JP2015158384A - 光分析方法、光分析システム及びプログラム - Google Patents

光分析方法、光分析システム及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は、光源を有さないディスポーザルなマイクロチップを用いて検体の光分析を実施するポイントオブケア検査を可能とする光分析方法等を提供することを目的とする。
【解決手段】 演算部と受光部と前記演算部の処理結果を表示する表示部とを有する携帯型端末機器を用いて、光源を有さずに光導入部及び光導出部を有するマイクロチップが前記光導入部から前記光導出部へと通じる光路中に保持する検体に対して光を照射して当該検体の分析を行う光分析方法であって、前記マイクロチップの前記光導出部から出る光を前記受光部に導く光路を準備するステップと、前記光導入部に光を照射するステップを含む、光分析方法である。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光分析方法、光分析システム及びプログラムに関し、特に、演算部と受光部と前記演算部の処理結果を表示する表示部とを有する携帯型端末機器を用いて、光源を有さずに光導入部及び光導出部を有するマイクロチップが前記光導入部から前記光導出部へと通じる光路中に保持する検体に光を照射して当該検体の分析を行う光分析方法に関する。
近年、例えばシリコン、シリコーン、ガラスなどよりなる小さな基板上に、半導体微細加工の技術によってマイクロスケールの分析用チャネルなどを形成したマイクロチップよりなるマイクロリアクタを用いて微量の試薬の分離、合成、抽出、分析などを行う手法が注目されている。
このようなマイクロリアクタを用いた反応分析システムは、マイクロ・トータル・アナリシス・システム（以下、「μＴＡＳ」という。）と称されており、μＴＡＳによれば、試薬の体積に対する表面積の比が大きくなることなどから高速かつ高精度の反応分析を行うことが可能となり、また、コンパクトで自動化されたシステムを実現することが可能となる。
マイクロチップは、当該マイクロチップに設けられるマイクロチャンネルとも呼ばれる流路１０に試薬が配置された反応領域、流体制御素子（マイクロポンプ、マイクロバルブ、マイクロミキサ、フィルタ、センサ）など各種機能を有する領域を設けて集積化することにより、様々な用途に適応させることが可能となる。
上記したマイクロチップは、典型的には一対のマイクロチップ基板が対向して接着された構造を有し、少なくとも１つの上記マイクロチップ基板の表面に微細な流路１０（例えば、幅１０〜数１００μｍ、深さ１０〜数１００μｍ程度）が形成されている。
マイクロチップの用途としては、遺伝子解析、臨床診断、薬物スクリーニングなどの化学、生化学、薬学、医学、獣医学の分野における分析、あるいは、化合物の合成、環境計測などが代表的である。
例えば、医薬又は医療機器用途等において、マイクロチップは、タンパク質等の生物由来の物質（生化学物質）を取り扱う保存容器や分析装置等に使用されている。具体例としては、臨床検査等で免疫反応などの分子間相互作用を利用した測定（表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）測定技術、水晶発振子マイクロバランス（ＱＣＭ）測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術など）において、マイクロチップが使用される。
一方、マイクロチップは比較的安価に製造することが可能であるので、所望の化学分析に応じて多量に用意することが可能となる。よって、マイクロチップはディスポーザルに取り扱うことができ、通常の分析機器のような分析後の洗浄、メンテナンス等の煩雑な作業を省略することが可能となる。
このようなマイクロチップにおいては、溶液の混合、反応、分離、精製、検出など様々な化学操作を実施することが可能である。そして、マイクロチップを分析機器に組み込むことにより、マイクロチップにおいて行われる反応等が分析機器により検出する。例えば、マイクロチップがＳＰＲセンサーとして使用される場合、分析機器としては例えば単色光を放出するレーザ等からなる光源、マイクロチップからの光を受光する受光素子等を備える。すなわち、分析内容に応じた分析専用機にマイクロチップを組み込むことにより、様々な分析が実施される。
一方、従来の分析専用機は、検出に使用されるレーザや顕微鏡が大型かつ高価であるという問題があるものが多い。よって、上記分析専用機における光源や検出器等の検出システムの小型化も研究されている。
例えば、特許文献１には、マイクロチップ用の検出システムとして、レーザダイオードと集積型レーザ誘起蛍光検出素子を使用する例が提案されている。
また、非特許文献１には、マイクロチップへ有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ‐ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）を集積化することが提案されている。
図２２にマイクロチップを用いた分析例の概略行程を示す。
図２２（ａ）に示すように、まず分析対象である検体２０１をマイクロピペット２０３により分析に必要な分だけ採取する。なお、検体２０１は例えば人体、動物、河川、廃液等から採取される。そしてマイクロピペット２０３により必要量採取される前に、必要に応じて不純物等の除去等の前処理が施される。次に、マイクロピペット２０３により採取された検体２０１は、マイクロチップ２０５の流路へ滴下される（図２２（ｂ））。
検体２０１が注入され内部で検体２０１の反応（例えば、抗原抗体反応等の生体分子反応）が発生したマイクロチップ２０５は、分析計２０７に組み込まれる。上記反応は分析計２０７が有する発光光源から放出される放出光を用いて分析計２０７により検出され、検出結果は検出信号として制御ツール２０９にて処理される。制御ツール２０９は検出信号を処理して分析を実施するのみならず、分析結果の表示、分析計２０７の各種設定や制御、データのロギング、データ通信等を行う（図２２（ｃ））。上記した分析計２０７および制御ツール２０９により分析専用機が形成される。
近年、ライフサイエンス分野では、ポイントオブケア検査（ＰＯＣＴ）の要請が高まってきており、分析が必要な現場において、検査時間が短く、かつ高精度な評価分析であるような小型かつ携帯可能な測定器の需要が大きくなっている。
特表２００５−５３５８７１号公報 特開２００９−８４１２８号公報 特開２００７−２９８５０２号公報 特開２００９−１０９２３２号公報 特開２０１２−７６０１６号公報
日本大学生産工学部第４１回（平成２０年度）学術講演会ポスター ５.応用分子化学部会 ５−６４「有機ＥＬを光源とするマイクロチップ用蛍光検出システムの開発」（中嶋秀 他）、［平成２４年１２月２０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｉｔｃ.ｃｉｔ.ｎｉｈｏｎ-ｕ.ａｃ.ｊｐ/ｋｅｎｋｙｕ/ｋｏｕｅｎｎｋａｉ/ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ/Ｎｏ.４１/５_ｏｕｋａ/５-０６４.ｐｄｆ＞
マイクロチップ自体は小型で携帯可能である反面、測定機器は必ずしも小型かつ携帯可能であるとは限らない。上記したように、従来の分析専用機は検出用光源として使用されるレーザや顕微鏡が大型であり、一般に研究所に設置され、携帯されるものではない。
特許文献１に開示されている、レーザダイオードと集積型レーザ誘起蛍光検出素子の能動素子を使用する検出システムは小型かつ携帯可能ではあるが、ある特定の分析に対して設定されたものである。そのため多種多様な分析に対応するためには、多数の検出システムを用意する必要がある。また、上記検出素子はアモルファスシリコン・フォトダイオード上に厚膜のＳｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５光学干渉フィルタが集積・パターニングされた複雑な構造であり、高価である。
また非特許文献１にて提案されている有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ‐ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）をマイクロチップに集積化する手法によれば、マイクロチップと検出システムの一体化が期待でき、マイクロチップの小型かつ携帯可能という特徴もそのまま継承される。しかしながら、能動素子を搭載することでマイクロチップ自体高価となり、また能動素子へのエネルギー供給を行う機構としてバッテリー内蔵などの手法が必要になるため、ディスポーザルにマイクロチップを取り扱うにはコストの面で問題がある。
そこで、本発明は、光源を有さないディスポーザルなマイクロチップを用いて検体の光分析を実施するポイントオブケア検査を可能とする光分析方法等を提供することを目的とする。
本発明の第１の観点は、演算部と受光部と前記演算部の処理結果を表示する表示部とを有する携帯型端末機器を用いて、光源を有さずに光導入部及び光導出部を有するマイクロチップが前記光導入部から前記光導出部へと通じる光路中に保持する検体に対して光を照射して当該検体の分析を行う光分析方法であって、前記マイクロチップの前記光導出部から出る光を前記受光部に導く光路を準備するステップと、前記光導入部に光を照射するステップを含む、光分析方法である。
本発明の第２の観点は、第１の観点の光分析方法であって、前記光を照射するステップにおいて、少なくとも前記携帯型端末機器とは異なる外部光源から前記光導入部に光を照射する。
本発明の第３の観点は、第２の観点の光分析方法であって、前記光を照射するステップにおいて、前記携帯型端末機器から前記外部光源に対して電気を供給する。
本発明の第４の観点は、第３の観点の光分析方法であって、前記携帯型端末機器は、前記表示部を制御する制御部をさらに有し、前記光を照射するステップにおいて、前記制御部が前記表示部を制御して、前記表示部からの発光を抑止させる。
本発明の第５の観点は、第４の観点の光分析方法であって、前記光を照射するステップの前に、前記携帯型端末機器のバッテリー残量が前記外部光源に十分な電気を供給することを期待できる基準値以上であるか否かを判定するステップをさらに含む。
本発明の第６の観点は、前記外部光源から放出される光と前記表示部が放出する光とは、波長及び強度の少なくともいずれかが相違する。
本発明の第７の観点は、前記外部光源から放出される光は、パルス光、コヒーレント光、テラヘルツ光及び偏光の少なくとも１つである。
本発明の第８の観点は、第１から第７のいずれかの観点の光分析方法であって、前記光を照射するステップの前に、前記受光部が正常に機能するか否かを判定するステップをさらに含む。
本発明の第９の観点は、演算部と受光部と前記演算部の処理結果を表示する表示部とを有する携帯型端末機器と、光導入部から光導出部へと通じる光路中に検体を保持するマイクロチップとを備え、前記検体に対して光を照射して当該検体の分析を行う光分析システムであって、前記マイクロチップの前記光導出部から出る光が前記受光部に導かれる光路を備える、光分析システムである。
本発明の第１０の観点は、第９の観点の光分析システムであって、前記携帯型端末機器から電気の供給を受ける外部光源をさらに備える。
本発明の第１１の観点は、第９又は第１０の観点の光分析システムであって、前記光路は、前記受光部へと至る光強度を増大させる集光部を有する。
本発明の第１２の観点は、前記携帯型端末機器に、第１から第８のいずれかの観点の光分析方法を実行させるプログラムである。
なお、携帯型端末機器としては、例えば、タブレット端末、携帯電話、パソコン等の処理装置を用いることができる。また、表示部としては、例えば、液晶、有機ＥＬ等の表示装置を用いることができる。
本発明の各観点によれば、港湾部、工場、家庭、病院等の検査を要するケア現場において、光分析の専門家でなくとも、ディスポーザルなマイクロチップ及び一般的な携帯型端末機器を用いて安価にかつ簡便に、検体の光分析を実施するポイントオブケア検査（ＰＯＣＴ）が可能となる。
