JPWO2003093836A1 - 分析用具、分析用具を用いる試料分析方法および分析装置、ならびに分析用具に対する開口形成方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、分析用具において、試料や試薬などの移動成分を移動させる技術に関する。本発明の試料分析方法では、分析用具（Ｙ１）において、移動成分を液導入口（６１）から流路（５１）中の第１目的部（５１１）まで移動させる第１移動ステップと、移動成分を第１目的部（５１１）から流路（５１）中の第２目的部（５１２）まで移動させる第２移動ステップと、を含んでいる。分析用具（Ｙ１）としては、第１目的部（５１１）から分岐する分岐流路と、この分岐流路の内部の気体を排出するための第１開口部と、をさらに備えたものが用いられる。第１移動ステップは、分岐流路の内部が、第１開口部を介して外部と連通した状態とすることにより行う。一方、第２移動ステップは、第２目的部（５１２）より移動成分の流れ方向の下流に、流路の内部を外部と連通させるための第２開口部を設けることにより行う。

Description

技術分野
本発明は、分析用具において、試料や試薬などの移動成分を移動させる技術に関する。
背景技術
試料の分析方法としては、たとえば試料と試薬を反応させたときの反応液を、光学的手法により分析する方法がある。このような手法により試料の分析を行う場合には、反応場を提供する分析用具が利用されている。そして、微量な試薬を分析する場合には、分析用具としては、微細な流路を形成した、いわゆるマイクロデバイスが利用されている。
マイクロデバイスの一例として、たとえば図４５に示したものがある。同図に示したマイクロデバイス９Ａでは、流路９０Ａの途中に試薬９１Ａが保持された反応部９２Ａが設定されており、試料導入口９３Ａから導入された試料を移動させ、反応部９２Ａに供給するように構成されている。流路９０Ａは、矩形断面を有しており、この矩形断面の幅寸法および深さ寸法が、たとえば１０〜５００μｍおよび５〜５００μｍとされている。反応部９２Ａでは、供給された試料が試薬９１Ａと反応する。試料導入口９３Ａから反応部９２Ａへの試料の移動は、図示した例のように空気抜き穴９４Ａを設けておいた上で、毛細管現象を利用して行われる。
試料導入口９３Ａから反応部９２Ａへの試料の移動は、マイクロデバイスにマイクロポンプやバルブなどを組み込むことにより行うこともできる（たとえば日本国特開２００２−２１９６９７号公報、日本国特開２００１−３２２０９９号公報、およびマイクロ化学分析システム（μＴＡＳ）調査専門委員会編、「マイクロ化学分析システム（μＴＡＳ）に技術動向」、日本国、電気学会技術報告書第８１２号、電気学会、２０００年１２月１５日、ｐ．６４−６８参照）。
試料と試薬９１Ａとを反応させるとともに、反応部９２Ａに向けて試料を移動させる構成では、試料導入口９３Ａに対する試料の導入から、この試料が反応部９２Ａに到達するまでの時間、つまり反応の開始タイミングを制御する必要がある場合がある。たとえば、試料導入口９３Ａに対する試料の導入を基準とし、このタイミングから一定時間経過後に反応部９２Ａを利用した分析を行う場合には、各回の測定毎に、試料導入口９３Ａから反応部９２Ａに至るまでの移動時間を同一となるようにする必要がある。
一方、図４６に示したように、複数の項目を測定できるように、複数の反応部９２Ｂが形成されたマイクロデバイス９Ｂもある（日本国特開平１０−２８７５号公報参照）。図示したマイクロデバイス９Ｂでは、複数の反応部９２Ｂは１つの試料導入口９３Ｂに対して繋がっている。そのため、各反応部９２Ｂでの反応開始タイミングを同一とするためには、移動成分が試料導入口９３Ｂから各反応部９２Ｂに移動するまでの時間を同一とする必要もある。
このような移動時間（反応開始タイミング）の制御は、マイクロポンプやバルブなどを組み込んだマイクロデバイスでは、試料導入口から反応部に至るまでの移動時間を制御することは比較的容易である。しかしながら、マイクロポンプやバルブを形成するのは複雑な工程を要するため、製造コスト的に不利である。そのため、使い捨てとしてマイクロデバイスを構成する場合には、マイクロデバイスが高価なものとなって実用的ではない。これに対して、毛細管現象を利用するマイクロデバイスは、製造が簡易でコスト的には有利である半面、上記移動時間を制御するのが困難である。つまり、流路の寸法誤差に応じた分だけ移動時間に差が生じ、試料導入口から反応部までの距離が大きくなると、その移動時間の差が顕著となる。
分析用具としては、本願の図４７および図４８に示したようなものもある（たとえば日本国特開平８−１１４５３９号公報参照）。これらの図に示した分析用具９Ｃは、試料処理室９５Ｃａ，９５Ｃｂ、測光室９２Ｃａ，９２Ｃｂおよび廃液溜９６Ｃを有しており、これらが相互に流路９０Ｃａ〜９０Ｃｄを介して繋げられたものである。試料処理室９５Ｃａ，９５Ｃｂには、その内部に試薬９１Ｃａ，９１Ｃｂが保持されており、試料処理室９５Ｃａは試料受液口９７Ｃに繋げられている。廃液溜９６Ｃは、ポンプ接続口９８Ｃに繋げられている。この分析用具９Ｃでは、試料受液口９７Ｃから導入された試料が試料処理室９５Ｃａにおいて試薬９１Ｃａと反応した後に、ポンプの吸引力により測光室９２Ｃａおよび試料処理室９５Ｃｂへと順次運ばれる。試料処理室９５Ｃｂに運ばれた試料は、この試料処理室９５Ｃｂの試薬９１Ｃｂと反応した後に、測光室９２Ｃｂおよび廃液溜９６Ｃへと順次運ばれる。
ポンプの吸引力により試料を移動させる技術に関しては、たとえば日本国特開平０９−１９６９２０号公報にも記載されている。
ポンプを接続して試料を移動させる方法では、たとえばポンプの脈動などに起因して、移動時間（反応開始タイミング）の制御は必ずしも容易ではない。とくに、マイクロデバイスのように流路の断面サイズが小さくなった場合には、移動時間の制御は、より一層困難なものとなる。
分析用具９Ｃではさらに、試料受液口９７Ｃおよびポンプ接続口９８Ｃが開放状態とされている。したがって、試薬９１Ｃａ，９１Ｃｂの種類によっては、水分などにより試薬９１Ｃａ，９１Ｃｂが暴露される虞がある。このような不具合を抑制するためには、試料受液口９７Ｃおよびポンプ接続口９８Ｃを閉鎖しておいた上で、分析時に試料受液口９７Ｃやポンプ接続口９８Ｃを開放するようにすればよい。しかしながら、簡易な構成により、安価に試料受液口９７Ｃやポンプ接続口９８Ｃを開放する技術は見当たらない。また、試料受液口９７Ｃやポンプ接続口９８Ｃを開放する場合に限らず、その他の部位を分析時に閉鎖状態から開放状態にする必要が生じることも考えられる。
発明の開示
本発明は、試料や試薬などの移動成分を移動させるように構成された分析用具において、コスト的に有利に製造できる簡易な構成により、目的部分に対して、目的とするタイミングで移動成分を供給することができるようにすることを目的としている。
本発明はさらに、分析用具に対して、安価かつ簡易に開口を形成できるようにすることを目的としている。
本発明の第１の側面においては、液導入口から導入された移動成分を進行させるための１つ以上の流路を備えた分析用具を用いて試料の分析を行う方法であって、上記移動成分を上記液導入口から上記流路中の第１目的部まで移動させる第１移動ステップと、上記移動成分を上記第１目的部から上記流路中の第２目的部まで移動させる第２移動ステップと、を含む試料分析方法において、上記分析用具として、上記第１目的部から分岐する分岐流路と、この分岐流路の内部の気体を排出するための第１開口部と、をさらに備えたものを用い、上記第１移動ステップは、上記分岐流路の内部が、上記第１開口部を介して外部と連通した状態とすることにより行い、上記第２移動ステップは、上記第２目的部より移動成分の流れ方向の下流に、上記流路の内部を外部と連通させるための第２開口部を設けることにより行う、試料分析方法が提供される。
ここで、本発明でいう「移動成分」とは、毛細管現象によって流路を移動させられる成分をさし、分析用具の構成によって特定されるものであるが、たとえば試料、試薬あるいはこれらを移動させるためのキャリア液を含む概念である。
分析用具が複数の流路を備えている場合においては、第２移動ステップは、たとえば複数の流路について一括して行われる。
分析用具としては、流路に連通し、かつ第２移動ステップの開始前において閉鎖手段により閉鎖された１つ以上の気体排出口を有するものが用いられる。この場合、第２移動ステップは、たとえば閉鎖手段に第２開口部を設けて、上記１つ以上の気体排出口を開放することにより行われる。もちろん、分析用具には予め気体排出口を設けておかずに、第２ステップにおいて第２目的部を超えて移動成分を移動させる際に、流路と外部とを連通させ、分析時に気体排出口を形成するようにしてもよい。
分析用具が複数の流路を備えている場合においては、第２移動ステップは、複数の流路に対して一括して行うのが好ましい。第１移動ステップにおいても、複数の流路に対して一括して行ってもよい。
本発明の試料分析方法は、分析用具として、微量試料を分析するように構成されたマイクロデバイスを用いて試料の分析を行う場合に好適に採用することができる。
本発明の第２の側面においては、液導入口と、液導入口から導入された移動成分を進行させるための１つ以上の流路と、を備えた分析用具であって、上記流路における分岐部から分岐した分岐流路をさらに備えており、上記分岐流路が上記液導入口以外の部分で外部と連通した状態とすることにより、上記分岐部において上記流路内での上記移動成分の進行を停止させる一方、上記流路を上記液導入口以外の部分で外部と連通させることにより、上記流路内において上記分岐部を超えて上記移動成分を進行させるように構成されている、分析用具が提供される。
流路は、たとえば流路の内部の気体を排出するための気体排出口に繋がっている。この場合、気体排出口を開放状態とすることにより、分岐部を超えて移動成分が移動するように構成される。
気体排出口は、たとえば閉鎖手段により閉鎖される。気体排出口を予め形成しておく場合には、閉鎖手段によって気体排出口を予め閉鎖しておいてもよいし、分析用具を分析装置にセットしたときに分析装置によって気体排出口が閉鎖される構成であってもよい。ここで、閉鎖手段による気体排出口の閉鎖は、たとえばシート部材を貼り付けることにより、あるいは栓部材を差し込むことにより行われる。気体排出口の開放は、シート部材を用いる場合にはこれを切開し、あるいは引き剥がすことにより行われ、栓部材を用いる場合にはこれを抜き去り、あるいは栓部材を先端部が閉鎖された中空に形成しておいた上で先端部を切り取ることにより行われる。
もちろん、分析用具には予め気体排出口を設けておかずに、分岐部を超えて移動成分を移動させる際に、流路と外部とを連通させ、分析時に気体排出口を形成するようにしてもよい。
流路には、たとえば試料と反応させるための試薬を含んだ１以上の試薬部が設けられる。
試薬部は、たとえば分岐部よりも、流路における移動成分の流れ方向の下流位置に設けられる。この場合、試薬部と分岐部との間の距離は、分岐部と液導入口との間の距離よりも小さくされる。さらに好ましくは、分岐部が試薬部の近傍に設けられる。この構成では、流路内において分岐部で移動成分の移動を抑止しておけば、気体排出口を開放するだけで、即座に分岐部から試薬部に移動成分を供給することができるようになる。これにより、分析用具にマイクロポンプやバルブを組み込まなくとも、目的通りのタイミングで、反応領域に対する移動成分（たとえば試料）の供給を行えるようになる。
