分析試料保持装置及び分析試料保持装置の製造方法
【課題】 小型で安価な分析試料保持装置の提供
【解決手段】 生体試料分析チップ１００は、透明なポリマー樹脂、例えばポリカーボネイトからなる第１基材部１０１、第２基材部１０３を有している。生体試料分析チップ１００は、第１反射面Ｍ１０１、第２反射面Ｍ１０２を有する第１基材部１０１と、第３反射面Ｍ１０３、第４反射面Ｍ１０４を有する第２基材部１０３を接合して形成される。安価な樹脂を用いた一般的な接合技術により製造できるので、安価な生体試料分析チップ１００を製造することができる。生体試料分析チップ１００では、分析光を生体試料分析チップ１００の内部において複数回反射させる。よって、分析光ｒ２〜ｒ５の試料保持路Ｒ１００の内部の進行長さによって、最低限、比色分析に必要とされる量の分析光を吸収できる長さ（最低限長さ）を確保できる。
【解決手段】 生体試料分析チップ１００は、透明なポリマー樹脂、例えばポリカーボネイトからなる第１基材部１０１、第２基材部１０３を有している。生体試料分析チップ１００は、第１反射面Ｍ１０１、第２反射面Ｍ１０２を有する第１基材部１０１と、第３反射面Ｍ１０３、第４反射面Ｍ１０４を有する第２基材部１０３を接合して形成される。安価な樹脂を用いた一般的な接合技術により製造できるので、安価な生体試料分析チップ１００を製造することができる。生体試料分析チップ１００では、分析光を生体試料分析チップ１００の内部において複数回反射させる。よって、分析光ｒ２〜ｒ５の試料保持路Ｒ１００の内部の進行長さによって、最低限、比色分析に必要とされる量の分析光を吸収できる長さ（最低限長さ）を確保できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の試料を分析する際に用いる分析試料保持装置に関し、特に、比色分析により分析するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分析試料保持装置の一つであるマイクロセル１について、図１３を用いて説明する。マイクロセル１は、１つのセルで低濃度から高濃度に至る幅広い濃度を有する被測定液の濃度測定を容易にかつ高精度で行いうる、小型でかつ薄型のマイクロセルである。
【０００３】
マイクロセル１は、図１３（ｂ）に示すように、半導体基板２とカバー部材３とを備えており、半導体基板２には光検出部４と当該光検出部４から出力された検出信号を処理するための電気回路５とが一体に設けられている。マイクロセル１は、例えば縦×横の大きさが１ｃｍ×１ｃｍ程度のものである。
【０００４】
以下に各部を説明する。半導体基板２はシリコン基板等からなるものであって、その表面には有底溝が形成されており、当該有底溝の開口部がカバー部材３により閉塞されて被測定液が流通する流路２１及び排出路２５が形成されている。流路２１の導入口２４側の端部には鏡面処理等により上方に４５°傾斜した反射面２２が設けられ、光検出部４側の端部には下方に４５°傾斜した反射面２３が設けられている。複数（本実施形態では６本）の流路２１と排出路２５とはそれぞれ垂直に交わっており、１対の流路２１と排出路２５とから形成される互いに相似するＬ字型の溝が等間隔で配置されている。複数の流路２１は導入口２４側の端部で全て繋がっており、複数の排出路２５は排出口２６側の端部で全て繋がっている。
【０００５】
カバー部材３はガラス基板等からなるものであって、半導体基板２の表面に貼り付けられている。カバー部材３には当該部材を貫通して、複数の流路２１全てと連通する被測定液の導入口２４と、複数の排出路２５全てと連通する排出口２６が設けられている。
【０００６】
光検出部４はフォトダイオード等からなるものであって、光が入射すると検出信号を出力する。光検出部４は反射面２３の近傍の流路２１底部に、反射面２３で反射した光が入射するように設けられている。本実施形態においては、複数の光検出部４は直線状に配置されている。
【０００７】
電気回路５は、例えば、アナログ増幅回路、バッファ回路、差分回路等を有したものであって、光検出部４から出力された検出信号を処理する。具体的には、光路長の異なる流路２１で測定された同一の被測定液の所定の波長における吸光度の差分を算出する。ここで、当該波長は被測定液中の測定対象物の吸収波長（ピーク波長）である。
【０００８】
被測定液の濃度を測定するには、マイクロセル１の導入口２４から被測定液を流入し、全ての流路２１を被測定液で満たし、光源として例えば面発光を行うＬＥＤを用い、光源からの光Ｌを、導入口２４側の端部から、カバー部材３に対して垂直に、かつ、いずれの流路２１にも均一になるように入射させると、マイクロセル１に導入された光Ｌは、図１３（ｂ）に示すように、反射面２２で反射して、流路２１内に充填された被測定液を透過して反射面２３に到達し、反射面２３で再度反射して光検出部４に入射する。光検出部４に光Ｌが入射すると光検出部４は検出信号を出力し、当該検出信号は電気回路５で処理され、光路長が異なる流路２１において測定された所定の波長の吸光度の差分が算出される。そして、吸光度の差分と光路長の差との相関を調べ、両者が比例関係を示した範囲を測定が良好に行われた領域とする。これと予め作成した検量線とを対比することにより、被測定液の濃度を算出することができる。
【０００９】
そして、測定が終了したならば、流路２１内に充填されている被測定液を排出路２５を経由して排出口２６から排出する。
【００１０】
マイクロセル１により被測定液の濃度測定を行う際は、ＬＥＤ等からなる光源と、ＣＰＵ、内部メモリ、Ｉ／Ｏバッファ回路、Ａ／Ｄコンバータ等を備えたコンピュータ回路からなる演算処理部と、小型の液晶表示装置等からなる表示部等とを備えた本体にマイクロセル１を設置することにより、吸光度センサとして使用することができる。マイクロセル１から本体に出力された測定データは、本体の演算処理部に予め格納されている検量線データと対比され、被測定液の濃度が算出されて、当該濃度が表示部に表示される。
【００１１】
マイクロセル１は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造することができ、この手法によれば、複数の流路２１を一括形成することができる。
【００１２】
マイクロセル１によれば、同一平面上に長さの異なる複数の流路２１を設け、光検出部４を流路２１の底部に設けることより、単一のセルで外乱影響の排除を可能とするとともに、低濃度から高濃度に至る幅広い測定レンジを有し、小型でかつ薄型の取り扱い性に優れたマイクロセルとすることができる。また、幅広い測定レンジを有することにより被測定液の濃度調整が不要となるとともに、１度の測定で外乱影響を排除することができ従来の校正作業が不要となるので、測定操作が簡便になり測定時間を短縮することもできる。更に、同一半導体基板２上に光検出部４と電気回路５とが備わっていることより、光検出部４からの検出信号を電気回路５に送信する際の電気的ノイズを低減することができるので、測定精度を向上することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−１５５６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述のマイクロセル１には、以下に示すような改善すべき点がある。マイクロセル１の半導体基板２はシリコンを用いて形成される。また、流路２１の形状からスパッタやエッチングといった半導体の製造技術を用いなければならない。このため、マイクロセル１では、より安価に製造することが難しい、という改善すべき点がある。
【００１５】
また、マイクロセル１は、ＭＥＭＳ技術を用いて個別に生産するため、製造コストが高い、という改善すべき点がある。
【００１６】
そこで、本発明は、安価な分析試料保持装置の提供を目的とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明における課題を解決するための手段及び発明の効果を以下に示す。
【００１８】
本発明に係る分析試料保持装置は、分析光を用いて試料を分析する際に用いる分析試料保持装置であって、前記分析試料保持装置は、第１基材部及び第２基材部を有し、前記第１基材部は、前記内部から前記外部に前記分析光を導出する分析光導出部であって、第１表面に配置される分析光導出部、前記試料を保持する第１試料保持路であって、前記第１表面とは対向して位置する第２表面から内部に向かって凹状に形成される第１試料保持路、を有し、前記第２基材部は、外部から内部に前記分析光を導入する分析光導入部であって、第３表面に配置される分析光導入部、前記試料を保持する第２試料保持路であって、前記第３表面とは対向して位置する第４表面から内部に向かって凹状に形成される第２試料保持路、を有し、前記第１試料保持路は、前記分析光導入部から導入された前記分析光を前記第１試料保持路に沿う方向に反射する第１反射部、前記第１試料保持路に沿って進行してきた前記分析光を前記第２試料保持路の方向へ反射する第２反射部、を有し、前記第２試料保持路は、前記第１試料保持路の方向から進行してきた前記分析光を前記第２試料保持路に沿う方向へ反射する第３反射部、前記第２試料保持路に沿って進行してきた前記分析光を前記分析光導出部へ反射する第４反射部、を有し、前記第１基材部及び前記第２基材部は、前記第２表面と前記第４表面とが対向するように配置され、前記第１試料保持路と前記第２試料保持路とが連続した空間を形成していること、を特徴とする。
【００１９】
これにより、分析光導入部から導入した分析光を最初の反射部で反射させて試料保持路を直進させ、次の反射部で反射させて分析光導出部に到達させるときの分析光の光路の長さに比して、分析光導入部から導入した分析光を第１反射部〜第４反射部で反射させたとき分析光の光路を長くすることができる。
【００２０】
また、分析光導出部及び分析光導出部を、対向して位置する第１表面及び第３表面に、それぞれ配置することができる。よって、分析試料保持装置に導入される分析光を投光し、分析試料保持装置から導出された分析光を受光する分析装置において、分析光を投光するための投光部と分析光を受光するための受光部とを分析試料保持装置を挟んで対向する位置に配置することができる。よって、分析試料保持装置が保持する試料を分析するための、分析装置において、投光部、受光部を自由に配置させることができる。
【００２１】
本発明に係る分析試料保持装置では、さらに、前記分析光導入部に対して分析光を選択的に導入するための分析光導入開口を有する分析光導入層、を有する。
【００２２】
これにより、分析光を効率よく分析試料保持装置の内部に導入することができる。
【００２３】
本発明に係る分析試料保持装置では、一の前記第１試料保持路と一の前記第２試料保持路とが対をなして、複数並列に形成されていること、を特徴とする。これにより、多項目を同時に分析することができる。
【００２４】
本発明に係る分析試料保持装置では、前記第１基材部及び前記第２基材部は、透明な樹脂により形成されていること、を特徴とする。これにより、安価な材料である樹脂を用いるので、分析試料保持装置に安価にできる。
【００２５】
