JP2015161521A - 微粒子検査装置と微粒子検査システム及び微粒子検査方法 - Google Patents

微粒子検査装置と微粒子検査システム及び微粒子検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】検体液中の微粒子を検出でき、且つ複数回の使用による誤判定を防止でき、検査の信頼性向上をはかる。
【解決手段】微粒子の検査に使用される微粒子検査装置であって、検体液中の微粒子の存在を電気信号の変化として検出する微粒子検査チップ１１０と、検査チップ１１０の使用済みか否かを記憶する記憶素子１２０と、を有する検査部１００と、検査チップ１１０の検出信号から微粒子の存在を判定する判定回路２１０と、記憶素子１２０の情報から判定回路２１０の動作を制御する制御回路２２０と、を有する判定部２００と、を具備し、検査チップ１１０と判定回路２１０、及び記憶素子１２０と制御回路２２０は電気的に接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、微粒子の検査に使用される微粒子検査装置と微粒子検査システム及び微粒子検査方法に関する。
近年、バイオ技術やヘルスケアなどの分野において、微小流路と検出機構などの要素を集積したマイクロ分析チップが利用されている。これらの分析チップは、ガラス基板や樹脂基板に形成された微小溝にカバーを設けてトンネル流路を形成している。また、検出機構として、レーザ光散乱や蛍光検出以外に微小孔による微粒子検出を利用したものが知られている。
この種の分析チップにおいては、一度使用した場合、再度同じチップを使用すると、前回の検査結果の影響を受ける可能性がある。そこで、複数回の使用を防ぐ工夫が必要である。
特開２００４−２３３３５６号公報 特表２００８−５４５５１８号公報
発明が解決しようとする課題は、検体液中の微粒子を検出でき、且つ複数回の使用による誤判定を防止でき、検査の信頼性向上をはかり得る微粒子検査装置と微粒子検査システム及び微粒子検査方法を提供することである。
実施形態の微粒子検査システムは、検体液中の微粒子の存在を電気信号の変化として検出する微粒子検査チップと、前記検査チップの使用済みか否かを記憶する記憶素子と、を有する検査部と、前記検査チップの検出信号から前記微粒子の存在を判定する判定回路と、前記記憶素子の情報から前記判定回路の動作を制御する制御回路と、を有する判定部と、を具備し、前記検査チップと前記判定回路、及び前記記憶素子と前記制御回路は電気的に接続されている。
第１の実施形態に係わる微粒子検査システムの概略構成を示すブロック図。 図１の装置を用いた微粒子検査方法を説明するためのフローチャート。 第２の実施形態に係わる微粒子検査システムの概略構成を示すブロック図。 第３の実施形態に係わる微粒子検査システムの全体構成を示す斜視図。 図４の装置に用いた検査部の構成を示す平面図。 図５の矢視Ｉ−Ｉ’断面図。 第１の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。 図７の矢視Ａ−Ａ’断面図。 第２の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。 第３の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。 第３の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。 第４の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。 第４の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。 第４の半導体マイクロ分析チップにおけるピラーアレイの機能を概念的に示す断面図。 第４の半導体マイクロ分析チップにおけるピラーアレイの配置例を示す図。 第５の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。 第６の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。 第６の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。 第６の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す断面図。 第６の半導体マイクロ分析チップの変形例を示す平面図。 第６の半導体マイクロ分析チップの変形例を示す斜視図。 第６の半導体マイクロ分析チップにおけるピラーアレイの配置例を示す図。 第６の半導体マイクロ分析チップにおける微粒子検出機構を説明するための断面図。 第７の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。 第８の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。 第８の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す断面図。 第９の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。 第１０の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。 第１１の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。 第１１の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。
以下、実施形態の微粒子検査装置と検査システム及び微粒子検査方法を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わる微粒子検査システムの概略構成を示すブロック図である。
検体液中のウイルスや細菌等の微粒子の存在を電気信号の変化として検出する微粒子検査チップ１１０と、検査チップ１１０の使用済みか否かを記憶する記憶素子１２０と、から検査部（微粒子検査装置）１００が構成されている。検査チップ１１０の検出信号から微粒子の存在を判定する判定回路２１０と、記憶素子１２０の情報から判定回路２１０の動作を制御する制御回路２２０と、から判定部２００が構成されている。
検査部１００と判定部２００は機械的に着脱可能となっており、更にこれらは着脱可能電気接点３００を介して電気的に接続される。そして、検査部１００を判定部２００に装着することで、検査チップ１１０と判定回路２１０、及び記憶素子１２０と制御回路２２０は電気的に接続されるようになっている。なお、電気接点３００は必ずしも必要なく、検査部１００の判定部２００への装着時に、必要な部分同士が電気的に接続される構成であれば良い。
検査チップ１１０は、半導体基板の表面部に検体液を流入可能に設けられた流路と、流路の一部に設けられ検体液中の微粒子を通過させるための微細孔と、微細孔を挟んで設けられた検出用電極とを備えている。そして、電極間に電圧を印加しておき、検体液中の微粒子が微細孔を通過する際の電流の変化から微粒子を検出するものである。このような半導体マイクロ分析チップの具体的構成については後述する。
