分析用基板および分析装置
【課題】 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を提供する。
【解決手段】 分析デバイス１は、基板１３と、基板１３の表面に形成された流路溝１４と、基板１３の流路溝１４の形成側の面における流路溝１４が存在しない位置に、流路溝１４と交差する方向に形成された案内溝５と、基板１３における流路溝１４の形成側の面に設けられ、流路溝１４による液体の流路８が維持されるように流路溝１４を覆うカバー層７とを備える。
【解決手段】 分析デバイス１は、基板１３と、基板１３の表面に形成された流路溝１４と、基板１３の流路溝１４の形成側の面における流路溝１４が存在しない位置に、流路溝１４と交差する方向に形成された案内溝５と、基板１３における流路溝１４の形成側の面に設けられ、流路溝１４による液体の流路８が維持されるように流路溝１４を覆うカバー層７とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の化学的および物理的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、生体試料の分析技術が著しく発展している。例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などを分析する装置が次々と開発されている。しかしながら、アッセイ（分析）を迅速に、効率良く、正確にそして低コストで実施する装置の必要性がさらに増している。
【０００３】
例えば、特開２００３−２４８００６には、光ディスク基板上に試料展開部と、トラック溝を設け、光ディスク装置の技術によって、光ビームを試料に照射しながら、分析する分析装置が開示されている。図９は、この分析装置に装填される光ディスクの断面を示す図である。
【０００４】
図９に示すように、光ディスク９０のディスク基板９７には、コンパクトディスクやデジタルビデオディスクのようにトラック溝９９が成型され、反射膜９８が成膜されている。この光ディスク９０は、上記コンパクトディスクやデジタルビデオディスクの構成に加えて、さらにディスクカバー９２によって試料展開用空間部（試料展開部）９１が形成されている。試料展開用空間部９１には、試料９６と反応させるための試薬９３が塗布されている。試料９６は光ディスク９０の回転に伴い、遠心力で矢印１０３の方向へ輸送される。試料９６は血液、尿等の生体試料などの液状試料であり、試薬９３は、試料９６中の検査対象成分と反応して（酵素反応や免疫反応などを含む）、反応状態（化学発光、蛍光などを含む）に応じた反射光量などの光学的変化を生じる。分析装置では、この光学的変化を対物レンズ１０２で集光して検出する。このとき、レーザビーム１００は対物レンズ１０２によってトラック溝９９に集光され、試料展開用空間部９１の所望の位置（例えば試薬９６の位置）にアクセスし、試料９６と試薬９３とが反応する位置において適切な検出を行う。
【特許文献１】特開２００３−２４８００６（平成１５年９月５日公開）
【特許文献２】特開２００３−６６００３（平成１５年３月５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、試料の光学的変化を高感度で検出できないという問題点を有している。即ち、試料９６および試薬９３における光学的変化（化学発光や蛍光）は、反射膜９８によって遮られ、対物レンズ１０２を介して検出できない。また、例えばレーザビーム１００が反射膜９８をわずかに透過して試料９６および試薬９３に照射され、その部分において吸収や反射などの光学的変化が生じ、その光学的変化における光が再び反射膜９８を介してピックアップ内の対物レンズ１０２にて検出されたとしても、その光は反射膜９８にて反射されたレーザビーム１００自体の反射光の強度に比べてかなり小さいものである。このため、この場合にも同様に光学的変化を検出することができない。
【０００６】
一方、試料９６および試薬９３における光学的変化（化学発光や蛍光）は、上記の場合とは逆に、ディスクカバー９２側から検出することも可能である。しかしながら、レーザビーム１００は、反射膜９８を透過する際に強度が著しく減衰するため、試料９６および試薬９３に到達する光量が非常に小さくなる。このため、反射膜９８を有する従来の光ディスク９０において、入射光により分析を行うことは上記何れの場合にも困難である。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、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の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の分析用基板は、基板と、前記基板の表面に形成された流路溝と、前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に形成された案内溝（例えば入射光のトラッキング制御のためのもの）と、前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、案内溝が基板における流路溝の形成側の面における流路溝が存在しない位置に形成されているので、分析用基板への分析用入射光は、案内溝によって遮られること無く、試料や試薬などの溶液が注入された流路に直接到達することができる。また、流路の試料への入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に案内溝によって遮られること無く入射光の入射側へ向かうことができる。したがって、流路に注入された試料の分析のために、入射光を分析用基板に入射させた場合、これによって得られる検出光の光量は多くなる。この結果、化学発光や蛍光などの光学的変化を高感度にて検出することができる。
【００１０】
また、本発明の分析用基板は、基板と、前記基板の表面に形成された流路溝と、前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に、に形成された案内溝（例えば入射光のトラッキング制御のためのもの）と、前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層と、前記流路が存在する領域には無く、案内溝が存在する領域にある入射光の反射層とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、案内溝が基板における流路溝の形成側の面における流路溝が存在しない位置に形成されているので、分析用基板への入射光は、案内溝によって遮られること無く、試料や試薬などの溶液が注入された流路に直接到達することができる。ここで案内溝によって遮られるという意味は、入射光が案内溝において回折することにより散乱し、試料や試薬に到達しにくくなるということである。
【００１２】
また、流路の試料への入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に案内溝によって遮られること無く入射光の入射側へ向かうことができる。ここでの案内溝によって遮られるという意味は、化学発光や蛍光などが案内溝において回折することにより散乱し、入射光の入射側へ向かいにくくなるということである。
【００１３】
また、入射光のうち上記光学的変化を引き起こさなかった光（波長変化が生じなかった光）は、流路溝に入射光の反射層が無いため、反射されない。
【００１４】
したがって、流路に注入された試料の分析のために、入射光を分析用基板に入射させた場合、これによって得られる検出光の光量は多くなり、そのほとんどは波長変化を伴った化学発光や蛍光などの光となる。この結果、化学発光や蛍光などの光学的変化をさらに高感度にて検出することができる。
【００１５】
また、本発明の分析用基板は、基板と、前記基板の表面に形成された流路溝と、前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に、前記流路溝と交差する方向に形成された案内溝（例えば入射光のトラッキング制御のためのもの）と、前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層と、前記流路溝内に形成され、入射した所定波長の入射光を反射せず、前記流路溝に供給されている試料に前記入射光が照射されることにより生じる所定波長の検出光を入射方向に反射する反射層とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、案内溝が基板における流路溝の形成側の面における流路溝が存在しない位置に形成されているので、分析用基板への入射光は、案内溝によって遮られること無く、試料や試薬などの溶液が注入された流路に直接到達することができる。ここで案内溝によって遮られるという意味は、入射光が案内溝において回折することにより散乱し、試料や試薬に到達しにくくなるということである。また、回折や散乱が少ない場合でも、案内溝に伴って形成される反射層が存在しないということであり、この反射層によって反射され、試料や試薬に到達しにくくなるということである。
【００１７】
また、流路の試料への入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に案内溝によって遮られること無く入射光の入射側へ向かうことができる。ここでの案内溝によって遮られるという意味は、化学発光や蛍光などが案内溝において回折することにより散乱し、入射光の入射側へ向かいにくくなるということである。また、回折や散乱が少ない場合でも、案内溝に伴って形成される反射層が存在しないということであり、この反射層によって反射され、試料や試薬に到達しにくくなるということである。
【００１８】
また、入射光によって波長変化を伴って生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、反射層により入射光の入射側へと反射される。一方、入射光のうち上記光学的変化を引き起こさなかった光（波長変化が生じなかった光）は、反射層によって反射されない。
【００１９】
したがって、流路に注入された試料の分析のために、入射光を分析用基板に入射させた場合、これによって得られる検出光の光量はさらに確実に多くなり、そのほとんどは波長変化を伴った化学発光や蛍光などの光となる。この結果、化学発光や蛍光などの光学的変化をさらに高感度にて検出することができる。
【００２０】
上記の分析用基板において、前記基板の前記流路溝の形成側の面における前記案内溝と前記流路溝との間には、隔離部が形成されている構成としてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、流路から試料や試薬が案内溝へ漏れるという事態を隔離部によって防止することができる。なお、前記隔離部は、例えば、流路溝と案内溝とを離間させるために基板に形成された領域である。
【００２２】
上記の分析用基板において、前記反射層は複数の誘電体膜を積層した誘電体積層膜からなる構成としてもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、流路溝内（流路内）に形成された反射層は、金属ではなく、複数の誘電体膜を積層した誘電体積層膜、即ち絶縁体からなる。したがって、分析用基板において、例えば電気泳動による分析を行う際には、流路内に生じる電場が乱されたり、あるいは著しく低下することなく、流路の電極間において均一な電場を印加でき、精度の高い電気泳動による分析が可能である。なお、仮に反射層が金属である場合には、流路に沿って全体的に導体が存在するため、流路内の電場がゼロになること、あるいは流路内に偽電極が形成されることなどの不都合が生じ、良好な電気泳動が困難となる。したがって、反射膜を金属ではなく、誘電体積層膜にて形成することにより、分析用基板では、流路内の電場が均一となり、良好な電気泳動、即ち良好な分析が可能となる。
【００２４】
上記の分析用基板は、前記流路溝の領域には形成されず、前記案内溝の領域に形成されている、入射光を反射する第２の反射層を備えている構成としてもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、案内溝では第２の反射層により入射光が反射される。第２の反射層は、例えば金属膜を使用することにより容易に形成可能である。このように、案内溝の領域に第２の反射層が形成されている構成により、流路内では入射光により高感度の分析を行い、案内溝では分析用入射光のトラッキングを行うことが可能となる。特に、前述のように、流路溝内に反射層（例えば誘電体積層膜からなる反射層）を備えた構成では、案内溝では入射光を反射してトラッキングを行い、流路内では分析用入射光を反射せず、化学発光や蛍光などを反射して高感度の分析が可能となる。
【００２６】
上記の分析用基板は、少なくとも第２の反射層を覆う絶縁層を備えている構成としてもよい。
【００２７】
上記の構成によれば、第２の反射層が金属である場合に、その金属が流路内の試料や試薬などの溶液に触れて、電気泳動などの分析が乱される事態を防止することができる。前記絶縁層は例えば誘電体薄膜にて実現可能である。なお、仮に前記絶縁層がない場合には、金属（第２の反射層）が直接試料や試薬などの溶液に触れるため、流路内に余分な電極が形成されること、あるいは流路内の電場が乱されることなどの不都合が生じ、正常な電気泳動が困難となる。
【００２８】
上記の分析用基板において、前記基板における前記流路溝の形成側の面とは反対側の面には、前記流路溝に電源を接続するための電源接続配線が形成されている構成としてもよい。
【００２９】
上記の構成によれば、流路溝に電源を接続するための電源接続配線が基板における流路溝の形成側の面とは反対側の面に形成されているので、流路への入射光が電源接続配線によって遮られることがない。また、基板上において電源接続配線を形成する場合の位置上の自由度が高く、かつ配線に必要な面積も十分に確保できるので、配線抵抗を低く抑えて、効率的な電流の供給が可能となる。
【００３０】
本発明の分析装置は、上記何れかの分析用基板を使用し、入射光を前記分析用基板に入射させるとともに、前記分析用基板からの光を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップに対して前記分析用基板を前記案内溝方向に移動させる移動手段と、前記反射光を検出した前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内溝に前記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ていることを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、移動手段に装填された分析用基板は、移動手段の動作により光ピックアップに対して案内溝方向に移動する。即ち、分析用基板は、例えばディスク形状である場合、移動手段に駆動されて回転する。この状態において、光ピックアップから分析用基板に入射光が入射され、また、分析用基板からの光が光ピックアップにて検出される。トラッキング手段は、光を検出した光ピックアップからの検出信号に基づき、案内溝に光が追従するように光ピックアップを制御する。これにより、分析装置において、分析用基板を使用した分析が可能となる。
