JP2005091093A - Microchip for measuring absorbance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微少量の検液の吸光度を測定するための吸光度測定用マイクロチップに関する。 The present invention relates to a microchip for measuring absorbance for measuring the absorbance of a small amount of test solution.
従来、試料と試薬とを混合し反応させて検液とし、この検液の吸光度を測定して試料の分析を行う吸光度測定装置が使用されている。このような吸光度測定装置は、例えば、血液、尿等の体液を試料として使用し、試料の分析結果から診断を行う体外診断用医療機器に適用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an absorbance measurement apparatus that uses a sample and a reagent mixed and reacted to form a test solution and measures the absorbance of the test solution to analyze the sample is used. Such an absorbance measurement apparatus is applied to, for example, an in-vitro diagnostic medical device that uses a body fluid such as blood or urine as a sample and performs diagnosis from the analysis result of the sample.
特許文献1には、吸光度測定装置に使用するためのフローセルが開示されている。このフローセルは、検液を吸引するための吸引チューブが一端部に接続されている中空のガラス管を有する。この中空のガラス管の外面には、互いに対向する位置に第1及び第2のプリズムが貼り付けられている。 Patent Document 1 discloses a flow cell for use in an absorbance measurement apparatus. This flow cell has a hollow glass tube in which a suction tube for sucking a test solution is connected to one end. The first and second prisms are attached to the outer surface of the hollow glass tube at positions facing each other.
試料を分析する際には、ガラス管の他端部を吸引して、吸引チューブの先端部から検液を吸引し、ガラス管内を検液で満たす。そして、光源から射出された光をガラス管内の検液に入射させる。検液に入射された光は、検液を通過した後、第1のプリズムに入射し、第1のプリズムによって折り返されて、再び検液に入射される。再度検液に入射された光は、検液を通過して第2のプリズムに入射し、第2のプリズムで折り返され、最終的に検液から射出される。検液から射出された光は、光測定器に入射されて光量が測定される。 When analyzing the sample, the other end of the glass tube is sucked, the test solution is sucked from the tip of the suction tube, and the inside of the glass tube is filled with the test solution. And the light inject | emitted from the light source is made to inject into the test solution in a glass tube. The light incident on the test solution passes through the test solution, then enters the first prism, is folded back by the first prism, and enters the test solution again. The light incident on the test solution again passes through the test solution, enters the second prism, is folded back by the second prism, and is finally emitted from the test solution. The light emitted from the test solution is incident on the optical measuring device and the amount of light is measured.
光源から射出される光の光量と測定された光量とにより、検液の吸光量を算出することができる。この吸光量を検液内の光の光路長で除することにより、吸光度を算出することが可能である。特許文献1のフローセルでは、光を第1及び第2のプリズムで折り返して検液中を三度通過させることにより検液内の光路長を長くし、光と検液とを充分に相互作用させて吸光度の測定精度を向上させるようにしている。 The light absorption amount of the test solution can be calculated from the light amount emitted from the light source and the measured light amount. Absorbance can be calculated by dividing this amount of absorbance by the optical path length of the light in the test solution. In the flow cell of Patent Document 1, the light is folded back by the first and second prisms and passed through the test solution three times to increase the optical path length in the test solution, thereby allowing the light and the test solution to interact sufficiently. Therefore, the measurement accuracy of absorbance is improved.
吸光度測定装置は、マイクロTAS(Total analysis system)、Lab−on−chip等と呼ばれ、基板上で化学プロセスを実施するマイクロ化学システムにおいても開発されている。特許文献2及び3には、このような吸光度測定装置に使用されるマイクロチップが開示されている。
Absorbance measuring apparatuses are called micro TAS (Total analysis system), Lab-on-chip, etc., and are also developed in microchemical systems that perform chemical processes on a substrate.
特許文献2及び3のマイクロチップは、一面に細溝が形成されているガラス基板を有する。なお、ガラス基板は一辺数cmのスケールであり、細溝の幅及び深さは数100μmのスケールである。ガラス基板の一面には、ガラス板からなるカバー部材5が細溝を覆うように接合されている。このようにして、マイクロチップの内部に流路が形成されている。
The microchips of
この流路の内面には、流路の長手方向に沿って、互いに対向する位置に反射膜処理が施されている。反射膜の一端側には、外部から流路内に光が入射されるように反射膜処理がなされていない入射部が形成されている。同様に、反射膜の他端側には、流路内から外部に光が射出されるように射出部が形成されている。 The inner surface of the flow path is subjected to a reflective film treatment at positions facing each other along the longitudinal direction of the flow path. On one end side of the reflective film, an incident portion that is not subjected to the reflective film treatment is formed so that light is incident on the flow path from the outside. Similarly, an emission part is formed on the other end side of the reflection film so that light is emitted from the flow path to the outside.