記憶素子１２０は、検査チップ１１０で検査が行われた際に、通電によって切断されるヒューズであり、例えば検査チップ１１０を構成する半導体基板上の一部に設けられている。なお、記憶素子１２０はヒューズに限られるものではなく、検査チップ１１０の使用状態を記憶できるものであれば良く、半導体メモリ（ＲＡＭ，フラッシュＲＡＭ）を用いることも可能である。また、記憶素子１２０は必ずしも検査チップ１１０に直接形成する必要はなく、検査チップ１１０を搭載した基板上に形成しても良い。
判定回路２１０は、検査チップ１１０の微細孔の近傍に設けられた電極に電圧を印加し、微粒子が通過する際の電流の変化から微粒子の有無を判定するものである。制御回路２２０は、記憶素子１２０の情報から検査チップ１１０が未使用である場合に判定回路２１０を動作させ、判定回路２１０による判定後に記憶素子１２０に検査チップ１１０が使用済みであることを記録するように動作するものである。記憶素子１２０がヒューズの場合は、通電によってヒューズを切断する。
次に、このように構成された微粒子検査システムを用いた検査方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。
まず、微粒子検査チップ１１０に検体液を注入した後、検査部１００を判定部２００に装着し、両者を機械的及び電気的に接続する。そして、制御回路２２０により、記憶素子１２０の情報を読み取る（ステップＳ１）。記憶素子１２０がヒューズの場合、制御回路２２０側から記憶素子１２０に対して電圧を印加し、電流が流れるか否かを読み取る。なお、このときの電圧及び電流は極めて小さいものである。検査チップ１１０が未使用であればヒューズは切断されておらず、使用済みであればヒューズは切断されている。従って、電流が流れるか否かで検査チップ１１０が使用済みか否かを検出することができる（ステップＳ２）。
検査チップ１１０が使用済みと検出された場合は、検査を行うことなく終了する。これにより、一度使用した検査チップ１１０が微粒子検査に使用されるのを未然に防止することができる。
検査チップ１１０が未使用と検出された場合は、検査チップ１１０の検出信号から判定回路２１０により微粒子の検査を行う（ステップＳ３）。即ち、判定回路２１０側から検査チップ１１０の検出用電極に電圧を印加し、これらの電極間を流れる電流の変化から微粒子の有無の検出動作を行う。
判定回路２１０による微粒子の検出動作が終了したら、制御回路２２０から記憶素子１２０に検査チップ１１０が使用済みであることを記録する（ステップＳ４）。記憶素子１２０がヒューズの場合、制御回路２２０から記憶素子１２０に大きな電流を流し、ヒューズを切断させる。
これにより、検査チップ１１０が未使用の場合のみ、判定回路２１０により微粒子の検出動作を行うことができる。しかも、検査チップ１１０が使用済みになった場合は、制御回路２２０により記憶素子１２０のヒューズを切断することにより、検査部１００の記憶素子１２０に対して使用済みの情報を書き込むことができる。このため、使用済みの検査チップ１１０が再度の検査に使用されることはない。
このように本実施形態によれば、記憶素子１２０の情報から検査チップ１１０が使用済みか否かを読み取ることができ、使用済みの場合に判定回路２１０による検査を中止するため、一度使用して陽性であった場合、検査チップ１１０中に残った微粒子による誤判定を未然に防止することができる。また、半導体基板に設けた流路と微細孔を利用して微粒子の検査を行うことにより、微粒子検査を感度良く行うことができる。
即ち、検体液中の微粒子を検出でき、且つ複数回の使用による誤判定を防止し、検査の信頼性向上をはかることができる。また、微粒子検査チップ１１０として後述するような半導体マイクロ分析チップを用いることにより、小型化と量産が可能となり、低コストに実現できる利点もある。
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係わる微粒子検査システムの概略構成を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、記憶素子１２０として、電気的情報の変化を与えるヒューズ１２１を用いることに加え、ユーザが目視確認ができる呈色材１２２を用いたことにある。
検査部１００には、検査チップを構成する半導体基板の上面、検査チップを搭載した基板の上面に、又は基板を内装したケースの表面に、加熱により色が変わる呈色材１２２が設けられている。さらに、呈色材１２２の近傍に、制御回路２２０側からの通電により発熱するヒータ１２３が設けられている。呈色材１２２には、温度が上昇すると色が変化する、ヒートラベル、示温ラベル、或いはＷＡＸ示温インク等を用いることができる。
検査チップ１１０を一度も使用していない状態では、記憶素子１２０のヒューズ１２１は切断されておらず、呈色材１２２は元の色である。検査チップ１１０に検体液を注入し、検査部１００を判定部２００に装着して微粒子の検査を行うと、先の第１の実施形態と同様に、微粒子の検査が行われる。検査が終了すると、第１の実施形態と同様にヒューズ１２１が切断される。これと共に、制御回路２２０側からヒータ１２３に通電される。このため、呈色材１２２が加熱され、呈色材１２２の色が変わる。
このように検査チップ１１０が一度使用されると、ヒューズ１２１が切断されると共に呈色材１２２の色が変わった状態となる。従って、制御回路２２０でヒューズ１２１の切断により検査チップ１１０の使用済みを検出できると共に、ユーザーは呈色材１２２の色変化から検査チップ１１０の使用済みを確認することができる。
このように本実施形態によれば、先の第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、検査部１００の呈色材１２２を目視確認するのみで、検査チップ１１０の使用の有無を簡易に判断することができる。従って、判定部２００と接続する前でも検査部１００の単体で使用済みか否かを確認することができ、使用済みの検査チップ１１０に検体液を注入する無駄を無くすことも可能となる。
なお、呈色材１２２の代わりに、通電により形状が変化する金属、例えば電気を流すと曲がる素材（電気活性ポリマー，アクリル板、シリコン素材等を組み合わせて構成されたもの）を用いることも可能である。
（第３の実施形態）
図４は第３の実施形態に係わる微粒子検査システムの全体構成を示す斜視図、図５は検査部の構成を示す平面図、図６は図５の矢視Ｉ−Ｉ’断面図である。
図４に示すように、判定部２００を収容する筐体２５０の一側面に、検査部１００を挿入可能なスリット２３１が設けられている。さらに、筐体２５０の上面には、検査チップ１１０の検査結果を表示する表示部２３２及び各種操作のための押しボタンスイッチ２３３などが設けられている。なお、図４では作業効率の向上のために３個のスリット２３１を設けて３個の検査部１００を装着可能になっているが、１つの検査部１００を装着するものであっても良いのは勿論のことである。
検査部１００は、検査チップ１１０を搭載した基板１１５を有しており、この基板１１５が筐体２５０のスリット２３１に挿入可能となっている。なお、図中の４００は検体液を収容した容器であり、この容器４００から検体液が検査チップ１１０に注入されるようになっている。
