(57)【要約】【課題】分析用具の内部に設けられた反応セルの温度を正確に測定し得、従来に比べて厳密な温度管理を行い得る分析装置を提供する。【解決手段】試薬２５と反応した試料の分析を行う分析装置において、分析用具１０と、赤外線センサ１と、制御部５とを備えておく。分析用具１０の内部には、試料と試薬２５とを反応させる反応セル２４と、通電によって発熱する発熱体３３とを備えておく。赤外線センサ１は、分析用具１０の外部に、反応セル２４から放射された赤外線９を受光するように配置し、受光した赤外線９の量に応じた信号を制御部５に出力させる。制御部５によって、赤外線センサ１からの信号に基づいて発熱体３３の発熱量を調整する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試薬と反応した試料の分析を行う分析装置であって、
分析用具と、赤外線センサと、温度制御部とを備え、
前記分析用具は、その内部に、前記試料と前記試薬とを反応させる反応セルと、通電によって発熱する発熱体とを備え、
前記赤外線センサは、前記分析用具の外部に、前記反応セルから放射された赤外線を受光するように配置され、受光した前記赤外線の量に応じた信号を前記温度制御部に出力し、
前記温度制御部は、前記赤外線センサからの信号に基づいて、前記発熱体の発熱量を調整することを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記分析用具が、光透過性の材料によって形成されており、前記試料を前記分析用具の内部に導入するための導入口と、導入された前記試料を一旦貯留する貯留部と、貯留された前記試料を前記反応セルに移動させるための流路とを更に備えている請求項１記載の分析装置。
【請求項３】
前記分析用具が円板状に形成され、前記導入口及び前記貯留部が前記円板の中心に位置するように配置され、前記反応セルが複数個設けられ、各反応セルは、前記貯留部の周辺に前記円板の円周方向に沿って配置され、前記流路が放射状に複数本設けられている請求項２記載の分析装置。
【請求項４】
前記赤外線センサが、その受光面を前記反応セルに向けた状態で、前記分析用具の厚み方向において前記反応セルと対向する位置に配置されており、
前記分析用具の前記反応セルが設けられた部分の前記赤外線センサ側の肉厚は、０．０１ｍｍ〜５ｍｍに設定されている請求項２または３に記載の分析装置。
【請求項５】
前記赤外線センサの受光面と前記分析用具との距離が０．１ｍｍ〜３０ｍｍに設定されている請求項４に記載の分析装置。
【請求項６】
前記赤外線センサが、サーモパイル型赤外線センサである請求項１から５のいずれかに記載の分析装置。
【請求項７】
前記反応セルで前記試薬と反応した前記試料の反応度を測定する測定装置を更に備え、
前記温度制御部が、前記赤外線センサが前記温度制御部に出力した信号に基づいて、前記反応セルの温度を特定し、特定した温度を前記測定装置に通知し、
前記測定装置は、前記温度制御部が通知した温度に基づいて、測定された反応度を補正する請求項１に記載の分析装置。
【請求項８】
前記測定装置が、温度毎に設定された補正係数群を格納する記憶部を備え、前記温度制御部が通知した温度に基づいて、格納された前記補正係数群の中から対応する補正係数を特定し、特定した補正係数を前記測定された反応度に乗算することによって、前記測定された反応度を補正する請求項７に記載の分析装置。
【請求項９】
前記反応セルで前記試薬と反応した前記試料の反応度を測定する測定装置を更に備え、
前記分析用具が、前記試料の前記反応セルへの流入を遮断する遮断部を備え、
前記温度制御部が、前記赤外線センサが前記温度制御部に出力した信号に基づいて、前記反応セルの温度を特定し、特定した温度を前記測定装置に通知し、
前記測定装置は、前記温度制御部が通知した温度が基準温度に到達したときに、前記遮断部による遮断を解除させる請求項２に記載の分析装置。
【請求項１０】
前記赤外線センサを収容する筐体と、前記筐体を加熱する加熱手段と、前記筐体の温度に応じた筐体温度通知信号を前記温度制御に出力する温度センサとを更に備え、
前記温度制御部が、前記温度センサからの信号に基づいて前記加熱手段を駆動して、前記赤外線センサの温度を調整する請求項１に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試薬と反応した試料の分析を行う分析装置に関し、特にはマイクロデバイス等の分析用具を利用する分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微量な試料による分析を可能とするため、マイクロデバイスと呼ばれる分析用具の開発が盛んに行われている。マイクロデバイスは、例えば、ガラス基板や樹脂基板の一方の面上に、集積回路のマイクロ加工技術を利用して、微小な溝（幅数μｍ〜数百μｍ）や凹部を形成して作製される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図７は、従来のマイクロデバイスの一例を示す分解斜視図である。図７に示すように、マイクロデバイスは、基板５１とカバー５２とを接合して形成される。基板５１とカバー５２は、透明の樹脂やガラスといった光透過性の材料で形成されている。
【０００４】
また、図７に示すように、カバー５２には、それを厚み方向に貫通する導入口５３が形成されている。導入口５３は、マイクロデバイスの内部に血液等の試料を導入するために用いられる。基板５１の一方の面には、断面が円形の凹部５４と、凹部５４よりも断面積が大きい凹部５６と、凹部５４と凹部５６とを接続する溝５５とが設けられている。
【０００５】
凹部５４は、基板５１の導入口５３に整合するように形成されている。凹部５４は、導入された試料を一旦貯留する貯留部として機能する。凹部５６内には、固形の試薬５７が配置されている。凹部５６は反応セルとして機能する。溝５５は、凹部５４に貯留された試料を凹部５６へと送るための流路として機能する。
