(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測光部を有するマイクロチップと、
前記マイクロチップの一方側の面を支持すると共に前記マイクロチップの熱を放熱させる支持部材と、
前記マイクロチップの他方側の面に当接され、前記測光部に光を照射する第１の導光手段と、
前記支持部材に形成された貫通部へ挿入されて前記マイクロチップの一方側の面に当接され、前記測光部を介した光を受光する第２の導光手段と、
前記第１の導光手段を前記マイクロチップ側へ付勢する第１の付勢手段と、
前記第２の導光手段を前記マイクロチップ側へ付勢すると共に、前記第１の付勢手段よりも付勢力が小さい第２の付勢手段と、
を備えることを特徴とする分析装置。
【請求項２】
測光部を有するマイクロチップと、
前記マイクロチップの一方側の面を支持すると共に前記マイクロチップの熱を放熱させる支持部材と、
前記支持部材に形成された貫通部へ挿入されて前記マイクロチップの一方側の面に当接され、前記測光部に光を照射する第１の導光手段と、
前記マイクロチップの他方側の面に当接され、前記測光部を介した光を受光する第２の導光手段と、
前記第１の導光手段を前記マイクロチップ側へ付勢する第１の付勢手段と、
前記第２の導光手段を前記マイクロチップ側へ付勢すると共に、前記第１の付勢手段よりも付勢力が大きい第２の付勢手段と、
を備えることを特徴とする分析装置。
【請求項３】
前記第１の導光手段及び前記第２の導光手段の少なくとも一方は、光ファイバを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記第１の導光手段及び前記第２の導光手段の少なくとも一方は、レンズ、フィルタ、ハウジングのいずれかを含み構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の分析装置。
【請求項５】
前記第１の付勢手段及び前記第２の付勢手段の少なくとも一方は、弾性部材を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項６】
前記弾性部材は、バネ機構を備えることを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項７】
前記第２の導光手段は、受光用制御ユニットに接続されており、
前記受光用制御ユニットは、フォトダイオードを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項８】
前記マイクロチップは、流路が形成された光透過性部材を有し、前記測光部は該流路であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項９】
前記マイクロチップは、樹脂で形成されることを特徴とする請求項８に記載の分析装置。
【請求項１０】
光学分析の反射率、透過率、吸光度、蛍光または発光のうち、少なくともいずれか１つの指標を用いて分析を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置に関する。より詳しくは、流路に注入された試料の成分を光学的手法により検出する分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロチップデバイス（マイクロ流体デバイス）を用いて、遺伝子解析、臨床診断、薬物スクリーニングなどの化学、生化学、薬学、医学、獣医学の分野における分析が行われている。
【０００３】
試料に含まれる特定成分の濃度もしくは量を分析する分析方法には、試料から特定成分を分離する分離工程と、分離された特定成分を検出する検出工程とを有する方法がある。例えば、キャピラリ電気泳動法を用いた分析方法においては、マイクロチップデバイスの分離流路に泳動液を充填し、さらに分離流路の一端寄りに試料を導入する。分離流路の両端に電圧を加えると、電気泳動により泳動液が正極側から負極側へと移動する電気浸透流が生じる。また、上記電圧が印加されることにより特定成分は、それぞれの電気泳動移動度に応じて移動しようとする。したがって、特定成分は、電気浸透流の速度ベクトルと電気泳動による移動の速度ベクトルとを合成した速度ベクトルにしたがって移動する。この移動によって、特定成分が他の成分から分離される。この分離された特定成分を例えば光学的手法によって検出することにより、特定成分の量や濃度を分析することができる。
【０００４】
特許文献１には、光軸合わせを不要とすると共に、測定感度の高い小型のマイクロ化学システムが記載されている。マイクロ化学システムは、流路内に液中試料が満たされた流路付き板状部材と、レンズ付き光ファイバと、励起光を照射すると共に検出光を照射する光源ユニットと、検出装置とを備え、レンズ付き光ファイバは、屈折率分布型ロッドレンズと、一端が屈折率分布型ロッドレンズに接続され、他端が光源ユニットに接続され、その中間にＦＣコネクターを有する光ファイバとから成る。ＦＣコネクターは、ＦＣプラグと、ＦＣプラグを夫々固定するアダプタとから成り、アダプタにＦＣプラグを夫々ねじ込むことで接合される。
【０００５】
特許文献２には、外部環境変化により熱レンズ信号強度が変化しても試料を正確に測定することができる熱レンズ分光分析システム及び熱レンズ信号補正方法が記載されている。熱レンズ分光分析システムは、中に液中試料が注入された溝を有するマイクロ化学チップと、液体試料に光ファイバを介して光源ユニットから伝播された励起光及び検出光を集光して熱レンズ信号を生成する屈折率分布型ロッドレンズと、励起光及び検出光の光量と熱レンズ信号強度を検出する光電変換器と、を備える。そして、熱レンズ信号強度の測定値、（励起光の所定光量／励起光の測定光量）、及び／又は第２の比（検出光の所定光量／検出光の測定光量）を積算することにより熱レンズ信号強度の測定値を補正する。
【０００６】
特許文献３には、光源からの光をマイクロチップに導く光ファイバを備えた分析装置が記載されている。その分析装置は、光源からの光をマイクロチップに導くための光ファイバの端部を保持するフェルールは、ホルダにおいてコイルバネに付勢された状態で上下方向に移動可能に保持され、マイクロチップに当接させられるに構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１１７３０２号公報
