JP2006125959A - 被検体評価装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光照射装置と受光装置の位置合わせが不要な被検体評価装置およびこのような被検体評価装置を容易かつ低コストで製造する方法を提供する。
【解決手段】 本被検体評価装置１は、被検体を含む液体を流すための流路３と、流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバー７を有する光照射装置と、流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバー８を有する受光装置とを備えており、この光ファイバーが、流路を構成する基材中に、流路に端面を有するようにして、固定して設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオチップやＤＮＡチップに代表される、被検体評価のための技術に関する。

ライフサイエンスの進展に伴い、ｍｉｃｒｏ−Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ（μ−ＴＡＳ）やＬａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐと呼ばれる研究に関心が集ってきている。これは、数センチメートル角のガラスやシリコンの基材にマイクロメートルサイズの溝（マイクロチャネル）を加工して微細な装置となし、その中で化学分析や反応を行うものである。液体や気体のサンプルを微細な流路（数百μｍ〜数μｍ幅）の中に流すため、試料・廃棄物量の低減、高速処理などの利点をもたらし、更に化学プラントさえも小型化できる可能性があり、この技術のバイオ分野への応用が期待されている。なお、μ−ＴＡＳは、「集積化化学分析システム」、「マイクロ化学・生化学分析システム」等と訳され、センサ、分析装置などを小型化した化学分析システムであり、分析化学実験室で使用される機器の機能をチップ上に集約させたものである。

たとえば、ＤＮＡチップ（またはＤＮＡマイクロアレイ）に代表されるバイオチップの技術では、チップの流路に、被検体のＤＮＡと相補的関係にあるＤＮＡの断片を固定しておき、被検体の断片を流した場合に、ＤＮＡがそれと相補的関係にあるＤＮＡと結合する性質を利用して、ハイブリダイゼーションさせることにより、ターゲットであるＤＮＡを流路内にある担体上に捕獲する。この際、未知のＤＮＡに蛍光標識部を予め付加しておけば、捕獲された被検体は、ＤＮＡチップ上の各スポットからの蛍光シグナルとして検出され、これをコンピュータでデータ解析することにより、被検体中の数千から数万のＤＮＡあるいはＲＮＡの状況を一挙に観測することが可能となる。このようにして、たとえば患者のベッドサイドや試験室で迅速に被検体を評価できるようになりつつある。

また、この装置を更に発展させ、被検体と担体との結合と脱離とを利用して、被検体を評価する技術がある。なお、本発明および明細書において、評価とは、評価対象である被検体の有無の検出や定量を行うことを意味する。

図１に、この技術による被検体評価装置（部分）１を模式的に示す。この装置では、被検体２を含む液体を流す流路３中にある電極４上に、たとえば、蛍光物質等の蛍光標識部５を結合させた被検体結合部（オリゴヌクレオチド等）６を結合させておき、サンプル（たとえば血液）を流路に流す。このようにすると、サンプルの中に疾患に関するタンパク質等の被検体２が存在し、この被検体２が被検体結合部６によって捕捉できるものであれば、被検体２が被検体結合部６と結合することになる。この状態では、被検体結合部の長さによっては、蛍光標識部５が電極４近傍にある（図１では、長さＬによって模式的に表された所定距離内にあることで示してある）ので、蛍光標識部５に、光照射用光ファイバー７から光が照射されても、クエンチング効果により発光しない状態にすることができる。

次に、オリゴヌクレオチド等よりなる被検体結合部は負に帯電することが多いので電極に負の電圧を印加すると、被検体結合部が電極から脱離して液中に拡散するようにすることができる。この状態になれば、蛍光を励起する光を照射することにより、蛍光標識部を発光させることができる。従って、受光用光ファイバー８で蛍光を受光し、測定に供することができる。図中、番号９は、光照射用光ファイバー７から光が照射される領域（点線で囲まれている）、番号１０は、受光用光ファイバー８で受光できる領域（点線で囲まれている）、番号１１は蛍光が観察される領域（斜線の領域）を表す。

このようにして、たとえば、ある特定の被検体を特異的に捕捉できる被検体結合部を使用すれば、被検体の評価が可能となる。

また、蛍光を利用しない方法としては、光を照射し、液体中に被検体が存在することによる液体の光透過率の変化により検出する方法がある。これは、流路にたとえばレーザ光を通しておき、そこを巨大分子が横切る時に光量が変化することを検出するものである。

この方法では、透過率測定系の小型化のためにレンズで平行ビームを作り、サンプルに入射させ、サンプルからの透過光をレンズで出力光ファイバーに集光するか、直接光検出器に入射する構成が一般的である。（たとえば特許文献１参照。）
また、別の構成として、溶液成分センサ（たとえば特許文献２参照。）のように、半導体基材上に形成した発光素子と別の基材上の受光素子を対面させて流路を形成した構成のデバイスも知られている。

これらの場合、流路に液体を通し、光透過率を測定すれば、被検体の存在の可能性や、被検体が既知の場合にはその濃度を知ることが可能である。また、被検体を特異的に捕捉する被検体結合部で被検体を捕捉する操作を組み合わせれば、どのような被検体が存在していたかも知ることができる。
特開平５−３４６３９０号公報（特許請求の範囲） 特開平６−１８４２１号公報（特許請求の範囲）

