JPWO2012172992A1 - 検体検出装置に用いられるセンサーチップおよびセンサーチップを用いた検体検出装置 - Google Patents
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Abstract
[課題]液残りが生じることがなく、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、その結果、正確に検査することが可能な検体検出装置に用いられるセンサーチップおよびセンサーチップを用いた検体検出装置を提供する。[解決手段]注出入口の最大幅ａと、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、注出入口と流路の接点における注出入口の接線と、流路の壁面とのなす角θが、９０?≰θ≰１３５?であるように構成した。
Description
本発明は、例えば、医療、バイオテクノロジーなどの分野において、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Surface Plasmon Resonance）現象を用いた表面プラズモン共鳴装置（以下、「ＳＰＲ装置」と言う）、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）を用いた表面プラズモン励起増強蛍光分光測定装置（以下、「ＳＰＦＳ装置」と言う）などの検体検出装置に用いられるセンサーチップおよびセンサーチップを用いた検体検出装置に関する。
従来より、極微少な物質の検出を行う場合において、物質の物理的現象を応用することでこのような物質の検出を可能とした様々な検体検出装置が用いられている。
このような検体検出装置の一つとしては、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光とが共鳴することにより、高い光出力を得る現象である表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象を応用し、例えば、生体内の極微少なアナライトの検出を行うようにしたＳＰＲ装置が挙げられる。
このような検体検出装置の一つとしては、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光とが共鳴することにより、高い光出力を得る現象である表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象を応用し、例えば、生体内の極微少なアナライトの検出を行うようにしたＳＰＲ装置が挙げられる。
また、表面プラズモン共鳴現象を応用した表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ）の原理に基づき、ＳＰＲ装置よりもさらに高精度にアナライト検出を行えるようにしたＳＰＦＳ装置も、このような検体検出装置の一つである。
この表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ）は、光源より照射したレーザー光などの励起光が、金属薄膜表面で全反射減衰（ＡＴＲ；attenuated total reflectance）する条件において、金属薄膜表面に表面プラズモン光（粗密波）を発生させることによって、光源より照射した励起光が有するフォトン量を数十倍〜数百倍に増やして、表面プラズモン光の電場増強効果を得るようになっている。
そして、この電場増強効果により、金属薄膜の表面近傍に捕捉したアナライトと結合（標識）した蛍光物質を効率良く励起させ、この蛍光を観察することによって、極微量、極低濃度のアナライトを検出する方法である。
ところで、このようなＳＰＲ装置、ＳＰＦＳ装置などの検体検出装置では、検出対象となるアナライト（抗原）を含有した検体溶液を予め用意しておき、これを微細流路に送液することで、微細流路内に設けられた検出領域（反応場）に固定されているリガンド（抗体）でアナライト（抗原）を捕捉するようになっている。
通常、このような検体検出装置には、微細流路内に、リガンド溶液、検体溶液、洗浄液などを送液することが行われる。
この場合、検体溶液が一回だけ検出領域を通過する、いわゆる「ワンパス型」と呼ばれるものの他に、検体溶液を循環させて繰り返し検出領域を通過させる、いわゆる「循環型」と呼ばれるものや、検体溶液を往復させて繰り返し検出領域を通過させる、いわゆる「往復型」と呼ばれる検体検出装置がある。
この場合、検体溶液が一回だけ検出領域を通過する、いわゆる「ワンパス型」と呼ばれるものの他に、検体溶液を循環させて繰り返し検出領域を通過させる、いわゆる「循環型」と呼ばれるものや、検体溶液を往復させて繰り返し検出領域を通過させる、いわゆる「往復型」と呼ばれる検体検出装置がある。
例えば、特許文献１（特開２００６−９０９８５号公報）には、上記のいわゆる「往復型」と呼ばれる検体検出装置が開示されている。
すなわち、この特許文献１の測定装置では、アナライト溶液の流路への吐出と吸引とが可能なピペットなどの第１送排出手段を設けている。そして、この第１送排出手段を用いて、吐出によりアナライト溶液をいったんセンサー面へ送液した後、アナライト溶液を吸引して逆流させることにより、センサー面上でアナライト溶液を少なくとも１回往復させ、この後、再びアナライト溶液をセンサー面へ送液することが開示されている。
すなわち、この特許文献１の測定装置では、アナライト溶液の流路への吐出と吸引とが可能なピペットなどの第１送排出手段を設けている。そして、この第１送排出手段を用いて、吐出によりアナライト溶液をいったんセンサー面へ送液した後、アナライト溶液を吸引して逆流させることにより、センサー面上でアナライト溶液を少なくとも１回往復させ、この後、再びアナライト溶液をセンサー面へ送液することが開示されている。
ところで、このような「ワンパス型」、「循環型」、「往復型」のいずれの検体検出装置においても、下記のような問題がある。
すなわち、例えば、図２３は、「往復型」の検体検出装置１００を示す概略図である。
すなわち、例えば、図２３は、「往復型」の検体検出装置１００を示す概略図である。
図２３に示したように、検体検出装置１００は、微細流路１０２と、リガンド溶液、検体溶液、洗浄液などの溶液１０４を送液するための送液ポンプ１０６とを備えている。
また、微細流路１０２は、図２３、図２４に示したように、その流路方向の一端側には、溶液１０４を微細流路１０２に注出入する注出入口である注出入口１０８が形成されており、その流路方向の他端側には、注出入口１０８から流入された溶液１０４の出口である出口孔１１０が設けられている。
また、微細流路１０２は、図２３、図２４に示したように、その流路方向の一端側には、溶液１０４を微細流路１０２に注出入する注出入口である注出入口１０８が形成されており、その流路方向の他端側には、注出入口１０８から流入された溶液１０４の出口である出口孔１１０が設けられている。
また、微細流路１０２の内部には、その底面上に、特定の抗原と反応する抗体（リガンド）が固定された検出領域（反応場）１１２が配設されており、送液ポンプ１０６によって特定の抗原（アナライト）を含む溶液１０４を送液することにより、溶液１０４が微細流路１０２の検出領域１１２を繰り返し通過するように構成されている。
また、図２３に示したように、注出入口１０８の上面側には、溶液１０４が収容されたピペット１１４が接続される。ピペット１１４は、微細流路１０２の注出入口１０８と着脱可能に構成されている。
また、ピペット１１４の上部には、送液ポンプ１０６が取り付けられている。この送液ポンプ１０６は、制御部１１６と連絡しており、この制御部１１６の制御によって、ピペット１１４の内部に収容されている溶液１０４を微細流路１０２へ吐出し、または、微細流路１０２や混合部１１８に貯留されている溶液１０４をピペット１１４に吸引するように構成されている。
