JP2003207454A - 透過光検出装置 - Google Patents
透過光検出装置Info
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- JP2003207454A JP2003207454A JP2002006082A JP2002006082A JP2003207454A JP 2003207454 A JP2003207454 A JP 2003207454A JP 2002006082 A JP2002006082 A JP 2002006082A JP 2002006082 A JP2002006082 A JP 2002006082A JP 2003207454 A JP2003207454 A JP 2003207454A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透過光の検出感度を良くしつつ、ノイズの影
響を小さくすることができる透過光検出装置を提供す
る。 【解決手段】 透過光検出装置は、絞り部材６６と、一
つの受光部６０ｓとを備える。絞り部材６６は、複数対
の第１及び第２の開口６７ｓ，６７ｔ；６７ｘ，６７ｙ
を有する。第１の開口６７ｓ，６７ｔがそれぞれマイク
ロ流路２１に対向して配置される。マイクロ流路２１を
透過した透過光８８ａ，８８ｂが第１の開口６７ｓ，６
７ｔにそれぞれ入射し、対応する第２の開口６７ｘ，６
７ｙからそれぞれ出射する。一つの受光部６０ｓは、第
２の開口６７ｘ，６７ｙからそれぞれ出射した透過光８
８ａ，８８ｂを受光する。
響を小さくすることができる透過光検出装置を提供す
る。 【解決手段】 透過光検出装置は、絞り部材６６と、一
つの受光部６０ｓとを備える。絞り部材６６は、複数対
の第１及び第２の開口６７ｓ，６７ｔ；６７ｘ，６７ｙ
を有する。第１の開口６７ｓ，６７ｔがそれぞれマイク
ロ流路２１に対向して配置される。マイクロ流路２１を
透過した透過光８８ａ，８８ｂが第１の開口６７ｓ，６
７ｔにそれぞれ入射し、対応する第２の開口６７ｘ，６
７ｙからそれぞれ出射する。一つの受光部６０ｓは、第
２の開口６７ｘ，６７ｙからそれぞれ出射した透過光８
８ａ，８８ｂを受光する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透過光検出装置に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、マイクロマシン技術を応用して、
化学分析や合成などの機器・手法を微細化して行うμ−
ＴＡＳ（μ-Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔ
ｅｍ）が注目されている。従来の装置に比べ微細化され
たμ−ＴＡＳでは、試料の量が少ない、反応時間が短
い、廃棄物が少ないなどのメリットがある。また、医療
分野に使用した場合、検体（例えば血液）の量を少なく
することで患者への負担を軽減でき、試薬の量を少なく
することで検査のコストを下げることができる。さら
に、検体・試薬の量が少ないことから反応時間が大幅に
短縮され、検査の効率化が図れる。このようなことか
ら、免疫学的検査、生化学的検査、血液凝固検査、遺伝
子検査等に応用するメリットは大きい。
化学分析や合成などの機器・手法を微細化して行うμ−
ＴＡＳ（μ-Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔ
ｅｍ）が注目されている。従来の装置に比べ微細化され
たμ−ＴＡＳでは、試料の量が少ない、反応時間が短
い、廃棄物が少ないなどのメリットがある。また、医療
分野に使用した場合、検体（例えば血液）の量を少なく
することで患者への負担を軽減でき、試薬の量を少なく
することで検査のコストを下げることができる。さら
に、検体・試薬の量が少ないことから反応時間が大幅に
短縮され、検査の効率化が図れる。このようなことか
ら、免疫学的検査、生化学的検査、血液凝固検査、遺伝
子検査等に応用するメリットは大きい。
【０００３】現状のキュベットを用いるような大型（中
型）機器での反応検出方法は、蛍光検出・発光検出・散
乱光検出・透過光検出など、さまざまな方法がある。
型）機器での反応検出方法は、蛍光検出・発光検出・散
乱光検出・透過光検出など、さまざまな方法がある。
【０００４】特開平１０−２８８５８０号公報は、マイ
クロ流体チップの透過光検出について開示されている
が、受光部とアパーチャーの関係等には触れていない。
特開平１０−１３２７８３号公報は、上記公報と同様、
マイクロ流体チップの透過光検出について開示されてい
るが、アパーチャーなどには触れられておらず、また、
電気泳動装置の検出装置について開示されており、透過
光検出装置とは検出の原理も違う。
クロ流体チップの透過光検出について開示されている
が、受光部とアパーチャーの関係等には触れていない。
特開平１０−１３２７８３号公報は、上記公報と同様、
マイクロ流体チップの透過光検出について開示されてい
るが、アパーチャーなどには触れられておらず、また、
電気泳動装置の検出装置について開示されており、透過
光検出装置とは検出の原理も違う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】試薬と検体の混合によ
