許文献２】特開２００４−１１７３０２号公報（段落００６１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の構成においては、光ファイバの照射端面及びマイクロチップの双方において、当接面の表面性状（うねり、粗さ）は一様でない事が多い。そのため、光ファイバの照射端面とマイクロチップとの当接部の接触状態が装置ごと、あるいは、同一装置であってもマイクロチップの交換の度に、異なる。これによって、当接部界面における反射による光量損失や乱反射による迷光の発生程度がばらつくことが起こり得る。このばらつきは、機差、測定間差に現れ、複数のマイクロチップを装着して測定する装置においては、チャンネル差として影響が出る。また、このばらつきを抑制すべく、光ファイバ端面及びマイクロチップの当接面の表現性状を抑制するための製造方法の改善を試みるにしても、物理的に限界があった。
【０００７】
上記特許文献２に開示の構成では、屈折率分布型ロッドレンズと光ファイバの当接面において、上記特許文献１と同様の問題が生じ得る。また、それらの物理的接触により、汚れの付着や異物による損傷が生じる。そのため、傷防止のハードコードを施したり、汚れ除去メンテナンスを要したりと、デリケートな部品相応の対策を講じる必要があり、結果的に費用面、手間の面で望ましい状況ではなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、マイクロチップと光学部材の対向面における表面性状による光学上の悪影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示の分析システムは、試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップと、前記マイクロチップ内部の前記空間への入射光または前記空間からの出射光を導く光学部材とを備え、前記光学部材と、前記マイクロチップにおける前記入射光の入射面または前記出射光の出射面との間に、前記光学部材または前記マイクロチップいずれか一方の屈折率に近似する屈折率を有する充填材が設けられる。
【００１０】
このように、屈折率がマイクロチップまたは光学部材と近似する充填材を、光学部材とマイクロチップとの間に設けることにより、マイクロチップと光学部材のそれぞれにおける対向面における、うねり、粗さ、傷等を充填材で埋めることができる。そのため、これらマイクロチップの光入射面または出射面と、これに対向する光学素子の面との間で、反射により光量損失や乱反射により生じる迷光を低減することができる。
【００１１】
ここで、マイクロチップは、試料に含まれる成分を測定するためのプロセスの少なくとも一部を１つのチップで行えるように集積化したものであり、試料を通過または収納させる空間を内部に有する。マイクロチップの形状、構成、サイズは特定のものに限定されない。
【００１２】
充填材の屈折率が、光学部材または前記マイクロチップいずれか一方の屈折率に近似するとしているのは、本来、充填材の屈折率と光学部材または前記マイクロチップの屈折率は同じであることが好ましいが、実際、正確に同じ屈折率にするのは難しいので、実質的に同じと見なせる程度であればよいという意味である。
【００１３】
上記分析システムにおいて、前記光学部材の端部は、前記マイクロチップの前記入射面または前記出射面に、前記充填材を介して接触している態様とすることができる。これにより、マイクロチップの光入射面または出射面と、光学部材の端部との微小な隙間を充填材で埋めつつ、これらの面どうしを接触させることができる。
【００１４】
前記充填材は、流動体とすることができる。また、前記充填材は、ゲル状とすることができる。
【００１５】
前記マイクロチップは、前記光学部材に対して着脱可能であり、前記マイクロチップの前記入射面または前記出射面となる部分には、前記光学部材に対して装着される前に予め前記充填材が具備されている態様とすることができる。
【００１６】
前記マイクロチップは、前記光学部材に対して装着される前に、前記充填材が前記出射面または前記入射面から流出するのを防ぐ着脱可能なカバーを、さらに備えてもよい。
【００１７】
試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップであって、前記内部の空間への光の入射面または前記空間からの光の出射面となる位置に、前記マイクロチップの屈折率に近似する屈折率を有する充填材と、前記充填材を封止する、着脱可能なカバーとを備える、マイクロチップも、本願発明に含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、マイクロチップと光学部材の対向面における表面性状による光学上の悪影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（Ａ）は、第１の実施形態におけるマイクロチップの平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ―Ｂ線断面図、図１（Ｃ）は、Ｃ―Ｃ線断面図である。