また、本発明の第２又は第１０の観点によれば、必要に応じて紫外線、赤外線、ＬＥＤによる発光等、光分析に最適な波長の光を用いてＰＯＣＴを実施することが可能となる。また、光ファイバーのような集光器具を併せて用いることで、携帯型端末機器の表示部自体を光源とする場合より小電力で必要な光強度の光を照射することが可能となる。
さらに、本発明の第３の観点によれば、携帯型端末機器を電源として使用することにより、屋外等のように商用系統からの電気の供給が困難なケア現場においてもＰＯＣＴを実施することが可能となる。
さらに、本発明の第４の観点によれば、表示部からの発光に要する電気を外部電源への供給に充てることが可能となる。しかも、光分析にとってノイズとなりうる表示部からの発光が抑止され、高精度なＰＯＣＴを実施することが容易となる。
さらに、本発明の第５の観点によれば、ＰＯＣＴの実施前に、外部電源からの光照射に必要なバッテリー残量の有無を確認することが可能となる。
さらに、本発明の第６及び第７の観点によれば、表示部から放出される光（通常は可視光）では光分析等の目的を達することができない場合であっても、適切な光照射を行うことが可能となる。
また、本発明に係る分析方法に付随する光駆動デバイス（光駆動ポンプ等）を動作させる目的にも有効である。具体的には、表示部からの光よりも適切な光を外部光源から光駆動デバイスに照射することにより、効率的に光駆動デバイスを動作させることが容易となる。
さらに、本発明の第８の観点によれば、ＰＯＣＴの実施前に、受光部の準備が整っているか否かを確認することが可能となる。
また、本発明の第１１の観点によれば、携帯型端末機器の限りあるバッテリーからの電気の供給であっても十分な光強度の光を受光部に受光させることが容易となる。
本発明に係る光処理装置の概略構成例を示す図であり、（ａ）外部光源が処理装置と脱着可能に接続され、上記処理装置と一体化した例、及び、（ｂ）外部光源がマイクロチップと脱着可能に接続され、上記マイクロチップと一体化した例を示す図である。 本発明に係る光処理装置の概略構成例を示す図であり、外部光源がマイクロチップ自体に内蔵された例を示す図である。 本発明の第２の実施例を示す図である。特に、図２に示す外部光源がマイクロチップ自体に内蔵された例の変形例を示す図であり、マイクロチップが、外部光源内蔵チップと検体光測定用チップとの積層で構成されている例を示す図である。 本発明における分析例の概略工程を示す図であり、（ａ）検体の採取、及び、（ｂ）滴下、分析の工程を示す図である。 本発明の第３の実施例を示す図である。特に、図１（ａ）に示すような外部光源が処理装置と脱着可能に構成され、当該外部光源からの光が光ファイバを介してマイクロチップに導光される構成の具体例を示す図である。 外部光源を構成する外部光源モジュールの構成例を示す図である。 光ファイバの配置を示す図であり、（ａ）駆動光導入穴Ａ、駆動光導入穴Ｂに相当する位置に光ファイバを配置する例、及び、（ｂ）照射光導入穴に相当する位置に光ファイバを配置する例を示す図である。 本発明の第３の実施例における分析手順を示す図である。 内蔵カメラ導光穴の断面を示す図である。 光分析（流路ＦＥ間に位置する検体溶液の光学測定と、測定結果の演算処理）の工程例を示す図である。 本発明の第４の実施例を示す図である。特に、図１（ｂ）に示すような外部光源がマイクロチップと脱着可能に構成され、タブレット端末等の処理装置から外部光源に対して給電される構成の具体例を示す図である。 マイクロチップに装着される外部光源を構成する外部光源モジュールへ電力を供給する給電モジュールの構成例を示す図である。 外部光源モジュールの構成例を示す図である。 本発明の第５の実施例を示す図である。特に、図２（ｃ）に示すような外部光源がマイクロチップ自体に内蔵され、タブレット端末等の処理装置から外部光源に対して給電される構成の具体例である。 マイクロチップに内蔵される外部光源へ電力を供給する給電モジュールうち、処理装置側給電モジュールの構成例を示す図である。 マイクロチップ側給電モジュールとマイクロチップに内蔵された外部光源の構成例を示す図である。 外部光源内臓チップの構成例を示す図であり、（ａ）外部光源内蔵チップに１つの外部光源が内蔵されている様子を示す図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ断面図、（ｄ）検体光測定用チップの上面図である。 発明者らが考案した光分析装置の特許出願（特願２０１３−０３５５８１）における第４の実施例（図１１）に、第２の光源としての外部光源（給電モジュール、外部光源モジュール）、外部光源からの光を導く第２の導入光導光路を設けたものである。 図５に示す第３の実施例における分析装置において、内蔵カメラ、内蔵カメラ導光穴、集光穴を省略し、第３のレンズ、観測穴を設けたものを示す図である。 図１１に示す第４の実施例における分析装置において、内蔵カメラ、内蔵カメラ導光穴を省略し、観測穴を設けたものを示す図である。 図５に示したマイクロチップに前処理フィルタを組み込んだ例を示す図である。 マイクロチップを用いた分析例の概略行程を示す図である。 本発明に係る光分析装置において、処理装置のディスプレイ上にマイクロチップを配置することを示す図である。
本願の発明者らは、特許文献１及び非特許文献１に記載の技術が有する課題に鑑み、様々な分析に対応可能で、かつ、ディスポーザルなマイクロチップを使用して、分析が必要な現場において、短時間でかつ高精度な評価分析を行うことができる光分析方法及び光分析装置を考案した。
まず、本願発明者らがこれまでに開発した技術とその課題について述べるが、以下に述べる技術は、本願の出願時点で非公知である（例えば、特願２０１３−０３５５８１参照）。
発明者らが考案した光分析装置は、画像を表示するためのディスプレイを備え、演算機能と上記ディスプレイに表示される画像を制御する機能を有する制御部とを内蔵した処理装置と、光導入部と光導出部を有するマイクロチップとからなる。そして、光分析処理は、上記処理装置のディスプレイ上に、マイクロチップを配置し、上記ディスプレイからマイクロチップに光を導入して行う。
上記処理装置は、タブレット端末、携帯電話、パソコン等の処理装置（以下では、主としてタブレット端末を例として説明する）であり、また、ディスプレイとしては、例えば、液晶、有機ＥＬ等の表示装置を用いることができる。
すなわち、発明者らが考案した光分析装置２００は、図２３に示すように、上記タブレット端末２１１のような処理装置のディスプレイ２１３上にマイクロチップ２１５を配置する。
次に、タブレット端末２１１（処理装置）のディスプレイ２１３上に配置されたマイクロチップ２１５の流路へ、マイクロピペット２０３により採取された検体２０１が滴下される。
その結果、検体２０１が注入されたマイクロチップ２１５内部（流路）で検体２０１の反応（例えば、抗原抗体反応等の生体分子反応）が発生する。
マイクロチップ２１５には、タブレット端末２１１のディスプレイ２１３から放出される光が照射される。この照射光により、マイクロチップ２１５内で発生する反応が測定される。例えば、測定方法として照射光を用いた誘起蛍光法を採用した場合、上記反応に対応した蛍光が観測される。
具体的には、ディスプレイ２１３から放出される光をマイクロチップ２１５の光導入部に導入する。そして、マイクロチップ２１５の流路に導入された検体２０１を含む流体に該光を照射する。光照射された該検体２０１を含む流体からは光（蛍光）が観測される。この観測光をマイクロチップ２１５の光導出部から導出させ、タブレット端末２１１が備える受像手段（受光素子）に観測光を受光させることにより、上記反応は検出される。検出結果は、ディスプレイ２１３の表示領域２１７に表示される。
なお、マイクロチップに導入されたディスプレイからの光を用いて、マイクロチップに導入された検体を含む流体の流れを制御するよう構成してもよい。
以上のように、発明者らが考案した光分析装置によれば、画像を表示するためのディスプレイから放出される光を用いて、マイクロチップの流路内で発生する反応を検出している。例えば、上記したように、検体が注入されたマイクロチップ内部（流路）で検体の反応（例えば、抗原抗体反応等の生体分子反応）を検出している。
また、マイクロチップにおいて、流路内の液体を送給するための光により駆動される液体送給手段（例えば光駆動エアポンプ）を設けることにより、マイクロチップの流路に導入された検体を含む流体の流れもディスプレイから放出される光によって制御される。
しかしながら、タブレット端末（処理装置）のディスプレイから放出される光の光強度は、必ずしも十分な大きさではない場合がある。当該光の光強度が十分な大きさではない場合、マイクロチップの光導入部から導入され、マイクロチップの流路に導入された検体を含む流体に照射される光（以下、照射光ともいう）の強度も弱く、光照射された該検体を含む流体から観測される蛍光などの光（以下、観測光ともいう）の強度も弱くなり、場合によっては、観測不能となる場合もある。
また、タブレット端末、携帯電話、パソコン等の処理装置のディスプレイにおいては、必ずしも所望の波長域において、望ましい強度の光を放出させることができるわけではない。例えば、タブレット端末のディスプレイから放出される光の分光分布は、各タブレット端末メーカーの設計仕様に依存するので、各メーカー毎に相違する。よって、タブレット端末によっては、ある波長域においては十分な光強度の光をディスプレイから放出可能であるが、特定の波長域においては十分な光強度の光をディスプレイから放出できない場合もある。
更に、マイクロチップの流路内で発生する反応を検出するにあたり、流体の種類によっては、ディスプレイから放出可能な光の波長以外の波長（例えば、紫外光、赤外光、完全白色光）の光が必要とされる場合もある。また、ディスプレイから放出される光は一般に連続光でインコヒーレント光であるが、測定によっては、パルス光、コヒーレント光、テラヘルツ光など、ディスプレイから放出される光とは性質の異なる光が必要な場合もある。
すなわち、タブレット端末によっては、マイクロチップの流路に導入された検体の反応を観測するのに適した特定波長の光を、観測に適した光強度で、ディスプレイから放出させることが困難となる場合もある。また、デイスプレイからは放出させることが困難なパルス光、コヒーレント光、テラヘルツ光といったディスプレイ光とは性質の異なる光が必要とされる場合もある。
上記した事情は、流路内の液体を送給するための光により駆動される液体送給手段の駆動においても当てはまる。すなわち、上記ディスプレイによっては、光駆動エアポンプ等の光駆動型液体送給手段を駆動するのに十分な光強度の光を放出させることが困難であったり、光駆動エアポンプの駆動に適した特定波長の光のみ光駆動型液体送給手段を駆動するのに十分な光強度が得られない場合もある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その課題は、様々な分析に対応可能で、かつ、ディスポーザルなマイクロチップを使用して、分析が必要な現場において、短時間でかつ高精度な評価分析を行うための光分析装置において、少なくとも光分析に適応した特定波長域の光の光強度を十分に確保できる光源を備える光分析方法等を提供することである。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨を限定するものではない。
図１は、本発明に係る光処理装置１の概略構成例を示す図である。図１（ａ）は、外部光源３が処理装置５と脱着可能に接続され、上記処理装置５と一体化した例である。上記外部光源３は、処理装置５に装着された時点で当該処理装置５と電気的に接続可能な状態となる。処理装置５の制御部によって、処理装置５から外部光源３への電力供給が制御される。
上記外部光源３は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子７を有する外部光源モジュール９に搭載され、上記ＵＳＢ端子７と外部光源３は電気的に接続されている。外部光源３は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１１から構成される。