【特許文献２】特開２００６−３００７２１号公報
【特許文献３】国際公開第２０１０／０１０９０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述する従来技術のように、光学的手法により分析を行う方法として、光照射位置や光の集光など、検出の精度を向上するための努力が多くなされてきた。しかしながら、光照射側の制御時における熱影響について考慮されているが、受光側の制御時における熱影響について考慮されていない。
【０００９】
電気泳動法による分離においては、光照射による熱影響だけでなく、マイクロチップ（分離流路の両端）へ電圧を印加することによる発熱があり、マイクロチップデバイスが熱により変形し、分析の精度が低下する問題があった。特に樹脂製のマイクロチップデバイスの場合は変形が大きく問題となりやすい。
【００１０】
また、分析対象となる試料が血液やタンパク質などの場合、熱による変性が生じるおそれがあった。さらに、熱の影響により、マイクロチップデバイスの分離流路内で気泡が発生するなどして、分析の精度が低下するおそれもあった。
【００１１】
これらの熱の影響を抑制するため、マイクロチップデバイスを冷却制御することがあるが、この場合、その冷却制御によってマイクロチップデバイスの内部と外面との温度勾配が大きくなり、その結果、マイクロチップデバイスの変形が助長されることもあった。
【００１２】
また、試薬反応の過程で発熱することもあり、これを冷却する必要がある場合もある。試薬反応の発熱自体でマイクロチップデバイスの変形が生じ、さらに、マイクロチップを冷却制御する場合、内部の発熱部と冷却部との温度勾配により、マイクロチップデバイスの変形が助長されていた。
【００１３】
試薬反応による測定法においては、マイクロチップデバイスの温度を調節しながら光学的手法による分析を行うことがある。例えば、酵素試薬を用いる場合は、マイクロチップデバイスの温度を反応性の高い摂氏３７度前後に調節することが望ましい。この場合、マイクロチップの初期温度（例えば室温、気温摂氏２０度前後）から摂氏３７度に昇温する過程で、マイクロチップデバイスの変形が生じていた。
【００１４】
以上のように、冷却、加熱を問わず、マイクロチップデバイスの内部から、または、外部から温度変化が生じると、その影響によりマイクロチップデバイスが変形するという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱影響を低減し測定精度の低下を防止することができる分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記マイクロチップの一方側の面を支持すると共に前記マイクロチップの熱を放熱させる支持部材と、
前記マイクロチップの他方側の面に当接され、前記測光部に光を照射する第１の導光手段と、
前記支持部材に形成された貫通部へ挿入されて前記マイクロチップの一方側の面に当接され、前記測光部を介した光を受光する第２の導光手段と、
前記第１の導光手段を前記マイクロチップ側へ付勢する第１の付勢手段と、
前記第２の導光手段を前記マイクロチップ側へ付勢すると共に、前記第１の付勢手段よりも付勢力が小さい第２の付勢手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、前記第１の導光手段及び前記第２の導光手段の少なくとも一方は、光ファイバを含むことを特徴とする。
【００２１】
好ましくは、前記第１の導光手段及び前記第２の導光手段の少なくとも一方は、レンズ、フィルタ、ハウジングのいずれかを含み構成されることを特徴とする。
【００２５】
好ましくは、前記第１の付勢手段及び前記第２の付勢手段の少なくとも一方は、弾性部材を有することを特徴とする。
【００２６】
さらに好ましくは、前記弾性部材は、バネ機構を備えることを特徴とする。
【００２７】
好ましくは、前記受光手段は、フォトダイオードを含むことを特徴とする。
【００２８】
好ましくは、前記マイクロチップは、流路が形成された光透過性部材を有し、前記測光部は該流路であることを特徴とする。
【００２９】
さらに好ましくは、前記マイクロチップは、樹脂で形成されることを特徴とする。
【００３０】
好ましくは、光学分析の反射率、透過率、吸光度、蛍光または発光のうち、少なくともいずれか１つの指標を用いて分析を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、熱影響を低減し測定精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態に係る分析装置の一例を示す概略構成図である。
【図２Ａ】実施の形態に係るマイクロチップの一例を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】実施の形態に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す部分拡大図である。
【図４Ａ】実施の形態に係る検出部の、導光手段の一例を示す概略構成図である。
【図４Ｂ】実施の形態に係る導光手段の他の一例を示す概略構成図である。
【図５】実施の形態に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す概略構成図である。
【図６】実施の形態の変形例１に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す概略構成図である。
【図７Ａ】実施の形態の変形例２に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す概略構成図である。
【図７Ｂ】実施の形態の変形例２に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す概略構成図である。
【図８】実施の形態の変形例３に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す概略構成図である。
【図９Ａ】実施の形態に係る分析装置の、マイクロチップの一例を示す概略構成図である。