試料を分析する際には、流路に連通されている導入口に検液を導入し、流路を検液で満たす。この状態で、光源から射出された光を流路の一端側の入射部を介して流路内に入射させる。流路内に入射された光は、検液を通過して反射膜に達し、反射膜で反射される。そして、光は、互いに対向する反射膜間で多重反射されつつ流路内で流路の長手方向に進行する。最終的に、光は流路の他端側の射出部に達して外部に射出される。射出された光は、光測定器に入射されて光量が測定され、吸光度が算出される。 When analyzing a sample, a test solution is introduced into an inlet port connected to the flow channel, and the flow channel is filled with the test solution. In this state, the light emitted from the light source is incident on the flow path through the incident portion on one end side of the flow path. The light incident on the flow path passes through the test solution, reaches the reflection film, and is reflected by the reflection film. Then, the light travels in the longitudinal direction of the flow path within the flow path while being subjected to multiple reflections between the reflective films facing each other. Finally, the light reaches the emission part on the other end side of the flow path and is emitted to the outside. The emitted light is incident on an optical measuring device, the amount of light is measured, and the absorbance is calculated.
特許文献2及び3のマイクロチップは、光を反射膜によって多重反射させて検疫中を多数回通過させることにより光路長を長くし、吸光度の測定精度を向上させるようにしている。
特許文献1のフローセルでは、プリズムを正確に配置する必要がある。このため、ガラス管を正確に平らに削った後に、プリズムを正確に位置調整して接着する必要がある。従って、このフローセルを製作するには、多大な工数と精密な作業が必要となり、結果としてコストが増大してしまう。 In the flow cell of Patent Document 1, it is necessary to accurately arrange the prisms. For this reason, it is necessary to precisely adjust the position of the prism and bond it after the glass tube has been cut flat. Therefore, manufacturing this flow cell requires a great deal of man-hours and precise work, resulting in an increase in cost.
また、特許文献2及び3のマイクロチップでは、以下に説明するように正確な光路長を得ることが困難である。吸光度を測定する際、検査項目毎に使用する試薬が異なる。試薬の屈折率は試薬毎に異なるため、検査項目毎に検液の屈折率は異なることになる。一方、流路内で光を多重反射させるためには、入射部を介して流路に対し垂直でない所定の角度で流路内に光を入射させる必要がある。
Further, in the microchips of
流路に対し所定の角度で流路内に入射された光は、ガラス板と検液との境界部で屈折される。この屈折角は、検査項目毎に検液の屈折率が異なることから、検査項目毎に変化する。この結果、最初に反射膜に入射する角度も検査項目毎に変化する。反射膜への最初の入射角が変化されれば、光路が変化され、光路長が変化されることになる。この結果、吸光量を光路長で除することにより得られる吸光度の測定精度が悪化する。特に、このような光路長の変化は、反射膜による多重反射によって累積され増大されるため、吸光度の測定精度がさらに悪化する。 Light that enters the flow path at a predetermined angle with respect to the flow path is refracted at the boundary between the glass plate and the test solution. This refraction angle changes for each inspection item because the refractive index of the test solution is different for each inspection item. As a result, the angle at which the light first enters the reflective film also changes for each inspection item. If the initial angle of incidence on the reflective film is changed, the optical path is changed and the optical path length is changed. As a result, the measurement accuracy of the absorbance obtained by dividing the absorbance by the optical path length is deteriorated. In particular, such a change in the optical path length is accumulated and increased by multiple reflections by the reflection film, so that the measurement accuracy of the absorbance is further deteriorated.
反射膜が形成されている流路の内面が曲面である場合には、さらに光路長が不正確となる。所定の広がりを持つ光束が曲面により反射される場合には、光線の位置によって反射される方向が異なる。この結果、光束内の光線の位置によって光路が変化され、光路長が変化されることになる。また、このような光路長の変化も、反射膜による多重反射によって累積され増大される。この結果、吸光度の測定精度が悪化する。 If the inner surface of the flow path on which the reflective film is formed is a curved surface, the optical path length is further inaccurate. When a light beam having a predetermined spread is reflected by a curved surface, the direction of reflection differs depending on the position of the light beam. As a result, the optical path is changed depending on the position of the light beam in the light beam, and the optical path length is changed. Further, such a change in the optical path length is also accumulated and increased by multiple reflection by the reflection film. As a result, the measurement accuracy of absorbance deteriorates.
さらに、特許文献2及び3のマイクロチップでは、反射膜と検液とが直接接する部分がある。このような部分では反射膜が劣化してしまうため、特許文献2及び3のマイクロチップは繰り返し使用には適さない。
Furthermore, in the microchips of
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、低コストで、測定精度が向上され、耐性が強い吸光度測定用マイクロチップを提供することである。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a microchip for measuring absorbance at low cost, with improved measurement accuracy and strong resistance.