本発明に係る分析試料保持装置の製造方法は、第１基材部と第２基材部とを接合することによって、分析光を用いて試料を分析する際に用いる分析試料保持装置を製造する分析試料保持装置の製造方法であって、第１基材層の所定表面上に第１マスク層を形成し、前記第１マスク層の所定位置に第１開口を形成し、前記第１基材層に異方性エッチングを施すことによって、垂直方向から入射した前記分析光を水平方向に反射する第１反射部を一の端部に、水平方向から入射した前記分析光を垂直方向に反射する第２反射部を他の一の端部に、それぞれ有する第１試料保持路を形成し、前記第１試料保持路を有する第１基材部を形成し、前記第２基材層の所定表面上に第２マスク層を形成し、前記第２マスク層の所定位置に第２開口を形成し、前記第２基材層に異方性エッチングを施すことによって、垂直方向から入射した前記分析光を水平方向に反射する第３反射部を一の端部に、水平方向から入射した前記分析光を垂直方向に反射する第４反射部を他の一の端部に、それぞれ有する第２試料保持路を形成し、前記第２試料保持路を有する第２基材部を形成し、前記第２反射部と前記第３反射部とが互いに対向するように、前記第１基材部と前記第２基材部とを接合すること、を特徴とする。
【００２６】
これにより、特別な製造方法を用いることなく小型の分析試料保持装置を製造することができる。
【００２７】
本発明に係る分析試料保持装置の製造方法では、さらに、前記第１基材部に基づき、前記第１基材部の型である第１鋳型を形成し、前記第２基材部に基づき、前記第２基材部の型である第２鋳型を形成し、所定の材料を用いて前記第１鋳型を用いて、前記第１基材部の複製である第１複製基材部を形成し、所定の材料を用いて前記第２鋳型を用いて、前記第２基材部の複製である第２複製基材部を形成し、前記第１複製基材部の前記第２反射部と前記第２複製基材部の前記第３反射部とが互いに対向するように、前記第１複製基材部と前記第２複製基材部とを接合すること、を特徴とする。
【００２８】
これにより、鋳型を用いて製造することができるので、安価に分析試料保持装置を製造することができる。
【００２９】
本発明に係る分析試料保持装置の製造方法では、さらに、前記第１反射部〜前記第４反射部に鏡面を形成すること、を特徴とする。これにより、効率よく分析光を反射することができる。
【００３０】
本発明に係る分析試料保持装置の製造方法では、前記第１複製基材部及び前記第２複製基材部を透明な樹脂を用いて製造すること、を特徴とする。これにより、安価な材料である樹脂を用いることができるので、安価に分析試料保持装置を製造することができる。
【００３１】
ここで、各請求項における構成要素と実施例における構成要素との対応関係を示す。分析試料保持装置は生体試料分析チップ１００に対応する。第１基材部は第１基材部１０１又は第１基材部モデルｍ１０１に、第２基材部は第２基材部１０３又は第２基材部モデルｍ１０３に、それぞれ対応する。
【００３２】
分析光導出部は分析光導出部Ａ１０１に、第１表面は第１基材部１０１の表面Ｐ１０１に、第１試料保持路は第１試料保持路Ｒ１０１又は第１空間ｒ１０１に、第２表面は第１基材部１０１の表面Ｐ１０２に、それぞれ対応する。
【００３３】
分析光導入部は分析光導入開口Ａ１０５に、第３表面は第２基材部１０３の表面Ｐ１０３に、第２試料保持路は第２試料保持路Ｒ１０３又は第２空間ｒ１０３に、第４表面は第２基材部１０３の表面Ｐ１０４に、それぞれ対応する。
【００３４】
第１反射部は第１反射面Ｍ１０１又は第１傾斜面ｓ１０１に、第２反射部は第２反射面Ｍ１０２又は第２傾斜面ｓ１０２に、第３反射部は第３反射面Ｍ１０３又は第３傾斜面ｓ１０３に、第４反射部は第４反射面Ｍ１０４又は第４傾斜面ｓ１０４に、それぞれ対応する。また、試料は血液に対応する。
【００３５】
分析光導入開口は分析光導入開口Ａ１０５に、分析光導入層はノイズカットマスク１０５に、それぞれ対応する。
【００３６】
第１基材層はシリコン層Ｌ１０１に、第１マスク層はマスク層Ｌ１０３に、第１開口は第１開口ａ１０３に、第２基材層はシリコン層Ｌ３０１に、第２マスク層はマスク層Ｌ３０３に、第２開口は第２開口ａ３０３に、それぞれ対応する。
【００３７】
第１鋳型は第１基材部鋳型Ｃ１０１に、第２鋳型は第２基材部鋳型Ｃ１０３に、それぞれ対応する。第１複製基材部は第１基材部１０１に、第２複製基材部は第２基材部１０３に、それぞれ対応する。第１複製基材部の第２反射部は第１基材部１０１の第２反射面Ｍ１０２に、第２複製基材部の第３反射部は第２基材部１０３の第３反射面Ｍ１０３に、それぞれ対応する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る分析試料保持装置の一実施形態である生体試料分析チップ１００の斜視図である。
【図２】生体試料分析チップ１００の図１のＸＸ面における断面図である。
【図３】生体試料分析チップ１００における分析光の光路を示す図である。
【図４】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図５】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図６】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図７】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図８】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図９】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図１０】分析試料保持装置の他の実施例を示す図である。
【図１１】分析試料保持装置の他の実施例を示す図である。
【図１２】分析試料保持装置の他の実施例を示す図である。
【図１３】従来の分析試料保持装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。
【実施例１】
【００４０】
第１ 構成
１．生体試料保持分析チップ１００の構成
本発明に係る分析試料保持装置の一実施例である生体試料分析チップ１００は、比色分析を用いた血液分析を行う際に用いるディスポーザブル・チップである。生体試料分析チップ１００を用いた血液の比色分析では、生体試料としての血液を混合した試薬を生体試料分析チップ１００の内部に蓄積し、蓄積した試薬に対して外部から内部に導入した分析光を透過させ、分析光の特定波長の光の透過率から試薬の発色度合いを定量化したうえで、血液の状態、ひいては人の健康状態を判断する。
【００４１】
生体試料分析チップ１００の構成について図１を用いて説明する。図１は斜め上方から見た生体試料分析チップ１００の斜視図を示している。生体試料分析チップ１００は、平面四角形、縦横の長さ３０ｍｍ、厚さ２００μｍの板形状を有している。なお、生体試料分析チップ１００の大きさについては、使用者が扱いやすい大きさであれば、例示のものに限定されない。
【００４２】
生体試料分析チップ１００は、第１基材部１０１、第２基材部１０３及びノイズカットマスク１０５を有している。第１基材部１０１、第２基材部１０３及びノイズカットマスク１０５は、下層からこの順番で配置されている。第１基材部１０１及び第２基材部１０３は、透明なポリマー物質、例えばポリカーボネイト、により形成されている。
【００４３】
また、ノイズカットマスク１０５は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜より形成されている。なお、ノイズカットマスク１０５は、スクリーン印刷により形成したカーボン膜等により形成してもよい。
【００４４】
生体試料分析チップ１００は、内部に並列に配置された複数の試料保持路Ｒ１００を有している。生体試料分析チップ１００に複数の試料保持路Ｒ１００を配置することによって、複数の分析項目について同時に分析することが可能となる。
【００４５】
試料保持路Ｒ１００は、第１反射面Ｍ１０１、第２反射面Ｍ１０２、第３反射面Ｍ１０３、及び第４反射面Ｍ１０４を有している。第１反射面Ｍ１０１〜第４反射面Ｍ１０４は、それぞれ、鏡面に加工されている。
【００４６】
ノイズカットマスク１０５は、外部から投光された分析光を選択的に内部に取り込むための分析光導入開口Ａ１０５を有している。これにより、外部から投光された分析光のうち分析に必要なもののみを内部に取り込むことができる。
【００４７】
なお、図１においては、複数配置される試料保持路Ｒ１００のうちの一つについてのみ番号を付している。
【００４８】
次に、図１におけるＸＸ断面を示す図２を用いて、生体試料分析チップ１００の内部を詳細に説明する。
【００４９】
生体試料分析チップ１００は、内部に試料保持路Ｒ１００を有している。試料保持路Ｒ１００は、生体試料及び生体試料を分析するための試薬を生体試料分析チップ１００の内部に保持するための空間である。
【００５０】
試料保持路Ｒ１００は、第１試料保持路Ｒ１０１、第２試料保持路Ｒ１０３を有している。
【００５１】
第１試料保持路Ｒ１０１は、第１基材部１０１の表面Ｐ１０２から内部に向かって凹状に形成されている。第１試料保持路Ｒ１０１は、上底が下底よりも長い台形の断面を有している。第１試料保持路Ｒ１０１の一の端部には、第１反射面Ｍ１０１が、他の一の端部には第２反射面Ｍ１０２が形成されている。
【００５２】
第１反射面Ｍ１０１及び第２反射面Ｍ１０２には、鏡面加工が施されている。これにより、分析光を効率よく反射することができる。また、第１反射面Ｍ１０１は、垂直上方から入射してきた分析光を、第１試料保持路Ｒ１０１に沿うように水平方向へ反射する。第２反射面Ｍ１０２は、水平方向から入射してきた分析光を、第２試料保持路が存在する垂直上方へ反射する。
【００５３】
第２試料保持路Ｒ１０３は、第２基材部１０３の表面Ｐ１０４から内部に向かって凹状に形成される。第２試料保持路Ｒ１０３は、三角形状の断面を有している。第２試料保持路Ｒ１０３の一の端部には、第３反射面Ｍ１０３が、他の一の端部には第４反射面Ｍ１０４が形成されている。第２試料保持路Ｒ１０３の第３反射面Ｍ１０３は、第１試料保持路Ｒ１０１の第２反射面Ｍ１０２に対向する位置に形成される。
【００５４】
第３反射面Ｍ１０３及び第４反射面Ｍ１０４には、鏡面加工が施されている。これにより、分析光を効率よく反射することができる。また、第３反射面Ｍ１０３は、第１試料保持路Ｒ１０１が存在する垂直下方から入射してきた分析光を、第２試料保持路Ｒ１０３に沿うように水平方向へ反射する。第４反射面Ｍ１０４は、第２試料保持路Ｒ１０３に沿って水平方向から入射してきた分析光を垂直下方へ反射する。
【００５５】
なお、第４反射面Ｍ１０４によって垂直下方へ反射された分析光は、第１基材部１０１の表面Ｐ１０１に形成される分析光導出部Ａ１０１を介して、生体試料分析チップ１００の外部へ導出される。
【００５６】
試料保持路Ｒ１００は、第１基材部１０１の表面Ｐ１０２と第２基材部１０３の表面Ｐ１０４とが対向するように接合され、第１試料保持路Ｒ１０１と第２試料保持路Ｒ１０３とが連続することにより形成された空間である。
【００５７】
分析光導入開口Ａ１０５は、ノイズカットマスク１０５に対して垂直に入射した分析光のうち、分析に必要なものを生体試料分析チップ１００の内部に導入するための開口である。分析光導入開口Ａ１０５は、導入した分析光が第１基材部１０１の第１反射面Ｍ１０１に到達する位置に、つまり第１反射面Ｍ１０１の上方に形成される。
【００５８】
なお、第２基材部１０３には、試料保持部Ｒ１０５が形成される。試料保持部Ｒ１０５は、所定量の血液及び試薬を蓄積する。試料保持部Ｒ１０５は、ノイズカットマスク１０５に形成される分析光導入開口Ａ１０５に接続する。
【００５９】
