CN100538332C - 吸光度测定单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微片用的吸光度测定单元,即使将放电灯用作测定用光源而进行微片的吸光度测定,测定误差也很小。一种吸光度测定单元,是一种使用微片的吸光度测定单元,由微片和装入该微片的片架构成,其中,该微片由相互贴合的两张板部件构成,在贴合面具有空洞部,该空洞部连通地构成分析液导入部、试剂蓄积部、试剂混合部、和沿该板部件的一端面直线状地配置的吸光度测定部,其中,在片架上形成毛细管部,该毛细管部,其光轴与该吸光度测定部一致,具有比该吸光度测定部的垂直于光轴的剖面径小的开口径,用于导入光。

Description

吸光度测定单元
技术领域
本发明涉及一种使用微片的吸光度测定单元,该微片用于通过吸光光度法进行溶液分析。
背景技术
近年,应用半导体的精细加工技术及微电机的制作技术,使用与以往的装置相比更细微化地进行化学分析等的被称为μ-TAS或Lab.ona Chip的微片的分析方法正被引起注意。在将μ-TAS使用于医疗领域的时候,例如通过减少血液那样的检体的量能够减轻对患者的负担,通过减少试剂的量能够降低检查的成本。另外,由于装置小型化也有能够简易地进行检查等的优点。
基于使用微片的吸光光度法的分析,通过进行如下一系列的操作:(1)将用无痛针采出的血液导入到微片内、(2)对微片内的血液实施离心分离处理而分离成血浆和血球、(3)使血浆和试剂通过混合器作均匀混合成为测定液、(4)将测定液通过吸引泵导入到吸光度测定部中、(5)对被导入到吸光度测定部的测定液照射来自光源的光来测定特定波长的光的衰减量的吸光度测定,能够测定包含在血浆中的欲知的酶的浓度。例如有关分析对于诊断肝功能所需要的、如GTP(谷胺酰转肽酶)及γ—GTP等那样包含在血液中的酶浓度的方法,已经公示于特开2004-109099号公报中。
在该公报中,表述的方法是:对于由发光二极管等的光源发出、从微片的上面入射、例如在充填血浆那样的分析检体的微片内的微小流路发生全反射而从微片的上面出来的光,通过硅光电二极管等检测器进行检测。
然而,从发光二极管发出的光是发散光,使入射到微片内的光的全部都在微小流路内发生全反射是非常困难的,所以就有不能高精度地测量吸光度的问题。即,如上述公报,由于在微片的上面配置光源和检测器两者而测定吸光度构成产生测定误差的原因,所以是不优选的。
此外,如图6所示,使从光源给出的光从微片的一方的侧面入射,被充填在微片40内的检测用流路41中的检体吸收,检测从另一方的侧面出来的荧光的技术记载于特开2004-77305号公报中。在使用微片的直线状的检体的检测用流路的方法中,认为如果使用血液作为检体而测定吸光度,则能够进行高精度的测定。
在将微片用于通过吸光光度法测定试样的浓度的时候,光路长根据获得吸收量的必要性而不能缩短,所以吸光度测定部的光入射出射部分的面积需要例如为0.49mm2而非常小,需要非常细长的单元(cell)。因此为了进行正确的吸光度测定需要入射平行度高的光。这是由于,如果光的平行度高,则通过吸光度测定部侧面漏出到吸光度测定部外部的光减少,散乱光带来的测定误差变小。在这里所谓散乱光是通过吸光度测定部以外的微片部分进入光检测器中的光。
作为理想的光源可以考虑激光,但对于化学分析所需要的波长涉及多个,作为单色光的激光需要按每个需要的波长区分的不同的激光,这样成本就要提高,因此是不适宜的。或者也要考虑到不存在发射所需要的波长的激光。因此对于光源,最好是组合发射连续波长区域的光的氙灯等的放电灯和波长选择滤波器等的波长选择装置一起构成的光源。
但是,由于放电灯发光点较大而不能高效地发射平行光,所以需要有针对通过吸光度测定部以外的部分进入受光器的散乱光的对策。这是由于散乱光会对测定值带来影响。
另外,作为使平行度低的光入射到微片的吸光度测定部的处理方法,有对吸光度测定部内部用氟类树脂或铝等进行涂敷,利用全发射将光导入到出口的方法。另外也有在吸光度测定部端面贴敷石英材料,使基板对于测定波长为不透明的基板的方法。
