(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面に合成樹脂から作られ１つ以上の隔壁を内側に一体的に有する枠体を取り付けることにより形成された被検体溶液を収容するための複数のウエルと、
前記各ウエル底部の一部または全てに形成された光導波路層と、
前記各ウエルが位置する前記隔壁の高さ方向にそれぞれ形成された針を挿入するための切欠部と、
前記切欠部直下に位置する前記基板の一方の面に形成され、前記針の先端が挿入される凹部と、
前記光導波路層の長手方向の両端部付近表面にそれぞれ形成された光入射部材および光放射部材と
を具備したことを特徴とする光導波路型マイクロプレート。
【請求項２】
前記光入射部材および光放射部材は、グレーティングであることを特徴とする請求項１記載の光導波路型マイクロプレート。
【請求項３】
前記光入射部材および光放射部材は、プリズムであることを特徴とする請求項１記載の光導波路型マイクロプレート。
【請求項４】
合成樹脂製の蓋体は、前記枠体上面に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の光導波路型マイクロプレート。
【請求項５】
さらに位置合わせ用アライメントマークは、前記ウエル以外の前記基板領域表面に形成されることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の光導波路型マイクロプレート。
【請求項６】
さらに良熱伝導性被膜は、前記基板裏面の所望部分に形成されることを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の光導波路型マイクロプレート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、生化学検査、臨床検査等に用いられる光導波路型マイクロプレートに関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば臨床検査で採用される固相酵素免疫検定法（ＥＬＩＳＡ法）では、複数の窪み（ウエル）が表面に形成されたガラスまたは合成樹脂製の基板からなるマイクロプレートを用い、例えば抗体を前記ウエル内面に固定化し、抗原を含む被検体溶液をこのウエル内に入れて抗原抗体反応を行なった後、酵素標識抗体を前記ウエル内に入れて前記抗原に結合させて標識化し、さらに発色試薬を前記ウエル内に入れて酵素標識抗体と反応させて発色させる。この発色度合は、前記被検体溶液中の抗原量に比例するため、光を前記発色した被検体溶液の深さ方向に入射させる吸光度法によりその発色度合を測定することによって、前記被検体溶液中の抗原量を検出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したＥＬＩＳＡ法で用いられる試薬は高価であるため、検査コストの低減の観点からその使用量を削減することが要望されている。しかしながら、従来のマイクロプレートにおいて試薬量を削減し、これに伴って被検体溶液自体も削減すると、前述したように発色した被検体溶液に光をその深さ方向に入射させた際に光路長が短くなるため、精度の高い吸光度の測定が困難になる問題があった。
【０００４】
本発明は、被検体溶液に添加する試薬量を削減しても高精度の吸光度の測定、ひいては被検体溶液中の抗原、抗体等の検出が可能な光導波路型マイクロプレートを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光導波路型マイクロプレートは、基板と、
前記基板の一方の面に合成樹脂から作られ１つ以上の隔壁を内側に一体的に有する枠体を取り付けることにより形成された被検体溶液を収容するための複数のウエルと、
前記各ウエル底部の一部または全てに形成された光導波路層と、
前記各ウエルが位置する前記隔壁の高さ方向にそれぞれ形成された針を挿入するための切欠部と、
前記切欠部直下に位置する前記基板の一方の面に形成され、前記針の先端が挿入される凹部と、
前記光導波路層の長手方向の両端部付近表面にそれぞれ形成された光入射部材および光放射部材と
を具備したことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光導波路型マイクロプレートを図面を参照して詳細に説明する。
【０００７】
図１は、本発明の一実施形態を示す光導波路型マイクロプレートの斜視図（ただし、グレーティングおよびアライメントマークは図示せず）、図２は図１の平面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４は図２のIV−IV線に沿う断面図である。
【０００８】
例えばホウケイ酸ガラスのようなガラスからなる基板１は、一方の面にこの基板１より高屈折率である例えば６つの帯状の光導波路層２がＹ軸方向に延出して形成されている。これらの光導波路層２は、例えばカリウム、ナトリウム等の元素を前記ガラス基板１のガラス成分とイオン交換することにより形成される。なお、前記基板１の材料はホウケイ酸ガラスに限らず、石英ガラス、またはポリアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの合成樹脂を用いることができる。
【０００９】