ところで、このような構成の検体検出装置１００において、例えば、検体溶液などの第１の溶液１０４を注出入口１０８から注入し、注出入口１０８から第１の溶液１０４を除去した後に、別の第２の溶液を流路内に注入するか、または、微細流路１０２内に第１の溶液１０４を注入した後に、駆動用気体である、例えば、空気を介して、別の第２の溶液を流路内に注入する場合に下記の問題がある。
すなわち、図２４に示したように、注出入口１０８と接する微細流路１０２の幅ｂが、注出入口１０８の最大幅ａ（この場合には、注出入口１０８の径ａ）と同じサイズであるか、または、注出入口１０８の最大幅ａよりも大きい場合には、以下の問題が生じる。
この場合、第１の溶液１０４を注出入口１０８から排出する場合に、微細流路１０２の壁面での流速が遅く、微細流路１０２内の第１の溶液１０４の幅方向中央部分で流速が早くなってしまう。このため、図２５に示したように、微細流路１０２内の第１の溶液１０４の幅方向中央部分の溶液後端１２０が、先に注出入口１０８に到達してしまい、注出入口１０８と微細流路１０２の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液１０４が残存し、液残りが生じることになる。
特に、順々に、洗浄液、検体溶液、洗浄液、反応試薬を微細流路１０２内に流していくサンドイッチアッセイでは、前の液が残っていると次の試薬が希釈されるため、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じて検出精度が低下することになる。
従って、このように微小サンプルで流路内でのアッセイを行う機構では、流路の形状が測定バラツキに大きく関わることになる。
このような問題は、従来の「ワンパス型」、「循環型」、「往復型」のいずれの検体検出装置においても同様な問題が生じる。
このような問題は、従来の「ワンパス型」、「循環型」、「往復型」のいずれの検体検出装置においても同様な問題が生じる。
これに対して、特許文献１では、注出入口の最大幅（径）と流路の幅は同一であって、注出入口の最大幅（径）と流路の幅については何ら考慮されておらず、上記のような問題が生じてしまうことは明らかである。
本発明は、このような現状に鑑み、検体検出装置に用いられるセンサーチップにおいて、例えば、検体溶液などの第１の溶液を注出入口から注入し、注出入口から第１の溶液を除去した後に、第２の溶液を流路内に注入するか、または、流路内に第１の溶液を注入した後に、駆動用気体である空気を介して、第２の溶液を流路内に注入する場合に、注出入口と微細流路の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液が残存し、液残りが生じることがなく、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、その結果、正確に検査することが可能な検体検出装置に用いられるセンサーチップおよびセンサーチップを用いた検体検出装置を提供することを目的とする。
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明のセンサーチップは、
検出領域を有する流路と、
前記流路の一端側に接続され、流路内に溶液を注出入可能な注出入口と、を備え、
前記注出入口より第１の溶液を前記流路内に注入し、前記流路内から第１の溶液を除去した後に、前記注出入口より第２の溶液を前記流路内に注入するか、または、前記注出入口より第１の溶液を前記流路内に注入した後に、駆動用気体を介して、前記注出入口より第２の溶液を前記流路内に注入するように構成した検体検出装置に用いられるセンサーチップであって、
前記注出入口の最大幅ａ（流路の幅方向と同じ方向における最大長さ）と、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、
前記注出入口と流路の接点における注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°であるように構成したことを特徴とする。
検出領域を有する流路と、
前記流路の一端側に接続され、流路内に溶液を注出入可能な注出入口と、を備え、
前記注出入口より第１の溶液を前記流路内に注入し、前記流路内から第１の溶液を除去した後に、前記注出入口より第２の溶液を前記流路内に注入するか、または、前記注出入口より第１の溶液を前記流路内に注入した後に、駆動用気体を介して、前記注出入口より第２の溶液を前記流路内に注入するように構成した検体検出装置に用いられるセンサーチップであって、
前記注出入口の最大幅ａ（流路の幅方向と同じ方向における最大長さ）と、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、
前記注出入口と流路の接点における注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°であるように構成したことを特徴とする。
このように、本発明では、注出入口の最大幅ａと、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、
前記注出入口と流路の接点における注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°に設定している。
前記注出入口と流路の接点における注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°に設定している。
これにより、例えば、検体溶液などの第１の溶液を注出入口から注入し、注出入口から第１の溶液を除去した後に、第２の溶液を流路内に注入するか、または、流路内に第１の溶液を注入した後に、駆動用気体である空気を介して第２の溶液を流路内に注入する場合に、後述する表１に示したように、注出入口と微細流路の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液が残存し、液残りが生じることがなく、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
また、本発明のセンサーチップは、
前記注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）であることを特徴とする。
ここで「平均流量」は、送液による溶液の移動開始から溶液の移動停止までの時間と、移動した溶液の液量とから算出される。「移動した溶液の液量」は、流路の断面積が一定であれば、画像解析により溶液の移動量から算出することができる。また流量計を用いても良い。さらに、例えば画像解析により「溶液の移動開始から溶液の移動停止までの時間」を求めることもできる。
前記注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）であることを特徴とする。
ここで「平均流量」は、送液による溶液の移動開始から溶液の移動停止までの時間と、移動した溶液の液量とから算出される。「移動した溶液の液量」は、流路の断面積が一定であれば、画像解析により溶液の移動量から算出することができる。また流量計を用いても良い。さらに、例えば画像解析により「溶液の移動開始から溶液の移動停止までの時間」を求めることもできる。
すなわち、注出入口と接する流路において、注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌは、短すぎると、注入ロから入ってきたばかりの溶液は、流れに乱れがあり、測定溶液が淀むと、屈折率に乱れが生じることになる。このため、検査精度に屈折率が大きく影響するＳＰＲ装置、ＳＰＦＳ装置においては、測定の際に大きなバラツキとなって測定精度に影響を与えることになる。
そのため、検出領域の流路内での位置は、注出入口から一定の距離以上に離し、溶液の流れが安定した位置で測定する必要がある。
しかしながら、注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌは、長すぎても悪影響を及ぼすことになる。
