JP6644329B2 - 導光路内蔵チップ、導光部材及び導光方法 - Google Patents
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よって、導光路内蔵チップの試料保持部材として通常のFIA用マイクロチップ等を用いても、LOT方式に対応させることが可能となる。
本発明に係るLOT用の導光路内蔵チップ6は、タブレット端末のディスプレイからの照射光を光分析用試料に導光すると共に、光分析用試料からの観測光をタブレット端末のカメラへ導光する。タブレット端末のディスプレイが平面であるため、外部光源と光検出器が同一平面上にあることとなる。導光路内蔵チップ6は、多層構造である。具体的には、図1に示すように、導光路内蔵チップ6は、最下層の導光部材1と、最上層の光反射部材3と、両者に挟まれた中層の試料保持部材5を備えている。また、導光部材1と、光反射部材3と、試料保持部材5は、互いに分離可能であり、導光部材1、試料保持部材5及び光反射部材3が順に隣接している。図2は、タブレット端末上に設置したときの導光路内蔵チップ6の斜視図である。
中層の試料保持部材5には、例えば、通常のFIA用マイクロチップの構造を有するマイクロチップ構造体が用いられる。図3は、FIA用マイクロチップ構造体であり、図1のC方向矢視図である。FIA用マイクロチップ構造体は、試料溶液が流入される試料流入口7を有する流路Aと、上記試料溶液と特異的に化学反応を起こす反応試薬溶液が流入される反応試薬溶液流入口9を有する流路Bと、上記した両流路の下流端部が合流してなり、試料溶液と反応試薬溶液の混合溶液が流入する反応槽11を有する流路Cが設けられる。試料保持部材5は、例えば、透明なシリコーン樹脂(PDMS樹脂)からなる。
最下層の導光部材1は、SOT技術が適用され、顔料含有シリコーン樹脂(図中の灰色部分)、透明シリコーン樹脂(ドット部分)、並びに、空気室及び照射光取込用孔部(白色部分)で構成される。透明シリコーン樹脂部13、空気室(25、27、29)及び照射光取込用孔部17は、導光路として機能する。照射光取込用孔部17(本願請求項記載の「第1導光路」の一例)は、照射光取込用孔部17を通過するディスプレイ16からの光が試料保持部材5の反応槽11を通過できるような位置に設けられる。第1導光路は、発光領域からの照射光を導光部材1の内部に導入する第1光導入部18(本願請求項記載の「第1光導入部」の一例)と、照射光を導光部材1の外部へ導出する第1光導出部20(本願請求項記載の「第1光導出部」の一例)とを備える。また、導光部材1は、光反射部材3が反射した光を、内蔵カメラ35(本願請求項に記載の「光検出器」の一例)に導光する第2導光路(本願請求項記載の「第2導光路」の一例)を備える。本実施例においては、空気室25、27及び29、並びに、透明シリコーン樹脂部13が第2導光路を形成する。第2導光路は、光反射部材3で反射された光を第2導光路の内部に導入する第2光導入部24(本願請求項記載の「第2光導入部」の一例)と、第2導光路の内部の光を外部に導出する第2光導出部34(本願請求項記載の「第1光導出部」の一例)とを備える。また、第1光導入部18と第2光導出部34とは同一面上にあり、第1光導出部20と第2光導入部24とが同一面上にある。さらに、導光部材1は、第1光導光路及び第2導光路を取り囲む遮光部を備える。
最上層の光反射部材3は、試料保持部材5と接する面が光反射面19となっている。光反射部材3には、例えば、アルミ蒸着フィルムが用いられる。食品の包装材としても用いられているアルミ蒸着フィルムは、軽く、安価であり、本発明に係る導光路内蔵チップ6の光反射面19の材料に適している。なお、タブレット端末のディスプレイからタブレット端末の内蔵カメラに至る光路は、照射光が光反射部材3に反射された後に試料に照射される光路であってもよいし、照射光が試料保持部材5に保持された試料を透過した後に光反射部材3に反射される光路であってもよい。
