分析用具及びマイクロ分析システム
【課題】分析用具本体とマイクロ流路チップとを別体に生成する場合において、マイクロ流路チップの分析光受光部に傷を付けることなく精度が良い試料分析結果を得ることができ、かつ、精度良くマイクロ流路チップ内の流体温度を調整すること。
【解決手段】マイクロ流路チップ３０を着脱可能に固定保持する分析用具本体１０において、マイクロ流路チップ３０が載置される載置面１３に切り欠き部２１を形成する。切り欠き部２１は、分析用具１がヒートブロック５０上に設置された状態において光学系ユニット６０のレンズから出射された光の光路Ｌに対応する部分を含む所定の範囲に形成される。
【解決手段】マイクロ流路チップ３０を着脱可能に固定保持する分析用具本体１０において、マイクロ流路チップ３０が載置される載置面１３に切り欠き部２１を形成する。切り欠き部２１は、分析用具１がヒートブロック５０上に設置された状態において光学系ユニット６０のレンズから出射された光の光路Ｌに対応する部分を含む所定の範囲に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製のマイクロ流路チップを有する分析用具及びこれを具備するマイクロ分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生化学や分析化学等の科学分野あるいは医学分野において、タンパクや核酸（例えば、ＤＮＡ）などの微量な物質の検査分析を精度良く高速に行うために、マイクロ分析システムが使用されている。
【０００３】
マイクロ分析システムのひとつとして、分析用具の内部に数１０〜２００μｍ程度の幅および深さのマイクロ流路を形成し、流路に泳動液（緩衝液、ゲル）を充填し、流路の一端より試料を注入して電圧をかけ、試料を電気泳動させて分析を行うシステムが挙げられる。
【０００４】
このような試料の分析において、分析光の出射および受光が可能な光学系ユニットを有する分析装置に、マイクロ流路を有する分析用具を設置し、試料を電気泳動させ、流路の所定の位置に光を照射し、流路内の試料が発する蛍光波長を観察する方法が知られている。
【０００５】
また、マイクロ流路内の流体を所定温度とするために、分析用具内の流路近傍に熱交換デバイスとしてヒータを配置する技術も知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
マイクロ流路内の流体の温度調整を行う方法には、マイクロ流路を有する分析用具（基板）を２つのヒートブロックで挟持し、このヒートブロックの温度を制御して、マイクロ流路内の流体温度を調整する方法も存在する（特許文献２参照）。
【０００７】
ところで、最近では、マイクロ流路を有する分析用具を樹脂で製造することが主流となっている。分析用具の材質を樹脂とすることにより、ガラスでこのような分析用具を製造する場合に比べて、廉価に量産することができる。
【０００８】
また、樹脂製のマイクロ流路を有する分析用具は、ガラス製のものに比べて複雑な形状を容易に成形することができることから、設計の自由度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２３８０９０号公報
【特許文献２】特開２００６−１１５７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、マイクロ流路を有する分析用具本体と一体にヒータが形成される場合には、１回の使用毎に分析用具と共にヒータも使い捨てられてしまうため、分析コストの高騰を招く。コストを抑えるためには、光学系ユニットやヒートブロック等の熱交換デバイスは、分析用具とは別体として、分析装置に備えつけられたものを用いることが好ましい。
【００１１】
更に、分析コストを抑えるためには、分析装置に装着される分析用具のうち使い捨てられる部分を必要最小限のマイクロ流路部分のみとし、分析用具本体は繰り返し使用可能なものとすることが要求される。
【００１２】
そのような構成のマイクロ分析システムでは、ヒートブロックとマイクロ流路チップとを別体に形成した場合でも、マイクロ流路チップ内の流体への高い伝熱効率を得られるようにすることが課題となる。
【００１３】
また、マイクロ流路チップを分析用具本体に装着する際に、マイクロ流路チップの底面が分析用具本体と擦れることにより、マイクロ流路チップの底面に傷が付いてしまうおそれがあり、高精度な光分析をすることができないという新たな課題が生じる。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、分析用具本体とマイクロ流路チップとを別体に生成する場合において、マイクロ流路チップの分析光受光部に傷を付けることなく精度が良い試料分析結果を得ることができ、かつ、精度良くマイクロ流路チップ内の流体温度を調整することができる分析用具及びマイクロ分析システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の分析用具は、微少流路を有する分析用具と、加熱・冷却可能な熱交換ブロックと、分析光の出射および受光が可能な光学系ユニットと、を有し、前記微少流路の温度を所定値に制御した状態で前記微少流路の所定の位置にある試料に光を照射し、前記試料からの分析光を検出する分析システムに用いられる前記分析用具であって、前記微少流路が内部に形成された樹脂製のマイクロ流路チップと、前記マイクロ流路チップを着脱可能に固定保持する分析用具本体と、からなり、前記微少流路は、前記分析用具が前記熱交換ブロック上に設置された状態で前記光学系ユニットの分析光出射部から出射された光の光路を通るように形成され、前記マイクロ流路チップが載置される前記分析用具本体の載置面には、前記分析用具が前記熱交換ブロック上に設置された状態における前記光路部分を含む所定の範囲に前記マイクロ流路チップと接触しないための逃げ加工が施される、構成を採る。
【００１６】
