(57)【要約】  屈折率ｎ1の部材の内部に屈折率ｎ2（ｎ2＜ｎ1）の部材が充填された複数のチャンネル２が同一平面上に平行に配列されたマイクロチップ１の側面から，同一平面に沿って照射されたレーザビーム６は，チャンネル２の断面が上底＞下底の台形形状である場合，上底から下底に向かう方向に屈折を受け，速やかにチャンネル配列から逸脱してしまう。そこで，マイクロチップ１の側面から，レーザビーム６を同一平面に対して下底から上底に向かう方向に傾けて照射することにより，レーザビーム６が緩やかにチャンネル配列から逸脱するようにする。この結果，より多数のチャンネル２を効率良くレーザビーム照射することが可能となる。
2016009796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に，屈折率ｎ2の部材が満たされた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互いにほぼ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ビームを，前記マイクロチップの側面から，前記互いにほぼ平行に配列された前記複数のチャンネルの長軸にほぼ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る前記複数のチャンネルからの発光をそれぞれ分離して検出する光検出光学系とを含み，
前記複数のチャンネルのうち，前記レーザビームによって最初に照射されるチャンネルＦと，前記レーザビームによって最後に照射されるチャンネルＬのそれぞれの長軸を含む平面に対して，前記チャンネルＦに接近する前記レーザビームのなす角度θ1が，θ1＞０であることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，長軸に垂直な断面がテーパー形状であり，
ｎ1＞ｎ2であり，
前記チャンネルＦの前記断面において，前記レーザビームが前記テーパー形状の幅が広がる方向に向かうとき前記角度θ1の符号を正とすることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項３】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップは，それぞれの接合面で張り合わされた第１の部品と第２の部品を備え，
前記第１の部品の前記接合面には前記複数のチャンネルを構成する複数の溝が設けられ，
前記第２の部品の前記接合面には溝が設けられておらず，
前記レーザビームが前記第１の部品から前記第２の部品の方に向かうとき前記角度θ1の符号を正とすることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項４】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルの長軸が同一平面上に配列されていることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項５】
請求項４記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
θ1＋ε2＞０を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項６】
請求項４記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であり，前記複数の台形の高さの平均がｄであるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
ｐ×tan（θ1＋ε2）＜ｄ
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項７】
請求項４記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であり，前記複数の台形の高さの平均がｄであるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ，
Ｍ＝int(−θ1／ε2＋１)
とすると，
ｐ×tan（θ1＋ε2）＋ｐ×tan（θ1＋２ε2）＋…＋ｐ×｛θ1＋（Ｍ−１）ε2）｝＜ｄ
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項８】
請求項７記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記チャンネルＦに接近する前記レーザビームの，前記同一平面に垂直な方向の幅がｂであり，
前記複数のチャンネルのうち，前記レーザビームにより一括照射されるチャンネルの数がＬであるとき，
ｂ＞ｐ（Ｌ−２Ｍ）tanθ1
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項９】
請求項６記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記チャンネルＦに接近する前記レーザビームの，前記同一平面に垂直方向の幅がｂであり，
前記複数のチャンネルのうち，前記レーザビームにより一括照射されるチャンネルの数がＬであるとき，
ｂ＞ｐ（Ｌ−１）tanθ1
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１０】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，長軸に垂直な断面がテーパー形状であり，
前記複数のチャンネルの長軸が曲率半径Ｒの円筒面上に配列されていることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
ｐ／｜２ε2｜＜Ｒ＜ｐ／｜ε2／２｜
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１２】
請求項１０記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
ｐ／｜１．２ε2｜＜Ｒ＜ｐ／｜０．８ε2｜
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１３】
請求項１０記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
Ｒ＝ｐ／｜ε2｜
を概ね満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１４】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記角度θ1を変化させる機構を備えることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記曲率半径Ｒを変化させる機構を備えることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１６】
レーザ光源から発生されたレーザビームを，長軸に垂直な断面がテーパー形状である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互いにほぼ平行に配列されたマイクロチップの側面から，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ほぼ垂直に入射させるマルチチャンネルのレーザビーム照射方法において，
前記複数のチャンネルのうち，前記レーザビームによって最初に照射されるチャンネルＦと，前記レーザビームによって最後に照射されるチャンネルＬのそれぞれの長軸を含む平面に対して、前記テーパー形状の幅の狭い方から幅の広い方に向けて前記チャンネルＦに接近する前記レーザビームのなす角度θ1がθ1＞０となるように設定する工程と，
前記マイクロチップの側面から前記複数のチャンネルに前記レーザビームを照射する工程と，
を有することを特徴とするレーザビーム照射方法。
【請求項１７】
屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に，屈折率ｎ2の部材が満たされた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互いにほぼ平行に配列され，