【図２】図２は、光学部材がレンズである場合の構成例を示す図である。
【図３】図３は、第２の実施形態におけるマイクロチップを含む分析システムの構成例を示す図である。
【図４】図４は、コイルバネにより、光ファイバ６の出射面６ｃとマイクロチップ１の入射面とを当接させる構成の一例を示す図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、第３の実施形態におけるマイクロチップの構成例を示す図である。
【図６】図６は、カバーを備えるマイクロチップに包装材が設けられた構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、開封具を備えるパックの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[第１の実施形態]
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態におけるマイクロチップを含む分析システムの構成例を示す図である。図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ―Ｂ線断面図、図１（Ｃ）は、Ｃ―Ｃ線断面図である。なお、図１（Ａ）では、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）で図示している光ファイバ６，７は省略している。
【００２１】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す例では、マイクロチップ１は、内部に微細流路５を有する。微細流路５は、マイクロチップ１の長手方向に直線状に延び、微細流路５の両端は、試料を入れるため上部に開口している。また、微細流路５の中央付近の上方及び下方においては、厚みが周囲より薄くなっている凹部３ｂ、３ａが設けられている。本実施形態では、一例として、上方の凹部３ｂの底面は、微細流路５への入射光の入射面になり、下方の凹部３ａの底面は微細流路５からの出射光の出射面となる。
【００２２】
マイクロチップ１は、微細流路５を形成する溝を有する下基板１ａと、その上に設けられた上基板１ｂとを備える。上基板１ｂは、下基板１ａの溝の両端部に相当する位置にそれぞれ貫通口２ａ、２ｂを有する。貫通口２ａ、２ｂを通じて、試料が微細流路５へ導入されるか、または微細流路５から流出する。また、上基板１ｂの微細流路５の中央付近上方は、上記のように内側に凹んだ凹部３ｂを有する。また、下基板１ａの微細流路５の中央付近下方も、上記のように内側に凹んだ凹部３ａを有する。
【００２３】
上基板１ａ及び下基板１ｂは、透明な部材（透明性部材）であることが好ましい。上基板１ａ及び下基板１ｂの材料としては、例えば、ガラス、シリコン樹脂（ＰＤＭＳ）、メタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）等が挙げられる。
【００２４】
微細流路５上方の凹部３ｂには、光源（図示せず）から光をマイクロチップの入射面へ導く導光手段である、光ファイバ６の端部が配置される。また、微細流路５下方の凹部３ｂには、マイクロチップ１からの出射光を光検出手段（図示せず）へ導く導光手段である、光ファイバ７の端部が配置される。光ファイバ６は、光源の光を微細流路５に照射する照射手段の一部を構成する光学部材と言える。光ファイバ７は、マイクロチップ１からの出射光を検出する光検出手段の一部を構成する光学部材であるとも言える。
【００２５】
光ファイバ６は、コア６ａ及びクラッド６ｂを有する。コア６ａは、光が通過する部分である。クラッド６ｂは、コア６ａとの界面において光を全反射させるものである。クラッド６ｂは、コア６ａよりも屈折率の高い材料により形成されており、コア６ａの被覆している。すなわち、光ファイバ６においては、コア６ａとクラッド６ｂとの界面において全反射を繰り返しながらコア６の内部で光が導波され、コア６ａの端面である出射面６ｃから光が出射される、出射面６ｃから出射される光は、コア６ａとクラッド６ｂとの界面における全反射臨界角に応じた開口数の光であり、出射面６ｃから離れるにしたがって光束を広げつつ進行する。光ファイバ７も、同様に、コア７ａ、クラッド７ｂを有し、コア７ａの端面が、マイクロチップからの出射光の入射面７ｃとなる。
【００２６】
