分析用基板および分析装置
【課題】 バックグラウンドノイズ光の検出感度への影響を抑制できて、検出感度を向上できる分析用基板および分析装置を提供する。
【解決手段】 試料溶液を保持するセル９５を備えた基板９１を設ける。セル９５が設けられた基板９１面に遮光層９２を設ける。セル９５において液体が維持されるようにセル９５を覆うカバー層９４を基板９１におけるセル９５の形成側の面に設ける。
【解決手段】 試料溶液を保持するセル９５を備えた基板９１を設ける。セル９５が設けられた基板９１面に遮光層９２を設ける。セル９５において液体が維持されるようにセル９５を覆うカバー層９４を基板９１におけるセル９５の形成側の面に設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料溶液の光学分析を行うための分析用基板およびそれを使用して分析を行う分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの生体試料の分析技術が著しく発展している。これらの検出法としては、蛍光法、吸収法、化学発光法、ラジオアイソトープ法などが挙げられる。上記各検出法の内、検出感度の高さと、取り扱い易さとを兼ね備えた蛍光法が多くの研究者に使用されている。
【０００３】
しかしながら、蛍光法においても、励起光のわずかな混入によるバックグラウンド光が存在する。このことから、試料からの蛍光を更に高感度に検出するためには、上記バックグラウンドノイズを取り除く手段がさらに必要である。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、チップの両表面にピンホールとマイクロレンズを設け、入射光と試料からの蛍光の光路を空間的に分離することで、バックグラウンドノイズを減らす方法が開示されている。図１０は、このチップを用いた蛍光検出法の様子を示す概略断面図である。
【０００５】
上記蛍光検出法においては、図１０に示すように、基板状のチップ８０の内部に試料の通るマイクロチャネル８１が備えられ、また、チップ８０の励起光入射側表面、その反対側にあたる検出側表面の両面にそれぞれピンホール８２ａ、８２ｂと、微小なレンズ８３ａ、８３ｂが備え付けられている。レンズ８３ａ、８３ｂはそれぞれピンホール８２ａ、８２ｂの中に配置されている。
【０００６】
入射光８５には、チップ８０の表面に対して４５度の角度から入射する平行光が用いられており、入射光８５は入射側表面のマイクロレンズ８３ａによりマイクロチャネル８１上の一点に集光される。これにより、マイクロチャネル８１内を流れる試料が発する蛍光のうち、検出側表面のピンホール８２ｂ内のマイクロレンズ８３ｂを通過する蛍光８６だけが光検出器により検出される。
【０００７】
このとき、ピンホール８２ｂは試料の蛍光８６の一部を検出側に通し、入射光８５がマイクロチャネル８１内を通過した結果の透過光８７は検出側には通さない。したがって、上記蛍光検出法では、検出すべき蛍光８６に対して、透過光に起因するバックグラウンド光を減らすことができる。
【非特許文献１】Jean-Christophe Roulet et.al., “Integration of Micro-Optical Systems for Fluorescence Detection in μTAS Applications", Micro Total Analysis Systems 2000， pp.163
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の方法においては、マイクロチャネル８１とピンホール８２ａと８２ｂとの間に距離があるため、励起光８５および８７が基板８４ａと８４ｂを通過する間に基板８４ａと８４ｂから自家蛍光が生じる。この自家蛍光の量は通過する距離に比例するため、上述の従来の方法では自家蛍光の量が増大してしまう。また、マイクロレンズ８３ａと８３ｂからも同様に自家蛍光が生じる。この自家蛍光は試料からの蛍光８６と同様にピンホール８２ｂを通過して検出されるため、空間的に互いに分離することはできない。また、自家蛍光は波長域が励起光である入射光８５よりも長波長であり、一般的に試料からの蛍光８６と同波長領域になることが多く、光学フィルターにより分離することはできない。つまり、試料の蛍光８６に、マイクロレンズ８３ａと８３ｂや基板８４ａや８４ｂからの自家蛍光が混入し、バックグラウンド光になるという問題点があった。
【０００９】
また、入射光８５が試料の通るマイクロチャネル８１に到達する前に、レンズ８３ａの端部では入射光が散乱し、またレンズ８３ａの内部を通るときに上述の通り入射光に励起された自家蛍光も発する。これら自家蛍光や散乱光は、同様に、検出すべき蛍光の感度を低下させる別のバックグラウンド光となる。
【００１０】
つまり、上記従来の方法においては、入射側のレンズ８３ａから出る散乱光や自家発光は、検出側のレンズ８３ｂによって集光され、その一部は試料からの蛍光８６と共に検出側へ導かれる。したがって、入射側のレンズ８３ａから出る散乱光や自家発光と試料からの蛍光８６とを空間的に完全に分離することはできない。つまり、試料の蛍光８６に、レンズ８３ａからの散乱光や自家発光が混入し、バックグラウンド光になって、検出感度が低下するという問題点があった。
【００１１】
よって、この問題点の解決には、上記の自家蛍光・散乱光の混入を抑える光学系の構築が必要不可欠になる。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、試料からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板とそれを用いた分析装置との提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の分析用基板は、試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、試料溶液を保持するセルを備えた基板と、前記セルが設けられた基板面に形成された遮光層と、前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、を備えていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、遮光層は、基板のセルが存在する基板面と、カバー層とによって挟まれる。この構造では、入射光が基板もしくはカバー層の何れか一方から集光用レンズを通して入射したとき、基板もしくはカバー層の自家蛍光・散乱光や、集光用レンズの自家蛍光・散乱光は入射光に比べて強度が弱く、遮光層に遮られやすいため、基板を挟んで反対側の検出側に到達しない。
【００１５】
これにより、上記構成では、集光用レンズや、基板もしくはカバー層からの弱い自家蛍光・散乱光は検出側において観測されることを防止できる一方、入射光は、その光強度が高いため光強度が減じられながらも上記遮光層を透過できる。
【００１６】
上記透過光はセル内の試料を光学分析することが十分可能である。例えば上記透過光は、上記試料に対して蛍光分子を励起するのに十分な強度を備えることが可能となる。つまり、上記の構成によれば、遮光層は基板もしくはカバー層や集光用レンズの自家蛍光や散乱光を遮光し、入射光の方は蛍光分子を励起する強度を保ったまま透過させることができる。
【００１７】
したがって、上記構成では、セルに照射されるのは実質的に入射光のみとなり、検出側にはセルにおいて生じた、試料が発する光（試料からの発光）、例えば蛍光のみが到達するので、上述の自家蛍光や散乱光の混入を抑えて、試料の発光、例えば蛍光のみを高感度にて検出することができる。
【００１８】
また、上記分析用基板においては、前記遮光層は、光学的な開口部を備えていてもよい。上記の構成によれば、集光された入射光は分析用基板内の遮光層のない開口部を通過できるため、入射光を減じることなくセルに保持された試料に照射し、試料を効率よく励起して、発光させることができる。これに対し、集光用レンズの自家蛍光や散乱光、入射側の基板もしくはカバー層の自家蛍光や散乱光は発散光であり、それらのほとんどが開口部を通過せず遮光層により遮られるため、検出側まで到達することが低減される。
【００１９】
よって、上記構成では、分析用基板の自家蛍光や散乱光が試料からの発光に混入することを抑えることができ、試料の蛍光といった発光のみを高感度にて検出することができる。なお、自家蛍光や散乱光をさらに完全に遮光するために遮光層の厚みを増すことができる。このとき、入射光は遮光層に遮られることなく開口部を通過するため、入射光を減じることなく、自家蛍光や散乱光のみを十分にカットすることができる。
【００２０】
また、上記分析用基板において、前記遮光層を覆う保護層を備えている構成としてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、前記基板の遮光層が導電性の物質から成り、かつ、前記セルにて電気泳動を行おうとした場合、上記保護層が絶縁体（誘電体）のとき、上記保護層は大きな役割を果たす。仮に前記遮光層が導電性物質からなる場合、セルに沿った導体が存在するため、試料に導体が接触し、セル内には十分な電場をかけることができない、あるいはセル内に偽電極が形成されるなどの不都合が生じ、良好な電気泳動が困難となる。
【００２２】
したがって、遮光層を絶縁体（誘電体）からなる保護層で覆うことにより、試料に導体が接触せず、分析用基板ではセル内の電場が均一となり良好な分析が可能となる。
【００２３】
また、本発明の他の分析用基板は、前記課題を解決するために、試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、試料溶液を保持するセルを備えた基板と、前記基板面に形成された、反射膜からなる遮光層と、前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、前記基板に形成された、前記セルの位置に前記光学分析用の入射光をガイドするための案内手段とを備えていることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、例えば光ピックアップを用いて前記基板上の案内手段に入射光を追随させることにより、上記セルに対し入射光を正確に導くことができる。
【００２５】
また、上記分析用基板において、前記セルの刻まれた基板が光の入射側基板であり、前記カバー層が出射側の基板である構成としてもよい。
【００２６】
上記の構成においては、セルが入射側の基板に形成されているため、検出側であるカバー層を入射側の基板に対して薄くすることができ、カバー層から発せられる自家蛍光や散乱光の量を減らすことができる。
【００２７】
本発明の分析装置は、入射光を上記何れかに記載の分析用基板に対して入射させるための光源と、前記分析用基板をはさんで前記光源とは反対側に位置し、前記入射光の光路上から外れた位置に配置された光検出器とを備えていることを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出器は、前記入射光の光路から外れた位置に配置されているため、入射光が直接入ることによるバックグラウンドノイズ光を低く抑えることができる。
【００２９】
本発明の他の分析装置は、前記案内手段を備えた前記分析用基板に対して入射光を入射させるための光源を有し、前記分析用基板からの反射光を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップを前記案内手段に沿った方向に移動させる移動手段と、前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内手段に前記入射光が追従するように前記光ピックアップを制御するトラッキング手段とを備えることを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、前記分析用基板からの反射光を前記光ピックアップが読み取ることで、分析用基板上の正確な位置に入射光の焦点を合わせることができ、この状態をセル上でも保持することにより、セル中の試料に的確に入射光を照射して上記試料に対する光学分析を安定化できる。
【００３１】
また、上記の分析装置において、前記光検出器と前記分析用基板との間にピンホールを備える構成としてもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、検出側基板より発する自家蛍光や散乱光が発散光であるため、ピンホールを用いた共焦点の仕組みを用いることで、自家発光や散乱光の光検出器への混入を低減しながら、測定すべき試料からの蛍光といった発光を検出できる。つまり、試料からの発光と、検出側基板の自家蛍光や散乱光とを空間的に分離するとことが可能となり、高感度な発光分析が可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明の分析用基板は、試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、試料溶液を保持するセルを備えた基板と、前記セルが設けられた基板面に形成された遮光層と、前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、を備えていることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、遮光層は、基板のセルが存在する基板面と、カバー層とによって挟まれる。この構造では、入射光が基板もしくはカバー層の何れか一方から、例えば集光用レンズを通して入射したとき、基板もしくはカバー層の自家蛍光・散乱光や、集光用レンズの自家蛍光・散乱光は入射光に比べて強度が弱く、遮光層に遮られるため、基板を挟んで反対側の検出側に到達することが抑制される。
【００３５】
これにより、上記構成では、集光用レンズや、基板もしくはカバー層の自家蛍光は検出側において観測されることを防止できる一方、入射光は、特に集光した入射光は、その光強度が高いため、光強度が減じられながらも上記遮光層を透過できる。
【００３６】
上記透過光は、セル内の試料を光学分析可能とする。例えば上記透過光は、上記試料に対して蛍光分子を励起するには十分な強度を備えることが可能となる。つまり、上記の構成によれば、遮光層は基板もしくはカバー層や集光用レンズの自家蛍光を遮光し、入射光の方は透過させることができる。
【００３７】
したがって、上記構成では、セルに照射されるのは入射光のみとなり、検出側にはセルにおいて生じた、試料が発する光（試料からの発光）、例えば蛍光のみが到達するので、上述の自家蛍光の混入を抑えて、試料の発光、例えば蛍光のみを高感度にて検出することができる。
【００３８】
また本発明の分析装置は、入射光を分析用基板に入射させるための光源と、前記分析用基板をはさんで前記光源とは反対側に位置し、前記入射光の光路上から外れた位置に配置された光検出器とを備えている。
【００３９】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出器は、前記入射光の光路から外れた位置に配置されているため、入射光によるバックグラウンドノイズ光を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の分析用基板では試料付近のセルに入射光が照射されるときに、入射光が基板を通過する際に生じる自家蛍光・散乱光を試料からの発光と分離することができる。一般に、入射光の波長が短波長であるほど自家蛍光が大きく、反対に入射光の波長が長波長であるほど自家蛍光が小さくなる。以下の実施例では自家蛍光の影響が大きく、特に散乱光に比べて大きい場合について説明する。
【実施例１】
【００４１】
本発明の実施の形態１における実施例１について、図１と図２に基づいて以下に説明する。試料溶液を保持するセルには、電気泳動やクロマトグラフィーに使用する流路状のものや、ＤＮＡハイブリダイゼーションに使用されるマイクロセル形状の物など、いろいろな形状のセルがある。以下の実施例においては、試料溶液を保持するセルの例として、流路を挙げて説明する。
【００４２】
図１は、本発明の実施の形態における分析用基板９０の要部、およびこの分析用基板９０に分析用の入射光９８が入射した状態を示す縦断面図である。同図における断面は、流路９５において試料などの溶液が流れる方向に対し垂直な面である。
【００４３】
分析用基板９０は、基板９１、遮光層９２、接着層９３、およびカバー層９４を有している。基板９１は、プラスチックあるいはガラスから成り、試料溶液の通る流路９５を基板９１の厚さ方向の一端面に備えている。流路９５の深さは数μｍ〜数百μｍ、幅は数十μｍ〜数百μｍである。遮光層９２は、カバー層９４の厚さ方向の一端面に積層されている。よって、カバー層９４上に、遮光層９２が形成されているともいえる。
【００４４】
遮光層９２として、少なくともカバー層９４から発する自家蛍光９７を入射側から検出側に透過させない膜から成る、例えばアルミニウムや銀などの厚み１０ｎｍ〜５０ｎｍの金属薄膜を用いると、上記遮光層９２が上記金属薄膜からなる反射膜として容易に得られる。なお、上記遮光層９２として、上記金属薄膜の反射膜の代わりに、良く知られている誘電体多層膜からなる反射膜を使用してもよいが、波長程度かそれ以上の膜厚になるため、上記金属薄膜に比べて厚くなる。
【００４５】
基板９１における流路９５のある面と、カバー層９４における遮光層９２のある面とは、接着層９３を介して接着される。接着層９３には、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚みは数μｍ〜数十μｍである。基板９１およびカバー層９４には、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックや透明なガラスを用い、厚みは例えば０．６ｍｍである。
【００４６】
また、カバー層９４は、好ましくは、基板９１と同じ寸法・形状とするが、少なくとも流路９５内を流れる試料溶液が流路外に漏れ出さないように流路を覆う形状をとれればよい。なお、流路９５には試料溶液が充填されるが、この試料に遮光層９２の金属薄膜が接すると腐食する恐れがある。接着層９３は、遮光層９２を試料溶液から保護し、腐食を防止する役目も兼用している。
【００４７】
また、入射光９８は、分析用基板９０のカバー層９４側から入射される。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板９０の基板９１側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板９０をはさんで互いに反対側となる。
上記の構成によれば、カバー層９４側から入射した入射光９８は入射用レンズ１００により、流路９５の下の遮光層９２部分に集光される。このとき、遮光層９２部分に集光して入射した入射光９８は、上記部分への集光により光強度が上記部分上において高いため、その集光スポットの中心部分では、上記入射光９８がその光強度を減じられながらも透過する。よって、流路９５には入射光９８からの透過光９９が到達する。これにより、流路９５に保持された蛍光試料は励起され、蛍光９６を発する。この蛍光９６は発散光となり、それらの少なくとも一部が光検出器（図示せず）に到達して検出される。なお、空気層からカバー層９４、流路９５、基板９１を通る光路は、説明の都合上、各部の界面における屈折を省略して描いている。
【００４８】
一方、分析用基板９０における入射側のレンズ１００やカバー層９４は、上記入射光９８が通過すると、弱い自家蛍光９７を発する。この自家蛍光９７は、発散光であって、ほとんどが入射光と同様に遮光層９２により減じられる。したがって、弱い自家蛍光９７はさらに弱くなって、ほとんど遮光されるので光検出器に到達することが阻止される。すなわち、入射光９８は遮光層９２を通過して流路９５を照射できるが、自家蛍光９７は遮光層９２によって遮光される。つまり、分析用基板９０における検出側に到達する光は、透過光９９と、流路９５内において生じた試料からの蛍光９６のみとなる。
【００４９】
さらに、後述するように、透過光９９の光路外に光検出器を配置すれば、上記光検出器では、透過光９９によるバックグラウンドノイズは検出されず試料の蛍光９６のみとなり、上記蛍光９６を高感度にて検出することができる。
【００５０】
また、遮光層９２には、通常は金属薄膜を用いるが、自家蛍光９７の波長をカットして、入射光９８の波長を透過するフィルター機能をもった層を用いてもよい。この構造では、入射光９８は遮光層９２に減じられることなく流路９５に入射できるだけでなく、自家蛍光９７の検出側への漏れも防ぐことができる。
【００５１】
このようなフィルター機能を持った膜として誘電体多層膜が挙げられる。一般的に誘電体多層膜は、金属薄膜に比べて製造コストが高いとか、膜が厚くなるとかというデメリットがあるものの、これを用いることで試料からの蛍光強度をより強くすることが可能である。