【０００６】
また、基板５１とカバー５２とを接合したときに、凹部５６と外部との通気を確保するため、基板５１には、通気路となる溝５８も形成されている。このような構成により、図７に示すマイクロデバイスでは、凹部５４から凹部５６への試料の移動は毛細管現象によって行われる。更に、試薬５７は、試料中の特定成分と反応して発色する。従って、反応セルとなる凹部５６に、カバー５２側から光を照射し、透過光を受光して吸光度を測定すれば、試料中の特定成分の濃度を知ることができる。
【０００７】
また、図７の例に代表されるマイクロデバイスを用いた化学分析においては、反応条件を一定にするため、マイクロデバイスの反応セルの温度管理が重要となる。マイクロデバイスの反応セルの温度管理を行う方法の一つとしては、ヒータブロックを用いる方法が知られている。この方法によれば、マイクロデバイス全体を均一に加熱することができる。
【０００８】
しかし、ヒータブロックを用いる場合は、マイクロデバイスの熱容量に対してヒータブロックの熱容量を十分大きくする必要がある。更に、ヒータブロックの大きさは熱容量の大きさに比例する。このため、ヒータブロックを用いた温度管理は、測定装置の大型化という問題や省電力化が図れないという問題を有している。また、マイクロデバイスの外部から加熱を行うため、マイクロデバイス内部の反応セルの温度はヒータブロックの昇温時間や温調精度から予測するしかなく、反応セルの温度を厳密に管理することは困難である。
【０００９】
一方、マイクロデバイス内部に、発熱体となる金属の薄膜と、熱伝対やサーミスタ素子等の温度センサ（温度測定素子）とを設けておき、これらによってマイクロデバイス内部の加熱と温度測定とを行って温度管理する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。この温度管理方法によれば、測定装置を小型化でき、しかも省電力化を測ることができる。更に、マイクロデバイスを内部から加熱でき、内部で温度を測定できるので、ヒータブロックを用いる場合に比べて反応セルの温度管理を厳密に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第０３／０９３８３６号パンフレット（第１図−第４０図、第４５図−第４８図）
【特許文献２】特開２００２−９０３５７号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、温度センサをマイクロデバイス内部に設けた場合は、温度センサからの電線がマイクロデバイス内部から外部へと延びるため、マイクロデバイス内部の熱は電線を伝達して外部へ放出される。従って、温度センサによって測定された反応セルの温度は、実際の反応セルの温度よりも低くなる。このため、上記の発熱体と温度センサとを用いた温度管理方法においても、反応セル内の温度を正確に測定するのは困難であり、温度管理が不十分であるという問題がある。
【００１２】
また、一つの試料に対して複数種類の検査を行うため、複数の反応セルを設ける場合があるが、この場合、反応セル毎に温度センサを設ける必要がある。しかしながら、通常、温度センサにはバラツキがあるため、温度センサを用いた場合は、各反応セル内の温度を正確に測定するため、各温度センサで測定された温度を正確に補正する必要がある。
【００１３】
また、反応セルの容積は小さくすることが求められているが、温度センサの小型化には限界がある。このため、温度センサの容積は、反応セルの容積と同等か、それ以上となることがある。この場合、温度センサが熱を吸収してしまい、測定対象の温度に影響を与えてしまうという問題が生じることがある。
【００１４】
また、マイクロデバイスは、取り扱いの容易さの点から、ディスポーザブルであることが求められる。しかし、マイクロデバイスの内部に温度センサを設けた場合は、マイクロデバイスのコストが上昇してしまうため、ディスポーザブルとするのが困難になる。
【００１５】
本発明の目的は、上記問題を解消し、分析用具の内部に設けられた反応セルの温度を正確に測定し得、従来に比べて厳密な温度管理を行い得る分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明における分析装置は、試薬と反応した試料の分析を行う分析装置であって、分析用具と、赤外線センサと、温度制御部とを備え、前記分析用具は、その内部に、前記試料と前記試薬とを反応させる反応セルと、通電によって発熱する発熱体とを備え、前記赤外線センサは、前記分析用具の外部に、前記反応セルから放射された赤外線を受光するように配置され、受光した前記赤外線の量に応じた信号を前記温度制御部に出力し、前記温度制御部は、前記赤外線センサからの信号に基づいて、前記発熱体の発熱量を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明における分析装置は、反応セルから放射される赤外線を赤外線センサで受光することによって反応セルの温度を測定している。このため、従来に比べて、反応セル内の温度を正確に測定することができる。この結果、本発明の分析装置を用いれば、従来に比べて厳密な温度管理を行うことができる。また、分析用具内に温度センサを設ける必要がないため、分析用具をディスポーザブルとすることも容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における分析装置で使用する分析用具の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す分析用具を構成する基板を示す上面図である。
【図３】図３は、図１に示す分析用具を構成するカバーを示す下面図である。