照射光取込用孔部17を通過したタブレット端末15の所定の発光領域(本願請求項に記載の「外部光源」の一例)からの光は、試料保持部材5の反応槽11にある試料(試料および反応試薬の混合溶液)に照射される。照射光21が照射された試料から放出される観測光23は、光反射面19により反射され、導光部材1の第1の空気室25へ入射する。第1の空気室25の下部には、顔料含有シリコーン樹脂(灰色部分)と接する斜面がある。顔料含有シリコーン樹脂(PDMS樹脂)と、第1の空気室25の大気とは屈折率差がある。この屈折率差により、大気に対するPDMS樹脂の臨界角以上の入射角で透明シリコーン樹脂部13を進行する光が上記斜面に入射すると、光は斜面において全反射される。第1の空気室25と接する斜面により反射された光(すなわち、観測光)は、導光部材1の方へ反射され、透明シリコーン樹脂部13の一端に入射し、当該透明シリコーン樹脂部13を通過する。上記したように、透明シリコーン樹脂部13に入射する迷光は、透明シリコーン樹脂部13を包囲する顔料含有シリコーン樹脂(灰色部分)に吸収される。よって、透明シリコーン樹脂部13内は、迷光を殆ど含まない観測光23が導光される。透明シリコーン樹脂部13の他端には、第2の空気室27、第3の空気室29が設けられる。第2の空気室27と透明シリコーン樹脂部13との界面は斜面31になっている。また、第3の空気室29と透明シリコーン樹脂部13との界面も斜面33となっている。斜面31と斜面33は、透明シリコーン樹脂部13と第2、第3の空気室との屈折率差を考慮して、第2の空気室27を通過して斜面31に入射し、屈折して斜面33に到達する観測光23が、タブレット端末15の内蔵カメラ35に進行するように設定されている。すなわち、観測光23は、透明シリコーン樹脂からなる導光路を介して、内蔵カメラ35に導光される。
まず、導光部材1を、光源からの照射光21が照射光取込用孔部17に入り、観測光23が第2導光路から内蔵カメラ35に入るようにタブレット端末15等のディスプレイ16上に設置する。次に、試料保持部材5を導光部材1の上の所定位置に設置する。所定位置とは、導光部材1の照射光取込用孔部17からの照射光21が試料保持部材5の反応槽11に照射され、反応槽11の測定溶液から放出される観測光23が導光部材1の第1の空気室25に導入可能な位置である。最後に、反応槽11の上部を覆うように、光反射部材3を設置する。
LOT用導光路内蔵チップ6をディスプレイ16上に設置した後、FIA用マイクロチップの試料流入口7に試料溶液を、反応試薬流入口9に反応試薬溶液を注入する。FIA用マイクロチップ構造体に備えられている図示を省略したポンプ手段やダイヤフラム構造の送液手段を動作させ、試料溶液を流路Aに流し、反応試薬溶液を流路Bに流す。試料溶液と反応試薬溶液が、流路Cで混合され、反応しながら反応槽11に流入する。タブレット端末15の特定領域を発光させ、当該特定領域から放出される光を照射光21として、反応槽11に照射する。反応槽11内の溶液から放出される観測光23は、最上層の光反射部材3の光反射面19により反射され、試料保持部材5を介して、最下層の導光部材1の第1の空気室25に入射する。そして観測光23は、透明シリコーン樹脂部13を通過し、透明シリコーン樹脂部13が第2の空気室27と接する斜面31、第3の空気室29と接する斜面33を経由して、タブレット端末15の内蔵カメラ35に入射する。タブレット端末15に内蔵されている演算部は、内蔵カメラ35で受光した観測光23の情報を基に演算して、FIA用マイクロチップ構造体の反応槽11内の反応溶液の状態を分析する。上記分析は、反応槽11に試料溶液と反応試薬溶液とが流入し、反応が終了したのち行われてもよいし、反応槽11に試料溶液と反応試薬溶液とが流入して反応が進行する状態を分析するようにしてもよい。
Claims (7)
- 外部光源からの照射光を光分析用試料に導光すると共に、前記光分析用試料からの観測光を外部の光検出器へ導光する導光路内蔵チップであって、
前記光分析用試料を保持する試料保持部材と、
前記照射光を前記試料保持部材へ導光すると共に、前記観測光を前記外部光源と同じ側にある前記光検出器へ導光する導光部材と、
光を前記導光部材の方に反射する光反射部材とを備え、
前記導光部材は、
前記照射光を前記試料保持部材へ導光する第1導光路と、
前記光反射部材で反射された光を前記光検出器へ導光する第2導光路と、