光ファイバ６の出射面６ｃは、マイクロチップ１の入射面に対向する位置に設けられる。ここで、光ファイバ６の出射面６とマイクロチップの入射面との間には、充填材４が設けられる。充填材４は、光ファイバ６のコア６ａまたはマイクロチップ１の上基板１ｂのいずれか一方の屈折率に近似する屈折率を有する。コア６ａまたはマイクロチップ１の屈折率と、充填材４の屈折率との差は、０．１以下、望ましくは０．０５以下であることが好ましい。また、コア６ａまたはマイクロチップ１の屈折率と、充填材４の屈折率とは、同じであることがさらに好ましい。
【００２７】
ここで、光ファイバ６のコア６ａの出射面６ｃは、マイクロチップ１の凹部３ｂの入射面に、充填材４を介して接触するよう配置してもよい。充填材４として、例えば、コア６ａまたはマイクロチップ１と同じ屈折率を持つ光学用マッチングオイルを用いることができる。この場合、コア６ａの出射面６ｃとマイクロチップ１との間にマッチングオイルを充填しつつ、出射面６ｃとマイクロチップ１の凹部３ｂの入射面とは密着させることができる。すなわち、コア６ａの出射面６ｃと凹部３ｂ入射面とを密着させた場合、これらの間には、うねり、表面粗さ、傷等による微小な隙間が生じる。マッチングオイルは、この微小な隙を埋めるように充填される。マッチングオイルは、出射面６ｃ及び入射面の微細な表面形状に追随するように、これらの間に満たされる。これにより、コア６ａの出射面６ｃと凹部３ｂ入射面との間の空気層を介在させない構成にして、界面を減らすことができる。その結果、出射面６ｃ及び入射面における光の反射による光量損失や、乱反射によって生じる迷光を低減することができる。
【００２８】
充填材４は、追随性の観点から流体であることが好ましい。すなわち、微細な隙間に浸透しやすい液状のものを充填材４として用いることができる。一方、充填材４としてゲル状のものを用いることもできる。ゲル状の充填材４を用いることにより、充填材４が光ファイバ６、７やマイクロチップ１にこびりつきにくくなる。そのため、光ファイバやマイクロチップの表面が汚れにくくなる。また、ゲル上の充填材４を用いることにより、充填材４の保持性が高まり、こぼれにくくなる。例えば、マイクロチップ１の上下基板が、水平でなく傾いていた場合や、充填材４を設ける面が下向きの場合も、充填材４の位置を保つことも可能になる。充填材４は、上記のように、追随性や保持性等の観点から、目的に応じた適切な粘度のものを用いることができる。例えば、マイクロチップ１の小型化に伴い、光学部材の当接面において、ｎｍのオーダーの表面粗さが問題となる場合がある。このような場合、ｎｍのオーダーの凹凸に追随できる程度の粘度を有する充填材を用いることが好ましい。
【００２９】
充填材４は、例えば、ユーザが光学部材とマイクロチップの当接部に塗布してもよいし、分析システムが、充填材４を自動的に塗布する手段を備えてもよい。例えば、分析システムは、充填材４を収納するタンクと、タンクから充填材をくみ出すポンプと、くみ出した充填材へ当接部に塗布するためのノズルとを備えることができる。さらに、当接部における充填材４の有無を検出する手段を備え、検出結果に基づいて、充填材４の当接部への供給を制御することもできる。あるいは、充填材４であるオイルが充填された布やスタンプをマイクロチップか光学系のどちらか一方の当接面にあてることで、オイルを当接部に充填するスタンプ機構が設けられてもよい。
【００３０】
本実施形態では、図示しないが、分析システムは、その他の必要な構成を備えることができる。例えば、マイクロチップ１が、電気泳動法を用いて、試料を分離するものである場合、マイクロチップ１は、微細流路５の長軸方向に電圧を印加するための電極や、微細流路５の両端側に、微細流路５より広い幅の開口部を設け、試料の注入口及び排出口としてもよい。さらに、試料や溶液をマイクロチップ１の微細流路５へ供給する液体供給ユニット、液体の供給量を制御する機構、印加電圧を制御する機構等が、分析システムに設けられてもよい。さらに、分析システムは、マイクロチップ１による分析動作を制御し、測定結果をデータ化して処理するコンピュータを含んでもよい。また、マイクロチップ１は、分析システムに対して着脱可能であることが好ましい。これにより、マイクロチップ１を交換することができる。
【００３１】
（光学部材の変形例）
上記例では、マイクロチップへの入射光またはマイクロチップへの出射光を導く光学部材が、光ファイバである場合について説明した。光学部材は、光ファイバに限られない。図２は、光学部材がレンズである場合の構成例を示す図である。
【００３２】