請求項1の発明は、光が透過される光学基板を有する吸光度測定用マイクロチップであって、
前記光学基板に形成され、検液により満たされ、互いに対面しかつ互いにほぼ平行である一対の境界平面を有し、前記一対の境界平面を介して光がその中に入射あるいはその中から射出され、光がその中に前記一対の境界平面に垂直に入射されるように位置される測定流路と、
前記光学基板に形成され、前記測定流路内に入射され前記測定流路内の検液を通過し前記一対の境界平面に垂直に前記測定流路内から射出された前記光を、反射により、少なくとも一回前記一対の境界平面に垂直に前記測定流路内に入射させ前記測定流路内の検液を通過させ前記一対の境界平面に垂直に前記測定流路内から射出させ、前記光学基板から外部へと射出させる反射部とを、
具備することを特徴とする吸光度測定用マイクロチップである。
The invention of claim 1 is a microchip for absorbance measurement having an optical substrate through which light is transmitted,
A pair of boundary planes formed on the optical substrate, filled with a test solution, facing each other and substantially parallel to each other, and light enters or exits through the pair of boundary planes. A measurement channel positioned so that light is perpendicularly incident on the pair of boundary planes therein;
The light that is formed on the optical substrate, enters the measurement channel, passes through the test solution in the measurement channel, and exits from the measurement channel perpendicular to the pair of boundary planes, is reflected, At least one time incident on the measurement flow path perpendicularly to the pair of boundary planes, allowing the test solution in the measurement flow path to pass, and then exiting from the measurement flow path perpendicularly to the pair of boundary planes, and the optical substrate A reflection part to be emitted from the outside,
The microchip for measuring absorbance is characterized by comprising:
そして、本請求項1の発明では、光学基板に測定流路及び反射部を形成し、測定流路を検液で満たし、光源から射出された光を一対の境界平面に垂直に測定流路に入射させ、測定流路内の検液を通過させ、一対の境界平面に垂直に測定流路内から射出させ、そして、この光を、反射部によって少なくとも一回、一対の境界平面に垂直に測定流路内に入射させ測定流路内の検液を通過させ一対の境界平面に垂直に測定流路内から射出させ、さらに、光学基板から光測定器へと射出させるようにしたものである。 In the first aspect of the present invention, the measurement flow path and the reflection portion are formed on the optical substrate, the measurement flow path is filled with the test solution, and the light emitted from the light source is applied to the measurement flow path perpendicular to the pair of boundary planes. Incident, passing the test solution in the measurement channel, exiting from the measurement channel perpendicular to the pair of boundary planes, and measuring this light at least once by the reflector perpendicular to the pair of boundary planes The liquid is incident on the flow path, passes the test solution in the measurement flow path, is emitted from the measurement flow path perpendicular to the pair of boundary planes, and is further emitted from the optical substrate to the optical measuring device.
請求項2の発明は、前記反射部は、一方の前記境界平面を介して前記測定流路内から射出された前記光を、複数回反射して、前記光が射出された位置とは異なった位置において同じ前記境界平面を介して前記測定流路内に入射させるプリズム部を有することを特徴とする請求項1の吸光度測定用マイクロチップである。 According to a second aspect of the present invention, the reflecting portion reflects the light emitted from the measurement flow path through the one boundary plane a plurality of times, and is different from a position where the light is emitted. 2. The absorbance measuring microchip according to claim 1, further comprising a prism portion that is incident on the measurement flow path through the same boundary plane at a position.
そして、本請求項2の発明では、プリズム部により、一方の境界平面を介して測定流路内から射出された光を、光が射出された位置とは異なった位置において同じ境界平面を介して測定流路内に入射させるようにしたものである。
In the invention of
請求項3の発明は、前記反射部は、前記測定流路の一側方に前記測定流路に沿って配置されている第1群の前記プリズム部と、前記第1群のプリズム部の1つから射出された光を前記第1群のプリズム部の別の1つへと射出するように、前記測定流路の他側方に前記測定流路に沿って配置されている第2群の前記プリズム部とを有することを特徴とする請求項2の吸光度測定用マイクロチップである。
According to a third aspect of the present invention, the reflecting portion includes a first group of prism portions arranged along one side of the measurement channel along the measurement channel, and one of the first group of prism units. Of the second group disposed along the measurement flow path on the other side of the measurement flow path so as to emit light emitted from one to the other one of the prism portions of the first group. The microchip for measuring absorbance according to
そして、本請求項3の発明では、第1群のプリズム部の1つから射出され測定流路内の検液を通過した光を、第2群のプリズム部によって反射させて測定流路内の検液を通過させて第1群のプリズム部の別の1つへと入射させることにより、測定流路内の検液を複数回通過させるようにしたものである。 According to the third aspect of the present invention, the light emitted from one of the first group of prism portions and passing through the test solution in the measurement channel is reflected by the second group of prism portions to be reflected in the measurement channel. By passing the test solution and making it enter another prism of the first group, the test solution in the measurement channel is allowed to pass a plurality of times.
請求項4の発明は、前記反射部は、前記光がそれら間を複数回往復するように前記測定流路の両側に互いに対面して配置された一対のプリズム部を有することを特徴とする請求項2の吸光度測定用マイクロチップである。
The invention according to
そして、本請求項4の発明では、測定流路の両側に互いに対面して配置された一対のプリズム部間で光を往復させて、測定流路内の検液を複数回通過させるようにしたものである。 In the fourth aspect of the present invention, light is reciprocated between a pair of prism portions arranged on both sides of the measurement channel so as to face each other, and the test solution in the measurement channel is allowed to pass a plurality of times. Is.