【００５２】
図２は、図１における分析用基板９０から試料の蛍光を検出する、本発明に係る分析装置に備えられた光検出装置１１０における光学系の主要部を示す正面図である。
【００５３】
光源１１７から発せられた分析用の入射光９８は、レンズ１００により集光され流路９５に入射される。流路９５を流れる試料からの蛍光９６は、レンズ１１１により集光され平行光となり、光学フィルター１１２にみちびかれる。この光学フィルター１１２は、少なくとも励起光の波長帯域の光を大幅に低減させ、試料からの蛍光の波長帯域を十分に透過させる性質をもつ。光学フィルター１１２を通過した平行光はレンズ１１３により集光され、レンズ１１３の焦点の位置においてピンホール１１４を通過し、その後、光検出器１１５によって電気信号に変換される。
【００５４】
この光学系により試料から集められる光の経路を１１６として示した。また、この光学系は前記の透過光９９の光路外に配置される。また、レンズ１１１は、その焦点が流路９５に定められているので、いわゆる共焦点光学系となっている。
【００５５】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出装置１１０は、前記透過光９９の光路外に配置されている。よって、各光学部品（１１１〜１１３）が透過光９９に照射されないため、そこから自家発光を発することはない。仮にこれら光学部品が透過光９９に照射されると、透過光９９が非常に強い光強度をもつため、上記透過光９９に曝された光学部品が自家蛍光を出す。この自家発光は光学フィルター１１２を通過して検出される恐れがある。また、透過光９９自体も光学フィルター１１２からわずかに漏れて、光検出器１１５に入る恐れがある。これらの自家蛍光や透過光の漏れ光は、バックグラウンド光となるが、上述のように光検出装置１１０を透過光９９の光路外に配置することによって抑えられる。
【００５６】
加えて、ピンホール１１４によってレンズ１１３の焦点を通る光のみを通す、いわゆる共焦点光学系となっている。したがって、測定すべき試料からの蛍光９６のみを光検出器１１５へ導くことができる。つまり、たとえ透過光９９によって基板９１から自家蛍光が生じても、自家蛍光のほとんどは、上記共焦点光学系におけるピンホール１１４によって遮られ、検出されることはない。
【００５７】
ただし、光検出器１１５の受光面が非常に小さく、ピンホール１１４を兼用できる場合は、ピンホール１１４を省略できる。また、光検出器１１５の受光面積が大きい場合は、蛍光を集光するためのレンズ１１１とレンズ１１３とを省略しても構わない。
【００５８】
以上のように、本発明の分析用基板９０は、試料溶液を保持する流路９５を備えた基板９１と、流路９５が設けられた基板面に形成された遮光層９２と、基板９１における流路９５の形成側の面に設けられ、流路９５における液体が維持されるように流路９５を覆うカバー層９４とを備えていることを特徴としている。なお、遮光層９２は、流路９５が設けられた基板９１の面にこの面の全面を覆うように形成されていることが好ましい。
【００５９】
上記の構成によれば、遮光層９２は、基板９１の流路９５が存在する基板面と、カバー層９４とによって挟まれる。この構造では、入射光がカバー層９４に集光用のレンズ１００を通して入射したとき、カバー層９４の自家蛍光９７や、レンズ１００の自家蛍光９７は、その光強度が弱く、遮光層９２によって容易に遮られるため、分析用基板９０を挟んで反対側の検出側には到達しない。
【００６０】
これにより、レンズ１００や、カバー層９４の自家蛍光９７が検出側において観測されることを防いでいる。一方、集光した入射光９８は光強度が高いため、その集光スポットの中心部分は入射光９８が遮光層９２によって減じられながらも遮光層９２を透過する。この透過光９９は、流路９５内の蛍光試料を励起するには十分な強度を持つ。つまり、この遮光層９２は、カバー層９４やレンズ１００の自家蛍光９７を遮光する一方、入射光９８の方を透過させて試料を励起する。
【００６１】
したがって、流路９５に照射されるのは入射光９８からの透過光９９のみとなり、検出側には流路９５において生じた試料の蛍光９６のみが到達する。よって、上述の自家蛍光９７の混入を抑えて、試料の蛍光９６のみを高感度にて検出することができる。
【００６２】
また、本発明の分析装置は、分析用基板９０と、入射光を分析用基板９０に入射させる光源１１７と、前記分析用基板９０をはさんで光源１１７とは反対側に位置し、透過光９９の光路以外に配置された光検出器１１５とを備えている。これによれば、分析装置に備えられた光検出器１１５は、前記入射光９８からの透過光９９の光路以外に配置されているため、上記透過光９９が光検出器１１５に直接入射することはなく、この透過光９９に起因するバックグラウンドノイズ光を低く抑えることができる。
【００６３】
したがって、本発明では、試料や試薬からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板と分析装置とを提供することができる。なお、分析用基板９０の流路９５における電気泳動の方法は、実施例２の図５において詳細に説明する。
【実施例２】
【００６４】
本発明に係る実施の他の形態としての実施例２について、図３から図６に基づいて以下に説明する。以下の本実施例においては、試料溶液を保持するセルの例として、電気泳動における流路を挙げて説明する。
【００６５】
図３は、本実施例における分析用基板１の要部、およびこの分析用基板１に対し分析用の入射光１２が入射した状態を示す縦断面図である。同図における断面は、流路８において試料などの溶液が流れる方向に対して垂直な面であり、また案内溝５（案内手段）に沿った方向に分析用基板１を切断した面である。
【００６６】
分析用基板１は、基板２、遮光層３、保護層４、カバー層７、および接着層６を有している。基板２は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックあるいは透明なガラスから成り、試料溶液の通る流路８と、それ以外の場所に案内溝９を備えている。遮光層３は、基板２における流路８が形成されている面上において、流路８以外の場所となる上記基板２上に積層されている。
【００６７】
上記遮光層３としては、前述の実施例１に記載された同様な反射膜を用いるとよい。この遮光層３が積層されていない基板２の部分（つまり流路８に面した部分）は、光が通過できる開口部３ａとなる。開口部３ａの幅は数十μｍ〜数ｍｍである。十分に遮光するには、さらに数十μｍ〜数百μｍが好ましい。保護層４は遮光層３を覆うように積層され、接着層６は、基板２上にカバー層７を接着するためのものである。
【００６８】
例えば厚さ０．６ｍｍの基板２には、一方の面に溝形状に成型された溝状の流路８が形成され、流路８の両側には案内溝９が形成されている。案内溝９は流路８に対し垂直の方向に刻まれており、これは、特願２００４−２４２９７８号（発明の名称：分析用基板および分析装置）に示されている分析用基板の構造と同様である。流路８の深さは数μｍ〜数百μｍ、幅は数十μｍ〜数百μｍである。
【００６９】
基板２の流路８のある面の流路８以外の部分（開口部３ａの部分）には、反射膜からなる遮光層３が形成されている。これにより遮光層３は基板２に刻まれた案内溝９を覆う形をとる。遮光層３は、後述するように、少なくとも入射光の波長の光とカバー層７から発する自家蛍光を検出側に透過させない膜から成る。
【００７０】
ところで、電気泳動の場合は、遮光層３に金属膜を用いると、金属膜近傍では電界がゼロ（電位一定）となりやすく、流路８内での電気泳動に支障が出やすい。そこで、電気泳動の場合は、遮光膜３と流路８とには十分な間隔が必要である。また、金属膜に代えて、誘電体多層膜からなる反射膜を使用しても良い。このように金属膜や誘電体多層膜からなる反射膜を用いることにより、遮光層３は後述の案内溝５の読み取りに必要な反射膜としても働く。
【００７１】
保護層４は遮光層３を覆うように形成される。基板２上には案内溝９が凹凸形状によって刻まれており、遮光層３と保護層４は、その上に一様の厚さで成膜される。結局、保護層４上は案内溝９と同様の凹凸形状が反映された案内溝５が形成される。
【００７２】
上記保護層４は接着層６を介してカバー層７と接着される。接着層６には、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚みは数μｍ〜数十μｍである。カバー層７は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックや透明なガラスであり、厚みが例えば０．６ｍｍにて形成されたものである。
【００７３】
また、カバー層７は、好ましくは基板２と同じ寸法・形状に形成されるが、少なくとも流路８を流れる試料溶液が漏れ出さないように流路８を覆う形状をとれればよい。これにより、流路８が密閉され、それ以外の場所に流路８を流れる試薬溶液が漏れ出すのを防止できる。
【００７４】
また、入射光１２は、分析用基板１のカバー層７側から入射される。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板１の基板２側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板１をはさんで反対側となる。
【００７５】
上記の構成によれば、分析用基板１におけるカバー層７側から入射した入射光１２は、入射側の集光用のレンズ１４によって集光され、分析用基板１内の遮光層３の無い流路８を照射できる。このとき、流路８内における試料は、入射光１２により蛍光１０を発する。この蛍光１０は発散光となり光検出器（図示せず）に到達して検出される。一方、入射光１２は流路８を通過した後、透過光１３の光路を通って基板２から外部に出て行く。なお、空気層からカバー層７、流路８、基板２を通る光路は、説明の都合上、各部の界面における屈折を省略して描いている。
【００７６】
また、入射側のレンズ１４やカバー層７は、上記入射光１２が通過すると、弱い自家蛍光１１を発する。この自家蛍光１１は発散光であって、ほとんどが遮光層３により遮光され光検出器には到達しない。したがって、検出側に存在する光は、上述したように、透過光１３と、流路８において生じた試料の蛍光１０のみとなる。
【００７７】
さらに、後述するように、透過光１３の光路の外に光検出器を配置すれば、透過光１３によるバックグラウンドノイズは検出されず試料の蛍光１０のみとなり、高感度にて検出することができる。
【００７８】
なお、上記遮光層３は金属薄膜の反射膜が適している。この反射膜上の案内溝５に入射光が集光されると、案内溝５による回折光が後述する光ピックアップへ反射する（図示はしていない）。この反射光を使って光ピックアップでサーボ制御を行うと、入射光１２は案内溝５上を案内され、流路８に沿った所望の位置に正確に導くことができる。
【００７９】
ただし、上記遮光層３に金属膜を用いると、金属膜が流路８に露出するため、上記分析用基板１において偽電極ができる。そこで、この場合は絶縁体の保護層４で覆うことにより、偽電極の発生を阻止できる。
【００８０】
その理由は、以下のとおりである。遮光層３が導電性の物質であると、流路８に沿って導体が存在する。そこに、電気泳動用の電圧を印加しても、この導体のため流路内には電場が生じにくくなる。つまり、良好な電気泳動が困難となる。したがって、絶縁体（誘電体）からなる保護層４によって導電性の遮光層３を覆うことにより、流路内の試料が導電性の遮光層３に接することなく電気泳動が可能となる。
【００８１】
しかし、上述したとおり、金属膜を使用すると電気泳動用の電界がかかりにくいため、なるべく流路と金属膜との距離をとる必要がある。したがって、遮光層３における開口部３ａの面積が広くなるが、これは電界強度との兼ね合いで決まる。なお、金属膜に代えて、誘電体多層膜を使用する場合は、開口部３ａは広くならず、また、保護層４は省略できる。
【００８２】
また、接着層６が遮光層３を完全に覆うように形成して、遮光層３が流路８に露出しない構造としてもよい。この場合は、接着層６が保護層４の機能を兼用できるため、保護層４は省略できる。
【００８３】
以上の分析用基板１から試料の蛍光を検出する装置は、実施例１の光検出装置１１０と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお光源１１７の代わりに光ピックアップを用いるという点が実施例１とは異なる。これにより、後述するように分析用基板１の案内溝５を読み取ることが可能になり、入射光１２を所望の位置に入射させることができる。
【００８４】
図４には、上述した分析用基板１の主要部の構成をディスク状基板３０に適用し、電気泳動を用いた分析を行う例を示す。この分析用のディスク状基板３０では電気泳動を使った分析を行うことができる。同図には、分析装置のターンテーブルの中心にディスク状基板３０を固定するための中心穴３１、試料の分析を行う４つの分析用チップ３２と、これを構成する各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄ、第１および第２泳動路３５ａ、３５ｂ、そして、案内溝５、番地情報記録部３３が図示されている。また、塗りつぶし部分は、遮光層３のある部位を示すものであり、よって、各第１泳動路３５ａ、第２泳動路３５ｂ、各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄに面した部位のみ遮光層３が形成されていない。つまり、第１泳動路３５ａ、第２泳動路３５ｂ、各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄには、開口部３ａ部分であるスリット３６が形成されている。このスリット３６の形成部位の断面図は、図１または図３に示したとおりである。
【００８５】
電気泳動のための分析用チップ３２は、前記流路８に相当する第１泳動路３５ａおよび第２泳動路３５ｂが互いに直交した十文字に形成されている。この分析用チップ３２の構造は、一般に使われている構造であり、例えば特開２００３−５６００３号公報（平成１５年３月５日公開）に分析例と共に開示されている。
【００８６】
第１泳動路３５ａは分析用のディスク状基板３０の径方向に延び、第２泳動路３５ｂは第１泳動路３５ａに対し直交して延びている。各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄは、泳動路３５の４個の端部に泳動路３５と連通するように各１個が配置されている。即ち、第２泳動路３５ｂの一端部に液溜・注入口３４ａ、他端部に液溜・注入口３４ｃが配置され、第１泳動路３５ａの一端部に液溜・注入口３４ｂ、他端部に液溜・注入口３４ｄが配置されている。
【００８７】
上記のディスク状基板３０において、分析プロセス（電気泳動プロセス）では、バッファ／ゲル溶液を図４に示した液溜・注入口３４ａ〜３４ｄのいずれかから注入し、第１泳動路３５ａと第２泳動路３５ｂに空気が入らないように充填させる。その後、サンプル溶液を液溜・注入口３４ａに注入する。サンプル溶液には例えばＤＮＡを使用する。
【００８８】
このＤＮＡは、末端への蛍光色素導入、またはインターカレーター型蛍光色素との混合等の方法で蛍光標識する必要がある。次に、装置電源より供給された電極を以下のように各液溜・注入口に装着する。まず、液溜・注入口３４ｃに置かれた電極を＋電圧電源（数十〜数百ボルト）に接続し、液溜・注入口３４ａに置かれた電極をグランドに接続する。
【００８９】
この時、液溜・注入口３４ｂに置かれた電極と、液溜・注入口３４ｄに置かれた電極は開放しておく。これにより液溜・注入口３４ｃに＋電圧（数十〜数百ボルト）が印加され、液溜・注入口３４ａにゼロボルトが印加され、注入されたサンプル（ＤＮＡ断片：マイナスに帯電）は第２泳動路３５ｂの中を液溜・注入口３４ａ（−電極）から液溜・注入口３４ｃ（＋電極）に向かって泳動する。
【００９０】
次に、泳動させたサンプルが泳動路３５における十文字の交点に到達した後、液溜・注入口３４ａ、３４ｃを電気的に開放する。次に、液溜・注入口３４ｄの電極を＋電圧電源（数十〜数キロボルト）に接続し、液溜・注入口３４ｂの電極をグランドに接続する。したがって、電気泳動用の電極は、液溜・注入口３４ａ、３４ｃの電極から液溜・注入口３４ｂ、３４ｄの電極に切り替えられる。
【００９１】
これにより、液溜・注入口３４ｄの電極に＋電圧（数十〜数キロボルト）が印加され、液溜・注入口３４ｂの電極にゼロボルトが印加され、注入されたサンプルは第１泳動路３５ａの中を十文字の交点から液溜・注入口３４ｄに向かって泳動する。このときサンプル（ＤＮＡ）の移動度は分子量により異なるため、各分子量の断片ごとにフラグメントに分けることができる。このようなマイクロチャネルにおける電気泳動分析の原理は、上述の特開２００３−５６００３号公報に開示されているように良く知られているため、その詳細な説明は省略する。
【００９２】
第１泳動路３５ａには、この部位の断面図である図１または図３に示したように入射光が照射され、ここを蛍光標識された試料が通ることで、試料は蛍光を発する。このとき上述したようにカバー層７、レンズ１４が放出する自家蛍光のうち、スリット３６を通過するものは僅かであり、検出側への漏れを抑えることができる。
【００９３】
また、図２に示した光検出装置を使用することにより、透過光１３や基板２における自家蛍光によるバックグラウンドノイズ光も抑えることができる。よって試料の蛍光のみを高感度に検出することができる。
【００９４】
本ディスク状基板３０には、上記分析用チップ３２の他に、入射光を案内するための案内溝５と、番地情報を記録した番地情報記録部３３が設けられている。ディスク状基板３０が回転すると、入射光１２は番地情報に含まれる半径位置を読み出しながら、ディスク状基板３０の所望の半径位置にアクセスされるため、一つの分析用チップ３２内の泳動路３５に沿った所望の位置にて蛍光検出（分析）できる。
【００９５】
さらに、この分析用チップ３２は全部で４つ配置され、周方向に互いに隣り合うもの同士はそれぞれ互いに９０度の角度をおいて設けられている。したがって、隣り合う分析用チップ３２の間には、上述の案内溝５と番地情報記録部３３とが周方向に並んで形成されることになる。入射光１２は、番地情報に含まれる分析用チップ３２の番号を読み出しながら、周方向にならぶ分析用チップ３２にアクセスするため、４つの分析用チップ３２内における所望の分析用チップにて蛍光検出（分析）できる。
【００９６】
このとき、入射光１２が１つのトラック（案内溝５）を周方向に走査すると、案内溝５のトラッキング領域→番地情報記録部３３→案内溝５のトラッキング領域→泳動路３５の順にこれらを繰り返し走査することになる。図５は、分析用基板１において、入射光１２のトラッキングにより、分析用の入射光１２が流路８を通り過ぎて、案内溝５のトラッキング領域に移った状態を示す分析用基板１の縦断面図である。
【００９７】
同図に示すように、分析用の入射光１２は、その光路を通って、案内溝５に集光される。このとき、入射光１２は遮光層３に用いた反射膜によって反射され、同じく光路４１を通ってレンズ１４へ戻る。このとき案内溝５において入射光１２が回折し、反射光には回折光の分布が反映されるため、後述する光ピックアップによって入射光１２を案内溝５に追従させることができる。
【００９８】
したがって、案内溝５が流路８の所望の検出位置を横切るように（だだし、流路８自体には存在しないように）成型しておけば、入射光は案内溝５の延長上にある流路８の所望の位置を横切り、その位置で試料の蛍光を検出（分析）できる。
【００９９】
また、後述するように、流路８を通過する期間はトラッキング制御が保持されているため、流路８自体に案内溝５が存在しなくても、流路８の通過前の案内溝５’からその延長上にある案内溝５へ連続して安定なトラッキングが行われる。なお、上述の例では、案内手段として案内溝を例に挙げて説明したが、これに限らずたとえばウォブルピットを案内手段としてもかまわない。
【０１００】
図６は、本実施の形態における分析用基板１のための入射光制御装置５０に係る主要部の構成を示すブロック図である。上記入射光制御装置５０は、光ピックアップ５１、番地再生回路５２、コントローラ５３（トラッキング手段）、およびサーボ回路５４（トラッキング手段）を備えている。
【０１０１】
上記光ピックアップ５１は、レンズ１４およびアクチュエータ５１ａ以外に、半導体レーザーやフォトディテクタ、ビームスプリッタなどの光学部品により構成される光学系５１ｂを有している。なお、同図において、レンズ１４とアクチュエータ５１ａは、光学系５１ｂを構成する部品であるが、それらの存在を明確にする便宜上、光学系５１ｂとは別に記載している。
【０１０２】