【図４】図４は、図１に示す分析用具の分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１における分析装置の構成を概略的に示す構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における分析装置の構成を概略的に示す構成図である。
【図７】図７は、従来のマイクロデバイスの一例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明における分析装置は、試薬と反応した試料の分析を行う分析装置であって、分析用具と、赤外線センサと、温度制御部とを備え、前記分析用具は、その内部に、前記試料と前記試薬とを反応させる反応セルと、通電によって発熱する発熱体とを備え、前記赤外線センサは、前記分析用具の外部に、前記反応セルから放射された赤外線を受光するように配置され、受光した前記赤外線の量に応じた信号を前記温度制御部に出力し、前記温度制御部は、前記赤外線センサからの信号に基づいて、前記発熱体の発熱量を調整することを特徴とする。
【００２０】
上記本発明における分析装置においては、前記分析用具が、光透過性の材料によって形成されており、前記試料を前記分析用具の内部に導入するための導入口と、導入された前記試料を一旦貯留する貯留部と、貯留された前記試料を前記反応セルに移動させるための流路とを更に備えている態様とするのが良い。また、この態様では、前記分析用具が円板状に形成されており、前記導入口及び前記貯留部が前記円板の中心に位置するように配置され、前記反応セルが複数個設けられ、各反応セルは、前記貯留部の周辺に前記円板の円周方向に沿って配置され、前記流路が放射状に複数本設けられているのが好ましい。この場合、一の試料に対して、一度に複数の分析を行うことができる。
【００２１】
また、上記本発明における分析装置においては、前記赤外線センサが、その受光面を前記反応セルに向けた状態で、前記分析用具の厚み方向において前記反応セルと対向する位置に配置されており、前記分析用具の前記反応セルが設けられた部分の前記赤外線センサ側の肉厚は、０．０１ｍｍ〜５ｍｍに設定されている態様とするのが好ましい。また、この態様においては、前記赤外線センサの受光面と前記分析用具との距離が０．１ｍｍ〜３０ｍｍに設定されているのが好ましい。これらの態様とすることで、温度の測定精度を高めることができる。なお、前記赤外線センサとしては、サーモパイル型赤外線センサを用いることができる。
【００２２】
また、上記本発明における分析装置は、前記反応セルで前記試薬と反応した前記試料の反応度を測定する測定装置を更に備え、前記温度制御部が、前記赤外線センサが前記温度制御部に出力した信号に基づいて、前記反応セルの温度を特定し、特定した温度を前記測定装置に通知し、前記測定装置は、前記温度制御部が通知した温度に基づいて、測定された反応度を補正する態様とするのが好ましい。
【００２３】
上記態様によれば、よりいっそう正確な測定結果を得ることができる。また、上記態様においては、前記測定装置が、温度毎に設定された補正係数群を格納する記憶部を備え、前記温度制御部が通知した温度に基づいて、格納された前記補正係数群の中から対応する補正係数を特定し、特定した補正係数を前記測定された反応度に乗算することによって、前記測定された反応度を補正することができる。
【００２４】
また、上記本発明における分析装置は、前記反応セルで前記試薬と反応した前記試料の反応度を測定する測定装置を更に備え、前記分析用具が、前記試料の前記反応セルへの流入を遮断する遮断部を備え、前記温度制御部が、前記赤外線センサが前記温度制御部に出力した信号に基づいて、前記反応セルの温度を特定し、特定した温度を前記測定装置に通知し、前記測定装置は、前記温度制御部が通知した温度が基準温度に到達したときに、前記遮断部による遮断を解除させる態様とするのが好ましい。
【００２５】
上記態様とした場合は、反応セルが基準温度に達してから、反応セルに試料が導入される。よって、特に、試薬が固相化された状態で反応セルに配置されている場合は、試料によって反応試薬が溶解する速度や拡散する速度を一定に保てるため、再現性の良い反応を実現できる。更に、一部の酵素活性の測定のように、反応速度の測定によって対象物質の濃度を特定する場合においては、測定開始時と終了時とで反応セルに温度差が生じると、正確な反応速度を測定することが困難となる。一方、上記態様によれば、測定開始時と終了時とで反応セルの温度を一定に保つことが容易に行え得る。上記態様は、このような反応速度を測定する場合においても有効である。
【００２６】
また、上記本発明における分析装置は、前記赤外線センサを収容する筐体と、前記筐体を加熱する加熱手段と、前記筐体の温度に応じた筐体温度通知信号を前記温度制御に出力する温度センサとを更に備え、前記温度制御部が、前記温度センサからの信号に基づいて前記加熱手段を駆動して、前記赤外線センサの温度を調整する態様とするのも好ましい。上記態様によれば、赤外線センサの温度を一定に保持できるため、反応セル２４の温度の特定をいっそう正確に行なうことができる。
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における分析装置について図面を用いて説明する。最初に、本実施の形態１における分析装置で使用する分析用具の一例について図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における分析装置で使用する分析用具の一例を示す断面図である。図２は、図１に示す分析用具を構成する基板を示す上面図である。図３は、図１に示す分析用具を構成するカバーを示す下面図である。図４は、図１に示す分析用具の分解斜視図である。
【００２８】