上記の装置についてはいずれも、光照射装置と受光装置とが必要であるが、被検体評価装置自体が小型であることもあって、この光照射装置と受光装置との位置合わせはかなり微妙な熟練を必要としている。たとえば微調整台を使用して、使用毎に微調整を行っている。このことは、たとえば患者のベッドサイドや試験室で迅速に被検体を評価するときの障害の一つとなっている。

このような微調整を廃する手段としては、これらの装置を作製する段階において光照射装置と受光装置との位置合わせを行い、この位置合わせを固定してしまう方法があるが、位置合わせに工数が掛かり、また位置合わせの後、装置の各部を固定する工程が必要になることから更に工数が増加する。更に、生化学的な検査をおこなう場合には以前のサンプルの残渣の混入を防ぐために使い捨てが望ましく、装置作製の工数増は致命的な問題になる。

本発明は、光照射装置と受光装置の位置合わせが不要な被検体評価装置およびこのような被検体評価装置を容易かつ低コストで製造する方法を提供することを目的とする。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。

本発明の一態様によれば、被検体を含む液体を流すための流路と、流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、光ファイバーが、流路を構成する基材中に、流路に端面を有するようにして、固定して設けられた被検体評価装置が提供される。

流路中に、被検体と結合することができ、外部からの作用により被検体を離脱し得る担体を備えたものであること、担体が被検体と結合するための被検体結合部を有すること、被検体または前記被検体結合部が蛍光標識部を備えており、光照射用光ファイバーからの受光に際し、担体との間の距離が小さい場合にはクエンチングにより蛍光を発せず、大きくなると蛍光を発する効果を利用した被検体評価装置であること、同一直線上に固定して設けられた光ファイバーの組を有すること、光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとが複数組設けられていること、光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとが液体の流れ方向に複数組設けられていること、同一直線上に固定して設けられた光ファイバーの組を二組有し、そのいずれもが、流路の幅方向に沿って設けられていること、同一直線上に固定して設けられた光ファイバーの組を二組有し、その二組に係る直線が互いに交差するようになしたものであること、平行して固定して設けられた光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとを有すること、受光装置における光信号の時間的変化を検出できること、また受光効率の向上のために光照射用光ファイバーのコア直径より受光用光ファイバーのコア直径の方が大きいこと、光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとの先端を先球化した、または、光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとの先端にロッドレンズを取り付けたものであること、受光用光ファイバーに、光照射用光を吸収するためのフィルターを有すること、が好ましい。

本発明態様により、光照射装置と受光装置の位置合わせが不要な被検体評価装置を実現できる。

本発明の他の一態様によれば、被検体を含む液体を流すための流路と、流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、光ファイバーが、流路を構成する基材中に、流路に端面を有するようにして、固定して設けられた被検体評価装置の製造方法であって、基材に光ファイバーを設置するための光ファイバー導通孔を流路が形成される基材部分を貫通して設けた後に流路を設ける被検体評価装置の製造方法を提供することができる。光ファイバーを、流路が形成される基材部分を貫通して、光ファイバー導通孔内に挿入した後に、流路を設けることが好ましい。

本発明のさらに他の一態様によれば、被検体を含む液体を流すための流路と、流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、光ファイバーが、流路を構成する基材中に、流路に端面を有するようにして、固定して設けられた被検体評価装置の製造方法であって、基材に流路を設けた後に、光ファイバーを設置するための光ファイバー導通孔を設ける被検体評価装置の製造方法が提供される。

本発明のさらに他の一態様によれば、被検体を含む液体を流すための流路と、流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、光ファイバーが、流路を構成する基材中に、流路に端面を有するようにして、固定して設けられた被検体評価装置の製造方法であって、基材に光ファイバーを設置するための光ファイバー導通溝と流路を設け、光ファイバーを設置した後に蓋を取り付ける、被検体評価装置の製造方法が提供される。光ファイバー導通溝を流路が形成される基材部分を貫通して設けた後に流路を設けることおよび光ファイバーを流路が形成される基材部分を貫通して光ファイバー導通溝内に設置した後に流路を設けることが好ましい。

これらの諸態様により、光照射装置と受光装置の位置合わせが不要な被検体評価装置を容易かつ低コストで製造する方法を実現できる。

本発明により、光照射装置と受光装置の位置合わせが不要な被検体評価装置およびこのような被検体評価装置を容易かつ低コストで製造する方法を実現できる。

以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。図中、同一の符号は同一の要素を表す。

本発明に係る被検体評価装置は、被検体を含む液体を流すための流路と、流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備えており、これらの光ファイバーが、流路を構成する基材中に、流路に端面を有するようにして、固定して設けられている。

このように、光照射用と受光用に光ファイバーを使用し、これらの光ファイバーを流路を構成する基材中に、流路に端面を有するようにして、固定して設けることにより、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置の場合でも、光透過率の変化を検出することによる被検体評価装置の場合でも、光照射装置と受光装置の位置合わせが不要になる。流路の流れ方向に沿って、少なくとも受光用光ファイバーを複数設けた場合には、時間的な変化の評価が容易になる。