【００３２】
分析用基板を使用した分析においては、案内溝が基板における流路溝の形成側の面における流路溝が存在しない位置に形成されているので、分析用基板への入射光は、案内溝によって遮られること無く、試料や試薬などの溶液が注入された流路に直接到達することができる。また、流路の試料への入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に案内溝によって遮られること無く入射光の入射側へ向かうことができる。したがって、流路に注入された試料の分析のために、入射光を分析用基板に入射させた場合、これによって得られる検出光の光量は多くなる。この結果、化学発光や蛍光などの光学的変化を高感度にて検出することができる。
【００３３】
上記の分析装置において、前記トラッキング手段は、前記案内溝が存在する領域では前記案内溝に前記入射光が追従する一方、前記案内溝が途切れた前記流路溝では前記追従動作を保持するように前記光ピックアップを制御する構成としてもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、分析用基板の案内溝が途切れた流路溝では入射光のトラッキング動作を保持するので、入射光が流路を通過する前のトラッキング状態を入射光が流路を通過した後にも維持することができる。これにより、流路等の存在によって、入射光についてのトラッキングサーボが乱されることが無く、入射光を流路の所望の位置に安定してアクセスすることができる。
【００３５】
また、本発明の分析装置は、前記基板における前記流路溝の形成側の面とは反対側の面には、前記流路溝に電源を接続するための電源接続配線が形成されている分析用基板を使用し、入射光を前記分析用基板に入射させるとともに、前記分析用基板からの光を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップに対して前記分析用基板を前記案内溝方向に移動させる移動手段と、分析用基板の前記電源接続配線と接続可能な中継接続配線を有し、前記移動手段に装填された分析用基板に対し、前記電源接続配線に前記中継接続配線が接続されるように、分析用基板に当接可能な接続手段とを備えていることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、移動手段に装填された分析用基板は、移動手段の動作により光ピックアップに対して案内溝方向に移動する。即ち、分析用基板は、例えばディスク形状である場合、移動手段に駆動されて回転する。この状態において、光ピックアップから分析用基板に入射光が入射され、また分析用基板からの光が光ピックアップにて検出される。さらに、分析用基板の電源接続配線に接続手段の中継接続配線を、例えば両者を接触させることにより、接続させることができる。したがって、接続手段の中継接続配線を分析装置の電源に接続しておけば、分析用基板に対して分析用の電源を適切に供給することができる。
【００３７】
また、分析用基板においては、流路への入射光が電源接続配線によって遮られることがない。また、基板上において電源接続配線を形成する場合の位置上の自由度が高く、かつ配線に必要な面積も十分に確保できるので、配線抵抗を低く抑えて、効率的な電流の供給が可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の分析用基板は、基板と、流路溝と、前記基板の前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に形成された案内溝と、前記流路溝を覆うカバー層とを備えている構成である。
【００３９】
本発明の構成によれば、入射光が案内溝や反射層などによって遮られること無く直接流路に到達できる。流路と案内溝は、基板の同じ側の面に位置を変えて配置されるため、入射光の入射方向において重なることがない。即ち、入射光は、案内溝や反射層によって遮られること無く、直接流路に入射される。ここで遮られるという意味は、分析用入射光が案内溝において回折することにより散乱し、試料や試薬に到達しにくくなるということである。
【００４０】
上記の流路において入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に遮られること無く入射光の入射側へ向かう。ここでの遮られるという意味は、化学発光や蛍光などが案内溝において回折することにより散乱し、入射光の入射側へ向かいにくくなるということである。また、回折や散乱が少ない場合でも、案内溝に伴って形成される反射層が存在しないということであり、この反射層によって反射され、試料や試薬に到達しにくくなるということである。したがって、この光を電気的に検出すれば、化学発光や蛍光などの光学的変化を高感度にて検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の実施の形態を図１から図８に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における分析用基板１の要部、およびこの分析用基板１に分析用入射光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直角な面であり、また案内溝５に沿った方向に分析用基板１を切断した面である。
【００４２】
分析用基板１は、例えばディスク形状のプラスチックあるいはガラスの基板１３と、この基板１３の上に順次形成された第１の反射層（反射層、溝内形成層）２、第２の反射層３および絶縁層４と、カバー層７と、基板１３とカバー層７とを接着する接着層６とを備えている。
【００４３】
カバー層７の形状は、基板１３と同じディスク形状とするが、少なくとも下記に示す流路８を密閉するような形状であればよい。分析用基板１におけるカバー層７側の面は、分析用の光の入射面となっている。
【００４４】
基板１３は厚さ０．６ｍｍであり、第１の反射層２等が形成されている側の面に、溝形状に成型された流路溝１４を有し、流路溝１４の両側に、隔離部１２および案内溝１１を有する。上記の流路溝１４により、試料や試薬、バッファなどが流れる流路８が形成される。流路溝１４の幅と深さは、数μｍ〜数百μｍである。
【００４５】
また、基板１３には、流路溝１４の形成側の面に、光ビームを案内するための上記の案内溝１１が形成されている。案内溝１１は基板１３の表面において各層の積層後に案内溝５を形成するためのものである。この案内溝１１は、流路溝１４と重ならない位置に成型されている。即ち、流路溝１４の形成位置においては、案内溝１１が形成されておらず、上記第２の反射層３および絶縁層４も形成されていない。
【００４６】
上記構造によれば、入射光がａ１およびａ２の光路を通り、対物レンズ１０を経て分析用基板１に入射した場合、その入射光は案内溝１１やトラッキング用の第２の反射層３によって遮られること無く流路８へ入射することができる。ここで遮られるという意味は、分析用入射光が案内溝１１において回折することにより散乱したり、反射層３によって反射するため、試料や試薬に到達しにくくなることである。また、回折や散乱が少ない場合でも、案内溝に伴って形成される反射層が存在しないということであり、この反射層によって反射され、試料や試薬に到達しにくくなるということである。したがって、流路８の試料や試薬を十分な光量にて照射でき、高感度の分析が可能となる。
【００４７】
上記案内溝１１の深さは数十ｎｍ、幅は１００ｎｍ〜数百ｎｍ、ピッチは数μｍ〜数十μｍである。基板１３がディスク形状であれば、光ディスクの装置技術を活用して、高速で安価な分析用基板や分析装置を実現できる。
【００４８】
次に、分析用基板１の形成方法について説明する。
基板１３には、まず第１の反射層２をスパッタなどの方法によって成膜する。この反射層２は、流路溝１４だけでなく、案内溝１１や隔離部１２に成膜しても構わない。隔離部１２は、基板１３における流路溝１４の形成側の面において、流路溝１４の側縁部に沿って形成された凸部であり、流路溝１４と案内溝１１とを隔離するために設けられる。これによって、流路８（流路溝１４）に満たされた試料や試薬の溶液が、案内溝５に漏れることを防止できる。
【００４９】
第１の反射層２は分析のための入射光（分析用入射光）の波長の光を吸収する有機薄膜（この場合は反射層ではなく吸収層）でも代用可能である。しかしながら、その層としては、分析用入射光の波長の光を透過し、かつ化学発光や蛍光などの波長の光を反射する反射層、例えば誘電体の多層膜の方が好ましい。これら反射層および吸収層は、いずれにしても光源からの分析用入射光の波長の光を反射せず、試料や試薬の光学的変化である化学発光や蛍光などの波長の光だけを入射側へ導くような膜である。
【００５０】
即ち、第１の反射層２に代えて有機薄膜（吸収層）が設けられている場合は、それによって分析用入射光の波長の光が吸収されるため、分析用入射光が反射せず、化学発光や蛍光への混入を低減できる。化学発光や蛍光などの波長の光は、点光源からの放射光であるため、一部が入射側へ進み、ピックアップにて検出できる。これにより、分析用入射光の影響を低減して、化学発光や蛍光などの検出すべき光を感度良く検出できる。したがって、反射層２は、これに代えて吸収層であってもよい。
【００５１】
これに対し、第１の反射層２を誘電体多層膜とすると、その層は化学発光や蛍光などの波長の光だけを反射させることができる。後でも詳述するように、誘電体多層膜では、分析用入射光の波長の光を反射させずに透過させる。上記のように化学発光や蛍光などの波長の光は、点光源からの放射光であるため、一部がそのまま入射側へ進むものの、他の一部は誘電体多層膜にて反射された後に入射側へ進むため、より多くの光をピックアップにて検出できる。これにより、吸収層ではなく反射層の方が、分析用入射光の影響を低減して、化学発光や蛍光などの検出すべき光をさらに高感度で検出できる。
【００５２】
なお、上述のような反射層や吸収層ではなく、入射光を透過して入射側へ反射しない構造であってもよく、この場合は反射層や吸収層が無い構造か、もしくは入射光の波長も化学発光や蛍光の波長も透過する透過層となる。この場合でも入射光は入射側へ反射されず、また化学発光や蛍光も反射されないが、化学発光や蛍光は全角度に放射されるため、入射側へも進むため、入射光を含まず化学発光や蛍光のみが検出される。つまり、少なくとも入射光を反射しない構造である必要があり、加えて化学発光や蛍光のみを反射する構造であればさらによいことになる。
【００５３】
次に、第２の反射層３を案内溝１１の領域に成膜する。この第２の反射層３は、少なくとも入射光の波長（例えば４００ｎｍ）の光を反射する膜であり、例えばアルミニウムや銀などの金属薄膜が用いられ、厚みは１０〜５０ｎｍである。トラッキングサーボにより案内溝５に光ビームを追従させるには、案内溝５において入射光を反射する必要があり、第２の反射層３はこのためのものである。したがって、第２の反射層３は従来から反射層として使われている金属薄膜でよい。
【００５４】
なお、図１に示した分析用基板１の例では、成膜プロセスを簡略化するために、第１の反射層２を基板１３における入射側面の全体に成膜した後、その上の必要な領域のみに第２の反射層３を成膜している。ただし、流路溝１４においては第１の反射層２を、案内溝５においては反射層３を少なくとも成膜すれば、それぞれの機能を満足する。したがって、必要に応じてマスクを使用し、案内溝５においては第１の反射層２を成膜せずに、第２の反射層３のみを成膜しても構わない。
【００５５】
第２の反射層３の上にはさらに絶縁層４が設けられる。この絶縁層４にはＳｉＮやＳｉＯ２などの誘電体が使用される。この絶縁層４は第２の反射層３を覆うように成膜される。これによって、第２の反射層３が金属である場合に、流路８内の試料や試薬などの溶液に触れることを防止できる。仮に、この絶縁層４がない場合は、第２の反射層３が流路８を流れる試料や試薬などの溶液に直接触れるため、流路８内に偽電極が形成されること、あるいは流路８内の電場が乱されることなどの不都合が生じ、例えば、流路８内での電気泳動を良好に行えないといった問題を招来する。
【００５６】
上記絶縁層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は、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚みは数μｍ〜数十μｍである。絶縁層４の表面は、最終的に案内溝５と隔離部９を形成する。隔離部９は、接着層６と直接接着される部分であり、流路溝１４を密閉し、また流路溝１４と案内溝５とを隔離する。これにより、流路８（流路溝１４）における試料、試薬などの溶液が案内溝５に漏れることを防ぐ。カバー層７はプラスチックやガラスを用い、厚みは０．１ｍｍである。
【００５７】
次に、上記のようにして形成された分析用基板１における試料の分析原理について説明する。
分析用基板１に対して分析用入射光を入射させる場合、この分析用入射光は、ａ１およびａ２で示される光路を通り、対物レンズ１０にて集光され、案内溝５と同一平面上で焦点を結ぶように制御される。
【００５８】
例えば、入射光の波長は４００ｎｍ、対物レンズ１０の開口数は０．８５である。分析用入射光が流路８に照射されると、この分析用入射光は、流路８における接着層６の近傍位置に焦点を結んだ後、再び発散し、流路８内の試料、試薬、バッファなどの溶液を照射する。これにより、流路８が例えば電気泳動に使用される場合は、流路８を満たした溶液中の試料に化学結合した蛍光剤が蛍光ａ５を発する。この蛍光剤として例えばFIC-I（同仁化学製）を使用すると、蛍光の波長は５４０ｎｍとなる。
【００５９】
反射層２は入射光の波長４００ｎｍを透過し、検出光（蛍光）の波長５４０ｎｍを反射する。したがって、蛍光ａ５（波長５４０ｎｍ）のうち、光路ａ６，ａ７にて示すように、直接対物レンズ１０の方向へ向かうものもあれば、光路ａ８，ａ９にて示すように、第１の反射層２にて反射され、対物レンズ１０の方向へ向かうものもある。このように、上記蛍光ａ５は、例えばａ６〜ａ９示す軌跡をたどって、対物レンズ１０を介して光学ピックアップに導かれる。
【００６０】
また、分析用入射光のうち上記蛍光ａ５を励起しなかった光（波長４００ｎｍのうち、変化が生じなかった光）は、反射層２を透過するため、入射側へは反射せず、ａ３やａ４で示される光路を通って、流路８から出て行く。即ち、流路８からの反射光のほとんどは波長変化を伴った化学発光や蛍光などの光（波長５４０ｎｍ）となる一方、蛍光に関与しなかった分析用入射光（４００ｎｍ）はそのまま透過する。したがって、反射光（５４０ｎｍ）を電気的に検出すれば、化学発光や蛍光などの光学的変化を高感度で検出できる。
【００６１】