前記第1導光路及び前記第2導光路を取り囲む遮光部とを有し、
前記第1導光路は、前記照射光を前記導光部材の内部へ導入する第1光導入部と、前記照射光を前記導光部材の外部へ導出する第1光導出部とを有し、
前記第2導光路は、前記光反射部材で反射された光である前記観測光を前記導光部材の内部へ導入する第2光導入部と、前記観測光を前記導光部材の外部へ導出する第2光導出部とを有し、
前記第1光導入部と前記第2光導出部とは同一面上にあり、
前記第1光導出部と前記第2光導入部とは同一面上にあり、
前記遮光部は顔料含有樹脂によって構成され、
前記第2導光路に前記顔料含有樹脂と同じ材質の透明樹脂が充填されている、導光路内蔵チップ。 - 前記第2導光路は空気室を有し、
前記空気室内の大気と前記透明樹脂との境界における屈折率差による反射を利用して、前記光反射部材で反射された光である前記観測光を前記光検出器へ導光する、請求項1記載の導光路内蔵チップ。 - 前記導光部材、前記試料保持部材及び前記光反射部材は、互いに分離可能であり、かつ、順に隣接しており、
前記試料保持部材の表面のうち、前記導光部材及び前記光反射部材のどちらとも隣接していない面が、外部からの光を遮る遮光面からなる、請求項2記載の導光路内蔵チップ。 - 前記試料保持部材は透明なシリコーン樹脂を材料として形成されている、請求項1から3のいずれかに記載の導光路内蔵チップ。
- 前記導光部材の樹脂は、シリコーン樹脂である、請求項1から4のいずれかに記載の導光路内蔵チップ。
- 外部光源からの照射光を光分析用試料に導光すると共に、前記光分析用試料からの観測光を外部の光検出器へ導光する導光部材であって、
前記照射光を外部にある前記光分析用試料を保持する試料保持部へ導光する第1導光路と、
前記観測光を前記試料保持部から前記光検出器へ導光する第2導光路と、
前記第1導光路及び前記第2導光路を取り囲む遮光部とを備え、
前記第1導光路は、前記照射光を前記導光部材の内部へ導入する第1光導入部と、前記照射光を前記導光部材の外部へ導出する第1光導出部とを有し、
前記第2導光路は、前記観測光を前記導光部材の内部へ導入する第2光導入部と、前記観測光を前記導光部材の外部へ導出する第2光導出部とを有し、
前記第1光導入部と前記第2光導出部とは同一面上にあり、
前記第1光導出部と前記第2光導入部とは同一面上にあり、
前記遮光部は顔料含有樹脂によって構成され、
前記第2導光路に前記顔料含有樹脂と同じ材質の透明樹脂が充填されている、導光部材。 - 外部光源からの照射光を光分析用試料に導光すると共に、前記光分析用試料からの観測光を外部の光検出器へ導光する導光路内蔵チップを用いた導光方法であって、
前記導光路内蔵チップは、
前記光分析用試料を保持する試料保持部材と、
前記照射光を前記試料保持部材へ導光すると共に、前記観測光を前記外部光源と同じ側にある前記光検出器へ導光する導光部材と、
光を前記導光部材の方に反射する光反射部材とを備え、
前記導光部材は、
前記照射光を前記試料保持部材へ導光する第1導光路と、
前記光反射部材で反射された前記観測光を前記光検出器へ導光する第2導光路と、
前記第1導光路及び前記第2導光路を取り囲む遮光部とを有し、
前記第1導光路は、前記照射光を前記導光部材の内部へ導入する第1光導入部と、前記照射光を前記導光部材の外部へ導出する第1光導出部とを有し、
前記第2導光路は、前記光反射部材で反射された光である前記観測光を前記導光部材の内部へ導入する第2光導入部と、前記観測光を前記導光部材の外部へ導出する第2光導出部とを有し、
前記第1光導入部と前記第2光導出部とは同一面上にあり、
前記第1光導出部と前記第2光導入部とは同一面上にあり、
前記遮光部は顔料含有樹脂によって構成され、
前記第2導光路に前記顔料含有樹脂と同じ材質の透明樹脂が充填されており、
前記照射光に前記第1導光路を通過させる第1導光ステップと、
前記第1導光路を通過した光を前記光反射部材で反射させる反射ステップと、
前記光反射部材で反射された光に前記第2導光路を通過させる第2導光ステップとを含む、導光方法。
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