なお、図１に示す断面は、図２に示す切断線Ａ−Ａ´及び図３に示す切断線Ｂ−Ｂ´に沿って切断した断面である。また、図２は基板２１の接合面（カバー側の面）２１ａを示し、図３はカバー３１の接合面（基板側の面）３１ａを示している。
【００２９】
図１〜図４に示すように、本実施の形態１では、分析用具１０は、マイクロデバイスとよばれるものであり、半導体集積回路のマイクロ加工技術を利用して作製されている。図１及び図４に示すように、分析用具１０は、基板２１とカバー３１とを備えている。基板２１及びカバー３１は光透過性の材料で形成されている。本例では、基板２１及びカバー３１は円板状に形成されている（図２〜図４参照）。
【００３０】
図１、図２及び図４に示すように、基板２１の接合面２１ａには、貯留部２２、流路２３、反応セル２４、及び通気路２６が形成されている。また、接合面２１ａには、自己粘着性のエラストマーシート４１が貼付されている。更に、本例では、患者から採取した血液が試料として用いられるため、血液中の血球成分を分離する分離膜４３（図１及び図４参照）が、エラストマーシート４１の中心に形成された孔４２に嵌め込まれている。このため、貯留部２２、流路２３、反応セル２４、及び通気路２６の上部は、エラストマーシート４１及び分離膜４３によって閉じられた状態となっている。なお、エラストマーシート４１も光透過性の材料で形成されている。
【００３１】
貯留部２２は、分析用具１０の内部に導入された血液を一旦貯留するために用いられる。本例では、貯留部２２は基板２１の中心に配置されている。なお、貯留部２２、分離膜４３、及び後述する導入口３２は、分析用具１０の中心において互いに整合している。
【００３２】
反応セル２４は、試料と試薬２５との反応に用いられる。本例では、反応セル２４は、複数個設けられており、貯留部２２の周辺において、基板２１の円周方向に沿って一定間隔を置いて配置されている。反応セル２４の内部には、固形の試薬２５が配置されている。
【００３３】
図２に示すように、本実施の形態１では、全ての反応セル２４に試薬２５が配置されているが、反応セル２４の幾つかには試薬２５を配置しない態様とすることができる。この場合は、試薬２５が配置されていない反応セル２４は、例えば、吸光度を算出する際に必要なブランク値の測定用に用いることができる。また、各反応セル２４に配置される試薬２５は、それぞれ種類の異なるものとすることもできる。
【００３４】
流路２３は、貯留部２２に貯留された試料を反応セル２４に移動させるために用いられる。本実施の形態１では、流路２３は、貯留部２２と各反応セル２４とを連通させる溝であり、基板２１の接合面２１ａに放射状に形成されている。また、通気路２６も、流路２３と同様に、接合面２１ａに形成された溝である。通気路２６は、基盤２１とカバー３１とを接合したときに、カバー３１に形成された溝３４（図１及び図３）と連通し、反応セル２４と外部との通気を確保するために用いられる。この点については後述する。本実施の形態１では、通気路２６は、流路２３の延長線上に設けられている。
【００３５】
また、本実施の形態１では、基板２１の接合面２１ａには、流路２３毎に分岐路２９も形成されている。各分岐路２９は、それぞれ対応する流路２３の反応セル２４側の部分から分岐している。分岐路２９も、流路２３と同様に、接合面２１ａに形成された溝である。また、分岐路２９は、基板２１とカバー３１とを接合したときに、カバー３１に形成された貫通孔３０（図１及び図３参照）と連通する。分岐路２９は、流路２３と外部との通気を確保するために用いられる。この点については後述する。
【００３６】
なお、上述したように、貯留部２２、流路２３、反応セル２４、通気路２６、更には分岐路２９の基板２１への形成は、半導体集積回路のマイクロ加工技術を利用して行われている。具体的には、貯留部２２、流路２３、反応セル２４、通気路２６及び分岐路２９は、これらの形状に合わせたレジストパターンをフォトリソグラフィによって基板２１の接合面２１ａに形成し、その後、ドライエッチング又はウェットエッチングを施すことによって形成される。
【００３７】
図１及び図３に示すように、本実施の形態１において、カバー３１は、試料を分析用具１０の内部に導入するための導入口３２を備えている。導入口３２は、上述したように、分離膜４２及び貯留部２２と整合するように、カバー２１の中心に設けられている。また、カバー３１の接合面３１ａには、通電によって発熱する発熱体３３が設けられている。図３において、発熱体３３にはハッチングを施している。
【００３８】
また、本実施の形態１では、発熱体３３は、銀、アルミ、銅といった金属材料や、カーボン等で形成された導電性の薄膜であり、一本の配線を構成している。発熱体３３の形成は、例えば蒸着や、印刷によって行うことができる。なお、図３の例では、発熱体３３は、カバー３１の接合面３１ａに形成されているが、例えば、エラストマーシート４１のカバー３１側の面に形成することもできる。
【００３９】
また、発熱体３３は、半導体集積回路のマイクロ加工技術を利用して形成することもできる。この場合は、先ず、スパッタリングによってカバー２１の接合面３１ａに薄膜を形成する。次に、この上にフォトリソグラフィによって、形成する発熱体３３に合わせたレジストパターンを形成する。その後、レジストパターンに覆われていない余分な薄膜をエッチングによって除去すると、発熱体３３が得られる。
【００４０】
また、本実施の形態１では、図３から分かるように、発熱体３３は、各反応セル２４の温度の均一化を図るため、分析用具１０を上から又は下から見たときに、各反応セル２４が発熱体３３で囲まれて見えるように形成されている。なお、本発明において、発熱体３３の形成パターンは特に限定されるものではない。発熱体３３は、例えば、流路２３での試料の加熱も可能なように形成しても良い。
【００４１】