生体試料分析チップ１００では、ノイズカットマスク１０５側から導入した分析光を、第１基材部１０１側へ導出する。これにより、分析光を投光するための光源部と、分析光の色度合いを定量化するためのセンサ部とを、生体試料分析チップ１００を挟んだ異なる位置に配置することができる。よって、光源部及びセンサ部を配置するにあたり、両者の干渉を考慮する必要がないので、自由に分析装置を設計することができる。
【００６０】
図３を用いて、第１反射面Ｍ１０１〜第４反射面Ｍ１０４を用いた分析光の光路について説明する。
【００６１】
ノイズカットマスク１０５の表面Ｓ１０５に対して垂直に入射した分析光ｒ０は、ノイズカットマスク１０５に形成される分析光導入開口Ａ１０５から、第２基材部Ｒ１０３の表面Ｐ１０３に形成される分析光導入部Ａ１０４を介して、生体試料分析チップ１００の内部に導入され、分析光ｒ１として、第１反射面Ｍ１０１に到達する。分析光ｒ１は、第１反射面Ｍ１０１によって反射され、分析光ｒ２として、第１試料保持路Ｒ１０１に沿って生体試料分析チップ１００の内部を水平に進行する。分析光ｒ２は、第２反射面Ｍ１０２によって反射され、分析光ｒ３として、第２試料保持路Ｒ１０３の方向に向かって垂直に進行する。分析光ｒ３、第３射面Ｍ１０３よって反射され、分析光ｒ４して、第２試料法事路Ｒ１０３に沿って生体試料分析チップ１００の内部を第４反射面Ｍ１０４の方向に向かって水平に進行する。分析光ｒ４は、第４反射面Ｍ１０４によって反射され、分析光ｒ５として、第１基材部１０１の表面Ｐ１０１に形成される分析光導出部Ａ１０１に向かって垂直に進行する。
【００６２】
このように、分析光を生体試料分析チップ１００の内部において複数回反射させることによって、分析光ｒ２、分析光ｒ３、分析光ｒ４、分析光ｒ５の試料保持路Ｒ１００の内部の進行長さによって、最低限、比色分析に必要とされる量の分析光を吸収できる長さ（最低限長さ）を確保することが可能となる。
【００６３】
また、分析光を生体試料分析チップ１００の厚さ方向に反射させることによって、試料保持路Ｒ１００の幅を拡幅することなく、試料内部を通過する分析光の通過距離を延長することができる。これにより、複数の試料保持路Ｒ１００を並列に配置し、分析項目を複数にしつつ、生体試料分析チップ１００を小型化することができる。
【００６４】
第２ 生体試料分析チップ１００の製造方法
生体試料分析チップ１００の製造方法について図４〜図９を用いて説明する。本実施例における生体試料分析チップ１００の製造方法は、ポリカーボネイトを用いて生体試料分析チップ１００を製造するものである。ポリカーボネイトは安価な材料であり、また、ナノインプリントにより大量に製造することができる。よって、本実施例における生体試料分析チップ１００の製造方法は、生体試料分析チップ１００を安価に製造することを可能とする。
【００６５】
本実施例における生体試料分析チップ１００の製造方法は、モデル製造プロセス、金型製造プロセス、及び製品製造プロセスによって構成される。モデル製造プロセスでは、第１基材部１０１の鋳型を形成するための第１基材部モデル及び第２基材部１０３の鋳型を形成するための第２基材部モデルを製造する。金型製造プロセスでは、第１基材部モデル及び第２基材部モデルを用いて、第１基材部１０１及び第２基材部１０３をナノインプリントにより製造するための第１基材部金型及び第２基材部金型を製造する。製品製造プロセスでは、第１基材部金型及び第２基材部金型を用いて、第１基材部１０１及び第２基材部１０３を製造し、両者を接合することによって生体試料分析チップ１００を製造する。
【００６６】
以下において、各プロセスを説明する。
【００６７】
１．モデル製造プロセス
まず、生体試料分析チップ１００を形成するための第１基材部モデルｍ１０１の形成について説明する。
【００６８】
図４Ａに示すように、酸化炉においてシリコン（Ｓｉ）層Ｌ１０１上に酸化膜（ＳｉＯ２）によるマスク層Ｌ１０３を形成する。マスク層Ｌ１０３上にフォトレジストを塗布してレジスト層を形成した後、リソグラフィによりレジスト層に所定のパターンを形成する。
【００６９】
その後、エッチングにより、レジスト層に形成したパターンをマスク層Ｌ１０３に形成する。この際、図４Ｂに示すように、マスク層Ｌ１０３に第１開口ａ１０３を形成する。図５に示すように、第１開口ａ１０３は、横長の長方形形状を有している。
【００７０】
図４に戻って、マスク層Ｌ１０３をマスクとして異方性エッチングを施す。これにより、図４Ｃに示すように、シリコン層Ｌ１０１の表面ｐ１０２から内部に向かって凹状に形成された第１空間ｒ１０１を形成する。第１空間ｒ１０１では、一の端部に第１傾斜面ｓ１０１、他の一の端部に第２傾斜面ｓ１０２が形成される。第１傾斜面ｓ１０１及び第２傾斜面ｓ１０２は、シリコン層Ｌ１０１の上側からみて、内側に傾斜するように形成される。
【００７１】
このように、端部に第１傾斜面ｓ１０１及び第２傾斜面ｓ１０２を有し、表面ｐ１０２から内部に向かって狭小となる第１空間ｒ１０１を、異方性エッチングを用いて容易に形成することができる。なお、第１傾斜面ｓ１０１、第２傾斜面ｓ１０２の水平方向に対する傾斜角度α、βについては、異方性エッチングの際に使用する界面活性剤の添加濃度によって調整することができる。
【００７２】
次に、図４Ｄに示すように、マスク層Ｌ１０３を除去する。さらに、図４Ｅに示すように、異方性エッチングを用いて、シリコン層Ｌ１０１を所定の形状・大きさとすることによって、第１基材部モデルｍ１０１を形成する。
【００７３】
次に、生体試料分析チップ１００を形成するための第２基材部モデルｍ１０３の形成について説明する。第２基材部モデルｍ１０３の製造方法は、第１基材部モデルｍ１０１の製造法と同様である。ただし、第２試料保持路ｒ１０３を形成するに先立って形成する開口である第２開口ａ３０３の形状が第１基材部モデルｍ１０１の第１開口ａ１０３とは異なる。
【００７４】
図６Ａに示すように、酸化炉においてシリコン（Ｓｉ）層Ｌ３０１上に酸化膜（ＳｉＯ２）によるマスク層Ｌ３０３を形成する。マスク層Ｌ３０３上にフォトレジストを塗布してレジスト層を形成した後、リソグラフィによりレジスト層に所定のパターンを形成する。
【００７５】
その後、エッチングにより、レジスト層に形成したパターンをマスク層Ｌ３０３に形成する。この際、図６Ｂに示すように、マスク層Ｌ３０３に第２開口ａ３０３及び第３開口ａ３０５を形成する。図７に示すように、第２開口ａ３０３は、長方形形状であるが、水平方向の長さが第１開口ａ１０３よりも短い長方形形状を有している。第３開口ａ３０５についても同様である。
【００７６】
図６に戻って、マスク層Ｌ３０３をマスクとして異方性エッチングを施す。これにより、図６Ｃに示すように、シリコン層Ｌ３０３の表面ｐ１０４から内部に向かって凹状に形成される第２空間ｒ１０３を形成する。第２空間ｒ１０３は、一の端部に第３傾斜面ｓ１０３、他の一の端部に第４傾斜面ｓ１０４を有する。第３傾斜面ｓ１０３及び第４傾斜面ｓ１０４は、シリコン層Ｌ３０１の上面からみて、内側に傾斜するように形成される。このように、端部に第３傾斜面ｓ１０３及び第４傾斜面ｓ１０４有し、表面ｐ１０３から内部に向かって狭小となる第２空間ｒ１０２を、異方性エッチングを用いて容易に形成することができる。なお、第３傾斜面ｓ１０３、第４傾斜面ｓ１０４の水平方向に対する傾斜角度γ、δについては、異方性エッチングの際に使用する界面活性剤の添加濃度によって調整することができる。
【００７７】
第２空間ｒ１０３の形成と同様に、異方性エッチングにより、第３空間ｒ１０５を形成する。
【００７８】
次に、図６Ｄに示すように、マスク層Ｌ３０３を除去する。さらに、図６Ｅに示すように、異方性エッチングを用いて、シリコン層Ｌ３０１を所定の形状・大きさとすることによって、第２基材部モデルｍ１０３を形成する。
【００７９】
２．金型製造プロセス
次に、第１基材部モデルｍ１０1及び第２基材部モデルｍ１０３から、ナノインプリントに用いる金型を製造する金型製造部プロセスについて説明する。図８Ａに示すように、第１基材部モデルｍ１０１に対して、ニッケルメッキを用いた電鋳技術を用いることによって、第１基材部鋳型Ｃ１０１を成形する。さらに、図８Ｂに示すように、第２基材部モデルｍ１０３に対して、ニッケルメッキを用いた電鋳技術を用いることによって、第２基材部鋳型Ｃ１０３を成形する。
【００８０】
なお、ニッケルメッキを用いた電鋳技術については、一般的に用いられている電鋳技術を用いればよい。電鋳技術を用いることによって、第１基材部モデルｍ１０１における第１空間ｒ１０１、第１傾斜面ｓ１０１、第２傾斜面ｓ１０２を、精度良く、第１基材部１０１の第１試料保持路Ｒ１０１、第１傾斜面Ｓ１０１、第２傾斜面Ｓ１０２に、それぞれ再現することができる。第２基材部モデルｍ１０３における第２空間ｒ１０３、第３傾斜面ｓ１０３、第４傾斜面ｓ１０４、第３空間ｒ１０５についても同様に、精度良く、第２基材部１０３の第２試料保持路Ｒ１０３、第３傾斜面Ｓ１０３、第４傾斜面Ｓ１０４、試料保持部Ｒ１０５に、それぞれ再現することができる。
【００８１】
３．製品製造プロセス
次に、成形した第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部鋳型Ｃ１０３を用いて生体試料分析チップ１００を製造する製品製造プロセスについて説明する。図８Ｃに示すように、ポリカーボネイトを材料として、第１基材部鋳型Ｃ１０１を用いたナノインプリントにより第１基材部１０１を成形する。同様に、ポリカーボネイトを材料として、第２基材部鋳型Ｃ１０３を用いたナノインプリントにより第２基材部１０３を成形する。
【００８２】
図９Ａに示すように、第１基材部１０１を成形した後、第１傾斜面Ｓ１０１、第２傾斜面Ｓ１０２に対して銀メッキ加工により鏡面加工を施し、それぞれ、第１反射面Ｍ１０１、第２反射面Ｍ１０２を形成する。これにより、分析光を効率よく反射させることができる。同様に、第２基材部１０３を成形した後、第３反射面Ｍ１０３、第４反射面Ｍ１０４を形成する。
【００８３】
図９Ｂに示すように、第１反射面Ｍ１０１〜第４反射面Ｍ１０４を形成した後、第１基材部１０１の表面Ｐ１０２と第２基材部１０３の表面Ｐ１０４とが対向するように、第１基材部１０１及び第２基材部１０３を接合する。このとき、第１基材部１０１の第２傾斜面Ｍ１０２と、第２基材部１０３の第３傾斜面Ｍ１０３とが対向して位置するようにする。なお、接合に際しては、ポリカーボネイトを接合する際に一般的に用いられる接合技術を用いる。
【００８４】
その後、図９Ｃに示すように、第２基材部１０３上にノイズカットマスク１０５を形成する。なお、ノイズカットマスク１０５は、薄板に貫通孔を加工したステンシルマスクを第２基材部１０３上に貼り付けて固定した後、その上から蒸着或いはスパッタにより所定の金属を成膜することによって形成する。これにより、ステンシルマスクの貫通孔部分のみに成膜することができる。なお、ノイズカットマスク１０５の形成については、スクリーン印刷やグラビア印刷を用いて、分析光導入開口Ａ１０５以外の領域に成膜するようにしてもよい。
【００８５】
