分析チップおよび分析装置
タンパク質や核酸などを分析するために用いられる分析チップにおいて、基板に試料が導入される流路を設ける。その流路の中には、特定成分の存在を検知することができ、かつ発色等により当該特定成分の存在を示すことができる試薬が含有された試薬層を形成する。試料は試料導入口から流路に導入され、試薬層に展開される。このときの反応の様子は、マイクロレンズによって拡大されて容易に観察される。こうした分析チップにより、検出・分析のための特別な外部機器を必要とすることなく、かつ検体を適用後、その場で迅速に目視により分析結果が確認される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、特定の物質を検出すること、またはその物質の濃度を測定することが可能な分析チップおよび分析装置に関する。
【背景技術】
近年、タンパク質や核酸などの分析機能をチップ上に備えた分析チップの研究開発が活発に行われている（日経バイオビジネス ２００２年２月号 ２５−２７頁）。これらの分析用チップには、微細加工技術を用いて微細な分析用流路等が設けられており、極めて少量の試料を当該チップに載せ、専用の自動分析機器により迅速に分析結果を得ることができるようになっている。
従来の分析チップを用いた分析においては、試料を載せた当該分析チップを、検出機能・分析機能を有する大型の外部機器を備えた施設内へ搬送し、それらの外部機器を用いて当該分析チップを分析することにより、試料の分析結果が得られる。たとえば、特許文献１に記載の技術においては、マイクロチップと熱レンズ顕微鏡等などの外部機器とを併用することにより分析結果が得られる。
分析・検査には様々な種類の項目が存在する。分析チップは、それらの項目毎に作製されている。これらの分析チップは、分析・検査の項目毎に異なる外部機器をもちいることにより分析結果が得られる。
特開２００１−４６２８号公報は、免疫分析装置に関する発明を開示している。その発明による免疫分析装置は、反応固相としての直径１ｍｍ以下の固体微粒子とともに、この固体微粒子の径よりも大きい縦断面積を有するマイクロチャンネル反応槽部と、固体微粒子の径よりも小さい縦断面積を有するマイクロチャンネル分離部と、抗原および標識抗体を別々に反応槽部へと導く導入部もしくはマイクロチャンネル流入部とを有しているマイクロチップとを備えていることを特徴としている。
特開平１−２５０８０９号公報は、電子部品を搭載する又は電子部品が搭載されたプリント配線板の反り量測定用装置において、再現性の良い測定を簡単に行うことを可能にすることを目的とする装置を開示している。
特開昭５７−０８４４０２号公報は、被覆をもつ光ファイバの被覆除去と切断を同一の工具で行うことを可能にする光ファイバ心線端末形成器を開示している。
特開昭６２−１００６４１号公報は、細胞の性質、構造等を解析するフローサイトメータにおいて、サンプル液中の検体粒子濃度に左右されることなく、効率良く高精度の粒子解析を行うために、サンプル液の流径を測定する手段を備えた粒子解析装置を開示している。
特開２００２−１１６１４５号公報は、被検溶液中の特定成分の濃度を計測する際に、試薬溶液の光学特性を計測することにより、濃度計測の精度を確保する溶液濃度計測方法を開示している。
特開平０９−１２１８３８号公報は、食品の衛生検査や生化学検査で対象となる微生物を、シャーレ内の培地に適当な時間培養し、培養前より少なくとも数倍以上の大きさに成長したコロニーの数を自動的に計測する装置が知られている。そうした装置においてさらに、シャーレ全体を計測できる位置に配置されたＣＣＤカメラと、レンズと、レンズの位置を変化させる駆動装置とを備え、シャーレ全体の計測と、シャーレの一部分を拡大した計測を可能とする装置を開示している。
特開平０４−１３６７４２号公報は、高速で流れる細胞浮遊液体に半導体レーザーのレーザー光を照射し、その散乱光・蛍光による光電信号を検出し、細胞の性質・構造を解明するフローサイトメータにおいて、照射されるレーザー光を安定化させたことを特徴とする粒子解析装置を開示している。
特開昭６３−２４１４５１号公報は、散乱光測光系と照射ビームの形状、位置等をモニターする観察光学系とを光分割する粒子解析装置を開示している。
【発明の開示】
本発明の目的は、他に検出機能あるいは分析機能を有する機器を必要とせずに目視により分析結果を知ることが可能な分析チップを提供することである。
本発明の他の目的は、より短い時間で分析結果を得ることを可能にする分析チップを提供することである。
こうした分析チップによれば、診断の基となるデータなどの測定結果が迅速に入手できるため、臨床の現場において効果的に用いられる。さらに、こうした分析チップによれば、専門の施設に行かなくても個人が容易に分析結果を知ることができる。
本発明によれば、流路が設けられた基板と、流路の一部に設けられ、流路に特定の物質が流れたとき外観の変化を起こす検出部と、検出部を覆うレンズとを具備する分析チップが提供される。外観の変化とは、例えば特定の物質が検出部で起こす化学変化による発色、発光、変色、脱色または消光である。
本発明の分析チップは、検出部の外観の変化を拡大するためのレンズを備えていることから、検出部における外観の変化の視認性が向上する。したがって、検出部が微少であっても発色、発光、変色、脱色または消光などの外観の変化を正確に視認することができるため、分析チップ全体を縮小化することが可能となる。またその場合、分析に必要な試料の量も少量化することが可能となる。
さらに、上記特定成分の濃度と、上記発光または色彩との関係をあらかじめ把握しておくことにより、試料中に含まれる特定成分の濃度を知ることも可能となる。
なお、本発明におけるレンズとは、微小なマイクロレンズであって、像を拡大することのできるものをいう。フレネル型レンズなどもマイクロレンズに含まれる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、レンズと一体成形され、流路を覆う被覆部材を具備する分析チップが提供される。
こうした分析チップによれば、製造工程において、被覆部材とマイクロレンズとを接合する工程が省略される。また、接着剤、融着あるいは超音波による圧着による接合の場合、被覆部材やマイクロレンズの屈折率が接合面において変化する可能性があり、上記流路内の視認性が低下することも考えられるが、本発明の分析チップにおいてはそのような懸念が少ない。
また本発明によれば、検出部に光を照射する第一の照明部材とを具備する分析チップが提供される。
照明部材によって検出部に光が照射されることにより、検出部の視認性が向上する。したがって、目視により正確な分析結果を求めることが可能となる。さらに、検出・分析用機器が必要とされないため、場所によらずに分析を実施し、迅速に分析結果を得ることが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて第一の照明部材は検出部に紫外線を照射する。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて基板は可視光を透過する材料で形成され、第一の照明部材は、光を基板の側面から照射する。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて第一の照明部材は、流路の底面の側から光を照射する。
こうした分析チップにおいては、上記流路の底が上記第一の照明部材により当該分析チップの下面方向から照らされる。そのため、上記検出領域の視認性が向上し、正確な分析結果を求めることが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、第一の照明部材は、光導波路である。
本発明の分析チップに設けられた光導波路に光が供給されると、当該光導波路から滲み出す間接光により上記検出部が照明される。したがって、分析チップ全体を直接光により照明する場合と比較して、上記検出部の像をコントラストの高い状態で得ることができる。よって、上記検出部の視認性が向上し、正確な分析結果を求めることが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、検出部は、特定成分と反応することにより外観が変化する試薬を含む。外観の変化とは、例えば発色、発光、変色、脱色または消光である。
本発明の分析チップは上記のような試薬を備えているため、正確かつ迅速な分析を実現することが可能となる。
試薬は、検出部において均一に分布している。
こうした分析チップにおいては、上記検出部における発色、発光、変色、脱色または消光した領域の距離あるいは面積を計測することにより、上記試料中に含まれている上記特定成分を定量することができる。このとき、定量結果は連続量として得られるため、上記試料中の上記特定成分の濃度を正確に求めることが可能となる。
本発明によれば、検出部に沿ってスケールが設けられている。
こうした分析チップによれば、上記スケールを用いることにより上記検出部における反応領域を簡便かつ迅速に測定できるため、瞬時に上記試料中の上記特定成分の濃度を求めることが可能となる。
本発明によれば、上記の分析チップにおける試薬は、酵素、抗体、抗原および蛍光物質からなる群から選択される１種以上を含む。
本発明の分析チップは、上記のような試薬を有しているため、上記特定成分のみを選択性よく、かつ効率的に検出することが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップと、分析チップの側面から検出部に光を照射する第二の照明部材を具備する分析装置が提供される。
こうした分析装置によれば、上記流路が上記第二の照明部材により照明されるため、上記検出部の視認性が向上する。したがって、より正確に分析結果を求めることが可能となる。
また本発明によれば、第二の照明部材が検出部に照射する光は、紫外線である。
また本発明によれば、第二の照明部材は、検出部に光を集める集光レンズを含んでいる。
本発明の分析装置は、太陽光や電灯など、随時利用可能な照明による光を上記集光レンズにより集光して利用する。このため、大がかりな装置を必要とせず、上記発色、変色、脱色反応の視認性を簡単に向上させることができる。
また本発明によれば、第二の照明部材は、発光部材である。特に、電球、ＬＥＤまたはブラックライトのいずれかである。
本発明の分析装置によれば、たとえば電球やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）など通常の発光部材による補助照明により、極めて光量の少ない環境であっても分析を実行し、その結果を得ることが可能となる。
また本発明によれば、試料の通る流路が設けられた基板と、流路に試料を導入するための導入口と、流路の導入口より下流側に設けられ、特定の成分と特異的に結合する標識物質の配置された反応部と、流路の反応部より下流側に設けられ、特定の成分と結合した標識物質を捕捉する捕捉部と、を備えることを特徴とする分析チップが提供される。この分析チップによれば、特定成分と結合した標識物質が捕捉部に捕捉されたことを確認することにより簡潔に特定成分を検出することが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、流路のうち捕捉部が設けられた領域の流路の幅が、当該流路の進行方向へ向かって次第に狭くなっていることを特徴とする分析チップが提供される。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、捕捉部における標識物質の密度が、流路の下流側へ向かうにつれて高くなっていることを特徴とする分析チップが提供される。これらの分析チップによれば、上記特定成分の検出に加え、定量分析をすることも可能となる。
また本発明によれば、下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、流路の壁面に沿って配置され、特定の物質を吸収すると膨張することにより特定の物質の量に応じて異なる位置において流路を閉鎖するヒドロゲル層とを具備する分析チップが提供される。
また本発明によれば、下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、所定の初期閉鎖位置において流路を閉鎖し、特定の物質を吸収すると収縮することにより流路を閉鎖する位置が初期閉鎖位置よりも下流側に移動するヒドロゲル層とを具備する分析チップが提供される。
また本発明によれば、下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、流路の中に配置され、特定の成分を吸収すると体積が変化するヒドロゲルによって表面が形成されたビーズとを具備する分析チップが提供される。流路に液体が流されるとき、ビーズは液体に押し流され、体積に応じて流路の異なる位置で停止する。
また本発明によれば、流路が設けられた基板と、流路の内部に配置され、特定の物質と反応して粘度が変化するポリマー溶液と、流路の内部に配置されたターゲットビーズと、流路の内部の所定の位置に設けられ、所定の大きさよりも小さい力がターゲットビーズにかけられたときにターゲットビーズを所定の位置に保持する仮保持部とを具備する分析チップが提供される。
こうした分析チップにおいて、ターゲットビーズは、強磁性体であることがある。こうした分析チップに、一定の磁力を有する磁石を近づけると、ターゲットビーズはポリマー溶液の粘度に応じて異なる速度で流路を移動する。その移動速度を測定することにより、特定の物質の量を定量的に測定することが可能である。
こうした分析チップはさらに、流路の端部に設けられた一対の電極と、一対の電極の間に電位差を発生させる電池とを具備し、ターゲットビーズは、所定のｐＨの溶液中で表面が帯電する材質で形成されていることがある。こうした分析チップによれば、一対の電極の間に電位差を発生させることにより、ターゲットビーズはポリマー溶液の粘度に応じて異なる速度で流路を移動する。その移動速度を測定することにより、特定の物質の量を定量的に測定することが可能である。
また本発明によれば、流路が設けられた基板と、流路に設けられ、毛細管引力により溶液を備える溶液保持部と、毛細管引力により溶液保持部に溶液を導入する導入路と、流路の一部に設けられ、流路に特定の物質が流れたとき外観の変化を起こす検出部とを具備する分析チップが提供される。
こうした分析チップによれば、溶液の量を測定するための他の器具を用いることなく、検査対象の試料を決まった量だけ分析チップ内に保持することが可能である。
また本発明によれば、第１流路と第２流路とが設けられた基板と、第１流路に設けられた第１溶液保持部と、第２流路に設けられた第２溶液保持部とを具備する分析チップが提供される。こうした分析チップにおいて、第１溶液保持部は毛細管引力により第１所定量の溶液を保持する。第２溶液保持部は毛細管引力により第１所定量と異なる第２所定量の溶液を保持する。基板には、第１所定量と第２所定量とに対応する数値が表示されていることが好ましい。
また本発明によれば、流路が基板の表面側に設けられた矩形の溝であり、基板の底面に沿って配置され、可視光を反射する反射板を具備する分析チップが提供される。こうした分析チップによれば、基板の屈折率と、流路の内部に満たされている物質の屈折率の違いにより、適当な角度から見た場合、溶液が入っている箇所が銀紙の反射光により明るく、他の部分が暗く見える。こうした分析チップは、溶液が入っている部分を目視により測定することが容易である。
また本発明の分析チップにおいて、流路の壁面は、屈折率が水の屈折率以下の材料によって覆われている。こうした分析チップによれば、流路に満たされる溶液が光ファイバーのコア、流路がクラッドに相当する屈折率の関係となり、流路を観察する方向によっては流路の表面と水溶液との界面で全反射が起こる。そのため、水溶液のある流路部分が、無い部分に比べて明るく見える。こうした分析チップは、溶液が入っている部分を目視により測定することが容易である。
また本発明による分析チップは、流路が設けられた基板と、流路を覆う透明な蓋とを具備している。流路の底面と蓋との距離は流路の延長方向に連続的に変化している。底面と蓋との間の光の反射により、蓋の外側に、流路に満たされる物質の屈折率に応じて位置が異なる干渉縞が表示される。その干渉縞を観察することにより、流路を満たしている物質の屈折率に関する情報が目視によって容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａないし図１Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図２Ａないし図２Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図３Ａないし図３Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図４Ａないし図４Ｃは、本発明の分析チップの試薬層付近を拡大した図である。
図５Ａないし図５Ｂは、本発明の分析チップに光を照射した場合について説明するための図である。
図６は、本発明の分析チップの側方に集光レンズを配置した場合について説明するための図である。
図７Ａないし図７Ｂは、本発明の分析チップの側方に光源を配置した場合について説明するための図である。
図８Ａないし図８Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図９Ａないし図９Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図１０Ａないし図１０Ｂは、乾燥試薬ビーズを流路に充填する方法について説明するための図である。
図１１は、本発明の分析チップを表す図である。
図１２は、図１１の分離領域を説明するための図である。
図１３Ａないし図１３Ｂは、本発明の分析チップを表す図である。
図１４Ａないし図１４Ｂは、本発明の分析チップを用いた検出法について説明するための図である。
図１５は、本発明の分析チップを表す図である。
図１６は、ラテックスビーズが検出部内壁に捕捉される原理について説明するための図である。
図１７Ａないし図１７Ｂは、本発明の分析チップを用いた定量法について説明するための図である。
図１８Ａないし図１８Ｂは、本発明の分析チップを用いた定量法について説明するための図である。
図１９Ａないし図１９Ｂは、本発明による分析チップを表す図である。
図２０Ａないし図２０Ｂは、本発明による分析チップを表す図である。
図２１Ａないし図２１Ｃは、本発明による分析チップを表す図である。
図２２Ａないし図２２Ｂは、本発明による分析チップを表す図である。
図２３は、本発明に用いる電池の配線を示す。
図２４は、置換基の種類、ｐＨ及び帯電する電荷の関係を示す。
図２５Ａないし図２５Ｃは、本発明による分析チップを示す。
図２６Ａないし図２６Ｃは、本発明による分析チップを示す。
図２７Ａないし図２７Ｂは、本発明による分析チップを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（実施の第１形態）
図１Ａは、本実施形態にかかる分析チップ１００の上面図である。また、図１Ｂおよび図１Ｃは、それぞれ図１Ａ中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。
分析チップ１００は、流路１０２が設けられた基板１０１上に、透明な被覆１０６が設けられており、被覆１０６の上にはさらにマイクロレンズ１０３が設けられている。また、被覆１０６には、分析対象の試料を流路１０２に導入するための試料導入口１０４と、分析試料を導入したときに流路１０２内の空気を排気できるようにするための排気口１０５が設けられている。
次に、分析チップ１００の使用方法について説明する。分析対象の試料は、試料導入口１０４から注入し、毛細管効果あるいはポンプを用いた圧入などにより流路１０２に展開させる。流路１０２には、分析対象の試料中に含まれる特定成分と相互作用することにより発色、発光、変色、脱色または消光する物質ないし試薬が設けられる。こうすることにより、流路１０２において当該特定成分を検出することができる。また、後述するように、当該試料に含まれる特定成分の濃度を知ることが可能となる。
分析チップ１００にマイクロレンズ１０３が設けられていることにより、流路１０２内の様子が拡大して観察される。したがって、流路１０２中における発色、発光、変色、脱色または消光をより詳細に視認することが可能である。さらに、流路１０２が極めて細い場合でも当該発色、発光、変色、脱色または消光を視認することができる。マイクロレンズ１０３を通して目視により流路１０２内の様子を観察するためには、流路１０２の幅は１０μｍ〜１００μｍ程度あればよい。このように、流路１０２が細くても足りるため、分析チップ１００による分析では、分析に供する試料を少量化することができる。また、流路を複数とすることもでき、この場合、流路が細いことから多数の流路を集積することが可能である。したがって、１つの分析チップで多数の項目にかかる分析を同時に実施することが可能となる。尚、マイクロレンズ１０３が用いられない場合、目視により流路１０２内の様子を観察するためには、流路１０２の幅は５０μｍ〜１ｍｍ程度あることが好ましい。
ここで、被覆１０６としては、上記のように全体が透明なものを用いてもよいが、基板１０１に接合したときに流路１０２の上方に位置する領域のみを透明としたものを採用してもよい。この場合、流路１０２以外の部分からの迷光が遮断されることから、流路１０２内の視認性が向上する。
分析チップ１００の流路１０２には、図３に示されるように、上記特定成分と相互作用することにより発色する試薬を含有する試薬層１０７が設けられている。図３Ａは分析チップ１００の上面図を示し、図中のＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図がそれぞれ図３Ｂ、図３Ｃである。図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように、試薬層１０７が流路１０２中に詰められている。そして、試料導入口１０４から分析対象の試料を注入すると、当該試料は試薬層１０７に浸透していくこととなる。
次に、上記試料が試薬層１０７に浸透する際の動作について図４を参照して説明する。図４は、図３における試薬層１０７付近を拡大して示している。図４Ａは、試料１０８が試薬層１０７の左端へ到達して間もない状態を示している。この状態から試料１０８は、時間の経過とともに図中の矢印の方向へと展開していく。図４Ｂは、図４Ａの状態からある程度の時間が経過した時点の状態を示している。試料が試薬層１０７中を展開した結果、試料界面１１０が試薬層１０７の中程まで到達している。そして、試薬層１０７の左端から試料界面１１０までの領域は、試料に含まれる特定成分と試薬層１０７中に含有される試薬とが吸着して反応することにより発色領域１０９が形成されている。図４Ｃは、図４Ｂの状態からさらに時間が経過した時点の状態が示されている。試料界面１１０は図４Ｂの状態よりも右方へ移動しているが、発色領域１０９の右端は試料界面１１０とは一致しておらず、図中の点線までに留まっている。これは、試料界面１１０が当該点線に到達したときに、試料中に含有されていたすべての特定成分が試薬層１０７中の試薬と吸着して反応し尽くしたことから、点線より右方の領域においては発色しないためである。
さらに、本実施形態では、試薬層１０７に単位体積あたり一定量の試薬を含有させておき、発色領域１０９が右方に展開した距離を測定することにより、試料中に含まれている特定成分を定量することが可能となっている。たとえば図４Ｃにおいては、試薬層１０７の左端から発色領域１０９の右端の距離をスケール１１１を使用し、目視により知ることができる。なお、スケール１１１については、実際にはたとえば図３Ａに示されるように、被覆１０６上にプリントされる。そして、マイクロレンズ１０３を通じて、試薬層１０７とスケール１１１とを拡大した状態で同時に視認できるようになっている。ここで、スケール１１１については、図３Ａのように配置する形態に限らず、たとえば被覆１０６上にマイクロレンズ１０３に沿って設けることもできる。
以上より、本実施形態の分析チップによれば、他の分析用機器を用いずに特定成分の定量分析を迅速に実施することが可能となる。
本実施形態の分析チップは、様々な物質を検出・定量することに応用できるが、グルコース、アラニンアミノトランスフェラーゼ、アルブミン、アルカリ性フォスファターゼ、アミラーゼ、カルシウムイオン、総コレステロール、過酸化脂質、クレアチニン、カリウムイオン、ビリルビン、総蛋白などの血液生化学検査；Ｈｂｓ抗原・抗体、ＨＣＶ抗原・抗体、ＨＩＶ抗体などの免疫血清学的検査；ＣＥＡ、ＣＡ１９−９、ＰＳＡ、ＣＡ−１２５などの腫瘍マーカーの分析への応用が例示される。
たとえばグルコースの定量の場合、試薬層１０７として、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムの混合微粒子またはこれらを含有する乾燥試薬ビーズを使用し、発色する領域を計測することにより実施することができる。この場合の原理は以下のとおりである。水分を吸収してゲル化した上記試薬ビーズ内に１分子のグルコースが移行すると、グルコースオキシダーゼの作用により１分子のグルコン酸と１分子の過酸化水素とに分解される。次に、当該試薬ビーズ内において、この過酸化水素がペルオキシダーゼの作用により、それぞれ１分子の４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムと反応し、キノン系色素が生成し、赤紫色に発色する。つまり、１分子のグルコースの存在が１分子のキノン系色素の生成により検出されることになる。したがって、試薬層１０７の単位体積あたりの当該粒子含有量を一定とすることにより、試薬層１０７の単位体積あたりのグルコース検出量を設定し、当該検体中のグルコースの絶対量が測定できる。よって、当該検体のグルコース濃度を求めることが可能となる。
なお、上記の乾燥試薬ビーズは次のようにして作製することができる。まずバインダとして、アガロースやポリアクリルアミド、メチルセルロースなどの吸水性ポリマーを含むゾルを調製する。こうしたゾルは時間とともに自然にゲル化する。このゾルと、所定量のグルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムを混合する。こうして得られたゾルを乾燥空気中に噴霧することにより液滴とする。当該液滴は落下中にゲル化しつつ乾燥するため、目的の乾燥試薬ビーズを得ることができる。
また、上記の乾燥試薬ビーズの作製方法として、次の方法を採用することもできる。フラスコなどの表面において、上記の試薬を含有するゾルをゲル化させた後、真空凍結乾燥させる。その結果、多数の空胞を有する固形物が得られる。この固形物は容易に粉砕でき、ビーズないしパウダーとすることが可能である。
ここで、三層構造を有する乾燥試薬ビーズ、すなわちグルコースオキシダーゼを含有する芯部と、この芯部の表面を覆うように形成されるペルオキシダーゼを含有する層と、さらにその層を覆うように形成される４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムを含有する層とからなる乾燥試薬ビーズを採用することもできる。このような乾燥試薬ビーズにおいては、過酸化水素はグルコースオキシダーゼが存在する芯部において生成し、芯部を覆うペルオキシダーゼを含有する層に移行すると瞬時に消費される。このため、過酸化水素は当該ビーズ外へ流出しにくいため、他の試薬ビーズの発色に影響を与えることが少なくなる。したがって正確な検出・測定を実施することが可能となる利点を有する。