図２は、第１の反射層２の構成を具体的に説明する縦断面図である。第１の反射層２は、２種の誘電体膜２１および２２を交互に重ねた多層膜からなる。この多層膜が反射の機能を生じるためには、一方の誘電体膜２１が高屈折率を持ち、他方の誘電体膜２２が低屈折率を持つ必要がある。さらに、それぞれの厚みを、反射すべき光学波長の４分の１に設計すると、反射効率が最も高くなることが良く知られている。即ち、第１の誘電体膜２１の屈折率をｎ１、第２の誘電体膜２２の屈折率をｎ２、反射する波長をλ、２つの誘電体膜２１，２２の厚みをｄ１，ｄ２とすると、ｄ１=λ／（４×ｎ１）、ｄ２=λ／（４×ｎ２）となる。
【００６２】
例えば、第１の誘電体膜２１として高屈折率を持つ二酸化チタン（ＴｉＯ２）を選び、第２の誘電体膜２２として低屈折率を持つ二酸化珪素（ＳｉＯ２）を選ぶ。二酸化チタンの屈折率ｎ１を２．５、二酸化珪素の屈折率ｎ２を１．５とし、反射すべき蛍光の波長を上述のとおり５４０ｎｍとすると、第１誘電体膜２１（二酸化チタン）の厚みｄ１は５３ｎｍ、第２誘電体膜２２（二酸化珪素）の厚みｄ２は９０ｎｍとなる。
【００６３】
図２には、第１の反射層２として、第１の誘電体膜２１（二酸化チタン）の層数を４層、第２の誘電体膜２２（二酸化珪素）の層数を３層とし、交互に積層した例を示す。第１の反射層２は、積層数が多いほど反射の効率は高くなるものの、積層後の膜厚が厚くなる。このため、案内溝５の形状を維持できなくなる。したがって、積層数は数層から１０層程度が適切である。このように第１の反射層２として誘電体多層膜を使用すると、分析用入射光の波長４００ｎｍの光は透過し、蛍光の波長５４０ｎｍの光は反射するため、上述のとおり、化学発光や蛍光などの光学的変化のみを高感度で検出できる。
【００６４】
上記の例では、反射率が最大となる場合を示しているが、反射率は最大でなくても高感度となる反射率であれば良い。したがって、上記の例に限らず、層数や層厚などは適宜設計してもよい。少なくとも絶縁体である誘電体層を使用して反射膜を形成すればよい。
【００６５】
第１の反射層２は、上述したように有機薄膜の吸収層で代用することが可能であるものの、この場合には吸収スペクトルが急峻ではないため、波長に対する選択性が低い。一方、誘電体多層膜を使用すると、反射スペクトルが鋭くなるため、波長選択性が非常に高くなり、分析用入射光（光源光）と検出光（化学発光や蛍光など）を感度良く分離することができる。
【００６６】
なお、図２に示した第１の反射層２における積層構造から、第１の反射層２が設けられる流路溝１４の表面は第１の誘電体２１（二酸化チタン）となり、これは疎水性の薄膜である。そこで、第１の誘電体２１を酸素プラズマ中にて表面処理することにより親水性に変化させれば、試料や試薬などの溶液をスムーズに流路８に満たすことができる。
【００６７】
また、蛍光のみを検出する構成としては、第１の反射層２を使用せずに、ピックアップの中に波長フィルタを入れるものが容易に考えられる。この構成によれば、分析用入射光（４００ｎｍ）と蛍光（５４０ｎｍ）が混じった反射光から、波長フィルタを使って蛍光（５４０ｎｍ）のみを検出できる。しかしながら、この場合には、通常の光ディスク装置のピックアップに余分な光学部品を挿入する必要があり、光の利用効率や、量産性の低下などの問題が生じる。これに対し、本実施の形態の構成によれば、ピックアップは通常の光ディスク装置に使用するものと同等であり、フィルタを入れる必要が無いため、互換性や汎用性のある分析装置を提供できる。
【００６８】
図３は、分析用基板１において、光ビームのトラッキングにより、分析用入射光が流路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。
【００６９】
同図に示すように、分析用入射光はｂ１およびｂ２で示される光路を通って、案内溝５に集光される。このとき、分析用入射は、その波長（４００ｎｍ）の光を反射する第２の反射層３によって反射され、同じくｂ１およびｂ２を通って光学ピックアップへ戻る。これによって、光ビームは案内溝５に追従することができる。したがって、案内溝５が流路８の所望の位置を横切る（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、光ビームによって流路８における所望の位置の試料を分析できる。後述するように、流路８を通過する期間に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。
【００７０】
基板１３における案内溝５形成側（流路溝１４形成側）とは反対側の面には、電極５１（５１ａ〜５１ｄ）が成膜されている。この電極５１は、例えば以下に示すようにスパッタ法を用いて導体を蒸着することにより、後述の液溜・注入口４１（４１ａ〜４１ｄ）内にも同時に導体を蒸着することが可能であるため、電極５１（５１ａ〜５１ｄ）と液溜・注入口４１（４１ａ〜４１ｄ）とが接続される。
【００７１】
図４は、分析用基板１が備える流路８、液溜・注入口４１の構造を断面を用いて示す斜視図である。同図では、図１および図３の断面と同一の断面を含んでおり、説明の便宜上、成膜された各層を省略し、また一例として電気泳動を行う分析用基板を示している。
【００７２】
基板１３には、前述の流路溝１４および案内溝５の他に、液溜・注入口４１があらかじめ成型されている。この液溜・注入口４１には、電極５１が接続されている。電極５１は、白金やアルミニウムの薄膜などの金属を使用し、スパッタ法などの手法により成膜される。図４では、液溜・注入口４１と電極５１との一対のみ示しているものの、後述するように、基板１３には液溜・注入口４１と電極５１との複数対が設けられている。
【００７３】
液溜・注入口４１には試料や試薬などの溶液が注入される。誘電体多層膜からなる第１の反射層２は、流路溝１４および案内溝５を含めて、基板１３の一方の面（分析用入射光の入射側面）の全面に成膜する方が作製が容易である。しかしながら、少なくとも流路８の内部（流路溝１４の内面）に成膜されていれば良い。
【００７４】
第１の反射層２は、誘電体多層膜からなり絶縁体であるため、流路８内に偽電極が形成されること、あるいは電場が減少することがない。即ち、第１の反射層２としては、反射の機能だけでなく、絶縁体の機能も備えた誘電体多層膜が適している。
【００７５】
金属薄膜である第２の反射膜３は、電気泳動などおける電界を乱さないように、流路８および液溜・注入口４１には成膜せず、案内溝５の領域に成膜される。したがって、流路８への分析用入射光の入射側面には案内溝５や第２の反射膜３が無いため、分析用入射光は、遮られることあるいは散乱されることが無く、流路８内の試料や試薬などの溶液に適切に照射される。また、化学発光や蛍光などの光学的変化光は、第１の反射膜２にて反射され、同様に遮られること無く、光学ピックアップへ導くことができる。
【００７６】
上記のような分析用基板（分析ディスク）１を使用する分析装置（分析ディスク装置）としては、例えば上述のように光源から分析用入射光として出射されるレーザの波長が４００ｎｍ、対物レンズ１０の開口数が０．８５のピックアップを備える。この場合、集光された光スポットの径は約５００ｎｍとなるので、案内溝５の幅は１００〜４００ｎｍが適切である。この幅は、上記レーザの波長や対物レンズ１０の開口数が変われば、勿論それに応じて変える必要がある。
【００７７】
案内溝１１のピッチは、通常の光ディスクでは、高密度記録を行うためになるべく短くされており、３００ｎｍ〜１μｍである。しかしながら、電気泳動などの分析を行う分析用基板１において、案内溝１１のピッチは、分析対象の分解能に依存するため、通常の光ディスクのピッチよりも大きくし、例えば数μｍから数十μｍとした方がよい。これは通常の光ディスクの場合の１０倍〜１００倍である。案内溝１１のピッチを大きくするほど、分析対象を走査するピッチに等しい分解能が低下する傾向にある。しかしながら、この場合には、ディスク１回転当たりの光ビームの移動量が大きいため、高速で分析対象を走査することができる。これにより、案内溝１１のピッチは数μｍから数十μｍが適切である。
【００７８】
以上の例では、入射光をカバー層７側から入射する例を示したが、これに限らず、逆に基板１３側から入射する構造としてもよい。この場合は、流路溝８の基板１３側とこれに接するカバー層７側のどちらにも第１の反射層がないか、あるいは流路溝８の基板側１３には第１の反射層が無く、カバー層7側には第１の反射層がある構造となる。そうすれば、同様に入射光は反射されず、化学発光や蛍光のみが入射側へ進むため、高感度で検出できる。要するに、入射光の入射面には限定されず、少なくとも流路溝８の基板１３側とこれに接するカバー層７側の両方の面に入射光を反射する反射層がなければよい。
【００７９】
図５は、上述した分析用基板１の構成を適用し、光ディスク形状に形成された分析ディスク５０を示す平面図である。この分析ディスク５０は電気泳動を使った分析を行うことができる。分析ディスク５０には、後述する分析装置のターンテーブルの中心に分析ディスク５０を固定するための中心穴５３と、回転角度を固定するための切欠き部５４が設けられている。
【００８０】
分析ディスク５０には、電気泳動のための分析チップ５５が４つ搭載されている。１つの分析チップ５５は、十文字に形成された、前記流路８に相当する泳動路５７と泳動路端に設けられた、前記液溜・注入口４１に相当する４つの液溜・注入口４１ａ〜４１ｄと、これらの液溜・注入口４１ａ〜４１ｄに接続された、前記電極５１に相当する電極（電源接続配線）５１ａ〜５１ｄを備えている。この分析チップ５５の構造は、電極５１ａ〜５１ｄを除けば、一般に使われている構造と同等であり、例えば特開２００３−６６００３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。
【００８１】
泳動路５７は、分析ディスク５０の径方向に延びる第１泳動路５７ａとこの第１泳動路５７ａに直交する方向に延びる第２泳動路５７ｂとからなり、これらが十字形をなすように配置されている。液溜・注入口４１ａ〜４１ｄは、泳動路５７の４個の端部に泳動路５７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５７ｂの一端部に液溜４１ａ、他端部に４１ｃが配置され、第１泳動路５７ａの一端部に液溜４１ｂ、他端部に４１ｄが配置されている。
【００８２】
泳動路５７の幅および深さは数μｍ〜数百μｍであり、液溜・注入口４１ａ〜４１ｄの直径は数百μｍ〜数ｍｍである。このように細い泳動路５７は一般にマイクロキャピラリと呼ばれている。泳動路５７は、上述のようにカバー層７によって密閉されている一方、液溜・注入口４１ａ〜４１ｄは、試料や試薬などの溶液が注入されるため、分析ディスク５０の表面に露出している。
【００８３】
また、本実施の形態では、液溜・注入口４１ａ〜４１ｄに接続された電極５１ａ〜５１ｄが分析ディスク５０の最内周部に引き出して形成され、それら電極端部に後述する分析ディスク装置からコネクタを介して電気泳動用の電源が供給される。具体的には、液溜・注入口４１ａに電極５１ａ、液溜・注入口４１ｂに電極５１ｂ、液溜・注入口４１ｃに電極５１ｃ、液溜・注入口４１ｄに電極５１ｄがそれぞれ接続されている。電極５１ａ〜５１ｄは、白金やアルミニウムなどの金属薄膜をスパッタにて成膜したものである。なお、本実施の形態において、分析チップ５５は、電気泳動が行われるものとして説明しているが、これに限らず、インキュベーションやカラムクロマトグラフィーなどが行われるものであってもよい。
【００８４】
上記の分析ディスク５０において、分析プロセス（電気泳動プロセス）では、バッファ溶液を図１に示した液溜・注入口４１ａ〜４１ｄに注入し、その後サンプル溶液（例えばＤＮＡ断片溶液）を液溜・注入口４１ａに注入して、まずは電極５１ｃを＋電圧電源（数十〜数百ボルト）に接続し、電極５１ａをグランドに接続する。この時、電極５１ｂと電極５１ｄは開放しておく。これにより、液溜・注入口４１ｃに＋電圧（数十〜数百ボルト）が印加され、液溜・注入口４１ａ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）は泳動路５７（マイクロキャピラリ）の中を液溜・注入口４１ａ（−電極）から液溜・注入口４１ｃ（＋電極）に向かって泳動する。
【００８５】
次に、サンプル溶液に含まれるサンプルが泳動路５７における十文字の交点に到達すれば、液溜・注入口４１ａ，４１ｃを電気的に開放する一方、電極５１ｄを＋電圧電源（数十〜数キロボルト）に接続し、電極５１ｂをグランドに接続する。したがって、電気泳動用の電極は、電極５１ａ，５１ｃから電極５１ｂ，５１ｄに切り替えられる。これにより、液溜・注入口４１ｄに＋電圧（数十〜数キロボルト）が印加され、液溜・注入口４１ｂにゼロボルトが印加され、注入されたサンプルは泳動路５７の中を液溜・注入口４１ｂから液溜・注入口４１ｄに向かって泳動する。このようなマイクロキャピラリにおける電気泳動分析の原理は良く知られているため、詳細な説明は省略する。
【００８６】
ここで、電極５１ａ〜５１ｄは、図３に示したように、分析ディスク５０において分析用入射光の入射面とは反対の面に形成されている。したがって、分析用入射光が電極５１ａ〜５１ｄによって遮られることが無く、分析感度を高く保つことができる。また電極５１ａ〜５１ｄの配線の自由度が増すため、製造が容易となる。また、電極５１ａ〜５１ｄの配線に必要な面積も十分に広くできるため、配線抵抗を低く押さえ、効率的な電流の供給が可能である。
【００８７】
本分析ディスク５０には、他に案内溝５と番地情報を記録した番地情報記録部５２が設けられ、泳動路５７の所望の位置を光ビームでアクセスし、かつトラッキングしながら検出（分析）できるようになっている。
【００８８】
具体的には、分析ディスク５０には、例えば４個の分析チップ５５がそれぞれ９０度の角度をおいて設けられ、隣り合う分析チップ５５同士における隣り合う泳動路５７同士の間には、ディスク径方向に並ぶ多数の案内溝５が形成され、これら案内溝５における中途位置には番地情報記録部５２が設けられている。したがって、光ビームは、１つのトラック（案内溝５）を走査している場合、案内溝５のトラッキング領域→番地情報記録部５２→案内溝５のトラッキング領域→泳動路５７の順にこれらを繰り返し走査することになる。
【００８９】
図６は、分析装置における、分析ディスク５０を載置して回転させるターンテーブル８１の回転機構（移動手段）７２とディスク押さえ７１とを示す斜視図である。なお、同図において、ディスク押さえ７１はそれに形成された接点（中継接続配線）７７ａ〜７７ｄを明示するため、上下を逆転させて記載している。
【００９０】
回転機構７２は、ターンテーブル８１、回転軸７３、スピンドルモータ７４、ディスク中心出し部７８および回転角度固定具７９から成る。分析ディスク５０はターンテーブル８１に載置される。この場合、分析ディスク５０は、中心穴５３がターンテーブル８１のディスク中心出し部７８に嵌合され、ターンテーブル８１に対する回転が回転角度固定具７９によって阻止される。即ち、分析ディスク５０の中心穴５３にディスク中心出し部７８が入り、切欠き部５４に回転角度固定具７９が入ると、分析ディスク５０は回転中心とターンテーブル８１に対する回転方向の角度が固定される。これにより、後述するように、分析ディスク５０の電極５１ｄ〜５１ｄとディスク押さえ７１の接点７７ａ〜７７ｄとがずれることなく接続される。ターンテーブル８１の凸状に形成されたディスク中心出し部７８の周囲には、ディスク押さえ７１の接点７７ａ〜７７ｄと接続される接点８０ａ〜８０ｄが設けられている。
