JP2006317426A - Substrate for analysis and analyzer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate for analysis and an analyzer for enhancing detection sensitivity by suppressing the effect of background noise light on the detection sensitivity. <P>SOLUTION: This substrate 91 equipped with a cell 95 for therein holding a specimen solution is provided. A light shield layer 92 is provided on a surface of the substrate 91 provided with the cell 95. A cover layer 94 is provided on a surface of the substrate 91 on its side where the cell 95 is formed, the cover layer 94 covering the cell 95 so that a liquid is held in the cell 95. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料溶液の光学分析を行うための分析用基板およびそれを使用して分析を行う分析装置に関する。   The present invention relates to an analysis substrate for optical analysis of a sample solution and an analysis apparatus for performing analysis using the same.

近年、DNA、RNA、タンパク質などの生体試料の分析技術が著しく発展している。これらの検出法としては、蛍光法、吸収法、化学発光法、ラジオアイソトープ法などが挙げられる。上記各検出法の内、検出感度の高さと、取り扱い易さとを兼ね備えた蛍光法が多くの研究者に使用されている。   In recent years, techniques for analyzing biological samples such as DNA, RNA, and proteins have been remarkably developed. Examples of these detection methods include a fluorescence method, an absorption method, a chemiluminescence method, and a radioisotope method. Among the above detection methods, a fluorescence method having high detection sensitivity and easy handling is used by many researchers.

しかしながら、蛍光法においても、励起光のわずかな混入によるバックグラウンド光が存在する。このことから、試料からの蛍光を更に高感度に検出するためには、上記バックグラウンドノイズを取り除く手段がさらに必要である。   However, even in the fluorescence method, there is background light due to slight mixing of excitation light. Therefore, in order to detect fluorescence from the sample with higher sensitivity, a means for removing the background noise is further required.

例えば、非特許文献1には、チップの両表面にピンホールとマイクロレンズを設け、入射光と試料からの蛍光の光路を空間的に分離することで、バックグラウンドノイズを減らす方法が開示されている。図10は、このチップを用いた蛍光検出法の様子を示す概略断面図である。   For example, Non-Patent Document 1 discloses a method of reducing background noise by providing pinholes and microlenses on both surfaces of a chip and spatially separating the optical path of incident light and fluorescence from a sample. Yes. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the state of the fluorescence detection method using this chip.

上記蛍光検出法においては、図10に示すように、基板状のチップ80の内部に試料の通るマイクロチャネル81が備えられ、また、チップ80の励起光入射側表面、その反対側にあたる検出側表面の両面にそれぞれピンホール82a、82bと、微小なレンズ83a、83bが備え付けられている。レンズ83a、83bはそれぞれピンホール82a、82bの中に配置されている。   In the fluorescence detection method, as shown in FIG. 10, a microchannel 81 through which a sample passes is provided inside a substrate-like chip 80, and the excitation light incident side surface of the chip 80, and the detection side surface corresponding to the opposite side Are provided with pinholes 82a and 82b and minute lenses 83a and 83b, respectively. The lenses 83a and 83b are disposed in the pinholes 82a and 82b, respectively.

入射光85には、チップ80の表面に対して45度の角度から入射する平行光が用いられており、入射光85は入射側表面のマイクロレンズ83aによりマイクロチャネル81上の一点に集光される。これにより、マイクロチャネル81内を流れる試料が発する蛍光のうち、検出側表面のピンホール82b内のマイクロレンズ83bを通過する蛍光86だけが光検出器により検出される。   The incident light 85 uses parallel light that is incident on the surface of the chip 80 from an angle of 45 degrees, and the incident light 85 is condensed at one point on the microchannel 81 by the microlens 83a on the incident-side surface. The Thus, only the fluorescence 86 passing through the microlens 83b in the pinhole 82b on the detection side surface among the fluorescence emitted from the sample flowing in the microchannel 81 is detected by the photodetector.

このとき、ピンホール82bは試料の蛍光86の一部を検出側に通し、入射光85がマイクロチャネル81内を通過した結果の透過光87は検出側には通さない。したがって、上記蛍光検出法では、検出すべき蛍光86に対して、透過光に起因するバックグラウンド光を減らすことができる。
Jean-Christophe Roulet et.al., “Integration of Micro-Optical Systems for Fluorescence Detection in μTAS Applications", Micro Total Analysis Systems 2000, pp.163
At this time, the pinhole 82b passes a part of the sample fluorescence 86 to the detection side, and the transmitted light 87 as a result of the incident light 85 passing through the microchannel 81 does not pass to the detection side. Therefore, in the fluorescence detection method, the background light due to the transmitted light can be reduced with respect to the fluorescence 86 to be detected.
Jean-Christophe Roulet et.al., “Integration of Micro-Optical Systems for Fluorescence Detection in μTAS Applications”, Micro Total Analysis Systems 2000, pp.163

しかしながら、上記従来の方法においては、マイクロチャネル81とピンホール82aと82bとの間に距離があるため、励起光85および87が基板84aと84bを通過する間に基板84aと84bから自家蛍光が生じる。この自家蛍光の量は通過する距離に比例するため、上述の従来の方法では自家蛍光の量が増大してしまう。また、マイクロレンズ83aと83bからも同様に自家蛍光が生じる。この自家蛍光は試料からの蛍光86と同様にピンホール82bを通過して検出されるため、空間的に互いに分離することはできない。また、自家蛍光は波長域が励起光である入射光85よりも長波長であり、一般的に試料からの蛍光86と同波長領域になることが多く、光学フィルターにより分離することはできない。つまり、試料の蛍光86に、マイクロレンズ83aと83bや基板84aや84bからの自家蛍光が混入し、バックグラウンド光になるという問題点があった。   However, in the above conventional method, since there is a distance between the microchannel 81 and the pinholes 82a and 82b, autofluorescence is emitted from the substrates 84a and 84b while the excitation lights 85 and 87 pass through the substrates 84a and 84b. Arise. Since the amount of autofluorescence is proportional to the distance it passes, the amount of autofluorescence increases with the conventional method described above. Similarly, autofluorescence is generated from the microlenses 83a and 83b. Since the autofluorescence is detected through the pinhole 82b in the same manner as the fluorescence 86 from the sample, it cannot be spatially separated from each other. In addition, autofluorescence has a wavelength range longer than that of incident light 85, which is excitation light, and is generally in the same wavelength range as fluorescence 86 from the sample, and cannot be separated by an optical filter. That is, there is a problem that the fluorescence 86 of the sample is mixed with autofluorescence from the microlenses 83a and 83b and the substrates 84a and 84b and becomes background light.

また、入射光85が試料の通るマイクロチャネル81に到達する前に、レンズ83aの端部では入射光が散乱し、またレンズ83aの内部を通るときに上述の通り入射光に励起された自家蛍光も発する。これら自家蛍光や散乱光は、同様に、検出すべき蛍光の感度を低下させる別のバックグラウンド光となる。   Further, before the incident light 85 reaches the microchannel 81 through which the sample passes, the incident light is scattered at the end of the lens 83a, and the autofluorescence excited by the incident light as described above when passing through the inside of the lens 83a. Also emits. These autofluorescence and scattered light similarly become another background light that lowers the sensitivity of the fluorescence to be detected.

つまり、上記従来の方法においては、入射側のレンズ83aから出る散乱光や自家発光は、検出側のレンズ83bによって集光され、その一部は試料からの蛍光86と共に検出側へ導かれる。したがって、入射側のレンズ83aから出る散乱光や自家発光と試料からの蛍光86とを空間的に完全に分離することはできない。つまり、試料の蛍光86に、レンズ83aからの散乱光や自家発光が混入し、バックグラウンド光になって、検出感度が低下するという問題点があった。   That is, in the above conventional method, scattered light and self-emission emitted from the incident side lens 83a are collected by the detection side lens 83b, and a part thereof is guided to the detection side together with the fluorescence 86 from the sample. Accordingly, it is impossible to completely separate the scattered light or self-emission emitted from the incident side lens 83a and the fluorescence 86 from the sample spatially. That is, there is a problem in that the scattered light from the lens 83a or self-emission is mixed in the fluorescence 86 of the sample, and becomes background light, resulting in a decrease in detection sensitivity.

よって、この問題点の解決には、上記の自家蛍光・散乱光の混入を抑える光学系の構築が必要不可欠になる。   Therefore, in order to solve this problem, it is indispensable to construct an optical system that suppresses mixing of the above-described autofluorescence / scattered light.

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、試料からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板とそれを用いた分析装置との提供を目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an analysis substrate for detecting an optical change from a sample with high sensitivity and an analysis apparatus using the same.

上記課題を解決するために、本発明の分析用基板は、試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、試料溶液を保持するセルを備えた基板と、前記セルが設けられた基板面に形成された遮光層と、前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、を備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, an analysis substrate according to the present invention is an analysis substrate capable of optical analysis of a sample solution. The analysis substrate of the present invention includes a substrate having a cell for holding a sample solution, The light-shielding layer is formed, and a cover layer is provided on the surface of the substrate on the cell formation side and covers the cell so that the liquid is maintained in the cell.

上記の構成によれば、遮光層は、基板のセルが存在する基板面と、カバー層とによって挟まれる。この構造では、入射光が基板もしくはカバー層の何れか一方から集光用レンズを通して入射したとき、基板もしくはカバー層の自家蛍光・散乱光や、集光用レンズの自家蛍光・散乱光は入射光に比べて強度が弱く、遮光層に遮られやすいため、基板を挟んで反対側の検出側に到達しない。   According to said structure, a light shielding layer is pinched | interposed by the board | substrate surface in which the cell of a board | substrate exists, and a cover layer. In this structure, when incident light is incident from either the substrate or the cover layer through the condensing lens, the autofluorescence / scattered light of the substrate or cover layer and the autofluorescence / scattered light of the condensing lens are incident light. Compared to the above, the strength is weak and it is easy to be blocked by the light shielding layer, so that it does not reach the detection side opposite to the substrate.

これにより、上記構成では、集光用レンズや、基板もしくはカバー層からの弱い自家蛍光・散乱光は検出側において観測されることを防止できる一方、入射光は、その光強度が高いため光強度が減じられながらも上記遮光層を透過できる。   Thus, in the above configuration, weak autofluorescence / scattered light from the condensing lens, the substrate or the cover layer can be prevented from being observed on the detection side, whereas the incident light has high light intensity. Can be transmitted through the light-shielding layer while being reduced.

上記透過光はセル内の試料を光学分析することが十分可能である。例えば上記透過光は、上記試料に対して蛍光分子を励起するのに十分な強度を備えることが可能となる。つまり、上記の構成によれば、遮光層は基板もしくはカバー層や集光用レンズの自家蛍光や散乱光を遮光し、入射光の方は蛍光分子を励起する強度を保ったまま透過させることができる。   The transmitted light can sufficiently analyze the sample in the cell. For example, the transmitted light can have sufficient intensity to excite fluorescent molecules with respect to the sample. In other words, according to the above configuration, the light shielding layer shields the autofluorescence and scattered light from the substrate or cover layer and the condensing lens, and allows the incident light to pass through while maintaining the intensity to excite the fluorescent molecules. it can.

したがって、上記構成では、セルに照射されるのは実質的に入射光のみとなり、検出側にはセルにおいて生じた、試料が発する光(試料からの発光)、例えば蛍光のみが到達するので、上述の自家蛍光や散乱光の混入を抑えて、試料の発光、例えば蛍光のみを高感度にて検出することができる。   Therefore, in the above configuration, only the incident light is irradiated to the cell, and only the light emitted from the sample (emission from the sample), for example, fluorescence, generated in the cell reaches the detection side. Thus, it is possible to detect only light emission of the sample, for example, fluorescence with high sensitivity.

また、上記分析用基板においては、前記遮光層は、光学的な開口部を備えていてもよい。上記の構成によれば、集光された入射光は分析用基板内の遮光層のない開口部を通過できるため、入射光を減じることなくセルに保持された試料に照射し、試料を効率よく励起して、発光させることができる。これに対し、集光用レンズの自家蛍光や散乱光、入射側の基板もしくはカバー層の自家蛍光や散乱光は発散光であり、それらのほとんどが開口部を通過せず遮光層により遮られるため、検出側まで到達することが低減される。   In the analysis substrate, the light shielding layer may include an optical opening. According to the above configuration, since the collected incident light can pass through the opening without the light shielding layer in the analysis substrate, the sample held in the cell is irradiated without reducing the incident light, and the sample is efficiently It can be excited to emit light. On the other hand, the autofluorescence and scattered light of the condensing lens and the autofluorescence and scattered light of the incident side substrate or cover layer are divergent light, and most of them do not pass through the opening and are blocked by the light shielding layer. , Reaching the detection side is reduced.

よって、上記構成では、分析用基板の自家蛍光や散乱光が試料からの発光に混入することを抑えることができ、試料の蛍光といった発光のみを高感度にて検出することができる。なお、自家蛍光や散乱光をさらに完全に遮光するために遮光層の厚みを増すことができる。このとき、入射光は遮光層に遮られることなく開口部を通過するため、入射光を減じることなく、自家蛍光や散乱光のみを十分にカットすることができる。   Therefore, in the above configuration, it is possible to suppress the autofluorescence and scattered light of the analysis substrate from being mixed into the light emission from the sample, and it is possible to detect only the light emission such as the fluorescence of the sample with high sensitivity. Note that the thickness of the light shielding layer can be increased in order to more completely shield autofluorescence and scattered light. At this time, since the incident light passes through the opening without being blocked by the light shielding layer, it is possible to sufficiently cut only the autofluorescence and the scattered light without reducing the incident light.

また、上記分析用基板において、前記遮光層を覆う保護層を備えている構成としてもよい。   The analysis substrate may include a protective layer that covers the light shielding layer.

上記の構成によれば、前記基板の遮光層が導電性の物質から成り、かつ、前記セルにて電気泳動を行おうとした場合、上記保護層が絶縁体(誘電体)のとき、上記保護層は大きな役割を果たす。仮に前記遮光層が導電性物質からなる場合、セルに沿った導体が存在するため、試料に導体が接触し、セル内には十分な電場をかけることができない、あるいはセル内に偽電極が形成されるなどの不都合が生じ、良好な電気泳動が困難となる。   According to said structure, when the light shielding layer of the said board | substrate consists of an electroconductive substance and it is going to perform electrophoresis in the said cell, when the said protective layer is an insulator (dielectric material), the said protective layer Plays a big role. If the light shielding layer is made of a conductive material, there is a conductor along the cell, so that the conductor contacts the sample and a sufficient electric field cannot be applied in the cell, or a false electrode is formed in the cell. Inconveniences such as this occur, and good electrophoresis becomes difficult.

したがって、遮光層を絶縁体(誘電体)からなる保護層で覆うことにより、試料に導体が接触せず、分析用基板ではセル内の電場が均一となり良好な分析が可能となる。   Therefore, by covering the light shielding layer with a protective layer made of an insulator (dielectric material), the conductor does not come into contact with the sample, and the electric field in the cell becomes uniform in the analysis substrate, enabling good analysis.

また、本発明の他の分析用基板は、前記課題を解決するために、試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、試料溶液を保持するセルを備えた基板と、前記基板面に形成された、反射膜からなる遮光層と、前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、前記基板に形成された、前記セルの位置に前記光学分析用の入射光をガイドするための案内手段とを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problems, another analysis substrate of the present invention is an analysis substrate capable of optical analysis of a sample solution. The analysis substrate is provided on a substrate having a cell for holding the sample solution and on the substrate surface. A light-shielding layer made of a reflective film, a cover layer that is provided on the surface of the substrate on the cell formation side and covers the cell so that liquid is maintained in the cell, and is formed on the substrate. Guiding means for guiding the incident light for optical analysis is provided at the position of the cell.

上記の構成によれば、例えば光ピックアップを用いて前記基板上の案内手段に入射光を追随させることにより、上記セルに対し入射光を正確に導くことができる。   According to said structure, incident light can be correctly guide | induced to the said cell by making incident means follow the guide means on the said board | substrate using an optical pick-up, for example.

また、上記分析用基板において、前記セルの刻まれた基板が光の入射側基板であり、前記カバー層が出射側の基板である構成としてもよい。   In the analysis substrate, the substrate on which the cells are engraved may be a light incident side substrate, and the cover layer may be a light emitting side substrate.

上記の構成においては、セルが入射側の基板に形成されているため、検出側であるカバー層を入射側の基板に対して薄くすることができ、カバー層から発せられる自家蛍光や散乱光の量を減らすことができる。   In the above configuration, since the cell is formed on the incident-side substrate, the cover layer on the detection side can be made thinner than the incident-side substrate, and the autofluorescence and scattered light emitted from the cover layer can be reduced. The amount can be reduced.

本発明の分析装置は、入射光を上記何れかに記載の分析用基板に対して入射させるための光源と、前記分析用基板をはさんで前記光源とは反対側に位置し、前記入射光の光路上から外れた位置に配置された光検出器とを備えていることを特徴としている。   The analyzer according to the present invention includes a light source for making incident light incident on any of the above-described analysis substrates, and an opposite side of the light source across the analysis substrate. And a photodetector arranged at a position off the optical path.

上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出器は、前記入射光の光路から外れた位置に配置されているため、入射光が直接入ることによるバックグラウンドノイズ光を低く抑えることができる。   According to said structure, since the photodetector provided in the said analyzer is arrange | positioned in the position remove | deviated from the optical path of the said incident light, it suppresses the background noise light by direct incidence light entering low. Can do.

本発明の他の分析装置は、前記案内手段を備えた前記分析用基板に対して入射光を入射させるための光源を有し、前記分析用基板からの反射光を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップを前記案内手段に沿った方向に移動させる移動手段と、前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内手段に前記入射光が追従するように前記光ピックアップを制御するトラッキング手段とを備えることを特徴としている。   Another analysis apparatus of the present invention includes a light source for making incident light incident on the analysis substrate having the guide means, and an optical pickup that detects reflected light from the analysis substrate; Moving means for moving the optical pickup in a direction along the guide means; and tracking means for controlling the optical pickup so that the incident light follows the guide means based on a detection signal from the optical pickup. It is characterized by that.