こうした三層構造を有する乾燥試薬ビーズは、グルコースオキシダーゼを上記ゾルに混合したものを原料として流動層造粒法により芯部を作製する。その後、この芯部の表面を、ペルオキシダーゼを上記ゾルに混合したもので、同じく流動層造粒法によりコーティングを施す。次いで、４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムを上記ゾルに混合したもので、さらにコーティングを施し、目的の乾燥試薬ビーズを得ることができる。なお、たとえばホソカワミクロン社製の流動層造粒装置であるアグロマスタ（登録商標）ＡＧＭ−ＳＤにより上記試薬ビーズを作製することができる。
また、試料中のＨＣＶ抗体を検出することを目的として、たとえば固層免疫定量法やＥＬＩＳＡ法（Ｅｎｚｙｍｅ−Ｌｉｎｋｅｄ ｉｍｍｕｎｏ−ｓｏｒｂｅｎｔ Ａｓｓａｙ）を利用することができる。この場合、たとえばＨＣＶの構造蛋白であるコア蛋白を流路１０２（図１）の底面に付着させる。具体的には、基板１０１にポリスチレンを材料として採用した場合、バッファーに当該コア蛋白を分散させたものを流路１０２に導入することにより、流路１０２の底面に当該コア蛋白を簡単に付着させることができる。その後、当該コア蛋白を認識するＨＣＶ抗体が試料中に含まれるときは、当該抗体が上記コア蛋白と結合し、抗体−抗原複合体を形成する。ついで、バッファーを試料導入口１０４より導入し、当該バッファーを流路１０２内に流通させることにより流路１０２内を洗浄する。そして上記ＨＣＶ抗体を認識するポリクローナル抗体（二次抗体）を流路１０２へ導入し、二次抗体を上記抗体−抗原複合体にさらに結合させ、再度流路１０２内を上記と同様にして洗浄する。このとき、二次抗体に蛍光標識またはアルカリホスファターゼなどの酵素を結合させておくことにより、ＨＣＶ抗原の高感度な検出が実現する。蛍光標識を二次抗体に結合させた場合は、ブラックライトなどで流路１０２内を照射することにより、ＨＣＶ抗体の存在を確認することができる。一方、アルカリホスファターゼを二次抗体に結合させた場合、ｐ−ニトロフェニルフォスフェートなどの発色基質を流路１０２へ導入すると、アルカリホスファターゼによる酵素反応が生じ、発色するため、これによりＨＣＶ抗体を検出することができる。
上記では、試料中に含まれる抗体の検出について、ＨＣＶ抗体の例を用いて述べたが、試料中の特定の蛋白、たとえばＨＣＶの構造蛋白であるコア蛋白を検出することを目的として、次のような手法を採用することもできる。ＨＣＶの構造蛋白であるコア蛋白のＮ末端の領域を認識するモノクローナル抗体（一次抗体）を流路１０２（図１）の底面に結合させておく。試料導入口１０４から試料を導入し、毛細管効果により流路１０２へ移動させる。当該試料に上記コア蛋白が含まれているときは、一次抗体とコア蛋白とが抗体−抗原複合体を形成する。次いで、上記と同様にして流路１０２内を洗浄する。そして上記コア蛋白のＮ末端以外の領域を認識するモノクローナル抗体（二次抗体）を流路１０２へ導入し、二次抗体を上記抗体−抗原複合体にさらに結合させ、再度流路１０２内を上記と同様にして洗浄する。このとき、二次抗体に蛍光標識またはアルカリホスファターゼなどの酵素を結合させておくことにより、上記ＨＣＶ抗体の場合と同様の手法でＨＣＶ抗原についても高感度な検出が可能である。
上記の方法は、流路の洗浄工程が不可欠であるが、こうした洗浄の必要がない方法として以下の方法を挙げることができる。この方法では、試料導入口の下流側に、試料中の特定成分と特異的に結合する標識物質を配置した反応部を設け、さらにこの下流側に、特定成分と結合した標識物質を捕捉する捕捉部を設けた構成の分析チップを用いる。ここでは、ＨＣＶ抗体を検出する場合を例として説明する。
図１５に示された分析チップ７００は、基板７０１上に試料導入口７０２、反応室７０３、検出口７０４が設けられており、それぞれが図中に示されているように流路７０５で連結された構成となっている。また、反応室７０３中には着色したラテックスビーズが充填されており、その表面にはＨＣＶのコア蛋白がコートされている。さらに、反応室７０３および検出口７０４の流路７０５には検出部７０６が設けられており、この検出部７０６の内壁には、ＨＣＶ抗体を認識することが可能な二次抗体が固定されている。
なお、この場合、ＨＣＶ抗体が上記特定成分に相当し、表面にＨＣＶコア蛋白がコートされたラテックスビーズが、上記特定成分と結合した上記標識物質に相当する。また検出部７０６および後述の検出管７０７（図１７）は、上記特定成分と結合した上記標識物質を捕捉する捕捉部に相当する。
次に、分析チップ７００を使用したＨＣＶ抗体の検出の操作および原理について説明する。まず、試料は試料導入口７０２より注入され、毛細管効果や圧入等により反応室７０３へ送られる。反応室７０３において、反応室７０３中のラテックスビーズと試料とが混和される。当該試料中にＨＣＶ抗体が含まれる場合、反応室７０３中のラテックスビーズ表面にコートされたＨＣＶのコア蛋白にＨＣＶ抗体が結合するため、当該ラテックスビーズ表面に抗体−抗原複合体が形成される。この抗体−抗原複合体を表面に有するラテックスビーズは、やがて反応室７０３から検出口７０４の方向へあふれ出し、検出部７０６へ移動するのであるが、前述したように検出部７０６の内壁には二次抗体が設けられていることから、当該ラテックスビーズは図１６に示されるようにＨＣＶ抗体を介して捕捉されることとなる。このようにして複数のラテックスビーズが検出部７０６（図１５）の内壁に捕捉されると、図１４Ａのように検出部７０６の部分において流路７０５が詰まることから、反応室７０３から検出部７０６にかけての領域が着色される一方で、検出部７０６から検出口７０４の領域に関しては着色が認められない結果となる。他方、試料中にＨＣＶ抗体が存在しない場合は、検出部７０６におけるラテックスビーズの捕捉が生じない。したがって、ラテックスビーズは検出部７０６を通過することができ、図１４Ｂのように反応室７０３から検出口７０４までの領域すべてが着色することとなる。つまり、検出部７０６から検出口７０４の領域の着色の有無により上記試料中にＨＣＶ抗体が存在したか否かを判定することが可能となる。
また、図１５における検出部７０６の代わりに、図１７Ａのように反応室７０３と検出口７０４との間に検出管７０７を採用することもできる。検出管７０７は、その内壁に二次抗体が所定の密度勾配でコートされており、反応室７０３から検出口７０４へ向かうにしたがって二次抗体の密度が高くなっている。このような構成とすることにより、試料中のＨＣＶ抗体濃度の測定が可能となる。その原理を以下説明する。抗体−抗原複合体を表面に有するラテックスビーズが検出管７０７の内壁に吸着する際の吸着力は、当該ラテックスビーズに結合したＨＣＶ抗体の密度と、検出管７０７の内壁の密度とが関係する。たとえば、試料中のＨＣＶ抗体濃度が高い場合、ラテックスビーズには多数のＨＣＶ抗体が結合するため、二次抗体の密度が小さい領域においてラテックスビーズの吸着が生じ、流路の堰き止めが起こる。逆に、試料中のＨＣＶ抗体の濃度が低い場合、ラテックスビーズに結合するＨＣＶ抗体は少数であるため、二次抗体の密度が小さい領域においては、ＨＣＶ抗体と二次抗体との結合が生じにくい。そのため、ラテックスビーズは検出管７０７の高濃度側へ移動し、吸着することとなる。このように、試料中のＨＣＶ抗体濃度により、ラテックスビーズが検出管７０７の内壁に吸着する箇所が異なる。したがって、たとえば図１７Ａに示されているように反応室７０３から当該吸着する箇所までに着色が認められることとなるため、着色された領域の長さにより試料中のＨＣＶ濃度を知ることが可能となる。
図１７Ａの検出管７０７に代えて、図１７Ｂのように複数の検出管７０８を有する構成を採用しても、上記と同様にＨＣＶ抗体の定量が可能である。この場合、たとえば図中の左の検出管７０８から順次、内壁にコートする二次抗体の密度を高くしておく。こうすることにより、前述した原理により、一定密度以上の二次抗体が内壁にコートされた検出管７０８内には詰まりが生じることとなる。詰まりが生じた検出管７０８は、図中、左から４〜６本目の検出管７０８のように着色領域が部分的であったり、全く着色しない。図１７Ｂの場合、吸着が生じ始めたのは４本目の検出管７０８であると判断できることから、このことに基づき試料中のＨＣＶ抗体濃度を見積もることができる。
また、ラテックスビーズの詰まり易さは、流路内壁との吸着力のみならず、流路の幅も関係する。そこで、たとえば図１８Ａのように次第に幅が狭くなる検出管７０９を有する構成、もしくは図１８Ｂのように幅の異なる複数の検出管７１０を有する構成を採用することによっても試料中のＨＣＶ濃度を求めることができる。すなわち、試料のＨＣＶ抗体濃度が比較的高い場合、表面にＨＣＶ抗体が結合したラテックスビーズが多量となるため、検出管の流路幅が広い場合であっても、流路に詰まりを生じせしめるのに十分な量の吸着が生じる。一方、試料のＨＣＶ抗体濃度が低い場合には、表面にＨＣＶ抗体が結合したラテックスビーズが少量であるため、流路幅が広い箇所において詰まりが生じにくく、より下流の流路幅が狭い箇所において詰まりが生じることとなる。このことを利用することによってもＨＣＶ抗体濃度を見積もることが可能である。
上記では、ＨＣＶ抗体を例に、抗体の検出について述べたが、抗原の検出にも応用することができる。この場合、検出対象の抗原の特定領域を認識するモノクローナル抗体をラテックスビーズ上にコートし、検出部ないし検出管には、当該抗原の別の領域を認識するモノクローナル抗体を固定することにより実現できる。
また、ＣＥＡ、ＰＳＡなどの腫瘍マーカーに関しても、上記で説明した固層免疫定量法やＥＬＩＳＡ法、あるいはラテックスビーズを用いる方法により検出・定量することが可能である。さらには、尿中のｈＣＧ（絨毛性性腺刺激ホルモン）に上記の方法を適用することにより、妊娠の成立を判定することができる分析チップを得ることができる。また、異常プリオン（ＰｒＰＳｃ）に対する抗体、βアミロイドまたはｐ９７タンパク質に対する抗体に上記の方法を適用することにより、それぞれ狂牛病、アルツハイマー症の迅速な診断に資する分析チップが実現する。
本実施形態の分析チップ１００の基板１０１（図１）の材料としては、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）のようなプラスチック材料、ガラス、シリコン基板が例示される。基板１０１のサイズは特に限定されないが、たとえば、縦・横とも２〜３ｃｍとすることができる。厚さについても特に限定されないが、たとえば０．２〜０．７ｃｍとすることができる。また流路１０２は、たとえばエッチングにより設けたり、射出成形により成形するなど基板１０１の材料に適した公知の方法により設けることができる。また、流路１０２を備える基板１０１を次のようにして作製することもできる。マイクロメートルオーダーの流路を形成できるような金型を精密加工機（たとえばＦＡＮＵＣ ＲＯＢＯｎａｎｏＵｉ（ファナック社製））により作製し、この金型と高精度射出成形機（たとえばＦＡＮＵＣ ＲＯＢＯＳＨＯＴ α−５０ｉＡＰ（ファナック社製））とによりプラスチック射出成形を行う。これにより、精度よく基板１０１を量産することが可能となる。
また、流路１０２の内壁は、試料が通過しやすいようにするために親水性処理を施してもよい。親水性処理としては、リン脂質に類似した構造を有する物質、たとえば２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンを構成単位とする水溶性ポリマー（リピジュア（登録商標、日本油脂社製））を用いて行うことができる。この場合、リピジュア（登録商標）を例えば０．５ｗｔ％となるようにＴＢＥバッファ（８９ｍＭ Ｔｒｉｓ、８９ｍＭ ホウ酸、２ｍＭ ＥＤＴＡ）等の緩衝液に溶解させ、この溶液で流路１０２内を満たし、数分間放置した後、液体をエアガン等で除去、乾燥させることによって流路１０２の内壁を親水性処理することができる。また、流路１０２のサイズについては特に限定されないが、たとえば、幅５０〜２００μｍ、深さ５０〜５００μｍとすることができる。
被覆１０６およびマイクロレンズ１０３はそれぞれを別個に作製し、その後両者を接着あるいは融着、超音波により圧着することもできるが、両者を一体成形することが好ましい。一体成形することにより、被覆１０６およびマイクロレンズ１０３を接合する工程を省略することができる。また、接着剤あるいは融着、超音波による圧着による接合の場合、被覆１０６やマイクロレンズ１０３の屈折率が接合面において変化する可能性があることから、流路１０２内の視認性が低下することも考えられるが、一体成形によればそのような懸念が少ない。
被覆１０６およびマイクロレンズ１０３の材料としては、たとえばＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣのようなプラスチック材料やガラス等、流路１０２を観察できるようにするために透明な材料が選択される。マイクロレンズ１０３のサイズとしては図１Ｂにおいて、たとえばＨを０．２５ｍｍ〜１．０ｍｍ、Ｗを０．５０〜２．０ｍｍとすることができる。
被覆１０６と基板１０１との接合は、それらに適切な接着剤により行うことができる。また、融着、超音波による圧着や嵌め込みにより接合してもよい。接着剤を用いる場合、接着剤が流路１０２に浸入することを防ぐため、接着剤は流路１０２から離れた箇所、たとえば基板１０１の周縁部に塗布することが望ましい。この場合、流路１０２と被覆１０６との間に極めて僅かな隙間が生じるが、被覆１０６の材料として例えばシリコーンゴム膜などの疎水性物質を採用するか、または被覆１０６の下面を例えばシリコーンコーティング剤などにより疎水性加工することで流路１０２からの水の漏れ出しを完全に防ぐことができる。
被覆１０６および基板１０１の接合を強固なものとするという観点からは、両者の材料を同じものとすることが好ましい。また、分析チップ１００の軽量化という観点からは、被覆１０６および基板１０１の材料としてプラスチック材料を選択することが好ましい。プラスチック材料の中でもＰＭＭＡを選択することがより好ましい。ＰＭＭＡは、優れた透明度および強度を兼ね備えているからである。
図３における試薬層１０７は、たとえば試薬およびバインダを溶剤に溶解ないし均一に懸濁させ、その溶液ないし懸濁液を流路１０２に流し込み、乾燥窒素ガスや乾燥アルゴンガス雰囲気下で乾燥させることにより設けることができる。また、上記の乾燥試薬ビーズを用いる場合、たとえば次のようにして試薬層１０７を設けることができる。被覆１０６を接合していない状態で、乾燥試薬ビーズ、バインダおよび水の混合体を流路１０２に流し込む。このとき、流路１０２に第一堰き止め部材を設けておき、当該混合体が試薬層１０７を設けるべき領域以外の領域に流れ出さないようにしておく。この状態で、当該混合体を乾燥、固化させることにより試薬層１０７を設けることが可能である。上記バインダとしては、たとえばアガロースゲルやポリアクリルアミドゲルなどの吸水性ポリマーを含むゾルが例示される。これらの吸水性ポリマーを含むゾルを用いれば、自然にゲル化することから乾燥させる必要がない。なお、試薬層１０７は図３Ｂに示されるように流路を塞ぐように設けてもよいし、流路底面上に薄く層状に設けてもよい。
上記では、バインダを用いて試薬層１０７を設ける方法を述べたが、バインダを用いず、上記乾燥試薬ビーズを水のみに懸濁させたものを用い、乾燥試薬ビーズを流路に充填することも可能である。たとえば図１０Ａに示されるように、流路１０２内に第一堰き止め部材１１２を設けておき、水に懸濁させた乾燥試薬ビーズを毛細管効果を利用して流路１０２へ流し込む。こうすることにより、水は第一堰き止め部材１１２を通過する一方、乾燥試薬ビーズ１１３は第一堰き止め部材１１２により堰き止められるため、図１０Ｂに示されるように流路１０２に充填されることとなる。こうして乾燥試薬ビーズ１１３を充填したのち、第二堰き止め部材１１４により充填した乾燥試薬ビーズ１１３の逆流を防ぎつつ、乾燥窒素ガスや乾燥アルゴンガス雰囲気下で乾燥させることにより試薬層１０７（図３）とすることができる。なお、第二堰き止め部材１１４としては、たとえばバッファーにより膨潤し、かつ粘着性のでるようなゲル（たとえばポリメチルセルロース）の乾燥ビーズが挙げられる。この乾燥ビーズにより第二堰き止め部材１１４を形成するにあたっては、上記のようにして乾燥試薬ビーズ１１３を充填したのち、バッファーに分散させた当該乾燥ビーズを充填する。充填された当該乾燥ビーズは、互いに吸着したり、流路１０２の内壁に吸着することにより乾燥試薬ビーズ１１３を支持することとなる。なお、より効果的に当該乾燥ビーズを流路１０２に充填させるためには、十分に圧縮し乾燥させたビーズを用いることが好ましい。こうすることにより、当該乾燥ビーズが膨潤するのに要する時間が長くなるため、確実に第二堰き止め部材を形成することができる。
図３においては試薬層１０７が被覆１０６に達するまで満たされた状態としたが、必ずしもこのようにする必要はなく、たとえば試薬層１０７を流路１０２の底面に薄く設けてもよい。
（実施の第２形態）
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図２Ａは、本実施形態にかかる分析チップ２００の上面図ある。また、図２Ｂおよび図２Ｃは、それぞれ図２Ａ中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。
分析チップ２００は、反応槽２０２および流路２０３が設けられた基板２０１上に、透明な被覆２０６が設けられ、被覆２０６の上にはさらにマイクロレンズ２０７が設けられている。また、反応槽２０２の底面には試薬層２１０が設けられている。そして、被覆２０６には、マイクロレンズ２０７と、分析試料を流路２０３を通じて反応槽２０２へ導入するための試料導入口２０４と、分析試料を導入したときに流路２０３内などの空気を排気できるようにするための排気口２０５が設けられている。
次に、分析チップ２００の使用方法について説明する。分析対象の試料は、試料導入口２０４から注入され、毛細管効果、ポンプによる圧入、あるいは電気浸透流などにより流路２０３を通じて反応槽２０２へと導入される。特定成分が当該試料中に含まれる場合、反応槽２０２には特定成分と相互作用することにより発色ないし発光する試薬を含有する試薬層２１０が設けられているため、特定成分の存在が検出され、発色ないし発光を視認することによりその存在を知ることができる。また、後述するように、当該試料に含まれる特定成分の濃度を求めることが可能となる。
この分析チップ２００には、マイクロレンズ２０７が設けられているため、反応槽２０２中で生じる発色、発光、変色、脱色または消光をより詳細に視認することができるようになっている。そのため、反応槽２０２が微少な場合でも当該発光または発色を視認することができる。したがって、反応槽２０２の容積が小さくても足りるため、分析チップ２００による分析においては、分析に供する試料を少量化することができる。
本実施形態の分析チップは、種々の物質の検出・定量などに応用できるが、グルコース、アラニンアミノトランスフェラーゼ、アルブミン、アルカリ性フォスファターゼ、アミラーゼ、カルシウムイオン、総コレステロール、過酸化脂質、クレアチニン、カリウムイオン、ビリルビン、総蛋白などの血液生化学検査；Ｈｂｓ抗原・抗体、ＨＣＶ抗体、ＨＩＶ抗体などの免疫血清学的検査；ＣＥＡ、ＣＡ１９−９、ＰＳＡ、ＣＡ−１２５などの腫瘍マーカーの分析への応用が例示される。
たとえば過酸化脂質の検出の場合、試薬層２１０にチトクロムＣおよびルミノールを含有させておくことにより実施することができる。この場合の原理は以下のとおりである。試料中に含まれる過酸化脂質がチトクロムＣと反応し、活性酸素が生成する。この活性酸素によりルミノールが酸化される際に発光する。したがって、この際の発光により過酸化脂質の検出を行うことができる。また、グルコースの場合は、実施の第１形態において説明したように、キノン系色素の生成反応を利用したグルコースの検出が可能である。さらに、ＨＣＶ抗原、ＣＥＡ、ＰＳＡ、ｈＣＧ、異常プリオンに対する抗体、βアミロイドまたはｐ９７タンパク質に対する抗体などの場合についても、実施の第１形態において説明した固層免疫定量法やＥＬＩＳＡ法、またはラテックスビーズを利用した方法に基づき検出することが可能である。
発色反応を利用して定量を行う場合、たとえば試料中に所定量ａ、ｂ、ｃの特定物質が存在するときに呈する色彩と同じ色彩を有する色彩見本Ａ、Ｂ、Ｃを反応槽２０２の近傍に配置しておき、反応槽２０２における発色反応の色彩と色彩見本Ａ、Ｂ、Ｃとを比色することにより、当該特定物質の定量を簡便かつ迅速に実施することが可能となる。当該色彩見本は、実際の反応液である必要はなく、たとえば透明塗料等の同じ色彩を有する液体、エナメルペンキなど透明な状態で固化するもの、着色したアクリル板などを使用することができる。
以上より、本実施形態の分析チップ２００によれば、他の分析用機器を用いず、本分析チップのみで特定成分の定量分析を迅速に実施することが可能となる。
本実施形態の分析チップ２００の基板２０１（図２）の材料としては、たとえばガラス、シリコン基板、あるいはＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣなどのプラスチック材料が例示される。なお、特定成分の検出に発色反応を利用する場合、後述する補助照明（図５〜９）を効果的に使用する観点から、ガラス、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣなどの透明なものを選択することが好ましい。
基板２０１のサイズは特に限定されないが、たとえば、縦・横とも２〜３ｃｍとすることができる。厚さについても特に限定されないが、たとえば０．２〜０．７ｃｍとすることができる。また反応槽２０２および流路２０３は、たとえばエッチングにより設けたり、型にプラスチック樹脂を流し込むことにより成形するなど基板２０１の材料に適した公知の方法により設けることができる。反応槽２０２および流路２０３の内壁は、試料が通過しやすいようにするために親水性処理を施してもよい。親水性処理としては、たとえば、リピジュア（登録商標、日本油脂社製）を用いて行うことができる。この場合、リピジュア（登録商標）を０．５ｗｔ％となるようにＴＢＥバッファ等の緩衝液に溶解させ、この溶液で反応槽２０２および流路２０３内を満たし、数分間放置した後、液体をエアガン等で除去、乾燥させることによって反応槽２０２および流路２０３の内壁を親水性処理することができる。反応槽２０２のサイズについては特に限定されないが、たとえば、ａ、ｂともに１００〜３００μｍ、Ｄを１００〜４００μｍとすることができる。また、流路２０３のサイズについても特に限定されないが、たとえばｃを５０〜２００μｍ、ｄを５０〜１００μｍとすることができる。被覆２０６およびマイクロレンズ２０７の材料としては、ガラスあるいはＰＥＴなどのプラスチック材料等、反応槽２０２内を観察できるようにするために透明な材料が選択される。マイクロレンズ２０７のサイズとしては、たとえばＨを０．２５ｍｍ〜１．０ｍｍ、Ｒを０．２５〜１．０ｍｍとすることができる。
また、試薬層２１０はたとえば次のようにして作製することができる。バインダとしてのＣＭＣ（カルボキシメチルセルローズ）を適量の水に溶かし、この溶液に対して所定量の試薬を混合する。こうして得られた混合物を反応槽２０２に流し込み、乾燥アルゴンまたは乾燥窒素雰囲気下において乾燥させ、試薬層２１０を設けることができる。
また、次のようにして試薬層２１０を設けることも可能である。バインダとしてアガロースやポリアクリルアミド、メチルセルロースなどの吸水性ポリマーを含むゾルを調製し、このゾルと、所定量の試薬とを混合する。こうして得られたゾルを反応槽２０２に流し込み、自然硬化させることにより試薬層２１０とする。ここで、自然硬化させたのち、さらに乾燥空気等で乾燥させてもよい。このようにすることにより、試薬層２１０を長寿命化することが可能となる。
（実施の第３形態）
次に、本発明の実施の第３形態について説明する。暗い室内など十分な光量を確保できない環境において、第１形態または第２形態で示した分析チップにより分析を行う場合、流路または反応槽が微少であるため、マイクロレンズによる拡大だけでは十分に発色が視認できない場合が考えられる。そこで、本実施形態では、十分な光量が確保できない環境下でも、視認性を向上させることが可能となる形態について説明する。
本実施形態の原理について、図５を参照して説明する。図５に示された分析チップ３００は、実施の第１形態で示した分析チップと同様の構成を有するものであるが、基板３０１の材料として透明なものを用いる。そして、図５に示されるように、基板３０１の側方から光３１０を照射する。照射された光３１０の一部が流路３０２中に存在する色素に当たり、乱反射が生じ散乱光３２０となる。その散乱光３２０はマイクロレンズ３０３を通して観測される。この散乱光３２０により、流路３０２内の視認性が向上する。
なお、流路３０２中の様子を拡大しなくとも視認可能である場合、マイクロレンズを備えない図１３のような構成を採用することも可能である。この図の分析チップについても上記の分析チップ３００の場合と同様に、光３１０による散乱光３２０が流路３０２内の視認性向上に寄与する。
ここで、図５Ａにおいて、紙面上面から光を照射した場合を考える。この場合、照射された光は流路内の色素のみならず、マイクロレンズ３０３や被覆３０６も光を反射するため、流路内の像のコントラストは低くなってしまう。これに対し、本実施形態の分析チップ３００の場合、マイクロレンズ３０３や被覆３０６からの反射光は観測されず、散乱光３２０のみを観測することになることから、流路３０２内の像のコントラストは高いものとなる。したがって分析チップ３００においては優れた視認性を得ることができる。
ここで、実施の第２形態で述べたような色彩見本を利用する定量を行う場合、基板３０１上の流路３０２に沿った領域に微小な凹部を設け、その凹部に色彩見本を配置しておくことができる。このようにすることにより、流路３０２内における発色反応の色彩および色彩見本の両方を散乱光３２０による照明の下で比色することができる。したがって濃度を正確に判定することが可能となる。
光３１０の供給方法は特に限定されないが、たとえば図６に示されるような集光レンズ３３０を分析チップ３００の側方に配置することにより光３１０を供給することができる。
また、図７Ａのように、光源３４０およびソケット３５０を有する側方照明ユニット３７０に分析チップ３００をセットし、光源３４０から光を供給することも可能である。図７Ｂは、分析チップ３００を側方照明ユニット３７０にセットした状態の断面図であり、光源３４０から光３１０が分析チップ３００に供給されている様子が示されている。光源３４０の発する光量を予め最適な条件に設定しておくことにより、常に安定して分析・測定を行うことが可能となる。なお、光源３４０としては、たとえば通常の電灯（蛍光灯や電球など）、ＬＥＤなど種々の光源を使用することができる。また、蛍光を利用して特定物質を検出する場合においては、光源３４０として近紫外線を照射できるブラックライト等を用いることができる。さらにこの場合、基板３０１としては、近紫外線を透過させるため、ＵＶ透過性プラスチックやＵＶ用石英などを用いることが好ましい。なお、集光レンズ３３０および側方照明ユニット３７０は上記第二の照明部材に相当する。