【図９Ｂ】図９ＡのＺ−Ｚ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る分析装置の概略構成図である。本実施の形態においては、分析装置１は、キャピラリ電気泳動法を用いて分析を行い、光学的手法により検出する。
【００３４】
分析装置１は、貯液槽１１、試料槽１２、廃液槽１３、分注部１４、マイクロチップ２０、電極２４、２５、検出部３０を有する分析測定部４０、流路５１ないし流路５３、三方バルブ５５、５６、制御部６１および電源部６２を備える。マイクロチップ２０には、分離流路２１、導入孔２２および排出孔２３（図２Ａ参照）が形成されている。
【００３５】
貯液槽１１は、貯液Ｌ、例えば泳動液、精製水、洗浄液などが貯められる。泳動液は、バッファとして機能する液体であり、例えば、１００ｍＭりんご酸−アルギニンバッファ（ｐＨ５．０）＋１．５％コンドロイチン硫酸Ｃナトリウムの水溶液がある。
【００３６】
試料槽１２は、試料液Ｋが貯められる。試料液Ｋは、分析装置１で分析を行うための特定成分を含むサンプルである。試料液Ｋは、測定に適した処理、例えば、希釈や混合などが行われた状態に処理された液体である。
【００３７】
廃液槽１３は、使用済みの液体を貯蔵するためのものである。分注部１４は、試料槽１２の試料液Ｋをマイクロチップ２０の分離流路２１へ注入することができる。
【００３８】
図２Ａは、図１に示すマイクロチップの一例を示す平面図である。図２Ｂは図２ＡのＹ−Ｙ線断面図である。
【００３９】
マイクロチップ２０は、微細な流路からなる分離流路２１と、分離流路２１へ溶液の導入・排出を行うための導入孔２２および排出孔２３を備える。マイクロチップ２０は２枚の光透過性部材である樹脂基板を接合して形成される。マイクロチップ２０は、例えば、シリコン樹脂、メタクリル酸メチル樹脂などのアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂などの樹脂を材料とする。
【００４０】
マイクロチップ２０の分離流路２１は、キャピラリ電気泳動法を用いた分析が行われる場である。分離流路２１の断面は、直径が２５ないし１００μｍの円形、または辺の長さが２５ないし１００μｍの矩形であることが好ましい。キャピラリ電気泳動法を行うのに適した形状および寸法であればこれに限定されない。本実施の形態においては、分離流路２１の長さは、３０ｍｍ程度であるが、これに限定されるものではない。
【００４１】
分離流路２１は、導入孔２２および排出孔２３に通じている。導入孔２２は、分離流路２１の一端に設けられており、分注部１４より試料液Ｋが導入される部分である。本実施の形態においては、導入孔２２から試料液Ｋの他に、泳動液、精製水、洗浄液などの貯液Ｌの導入が可能である。排出孔２３は、分離流路２１の他端に設けられており、分離流路２１に充填された試料液Ｋや貯液Ｌが排出される部分である。
【００４２】
また、分離流路２１には、その両端に電極２４と電極２５が設けられている。本実施の形態においては、電極２４は、導入孔２２内に露出しており、電極２５は、排出孔２３内に露出している。
【００４３】
図３は、実施の形態に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す部分拡大図である。図３は、図１のＭ−Ｍ線断面の概略を示す。
【００４４】
分析測定部４０は、マイクロチップ２０、検出部３０、マイクロチップ支持台４１および遮蔽壁４２を備える。検出部３０の一部である照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６は、マイクロチップ２０と所定の距離を設けて、かつ光を遮る部材で隔てられた異なる空間に配置されることが好ましい。照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６は、図３に示すように別個に備えてもよいし、一体に形成し、照射・受光用制御ユニットとして備えてもよい。
【００４５】
具体的には、例えばマイクロチップ２０を遮蔽壁４２の内部に配置し、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６を遮蔽壁４２の外部に配置するように設計する。照射用制御ユニット３５は光ファイバ３３を介して照射用導光部３１と接続し、受光用導光部３２は光ファイバ３４を介して受光用制御ユニット３６と接続する。光ファイバ３３、３４は例えば石英ガラス光ファイバなどが用いられる。
【００４６】
図４Ａは、実施の形態に係る検出部の、導光手段の一例を示す概略構成図である。照射用導光部３１は、フェルール３１ａ、ホルダ３１ｂ、コイルバネ３１ｃおよびストッパ３１ｄを備える。フェルール３１ａは、光ファイバ３３の導光を妨げないように、その端部に固着されている。フェルール３１ａは、例えば、ジルコニアなどのセラミックで形成される。照射用導光部３１のフェルール３１ａと光ファイバ３３とを合わせて、光照射手段という。
【００４７】
照射用導光部３１のストッパ３１ｄは光ファイバ３３に固定されることなく、コイルバネ３１ｃの伸縮に合わせてスライドする。ストッパ３１ｄを固定することで照射用導光部３１のフェルール３１ａを、ストッパ３１ｄに対してスライドさせることができる。
【００４８】
例えば、照射用導光部３１がマイクロチップ２０に接する際に、照射用導光部３１の先端（フェルール３１ａ）でマイクロチップ２０に押し付ける力（力Ｆ１：図５参照）を付勢することができる位置に、照射用導光部３１のストッパ３１ｄを遮蔽壁４２の一部に固定しておく。マイクロチップ２０を分析装置１に配置したときに、コイルバネ３１ｃは収縮する方向に力を受け、その復元力（力Ｆ１）をマイクロチップ２０へ付勢することができる。
【００４９】
図４Ｂは、実施の形態に係る導光手段の他の一例を示す概略構成図である。図４Ｂの導光手段では、図４Ａに示す照射用導光部３１のホルダ３１ｂがストッパ３１ｄを兼ねた構成となっている。
【００５０】
照射用導光部３１のホルダ３１ｂは、フェルール３１ａおよび光ファイバ３３に固定されることなく、コイルバネ３１ｃの伸縮に合わせて光ファイバ３３に対してスライドする。ホルダ３１ｂを固定することで照射用導光部３１のフェルール３１ａをスライドさせることができる。
【００５１】