り散乱物質が生成されるような反応を検出する場合、散
乱光の増加を直接検出する方法と、透過光を検出してそ
の減少分から散乱光の変化を検出する方法とがある。
り散乱物質が生成されるような反応を検出する場合、散
乱光の増加を直接検出する方法と、透過光を検出してそ
の減少分から散乱光の変化を検出する方法とがある。
【０００６】マイクロ流体チップのように液量が少ない
場合、反応による散乱光も少なく、散乱光を直接捕らえ
るのは困難になってくる。
場合、反応による散乱光も少なく、散乱光を直接捕らえ
るのは困難になってくる。
【０００７】これに対し、透過光を捕らえる方法は、あ
らゆる角度の散乱光の増加が透過光の減少となって現れ
るので有利である。この場合、透過光が通過するアパー
チャー（開口）の径を小さくすればするほど、アパーチ
ャーを通過する散乱光を減らせるので、わずかな散乱変
化も捕らえることができ、感度が良くなる。しかし、ア
パーチャーの径を小さくすれば、透過光の光量の変化率
は上がるが、絶対変化量が減り、透過光の光量の変化が
信号増幅時の電気的ノイズなどに埋もれてしまう恐れが
ある。
らゆる角度の散乱光の増加が透過光の減少となって現れ
るので有利である。この場合、透過光が通過するアパー
チャー（開口）の径を小さくすればするほど、アパーチ
ャーを通過する散乱光を減らせるので、わずかな散乱変
化も捕らえることができ、感度が良くなる。しかし、ア
パーチャーの径を小さくすれば、透過光の光量の変化率
は上がるが、絶対変化量が減り、透過光の光量の変化が
信号増幅時の電気的ノイズなどに埋もれてしまう恐れが
ある。
【０００８】したがって、本発明が解決しようとする技
術的課題は、透過光の検出感度を良くしつつ、ノイズの
影響を小さくすることができる透過光検出装置を提供す
る。
術的課題は、透過光の検出感度を良くしつつ、ノイズの
影響を小さくすることができる透過光検出装置を提供す
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記技術的課
題を解決するために、以下の構成の透過光検出装置を提
供する。
題を解決するために、以下の構成の透過光検出装置を提
供する。
【００１０】透過光検出装置は、マイクロ流路に光を照
射して、マイクロ流路を透過した透過光の変化を検出す
るタイプのものである。透過光検出装置は、絞り部材
と、一つの受光部とを備える。上記絞り部材は、複数対
の第１及び第２の開口を有する。上記第１の開口がそれ
ぞれマイクロ流路に対向して配置される。マイクロ流路
を透過した透過光が上記第１の開口にそれぞれ入射し、
対応する上記第２の開口からそれぞれ出射する。一つの
上記受光部は、上記絞り部材の上記第２の開口からそれ
ぞれ出射した透過光を受光する。
射して、マイクロ流路を透過した透過光の変化を検出す
るタイプのものである。透過光検出装置は、絞り部材
と、一つの受光部とを備える。上記絞り部材は、複数対
の第１及び第２の開口を有する。上記第１の開口がそれ
ぞれマイクロ流路に対向して配置される。マイクロ流路
を透過した透過光が上記第１の開口にそれぞれ入射し、
対応する上記第２の開口からそれぞれ出射する。一つの
上記受光部は、上記絞り部材の上記第２の開口からそれ
ぞれ出射した透過光を受光する。
【００１１】上記構成において、マイクロ流路からの透
過光は、絞り部材の第１の開口に入射し、対応する第２
の開口から出射する。一方、マイクロ流路に照射された
光による散乱光の大部分は、絞り部材の第１の開口に入
射しないか、入射しても第２の開口から出射しない。そ
のため、受光部には透過光は到達するが、散乱光はほと
んど到達しない。
過光は、絞り部材の第１の開口に入射し、対応する第２
の開口から出射する。一方、マイクロ流路に照射された
光による散乱光の大部分は、絞り部材の第１の開口に入
射しないか、入射しても第２の開口から出射しない。そ
のため、受光部には透過光は到達するが、散乱光はほと
んど到達しない。
【００１２】上記構成によれば、一つの受光部は、複数
の第２の開口から出射した透過光を受光するので、第２
の開口が一つの場合よりも受光する光量が増え、検出感
度を良くしつつ光量を増やすことができる。検出信号を
増幅したときに含まれる電気的ノイズは略一定の大きさ
であるので、受光した光量に対応する検出信号が大きく
なり、検出信号を増幅した値が大きくなると、電気的ノ
イズの影響が相対的に小さくなる。
の第２の開口から出射した透過光を受光するので、第２
の開口が一つの場合よりも受光する光量が増え、検出感
度を良くしつつ光量を増やすことができる。検出信号を
増幅したときに含まれる電気的ノイズは略一定の大きさ
であるので、受光した光量に対応する検出信号が大きく
なり、検出信号を増幅した値が大きくなると、電気的ノ
イズの影響が相対的に小さくなる。
【００１３】したがって、透過光の検出感度を良くしつ
つ、ノイズの影響を小さくすることができる。
つ、ノイズの影響を小さくすることができる。
【００１４】ところで、マイクロ流路を照射するために
点光源を用いる場合、点光源と、対応する第１及び第２
の開口とが同一直線上に並ぶように、対応する複数対の
第１及び第２の開口を放射状に配置してもよい。
点光源を用いる場合、点光源と、対応する第１及び第２
の開口とが同一直線上に並ぶように、対応する複数対の
第１及び第２の開口を放射状に配置してもよい。