しかしながら、注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌは、長すぎても悪影響を及ぼすことになる。
すなわち、上記のように、注出入口の最大幅ａと、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂであり、流路高さも低いため、距離Ｌを長くすると流路抵抗が大きくなる。このため、流路抵抗が大きくなると、送液時にかかる圧力も大きくなるため、注出入口と流路の接合部、または、注出入口からの液漏れを生じることになる。
特に、送液系にエアダンパーを有する送液構成では、液漏れだけではなく、流路内の抵抗が高ければ高いほど、プランジャーの動きと送液する液の量が追随せず、プランジャーの速度と送液速度が大きく変わることになる。このため、所望の流量を送液できずに、測定の感度が低下し、測定のバラツキも大きくなる。
このため、距離Ｌは、長すぎても、送液性、測定のバラツキの点から好ましくなく、短すぎても、液の乱れによる測定バラツキの点から好ましくない。
従って、本発明のように、注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）となるように設定するのが望ましい。
従って、本発明のように、注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）となるように設定するのが望ましい。
このように設定することによって、後述する表２および図１２に示したように、流路内を流れる溶液は層流領域の範囲にあり、流路内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、流路内で溶液の淀みが生じることがない。従って、流路内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
また、本発明のセンサーチップは、前記注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
このように注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていれば、流路内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、流路内で溶液の淀みが生じることがない。従って、流路内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
このように注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていれば、流路内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、流路内で溶液の淀みが生じることがない。従って、流路内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
また、本発明のセンサーチップは、前記流路に注入された溶液が、前記検出領域を往復動して通過するように構成されていることを特徴とする。
このように流路に注入された溶液が、前記検出領域を往復動して通過する、いわゆる「往復型」の検体検出装置において、注出入口と微細流路の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液が残存し、液残りが生じることがなく、後述する表１に示したように、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
このように流路に注入された溶液が、前記検出領域を往復動して通過する、いわゆる「往復型」の検体検出装置において、注出入口と微細流路の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液が残存し、液残りが生じることがなく、後述する表１に示したように、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
また、本発明のセンサーチップは、
前記流路の他端側に、第２の注出入口が接続されており、
前記第２の注出入口の最大幅ａと、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、
前記第２の注出入口と流路の接点における第２の注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°であるように構成したことを特徴とする。
前記流路の他端側に、第２の注出入口が接続されており、
前記第２の注出入口の最大幅ａと、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、
前記第２の注出入口と流路の接点における第２の注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°であるように構成したことを特徴とする。
このように構成することによって、第２の注出入口と微細流路の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液が残存し、液残りが生じることがなく、後述する表１に示したように、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
また、本発明のセンサーチップは、
前記第２の注出入口において、
前記第２の注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）であることを特徴とする。
前記第２の注出入口において、
前記第２の注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）であることを特徴とする。
このように構成することによって、流路内を流れる溶液は層流領域の範囲にあり、流路内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、流路内で溶液の淀みが生じることがない。従って、流路内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
また、本発明のセンサーチップは、前記第２の注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
このように第２の注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていれば、流路内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、流路内で溶液の淀みが生じることがない。従って、流路内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
このように第２の注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていれば、流路内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、流路内で溶液の淀みが生じることがない。従って、流路内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
また、本発明のセンサーチップは、前記第２の注出入口に、前記流路の検出領域を通過した溶液を一時的に貯留するとともに、その貯留した溶液が攪拌されるように構成した混合部が設けられていることを特徴とする。
このような混合部を備えていることにより、検体溶液が微細流路の反応場を繰り返し通過するように構成された、いわゆる「循環型」、「往復型」のいずれの検体検出装置においても、反応効率を低下させることなく、溶液を繰り返し送液させることができる。
また、本発明の検体検出装置は、前述のいずれかに記載のセンサーチップを備えたことを特徴とする。