上記の入射光制御装置５０において、光学系５１ｂから出射された入射光は、レンズ１４によって集光され、分析用基板１へ入射される。この入射光は、分析用基板１の案内溝５または番地情報記録部３３に照射される。案内溝５または番地情報記録部３３からの反射光は、再び光ピックアップ５１に戻り、光学系５１ｂからフォーカス誤差信号・トラック誤差信号５５を出力する。
【０１０３】
フォーカス誤差信号・トラック誤差信号５５はサーボ回路５４を介してアクチュエータ５１ａにフィードバックされ、案内溝５または番地情報記録部３３に入射光が案内されるようにアクチュエータ５１ａを制御する。また、光量検出信号５６は番地再生回路５２に入力され、番地情報５７を検出し、この番地情報５７をコントローラ５３に送る。
【０１０４】
コントローラ５３では、番地情報５７を確認しながら制御信号５８をサーボ回路５４に出力し、入射光を所望の案内溝にアクセスさせる処理を行う。これにより、入射光をディスク状の分析用基板１上において、その径位置に移動し、流路８に沿った所望の位置で蛍光検出ができる。
【０１０５】
また、分析用基板１を回転させ、所望の番号の分析用チップにて蛍光検出を行う。なお、案内溝５の無い流路８上では、直前の案内溝でのトラッキング状態が保持される。保持するためには、流路８を横切る時間がサーボの応答時間（サーボ帯域の逆数に比例）よりも十分に短ければよい。あるいは、流路８を横断するときにサーボ動作を一時的に保持すればよい（ホールド動作）。
【０１０６】
こうすれば、入射光１２が流路８を横断してもトラッキングが乱されること無く、試料に的確に入射光１２を照射し、その後、再び案内溝９に到達してトラッキング動作に復帰することができる。
【０１０７】
以上のように、本実施例では実施例１と同様に、分析用基板１にはレンズ１４やカバー層７からの自家蛍光１１を抑える遮光層３があり、また検出系は透過光１３の光路外に配置されている。
【０１０８】
加えて、本実施例の分析用基板１には、入射光１２を流路８に導く開口部３ａを設けている。これにより、集光された入射光１２は光強度が減じられること無く、この開口部３ａを通過できるため、流路８に保持された蛍光試料を効率よく励起することができる。
【０１０９】
また、開口部３ａの幅は、数十μｍ〜数ｍｍであるため、発散光であるレンズ１４の自家蛍光１１や、カバー層７の自家蛍光１１は、ほとんどが遮光層３により遮られ、開口部３ａを通過する自家蛍光１１は微量となるため、検出側まで到達しないか、または到達しても検出には影響しない。よって、レンズ１４やカバー層７からの自家蛍光１１の混入を抑えて、試料の蛍光１０のみを高感度にて検出することができる。
【０１１０】
なお、自家蛍光１１をさらに完全に遮光するために遮光層３の厚みを増すことができる。このとき、自家蛍光１１は完全に遮光され、一方、入射光１２は遮光層３に遮られることなく開口部３ａを通過することができる。
【０１１１】
したがって、本実施例では、試料や試薬からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板と分析装置を提供することができる。
【０１１２】
また、本実施例では開口部３ａとしてスリット３６を用いたが、これに限らずピンホール等の微小開口部を用いてもよい。本実施例のように開口部３ａに流路８に添ったスリット３６を用いた場合は、流路８の任意の位置における光学分析が可能である。また、開口部３ａとしてピンホールを用いた場合は、検出器側に到達するレンズやカバー層からの自家蛍光・散乱光を、スリットの場合に比べてより少なくすることができる。
【実施例３】
【０１１３】
本発明の実施のさらに他の形態としての実施例３について、図７と図８に基づいて以下に説明する。以下の本実施例では、実施例２との相違点のみを述べ、その他の同一な点の説明は省略する。
【０１１４】
図７は、本発明の実施の形態における分析用基板６０の要部、およびこの分析用基板６０に分析用の入射光７１が入射した状態を示す縦断面図である。同図は、第１の実施例における図１と同様、流路６７において試料などの溶液が流れる方向に垂直な面であり、また案内溝６４に沿った方向に分析用基板６０を切断した面である。
【０１１５】
分析用基板６０の構成は、図３の分析用基板１とほぼ同じであり、ディスク状基板６１、遮光層６２、保護層６３、カバー層６６、接着層６５からなる。ディスク状基板６１は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックあるいは透明なガラスから成り、試料溶液の通る流路６７とそれ以外の場所に案内溝６８とを備えている。遮光層６２は、ディスク状基板６１における流路６７がある面において、流路６７以外の場所に積層されており、反射膜とするほうがよい。この遮光層６２が積層されていない部分は、光が通過できる開口部６２ａとなる。保護層６３は遮光層６２を覆うように積層され、接着層６５は、ディスク状基板６１とカバー層６６とを接着する。
【０１１６】
前述の実施例２における分析用基板１との相違点は２点ある。１点目は、開口部６２ａが、流路６７を中心に非対称となっており、ディスク状基板６１の表面方向での検出器側に広く、反対側においては検出器側と比べて狭くなっている点である。２点目は、ディスク状基板６１を厚くした反面、カバー層６６を薄くした点の２点である。
【０１１７】
厚さ１．２ｍｍのディスク状基板６１には、一方の面（検出器側の面）に溝形状に成型された流路６７が形成され、流路６７の両側には案内溝６８が形成されている。案内溝６８は流路６７に対し垂直の方向に刻まれている。流路６７の深さは数μｍ〜数百μｍ、幅は数十μｍ〜数百μｍである。
【０１１８】
ディスク状基板６１の流路６７のある面の流路以外の部分には、反射膜からなる遮光層６２が形成される。これにより、案内溝６８には反射膜が成膜される。また、開口部６２ａは、実施例２の分析用基板１に比べて検出器側に広くなるように設けてある。遮光層６２の持つ性質は遮光層３と同様であり、少なくとも入射光７１の波長とディスク状基板６１から発する自家蛍光７０を検出器側に透過させない膜から成る。例えば、前述のように誘電体の反射膜や、アルミニウムや銀などの金属薄膜が用いられる。
【０１１９】
保護層６３は遮光層６２を覆うように形成される。ディスク状基板６１上には案内溝６８が凹凸形状によって刻まれており、遮光層６２と保護層６３は、その上に一様の厚さで成膜される。結局、保護層６３上は案内溝６８と同様の凹凸形状が反映された案内溝６４が形成される。
【０１２０】
上記保護層６３は接着層６５を介してカバー層６６と接着される。接着層６５には、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚みは数μｍ〜数十μｍである。カバー層６６は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックや透明なガラスから、厚さが例えば０．１ｍｍに設定されるものである。また、カバー層６６は、好ましくは面方向にてディスク状基板６１と同じ寸法・形状とするが、少なくとも流路６７を流れる試料溶液が漏れ出さないように流路６７を覆う形状をとれればよい。これにより、流路６７が密閉され、それ以外の場所に流路６７を流れる試薬溶液が漏れ出すのを防止できる。
【０１２１】
また、入射光７１は、分析用基板６０のディスク状基板６１の側から入射される。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板６０のカバー層６６側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板６０をはさんで互いに反対側となる。
【０１２２】
上記の構成によればディスク状基板６１側から入射した入射光７１は、入射側の集光用のレンズ７３によって集光され、分析用基板６０内の遮光層６２のない流路６７を照射する。このとき、流路６７内における試料への入射光７１により試料から蛍光６９を発する。この蛍光６９は発散光となり光検出器に到達して検出される。
【０１２３】
しかし、本実施例における分析用基板６０では、流路６７のほとんどが遮光層６２よりも入射側に配置されているため、実施例２と同様な開口部を用いた場合は、検出側への光路が遮光層６２の端部によって遮られ、到達する蛍光の量が少なくなる。よって、前述したようにより多くの蛍光を検出器側へ送るため、開口部６２ａが、検出器側にだけ広くなっていることが望ましい。
【０１２４】
これにより、流路６７にて発した試料からの蛍光６９は、広くなった開口部６２ａを通ることで、充分に検出器側へ出すことができる。一方、入射光７１は流路６７を通過した後、透過光７２の光路を通ってカバー層６６側から出て行く。また、入射側の集光用のレンズ７３やカバー層６６は、上記入射光７１が通過すると、弱い自家蛍光７０を発する。この自家蛍光７０は発散光であって、ほとんどが遮光層６２により遮光され光検出器には到達しない。
【０１２５】
したがって、検出器側の光は、上述したように、透過光７２と、流路６７において生じた試料の蛍光６９のみとなる。さらに、後述するように、透過光７２の光路外に光検出器を配置すれば、上記光検出器では、透過光７２は検出されず試料の蛍光６９のみが検出されることになり、上記蛍光６９を高感度にて検出することができる。
【０１２６】
なお、分析用基板１と同様の理由により、分析用基板６０は上記遮光層６２には金属の反射膜を用いる。これにより、分析用基板１と同様、流路６７に沿った所望の位置に集光された入射光７１を正確に導くことができる。また、遮光層６２を絶縁体からなる保護層６３により覆うことにより、良好な電気泳動が可能となる。
【０１２７】
また、接着層６５が遮光層６２を完全に覆うように形成して、遮光層６２が流路６７に対し露出しない構造としてもよい。この場合は、接着層６５が保護層６３の機能を兼用できるため、保護層６３は省略される。
【０１２８】
図８は、図７における分析用基板６０から試料の蛍光６９を検出する分析装置としての光検出装置７４の、検出光学系の主要部を示す正面図である。
【０１２９】
上記検出光学系では、流路６７を流れる試料からの蛍光６９は、レンズ７５により集光され平行光となり、光学フィルター７６にみちびかれる。この光学フィルター７６は、少なくとも励起光の波長帯域の光を大幅に低減させ、試料からの蛍光６９の波長帯域を十分に透過させる性質をもつ。光学フィルター７６を通過した平行光はレンズ７７により集光され、光検出器７８によって電気信号に変換される。この検出光学系により試料から集められる光の経路を７９として示した。また、この光学系は上記の透過光７２の光路の外に配置されている。
【０１３０】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出装置７４は、前記透過光７２の光路以外に配置されている。よって、各光学部品（７５〜７７）が透過光７２に照射されないため、そこから自家発光を発することはない。仮にこれら光学部品が透過光７２に照射されると、透過光７２が非常に強い光強度をもつため光学部品が自家蛍光を出す。この自家蛍光は光学フィルターを通過して検出される恐れがある。また、透過光７２自体もわずかに漏れて、光検出器７８に入る恐れがある。これらの自家蛍光や透過光の漏れ光はバックグラウンド光となるが、上述のように光検出装置７４を透過光７２の光路外に配置することによって抑えられる。
【０１３１】
また、本実施例における光学系には、実施例１に用いられたピンホール１１４は削除できる。これは、実施例１の検出側の基板２の厚さが０．６ｍｍであるのに対して、本実施例では、流路６７をディスク状基板６１に形成することにより、検出側のカバー層６６の厚さが０．１ｍｍとディスク状基板６１の厚さに対して薄いことによる。カバー層６６は、透過光７２により自家蛍光を発するが、０．１ｍｍと薄く、自家蛍光量は僅かとなる。
【０１３２】
したがって、実施例１における検出側の基板９１の自家発光に比べて、充分に少なくなる。このため、ピンホールは削除できる。なお、試料からの蛍光６９の蛍光強度が十分に大きい場合は、レンズによる集光は不要であるため、各レンズ７５、７７を省略し、光学フィルター７６と光検出器７８のみとしてもよい。
【０１３３】
上記実施例１、２および３において、電気泳動を行うため電極の配線方法や、電源を供給する装置や、蛍光を検出する回路などの詳細は記載されていないが、特願２００４−２４２９７８号に記載されている方法と同様であるため、説明は省略する。
【０１３４】
以上の各実施例２、３においては、電気泳動における蛍光検出の例を示したが、これに限らず、ハイブリダイゼーションやクロマトグラフィーなどの蛍光検出に応用可能である。また、分析用基板はディスク形状の例を示したが、遮光層を使用した蛍光の高感度検出の方法は、これに限らずカード型など他の形状でも使用可能である。
【実施例４】
【０１３５】
本発明の実施のさらに他の形態としての実施例４について、図９に基づいて以下に説明する。以下の本実施例では、前述の各実施例との相違点のみを述べ、その他の同一な点の説明は省略する。
【０１３６】
図９に示す分析用基板１２０は、いわゆるＤＮＡチップに類似の形状の、本発明に係る実施例４の例である。分析用基板１２０は、ＤＮＡハイブリダイゼーション用のセル１２１と、案内溝１２２からなる。セル１２１ではハイブリダイズしたＤＮＡの蛍光分子が発光し、これを上述の遮光層を使って高感度に検出することができる。また、蛍光検出の例を示したが、燐光など励起光源による発光を高感度で検出する基板や装置に適用可能である。
【０１３７】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１３８】
以上の各実施例１〜４では、入射光の波長が短く、自家蛍光を遮光層によって低減する例を示した。しかし、これに限らず、入射光の波長が比較的長く、自家蛍光よりも散乱光が強い場合でも、遮光層によって散乱光が低減できることは言うまでもない。
【０１３９】
以下の実施例に示す本発明の分析用基板および分析装置では、試料からの発光と、入射光が集光レンズに照射されることによって生じる散乱光や自家蛍光とを分離することができる。一般に、入射光の波長が短波長であるほど自家蛍光の影響が大きく生じるが、逆に入射光の波長が長波長であるほど自家蛍光は減少して散乱光の影響の方が大きくなる。以下の実施例では散乱光の影響が自家蛍光に比べて大きい場合（入射光の波長が６５０ｎｍ）について説明する。
【実施例５】
【０１４０】
本発明の実施の形態における実施例５について、図１１〜図１４に基づいて以下に説明する。試料溶液を保持するセルには、先述のように、電気泳動やクロマトグラフィーに使用する流路状のものや、ＤＮＡハイブリダイゼーションに使用されるマイクロセル形状の物など、いろいろな形状のセルがある。以下の実施例においては、試料溶液を保持するセルの例として、流路を挙げて説明する。
【０１４１】
図１１は、本発明の実施の形態における分析用基板１５１の要部、および入射光９８が入射した状態を示す縦断面図である。同図における断面は、流路９５において試料などの溶液が流れる方向に対し垂直な面である。
【０１４２】
分析用基板１５１は、基板９１、カバー層９４、および遮光層９２を有している。基板９１は、透明なプラスチックから成り、厚さは０．６〜１．２ｍｍであり、試料溶液の通る流路９５を基板９１の厚さ方向の一端面に備えている。流路９５の深さは数μｍ〜数百μｍ、幅は数十μｍ〜数百μｍである。つまり、分析用基板１５１の表面からカバー層９４の厚みに相当する間隔を隔てて試料溶液を保持する流路（セル）が内蔵されている。遮光層９２は、カバー層９４の厚さ方向の一端面に積層されている。よって、カバー層９４上に、遮光層９２が形成されている。なお、カバー層９４には後述するトラッキング用の案内溝５が設けられていてもよい。これは実施例２において、図５を用いて説明する。
【０１４３】
遮光層９２は、少なくとも対物レンズ１００から発する散乱光や自家蛍光９７を入射側から検出側に透過させない膜から成る。例えばアルミニウムや銀などの厚み１０ｎｍ〜１００ｎｍの金属薄膜を用いる。すると、上記遮光層９２が金属薄膜からなる反射膜として容易に得られる。この金属薄膜はたとえばスパッタ法によって形成される。
【０１４４】
基板９１における流路９５のある面と、カバー層９４における遮光層９２の無い面とは、プラスチック同士の熱圧着によって容易に接合される。これ以外に、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚み数μｍ〜数十μｍの接着層を介して両面を接合してもよい。カバー層９４には、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックを用い、厚みは０．０３〜０．６ｍｍである。
【０１４５】
なお、遮光層９２の金属薄膜は大気にさらされると酸化する恐れがあるため、さらにこの上に誘電体の保護層４を形成したほうが良い。たとえば、保護層４は窒化シリコンを２０ｎｍとする。
【０１４６】
また、入射光９８は、遮光層9２に形成された開口部９２ａを通って入射される。開口部９２ａの幅は、数十μｍ〜２ｍｍである。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板１５１の基板９１側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板１５１をはさんで互いに反対側となる。上記の構成によれば、入射光９８は入射用レンズ１００により、流路９５に対向する位置の遮光層９２の面に集光され、開口部９２ａから入射される。
【０１４７】
このとき、開口部９２ａに集光して入射した入射光９８は、カバー層９４を通して流路９５に到達する。これにより、流路９５に保持された蛍光試料は励起され、蛍光９６を発する。この蛍光９６は発散光となり、それらの少なくとも一部が光検出器（図示せず）に到達して検出される。
【０１４８】
ここで、入射光９８は、開口部９２ａを通って流路９５に達した入射光９８（透過光）の幅（径）が流路９５の幅とほぼ同一となるように照射する。すると、入射光９８は流路９５内の全体を照射することができる。先述の従来技術は流路の一点に集光するのに対して、本願は広がった入射光９８によって流路９５を照射する点が異なる。これによって、流路９５内の試料を効率よく励起し安定して発光させること、例えば上記試料に対して蛍光分子を安定して励起させることができ、信頼性の高い光学分析を実現できる。仮に、入射光９８を従来例のように一点に集中して照射すると、照射強度が局所的に高くなり、例えば蛍光色素の劣化が生じたり、温度の上昇が生じたりとなる結果、蛍光強度の低下が生じる。これに対して、本願は流路９５の全体を満遍なく照射できるため、単位面積あたりの照射強度を下げて、蛍光色素の劣化や温度上昇を防げる。
【０１４９】
つまり、分析用基板１５１では、遮光層９２は集光用レンズ１００の散乱光や自家蛍光を遮光する一方、入射光９８を効率よく透過させることができる。さらに、開口部９２ａを通過した入射光９８の幅は流路９５において広がった状態となるため、好ましくは流路９５の幅と略同一となるため、入射光９８（励起光）が流路全体を効率よく照射し、試料はたとえば蛍光９６を安定して発光することができる。これにより、集光レンズ１００の自家蛍光や散乱光の混入を抑えて、試料を安定して発光させ（例えば蛍光）高感度にて検出することができる。
【０１５０】
また、入射光９８の焦点が遮光層９２の面と一致するように集光すると、開口部９２ａを最も小さくすることができる。すなわち、入射光９８はそのまま通過させながら、対物レンズ１００からの散乱光や自家発光を最も遮ることができる。
【０１５１】
ここで、分析用基板１５１の流路９５の幅方向の全体に渡って入射光９８を照射するには、図１２に示す流路９５の幅をＷ、深さをＤ、開口部９２ａから流路９５までの距離をＧとすると、
０．４Ｇ≦Ｗ≦１．６（Ｇ＋Ｄ）
の条件を満たすようにそれぞれの値を設定するのが好ましい。
【０１５２】
これは、対物レンズ１００のＮＡ（開口数）を実用的な値である約０．４５（コンパクトディスク）〜０．８５（ブルーレイディスク）とし、カバー層９４の屈折率を１．６とした場合に相当する。このとき、カバー層９４内での入射光９８の広がり角は１６〜３２度となる。図２を用いて、この条件を幾何学的に説明する。
【０１５３】
対物レンズ１００（集光レンズ）を使って入射光９８の焦点を開口部９２ａに合わせた場合に、焦点からの入射光９８の光束における基板９１の入射側の面に垂直な方向に対する広がり角を最小でθ１＝１６度、最大でθ２＝３２度とし、この範囲で入射光の光束の外縁が流路９５の側面を通過すれば、試料は効率よく蛍光を発する。これを流路の幅Ｗ，流路の深さＤ，開口部から流路までの距離（カバー層の厚み）Ｇを使った式に置き換えると以下の通りとなる。
【０１５４】
まず、入射光の広がり端（光束の外縁）が流路９５の側面の最上部よりも下になる条件は、コンパクトディスクの場合では、
（Ｗ／２）／（Ｄ＋Ｇ）≦tanθ１＝０．２９ ……（１）
であり、ブルーレイディスクの場合では、
（Ｗ／２）／（Ｄ＋Ｇ）≦tanθ１＝０．６３ ……（２）