【００９１】
分析ディスク５０がターンテーブル８１に載置されると、その分析ディスク５０の上に固定用のディスク押さえ（スピンドルキャップ）７１が配される。このディスク押さえ７１は、一般に良く知られているように、分析ディスク５０に対して上部から圧力を加えることによって、もしくは磁気力によって、分析ディスク５０をターンテーブル８１上に強固に固定するものである。
【００９２】
ディスク押さえ７１には接点７７ａ〜７７ｄが設けられている。これら各接点７７ａ〜７７ｄは、分析ディスク５０の各電極５１ａ〜５１ｄおよびターンテーブル８１の接点８０ａ〜８０ｄに対応しており、ディスク押さえ７１の下面から中心穴７５の内面に向かって延びている。接点７７ａ〜７７ｄにおけるディスク押さえ７１の下面部分は、分析ディスク５０の電極５１ａ〜５１ｄと接触する第１接触部７７ａ１〜７７ｄ１であり、中心穴７５の内面に延びた部分は、ターンテーブル８１のディスク中心出し部７８における接点８０ａ〜８０ｄと接触する第２接触部７７ａ２〜７７ｄ２である。
【００９３】
分析ディスク５０上にディスク押さえ７１が配された場合、分析ディスク５０の電極５１ａ〜５１ｄは、ディスク押さえ７１の接点７７ａ〜７７ｄにおける第１接触部７７ａ１〜７７ｄ１に接続され、ターンテーブル８１の接点８０ａ〜８０ｄはディスク押さえ７１の接点７７ａ〜７７ｄにおける第２接触部７７ａ２〜７７ｄ２に接続される。これにより、分析ディスク５０の各分析チップ５５へは、ターンテーブル８１および回転軸７３を介して電気泳動のための電源を供給することができる。したがって、分析ディスク５０を回転させながら分析チップ５５において電気泳動を行うことが可能となる。即ち、電気泳動を行いながら、分析ディスク５０を高速にて回転させ、光ビームによって素早く試料の検出（分析）を行うことができる。
【００９４】
図７は、本実施の形態の分析装置６０における主要部の構成を示すブロック図である。同図に示すように、分析装置６０は、対物レンズ１０、この対物レンズ１０を駆動するアクチュエータ６１、および光学系部６２ａからなる光ピックアップ６２を備えている。光学系部６２ａは、対物レンズ１０およびアクチュエータ６１以外の、例えば半導体他レーザやその他、光ピックアップ６２を構成するための周知の手段からなる。分析装置６０は、さらに、光量検出回路６５、番地再生回路６４、コントローラ（トラッキング手段）６９、サーボ回路（トラッキング手段）６３およびメモリ６６を備えている。なお、同図において、対物レンズ１０とアクチュエータ６１とは、それらの存在を明確にする便宜上、光ピックアップ６２とは別に記載している。
【００９５】
光量検出回路６５は、上記光ピックアップ６２によって検出された光学情報に基づき、試料や試薬によって生ずる光学的変化（化学発光や蛍光など）を検出する検出手段として機能するものである。番地再生回路６４は、分析ディスク５０に設けられている番地情報記録部５２を光ビームｉが走査することによって得られる信号から読み取る。これにより、その光ビームｉが、どの分析チップ５５（電気泳動チップ）を横切って走査したかを読み取るとともに、その光ビームｉが泳動路５７のどの位置を走査したのかを示すトラックの番地情報を得る。
【００９６】
上記の分析装置６０において、光ピックアップ６２から出射された光ビームｉは対物レンズ１０によって集光され、分析ディスク５０の案内溝５または番地情報記録部５２に集光される。案内溝５または番地情報記録部５２からの反射光は再び光ピックアップ６２に戻り、光ピックアップ６２はフォーカス誤差信号・トラック誤差信号ｊ、光量検出信号ｃを出力する。
【００９７】
フォーカス誤差信号・トラック誤差信号ｊはサーボ回路６３を介してアクチュエータ６１にフィードバックされ、フォーカスサーボおよびトラックサーボ処理が行われる。光量検出信号ｃは番地再生回路６４と光量検出回路６５に入力される。番地再生回路６４では番地情報ｇを検出し、この番地情報ｇをコントローラ６７と光量検出回路６５に送る。コントローラ６７では、番地情報ｇを確認しながら制御信号ｆをサーボ回路６３に出力し、光ビームｉを所望の位置にアクセスさせる処理を行うとともに、後述するようにサーボ回路６３をオンにする処理、あるいはホールド（保持）する処理を行う。
【００９８】
光量検出回路６５からは、番地情報ｇのトラック位置における泳動路５７からの光量検出データｈが出力される。即ち、光量検出回路６５は、どの分析チップ５５の流路８であるかを示す流路識別情報（流路記号など）、トラック識別情報（流路上の位置を示すトラック番号）などの番地情報とともに、光量検出データｈを出力する。なお、試料や試薬の光学特性の変化に応じて、光量検出信号ｃのレベルが変化する。このため、光量検出回路６５は、例えば、８ビットのＡ／Ｄ変換回路（サンプリング手段）を備え、検出光量をデジタル処理することが好ましい。そして、光量検出回路６５から出力された光量検出データｈは、メモリ６６に格納され、必要に応じて出力される。
【００９９】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、光ビームｉが案内溝５、番地情報記録部５２および泳動路５７上を走査した場合の制御信号ｆ、光量検出信号ｃおよび光量検出データｈを説明する概略の波形図である。
【０１００】
分析ディスク５０が矢印Ｙ方向（図５参照）に回転している状態において、図７における光ビームｉが何れかの案内溝５を走査すると、光ビームｉは、最初、案内溝５のトラッキング領域を通過する。そして、順次、番地情報領域、トラッキング領域、泳動路領域、トラッキング領域へと移動していく。
【０１０１】
最初のトラッキング領域では、図８（ａ）に示すように、制御信号ｆをハイレベルとし、サーボをオンにする。このときには、案内溝５を読み出すのみであるため、光量検出信号ｃは、図８（ｂ）に示すように、一定レベルとなる。即ち、光量検出信号ｃは、第２の反射膜３からの反射強度レベルとなる。このレベルは反射率によって予知できる。
【０１０２】
続いて、光ビームｉが番地情報領域に移動した場合、制御信号ｆ（図８（ａ））はハイレベルのままとし、サーボをオンにしておく。この場合、番地情報記録部（凹凸のピットの断続）５２によって光ビームｉが回折するため、光量検出信号ｃ（図８（ｂ））には番地情報が現れる。回折によって若干レベルが下がるものの、この低下量も予知できる。
【０１０３】
次に、光ビームｉが再びトラッキング領域に移動した場合、制御信号ｆ（図８（ａ））は同様にハイレベルに維持し、サーボをオンにしておく。この場合、光量検出信号ｃ（図８（ｂ））は一定レベル、即ち第２の反射膜３からの反射強度レベルとなる。
【０１０４】
次いで、光ビームｉが流路領域（泳動路５７、流路８）に移動すると、制御信号ｆ（図８（ａ））をローレベルとし、サーボをホールド（保持）する。この場合、流路８に光ビームｉが集光されるため、光量検出信号ｃ（図８（ｂ））は、試料や試薬における光学的変化（化学発光や蛍光など）によって電圧レベルが変化する。このとき、上述した光量検出回路６５が有するＡ／Ｄ変換回路（サンプリング手段）によって実線で示す光量検出データｈ（図８（ｃ））がサンプリングされる。なお、試料や試薬（ＤＮＡ）が流路８上の光ビームｉの走査位置にない場合は、破線で示すように検出データｈは得られない。
【０１０５】
続いて、光ビームｉが再びトラッキング領域に移動した場合、制御信号ｆ（図８（ａ））をハイレベルとし、サーボをオンにする。この場合、光量検出信号ｃ（図８（ｂ））は元の上記一定レベルとなる。
【０１０６】
なお、光ビームｉが泳動路５７を横切る時間が十分に短い場合には、サーボ帯域よりも高い周波数で横切ることになり、サーボ制御を乱すこと無く、安定してトラッキングサーボを行うことができる。この場合は、上記のようにサーボのオンまたはホールドの切り替えは必要ない。しかしながら、光量検出データｈのサンプリングのみは必要となる。
【０１０７】
このように、分析装置６０では、案内溝５が泳動路５７（流路８）によって途切れた場合に、追従を保持するトラッキング制御が行われるため、泳動路５７（流路８）の通過前のトラッキング状態を泳動路５７（流路８）通過後に維持できる。このため、泳動路５７（流路８）によってトラッキングサーボが乱されることが無く、光ビームを泳動路５７（流路８）の所望の位置に安定してアクセスすることができる。
【０１０８】
本発明は上述した実施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。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の分析用基板や分析装置は、高精度の診断を容易に安価で行うために、光ディスクの技術と生体分析チップの技術を融合させたものである。したがって、患者の住居の近所にある治療拠点、あるいは患者の居住する家庭内において、身近なデジタル医療分析機器を普及させることに大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施の形態における分析用基板の要部、およびこの分析用基板に分析用入射光が入射した状態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した第１の反射層の構成を具体的に説明する縦断面図である。
【図３】図１に示した分析用基板において、分析用入射光が流路を通過した後、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４】図１に示した分析用基板が備える流路、液溜・注入口の構造を断面を用いて示す斜視図である。
【図５】図１に示した分析用基板の構成を適用した分析ディスクを示す平面図である。
【図６】図５に示した分析ディスクを使用する分析装置における、ターンテーブルの回転機構とディスク押さえとを示す斜視図である。
【図７】図５に示した分析ディスクを使用する分析装置における主要部の構成を示すブロック図である。
【図８】図８（ａ）は図７に示した分析装置における制御信号ｆの概略の波形図、図８（ｂ）は同光量検出信号ｃの概略の波形図、図８（ｃ）は同光量検出データｈの概略の波形図である。
【図９】従来の分析用基板を示す概略の縦断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 分析用基板
２ 第１の反射層（反射層、溝内形成層）
３ 第２の反射層
４ 絶縁層
５ 案内溝
６ 接着層
７ カバー層
８ 流路
９ 隔離部
１０ 対物レンズ
１１ 案内溝
１２ 隔離部
１３ 基板
１４ 流路溝
５０ 分析ディスク（分析用基板）
５１ 電極（電源接続配線）
５２ 番地情報記録部
５５ 分析チップ
５７ 泳動路
６０ 分析装置
６３ サーボ回路（トラッキング手段）
６７ コントローラ（トラッキング手段）
７１ ディスク押さえ
７２ 回転機構（移動手段）
77a〜77d 接点（中継接続配線）
a1,a2 分析用入射光
a3,a4 透過した入射光
ａ５ 蛍光
a6〜a9 対物レンズへ向かう蛍光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の化学的および物理的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、生体試料の分析技術が著しく発展している。例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などを分析する装置が次々と開発されている。しかしながら、アッセイ（分析）を迅速に、効率良く、正確にそして低コストで実施する装置の必要性がさらに増している。
【０００３】
例えば、特開２００３−２４８００６には、光ディスク基板上に試料展開部と、トラック溝を設け、光ディスク装置の技術によって、光ビームを試料に照射しながら、分析する分析装置が開示されている。図９は、この分析装置に装填される光ディスクの断面を示す図である。
【０００４】
図９に示すように、光ディスク９０のディスク基板９７には、コンパクトディスクやデジタルビデオディスクのようにトラック溝９９が成型され、反射膜９８が成膜されている。この光ディスク９０は、上記コンパクトディスクやデジタルビデオディスクの構成に加えて、さらにディスクカバー９２によって試料展開用空間部（試料展開部）９１が形成されている。試料展開用空間部９１には、試料９６と反応させるための試薬９３が塗布されている。試料９６は光ディスク９０の回転に伴い、遠心力で矢印１０３の方向へ輸送される。試料９６は血液、尿等の生体試料などの液状試料であり、試薬９３は、試料９６中の検査対象成分と反応して（酵素反応や免疫反応などを含む）、反応状態（化学発光、蛍光などを含む）に応じた反射光量などの光学的変化を生じる。分析装置では、この光学的変化を対物レンズ１０２で集光して検出する。このとき、レーザビーム１００は対物レンズ１０２によってトラック溝９９に集光され、試料展開用空間部９１の所望の位置（例えば試薬９６の位置）にアクセスし、試料９６と試薬９３とが反応する位置において適切な検出を行う。
【特許文献１】特開２００３−２４８００６（平成１５年９月５日公開）
【特許文献２】特開２００３−６６００３（平成１５年３月５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、試料の光学的変化を高感度で検出できないという問題点を有している。即ち、試料９６および試薬９３における光学的変化（化学発光や蛍光）は、反射膜９８によって遮られ、対物レンズ１０２を介して検出できない。また、例えばレーザビーム１００が反射膜９８をわずかに透過して試料９６および試薬９３に照射され、その部分において吸収や反射などの光学的変化が生じ、その光学的変化における光が再び反射膜９８を介してピックアップ内の対物レンズ１０２にて検出されたとしても、その光は反射膜９８にて反射されたレーザビーム１００自体の反射光の強度に比べてかなり小さいものである。このため、この場合にも同様に光学的変化を検出することができない。
【０００６】
一方、試料９６および試薬９３における光学的変化（化学発光や蛍光）は、上記の場合とは逆に、ディスクカバー９２側から検出することも可能である。しかしながら、レーザビーム１００は、反射膜９８を透過する際に強度が著しく減衰するため、試料９６および試薬９３に到達する光量が非常に小さくなる。このため、反射膜９８を有する従来の光ディスク９０において、入射光により分析を行うことは上記何れの場合にも困難である。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、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の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の分析用基板は、基板と、前記基板の表面に形成された流路溝と、前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に形成された案内溝（例えば入射光のトラッキング制御のためのもの）と、前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、案内溝が基板における流路溝の形成側の面における流路溝が存在しない位置に形成されているので、分析用基板への分析用入射光は、案内溝によって遮られること無く、試料や試薬などの溶液が注入された流路に直接到達することができる。また、流路の試料への入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に案内溝によって遮られること無く入射光の入射側へ向かうことができる。したがって、流路に注入された試料の分析のために、入射光を分析用基板に入射させた場合、これによって得られる検出光の光量は多くなる。この結果、化学発光や蛍光などの光学的変化を高感度にて検出することができる。