このように構成することによって、注出入口と微細流路の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液が残存し、液残りが生じることがなく、後述する表１に示したように、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
このように構成することによって、注出入口と微細流路の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液が残存し、液残りが生じることがなく、後述する表１に示したように、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
また、本発明の検体検出装置は、前記検体検出装置が、表面プラズモン共鳴装置（ＳＰＲ装置）または表面プラズモン増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）であることを特徴とする。
このように、検体検出装置が、ＳＰＲ装置またはＳＰＦＳ装置であれば、特に極微小なアナライトの検出装置として好適であり、従来のＳＰＲ装置またはＳＰＦＳ装置と比べて反応効率が向上するとともに、個体間のバラツキの小さい高精度のＳＰＲ装置またはＳＰＦＳ装置とすることができる。
本発明によれば、注出入口の最大幅ａと、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、
前記注出入口と流路の接点における注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°に設定している。
前記注出入口と流路の接点における注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°に設定している。
これにより、例えば、注出入口より検体溶液などの第１の溶液を流路内に注入し、流路内から第１の溶液を除去した後に、注出入口より第２の溶液を流路内に注入するか、または、注出入口より第１の溶液を流路内に注入した後に、駆動用気体である空気を介して、注出入口より第２の溶液を流路内に注入する場合に、注出入口と微細流路の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液が残存し、液残りが生じることがなく、後述する表１に示したように、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
また、本発明によれば、注出入口の流路側端部から、検出領域の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）となるように設定されている。
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）となるように設定されている。
従って、このように設定することによって、流路内を流れる溶液は層流領域の範囲にあり、流路内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、流路内で溶液の淀みが生じることがない。従って、流路内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明のセンサーチップを用いた検体検出装置を説明するための断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線矢印方向から見た矢視図、図３は、図２のＢ−Ｂ線矢印方向から見た矢視図である。
図１は、本発明のセンサーチップを用いた検体検出装置を説明するための断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線矢印方向から見た矢視図、図３は、図２のＢ−Ｂ線矢印方向から見た矢視図である。
図１に示したように、符号１０は、本発明のセンサーチップ１を用いた検体検出装置１０を示している。検体検出装置１０は、センサーチップ１を備えており、このセンサーチップ１は、微細流路２を備えており、微細流路２の内部には、その底面上に、特定の抗原と反応する所定量の抗体が固定された、例えば、上面視で矩形形状の検出領域（反応場）４が配設されている。
すなわち、センサーチップ１は、プリズムを構成する誘電体部材３を備えており、この誘電体部材３の水平な上面に、図示しないが、金属薄膜が形成され、検出領域４が形成されている。
なお、センサーチップ１は、この実施例では、プリズムを構成する誘電体部材３を備えこの誘電体部材３の水平な上面に金属薄膜が形成され、検出領域４が形成されるようにしたが、図示しないが、基板上に金属薄膜が形成され、検出領域４が形成されているようにして、この基板の下面にプリズムを構成する誘電体部材を固定または着脱自在に配置することも可能である。この場合には、センサーチップ１は、プリズムを含んだもの、またはプリズムを含まないものを意味する。
また、この実施例の場合には、検出領域４の形状を上面視で矩形形状としたが、円形、楕円形など種々の形状の検出領域４とすることも可能である。
また、この実施例のセンサーチップ１は、例えば、ＳＰＲ装置、ＳＰＦＳ装置などの表面プラズモン測定装置に用いられるものである。
また、この実施例のセンサーチップ１は、例えば、ＳＰＲ装置、ＳＰＦＳ装置などの表面プラズモン測定装置に用いられるものである。
また、微細流路２は、図２に示したように、その流路方向の一端側には、溶液１６を微細流路２に注出入する注出入口である、第１の注出入口６が形成されている。また、微細流路２の流路方向の他端側には、第１の注出入口６から流入された溶液１６を微細流路２に注出入する注出入口である、第２の注出入口８が設けられている。
また、図１に示したように、第２の注出入口８の上面側には、混合部２０が接続されている。この混合部２０は、第２の注出入口８よりも大きな断面形状、例えば、円形状、矩形形状などに形成されている。
また、図１に示したように、第１の注出入口６の上面側には、溶液１６が収容されたピペット２２が接続される。ピペット２２は、微細流路２の第１の注出入口６と着脱可能に構成されている。また、ピペット２２の基端部２２ｂは、先端２２ａよりも大径に形成されている。
また、ピペット２２の上部には、送液ポンプ１４が取り付けられている。この送液ポンプ１４は、制御部１２と連絡しており、この制御部１２からの命令に従って、ピペット２２の内部に収容されている溶液１６を、送液ポンプ１４のプランジャー２４の作用によって、駆動用気体である空気（エアダンパー）２６を介して、微細流路２へ吐出し、または、微細流路２や混合部２０に貯留されている溶液１６をピペット２２に吸引するように構成されている。
これにより、送液ポンプ１４によって、例えば、特定の抗原（アナライト）を含む溶液（検体溶液）１６を送液することにより、溶液１６が微細流路２の検出領域４を繰り返し通過するように構成されている。
この混合部２０は、微細流路２の流路断面よりも大きな断面形状を有しているため、溶液１６が混合部２０に流入した際に、層流状態で流れていた溶液１６の流れが乱れることで、混合部２０内に貯留されている溶液１６が攪拌されるようになっている。
従って、溶液１６が繰り返し検出領域４の上を通過しても、同じ層だけが検出領域４に接触することにはならず、溶液１６のほとんどが検出領域４での反応に寄与することとなる。また、ピペット２２においても同様に、貯留されている溶液１６が攪拌されるようになっている。
なお、図１中、符号１８は、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）やＣＣＤなどの光検出手段を示している。
次に、このように構成される検体検出装置１０における溶液１６の流れの一例を、図４〜図９に基づいて説明する。
次に、このように構成される検体検出装置１０における溶液１６の流れの一例を、図４〜図９に基づいて説明する。
図４〜図９は、本発明の検体検出装置１０における溶液１６の流れを説明するための模式図である。
