JP2009109245A - 検出方法および検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検体の光学的な検出を行う検出方法であって、いずれかの層に検体を含有する流体の多層流を形成する工程と、前記多層流のいずれかの層に光を導入する工程と、前記導入された光に応じて前記多層流から発せられる信号を検出することにより検体の検出を行う工程、を有する検出方法。前記検体が化学物質、分子、細胞、粒子またはそれらの混合物である。前記多層流を形成する流体のうち少なくとも1つの流体は他の流体と異なる屈折率を有する。
【選択図】図1
Description
本発明に関わる検出方法は、検体の光学的な検出を行う検出方法であって、いずれかの層に検体を含有する流体の多層流を形成する工程と、前記多層流のいずれかの層に光を導入する工程と、前記導入された光に応じて前記多層流から発せられる信号を検出することにより検体の検出を行う工程、を有することを特徴とする。
前記多層流を形成する流体のうち少なくとも1つの流体は他の流体と異なる屈折率を有することが好ましい。
前記多層流を構成する流体のうち少なくとも1つの流体を異なる屈折率を有する流体に変更することが可能であることが好ましい。
前記多層流のうち少なくとも1つの層を伝搬する光の散乱を利用して検出することが好ましい。
前記多層流のうち少なくとも2つの層の界面を越えて移動することができる検体を検出することが好ましい。
前記多層流を形成するための流路は、複数の流体のそれぞれを注入する複数の流体注入流路を有し、注入地点より下流にある一点において前記複数の流体注入流路が合流する流路であることが好ましい。
前記信号を検出する手段は、光検出器または前記信号を回収する手段が前記流路にできる限り近い位置に配置されていることが好ましい。
前記検体を前記多層流のうち少なくとも2つの層の界面を越えて移動させることができる手段を有することが好ましい。
本発明は、マイクロ流路内に多層流を形成するが、ある特定の流路内における流体の流れが層流を形成するかまたは乱流を形成するかはレイノルズ数Reで見積もることが可能であり、以下の式、
高屈折率流体12は、流体11と屈折率が異なる材質であればよく、流体11に他の物質を混合させて屈折率を変化させたり、または流体11と物理化学的性質が異なる材質でもよい。ただし、入射光13の波長における吸収ができる限り少ない材質で構成されるのが好ましい。なお、高屈折率流体12と流体11の位置関係は図1に示された限りではなく、初期状態においてレザーバ2に高屈折率流体12、およびレザーバ3に流体11が含まれていてもよい。また、高屈折率流体12はデバイス基板1および流体11より高い屈折率を有することを特徴とする。
実施例1
実施例1において、流体幅を調整することによる本発明の応用について図2を用いて説明する。
次に入射光13を高屈折率流体注入流路7へ合流部8に向かって照射し、高屈折率流体12内を伝搬させる。入射光13はコヒーレントな光であることが好ましく、レーザ光などがこれに相当する。また、入射光13と高屈折率流体12へのカップリングロスを低減するために、光ファイバを高屈折率流体注入流路7近傍に配置し、高屈折率流体注入流路幅を前記光ファイバと同じような幅にしてもよい。
実施例2おいて流路幅を調整することに対する本発明の応用を図3を用いて説明する。
デバイス基板21上に構成されるレザーバ22および23にはそれぞれ流体31と高屈折率流体32が含まれる。各流体に圧力を付与し、流体31と高屈折率流体32を移送し、合流部28へと至る。合流部28はテーパー部37を有し、廃棄流路29を通じて両流体は廃棄レザーバ24へ格納される。テーパー部37の狭まる割合は、計算によって設定でき、伝搬光34がテーパーによるロスを生じない程度の割合であることが好ましい。
実施例3として、曲線部を有する流路構成による本発明の応用として図4を用いて説明する。
実施例4として、高屈折率流体を変更することによる本発明の応用として、図5を用いて説明する。
さらに、実施例4のような高屈折率流体を変更する感度の調整方法は、実施例1、2および3までの圧力による流路幅の調整、テーパー流路の構築、曲線部を有する流路の構築のいずれかとも組み合わせてもよい。組み合わせは2つの方法のみに限らず、例えば、曲線部を有するテーパー流路において高屈折率流体を変更する、というような複数の方法を組み合わせてもよい。また、本発明に示した流路構成や高屈折率流体の変更による感度調節方法に限らず、入射光波長を変更するというような方法など他の方法によりエバネッセント波の検体を含む流体側への侵入距離を増大させる方法であればよい。
実施例1から4においては、エバネッセント波を用いた検出方法について記載したが、本発明における検出方法はエバネッセント波を利用した方法に限定されず、その一例として実施例5を図6を用いて説明する。
実施例6において、検体と高屈折率流体の親和性ではなく、荷電した分子や粒子の測定を行う本発明の応用として図7を用いて説明する。
実施例7において、本発明に応用できるより安定的な多層流を形成する方法を図8を用いて説明する。
2、3 レザーバ
4、5 廃棄レザーバ
6 流体注入流路
7 高屈折率流体注入流路
8 合流部
9、10 廃棄流路
11 流体
12 高屈折率流体