例えば、照射用導光部３１がマイクロチップ２０に接する際に、照射用導光部３１の先端（フェルール３１ａ）でマイクロチップ２０に押し付ける力（力Ｆ１）を付勢することができる位置に、照射用導光部３１のホルダ３１ｂを遮蔽壁４２の一部に固定しておく。マイクロチップ２０を分析装置１に配置したときに、コイルバネ３１ｃは収縮する方向に力を受け、その復元力（力Ｆ１）をマイクロチップ２０へ付勢することができる。
【００５２】
照射用導光部３１はフェルール３１ａの先端にレンズを備えていてもよい。照射用導光部３１はレンズの他に、フィルタ、ハウジングのいずれかを含んで構成されていてもよい。
【００５３】
図４Ａおよび図４Ｂはまた、受光用導光部３２の構成を示す。受光用導光部３２のフェルール３２ａと光ファイバ３４を合わせて受光手段が構成される。
【００５４】
受光用導光部３２は、マイクロチップ２０へ圧力を加えない場合は、付勢手段を備える必要はなく、フェルール３２ａのみで形成されていてもよい。
【００５５】
受光用導光部３２は、マイクロチップ２０へ圧力を加える場合は、付勢手段を備える。付勢手段である弾性構造に関しては基本的に照射用導光部３１と同じ構造となり、コイルバネ３２ｃを有するバネ機構を備える。受光用導光部３２はフェルール３２ａの先端にレンズを備えていてもよい。また、受光用導光部３２はレンズの他に、フィルタ、ハウジングのいずれかを含んで構成されていてもよい。
【００５６】
図３、図４Ａおよび図４Ｂにおいて、照射用導光部３１は、マイクロチップ２０を挟み、マイクロチップ支持台４１に対向する位置に備える場合を例に挙げて説明している。この場合、本実施の形態では照射用導光部３１に付勢手段を備え、受光用導光部３２においては照射用導光部３１に備えた付勢手段より弱い力を有する付勢手段を備えることが好ましい。
【００５７】
照射用導光部３１と受光用導光部３２が反対の位置にある場合、すなわち受光用導光部３２が、マイクロチップ２０を挟み、マイクロチップ支持台４１に対向する位置に備える場合は、マイクロチップ支持台４１に対向する受光用導光部３２に付勢手段を備える。より好ましくは照射用導光部３１は受光用導光部３２より弱い力を有する付勢手段を備える。いずれの場合においても、マイクロチップ支持台４１に対向する位置の導光手段を用いて、マイクロチップ２０をマイクロチップ支持台４１へ押し付ける方向へ力を付勢できればよい。
【００５８】
分析装置１で分析する際に、分離流路２１の両端の電極２４、２５に電圧を印加して電気泳動を行うため、マイクロチップ２０そのものの温度が上昇する。マイクロチップ２０の温度が上昇すると、分離流路２１内の温度上昇により、緩衝液が所定の温度を超えて曇点が発生したり、測定対象が血液などの場合にタンパク質凝固などの変性が発生するなど、測定に悪影響を及ぼすため測定精度が低下する。また、マイクロチップ２０そのものに微小な変形が生じて、受発光素子の相対位置、すなわち照射用導光部３１と受光用導光部３２との距離、が変動して測定精度が低下する。
【００５９】
したがって、できるだけマイクロチップ２０の温度上昇を緩やかにし、できるだけ所定の温度を超えないようにすることが望ましく、マイクロチップ支持台４１は熱伝導率の高いアルミなどの部材で形成して放熱しやすいよう構成する。さらに、例えばペルチェ素子を備えて冷却制御を実施するよう構成したり、あるいはファンモータによる空冷によって冷却制御を実施してもよい。
【００６０】
電気泳動法以外の、例えば酵素反応試薬を適用した測定法であれば、試薬反応が環境温度影響を受けることを排除するため摂氏３７度近辺に温調制御を実施するよう構成する場合がある。また、試薬反応の過程における発熱を抑制するために冷却制御を施す場合もある。
【００６１】
つまり、マイクロチップ２０を測定する際には、測定セルまたはキャピラリ自体が温度変化し、その温度変化が測定精度に影響する場合や、また、その温度変化の抑制等の目的において所望の温度に制御する場合がある。これらの場合おいて、マイクロチップ２０の内外部は温度変化の影響を受けて変形する。
【００６２】
分析装置１で分析および測定する際には、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６を作動させ検出部３０で検出を行う。このとき、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６は熱を発生するため、マイクロチップ２０への熱影響がある。
【００６３】
その一方、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６は熱影響を受けやすい。マイクロチップ自体から、または、マイクロチップを温度制御するための要素からの熱影響によって、受光素子もしくは発光素子の特性、また、それらを駆動する制御回路の特性が変動することで、受光量または発光量の変動が生じ、測定値の誤差を引き起こす。一般的に、照射する光量は参照光のモニタリングによって補正可能だが、測定光そのものの受光量自体は直接的に補正できないため測定精度に影響する。
【００６４】
また、温度制御するための要素や、マイクロチップ自体から発せられる電気的ノイズの影響を受けることもある。さらに、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６の相互間でノイズの影響を受けることもある。
【００６５】
したがって、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６とマイクロチップ２０とを隔離し、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６からマイクロチップ２０への熱による影響や、マイクロチップ２０から照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６への熱による影響を減らすことが好ましい。
【００６６】
例えば、外部からの温度影響を受けにくい環境として、遮蔽壁４２で囲む空間を設けておき、その遮蔽壁４２内の空間にマイクロチップ２０を備える。遮蔽壁４２の外部に置かれた照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６からの熱は、遮蔽壁４２の内部に置かれたマイクロチップ２０へ伝わりにくく、マイクロチップ２０への熱による影響を防止することができる。さらに、遮蔽壁４２は光照射・受光の際の迷光を除去できる。遮蔽壁４２は、マイクロチップ２０の温度上昇を抑制し、測定への影響を低減させるだけでなく、迷光除去による測定精度が向上する効果もある。