図５に示すように、検査部１００の基板１１５には空洞１３１及び接続端子１３２が設けられている。空洞１３１は、基板１１５の一つの角部近傍に設けられている。ここで、空洞１３１を基板１１５の角部に近付けて設けることにより、空洞１３１の近傍において基板１１５の幅の狭い領域が生じる。そして、空洞１３１の近傍の幅の狭い領域を通るように、記憶素子１２０として配線１２５が配置されている。接続端子１３２は、判定部２００と接続するために基板１１５の一辺側に設けられている。そして、接続端子１３２の一部は検査チップ１１０の電極に接続され、一部は配線１２５に接続されている。
図６に示すように、検査部１００を判定部２００に装着すると、判定部２００の筐体２５０のカセット挿入口に設けられた突起部２３５が検査部１００の基板１１５の空洞１３１に嵌め込まれるようになっている。そして、検査が終了して検査部１００を筐体２５０から引き抜く際に、基板１１５の幅の狭い領域が破壊され、これに伴い配線１２５が切断されるようになっている。
このような構成であれば、検査部１００を判定部２００の筐体に装着することにより、判定部２００の制御回路２２０で配線１２５の断線状態を検出することができる。これは、記憶素子１２０としてヒューズを用いた場合と同様である。従って、検査チップ１１０が未使用か否かを検出することができ、先の実施形態と同様に検査チップ１１０が未使用の場合のみ検査を行うことができる。
検査が終了し、検査部１００を筐体２５０から引き抜くと、検査部１００の基板１１５に設けた空洞１３１に突起部２３５が嵌め込まれているため、空洞２３５の近傍の幅の狭い領域が破壊される。これに伴い、幅の狭い領域に配置された配線１２５が断線することになる。これにより、検査部１００側で検査チップ１１０が使用済みであることを記憶することができる。
このように本実施形態によれば、検査部１００を判定部２００の筐体２５０から引き抜くという機械的操作によって、検査チップ１１０に対する使用状態を記憶させることができる。即ち、ヒューズ等の通電により断線する部材を用いなくとも通常の配線で記憶素子１２０を形成することができる。従って、先の第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、制御回路２２０側にヒューズ切断のための電源等を要することなく、よりローコストで実現できる利点がある。
（微粒子検査チップの例）
以下、前述した各実施形態の検査チップ１１０に用いた半導体マイクロ分析チップの例について説明する。
［第１の半導体マイクロ分析チップ］
図７及び図８は、第１の半導体マイクロ分析チップの概略構成を説明するためのもので、図７は平面図、図８は図７の矢視Ａ−Ａ’断面図である。
図中の１０は半導体基板であり、この基板１０としては、Ｓｉ，Ｇｅ，ＳｉＣ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＮなど各種の半導体を用いることができる。ここでは、半導体基板１０としてＳｉを用いた場合を例に説明する。
Ｓｉ基板１０の表面部に直線状の溝からなる流路２０が形成されている。流路２０は検出する微粒子を含む検体液を流動させるためのものであり、Ｓｉ基板１０の表面に例えば幅５０μｍで深さ２μｍのエッチングを施して形成する。流路２０の両端には、検体液の導入、排出のための開口部４１，４２が設けられている。流路２０の両端を除く領域には、流路２０の底面からＳｉ基板１０の表面高さまで延在する柱状体（ピラー）５０ａを一定の間隔でアレイ形成したピラーアレイ５０が設けられている。ピラー５０ａの径は例えば１μｍとし、隣接ピラーとの間隙を例えば０．５μｍとする。
ここで、流路２０の底部はＳｉＯ2 膜１１で覆い、ピラーアレイ５０もＳｉＯ2 で形成しておく。さらに、流路２０の上部はＳｉＯ2 からなるキャップ層１５により覆われている。このキャップ層１５の複数箇所には、流路形成のための犠牲層除去を速やかに行うためのアッシング用ホール１６が形成されている。
開口部４２において、流路２０の裏面側に裏面開口１７が設けられており、流路２０の底部に微細孔３０が設けられている。流路２０とＳｉ基板１０の裏面開口１７は、微細孔３０を介して空間的に接続されている。
第１の半導体マイクロ分析チップでは、導入側開口部４１に検体液を注入すると、検体液が毛細管現象により流路２０を通って排出側開口部４２まで流入していく。裏面開口１７には、検体微粒子を含まない通電可能な液体を満たしておく。そして、排出側開口部４２及び裏面開口１７にそれぞれ微細孔３０の通過電流観測用の電極（金属ワイヤなど）を挿入し、判定部２００の判定回路２１０から電圧印加し、電極間に流れるイオン電流を観測する。微粒子が微細孔３０を通過する際、微粒子が微細孔３０の一部を占めることにより、微細孔部分の電気抵抗が変化し、それに伴いイオン電流が変化する。このように、微粒子が微細孔３０を通過する際のイオン電流の変化を判定回路２１０で観測することで、微細孔３０を通過した微粒子を検出することができる。
このような半導体マイクロ分析チップは、Ｓｉなどの半導体ウェハを基板としており、量産技術の進んだ半導体加工技術により従来技術で多く採用されている石英基板又は樹脂基板を用いたマイクロ分析チップに比して大幅な小型化と大量生産が可能となり、マイクロ分析チップを大量且つ低コストに製造可能となる。
また、流路のシール構造（蓋）形成に別基板やカバーガラスの貼り合わせを不要にすることができ、貼り合わせ工程のコストを削減できる。さらに、微粒子検出が電気的に行えることで電子回路技術による雑音分離や、リアルタイムのデジタル処理（統計処理など）による高感度化が可能であるほか、光学的検出方式に比して光学系などの空間を大きく占有する要素がないため、検出装置の劇的な小型化が可能となる。さらに、小型流路に複数の穴を設けており、これらの穴を流路形成時に形成した犠牲層を除去するためのアッシングホールとして用いている。これにより、犠牲層除去に要する時間を大幅に短縮し、製造コストを抑えることができる。
また、半導体マイクロ分析チップの基本材料が半導体基板であるため、記憶素子１２０として半導体メモリを用いる場合、この半導体基板に直接半導体メモリを作製できる利点もある。
［第２の半導体マイクロ分析チップ］
図９は、第２の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図である。なお、図７と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
第２の半導体マイクロ分析チップが第１の半導体マイクロ分析チップと異なる点は、流路２０の側部に該流路２０と連通するチャネル部２５を設け、このチャネル部２５上のキャップ層１５にアッシング用ホール１６を形成したことにある。例えば、流路２０の両側面に、形成すべきアッシング用ホールよりも僅かに大きいチャネル部２５を一定間隔で設け、各々のチャネル部２５に１つのアッシング用ホール１６を形成している。
このような構成であっても、第１の半導体マイクロ分析チップと同様に、アッシング用ホール１６の存在により、流路２０を形成する際の犠牲層の除去を速やかに行うことができる。さらに、アッシング用ホール１６を検体液を流す際の空気孔として用いることができる。また、流路２０自体に直接ホールを形成するのではなく、流路の側壁に設けたチャネル部２５にホール１６を形成しているため、流路天井の強度を落とすことなくホール１６を形成することができる利点もある。
［第３の半導体マイクロ分析チップ］
図１０及び図１１は、第３の半導体マイクロ分析チップの概略構成を説明するためのもので、図１０は平面図、図１１は斜視図である。