（実施の第４形態）
本実施形態においては、実施の第３形態とは異なる手法により、流路の視認性を向上させる形態を示す。
図８は、本実施形態にかかる分析チップ４００を表した図であり、図８Ａは分析チップ４００の上面図である。また、図８Ｂおよび図８Ｃは、それぞれ図８Ａ中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。
分析チップ４００には、上記第一の照明部材に相当する光導波路４３０が基板４０１に包まれるように設けられており、流路４０２の底面は光導波路４３０の表面により構成されている。また、実施の第１形態において示した分析チップと同様に、基板４０１は透明な被覆４０６を備え、その上にさらにマイクロレンズ４０３を備える。
図８に示すように、分析チップ４００に対して光導波路４３０の先端部から光４１０を入射すると、その光は光導波路４３０を通過するが、一部の光は屈折光４２０として光導波路４３０から出射し、流路４０２、被覆４０６およびマイクロレンズ４０３を通過する。そのため、流路４０２内の像が明瞭なものとなる。また、屈折光４２０は流路４０２付近のみを照らす間接光であるため、分析チップ４００の背面からバックライトにより光を照射するような場合と比較してコントラストの高い像が得られる。
光導波路４３０の材料の絶対屈折率は、基板４０１の材料の絶対屈折率よりも大きくすることが好ましい。こうすることにより光４１０を効率良く導くことが可能となり、より多くの屈折光４２０が得られるからである。このような効果を得るために、たとえば基板４０１の材料をＰＭＭＡ（絶対屈折率１．４９）とし、光導波路４３０の材料をＰＥＴ（絶対屈折率１．７９）あるいはＰＣ（絶対屈折率１．７３）とすることができる。
基板４０１内に光導波路４３０を設ける方法としては、たとえば基板４０１を切削することにより中空を設け、その中空に光導波路４３０の材料である溶融した樹脂を流し込み、その後冷却して光導波路４３０とする方法が挙げられる。こうして基板４０１内に光導波路４３０を設けたのち、流路４０２が基板４０１に設けられる。なお、被覆４０６およびマイクロレンズ４０３については、実施の第１形態と同様の構成とすることができる。
光４１０を供給する光源は、特に限定されないが、実施の第３形態同様、たとえば通常の電灯（蛍光灯や電球など）、ＬＥＤ、ブラックライトなど種々の光源を使用することができる。
また、光導波路を有する形態の変形例として、図９に示されるような分析チップ５００を挙げることもできる。図９Ａは分析チップ５００の上面図である。また、図９Ｂおよび図９Ｃは、それぞれ図９Ａ中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。分析チップ５００は、その底面に保護層５４０を有している点で分析チップ４００と異なっている。その他の構成は、基本的には図８に示される分析チップ４００と同様の構成を採用しており、光５１０を光導波路５３０へ照射し、屈折光５２０を生じさせることにより、マイクロレンズ５０３を通して流路５０２内の像を視認性良く観察することが可能となっている。
分析チップ５００の場合、光導波路５３０は次のようにして設けることができる。流路５０２を有する基板５０１の底面に、光導波路５３０を備え付けるための溝を切削により設ける。次に、当該溝に光導波路５３０の材料である溶融した樹脂を流し込み、その後冷却、固化させて光導波路５３０とする。その後、融着、超音波による圧着あるいは接着剤による接着等により基板５０１と保護層５４０とを接合する。上記溝は、切削により設ける方法の他、実施の第１形態で示した方法を応用することによっても実現することができる。すなわち精密加工機により、上記溝および流路５０２を備えた基板を形成できるような金型を予め作製し、この金型と高精度射出成形機とによるプラスチック射出成形により、流路５０２および上記溝を備える基板５０１を得ることができる。また、光導波路５３０の材料として、紫外線硬化樹脂（たとえばＪ−９１（サマーズオプティカル社製））を用いることもできる。この場合、紫外線硬化樹脂をモノマー状態で上記溝に塗布することにより充填し、紫外線を照射することにより重合硬化させる。このようにすることにより簡便に光導波路５３０を設けることが可能である。
保護層５４０の材料としては、たとえばＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣのようなプラスチック材料やガラス等が例示される。なお、被覆５０６およびマイクロレンズ５０３については、実施の第１形態と同様の構成とすることができる。
以上、本発明の実施の形態にかかる分析チップについて説明したが、これらの分析チップは単独で用いることができるほか、他のマイクロチップと組み合わせて使用することも可能である。たとえば、分離機能を備えたマイクロチップと本発明の分析チップとをシームレスに接続することにより、試料の分離・精製、検出・測定をチップのみで迅速に実施することが可能となる。また、たとえば上記いずれかの実施の形態において示した分析チップ上に分離機能を追加することによって、試料の分離・精製、検出・測定を一つのチップのみで迅速に実施することが可能となる。こうした分析チップの一例を図１１に示す。分析チップ６００は、流路１６１ａおよび１６１ｂを有し、これら２本の流路の間に隔壁１２５が介在している。隔壁１２５の所定箇所には分離領域１２４が設けられており、この分離領域１２４により分離された特定物質を検出するための試薬層１２２ａ、１２２ｂが、それぞれ流路１６１ａ、１６１ｂの所定箇所に設けられている。また、試薬層１２２ａ、１２２ｂを拡大して視認できるようにそれぞれマイクロレンズ１２３ａ、１２３ｂが設けられている。
次に、分析チップ６００の使用方法について図１１および図１２を参照して説明する。図１２は図１１における分離領域１２４付近を拡大して示した図である。試料は試料導入部１２０から注入され、毛細管効果、空気圧による圧入、電気浸透流などにより流路１６１ｂ内を液溜め１２６へ向かって流動する。一方、緩衝液は緩衝液導入部１２１より注入され、毛細管効果、空気圧による圧入、電気浸透流などにより流路１６１ａを液溜め１２７へ向かって流動する。したがって、図１２に示されるように、流路１６１ａおよび１６１ｂの流れの方向は互いに対向することとなる。
ここで、分離領域１２４における分離の原理について図１２を参照して説明する。小粒子１５１と大粒子１５２とを含有する試料１５０が流路１６１ｂを図中下向きに通過する際、試料１５０に含まれる小粒子１５１が図の中央に示される隔壁に設けられた分離流路を通過し、隣接する流路１６１ａへ移行する。流路１６１ａに移行した小粒子１５１は、流路１６１ａを図中上向きに流れる緩衝液とともに同方向へ運搬される。一方、上記分離流路を通過することができない大粒子１５２はそのまま流路１６１ｂに留まり、図中下方向へ流れていくこととなる。こうして小粒子１５１と大粒子１５２とが分離領域１２４において分離される。分離された小粒子１５１および大粒子１５２は、それぞれ試薬層１２２ａ、１２２ｂにおいて検出され、それらの変化はマイクロレンズ１２３ａ、１２３ｂにより拡大して視認することができる。
なお、分析チップ６００の被覆の材料としては、疎水性のものを採用することが好ましい。こうすることにより流路１６１ａおよび１６１ｂの内壁の親水性度が低下するため、以下の点で操作上好都合となる。分析チップ６００による分離を実現するためには、緩衝液および試料を、所定の流路以外にあふれ出すことなく流通させることが必要である。したがって、緩衝液および試料を分離領域１２４に同時に到達させることが理想であるが、通常困難である。この点、流路内壁の親水性度を適度に低下させると緩衝液あるいは試料の流路内の進行が緩徐となる。そのため、たとえば緩衝液を流路１６１ａに先に導入しても、当該緩衝液は流路１６１ｂにあふれ出すことはない。この状態で試料を１６１ｂに導入することにより、流路１６１ａ、１６１ｂ中にそれぞれ緩衝液、試料が流通した状態を保ちつつ、図１２の中央に示される隔壁に設けられた分離流路において分離が実現する。
図１１の分析チップ６００は、たとえば血液の分析に応用することができる。この場合、比較的大きい血球成分が大粒子１５２に相当し、血球以外の成分が小粒子１５１に相当することになる。そして、血中の特定物質を検出できる試薬を試薬層１２２ａ中に含有させておくことにより、遠心分離操作等の前処理をすることなく、血液から直接当該特定物質を分析することが可能となる。なお、この場合、試料としての血液は試料導入部１２０（図１１）から導入することとなる。
なお、図１１においては流路を二本備えた分析チップを示したが、三本以上とすることにより三種類以上の大きさの分子に分離できるようにすることも可能である。また、試薬層に関しては、図１１の分析チップのように流路それぞれに試薬層を設けてもよいし、いずれかの流路にのみ設ける形態を採ってもよい。
以上説明したように本発明の分析チップは、試料を検出する検出部とその検出部を覆うように形成されたマイクロレンズとを備えているため、他に検出・分析のための特別な外部機器を必要とせず、なおかつ検体を適用後、その場で迅速に目視により分析結果を得ることが可能となる。
（実施の第５形態）
図１９Ａは、本実施の形態における分析チップの構成を説明するための上面図である。分析チップ８００は、基板８０１を備えている。基板８０１には、流路８０３が設けられている。流路８０３は、実施の第１形態において基板１０１に流路１０２を形成する方法と同じ方法によって形成することが可能である。流路８０３は、幅が連続的に単調増加あるいは単調減少するように形成されている。
流路８０３の少なくとも一つの側面には、ヒドロゲル８０２の層が設けられている。ヒドロゲル８０２は、化学物質感受性ヒドロゲル（ＣＳＧ）であり、特定の種類の物質（例示：グルコース）に触れると体積が増加する。体積の増加分は、その物質の量が多いほど大きい。流路８０３の側には、目盛り８０４が設けられている。
流路８０３の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８０３に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８００は、次のように使用される。流路８０３の一方に設けられた導入口（図示せず）から、定量の溶液が流路に導入される。溶液には、視認性を向上させるために色素が混入されていることが好ましい。溶液は流路８０３を一方から他方に向って流れる。
溶液が、ヒドロゲル８０２が感受性を有する特定の成分を含んでいると、ヒドロゲル８０２は膨張する。図１９Ｂは、ヒドロゲル８０２が膨張したときの分析チップ８００を示している。膨張したヒドロゲル８０２は、流路８０３の幅が狭い部分を閉塞し、溶液の侵入を止めている。溶液の侵入が止められている位置は、停止位置８０５に図示されている。溶液に含まれる特定の成分が多いほど、停止位置８０５は流路８０３の幅が広い側（図の右側）になる。溶液に含まれる特定の成分が少ないほど、停止位置８０５は流路８０３の幅が狭い側（図の左側）になる。停止位置８０５は、目盛り８０４により肉眼で定量的に測定することができる。そのため、溶液に含まれる特定の成分の分量を肉眼で確認することが可能である。
次に、本実施の形態の変形例について説明する。この変形例における分析チップ８００の構成は、図１９Ｂによって示される。先の例と異なり、図１９Ｂは導入口から溶液を導入する前の分析チップ８００を示している。流路８０３の少なくとも一つの側面には、ヒドロゲル８０２の層が設けられている。ヒドロゲル８０２は、化学物質感受性ヒドロゲル（ＣＳＧ）であり、特定の種類の物質（例示：グルコース）に触れると体積が減少する。体積の減少分は、その物質の量が多いほど大きい。
こうした構成を備えた分析チップ８００は、次のように使用される。流路８０３の一方に設けられた導入口（図示せず）から、定量の溶液が流路に導入される。溶液は流路８０３を一方から他方に向って流れる。
溶液が、ヒドロゲル８０２が感受性を有する特定の成分を含んでいると、ヒドロゲル８０２は収縮する。その特定の成分の分量が多いほど、ヒドロゲル８０２が収縮する体積は大きい。収縮した体積が大きいほど、ヒドロゲル８０２が流路８０３を塞いでいる部分が減少し、停止位置８０５は流路８０３の幅が狭い側（図の左側）に移動する。そのため、停止位置８０５を目盛り８０４で読取ることにより、溶液に含まれる特定の成分の分量を視認することが可能である。
本実施の形態における分析チップに使用可能なヒドロゲルに関して記述されている文献について以下に述べる。
検出対象となる成分のｐＨに依存して体積が変化するｐＨ感受性ヒドロゲルの例は、次の文献に示されている。
（１）Ｉｉｏ，Ｋ．，Ｍｉｎｏｕｒａ，Ｎ．，Ｎａｇａｕｒａ，Ｍ．（１９９５）Ｓｗｅｌｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｂｌｅｎｄ ｈｙｄｒｏｇｅｌ ｍａｄｅ ｏｆ ｐｏｌｙ（ａｌｌｙｌｂｉｇｕａｎｉｄｏ−ｃｏ−ａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）ａｎｄ Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｈｏｌ），Ｐｏｌｙｍｅｒ ３６：２５７９−２５８３，
（２）Ｂｅｅｂｅ，Ｄ．Ｊ．ｅｔ．ａｌ．（２０００）Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｈｙｄｒｏｇｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｓｉｄｅ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈａｎｎｅｌｓ，Ｎａｔｕｒｅ ５８８−５９０．
検出対象となる成分のグルコースの量に依存して体積が変化するグルコース感受性ポリマーの例は、次の文献に示されている。
（１）Ｃａｒｔｉｅｒ，Ｓ．，Ｈｏｒｂｅｒｔ，Ｔ．Ａ．，Ｒａｔｎｅｒ，Ｂ．Ｄ．（１９９５）Ｇｌｕｃｏｓｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｃｏａｔｅｄ ｐｏｒｏｕｓ ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｅｒｍｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ ｉｎｓｕｌｉｎ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｆｒｏｍ ａ ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ １０６：１７−２４，
（２）Ｐｏｄｕａｌ，Ｋ．，Ｄｏｙｌｅ，Ｆ．Ｊ．，ａｎｄ Ｐｅｐｐａｓ，Ｎ．Ａ．（２０００）Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｇｌｕｃｏｓｅ ｏｘｉｄａｓｅ．Ｐｏｌｙｍｅｒ ４１：３９７５−３９８３．
こうしたポリマーは、特定の物質を分解して酸もしくは過酸化水素などを発生させる酵素が混ぜてある。その酵素が作用した結果生じるｐＨ変化や過酸化水素濃度に応じて、ポリマーの体積変化あるいは穴サイズの変化が生じる。混ぜる酵素や薬品の種類を変えることで、より多くの物質に反応するポリマーゲルを作ることが可能である。
（実施の第６形態）
図２０Ａは、本実施の形態における分析チップの構成を説明するための上面図である。分析チップ８００ａは、基板８０１を備えている。基板８０１には、流路８０３ａが設けられている。流路８０３ａは、実施の第１形態において基板１０１に流路１０２を形成する方法と同じ方法によって形成することが可能である。流路８０３ａは、幅が連続的に単調増加あるいは単調減少するように形成されている。流路８０３ａの側には、目盛り８０４が設けられている。
流路８０３の中には、ビーズ８０６が入れられている。ビーズ８０６の表面は、視認性が良くなるように派手な色が着色されている。ビーズ８０６は、表面がヒドロゲルにより形成されている。そのヒドロゲルは、化学物質感受性ヒドロゲル（ＣＳＧ）であり、特定の種類の物質（例示：グルコース）に触れると体積が増加する。体積の増加分は、その物質の量が多いほど大きい。
流路８０３ａの上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８０３ａに光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８００ａは、次のように使用される。流路８０３ａの幅が広い側の端部に設けられた導入口（図示せず）から、定量の溶液が流路８０３ａに導入される。溶液には、視認性を向上させるために色素が混入されていることが好ましい。溶液は流路８０３ａを一方から他方に向って流れる。ビーズ８０６は溶液に押し流され、流路８０３ａの幅がビーズ８０６の直径と同じになる位置で停止する。
溶液が、ビーズ８０６の表面を形成しているヒドロゲルが感受性を有する特定の成分を含んでいると、そのヒドロゲルは膨張し、ビーズ８０６のサイズが大きくなる。図２０Ｂは、ビーズ８０６のサイズが大きくなったときの分析チップ８００ａを示している。ビーズ８０６のサイズが大きくなるほど、ビーズ８０６はより流路８０３の幅が広い位置で停止する。特定の成分の量が多いほど、ビーズ８０６はより流路の幅が広い位置で停止する。そのため、ビーズ８０６の停止位置を目盛り８０４で読取ることにより、あるいは着色された溶液の停止位置を目盛り８０４で読取ることにより、溶液中の特定の成分の量が定量的に測定できる。
（実施の第７形態）
図２１Ａを参照すると、本実施の形態における検出チップ８００の上面図が示されている。分析チップ８１０は、基板８１５を具備している。基板８１５には、流路８１１が設けられている。流路８１１の側には、目盛り８１４が設けられている。流路８１１の内部には、ビーズ８１２が入れられている。ビーズ８１２の大きさは、流路８１１の最小幅よりも小さい。
ビーズ８１２は、視認可能な大きさである。ビーズ８１２が蛍光色の着色をされているか、あるいは蛍光物質を用いて形成されている場合、視認性を保ちつつビーズの大きさを若干小さくすることが可能である。蛍光色のビーズ８１２を用いた場合、流路８１１の内部の様子を目視により観察するためには、流路８１１の幅は１０μｍ〜１００μｍ程度、ビーズ８１２はそれよりも若干小さいサイズであればよい。
ビーズ８１２は、鉄、鉛に例示される重い金属の芯を有している。ビーズ８１２の外側は、視認性の良い派手な色のついた樹脂でコーティングされている。ビーズ８１２の形状は、球、回転楕円体、棒状、螺旋状、プロペラ状などである。
流路８１１の内部には、ポリマー溶液８１７が充填されている。ポリマー溶液８１７は、特定の物質の濃度に反応して粘度が変化する。そのようなポリマー溶液８１７として、実施の第５形態における分析チップ８００に使用された化学物質感受性ヒドロゲル（ＣＳＧ）の希薄溶液、あるいは重合度を下げた溶液を用いることが可能である。
流路８１１の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８１１に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
流路８１１の一端の近くには、仮固定部８１３が設けられている。図２１Ｂを参照すると、仮固定部８１３の付近を構成を示す側面から見た断面図が示されている。基板８１５に流路８１１が設けられ、流路８１１は蓋８１６で封止されている。蓋８１６は透明な材質でできている。流路８１１の内部にはビーズ８１２が入れられている。仮固定部８１３には、段差８１７が設けられている。段差８１７は、分析チップ８１０を平らに静置している状態ではビーズ８１２が容易に越えることができない程度に高く、分析チップ８１０を大きく傾けたときにビーズ８１２が容易に越えることができる程度に低く設けられていることが好ましい。
図２１Ｃを参照すると、仮固定部８１３の付近の他の構成を示す側面から見た断面図が示されている。この構成においては、仮固定部８１３には、くぼみ８１８が設けられている。くぼみ８１８は、分析チップ８１０を平らに静置している状態ではビーズ８１２が容易に移動することができない程度に深く、分析チップ８１０を大きく傾けたときにビーズ８１２が容易に越えることができる程度に浅く設けられていることが好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８１０は、次のように使用される。分析チップ８１０は平らな場所に静置される。ビーズ８１２は、仮固定部８１３に仮固定されている。流路８１１の一端に設けられた導入口（図示せず）から溶液が導入される。溶液は、流路８１１を流れる。ポリマー溶液８１７は、溶液に含まれる特定の物質の濃度に応じて、粘度を変化させる。
分析チップ８１０の使用者により、流路８１１の延長方向が鉛直方向となるように分析チップ８１０の姿勢が変えられる。ビーズ８１２は仮固定部８１３を離れ、鉛直方向に落下を開始する。ビーズ８１２の落下速度は、ポリマー溶液８１７の粘度によって変化する。一定時間にビーズ８１２が落下する距離を測定することにより、ポリマー溶液８１７の粘度が定量的に測定される。あるいは、ビーズ８１２が所定の位置にまで到達する時間を測定することにより、ポリマー溶液８１７の粘度が定量的に測定される。測定されたポリマー溶液８１７の粘度から、溶液に含まれる特定の物質の濃度が分かる。
次に、本実施の形態の変形例における分析チップについて説明する。変形例における分析チップは、図２１Ａに示されている分析チップ８１０において、ビーズ８１２が鉄、フェライト磁石に例示される強磁性体で形成された芯を有している。その他の構成は上記の説明と同一である。
こうした分析チップは、所定の磁力を有する磁石と共に使用される。こうした分析チップが使用されるとき、ビーズ８１１は、仮固定部８１３に仮固定されている。流路８１１の一端に設けられた導入口（図示せず）から溶液が導入される。溶液は、流路を流れる。ポリマー溶液８１７は、溶液に含まれる特定の物質の濃度に応じて、粘度を変化させる。
分析チップ８１０の使用者により、流路８１１の仮固定部８１３と反対側の端の延長線上の位置に、所定の磁力を有する磁石が設置される。ビーズ８１２は仮固定部８１３を離れ、磁石が設置された方向に移動を開始する。ビーズ８１２の移動速度は、ポリマー溶液８１７の粘度によって変化する。一定時間にビーズ８１２が移動する距離を測定することにより、ポリマー溶液８１７の粘度が定量的に測定される。あるいは、ビーズ８１２が所定の位置にまで到達する時間を測定することにより、ポリマー溶液８１７の粘度が定量的に測定される。測定されたポリマー溶液８１７の粘度から、溶液に含まれる特定の物質の濃度が分かる。
本実施の形態の他の変形例における分析チップは、反応槽と定量槽とを具備している。反応槽は内部に特定の物質に反応して粘度が変化するポリマー溶液が充填されており、被験物質を導入するための導入口が設けられている。反応槽と定量槽の間には弁を備えた搬送路が設けられており、反応槽の内部に蓄積された溶液を定量槽の内部に搬送することが可能である。定量槽は、図２１Ａに示されている分析チップ８１０の構成に加えて、流路８１１に開口する搬送路の出口が設けられている。
こうした分析チップは、次のように使用される。導入口から被験物質が導入される。ポリマー溶液は、被験物質に含まれる特定の成分の濃度に応じて粘度を変化させる。
ポリマー溶液は、搬送路を通って反応槽から定量槽へ搬送される。定量槽は、ポリマー溶液で満たされる。ポリマー溶液の粘度は、上記した方法により測定される。測定された粘度から、被験物質に含まれる特定の成分の濃度が定量的に測定される。これにより、被験物質に含まれる特定の成分の濃度が目視により定量的に測定される。
（実施の第８形態）
本実施の形態における分析チップ８２０の上面図が図２２Ａに示されている。分析チップ８２０は、基板８２５を具備している。基板８２５には、流路８２１が設けられている。流路８２１には、ポリマー溶液８２７が充填されている。ポリマー溶液８２７は、実施の第７形態におけるポリマー溶液８１７と同じものである。流路８２１の側には、目盛り８２４が設けられている。基板８２５にはさらに、電解液導入口８２６が設けられている。
流路８２１の内部には、ビーズ８２２が入れられている。ビーズ８２２の大きさは、流路８２１の最小幅よりも小さい。ビーズ８２２は、樹脂などの軽い物質で形成され、表面はバッファーのｐＨで帯電する材質で形成されている。
流路８２１の一端の近くには、仮固定部８２３が設けられている。仮固定部８２３の構成は、実施の第７形態における分析チップ８１０の仮固定部８１３と同じである。
流路８２１の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８２１に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
図２２Ｂは、分析チップ８２０を側面から見た断面図である。基板８２５には、第１金属箔８２７、ナイロンメッシュ８２８及び第２金属箔８２９が積層化されている。第１金属箔８２７と第２金属箔８２９とは種類の異なる金属である。例えば第１金属箔は銅であり、第２金属箔は亜鉛である。ナイロンメッシュ８２８の一部は、電界液導入口８２６に露出している。
このような構成の分析チップ８２０は、プラスチックチップを２層構造とし、下層のプラスチックチップに設けられた空所に第１金属箔８２７、ナイロンメッシュ８２８及び第２金属箔８２９を積層し、その上に上層のプラスチックチップを貼り合わせることにより製造することができる。
流路８２１の両端には白金により形成された電極８３０が設けられている。両端の電極８３０の各々は、第１金属箔８２７と第２金属箔８２９とに接続されている。
こうした分析チップ８２０は、次のように使用される。初期状態において、ビーズ８２２は、仮固定部８２３に仮固定されている。流路８２１の一端に設けられた導入口（図示せず）から溶液が導入される。溶液は、流路８２１を流れる。ポリマー溶液８２７は、溶液に含まれる特定の物質の濃度に応じて、粘度を変化させる。
分析チップ８２０の使用者により、電解液導入口８２６に電解液が導入される。電解液は、毛細管現象などによりナイロンメッシュ８２８に沿って展開される。第１金属箔８２７、電解液を含んだナイロンメッシュ８２８及び第２金属箔８２８により、ボルタ型の電池が構成され、流路８３０の両端の電極８３０の間に電位差が発生する。
発生した電位差により、ビーズ８２２は流路８２１の中を移動する。ビーズ８２２の移動速度は、ポリマー溶液８２７の粘度によって変化する。一定時間にビーズ８２２が移動する距離を測定することにより、ポリマー溶液８２７の粘度が定量的に測定される。あるいは、ビーズ８２２が所定の位置にまで到達する時間を測定することにより、ポリマー溶液８２７の粘度が定量的に測定される。測定されたポリマー溶液８２７の粘度から、溶液に含まれる特定の物質の濃度が分かる。
第１金属箔８２７が銅で第２金属箔８２９が亜鉛である場合、起電力は約０．７ボルトである。軽いプラスチックで形成されたビーズ８２２を駆動するためには、両端の電極８３０の間に７ボルト程度の電位差があることが好ましい。ボルタ型の電池を１０段直列につなぐことにより、７ボルト程度の電圧を得ることが可能になる。図２３を参照すると、ボルタ型の電池を直列に配線する構成が示されている。第１金属箔８２７、ナイロンメッシュ８２８及び第２金属箔８２９が積層されたボルタ型電池が１０個設けられ、絶縁層（図示せず）を介して互いに側面が隣り合うように並置される。隣り合うボルタ型電池は、第１金属箔８２７と第２金属箔８２９の積層の順序が逆になっている。一つのボルタ型電池の第１金属箔８２７と、それに隣接するボルタ型電池の第２金属箔８２９とは、導電部材８３０で電気的に接続されている。このような配線により直列接続されたボルタ型電池が基板８２５の内部に形成されることにより、両端の電極８３０の間に７ボルト程度の電位差を得ることができる。
