WO2015097791A1 - マイクロチップとその製造方法、及びマルチチャンネル蛍光検出装置 - Google Patents

マイクロチップとその製造方法、及びマルチチャンネル蛍光検出装置 Download PDF

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穴沢　隆
崇秀 横井
裕一 内保
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株式会社日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a microchip for highly sensitively detecting fluorescent substances present in a plurality of channels provided therein, a manufacturing method thereof, and a multi-channel fluorescence detection apparatus for analyzing a sample using the microchip.
  • Microchip-sized flow channels and reaction tank channels are constructed on the chip, and research and development of microchips that analyze samples of biological materials and the like have been vigorously conducted over the past 20 years, and their practical application is progressing. .
  • the microchip is made of transparent glass or resin, the size varies from several mm to several tens of centimeters, and the thickness is smaller than the above size. With a microchip, it is possible to analyze a very small amount of sample on the spot in a short time. Examples of microchips already in practical use include PCR, real-time PCR, digital PCR, electrophoretic analysis, immunoassay (immunoassay), flow cytometer (cell sorter), single cell analysis, microreactor, and so on.
  • micro TAS Total Analysis System
  • Lab on a Chip A microchip that integrates analysis processes including sample introduction, extraction, mixing with reagents, and reactions is called micro TAS (Total Analysis System) or Lab on a Chip.
  • a microchip measuring means optical measurement capable of measuring a substance existing inside a channel in a non-contact manner is often used. For example, a fluorescent substance is labeled on a biological substance in a channel, and after removing an unlabeled fluorescent substance, the emitted fluorescence is measured by irradiating a laser beam. Alternatively, the biological material is observed with an optical microscope, and the shape and number thereof are measured.
  • Resin microchips can be manufactured by processing techniques such as injection molding and nanoimprinting, and can be mass-produced at low cost, so they can be disposable. Such disposable microchips are particularly important in fields where there is a strong need to avoid contamination other than the sample to be analyzed, such as medical diagnosis and food inspection.
  • configuring many channels on a single chip and measuring them in parallel means that if multiple items are analyzed in parallel for a single sample, or if multiple types of samples are measured in parallel, measurement is also possible using these. It is important to improve the throughput of the system and reduce the analysis cost per analysis. Alternatively, it is possible to analyze time series changes in reaction and separation by measuring multiple points in a single channel in parallel.
  • the conventional methods are classified into the following (1) to (5).
  • the laser irradiation portions of a plurality of channels are arranged in parallel on the same plane in the chip.
  • this plane is referred to as an array plane.
  • the channels to be measured are arranged in parallel on the same plane in the chip by turning the channel back and forth multiple times.
  • Beam expansion method A laser beam is expanded and simultaneously irradiated so as to extend over multiple channels, and fluorescence from multiple channels is detected simultaneously.
  • the laser beam is expanded in a line and multiple channels are irradiated simultaneously
  • the laser beam is expanded in a circular shape to simultaneously irradiate a plurality of channels.
  • the laser beam intensity density expands in a circular shape to (1 / N) or less when expanded in a line shape. Then, it decreases to (1 / N 2 ) or less. For this reason, the fluorescence detection sensitivity of each channel decreases.
  • the beam expansion method there may be a case where the laser beam is divided into a plurality of beams and each channel is irradiated to each channel, and has the same problem as described above.
  • Independent irradiation detection system method A single channel is irradiated with a focused laser beam, and the same number of systems for detecting fluorescence from the same channel are installed for multiple channels. Optimal laser and detection for each channel If a detector can be used, high fluorescence detection sensitivity can be obtained in any channel, but in this case, the cost of the apparatus becomes very high. On the other hand, since a plurality of channels that can be laid out on the same chip must be close to each other, it is physically difficult to provide a highly sensitive laser irradiation fluorescence detection system for each channel. Therefore, it is necessary to adopt a small and low-cost laser irradiation fluorescence detection system that is not relatively sensitive.
  • Optical waveguide method By irradiating multiple channels with evanescent waves through an optical waveguide adjacent to multiple channels with evanescent waves and simultaneously detecting fluorescence from multiple channels.
  • Evanescent waves can make the laser beam irradiation volume very small By reducing the background light derived from the solution in the channel, it is advantageous, for example, when detecting fluorescence derived from a single fluorescent molecule with high sensitivity.
  • the target substance to be detected by the microchip is not such a small number of molecules but a large number of molecules. In such a case, if the laser beam irradiation volume is made too small, the sensitivity decreases.
  • a laser beam is irradiated from the side of the chip plane along the array plane so as to cross multiple channels, and fluorescence from multiple channels is detected simultaneously from the direction perpendicular to the array plane.
  • the highest sensitivity can be expected, it is difficult to efficiently irradiate a plurality of channels because the laser beam is refracted at the interface of each channel.
  • the laser beam intensity density decreases and the fluorescence detection sensitivity decreases.
  • a refracted laser beam can be condensed by inserting a lens or a mirror between the channels, and a plurality of channels can be penetrated while the laser beam is narrowed down. Fluorescence detection is possible.
  • Patent Document 2 discloses a lateral incidence method in which a plurality of capillaries are arranged on the same plane instead of a plurality of channels on a microchip. By inserting a rod lens between the capillaries, the refracted laser beam can be collected, and the capillaries can be penetrated while the laser beam is narrowed down. Is possible.
  • JP 2011-59095 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-288088
  • the transverse incidence method which is introduced vertically and penetrates a plurality of channels and simultaneously irradiates a laser beam, is the most efficient laser irradiation fluorescence detection method of a plurality of channels, and is the method that enables the highest sensitivity.
  • the central axis of the laser beam in the case where the introduced laser beam travels straight without being refracted in a plurality of channels will be referred to as a transverse incident axis hereinafter.
  • the lateral incidence method has a very high use efficiency of the laser beam, a very small proportion of the laser beam entering the detector directly or indirectly by reflection, etc.
  • the chip member has features such as that the ratio of Rayleigh scattering, Raman scattering, fluorescence, etc. emitted by laser beam irradiation to the measurement target fluorescence emitted from the channel is very small. Both contribute to the realization of highly sensitive fluorescence detection with a simple configuration.
  • Patent Document 1 a lens or a mirror is inserted between channels, a laser beam that is refracted when passing through the channel and converges to deviate from the horizontal incident axis is collected, and the laser beam is returned to the horizontal incident axis to The horizontal incidence method is realized by passing this channel and repeating this.
  • the central axis of the optical system such as a lens must be aligned with an accuracy of micrometer level both in the long axis direction of the channel and in the direction perpendicular to the channel arrangement plane.
  • such high-precision alignment must be performed for all of a plurality of lenses disposed between the channels. It is extremely difficult to achieve such positional accuracy only with the mechanical accuracy when a lens is inserted into a hole provided in the microchip. For example, after inserting individual lenses between channels, It is necessary to fine-tune the position and fix it.
  • the laser beam is deflected from the horizontal incident axis, so that simultaneous irradiation of a plurality of channels is impossible.
  • Such alignment requires labor and time, and requires a separate mechanism for fine adjustment of alignment, leading to an increase in the manufacturing cost of the microchip. This is particularly disadvantageous when the microchip is used disposable.
  • the center axis of the laser beam to be introduced is aligned with the center axis of each lens and the position of each lens is fixed to the microchip. It cannot be moved freely in the long axis direction of each channel. This is because if the laser beam is deviated from the central axis of the lens or the like, the laser beam is deflected from the lateral incident axis. This means, for example, that the horizontal incident axis is set avoiding the position where flaws and dust are present in the channel, and cannot be adjusted so as to obtain the highest detection sensitivity.
  • a laser beam is expanded only in the major axis direction of each channel and incident laterally, or a plurality of transverse incident axes shifted in the major axis direction of each channel are set, and a plurality of different lasers are set for each. I cannot irradiate the beam.
  • Patent Document 1 in order to align lenses with high accuracy by inserting lenses between channels, it is necessary to increase the distance between adjacent channels, and they must be provided in a single microchip. There is a problem that the number of channels that can be reduced is smaller than in the conventional (1) beam expansion method and (2) scan method.
  • Patent Document 2 a plurality of glass capillaries and a plurality of glass rod lenses are alternately arrayed on the same plane in water, and the laser beam is parallel to the array plane and relative to the long axis of each capillary.
  • the horizontal incidence method is realized by introducing it vertically.
  • the underwater capillary has less reflection of the laser beam on the outer surface than in the air, but acts as a concave lens, so the laser beam tends to diverge from the transverse incidence axis.
  • the rod lenses arranged next to each other act as a convex lens even in water, so that the laser beam to be diverged is refocused. This repetition enables simultaneous laser beam irradiation and high-sensitivity fluorescence detection of a plurality of capillaries.
  • the central axes of the capillaries and the rod lenses can be relatively controlled. They can be easily arranged in parallel and on the same plane at high density. This means that the transverse incidence method can be easily realized by matching the transverse incidence axis with the central axis of the rod lens, and simultaneous detection of a large number of capillaries is possible. Also, since the rod lens has the same optical characteristics with respect to its axial direction, even if the irradiation position of the laser beam is shifted in the axial direction of the capillary and the rod lens, the horizontal incident axis is similarly shifted. realizable.
  • the horizontal incident axis with the highest sensitivity is set, the laser beam is expanded only in the capillary axis direction to capture a two-dimensional fluorescence image, or different laser beams are shifted in the capillary axis direction. It is possible to independently measure the emission fluorescence of different fluorescent materials at a plurality of transverse incident axes.
  • the present invention solves the above-mentioned problems of the conventional method of the transverse incidence method, and has a simple structure, but a laser beam narrowed to the same degree as the channel width on a plurality of channels provided on a single microchip.
  • Microchip members are not only made of glass but also low-priced resins. Microchip manufacturing methods are not only time-consuming and costly methods such as cutting, stereolithography, and semiconductor process processing, but also low cost and mass productivity methods such as injection molding and nanoimprint. For example, although injection molding using a resin material is excellent in low cost and mass productivity, a method for realizing the lateral incidence method while using such a disposable microchip is presented.
  • a plurality of channels are provided inside a transparent solid member having a refractive index n 1 , and the plurality of channels are arranged in parallel at least in the same plane in the long axis of each channel in at least a part of the region.
  • the plurality of channels, a first channel the first member of the refractive index n 2 in the interior filled, a second channel second member having a refractive index n 3 is satisfied are mixed, n 2 ⁇ n 1 ⁇ n 3 is satisfied.
  • At least a part of the region includes a region where a measurement laser beam is incident.
  • the first channel and the second channel are alternately arranged in the arrangement direction of a plurality of channels.
  • the second member can be a liquid, and in this case, the second channel is preferably sealed so that the second member does not come out.
  • the plurality of channels have a circular cross-sectional shape perpendicular to the long axis in at least some regions.
  • the plurality of channels have a trapezoidal cross-sectional shape perpendicular to the long axis in at least some regions.
  • a multichannel fluorescence detection apparatus includes a microchip in which a plurality of channels are arranged in a transparent solid member having a refractive index n 1 and the long axes of the channels are arranged in parallel with each other in at least a part of the region.
  • a laser light source for causing laser light generated from the laser light source to enter perpendicularly to the major axes of a plurality of channels arranged parallel to each other along the same plane from the side surface of the microchip, and a laser beam
  • a fluorescence detection optical system for separately detecting the fluorescence generated from the phosphor in the channel by irradiation, and a plurality of channels of the microchip should be detected by being filled with a member of refractive index n 2 inside
  • the first channel including the phosphor and the second channel filled with the second member having the refractive index n 3 are mixed, and n 2 ⁇ n 1 ⁇ n The relationship of 3 is satisfied.
  • a plurality of laser beams may be provided, and the plurality of laser beams may be incident on different positions in the major axis direction of the plurality of channels.
  • the fluorescent substance to be detected is a fluorescent substance labeled on a sample derived from a living body, and fluorescence emitted from a plurality of first channels by laser beam irradiation is simultaneously detected from a direction perpendicular to the same plane.
  • fluorescence emitted from a plurality of first channels by laser beam irradiation is simultaneously detected from a direction perpendicular to the same plane.
  • the microchip manufacturing method is a method of manufacturing a microchip in which a plurality of channels are arranged in a transparent solid member at least in a part of the area, and the long axes of the channels are arranged in parallel to each other on the same plane.
  • a first plate-like transparent solid member having a refractive index n 1 in which a plurality of grooves having a trapezoidal cross-sectional shape on the surface is formed to be parallel to each other in the at least part of the region is produced.
  • the member having the refractive index n 3 is a liquid, and after filling the member having the refractive index n 3 , the channel filled with the member is sealed.
  • a laser beam can be efficiently and simultaneously irradiated to a plurality of channels provided in a single microchip by a transverse incidence method.
  • a system that realizes high-sensitivity fluorescence detection of multiple channels by exciting fluorescent substances existing in each channel and measuring the emitted fluorescence in a batch from the direction perpendicular to the arrangement plane of each channel. Can be configured.
  • the microchip used at this time can be manufactured at low cost by a mass-productive processing method such as injection molding, and the microchip can be made disposable.
  • the optical system used for detection can be simplified, and the entire system can be reduced in size and cost.
  • Process drawing which shows the manufacturing process of a microchip.
  • Schematic explanatory drawing which shows an example of the multichannel fluorescence detection apparatus by this invention.
  • Schematic cross-sectional view showing the ends sealing method of a channel filled with members m 3.
  • FIG. 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing an example of the basic configuration of the microchip of the present invention.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a microchip including a plurality of channels having a circular cross section
  • FIG. 2 illustrates a configuration example of a microchip including a plurality of channels having a square cross section.
  • FIGS. 1-10 are cross-sectional views including the transverse incidence axis of the microchip and perpendicular to the long axes of a plurality of channels. That is, the cross-section is perpendicular to the long axis of each channel at the position where the long axis of each channel is arranged in parallel and on the same plane inside the microchip, and is along the arrangement plane of each channel.
  • the cross section includes the central axis of the laser beam irradiated perpendicularly to the long axis of each channel.
  • the configurations shown in these drawings are merely representative examples showing the basic idea of the present invention, and it goes without saying that other configurations based on the same idea are also objects of the present invention.
  • the microchip 1 is constituted by a member m 1 of refractive index n 1, the cross-section of each channel 2 is circular with the same shape, each channel 2 are arranged at equal pitches, each channel 2 is filled with members m 2 of refractive index n 2.
  • the member m 2 is a medium in which the target substance to be analyzed by the microchip is present, and the target substance is analyzed using the channel 2 filled with the member m 2 .
  • the member m 1 is a transparent solid member such as glass or resin
  • the member m 2 is a liquid such as an aqueous solution or a gel material, and in many cases, n 2 ⁇ n 1 . .
  • each channel 2 functions as a concave lens with respect to the introduced laser beam 4, and the laser beam 4 diverges from the transverse incident axis as it travels along the transverse incident axis. I cannot irradiate well.
  • a resin material having a low refractive index such that n 1 ⁇ n 2.
  • the laser beam 4 is focused while being focused. Advancing along the incident axis, the plurality of channels 2 can be efficiently irradiated.
  • fluorine resin is used as the member m 1
  • n 1 can be reduced to satisfy n 1 ⁇ n 2 .
  • a configuration example of the present invention will be described for a more general case of n 2 ⁇ n 1 .
  • a plurality of channels are alternately filled with a member m 3 having a refractive index n 3 in the configuration a.
  • the channel 2 filled with the member m 2 functions as a concave lens and the channel 3 filled with the member m 3 functions as a convex lens with respect to the laser beam 4.
  • the member m 3 is preferably a member that satisfies the refractive index condition, is transparent, and has a small absorption of the laser beam 4.
  • the member m 3 may be a liquid and can be easily filled after a microchip having a plurality of channels is manufactured.
  • the convex lens condenses and returns to the lateral incident axis, and the plurality of channels 2 can be efficiently irradiated by repeating this.
  • the cross sections of the channel 2 and the channel 3 are circular with the same shape and have the same outer diameter.
  • This configuration b has the following differences and advantages over the conventional method.
  • Patent Document 1 it is considered that it is difficult to insert a lens or the like between the channels and make the center axis of the lens or the like coincide with the transverse incident axis with an accuracy of micrometer level.
  • the dare sacrifice some of the plurality of channels, not selected in a normal lens part of the channel by filling n 2 ⁇ n 1 ⁇ member m 3 of refractive index n 3 which satisfies the n 3 It has been converted to.
  • the channels 2 and 3 are collectively manufactured by the same processing process, the channels are arranged on the same plane inside the microchip 1, that is, the central axis of each channel is aligned with the transverse incident axis. Therefore, it is possible to irradiate a plurality of channels efficiently at the same time by the lateral incidence method without worrying that the relative position between the channels fluctuates.
  • the channel 3 having the convex lens action thus produced is optically equivalent to the major axis direction, for example, a plurality of different laser beams are positioned in the major axis direction of the channel 2 and the channel 3. It is also possible to simultaneously irradiate a plurality of shifted lateral incidence axes.
  • Patent Document 2 there is a surface similar to the configuration b in that the concave lens action of a plurality of capillaries is canceled by the convex lens action of a rod lens instead of a plurality of channels provided in a microchip.
  • the reason for using water instead of air is to reduce the reflection loss on the outer surface of the capillary of the laser beam and improve the utilization efficiency of the laser beam.
  • the surrounding refractive index is further increased to further reduce the reflection loss, the concave lens action of the capillary is enhanced, and the convex lens action of the rod lens cannot suppress the divergence from the transverse incident axis of the laser beam, and a plurality of capillaries. Can not be efficiently irradiated simultaneously.
  • the refractive index n is higher than n 2 and higher than n 1 under the condition that the external refractive index n 1 is higher than the internal refractive index n 2 of the channel 2.
  • the channel 3 filled with the member m 3 of 3 is mixed with the channel 2 filled with the member m 2 having the refractive index n 2 , and the optical characteristic condition of n 2 ⁇ n 1 ⁇ n 3 is satisfied. It is inevitable and is most effective when this condition is met. This configuration is not assumed in Patent Document 2, and it is actually difficult to configure using a capillary and a rod lens.
  • the laser beam 4 diverges larger than the outer shape of the cross section of the channel 3 and enters the adjacent channel 3. Since the part which did not receive the convex lens action by the channel 3, the divergence continues. In this case, the intensity of the laser beam 4 is attenuated as it travels along the transverse incident axis, making it difficult to efficiently irradiate a plurality of channels 2 simultaneously.