【００１５】好ましくは、平行光を上記マイクロ流路に
照射する平行光照射部材を備える。上記絞り部材は、対
応する上記第１の開口と上記第２の開口とを結ぶ方向
が、上記平行光と平行である。
照射する平行光照射部材を備える。上記絞り部材は、対
応する上記第１の開口と上記第２の開口とを結ぶ方向
が、上記平行光と平行である。
【００１６】上記構成において、平行光照射部材は、例
えば、平行な複数の貫通孔を有する絞り部材である。あ
るいは、光源光を平行光に変換するコリメータレンズで
ある。
えば、平行な複数の貫通孔を有する絞り部材である。あ
るいは、光源光を平行光に変換するコリメータレンズで
ある。
【００１７】上記構成によれば、対応する第１及び第２
の開口を結ぶ直線が互いに平行になり、構成を簡単にす
ることができる。複数の第１の開口に対して複数の第２
の開口が広がらないので、受光部を小さくすることがで
き、装置全体の小型化が容易である。
の開口を結ぶ直線が互いに平行になり、構成を簡単にす
ることができる。複数の第１の開口に対して複数の第２
の開口が広がらないので、受光部を小さくすることがで
き、装置全体の小型化が容易である。
【００１８】ところで、検出感度を向上するには、受光
部にできるだけ散乱光が届かないようにする必要があ
る。
部にできるだけ散乱光が届かないようにする必要があ
る。
【００１９】好ましくは、上記絞り部材の対応する上記
第１の開口と上記第２の開口とのそれぞれの周縁上の点
を結んだ直線がなす角度の最大値である光の進行角度
が、１０度以下である。
第１の開口と上記第２の開口とのそれぞれの周縁上の点
を結んだ直線がなす角度の最大値である光の進行角度
が、１０度以下である。
【００２０】上記構成によれば、対応する第１及び第２
の開口を結ぶ方向に対して１０度以内の方向の散乱光の
みが受光部に到達する。
の開口を結ぶ方向に対して１０度以内の方向の散乱光の
みが受光部に到達する。
【００２１】より好ましくは、上記光の進行角度が、３
度以下である。
度以下である。
【００２２】上記構成によれば、対応する第１及び第２
の開口を結ぶ方向に対して３度以内の方向の散乱光のみ
が受光部に到達する。
の開口を結ぶ方向に対して３度以内の方向の散乱光のみ
が受光部に到達する。
【００２３】好ましくは、上記絞り部材の上記第１の開
口は、上記マイクロ流路の流路方向に複数配置される。
口は、上記マイクロ流路の流路方向に複数配置される。
【００２４】流路幅が小さいと、流路幅方向に複数の第
１の開口を配置することは困難であるが、上記構成のよ
うに流路方向であれば、複数の第１の開口を配置するこ
とは容易である。したがって、直接光の検出感度を上げ
つつ、光量を確保することが容易である。
１の開口を配置することは困難であるが、上記構成のよ
うに流路方向であれば、複数の第１の開口を配置するこ
とは容易である。したがって、直接光の検出感度を上げ
つつ、光量を確保することが容易である。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
透過光検出装置について、図１〜図１２を参照しながら
説明する。
透過光検出装置について、図１〜図１２を参照しながら
説明する。
【００２６】まず、透過光検出の原理について、図１及
び図２を参照しながら説明する。
び図２を参照しながら説明する。
【００２７】図１に示すように、光源５０から出た光
が、一対の絞り板５２，５４のアパーチャー５３，５５
により角度を規制され、マイクロチップ２０のマイクロ
流路２１に届く。最初、マイクロ流路２１内の液体が反
応していないときには、散乱物質は生成されず、光源５
０からの光７０は、真っ直ぐ進み、一対の絞り板６２，
６４のアパーチャー６３，６５を通り、受光部６０へと
届く。
が、一対の絞り板５２，５４のアパーチャー５３，５５
により角度を規制され、マイクロチップ２０のマイクロ
流路２１に届く。最初、マイクロ流路２１内の液体が反
応していないときには、散乱物質は生成されず、光源５
０からの光７０は、真っ直ぐ進み、一対の絞り板６２，
６４のアパーチャー６３，６５を通り、受光部６０へと
届く。
【００２８】次に、マイクロ流路２１内で反応が始ま
り、散乱物質が生成され始めると、マイクロチップ２０
まで真っ直ぐ届いていた光７０は、散乱により、ある角
度を持って進行する。このとき、例えば図２において符
号７２，７４，７６で示すように、受光側のアパーチャ
ー６３，６５の角度よりも大きな角度を持った光は、受
光部６０に到達しない。
り、散乱物質が生成され始めると、マイクロチップ２０
まで真っ直ぐ届いていた光７０は、散乱により、ある角
度を持って進行する。このとき、例えば図２において符
号７２，７４，７６で示すように、受光側のアパーチャ
ー６３，６５の角度よりも大きな角度を持った光は、受
光部６０に到達しない。
【００２９】これにより、受光部６０に到達する透過光
７８の光量は減少する。この変化を受光部６０で捕らえ
ることにより、マイクロ流路２１内での液体の反応を検
出することができる。
７８の光量は減少する。この変化を受光部６０で捕らえ
ることにより、マイクロ流路２１内での液体の反応を検
出することができる。
【００３０】このとき、受光側のアパーチャー６３，６
５の径が小さいほど、光路の角度も小さくなり、わずか
な角度の散乱光でも、受光部６０に到達しないように外
すことができ、非常に小さな反応も検出することができ