以下、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置の場合についてまず説明する。

被検体は、担体と結合し得、外部からの作用により担体から離脱し得るものであればどのようなものでもよい。被検体としては、蛋白質、ＤＮＡ、ＲＮＡ、抗体、天然または人工の１本鎖のヌクレオチド体、天然または人工の２本鎖のヌクレオチド体、アプタマー、抗体を蛋白質分解酵素で限定分解して得られる産物、蛋白質に対して親和性を有する有機化合物、蛋白質に対して親和性を有する生体高分子、これらの複合体およびそれらの任意の組み合わせよりなる群から選ばれたものが好ましい。なお本発明において、上記複合体の例としては、ＤＮＡとマイナスに帯電したポリマーとの結合体等、上記の物質と他の物質との結合体を挙げることができる。被検体が蛋白質であることが好ましい。被検体を含む液体としては水溶液が一般的に使用される。

ここで、本発明において「ヌクレオチド体」とは、オリゴヌクレオチドおよびポリヌクレオチドよりなる群のいずれか一つまたはその混合物を意味する。このような物質は、マイナスに帯電していることが多い。１本鎖あるいは２本鎖を用いることができる。ハイブリダイゼーションすることにより担体と特異的に結合することもできる。なお、蛋白質、ＤＮＡ、ヌクレオチド体が混在していてもよい。また、生体高分子には、生体に由来するものの他、生体に由来するものを加工したもの、合成された分子も含まれる。

ここで、上記「産物」とは、抗体を蛋白質分解酵素で限定分解して得られるものであり、本発明の趣旨に合致する限り、抗体のＦａｂフラグメントまたは（Ｆａｂ）₂フラグメントや抗体のＦａｂフラグメントまたは（Ｆａｂ）₂フラグメントに由来する断片、さらにはその誘導体等どのようなものを含めることもできる。

抗体としては、たとえば、モノクローナルな免疫グロブリンＩｇＧ抗体を使用することができる。また、ＩｇＧ抗体に由来する断片として、たとえばＩｇＧ抗体のＦａｂフラグメントまたは（Ｆａｂ）₂フラグメントを使用することもできる。更に、そのようなＦａｂフラグメントまたは（Ｆａｂ）₂フラグメントに由来する断片などを使用することもできる。蛋白質に対して親和性を有する有機化合物として使用可能な例を挙げると、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）等の酵素基質アナログや酵素活性阻害剤、神経伝達阻害剤（アンタゴニスト）などがある。蛋白質に対して親和性を有する生体高分子の例としては、蛋白質の基質または触媒となる蛋白質、分子複合体を構成する要素蛋白質同士等を挙げることができる。

励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置の場合は、流路中に被検体と結合することができ、外部からの作用により被検体を離脱し得る担体を備えたものであることが必要である。

本発明に係る担体は、被検体と結合することができ、外部からの作用により、被検体を離脱し得るものであれば、本発明の趣旨に反しない限りどのようなものでもよく、その形状にも特別な制限はない。この場合の結合には、共有結合、配位結合のような化学的結合の他、生物学的結合、静電気的結合、物理吸着、化学吸着等、本発明の趣旨に反しない限りどのような結合を使用することもできる。

例えば、ガラス、セラミックス、プラスチック、金属等を使用し、その表面に被検体と結合し得る構造部分（被検体結合部）を設けることで本発明の担体とすることができる。担体は単層であっても多層であってもよく、層状以外の構造を有していてもよい。

担体の材質は目的に応じて任意に定めることができるが、Ａｕが特に好ましい。生体高分子を被検体として使用する場合に、担体への固定が容易に行えるからである。

外部からの作用として電磁的作用を利用する場合、担体の全部または一部を電極として使用するのが合理的である。導電性の物質そのものを担体とする場合やガラス、セラミックス、プラスチック、金属等の表面に導電性の物質の層を設けることが考えられる。このような導電性の物質としては、単金属、合金、それらの積層体等どのようなものでもよい。Ａｕに代表される貴金属は化学的に安定であり、好ましく使用できる。

特に被検体結合部を設けなくても被検体と結合し得る場合は、表面に被検体結合部を設ける必要はない。被検体が１本鎖オリゴヌクレオチドよりなり、そのチオール基を介して、Ａｕ層と直接結合できる場合を例示すると、ポリッシュしたＡｕ電極と室温で２４時間反応させて、図２に示すように、サファイア基材２１上に設けたＡｕ電極（担体）４に、蛍光標識部５を持つ被検体２が結合した状態の被検体評価装置１を挙げることができる。１本鎖オリゴヌクレオチド構造の下部にあるＳは、被検体２がチオール基を介して、Ａｕ電極４と直接結合していることを表している。なお、図２の被検体２のような構造を有する物質を被検体結合部として使用することもできる。この場合には、このヌクレオチド体と相補関係にある被検体が被検体結合部と結合でき、電磁的作用により、被検体結合部が担体から離脱することにより、被検体が担体から離脱し得る。図中、番号２２は電極４との間に電位差を生じさせるために流路３中に設けられた電極であり、番号２３はその電源である。