本発明のマイクロ分析システムは、上記分析用具を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、分析用具本体とマイクロ流路チップとを別体に生成する場合において、精度が良い試料分析結果を得ることができ、かつ、精度良くマイクロ流路チップ内の流体温度を調整することができる。また、分析用具本体とマイクロ流路チップを別体に形成することにより、使い捨て部分を最小限とすることができ、コストを抑えることができるとともに、複数種類の分析装置それぞれに合わせた分析用具本体を準備すれば、マイクロ流路チップを共通使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る分析用具の平面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の一実施の形態に係る分析用具本体の平面図
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図
【図５】本発明の一実施の形態に係る分析用具のマイクロ流路チップの平面図
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図
【図７】本発明の一実施の形態に係る分析用具のマイクロ流路チップの底面図
【図８】本発明の一実施の形態に係るバリエーション１の分析用具本体の平面図
【図９】図７のＤ−Ｄ断面図
【図１０】本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具本体の平面図
【図１１】図１０のＥ−Ｅ断面図
【図１２】本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具のマイクロ流路チップの平面図
【図１３】図１２のＦ−Ｆ断面図
【図１４】本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具のマイクロ流路チップの底面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
〔分析用具の構成〕
図１は、本発明の一実施の形態に係る分析用具の平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図２では、マイクロ分析システムの一部の構成も併せて示す。
【００２１】
図１及び図２に示すように、分析用具１は、分析用具本体１０と、マイクロ流路チップ３０と、から構成される。マイクロ流路チップ３０は、分析用具本体１０に着脱可能に取り付けられる。分析用具本体１０は、装着されたマイクロ流路チップ３０を固定保持する。なお、分析用具本体１０、マイクロ流路チップ３０の詳細については後述する。
【００２２】
マイクロ分析装置本体２は、ヒートブロック５０と、光学系ユニット６０と、を有する。分析用具１は、試料分析を行う際、マイクロ分析装置本体２のヒートブロック５０上に設置される。
【００２３】
ヒートブロック５０は、上面５１（図２における上端面）において分析用具本体１０と接触し、マイクロ流路チップ３０の温度を略一定に保つべく、分析用具本体１０を介してマイクロ流路チップ３０に熱を伝える。
【００２４】
ヒートブロック５０には、光学系ユニット６０から照射された光及びマイクロ流路チップ３０内の試料から発せられた蛍光を通過させるための貫通穴５２が設けられる。
【００２５】
光学系ユニット６０は、マイクロ流路チップ３０に照射する光の出射および分析光の受光を行う。光学系ユニット６０のレンズから出射される光は、貫通穴５２を通過してマイクロ流路チップ３０内の試料に向けて集光し、マイクロ流路チップ３０内の試料から発せられた蛍光は、貫通穴５２を通過して光学系ユニット６０のレンズに入射される。
【００２６】
〔分析用具本体の構成〕
図３は、本発明の一実施の形態に係る分析用具本体の平面図である。また、図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００２７】
分析用具本体１０は、その外形がほぼ直方体であり、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），ＥＰ（エポキシ樹脂）等の樹脂材料により形成される。
【００２８】
分析用具本体１０の上面１１（図４における上端面）側には、マイクロ流路チップ３０を装着するための取り付け部１２が設けられる。取り付け部１２は、上面１１から所定の深さに、マイクロ流路チップ３０を載置するための載置面１３を有する。載置面１３は、その幅がマイクロ流路チップ３０の幅よりもやや広く、その奥行きがマイクロ流路チップ３０の長さとほぼ同じとなる大きさに形成される。
【００２９】
取り付け部１２の内側面１４ａ、１４ｂは、分析用具本体１０にマイクロ流路チップ３０を装着する際のガイドの役割を果たす。取り付け部１２の各内側面１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、それぞれマイクロ流路チップ３０を押さえるための突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃが設けられる。また、内側面１４ａ、１４ｂには、右側面１６（図４における右端面）側に、マイクロ流路チップ３０の凸部３９ａ、３９ｂ（図５参照）と係合させてマイクロ流路チップ３０を係止するための、凹部１７ａ、１７ｂが形成される。
【００３０】
分析用具本体１０の下面１８（図４における下端面、上面１１の反対面）側には、ザグリ部１９が形成される。ザグリ部１９の底面２０は、載置面１３と平行であって、ヒートブロック５０の上面５１よりもやや大きく、試料分析の際に、ヒートブロック５０の上面５１と接触する。分析用具本体１０は、ヒートブロック５０からの熱をザグリ部１９の底面２０で受け、載置面１３からマイクロ流路チップ３０に熱を伝える。
【００３１】
分析用具本体１０の右側面１６側中央部には、切り欠き部２１が設けられる。切り欠き部２１は、分析用具１がヒートブロック５０上に設置された際に、光学系ユニット６０のレンズから照射された光の光路（以下、単に「光路」という）Ｌに対応する部分を含むように形成される。光路Ｌに対応する部分を含むように切り欠き部２１を形成することにより、マイクロ流路チップ３０の底面４２（図６参照）の光路Ｌに対応する部分が、載置面１３とすれて傷付いてしまうことを防ぐことができる。
【００３２】
また、切り欠き部２１の幅及び長さを必要最小限とすることにより、載置面１３とマイクロ流路チップ３０の底面４２との接触面積を大きくとることができ、ヒートブロック５０からの熱を分析用具本体１０を介してマイクロ流路チップ３０に十分に伝えることができる。
【００３３】