る。一般に、光路の角度が小さいほど検出感度が上が
り、同じ反応を起こした液でも検出値の変化率は大きく
捕らえることができる。
５の径が小さいほど、光路の角度も小さくなり、わずか
な角度の散乱光でも、受光部６０に到達しないように外
すことができ、非常に小さな反応も検出することができ
る。一般に、光路の角度が小さいほど検出感度が上が
り、同じ反応を起こした液でも検出値の変化率は大きく
捕らえることができる。
【００３１】しかし、非常に小さな反応の場合、受光部
６０で発生した電流も非常に小さなものなので、一般的
には増幅回路を介して大きな出力を得る。受光部６０の
電流変化がｎＡ（ナノアンペア）、ｐＡ（ピコアンペ
ア）オーダーの場合、例えば１０,０００,０００倍の増
幅をするとノイズが大きく発生する。これは電気的なノ
イズで、このノイズを減らすには増幅器や電気配線等の
工夫をしなければならない。また、そのような工夫をし
ても、一定のノイズは残る。検査液の反応変化量は微小
な場合、この変化量が増幅時のノイズに埋もれ、反応の
検出が困難になる。
６０で発生した電流も非常に小さなものなので、一般的
には増幅回路を介して大きな出力を得る。受光部６０の
電流変化がｎＡ（ナノアンペア）、ｐＡ（ピコアンペ
ア）オーダーの場合、例えば１０,０００,０００倍の増
幅をするとノイズが大きく発生する。これは電気的なノ
イズで、このノイズを減らすには増幅器や電気配線等の
工夫をしなければならない。また、そのような工夫をし
ても、一定のノイズは残る。検査液の反応変化量は微小
な場合、この変化量が増幅時のノイズに埋もれ、反応の
検出が困難になる。
【００３２】このようなことから、検出感度を上げるた
めにはアパーチャー径を小さくしたいが、アパーチャー
径を小さくすると、絶対変化量が減少して、ノイズとの
切り分けができなくなる。
めにはアパーチャー径を小さくしたいが、アパーチャー
径を小さくすると、絶対変化量が減少して、ノイズとの
切り分けができなくなる。
【００３３】検出光量を増やすために、流路方向に複数
組のアパーチャー及び受光部を配置して、それらの出力
を加算するという考え方があるが、電気的ノイズは受光
部それぞれからの出力に対して発生するものなので、Ｓ
／Ｎ比は、アパーチャーが一つ、受光部が一つのときと
変わらない。
組のアパーチャー及び受光部を配置して、それらの出力
を加算するという考え方があるが、電気的ノイズは受光
部それぞれからの出力に対して発生するものなので、Ｓ
／Ｎ比は、アパーチャーが一つ、受光部が一つのときと
変わらない。
【００３４】そこで、本発明では、複数のアパーチャー
からの透過光を一つの受光部で受光し、感度を良くしつ
つ、光量をかせぐようにしている。
からの透過光を一つの受光部で受光し、感度を良くしつ
つ、光量をかせぐようにしている。
【００３５】まず、本発明の第１実施形態に係る透過光
検出装置について、図３、図４、図１１、図１２を参照
しながら説明する。
検出装置について、図３、図４、図１１、図１２を参照
しながら説明する。
【００３６】図４に示すように、透過光検出装置は、光
源５０ｓと受光部６０ｓとの間に、反応検出用のマイク
ロチップ２０を固定する。光源５０ｓとマイクロチップ
２０との間、受光部６０ｓとマイクロチップ２０との間
には、それぞれ、光の進行角度を規制するためのアパー
チャー５７ａ，５７ｂ；６７ａ，６７ｂを有する絞り部
材５６，６６が配置されている。
源５０ｓと受光部６０ｓとの間に、反応検出用のマイク
ロチップ２０を固定する。光源５０ｓとマイクロチップ
２０との間、受光部６０ｓとマイクロチップ２０との間
には、それぞれ、光の進行角度を規制するためのアパー
チャー５７ａ，５７ｂ；６７ａ，６７ｂを有する絞り部
材５６，６６が配置されている。
【００３７】マイクロ流路２１には、光源側の絞り部材
５６のアパーチャー５７ａ，５７ｂを通過した光８０
ａ，８０ｂが照射される。マイクロ流路２１からの透過
光８８ａ，８８ｂは、受光側の絞り部材６６のアパーチ
ャー６７ａ，６７ｂを通過し、受光部６０ｓに達する。
一方、マイクロ流路２１からの散乱光の大部分は、符号
８４ａ，８４ｂで示すように、絞り部材６６のアパーチ
ャー６７ａ，６７ｂの第１の開口６７ｓ，６７ｔに入射
しないか、符号８２ａ，８２ｂで示すように、入射して
も第２の開口６７ｘ，６７ｙから出射しない。
５６のアパーチャー５７ａ，５７ｂを通過した光８０
ａ，８０ｂが照射される。マイクロ流路２１からの透過
光８８ａ，８８ｂは、受光側の絞り部材６６のアパーチ
ャー６７ａ，６７ｂを通過し、受光部６０ｓに達する。
一方、マイクロ流路２１からの散乱光の大部分は、符号
８４ａ，８４ｂで示すように、絞り部材６６のアパーチ
ャー６７ａ，６７ｂの第１の開口６７ｓ，６７ｔに入射
しないか、符号８２ａ，８２ｂで示すように、入射して
も第２の開口６７ｘ，６７ｙから出射しない。
【００３８】一つの受光部６０ｓが少なくとも２つのア
パーチャー６７ａ，６７ｂの第２の開口６７ｘ，６７ｙ
に対向するように配置することにより、アパーチャー６
７ａ，６７ｂの個数倍（第１及び第２の開口の対の個数
倍）だけ、受光部６０ｓの出力が増える。受光部６０ｓ
は一つなので、増幅時の電気的ノイズは増えず、Ｓ／Ｎ
比が改善され、結果的に、検出限界が向上する。
パーチャー６７ａ，６７ｂの第２の開口６７ｘ，６７ｙ