前記複数のチャンネルは長軸に垂直な断面がテーパー形状であり，
前記複数のチャンネルの長軸が曲率半径Ｒの円筒面上に配列されていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１８】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の少なくとも一部が平滑化されていることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１９】
請求項１８記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の内，前記レーザビームが入射される位置及びその周囲を含む領域の表面粗さの平均がそれ以外の領域の表面粗さの平均よりも小さいことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２０】
請求項１９記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の内，少なくとも前記レーザビームが入射される部分の表面粗さＲＭＳの平均が０．２４μｍ以下であることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２１】
請求項１９記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の内，少なくとも前記レーザビームが入射される部分が周囲よりも内側に凹んだ構造であることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２２】
請求項１９記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の内，少なくとも前記レーザビームが入射される部分が周囲よりも外側に突出した構造であることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２３】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に，前記屈折率ｎ2の第１の部材が満たされた複数の第１のチャンネルに加えて，屈折率ｎ3の第２の部材が満たされた第２のチャンネルが交互に配列され，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分析装置。
【請求項２４】
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互いにほぼ平行に配列されたマイクロチップにおいて，
前記マイクロチップの側面の内，少なくとも一部分の表面粗さの平均がその他の部分の表面粗さの平均よりも小さいことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２５】
請求項２４記載のマイクロチップにおいて，
前記マイクロチップの側面の内，前記一部分の表面粗さＲＭＳの平均が０．２４μｍ以下であることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２６】
請求項２４記載のマイクロチップにおいて，
前記マイクロチップの側面の内，前記一部分が周囲よりも内側に凹んだ構造であることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２７】
請求項２４記載のマイクロチップにおいて，
前記マイクロチップの側面の内，前記一部分が周囲よりも外側に突出した構造であることを特徴とするマイクロチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，内部に設けられた複数のチャンネルにレーザビーム等の光を照射し，内部に存在する物質を高感度に蛍光検出，散乱光検出する等により分析するためのマイクロチップ及びその製造方法，レーザビーム照射方法，及び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分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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，外寸は数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。【０００３】
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。【０００４】
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ビーム照射して蛍光計測，散乱光計測，透過光計測等による分析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。以下，蛍光計測を例に説明する。いずれの方法も，複数のチャンネルのレーザビーム照射部はチップ内の同一平面上に互い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される。
（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する場合と，レーザビームを円状あるいは楕円状に拡大して複数のチャンネルを同時照射する場合とがある。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るが，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
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，各チャンネルの長軸に垂直に，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。横入射方式によってレーザビーム照射される各チャンネルの中心位置は同一直線上に並ぶ。この直線を横入射軸と以降呼ぶ。横入射軸は配列平面上にあり，各チャンネルの長軸と垂直である。ここで，各チャンネルの長軸とは，各チャンネルの長手方向の中心あるいは断面の重心を通る直線又は曲線である。特許文献１では，レーザビームを横入射軸と一致させて照射し，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，各チャンネルによって屈折したレーザビームを集光することで横入射軸から逸脱させずに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，非特許文献１では，レーザビームを横入射軸と一致させ，レーザビーム幅をチャンネル幅よりも拡大して照射し，複数のチャンネルを同時に照射している。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５９０９５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Anal. Chem., 2008, 80, 3897-3903
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。言い換えると，横入射方式は，ひとつのチャンネルを照射し，通過したレーザビームが他のチャンネルの照射にも寄与する方式である。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は，先に定義した横入射軸と一致する。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等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。【０００８】
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，このような高精度な位置合わせを，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。【０００９】
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，異なる多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。【００１０】