外部光源モジュール９のＵＳＢ端子７は、処理装置５に設けられるＵＳＢポート１３と接続される。その結果、外部光源モジュール９と処理装置５はＵＳＢポート１３を介して一体化され、外部光源モジュール９は、ＵＳＢポート１３、ＵＳＢ端子７を介して、上記処理装置５と電気的に接続可能な状態となる。
そして、上記タブレット端末のような処理装置５のディスプレイ１５上にマイクロチップ１７が配置される。なお、マイクロチップ１７は、ディスプレイ１５上に載置されてもよいし、ディスプレイ１５表面に対して所定の間隙をもって、近接した状態で保持されていてもよい。
外部光源３から放出される光は、光ファイバ１９等の導光手段を介してマイクロチップ１７の光導入部２１に導光される。光ファイバ１９の一端は外部光源モジュール９に固定され、他端はマイクロチップ１７の光導入部２１に図示を省略した接続機構を介し着脱可能に設置される。なお、光ファイバ１９の一端をマイクロチップ１７の光導入部２１に固定し、他端を図示を省略した接続機構を介して外部光源モジュール９と着脱可能に設置してもよい。
なお、上記外部光源３（ＬＥＤ１１）は、上記マイクロチップ１７の流路に導入された検体を含む流体への照射光の波長が最適であって、光強度が十分な光を放出可能なものが選択される。
図１（ｂ）は、光処理装置２２の概略図であり、外部光源がマイクロチップ２５と脱着可能に接続され、上記マイクロチップ２５と一体化した例である。上記外部光源は、例えば、マイクロチップ２５と脱着可能に構成された外部光源モジュール２７に搭載され、外部光源としては、例えば、ＬＥＤ２９が搭載される。
このＬＥＤ２９は、上記マイクロチップ２５の流路３１に導入された検体を含む流体への照射光の波長が最適であって、光強度が十分な光を放出可能なものが選択される。
外部光源から放出される光はマイクロチップ２５の光導入部２１に導光される。
上記外部光源への給電は、処理装置５と脱着可能に設けられる給電モジュール３３より給電線３５を介して行われる。給電モジュール３３は処理装置５に装着された時点で当該処理装置５と電気的に接続可能な状態となる。処理装置５の制御部によって、処理装置５から給電モジュール３３への電力供給が制御される。
上記給電モジュール３３は、例えば、ＵＳＢ端子７を有し、処理装置５に設けられるＵＳＢポート１３と接続される。その結果、給電モジュール３３と処理装置５はＵＳＢポート１３を介して一体化され、上記給電モジュール３３は、ＵＳＢポート１３、ＵＳＢ端子７を介して、上記処理装置５と電気的に接続可能な状態となる。
図２（ｃ）は、光処理装置３６の概略図であり、外部光源がマイクロチップ自体に内蔵された例である。マイクロチップ３７に内蔵される外部光源は、例えば、上記した図１（ａ）、（ｂ）と同様ＬＥＤ３９が搭載される。このＬＥＤ３９は、上記マイクロチップ３７の流路３１に導入された検体を含む流体への照射光の波長が最適であって、光強度が十分な光を放出可能なものが選択される。
上記外部光源への給電は、処理装置５と脱着可能な処理装置側給電モジュール４３ならびにマイクロチップ３７と脱着可能なマイクロチップ側給電モジュール４５とからなる給電モジュールより行われる。給電モジュールは処理装置５に装着された時点で当該処理装置５と電気的に接続可能な状態となる。処理装置５の制御部によって、処理装置５から給電モジュールへの電力供給が制御される。
処理装置側給電モジュール４３は、例えば、ＵＳＢ端子７を有し、処理装置５に設けられるＵＳＢポート１３と接続される。その結果、処理装置側給電モジュール４３と処理装置５はＵＳＢポート１３を介して一体化され、上記処理装置側給電モジュール４３は、ＵＳＢポート１３、ＵＳＢ端子７を介して、上記処理装置５と電気的に接続可能な状態となる。
また、上記マイクロチップ側給電モジュール４５は、給電線４７を介して上記処理装置側給電モジュール４３と電気的に接続されている。このマイクロチップ側給電モジュール４３は、マイクロチップ３７に接続された際、マイクロチップ３７に内蔵されている外部光源（ＬＥＤ３９）と電気的に接続されるよう構成される。
すなわち、マイクロチップ側給電モジュール４５と外部光源（ＬＥＤ３９）とにより外部光源モジュール４９が構成される。
図３（ｄ）（ｅ）は、図２（ｃ）に示す外部光源がマイクロチップ自体に内蔵された例の変形例である。図３（ｄ）は、光処理装置５０の概略図である。本変形例においては、マイクロチップ５１が外部光源内蔵チップ５３と、検体光測定用チップ５５とが積層された構造となる。
外部光源５７は、上記外部光源内蔵チップ５３に内蔵され、外部光源５７は、例えば、上記した図２（ｃ）と同様ＬＥＤが搭載される。このＬＥＤは、上記マイクロチップ５１の流路に導入された検体を含む流体への照射光の波長が最適であって、光強度が十分な光を放出可能なものが選択される。
図３（ｅ）に示すように、上記マイクロチップ５１は、例えば、外部光源内蔵チップ５３の上に検体光測定用チップ５５が積層され、外部光源内蔵チップ５３の外部光源５７（ＬＥＤ）からの光が、検体光測定用チップ５５の光導入部５９に照射される。
上記外部光源５７への給電は、図２（ｃ）と同様の処理装置側給電モジュール４３とマイクロチップ側給電モジュール４５とからなる給電モジュールを用いて行われる。給電モジュールは処理装置５に装着された時点で当該処理装置５と電気的に接続可能な状態となる。処理装置５の制御部によって、処理装置５から給電モジュールへの電力供給が制御される。
処理装置側給電モジュール４３は、例えば、ＵＳＢ端子７を有し、処理装置５に設けられるＵＳＢポート１３と接続される。その結果、処理装置側給電モジュール４３と処理装置５はＵＳＢポート１３を介して一体化され、上記処理装置側給電モジュール４３は、ＵＳＢポート１３、ＵＳＢ端子７を介して、上記処理装置５と電気的に接続可能な状態となる。
また、上記マイクロチップ側給電モジュール４５は、給電線４７を介して上記処理装置側給電モジュール４３と電気的に接続されている。このマイクロチップ側給電モジュール４５は、マイクロチップ５１の外部光源内蔵チップ５３に接続された際、当該外部光源内蔵チップ５３に内蔵されている外部光源５７（ＬＥＤ）と電気的に接続されるよう構成される。
すなわち、マイクロチップ側給電モジュール４５と外部光源内蔵チップ５３に内蔵されている外部光源５７（ＬＥＤ）とにより外部光源モジュール６１が構成される。
図４に本発明における分析例の概略工程を示す。光処理装置としては、図１（ａ）に示す実施例１の光処理装置１を例に取る。
図４（ａ）に示すように、まず分析対象である検体６３をマイクロピペット６５により分析に必要な分だけ採取する。なお、検体６３は例えば人体、動物、河川、廃液等から採取される。そしてマイクロピペット６５により必要量採取される前に、必要に応じて不純物等の除去等の前処理が施される。
次に、タブレット端末（処理装置５）のディスプレイ上に配置されたマイクロチップ１７の流路３１へ、マイクロピペット６５により採取された検体６３が滴下される。
その結果、検体６３が注入されたマイクロチップ内部（流路３１）で検体６３の反応（例えば、抗原抗体反応等の生体分子反応）が発生する。
上記マイクロチップ１７には、ファイバ１９によって導光される外部光源３からの光が照射される。外部光源３は、例えば、ＬＥＤ１１であり、ＬＥＤ１１から放出される光の光強度、波長は、後で示す測定用に適した条件に合致している。
この照射光により、マイクロチップ内で発生する反応が測定される。例えば、測定方法として照射光を用いた誘起蛍光法を採用した場合、上記反応に対応した蛍光が観測される。
上記マイクロチップ１７は、光導入部２１と光導出部６７を備え、上記光導入部２１で外部光源３からファイバ１９により導光される光を受光し、マイクロチップ１７に導入された上記検体６３を含む流体に該光を照射し、該検体６３を含む流体から光を放出させ、上記光導出部６７から、上記該検体６３を含む流体から放出された光を外部に導出する。
なお、外部光源を複数設け、上記照射光を放出する外部光源３とは異なる外部光源から放出され光ファイバにより導光される光により、マイクロチップ１７に導入された検体６３を含む流体の流れを制御するよう構成してもよい。
マイクロチップ内での反応に対応して放出される上記光は、当該光が可視光である場合、目視により放出光の有無を確認することにより、マイクロチップ内での反応の有無が判断される。
一方、タブレット端末にカメラ等の受光素子が内蔵されている場合、上記放出光を受光素子に導光することにより、上記反応はタブレット端末の受光素子にて検出される。
カメラの分解能を利用することにより、位置合わせなどは自動調整が可能で有り、さらにマイクロチップ内に分散素子を内包することで、信号光のスペクトル測定することも可能である。受光素子から出力される検出信号は、タブレット端末の演算装置により演算処理される。演算装置は検出信号を処理して分析を実施するのみならず、分析結果のディスプレイ１５の表示領域１６への表示、データのロギング、データ通信等を行う（図４（ｂ））。
なお、検出信号を処理・演算するための分析用ソフトウエアは、タブレット端末の通信機能を用いて、測定対象の分析内容に応じて外部より適宜ダウンロードされる。そして、計測・分析を実施する際、測定対象の分析内容に応じて適宜ソフトウエアが選択される。このダウンロードされる分析用プログラムは、タブレット端末の通信機能を用いて、適宜、新しいヴァージョンに更新される。
（作用・効果）
本発明の分析装置は、分析計（処理装置）として演算機能を有する携帯可能なディスプレイユニット（タブレット端末）を使用し、当該ディスプレイ上に配置されたマイクロチップよりなるマイクロリアクタを用いて微量の試薬の分離、合成、抽出、分析などを実施可能に構成されている。
ここで、給電ポートを有するタブレット端末を使用することにより、上記給電ポートから給電される外部光源からの放出光を分析対象の検出光・駆動用エネルギー源として使用でき、また、タブレット端末に内蔵される演算装置を用いて、分析対象からの検出データを演算して分析し、また分析結果をディスプレイに表示することが可能となる。
外部光源としては、例えば、ＬＥＤやＬＤを使用することが可能であり、これらの外部光源から放出される光の強度や分光特性を適切に選択することにより、マイクロチップの流路に導入された検体の反応を観測するのに適した特定波長の光を、観測に適した光強度で利用することが可能となる。また外部光源から放出される光の特性（パルス光、コヒーレント光等）を適切に選択することにより、マイクロチップの流路に導入された検体の反応を観測するのに適した性質の光を利用することが可能となる。外部光源は当該外部光源と電気的に接続される給電端子を有する給電モジュールとともに外部光源モジュールを構成し、上記給電モジュールとタブレット端末の給電ポートとを電気的に接続することにより、上記タブレット端末から上記外部光源モジュールに給電することができる。
すなわち、本実施例の分析装置は、外部光源モジュール、演算装置が携帯可能なタブレット端末として集約されていて、このタブレット端末と能動素子を含まないマイクロチップを用いて分析を実施する分析装置であり従来のように専用の制御ツール（図２２参照）を必要としないので、本発明の分析装置は、小型かつ携帯可能であり、分析が必要な現場において、検査時間が短く、かつ高精度な評価分析を実施することができる。すなわち、本発明の分析装置によれば、例えば、ライフサイエンス分野におけるポイントオブケア検査（ＰＯＣＴ）の要請に対応することができる。
検出システム自体はタブレット端末が担当するので、マイクロチップは、能動素子を含まない従来の安価なものを使用することが可能となり、ディスポーザルに取り扱うことが可能となる。すなわち、例えば有機ＥＬが集積化された構造の検出システムと一体化された高価なマイクロチップを使用する必要はない。