本実施の形態の変形例として、多数の交換基を持つポリマービーズを使用する分析チップが可能である。この変形例における分析チップは、図２２Ａ及び図２２Ｂに示される分析チップ８２０において、特定の物質に反応して粘度の変化するポリマー溶液８２７を必ずしも必要としない。さらに、図２２Ａ及び図２２Ｂに示されるビーズ８２２は、イオン交換樹脂のように酸性もしくは塩基性の残基を多数持つポリマーによって形成されている。こうしたビーズ８２２は、溶液のｐＨに応じて残基の一部が電離し、残りは電離しない状態になるため、表面電荷が溶液のｐＨに応じて変化する。その他の構成は、図２２Ａ及び図２２Ｂに示される分析チップ８２０と同じである。
図２４を参照すると、溶液のｐＨの変化に応じたビーズ８２２の表面電荷の変化が示されている。ビーズ８２２が多数の弱塩基性置換基を持つポリマーで形成されている場合、ｐＨが高い溶液中ではビーズ８２２は小さい正の表面電荷を持つ。ｐＨが低い溶液中ではビーズ８２２はより大きい正の表面電荷を持つ。ビーズ８２２が多数の弱酸性置換基を持つポリマーで形成されている場合、ｐＨが高い溶液中ではビーズ８２２は大きい負の表面電荷を持つ。ｐＨが低い溶液中ではビーズ８２２はより小さい負の表面電荷を持つ。
そのため、ビーズ８２２は、適切なイオン交換性のポリマーを選ぶことで、あるｐＨ範囲内でｐＨに応じた表面電荷となる。そこで流路８２１の両端の電極８３０の間に電位差が加えられると、ビーズ８２２はその表面電荷に比例する力を受けるため、表面電荷に応じてビーズ８２２の移動速度は変化する。このビーズ８２２の移動速度の変化を検出することにより、ｐＨの変化が測定され、検出対象となる成分の量に関する定量的な情報が目視により得られる。
（実施の第９形態）
実施の第９形態における分析チップは、十分な試薬があっても試料の濃度が不十分であると反応が起こらなくなるような種類の反応を利用して実現される。例えば、所定量の抗原をコートした酵素免疫測定（ＥＬＩＳＡ）の反応槽をアレー状に複数並べ、各々に抗体の希釈倍率が異なる試料を導入すると、希釈倍率が一定以上大きい試料に対しては着色反応がまったく見られなくなる。そのため、反応槽アレーを試料の希釈倍率の順に並べておき、反応槽アレーのどこで着色の有無が変化しているかを見ることにより、試料中の抗体の濃度を定量的に検出することが可能である。
同様に、血清中の酵素（例えば、ＡＳＴ）の濃度を計測する場合、ＡＳＴがあると発色する試薬を同じ量だけ入れた反応槽をアレー状に複数並べておく。各々の反応槽に、希釈倍率の異なる血清を導入すると、希釈倍率が一定以上の血清が導入された反応槽には発色が見られない。
こうした原理を利用することにより、目視によって試料の濃度を定量的に計測することが可能な分析チップを実現することができる。図２５Ａを参照すると、そうした分析チップ８４０の構成が示されている。分析チップ８４０は、基板８４１を備えている。基板８４１には、複数の反応ユニット８４２がアレー状に配列されている。基板８４１には、反応ユニット８４２の各々に対応して、希釈倍率８４３が書き込まれている。
図２５Ｂを参照すると、反応ユニット８４２の構成が示されている。反応ユニット８４２は、基板８４１に設けられた試料導入路８５１を有している。反応ユニット８４２はさらに、基板８４１に設けられた試薬導入路８５３を有している。試料導入路８５１の一端は、試薬導入路８５３に開口している。
反応ユニット８４２はさらに、基板８４１に設けられた試薬導入口８５２と反応槽８５４とを有している。反応槽８５４には空気穴８５７が設けられている。試薬導入路８５３の一端は試薬導入口８５２に開口している。試薬導入路８５３の他端は反応槽８５４に開口している。
図２５Ｂにおいて、点線で囲った部分Ｃの詳細な構成が図２５Ｃに示されている。試料導入路８５１の途中には、逆流防止弁８５５が設けられている。逆流防止弁８５５の内部には、吸水することにより体積が増大する吸水性ポリマービーズが設置されている。
試薬導入路８５３の中には、試料導入路８５１と交わる付近に、試料保持部８５６が設けられている。試料保持部８５６には、多数の細いピラーが形成されているか、あるいは多数の細い溝が形成されている。試料保持部８５６は、表面が親水性である。試料保持部８５６は、試料導入路８５１の延長する方向に沿って長さＬを有する。試料保持部８５６は、毛細管効果によって、長さＬに比例する量の溶液を保持し、試料保持部８５６の外部にその溶液がしみ出すのを抑制する。
再び図２５Ａを参照して、分析チップ８４０が有する複数の反応ユニット８４２の各々は、試料保持部８５６の長さＬが異なる。図の最も右側の反応ユニット８４２の長さＬに比べて右から２番目の反応ユニット８４２の長さＬは１０倍である。図の右から２番目の反応ユニット８４２の長さＬに比べて右から３番目の反応ユニット８４３の長さＬは１０倍であり、以下同様である。
試薬導入路８５３の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。試薬導入路８５３に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８４０は、次のように使用される。分析チップ８４０が備える各々の反応ユニット８４２に対して、試料導入路８５１から試料である溶液が導入される。導入は、試料導入路８５１あるいは試料保持部８５６による毛細管引力を用いて行われる。試料保持部８５６が所定量の試料を含んだ時点で、毛細管引力による導入は自動的に停止される。導入された試料は、試料保持部８５６に保持される。
保持される試料の量は、試料保持部８５６の長さＬに比例している。そのため、図２５Ａに示される複数の反応ユニット８４２は、左側のものほどより多くの試料を試料保持部８５６に保持している。
試料が導入されると、逆流防止弁８５５に充填されている吸水性ポリマービーズが膨潤することにより、試料導入路８５１が閉鎖される。それにより、これ以後のプロセスにおいて、試薬導入路３から試料導入路１へ溶液が流入することが防止される。
試薬導入口８５２から試薬溶液が強制的に導入される。試薬溶液に押された試薬導入路８５３の内部の空気は、空気穴８５７から押し出される。試薬溶液は、試料保持部８５６に保持されている試料を押し流し出しながら試薬導入路３の中を反応槽８５４の方へ流入する。空気穴８５７のサイズは小さいため、試料を含んだ試薬溶液が空気穴８５７を塞ぐと、それ以上の試薬溶液を試薬導入路８５３に導入することは困難となる。
反応槽８５４の内部には試薬溶液と試料との混合溶液が溜まる。複数の反応ユニット８４２の各々の試料保持部８５６の長さＬが異なることにより、反応槽８５４における試料の希釈倍率は各々の反応ユニット８４２で異なる。分析チップ８２０には各々の反応ユニット８４２に対応する位置にその希釈倍率８４３が書き込まれている。希釈倍率８４３は例えば、左端の反応ユニット８４２から順に１０２倍、１０３倍、１０４倍、１０５倍、１０６倍である。
試薬は、試料に含まれる特定の成分に反応して発色反応を生じる。その発色反応は、一定時間ののちに終了する。反応が終了した時点で分析チップ８４０において、希釈倍率の低い反応ユニット８４２の反応槽８５４は発色しており、希釈倍率の高い反応ユニット８４２の反応槽８５４は発色していないことが目視される。例えば、希釈倍率が１０３以上の反応ユニット８４２の反応槽８５４は発色しており、希釈倍率が１０４以上の反応ユニット８４２の反応槽８５４は発色していないことが目視される。分析チップ８４０にアレー状に配列された反応ユニット８４２のうちのどの位置の反応ユニット８４２まで発色しているかを目視することによって、試料の濃度が定量的に分かる。
こうした分析チップ８４０は、感染症に対する抗体価のように、１００倍、１０００倍、１００００倍など、飛び飛びの値で表される場合に好適に用いられる。
（実施の第１０形態）
実施の第１０形態における分析チップは、溶液に色素を混入することなしに、流路内における溶液の有無を目視で容易に確認できるように構成されている。
図２６Ａには、分析チップの断面図が示されている。分析チップ８６０は、基板８６１を備えている。基板８６１は、ガラスに例示される透明な材質で形成されている。基板８６１には、流路８６２が設けられている。基板８６１の底面は銀紙８６４によって覆われている。基板８６１の上面は蓋８６３によって覆われている。蓋８６３は透明な材質でできている。
流路８６２の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８６２に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
図２６Ａを参照すると、流路８６２の底面と側面とがなす隅角部と、他の側面の上端点とを結んで、斜めに補助線が描かれている。この補助線と基板８６１の表面に垂直な線とは角θ２をなしている。
こうした構成を備えた分析チップは、次のように使用される。
図２６Ａを参照すると、分析チップ８６０の使用者が流路８６２を見る視線と、基板８６１の表面に垂直な線とがなす角度がθで表されている。０＜θ＜θ０（θ０は分析チップの形状及び材質により決まる値、今の場合θ０≒θ２）のとき、使用者には流路８６２の底面を通して銀紙８６４が見えるため、流路８６２が明るく見える。一方、θ＞θ０のとき、使用者には流路８６２の壁面を通して遠方の基板８６１の底面、あるいは分析チップ８６０の側面が見えるため、流路８６２が暗く見える。なぜなら、基板８６１は屈折率が空気あるいは水よりも高いために、流路８６２の側面から基板８６１の内部に延長する光路は、壁面への入射角よりも小さい角度、すなわち基板８６１の底面に平行に近い角度に伸びるためである。
図２６Ｂを参照すると、流路８６２が溶液に満たされているときの分析チップ８６０が示されている。分析チップ８６０の使用者が流路８６２を見る視線と、基板８６１の表面に垂直な線とがなす角度がθで表されている。０＜θ＜θ１のとき、使用者には流路８６２の底面を通して銀紙８６４が見えるため、流路８６２が明るく見える。溶液の屈折率は、水（屈折率１．３３３）に例示されるように空気よりも大きいことにより、θ１＞θ０である。すなわち、流路８６２が溶液で満たされている場合は、流路８６２が空気で満たされている場合と比較して、流路８６２の底面を通して銀紙８６４が見える角度範囲が広い。
図２６Ｃを参照すると、流路８６２の一部分が溶液で満たされ、他の部分には溶液がないときの分析チップ８６０の上面図が示されている。使用者がθ０＜θ＜θ１を満たす角度θから流路８６２を見るとき、溶液が満たされている部分８６５は流路８６２の底面を通して銀紙が見えるため明るく見え、溶液がない部分８６６はより暗く見える。明るい部分と暗い部分との境目を目盛り８６７により読取ることで、溶液が流路８６２のどの部分まで満たされているかを目視することができる。
目視がより容易にできるためには、θ０とθ１との差がより大きいことが好ましい。従って、流路８６２の形状は、以下に示す方法によって、θ０とθ１との差がより大きくなるように形成されていることが好ましい。
空気の屈折率をｎ１、流路内の溶液の屈折率をｎ２とするとき、次式で表されるスネルの法則が成り立つ。
したがって、θ０（≒θ２）とθ１との差Δθは次式で表される。
Δθは、次式が成り立つとき最大値を取る。
Δθは、流路の溶液が入っている部分が明るく見え、溶液が入っていない部分が暗く見える角度の幅を示す。したがって、溶液の視認性を良くするためには、Δθがより大きくなるようにθ２が決められることが好ましい。特に、特定の溶液を分析対象とする分析チップにおいては、その溶液の屈折率ｎ２を用いて、Δθがより大きくなるようにθ２が決められることが好ましい。
例として、流路内の溶液が水（屈折率１．３３３）であるとき、ｎ１＝１、ｎ２＝１．３３３を代入すると、θ２＝４８．６度のときΔθは最大値４１．４度となる。従って、流路の断面において、底面の隅と反対側の壁面の上端とを結ぶ線が垂線となす角度が４８．６度である矩形流路を設ければ、最も視認性よく、流路内の水（または屈折率が水に近い溶液）の有無が広い角度から視認できる。
このような分析チップによれば、溶液に視認を容易にするための色素を混入しなくても、流路に溶液が存在するか否か、あるいは溶液が流路のどの位置まで存在するのかを容易に視認することが可能である。このような分析チップ８６０によれば、反応液中に色素を混在させることが好ましくない場合でも、反応後の溶液に色素を混合する手間をかけることなく、溶液を視認することが容易にできる。
次に、本実施の形態の変形例について説明する。変形例における分析チップは、図２６Ａに示される分析チップ８６０の構成において、必ずしも銀紙８６４を必要としない。さらに、流路８６２の壁面が、屈折率が水と同程度か、それよりも小さい材料により形成されている。
こうした構成の分析チップは、次のように使用される。流路８６２が水よりも低い屈折率の材料で形成されている場合には、流路８６２に水溶液が満たされると、水が光ファイバーのコア、流路がクラッドに相当する屈折率の関係となり、流路８６２を観察する方向によっては流路の表面と水溶液との界面で全反射が起こる。そのため、水溶液のある流路部分が、無い部分に比べて明るく見える。
光が入射する側の材料の屈折率ｎ１が、出射側の材料の屈折率ｎ２よりも高い場合、出射側の屈折角θ２は、次式で表されるスネルの法則により、θ１が一定の角度よりも大きい場合には、９０度を超える。
このような範囲のθ１においては、全反射が起こるため、流路８６２は明るく見える。
流路８６２の周囲が水と同等の屈折率の材料により形成されている場合には、溶液に屈折率上昇剤を混ぜることにより、上記と同じ効果が得られる。そのような屈折率上昇剤として、しょ糖、カルボキシセルロース、ポリビニルアルコールが例示される。
流路８７３を形成するために用いられる、屈折率が水と同程度か、それよりも小さい材料として、テフロン系樹脂が例示される。テフロン系樹脂は、光ファイバーのクラッドの材料として使われている。クラッドと、より屈折率が高いファイバーの中心部分（コア）との屈折率の差が大きいと、光損失が少なくなり好ましい。そのため、より屈折率の低いテフロン系樹脂の開発が進められている。現在、屈折率が１．３８程度のものが開発されており、将来さらに低屈折率のものが開発される可能性が高い。
こうした分析チップによれば、反応液中に色素を混在させることが好ましくない場合でも、反応後の溶液に色素を混合する手間をかけることなく、溶液を視認することが容易にできる。
（実施の第１１形態）
実施の第１１形態における分析チップを側面から見た断面図が図２７Ａに示されている。分析チップ８７０は、基板８７１を備えている。基板８７１には流路８７３が設けられている。流路８７３は、基板８７１に垂直な方向の高さが、可視光線の波長の数波長分（１０−６ｍのオーダー）である。流路８７３は透明な蓋８７２によって覆われている。流路８７３は、基板８７１に垂直な方向の高さが、流路８７３の延長方向に連続的に変化している。こうした流路８７３の高さの変化は、例えば蓋８７２を基板８７１に対して設置する際に、適当な厚み（数ミクロン）のスペーサを蓋８７２の一端に設置することにより実現される。
流路８７３の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８７３に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８７０は、次のように使用される。
使用者が流路８７３を蓋８７２の上から見ると、流路の底面と、流路の上部を覆う蓋８７２との間に挟まれた空間で光が干渉を起こす。そのため、図２７Ｂに示されるように、使用者には干渉縞８７４が見える。例えば、流路の底面と流路の上部を覆う蓋８７２との間で光が強めあう部分８７４では明縞が生じ、光が弱めあう部分８７５では暗縞が生じる。
流路８７３の高さが流路８７３の延長方向に変化していることにより、干渉縞８７４が見える位置は、流路８７３に満たされている物質の屈折率に応じて変化する。例えば、より屈折率が高い溶液が流路８７３に満たされると、光の波長がわずかに短くなるため、干渉縞８７４の位置は、より流路８７３の高さが低い方、すなわち図の左方向に移動する。逆に、より屈折率が低い溶液が流路８７３に満たされると、光の波長がわずかに長くなるため、干渉縞８７４の位置は、より流路８７３の高さが高い方、すなわち図の右方向に移動する。
そのため、干渉縞８７４の位置を目盛り８７６によって読取ることにより、流路８７３に満たされている溶液の屈折率を目視により知ることができる。
このような分析チップ８７０によれば、生体高分子を含む溶液の濃度を目視により測定することが可能になる。生体高分子などを含む溶液は、濃度が高いほど屈折率が大きく、そのため、干渉縞８７４の位置から溶液の濃度を知ることが可能だからである。
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図２３】
【図２４】
【技術分野】
本発明は、特定の物質を検出すること、またはその物質の濃度を測定することが可能な分析チップおよび分析装置に関する。
【背景技術】
近年、タンパク質や核酸などの分析機能をチップ上に備えた分析チップの研究開発が活発に行われている（日経バイオビジネス ２００２年２月号 ２５−２７頁）。これらの分析用チップには、微細加工技術を用いて微細な分析用流路等が設けられており、極めて少量の試料を当該チップに載せ、専用の自動分析機器により迅速に分析結果を得ることができるようになっている。
従来の分析チップを用いた分析においては、試料を載せた当該分析チップを、検出機能・分析機能を有する大型の外部機器を備えた施設内へ搬送し、それらの外部機器を用いて当該分析チップを分析することにより、試料の分析結果が得られる。たとえば、特許文献１に記載の技術においては、マイクロチップと熱レンズ顕微鏡等などの外部機器とを併用することにより分析結果が得られる。
分析・検査には様々な種類の項目が存在する。分析チップは、それらの項目毎に作製されている。これらの分析チップは、分析・検査の項目毎に異なる外部機器をもちいることにより分析結果が得られる。
特開２００１−４６２８号公報は、免疫分析装置に関する発明を開示している。その発明による免疫分析装置は、反応固相としての直径１ｍｍ以下の固体微粒子とともに、この固体微粒子の径よりも大きい縦断面積を有するマイクロチャンネル反応槽部と、固体微粒子の径よりも小さい縦断面積を有するマイクロチャンネル分離部と、抗原および標識抗体を別々に反応槽部へと導く導入部もしくはマイクロチャンネル流入部とを有しているマイクロチップとを備えていることを特徴としている。
特開平１−２５０８０９号公報は、電子部品を搭載する又は電子部品が搭載されたプリント配線板の反り量測定用装置において、再現性の良い測定を簡単に行うことを可能にすることを目的とする装置を開示している。
特開昭５７−０８４４０２号公報は、被覆をもつ光ファイバの被覆除去と切断を同一の工具で行うことを可能にする光ファイバ心線端末形成器を開示している。
特開昭６２−１００６４１号公報は、細胞の性質、構造等を解析するフローサイトメータにおいて、サンプル液中の検体粒子濃度に左右されることなく、効率良く高精度の粒子解析を行うために、サンプル液の流径を測定する手段を備えた粒子解析装置を開示している。
特開２００２−１１６１４５号公報は、被検溶液中の特定成分の濃度を計測する際に、試薬溶液の光学特性を計測することにより、濃度計測の精度を確保する溶液濃度計測方法を開示している。
特開平０９−１２１８３８号公報は、食品の衛生検査や生化学検査で対象となる微生物を、シャーレ内の培地に適当な時間培養し、培養前より少なくとも数倍以上の大きさに成長したコロニーの数を自動的に計測する装置が知られている。そうした装置においてさらに、シャーレ全体を計測できる位置に配置されたＣＣＤカメラと、レンズと、レンズの位置を変化させる駆動装置とを備え、シャーレ全体の計測と、シャーレの一部分を拡大した計測を可能とする装置を開示している。
特開平０４−１３６７４２号公報は、高速で流れる細胞浮遊液体に半導体レーザーのレーザー光を照射し、その散乱光・蛍光による光電信号を検出し、細胞の性質・構造を解明するフローサイトメータにおいて、照射されるレーザー光を安定化させたことを特徴とする粒子解析装置を開示している。
特開昭６３−２４１４５１号公報は、散乱光測光系と照射ビームの形状、位置等をモニターする観察光学系とを光分割する粒子解析装置を開示している。
【発明の開示】
本発明の目的は、他に検出機能あるいは分析機能を有する機器を必要とせずに目視により分析結果を知ることが可能な分析チップを提供することである。
本発明の他の目的は、より短い時間で分析結果を得ることを可能にする分析チップを提供することである。
こうした分析チップによれば、診断の基となるデータなどの測定結果が迅速に入手できるため、臨床の現場において効果的に用いられる。さらに、こうした分析チップによれば、専門の施設に行かなくても個人が容易に分析結果を知ることができる。
本発明によれば、流路が設けられた基板と、流路の一部に設けられ、流路に特定の物質が流れたとき外観の変化を起こす検出部と、検出部を覆うレンズとを具備する分析チップが提供される。外観の変化とは、例えば特定の物質が検出部で起こす化学変化による発色、発光、変色、脱色または消光である。
本発明の分析チップは、検出部の外観の変化を拡大するためのレンズを備えていることから、検出部における外観の変化の視認性が向上する。したがって、検出部が微少であっても発色、発光、変色、脱色または消光などの外観の変化を正確に視認することができるため、分析チップ全体を縮小化することが可能となる。またその場合、分析に必要な試料の量も少量化することが可能となる。
さらに、上記特定成分の濃度と、上記発光または色彩との関係をあらかじめ把握しておくことにより、試料中に含まれる特定成分の濃度を知ることも可能となる。
なお、本発明におけるレンズとは、微小なマイクロレンズであって、像を拡大することのできるものをいう。フレネル型レンズなどもマイクロレンズに含まれる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、レンズと一体成形され、流路を覆う被覆部材を具備する分析チップが提供される。
こうした分析チップによれば、製造工程において、被覆部材とマイクロレンズとを接合する工程が省略される。また、接着剤、融着あるいは超音波による圧着による接合の場合、被覆部材やマイクロレンズの屈折率が接合面において変化する可能性があり、上記流路内の視認性が低下することも考えられるが、本発明の分析チップにおいてはそのような懸念が少ない。
また本発明によれば、検出部に光を照射する第一の照明部材とを具備する分析チップが提供される。
照明部材によって検出部に光が照射されることにより、検出部の視認性が向上する。したがって、目視により正確な分析結果を求めることが可能となる。さらに、検出・分析用機器が必要とされないため、場所によらずに分析を実施し、迅速に分析結果を得ることが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて第一の照明部材は検出部に紫外線を照射する。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて基板は可視光を透過する材料で形成され、第一の照明部材は、光を基板の側面から照射する。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて第一の照明部材は、流路の底面の側から光を照射する。
こうした分析チップにおいては、上記流路の底が上記第一の照明部材により当該分析チップの下面方向から照らされる。そのため、上記検出領域の視認性が向上し、正確な分析結果を求めることが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、第一の照明部材は、光導波路である。
本発明の分析チップに設けられた光導波路に光が供給されると、当該光導波路から滲み出す間接光により上記検出部が照明される。したがって、分析チップ全体を直接光により照明する場合と比較して、上記検出部の像をコントラストの高い状態で得ることができる。よって、上記検出部の視認性が向上し、正確な分析結果を求めることが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、検出部は、特定成分と反応することにより外観が変化する試薬を含む。外観の変化とは、例えば発色、発光、変色、脱色または消光である。
本発明の分析チップは上記のような試薬を備えているため、正確かつ迅速な分析を実現することが可能となる。
試薬は、検出部において均一に分布している。
こうした分析チップにおいては、上記検出部における発色、発光、変色、脱色または消光した領域の距離あるいは面積を計測することにより、上記試料中に含まれている上記特定成分を定量することができる。このとき、定量結果は連続量として得られるため、上記試料中の上記特定成分の濃度を正確に求めることが可能となる。
本発明によれば、検出部に沿ってスケールが設けられている。
こうした分析チップによれば、上記スケールを用いることにより上記検出部における反応領域を簡便かつ迅速に測定できるため、瞬時に上記試料中の上記特定成分の濃度を求めることが可能となる。
本発明によれば、上記の分析チップにおける試薬は、酵素、抗体、抗原および蛍光物質からなる群から選択される１種以上を含む。
本発明の分析チップは、上記のような試薬を有しているため、上記特定成分のみを選択性よく、かつ効率的に検出することが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップと、分析チップの側面から検出部に光を照射する第二の照明部材を具備する分析装置が提供される。
こうした分析装置によれば、上記流路が上記第二の照明部材により照明されるため、上記検出部の視認性が向上する。したがって、より正確に分析結果を求めることが可能となる。
また本発明によれば、第二の照明部材が検出部に照射する光は、紫外線である。
また本発明によれば、第二の照明部材は、検出部に光を集める集光レンズを含んでいる。
本発明の分析装置は、太陽光や電灯など、随時利用可能な照明による光を上記集光レンズにより集光して利用する。このため、大がかりな装置を必要とせず、上記発色、変色、脱色反応の視認性を簡単に向上させることができる。
また本発明によれば、第二の照明部材は、発光部材である。特に、電球、ＬＥＤまたはブラックライトのいずれかである。
本発明の分析装置によれば、たとえば電球やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）など通常の発光部材による補助照明により、極めて光量の少ない環境であっても分析を実行し、その結果を得ることが可能となる。