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。【００１１】
一方，非特許文献１では，レーザビーム幅を流路幅よりも拡大して照射することによってレーザビーム強度密度が減少する課題に加えて，レーザビームが各チャンネルによって一方向に屈折を受けるため，レーザビームが通過するチャンネルの数が増えるに従い急速に横入射軸から逸脱するため，複数のチャンネルを効率良く同時照射することができない課題がある。これは本発明で新たに見出した課題であり，［発明を実施するための形態］で詳細に説明する。【００１２】
本発明は，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，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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるマルチチャンネル分析装置は，屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に，屈折率ｎ2の部材が満たされた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互いにほぼ平行に，かつ同一平面上又は同一円筒面上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ビームを，マイクロチップの側面から，互いにほぼ平行に配列された複数のチャンネルの長軸にほぼ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る複数のチャンネルからの発光をそれぞれ分離して検出する光検出光学系とを含み，マイクロチップの側面から入射し，最初に照射されるチャンネルに接近するレーザビームの方向は，従来の横入射方式と異なり，最初に照射されるチャンネルの長軸と最後に照射されるチャンネルの長軸の両方を含む平面に対して平行とせずに，一定の角度を持たせる。あるいは，レーザビームの中心軸を含み，各チャンネルに垂直な断面において，最初に照射されるチャンネルに接近するレーザビームの方向は，最初に照射されるチャンネルの中心と最後に照射されるチャンネルの中心を結ぶ直線に対して平行とせずに，一定の角度を持たせる。【００１４】
各チャンネルが同一平面上に配置される場合は上記平面は配列平面と一致し，上記断面において，各チャンネルの中心が同一直線上に配置される場合は上記直線は横入射軸と一致する。この際，最初に照射されるチャンネルに接近するレーザビームの方向が，各チャンネルによってレーザビームが屈折を受ける方向と反対向きとする。あるいは，上記の一定の角度の向きは，各チャンネルによってレーザビームが屈折する角度の向きと逆向きとする。一例として，複数のチャンネルの長軸に垂直な断面がテーパー形状であり，ｎ1＞ｎ2であるとき，最初に照射されるチャンネルの断面において，レーザビームがテーパー形状の幅が広がる方向に向かうとき上記一定の角度の符号を正とする。このことにより，各チャンネルがもたらす屈折によってレーザビームがチャンネル配列から逸脱するまでの距離を稼ぎ，より多くのチャンネルを効率良く同時照射することが可能となる。また，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。【００１５】
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チャンネルから発光する蛍光を，マイクロチップの上面又は下面に対してほぼ垂直方向から同時に検出するように構成する。【００１６】
また，本発明によるマイクロチップの製造方法は，一例として，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上又は同一円筒面上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を有する。
【発明の効果】
【００１７】
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又はマイクロチップの上面又は下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。【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】複数のチャンネルを含むマイクロチップの断面図を用いた本発明の課題と解決策の説明図。
【図２】二等辺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。
【図３】マイクロチップの製造プロセスを示す工程図。
【図４】本発明の解決策を示す複数のチャンネルを含むマイクロチップの断面模式図。
【図５】本発明によるマルチチャンネル分析装置の一例を示す概略説明図。
【図６】θ1＝０度，ｎ2＝１．３３，２４本チャンネルに横入射した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７】θ1＝０度，ｎ2＝１．３３，２４本チャンネルに横入射したレーザビームの照射効率の計算結果を示す図。
【図８】θ1＝４度，ｎ2＝１．３３，２４本チャンネルに横入射した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９】θ1＝４度，ｎ2＝１．３３，２４本チャンネルに横入射したレーザビームの照射効率の計算結果を示す図。
【図１０】θ1＝３度，ｎ2＝１．３３，２４本チャンネルに横入射した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１１】θ1＝３度，ｎ2＝１．３３，２４本チャンネルに横入射したレーザビームの照射効率の計算結果を示す図。
【図１２】θ1＝０度，ｎ2＝１．４１，２４本チャンネルに横入射した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１３】θ1＝０度，ｎ2＝１．４１，２４本チャンネルに横入射したレーザビームの照射効率の計算結果を示す図。
【図１４】θ1＝３度，ｎ2＝１．４１，２４本チャンネルに横入射した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１５】θ1＝３度，ｎ2＝１．４１，２４本チャンネルに横入射したレーザビームの照射効率の計算結果を示す図。
【図１６】θ1＝２度，ｎ2＝１．４１，２４本チャンネルに横入射した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１７】θ1＝２度，ｎ2＝１．４１，２４本チャンネルに横入射したレーザビームの照射効率の計算結果を示す図。
【図１８】本発明によるマルチチャンネル分析装置の一例を示す概略説明図。
【図１９】湾曲配置した２４本チャンネルに横入射したレーザビームの光線追跡シミュレーション結果と照射効率計算結果を示す図。
【図２０】湾曲配置した２４本チャンネルに横入射したレーザビームの照射効率の計算結果を示す図。
【図２１】レーザビームと横入射軸のなす角度を制御する機構を示す説明図。
【図２２】複数のチャンネルが湾曲配置したマイクロチップの構成図。
【図２３】複数のチャンネルが湾曲配置する曲面の曲率半径を制御する機構を示す説明図。
【図２４】校正用マーカを備えるマイクロチップの断面模式図。
【図２５】マイクロチップの両側から２分割したレーザビームを横入射した場合の照射効率の計算結果を示す図。
【図２６】射出成形による樹脂製マイクロチップ作製手順の比較例の説明図。
【図２７】マイクロチップ側面の表面粗さによるレーザ散乱を示す説明図。
【図２８】射出成形による樹脂製のマイクロチップの作製手順を示す説明図。
【図２９】マイクロチップ側面を局所的に研磨する例を示す図。
【図３０】平滑化されたマイクロチップ側面に対するレーザ照射の例を示す図。
【図３１】マイクロチップ側面に対するレーザ照射の例を示す図。
【図３２】ガラス窓を接着したマイクロチップ側面に対するレーザ照射の例を示す図。
【図３３】マイクロチップに対するレーザ横入射の評価実験系を示す図。
【図３４】マイクロチップの側面及び正面のレーザ顕微鏡像と表面粗さを示す図。