である。この２つの条件（１）（２）のうち、入射光９８の幅の広いほうは（２）式である。
【０１５５】
次に、基板９１における流路９５の形成面（流路９５の入射光９８の入射面）に照射された入射光９８の広がり径（光束の外縁）が流路９５の幅以下となるのは、コンパクトディスクの場合では、
（Ｗ／２）／Ｇ≧tanθ２＝０．２９ ……（３）
であり、ブルーレイディスクの場合では、
（Ｗ／２）／Ｇ≧tanθ２＝０．６３ ……（４）
である。この２つの条件（３）（４）のうち、入射光９８の幅の狭いほうは（３）式である。
【０１５６】
したがって、最後に（２）式と（３）式の条件をまとめると、
０．５８Ｇ≦Ｗ≦１．２６（Ｇ＋Ｄ） ……（５）
となる。
【０１５７】
上記の条件を別の表現で言い換えると、流路９５の入射光９８の入射側の面（図１２における流路９５の下端位置）においては、入射光９８の幅は流路９５の幅以下とし、流路９５の入射光９８の出射側の面（図１２における流路９５の上端位置すなわち流路９５の底面）においては、入射光９８の幅は流路９５の幅以上とする。これは、本願発明者らが実験で得た、入射光９８が流路９５の全体を満遍なく照射するための条件であり、この条件を満たせば入射光９８によって流路９５の試料を効率よく励起できる。また、上記の条件は、入射光９８の前記セルを照射する幅（径）が、前記セルにおける入射側の面の幅と出射側の面の幅とのどちらか一方の幅以上であり、他方の幅以下と表現することもできる。
【０１５８】
なお、本願発明者らが実験を行ったところ、（５）式に対しては上限下限とも約３０％の余裕を持つのが好ましい。したがって、この点を考慮すれば、（５）式は、
０．４Ｇ≦Ｗ≦１．６（Ｇ＋Ｄ） ……（６）
となる。
【０１５９】
流路９５の試料から効率よく蛍光を励起できた一例を挙げると、Ｇ＝５０μｍ、Ｗ＝１００μｍ、Ｄ＝３０μｍ、対物レンズのＮＡ＝０．６であった。
【０１６０】
一方、分析用基板１５１に対する入射側の対物レンズ１００は、入射光９８が通過すると散乱光や弱い自家蛍光９７を発する。これらの不要な光は、発散光であって、ほとんどが遮光層９２により遮光されるので光検出器１１５に到達することが阻止される。すなわち、入射光９８は遮光層９２における開口部９２ａを通過して流路９５を照射できるが、散乱光や自家蛍光９７は遮光層９２によって遮光される。つまり、分析用基板１５１の検出側に到達する光は、透過光９９および流路９５内において生じた試料からの蛍光９６のみとなる。
【０１６１】
さらに、光検出器１１５を透過光９９の光路外に配置すれば、透過光９９が光検出器１１５に入射せず、バックグラウンド光とならないため、上記蛍光９６を高感度にて検出することができる。
【０１６２】
図１３は、図１１における分析用基板１５１から試料の蛍光を検出する分析装置における光検出装置（光ピックアップ）１１０を示す図である。光源１１７は例えば半導体レーザである。この光検出装置１１０の構成は、図２において説明したものと同様であるから、詳細な説明は省略する。
【０１６３】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出装置１１０は、前記透過光９９の光路外に配置されている。よって、各光学部品（１１１〜１１３）が透過光９９に照射されないため、そこから自家発光や散乱光を発することはない。仮にこれら光学部品が透過光９９に照射されると、透過光９９が非常に強い光強度をもつため、上記透過光９９に曝された光学部品が自家蛍光や散乱光を発する。これらの不要な光は、スペクトルの広がりを持ち、光学フィルター１１２を通過して検出される恐れがある。また、透過光９９自体も光学フィルター１１２からわずかに漏れて、光検出器１１５に入る恐れがある。これらの漏れ光は、バックグラウンド光となるが、上述のように光検出装置１１０を透過光９９の光路外に配置することによって抑えられる。
【０１６４】
加えて、ピンホール１１４によってレンズ１１３の焦点を通る光のみを通す、いわゆる共焦点光学系となっている。したがって、測定すべき試料からの蛍光９６のみを光検出器１１５へ導くことができる。つまり、蛍光９６以外に残った不要な光（迷光など）は上記共焦点光学系におけるピンホール１１４に焦点を結ばないため、さらに遮られて検出されることはない。
【０１６５】
ただし、光検出器１１５の受光面が非常に小さい場合は、ピンホールを兼用できるため、ピンホール１１４を省略できる。また、光検出器１１５の受光面積が大きい場合は、蛍光を集光するためのレンズ１１１とレンズ１１３とピンホール１１４を省略しても構わない。また、開口部９２ａを通過する不要な散乱光や蛍光が無視できるぐらい小さい場合は、光学フィルター１１２を省略しても構わない。
【０１６６】
以上のように、本発明の分析用基板１５１は、試料溶液を保持する流路９５を備えた基板９１と、流路９５の形成面に設けられ、流路９５における液体を保持するためのカバー層９４と、カバー層９４に形成された遮光層９２とを備えていることを特徴としている。
【０１６７】
上記の構成によれば、基板９１に存在する流路９５は、カバー層９４によって閉じられ、その反対側の面に開口部９２ａを備えた遮光層９２が形成される。この構造では、入射光が集光用のレンズ１００によって集光され、開口部９２ａを通して入射したとき、対物レンズ１００の散乱光や自家蛍光は、遮光層９２によって容易に遮られるため、分析用基板１５１を挟んで反対側の検出側には到達しない。
【０１６８】
一方、集光した入射光９８は開口部９２ａを通過する。この透過光９９は、流路９５内を満遍なく全体を照射し、蛍光試料を効率よく励起する。つまり、この遮光層９２は、対物レンズ１００の自家蛍光９７を遮光する一方、開口部９２ａを通して入射光９８を透過させて試料を効率よく励起する。
【０１６９】
したがって、流路９５に照射されるのは入射光９８からの透過光９９のみとなり、検出側には流路９５において生じた試料の蛍光９６のみが到達する。よって、上述の対物レンズ１００からの散乱光や自家蛍光９７の混入を抑えて、試料の蛍光９６のみを高感度にて検出することができる。
【０１７０】
また、本発明の分析装置は、分析用基板１５１と、入射光を分析用基板１５１に入射させる光源１１７と、前記分析用基板１５１をはさんで光源１１７とは反対側に位置し、透過光９９の光路以外に配置された光検出器１１５とを備えている。さらに、光検出器１１５は、前記入射光９８からの透過光９９の光路以外に配置されているため、上記透過光９９が光検出器１１５に直接入射することはなく、この透過光９９に起因するバックグラウンド光を低く抑えることができる。
【０１７１】
したがって、本発明では、試料や試薬からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板と分析装置とを提供することができる。
【０１７２】
図１４は、上記分析用基板１５１と分析装置を使用してＤＮＡ試料を測定したときのデータである。分析用基板１５１は遮光層９２を備えているので、遮光層９２を備えていない場合に比べて、ＤＮＡ濃度変化に対する検出強度の変化が大きくなり、感度が上がったことがわかる。また、感度の限界も７ｎｇ／μｌ（マイクロリットル）であり、実用的な感度が得られている。なお、遮光層９２の代わりに、市販のピンホール板を使用しても感度が上がるが、遮光層９２のほうがより高感度であることが分かる。
【０１７３】
なお、分析用基板１５１の流路９５における電気泳動の方法を実施例６における図１５を用いて以下に詳細に説明する。
【実施例６】
【０１７４】
図１５には、上述した分析用基板１５１の主要部の構成をディスク状基板１５２に適用し、電気泳動を用いた分析を行う例を示す。この分析用のディスク状基板１５２は、電気泳動を使った分析を行うことができるものであり、図４に示したディスク状基板３０と同様、中心穴３１、４つの分析用チップ３２、これを構成する各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄ、第１および第２泳動路３５ａ、３５ｂ、案内溝５を有する。塗りつぶし部分は、遮光層９２がある部位を示す。よって、各第１泳動路３５ａおよび３５ｂに重なる領域は遮光層３が形成されていない。つまり、この部分には入射光を透過するための開口であるスリット３６が形成され、その部分の断面図は、図１１に示したとおりである。
【０１７５】
電気泳動のための分析用チップ３２の構成はディスク状基板３０と同様の構成である。なお、第２泳動路３５ｂは第１泳動路３５ａよりも短くなっている。
【０１７６】
ディスク状基板１５２における分析プロセス（電気泳動プロセス）は、ディスク状基板３０の場合と同様である。なお、バッファ／ゲル溶液は、図１５に示した液溜・注入口３４ａ〜３４ｄのいずれかから注入し、第１泳動路３５ａと第２泳動路３５ｂに気泡が生じないように充填させる。
【０１７７】
分析プロセスにおいて、第１泳動路３５ａには、この部位の断面図である図１１に示したように入射光が効率よく照射され、ここを蛍光標識された試料が通ることで、試料は蛍光を発する。このとき上述したように対物レンズ１００が放出する散乱光や自家蛍光のうち、スリット３６（図１１における開口部９２ａ）を通過するものは僅かであり、検出側への漏れを抑えることができる。
【０１７８】
また、図１３に示した光検出装置１１０を使用することにより、透過光９９や基板９０における自家蛍光によるバックグラウンドノイズ光も抑えることができる。よって試料の蛍光のみを高感度に検出することができる。
【０１７９】
ディスク状基板１５２における、入射光を案内するための案内溝５と番地情報を記録した番地情報記録部３３とが設けられていることによる機能、４つの分析用チップ３２をゆすることによる機能等はディスク状基板３０の場合と同様である。
【０１８０】
図１６は、本実施の形態における分析用基板（分析ディスク）１５２のための分析装置１６１に係る主要部の構成を示すブロック図である。分析装置１６１は、先述の分析装置５０と同様、光ピックアップ５１、番地再生回路５２、コントローラ５３（トラッキング手段）、サーボ回路５４（トラッキング手段）および光検出器１１０を備えているおり、その機能は分析装置５０と同様である。なお、この図１６では光検出器１１０も明記している。
【０１８１】
上記光ピックアップ５１は、レンズ１００およびアクチュエータ５１ａ以外に、半導体レーザーやフォトディテクタ、ビームスプリッタなどの光学部品により構成される光学系５１ｂを有している。なお、同図において、レンズ１００とアクチュエータ５１ａは、光ピックアップ５１を構成する部品であるが、それらの存在を明確にする便宜上、光学系５１ｂとは別に記載している。
【０１８２】
上記の入射光制御装置１６１において、光学系５１ｂから出射された入射光は、レンズ１００によって集光され、ディスク状基板１５２（分析ディスク）へ入射される。この入射光は、ディスク状基板１５２の案内溝 ５または番地情報記録部３３に照射される。案内溝５または番地情報記録部３３からの反射光は、再び光ピックアップ５１に戻り、光学系５１ｂからフォーカス誤差信号・トラック誤差信号５５を出力する。
【０１８３】
フォーカス誤差信号・トラック誤差信号５５はサーボ回路５４を介してアクチュエータ５１ａにフィードバックされ、案内溝５または番地情報記録部３３に入射光が案内されるようにアクチュエータ５１ａを制御する。また、光量検出信号５６は番地再生回路５２に入力され、番地情報５７を検出し、この番地情報５７をコントローラ５３に送る。
【０１８４】
コントローラ５３では、番地情報５７を確認しながら制御信号５８をサーボ回路５４に出力し、入射光を所望の番地の案内溝にアクセスさせる処理を行う。これにより、入射光をディスク状基板１５２上において、その径位置に移動し、流路３５に沿った所望の位置で蛍光検出ができる。
【０１８５】
また、ディスク状基板１５２を回転させ、所望の番号の分析用チップにて蛍光検出を行う。なお、案内溝５の無い流路３５上では、直前の案内溝でのトラッキング状態が保持される。保持するためには、流路３５を横切る時間がサーボの応答時間（サーボ帯域の逆数に比例）よりも十分に短ければよい。あるいは、流路３５を横断するときにサーボ動作を一時的に保持すればよい（ホールド動作）。
【０１８６】
こうすれば、入射光９８が流路３５を横断してもトラッキングが乱されること無く、試料に的確に入射光９８を照射し、その後、再び案内溝５に到達してトラッキング動作に復帰することができる。
【０１８７】
ディスク状基板１５２にはレンズ１００からの散乱光や自家蛍光９７を抑える遮光層９２があり、また検出器１１０は透過光９９の光路外に配置されている。検出器１１０にて検出された蛍光強度は電気信号６０に変換され、コントローラ５８に送られる。
【０１８８】
なお、開口部９２ａとしてスリット３６を用いたが、これに限らずピンホール等の微小開口部を用いてもよい。本実施例のように開口部９２ａに流路３５に添ったスリット３６を用いた場合は、流路３５の任意の位置における蛍光検出が可能である。また、開口部９２ａとしてピンホールを用いた場合は、検出器側に到達するレンズやカバー層からの自家蛍光・散乱光を、スリットの場合に比べてより少なくすることができる。
【０１８９】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１９０】
以上の各実施例では、入射光の波長が長く、主に散乱光を遮光層によって低減する例を示した。しかし、これに限らず、入射光の波長が比較的短く散乱光よりも自家発光が強い場合でも、遮光層によって自家発光が低減できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明の分析用基板および分析装置は、試料溶液を光学分析するとき、入射光に起因するバックグラウンドノイズ光が光検出器に到達する量を低減できるので、光学的な検出の感度を高めることが可能となるから、微量な試料を分析する分野に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】本発明の実施例１に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。
【図２】図１に示した分析用基板の流路中の試料より発した蛍光を検出する光検出装置の概略正面図である。
【図３】本発明の実施例２に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。
【図４】図３に示した分析用基板の構成を適用した分析用のディスク状基板を示す平面図である。
【図５】図３に示した分析用基板における、分析用の入射光が流路を通り過ぎて、案内溝のトラッキング領域に移った状態を示す縦断面図である。
【図６】本実施の形態における入射光制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例３に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。
【図８】図７に示した分析用基板の流路中の試料より発した蛍光を検出する光検出装置の概略正面図である。
【図９】本発明の分析用基板の実施例４を示す概略平面図である。
【図１０】従来の分析用チップの縦断面図である。
【図１１】本発明の実施例５に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。
【図１２】図１１における分析用基板の流路の最適構造を説明する図である。
【図１３】図１１に示した分析用基板の流路中の試料より発した蛍光を検出する光検出装置の概略正面図である。
【図１４】図１１に示した分析用基板を使用した場合の実験データを示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例６に記載の分析用基板の構成を適用した分析用のディスク状基板を示す平面図である。
【図１６】実施例６における分析装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１９３】
１ 分析用基板
２ 流路のある基板
３ 遮光層
３ａ 開口部
４ 保護層
５ 案内溝
６ 接着層
７ カバー層
８ 流路
９ 案内溝
１０ 試料からの蛍光
１１ 自家蛍光
１２ 入射光
１３ 透過光
１４ レンズ
３０ 分析用ディスク
３１ 固定用中心穴
３２ 分析用チップ
３３ 番地情報記録部
３４ａ〜ｄ 液溜・注入口
３５ａ，ｂ 泳動路
３６ スリット
４１ 反射光
５０ 入射光制御装置
５１ ピックアップ
５１ａ アクチュエータ
５１ｂ その他ピックアップ構成部品
５２ 番地再生回路
５３ コントローラ
５４ サーボ回路
５５ フォーカス信号・トラック誤差信号
５６ 光検出信号
５７ 番地情報
５８ 制御信号
６０ 分析用基板
６１ 流路のある基板
６２ 遮光層
６２ａ 開口部
６３ 保護層
６４ 案内溝
６５ 接着層
６６ カバー層
６７ 流路
６８ 案内溝
６９ 試料からの蛍光
７０ 自家蛍光
７１ 入射光
７２ 透過光
７３ レンズ
７４ 光検出装置概略図
７５ 試料からの光を集光し平行光に変えるレンズ
７６ 光学フィルター
７７ 平行光を集光するレンズ
７８ 光検出器
７９ 光学系が集める光の経路
８０ 分析用チップ
８１ マイクロチャネル
８２ａ 入射側ピンホール
８２ｂ 検出側ピンホール
８３ａ 入射側マイクロレンズ
８３ｂ 検出側マイクロレンズ
８４ａ 基板
８４ｂ 検出側基板
８５ 入射光
８６ 検出される蛍光
８７ 試料を透過した励起光
９１ 基板
９２ 遮光層
９４ カバー層
９５ セル
９０ 分析用基板
９１ 流路のある基板
９２ 遮光層
９２ａ 開口部
９３ 接着層
９４ カバー層
９５ 流路
９６ 試料からの蛍光
９７ 自家蛍光
９８ 入射光
９９ 透過光
１００ 対物レンズ
１１０ 光検出装置
１１１ 試料からの光を集光し平行光に変えるレンズ
１１２ 光学フィルター
１１３ 平行光を集光するレンズ
１１４ ピンホール
１１５ 光検出器
１１６ 光学系が集める光の経路
１１７ 光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料溶液の光学分析を行うための分析用基板およびそれを使用して分析を行う分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの生体試料の分析技術が著しく発展している。これらの検出法としては、蛍光法、吸収法、化学発光法、ラジオアイソトープ法などが挙げられる。上記各検出法の内、検出感度の高さと、取り扱い易さとを兼ね備えた蛍光法が多くの研究者に使用されている。
【０００３】
しかしながら、蛍光法においても、励起光のわずかな混入によるバックグラウンド光が存在する。このことから、試料からの蛍光を更に高感度に検出するためには、上記バックグラウンドノイズを取り除く手段がさらに必要である。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、チップの両表面にピンホールとマイクロレンズを設け、入射光と試料からの蛍光の光路を空間的に分離することで、バックグラウンドノイズを減らす方法が開示されている。図１０は、このチップを用いた蛍光検出法の様子を示す概略断面図である。
【０００５】
上記蛍光検出法においては、図１０に示すように、基板状のチップ８０の内部に試料の通るマイクロチャネル８１が備えられ、また、チップ８０の励起光入射側表面、その反対側にあたる検出側表面の両面にそれぞれピンホール８２ａ、８２ｂと、微小なレンズ８３ａ、８３ｂが備え付けられている。レンズ８３ａ、８３ｂはそれぞれピンホール８２ａ、８２ｂの中に配置されている。
【０００６】
入射光８５には、チップ８０の表面に対して４５度の角度から入射する平行光が用いられており、入射光８５は入射側表面のマイクロレンズ８３ａによりマイクロチャネル８１上の一点に集光される。これにより、マイクロチャネル８１内を流れる試料が発する蛍光のうち、検出側表面のピンホール８２ｂ内のマイクロレンズ８３ｂを通過する蛍光８６だけが光検出器により検出される。
【０００７】
このとき、ピンホール８２ｂは試料の蛍光８６の一部を検出側に通し、入射光８５がマイクロチャネル８１内を通過した結果の透過光８７は検出側には通さない。したがって、上記蛍光検出法では、検出すべき蛍光８６に対して、透過光に起因するバックグラウンド光を減らすことができる。
【非特許文献１】Jean-Christophe Roulet et.al., “Integration of Micro-Optical Systems for Fluorescence Detection in μTAS Applications", Micro Total Analysis Systems 2000， pp.163