図２に示す例では、下基板１ａの凹部３ａの底面が入射面に、上基板１ｂの凹部３ｂの底面が出射面となっている。すなわち、下基板１ａの凹部３ａに、マイクロチップ１の微細流路５へ光を照射する照射ユニット１１が設けられる。照射ユニット１１の上端の出射面が、マイクロチップ１の凹部３ａの入射面に対向するように設けられる。照射ユニット１１は、光源からの光を導く光ファイバ１４と、光ファイバ１４から出た光を集光して微細流路５へ照射するためのレンズ１５、１６が設けられる。レンズ１６のマイクロチップ１に対向する面が照射ユニット１１の出射面１６ｂとなっている。この出射面１６ｂとマイクロチップ１の入射面との間には、充填材４が設けられている。充填材４の屈折率は、レンズ１６の屈折率と同じであることが好ましい。あるいは、充填材４の屈折率は、マイクロチップ１の屈折率と同じであってもよい。充填材４は、レンズ１６の出射面１６ｂ及びマイクロチップ１の入射面のうねり、粗さ及び傷等を埋める。
【００３３】
上基板３ｂの凹部３ｂには、マイクロチップ１から出射する光を集光して光センサ１３へ導く光検出ユニット１２が設けられる。光検出ユニット１２は、光センサ１３と、マイクロチップ１からの出射光を平行光にして光センサ１３へ導くためのレンズ８、９を備える。レンズ８のマイクロチップ１に対向する面が、マイクロチップ１からの出射光の入射面８ｂになる。この入射面８ｂとマイクロチップ１の出射面との間にも、充填材４が設けられている。充填材４の屈折率は、レンズ８またはマイクロチップ１の屈折率と同じであることが好ましい。充填材４は、レンズ８の入射面８ｂ及びマイクロチップ１の出射面のうねり、粗さ及び傷等を埋める。
【００３４】
光学部材は、上記変形例のレンズに限られない。光ファイバやレンズの他に、例えば、プリズム、偏光板、ライトパイプ、ミラー等も、マイクロチップ１と接するあるいは対向する光学部材とすることができる。
【００３５】
また、光の照射方向も図１に示したように上から下に限られず、例えば、図２に示したように、下から上であってもよい。また、充填材４も、光の入射側のみに限られず、入射側及び出射側の両方に設けられてもよいし、いずれか一方にのみ設けられてもよい。
【００３６】
［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態におけるマイクロチップ１を含む分析システムの構成例を示す図である。図３において、図１と同じ部材には同じ番号を付す。図３に示すマイクロチップ１、充填材４、光ファイバ７の構成は、図１と同様である。
【００３７】
図３に示す例では、マイクロチップ１の入射面または出射面と光学部材との位置関係を固定する固定部材１７が設けられる。固定部材１７は、マイクロチップ１の上基板１ｂ上にマイクロチップ１を覆うように設けられる保持基板１７ａと、保持基板１７ａに対してマイクロチップ１を固定するガイド部１７ｂ、１７ｃを有する。ガイド部１７ｂ、１７ｃは、保持基板１７ａからマイクロチップ１の側面に沿って延び、マイクロチップ１の保持基板１７ａと反対側の面に廻り込んで形成されている。また、保持基板１７ａの中央付近は、上面から下面へ貫通する貫通孔が設けられる。貫通孔に光ファイバ６の先端部分が挿入される。
【００３８】
光ファイバ６のクラッド６ｂには、突起部６ｄが設けられる。光ファイバ６が貫通孔に挿入された状態で突起部６ｄが貫通孔の縁に掛かるように突起部６ｄが形成される。突起部６ｄが掛かって光ファイバ６が固定された状態で、光ファイバ６の出射面６ｃがマイクロチップ１の入射面に接触する位置に突起部６ｄが設けられることが好ましい。ここで、光ファイバ６の出射面６ｃが、マイクロチップ１の入射面に接した状態で、突起部６ｄと固定部材１７の表面との間に僅かな隙間ができるように突起部６ｄを配置してもよい。突起部６ｄと固定部材１７表面に接した状態では、突起部６ｄが固定部材１７より下方に行けないため、部品の寸法のバラツキによっては、光ファイバの先端がマイクロチップに届かず、当接しないケースが起こり得る。そのため、部品の寸法ばらつきに相当する長さ分だけ、突起部６ｄと固定部材１７との間に隙間を設けて、光ファイバ６とマイクロチップ１が、より確実に当接できるようにすることができる。
【００３９】
また、例えば、コイルバネや螺子などの付勢手段により、光ファイバ６の先端が、マイクロチップ１の入射面に押し付けられるよう付勢される構成にしてもよい。図４は、コイルバネにより、光ファイバ６の出射面６ｃとマイクロチップ１の入射面とを当接させる構成の一例を示す図である。
【００４０】
図４に示す例では、光ファイバ６の先端部分において、クラッド６ｂを取り巻くように、突起部を有するフェルール２７が設けられる。また、光ファイバ６の先端部分を囲む筒状のホルダ２９が固定部材１７に固定されて設けられる。ホルダ２９の底面は、光ファイバ６を通す開口部を有し、開口部の縁でフェルール２７の突起が掛かる配置となっている。フェルール７２の外側には、コイルバネ２８が巻きつけられている。コイルバネ２８の一端側は、フェルール２７の突起部に接し、他端側は、ホルダ２９に接する。