上記の構成によれば、前記分析用基板からの反射光を前記光ピックアップが読み取ることで、分析用基板上の正確な位置に入射光の焦点を合わせることができ、この状態をセル上でも保持することにより、セル中の試料に的確に入射光を照射して上記試料に対する光学分析を安定化できる。   According to the above configuration, the reflected light from the analysis substrate is read by the optical pickup, so that the incident light can be focused at an accurate position on the analysis substrate, and this state is also maintained on the cell. By doing so, it is possible to accurately irradiate the sample in the cell with the incident light and stabilize the optical analysis on the sample.

また、上記の分析装置において、前記光検出器と前記分析用基板との間にピンホールを備える構成としてもよい。   In the above-described analyzer, a pinhole may be provided between the photodetector and the analysis substrate.

上記の構成によれば、検出側基板より発する自家蛍光や散乱光が発散光であるため、ピンホールを用いた共焦点の仕組みを用いることで、自家発光や散乱光の光検出器への混入を低減しながら、測定すべき試料からの蛍光といった発光を検出できる。つまり、試料からの発光と、検出側基板の自家蛍光や散乱光とを空間的に分離するとことが可能となり、高感度な発光分析が可能となる。   According to the above configuration, since autofluorescence and scattered light emitted from the detection-side substrate is divergent light, by using a confocal mechanism using a pinhole, self-emission or scattered light is mixed into the photodetector. It is possible to detect luminescence such as fluorescence from the sample to be measured. In other words, it is possible to spatially separate the light emission from the sample and the autofluorescence and scattered light of the detection side substrate, thereby enabling highly sensitive emission analysis.

以上のように、本発明の分析用基板は、試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、試料溶液を保持するセルを備えた基板と、前記セルが設けられた基板面に形成された遮光層と、前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、を備えていることを特徴としている。   As described above, the analysis substrate of the present invention is an analysis substrate capable of optical analysis of a sample solution, and is formed on a substrate provided with a cell for holding the sample solution and a substrate surface provided with the cell. The light-shielding layer, and a cover layer that is provided on the surface of the substrate on the cell formation side and covers the cell so that the liquid is maintained in the cell.

上記の構成によれば、遮光層は、基板のセルが存在する基板面と、カバー層とによって挟まれる。この構造では、入射光が基板もしくはカバー層の何れか一方から、例えば集光用レンズを通して入射したとき、基板もしくはカバー層の自家蛍光・散乱光や、集光用レンズの自家蛍光・散乱光は入射光に比べて強度が弱く、遮光層に遮られるため、基板を挟んで反対側の検出側に到達することが抑制される。   According to said structure, a light shielding layer is pinched | interposed by the board | substrate surface in which the cell of a board | substrate exists, and a cover layer. In this structure, when incident light is incident from one of the substrate and the cover layer, for example, through a condensing lens, the autofluorescence / scattered light of the substrate or cover layer and the autofluorescence / scattered light of the condensing lens are Since the intensity is weaker than incident light and is blocked by the light-shielding layer, it is possible to suppress reaching the detection side opposite to the substrate.

これにより、上記構成では、集光用レンズや、基板もしくはカバー層の自家蛍光は検出側において観測されることを防止できる一方、入射光は、特に集光した入射光は、その光強度が高いため、光強度が減じられながらも上記遮光層を透過できる。   Thereby, in the said structure, while the self-fluorescence of a condensing lens, a board | substrate, or a cover layer can be prevented from being observed on the detection side, incident light, especially the incident light which condensed, has the high light intensity. Therefore, the light shielding layer can be transmitted while the light intensity is reduced.

上記透過光は、セル内の試料を光学分析可能とする。例えば上記透過光は、上記試料に対して蛍光分子を励起するには十分な強度を備えることが可能となる。つまり、上記の構成によれば、遮光層は基板もしくはカバー層や集光用レンズの自家蛍光を遮光し、入射光の方は透過させることができる。   The transmitted light enables optical analysis of the sample in the cell. For example, the transmitted light can have sufficient intensity to excite fluorescent molecules with respect to the sample. That is, according to the above configuration, the light shielding layer shields the autofluorescence of the substrate or the cover layer or the condensing lens, and allows incident light to pass therethrough.

したがって、上記構成では、セルに照射されるのは入射光のみとなり、検出側にはセルにおいて生じた、試料が発する光(試料からの発光)、例えば蛍光のみが到達するので、上述の自家蛍光の混入を抑えて、試料の発光、例えば蛍光のみを高感度にて検出することができる。   Therefore, in the above configuration, only the incident light is irradiated on the cell, and only the light emitted from the sample (emission from the sample), for example, fluorescence, generated in the cell reaches the detection side. It is possible to detect the emission of the sample, for example, only the fluorescence with high sensitivity.

また本発明の分析装置は、入射光を分析用基板に入射させるための光源と、前記分析用基板をはさんで前記光源とは反対側に位置し、前記入射光の光路上から外れた位置に配置された光検出器とを備えている。   Further, the analyzer of the present invention is a light source for making incident light incident on the analysis substrate, a position on the opposite side of the light source across the analysis substrate, and a position off the optical path of the incident light And a photodetector arranged in the.

上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出器は、前記入射光の光路から外れた位置に配置されているため、入射光によるバックグラウンドノイズ光を低く抑えることができる。   According to said structure, since the photodetector provided in the said analyzer is arrange | positioned in the position remove | deviated from the optical path of the said incident light, the background noise light by incident light can be suppressed low.

本発明の分析用基板では試料付近のセルに入射光が照射されるときに、入射光が基板を通過する際に生じる自家蛍光・散乱光を試料からの発光と分離することができる。一般に、入射光の波長が短波長であるほど自家蛍光が大きく、反対に入射光の波長が長波長であるほど自家蛍光が小さくなる。以下の実施例では自家蛍光の影響が大きく、特に散乱光に比べて大きい場合について説明する。   In the analysis substrate of the present invention, when a cell near the sample is irradiated with incident light, autofluorescence / scattered light generated when the incident light passes through the substrate can be separated from light emission from the sample. In general, the shorter the wavelength of incident light, the larger the autofluorescence, and the smaller the wavelength of incident light, the smaller the autofluorescence. In the following examples, the case where the influence of autofluorescence is large and particularly large compared to scattered light will be described.

本発明の実施の形態1における実施例1について、図1と図2に基づいて以下に説明する。試料溶液を保持するセルには、電気泳動やクロマトグラフィーに使用する流路状のものや、DNAハイブリダイゼーションに使用されるマイクロセル形状の物など、いろいろな形状のセルがある。以下の実施例においては、試料溶液を保持するセルの例として、流路を挙げて説明する。   Example 1 in Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. There are various types of cells that hold the sample solution, such as a channel-like one used for electrophoresis or chromatography, and a micro-cell-like one used for DNA hybridization. In the following examples, a channel will be described as an example of a cell that holds a sample solution.

図1は、本発明の実施の形態における分析用基板90の要部、およびこの分析用基板90に分析用の入射光98が入射した状態を示す縦断面図である。同図における断面は、流路95において試料などの溶液が流れる方向に対し垂直な面である。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of an analysis substrate 90 and an analysis incident light 98 incident on the analysis substrate 90 in the embodiment of the present invention. The cross section in the figure is a plane perpendicular to the direction in which the solution such as the sample flows in the flow channel 95.

分析用基板90は、基板91、遮光層92、接着層93、およびカバー層94を有している。基板91は、プラスチックあるいはガラスから成り、試料溶液の通る流路95を基板91の厚さ方向の一端面に備えている。流路95の深さは数μm〜数百μm、幅は数十μm〜数百μmである。遮光層92は、カバー層94の厚さ方向の一端面に積層されている。よって、カバー層94上に、遮光層92が形成されているともいえる。   The analysis substrate 90 includes a substrate 91, a light shielding layer 92, an adhesive layer 93, and a cover layer 94. The substrate 91 is made of plastic or glass and has a flow path 95 through which the sample solution passes on one end surface in the thickness direction of the substrate 91. The depth of the flow path 95 is several μm to several hundred μm, and the width is several tens μm to several hundred μm. The light shielding layer 92 is laminated on one end surface of the cover layer 94 in the thickness direction. Therefore, it can be said that the light shielding layer 92 is formed on the cover layer 94.

遮光層92として、少なくともカバー層94から発する自家蛍光97を入射側から検出側に透過させない膜から成る、例えばアルミニウムや銀などの厚み10nm〜50nmの金属薄膜を用いると、上記遮光層92が上記金属薄膜からなる反射膜として容易に得られる。なお、上記遮光層92として、上記金属薄膜の反射膜の代わりに、良く知られている誘電体多層膜からなる反射膜を使用してもよいが、波長程度かそれ以上の膜厚になるため、上記金属薄膜に比べて厚くなる。   When a thin metal film having a thickness of 10 nm to 50 nm, such as aluminum or silver, is used as the light shielding layer 92, for example, a film that does not transmit at least the autofluorescence 97 emitted from the cover layer 94 from the incident side to the detection side, the light shielding layer 92 is It can be easily obtained as a reflective film made of a metal thin film. In addition, as the light shielding layer 92, a reflective film made of a well-known dielectric multilayer film may be used instead of the reflective film of the metal thin film, but the film thickness is about the wavelength or more. , Thicker than the metal thin film.

基板91における流路95のある面と、カバー層94における遮光層92のある面とは、接着層93を介して接着される。接着層93には、例えばUV硬化樹脂を使用し、厚みは数μm〜数十μmである。基板91およびカバー層94には、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックや透明なガラスを用い、厚みは例えば0.6mmである。   The surface of the substrate 91 where the flow path 95 is provided and the surface of the cover layer 94 where the light shielding layer 92 is provided are bonded via an adhesive layer 93. For example, a UV curable resin is used for the adhesive layer 93, and the thickness is several μm to several tens of μm. The substrate 91 and the cover layer 94 are made of, for example, transparent plastic or transparent glass having light transmittance, and the thickness is, for example, 0.6 mm.

また、カバー層94は、好ましくは、基板91と同じ寸法・形状とするが、少なくとも流路95内を流れる試料溶液が流路外に漏れ出さないように流路を覆う形状をとれればよい。なお、流路95には試料溶液が充填されるが、この試料に遮光層92の金属薄膜が接すると腐食する恐れがある。接着層93は、遮光層92を試料溶液から保護し、腐食を防止する役目も兼用している。   In addition, the cover layer 94 preferably has the same size and shape as the substrate 91, but it is sufficient that the cover layer 94 has a shape that covers the flow path so that at least the sample solution flowing in the flow path 95 does not leak out of the flow path. The channel 95 is filled with the sample solution, but if the metal thin film of the light shielding layer 92 contacts this sample, there is a risk of corrosion. The adhesive layer 93 also serves to protect the light shielding layer 92 from the sample solution and prevent corrosion.

また、入射光98は、分析用基板90のカバー層94側から入射される。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板90の基板91側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板90をはさんで互いに反対側となる。
上記の構成によれば、カバー層94側から入射した入射光98は入射用レンズ100により、流路95の下の遮光層92部分に集光される。このとき、遮光層92部分に集光して入射した入射光98は、上記部分への集光により光強度が上記部分上において高いため、その集光スポットの中心部分では、上記入射光98がその光強度を減じられながらも透過する。よって、流路95には入射光98からの透過光99が到達する。これにより、流路95に保持された蛍光試料は励起され、蛍光96を発する。この蛍光96は発散光となり、それらの少なくとも一部が光検出器(図示せず)に到達して検出される。なお、空気層からカバー層94、流路95、基板91を通る光路は、説明の都合上、各部の界面における屈折を省略して描いている。
Incident light 98 is incident from the cover layer 94 side of the analysis substrate 90. The photodetector for detecting light from the sample is disposed on the substrate 91 side of the analysis substrate 90, and the incident surface and the detection surface are opposite to each other with the analysis substrate 90 interposed therebetween.
According to the above configuration, the incident light 98 incident from the cover layer 94 side is collected by the incident lens 100 onto the light shielding layer 92 below the channel 95. At this time, the incident light 98 condensed and incident on the light shielding layer 92 portion has a high light intensity on the portion due to the concentration on the portion. Therefore, the incident light 98 is incident on the central portion of the condensing spot. The light is transmitted while the light intensity is reduced. Therefore, the transmitted light 99 from the incident light 98 reaches the flow path 95. As a result, the fluorescent sample held in the flow channel 95 is excited and emits fluorescence 96. This fluorescence 96 becomes divergent light, and at least a part of them reaches a photodetector (not shown) and is detected. Note that the optical path from the air layer to the cover layer 94, the flow path 95, and the substrate 91 is drawn with the refraction at the interface of each part omitted for convenience of explanation.

一方、分析用基板90における入射側のレンズ100やカバー層94は、上記入射光98が通過すると、弱い自家蛍光97を発する。この自家蛍光97は、発散光であって、ほとんどが入射光と同様に遮光層92により減じられる。したがって、弱い自家蛍光97はさらに弱くなって、ほとんど遮光されるので光検出器に到達することが阻止される。すなわち、入射光98は遮光層92を通過して流路95を照射できるが、自家蛍光97は遮光層92によって遮光される。つまり、分析用基板90における検出側に到達する光は、透過光99と、流路95内において生じた試料からの蛍光96のみとなる。   On the other hand, the incident side lens 100 and the cover layer 94 in the analysis substrate 90 emit weak autofluorescence 97 when the incident light 98 passes through. The autofluorescence 97 is diverging light, and is mostly reduced by the light shielding layer 92 in the same manner as the incident light. Accordingly, the weak autofluorescence 97 is further weakened and is almost shielded from light so that it does not reach the photodetector. That is, incident light 98 can pass through the light shielding layer 92 and irradiate the flow path 95, but the autofluorescence 97 is shielded by the light shielding layer 92. That is, the light reaching the detection side of the analysis substrate 90 is only the transmitted light 99 and the fluorescence 96 from the sample generated in the flow channel 95.

さらに、後述するように、透過光99の光路外に光検出器を配置すれば、上記光検出器では、透過光99によるバックグラウンドノイズは検出されず試料の蛍光96のみとなり、上記蛍光96を高感度にて検出することができる。   Furthermore, as will be described later, if a photodetector is disposed outside the optical path of the transmitted light 99, the background noise due to the transmitted light 99 is not detected by the photodetector, and only the fluorescence 96 of the sample is obtained. It can be detected with high sensitivity.

また、遮光層92には、通常は金属薄膜を用いるが、自家蛍光97の波長をカットして、入射光98の波長を透過するフィルター機能をもった層を用いてもよい。この構造では、入射光98は遮光層92に減じられることなく流路95に入射できるだけでなく、自家蛍光97の検出側への漏れも防ぐことができる。   The light shielding layer 92 is usually a metal thin film, but a layer having a filter function of cutting the wavelength of the autofluorescence 97 and transmitting the wavelength of the incident light 98 may be used. In this structure, the incident light 98 can not only enter the flow path 95 without being reduced by the light shielding layer 92 but also prevent leakage of the autofluorescence 97 to the detection side.

このようなフィルター機能を持った膜として誘電体多層膜が挙げられる。一般的に誘電体多層膜は、金属薄膜に比べて製造コストが高いとか、膜が厚くなるとかというデメリットがあるものの、これを用いることで試料からの蛍光強度をより強くすることが可能である。   A dielectric multilayer film is an example of a film having such a filter function. In general, dielectric multilayer films have disadvantages such as higher manufacturing costs and thicker films than metal thin films, but it is possible to increase the fluorescence intensity from the sample by using this. .

図2は、図1における分析用基板90から試料の蛍光を検出する、本発明に係る分析装置に備えられた光検出装置110における光学系の主要部を示す正面図である。   FIG. 2 is a front view showing the main part of the optical system in the light detection device 110 provided in the analysis device according to the present invention, which detects fluorescence of the sample from the analysis substrate 90 in FIG.

光源117から発せられた分析用の入射光98は、レンズ100により集光され流路95に入射される。流路95を流れる試料からの蛍光96は、レンズ111により集光され平行光となり、光学フィルター112にみちびかれる。この光学フィルター112は、少なくとも励起光の波長帯域の光を大幅に低減させ、試料からの蛍光の波長帯域を十分に透過させる性質をもつ。光学フィルター112を通過した平行光はレンズ113により集光され、レンズ113の焦点の位置においてピンホール114を通過し、その後、光検出器115によって電気信号に変換される。   The incident light 98 for analysis emitted from the light source 117 is collected by the lens 100 and enters the flow path 95. The fluorescence 96 from the sample flowing through the flow path 95 is condensed by the lens 111 to become parallel light, and is picked up by the optical filter 112. The optical filter 112 has a property of significantly reducing at least light in the wavelength band of excitation light and sufficiently transmitting the wavelength band of fluorescence from the sample. The parallel light that has passed through the optical filter 112 is collected by the lens 113, passes through the pinhole 114 at the focal position of the lens 113, and is then converted into an electrical signal by the photodetector 115.

この光学系により試料から集められる光の経路を116として示した。また、この光学系は前記の透過光99の光路外に配置される。また、レンズ111は、その焦点が流路95に定められているので、いわゆる共焦点光学系となっている。   The light path collected from the sample by this optical system is shown as 116. This optical system is disposed outside the optical path of the transmitted light 99. The lens 111 is a so-called confocal optical system because its focal point is defined by the flow path 95.

上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出装置110は、前記透過光99の光路外に配置されている。よって、各光学部品(111〜113)が透過光99に照射されないため、そこから自家発光を発することはない。仮にこれら光学部品が透過光99に照射されると、透過光99が非常に強い光強度をもつため、上記透過光99に曝された光学部品が自家蛍光を出す。この自家発光は光学フィルター112を通過して検出される恐れがある。また、透過光99自体も光学フィルター112からわずかに漏れて、光検出器115に入る恐れがある。これらの自家蛍光や透過光の漏れ光は、バックグラウンド光となるが、上述のように光検出装置110を透過光99の光路外に配置することによって抑えられる。   According to the above configuration, the light detection device 110 provided in the analyzer is disposed outside the optical path of the transmitted light 99. Therefore, since each optical component (111-113) is not irradiated to the transmitted light 99, it does not emit self light from there. If these optical components are irradiated with the transmitted light 99, the transmitted light 99 has a very strong light intensity, so that the optical component exposed to the transmitted light 99 emits autofluorescence. This self-emission may be detected after passing through the optical filter 112. Further, the transmitted light 99 itself may slightly leak from the optical filter 112 and enter the photodetector 115. These autofluorescence and transmitted light leakage light become background light, but can be suppressed by arranging the photodetection device 110 outside the optical path of the transmitted light 99 as described above.