このように、生体試料分析チップ１００を、第１試料保持路Ｒ１０１を有する第１基材部１０１と第２試料保持路Ｒ１０３を有する第２基材部１０３とに分割し、第１基材部１０１に端部に反射面を有し、第１基材部１０１に表面Ｐ１０２から内部に向かって狭小となる第１試料保持路Ｒ１０１を、第２基材部１０３に表面Ｐ１０４から内部に向かって狭小となる第２試料保持路Ｒ１０２を、それぞれ形成するようにしている。これにより、第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部鋳型Ｃ１０３から第１基材部１０１、第２基材部１０３を取り出すことが可能となる。つまり、第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部鋳型Ｃ１０３を用いて第１基材部１０１、第２基材部１０３を成型することが可能となる。よって、生体試料分析チップ１００を大量に、かつ、安価に製造することが可能となる。
【００８６】
また、生体試料分析チップ１００を製造するにあたって、樹脂であるポリカーボネイトを用いるため、より安価に生体試料分析チップ１００を製造することが可能となる。
【００８７】
［その他の実施例］
（１） 生体試料 ： 前述の実施例１においては、生体試料として血液を用いたが、比色分析を用いて所定の分析を行えるものであれば、例示のものに限定されない。
【００８８】
（２） ポリカーボネイト ： 前述の実施例１においては、生体試料分析チップ１００の材料としてポリカーボネイトを用いたが、第１反射面Ｍ１０１〜第４反射面Ｍ１０４を形成することができ、分析光による比色分析に用いることができる材料であれば例示のものに限定されない。例えば、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）等であってもよい。
【００８９】
（３） 鋳型を用いた製造 ： 前述の実施例１においては、第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部用鋳型Ｃ１０３を用いて、ナノインプリントにより第１基材部１０１及び第２基材部１０３を形成するとしたが、第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部用鋳型Ｃ１０３を用いて第１基材部１０１及び第２基材部１０３を形成できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、射出成型、圧空成型、真空成型、ホットエンボッシング等を用いて形成するようにしてもよい。
【００９０】
（４） 第２試料保持路Ｒ１０３の形状 ： 前述の実施例１においては、第２試料保持路Ｒ１０３は、断面三角形状としたが、第３反射面Ｍ１０３及び第４反射面Ｍ１０４を有するものであれば、例示のものに限定されない。例えば、図１０に示すように、第１試料保持路Ｒ１０１と同様に、断面台形形状としてもよい。これにより、試料を通過する分析光の距離さらに延長することができる。
【００９１】
（５） 第１基材部モデルｍ１０１、第２基材部モデルｍ１０３ ： 前述の実施例１においては、第１基材部モデルｍ１０１及び第２基材部モデルｍ１０３を第１基材部鋳型Ｃ１０１、第２基材部鋳型Ｃ１０３を製造するためのモデルとして用いたが、第１基材部モデルｍ１０１、第２基材部モデルｍ１０３を接合して生体試料分析チップを製造するようにしてもよい。この場合、第１傾斜面ｓ１０１〜第４傾斜面ｓ１０４に鏡面加工を施すようにすればよい。
【００９２】
（６） 生体試料分析チップ１００の構成 ： 前述の実施例１においては、２つの機材部である第１基材部１０１、第２基材部１０３を接合することによって生体試料分析チップ１００を製造するとしたが、３つ以上の機材部を接合するようにしてもよい。例えば、図１１に示すように、第１基材部１０１、第２基材部１０３、及び第３基材部１１１を接合するようにしてもよい。この場合、第３基材部１１１に第３試料保持路Ｒ１１１及び第４試料保持路Ｒ１１３を形成するようにすればよい。なお、第３試料保持路Ｒ１１１は、第２反射面Ｍ１０２によって反射された分析光が第３反射面Ｍ１０３に進行できる位置に配置する。同様に、第４試料保持路Ｒ１１３は、第４反射面Ｍ１０４によって反射された分析光が分析光導出部Ａ１０１に進行できる位置に配置する。
【００９３】
（７）空気孔 ： 前述の実施例１において、さらに、生体試料を試料保持路Ｒ１００に流入させやすくするために大気開放用の空気孔ＡＨを形成するようにしてもよい。図１２に空気孔ＡＨを形成した生体試料分析チップを示す。図１２Ａは、図２と同様に、生体試料分析チップ１００の試料保持路Ｒ１００における断面を示している。図１２Ｂ、図１２Ｄは図１２Ａにおける図２Ａの生体試料分析チップ１００のＰ−Ｐ断面を、図１２Ｃ、図１２Ｅは図２Ａの生体試料分析チップ１００の平面図の一部を、図１２Ｆ、図１２Ｈは図１２Ａにおける図２Ａの生体試料分析チップ１００の左側面図を、図１２Ｇ、図１２Ｉは図２Ａの生体試料分析チップ１００の底面図の一部を、それぞれ示している。
【００９４】
図１２Ｂ、図１２Ｃは、第２基材部１０３に、第２基材部１０３からノイズカットマスク１０５に向かう空気孔ＡＨを形成した状態を示している。図１２Ｄ、図１２Ｅは、第１基材部１０１に、第１基材部１０１の底面に向かう空気孔ＡＨを形成した状態を示している。図１２Ｆ、図１２Ｇは、第２基材部１０３に、第２基材部１０３から左側面に向かう空気孔ＡＨを形成した状態を示している。図１２Ｈ、図１２Ｉは、第１基材部１０１に、第１基材部１０１の側面に向かう空気孔ＡＨを形成した状態を示している。ここで、空気孔の形成については、試料保持路Ｒ１００に生体試料を導入し易くするものであれば、例示のものに限定されない。
【００９５】
なお、空気孔ＡＨの形成にあたっては、例えば、第１基材部１０１を形成した後（図８Ｃ参照）、形成した第１基材部１０１に対してＣＯ２レーザやＹＡＧレーザによって孔形成加工を施したり、所定の金型により空気孔ＡＨの打ち抜き加工を施したりすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る分析試料保持装置は、例えば、血液を比色分析によって分析する際に用いるディスポーザブル・チップとして用いることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１００・・・・・生体試料分析チップ
Ｒ１００・・・・試料保持路
１０１・・・・・第１基材部
Ｍ１０１・・・第１反射面
Ｍ１０２・・・第２反射面
Ｒ１０１・・・第１試料保持路
Ａ１０１・・・分析光導出部
Ｐ１０１・・・表面
Ｐ１０２・・・表面
１０３・・・・・第２基材部
Ｍ１０３・・・第３反射面
Ｍ１０４・・・第４反射面
Ｒ１０３・・・第２試料保持路
Ａ１０４・・・分析光導入部
Ｐ１０３・・・表面
Ｐ１０４・・・表面
１０５・・・・・ノイズカットマスク
Ａ１０５・・・分析光導入開口
Ｃ１０１・・・・第１基材部鋳型
Ｃ１０３・・・・第２基材部鋳型
ｍ１０１・・・・・第１基材部モデル
ｓ１０１・・・第１傾斜面
ｓ１０２・・・第２傾斜面
ｒ１０１・・・第１空間
ｍ１０３・・・・第２基材部モデル
ｓ１０３・・・第３反射面
ｓ１０４・・・第４反射面
ｒ１０３・・・第２空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の試料を分析する際に用いる分析試料保持装置に関し、特に、比色分析により分析するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分析試料保持装置の一つであるマイクロセル１について、図１３を用いて説明する。マイクロセル１は、１つのセルで低濃度から高濃度に至る幅広い濃度を有する被測定液の濃度測定を容易にかつ高精度で行いうる、小型でかつ薄型のマイクロセルである。
【０００３】
マイクロセル１は、図１３（ｂ）に示すように、半導体基板２とカバー部材３とを備えており、半導体基板２には光検出部４と当該光検出部４から出力された検出信号を処理するための電気回路５とが一体に設けられている。マイクロセル１は、例えば縦×横の大きさが１ｃｍ×１ｃｍ程度のものである。
【０００４】
以下に各部を説明する。半導体基板２はシリコン基板等からなるものであって、その表面には有底溝が形成されており、当該有底溝の開口部がカバー部材３により閉塞されて被測定液が流通する流路２１及び排出路２５が形成されている。流路２１の導入口２４側の端部には鏡面処理等により上方に４５°傾斜した反射面２２が設けられ、光検出部４側の端部には下方に４５°傾斜した反射面２３が設けられている。複数（本実施形態では６本）の流路２１と排出路２５とはそれぞれ垂直に交わっており、１対の流路２１と排出路２５とから形成される互いに相似するＬ字型の溝が等間隔で配置されている。複数の流路２１は導入口２４側の端部で全て繋がっており、複数の排出路２５は排出口２６側の端部で全て繋がっている。
【０００５】
カバー部材３はガラス基板等からなるものであって、半導体基板２の表面に貼り付けられている。カバー部材３には当該部材を貫通して、複数の流路２１全てと連通する被測定液の導入口２４と、複数の排出路２５全てと連通する排出口２６が設けられている。
【０００６】
光検出部４はフォトダイオード等からなるものであって、光が入射すると検出信号を出力する。光検出部４は反射面２３の近傍の流路２１底部に、反射面２３で反射した光が入射するように設けられている。本実施形態においては、複数の光検出部４は直線状に配置されている。
【０００７】
電気回路５は、例えば、アナログ増幅回路、バッファ回路、差分回路等を有したものであって、光検出部４から出力された検出信号を処理する。具体的には、光路長の異なる流路２１で測定された同一の被測定液の所定の波長における吸光度の差分を算出する。ここで、当該波長は被測定液中の測定対象物の吸収波長（ピーク波長）である。
【０００８】
被測定液の濃度を測定するには、マイクロセル１の導入口２４から被測定液を流入し、全ての流路２１を被測定液で満たし、光源として例えば面発光を行うＬＥＤを用い、光源からの光Ｌを、導入口２４側の端部から、カバー部材３に対して垂直に、かつ、いずれの流路２１にも均一になるように入射させると、マイクロセル１に導入された光Ｌは、図１３（ｂ）に示すように、反射面２２で反射して、流路２１内に充填された被測定液を透過して反射面２３に到達し、反射面２３で再度反射して光検出部４に入射する。光検出部４に光Ｌが入射すると光検出部４は検出信号を出力し、当該検出信号は電気回路５で処理され、光路長が異なる流路２１において測定された所定の波長の吸光度の差分が算出される。そして、吸光度の差分と光路長の差との相関を調べ、両者が比例関係を示した範囲を測定が良好に行われた領域とする。これと予め作成した検量線とを対比することにより、被測定液の濃度を算出することができる。
【０００９】
そして、測定が終了したならば、流路２１内に充填されている被測定液を排出路２５を経由して排出口２６から排出する。
【００１０】
マイクロセル１により被測定液の濃度測定を行う際は、ＬＥＤ等からなる光源と、ＣＰＵ、内部メモリ、Ｉ／Ｏバッファ回路、Ａ／Ｄコンバータ等を備えたコンピュータ回路からなる演算処理部と、小型の液晶表示装置等からなる表示部等とを備えた本体にマイクロセル１を設置することにより、吸光度センサとして使用することができる。マイクロセル１から本体に出力された測定データは、本体の演算処理部に予め格納されている検量線データと対比され、被測定液の濃度が算出されて、当該濃度が表示部に表示される。
【００１１】
マイクロセル１は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造することができ、この手法によれば、複数の流路２１を一括形成することができる。
【００１２】
