JP2004061222A

JP2004061222A - マイクロ生化学評価装置

Info

Publication number: JP2004061222A
Application number: JP2002218082A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Hirose; 広瀬　満; Yasunori Saotome; 早乙女　康典; Etsuko Hirai; 平井　悦子
Original assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Current assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】本発明はリアルタイムでの測定ができるとともに、反応中でも評価する液体に擾乱をほとんど与えずに、高感度で検出を行なうことができるマイクロ生化学評価装置を得るにある。
【解決手段】上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法の流路が形成された基板と、この基板の流路を流れる液体と接する部位に設けた光導波路を用いた化学センサーとでマイクロ生化学評価装置を構成している。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロタス、マイクロチップ、ラボ・オンチップ等の微細な流路に生体成分等（たんぱく質等）からなる液体、あるいは、有機化合物のフッ素化、有機金属反応、触媒反応などにより生成された化学物質等からなる液体を流し、その状態を調べるマイクロ生化学評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロタスは流路を流れる液体を電気化学的あるいは熱による発光により蛋白質等を検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロタスでは評価する液体が検知時に、液自体が擾乱してしまうとともに、評価する液体が微量であるため、測定感度が低くなるという欠点があった。
また、リアルタイムでの測定ができないという欠点があった。
【０００４】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、リアルタイムでの測定ができるとともに、反応中でも評価する液体に擾乱をほとんど与えずに、高感度で検出を行なうことができるマイクロ生化学評価装置を提供することを目的としている。
【０００５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法の流路が形成された基板と、この基板の流路を流れる液体と接する部位に設けた光導波路を用いた化学センサーとでマイクロ生化学評価装置を構成している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
図１ないし図５に示す本発明の第１の実施の形態において、１は本発明のマイクロ生化学評価装置で、このマイクロ生化学評価装置１は上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法のＹ字状の流路２が形成された基板３と、この基板３の合流流路２ｃを流れる液体と接する部位、本発明の実施の形態では図５に示すように、基板３の底面に設けた光を導入する手段、光を取り出す手段としてのグレーティング４、５を有する光導波路６を用いた化学センサー７と、この化学センサー７の光導波路６を通る特定波長での吸収状態を調べる回動させて角度を制御することが可能な発光部８ａ、受光部８ｂおよび検知器８を備える評価手段９とで構成されている。
【０００９】
上記構成のマイクロ生化学評価装置１は、基板３の流路２に評価する液体１０を流すとともに、化学センサー７の光導波路６の光を導入する手段としてのグレーティング４に評価手段９を構成する発光部８ａより入射光を照射し、光を取り出す手段としてのグレーティング５より出射された出射光を受光部８ｂで受光し、光導波路６の表面に１μｍ以下しか浸透しないエバネッセント波により評価する液体１０を擾乱せず、簡単に評価する液体中の特定吸収スペクトルを検知器８で調べることができる。
【００１０】
【発明の異なる実施の形態】
次に、図６ないし図３６に示す本発明の異なる実施の形態につき説明する。なお、これらの本発明の異なる実施の形態の説明に当って、前記本発明の第１の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１１】
図６ないし図８に示す本発明の第２の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、光を導入する手段としてプリズムカップラ１１を用いるとともに、光を取り出す手段としてのプリズムカップラ１２を用いた光導波路６を使用した化学センサー７Ａを用いた点で、このような化学センサー７Ａを用いて構成したマイクロ生化学評価装置１Ａにしても、前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００１２】
図９ないし図１１に示す本発明の第３の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、光を導入する手段としてテーパーカップラ１３を用いるとともに、光を取り出す手段としてテーパーカップラ１４を用いた光導波路６を使用した化学センサー７Ｂを用いた点で、このような化学センサー７Ｂを用いて構成したマイクロ生化学評価装置１Ｂにしても、前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００１３】
図１２ないし図１４に示す本発明の第４の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、光を導入する手段として光導波路６の一端部に形成した垂直面１５を用いるとともに、光を取り出す手段として光導波路６の他端部に形成した垂直面１６を用いた化学センサー７Ｃを用いた点で、このような化学センサー７Ｃを用いて構成したマイクロ生化学評価装置１Ｃにしても、前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００１４】
図１５ないし図１７に示す本発明の第５の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、流路２の一方の側面に光導波路６を設置した化学センサー７Ｄを用いた点で、このような化学センサー７Ｄを用いて構成したマイクロ生化学評価装置１Ｄにしても、前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られるとともに、評価手段９を構成する発光部８ａや受光部８ｂを回動させて角度を制御する構成や作業が容易にできる。
【００１５】
図１８ないし図２０に示す本発明の第６の実施の形態において、前記本発明の第５の実施の形態と主に異なる点は、流路２の両方の側面に光導波路６、６を設置した化学センサー７Ｅを用いた点で、このような化学センサー７Ｅを用いて構成したマイクロ生化学評価装置１Ｅにしても、前記本発明の第５の実施の形態と同様な作用効果が得られるとともに、得られた評価を比較することができる。
【００１６】
図２１ないし図２３に示す本発明の第７の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、流路２の一方の側面にも光導波路６を設置した化学センサー７Ｆを用いた点で、このような化学センサー７Ｆを用いて構成したマイクロ生化学評価装置１Ｆにしても良い。