  • the structure c in FIG. 1 unlike the configuration b, than the outer diameter r 2 of the cross section of the channel 2 which member m 2 is filled, the cross-section of the channel 3 where the member m 3 is filled in the outer diameter r 3 (R 2 ⁇ r 3 ).
  • R 2 ⁇ r 3 the outer diameter of the portion where the laser beam 4 diverged by the concave lens action of the channel 2 is not incident on the adjacent channel 3, and to simultaneously irradiate a plurality of channels 2 with the laser beam more efficiently than the configuration b. It becomes.
  • the cross-sectional shape of the channel 2 in the configuration c is changed from a circle to a regular square.
  • the concave lens action or refraction action on the laser beam 4 in the channel 2 is reduced, so that the ratio of the portion where the laser beam 4 diverged by the concave lens action or refraction action in the channel 2 does not enter the adjacent channel 3 is further reduced.
  • the simultaneous laser beam irradiation of the plurality of channels 2 can be performed more efficiently than the configuration c.
  • the configuration c by increasing the diameter r 3 of the channel 3 than the diameter r 2 of the cross section of the channel 2, it is possible to realize a lateral incidence method of more efficiently laser beam.
  • the cross-sectional shapes of the channel 2 and the channel 3 are circular or regular square, but the same effect can be obtained with other shapes as well.
  • an ellipse, a semicircle, or a part of an ellipse may be used instead of a circle, and a rectangle may be used instead of a regular rectangle.
  • the channels are arranged at equal intervals, the same effect can be obtained even if the channels are not arranged at equal intervals.
  • the channel 2 and the channel 3 are alternately arranged, but it is not always necessary to do so, and at least one channel 2 and the channel 3 are arranged on the same microchip. It is necessary to be.
  • FIG. 1 deals with a case where the channel 2 and the channel 3 have a circular cross-sectional shape, but it is difficult to manufacture a microchip having a plurality of such channels with low cost and high accuracy.
  • a processing method such as stereolithography
  • the configuration shown in FIG. 1 can be manufactured in a single process, and the cross-sectional shape of the channel can be made circular.
  • such a process reduces the processing time.
  • mass productivity tends to be low and manufacturing costs tend to be high.
  • the microchip 1 when using a processing method with excellent mass productivity such as injection molding, in the configuration of FIG. 1, the microchip 1 has a plane including the central axes of the channels 2 and 3 as a boundary surface (not shown in FIG. 1). It can be manufactured by combining these two parts together at the boundary surface. Here, a plurality of grooves each having a semicircular cross-sectional shape are formed on the boundary surface between the two parts.
  • the reason why the above processing method is adopted is that the injection molding requires a process of pouring a member m 1 such as a resin into the mold and solidifying it, and then removing the mold. This is because the width needs to increase as it goes to the boundary surface.
  • the mutual positional accuracy when the two parts of the microchip 1 are bonded together becomes an issue.
  • the bonding position of the two parts is shifted in the direction of the transverse incident axis, the cross-sectional shapes formed on the two parts are joined with the relative positions of the semicircular grooves shifted, resulting in a circular cross-sectional shape of the channel produced. This is because it will disappear.
  • the cross-sectional shape can be made circular, but this increases the processing time and the manufacturing cost.
  • the cross-sectional shape of each channel 2 and 3 is a quadrangle in order to cope with the above problem.
  • the microchip 1 is composed of two upper and lower parts having a plane including the upper end surfaces of the channels 2 and 3 as a boundary surface 5 (indicated by a dotted line in FIG. 2). It can be manufactured by sticking together at the boundary surface.
  • the upper and lower parts are bonded together by a method such as thermocompression bonding, so that the boundary surface 5 is optically transparent and does not include air or an adhesive layer.
  • the microchip 1 shown in FIG. 2 can be manufactured by a processing method having excellent mass productivity such as injection molding and a simple bonding process that does not require positional accuracy.
  • each channel 2 provided in the microchip 1 made of the member m 1 is a regular square having the same shape.
  • Each channel 2 is filled with a member m 2 .
  • the upper and lower surfaces of the regular square are parallel to the boundary surface 5 and the transverse incident axis, and the two side surfaces of the regular square are perpendicular to them.
  • the laser beam 4 is expected to travel straight along the transverse incident axis without receiving any refraction. That is, the configuration e can irradiate the plurality of channels 2 with the laser beam 4 very efficiently and simultaneously, and can detect the fluorescent substance existing in each channel 2 with high sensitivity.
  • each channel 2 it is difficult to make the cross-sectional shape of each channel 2 a regular square as in the configuration e when manufacturing by a processing method such as injection molding.
  • a processing method such as injection molding.
  • the cross-sectional shape of the groove that can be formed is from the bottom of the groove toward the boundary surface. This is because the width needs to expand according to the above. If the cross-sectional shape is a regular square, the width at the bottom of the groove is equal to the width at the boundary surface, and the mold or microchip may be damaged unless the mold is carefully extracted.
  • the cross-sectional shape of each channel 2 provided in the microchip 1 made of the member m 1 is an isosceles trapezoid.
  • the upper base of the isosceles trapezoid is defined as a part of the boundary surface 5, and the lower base is defined as the bottom of a groove provided in a part below the boundary surface 5 of the microchip, and the width of the upper base> the width of the lower base.
  • the process of extracting the mold in a processing method such as injection molding becomes easy, and mass productivity can be increased.
  • the base angle of the isosceles trapezoid the part exceeding 90 degrees is called draft.
  • the base angle of the isosceles trapezoid is 90 + D degrees.
  • the draft D is 0 degree ⁇ D ⁇ 90 degrees, and the larger the D, the easier the process of extracting the mold, but it is desirable that the cross-sectional shape of each channel is uniform, and the smaller the D, the better. In consideration of machining accuracy, it is desirable that D> 2 degrees.
  • the laser beam 4 when the laser beam 4 is incident on the microchip 1 having the configuration f laterally, the laser beam 4 passes from the lateral incident axis to the side opposite to the boundary surface 5 every time it passes through each channel 2. Deflection from the horizontal incidence axis downward.
  • the isosceles trapezoid which is the cross-sectional shape of each channel 2 can be regarded as a part of the cross section of an isosceles triangular prism. From the refractive index around the prism, that is, the refractive index n 1 of the member m 1 of the microchip 1.
  • the laser beam 4 incident on the prism is on the opposite side of the base of the isosceles triangle. It refracts to the corner side.
  • FIG. 3 schematically illustrates this phenomenon in an easy-to-understand manner.
  • a triangular prism made of a member m 2 having a refractive index n 2 and having a cross section with an apex angle A is positioned with the base side horizontal and the apex angle facing downward.
  • the incident angle at the incident surface is ⁇
  • the refraction angle is ⁇
  • the incident angle at the exit surface is Is ⁇
  • the refraction angle is ⁇
  • the net refraction angle when the laser beam passes through the prism is ⁇ 2 .
  • ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ all take positive values between 0 ° and 90 °, but ⁇ 2 is ⁇ 90 ° ⁇ 2 ⁇ 90 °, and the sign of the laser beam is as shown in FIG.
  • the case where the light is refracted toward the bottom side is positive, and the case where the light is refracted toward the apex angle as in the configuration f is negative.
  • ⁇ 2 is the angle of refraction that the laser beam 4 receives when passing through the channel 2.
  • ⁇ 2 sin ⁇ 1 [sin ⁇ 2 * D ⁇ sin ⁇ 1 (sinD * n 1 / n 2 ) ⁇ * n 2 / n 1 ] ⁇ D (7) It is expressed as In configuration f, since n 2 ⁇ n 1 , the refraction angle is ⁇ 2 ⁇ 0, and as described above, the laser beam 4 is refracted in the direction away from the transverse incident axis on the apex side when passing through the channel 2. To do. Further, when passing through a plurality of channels 2, the above-mentioned refraction angles are integrated, so that the laser beam 4 rapidly deviates from the transverse incident axis. Therefore, the configuration f can be said to be an inappropriate configuration for irradiating a plurality of channels 2 simultaneously with a laser beam incident laterally.
  • a plurality of channels 2 member m 2 of refractive index n 2 in the microchip 1 is filled consisting member m 1, the refractive index n 3
  • a plurality of channels 3 filled with the member m 3 are alternately arranged so that n 2 ⁇ n 1 ⁇ n 3 as in the configurations b, c, d shown in FIG.
  • the refraction angle ⁇ 3 received when the laser beam 4 passes through the channel 3 is derived by the same derivation as the refraction angle ⁇ 2 received when the laser beam 4 passes through the channel 2.
  • ⁇ 3 sin ⁇ 1 [sin ⁇ 2 * D ⁇ sin ⁇ 1 (sinD * n 1 / n 3 ) ⁇ * n 3 / n 1 ] ⁇ D (8) It is expressed as Here, since n 2 ⁇ n 1 ⁇ n 3 , ⁇ 3 > 0 with respect to ⁇ 2 ⁇ 0, and channel 3 refracts laser beam 4 in the opposite direction to channel 2, that is, channel 2 It becomes possible to refract the laser beam 4 refracted in the direction away from the transverse incident axis by the channel 3 in the direction returning to the transverse incident axis by the channel 3.
  • ⁇ 2 and ⁇ 3 are important for the function of the lateral incidence system to function well, and at least the absolute value of the net refraction angle is reduced by adding channel 3 to channel 2, that is,
  • Equation (7) and Equation (8) Substituting Equation (7) and Equation (8) into Equation (9),
  • FIG. 4 is a process diagram schematically showing a process of manufacturing the microchip 1 having the configuration g of FIG. 2 by injection molding.
  • a member m 1 in which a transparent resin is heated and melted as shown in (b) is injected and injected into the mold 100 shown in (a), and cooled and solidified.
  • a molded part of the transparent solid member is obtained as the part 101 having the channel of the microchip 1 as shown in (c), that is, the part 101 below the boundary surface 5 of the configuration g.
  • the lower part 101 is obtained by forming a plurality of grooves having a trapezoidal cross-sectional shape on the surface of a plate-like transparent solid member. The grooves are arranged in parallel to each other in at least some areas.
  • a plate-like transparent solid member is separately prepared as a component 102 having no channel of the microchip 1, that is, a component 102 above the boundary surface of the configuration g, and as shown in FIG. 5 are bonded together by heat welding or the like to obtain the microchip 1 shown in FIG. That is, in this process, a microchip channel is constituted by a plurality of grooves formed on the surface of the component 101. In this state, the interior of each channel is filled with air. Finally, as shown in (f), the member m 3 is filled into a desired channel among the plurality of channels, and the channel 3 is produced.
  • the microchip 1 is distributed to the user in the state of (f), for example, and the user fills the channel 2 with a member m 2 made of , for example, an electrophoresis medium in the other channel before starting the analysis.
  • a member m 2 made of , for example, an electrophoresis medium in the other channel before starting the analysis.
  • the configuration g may be completed in advance and distributed to users.
  • the same effect can be obtained even if the cross-sectional shapes of the channel 2 and the channel 3 are other than the trapezoid.
  • trapezoidal unequal legs, parallelogram, triangular or or not each side is an arc-shaped rather than straight, even or have corners rounded, provided the microchip 1 of the refractive index n 1
  • the refraction action of the laser beam 4 of the channel 2 having the refractive index n 2 and the refraction action of the laser beam 4 of the channel 3 having the refractive index n 3 are opposite to each other, and cancel each other to weaken the net refraction action. Is a feature of the present invention, and a typical condition is n 2 ⁇ n 1 ⁇ n 3 .
  • the channels 2 and 3 are alternately arranged. However, it is not always necessary to configure such a configuration, and at least one channel 2 and 3 are arranged on the same microchip. It is necessary to be. For example, when the refraction action of two channels 2 and the refraction action of one channel 3 cancel each other in a well-balanced manner, the number of channels 2 and 3 may be arranged at a ratio of 2: 1.
  • FIG. 5 is a schematic explanatory view showing an example of a multi-channel fluorescence detection apparatus according to the present invention.
  • This example shows a system for performing electrophoretic analysis of DNA contained in a biological sample, (a) is a bird's-eye view of the microchip 1, and (b) includes a transverse incident axis of a laser beam 4 with respect to the microchip 1 constituting the system. A cross section, a cross section of the fluorescence detection optical system, and a data analysis apparatus are shown. (C) shows a two-dimensional fluorescence image obtained by the two-dimensional sensor 12.
  • each channel 3 is alternately each channel 2 and the members m 3 which member m 2 was filled is filled, parallel to each other, arranged on the same plane Has been.
  • Each channel 2 is provided with an inlet port 6 and an outlet port 7.
  • Each of the channels 2 in the vicinity of the inlet port 6 is provided with a cross injection part or a T injection part for introducing a sample, which is omitted in FIG.
  • a region of interest is amplified in advance and a fluorescent substance is labeled.
  • the fluorescently labeled DNA contained in the sample is electrophoretically separated from the inlet port 6 toward the outlet port 7 by applying a voltage to both ends of each channel 2 with the inlet port 6 as the negative electrode and the outlet port 7 as the positive electrode. To do.
  • each channel 3 is provided with an inlet port 8 and an outlet port 103, respectively.
  • the inlet port 8 and the outlet port 103 may be left open.
  • the member m 3 is liquid, the member m 3 does not escape from the channel 3 due to evaporation or pressure difference. Need to be creative.
  • the inlet port 8 and the outlet port 103 are sealed.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the microchip 1 along one channel 3 in FIG. First, as shown in FIG.
  • the laser beam 4 emitted from the laser light source 111 is stopped by an irradiation optical system including a lens, introduced from the side surface of the microchip 1, and arranged in a portion where the channels 2 and 3 are arranged. Irradiate along the plane and transverse incident axes and perpendicular to the major axis of each channel 2 and 3, and penetrate through each channel 2 and 3 simultaneously.
  • the fluorescently labeled DNA that is electrophoresed in each channel 2 is excited by a laser beam when it crosses the transverse incident axis, and emits fluorescence.
  • the fluorescence emitted from each channel 2 is detected by a fluorescence detection optical system.
  • the light is collimated by the common condenser lens 9, passes through the filter and the diffraction grating 10, and is imaged on the sensor surface of the two-dimensional sensor 12 by the imaging lens 11.
  • the filter is provided to block the wavelength of the laser beam that becomes the background light during fluorescence detection
  • the diffraction grating is provided to detect fluorescence by wavelength dispersion of the fluorescence. Since the channel 2 and the channel 3 have the same lens action at a wide position in the long axis direction of the channel like a cylindrical lens, even if the incident position of the laser beam 4 on the microchip 1 is slightly shifted, the fluorescence detection is performed. There is no effect on accuracy.
  • FIG. 5C is a schematic diagram showing a two-dimensional fluorescent image 104 obtained by the two-dimensional sensor 12.
  • the direction of chromatic dispersion is the long axis direction of each channel 2 (the direction perpendicular to the cross-sectional view of FIG. 5B), that is, the direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of channels 2.
  • the chromatic dispersion images are measured independently without overlapping each other.
  • a wavelength dispersion image 105 of laser light scattering and fluorescence that cannot be removed by the filter is obtained from each channel 2
  • a wavelength dispersion image 106 of laser light scattering that cannot be removed by the filter is obtained from each channel 3. .
  • the fluorescence signal thus measured is analyzed by the data analyzer 13 and the sample introduced into each channel 2 is analyzed.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of the microchip 1 different from that in FIG.
  • the plurality of channels 2 and 3 are alternately arranged in the same manner, but the arrangement interval is narrow in the vicinity of the laser beam irradiation position, and there is a common exit port 113 for each channel 2 and 3. Is different. This is because the sample introduction side requires a space for independently configuring the sample introduction mechanism by the inlet port 6 and cross injection for each channel 2, whereas the arrangement interval is narrow at the laser beam irradiation position. This is because it is advantageous to the lateral incidence method.
  • the common outlet port 113 is downstream of the laser beam irradiation position in the electrophoretic analysis, there is no problem even if it is made common.
  • the total length of the channel 3 is shorter than that of the channel 2 because the channel 3 only needs to exist at the laser beam irradiation position.
  • FIG. 5 shows a part of an embodiment common to the present invention.
  • the channel 3 shown in FIG. 5 may not exist.
  • the channel 3, the inlet port 8, and the outlet port 103 are deleted from FIG. good.
  • the number of channels 2 and 3 and the cross-sectional shape are merely examples, and are not limited thereto.
  • a ray tracing simulation of a laser beam incident on a plurality of channels provided in the microchip is performed, and the total intensity of the laser beam before the incident light is calculated.
  • the ratio of the intensity of the laser beam passing through the inside of each channel that is, the laser beam irradiation efficiency for each channel, was determined, and how many channels can be incident sideways with what efficiency was evaluated. It has been proved that the laser beam irradiation efficiency for each channel obtained from such ray tracing simulation agrees well with the fluorescence intensity ratio for each channel obtained in the experiment, as shown in Patent Document 2. This is a highly reliable evaluation method.
  • the lighting design analysis software LightTool TM (Synopsys' Optical Solutions Group) is used as a three-dimensional ray tracing simulator.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration a which is an embodiment of the microchip 1 of the present invention and a result of a ray tracing simulation of the laser beam 4 incident on the configuration a.
  • FIG. 8A is a diagram showing a cross section including the transverse incident axis of the microchip 1 and perpendicular to each channel 2.
  • a total of 24 channels 2 from # 1 to # 24 are arranged on the same plane.
  • # 1 is at the end on the side where the laser beam 4 is introduced, and indicates the number of the channel 2 to which the laser beam 4 is first irradiated.
  • # 2, # 3,..., # 24 indicate numbers assigned to the respective channels 2 in accordance with the traveling direction of the laser beam 4.
  • FIG. 8B is an enlarged view of portions # 1 to # 4 in FIG. 8A.
  • FIG. 8 is represented by a yz plane composed of a y-axis and a z-axis. The origin is the center axis of # 1, and the z-axis is coincident with the transverse incident axis.
  • the configuration of the microchip 1 shown in FIG. 8 conforms to the configuration a in FIG.
  • the microchip 1 was placed in the air.
  • the member m 1 of the microchip 1 was ZEONOR TM (Zeonor, Nippon Zeon).
  • Zeonore is a cycloolefin polymer (COP) resin, and is often used as a microchip member due to its high transparency and low hygroscopicity.
  • the cross-sectional shape of the channel 2 was a circle having a diameter of 50 ⁇ m, and 24 channels 2 were arranged on the same plane with an interval of 300 ⁇ m.
  • each channel 2 was filled with 3500/3500 ⁇ L POP-7 TM polymer (Life Technologies).