分析用具が複数の流路を備えている場合においては、たとえば複数の流路のうちの２以上の流路には、試料と反応させるための試薬を含んだ試薬部が設けられる。この場合、２以上の流路に設けられる試薬部は、互いに異なった試薬を含むものとされ、分析用具において、１種類の試料から複数の項目を測定できるように構成するのが好ましい。
本発明の第３の側面においては、液導入口と、上記液導入口から導入された移動成分を進行させるための複数の流路を備えた分析用具であって、上記複数の流路に連通する共通流路と、この共通流路に繋がり、かつ上記複数の流路内の気体を排出するための１つ以上の気体排出口と、を備えている、分析用具が提供される。
液導入口は、たとえば分析用具において中央部に設けられる。この場合、複数の流路は、上記液導入口から導入された移動成分を、分析用具における中央部から周縁部に向けて進行させるように構成するのが好ましい。複数の流路は、たとえば放射状に設けられる。
本発明の分析用具は、たとえば試料液中の特定成分を分析するための複数の分析部位を有しており、かつ、各流路には、分析部位が少なくとも１つ設定される。この場合、液導入口から導入された移動成分の移動を、分析部位の手前で停止させた後に、分析部位に移動成分が導入されるように構成される。
本発明の分析用具は、液導入口から移動成分を導入する前は、気体排出口が閉鎖されており、気体排出口を開放することにより、分析部位に移動成分が導入されるように構成するのが好ましい。
本発明の分析用具は、たとえば１つ以上の気体排出口を開放状態とすることにより、各分析部位の手前で移動成分の移動が停止するように構成される。
本発明の分析用具は、１つ以上の追加の気体排出口と、複数の分岐流路と、をさらに備えていてもよい。この場合、各分岐流路は、少なくとも１つの追加の気体排出口に連通し、かつ複数の流路のうちの対応する流路に対して分析部位の手前で連通したものとされ、分析用具は、１つ以上の追加の気体排出口を開放状態とすることにより、各分析部位の手前で移動成分の移動が停止するように構成される。
複数の流路のうちの２以上の流路には、たとえば試料と反応させるための試薬を含んだ試薬部が設けられており、かつ２以上の流路に設けられる試薬部は、互いに異なった試薬を含んだものとされる。この場合、分析用具は、１種類の試料から複数の項目を測定できるように構成される。
本発明の第４の側面においては、液導入口と、上記液導入口に繋がる第１共通流路と、上記第１共通流路から分岐した複数の個別流路と、上記複数の個別流路に連通する第２共通流路と、上記第２共通流路に繋がり、かつ上記第２共通流路を介して上記複数の個別流路内の気体を排出するための気体排出口と、を備え、上記気体排出口を閉鎖状態として上記第１共通流路にまで移動成分を移動させた後、上記気体排出口を開放して上記複数の個別流路に対して一括して移動成分が供給されるように構成されている、分析用具が提供される。
本発明の第２ないし第４の側面に係る分析用具は、たとえばマイクロデバイスとして構成される。この場合、各流路の主断面は、幅寸法ａが１０〜５００μｍ、深さ寸法ｂが５〜５００μｍであり、かつｂ／ａ≧０．５である矩形断面とされる。ここで、本発明でいう「主断面」とは、試料液の進行方向に直交する縦断面をさし、断面形状が一様でない場合においては、移動成分を進行させることを主目的とした部分の縦断面をさすものとする。
本発明の第５の側面においては、液導入口から導入された移動成分を進行させるための１つ以上の流路を備えた分析用具を利用して試料の分析を行うように構成された分析装置であって、上記分析用具として、上記流路における第１目的部位において上記移動成分の進行を停止させる一方、上記流路を上記液導入口以外の部分で開放させることにより、上記第１目的部位を越えて第２目的部位に上記移動成分を進行させるように構成されたものを使用する場合において、上記流路を上記液導入口以外の部分で開放させるための開放手段を備えている、分析装置が提供される。
開放手段は、たとえば閉鎖手段の構成に応じて、その構成が設計される。たとえば、分析用具が流路の内部と外部との間を連通させることが可能であり、かつ閉鎖手段により閉鎖された気体排出口を備えている場合においては、開放手段は、閉鎖手段に開口を形成して気体排出口を開放させるように構成される。より具体的には、閉鎖手段がシート部材により構成されている場合には、開放手段は、たとえばシート部材を切開するための針や刃などの切開要素を備えたものとして構成され、閉鎖手段が気体排出口に挿入された栓体である場合には、たとえばクランプなどの引抜要素を備えたものとして構成される。もちろん、開放手段は、閉鎖手段に対して非接触で、たとえば光や超音波などの態様でエネルギを付与して、閉鎖手段の少なくとも一部を溶融または変形（たとえば収縮や反りを起こさせること）させて気体排出口を開放するように構成してもよい。なお、光としてエネルギを付与する場合には、エネルギ供給源としてレーザを用いるのが好ましい。そうすれば、スポット的なエネルギ照射が可能となって、目的とする部分のみを選択的に開放できるようになる。
本発明の第６の側面においては、液導入口から導入された移動成分を進行させるための１または複数の流路を備えた分析用具を装着するための装着部を有し、かつ上記分析用具を利用して試料の分析を行うように構成された分析装置であって、上記分析用具として、上記流路における分岐部から分岐した分岐流路および上記流路の内部の気体を排出するための気体排出口を備え、かつ上記分岐流路が上記液導入口以外の部分で外部と連通した状態とすることにより、上記分岐部において上記流路内での上記移動成分の進行を停止させる一方、上記流路を上記気体排出口において外部と連通させることにより、上記流路内において上記分岐部を超えて上記移動成分を進行させるように構成されたものを使用する場合において、上記気体排出口が開放する状態と開放しない状態とを選択するための開閉手段を備えている、分析装置が提供される。
開閉手段は、たとえば移動可能な閉鎖要素を備えたものとして構成され、この閉鎖要素を移動させることにより、気体排出口を閉鎖する状態と開放した状態とを選択できるように構成される。
本発明の第７の側面においては、試料を移動させるための流路を備えた分析用具に対して、上記流路の内部と外部との間を連通する開口を形成する方法であって、上記分析用具に設定された目的部位に対して光照射する一方で、上記目的部位において光エネルギを吸収させることにより、上記開口を形成する、分析用具に対する開口形成方法が提供される。
本発明の適用対象となる分析用具は、たとえば流路の内部を外部に連通させるための連通孔と、この連通孔を塞ぎ、かつ目的部位を含む閉塞部と、を備えたものである。
連通孔は、たとえば流路の内部において試料を移動させるときに、流路の内部の気体を排出するための排気口、あるいは流路の内部に試料または試薬を導入するための導入口である。
閉塞部は、たとえば熱可塑性樹脂と、閉塞部に照射される光に対する吸収性を高めるための添加剤と、を含有した材料により形成される。
熱可塑性樹脂としては、閉塞部に照射すべき光エネルギ量を低減する観点からは、融点が１００℃以下であるものを使用するのが好ましく、さらに好ましくは、融点が８５℃以下のものが使用される。実用的には、熱可塑性樹脂として、融点が５０〜８５℃のものを使用するのが好ましい。熱可塑性樹脂の融点が不当に小さい場合には、保存時などに閉塞部が軟化し、あるいは溶けてしまう一方、融点が不当に大きい場合には、上述のように照射すべき光エネルギ量が大きくなり、ランニングコスト的に不利となるからである。
本発明で使用できる熱可塑性樹脂は、目的を達成できる範囲において選択すればよく、単一のモノマを重合させたホモポリマ（ストレートポリマ）に限らず、共重合体（コポリマ）あるいはポリマアロイを使用することができる。共重合体あるいはポリマアロイでは、その組み合わせおよび配合比率を選択することにより、目的とする融点を有する熱可塑性樹脂を形成することができる。
ホモポリマとしては、たとえば低融点（ナイロン系）ポリアミド樹脂を使用することができる。共重合体としては、エチレン系のものが好ましく使用され、たとえばエチレン−酢酸ビニル共重合体やエチレン系アイオノマーを使用することができる。エチレン−酢酸ビニル共重合体では、酢酸ビニルの含量を大きくするほど融点を低くすることができ、たとえば酢酸ビニルの含量を６％とすれば融点を１００℃程度、酢酸ビニルの含量を２８％とすれば融点を５８℃程度とすることができる。エチレン−酢酸ビニル共重合体としては、典型的には、酢酸ビニルの含量が５〜３５％のものが使用される。エチレン系アイオノマーは、エチレンと不飽和カルボン酸の共重合体の金属塩であり、金属塩の種類やモノマの比率を選択することにより融点を８０〜１００℃の範囲とすることができる。金属塩としては、ＺｎやＮａを例示することができる。
閉塞部は、これを伸長させて張力を付与した状態で開口部を閉塞するように配置してもよい。そうすれば、張力の作用によって開口の形成が助長され、より少ない光エネルギの付与によって開口を形成することが可能となるからである。この場合、熱可塑性樹脂としては、たとえば全体がエラストマで構成されたもの、あるいはプラストマにエラストマをアロイ化させて弾性を付与したものが使用される。
一方、添加剤としては、典型的には、色素を使用することができる。色素としては、公知の種々のものを使用することができるが、基本的には閉塞部に照射される光の波長特性に応じて選択される。すなわち、閉塞部における光吸収率が１００％近くなるように色素の種類が選択され、閉塞部における光吸収率を、少なくとも９０％以上とすることができる色素を使用するのが好ましい。たとえば、閉塞部に対して赤色光を照射する場合には、色素としては緑色や黒色のものが使用される。緑色色素としては、典型的にはコバルトグリーン（ＣｏＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｃｒ_２Ｏ_３）、チタン・コバルト系グリーン（ＴｉＯ_２・ＣｏＯ・ＮｉＯＺｎＯ）を使用することができ、その他に銅フタロシアニン系染料、ペリレン系の油溶性染料を使用することもできる。黒色色素としては、典型的にはカーボンブラック（Ｃ）、銅−クロム系ブラック（ＣｕＯ・Ｃｒ_２Ｏ_３）、銅−鉄系ブラック（ＣｕＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）あるいは鉄黒（ＦｅＯ_４）を使用することができ、その他にアンスラキノン系の有機顔料を使用することができる。添加剤としては、色素の他に、銅やニッケルなどに代表される金属の粉末を使用することができる。添加剤の含有量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、たとえば１．０〜３．０重量部とされる。
閉塞部は、膜厚が５〜１００μｍのシート状に形成するのが好ましい。膜厚が不当に小さい場合には、光を十分に吸収することができない一方、膜厚が不当に大きければ光を照射した領域から熱エネルギが拡散し、目的部位の温度を効率良く上昇させることができないからである。