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の方法においては、マイクロチャネル８１とピンホール８２ａと８２ｂとの間に距離があるため、励起光８５および８７が基板８４ａと８４ｂを通過する間に基板８４ａと８４ｂから自家蛍光が生じる。この自家蛍光の量は通過する距離に比例するため、上述の従来の方法では自家蛍光の量が増大してしまう。また、マイクロレンズ８３ａと８３ｂからも同様に自家蛍光が生じる。この自家蛍光は試料からの蛍光８６と同様にピンホール８２ｂを通過して検出されるため、空間的に互いに分離することはできない。また、自家蛍光は波長域が励起光である入射光８５よりも長波長であり、一般的に試料からの蛍光８６と同波長領域になることが多く、光学フィルターにより分離することはできない。つまり、試料の蛍光８６に、マイクロレンズ８３ａと８３ｂや基板８４ａや８４ｂからの自家蛍光が混入し、バックグラウンド光になるという問題点があった。
【０００９】
また、入射光８５が試料の通るマイクロチャネル８１に到達する前に、レンズ８３ａの端部では入射光が散乱し、またレンズ８３ａの内部を通るときに上述の通り入射光に励起された自家蛍光も発する。これら自家蛍光や散乱光は、同様に、検出すべき蛍光の感度を低下させる別のバックグラウンド光となる。
【００１０】
つまり、上記従来の方法においては、入射側のレンズ８３ａから出る散乱光や自家発光は、検出側のレンズ８３ｂによって集光され、その一部は試料からの蛍光８６と共に検出側へ導かれる。したがって、入射側のレンズ８３ａから出る散乱光や自家発光と試料からの蛍光８６とを空間的に完全に分離することはできない。つまり、試料の蛍光８６に、レンズ８３ａからの散乱光や自家発光が混入し、バックグラウンド光になって、検出感度が低下するという問題点があった。
【００１１】
よって、この問題点の解決には、上記の自家蛍光・散乱光の混入を抑える光学系の構築が必要不可欠になる。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、試料からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板とそれを用いた分析装置との提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の分析用基板は、試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、試料溶液を保持するセルを備えた基板と、前記セルが設けられた基板面に形成された遮光層と、前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、を備えていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、遮光層は、基板のセルが存在する基板面と、カバー層とによって挟まれる。この構造では、入射光が基板もしくはカバー層の何れか一方から集光用レンズを通して入射したとき、基板もしくはカバー層の自家蛍光・散乱光や、集光用レンズの自家蛍光・散乱光は入射光に比べて強度が弱く、遮光層に遮られやすいため、基板を挟んで反対側の検出側に到達しない。
【００１５】
これにより、上記構成では、集光用レンズや、基板もしくはカバー層からの弱い自家蛍光・散乱光は検出側において観測されることを防止できる一方、入射光は、その光強度が高いため光強度が減じられながらも上記遮光層を透過できる。
【００１６】
上記透過光はセル内の試料を光学分析することが十分可能である。例えば上記透過光は、上記試料に対して蛍光分子を励起するのに十分な強度を備えることが可能となる。つまり、上記の構成によれば、遮光層は基板もしくはカバー層や集光用レンズの自家蛍光や散乱光を遮光し、入射光の方は蛍光分子を励起する強度を保ったまま透過させることができる。
【００１７】
したがって、上記構成では、セルに照射されるのは実質的に入射光のみとなり、検出側にはセルにおいて生じた、試料が発する光（試料からの発光）、例えば蛍光のみが到達するので、上述の自家蛍光や散乱光の混入を抑えて、試料の発光、例えば蛍光のみを高感度にて検出することができる。
【００１８】
また、上記分析用基板においては、前記遮光層は、光学的な開口部を備えていてもよい。上記の構成によれば、集光された入射光は分析用基板内の遮光層のない開口部を通過できるため、入射光を減じることなくセルに保持された試料に照射し、試料を効率よく励起して、発光させることができる。これに対し、集光用レンズの自家蛍光や散乱光、入射側の基板もしくはカバー層の自家蛍光や散乱光は発散光であり、それらのほとんどが開口部を通過せず遮光層により遮られるため、検出側まで到達することが低減される。
【００１９】
よって、上記構成では、分析用基板の自家蛍光や散乱光が試料からの発光に混入することを抑えることができ、試料の蛍光といった発光のみを高感度にて検出することができる。なお、自家蛍光や散乱光をさらに完全に遮光するために遮光層の厚みを増すことができる。このとき、入射光は遮光層に遮られることなく開口部を通過するため、入射光を減じることなく、自家蛍光や散乱光のみを十分にカットすることができる。
【００２０】
また、上記分析用基板において、前記遮光層を覆う保護層を備えている構成としてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、前記基板の遮光層が導電性の物質から成り、かつ、前記セルにて電気泳動を行おうとした場合、上記保護層が絶縁体（誘電体）のとき、上記保護層は大きな役割を果たす。仮に前記遮光層が導電性物質からなる場合、セルに沿った導体が存在するため、試料に導体が接触し、セル内には十分な電場をかけることができない、あるいはセル内に偽電極が形成されるなどの不都合が生じ、良好な電気泳動が困難となる。
【００２２】
したがって、遮光層を絶縁体（誘電体）からなる保護層で覆うことにより、試料に導体が接触せず、分析用基板ではセル内の電場が均一となり良好な分析が可能となる。
【００２３】
また、本発明の他の分析用基板は、前記課題を解決するために、試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、試料溶液を保持するセルを備えた基板と、前記基板面に形成された、反射膜からなる遮光層と、前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、前記基板に形成された、前記セルの位置に前記光学分析用の入射光をガイドするための案内手段とを備えていることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、例えば光ピックアップを用いて前記基板上の案内手段に入射光を追随させることにより、上記セルに対し入射光を正確に導くことができる。
【００２５】
また、上記分析用基板において、前記セルの刻まれた基板が光の入射側基板であり、前記カバー層が出射側の基板である構成としてもよい。
【００２６】
上記の構成においては、セルが入射側の基板に形成されているため、検出側であるカバー層を入射側の基板に対して薄くすることができ、カバー層から発せられる自家蛍光や散乱光の量を減らすことができる。
【００２７】
本発明の分析装置は、入射光を上記何れかに記載の分析用基板に対して入射させるための光源と、前記分析用基板をはさんで前記光源とは反対側に位置し、前記入射光の光路上から外れた位置に配置された光検出器とを備えていることを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出器は、前記入射光の光路から外れた位置に配置されているため、入射光が直接入ることによるバックグラウンドノイズ光を低く抑えることができる。
【００２９】
本発明の他の分析装置は、前記案内手段を備えた前記分析用基板に対して入射光を入射させるための光源を有し、前記分析用基板からの反射光を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップを前記案内手段に沿った方向に移動させる移動手段と、前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内手段に前記入射光が追従するように前記光ピックアップを制御するトラッキング手段とを備えることを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、前記分析用基板からの反射光を前記光ピックアップが読み取ることで、分析用基板上の正確な位置に入射光の焦点を合わせることができ、この状態をセル上でも保持することにより、セル中の試料に的確に入射光を照射して上記試料に対する光学分析を安定化できる。
【００３１】
また、上記の分析装置において、前記光検出器と前記分析用基板との間にピンホールを備える構成としてもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、検出側基板より発する自家蛍光や散乱光が発散光であるため、ピンホールを用いた共焦点の仕組みを用いることで、自家発光や散乱光の光検出器への混入を低減しながら、測定すべき試料からの蛍光といった発光を検出できる。つまり、試料からの発光と、検出側基板の自家蛍光や散乱光とを空間的に分離するとことが可能となり、高感度な発光分析が可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明の分析用基板は、試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、試料溶液を保持するセルを備えた基板と、前記セルが設けられた基板面に形成された遮光層と、前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、を備えていることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、遮光層は、基板のセルが存在する基板面と、カバー層とによって挟まれる。この構造では、入射光が基板もしくはカバー層の何れか一方から、例えば集光用レンズを通して入射したとき、基板もしくはカバー層の自家蛍光・散乱光や、集光用レンズの自家蛍光・散乱光は入射光に比べて強度が弱く、遮光層に遮られるため、基板を挟んで反対側の検出側に到達することが抑制される。
【００３５】
これにより、上記構成では、集光用レンズや、基板もしくはカバー層の自家蛍光は検出側において観測されることを防止できる一方、入射光は、特に集光した入射光は、その光強度が高いため、光強度が減じられながらも上記遮光層を透過できる。
【００３６】
上記透過光は、セル内の試料を光学分析可能とする。例えば上記透過光は、上記試料に対して蛍光分子を励起するには十分な強度を備えることが可能となる。つまり、上記の構成によれば、遮光層は基板もしくはカバー層や集光用レンズの自家蛍光を遮光し、入射光の方は透過させることができる。
【００３７】
したがって、上記構成では、セルに照射されるのは入射光のみとなり、検出側にはセルにおいて生じた、試料が発する光（試料からの発光）、例えば蛍光のみが到達するので、上述の自家蛍光の混入を抑えて、試料の発光、例えば蛍光のみを高感度にて検出することができる。
【００３８】
また本発明の分析装置は、入射光を分析用基板に入射させるための光源と、前記分析用基板をはさんで前記光源とは反対側に位置し、前記入射光の光路上から外れた位置に配置された光検出器とを備えている。
【００３９】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出器は、前記入射光の光路から外れた位置に配置されているため、入射光によるバックグラウンドノイズ光を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の分析用基板では試料付近のセルに入射光が照射されるときに、入射光が基板を通過する際に生じる自家蛍光・散乱光を試料からの発光と分離することができる。一般に、入射光の波長が短波長であるほど自家蛍光が大きく、反対に入射光の波長が長波長であるほど自家蛍光が小さくなる。以下の実施例では自家蛍光の影響が大きく、特に散乱光に比べて大きい場合について説明する。
【実施例１】
【００４１】
本発明の実施の形態１における実施例１について、図１と図２に基づいて以下に説明する。試料溶液を保持するセルには、電気泳動やクロマトグラフィーに使用する流路状のものや、ＤＮＡハイブリダイゼーションに使用されるマイクロセル形状の物など、いろいろな形状のセルがある。以下の実施例においては、試料溶液を保持するセルの例として、流路を挙げて説明する。
【００４２】
図１は、本発明の実施の形態における分析用基板９０の要部、およびこの分析用基板９０に分析用の入射光９８が入射した状態を示す縦断面図である。同図における断面は、流路９５において試料などの溶液が流れる方向に対し垂直な面である。
【００４３】
分析用基板９０は、基板９１、遮光層９２、接着層９３、およびカバー層９４を有している。基板９１は、プラスチックあるいはガラスから成り、試料溶液の通る流路９５を基板９１の厚さ方向の一端面に備えている。流路９５の深さは数μｍ〜数百μｍ、幅は数十μｍ〜数百μｍである。遮光層９２は、カバー層９４の厚さ方向の一端面に積層されている。よって、カバー層９４上に、遮光層９２が形成されているともいえる。
【００４４】
遮光層９２として、少なくともカバー層９４から発する自家蛍光９７を入射側から検出側に透過させない膜から成る、例えばアルミニウムや銀などの厚み１０ｎｍ〜５０ｎｍの金属薄膜を用いると、上記遮光層９２が上記金属薄膜からなる反射膜として容易に得られる。なお、上記遮光層９２として、上記金属薄膜の反射膜の代わりに、良く知られている誘電体多層膜からなる反射膜を使用してもよいが、波長程度かそれ以上の膜厚になるため、上記金属薄膜に比べて厚くなる。
【００４５】
基板９１における流路９５のある面と、カバー層９４における遮光層９２のある面とは、接着層９３を介して接着される。接着層９３には、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚みは数μｍ〜数十μｍである。基板９１およびカバー層９４には、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックや透明なガラスを用い、厚みは例えば０．６ｍｍである。
【００４６】
また、カバー層９４は、好ましくは、基板９１と同じ寸法・形状とするが、少なくとも流路９５内を流れる試料溶液が流路外に漏れ出さないように流路を覆う形状をとれればよい。なお、流路９５には試料溶液が充填されるが、この試料に遮光層９２の金属薄膜が接すると腐食する恐れがある。接着層９３は、遮光層９２を試料溶液から保護し、腐食を防止する役目も兼用している。
【００４７】
また、入射光９８は、分析用基板９０のカバー層９４側から入射される。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板９０の基板９１側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板９０をはさんで互いに反対側となる。
上記の構成によれば、カバー層９４側から入射した入射光９８は入射用レンズ１００により、流路９５の下の遮光層９２部分に集光される。このとき、遮光層９２部分に集光して入射した入射光９８は、上記部分への集光により光強度が上記部分上において高いため、その集光スポットの中心部分では、上記入射光９８がその光強度を減じられながらも透過する。よって、流路９５には入射光９８からの透過光９９が到達する。これにより、流路９５に保持された蛍光試料は励起され、蛍光９６を発する。この蛍光９６は発散光となり、それらの少なくとも一部が光検出器（図示せず）に到達して検出される。なお、空気層からカバー層９４、流路９５、基板９１を通る光路は、説明の都合上、各部の界面における屈折を省略して描いている。
【００４８】
一方、分析用基板９０における入射側のレンズ１００やカバー層９４は、上記入射光９８が通過すると、弱い自家蛍光９７を発する。この自家蛍光９７は、発散光であって、ほとんどが入射光と同様に遮光層９２により減じられる。したがって、弱い自家蛍光９７はさらに弱くなって、ほとんど遮光されるので光検出器に到達することが阻止される。すなわち、入射光９８は遮光層９２を通過して流路９５を照射できるが、自家蛍光９７は遮光層９２によって遮光される。つまり、分析用基板９０における検出側に到達する光は、透過光９９と、流路９５内において生じた試料からの蛍光９６のみとなる。
【００４９】
さらに、後述するように、透過光９９の光路外に光検出器を配置すれば、上記光検出器では、透過光９９によるバックグラウンドノイズは検出されず試料の蛍光９６のみとなり、上記蛍光９６を高感度にて検出することができる。
【００５０】
また、遮光層９２には、通常は金属薄膜を用いるが、自家蛍光９７の波長をカットして、入射光９８の波長を透過するフィルター機能をもった層を用いてもよい。この構造では、入射光９８は遮光層９２に減じられることなく流路９５に入射できるだけでなく、自家蛍光９７の検出側への漏れも防ぐことができる。
【００５１】
このようなフィルター機能を持った膜として誘電体多層膜が挙げられる。一般的に誘電体多層膜は、金属薄膜に比べて製造コストが高いとか、膜が厚くなるとかというデメリットがあるものの、これを用いることで試料からの蛍光強度をより強くすることが可能である。
【００５２】
図２は、図１における分析用基板９０から試料の蛍光を検出する、本発明に係る分析装置に備えられた光検出装置１１０における光学系の主要部を示す正面図である。
【００５３】
光源１１７から発せられた分析用の入射光９８は、レンズ１００により集光され流路９５に入射される。流路９５を流れる試料からの蛍光９６は、レンズ１１１により集光され平行光となり、光学フィルター１１２にみちびかれる。この光学フィルター１１２は、少なくとも励起光の波長帯域の光を大幅に低減させ、試料からの蛍光の波長帯域を十分に透過させる性質をもつ。光学フィルター１１２を通過した平行光はレンズ１１３により集光され、レンズ１１３の焦点の位置においてピンホール１１４を通過し、その後、光検出器１１５によって電気信号に変換される。
【００５４】
この光学系により試料から集められる光の経路を１１６として示した。また、この光学系は前記の透過光９９の光路外に配置される。また、レンズ１１１は、その焦点が流路９５に定められているので、いわゆる共焦点光学系となっている。
【００５５】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出装置１１０は、前記透過光９９の光路外に配置されている。よって、各光学部品（１１１〜１１３）が透過光９９に照射されないため、そこから自家発光を発することはない。仮にこれら光学部品が透過光９９に照射されると、透過光９９が非常に強い光強度をもつため、上記透過光９９に曝された光学部品が自家蛍光を出す。この自家発光は光学フィルター１１２を通過して検出される恐れがある。また、透過光９９自体も光学フィルター１１２からわずかに漏れて、光検出器１１５に入る恐れがある。これらの自家蛍光や透過光の漏れ光は、バックグラウンド光となるが、上述のように光検出装置１１０を透過光９９の光路外に配置することによって抑えられる。
【００５６】
加えて、ピンホール１１４によってレンズ１１３の焦点を通る光のみを通す、いわゆる共焦点光学系となっている。したがって、測定すべき試料からの蛍光９６のみを光検出器１１５へ導くことができる。つまり、たとえ透過光９９によって基板９１から自家蛍光が生じても、自家蛍光のほとんどは、上記共焦点光学系におけるピンホール１１４によって遮られ、検出されることはない。
【００５７】
ただし、光検出器１１５の受光面が非常に小さく、ピンホール１１４を兼用できる場合は、ピンホール１１４を省略できる。また、光検出器１１５の受光面積が大きい場合は、蛍光を集光するためのレンズ１１１とレンズ１１３とを省略しても構わない。
【００５８】
以上のように、本発明の分析用基板９０は、試料溶液を保持する流路９５を備えた基板９１と、流路９５が設けられた基板面に形成された遮光層９２と、基板９１における流路９５の形成側の面に設けられ、流路９５における液体が維持されるように流路９５を覆うカバー層９４とを備えていることを特徴としている。なお、遮光層９２は、流路９５が設けられた基板９１の面にこの面の全面を覆うように形成されていることが好ましい。
【００５９】
上記の構成によれば、遮光層９２は、基板９１の流路９５が存在する基板面と、カバー層９４とによって挟まれる。この構造では、入射光がカバー層９４に集光用のレンズ１００を通して入射したとき、カバー層９４の自家蛍光９７や、レンズ１００の自家蛍光９７は、その光強度が弱く、遮光層９２によって容易に遮られるため、分析用基板９０を挟んで反対側の検出側には到達しない。
【００６０】