【００４１】
図４に示す構成例では、フェルール２７は、光ファイバ６の端部を保持するものである。このフェルール２７は、ホルダ２９において、コイルバネ２８に付勢された状態で上下方向に移動可能に保持されている。すなわち、光ファイバ６は、適度な押圧力をもってマイクロチップ１の凹部３ｂに当接させられるように構成されている。光ファイバ６の出射面６ｃは、マイクロチップ１に押し付けられるように付勢される。なお、付勢手段は、コイルバネ２８に限られず、例えば、螺合手段により、光学部材をマイクロチップに押し付けるものであってもよいし、例えば、ゴム、オイル等、バネ以外の弾性体で形成されてもよい。
【００４２】
上記の実施形態のように、固定部材を設けることにより、光学部材をマイクロチップの入射面または出射面により確実に接するように固定することができる。また、光学部材をマイクロチップに対して押し付ける付勢手段をさらに備えることで、より確実に、光学部材をマイクロチップの入射面または出射面に当接させることができる。光学部材とマイクロチップとの対向部分（当接部分）の構造に起因する光量損失、迷光等の光学的影響のばらつきをさらに確実に抑えることができる。
【００４３】
また、固定部材からマイクロチップ１を取り外し可能な構成にすることができる。
なお、固定部材１７の構成は、図３に示す例に限られない。例えば、保持基板１７をマイクロチップ１の下に設ける構成であってもよいし、保持基板１７をマイクロチップ１の上下両方に設ける構成であってもよい。
【００４４】
［第３の実施形態］
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、第３の実施形態におけるマイクロチップ１の構成例を示す図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すマイクロチップは、光学部材に対して装着されていない時に、充填材をマイクロチップの出射面または入射面状に封止しておくカバーを備える。
【００４５】
図５（Ａ）に示す例では、カバーとしてのラミネート材１８が、凹部３ｂを覆うように設けられている。ラミネート材１８は、上基板１ｂに対する接着性を有し、上基板１ｂ上の凹部３ｂの周辺部において、上基板１ｂに貼り付けられている。ラミネート材１８はシールということもできる。マイクロチップ１が分析システムにセットされる前に、カバーは取り除かれる。
【００４６】
図５（Ｂ）に示す例では、カバーは、周縁部につめを有する蓋１９である。蓋１９の周縁部のつめが、上基板１ｂに設けられた溝にはまることで、蓋１９が凹部３ｂを覆って固定されるとともに、凹部３ｂの中にある充填材４が封止される。
【００４７】
図５（Ｃ）に示す例では、カバーは、上基板１ｂの全面を覆うシート２１である。シート２１は、上基板１ｂの全面を覆ってさらに、上基板１ｂの側面にも延びて形成されている。シート２１の材料は、例えば、図５（Ａ）のラミネート材１８と同じ材料でもよいし、樹脂でもよい。
【００４８】
上記の例のマイクロチップ１が測定に用いられるときは、カバーが除去されてから分析装置に装着される。すなわち、ユーザは、マイクロチップ１を分析システム（分析装置）に装着する前に、カバーを除去すればよい。これにより、マイクロチップ１を分析システム（分析装置）に装着していないときに、充填材４が流失するのを防ぐことが可能になる。また、例えば、ユーザによる充填材４の塗布の手間を軽減できるし、塗布のし忘れにより、充填材４なしで測定してしまうことを防ぐことができる。さらに、ユーザにとって、マイクロチップ１と別に、消耗品である充填材４を管理する手間も軽減される。また、充填材４を自動的に補充する機能も不要になり、装置の複雑化を回避できる。
【００４９】
［第４の実施形態］
図６は、カバーを備えるマイクロチップ１に、さらに、マイクロチップを包む包装材が設けられた構成の一例を示す図である。
【００５０】
図６に示す例では、マイクロチップ１には、一層目のカバーとして、マイクロチップを包む包装材２６が設けられる。包装材２６は、その一部が、例えば、ヒートシール等によってマイクロチップ１に接着されている。例えば、測定部となる上基板１ｂの凹部３ｂ及び下基板１ａの凹部３ａの周縁を包囲する部分に包装材２６を接着することができる。また、マイクロチップ１の開口部である上基板１ｂの貫通孔２ａ、２ｂの周囲にも包装材２６を接着することができる。
【００５１】