【図３５】マイクロチップ側面の平滑化と表面粗さの関係の測定結果を示す図。
【図３６】マイクロチップ側面の平滑化とレーザ透過性能の測定結果を示す図。
【図３７】マイクロチップ側面の表面粗さとレーザ透過性能の関係を示す図。
【図３８】マイクロチップ側面における張り合わせ位置の段差の例を示す図。
【図３９】マイクロチップ側面における張り合わせ位置の盛上りの例を示す図。
【図４０】マイクロチップ側面における張り合わせ位置の窪みの例を示す図。
【図４１】切削及び平滑化されたマイクロチップ側面に対するレーザ照射の例を示す図。
【図４２】透明物質堆積及び平滑化されたマイクロチップ側面に対するレーザ照射の例を示す図。
【図４３】平滑化されたマイクロチップ側面に対するレーザ斜め照射の例を示す図。
【図４４】透明物質堆積及び窓貼り付けされたマイクロチップ側面に対するレーザ照射の例を示す図。
【図４５】片方の基板が平滑化されたマイクロチップ側面に対するレーザ斜め照射の例を示す図。
【図４６】マイクロチップ側面における張り合わせ位置の盛上りと，切削及び研磨により盛上りを解消した側面の光学顕微鏡像の例を示す図。
【図４７】マイクロチップの張り合わせ面におけるレーザ散乱の例を示す説明図。
【図４８】マイクロチップ側面に対するレーザ斜め照射の例を示す図。
【図４９】湾曲したマイクロチップの張り合わせ面におけるレーザ散乱の例を示す説明図。
【図５０】切削及び平滑化されたマイクロチップ側面に対するレーザ照射の例を示す説明図。
【図５１】１５本のチャンネルを有するマイクロチップの例を示す図。
【図５２】１５本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結果を示す図。
【図５３】８本のＡチャンネルで取得した蛍光強度分布の実験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１（ａ）は，複数のチャンネル２の配列（以降，チャンネル配列と呼ぶ）を有するマイクロチップ１の代表例を示す断面模式図である。マイクロチップ１の横入射軸３（図１に点線で示す）を含み，複数のチャンネル２の長軸に垂直な断面図である。マイクロチップ１の断面は長方形状であり，長方形の長辺は横入射軸３及びチャンネル配列と平行である。各チャンネル２の長軸は互いに平行に，同一平面上に，かつ一定間隔ｐで配列している。各チャンネル２の長軸上にある，図１における各チャンネル２の断面の中心点は一直線上に並び，その直線は横入射軸３と一致している。各チャンネル２には，レーザビームが導入される左側から右側に向かって順番にＮｏ．１，２，３，…の番号を付ける。図１には，Ｎｏ．１から４までが示されている。Ｎｏ．１のチャンネルと，マイクロチップ１の左側面の距離はｃである。各チャンネル２の断面はテーパー形状，ここでは同一の等脚台形形状である。各チャンネル２の横入射軸３と垂直方向の幅，すなわち等脚台形の高さはｄである。マイクロチップ１は屈折率ｎ0の媒質の中に配置されている。ここでは，マイクロチップが空中に配置されているため，ｎ0＝１．００である。マイクロチップ１の部材はガラスや樹脂等の透明な固体部材であり，屈折率はｎ1である。これに対して，各チャンネル２に充填される部材は水溶液等の液体やゲル状の材料であり，屈折率はｎ2であり，ｎ2＜ｎ1である。
【００２１】
図１のように，断面が等脚台形形状のチャンネル２を有するマクロチップ１は，射出成形のような量産性に優れる加工法を用いて製造することが可能である。マイクロチップ１を各チャンネル２の上端面を含む平面を接合面４（図１に一点鎖線で示す）とする上下２つの部品で構成し，これら２つの部品を接合面４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る。接合面４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するとさらに良い。接合面４より下側の部品の接合面４にはチャンネルを構成する断面が四角形の溝が複数設けられており，接合面４より上側の部品の接合面４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の形状や位置は影響を受けない。射出成形では，型に樹脂等の部材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，溝の底から接合面４に向かうに従って幅が広がっていくテーパー形状である必要がある。つまり，等脚台形の上底を接合面４の一部，下底を接合面４より下側の部品に設けられた溝の底とするとき，図１のように上底の幅＞下底の幅となっているマイクロチップ１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。等脚台形の底角のうち，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。
【００２２】
図１（ｂ）及び（ｃ）は，図１（ａ）のマイクロチップ１にレーザビーム６をそれぞれ異なる条件で照射した場合の光路を模式的に示している。ここに示すマイクロチップ１の構成及びレーザビーム６の照射条件は，本発明の基本的な考えを説明するための代表例に過ぎず，同様の考えに基づく他の構成及び照射条件についても，本発明の対象となることは言うまでもない。例えば，各チャンネル２の断面形状は等脚台形でなくても良いし，配列間隔は一定でなくても良い。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように，レーザビーム６の中心軸５を横入射軸３と一致あるいは平行にした状態で，マイクロチップ１の左側面から照射する。マイクロチップ１に入射する前，及びマイクロチップ１に入射してからＮｏ．１のチャンネルに到達するまでのレーザビーム６の配列平面と垂直な方向の幅，すなわち図１（ｂ）においては横入射軸３と垂直な方向の幅はｂである。レーザビーム６は，多数の無限小幅のビーム要素で構成されていると考える。各ビーム要素がほぼ平行となるように，レーザビーム６はコリメートしてからマイクロチップ１を照射するようにする。これらのビーム要素のうち，Ｎｏ．１より左側のレーザビーム６については，中心軸５及び上下端のビーム要素を描いているが，Ｎｏ．１より右側のレーザビーム６については，代表として中心軸５のみを描いている。
【００２４】
レーザビーム６は，各チャンネル２を通過する毎に，横入射軸３から接合面４とは反対側に，図１においては横入射軸３から下側に偏向し，チャンネル配列から逸脱するため，多数のチャンネルを効率良く同時照射することができない。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は，二等辺三角形の底辺とは反対側に，つまり頂角の側に，屈折するのである。この課題は，本発明において初めて見出されたものである。
【００２５】
図２は，二等辺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であり，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の部材の中に，屈折率ｎ2の部材からなり，断面が頂角Ａの二等辺三角形プリズムが，底辺を水平に，頂角を下向きにして位置している。図２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２のように底辺側に屈折する場合を正，逆に頂角側に屈折する場合を負とする。ε2は，図１で言えば，レーザビーム６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。
【００２６】
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＝２Ｄ                          （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｛２Ｄ−sin-1（sinＤ×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ  （７）