作为将光导入吸光度测定部的方法,有在微片槽插入光纤,在单元(cell)内部利用全反射的方法。
专利文献1:特开2004-109099号公报
专利文献2:特开2004-77305号公报
在对吸光度测定部内部进行涂敷的方法中,为了使对吸光度测定部端面斜向入射的光在内部全反射而到达受光器,由于光路比吸光度测定部的长度变长,透射率比实际变低,所以不能够测定正确的透射率。在使端面以外的部分为不透明的方法中,以比全反射临界角小的角度碰到吸光度测定部的侧面的光作全反射,由于光路比吸光度测定部的长度变长,透射率比实际变低,所以构成了测定误差的主要原因。在使用光纤导光的方法中,由于从光纤前端出来的光扩展开,因而有在吸光度测定部内部产生反射,测定值产生误差的担心。
因此,本发明的目的在于提供一种即使将放电灯用作测定用光源而进行微片(microchip)的吸光度测定,也可以进行测定误差小的测定的使用微片的吸光度测定单元。
发明内容
为了解决上述问题,技术方案1所述发明是一种吸光度测定单元,是一种使用微片的吸光度测定单元,由微片和装入该微片的片架构成,其中,该微片由相互贴合的板部件构成,在贴合面具有空洞部,该空洞部连通地构成分析液导入部、试剂蓄积部、试剂混合部、和沿该板部件的一端面直线状地配置的吸光度测定部,其特征在于:在该片架上形成毛细管部,该毛细管部,其光轴与该吸光度测定部一致,具有比该吸光度测定部的垂直于光轴的剖面径小的开口径,用于将光导入该吸光度测定部。
技术方案2所述发明,在技术方案1所述的吸光度测定单元中,其特征在于:对上述毛细管部内面进行非反射处理。
技术方案3所述发明,在技术方案2所述的吸光度测定单元中,其特征在于:上述片架是铝制的,对上述毛细管部内面进行黑氧化铝膜处理。
另外,技术方案4所述发明,在技术方案2或3所述的吸光度测定单元中,其特征在于:上述毛细管部在内部具有扩径部。
技术方案5所述发明,在技术方案1至4中任一项所述的吸光度测定单元中,其特征在于:在令上述毛细管部的与光轴垂直的最大长度为D1,令毛细管部的光轴方向的长度为L1,令上述吸光度测定部的与光轴垂直的最大长度为D2,令微片的包含上述吸光度测定部的该吸光度测定部的光轴方向的端面间的距离为L2时,有D1<D2,D1/L1≤(D2-D1)/2L2
技术方案6所述发明,在技术方案1至5中任一项所述的吸光度测定单元中,其特征在于:上述片架由夹住微片的2个部件构成,在一方或两方的部件内面形成槽,通过合上两个部件而形成毛细管部。
技术方案7所述发明,在技术方案1至6中任一项所述的吸光度测定单元中,其特征在于:上述片架通过将上述微片嵌入到该片架上而使该片架的毛细管部和该微片的吸光度测定部的光轴一致,该微片被弹性部件按压在该片架上而被保持。
根据技术方案1的发明,通过毛细管部入射到吸光度测定部的光中平行光的成分多,与不使用毛细管部的情形相比能够提高吸光度测定精度。
根据技术方案2和3的发明,通过消除在毛细管部内部反射的光,能够增多平行光成分,与不使用毛细管部的情形相比能够提高吸光度测定精度。
根据技术方案4的发明,能够几乎完全消除在毛细管部内部反射的光。
根据技术方案5的发明,通过吸光度测定部入射口前面的毛细管的光一定在试样中行进,且不碰到吸光度测定部的侧面而到达检测器。因此,可进行无误差而精度高的吸光度测定。
根据技术方案6的发明,在片架内能够简便地形成毛细管部。
根据技术方案7的发明,通过将微片嵌入到片架而使片架的毛细管部和微片的吸光度测定部的光轴一致,微片被弹性部件按压保持在片架上而被保持,微片不会从片架脱出,能够进行稳定的吸光度测定。
附图说明
图1表示本发明的微片用的吸光度测定单元。
图2表示吸光度测定部和毛细管部的关系。
图3表示从毛细管部端部射入的光通过吸光度测定部的情形。
图4表示使用本发明的吸光度测定单元的微片的构成例。
图5表示确认本发明的效果的实验结果。
图6表示以往的微片的光测定。