加えて、ピンホール114によってレンズ113の焦点を通る光のみを通す、いわゆる共焦点光学系となっている。したがって、測定すべき試料からの蛍光96のみを光検出器115へ導くことができる。つまり、たとえ透過光99によって基板91から自家蛍光が生じても、自家蛍光のほとんどは、上記共焦点光学系におけるピンホール114によって遮られ、検出されることはない。   In addition, a so-called confocal optical system that allows only light passing through the focal point of the lens 113 to pass through the pinhole 114 is formed. Therefore, only fluorescence 96 from the sample to be measured can be guided to the photodetector 115. That is, even if the autofluorescence is generated from the substrate 91 by the transmitted light 99, most of the autofluorescence is blocked by the pinhole 114 in the confocal optical system and is not detected.

ただし、光検出器115の受光面が非常に小さく、ピンホール114を兼用できる場合は、ピンホール114を省略できる。また、光検出器115の受光面積が大きい場合は、蛍光を集光するためのレンズ111とレンズ113とを省略しても構わない。   However, if the light receiving surface of the photodetector 115 is very small and the pinhole 114 can also be used, the pinhole 114 can be omitted. Further, when the light receiving area of the photodetector 115 is large, the lens 111 and the lens 113 for condensing fluorescence may be omitted.

以上のように、本発明の分析用基板90は、試料溶液を保持する流路95を備えた基板91と、流路95が設けられた基板面に形成された遮光層92と、基板91における流路95の形成側の面に設けられ、流路95における液体が維持されるように流路95を覆うカバー層94とを備えていることを特徴としている。なお、遮光層92は、流路95が設けられた基板91の面にこの面の全面を覆うように形成されていることが好ましい。   As described above, the analysis substrate 90 of the present invention includes the substrate 91 provided with the flow path 95 for holding the sample solution, the light shielding layer 92 formed on the substrate surface provided with the flow path 95, and the substrate 91. It is provided with a cover layer 94 provided on the surface on the formation side of the flow channel 95 and covering the flow channel 95 so that the liquid in the flow channel 95 is maintained. The light shielding layer 92 is preferably formed on the surface of the substrate 91 provided with the flow path 95 so as to cover the entire surface.

上記の構成によれば、遮光層92は、基板91の流路95が存在する基板面と、カバー層94とによって挟まれる。この構造では、入射光がカバー層94に集光用のレンズ100を通して入射したとき、カバー層94の自家蛍光97や、レンズ100の自家蛍光97は、その光強度が弱く、遮光層92によって容易に遮られるため、分析用基板90を挟んで反対側の検出側には到達しない。   According to the above configuration, the light shielding layer 92 is sandwiched between the substrate surface where the flow path 95 of the substrate 91 exists and the cover layer 94. In this structure, when incident light is incident on the cover layer 94 through the condensing lens 100, the autofluorescence 97 of the cover layer 94 and the autofluorescence 97 of the lens 100 have low light intensity, and are easily formed by the light shielding layer 92. Therefore, the detection side opposite to the analysis substrate 90 is not reached.

これにより、レンズ100や、カバー層94の自家蛍光97が検出側において観測されることを防いでいる。一方、集光した入射光98は光強度が高いため、その集光スポットの中心部分は入射光98が遮光層92によって減じられながらも遮光層92を透過する。この透過光99は、流路95内の蛍光試料を励起するには十分な強度を持つ。つまり、この遮光層92は、カバー層94やレンズ100の自家蛍光97を遮光する一方、入射光98の方を透過させて試料を励起する。   This prevents the lens 100 and the autofluorescence 97 of the cover layer 94 from being observed on the detection side. On the other hand, the condensed incident light 98 has a high light intensity, so that the central portion of the condensed spot transmits the light shielding layer 92 while the incident light 98 is reduced by the light shielding layer 92. The transmitted light 99 has sufficient intensity to excite the fluorescent sample in the flow channel 95. In other words, the light shielding layer 92 shields the cover layer 94 and the autofluorescence 97 of the lens 100, and transmits the incident light 98 to excite the sample.

したがって、流路95に照射されるのは入射光98からの透過光99のみとなり、検出側には流路95において生じた試料の蛍光96のみが到達する。よって、上述の自家蛍光97の混入を抑えて、試料の蛍光96のみを高感度にて検出することができる。   Accordingly, only the transmitted light 99 from the incident light 98 is irradiated to the flow path 95, and only the sample fluorescence 96 generated in the flow path 95 reaches the detection side. Therefore, mixing of the autofluorescence 97 described above can be suppressed, and only the fluorescence 96 of the sample can be detected with high sensitivity.

また、本発明の分析装置は、分析用基板90と、入射光を分析用基板90に入射させる光源117と、前記分析用基板90をはさんで光源117とは反対側に位置し、透過光99の光路以外に配置された光検出器115とを備えている。これによれば、分析装置に備えられた光検出器115は、前記入射光98からの透過光99の光路以外に配置されているため、上記透過光99が光検出器115に直接入射することはなく、この透過光99に起因するバックグラウンドノイズ光を低く抑えることができる。   The analysis apparatus of the present invention is located on the opposite side of the light source 117 across the analysis substrate 90, the light source 117 that makes incident light incident on the analysis substrate 90, and the analysis substrate 90, and transmits light. And a photo detector 115 arranged in other than 99 optical paths. According to this, since the photodetector 115 provided in the analyzer is arranged outside the optical path of the transmitted light 99 from the incident light 98, the transmitted light 99 is directly incident on the photodetector 115. However, the background noise light caused by the transmitted light 99 can be kept low.

したがって、本発明では、試料や試薬からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板と分析装置とを提供することができる。なお、分析用基板90の流路95における電気泳動の方法は、実施例2の図5において詳細に説明する。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an analysis substrate and an analysis apparatus for detecting an optical change from a sample or a reagent with high sensitivity. The method of electrophoresis in the flow path 95 of the analysis substrate 90 will be described in detail with reference to FIG.

本発明に係る実施の他の形態としての実施例2について、図3から図6に基づいて以下に説明する。以下の本実施例においては、試料溶液を保持するセルの例として、電気泳動における流路を挙げて説明する。   A second embodiment as another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the following embodiment, a description will be given by taking a flow path in electrophoresis as an example of a cell for holding a sample solution.

図3は、本実施例における分析用基板1の要部、およびこの分析用基板1に対し分析用の入射光12が入射した状態を示す縦断面図である。同図における断面は、流路8において試料などの溶液が流れる方向に対して垂直な面であり、また案内溝5(案内手段)に沿った方向に分析用基板1を切断した面である。   FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a main part of the analysis substrate 1 in this embodiment and a state in which the incident light 12 for analysis is incident on the analysis substrate 1. The cross section in the figure is a plane perpendicular to the direction in which a solution such as a sample flows in the flow path 8 and is a plane obtained by cutting the analysis substrate 1 in a direction along the guide groove 5 (guide means).

分析用基板1は、基板2、遮光層3、保護層4、カバー層7、および接着層6を有している。基板2は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックあるいは透明なガラスから成り、試料溶液の通る流路8と、それ以外の場所に案内溝9を備えている。遮光層3は、基板2における流路8が形成されている面上において、流路8以外の場所となる上記基板2上に積層されている。   The analysis substrate 1 includes a substrate 2, a light shielding layer 3, a protective layer 4, a cover layer 7, and an adhesive layer 6. The substrate 2 is made of, for example, transparent plastic or transparent glass having light transmittance, and includes a flow path 8 through which the sample solution passes and a guide groove 9 at other locations. The light shielding layer 3 is laminated on the substrate 2 which is a place other than the flow path 8 on the surface of the substrate 2 where the flow path 8 is formed.

上記遮光層3としては、前述の実施例1に記載された同様な反射膜を用いるとよい。この遮光層3が積層されていない基板2の部分(つまり流路8に面した部分)は、光が通過できる開口部3aとなる。開口部3aの幅は数十μm〜数mmである。十分に遮光するには、さらに数十μm〜数百μmが好ましい。保護層4は遮光層3を覆うように積層され、接着層6は、基板2上にカバー層7を接着するためのものである。   As the light shielding layer 3, a similar reflective film described in the first embodiment may be used. The portion of the substrate 2 where the light shielding layer 3 is not laminated (that is, the portion facing the flow path 8) becomes an opening 3a through which light can pass. The width of the opening 3a is several tens of μm to several mm. In order to sufficiently shield the light, it is preferably several tens to several hundreds of μm. The protective layer 4 is laminated so as to cover the light shielding layer 3, and the adhesive layer 6 is for adhering the cover layer 7 on the substrate 2.

例えば厚さ0.6mmの基板2には、一方の面に溝形状に成型された溝状の流路8が形成され、流路8の両側には案内溝9が形成されている。案内溝9は流路8に対し垂直の方向に刻まれており、これは、特願2004−242978号(発明の名称:分析用基板および分析装置)に示されている分析用基板の構造と同様である。流路8の深さは数μm〜数百μm、幅は数十μm〜数百μmである。   For example, on the substrate 2 having a thickness of 0.6 mm, a groove-like flow path 8 molded in a groove shape is formed on one surface, and guide grooves 9 are formed on both sides of the flow path 8. The guide groove 9 is cut in a direction perpendicular to the flow path 8, which is the structure of the analysis substrate shown in Japanese Patent Application No. 2004-242978 (name of invention: analysis substrate and analysis apparatus). It is the same. The depth of the flow path 8 is several μm to several hundred μm, and the width is several tens μm to several hundred μm.

基板2の流路8のある面の流路8以外の部分(開口部3aの部分)には、反射膜からなる遮光層3が形成されている。これにより遮光層3は基板2に刻まれた案内溝9を覆う形をとる。遮光層3は、後述するように、少なくとも入射光の波長の光とカバー層7から発する自家蛍光を検出側に透過させない膜から成る。   A light shielding layer 3 made of a reflective film is formed on a portion of the surface of the substrate 2 where the flow channel 8 is located except for the flow channel 8 (portion of the opening 3a). As a result, the light shielding layer 3 takes the form of covering the guide grooves 9 carved in the substrate 2. As will be described later, the light shielding layer 3 is made of a film that does not transmit at least light having the wavelength of incident light and autofluorescence emitted from the cover layer 7 to the detection side.

ところで、電気泳動の場合は、遮光層3に金属膜を用いると、金属膜近傍では電界がゼロ(電位一定)となりやすく、流路8内での電気泳動に支障が出やすい。そこで、電気泳動の場合は、遮光膜3と流路8とには十分な間隔が必要である。また、金属膜に代えて、誘電体多層膜からなる反射膜を使用しても良い。このように金属膜や誘電体多層膜からなる反射膜を用いることにより、遮光層3は後述の案内溝5の読み取りに必要な反射膜としても働く。   By the way, in the case of electrophoresis, if a metal film is used for the light shielding layer 3, the electric field tends to be zero (constant potential) in the vicinity of the metal film, and the electrophoresis in the flow path 8 is likely to be hindered. Therefore, in the case of electrophoresis, a sufficient interval is required between the light shielding film 3 and the flow path 8. Further, instead of the metal film, a reflective film made of a dielectric multilayer film may be used. In this way, by using a reflective film made of a metal film or a dielectric multilayer film, the light shielding layer 3 also functions as a reflective film necessary for reading a guide groove 5 described later.

保護層4は遮光層3を覆うように形成される。基板2上には案内溝9が凹凸形状によって刻まれており、遮光層3と保護層4は、その上に一様の厚さで成膜される。結局、保護層4上は案内溝9と同様の凹凸形状が反映された案内溝5が形成される。   The protective layer 4 is formed so as to cover the light shielding layer 3. A guide groove 9 is carved in a concavo-convex shape on the substrate 2, and the light shielding layer 3 and the protective layer 4 are formed with a uniform thickness thereon. Eventually, on the protective layer 4, the guide groove 5 reflecting the same uneven shape as the guide groove 9 is formed.

上記保護層4は接着層6を介してカバー層7と接着される。接着層6には、例えばUV硬化樹脂を使用し、厚みは数μm〜数十μmである。カバー層7は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックや透明なガラスであり、厚みが例えば0.6mmにて形成されたものである。   The protective layer 4 is bonded to the cover layer 7 via the adhesive layer 6. For the adhesive layer 6, for example, a UV curable resin is used, and the thickness is several μm to several tens of μm. The cover layer 7 is made of, for example, transparent plastic or transparent glass having light transmissivity, and has a thickness of, for example, 0.6 mm.

また、カバー層7は、好ましくは基板2と同じ寸法・形状に形成されるが、少なくとも流路8を流れる試料溶液が漏れ出さないように流路8を覆う形状をとれればよい。これにより、流路8が密閉され、それ以外の場所に流路8を流れる試薬溶液が漏れ出すのを防止できる。   The cover layer 7 is preferably formed to have the same size and shape as the substrate 2, but it is sufficient that the cover layer 7 has a shape covering the flow path 8 so that at least the sample solution flowing through the flow path 8 does not leak. Thereby, the flow path 8 is sealed and it is possible to prevent the reagent solution flowing through the flow path 8 from leaking to other places.

また、入射光12は、分析用基板1のカバー層7側から入射される。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板1の基板2側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板1をはさんで反対側となる。   Incident light 12 is incident from the cover layer 7 side of the analysis substrate 1. The photodetector for detecting light from the sample is disposed on the substrate 2 side of the analysis substrate 1, and the incident surface and the detection surface are opposite to each other with the analysis substrate 1 in between.

上記の構成によれば、分析用基板1におけるカバー層7側から入射した入射光12は、入射側の集光用のレンズ14によって集光され、分析用基板1内の遮光層3の無い流路8を照射できる。このとき、流路8内における試料は、入射光12により蛍光10を発する。この蛍光10は発散光となり光検出器(図示せず)に到達して検出される。一方、入射光12は流路8を通過した後、透過光13の光路を通って基板2から外部に出て行く。なお、空気層からカバー層7、流路8、基板2を通る光路は、説明の都合上、各部の界面における屈折を省略して描いている。   According to the above configuration, the incident light 12 incident from the cover layer 7 side in the analysis substrate 1 is collected by the incident-side condensing lens 14, and the flow without the light shielding layer 3 in the analysis substrate 1 is obtained. Road 8 can be illuminated. At this time, the sample in the flow path 8 emits fluorescence 10 by the incident light 12. The fluorescence 10 becomes divergent light and reaches a photodetector (not shown) and is detected. On the other hand, after the incident light 12 passes through the flow path 8, it goes out of the substrate 2 through the optical path of the transmitted light 13. Note that the optical path from the air layer to the cover layer 7, the flow path 8, and the substrate 2 is drawn with the refraction at the interface of each part omitted for convenience of explanation.

また、入射側のレンズ14やカバー層7は、上記入射光12が通過すると、弱い自家蛍光11を発する。この自家蛍光11は発散光であって、ほとんどが遮光層3により遮光され光検出器には到達しない。したがって、検出側に存在する光は、上述したように、透過光13と、流路8において生じた試料の蛍光10のみとなる。   The incident side lens 14 and the cover layer 7 emit weak autofluorescence 11 when the incident light 12 passes through. The autofluorescence 11 is divergent light, and is mostly shielded by the light shielding layer 3 and does not reach the photodetector. Therefore, the light existing on the detection side is only the transmitted light 13 and the fluorescence 10 of the sample generated in the flow path 8 as described above.

さらに、後述するように、透過光13の光路の外に光検出器を配置すれば、透過光13によるバックグラウンドノイズは検出されず試料の蛍光10のみとなり、高感度にて検出することができる。   Further, as will be described later, if a photodetector is disposed outside the optical path of the transmitted light 13, the background noise due to the transmitted light 13 is not detected, and only the fluorescence 10 of the sample is detected, and can be detected with high sensitivity. .

なお、上記遮光層3は金属薄膜の反射膜が適している。この反射膜上の案内溝5に入射光が集光されると、案内溝5による回折光が後述する光ピックアップへ反射する(図示はしていない)。この反射光を使って光ピックアップでサーボ制御を行うと、入射光12は案内溝5上を案内され、流路8に沿った所望の位置に正確に導くことができる。   The light shielding layer 3 is preferably a metal thin film reflective film. When incident light is focused on the guide groove 5 on the reflective film, diffracted light from the guide groove 5 is reflected to an optical pickup described later (not shown). When the reflected light is used for servo control with an optical pickup, the incident light 12 is guided on the guide groove 5 and can be accurately guided to a desired position along the flow path 8.

ただし、上記遮光層3に金属膜を用いると、金属膜が流路8に露出するため、上記分析用基板1において偽電極ができる。そこで、この場合は絶縁体の保護層4で覆うことにより、偽電極の発生を阻止できる。   However, if a metal film is used for the light shielding layer 3, the metal film is exposed to the flow path 8, so that a false electrode can be formed on the analysis substrate 1. Therefore, in this case, the generation of a false electrode can be prevented by covering with the protective layer 4 of an insulator.

その理由は、以下のとおりである。遮光層3が導電性の物質であると、流路8に沿って導体が存在する。そこに、電気泳動用の電圧を印加しても、この導体のため流路内には電場が生じにくくなる。つまり、良好な電気泳動が困難となる。したがって、絶縁体(誘電体)からなる保護層4によって導電性の遮光層3を覆うことにより、流路内の試料が導電性の遮光層3に接することなく電気泳動が可能となる。   The reason is as follows. When the light shielding layer 3 is a conductive substance, a conductor exists along the flow path 8. Even if a voltage for electrophoresis is applied thereto, an electric field is hardly generated in the flow path because of this conductor. That is, good electrophoresis becomes difficult. Therefore, by covering the conductive light shielding layer 3 with the protective layer 4 made of an insulator (dielectric material), electrophoresis can be performed without causing the sample in the flow channel to contact the conductive light shielding layer 3.