５つの隔壁３1〜３5を一体的に有する枠体４は、前記基板１上に枠体４部分と隔壁３1、３5間および隔壁３2〜３4間で形成される６つの帯状空間が前記各帯状の光導波路層２と合致し、かつＸ軸方向に延びる枠体４部分が前記各光導波路層２を跨ぐように例えば接着剤層（図示せず）を介して取り付けられている。これら隔壁３1〜３5および枠体４は、例えばポリアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂のような合成樹脂により作られている。このような５つの隔壁３1〜３5を一体的に有する枠体４を前記基板１に取り付けることによって、前記６つの帯状空間に相当する箇所にウエル５がそれぞれ形成されると共に、それらウエル５の底部全体に前記光導波路層２がそれぞれ位置される。
【００１０】
オートサンプラーの針が挿入される６つの切欠部６は、前記ウエル５と隣接する前記隔壁３1、３3、３5の両側壁の高さ方向に亘って互いにＹ軸方向にずらしてそれぞれ形成されている。凹部（逃げ部）７は、前記各切欠部６直下に位置する前記基板１表層に穿設されている。
【００１１】
２つのグレーティング８は、前記光導波路層２より高い屈折率を有し、前記枠体４の外側に位置する各光導波路層２の長手方向の両端部付近表面にそれぞれ形成されている。グレーティング８は、例えばフォトレジストから作られる。位置合わせ用アライメントマーク９は、前記基板１の対向するコーナ部に形成されている。良熱伝導性被膜１０は、前記基板１裏面の光入射領域および光出射領域を除く部分に形成されている。この良熱伝導性被膜１０としては、例えば銅、アルミニウムのような金属被膜、窒化アルミニウム、窒化ホウ素のようなセラミック被膜を挙げることができる。
【００１２】
次に、前述した光導波路型マイクロプレートを製造方法の一例を図５を参照して説明する。
【００１３】
まず、図５の（ａ）に示すように例えばホウケイ酸ガラスからなる基板１裏面の光入射領域および光出射領域を除く部分に良熱伝導性被膜１０を形成した後、前記基板１の表面を例えば３８０〜４００℃の硝酸カリウム溶融塩のようなイオン交換溶液に浸漬してカリウム、ナトリウム等の高屈折率元素をイオン交換してイオン交換層１１を形成する。つづいて、このイオン交換層１１をパターニングすることにより図５の（ｂ）に示すように例えば６つの帯状の光導波路層２を形成する。
【００１４】
次いで、図５の（ｃ）に示すように前記基板１表層に座り部（逃げ部）穿設する。つづいて、全面にフォトレジスト膜を塗布、乾燥した後、露光、現像処理を施すことにより図示しないグレーティングを前記各光導波路層２の長手方向の両端部付近表面にそれぞれ形成する。この後、位置合わせ用アライメントマーク９（図示せず）を前記基板１の対向するコーナ部に形成する。
【００１５】
次いで、５つの隔壁３1〜３5を一体的に有する枠体４を前記基板１上に枠体４部分と隔壁３1、３5間および隔壁３2〜３4間で形成される６つの帯状空間が前記各帯状の光導波路層２と合致し、かつＸ軸方向に延びる枠体４部部分が前記各光導波路層２を跨ぐように例えば接着剤層（図示せず）を介して取り付ける。同時に、前記隔壁３1、３3、３5の両側壁の高さ方向に亘って互いにＹ軸方向にずらしてそれぞれ形成された切欠部６を前記座り部７に合致させる。このような工程により図５の（ｄ）に示す光導波路型マイクロプレートを製造する。
【００１６】
次に、前述した図１〜図４および図６、図７を参照して本発明に係る光導波路型マイクロプレートの作用を説明する。
【００１７】
図６に示すようにオートサンプラーの針２１を基板１の位置合わせ用アライメントマーク９を基準にして枠体４間の隔壁３1、３3、３5の両側壁に形成した切欠部６の直上に位置合わせし、各切欠部６およびこれら切欠部６直下の凹部７にそれぞれ挿入し、例えば抗体をこれらのオートサンプラーの針２１を通して６つのウエル５内に供給してその抗体を前記各ウエル５底面の光導波路層２を含む内面に固定化する。これらのオートサンプラーの針２１を取り去り、別のオートサンプラーの針（図示せず）を同様に枠体４間の隔壁３1、３3、３5の両側壁に形成した切欠部６およびこれら切欠部６直下の凹部７にそれぞれ挿入し、被検体溶液、例えば血液をこれらのオートサンプラーの針を通して前記各ウエル５内にそれぞれ供給することにより血液中の抗原を前記ウエル５の光導波路層２表面に固定化した抗体反応させる。つづいて、酵素標識抗体をオートサンプラーの針を通して前記各ウエル５内に供給して前記抗原に結合させて標識化した後、さらに発色試薬を前記各オートサンプラーの針を通して前記各ウエル５内に供給して前記酵素標識抗体と反応させて発色させる。これらの反応において、前記基板１の裏面に良熱伝導性被膜１０を取り付けることによって、各ウエル５の被検体溶液、試薬の温度を均一化することが可能になる。
【００１８】
このような発色反応後に図７に示すように例えば６つのレーザ光源２２からレーザ光を偏光フィルタ２３を通して前記マイクロプレートの基板１裏面側にそれぞれ入射させると、そのレーザ光は基板１を通してグレーティング８と発色溶液２４が収容された各ウエル５底面の光導波路層２の界面で屈折されてその光導波路層２にそれぞれ入射されて伝播する際、エバネッセント波が前記各ウエル５内の発色溶液２４に放出されて色素に吸収される。前記ウエル５の光導波路層２を伝播した光は、前記グレーティング８と光導波路層２を挟んで反対側のグレーティング８から放出される。この放出光を偏光フィルタ２５を通して受光素子２６で受光して透過光強度を測定することによって、前記各ウエル５内の血液中の抗原量を検出する。