マイクロセル１によれば、同一平面上に長さの異なる複数の流路２１を設け、光検出部４を流路２１の底部に設けることより、単一のセルで外乱影響の排除を可能とするとともに、低濃度から高濃度に至る幅広い測定レンジを有し、小型でかつ薄型の取り扱い性に優れたマイクロセルとすることができる。また、幅広い測定レンジを有することにより被測定液の濃度調整が不要となるとともに、１度の測定で外乱影響を排除することができ従来の校正作業が不要となるので、測定操作が簡便になり測定時間を短縮することもできる。更に、同一半導体基板２上に光検出部４と電気回路５とが備わっていることより、光検出部４からの検出信号を電気回路５に送信する際の電気的ノイズを低減することができるので、測定精度を向上することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−１５５６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述のマイクロセル１には、以下に示すような改善すべき点がある。マイクロセル１の半導体基板２はシリコンを用いて形成される。また、流路２１の形状からスパッタやエッチングといった半導体の製造技術を用いなければならない。このため、マイクロセル１では、より安価に製造することが難しい、という改善すべき点がある。
【００１５】
また、マイクロセル１は、ＭＥＭＳ技術を用いて個別に生産するため、製造コストが高い、という改善すべき点がある。
【００１６】
そこで、本発明は、安価な分析試料保持装置の提供を目的とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明における課題を解決するための手段及び発明の効果を以下に示す。
【００１８】
本発明に係る分析試料保持装置は、分析光を用いて試料を分析する際に用いる分析試料保持装置であって、前記分析試料保持装置は、第１基材部及び第２基材部を有し、前記第１基材部は、前記内部から前記外部に前記分析光を導出する分析光導出部であって、第１表面に配置される分析光導出部、前記試料を保持する第１試料保持路であって、前記第１表面とは対向して位置する第２表面から内部に向かって凹状に形成される第１試料保持路、を有し、前記第２基材部は、外部から内部に前記分析光を導入する分析光導入部であって、第３表面に配置される分析光導入部、前記試料を保持する第２試料保持路であって、前記第３表面とは対向して位置する第４表面から内部に向かって凹状に形成される第２試料保持路、を有し、前記第１試料保持路は、前記分析光導入部から導入された前記分析光を前記第１試料保持路に沿う方向に反射する第１反射部、前記第１試料保持路に沿って進行してきた前記分析光を前記第２試料保持路の方向へ反射する第２反射部、を有し、前記第２試料保持路は、前記第１試料保持路の方向から進行してきた前記分析光を前記第２試料保持路に沿う方向へ反射する第３反射部、前記第２試料保持路に沿って進行してきた前記分析光を前記分析光導出部へ反射する第４反射部、を有し、前記第１基材部及び前記第２基材部は、前記第２表面と前記第４表面とが対向するように配置され、前記第１試料保持路と前記第２試料保持路とが連続した空間を形成していること、を特徴とする。
【００１９】
これにより、分析光導入部から導入した分析光を最初の反射部で反射させて試料保持路を直進させ、次の反射部で反射させて分析光導出部に到達させるときの分析光の光路の長さに比して、分析光導入部から導入した分析光を第１反射部〜第４反射部で反射させたとき分析光の光路を長くすることができる。
【００２０】
また、分析光導出部及び分析光導出部を、対向して位置する第１表面及び第３表面に、それぞれ配置することができる。よって、分析試料保持装置に導入される分析光を投光し、分析試料保持装置から導出された分析光を受光する分析装置において、分析光を投光するための投光部と分析光を受光するための受光部とを分析試料保持装置を挟んで対向する位置に配置することができる。よって、分析試料保持装置が保持する試料を分析するための、分析装置において、投光部、受光部を自由に配置させることができる。
【００２１】
本発明に係る分析試料保持装置では、さらに、前記分析光導入部に対して分析光を選択的に導入するための分析光導入開口を有する分析光導入層、を有する。
【００２２】
これにより、分析光を効率よく分析試料保持装置の内部に導入することができる。
【００２３】
本発明に係る分析試料保持装置では、一の前記第１試料保持路と一の前記第２試料保持路とが対をなして、複数並列に形成されていること、を特徴とする。これにより、多項目を同時に分析することができる。
【００２４】
本発明に係る分析試料保持装置では、前記第１基材部及び前記第２基材部は、透明な樹脂により形成されていること、を特徴とする。これにより、安価な材料である樹脂を用いるので、分析試料保持装置に安価にできる。
【００２５】
本発明に係る分析試料保持装置の製造方法は、第１基材部と第２基材部とを接合することによって、分析光を用いて試料を分析する際に用いる分析試料保持装置を製造する分析試料保持装置の製造方法であって、第１基材層の所定表面上に第１マスク層を形成し、前記第１マスク層の所定位置に第１開口を形成し、前記第１基材層に異方性エッチングを施すことによって、垂直方向から入射した前記分析光を水平方向に反射する第１反射部を一の端部に、水平方向から入射した前記分析光を垂直方向に反射する第２反射部を他の一の端部に、それぞれ有する第１試料保持路を形成し、前記第１試料保持路を有する第１基材部を形成し、前記第２基材層の所定表面上に第２マスク層を形成し、前記第２マスク層の所定位置に第２開口を形成し、前記第２基材層に異方性エッチングを施すことによって、垂直方向から入射した前記分析光を水平方向に反射する第３反射部を一の端部に、水平方向から入射した前記分析光を垂直方向に反射する第４反射部を他の一の端部に、それぞれ有する第２試料保持路を形成し、前記第２試料保持路を有する第２基材部を形成し、前記第２反射部と前記第３反射部とが互いに対向するように、前記第１基材部と前記第２基材部とを接合すること、を特徴とする。
【００２６】
これにより、特別な製造方法を用いることなく小型の分析試料保持装置を製造することができる。
【００２７】
本発明に係る分析試料保持装置の製造方法では、さらに、前記第１基材部に基づき、前記第１基材部の型である第１鋳型を形成し、前記第２基材部に基づき、前記第２基材部の型である第２鋳型を形成し、所定の材料を用いて前記第１鋳型を用いて、前記第１基材部の複製である第１複製基材部を形成し、所定の材料を用いて前記第２鋳型を用いて、前記第２基材部の複製である第２複製基材部を形成し、前記第１複製基材部の前記第２反射部と前記第２複製基材部の前記第３反射部とが互いに対向するように、前記第１複製基材部と前記第２複製基材部とを接合すること、を特徴とする。
【００２８】
これにより、鋳型を用いて製造することができるので、安価に分析試料保持装置を製造することができる。
【００２９】
本発明に係る分析試料保持装置の製造方法では、さらに、前記第１反射部〜前記第４反射部に鏡面を形成すること、を特徴とする。これにより、効率よく分析光を反射することができる。
【００３０】
本発明に係る分析試料保持装置の製造方法では、前記第１複製基材部及び前記第２複製基材部を透明な樹脂を用いて製造すること、を特徴とする。これにより、安価な材料である樹脂を用いることができるので、安価に分析試料保持装置を製造することができる。
【００３１】
ここで、各請求項における構成要素と実施例における構成要素との対応関係を示す。分析試料保持装置は生体試料分析チップ１００に対応する。第１基材部は第１基材部１０１又は第１基材部モデルｍ１０１に、第２基材部は第２基材部１０３又は第２基材部モデルｍ１０３に、それぞれ対応する。
【００３２】
分析光導出部は分析光導出部Ａ１０１に、第１表面は第１基材部１０１の表面Ｐ１０１に、第１試料保持路は第１試料保持路Ｒ１０１又は第１空間ｒ１０１に、第２表面は第１基材部１０１の表面Ｐ１０２に、それぞれ対応する。
【００３３】
分析光導入部は分析光導入開口Ａ１０５に、第３表面は第２基材部１０３の表面Ｐ１０３に、第２試料保持路は第２試料保持路Ｒ１０３又は第２空間ｒ１０３に、第４表面は第２基材部１０３の表面Ｐ１０４に、それぞれ対応する。
【００３４】
第１反射部は第１反射面Ｍ１０１又は第１傾斜面ｓ１０１に、第２反射部は第２反射面Ｍ１０２又は第２傾斜面ｓ１０２に、第３反射部は第３反射面Ｍ１０３又は第３傾斜面ｓ１０３に、第４反射部は第４反射面Ｍ１０４又は第４傾斜面ｓ１０４に、それぞれ対応する。また、試料は血液に対応する。
【００３５】
分析光導入開口は分析光導入開口Ａ１０５に、分析光導入層はノイズカットマスク１０５に、それぞれ対応する。
【００３６】
第１基材層はシリコン層Ｌ１０１に、第１マスク層はマスク層Ｌ１０３に、第１開口は第１開口ａ１０３に、第２基材層はシリコン層Ｌ３０１に、第２マスク層はマスク層Ｌ３０３に、第２開口は第２開口ａ３０３に、それぞれ対応する。
【００３７】
第１鋳型は第１基材部鋳型Ｃ１０１に、第２鋳型は第２基材部鋳型Ｃ１０３に、それぞれ対応する。第１複製基材部は第１基材部１０１に、第２複製基材部は第２基材部１０３に、それぞれ対応する。第１複製基材部の第２反射部は第１基材部１０１の第２反射面Ｍ１０２に、第２複製基材部の第３反射部は第２基材部１０３の第３反射面Ｍ１０３に、それぞれ対応する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る分析試料保持装置の一実施形態である生体試料分析チップ１００の斜視図である。
【図２】生体試料分析チップ１００の図１のＸＸ面における断面図である。
【図３】生体試料分析チップ１００における分析光の光路を示す図である。
【図４】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図５】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図６】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図７】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図８】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図９】生体試料分析チップ１００の製造方法を示す図である。
【図１０】分析試料保持装置の他の実施例を示す図である。
【図１１】分析試料保持装置の他の実施例を示す図である。
【図１２】分析試料保持装置の他の実施例を示す図である。
【図１３】従来の分析試料保持装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。
【実施例１】
【００４０】
第１ 構成
１．生体試料保持分析チップ１００の構成
本発明に係る分析試料保持装置の一実施例である生体試料分析チップ１００は、比色分析を用いた血液分析を行う際に用いるディスポーザブル・チップである。生体試料分析チップ１００を用いた血液の比色分析では、生体試料としての血液を混合した試薬を生体試料分析チップ１００の内部に蓄積し、蓄積した試薬に対して外部から内部に導入した分析光を透過させ、分析光の特定波長の光の透過率から試薬の発色度合いを定量化したうえで、血液の状態、ひいては人の健康状態を判断する。
【００４１】