【００６７】
さらに、例えば、光ファイバ３３、３４を介して照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６を照射用導光部３１および受光用導光部３２と接続する。光ファイバ３３、３４などの導光手段を用いることで、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６と照射用導光部３１および受光用導光部３２とを距離をあけて配設することができ、熱による影響を低減させることができる。また、光ファイバ３３、３４を用いることで、マイクロチップ２０を分析測定箇所へ配置する際の作業性が良くなる。
【００６８】
照射側だけでなく受光側についても光ファイバ３４を備えることができる。例えば、受光用制御ユニット３６の受光素子はフォトダイオードを用いる場合に、フォトダイオードの受光感度は温度特性を有するため、できるだけ受光用導光部３２は熱の変化が少ないことが好ましい。受光側の光ファイバ３４が備えられていない場合、受光用導光部３２は受光用制御ユニット３６で発生した熱を受け温度変化が生じ、受光する測定の精度が低下する。光ファイバ３４を備えることで、受光用制御ユニット３６が受光用導光部３２へ与える熱による影響を少なくできるので、測定精度が低下するのを防止することができる。
【００６９】
分析測定部４０は、遮蔽壁４２の外部に、分離流路２１の両端に形成された電極２４、２５を配置するように構成することが好ましい。照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６を遮蔽壁４２の外部に配置することに加えて、電極２４、２５についても遮蔽壁４２の外部に配置することで、より遮蔽壁４２内の温度上昇を防止し、マイクロチップ２０の温度上昇を低減させるので、結果として測定精度の低下を防止することができる。
【００７０】
検出部３０は、照射用導光部３１、受光用導光部３２、光ファイバ３３、３４、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６を備える。検出部３０は、分離流路２１において試料液Ｋから分離された特定成分を分析するためのものである。検出部３０の照射用導光部３１および受光用導光部３２は、分離流路２１のうち、導入孔２２よりも排出孔２３に近い側の部分に設けられている。
【００７１】
照射用導光部３１は、光を照射するための光源を備えた照射用制御ユニット３５と光ファイバ３３を介して接続する。例えば光源は、ＬＥＤなどを用いる。
【００７２】
受光用導光部３２は、光を受光するための受光部を備えた受光用制御ユニット３６と光ファイバ３４を介して接続する。例えば受光部は、フォトダイオードなどを用いる。受光用導光部３２は、さらに、レンズなどの集光機能を先端に備えていてもよい。
【００７３】
照射用導光部３１と受光用導光部３２は、マイクロチップ２０を介して対向し、各々の光ファイバ３３、３４は同軸上となるように配設される。測定精度を向上させるために、照射用導光部３１と受光用導光部３２の光軸の中心のずれはできるだけ小さいことが好ましい。
【００７４】
照射用制御ユニット３５は照射用導光部３１を、受光用制御ユニット３６は受光用導光部３２を、それぞれ制御することにより、検出部３０は、照射用導光部３１からの光を試料液Ｋに照射し、透過光を受光用導光部３２によって受光することにより吸光度を測定する。そして、制御部６１の演算部（図示せず）で、吸光度から特定成分の抽出や特定成分の濃度が算出され、分析処理が完了する。以下、本実施の形態の分析測定における作用を説明する。
【００７５】
図５は、実施の形態に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す概略構成図である。分析測定部４０のマイクロチップ支持台４１に、予め、マイクロチップ２０を配設しておく。また、マイクロチップ２０の分離流路２１を挟むように、照射用導光部３１および受光用導光部３２は配設しておく。このとき照射用導光部３１は、マイクロチップ２０へ向けて所定の力の復元力（力Ｆ１）を付加し、マイクロチップ２０をマイクロチップ支持台４１へ押し付ける力（力Ｆ１）が働く。
【００７６】
照射用導光部３１は、流路の流れる方向で見たときに、導入孔２２と排出孔２３の間であって、中間よりやや排出孔２３よりの位置に配設される。照射用導光部３１は、マイクロチップ２０の、特に分離流路２１を押さえるように、付勢する力（力Ｆ１）を付加する。
【００７７】
分析装置１での分析・測定および検出の工程では、マイクロチップ２０に以下のような影響がある。分析・測定の工程は、電気泳動により行うため、分離流路２１の両端の電極２４、２５に電圧を印加する必要がある。その電圧で生じる電流によって、マイクロチップ２０に温度上昇が起こる。検出の工程では、照射用導光部３１から照射した光を受光用導光部３２で受光し、演算処理により行うため、分離流路２１へ光を照射する。このとき、光照射により熱が発生し、マイクロチップ２０に温度上昇が起こる。
【００７８】
電圧の印加および光照射により、マイクロチップ２０の分離流路２１は温度上昇し、特に測光箇所近傍は温度上昇がより著しく発生する。マイクロチップ支持台４１は熱伝導率の高いアルミなどの部材で形成して放熱しやすいよう構成されているので、マイクロチップ２０の、マイクロチップ支持台４１と対向しない側の面と比較して、マイクロチップ支持台４１に接する側の面は、温度上昇が抑制される。その結果、マイクロチップ２０の、マイクロチップ支持台４１と対向しない側の面は温度上昇の影響を受けやすく、マイクロチップ２０に熱膨張が発生し、マイクロチップ２０は照射用導光部３１側に向けて凸状に変形を生じる。
【００７９】