  • FIGS. 8 (a) and 8 (b) are diagrams showing the results of the ray tracing simulation of the laser beam 4 that is incident horizontally in FIGS. 8 (a) and 8 (b), respectively.
  • the laser beam 4 was introduced from the left side in FIG. 8 and was incident on the microchip 1 perpendicularly to the left side surface to irradiate the # 2 channel 2.
  • the laser beam 4 before entering the microchip 1 was a parallel light beam having a wavelength of 505 nm and a diameter of 50 ⁇ m, and the central axis thereof was made to coincide with the transverse incident axis.
  • the laser beam 4 is composed of 300 infinitely small beam elements, and the positions of these beam elements are uniformly and randomly arranged within a diameter of 50 ⁇ m.
  • the total intensity of the laser beam 4 was set to 1.0, and each beam element was equally given 1/300 intensity.
  • Snell's law and Fresnel are used for each beam element at each position where the refractive index changes, such as the entrance surface to the microchip 1, the entrance surface to the channel 1, and the exit surface from the channel 1.
  • the direction and intensity of refracted light were tracked by applying the above law.
  • FIGS. 8C and 8D show the optical paths of 300 beam elements thus calculated.
  • FIG. 8 (e) shows that the beam elements transmitted through the inside of the 300 beam elements calculated in this way are extracted for each channel, and the total intensity at those positions is extracted as the laser beam irradiation efficiency. It is expressed as
  • FIGS. 8A to 8D are two-dimensional images projected on a plane perpendicular to the central axis of each channel 2.
  • FIG. 8E shows the result of calculation in three dimensions.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration b which is an embodiment of the microchip 1 of the present invention and a result of a ray tracing simulation of the laser beam 4 incident on the configuration b.
  • the configuration of the microchip 1 conforms to the configuration b in FIG.
  • the configuration b will be described, but unless otherwise specified, it may be considered that the same description as the configuration a is valid.
  • the difference between the configuration b and the configuration a is that, as shown in FIGS. 9A and 9B, among the 24 channels, the odd number # remains the channel 2 but the even number # is the channel 3. And channel 2 and channel 3 are alternately arranged.
  • the channel 3 is outlined to make the channel 3 easier to see.
  • Member m 2 to be filled in member m 1 and channel 2 of the microchip 1 was the same as the configuration a.
  • Member m 3 for filling the channel 3, of Cargill standard refractive liquid Standard Group Combined Set (shot Moritex), the refractive index is a standard refractive liquid n 3 1.60.
  • This standard refractive liquid set is commercially available with a refractive index range of 1.400 to 1.700, a refractive index of 0.002 and a tolerance of ⁇ 0.0002.
  • both ends of the channel 3 are sealed to prevent the standard refractive liquid from escaping from the channel 3 due to evaporation or pressure.
  • FIGS. 9 (c) and (d) unlike FIGS. 8 (c) and (d), a part of the laterally incident laser beam 4 is not diverged from the lateral incident axis.
  • a number of channels 2 and 3 could be transmitted along the transverse incidence axis. This is because the laser beam 4 spread by the concave lens action of the channel 2 is partially condensed by the convex lens action of the channel 3.
  • the beam element that spreads so as not to enter the channel 3 of # 2 could not be focused by the channel 3 and continued to diverge.
  • the laser beam irradiation efficiency decreases rapidly from the channel 1 of # 1 to the channel 3 of # 2, but the attenuation to the channel 3 of # 24 thereafter is extremely low. It became small.
  • the change in the laser beam irradiation efficiency is the same as that in FIG. 8E from # 1 to # 2, but is greatly different from FIG. 8E from # 3 to # 24. Since the laser beam irradiation efficiency of # 24 in FIG. 9 (e) was slightly more than 20%, experience shows that the fluorescence detection sensitivity is slightly reduced, but simultaneous fluorescence detection and electrophoresis analysis using 12 channels 2 of odd number # was found to be possible.
  • the laser beam irradiation efficiency differs greatly between channels # 1 and # 2 and later, even if there is such a difference, it is possible to analyze different samples simultaneously using a plurality of channels.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration c, which is an embodiment of the microchip 1 of the present invention, and a result of a ray tracing simulation of the laser beam 4 incident on the configuration c.
  • the configuration of the microchip 1 conforms to the configuration c in FIG.
  • the configuration c will be described. If there is no notice, it can be considered that the same description as the configuration b is valid.
  • the difference between the configuration c and the configuration b is that, as shown in FIGS. 10A and 10B, the cross-sectional shape of the odd-numbered channel 3 is a circular shape having a double diameter of 100 ⁇ m.
  • the channel 3 is outlined in order to make the channel 3 easier to see.
  • the circular diameter of the cross section of the channel 3 is increased so that it does not enter the channel 3 of the # 2 among the laser beams 4 diverged by the channel 2 of the # 1. This is to reduce the ratio of the beam elements.
  • an increase in the circular diameter of the cross section of the channel 3 means that the curvature of the surface of the channel 3 is reduced, that is, the convex lens action is weakened.
  • the invention has been devised so that the convex lens action of the channel 3 is maintained by making the internal refractive index higher than in the case of the configuration b.
  • FIGS. 10 (c) and 10 (d) unlike FIGS. 9 (c) and 9 (d), a larger part of the laser beam 4 that is incident laterally does not diverge from the lateral incident axis.
  • a large number of channels 2 and 3 could be transmitted along the transverse incident axis. This is because the laser beam 4 spread by the concave lens action of the channel 2 is more efficiently condensed by the convex lens action of the channel 3 having a large cross section.
  • the laser beam irradiation efficiency is such that the attenuation from the channel 2 of # 1 to the channel 3 of # 2 is greatly suppressed as compared with FIG.
  • the # 24 attenuation to channel 3 was also kept very small. Overall, the laser beam irradiation efficiency was improved about twice as compared with the case of FIG. From this, it was found that simultaneous fluorescence detection and simultaneous electrophoresis analysis using 12 channels 2 of odd number # are possible.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration d, which is an embodiment of the microchip 1 of the present invention, and a result of ray tracing simulation of the laser beam 4 incident on the configuration d.
  • the configuration of the microchip 1 conforms to the configuration d in FIG.
  • the configuration d will be described, but unless otherwise specified, it may be considered that the same description as the configuration c holds.
  • the difference between the configuration d and the configuration c is that the cross-sectional shape of the odd-numbered channel 2 is changed from a circle having a diameter of 50 ⁇ m to an isosceles trapezoid as shown in FIGS. is there.
  • the isosceles trapezoid had a lower base of 50 ⁇ m, a height of 50 ⁇ m, a base angle of 92 degrees, and an upper base of about 53.5 ⁇ m.
  • the channel 3 is outlined in order to make the channel 3 easier to see.
  • the reason why the cross-sectional shape is a square is to weaken the refraction action of each channel 2, but the isosceles trapezoidal shape among the squares is the mass productivity of the microchip 1 as will be described later in the configuration f of FIG. It is for improving.
  • the laser beam irradiation efficiency was as high as 80% or more for all channels 2 and 3 from # 1 to # 24. . Since all the beam elements of the laser beam 4 can be utilized, the slight attenuation of the laser beam irradiation efficiency associated with the channel # is caused by the member m 1 of the microchip 1 and the member m 2 of each channel 2 or each channel of the laser beam 4. This is explained by the reflection loss at the boundary with the third member m 3 . The reason why the laser beam irradiation efficiency of # 1 is about 90% is due to reflection loss when the laser beam 4 is incident on the microchip 1. From this, it was found that high-sensitivity simultaneous fluorescence detection and simultaneous electrophoresis analysis using twelve odd-numbered channels 2 are possible.
  • Example 2 In the present embodiment, the difference from the first embodiment will be mainly described, and if there is no particular description, it may be considered that the same description as in the first embodiment holds.
  • the basic difference from the first embodiment is that the cross-sectional shape of each channel is not a circle but a quadrangle.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration e which is an embodiment of the microchip 1 of the present invention and a result of a ray tracing simulation of a laser beam 4 incident on the configuration e.
  • the configuration of the microchip 1 conforms to the configuration e in FIG.
  • # 1 to # 24 are all channels 2
  • the cross-sectional shape is a regular square with a diameter of 50 ⁇ m
  • 24 channels 2 are arranged on the same plane at intervals of 300 ⁇ m.
  • the horizontally incident laser beam 4 does not undergo refraction by each channel 2 and travels straight along the transverse incident axis. This is because the cross-sectional shape of each channel 2 is a regular square, the upper and lower sides are parallel to the transverse incident axis, and the left and right sides are perpendicular to the transverse incident axis. This is because the emission angle is always a right angle and the laser beam 4 is not refracted. Since all 300 beam elements constituting the laser beam 4 contribute to the irradiation of all the channels 2, as shown in FIG. 12E, the laser beam irradiation efficiencies are all the channels 2 from # 1 to # 24.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration f which is one form of the microchip 1 and a result of a ray tracing simulation of the laser beam 4 incident on the configuration f.
  • the configuration of the microchip 1 conforms to the configuration f in FIG.
  • the configuration f will be described. However, unless otherwise specified, it may be considered that the same description as the configuration e is valid.
  • each channel 2 is changed from a regular square to an isosceles trapezoid as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b).
  • This change was made in order to improve the mass productivity of the microchip 1 and specifically to enable easy manufacture by a processing method such as injection molding.
  • the member m 1 of the microchip 1 and the member m 2 filling the inside of each channel 2 were the same as in the configuration e.
  • the isosceles trapezoid had a lower base of 50 ⁇ m, a height of 50 ⁇ m, a base angle of 92 degrees, and an upper base of about 53.5 ⁇ m.
  • the draft when producing an isosceles trapezoidal groove by injection molding is 2 degrees.
  • the laterally incident laser beam 4 is gradually deflected downward from the lateral incident axis as it passes through each channel 2, and abruptly deviated from the lateral incident axis. Deviated. This is because the refraction action by each channel 2 is accumulated according to the number of channels 2 through which the laser beam 4 passes. After channel # 2 of # 9, the laser beam 4 completely deviated from the channel 2 arrangement. As shown in FIG. 13 (e), the laser beam irradiation efficiency was rapidly attenuated after channel 2 of # 4 and became zero after channel 2 of # 9. According to the configuration f, it was found that the number of channels 2 that can be simultaneously irradiated with the laser beam 4 efficiently by the transverse incidence method is only 6 to 7.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration f ′ as one form of the microchip 1 and a result of a ray tracing simulation of the laser beam 4 incident on the configuration f ′.
  • the configuration f ′ of the microchip 1 conforms to the configuration f in FIG.
  • the configuration f ′ will be described. If there is no notice, it can be considered that the same description as the configuration f is valid.
  • the difference between the configuration f ′ and the configuration f is only the cross-sectional shape of each channel 2.
  • the cross-sectional shape of each channel 2 in the configuration f ′ is an isosceles trapezoid, which has a lower base of 50 ⁇ m, a height of 50 ⁇ m, a base angle of 94 degrees, and an upper base of about 57.0 ⁇ m.
  • the draft when producing an isosceles trapezoidal groove by injection molding is 4 degrees.
  • the reason why the draft of the configuration f ′ is set to be twice as large as that of the configuration f is to further improve mass productivity by a processing method such as injection molding.
  • the size is about twice that of configuration f.
  • the laterally incident laser beam 4 passes through each channel 2 and is larger than the case of FIGS. 13C and 13D from the lateral incident axis. It deflected downward and deviated more rapidly from the transverse incidence axis. This is because the refraction angle of each channel 2 of the configuration f ′ is larger than that of the configuration f.
  • the laser beam 4 completely deviated from the channel 2 arrangement.
  • the laser beam irradiation efficiency was rapidly attenuated after channel # 2 of # 4 and became zero after channel 2 of # 6. According to the configuration f ', it was found that the number of channels 2 that can be simultaneously irradiated with the laser beam 4 efficiently by the lateral incidence method is only 4 to 5.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration g which is an embodiment of the microchip 1 of the present invention and a result of a ray tracing simulation of the laser beam 4 incident on the configuration g.
  • the configuration of the microchip 1 conforms to the configuration g in FIG.
  • the configuration g will be described. If there is no notice in particular, it may be considered that the same description as the configuration f holds.
  • the difference between the configuration g and the configuration f is that, as shown in FIGS. 15A and 15B, among the 24 channels, the odd number # remains the channel 2 but the even number # is the channel 3. And channel 2 and channel 3 are alternately arranged.
  • FIGS. 15A and 15B an outline is given to the channel 3 in order to make the channel 3 easier to see.
  • Member m 2 to be filled in member m 1 and channel 2 of the microchip 1 was the same as the structure f.
  • both ends of the channel 3 were sealed to prevent the standard refractive liquid from escaping from the channel 3 due to evaporation or pressure.
  • the configuration g is a configuration in which a plurality of channels 2 and 3 provided in the microchip 1 are efficiently irradiated simultaneously with the laser beam 4 by the lateral incidence method. It was found that fluorescence detection and simultaneous electrophoretic analysis were possible.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration g ′ which is an embodiment of the microchip 1 of the present invention and a result of a ray tracing simulation of the laser beam 4 incident on the configuration g ′.
  • the configuration g ′ of the microchip 1 conforms to the configuration g of FIG.
  • the configuration g ′ will be described. If there is no notice, it can be considered that the same description as the configuration g holds.
  • the difference between the configuration g ′ and the configuration g is only the cross-sectional shape of each channel 2 and channel 3.
  • each channel 2 and channel 3 of the configuration g ′ is an isosceles trapezoid, with a lower base of 50 ⁇ m, a height of 50 ⁇ m, and a base angle of 94 degrees.
  • the configuration g ′ is expressed as a configuration in which the odd number # of the 24 channels remains the channel 2 while the even number # is the channel 3 and the channels 2 and 3 are alternately arranged in the configuration f ′. You may do it.
  • an outline is given to the channel 3.
  • ⁇ 2 + ⁇ 3 0.05 degrees, and equation (9) is established. That is, the magnitude of the net refraction angle of the laser beam 4 by the pair of the channel 2 and the channel 3 is smaller than the magnitude of the refraction angle of the laser beam 4 by the channel 2 alone.
  • FIGS. 16 (c) and 16 (d) it differs greatly from FIGS. 14 (c) and 14 (d), and most of the laterally incident laser beam 4 penetrates channel 2 and channel 3, making them efficient. Well irradiated simultaneously. This is because the refracting action by the channel 2 that is apparent in the configuration f ′ is offset by the refracting action by the channel 3 added in the configuration g ′.
  • FIG. 16E the laser beam irradiation efficiencies of all the channels # 1 to # 24 were maintained at a high level of 70% or more. Although this result is slightly inferior to the configuration g in FIG. 15E, it is a level sufficient for highly sensitive fluorescence detection.
  • the configuration g ′ is a configuration in which a plurality of channels 2 and 3 provided in the microchip 1 are efficiently simultaneously irradiated with the laser beam 4 by the lateral incidence method, and the high sensitivity by the twelve odd-numbered channels 2 is achieved. It has been found that simultaneous fluorescence detection and simultaneous electrophoresis analysis are possible.
  • FIG. 17 is a schematic explanatory diagram showing an example of a multi-channel fluorescence detection device according to the present invention.
  • This example shows a system for performing electrophoretic analysis of DNA contained in a biological sample using a plurality of laser beams, (a) is a bird's-eye view of the microchip 1, and (b) is a laser beam of the microchip 1 constituting the system.
  • 4 shows a cross section including the transverse incident axis of the laser beam 108, a cross section of the fluorescence detection optical system, and a data analysis device.
  • FIG. 8C shows a two-dimensional fluorescence image obtained by the two-dimensional sensor 12.
  • FIG. The following description will be focused on the points different from FIG. 5 in FIG.
  • the laser beam 4 and the laser beam 108 are parallel to each other along the arrangement plane of the plurality of channels 2 and 3, perpendicular to the major axis of each channel, and the major axis direction of each channel. Were irradiated at intervals.
  • the laser beam 4 has a wavelength of 505 nm
  • the laser beam 108 has a wavelength of 635 nm. In all cases, a parallel light flux having a diameter of 50 ⁇ m was used.
  • one transverse incident axis exists for each laser beam.
  • FIG. 17B shows a cross-sectional view including the transverse incident axis of the laser beam 4 or the laser beam 108, which are not different from each other.
  • the laser beam 108 is emitted from the laser light source 112.
  • FIG. 17C shows the obtained two-dimensional fluorescence image.
  • the laser light scattering and fluorescence wavelength dispersion images 109 and the laser light scattering wavelength dispersion images 110 from the respective channels 3 are measured independently of each other.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration h, which is an embodiment of the microchip 1 of the present invention, and a result of ray tracing simulation of the laser beam 4 incident on the configuration h.
  • the configuration h is obtained by changing the cross-sectional shape of the channel 3 in the configuration g ′ in FIG. 16.
  • the cross-sectional shape of the odd-numbered channel 2 is not changed, but the cross-sectional shape of the even-numbered channel 3 is increased without changing the base angle of the isosceles trapezoid.
  • the thickness was increased from 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the upper bases of the respective channels 2 and 3 are made to coincide with the same plane, that is, the boundary surface 5 as in the case of the configuration g ′.
  • the bottom of each channel 2 and the bottom of each channel 3 were arranged on different planes. That is, the cross-sectional shape of the channel 3 of the configuration h is a shape in which the depth is doubled with the same top and bottom as the cross-sectional shape of the configuration g ′. That is, the cross-sectional shape of the channel 3 was about 43.0 ⁇ m at the bottom, 100 ⁇ m in height, 94 degrees at the base angle, and about 57.0 ⁇ m at the top. Similar to the second embodiment, the microchip 1 having such a configuration can be easily manufactured by bonding two upper and lower parts having the upper base of each channel as the boundary surface 5.
  • Member m 1 of the microchip 1, member m 2 to be filled in the channel 2, member m 3 for filling the channel 3 was equivalent to a configuration g 'either.
  • the beam element of the laser beam 4 is located on the side opposite to the boundary surface 5 from the transverse incident axis, that is, FIG. ) And (b) are deflected downward, and in the configuration g ′, the deviation from the channels 2 and 3 can be refracted in the direction of the transverse incident axis in the configuration h.
  • the configuration h is a configuration in which a plurality of channels 2 and 3 provided in the microchip 1 are efficiently irradiated simultaneously with the laser beam 4 by the lateral incidence method. It was found that fluorescence detection and simultaneous electrophoretic analysis were possible.