なお、図４〜図９における矢印は、溶液１６の送液方向を示している。また、符号Ｓは、溶液１６と空気との送液方向の後端側の境界面、すなわち気液界面を示しており、符号Ｔは、溶液１６と空気との送液方向の前端側の境界面、すなわち気液界面を示している。
なお、図４〜図９における矢印は、溶液１６の送液方向を示している。また、符号Ｓは、溶液１６と空気との送液方向の後端側の境界面、すなわち気液界面を示しており、符号Ｔは、溶液１６と空気との送液方向の前端側の境界面、すなわち気液界面を示している。
図４は、溶液１６が収容されたピペット２２を微細流路２の第１の注出入口６に装着し、さらにピペット２２に送液ポンプ１４を取り付けた状態を示している。
この図４に示した状態において、送液ポンプ１４を駆動し、矢印で示したように、ピペット２２に収容されている溶液１６を吐出すると、図５−１に示したように、溶液１６が第１の注出入口６を介して微細流路２に流入し、その一部が検出領域４の上を通過する。
この図４に示した状態において、送液ポンプ１４を駆動し、矢印で示したように、ピペット２２に収容されている溶液１６を吐出すると、図５−１に示したように、溶液１６が第１の注出入口６を介して微細流路２に流入し、その一部が検出領域４の上を通過する。
この状態からさらに、送液ポンプ１４によりピペット２２内の溶液１６を吐出すると、図６−１に示したように、ピペット２２内の溶液１６のほとんどが、第１の注出入口６を介して、微細流路２に流入するとともに、気液界面Ｓが、微細流路２の第１の注出入口６と検出領域４との間に位置する。また、検出領域４の上を通過した溶液１６が第２の注出入口８を介して混合部２０に流入し、混合部２０内の気液界面Ｔが上昇する。
この状態において、今度は溶液１６を吸引するように送液ポンプ１４を駆動する。
これにより、図７−１の矢印で示したように、送液方向が反転し、混合部２０内の溶液１６が第２の注出入口８を介して微細流路２へ流入し、再度検出領域４の上を通過して、第１の注出入口６を介してピペット２２に流入する。そして、図８−１に示したように、ピペット２２内における気液界面Ｓが上昇するとともに、微細流路２内における気液界面Ｔが検出領域４近傍に位置するようになる。
これにより、図７−１の矢印で示したように、送液方向が反転し、混合部２０内の溶液１６が第２の注出入口８を介して微細流路２へ流入し、再度検出領域４の上を通過して、第１の注出入口６を介してピペット２２に流入する。そして、図８−１に示したように、ピペット２２内における気液界面Ｓが上昇するとともに、微細流路２内における気液界面Ｔが検出領域４近傍に位置するようになる。
図８−１に示した状態から、再び、溶液１６を吐出するように送液ポンプ１４を駆動する。これにより、再度送液方向が反転して、ピペット２２内の溶液１６が第１の注出入口６を介して微細流路２に流入するとともに、検出領域４の上を通過した溶液１６が第２の注出入口８を介して混合部２０に流入して、図６−１に示した状態となる。
なお、溶液１６を回収する際は、送液ポンプ１４で、図９に示した状態となるまで溶液１６を吸引した後に、溶液１６が収容されたピペット２２を取り外せばよい。
このように、本実施形態の検体検出装置１０は、送液ポンプ１４によって吐出、吸引を繰り返すことで、図６−１→図７−１→図８−１→図６−１の状態を繰り返し移行し、溶液１６が微細流路２の検出領域４の上を繰り返し通過するように構成されている。
このように、本実施形態の検体検出装置１０は、送液ポンプ１４によって吐出、吸引を繰り返すことで、図６−１→図７−１→図８−１→図６−１の状態を繰り返し移行し、溶液１６が微細流路２の検出領域４の上を繰り返し通過するように構成されている。
上記のような検体検出装置１０における溶液１６の送液方法の他、図５−２〜図８−２に示したように、下記のような送液方法を実施することも可能である。
すなわち、溶液１６と空気との送液方向の後端側の境界面（気液界面Ｓ）と、溶液１６と空気との送液方向の前端側の境界面（気液界面Ｔ）が、ピペット２２の内部と混合部２０内に、常に位置している状態で送液する送液方法を採用することもできる。
すなわち、溶液１６と空気との送液方向の後端側の境界面（気液界面Ｓ）と、溶液１６と空気との送液方向の前端側の境界面（気液界面Ｔ）が、ピペット２２の内部と混合部２０内に、常に位置している状態で送液する送液方法を採用することもできる。
これは、タンパクや界面活性剤を内在する溶液を送液する時に、狭くなる領域を気液界面が通過すると気泡が発生するため、正確な測定ができないためである。
具体的には、下記のように送液すればよい。
具体的には、下記のように送液すればよい。
図４に示した状態において、送液ポンプ１４を駆動し、矢印で示したように、ピペット２２に収容されている溶液１６を吐出すると、図５−２に示したように、溶液１６が第１の注出入口６を介して微細流路２に流入し、その一部が検出領域４の上を通過する。
この際、図５−２に示したように、溶液１６と空気との送液方向の後端側の境界面（気液界面Ｓ）は、ピペット２２の内部に常に位置した状態となっている。
この状態からさらに、送液ポンプ１４によりピペット２２内の溶液１６を吐出すると、図６−２に示したように、溶液１６が、第１の注出入口６を介して、微細流路２に流入するとともに、気液界面Ｓが、ピペット２２内の先端近傍に位置する。また、検出領域４の上を通過した溶液１６が第２の注出入口８を介して混合部２０に流入し、混合部２０内の気液界面Ｔが上昇する。
この状態からさらに、送液ポンプ１４によりピペット２２内の溶液１６を吐出すると、図６−２に示したように、溶液１６が、第１の注出入口６を介して、微細流路２に流入するとともに、気液界面Ｓが、ピペット２２内の先端近傍に位置する。また、検出領域４の上を通過した溶液１６が第２の注出入口８を介して混合部２０に流入し、混合部２０内の気液界面Ｔが上昇する。
この状態においても、図６−２に示したように、溶液１６と空気との送液方向の後端側の境界面（気液界面Ｓ）は、ピペット２２の内部に常に位置した状態となっている。また、溶液１６と空気との送液方向の前端側の境界面（気液界面Ｔ）は、混合部２０内に、常に位置している状態となっている。
この状態において、今度は溶液１６を吸引するように送液ポンプ１４を駆動する。
これにより、図７−２の矢印で示したように、送液方向が反転し、混合部２０内の溶液１６が第２の注出入口８を介して微細流路２へ流入し、再度検出領域４の上を通過して、第１の注出入口６を介してピペット２２に流入する。
これにより、図７−２の矢印で示したように、送液方向が反転し、混合部２０内の溶液１６が第２の注出入口８を介して微細流路２へ流入し、再度検出領域４の上を通過して、第１の注出入口６を介してピペット２２に流入する。
そして、図８−２に示したように、ピペット２２内における気液界面Ｓが上昇するとともに、気液界面Ｔは混合部２０内部の下端近傍に位置するようになる。
図７−２、図８−２に示した状態においても、溶液１６と空気との送液方向の後端側の境界面（気液界面Ｓ）は、ピペット２２の内部に常に位置した状態となっている。また、溶液１６と空気との送液方向の前端側の境界面（気液界面Ｔ）は、混合部２０内に、常に位置している状態となっている。
図７−２、図８−２に示した状態においても、溶液１６と空気との送液方向の後端側の境界面（気液界面Ｓ）は、ピペット２２の内部に常に位置した状態となっている。また、溶液１６と空気との送液方向の前端側の境界面（気液界面Ｔ）は、混合部２０内に、常に位置している状態となっている。
図８−２に示した状態から、再び、溶液１６を吐出するように送液ポンプ１４を駆動する。これにより、再度送液方向が反転して、ピペット２２内の溶液１６が第１の注出入口６を介して微細流路２に流入するとともに、検出領域４の上を通過した溶液１６が第２の注出入口８を介して混合部２０に流入して、図６−２に示した状態となる。
なお、溶液１６を回収する際は、送液ポンプ１４で、図９に示した状態となるまで溶液１６を吸引した後に、溶液１６が収容されたピペット２２を取り外せばよい。