このとき、照射用導光部３１はマイクロチップ２０に当接し、かつ、コイルバネ３１ｃの復元力によりマイクロチップ２０へ所定の力（力Ｆ１）で付勢しており、マイクロチップ２０が凸状へ変形しようとするのを防止する。マイクロチップ２０が凸状に変形するのを防止することで分離流路２１の変形を抑制する。分離流路の変形を防止し、流動特性の変化や、光透過方向の変化を防止することができ、結果として、測定精度の低下を防ぐことができる。また、照射用導光部３１とマイクロチップ２０は接したままの状態を維持でき、光の照射位置が一定となり、測定における光学距離が一定となるので、測定精度の低下を抑制することができる。
【００８０】
照射用導光部３１でマイクロチップ２０に付勢する力を与えて、マイクロチップ２０の変形を防止することができるので、熱による変形が起こりやすい素材のマイクロチップ２０を用いることができる。マイクロチップ２０は、ガラス製だけでなく、例えば、シリコン樹脂、メタクリル酸メチル樹脂などのアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂などの樹脂製のものを用いてもよい。また、素材の強度が小さく変形しやすい素材に対しても、照射用導光部３１でマイクロチップ２０に所定の付勢する力を与え、マイクロチップ２０の変形を防止できるので、マイクロチップ２０の素材として用いることができる。
【００８１】
以下に、図１ないし図５を参照して、分析装置１を用いて分析する動作を説明する。
【００８２】
分析装置１の上述の各部の動作は、制御部６１により制御される。一連の制御により、分析装置１による分析が行われる。制御部６１は、例えばＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェースなどによって構成される。
【００８３】
分析装置１には、三方バルブ５５、５６が設けられている。三方バルブ５５、５６は、それぞれ３つの接続口を有しており、これらの接続口どうしの連通状態および遮断状態が、制御部６１によって独立に制御される。
【００８４】
貯液槽１１および試料槽１２は、三方バルブ５５、５６を介して流路５１または流路５３と接続している。制御部６１によって開閉が制御されており、分離流路２１との連通状態および遮断状態が独立に制御される。流路５１はマイクロチップ２０、すなわち分離流路２１へ繋がり、流路５３は廃液槽１３に繋がる。
【００８５】
電源部６２は、分離流路２１においてキャピラリ電気泳動法による分析を行うための電圧を印加するためのものであり、正極である電極２４および負極である電極２５に接続されている。印加される電圧は、例えば、１．５ｋＶ程度であり、正極と負極は反対の極性を印加する機能を備えていてもよい。
【００８６】
電気泳動による分離は、具体的には、制御部６１の指示により、正極である電極２４および負極である電極２５に電源部６２から電圧を印加し、泳動液に電極２４から電極２５へと向かう電気浸透流を発生させる。このとき、特定成分には、固有の電気泳動移動度に応じて電極２４から電極２５に向かって移動が生じる。
【００８７】
制御部６１の指示により、分析測定部４０は、分離流路２１の特定の位置において、例えば照射用導光部３１からの光源から光を照射し、その透過光を受光用導光部３２によって受光する。より詳しくは、照射用制御ユニット３５に備えられたＬＥＤなどの光源から光ファイバ３３を介して照射用導光部３１より波長が４１５ｎｍ近傍の光を照射し、その透過光を受光用導光部３２から光ファイバ３４を介して受光用制御ユニット３６に備えられたフォトダイオードなどの受光部で受光する。分離流路２１の特定の位置を特定成分が通過すると、受光部で受光する光（吸光度）が変化し、その変化より特定成分の濃度や量を検出することができる。
【００８８】
マイクロチップ２０は、電気泳動のために分離流路２１へ電圧を印加すること、および測定のために光を照射することによる熱が付加され、温度上昇により変形が生じる。マイクロチップ支持台４１は熱伝導率の高いアルミなどの部材で形成して放熱しやすいよう構成されているので、マイクロチップ２０の、マイクロチップ支持台４１と対向しない側の面と比較して、マイクロチップ支持台４１に接する側の面は、温度上昇が抑制される。その結果、マイクロチップ２０の、マイクロチップ支持台４１と対向しない側の面は温度上昇の影響を受けやすく、マイクロチップ２０に熱膨張が発生し、マイクロチップ２０は照射用導光部３１側に向けて凸状に変形を生じる。
【００８９】
照射用導光部３１で測定のために光を照射する際に、照射用導光部３１はマイクロチップ２０に当接し、かつ、マイクロチップ２０を押し付けるように、照射用導光部３１は力Ｆ１でマイクロチップ２０へ付勢しながら光を照射する。より詳しくは、遮蔽壁４２に固定されたストッパ３１ｄでコイルバネ３１ｃが押し縮められる。その復元力により、照射用導光部３１の先端にあるフェルール３１ａはマイクロチップ２０へ力Ｆ１で付勢し、マイクロチップ２０の測定箇所上部の分離流路２１を、マイクロチップ支持台４１の方向へ押し付けることができる。
【００９０】
マイクロチップ２０は、凸状に変形した箇所を元に戻す方向に付勢力（力Ｆ１）を受け、マイクロチップ２０の変形を防止することができる。分離流路２１が変形せずに済むので、変形が原因となって発生する分離流路２１内の流動特性の変化や照射などの光の透過方向の変化を防止し、結果として、測定精度の低下を防止することができる。また、照射用導光部３１とマイクロチップ２０は接したままの状態を維持でき、光の照射位置が一定となり、測定における光学距離が一定となるので、測定精度の低下を抑制することができる。
【００９１】
また、マイクロチップ２０は遮蔽壁４２の内部に置かれ、照射用制御ユニット３５および受光用制御ユニット３６からの熱による影響を受けずに済む。その結果、マイクロチップ２０の温度上昇を低減させることができ、測定精度の低下を防止する。また、遮蔽壁４２があることで、分析測定部４０での迷光除去効果が向上し、測定精度の向上に寄与する。
【００９２】
さらに、受光用導光部３２と受光用制御ユニット３６を光ファイバ３４で連結し、受光用導光部３２と受光用制御ユニット３６との間に距離を設けることで、受光用導光部３２は受光用制御ユニット３６からの熱による影響を受けずに済む。その結果、受光用導光部３２がフォトダイオードなどの温度により受光感度が変化する部材の場合であっても、測定精度の低下を防止することができる。
【００９３】