また本発明によれば、試料の通る流路が設けられた基板と、流路に試料を導入するための導入口と、流路の導入口より下流側に設けられ、特定の成分と特異的に結合する標識物質の配置された反応部と、流路の反応部より下流側に設けられ、特定の成分と結合した標識物質を捕捉する捕捉部と、を備えることを特徴とする分析チップが提供される。この分析チップによれば、特定成分と結合した標識物質が捕捉部に捕捉されたことを確認することにより簡潔に特定成分を検出することが可能となる。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、流路のうち捕捉部が設けられた領域の流路の幅が、当該流路の進行方向へ向かって次第に狭くなっていることを特徴とする分析チップが提供される。
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、捕捉部における標識物質の密度が、流路の下流側へ向かうにつれて高くなっていることを特徴とする分析チップが提供される。これらの分析チップによれば、上記特定成分の検出に加え、定量分析をすることも可能となる。
また本発明によれば、下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、流路の壁面に沿って配置され、特定の物質を吸収すると膨張することにより特定の物質の量に応じて異なる位置において流路を閉鎖するヒドロゲル層とを具備する分析チップが提供される。
また本発明によれば、下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、所定の初期閉鎖位置において流路を閉鎖し、特定の物質を吸収すると収縮することにより流路を閉鎖する位置が初期閉鎖位置よりも下流側に移動するヒドロゲル層とを具備する分析チップが提供される。
また本発明によれば、下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、流路の中に配置され、特定の成分を吸収すると体積が変化するヒドロゲルによって表面が形成されたビーズとを具備する分析チップが提供される。流路に液体が流されるとき、ビーズは液体に押し流され、体積に応じて流路の異なる位置で停止する。
また本発明によれば、流路が設けられた基板と、流路の内部に配置され、特定の物質と反応して粘度が変化するポリマー溶液と、流路の内部に配置されたターゲットビーズと、流路の内部の所定の位置に設けられ、所定の大きさよりも小さい力がターゲットビーズにかけられたときにターゲットビーズを所定の位置に保持する仮保持部とを具備する分析チップが提供される。
こうした分析チップにおいて、ターゲットビーズは、強磁性体であることがある。こうした分析チップに、一定の磁力を有する磁石を近づけると、ターゲットビーズはポリマー溶液の粘度に応じて異なる速度で流路を移動する。その移動速度を測定することにより、特定の物質の量を定量的に測定することが可能である。
こうした分析チップはさらに、流路の端部に設けられた一対の電極と、一対の電極の間に電位差を発生させる電池とを具備し、ターゲットビーズは、所定のｐＨの溶液中で表面が帯電する材質で形成されていることがある。こうした分析チップによれば、一対の電極の間に電位差を発生させることにより、ターゲットビーズはポリマー溶液の粘度に応じて異なる速度で流路を移動する。その移動速度を測定することにより、特定の物質の量を定量的に測定することが可能である。
また本発明によれば、流路が設けられた基板と、流路に設けられ、毛細管引力により溶液を備える溶液保持部と、毛細管引力により溶液保持部に溶液を導入する導入路と、流路の一部に設けられ、流路に特定の物質が流れたとき外観の変化を起こす検出部とを具備する分析チップが提供される。
こうした分析チップによれば、溶液の量を測定するための他の器具を用いることなく、検査対象の試料を決まった量だけ分析チップ内に保持することが可能である。
また本発明によれば、第１流路と第２流路とが設けられた基板と、第１流路に設けられた第１溶液保持部と、第２流路に設けられた第２溶液保持部とを具備する分析チップが提供される。こうした分析チップにおいて、第１溶液保持部は毛細管引力により第１所定量の溶液を保持する。第２溶液保持部は毛細管引力により第１所定量と異なる第２所定量の溶液を保持する。基板には、第１所定量と第２所定量とに対応する数値が表示されていることが好ましい。
また本発明によれば、流路が基板の表面側に設けられた矩形の溝であり、基板の底面に沿って配置され、可視光を反射する反射板を具備する分析チップが提供される。こうした分析チップによれば、基板の屈折率と、流路の内部に満たされている物質の屈折率の違いにより、適当な角度から見た場合、溶液が入っている箇所が銀紙の反射光により明るく、他の部分が暗く見える。こうした分析チップは、溶液が入っている部分を目視により測定することが容易である。
また本発明の分析チップにおいて、流路の壁面は、屈折率が水の屈折率以下の材料によって覆われている。こうした分析チップによれば、流路に満たされる溶液が光ファイバーのコア、流路がクラッドに相当する屈折率の関係となり、流路を観察する方向によっては流路の表面と水溶液との界面で全反射が起こる。そのため、水溶液のある流路部分が、無い部分に比べて明るく見える。こうした分析チップは、溶液が入っている部分を目視により測定することが容易である。
また本発明による分析チップは、流路が設けられた基板と、流路を覆う透明な蓋とを具備している。流路の底面と蓋との距離は流路の延長方向に連続的に変化している。底面と蓋との間の光の反射により、蓋の外側に、流路に満たされる物質の屈折率に応じて位置が異なる干渉縞が表示される。その干渉縞を観察することにより、流路を満たしている物質の屈折率に関する情報が目視によって容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａないし図１Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図２Ａないし図２Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図３Ａないし図３Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図４Ａないし図４Ｃは、本発明の分析チップの試薬層付近を拡大した図である。
図５Ａないし図５Ｂは、本発明の分析チップに光を照射した場合について説明するための図である。
図６は、本発明の分析チップの側方に集光レンズを配置した場合について説明するための図である。
図７Ａないし図７Ｂは、本発明の分析チップの側方に光源を配置した場合について説明するための図である。
図８Ａないし図８Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図９Ａないし図９Ｃは、本発明の分析チップを表す図である。
図１０Ａないし図１０Ｂは、乾燥試薬ビーズを流路に充填する方法について説明するための図である。
図１１は、本発明の分析チップを表す図である。
図１２は、図１１の分離領域を説明するための図である。
図１３Ａないし図１３Ｂは、本発明の分析チップを表す図である。
図１４Ａないし図１４Ｂは、本発明の分析チップを用いた検出法について説明するための図である。
図１５は、本発明の分析チップを表す図である。
図１６は、ラテックスビーズが検出部内壁に捕捉される原理について説明するための図である。
図１７Ａないし図１７Ｂは、本発明の分析チップを用いた定量法について説明するための図である。
図１８Ａないし図１８Ｂは、本発明の分析チップを用いた定量法について説明するための図である。
図１９Ａないし図１９Ｂは、本発明による分析チップを表す図である。
図２０Ａないし図２０Ｂは、本発明による分析チップを表す図である。
図２１Ａないし図２１Ｃは、本発明による分析チップを表す図である。
図２２Ａないし図２２Ｂは、本発明による分析チップを表す図である。
図２３は、本発明に用いる電池の配線を示す。
図２４は、置換基の種類、ｐＨ及び帯電する電荷の関係を示す。
図２５Ａないし図２５Ｃは、本発明による分析チップを示す。
図２６Ａないし図２６Ｃは、本発明による分析チップを示す。
図２７Ａないし図２７Ｂは、本発明による分析チップを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（実施の第１形態）
図１Ａは、本実施形態にかかる分析チップ１００の上面図である。また、図１Ｂおよび図１Ｃは、それぞれ図１Ａ中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。
分析チップ１００は、流路１０２が設けられた基板１０１上に、透明な被覆１０６が設けられており、被覆１０６の上にはさらにマイクロレンズ１０３が設けられている。また、被覆１０６には、分析対象の試料を流路１０２に導入するための試料導入口１０４と、分析試料を導入したときに流路１０２内の空気を排気できるようにするための排気口１０５が設けられている。
次に、分析チップ１００の使用方法について説明する。分析対象の試料は、試料導入口１０４から注入し、毛細管効果あるいはポンプを用いた圧入などにより流路１０２に展開させる。流路１０２には、分析対象の試料中に含まれる特定成分と相互作用することにより発色、発光、変色、脱色または消光する物質ないし試薬が設けられる。こうすることにより、流路１０２において当該特定成分を検出することができる。また、後述するように、当該試料に含まれる特定成分の濃度を知ることが可能となる。
分析チップ１００にマイクロレンズ１０３が設けられていることにより、流路１０２内の様子が拡大して観察される。したがって、流路１０２中における発色、発光、変色、脱色または消光をより詳細に視認することが可能である。さらに、流路１０２が極めて細い場合でも当該発色、発光、変色、脱色または消光を視認することができる。マイクロレンズ１０３を通して目視により流路１０２内の様子を観察するためには、流路１０２の幅は１０μｍ〜１００μｍ程度あればよい。このように、流路１０２が細くても足りるため、分析チップ１００による分析では、分析に供する試料を少量化することができる。また、流路を複数とすることもでき、この場合、流路が細いことから多数の流路を集積することが可能である。したがって、１つの分析チップで多数の項目にかかる分析を同時に実施することが可能となる。尚、マイクロレンズ１０３が用いられない場合、目視により流路１０２内の様子を観察するためには、流路１０２の幅は５０μｍ〜１ｍｍ程度あることが好ましい。
ここで、被覆１０６としては、上記のように全体が透明なものを用いてもよいが、基板１０１に接合したときに流路１０２の上方に位置する領域のみを透明としたものを採用してもよい。この場合、流路１０２以外の部分からの迷光が遮断されることから、流路１０２内の視認性が向上する。
分析チップ１００の流路１０２には、図３に示されるように、上記特定成分と相互作用することにより発色する試薬を含有する試薬層１０７が設けられている。図３Ａは分析チップ１００の上面図を示し、図中のＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図がそれぞれ図３Ｂ、図３Ｃである。図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように、試薬層１０７が流路１０２中に詰められている。そして、試料導入口１０４から分析対象の試料を注入すると、当該試料は試薬層１０７に浸透していくこととなる。
次に、上記試料が試薬層１０７に浸透する際の動作について図４を参照して説明する。図４は、図３における試薬層１０７付近を拡大して示している。図４Ａは、試料１０８が試薬層１０７の左端へ到達して間もない状態を示している。この状態から試料１０８は、時間の経過とともに図中の矢印の方向へと展開していく。図４Ｂは、図４Ａの状態からある程度の時間が経過した時点の状態を示している。試料が試薬層１０７中を展開した結果、試料界面１１０が試薬層１０７の中程まで到達している。そして、試薬層１０７の左端から試料界面１１０までの領域は、試料に含まれる特定成分と試薬層１０７中に含有される試薬とが吸着して反応することにより発色領域１０９が形成されている。図４Ｃは、図４Ｂの状態からさらに時間が経過した時点の状態が示されている。試料界面１１０は図４Ｂの状態よりも右方へ移動しているが、発色領域１０９の右端は試料界面１１０とは一致しておらず、図中の点線までに留まっている。これは、試料界面１１０が当該点線に到達したときに、試料中に含有されていたすべての特定成分が試薬層１０７中の試薬と吸着して反応し尽くしたことから、点線より右方の領域においては発色しないためである。
さらに、本実施形態では、試薬層１０７に単位体積あたり一定量の試薬を含有させておき、発色領域１０９が右方に展開した距離を測定することにより、試料中に含まれている特定成分を定量することが可能となっている。たとえば図４Ｃにおいては、試薬層１０７の左端から発色領域１０９の右端の距離をスケール１１１を使用し、目視により知ることができる。なお、スケール１１１については、実際にはたとえば図３Ａに示されるように、被覆１０６上にプリントされる。そして、マイクロレンズ１０３を通じて、試薬層１０７とスケール１１１とを拡大した状態で同時に視認できるようになっている。ここで、スケール１１１については、図３Ａのように配置する形態に限らず、たとえば被覆１０６上にマイクロレンズ１０３に沿って設けることもできる。
以上より、本実施形態の分析チップによれば、他の分析用機器を用いずに特定成分の定量分析を迅速に実施することが可能となる。
本実施形態の分析チップは、様々な物質を検出・定量することに応用できるが、グルコース、アラニンアミノトランスフェラーゼ、アルブミン、アルカリ性フォスファターゼ、アミラーゼ、カルシウムイオン、総コレステロール、過酸化脂質、クレアチニン、カリウムイオン、ビリルビン、総蛋白などの血液生化学検査；Ｈｂｓ抗原・抗体、ＨＣＶ抗原・抗体、ＨＩＶ抗体などの免疫血清学的検査；ＣＥＡ、ＣＡ１９−９、ＰＳＡ、ＣＡ−１２５などの腫瘍マーカーの分析への応用が例示される。
たとえばグルコースの定量の場合、試薬層１０７として、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムの混合微粒子またはこれらを含有する乾燥試薬ビーズを使用し、発色する領域を計測することにより実施することができる。この場合の原理は以下のとおりである。水分を吸収してゲル化した上記試薬ビーズ内に１分子のグルコースが移行すると、グルコースオキシダーゼの作用により１分子のグルコン酸と１分子の過酸化水素とに分解される。次に、当該試薬ビーズ内において、この過酸化水素がペルオキシダーゼの作用により、それぞれ１分子の４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムと反応し、キノン系色素が生成し、赤紫色に発色する。つまり、１分子のグルコースの存在が１分子のキノン系色素の生成により検出されることになる。したがって、試薬層１０７の単位体積あたりの当該粒子含有量を一定とすることにより、試薬層１０７の単位体積あたりのグルコース検出量を設定し、当該検体中のグルコースの絶対量が測定できる。よって、当該検体のグルコース濃度を求めることが可能となる。
なお、上記の乾燥試薬ビーズは次のようにして作製することができる。まずバインダとして、アガロースやポリアクリルアミド、メチルセルロースなどの吸水性ポリマーを含むゾルを調製する。こうしたゾルは時間とともに自然にゲル化する。このゾルと、所定量のグルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムを混合する。こうして得られたゾルを乾燥空気中に噴霧することにより液滴とする。当該液滴は落下中にゲル化しつつ乾燥するため、目的の乾燥試薬ビーズを得ることができる。
また、上記の乾燥試薬ビーズの作製方法として、次の方法を採用することもできる。フラスコなどの表面において、上記の試薬を含有するゾルをゲル化させた後、真空凍結乾燥させる。その結果、多数の空胞を有する固形物が得られる。この固形物は容易に粉砕でき、ビーズないしパウダーとすることが可能である。
ここで、三層構造を有する乾燥試薬ビーズ、すなわちグルコースオキシダーゼを含有する芯部と、この芯部の表面を覆うように形成されるペルオキシダーゼを含有する層と、さらにその層を覆うように形成される４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムを含有する層とからなる乾燥試薬ビーズを採用することもできる。このような乾燥試薬ビーズにおいては、過酸化水素はグルコースオキシダーゼが存在する芯部において生成し、芯部を覆うペルオキシダーゼを含有する層に移行すると瞬時に消費される。このため、過酸化水素は当該ビーズ外へ流出しにくいため、他の試薬ビーズの発色に影響を与えることが少なくなる。したがって正確な検出・測定を実施することが可能となる利点を有する。
こうした三層構造を有する乾燥試薬ビーズは、グルコースオキシダーゼを上記ゾルに混合したものを原料として流動層造粒法により芯部を作製する。その後、この芯部の表面を、ペルオキシダーゼを上記ゾルに混合したもので、同じく流動層造粒法によりコーティングを施す。次いで、４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムを上記ゾルに混合したもので、さらにコーティングを施し、目的の乾燥試薬ビーズを得ることができる。なお、たとえばホソカワミクロン社製の流動層造粒装置であるアグロマスタ（登録商標）ＡＧＭ−ＳＤにより上記試薬ビーズを作製することができる。
また、試料中のＨＣＶ抗体を検出することを目的として、たとえば固層免疫定量法やＥＬＩＳＡ法（Ｅｎｚｙｍｅ−Ｌｉｎｋｅｄ ｉｍｍｕｎｏ−ｓｏｒｂｅｎｔ Ａｓｓａｙ）を利用することができる。この場合、たとえばＨＣＶの構造蛋白であるコア蛋白を流路１０２（図１）の底面に付着させる。具体的には、基板１０１にポリスチレンを材料として採用した場合、バッファーに当該コア蛋白を分散させたものを流路１０２に導入することにより、流路１０２の底面に当該コア蛋白を簡単に付着させることができる。その後、当該コア蛋白を認識するＨＣＶ抗体が試料中に含まれるときは、当該抗体が上記コア蛋白と結合し、抗体−抗原複合体を形成する。ついで、バッファーを試料導入口１０４より導入し、当該バッファーを流路１０２内に流通させることにより流路１０２内を洗浄する。そして上記ＨＣＶ抗体を認識するポリクローナル抗体（二次抗体）を流路１０２へ導入し、二次抗体を上記抗体−抗原複合体にさらに結合させ、再度流路１０２内を上記と同様にして洗浄する。このとき、二次抗体に蛍光標識またはアルカリホスファターゼなどの酵素を結合させておくことにより、ＨＣＶ抗原の高感度な検出が実現する。蛍光標識を二次抗体に結合させた場合は、ブラックライトなどで流路１０２内を照射することにより、ＨＣＶ抗体の存在を確認することができる。一方、アルカリホスファターゼを二次抗体に結合させた場合、ｐ−ニトロフェニルフォスフェートなどの発色基質を流路１０２へ導入すると、アルカリホスファターゼによる酵素反応が生じ、発色するため、これによりＨＣＶ抗体を検出することができる。
上記では、試料中に含まれる抗体の検出について、ＨＣＶ抗体の例を用いて述べたが、試料中の特定の蛋白、たとえばＨＣＶの構造蛋白であるコア蛋白を検出することを目的として、次のような手法を採用することもできる。ＨＣＶの構造蛋白であるコア蛋白のＮ末端の領域を認識するモノクローナル抗体（一次抗体）を流路１０２（図１）の底面に結合させておく。試料導入口１０４から試料を導入し、毛細管効果により流路１０２へ移動させる。当該試料に上記コア蛋白が含まれているときは、一次抗体とコア蛋白とが抗体−抗原複合体を形成する。次いで、上記と同様にして流路１０２内を洗浄する。そして上記コア蛋白のＮ末端以外の領域を認識するモノクローナル抗体（二次抗体）を流路１０２へ導入し、二次抗体を上記抗体−抗原複合体にさらに結合させ、再度流路１０２内を上記と同様にして洗浄する。このとき、二次抗体に蛍光標識またはアルカリホスファターゼなどの酵素を結合させておくことにより、上記ＨＣＶ抗体の場合と同様の手法でＨＣＶ抗原についても高感度な検出が可能である。
上記の方法は、流路の洗浄工程が不可欠であるが、こうした洗浄の必要がない方法として以下の方法を挙げることができる。この方法では、試料導入口の下流側に、試料中の特定成分と特異的に結合する標識物質を配置した反応部を設け、さらにこの下流側に、特定成分と結合した標識物質を捕捉する捕捉部を設けた構成の分析チップを用いる。ここでは、ＨＣＶ抗体を検出する場合を例として説明する。
図１５に示された分析チップ７００は、基板７０１上に試料導入口７０２、反応室７０３、検出口７０４が設けられており、それぞれが図中に示されているように流路７０５で連結された構成となっている。また、反応室７０３中には着色したラテックスビーズが充填されており、その表面にはＨＣＶのコア蛋白がコートされている。さらに、反応室７０３および検出口７０４の流路７０５には検出部７０６が設けられており、この検出部７０６の内壁には、ＨＣＶ抗体を認識することが可能な二次抗体が固定されている。
なお、この場合、ＨＣＶ抗体が上記特定成分に相当し、表面にＨＣＶコア蛋白がコートされたラテックスビーズが、上記特定成分と結合した上記標識物質に相当する。また検出部７０６および後述の検出管７０７（図１７）は、上記特定成分と結合した上記標識物質を捕捉する捕捉部に相当する。
次に、分析チップ７００を使用したＨＣＶ抗体の検出の操作および原理について説明する。まず、試料は試料導入口７０２より注入され、毛細管効果や圧入等により反応室７０３へ送られる。反応室７０３において、反応室７０３中のラテックスビーズと試料とが混和される。当該試料中にＨＣＶ抗体が含まれる場合、反応室７０３中のラテックスビーズ表面にコートされたＨＣＶのコア蛋白にＨＣＶ抗体が結合するため、当該ラテックスビーズ表面に抗体−抗原複合体が形成される。この抗体−抗原複合体を表面に有するラテックスビーズは、やがて反応室７０３から検出口７０４の方向へあふれ出し、検出部７０６へ移動するのであるが、前述したように検出部７０６の内壁には二次抗体が設けられていることから、当該ラテックスビーズは図１６に示されるようにＨＣＶ抗体を介して捕捉されることとなる。このようにして複数のラテックスビーズが検出部７０６（図１５）の内壁に捕捉されると、図１４Ａのように検出部７０６の部分において流路７０５が詰まることから、反応室７０３から検出部７０６にかけての領域が着色される一方で、検出部７０６から検出口７０４の領域に関しては着色が認められない結果となる。他方、試料中にＨＣＶ抗体が存在しない場合は、検出部７０６におけるラテックスビーズの捕捉が生じない。したがって、ラテックスビーズは検出部７０６を通過することができ、図１４Ｂのように反応室７０３から検出口７０４までの領域すべてが着色することとなる。つまり、検出部７０６から検出口７０４の領域の着色の有無により上記試料中にＨＣＶ抗体が存在したか否かを判定することが可能となる。
また、図１５における検出部７０６の代わりに、図１７Ａのように反応室７０３と検出口７０４との間に検出管７０７を採用することもできる。検出管７０７は、その内壁に二次抗体が所定の密度勾配でコートされており、反応室７０３から検出口７０４へ向かうにしたがって二次抗体の密度が高くなっている。このような構成とすることにより、試料中のＨＣＶ抗体濃度の測定が可能となる。その原理を以下説明する。抗体−抗原複合体を表面に有するラテックスビーズが検出管７０７の内壁に吸着する際の吸着力は、当該ラテックスビーズに結合したＨＣＶ抗体の密度と、検出管７０７の内壁の密度とが関係する。たとえば、試料中のＨＣＶ抗体濃度が高い場合、ラテックスビーズには多数のＨＣＶ抗体が結合するため、二次抗体の密度が小さい領域においてラテックスビーズの吸着が生じ、流路の堰き止めが起こる。逆に、試料中のＨＣＶ抗体の濃度が低い場合、ラテックスビーズに結合するＨＣＶ抗体は少数であるため、二次抗体の密度が小さい領域においては、ＨＣＶ抗体と二次抗体との結合が生じにくい。そのため、ラテックスビーズは検出管７０７の高濃度側へ移動し、吸着することとなる。このように、試料中のＨＣＶ抗体濃度により、ラテックスビーズが検出管７０７の内壁に吸着する箇所が異なる。したがって、たとえば図１７Ａに示されているように反応室７０３から当該吸着する箇所までに着色が認められることとなるため、着色された領域の長さにより試料中のＨＣＶ濃度を知ることが可能となる。
図１７Ａの検出管７０７に代えて、図１７Ｂのように複数の検出管７０８を有する構成を採用しても、上記と同様にＨＣＶ抗体の定量が可能である。この場合、たとえば図中の左の検出管７０８から順次、内壁にコートする二次抗体の密度を高くしておく。こうすることにより、前述した原理により、一定密度以上の二次抗体が内壁にコートされた検出管７０８内には詰まりが生じることとなる。詰まりが生じた検出管７０８は、図中、左から４〜６本目の検出管７０８のように着色領域が部分的であったり、全く着色しない。図１７Ｂの場合、吸着が生じ始めたのは４本目の検出管７０８であると判断できることから、このことに基づき試料中のＨＣＶ抗体濃度を見積もることができる。
また、ラテックスビーズの詰まり易さは、流路内壁との吸着力のみならず、流路の幅も関係する。そこで、たとえば図１８Ａのように次第に幅が狭くなる検出管７０９を有する構成、もしくは図１８Ｂのように幅の異なる複数の検出管７１０を有する構成を採用することによっても試料中のＨＣＶ濃度を求めることができる。すなわち、試料のＨＣＶ抗体濃度が比較的高い場合、表面にＨＣＶ抗体が結合したラテックスビーズが多量となるため、検出管の流路幅が広い場合であっても、流路に詰まりを生じせしめるのに十分な量の吸着が生じる。一方、試料のＨＣＶ抗体濃度が低い場合には、表面にＨＣＶ抗体が結合したラテックスビーズが少量であるため、流路幅が広い箇所において詰まりが生じにくく、より下流の流路幅が狭い箇所において詰まりが生じることとなる。このことを利用することによってもＨＣＶ抗体濃度を見積もることが可能である。
上記では、ＨＣＶ抗体を例に、抗体の検出について述べたが、抗原の検出にも応用することができる。この場合、検出対象の抗原の特定領域を認識するモノクローナル抗体をラテックスビーズ上にコートし、検出部ないし検出管には、当該抗原の別の領域を認識するモノクローナル抗体を固定することにより実現できる。
また、ＣＥＡ、ＰＳＡなどの腫瘍マーカーに関しても、上記で説明した固層免疫定量法やＥＬＩＳＡ法、あるいはラテックスビーズを用いる方法により検出・定量することが可能である。さらには、尿中のｈＣＧ（絨毛性性腺刺激ホルモン）に上記の方法を適用することにより、妊娠の成立を判定することができる分析チップを得ることができる。また、異常プリオン（ＰｒＰＳｃ）に対する抗体、βアミロイドまたはｐ９７タンパク質に対する抗体に上記の方法を適用することにより、それぞれ狂牛病、アルツハイマー症の迅速な診断に資する分析チップが実現する。
本実施形態の分析チップ１００の基板１０１（図１）の材料としては、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）のようなプラスチック材料、ガラス、シリコン基板が例示される。基板１０１のサイズは特に限定されないが、たとえば、縦・横とも２〜３ｃｍとすることができる。厚さについても特に限定されないが、たとえば０．２〜０．７ｃｍとすることができる。また流路１０２は、たとえばエッチングにより設けたり、射出成形により成形するなど基板１０１の材料に適した公知の方法により設けることができる。また、流路１０２を備える基板１０１を次のようにして作製することもできる。マイクロメートルオーダーの流路を形成できるような金型を精密加工機（たとえばＦＡＮＵＣ ＲＯＢＯｎａｎｏＵｉ（ファナック社製））により作製し、この金型と高精度射出成形機（たとえばＦＡＮＵＣ ＲＯＢＯＳＨＯＴ α−５０ｉＡＰ（ファナック社製））とによりプラスチック射出成形を行う。これにより、精度よく基板１０１を量産することが可能となる。