このように、本実施形態の検体検出装置１０は、送液ポンプ１４によって吐出、吸引を繰り返すことで、図６−２→図７−２→図８−２→図６−２の状態を繰り返し移行し、溶液１６が微細流路２の検出領域４の上を繰り返し通過するように構成されている。
このように、本実施形態の検体検出装置１０は、送液ポンプ１４によって吐出、吸引を繰り返すことで、図６−２→図７−２→図８−２→図６−２の状態を繰り返し移行し、溶液１６が微細流路２の検出領域４の上を繰り返し通過するように構成されている。
なお、このような往復送液中において、溶液１６と空気との送液方向の後端側の境界面（気液界面Ｓ）と、溶液１６と空気との送液方向の前端側の境界面（気液界面Ｔ）は、常にピペット２２内もしくは混合部２０内に存在する状態とする。
これは、タンパク溶液や界面活性剤を含む溶液のような泡立ちやすい液体の送液において、気液界面が狭い領域を通過する際に気泡が発生して、正確な測定を阻害するのを防止するためである。
ところで、従来の検体検出装置１００において説明したように、図２４に示したように、注出入口１０８と接する微細流路１０２の幅ｂが、注出入口１０８の最大幅ａ（この場合には、注出入口１０８の径ａ）と同じサイズであるか、または、注出入口１０８の最大幅ａよりも大きい場合には、第１の溶液１０４を注出入口１０８から排出する場合に、微細流路１０２の壁面での流速が遅く、微細流路１０２内の第１の溶液１０４の幅方向中央部分で流速が早くなってしまう。
このため、図２５に示したように、微細流路１０２内の第１の溶液１０４の幅方向中央部分の溶液後端１２０が、先に注出入口１０８に到達してしまい、注出入口１０８と微細流路１０２の接点近傍の幅方向の両端に、第１の溶液１０４が残存し、液残りが生じることになる。
特に、順々に、洗浄液、検体溶液、洗浄液、反応試薬を微細流路１０２内に流していくサンドイッチアッセイでは、前の液が残っていると次の試薬が希釈されるため、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じて検出精度が低下することになる。
従って、このように微小サンプルで流路内でのアッセイを行う機構では、流路の形状が測定バラツキに大きく関わることになる。
このため、本願発明では、図２に示したように、第１の注出入口６の最大幅ａと、微細流路２の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂとなるように設定している。ここで最大幅ａは、流路の幅方向と同じ方向における最大長さである。
このため、本願発明では、図２に示したように、第１の注出入口６の最大幅ａと、微細流路２の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂとなるように設定している。ここで最大幅ａは、流路の幅方向と同じ方向における最大長さである。
また、図２に示したように、第１の注出入口６と微細流路２の接点２８における第１の注出入口６の接線Ａと、微細流路２の壁面２ａとのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°であるように構成している。
なお、この実施例では、第１の注出入口６の断面を円形状としたが、図１０、図１１−１に示したように、半円状（θ＝９０°の場合）、四角形（θ＝９０°の場合）、楕円形などとすることも可能である。
また、この実施例では、微細流路２の幅ｂを一定のものを示したが、図１１−２に示したように、検出領域（反応場）４の検出エリア領域幅ｄを、微細流路２の幅ｂよりも大きく形成することも可能である。
これにより、例えば、検体溶液などの第１の溶液１６を第１の注出入口６から注入し、第１の注出入口６から第１の溶液１６を除去した後に、別の第２の溶液を微細流路２内に注入するか、または、駆動用気体である空気（エアダンパー）２６を介して、別の第２の溶液を微細流路２内に注入する場合に、表１に示したように、第１の注出入口６と微細流路２の接点２８の近傍の幅方向の両端に、第１の溶液１６が残存し、液残りが生じることがなく、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
すなわち、表１において、第１の注出入口６の最大幅ａ（ＩＦ（インターフェイス）の径ａ）と微細流路２の幅ｂ（ＩＦ（インターフェイス）と接する流路の幅ｂ）が等しい場合には、液残り量も多く、検出の際のシグナルのバラツキが生じる（変動係数ＣＶ値が大きい）ことが分かる。
また、第１の注出入口６の最大幅ａと、微細流路２の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂであっても、表１に示したように、第１の注出入口６の接線Ａと、微細流路２の壁面２ａとのなす角θが、１３５°を超えると、液残り量も多く、検出の際のシグナルのバラツキが生じる（変動係数ＣＶ値が大きい）。また、第１の注出入口６の接線Ａと、微細流路２の壁面２ａとのなす角θが、９０°を下回っても、第１の注出入口６近傍に液残りが生じて、液残り量も多く、検出の際のシグナルのバラツキが生じる（変動係数ＣＶ値が大きい）。
これに対して、表１に示したように、第１の注出入口６の接線Ａと、微細流路２の壁面２ａとのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°の範囲にあると、液残り量も少なく、検出の際のシグナルのバラツキが生じない（変動係数ＣＶ値が小さい）ことが分かる。
また、本発明では、第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）であるのが望ましい。
ここで「平均流量」は、送液による溶液の移動開始から溶液の移動停止までの時間と、移動した溶液の液量とから算出される。「移動した溶液の液量」は、流路の断面積が一定であれば、画像解析により溶液の移動量から算出することができる。また流量計を用いても良い。さらに、例えば画像解析により「溶液の移動開始から溶液の移動停止までの時間」を求めることもできる。
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）であるのが望ましい。
ここで「平均流量」は、送液による溶液の移動開始から溶液の移動停止までの時間と、移動した溶液の液量とから算出される。「移動した溶液の液量」は、流路の断面積が一定であれば、画像解析により溶液の移動量から算出することができる。また流量計を用いても良い。さらに、例えば画像解析により「溶液の移動開始から溶液の移動停止までの時間」を求めることもできる。
すなわち、第１の注出入口６と接する微細流路２において、第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌは、短すぎると、第１の注出入口６から入ってきたばかりの溶液は、流れに乱れがあり、測定溶液が淀むと、屈折率に乱れが生じることになる。このため、検査精度に屈折率が大きく影響するＳＰＲ装置、ＳＰＦＳ装置においては、測定の際に大きなバラツキとなって測定精度に影響を与えることになる。
そのため、検出領域４の微細流路２内での位置は、第１の注出入口６から一定の距離以上に離し、溶液１６の流れが安定した位置で測定する必要がある。
しかしながら、第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌは、長すぎても悪影響を及ぼすことになる。
しかしながら、第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌは、長すぎても悪影響を及ぼすことになる。
すなわち、上記のように、第１の注出入口６の最大幅ａと、微細流路２の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂであり、流路高さも低いため、距離Ｌを長くすると流路抵抗が大きくなる。このため、流路抵抗が大きくなると、送液時にかかる圧力も大きくなるため、第１の注出入口６と微細流路２の接合部２８、または、第１の注出入口６からの液漏れを生じることになる。