この分析結果を、例えば記憶部（図示せず）に記憶するなどして、分析を終える。以上の工程により、分析装置１を用いた分析が完了する。
【００９４】
図６は、実施の形態の変形例１に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す概略構成図である。基本的な構造は実施の形態に係る分析装置１と同じであり、受光用導光部３２は照射用導光部３１の様に、付勢することが可能なものであって、照射用導光部３１より付勢する力が小さいものを用いる。
【００９５】
電圧の印加および光照射により、マイクロチップ２０の分離流路２１は温度上昇し、特に測光箇所近傍は温度上昇がより著しく発生する。マイクロチップ支持台４１は熱伝導率の高いアルミなどの部材で形成して放熱しやすいよう構成されているので、マイクロチップ２０の、マイクロチップ支持台４１と対向しない側の面と比較して、マイクロチップ支持台４１に接する側の面は、温度上昇が抑制される。その結果、マイクロチップ２０の、マイクロチップ支持台４１と対向しない側の面は温度上昇の影響を受けやすく、マイクロチップ２０に熱膨張が発生し、マイクロチップ２０は照射用導光部３１側に向けて凸状に変形を生じる。
【００９６】
このとき、照射用導光部３１は所定の力（力Ｆ１）でマイクロチップ２０へ付勢し、マイクロチップ２０をマイクロチップ支持台４１へ押し付けるように付勢し、凸状に変形するのを防止する。それと同時に受光用導光部３２は、照射用導光部３１の方向へ、すなわち受光用導光部３２からマイクロチップ２０へ向けて、所定の力（力Ｆ２）を付勢する。
【００９７】
受光用導光部３２にバネなどの付勢する機能を備えることで、マイクロチップ２０の分離流路２１を挟み込むように押し付けることができる。その結果、照射用導光部３１とマイクロチップ２０は密着するように当接し、かつ、照射用導光部３１に対向する受光用導光部３２とマイクロチップ２０は密着するように当接し、照射用導光部３１と受光用導光部３２とマイクロチップ２０は一体となるような形となり、位置関係（光学距離）が一定となるため、測定精度の低下を抑制することができる。
【００９８】
仮に、マイクロチップ２０に生じた凸状変形を照射用導光部３１で付勢する力（力Ｆ１）で抑制できずに、マイクロチップ２０に若干の凸状変形が生じる場合であっても、受光用導光部３２からマイクロチップ２０へ所定の力（力Ｆ２）が付勢されるため、照射用導光部３１と受光用導光部３２とマイクロチップ２０は一体のまま、それぞれが接した状態を維持することができる。その結果、位置関係（光学距離）が一定となるため、測定精度の低下を抑制することができる。
【００９９】
なお、受光用導光部３２で付勢する力（力Ｆ２）が付勢されていない場合については、上述の実施の形態の場合（図５参照のこと）に等しくなる。
【０１００】
図７Ａおよび図７Ｂは、実施の形態の変形例２に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す概略構成図である。基本的な構造は実施の形態に係る分析装置１と同じであり、照射用導光部３１と受光用導光部３２の位置が、上下に反転した場合である。具体的には、受光用導光部３２は、マイクロチップ２０を挟み、マイクロチップ支持台４１に対向する位置に備えられ、照射用導光部３１は、マイクロチップ支持台４１側の位置に備えられる。図７Ａは図５に対応し、図７Ｂは図６に対応する。
【０１０１】
本実施の形態では、図７Ａのように、マイクロチップ支持台４１へマイクロチップ２０を付勢する付勢手段を備える必要がある。少なくとも受光用導光部３２は所定の力（力Ｆ２）でマイクロチップ２０を付勢する付勢手段を備える。
【０１０２】
また、図７Ｂのように、受光用導光部３２だけでなく照射用導光部３１にも付勢手段を備える場合、照射用導光部３１の付勢する力（力Ｆ１）は受光用導光部３２の付勢する力（力Ｆ２）より小さくなるように付勢手段を備える。受光用導光部３２の付勢する力（力Ｆ２）を、照射用導光部３１の付勢する力（力Ｆ１）より大きくすることで、マイクロチップ支持台４１へマイクロチップ２０を付勢することができる。
【０１０３】
図８は、実施の形態の変形例３に係る分析装置の、分析測定部の一例を示す概略構成図である。基本的な構造は実施の形態に係る分析装置１と同じであり、マイクロチップ押さえ４３を追加して備えた場合である。
【０１０４】
マイクロチップ押さえ４３は、マイクロチップ２０のマイクロチップ支持台４１への固定が不充分となる場合など、例えば、マイクロチップ２０が樹脂などの軽量な部材で形成されマイクロチップ支持台４１へ固持されにくい場合に備える。本発明においては、マイクロチップ押さえ４３は、所定の力（力Ｆ３）で、マイクロチップ２０をマイクロチップ支持台４１へ押さえ付けることができるものを用いる。
【０１０５】
照射用導光部３１はマイクロチップ２０に当接し、マイクロチップ２０へ所定の力（力Ｆ１）でマイクロチップ支持台４１へ向けて付勢し、マイクロチップ押さえ４３も所定の力（力Ｆ３）でマイクロチップ支持台４１へ向けて付勢する。その結果、分析時においてマイクロチップ２０に凸状の変形が生じる場合であっても、照射用導光部３１とマイクロチップ押さえ４３とで付勢され、変形が生じるのを抑制する。このとき、照射用導光部３１で付勢する際の所定の力（力Ｆ１）は、照射用導光部３１のみで付勢する場合よりも、小さくてよい。
【０１０６】
また、受光用導光部３２でも所定の力（力Ｆ２）で付勢する場合について、マイクロチップ押さえ４３を備えない場合は、照射用導光部３１で付勢する所定の力（力Ｆ１）は受光用導光部３２で付勢する所定の力（力Ｆ２）より大きくなければならなかったが、同等であってもよい。マイクロチップ押さえ４３があることで、マイクロチップ２０をマイクロチップ支持台４１へ向けて付勢し、マイクロチップ２０に凸状変形が生じるのを抑制することが可能となる。その結果、マイクロチップ２０の変形を押さえ、測定精度が低下するのを防止できる。さらに、照射用導光部３１と受光用導光部３２で、間にあるマイクロチップ２０（測光箇所の分離流路２１を含む）を挟み込むように固持し、光学距離を一定に保つことができ、より精度の高い測定をすることができる。
【０１０７】