しかし、上述したとおり、金属膜を使用すると電気泳動用の電界がかかりにくいため、なるべく流路と金属膜との距離をとる必要がある。したがって、遮光層3における開口部3aの面積が広くなるが、これは電界強度との兼ね合いで決まる。なお、金属膜に代えて、誘電体多層膜を使用する場合は、開口部3aは広くならず、また、保護層4は省略できる。   However, as described above, when a metal film is used, it is difficult to apply an electric field for electrophoresis. Therefore, it is necessary to take a distance between the flow path and the metal film as much as possible. Therefore, the area of the opening 3a in the light shielding layer 3 is widened, but this is determined by the balance with the electric field strength. When a dielectric multilayer film is used instead of the metal film, the opening 3a is not widened, and the protective layer 4 can be omitted.

また、接着層6が遮光層3を完全に覆うように形成して、遮光層3が流路8に露出しない構造としてもよい。この場合は、接着層6が保護層4の機能を兼用できるため、保護層4は省略できる。   The adhesive layer 6 may be formed so as to completely cover the light shielding layer 3 so that the light shielding layer 3 is not exposed to the flow path 8. In this case, since the adhesive layer 6 can also function as the protective layer 4, the protective layer 4 can be omitted.

以上の分析用基板1から試料の蛍光を検出する装置は、実施例1の光検出装置110と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお光源117の代わりに光ピックアップを用いるという点が実施例1とは異なる。これにより、後述するように分析用基板1の案内溝5を読み取ることが可能になり、入射光12を所望の位置に入射させることができる。   The apparatus for detecting the fluorescence of the sample from the analysis substrate 1 is the same as the light detection apparatus 110 of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted. The difference from the first embodiment is that an optical pickup is used instead of the light source 117. As a result, the guide groove 5 of the analysis substrate 1 can be read as will be described later, and the incident light 12 can be incident on a desired position.

図4には、上述した分析用基板1の主要部の構成をディスク状基板30に適用し、電気泳動を用いた分析を行う例を示す。この分析用のディスク状基板30では電気泳動を使った分析を行うことができる。同図には、分析装置のターンテーブルの中心にディスク状基板30を固定するための中心穴31、試料の分析を行う4つの分析用チップ32と、これを構成する各液溜・注入口34a〜34d、第1および第2泳動路35a、35b、そして、案内溝5、番地情報記録部33が図示されている。また、塗りつぶし部分は、遮光層3のある部位を示すものであり、よって、各第1泳動路35a、第2泳動路35b、各液溜・注入口34a〜34dに面した部位のみ遮光層3が形成されていない。つまり、第1泳動路35a、第2泳動路35b、各液溜・注入口34a〜34dには、開口部3a部分であるスリット36が形成されている。このスリット36の形成部位の断面図は、図1または図3に示したとおりである。   FIG. 4 shows an example in which the configuration of the main part of the analysis substrate 1 described above is applied to the disk-shaped substrate 30 and analysis is performed using electrophoresis. The disk-shaped substrate 30 for analysis can perform analysis using electrophoresis. In the figure, a center hole 31 for fixing the disk-shaped substrate 30 to the center of the turntable of the analyzer, four analysis chips 32 for analyzing the sample, and each liquid reservoir / injection port 34a constituting this are shown. To 34d, the first and second migration paths 35a and 35b, the guide groove 5, and the address information recording section 33 are shown. Further, the filled portion indicates a portion where the light shielding layer 3 is provided. Therefore, only the portions facing the first migration path 35a, the second migration path 35b, and the liquid reservoir / injection ports 34a to 34d are provided. Is not formed. In other words, the first migration path 35a, the second migration path 35b, and the liquid reservoir / injection ports 34a to 34d are formed with slits 36 that are openings 3a. A cross-sectional view of the portion where the slit 36 is formed is as shown in FIG. 1 or FIG.

電気泳動のための分析用チップ32は、前記流路8に相当する第1泳動路35aおよび第2泳動路35bが互いに直交した十文字に形成されている。この分析用チップ32の構造は、一般に使われている構造であり、例えば特開2003−56003号公報(平成15年3月5日公開)に分析例と共に開示されている。   In the analysis chip 32 for electrophoresis, a first migration path 35a and a second migration path 35b corresponding to the flow path 8 are formed in a cross shape orthogonal to each other. The structure of the analysis chip 32 is a commonly used structure, and is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-56003 (published March 5, 2003) together with an analysis example.

第1泳動路35aは分析用のディスク状基板30の径方向に延び、第2泳動路35bは第1泳動路35aに対し直交して延びている。各液溜・注入口34a〜34dは、泳動路35の4個の端部に泳動路35と連通するように各1個が配置されている。即ち、第2泳動路35bの一端部に液溜・注入口34a、他端部に液溜・注入口34cが配置され、第1泳動路35aの一端部に液溜・注入口34b、他端部に液溜・注入口34dが配置されている。   The first migration path 35a extends in the radial direction of the disk-shaped substrate 30 for analysis, and the second migration path 35b extends perpendicular to the first migration path 35a. Each of the liquid reservoir / injection ports 34 a to 34 d is disposed at four ends of the migration path 35 so as to communicate with the migration path 35. That is, a liquid reservoir / injection port 34a is disposed at one end of the second migration path 35b, and a liquid reservoir / injection port 34c is disposed at the other end, and the liquid reservoir / injection port 34b is disposed at one end of the first migration path 35a. A liquid reservoir / injection port 34d is arranged in the part.

上記のディスク状基板30において、分析プロセス(電気泳動プロセス)では、バッファ/ゲル溶液を図4に示した液溜・注入口34a〜34dのいずれかから注入し、第1泳動路35aと第2泳動路35bに空気が入らないように充填させる。その後、サンプル溶液を液溜・注入口34aに注入する。サンプル溶液には例えばDNAを使用する。   In the disk-shaped substrate 30 described above, in the analysis process (electrophoresis process), the buffer / gel solution is injected from one of the liquid reservoir / injection ports 34a to 34d shown in FIG. The migration path 35b is filled so that air does not enter. Thereafter, the sample solution is injected into the liquid reservoir / injection port 34a. For example, DNA is used for the sample solution.

このDNAは、末端への蛍光色素導入、またはインターカレーター型蛍光色素との混合等の方法で蛍光標識する必要がある。次に、装置電源より供給された電極を以下のように各液溜・注入口に装着する。まず、液溜・注入口34cに置かれた電極を+電圧電源(数十〜数百ボルト)に接続し、液溜・注入口34aに置かれた電極をグランドに接続する。   This DNA needs to be fluorescently labeled by a method such as introduction of a fluorescent dye at the terminal or mixing with an intercalator type fluorescent dye. Next, the electrode supplied from the apparatus power supply is attached to each liquid reservoir / injection port as follows. First, an electrode placed in the liquid reservoir / injection port 34c is connected to a + voltage power source (several tens to several hundreds of volts), and an electrode placed in the liquid reservoir / injection port 34a is connected to the ground.

この時、液溜・注入口34bに置かれた電極と、液溜・注入口34dに置かれた電極は開放しておく。これにより液溜・注入口34cに+電圧(数十〜数百ボルト)が印加され、液溜・注入口34aにゼロボルトが印加され、注入されたサンプル(DNA断片:マイナスに帯電)は第2泳動路35bの中を液溜・注入口34a(−電極)から液溜・注入口34c(+電極)に向かって泳動する。   At this time, the electrode placed in the liquid reservoir / injection port 34b and the electrode placed in the liquid reservoir / injection port 34d are kept open. As a result, a positive voltage (several tens to several hundreds of volts) is applied to the liquid reservoir / injection port 34c, zero volts is applied to the liquid reservoir / injection port 34a, and the injected sample (DNA fragment: negatively charged) is second. In the migration path 35b, the electrophoresis proceeds from the liquid reservoir / injection port 34a (-electrode) toward the liquid reservoir / injection port 34c (+ electrode).

次に、泳動させたサンプルが泳動路35における十文字の交点に到達した後、液溜・注入口34a、34cを電気的に開放する。次に、液溜・注入口34dの電極を+電圧電源(数十〜数キロボルト)に接続し、液溜・注入口34bの電極をグランドに接続する。したがって、電気泳動用の電極は、液溜・注入口34a、34cの電極から液溜・注入口34b、34dの電極に切り替えられる。   Next, after the migrated sample reaches the crossing point of the cross in the migration path 35, the liquid reservoir / injection ports 34a and 34c are electrically opened. Next, the electrode of the liquid reservoir / injection port 34d is connected to a + voltage power source (several tens to several kilovolts), and the electrode of the liquid reservoir / injection port 34b is connected to the ground. Therefore, the electrodes for electrophoresis are switched from the electrodes of the liquid reservoir / injection ports 34a, 34c to the electrodes of the liquid reservoir / injection ports 34b, 34d.

これにより、液溜・注入口34dの電極に+電圧(数十〜数キロボルト)が印加され、液溜・注入口34bの電極にゼロボルトが印加され、注入されたサンプルは第1泳動路35aの中を十文字の交点から液溜・注入口34dに向かって泳動する。このときサンプル(DNA)の移動度は分子量により異なるため、各分子量の断片ごとにフラグメントに分けることができる。このようなマイクロチャネルにおける電気泳動分析の原理は、上述の特開2003−56003号公報に開示されているように良く知られているため、その詳細な説明は省略する。   As a result, a positive voltage (several tens to several kilovolts) is applied to the electrode of the liquid reservoir / injection port 34d, zero volt is applied to the electrode of the liquid reservoir / injection port 34b, and the injected sample passes through the first migration path 35a. The inside migrates from the intersection of the ten characters toward the liquid reservoir / injection port 34d. At this time, since the mobility of the sample (DNA) varies depending on the molecular weight, it can be divided into fragments for each molecular weight. Since the principle of electrophoretic analysis in such a microchannel is well known as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-56003, detailed description thereof is omitted.

第1泳動路35aには、この部位の断面図である図1または図3に示したように入射光が照射され、ここを蛍光標識された試料が通ることで、試料は蛍光を発する。このとき上述したようにカバー層7、レンズ14が放出する自家蛍光のうち、スリット36を通過するものは僅かであり、検出側への漏れを抑えることができる。   The first migration path 35a is irradiated with incident light as shown in FIG. 1 or 3 which is a cross-sectional view of this portion, and the sample emits fluorescence when passing through the fluorescently labeled sample. At this time, among the autofluorescence emitted from the cover layer 7 and the lens 14 as described above, only a small amount passes through the slit 36, and leakage to the detection side can be suppressed.

また、図2に示した光検出装置を使用することにより、透過光13や基板2における自家蛍光によるバックグラウンドノイズ光も抑えることができる。よって試料の蛍光のみを高感度に検出することができる。   In addition, by using the light detection device shown in FIG. 2, it is possible to suppress the background noise light due to the transmitted light 13 and the autofluorescence in the substrate 2. Therefore, only the fluorescence of the sample can be detected with high sensitivity.

本ディスク状基板30には、上記分析用チップ32の他に、入射光を案内するための案内溝5と、番地情報を記録した番地情報記録部33が設けられている。ディスク状基板30が回転すると、入射光12は番地情報に含まれる半径位置を読み出しながら、ディスク状基板30の所望の半径位置にアクセスされるため、一つの分析用チップ32内の泳動路35に沿った所望の位置にて蛍光検出(分析)できる。   In addition to the analysis chip 32, the disk-shaped substrate 30 is provided with a guide groove 5 for guiding incident light and an address information recording unit 33 in which address information is recorded. When the disk-shaped substrate 30 rotates, the incident light 12 is accessed to a desired radial position of the disk-shaped substrate 30 while reading out the radial position included in the address information. Fluorescence detection (analysis) can be performed at a desired position along.

さらに、この分析用チップ32は全部で4つ配置され、周方向に互いに隣り合うもの同士はそれぞれ互いに90度の角度をおいて設けられている。したがって、隣り合う分析用チップ32の間には、上述の案内溝5と番地情報記録部33とが周方向に並んで形成されることになる。入射光12は、番地情報に含まれる分析用チップ32の番号を読み出しながら、周方向にならぶ分析用チップ32にアクセスするため、4つの分析用チップ32内における所望の分析用チップにて蛍光検出(分析)できる。   Further, a total of four analysis chips 32 are arranged, and those adjacent to each other in the circumferential direction are provided at an angle of 90 degrees. Therefore, between the adjacent analysis chips 32, the above-described guide groove 5 and the address information recording unit 33 are formed side by side in the circumferential direction. Incident light 12 detects the fluorescence at the desired analysis chips in the four analysis chips 32 in order to access the analysis chips 32 arranged in the circumferential direction while reading the number of the analysis chip 32 included in the address information. (Analysis) is possible.

このとき、入射光12が1つのトラック(案内溝5)を周方向に走査すると、案内溝5のトラッキング領域→番地情報記録部33→案内溝5のトラッキング領域→泳動路35の順にこれらを繰り返し走査することになる。図5は、分析用基板1において、入射光12のトラッキングにより、分析用の入射光12が流路8を通り過ぎて、案内溝5のトラッキング領域に移った状態を示す分析用基板1の縦断面図である。   At this time, when the incident light 12 scans one track (guide groove 5) in the circumferential direction, these are repeated in the order of the tracking area of the guide groove 5 → the address information recording unit 33 → the tracking area of the guide groove 5 → the migration path 35. Will be scanned. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the analysis substrate 1 showing a state in which the analysis incident light 12 passes through the flow path 8 and moves to the tracking region of the guide groove 5 by tracking the incident light 12. FIG.

同図に示すように、分析用の入射光12は、その光路を通って、案内溝5に集光される。このとき、入射光12は遮光層3に用いた反射膜によって反射され、同じく光路41を通ってレンズ14へ戻る。このとき案内溝5において入射光12が回折し、反射光には回折光の分布が反映されるため、後述する光ピックアップによって入射光12を案内溝5に追従させることができる。   As shown in the figure, the incident light 12 for analysis passes through the optical path and is collected in the guide groove 5. At this time, the incident light 12 is reflected by the reflective film used for the light shielding layer 3 and returns to the lens 14 through the optical path 41. At this time, since the incident light 12 is diffracted in the guide groove 5 and the distribution of the diffracted light is reflected in the reflected light, the incident light 12 can follow the guide groove 5 by an optical pickup described later.

したがって、案内溝5が流路8の所望の検出位置を横切るように(だだし、流路8自体には存在しないように)成型しておけば、入射光は案内溝5の延長上にある流路8の所望の位置を横切り、その位置で試料の蛍光を検出(分析)できる。   Therefore, if the guide groove 5 is formed so as to cross the desired detection position of the flow path 8 (but not in the flow path 8 itself), the incident light is on the extension of the guide groove 5. The desired position of the flow path 8 is traversed, and the fluorescence of the sample can be detected (analyzed) at that position.

また、後述するように、流路8を通過する期間はトラッキング制御が保持されているため、流路8自体に案内溝5が存在しなくても、流路8の通過前の案内溝5’からその延長上にある案内溝5へ連続して安定なトラッキングが行われる。なお、上述の例では、案内手段として案内溝を例に挙げて説明したが、これに限らずたとえばウォブルピットを案内手段としてもかまわない。   Further, as will be described later, since tracking control is maintained during a period of passing through the flow path 8, even if the guide groove 5 does not exist in the flow path 8 itself, the guide groove 5 ′ before passing through the flow path 8 is used. Thus, stable tracking is performed continuously to the guide groove 5 on the extension. In the above-described example, the guide groove is described as an example of the guide means. However, the present invention is not limited to this, and for example, a wobble pit may be used as the guide means.

図6は、本実施の形態における分析用基板1のための入射光制御装置50に係る主要部の構成を示すブロック図である。上記入射光制御装置50は、光ピックアップ51、番地再生回路52、コントローラ53(トラッキング手段)、およびサーボ回路54(トラッキング手段)を備えている。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the main part of the incident light control apparatus 50 for the analysis substrate 1 in the present embodiment. The incident light control device 50 includes an optical pickup 51, an address reproducing circuit 52, a controller 53 (tracking means), and a servo circuit 54 (tracking means).

上記光ピックアップ51は、レンズ14およびアクチュエータ51a以外に、半導体レーザーやフォトディテクタ、ビームスプリッタなどの光学部品により構成される光学系51bを有している。なお、同図において、レンズ14とアクチュエータ51aは、光学系51bを構成する部品であるが、それらの存在を明確にする便宜上、光学系51bとは別に記載している。   In addition to the lens 14 and the actuator 51a, the optical pickup 51 has an optical system 51b composed of optical components such as a semiconductor laser, a photodetector, and a beam splitter. In the figure, the lens 14 and the actuator 51a are components constituting the optical system 51b, but are illustrated separately from the optical system 51b for the sake of clarity.

上記の入射光制御装置50において、光学系51bから出射された入射光は、レンズ14によって集光され、分析用基板1へ入射される。この入射光は、分析用基板1の案内溝5または番地情報記録部33に照射される。案内溝5または番地情報記録部33からの反射光は、再び光ピックアップ51に戻り、光学系51bからフォーカス誤差信号・トラック誤差信号55を出力する。   In the incident light control device 50, incident light emitted from the optical system 51 b is collected by the lens 14 and is incident on the analysis substrate 1. This incident light is applied to the guide groove 5 or the address information recording unit 33 of the analysis substrate 1. The reflected light from the guide groove 5 or the address information recording unit 33 returns to the optical pickup 51 again and outputs a focus error signal / track error signal 55 from the optical system 51b.

フォーカス誤差信号・トラック誤差信号55はサーボ回路54を介してアクチュエータ51aにフィードバックされ、案内溝5または番地情報記録部33に入射光が案内されるようにアクチュエータ51aを制御する。また、光量検出信号56は番地再生回路52に入力され、番地情報57を検出し、この番地情報57をコントローラ53に送る。   The focus error signal / track error signal 55 is fed back to the actuator 51a via the servo circuit 54 and controls the actuator 51a so that the incident light is guided to the guide groove 5 or the address information recording unit 33. The light quantity detection signal 56 is input to the address reproduction circuit 52, detects address information 57, and sends the address information 57 to the controller 53.