また、流路１０２の内壁は、試料が通過しやすいようにするために親水性処理を施してもよい。親水性処理としては、リン脂質に類似した構造を有する物質、たとえば２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンを構成単位とする水溶性ポリマー（リピジュア（登録商標、日本油脂社製））を用いて行うことができる。この場合、リピジュア（登録商標）を例えば０．５ｗｔ％となるようにＴＢＥバッファ（８９ｍＭ Ｔｒｉｓ、８９ｍＭ ホウ酸、２ｍＭ ＥＤＴＡ）等の緩衝液に溶解させ、この溶液で流路１０２内を満たし、数分間放置した後、液体をエアガン等で除去、乾燥させることによって流路１０２の内壁を親水性処理することができる。また、流路１０２のサイズについては特に限定されないが、たとえば、幅５０〜２００μｍ、深さ５０〜５００μｍとすることができる。
被覆１０６およびマイクロレンズ１０３はそれぞれを別個に作製し、その後両者を接着あるいは融着、超音波により圧着することもできるが、両者を一体成形することが好ましい。一体成形することにより、被覆１０６およびマイクロレンズ１０３を接合する工程を省略することができる。また、接着剤あるいは融着、超音波による圧着による接合の場合、被覆１０６やマイクロレンズ１０３の屈折率が接合面において変化する可能性があることから、流路１０２内の視認性が低下することも考えられるが、一体成形によればそのような懸念が少ない。
被覆１０６およびマイクロレンズ１０３の材料としては、たとえばＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣのようなプラスチック材料やガラス等、流路１０２を観察できるようにするために透明な材料が選択される。マイクロレンズ１０３のサイズとしては図１Ｂにおいて、たとえばＨを０．２５ｍｍ〜１．０ｍｍ、Ｗを０．５０〜２．０ｍｍとすることができる。
被覆１０６と基板１０１との接合は、それらに適切な接着剤により行うことができる。また、融着、超音波による圧着や嵌め込みにより接合してもよい。接着剤を用いる場合、接着剤が流路１０２に浸入することを防ぐため、接着剤は流路１０２から離れた箇所、たとえば基板１０１の周縁部に塗布することが望ましい。この場合、流路１０２と被覆１０６との間に極めて僅かな隙間が生じるが、被覆１０６の材料として例えばシリコーンゴム膜などの疎水性物質を採用するか、または被覆１０６の下面を例えばシリコーンコーティング剤などにより疎水性加工することで流路１０２からの水の漏れ出しを完全に防ぐことができる。
被覆１０６および基板１０１の接合を強固なものとするという観点からは、両者の材料を同じものとすることが好ましい。また、分析チップ１００の軽量化という観点からは、被覆１０６および基板１０１の材料としてプラスチック材料を選択することが好ましい。プラスチック材料の中でもＰＭＭＡを選択することがより好ましい。ＰＭＭＡは、優れた透明度および強度を兼ね備えているからである。
図３における試薬層１０７は、たとえば試薬およびバインダを溶剤に溶解ないし均一に懸濁させ、その溶液ないし懸濁液を流路１０２に流し込み、乾燥窒素ガスや乾燥アルゴンガス雰囲気下で乾燥させることにより設けることができる。また、上記の乾燥試薬ビーズを用いる場合、たとえば次のようにして試薬層１０７を設けることができる。被覆１０６を接合していない状態で、乾燥試薬ビーズ、バインダおよび水の混合体を流路１０２に流し込む。このとき、流路１０２に第一堰き止め部材を設けておき、当該混合体が試薬層１０７を設けるべき領域以外の領域に流れ出さないようにしておく。この状態で、当該混合体を乾燥、固化させることにより試薬層１０７を設けることが可能である。上記バインダとしては、たとえばアガロースゲルやポリアクリルアミドゲルなどの吸水性ポリマーを含むゾルが例示される。これらの吸水性ポリマーを含むゾルを用いれば、自然にゲル化することから乾燥させる必要がない。なお、試薬層１０７は図３Ｂに示されるように流路を塞ぐように設けてもよいし、流路底面上に薄く層状に設けてもよい。
上記では、バインダを用いて試薬層１０７を設ける方法を述べたが、バインダを用いず、上記乾燥試薬ビーズを水のみに懸濁させたものを用い、乾燥試薬ビーズを流路に充填することも可能である。たとえば図１０Ａに示されるように、流路１０２内に第一堰き止め部材１１２を設けておき、水に懸濁させた乾燥試薬ビーズを毛細管効果を利用して流路１０２へ流し込む。こうすることにより、水は第一堰き止め部材１１２を通過する一方、乾燥試薬ビーズ１１３は第一堰き止め部材１１２により堰き止められるため、図１０Ｂに示されるように流路１０２に充填されることとなる。こうして乾燥試薬ビーズ１１３を充填したのち、第二堰き止め部材１１４により充填した乾燥試薬ビーズ１１３の逆流を防ぎつつ、乾燥窒素ガスや乾燥アルゴンガス雰囲気下で乾燥させることにより試薬層１０７（図３）とすることができる。なお、第二堰き止め部材１１４としては、たとえばバッファーにより膨潤し、かつ粘着性のでるようなゲル（たとえばポリメチルセルロース）の乾燥ビーズが挙げられる。この乾燥ビーズにより第二堰き止め部材１１４を形成するにあたっては、上記のようにして乾燥試薬ビーズ１１３を充填したのち、バッファーに分散させた当該乾燥ビーズを充填する。充填された当該乾燥ビーズは、互いに吸着したり、流路１０２の内壁に吸着することにより乾燥試薬ビーズ１１３を支持することとなる。なお、より効果的に当該乾燥ビーズを流路１０２に充填させるためには、十分に圧縮し乾燥させたビーズを用いることが好ましい。こうすることにより、当該乾燥ビーズが膨潤するのに要する時間が長くなるため、確実に第二堰き止め部材を形成することができる。
図３においては試薬層１０７が被覆１０６に達するまで満たされた状態としたが、必ずしもこのようにする必要はなく、たとえば試薬層１０７を流路１０２の底面に薄く設けてもよい。
（実施の第２形態）
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図２Ａは、本実施形態にかかる分析チップ２００の上面図ある。また、図２Ｂおよび図２Ｃは、それぞれ図２Ａ中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。
分析チップ２００は、反応槽２０２および流路２０３が設けられた基板２０１上に、透明な被覆２０６が設けられ、被覆２０６の上にはさらにマイクロレンズ２０７が設けられている。また、反応槽２０２の底面には試薬層２１０が設けられている。そして、被覆２０６には、マイクロレンズ２０７と、分析試料を流路２０３を通じて反応槽２０２へ導入するための試料導入口２０４と、分析試料を導入したときに流路２０３内などの空気を排気できるようにするための排気口２０５が設けられている。
次に、分析チップ２００の使用方法について説明する。分析対象の試料は、試料導入口２０４から注入され、毛細管効果、ポンプによる圧入、あるいは電気浸透流などにより流路２０３を通じて反応槽２０２へと導入される。特定成分が当該試料中に含まれる場合、反応槽２０２には特定成分と相互作用することにより発色ないし発光する試薬を含有する試薬層２１０が設けられているため、特定成分の存在が検出され、発色ないし発光を視認することによりその存在を知ることができる。また、後述するように、当該試料に含まれる特定成分の濃度を求めることが可能となる。
この分析チップ２００には、マイクロレンズ２０７が設けられているため、反応槽２０２中で生じる発色、発光、変色、脱色または消光をより詳細に視認することができるようになっている。そのため、反応槽２０２が微少な場合でも当該発光または発色を視認することができる。したがって、反応槽２０２の容積が小さくても足りるため、分析チップ２００による分析においては、分析に供する試料を少量化することができる。
本実施形態の分析チップは、種々の物質の検出・定量などに応用できるが、グルコース、アラニンアミノトランスフェラーゼ、アルブミン、アルカリ性フォスファターゼ、アミラーゼ、カルシウムイオン、総コレステロール、過酸化脂質、クレアチニン、カリウムイオン、ビリルビン、総蛋白などの血液生化学検査；Ｈｂｓ抗原・抗体、ＨＣＶ抗体、ＨＩＶ抗体などの免疫血清学的検査；ＣＥＡ、ＣＡ１９−９、ＰＳＡ、ＣＡ−１２５などの腫瘍マーカーの分析への応用が例示される。
たとえば過酸化脂質の検出の場合、試薬層２１０にチトクロムＣおよびルミノールを含有させておくことにより実施することができる。この場合の原理は以下のとおりである。試料中に含まれる過酸化脂質がチトクロムＣと反応し、活性酸素が生成する。この活性酸素によりルミノールが酸化される際に発光する。したがって、この際の発光により過酸化脂質の検出を行うことができる。また、グルコースの場合は、実施の第１形態において説明したように、キノン系色素の生成反応を利用したグルコースの検出が可能である。さらに、ＨＣＶ抗原、ＣＥＡ、ＰＳＡ、ｈＣＧ、異常プリオンに対する抗体、βアミロイドまたはｐ９７タンパク質に対する抗体などの場合についても、実施の第１形態において説明した固層免疫定量法やＥＬＩＳＡ法、またはラテックスビーズを利用した方法に基づき検出することが可能である。
発色反応を利用して定量を行う場合、たとえば試料中に所定量ａ、ｂ、ｃの特定物質が存在するときに呈する色彩と同じ色彩を有する色彩見本Ａ、Ｂ、Ｃを反応槽２０２の近傍に配置しておき、反応槽２０２における発色反応の色彩と色彩見本Ａ、Ｂ、Ｃとを比色することにより、当該特定物質の定量を簡便かつ迅速に実施することが可能となる。当該色彩見本は、実際の反応液である必要はなく、たとえば透明塗料等の同じ色彩を有する液体、エナメルペンキなど透明な状態で固化するもの、着色したアクリル板などを使用することができる。
以上より、本実施形態の分析チップ２００によれば、他の分析用機器を用いず、本分析チップのみで特定成分の定量分析を迅速に実施することが可能となる。
本実施形態の分析チップ２００の基板２０１（図２）の材料としては、たとえばガラス、シリコン基板、あるいはＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣなどのプラスチック材料が例示される。なお、特定成分の検出に発色反応を利用する場合、後述する補助照明（図５〜９）を効果的に使用する観点から、ガラス、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣなどの透明なものを選択することが好ましい。
基板２０１のサイズは特に限定されないが、たとえば、縦・横とも２〜３ｃｍとすることができる。厚さについても特に限定されないが、たとえば０．２〜０．７ｃｍとすることができる。また反応槽２０２および流路２０３は、たとえばエッチングにより設けたり、型にプラスチック樹脂を流し込むことにより成形するなど基板２０１の材料に適した公知の方法により設けることができる。反応槽２０２および流路２０３の内壁は、試料が通過しやすいようにするために親水性処理を施してもよい。親水性処理としては、たとえば、リピジュア（登録商標、日本油脂社製）を用いて行うことができる。この場合、リピジュア（登録商標）を０．５ｗｔ％となるようにＴＢＥバッファ等の緩衝液に溶解させ、この溶液で反応槽２０２および流路２０３内を満たし、数分間放置した後、液体をエアガン等で除去、乾燥させることによって反応槽２０２および流路２０３の内壁を親水性処理することができる。反応槽２０２のサイズについては特に限定されないが、たとえば、ａ、ｂともに１００〜３００μｍ、Ｄを１００〜４００μｍとすることができる。また、流路２０３のサイズについても特に限定されないが、たとえばｃを５０〜２００μｍ、ｄを５０〜１００μｍとすることができる。被覆２０６およびマイクロレンズ２０７の材料としては、ガラスあるいはＰＥＴなどのプラスチック材料等、反応槽２０２内を観察できるようにするために透明な材料が選択される。マイクロレンズ２０７のサイズとしては、たとえばＨを０．２５ｍｍ〜１．０ｍｍ、Ｒを０．２５〜１．０ｍｍとすることができる。
また、試薬層２１０はたとえば次のようにして作製することができる。バインダとしてのＣＭＣ（カルボキシメチルセルローズ）を適量の水に溶かし、この溶液に対して所定量の試薬を混合する。こうして得られた混合物を反応槽２０２に流し込み、乾燥アルゴンまたは乾燥窒素雰囲気下において乾燥させ、試薬層２１０を設けることができる。
また、次のようにして試薬層２１０を設けることも可能である。バインダとしてアガロースやポリアクリルアミド、メチルセルロースなどの吸水性ポリマーを含むゾルを調製し、このゾルと、所定量の試薬とを混合する。こうして得られたゾルを反応槽２０２に流し込み、自然硬化させることにより試薬層２１０とする。ここで、自然硬化させたのち、さらに乾燥空気等で乾燥させてもよい。このようにすることにより、試薬層２１０を長寿命化することが可能となる。
（実施の第３形態）
次に、本発明の実施の第３形態について説明する。暗い室内など十分な光量を確保できない環境において、第１形態または第２形態で示した分析チップにより分析を行う場合、流路または反応槽が微少であるため、マイクロレンズによる拡大だけでは十分に発色が視認できない場合が考えられる。そこで、本実施形態では、十分な光量が確保できない環境下でも、視認性を向上させることが可能となる形態について説明する。
本実施形態の原理について、図５を参照して説明する。図５に示された分析チップ３００は、実施の第１形態で示した分析チップと同様の構成を有するものであるが、基板３０１の材料として透明なものを用いる。そして、図５に示されるように、基板３０１の側方から光３１０を照射する。照射された光３１０の一部が流路３０２中に存在する色素に当たり、乱反射が生じ散乱光３２０となる。その散乱光３２０はマイクロレンズ３０３を通して観測される。この散乱光３２０により、流路３０２内の視認性が向上する。
なお、流路３０２中の様子を拡大しなくとも視認可能である場合、マイクロレンズを備えない図１３のような構成を採用することも可能である。この図の分析チップについても上記の分析チップ３００の場合と同様に、光３１０による散乱光３２０が流路３０２内の視認性向上に寄与する。
ここで、図５Ａにおいて、紙面上面から光を照射した場合を考える。この場合、照射された光は流路内の色素のみならず、マイクロレンズ３０３や被覆３０６も光を反射するため、流路内の像のコントラストは低くなってしまう。これに対し、本実施形態の分析チップ３００の場合、マイクロレンズ３０３や被覆３０６からの反射光は観測されず、散乱光３２０のみを観測することになることから、流路３０２内の像のコントラストは高いものとなる。したがって分析チップ３００においては優れた視認性を得ることができる。
ここで、実施の第２形態で述べたような色彩見本を利用する定量を行う場合、基板３０１上の流路３０２に沿った領域に微小な凹部を設け、その凹部に色彩見本を配置しておくことができる。このようにすることにより、流路３０２内における発色反応の色彩および色彩見本の両方を散乱光３２０による照明の下で比色することができる。したがって濃度を正確に判定することが可能となる。
光３１０の供給方法は特に限定されないが、たとえば図６に示されるような集光レンズ３３０を分析チップ３００の側方に配置することにより光３１０を供給することができる。
また、図７Ａのように、光源３４０およびソケット３５０を有する側方照明ユニット３７０に分析チップ３００をセットし、光源３４０から光を供給することも可能である。図７Ｂは、分析チップ３００を側方照明ユニット３７０にセットした状態の断面図であり、光源３４０から光３１０が分析チップ３００に供給されている様子が示されている。光源３４０の発する光量を予め最適な条件に設定しておくことにより、常に安定して分析・測定を行うことが可能となる。なお、光源３４０としては、たとえば通常の電灯（蛍光灯や電球など）、ＬＥＤなど種々の光源を使用することができる。また、蛍光を利用して特定物質を検出する場合においては、光源３４０として近紫外線を照射できるブラックライト等を用いることができる。さらにこの場合、基板３０１としては、近紫外線を透過させるため、ＵＶ透過性プラスチックやＵＶ用石英などを用いることが好ましい。なお、集光レンズ３３０および側方照明ユニット３７０は上記第二の照明部材に相当する。
（実施の第４形態）
本実施形態においては、実施の第３形態とは異なる手法により、流路の視認性を向上させる形態を示す。
図８は、本実施形態にかかる分析チップ４００を表した図であり、図８Ａは分析チップ４００の上面図である。また、図８Ｂおよび図８Ｃは、それぞれ図８Ａ中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。
分析チップ４００には、上記第一の照明部材に相当する光導波路４３０が基板４０１に包まれるように設けられており、流路４０２の底面は光導波路４３０の表面により構成されている。また、実施の第１形態において示した分析チップと同様に、基板４０１は透明な被覆４０６を備え、その上にさらにマイクロレンズ４０３を備える。
図８に示すように、分析チップ４００に対して光導波路４３０の先端部から光４１０を入射すると、その光は光導波路４３０を通過するが、一部の光は屈折光４２０として光導波路４３０から出射し、流路４０２、被覆４０６およびマイクロレンズ４０３を通過する。そのため、流路４０２内の像が明瞭なものとなる。また、屈折光４２０は流路４０２付近のみを照らす間接光であるため、分析チップ４００の背面からバックライトにより光を照射するような場合と比較してコントラストの高い像が得られる。
光導波路４３０の材料の絶対屈折率は、基板４０１の材料の絶対屈折率よりも大きくすることが好ましい。こうすることにより光４１０を効率良く導くことが可能となり、より多くの屈折光４２０が得られるからである。このような効果を得るために、たとえば基板４０１の材料をＰＭＭＡ（絶対屈折率１．４９）とし、光導波路４３０の材料をＰＥＴ（絶対屈折率１．７９）あるいはＰＣ（絶対屈折率１．７３）とすることができる。
基板４０１内に光導波路４３０を設ける方法としては、たとえば基板４０１を切削することにより中空を設け、その中空に光導波路４３０の材料である溶融した樹脂を流し込み、その後冷却して光導波路４３０とする方法が挙げられる。こうして基板４０１内に光導波路４３０を設けたのち、流路４０２が基板４０１に設けられる。なお、被覆４０６およびマイクロレンズ４０３については、実施の第１形態と同様の構成とすることができる。
光４１０を供給する光源は、特に限定されないが、実施の第３形態同様、たとえば通常の電灯（蛍光灯や電球など）、ＬＥＤ、ブラックライトなど種々の光源を使用することができる。
また、光導波路を有する形態の変形例として、図９に示されるような分析チップ５００を挙げることもできる。図９Ａは分析チップ５００の上面図である。また、図９Ｂおよび図９Ｃは、それぞれ図９Ａ中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。分析チップ５００は、その底面に保護層５４０を有している点で分析チップ４００と異なっている。その他の構成は、基本的には図８に示される分析チップ４００と同様の構成を採用しており、光５１０を光導波路５３０へ照射し、屈折光５２０を生じさせることにより、マイクロレンズ５０３を通して流路５０２内の像を視認性良く観察することが可能となっている。
分析チップ５００の場合、光導波路５３０は次のようにして設けることができる。流路５０２を有する基板５０１の底面に、光導波路５３０を備え付けるための溝を切削により設ける。次に、当該溝に光導波路５３０の材料である溶融した樹脂を流し込み、その後冷却、固化させて光導波路５３０とする。その後、融着、超音波による圧着あるいは接着剤による接着等により基板５０１と保護層５４０とを接合する。上記溝は、切削により設ける方法の他、実施の第１形態で示した方法を応用することによっても実現することができる。すなわち精密加工機により、上記溝および流路５０２を備えた基板を形成できるような金型を予め作製し、この金型と高精度射出成形機とによるプラスチック射出成形により、流路５０２および上記溝を備える基板５０１を得ることができる。また、光導波路５３０の材料として、紫外線硬化樹脂（たとえばＪ−９１（サマーズオプティカル社製））を用いることもできる。この場合、紫外線硬化樹脂をモノマー状態で上記溝に塗布することにより充填し、紫外線を照射することにより重合硬化させる。このようにすることにより簡便に光導波路５３０を設けることが可能である。
保護層５４０の材料としては、たとえばＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣのようなプラスチック材料やガラス等が例示される。なお、被覆５０６およびマイクロレンズ５０３については、実施の第１形態と同様の構成とすることができる。
以上、本発明の実施の形態にかかる分析チップについて説明したが、これらの分析チップは単独で用いることができるほか、他のマイクロチップと組み合わせて使用することも可能である。たとえば、分離機能を備えたマイクロチップと本発明の分析チップとをシームレスに接続することにより、試料の分離・精製、検出・測定をチップのみで迅速に実施することが可能となる。また、たとえば上記いずれかの実施の形態において示した分析チップ上に分離機能を追加することによって、試料の分離・精製、検出・測定を一つのチップのみで迅速に実施することが可能となる。こうした分析チップの一例を図１１に示す。分析チップ６００は、流路１６１ａおよび１６１ｂを有し、これら２本の流路の間に隔壁１２５が介在している。隔壁１２５の所定箇所には分離領域１２４が設けられており、この分離領域１２４により分離された特定物質を検出するための試薬層１２２ａ、１２２ｂが、それぞれ流路１６１ａ、１６１ｂの所定箇所に設けられている。また、試薬層１２２ａ、１２２ｂを拡大して視認できるようにそれぞれマイクロレンズ１２３ａ、１２３ｂが設けられている。
次に、分析チップ６００の使用方法について図１１および図１２を参照して説明する。図１２は図１１における分離領域１２４付近を拡大して示した図である。試料は試料導入部１２０から注入され、毛細管効果、空気圧による圧入、電気浸透流などにより流路１６１ｂ内を液溜め１２６へ向かって流動する。一方、緩衝液は緩衝液導入部１２１より注入され、毛細管効果、空気圧による圧入、電気浸透流などにより流路１６１ａを液溜め１２７へ向かって流動する。したがって、図１２に示されるように、流路１６１ａおよび１６１ｂの流れの方向は互いに対向することとなる。
ここで、分離領域１２４における分離の原理について図１２を参照して説明する。小粒子１５１と大粒子１５２とを含有する試料１５０が流路１６１ｂを図中下向きに通過する際、試料１５０に含まれる小粒子１５１が図の中央に示される隔壁に設けられた分離流路を通過し、隣接する流路１６１ａへ移行する。流路１６１ａに移行した小粒子１５１は、流路１６１ａを図中上向きに流れる緩衝液とともに同方向へ運搬される。一方、上記分離流路を通過することができない大粒子１５２はそのまま流路１６１ｂに留まり、図中下方向へ流れていくこととなる。こうして小粒子１５１と大粒子１５２とが分離領域１２４において分離される。分離された小粒子１５１および大粒子１５２は、それぞれ試薬層１２２ａ、１２２ｂにおいて検出され、それらの変化はマイクロレンズ１２３ａ、１２３ｂにより拡大して視認することができる。
なお、分析チップ６００の被覆の材料としては、疎水性のものを採用することが好ましい。こうすることにより流路１６１ａおよび１６１ｂの内壁の親水性度が低下するため、以下の点で操作上好都合となる。分析チップ６００による分離を実現するためには、緩衝液および試料を、所定の流路以外にあふれ出すことなく流通させることが必要である。したがって、緩衝液および試料を分離領域１２４に同時に到達させることが理想であるが、通常困難である。この点、流路内壁の親水性度を適度に低下させると緩衝液あるいは試料の流路内の進行が緩徐となる。そのため、たとえば緩衝液を流路１６１ａに先に導入しても、当該緩衝液は流路１６１ｂにあふれ出すことはない。この状態で試料を１６１ｂに導入することにより、流路１６１ａ、１６１ｂ中にそれぞれ緩衝液、試料が流通した状態を保ちつつ、図１２の中央に示される隔壁に設けられた分離流路において分離が実現する。
図１１の分析チップ６００は、たとえば血液の分析に応用することができる。この場合、比較的大きい血球成分が大粒子１５２に相当し、血球以外の成分が小粒子１５１に相当することになる。そして、血中の特定物質を検出できる試薬を試薬層１２２ａ中に含有させておくことにより、遠心分離操作等の前処理をすることなく、血液から直接当該特定物質を分析することが可能となる。なお、この場合、試料としての血液は試料導入部１２０（図１１）から導入することとなる。
なお、図１１においては流路を二本備えた分析チップを示したが、三本以上とすることにより三種類以上の大きさの分子に分離できるようにすることも可能である。また、試薬層に関しては、図１１の分析チップのように流路それぞれに試薬層を設けてもよいし、いずれかの流路にのみ設ける形態を採ってもよい。
以上説明したように本発明の分析チップは、試料を検出する検出部とその検出部を覆うように形成されたマイクロレンズとを備えているため、他に検出・分析のための特別な外部機器を必要とせず、なおかつ検体を適用後、その場で迅速に目視により分析結果を得ることが可能となる。
（実施の第５形態）
図１９Ａは、本実施の形態における分析チップの構成を説明するための上面図である。分析チップ８００は、基板８０１を備えている。基板８０１には、流路８０３が設けられている。流路８０３は、実施の第１形態において基板１０１に流路１０２を形成する方法と同じ方法によって形成することが可能である。流路８０３は、幅が連続的に単調増加あるいは単調減少するように形成されている。
流路８０３の少なくとも一つの側面には、ヒドロゲル８０２の層が設けられている。ヒドロゲル８０２は、化学物質感受性ヒドロゲル（ＣＳＧ）であり、特定の種類の物質（例示：グルコース）に触れると体積が増加する。体積の増加分は、その物質の量が多いほど大きい。流路８０３の側には、目盛り８０４が設けられている。
流路８０３の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８０３に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８００は、次のように使用される。流路８０３の一方に設けられた導入口（図示せず）から、定量の溶液が流路に導入される。溶液には、視認性を向上させるために色素が混入されていることが好ましい。溶液は流路８０３を一方から他方に向って流れる。
溶液が、ヒドロゲル８０２が感受性を有する特定の成分を含んでいると、ヒドロゲル８０２は膨張する。図１９Ｂは、ヒドロゲル８０２が膨張したときの分析チップ８００を示している。膨張したヒドロゲル８０２は、流路８０３の幅が狭い部分を閉塞し、溶液の侵入を止めている。溶液の侵入が止められている位置は、停止位置８０５に図示されている。溶液に含まれる特定の成分が多いほど、停止位置８０５は流路８０３の幅が広い側（図の右側）になる。溶液に含まれる特定の成分が少ないほど、停止位置８０５は流路８０３の幅が狭い側（図の左側）になる。停止位置８０５は、目盛り８０４により肉眼で定量的に測定することができる。そのため、溶液に含まれる特定の成分の分量を肉眼で確認することが可能である。