  • FIG. 19 is a schematic explanatory view showing an example of a multi-channel fluorescence detection apparatus according to the present invention.
  • This example shows a microchip electrophoretic analyzer that irradiates a two-part laser beam from both sides, (a) is a bird's eye view of the microchip 1, and (b) is a laser beam 4 or a laser beam 108 of the microchip 1 constituting the system.
  • the cross section including the horizontal incident axis, the cross section of the fluorescence detection optical system, and the data analysis apparatus are shown.
  • the laser beam 4 and the laser beam 108 are divided into two using a half mirror 114 and a plurality of mirrors 115 are used as shown in FIG. Then, these were opposed from both sides of the arrangement plane of the channels 2 and 3, and the central axes of the divided beams were irradiated so as to coincide with the horizontal incident axes.
  • the two-dimensional fluorescence image obtained at this time is the same as that shown in FIG.
  • the other conditions were the same as in configuration h.
  • the laser beam 4 will be described, but the same description holds for the laser beam 108.
  • FIG. 20 shows the laser beam irradiation efficiency for each channel in the configuration h ′, and it was found that the laser beam irradiation efficiency between the channels can be made uniform as compared with that of the configuration h.
  • the total intensity of the divided beams is 0.5.
  • the standard deviation of the laser beam irradiation efficiency between channels was 0.04 in the configuration h, but was significantly reduced to 0.01 in the configuration h ′.
  • the fluorescence emitted from each channel can be detected with high sensitivity and evenness, and the fluorescence detection dynamic range can be effectively expanded.
  • the member m filled in each channel 2 or 3 is used.
  • the relative positions of the laser beam 4 and the microchip 1 or the arrangement plane of each channel so that the Raman scattering and fluorescence caused by the irradiation of the laser beam 4 of 2 or m 3 are used as indicators, and these are detected at maximum or with good separation between channels. A method of fine-tuning the relationship is effective.
  • a fluorescent substance is mixed in the member m 3 filled in each channel 3, and the above-mentioned index is clarified, and fluorescence detection derived from the sample of each channel 2 is performed. It is possible to have no effect.
  • electrophoretic analysis using a microchip is taken as an example, but the present invention can of course be applied to other analyzes using a microchip.
  • PCR of multiple samples can be performed in different channels, and simultaneous fluorescence detection can be performed by laterally incident a laser beam on these channels, and the target DNA sequences contained in multiple samples can be quantified with high sensitivity.
  • the present invention can be applied to a system in which the presence of a plurality of related DNA sequences is quantified with high sensitivity by PCR and gene diagnosis of a specific disease is performed based on these results. In such an application, it is necessary to be able to mass-produce microchips at low cost and to be disposable in order to prevent contamination between samples, and the effects of the present invention are particularly exhibited.
  • the present invention can be applied to various applications such as immunoassay performed on a microchip, flow cytometer, single cell analysis, microreactor, and the like.
  • the fluorescence emitted from each channel 2 was measured by a common fluorescence detection system, but for each channel from the direction perpendicular to the arrangement plane of each channel.
  • An independent fluorescence detection system may be constructed. With such a configuration, crosstalk between channels can be further reduced.
  • an antireflection film may be formed on the outer surface of the microchip 1 in the direction opposite to the direction in which fluorescence detection is performed with respect to the arrangement plane of each channel. This antireflection film does not necessarily have to be directly coupled to the outer surface of the microchip 1.
  • a member that absorbs light may be disposed in contact with the outer surface of the microchip 1.
  • the component that travels in the direction opposite to the fluorescence detection system in the fluorescence emitted from each channel is reflected on the outer surface or outside of the microchip 1, and the reflected light is fluorescent. It is possible to reduce the possibility of crosstalk being detected by the detection system.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

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Abstract

　マイクロチップの複数のチャンネルに対して効率的な同時レーザ照射蛍光検出を行い，複数の試料の簡便かつ高感度な並列分析を可能とする。　屈折率ｎ1の部材ｍ1からなるマイクロチップ１の内部に，屈折率ｎ2の部材ｍ2が充填された複数のチャンネル２，及び屈折率ｎ3の部材ｍ3が充填された複数のチャンネル３を交互に，平行に，かつ同一平面上に配列する。ここで，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係が満足されるようにｍ1，ｍ2，ｍ3を選定する。ｍ2は目的の分析に適した透明液体である。レーザビーム４を絞った状態で，配列平面に沿って，各チャンネル２，３に垂直に照射すると，レーザビーム４のチャンネル２による屈折作用と，チャンネル３による屈折作用が相殺するため，レーザビーム４は配列平面上を直進し，各チャンネル２，３の効率的なレーザビームの同時照射が可能となる。配列平面に対して垂直方向から，集光レンズ９，フィルタ及び回折格子１０，結像レンズ１１，２次元センサ１２，及びデータ解析装置１３を用いて各チャンネル２，３から発光する蛍光を独立かつ同時に検出する。

Description

マイクロチップとその製造方法、及びマルチチャンネル蛍光検出装置
　本発明は，内部に設けられた複数のチャンネルに存在する蛍光物質を高感度に蛍光検出するためのマイクロチップ及びその製造方法，そのマイクロチップを用いて試料を分析するマルチチャンネル蛍光検出装置に関する。
　マイクロメートルサイズの流路や反応槽であるチャンネルをチップ上に構成し，生体物質等の試料の分析を行うマイクロチップの研究開発がこの２０年間精力的に行われ，その実用化が進みつつある。マイクロチップは，透明なガラスや樹脂を部材とする場合が多く，サイズは数ｍｍから数十ｃｍまでと様々であり，厚さは上記サイズよりも小さい。マイクロチップによって，微量の試料を，短時間で，その場で簡便に分析することが可能である。既に実用化されているマイクロチップの例としては，ＰＣＲ，リアルタイムＰＣＲ，デジタルＰＣＲ，電気泳動分析，免疫分析（イムノアッセイ），フローサイトメータ（セルソータ），単一細胞解析，マイクロリアクタ，等々がある。試料の導入，抽出，試薬との混合，反応を含めた分析の工程を集積したマイクロチップは，マイクロＴＡＳ（Total Analysis System）あるいはLab on a Chipと呼ばれ，実用化に向けた種々の課題を解決する研究開発が引き続き盛んに行われている。マイクロチップの計測手段としては，チャンネル内部に存在する物質を非接触に計測できる光計測が用いられる場合が多い。例えば，チャンネル中で生体物質に蛍光体を標識し，未標識の蛍光体を除去した後に，レーザビームを照射して発光した蛍光を計測する。あるいは，生体物質を光学顕微鏡で観察し，その形状や数を計測する，等である。
　樹脂製のマイクロチップは，射出成形やナノインプリント等の加工技術により製造可能であり，低コストで量産可能であるため，使い捨ても可能である。このような使い捨て可能なマイクロチップは，医療診断や食品検査など，分析すべき試料以外のコンタミネーションを避けることが強く求められる分野で特に重要である。また，多数のチャンネルを単一のチップに構成し，これらを並列計測することは，一つの試料について多項目を並列分析する場合，あるいは複数種の試料を並列計測する場合，また，これらによって計測のスループットを向上させ，一つの分析あたりの分析コストを低減させる上で重要である。あるいは，単一のチャンネルの複数箇所を並列計測することによって，反応や分離の時系列変化を解析することが可能になる。
　ここで，マイクロチップに設けられた複数チャンネルを如何に効率良くレーザ照射蛍光検出を行うかが大きな課題であり，従来法は以下の（１）～（５）に分類される。いずれの方法も，複数のチャンネルのレーザ照射部はチップ内の同一平面上に平行に配列している。以降，この平面を配列平面と呼ぶ。単一のチャンネルの複数箇所を並列計測する場合は，チャンネルを複数回折り返すことによって，チャンネルの計測したい箇所が，チップ内の同一平面上に平行に配列している。
（１）ビーム拡大方式：複数チャンネルを跨るようにレーザビームを拡大して同時照射し，複数チャンネルからの蛍光を同時検出
　レーザビームをライン状に拡大して複数のチャンネルを同時照射している場合と，レーザビームを円状に拡大して複数のチャンネルを同時照射している場合がある。レーザビームを単一のチャンネルに絞って照射する場合と比較すると，Ｎ本のチャンネルを同時照射する場合，レーザビーム強度密度は，ライン状に拡大すると（１／Ｎ）以下に，円状に拡大すると（１／Ｎ2）以下に減少する。このため，各チャンネルの蛍光検出感度が低下する。ビーム拡大方式の一形態として，レーザビームを複数本に分割し，それぞれを各チャンネルに照射する場合も考えられ，上記と同様の課題を有する。
（２）スキャン方式：単一チャンネルにレーザビームを絞って照射し，同チャンネルからの蛍光を検出する系を，複数のチャンネルに対してスキャン
　レーザビームを単一のチャンネルに絞って照射してスキャンしない場合と比較すると，Ｎ本のチャンネルをスキャンによりシリアルに照射する場合，レーザビーム強度の実効密度は（１／Ｎ）以下に減少し，各チャンネルの蛍光検出感度が低下する。また，各チャンネルの時間分解能も（１／Ｎ）以下となり，計測上で不利になることがある。さらに，スキャン機構が必要となるため，装置が大型化，高コスト化し，故障が多くなる欠点もある。
（３）独立照射検出系方式：単一チャンネルにレーザビームを絞って照射し，同チャンネルからの蛍光を検出する系を，複数のチャンネルに対して同数設置
　各チャンネル毎に，最適なレーザや検出器を用いることができれば，いずれのチャンネルにおいても高い蛍光検出感度を得ることができるが，その場合は装置のコストが非常に高くなる。一方，同一チップ上にレイアウトできる複数のチャンネルは互いに近接せざるを得ないため，チャンネル毎に高感度なレーザ照射蛍光検出系を設けることは物理的に困難である。したがって，比較的感度が高くない，小型で低コストなレーザ照射蛍光検出系を採用する必要がある。
（４）光導波路方式：複数のチャンネルに隣接する光導波路にレーザビームを通してエバネッセント波で複数のチャンネルを照射し，複数チャンネルからの蛍光を同時検出
　エバネッセント波はレーザビーム照射体積を非常に小さくできるため，チャンネル内の溶液に由来した背景光を低減することによって，例えば単一蛍光分子に由来する蛍光を高感度に検出する場合に有利である。しかし，マイクロチップで検出する対象物質は，多くの場合，そのような少数分子ではなく，多数分子である。そのような場合は，レーザビーム照射体積を小さくし過ぎると，逆に感度が低下してしまう。
（５）横入射方式：チップ平面の側面から，配列平面に沿って，レーザビームを複数チャンネルを横切るように照射し，配列平面に垂直方向から複数チャンネルからの蛍光を同時検出
　最も簡便な構成で，最も高感度を期待できるが，各チャンネルの界面でレーザビームが屈折するため，複数のチャンネルを効率良く照射することは困難である。レーザビーム幅を流路幅よりも拡大して照射する場合，レーザビーム強度密度が減少して蛍光検出感度が低下する。特許文献１では，チャンネル間にレンズ又はミラーを挿入することによって，屈折したレーザビームを集光することができ，レーザビームを絞った状態のまま複数のチャンネルを貫通させることができ，高感度な蛍光検出が可能である。一方，特許文献２では，マイクロチップ上の複数のチャンネルではなく，複数のキャピラリを同一平面上に配列した場合の横入射方式が示されている。複数のキャピラリの間にロッドレンズを挿入することよって，屈折したレーザビームを集光することができ，レーザビームを絞った状態のまま複数のキャピラリを貫通させることができ，高感度な蛍光検出が可能である。
特開２０１１－５９０９５号公報 特開平９－２８８０８８号公報
　レーザビームを，絞った状態で，例えば，レーザビーム幅をチャンネル幅と同程度以下に絞った状態で，複数のチャンネルの長軸が平行に配列する配列平面に沿って，各チャンネルの長軸に垂直に導入し，複数のチャンネルを貫通させて同時にレーザビーム照射する横入射方式は，複数のチャンネルの最も効率の良いレーザ照射蛍光検出法であり，最も高感度を可能とする方法である。ここで，導入されたレーザビームが複数のチャンネル中を屈折を受けずに直進する場合のレーザビームの中心軸を横入射軸と以降で呼ぶ。横入射方式は，他の従来方式と比較して，レーザビームの利用効率が極めて高いこと，レーザビームが直接的又は反射等により間接的に検出器に進入する割合が非常に小さいこと，さらにマイクロチップの部材がレーザビーム照射によって発するレーリー散乱，ラマン散乱，蛍光等が，チャンネルから発せられる計測対象である蛍光と交じり合う割合が非常に小さいこと，等の特長を有する。いずれも，簡便な構成による高感度な蛍光検出の実現に寄与している。