図中の１０はＳｉなどの半導体基板である。４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは検体液の注入、排出を行うためのリザーバーであり、４１ａは検体液導入領域、４１ｂは電解液導入領域、４２ａは検体液排出領域、４２ｂは電解液排出領域となる。これらのリザーバーは、Ｓｉ基板１０の表面部を例えば選択エッチングにより、例えば１ｍｍ角の正方形のパターンに２μｍ掘り込むことで形成されている。
２１は検体液を通流させるための第１の流路、２２は電解液を通流させるための第２の流路である。これらの流路２１，２２は、異なるレイアウトで一部が近接するように配置され、Ｓｉ基板１０を例えば５０μｍ幅で２μｍ深さに掘り込んで形成されている。さらに、流路２１，２２は、上部がシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）やシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、アルミナ膜（Ａｌ2Ｏ3 ）などの絶縁薄膜（例えば厚さ２００ｎｍ）で覆われている。即ち、図１１に示すように、流路２１，２２の上部に流路キャップ層１５（流路をシールする蓋）が形成され、これにより第１及び第２の流路は共に溝型トンネル流路となっている。また、キャップ層１５には、犠牲層の除去の際に利用するアッシング用ホール１６が形成されている。
このとき、キャップ層１５の形成は、リザーバー４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂに接続する部分までとし、リザーバー上部と流路の接続部には検体液や電解液が通過可能となるように、少なくとも一部はキャップ層１５を形成しないようにする。これにより、流路２１及び２２はリザーバー部分で開口したトンネル状流路となる。
３０は第１の流路２１と第２の流路２２との接触部に設けた微細孔であり、流路２１と流路２２の隔壁３１（例えば０．２μｍ厚のＳｉＯ2 ）の一部をスリット状にエッチング除去することにより形成されている。微細孔３０の大きさ（幅）は検出する粒子のサイズより僅かに大きいサイズとし、検出する微粒子サイズが１μｍφの場合、図１０の微細孔３０の幅を例えば１．５μｍとする。
１３ａ，１３ｂは微粒子を検出するための電極であり、それぞれ流路２１，２２の内部に一部露出するように形成されている。これらの電極材料としては、検体液接触面がＡｇＣｌ，Ｐｔ，Ａｕなどとなるように構成すれば良い。また、電極は必ずしも図１１のように集積化されていなくとも良く、それぞれの流路のリザーバーに外部電極を差し込むことでも微粒子の検出は可能である。
微細孔３０を通るイオン電流、即ち２つの流路２１，２２に電解液（電解質を溶融させてイオン電流が流れ得る溶液）を充填し、電極１３ａと１３ｂに電圧印加して流れる電流（微粒子非通過時の定常電流）は、基本的に微細孔３０の開口サイズで決定する。また、検出する微粒子が微細孔３０を通過する際には、微粒子が微細孔３０の一部を塞いでイオンの通過を阻害するため、その度合いに応じた電流の減少が生じる。但し、微粒子が導電性又は表面準位伝導可能な場合、微粒子がイオン電荷の授受を行って微粒子自体の電気伝導で電流が増加する場合もある。このイオン電流変化は、微細孔３０と微粒子の形状、大きさ、長さなどの相対関係で決定するため、イオン電流の変化量や継時変化などを観測することで、微細孔を通過した微粒子内容を割り出すことが可能になる。
微細孔３０の開口サイズは、検出する微粒子の通過し易さとイオン電流の変化度合い（感度）を考慮して決めれば良く、例えば検出微粒子外径の１．５倍から５倍以内とする。また、検出する微粒子を分散させる電解液として、例えばＫＣｌ水溶液などの電解液、ＴＥ（Tris Ethylene diamine tetra acetic acid）緩衝溶液やＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline）緩衝溶液などの各種緩衝溶液を用いることができる。
図１０及び図１１に示した第３の半導体マイクロ分析チップにおいて、例えば第１の流路２１を検体液導入流路として、リザーバー４１ａ又は４２ａに検体液（電解液に検出する微粒子を分散させた懸濁液）を滴下する。このとき、前述したように流路２１がトンネル状流路であることから、検体液が流路２１の入り口に達した瞬間、毛細管現象により検体液が流路２１に吸い込まれて流路２１の内部が検体液で満たされる。このとき、アッシング用ホール１６が空気孔として機能し、検体液の充填をスムーズに行うことができる。流路２２は検出する微粒子の受容流路として用い、リザーバー４１ｂ又は４２ｂに微粒子を含まない電解液を滴下し、同様に内部を電解液で満たしておく。この状態で、判定回路２１０から電極１３ａ，１３ｂ間に電圧印加することにより、微細孔３０を通過する微粒子が検出可能になる。
２つの電極１３ａ，１３ｂ間に印加する電圧の極性は、検出する微粒子（細菌、ウイルス、標識粒子など）の帯電状況によって異なる。例えば、負帯電した微粒子の検出を行う場合には、電極１３ａを負極、電極１３ｂを正極として電圧印加してイオン電流観測を行い、その時の液体内電界により微粒子が移動して微細孔を通過するようにすれば良い。
なお、第１の流路２１と第２の流路２２の両方に検体液を満たして上記検出を行うことでも良く、これは特に、検出する微粒子の帯電状況が不明な場合や、正帯電粒子と負帯電粒子が混在する場合などに用いることができる。また、微粒子の帯電状況が明らかな場合でも、２つの流路に検体液を満たして検出を行うことでも構わない。この場合、検体液と電解液を２種類用意する必要がなくなり、微粒子の検出作業が簡略化できる。但し、２つの流路のリザーバー間（４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ）は電気的に分離、即ち検体液が各リザーバー間で分離している必要がある。
このように、第３の半導体マイクロ分析チップにおいては、検体液の導入と電気的な観測だけで微粒子検出ができ、更に半導体加工技術による超小型化と大量生産が可能で微粒子検出回路や識別判定回路などの集積も可能である。このため、超小型で高感度のマイクロ分析チップを低コストに大量生産することが可能である。
従って、細菌やウイルスなどの微粒子の高感度検出を手軽に実施できるようになり、伝染性病原体や食中毒原因菌の簡易検出などに応用することで、流行性疾病の拡大防止や食の安全確保といった分野に貢献することが可能となる。例えば、新型インフルエンザなど緊急隔離対策が必要な疾病に対する高速一次検査キットや一般家庭での簡易食中毒検査など、莫大数量を非常に低コストに提供する必要がある用途などに適している。
［第４の半導体マイクロ分析チップ］
図１２及び図１３は、第４の半導体マイクロ分析チップの概略構成を説明するためのもので、図１２は平面図、図１３は斜視図である。この半導体マイクロ分析チップは、検体液導入流路２１に微粒子サイズフィルタを設けた例である。
図中の５１，５２は微小サイズのピラーアレイであり、微小な柱状構造体（ピラー）を等間隔に配列し、その配置間隔により検体液中微粒子をサイズでフィルタリングするものである。ピラーアレイ５１，５２には、壁状構造体（スリット）アレイなどを用いることも可能である。