担体の一部として被検体結合部を設ける場合、その材料としては、被検体と結合できる限り、どのようなものでもよく、例えば、被検体と化学結合または分子間力により結合できる分子を挙げることができる。この場合、被検体との脱離は、必ずしも、被検体結合部と被検体とが結合した部位である必要はなく、例えば被検体結合部のチオール基での脱離であってもよい。このように担体と被検体との脱離の部位が、担体と被検体との結合の部位と異なり、被検体が担体の一部を伴って担体から離脱する場合も、本発明の範疇に属することはいうまでもない。

被検体結合部を設ける場合としては、ヌクレオチド体のように相補的結合を利用するものの他、例えば、片方の末端にチオール基を有し、もう一方の末端にカルボキシ基を有する分子のチオール基がＡｕ電極表面に結合した、図３に示すような構造を有するものも考えられる。なお、チオール基やカルボキシ基は、必ずしも分子の末端に存在する必要はない。また、チオール基と結合する電極表面としてＡｕ以外の公知の金属を使用することもできる。また、被検体が蛍光標識部を有している場合は、図３の蛍光標識部５は設けなくてもよい。

このような被検体結合部を分子の単層からなる膜と解して、自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）と呼ぶ場合がある。すなわち、本発明に係る担体は、表面にＳＡＭを被検体結合部として設けてなる場合もある。図４はその模式図である。なお、図４において、イオウとカルボキシ基との間をつなぐ折れ線は、結合基を意味し、本発明の趣旨に反しない限りどのような結合基であってもよい。

上記においてカルボキシ基は被検体と結合するための基である。被検体が、たとえばアミノ基を有するポリヌクレオチドの場合には、カルボキシ基とアミノ基とを結合させることができる。これらの反応はＳＡＭを表面に有する担体表面をこれらの剤で順次処理することにより得ることができる。

カルボキシ基に代えて、他の基を使用する担体や、アミノ基に代えて他の基を有する被検体を使用してもよい。これらの化学反応は電圧制御による電気的付着により促進できる場合もある。更に、このようにして得られた被検体結合部と被検体との結合体と同様の構造を被検体結合部として使用することも可能である。

励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置については、被検体または被検体結合部が、光照射用光ファイバーからの受光に際し、担体との間の距離が大きくなると蛍光を発し、担体との間の距離が小さくなると蛍光を発しなくなる蛍光標識部を備えている。この蛍光標識部は、被検体が担体と結合し、担体との間の距離が小さい場合にはクエンチング効果により消光し、被検体が担体から離脱し、担体との間の距離が大きくなると蛍光を発する。被検体結合部が蛍光標識部を有している場合には、被検体に蛍光標識部を導入する必要がなくなるので、評価の自由度が高まり、より好ましい。

ついで、光透過率の変化を検出することによる被検体評価装置の場合について説明する。この場合には、担体は不要であり、流路に被検体を含む液体を通し、これに光照射用光ファイバーを通して光を照射し、受光用光ファイバーを介して、被検体を含む液体の透過光を検出する。その様子を図５に模式的に示す。図５では、流路３の幅方向に光照射用光ファイバー７と受光用光ファイバー８とが、相対して設けられており、図５の左側から照射された光の透過光を右側の受光用光ファイバーで受光する構成になっている。

この場合には、被検体は、光の透過率に変化を与える物質であればどのようなものでもよい。上記の、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置についての被検体を含めた、より広い範囲の物質を被検体として取り扱うことができる。たとえば細胞の有無の検出（セルソータ）、物質の易動性、拡散の速度等を評価検出できる。

なお、この場合であっても、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置で説明したような担体を備えていてもよい。そのような場合には、一旦、担体と結合した被検体を後で担体から離脱せしめ、その際光透過率の変化を検出することができる。このようにすれば、担体との結合の特異性等の情報から、被検体の評価がより容易になる場合がある。

以下、本発明に係る被検体評価装置の構造について、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置と光透過率の変化を検出することによる被検体評価装置との両方を交えながら説明する。

以下の図では、担体を含めた構成を主に示してある。しかしながら、光透過率の変化を検出することによる被検体評価装置に関する説明では、簡略化のため、主にこのような担体を無視して説明してある。光透過率の変化を検出することによる被検体評価装置において、担体を備えている場合には、以下の図の構造をそのまま適用し、担体を設けない場合には、図の担体を除外した構造を考えればよい。

図６，７に流路の幅方向の断面が長方形または三角形の形状を有する流路３に、これらの光ファイバー７，８を設置した様子を示す。図６，７は、いずれも光ファイバーが、流路を構成する基材中に、流路の幅方向に沿って固定して設けられた場合を示している。すなわち、被検体を含む液体の流れの方向は、紙面に垂直な方向である。なお、図６と７では天地が逆になっているが、本発明に係る被検体評価装置は、このように天地を変えて使用しても差し支えないことが多い。長方形または三角形の形状の頂点に当たる部分は丸めてあってもよい。