生体試料分析チップ１００の構成について図１を用いて説明する。図１は斜め上方から見た生体試料分析チップ１００の斜視図を示している。生体試料分析チップ１００は、平面四角形、縦横の長さ３０ｍｍ、厚さ２００μｍの板形状を有している。なお、生体試料分析チップ１００の大きさについては、使用者が扱いやすい大きさであれば、例示のものに限定されない。
【００４２】
生体試料分析チップ１００は、第１基材部１０１、第２基材部１０３及びノイズカットマスク１０５を有している。第１基材部１０１、第２基材部１０３及びノイズカットマスク１０５は、下層からこの順番で配置されている。第１基材部１０１及び第２基材部１０３は、透明なポリマー物質、例えばポリカーボネイト、により形成されている。
【００４３】
また、ノイズカットマスク１０５は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜より形成されている。なお、ノイズカットマスク１０５は、スクリーン印刷により形成したカーボン膜等により形成してもよい。
【００４４】
生体試料分析チップ１００は、内部に並列に配置された複数の試料保持路Ｒ１００を有している。生体試料分析チップ１００に複数の試料保持路Ｒ１００を配置することによって、複数の分析項目について同時に分析することが可能となる。
【００４５】
試料保持路Ｒ１００は、第１反射面Ｍ１０１、第２反射面Ｍ１０２、第３反射面Ｍ１０３、及び第４反射面Ｍ１０４を有している。第１反射面Ｍ１０１〜第４反射面Ｍ１０４は、それぞれ、鏡面に加工されている。
【００４６】
ノイズカットマスク１０５は、外部から投光された分析光を選択的に内部に取り込むための分析光導入開口Ａ１０５を有している。これにより、外部から投光された分析光のうち分析に必要なもののみを内部に取り込むことができる。
【００４７】
なお、図１においては、複数配置される試料保持路Ｒ１００のうちの一つについてのみ番号を付している。
【００４８】
次に、図１におけるＸＸ断面を示す図２を用いて、生体試料分析チップ１００の内部を詳細に説明する。
【００４９】
生体試料分析チップ１００は、内部に試料保持路Ｒ１００を有している。試料保持路Ｒ１００は、生体試料及び生体試料を分析するための試薬を生体試料分析チップ１００の内部に保持するための空間である。
【００５０】
試料保持路Ｒ１００は、第１試料保持路Ｒ１０１、第２試料保持路Ｒ１０３を有している。
【００５１】
第１試料保持路Ｒ１０１は、第１基材部１０１の表面Ｐ１０２から内部に向かって凹状に形成されている。第１試料保持路Ｒ１０１は、上底が下底よりも長い台形の断面を有している。第１試料保持路Ｒ１０１の一の端部には、第１反射面Ｍ１０１が、他の一の端部には第２反射面Ｍ１０２が形成されている。
【００５２】
第１反射面Ｍ１０１及び第２反射面Ｍ１０２には、鏡面加工が施されている。これにより、分析光を効率よく反射することができる。また、第１反射面Ｍ１０１は、垂直上方から入射してきた分析光を、第１試料保持路Ｒ１０１に沿うように水平方向へ反射する。第２反射面Ｍ１０２は、水平方向から入射してきた分析光を、第２試料保持路が存在する垂直上方へ反射する。
【００５３】
第２試料保持路Ｒ１０３は、第２基材部１０３の表面Ｐ１０４から内部に向かって凹状に形成される。第２試料保持路Ｒ１０３は、三角形状の断面を有している。第２試料保持路Ｒ１０３の一の端部には、第３反射面Ｍ１０３が、他の一の端部には第４反射面Ｍ１０４が形成されている。第２試料保持路Ｒ１０３の第３反射面Ｍ１０３は、第１試料保持路Ｒ１０１の第２反射面Ｍ１０２に対向する位置に形成される。
【００５４】
第３反射面Ｍ１０３及び第４反射面Ｍ１０４には、鏡面加工が施されている。これにより、分析光を効率よく反射することができる。また、第３反射面Ｍ１０３は、第１試料保持路Ｒ１０１が存在する垂直下方から入射してきた分析光を、第２試料保持路Ｒ１０３に沿うように水平方向へ反射する。第４反射面Ｍ１０４は、第２試料保持路Ｒ１０３に沿って水平方向から入射してきた分析光を垂直下方へ反射する。
【００５５】
なお、第４反射面Ｍ１０４によって垂直下方へ反射された分析光は、第１基材部１０１の表面Ｐ１０１に形成される分析光導出部Ａ１０１を介して、生体試料分析チップ１００の外部へ導出される。
【００５６】
試料保持路Ｒ１００は、第１基材部１０１の表面Ｐ１０２と第２基材部１０３の表面Ｐ１０４とが対向するように接合され、第１試料保持路Ｒ１０１と第２試料保持路Ｒ１０３とが連続することにより形成された空間である。
【００５７】
分析光導入開口Ａ１０５は、ノイズカットマスク１０５に対して垂直に入射した分析光のうち、分析に必要なものを生体試料分析チップ１００の内部に導入するための開口である。分析光導入開口Ａ１０５は、導入した分析光が第１基材部１０１の第１反射面Ｍ１０１に到達する位置に、つまり第１反射面Ｍ１０１の上方に形成される。
【００５８】
なお、第２基材部１０３には、試料保持部Ｒ１０５が形成される。試料保持部Ｒ１０５は、所定量の血液及び試薬を蓄積する。試料保持部Ｒ１０５は、ノイズカットマスク１０５に形成される分析光導入開口Ａ１０５に接続する。
【００５９】
生体試料分析チップ１００では、ノイズカットマスク１０５側から導入した分析光を、第１基材部１０１側へ導出する。これにより、分析光を投光するための光源部と、分析光の色度合いを定量化するためのセンサ部とを、生体試料分析チップ１００を挟んだ異なる位置に配置することができる。よって、光源部及びセンサ部を配置するにあたり、両者の干渉を考慮する必要がないので、自由に分析装置を設計することができる。
【００６０】
図３を用いて、第１反射面Ｍ１０１〜第４反射面Ｍ１０４を用いた分析光の光路について説明する。
【００６１】
ノイズカットマスク１０５の表面Ｓ１０５に対して垂直に入射した分析光ｒ０は、ノイズカットマスク１０５に形成される分析光導入開口Ａ１０５から、第２基材部Ｒ１０３の表面Ｐ１０３に形成される分析光導入部Ａ１０４を介して、生体試料分析チップ１００の内部に導入され、分析光ｒ１として、第１反射面Ｍ１０１に到達する。分析光ｒ１は、第１反射面Ｍ１０１によって反射され、分析光ｒ２として、第１試料保持路Ｒ１０１に沿って生体試料分析チップ１００の内部を水平に進行する。分析光ｒ２は、第２反射面Ｍ１０２によって反射され、分析光ｒ３として、第２試料保持路Ｒ１０３の方向に向かって垂直に進行する。分析光ｒ３、第３射面Ｍ１０３よって反射され、分析光ｒ４して、第２試料法事路Ｒ１０３に沿って生体試料分析チップ１００の内部を第４反射面Ｍ１０４の方向に向かって水平に進行する。分析光ｒ４は、第４反射面Ｍ１０４によって反射され、分析光ｒ５として、第１基材部１０１の表面Ｐ１０１に形成される分析光導出部Ａ１０１に向かって垂直に進行する。
【００６２】
このように、分析光を生体試料分析チップ１００の内部において複数回反射させることによって、分析光ｒ２、分析光ｒ３、分析光ｒ４、分析光ｒ５の試料保持路Ｒ１００の内部の進行長さによって、最低限、比色分析に必要とされる量の分析光を吸収できる長さ（最低限長さ）を確保することが可能となる。
【００６３】
また、分析光を生体試料分析チップ１００の厚さ方向に反射させることによって、試料保持路Ｒ１００の幅を拡幅することなく、試料内部を通過する分析光の通過距離を延長することができる。これにより、複数の試料保持路Ｒ１００を並列に配置し、分析項目を複数にしつつ、生体試料分析チップ１００を小型化することができる。
【００６４】
第２ 生体試料分析チップ１００の製造方法
生体試料分析チップ１００の製造方法について図４〜図９を用いて説明する。本実施例における生体試料分析チップ１００の製造方法は、ポリカーボネイトを用いて生体試料分析チップ１００を製造するものである。ポリカーボネイトは安価な材料であり、また、ナノインプリントにより大量に製造することができる。よって、本実施例における生体試料分析チップ１００の製造方法は、生体試料分析チップ１００を安価に製造することを可能とする。
【００６５】
本実施例における生体試料分析チップ１００の製造方法は、モデル製造プロセス、金型製造プロセス、及び製品製造プロセスによって構成される。モデル製造プロセスでは、第１基材部１０１の鋳型を形成するための第１基材部モデル及び第２基材部１０３の鋳型を形成するための第２基材部モデルを製造する。金型製造プロセスでは、第１基材部モデル及び第２基材部モデルを用いて、第１基材部１０１及び第２基材部１０３をナノインプリントにより製造するための第１基材部金型及び第２基材部金型を製造する。製品製造プロセスでは、第１基材部金型及び第２基材部金型を用いて、第１基材部１０１及び第２基材部１０３を製造し、両者を接合することによって生体試料分析チップ１００を製造する。
【００６６】
以下において、各プロセスを説明する。
【００６７】
１．モデル製造プロセス
まず、生体試料分析チップ１００を形成するための第１基材部モデルｍ１０１の形成について説明する。
【００６８】
図４Ａに示すように、酸化炉においてシリコン（Ｓｉ）層Ｌ１０１上に酸化膜（ＳｉＯ２）によるマスク層Ｌ１０３を形成する。マスク層Ｌ１０３上にフォトレジストを塗布してレジスト層を形成した後、リソグラフィによりレジスト層に所定のパターンを形成する。
【００６９】
その後、エッチングにより、レジスト層に形成したパターンをマスク層Ｌ１０３に形成する。この際、図４Ｂに示すように、マスク層Ｌ１０３に第１開口ａ１０３を形成する。図５に示すように、第１開口ａ１０３は、横長の長方形形状を有している。
【００７０】
図４に戻って、マスク層Ｌ１０３をマスクとして異方性エッチングを施す。これにより、図４Ｃに示すように、シリコン層Ｌ１０１の表面ｐ１０２から内部に向かって凹状に形成された第１空間ｒ１０１を形成する。第１空間ｒ１０１では、一の端部に第１傾斜面ｓ１０１、他の一の端部に第２傾斜面ｓ１０２が形成される。第１傾斜面ｓ１０１及び第２傾斜面ｓ１０２は、シリコン層Ｌ１０１の上側からみて、内側に傾斜するように形成される。
【００７１】
このように、端部に第１傾斜面ｓ１０１及び第２傾斜面ｓ１０２を有し、表面ｐ１０２から内部に向かって狭小となる第１空間ｒ１０１を、異方性エッチングを用いて容易に形成することができる。なお、第１傾斜面ｓ１０１、第２傾斜面ｓ１０２の水平方向に対する傾斜角度α、βについては、異方性エッチングの際に使用する界面活性剤の添加濃度によって調整することができる。
【００７２】
次に、図４Ｄに示すように、マスク層Ｌ１０３を除去する。さらに、図４Ｅに示すように、異方性エッチングを用いて、シリコン層Ｌ１０１を所定の形状・大きさとすることによって、第１基材部モデルｍ１０１を形成する。
【００７３】
次に、生体試料分析チップ１００を形成するための第２基材部モデルｍ１０３の形成について説明する。第２基材部モデルｍ１０３の製造方法は、第１基材部モデルｍ１０１の製造法と同様である。ただし、第２試料保持路ｒ１０３を形成するに先立って形成する開口である第２開口ａ３０３の形状が第１基材部モデルｍ１０１の第１開口ａ１０３とは異なる。
【００７４】
図６Ａに示すように、酸化炉においてシリコン（Ｓｉ）層Ｌ３０１上に酸化膜（ＳｉＯ２）によるマスク層Ｌ３０３を形成する。マスク層Ｌ３０３上にフォトレジストを塗布してレジスト層を形成した後、リソグラフィによりレジスト層に所定のパターンを形成する。
【００７５】
その後、エッチングにより、レジスト層に形成したパターンをマスク層Ｌ３０３に形成する。この際、図６Ｂに示すように、マスク層Ｌ３０３に第２開口ａ３０３及び第３開口ａ３０５を形成する。図７に示すように、第２開口ａ３０３は、長方形形状であるが、水平方向の長さが第１開口ａ１０３よりも短い長方形形状を有している。第３開口ａ３０５についても同様である。