【００１０】
また、本発明の分析用基板は、基板と、前記基板の表面に形成された流路溝と、前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に、に形成された案内溝（例えば入射光のトラッキング制御のためのもの）と、前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層と、前記流路が存在する領域には無く、案内溝が存在する領域にある入射光の反射層とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、案内溝が基板における流路溝の形成側の面における流路溝が存在しない位置に形成されているので、分析用基板への入射光は、案内溝によって遮られること無く、試料や試薬などの溶液が注入された流路に直接到達することができる。ここで案内溝によって遮られるという意味は、入射光が案内溝において回折することにより散乱し、試料や試薬に到達しにくくなるということである。
【００１２】
また、流路の試料への入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に案内溝によって遮られること無く入射光の入射側へ向かうことができる。ここでの案内溝によって遮られるという意味は、化学発光や蛍光などが案内溝において回折することにより散乱し、入射光の入射側へ向かいにくくなるということである。
【００１３】
また、入射光のうち上記光学的変化を引き起こさなかった光（波長変化が生じなかった光）は、流路溝に入射光の反射層が無いため、反射されない。
【００１４】
したがって、流路に注入された試料の分析のために、入射光を分析用基板に入射させた場合、これによって得られる検出光の光量は多くなり、そのほとんどは波長変化を伴った化学発光や蛍光などの光となる。この結果、化学発光や蛍光などの光学的変化をさらに高感度にて検出することができる。
【００１５】
また、本発明の分析用基板は、基板と、前記基板の表面に形成された流路溝と、前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に、前記流路溝と交差する方向に形成された案内溝（例えば入射光のトラッキング制御のためのもの）と、前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層と、前記流路溝内に形成され、入射した所定波長の入射光を反射せず、前記流路溝に供給されている試料に前記入射光が照射されることにより生じる所定波長の検出光を入射方向に反射する反射層とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、案内溝が基板における流路溝の形成側の面における流路溝が存在しない位置に形成されているので、分析用基板への入射光は、案内溝によって遮られること無く、試料や試薬などの溶液が注入された流路に直接到達することができる。ここで案内溝によって遮られるという意味は、入射光が案内溝において回折することにより散乱し、試料や試薬に到達しにくくなるということである。また、回折や散乱が少ない場合でも、案内溝に伴って形成される反射層が存在しないということであり、この反射層によって反射され、試料や試薬に到達しにくくなるということである。
【００１７】
また、流路の試料への入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に案内溝によって遮られること無く入射光の入射側へ向かうことができる。ここでの案内溝によって遮られるという意味は、化学発光や蛍光などが案内溝において回折することにより散乱し、入射光の入射側へ向かいにくくなるということである。また、回折や散乱が少ない場合でも、案内溝に伴って形成される反射層が存在しないということであり、この反射層によって反射され、試料や試薬に到達しにくくなるということである。
【００１８】
また、入射光によって波長変化を伴って生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、反射層により入射光の入射側へと反射される。一方、入射光のうち上記光学的変化を引き起こさなかった光（波長変化が生じなかった光）は、反射層によって反射されない。
【００１９】
したがって、流路に注入された試料の分析のために、入射光を分析用基板に入射させた場合、これによって得られる検出光の光量はさらに確実に多くなり、そのほとんどは波長変化を伴った化学発光や蛍光などの光となる。この結果、化学発光や蛍光などの光学的変化をさらに高感度にて検出することができる。
【００２０】
上記の分析用基板において、前記基板の前記流路溝の形成側の面における前記案内溝と前記流路溝との間には、隔離部が形成されている構成としてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、流路から試料や試薬が案内溝へ漏れるという事態を隔離部によって防止することができる。なお、前記隔離部は、例えば、流路溝と案内溝とを離間させるために基板に形成された領域である。
【００２２】
上記の分析用基板において、前記反射層は複数の誘電体膜を積層した誘電体積層膜からなる構成としてもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、流路溝内（流路内）に形成された反射層は、金属ではなく、複数の誘電体膜を積層した誘電体積層膜、即ち絶縁体からなる。したがって、分析用基板において、例えば電気泳動による分析を行う際には、流路内に生じる電場が乱されたり、あるいは著しく低下することなく、流路の電極間において均一な電場を印加でき、精度の高い電気泳動による分析が可能である。なお、仮に反射層が金属である場合には、流路に沿って全体的に導体が存在するため、流路内の電場がゼロになること、あるいは流路内に偽電極が形成されることなどの不都合が生じ、良好な電気泳動が困難となる。したがって、反射膜を金属ではなく、誘電体積層膜にて形成することにより、分析用基板では、流路内の電場が均一となり、良好な電気泳動、即ち良好な分析が可能となる。
【００２４】
上記の分析用基板は、前記流路溝の領域には形成されず、前記案内溝の領域に形成されている、入射光を反射する第２の反射層を備えている構成としてもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、案内溝では第２の反射層により入射光が反射される。第２の反射層は、例えば金属膜を使用することにより容易に形成可能である。このように、案内溝の領域に第２の反射層が形成されている構成により、流路内では入射光により高感度の分析を行い、案内溝では分析用入射光のトラッキングを行うことが可能となる。特に、前述のように、流路溝内に反射層（例えば誘電体積層膜からなる反射層）を備えた構成では、案内溝では入射光を反射してトラッキングを行い、流路内では分析用入射光を反射せず、化学発光や蛍光などを反射して高感度の分析が可能となる。
【００２６】
上記の分析用基板は、少なくとも第２の反射層を覆う絶縁層を備えている構成としてもよい。
【００２７】
上記の構成によれば、第２の反射層が金属である場合に、その金属が流路内の試料や試薬などの溶液に触れて、電気泳動などの分析が乱される事態を防止することができる。前記絶縁層は例えば誘電体薄膜にて実現可能である。なお、仮に前記絶縁層がない場合には、金属（第２の反射層）が直接試料や試薬などの溶液に触れるため、流路内に余分な電極が形成されること、あるいは流路内の電場が乱されることなどの不都合が生じ、正常な電気泳動が困難となる。
【００２８】
上記の分析用基板において、前記基板における前記流路溝の形成側の面とは反対側の面には、前記流路溝に電源を接続するための電源接続配線が形成されている構成としてもよい。
【００２９】
上記の構成によれば、流路溝に電源を接続するための電源接続配線が基板における流路溝の形成側の面とは反対側の面に形成されているので、流路への入射光が電源接続配線によって遮られることがない。また、基板上において電源接続配線を形成する場合の位置上の自由度が高く、かつ配線に必要な面積も十分に確保できるので、配線抵抗を低く抑えて、効率的な電流の供給が可能となる。
【００３０】
本発明の分析装置は、上記何れかの分析用基板を使用し、入射光を前記分析用基板に入射させるとともに、前記分析用基板からの光を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップに対して前記分析用基板を前記案内溝方向に移動させる移動手段と、前記反射光を検出した前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内溝に前記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ていることを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、移動手段に装填された分析用基板は、移動手段の動作により光ピックアップに対して案内溝方向に移動する。即ち、分析用基板は、例えばディスク形状である場合、移動手段に駆動されて回転する。この状態において、光ピックアップから分析用基板に入射光が入射され、また、分析用基板からの光が光ピックアップにて検出される。トラッキング手段は、光を検出した光ピックアップからの検出信号に基づき、案内溝に光が追従するように光ピックアップを制御する。これにより、分析装置において、分析用基板を使用した分析が可能となる。
【００３２】
分析用基板を使用した分析においては、案内溝が基板における流路溝の形成側の面における流路溝が存在しない位置に形成されているので、分析用基板への入射光は、案内溝によって遮られること無く、試料や試薬などの溶液が注入された流路に直接到達することができる。また、流路の試料への入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に案内溝によって遮られること無く入射光の入射側へ向かうことができる。したがって、流路に注入された試料の分析のために、入射光を分析用基板に入射させた場合、これによって得られる検出光の光量は多くなる。この結果、化学発光や蛍光などの光学的変化を高感度にて検出することができる。
【００３３】
上記の分析装置において、前記トラッキング手段は、前記案内溝が存在する領域では前記案内溝に前記入射光が追従する一方、前記案内溝が途切れた前記流路溝では前記追従動作を保持するように前記光ピックアップを制御する構成としてもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、分析用基板の案内溝が途切れた流路溝では入射光のトラッキング動作を保持するので、入射光が流路を通過する前のトラッキング状態を入射光が流路を通過した後にも維持することができる。これにより、流路等の存在によって、入射光についてのトラッキングサーボが乱されることが無く、入射光を流路の所望の位置に安定してアクセスすることができる。
【００３５】
また、本発明の分析装置は、前記基板における前記流路溝の形成側の面とは反対側の面には、前記流路溝に電源を接続するための電源接続配線が形成されている分析用基板を使用し、入射光を前記分析用基板に入射させるとともに、前記分析用基板からの光を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップに対して前記分析用基板を前記案内溝方向に移動させる移動手段と、分析用基板の前記電源接続配線と接続可能な中継接続配線を有し、前記移動手段に装填された分析用基板に対し、前記電源接続配線に前記中継接続配線が接続されるように、分析用基板に当接可能な接続手段とを備えていることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、移動手段に装填された分析用基板は、移動手段の動作により光ピックアップに対して案内溝方向に移動する。即ち、分析用基板は、例えばディスク形状である場合、移動手段に駆動されて回転する。この状態において、光ピックアップから分析用基板に入射光が入射され、また分析用基板からの光が光ピックアップにて検出される。さらに、分析用基板の電源接続配線に接続手段の中継接続配線を、例えば両者を接触させることにより、接続させることができる。したがって、接続手段の中継接続配線を分析装置の電源に接続しておけば、分析用基板に対して分析用の電源を適切に供給することができる。
【００３７】
また、分析用基板においては、流路への入射光が電源接続配線によって遮られることがない。また、基板上において電源接続配線を形成する場合の位置上の自由度が高く、かつ配線に必要な面積も十分に確保できるので、配線抵抗を低く抑えて、効率的な電流の供給が可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の分析用基板は、基板と、流路溝と、前記基板の前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に形成された案内溝と、前記流路溝を覆うカバー層とを備えている構成である。
【００３９】
本発明の構成によれば、入射光が案内溝や反射層などによって遮られること無く直接流路に到達できる。流路と案内溝は、基板の同じ側の面に位置を変えて配置されるため、入射光の入射方向において重なることがない。即ち、入射光は、案内溝や反射層によって遮られること無く、直接流路に入射される。ここで遮られるという意味は、分析用入射光が案内溝において回折することにより散乱し、試料や試薬に到達しにくくなるということである。
【００４０】
上記の流路において入射光の入射によって生じた光学的変化である化学発光や蛍光などは、同様に遮られること無く入射光の入射側へ向かう。ここでの遮られるという意味は、化学発光や蛍光などが案内溝において回折することにより散乱し、入射光の入射側へ向かいにくくなるということである。また、回折や散乱が少ない場合でも、案内溝に伴って形成される反射層が存在しないということであり、この反射層によって反射され、試料や試薬に到達しにくくなるということである。したがって、この光を電気的に検出すれば、化学発光や蛍光などの光学的変化を高感度にて検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の実施の形態を図１から図８に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における分析用基板１の要部、およびこの分析用基板１に分析用入射光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直角な面であり、また案内溝５に沿った方向に分析用基板１を切断した面である。