これにより、レンズ１００や、カバー層９４の自家蛍光９７が検出側において観測されることを防いでいる。一方、集光した入射光９８は光強度が高いため、その集光スポットの中心部分は入射光９８が遮光層９２によって減じられながらも遮光層９２を透過する。この透過光９９は、流路９５内の蛍光試料を励起するには十分な強度を持つ。つまり、この遮光層９２は、カバー層９４やレンズ１００の自家蛍光９７を遮光する一方、入射光９８の方を透過させて試料を励起する。
【００６１】
したがって、流路９５に照射されるのは入射光９８からの透過光９９のみとなり、検出側には流路９５において生じた試料の蛍光９６のみが到達する。よって、上述の自家蛍光９７の混入を抑えて、試料の蛍光９６のみを高感度にて検出することができる。
【００６２】
また、本発明の分析装置は、分析用基板９０と、入射光を分析用基板９０に入射させる光源１１７と、前記分析用基板９０をはさんで光源１１７とは反対側に位置し、透過光９９の光路以外に配置された光検出器１１５とを備えている。これによれば、分析装置に備えられた光検出器１１５は、前記入射光９８からの透過光９９の光路以外に配置されているため、上記透過光９９が光検出器１１５に直接入射することはなく、この透過光９９に起因するバックグラウンドノイズ光を低く抑えることができる。
【００６３】
したがって、本発明では、試料や試薬からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板と分析装置とを提供することができる。なお、分析用基板９０の流路９５における電気泳動の方法は、実施例２の図５において詳細に説明する。
【実施例２】
【００６４】
本発明に係る実施の他の形態としての実施例２について、図３から図６に基づいて以下に説明する。以下の本実施例においては、試料溶液を保持するセルの例として、電気泳動における流路を挙げて説明する。
【００６５】
図３は、本実施例における分析用基板１の要部、およびこの分析用基板１に対し分析用の入射光１２が入射した状態を示す縦断面図である。同図における断面は、流路８において試料などの溶液が流れる方向に対して垂直な面であり、また案内溝５（案内手段）に沿った方向に分析用基板１を切断した面である。
【００６６】
分析用基板１は、基板２、遮光層３、保護層４、カバー層７、および接着層６を有している。基板２は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックあるいは透明なガラスから成り、試料溶液の通る流路８と、それ以外の場所に案内溝９を備えている。遮光層３は、基板２における流路８が形成されている面上において、流路８以外の場所となる上記基板２上に積層されている。
【００６７】
上記遮光層３としては、前述の実施例１に記載された同様な反射膜を用いるとよい。この遮光層３が積層されていない基板２の部分（つまり流路８に面した部分）は、光が通過できる開口部３ａとなる。開口部３ａの幅は数十μｍ〜数ｍｍである。十分に遮光するには、さらに数十μｍ〜数百μｍが好ましい。保護層４は遮光層３を覆うように積層され、接着層６は、基板２上にカバー層７を接着するためのものである。
【００６８】
例えば厚さ０．６ｍｍの基板２には、一方の面に溝形状に成型された溝状の流路８が形成され、流路８の両側には案内溝９が形成されている。案内溝９は流路８に対し垂直の方向に刻まれており、これは、特願２００４−２４２９７８号（発明の名称：分析用基板および分析装置）に示されている分析用基板の構造と同様である。流路８の深さは数μｍ〜数百μｍ、幅は数十μｍ〜数百μｍである。
【００６９】
基板２の流路８のある面の流路８以外の部分（開口部３ａの部分）には、反射膜からなる遮光層３が形成されている。これにより遮光層３は基板２に刻まれた案内溝９を覆う形をとる。遮光層３は、後述するように、少なくとも入射光の波長の光とカバー層７から発する自家蛍光を検出側に透過させない膜から成る。
【００７０】
ところで、電気泳動の場合は、遮光層３に金属膜を用いると、金属膜近傍では電界がゼロ（電位一定）となりやすく、流路８内での電気泳動に支障が出やすい。そこで、電気泳動の場合は、遮光膜３と流路８とには十分な間隔が必要である。また、金属膜に代えて、誘電体多層膜からなる反射膜を使用しても良い。このように金属膜や誘電体多層膜からなる反射膜を用いることにより、遮光層３は後述の案内溝５の読み取りに必要な反射膜としても働く。
【００７１】
保護層４は遮光層３を覆うように形成される。基板２上には案内溝９が凹凸形状によって刻まれており、遮光層３と保護層４は、その上に一様の厚さで成膜される。結局、保護層４上は案内溝９と同様の凹凸形状が反映された案内溝５が形成される。
【００７２】
上記保護層４は接着層６を介してカバー層７と接着される。接着層６には、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚みは数μｍ〜数十μｍである。カバー層７は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックや透明なガラスであり、厚みが例えば０．６ｍｍにて形成されたものである。
【００７３】
また、カバー層７は、好ましくは基板２と同じ寸法・形状に形成されるが、少なくとも流路８を流れる試料溶液が漏れ出さないように流路８を覆う形状をとれればよい。これにより、流路８が密閉され、それ以外の場所に流路８を流れる試薬溶液が漏れ出すのを防止できる。
【００７４】
また、入射光１２は、分析用基板１のカバー層７側から入射される。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板１の基板２側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板１をはさんで反対側となる。
【００７５】
上記の構成によれば、分析用基板１におけるカバー層７側から入射した入射光１２は、入射側の集光用のレンズ１４によって集光され、分析用基板１内の遮光層３の無い流路８を照射できる。このとき、流路８内における試料は、入射光１２により蛍光１０を発する。この蛍光１０は発散光となり光検出器（図示せず）に到達して検出される。一方、入射光１２は流路８を通過した後、透過光１３の光路を通って基板２から外部に出て行く。なお、空気層からカバー層７、流路８、基板２を通る光路は、説明の都合上、各部の界面における屈折を省略して描いている。
【００７６】
また、入射側のレンズ１４やカバー層７は、上記入射光１２が通過すると、弱い自家蛍光１１を発する。この自家蛍光１１は発散光であって、ほとんどが遮光層３により遮光され光検出器には到達しない。したがって、検出側に存在する光は、上述したように、透過光１３と、流路８において生じた試料の蛍光１０のみとなる。
【００７７】
さらに、後述するように、透過光１３の光路の外に光検出器を配置すれば、透過光１３によるバックグラウンドノイズは検出されず試料の蛍光１０のみとなり、高感度にて検出することができる。
【００７８】
なお、上記遮光層３は金属薄膜の反射膜が適している。この反射膜上の案内溝５に入射光が集光されると、案内溝５による回折光が後述する光ピックアップへ反射する（図示はしていない）。この反射光を使って光ピックアップでサーボ制御を行うと、入射光１２は案内溝５上を案内され、流路８に沿った所望の位置に正確に導くことができる。
【００７９】
ただし、上記遮光層３に金属膜を用いると、金属膜が流路８に露出するため、上記分析用基板１において偽電極ができる。そこで、この場合は絶縁体の保護層４で覆うことにより、偽電極の発生を阻止できる。
【００８０】
その理由は、以下のとおりである。遮光層３が導電性の物質であると、流路８に沿って導体が存在する。そこに、電気泳動用の電圧を印加しても、この導体のため流路内には電場が生じにくくなる。つまり、良好な電気泳動が困難となる。したがって、絶縁体（誘電体）からなる保護層４によって導電性の遮光層３を覆うことにより、流路内の試料が導電性の遮光層３に接することなく電気泳動が可能となる。
【００８１】
しかし、上述したとおり、金属膜を使用すると電気泳動用の電界がかかりにくいため、なるべく流路と金属膜との距離をとる必要がある。したがって、遮光層３における開口部３ａの面積が広くなるが、これは電界強度との兼ね合いで決まる。なお、金属膜に代えて、誘電体多層膜を使用する場合は、開口部３ａは広くならず、また、保護層４は省略できる。
【００８２】
また、接着層６が遮光層３を完全に覆うように形成して、遮光層３が流路８に露出しない構造としてもよい。この場合は、接着層６が保護層４の機能を兼用できるため、保護層４は省略できる。
【００８３】
以上の分析用基板１から試料の蛍光を検出する装置は、実施例１の光検出装置１１０と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお光源１１７の代わりに光ピックアップを用いるという点が実施例１とは異なる。これにより、後述するように分析用基板１の案内溝５を読み取ることが可能になり、入射光１２を所望の位置に入射させることができる。
【００８４】
図４には、上述した分析用基板１の主要部の構成をディスク状基板３０に適用し、電気泳動を用いた分析を行う例を示す。この分析用のディスク状基板３０では電気泳動を使った分析を行うことができる。同図には、分析装置のターンテーブルの中心にディスク状基板３０を固定するための中心穴３１、試料の分析を行う４つの分析用チップ３２と、これを構成する各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄ、第１および第２泳動路３５ａ、３５ｂ、そして、案内溝５、番地情報記録部３３が図示されている。また、塗りつぶし部分は、遮光層３のある部位を示すものであり、よって、各第１泳動路３５ａ、第２泳動路３５ｂ、各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄに面した部位のみ遮光層３が形成されていない。つまり、第１泳動路３５ａ、第２泳動路３５ｂ、各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄには、開口部３ａ部分であるスリット３６が形成されている。このスリット３６の形成部位の断面図は、図１または図３に示したとおりである。
【００８５】
電気泳動のための分析用チップ３２は、前記流路８に相当する第１泳動路３５ａおよび第２泳動路３５ｂが互いに直交した十文字に形成されている。この分析用チップ３２の構造は、一般に使われている構造であり、例えば特開２００３−５６００３号公報（平成１５年３月５日公開）に分析例と共に開示されている。
【００８６】
第１泳動路３５ａは分析用のディスク状基板３０の径方向に延び、第２泳動路３５ｂは第１泳動路３５ａに対し直交して延びている。各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄは、泳動路３５の４個の端部に泳動路３５と連通するように各１個が配置されている。即ち、第２泳動路３５ｂの一端部に液溜・注入口３４ａ、他端部に液溜・注入口３４ｃが配置され、第１泳動路３５ａの一端部に液溜・注入口３４ｂ、他端部に液溜・注入口３４ｄが配置されている。
【００８７】
上記のディスク状基板３０において、分析プロセス（電気泳動プロセス）では、バッファ／ゲル溶液を図４に示した液溜・注入口３４ａ〜３４ｄのいずれかから注入し、第１泳動路３５ａと第２泳動路３５ｂに空気が入らないように充填させる。その後、サンプル溶液を液溜・注入口３４ａに注入する。サンプル溶液には例えばＤＮＡを使用する。
【００８８】
このＤＮＡは、末端への蛍光色素導入、またはインターカレーター型蛍光色素との混合等の方法で蛍光標識する必要がある。次に、装置電源より供給された電極を以下のように各液溜・注入口に装着する。まず、液溜・注入口３４ｃに置かれた電極を＋電圧電源（数十〜数百ボルト）に接続し、液溜・注入口３４ａに置かれた電極をグランドに接続する。
【００８９】
この時、液溜・注入口３４ｂに置かれた電極と、液溜・注入口３４ｄに置かれた電極は開放しておく。これにより液溜・注入口３４ｃに＋電圧（数十〜数百ボルト）が印加され、液溜・注入口３４ａにゼロボルトが印加され、注入されたサンプル（ＤＮＡ断片：マイナスに帯電）は第２泳動路３５ｂの中を液溜・注入口３４ａ（−電極）から液溜・注入口３４ｃ（＋電極）に向かって泳動する。
【００９０】
次に、泳動させたサンプルが泳動路３５における十文字の交点に到達した後、液溜・注入口３４ａ、３４ｃを電気的に開放する。次に、液溜・注入口３４ｄの電極を＋電圧電源（数十〜数キロボルト）に接続し、液溜・注入口３４ｂの電極をグランドに接続する。したがって、電気泳動用の電極は、液溜・注入口３４ａ、３４ｃの電極から液溜・注入口３４ｂ、３４ｄの電極に切り替えられる。
【００９１】
これにより、液溜・注入口３４ｄの電極に＋電圧（数十〜数キロボルト）が印加され、液溜・注入口３４ｂの電極にゼロボルトが印加され、注入されたサンプルは第１泳動路３５ａの中を十文字の交点から液溜・注入口３４ｄに向かって泳動する。このときサンプル（ＤＮＡ）の移動度は分子量により異なるため、各分子量の断片ごとにフラグメントに分けることができる。このようなマイクロチャネルにおける電気泳動分析の原理は、上述の特開２００３−５６００３号公報に開示されているように良く知られているため、その詳細な説明は省略する。
【００９２】
第１泳動路３５ａには、この部位の断面図である図１または図３に示したように入射光が照射され、ここを蛍光標識された試料が通ることで、試料は蛍光を発する。このとき上述したようにカバー層７、レンズ１４が放出する自家蛍光のうち、スリット３６を通過するものは僅かであり、検出側への漏れを抑えることができる。
【００９３】
また、図２に示した光検出装置を使用することにより、透過光１３や基板２における自家蛍光によるバックグラウンドノイズ光も抑えることができる。よって試料の蛍光のみを高感度に検出することができる。
【００９４】
本ディスク状基板３０には、上記分析用チップ３２の他に、入射光を案内するための案内溝５と、番地情報を記録した番地情報記録部３３が設けられている。ディスク状基板３０が回転すると、入射光１２は番地情報に含まれる半径位置を読み出しながら、ディスク状基板３０の所望の半径位置にアクセスされるため、一つの分析用チップ３２内の泳動路３５に沿った所望の位置にて蛍光検出（分析）できる。
【００９５】
さらに、この分析用チップ３２は全部で４つ配置され、周方向に互いに隣り合うもの同士はそれぞれ互いに９０度の角度をおいて設けられている。したがって、隣り合う分析用チップ３２の間には、上述の案内溝５と番地情報記録部３３とが周方向に並んで形成されることになる。入射光１２は、番地情報に含まれる分析用チップ３２の番号を読み出しながら、周方向にならぶ分析用チップ３２にアクセスするため、４つの分析用チップ３２内における所望の分析用チップにて蛍光検出（分析）できる。
【００９６】
このとき、入射光１２が１つのトラック（案内溝５）を周方向に走査すると、案内溝５のトラッキング領域→番地情報記録部３３→案内溝５のトラッキング領域→泳動路３５の順にこれらを繰り返し走査することになる。図５は、分析用基板１において、入射光１２のトラッキングにより、分析用の入射光１２が流路８を通り過ぎて、案内溝５のトラッキング領域に移った状態を示す分析用基板１の縦断面図である。
【００９７】
同図に示すように、分析用の入射光１２は、その光路を通って、案内溝５に集光される。このとき、入射光１２は遮光層３に用いた反射膜によって反射され、同じく光路４１を通ってレンズ１４へ戻る。このとき案内溝５において入射光１２が回折し、反射光には回折光の分布が反映されるため、後述する光ピックアップによって入射光１２を案内溝５に追従させることができる。
【００９８】
したがって、案内溝５が流路８の所望の検出位置を横切るように（だだし、流路８自体には存在しないように）成型しておけば、入射光は案内溝５の延長上にある流路８の所望の位置を横切り、その位置で試料の蛍光を検出（分析）できる。
【００９９】
また、後述するように、流路８を通過する期間はトラッキング制御が保持されているため、流路８自体に案内溝５が存在しなくても、流路８の通過前の案内溝５’からその延長上にある案内溝５へ連続して安定なトラッキングが行われる。なお、上述の例では、案内手段として案内溝を例に挙げて説明したが、これに限らずたとえばウォブルピットを案内手段としてもかまわない。
【０１００】
図６は、本実施の形態における分析用基板１のための入射光制御装置５０に係る主要部の構成を示すブロック図である。上記入射光制御装置５０は、光ピックアップ５１、番地再生回路５２、コントローラ５３（トラッキング手段）、およびサーボ回路５４（トラッキング手段）を備えている。
【０１０１】
上記光ピックアップ５１は、レンズ１４およびアクチュエータ５１ａ以外に、半導体レーザーやフォトディテクタ、ビームスプリッタなどの光学部品により構成される光学系５１ｂを有している。なお、同図において、レンズ１４とアクチュエータ５１ａは、光学系５１ｂを構成する部品であるが、それらの存在を明確にする便宜上、光学系５１ｂとは別に記載している。
【０１０２】
上記の入射光制御装置５０において、光学系５１ｂから出射された入射光は、レンズ１４によって集光され、分析用基板１へ入射される。この入射光は、分析用基板１の案内溝５または番地情報記録部３３に照射される。案内溝５または番地情報記録部３３からの反射光は、再び光ピックアップ５１に戻り、光学系５１ｂからフォーカス誤差信号・トラック誤差信号５５を出力する。
【０１０３】
フォーカス誤差信号・トラック誤差信号５５はサーボ回路５４を介してアクチュエータ５１ａにフィードバックされ、案内溝５または番地情報記録部３３に入射光が案内されるようにアクチュエータ５１ａを制御する。また、光量検出信号５６は番地再生回路５２に入力され、番地情報５７を検出し、この番地情報５７をコントローラ５３に送る。
【０１０４】
コントローラ５３では、番地情報５７を確認しながら制御信号５８をサーボ回路５４に出力し、入射光を所望の案内溝にアクセスさせる処理を行う。これにより、入射光をディスク状の分析用基板１上において、その径位置に移動し、流路８に沿った所望の位置で蛍光検出ができる。
【０１０５】
また、分析用基板１を回転させ、所望の番号の分析用チップにて蛍光検出を行う。なお、案内溝５の無い流路８上では、直前の案内溝でのトラッキング状態が保持される。保持するためには、流路８を横切る時間がサーボの応答時間（サーボ帯域の逆数に比例）よりも十分に短ければよい。あるいは、流路８を横断するときにサーボ動作を一時的に保持すればよい（ホールド動作）。
【０１０６】
こうすれば、入射光１２が流路８を横断してもトラッキングが乱されること無く、試料に的確に入射光１２を照射し、その後、再び案内溝９に到達してトラッキング動作に復帰することができる。
【０１０７】
以上のように、本実施例では実施例１と同様に、分析用基板１にはレンズ１４やカバー層７からの自家蛍光１１を抑える遮光層３があり、また検出系は透過光１３の光路外に配置されている。
【０１０８】
加えて、本実施例の分析用基板１には、入射光１２を流路８に導く開口部３ａを設けている。これにより、集光された入射光１２は光強度が減じられること無く、この開口部３ａを通過できるため、流路８に保持された蛍光試料を効率よく励起することができる。
【０１０９】
また、開口部３ａの幅は、数十μｍ〜数ｍｍであるため、発散光であるレンズ１４の自家蛍光１１や、カバー層７の自家蛍光１１は、ほとんどが遮光層３により遮られ、開口部３ａを通過する自家蛍光１１は微量となるため、検出側まで到達しないか、または到達しても検出には影響しない。よって、レンズ１４やカバー層７からの自家蛍光１１の混入を抑えて、試料の蛍光１０のみを高感度にて検出することができる。
【０１１０】
なお、自家蛍光１１をさらに完全に遮光するために遮光層３の厚みを増すことができる。このとき、自家蛍光１１は完全に遮光され、一方、入射光１２は遮光層３に遮られることなく開口部３ａを通過することができる。
【０１１１】
したがって、本実施例では、試料や試薬からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板と分析装置を提供することができる。
【０１１２】
また、本実施例では開口部３ａとしてスリット３６を用いたが、これに限らずピンホール等の微小開口部を用いてもよい。本実施例のように開口部３ａに流路８に添ったスリット３６を用いた場合は、流路８の任意の位置における光学分析が可能である。また、開口部３ａとしてピンホールを用いた場合は、検出器側に到達するレンズやカバー層からの自家蛍光・散乱光を、スリットの場合に比べてより少なくすることができる。
【実施例３】
【０１１３】
本発明の実施のさらに他の形態としての実施例３について、図７と図８に基づいて以下に説明する。以下の本実施例では、実施例２との相違点のみを述べ、その他の同一な点の説明は省略する。
【０１１４】