　特許文献１では，チャンネル間にレンズ又はミラーを挿入し，チャンネルを通過する際に屈折して横入射軸から外れようとするレーザビームを集光し，レーザビームを横入射軸に戻すことで次のチャンネルを通過させ，これを繰り返すことで横入射方式を実現している。しかしながら，実際にレンズ等をチャンネル間に配置することは困難である。まず，マイクロチップにレンズ等を挿入するための空間を形成する必要がある。例えば，複数のチャンネルを有するマイクロチップを製造した後に，マイクロチップを貫通し，レンズ等を収納できるサイズの穴を切削加工する必要がある。次に，レンズ等をこの空間に挿入し，レンズ等の光学的な中心軸を横入射軸と一致させた状態で，レンズ等を固定する必要がある。ここで，レンズ等の光学系の中心軸は，チャンネルの長軸方向，及びチャンネルの配列平面に垂直な方向のいずれに対しても，マイクロメートルレベルの精度で位置合わせしなければならない。また，このような高精度の位置合わせを，チャンネル間に配置する複数のレンズ等の全てについて行わなければならない。マイクロチップに設けられた穴にレンズ等をはめ込む際の機械精度だけで，このような位置精度を出すことは極めて困難であるため，例えば，個々のレンズ等をチャンネル間に挿入した後で，その位置を微調整して固定する必要がある。仮に，レンズ等の中心軸が横入射軸からずれると，レーザビームは横入射軸から偏向してしまうため，複数のチャンネルの同時照射が不可能になる。以上のような位置合わせは，手間と時間がかかる上，位置合わせの微調整ための機構が別途必要になり，マイクロチップの製造コストの高騰につながる。これはマイクロチップを使い捨てで使用するような場合に特に不利になる。
　また，特許文献１では，導入するレーザビームの中心軸と各レンズ等の中心軸を一致させながら，各レンズ等の位置はマイクロチップに固定化されているため，導入するレーザビームの中心軸を各チャンネルの長軸方向に自由に動かすことができない。レーザビームがレンズ等の中心軸からずれると，レーザビームは横入射軸から偏向してしまうためである。このことは，例えば，チャンネル内のキズやゴミが存在する位置を避けて横入射軸を設定し，最も検出感度が高くなるように調節することができないことを意味する。同様に，レーザビームを各チャンネルの長軸方向のみに拡大して横入射したり，各チャンネルの長軸方向に位置をずらした複数の横入射軸を設定し，それぞれに対して異なる複数のレーザビームを照射したりすることができない。これらは，各チャンネルに存在する蛍光物質の挙動を２次元イメージで捉えたり，異なる種類の蛍光物質の蛍光発光をそれぞれ独立かつ高感度に検出したりすることができないことを意味する。
　さらに，特許文献１では，チャンネル間にレンズ等を挿入し，それを高い精度で位置合わせをするため，隣り合うチャンネル間の距離を大きく取る必要があり，単一のマイクロチップ内に設けることができるチャンネル数が，従来の（１）ビーム拡大方式や（２）スキャン方式と比較して少なくなってしまう課題がある。
　一方，特許文献２では，複数のガラス製のキャピラリと，複数のガラス製のロッドレンズを，水中で同一平面上に交互に配列し，レーザビームを配列平面に平行かつ各キャピラリの長軸に対して垂直に導入して横入射方式を実現している。水中におけるキャピラリは，外表面におけるレーザビームの反射は空中と比較して抑えられるが，凹レンズとして作用するため，レーザビームは横入射軸から発散しようとする。しかし，隣に配列するロッドレンズは水中でも凸レンズとして作用するため，発散しようとするレーザビームを再集光する。この繰り返しにより，複数のキャピラリの同時レーザビーム照射及び高感度蛍光検出を可能にしている。
　この方法では，キャピラリとロッドレンズの外径を揃えることができるため，例えば，交互に並べたキャピラリとロッドレンズを２枚の平板で挟み込むことによって，各キャピラリ及び各ロッドレンズの中心軸を比較的容易に平行かつ同一平面上に高密度に配列することが可能である。これは横入射軸とロッドレンズの中心軸を一致させて横入射方式を簡便に実現できること，多数のキャピラリの同時検出が可能となることを意味している。また，ロッドレンズはその軸方向に対して同じ光学特性を持つため，レーザビームの照射位置をキャピラリ及びロッドレンズの軸方向にずらしても，横入射軸が同様にずれ，同様に横入射方式を実現できる。つまり，最も感度が高くなる横入射軸を設定したり，レーザビームをキャピラリの軸方向にのみ拡大して２次元状の蛍光イメージを捉えたり，あるいは異なる複数のレーザビームをキャピラリの軸方向にずらして照射し，複数の横入射軸で異なる蛍光物質の発光蛍光を独立に計測することが可能である。
　しかしながら，この方法は，同一外径のキャピラリ及びロッドレンズを用いているから可能なのであって，キャピラリがマイクロチップに設けられたチャンネルに置き換えられると，ロッドレンズの中心軸をチャンネルの配列平面に一致させるようにロッドレンズを配列することは，特許文献１におけるレンズ等の配列と同様に，非常に困難となる。その作製には手間と時間を多く要し，非常に高価なマイクロチップになることを避けられず，使い捨て使用することはできなくなる。
　本発明では，横入射方式の従来法の抱える上述の課題を解決し，簡便な構成でありながら，単一のマイクロチップに設けられた複数のチャンネルに，チャンネル幅と同程度に絞ったレーザビームを横入射方式により同時に照射し，高感度に蛍光検出する方法を提示する。同時に，レーザビームの照射位置及び横入射軸を各チャンネルの長軸方向に移動可能とし，レーザビームを各チャンネルの長軸方向に拡大して照射したり，異なる複数のレーザビームを各チャンネルの長軸方向に横入射軸をずらして照射したりすることも可能とする方法を示す。マイクロチップの部材としては，ガラスだけでなく，単価の安い樹脂を対象とする。マイクロチップの製法としては，切削加工，光造形加工，半導体プロセス加工といった時間とコストを要する方法だけでなく，射出成形，ナノインプリントといった低コスト性と量産性に優れる方法を対象とする。例えば，樹脂材を用いた射出成形は低コスト性と量産性に優れるが，そのような使い捨て利用も可能なマイクロチップを用いながら，横入射方式を実現するための方法を提示する。
　本発明によるマイクロチップは，屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に複数のチャンネルが設けられ，複数のチャンネルは少なくとも一部の領域において各チャンネルの長軸が同一平面に互いに平行に配列され，複数のチャンネルには，内部に屈折率ｎ2の第１の部材が満たされた第１のチャンネルと，屈折率ｎ3の第２の部材が満たされた第２のチャンネルとが混在し，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係を満たすものである。少なくとも一部の領域は，測定用のレーザビームが入射される領域を含む。
　一例として，第１のチャンネルと第２のチャンネルとは，複数のチャンネルの配列方向に交互に配置されている。
　第２の部材は液体とすることができ，その場合，第２のチャンネルは第２の部材が抜け出さないように封止するのが好ましい。
　一例として，複数のチャンネルは，少なくとも一部の領域において長軸に垂直な断面形状が円形である。
　一例として，複数のチャンネルは，少なくとも一部の領域において長軸に垂直な断面形状が台形である。
　本発明によるマルチチャンネル蛍光検出装置は，屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に複数のチャンネルが少なくとも一部の領域において各チャンネルの長軸が同一平面に互いに平行に配列されたマイクロチップと，レーザ光源と，レーザ光源から発生されたレーザ光を，マイクロチップの側面から前記同一平面に沿って，互いに平行に配列された複数のチャンネルの長軸に垂直に入射させる照射光学系と，レーザビームの照射によってチャンネル内の蛍光体から発生された蛍光をそれぞれ分離して検出する蛍光検出光学系とを含み，マイクロチップの複数のチャンネルは，内部に屈折率ｎ2の部材が満たされ検出すべき蛍光体が含まれる第１のチャンネルと，屈折率ｎ3の第２の部材が満たされた第２のチャンネルとが混在し，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係を満たすものである。
　レーザビームを複数本設け，複数本のレーザビームを複数のチャンネルの長軸方向の異なる位置に入射するようにしてもよい。
　一例として，検出すべき蛍光体は生体由来の試料に標識された蛍光体であり，レーザビームの照射によって複数の第１のチャンネルから発光する蛍光を，上記同一平面に対して垂直方向から同時に検出するように構成する。
　また，本発明によるマイクロチップの製造方法は，透明固体部材の内部に複数のチャンネルが少なくとも一部の領域において各チャンネルの長軸が同一平面に互いに平行に配列されたマイクロチップの製造方法であって，射出成形により，表面に断面形状が台形である複数の溝が前記少なくとも一部の領域において互いに平行になるように形成された屈折率ｎ1の第１の板状の透明固体部材を作製する工程と，第１の板状の透明固体部材の上に屈折率ｎ1の第２の板状の透明固体部材を張り合わせて複数の溝によって複数のチャンネルを構成する工程と，複数のチャンネルのうち所定の複数のチャンネルに屈折率ｎ3の部材を充填する工程と，を有し，屈折率ｎ1とｎ3は，ｎ1＜ｎ3の関係を満たすことを特徴とする。
　一例として，屈折率ｎ3の部材は液体であり，屈折率ｎ3の部材を充填した後，当該部材を充填したチャンネルを封止する工程を有する。
　また，屈折率ｎ3の部材を充填したチャンネル以外のチャンネルに屈折率ｎ2の電気泳動用の媒体を充填する工程を有し，屈折率ｎ2は，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係を満たすようにしてもよい。
　本発明によると，単一のマイクロチップに設けられた複数のチャンネルに対して横入射方式によりレーザビームを効率良く同時照射することができる。それによって，各チャンネルの内部に存在する蛍光物質を励起し，発光する蛍光を各チャンネルの配列平面に対して垂直方向から一括計測することによって，複数のチャンネルの高感度な蛍光検出を実現するシステムを構成できる。この際に用いるマイクロチップは射出成形等の量産性のある加工法で安価に製造可能なものであり，マイクロチップを使い捨てにすることも可能である。また，検出に用いる光学系を簡便にすることが可能であり，システム全体を小型で低コストにすることが可能である。
　上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
断面が円形の複数のチャンネルを含むマイクロチップの構成例を示す図。 断面が四角形の複数のチャンネルを含むマイクロチップの構成例を示す図。 三角形プリズムに入射するレーザビームの屈折角の定義を示す図。 マイクロチップの製造プロセスを示す工程図。 本発明によるマルチチャンネル蛍光検出装置の一例を示す概略説明図。 部材ｍ3を充填したチャンネルの両端封止法を示す概略断面図。 マイクロチップの構成例を示す概略図。 マイクロチップ構成ａと横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 マイクロチップ構成ｂと横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 マイクロチップ構成ｃと横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 マイクロチップ構成ｄと横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 マイクロチップ構成ｅと横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 マイクロチップ構成ｆと横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 マイクロチップ構成ｆ’と横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 マイクロチップ構成ｇと横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 マイクロチップ構成ｇ’と横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 本発明によるマルチチャンネル蛍光検出装置の一例を示す概略説明図。 マイクロチップ構成ｈと横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。 本発明によるマルチチャンネル蛍光検出装置の一例を示す概略説明図。 マイクロチップ構成ｈ’の横入射レーザビームの光線追跡シミュレーション結果を示す図。
　図１及び図２は，本発明のマイクロチップの基本的な構成例を示す断面模式図である。図１は断面が円形の複数のチャンネルを含むマイクロチップの構成例を示し，図２は断面が四角形の複数のチャンネルを含むマイクロチップの構成例を示す。
　これらの図は，マイクロチップの横入射軸を含み，複数のチャンネルの長軸に垂直な断面図である。すなわち，複数のチャンネルがマイクロチップの内部で各チャンネルの長軸が平行かつ同一平面上に配列している位置において，各チャンネルの長軸に垂直な断面であって，各チャンネルの配列平面に沿って，各チャンネルの長軸に垂直に照射されるレーザビームの中心軸を含む断面である。これらの図に示される構成は，本発明の基本的な考えを表している代表例に過ぎず，同様の考えに基づく他の構成についても，本発明の対象となることは言うまでもない。
　図１の構成ａは，マイクロチップ１が屈折率ｎ1の部材ｍ1で構成され，各チャンネル２の断面が同一形状の円形であり，各チャンネル２は等しいピッチで配列しており，各チャンネル２が屈折率ｎ2の部材ｍ2で充填されている。部材ｍ2はマイクロチップで分析する対象物質が存在する媒質であり，部材ｍ2が充填されているチャンネル２を用いて対象物質の分析を行う。ここで，部材ｍ1はガラスや樹脂等の透明な固体部材であるのに対して，部材ｍ2は水溶液等の液体やゲル状の材料であり，多くの場合はｎ2＜ｎ1である。このとき，導入されたレーザビーム４に対して各チャンネル２は凹レンズとして機能し，レーザビーム４は横入射軸に沿って進行するに伴って横入射軸から発散するため，複数のチャンネル２を効率良く照射することができない。逆に，ｎ1＜ｎ2となるような低屈折率の樹脂材を選択することも可能であり，その場合には各チャンネル２は凸レンズとして機能するため，レーザビーム４は集光されながら横入射軸に沿って進行し，複数のチャンネル２を効率良く照射することができる。例えば，部材ｍ1としてフッ素系樹脂を用いるとをｎ1を小さくして，ｎ1＜ｎ2とすることができる。以降は，より一般的なｎ2＜ｎ1の場合について本発明の構成例を説明する。
　図１の構成ｂは，構成ａにおいて複数のチャンネルを１本置きに屈折率ｎ3の部材ｍ3で満たしている。ここで，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3とすることによって，レーザビーム４に対して，部材ｍ2で満たされたチャンネル２は凹レンズ，部材ｍ3で満たされたチャンネル３は凸レンズとして機能させる。部材ｍ3は上記屈折率条件を満たし，透明で，レーザビーム４の吸収が小さい部材が好ましい。部材ｍ3は液体でも良く，複数のチャンネルを有するマイクロチップが作製された後に容易に充填することが可能である。これにより，レーザビーム４が凹レンズによって横入射軸から発散するところを，凸レンズが集光して横入射軸に戻し，これを繰り返すことによって複数のチャンネル２を効率良く照射することができる。ここで，チャンネル２とチャンネル３の断面は同一形状の円形であり，同じ外径を持つ。
　この構成ｂは従来法と比較して以下のような違いと利点を有する。特許文献１では，チャンネル間にレンズ等を挿入し，レンズ等の中心軸が横入射軸とマイクロメートルレベルの精度で一致させることが困難であると考えられた。本発明では，複数のチャンネルの一部をあえて犠牲にして，通常では選択されない，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3を満たす屈折率ｎ3の部材ｍ3を充填することによって一部のチャンネルをレンズに変換させている。複数のチャンネル２及びチャンネル３は同一の加工プロセスによって一括して作製されるため，各チャンネルをマイクロチップ１の内部で同一平面上に配列すること，すなわち各チャンネルの中心軸を横入射軸に合わせることが容易であり，各チャンネル間の相対位置が変動する心配もなく，横入射方式によって複数のチャンネルを同時に効率良く照射することが可能である。また，このようにして作製された凸レンズ作用を有するチャンネル３はその長軸方向に対して光学的に等価であるため，例えば異なる複数のレーザビームをチャンネル２及びチャンネル３の長軸方向に位置をずらした複数の横入射軸に対して同時に照射することも可能である。
　特許文献２は，マイクロチップに設けられた複数のチャンネルではなく，複数のキャピラリの凹レンズ作用をロッドレンズの凸レンズ作用で相殺させている点では構成ｂと類似している面があるが，横入射方式を実現するための光学特性条件に基づく手段が異なる。キャピラリは，屈折率ｎ3＝１．４６の石英ガラス製の円筒管であり，内部は，例えば，屈折率ｎ2＝１．３８の電気泳動用分離媒体が充填されている。ロッドレンズは，屈折率ｎ3＝１．４６の石英ガラス製である。これに対して，複数のキャピラリ及びロッドレンズが配列する平面の周囲は，屈折率ｎ1＝１．３３の水である。周囲を空気ではなく，水にしている理由は，レーザビームのキャピラリ外表面における反射損失を低減し，レーザビームの利用効率を向上するためである。しかし，周囲の屈折率をさらに上げて反射損失を一層低減しようとすると，キャピラリの凹レンズ作用が増強され，ロッドレンズの凸レンズ作用ではレーザビームの横入射軸からの発散を抑えきれなくなり，複数のキャピラリを効率良く同時照射できなくなる。つまり，特許文献２では，ｎ1＜ｎ2＜ｎ3の光学特性条件を満たすことが必然であり，この条件を満たすときに最も効果が発揮される。これに対して本発明は，チャンネル２の内部の屈折率ｎ2よりも外部の屈折率ｎ1の方が高い条件下で，屈折率がｎ2よりも，ｎ1よりもさらに高い屈折率ｎ3の部材ｍ3で満たされたチャンネル３を，屈折率ｎ2の部材ｍ2で満たされたチャンネル２と混在させる構成であり，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3の光学特性条件を満たすことが必然であり，この条件を満たすときに最も効果が発揮される。この構成は特許文献２では想定されていないものであり，実際，キャピラリ及びロッドレンズを用いて構成することは困難である。
　構成ｂでは，チャンネル２とチャンネル３の断面の外径が等しいため，チャンネル２の凹レンズ作用が大きい場合，レーザビーム４がチャンネル３の断面の外形よりも大きく発散して隣接するチャンネル３に入射しなかった部分はチャンネル３による凸レンズ作用を受けないために発散を続ける。この場合，レーザビーム４の強度は横入射軸を進行するにしたがって減衰し，複数のチャンネル２を効率的に同時照射することが困難となる。
　そこで，図１の構成ｃでは，構成ｂと異なり，部材ｍ2が充填されるチャンネル２の断面の外径ｒ2よりも，部材ｍ3が充填されるチャンネル３の断面の外径ｒ3の方を大きくしている（ｒ2＜ｒ3）。これにより，チャンネル２の凹レンズ作用によって発散したレーザビーム４が隣接するチャンネル３に入射しない部分の割合を減らすことが可能となり，構成ｂよりも効率的に複数のチャンネル２の同時レーザビーム照射が可能となる。
　図１の構成ｄは，構成ｃにおけるチャンネル２の断面形状を円形から正四角形に変更している。このことにより，チャンネル２のレーザビーム４に対する凹レンズ作用又は屈折作用が小さくなるため，チャンネル２の凹レンズ作用又は屈折作用によって発散したレーザビーム４が隣接するチャンネル３に入射しない部分の割合を一層減らすことが可能となり，構成ｃよりもさらに効率的に複数のチャンネル２の同時レーザビーム照射が可能となる。構成ｃと同様に，チャンネル２の断面の径ｒ2よりもチャンネル３の径ｒ3を大きくすることによって，より効率的にレーザビームの横入射方式を実現することができる。