閉塞部には、目的部位からの光エネルギの拡散を抑制して目的部位の温度を効率良く上昇させるために、蓄熱用充填剤を含ませてもよい。蓄熱用充填剤としては、金、銀、銅、ニッケル、アルミなどの金属、カーボンブラック、ガラスなどを材料とするものを使用することができる。蓄熱用充填剤の形態は、たとえば粒状もしくは繊維状が好ましい。閉塞部は、蓄熱の高い材料により形成したメッシュに熱可塑性樹脂および色素を保持させた構成としてもよい。メッシュとしては、たとえば合成樹脂繊維、天然繊維あるいはガラス繊維により形成したものを使用することができる。蓄熱用充填剤やメッシュを用いる場合には、これらに色素を含有させて、メッシュを熱可塑性樹脂と同一の色に着色してもよい。また、閉塞部をシート状に形成する場合には、分析用具に閉塞部を形成する際のハンドリング性を考慮して、シート材を補強するために、充填剤やメッシュを用いてもよい。
閉塞部などの目的部位に対する光照射は、光源を用いて行われる。光源としては、レーザダイオードを用いるのが好ましい。そうすれば、少ない電力消費において開口を形成することができる。レーザダイオードとしては、赤色、緑色、青色の光、あるいは赤外光や紫外光を出射可能な単色光源を用いるのが好ましいが、白色などの複合光を出射可能なものを使用してもよい。レーザ光のスポット径、出力、および照射時間は、閉塞部の膜厚や光吸収率にもよるが、それぞれ、たとえば５０〜３００μｍ、５〜５０ｍＷ、および０．５〜１０秒とされる。光源としては、レーザダイオードの他に、発光ダイオード、ハロゲンランプ、キセノンランプ、あるいはタングステンランプなどを使用することもできる。
分析用具として光学的手法を用いて試料を分析するように構成されたものを使用する場合には、目的部位に対する光照射するための光源として、試料の分析時に光照射するための光源を利用してもよい。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１および図２に示した分析装置Ｘ１は、分析用具としてのマイクロデバイスＹ１を装着して試料液の分析を行うためのものであり、マイクロデバイスＹ１を装着するための装着部１、光源部２、受光部３および開放機構４を備えている。
図３ないし図５に示したように、マイクロデバイスＹ１は、反応場を提供するものであり、基板５、カバー６、接着層７および分離膜８を有している。
基板５は、透明な円盤状に形成されており、周縁部が段下げされた形態を有している。図５Ａおよび図６に示したように、基板５は、中央部に設けられた受液部５０と、この受液部５０に連通し、かつ受液部５０から基板５の周縁部に向けて放射状に延びる複数の流路５１と、複数の凹部５２と、複数の分岐流路５３と、を有している。
受液部５０は、マイクロデバイスＹ１に供給された試料液を、各流路５１に導入するために保持するためのものである。受液部５０は、基板５の上面５０１において、円形状の凹部として形成されている。
各流路５１は、試料液を移動させるためのものであり、受液部５０に連通するように基板５の上面５０１に形成されている。図５Ａに示したように、各流路５１は、分岐部５１１および反応部５１２を有している。各流路５１における反応部５１２を除いた部分は、略一様な矩形断面とされている。各流路５１は、この矩形断面の幅寸法および深さ寸法が、たとえば１０〜５００μｍおよび５〜５００μｍ、幅寸法／高さ寸法が０．５以上となるように形成されている。
図４および図６に示したように、分岐部５１１からは、流路５１に連通する分岐流路５３が延出している。分岐部５１１は、反応部５１２に極力近い部位に設定されており、分岐部５１１と反応部５１２との距離が極力小さくなるようになされている。分岐流路５３は、略一様な矩形断面を有しており、この矩形断面の寸法は、流路の矩形断面と同様なものとされる。
反応部５１２は、流路５１の主断面よりも大きな断面積を有している。個々の反応部５１２は、同一円周上に設けられている。各反応部５１２には、図５Ａに示したように試薬部５１３が設けられている。ただし、試薬部５１３は、必ずしも全ての流路５１に設ける必要はなく、たとえば試料液の色味による影響を補正するために利用される流路については試薬部が省略される。
試薬部５１３は、試料液が供給されたときに溶解する固体状とされており、試料液中の特定成分と反応して発色するものである。本実施の形態では、マイクロデバイスＹ１において複数の項目を測定できるように、たとえば成分または組成の異なる複数種類の試薬部５１３が準備されている。
複数の凹部５２は、後述するように反応部５１２に対して基板５の上面５０１側から光が照射されたときに、基板５の下面５０２側に透過光を出射させるための部位である（図１および図２参照）。各凹部５２は、基板５の下面５０２における反応部５１２に対応した部位に設けられている。その結果、図６に示したように、複数の凹部５２は、基板５の周縁部において同一円周上に配置されている。
基板５は、たとえばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル系樹脂あるいはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）といった透明な樹脂材料を用いた樹脂成形により形成されている。受液部５０、複数の流路５１、複数の凹部５２、複数の分岐流路５３は、金型の形状を工夫することにより、上記樹脂成形の際に同時に作り込むことができる。
受液部５０、複数の流路５１、および複数の分岐流路５３の内面には、親水処理を施しておくのが好ましい。親水処理方法としては、公知の種々の方法を採用することができるが、たとえばフッ素ガスおよび酸素ガスを含む混合ガスを、各内面に接触させた後に、水または水蒸気を各内面に接触させることにより行うのが好ましい。この方法では、ガスや水などを用いて親水処理が行われるため、公知の親水処理方法である紫外線照射では困難な起立面（流路などの側面）に対しても、親水処理を確実に行うことができる。各内面の親水処理は、たとえば純水に対する接触角が０〜８０度となるように行われる。
カバー６は、周縁部が下方に突出した円盤状に形成されている。カバー６の突出部分６０は、基板５における段下げされた部分に当接する部分である。カバー６は、図５Ａ、図５Ｂおよび図７に示したように、試料液導入口６１、複数の第１気体排出口６２、複数の凹部６３、共通流路６４および第２気体排出口６５を有している。
試料液導入口６１は、試料液を導入する際に利用されるものであり、貫通孔として形成されている。試料液導入口６１は、図５に良く表れているように、カバー６の中央部において、基板５の受液部５０の直上に位置するよう形成されている。
各第１気体排出口６２は、流路５１内の気体を排出するためのものであり、貫通孔として形成されている。各第１気体排出口６２は、図５Ｂによく表れているように、基板５の分岐流路５３の直上に位置するように形成されている。その結果、複数の第１気体排出口６２は、図４および図７に示したように同一円周上に位置するように設けられている。図５Ｂによく表れているように、各気体排出口６２は、シール材６６により上部開口が塞がれている。シール材６６は、アルミニウムなどの金属により、あるいは樹脂により形成することができる。シール材６６は、たとえば接着材を用いて、あるいは融着により基板５に固定されている。
複数の凹部６３は、後述するように反応部５１２に対してカバー６の上面６０１側から光を照射するための部位である（図１および図２参照）。各凹部６３は、図５Ａに示したように、カバー６の上面６０１において反応部５１２の直上に位置するように設けられている。その結果、図４および図７に示したように、複数の凹部６３は、カバー６の周縁部において同一円周上に配置されている。
共通流路６４は、流路５１内の気体を外部に排出する際に、第２気体排出口６５に気体を導くための流路となるものである。共通流路６４は、図５および図７に示したように、カバー６の周縁部において、環状の凹部として形成されている。共通流路６４は、図５Ａおよび図６に示したように、基板５の複数の流路５１と連通している。
マイクロデバイスＹ１では、共通流路６４がカバー６に設けられ、流路５１が基板５に設けられている。そのため、流路５１を移動した試料が共通流路６４に流れ込むことが適切に防止され、その結果、ある流路５１を移動した試料が、共通流路６４を介して他の流路５１に逆流してしまうことを抑制することができるようになる。
共通流路６４は、カバー６ではなく、基板５に設けてもよい。この場合、共通流路の深さと、流路の深さとを異なったものに設定するのが好ましい。そうすれば、流路と共通流路との間に段差が生じ、共通流路に対して、流路を移動した試料液が流れ込むのを抑制することができるようになる。
第２気体排出口６５は、図５Ａおよび図７に示したように共通流路６４に連通する貫通孔として形成されている。第２気体排出口６５の上部開口は、シール材６７によって塞がれている。シール材６７としては、第１気体排出口６２を塞ぐためのシール材６６と同様なものを使用することができる。
カバー６は、基板５と同様に透明な樹脂材料を用いた樹脂成形により形成することができる。試料液導入口６１、複数の第１気体排出口６２、複数の凹部６３、共通流路６４および第２気体排出口６５は、上記樹脂成形の際に同時に作り込むことができる。カバー６についても、少なくとも基板５の流路５１を臨む部分に親水処理を施しておくのが好ましい。親水処理の方法については、基板５に対する親水処理方法と同様な手法を採用することができる。
接着層７は、図５Ａおよび図５Ｂに良く表れているように、基板５に対してカバー６を接合する役割を果たしている。図４、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、接着層７は、中央部に貫通孔７０を備えた接着シートを、基板５とカバー６との間に介在させることにより形成されている。接着層７の貫通孔７０の径は、基板５の受液部５０やカバー６の試料液導入口６１の径よりも大きくされている。接着シートとしては、たとえば基材の両面に接着層を形成したものを使用することができる。
分離膜８は、試料液中の固体成分、たとえば血液中の血球成分を分離するためのものである。分離膜８は、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、接着層７の貫通孔７０の径に対応した径を有しており、接着層７の貫通孔７０に嵌まり込むようにして、基板５の受液部５０とカバー６の試料液導入口６１との間に介在させられている。受液部５０は、凹部として形成されていることから、分離膜８は、受液部５０の底面に対して間隔を隔てて配置されている。分離膜８の径が受液部５０の径よりも大きな貫通孔７０の径に対応していることから、各流路５１における受液部５０に近い部位は分離膜８によって覆われている。このように分離膜８を配置することにより、試料液導入口６１から導入された試料液は、分離膜８の厚み方向に透過してから受液部５０に到達することとなる。