伝熱部としての役割を有するザグリ部１９の底面２０から載置面１３までの板状部の厚みは、分析用具本体１０が装着されるマイクロ分析装置本体２のヒートブロック５０の位置に合わせて変更することが可能であり、光学系ユニット６０から出射される光の焦点位置がマイクロ流路チップ３０の分析流路内に合致するように調整することができる。
【００３４】
〔マイクロ流路チップの構成〕
図５は、本発明の一実施の形態に係るマイクロ流路チップの平面図である。また、図６は、図５のＣ−Ｃ断面図である。また、図７は、本発明の一実施の形態に係るマイクロ流路チップの底面図である。
【００３５】
マイクロ流路チップ３０は、厚さ１ｍｍ程度の平板３１と、１００μｍ程度の厚みのフィルム３２と、から構成される。平板３１及びフィルム３２は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），ＥＰ（エポキシ樹脂）等の透明樹脂材料により形成される。
【００３６】
平板３１には、フィルム３２に対向する面（下面）３３に、細長い流路３４ａ、３４ｂが、途中で交差するように形成される。流路３４ａ、３４ｂは、それぞれ一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形の断面を有する。また、流路３４ｂは、分析用具１がヒートブロック５０上に設置された際に光路Ｌを通るように形成される。
【００３７】
平板３１には、流路３４ａ、３４ｂのそれぞれの両端に、外部に開口する、断面が略円形の貫通孔（注入口）３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが形成される。各貫通孔３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、直径が数１００μｍ〜数ｍｍであり、有機溶媒及び分析対象溶液の注入口又は排出口として機能するだけの十分な大きさを有している。
【００３８】
フィルム３２は、少なくとも流路３４ａ、３４ｂ、貫通孔３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを覆うように、平板３１の下面３３に、透明な有機接着剤による接着あるいは熱圧着等により接合される。
【００３９】
平板３１には、その側面３６ａの両端部にスリット３７ａ、３７ｂを入れることによって、側面３６ｂ、３６ｃに板バネ３８ａ、３８ｂが形成される。また、板バネ３８ａ、３８ｂの先端には、分析用具本体１０の凹部１７ａ、１７ｂと係合する凸部３９ａ、３９ｂが形成される。
【００４０】
また、平板３１には、その上面４０（下面３３の反対面）の側面３６ａ側を隆起させたつまみ部４１が形成される。つまみ部４１を形成することにより、試験者は、このつまみ部４１を指でつまむことによって、マイクロ流路チップ３０を分析用具本体１０に容易に装着することができる。また、これにより、試験者は、マイクロ流路チップ３０（フィルム３２）の底面４２を触らずに、マイクロ流路チップ３０を分析用具本体１０に装着することができるので、試験者が底面４２を汚したり、傷つけたりすることが無くなる。
【００４１】
また、分析用具本体１０に切り欠き部２１が形成されることにより、分析用具本体１０にマイクロ流路チップ３０を装着する際、マイクロ流路チップ３０の底面４２の光路Ｌに対応する部分は、載置面１３とすれて傷付くことがない。したがって、光学系ユニット６０のレンズから試料に向けて照射した光及び試料からの蛍光がマイクロ流路チップ３０で乱反射することがなくなる。
【００４２】
〔試料分析の工程〕
試料分析を行う場合、まず、試験者は、分析用具本体１０にマイクロ流路チップ３０を装着する。具体的には、試験者は、一方の手で分析用具本体１０を持ち、他方の手の指でマイクロ流路チップ３０のつまみ部４１をつまんで持ち、マイクロ流路チップ３０を分析用具本体１０の載置面１３に置き、マイクロ流路チップ３０の先端側（つまみ部４１の反対側）を突起１５ａ、１５ｂの下をくぐらせながら凹部１７ａ、１７ｂと凸部３９ａ、３９ｂが係合するまで押す。
【００４３】
次に、試験者は、マイクロ流路チップ３０に流路３４ａ、３４ｂに泳動液を充填し、貫通孔（注入口）３５ａより試料を注入する。
【００４４】
次に、試験者は、分析用具１をヒートブロック５０上に設置し、ヒートブロック５０の温度を制御することによりマイクロ流路チップ３０の温度を所定の値にする。
【００４５】
次に、試験者は、貫通孔３５ａ、３５ｃ、３５ｄに（−）の電圧をかけ、貫通穴３５ｂに（＋）の電圧をかける。これにより、試料は、貫通孔３５ａから貫通孔３５ｂに向かって流路３４ａ内を電気泳動する。
【００４６】
そして、所定時間を経過した後に、試験者は、貫通孔３５ａ、３５ｂ、３５ｃに（−）の電圧をかけ、貫通穴３５ｄに（＋）の電圧をかける。これにより、流路３４ａと流路３４ｂの交差部にあった試料のみが、切り出されて流路３４ｂ内を貫通孔３５ｄに向かって電気泳動する。また、流路３４ｂ内の試料は、分子量毎の電気泳動速度の違いによって分離される。
【００４７】
そして、所定時間を経過した後に、試験者は、光学系ユニット６０のレンズから試料に光を照射し、試料の蛍光波長を観察する。試験者は、蛍光強度や蛍光検出時間を測ることにより、電気泳動の結果を得ることができる。
【００４８】
〔本実施の形態の効果〕
以上のように、本実施の形態によれば、分析用具本体１０とマイクロ流路チップ３０を別体に形成することにより、使い捨て部分を最小限とすることができ、コストを抑えることができるとともに、複数種類の分析装置それぞれに合わせた分析用具本体１０を準備すれば、マイクロ流路チップ３０を共通使用することができる。
【００４９】
また、光路Ｌに対応する部分を含むように切り欠き部２１を形成することにより、マイクロ流路チップ３０の底面４２の光路Ｌに対応する部分に傷が付いてしまうことを防ぐことができる。したがって、光学系ユニット６０のレンズから試料に向けて照射した光及び試料からの蛍光がマイクロ流路チップ３０で乱反射することがなくなるので、精度が良い試料分析結果を得ることができる。
【００５０】
また、光路Ｌに対応する部分を含むように切り欠き部２１を形成することにより、分析光が自家蛍光を発する材料で形成された分析用具本体１０を経由しないため、光学系ユニット６０での検出光のバックグラウンドを低く抑えることができる。
【００５１】