に対向するように配置することにより、アパーチャー６
７ａ，６７ｂの個数倍（第１及び第２の開口の対の個数
倍）だけ、受光部６０ｓの出力が増える。受光部６０ｓ
は一つなので、増幅時の電気的ノイズは増えず、Ｓ／Ｎ
比が改善され、結果的に、検出限界が向上する。
【００３９】例えば、光源５０ｓにはＬＥＤ（発光ダイ
オード）、受光部６０ｓにはフォトダイオードを用い
る。光源は、ＬＥＤに限らず、レーザー、ハロゲンラン
プ、キセノンランプ、水銀ランプなども用いることがで
きる。絞り部材５６，６６の厚みは、１ｍｍ、アパーチ
ャー５７ａ，５７ｂ；６７ａ，６７ｂの内径はそれぞれ
５０μｍである。アパーチャー５７ａ，５７ｂ；６７
ａ，６７ｂはプレス、エッチング、電鋳、ドリル等で形
成する。なお、寸法・形状は、これに限るものではな
い。絞り部材５６，６６の厚みを増すほど、また、アパ
ーチャー５７ａ，５７ｂ；６７ａ，６７ｂの内径を小さ
くするほど、光の進行角度を規制して、透過光の検出感
度を上げることができる。
オード）、受光部６０ｓにはフォトダイオードを用い
る。光源は、ＬＥＤに限らず、レーザー、ハロゲンラン
プ、キセノンランプ、水銀ランプなども用いることがで
きる。絞り部材５６，６６の厚みは、１ｍｍ、アパーチ
ャー５７ａ，５７ｂ；６７ａ，６７ｂの内径はそれぞれ
５０μｍである。アパーチャー５７ａ，５７ｂ；６７
ａ，６７ｂはプレス、エッチング、電鋳、ドリル等で形
成する。なお、寸法・形状は、これに限るものではな
い。絞り部材５６，６６の厚みを増すほど、また、アパ
ーチャー５７ａ，５７ｂ；６７ａ，６７ｂの内径を小さ
くするほど、光の進行角度を規制して、透過光の検出感
度を上げることができる。
【００４０】すなわち、図３に示すように、アパーチャ
ー７３，７５の内径と、絞り板７２，７４の距離の関係
から、光の進行角度θ１が決定される。点線で示すよう
に、アパーチャー７３ａ，７５ａの内径を小さくした
り、絞り板７２，７４ａの距離を大きくすると、光の進
行角度をθ１からθ２に小さくして、透過光の検出感度
を上げることができる。装置全体の小型化を図るには、
内径を小さいアパーチャー７３ａ，７５ａとする方が好
ましい。また、アパーチャー７３，７５内での反射を防
ぐために、アパーチャー７３，７５の内面を黒く塗装し
たり、絞り部材７２，７４自体を黒い材料（例えば、カ
ーボン）で形成すると効果的である。
ー７３，７５の内径と、絞り板７２，７４の距離の関係
から、光の進行角度θ１が決定される。点線で示すよう
に、アパーチャー７３ａ，７５ａの内径を小さくした
り、絞り板７２，７４ａの距離を大きくすると、光の進
行角度をθ１からθ２に小さくして、透過光の検出感度
を上げることができる。装置全体の小型化を図るには、
内径を小さいアパーチャー７３ａ，７５ａとする方が好
ましい。また、アパーチャー７３，７５内での反射を防
ぐために、アパーチャー７３，７５の内面を黒く塗装し
たり、絞り部材７２，７４自体を黒い材料（例えば、カ
ーボン）で形成すると効果的である。
【００４１】図１１は、血液凝固検査における受光側ア
パーチャーの光の進行角度と透過光の変化率との関係の
一例である。検査物の物性等により最適な角度がある
が、図１１に示したように、光の進行角度が約１０度以
内であれば、変化率が１％以上となり検出可能である。
さらに好ましくは、光の進行角度を３度以内にすること
で、変化率が４％以上となり、高感度な検出が可能とな
る。
パーチャーの光の進行角度と透過光の変化率との関係の
一例である。検査物の物性等により最適な角度がある
が、図１１に示したように、光の進行角度が約１０度以
内であれば、変化率が１％以上となり検出可能である。
さらに好ましくは、光の進行角度を３度以内にすること
で、変化率が４％以上となり、高感度な検出が可能とな
る。
【００４２】図１２は、血液凝固検査における出力と時
間の関係を示す。（ａ）は、アパーチャーを２対備えた
上記の例であり、（ｂ）は、アパーチャーを１対備えた
比較例である。いずれも、時間の経過とともに凝固が進
み、透過光が減少し、出力も減少しているが、（ａ）の
方が変化の絶対量が大きく、増幅時の電気的ノイスの影
響を小さくすることができる。
間の関係を示す。（ａ）は、アパーチャーを２対備えた
上記の例であり、（ｂ）は、アパーチャーを１対備えた
比較例である。いずれも、時間の経過とともに凝固が進
み、透過光が減少し、出力も減少しているが、（ａ）の
方が変化の絶対量が大きく、増幅時の電気的ノイスの影
響を小さくすることができる。
【００４３】次に、本発明の第２実施形態に係る透過光
検出装置について、図５を参照しながら説明する。以下
の説明では、第１実施形態と同様の構成部分には、同様
の符号を用い、説明を省略する。
検出装置について、図５を参照しながら説明する。以下
の説明では、第１実施形態と同様の構成部分には、同様
の符号を用い、説明を省略する。
【００４４】図５に示したように、絞り部材は一体物で
なくてもよい。すなわち、アパーチャー５３ａ，５３
ｂ；５５ａ，５５ｂ；６３ａ，６３ｂ；６５ａ，６５ｂ
を有する板状の絞り板５２ｓ，５４ｓ；６２ｓ，６４ｓ
を対にして用いることにより、絞り部材としてもよい。
この場合、一つのアパーチャーを通過した散乱光が、別
のアパーチャー（対応しないアパーチャー）を通過して
受光部６０ｓに入る可能性があるので、前方散乱光より