分離膜８としては、たとえば多孔質物質を使用することができる。分離膜８として使用できる多孔質物質としては、たとえば紙状物、フォーム（発泡体）、織布状物、不織布状物、編物状物、メンブレンフィルター、ガラスフィルター、あるいはゲル状物質が挙げられる。試料液として血液を用い、分離膜８において血液中の血球成分を分離する場合には、分離膜８として、その細孔径（ポアサイズ）が０．１〜１０μｍのものを使用するのが好ましい。
図１および図２に示した装着部１は、マイクロデバイスＹ１を保持するための凹部１０を有している。装着部１には、光透過領域１１が設定されている。この光透過領域１１は、凹部１０にマイクロデバイスＹ１を装着したときに反応部５１２に対応する部位に設けられている。この光透過領域１１は、装着部１の目的部位を透明樹脂などの透明材料により構成することにより形成されている。もちろん、装着部１の全体を透明な材料により形成してもよい。装着部１は、回転軸１２により支持されており、この回転軸１２を回転させることにより、装着部１が回転するように構成されている。回転軸１２は、図外の駆動機構に連結されており、マイクロデバイスＹ１における反応部５１２の配置ピッチに対応した角度ずつ回転するように制御される。
光源部２は，マイクロデバイスＹ１の反応部５１２に対して光を照射するためのものであり、カバー６の凹部６３に対向しうる部位に固定されている。光源部２は、たとえば水銀ランプや白色ＬＥＤにより構成される。これらの光源を用いる場合には、図面上は省略しているが、光源部２からの光をフィルタに入射させてから、反応部５１２に光が照射される。これは、フィルタにおいて、反応液中の分析対象成分の光吸収特性に則した波長の光を選択するためである。
受光部３は、反応部５１２を透過した光を受光するためのものであり、光源部２と同軸上において、基板５の凹部５２に対向しうる部位に固定されている。この受光部３での受光量は、試料液を分析（たとえば濃度演算）する際の基礎とされる。受光部３は、たとえばフォトダイオードにより構成される。
開放機構４は、シール材６６に開孔を形成するための第１開孔形成要素４１と、シール材６７に開孔を形成するための第２開孔形成要素４２と、を有している。これらの開孔形成要素４１，４２は、図外のアクチュエータによって上下方向に往復移動可能とされている。
第１開孔形成要素４１は、円盤状の基板４１１の下面から、複数の針状部４１２が下方に向けて突出したものである。図８に示すように、各針状部４１２は、その径がカバー６における第１気体排出口６２の径よりも小さいものとされている。個々の針状部４１２は、第１気体排出口６２の配置に対応して、同一円周上に配置されている。このため、第１開孔形成要素４１の各針状部４１２と、カバー６の第１気体排出口６２とが位置合わせされた状態で第１開孔形成要素４１を下動させれば、複数のシール材６６に対して一括して開孔を形成することができる。これにより、各第１気体排出口６２が開放し、各流路５１の内部が分岐流路５３および第１気体排出口６２を介して、外部と連通した状態とされる。
第２開孔形成要素４２は、図１および図９に示したように針状部４２１を有している。針状部４２１の径は、カバー６における第２気体排出口６５の径よりも小さくされている。このため、第２開孔形成要素４２の各針状部４２１と、カバー６の第２気体排出口６５とが位置合わせされた状態で第２開孔形成要素４２を下動させれば、シール材６７に対して開孔を形成することができる。これにより、第２気体排出口６５が開放し、各流路５１の内部が共通流路６４および第２気体排出口６５を介して、外部と連通した状態とされる。
もちろん、各第１および第２気体排出口６２，６５を開放させる方法は、上述した例には限定されない。たとえば、シール材６６，６７にエネルギを付与してシール材６６，６７を溶融または変形させて第１および第２気体排出口６２，６５を開放してもよい。エネルギの付与は、レーザなどの光源、超音波発信器あるいは発熱体などを用いて行うこともできる。もちろん、シール材６６，６７を引き剥がすことにより、第１および第２気体排出口６２，６５を開放するようにしてもよい。
試料液の分析時には、図５に示したように、マイクロデバイスＹ１に対して、試料液導入口６１を介して試料液Ｓを供給する必要がある。試料液Ｓの供給は、分析装置Ｘ１にマイクロデバイスＹ１を装着した状態で行ってもよいが、予めマイクロデバイスＹ１に試料液Ｓを供給しておいた上で、その後に分析装置Ｘ１にマイクロデバイスＹ１を装着するのが好ましい。
マイクロデバイスＹ１に対して試料液Ｓを供給した場合には、試料液Ｓは、図５Ａおよび図５Ｂから予想されるように分離膜８の厚み方向に透過して受液部５０に到達する。このとき、試料液Ｓ中の固体成分が除去される。たとえば試料液として血液を使用する場合には、血液中の血球成分が除去される。試料液Ｓの供給時には、第１および第２気体排出口６２，６５が閉鎖されているので、図１０Ａに模式的に示したように、試料液Ｓは受液部５０に保持され、流路５１内には導入されない。
流路５１内に試料液Ｓを導入する場合には、複数のシール材６６に対して同時に開孔を形成すればよい。複数のシール材６６に対する開孔の形成は、図８に示したように第１開孔形成要素４１を下動させて各シール材６６に針状部４１２を差し込んだ後、第１開孔形成要素４１を上動させて各シール材６６から針状部４１２を抜くことにより行われる。これにより、複数のシール材６６に対して同時に開孔が形成される。第１開孔形成要素４１の下動および上動は、たとえば使用者が操作スイッチを操作することにより、分析装置Ｘ１において自動的に行われる。
シール材６６に開孔を形成した場合には、流路５１の内部が第１気体排出口６２および分岐流路５３を介して連通する。したがって、受液部５０に保持された試料液Ｓは、毛細管現象により流路５１の内部を移動する。図１０Ａに矢印で示したように、分岐部５１１に至った試料液Ｓは、分岐部５１１を超えて反応部５１２に到達することができず、分岐流路５３に導入される。これにより、図１０Ｂに模式的に示したように、反応部５１２のごく近傍に試料液Ｓが存在する状態が達成され、反応部５１２において試料液Ｓと試薬とを反応させるための準備が終了する。
一方、試料液Ｓを反応部５１２に供給する場合には、シール材６７に開孔を形成すればよい。シール材６７に対する開孔の形成は、図９に示したように第２開孔形成要素４２を下動させてシール部６７に針状部４２１を差し込んだ後、第２開孔形成要素４２を上動させてシール材６７から針状部４２１を抜くことにより行われる。第２開孔形成要素４２の下動および上動は、たとえば使用者が操作スイッチを操作することにより、分析装置Ｘ１において自動的に行われる。
シール材６７に開孔を形成した場合には、流路５１の内部が第２気体排出口６５および共通流路６４を介して連通する。したがって、反応部５１２の手前で移動が停止された試料液Ｓは、再び毛細管現象により流路５１を移動する。これにより、各流路５１においては、図１０Ｃに示したように分岐部５１１を超えて試料液Ｓが移動し、複数の反応部５１２に対して一括して試料液Ｓが供給される。
このとき、共通流路６４がカバー６に設けられ、流路５１が基板５に設けられているために、上述したように、流路５１を移動した試料が共通流路６４に流れ込むことが適切に防止される。
反応部５１２では、試料液により試薬部５１３が溶解させられて液相反応系が構築される。これにより、試料液Ｓと試薬が反応し、たとえば液相反応系が試料中の被検知成分の量に相関した呈色を示し、あるいは被検知成分の量に応じた反応物が生成する。その結果、反応部５１２の液相反応系は、被検知成分の量に応じた透光性（光吸収性）を示すこととなる。反応部５１２への試料供給から一定時間経過した場合には、図１および図２に示した光源部２により反応部５１２に光を照射し、そのときの透過光量が受光部３において測定される。光源部２による光照射および受光部３での透過光の受光は、装着部１を一定角度ずつ回転させつつ、各流路５１に設定された全ての反応部５１２に対して行われる。分析装置Ｘ１では、受光部３での受光量に基づいて、試料の分析、たとえば被検知成分の濃度演算が行われる。
以上に説明した分析手法では、反応部５１２の近傍（分岐部５１１）まで試料液Ｓを導いた後、シール材６７を開孔することによって分岐部５１１からの試料液Ｓを反応部５１２に供給するようになされている。つまり、１つの気体排出口を開放するだけで、複数の流路５１において、反応部５１２に対して試料液Ｓを供給することができる。したがって、試料液Ｓの供給開始操作（シール材６７の開孔）から反応部５１２に試料液Ｓが供給されるまでの時間が短くなって、各流路５１毎、ひいては各回の測定毎（各分析用具毎）の供給開始操作から試料の供給までに要する時間のバラツキが小さくなる。その結果、反応部５１２での反応開始タイミングを、シール材６７の開孔という動作によって適切に制御できるようになる。
本発明は上述した実施の形態には限定されず、種々に設計変更が可能である。たとえば、本発明に係る分析用具は、図１１ないし図１４に示したような構成とすることもできる。ただし、これらの図においては、流路などの気体や液体が移動する部分について模式的に示してあり、先に説明したマイクロデバイスＹ１と同様な部材または要素については同一の符号を付してあり、それらについての重複説明を省略するものとする。
図１１に示した分析用具Ｙ１ａでは、複数の流路５１が、それぞれの反応部５１２の手前において追加の共通流路５３ａによって繋げられている点において、先に説明した分析用具Ｙ１（図６参照）とは異なっている。追加の共通流路５３ａは、図外の追加の気体排出口と繋げられており、この気体排出口を開放状態とすることにより、各流路５１において、試料を一括して各反応部５１２の手前まで導くことができる。
図１２に示した分析用具Ｙ１ｂは、複数の共通流路６４ｂを有しており、各共通流路６４ｂにより、複数の流路５１が複数の組に分けられている。各共通流路６４ｂは、図外の気体排出口と連通しており、気体排出口を開放状態とすることによって、各組を構成する流路５１に対しては、当該流路の反応部５１２に対して一括して試料液が導入されるように構成されている。分析用具Ｙ１ｂは、先に説明した分析用具Ｙ１ａと同様に、複数の流路５１が追加の共通流路６４ｂによって繋げられている。そのため、複数の流路５１に対して、反応部５１２の手前まで一括して試料液を移動させることができる。分析用具Ｙ１ｂにおいて、分析用具Ｙ１（図６参照）のように、各流路５１を気体排出口に繋がる分岐流路と接続する構成を採用してもよい。
図１３に示した分析用具Ｙ１ｃは、複数の反応部５１２が分析用具Ｙ１ｃの周縁部において同一円周上に配置されている点において分析用具Ｙ１と同様である。分析用具Ｙ１ｃでは、分析用具Ｙ１のように各反応部５１２が１つの流路に設定されているのではなく、流路５１Ｃが枝分かれし、最終的な分岐部分５１ｃに各反応部５１２が設定されている。各分岐部分５１ｃは、気体排出口（図示略）に連通する共通流路６４ｃと繋げられている。そのため、気体排出口を開放状態とすることにより、複数の反応部５１２に対して一括して試料液を供給することができる。
図１４に示した分析用具Ｙ１ｄは、複数の共通流路６４ｄを有しており、分析用具Ｙ１ｃにおいて、共通流路６４ｃ（図１３参照）を複数の領域に分断した格好とされている。つまり、複数の流路５１Ｄから分岐した複数の分岐部分５１ｄが複数の組に分けられ、各組を構成する分岐部分５１ｄどうしが１つの共通流路６４ｄに繋げられた格好とされている。この分岐用具Ｙ１ｄでは、各組を構成する分岐部分５１ｄに設けられた反応部５１２に対して一括して試料液を供給することができる。