請求項5の発明は、前記反射部は、前記光学基板に形成された空間部によって形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1の吸光度測定用マイクロチップである。
The invention according to
そして、本請求項5の発明では、空間部によって反射部を形成し、反射部において光が全反射されるようにしたものである。
In the invention of
請求項6の発明は、前記光学基板には、互いに直列に接続されている複数の前記測定流路と、前記複数の測定流路に各々対応する複数の反射部とが形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1の吸光度測定用マイクロチップである。 According to a sixth aspect of the present invention, the optical substrate includes a plurality of the measurement flow paths connected in series to each other and a plurality of reflection portions respectively corresponding to the plurality of measurement flow paths. The absorbance measuring microchip according to any one of claims 1 to 5.
そして、本請求項6の発明では、互いに直列に接続されている複数の測定流路に各々対応する複数の反射部において、吸光度の測定を行うようにしたものである。 In the sixth aspect of the present invention, the absorbance is measured at a plurality of reflecting portions respectively corresponding to a plurality of measurement flow paths connected in series with each other.
本発明によれば、低コストで耐性が強い吸光度測定用マイクロチップによって、測定精度を向上させることが可能となっている。 According to the present invention, it is possible to improve measurement accuracy by using a microchip for measuring absorbance at low cost and strong tolerance.
以下、本発明の第1実施形態を図1及び図2を参照して説明する。図1(A)に本実施形態の吸光度測定用マイクロチップ(以下、単にマイクロチップと称する)2の概略構成を示す。図1(B)に示されるように、本実施形態のマイクロチップ2は、板状の光学基板4を有する。光学基板4は、吸光度の測定に影響を与えない程度に光を透過する材料、例えば、ガラス、プラスチック等によって形成されている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1A shows a schematic configuration of an absorbance measurement microchip (hereinafter simply referred to as a microchip) 2 of the present embodiment. As shown in FIG. 1B, the
光学基板4の一面には、ドライエッチング、機械的切削あるいは研磨加工等によって細溝が形成されている。光学基板4の一面には、細溝を覆うように板状のカバー部材5が接合されている。細溝とカバー部材5とによって、検液の吸光度を測定するための測定流路6が形成されている。
A narrow groove is formed on one surface of the
この測定流路6の長手方向の断面は、全体に渡って一定の長方形である。測定流路6の両側面は、互いに対向する第1及び第2の境界平面8,9をなしている。図1(A)に示されるように、測定流路6は図中の矢印Aで示される方向(以下、測定流路の長手方向と称する)に直線状に延びている。そして、第1及び第2の境界平面8,9は、互いに平行に測定流路6の長手方向に延びている。
The cross section in the longitudinal direction of the
測定流路6の一端部には、検液を測定流路6へと導入するための検液導入口10が形成されている。また、測定流路6の他端部には、測定流路6内の検液を排出するための排出口11が形成されている。
At one end of the
測定流路6の一側方には、上面及び下面が正三角形である三角柱形状の空間部12a,…,12nが測定流路の長手方向に沿って光学基板4に複数並設されている。これら空間部12a,…,12nは、互いに同一形状であり、空間部12a,…,12nを第1群の空間部12と称する。空間部12a,…,12nは、測定流路6と同様に光学基板4の一面を加工することによって形成されている。本実施形態では、第1群の空間部12の個数は6つであるが、第1群の空間部12の個数は2つ以上のいくつであってもよい。
On one side of the
三角柱形状の軸方向は測定流路6の深さ方向である。三角柱形状の上面は、測定流路6の上面と同一平面であり、三角柱形状の下面は、測定流路6の下面と同一平面である。また、三角柱形状の第1の側面は、測定流路6の第1及び第2の境界平面8,9に平行に延びている。三角柱形状はこの第1の側面よりも測定流路6側に配置されており、第2の側面は測定流路6の長手方向と60°の角度をなし、第3の側面は測定流路6の長手方向と120°の角度をなしている。第1群の空間部12は、第1の側面が互いに僅かに離間するように配置されている。
The axial direction of the triangular prism shape is the depth direction of the
測定流路6の他側方には、第2群の空間部14が形成されている。第2群の空間部14は、第1群の空間部12を測定流路6の長手方向に対して対称移動した後、三角柱形状の上面及び下面の正三角形の一辺の長さの半分の長さだけ測定流路6の長手方向に平行移動した形状となっている。
On the other side of the
但し、第2群の空間部14では長手方向側の端部の空間部が一つ欠けており、第2群の空間部14の個数は、第1群の空間部12の個数よりも1つだけ少なくなっている。なお、第1群の空間部12の個数が2つの場合には、第2群の空間部14は形成されない。また、第2群の空間部14の両端部の空間部は、端部側の半分を欠いた第1及び第2の半空間部14a,14nとなっている。即ち、これら第1及び第2の半空間部14a、14nの上面及び下面は直角三角形となっている。第1の半空間部14aの第3の側面は、測定流路6の長手方向に垂直な平面であり、ここで便宜上、第1の端面と称する。また、第2の半空間部14nの第2の側面は、測定流路6の長手方向に垂直な平面であり、ここで便宜上、第2の端面と称する。