包装材２６は、マイクロチップ１の測定部（凹部３ａ、３ｂ）及び開口部（貫通孔２ａ、２ｂ）に対応する位置に開口部を有している。この包装材２６の開口部を塞ぐように、カバー１８ａ、１８ｂ、２５、パック２２が設けられる。すなわち、マイクロチップ１の上下の測定部を塞ぐようにカバー１８ａ、１８ｂが設けられ、マイクロチップ１の第１の開口部を塞ぐようにカバー２５が設けられ、第２のマイクロチップ１の開口部を塞ぐように、パック２２が設けられる。ここで、第１の開口部と第２の開口部は流路を介して連通していることになる。これらのカバー１８ａ、１８ｂ、２５及びパック２２は、包装材２６と同様に、測定部周縁、または開口部周縁部分がマイクロチップに貼付されている。また、これらのカバー及びパックは、包装材２６とは独立して、マイクロチップ１に対して着脱可能にすることが好ましい。例えば、包装材２６とこれらカバーまたはパックとは、破断線で接続した状態でマイクロチップ１に貼付することができる。または、包装材２６と１８ａ、１８ｂ、２５及びパックを連結して一体化して形成することで、一体的に除去可能としてもよい。なお、包装材、カバー及びパックは、繰り返し接着が可能な粘着材によりマイクロチップ１に貼付されることで、マイクロチップ１の廃棄時または再利用のため保管する時に再度セットすることができる。
【００５２】
パック２２には、マイクロチップ１での測定時に必要となる液体を封止することができる。例えば、マイクロチップ１が電気泳動法を用いた分析に使われる場合は、泳動バッファをパック２２に封止することができる。このように、液体を封止したパックでマイクロチップの開口部を塞ぐ構成とするにより、使用前は、パックをリザーバ（開口部）と隔離して保存しておき、使用時に初めて開封しマイクロチップの開口部へ液体を供給することができる。
【００５３】
図６に示すマイクロチップ１が分析装置にセットされて測定を実施する際には、カバー１８ａ、１８ｂ、２５が除去される。一例として、分析装置の吸引手段を、マイクロチップの一方の開口部である貫通孔２ｂに接続して、下流リザーバからの吸引を開始し、さらに、分析装置の備える開封手段（例えば、針状部材で押圧する手段等）により、パック２２を、上から貫通孔２ｂへ向けて穿通することができる。これにより、マック２２内の液体が微細流路５へ導入される。
【００５４】
なお、パック２２が開封具を備えることもできる。例えば、図７に示すように、パック２２の封止容器の内側に、先の尖った穿通部材を形成することができる。これにより、パック２２の上面から下方向へ押し付けることにより、下面に穿通穴が空き、パック２２から液体を取り出すことができる。開封具は、これに限られず、例えば、封止容器の外側に設けられた引きタブであってもよい。また、マイクロチップ１が開封部を備えてもよい。
【００５５】
また、封止容器の形態は図５に示すパック２２に限られない。例えば、封止容器は、包装材に備わり、包装材には、高電圧印加するための電極、または試料を希釈、溶血操作するための一時収容皿の少なくとも一方を備える構成であってもよい。具体的には、マイクロチップ１に一部が接着された包装材に、カーボン印刷、Ａｇ、Ａｕ等を蒸着させることによって、電極を包装材と一体的に形成することができる。また、一時収容皿は、例えば、包装材またはマイクロチップ１に設けられる凹状の領域に、着脱可能なカバーを設けることで形成することができる。このカバーによって凹状領域にゴミ等が載ることを防ぎ、カバーを除去すると、凹状領域を、絵の具のパレットのように、液体の一時収容皿として使用することができる。
【００５６】
さらに、パック２２は、充填材４を封止し、測定部（光の出射面または入射面となる凹部３ａ、３ｂ）を塞ぐように設けられてよい。これにより、マイクロチップ１の使用前には、充填材４を測定部から隔離して保管しておき、使用時に開封して測定部を覆うように充填することができる。
【００５７】
このように、液体の保管及び供給機能を、マイクロチップ本体ではなく、付属する封止手段であるパックが備える構成とすることにより、マイクロチップの複雑化を避け、歩留り悪化のリスクを回避できる。例えば、マイクロチップは、分析に必要な精度を要する要素のみを備える構成とすることができる。
【００５８】
なお、カバーの形態は、上記例に限られない。また、上記の第３、第４の実施形態のカバーは、上記第１の実施形態及び第２の実施形態のいずれにも適用することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上記第１〜４の実施形態に限られない。例えば、マイクロチップ１は、試料を化学反応、物理反応、分離、抽出または培養等させるための空間として、上記の試料を通過させる上記微細流路の他に、例えば、セル、チャンバなど、試料を収納する空間を採用することもできる。
【００６０】