図９Ａは、本実施の形態に係る分析装置の、マイクロチップの一例を示す概略構成図である。マイクロチップ２０は、検出部３０を備える箇所の分離流路２１の上部に、ガイド（凹部）２６を備える。ガイド２６は、間隙を有して、照射用導光部３１を嵌合することができる。
【０１０８】
図９Ｂは、図９ＡのＺ−Ｚ線断面図である。ガイド２６は、分離流路２１上の、所定の位置に形成されており、照射用導光部３１から分離流路２１へ決まった位置へ光を照射することができる。その結果、ガイド２６へ照射用導光部３１を嵌合するだけで、位置あわせをすることなく所定の位置に光を照射でき、容易にマイクロチップ２０をマイクロチップ支持台４１へ配設することが可能となる。また、光を照射する位置が固定するため、測定における光学距離が一定となり、安定して測定をすることができる。
【０１０９】
また、ガイド２６を備えたマイクロチップ２０を用いることで、照射用導光部３１でマイクロチップ２０へ向けて付勢する力を加えるときに、接圧位置が固定されるので、安定して力を付加することが可能となる。所定の検出箇所に、ある一定の力で、マイクロチップ２０に付加を加えることで、安定した測定、ここでは光の照射および受光を行うことができる。
【０１１０】
以上説明したように、実施の形態に係る分析装置によれば、熱影響を低減し測定精度の低下を防止することができる。
【０１１１】
特定成分の検出において、マイクロチップの分離流路に光を照射する際に、光照射手段を用いて直接マイクロチップに付勢する力を加えることで、熱によるマイクロチップおよび分離流路の変形を防止することができ、分離流路内における流動特性の変化や照射などの光の透過方向の変化を防止し、測定精度の低下を防止することができる。また、光照射手段を用いて直接マイクロチップに付勢する力を加えることで、マイクロチップを挟み両側にある導光手段の間の距離を一定に保つことができ、光学距離が一定となり測定精度の低下を抑制する。
【０１１２】
さらに、マイクロチップ（分離流路）に当接するもしくは近接する導光手段と、受光用制御ユニットを光ファイバを用いて距離を遠ざけて配置することにより、フォトダイオードなどの受光部と受光用制御ユニットを遠ざけることができる。その結果、温度によるフォトダイオードの受光感度の変化を少なくし、測定精度の低下を防止することができる。
【０１１３】
また、マイクロチップ（分離流路）に当接するもしくは近接する導光手段と、導光手段の光照射・受光用制御ユニットを隔離して備えることで、マイクロチップへの熱影響を低減し、緩衝液の曇点による測定精度の低下を防止できる。また、所定の温度以上で発生する試料の変性、例えば高温下でのタンパク質凝固が発生するのを低減させ、測定精度の低下を防止することができる。
【０１１４】
本実施の形態に係る分析装置において、上述した例に限定されるものではない。本発明に係る分析装置の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。例えば、流路の構成や貯槽部の数、各機能部を配置する位置、各機能部の形状などを、分析装置の用途に合わせて設計することができる。分析装置での分析については、光学分析の反射率、透過率、吸光度、蛍光または発光のうち、少なくともいずれか１つの指標を用いる分析に適用することができる。
【０１１５】
本実施の形態で説明したマイクロチップへ生じる変形の例は一例である。分析装置の種類、分析方法、分析対象、用いるマイクロチップなど様々な要因により、マイクロチップの変形する形状、変形度合いや変形する向きなどは異なる。本実施の形態では、光照射手段および／または受光手段を用いて、マイクロチップを支持部材へ向けて押さえ付けるように付勢し、マイクロチップの変形を抑制することができればよく、上述の例に限定されない。また、付勢する力の大きさについても、マイクロチップの材質や分析温度、光照射手段で付勢する力と受光手段で付勢する力の差、および付勢する力の方向などを考慮して、任意に設定することができる。
【０１１６】
分析に用いる導光手段で付勢する力は、コイルバネに限らず、板バネやその他弾性体を用いてよい。また、マイクロチップ（分離流路）に導光手段を配置する箇所は、上述した例に限定されない。配置する際に、光照射と受光の、光軸の同心度ができるだけ小さくなるように配置されることが好ましい。
【０１１７】
マイクロチップは、樹脂製に限らず、ガラス製などであってもよい。また、マイクロチップに備える分離流路の本数は、１本に限らず複数であってもよい。分離流路の構成は、いわゆるストレート形状に限定されず、２つの流路が公差したクロスインジェクション形状であってもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１    分析装置
１１    貯液槽
１２    試料槽
１３    廃液槽
１４    分注部
２０    マイクロチップ
２１    分離流路
２２    導入孔
２３    排出孔
２４、２５    電極
２６    ガイド（凹部）
３０    検出部
３１    照射用導光部
３１ａ、３２ａ  フェルール
３１ｂ、３２ｂ  ホルダ
３１ｃ、３２ｃ  コイルバネ
３１ｄ、３２ｄ  ストッパ
３２    受光用導光部
３３、３４    光ファイバ
３５    照射用制御ユニット
３６    受光用制御ユニット
４０    分析測定部
４１    マイクロチップ支持台
４２    遮蔽壁
４３    マイクロチップ押さえ
５１〜５３    流路
５５、５６    三方バルブ
６１    制御部
６２    電源部
Ｌ    貯液
Ｋ    試料液
【図１】
0005802499.tif 000002
【図２Ａ】
0005802499.tif 000003
【図２Ｂ】
0005802499.tif 000004
【図３】
0005802499.tif 000005
【図４Ａ】
0005802499.tif 000006
【図４Ｂ】
0005802499.tif 000007
【図５】
0005802499.tif 000008
【図６】
0005802499.tif 000009
【図７Ａ】
0005802499.tif 000010
【図７Ｂ】
0005802499.tif 000011
【図８】
0005802499.tif 000012
【図９Ａ】
0005802499.tif 000013
【図９Ｂ】
0005802499.tif 000014