も後方散乱光が強い場合に有効である。また、前方散乱
光でも、散乱角が小さい場合は、絞り板６２ｓ，６４ｓ
間の距離を広げることで対応できる。
なくてもよい。すなわち、アパーチャー５３ａ，５３
ｂ；５５ａ，５５ｂ；６３ａ，６３ｂ；６５ａ，６５ｂ
を有する板状の絞り板５２ｓ，５４ｓ；６２ｓ，６４ｓ
を対にして用いることにより、絞り部材としてもよい。
この場合、一つのアパーチャーを通過した散乱光が、別
のアパーチャー（対応しないアパーチャー）を通過して
受光部６０ｓに入る可能性があるので、前方散乱光より
も後方散乱光が強い場合に有効である。また、前方散乱
光でも、散乱角が小さい場合は、絞り板６２ｓ，６４ｓ
間の距離を広げることで対応できる。
【００４５】次に、本発明の第３実施形態に係る透過光
検出装置について、図６を参照しながら説明する。
検出装置について、図６を参照しながら説明する。
【００４６】図６は、アパーチャーの配置の別例であ
る。複数のアパーチャーは、流路に直角方向のみなら
ず、流路方向にも配置している。フォトダイオードの受
光部６１の寸法は、例えば１.１ｍｍ×１.１ｍｍであ
る。絞り部材６８には、内径が５０μｍのアパーチヤー
６９が１００μｍピッチで２×５個並んでいる。この例
の場合、合計１０個のアパーチャー６９があるので、受
光部６１は、１０倍の光量を検出でき、Ｓ／Ｎ比は約１
０倍良くなる。
る。複数のアパーチャーは、流路に直角方向のみなら
ず、流路方向にも配置している。フォトダイオードの受
光部６１の寸法は、例えば１.１ｍｍ×１.１ｍｍであ
る。絞り部材６８には、内径が５０μｍのアパーチヤー
６９が１００μｍピッチで２×５個並んでいる。この例
の場合、合計１０個のアパーチャー６９があるので、受
光部６１は、１０倍の光量を検出でき、Ｓ／Ｎ比は約１
０倍良くなる。
【００４７】次に、本発明の第４実施形態に係る透過光
検出装置について、図７を参照しながら説明する。
検出装置について、図７を参照しながら説明する。
【００４８】図７は、マイクロチップ２０の流路２１の
流路方向（長手方向）に、ライン型のフォトダイオード
６０ｔを配置し、絞り部材５６ｔ，６６ｔに複数のアパ
ーチャー５７ｔ，６７ｔを流路２１に沿って流路方向に
配置した例である。
流路方向（長手方向）に、ライン型のフォトダイオード
６０ｔを配置し、絞り部材５６ｔ，６６ｔに複数のアパ
ーチャー５７ｔ，６７ｔを流路２１に沿って流路方向に
配置した例である。
【００４９】図８は、従来例の透過光検出装置を示す。
絞り部材２，４には、マイクロチップ８の流路９に沿っ
て流路方向に細長いアパーチャー３，５がそれぞれ形成
され、光源側のアパーチャー３を通った光１による透過
光１ｂを、流路９に沿って流路方向に細長いライン型の
受光部６で受光するようになっている。しかし、受光側
のアパーチャー５の開口が大きくなることで、例えば１
ａで示すように、散乱光が受光部６に入ってしまい、検
出感度が下がってしまう。しかし、図７の例では、複数
のアパーチャー６７ｔにより、透過光と散乱光の切り分
けができるので、検出感度は下がらない。
絞り部材２，４には、マイクロチップ８の流路９に沿っ
て流路方向に細長いアパーチャー３，５がそれぞれ形成
され、光源側のアパーチャー３を通った光１による透過
光１ｂを、流路９に沿って流路方向に細長いライン型の
受光部６で受光するようになっている。しかし、受光側
のアパーチャー５の開口が大きくなることで、例えば１
ａで示すように、散乱光が受光部６に入ってしまい、検
出感度が下がってしまう。しかし、図７の例では、複数
のアパーチャー６７ｔにより、透過光と散乱光の切り分
けができるので、検出感度は下がらない。
【００５０】次に、マイクロチップ２０について、図９
に基づき説明する。
に基づき説明する。
【００５１】マイクロチップ２０は、例えば、血球分離
で得られた血液成分を、マイクロチップ２０上で試薬と
混合し、反応させることにより、検査を行うことができ
る。
で得られた血液成分を、マイクロチップ２０上で試薬と
混合し、反応させることにより、検査を行うことができ
る。
【００５２】マイクロチップ２０は、光透過性の材料、
例えばＰＭＭＡ、ＰＤＭＳ、ガラスなどを用いて作成す
る。例えば、流路形状に貫通エッチングしたシリコン基
板２０ａの上下面にガラスやＰＭＭＡ等の樹脂の透明板
２０ｂを接合する。マイクロ流路２１の幅は、例えば、
２０μｍ、深さは１００μｍである。なお、寸法・形状
は、これに限るものではない。マイクロ流路２１を、小
さくすればするほど、使用する検体、試薬の量が減り、
コスト削減、被検者への負担低減を図ることができる。
例えばＰＭＭＡ、ＰＤＭＳ、ガラスなどを用いて作成す
る。例えば、流路形状に貫通エッチングしたシリコン基
板２０ａの上下面にガラスやＰＭＭＡ等の樹脂の透明板
２０ｂを接合する。マイクロ流路２１の幅は、例えば、
２０μｍ、深さは１００μｍである。なお、寸法・形状
は、これに限るものではない。マイクロ流路２１を、小
さくすればするほど、使用する検体、試薬の量が減り、
コスト削減、被検者への負担低減を図ることができる。
【００５３】マイクロ流路２１は、第１流路２１ａと第
２流路２１ｂとが第３流路２１ｃで合流するように形成
されている。
２流路２１ｂとが第３流路２１ｃで合流するように形成
されている。
【００５４】第２流路２１ｂには、端部にフィルター受
け部２３ａが形成され、中間位置に液貯め部２３ｂが形