　以上，図１に示した構成では，チャンネル２及びチャンネル３の断面形状は円形又は正四角形としているが，もちろんそれ以外の形状でも同様の効果が得られる。例えば，円形の代わりに楕円形，半円あるいは楕円の一部であっても良く，正四角形の代わりに長方形であっても良い。また，各チャンネルは等しい間隔で配列しているが，そのように各チャンネルが等間隔で配列していなくても同様の効果が得られる。さらに，構成ｂ～ｄでは，チャンネル２とチャンネル３を交互に配列しているが，必ずしもそのようにする必要はなく，少なくとも１つ以上のチャンネル２及びチャンネル３が同一のマイクロチップ上に配列していることが必要である。
　図１では，チャンネル２及びチャンネル３の断面形状が円形であるものを扱っているが，そのようなチャンネルを複数有するマイクロチップを低コストかつ高精度に製造することは困難である。例えば，光造形のような加工法を用いれば，図１に示す構成を１回のプロセスで製造可能であり，チャンネルの断面形状を円形にすることもできるが，そのようなプロセスは加工時間を要するために，量産性が低く，製造コストが高くなる傾向がある。
　一方で，射出成形のような量産性に優れる加工法を用いる場合は，図１の構成において，マイクロチップ１を各チャンネル２及び３の中心軸を含む平面を境界面（図１に示さず）とする上下２つの部品で構成し，これら２つの部品を上記境界面で張り合わせて一体化することで製造できる。ここで，２つの部品の境界面にはそれぞれ，断面形状が半円形の溝が複数形成されている。以上のような加工法を採用する理由は，射出成形では，型に樹脂等の部材ｍ1を流し込んで固めた後に型を抜き取るプロセスが必要なため，形成できる溝の断面形状は，溝の底から境界面に向かうに従って幅が広がっていく必要があるためである。ここで，マイクロチップ１の２つの部品を張り合わせる際の相互の位置精度が課題となる。２つの部品の張り合わせ位置が横入射軸方向にずれると，２つの部品に形成された断面形状がそれぞれ半円の溝の相対位置がずれて接合され，結果として作製されるチャンネルの断面形状が円形ではなくなってしまうためである。もちろん，高い位置精度で相互の位置を調整すれば，断面形状を円形にすることが可能であるが，それは加工時間及び製造コストを大きくする要因となる。
　図２に示す構成例では，上記の課題に対応するため，各チャンネル２及び３の断面形状を四角形としている。図２に示した構成は，マイクロチップ１を各チャンネル２及び３の上端面を含む平面を境界面５（図２に点線で示す）とする上下２つの部品で構成し，これら２つの部品を上記境界面で張り合わせて一体化することで製造できる。上下の部品の張り合わせは熱圧着等の方法により行われ，境界面５は光学的に透明となるようにされ，空気や接着剤の層が含まれないようにされている。ここで，境界面５より下側の部品の境界面５に断面が四角形の溝が複数設けられており，境界面５より上側の部品の境界面は溝が設けられていない平面である。このため，上下の部品の相互の張り合わせ位置がずれても，各チャンネル２及び３の形状や位置は影響を受けない。したがって，図２に示すマイクロチップ１は，射出成形のような量産性に優れる加工法及び位置精度を要求しない簡単な張り合わせプロセスで製造可能である。
　図２の構成ｅでは，部材ｍ1からなるマイクロチップ１に設けられた各チャンネル２の断面形状が同一形状の正四角形としている。各チャンネル２には部材ｍ2が充填されている。ここで，図２において，正四角形の上面と下面は境界面５及び横入射軸と平行であり，正四角形の２つの側面はこれらと垂直である。このとき，レーザビーム４は，各チャンネル２について，これらの側面に対して常に垂直に入射するため，原理的には一切の屈折を受けず，横入射軸に沿って直進すると期待される。つまり，構成ｅは，レーザビーム４によって複数のチャンネル２を極めて効率良く同時に照射可能であり，各チャンネル２の内部に存在する蛍光物質を高感度に検出可能である。
　しかしながら，構成ｅのように各チャンネル２の断面形状を正四角形とすることは，射出成形のような加工法で製造する際に困難を伴う。理由は，前述の通り，射出成形では，型に樹脂等の部材ｍ1を流し込んで固めた後に型を抜き取るプロセスが必要なため，形成できる溝の断面形状は，溝の底から境界面に向かうに従って幅が広がっていく必要があるためである。断面形状が正四角形ということは，溝の底での幅と境界面での幅が等しい場合であり，慎重に型を抜き取らなければ型又はマイクロチップを破損する恐れがある。
　そこで図２の構成ｆでは，部材ｍ1からなるマイクロチップ１に設けられた各チャンネル２の断面形状を等脚台形とした。等脚台形の上底を境界面５の一部，下底をマイクロチップの境界面５より下側の部品に設けられた溝の底とし，上底の幅＞下底の幅とする。このような形状であれば，射出成形等の加工法において型を抜き取るプロセスが容易となり，量産性を高くすることが可能である。等脚台形の底角の内，９０度を超える部分を抜き勾配と呼ぶ。すなわち，抜き勾配をＤ度とするとき，等脚台形の底角は９０＋Ｄ度となる。抜き勾配Ｄは０度＜Ｄ＜９０度であり，Ｄは大きいほど型を抜き取るプロセスが容易となるが，各チャンネルの断面形状としては均等であることが望ましく，Ｄは小さいほど良い。加工精度を考慮するとＤ＞２度とすることが望ましい。
　しかしながら，構成ｆのマイクロチップ１に対してレーザビーム４を横入射すると，レーザビーム４は，各チャンネル２を通過する毎に，横入射軸から境界面５とは反対側に，図２においては横入射軸から下側に，偏向する。この現象は以下のように説明できる。各チャンネル２の断面形状である等脚台形は二等辺三角形のプリズムの断面の一部と見なすことができるが，プリズムの周囲の屈折率，すなわちマイクロチップ１の部材ｍ1の屈折率ｎ1よりも，プリズムの屈折率，すなわち各チャンネル２に充填された部材ｍ2の屈折率ｎ2の方が小さいため，プリズムに入射したレーザビーム４は，二等辺三角形の底辺とは反対側に，頂角の側に，屈折するのである。
　図３は，この現象を分かりやすく模式化したものである。屈折率ｎ1の部材ｍ1の中に，屈折率ｎ2の部材ｍ2からなり，断面が頂角Ａの三角形プリズムが，底辺を水平に，頂角を下向きにして位置している。図３に定義されている通り，このプリズムに対して，仮想的に幅ゼロのレーザビームを水平に入射させた際の，入射面における入射角をα，屈折角をβ，出射面における入射角をγ，屈折角をδ，レーザビームがプリズムを通過する際の正味の屈折角をε2とする。α，β，γ，δはいずれも０度と９０度の間の正の値を取るが，ε2は－９０度＜ε2＜９０度であり，符号は，レーザビームが図３のように底辺側に屈折する場合を正，構成ｆのように頂角側に屈折する場合を負とする。ε2は，図２で言えば，レーザビーム４がチャンネル２を通過する際に受ける屈折角のことである。ここで，スネルの法則，及び幾何学的関係より，以下が成り立つ。
　　　ｎ1＊sinα＝ｎ2＊sinβ　　　　　　(1)
　　　ｎ2＊sinγ＝ｎ1＊sinδ　　　　　　(2)
　　　γ＝Ａ－β　　　　　　　 　　　　(3)
　　　ε2＝α＋δ－Ａ　　　　　　　　　 (4)
また，射出成形の抜き勾配をＤとすると，
　　　Ａ＝２＊Ｄ　　　　　　　　　　　　(5)
が成り立ち，入射レーザビームと底辺が平行であるため，
　　　α＝Ｄ　　　　　　　　　　　　　　(6)
が成り立つ。以上より，
　　　ε2＝sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sinＤ＊ｎ1／ｎ2）｝＊ｎ2／ｎ1］－Ｄ　　(7) 
と表現される。構成ｆでは，ｎ2＜ｎ1であるため，屈折角はε2＜０となり，上述した通り，レーザビーム４はチャンネル２を通過する際に頂角側に，横入射軸から離れる方向に屈折する。さらに複数のチャンネル２を通過する際は上記の屈折角が積算されるため，レーザビーム４は横入射軸から急速に逸脱する。したがって，構成ｆは，レーザビームを横入射させて複数のチャンネル２を同時照射するには不適切な構成と言える。
　図２の構成ｇは，上記の構成ｆの課題を解決するため，部材ｍ1からなるマイクロチップ１に屈折率ｎ2の部材ｍ2が充填された複数のチャンネル２と，屈折率ｎ3の部材ｍ3が充填された複数のチャンネル３を交互に配置し，図１に示した構成ｂ，ｃ，ｄと同様に，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3とする。このとき，レーザビーム４がチャンネル３を通過する際に受ける屈折角ε3は，上記のチャンネル２を通過する際に受ける屈折角ε2と同様の導出により，
　　　ε3＝sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sinＤ＊ｎ1／ｎ3）｝＊ｎ3／ｎ1］－Ｄ　　(8) 
と表現される。ここで，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3であるため，ε2＜０に対してε3＞０となり，チャンネル３はチャンネル２とは逆向きにレーザビーム４を屈折させること，つまり，チャンネル２によって横入射軸から離れる方向に屈折したレーザビーム４をチャンネル３によって横入射軸に戻す方向に屈折させることが可能となる。
　横入射方式を良好に機能させるためには，ε2とε3のバランスが重要であり，少なくとも，チャンネル２にチャンネル３が加わることによって正味の屈折角の絶対値を小さくさせること，つまり，
　　　｜ε2＋ε3｜＜｜ε2｜　　　　　　　　(9)
の関係を満たすことが有効である。式(9)に式(7)及び式(8)を代入すると，
　　　｜sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sinＤ＊ｎ1／ｎ2）｝＊ｎ2／ｎ1］－Ｄ
　　　＋sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sinＤ＊ｎ1／ｎ3）｝＊ｎ3／ｎ1］－Ｄ｜
　　　＜｜sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sinＤ＊ｎ1／ｎ2）｝＊ｎ2／ｎ1］－Ｄ｜　(10)
となる。より理想的には，
　　　｜ε2＋ε3｜≒０　　　　　　　　　　　(11)
が有効である。同様に，式(10)に式(7)及び式(8)を代入すると，
　　　｜sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sinＤ＊ｎ1／ｎ2）｝＊ｎ2／ｎ1］－Ｄ
　　　＋sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sinＤ＊ｎ1／ｎ3）｝＊ｎ3／ｎ1］－Ｄ｜≒０　(12) 
となる。これらの関係が満たされるとき，レーザビーム４を横入射軸に沿って進行させることが可能となり，複数のチャンネル２を横入射方式により効率的に同時照射することが可能となる。
　図４は，図２の構成ｇのマイクロチップ１を射出成形により製造するプロセスを断面模式図で示した工程図である。（ａ）に示す金型１００に対して，（ｂ）のように透明な樹脂を加熱溶融させた部材ｍ1を射出注入し，冷却及び固体化させる。次に，金型１００を抜き取ることによって，（ｃ）のようにマイクロチップ１のチャンネルを有する部品１０１，すなわち構成ｇの境界面５より下側の部品１０１としての透明固体部材の成形品を得る。下側の部品１０１は，板状の透明固体部材の表面に台形の断面形状を有する複数本の溝が形成されたものである。この溝は，少なくとも一部の領域で相互に平行に配列されている。
　一方，マイクロチップ１のチャンネルを有さない部品１０２，すなわち構成ｇの境界面より上側の部品１０２として板状の透明固体部材を別途作製し，（ｄ）に示すように，部品１０１と境界面５で熱溶着等により張り合わせ，（ｅ）に示すマイクロチップ１を得る。すなわち，この工程によって，部品１０１の表面に形成された複数本の溝によってマイクロチップのチャンネルが構成されることになる。この状態では，いずれのチャンネルも内部は空気で満たされている。最後に，（ｆ）に示すように，複数のチャンネルの内の所望のチャンネルの内部に部材ｍ3を充填し，チャンネル３を作製する。マイクロチップ１は，例えば（ｆ）の状態でユーザに配布され，ユーザは分析を開始する前に，その他のチャンネルの内部に例えば電気泳動用の泳動媒体からなる部材ｍ2を充填してチャンネル２を作製し，構成ｇの状態にする。もちろん，あらかじめ構成ｇの状態まで完成させてからユーザに配布しても良い。
　以上では，チャンネル２及び３の断面形状が等脚台形の場合を考えたが，等脚でない台形の場合についても同様に考えることができる。台形の２つの底角を９０＋ＤL度（０度＜ＤL＜９０度）及び９０＋ＤR度（０度＜ＤR＜９０度）とするとき，Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２とすれば，近似的に式(1)から式(12)までの関係式をそのまま適用して構わない。
　また，チャンネル２及びチャンネル３の断面形状が台形以外であっても同様の効果を得ることが可能である。例えば，等脚でない台形，平行四辺形，三角形，あるいは各辺が直線ではなく円弧状になっていたり，角が丸みを帯びていたりしても，屈折率ｎ1のマイクロチップ１に設けられた屈折率ｎ2のチャンネル２の持つレーザビーム４の屈折作用と屈折率ｎ3のチャンネル３の持つレーザビーム４の屈折作用が逆向きであって，互いに相殺することによって正味の屈折作用を弱めることが本発明の特長であり，その代表的な条件がｎ2＜ｎ1＜ｎ3である。また，各チャンネルは等しい間隔で配列しているが，そのように各チャンネルが等間隔で配列していなくても同様の効果が得られる。さらに，構成ｇでは，チャンネル２とチャンネル３が交互に配置しているが，必ずしもそのように構成する必要はなく，少なくとも１つ以上のチャンネル２及びチャンネル３が同一のマイクロチップ上に配列していることが必要である。例えば，２つのチャンネル２の屈折作用と，１つのチャンネル３の屈折作用がバランス良く相殺する場合は，チャンネル２とチャンネル３の数は２：１の比率で配列すれば良い。
　以下，本発明の実施の形態を説明する。
［実施例１］
　図５は，本発明によるマルチチャンネル蛍光検出装置の一例を示す概略説明図である。本例は生体試料に含まれるＤＮＡの電気泳動分析を行うシステムを示し，（ａ）はマイクロチップ１の鳥瞰図，（ｂ）はシステムを構成するマイクロチップ１に対するレーザビーム４の横入射軸を含む断面，蛍光検出光学系の断面，及びデータ解析装置を示し，（ｃ）は２次元センサ１２で得られる２次元蛍光像を示している。
　図５（ａ）に示すように，マイクロチップ１には，部材ｍ2が充填された各チャンネル２と部材ｍ3が充填された各チャンネル３が交互に，互いに平行に，同一平面上に配列されている。各チャンネル２のそれぞれに入口ポート６及び出口ポート７が設けられている。入口ポート６の近傍のチャンネル２のそれぞれには，試料を導入するためのクロスインジェクション部又はＴインジェクション部が設けられているが，図５では省略してある。試料中のＤＮＡは，あらかじめ興味のある領域が増幅され，蛍光体が標識されている。試料導入後，入口ポート６を負極，出口ポート７を正極として各チャンネル２の両端に電圧を印加することによって，試料に含まれる蛍光標識ＤＮＡを入口ポート６から出口ポート７に向かって電気泳動分離する。
　一方で，各チャンネル３には，それぞれに入口ポート８及び出口ポート１０３が設けられている。各チャンネル３に充填する部材ｍ3が固体の場合は入口ポート８や出口ポート１０３を開放したままでも良いが，液体の場合には，蒸発や圧力差によってチャンネル３から部材ｍ3が抜け出ないような工夫が必要である。ここでは，部材ｍ3をチャンネル３に充填後，入口ポート８及び出口ポート１０３を封止した。図６は，図５（ａ）の一つのチャンネル３に沿ったマイクロチップ１の略断面図である。図６（ａ）に示すように最初，入口ポート８，チャンネル３，出口ポート１０３はいずれも空気が満たされているが，図６（ｂ）に示すようにチャンネル３の内部を部材ｍ3で充填した。続いて図６（ｃ）に示すように，入口ポート８及び出口ポート１０３のそれぞれにシリコン製のゴム栓１０７を挿入し，チャンネル３の内部の部材ｍ3が動かないようにした。ここで，ゴム栓の代わりに，接着剤や樹脂で入口ポート８及び出口ポート１０３を固めても同様の効果が得られる。ゴム栓１０７で両端を封止されたチャンネル３の内部空間は，部材ｍ3だけで満たされて空気が混入しないことが望ましい。しかし，少量の空気の混入であれば部材ｍ3の動きが抑制され，チャンネル３の少なくともレーザビーム照射位置が測定中に常に部材ｍ3で満たされるように制御できる。
　図５（ｂ）に示す通り，レーザ光源１１１から出射したレーザビーム４を，レンズを含む照射光学系により絞り，マイクロチップ１の側面から導入し，各チャンネル２及び３が配列した部分に，配列平面及び横入射軸に沿って，かつ各チャンネル２及び３の長軸に垂直に照射し，各チャンネル２及び３に貫通させて同時照射する。各チャンネル２の中を電気泳動する蛍光標識ＤＮＡは，横入射軸を横切る際，レーザビームによる励起を受け，蛍光を発光する。各チャンネル２から発光する蛍光は蛍光検出光学系によって検出される。すなわち，共通の集光レンズ９で平行光束にされ，フィルタ及び回折格子１０を透過し，結像レンズ１１によって２次元センサ１２のセンサ面上に結像される。フィルタは蛍光検出の際の背景光となるレーザビームの波長を遮断するために設け，回折格子は蛍光を波長分散して多色検出するために設ける。なお，チャンネル２及びチャンネル３は，円柱レンズのようにチャンネルの長軸方向の広い位置で同様のレンズ作用をするので，マイクロチップ１へのレーザビーム４の入射位置が多少ずれても，蛍光検出精度には影響がない。
　図５（ｃ）は，２次元センサ１２で得られる２次元蛍光像１０４を示す模式図である。波長分散の方向は，各チャンネル２の長軸方向（図５（ｂ）の断面図に垂直な方向），つまり複数のチャンネル２の配列方向と垂直であるため，各チャンネル２からの発光蛍光の波長分散像が互いに重なり合うことなく，独立に計測される。ここで，各チャンネル２からはフィルタでは除去し切れないレーザ光散乱及び蛍光の波長分散像１０５が得られ，各チャンネル３からはフィルタでは除去し切れないレーザ光散乱の波長分散像１０６が得られる。このようにして計測された蛍光の信号はデータ解析装置１３によって解析され，各チャンネル２に導入された試料の分析を行う。
　図７は，図５（ａ）とは異なるマイクロチップ１の構成例を示す概略図である。複数のチャンネル２及び３が交互に配列している点は同じであるが，配列間隔がレーザビーム照射位置近傍で狭くなっていること，各チャンネル２及び３に共通の出口ポート１１３が存在することが異なる。これは，試料導入側には，入口ポート６及びクロスインジェクション等による試料導入機構をチャンネル２毎に独立に構成するための空間が必要であるのに対して，レーザビーム照射位置では配列間隔を狭くした方が横入射方式に有利であるためである。ここで，共通出口ポート１１３は電気泳動分析においてレーザビーム照射位置よりも下流であるため，共通化しても問題はない。また，チャンネル３の全長がチャンネル２のそれよりも短いのは，チャンネル３がレーザビーム照射位置だけ存在すれば良いためである。
　図５は，本発明に共通する実施の形態の一部を示している。ただし，一部の実施例では，図５に示されるチャンネル３が存在しない場合もあるが，その場合は図５からチャンネル３，入口ポート８，及び出口ポート１０３が削除されたものを想定すれば良い。また，チャンネル２及び３の数や断面形状は例を示しているに過ぎず，これに限定されるものではない。
　本発明では，その効果を実証するために，マイクロチップに設けられた複数のチャンネルに対して横入射されたレーザビームの光線追跡シミュレーションを実施し，横入射される前のレーザビームの全強度に対する各チャンネルの内部を通過するレーザビームの強度の比率，すなわちチャンネル毎のレーザビーム照射効率を求め，どの程度のチャンネル数をどの程度の効率で横入射可能であるかを評価した。このような光線追跡シミュレーションから求められるチャンネル毎のレーザビーム照射効率は，特許文献２に示されている通り，実験で得られるチャンネル毎の蛍光強度比率と良く一致することが証明されており，極めて信頼性の高い評価方法である。本発明では，３次元光線追跡シミュレータとして，照明設計解析ソフトウェアLightToolTM（Synopsys’ Optical Solutions Group）を用いた。