コントローラ53では、番地情報57を確認しながら制御信号58をサーボ回路54に出力し、入射光を所望の案内溝にアクセスさせる処理を行う。これにより、入射光をディスク状の分析用基板1上において、その径位置に移動し、流路8に沿った所望の位置で蛍光検出ができる。   The controller 53 outputs a control signal 58 to the servo circuit 54 while confirming the address information 57, and performs a process of allowing incident light to access a desired guide groove. Thereby, the incident light is moved to the radial position on the disk-shaped analysis substrate 1, and fluorescence detection can be performed at a desired position along the flow path 8.

また、分析用基板1を回転させ、所望の番号の分析用チップにて蛍光検出を行う。なお、案内溝5の無い流路8上では、直前の案内溝でのトラッキング状態が保持される。保持するためには、流路8を横切る時間がサーボの応答時間(サーボ帯域の逆数に比例)よりも十分に短ければよい。あるいは、流路8を横断するときにサーボ動作を一時的に保持すればよい(ホールド動作)。   Further, the analysis substrate 1 is rotated, and fluorescence detection is performed with an analysis chip having a desired number. Note that the tracking state in the immediately preceding guide groove is maintained on the flow path 8 without the guide groove 5. In order to maintain the time, it is sufficient that the time crossing the flow path 8 is sufficiently shorter than the response time of the servo (proportional to the reciprocal of the servo band). Or what is necessary is just to hold | maintain a servo operation temporarily, when crossing the flow path 8 (hold operation | movement).

こうすれば、入射光12が流路8を横断してもトラッキングが乱されること無く、試料に的確に入射光12を照射し、その後、再び案内溝9に到達してトラッキング動作に復帰することができる。   By doing so, the tracking is not disturbed even if the incident light 12 crosses the flow path 8, and the sample is irradiated with the incident light 12 accurately, and then reaches the guide groove 9 again to return to the tracking operation. be able to.

以上のように、本実施例では実施例1と同様に、分析用基板1にはレンズ14やカバー層7からの自家蛍光11を抑える遮光層3があり、また検出系は透過光13の光路外に配置されている。   As described above, in this embodiment, as in the first embodiment, the analysis substrate 1 has the light shielding layer 3 that suppresses the autofluorescence 11 from the lens 14 and the cover layer 7, and the detection system is the optical path of the transmitted light 13. Arranged outside.

加えて、本実施例の分析用基板1には、入射光12を流路8に導く開口部3aを設けている。これにより、集光された入射光12は光強度が減じられること無く、この開口部3aを通過できるため、流路8に保持された蛍光試料を効率よく励起することができる。   In addition, the analysis substrate 1 of this embodiment is provided with an opening 3 a that guides the incident light 12 to the flow path 8. Thereby, since the condensed incident light 12 can pass through the opening 3a without reducing the light intensity, the fluorescent sample held in the flow path 8 can be excited efficiently.

また、開口部3aの幅は、数十μm〜数mmであるため、発散光であるレンズ14の自家蛍光11や、カバー層7の自家蛍光11は、ほとんどが遮光層3により遮られ、開口部3aを通過する自家蛍光11は微量となるため、検出側まで到達しないか、または到達しても検出には影響しない。よって、レンズ14やカバー層7からの自家蛍光11の混入を抑えて、試料の蛍光10のみを高感度にて検出することができる。   Further, since the width of the opening 3a is several tens of μm to several mm, most of the autofluorescence 11 of the lens 14 and the autofluorescence 11 of the cover layer 7 which are diverging light are blocked by the light shielding layer 3. Since the autofluorescence 11 passing through the part 3a is in a very small amount, it does not reach the detection side or does not affect the detection even if it reaches the detection side. Therefore, mixing of the autofluorescence 11 from the lens 14 and the cover layer 7 can be suppressed, and only the fluorescence 10 of the sample can be detected with high sensitivity.

なお、自家蛍光11をさらに完全に遮光するために遮光層3の厚みを増すことができる。このとき、自家蛍光11は完全に遮光され、一方、入射光12は遮光層3に遮られることなく開口部3aを通過することができる。   In addition, the thickness of the light shielding layer 3 can be increased in order to further completely shield the autofluorescence 11 from light. At this time, the autofluorescence 11 is completely shielded from light, while the incident light 12 can pass through the opening 3 a without being shielded by the light shielding layer 3.

したがって、本実施例では、試料や試薬からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板と分析装置を提供することができる。   Therefore, in this embodiment, it is possible to provide an analysis substrate and an analysis apparatus for detecting an optical change from a sample or a reagent with high sensitivity.

また、本実施例では開口部3aとしてスリット36を用いたが、これに限らずピンホール等の微小開口部を用いてもよい。本実施例のように開口部3aに流路8に添ったスリット36を用いた場合は、流路8の任意の位置における光学分析が可能である。また、開口部3aとしてピンホールを用いた場合は、検出器側に到達するレンズやカバー層からの自家蛍光・散乱光を、スリットの場合に比べてより少なくすることができる。   In this embodiment, the slit 36 is used as the opening 3a. However, the present invention is not limited to this, and a minute opening such as a pinhole may be used. When the slit 36 along the flow path 8 is used in the opening 3a as in the present embodiment, optical analysis at an arbitrary position of the flow path 8 is possible. In addition, when a pinhole is used as the opening 3a, autofluorescence / scattered light from the lens or cover layer reaching the detector can be reduced as compared with the case of the slit.

本発明の実施のさらに他の形態としての実施例3について、図7と図8に基づいて以下に説明する。以下の本実施例では、実施例2との相違点のみを述べ、その他の同一な点の説明は省略する。   Example 3 as still another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the following embodiment, only differences from the embodiment 2 will be described, and description of other same points will be omitted.

図7は、本発明の実施の形態における分析用基板60の要部、およびこの分析用基板60に分析用の入射光71が入射した状態を示す縦断面図である。同図は、第1の実施例における図1と同様、流路67において試料などの溶液が流れる方向に垂直な面であり、また案内溝64に沿った方向に分析用基板60を切断した面である。   FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a main part of the analysis substrate 60 in the embodiment of the present invention and a state where the incident light 71 for analysis is incident on the analysis substrate 60. This figure is a surface perpendicular to the direction in which a solution such as a sample flows in the flow path 67 as in FIG. 1 in the first embodiment, and a surface obtained by cutting the analysis substrate 60 in the direction along the guide groove 64. It is.

分析用基板60の構成は、図3の分析用基板1とほぼ同じであり、ディスク状基板61、遮光層62、保護層63、カバー層66、接着層65からなる。ディスク状基板61は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックあるいは透明なガラスから成り、試料溶液の通る流路67とそれ以外の場所に案内溝68とを備えている。遮光層62は、ディスク状基板61における流路67がある面において、流路67以外の場所に積層されており、反射膜とするほうがよい。この遮光層62が積層されていない部分は、光が通過できる開口部62aとなる。保護層63は遮光層62を覆うように積層され、接着層65は、ディスク状基板61とカバー層66とを接着する。   The configuration of the analysis substrate 60 is almost the same as that of the analysis substrate 1 of FIG. 3, and includes a disk-shaped substrate 61, a light shielding layer 62, a protective layer 63, a cover layer 66, and an adhesive layer 65. The disk-shaped substrate 61 is made of, for example, transparent plastic or transparent glass having light transmittance, and includes a flow path 67 through which the sample solution passes and a guide groove 68 at other locations. The light shielding layer 62 is laminated at a place other than the channel 67 on the surface of the disk-shaped substrate 61 where the channel 67 is present, and is preferably a reflective film. The portion where the light shielding layer 62 is not laminated becomes an opening 62a through which light can pass. The protective layer 63 is laminated so as to cover the light shielding layer 62, and the adhesive layer 65 bonds the disk-shaped substrate 61 and the cover layer 66.

前述の実施例2における分析用基板1との相違点は2点ある。1点目は、開口部62aが、流路67を中心に非対称となっており、ディスク状基板61の表面方向での検出器側に広く、反対側においては検出器側と比べて狭くなっている点である。2点目は、ディスク状基板61を厚くした反面、カバー層66を薄くした点の2点である。   There are two differences from the analysis substrate 1 in Example 2 described above. The first point is that the opening 62a is asymmetric with respect to the flow path 67 and is wide on the detector side in the surface direction of the disk-shaped substrate 61, and is narrower on the opposite side than the detector side. It is a point. The second point is that the disk-shaped substrate 61 is thickened, while the cover layer 66 is thinned.

厚さ1.2mmのディスク状基板61には、一方の面(検出器側の面)に溝形状に成型された流路67が形成され、流路67の両側には案内溝68が形成されている。案内溝68は流路67に対し垂直の方向に刻まれている。流路67の深さは数μm〜数百μm、幅は数十μm〜数百μmである。   The disk-shaped substrate 61 having a thickness of 1.2 mm has a channel 67 formed in a groove shape on one surface (surface on the detector side), and guide grooves 68 are formed on both sides of the channel 67. ing. The guide groove 68 is cut in a direction perpendicular to the channel 67. The depth of the flow path 67 is several μm to several hundred μm, and the width is several tens μm to several hundred μm.

ディスク状基板61の流路67のある面の流路以外の部分には、反射膜からなる遮光層62が形成される。これにより、案内溝68には反射膜が成膜される。また、開口部62aは、実施例2の分析用基板1に比べて検出器側に広くなるように設けてある。遮光層62の持つ性質は遮光層3と同様であり、少なくとも入射光71の波長とディスク状基板61から発する自家蛍光70を検出器側に透過させない膜から成る。例えば、前述のように誘電体の反射膜や、アルミニウムや銀などの金属薄膜が用いられる。   A light shielding layer 62 made of a reflective film is formed on a portion of the disk-like substrate 61 other than the flow channel on the surface having the flow channel 67. Thereby, a reflective film is formed in the guide groove 68. The opening 62a is provided so as to be wider on the detector side than the analysis substrate 1 of the second embodiment. The property of the light shielding layer 62 is the same as that of the light shielding layer 3 and is made of a film that does not transmit at least the wavelength of the incident light 71 and the autofluorescence 70 emitted from the disk-shaped substrate 61 to the detector side. For example, as described above, a dielectric reflection film or a metal thin film such as aluminum or silver is used.

保護層63は遮光層62を覆うように形成される。ディスク状基板61上には案内溝68が凹凸形状によって刻まれており、遮光層62と保護層63は、その上に一様の厚さで成膜される。結局、保護層63上は案内溝68と同様の凹凸形状が反映された案内溝64が形成される。   The protective layer 63 is formed so as to cover the light shielding layer 62. A guide groove 68 is carved in a concavo-convex shape on the disk-shaped substrate 61, and the light shielding layer 62 and the protective layer 63 are formed with a uniform thickness thereon. Eventually, on the protective layer 63, the guide groove 64 reflecting the same uneven shape as the guide groove 68 is formed.

上記保護層63は接着層65を介してカバー層66と接着される。接着層65には、例えばUV硬化樹脂を使用し、厚みは数μm〜数十μmである。カバー層66は、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックや透明なガラスから、厚さが例えば0.1mmに設定されるものである。また、カバー層66は、好ましくは面方向にてディスク状基板61と同じ寸法・形状とするが、少なくとも流路67を流れる試料溶液が漏れ出さないように流路67を覆う形状をとれればよい。これにより、流路67が密閉され、それ以外の場所に流路67を流れる試薬溶液が漏れ出すのを防止できる。   The protective layer 63 is bonded to the cover layer 66 through the adhesive layer 65. For example, a UV curable resin is used for the adhesive layer 65, and the thickness is several μm to several tens of μm. The cover layer 66 is made of, for example, transparent plastic or transparent glass having a light transmission property, and the thickness is set to 0.1 mm, for example. The cover layer 66 preferably has the same size and shape as the disk-shaped substrate 61 in the plane direction, but it is sufficient that the cover layer 66 has a shape that covers the channel 67 so that at least the sample solution flowing through the channel 67 does not leak. . Thereby, the flow path 67 is sealed and it is possible to prevent the reagent solution flowing through the flow path 67 from leaking to other places.

また、入射光71は、分析用基板60のディスク状基板61の側から入射される。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板60のカバー層66側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板60をはさんで互いに反対側となる。   Incident light 71 is incident from the disk-shaped substrate 61 side of the analysis substrate 60. The photodetector for detecting light from the sample is disposed on the cover layer 66 side of the analysis substrate 60, and the incident surface and the detection surface are opposite to each other across the analysis substrate 60.

上記の構成によればディスク状基板61側から入射した入射光71は、入射側の集光用のレンズ73によって集光され、分析用基板60内の遮光層62のない流路67を照射する。このとき、流路67内における試料への入射光71により試料から蛍光69を発する。この蛍光69は発散光となり光検出器に到達して検出される。   According to the above configuration, the incident light 71 incident from the disk-shaped substrate 61 side is condensed by the incident-side condensing lens 73 and irradiates the flow path 67 without the light shielding layer 62 in the analysis substrate 60. . At this time, fluorescence 69 is emitted from the sample by the incident light 71 to the sample in the flow path 67. The fluorescence 69 becomes divergent light and reaches the photodetector to be detected.

しかし、本実施例における分析用基板60では、流路67のほとんどが遮光層62よりも入射側に配置されているため、実施例2と同様な開口部を用いた場合は、検出側への光路が遮光層62の端部によって遮られ、到達する蛍光の量が少なくなる。よって、前述したようにより多くの蛍光を検出器側へ送るため、開口部62aが、検出器側にだけ広くなっていることが望ましい。   However, in the analysis substrate 60 in the present embodiment, since most of the flow path 67 is disposed on the incident side with respect to the light shielding layer 62, when the same opening as in the second embodiment is used, The optical path is blocked by the end of the light shielding layer 62, and the amount of fluorescent light that reaches is reduced. Therefore, in order to send more fluorescence to the detector side as described above, it is desirable that the opening 62a is wide only on the detector side.

これにより、流路67にて発した試料からの蛍光69は、広くなった開口部62aを通ることで、充分に検出器側へ出すことができる。一方、入射光71は流路67を通過した後、透過光72の光路を通ってカバー層66側から出て行く。また、入射側の集光用のレンズ73やカバー層66は、上記入射光71が通過すると、弱い自家蛍光70を発する。この自家蛍光70は発散光であって、ほとんどが遮光層62により遮光され光検出器には到達しない。   Thereby, the fluorescence 69 from the sample emitted from the flow path 67 can be sufficiently emitted to the detector side by passing through the widened opening 62a. On the other hand, the incident light 71 passes through the flow path 67 and then exits from the cover layer 66 side through the optical path of the transmitted light 72. The condensing lens 73 and the cover layer 66 on the incident side emit weak autofluorescence 70 when the incident light 71 passes through. The autofluorescence 70 is divergent light, and is mostly shielded by the light shielding layer 62 and does not reach the photodetector.

したがって、検出器側の光は、上述したように、透過光72と、流路67において生じた試料の蛍光69のみとなる。さらに、後述するように、透過光72の光路外に光検出器を配置すれば、上記光検出器では、透過光72は検出されず試料の蛍光69のみが検出されることになり、上記蛍光69を高感度にて検出することができる。   Therefore, the light on the detector side is only the transmitted light 72 and the fluorescence 69 of the sample generated in the channel 67 as described above. Furthermore, as will be described later, if a photodetector is arranged outside the optical path of the transmitted light 72, the transmitted light 72 is not detected by the photodetector, and only the fluorescence 69 of the sample is detected. 69 can be detected with high sensitivity.

なお、分析用基板1と同様の理由により、分析用基板60は上記遮光層62には金属の反射膜を用いる。これにより、分析用基板1と同様、流路67に沿った所望の位置に集光された入射光71を正確に導くことができる。また、遮光層62を絶縁体からなる保護層63により覆うことにより、良好な電気泳動が可能となる。   For the same reason as the analysis substrate 1, the analysis substrate 60 uses a metal reflective film for the light shielding layer 62. Thereby, the incident light 71 condensed at a desired position along the flow path 67 can be accurately guided in the same manner as the analysis substrate 1. Further, by covering the light shielding layer 62 with the protective layer 63 made of an insulator, good electrophoresis can be performed.

また、接着層65が遮光層62を完全に覆うように形成して、遮光層62が流路67に対し露出しない構造としてもよい。この場合は、接着層65が保護層63の機能を兼用できるため、保護層63は省略される。   Alternatively, the adhesive layer 65 may be formed so as to completely cover the light shielding layer 62 so that the light shielding layer 62 is not exposed to the channel 67. In this case, since the adhesive layer 65 can also function as the protective layer 63, the protective layer 63 is omitted.

図8は、図7における分析用基板60から試料の蛍光69を検出する分析装置としての光検出装置74の、検出光学系の主要部を示す正面図である。   FIG. 8 is a front view showing a main part of the detection optical system of the light detection device 74 as an analysis device for detecting the fluorescence 69 of the sample from the analysis substrate 60 in FIG.

上記検出光学系では、流路67を流れる試料からの蛍光69は、レンズ75により集光され平行光となり、光学フィルター76にみちびかれる。この光学フィルター76は、少なくとも励起光の波長帯域の光を大幅に低減させ、試料からの蛍光69の波長帯域を十分に透過させる性質をもつ。光学フィルター76を通過した平行光はレンズ77により集光され、光検出器78によって電気信号に変換される。この検出光学系により試料から集められる光の経路を79として示した。また、この光学系は上記の透過光72の光路の外に配置されている。   In the detection optical system, the fluorescence 69 from the sample flowing through the flow path 67 is collected by the lens 75 to become parallel light and is picked up by the optical filter 76. This optical filter 76 has a property of significantly reducing at least light in the wavelength band of excitation light and sufficiently transmitting the wavelength band of fluorescence 69 from the sample. The parallel light that has passed through the optical filter 76 is collected by a lens 77 and converted into an electrical signal by a photodetector 78. The light path collected from the sample by this detection optical system is shown as 79. The optical system is disposed outside the optical path of the transmitted light 72 described above.