成されている。第１流路２１ａと第２流路２１ｂとに
は、合流点の近傍に、流路断面が部分的に小さくなった
撥水バルブ２４ａ，２４ｂがそれぞれ形成されている。
第３流路２１ｃの端部側には液貯め部２３ｃが形成され
ている。
け部２３ａが形成され、中間位置に液貯め部２３ｂが形
成されている。第１流路２１ａと第２流路２１ｂとに
は、合流点の近傍に、流路断面が部分的に小さくなった
撥水バルブ２４ａ，２４ｂがそれぞれ形成されている。
第３流路２１ｃの端部側には液貯め部２３ｃが形成され
ている。
【００５５】上側の透明板２０ｂには、第１流路２１ａ
の端部に連通する試薬導入部２５ａ、フィルター受け部
２３ｂに連通する血液受け２５ｂ、第３流路２１ｃの端
部に連通する吸引開口部２５ｃが設けられている。ま
た、第１流路２１ａと外部を連通する大気連通口２２ａ
と、第２流路２１ｂと外部とを大気連通口２２ｂとが形
成されている。
の端部に連通する試薬導入部２５ａ、フィルター受け部
２３ｂに連通する血液受け２５ｂ、第３流路２１ｃの端
部に連通する吸引開口部２５ｃが設けられている。ま
た、第１流路２１ａと外部を連通する大気連通口２２ａ
と、第２流路２１ｂと外部とを大気連通口２２ｂとが形
成されている。
【００５６】試薬導入部２５ａには、適宜な試薬を導入
する。導入された試薬は、毛細管現象により第１流路２
１ａを進行し、先端が撥水バルブ２４ａに達すると停止
する。
する。導入された試薬は、毛細管現象により第１流路２
１ａを進行し、先端が撥水バルブ２４ａに達すると停止
する。
【００５７】血液受け２５ｂには血球を分離するための
フィルターが装填される。このフィルターに全血を滴下
すると、フィルターで血球が除去された血液成分が、毛
細管現象により、第１流路２１ｂを進行し、液貯め部２
３ｂを満たし、先端が撥水バルブ２４ｂに達すると停止
する。
フィルターが装填される。このフィルターに全血を滴下
すると、フィルターで血球が除去された血液成分が、毛
細管現象により、第１流路２１ｂを進行し、液貯め部２
３ｂを満たし、先端が撥水バルブ２４ｂに達すると停止
する。
【００５８】撥水バルブ２４ａ，２４ｂで停止している
試薬と血液成分は、大気連通口２２ａ，２２ｂを閉じた
状態で、吸引開口部２５ｃから適宜な圧力で吸引するこ
とで、第３流路２１ｃに導き、混合することができる。
試薬と血液成分は、大気連通口２２ａ，２２ｂを閉じた
状態で、吸引開口部２５ｃから適宜な圧力で吸引するこ
とで、第３流路２１ｃに導き、混合することができる。
【００５９】そして、第３流路２１ｃ内の混合液の変化
を、例えば、発光ダイオード５０で第３流路２１ｃに光
を照射し、第３流路２１ｃを透過した透過光をフォトダ
イオード６０で検出する。これにより、生化学検査や血
液凝固検査などの検査（ＡＰＴＴ、ＰＴ、複合因子Ｔ、
フェブリノーゲンなど）を行うことができる。
を、例えば、発光ダイオード５０で第３流路２１ｃに光
を照射し、第３流路２１ｃを透過した透過光をフォトダ
イオード６０で検出する。これにより、生化学検査や血
液凝固検査などの検査（ＡＰＴＴ、ＰＴ、複合因子Ｔ、
フェブリノーゲンなど）を行うことができる。
【００６０】発光ダイオード５０とマイクロチップ２０
との間、マイクロチップ２０とフォトダイオード６０と
の間には、例えば、アパチャー５３，５５；６３，６５
が形成された各一対の絞り板５２，５４；６２，６４
が、それぞれ配置され、光路を絞るようになっている。
図９では、アパチャー５３，５５；６３，６５は各１個
のみ図示しているが、実際には、上記各実施形態のよう
に複数個である。また、対になった絞り板の代わりに、
一体物の絞り部材を用いてもよい。
との間、マイクロチップ２０とフォトダイオード６０と
の間には、例えば、アパチャー５３，５５；６３，６５
が形成された各一対の絞り板５２，５４；６２，６４
が、それぞれ配置され、光路を絞るようになっている。
図９では、アパチャー５３，５５；６３，６５は各１個
のみ図示しているが、実際には、上記各実施形態のよう
に複数個である。また、対になった絞り板の代わりに、
一体物の絞り部材を用いてもよい。
【００６１】図１０は、検査装置の透視図である。
【００６２】検査装置８０の本体８２には、検査結果な
どを表示する表示器８４と、検査条件などを入力するた
めの制御パネル８６と、マイクロチップ２０を装填する
装填部８８を備える。
どを表示する表示器８４と、検査条件などを入力するた
めの制御パネル８６と、マイクロチップ２０を装填する
装填部８８を備える。
【００６３】検査装置８０の本体８２の内部には、シリ
ンジポンプ２と、発光ダイオード５０と、フォトダイオ
ード６０、絞り部材（図示せず）などが配置される。シ
リンジポンプ２は、装填部８８に挿入されたマイクロチ
ップ２０の吸引開口部２５ｃにチューブ４を介して接続
され、適宜タイミングで吸引を行う。
ンジポンプ２と、発光ダイオード５０と、フォトダイオ
ード６０、絞り部材（図示せず）などが配置される。シ
リンジポンプ２は、装填部８８に挿入されたマイクロチ
ップ２０の吸引開口部２５ｃにチューブ４を介して接続
され、適宜タイミングで吸引を行う。
【００６４】以上説明したように、複数のアパーチャー
を通過した透過光を一つの受光部で受光することによ
り、透過光の検出感度を良くしつつ、ノイズの影響を小
さくすることができる。