　図８は，本発明のマイクロチップ１の一形態である構成ａと，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。
　図８（ａ）は，マイクロチップ１の横入射軸を含み，各チャンネル２に垂直な断面を示す図である。＃１から＃２４の合計２４本のチャンネル２が同一平面上に配列している。ここで，＃１はレーザビーム４が導入される側の端にあり，レーザビーム４が最初に照射されるチャンネル２の番号を示す。以降，＃２，＃３，‥‥，＃２４はレーザビーム４の進行方向に従って各チャンネル２に順番に付けられた番号を示す。図８（ｂ）は，図８（ａ）の内，＃１から＃４の部分の拡大図である。図８は，ｙ軸，ｚ軸からなるｙｚ平面で表されているが，その原点は＃１の中心軸，ｚ軸は横入射軸と一致させてある。
　図８に示したマイクロチップ１の構成は図１の構成ａに従っている。マイクロチップ１を空気中に配置した。マイクロチップ１の部材ｍ1は，ＺＥＯＮＯＲTM（ゼオノア，日本ゼオン）とした。ゼオノアは，シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂であり，透明性が高く，吸湿性が低いこと等の特長によりマイクロチップの部材に良く用いられる。ゼオノアの屈折率はｎ1＝１．５３である。チャンネル２の断面形状は直径５０μｍの円形とし，間隔３００μｍで２４本のチャンネル２を同一平面上に配列した。つまり，＃１の中心軸と＃２４の中心軸の距離は６．９ｍｍである。各チャンネル２の内部には，3500/3500xL POP-7TM ポリマー（Life Technologies）を充填した。POP-7は８Ｍの尿素と電気泳動分離媒体となるポリマーを含む水溶液であり，その屈折率は８Ｍの尿素の影響により，ｎ2＝１．４１である。
　図８（ｃ）及び（ｄ）は，それぞれ図８（ａ）及び（ｂ）において，横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションを行った結果を示す図である。レーザビーム４は，図８の左側から導入され，マイクロチップ１に左の側面に対して垂直に入射し，＃１のチャンネル２を照射した。マイクロチップ１に入射する前のレーザビーム４は，波長５０５ｎｍ，径５０μｍの平行光束とし，その中心軸を横入射軸と一致させた。また，レーザビーム４は，３００本の無限小幅のビーム要素で構成し，これらのビーム要素の位置は径５０μｍの内部で均一かつランダムに配置した。さらに，レーザビーム４は，その合計強度を１．０とし，各ビーム要素には等しくそれぞれ１／３００の強度を持たせた。光線追跡シミュレーションでは，各ビーム要素毎に，マイクロチップ１への入射面，チャンネル１への入射面，チャンネル１からの出射面，等の屈折率が変化する位置でその都度，スネルの法則及びフレネルの法則を適用し，屈折光の進行方向と強度を追跡した。ただし，ビーム要素が屈折率が変化する位置で全反射する場合は，反射光の進行方向と強度を追跡した。図８（ｃ）及び（ｄ）は，そのようにして計算した３００本のビーム要素の光路を示している。図８（ｅ）は，そのようにして計算した３００本のビーム要素の内，チャンネル毎に，その内部を透過するビーム要素を抽出し，それらのその位置での強度の合計をレーザビーム照射効率として表したものである。
　図８（ｃ）及び（ｄ）に示されている通り，横入射されたレーザビーム４は，ｎ2（＝１．４１）＜ｎ1（＝１．５３）によって各チャンネル２が凹レンズ作用を持つため，横入射軸から発散した。図８（ｅ）に示すように，レーザビーム照射効率は急激に減衰し，１本か，せいぜい２本のチャンネル２だけしかレーザビーム照射できないことが分かった。したがって，図８に示す本例のマイクロチップの構成ａは，多数のチャンネルを横入射方式で効率良く同時照射することに適していないことが明らかとなった。
　以上の光線追跡シミュレーションは３次元モデル上で実行されたが，図８（ａ）～（ｄ）は，各チャンネル２の中心軸に垂直な平面に投影した２次元イメージである。図８（ｅ）は，３次元で計算した結果である。
　図９は，本発明のマイクロチップ１の一形態である構成ｂと，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。このマイクロチップ１の構成は，図１の構成ｂに従っている。以下，構成ｂの説明をするが，特に断りがない場合は，構成ａと同様の説明が成り立つと考えて良い。構成ｂと構成ａとの違いは，図９（ａ）及び（ｂ）に示されているように，２４本のチャンネルの内，奇数＃はチャンネル２のままであるが，偶数＃はチャンネル３とし，チャンネル２とチャンネル３を交互に配列していることである。ここで，図９（ａ）及び（ｂ）において，チャンネル３を見やすくするために，チャンネル３に輪郭を記した。
　マイクロチップ１の部材ｍ1及びチャンネル２に充填する部材ｍ2は構成ａと同じとした。チャンネル３に充填する部材ｍ3は，カーギル標準屈折液Standard Group Combined Set（ショットモリテックス）の内，屈折率がｎ3＝１．６０の標準屈折液とした。この標準屈折液セットは，屈折率範囲１．４００～１．７００で，屈折率０．００２刻み，公差±０．０００２で市販されている。チャンネル３に上記標準屈折液を充填した後は，チャンネル３の両端を封止することによって，上記標準屈折液が蒸発や圧力等によりチャンネル３から抜け出ることを防いだ。このようにすれば，あらかじめチャンネル３に標準屈折液が充填されたマイクロチップを市場に流通させることが可能となり，ユーザがチャンネル３に標準屈折液を充填する手間を省くことが可能である。このとき，ｎ2（＝１．４１）＜ｎ1（＝１．５３）＜ｎ3（＝１．６０）の関係が満たされ，各チャンネル２は凹レンズ作用を示すのに対して，各チャンネル３は凸レンズ作用を示す。
　図９（ｃ）及び（ｄ）に示されている通り，図８（ｃ）及び（ｄ）とは異なり，横入射されたレーザビーム４の一部を，横入射軸から発散せずに，横入射軸に沿って多数のチャンネル２及び３を透過させることができた。これは，チャンネル２の凹レンズ作用によって広がったレーザビーム４を，チャンネル３の凸レンズ作用が部分的に集光したためである。ただし，＃１のチャンネル２によって発散したレーザビーム４の内，＃２のチャンネル３に入射しないほどに広がったビーム要素は，チャンネル３による集光を受けられず，そのまま発散を続けた。
　これらの結果，図９（ｅ）に示す通り，レーザビーム照射効率は，＃１のチャンネル１から＃２のチャンネル３にかけて急激に減少するが，それ以降の＃２４のチャンネル３までは減衰が非常に小さくなった。レーザビーム照射効率の変化は，＃１から＃２までは図８（ｅ）と同様であるが，＃３から＃２４までが図８（ｅ）と大きく異なった。図９（ｅ）の＃２４のレーザビーム照射効率は２割強あったため，経験上，蛍光検出感度は若干落ちるが，奇数＃の１２本のチャンネル２を用いた同時蛍光検出及び同時電気泳動分析が可能であることが分かった。＃１と＃２以降のチャンネルではレーザビーム照射効率が大きく異なるが，この程度の差があっても異なる試料を複数のチャンネルを用いて同時に分析することは可能である。ただし，チャンネル間で蛍光強度を比較したり，蛍光強度に定量性を求めたりするような場合には，チャンネル間のレーザビーム強度が揃っていることが望ましい。そのような場合は，＃１は分析に用いずに＃３以降のチャンネル２を分析に用いるのが良い。
　図１０は，本発明のマイクロチップ１の一形態である構成ｃと，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。このマイクロチップ１の構成は，図１の構成ｃに従っている。以下，構成ｃの説明をするが，特に断りがない場合は，構成ｂと同様の説明が成り立つと考えて良い。構成ｃと構成ｂとの違いは，図１０（ａ）及び（ｂ）に示されているように，奇数＃のチャンネル３の断面形状を２倍の直径１００μｍの円形としたことである。ここで，図１０（ａ）及び（ｂ）において，チャンネル３を見やすくするために，チャンネル３に輪郭を記した。
　各チャンネル３に充填する部材ｍ3は，同様のカーギル標準屈折液セットの内，屈折率がｎ3＝１．６８の標準屈折液とした。チャンネル３の断面の円形の直径を大きくしたのは，図９（ｃ）及び（ｄ）において，＃１のチャンネル２によって発散したレーザビーム４の内，＃２のチャンネル３に入射しないほどに広がったビーム要素の割合を低減するためである。一方で，チャンネル３の断面の円形の直径が大きくなることは，チャンネル３の表面の曲率が小さくなること，すなわち凸レンズ作用が弱くなることを意味する。そこで，内部の屈折率を構成ｂの場合よりも高くすることによって，チャンネル３の凸レンズ作用が維持されるように工夫した。ｎ2（＝１．４１）＜ｎ1（＝１．５３）＜ｎ3（＝１．６８）の関係が満たされ，各チャンネル２の凹レンズ作用と各チャンネル３の凸レンズ作用をバランスさせた。
　図１０（ｃ）及び（ｄ）に示されている通り，図９（ｃ）及び（ｄ）とは異なり，横入射されたレーザビーム４のより多くの部分を，横入射軸から発散せずに，横入射軸に沿って多数のチャンネル２及び３を透過させることができた。これは，チャンネル２の凹レンズ作用によって広がったレーザビーム４を，断面の大きなチャンネル３の凸レンズ作用がより効率的に集光したためである。これらの結果，図１０（ｅ）に示す通り，レーザビーム照射効率は，＃１のチャンネル２から＃２のチャンネル３にかけての減衰が図９（ｅ）と比較して大幅に抑えられ，それ以降の＃２４のチャンネル３までの減衰も非常に小さく維持された。全体的に，レーザビーム照射効率は，図９（ｅ）の場合と比較して約２倍に向上した。このことから，奇数＃の１２本のチャンネル２を用いた同時蛍光検出及び同時電気泳動分析が可能であることが分かった。
　図１１は，本発明のマイクロチップ１の一形態である構成ｄと，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。このマイクロチップ１の構成は，図１の構成ｄに従っている。以下，構成ｄの説明をするが，特に断りがない場合は，構成ｃと同様の説明が成り立つと考えて良い。構成ｄと構成ｃとの違いは，図１１（ａ）及び（ｂ）に示されているように，奇数＃のチャンネル２の断面形状を，直径５０μｍの円形から，等脚台形としたことである。等脚台形は，下底５０μｍ，高さ５０μｍ，底角９２度とし，上底は約５３．５μｍとした。ここで，図１１（ａ）及び（ｂ）において，チャンネル３を見やすくするために，チャンネル３に輪郭を記した。
　断面形状を四角形にした理由は，各チャンネル２の屈折作用を弱めることであるが，四角形の中でも等脚台形にしたのは，図１３の構成ｆで後述するように，マイクロチップ１の量産性を向上するためである。各チャンネル２に充填する部材ｍ2は構成ｃと同じであるが，各チャンネル３に充填する部材ｍ3は，同様のカーギル標準屈折液セットの内，屈折率がｎ3＝１．６６の標準屈折液とした。各チャンネル３に充填する部材ｍ3の屈折率ｎ3を構成ｃよりも若干低下させたのは，上記の変更により，構成ｃの各チャンネル３よりも凸レンズ作用を落としてもレーザビーム４を良好に集光できると考えられたためである。ｎ2（＝１．４１）＜ｎ1（＝１．５３）＜ｎ3（＝１．６６）の関係が満たされ，各チャンネル２の屈折作用と各チャンネル３の凸レンズ作用をバランスさせた。
　図１１（ｃ）及び（ｄ）に示されている通り，図１０（ｃ）及び（ｄ）とは異なり，横入射されたレーザビーム４のすべてのビーム要素を，横入射軸から発散せずに，横入射軸に沿って多数のチャンネル２及び３を透過させることができた。これは，チャンネル２の屈折作用が弱いことに加えて，断面の大きなチャンネル３の凸レンズ作用が効率的に集光したためである。
　これらの結果，図１１（ｅ）に示す通り，レーザビーム照射効率は，＃１から＃２４のすべてのチャンネル２及び３で，８割５分以上の高いレーザビーム照射効率を得ることができた。レーザビーム４のすべてビーム要素を活用できているため，チャンネル＃にともなうレーザビーム照射効率の僅かな減衰は，レーザビーム４のマイクロチップ１の部材ｍ1と各チャンネル２の部材ｍ2又は各チャンネル３の部材ｍ3との境界における反射ロスで説明される。また，＃１のレーザビーム照射効率が９割５分程になっている理由は，レーザビーム４がマイクロチップ１に入射する際の反射ロスである。このことから，奇数＃の１２本のチャンネル２を用いた高感度な同時蛍光検出及び同時電気泳動分析が可能であることが分かった。
［実施例２］
　本実施例では，実施例１との差分を中心に説明し，特に説明がない場合は実施例１と同様の説明が成り立つと考えて良い。実施例１との基本的な差分は，各チャンネルの断面形状を円形ではなく，四角形としたことである。
　図１２は，本発明のマイクロチップ１の一形態である構成ｅと，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。このマイクロチップ１の構成は，図２の構成ｅに従っている。図１２（ａ）及び（ｂ）に示した通り，＃１から＃２４をすべてチャンネル２とし，断面形状を径５０μｍの正四角形とし，間隔３００μｍで２４本のチャンネル２を同一平面上に配列した。実施例１と同様に，マイクロチップ１の部材ｍ1はゼオノア（ｎ1＝１．５３），各チャンネル２の内部に充填する部材ｍ2は3500/3500xL POP-7TMポリマー（ｎ2＝１．４１）とした。
　図１２（ｃ）及び（ｄ）に示した通り，横入射されたレーザビーム４は各チャンネル２によって屈折を受けることなく，横入射軸に沿って直進した。これは，各チャンネル２の断面形状が正四角形であり，上下の辺は横入射軸と平行，かつ左右の辺は横入射軸と垂直であるため，レーザビーム４の各チャンネル２への入射角と出射角が常に直角となり，レーザビーム４が屈折を受けないためである。レーザビーム４を構成する３００本すべてのビーム要素がすべてのチャンネル２の照射に寄与するため，図１２（ｅ）に示すように，レーザビーム照射効率は，＃１から＃２４のすべてのチャンネル２で，８割５分以上の高いレーザビーム照射効率を得ることができた。図１２（ｅ）の結果は，図１１（ｅ）の結果とほぼ同じであり，いずれも理想的なレーザビーム４の横入射方式を実現できている。構成ｅでは＃１から＃２４のすべてがチャンネル２であるため，２４本のチャンネル２を用いた高感度な同時蛍光検出及び同時電気泳動分析が可能であることが分かった。
　図１３は，マイクロチップ１の一形態である構成ｆと，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。このマイクロチップ１の構成は，図２の構成ｆに従っている。以下，構成ｆの説明をするが，特に断りがない場合は，構成ｅと同様の説明が成り立つと考えて良い。
　構成ｆと構成ｅとの違いは，図１３（ａ）及び（ｂ）に示されているように，各チャンネル２の断面形状を正四角形から等脚台形に変更したことである。この変更は，マイクロチップ１の量産性を向上するため，具体的には射出成形等の加工法によって容易に製造可能にするために行った。マイクロチップ１の部材ｍ1及び各チャンネル２の内部に充填する部材ｍ2は構成ｅと同等とした。等脚台形は，下底５０μｍ，高さ５０μｍ，底角９２度とし，上底は約５３．５μｍであった。つまり，射出成形で等脚台形の溝を作製する場合の抜き勾配は２度である。このとき，レーザビーム４のチャンネル２による屈折角は式(7)によりε2＝－０．３１度と計算され，図１３（ａ）及び（ｂ）においてレーザビーム４は横入射軸より下方向に屈折を受ける。
　図１３（ｃ）及び（ｄ）に示した通り，横入射されたレーザビーム４は各チャンネル２を通過するのに伴い，徐々に横入射軸から下方向に偏向し，横入射軸から急激に逸脱した。これは，各チャンネル２による屈折作用が，レーザビーム４が通過するチャンネル２の数に応じて蓄積されるためである。＃９のチャンネル２以降で，レーザビーム４はチャンネル２の配列から完全に逸脱した。図１３（ｅ）に示すように，レーザビーム照射効率は，＃４のチャンネル２以降で急激に減衰し，＃９のチャンネル２以降でゼロとなった。構成ｆによれば，横入射方式によってレーザビーム４が効率的に同時照射できるチャンネル２の数は６～７本に過ぎないことが分かった。
　図１４は，マイクロチップ１の一形態である構成ｆ’と，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。このマイクロチップ１の構成ｆ’は，図２の構成ｆに従っている。以下，構成ｆ’の説明をするが，特に断りがない場合は，構成ｆと同様の説明が成り立つと考えて良い。
　構成ｆ’と構成ｆとの違いは，各チャンネル２の断面形状のみである。構成ｆ’の各チャンネル２の断面形状は等脚台形であり，下底５０μｍ，高さ５０μｍ，底角９４度とし，上底は約５７．０μｍであった。つまり，射出成形で等脚台形の溝を作製する場合の抜き勾配は４度である。構成ｆ’の抜き勾配を構成ｆのそれよりも２倍に大きくしたのは，射出成形等の加工法による量産性を一層向上させるためである。このとき，レーザビーム４のチャンネル２による屈折角は式(7)によりε2＝－０．６３度と計算され，図１３（ａ）及び（ｂ）においてレーザビーム４は横入射軸より下方向に屈折を受け，その大きさは構成ｆの場合の２倍ほどである。
　図１４（ｃ）及び（ｄ）に示した通り，横入射されたレーザビーム４は各チャンネル２を通過するのに伴い，図１３（ｃ）及び（ｄ）の場合よりも大きく横入射軸から下方向に偏向し，横入射軸からより急激に逸脱した。これは，構成ｆ’の各チャンネル２の屈折角が構成ｆのそれよりも大きいためである。＃６のチャンネル２以降で，レーザビーム４はチャンネル２の配列から完全に逸脱した。図１４（ｅ）に示すように，レーザビーム照射効率は，＃４のチャンネル２以降で急激に減衰し，＃６のチャンネル２以降でゼロとなった。構成ｆ’によれば，横入射方式によってレーザビーム４が効率的に同時照射できるチャンネル２の数は４～５本に過ぎないことが分かった。
　図１５は，本発明のマイクロチップ１の一形態である構成ｇと，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。このマイクロチップ１の構成は，図２の構成ｇに従っている。以下，構成ｇの説明をするが，特に断りがない場合は，構成ｆと同様の説明が成り立つと考えて良い。構成ｇと構成ｆとの違いは，図１５（ａ）及び（ｂ）に示されているように，２４本のチャンネルの内，奇数＃はチャンネル２のままであるが，偶数＃はチャンネル３とし，チャンネル２とチャンネル３を交互に配列していることである。ここで，図１５（ａ）及び（ｂ）において，チャンネル３を見やすくするために，チャンネル３に輪郭を記した。
　マイクロチップ１の部材ｍ1及びチャンネル２に充填する部材ｍ2は構成ｆと同じとした。チャンネル３に充填する部材ｍ3は，カーギル標準屈折液セットの内，屈折率がｎ3＝１．６６の標準屈折液とした。チャンネル３に上記標準屈折液を充填した後は，チャンネル３の両端を封止し，上記標準屈折液が蒸発や圧力等によりチャンネル３から抜け出ることを防いだ。このとき，ｎ2（＝１．４１）＜ｎ1（＝１．５３）＜ｎ3（＝１．６６）の関係が満たされ，各チャンネル２の屈折作用と，各チャンネル３の屈折作用をバランスさせた。レーザビーム４のチャンネル２による屈折角は式(7)によりε2＝－０．３１度と計算される一方で，レーザビーム４のチャンネル３による屈折角は式(8)によりε3＝０．３４度と計算される。ε2＋ε3＝０．０３度となり，式(9)が成立する。つまり，チャンネル２とチャンネル３の一組によるレーザビーム４の正味の屈折角の大きさは，チャンネル２だけによるレーザビーム４の屈折角の大きさよりも小さくなる。