However, one space part at the end in the longitudinal direction is missing in the second
第1群の空間部12によって、各空間部間に各プリズム部16a,…、16nが形成されている。即ち、隣り合う空間部12a,…、12nの互いに対向する第1の側面と第2の側面とによって、各々、プリズム部の第1の反射面と第2の反射面とが形成されている。これらプリズム部16a,…16nを第1群のプリズム部16と称する。同様に、第2群の空間部14によって、第2群のプリズム部18が形成されている。これら第1群のプリズム部16と第2群のプリズム部18とによって、測定流路6内から射出された光を、少なくとも一回、一対の境界平面8,9に垂直に測定流路6内に入射させ測定流路6内の検液を通過させ一対の境界平面8,9に垂直に測定流路6内から射出させ、光学基板4から外部へと射出させる反射部が形成されている。
By the first group of
第1の半空間部14aの第1の端面の外側には、外部から光が入射される入射部20が配置されている。また、第2の半空間部14nの第2の端面の外側には、光学基板4の外部へと光が射出される射出部22が配置されている。
An
次に、上記構成の本実施形態のマイクロチップ2の作用について、図2を用いて説明する。このマイクロチップ2を用いて検液の吸光度を測定する際には、検液導入口10に検液を導入し、測定流路6を検液で満たす。この状態で、図2(A)の矢印B及び図2(B)の矢印B’で示されるように、光源24からマイクロチップ2内の測定流路6へと光を入射させる。光源24としては、Arレーザー等のレーザー光、LED、タングステンランプ等が使用される。
Next, the operation of the
ここで、光源24とマイクロチップ2とは、光源24からの光が入射部20を介して測定流路の第1の境界平面8側から第1の境界平面8に垂直に測定流路6内へと入射されるように位置決めされている。
Here, the
測定流路6内に入射された光は、測定流路6内の検液を通過して、第2の境界平面9に垂直に測定流路6から射出される。第2の境界平面9から射出された光は、第1群のプリズム部16の端部の第1番目のプリズム部16aへと入射される。この第1番目のプリズム部16aに入射された光は、第1番目のプリズム部16aの第1の反射面に45°の角度をなして入射し、測定流路6の長手方向に平行に全反射される。全反射された光は、第1番目のプリズム部16aの第2の反射面に45°の角度をなして入射し、測定流路6の第2の境界平面9に垂直に全反射される。全反射された光は、第2の境界平面9に垂直に測定流路6内へと入射される。
The light incident on the
測定流路6内の検液を通過した光は、第1の境界平面8に垂直に測定流路6から射出される。この射出された光は、第2群のプリズム部18の端部に位置する第2番目のプリズム部18aに入射される。第2番目のプリズム部18aに入射された光は、第2番目のプリズム部18aにおいて第1番目のプリズム部16aの場合と同様に進行して再び測定流路6へ射出される。
The light that has passed through the test solution in the
このようにして、光は第1群のプリズム部16と第2群のプリズム部18との間で多重反射されて測定流路6の長手方向へと進行する。第1群のプリズム部16の長手方向の端部のプリズム部16nまで進行した光は、測定流路6内の検液を通過した後、射出部22を介してマイクロチップ2から外部へと射出される。外部へと射出された光は、光測定器25へと入射され、光量が測定される。光測定器25としては、光電変換素子等が使用される。
In this way, the light is multiple-reflected between the first group of
光源24から射出される光の光量と測定された光量とにより、検液の吸光量を算出する。この吸光量を検液内の光の光路長で除することにより吸光度を算出する。光路長Dは、測定流路の幅d(図2(A)参照)と第1群のプリズム部16の個数Nによって、D=2Ndと算出される。このようにして、検液の吸光度を測定することが可能である。
The light absorption amount of the test solution is calculated from the light amount emitted from the
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。光源24からの光が第1の境界平面8に垂直に測定流路6に入射された場合には、第1群のプリズム部16と第2群のプリズム部18との間で多重反射されつつ測定流路6の長手方向に進行する光は、第1及び第2の境界平面8,9並びにプリズム部16a,…,16n,18a,…,18nの形状、配置から、光学基板4と検液との境界面に入射する際には常に境界面に垂直に入射されるようになっている。このため、光が光学基板4と検液との境界面から射出される際には、検液の屈折率に拘わらず、光は常に境界面に垂直に射出されるようになっている。従って、検液の屈折率によって光の光路が変化することがなく、常に正確な光路長を得ることが可能となっている。この結果、正確な測定を行うことが可能となっている。
Therefore, the above configuration has the following effects. When light from the
また、一種類の光学基板4を加工することにより、マイクロチップ2が形成されている。このため、マイクロチップ2の製作を安価に行うことが可能となっている。そして、検液に接触するのは、測定流路6の境界面をなす光学基板4及びカバー部材5のみとなっている。このため、検液によるマイクロチップ2の劣化が防止されており、マイクロチップ2の耐性が向上されている。
Further, the
さらに、光学基板4に形成された空間部12a,…,12n,14a,…,14nにより、プリズム部16a,…16n,18a,…,18nの第1及び第2の反射面が形成されている。光学基板4から光学基板4と空間部との境界面に入射した光は境界面で全反射されるため、プリズム部16a,…,16n,18a,…,18nの第1及び第2の反射面における反射において光量が減少することが防止されている。従って、検液の吸光以外の原因により光量が減少することが防止されており、吸光度の測定精度が向上されている。
Further, the first and second reflecting surfaces of the