を通過した透過光を一つの受光部で受光することによ
り、透過光の検出感度を良くしつつ、ノイズの影響を小
さくすることができる。
【００６５】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではなく、その他は種々の態様で実施可能であ
る。
れるものではなく、その他は種々の態様で実施可能であ
る。
【００６６】例えば、着脱可能なマイクロチップを用い
ずに、透過光検出装置内にマイクロ流路を形成してもよ
い。また、マイクロチップ自体が絞り部材（アパーチャ
ー）を備えた構成としてもよい。
ずに、透過光検出装置内にマイクロ流路を形成してもよ
い。また、マイクロチップ自体が絞り部材（アパーチャ
ー）を備えた構成としてもよい。
【図１】 透過光検出の原理説明図である。
【図２】 透過光検出の原理説明図である。
【図３】 光の進行角度の説明図である。
【図４】 本発明の第１実施形態の透過光検出装置の要
部断面図である。
部断面図である。
【図５】 本発明の第２実施形態の透過光検出装置の要
部断面図である。
部断面図である。
【図６】 本発明の第３実施形態の透過光検出装置の要
部斜視図である。
部斜視図である。
【図７】 本発明の第４実施形態の透過光検出装置の要
部斜視図である。
部斜視図である。
【図８】 従来例の透過光検出装置の要部斜視図であ
る。
る。
【図９】 透過光検出装置の分解斜視図である。
【図１０】 透過光検出装置の透視図である。
【図１１】 変化率と角度の関係を示すグラフである。
【図１２】 フォトダイオードの出力変化を示すグラフ
である。（ａ）は本件、（ｂ）は比較例である。
である。（ａ）は本件、（ｂ）は比較例である。
２０ マイクロチップ
２１ マイクロ流路
６２ｓ，６４ｓ 絞り板（絞り部材）
６６，６６ｔ 絞り部材
６７ｓ，６７ｔ 第１の開口
６７ｘ，６７ｙ 第２の開口
６８ 絞り部材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｇ０１Ｎ 35/08 Ｇ０１Ｎ 35/08 Ｄ
Ｆターム(参考） 2G054 AA06 EA05 FA08 FA32 GB03
2G057 AA01 AB04 AB06 AC01 BA05
BB01 BB06
2G058 DA07 GA02
2G059 AA01 BB12 CC16 DD01 EE01
GG02 JJ30 KK05
Claims (5)
- 【請求項１】 マイクロ流路に光を照射して、マイクロ
流路を透過した透過光の変化を検出する透過光検出装置
において、 複数対の第１及び第２の開口を有する絞り部材であっ
て、上記第１の開口がそれぞれマイクロ流路に対向して
配置され、マイクロ流路を透過した透過光が上記第１の
開口にそれぞれ入射し、対応する上記第２の開口からそ
れぞれ出射する、絞り部材と、 上記絞り部材の上記第２の開口からそれぞれ出射した透
過光を受光する一つの受光部とを備えたことを特徴とす
る、透過光検出装置。 - 【請求項２】 平行光を上記マイクロ流路に照射する平
行光照射部材を備え、 上記絞り部材は、対応する上記第１の開口と上記第２の
開口とを結ぶ方向が、上記平行光と平行であることを特
徴とする、請求項１記載の透過光検出装置。 - 【請求項３】 上記絞り部材の対応する上記第１の開口
と上記第２の開口とのそれぞれの周縁上の点を結んだ直
線がなす角度の最大値である光の進行角度が、１０度以
下であることを特徴とする、請求項１記載の透過光検出
装置。 - 【請求項４】 上記光の進行角度が、３度以下であるこ
とを特徴とする、請求項１記載の透過光検出装置。 - 【請求項５】 上記絞り部材の上記第１の開口は、上記
マイクロ流路の流路方向に複数配置されたことを特徴と
する、透過光検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002006082A JP2003207454A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 透過光検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002006082A JP2003207454A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 透過光検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003207454A true JP2003207454A (ja) | 2003-07-25 |
Family
ID=27644951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002006082A Pending JP2003207454A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 透過光検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003207454A (ja) |
Cited By (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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