【００４２】
分析用基板１は、例えばディスク形状のプラスチックあるいはガラスの基板１３と、この基板１３の上に順次形成された第１の反射層（反射層、溝内形成層）２、第２の反射層３および絶縁層４と、カバー層７と、基板１３とカバー層７とを接着する接着層６とを備えている。
【００４３】
カバー層７の形状は、基板１３と同じディスク形状とするが、少なくとも下記に示す流路８を密閉するような形状であればよい。分析用基板１におけるカバー層７側の面は、分析用の光の入射面となっている。
【００４４】
基板１３は厚さ０．６ｍｍであり、第１の反射層２等が形成されている側の面に、溝形状に成型された流路溝１４を有し、流路溝１４の両側に、隔離部１２および案内溝１１を有する。上記の流路溝１４により、試料や試薬、バッファなどが流れる流路８が形成される。流路溝１４の幅と深さは、数μｍ〜数百μｍである。
【００４５】
また、基板１３には、流路溝１４の形成側の面に、光ビームを案内するための上記の案内溝１１が形成されている。案内溝１１は基板１３の表面において各層の積層後に案内溝５を形成するためのものである。この案内溝１１は、流路溝１４と重ならない位置に成型されている。即ち、流路溝１４の形成位置においては、案内溝１１が形成されておらず、上記第２の反射層３および絶縁層４も形成されていない。
【００４６】
上記構造によれば、入射光がａ１およびａ２の光路を通り、対物レンズ１０を経て分析用基板１に入射した場合、その入射光は案内溝１１やトラッキング用の第２の反射層３によって遮られること無く流路８へ入射することができる。ここで遮られるという意味は、分析用入射光が案内溝１１において回折することにより散乱したり、反射層３によって反射するため、試料や試薬に到達しにくくなることである。また、回折や散乱が少ない場合でも、案内溝に伴って形成される反射層が存在しないということであり、この反射層によって反射され、試料や試薬に到達しにくくなるということである。したがって、流路８の試料や試薬を十分な光量にて照射でき、高感度の分析が可能となる。
【００４７】
上記案内溝１１の深さは数十ｎｍ、幅は１００ｎｍ〜数百ｎｍ、ピッチは数μｍ〜数十μｍである。基板１３がディスク形状であれば、光ディスクの装置技術を活用して、高速で安価な分析用基板や分析装置を実現できる。
【００４８】
次に、分析用基板１の形成方法について説明する。
基板１３には、まず第１の反射層２をスパッタなどの方法によって成膜する。この反射層２は、流路溝１４だけでなく、案内溝１１や隔離部１２に成膜しても構わない。隔離部１２は、基板１３における流路溝１４の形成側の面において、流路溝１４の側縁部に沿って形成された凸部であり、流路溝１４と案内溝１１とを隔離するために設けられる。これによって、流路８（流路溝１４）に満たされた試料や試薬の溶液が、案内溝５に漏れることを防止できる。
【００４９】
第１の反射層２は分析のための入射光（分析用入射光）の波長の光を吸収する有機薄膜（この場合は反射層ではなく吸収層）でも代用可能である。しかしながら、その層としては、分析用入射光の波長の光を透過し、かつ化学発光や蛍光などの波長の光を反射する反射層、例えば誘電体の多層膜の方が好ましい。これら反射層および吸収層は、いずれにしても光源からの分析用入射光の波長の光を反射せず、試料や試薬の光学的変化である化学発光や蛍光などの波長の光だけを入射側へ導くような膜である。
【００５０】
即ち、第１の反射層２に代えて有機薄膜（吸収層）が設けられている場合は、それによって分析用入射光の波長の光が吸収されるため、分析用入射光が反射せず、化学発光や蛍光への混入を低減できる。化学発光や蛍光などの波長の光は、点光源からの放射光であるため、一部が入射側へ進み、ピックアップにて検出できる。これにより、分析用入射光の影響を低減して、化学発光や蛍光などの検出すべき光を感度良く検出できる。したがって、反射層２は、これに代えて吸収層であってもよい。
【００５１】
これに対し、第１の反射層２を誘電体多層膜とすると、その層は化学発光や蛍光などの波長の光だけを反射させることができる。後でも詳述するように、誘電体多層膜では、分析用入射光の波長の光を反射させずに透過させる。上記のように化学発光や蛍光などの波長の光は、点光源からの放射光であるため、一部がそのまま入射側へ進むものの、他の一部は誘電体多層膜にて反射された後に入射側へ進むため、より多くの光をピックアップにて検出できる。これにより、吸収層ではなく反射層の方が、分析用入射光の影響を低減して、化学発光や蛍光などの検出すべき光をさらに高感度で検出できる。
【００５２】
なお、上述のような反射層や吸収層ではなく、入射光を透過して入射側へ反射しない構造であってもよく、この場合は反射層や吸収層が無い構造か、もしくは入射光の波長も化学発光や蛍光の波長も透過する透過層となる。この場合でも入射光は入射側へ反射されず、また化学発光や蛍光も反射されないが、化学発光や蛍光は全角度に放射されるため、入射側へも進むため、入射光を含まず化学発光や蛍光のみが検出される。つまり、少なくとも入射光を反射しない構造である必要があり、加えて化学発光や蛍光のみを反射する構造であればさらによいことになる。
【００５３】
次に、第２の反射層３を案内溝１１の領域に成膜する。この第２の反射層３は、少なくとも入射光の波長（例えば４００ｎｍ）の光を反射する膜であり、例えばアルミニウムや銀などの金属薄膜が用いられ、厚みは１０〜５０ｎｍである。トラッキングサーボにより案内溝５に光ビームを追従させるには、案内溝５において入射光を反射する必要があり、第２の反射層３はこのためのものである。したがって、第２の反射層３は従来から反射層として使われている金属薄膜でよい。
【００５４】
なお、図１に示した分析用基板１の例では、成膜プロセスを簡略化するために、第１の反射層２を基板１３における入射側面の全体に成膜した後、その上の必要な領域のみに第２の反射層３を成膜している。ただし、流路溝１４においては第１の反射層２を、案内溝５においては反射層３を少なくとも成膜すれば、それぞれの機能を満足する。したがって、必要に応じてマスクを使用し、案内溝５においては第１の反射層２を成膜せずに、第２の反射層３のみを成膜しても構わない。
【００５５】
第２の反射層３の上にはさらに絶縁層４が設けられる。この絶縁層４にはＳｉＮやＳｉＯ２などの誘電体が使用される。この絶縁層４は第２の反射層３を覆うように成膜される。これによって、第２の反射層３が金属である場合に、流路８内の試料や試薬などの溶液に触れることを防止できる。仮に、この絶縁層４がない場合は、第２の反射層３が流路８を流れる試料や試薬などの溶液に直接触れるため、流路８内に偽電極が形成されること、あるいは流路８内の電場が乱されることなどの不都合が生じ、例えば、流路８内での電気泳動を良好に行えないといった問題を招来する。
【００５６】
上記絶縁層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は、例えばＵＶ硬化樹脂を使用し、厚みは数μｍ〜数十μｍである。絶縁層４の表面は、最終的に案内溝５と隔離部９を形成する。隔離部９は、接着層６と直接接着される部分であり、流路溝１４を密閉し、また流路溝１４と案内溝５とを隔離する。これにより、流路８（流路溝１４）における試料、試薬などの溶液が案内溝５に漏れることを防ぐ。カバー層７はプラスチックやガラスを用い、厚みは０．１ｍｍである。
【００５７】
次に、上記のようにして形成された分析用基板１における試料の分析原理について説明する。
分析用基板１に対して分析用入射光を入射させる場合、この分析用入射光は、ａ１およびａ２で示される光路を通り、対物レンズ１０にて集光され、案内溝５と同一平面上で焦点を結ぶように制御される。
【００５８】
例えば、入射光の波長は４００ｎｍ、対物レンズ１０の開口数は０．８５である。分析用入射光が流路８に照射されると、この分析用入射光は、流路８における接着層６の近傍位置に焦点を結んだ後、再び発散し、流路８内の試料、試薬、バッファなどの溶液を照射する。これにより、流路８が例えば電気泳動に使用される場合は、流路８を満たした溶液中の試料に化学結合した蛍光剤が蛍光ａ５を発する。この蛍光剤として例えばFIC-I（同仁化学製）を使用すると、蛍光の波長は５４０ｎｍとなる。
【００５９】
反射層２は入射光の波長４００ｎｍを透過し、検出光（蛍光）の波長５４０ｎｍを反射する。したがって、蛍光ａ５（波長５４０ｎｍ）のうち、光路ａ６，ａ７にて示すように、直接対物レンズ１０の方向へ向かうものもあれば、光路ａ８，ａ９にて示すように、第１の反射層２にて反射され、対物レンズ１０の方向へ向かうものもある。このように、上記蛍光ａ５は、例えばａ６〜ａ９示す軌跡をたどって、対物レンズ１０を介して光学ピックアップに導かれる。
【００６０】
また、分析用入射光のうち上記蛍光ａ５を励起しなかった光（波長４００ｎｍのうち、変化が生じなかった光）は、反射層２を透過するため、入射側へは反射せず、ａ３やａ４で示される光路を通って、流路８から出て行く。即ち、流路８からの反射光のほとんどは波長変化を伴った化学発光や蛍光などの光（波長５４０ｎｍ）となる一方、蛍光に関与しなかった分析用入射光（４００ｎｍ）はそのまま透過する。したがって、反射光（５４０ｎｍ）を電気的に検出すれば、化学発光や蛍光などの光学的変化を高感度で検出できる。
【００６１】
図２は、第１の反射層２の構成を具体的に説明する縦断面図である。第１の反射層２は、２種の誘電体膜２１および２２を交互に重ねた多層膜からなる。この多層膜が反射の機能を生じるためには、一方の誘電体膜２１が高屈折率を持ち、他方の誘電体膜２２が低屈折率を持つ必要がある。さらに、それぞれの厚みを、反射すべき光学波長の４分の１に設計すると、反射効率が最も高くなることが良く知られている。即ち、第１の誘電体膜２１の屈折率をｎ１、第２の誘電体膜２２の屈折率をｎ２、反射する波長をλ、２つの誘電体膜２１，２２の厚みをｄ１，ｄ２とすると、ｄ１=λ／（４×ｎ１）、ｄ２=λ／（４×ｎ２）となる。
【００６２】
例えば、第１の誘電体膜２１として高屈折率を持つ二酸化チタン（ＴｉＯ２）を選び、第２の誘電体膜２２として低屈折率を持つ二酸化珪素（ＳｉＯ２）を選ぶ。二酸化チタンの屈折率ｎ１を２．５、二酸化珪素の屈折率ｎ２を１．５とし、反射すべき蛍光の波長を上述のとおり５４０ｎｍとすると、第１誘電体膜２１（二酸化チタン）の厚みｄ１は５３ｎｍ、第２誘電体膜２２（二酸化珪素）の厚みｄ２は９０ｎｍとなる。
【００６３】
図２には、第１の反射層２として、第１の誘電体膜２１（二酸化チタン）の層数を４層、第２の誘電体膜２２（二酸化珪素）の層数を３層とし、交互に積層した例を示す。第１の反射層２は、積層数が多いほど反射の効率は高くなるものの、積層後の膜厚が厚くなる。このため、案内溝５の形状を維持できなくなる。したがって、積層数は数層から１０層程度が適切である。このように第１の反射層２として誘電体多層膜を使用すると、分析用入射光の波長４００ｎｍの光は透過し、蛍光の波長５４０ｎｍの光は反射するため、上述のとおり、化学発光や蛍光などの光学的変化のみを高感度で検出できる。
【００６４】
上記の例では、反射率が最大となる場合を示しているが、反射率は最大でなくても高感度となる反射率であれば良い。したがって、上記の例に限らず、層数や層厚などは適宜設計してもよい。少なくとも絶縁体である誘電体層を使用して反射膜を形成すればよい。
【００６５】
第１の反射層２は、上述したように有機薄膜の吸収層で代用することが可能であるものの、この場合には吸収スペクトルが急峻ではないため、波長に対する選択性が低い。一方、誘電体多層膜を使用すると、反射スペクトルが鋭くなるため、波長選択性が非常に高くなり、分析用入射光（光源光）と検出光（化学発光や蛍光など）を感度良く分離することができる。
【００６６】
なお、図２に示した第１の反射層２における積層構造から、第１の反射層２が設けられる流路溝１４の表面は第１の誘電体２１（二酸化チタン）となり、これは疎水性の薄膜である。そこで、第１の誘電体２１を酸素プラズマ中にて表面処理することにより親水性に変化させれば、試料や試薬などの溶液をスムーズに流路８に満たすことができる。
【００６７】
また、蛍光のみを検出する構成としては、第１の反射層２を使用せずに、ピックアップの中に波長フィルタを入れるものが容易に考えられる。この構成によれば、分析用入射光（４００ｎｍ）と蛍光（５４０ｎｍ）が混じった反射光から、波長フィルタを使って蛍光（５４０ｎｍ）のみを検出できる。しかしながら、この場合には、通常の光ディスク装置のピックアップに余分な光学部品を挿入する必要があり、光の利用効率や、量産性の低下などの問題が生じる。これに対し、本実施の形態の構成によれば、ピックアップは通常の光ディスク装置に使用するものと同等であり、フィルタを入れる必要が無いため、互換性や汎用性のある分析装置を提供できる。
【００６８】
図３は、分析用基板１において、光ビームのトラッキングにより、分析用入射光が流路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。
【００６９】
同図に示すように、分析用入射光はｂ１およびｂ２で示される光路を通って、案内溝５に集光される。このとき、分析用入射は、その波長（４００ｎｍ）の光を反射する第２の反射層３によって反射され、同じくｂ１およびｂ２を通って光学ピックアップへ戻る。これによって、光ビームは案内溝５に追従することができる。したがって、案内溝５が流路８の所望の位置を横切る（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、光ビームによって流路８における所望の位置の試料を分析できる。後述するように、流路８を通過する期間に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。
【００７０】
基板１３における案内溝５形成側（流路溝１４形成側）とは反対側の面には、電極５１（５１ａ〜５１ｄ）が成膜されている。この電極５１は、例えば以下に示すようにスパッタ法を用いて導体を蒸着することにより、後述の液溜・注入口４１（４１ａ〜４１ｄ）内にも同時に導体を蒸着することが可能であるため、電極５１（５１ａ〜５１ｄ）と液溜・注入口４１（４１ａ〜４１ｄ）とが接続される。
【００７１】
図４は、分析用基板１が備える流路８、液溜・注入口４１の構造を断面を用いて示す斜視図である。同図では、図１および図３の断面と同一の断面を含んでおり、説明の便宜上、成膜された各層を省略し、また一例として電気泳動を行う分析用基板を示している。
【００７２】
基板１３には、前述の流路溝１４および案内溝５の他に、液溜・注入口４１があらかじめ成型されている。この液溜・注入口４１には、電極５１が接続されている。電極５１は、白金やアルミニウムの薄膜などの金属を使用し、スパッタ法などの手法により成膜される。図４では、液溜・注入口４１と電極５１との一対のみ示しているものの、後述するように、基板１３には液溜・注入口４１と電極５１との複数対が設けられている。