さらに、図１（ａ）に示すようにタブレット端末に着脱可能に外部光源３が搭載される場合、外部光源３からの光は光ファイバ１９によりマイクロチップ１７に導光され、また図１（ｂ）に示すように外部光源がマイクロチップ２５に着脱可能に搭載される場合は、外部光源から直接光がマイクロチップ２５に導光され、また図２、図３に示すように外部光源がマイクロチップ３７，５１に内蔵される場合、外部光源からの光は直接マイクロチップ３７，５１の光導入部に導光されるので、タブレット上に配置したマイクロチップ３７，５１の位置が少し変わっても、光分析には影響しない。また、外部光源がマイクロチップ３７，５１に内蔵されているので、外部光源とマイクロチップ３７，５１の光導入部とのアライメントも不要となる。これにより、タブレット上のマイクロチップ３７，５１の位置の調整を無用にし、迅速な測定が可能となる。
また、上記したように、本実施例の分析装置は、タブレット端末の通信機能を用いて、適宜、測定対象の分析内容に応じた分析用ソフトウエアをダウンロードすることができる。よって、様々な検体に対して多種多様な分析を実施することが可能な分析装置として使用することが可能となる。
そのため、従来のように特定の分析に対して設定された専用の検出システムを用いる場合とは異なり、多種多様な分析に対応するために、各分析に対してカスタマイズされた分析装置を多数用意する必要はない。
更に、本発明の分析装置は、タブレット端末への測定データのロギングが容易に可能であり、専用のストレージ手段を必要としない。また、通信機能を用いた分析システム構築が容易である。更には、ディスプレイにおける表示を、発光色の選択、分析データ表示といった機能に応じてカスタマイズすることが可能となる。
なお、本発明において用いられる処理装置はタブレット端末に限定されるものではなく、要するにディスプレイを有し、演算機能を備えた処理装置であれば、例えばパソコン、携帯電話等であってもよい。
図５に本発明の第３の実施例を示す。図５は、光処理装置６８の概略図である。本実施例は、図１（ａ）に示すような外部光源が処理装置と脱着可能に構成され、当該外部光源からの光が光ファイバを介してマイクロチップに導光される構成の具体例である。
本実施例では、前記ディスプレイ１５を備え制御部７２を内蔵した処理装置として、携帯可能なタブレット端末７３を用いた場合を示し、該タブレット端末７３は、受光素子として内蔵カメラ７５を具備している。また、マイクロチップ７１は、タブレット端末表面において、ディスプレイの一部と内蔵カメラを含む領域上に載置されている。なお、マイクロチップ７１は所定の間隙（例えば、１ｍｍ程度）を介して上記領域上に近接して配置されていてもよい。
なお、理解を容易にするために、マイクロチップ７１の大きさは誇張して描かれており、実際のタブレット端末７３とマイクロチップ７１との大小関係は図５とは相違している。
マイクロチップ７１は、例えば、ポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane ：ＰＤＭＳ）等のシリコーン樹脂からなる。このマイクロチップ７１は、図５に示すように、少なくとも、光導入部（例えば、照射光導入穴７７、駆動光導入穴Ａ７９、駆動光導入穴Ｂ８１）、光導出部（例えば内蔵カメラ導光穴８２）と、検体を含む液体及び／またはバッファ液を保持する複数のポート（ポートＡ〜Ｅ）と、該ポート間を結ぶ流路（マイクロ流路８３）と、ポートに設けられ該ポートに保持された液体を送給するための光により駆動される液体送給手段（例えば光駆動エアポンプ８５）と、上記光導入部からの光を導光し検体を含む液に光を照射する導光路（フィルタ８７、第１のレンズ８９等から構成される光路）と、該検体を含む液体に光を照射することにより該検体から放出される光を上記光導出部に導く導光路（第２のレンズ９１、第１の平行光フィルタ９２、第２の平行光フィルタ９３等から構成される光路）とを備える。
図６は、外部光源３を構成する外部光源モジュール９の構成例である。図６に示す外部光源モジュール９は、例えば、ＵＳＢ端子７である給電用端子を有する。このＵＳＢ端子７を、処理装置であるタブレット端末７３のＵＳＢポート（給電用ポート）に装着することにより、タブレット端末７３から外部光源モジュール９への給電が可能となる。
図６の外部光源モジュール９は、内部に３つの光源を有する。各光源は、例えば、ＬＥＤ１１からなり、各ＬＥＤ１１から放出される光は、後で示すように、光ファイバ６９を介してマイクロチップ７１の照射光導入穴７７、および駆動光導入穴Ａ７９、駆動光導入穴Ｂ８１に導光される。
ここで、照射光導入穴７７に対応するＬＥＤからは、マイクロチップ７１の流路に導入された検体を含む流体への照射光として最適な波長であり、かつ光強度が十分な光が放出される。また、駆動光導入穴Ａ７９、駆動光導入穴Ｂ８１に対応するＬＥＤからは、光駆動エアポンプ８５の駆動光として最適な波長であり、かつ光強度が十分な光が放出される。
各ＬＥＤ１１の光放出側には集光用穴部９７が設けられ、この集光用穴部９７にはＬＥＤ１１に近い側からコリメータレンズ９９、集光レンズ１０１が順に設けられている。
ＬＥＤ１１からの放出光は、コリメータレンズ９９に入射してコリメートされ、集光レンズ１０１に入射する。集光レンズ１０１に入射した光は、光ファイバ６９の端面に集光される。各光ファイバ６９は、光ファイバ用マニホールド１０３により各ＬＥＤからの集光光が放出される位置に位置決めされる。
図５に戻り、マイクロチップのポートＡ、ポートＢには、光駆動エアポンプ８５（光駆動マイクロポンプ）が設けられる。光駆動エアポンプ８５は、例えば特許文献２に開示されているように、光が照射されるとガスを発生するガス発生剤が収容されているガス発生室が設けられている構造であり、光照射時に発生するガスにより流路内の流体を送出する。
ポートＡ、Ｂに外部光源モジュール９のＬＥＤ１１からの光が導光されると、上記光駆動エアポンプが作動する。
図５に示す、各ポートの機能は以下の通りである。
ポートＡは、光駆動エアポンプ８５が備えられた溶液溜りであり、検体が導入される。
ポートＢには、光駆動エアポンプ８６が備えられる。
ポートＣは、溶液溜りであり、例えば、バッファー液であるりん酸緩衝生理食塩水（Ｐｈｏｓｐｈａｔｅｂｕｆｆｅｒｅｄ ｓａｌｉｎｅ, 以下、ＰＢＳと呼称する）が注入・貯蔵される。
ポートＤは、検体溜りである。
ポートＥは、検体排出口である。
本実施例において、マイクロチップ７１に導入された検体の分析は概ね以下のようにおこなわれる。
マイクロチップ７１の光導入部（照射光導入穴７７、駆動光導入穴Ａ７９、駆動光導入穴Ｂ８１）に対応する位置に、図６に示す外部光源モジュール９からの光を導光する光ファイバ６９を配置する。図７（ａ）は駆動光導入穴Ａ７９、駆動光導入穴Ｂ８１に相当する位置に光ファイバ６９を配置する例を示し、図７（ｂ）は照射光導入穴７７に相当する位置に光ファイバ６９を配置する例を示す。
図７に示すように、駆動光導入穴Ａ７９、駆動光導入穴Ｂ８１、照射光導入穴７７は、光ファイバ６９と対面する側と反対側の面（以下、マイクロチップ裏面ともいう）に設けてあり、各穴の底面には、マイクロチップ裏面に対して傾斜している斜面が設けてある。
外部光源モジュール９から延びる各ファイバは、当該ファイバから放出される光がマイクロチップ内部を経由して上記斜面に到達するように、光ファイバ用ホルダ１０５により位置決めされる。
上記したように、マイクロチップ７１はＰＤＭＳ等のシリコーン樹脂からなる。一般に、シリコーン樹脂の屈折率は大気の屈折率より大きい。よって、大気に対するマイクロチップ７１（シリコーン樹脂）の臨界角以上の入射角で上記光ファイバ６９からの放出光が斜面を形成する駆動光導入穴Ａ７９、駆動光導入穴Ｂ８１、照射光導入穴７７の底面に入射すると、当該放出光は上記底面により全反射される。斜面の角度を適切に設定することにより、光ファイバ６９からマイクロチップ表面に対して垂直方向に放出される放出光は、斜面により横方向に折り返される。
駆動光導入穴Ａ７９、駆動光導入穴Ｂ８１に設けられる斜面は、斜面に照射され折り返される光が、ポートＡ，ポートＢに備えられた光駆動エアポンプ８５，８６に照射されるように形成されている。同様に、照射光導入穴７７に設けられる斜面は、後で示す第１のレンズ８９の方へ導光されるように形成されている。すなわち、外部光源モジュール９から光ファイバ６９を介してマイクロチップ７１に導光される光により、液体送給手段（例えば光駆動エアポンプ８５，８６）を駆動して、マイクロチップ７１に導入された検体を含む流体の流れを制御するとともに、該検体を含む流体に光を照射し、該検体を含む流体から光を放出させ、該放出された光により上記検体の分析を行う。
図８に本実施例の分析手順を示す。本実施例においては、マイクロチップ７１に導入される検体は、同図に示す手順でマイクロチップ内の流路を移動、分析処理がおこなわれる。
まず、ポートＡから検体が導入される。また、ポートＣ、ポートＤ、ポートＥからはバッファー液として例えばＰＢＳが導入される（ステップＳ１）。
次に、タブレット端末７３に内蔵されている制御部７２は、外部光源モジュール９のうち駆動光導入穴Ａ７９に導光される光を放出するＬＥＤに給電し、上記ＬＥＤを発光させる（ステップＳ２）。
上記ＬＥＤから放出される放出光は光ファイバにより駆動光導入穴Ａ７９に導光され、駆動光導入穴７９の斜面により折り返されてポートＡに導光され、当該ポートＡに備えられた光駆動エアポンプ８５が駆動する（ステップＳ３）。
光駆動エアポンプ８５が駆動されると、ステップＳ１においてポートＡに導入された検体が流路ＡＤ（ポートＡとポートＤ間の流路）内をポートＤに向かって送出され、流路ＡＤ内においてポートＡに注入された検体がポートＤに注入されているバッファ液（ＰＢＳ）と流体的に繋がる（すなわち、流路ＡＤ内がバッファー液（ＰＢＳ）に希釈された検体溶液によって満たされる：ステップＳ４）。
なお、上記ステップＳ１において、ポートＡにバッファー液、ポートＤに検体を導入しておき、ステップＳ４において、光駆動エアポンプ８５を駆動してポートＡのバッファー液をポートＤの検体に向けて送出するようにしてもよい。
ステップＳ４で流路ＡＤ内がＰＢＳに希釈された検体溶液により満たされた後、タブレット端末７３に内蔵されている制御部７２は、駆動光導入穴Ａ７９に導光される光を放出するＬＥＤに給電を停止して、上記ＬＥＤの発光を停止し、光駆動エアポンプ８５の動作を止める。（ステップＳ５）。
次に、タブレット端末７３に内蔵されている制御部７２は、外部光源モジュール９のうち駆動光導入穴Ｂ８１に導光される光を放出するＬＥＤに給電し、上記ＬＥＤを発光させる（ステップＳ６）。上記ＬＥＤから放出される放出光は光ファイバにより駆動光導入穴Ｂ８１に導光され、駆動光導入穴Ｂ８１の斜面により折り返されてポートＢに導光され、当該ポートＢに備えられた光駆動エアポンプ８６が駆動する（ステップＳ７）。
光駆動エアポンプ８６が駆動されると、ポートＢにて発生したガスがステップＳ１においてポートＣに注入・貯蔵されているバッファー液が流路ＣＥ（ポートＣとポートＥ間の流路１０）内をポートＥに向かって送出される。その結果、流路ＣＥと流路ＡＤとが交差する部分ＦにあるＰＢＳに希釈された検体溶液が、ポートＣから送出されるバッファー液によって、上記交差部分ＦからポートＥに向かって送出される。その結果、流路ＡＤ内に満たされているＰＢＳに希釈された検体溶液の一部が、ポートＣから送出されるバッファー液により切り出されてポートＥに向かって送出され、流路ＦＥ（上記交差部分ＦとポートＥ間の流路）内において上記切り出されたＰＢＳに希釈された検体溶液がポートＥに注入されているバッファ液（ＰＢＳ）と流体的に繋がる（すなわち、流路ＦＥ内がバッファー液（ＰＢＳ）に希釈された検体溶液によって満たされる：ステップＳ８）。
ステップＳ８で流路ＦＥ内がＰＢＳに希釈された検体溶液により満たされた後、タブレット端末７３に内蔵されている制御部７２は、駆動光導入穴Ｂ８１に導光される光を放出するＬＥＤに給電を停止して、上記ＬＥＤの発光を停止し、光駆動エアポンプ８６の動作を止める。（ステップＳ９）。
後で説明する光分析手段により、流路ＦＥの流路間で光分析がされたあと、タブレット端末７３に内蔵されている制御部７２は、外部光源モジュール９のうち駆動光導入穴Ｂ８１に導光される光を放出するＬＥＤに給電し、上記ＬＥＤを発光させる（ステップＳ１０）。上記ＬＥＤから放出される放出光は光ファイバにより駆動光導入穴Ｂ８１に導光され、駆動光導入穴Ｂ８１の斜面により折り返されてポートＢに導光され、当該ポートＢに備えられた光駆動エアポンプ８６が駆動する（ステップＳ１１）。光駆動エアポンプ８６が駆動されると、上記したようにポートＣからバッファー液が送出され、流路ＦＥ内の光分析済みのＰＢＳにより希釈された検体溶液が上記バッファー液（正確には、交差部分Ｆから切り出された検体溶液を含む、光分析がされていない新鮮なＰＢＳにより希釈された検体溶液）によりパージされ、ポートＥより排出される（ステップＳ１２）。