次に、本実施の形態の変形例について説明する。この変形例における分析チップ８００の構成は、図１９Ｂによって示される。先の例と異なり、図１９Ｂは導入口から溶液を導入する前の分析チップ８００を示している。流路８０３の少なくとも一つの側面には、ヒドロゲル８０２の層が設けられている。ヒドロゲル８０２は、化学物質感受性ヒドロゲル（ＣＳＧ）であり、特定の種類の物質（例示：グルコース）に触れると体積が減少する。体積の減少分は、その物質の量が多いほど大きい。
こうした構成を備えた分析チップ８００は、次のように使用される。流路８０３の一方に設けられた導入口（図示せず）から、定量の溶液が流路に導入される。溶液は流路８０３を一方から他方に向って流れる。
溶液が、ヒドロゲル８０２が感受性を有する特定の成分を含んでいると、ヒドロゲル８０２は収縮する。その特定の成分の分量が多いほど、ヒドロゲル８０２が収縮する体積は大きい。収縮した体積が大きいほど、ヒドロゲル８０２が流路８０３を塞いでいる部分が減少し、停止位置８０５は流路８０３の幅が狭い側（図の左側）に移動する。そのため、停止位置８０５を目盛り８０４で読取ることにより、溶液に含まれる特定の成分の分量を視認することが可能である。
本実施の形態における分析チップに使用可能なヒドロゲルに関して記述されている文献について以下に述べる。
検出対象となる成分のｐＨに依存して体積が変化するｐＨ感受性ヒドロゲルの例は、次の文献に示されている。
（１）Ｉｉｏ，Ｋ．，Ｍｉｎｏｕｒａ，Ｎ．，Ｎａｇａｕｒａ，Ｍ．（１９９５）Ｓｗｅｌｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｂｌｅｎｄ ｈｙｄｒｏｇｅｌ ｍａｄｅ ｏｆ ｐｏｌｙ（ａｌｌｙｌｂｉｇｕａｎｉｄｏ−ｃｏ−ａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）ａｎｄ Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｈｏｌ），Ｐｏｌｙｍｅｒ ３６：２５７９−２５８３，
（２）Ｂｅｅｂｅ，Ｄ．Ｊ．ｅｔ．ａｌ．（２０００）Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｈｙｄｒｏｇｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｓｉｄｅ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈａｎｎｅｌｓ，Ｎａｔｕｒｅ ５８８−５９０．
検出対象となる成分のグルコースの量に依存して体積が変化するグルコース感受性ポリマーの例は、次の文献に示されている。
（１）Ｃａｒｔｉｅｒ，Ｓ．，Ｈｏｒｂｅｒｔ，Ｔ．Ａ．，Ｒａｔｎｅｒ，Ｂ．Ｄ．（１９９５）Ｇｌｕｃｏｓｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｃｏａｔｅｄ ｐｏｒｏｕｓ ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｅｒｍｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ ｉｎｓｕｌｉｎ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｆｒｏｍ ａ ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ １０６：１７−２４，
（２）Ｐｏｄｕａｌ，Ｋ．，Ｄｏｙｌｅ，Ｆ．Ｊ．，ａｎｄ Ｐｅｐｐａｓ，Ｎ．Ａ．（２０００）Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｇｌｕｃｏｓｅ ｏｘｉｄａｓｅ．Ｐｏｌｙｍｅｒ ４１：３９７５−３９８３．
こうしたポリマーは、特定の物質を分解して酸もしくは過酸化水素などを発生させる酵素が混ぜてある。その酵素が作用した結果生じるｐＨ変化や過酸化水素濃度に応じて、ポリマーの体積変化あるいは穴サイズの変化が生じる。混ぜる酵素や薬品の種類を変えることで、より多くの物質に反応するポリマーゲルを作ることが可能である。
（実施の第６形態）
図２０Ａは、本実施の形態における分析チップの構成を説明するための上面図である。分析チップ８００ａは、基板８０１を備えている。基板８０１には、流路８０３ａが設けられている。流路８０３ａは、実施の第１形態において基板１０１に流路１０２を形成する方法と同じ方法によって形成することが可能である。流路８０３ａは、幅が連続的に単調増加あるいは単調減少するように形成されている。流路８０３ａの側には、目盛り８０４が設けられている。
流路８０３の中には、ビーズ８０６が入れられている。ビーズ８０６の表面は、視認性が良くなるように派手な色が着色されている。ビーズ８０６は、表面がヒドロゲルにより形成されている。そのヒドロゲルは、化学物質感受性ヒドロゲル（ＣＳＧ）であり、特定の種類の物質（例示：グルコース）に触れると体積が増加する。体積の増加分は、その物質の量が多いほど大きい。
流路８０３ａの上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８０３ａに光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８００ａは、次のように使用される。流路８０３ａの幅が広い側の端部に設けられた導入口（図示せず）から、定量の溶液が流路８０３ａに導入される。溶液には、視認性を向上させるために色素が混入されていることが好ましい。溶液は流路８０３ａを一方から他方に向って流れる。ビーズ８０６は溶液に押し流され、流路８０３ａの幅がビーズ８０６の直径と同じになる位置で停止する。
溶液が、ビーズ８０６の表面を形成しているヒドロゲルが感受性を有する特定の成分を含んでいると、そのヒドロゲルは膨張し、ビーズ８０６のサイズが大きくなる。図２０Ｂは、ビーズ８０６のサイズが大きくなったときの分析チップ８００ａを示している。ビーズ８０６のサイズが大きくなるほど、ビーズ８０６はより流路８０３の幅が広い位置で停止する。特定の成分の量が多いほど、ビーズ８０６はより流路の幅が広い位置で停止する。そのため、ビーズ８０６の停止位置を目盛り８０４で読取ることにより、あるいは着色された溶液の停止位置を目盛り８０４で読取ることにより、溶液中の特定の成分の量が定量的に測定できる。
（実施の第７形態）
図２１Ａを参照すると、本実施の形態における検出チップ８００の上面図が示されている。分析チップ８１０は、基板８１５を具備している。基板８１５には、流路８１１が設けられている。流路８１１の側には、目盛り８１４が設けられている。流路８１１の内部には、ビーズ８１２が入れられている。ビーズ８１２の大きさは、流路８１１の最小幅よりも小さい。
ビーズ８１２は、視認可能な大きさである。ビーズ８１２が蛍光色の着色をされているか、あるいは蛍光物質を用いて形成されている場合、視認性を保ちつつビーズの大きさを若干小さくすることが可能である。蛍光色のビーズ８１２を用いた場合、流路８１１の内部の様子を目視により観察するためには、流路８１１の幅は１０μｍ〜１００μｍ程度、ビーズ８１２はそれよりも若干小さいサイズであればよい。
ビーズ８１２は、鉄、鉛に例示される重い金属の芯を有している。ビーズ８１２の外側は、視認性の良い派手な色のついた樹脂でコーティングされている。ビーズ８１２の形状は、球、回転楕円体、棒状、螺旋状、プロペラ状などである。
流路８１１の内部には、ポリマー溶液８１７が充填されている。ポリマー溶液８１７は、特定の物質の濃度に反応して粘度が変化する。そのようなポリマー溶液８１７として、実施の第５形態における分析チップ８００に使用された化学物質感受性ヒドロゲル（ＣＳＧ）の希薄溶液、あるいは重合度を下げた溶液を用いることが可能である。
流路８１１の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８１１に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
流路８１１の一端の近くには、仮固定部８１３が設けられている。図２１Ｂを参照すると、仮固定部８１３の付近を構成を示す側面から見た断面図が示されている。基板８１５に流路８１１が設けられ、流路８１１は蓋８１６で封止されている。蓋８１６は透明な材質でできている。流路８１１の内部にはビーズ８１２が入れられている。仮固定部８１３には、段差８１７が設けられている。段差８１７は、分析チップ８１０を平らに静置している状態ではビーズ８１２が容易に越えることができない程度に高く、分析チップ８１０を大きく傾けたときにビーズ８１２が容易に越えることができる程度に低く設けられていることが好ましい。
図２１Ｃを参照すると、仮固定部８１３の付近の他の構成を示す側面から見た断面図が示されている。この構成においては、仮固定部８１３には、くぼみ８１８が設けられている。くぼみ８１８は、分析チップ８１０を平らに静置している状態ではビーズ８１２が容易に移動することができない程度に深く、分析チップ８１０を大きく傾けたときにビーズ８１２が容易に越えることができる程度に浅く設けられていることが好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８１０は、次のように使用される。分析チップ８１０は平らな場所に静置される。ビーズ８１２は、仮固定部８１３に仮固定されている。流路８１１の一端に設けられた導入口（図示せず）から溶液が導入される。溶液は、流路８１１を流れる。ポリマー溶液８１７は、溶液に含まれる特定の物質の濃度に応じて、粘度を変化させる。
分析チップ８１０の使用者により、流路８１１の延長方向が鉛直方向となるように分析チップ８１０の姿勢が変えられる。ビーズ８１２は仮固定部８１３を離れ、鉛直方向に落下を開始する。ビーズ８１２の落下速度は、ポリマー溶液８１７の粘度によって変化する。一定時間にビーズ８１２が落下する距離を測定することにより、ポリマー溶液８１７の粘度が定量的に測定される。あるいは、ビーズ８１２が所定の位置にまで到達する時間を測定することにより、ポリマー溶液８１７の粘度が定量的に測定される。測定されたポリマー溶液８１７の粘度から、溶液に含まれる特定の物質の濃度が分かる。
次に、本実施の形態の変形例における分析チップについて説明する。変形例における分析チップは、図２１Ａに示されている分析チップ８１０において、ビーズ８１２が鉄、フェライト磁石に例示される強磁性体で形成された芯を有している。その他の構成は上記の説明と同一である。
こうした分析チップは、所定の磁力を有する磁石と共に使用される。こうした分析チップが使用されるとき、ビーズ８１１は、仮固定部８１３に仮固定されている。流路８１１の一端に設けられた導入口（図示せず）から溶液が導入される。溶液は、流路を流れる。ポリマー溶液８１７は、溶液に含まれる特定の物質の濃度に応じて、粘度を変化させる。
分析チップ８１０の使用者により、流路８１１の仮固定部８１３と反対側の端の延長線上の位置に、所定の磁力を有する磁石が設置される。ビーズ８１２は仮固定部８１３を離れ、磁石が設置された方向に移動を開始する。ビーズ８１２の移動速度は、ポリマー溶液８１７の粘度によって変化する。一定時間にビーズ８１２が移動する距離を測定することにより、ポリマー溶液８１７の粘度が定量的に測定される。あるいは、ビーズ８１２が所定の位置にまで到達する時間を測定することにより、ポリマー溶液８１７の粘度が定量的に測定される。測定されたポリマー溶液８１７の粘度から、溶液に含まれる特定の物質の濃度が分かる。
本実施の形態の他の変形例における分析チップは、反応槽と定量槽とを具備している。反応槽は内部に特定の物質に反応して粘度が変化するポリマー溶液が充填されており、被験物質を導入するための導入口が設けられている。反応槽と定量槽の間には弁を備えた搬送路が設けられており、反応槽の内部に蓄積された溶液を定量槽の内部に搬送することが可能である。定量槽は、図２１Ａに示されている分析チップ８１０の構成に加えて、流路８１１に開口する搬送路の出口が設けられている。
こうした分析チップは、次のように使用される。導入口から被験物質が導入される。ポリマー溶液は、被験物質に含まれる特定の成分の濃度に応じて粘度を変化させる。
ポリマー溶液は、搬送路を通って反応槽から定量槽へ搬送される。定量槽は、ポリマー溶液で満たされる。ポリマー溶液の粘度は、上記した方法により測定される。測定された粘度から、被験物質に含まれる特定の成分の濃度が定量的に測定される。これにより、被験物質に含まれる特定の成分の濃度が目視により定量的に測定される。
（実施の第８形態）
本実施の形態における分析チップ８２０の上面図が図２２Ａに示されている。分析チップ８２０は、基板８２５を具備している。基板８２５には、流路８２１が設けられている。流路８２１には、ポリマー溶液８２７が充填されている。ポリマー溶液８２７は、実施の第７形態におけるポリマー溶液８１７と同じものである。流路８２１の側には、目盛り８２４が設けられている。基板８２５にはさらに、電解液導入口８２６が設けられている。
流路８２１の内部には、ビーズ８２２が入れられている。ビーズ８２２の大きさは、流路８２１の最小幅よりも小さい。ビーズ８２２は、樹脂などの軽い物質で形成され、表面はバッファーのｐＨで帯電する材質で形成されている。
流路８２１の一端の近くには、仮固定部８２３が設けられている。仮固定部８２３の構成は、実施の第７形態における分析チップ８１０の仮固定部８１３と同じである。
流路８２１の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８２１に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
図２２Ｂは、分析チップ８２０を側面から見た断面図である。基板８２５には、第１金属箔８２７、ナイロンメッシュ８２８及び第２金属箔８２９が積層化されている。第１金属箔８２７と第２金属箔８２９とは種類の異なる金属である。例えば第１金属箔は銅であり、第２金属箔は亜鉛である。ナイロンメッシュ８２８の一部は、電界液導入口８２６に露出している。
このような構成の分析チップ８２０は、プラスチックチップを２層構造とし、下層のプラスチックチップに設けられた空所に第１金属箔８２７、ナイロンメッシュ８２８及び第２金属箔８２９を積層し、その上に上層のプラスチックチップを貼り合わせることにより製造することができる。
流路８２１の両端には白金により形成された電極８３０が設けられている。両端の電極８３０の各々は、第１金属箔８２７と第２金属箔８２９とに接続されている。
こうした分析チップ８２０は、次のように使用される。初期状態において、ビーズ８２２は、仮固定部８２３に仮固定されている。流路８２１の一端に設けられた導入口（図示せず）から溶液が導入される。溶液は、流路８２１を流れる。ポリマー溶液８２７は、溶液に含まれる特定の物質の濃度に応じて、粘度を変化させる。
分析チップ８２０の使用者により、電解液導入口８２６に電解液が導入される。電解液は、毛細管現象などによりナイロンメッシュ８２８に沿って展開される。第１金属箔８２７、電解液を含んだナイロンメッシュ８２８及び第２金属箔８２８により、ボルタ型の電池が構成され、流路８３０の両端の電極８３０の間に電位差が発生する。
発生した電位差により、ビーズ８２２は流路８２１の中を移動する。ビーズ８２２の移動速度は、ポリマー溶液８２７の粘度によって変化する。一定時間にビーズ８２２が移動する距離を測定することにより、ポリマー溶液８２７の粘度が定量的に測定される。あるいは、ビーズ８２２が所定の位置にまで到達する時間を測定することにより、ポリマー溶液８２７の粘度が定量的に測定される。測定されたポリマー溶液８２７の粘度から、溶液に含まれる特定の物質の濃度が分かる。
第１金属箔８２７が銅で第２金属箔８２９が亜鉛である場合、起電力は約０．７ボルトである。軽いプラスチックで形成されたビーズ８２２を駆動するためには、両端の電極８３０の間に７ボルト程度の電位差があることが好ましい。ボルタ型の電池を１０段直列につなぐことにより、７ボルト程度の電圧を得ることが可能になる。図２３を参照すると、ボルタ型の電池を直列に配線する構成が示されている。第１金属箔８２７、ナイロンメッシュ８２８及び第２金属箔８２９が積層されたボルタ型電池が１０個設けられ、絶縁層（図示せず）を介して互いに側面が隣り合うように並置される。隣り合うボルタ型電池は、第１金属箔８２７と第２金属箔８２９の積層の順序が逆になっている。一つのボルタ型電池の第１金属箔８２７と、それに隣接するボルタ型電池の第２金属箔８２９とは、導電部材８３０で電気的に接続されている。このような配線により直列接続されたボルタ型電池が基板８２５の内部に形成されることにより、両端の電極８３０の間に７ボルト程度の電位差を得ることができる。
本実施の形態の変形例として、多数の交換基を持つポリマービーズを使用する分析チップが可能である。この変形例における分析チップは、図２２Ａ及び図２２Ｂに示される分析チップ８２０において、特定の物質に反応して粘度の変化するポリマー溶液８２７を必ずしも必要としない。さらに、図２２Ａ及び図２２Ｂに示されるビーズ８２２は、イオン交換樹脂のように酸性もしくは塩基性の残基を多数持つポリマーによって形成されている。こうしたビーズ８２２は、溶液のｐＨに応じて残基の一部が電離し、残りは電離しない状態になるため、表面電荷が溶液のｐＨに応じて変化する。その他の構成は、図２２Ａ及び図２２Ｂに示される分析チップ８２０と同じである。
図２４を参照すると、溶液のｐＨの変化に応じたビーズ８２２の表面電荷の変化が示されている。ビーズ８２２が多数の弱塩基性置換基を持つポリマーで形成されている場合、ｐＨが高い溶液中ではビーズ８２２は小さい正の表面電荷を持つ。ｐＨが低い溶液中ではビーズ８２２はより大きい正の表面電荷を持つ。ビーズ８２２が多数の弱酸性置換基を持つポリマーで形成されている場合、ｐＨが高い溶液中ではビーズ８２２は大きい負の表面電荷を持つ。ｐＨが低い溶液中ではビーズ８２２はより小さい負の表面電荷を持つ。
そのため、ビーズ８２２は、適切なイオン交換性のポリマーを選ぶことで、あるｐＨ範囲内でｐＨに応じた表面電荷となる。そこで流路８２１の両端の電極８３０の間に電位差が加えられると、ビーズ８２２はその表面電荷に比例する力を受けるため、表面電荷に応じてビーズ８２２の移動速度は変化する。このビーズ８２２の移動速度の変化を検出することにより、ｐＨの変化が測定され、検出対象となる成分の量に関する定量的な情報が目視により得られる。
（実施の第９形態）
実施の第９形態における分析チップは、十分な試薬があっても試料の濃度が不十分であると反応が起こらなくなるような種類の反応を利用して実現される。例えば、所定量の抗原をコートした酵素免疫測定（ＥＬＩＳＡ）の反応槽をアレー状に複数並べ、各々に抗体の希釈倍率が異なる試料を導入すると、希釈倍率が一定以上大きい試料に対しては着色反応がまったく見られなくなる。そのため、反応槽アレーを試料の希釈倍率の順に並べておき、反応槽アレーのどこで着色の有無が変化しているかを見ることにより、試料中の抗体の濃度を定量的に検出することが可能である。
同様に、血清中の酵素（例えば、ＡＳＴ）の濃度を計測する場合、ＡＳＴがあると発色する試薬を同じ量だけ入れた反応槽をアレー状に複数並べておく。各々の反応槽に、希釈倍率の異なる血清を導入すると、希釈倍率が一定以上の血清が導入された反応槽には発色が見られない。
こうした原理を利用することにより、目視によって試料の濃度を定量的に計測することが可能な分析チップを実現することができる。図２５Ａを参照すると、そうした分析チップ８４０の構成が示されている。分析チップ８４０は、基板８４１を備えている。基板８４１には、複数の反応ユニット８４２がアレー状に配列されている。基板８４１には、反応ユニット８４２の各々に対応して、希釈倍率８４３が書き込まれている。
図２５Ｂを参照すると、反応ユニット８４２の構成が示されている。反応ユニット８４２は、基板８４１に設けられた試料導入路８５１を有している。反応ユニット８４２はさらに、基板８４１に設けられた試薬導入路８５３を有している。試料導入路８５１の一端は、試薬導入路８５３に開口している。
反応ユニット８４２はさらに、基板８４１に設けられた試薬導入口８５２と反応槽８５４とを有している。反応槽８５４には空気穴８５７が設けられている。試薬導入路８５３の一端は試薬導入口８５２に開口している。試薬導入路８５３の他端は反応槽８５４に開口している。
図２５Ｂにおいて、点線で囲った部分Ｃの詳細な構成が図２５Ｃに示されている。試料導入路８５１の途中には、逆流防止弁８５５が設けられている。逆流防止弁８５５の内部には、吸水することにより体積が増大する吸水性ポリマービーズが設置されている。
試薬導入路８５３の中には、試料導入路８５１と交わる付近に、試料保持部８５６が設けられている。試料保持部８５６には、多数の細いピラーが形成されているか、あるいは多数の細い溝が形成されている。試料保持部８５６は、表面が親水性である。試料保持部８５６は、試料導入路８５１の延長する方向に沿って長さＬを有する。試料保持部８５６は、毛細管効果によって、長さＬに比例する量の溶液を保持し、試料保持部８５６の外部にその溶液がしみ出すのを抑制する。
再び図２５Ａを参照して、分析チップ８４０が有する複数の反応ユニット８４２の各々は、試料保持部８５６の長さＬが異なる。図の最も右側の反応ユニット８４２の長さＬに比べて右から２番目の反応ユニット８４２の長さＬは１０倍である。図の右から２番目の反応ユニット８４２の長さＬに比べて右から３番目の反応ユニット８４３の長さＬは１０倍であり、以下同様である。
試薬導入路８５３の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。試薬導入路８５３に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８４０は、次のように使用される。分析チップ８４０が備える各々の反応ユニット８４２に対して、試料導入路８５１から試料である溶液が導入される。導入は、試料導入路８５１あるいは試料保持部８５６による毛細管引力を用いて行われる。試料保持部８５６が所定量の試料を含んだ時点で、毛細管引力による導入は自動的に停止される。導入された試料は、試料保持部８５６に保持される。
保持される試料の量は、試料保持部８５６の長さＬに比例している。そのため、図２５Ａに示される複数の反応ユニット８４２は、左側のものほどより多くの試料を試料保持部８５６に保持している。
試料が導入されると、逆流防止弁８５５に充填されている吸水性ポリマービーズが膨潤することにより、試料導入路８５１が閉鎖される。それにより、これ以後のプロセスにおいて、試薬導入路３から試料導入路１へ溶液が流入することが防止される。
試薬導入口８５２から試薬溶液が強制的に導入される。試薬溶液に押された試薬導入路８５３の内部の空気は、空気穴８５７から押し出される。試薬溶液は、試料保持部８５６に保持されている試料を押し流し出しながら試薬導入路３の中を反応槽８５４の方へ流入する。空気穴８５７のサイズは小さいため、試料を含んだ試薬溶液が空気穴８５７を塞ぐと、それ以上の試薬溶液を試薬導入路８５３に導入することは困難となる。
反応槽８５４の内部には試薬溶液と試料との混合溶液が溜まる。複数の反応ユニット８４２の各々の試料保持部８５６の長さＬが異なることにより、反応槽８５４における試料の希釈倍率は各々の反応ユニット８４２で異なる。分析チップ８２０には各々の反応ユニット８４２に対応する位置にその希釈倍率８４３が書き込まれている。希釈倍率８４３は例えば、左端の反応ユニット８４２から順に１０２倍、１０３倍、１０４倍、１０５倍、１０６倍である。
試薬は、試料に含まれる特定の成分に反応して発色反応を生じる。その発色反応は、一定時間ののちに終了する。反応が終了した時点で分析チップ８４０において、希釈倍率の低い反応ユニット８４２の反応槽８５４は発色しており、希釈倍率の高い反応ユニット８４２の反応槽８５４は発色していないことが目視される。例えば、希釈倍率が１０３以上の反応ユニット８４２の反応槽８５４は発色しており、希釈倍率が１０４以上の反応ユニット８４２の反応槽８５４は発色していないことが目視される。分析チップ８４０にアレー状に配列された反応ユニット８４２のうちのどの位置の反応ユニット８４２まで発色しているかを目視することによって、試料の濃度が定量的に分かる。
こうした分析チップ８４０は、感染症に対する抗体価のように、１００倍、１０００倍、１００００倍など、飛び飛びの値で表される場合に好適に用いられる。
（実施の第１０形態）
実施の第１０形態における分析チップは、溶液に色素を混入することなしに、流路内における溶液の有無を目視で容易に確認できるように構成されている。
図２６Ａには、分析チップの断面図が示されている。分析チップ８６０は、基板８６１を備えている。基板８６１は、ガラスに例示される透明な材質で形成されている。基板８６１には、流路８６２が設けられている。基板８６１の底面は銀紙８６４によって覆われている。基板８６１の上面は蓋８６３によって覆われている。蓋８６３は透明な材質でできている。
流路８６２の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８６２に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
図２６Ａを参照すると、流路８６２の底面と側面とがなす隅角部と、他の側面の上端点とを結んで、斜めに補助線が描かれている。この補助線と基板８６１の表面に垂直な線とは角θ２をなしている。
こうした構成を備えた分析チップは、次のように使用される。
図２６Ａを参照すると、分析チップ８６０の使用者が流路８６２を見る視線と、基板８６１の表面に垂直な線とがなす角度がθで表されている。０＜θ＜θ０（θ０は分析チップの形状及び材質により決まる値、今の場合θ０≒θ２）のとき、使用者には流路８６２の底面を通して銀紙８６４が見えるため、流路８６２が明るく見える。一方、θ＞θ０のとき、使用者には流路８６２の壁面を通して遠方の基板８６１の底面、あるいは分析チップ８６０の側面が見えるため、流路８６２が暗く見える。なぜなら、基板８６１は屈折率が空気あるいは水よりも高いために、流路８６２の側面から基板８６１の内部に延長する光路は、壁面への入射角よりも小さい角度、すなわち基板８６１の底面に平行に近い角度に伸びるためである。
図２６Ｂを参照すると、流路８６２が溶液に満たされているときの分析チップ８６０が示されている。分析チップ８６０の使用者が流路８６２を見る視線と、基板８６１の表面に垂直な線とがなす角度がθで表されている。０＜θ＜θ１のとき、使用者には流路８６２の底面を通して銀紙８６４が見えるため、流路８６２が明るく見える。溶液の屈折率は、水（屈折率１．３３３）に例示されるように空気よりも大きいことにより、θ１＞θ０である。すなわち、流路８６２が溶液で満たされている場合は、流路８６２が空気で満たされている場合と比較して、流路８６２の底面を通して銀紙８６４が見える角度範囲が広い。
図２６Ｃを参照すると、流路８６２の一部分が溶液で満たされ、他の部分には溶液がないときの分析チップ８６０の上面図が示されている。使用者がθ０＜θ＜θ１を満たす角度θから流路８６２を見るとき、溶液が満たされている部分８６５は流路８６２の底面を通して銀紙が見えるため明るく見え、溶液がない部分８６６はより暗く見える。明るい部分と暗い部分との境目を目盛り８６７により読取ることで、溶液が流路８６２のどの部分まで満たされているかを目視することができる。