光ファイバーを流路に端面を有するようにして設けるとは、図６，７に示すように、その端面が流路に露出していることを意味する。光ファイバーの固定の仕方には特に制限はない。後述するように光ファイバー導通孔や光ファイバー導通溝を設け、そこに光ファイバーを通し、孔や溝との隙間を接着剤やシール剤で充填する方法が考えられる。または、光ファイバー導通孔に光ファイバーを通しておいて接着剤で固定後、流路を形成しても良い。この場合、図７のように光ファイバーの光軸と流路面が直交するようにすれば光ファイバー端面での屈折を無くすことができる。

光ファイバーを、流路を構成する基材中に固定して設ける場合、光ファイバーの組が同一直線上に設けられたものであることが好ましい。この様子を図８，９に示す。

図８は、基材上に、流路３をまたぐ直線状の溝８２を切り、そこに光ファイバー８１を設置した様子を示し、図９は、基材内に、流路をまたぐ直線状の孔を設け、そこに光ファイバー８１を通した様子を示している。このように光ファイバーが同一直線上に設けると、光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーの位置合わせがきわめて容易になる。光透過率の変化を検出することによる被検体評価装置の場合には、受光用光ファイバー面が照射光に直面していることが重要であるため、特に有用である。図８，９中の矢印は、被検体を含む液体の流れ方向を示しているが、これと直交する流れ方向であってもよい。

光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとは、一組でも差し支えないが、図８，９に例示されるように、複数組設けられていることが好ましい。図８のように、流れに沿う方向に複数組あれば、時間的変化を評価することができる。図１０は、その様子を模式的に表している。被検体２が、図１０の下方から上方に、光照射用光ファイバー１０１，１０２，１０３の番号の順に流れていくに従い、受光用光ファイバー１０４，１０５，１０６で蛍光が検出され、時間的変化として評価される。このような意味からは、光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとが平行して設けられていることが好ましい。

なお、観点を変えれば、光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーが、その配置の如何に拘わらず、複数組設けられており、受光装置における光信号の時間的変化を検出できるようになしてあれば、被検体濃度の時間的変化を評価することができる。

光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとが複数組設けられている場合、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置では、複数の組が充分近接していれば、図８に示すように、照射領域と受光領域の重なり部分が広くなり検出効率が向上する。また光照射用光ファイバーからの出射光が受光用光ファイバーに入ると雑音の原因となるので実際に使用する際には図８の左上の光ファイバーを照射用、右上を受光用とし、左下を照射用光ファイバーからの出射光のモニタとして使用する。

このような例としては、同一直線上に設けた光ファイバーの組を二組有し、そのいずれもが、流路の幅方向に沿って設けられている構成（図８）や、同一直線上に設けた光ファイバーの組を二組有し、その二組に係る直線が互いに交差するようになした構成（図９）を挙げることができる。図９の構成は図８の構成よりも照射領域と受光領域の重なり部分を広くできるので検出効率が向上する。

なお、上記は主に、同一直線上にある光ファイバーの一組が光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーよりなる構成について説明したが、本発明はこの様な場合に限定される訳ではなく、光照射用光ファイバー同士や受光用光ファイバー同士の組になっていてもよい。図１１に具体例を示す。このような構成は、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置の場合に特に有用である。さらに、光ファイバーの一組の片方が使用されないかまたは他の目的に使用されるものであってもよい。

このような構成条件下では、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置の場合には、光ファイバーが同一直線上に設けられたものであっても、同一直線上に設けられたものでなくとも、複数組の光ファイバーを有する場合には、次のような利点があり得る。

まず、複数の組が充分近接していれば、図１１に示すように、光照射用光ファイバーと同じ側にある受光用光ファイバーで蛍光を受光するようにすることができる。この場合には、残りの光ファイバーのいずれかを、光照射用光ファイバー
からの励起光の確認用に使用することもできる。

また、複数の組が充分離れていれば、前述したように時間的変化を検出することができる。光照射用光ファイバーからの光が直接当たらない位置に他の受光用光ファイバーがあれば、その受光用光ファイバーをコントロール用に使用することもできる。

光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーのサイズは、どのようなものでもよく、複数の光ファイバーを束ねて使用してもよい。なお、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置であっても、光透過率の変化を検出することによる被検体評価装置であっても、光照射用光ファイバーのコア直径より受光用光ファイバーのコア直径の方が大きいことが、受光量を上げることができるので有利な場合が多い。

光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとは、その先端を先球化し、または、その先端にロッドレンズを取り付けることができる。このことにより、散乱光のより少ない光照射や散乱光の影響をより受けにくい受光用光ファイバーとすることが可能であり、評価の精度の向上が期待できる。

なお、受光用光ファイバーには、光照射用光を吸収するためのフィルターを設けることも有用である。これは励起光が受光素子に入るとノイズの原因となるため、励起光を除去し、蛍光のみを選択的に受光できるようにして評価の精度を向上させるためである。図１２にその一例を示す。図１２では、光照射用光ファイバーから照射された励起光をカットするためのフィルター１２１が受光用光ファイバー８に取り付けられている。

このような被検体評価装置は、基材に光ファイバーを設置するための光ファイバー導通孔を流路が形成される基材部分を貫通して設けた後に流路を設けることで、容易に製造できる。従って、製造コストを低減でき、使い捨てタイプの被検体評価装置の製造方法として好適である。