図3は、本発明の第1実施形態のマイクロチップ2の変形例を示す。このマイクロチップでは、三角柱形状ではなく直方体形状の空間部28a,…,28d等によって、プリズム部30a,30b等の第1及び第2の反射面が形成されている。その他、空間部は上記したようなプリズム部の第1及び第2の反射面を形成するどのような形状でもよく、例えば、上面及び下面が、斜辺が第1及び第2の反射面に対応する直角三角形である三角柱形状であってもよい。
FIG. 3 shows a modification of the
以下、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態のマイクロチップは、第1実施形態のマイクロチップ2とプリズム部の形状のみ異なる。図4に示されるように、本実施形態のマイクロチップでは、測定流路の一側方に第1のプリズム部34が配設されている。一方、測定流路6の他側方に第1のプリズム部34に対向して第2のプリズム部38が配設されている。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. The microchip of this embodiment differs from the
第1のプリズム部34は、第1実施形態の第1群のプリズム部16の1つと同じ形状となっている。第2のプリズム部38は、測定流路6の長手方向に対して第1のプリズム部34と対称な形状となっている。但し、第2のプリズム部38の第1の反射面40aは、測定流路6の長手方向に所定の距離だけ平行移動されて、第2のプリズム部38の第1の反射面40aの外側には、外部から光が入射される入射部42が形成されている。さらに、第2のプリズム部38の頂角をなす部分では、第1の反射面40aと第2の反射面40bとを切り欠いた形状となっており、光を外部に射出する射出部44が形成されている。
The
次に、上記構成の本実施形態のマイクロチップの作用について説明する。図4で矢印Cにより示されるように、光源24から測定流路6内に入射され、測定流路6内の検液を通過し、第2の境界平面9から射出された光は、第1のプリズム部34の第1の反射面36aの外側端部の第1番目の反射点46aに入射される。光は第1の反射面36aと45°の角度をなして第1番目の反射点46aに入射され、測定流路6の長手方向に平行に全反射される。さらに、全反射された光は、第1のプリズム部34の第2の反射面36bの外側端部の第2番目の反射点46bに入射される。光は第2の反射面36bと45°の角度をなして第2番目の反射点46bに入射され、測定流路6の第2の境界平面9に垂直に全反射され、測定流路6に入射される。
Next, the operation of the microchip of the present embodiment having the above configuration will be described. As indicated by an arrow C in FIG. 4, the light that enters the
測定流路6内の検液を通過した光は、第2のプリズム部38に入射し、第2のプリズム部38において第1のプリズム部34の場合と同様に進行し、再び第1のプリズム部34へと射出される。第1のプリズム部34へと射出された光は、第1のプリズム部34の第1の反射面の第1番目の反射点46aよりも内側に入射される。
The light that has passed through the test solution in the
このようにして、光は第1のプリズム部34と第2のプリズム部38との間で多重反射を行いながら、第1及び第2のプリズム部34,38の内側に向かって進行する。最終的に、第1のプリズム部34から射出され、測定流路6内の検液を通過した光は、第2のプリズム部38の第1及び第2の反射面40a,40bに反射されることなく射出部44から光検出器25へと射出される。
In this way, the light travels toward the inside of the first and
そこで、上記構成のものにあっては第1実施形態の効果に加えて次の効果を奏する。第1のプリズム部34の第1及び第2の反射面36a,36bと第2のプリズム部38の第1及び第2の反射面40a,40bとによって、光を多重反射させ、測定流路6内の検液を多数回通過させるようになっている。このため、マイクロチップには4つの反射面36a,36b,40a,40bのみを形成すればよく、微細加工の必要な個所が少なくなっている。従って、マイクロチップの製作をさらに安価に行うことが可能となっている。
Thus, the above configuration has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. The first and second reflecting
以下で、本発明の第3実施形態を説明する。本実施形態のマイクロチップは、第1実施形態のマイクロチップと以下の構成のみ異なる。このマイクロチップでは、カバー部材5が光学基板4と同じ材料で形成されている。また、このマイクロチップでは、図5(A)及び図5(B)で示されるように、入射部52と射出部54とに、各々、入射空間部56と射出空間部58とが形成されている。
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described. The microchip of this embodiment is different from the microchip of the first embodiment only in the following configuration. In this microchip, the
図5(A)に示されるように、入射空間部56は三角柱形状の空間部である。三角柱形状の軸方向は測定流路6の長手方向である。入射空間部の測定流路6の長手方向に垂直な断面は、斜辺が測定流路6と対面する直角三角形になっている。三角柱形状の第1の側面は、測定流路6の第1の境界平面8と45°の角度をなし、第2の側面は、測定流路の底面と同一平面であり、第3の側面は、測定流路6の第1及び第2の境界平面8,9と平行である。ここで、第1の側面により入射空間部56の入射反射面が形成されている。
As shown in FIG. 5A, the
図5(B)に示されるように、射出空間部58は、入射空間部56を測定流路6の長手方向に平行移動した後、三角柱形状の第1の側面の中心線を中心として、第1の側面が測定流路6に対面した状態を保って90°回転移動したものである。ここで、第1の側面により射出空間部58の射出反射面が形成されている。
As shown in FIG. 5 (B), the