図１４に、ピラーアレイ５１，５２の機能を概念的に示す。最初のピラーアレイ５１は、微細孔３０の上流側に設けられ、微細孔３０を詰まらせるような巨大粒子６１の除去フィルタである。このピラーアレイ５１は、検出する微粒子６２は通過させて、微細孔３０の開口より大きな粒子６１は通さない間隔で形成されている。例えば、検出粒子サイズが１μｍφ、微細孔幅が１．５μｍの場合、ピラーアレイ５１として２μｍφの円柱構造体又は１辺２μｍの四角柱構造体を、最大間隔が例えば１．３μｍとなるよう流路を横切る如く並べて形成する。ピラーアレイ５１を設ける段数（列数）は巨大粒子６１のトラップ効率を考慮して決めれば良く、流路を横切るピラーアレイ５１の列を例えば１０段（１０列）設けておくことで、１．３μｍ以上の外径を持つ微粒子をほぼトラップ可能である。
また、ピラーアレイ５１の前に更に大きなピラー間隔のピラーアレイ（図示せず）を設けておき、例えば５μｍφ以上の粒子をピラーアレイ５１より前に予めフィルタリングしておく多段フィルタ構成としても構わない。この場合、粒子フィルタ（ピラーアレイ５１）自体が巨大粒子６１で目詰まりすることを防止し易くなり、検体液の遠心分離や予備濾過などの前処理を省略して微粒子の検出作業を簡易化、短縮化することが可能である。
図１４において、ピラーアレイ５２は、検出する微粒子６２を収集、濃縮するコレクタである。このピラーアレイ５２は、微細孔３０の下流側に設けられ、検出する微粒子６２は通さず、電解液及び検出対象外の微小粒子６３は通過させる間隔で形成されている。例えば、検出粒子サイズが１μｍφ場合、ピラーアレイ５２として１μｍφの円柱構造体又は１辺１μｍの四角柱構造体を、最大間隔が例えば０．９μｍとなるように流路を横切る如く並べて形成する。ピラーアレイ５２を設ける段数（列数）は検出微粒子６２のトラップ効率を考慮して決めれば良く、流路２１を横切るピラーアレイ５２の列を例えば１０段（１０列）設けておくことで、１．０μｍ以上の外径を持つ微粒子をほぼトラップ可能である。
また、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、ピラーアレイ５２の各ピラーを流路２１に対して斜めに横断する如く配列し、各ピラーの上流側端のうち最も下流側に位置する部分の近くに微細孔３０が位置するように配置すると、トラップされた微粒子が効率良く微細孔３０の部分に誘導されて検出効率を高めることができる。
また、これらのピラーアレイ５１，５２は、両方搭載するだけでなく、何れか一方のみを搭載することでも構わない。これらは適用する検体液の形態や検査工程の組み合わせなどにより決定することが可能である。また、微粒子サイズフィルタとなるピラーアレイ５１，５２の他にピラーアレイ５１，５２の間隔より大きな間隔のピラーアレイが流路全体に形成されていても構わない。この場合、各ピラーが流路の支柱として機能し、流路キャップが外圧や検体液の表面張力で潰れることを防止できるようになる。さらに、ピラー間にも表面張力が作用して電解液の引き込みを行う駆動力となり、流路への検体液や電解液の充填を更に容易にすることが可能になる。
また、リザーバー４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂの領域に、流路キャップの無い状態で、且つ微粒子サイズフィルタとなるピラー間隔より大きな間隔でピラーアレイが形成されていても構わない。これにより、リザーバーに滴下された検体液や電解液がピラーアレイの表面張力によって広げられ、流路入口までスムーズに液体を流れ込ませることが可能になる。
このように第４の半導体マイクロ分析チップにおいては、検体液導入流路中にピラーアレイ（又はスリットアレイ）を配置することで、微粒子のサイズフィルタ機能を付加することができる。さらに、不要粒子の除去や検出粒子の濃縮などの機能を付加することで、検査工程の簡略化や微粒子の検出精度向上を可能にする。従って、第３の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られるのは勿論のこと、検査時間の短縮や検査ミスの低減及び防止が可能となる。
［第５の半導体マイクロ分析チップ］
図１６は、第５の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図であり、流路２１，２２をＳｉ基板１０の溝で構成するのではなく、トンネル状の絶縁膜で覆って構成する例である。即ち、Ｓｉ基板１０の掘り込み溝を流路とするのではなく、犠牲層を流路パターンに形成した後、犠牲層の上面及び側面を絶縁膜で覆うことにより絶縁膜トンネル型流路としている。
この半導体マイクロ分析チップにおいては、犠牲層のエッチバック処理やＣＭＰ処理が無いため、犠牲層の残渣や膜減りといった面内ムラが生じ難く、犠牲層工程によるプロセス不良が激減する。従って、第３の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られるのは勿論のこと、製造歩留まりの向上をはかることができる。さらに、アッシング用ホール１６の存在により、アッシング工程の時間抑制・均一化が可能となる。また、犠牲層残渣による熱酸化膜１１とキャップ層１５の隙間が本質的に生じ難いため、イオン電流のリーク不良も殆ど解消する。
なお、本検査チップにおけるリザーバー（４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ）は、基本的に図１１、図１３と同様に形成可能であるが、絶縁膜トンネル型流路とリザーバーとの接続部において、リザーバーの液体ダムを形成する必要がある。このためには、図１６に示すように流路２１，２２の端部開口の横にＳｉテラスを残す構成や、流路端部開口の横にダミー流路をＳｉテラス部分まで形成して液体ダムとする構成とすれば良い。
［第６の半導体マイクロ分析チップ］
図１７は、第６の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図であり、流路２１と流路２２を別々の工程によって形成し、２つの流路の交差する積層部（接触部）を設ける例である。ここでは、検体導入流路となる２１を下側に形成し、検体受容流路となる２２を上側に形成した、２段型流路とする。このとき、微細孔３０は２つの流路の積層部（接触部）に設け、第１の流路２１の上面及び第２の流路の下面となる隔壁（第１の流路２１のキャップ層１５）にフォトリゾグラフィーにより形成する。
図１０〜図１６の半導体マイクロ分析チップにおいては２つの流路が隔壁を挟んで横方向に隣接しており、微細孔３０をＳｉ基板１０に対して垂直な隔壁に形成する必要があり、隔壁側部からパターンニングしてスリット状の微細孔３０を形成していた。このときの微細孔形状は、流路深さが微細孔幅と同じ場合で正方形に近い四角形であるが、流路深さが微細孔幅より深い場合は縦長のスリットとなっていた。このため、微細孔を微粒子が通過する際、微粒子で微細孔の開口を十分に遮蔽することができず、イオン電流の変化が円形微細孔に比し小さいという問題があった。
これに対し、図１７の分析チップにおいては、微細孔３０を直接パターンニング可能であり、微細孔の開口形状を任意に形成可能であるため、微粒子によるイオン電導を最も効果的に遮蔽可能な円形開口とすることができる。これにより、検出する微粒子が微細孔３０を通過する際のイオン電流変化を最大化することができ、図１０〜図１６の半導体マイクロ分析チップよりも更に高感度の微粒子検出が可能となる。
図１８は、２段型流路の具体例であり、第１の流路２１を図１１と同様なＳｉ基板掘り込み型のトンネル流路、第２の流路２２を図１６と同様な絶縁膜トンネル型流路とした例である。