また、切り欠き部２１の幅及び長さを必要最小限とすることにより、載置面１３とマイクロ流路チップ３０の底面４２との接触面積を大きくとることができるので、ヒートブロック５０からの熱を分析用具本体１０を介してマイクロ流路チップ３０に十分に伝えることができ、精度良くマイクロ流路チップ３０の温度を調整することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、電気泳動用のマイクロ流路チップ３０を示したが、本発明はこれに限らず、流路の一部が光分析部として使用されるマイクロ流路チップであれば、あらゆるマイクロ流路チップに適用することができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、試料からの分析光として蛍光である場合を示したが、本発明はこれに限らず、光学ユニット６０の分析光出射部と分析光受光部をマイクロ流路チップの光分析部を介して対向配置し、マイクロ流路チップ内の試料を経由した光によって吸光分析を行う場合にも適用することができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、分析用具本体１０及びマイクロ流路チップ３０が同様の材質で形成される場合について示したが、本発明はこれに限らず、使い捨てではない分析用具本体１０を熱伝導率の高い材料で形成しても良い。このように分析用具本体１０とマイクロ流路チップ３０とを異種材料で形成することにより、分析の高精度化と分析コストの低廉化を両立することが可能となる。
【００５５】
〔バリエーション１〕
なお、本実施の形態では、図８、図９に示すように、切り欠き部２１の代わりに、分析用具本体７０の載置面１３にザグリ部７１を形成することにより、マイクロ流路チップ３０の底面４２の光路Ｌに対応する部分に傷が付いてしまうことを防ぐことができる。
【００５６】
図８は、本発明の一実施の形態に係るバリエーション１の分析用具本体の平面図であり、図９は、図８のＤ−Ｄ断面図である。図８、図９に示す分析用具本体７０は、図３、図４に示した分析用具本体１０と比較して、切り欠き部２１の代わりにザグリ部７１を形成した点のみが異なる。
【００５７】
このように、ザグリ部７１を形成することにより、切り欠き部２１を形成する場合に比べて、光学系ユニット６０のレンズから試料に向けて照射した光及び試料からの蛍光が分析用具本体７０においてわずかに自家蛍光を発することになるが、分析精度に支障がない程度であればよく、分析用具本体７０が変形しにくくなるという利点がある。
【００５８】
〔バリエーション２〕
また、本実施の形態では、分析用具本体とマイクロ流路チップとを係合させる方法には特に限定はない。
【００５９】
図１０は、本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具本体の平面図である。また、図１１は、図１０のＥ−Ｅ断面図である。また、図１２は、本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具のマイクロ流路チップの平面図である。また、図１３は、図１２のＦ−Ｆ断面図である。また、図１４は、本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具のマイクロ流路チップの底面図である。
【００６０】
図１０、図１１に示す分析用具本体８０は、図３、図４に示した分析用具本体１０と比較して、突起１５ｃ及び凹部１７ａ、１７ｂが形成されず、代わりに、押さえ部８１及び貫通穴８２ａ、８２ｂが形成される。
【００６１】
図１２乃至図１４に示すマイクロ流路チップ９０は、図５乃至図７に示したマイクロ流路チップ３０と比較して、板バネ３８ａ、３８ｂ、凸部３９ａ、３９ｂが形成されず、代わりに、凸部９１ａ、９１ｂが形成される。
【００６２】
分析用具本体８０の貫通穴８２ａ、８２ｂとマイクロ流路チップ９０の凸部９１ａ、９１ｂと係合させることにより、分析用具本体８０にマイクロ流路チップ９０を係止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る分析用具及びマイクロ分析システムは、生化学や分析化学等の科学分野あるいは医学分野において、微量な物質の検査分析を精度良く高速に行う装置に使用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ 分析用具
２ マイクロ分析装置本体
１０、７０、８０ 分析用具本体
１２ 取り付け部
１３ 載置面
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 内側面
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 突起
１７ａ、１７ｂ 凹部
１９ ザグリ部
２０ 底面
２１ 切り欠き部
３０、９０ マイクロ流路チップ
３１ 平板
３２ フィルム
３４ａ、３４ｂ 流路
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 貫通孔
３８ａ、３８ｂ 板バネ
３９ａ、３９ｂ 凸部
４１ つまみ部
４２ 底面
５０ ヒートブロック
６０ 光学系ユニット
７１ ザグリ部
８１ 押さえ部
８２ａ、８２ｂ 貫通穴
９１ａ、９１ｂ 凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製のマイクロ流路チップを有する分析用具及びこれを具備するマイクロ分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生化学や分析化学等の科学分野あるいは医学分野において、タンパクや核酸（例えば、ＤＮＡ）などの微量な物質の検査分析を精度良く高速に行うために、マイクロ分析システムが使用されている。
【０００３】
マイクロ分析システムのひとつとして、分析用具の内部に数１０〜２００μｍ程度の幅および深さのマイクロ流路を形成し、流路に泳動液（緩衝液、ゲル）を充填し、流路の一端より試料を注入して電圧をかけ、試料を電気泳動させて分析を行うシステムが挙げられる。
【０００４】
このような試料の分析において、分析光の出射および受光が可能な光学系ユニットを有する分析装置に、マイクロ流路を有する分析用具を設置し、試料を電気泳動させ、流路の所定の位置に光を照射し、流路内の試料が発する蛍光波長を観察する方法が知られている。