上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出装置74は、前記透過光72の光路以外に配置されている。よって、各光学部品(75〜77)が透過光72に照射されないため、そこから自家発光を発することはない。仮にこれら光学部品が透過光72に照射されると、透過光72が非常に強い光強度をもつため光学部品が自家蛍光を出す。この自家蛍光は光学フィルターを通過して検出される恐れがある。また、透過光72自体もわずかに漏れて、光検出器78に入る恐れがある。これらの自家蛍光や透過光の漏れ光はバックグラウンド光となるが、上述のように光検出装置74を透過光72の光路外に配置することによって抑えられる。   According to the above configuration, the light detection device 74 provided in the analysis device is disposed on a path other than the optical path of the transmitted light 72. Therefore, since each optical component (75-77) is not irradiated to the transmitted light 72, it does not emit self light from there. If these optical components are irradiated to the transmitted light 72, the transmitted light 72 has a very strong light intensity, so that the optical component emits autofluorescence. This autofluorescence may be detected through the optical filter. Further, the transmitted light 72 itself may slightly leak and enter the photodetector 78. These autofluorescence and transmitted light leakage light become background light, but can be suppressed by arranging the light detection device 74 outside the optical path of the transmitted light 72 as described above.

また、本実施例における光学系には、実施例1に用いられたピンホール114は削除できる。これは、実施例1の検出側の基板2の厚さが0.6mmであるのに対して、本実施例では、流路67をディスク状基板61に形成することにより、検出側のカバー層66の厚さが0.1mmとディスク状基板61の厚さに対して薄いことによる。カバー層66は、透過光72により自家蛍光を発するが、0.1mmと薄く、自家蛍光量は僅かとなる。   Further, the pinhole 114 used in the first embodiment can be deleted from the optical system in the present embodiment. This is because the thickness of the substrate 2 on the detection side in Example 1 is 0.6 mm, whereas in this embodiment, the flow path 67 is formed in the disk-shaped substrate 61 to thereby provide a cover layer on the detection side. This is because the thickness of 66 is 0.1 mm, which is smaller than the thickness of the disk-shaped substrate 61. The cover layer 66 emits autofluorescence by the transmitted light 72, but is as thin as 0.1 mm, and the amount of autofluorescence is small.

したがって、実施例1における検出側の基板91の自家発光に比べて、充分に少なくなる。このため、ピンホールは削除できる。なお、試料からの蛍光69の蛍光強度が十分に大きい場合は、レンズによる集光は不要であるため、各レンズ75、77を省略し、光学フィルター76と光検出器78のみとしてもよい。   Therefore, it is sufficiently smaller than the self-emission of the substrate 91 on the detection side in the first embodiment. For this reason, pinholes can be deleted. Note that when the fluorescence intensity of the fluorescence 69 from the sample is sufficiently high, it is not necessary to condense the lens, so that the lenses 75 and 77 may be omitted and only the optical filter 76 and the photodetector 78 may be used.

上記実施例1、2および3において、電気泳動を行うため電極の配線方法や、電源を供給する装置や、蛍光を検出する回路などの詳細は記載されていないが、特願2004−242978号に記載されている方法と同様であるため、説明は省略する。   In Examples 1, 2 and 3, details of the electrode wiring method for performing electrophoresis, a device for supplying power, a circuit for detecting fluorescence are not described, but Japanese Patent Application No. 2004-242978 Since it is the same as the method described, description is abbreviate | omitted.

以上の各実施例2、3においては、電気泳動における蛍光検出の例を示したが、これに限らず、ハイブリダイゼーションやクロマトグラフィーなどの蛍光検出に応用可能である。また、分析用基板はディスク形状の例を示したが、遮光層を使用した蛍光の高感度検出の方法は、これに限らずカード型など他の形状でも使用可能である。   In each of the above-described Examples 2 and 3, examples of fluorescence detection in electrophoresis have been shown. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to fluorescence detection such as hybridization and chromatography. In addition, although the analysis substrate has been shown as an example of a disk shape, the fluorescence sensitive detection method using the light shielding layer is not limited to this, and other shapes such as a card type can be used.

本発明の実施のさらに他の形態としての実施例4について、図9に基づいて以下に説明する。以下の本実施例では、前述の各実施例との相違点のみを述べ、その他の同一な点の説明は省略する。   A fourth embodiment as still another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the following embodiment, only differences from the above-described embodiments will be described, and description of other identical points will be omitted.

図9に示す分析用基板120は、いわゆるDNAチップに類似の形状の、本発明に係る実施例4の例である。分析用基板120は、DNAハイブリダイゼーション用のセル121と、案内溝122からなる。セル121ではハイブリダイズしたDNAの蛍光分子が発光し、これを上述の遮光層を使って高感度に検出することができる。また、蛍光検出の例を示したが、燐光など励起光源による発光を高感度で検出する基板や装置に適用可能である。   An analysis substrate 120 shown in FIG. 9 is an example of Example 4 according to the present invention having a shape similar to a so-called DNA chip. The analysis substrate 120 includes a cell 121 for DNA hybridization and a guide groove 122. In the cell 121, the fluorescent molecule of the hybridized DNA emits light, and this can be detected with high sensitivity using the above-described light shielding layer. Moreover, although the example of fluorescence detection was shown, it is applicable to the board | substrate and apparatus which detect light emission by excitation light sources, such as phosphorescence, with high sensitivity.

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

以上の各実施例1〜4では、入射光の波長が短く、自家蛍光を遮光層によって低減する例を示した。しかし、これに限らず、入射光の波長が比較的長く、自家蛍光よりも散乱光が強い場合でも、遮光層によって散乱光が低減できることは言うまでもない。   In each of the above Examples 1 to 4, an example in which the wavelength of incident light is short and the autofluorescence is reduced by the light shielding layer is shown. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that even when the wavelength of incident light is relatively long and the scattered light is stronger than the autofluorescence, the light shielding layer can reduce the scattered light.

以下の実施例に示す本発明の分析用基板および分析装置では、試料からの発光と、入射光が集光レンズに照射されることによって生じる散乱光や自家蛍光とを分離することができる。一般に、入射光の波長が短波長であるほど自家蛍光の影響が大きく生じるが、逆に入射光の波長が長波長であるほど自家蛍光は減少して散乱光の影響の方が大きくなる。以下の実施例では散乱光の影響が自家蛍光に比べて大きい場合(入射光の波長が650nm)について説明する。   In the analysis substrate and analysis apparatus of the present invention shown in the following examples, light emitted from a sample can be separated from scattered light and autofluorescence generated when incident light is irradiated onto a condenser lens. In general, the shorter the wavelength of incident light, the greater the influence of autofluorescence. On the other hand, the longer the wavelength of incident light, the less the autofluorescence and the greater the effect of scattered light. In the following examples, the case where the influence of scattered light is greater than that of autofluorescence (incident light wavelength is 650 nm) will be described.

本発明の実施の形態における実施例5について、図11〜図14に基づいて以下に説明する。試料溶液を保持するセルには、先述のように、電気泳動やクロマトグラフィーに使用する流路状のものや、DNAハイブリダイゼーションに使用されるマイクロセル形状の物など、いろいろな形状のセルがある。以下の実施例においては、試料溶液を保持するセルの例として、流路を挙げて説明する。   Example 5 in the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As described above, the cell holding the sample solution has various shapes such as a flow channel used for electrophoresis and chromatography, and a micro-cell shaped one used for DNA hybridization. . In the following examples, a channel will be described as an example of a cell that holds a sample solution.

図11は、本発明の実施の形態における分析用基板151の要部、および入射光98が入射した状態を示す縦断面図である。同図における断面は、流路95において試料などの溶液が流れる方向に対し垂直な面である。   FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a main part of the analysis substrate 151 and a state where incident light 98 is incident in the embodiment of the present invention. The cross section in the figure is a plane perpendicular to the direction in which the solution such as the sample flows in the flow channel 95.

分析用基板151は、基板91、カバー層94、および遮光層92を有している。基板91は、透明なプラスチックから成り、厚さは0.6〜1.2mmであり、試料溶液の通る流路95を基板91の厚さ方向の一端面に備えている。流路95の深さは数μm〜数百μm、幅は数十μm〜数百μmである。つまり、分析用基板151の表面からカバー層94の厚みに相当する間隔を隔てて試料溶液を保持する流路(セル)が内蔵されている。遮光層92は、カバー層94の厚さ方向の一端面に積層されている。よって、カバー層94上に、遮光層92が形成されている。なお、カバー層94には後述するトラッキング用の案内溝5が設けられていてもよい。これは実施例2において、図5を用いて説明する。   The analysis substrate 151 includes a substrate 91, a cover layer 94, and a light shielding layer 92. The substrate 91 is made of a transparent plastic, has a thickness of 0.6 to 1.2 mm, and has a flow path 95 through which the sample solution passes on one end surface of the substrate 91 in the thickness direction. The depth of the flow path 95 is several μm to several hundred μm, and the width is several tens μm to several hundred μm. That is, a flow path (cell) that holds the sample solution at a distance corresponding to the thickness of the cover layer 94 from the surface of the analysis substrate 151 is incorporated. The light shielding layer 92 is laminated on one end surface of the cover layer 94 in the thickness direction. Therefore, the light shielding layer 92 is formed on the cover layer 94. The cover layer 94 may be provided with a tracking guide groove 5 described later. This will be described in Embodiment 2 with reference to FIG.

遮光層92は、少なくとも対物レンズ100から発する散乱光や自家蛍光97を入射側から検出側に透過させない膜から成る。例えばアルミニウムや銀などの厚み10nm〜100nmの金属薄膜を用いる。すると、上記遮光層92が金属薄膜からなる反射膜として容易に得られる。この金属薄膜はたとえばスパッタ法によって形成される。   The light shielding layer 92 is formed of a film that does not transmit at least scattered light emitted from the objective lens 100 and autofluorescence 97 from the incident side to the detection side. For example, a metal thin film having a thickness of 10 nm to 100 nm such as aluminum or silver is used. Then, the light shielding layer 92 can be easily obtained as a reflective film made of a metal thin film. This metal thin film is formed by sputtering, for example.

基板91における流路95のある面と、カバー層94における遮光層92の無い面とは、プラスチック同士の熱圧着によって容易に接合される。これ以外に、例えばUV硬化樹脂を使用し、厚み数μm〜数十μmの接着層を介して両面を接合してもよい。カバー層94には、光透過性を備えた、例えば透明なプラスチックを用い、厚みは0.03〜0.6mmである。   The surface of the substrate 91 with the flow path 95 and the surface of the cover layer 94 without the light shielding layer 92 are easily joined by thermocompression bonding between plastics. In addition to this, for example, UV curable resin may be used, and both surfaces may be joined via an adhesive layer having a thickness of several μm to several tens of μm. The cover layer 94 is made of, for example, transparent plastic having light transmittance, and has a thickness of 0.03 to 0.6 mm.

なお、遮光層92の金属薄膜は大気にさらされると酸化する恐れがあるため、さらにこの上に誘電体の保護層4を形成したほうが良い。たとえば、保護層4は窒化シリコンを20nmとする。   Since the metal thin film of the light shielding layer 92 may be oxidized when exposed to the atmosphere, it is better to form a dielectric protective layer 4 thereon. For example, the protective layer 4 has a silicon nitride thickness of 20 nm.

また、入射光98は、遮光層92に形成された開口部92aを通って入射される。開口部92aの幅は、数十μm〜2mmである。試料からの光を検出する光検出器は、分析用基板151の基板91側に配置され、入射面と検出面とは分析用基板151をはさんで互いに反対側となる。上記の構成によれば、入射光98は入射用レンズ100により、流路95に対向する位置の遮光層92の面に集光され、開口部92aから入射される。   Incident light 98 is incident through an opening 92 a formed in the light shielding layer 92. The width of the opening 92a is several tens of μm to 2 mm. The photodetector for detecting light from the sample is disposed on the substrate 91 side of the analysis substrate 151, and the incident surface and the detection surface are opposite to each other across the analysis substrate 151. According to the above configuration, the incident light 98 is condensed on the surface of the light shielding layer 92 at a position facing the flow path 95 by the incident lens 100 and is incident from the opening 92a.

このとき、開口部92aに集光して入射した入射光98は、カバー層94を通して流路95に到達する。これにより、流路95に保持された蛍光試料は励起され、蛍光96を発する。この蛍光96は発散光となり、それらの少なくとも一部が光検出器(図示せず)に到達して検出される。   At this time, incident light 98 condensed and incident on the opening 92 a reaches the flow path 95 through the cover layer 94. As a result, the fluorescent sample held in the channel 95 is excited and emits fluorescence 96. This fluorescence 96 becomes divergent light, and at least a part of them reaches a photodetector (not shown) and is detected.

ここで、入射光98は、開口部92aを通って流路95に達した入射光98(透過光)の幅(径)が流路95の幅とほぼ同一となるように照射する。すると、入射光98は流路95内の全体を照射することができる。先述の従来技術は流路の一点に集光するのに対して、本願は広がった入射光98によって流路95を照射する点が異なる。これによって、流路95内の試料を効率よく励起し安定して発光させること、例えば上記試料に対して蛍光分子を安定して励起させることができ、信頼性の高い光学分析を実現できる。仮に、入射光98を従来例のように一点に集中して照射すると、照射強度が局所的に高くなり、例えば蛍光色素の劣化が生じたり、温度の上昇が生じたりとなる結果、蛍光強度の低下が生じる。これに対して、本願は流路95の全体を満遍なく照射できるため、単位面積あたりの照射強度を下げて、蛍光色素の劣化や温度上昇を防げる。   Here, the incident light 98 is irradiated so that the width (diameter) of the incident light 98 (transmitted light) that has reached the flow path 95 through the opening 92 a is substantially the same as the width of the flow path 95. Then, the incident light 98 can irradiate the entire flow path 95. The prior art described above is focused on one point of the flow path, whereas the present application is different in that the flow path 95 is irradiated with the spread incident light 98. Thereby, the sample in the flow channel 95 can be efficiently excited and stably emitted, for example, the fluorescent molecule can be stably excited with respect to the sample, and a highly reliable optical analysis can be realized. If the incident light 98 is concentrated and irradiated at one point as in the conventional example, the irradiation intensity is locally increased. For example, the fluorescent dye is deteriorated or the temperature is increased. A decrease occurs. On the other hand, since the present application can irradiate the whole flow path 95 uniformly, the irradiation intensity per unit area can be lowered to prevent the deterioration of the fluorescent dye and the temperature rise.

つまり、分析用基板151では、遮光層92は集光用レンズ100の散乱光や自家蛍光を遮光する一方、入射光98を効率よく透過させることができる。さらに、開口部92aを通過した入射光98の幅は流路95において広がった状態となるため、好ましくは流路95の幅と略同一となるため、入射光98(励起光)が流路全体を効率よく照射し、試料はたとえば蛍光96を安定して発光することができる。これにより、集光レンズ100の自家蛍光や散乱光の混入を抑えて、試料を安定して発光させ(例えば蛍光)高感度にて検出することができる。   That is, in the analysis substrate 151, the light shielding layer 92 shields the scattered light and autofluorescence from the condensing lens 100 and allows the incident light 98 to be transmitted efficiently. Further, since the width of the incident light 98 that has passed through the opening 92a is expanded in the flow path 95, and preferably is substantially the same as the width of the flow path 95, the incident light 98 (excitation light) is transmitted to the entire flow path. The sample can emit light of, for example, fluorescence 96 stably. Thereby, the autofluorescence of the condensing lens 100 and mixing of scattered light can be suppressed, and the sample can emit light stably (for example, fluorescence) and can be detected with high sensitivity.

また、入射光98の焦点が遮光層92の面と一致するように集光すると、開口部92aを最も小さくすることができる。すなわち、入射光98はそのまま通過させながら、対物レンズ100からの散乱光や自家発光を最も遮ることができる。   Further, when the incident light 98 is condensed so that the focal point of the incident light 98 coincides with the surface of the light shielding layer 92, the opening 92a can be minimized. That is, the incident light 98 can be blocked as much as possible from the scattered light and the self-emission from the objective lens 100 while passing the light as it is.

ここで、分析用基板151の流路95の幅方向の全体に渡って入射光98を照射するには、図12に示す流路95の幅をW、深さをD、開口部92aから流路95までの距離をGとすると、
0.4G≦W≦1.6(G+D)
の条件を満たすようにそれぞれの値を設定するのが好ましい。
Here, in order to irradiate the incident light 98 over the entire width direction of the flow path 95 of the analysis substrate 151, the width of the flow path 95 shown in FIG. 12 is W, the depth is D, and the flow from the opening 92a. If the distance to the road 95 is G,
0.4G ≦ W ≦ 1.6 (G + D)
Each value is preferably set so as to satisfy the following condition.

これは、対物レンズ100のNA(開口数)を実用的な値である約0.45(コンパクトディスク)〜0.85(ブルーレイディスク)とし、カバー層94の屈折率を1.6とした場合に相当する。このとき、カバー層94内での入射光98の広がり角は16〜32度となる。図2を用いて、この条件を幾何学的に説明する。   This is when the NA (numerical aperture) of the objective lens 100 is a practical value of about 0.45 (compact disc) to 0.85 (Blu-ray disc) and the refractive index of the cover layer 94 is 1.6. It corresponds to. At this time, the spread angle of the incident light 98 in the cover layer 94 is 16 to 32 degrees. This condition will be described geometrically with reference to FIG.

対物レンズ100(集光レンズ)を使って入射光98の焦点を開口部92aに合わせた場合に、焦点からの入射光98の光束における基板91の入射側の面に垂直な方向に対する広がり角を最小でθ1=16度、最大でθ2=32度とし、この範囲で入射光の光束の外縁が流路95の側面を通過すれば、試料は効率よく蛍光を発する。これを流路の幅W,流路の深さD,開口部から流路までの距離(カバー層の厚み)Gを使った式に置き換えると以下の通りとなる。   When the objective lens 100 (condenser lens) is used to focus the incident light 98 on the opening 92a, the spread angle of the light beam of the incident light 98 from the focus with respect to the direction perpendicular to the incident side surface of the substrate 91 is set. If the minimum θ1 = 16 degrees and the maximum θ2 = 32 degrees, and the outer edge of the light beam of incident light passes through the side surface of the flow path 95 within this range, the sample emits fluorescence efficiently. When this is replaced with a formula using the width W of the flow path, the depth D of the flow path, and the distance from the opening to the flow path (thickness of the cover layer) G, the following is obtained.