第１の流路２１は、図１９（ａ）に示すように掘り込み型のトンネル流路となり、第２の流路は、図１９（ｂ）に示すように絶縁膜（キャップ層）１８からなる絶縁膜トンネル型の流路となる。
また、２つの流路２１，２２の交差する接触部において、図１９（ｃ）に示すように、絶縁膜１５に微細孔３０を形成しており、その開口形状は任意に形成可能である。イオン電流を観測する電極は、第１の流路２１の下面と第２の流路２２の上面に形成されている。これにより、微細孔形状の最適化による高感度化が実現できる。また、この半導体マイクロ分析チップでは、Ｓｉ掘り込み型のトンネル流路２１を有するが、第２の流路２２が絶縁膜１５の上に形成されるため、犠牲層残渣による絶縁膜１１と１５の間の隙間が生じても２つの流路間にリーク電流が発生しないという利点もある。
なお、ここでは２つの流路が交差するように配置しているため、リザーバー４１ａに滴下した検体液は４２ｂのリザーバーに排出されるようになる。これは勿論、図２０に平面図を、図２１に斜視図を示すように、２つの流路が積層接触する部分の後、元の流路側に戻すように配置（４１ａへの滴下検体液を４２ａに排出）することでも構わないものである。
ここで、図２２（ａ）（ｂ）は、ピラーアレイ５２の各ピラーを流路２１に対して斜めに横断する如く配列し、各ピラーの上流側端のうち最も下流側に位置する部分の近くに微細孔３０が位置するように配置した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。このようにすることで、ピラーアレイ５２によってトラップされた微粒子が効率良く微細孔３０の部分に誘導されて検出効率を高めることができる。
さらに、図２２（ｃ）（ｄ）はピラーアレイ５２を流路方向に対して「＞型」に配置したもので、（ｃ）は平面図、（ｄ）は斜視図である。このような配置とすることでも、図１５（ａ）（ｂ）と同様の効果が得られる。微細孔３０を所定の大きさに形成することを考えた場合、「＞型」配置では微細孔３０を流路２１の中央部に形成することになるため、図２２（ｃ）（ｄ）に示す「＞型」配置の方が図１９（ａ）（ｂ）に示す「斜め」配置よりも、作りやすいと云うメリットがある。
図２３に、微粒子検出機構を概念的に示す。ピラーアレイ５１，５２の機能は前記図１４と同様である。図２３において、電極１３ａ，１３ｂ間に電圧を印加すると、ピラーアレイ５２で収集された微粒子６２は、電極１３ａ，１３ｂ間を電気泳動し、微細孔３０を通過して流路２２側に移動する。この時に電極１３ａ，１３ｂ間を流れるイオン電流が変化するため、微粒子６２を検出することができる。
このように、２つの流路２１，２２を交差させることにより微細孔３０を円形開口とすることができるため、第３の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られるのは勿論のこと、より高感度の微粒子検出が可能となる。
［第７の半導体マイクロ分析チップ］
図２４は、第７の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図であり、流路２１と流路２２を別々の工程によって形成し、２つの流路の積層部（接触部）を設ける例の変形例である。
ここでは、検体導入流路となる第１の流路２１と、検体受容流路となる第２の流路２２をいずれも絶縁膜トンネル型の流路としている。但し、２つの流路は別々の工程で形成しており、微細孔３０は２つの流路の積層部にフォトリゾグラフィーにより形成している。
この検査チップの特徴は、図２３の検査チップで第２の流路２２とリザーバー接合部（開口部）の高さが異なることで、検体液又は電解液の充填が上手くいかないことがある不具合を解消するものである。即ち、基板に掘り込み形成した領域１０ａに第１の流路２１を絶縁膜トンネル型流路で形成し、第２の流路２２を第１の流路２１の形成後に同様工程で絶縁膜トンネル型流路に形成することにより、２つの流路のリザーバー部での高さをほぼ同一とすることができるものである。
２つの流路の積層部分（図２４の接触部）は、第２の流路２２を形成する際に第１の流路２１上で犠牲層が盛り上がることで、前記図２３のように第２の流路２２の空間が確保できる。これにより、２つの流路２１，２２に対して検体液（又は電解液）の充填を行う際、一方の流路が充填不良となる問題を解消できる。
従って、第６の半導体マイクロ分析チップの効果に加え、流路における検体液又は電解液の充填不良を未然に解決できる利点がある。
［第８の半導体マイクロ分析チップ］
図２５は、第８の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図であり、流路２１と流路２２を別々の工程によって形成し、２つの流路の積層部（接触部）を設ける例の変形例である。また、図２６（ａ）は流路の断面図であり、図２６（ｂ）は流路の接触部の断面図である。
ここでは、図２４の検査チップと同様、検体導入流路となる第１の流路２１と、検体受容流路となる第２の流路２２を何れも絶縁膜トンネル型の流路としている。但し、２つの流路は別々の工程で形成しており、微細孔３０は２つの流路の積層部にフォトリゾグラフィーにより形成しているほか、図２６（ａ）（ｂ）に示すように、第２の流路２２の高さを第１の流路２１よりも高くしている。
これにより、２つの流路２１，２２の積層部分（図２５の接触部）において、第２の流路２２の積層空間が確実に確保可能となり、図２４の半導体マイクロ分析チップでしばしば生じる可能性があった第２の流路２２が２つの流路の積層部で潰れてしまう問題を解消可能となる。図２４の検査チップにおいては、第２の流路２２を形成する際、２層目の犠牲層が自然に第１の流路上で盛り上がることを期待して作製しているが、犠牲層材料の生産バラツキや加工環境の温度や湿度で変動するため、同じ形状の流路を形成することが難しく、確実な再現性が得にくかった。図２５の半導体マイクロ分析チップにおいては、流路の上面の一部を盛り上がらせる必要がないため、犠牲層の塗布条件（スピン回転数など）を異ならせることや粘度の異なる犠牲層材料を用いることで、確実に高さの異なる流路が形成できる。
このとき、第１の流路２１と第２の流路２２の検体液（又は電解液）充填量を揃え、毛細管現象もほぼ同等とするため、２つの流路の断面積を揃えておくことが望ましい。例えば、第１の流路２１の幅を５０μｍ、高さを２μｍとした場合、第２の流路２２の幅を２０μｍ、高さを５μｍとすると、２つの流路の断面積を揃えることができ、積層部の高さを３μｍ確保することができる。
従って、第７の半導体マイクロ分析チップの効果に加え、２つの流路２１，２２の積層部の潰れの問題を解決でき、より信頼性の高いマイクロ分析チップを実現できる利点がある。
［第９の半導体マイクロ分析チップ］
図２７は、第９の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図である。
基本的な構成は先の第８の半導体マイクロ分析チップと同様であり、第８の半導体マイクロ分析チップと異なる点は、流路上にアッシング用ホールを設ける代わりに、流路側壁にアッシング用ホール形成用のチャネル部を設け、このチャネル部上にアッシング用ホールを設けたことにある。
即ち、流路２１，２２の複数箇所で、側壁に流路と同じ高さのチャネル部２５が設けられ、これらのチャネル部２５の上面にアッシング用ホール１６が形成されている。また、流路２１には図示しないピラーアレイが形成されている。