【０００５】
また、マイクロ流路内の流体を所定温度とするために、分析用具内の流路近傍に熱交換デバイスとしてヒータを配置する技術も知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
マイクロ流路内の流体の温度調整を行う方法には、マイクロ流路を有する分析用具（基板）を２つのヒートブロックで挟持し、このヒートブロックの温度を制御して、マイクロ流路内の流体温度を調整する方法も存在する（特許文献２参照）。
【０００７】
ところで、最近では、マイクロ流路を有する分析用具を樹脂で製造することが主流となっている。分析用具の材質を樹脂とすることにより、ガラスでこのような分析用具を製造する場合に比べて、廉価に量産することができる。
【０００８】
また、樹脂製のマイクロ流路を有する分析用具は、ガラス製のものに比べて複雑な形状を容易に成形することができることから、設計の自由度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２３８０９０号公報
【特許文献２】特開２００６−１１５７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、マイクロ流路を有する分析用具本体と一体にヒータが形成される場合には、１回の使用毎に分析用具と共にヒータも使い捨てられてしまうため、分析コストの高騰を招く。コストを抑えるためには、光学系ユニットやヒートブロック等の熱交換デバイスは、分析用具とは別体として、分析装置に備えつけられたものを用いることが好ましい。
【００１１】
更に、分析コストを抑えるためには、分析装置に装着される分析用具のうち使い捨てられる部分を必要最小限のマイクロ流路部分のみとし、分析用具本体は繰り返し使用可能なものとすることが要求される。
【００１２】
そのような構成のマイクロ分析システムでは、ヒートブロックとマイクロ流路チップとを別体に形成した場合でも、マイクロ流路チップ内の流体への高い伝熱効率を得られるようにすることが課題となる。
【００１３】
また、マイクロ流路チップを分析用具本体に装着する際に、マイクロ流路チップの底面が分析用具本体と擦れることにより、マイクロ流路チップの底面に傷が付いてしまうおそれがあり、高精度な光分析をすることができないという新たな課題が生じる。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、分析用具本体とマイクロ流路チップとを別体に生成する場合において、マイクロ流路チップの分析光受光部に傷を付けることなく精度が良い試料分析結果を得ることができ、かつ、精度良くマイクロ流路チップ内の流体温度を調整することができる分析用具及びマイクロ分析システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の分析用具は、微少流路を有する分析用具と、加熱・冷却可能な熱交換ブロックと、分析光の出射および受光が可能な光学系ユニットと、を有し、前記微少流路の温度を所定値に制御した状態で前記微少流路の所定の位置にある試料に光を照射し、前記試料からの分析光を検出する分析システムに用いられる前記分析用具であって、前記微少流路が内部に形成された樹脂製のマイクロ流路チップと、前記マイクロ流路チップを着脱可能に固定保持する分析用具本体と、からなり、前記微少流路は、前記分析用具が前記熱交換ブロック上に設置された状態で前記光学系ユニットの分析光出射部から出射された光の光路を通るように形成され、前記マイクロ流路チップが載置される前記分析用具本体の載置面には、前記分析用具が前記熱交換ブロック上に設置された状態における前記光路部分を含む所定の範囲に前記マイクロ流路チップと接触しないための逃げ加工が施される、構成を採る。
【００１６】
本発明のマイクロ分析システムは、上記分析用具を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、分析用具本体とマイクロ流路チップとを別体に生成する場合において、精度が良い試料分析結果を得ることができ、かつ、精度良くマイクロ流路チップ内の流体温度を調整することができる。また、分析用具本体とマイクロ流路チップを別体に形成することにより、使い捨て部分を最小限とすることができ、コストを抑えることができるとともに、複数種類の分析装置それぞれに合わせた分析用具本体を準備すれば、マイクロ流路チップを共通使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る分析用具の平面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の一実施の形態に係る分析用具本体の平面図
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図
【図５】本発明の一実施の形態に係る分析用具のマイクロ流路チップの平面図
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図
【図７】本発明の一実施の形態に係る分析用具のマイクロ流路チップの底面図
【図８】本発明の一実施の形態に係るバリエーション１の分析用具本体の平面図
【図９】図７のＤ−Ｄ断面図
【図１０】本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具本体の平面図
【図１１】図１０のＥ−Ｅ断面図
【図１２】本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具のマイクロ流路チップの平面図
【図１３】図１２のＦ−Ｆ断面図
【図１４】本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具のマイクロ流路チップの底面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
〔分析用具の構成〕
図１は、本発明の一実施の形態に係る分析用具の平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図２では、マイクロ分析システムの一部の構成も併せて示す。
【００２１】