目視がより容易にできるためには、θ０とθ１との差がより大きいことが好ましい。従って、流路８６２の形状は、以下に示す方法によって、θ０とθ１との差がより大きくなるように形成されていることが好ましい。
空気の屈折率をｎ１、流路内の溶液の屈折率をｎ２とするとき、次式で表されるスネルの法則が成り立つ。
したがって、θ０（≒θ２）とθ１との差Δθは次式で表される。
Δθは、次式が成り立つとき最大値を取る。
Δθは、流路の溶液が入っている部分が明るく見え、溶液が入っていない部分が暗く見える角度の幅を示す。したがって、溶液の視認性を良くするためには、Δθがより大きくなるようにθ２が決められることが好ましい。特に、特定の溶液を分析対象とする分析チップにおいては、その溶液の屈折率ｎ２を用いて、Δθがより大きくなるようにθ２が決められることが好ましい。
例として、流路内の溶液が水（屈折率１．３３３）であるとき、ｎ１＝１、ｎ２＝１．３３３を代入すると、θ２＝４８．６度のときΔθは最大値４１．４度となる。従って、流路の断面において、底面の隅と反対側の壁面の上端とを結ぶ線が垂線となす角度が４８．６度である矩形流路を設ければ、最も視認性よく、流路内の水（または屈折率が水に近い溶液）の有無が広い角度から視認できる。
このような分析チップによれば、溶液に視認を容易にするための色素を混入しなくても、流路に溶液が存在するか否か、あるいは溶液が流路のどの位置まで存在するのかを容易に視認することが可能である。このような分析チップ８６０によれば、反応液中に色素を混在させることが好ましくない場合でも、反応後の溶液に色素を混合する手間をかけることなく、溶液を視認することが容易にできる。
次に、本実施の形態の変形例について説明する。変形例における分析チップは、図２６Ａに示される分析チップ８６０の構成において、必ずしも銀紙８６４を必要としない。さらに、流路８６２の壁面が、屈折率が水と同程度か、それよりも小さい材料により形成されている。
こうした構成の分析チップは、次のように使用される。流路８６２が水よりも低い屈折率の材料で形成されている場合には、流路８６２に水溶液が満たされると、水が光ファイバーのコア、流路がクラッドに相当する屈折率の関係となり、流路８６２を観察する方向によっては流路の表面と水溶液との界面で全反射が起こる。そのため、水溶液のある流路部分が、無い部分に比べて明るく見える。
光が入射する側の材料の屈折率ｎ１が、出射側の材料の屈折率ｎ２よりも高い場合、出射側の屈折角θ２は、次式で表されるスネルの法則により、θ１が一定の角度よりも大きい場合には、９０度を超える。
このような範囲のθ１においては、全反射が起こるため、流路８６２は明るく見える。
流路８６２の周囲が水と同等の屈折率の材料により形成されている場合には、溶液に屈折率上昇剤を混ぜることにより、上記と同じ効果が得られる。そのような屈折率上昇剤として、しょ糖、カルボキシセルロース、ポリビニルアルコールが例示される。
流路８７３を形成するために用いられる、屈折率が水と同程度か、それよりも小さい材料として、テフロン系樹脂が例示される。テフロン系樹脂は、光ファイバーのクラッドの材料として使われている。クラッドと、より屈折率が高いファイバーの中心部分（コア）との屈折率の差が大きいと、光損失が少なくなり好ましい。そのため、より屈折率の低いテフロン系樹脂の開発が進められている。現在、屈折率が１．３８程度のものが開発されており、将来さらに低屈折率のものが開発される可能性が高い。
こうした分析チップによれば、反応液中に色素を混在させることが好ましくない場合でも、反応後の溶液に色素を混合する手間をかけることなく、溶液を視認することが容易にできる。
（実施の第１１形態）
実施の第１１形態における分析チップを側面から見た断面図が図２７Ａに示されている。分析チップ８７０は、基板８７１を備えている。基板８７１には流路８７３が設けられている。流路８７３は、基板８７１に垂直な方向の高さが、可視光線の波長の数波長分（１０−６ｍのオーダー）である。流路８７３は透明な蓋８７２によって覆われている。流路８７３は、基板８７１に垂直な方向の高さが、流路８７３の延長方向に連続的に変化している。こうした流路８７３の高さの変化は、例えば蓋８７２を基板８７１に対して設置する際に、適当な厚み（数ミクロン）のスペーサを蓋８７２の一端に設置することにより実現される。
流路８７３の上には、拡大用のマイクロレンズが設置されていることが好ましい。流路８７３に光を当てる照明器具が設置されていることがさらに好ましい。
こうした構成を備えた分析チップ８７０は、次のように使用される。
使用者が流路８７３を蓋８７２の上から見ると、流路の底面と、流路の上部を覆う蓋８７２との間に挟まれた空間で光が干渉を起こす。そのため、図２７Ｂに示されるように、使用者には干渉縞８７４が見える。例えば、流路の底面と流路の上部を覆う蓋８７２との間で光が強めあう部分８７４では明縞が生じ、光が弱めあう部分８７５では暗縞が生じる。
流路８７３の高さが流路８７３の延長方向に変化していることにより、干渉縞８７４が見える位置は、流路８７３に満たされている物質の屈折率に応じて変化する。例えば、より屈折率が高い溶液が流路８７３に満たされると、光の波長がわずかに短くなるため、干渉縞８７４の位置は、より流路８７３の高さが低い方、すなわち図の左方向に移動する。逆に、より屈折率が低い溶液が流路８７３に満たされると、光の波長がわずかに長くなるため、干渉縞８７４の位置は、より流路８７３の高さが高い方、すなわち図の右方向に移動する。
そのため、干渉縞８７４の位置を目盛り８７６によって読取ることにより、流路８７３に満たされている溶液の屈折率を目視により知ることができる。
このような分析チップ８７０によれば、生体高分子を含む溶液の濃度を目視により測定することが可能になる。生体高分子などを含む溶液は、濃度が高いほど屈折率が大きく、そのため、干渉縞８７４の位置から溶液の濃度を知ることが可能だからである。
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図２３】
【図２４】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路が設けられた基板と、
前記流路の一部に設けられ、前記流路に特定の物質が流れたとき外観の変化を起こす検出部と、
前記検出部を覆うレンズ
とを具備する
分析チップ。
【請求項２】
請求項１において、
さらに、前記レンズと一体成形され、前記流路を覆う被覆部材
を具備する
分析チップ。
【請求項３】
請求項１または２に記載された分析チップにおいて、
さらに、前記検出部に光を照射する第一の照明部材
を具備する
分析チップ。
【請求項４】
流路が設けられた基板と、
前記流路の一部に設けられ、特定の物質と接触すると外観が変化する検出部と、
前記検出部に光を照射する第一の照明部材
とを具備する
分析チップ。
【請求項５】
請求項３または４に記載された分析チップにおいて、
前記光は紫外線である
分析チップ。
【請求項６】
請求項３から５のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記基板は可視光線を透過する材料で形成され、
前記第一の照明部材は、前記光を前記基板の側面から照射する
分析チップ。
【請求項７】
請求項３から５のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記第一の照明部材は、前記流路の底面の側から前記光を照射する
分析チップ。
【請求項８】
請求項３から７のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記第一の照明部材は、光導波路である
分析チップ。
【請求項９】
請求項１から９のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記検出部は、前記特定の物質と化学反応することにより外観が変化する試薬を含む
分析チップ。
【請求項１０】
請求項９に記載された分析チップにおいて、
前記試薬は、前記検出部において均一に分布している
分析チップ。
【請求項１１】
請求項１０に記載された分析チップにおいて、
さらに、前記検出部に沿って設けられたスケール
を具備する
分析チップ。
【請求項１２】
流路が設けられた基板と、
前記流路の一部に設けられ、特定の物質と化学反応することにより外観が変化する試薬が均一に分布している検出部と、
前記検出部に沿って設けられたスケール
とを具備する
分析チップ。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記試薬は、酵素、抗体、抗原および蛍光物質からなる群から選択される１種以上を含む
分析チップ。
【請求項１４】
請求項１から１３のうちのいずれかにおいて、
さらに、前記流路に設けられ、特定の成分と特異的に結合する標識物質が配置された反応部と、
前記流路の前記反応部より下流側に設けられ、前記特定の成分と結合した前記標識物質を捕捉する捕捉部
とを具備する
分析チップ。
【請求項１５】
流路が設けられた基板と、
前記流路に設けられ、特定の成分と特異的に結合する標識物質が配置された反応部と、
前記流路の前記反応部より下流側に設けられ、前記特定の成分と結合した前記標識物質を捕捉する捕捉部
とを具備する
分析チップ。
【請求項１６】
請求項１４または１５において、
前記流路のうち前記捕捉部が設けられた領域の流路の幅が、下流側に向かって次第に狭くなっている
分析チップ。
【請求項１７】
請求項１４から１６のうちのいずれかにおいて、
前記捕捉部における前記標識物質の密度が、前記流路の下流側に向かって高くなっている
分析チップ。
【請求項１８】
請求項１から１７のうちのいずれか１項において、
前記検出部における前記流路は、下流側に向って次第に狭くなっており、
前記検出部における前記流路の壁面には、前記特定の物質を吸収すると体積が変化するヒドロゲル層が配置され、
前記外観の変化は、着色された前記特定の物質が前記流路に流れたとき、前記ヒドロゲル層の体積が変化することにより、前記特定の物質の量に応じて異なる位置において前記流路が閉塞されることによって生じる
分析チップ。
【請求項１９】
請求項１から１７のうちのいずれか１項において、
さらに、前記流路の中に配置され、前記特定の成分を吸収すると体積が変化するヒドロゲルによって表面が形成されたビーズ
を具備し、
前記検出部における前記流路は、下流側に向って次第に狭くなっており、
前記外観の変化は、前記流路に液体が流されるとき、前記ビーズが前記液体に押し流され、前記ビーズの体積に応じて前記流路の異なる位置で停止することによって生じる
分析チップ。
【請求項２０】
下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、
前記流路の壁面に沿って配置され、特定の物質を吸収すると膨張することにより前記特定の物質の量に応じて異なる位置において前記流路を閉鎖するヒドロゲル層
とを具備する
分析チップ。
【請求項２１】
下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、
所定の初期閉鎖位置において前記流路を閉鎖し、特定の物質を吸収すると収縮することにより前記流路を閉鎖する位置が前記初期閉鎖位置よりも下流側に移動するヒドロゲル層
とを具備する
分析チップ。
【請求項２２】
下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、
前記流路の中に配置され、特定の成分を吸収すると体積が変化するヒドロゲルによって表面が形成されたビーズ
とを具備し、
前記流路に液体が流されるとき、前記ビーズは前記液体に押し流され、前記体積に応じて前記流路の異なる位置で停止する
分析チップ。
【請求項２３】
請求項１から２２のうちのいずれか１項において、
さらに、前記流路の内部に配置され、前記特定の物質と反応して粘度が変化するポリマー溶液と、
前記流路の内部に配置されたターゲットビーズと、
前記流路の内部の所定の位置に設けられ、所定の大きさよりも小さい力が前記ターゲットビーズにかけられたときに前記ターゲットビーズを前記所定の位置に保持する仮保持部
とを具備する
分析チップ。
【請求項２４】
流路が設けられた基板と、
前記流路の内部に配置され、特定の物質と反応して粘度が変化するポリマー溶液と、
前記流路の内部に配置されたターゲットビーズと、
前記流路の内部の所定の位置に設けられ、所定の大きさよりも小さい力が前記ターゲットビーズにかけられたときに前記ターゲットビーズを前記所定の位置に保持する仮保持部と
を具備する
分析チップ。
【請求項２５】
請求項２３または２４において、
前記ターゲットビーズは強磁性体を含む
分析チップ。
【請求項２６】
請求項２３から２５のうちのいずれか１項において、
さらに、前記流路の端部に設けられた一対の電極と、
前記一対の電極の間に電位差を発生させる電池
とを具備し、
前記ターゲットビーズは、所定のｐＨの溶液中で表面が帯電する
分析チップ。
【請求項２７】
請求項１から２６のうちのいずれかにおいて、
前記流路は、
毛細管引力により溶液を保持する溶液保持部と、
毛細管引力により前記溶液保持部に溶液を導入する導入路
とを備える
分析チップ。
【請求項２８】
請求項２７において、
前記流路は複数であり、
複数の前記流路の各々が備える前記溶液保持部は、保持する溶液の量が異なる
分析チップ。
【請求項２９】
流路が設けられた基板と、
前記流路に設けられ、毛細管引力により溶液を備える溶液保持部と、
毛細管引力により前記溶液保持部に溶液を導入する導入路と、
前記流路の一部に設けられ、前記流路に特定の物質が流れたとき外観の変化を起こす検出部
とを具備する
分析チップ。
【請求項３０】
第１流路と第２流路とが設けられた基板と、
前記第１流路に設けられた第１溶液保持部と、
前記第２流路に設けられた第２溶液保持部
とを具備し、
前記第１溶液保持部は毛細管引力により第１所定量の溶液を保持し、
前記第２溶液保持部は毛細管引力により前記第１所定量と異なる第２所定量の溶液を保持する
分析チップ。
【請求項３１】
請求項３０において、
前記基板には、前記第１所定量と前記第２所定量とに対応する数値が表示されている
分析チップ。
【請求項３２】
請求項１から３１のうちのいずれかにおいて、
前記流路は前記基板の表面側に設けられた矩形の溝であり、
さらに、前記基板の底面に沿って配置され、可視光を反射する反射板
を具備する
分析チップ。
【請求項３３】
請求項１から３２のうちのいずれかにおいて、
前記流路の壁面は、屈折率が水の屈折率以下の材料によって覆われている
分析チップ。
【請求項３４】
請求項１から３３のいずれかにおいて、
さらに、前記流路を覆う透明な蓋
を具備し、
前記流路の底面と前記蓋との距離は前記流路の延長方向に連続的に変化し、
前記底面と前記蓋との間の光の反射により、前記蓋の外側に、前記流路に満たされる物質の屈折率に応じて位置が異なる干渉縞が表示される
分析チップ。
【請求項３５】
流路が設けられた基板と、
前記流路を覆う透明な蓋
とを具備し、
前記流路の底面と前記蓋との距離は前記流路の延長方向に連続的に変化し、
前記底面と前記蓋との間の光の反射により、前記蓋の外側に、前記流路に満たされる物質の屈折率に応じて位置が異なる干渉縞が表示される
分析チップ。
【請求項３６】
請求項１から３５のいずれかに記載された分析チップと、
前記分析チップの側面から前記検出部に光を照射する第二の照明部材
とを具備する
分析装置。
【請求項３７】
請求項３６において、
前記第二の照明部材が照射する光は紫外線である
分析装置。
【請求項３８】
請求項３６または３７に記載された分析装置において、
前記第二の照明部材は、前記検出部に光を集める集光レンズを備えている
分析装置。
【請求項３９】
請求項３６または３７に記載された分析装置において、
前記第二の照明部材は、発光部材である
分析装置。
【請求項４０】
請求項３６に記載された分析装置において、
前記発光部材は、電球、ＬＥＤまたはブラックライトのいずれかである
分析装置。
【請求項１】
流路が設けられた基板と、
前記流路の一部に設けられ、前記流路に特定の物質が流れたとき外観の変化を起こす検出部と、
前記検出部を覆うレンズ
とを具備する
分析チップ。
【請求項２】
請求項１において、
さらに、前記レンズと一体成形され、前記流路を覆う被覆部材
を具備する
分析チップ。
【請求項３】
請求項１または２に記載された分析チップにおいて、
さらに、前記検出部に光を照射する第一の照明部材
を具備する
分析チップ。
【請求項４】
流路が設けられた基板と、
前記流路の一部に設けられ、特定の物質と接触すると外観が変化する検出部と、
前記検出部に光を照射する第一の照明部材
とを具備する
分析チップ。
【請求項５】
請求項３または４に記載された分析チップにおいて、
前記光は紫外線である
分析チップ。
【請求項６】
請求項３から５のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記基板は可視光線を透過する材料で形成され、
前記第一の照明部材は、前記光を前記基板の側面から照射する
分析チップ。
【請求項７】
請求項３から５のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記第一の照明部材は、前記流路の底面の側から前記光を照射する
分析チップ。
【請求項８】
請求項３から７のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記第一の照明部材は、光導波路である
分析チップ。
【請求項９】
請求項１から９のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記検出部は、前記特定の物質と化学反応することにより外観が変化する試薬を含む
分析チップ。
【請求項１０】
請求項９に記載された分析チップにおいて、
前記試薬は、前記検出部において均一に分布している
分析チップ。
【請求項１１】
請求項１０に記載された分析チップにおいて、
さらに、前記検出部に沿って設けられたスケール
を具備する
分析チップ。
【請求項１２】
流路が設けられた基板と、
前記流路の一部に設けられ、特定の物質と化学反応することにより外観が変化する試薬が均一に分布している検出部と、
前記検出部に沿って設けられたスケール
とを具備する
分析チップ。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれかに記載された分析チップにおいて、
前記試薬は、酵素、抗体、抗原および蛍光物質からなる群から選択される１種以上を含む
分析チップ。
【請求項１４】
請求項１から１３のうちのいずれかにおいて、
さらに、前記流路に設けられ、特定の成分と特異的に結合する標識物質が配置された反応部と、
前記流路の前記反応部より下流側に設けられ、前記特定の成分と結合した前記標識物質を捕捉する捕捉部
とを具備する
分析チップ。
【請求項１５】
流路が設けられた基板と、
前記流路に設けられ、特定の成分と特異的に結合する標識物質が配置された反応部と、
前記流路の前記反応部より下流側に設けられ、前記特定の成分と結合した前記標識物質を捕捉する捕捉部
とを具備する
分析チップ。
【請求項１６】
請求項１４または１５において、
前記流路のうち前記捕捉部が設けられた領域の流路の幅が、下流側に向かって次第に狭くなっている
分析チップ。
【請求項１７】
請求項１４から１６のうちのいずれかにおいて、
前記捕捉部における前記標識物質の密度が、前記流路の下流側に向かって高くなっている
分析チップ。
【請求項１８】
請求項１から１７のうちのいずれか１項において、
前記検出部における前記流路は、下流側に向って次第に狭くなっており、
前記検出部における前記流路の壁面には、前記特定の物質を吸収すると体積が変化するヒドロゲル層が配置され、
前記外観の変化は、着色された前記特定の物質が前記流路に流れたとき、前記ヒドロゲル層の体積が変化することにより、前記特定の物質の量に応じて異なる位置において前記流路が閉塞されることによって生じる
分析チップ。
【請求項１９】
請求項１から１７のうちのいずれか１項において、
さらに、前記流路の中に配置され、前記特定の成分を吸収すると体積が変化するヒドロゲルによって表面が形成されたビーズ
を具備し、
前記検出部における前記流路は、下流側に向って次第に狭くなっており、
前記外観の変化は、前記流路に液体が流されるとき、前記ビーズが前記液体に押し流され、前記ビーズの体積に応じて前記流路の異なる位置で停止することによって生じる
分析チップ。
【請求項２０】
下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、
前記流路の壁面に沿って配置され、特定の物質を吸収すると膨張することにより前記特定の物質の量に応じて異なる位置において前記流路を閉鎖するヒドロゲル層
とを具備する
分析チップ。
【請求項２１】
下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、
所定の初期閉鎖位置において前記流路を閉鎖し、特定の物質を吸収すると収縮することにより前記流路を閉鎖する位置が前記初期閉鎖位置よりも下流側に移動するヒドロゲル層
とを具備する
分析チップ。
【請求項２２】
下流側に向って次第に狭くなる流路が設けられた基板と、
前記流路の中に配置され、特定の成分を吸収すると体積が変化するヒドロゲルによって表面が形成されたビーズ
とを具備し、
前記流路に液体が流されるとき、前記ビーズは前記液体に押し流され、前記体積に応じて前記流路の異なる位置で停止する
分析チップ。
【請求項２３】
請求項１から２２のうちのいずれか１項において、
さらに、前記流路の内部に配置され、前記特定の物質と反応して粘度が変化するポリマー溶液と、
前記流路の内部に配置されたターゲットビーズと、
前記流路の内部の所定の位置に設けられ、所定の大きさよりも小さい力が前記ターゲットビーズにかけられたときに前記ターゲットビーズを前記所定の位置に保持する仮保持部
とを具備する
分析チップ。
【請求項２４】
流路が設けられた基板と、
前記流路の内部に配置され、特定の物質と反応して粘度が変化するポリマー溶液と、
前記流路の内部に配置されたターゲットビーズと、
前記流路の内部の所定の位置に設けられ、所定の大きさよりも小さい力が前記ターゲットビーズにかけられたときに前記ターゲットビーズを前記所定の位置に保持する仮保持部と
を具備する
分析チップ。
【請求項２５】
請求項２３または２４において、
前記ターゲットビーズは強磁性体を含む
分析チップ。
【請求項２６】
請求項２３から２５のうちのいずれか１項において、
さらに、前記流路の端部に設けられた一対の電極と、
前記一対の電極の間に電位差を発生させる電池
とを具備し、
前記ターゲットビーズは、所定のｐＨの溶液中で表面が帯電する
分析チップ。
【請求項２７】
請求項１から２６のうちのいずれかにおいて、
前記流路は、
毛細管引力により溶液を保持する溶液保持部と、
毛細管引力により前記溶液保持部に溶液を導入する導入路
とを備える
分析チップ。
【請求項２８】
請求項２７において、
前記流路は複数であり、
複数の前記流路の各々が備える前記溶液保持部は、保持する溶液の量が異なる
分析チップ。
【請求項２９】
流路が設けられた基板と、
前記流路に設けられ、毛細管引力により溶液を備える溶液保持部と、
毛細管引力により前記溶液保持部に溶液を導入する導入路と、
前記流路の一部に設けられ、前記流路に特定の物質が流れたとき外観の変化を起こす検出部
とを具備する
分析チップ。
【請求項３０】
第１流路と第２流路とが設けられた基板と、
前記第１流路に設けられた第１溶液保持部と、
前記第２流路に設けられた第２溶液保持部
とを具備し、
前記第１溶液保持部は毛細管引力により第１所定量の溶液を保持し、
前記第２溶液保持部は毛細管引力により前記第１所定量と異なる第２所定量の溶液を保持する
分析チップ。
【請求項３１】
請求項３０において、
前記基板には、前記第１所定量と前記第２所定量とに対応する数値が表示されている
分析チップ。
【請求項３２】
請求項１から３１のうちのいずれかにおいて、
前記流路は前記基板の表面側に設けられた矩形の溝であり、
さらに、前記基板の底面に沿って配置され、可視光を反射する反射板
を具備する
分析チップ。
【請求項３３】
請求項１から３２のうちのいずれかにおいて、
前記流路の壁面は、屈折率が水の屈折率以下の材料によって覆われている
分析チップ。
【請求項３４】
請求項１から３３のいずれかにおいて、
さらに、前記流路を覆う透明な蓋
を具備し、
前記流路の底面と前記蓋との距離は前記流路の延長方向に連続的に変化し、
前記底面と前記蓋との間の光の反射により、前記蓋の外側に、前記流路に満たされる物質の屈折率に応じて位置が異なる干渉縞が表示される
分析チップ。
【請求項３５】
流路が設けられた基板と、
前記流路を覆う透明な蓋
とを具備し、
前記流路の底面と前記蓋との距離は前記流路の延長方向に連続的に変化し、
前記底面と前記蓋との間の光の反射により、前記蓋の外側に、前記流路に満たされる物質の屈折率に応じて位置が異なる干渉縞が表示される
分析チップ。
【請求項３６】
請求項１から３５のいずれかに記載された分析チップと、
前記分析チップの側面から前記検出部に光を照射する第二の照明部材
とを具備する
分析装置。
【請求項３７】
請求項３６において、
前記第二の照明部材が照射する光は紫外線である
分析装置。
【請求項３８】
請求項３６または３７に記載された分析装置において、
前記第二の照明部材は、前記検出部に光を集める集光レンズを備えている
分析装置。
【請求項３９】
請求項３６または３７に記載された分析装置において、
前記第二の照明部材は、発光部材である
分析装置。
【請求項４０】
請求項３６に記載された分析装置において、
前記発光部材は、電球、ＬＥＤまたはブラックライトのいずれかである
分析装置。
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３６１９４
【国際公開日】平成１６年４月２９日（２００４．４．２９）
【発行日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５４４７３１（Ｐ２００４−５４４７３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／００９８５５
【国際出願日】平成１５年８月４日（２００３．８．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
テフロン
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１６年４月２９日（２００４．４．２９）
【発行日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／００９８５５
【国際出願日】平成１５年８月４日（２００３．８．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
テフロン
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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