図７は、本発明の実施の形態における分析用基板６０の要部、およびこの分析用基板６０に分析用の入射光７１が入射した状態を示す縦断面図である。同図は、第１の実施例における図１と同様、流路６７において試料などの溶液が流れる方向に垂直な面であり、また案内溝６４に沿った方向に分析用基板６０を切断した面である。
【０１１５】
分析用基板６０の構成は、図３の分析用基板１とほぼ同じであり、ディスク状基板６１、遮光層６２、保護層６３、カバー層６６、接着層６５からなる。ディスク状基板６１は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックあるいは透明なガラスから成り、試料溶液の通る流路６７とそれ以外の場所に案内溝６８とを備えている。遮光層６２は、ディスク状基板６１における流路６７がある面において、流路６７以外の場所に積層されており、反射膜とするほうがよい。この遮光層６２が積層されていない部分は、光が通過できる開口部６２ａとなる。保護層６３は遮光層６２を覆うように積層され、接着層６５は、ディスク状基板６１とカバー層６６とを接着する。
【０１１６】
前述の実施例２における分析用基板１との相違点は２点ある。１点目は、開口部６２ａが、流路６７を中心に非対称となっており、ディスク状基板６１の表面方向での検出器側に広く、反対側においては検出器側と比べて狭くなっている点である。２点目は、ディスク状基板６１を厚くした反面、カバー層６６を薄くした点の２点である。
【０１１７】
厚さ１．２ｍｍのディスク状基板６１には、一方の面（検出器側の面）に溝形状に成型された流路６７が形成され、流路６７の両側には案内溝６８が形成されている。案内溝６８は流路６７に対し垂直の方向に刻まれている。流路６７の深さは数μｍ〜数百μｍ、幅は数十μｍ〜数百μｍである。
【０１１８】
ディスク状基板６１の流路６７のある面の流路以外の部分には、反射膜からなる遮光層６２が形成される。これにより、案内溝６８には反射膜が成膜される。また、開口部６２ａは、実施例２の分析用基板１に比べて検出器側に広くなるように設けてある。遮光層６２の持つ性質は遮光層３と同様であり、少なくとも入射光７１の波長とディスク状基板６１から発する自家蛍光７０を検出器側に透過させない膜から成る。例えば、前述のように誘電体の反射膜や、アルミニウムや銀などの金属薄膜が用いられる。
【０１１９】
保護層６３は遮光層６２を覆うように形成される。ディスク状基板６１上には案内溝６８が凹凸形状によって刻まれており、遮光層６２と保護層６３は、その上に一様の厚さで成膜される。結局、保護層６３上は案内溝６８と同様の凹凸形状が反映された案内溝６４が形成される。
【０１２０】
上記保護層６３は接着層６５を介してカバー層６６と接着される。接着層６５には、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚みは数μｍ〜数十μｍである。カバー層６６は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックや透明なガラスから、厚さが例えば０．１ｍｍに設定されるものである。また、カバー層６６は、好ましくは面方向にてディスク状基板６１と同じ寸法・形状とするが、少なくとも流路６７を流れる試料溶液が漏れ出さないように流路６７を覆う形状をとれればよい。これにより、流路６７が密閉され、それ以外の場所に流路６７を流れる試薬溶液が漏れ出すのを防止できる。
【０１２１】
また、入射光７１は、分析用基板６０のディスク状基板６１の側から入射される。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板６０のカバー層６６側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板６０をはさんで互いに反対側となる。
【０１２２】
上記の構成によればディスク状基板６１側から入射した入射光７１は、入射側の集光用のレンズ７３によって集光され、分析用基板６０内の遮光層６２のない流路６７を照射する。このとき、流路６７内における試料への入射光７１により試料から蛍光６９を発する。この蛍光６９は発散光となり光検出器に到達して検出される。
【０１２３】
しかし、本実施例における分析用基板６０では、流路６７のほとんどが遮光層６２よりも入射側に配置されているため、実施例２と同様な開口部を用いた場合は、検出側への光路が遮光層６２の端部によって遮られ、到達する蛍光の量が少なくなる。よって、前述したようにより多くの蛍光を検出器側へ送るため、開口部６２ａが、検出器側にだけ広くなっていることが望ましい。
【０１２４】
これにより、流路６７にて発した試料からの蛍光６９は、広くなった開口部６２ａを通ることで、充分に検出器側へ出すことができる。一方、入射光７１は流路６７を通過した後、透過光７２の光路を通ってカバー層６６側から出て行く。また、入射側の集光用のレンズ７３やカバー層６６は、上記入射光７１が通過すると、弱い自家蛍光７０を発する。この自家蛍光７０は発散光であって、ほとんどが遮光層６２により遮光され光検出器には到達しない。
【０１２５】
したがって、検出器側の光は、上述したように、透過光７２と、流路６７において生じた試料の蛍光６９のみとなる。さらに、後述するように、透過光７２の光路外に光検出器を配置すれば、上記光検出器では、透過光７２は検出されず試料の蛍光６９のみが検出されることになり、上記蛍光６９を高感度にて検出することができる。
【０１２６】
なお、分析用基板１と同様の理由により、分析用基板６０は上記遮光層６２には金属の反射膜を用いる。これにより、分析用基板１と同様、流路６７に沿った所望の位置に集光された入射光７１を正確に導くことができる。また、遮光層６２を絶縁体からなる保護層６３により覆うことにより、良好な電気泳動が可能となる。
【０１２７】
また、接着層６５が遮光層６２を完全に覆うように形成して、遮光層６２が流路６７に対し露出しない構造としてもよい。この場合は、接着層６５が保護層６３の機能を兼用できるため、保護層６３は省略される。
【０１２８】
図８は、図７における分析用基板６０から試料の蛍光６９を検出する分析装置としての光検出装置７４の、検出光学系の主要部を示す正面図である。
【０１２９】
上記検出光学系では、流路６７を流れる試料からの蛍光６９は、レンズ７５により集光され平行光となり、光学フィルター７６にみちびかれる。この光学フィルター７６は、少なくとも励起光の波長帯域の光を大幅に低減させ、試料からの蛍光６９の波長帯域を十分に透過させる性質をもつ。光学フィルター７６を通過した平行光はレンズ７７により集光され、光検出器７８によって電気信号に変換される。この検出光学系により試料から集められる光の経路を７９として示した。また、この光学系は上記の透過光７２の光路の外に配置されている。
【０１３０】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出装置７４は、前記透過光７２の光路以外に配置されている。よって、各光学部品（７５〜７７）が透過光７２に照射されないため、そこから自家発光を発することはない。仮にこれら光学部品が透過光７２に照射されると、透過光７２が非常に強い光強度をもつため光学部品が自家蛍光を出す。この自家蛍光は光学フィルターを通過して検出される恐れがある。また、透過光７２自体もわずかに漏れて、光検出器７８に入る恐れがある。これらの自家蛍光や透過光の漏れ光はバックグラウンド光となるが、上述のように光検出装置７４を透過光７２の光路外に配置することによって抑えられる。
【０１３１】
また、本実施例における光学系には、実施例１に用いられたピンホール１１４は削除できる。これは、実施例１の検出側の基板２の厚さが０．６ｍｍであるのに対して、本実施例では、流路６７をディスク状基板６１に形成することにより、検出側のカバー層６６の厚さが０．１ｍｍとディスク状基板６１の厚さに対して薄いことによる。カバー層６６は、透過光７２により自家蛍光を発するが、０．１ｍｍと薄く、自家蛍光量は僅かとなる。
【０１３２】
したがって、実施例１における検出側の基板９１の自家発光に比べて、充分に少なくなる。このため、ピンホールは削除できる。なお、試料からの蛍光６９の蛍光強度が十分に大きい場合は、レンズによる集光は不要であるため、各レンズ７５、７７を省略し、光学フィルター７６と光検出器７８のみとしてもよい。
【０１３３】
上記実施例１、２および３において、電気泳動を行うため電極の配線方法や、電源を供給する装置や、蛍光を検出する回路などの詳細は記載されていないが、特願２００４−２４２９７８号に記載されている方法と同様であるため、説明は省略する。
【０１３４】
以上の各実施例２、３においては、電気泳動における蛍光検出の例を示したが、これに限らず、ハイブリダイゼーションやクロマトグラフィーなどの蛍光検出に応用可能である。また、分析用基板はディスク形状の例を示したが、遮光層を使用した蛍光の高感度検出の方法は、これに限らずカード型など他の形状でも使用可能である。
【実施例４】
【０１３５】
本発明の実施のさらに他の形態としての実施例４について、図９に基づいて以下に説明する。以下の本実施例では、前述の各実施例との相違点のみを述べ、その他の同一な点の説明は省略する。
【０１３６】
図９に示す分析用基板１２０は、いわゆるＤＮＡチップに類似の形状の、本発明に係る実施例４の例である。分析用基板１２０は、ＤＮＡハイブリダイゼーション用のセル１２１と、案内溝１２２からなる。セル１２１ではハイブリダイズしたＤＮＡの蛍光分子が発光し、これを上述の遮光層を使って高感度に検出することができる。また、蛍光検出の例を示したが、燐光など励起光源による発光を高感度で検出する基板や装置に適用可能である。
【０１３７】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１３８】
以上の各実施例１〜４では、入射光の波長が短く、自家蛍光を遮光層によって低減する例を示した。しかし、これに限らず、入射光の波長が比較的長く、自家蛍光よりも散乱光が強い場合でも、遮光層によって散乱光が低減できることは言うまでもない。
【０１３９】
以下の実施例に示す本発明の分析用基板および分析装置では、試料からの発光と、入射光が集光レンズに照射されることによって生じる散乱光や自家蛍光とを分離することができる。一般に、入射光の波長が短波長であるほど自家蛍光の影響が大きく生じるが、逆に入射光の波長が長波長であるほど自家蛍光は減少して散乱光の影響の方が大きくなる。以下の実施例では散乱光の影響が自家蛍光に比べて大きい場合（入射光の波長が６５０ｎｍ）について説明する。
【実施例５】
【０１４０】
本発明の実施の形態における実施例５について、図１１〜図１４に基づいて以下に説明する。試料溶液を保持するセルには、先述のように、電気泳動やクロマトグラフィーに使用する流路状のものや、ＤＮＡハイブリダイゼーションに使用されるマイクロセル形状の物など、いろいろな形状のセルがある。以下の実施例においては、試料溶液を保持するセルの例として、流路を挙げて説明する。
【０１４１】
図１１は、本発明の実施の形態における分析用基板１５１の要部、および入射光９８が入射した状態を示す縦断面図である。同図における断面は、流路９５において試料などの溶液が流れる方向に対し垂直な面である。
【０１４２】
分析用基板１５１は、基板９１、カバー層９４、および遮光層９２を有している。基板９１は、透明なプラスチックから成り、厚さは０．６〜１．２ｍｍであり、試料溶液の通る流路９５を基板９１の厚さ方向の一端面に備えている。流路９５の深さは数μｍ〜数百μｍ、幅は数十μｍ〜数百μｍである。つまり、分析用基板１５１の表面からカバー層９４の厚みに相当する間隔を隔てて試料溶液を保持する流路（セル）が内蔵されている。遮光層９２は、カバー層９４の厚さ方向の一端面に積層されている。よって、カバー層９４上に、遮光層９２が形成されている。なお、カバー層９４には後述するトラッキング用の案内溝５が設けられていてもよい。これは実施例２において、図５を用いて説明する。
【０１４３】
遮光層９２は、少なくとも対物レンズ１００から発する散乱光や自家蛍光９７を入射側から検出側に透過させない膜から成る。例えばアルミニウムや銀などの厚み１０ｎｍ〜１００ｎｍの金属薄膜を用いる。すると、上記遮光層９２が金属薄膜からなる反射膜として容易に得られる。この金属薄膜はたとえばスパッタ法によって形成される。
【０１４４】
基板９１における流路９５のある面と、カバー層９４における遮光層９２の無い面とは、プラスチック同士の熱圧着によって容易に接合される。これ以外に、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚み数μｍ〜数十μｍの接着層を介して両面を接合してもよい。カバー層９４には、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックを用い、厚みは０．０３〜０．６ｍｍである。
【０１４５】
なお、遮光層９２の金属薄膜は大気にさらされると酸化する恐れがあるため、さらにこの上に誘電体の保護層４を形成したほうが良い。たとえば、保護層４は窒化シリコンを２０ｎｍとする。
【０１４６】
また、入射光９８は、遮光層9２に形成された開口部９２ａを通って入射される。開口部９２ａの幅は、数十μｍ〜２ｍｍである。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板１５１の基板９１側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板１５１をはさんで互いに反対側となる。上記の構成によれば、入射光９８は入射用レンズ１００により、流路９５に対向する位置の遮光層９２の面に集光され、開口部９２ａから入射される。
【０１４７】
このとき、開口部９２ａに集光して入射した入射光９８は、カバー層９４を通して流路９５に到達する。これにより、流路９５に保持された蛍光試料は励起され、蛍光９６を発する。この蛍光９６は発散光となり、それらの少なくとも一部が光検出器（図示せず）に到達して検出される。
【０１４８】
ここで、入射光９８は、開口部９２ａを通って流路９５に達した入射光９８（透過光）の幅（径）が流路９５の幅とほぼ同一となるように照射する。すると、入射光９８は流路９５内の全体を照射することができる。先述の従来技術は流路の一点に集光するのに対して、本願は広がった入射光９８によって流路９５を照射する点が異なる。これによって、流路９５内の試料を効率よく励起し安定して発光させること、例えば上記試料に対して蛍光分子を安定して励起させることができ、信頼性の高い光学分析を実現できる。仮に、入射光９８を従来例のように一点に集中して照射すると、照射強度が局所的に高くなり、例えば蛍光色素の劣化が生じたり、温度の上昇が生じたりとなる結果、蛍光強度の低下が生じる。これに対して、本願は流路９５の全体を満遍なく照射できるため、単位面積あたりの照射強度を下げて、蛍光色素の劣化や温度上昇を防げる。
【０１４９】
つまり、分析用基板１５１では、遮光層９２は集光用レンズ１００の散乱光や自家蛍光を遮光する一方、入射光９８を効率よく透過させることができる。さらに、開口部９２ａを通過した入射光９８の幅は流路９５において広がった状態となるため、好ましくは流路９５の幅と略同一となるため、入射光９８（励起光）が流路全体を効率よく照射し、試料はたとえば蛍光９６を安定して発光することができる。これにより、集光レンズ１００の自家蛍光や散乱光の混入を抑えて、試料を安定して発光させ（例えば蛍光）高感度にて検出することができる。
【０１５０】
また、入射光９８の焦点が遮光層９２の面と一致するように集光すると、開口部９２ａを最も小さくすることができる。すなわち、入射光９８はそのまま通過させながら、対物レンズ１００からの散乱光や自家発光を最も遮ることができる。
【０１５１】
ここで、分析用基板１５１の流路９５の幅方向の全体に渡って入射光９８を照射するには、図１２に示す流路９５の幅をＷ、深さをＤ、開口部９２ａから流路９５までの距離をＧとすると、
０．４Ｇ≦Ｗ≦１．６（Ｇ＋Ｄ）
の条件を満たすようにそれぞれの値を設定するのが好ましい。
【０１５２】
これは、対物レンズ１００のＮＡ（開口数）を実用的な値である約０．４５（コンパクトディスク）〜０．８５（ブルーレイディスク）とし、カバー層９４の屈折率を１．６とした場合に相当する。このとき、カバー層９４内での入射光９８の広がり角は１６〜３２度となる。図２を用いて、この条件を幾何学的に説明する。
【０１５３】
対物レンズ１００（集光レンズ）を使って入射光９８の焦点を開口部９２ａに合わせた場合に、焦点からの入射光９８の光束における基板９１の入射側の面に垂直な方向に対する広がり角を最小でθ１＝１６度、最大でθ２＝３２度とし、この範囲で入射光の光束の外縁が流路９５の側面を通過すれば、試料は効率よく蛍光を発する。これを流路の幅Ｗ，流路の深さＤ，開口部から流路までの距離（カバー層の厚み）Ｇを使った式に置き換えると以下の通りとなる。
【０１５４】
まず、入射光の広がり端（光束の外縁）が流路９５の側面の最上部よりも下になる条件は、コンパクトディスクの場合では、
（Ｗ／２）／（Ｄ＋Ｇ）≦tanθ１＝０．２９ ……（１）
であり、ブルーレイディスクの場合では、
（Ｗ／２）／（Ｄ＋Ｇ）≦tanθ１＝０．６３ ……（２）
である。この２つの条件（１）（２）のうち、入射光９８の幅の広いほうは（２）式である。
【０１５５】
次に、基板９１における流路９５の形成面（流路９５の入射光９８の入射面）に照射された入射光９８の広がり径（光束の外縁）が流路９５の幅以下となるのは、コンパクトディスクの場合では、
（Ｗ／２）／Ｇ≧tanθ２＝０．２９ ……（３）
であり、ブルーレイディスクの場合では、
（Ｗ／２）／Ｇ≧tanθ２＝０．６３ ……（４）
である。この２つの条件（３）（４）のうち、入射光９８の幅の狭いほうは（３）式である。
【０１５６】
したがって、最後に（２）式と（３）式の条件をまとめると、
０．５８Ｇ≦Ｗ≦１．２６（Ｇ＋Ｄ） ……（５）
となる。
【０１５７】
上記の条件を別の表現で言い換えると、流路９５の入射光９８の入射側の面（図１２における流路９５の下端位置）においては、入射光９８の幅は流路９５の幅以下とし、流路９５の入射光９８の出射側の面（図１２における流路９５の上端位置すなわち流路９５の底面）においては、入射光９８の幅は流路９５の幅以上とする。これは、本願発明者らが実験で得た、入射光９８が流路９５の全体を満遍なく照射するための条件であり、この条件を満たせば入射光９８によって流路９５の試料を効率よく励起できる。また、上記の条件は、入射光９８の前記セルを照射する幅（径）が、前記セルにおける入射側の面の幅と出射側の面の幅とのどちらか一方の幅以上であり、他方の幅以下と表現することもできる。
【０１５８】
なお、本願発明者らが実験を行ったところ、（５）式に対しては上限下限とも約３０％の余裕を持つのが好ましい。したがって、この点を考慮すれば、（５）式は、
０．４Ｇ≦Ｗ≦１．６（Ｇ＋Ｄ） ……（６）
となる。
【０１５９】
流路９５の試料から効率よく蛍光を励起できた一例を挙げると、Ｇ＝５０μｍ、Ｗ＝１００μｍ、Ｄ＝３０μｍ、対物レンズのＮＡ＝０．６であった。
【０１６０】
一方、分析用基板１５１に対する入射側の対物レンズ１００は、入射光９８が通過すると散乱光や弱い自家蛍光９７を発する。これらの不要な光は、発散光であって、ほとんどが遮光層９２により遮光されるので光検出器１１５に到達することが阻止される。すなわち、入射光９８は遮光層９２における開口部９２ａを通過して流路９５を照射できるが、散乱光や自家蛍光９７は遮光層９２によって遮光される。つまり、分析用基板１５１の検出側に到達する光は、透過光９９および流路９５内において生じた試料からの蛍光９６のみとなる。
【０１６１】
さらに、光検出器１１５を透過光９９の光路外に配置すれば、透過光９９が光検出器１１５に入射せず、バックグラウンド光とならないため、上記蛍光９６を高感度にて検出することができる。
【０１６２】
図１３は、図１１における分析用基板１５１から試料の蛍光を検出する分析装置における光検出装置（光ピックアップ）１１０を示す図である。光源１１７は例えば半導体レーザである。この光検出装置１１０の構成は、図２において説明したものと同様であるから、詳細な説明は省略する。
【０１６３】
上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出装置１１０は、前記透過光９９の光路外に配置されている。よって、各光学部品（１１１〜１１３）が透過光９９に照射されないため、そこから自家発光や散乱光を発することはない。仮にこれら光学部品が透過光９９に照射されると、透過光９９が非常に強い光強度をもつため、上記透過光９９に曝された光学部品が自家蛍光や散乱光を発する。これらの不要な光は、スペクトルの広がりを持ち、光学フィルター１１２を通過して検出される恐れがある。また、透過光９９自体も光学フィルター１１２からわずかに漏れて、光検出器１１５に入る恐れがある。これらの漏れ光は、バックグラウンド光となるが、上述のように光検出装置１１０を透過光９９の光路外に配置することによって抑えられる。