次に、上記構成の本実施形態のマイクロチップの作用について説明する。光源24は光学基板4の一面に対面するように配置される。光源24とマイクロチップとは、光源24からの光が入射反射面によって反射されて、測定流路6の第1の境界平面8側から第1の境界平面8に垂直に測定流路6内へと入射されるように位置決めされる。即ち、図5(A)で矢印Eにより示されるように、光源24から射出された光は、カバー部材5を透過して、入射反射面に入射される。光は、入射反射面に45°の角度をなして入射し、測定流路の第1の境界平面8に垂直に全反射され、測定流路6内に入射される。
Next, the operation of the microchip of the present embodiment having the above configuration will be described. The
この後、光は第1実施形態と同様に第1群のプリズム部16と第2群のプリズム部18との間で多重反射しつつ測定流路6の長手方向に進行した後、図5(B)で矢印Fにより示されるように、射出空間部58へと射出される。射出空間部58に射出された光は、射出反射面に45°の角度をなして入射し、測定流路6の第1の境界平面8に平行に全反射される。反射された光は、光学基板4を透過して光学基板4から外部に射出される。外部に射出された光は、光学基板4の他面に対面するように配置された光測定器25に入射される。
Thereafter, the light travels in the longitudinal direction of the
そこで、上記構成のものにあっては第1実施形態の効果に加えて次の効果を奏する。入射部52に入射反射面、射出部54に射出反射面を形成し、光学基板4の一面に対面して配置された光源24から光学基板4へと光を入射させ、マイクロチップから射出された光を光学基板4の他面に対面して配置された光測定器25で測定するようになっている。このため、1つのマイクロチップに互いに平行な複数の測定流路を設けて、複数の測定流路の各々で吸光度の測定を行うことが可能となっている。
Thus, the above configuration has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. An incident reflection surface is formed on the
なお、入射空間部56及び射出空間部58の配置を異なったものとすることにより、光学基板4の一面に入射された光を同じ一面から射出するようにすることが可能である。また、光学基板4の他面に入射された光を同じ他面から射出するようにすることも可能である。
In addition, by making the arrangement of the
以下、本発明の第4実施形態を説明する。第1実施形態のマイクロチップでは、光学基板4を機械的切削等により直接加工している。しかしながら、本実施形態のマイクロチップでは、光学基板4を型成形によって形成する。この結果、マイクロチップの製作コストをさらに大幅に低減することができる。
The fourth embodiment of the present invention will be described below. In the microchip of the first embodiment, the
図6は、本発明の第5実施形態のマイクロチップ62の概略構成を示す。このマイクロチップ62には、互いに一箇所で合流する試料流路64と試薬流路66とが形成されている。試料流路64の端部には、試料を導入するための試料導入口68が形成されており、試薬流路66の端部には、試薬を導入するための試薬導入口70が形成されている。
FIG. 6 shows a schematic configuration of a
試料流路64と試薬流路66との合流部72から第1の測定流路74が延出されている。この第1の測定流路74には、吸光度を測定するための第1実施形態と同様な構成からなる第1の反射部76が配設されている。第1の測定流路74の端部から、蛇行して延びている蛇行流路77が延出されている。この蛇行流路77の端部から、第2の測定流路78が延出されている。第2の測定流路78には、吸光度を測定するための第1実施形態と同様な構成からなる第2の反射部79が配設されている。第2の測定流路78の端部には、排出口80が形成されている。
A
次に、上記構成の本実施形態のマイクロチップ62の作用について説明する。吸光度の測定を行う際には、試料導入口68に試料を導入し、試薬導入口70に試薬を導入する。そして、試料及び試薬を各々試料流路64及び試薬流路66内で移動させて合流部72へと導く。試料と試薬とは合流部72で混合されて検液となる。
Next, the operation of the
そして、この検液を第1の測定流路74内で移動させて第1の反射部76へと導き、第1の反射部76で吸光度の測定を行う。この後、検液を蛇行流路77内で移動させて第2の測定流路78へと導く。検液が蛇行流路77内で移動されている間に、試料と試薬との反応が進行する。さらに、検液を第2の測定流路78内で移動させて第2の反射部79へと導き、第2の反射部79で吸光度の測定を行う。
Then, this test solution is moved in the first
そこで、上記構成のものにあっては第1実施形態の効果に加えて次の効果を奏する。第1の反射部76が配設されている第1の測定流路74と、第2の反射部79が配設されている第2の測定流路78とが、蛇行流路77によって互いに接続されている。そして、第1の測定流路74から第2の測定流路78へと検液を移動させる際には、蛇行流路77内で試料と試薬との反応が進行するようになっている。このため、第1の反射部76で測定された吸光度と第2の反射部78で測定された吸光度とを比較することにより、反応の時間変化を捉えることが可能になっている。即ち、生化学的検査では、試薬と試料の反応後の吸光度を測定するエンドポイント法と、酵素活性値の算出のように反応の時間的変化を捉えるレート法があるが、本実施形態ではレート法を実施することが可能となっている。
Thus, the above configuration has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. The first
なお、上記した各実施形態では、測定流路6内の検液の光の通過回数を増大させるほど,光と検液との相互作用が増大される。一方で、検液の光路長は検液の屈折率の変化によって変化せず、当然、測定流路6内の検液の光の通過回数の増大により光路長の変化が累積され増大されることもない、従って、上記した各実施形態では、測定流路6内の検液の光の通過回数を増大させるほど吸光度の測定精度が増大される。しかしながら、吸光度の測定精度の向上は、光が通路を2回以上通過する構成であれば達成される。
In each of the above-described embodiments, the interaction between the light and the test solution increases as the number of times that the test solution passes through the