本発明に係る分析用具は、円盤状に限らず、たとえば図１５ないし図２３に示したように矩形状に形成することもできる。
図１５に示した分析用具Ｙ１ｅは、全体として矩形状に形成されているとともに、流路５１ｅの主要部分が互いに平行となるように配置されたものである。各流路５１ｅは、分析用具Ｙ１（図６参照）の各流路５１と同様に、反応部５１２の手前で分岐流路５３ｅに繋げられ、かつ流路５１ｅの端部において共通流路６４ｅに繋げられている。したがって、分析用具Ｙ１ｅでは、反応部５１２の手前まで試料液を移動させた後、各反応部５１２に対して一括して試料液を導入することができる。
図１６に示した分析用具Ｙ１ｆは、分析用具Ｙ１ｅ（図１５参照）において、複数の流路５１ｆを追加の共通流路５３ｆによって一連に繋げた形態を有している。したがって、分析用具Ｙ１ｆでは、追加の供給流路５３ｆの外部と連通させることにより、各流路５１ｆに対しては、反応部５１２の手前まで一括して試料液を供給することができる。一方、各反応部５１２に対しては、共通流路６４ｆを外部と連通させることにより、一括して試料液を供給することができる。
図１７に示した分析用具Ｙ１ｇは、分岐部５１１までの試料液の移動を共通流路５１ｇによって一括して行い、複数の反応部５１２に対する試料液の供給を、個別に行えるように構成されている。
図１８に示した分析用具Ｙ１ｈは、供給路５１Ｈａおよび複数の個別流路５１Ｈｂを有する流路５１Ｈを備えている。供給路５１Ｈａの端部からは、分岐流路５３ｈが延出している。この構成では、分岐流路５３ｈを外部と連通させることにより、反応部５１２の手前まで試料液を供給し、共通流路６４ｈを外部と連通させることにより、各反応部５１２に対して一括して試料液を供給することができる。
図１９に示した分析用具Ｙ１ｉは、分析用具Ｙ１ｅ（図１５参照）において、各流路５１ｉ毎に個別に試料液導入口６１ｉを設けたものである。したがって、分析用具Ｙ１ｉでは、各流路５１ｉに対して個別に試料液を導入することができる。もちろん、分析用具Ｙ１ｉにおいて、複数の流路５１ｉを追加の共通流路によって繋げてもよい（図１６参照）。
図２０に示した分析用具Ｙ１ｊは、複数（図面上は２つ）の流路５１Ｊを有するものであり、各流路５１Ｊが２つの液導入口６１ｊから導入された２液（たとえば試料と試薬）を混合した後に測定部５１２ｊに導入するように構成されたものである。各流路５１Ｊは、測定部５１２ｊの手前において分岐した分岐流路５３ｊと繋がっている。各流路５１Ｊの終端どうしは、共通流路６４ｊによって繋げられている。したがって、流路５１Ｊ相互においては、測定部５１２ｊに対して試料と試薬の混合液を同時に導入することができる。
図２１に示した分析用具Ｙ１ｋは、１つの液導入口６１ｋに対して、複数の流路５１ｋが繋がった構成とされているとともに、分岐部５１１までの試料液の移動および複数の反応部５１２に対する試料液の供給を、それぞれ個別に行えるように構成されている。
図２２に示した分析用具Ｙ１ｍは、たとえば１つの試料と２つの試薬を反応させる３成分反応系に対して適合できるように構成されたものであり、反応部５１２に対して、２つのルート（流路５１ｍ′，５１ｍ″）から２つの移動成分（たとえば試料と試薬、あるいは別種である２つの試薬）が個別かつ同時に供給できるように構成されている。ただし、３成分反応系として構成する場合には、反応部５１２に対して試薬または試料を予め保持させておく必要があり、２成分反応系として構成する場合には、各流路５１ｍ′，５１ｍ″から試料と試薬とを供給すればよいため、反応部５１２には予め試薬や試料を保持しておく必要はない。もちろん、３つ以上のルートから、３つ以上の移動成分を個別かつ同時に供給できるように構成することもできる。
図２３に示した分析用具Ｙ１ｎは、試料と試薬とを反応させるための反応部５１２′と、測定を行うための測定部５１２″とが別々に設けられており、反応部５１２′において反応させてから、被検知成分を測定部５１２″に移動させて測定するように構成されている。反応部５１２′の手前には、第１分岐部５１１′が設定されており、この第１分岐部５１１′から第１分岐流路５３ｎ′が延出している。一方、測定部５１２″の手前には、第２分岐部５１１″が設定されており、この第２分岐部５１１″から第２分岐流路５３ｎ″が延出している。
この分析用具Ｙ１ｎでは、第１分岐流路５３ｎ′の気体排出口６２ｎ′のみを開放しておくことにより、同図に実線の矢印で示したように第１分岐流路５３ｎ′内に試料を進行させる。これにより、反応部５１２′の手前（第１分岐部５１１′）で反応部５１２′への試料の導入が抑止される。この状態から、第２分岐流路５３ｎ″の気体排出口６２ｎ″のみを開放することにより、同図に点線の矢印で示したように反応部５１２′に試料が導入されるとともに、第２分岐流路５３ｎ″を試料が進行する。これにより、測定部５１２″の手前（第２分岐部５１１″）で測定部５１２″への試料の導入が抑止される。そして、気体排出口６５ｎを開放することにより、反応部５１２′の試料が測定部５１２″に導入される
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。ただし、本実施の形態において参照する図面においては、先に説明した第１の実施の形態に係る分析装置Ｘ１および分析用具（マイクロデバイス）Ｙ１（図１および図４など参照）と同様な部材または要素については同一の符号を付してあり、それらについての重複説明を省略するものとする。
図２４に示したように、分析用具Ｙ２は、先の分析用具Ｙ１（図４など参照）と同様にマイクロデバイスとして構成されたものであるが、分析用具Ｙ１（図４など参照）とは異なり、１つの流路５１ｐを備え、かつ第１および第２気体排出口６２ｐ，６５ｐが側方に開放した構成とされている。
気体排出口６５ｐは、閉鎖手段としてのシール材６７ｐにより閉鎖されている。このシール材６７ｐは、アルミニウムなどの金属により、あるいは樹脂により形成することができ、たとえば接着材を用いて、あるいは融着により基板５やカバー６に固定されている。
一方、分析装置Ｘ２は、気体排出口６５ｐを開放するための開放機構４ｐを備えている。この開放機構４ｐは、シール材６７ｐを切開するための刃体４３と、この刃体４３を図中の矢印Ａ，Ｂ方向に往復動させるためのアクチュエータ４４と、を有している。この開放機構４ｐでは、刃体４３をアクチュエータ４４により矢印Ａ方向に移動させて刃体４３によりシール材６７ｐを貫通した後、刃体４３をアクチュエータ４４により矢印Ｂ方向に移動させることによりシール材６７ｐが切開される。これにより、気体排出口６５ｐが開放される。もちろん、気体排出口６５ｐを開放させる方法は、図示した例には限定されない。たとえば、刃体４３に代えて針状部材を用いてもよい。
試料の分析時には、まず図２５に示したようにマイクロデバイスＹ２に対して、試料液導入口６１を介して受液部５０に試料液Ｓが導入される。このとき、図２４に良く表れているように、気体排出口６５ｐが閉鎖されている一方、気体排出口６２ｐは開放されている。ここで、試料液Ｓの導入は、分析装置Ｘ２に分析用具Ｙ２を装着した状態で行ってもよいが、予め分析用具Ｙ２に試料液Ｓを供給しておいた上で、その後に分析装置Ｘ２に分析用具Ｙ２を装着するのが好ましい。
導入された試料液Ｓは、毛細管現象により流路５１ｐを移動して、分岐部５１１に到達する。先に触れたように、分析用具Ｙ２では、気体排出口６５ｐが閉鎖されている一方で気体排出口６２ｐが開放されている。そのため、分岐部５１１に至った試料液Ｓは、分岐部５１１を超えて反応部５１２に到達することができず、図２６に実線の矢印で示したように分岐流路５３を進行する。これにより、反応部５１２のごく近傍に試料液Ｓが存在する状態が達成され、反応部５１２において試料と試薬とを反応させるための準備が終了する。
一方、試料を反応部５１２に供給する場合には、開放機構４ｐにより気体排出口６５ｐを開放する。気体排出口６５ｐの開放は、上述したように刃体４３を矢印Ａ，Ｂ方向に往復動させてシール材６７ｐを切開することにより行われる（図２５参照）。これにより、気体排出口６５ｐが開放し、図２６に点線の矢印で示したように分岐部５１１を超えて試料液Ｓが移動し、この試料液Ｓが反応部５１２に供給される。
反応部５１２では、試料と試薬が反応し、たとえば試料中の被検知成分の量に相関した呈色を示し、あるいは被検知成分の量に応じた反応物が生成する。これにより、反応部５１２が、被検知成分の量に応じた透過性（吸収性）を示すこととなる。反応部５１２への試料供給から一定時間経過した場合には、図２４に示した光源部２により反応部５１２に光を照射し、そのときの透過光量が受光部３において測定される。分析装置Ｘ２では、受光部３での受光量に基づいて、試料の分析、たとえば被検知成分の濃度演算を行う。
以上に説明した分析手法では、反応部５１２の近傍（分岐部５１１）まで試料液Ｓを導いた後、分岐部５１１から試料液Ｓを反応部５１２に供給するようになされている。そのため、シール材６７ｐの切開により気体排出口６５ｐを開放すれば、試料液Ｓが即座に反応部５１２に供給される。したがって、試料液Ｓの供給開始操作（シール材６７ｐの切開）から反応部５１２に試料液Ｓが供給されるまでの時間が短くなって、供給開始操作から試料の供給までに要する時間のバラツキが、各回の測定毎（各分析用具毎）に小さくなる。つまり、反応部５１２での反応開始タイミングを、シール材６７ｐの切開という動作によって適切に制御できるようになる。その結果、各分析用具Ｙ２毎に反応時間を画一化し、測定誤差を小さくできるようになる。
このような効果を得るためには、分析用具Ｙ２に分岐流路５３を設け、流路５１ｐの気体排出口６５ｐの開閉を制御すればよいだけであるため、分析用具にマクロポンプやバルブを組み込む場合に比べれば、分析用具Ｙ２の構成が簡素化される。そのため、分析用具Ｙ２は製造技術的に困難なく製造でき、製造コスト的にも有利となる。その結果、反応開始タイミングを制御できる分析用具Ｙ２を安価に提供できるようになり、使い捨てとして構成される分析用具に対しても、反応開始タイミングを制御する機能を問題なく適用できるようになる。
もちろん、本願発明は上述した実施の形態には限定されず、種々に設計変更が可能である。たとえば、シール材６７ｐを引き剥がすことにより、気体排出口６５ｐを開放するようにしてもよい。また、気体排出口を形成してこれをシール材により閉鎖しておく必要は必ずしもなく、たとえば分析用具を分析装置にセットした後に、開放機構により基板やカバーに穴を開けてそれを気体排出口としてもよい。さらに、流路の気体排出口を開閉させる手法については、図２７〜図３１を参照して以下に説明する方法を採用することもできる。
図２７には、シール材６７ｑにエネルギを付与してシール材６７ｑを溶融または変形させて気体排出口６５ｑを開放する例を示した。エネルギの付与は、エネルギ供給源として光源２ｑ（たとえばレーザ）を用いて行うことができる。エネルギ供給源としては、超音波発信器や発熱体などを用いてもよい。