【００１７】
図２４ないし図２６に示す本発明の第８の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、流路２の両方の側面にも光導波路６、６を設置した化学センサー７Ｇを用いた点で、このような化学センサー７Ｇを用いて構成したマイクロ生化学評価装置１Ｇにしても良い。
【００１８】
図２７ないし図２９に示す本発明の第９の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、Ｙ字状の流路２の分離流路２ａ、２ｂにも化学センサー７、７を設置した点で、このように構成したマイクロ生化学評価装置１Ｈにすることにより、前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られるとともに、混合する評価する液体１０、１０中の特定吸収スペクトルを検出器８、８で調べることができる。
【００１９】
図３０ないし図３３に示す本発明の第１０の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、基板３の流路２を流れる液体１０自体を光導波路６Ａとして使用できるようにした化学センサー７Ｈを用いた点で、このような化学センサー７Ｈを用いて構成したマイクロ生化学評価装置１Ｉにしても良い。
【００２０】
図３４ないし図３６に示す本発明の第１１の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、基板３Ａと、この基板３Ａの上面に形成された、一つの対向部位に入射光部１７、出射光部１８を有し、該入射光部１７、出射光部１８間に少なくとも２つ以上、本実施の形態では２つの光路１９ａ、１９ｂが形成された光路体１９と、この光路体１９の一方の光路１９ａに介装された光導波路６Ｂを用いた化学センサー７Ｉと、この化学センサー７Ｉの光導波路６Ｂと評価する液体１０とが接することができるように前記基板３Ａの上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法で形成された流路２０と、前記化学センサー７Ｉを介装した前記光路体１９の一方の光路１９ａとリファレンスとしての他方の光路１９ｂとの屈折率の違いや位相差を検知することができる検知器８Ａを備えた評価手段９Ａとでマイクロ生化学評価装置１Ｊを構成した点で、このようなマイクロ生化学評価手段１Ｊは、発光部８ａから光路体１９の入射光部１７に入射光を照射し、出射光部１８より出射された出射光を受光部８ｂで受光して、光導波路６Ｂを介装した一方の光路１９ａとリファレンスとしての他方の光路１９ｂとの屈折率の違いや位相差を検知器８Ａで検知することによって、流路２０を流れる液体１０を解析することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【００２２】
（１）上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法の流路が形成された基板と、この基板の流路を流れる液体と接する部位に設けた光導波路を用いた化学センサーとで構成されているので、光導波路の表面にしみ出す、通常１μｍ以下のエバネッセント波を分析に用いることができる。
したがって、評価する液体にほとんど擾乱を与えずに特定吸収スペクトルを調べることができる。
【００２３】
（２）前記（１）によって、蛍光でない分子においても分析が可能で、分子の情報を選択的かつ非破壊的で解析ができる。
【００２４】
（３）前記（１）によって、分子の固定、電子状態や構造に関する情報が得られるとともに、スペクトル変化をリアルタイムで解析できる。
【００２５】
（４）前記（１）によって、測定時間を短縮することができるとともに、微量な評価する液体においても、極めて高感度で特定吸収スペクトルを調べることができる。
【００２６】
（５）前記（１）によって、測定したい場所に設置することができるとともに、アレイ化を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略説明図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図３】図２の３−３線に沿う拡大断面図。
【図４】図２の４−４線に沿う拡大断面図。
【図５】下部に入射光や出射光を配置した説明図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の概略説明図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図８】図７の８−８線に沿う拡大断面図。
【図９】本発明の第３の実施の形態の概略説明図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図１１】図１０の１１−１１線に沿う拡大断面図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態の概略説明図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図１４】図１３の１４−１４線に沿う拡大断面図。
【図１５】本発明の第５の実施の形態の概略説明図。
【図１６】本発明の第５の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図１７】図１６の１７−１７線に沿う断面図。
【図１８】本発明の第６の実施の形態の概略説明図。
【図１９】本発明の第６の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図２０】図１９の２０−２０線に沿う断面図。
【図２１】本発明の第７の実施の形態の概略説明図。
【図２２】本発明の第７の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図２３】図２２の２３−２３線に沿う断面図。
【図２４】本発明の第８の実施の形態の概略説明図。
【図２５】本発明の第８の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図２６】図２５の２６−２６線に沿う断面図。
【図２７】本発明の第９の実施の形態の概略説明図。
【図２８】本発明の第９の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図２９】図２８の２９−２９線に沿う断面図。
【図３０】本発明の第１０の実施の形態の概略説明図。
【図３１】本発明の第１０の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図３２】図３１の３２−３２線に沿う拡大断面図。
【図３３】下部に入射光や出射光を配置した説明図。
【図３４】本発明の第１１の実施の形態の概略説明図。
【図３５】本発明の第１１の実施の形態の評価手段を除いた平面図。
【図３６】図３４の３５−３５線に沿う断面図。
【符号の説明】
１、１Ａ〜１Ｊ：マイクロ生化学評価装置、
２：流路、３、３Ａ：基板、
４：光を導入する手段としてのグレーティング、
５：光を取り出す手段としてのグレーティング、
６、６Ａ：光導波路、
７、７Ａ〜７Ｉ：化学センサー、
８：検知器、８ａ：発光部、
８ｂ：受光部、９、９Ａ：評価手段、
１０：評価する液体、
１１：光を導入する手段としてのプリズムカップラ、
１２：光を取り出す手段としてのプリズムカップラ、
１３：光を導入する手段としてのテーパーカップラ、
１４：光を取り出す手段としてのテーパーカップラ、
１５：光を導入する手段としての垂直面、
１６：光を取り出す手段としての垂直面、
１７：入射光部、１８：出射光部、
１９：光路、２０：流路。