【００７６】
図６に戻って、マスク層Ｌ３０３をマスクとして異方性エッチングを施す。これにより、図６Ｃに示すように、シリコン層Ｌ３０３の表面ｐ１０４から内部に向かって凹状に形成される第２空間ｒ１０３を形成する。第２空間ｒ１０３は、一の端部に第３傾斜面ｓ１０３、他の一の端部に第４傾斜面ｓ１０４を有する。第３傾斜面ｓ１０３及び第４傾斜面ｓ１０４は、シリコン層Ｌ３０１の上面からみて、内側に傾斜するように形成される。このように、端部に第３傾斜面ｓ１０３及び第４傾斜面ｓ１０４有し、表面ｐ１０３から内部に向かって狭小となる第２空間ｒ１０２を、異方性エッチングを用いて容易に形成することができる。なお、第３傾斜面ｓ１０３、第４傾斜面ｓ１０４の水平方向に対する傾斜角度γ、δについては、異方性エッチングの際に使用する界面活性剤の添加濃度によって調整することができる。
【００７７】
第２空間ｒ１０３の形成と同様に、異方性エッチングにより、第３空間ｒ１０５を形成する。
【００７８】
次に、図６Ｄに示すように、マスク層Ｌ３０３を除去する。さらに、図６Ｅに示すように、異方性エッチングを用いて、シリコン層Ｌ３０１を所定の形状・大きさとすることによって、第２基材部モデルｍ１０３を形成する。
【００７９】
２．金型製造プロセス
次に、第１基材部モデルｍ１０1及び第２基材部モデルｍ１０３から、ナノインプリントに用いる金型を製造する金型製造部プロセスについて説明する。図８Ａに示すように、第１基材部モデルｍ１０１に対して、ニッケルメッキを用いた電鋳技術を用いることによって、第１基材部鋳型Ｃ１０１を成形する。さらに、図８Ｂに示すように、第２基材部モデルｍ１０３に対して、ニッケルメッキを用いた電鋳技術を用いることによって、第２基材部鋳型Ｃ１０３を成形する。
【００８０】
なお、ニッケルメッキを用いた電鋳技術については、一般的に用いられている電鋳技術を用いればよい。電鋳技術を用いることによって、第１基材部モデルｍ１０１における第１空間ｒ１０１、第１傾斜面ｓ１０１、第２傾斜面ｓ１０２を、精度良く、第１基材部１０１の第１試料保持路Ｒ１０１、第１傾斜面Ｓ１０１、第２傾斜面Ｓ１０２に、それぞれ再現することができる。第２基材部モデルｍ１０３における第２空間ｒ１０３、第３傾斜面ｓ１０３、第４傾斜面ｓ１０４、第３空間ｒ１０５についても同様に、精度良く、第２基材部１０３の第２試料保持路Ｒ１０３、第３傾斜面Ｓ１０３、第４傾斜面Ｓ１０４、試料保持部Ｒ１０５に、それぞれ再現することができる。
【００８１】
３．製品製造プロセス
次に、成形した第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部鋳型Ｃ１０３を用いて生体試料分析チップ１００を製造する製品製造プロセスについて説明する。図８Ｃに示すように、ポリカーボネイトを材料として、第１基材部鋳型Ｃ１０１を用いたナノインプリントにより第１基材部１０１を成形する。同様に、ポリカーボネイトを材料として、第２基材部鋳型Ｃ１０３を用いたナノインプリントにより第２基材部１０３を成形する。
【００８２】
図９Ａに示すように、第１基材部１０１を成形した後、第１傾斜面Ｓ１０１、第２傾斜面Ｓ１０２に対して銀メッキ加工により鏡面加工を施し、それぞれ、第１反射面Ｍ１０１、第２反射面Ｍ１０２を形成する。これにより、分析光を効率よく反射させることができる。同様に、第２基材部１０３を成形した後、第３反射面Ｍ１０３、第４反射面Ｍ１０４を形成する。
【００８３】
図９Ｂに示すように、第１反射面Ｍ１０１〜第４反射面Ｍ１０４を形成した後、第１基材部１０１の表面Ｐ１０２と第２基材部１０３の表面Ｐ１０４とが対向するように、第１基材部１０１及び第２基材部１０３を接合する。このとき、第１基材部１０１の第２傾斜面Ｍ１０２と、第２基材部１０３の第３傾斜面Ｍ１０３とが対向して位置するようにする。なお、接合に際しては、ポリカーボネイトを接合する際に一般的に用いられる接合技術を用いる。
【００８４】
その後、図９Ｃに示すように、第２基材部１０３上にノイズカットマスク１０５を形成する。なお、ノイズカットマスク１０５は、薄板に貫通孔を加工したステンシルマスクを第２基材部１０３上に貼り付けて固定した後、その上から蒸着或いはスパッタにより所定の金属を成膜することによって形成する。これにより、ステンシルマスクの貫通孔部分のみに成膜することができる。なお、ノイズカットマスク１０５の形成については、スクリーン印刷やグラビア印刷を用いて、分析光導入開口Ａ１０５以外の領域に成膜するようにしてもよい。
【００８５】
このように、生体試料分析チップ１００を、第１試料保持路Ｒ１０１を有する第１基材部１０１と第２試料保持路Ｒ１０３を有する第２基材部１０３とに分割し、第１基材部１０１に端部に反射面を有し、第１基材部１０１に表面Ｐ１０２から内部に向かって狭小となる第１試料保持路Ｒ１０１を、第２基材部１０３に表面Ｐ１０４から内部に向かって狭小となる第２試料保持路Ｒ１０２を、それぞれ形成するようにしている。これにより、第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部鋳型Ｃ１０３から第１基材部１０１、第２基材部１０３を取り出すことが可能となる。つまり、第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部鋳型Ｃ１０３を用いて第１基材部１０１、第２基材部１０３を成型することが可能となる。よって、生体試料分析チップ１００を大量に、かつ、安価に製造することが可能となる。
【００８６】
また、生体試料分析チップ１００を製造するにあたって、樹脂であるポリカーボネイトを用いるため、より安価に生体試料分析チップ１００を製造することが可能となる。
【００８７】
［その他の実施例］
（１） 生体試料 ： 前述の実施例１においては、生体試料として血液を用いたが、比色分析を用いて所定の分析を行えるものであれば、例示のものに限定されない。
【００８８】
（２） ポリカーボネイト ： 前述の実施例１においては、生体試料分析チップ１００の材料としてポリカーボネイトを用いたが、第１反射面Ｍ１０１〜第４反射面Ｍ１０４を形成することができ、分析光による比色分析に用いることができる材料であれば例示のものに限定されない。例えば、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）等であってもよい。
【００８９】
（３） 鋳型を用いた製造 ： 前述の実施例１においては、第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部用鋳型Ｃ１０３を用いて、ナノインプリントにより第１基材部１０１及び第２基材部１０３を形成するとしたが、第１基材部鋳型Ｃ１０１及び第２基材部用鋳型Ｃ１０３を用いて第１基材部１０１及び第２基材部１０３を形成できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、射出成型、圧空成型、真空成型、ホットエンボッシング等を用いて形成するようにしてもよい。
【００９０】
（４） 第２試料保持路Ｒ１０３の形状 ： 前述の実施例１においては、第２試料保持路Ｒ１０３は、断面三角形状としたが、第３反射面Ｍ１０３及び第４反射面Ｍ１０４を有するものであれば、例示のものに限定されない。例えば、図１０に示すように、第１試料保持路Ｒ１０１と同様に、断面台形形状としてもよい。これにより、試料を通過する分析光の距離さらに延長することができる。
【００９１】
（５） 第１基材部モデルｍ１０１、第２基材部モデルｍ１０３ ： 前述の実施例１においては、第１基材部モデルｍ１０１及び第２基材部モデルｍ１０３を第１基材部鋳型Ｃ１０１、第２基材部鋳型Ｃ１０３を製造するためのモデルとして用いたが、第１基材部モデルｍ１０１、第２基材部モデルｍ１０３を接合して生体試料分析チップを製造するようにしてもよい。この場合、第１傾斜面ｓ１０１〜第４傾斜面ｓ１０４に鏡面加工を施すようにすればよい。
【００９２】
（６） 生体試料分析チップ１００の構成 ： 前述の実施例１においては、２つの機材部である第１基材部１０１、第２基材部１０３を接合することによって生体試料分析チップ１００を製造するとしたが、３つ以上の機材部を接合するようにしてもよい。例えば、図１１に示すように、第１基材部１０１、第２基材部１０３、及び第３基材部１１１を接合するようにしてもよい。この場合、第３基材部１１１に第３試料保持路Ｒ１１１及び第４試料保持路Ｒ１１３を形成するようにすればよい。なお、第３試料保持路Ｒ１１１は、第２反射面Ｍ１０２によって反射された分析光が第３反射面Ｍ１０３に進行できる位置に配置する。同様に、第４試料保持路Ｒ１１３は、第４反射面Ｍ１０４によって反射された分析光が分析光導出部Ａ１０１に進行できる位置に配置する。
【００９３】
（７）空気孔 ： 前述の実施例１において、さらに、生体試料を試料保持路Ｒ１００に流入させやすくするために大気開放用の空気孔ＡＨを形成するようにしてもよい。図１２に空気孔ＡＨを形成した生体試料分析チップを示す。図１２Ａは、図２と同様に、生体試料分析チップ１００の試料保持路Ｒ１００における断面を示している。図１２Ｂ、図１２Ｄは図１２Ａにおける図２Ａの生体試料分析チップ１００のＰ−Ｐ断面を、図１２Ｃ、図１２Ｅは図２Ａの生体試料分析チップ１００の平面図の一部を、図１２Ｆ、図１２Ｈは図１２Ａにおける図２Ａの生体試料分析チップ１００の左側面図を、図１２Ｇ、図１２Ｉは図２Ａの生体試料分析チップ１００の底面図の一部を、それぞれ示している。
【００９４】
図１２Ｂ、図１２Ｃは、第２基材部１０３に、第２基材部１０３からノイズカットマスク１０５に向かう空気孔ＡＨを形成した状態を示している。図１２Ｄ、図１２Ｅは、第１基材部１０１に、第１基材部１０１の底面に向かう空気孔ＡＨを形成した状態を示している。図１２Ｆ、図１２Ｇは、第２基材部１０３に、第２基材部１０３から左側面に向かう空気孔ＡＨを形成した状態を示している。図１２Ｈ、図１２Ｉは、第１基材部１０１に、第１基材部１０１の側面に向かう空気孔ＡＨを形成した状態を示している。ここで、空気孔の形成については、試料保持路Ｒ１００に生体試料を導入し易くするものであれば、例示のものに限定されない。
【００９５】
なお、空気孔ＡＨの形成にあたっては、例えば、第１基材部１０１を形成した後（図８Ｃ参照）、形成した第１基材部１０１に対してＣＯ２レーザやＹＡＧレーザによって孔形成加工を施したり、所定の金型により空気孔ＡＨの打ち抜き加工を施したりすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る分析試料保持装置は、例えば、血液を比色分析によって分析する際に用いるディスポーザブル・チップとして用いることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１００・・・・・生体試料分析チップ
Ｒ１００・・・・試料保持路
１０１・・・・・第１基材部
Ｍ１０１・・・第１反射面
Ｍ１０２・・・第２反射面
Ｒ１０１・・・第１試料保持路
Ａ１０１・・・分析光導出部
Ｐ１０１・・・表面
Ｐ１０２・・・表面
１０３・・・・・第２基材部
Ｍ１０３・・・第３反射面
Ｍ１０４・・・第４反射面
Ｒ１０３・・・第２試料保持路
Ａ１０４・・・分析光導入部
Ｐ１０３・・・表面
Ｐ１０４・・・表面