图7表示对毛细管部内部进行扩径后的例子。
图8表示吸光度的测定系统的概略图。
图9表示本发明的吸光度测定单元用的片架的概略透视图。
具体实施方式
在图4中表示被用于本发明的吸光度测定单元的微片10的一个构成例。微片10由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)等的热可塑性树脂及环氧树脂等的热硬化性树脂等的塑料材料构成。微片10相互贴合2个板部件而构成。在贴合面的一面预先形成槽,通过贴合形成为空洞。并且具有与微片外部连通将分析液导入到微片中的分析液导入部11、充填与分析液反应用的试剂的试剂蓄积部12、混合分析液及试剂的试剂混合部13、和从外部使光通过混合好的检查液的吸收度测定部14。吸收度测定部14沿板部件的一端面直线状地配置。另外,在图4中,试剂蓄积部12、试剂混合部13、吸收度测定部14等虽然位于微片10内部,但为了方便以实线表示。
在图1中表示本发明的微片用的吸光度测定单元。在图1(a)中,表示将微片10嵌入到片架20上的状态。微片10如作为图1(a)的A-A′剖面图的图1(b)所示,由2个分开的部件构成,在一方的内面形成直线状的槽,通过合上2个片架部件201和202,形成图1(b)那样的毛细管部21。这样,通过合上2个部件,在片架20内能够简单地形成毛细管部21。另外,也可以在2个分开的部件的两方形成直线状的槽。
在图9中表示片架的概略的透视图。通过将微片(没有图示)沿箭头的方向嵌入片架20中,使微片与片架内壁20a、20b抵接,从而对片架20进行定位,使片架20的毛细管部21和微片的吸光度测定部的光轴一致。并且,微片10如图1(b)所示被弹性部件22按压在片架20上而被保持。弹性部件具体例如是板簧,或者可以使用橡胶部件等。另外,在图9中标号42是受光器用取光部。
毛细管部21的开口径为比吸光度测定部的垂直于光轴的剖面的径小的径。例如,毛细管部的开口径为与0.3mm见方,吸光度测定部的与光轴垂直的剖面的径是0.7mm见方。另外,毛细管部的光轴与吸光度测定部的光轴一致。进入毛细管部的光在后面叙述,为用滤波器选出的光,通过毛细管部射入吸光度测定部,用光电二极管等的受光元件接收光。通过毛细管部射入到吸光度测定部的光中的平行光成分多,可提高吸光度的测定的精度。
另外,在毛细管部内部,例如毛细管部内面如果由铝构成,则实施黑氧化铝膜(Alumite)处理,能够减少在毛细管部内反射的光,并将平行度高的光导入到吸光度测定部。
进一步,如图7所示在毛细管部21内部具有扩径部21a,例如通过使毛细管中央部为凹陷的形状,能够完全抑制在毛细管部内部反射的光。
图2是说明毛细管部、吸光度测定部和受光部的关系的图。令毛细管部的与光轴垂直的最大长度为D1,毛细管部的光轴方向的长度为L1,上述吸光度测定部的与光轴垂直的最大长度为D2,令微片的包含上述吸光度测定部的该吸光度测定部的光轴方向的端面间的距离为L2时,D1<D2成立,在满足D1/L1≤(D2-D1)/2L2的关系式时,碰到毛细管部内侧面的光消失,通过对受光器仅入射通过毛细管部的光可更加提高测定精度。
图3表示从毛细管部端部射入的光通过吸光度测定部的情形。此图3的状态是D1/L1=(D2-D1)/2L2的关系时的状态。在从毛细管部端部射入毛细管的光线中,以最大角度射入的光线在毛吸管内部不反射,到达吸光度测定部的端部。
图5表示对于上式为了检验效果而进行的测定试验的结果。在图1中的吸光度测定单元中,对吸光度测定部分别充填纯水、5-氨基-2-硝基安息香酸溶液(1、5、10、20、30、50μmol/L)7种溶液,组合图8所示的测定系统,由组合氙灯30、透镜31和带通滤波器32构成的光源,从毛细管部21射入中心波长405nm的光(405±5nm),用由硅光电二极管构成的受光器33接收通过吸光度测定部14后的光,检验其衰减比例。即,令仅使纯水进入吸光度测定部时的光的到达量为100%,检验在受光器33上衰减什么程度而到达,即到达量。5-氨基-2-硝基安息香酸溶液在波长405nm附近具有吸收性,根据其浓度不同吸收量改变。图中的曲线是用硅光电二极管构成的受光器33接收通过吸光度测定部14后的光时的到达量的值。该值的近似直线是图中的实线。另外,在图5中作为标准值是使中心波长405nm的光(405±5nm)通过上述纯水、5-氨基-2-硝基安息香酸溶液(1、5、10、20、30、50μmol/L)7种溶液,用分光光度计另外测定的值,用图中的虚线表示。