流路ＦＥ間で光分析を実施する光分析手段は、例えば、図５に示すように、照射光導入穴７７、フィルタ８７、第１のレンズ８９、第２のレンズ９１、２つの平行光フィルタ（第１の平行光フィルタ９２、第２の平行光フィルタ９３）、フィルタ９４、集光穴９５、内蔵カメラ導光穴８２からなる。
先に述べたように、照射光導入穴７７に設けられる斜面は、第１のレンズ８９の方へ導光されるように形成されている。なお、光ファイバ６９で導光されるＬＥＤ１１からの光は拡散光であるので、横方向（第１のレンズ８９へ進む方向）に進行する放出光のある成分は垂直方向に広がりながら、マイクロチップ７１の上面へと入射する。このマイクロチップ７１の上面へと入射する光も、入射角が大気に対するマイクロチップ７１（シリコーン樹脂）の臨界角以上である場合、マイクロチップ７１と大気との界面で反射され第１のレンズ８９の方へ導光される。
すなわち、照射光導入穴７７から第１のレンズ８９までの光が進行するマイクロチップ内部（シリコーン樹脂）の光路は、放出光に対する導光路として機能する。
なお、照射光導入穴７７と第１のレンズ８９との間の光路中には、フィルタ８７が設けられる。ＬＥＤ１１から照射光導入穴７７に導入される光は、流路ＦＥ内部に位置する検体を励起するための照射光として用いられる。
照射光導入穴７７に導光される光を放出するＬＥＤ１１は、検体を励起するのに適した波長の光が放出されるように選定され、外部光源モジュール９に組み込まれている。ここで、ＬＥＤ１１から放出される光はスペクトル線幅も比較的広い。よって、放出光には、検体を励起するのに不要な波長成分も含まれる。この不要な波長成分の光は測定の誤差に繋がる。フィルタ８７は、放出光のうち、上記した検体を励起するのに不要な波長成分をカットする。
第１のレンズ８９は、マイクロチップ内部に設けられた空洞として構成され、放出光の光入射面、出射面は凹面となっている。この光入射面および出射面の凹面形状は、第１のレンズ８９を通過した光がマイクロチップの流路ＦＥ内に入射して、流路ＦＥ内部で集光されるように設定される。
すなわち、照射光導入穴７７は光ファイバ６９により導光されたＬＥＤ１１からの放出光を、フィルタ８７、第１のレンズ８９に向けて反射する。反射された光は、例えばシリコーン樹脂からなるマイクロチップ内部を進行して、フィルタ８７、第１のレンズ８９に入射する。フィルタ８７を介して第１のレンズ８９に入射したＬＥＤ１１からの放出光は、第１のレンズ８９により流路ＦＥ内部で集光され、流路ＦＥ内部のバッファー液（ＰＢＳ）により希釈された検体溶液が励起される。
励起された検体からは、検体の物性に依存する光（例えば、蛍光）が放出される。この光は、観測光として第２のレンズ９１、２つの平行光フィルタ（第１の平行光フィルタ９２、第２の平行光フィルタ９３）、フィルタ９４、集光穴９５、内蔵カメラ導光穴８２をこの順に経由して、タブレット端末７３の内蔵カメラ７５に入射し、当該内蔵カメラ７５により検出される。
第２のレンズ９１は、マイクロチップ内部に設けられた空洞として構成され、観測光の光入射面および出射面の曲面形状は、第２のレンズ９１を出射する光が平行光となるように設定される。
第１の平行光フィルタ９２は、マイクロチップ内部に設けられた空洞として構成される。空洞は、例えば三角柱構造であり、その斜面は第２のレンズ９３から出射される平行光が入射し、当該平行光の光軸に対して４５度をなすように構成される。マイクロチップの材質が屈折率１．４１のＰＤＭＳである場合ＰＤＭＳの臨界角はほぼ４５度であるので、上記斜面への上記平行光の入射角はほぼ臨界角となり、斜面へ入射した平行光は直角方向（図５では上方向）に全反射される。
第２の平行光フィルタ９３は、マイクロチップ内部に設けられた空洞として構成される。空洞は、例えば三角柱構造であり、その斜面は第１の平行光フィルタから出射される平行光が入射し、当該平行光の光軸に対して４５度をなすように構成される。第１の平行光フィルタ９２のときと同様、第２の平行光フィルタ９３の斜面への上記平行光の入射角はほぼ臨界角となり、斜面へ入射した平行光は直角方向（図５では左方向）に全反射される。
なお、上記したようにマイクロチップ７１の材質がＰＤＭＳである場合第１の平行光フィルタ９２、第２の平行光フィルタ９３の臨界角はほぼ４５度となる。よって、第１の平行光フィルタ９２、第２の平行光フィルタ９３は、入射する光のうち、入射角が４５度以上の成分を全反射する。
ここで、第１の平行光フィルタ９２、第２の平行光フィルタ９３の光入射面は、入射する平行光の光軸に対して４５度をなすように構成されているので、第１の平行光フィルタ９２に４５度より大きい入射角で入射する光は第１の平行光フィルタ９２で全反射するものの、第２の平行光フィルタ９３に入射するときの入射角は４５度より小さくなる。よって、この光は第２の平行光フィルタ９３によって反射されず、第２の平行光フィルタ９３をなす空洞を通過する。
すなわち、平行光フィルタ（第１の平行光フィルタ９２、第２の平行光フィルタ９３）を上記のように構成、配置することにより、平行光フィルタは入射する光のうち、平行成分ではない光をフィルタリングして平行光のみをフィルタに導光する。
フィルタ９４に入射する平行光フィルタから出射される光は、必ずしも検体から放出される観測光（例えば、蛍光）のみではない。検体の励起に寄与しなかった照射光も平行光フィルタからの出射光に含まれる。この照射光は、検体の光分析のノイズとなるため除去する必要がある。
フィルタ９４は、平行光フィルタから導光されてくる光のうち、照射光をカットする作用を奏する。フィルタ９４としては、誘電体光学素子（ノッチフィルタ）をマイクロチップ７１に組みこんだ構成としてもよいし、マイクロチップ７１に照射光を吸収する色素を埋め込んだ構成（吸収フィルタ構成）としてもよい。
集光穴９５は、マイクロチップ内部に設けられた空洞として構成される。空洞は、例えば柱構造であり、平行光フィルタから導光されてくる光の入射面は、入射光が反射かつ集光され、更に、反射集光光の光軸方向が入射光の光軸と略直交するように形成される。図５に示す例では、図５の内蔵カメラ導光穴８２において反射光が集光するように設定されている。
なお、できるだけ効率的に入射光を反射させるために、この集光穴９５の反射面の形状は、マイクロチップ７１の材質に依存する界面（前記反射面）の臨界角を考慮して設計される。
図９は内蔵カメラ導光穴８２の断面を示す図である。内蔵カメラ導光穴８２の底面は、マイクロチップ表面に対して傾斜している斜面が設けてある。
集光穴９５から集光される観察光は、内蔵カメラ導光穴８２の底面に入射する。上記したように、マイクロチップ７１の臨界角等を考慮して斜面の角度を適切に設定することにより、集光穴９５から集光される観察光は、斜面により下方向（内蔵カメラのある方向）に折り返され、集光される。
すなわち、検体からの観測光（例えば、蛍光）および励起に寄与しなかった照射光は、第２のレンズ９１によりコリメートされ、２つの平行光フィルタ９２，９３により平行光のみ取り出されてフィルタ９４に入射し、当該フィルタ９４より照射光がカットされ、集光穴９５により集光されて内蔵カメラ導光穴８２に導光され、当該内蔵カメラ導光穴８２によりタブレット端末７３の内蔵カメラ７５に導光される。そして、観察光は、上記内蔵カメラ７５により検出される。
〔光学測定とタブレットの演算処理：光分析〕
図８のステップＳ９とＳ１０との間に、流路ＦＥの流路間で光分析（流路ＦＥ間に位置する検体溶液の光学測定と、測定結果の演算処理）が行われる。
この光分析は、図１０に示すように、例えば以下のような手順で行われる。
まず、タブレット端末７３に内蔵されている制御部７２は、外部光源モジュール９のうち照射光導入穴Ｂ８１に導光される光を放出するＬＥＤに給電し、上記ＬＥＤを発光させる（図１０のステップ２１）。なお、このＬＥＤから放出される光は、流路ＦＥ間に位置する検体溶液の光学測定に適した照射光（検体を励起するのに適した波長の光）の波長成分を含む。
照射光導入穴に導入された、ＬＥＤから放出される放出光は、フィルタ８７、第１のレンズ８９を介して、流路ＦＥ内部で集光される。すなわち、検体を励起するのに適した波長を有する照射光が流路ＦＥ内部の検体溶液に集光され、当該検体溶液が励起される（ステップＳ２２）。
励起された検体から放出される観測光が、第２のレンズ９１、２つの平行光フィルタ９２，９３、フィルタ９４、集光穴９５、内蔵カメラ導光穴８２をこの順に経由して、タブレット端末７３の内蔵カメラ７５に入射し、当該内蔵カメラ７５により検出される（ステップＳ２３）。
内蔵カメラ７５により検出された観測光に相当する検出信号が、内蔵カメラ７５からタブレット端末７３に内蔵される制御部７２に送信される（ステップＳ２４）。
内蔵カメラ７５から検出信号を受信した制御部７２は、予め記憶しておいた、もしくは、タブレット端末７３の通信機能を用いて外部より適宜ダウンロードされる分析用ソフトウエアにより上記検出信号を処理・演算する（ステップＳ２５）。
制御部７２は、処理・演算結果を、タブレット端末７３のディスプレイ１５の分析結果等の表示領域１６に表示する（ステップＳ２６）。
以上のように、タブレット端末７３のディスプレイ１５上にマイクロチップ７１を配置し、上記した手順により光分析が行われる。検体からの観察光が内蔵カメラ７５により検出され、タブレット端末７３に内蔵されている制御部７２により上記検出情報が演算処理される。演算処理された分析結果は、適宜、ディスプレイ１５上に表示される。
以上説明した実施例の分析装置は、分析計として演算機能を有する携帯可能なタブレット端末７３を使用し、当該ディスプレイ１５上に配置されたマイクロチップ７１よりなるマイクロリアクタを用いて微量の試薬の分離、合成、抽出、分析などを実施可能に構成されている。
ここで、給電ポートを有するタブレット端末７３を使用することにより、上記給電ポートから給電される外部光源からの放出光を分析対象の検出光・駆動用エネルギー源として使用でき、また、タブレット端末７３に内蔵される演算装置を用いて、分析対象からの検出データを演算して分析し、また分析結果をディスプレイ１５に表示することが可能となる。
外部光源３としては、例えば、ＬＥＤやＬＤを使用することが可能であり、これらの外部光源３から放出される光の強度や分光特性を適切に選択することにより、マイクロチップ７１の流路に導入された検体の反応を観測するのに適した特定波長の光を、観測に適した光強度で利用することが可能となる。外部光源３は当該外部光源３と電気的に接続される給電端子を有する外部光源モジュール９に集約することが可能であり、上記給電端子とタブレット端末７３の給電ポートとを接続することにより、上記外部光源モジュール９とタブレット端末７３を一体化することができる。
すなわち、本実施例の分析装置は、外部光源モジュール９、演算装置が携帯可能なタブレット端末７３として集約されていて、このタブレット端末７３と能動素子を含まないマイクロチップ７１を用いて分析を実施する分析装置であり従来のように専用の制御ツール（図２２参照）を必要としないので、小型かつ携帯可能であり、分析が必要な現場において、検査時間が短く、かつ高精度な評価分析を実施することができる。すなわち、本発明の分析装置によれば、例えば、ライフサイエンス分野におけるポイントオブケア検査（ＰＯＣＴ）の要請に対応することができる。
検出システム自体はタブレット端末７３が担当するので、マイクロチップ７１は、能動素子を含まない従来の安価なものを使用することが可能となり、ディスポーザルに取り扱うことが可能となる。すなわち、例えば有機ＥＬが集積化された構造の検出システムと一体化された高価なマイクロチップを使用する必要はない。
さらに、外部光源３からの光は光ファイバ６９によりマイクロチップ７１に導光されるので、タブレット端末７３上に配置したマイクロチップ７１の位置が少し変わっても、光分析には影響しない。これにより、タブレット端末７３上のマイクロチップ７１の位置の調整を無用にし、迅速な測定が可能となる。