特に、送液系に駆動用気体である空気（エアダンパー）２６を有する送液構成では、液漏れだけではなく、微細流路２内の抵抗が高ければ高いほど、プランジャー２４の動きと送液する液の量が追随せず、プランジャー２４の速度と送液速度が大きく変わることになる。このため、所望の流量を送液できずに、測定の感度が低下し、測定のバラツキも大きくなる。
このため、距離Ｌは、長すぎても、送液性、測定のバラツキの点から好ましくなく、短すぎても、液の乱れによる測定バラツキの点から好ましくない。
従って、本発明のように、第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）となるように設定されているのが望ましい。
従って、本発明のように、第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）となるように設定されているのが望ましい。
このように設定することによって、後述する表２および図１２に示したように、流路内を流れる溶液は層流領域の範囲にあり、流路内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、流路内で溶液の淀みが生じることがない。従って、流路内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
すなわち、圧力（ｋＰａ）というのは、下記式に表わされるように、ある流路形状に対して、どれくらいの粘度の液体を、どれくらいのスピードで送りこむかで、流路にかかる送液圧力というものが決まる。すなわち、
圧力（ｋＰａ）＝（流路抵抗）×（流量／６０）である。
圧力（ｋＰａ）＝（流路抵抗）×（流量／６０）である。
ここで、ある形状の流路に、ある液体を流すことで発生する流路抵抗は、（流路抵抗）＝８×｛（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2／（流路高さｈ×流路幅ｂ）3｝×（粘度）×（流路長さＬ）×１０3である。すなわち、
圧力（ｋＰａ）＝８×｛（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2／（流路高さｈ×流路幅ｂ）3｝×（粘度）×（流路長さＬ）×１０3×（流量／６０）
ここで、２０℃における粘度が、ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系にする。
圧力（ｋＰａ）＝８×｛（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2／（流路高さｈ×流路幅ｂ）3｝×（粘度）×（流路長さＬ）×１０3×（流量／６０）
ここで、２０℃における粘度が、ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系にする。
これにより、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]と設定することができる。
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]と設定することができる。
そして、この変数について、２０℃における粘度が、ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、流路高さｈと流路幅ｂを変えて実験（図１３〜図２２）を行った結果、図１３〜図１５に示したグラフに示したように、２００ＫＰａ以上で液漏れを確認した。
従って、流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）を満足すれば良いことがわかる。
なお、ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）である。
なお、ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）である。
すなわち、２０℃における粘度が、ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系においては、変数Ａに流路長さＬをかけた数値が、２００（ｋＰａ）を超えると、流路の耐圧上限を超えることになるので、液漏れが起こり、送液ができず、正しい測定結果が得られないという結果になる。
なお、上記の実験においては、図１３〜図１７では、密度が、１０００ｋｇ／ｍ3、流路高さｈが、５０μｍにおいて、粘度を、１ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ、３ｍＰａ・ｓ、流路幅ｂを、１０００μｍ、２０００μｍ、３０００μｍと変更するとともに、流量を、５０００μｌ／ｍｉｎ（図１３）、３０００μｌ／ｍｉｎ（図１４）、１０００μｌ／ｍｉｎ（図１５）、１００μｌ／ｍｉｎ（図１６）、１μｌ／ｍｉｎ（図１７）において実験を行った結果を示している。
また、上記の実験においては、図１８〜図２２では、密度が、１０００ｋｇ／ｍ3、流路高さｈが、１００μｍにおいて、粘度を、１ｍＰａ・ｓ、２ｍＰａ・ｓ、３ｍＰａ・ｓ、流路幅ｂを、１０００μｍ、２０００μｍ、３０００μｍと変更するとともに、流量を、５０００μｌ／ｍｉｎ（図１８）、３０００μｌ／ｍｉｎ（図１９）、１０００μｌ／ｍｉｎ（図２０）、１００μｌ／ｍｉｎ（図２１）、１μｌ／ｍｉｎ（図２２）において実験を行った結果を示している。
また、本発明では、第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されているのが望ましい。
このように第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていれば、微細流路２内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、微細流路２内で溶液１６の淀みが生じることがない。従って、微細流路２内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
このように第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていれば、微細流路２内で乱流が発生することがなく、層流が生じて均一な流れとなるので、微細流路２内で溶液１６の淀みが生じることがない。従って、微細流路２内の検出領域において屈折率の乱れがなく、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
なお、表３のように、第１の注出入口６の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌが、５０ｍｍを超え、距離Ｌが６０ｍｍともなると、流量１００００μｌ／ｍiｎと高流量で溶液が流れた時に、圧力が９６．８ｋＰａと大きくなり、液漏れが発生する可能性が出てくる。
圧力は溶液の粘度によっても異なるが、距離Ｌが６０ｍｍでは、溶液の粘度が０．００１ｋｇ／ｍ・ｓより高くなってくると圧力はさらに上がり液漏れが発生する可能性はより高くなる。このようなことからも、距離Ｌは１〜５０ｍｍの範囲に設定させているのが望ましい。
圧力は溶液の粘度によっても異なるが、距離Ｌが６０ｍｍでは、溶液の粘度が０．００１ｋｇ／ｍ・ｓより高くなってくると圧力はさらに上がり液漏れが発生する可能性はより高くなる。このようなことからも、距離Ｌは１〜５０ｍｍの範囲に設定させているのが望ましい。
すなわち、第２の注出入口８の最大幅ａと、微細流路２の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、
第２の注出入口８と微細流路２の接点における第２の注出入口８の接線と、微細流路２の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°とするのが望ましい。