また、図１に示すように、発熱体３３への電力供給は、二つの電極ピン４０によって行われている。電極ピン４０は、それぞれ、カバー３１に形成された挿入孔３９を介して発熱体に接続されている。また、一方の挿入孔３９は発熱体３３の一方の端部と整合するように形成されており、他方の挿入孔３９は発熱体３３の他方の端部と整合するように形成されている。
【００４２】
また、本実施の形態１では、図１及び図３に示すように、カバー３１の接合面３１ａには、環状の溝３４が形成されている。溝３４は、基板２１とカバー３１とを接合させたときに、基板２１に設けられた通気路２６と連通する。更に、カバー３１には、カバー３１を厚み方向に貫通し、且つ、溝３４と連通する貫通孔３５も形成されている。このため、通気路２６、溝３４、及び貫通孔３５によって、各反応セル２４と外部との通気が確保される。
【００４３】
更に、本実施の形態１では、図１、図３及び図４に示すように、カバー３１には、カバー３１を厚み方向に貫通する複数の貫通孔３０が、円周方向沿って形成されている。また、複数の貫通孔３０それぞれは、基板２１に設けられた分岐路２９のいずれかと連通する。更に、エラストマーシート４１にも、貫通孔３０それぞれと連通するように複数の貫通孔４１ａ（図１及び図４参照）が形成されている。このため、分岐路２９、貫通孔３０及び貫通孔４１ａによって、各流路２３と外部との通気が確保される。
【００４４】
但し、図１及び図４に示すように、試料が導入されていない状態では、貫通孔３５の外部側の開口はシール３６ａによって塞がれている。同様に、貫通孔３０外部側の開口も、シール３６ｂによって塞がれている。よって、導入口３２から所定量の試料を導入しても、試料は貯留部２２に貯留されるにとどまり、流路２３及び反応セル２４への試料の流入は遮断される。
【００４５】
また、貯留部２２に試料が貯留している状態で、貫通孔３０の開口を塞ぐシール３６ｂの破壊又は剥離を行なうと、試料は、毛細管現象によって流路２３へと流入し、流路２３と分岐路２９との連結部分まで到達する。続いて、貫通孔３５の開口を塞ぐシール３６ａの破壊又は剥離を行なうと、試料は、毛細管現象によって、反応セル２４へと流入し、試薬２５と反応する。
【００４６】
このように、本実施の形態１において、分岐路２９、貫通孔３０、貫通孔４１ａ及びシール３６ｂは、流路２３への試料の流入を遮断する第１の遮断部として機能する。また、通気路２６、溝３４、貫通孔３５及びシール３６ａは、反応セル２４への試料の流入を遮断する第２の遮断部として機能する。また、第１の遮断部による遮断は、シール３６ｂの破壊又は剥離によって解除でき、第２の遮断部による遮断は、シール３６ａの破壊又は剥離によって解除できる。
【００４７】
本実施の形態１において、シール３６ａ及び３６ｂは、貫通孔３０又は３５の開口を確実に塞ぐことができ、且つ、容易に破壊又は剥離できるものであれば良く、特に限定されるものではない。本実施の形態１においては、シール３６ａ及び３６ｂは、レーザ光線の照射や針による穿刺によって、簡単に破壊されるように、アルミニウム箔等の金属箔や樹脂フィルムによって形成されている。また、本実施の形態１においては、シール３６ａ及び３６ｂは、接着剤による接着や融着によってカバー３１に貼付されている。
【００４８】
また、本実施の形態１では、図１及び図３に示すように、カバー３１の接合面３１ａの反対側の面（外面）３１ｂには、各反応セル２４と整合する位置に、複数の凹部３７が形成されている。凹部３７の底面は、後述する分析用の光が分析用具１０に入射するときの入射面となる。また、図１及び図２に示すように、同様に、基板２１の接合面２１ａの反対側の面（外面）２１ｂにも、各反応セル２４と整合する位置に、複数の凹部２７が形成されている。凹部２７の底面は、反応セル２５を透過した透過光の出射面となる。
【００４９】
なお、本実施の形態１では、分析用具１０は全体が光透過性の材料で形成されているが、これに限定されるものではない。反応セル２４への光の入射経路となる部分、及び反応セルからの光の出射経路となる部分のみが光透過性の材料で形成されていれば良い。具体的には、凹部３７の底面から反応セル２４までの部分と、反応セル２４から凹部２７の底面までの部分とが光透過性の材料で形成されていれば良い。
【００５０】
また、図１〜図３に示すように、本実施の形態１では、基板２１の接合面２１ａの外縁側の部分には段差２８が設けられている。また、カバー３１の接合面３１ａの外縁側の部分には、段差２８と嵌合するように、環状の凸部３８が設けられている。このため、基板２１とカバー３１との位置合わせを簡単に行うことができる。
【００５１】
次に、本発明の実施の形態１における分析装置の構成と、これを用いた試料の分析とについて図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１における分析装置の構成を概略的に示す構成図である。
【００５２】
図５に示す本実施の形態１における分析装置は、図１〜図４に示した分析用具１０の反応セル２４毎に、試薬２５と反応した試料の反応度を測定し、測定した反応度に基づいて成分分析を行う装置である。本実施の形態１では、分析装置は、吸光度を測定し、測定した吸光度に基づいて成分分析を行う測定装置１２を備えている。また、図５においては図示していないが、分析装置は、吸光度測定の対象となる反応セル２４を切り替えるため、分析用具１０を回転させる回転機構も備えている。
【００５３】
また、正確な吸光度を測定するためには、反応セル２４の温度管理が重要となる。このため、図５に示す分析装置は、赤外線センサ１と温度制御装置２とを更に備えており、これらによって反応セル２４の温度管理を行っている。
【００５４】
図５に示すように、赤外線センサ１は、反応セル２４から放射された赤外線９を受光し、受光した赤外線９の量に応じた信号を温度制御装置２に出力する。本実施の形態１において、赤外線センサ１は、複数の薄膜熱電対（図示せず）を備えたサーモパイル型赤外線センサである。赤外線センサ１は、受光した赤外線の量に応じてセンサ内部に生じる温度変化を熱電対の熱起電力として出力する。また、赤外線センサ１は、温度補償用のサーミスタ（図示せず）も備えている。