図１及び図２に示すように、分析用具１は、分析用具本体１０と、マイクロ流路チップ３０と、から構成される。マイクロ流路チップ３０は、分析用具本体１０に着脱可能に取り付けられる。分析用具本体１０は、装着されたマイクロ流路チップ３０を固定保持する。なお、分析用具本体１０、マイクロ流路チップ３０の詳細については後述する。
【００２２】
マイクロ分析装置本体２は、ヒートブロック５０と、光学系ユニット６０と、を有する。分析用具１は、試料分析を行う際、マイクロ分析装置本体２のヒートブロック５０上に設置される。
【００２３】
ヒートブロック５０は、上面５１（図２における上端面）において分析用具本体１０と接触し、マイクロ流路チップ３０の温度を略一定に保つべく、分析用具本体１０を介してマイクロ流路チップ３０に熱を伝える。
【００２４】
ヒートブロック５０には、光学系ユニット６０から照射された光及びマイクロ流路チップ３０内の試料から発せられた蛍光を通過させるための貫通穴５２が設けられる。
【００２５】
光学系ユニット６０は、マイクロ流路チップ３０に照射する光の出射および分析光の受光を行う。光学系ユニット６０のレンズから出射される光は、貫通穴５２を通過してマイクロ流路チップ３０内の試料に向けて集光し、マイクロ流路チップ３０内の試料から発せられた蛍光は、貫通穴５２を通過して光学系ユニット６０のレンズに入射される。
【００２６】
〔分析用具本体の構成〕
図３は、本発明の一実施の形態に係る分析用具本体の平面図である。また、図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００２７】
分析用具本体１０は、その外形がほぼ直方体であり、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），ＥＰ（エポキシ樹脂）等の樹脂材料により形成される。
【００２８】
分析用具本体１０の上面１１（図４における上端面）側には、マイクロ流路チップ３０を装着するための取り付け部１２が設けられる。取り付け部１２は、上面１１から所定の深さに、マイクロ流路チップ３０を載置するための載置面１３を有する。載置面１３は、その幅がマイクロ流路チップ３０の幅よりもやや広く、その奥行きがマイクロ流路チップ３０の長さとほぼ同じとなる大きさに形成される。
【００２９】
取り付け部１２の内側面１４ａ、１４ｂは、分析用具本体１０にマイクロ流路チップ３０を装着する際のガイドの役割を果たす。取り付け部１２の各内側面１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、それぞれマイクロ流路チップ３０を押さえるための突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃが設けられる。また、内側面１４ａ、１４ｂには、右側面１６（図４における右端面）側に、マイクロ流路チップ３０の凸部３９ａ、３９ｂ（図５参照）と係合させてマイクロ流路チップ３０を係止するための、凹部１７ａ、１７ｂが形成される。
【００３０】
分析用具本体１０の下面１８（図４における下端面、上面１１の反対面）側には、ザグリ部１９が形成される。ザグリ部１９の底面２０は、載置面１３と平行であって、ヒートブロック５０の上面５１よりもやや大きく、試料分析の際に、ヒートブロック５０の上面５１と接触する。分析用具本体１０は、ヒートブロック５０からの熱をザグリ部１９の底面２０で受け、載置面１３からマイクロ流路チップ３０に熱を伝える。
【００３１】
分析用具本体１０の右側面１６側中央部には、切り欠き部２１が設けられる。切り欠き部２１は、分析用具１がヒートブロック５０上に設置された際に、光学系ユニット６０のレンズから照射された光の光路（以下、単に「光路」という）Ｌに対応する部分を含むように形成される。光路Ｌに対応する部分を含むように切り欠き部２１を形成することにより、マイクロ流路チップ３０の底面４２（図６参照）の光路Ｌに対応する部分が、載置面１３とすれて傷付いてしまうことを防ぐことができる。
【００３２】
また、切り欠き部２１の幅及び長さを必要最小限とすることにより、載置面１３とマイクロ流路チップ３０の底面４２との接触面積を大きくとることができ、ヒートブロック５０からの熱を分析用具本体１０を介してマイクロ流路チップ３０に十分に伝えることができる。
【００３３】
伝熱部としての役割を有するザグリ部１９の底面２０から載置面１３までの板状部の厚みは、分析用具本体１０が装着されるマイクロ分析装置本体２のヒートブロック５０の位置に合わせて変更することが可能であり、光学系ユニット６０から出射される光の焦点位置がマイクロ流路チップ３０の分析流路内に合致するように調整することができる。
【００３４】
〔マイクロ流路チップの構成〕
図５は、本発明の一実施の形態に係るマイクロ流路チップの平面図である。また、図６は、図５のＣ−Ｃ断面図である。また、図７は、本発明の一実施の形態に係るマイクロ流路チップの底面図である。
【００３５】
マイクロ流路チップ３０は、厚さ１ｍｍ程度の平板３１と、１００μｍ程度の厚みのフィルム３２と、から構成される。平板３１及びフィルム３２は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），ＥＰ（エポキシ樹脂）等の透明樹脂材料により形成される。
【００３６】
平板３１には、フィルム３２に対向する面（下面）３３に、細長い流路３４ａ、３４ｂが、途中で交差するように形成される。流路３４ａ、３４ｂは、それぞれ一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形の断面を有する。また、流路３４ｂは、分析用具１がヒートブロック５０上に設置された際に光路Ｌを通るように形成される。
【００３７】
平板３１には、流路３４ａ、３４ｂのそれぞれの両端に、外部に開口する、断面が略円形の貫通孔（注入口）３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが形成される。各貫通孔３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、直径が数１００μｍ〜数ｍｍであり、有機溶媒及び分析対象溶液の注入口又は排出口として機能するだけの十分な大きさを有している。
【００３８】