また、上記したように、本実施例の分析装置は、タブレット端末７３の通信機能を用いて、適宜、測定対象の分析内容に応じた分析用ソフトウエアをダウンロードすることができる。よって、様々な検体に対して多種多様な分析を実施することが可能な分析装置として使用することが可能となる。
そのため、従来のように特定の分析に対して設定された専用の検出システムを用いる場合とは異なり、多種多様な分析に対応するために、各分析に対してカスタマイズされた分析装置を多数用意する必要はない。
更に、本発明の分析装置は、タブレット端末７３への測定データのロギングが容易に可能であり、専用のストレージ手段を必要としない。また、通信機能を用いた分析システム構築が容易である。更には、ディスプレイ１５における表示を、発光色の選択、分析データ表示といった機能に応じてカスタマイズすることが可能となる。
なお、本発明において用いられる処理装置はタブレット端末に限定されるものではなく、要するにディスプレイを有し、演算機能を備えた処理装置であれば、例えばパソコン、携帯電話等であってもよい。
図１１に本発明の第４の実施例を示す。図１１は、光処理装置１０６の概略図である。本実施例は、図１（ｂ）に示すような外部光源がマイクロチップ１０７と脱着可能に構成され、タブレット端末７３等の処理装置から外部光源に対して給電される構成の具体例である。
本実施例の分析装置は、上記したように外部光源がマイクロチップ１０７と脱着可能に構成されている点、マイクロチップ１０７にポートＡ，ポートＢに光駆動エアポンプの代わりにピエゾポンプ（圧電型ダイヤフラムポンプ）１０９，１１０が備えられる構造、および、流路ＦＥの流路間で光分析を実施する光分析手段の構造以外は、第１の実施例に示す分析装置と同じである。
よって、ここでは、外部光源、ピエゾポンプ、光分析手段のみ説明する。なお、理解を容易にするために、マイクロチップ１０７の大きさは誇張して描かれており、実際のタブレット端末７３とマイクロチップ１０７との大小関係は図１１とは相違している。
〔外部光源〕
図１２は、後で示すマイクロチップ１０７に装着される外部光源を構成する外部光源モジュール１１１へ電力を供給する給電モジュール１１３の構成例を示す。図１２に示す給電モジュール１１３は、例えば、ＵＳＢ端子７である給電用端子を有する。このＵＳＢ端子７を、処理装置であるタブレット端末７３のＵＳＢポート（給電用ポート）に装着することにより、タブレット端末７３から給電モジュール１１３への給電が可能となる。上記給電モジュール１１３からは、上記外部光源モジュール１１３へ給電するための給電線３５が設けられる。
図１３は、外部光源モジュール１１１の構成例を示す。
図１３の外部光源モジュール１１１は、例えば、マイクロチップ１０７の側面部に装着される。外部光源モジュール１１１の装着面には、固定用凸部１１５や複数の給電用端子１１７等の突出部が形成される。一方、これらの突出部に対応した陥没部１１９がマイクロチップ１０７の側面部に設けられる。上記突出部と陥没部１１９とを勘合することにより、外部光源モジュール１１１はマイクロチップ１０７に脱着可能に装着される。
図１３に示す外部光源モジュール１１１は、内部に１つの光源を有する。光源は、例えば、ＬＥＤ１１からなる。ＬＥＤ１１からは、マイクロチップ１０７の流路に導入された検体を含む流体への照射光として最適な波長であり、かつ光強度が十分な光が放出される。
ＬＥＤ１１の光放出側には集光用穴部９７が設けられ、この集光用穴部９７にはＬＥＤ１１に近い側からコリメータレンズ９９、集光レンズ１０１が順に設けられている。
ＬＥＤ１１からの放出光は、コリメータレンズ９９に入射してコリメートされ、集光レンズ１０１に入射する。集光レンズ１０１に入射した光は、マイクロチップ内部を進行し、後で示す導入光導光路１２１の光入射面である照射光導入端１２３に集光される。
なお、上記突出部と陥没部１１９との位置関係は、外部光源（ＬＥＤ１１）から放出される光が照射光導入端１２３に入射するように設定されている。
また、外部光源モジュール１１１がマイクロチップ１０７に装着されると、外部光源モジュール１１１から突出している給電用端子１１７が、後で示すマイクロチップ１０７のポートＡ，ポートＢに設けられたピエゾポンプ１０９，１１０から延びるポンプ給電用配線１２５に接続される。
〔ピエゾポンプ〕
ポートＡ，ポートＢに設けられるピエゾポンプ１０９，１１０は、ピエゾ素子（圧電素子）による駆動されるダイヤフラム式ポンプである。マイクロチップ１０７には、上記ピエゾポンプ１０９，１１０に給電するためのポンプ給電用配線１２５が設けられている。そして先に述べたように、上記外部光源モジュール１１１がマイクロチップ１０７に装着されると上記ポンプ給電用配線１２５と上記外部光源モジュール１１１の給電用端子１１７とが電気的に接続される。
〔光分析手段〕
流路ＦＥの流路間で光分析を実施する光分析手段は、図１１に示すように、フィルタ１２６、導入光導光路１２１、フィルタ１２７、観測光導光路１２８、フィルタ１２９、内蔵カメラ導光穴８２からなる。
上記したように、マイクロチップ１０７に装着された外部光源モジュール１１１のＬＥＤ１１からの放出光が、外部光源モジュール１１１のコリメータレンズ９９に入射してコリメートされ、集光レンズ１０１に入射して、マイクロチップ１０７の側面部から当該マイクロチップ内部に入射する。マイクロチップ内部に入射した光は、マイクロチップ内部を進行して、後で示す導入光導光路１２１の光入射面である照射光導入端１２３に集光される。
導入光導光路１２１は、外部光源モジュール１１１から放出される光を導光するものであり、導入光導光路１２１の光出射部は流路ＦＥの側面に設けられている。導入光導光路１２１はシリコーン樹脂等の材料で構成される。当該導入光導光路１２１を構成する材料としては、その屈折率がマイクロチップ１０７を構成する材料（例えば、シリコーン樹脂）の屈折率や大気の屈折率より大きく、ディスプレイ１５からの放出光が透過可能なものが選択される。
導入光導光路１２１の光入射面である照射光導入端１２３は、外部光源モジュール１１１からの光が入射する位置に設けられる。一方、導入光導光路１２１の光出射面は、ＰＢＳ等のバッファー液に希釈された検体溶液により満たされた流路ＦＥの側面部に対向する位置に設けられる。
照射光導入端１２３から導入光導光路１２１に入射する放射光は、集光後拡散する拡散光であるので放出光の一部は、光出射面に到達する前に導入光導光路１２１の上下面、左右側面に入射する。ここで、導入光導光路１２１の屈折率はマイクロチップの屈折率、空気の屈折率より大きいので、導入光導光路１２１の上下面、左右側面へ入射する光の入射角が導入光導光路１２１の臨界角以上である場合、導入光導光路１２１の上下面、左右側面へ入射した光は全反射され、光出射面に進行する。
すなわち、導入光導光路１２１は、ディスプレイからの放出光を流路ＦＥ内の検体溶液まで当該検体の照射光として導光する導光路として機能する。
導入光導光路１２１において、照射光導入端１２３から流路ＦＥの側面部に至る途中にはフィルタ１２６が配置される。このフィルタ１２６は、照射光導入端１２３から導光される照射光から検体を励起する波長成分以外をカットする。
すなわち、導入光導光路１２１に入射した上記照射光は、フィルタ１２６を介して流路ＦＥの側面に導光され、流路ＦＥ内部のバッファー液（ＰＢＳ）により希釈された検体溶液が励起される。
励起された検体からは、検体の物性に依存する光（例えば、蛍光）が放出される。この光は、観測光として観測光導光路１２８により、フィルタ１２７，１２９、内蔵カメラ導光穴８２をこの順に経由するように導光されてタブレット端末７３の内蔵カメラ７５に入射し、当該内蔵カメラ７５により検出される。
観測光導光路１２８において、流路ＦＥの側面部から内蔵カメラ導光穴８２に至る途中にはフィルタ１２７，１２９が配置される。
観測光導光路１２８の光入射面に入射する光は、必ずしも検体から放出される観測光（例えば、蛍光）のみではない。検体の励起に寄与しなかった照射光も流路ＦＥを横切って観測光導光路１２８の光入射面に入射する可能性がある。この照射光は、検体の光分析のノイズとなるため除去する必要がある。
フィルタ１２７，１２９は、励起光をカットする作用を奏するものであり、例えば、誘電体光学素子（ノッチフィルタ）や色ガラスフィルタ（吸収フィルタ）である。
内蔵カメラ導光穴８２は、第３の実施例のものと同じであり、詳細な説明は省略する。
図９に示すように、内蔵カメラ導光穴８２の底面はマイクロチップ表面に対して傾斜している斜面が設けてある。マイクロチップ１０７の臨界角等を考慮して斜面の角度を適切に設定することにより、観測光導光路１２８から導光される観察光は、斜面により下方向（内蔵カメラ７５のある方向）に折り返され、集光される。
図１４に本発明の第５の実施例を示す。図１４は、光処理装置１３０の概略図である。本実施例は、図２（ｃ）に示すような外部光源がマイクロチップ自体に内蔵され、タブレット端末等の処理装置から外部光源に対して給電される構成の具体例である。
本実施例の分析装置は、第４の実施例におけるピエゾポンプ、光分析手段を採用した例を示しており、外部光源がマイクロチップに内蔵されている構造以外は、第４の実施例に示す分析装置と同じである。
よって、ここでは、外部光源についてのみ説明する。なお、理解を容易にするために、マイクロチップ１３１の大きさは誇張して描かれており、実際のタブレット端末７３とマイクロチップ１３１との大小関係は図１４とは相違している。
〔外部光源〕
図１５は、マイクロチップ１３１に内蔵される外部光源へ電力を供給する給電モジュールのうち、処理装置側給電モジュール１３５の構成例を示す。図１５に示す処理装置側給電モジュール１３５は、例えば、ＵＳＢ端子７である給電用端子を有する。このＵＳＢ端子７を、処理装置であるタブレット端末７３のＵＳＢポート（給電用ポート）に装着することにより、タブレット端末７３から処理装置側給電モジュール１３５への給電が可能となる。上記処理装置側給電モジュール１３５からは、上記外部光源へ給電するための給電線が設けられる。
図１６は、マイクロチップ側給電モジュール１３９とマイクロチップ１３１に内蔵された外部光源の構成例を示す。
図１６のマイクロチップ側給電モジュール１３９は、例えば、マイクロチップ１３１の側面部に装着される。マイクロチップ側給電モジュール１３９の装着面には、固定用凸部１１５や複数の給電用端子１１７等の突出部が形成される。一方、これらの突出部に対応した陥没部がマイクロチップ１３１の側面部に設けられる。上記突出部と陥没部とを勘合することにより、マイクロチップ側給電モジュール１３９はマイクロチップに脱着可能に装着される。
図１６には、マイクロチップ１３１に１つの外部光源が内蔵されている例が示されている。外部光源は、例えば、ＬＥＤ１１からなる。ＬＥＤ１１からは、マイクロチップ１３１の流路に導入された検体を含む流体への照射光として最適な波長であり、かつ光強度が十分な光が放出される。
マイクロチップ１３１のＬＥＤ１１の光放出側には、ＬＥＤ１１に近い側からコリメータレンズ１４１、集光レンズ１４３が順に設けられている。
ＬＥＤからの放出光は、コリメータレンズ１４１に入射してコリメートされ、集光レンズ１４３に入射する。集光レンズ１４３に入射した光はマイクロチップ内部を進行し、図１３に示す第４の実施例のときと同様、導入光導光路１２１の光入射面である照射光導入端１２３に集光される。
なお、上記突出部と陥没部との位置関係は、マイクロチップ側給電モジュール１３９とマイクロチップ１３１とが勘合された際、マイクロチップ側給電モジュール１３９から突出している給電用端子１１７の一部が外部光源であるＬＥＤ１１の給電用配線に接続され、上記給電用端子１１７の残りが、図１４に示すマイクロチップ１３１のポートＡ，ポートＢに設けられたピエゾポンプ１０９，１１０から延びるポンプ給電用配線１２５に接続されるように設定されている。