たとえば、図５の構造を有する被検体評価装置を作製する場合には、被検体評価装置の側断面図である図１３−Ａに示すように、基材１３１中に、光ファイバー導通孔１３２を、流路３が形成される基材部分を貫通して設け、その後に、図１３−Ｂに示すように、流路３を設けるのである。このようにすれば、この光ファイバー導通孔に配置された二本の光ファイバーが同一直線上に設けられることになる。このような光ファイバー導通孔を複数組設ければ、すでに説明したように、時間的変化を検出したり、その一部を他の目的に使用したり、受光範囲を広げたりすることが可能となる。

上記の場合、光ファイバーを、流路が形成される基材部分を貫通して光ファイバー導通孔内に挿入した後に、流路を設けることも可能である。このようにすれば、一本の光ファイバーを使用して二本の光ファイバーを設置できるようになり、またこれら二本の光ファイバーが確実に同一直線上に設けられることになる。なお、この場合には、光ファイバーの切断面（端面）をできるだけ滑らかにするため鋭利な切断器具を使用すべきである。

逆に基材に流路を設けた後に、光ファイバーを設置するための光ファイバー導通孔を設ける方法も可能である。このような場合には、流路をまたぐようにして、連続するように孔を形成すれば、二本の光ファイバーが確実に同一直線上に設けられることになる。

なお、光ファイバー導通孔の代わりに図８に示すような光ファイバー導通溝を採用してもよい。この場合には、図１４−Ａ，Ｂに示すように、基材に光ファイバーを設置するための光ファイバー導通溝１４２と流路３を設け、光ファイバーを設置した後に、図１４−Ｃに示すように蓋１４３を取り付ける製造方法が合理的であり好ましい。図１４−Ｄは図１４−Ｃに直交する方向の断面図である。

この場合、蓋の代わりに、図１５に示すように、光ファイバーを流路が形成される板状基材１５１を載せ、この板状基材１５１を貫通して切削により流路を設けてもよい。このような場合には、蓋１４３に担体４を取り付けておけば、流路３に担体を設ける必要がなくなり、装置の製作がより容易になる。

この場合にも、光ファイバー導通溝を流路が形成される基材部分を貫通して設けた後に流路を設ければ、光ファイバー導通溝の直線性を容易に確保でき、好ましい。具体的には、たとえば、図１４−Ａに示すように溝（たとえばＶ溝）を、流路が形成される基材部分を貫通して設け、その後に流路を設けるのである。このようにすれば、この溝に配置された光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとは同一直線上に設けられることになる。このような光ファイバー導通溝を複数組設ければ、すでに説明したように、時間的変化を検出したり、その一部を他の目的のために使用したり、受光範囲を広げたりできるようになる。

また、この場合にも、光ファイバーを、流路が形成される基材部分を貫通して光ファイバー導通溝内に設置した後に流路を設けることができる。たとえば、光ファイバーを、流路が形成される基材部分を貫通して光ファイバー導通溝内に設置した後に、一旦別の板状基材を載せ、その上から、切削により流路を設ける方法を例示することができる。この場合には、図１５のように、板状基材の上に蓋を載せることになる。

なお、本発明においては、板状基材および蓋を含めた基材としては、本発明の趣旨に反しない限りどのような材料を使用してもよい。ガラス、シリコン、プラスチックを好適な例として挙げることができる。

次に本発明の実施例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

［実施例１］
図６は流路の側面に光ファイバーを埋め込んだ構成を示す。この例は、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置を示している。

レーザ加工またはドリルで光ファイバー固定用の孔を開け、その孔に光ファイバーを挿入し、固定する。光ファイバーの端面は平面でもよいが、集光効率を上げるために、先端部を球面加工したものやロッドレンズを付けたものでもよい。

別の構成としては、平面基材に光ファイバー固定用の孔を開け、光ファイバーを挿入した後、流路を形成してもよい。この時の流路を形成する方法としては基材を化学的なエッチングで処理してもよいが、ＤＩＳＣＯ社のカッティングソー等でダイヤモンドを塗布した刃物を用いて切削加工すると流路形成と光ファイバー端面研磨を同時におこなうことができる。

図６に示すように、励起光の照射領域と受光用光ファイバーの受光領域とが重なるように設置しておく。担体である電極に被検体結合部を固定しておき、ここに被検体を結合させる。次に電極に電圧を印加させ、被検体を被検体結合部と共に脱離させ、その蛍光を検出することができる。

［実施例２］
図８は流路の側面に光ファイバーを埋め込んだ構成を示す。この例は、励起された蛍光を検出することによる被検体評価装置を示している。

作製方法はまず、基材にＶ溝８２を作製し、そこに光ファイバー（図１５の番号８１）を置き、接着剤を塗布し、その上に板状基材（図１５の番号１５１）を置き、光ファイバーを固定する。この板状基材の厚さで光ファイバーと電極との間隔を設定する。次に、板状基材を貫通し、光ファイバーの途中を切断して流路（図１５の番号３）を形成する。これに電極４の付いた蓋（図１５の番号１４３）を取り付ける。

この時使用する光ファイバーとしては、励起光の照射領域と蛍光の受光領域とが重なっている２本を選択する。図８では、上側の２本または下側の２本の組み合わせで使うことが、励起光が受光用光ファイバーに到達しないので好ましい。一組だけを使用する場合は、使用していない２本の内の１本を励起光のモニタとして使用することもできる。