【００１９】
前述した血液中の抗原量の検出操作後、前記各オートサンプラーの針を通して各ウエル５内の発色溶液を排出し、洗浄し、再度、血液の抗原量の測定等を行う。
【００２０】
以上、本発明によれば前記各ウエル５で例えば被検体溶液である血液を抗原抗体反応、抗原への酵素標識抗体の結合反応、発色試薬の酵素標識抗体への発色反応後、前記各ウエル５底面の光導波路層２に光を入射させ、つまり各ウエル５の面方向に光を入射させ、光導波路層２を伝播して放出される光の透過光強度を測定することによって、前記各ウエル５内に血液中の抗原量を検出することができる。このため、血液や試薬を前記各ウエル５内に前記光導波路層２表面より上方に位置する程度の少量供給するだけで、血液中の抗原量を検出することができる。その結果、従来のようにウエルの発色溶液の深さ方向に光を透過させる場合に比べて、被検体溶液、試薬の使用量を削減でき、検出コストを低減できる。
【００２１】
また、オートサンプラーの針が挿入される切欠部６直下の基板１に凹部７を開口し、オートサンプラーの針の下端をこの凹部７内に挿入することによって、前記オートサンプラーの針を通してウエル５内の溶液を排出する際、その溶液が前記ウエル５底面の光導波路層２表面に残留するのを防止できる。その結果、次の検出操作時において残留溶液に起因する検出精度の低下を防ぐことができる。
【００２２】
さらに、前記基板１の裏面に良熱伝導性被膜１０を取り付けることによって、各ウエル５の被検体溶液、試薬の温度を均一化することができ、より高精度の検出が可能になる。
【００２３】
なお、本発明に係る光導波路型マイクロプレートは前述した図１〜図４に示す構造に限定されず、次のような構造にしてもよい。
【００２４】
（１）図８に示すように５つの隔壁３1〜３5を一体的に有する枠体４を基板１上に枠体４部分と隔壁３1、３5間および隔壁３2〜３4間で形成される６つの帯状空間が各帯状の光導波路層２と合致し、かつＸ軸方向に延びる枠体４部分が前記各光導波路層２を跨ぐように取り付け際、前記各光導波路層２より屈折率の高い材料、例えばフッ素添加シリコン（ＳｉＯＦ）からなる枠状層２７を接着剤層２８の下地として介在させる。
【００２５】
このような構成によれば、光導波路層２より屈折率が低い接着剤層２８がこの光導波路層２に直接接するのを回避でき、光を前記光導波路層２に伝播させる際、接着剤層との接触部で漏れるのを防止できる。
【００２６】
（２）図９に示すように５つの隔壁３1〜３5を一体的に有する枠体４の上面にオートサンプラーの針の挿入時に突き破ることが容易なフィルムからなる蓋２９を熱圧着とにより取り付ける。
【００２７】
このような構成によれば、各ウエル５内の溶液の蒸発を防ぐことができる。
【００２８】
（３）図１０に示すようにグレーティングの代わりにプリズム３０を枠体４の外側に位置する各光導波路層２の両端部付近表面に取り付けてもよい。
【００２９】
（４）図示しないが、光導波路層の下地として基板上にクラッド層を設けてもよい。
【００３０】
本発明の実施形態において、基板に形成するウエルの数は６つに限らず、１つ、または６つ以外の複数のウエルを基板に形成してもよい。
【００３１】
本発明の実施形態において、光を光導波路層に入射し、伝播させて放出した光の透過光強度を測定したが、光導波路層を伝播する際に発生するエバネッセント波によって発色溶液が蛍光が励起し、この蛍光をウエル上方に配置した受光素子で測定してウエル内の血液中の抗原量を検出してもよい。
【００３２】
本発明の実施形態において、被検体溶液として血液を用いたが、生化学検査、臨床検査の対象になる動物の体液等を用いることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、被検体溶液に添加する試薬量を削減しても高精度の吸光度の測定、ひいては被検体溶液中の抗原、抗体等の検出が可能な光導波路型マイクロプレートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いられる光導波路型マイクロプレートを示す斜視図。
【図２】図１の光導波路型マイクロプレートの平面図。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図。
【図４】図２のIV−IV線に沿う断面図。
【図５】図１の光導波路型マイクロプレートの製造工程を示す断面図。
【図６】本発明の光導波路型マイクロプレートの作用を説明するための断面図。
【図７】本発明の光導波路型マイクロプレートの作用を説明するための断面図。
【図８】本発明の光導波路型マイクロプレートの他の形態を示す断面図。
【図９】本発明の光導波路型マイクロプレートのさらに他の形態を示す断面図。
【図１０】本発明の光導波路型マイクロプレートのさらに他の形態を示す断面図。
【符号の説明】
１…基板、
２…光導波路層、
３1〜３5…隔壁、
４…枠体、
５…ウエル、
６…切欠部、
７…凹部、
８…グレーティング、
１０…良熱伝導性被膜、
２１…オートサンプラーの針、
２７…枠状層、
３０…プリズム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003668198.tif 000009
【図９】
0003668198.tif 000010
【図１０】
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