13 入射光
14 伝搬光
15 界面
16 検体
21 デバイス基板
22、23 レザーバ
24 廃棄レザーバ
26 流体注入流路
27 高屈折率流体注入流路
28 合流部
29 廃棄流路
31 流体
32 高屈折率流体
33 入射光
34 伝搬光
35 界面
36 検体
37 テーパー部
41 デバイス基板
42、43 レザーバ
44、45 廃棄レザーバ
46 流体注入流路
47 高屈折率流体注入流路
48 合流部
49、50 廃棄流路
51 流体
52 高屈折率流体
53 入射光
54 伝搬光
55 界面
56 検体
57 曲線部
58 曲線部の中心線
61 デバイス基板
62、63 レザーバ
64、65 廃棄レザーバ
66 流体注入流路
67 高屈折率流体注入流路
68 合流部
69、70 廃棄流路
71 流体
72 高屈折率流体
73 入射光
74 伝搬光
75 界面
76 検体
77 高屈折率流体
81 デバイス基板
82、83 レザーバ
84、85 廃棄レザーバ
86 流体注入流路
87 高屈折率流体注入流路
88 合流部
89、90 廃棄流路
91 流体
92 高屈折率流体
93 入射光
94 伝搬光
95 界面
96 検体
97 光ファイバ
101 デバイス基板
102、103 レザーバ
104、105 廃棄レザーバ
106 流体注入流路
107 高屈折率流体注入流路
108 合流部
109、110 廃棄流路
111 流体
112 高屈折率流体
113 入射光
114 伝搬光
115 界面
116 検体
117 光ファイバ
118 電極
121 デバイス基板
122、123 レザーバ
124、125 廃棄レザーバ
126 流体注入流路
127 高屈折率流体注入流路
128 合流部
129、130 廃棄流路
131 流体
132 高屈折率流体
133 入射光
134 伝搬光
135 界面
136 検体
137 ガイド
Claims (17)
- 検体の光学的な検出を行う検出方法であって、いずれかの層に検体を含有する流体の多層流を形成する工程と、前記多層流のいずれかの層に光を導入する工程と、前記導入された光に応じて前記多層流から発せられる信号を検出することにより検体の検出を行う工程、を有することを特徴とする検出方法。
- 前記検体が化学物質、分子、細胞、粒子またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項1に記載の検出方法。
- 前記多層流を形成する流体のうち少なくとも1つの流体は他の流体と異なる屈折率を有することを特徴とする請求項1に記載の検出方法。
- 前記多層流の幅を調整することにより光が伝搬する層の断面積を変化させることを特徴とする請求項1に記載の検出方法。
- 前記多層流を構成する流体のうち少なくとも1つの流体を異なる屈折率を有する流体に変更することを特徴とする請求項1に記載の検出方法。
- 前記多層流のうち少なくとも1つの層に存在するエバネッセント波を利用して検出することを特徴とする請求項1に記載の検出方法。
- 前記多層流のうち少なくとも1つの層を伝搬する光の散乱を利用して検出することを特徴とする請求項1に記載の検出方法。
- 前記多層流のうち少なくとも1つの層を伝搬する光の吸収を利用して検出することを特徴とする請求項1に記載の検出方法。
- 前記多層流のうち少なくとも2つの層の界面を越えて移動することができる検体を検出することを特徴とする請求項1に記載の検出方法。
- 検体の光学的な検出を行うための検出装置であって、いずれかの層に検体を含有する流体の多層流を形成するための流路と、前記流体の多層流の状態を変更するための手段と、前記流体の多層流のいずれかの層に選択的に光を導入する手段と、前記多層流から発せられる信号を検出することにより検体の検出を行う手段、を有することを特徴とする検出装置。
- 前記流路の幅および高さ寸法の少なくとも1つが、0.1μm以上500μm以下であることを特徴とする請求項10に記載の検出装置。
- 前記多層流を形成するための流路は、複数の流体のそれぞれを注入する複数の流体注入流路を有し、注入地点より下流にある一点において前記複数の流体注入流路が合流する流路であることを特徴とする請求項10に記載の検出装置。
- 前記多層流の状態を変更する手段が、多層流を形成する少なくとも1つの層の幅、または多層流を形成する少なくとも1つの層の屈折率を変更する手段であることを特徴とする請求項10に記載の検出装置。
- 前記多層流の状態を変更するための手段は、複数種類のそれぞれの流体に付与する圧力を調節する手段であることを特徴とする請求項10に記載の検出装置。
- 前記信号を検出する手段は、光検出器または前記信号を回収する手段からなり、前記流路に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項10に記載の検出装置。
- 前記多層流を形成するための流路は、流路の幅または深さが一定、流路の長さ方向に狭まってゆくもの、または流路の長さ方向に曲線部分を有することを特徴とする請求項10に記載の検出装置。
- 前記多層流を形成するための流路において、多層流を安定化させる手段を有することを特徴とする請求項10に記載の検出装置。
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