と表現される。ここで，ｎ2＜ｎ1であるため，屈折角はε2＜０となる。したがって，図２ではレーザビームはプリズムを通過する際に頂角側に屈折し，図１（ｂ）では，レーザビーム６はチャンネル２を通過する際に，横入射軸３から離れる方向に，接合面４と反対方向に屈折する。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６はチャンネル配列から急速に逸脱する。したがって，図１（ｂ）の構成は，レーザビーム６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必ずしも効率が良くないと言える。
【００２７】
そこで，図１（ｃ）に示す通り，レーザビーム６の中心軸５を，横入射軸３と一致あるいは平行とせずに，横入射軸３に対してθ0（＞０）だけ傾けてマイクロチップ１の左側面から導入し，横入射軸３に対してθ1（＞０）だけ傾けてＮｏ．１のチャンネルを照射する。ここでも，各ビーム要素がほぼ平行となるように，レーザビーム６はコリメートしてからマイクロチップ１を照射するようにする。ここで，マイクロチップ１の左側面は横入射軸と垂直とし，
θ1＝sin-1（１／ｎ1×sinθ0）      （８）
である。角度θ0及びθ1の符号はいずれも，角度ε2の場合と同様に，レーザビーム６が横入射軸３から接合面４に向かう方向，つまり図１の右上方向に進行する場合を正とする。換言すると，溝が設けられたマイクロチップ１の下側の部品から溝の無い上側の部品の方にレーザビーム６が向かうとき角度θ0及びθ1の符号を正とする。あるいは，Ｎｏ．１のチャンネルの断面において，レーザビーム６がテーパー形状の幅が広がる方向に向かうとき，すなわちテーパー形状の幅の狭い方から幅の広い方に向かってＮｏ．１のチャンネルに接近するとき，角度θ1の符号を正とする。
【００２８】
このとき，各チャンネルによる屈折角ε2（＜０）によってレーザビーム６がチャンネル配列から接合面４と反対側に逸脱するまでの横入射軸３方向の距離を稼ぎ，より多くの数のチャンネル２を横入射方式により同時照射することが可能となる。ここで，レーザビーム６がマイクロチップ１の左側面に導入される位置は横入射軸３上とせずに，横入射軸３から接合面４と反対側にａ（＞０）だけずらすことによって，Ｎｏ．１のチャンネルを良好に照射できるようにする。横入射方式を効率良く実現するためには，θ1の大きさは，大き過ぎても，小さ過ぎても駄目であり，適切な範囲に収まっていることが重要である。
【００２９】
まず，θ1の上限を考える。例えば，θ1＝９０度，つまり，図１において，レーザビーム６を横入射軸３に対して垂直に，下から上に向かって照射する場合，Ｎｏ．１のチャンネル２を通過したレーザビーム６はＮｏ．２以降のチャンネルを照射することができないため，横入射方式とはなり得ず，複数のチャンネルを効率良く同時照射することができない。効率の良い横入射方式を実現するためには，Ｎｏ．１のチャンネルを照射し，通過したレーザビーム６が少なくともＮｏ．２のチャンネルを照射することが必要である。このためには，Ｎｏ．１のチャンネルの下端に入射したビーム要素が，Ｎｏ．２のチャンネルの上端より低い位置に入射すれば良く，その条件は，
ｐ×tanθ2＜ｄ                       （９）
である。ここでθ2は，図１（ｃ）に示す通り，Ｎｏ．１のチャンネル２で屈折を受けたビーム要素が，Ｎｏ．２のチャンネルに向かう方向の横入射軸３に対する角度であり，
θ2＝θ1＋ε2                        （１０）
で与えられる。
【００３０】
同様に，Ｎｏ．２からＮｏ．３に向かうビーム要素が横入射軸３となす角度θ3，Ｎｏ．３からＮｏ．４に向かうビーム要素が横入射軸３となす角度θ4，さらにＮｏ．（Ｌ−１）からＮｏ．Ｌに向かうビーム要素が横入射軸３となす角度θLは，
θ3＝θ2＋ε2＝θ1＋２ε2             （１１）
θ4＝θ3＋ε2＝θ1＋３ε2             （１２）
・・・
θL＝θL-1＋ε2＝θ1＋（Ｌ−１）ε2    （１３）
で与えられる。ここで，Ｌは同時照射するチャンネルの総数を示す。θ2，θ3，θ4，…，θLの符号の取り方はθ1及びε2の場合と同じである。θ1，θ2，θ3，θ4，…，θLは正から始まりいずれ負に転じる。図１（ｃ）の例では，θ1〜θ3は正であるが，θ4以降は負に転じるため，中心軸５の光線がＮｏ．３のチャンネルまでは上方向に偏向しているのに対して，それ以降は下方向に偏向している。一般に，θM+1で正から負に転じるとすると，その直前のＮｏ．Ｍのチャンネルは，
Ｍ＝int(−θ1／ε2＋１)              （１４）
で表される。ここで，int(Ｘ)はＸの整数部分を導出する関数である。式（９）よりも，さらに効率良く横入射方式を実現するためには，Ｎｏ．１のチャンネルの下端に入射したビーム要素が，Ｎｏ．Ｍのチャンネルの上端より低い位置に入射すれば良く，その条件は，
ｐ×tanθ2＋ｐ×tanθ3＋…＋ｐ×tanθM＜ｄ  （１５）
である。
【００３１】
次に，θ1の下限を考える。θ1＝０度の場合は，図１（ｂ）の通りとなり，横入射方式の効率が悪い。つまり，
θ1＞０                              （１６）
が最低条件となる。さらに効率の良い横入射方式を実現するためには，Ｎｏ．１のチャンネルを照射し，通過したレーザビーム６が少なくともＮｏ．２のチャンネルを照射することが必要である。このためには，Ｎｏ．１のチャンネルを通過したビーム要素の横入射軸３に対する角度θ2が正であれ良く，その条件は，式（１０）より
θ2＝θ1＋ε2＞０                  （１７）
である。
【００３２】
一方，本発明では，図１（ｃ）に示す通り，レーザビーム６はマイクロチップ１の側面から照射しているが，マイクロチップ１の下面から照射する場合について考えてみる。横入射軸３に対して，つまりマイクロチップ１の下面方向に対して角度θ0で入射し，Ｎｏ．１のチャンネルを照射するビーム要素のチャンネル１の下面方向に対する角度θ1は，式（８）と異なり，
θ1＝９０−sin-1｛１／ｎ1×sin（９０−θ0）｝  （１８）
となる。後述する通り，式（１８）によるθ1は，式（８）によるθ1と比較して非常に大きくなるため，式（９）又は式（１５）と両立可能なθ1は存在しない。したがって，本発明は，レーザビーム６をマイクロチップ１の側面から照射する構成が必然であり，マイクロチップ１の下面又は上面から照射する場合には適用できない。これは，従来法である（１）ビーム拡大方式，及び（２）ビームスキャン方式と基本的に構成が異なる点である。
【００３３】
続いて，レーザビーム６の横入射軸と垂直方向の幅ｂを拡大することによって，横入射方式によって，より効率的に多数のチャンネル２を同時照射する方法を説明する。図１（ｃ）の構成は，図１（ｂ）の構成と比較すると，横入射方式によって，より多くの数のチャンネル２の同時照射が可能である。しかし，図１（ｃ）の構成で個々のビーム要素が同時照射できるチャンネル２の数は，図１（ｂ）の構成の場合の２〜３倍程度である。ここで，レーザビーム６の幅ｂを各チャンネル２の幅ｄよりも拡大すれば，図１（ｃ）のように最初にＮｏ．１のチャンネル２を照射したビーム要素がＮｏ．２以降のチャンネル２を照射することに加えて，最初にＮｏ．２以降のチャンネル２を照射するビーム要素が存在し，そのようなビーム要素がさらに後段のチャンネル２を照射することが可能であり，全体として，より多くのチャンネル２を，より均一に照射できるようになる。ここで，レーザビーム６の幅ｂの拡大はレーザビーム強度密度の低下を招くため，そのバランスが重要である。しかし，少なくとも，従来法である（１）ビーム拡大方式と比較すると，横入射方式であるが故，つまり，特定のビーム要素が複数のチャンネルの照射に寄与するが故に，効率的な同時照射が可能である。
【００３４】
効率的な横入射方式を実現するのに適したレーザビーム６の幅bは，同時照射すべきチャンネル２の総数Ｌに依存する。ここで，Ｌは，必ずしも，マイクロチップ１に含まれるチャンネル２の総数と一致するとは限らない。Ｌ個のチャンネル２のそれぞれを最初に照射するビーム要素が存在すれば，Ｌ個すべてのチャンネル２を同時照射可能である。このためには，マイクロチップ１の左側面から入射したレーザビーム６の横入射軸３方向の幅が，Ｎｏ．１のチャンネル２とＮｏ．Ｌのチャンネル２の距離：ｐ×（Ｌ−１）よりも大きければ良く，その条件は，
ｂ＞ｐ（Ｌ−１）tanθ1              （１９）