在图5(a)中,吸光度测定部的与光轴垂直的最大长度D2为0.7mm,微片的包含上述吸光度测定部的该吸光度测定部的光轴方向的端面间的距离L2为10mm,毛细管部的与光轴垂直的最大长度D1为0.5mm,光轴方向的长度L1为10mm时,即D1<D2时,处于D1/L1>(D2-D1)/2L2的关系。夹住微片的吸光度测定部的两侧的微片构成部件的部分分别为1mm。
并且,在图5(b)的本发明中,吸光度测定部的与光轴垂直的最大长度D2为0.7mm,微片的包含上述吸光度测定部的吸光度测定部的光轴方向的端面间的距离L2为10mm,毛细管部的与光轴垂直的最大长度D1为0.3mm,光轴方向的长度L1为10mm时,即在D1<D2时,处于D1/L1>(D2-D1)/2L2的关系。
在图5(b)中,各试剂都表示与标准值(由分光光度计测定的值)大致同样的光衰减比例。在图5(a)中,为由于散乱光而使光衰减比例比标准值高的结果。
另外,在这里没有图示,但在D1<D2时,D1/L1=(D2-D1)/2L2的关系成立时,具体地说,吸光度测定部的与光轴垂直的最大长度D2为0.7mm,微片的包含上述吸光度测定部的该吸光度测定部的光轴方向的端面间的距离L2为10mm,毛细管部的与光轴垂直的最大长度D1为0.3mm,光轴方向的长度L1为15mm时,用多种浓度的试剂进行了确认,都显示与标准值大致同样的衰减比例。
由以上所述,令吸光度测定部的与光轴垂直的最大长度为D2,令微片的包含上述吸光度测定部的该吸光度测定部的光轴方向的端面间的距离为L2,令毛细管部的与光轴垂直的最大长度为D1,令光轴方向的长度为L1时,D1<D2,确认了通过使D1/L1(D2-D1)/2L2,能够高精度地测定吸光度。

Claims (7)

1.一种吸光度测定单元,是一种使用微片的吸光度测定单元,由微片和装入该微片的片架构成,其中,该微片由相互贴合的板部件构成,在贴合面具有空洞部,该空洞部连通地构成分析液导入部、试剂蓄积部、试剂混合部、和沿该板部件的一端面直线状地配置的吸光度测定部,其特征在于:在该片架上形成毛细管部,该毛细管部,其光轴与该吸光度测定部的光轴一致,具有比该吸光度测定部的垂直于光轴的剖面径小的开口径,用于将光导入该吸光度测定部。
2.如权利要求1所述的吸光度测定单元,其特征在于:对所述毛细管部内面进行非反射处理。
3.如权利要求2所述的吸光度测定单元,其特征在于:所述片架是铝制的,对所述毛细管部内面进行黑氧化铝膜处理。
4.如权利要求2或3所述的吸光度测定单元,其特征在于:所述毛细管部在内部具有扩径部。
5.如权利要求1至3中任一项所述的吸光度测定单元,其特征在于:在令所述毛细管部的与光轴垂直的最大长度为D1,令毛细管部的光轴方向的长度为L1,令所述吸光度测定部的与光轴垂直的最大长度为D2,令微片的包含所述吸光度测定部的该吸光度测定部的光轴方向的端面间的距离为L2时,有D1<D2,D1/L1≤(D2-D1)/2L2
6.如权利要求1至3中任一项所述的吸光度测定单元,其特征在于:所述片架由夹住微片的2个部件构成,在一方或两方的部件内面形成槽,通过合上两个部件而形成毛细管部。
7.如权利要求1至3中任一项所述的吸光度测定单元,其特征在于:所述片架通过将所述微片嵌入到该片架上而使该片架的毛细管部和该微片的吸光度测定部的光轴一致,该微片被弹性部件按压在该片架上而被保持。
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