【００７３】
液溜・注入口４１には試料や試薬などの溶液が注入される。誘電体多層膜からなる第１の反射層２は、流路溝１４および案内溝５を含めて、基板１３の一方の面（分析用入射光の入射側面）の全面に成膜する方が作製が容易である。しかしながら、少なくとも流路８の内部（流路溝１４の内面）に成膜されていれば良い。
【００７４】
第１の反射層２は、誘電体多層膜からなり絶縁体であるため、流路８内に偽電極が形成されること、あるいは電場が減少することがない。即ち、第１の反射層２としては、反射の機能だけでなく、絶縁体の機能も備えた誘電体多層膜が適している。
【００７５】
金属薄膜である第２の反射膜３は、電気泳動などおける電界を乱さないように、流路８および液溜・注入口４１には成膜せず、案内溝５の領域に成膜される。したがって、流路８への分析用入射光の入射側面には案内溝５や第２の反射膜３が無いため、分析用入射光は、遮られることあるいは散乱されることが無く、流路８内の試料や試薬などの溶液に適切に照射される。また、化学発光や蛍光などの光学的変化光は、第１の反射膜２にて反射され、同様に遮られること無く、光学ピックアップへ導くことができる。
【００７６】
上記のような分析用基板（分析ディスク）１を使用する分析装置（分析ディスク装置）としては、例えば上述のように光源から分析用入射光として出射されるレーザの波長が４００ｎｍ、対物レンズ１０の開口数が０．８５のピックアップを備える。この場合、集光された光スポットの径は約５００ｎｍとなるので、案内溝５の幅は１００〜４００ｎｍが適切である。この幅は、上記レーザの波長や対物レンズ１０の開口数が変われば、勿論それに応じて変える必要がある。
【００７７】
案内溝１１のピッチは、通常の光ディスクでは、高密度記録を行うためになるべく短くされており、３００ｎｍ〜１μｍである。しかしながら、電気泳動などの分析を行う分析用基板１において、案内溝１１のピッチは、分析対象の分解能に依存するため、通常の光ディスクのピッチよりも大きくし、例えば数μｍから数十μｍとした方がよい。これは通常の光ディスクの場合の１０倍〜１００倍である。案内溝１１のピッチを大きくするほど、分析対象を走査するピッチに等しい分解能が低下する傾向にある。しかしながら、この場合には、ディスク１回転当たりの光ビームの移動量が大きいため、高速で分析対象を走査することができる。これにより、案内溝１１のピッチは数μｍから数十μｍが適切である。
【００７８】
以上の例では、入射光をカバー層７側から入射する例を示したが、これに限らず、逆に基板１３側から入射する構造としてもよい。この場合は、流路溝８の基板１３側とこれに接するカバー層７側のどちらにも第１の反射層がないか、あるいは流路溝８の基板側１３には第１の反射層が無く、カバー層7側には第１の反射層がある構造となる。そうすれば、同様に入射光は反射されず、化学発光や蛍光のみが入射側へ進むため、高感度で検出できる。要するに、入射光の入射面には限定されず、少なくとも流路溝８の基板１３側とこれに接するカバー層７側の両方の面に入射光を反射する反射層がなければよい。
【００７９】
図５は、上述した分析用基板１の構成を適用し、光ディスク形状に形成された分析ディスク５０を示す平面図である。この分析ディスク５０は電気泳動を使った分析を行うことができる。分析ディスク５０には、後述する分析装置のターンテーブルの中心に分析ディスク５０を固定するための中心穴５３と、回転角度を固定するための切欠き部５４が設けられている。
【００８０】
分析ディスク５０には、電気泳動のための分析チップ５５が４つ搭載されている。１つの分析チップ５５は、十文字に形成された、前記流路８に相当する泳動路５７と泳動路端に設けられた、前記液溜・注入口４１に相当する４つの液溜・注入口４１ａ〜４１ｄと、これらの液溜・注入口４１ａ〜４１ｄに接続された、前記電極５１に相当する電極（電源接続配線）５１ａ〜５１ｄを備えている。この分析チップ５５の構造は、電極５１ａ〜５１ｄを除けば、一般に使われている構造と同等であり、例えば特開２００３−６６００３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。
【００８１】
泳動路５７は、分析ディスク５０の径方向に延びる第１泳動路５７ａとこの第１泳動路５７ａに直交する方向に延びる第２泳動路５７ｂとからなり、これらが十字形をなすように配置されている。液溜・注入口４１ａ〜４１ｄは、泳動路５７の４個の端部に泳動路５７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５７ｂの一端部に液溜４１ａ、他端部に４１ｃが配置され、第１泳動路５７ａの一端部に液溜４１ｂ、他端部に４１ｄが配置されている。
【００８２】
泳動路５７の幅および深さは数μｍ〜数百μｍであり、液溜・注入口４１ａ〜４１ｄの直径は数百μｍ〜数ｍｍである。このように細い泳動路５７は一般にマイクロキャピラリと呼ばれている。泳動路５７は、上述のようにカバー層７によって密閉されている一方、液溜・注入口４１ａ〜４１ｄは、試料や試薬などの溶液が注入されるため、分析ディスク５０の表面に露出している。
【００８３】
また、本実施の形態では、液溜・注入口４１ａ〜４１ｄに接続された電極５１ａ〜５１ｄが分析ディスク５０の最内周部に引き出して形成され、それら電極端部に後述する分析ディスク装置からコネクタを介して電気泳動用の電源が供給される。具体的には、液溜・注入口４１ａに電極５１ａ、液溜・注入口４１ｂに電極５１ｂ、液溜・注入口４１ｃに電極５１ｃ、液溜・注入口４１ｄに電極５１ｄがそれぞれ接続されている。電極５１ａ〜５１ｄは、白金やアルミニウムなどの金属薄膜をスパッタにて成膜したものである。なお、本実施の形態において、分析チップ５５は、電気泳動が行われるものとして説明しているが、これに限らず、インキュベーションやカラムクロマトグラフィーなどが行われるものであってもよい。
【００８４】
上記の分析ディスク５０において、分析プロセス（電気泳動プロセス）では、バッファ溶液を図１に示した液溜・注入口４１ａ〜４１ｄに注入し、その後サンプル溶液（例えばＤＮＡ断片溶液）を液溜・注入口４１ａに注入して、まずは電極５１ｃを＋電圧電源（数十〜数百ボルト）に接続し、電極５１ａをグランドに接続する。この時、電極５１ｂと電極５１ｄは開放しておく。これにより、液溜・注入口４１ｃに＋電圧（数十〜数百ボルト）が印加され、液溜・注入口４１ａ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）は泳動路５７（マイクロキャピラリ）の中を液溜・注入口４１ａ（−電極）から液溜・注入口４１ｃ（＋電極）に向かって泳動する。
【００８５】
次に、サンプル溶液に含まれるサンプルが泳動路５７における十文字の交点に到達すれば、液溜・注入口４１ａ，４１ｃを電気的に開放する一方、電極５１ｄを＋電圧電源（数十〜数キロボルト）に接続し、電極５１ｂをグランドに接続する。したがって、電気泳動用の電極は、電極５１ａ，５１ｃから電極５１ｂ，５１ｄに切り替えられる。これにより、液溜・注入口４１ｄに＋電圧（数十〜数キロボルト）が印加され、液溜・注入口４１ｂにゼロボルトが印加され、注入されたサンプルは泳動路５７の中を液溜・注入口４１ｂから液溜・注入口４１ｄに向かって泳動する。このようなマイクロキャピラリにおける電気泳動分析の原理は良く知られているため、詳細な説明は省略する。
【００８６】
ここで、電極５１ａ〜５１ｄは、図３に示したように、分析ディスク５０において分析用入射光の入射面とは反対の面に形成されている。したがって、分析用入射光が電極５１ａ〜５１ｄによって遮られることが無く、分析感度を高く保つことができる。また電極５１ａ〜５１ｄの配線の自由度が増すため、製造が容易となる。また、電極５１ａ〜５１ｄの配線に必要な面積も十分に広くできるため、配線抵抗を低く押さえ、効率的な電流の供給が可能である。
【００８７】
本分析ディスク５０には、他に案内溝５と番地情報を記録した番地情報記録部５２が設けられ、泳動路５７の所望の位置を光ビームでアクセスし、かつトラッキングしながら検出（分析）できるようになっている。
【００８８】
具体的には、分析ディスク５０には、例えば４個の分析チップ５５がそれぞれ９０度の角度をおいて設けられ、隣り合う分析チップ５５同士における隣り合う泳動路５７同士の間には、ディスク径方向に並ぶ多数の案内溝５が形成され、これら案内溝５における中途位置には番地情報記録部５２が設けられている。したがって、光ビームは、１つのトラック（案内溝５）を走査している場合、案内溝５のトラッキング領域→番地情報記録部５２→案内溝５のトラッキング領域→泳動路５７の順にこれらを繰り返し走査することになる。
【００８９】
図６は、分析装置における、分析ディスク５０を載置して回転させるターンテーブル８１の回転機構（移動手段）７２とディスク押さえ７１とを示す斜視図である。なお、同図において、ディスク押さえ７１はそれに形成された接点（中継接続配線）７７ａ〜７７ｄを明示するため、上下を逆転させて記載している。
【００９０】
回転機構７２は、ターンテーブル８１、回転軸７３、スピンドルモータ７４、ディスク中心出し部７８および回転角度固定具７９から成る。分析ディスク５０はターンテーブル８１に載置される。この場合、分析ディスク５０は、中心穴５３がターンテーブル８１のディスク中心出し部７８に嵌合され、ターンテーブル８１に対する回転が回転角度固定具７９によって阻止される。即ち、分析ディスク５０の中心穴５３にディスク中心出し部７８が入り、切欠き部５４に回転角度固定具７９が入ると、分析ディスク５０は回転中心とターンテーブル８１に対する回転方向の角度が固定される。これにより、後述するように、分析ディスク５０の電極５１ｄ〜５１ｄとディスク押さえ７１の接点７７ａ〜７７ｄとがずれることなく接続される。ターンテーブル８１の凸状に形成されたディスク中心出し部７８の周囲には、ディスク押さえ７１の接点７７ａ〜７７ｄと接続される接点８０ａ〜８０ｄが設けられている。
【００９１】
分析ディスク５０がターンテーブル８１に載置されると、その分析ディスク５０の上に固定用のディスク押さえ（スピンドルキャップ）７１が配される。このディスク押さえ７１は、一般に良く知られているように、分析ディスク５０に対して上部から圧力を加えることによって、もしくは磁気力によって、分析ディスク５０をターンテーブル８１上に強固に固定するものである。
【００９２】
ディスク押さえ７１には接点７７ａ〜７７ｄが設けられている。これら各接点７７ａ〜７７ｄは、分析ディスク５０の各電極５１ａ〜５１ｄおよびターンテーブル８１の接点８０ａ〜８０ｄに対応しており、ディスク押さえ７１の下面から中心穴７５の内面に向かって延びている。接点７７ａ〜７７ｄにおけるディスク押さえ７１の下面部分は、分析ディスク５０の電極５１ａ〜５１ｄと接触する第１接触部７７ａ１〜７７ｄ１であり、中心穴７５の内面に延びた部分は、ターンテーブル８１のディスク中心出し部７８における接点８０ａ〜８０ｄと接触する第２接触部７７ａ２〜７７ｄ２である。
【００９３】
分析ディスク５０上にディスク押さえ７１が配された場合、分析ディスク５０の電極５１ａ〜５１ｄは、ディスク押さえ７１の接点７７ａ〜７７ｄにおける第１接触部７７ａ１〜７７ｄ１に接続され、ターンテーブル８１の接点８０ａ〜８０ｄはディスク押さえ７１の接点７７ａ〜７７ｄにおける第２接触部７７ａ２〜７７ｄ２に接続される。これにより、分析ディスク５０の各分析チップ５５へは、ターンテーブル８１および回転軸７３を介して電気泳動のための電源を供給することができる。したがって、分析ディスク５０を回転させながら分析チップ５５において電気泳動を行うことが可能となる。即ち、電気泳動を行いながら、分析ディスク５０を高速にて回転させ、光ビームによって素早く試料の検出（分析）を行うことができる。
【００９４】
図７は、本実施の形態の分析装置６０における主要部の構成を示すブロック図である。同図に示すように、分析装置６０は、対物レンズ１０、この対物レンズ１０を駆動するアクチュエータ６１、および光学系部６２ａからなる光ピックアップ６２を備えている。光学系部６２ａは、対物レンズ１０およびアクチュエータ６１以外の、例えば半導体他レーザやその他、光ピックアップ６２を構成するための周知の手段からなる。分析装置６０は、さらに、光量検出回路６５、番地再生回路６４、コントローラ（トラッキング手段）６９、サーボ回路（トラッキング手段）６３およびメモリ６６を備えている。なお、同図において、対物レンズ１０とアクチュエータ６１とは、それらの存在を明確にする便宜上、光ピックアップ６２とは別に記載している。
【００９５】
光量検出回路６５は、上記光ピックアップ６２によって検出された光学情報に基づき、試料や試薬によって生ずる光学的変化（化学発光や蛍光など）を検出する検出手段として機能するものである。番地再生回路６４は、分析ディスク５０に設けられている番地情報記録部５２を光ビームｉが走査することによって得られる信号から読み取る。これにより、その光ビームｉが、どの分析チップ５５（電気泳動チップ）を横切って走査したかを読み取るとともに、その光ビームｉが泳動路５７のどの位置を走査したのかを示すトラックの番地情報を得る。
【００９６】
上記の分析装置６０において、光ピックアップ６２から出射された光ビームｉは対物レンズ１０によって集光され、分析ディスク５０の案内溝５または番地情報記録部５２に集光される。案内溝５または番地情報記録部５２からの反射光は再び光ピックアップ６２に戻り、光ピックアップ６２はフォーカス誤差信号・トラック誤差信号ｊ、光量検出信号ｃを出力する。
【００９７】
フォーカス誤差信号・トラック誤差信号ｊはサーボ回路６３を介してアクチュエータ６１にフィードバックされ、フォーカスサーボおよびトラックサーボ処理が行われる。光量検出信号ｃは番地再生回路６４と光量検出回路６５に入力される。番地再生回路６４では番地情報ｇを検出し、この番地情報ｇをコントローラ６７と光量検出回路６５に送る。コントローラ６７では、番地情報ｇを確認しながら制御信号ｆをサーボ回路６３に出力し、光ビームｉを所望の位置にアクセスさせる処理を行うとともに、後述するようにサーボ回路６３をオンにする処理、あるいはホールド（保持）する処理を行う。
【００９８】
光量検出回路６５からは、番地情報ｇのトラック位置における泳動路５７からの光量検出データｈが出力される。即ち、光量検出回路６５は、どの分析チップ５５の流路８であるかを示す流路識別情報（流路記号など）、トラック識別情報（流路上の位置を示すトラック番号）などの番地情報とともに、光量検出データｈを出力する。なお、試料や試薬の光学特性の変化に応じて、光量検出信号ｃのレベルが変化する。このため、光量検出回路６５は、例えば、８ビットのＡ／Ｄ変換回路（サンプリング手段）を備え、検出光量をデジタル処理することが好ましい。そして、光量検出回路６５から出力された光量検出データｈは、メモリ６６に格納され、必要に応じて出力される。
【００９９】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、光ビームｉが案内溝５、番地情報記録部５２および泳動路５７上を走査した場合の制御信号ｆ、光量検出信号ｃおよび光量検出データｈを説明する概略の波形図である。