第２の注出入口８と微細流路２の接点における第２の注出入口８の接線と、微細流路２の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°とするのが望ましい。
また、第２の注出入口８の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌが、微細流路２の高さをｈとした時に、
Ｌ／ｂ・ｈの値が、１０〜５００の間の範囲となるように設定されているのが望ましい。
Ｌ／ｂ・ｈの値が、１０〜５００の間の範囲となるように設定されているのが望ましい。
さらに、第２の注出入口８の流路側端部から、検出領域４の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されているのが望ましい。
このように構成することによって、第２の注出入口８と微細流路２の接点近傍の幅方向の両端において液残りが生じることがなく、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
このように構成することによって、第２の注出入口８と微細流路２の接点近傍の幅方向の両端において液残りが生じることがなく、濃度がバラツキ、検出の際のシグナルのバラツキが生じることがなく、正確に検査することが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、検体検出装置１０は、いわゆる「往復型」の検体検出装置１０について説明したが、本発明の検体検出装置１０は、これに何ら限定されず、図示しないが、いわゆる「ワンパス型」、「循環型」、「往復型」のいずれの検体検出装置にも適用することが可能である。
また、この実施例の検体検出装置１０では、駆動用気体として、空気（エアダンパー）２６を用いたが、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを駆動用気体として用いることも可能である。
さらに、上記実施例では、検体検出装置１０における溶液１６の流れの一例を、図３および図４に基づいて説明したが、あくまで一例であって、例えば、上記実施例では、ピペット２２内における気液界面Ｓが微細流路２の流路上面高さ付近まで低下するようにしたが、図示しないが、気液界面Ｓを検出領域４の近傍まで移動させるように駆動することも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本発明は、例えば、医療、バイオテクノロジーなどの分野において、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Surface Plasmon Resonance）現象を用いた表面プラズモン共鳴装置（以下、「ＳＰＲ装置」と言う）、表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）を用いた表面プラズモン増強蛍光分光測定装置（以下、「ＳＰＦＳ装置」と言う）に用いられるセンサーチップおよびセンサーチップを用いた検体検出装置に適用できる。
１ センサーチップ
２ 微細流路
２ａ 壁面
３ 誘電体部材
４ 検出領域
６ 第１の注出入口
８ 第２の注出入口
１０ 検体検出装置
１２ 制御部
１４ 送液ポンプ
１６ 溶液
１８ 光検出手段
２０ 混合部
２２ ピペット
２２ａ 先端
２２ｂ 基端部
２４ プランジャー
２６ 空気
２８ 接合部
１００ 検体検出装置
１０２ 微細流路
１０４ 溶液
１０６ 送液ポンプ
１０８ 注出入口
１１０ 出口孔
１１２ 検出領域
１１４ ピペット
１１４ａ 先端
１１６ 制御部
１１８ 混合部
１２０ 溶液後端
２ 微細流路
２ａ 壁面
３ 誘電体部材
４ 検出領域
６ 第１の注出入口
８ 第２の注出入口
１０ 検体検出装置
１２ 制御部
１４ 送液ポンプ
１６ 溶液
１８ 光検出手段
２０ 混合部
２２ ピペット
２２ａ 先端
２２ｂ 基端部
２４ プランジャー
２６ 空気
２８ 接合部
１００ 検体検出装置
１０２ 微細流路
１０４ 溶液
１０６ 送液ポンプ
１０８ 注出入口
１１０ 出口孔
１１２ 検出領域
１１４ ピペット
１１４ａ 先端
１１６ 制御部
１１８ 混合部
１２０ 溶液後端
Claims (10)
- 検出領域を有する流路と、
前記流路の一端側に接続され、流路内に溶液を注出入可能な注出入口と、を備え、
前記注出入口より第１の溶液を前記流路内に注入し、前記流路内から第１の溶液を除去した後に、前記注出入口より第２の溶液を前記流路内に注入するか、または、前記注出入口より第１の溶液を前記流路内に注入した後に、駆動用気体を介して、前記注出入口より第２の溶液を前記流路内に注入するように構成した検体検出装置に用いられるセンサーチップであって、
前記注出入口の最大幅ａと、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、
前記注出入口と流路の接点における注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°であるように構成したことを特徴とするセンサーチップ。 - 前記注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）であることを特徴とする請求項１に記載のセンサーチップ。 - 前記注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサーチップ。
- 前記流路に注入された溶液が、前記検出領域を往復動して通過するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサーチップ。
- 前記流路の他端側に、第２の注出入口が接続されており、
前記第２の注出入口の最大幅ａと、前記流路の幅ｂとの関係が、ａ＞ｂで、
前記第２の注出入口と流路の接点における第２の注出入口の接線と、前記流路の壁面とのなす角θが、９０°≦θ≦１３５°であるように構成したことを特徴とする請求項４に記載センサーチップ。 - 前記第２の注出入口において、
前記第２の注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１ｍｍ以上であり、かつ、
２０℃における粘度が、１〜３ｍＰａ・ｓの溶液を、平均流量１〜５０００μｌ／ｍｉｎで送液する系において、
流路長さＬ×変数Ａ＜２００（ｋＰａ）
ここで、
変数Ａ＝８×[（流路高さｈ＋流路幅ｂ）2×１０3／｛（流路高さｈ×流路幅ｂ）3×６０｝]
ここで、単位は、流量（μｌ／ｍｉｎ）、流路高さ（μｍ）、流路幅（μｍ）、流路長さ（μｍ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）であることを特徴とする請求項５に記載センサーチップ。 - 前記第２の注出入口の流路側端部から、前記検出領域の中心までの距離Ｌが、１〜５０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項６に記載のセンサーチップ。
- 前記第２の注出入口に、前記流路の検出領域を通過した溶液を一時的に貯留するとともに、その貯留した溶液が攪拌されるように構成した混合部が設けられていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のセンサーチップ。
- 請求項１〜８のいずれかに記載のセンサーチップを備えたことを特徴とする検体検出装置。
- 前記検体検出装置が、表面プラズモン共鳴装置（ＳＰＲ装置）または表面プラズモン増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）であることを特徴とする請求項９に記載の検体検出装置。
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