【００５５】
温度制御装置２は、増幅部３と、Ａ／Ｄ変換部４と、温度制御部５と、駆動部６とを備えている。増幅部３は、赤外線センサ１からの信号を増幅する増幅回路である。増幅された信号はＡ／Ｄ変換部４に入力される。Ａ／Ｄ変換部４は、入力された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路である、デジタル信号は温度制御部５に入力される。
【００５６】
温度制御部５は、入力されたデジタル信号から反応セル２４の温度を検出し、検出した温度に基づいて駆動部６に指示を与える。駆動部６は、温度制御部５からの指示に応じて、発熱体３３に供給する電力量を調整し、発熱体３３の発熱量を調整する。また、温度制御部５は、測定装置１２に反応セル２４の温度を通知するため、反応セル２４の温度を特定する信号（セル温度通知信号）を測定装置１２に出力している。また、セル温度通知信号は、反応セル毎に出力され、温度測定の対象となったセルを特定する情報も含んでいる。
【００５７】
このように、本実施の形態１における分析装置においては、赤外線センサ１からの温度情報に基づいて反応セル２４の温度が測定されている。このため、背景技術において述べた温度センサを用いて温度測定を行う場合と異なり、反応セル２４内の熱が電線によって外部に放出されることがない。よって、赤外線センサ１から得られる温度情報は、分析用具内部の反応セルの周辺領域に温度センサを取り付けた場合に得られる温度情報に比べて正確である。
【００５８】
また、本実施の形態１における分析装置においては、温度センサを用いないため、温度センサのバラつきによる誤差の補正を行なう必要がない。更に、温度センサに測定対象の熱が吸収されることもない。また、分析用具１０のコストを低く抑えることができるため、分析用具１０をディスポーザブルとすることができる。図５に示す分析装置を用いれば、従来に比べて厳密な反応セル２４の温度管理を行うことができる。
【００５９】
測定装置１２は、吸光度の測定のため、反応セル２４に光を照射する発光素子７と、反応セル２４を透過した透過光を受光する受光素子８と、演算部１４を含む制御部１３と、記憶部１５と、発光素子駆動部１６と、増幅部１７と、Ａ／Ｄ変換部１８とを備えている。
【００６０】
発光素子駆動部１６は、制御部１３の指示に応じて発光素子７へ電力を供給し、発光素子に光の照射を行なわせる。発光素子７から光の照射が行なわれると、受光素子８は、受光した透過光の光量に応じたアナログ信号を増幅部１７へと出力する。増幅部１７は、アナログ信号を増幅し、増幅したアナログ信号をＡ／Ｄ変換部１８へと出力する。Ａ／Ｄ変換部１８は、Ａ／Ｄ変換部４と同様に、入力された信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号は制御部１３に入力される。
【００６１】
Ａ／Ｄ変換部１８からデジタル信号が入力されると、演算部１４は、このデジタル信号に基づいて、吸光度を算出する。更に、演算部１４は、算出した吸光度から、測定対象としている成分（例えば酵素など）の濃度を算出し、算出結果を表示装置２０に表示させる。
【００６２】
ところで、図１〜図４に示したように複数個の反応セル２４が分析用具１０に設けられている場合においては、反応セル２４毎に温度が微妙に異なる場合がある。また、吸光度の値は、反応セル２４の温度に影響を受けることがある。このため、本実施の形態１においては、演算部１４は、反応セル２４の温度に基づいて、試薬と反応した試料の反応度、例えば、吸光度または吸光度から算出された成分濃度に対して補正を行なっている。
【００６３】
具体的には、演算部１４は、温度制御装置２から出力されたセル温度通知信号に基づいて、吸光度の算出対象となっている反応セルの温度を特定する。なお、演算部１４は、温度制御部５からセル温度通知信号が出力されると、セル温度通知信号によって特定される温度と、温度測定の対象となったセルを特定する情報とを記憶部１５に格納させている。よって、演算部１４は、吸光度の測定の度に、記憶部１５から、吸光度の測定対象となっている反応セルの温度を読み出している。
【００６４】
また、本実施の形態１では、記憶部１５は、温度毎に設定された補正係数群を格納している。演算部１４は、補正係数群の中から、反応セルの温度に対応する補正係数を読み出し、読み出した補正係数で吸光度又は成分濃度を除算することによって補正を行なっている。
【００６５】
表１は、本実施の形態１で用いられる補正係数群の一例を示している。表１において測定対象とされている成分は、ＡＳＴ（アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ）である。また、表１に記載の補正係数は、基準温度（３７℃）における成分濃度を基準とした相対濃度である。よって、表１に記載の補正係数群を使用する場合は、演算部１４は、吸光度から求めた成分濃度を補正係数で除算する。
【００６６】
【表１】
2011043520.tif 000003
【００６７】
例えば、測定対象としている成分がＡＳＴである場合であって、測定対象としている反応セルの温度が２５℃であるならば、演算部１４は、補正係数を「０．５０」と特定し、算出した成分濃度を「０．５０」で除算する。演算部１４は、乗算後の成分濃度を表示装置２０に表示させる。
【００６８】
このように、本実施の形態１によれば、反応セル２４の温度に応じて、測定結果を補正することもでき、よりいっそう正確な測定結果を得ることができる。なお、本実施の形態１においては、赤外線センサ１及び温度制御装置２による温度測定は、吸光度の測定前に行なわれるが、これに限定されるものではない。本発明においては、赤外線センサ１及び温度制御装置２による温度測定は、吸光度の測定中や測定後に行っても良い。