このような構成であれば、流路形成のための犠牲層の除去プロセスで、流路２１，２２の端部及びチャネル部２５上のアッシング用ホール１６から酸素プラズマを流路２１，２２内に導くことができ、犠牲層除去を速やかに行うことができる。
従って、先の第８の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られる。また、流路２１，２２に直接ホールを形成するのではなく、流路２１，２２の側壁に設けたチャネル部２５にホール１６を形成しているため、先に説明した第２の半導体マイクロ分析チップと同様の効果も得られる。
［第１０の半導体マイクロ分析チップ］
図２８は、第１０の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図である。なお、以下では、流路２１，２２の両方に検体液を流すことを例にしているが、一方に電解液を流すようにしても良い。
リザーバー４１ａ上に検体液を吸収可能な吸収材７１ａを設置し、リザーバー４１ｂ上に検体液又は電解液を吸収可能な吸収材７１ｂを設置している。さらに、リザーバー４２ａ上に検体液を吸収可能な吸収材７２ａを設置し、リザーバー４２ｂ上に検体液又は電解液を吸収可能な吸収材７２ｂを設置している。吸収材としては、例えば濾紙や不織布などの繊維集合体を用いることができる。この吸収材は、対応するリザーバーの全体を覆うように設置しても良いし、一部を覆うように設置しても良い。但し、隣接するリザーバー間で分離されている必要がある。
なお、先の第３の半導体マイクロ分析チップで説明したように、リザーバー４１ａには検体液を供給し、リザーバー４１ｂには検体液及び電解液の何れを供給しても良いが、以下では、リザーバー４１ｂにも検体液を供給する例で説明する。
このような構成において、検出する微粒子を含む検体液を吸収材７１ａ，７１ｂに滴下すると、吸収材７１ａ，７１ｂから検体液がしみ出し、リザーバー４１ａ，４１ｂ内へ導入される。リザーバー４１ａ，４１ｂ内に導入された検体液は、流路２１，２２を通ってリザーバー４２ａ，４２ｂに至る。流路２１，２２を流動してきた検体液は、リザーバー４２ａ，４２ｂ上に設けられた吸収材７２ａ，７２ｂに吸い取られる。リザーバー４２ａ，４２ｂ内の検体液がひとたび吸収材７２ａ，７２ｂに吸収され始めると、続いて流動してくる検体液が次々と吸収材７２ａ，７２ｂに吸収されていくため、流路２１，２２中の検体液流動が連続的に行われる。
即ち、吸収材７２ａ，７２ｂで検体液を吸い取ることで流路２１，２２中の検体液を電気泳動や外部ポンプを用いずに流動させることができ、検体液に含まれる微粒子も検体液の流動で移動させることが可能となる。このような理由から、リザーバー４１ａ，４１ｂ側の吸収材７１ａ，７１ｂは省略することも可能である。
また、検体液導入側に吸収材７１ａ，７１ｂを設置することで、半導体マイクロ分析チップのサイズを増大することなく十分な量の検体液を流路２１，２２に供給することが可能となる。一般に、マイクロ分析チップへの検体液注入はマイクロピペッターなどを使用して行うが、その滴下量は１０〜１００００マイクロリットル程度であり、この量の検体液を受容するには、例えば深さ１００μｍで１００ｍｍ2 程の面積が必要になる。この受容領域を半導体マイクロ分析チップに集積すると、分析チップとしての機能部分を集積するサイズより遙かに大きなチップサイズが必要となり、莫大なコスト増加を生じてしまう。また、検体液中の微粒子の濃度は一般に低く、数多くの微粒子を検出する場合、多量の検体液を注入する必要があり、これを可能にする検体液の受容領域は巨大なものとなる。
第１０の半導体マイクロ分析チップでは、非常に大きな検体液受容部を集積する代わりに分析チップの外部に十分大きな吸収材７１ａ，７１ｂを設け、検体液を吸収材７１ａ，７１ｂに滴下して流路２１，２２に注入する。また、検体排出側から排出された検体液は吸収材７２ａ，７２ｂで吸収することができ、これにより分析チップに収容される検体液量よりも多くの検体液を注入、排出することが可能になる。
なお、リザーバー４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂの領域に、前述した微粒子サイズフィルタとなるピラー間隔より大きな間隔のピラーアレイを形成しておき、前述した吸収材とピラーアレイが接するようにしておくことが望ましい。これにより、吸収材７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂとこれらに対応するリザーバーとの間で検体液や電解液の授受がピラーアレイの表面張力によってスムーズに行われ、また、吸収材から流路入口（出口）までスムーズに液体を流出入させることが容易となる。
このように、リザーバー４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ上に吸収材７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂを設置することにより、第１の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られるのは勿論のこと、次のような効果も得られる。
即ち、検体液排出領域４２，４２ｂ側に吸収材７２ａ，７２ｂを設けることにより、流路２１，２２中の検体液を電気泳動や外部ポンプを用いずに流動させることができる。さらに、検体液導入領域４１ａ，４１ｂ側に吸収材７１ａ，７１ｂを設けることにより、半導体マイクロ分析チップのサイズを増大することなく十分な量の検体液を流路２１，２２に供給することが可能となる。従って、非常に小さな分析チップでも多量の検体液を扱うことが可能となり、半導体マイクロ分析チップとしての機能部分を最小限の面積に集積することで大幅な低コスト化が図れる。
［第１１の半導体マイクロ分析チップ］
図２９及び図３０は、第１１の半導体マイクロ分析チップ９０の概略構成を説明するためのもので、図２９は平面図、図３０は斜視図である。
この半導体マイクロ分析チップは、前記図２７に示す半導体マイクロ分析チップを収容するパッケージ８０に検体液導入口８１を設けたものである。検体液導入口８１は、パッケージ８０の吸収材７１ａ，７１ｂ上に位置する天板面に開口を設け、７１ａ，７１ｂに検体液を導く漏斗状の液体ガイドを設けることにより形成されている。検体液導入口８１は、吸収材７１ａ，７１ｂの両方に跨る大きさであり、検体液導入口８１には、検体液を吸収材７１ａと７１ｂとに分離するための仕切り板８２が設けられている。
なお、図３０には検体液排出側の吸収材７２ａ，７２ｂは図示していないが、これらを設けても良いのは勿論のことである。また、半導体マイクロ分析チップ９０の構造は前記図２７の例に限らず、先に説明した各例のように適宜変更可能である。
このような構成であれば、検体液導入口８１の中心部に検体液を垂らすだけで、検体液を吸収材７１ａ，７１ｂに吸収させることができると共に、吸収材７１ａと７１ｂとで検体液を確実に分離することができる。そして、吸収材７１ａ，７１ｂに対応するリザーバー４１ａ，４１ｂに検体液を導入し、更に流路２１，２２に流し込むことができる。従って、リザーバー４１ａ，４１ｂに個別に検体液を導入する必要がなくなり、簡易な操作で検体液の導入が可能となると共に、マイクロ分析チップの大きさ、特にリザーバー部分の大きさを吸収材との重ね合せに必要な最小サイズとすることができ、マイクロ分析チップのサイズ極小化が可能となってマイクロ分析チップの低コスト化が可能になる。