図２８Ａおよび図２８Ｂには、閉鎖手段として栓体６７ｒを利用し、これを気体排出口６５ｒに対して装着した状態、あるいは抜脱した状態を選択することにより気体排出口６５ｒを開閉する例を示した。この例では、分岐流路５３（図２６など参照）に試料を導く間は、図２８Ａに示したように気体排出口６５ｒに栓体６７ｒを差し込んだ状態として気体排出口６５ｒを閉鎖しておく。その一方、反応部５１２（図２６など参照）に試料を供給する場合には、図２８Ｂに示したように気体排出口６５ｒから栓体６７ｒを抜脱して気体排出口６５ｒを開放する。栓体６７ｒの抜脱は、分析装置に開放手段（同図にはクランプ機構４ｒを例示してある）を設けておいた上で、この開放手段を利用して行われる。
図２９Ａおよび図２９Ｂには、閉鎖手段として栓体６７ｓを気体排出口６５ｓに装着し、栓体６７ｓの先端部を切り離すことにより気体排出口６５ｓを開放させる例を示した。栓体６７ｓは、図２９Ａに示したように空間部６７１ｓが形成されて中空状とされているとともに、この空間部６７１ｓの後端が開放している一方で先端が閉鎖されている。空間部６７１ｓの先端部に相当する部位には、切欠６７２ｓが形成されており、この切欠６７２ｓを利用して、図２９Ｂに示したように先端部６７３ｓが容易に切り離されるように構成されている。この構成では、先端部６７３ｓを切り離すことにより空間部６７１ｓと気体排出口６５ｓとが連通し、気体排出口６５ｓを開放するため、反応部５１２（図２６など参照）に試料を供給する場合には、先端部６７３ｓを切り離せばよい。なお、先端部６７３ｓの切り離しは、たとえば分析装置に対して、先端部６７３ｓを打撃可能なハンマーなどを有する打撃機構４ｓを設けておき、この打撃機構４ｓを使用して行われる。
図３０Ａおよび図３０Ｂには、閉鎖手段としての切断代６７ｔを切断することにより気体排出口６５ｔを開放させる例を示した。切断代６７ｔは、基板５ｔの端部において基板５と一体的に設けられており、切欠６７１ｔを設けることによって、外力を作用させた場合に基板５ｔから切り離されるように構成されている。外力は、先の場合と同様にハンマーなどを利用して行われる。
図３１Ａおよび図３１Ｂには、閉鎖手段を用いることなく、気体排出口６５ｕを開閉する例を示した。この例では、分析装置に閉鎖ヘッド４ｕが設けられており、この閉鎖ヘッド４ｕが密着して気体排出口６５ｕが閉鎖される状態と、閉鎖ヘッド４ｕを離間させて気体排出口６５ｕが開放される状態と、を選択できるように構成されている。閉鎖ヘッド４ｕは、気体排出口６５ｕの閉鎖時に、この気体排出口６５ｔを適切に閉鎖できるように、ゴムなどのシール材４１ｕを気体排出口６５ｕを覆いうる部位に設けておくのが好ましい。
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。ただし、本実施の形態において参照する図面においては、先に説明した第１あるいは第２の実施の形態に係る分析装置Ｘ１，Ｘ２および分析用具（マイクロデバイス）Ｙ１，Ｙ２（図１および図４、図２４など参照）と同様な部材または要素については同一の符号を付してあり、それらについての重複説明を省略するものとする。
図３２ないし図３４に示したように、分析用具Ｙ３は、第２の実施の形態に係る分析用具Ｙ２と基本的には同様な構成である。ただし、分析用具Ｙ３においては、カバー６ｖに試料液導入口６１ｖ、気体排出口６２ｖ，６５ｖが設けられており、試料液導入口６１ｖおよび気体排出口６２ｖ，６５ｖがシール材６６ｖ，６７ｖ，６８ｖにより閉鎖されている。これにより、流路５１ｖの内部が密閉状態とされ、試薬部５１３が水分などにより暴露されるのが抑制されている。
各シール材６６ｖ〜６８ｖは、光を吸収したときに照射領域が溶融して開口が形成されるものであり、開口の形成により流路５１ｖの内部が外部に連通した状態とされる。シール材６６ｖ〜６８ｖは、たとえば熱可塑性樹脂に色素を分散させて着色したものであり、厚みが５〜１００μｍに形成されている。このようなシール材６６ｖ〜６８ｖは、たとえば接着剤を用いて、あるいは融着によりカバー６ｖに固定されている。
熱可塑性樹脂としては、融点が１００℃以下のもの、たとえばエチレン−酢酸ビニル共重合体を使用するのが好ましい。一方、色素としては、公知の種々のものを使用することができるが、シール材６６ｖ〜６８ｖに照射される光の波長に応じて選択される。たとえば、シール材６６ｖ〜６８ｖに対して赤色光を照射する場合には、色素としては緑色や黒色のものが使用される。緑色色素としては、典型的には銅フタロシアニン系染料、コバルトグリーン（ＣｏＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｃｒ_２Ｏ_３）やチタン・コバルト系グリーン（ＴｉＯ_２・ＣｏＯ・ＮｉＯＺｎＯ）を使用することができる。黒色色素としては、典型的にはカーボン系顔料、たとえばカーボンブラック（Ｃ）、銅−クロム系ブラック（ＣｕＯ・Ｃｒ_２Ｏ_３）、銅−鉄系ブラック（ＣｕＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）を使用することができる。
シール材６６ｖ〜６８ｖには、蓄熱性を確保する目的や強度向上の目的で充填剤を含有させてもよい。蓄熱目的に使用される充填剤としては、たとえば金属粒やガラス粒が使用され、強度向上のための充填剤としては、公知の種々のものを使用することができる。充填剤に代えて、あるいは充填剤に加えてメッシュを用い、蓄熱性や強度を確保するようにしてもよい。
一方、分析装置Ｘ３は、基本的には第２の実施の形態に係る分析装置Ｘ２と同様であるが、図３２に示した光源部２ｖが反応部５１２ばかりでなく、シール材６６ｖ〜６８ｖに対しても光を照射することができるように構成されている。すなわち、図３５に示したように、光源部２ｖは、各シール材６６ｖ〜６８ｖの上方位置Ａ〜Ｃおよび反応部５１２の上方位置Ｄの間を移動可能とされている。ただし、シール材６６ｖ〜６８ｖに光を照射するための光源部と、反応部５１２に光を照射するための光源部とを別々に設け、あるいはシール材５１２毎に個別に光源部を設けてもよい。
光源部２ｖとしては、レーザダイオードを使用するのが好ましい。そうすれば、少ない電力によって開口を形成し、あるいは分析を行うことができる。光源部２ｖとしては、レーザダイオードの他に、発光ダイオード、ハロゲンランプ、キセノンランプ、あるいはタングステンランプなどを使用することもできる。ただし、広い波長範囲にわたって一定量の強度がある光（複合光）を出射する光源を用いる場合には、光源部２ｖからの光をフィルタに入射させてから、目的波長の光をシール材６６ｖ〜６８ｖや反応部５１２に照射するようにしてもよい。
試料の分析時には、まず図３６Ａに示したように、分析装置Ｘ３の装着部１に分析用具Ｙ３を装着した状態とする。先にも説明したように、分析用具Ｙ３は、試料液導入口６１ｖがシール材６８ｖにより閉鎖されているため、そのままでは試料を導入することができない。そのため、図３６Ｂに示したようにシール材６８ｖに開口６８ｖ′を形成し、試料液導入口６１ｖを開放状態とする必要がある。そのためには、図３５および図３６Ａに示したように、シール材６８ｖの上方Ａに光源部２ｖを位置させ、分析装置Ｘ３の光源部２ｖによりシール材６８ｖに光を照射すればよい。光源部２ｖとしてレーザダイオードを用いる場合には、シール材６８ｖに対するレーザ光の照射条件は、レーザ光の波長特性あるいはシール材６８ｖの組成や厚さなどに応じて設定されるが、スポット径、出力、および照射時間は、それぞれ、たとえば５０〜３００μｍ、１５〜５０ｍＷ、および０．５〜１０秒とされる。
図３６Ｂに示したように、シール材６８ｖに開口６８ｖ′を形成した場合には、開口６８ｖ′および試料液導入口６１ｖを介して、受液部５０に試料液Ｓを供給し、図３６Ｂおよび図３６Ｃに示した状態とする。なお、図３６Ｃにおいては、クロスハッチングを施した部分が試料液Ｓである。
次いで、図３７Ａに示したように、シール材６６ｖの上方に光源部２ｖを位置させて光源部２ｖによりシール材６６ｖに光を照射する。これにより、図３７Ｂに示したように、シール材６６ｖに開口６６ｖ′が形成され、気体排出口６２ｖが開放状態とされる。気体排出口６２ｖを開放状態とすれば、流路５１ｖにおける分岐部５１１までの部分および分岐流路５３ｖにおいて毛細管現象が生じ、受液部５０の試料液Ｓが移動して分岐部５１１に到達する。先に触れたように、分析用具Ｙ３では、気体排出口６５ｖが閉鎖されているために、分岐部５１１に至った試料液Ｓは、分岐部５１１を超えて反応部５１２に到達することができず、分岐流路５３ｖを進行する。これにより、図３７Ｂおよび図３７Ｃに示したように、反応部５１２のごく近傍に試料液Ｓが存在する状態が達成され、反応部５１２において試料液Ｓと試薬部５１３に含まれる試薬とを反応させるための準備が終了する。ただし、開口６８ｖ′（図３６Ｂ参照）を形成したのみでは十分な量の試料液Ｓを導入できない場合には、図３７Ｂに示したように開口６６ｖ′を形成してから試料液Ｓを導入するようにしてもよい。
続いて、図３８Ａに示したように、シール材６７ｖの上方に光源部２ｖを位置させて光源部２ｖによりシール材６７ｖに光を照射する。これにより、図３８Ｂに示したように、シール材６７ｖに開口６７ｖ′が形成され、気体排出口６５ｖが開放状態とされる。気体排出口６５ｖを開放状態とすれば、分岐部５１１と気体排出口６５ｖとの間において毛細管現象が生じ、図３８Ｂおよび図３８Ｃに示したように試料液Ｓが反応部５１２に供給される。反応部５１２では、試料液Ｓと試薬部５１３における試薬とが反応し、たとえば試料中の被検知成分の量に相関した呈色を示し、あるいは被検知成分の量に応じた反応物が生成する。これにより、反応部５１２が、被検知成分の量に応じた透過性（吸収性）を示すこととなる。
反応部５１２への試料供給から一定時間経過した場合には、図３９に示したように、光源部２ｖを反応部５１２の上方に位置させて光源部２ｖにより反応部５１２に光を照射する。このときの反応部５１２での透過光は、受光部３において受光される。分析装置Ｘ３では、受光部３での受光量に基づいて、試料の分析、たとえば被検知成分の濃度演算を行う。
本実施の形態では、試料液導入口６１ｖや気体排出口６２ｖ，６５ｖをシール材６６ｖ〜６８ｖにより閉塞しておき、このシール材６６ｖ〜６８ｖに光を照射するといった簡易な手法により、閉鎖状態から開放状態とすることができる。このため、分析用具Ｙ３に開口６６ｖ′〜６８ｖ′を形成するに当たって、分析装置Ｘ３の構成がさほど複雑化することもないため、製造コストの上昇を抑制しつつ分析用具Ｙ３に開口を形成することができる。また、分析用具Ｙ３の反応部５１２に光を照射するための光源を利用して分析用具Ｙ３に開口６６ｖ′〜６８ｖ′を形成するようにすれば、分析装置Ｘ３の複雑化および製造コストの上昇をより確実に抑制することができる。さらに、光源としてレーザダイオードを用いれば、少ない消費電力で確実に分析用具Ｙ３に対して開口６６ｖ′〜６８ｖ′を形成することができるため、ランニングコスト的にも有利である。