　図１５（ｃ）及び（ｄ）に示した通り，図１３（ｃ）及び（ｄ）と大きく異なり，横入射されたレーザビーム４の大部分はチャンネル２及びチャンネル３を貫通し，それらを効率良く同時照射した。これは，構成ｆで明らかになっているチャンネル２による屈折作用が，構成ｇで追加されたチャンネル３による屈折作用に相殺されたためである。図１５（ｅ）に示すように，＃１から＃２４のすべてのチャンネルのレーザビーム照射効率が８割以上に高く維持された。この結果は，図１２（ｅ）の構成ｅの理想的な結果と比較して遜色ないレベルである。したがって，構成ｇは，マイクロチップ１に設けられた複数のチャンネル２及び３を横入射方式によりレーザビーム４で効率良く同時照射する構成であり，奇数＃の１２本のチャンネル２による高感度な同時蛍光検出及び同時電気泳動分析が可能であることが分かった。
　図１６は，本発明のマイクロチップ１の一形態である構成ｇ’と，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。このマイクロチップ１の構成ｇ’は，図２の構成ｇに従っている。以下，構成ｇ’の説明をするが，特に断りがない場合は，構成ｇと同様の説明が成り立つと考えて良い。構成ｇ’と構成ｇとの違いは，各チャンネル２及びチャンネル３の断面形状のみである。
　図１６（ａ）及び（ｂ）に示した通り，構成ｇ’の各チャンネル２及びチャンネル３の断面形状は等脚台形であり，下底５０μｍ，高さ５０μｍ，底角９４度とし，上底は約５７．０μｍであった。つまり，構成ｇ’は，構成ｆ’において，２４本のチャンネルの内の奇数＃はチャンネル２のままであるが，偶数＃はチャンネル３とし，チャンネル２とチャンネル３を交互に配列した構成と表現しても良い。ここで，図１６（ａ）及び（ｂ）において，チャンネル３を見やすくするために，チャンネル３に輪郭を記した。このとき，レーザビーム４のチャンネル２による屈折角は式(7)によりε2＝－０．６３度と計算される一方，レーザビーム４のチャンネル３による屈折角は式(7)によりε3＝０．６８度と計算される。ε2＋ε3＝０．０５度となり，式(9)が成立する。つまり，チャンネル２とチャンネル３の一組によるレーザビーム４の正味の屈折角の大きさは，チャンネル２だけによるレーザビーム４の屈折角の大きさよりも小さくなる。
　図１６（ｃ）及び（ｄ）に示した通り，図１４（ｃ）及び（ｄ）と大きく異なり，横入射されたレーザビーム４の大部分はチャンネル２及びチャンネル３を貫通し，それらを効率良く同時照射した。これは，構成ｆ’で明らかになっているチャンネル２による屈折作用が，構成ｇ’で追加されたチャンネル３による屈折作用に相殺されたためである。図１６（ｅ）に示すように，＃１から＃２４のすべてのチャンネルのレーザビーム照射効率が７割以上に高く維持された。この結果は，図１５（ｅ）の構成ｇと比較すると若干劣るが，高感度な蛍光検出に十分なレベルである。したがって，構成ｇ’は，マイクロチップ１に設けられた複数のチャンネル２及び３を横入射方式によりレーザビーム４で効率良く同時照射する構成であり，奇数＃の１２本のチャンネル２による高感度な同時蛍光検出及び同時電気泳動分析が可能であることが分かった。
［実施例３］
　図１７は，本発明によるマルチチャンネル蛍光検出装置の一例を示す概略説明図である。本例は複数のレーザビームを用いて生体試料に含まれるＤＮＡの電気泳動分析を行うシステムを示し，（ａ）はマイクロチップ１の鳥瞰図，（ｂ）はシステムを構成するマイクロチップ１のレーザビーム４又はレーザビーム１０８の横入射軸を含む断面，蛍光検出光学系の断面，及びデータ解析装置を示し，（ｃ）は２次元センサ１２で得られる２次元蛍光像を示している。図１７の図５と異なる点を中心に以下，説明する。
　図１７（ａ）に示した通り，複数のチャンネル２及び３の配列平面に沿って，各チャンネルの長軸に垂直に，レーザビーム４及びレーザビーム１０８を互いに平行，かつ各チャンネルの長軸方向に間隔をあけて照射した。レーザビーム４は波長５０５ｎｍであるのに対して，レーザビーム１０８は波長６３５ｎｍとした。いずれも径５０μｍの平行光束とした。このとき，図１７（ａ）に示す通り，横入射軸はそれぞれのレーザビームに対して１本ずつ存在する。いずれの横入射軸においても，各チャンネルの断面形状，配列間隔，屈折率，等々の条件は同じであるため，同等の横入射方式を実現することが可能である。一般には，各部材の屈折率は波長によって異なるため，横入射方式の性能に影響を与えることがあるが，本発明で用いている各部材の屈折率の波長依存性は小さいため，その影響は小さい。
　図１７（ｂ）はレーザビーム４又はレーザビーム１０８の横入射軸を含む断面図を示し，これらは互いに差はない。レーザビーム１０８はレーザ光源１１２から出射される。図１７（ｃ）は，得られる２次元蛍光像を示している。レーザビーム４の励起による各チャンネル２からのレーザ光散乱及び蛍光の波長分散像１０５，及び各チャンネル３からのレーザ光散乱の波長分散像１０６に加えて，レーザビーム１０８の励起による各チャンネル２からのレーザ光散乱及び蛍光の波長分散像１０９，及び各チャンネル３からのレーザ光散乱の波長分散像１１０が互いに独立して計測される。以上の構成によって，各チャンネル２で同時に検出可能な蛍光の種類の数を増やしたり，異なる蛍光を精度良く分離して検出することで微量な蛍光を識別することが可能となる。本実施例では，異なる試料をそれぞれ異なる蛍光体で標識し，同じチャンネルで同時に分析することでスループットを向上させた。以下の説明ではレーザビーム４についての説明を行うが，レーザビーム１０８についても同様の説明が成り立つ。
　図１８は，本発明のマイクロチップ１の一形態である構成ｈと，それに対して横入射されたレーザビーム４の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。構成ｈは，図１６の構成ｇ’のチャンネル３の断面形状を変更したものである。図１８（ａ）及び（ｂ）に示した通り，奇数＃のチャンネル２の断面形状は変更しないが，偶数＃のチャンネル３の断面形状を，等脚台形の底角を変えずに高さを５０μｍから１００μｍに増大させた。各チャンネル２及び各チャンネル３の上底は，構成ｇ’の場合と同様に，同一平面上，すなわち境界面５に一致させた。一方で，各チャンネル２の下底と，各チャンネル３の下底は異なる平面上に並べた。つまり，構成ｈのチャンネル３の断面形状は，構成ｇ’の断面形状と同じ上底，同じ勾配で深さを２倍にした形状である。すなわち，チャンネル３の断面形状は，下底約４３．０μｍ，高さ１００μｍ，底角９４度とし，上底は約５７．０μｍであった。このような構成のマイクロチップ１は，実施例２の場合と同様に，各チャンネルの上底を境界面５とする上下２つの部品を張り合わせることによって容易に製造可能である。
　マイクロチップ１の部材ｍ1，チャンネル２に充填する部材ｍ2，チャンネル３に充填する部材ｍ3はいずれも構成ｇ’と同等とした。このとき，レーザビーム４のチャンネル２及びチャンネル３による屈折角は，構成ｇ’と変化なく，ε2＝－０．６３度，ε3＝０．６８度である。一方で，構成ｈのチャンネル３の深さが構成ｇ’の場合の２倍もあるため，レーザビーム４のビーム要素の内，横入射軸から境界面５と反対側に，つまり図１８（ａ）及び（ｂ）の下側に偏向し，構成ｇ’においては各チャンネル２及び３から逸脱したものを，構成ｈでは横入射軸の方向に屈折させることが可能となる。
　図１８（ｃ）及び（ｄ）に示した通り，図１６（ｃ）及び（ｄ）と比較して，横入射されたレーザビーム４のより多くの部分がチャンネル２及びチャンネル３を貫通し，それらを効率良く同時照射した。これは，構成ｇ’では各チャンネルから逸脱してしまったビーム要素が，構成ｈでは逸脱させずに後段のチャンネルの照射に活用できるようになったためである。この結果，図１８（ｅ）に示すように，＃１から＃２４のすべてのチャンネルのレーザビーム照射効率が８割以上に高く維持された。したがって，構成ｈは，マイクロチップ１に設けられた複数のチャンネル２及び３を横入射方式によりレーザビーム４で効率良く同時照射する構成であり，奇数＃の１２本のチャンネル２による高感度な同時蛍光検出及び同時電気泳動分析が可能であることが分かった。
　図１９は，本発明によるマルチチャンネル蛍光検出装置の一例を示す概略説明図である。本例は２分割レーザビームを両側から照射するマイクロチップ電気泳動分析装置を示し，（ａ）はマイクロチップ１の鳥瞰図，（ｂ）はシステムを構成するマイクロチップ１のレーザビーム４又はレーザビーム１０８の横入射軸を含む断面，蛍光検出光学系の断面，及びデータ解析装置を示している。
　構成ｈ’では，チャンネル間のレーザビーム照射効率を一層均一に近づけるため，図１９に示した通り，レーザビーム４及びレーザビーム１０８をハーフミラー１１４を用いて２分割し，複数のミラー１１５を用いて，これらを各チャンネル２及び３の配列平面の両側方から対向させ，それぞれの分割ビームの中心軸をそれぞれの横入射軸と一致させて照射した。この際に得られる２次元蛍光像は図１７（ｃ）と同様である。その他の条件は構成ｈと同等とした。以下の説明ではレーザビーム４についての説明を行うが，レーザビーム１０８についても同様の説明が成り立つ。
　図２０は，構成ｈ’におけるチャンネル毎のレーザビーム照射効率を示しており，構成ｈのそれと比較して，チャンネル間のレーザビーム照射効率を均一化できることが分かった。ここで，分割ビームの合計強度はそれぞれ０．５としている。チャンネル間のレーザビーム照射効率の標準偏差は，構成ｈで０．０４であったのに対して，構成ｈ’では０．０１に大幅に低減することができた。このことにより，各チャンネルから発光される蛍光を高感度かつ均等に検出することができるようになり，実効的に蛍光検出ダイナミックレンジを拡大することが可能となった。
　本発明では，レーザビーム４の中心軸と横入射軸を一致させて照射することが重要であるが，これを確実に実現するための手段として，各チャンネル２又は３に充填されている部材ｍ2又はｍ3のレーザビーム４の照射によるラマン散乱，蛍光を指標とし，これらが最大あるいはチャンネル間で分離良く検出されるように，レーザビーム４とマイクロチップ１又は各チャンネルの配列平面の相対位置関係を微調整する方法が効果的である。また，この方法をさらに効果的にするために，各チャンネル３に充填される部材ｍ3に蛍光性物質を混在させ，上記の指標をより明確化しつつ，各チャンネル２の試料由来の蛍光検出に影響を与えないことが可能である。
　以上の実施例は，いずれもマイクロチップを用いた電気泳動分析を例としたが，もちろんマイクロチップを用いた他の分析に本発明を応用することも可能である。例えば，複数の試料のＰＣＲを異なる複数のチャンネル内で行い，これらにレーザビームを横入射することで同時蛍光検出を行い，複数の試料に含まれる対象ＤＮＡ配列を高感度に定量することができる。また，本発明を応用したマイクロチップに前処理工程を集積化してマイクロＴＡＳあるいはLab on a Chipにすることも可能である。例えば，ヒトの血液試料をマイクロチップに注入した後，マイクロチップ内で，血球分離，ゲノム抽出等が行われ，それが分割されて複数のチャンネル内に導入され，各チャンネル内で特定の疾患に関連する複数のＤＮＡ配列の存在をＰＣＲによって高感度に定量し，これらの結果を元に特定の疾患の遺伝子診断を行うようなシステムに本発明を応用することができる。このようなアプリケーションにおいては，マイクロチップを低コストに量産でき，試料間のコンタミを防止するために使い捨てできるようになることが必要であり，本発明の効果が特に発揮される。この他，マイクロチップ上で実施される免疫分析，フローサイトメータ，単一細胞解析，マイクロリアクタ，等々，様々なアプリケーションに本発明を応用することが可能である。
　本実施例では，図１７及び図１９に示した通り，各チャンネル２からの発光蛍光を共通の蛍光検出系で計測したが，各チャンネルの配列平面に対して垂直方向からの，各チャンネル毎に独立した蛍光検出系を構築しても良い。このような構成にすることによって，チャンネル間のクロストークをより低減することが可能となる。また，各チャンネルの配列平面に対して，蛍光検出を行う方向と反対方向のマイクロチップ１の外表面に光反射防止膜を形成しても良い。この反射防止膜は，マイクロチップ１の外表面に直接結合している必要は必ずしもなく，例えば光を吸収する部材をマイクロチップ１の外表面と接するように配置しても良い。このような構成にすることにより，各チャンネルからの発光蛍光の内，蛍光検出系とは反対側の方向に進行した成分が，マイクロチップ１の外表面あるいは外部で反射し，その反射光が蛍光検出系で検出され，これによってクロストークが生じる可能性を低減することが可能となる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１　マイクロチップ
ｍ1　マイクロチップ１の部材
ｎ1　マイクロチップ１の部材の屈折率
２　チャンネル
ｍ2　チャンネル２の内部の部材
ｎ2　チャンネル２の内部の部材の屈折率
ｒ2　チャンネル２の径
３　チャンネル
ｍ3　チャンネル３の内部の部材
ｎ3　チャンネル３の内部の部材の屈折率
ｒ3　チャンネル３の径
４　レーザビーム
５　境界面
６　チャンネル２の入口ポート
７　チャンネル２の出口ポート
８　チャンネル３の入口ポート
９　集光レンズ
１０　フィルタ及び回折格子
１１　結像レンズ
１２　２次元センサ
１３　データ解析装置
１０３　チャンネル３の出口ポート
１０４　２次元蛍光像
１０５　チャンネル２からのレーザ散乱光及び蛍光の波長分散像
１０６　チャンネル３からのレーザ散乱光の波長分散像
１０７　ゴム栓
１０８　レーザビーム
１１１　レーザ光源
１１２　レーザ光源
１１３　チャンネル２及びチャンネル３の共通出口ポート
１１４　ハーフミラー
１１５　ミラー

Claims (15)

  1. 　屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に複数のチャンネルが設けられ，
    　前記複数のチャンネルは少なくとも一部の領域において各チャンネルの長軸が同一平面に互いに平行に配列され，
    　前記複数のチャンネルには，内部に屈折率ｎ2の第１の部材が満たされた第１のチャンネルと，屈折率ｎ3の第２の部材が満たされた第２のチャンネルとが混在し，
    　ｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係を満たすことを特徴とするマイクロチップ。
  2. 　請求項１記載のマイクロチップにおいて，
    　前記第１のチャンネルと前記第２のチャンネルとが前記複数のチャンネルの配列方向に交互に配置されていることを特徴とするマイクロチップ。
  3. 　請求項１記載のマイクロチップにおいて，
    　前記第２の部材は液体であり，前記第２のチャンネルは前記第２の部材が抜け出さないように封止されていることを特徴とするマイクロチップ。
  4. 　請求項１記載のマイクロチップにおいて，
    　前記複数のチャンネルは，前記少なくとも一部の領域において長軸に垂直な断面形状が円形であることを特徴とするマイクロチップ。
  5. 　請求項１記載のマイクロチップにおいて，
    　前記複数のチャンネルは，前記少なくとも一部の領域において長軸に垂直な断面形状が台形であることを特徴とするマイクロチップ。
  6. 　請求項５記載のマイクロチップにおいて，
    　ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記台形の２つの底角が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であり，Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２とするとき，
    　｜sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sin（Ｄ）＊ｎ1／ｎ2）｝＊ｎ2／ｎ1］－Ｄ＋sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sin（Ｄ）＊ｎ1／ｎ3）｝＊ｎ3／ｎ1］－Ｄ｜＜｜sin-1［sin｛２＊Ｄ－sin-1（sin（Ｄ）＊ｎ1／ｎ2）｝＊ｎ2／ｎ1］－Ｄ｜
    の関係を満たすことを特徴とするマイクロチップ。
  7. 　請求項１記載のマイクロチップにおいて，
    　前記複数のチャンネルは，前記少なくとも一部の領域において長軸に垂直な断面形状がそれぞれ同一であることを特徴とするマイクロチップ。
  8. 　請求項１記載のマイクロチップにおいて，
    　前記少なくとも一部の領域において，前記第１のチャンネルの長軸に垂直な断面の前記複数のチャンネルの配列方向に垂直方向の幅をｈ2，前記第２のチャンネルの長軸に垂直な断面の前記複数のチャンネルの配列方向に垂直方向の幅をｈ3とするとき，ｈ2＜ｈ3の関係を満たすことを特徴とするマイクロチップ。
  9. 　屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に複数のチャンネルが少なくとも一部の領域において各チャンネルの長軸が同一平面に互いに平行に配列されたマイクロチップと，
    　レーザ光源と，
    　前記レーザ光源から発生されたレーザ光を，前記マイクロチップの側面から前記同一平面に沿って，前記互いに平行に配列された前記複数のチャンネルの長軸に垂直に入射させる照射光学系と，
    　前記レーザビームの照射によって前記チャンネル内の蛍光体から発生された蛍光をそれぞれ分離して検出する蛍光検出光学系とを含み，
    　前記マイクロチップの前記複数のチャンネルは，内部に屈折率ｎ2の部材が満たされ検出すべき蛍光体が含まれる第１のチャンネルと，屈折率ｎ3の第２の部材が満たされた第２のチャンネルとが混在し，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係を満たす
    ことを特徴とするマルチチャンネル蛍光検出装置。
  10. 　請求項９記載のマルチチャンネル蛍光検出装置において，
    　前記レーザビームが複数本設けられ，前記複数本のレーザビームは前記複数のチャンネルの長軸方向の異なる位置に入射されることを特徴とするマルチチャンネル蛍光検出装置。
  11. 　請求項９記載のマルチチャンネル蛍光検出装置において，
    　前記検出すべき蛍光体は生体由来の試料に標識された蛍光体であり，レーザビームの照射によって複数の第１のチャンネルから発光する蛍光を，前記同一平面に対して垂直方向から同時に検出することを特徴とするマルチチャンネル蛍光検出装置。
  12. 　請求項９記載のマルチチャンネル蛍光検出装置において，
    　前記複数のチャンネルは，前記少なくとも一部の領域において長軸に垂直な断面形状が台形であることを特徴とするマルチチャンネル蛍光検出装置。
  13. 　透明固体部材の内部に複数のチャンネルが少なくとも一部の領域において各チャンネルの長軸が同一平面に互いに平行に配列されたマイクロチップの製造方法であって，
    　射出成形により，表面に断面形状が台形である複数の溝が前記少なくとも一部の領域において互いに平行になるように形成された屈折率ｎ1の第１の板状の透明固体部材を作製する工程と，
    　前記第１の板状の透明固体部材の上に屈折率ｎ1の第２の板状の透明固体部材を張り合わせて前記複数の溝によって前記複数のチャンネルを構成する工程と，
    　前記複数のチャンネルのうち所定の複数のチャンネルに屈折率ｎ3の部材を充填する工程と，を有し，
    　前記屈折率ｎ1とｎ3は，ｎ1＜ｎ3の関係を満たすことを特徴とするマイクロチップの製造方法。
  14. 　請求項１３記載のマイクロチップの製造方法において，
    　前記屈折率ｎ3の部材は液体であり，前記屈折率ｎ3の部材を充填した後，当該部材を充填したチャンネルを封止する工程を有することを特徴とするマイクロチップの製造方法。
  15. 　請求項１４記載のマイクロチップの製造方法において，
    　前記屈折率ｎ3の部材を充填したチャンネル以外のチャンネルに屈折率ｎ2の電気泳動用の媒体を充填する工程を有し，
    　前記屈折率ｎ2は，ｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係を満たすことを特徴とするマイクロチップの製造方法。
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