【０１００】
分析ディスク５０が矢印Ｙ方向（図５参照）に回転している状態において、図７における光ビームｉが何れかの案内溝５を走査すると、光ビームｉは、最初、案内溝５のトラッキング領域を通過する。そして、順次、番地情報領域、トラッキング領域、泳動路領域、トラッキング領域へと移動していく。
【０１０１】
最初のトラッキング領域では、図８（ａ）に示すように、制御信号ｆをハイレベルとし、サーボをオンにする。このときには、案内溝５を読み出すのみであるため、光量検出信号ｃは、図８（ｂ）に示すように、一定レベルとなる。即ち、光量検出信号ｃは、第２の反射膜３からの反射強度レベルとなる。このレベルは反射率によって予知できる。
【０１０２】
続いて、光ビームｉが番地情報領域に移動した場合、制御信号ｆ（図８（ａ））はハイレベルのままとし、サーボをオンにしておく。この場合、番地情報記録部（凹凸のピットの断続）５２によって光ビームｉが回折するため、光量検出信号ｃ（図８（ｂ））には番地情報が現れる。回折によって若干レベルが下がるものの、この低下量も予知できる。
【０１０３】
次に、光ビームｉが再びトラッキング領域に移動した場合、制御信号ｆ（図８（ａ））は同様にハイレベルに維持し、サーボをオンにしておく。この場合、光量検出信号ｃ（図８（ｂ））は一定レベル、即ち第２の反射膜３からの反射強度レベルとなる。
【０１０４】
次いで、光ビームｉが流路領域（泳動路５７、流路８）に移動すると、制御信号ｆ（図８（ａ））をローレベルとし、サーボをホールド（保持）する。この場合、流路８に光ビームｉが集光されるため、光量検出信号ｃ（図８（ｂ））は、試料や試薬における光学的変化（化学発光や蛍光など）によって電圧レベルが変化する。このとき、上述した光量検出回路６５が有するＡ／Ｄ変換回路（サンプリング手段）によって実線で示す光量検出データｈ（図８（ｃ））がサンプリングされる。なお、試料や試薬（ＤＮＡ）が流路８上の光ビームｉの走査位置にない場合は、破線で示すように検出データｈは得られない。
【０１０５】
続いて、光ビームｉが再びトラッキング領域に移動した場合、制御信号ｆ（図８（ａ））をハイレベルとし、サーボをオンにする。この場合、光量検出信号ｃ（図８（ｂ））は元の上記一定レベルとなる。
【０１０６】
なお、光ビームｉが泳動路５７を横切る時間が十分に短い場合には、サーボ帯域よりも高い周波数で横切ることになり、サーボ制御を乱すこと無く、安定してトラッキングサーボを行うことができる。この場合は、上記のようにサーボのオンまたはホールドの切り替えは必要ない。しかしながら、光量検出データｈのサンプリングのみは必要となる。
【０１０７】
このように、分析装置６０では、案内溝５が泳動路５７（流路８）によって途切れた場合に、追従を保持するトラッキング制御が行われるため、泳動路５７（流路８）の通過前のトラッキング状態を泳動路５７（流路８）通過後に維持できる。このため、泳動路５７（流路８）によってトラッキングサーボが乱されることが無く、光ビームを泳動路５７（流路８）の所望の位置に安定してアクセスすることができる。
【０１０８】
本発明は上述した実施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。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の分析用基板や分析装置は、高精度の診断を容易に安価で行うために、光ディスクの技術と生体分析チップの技術を融合させたものである。したがって、患者の住居の近所にある治療拠点、あるいは患者の居住する家庭内において、身近なデジタル医療分析機器を普及させることに大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施の形態における分析用基板の要部、およびこの分析用基板に分析用入射光が入射した状態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した第１の反射層の構成を具体的に説明する縦断面図である。
【図３】図１に示した分析用基板において、分析用入射光が流路を通過した後、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４】図１に示した分析用基板が備える流路、液溜・注入口の構造を断面を用いて示す斜視図である。
【図５】図１に示した分析用基板の構成を適用した分析ディスクを示す平面図である。
【図６】図５に示した分析ディスクを使用する分析装置における、ターンテーブルの回転機構とディスク押さえとを示す斜視図である。
【図７】図５に示した分析ディスクを使用する分析装置における主要部の構成を示すブロック図である。
【図８】図８（ａ）は図７に示した分析装置における制御信号ｆの概略の波形図、図８（ｂ）は同光量検出信号ｃの概略の波形図、図８（ｃ）は同光量検出データｈの概略の波形図である。
【図９】従来の分析用基板を示す概略の縦断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 分析用基板
２ 第１の反射層（反射層、溝内形成層）
３ 第２の反射層
４ 絶縁層
５ 案内溝
６ 接着層
７ カバー層
８ 流路
９ 隔離部
１０ 対物レンズ
１１ 案内溝
１２ 隔離部
１３ 基板
１４ 流路溝
５０ 分析ディスク（分析用基板）
５１ 電極（電源接続配線）
５２ 番地情報記録部
５５ 分析チップ
５７ 泳動路
６０ 分析装置
６３ サーボ回路（トラッキング手段）
６７ コントローラ（トラッキング手段）
７１ ディスク押さえ
７２ 回転機構（移動手段）
77a〜77d 接点（中継接続配線）
a1,a2 分析用入射光
a3,a4 透過した入射光
ａ５ 蛍光
a6〜a9 対物レンズへ向かう蛍光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に形成された流路溝と、
前記基板の前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に形成された案内溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝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】
基板と、
前記基板の表面に形成された流路溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に、に形成された案内溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層と、
前記流路が存在する領域には無く、案内溝が存在する領域にある入射光の反射層とを備えていることを特徴とする分析用基板。
【請求項３】
基板と、
前記基板の表面に形成された流路溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に、前記流路溝と交差する方向に形成された案内溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層と、
前記流路溝内に形成され、入射した所定波長の入射光を反射せず、前記流路溝に供給されている試料に前記入射光が照射されることにより生じる所定波長の検出光を入射方向に反射する反射層とを備えていることを特徴とする分析用基板。
【請求項４】
前記基板の前記流路溝の形成側の面における前記案内溝と前記流路溝との間には、隔離部が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の分析用基板。
【請求項５】
前記反射層は複数の誘電体膜を積層した誘電体積層膜からなることを特徴とする請求項３に記載の分析用基板。
【請求項６】
前記流路溝の領域には形成されず、前記案内溝の領域に形成されている、入射光を反射する第２の反射層を備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の分析用基板。
【請求項７】
少なくとも第２の反射層を覆う絶縁層を備えていることを特徴とする請求項６に記載の分析用基板。
【請求項８】
前記基板における前記流路溝の形成側の面とは反対側の面には、前記流路溝に電源を接続するための電源接続配線が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の分析用基板。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の分析用基板を使用し、
入射光を前記分析用基板に入射させるとともに、前記分析用基板からの光を検出する光ピックアップと、
前記光ピックアップに対して前記分析用基板を前記案内溝方向に移動させる移動手段と、
前記反射光を検出した前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内溝に前記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ていることを特徴とする分析装置。
【請求項１０】
前記トラッキング手段は、前記案内溝が存在する領域では前記案内溝に前記入射光が追従する一方、前記案内溝が途切れた前記流路溝では前記追従動作を保持するように前記光ピックアップを制御することを特徴とする請求項９に記載の分析装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の分析用基板を使用し、
入射光を前記分析用基板に入射させるとともに、前記分析用基板からの光を検出する光ピックアップと、
前記光ピックアップに対して前記分析用基板を前記案内溝方向に移動させる移動手段と、
分析用基板の前記電源接続配線と接続可能な中継接続配線を有し、前記移動手段に装填された分析用基板に対し、前記電源接続配線に前記中継接続配線が接続されるように、分析用基板に当接可能な接続手段とを備えていることを特徴とする分析装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に形成された流路溝と、
前記基板の前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に形成された案内溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝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】
基板と、
前記基板の表面に形成された流路溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に、に形成された案内溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層と、
前記流路が存在する領域には無く、案内溝が存在する領域にある入射光の反射層とを備えていることを特徴とする分析用基板。
【請求項３】
基板と、
前記基板の表面に形成された流路溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面における前記流路溝が存在しない位置に、前記流路溝と交差する方向に形成された案内溝と、
前記基板における前記流路溝の形成側の面に設けられ、前記流路溝による液体の流路が維持されるように前記流路溝を覆うカバー層と、
前記流路溝内に形成され、入射した所定波長の入射光を反射せず、前記流路溝に供給されている試料に前記入射光が照射されることにより生じる所定波長の検出光を入射方向に反射する反射層とを備えていることを特徴とする分析用基板。
【請求項４】
前記基板の前記流路溝の形成側の面における前記案内溝と前記流路溝との間には、隔離部が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の分析用基板。
【請求項５】
前記反射層は複数の誘電体膜を積層した誘電体積層膜からなることを特徴とする請求項３に記載の分析用基板。
【請求項６】
前記流路溝の領域には形成されず、前記案内溝の領域に形成されている、入射光を反射する第２の反射層を備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の分析用基板。
【請求項７】
少なくとも第２の反射層を覆う絶縁層を備えていることを特徴とする請求項６に記載の分析用基板。
【請求項８】
前記基板における前記流路溝の形成側の面とは反対側の面には、前記流路溝に電源を接続するための電源接続配線が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の分析用基板。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の分析用基板を使用し、
入射光を前記分析用基板に入射させるとともに、前記分析用基板からの光を検出する光ピックアップと、
前記光ピックアップに対して前記分析用基板を前記案内溝方向に移動させる移動手段と、
前記反射光を検出した前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内溝に前記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ていることを特徴とする分析装置。
【請求項１０】
前記トラッキング手段は、前記案内溝が存在する領域では前記案内溝に前記入射光が追従する一方、前記案内溝が途切れた前記流路溝では前記追従動作を保持するように前記光ピックアップを制御することを特徴とする請求項９に記載の分析装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の分析用基板を使用し、
入射光を前記分析用基板に入射させるとともに、前記分析用基板からの光を検出する光ピックアップと、
前記光ピックアップに対して前記分析用基板を前記案内溝方向に移動させる移動手段と、
分析用基板の前記電源接続配線と接続可能な中継接続配線を有し、前記移動手段に装填された分析用基板に対し、前記電源接続配線に前記中継接続配線が接続されるように、分析用基板に当接可能な接続手段とを備えていることを特徴とする分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−５８２５０（Ｐ２００６−５８２５０Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４２９７９（Ｐ２００４−２４２９７９）
【出願日】平成１６年８月２３日（２００４．８．２３）
【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３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２３日（２００４．８．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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