Claims

上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法の流路が形成された基板と、この基板の流路を流れる液体と接する部位に設けた光導波路を用いた化学センサーとからなることを特徴とするマイクロ生化学評価装置。
上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法の流路が形成された基板と、この基板の流路を流れる液体自体を光導波路として使用できるように設けた化学センサーとからなることを特徴とするマイクロ生化学評価装置。
上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法の流路が形成された基板と、この基板の流路を流れる液体と接する部位に設けた光導波路および該光導波路に光を導入する手段あるいは光を取り出す手段のいずれか一方、あるいは両方を設けた化学センサーとからなることを特徴とするマイクロ生化学評価装置。
上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法の流路が形成された基板と、この基板の流路を流れる液体と接する部位に設けた光導波路および該光導波路にグレーティング、プリズム等の角度変換手段を用いた光を導入する手段あるいは光を取り出す手段のいずれか一方、あるいは両方を設けた化学センサーとからなることを特徴とするマイクロ生化学評価装置。
上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法の流路が形成された基板と、この基板の流路を流れる液体と接する部位に設けた光導波路を用いた化学センサーと、この化学センサーの光導波路を通る光の特定波長での吸収状態あるいは屈折変化率に伴う位相の変化を調べる評価手段とからなることを特徴とするマイクロ生化学評価装置。
基板と、この基板に形成された、一つの対向部位に入射光部、出射光部を有し、該入射光部、出射光部間に少なくとも２つ以上の光路が形成された光路体と、この光路体の一方の光路に介装された光導波路を用いた化学センサーと、この化学センサーの光導波路と評価する液体とが接することができるように前記基板の上面に１μｍ〜数ｍｍの寸法で形成された流路と、前記化学センサーを介装した前記光路体の一方の光路とリファレンスとしての他方の光路との屈折率の違いや位相差を検知することができる検知器を備えた評価手段とからなることを特徴とするマイクロ生化学評価装置。
光導波路は流路の底面、いずれか一方の側面、両側面、底面といずれか一方の側面あるいは底面と両側面のいずれかに配置されていることを特徴とする請求項１、請求項３〜請求項６記載のマイクロ生化学評価装置。