である。次に，ｂの大きさを式（１９）よりも絞りながら，より効率的に，Ｌ個すべてのチャンネル２を同時照射する条件を考える。図１（ｃ）の構成で個々のビーム要素が同時照射できるチャンネル２の数が，典型例として図１（ｂ）の構成の場合の２倍とすると，式（１４）を用いて，その数は２×Ｍ−１個と表すことができる。ここで，図１（ｃ）において，レーザビーム６が上方向に偏向し，やがて下方向に転じるまでのチャンネル数と，下方向に偏向してからチャンネル配列を逸脱するまでのチャンネル数がいずれもＭと仮定している。つまり，Ｌ−（２Ｍ−１）個のチャンネル２を最初に照射するビーム要素が存在すれば，Ｌ個すべてのチャンネル２を同時照射可能である。このためには，マイクロチップ１の左側面から入射したレーザビーム６の横入射軸３方向の幅が，Ｎｏ．１のチャンネルとＮｏ．｛Ｌ−（２×Ｍ−１）｝のチャンネルの距離：ｐ×［｛Ｌ−（２Ｍ−１）｝−１］＝ｐ（Ｌ−２Ｍ）よりも大きければ良く，その条件は，
ｂ＞ｐ（Ｌ−２Ｍ）tanθ1            （２０）
である。
【００３５】
以上では，レーザビーム６の配列平面に垂直方向の幅ｂ，すなわち図１（ｂ）及び図１（ｃ）においては横入射軸３に垂直方向の幅ｂを，チャンネル２の横入射軸３と垂直方向の幅ｄよりも拡大させる効果について説明した。一方で，レーザビーム６の配列平面に平行方向の幅，すなわち各チャンネル２の長軸方向の幅については同様の拡大を行わない，例えばチャンネル２の幅ｄと同程度にする方が良い場合が多い。これには二つの理由がある。一つは，各チャンネル２の内部において，電気泳動する物質をレーザビーム照射及び蛍光検出によって分析するような場合，各チャンネル２の長軸方向のレーザビーム幅が各チャンネル２の幅よりも大きくなると電気泳動分解能が低下してしまうことである。もう一つは，レーザビーム６を配列平面に垂直方向だけでなく，平行方向にも拡大すると，その分だけレーザビーム強度密度が低下するため，各チャンネル２の照射効率及び蛍光検出感度が低下してしまうためである。したがって，シリンドリカルレンズ等を用いて，レーザビーム６を配列平面と垂直方向にのみ拡大する，すなわち，レーザビーム６の断面が楕円状，あるいはライン状になるように整形してマイクロチップ１及び各チャンネル２を照射するのが良い。
【００３６】
レーザビーム６の照射による各チャンネル２からの散乱光あるいは蛍光を計測する方向は，図１（ｃ）において，マイクロチップ１の上方向からでも下方向からでも構わない。つまり，図１を上下反転したとしても，以上の発明の内容は影響を受けない。ただし，光検出系の中心軸は，図５で後述する通り，チャンネル２の配列平面，マイクロチップ１の上面，又は下面の少なくともいずれかに対して垂直とするのが，各チャンネル２の蛍光検出感度を向上し，ばらつきを低減する上で良い。したがって，以上ではθ0，θ1，θ2，…，θLをレーザビーム６の横入射軸３，又は配列平面となす角度と定義したが，これらの角度を光検出系の中心軸に垂直な平面に対する角度と定義しても良い。
【００３７】
一方で，各チャンネル２の下底面及び上底面にレーザビーム６が反射しやすいようにコーティング等の修飾を施すことは，より多くのチャンネル２を照射する上で有効である。もちろん，下底面あるいは上底面の一方のみをコーティングするのでも構わない。上底面にコーティングするには，マイクロチップ１の接合面４より上側の部品の接合面４の全体にコーティングを施すのが良い。
【００３８】
図３は，図１に示したマイクロチップ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７に対して，（ｂ）のように透明な樹脂を加熱溶融させた部材を射出注入し，冷却及び固体化させる。次に，金型７を抜き取ることによって，（ｃ）のようにマイクロチップ１のチャンネルとなる複数の溝を有する部品８，すなわちマイクロチップ１の接合面４より下側の部品８を得る。部品８の部材は屈折率ｎ1の透明固体部材である。部品８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。
【００３９】
一方，（ｄ）に示すように，マイクロチップ１のチャンネルを有さない部品９，すなわちマイクロチップ１の接合面４より上側の部品９として板状の屈折率ｎ1の透明固体部材を別途作製し，部品８と接合面４で熱溶着等により張り合わせ，（ｅ）に示すように，屈折率ｎ1のマイクロチップ１を得る。すなわち，この工程によって，部品８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１の内部に複数のチャンネル２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２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２に分析に用いる屈折率ｎ2の媒質を充填し，チャンネル２を作製する。マイクロチップ１は，例えば（ｅ）又は（ｆ）の状態でユーザに配布される。部品９はその表面が平面であるため，柔軟性のある薄いシートの形状，例えば厚さが１００μｍ程度であっても構わない。このように部品９を薄いシート形状にすることはマイクロチップ１の製造コストを低減することに寄与する。本実施例では，レーザビーム６が屈折する方向は接合面４から遠ざかる向きであるため，部品９の厚みが薄くなることによる問題は特に生じない。
【００４０】
以上では，チャンネル２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（５）から（７）までの関係式をそのまま適用して構わない。また，複数のチャンネルの断面形状が同一でない台形であっても，それらの平均のＤL，ＤR，及びＤを用いれば，同様に以上の関係式が成立すると考えて良い。
【００４１】
また，チャンネル２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。少なくとも射出成形やナノインプリントのような加工法で製造可能なチャンネル２の断面形状は対象となる。例えば，等脚でない台形，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，台形や三角形の角が丸みを帯びていたりしても，同様の効果を得ることができる。このような一般的な断面形状の場合は，次のようにしてＤを求めることによって，以上の関係式が成立すると考えて良い。
【００４２】
各チャンネルの断面形状の横入射軸と平行な幅の最小値をＷmin，最大値をＷmax，横入射軸と垂直な幅の最大値をｄとする。ここで，断面形状はテーパー形状になっているため，Ｗminは接合面から最も離れた位置で得られ，Ｗmaxは接合面から最も近い位置で得られる。テーパー形状の平均の傾きを考えると，Ｄ＝９０−tan-１｛２ｄ／（Ｗmax−Ｗmin）｝となる。複数のチャンネルの断面形状が同一でない場合は，このようにして求めたＤの平均値を用いれば良い。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。そのような場合は間隔の平均値をｐとすれば良い。
【００４３】
本発明で初めて見出された新たな課題，すなわち，図１（ｂ）に示されている通り，レーザビーム６を横入射軸３と一致させて横入射すると，チャンネル２がもたらす屈折作用により，レーザビーム６が横入射軸３及びチャンネル２の配列から逸脱し，多数のチャンネル２を効率的に横入射できない課題に対して，他の解決策を次に示す。
【００４４】
図４は，他の解決策を示す複数のチャンネルを含むマイクロチップの断面模式図である。図４に示す通り，各チャンネル２のレーザビーム照射される中心位置を同一直線上，すなわち横入射軸３上に並べずに，曲線上，すなわち横入射曲線２８上に並べる。チャンネル配列も，横入射軸３を含む平面上ではなく，横入射曲線２８を含む曲面上に乗る。すなわち，複数のチャンネル２の長軸が曲率半径Ｒの円筒面上に配列されている。複数のチャンネルは，長軸に垂直な断面がテーパー形状（ここでは，等脚台形）である。レーザビーム６を，中心軸５がＮｏ．１のチャンネル２の断面である等脚台形の上底及び下底に平行に，つまり，図１（ｂ）と同様にθ1＝０度とし，かつ中心軸５がＮｏ．１のチャンネル２の中心を通過するように，Ｎｏ．１のチャンネル２を照射する。このとき，Ｎｏ．１のチャンネル２を透過したレーザビーム６は，Ｎｏ．１のチャンネル２による屈折作用により，Ｎｏ．１のチャンネル２に入射する前のレーザビーム６に対して，ε2の角度をなして進む。そこで，その中心軸５が，Ｎｏ．２のチャンネル２の断面である等脚台形の上底及び下底に平行となり，かつＮｏ．２のチャンネル２の中心を通過するように，Ｎｏ．２のチャンネル２の配置を調整する。すると，Ｎｏ．２のチャンネル２を透過したレーザビーム６は，Ｎｏ．２のチャンネル２による屈折作用により，Ｎｏ．１のチャンネル２に入射する前のレーザビーム６に対して，２×ε2の角度をなして進む。以上が繰り返されるように，Ｎｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３，…の各チャンネル２の中心を横入射曲線２８上に配置することによって，レーザビーム６は，横入射曲線２８に沿って進み，円筒面上のチャンネル配列から逸脱しないため，多数のチャンネル２を効率的に同時照射することが可能である。