図８の上側の１本と下側の１本とを組み合わせて使用する場合は、励起光が受光用光ファイバーに到達する場合があり得る。このような場合には、上述のフィルターを受光用光ファイバーに取り付けることが好ましい。

［実施例３］
図９は別の構成を示したもので、直線上にない光ファイバーの組み合わせを、光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーの組み合わせとして使用すれば、図８の構成に比べて励起用と検出用の光ファイバーの開口部分が広くなるので検出の効率が増加する。光ファイバーを４本とも使用してもよい。

［実施例４］
図８は、光透過率の変化を検出することによる被検体評価装置としても使用できる。この場合には、相対している光ファイバーを光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーの組として使用する。集光効率を上げるためには受光用光ファイバーのコア径を光照射用光ファイバーのコア径より大きくすることが好ましい。これを実現するためには光ファイバー融着機によりコアの中心位置を合わせて、コア径の異なる二本の光ファイバーを接続し、Ｖ溝に光ファイバーを固定後、光ファイバーの接続部分を切断して流路を形成する方法が簡便である。

別の構成としてＶ溝には光ファイバーを固定せずに、流路を形成した後、光ファイバーを差し込み、充填材で固定化してもよい。この構造では受光効率を上げるために、研削や加熱により先端を先球化した光ファイバーや光ファイバーと同じ径のロッドレンズを先端に付けた光ファイバーや、先球光ファイバーを用いることができる。

なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。

（付記１）
被検体を含む液体を流すための流路と、
当該流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、
当該流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、
当該光ファイバーが、当該流路を構成する基材中に、当該流路に端面を有するようにして、固定して設けられた
被検体評価装置。

（付記２）
前記流路中に、前記被検体と結合することができ、外部からの作用により被検体を離脱し得る担体を備えた、付記１に記載の被検体評価装置。

（付記３）
前記担体が前記被検体と結合するための被検体結合部を有する、付記２に記載の被検体評価装置。

（付記４）
前記被検体または前記被検体結合部が蛍光標識部を備えており、前記光照射用光ファイバーからの受光に際し、担体との間の距離が小さい場合にはクエンチングにより蛍光を発せず、大きくなると蛍光を発する効果を利用した、付記３に記載の被検体評価装置。

（付記５）
同一直線上に固定して設けられた光ファイバーの組を有する、付記１〜５のいずれかに記載の被検体評価装置。

（付記６）
前記光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとが複数組設けられている、付記１〜５のいずれかに記載の被検体評価装置。

（付記７）
前記光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとが前記液体の流れ方向に複数組設けられている、付記６に記載の被検体評価装置。

（付記８）
同一直線上に固定して設けられた光ファイバーの組を二組有し、そのいずれもが、前記流路の幅方向に沿って設けられている、付記１〜７のいずれかに記載の被検体評価装置。

（付記９）
同一直線上に固定して設けられた光ファイバーの組を二組有し、その二組に係る直線が互いに交差するようになした、付記１〜８のいずれかに記載の被検体評価装置。

（付記１０）
平行して固定して設けられた光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとを有する、付記１〜９のいずれかに記載の被検体評価装置。

（付記１１）
前記受光装置における光信号の時間的変化を検出できる、付記１〜１０のいずれかに記載の被検体評価装置。

（付記１２）
前記光照射用光ファイバーのコア直径より受光用光ファイバーのコア直径の方が大きい、付記１〜１１のいずれかに記載の被検体評価装置。

（付記１３）
前記光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとの先端を先球化した、または、前記光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとの先端にロッドレンズを取り付けた、付記１〜１２のいずれかに記載の被検体評価装置。

（付記１４）
前記受光用光ファイバーに、光照射用光を吸収するためのフィルターを有する、付記１〜１３のいずれかに記載の被検体評価装置。

（付記１５）
被検体を含む液体を流すための流路と、
当該流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、
当該流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、
当該光ファイバーが、当該流路を構成する基材中に、当該流路に端面を有するようにして、固定して設けられた
被検体評価装置の製造方法であって、
当該基材に光ファイバーを設置するための光ファイバー導通孔を当該流路が形成される基材部分を貫通して設けた後に当該流路を設ける
被検体評価装置の製造方法。

（付記１６）
前記光ファイバーを、前記流路が形成される基材部分を貫通して、光ファイバー導通孔内に挿入した後に、前記流路を設ける、付記１５に記載の被検体評価装置の製造方法。

（付記１７）
被検体を含む液体を流すための流路と、
当該流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、
当該流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、
当該光ファイバーが、当該流路を構成する基材中に、当該流路に端面を有するようにして、固定して設けられた
被検体評価装置の製造方法であって、
当該基材に当該流路を設けた後に、光ファイバーを設置するための光ファイバー導通孔を設ける
被検体評価装置の製造方法。

（付記１８）
被検体を含む液体を流すための流路と、
当該流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、
当該流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、
当該光ファイバーが、当該流路を構成する基材中に、当該流路に端面を有するようにして、固定して設けられた
被検体評価装置の製造方法であって、
当該基材に光ファイバーを設置するための光ファイバー導通溝と当該流路とを設け、当該光ファイバーを設置した後に蓋を取り付ける、被検体評価装置の製造方法。