【００６９】
また、図５に示すように、本実施の形態１においては、測定装置１２は、上述した分析用具１０の第１の遮断部及び第２の遮断部による遮断を解除する機能も備えている。具体的には、図５に示すように、測定装置１２は、レーザ６１及び６２と、レーザ駆動部１９とを備えている。
【００７０】
レーザ６１は、シール３６ｂにレーザ光線が照射されるように配置されている。レーザ６２は、シール３６ａにレーザ光線が照射されるように配置されている。レーザ駆動部１９は、制御部１３の指示に応じて、レーザ６１及び６２に電力を供給し、レーザ６１及び６２にレーザ光線の照射を行なわせる。なお、図５の例では、レーザは二つであるが、これに限定されるものではない。例えば、移動可能な一つのレーザのみが備えられた態様であっても良い。
【００７１】
このため、測定装置１２は、以下に示す手順で、反応度の測定を行なうことができる。先ず、試料が貯留部２２に貯留されると、制御部１３は、レーザ駆動部１９にレーザ６１を駆動させて、シール３６ｂにレーザ光線を照射させる。シール３６ｂが破壊されると、試料は流路２３と分岐路２９との分岐部分まで流入する。
【００７２】
次に、測定装置１２は、温度制御装置２から出力されたセル温度通知信号に基づいて、試料が存在していない空の反応セル２４それぞれの温度を特定する。この処理は、各反応セル２４の温度が基準温度に到達するまで行なわれる。なお、基準温度は、試料の種類や測定項目の種類に応じて適宜設定される。
【００７３】
次に、各反応セル２４の温度が基準温度に到達すると、測定装置１２は、レーザ駆動部１９にレーザ６２を駆動させて、シール３６ａにレーザ光線を照射させる。シール３６ｂが破壊されると、試料は流路２３から反応セル２４に流入し、試薬２５と反応する。この後、測定１２は、吸光度の測定、成分濃度の算出を行なう。
【００７４】
このように、本実施の形態１における分析装置によれば、反応セル２４の温度が基準温度に到達してから、試料と試薬２５との反応させることができる。特に、試薬１５が固相化された状態で反応セル２４に配置されている場合は、試料によって反応試薬が溶解する速度や拡散する速度を一定に保てるため、再現性の良い反応を実現できる。更に、一部の酵素活性の測定のように、反応速度の測定によって対象物質の濃度を特定する場合においては、測定開始時と終了時とで反応セル２４の温度を一定に保持できるため、正確な反応速度を測定できる。
【００７５】
本実施の形態１において、赤外線センサ１は、サーモパイル型赤外線センサに限定されるものではない。赤外線センサとしては、サーモパイル型赤外線センサ以外の熱型赤外線センサや、量子型赤外線センサを用いることができる。具体的には、サーモパイル型赤外線センサ以外の熱型赤外線センサとしては、焦電型赤外線センサやボロメータ型赤外線センサが挙げられる。また、量子型赤外線センサとしては、例えば、ＩｎＡｓやＩｎＳｂを材料として用いた光起電力型赤外線センサや、光導電型赤外線センサ等が挙げられる。
【００７６】
また、赤外線センサ１は、反応セル２４から放射された赤外線９の受光が可能となる位置に配置すれば良く、赤外線センサ１の位置は特に限定されるものではない。但し、測定温度の正確性の向上の点から、赤外線センサ１は、その受光面を反応セル２４に向けた状態で、分析用具１０の厚み方向において反応セル２４と対向する位置に配置するのが良い。また、加えて、発熱体３３の発する熱の影響を回避するためには、図５に示すように、赤外線センサ１は、発熱体３３が設けられていない側（即ち、基板２１側）の反応セル２４の直下の位置に配置するのが特に好ましい。
【００７７】
更に、赤外線センサ１の受光面は、分析用具１０と接触しない限り、できる限り分析用具１０に近づけるのが好ましい。具体的には、赤外線センサ１の受光面と分析用具１０との距離（図５の例では赤外線センサの受光面と凹部２７の底面との距離）Ｌは、０．１ｍｍ〜３０ｍｍ、特には０．５ｍｍ〜５ｍｍに設定するのが好ましい。
【００７８】
なお、赤外線センサ１と分析用具１０との間に、赤外線を集光するためのレンズ系を配置するのであれば、距離Ｌはレンズ系に合わせて設定できる。
【００７９】
また、測定される温度の正確性を高める点から、分析用具１０の反応セル２４が設けられた部分の赤外線センサ１側の肉厚ｔは、分析用具１０の強度が確保できる限度内で出来るだけ薄くするのが好ましい。例えば、分析用具１０を光透過性の樹脂材料で形成するのであれば、肉厚ｔは０．０１ｍｍ〜５ｍｍ、特には０．５ｍｍ〜１ｍｍに設定するのが好ましい。また、透明の樹脂シートに凹凸を設けて基板２１を形成することもでき、この場合は、肉厚ｔを簡単に０．１ｍｍ以下とすることができる。
【００８０】
更に、図５においては図示していないが、本実施の形態１においては、赤外線センサ１は支持部材によって支持されている。但し、赤外線センサ１に不要な輻射熱が入射し、これによって赤外線センサ１自体の温度が上昇するのを抑制するため、支持部材は、このような輻射熱を反射できるものであるのが好ましい。具体的には、支持部材の表面に、金やアルミ等をコーティングするのが好ましい。また、支持部材は、周囲の温度変化から赤外線センサ１を守るため、断熱性に優れた材料、例えば、樹脂材料やゴム材料で形成されているのが好ましい。
【００８１】
また、図５に示した例では、赤外線センサ１は一つであるが、本実施の形態１においては、複数個用いることもできる。更に、上述した回転機構によって分析用具１０を回転させることにより、温度測定の対象となる反応セル２４を切り替えることもできる。
【００８２】
また、図５に示すように、外乱赤外線１１が存在する場合がある。このような場合、赤外線センサ１が外乱赤外線１１を受光すると、測定された温度の正確性が損なわれるおそれがある。よって、基板２１及びカバー３１は、このような外乱赤外線１１に対して不透過な材料、例えば、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の樹脂材料によって形成するのが好ましい。