上記したように、外部光源やピエゾポンプ１０９，１１０への給電は、処理装置側給電モジュール１３５、給電線１３７、マイクロチップ側給電モジュール１３９からなる給電モジュールを用いて行われる。処理装置側給電モジュール１３５は処理装置に装着された時点で当該処理装置と電気的に接続可能な状態となる。よって、マイクロチップ側給電モジュール１３９がマイクロチップ１３１に接続されることにより、処理装置とマイクロチップ１３１とは電気的に接続可能な状態となる。そして処理装置の制御部によって、処理装置からマイクロチップ１３１への外部光源、ピエゾポンプ１０９，１１０への電力供給が制御される。
第５の実施例においては、外部光源とマイクロチップ側給電モジュール１３９とが第４の実施例における外部光源モジュールに相当する。
第４の実施例と同様、図１４に示すポートＡ，ポートＢには、ピエゾ素子（圧電素子）による駆動されるダイヤフラム式ポンプであるピエゾポンプ１０９，１１０が設けられている。また、流路ＦＥの流路間で光分析を実施する光分析手段は、図１４に示すように、フィルタ１２６、導入光導光路１２１、観測光導光路１２８、フィルタ１２７，１２９、内蔵カメラ導光穴８２からなる。
また、第４の実施例と同様、外部光源から放出される光は、コリメータレンズ１４１、集光レンズ１４３を介して導入光導光路１２１の照射光導入端１２３に入射し、ＰＢＳ等のバッファー液に希釈された検体溶液により満たされた流路ＦＥの側面部に対向する位置に設けられた導入光導光路１２１の照射光の光出射面から放出される。なお、導入光導光路１２１において、照射光導入端１２３から流路ＦＥの側面部に至る途中には検体を励起する波長成分以外をカットするフィルタが設けられているので、流路ＦＥ内部のバッファー液（ＰＢＳ）により希釈された検体溶液は、導入光導光路１２１の照射光の光出射面から放出される光により励起される。
励起検体からの蛍光は、観測光として観測光導光路１２８により、フィルタ１２７，１２９、内蔵カメラ導光穴８２をこの順に経由するように導光されてタブレット端末７３の内蔵カメラ７５に入射し、当該内蔵カメラ７５により検出される。
なお、観測光導光路１２８において、流路ＦＥの側面部から内蔵カメラ導光穴８２に至る途中には、検体からの光（蛍光）以外のノイズ光をカットするフィルタ１２７，１２９（ノッチフィルタ、吸収フィルタ）が設けられている。
〔第５の実施例の変形例〕
上記した第５の実施例の分析装置においては、光分析手段やピエゾポンプ１０９，１１０等の送液手段が組み込まれたマイクロチップ１３１に内蔵させるものであるが、図１７に示すように、マイクロチップ１３１を光分析手段やピエゾポンプ１０９，１１０等の送液手段が組み込まれた検体光測定用チップ１４７と外部光源内蔵チップ１４５とに分割して両者が積み重ねる構造とし、外部光源を上記外部光源内蔵チップ１４５に内蔵させるようにしてもよい。
この場合、図１６に示すマイクロチップ側給電モジュール１３９は、例えば、図１７（ａ）に示すように外部光源内蔵チップ１４５の側面部に装着される。マイクロチップ側給電モジュール１３９の装着面には、固定用凸部１１５や複数の給電用端子１１７等の突出部が形成される。一方、これらの突出部に対応した陥没部１１９が外部光源内蔵チップ１４５の側面部に設けられる。上記突出部と陥没部１１９とを勘合することにより、マイクロチップ側給電モジュール１３９は外部光源内蔵チップ１４５に脱着可能に装着される。
図１７（ａ）には、外部光源内蔵チップ１４５に１つの外部光源が内蔵されている例が示されている。外部光源は、例えば、ＬＥＤ１１からなる。ＬＥＤ１１からは、マイクロチップ１３１の流路に導入された検体を含む流体への照射光として最適な波長であり、かつ光強度が十分な光が放出される。
図１７（ａ）のＡ−Ａ断面図である図１７（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１１からは図１７の上方向に光が放出される。放出光は、外部光源内蔵チップ１４５の内部、検体光測定用チップ１４７の内部を通過して、検体を光測定するための光導入部である照射光導入穴１４９に照射される。
図１７（ｂ）に示すように、照射光導入穴１４９は、検体光測定用チップ１４７において、外部光源内蔵チップ１４５との接触面と反対側の面（以下、検体光測定用チップ上面ともいう）に設けてあり、この照射光導入穴１４９の底面には、検体光測定用チップ上面に対して傾斜している斜面が設けてある。
検体光測定用チップ１４７はＰＤＭＳ等のシリコーン樹脂からなる。一般に、シリコーン樹脂の屈折率は大気の屈折率より大きい。よって、大気に対する検体光測定用チップ１４７（シリコーン樹脂）の臨界角以上の入射角で外部光源内蔵チップ１４５からの光が斜面を形成する照射光導入穴１４９の底面に入射すると、当該光は上記底面により全反射される。斜面の角度を適切に設定することにより、外部光源内蔵チップ１４５から図１７の上方向に放出される光は、上記斜面により横方向に折り返される。
ここで、照射光導入穴１４９に設けられる斜面は、図１７（ｂ）に示すように、斜面に照射され折り返される光が検体光測定用チップ１４７に設けられたコリメータレンズ１４１に照射されるように形成されている。検体光測定用チップ１４７において、コリメータレンズ１４１の光出射側には、コリメータレンズ１４１に近い側から集光レンズ１４３、導入光導光路１２１が設けられている。外部光源内蔵チップ１４５に内蔵されたＬＥＤ１１からの放出光は、照射光導入穴１４９に設けられる斜面に折り返されてコリメータレンズ１４１に入射してコリメートされ、集光レンズ１４３に入射する。集光レンズ１４３に入射した光はマイクロチップ内部を進行し、導入光導光路１２１の光入射面である照射光導入端１２３に集光される。
図１７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である図１７（ｃ）や検体光測定用チップ１４７の上面図である図１７（ｄ）に示すように、外部光源内蔵チップ１４５には、検体光測定用チップ１４７側に突出した複数の給電用端子が設けられている。一方、検体光測定用チップ１４７には、この給電用端子に対応した陥没部１１９が設けられている。
外部光源内蔵チップ１４５にマイクロチップ側給電モジュール１３９が装着された際、外部光源内蔵チップ１４５の複数の給電用端子１１７はマイクロチップ側給電モジュール１３９から突出している給電用端子１１７の一部と給電用配線を介して電気的に接続されるように構成されている。なお、マイクロチップ側給電モジュール１３９から突出している給電用端子１１７の残りは、外部光源であるＬＥＤ１１の給電用配線と電気的に接続される。
すなわち、第６の実施例においては、外部光源内蔵チップ１４５に内蔵された外部光源とマイクロチップ側給電モジュール１３９とで外部光源モジュールを構成する。
また、外部光源内蔵チップ１４５に検体光測定用チップ１４７が積み重ねられた際には、外部光源内蔵チップ１４５から検体光測定用チップ１４７側に突出した複数の給電用端子１１７は、検体光測定用チップ１４７の陥没部１１９に勘合し、検体光測定用チップ１４７に設けられているポンプ給電用配線１２５に電気的に接続される。
ポンプ給電用配線１２５は、第４の実施例と同様、ポートＡ，ポートＢに設けられたピエゾポンプ１０９，１１０（図１４参照）に接続されている。
上記した実施例の分析装置は、発明者らが考案した光分析装置（例えば、特願２０１３−０３５５８１参照）において、マイクロチップに照射する照射光としてタブレット端末のディスプレイから放出される光を用いる代わりに、外部光源から放出される光を照射するものである。
外部光源としては、例えば、ＬＥＤやＬＤを使用することが可能であり、これらの外部光源から放出される光の強度や分光特性を適切に選択することにより、マイクロチップの流路に導入された検体の反応を観測するのに適した特定波長の光を、観測に適した光強度で利用することが可能となる。また外部光源から放出される光の特性（パルス光、コヒーレント光等）を適切に選択することにより、マイクロチップの流路に導入された検体の反応を観測するのに適した性質の光を利用することが可能となる。
ここで、外部光源は、タブレット端末のディスプレイから放出される光の代替光源として使用する場合のみならず、ディスプレイからの放出光と同時に使用される場合もある。例えば、マイクロチップに導入された検体を含む流体にディスプレイから放出される光（可視光）を照射して、当該光を検体を含む流体に吸収させ、この検体を含む流体から光を放出させる場合、上記検体を含む流体に、別途第２の光（紫外光）を照射することにより、上記検体を含む流体におけるディスプレイから放出される光（可視光）の吸収が変化することがある。
すなわち、外部光源は、上記第２の光を放出する光源として使用される場合がある。
図１８は、光処理装置１５０の概略図であり、発明者らが考案した光分析装置の特許出願（特願２０１３−０３５５８１）における第４の実施例（図１１）に、第２の光源としての外部光源（給電モジュール１１３、外部光源モジュール１１１）、外部光源からの光を導く第２の導入光導光路１５１を設けたものである。
ディスプレイ１５から放出される放出光の採光手段１５３等は特願２０１３−０３５５８１に記載されているので、詳細な説明は省略するが、上記ディスプレイ１５から放出される放出光は、採光手段１５３により採光され、駆動エアポンプ（光駆動マイクロポンプ８５）が設けられたポートＡ、ポートＢに導光される。採光手段１５３は、液晶光コリメータマイクロレンズアレイ（コリメータレンズアレイ１５５）、コリメータレンズアレイ１５５から出射される光を折り返してマイクロチップ内部を進行するように上記光の光路を変更する光路変更穴１５７、平面テーパ導光路１５９からなる。
また、ディスプレイ１５から放出される光は、照射光導入穴７７よりマイクロチップ１６１に入射し、導入光導入路１２１によって導光され、マイクロチップ１６１に導入された検体を含む流体に照射される。
ディスプレイ１５からの放出光により、光駆動エアポンプ８５が駆動されるとともに、マイクロチップ１６１に導入された検体を含む流体に上記放出光が照射され、この検体を含む流体から放出される光を検出するが、これについては、特願２０１３−０３５５８１に記載されているので、説明を省略する。
〕
一方、図１８に示す外部光源の構成は、図１１に示す第４の実施例のものと同様であり、外部光源がマイクロチップ１６１と脱着可能に構成され、タブレット端末７３等の処理装置から外部光源に対して給電される。
すなわち、外部光源モジュール１１１へ電力を供給する給電モジュール１１３の構成例は、図１２と同様であり、例えば、ＵＳＢ端子である給電用端子を有する。このＵＳＢ端子を、処理装置であるタブレット端末７３のＵＳＢポート（給電用ポート）に装着することにより、タブレット端末７３から給電モジュール１１３への給電が可能となる。上記給電モジュール１１３からは、上記外部光源モジュール１１１へ給電するための給電線が設けられる。なお、給電モジュール１１３は、第４の実施例のようなピエゾポンプへの給電は行わないので、図１８に示すように、ピエゾポンプへの給電線は省略される。
また、外部光源モジュール１１１の構成例は、図１３と同様であり、例えば、マイクロチップ１６１の側面部に装着される。外部光源モジュール１１１の装着面には、固定用凸部や複数の給電用端子等の突出部が形成される。一方、これらの突出部に対応した陥没部がマイクロチップ１６１の側面部に設けられる。上記突出部と陥没部とを勘合することにより、外部光源モジュール１１１はマイクロチップ１６１に脱着可能に装着される。
外部光源モジュール１１１は、内部に１つの光源を有し、光源は、例えば、紫外線を放出するＬＥＤからなる。
図１３に示すように、ＬＥＤの光放出側には集光用穴部が設けられ、この集光用穴部にはＬＥＤに近い側からコリメータレンズ、集光レンズが順に設けられている。
ＬＥＤからの放出光は、コリメータレンズに入射してコリメートされ、集光レンズに入射する。集光レンズに入射した光は、マイクロチップ内部を進行し、図１８に示す第２の導入光導光路１５１の光入射面である第２の照射光導入端１６３に集光される。
なお、上記突出部と陥没部との位置関係は、外部光源（ＬＥＤ）から放出される光が照射光導入端に入射するように設定されている。