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
実施形態では、検査チップとして主にＳｉ基板を用いた例を示しているが、基板は必ずしもＳｉに限らず、通常の半導体製造プロセスで加工可能であれば、他の半導体基板材料を用いることも可能である。また、絶縁膜として主に誘電体（ＳｉＯ2 ，ＳｉＮｘ，Ａｌ2Ｏ3）を表記しているが、その種類、組成等は任意であり、この他に例えば有機絶縁膜を用いることも可能であるなど、上記実施形態に限定されるものではない。また、キャップ層の材料、キャップ層に設けるアッシング用ホールの大きさや個数、更にはアッシング用ホールの配置位置等も、仕様に応じて適宜変更可能である。
また、微粒子検査チップは必ずしも半導体マイクロ分析チップに限らず、ガラス基板や樹脂基板に形成された微小溝にカバーを設けてトンネル流路を形成したものに適用することも可能である。さらに、記憶素子は、ヒューズや半導体メモリに限るものではなく、検査チップの使用の有無に応じて状態が変わり、制御部側から電気信号の変化として検出できるものであれば良い。
また、実施形態では、ウイルスや細菌の検査に適用した例を説明したが、本発明はこれらに限らず、各種の微粒子の検査に適用することが可能である。
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
（付記）
請求項に記載した従属項以外に、次のような従属項も望ましい。
請求項６，７において、前記検査チップは、半導体基板の表面部に前記検体液を流入可能に設けられた流路と、前記流路の一部に設けられ、前記検体液中の微粒子を通過させるための微細孔と、を備えた。
請求項６，７において、前記検査チップは、半導体基板の表面部に前記検体液を流入可能に設けられた第１の流路と、前記半導体基板の表面部に前記第１の流路とは異なった配置に設けられ、前記検体液又は電解液を流入可能な第２の流路と、前記第１の流路の一部と前記第２の流路の一部とが隔壁を挟んで隣接又は交差する接触部と、前記隔壁に設けられ前記微粒子が通過可能な微細孔と、前記微細孔を挟んで前記第１及び第２の流路に設けられた電極と、を備えた。
請求項６〜８において、前記記憶素子は、前記判定回路による判定が行われた場合に、前記制御回路からの通電により切断されるヒューズである。
請求項６〜８において、前記記憶素子は、前記検査チップで前記検査が行われた場合に、前記制御回路からの通電により切断されるヒューズ及び前記制御回路からの通電により色が変化する呈色材を有する。
１０…半導体基板、１０ａ…基板掘り込み領域、１１…絶縁膜、１３ａ，１３ｂ…電極、１５，１８…キャップ層、１６…アッシング用ホール、１７…裏面開口、１９…エッチングマスク、２０…流路、２１…第１の流路、２２…第２の流路、２５…チャネル部、２６…検体液、２７…積層部、３０…微細孔、３１…隔壁、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…リザーバー、５０，５１，５２…ピラーアレイ、５０ａ…柱状構造体、６１…巨大粒子、６２…検出粒子、６３…微小粒子、７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ…吸収材、８０…パッケージ、８１…検体液導入口、８２…仕切り板、１００…検査部、１１０…微粒子検査チップ、１２０…記憶素子、１２１…ヒューズ、１２２…呈色材、１２３…ヒータ、１２５…配線、１３１…空洞、１３２…接続端子、２００…判定部、２１０…判定回路、２２０…制御回路、２３１…スリット、２３２…表示部、２３３…押しボタンスイッチ、２３５…突起部、２５０…筐体、３００…電気接点、４００…容器

Claims (9)

  1. 検体液中の微粒子の存在を電気信号の変化として検出する微粒子検査チップと、
    前記検査チップが前記微粒子の検査に使用されたか否かを電気的に記憶する記憶素子と、
    を具備したことを特徴とする微粒子検査装置。
  2. 前記検査チップは、半導体基板の表面部に前記検体液を流入可能に設けられた流路と、前記流路の一部に設けられ、前記検体液中の微粒子を通過させるための微細孔と、を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の微粒子検査装置。
  3. 前記検査チップは、半導体基板の表面部に前記検体液を流入可能に設けられた第１の流路と、前記半導体基板の表面部に前記第１の流路とは異なった配置に設けられ、前記検体液又は電解液を流入可能な第２の流路と、前記第１の流路の一部と前記第２の流路の一部とが隔壁を挟んで隣接又は交差する接触部と、前記隔壁に設けられ前記微粒子が通過可能な微細孔と、前記微細孔を挟んで前記第１及び第２の流路に設けられた電極と、を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の微粒子検査装置。
  4. 前記記憶素子は、前記検査チップで前記検査が行われた場合に、通電により切断されるヒューズであることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の微粒子検査装置。
  5. 前記記憶素子は、前記検査チップで前記検査が行われた場合に、通電により切断されるヒューズ及び通電により色が変化する呈色材を有することを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の微粒子検査装置。
  6. 検体液中の微粒子の存在を電気信号の変化として検出する微粒子検査チップと、前記検査チップの使用済みか否かを記憶する記憶素子と、を有する検査部と、
    前記検査チップの検出信号から前記微粒子の存在を判定する判定回路と、前記記憶素子の情報から前記判定回路の動作を制御する制御回路と、を有する判定部と、
    を具備し、
    前記検査チップと前記判定回路、及び前記記憶素子と前記制御回路は電気的に接続されることを特徴とする微粒子検査システム。
  7. 前記検査部と前記判定部は機械的に着脱可能であり、前記検査部を前記判定部に装着することで両者が電気的に接続されることを特徴とする、請求項６に記載の微粒子検査システム。
  8. 前記制御回路は、前記記憶素子の情報から前記検査チップが未使用である場合に前記判定回路を動作させ、前記判定回路による判定を行った場合は前記記憶素子に前記検査チップが使用済みであることを記録するように動作することを特徴とする、請求項６又は７に記載の微粒子検査システム。
  9. 請求項６〜８の何れかに記載の微粒子検査システムを用い、
    前記検査部を前記判定部に装着した状態で、前記制御回路で前記記憶素子の情報を読み取り、
    前記検査チップが未使用である情報の場合に、前記制御回路により前記判定回路を動作させ、
    前記判定回路の動作により、前記検査チップの検出信号から前記微粒子の有無の検査を行い、
    前記判定回路による検査終了後、前記制御回路により、前記記憶素子に前記チップが使用済みであることを記録することを特徴とする微粒子検査方法。
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