もちろん、本発明に係る開口形成方法は、上述した実施の形態には限定されない。たとえば、本発明は、試料液導入口６１ｖおよび気体排出口６２ｖ，６５ｖの全てがシール材６６ｖ〜６８ｖにより覆われている場合に限らず、上記した３つの口６１ｖ，６２ｖ，６５ｖのうち、少なくとも１つの口が塞がれている場合に適用することができる。また、本発明は、図３２に示したような分岐流路５３ｖを備えた分析用具Ｙ３に限らず、図４０Ａおよび図４０Ｂに示したように、分析流路を備えていない分析用具Ｙ３′，Ｙ３″に対しても適用することができる。図４０Ａには試料液導入口６１ｖ′および気体排出口６５ｖ′の双方が閉鎖された分析用具Ｙ３′の例を、図４０Ｂには気体排出口６５ｖ″のみが閉鎖された分析用具Ｙ３″の例を示した。
第１ないし第３の実施の形態では、反応部に照射したときの透過光に基づいて分析を行う場合を例にとって説明したが、本発明は反応部からの反射光に基づいて試料の分析を行う場合にも適用可能である。反応部への光照射および透過光の測定は、必ずしも個々の反応部に対して個別に行う必要はなく、複数の反応部に対して一括して行ってもよい。
本発明は、毛細管現象を利用して移動成分を移動させる構成の分析用具を用いる場合に適用できるため、光学的手法により分析を行うように構成されたものに限らず、電気化学的手法により分析を行うように構成されたものを用いることもできる。さらには、試料を移動させる場合のみならず、試料に代えて試薬を移動させ、あるいはキャリア液とともに試料や試薬を移動させる分析手法にも適用することができる。もちろん、分析用具としてマイクロデバイスを使用する場合に限らず、その他の構成の分析用具を使用する場合にも本発明を適用できるのはいうまでもない。
実施例
以下においては、レーザダイオードを用いてシール材に対して開口が形成できるか否かについて検証する。
［実施例１］
本実施例においては、酒井硝子エンジニアリング（株）製のレーザダイオードユニットを用いて緑色樹脂シートに開口が形成されるか否かを確認した。レーザダイオードユニットは、光源として中心波長が６５８ｎｍの赤色光を出射可能なレーザダイオード（ＨＬ６５０１ＭＧ；（株）日立製作所）を備えたものであり、焦点距離が３ｍｍ、焦点でのスポット径が１００μｍとなるように構成されたものである。レーザダイオードからの光出力は、２７．５ｍＷとし、緑色樹脂シートに対するレーザ光の照射時間は、表１に示した通りとした。一方、緑色樹脂シートとしては、１００重量部のエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）（酢酸ビニル含量２８％、融点５８℃）のホットメルトシート（日東シンコー（株）製）に対して、緑色色素としての銅フタロシアニンを２．０重量部となるように添加し、膜厚を１０μｍに調整したものを使用した。この緑色樹脂シートは、波長が６５８ｎｍである光に対する光吸収率が約９７％のものである。緑色樹脂シートに開口が形成されているか否かは、顕微鏡（ＳＺＸ９；オリンパス光学工業（株））により観察した。その結果を、表１、図４１Ａおよび図４１Ｂに示した。図４１Ａおよび図４１Ｂは、レーザ光の照射時間を０．５０ｓｅｃおよび０．６０ｓｅｃとしたときの緑色樹脂シートを、顕微鏡によって３０倍に拡大した状態を示すものである。

［実施例２］
本実施例においては、緑色樹脂シートの膜厚を５０ｐｍ（波長６５８ｎｍの光に対する光吸収率が約１００％）に調整し、緑色樹脂シートに対するレーザ光の照射時間を表２に示した通りとした以外は実施例１と同様とし、緑色樹脂シートに開口が形成されるか否かを確認した。その結果を、表２、図４２Ａ、図４２Ｂ、図４３Ａおよび図４３Ｂに示した。図４２Ａおよび図４２Ｂは、レーザ光の照射時間を０．５０ｓｅｃ、０．８０ｓｅｃ、１．００ｓｅｃおよび２．００ｓｅｃとしたときの緑色樹脂シートを、顕微鏡によって３０倍に拡大した状態を示すものである。

［実施例３］
本実施例においては、黒色樹脂シートに対してレーザ光の照射により開口が形成されるか否かを確認した。黒色樹脂シートとしては、ＥＶＡ１００重量部に対して黒色色素としてのカーボンブラックを１．５重量部添加して黒色に着色し、膜厚を１０μｍに調整したものを用いた。この黒色樹脂シートは、波長が６５８ｎｍの光に対する光吸収率が約９９％のものである。レーザ光の照射条件（照射時間を除く）は、実施例１と同様とした。その結果を表３に示した。図４４Ａおよび図４４Ｂには、レーザ光の照射時間を１．０ｓｅｃおよび３．０ｓｅｃとしたときの黒色樹脂シートを、顕微鏡によって３０倍に拡大した状態を示すものである。

［結果の考察］
実施例１の緑色樹脂シート（膜厚１０μｍ、光吸収率約９７％）では、レーザダイオードからの光出力を２７．５ｍＷに設定した場合には、表１、図４１Ａおよび図４１Ｂから分かるように、レーザ光を０．５ｓｅｃ以上照射した場合に開口が形成されることが確認された。実施例２の緑色樹脂シート（膜厚５０μｍ、光吸収率約１００％）では、表２、図４２Ａ、図４２Ｂ、図４３Ａおよび図４３Ｂから分かるように、レーザ光を０．９ｓｅｃ以上照射した場合に開口が形成されることが確認された。したがって、光吸収率が１００％に近い樹脂シートに対しては、膜厚が１０〜５０μｍの範囲であれば、２７．５ｍＷという比較的小さい出力で、かつ１．０ｓｅｃ程度という短時間で、十分な開口を形成することができる。
実施例３の黒色樹脂シート（膜厚１０μｍ、光吸収率約９９％）については、表３、図４４Ａおよび図４４Ｂから分かるように、実施例１および実施例２と同様なレーザ光の照射条件（照射時間を除く）においては、数秒程度のレーザ光の照射により十分な開口が形成されることが確認された。
以上のように、融点の低い熱可塑性樹脂に色素を添加して光吸収率を高くした樹脂シートに対しては、レーザ光を照射することによって比較的に短時間で開口を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る分析装置および分析用具の一例の概略構成を示す模式図である。
図２は、図１のＺ１−Ｚ１線に沿う断面図である。
図３は、図１に示したマイクロデバイスの全体斜視図である。
図４は、図３に示したマイクロデバイスの分解斜視図である。
図５Ａは図３のＺ２−Ｚ２線に沿う断面図、図５Ｂは図３のＺ３−Ｚ３線に沿う断面図である。
図６は、マイクロデバイスの基板の平面図である。
図７は、マイクロデバイスのカバーの底面図である。
図８は、第１気体排出口を開放させる動作を説明するための断面図である。
図９は、第２気体排出口を開放させる動作を説明するための断面図である。
図１０は、流路における試料液の移動状態を説明するための模式図である。
図１１は、共通流路を備えた分析用具の他の例を説明するための模式的平面図である。
図１２は、共通流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図１３は、共通流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図１４は、共通流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図１５は、共通流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図１６は、共通流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図１７は、共通流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図１８は、共通流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図１９は、共通流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図２０は、共通流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図２１は、複数の流路を備えた分析用具の他の例を説明するための模式的平面図である。
図２２は、複数の流路を備えた分析用具のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。
図２３は、複数の分岐流路を備えた分析用具の例を示す透視平面図である。
図２４は、本発明の第２の実施の形態に係る分析装置および分析用具の一例の概略構成を示す模式図である。
図２５は、図２４のＺ４−Ｚ４線に沿う断面図である。
図２６は、図２５に示したマイクロデバイスの透視平面図である。
図２７は、流路の気体排出口を開閉させるための他の手法を説明するための要部断面図である。
図２８Ａおよび図２８Ｂは、流路の気体排出口を開閉させるためのさらに他の手法を説明するための要部断面図である。
図２９Ａおよび図２９Ｂは、流路の気体排出口を開閉させるためのさらに他の手法を説明するための要部断面図である。
図３０Ａは流路の気体排出口を開閉させるためのさらに他の手法を説明するための分析用具の全体斜視図、図３０Ｂは、図３０Ａに示した分析用具の要部断面図である。
図３１Ａおよび図３１Ｂは、流路の気体排出口を開閉させるためのさらに他の手法を説明するための要部断面図である。
図３２は、本発明の第３の実施の形態に係る分析装置および分析用具の一例の概略構成を示す模式図である。
図３３は、図３２のＺ５−Ｚ５線に沿う断面図である。
図３４は、図３２のＺ６−Ｚ６線に沿う断面図である。
図３５は、光源部の移動経路を説明するための分析用具の透視平面図である。
図３６Ａは試料導入口の開放動作を説明するための断面図、図３６Ｂは試料導入動作および試料の導入状態を説明するための断面図、図３６Ｃは試料の導入状態を説明するための平面図である。
図３７Ａは、排気口の開放動作を説明するための断面図、図３７Ｂおよび図３７Ｃは試料の導入状態を説明するための断面図および平面図である。
図３８Ａは、排気口の開放動作を説明するための断面図、図３８Ｂおよび図３８Ｃは試料の導入状態を説明するための断面図および平面図である。
図３９は、試料の分析手法を説明するための断面図である。
図４０Ａおよび図４０Ｂは、本発明の開口方法を適用することができる分析用具の他の例を示す全体斜視図である。
図４１Ａおよび図４１Ｂは、膜厚が１０μｍの緑色樹脂シートに対する開口の形成状態を顕微鏡で観察したものであり、図４１Ａはレーザ光の照射時間が０．５ｓｅｃ、図４１Ｂはレーザ光の照射時間が０．６ｓｅｃのときの結果を示すものである。
図４２Ａおよび図４２Ｂは、膜厚が５０μｍの緑色樹脂シートに対する開口の形成状態を顕微鏡で観察したものであり、図４２Ａはレーザ光の照射時間が０．５ｓｅｃ、図４２Ｂは光照射時間が０．８ｓｅｃのときの結果を示すものである。
図４３Ａおよび図４３Ｂは、膜厚が５０μｍの緑色樹脂シートに対する開口の形成状態を顕微鏡で観察したものであり、図４３Ａはレーザ光の照射時間が１．０ｓｅｃ、図４３Ｂはレーザ光の照射時間が２．０ｓｅｃのときの結果を示すものである。
図４４Ａおよび図４４Ｂは、膜厚が１０μｍの黒色樹脂シートに対する開口の形成状態を顕微鏡で観察したものであり、図４４Ａはレーザ光の照射時間が１．０ｓｅｃ、図４４Ｂはレーザ光の照射時間が３．０ｓｅｃのときの結果を示すものである。
図４５は、従来のマイクロデバイスを説明するための全体斜視図である。
図４６は、従来のマイクロデバイスの他の例を説明するための透視平面図である。
図４７は、従来の分析用具を説明するための平面図である。
図４８は、図４７のＺ７−Ｚ７線に沿う断面図である。