【００８３】
また、図５の例では、測定装置１２は、発光素子７と受光素子８とをそれぞれ一つずつ（一組）しか備えていないが、本実施の形態１は、この例に限定されるものではない。本実施の形態１において、測定装置１２は、発光素子７及び受光素子８を複数組備えていても良い。また、この場合は、複数の測定項目を一度に測定できるようにするため、組ごとに、異なる波長の光の照射と受光とが行なわれるようにするのが好ましい。
【００８４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２おける分析装置について図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態２における分析装置の構成を概略的に示す構成図である。図６において、図１〜図５に示した符号と同一の符号が付された部分は、図１〜図５に示された符号が付された部分と同一の部分を示している。
【００８５】
図６に示すように、本実施の形態２における分析装置も、実施の形態１における分析装置と同様に、図１〜図４に示した分析用具１０と、図５に示した測定装置１２を備えている。また、本実施の形態２における分析装置に備えられる温度制御装置４４も、赤外線センサ１を用いて、反応セル２４の温度管理を行っている。
【００８６】
但し、本実施の形態２においては、実施の形態１と異なり、温度制御装置４４は、赤外線センサ１の温度調整をも行なうことができる。なお、これ以外の点については、本実施の形態２における分析装置は、実施の形態１における分析装置と同様に構成されている。以下、実施の形態１と相違点について具体的に説明する。
【００８７】
図６に示すように、赤外線センサ１は、実施の形態１と異なり、筐体４５の内部に収容されている。赤外線センサ１を収容する筐体４５には、筐体４５を加熱するためのヒータ４６と、筐体４５の温度を測定するための温度センサ４７とが取り付けられている。また、筐体４５は、金属や樹脂によって、赤外線センサ１よりも熱容量が大きくなるように形成されている。
【００８８】
また、温度制御装置４４は、実施の形態１と異なり、ヒータ駆動部４９と、温度測定部４８とを更に備えている。ヒータ駆動部４９は、温度制御部５の指示に応じて、ヒータ４６に電圧を印加している。また、温度センサ４７は、筐体４５の温度に応じたアナログ信号（筐体温度通知信号）を温度測定部４８に出力している。温度測定部４８は、温度センサ４６からの筐体温度通知信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号に変換された筐体温度通知信号を温度制御部５に出力している。温度制御部５は、温度測定部４８からの筐体温度通知信号に基づいて、筐体４５の温度が設定された温度に保たれるように、ヒータ駆動部４９の駆動を行なっている。
【００８９】
このように、本実施の形態２においては、温度制御部５は、赤外線センサ１を収容する筐体４５の温度が一定に調整されるようにフィードバック制御を行なっている。この結果、赤外線センサ１やそれに内蔵されているサーミスタ（図示せず）の温度が一定に保持される。このため、本実施の形態２によれば、実施の形態１に比べて、反応セル２４の温度を正確に測定することができる。また、本実施の形態２における分析装置は、実施の形態１における分析装置によって得られる効果も得ることができる。
【００９０】
上述した実施の形態１及び２においては、分析装置には、温度制御装置と測定装置との二つの装置が備えられているが、これら二つの装置は、一つのＣＰＵを備えた装置によって実現することもできる。この場合は、一つのＣＰＵが、温度制御装置の温度制御部として、又測定装置の制御部として機能する。
【００９１】
また、本発明において分析装置は、吸光度を測定して成分分析を行う装置に限定されるものではない。その他、本発明の分析装置は、デバイス上で正確な温度制御を必要とされる蛍光測定装置や、電解質測定装置、液体クロマトグラフィ測定装置等であっても良い。更に、本発明の分析装置は、遺伝子増幅法等の動的な温度制御が必要な方法を実施する装置に応用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上のように、本発明の分析装置を用いれば、従来に比べて反応セルの温度管理を厳密に行うことができるため、分析装置の分析精度の向上を図ることができる。本発明の分析装置は、産業上の利用可能性を有するものである。
【符号の説明】
【００９３】
１  赤外線センサ
２  温度制御装置
３  増幅部
４  Ａ／Ｄ変換部
５  制御部
６  駆動部
７  発光素子
８  受光素子
９  反応セルから放射された赤外線
１０  分析用具
１１  外乱赤外線
２１  基板
２１ａ  基板の接合面
２１ｂ  基板の上面
２２  貯留部
２３  流路
２４  反応セル
２５  試薬
２６  通気路
２７  基板の外面に形成された凹部
２８  段差
３１  カバー
３１ａ  カバーの接合面
３２  導入口
３３  発熱体
３４  溝
３５  貫通孔
３６  シール
３７  カバーの外面に形成された凹部
３８  凸部
３９  挿入孔
４０  電極ピン
４１  接着剤層
４２  孔
４３  分離膜
【図１】
2011043520.tif 000004
【図２】
2011043520.tif 000005
【図３】
2011043520.tif 000006
【図４】
2011043520.tif 000007
【図５】
2011043520.tif 000008
【図６】
2011043520.tif 000009
【図７】
2011043520.tif 000010