（付記１９）
前記光ファイバー導通溝を前記流路が形成される基材部分を貫通して設けた後に前記流路を設ける、付記１８に記載の被検体評価装置の製造方法。

（付記２０）
前記光ファイバーを前記流路が形成される基材部分を貫通して前記光ファイバー導通溝内に設置した後に前記流路を設ける、付記１８または１９に記載の被検体評価装置の製造方法。

本発明に係る被検体評価装置の部分を示す模式図である。 本発明に係る他の被検体評価装置を示す模式図である。 本発明に係る他の被検体評価装置を示す模式図である。 ＳＡＭを被検体結合部として設けてなる担体を示す模式図である。 光透過率の変化を検出することによる被検体評価装置を説明するための模式図である。 本発明に係る被検体評価装置の流路の形状を示す模式図である。 本発明に係る被検体評価装置の流路の形状を示す他の模式図である。 光ファイバーを、流路を構成する基材中に固定して設けた様子を示す模式図である。 光ファイバーを、流路を構成する基材中に固定して設けた様子を示す他の模式図である。 被検体の時間的変化を評価する様子を説明するための模式図である。 光ファイバーを、流路を構成する基材中に固定して設けた様子を示す他の模式図である。 受光用光ファイバーにフィルターが取り付けられている様子を示す模式図である。 本発明に係る被検体評価装置を作製する様子を説明するための模式図（側断面図）である。 本発明に係る被検体評価装置を作製する様子を説明するための他の模式図（側断面図）である。 本発明に係る被検体評価装置を作製する様子を説明するための他の模式図（側断面図）である。 本発明に係る被検体評価装置を作製する様子を説明するための他の模式図（側断面図）である。 本発明に係る被検体評価装置を作製する様子を説明するための他の模式図（側断面図）である。 本発明に係る被検体評価装置を作製する様子を説明するための他の模式図（図１４−Ｃに直交する方向の断面図）である。 本発明に係る被検体評価装置を作製する様子を説明するための他の模式図（図１４−Ｄと同じ方向の断面図）である。

符号の説明

１ 被検体評価装置（部分）
２ 被検体
３ 流路
４ 電極（担体）
５ 蛍光標識部
６ 被検体結合部
７ 光照射用光ファイバー
８ 受光用光ファイバー
９ 照射領域
１０ 受光領域
１１ 蛍光が観察される領域
２１ サファイア基材
２２ 流路中に設けられた電極
２３ 電源
８１ 光ファイバー
８２ 溝
１０１，１０２，１０３
光照射用光ファイバー
１０４，１０５，１０６
受光用光ファイバー
１２１ フィルター
１３１ 基材
１３２ 光ファイバー導通孔
１４２ 光ファイバー導通溝
１４３ 蓋
１５１ 板状基材

Claims (9)

1. 被検体を含む液体を流すための流路と、
   当該流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、
   当該流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、
   当該光ファイバーが、当該流路を構成する基材中に、当該流路に端面を有するようにして、固定して設けられた
   被検体評価装置。
2. 前記流路中に、前記被検体と結合することができ、外部からの作用により被検体を離脱し得る担体を備えた、請求項１に記載の被検体評価装置。
3. 前記担体が前記被検体と結合するための被検体結合部を有する、請求項２に記載の被検体評価装置。
4. 前記被検体または前記被検体結合部が蛍光標識部を備えており、前記光照射用光ファイバーからの受光に際し、担体との間の距離が小さい場合にはクエンチングにより蛍光を発せず、大きくなると蛍光を発する効果を利用した、請求項３に記載の被検体評価装置。
5. 同一直線上に固定して設けられた光ファイバーの組を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の被検体評価装置。
6. 前記光照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとが複数組設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の被検体評価装置。
7. 被検体を含む液体を流すための流路と、
   当該流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、
   当該流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、
   当該光ファイバーが、当該流路を構成する基材中に、当該流路に端面を有するようにして、固定して設けられた
   被検体評価装置の製造方法であって、
   当該基材に光ファイバーを設置するための光ファイバー導通孔を当該流路が形成される基材部分を貫通して設けた後に当該流路を設ける
   被検体評価装置の製造方法。
8. 被検体を含む液体を流すための流路と、
   当該流路中にある被検体に照射するための光を導光するための光照射用光ファイバーを有する光照射装置と、
   当該流路中にある被検体の発光または液体の透過光を受光するための受光用光ファイバーを有する受光装置とを備え、
   当該光ファイバーが、当該流路を構成する基材中に、当該流路に端面を有するようにして、固定して設けられた
   被検体評価装置の製造方法であって、
   当該基材に光ファイバーを設置するための光ファイバー導通溝と流路とを設け、当該光ファイバーを設置した後に蓋を取り付ける、被検体評価装置の製造方法。
9. 前記光ファイバーを前記流路が形成される基材部分を貫通して前記光ファイバー導通溝内に設置した後に前記流路を設ける、請求項８に記載の被検体評価装置の製造方法。

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