まず、入射光の広がり端(光束の外縁)が流路95の側面の最上部よりも下になる条件は、コンパクトディスクの場合では、
(W/2)/(D+G)≦tanθ1=0.29 ……(1)
であり、ブルーレイディスクの場合では、
(W/2)/(D+G)≦tanθ1=0.63 ……(2)
である。この2つの条件(1)(2)のうち、入射光98の幅の広いほうは(2)式である。
First, the condition that the spreading edge of the incident light (outer edge of the light beam) is lower than the uppermost part of the side surface of the flow path 95 is as follows:
(W / 2) / (D + G) ≦ tan θ1 = 0.29 (1)
In the case of Blu-ray Disc,
(W / 2) / (D + G) ≦ tan θ1 = 0.63 (2)
It is. Of these two conditions (1) and (2), the wider one of the incident light 98 is expressed by equation (2).

次に、基板91における流路95の形成面(流路95の入射光98の入射面)に照射された入射光98の広がり径(光束の外縁)が流路95の幅以下となるのは、コンパクトディスクの場合では、
(W/2)/G≧tanθ2=0.29 ……(3)
であり、ブルーレイディスクの場合では、
(W/2)/G≧tanθ2=0.63 ……(4)
である。この2つの条件(3)(4)のうち、入射光98の幅の狭いほうは(3)式である。
Next, the spread diameter (outer edge of the light beam) of the incident light 98 applied to the surface of the substrate 91 where the flow path 95 is formed (the incident surface of the incident light 98 of the flow path 95) is equal to or smaller than the width of the flow path 95. In the case of a compact disc,
(W / 2) / G ≧ tan θ2 = 0.29 (3)
In the case of Blu-ray Disc,
(W / 2) / G ≧ tan θ2 = 0.63 (4)
It is. Of the two conditions (3) and (4), the narrower width of the incident light 98 is expressed by the equation (3).

したがって、最後に(2)式と(3)式の条件をまとめると、
0.58G≦W≦1.26(G+D) ……(5)
となる。
Therefore, finally, the conditions of Equations (2) and (3) are summarized:
0.58G ≦ W ≦ 1.26 (G + D) (5)
It becomes.

上記の条件を別の表現で言い換えると、流路95の入射光98の入射側の面(図12における流路95の下端位置)においては、入射光98の幅は流路95の幅以下とし、流路95の入射光98の出射側の面(図12における流路95の上端位置すなわち流路95の底面)においては、入射光98の幅は流路95の幅以上とする。これは、本願発明者らが実験で得た、入射光98が流路95の全体を満遍なく照射するための条件であり、この条件を満たせば入射光98によって流路95の試料を効率よく励起できる。また、上記の条件は、入射光98の前記セルを照射する幅(径)が、前記セルにおける入射側の面の幅と出射側の面の幅とのどちらか一方の幅以上であり、他方の幅以下と表現することもできる。   In other words, the above condition is expressed by the width of the incident light 98 not more than the width of the flow path 95 on the incident side surface of the incident light 98 of the flow path 95 (the lower end position of the flow path 95 in FIG. 12). The width of the incident light 98 is set to be equal to or larger than the width of the flow path 95 on the surface on the emission side of the incident light 98 of the flow path 95 (the upper end position of the flow path 95 in FIG. This is a condition for the incident light 98 to irradiate the entire flow path 95 uniformly obtained by the inventors of the present application. If this condition is satisfied, the sample of the flow path 95 is efficiently excited by the incident light 98. it can. Further, the above condition is that the width (diameter) of the incident light 98 that irradiates the cell is equal to or greater than one of the width of the incident-side surface and the emission-side surface of the cell, and the other It can also be expressed as less than the width of.

なお、本願発明者らが実験を行ったところ、(5)式に対しては上限下限とも約30%の余裕を持つのが好ましい。したがって、この点を考慮すれば、(5)式は、
0.4G≦W≦1.6(G+D) ……(6)
となる。
In addition, when this inventor experimented, it is preferable to have a margin of about 30% with respect to Formula (5) in both an upper limit and a lower limit. Therefore, considering this point, equation (5) is
0.4G ≦ W ≦ 1.6 (G + D) (6)
It becomes.

流路95の試料から効率よく蛍光を励起できた一例を挙げると、G=50μm、W=100μm、D=30μm、対物レンズのNA=0.6であった。   An example in which fluorescence was efficiently excited from the sample in the channel 95 was G = 50 μm, W = 100 μm, D = 30 μm, and NA of the objective lens was 0.6.

一方、分析用基板151に対する入射側の対物レンズ100は、入射光98が通過すると散乱光や弱い自家蛍光97を発する。これらの不要な光は、発散光であって、ほとんどが遮光層92により遮光されるので光検出器115に到達することが阻止される。すなわち、入射光98は遮光層92における開口部92aを通過して流路95を照射できるが、散乱光や自家蛍光97は遮光層92によって遮光される。つまり、分析用基板151の検出側に到達する光は、透過光99および流路95内において生じた試料からの蛍光96のみとなる。   On the other hand, the incident-side objective lens 100 with respect to the analysis substrate 151 emits scattered light and weak autofluorescence 97 when incident light 98 passes through. These unnecessary lights are divergent light, and are mostly shielded by the light shielding layer 92, so that they do not reach the light detector 115. That is, the incident light 98 can pass through the opening 92 a in the light shielding layer 92 and irradiate the flow path 95, but scattered light and autofluorescence 97 are shielded by the light shielding layer 92. That is, the light that reaches the detection side of the analysis substrate 151 is only the transmitted light 99 and the fluorescence 96 from the sample generated in the flow channel 95.

さらに、光検出器115を透過光99の光路外に配置すれば、透過光99が光検出器115に入射せず、バックグラウンド光とならないため、上記蛍光96を高感度にて検出することができる。   Further, if the photodetector 115 is arranged outside the optical path of the transmitted light 99, the transmitted light 99 does not enter the photodetector 115 and does not become background light, so that the fluorescence 96 can be detected with high sensitivity. it can.

図13は、図11における分析用基板151から試料の蛍光を検出する分析装置における光検出装置(光ピックアップ)110を示す図である。光源117は例えば半導体レーザである。この光検出装置110の構成は、図2において説明したものと同様であるから、詳細な説明は省略する。   FIG. 13 is a diagram showing a light detection device (optical pickup) 110 in the analysis device that detects fluorescence of a sample from the analysis substrate 151 in FIG. The light source 117 is a semiconductor laser, for example. The configuration of the light detection device 110 is the same as that described in FIG.

上記の構成によれば、前記分析装置に備えられた光検出装置110は、前記透過光99の光路外に配置されている。よって、各光学部品(111〜113)が透過光99に照射されないため、そこから自家発光や散乱光を発することはない。仮にこれら光学部品が透過光99に照射されると、透過光99が非常に強い光強度をもつため、上記透過光99に曝された光学部品が自家蛍光や散乱光を発する。これらの不要な光は、スペクトルの広がりを持ち、光学フィルター112を通過して検出される恐れがある。また、透過光99自体も光学フィルター112からわずかに漏れて、光検出器115に入る恐れがある。これらの漏れ光は、バックグラウンド光となるが、上述のように光検出装置110を透過光99の光路外に配置することによって抑えられる。   According to the above configuration, the light detection device 110 provided in the analyzer is disposed outside the optical path of the transmitted light 99. Therefore, since each optical component (111 to 113) is not irradiated with the transmitted light 99, no self-emission or scattered light is emitted therefrom. If these optical components are irradiated with the transmitted light 99, the transmitted light 99 has a very strong light intensity, so that the optical component exposed to the transmitted light 99 emits autofluorescence or scattered light. These unnecessary lights have a spectrum spread and may be detected by passing through the optical filter 112. Further, the transmitted light 99 itself may slightly leak from the optical filter 112 and enter the photodetector 115. These leakage lights become background light, but can be suppressed by disposing the light detection device 110 outside the optical path of the transmitted light 99 as described above.

加えて、ピンホール114によってレンズ113の焦点を通る光のみを通す、いわゆる共焦点光学系となっている。したがって、測定すべき試料からの蛍光96のみを光検出器115へ導くことができる。つまり、蛍光96以外に残った不要な光(迷光など)は上記共焦点光学系におけるピンホール114に焦点を結ばないため、さらに遮られて検出されることはない。   In addition, a so-called confocal optical system that allows only light passing through the focal point of the lens 113 to pass through the pinhole 114 is formed. Therefore, only fluorescence 96 from the sample to be measured can be guided to the photodetector 115. That is, unnecessary light (such as stray light) remaining other than the fluorescence 96 does not focus on the pinhole 114 in the confocal optical system, and thus is not blocked and detected.

ただし、光検出器115の受光面が非常に小さい場合は、ピンホールを兼用できるため、ピンホール114を省略できる。また、光検出器115の受光面積が大きい場合は、蛍光を集光するためのレンズ111とレンズ113とピンホール114を省略しても構わない。また、開口部92aを通過する不要な散乱光や蛍光が無視できるぐらい小さい場合は、光学フィルター112を省略しても構わない。   However, if the light receiving surface of the photodetector 115 is very small, the pinhole 114 can be omitted because the pinhole can also be used. Further, when the light receiving area of the photodetector 115 is large, the lens 111, the lens 113, and the pinhole 114 for condensing fluorescence may be omitted. Further, when unnecessary scattered light or fluorescence passing through the opening 92a is small enough to be ignored, the optical filter 112 may be omitted.

以上のように、本発明の分析用基板151は、試料溶液を保持する流路95を備えた基板91と、流路95の形成面に設けられ、流路95における液体を保持するためのカバー層94と、カバー層94に形成された遮光層92とを備えていることを特徴としている。   As described above, the analysis substrate 151 of the present invention includes the substrate 91 provided with the flow path 95 for holding the sample solution, and the cover for holding the liquid in the flow path 95 provided on the formation surface of the flow path 95. A layer 94 and a light shielding layer 92 formed on the cover layer 94 are provided.

上記の構成によれば、基板91に存在する流路95は、カバー層94によって閉じられ、その反対側の面に開口部92aを備えた遮光層92が形成される。この構造では、入射光が集光用のレンズ100によって集光され、開口部92aを通して入射したとき、対物レンズ100の散乱光や自家蛍光は、遮光層92によって容易に遮られるため、分析用基板151を挟んで反対側の検出側には到達しない。   According to said structure, the flow path 95 which exists in the board | substrate 91 is closed by the cover layer 94, and the light shielding layer 92 provided with the opening part 92a in the surface on the opposite side is formed. In this structure, when the incident light is collected by the condensing lens 100 and enters through the opening 92a, the scattered light and the autofluorescence of the objective lens 100 are easily blocked by the light shielding layer 92. It does not reach the opposite detection side across 151.

一方、集光した入射光98は開口部92aを通過する。この透過光99は、流路95内を満遍なく全体を照射し、蛍光試料を効率よく励起する。つまり、この遮光層92は、対物レンズ100の自家蛍光97を遮光する一方、開口部92aを通して入射光98を透過させて試料を効率よく励起する。   On the other hand, the condensed incident light 98 passes through the opening 92a. The transmitted light 99 uniformly illuminates the entire flow path 95 and excites the fluorescent sample efficiently. That is, the light shielding layer 92 shields the autofluorescence 97 of the objective lens 100, while efficiently transmitting the incident light 98 through the opening 92a.

したがって、流路95に照射されるのは入射光98からの透過光99のみとなり、検出側には流路95において生じた試料の蛍光96のみが到達する。よって、上述の対物レンズ100からの散乱光や自家蛍光97の混入を抑えて、試料の蛍光96のみを高感度にて検出することができる。   Accordingly, only the transmitted light 99 from the incident light 98 is irradiated to the flow path 95, and only the sample fluorescence 96 generated in the flow path 95 reaches the detection side. Accordingly, it is possible to detect only the fluorescence 96 of the sample with high sensitivity while suppressing the scattered light from the objective lens 100 and the autofluorescence 97 from being mixed.

また、本発明の分析装置は、分析用基板151と、入射光を分析用基板151に入射させる光源117と、前記分析用基板151をはさんで光源117とは反対側に位置し、透過光99の光路以外に配置された光検出器115とを備えている。さらに、光検出器115は、前記入射光98からの透過光99の光路以外に配置されているため、上記透過光99が光検出器115に直接入射することはなく、この透過光99に起因するバックグラウンド光を低く抑えることができる。   The analysis apparatus of the present invention is located on the opposite side of the light source 117 across the analysis substrate 151, the light source 117 for making incident light incident on the analysis substrate 151, and the transmitted light. And a photo detector 115 arranged in other than 99 optical paths. Furthermore, since the photodetector 115 is disposed outside the optical path of the transmitted light 99 from the incident light 98, the transmitted light 99 does not directly enter the photodetector 115, and is caused by the transmitted light 99. Background light can be kept low.

したがって、本発明では、試料や試薬からの光学的な変化を感度良く検出するための分析用基板と分析装置とを提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an analysis substrate and an analysis apparatus for detecting an optical change from a sample or a reagent with high sensitivity.

図14は、上記分析用基板151と分析装置を使用してDNA試料を測定したときのデータである。分析用基板151は遮光層92を備えているので、遮光層92を備えていない場合に比べて、DNA濃度変化に対する検出強度の変化が大きくなり、感度が上がったことがわかる。また、感度の限界も7ng/μl(マイクロリットル)であり、実用的な感度が得られている。なお、遮光層92の代わりに、市販のピンホール板を使用しても感度が上がるが、遮光層92のほうがより高感度であることが分かる。   FIG. 14 shows data when a DNA sample is measured using the analysis substrate 151 and the analysis apparatus. Since the analysis substrate 151 includes the light shielding layer 92, it can be seen that the change in the detection intensity with respect to the change in the DNA concentration increases and the sensitivity increases as compared with the case where the light shielding layer 92 is not provided. Further, the limit of sensitivity is 7 ng / μl (microliter), and practical sensitivity is obtained. It should be noted that the sensitivity increases even when a commercially available pinhole plate is used instead of the light shielding layer 92, but it is understood that the light shielding layer 92 has higher sensitivity.

なお、分析用基板151の流路95における電気泳動の方法を実施例6における図15を用いて以下に詳細に説明する。   The electrophoresis method in the flow channel 95 of the analysis substrate 151 will be described in detail below with reference to FIG.

図15には、上述した分析用基板151の主要部の構成をディスク状基板152に適用し、電気泳動を用いた分析を行う例を示す。この分析用のディスク状基板152は、電気泳動を使った分析を行うことができるものであり、図4に示したディスク状基板30と同様、中心穴31、4つの分析用チップ32、これを構成する各液溜・注入口34a〜34d、第1および第2泳動路35a、35b、案内溝5を有する。塗りつぶし部分は、遮光層92がある部位を示す。よって、各第1泳動路35aおよび35bに重なる領域は遮光層3が形成されていない。つまり、この部分には入射光を透過するための開口であるスリット36が形成され、その部分の断面図は、図11に示したとおりである。   FIG. 15 shows an example in which the configuration of the main part of the analysis substrate 151 described above is applied to the disk-shaped substrate 152 and analysis using electrophoresis is performed. The disk-like substrate 152 for analysis can perform analysis using electrophoresis. Like the disk-like substrate 30 shown in FIG. 4, the center hole 31, four analysis chips 32, and this are used. Each of the liquid reservoir / injection ports 34a to 34d, the first and second migration paths 35a and 35b, and the guide groove 5 are provided. The filled portion indicates a portion where the light shielding layer 92 is present. Therefore, the light shielding layer 3 is not formed in the region overlapping with the first migration paths 35a and 35b. That is, the slit 36 which is an opening for transmitting incident light is formed in this portion, and the cross-sectional view of the portion is as shown in FIG.

電気泳動のための分析用チップ32の構成はディスク状基板30と同様の構成である。なお、第2泳動路35bは第1泳動路35aよりも短くなっている。   The configuration of the analysis chip 32 for electrophoresis is the same as that of the disk-shaped substrate 30. The second migration path 35b is shorter than the first migration path 35a.

ディスク状基板152における分析プロセス(電気泳動プロセス)は、ディスク状基板30の場合と同様である。なお、バッファ/ゲル溶液は、図15に示した液溜・注入口34a〜34dのいずれかから注入し、第1泳動路35aと第2泳動路35bに気泡が生じないように充填させる。   The analysis process (electrophoresis process) on the disk-shaped substrate 152 is the same as that of the disk-shaped substrate 30. The buffer / gel solution is injected from any one of the liquid reservoir / injection ports 34a to 34d shown in FIG. 15, and filled so that bubbles do not occur in the first migration path 35a and the second migration path 35b.

分析プロセスにおいて、第1泳動路35aには、この部位の断面図である図11に示したように入射光が効率よく照射され、ここを蛍光標識された試料が通ることで、試料は蛍光を発する。このとき上述したように対物レンズ100が放出する散乱光や自家蛍光のうち、スリット36(図11における開口部92a)を通過するものは僅かであり、検出側への漏れを抑えることができる。   In the analysis process, the first migration path 35a is efficiently irradiated with incident light as shown in FIG. 11 which is a cross-sectional view of this part, and the sample passes through the fluorescently labeled sample, so that the sample emits fluorescence. To emit. At this time, as described above, among the scattered light and autofluorescence emitted by the objective lens 100, only a few pass through the slit 36 (opening 92a in FIG. 11), and leakage to the detection side can be suppressed.

また、図13に示した光検出装置110を使用することにより、透過光99や基板90における自家蛍光によるバックグラウンドノイズ光も抑えることができる。よって試料の蛍光のみを高感度に検出することができる。   Further, by using the light detection device 110 shown in FIG. 13, it is possible to suppress the background noise light due to the transmitted light 99 and the autofluorescence in the substrate 90. Therefore, only the fluorescence of the sample can be detected with high sensitivity.