第２の導入光導光路１５１は、外部光源モジュール１１１から放出される光を導光するものであり、第２の導入光導光路１５１の光出射部は、流路ＦＥにおいて、デイスプレイ１５からの放出光が照射される領域に第２の光（外部光源からの光）が照射されるような位置に設けられる。第２の導入光導光路１５１はシリコーン樹脂等の材料で構成される。当該第２の導入光導光路１５１を構成する材料としては、その屈折率がマイクロチップを構成する材料（例えば、シリコーン樹脂）の屈折率や大気の屈折率より大きく、ディスプレイ１５からの放出光が透過可能なものが選択される。
第２の照射光導入端１６３から第２の導入光導光路１５１に入射する放射光は、集光後拡散する拡散光であるので放出光の一部は、光出射面に到達する前に第２の導入光導光路１５１の上下面、左右側面に入射する。ここで、第２の導入光導光路１５１の屈折率はマイクロチップ１６１の屈折率、空気の屈折率より大きいので、第２の導入光導光路１５１の上下面、左右側面へ入射する光の入射角が第２の導入光導光路１５１の臨界角以上である場合、第２の導入光導光路１５１の上下面、左右側面へ入射した光は全反射され、光出射面に進行する。
すなわち、第２の導入光導光路１５１は、外部光源からの放出光を流路ＦＥ内の検体溶液まで当該検体の照射光として導光する導光路として機能する。
このように、実施例７によれば、ディスプレイ１５からの放出光による光分析の際、第２の光を外部光源からマイクロチップ１６１に導入された検体を含む流体に照射することが可能となる。
上記した実施例３、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７に示す分析装置に用いられるタブレット端末７３は内蔵カメラ７５が搭載されており、当該内蔵カメラ７５により観測光が検出され、タブレット端末７３に内蔵されている制御部７２により上記検出情報が演算処理される。
一方、実施例８に示す分析装置に用いられるタブレット端末１６５は内蔵カメラが搭載されておらず、検体からの観測光を目視にて観測するものである。
図１９は、光処理装置１６４の概略図であり、図５に示す第３の実施例における分析装置において、内蔵カメラ、内蔵カメラ導光穴、集光穴を省略し、第３のレンズ１６７、観測穴１６９を設けたものである。
また、図２０は、光処理装置１７０の概略図であり、図１１に示す第４の実施例における分析装置において、内蔵カメラ、内蔵カメラ導光穴を省略し、観測穴を設けたものである。
図１９において、流路ＦＥの流路間で光分析を実施する光分析手段は、照射光導入穴７７、第１のレンズ８９、第２のレンズ９１、２つの平行光フィルタ（第１の平行光フィルタ９２、第２の平行光フィルタ９３）、フィルタ９４、第３のレンズ１６７、観測穴１６９からなる。
第１のレンズ８９、第２のレンズ９１、２つの平行光フィルタ（第１の平行光フィルタ９２、第２の平行光フィルタ９３）、フィルタ９４の構造、機能は、第１の実施例と同じであるので、ここでは説明を省略する。
第３のレンズ１６７は、マイクロチップ１６６の内部に設けられた空洞として構成され、放出光の光入射面、出射面は凹面となっている。この光入射面および出射面の凹面形状は、第３のレンズ１６７を通過した光が観測穴１６９に入射して、当該観測穴内部で集光されるように設定される。
観測穴１６９には、例えば、所定の波長の観測光が照射されると発光する色素等が埋め込まれており、目視にて検体の分析結果を確認できる。
一方、図２０において、流路ＦＥの流路間で光分析を実施する光分析手段は、照射光導入穴、フィルタ１２６、導入光導光路１２１、観測光導光路１７５、フィルタ１２７、フィルタ１２９、観測穴１７１からなる。励起光導入穴、フィルタ１２６、導入光導光路１２１、観測光導光路１７５、フィルタ１２７、フィルタ１２９の構造、機能は、第２の実施例と同じであるので、ここでは説明を省略する。
観測穴１７１には、観測光導光路１７５からの観測光が導光される。観測穴１７１は、上記したように、例えば、所定の波長の観測光が照射されると発光する色素等が埋め込まれており、目視にて検体の分析結果を確認できる。
第５の実施例の分析装置によれば、分析結果を目視にて確認できる光分析に対応することが可能となり、内蔵カメラを必要としない分、第３、第４の実施例の分析装置よりも安価に構成することが可能となる。
なお、上記実施例３，４，５においては、一つのマイクロチップに種々の機能を組み込む場合について説明したが、例えば、光分析手段を備えたマイクロチップ、光駆動エアポンプを備えたマイクロチップ等を用意し、これらを積層したり並列配置し、上記実施例３，４，５に示した機能を有するマイクロチップを構成するようにしてもよい。
〔実施例３，４，５，６，７，８の変形例〕
上記した実施例３，４，５，６，７，８に示したマイクロチップにおいて、マイクロチップ内にフィルタ機能等を有する前処理モジュールを組み込んでもよい。前処理モジュールとしては、例えば特許文献３，４，５等に記載される、ピラー構造を有する分離処理用フィルター（血球、血漿の分離）や、固体や粒子の捕捉分離フィルタ等が考えられる。前処理モジュールは、検体を含む流体から光照射対象でない非検体物質（例えば、上記した血球、血漿や光照射対象ではない固体や粒子）を分離する。
図２１（ａ）（ｂ）に、図５に示したマイクロチップに前処理フィルタを組み込んだ例を示す。同図は、光処理装置１７６の概略図であり、ポートＢとマイクロ流路８３の交差部分Ｆの間に、図２１（ｂ）に示すピラー構造により血球、血漿等の分離処理を行う前処理フィルタを設けた場合を示しており、前処理フィルタ１７７を設けることにより、ポートＢから交差部分Ｆに送出される液体から血球、血漿等を分離する等の前処理を行うことができる。
なお、同図では、前記実施例３に前処理フィルタ１７７を設けた場合を示したが、前記第４、第５の実施例に示したものに前処理フィルタ１７７を設けてもよい。
また、図２１では前処理フィルタ１７７をマイクロチップ１７９に組み込む場合について示したが、前処理フィルタ機能１７７を有するチップを予め用意し、前記実施例３等に示したマイクロチップと積層したり並列配置して流路を連結し、前処理機能を付加するようにしてもよい。
１・・・光処理装置、３・・・外部光源、５・・・処理装置、７・・・給電用端子、９・・・外部光源モジュール、１１・・・ＬＥＤ、１３・・・給電用ポート、１５・・・ディスプレイ、１６・・・表示領域、１７・・・マイクロチップ、１９・・・光ファイバ、２１・・・光導入部、２２・・・光処理装置、２３・・・外部光源、２５・・・マイクロチップ、２７・・・外部光源モジュール、２９・・・ＬＥＤ、３１・・・流路、３３・・・給電モジュール、３５・・・給電線、３６・・・光処理装置、３７・・・マイクロチップ、３９・・・ＬＥＤ、４３・・・処理装置側給電モジュール、４５・・・マイクロチップ側給電モジュール、４７・・・給電線、４９・・・外部光源モジュール、５０・・・光処理装置、５１・・・マイクロチップ、５３・・・外部光源内臓チップ、５５・・・検体光測定用マイクロチップ、５７・・・外部光源、５９・・・光導入部、６１・・・外部光源モジュール、６３・・・検体、６５・・・マイクロピペット、６７・・・光導出部、６８・・・光処理装置、６９・・・光ファイバ、７１・・・マイクロチップ、７２・・・制御部、７３・・・タブレット端末、７５・・・内蔵カメラ、７７・・・照射光導入穴、７９・・・駆動光導入穴Ａ、８１・・・駆動光導入穴Ｂ、８２・・・内蔵カメラ導入穴、８３・・・マイクロ流路、８５・・・光駆動エアポンプ、８６・・・光駆動エアポンプ、８７・・・フィルタ、８９・・・第１のレンズ、９１・・・第２のレンズ、９２・・・第１の平行光フィルタ、９３・・・第２の平行光フィルタ、９４・・・フィルタ、９５・・・集光穴、９７・・・集光用穴部、９９・・・コリメータレンズ、１０１・・・集光レンズ、１０３・・・光ファイバ用マニホールド、１０５・・・光ファイバ用ホルダ、１０６・・・光処理装置、１０７・・・マイクロチップ、１０９・・・ピエゾポンプ、１１０・・・ピエゾポンプ、１１１・・・外部光源モジュール、１１３・・・給電モジュール、１１５・・・固定用凸部、１１７・・・給電用端子、１１９・・・陥没部、１２１・・・導入光導光路、１２３・・・照射光導入端、１２５・・・ポンプ給電用配線、１２６・・・フィルタ、１２７・・・フィルタ、１２８・・・観測用導光路、１２９・・・フィルタ、１３０・・・光処理装置、１３１・・・マイクロチップ、１３３・・・外部光源、１３５・・・処理装置側給電モジュール、１３７・・・給電線、１３９・・・マイクロチップ側給電モジュール、１４１・・・コリメータレンズ、１４３・・・集光レンズ、１４５・・・外部光源内臓チップ、１４７・・・検体光測定用チップ、１４９・・・照射光導入穴、１５０・・・光処理装置、１５１・・・第２の導入光導光路、１５３・・・採光手段、１５５・・・コリメータレンズアレイ、１５７・・・光路変更穴、１５９・・・平面テーパ導光路、１６１・・・マイクロチップ、１６３・・・第２の照射光導入端、１６４・・・光処理装置、１６５・・・タブレット端末、１６６・・・マイクロチップ、１６７・・・第３のレンズ、１６９・・・観測穴、１７０・・・光処理装置、１７１・・・観測穴、１７３・・・マイクロチップ、１７５・・観測光導光路、１７６・・・光処理装置、１７７・・・前処理フィルタ、１７９・・・マイクロチップ、２０１・・・検体、２０３・・・マイクロピペット、２０５・・・マイクロチップ、２０７・・・分析計、２０９・・・制御ツール、２１０・・・光処理装置、２１１・・・タブレット端末、２１３・・・ディスプレイ、２１５・・・マイクロチップ、２１７・・・表示領域

Claims (12)

  1. 演算部と受光部と前記演算部の処理結果を表示する表示部とを有する携帯型端末機器を用いて、光源を有さずに光導入部及び光導出部を有するマイクロチップが前記光導入部から前記光導出部へと通じる光路中に保持する検体に対して光を照射して当該検体の分析を行う光分析方法であって、
    前記マイクロチップの前記光導出部から出る光を前記受光部に導く光路を準備するステップと、
    前記光導入部に光を照射するステップを含む、光分析方法。
  2. 前記光を照射するステップにおいて、少なくとも前記携帯型端末機器とは異なる外部光源から前記光導入部に光を照射する、請求項１記載の光分析方法。
  3. 前記光を照射するステップにおいて、前記携帯型端末機器から前記外部光源に対して電気を供給する、請求項２記載の光分析方法。
  4. 前記携帯型端末機器は、前記表示部を制御する制御部をさらに有し、
    前記光を照射するステップにおいて、前記制御部が前記表示部を制御して、前記表示部からの発光を抑止させる、請求項３記載の光分析方法。
  5. 前記光を照射するステップの前に、前記携帯型端末機器のバッテリー残量が前記外部光源に十分な電気を供給することを期待できる基準値以上であるか否かを判定するステップをさらに含む、請求項４記載の光分析方法。
  6. 前記外部光源から放出される光と前記表示部が放出する光とは、波長及び強度の少なくともいずれかが相違する、請求項２から５のいずれかに記載の光分析方法。
  7. 前記外部光源から放出される光は、パルス光、コヒーレント光、テラヘルツ光及び偏光の少なくとも１つである、請求項２から６のいずれかに記載の光分析方法。
  8. 前記光を照射するステップの前に、前記受光部が正常に機能するか否かを判定するステップをさらに含む、請求項１から７のいずれかに記載の光分析方法。
  9. 演算部と受光部と前記演算部の処理結果を表示する表示部とを有する携帯型端末機器と、光導入部から光導出部へと通じる光路中に検体を保持するマイクロチップとを備え、前記検体に対して光を照射して当該検体の分析を行う光分析システムであって、
    前記マイクロチップの前記光導出部から出る光が前記受光部に導かれる光路を備える、光分析システム。
  10. 前記携帯型端末機器から電気の供給を受ける外部光源をさらに備える、請求項９記載の光分析システム。
  11. 前記光路は、前記受光部へと至る光強度を増大させる集光部を有する、請求項９又は１０記載の光分析システム。
  12. 前記携帯型端末機器に、請求項１から８のいずれかに記載の光分析方法を実行させるプログラム。
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