【０１６４】
加えて、ピンホール１１４によってレンズ１１３の焦点を通る光のみを通す、いわゆる共焦点光学系となっている。したがって、測定すべき試料からの蛍光９６のみを光検出器１１５へ導くことができる。つまり、蛍光９６以外に残った不要な光（迷光など）は上記共焦点光学系におけるピンホール１１４に焦点を結ばないため、さらに遮られて検出されることはない。
【０１６５】
ただし、光検出器１１５の受光面が非常に小さい場合は、ピンホールを兼用できるため、ピンホール１１４を省略できる。また、光検出器１１５の受光面積が大きい場合は、蛍光を集光するためのレンズ１１１とレンズ１１３とピンホール１１４を省略しても構わない。また、開口部９２ａを通過する不要な散乱光や蛍光が無視できるぐらい小さい場合は、光学フィルター１１２を省略しても構わない。
【０１６６】
以上のように、本発明の分析用基板１５１は、試料溶液を保持する流路９５を備えた基板９１と、流路９５の形成面に設けられ、流路９５における液体を保持するためのカバー層９４と、カバー層９４に形成された遮光層９２とを備えていることを特徴としている。
【０１６７】
上記の構成によれば、基板９１に存在する流路９５は、カバー層９４によって閉じられ、その反対側の面に開口部９２ａを備えた遮光層９２が形成される。この構造では、入射光が集光用のレンズ１００によって集光され、開口部９２ａを通して入射したとき、対物レンズ１００の散乱光や自家蛍光は、遮光層９２によって容易に遮られるため、分析用基板１５１を挟んで反対側の検出側には到達しない。
【０１６８】
一方、集光した入射光９８は開口部９２ａを通過する。この透過光９９は、流路９５内を満遍なく全体を照射し、蛍光試料を効率よく励起する。つまり、この遮光層９２は、対物レンズ１００の自家蛍光９７を遮光する一方、開口部９２ａを通して入射光９８を透過させて試料を効率よく励起する。
【０１６９】
したがって、流路９５に照射されるのは入射光９８からの透過光９９のみとなり、検出側には流路９５において生じた試料の蛍光９６のみが到達する。よって、上述の対物レンズ１００からの散乱光や自家蛍光９７の混入を抑えて、試料の蛍光９６のみを高感度にて検出することができる。
【０１７０】
また、本発明の分析装置は、分析用基板１５１と、入射光を分析用基板１５１に入射させる光源１１７と、前記分析用基板１５１をはさんで光源１１７とは反対側に位置し、透過光９９の光路以外に配置された光検出器１１５とを備えている。さらに、光検出器１１５は、前記入射光９８からの透過光９９の光路以外に配置されているため、上記透過光９９が光検出器１１５に直接入射することはなく、この透過光９９に起因するバックグラウンド光を低く抑えることができる。
【０１７１】
したがって、本発明では、試料や試薬からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板と分析装置とを提供することができる。
【０１７２】
図１４は、上記分析用基板１５１と分析装置を使用してＤＮＡ試料を測定したときのデータである。分析用基板１５１は遮光層９２を備えているので、遮光層９２を備えていない場合に比べて、ＤＮＡ濃度変化に対する検出強度の変化が大きくなり、感度が上がったことがわかる。また、感度の限界も７ｎｇ／μｌ（マイクロリットル）であり、実用的な感度が得られている。なお、遮光層９２の代わりに、市販のピンホール板を使用しても感度が上がるが、遮光層９２のほうがより高感度であることが分かる。
【０１７３】
なお、分析用基板１５１の流路９５における電気泳動の方法を実施例６における図１５を用いて以下に詳細に説明する。
【実施例６】
【０１７４】
図１５には、上述した分析用基板１５１の主要部の構成をディスク状基板１５２に適用し、電気泳動を用いた分析を行う例を示す。この分析用のディスク状基板１５２は、電気泳動を使った分析を行うことができるものであり、図４に示したディスク状基板３０と同様、中心穴３１、４つの分析用チップ３２、これを構成する各液溜・注入口３４ａ〜３４ｄ、第１および第２泳動路３５ａ、３５ｂ、案内溝５を有する。塗りつぶし部分は、遮光層９２がある部位を示す。よって、各第１泳動路３５ａおよび３５ｂに重なる領域は遮光層３が形成されていない。つまり、この部分には入射光を透過するための開口であるスリット３６が形成され、その部分の断面図は、図１１に示したとおりである。
【０１７５】
電気泳動のための分析用チップ３２の構成はディスク状基板３０と同様の構成である。なお、第２泳動路３５ｂは第１泳動路３５ａよりも短くなっている。
【０１７６】
ディスク状基板１５２における分析プロセス（電気泳動プロセス）は、ディスク状基板３０の場合と同様である。なお、バッファ／ゲル溶液は、図１５に示した液溜・注入口３４ａ〜３４ｄのいずれかから注入し、第１泳動路３５ａと第２泳動路３５ｂに気泡が生じないように充填させる。
【０１７７】
分析プロセスにおいて、第１泳動路３５ａには、この部位の断面図である図１１に示したように入射光が効率よく照射され、ここを蛍光標識された試料が通ることで、試料は蛍光を発する。このとき上述したように対物レンズ１００が放出する散乱光や自家蛍光のうち、スリット３６（図１１における開口部９２ａ）を通過するものは僅かであり、検出側への漏れを抑えることができる。
【０１７８】
また、図１３に示した光検出装置１１０を使用することにより、透過光９９や基板９０における自家蛍光によるバックグラウンドノイズ光も抑えることができる。よって試料の蛍光のみを高感度に検出することができる。
【０１７９】
ディスク状基板１５２における、入射光を案内するための案内溝５と番地情報を記録した番地情報記録部３３とが設けられていることによる機能、４つの分析用チップ３２をゆすることによる機能等はディスク状基板３０の場合と同様である。
【０１８０】
図１６は、本実施の形態における分析用基板（分析ディスク）１５２のための分析装置１６１に係る主要部の構成を示すブロック図である。分析装置１６１は、先述の分析装置５０と同様、光ピックアップ５１、番地再生回路５２、コントローラ５３（トラッキング手段）、サーボ回路５４（トラッキング手段）および光検出器１１０を備えているおり、その機能は分析装置５０と同様である。なお、この図１６では光検出器１１０も明記している。
【０１８１】
上記光ピックアップ５１は、レンズ１００およびアクチュエータ５１ａ以外に、半導体レーザーやフォトディテクタ、ビームスプリッタなどの光学部品により構成される光学系５１ｂを有している。なお、同図において、レンズ１００とアクチュエータ５１ａは、光ピックアップ５１を構成する部品であるが、それらの存在を明確にする便宜上、光学系５１ｂとは別に記載している。
【０１８２】
上記の入射光制御装置１６１において、光学系５１ｂから出射された入射光は、レンズ１００によって集光され、ディスク状基板１５２（分析ディスク）へ入射される。この入射光は、ディスク状基板１５２の案内溝 ５または番地情報記録部３３に照射される。案内溝５または番地情報記録部３３からの反射光は、再び光ピックアップ５１に戻り、光学系５１ｂからフォーカス誤差信号・トラック誤差信号５５を出力する。
【０１８３】
フォーカス誤差信号・トラック誤差信号５５はサーボ回路５４を介してアクチュエータ５１ａにフィードバックされ、案内溝５または番地情報記録部３３に入射光が案内されるようにアクチュエータ５１ａを制御する。また、光量検出信号５６は番地再生回路５２に入力され、番地情報５７を検出し、この番地情報５７をコントローラ５３に送る。
【０１８４】
コントローラ５３では、番地情報５７を確認しながら制御信号５８をサーボ回路５４に出力し、入射光を所望の番地の案内溝にアクセスさせる処理を行う。これにより、入射光をディスク状基板１５２上において、その径位置に移動し、流路３５に沿った所望の位置で蛍光検出ができる。
【０１８５】
また、ディスク状基板１５２を回転させ、所望の番号の分析用チップにて蛍光検出を行う。なお、案内溝５の無い流路３５上では、直前の案内溝でのトラッキング状態が保持される。保持するためには、流路３５を横切る時間がサーボの応答時間（サーボ帯域の逆数に比例）よりも十分に短ければよい。あるいは、流路３５を横断するときにサーボ動作を一時的に保持すればよい（ホールド動作）。
【０１８６】
こうすれば、入射光９８が流路３５を横断してもトラッキングが乱されること無く、試料に的確に入射光９８を照射し、その後、再び案内溝５に到達してトラッキング動作に復帰することができる。
【０１８７】
ディスク状基板１５２にはレンズ１００からの散乱光や自家蛍光９７を抑える遮光層９２があり、また検出器１１０は透過光９９の光路外に配置されている。検出器１１０にて検出された蛍光強度は電気信号６０に変換され、コントローラ５８に送られる。
【０１８８】
なお、開口部９２ａとしてスリット３６を用いたが、これに限らずピンホール等の微小開口部を用いてもよい。本実施例のように開口部９２ａに流路３５に添ったスリット３６を用いた場合は、流路３５の任意の位置における蛍光検出が可能である。また、開口部９２ａとしてピンホールを用いた場合は、検出器側に到達するレンズやカバー層からの自家蛍光・散乱光を、スリットの場合に比べてより少なくすることができる。
【０１８９】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１９０】
以上の各実施例では、入射光の波長が長く、主に散乱光を遮光層によって低減する例を示した。しかし、これに限らず、入射光の波長が比較的短く散乱光よりも自家発光が強い場合でも、遮光層によって自家発光が低減できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明の分析用基板および分析装置は、試料溶液を光学分析するとき、入射光に起因するバックグラウンドノイズ光が光検出器に到達する量を低減できるので、光学的な検出の感度を高めることが可能となるから、微量な試料を分析する分野に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】本発明の実施例１に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。
【図２】図１に示した分析用基板の流路中の試料より発した蛍光を検出する光検出装置の概略正面図である。
【図３】本発明の実施例２に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。
【図４】図３に示した分析用基板の構成を適用した分析用のディスク状基板を示す平面図である。
【図５】図３に示した分析用基板における、分析用の入射光が流路を通り過ぎて、案内溝のトラッキング領域に移った状態を示す縦断面図である。
【図６】本実施の形態における入射光制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例３に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。
【図８】図７に示した分析用基板の流路中の試料より発した蛍光を検出する光検出装置の概略正面図である。
【図９】本発明の分析用基板の実施例４を示す概略平面図である。
【図１０】従来の分析用チップの縦断面図である。
【図１１】本発明の実施例５に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。
【図１２】図１１における分析用基板の流路の最適構造を説明する図である。
【図１３】図１１に示した分析用基板の流路中の試料より発した蛍光を検出する光検出装置の概略正面図である。
【図１４】図１１に示した分析用基板を使用した場合の実験データを示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例６に記載の分析用基板の構成を適用した分析用のディスク状基板を示す平面図である。
【図１６】実施例６における分析装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１９３】
１ 分析用基板
２ 流路のある基板
３ 遮光層
３ａ 開口部
４ 保護層
５ 案内溝
６ 接着層
７ カバー層
８ 流路
９ 案内溝
１０ 試料からの蛍光
１１ 自家蛍光
１２ 入射光
１３ 透過光
１４ レンズ
３０ 分析用ディスク
３１ 固定用中心穴
３２ 分析用チップ
３３ 番地情報記録部
３４ａ〜ｄ 液溜・注入口
３５ａ，ｂ 泳動路
３６ スリット
４１ 反射光
５０ 入射光制御装置
５１ ピックアップ
５１ａ アクチュエータ
５１ｂ その他ピックアップ構成部品
５２ 番地再生回路
５３ コントローラ
５４ サーボ回路
５５ フォーカス信号・トラック誤差信号
５６ 光検出信号
５７ 番地情報
５８ 制御信号
６０ 分析用基板
６１ 流路のある基板
６２ 遮光層
６２ａ 開口部
６３ 保護層
６４ 案内溝
６５ 接着層
６６ カバー層
６７ 流路
６８ 案内溝
６９ 試料からの蛍光
７０ 自家蛍光
７１ 入射光
７２ 透過光
７３ レンズ
７４ 光検出装置概略図
７５ 試料からの光を集光し平行光に変えるレンズ
７６ 光学フィルター
７７ 平行光を集光するレンズ
７８ 光検出器
７９ 光学系が集める光の経路
８０ 分析用チップ
８１ マイクロチャネル
８２ａ 入射側ピンホール
８２ｂ 検出側ピンホール
８３ａ 入射側マイクロレンズ
８３ｂ 検出側マイクロレンズ
８４ａ 基板
８４ｂ 検出側基板
８５ 入射光
８６ 検出される蛍光
８７ 試料を透過した励起光
９１ 基板
９２ 遮光層
９４ カバー層
９５ セル
９０ 分析用基板
９１ 流路のある基板
９２ 遮光層
９２ａ 開口部
９３ 接着層
９４ カバー層
９５ 流路
９６ 試料からの蛍光
９７ 自家蛍光
９８ 入射光
９９ 透過光
１００ 対物レンズ
１１０ 光検出装置
１１１ 試料からの光を集光し平行光に変えるレンズ
１１２ 光学フィルター
１１３ 平行光を集光するレンズ
１１４ ピンホール
１１５ 光検出器
１１６ 光学系が集める光の経路
１１７ 光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、
試料溶液を保持するためのセルを備えた基板と、
前記セルが設けられた基板面に形成された遮光層と、
前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層とを備えていることを特徴とする分析用基板。
【請求項２】
前記遮光層は、光学的な開口部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の分析用基板。
【請求項３】
さらに、前記遮光層を覆う保護層を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の分析用基板。
【請求項４】
試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、
試料溶液を保持するためのセルを備えた基板と、
前記基板面に形成された、反射膜からなる遮光層と、
前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、
前記基板に形成された、前記セルの位置に前記光学分析用の入射光をガイドするための案内手段とを備えていることを特徴とする分析用基板。
【請求項５】
前記セルの刻まれた基板が光の入射側基板であり、前記カバー層が光の出射側基板であることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の分析用基板。
【請求項６】
前記遮光層は、前記セルの形成領域を含む前記基板の前記セルが形成されている側の面全体を覆うように設けられ、かつ前記遮光層よりも光学分析用の入射光の入射側に存在する部材からの自家発光を遮断し、この自家発光よりも強度が高い光学分析用の入射光を透過することを特徴とする請求項１に記載の分析用基板。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の分析用基板に対して入射光を入射させるための光源と、
前記分析用基板をはさんで前記光源とは反対側に位置し、前記入射光の光路上から外れた位置に配置された光検出器とを備えていることを特徴とする分析装置。
【請求項８】
請求項４に記載の分析用基板に対して入射光を入射させるための光源を有し、前記分析用基板からの反射光を検出する光ピックアップと、
前記光ピックアップを前記案内手段に沿った方向に移動させる移動手段と、
前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内手段に前記入射光が追従するように前記光ピックアップを制御するトラッキング手段とを備えることを特徴とする分析装置。
【請求項９】
前記光検出器と、前記分析用基板との間に、ピンホールを備えていることを特徴とする請求項７に記載の分析装置。
【請求項１】
試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、
試料溶液を保持するためのセルを備えた基板と、
前記セルが設けられた基板面に形成された遮光層と、
前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層とを備えていることを特徴とする分析用基板。
【請求項２】
前記遮光層は、光学的な開口部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の分析用基板。
【請求項３】
さらに、前記遮光層を覆う保護層を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の分析用基板。
【請求項４】
試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、
試料溶液を保持するためのセルを備えた基板と、
前記基板面に形成された、反射膜からなる遮光層と、
前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、
前記基板に形成された、前記セルの位置に前記光学分析用の入射光をガイドするための案内手段とを備えていることを特徴とする分析用基板。
【請求項５】
前記セルの刻まれた基板が光の入射側基板であり、前記カバー層が光の出射側基板であることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の分析用基板。
【請求項６】
前記遮光層は、前記セルの形成領域を含む前記基板の前記セルが形成されている側の面全体を覆うように設けられ、かつ前記遮光層よりも光学分析用の入射光の入射側に存在する部材からの自家発光を遮断し、この自家発光よりも強度が高い光学分析用の入射光を透過することを特徴とする請求項１に記載の分析用基板。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の分析用基板に対して入射光を入射させるための光源と、
前記分析用基板をはさんで前記光源とは反対側に位置し、前記入射光の光路上から外れた位置に配置された光検出器とを備えていることを特徴とする分析装置。
【請求項８】
請求項４に記載の分析用基板に対して入射光を入射させるための光源を有し、前記分析用基板からの反射光を検出する光ピックアップと、
前記光ピックアップを前記案内手段に沿った方向に移動させる移動手段と、
前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内手段に前記入射光が追従するように前記光ピックアップを制御するトラッキング手段とを備えることを特徴とする分析装置。
【請求項９】
前記光検出器と、前記分析用基板との間に、ピンホールを備えていることを特徴とする請求項７に記載の分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【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１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−３１７４２６（Ｐ２００６−３１７４２６Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５８５４９（Ｐ２００５−２５８５４９）
【出願日】平成１７年９月６日（２００５．９．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月６日（２００５．９．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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