Claims (40)

1. 液導入口から導入された移動成分を進行させるための１つ以上の流路を備えた分析用具を用いて試料の分析を行う方法であって、上記移動成分を上記液導入口から上記流路中の第１目的部まで移動させる第１移動ステップと、上記移動成分を上記第１目的部から上記流路中の第２目的部まで移動させる第２移動ステップと、を含む試料分析方法において、
   上記分析用具として、上記第１目的部から分岐する分岐流路と、この分岐流路の内部の気体を排出するための第１開口部と、をさらに備えたものを用い、
   上記第１移動ステップは、上記分岐流路の内部が、上記第１開口部を介して外部と連通した状態とすることにより行い、
   上記第２移動ステップは、上記第２目的部より移動成分の流れ方向の下流に、上記流路の内部を外部と連通させるための第２開口部を設けることにより行う、試料分析方法。
2. 上記分析用具は、上記流路に連通し、かつ上記第２移動ステップの開始前において閉鎖手段により閉鎖された１つ以上の気体排出口を有しており、
   上記第２移動ステップは、上記閉鎖手段に上記第２開口部を設けて、上記気体排出口を開放することにより行う、請求項１に記載の試料分析方法。
3. 上記分析用具が複数の流路を備えている場合において、
   上記第２移動ステップは、上記複数の流路について一括して行う、請求項２に記載の試料分析方法。
4. 上記分析用具が複数の流路を備えている場合において、
   上記第１移動ステップは、上記複数の流路について一括して行う、請求項１に記載の試料分析方法。
5. 上記分析用具は、微量試料を分析するように構成されたマイクロデバイスである、請求項１に記載の試料分析方法。
6. 液導入口と、液導入口から導入された移動成分を進行させるための１つ以上の流路と、を備えた分析用具であって、
   上記流路における分岐部から分岐した分岐流路をさらに備えており、
   上記分岐流路が上記液導入口以外の部分で外部と連通した状態とすることにより、上記分岐部において上記流路内での上記移動成分の進行を停止させる一方、上記流路を上記液導入口以外の部分で外部と連通させることにより、上記流路内において上記分岐部を超えて上記移動成分を進行させるように構成されている、分析用具。
7. 上記流路は、この流路の内部の気体を排出するための気体排出口に繋がっており、この気体排出口を開放状態とすることにより、上記分岐部を超えて上記移動成分が移動するように構成されている、請求項６に記載の分析用具。
8. 上記気体排出口は、閉鎖手段により閉鎖されている、請求項７に記載の分析用具。
9. 上記流路には、試料と反応させるための試薬を含んだ１つ以上の試薬部が設けられている、請求項６に記載の分析用具。
10. 上記試薬部は、上記分岐部よりも、上記流路における移動成分の流れ方向の下流位置に設けられており、
    上記試薬部と上記分岐部との間の距離は、上記分岐部と上記液導入口との間の距離よりも小さくされている、請求項９に記載の分析用具。
11. 複数の流路を備えている場合において、
    上記複数の流路のうちの２以上の流路には、試料と反応させるための試薬を含んだ試薬部が設けられており、かつ上記２以上の流路に設けられる試薬部は、互いに異なった試薬を含んでおり、
    １種類の試料から複数の項目を測定できるように構成されている、請求項６に記載の分析用具。
12. 液導入口と、上記液導入口から導入された移動成分を進行させるための複数の流路を備えた分析用具であって、
    上記複数の流路に連通する共通流路と、
    この共通流路に繋がり、かつ上記共通流路を介して上記複数の流路内の気体を排出するための１つ以上の気体排出口と、
    を備えている、分析用具。
13. 上記液導入口は、中央部に設けられており、
    上記複数の流路は、上記液導入口から導入された移動成分を、中央部から周縁部に向けて進行させるように構成されている、請求項１２に記載の分析用具。
14. 上記複数の流路は、放射状に設けられている、請求項１３に記載の分析用具。
15. 試料液中の特定成分を分析するための複数の分析部位を有しており、かつ、上記各流路には、上記分析部位が少なくとも１つ設定されており、
    上記液導入口から導入された移動成分の移動を、上記分析部位の手前で停止させた後に、上記分析部位に移動成分が導入されるように構成されている、請求項１２に記載の分析用具。
16. 上記気体排出口は、上記液導入口から移動成分を導入する前は、閉鎖されており、
    上記気体排出口を開放することにより、上記分析部位に移動成分が導入されるように構成されている、請求項１５に記載の分析用具。
17. 上記１つ以上の気体排出口を開放状態とすることにより、上記各分析部位の手前で移動成分の移動が停止するように構成されている、請求項１５に記載の分析用具。
18. １つ以上の追加の気体排出口と、複数の分岐流路と、をさらに備えており、かつ、上記各分岐流路は、少なくとも１つの追加の気体排出口に連通し、かつ上記複数の流路のうちの対応する流路に対して上記分析部位の手前で連通しており、
    上記１つ以上の追加の気体排出口を開放状態とすることにより、上記各分析部位の手前で移動成分の移動が停止するように構成されている、請求項１５に記載の分析用具。
19. 上記複数の流路のうちの２以上の流路には、試料と反応させるための試薬を含んだ試薬部が設けられており、かつ上記２以上の流路に設けられる試薬部は、互いに異なった試薬を含んでおり、
    １種類の試料から複数の項目を測定できるように構成されている、請求項１２に記載の分析用具。
20. 微量試料を分析するためのマイクロデバイスとして構成されている、請求項１２に記載の分析用具。
21. 上記各流路の主断面は、幅寸法が１０〜５００μｍ、深さ寸法が５〜５００μｍであり、かつ深さ寸法／幅寸法≧０．５である矩形断面とされている、請求項２０に記載の分析用具。
22. 液導入口と、
    上記液導入口に繋がる第１共通流路と、
    上記第１共通流路から分岐した複数の個別流路と、
    上記複数の個別流路に連通する第２共通流路と、
    上記第２共通流路に繋がり、かつ上記第２共通流路を介して上記複数の個別流路内の気体を排出するための気体排出口と、を備え、
    上記気体排出口を閉鎖状態として上記第１共通流路にまで移動成分を移動させた後、上記気体排出口を開放して上記複数の個別流路に対して一括して移動成分が供給されるように構成されている、分析用具。
23. 液導入口から導入された移動成分を進行させるための１つ以上の流路を備えた分析用具を利用して試料の分析を行うように構成された分析装置であって、
    上記分析用具として、上記流路おける第１目的部位において上記移動成分の進行を停止させる一方、上記流路を上記液導入口以外の部分で開放させることにより、上記第１目的部位を越えて第２目的部位に上記移動成分を進行させるように構成されたものを使用する場合において、
    上記流路を上記液導入口以外の部分で開放させるための開放手段を備えている、分析装置。
24. 上記分析用具が、上記流路の内部と外部との間を連通させることが可能であり、かつ閉鎖手段により閉鎖された気体排出口を備えている場合において、
    上記開放手段は、上記閉鎖手段に開口を形成して上記気体排出口を開放させるように構成されている、請求項２３に記載の分析装置。
25. 上記閉鎖手段がシート部材により構成されている場合において、
    上記開放手段は、上記シート部材を切開するための切開要素を備えたものとして構成されている、請求項２４に記載の分析装置。
26. 上記閉鎖手段が上記気体排出口に挿入された栓体である場合において
    上記開放手段は、上記栓体を引き抜くための引抜要素を備えたものとして構成されている、請求項２４に記載の分析装置。
27. 上記開放手段は、上記分析用具に対して非接触でエネルギを付与し、上記分析用具の少なくとも一部を溶融または変形させるように構成されている、請求項２３に記載の分析装置。
28. 液導入口から導入された移動成分を進行させるための１または複数の流路を備えた分析用具を装着するための装着部を有し、かつ上記分析用具を利用して試料の分析を行うように構成された分析装置であって、
    上記分析用具として、上記流路における分岐部から分岐した分岐流路および上記流路の内部の気体を排出するための気体排出口を備え、かつ上記分岐流路が上記液導入口以外の部分で外部と連通した状態とすることにより、上記分岐部において上記流路内での上記移動成分の進行を停止させる一方、上記流路を上記気体排出口において外部と連通させることにより、上記流路内において上記分岐部を超えて上記移動成分を進行させるように構成されたものを使用する場合において、
    上記気体排出口が開放する状態と開放しない状態とを選択するための開閉手段を備えている、分析装置。
29. 上記開閉手段は、移動可能な閉鎖要素を備えており、かつ、
    上記閉鎖要素の移動により上記気体排出口を閉鎖した状態と開放した状態とを選択できるように構成されている、請求項２８に記載の分析装置。
30. 試料を移動させるための流路を備えた分析用具に対して、上記流路の内部と外部との間を連通する開口を形成する方法であって、
    上記分析用具に設定された目的部位に対して光照射する一方で、上記目的部位において光エネルギを吸収させることにより、上記開口を形成する、分析用具に対する開口形成方法。
31. 上記分析用具は、上記流路の内部を外部に連通させるための連通孔と、この連通孔を塞ぎ、かつ上記目的部位を含む閉塞部と、を備えたものである、請求項３０に記載の分析用具に対する開口形成方法。
32. 上記連通孔は、上記流路の内部において試料を移動させるときに、上記流路の内部の気体を排出するための排気口である、請求項３１に記載の分析用具に対する開口形成方法。
33. 上記連通孔は、上記流路の内部に試料または試薬を導入するための液導入口である、請求項３１に記載の分析用具に対する開口形成方法。
34. 上記閉塞部は、熱可塑性樹脂と、上記閉塞部に照射される光に対する吸収性を高めるための添加剤と、を含有した材料により形成されている、請求項３１に記載の分析用具に対する開口形成方法。
35. 上記熱可塑性樹脂は、融点が１００℃以下である、請求項３４に記載の分析用具に対する開口形成方法。
36. 上記熱可塑性樹脂は、エチレン−酢酸ビニル共重合体である、請求項３４に記載の分析用具に対する開口形成方法。
37. 上記閉塞部は、蓄熱用充填剤を含んでいる、請求項３４に記載の分析用具に対する開口形成方法。
38. 上記閉塞部は、膜厚が５〜１００μｍのシート状に形成されたものである、請求項３１に記載の分析用具に対する開口形成方法。
39. 上記目的部位に対する光照射は、レーザダイオードを用いて行われる、請求項３０に記載の分析用具に対する開口形成方法。
40. 上記分析用具は、光学的手法を用いて試料を分析するように構成されたものであり、かつ、
    試料の分析時における光照射と、上記目的部位に対する光照射とを、同一の光源を用いて行う、請求項３０に記載の分析用具に対する開口形成方法。

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