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
記
(付記項1) 前記光学基板は、前記光学基板に前記一対の境界平面に平行に入射された光を前記一対の境界平面に垂直な方向に反射して前記流路に入射させる入射部と、前記流路から射出された光を前記一対の境界平面に平行な方向に反射して外部に射出させる射出部とを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1の吸光度測定用マイクロチップ。
Next, other characteristic technical matters of the present application are appended as follows.
Record
(Additional Item 1) The optical substrate is configured to reflect light incident on the optical substrate in parallel to the pair of boundary planes in a direction perpendicular to the pair of boundary planes, and to enter the flow path; The absorbance measurement micro of any one of claims 1 to 6, further comprising: an emission section that reflects light emitted from the flow path in a direction parallel to the pair of boundary planes and emits the light to the outside. Chip.
(付記項2) 前記光学基板は、型成形により形成されていることを特徴とする請求項1乃至6及び付記項1のいずれか1の吸光度測定用マイクロチップ (Additional Item 2) The microchip for measuring absorbance according to any one of Claims 1 to 6 and Additional Item 1, wherein the optical substrate is formed by molding.
本発明は、低コストで、測定精度が向上され、耐性が強い、微少量の検液の吸光度を測定するための吸光度測定用マイクロチップを提供する。 The present invention provides an absorbance measurement microchip for measuring the absorbance of a very small amount of a test solution at low cost, with improved measurement accuracy and strong tolerance.
2…吸光度測定用マイクロチップ、4…光学基板、6…測定流路、8,9…一対の境界平面、16,18…反射部。 2 ... Absorbance measurement microchip, 4 ... Optical substrate, 6 ... Measurement flow path, 8, 9 ... A pair of boundary planes, 16, 18 ... Reflection part.
Claims (6)
前記光学基板に形成され、検液により満たされ、互いに対面しかつ互いにほぼ平行である一対の境界平面を有し、前記一対の境界平面を介して光がその中に入射あるいはその中から射出され、光がその中に前記一対の境界平面に垂直に入射されるように位置される測定流路と、
前記光学基板に形成され、前記測定流路内に入射され前記測定流路内の検液を通過し前記一対の境界平面に垂直に前記測定流路内から射出された前記光を、反射により、少なくとも一回前記一対の境界平面に垂直に前記測定流路内に入射させ前記測定流路内の検液を通過させ前記一対の境界平面に垂直に前記測定流路内から射出させ、前記光学基板から外部へと射出させる反射部とを、
具備することを特徴とする吸光度測定用マイクロチップ。 A microchip for measuring absorbance having an optical substrate through which light is transmitted,
A pair of boundary planes formed on the optical substrate, filled with a test solution, facing each other and substantially parallel to each other, and light enters or exits through the pair of boundary planes. A measurement channel positioned so that light is perpendicularly incident on the pair of boundary planes therein;
The light that is formed on the optical substrate, enters the measurement channel, passes through the test solution in the measurement channel, and exits from the measurement channel perpendicular to the pair of boundary planes, is reflected, At least one time incident on the measurement flow path perpendicularly to the pair of boundary planes, allowing the test solution in the measurement flow path to pass, and then exiting from the measurement flow path perpendicularly to the pair of boundary planes, and the optical substrate A reflection part to be emitted from the outside,
A microchip for measuring absorbance, comprising:
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