ディスク状基板152における、入射光を案内するための案内溝5と番地情報を記録した番地情報記録部33とが設けられていることによる機能、4つの分析用チップ32をゆすることによる機能等はディスク状基板30の場合と同様である。   A function by providing the guide groove 5 for guiding incident light and the address information recording unit 33 in which address information is recorded in the disk-shaped substrate 152, a function by shaking the four analysis chips 32, etc. Is the same as in the case of the disk-shaped substrate 30.

図16は、本実施の形態における分析用基板(分析ディスク)152のための分析装置161に係る主要部の構成を示すブロック図である。分析装置161は、先述の分析装置50と同様、光ピックアップ51、番地再生回路52、コントローラ53(トラッキング手段)、サーボ回路54(トラッキング手段)および光検出器110を備えているおり、その機能は分析装置50と同様である。なお、この図16では光検出器110も明記している。   FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the main part of the analyzer 161 for the analysis substrate (analysis disk) 152 in the present embodiment. The analysis device 161 includes an optical pickup 51, an address reproduction circuit 52, a controller 53 (tracking means), a servo circuit 54 (tracking means), and a photodetector 110, as in the analysis device 50 described above. This is the same as the analyzer 50. In FIG. 16, the photodetector 110 is also specified.

上記光ピックアップ51は、レンズ100およびアクチュエータ51a以外に、半導体レーザーやフォトディテクタ、ビームスプリッタなどの光学部品により構成される光学系51bを有している。なお、同図において、レンズ100とアクチュエータ51aは、光ピックアップ51を構成する部品であるが、それらの存在を明確にする便宜上、光学系51bとは別に記載している。   In addition to the lens 100 and the actuator 51a, the optical pickup 51 has an optical system 51b composed of optical components such as a semiconductor laser, a photodetector, and a beam splitter. In the figure, the lens 100 and the actuator 51a are components that constitute the optical pickup 51, but are illustrated separately from the optical system 51b for the sake of clarity.

上記の入射光制御装置161において、光学系51bから出射された入射光は、レンズ100によって集光され、ディスク状基板152(分析ディスク)へ入射される。この入射光は、ディスク状基板152の案内溝 5または番地情報記録部33に照射される。案内溝5または番地情報記録部33からの反射光は、再び光ピックアップ51に戻り、光学系51bからフォーカス誤差信号・トラック誤差信号55を出力する。   In the incident light control device 161, the incident light emitted from the optical system 51b is collected by the lens 100 and is incident on the disk-shaped substrate 152 (analysis disk). This incident light is applied to the guide groove 5 or the address information recording unit 33 of the disk-shaped substrate 152. The reflected light from the guide groove 5 or the address information recording unit 33 returns to the optical pickup 51 again and outputs a focus error signal / track error signal 55 from the optical system 51b.

フォーカス誤差信号・トラック誤差信号55はサーボ回路54を介してアクチュエータ51aにフィードバックされ、案内溝5または番地情報記録部33に入射光が案内されるようにアクチュエータ51aを制御する。また、光量検出信号56は番地再生回路52に入力され、番地情報57を検出し、この番地情報57をコントローラ53に送る。   The focus error signal / track error signal 55 is fed back to the actuator 51a via the servo circuit 54 and controls the actuator 51a so that the incident light is guided to the guide groove 5 or the address information recording unit 33. The light quantity detection signal 56 is input to the address reproduction circuit 52, detects address information 57, and sends the address information 57 to the controller 53.

コントローラ53では、番地情報57を確認しながら制御信号58をサーボ回路54に出力し、入射光を所望の番地の案内溝にアクセスさせる処理を行う。これにより、入射光をディスク状基板152上において、その径位置に移動し、流路35に沿った所望の位置で蛍光検出ができる。   The controller 53 outputs a control signal 58 to the servo circuit 54 while confirming the address information 57, and performs a process of allowing incident light to access a guide groove at a desired address. Thereby, the incident light is moved to the radial position on the disk-shaped substrate 152, and fluorescence detection can be performed at a desired position along the flow path 35.

また、ディスク状基板152を回転させ、所望の番号の分析用チップにて蛍光検出を行う。なお、案内溝5の無い流路35上では、直前の案内溝でのトラッキング状態が保持される。保持するためには、流路35を横切る時間がサーボの応答時間(サーボ帯域の逆数に比例)よりも十分に短ければよい。あるいは、流路35を横断するときにサーボ動作を一時的に保持すればよい(ホールド動作)。   Further, the disk-shaped substrate 152 is rotated, and fluorescence detection is performed with an analysis chip having a desired number. In addition, on the flow path 35 without the guide groove 5, the tracking state in the immediately preceding guide groove is maintained. In order to maintain the time, it is sufficient that the time traversing the flow path 35 is sufficiently shorter than the response time of the servo (proportional to the inverse of the servo band). Or what is necessary is just to hold | maintain servo operation temporarily, when crossing the flow path 35 (hold operation | movement).

こうすれば、入射光98が流路35を横断してもトラッキングが乱されること無く、試料に的確に入射光98を照射し、その後、再び案内溝5に到達してトラッキング動作に復帰することができる。   By doing so, the tracking is not disturbed even if the incident light 98 crosses the flow path 35, and the sample is irradiated with the incident light 98 accurately, and then reaches the guide groove 5 again to return to the tracking operation. be able to.

ディスク状基板152にはレンズ100からの散乱光や自家蛍光97を抑える遮光層92があり、また検出器110は透過光99の光路外に配置されている。検出器110にて検出された蛍光強度は電気信号60に変換され、コントローラ58に送られる。   The disk-shaped substrate 152 has a light shielding layer 92 that suppresses scattered light from the lens 100 and autofluorescence 97, and the detector 110 is disposed outside the optical path of the transmitted light 99. The fluorescence intensity detected by the detector 110 is converted into an electric signal 60 and sent to the controller 58.

なお、開口部92aとしてスリット36を用いたが、これに限らずピンホール等の微小開口部を用いてもよい。本実施例のように開口部92aに流路35に添ったスリット36を用いた場合は、流路35の任意の位置における蛍光検出が可能である。また、開口部92aとしてピンホールを用いた場合は、検出器側に到達するレンズやカバー層からの自家蛍光・散乱光を、スリットの場合に比べてより少なくすることができる。   In addition, although the slit 36 was used as the opening part 92a, you may use not only this but micro opening parts, such as a pinhole. When the slit 36 along the flow path 35 is used for the opening 92a as in the present embodiment, fluorescence detection at an arbitrary position of the flow path 35 is possible. In addition, when a pinhole is used as the opening 92a, autofluorescence / scattered light from the lens and the cover layer reaching the detector can be reduced as compared with the case of the slit.

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

以上の各実施例では、入射光の波長が長く、主に散乱光を遮光層によって低減する例を示した。しかし、これに限らず、入射光の波長が比較的短く散乱光よりも自家発光が強い場合でも、遮光層によって自家発光が低減できることは言うまでもない。   In each of the above-described embodiments, an example in which the wavelength of incident light is long and scattered light is mainly reduced by the light shielding layer is shown. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that even when the wavelength of the incident light is relatively short and the self-emission is stronger than the scattered light, the light-shielding layer can reduce the self-emission.

本発明の分析用基板および分析装置は、試料溶液を光学分析するとき、入射光に起因するバックグラウンドノイズ光が光検出器に到達する量を低減できるので、光学的な検出の感度を高めることが可能となるから、微量な試料を分析する分野に好適に利用できる。   In the analysis substrate and the analysis apparatus of the present invention, when optically analyzing a sample solution, the amount of background noise light caused by incident light reaching the photodetector can be reduced, so that the sensitivity of optical detection is increased. Therefore, it can be suitably used in the field of analyzing a very small amount of sample.

本発明の実施例1に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state in which incident light injected into the board | substrate for analysis as described in Example 1 of this invention. 図1に示した分析用基板の流路中の試料より発した蛍光を検出する光検出装置の概略正面図である。FIG. 2 is a schematic front view of a light detection device that detects fluorescence emitted from a sample in a flow path of an analysis substrate illustrated in FIG. 1. 本発明の実施例2に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state in which incident light injected into the board | substrate for analysis as described in Example 2 of this invention. 図3に示した分析用基板の構成を適用した分析用のディスク状基板を示す平面図である。It is a top view which shows the disk-shaped board | substrate for analysis to which the structure of the board | substrate for analysis shown in FIG. 3 is applied. 図3に示した分析用基板における、分析用の入射光が流路を通り過ぎて、案内溝のトラッキング領域に移った状態を示す縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a state where incident light for analysis passes through a flow path and moves to a tracking region of a guide groove in the analysis substrate shown in FIG. 3. 本実施の形態における入射光制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the incident light control apparatus in this Embodiment. 本発明の実施例3に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state in which incident light injected into the board | substrate for analysis as described in Example 3 of this invention. 図7に示した分析用基板の流路中の試料より発した蛍光を検出する光検出装置の概略正面図である。FIG. 8 is a schematic front view of a light detection device that detects fluorescence emitted from a sample in the flow path of the analysis substrate shown in FIG. 7. 本発明の分析用基板の実施例4を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows Example 4 of the board | substrate for analysis of this invention. 従来の分析用チップの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the conventional analysis chip. 本発明の実施例5に記載の分析用基板に入射光が入射した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state in which incident light injected into the board | substrate for analysis as described in Example 5 of this invention. 図11における分析用基板の流路の最適構造を説明する図である。It is a figure explaining the optimal structure of the flow path of the board | substrate for analysis in FIG. 図11に示した分析用基板の流路中の試料より発した蛍光を検出する光検出装置の概略正面図である。FIG. 12 is a schematic front view of a light detection device that detects fluorescence emitted from a sample in the flow path of the analysis substrate illustrated in FIG. 11. 図11に示した分析用基板を使用した場合の実験データを示すグラフである。It is a graph which shows the experimental data at the time of using the board | substrate for analysis shown in FIG. 本発明の実施例6に記載の分析用基板の構成を適用した分析用のディスク状基板を示す平面図である。It is a top view which shows the disk-shaped board | substrate for analysis to which the structure of the board | substrate for analysis as described in Example 6 of this invention is applied. 実施例6における分析装置の主要部の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of an analyzer according to a sixth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 分析用基板
2 流路のある基板
3 遮光層
3a 開口部
4 保護層
5 案内溝
6 接着層
7 カバー層
8 流路
9 案内溝
10 試料からの蛍光
11 自家蛍光
12 入射光
13 透過光
14 レンズ
30 分析用ディスク
31 固定用中心穴
32 分析用チップ
33 番地情報記録部
34a〜d 液溜・注入口
35a,b 泳動路
36 スリット
41 反射光
50 入射光制御装置
51 ピックアップ
51a アクチュエータ
51b その他ピックアップ構成部品
52 番地再生回路
53 コントローラ
54 サーボ回路
55 フォーカス信号・トラック誤差信号
56 光検出信号
57 番地情報
58 制御信号
60 分析用基板
61 流路のある基板
62 遮光層
62a 開口部
63 保護層
64 案内溝
65 接着層
66 カバー層
67 流路
68 案内溝
69 試料からの蛍光
70 自家蛍光
71 入射光
72 透過光
73 レンズ
74 光検出装置概略図
75 試料からの光を集光し平行光に変えるレンズ
76 光学フィルター
77 平行光を集光するレンズ
78 光検出器
79 光学系が集める光の経路
80 分析用チップ
81 マイクロチャネル
82a 入射側ピンホール
82b 検出側ピンホール
83a 入射側マイクロレンズ
83b 検出側マイクロレンズ
84a 基板
84b 検出側基板
85 入射光
86 検出される蛍光
87 試料を透過した励起光
91 基板
92 遮光層
94 カバー層
95 セル
90 分析用基板
91 流路のある基板
92 遮光層
92a 開口部
93 接着層
94 カバー層
95 流路
96 試料からの蛍光
97 自家蛍光
98 入射光
99 透過光
100 対物レンズ
110 光検出装置
111 試料からの光を集光し平行光に変えるレンズ
112 光学フィルター
113 平行光を集光するレンズ
114 ピンホール
115 光検出器
116 光学系が集める光の経路
117 光源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Analysis substrate 2 Substrate with flow path 3 Light shielding layer 3a Opening 4 Protective layer 5 Guide groove 6 Adhesive layer 7 Cover layer 8 Channel 9 Guide groove 10 Fluorescence from sample 11 Autofluorescence 12 Incident light 13 Transmitted light 14 Lens
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Analysis disk 31 Fixing center hole 32 Analysis chip 33 Address information recording part 34a-d Liquid reservoir / injection port 35a, b Electrophoretic path 36 Slit 41 Reflected light 50 Incident light control apparatus 51 Pickup 51a Actuator 51b Other pick-up components 52 address reproduction circuit 53 controller 54 servo circuit 55 focus signal / track error signal 56 light detection signal 57 address information 58 control signal 60 analysis substrate 61 substrate with flow path 62 light shielding layer 62a opening 63 protection layer 64 guide groove 65 adhesion Layer 66 Cover layer 67 Flow path 68 Guide groove 69 Fluorescence from sample 70 Autofluorescence 71 Incident light 72 Transmitted light 73 Lens 74 Photodetector schematic diagram 75 Lens for condensing light from sample and converting it into parallel light 76 Optical filter 77 Lens that collects parallel light 78 Photodetector 79 Optical path collected by optical system 80 Analysis chip 81 Microchannel 82a Incident side pinhole 82b Detection side pinhole 83a Incident side microlens 83b Detection side microlens 84a Substrate 84b Detection side substrate 85 Incident light 86 Detection Fluorescence 87 Excitation light transmitted through sample 91 Substrate 92 Light shielding layer 94 Cover layer 95 Cell 90 Analysis substrate 91 Substrate with flow path 92 Light shielding layer 92a Opening portion 93 Adhesive layer 94 Cover layer 95 Flow path 96 Fluorescence from sample 97 Autofluorescence 98 Incident light 99 Transmitted light 100 Objective lens 110 Photodetector 111 Lens 112 that collects light from the sample and converts it into parallel light 112 Optical filter 113 Lens 114 that collects parallel light 114 Pinhole 115 Photodetector 116 Optical Light path 117 collected by the system

Claims (9)

試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、
試料溶液を保持するためのセルを備えた基板と、
前記セルが設けられた基板面に形成された遮光層と、
前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層とを備えていることを特徴とする分析用基板。
In an analysis substrate capable of optical analysis of a sample solution,
A substrate with a cell for holding the sample solution;
A light shielding layer formed on the substrate surface provided with the cell;
An analysis substrate, comprising: a cover layer that is provided on a surface of the substrate on the cell formation side and covers the cell so that liquid is maintained in the cell.
前記遮光層は、光学的な開口部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の分析用基板。   The analysis substrate according to claim 1, wherein the light shielding layer includes an optical opening. さらに、前記遮光層を覆う保護層を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の分析用基板。   The analysis substrate according to claim 1, further comprising a protective layer covering the light shielding layer. 試料溶液の光学分析が可能な分析用基板において、
試料溶液を保持するためのセルを備えた基板と、
前記基板面に形成された、反射膜からなる遮光層と、
前記基板における前記セルの形成側の面に設けられ、前記セルにおいて液体が維持されるように前記セルを覆うカバー層と、
前記基板に形成された、前記セルの位置に前記光学分析用の入射光をガイドするための案内手段とを備えていることを特徴とする分析用基板。
In an analysis substrate capable of optical analysis of a sample solution,
A substrate with a cell for holding the sample solution;
A light shielding layer made of a reflective film formed on the substrate surface;
A cover layer that is provided on a surface of the substrate on which the cell is formed and covers the cell so that liquid is maintained in the cell;
An analysis substrate, comprising: guide means for guiding the incident light for optical analysis at the position of the cell formed on the substrate.
前記セルの刻まれた基板が光の入射側基板であり、前記カバー層が光の出射側基板であることを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載の分析用基板。   5. The analysis substrate according to claim 1, wherein the substrate on which the cells are engraved is a light incident side substrate, and the cover layer is a light emission side substrate. 前記遮光層は、前記セルの形成領域を含む前記基板の前記セルが形成されている側の面全体を覆うように設けられ、かつ前記遮光層よりも光学分析用の入射光の入射側に存在する部材からの自家発光を遮断し、この自家発光よりも強度が高い光学分析用の入射光を透過することを特徴とする請求項1に記載の分析用基板。   The light shielding layer is provided so as to cover the entire surface of the substrate including the cell formation region on the side where the cells are formed, and is present on the incident side of incident light for optical analysis than the light shielding layer. The analysis substrate according to claim 1, wherein self-emission from a member to be blocked is blocked and incident light for optical analysis having a higher intensity than the self-emission is transmitted. 請求項1から6の何れか1項に記載の分析用基板に対して入射光を入射させるための光源と、
前記分析用基板をはさんで前記光源とは反対側に位置し、前記入射光の光路上から外れた位置に配置された光検出器とを備えていることを特徴とする分析装置。
A light source for making incident light incident on the analysis substrate according to claim 1;
An analysis apparatus comprising: a photodetector located on a side opposite to the light source across the analysis substrate and disposed at a position off the optical path of the incident light.
請求項4に記載の分析用基板に対して入射光を入射させるための光源を有し、前記分析用基板からの反射光を検出する光ピックアップと、
前記光ピックアップを前記案内手段に沿った方向に移動させる移動手段と、
前記光ピックアップからの検出信号に基づき、前記案内手段に前記入射光が追従するように前記光ピックアップを制御するトラッキング手段とを備えることを特徴とする分析装置。
An optical pickup having a light source for making incident light incident on the analysis substrate according to claim 4, and detecting reflected light from the analysis substrate;
Moving means for moving the optical pickup in a direction along the guide means;
An analyzer comprising: tracking means for controlling the optical pickup so that the incident light follows the guide means based on a detection signal from the optical pickup.
前記光検出器と、前記分析用基板との間に、ピンホールを備えていることを特徴とする請求項7に記載の分析装置。   The analyzer according to claim 7, further comprising a pinhole between the photodetector and the analysis substrate.
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