フィルム３２は、少なくとも流路３４ａ、３４ｂ、貫通孔３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを覆うように、平板３１の下面３３に、透明な有機接着剤による接着あるいは熱圧着等により接合される。
【００３９】
平板３１には、その側面３６ａの両端部にスリット３７ａ、３７ｂを入れることによって、側面３６ｂ、３６ｃに板バネ３８ａ、３８ｂが形成される。また、板バネ３８ａ、３８ｂの先端には、分析用具本体１０の凹部１７ａ、１７ｂと係合する凸部３９ａ、３９ｂが形成される。
【００４０】
また、平板３１には、その上面４０（下面３３の反対面）の側面３６ａ側を隆起させたつまみ部４１が形成される。つまみ部４１を形成することにより、試験者は、このつまみ部４１を指でつまむことによって、マイクロ流路チップ３０を分析用具本体１０に容易に装着することができる。また、これにより、試験者は、マイクロ流路チップ３０（フィルム３２）の底面４２を触らずに、マイクロ流路チップ３０を分析用具本体１０に装着することができるので、試験者が底面４２を汚したり、傷つけたりすることが無くなる。
【００４１】
また、分析用具本体１０に切り欠き部２１が形成されることにより、分析用具本体１０にマイクロ流路チップ３０を装着する際、マイクロ流路チップ３０の底面４２の光路Ｌに対応する部分は、載置面１３とすれて傷付くことがない。したがって、光学系ユニット６０のレンズから試料に向けて照射した光及び試料からの蛍光がマイクロ流路チップ３０で乱反射することがなくなる。
【００４２】
〔試料分析の工程〕
試料分析を行う場合、まず、試験者は、分析用具本体１０にマイクロ流路チップ３０を装着する。具体的には、試験者は、一方の手で分析用具本体１０を持ち、他方の手の指でマイクロ流路チップ３０のつまみ部４１をつまんで持ち、マイクロ流路チップ３０を分析用具本体１０の載置面１３に置き、マイクロ流路チップ３０の先端側（つまみ部４１の反対側）を突起１５ａ、１５ｂの下をくぐらせながら凹部１７ａ、１７ｂと凸部３９ａ、３９ｂが係合するまで押す。
【００４３】
次に、試験者は、マイクロ流路チップ３０に流路３４ａ、３４ｂに泳動液を充填し、貫通孔（注入口）３５ａより試料を注入する。
【００４４】
次に、試験者は、分析用具１をヒートブロック５０上に設置し、ヒートブロック５０の温度を制御することによりマイクロ流路チップ３０の温度を所定の値にする。
【００４５】
次に、試験者は、貫通孔３５ａ、３５ｃ、３５ｄに（−）の電圧をかけ、貫通穴３５ｂに（＋）の電圧をかける。これにより、試料は、貫通孔３５ａから貫通孔３５ｂに向かって流路３４ａ内を電気泳動する。
【００４６】
そして、所定時間を経過した後に、試験者は、貫通孔３５ａ、３５ｂ、３５ｃに（−）の電圧をかけ、貫通穴３５ｄに（＋）の電圧をかける。これにより、流路３４ａと流路３４ｂの交差部にあった試料のみが、切り出されて流路３４ｂ内を貫通孔３５ｄに向かって電気泳動する。また、流路３４ｂ内の試料は、分子量毎の電気泳動速度の違いによって分離される。
【００４７】
そして、所定時間を経過した後に、試験者は、光学系ユニット６０のレンズから試料に光を照射し、試料の蛍光波長を観察する。試験者は、蛍光強度や蛍光検出時間を測ることにより、電気泳動の結果を得ることができる。
【００４８】
〔本実施の形態の効果〕
以上のように、本実施の形態によれば、分析用具本体１０とマイクロ流路チップ３０を別体に形成することにより、使い捨て部分を最小限とすることができ、コストを抑えることができるとともに、複数種類の分析装置それぞれに合わせた分析用具本体１０を準備すれば、マイクロ流路チップ３０を共通使用することができる。
【００４９】
また、光路Ｌに対応する部分を含むように切り欠き部２１を形成することにより、マイクロ流路チップ３０の底面４２の光路Ｌに対応する部分に傷が付いてしまうことを防ぐことができる。したがって、光学系ユニット６０のレンズから試料に向けて照射した光及び試料からの蛍光がマイクロ流路チップ３０で乱反射することがなくなるので、精度が良い試料分析結果を得ることができる。
【００５０】
また、光路Ｌに対応する部分を含むように切り欠き部２１を形成することにより、分析光が自家蛍光を発する材料で形成された分析用具本体１０を経由しないため、光学系ユニット６０での検出光のバックグラウンドを低く抑えることができる。
【００５１】
また、切り欠き部２１の幅及び長さを必要最小限とすることにより、載置面１３とマイクロ流路チップ３０の底面４２との接触面積を大きくとることができるので、ヒートブロック５０からの熱を分析用具本体１０を介してマイクロ流路チップ３０に十分に伝えることができ、精度良くマイクロ流路チップ３０の温度を調整することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、電気泳動用のマイクロ流路チップ３０を示したが、本発明はこれに限らず、流路の一部が光分析部として使用されるマイクロ流路チップであれば、あらゆるマイクロ流路チップに適用することができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、試料からの分析光として蛍光である場合を示したが、本発明はこれに限らず、光学ユニット６０の分析光出射部と分析光受光部をマイクロ流路チップの光分析部を介して対向配置し、マイクロ流路チップ内の試料を経由した光によって吸光分析を行う場合にも適用することができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、分析用具本体１０及びマイクロ流路チップ３０が同様の材質で形成される場合について示したが、本発明はこれに限らず、使い捨てではない分析用具本体１０を熱伝導率の高い材料で形成しても良い。このように分析用具本体１０とマイクロ流路チップ３０とを異種材料で形成することにより、分析の高精度化と分析コストの低廉化を両立することが可能となる。
【００５５】
〔バリエーション１〕
なお、本実施の形態では、図８、図９に示すように、切り欠き部２１の代わりに、分析用具本体７０の載置面１３にザグリ部７１を形成することにより、マイクロ流路チップ３０の底面４２の光路Ｌに対応する部分に傷が付いてしまうことを防ぐことができる。
【００５６】