また、本発明にかかるマイクロチップ及び分析システムが適用される例は、電気泳動法を用いた分析に限られない。その他、マイクロチップ内の空間で試料を反応、分離、抽出、検出、培養等する分析に、本発明を適用できる。抽出や分離の例として、溶媒抽出、カラム分離、電気泳動分離、液相分離などが挙げられる。反応の例として、ジアゾ化反応、ニトロ化反応、抗原抗体反応、酵素反応、酸化還元反応などが挙げられる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップと、
前記マイクロチップ内部の前記空間への入射光または前記空間からの出射光を導く光学部材とを備え、
前記光学部材と、前記マイクロチップにおける前記入射光の入射面または前記出射光の出射面との間に、前記光学部材または前記マイクロチップいずれか一方の屈折率に近似する屈折率を有する充填材が設けられる、分析システム。
【請求項２】
前記光学部材の端部は、前記マイクロチップの前記入射面または前記出射面に、前記充填材を介して接触している、請求項１に記載の分析システム。
【請求項３】
前記充填材は、流動体である、請求項１または２に記載の分析システム。
【請求項４】
前記充填材は、ゲル状である、請求項１または２に記載の分析システム。
【請求項５】
前記マイクロチップは、前記光学部材に対して着脱可能であり、前記マイクロチップの前記入射面または前記出射面となる部分には、前記光学部材に対して装着される前に予め前記充填材が具備されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項６】
前記マイクロチップは、前記光学部材に対して装着される前に、前記充填材が前記出射面または前記入射面から流出するのを防ぐ着脱可能なカバーを、さらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項７】
試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップであって、
前記内部の空間への光の入射面または前記空間からの光の出射面となる位置に、前記マイクロチップの屈折率に近似する屈折率を有する充填材と、
前記充填材を封止する、着脱可能なカバーとを備える、マイクロチップ。
【請求項１】
試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップと、
前記マイクロチップ内部の前記空間への入射光または前記空間からの出射光を導く光学部材とを備え、
前記光学部材と、前記マイクロチップにおける前記入射光の入射面または前記出射光の出射面との間に、前記光学部材または前記マイクロチップいずれか一方の屈折率に近似する屈折率を有する充填材が設けられる、分析システム。
【請求項２】
前記光学部材の端部は、前記マイクロチップの前記入射面または前記出射面に、前記充填材を介して接触している、請求項１に記載の分析システム。
【請求項３】
前記充填材は、流動体である、請求項１または２に記載の分析システム。
【請求項４】
前記充填材は、ゲル状である、請求項１または２に記載の分析システム。
【請求項５】
前記マイクロチップは、前記光学部材に対して着脱可能であり、前記マイクロチップの前記入射面または前記出射面となる部分には、前記光学部材に対して装着される前に予め前記充填材が具備されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項６】
前記マイクロチップは、前記光学部材に対して装着される前に、前記充填材が前記出射面または前記入射面から流出するのを防ぐ着脱可能なカバーを、さらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項７】
試料を収納または通過させる空間を内部に有するマイクロチップであって、
前記内部の空間への光の入射面または前記空間からの光の出射面となる位置に、前記マイクロチップの屈折率に近似する屈折率を有する充填材と、
前記充填材を封止する、着脱可能なカバーとを備える、マイクロチップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−９３２２７（Ｐ２０１２−９３２２７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０８５７（Ｐ２０１０−２４０８５７）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００１４１８９７）アークレイ株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００１４１８９７）アークレイ株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
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