【００４５】
このとき，接合面４も，横入射曲線２８と同様に湾曲させる。横入射曲線２８は，各チャンネル２によってレーザビーム６が屈折する方向と同じ方向に湾曲させる。すなわち，チャンネル２の断面の等脚台形において上底＞下底となるときに，上底から下底に向かう方向に横入射曲線２８を湾曲させる。あるいは，チャンネル２の中心から，マイクロチップ１の接合面４に向かうのとは逆方向に横入射曲線２８を湾曲させる。このとき，湾曲の程度を示す曲率半径Ｒは，チャンネル２の配列間隔ｐが一定のとき，位置によらずに一定とするのが良い。つまり，測定しようとする複数のチャンネル２が配置されている領域に渡って，一定の曲率半径Ｒでチャンネル２の配列位置を湾曲させるのが良い。理想的な曲率半径Ｒは，
Ｒ＝ｐ／｜ε2｜                            （２１）
で表される。複数のチャンネル２の配列間隔が一定でない場合は，配列間隔の平均値をｐとする。このとき，原理的にはチャンネル２の数がいくら増えても，レーザビーム６がチャンネル配列から逸脱することはなく，理想的な横入射照射を実現できる。実際には，上記の理想値からずれても効率的な横入射照射を実現でき，その条件は，少なくとも
ｐ／｜２ε2｜＜Ｒ＜ｐ／｜ε2／２｜          （２２）
が満たされることであり，さらに，効率を上げる条件は，
ｐ／｜１．２ε2｜＜Ｒ＜ｐ／｜０．８ε2｜    （２３）
が満たされることである。以上の式（２１），式（２２）及び式（２３）の根拠，有効性については実施例４で詳しく説明する。
【００４６】
図４においては，マイクロチップ１の上面及び下面はＮｏ．１のチャンネル２に入射する前のレーザビーム６の方向と平行であり，マイクロチップ１の左側面及び右側面はＮｏ．１のチャンネル２に入射する前のレーザビーム６の方向と垂直に描いているが，これらが必然的な構成でないことは明らかである。また，レーザビーム６の照射による各チャンネル２からの散乱光あるいは蛍光を計測する方向は，図４において，マイクロチップ１の上方向からでも下方向からでも構わない。つまり，図４を上下反転したとしても，以上の発明の内容は影響を受けない。図４にしたがって，Ｎｏ．１〜Ｎｏ．Ｌの合計Ｌ本のチャンネル２をレーザビーム６で照射して光検出する場合，Ｎｏ．１のチャンネル２の長軸とＮｏ．Ｌのチャンネル２の長軸の両者を含む平面に対して，光検出系の中心軸を垂直とすることが，各チャンネル２の光検出感度を向上し，ばらつきを低減する上で良い。
【００４７】
なお，図４に示したマイクロチップに設けた複数のチャンネル２とレーザビーム６の配置は，レーザビームによって最初に照射されるＮｏ．１のチャンネルと，レーザビームによって最後に照射されるＮｏ．Ｌのチャンネルのそれぞれの長軸を含む平面に対して，Ｎｏ．１のチャンネルに接近するレーザビームのなす角度θ1が，θ1＞０である配置である。
【００４８】
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分析装置の一例を示す概略説明図である。本実施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６の横入射軸３を含む断面，蛍光検出光学系１３〜１６の断面，及びデータ解析装置１７を示し，（ｃ）は２次元センサ１６で得られる２次元蛍光像１８を示している。レーザビーム６の励起による各チャンネル２からのレーザ散乱光及び蛍光の波長分散像１９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。
【００４９】
図５（ａ）に示すように，屈折率ｎ0の媒質中０に，屈折率ｎ1の部材で構成されるマイクロチップ１が配置され，そのマイクロチップ１の中に屈折率ｎ2の部材が充填された複数のチャンネル２が配列されている。各チャンネル２のそれぞれに入口ポート１０，及び各チャンネル２に共通の出口ポート１１が設けられている。入口ポート１０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ダブル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，予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１０を負極，出口ポート１１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１０から出口ポート１１に向かって電気泳動分離する。複数のチャンネル２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互いにほぼ平行に配列されている。レーザ光源から発生されたレーザビームは，マイクロチップの側面から，互いにほぼ平行に配列された複数のチャンネルの長軸にほぼ垂直に入射される。
【００５０】
図５（ｂ）に示す通り，レーザ光源１２から出射したレーザビーム６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を照射する。図５（ａ）及び（ｂ）では，簡単のため，マイクロチップ１に導入するレーザビーム６の中心軸５と横入射軸３が一致あるいは平行になっているように表現されているが，正確には上述の通り，また図２１で後述する通り，これらは有意な角度を有している。各チャンネル２の中を電気泳動する蛍光標識ＤＮＡは，レーザビーム６が照射される位置を横切る際，レーザビーム６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１３で平行光束にされ，フィルタ及び回折格子１４を透過し，結像レンズ１５によって２次元センサ１６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６の波長を遮断するために設けられ，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られる。なお，チャンネル２の断面は，チャンネル２の長軸方向に対して同一形状であるため，マイクロチップ１へのレーザビーム６の入射位置がチャンネル２の長軸方向に多少ずれても，同様の効果が得られ，蛍光検出感度には影響がない。
【００５１】
図５（ｃ）は，２次元センサ１６で得られる２次元蛍光像１８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１９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１７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が行われる。
【００５２】
図２１は，図５に示したレーザビーム６，マイクロチップ１，及び複数のチャンネル２の部分を詳細に示した断面模式図であり，レーザビームと横入射軸のなす角度を制御する機構を示す説明図である。マイクロチップ１及び分析装置は，マイクロチップ１を分析装置のステージ２７上に設置しただけで，Ｎｏ．１のチャンネル２に照射されるレーザビーム６の横入射軸３に対する角度θ1等，上記で規定したパラメータが所望の値になるように設計されていることが望ましい。しかし，マイクロチップ１の加工精度のばらつき，劣化等による変形，あるいは分析装置の環境要因による変形等が原因して，θ1等が設計した値からずれてしまうことが想定される。そこで，θ1等を調整により設計値に近づけることができるような校正機構を分析装置が備えていることが有効である。図２１（ａ）は校正機構の一例を示し，複数のミラー２４の位置及び角度を調整機構２６で制御することにより，レーザビーム６のマイクロチップ１に対する照射角度が所望の角度θ1になるようにする。あるいは，図２１（ｂ）に示すように，ステージ２７の位置及び角度を調整機構２６で制御することにより，所望の角度θ1が得られるようにする。もちろん，図２１（ａ）の調整機構と図２１（ｂ）の調整機構を併用しても構わない。