１０５・・・・・ノイズカットマスク
Ａ１０５・・・分析光導入開口
Ｃ１０１・・・・第１基材部鋳型
Ｃ１０３・・・・第２基材部鋳型
ｍ１０１・・・・・第１基材部モデル
ｓ１０１・・・第１傾斜面
ｓ１０２・・・第２傾斜面
ｒ１０１・・・第１空間
ｍ１０３・・・・第２基材部モデル
ｓ１０３・・・第３反射面
ｓ１０４・・・第４反射面
ｒ１０３・・・第２空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析光を用いて試料を分析する際に用いる分析試料保持装置であって、
前記分析試料保持装置は、
第１基材部及び第２基材部を有し、
前記第１基材部は、
前記内部から前記外部に前記分析光を導出する分析光導出部であって、第１表面に配置される分析光導出部、
前記試料を保持する第１試料保持路であって、前記第１表面とは対向して位置する第２表面から内部に向かって凹状に形成される第１試料保持路、
を有し、
前記第２基材部は、
外部から内部に前記分析光を導入する分析光導入部であって、第３表面に配置される分析光導入部、
前記試料を保持する第２試料保持路であって、前記第３表面とは対向して位置する第４表面から内部に向かって凹状に形成される第２試料保持路、
を有し、
前記第１試料保持路は、
前記分析光導入部から導入された前記分析光を前記第１試料保持路に沿う方向に反射する第１反射部、
前記第１試料保持路に沿って進行してきた前記分析光を前記第２試料保持路の方向へ反射する第２反射部、
を有し、
前記第２試料保持路は、
前記第１試料保持路の方向から進行してきた前記分析光を前記第２試料保持路に沿う方向へ反射する第３反射部、
前記第２試料保持路に沿って進行してきた前記分析光を前記分析光導出部へ反射する第４反射部、
を有し、
前記第１基材部及び前記第２基材部は、
前記第２表面と前記第４表面とが対向するように配置され、前記第１試料保持路と前記第２試料保持路とが連続した空間を形成していること、
を特徴とする分析試料保持装置。
【請求項２】
請求項１に係る分析試料保持装置において、さらに、
前記分析光導入部に対して分析光を選択的に導入するための分析光導入開口を有する分析光導入層、
を有する分析試料保持装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に係る分析試料保持装置において、
一の前記第１試料保持路と一の前記第２試料保持路とが対をなして、複数並列に形成されていること、
を特徴とする分析試料保持装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３に係る分析試料保持装置のいずれかにおいて、
前記第１基材部及び前記第２基材部は、
透明な樹脂により形成されていること、
を特徴とする分析試料保持装置。
【請求項５】
第１基材部と第２基材部とを接合することによって、分析光を用いて試料を分析する際に用いる分析試料保持装置を製造する分析試料保持装置の製造方法であって、
第１基材層の所定表面上に第１マスク層を形成し、
前記第１マスク層の所定位置に第１開口を形成し、
前記第１基材層に異方性エッチングを施すことによって、垂直方向から入射した前記分析光を水平方向に反射する第１反射部を一の端部に、水平方向から入射した前記分析光を垂直方向に反射する第２反射部を他の一の端部に、それぞれ有する第１試料保持路を形成し、
前記第１試料保持路を有する第１基材部を形成し、
前記第２基材層の所定表面上に第２マスク層を形成し、
前記第２マスク層の所定位置に第２開口を形成し、
前記第２基材層に異方性エッチングを施すことによって、垂直方向から入射した前記分析光を水平方向に反射する第３反射部を一の端部に、水平方向から入射した前記分析光を垂直方向に反射する第４反射部を他の一の端部に、それぞれ有する第２試料保持路を形成し、
前記第２試料保持路を有する第２基材部を形成し、
前記第２反射部と前記第３反射部とが互いに対向するように、前記第１基材部と前記第２基材部とを接合すること、
を特徴とする分析試料保持装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に係る分析試料保持装置の製造方法において、さらに、
前記第１基材部に基づき、前記第１基材部の型である第１鋳型を形成し、
前記第２基材部に基づき、前記第２基材部の型である第２鋳型を形成し、
所定の材料を用いて前記第１鋳型を用いて、前記第１基材部の複製である第１複製基材部を形成し、
所定の材料を用いて前記第２鋳型を用いて、前記第２基材部の複製である第２複製基材部を形成し、
前記第１複製基材部の前記第２反射部と前記第２複製基材部の前記第３反射部とが互いに対向するように、前記第１複製基材部と前記第２複製基材部とを接合すること、
を特徴とする分析試料保持装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に係る分析試料保持装置の製造方法において、さらに、
前記第１反射部〜前記第４反射部に鏡面を形成すること、
を特徴とする分析試料保持装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に係る分析試料保持装置の製造方法において、
前記第１複製基材部及び前記第２複製基材部を透明な樹脂を用いて製造すること、
を特徴とする分析試料保持装置の製造方法。
【請求項１】
分析光を用いて試料を分析する際に用いる分析試料保持装置であって、
前記分析試料保持装置は、
第１基材部及び第２基材部を有し、
前記第１基材部は、
前記内部から前記外部に前記分析光を導出する分析光導出部であって、第１表面に配置される分析光導出部、
前記試料を保持する第１試料保持路であって、前記第１表面とは対向して位置する第２表面から内部に向かって凹状に形成される第１試料保持路、
を有し、
前記第２基材部は、
外部から内部に前記分析光を導入する分析光導入部であって、第３表面に配置される分析光導入部、
前記試料を保持する第２試料保持路であって、前記第３表面とは対向して位置する第４表面から内部に向かって凹状に形成される第２試料保持路、
を有し、
前記第１試料保持路は、
前記分析光導入部から導入された前記分析光を前記第１試料保持路に沿う方向に反射する第１反射部、
前記第１試料保持路に沿って進行してきた前記分析光を前記第２試料保持路の方向へ反射する第２反射部、
を有し、
前記第２試料保持路は、
前記第１試料保持路の方向から進行してきた前記分析光を前記第２試料保持路に沿う方向へ反射する第３反射部、
前記第２試料保持路に沿って進行してきた前記分析光を前記分析光導出部へ反射する第４反射部、
を有し、
前記第１基材部及び前記第２基材部は、
前記第２表面と前記第４表面とが対向するように配置され、前記第１試料保持路と前記第２試料保持路とが連続した空間を形成していること、
を特徴とする分析試料保持装置。
【請求項２】
請求項１に係る分析試料保持装置において、さらに、
前記分析光導入部に対して分析光を選択的に導入するための分析光導入開口を有する分析光導入層、
を有する分析試料保持装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に係る分析試料保持装置において、
一の前記第１試料保持路と一の前記第２試料保持路とが対をなして、複数並列に形成されていること、
を特徴とする分析試料保持装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３に係る分析試料保持装置のいずれかにおいて、
前記第１基材部及び前記第２基材部は、
透明な樹脂により形成されていること、
を特徴とする分析試料保持装置。
【請求項５】
第１基材部と第２基材部とを接合することによって、分析光を用いて試料を分析する際に用いる分析試料保持装置を製造する分析試料保持装置の製造方法であって、
第１基材層の所定表面上に第１マスク層を形成し、
前記第１マスク層の所定位置に第１開口を形成し、
前記第１基材層に異方性エッチングを施すことによって、垂直方向から入射した前記分析光を水平方向に反射する第１反射部を一の端部に、水平方向から入射した前記分析光を垂直方向に反射する第２反射部を他の一の端部に、それぞれ有する第１試料保持路を形成し、
前記第１試料保持路を有する第１基材部を形成し、
前記第２基材層の所定表面上に第２マスク層を形成し、
前記第２マスク層の所定位置に第２開口を形成し、
前記第２基材層に異方性エッチングを施すことによって、垂直方向から入射した前記分析光を水平方向に反射する第３反射部を一の端部に、水平方向から入射した前記分析光を垂直方向に反射する第４反射部を他の一の端部に、それぞれ有する第２試料保持路を形成し、
前記第２試料保持路を有する第２基材部を形成し、
前記第２反射部と前記第３反射部とが互いに対向するように、前記第１基材部と前記第２基材部とを接合すること、
を特徴とする分析試料保持装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に係る分析試料保持装置の製造方法において、さらに、
前記第１基材部に基づき、前記第１基材部の型である第１鋳型を形成し、
前記第２基材部に基づき、前記第２基材部の型である第２鋳型を形成し、
所定の材料を用いて前記第１鋳型を用いて、前記第１基材部の複製である第１複製基材部を形成し、
所定の材料を用いて前記第２鋳型を用いて、前記第２基材部の複製である第２複製基材部を形成し、
前記第１複製基材部の前記第２反射部と前記第２複製基材部の前記第３反射部とが互いに対向するように、前記第１複製基材部と前記第２複製基材部とを接合すること、
を特徴とする分析試料保持装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に係る分析試料保持装置の製造方法において、さらに、
前記第１反射部〜前記第４反射部に鏡面を形成すること、
を特徴とする分析試料保持装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に係る分析試料保持装置の製造方法において、
前記第１複製基材部及び前記第２複製基材部を透明な樹脂を用いて製造すること、
を特徴とする分析試料保持装置の製造方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２０２８３３（Ｐ２０１２−２０２８３３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７８５７（Ｐ２０１１−６７８５７）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、文部科学省、地域イノベーションクラスタープログラム（グローバル型）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０１３９７９２０）旭光電機株式会社 (45)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、文部科学省、地域イノベーションクラスタープログラム（グローバル型）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０１３９７９２０）旭光電機株式会社 (45)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
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