図８は、本発明の一実施の形態に係るバリエーション１の分析用具本体の平面図であり、図９は、図８のＤ−Ｄ断面図である。図８、図９に示す分析用具本体７０は、図３、図４に示した分析用具本体１０と比較して、切り欠き部２１の代わりにザグリ部７１を形成した点のみが異なる。
【００５７】
このように、ザグリ部７１を形成することにより、切り欠き部２１を形成する場合に比べて、光学系ユニット６０のレンズから試料に向けて照射した光及び試料からの蛍光が分析用具本体７０においてわずかに自家蛍光を発することになるが、分析精度に支障がない程度であればよく、分析用具本体７０が変形しにくくなるという利点がある。
【００５８】
〔バリエーション２〕
また、本実施の形態では、分析用具本体とマイクロ流路チップとを係合させる方法には特に限定はない。
【００５９】
図１０は、本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具本体の平面図である。また、図１１は、図１０のＥ−Ｅ断面図である。また、図１２は、本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具のマイクロ流路チップの平面図である。また、図１３は、図１２のＦ−Ｆ断面図である。また、図１４は、本発明の一実施の形態に係るバリエーション２の分析用具のマイクロ流路チップの底面図である。
【００６０】
図１０、図１１に示す分析用具本体８０は、図３、図４に示した分析用具本体１０と比較して、突起１５ｃ及び凹部１７ａ、１７ｂが形成されず、代わりに、押さえ部８１及び貫通穴８２ａ、８２ｂが形成される。
【００６１】
図１２乃至図１４に示すマイクロ流路チップ９０は、図５乃至図７に示したマイクロ流路チップ３０と比較して、板バネ３８ａ、３８ｂ、凸部３９ａ、３９ｂが形成されず、代わりに、凸部９１ａ、９１ｂが形成される。
【００６２】
分析用具本体８０の貫通穴８２ａ、８２ｂとマイクロ流路チップ９０の凸部９１ａ、９１ｂと係合させることにより、分析用具本体８０にマイクロ流路チップ９０を係止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る分析用具及びマイクロ分析システムは、生化学や分析化学等の科学分野あるいは医学分野において、微量な物質の検査分析を精度良く高速に行う装置に使用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ 分析用具
２ マイクロ分析装置本体
１０、７０、８０ 分析用具本体
１２ 取り付け部
１３ 載置面
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 内側面
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 突起
１７ａ、１７ｂ 凹部
１９ ザグリ部
２０ 底面
２１ 切り欠き部
３０、９０ マイクロ流路チップ
３１ 平板
３２ フィルム
３４ａ、３４ｂ 流路
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 貫通孔
３８ａ、３８ｂ 板バネ
３９ａ、３９ｂ 凸部
４１ つまみ部
４２ 底面
５０ ヒートブロック
６０ 光学系ユニット
７１ ザグリ部
８１ 押さえ部
８２ａ、８２ｂ 貫通穴
９１ａ、９１ｂ 凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微少流路を有する分析用具と、加熱・冷却可能な熱交換ブロックと、分析光の出射および受光が可能な光学系ユニットと、を有し、前記微少流路の温度を所定値に制御した状態で前記微少流路の所定の位置にある試料に光を照射し、前記試料からの分析光を検出する分析システムに用いられる前記分析用具であって、
前記微少流路が内部に形成された樹脂製のマイクロ流路チップと、
前記マイクロ流路チップを着脱可能に固定保持する分析用具本体と、からなり、
前記微少流路は、前記分析用具が前記熱交換ブロック上に設置された状態で前記光学系ユニットの分析光出射部から出射された光の光路を通るように形成され、
前記マイクロ流路チップが載置される前記分析用具本体の載置面には、前記分析用具が前記熱交換ブロック上に設置された状態における前記光路部分を含む所定の範囲に前記マイクロ流路チップと接触しないための逃げ加工が施される、
ことを特徴とする分析用具。
【請求項２】
前記逃げ加工は、切り欠きの形成である、請求項１記載の分析用具。
【請求項３】
前記逃げ加工は、ザグリ加工である、請求項１記載の分析用具。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の分析用具を具備するマイクロ分析システム。
【請求項１】
微少流路を有する分析用具と、加熱・冷却可能な熱交換ブロックと、分析光の出射および受光が可能な光学系ユニットと、を有し、前記微少流路の温度を所定値に制御した状態で前記微少流路の所定の位置にある試料に光を照射し、前記試料からの分析光を検出する分析システムに用いられる前記分析用具であって、
前記微少流路が内部に形成された樹脂製のマイクロ流路チップと、
前記マイクロ流路チップを着脱可能に固定保持する分析用具本体と、からなり、
前記微少流路は、前記分析用具が前記熱交換ブロック上に設置された状態で前記光学系ユニットの分析光出射部から出射された光の光路を通るように形成され、
前記マイクロ流路チップが載置される前記分析用具本体の載置面には、前記分析用具が前記熱交換ブロック上に設置された状態における前記光路部分を含む所定の範囲に前記マイクロ流路チップと接触しないための逃げ加工が施される、
ことを特徴とする分析用具。
【請求項２】
前記逃げ加工は、切り欠きの形成である、請求項１記載の分析用具。
【請求項３】
前記逃げ加工は、ザグリ加工である、請求項１記載の分析用具。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の分析用具を具備するマイクロ分析システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２４７５８７（Ｐ２０１１−２４７５８７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１７５５２（Ｐ２０１０−１１７５５２）
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]