【００５３】
例えば，試料の分析を開始する前に，各チャンネル２からの信号強度をモニタしながら，図２１（ａ）あるいは図２１（ｂ）の調整機構２６によってレーザビーム６とマイクロチップ１の相対角度を変化させ，上記信号強度が設計値に近づくように調整することが有効である。信号強度としては各チャンネル２から得られる水のラマン散乱強度等を利用するのが便利である。マイクロチップ１の内部に，試料の分析に用いるチャンネル２とは別に，校正用のマーカを予め内蔵させておくのも有効である。例えば，図２４（ａ）に示すように，分析に用いるチャンネル２の配列の両脇に，校正用のチャンネル３１を設ける。チャンネル３１の内部には，チャンネル２と同様に，屈折率ｎ2の，比較的強いラマン散乱が得られる媒質を充填する。チャンネル３１から得られるラマン散乱強度をモニタしながら，図２１（ａ）あるいは図２１（ｂ）の調整機構２６を制御し，適切な相対角度を得る。さらに，チャンネル３１からの発光は，図５（ｂ）に示した蛍光検出光学系によって，チャンネル２からの発光と同時かつ独立に計測できるため，分析をしながらリアルタイムで調整機構２６を制御することもできる。これは，分析の最中に，例えば温度上昇等によってマイクロチップが変形する場合の対処法として有効である。
【００５４】
本実施例では，その効果を実証するために，マイクロチップ１に設けられた複数のチャンネル２に対して横入射されたレーザビーム６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６の全強度に対する各チャンネル２の内部を通過するレーザビーム６の強度の比率，すなわちチャンネル２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２毎のレーザビーム照射効率は，公知の文献に示されている通り，実験で得られるチャンネル２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。本実施例では，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。
【００５５】
図６，図８，図１０，図１２，図１４，及び図１６に光線追跡シミュレーションの結果を示す。まず，これらの図に共通する内容を説明する。これらの図は，横入射軸３を含み，各チャンネル２の長軸に垂直な断面を示している。レーザビーム６の波長は５０５ｎｍである。各図における（ａ），（ｂ），及び（ｃ）はそれぞれ，マイクロチップ１に入射するレーザビーム６の，配列平面及び横入射軸３と垂直方向の幅がｂ＝５μｍ，５０μｍ，及び３００μｍの場合の結果である。マイクロチップ１内には，Ｎｏ．１からＮｏ．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。つまりＬ＝２４である。ここで，Ｎｏ．１はレーザビーム６が導入される側の端にあり，レーザビーム６が最初に照射されるチャンネル２の番号を示す。以降，レーザビーム６の進行方向に沿って各チャンネル２に順番に，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３，‥‥，Ｎｏ．２４の番号を付ける。各図は，ｙ軸，ｚ軸からなるｙｚ平面で表されているが，その原点はＮｏ．１のチャンネル１の中心，ｚ軸は横入射軸３と一致させてある。
【００５６】
マイクロチップ１の周囲は空気，すなわちｎ0＝１．００とした。マイクロチップ１の部材は，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徴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。各図の右上に，レーザビーム６の中心軸５がマイクロチップ１の側面に入射する位置の横入射軸３との距離ａ，レーザビーム６の配列平面及び横入射軸３と垂直方向の幅ｂ，Ｎｏ．１のチャンネルに照射されるレーザビーム６の横入射軸３に対する角度θ1，マイクロチップ１の部材の屈折率ｎ1，各チャンネル２の内部に充填される部材の屈折率ｎ2の条件を記した。各チャンネル２の断面形状は同一の等脚台形とした。等脚台形は，下底５０μｍ，高さ５０μｍ，底角９２度とし，上底は約５３．５μｍとした。つまり，射出成形における抜き勾配はＤ＝２度である。チャンネル２の断面形状を等脚台形にしたのは，上述した通り，マイクロチップ１の量産性を向上するためである。各図には図示していないが，各等脚台形の上底を含む面が接合面４になっている。２４本のチャンネル２はｐ＝３００μｍの一定間隔で同一平面上に配列した。つまり，Ｎｏ．１のチャンネルの中心とＮｏ．２４の中心の距離は６．９ｍｍである。ｂ＝５μｍは，チャンネル２の幅であるｄ＝５０μｍと比較して十分に小さいため，無限小幅のビーム要素と見なすことができる。
【００５７】
レーザビーム６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，各図の（ａ），（ｂ），及び（ｃ）のそれぞれの径の内部で均一かつランダムに配置した。さらに，マイクロチップ１に入射する前のレーザビーム６は，その合計強度を１．００（１００％）とし，各ビーム要素には等しくそれぞれ１／３００（０．３３％）の強度を持たせた。光線追跡シミュレーションでは，ビーム要素毎に，マイクロチップ１への入射面，各チャンネル２への入射面，各チャンネル２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。各図は，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。
【００５８】
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，各図では，見やすくするため，各チャンネル２の長軸に垂直な平面に投影した２次元イメージで示した。各図の（ａ）でｂ＝５μｍとする条件は，実際には実現するのは容易ではないが，ビーム要素の光線が各チャンネル２の屈折作用によってどのような挙動を示すかを分かりやすくするために設定した。次に，そのようにして計算した３００本のビーム要素のうち，チャンネル２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計算した。図７，図９，図１１，図１３，図１５，及び図１７における（ａ），（ｂ），及び（ｃ）は，それぞれ図６，図８，図１０，図１２，図１４，及び図１６における（ａ），（ｂ），及び（ｃ）についてチャンネル２毎にレーザビーム照射効率を計算した結果を示している。これらの計算結果は，３次元モデル上で計算した結果である。
【００５９】
図６は，図１（ｂ）に従い，マイクロチップ１の側面からレーザビーム６を横入射軸３と一致させて照射した場合の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。すなわち，レーザビーム６の中心軸５がマイクロチップ１の側面に入射する位置の横入射軸３との距離はａ＝０μｍであり，Ｎｏ．１のチャンネル２に照射されるレーザビーム６の横入射軸３に対する角度はθ1＝０度である。すなわち，式（１６）は満たされていない。本実施例では，各チャンネル２の内部には，バッファ溶液を充填した。この水溶液の屈折率は純水のそれと変わりなく，ｎ2＝１．３３である。このとき，レーザビーム６のチャンネル２による屈折角は，式（７）により，ε2＝−０．５２度と計算される。
【００６０】
図６（ａ）のｂ＝５μｍとする条件では，ε2＝−０．５２度（＜０度）であるため，レーザビーム６は，横入射軸３から下方向に向かって偏向し，Ｎｏ．５以降のチャンネル２で完全に逸脱した。その結果，図７（ａ）に示す通り，Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４のチャンネル２のレーザビーム照射効率は９０％以上と高いが，Ｎｏ．５以降のチャンネル２でゼロとなった。図６（ｂ）のｂ＝５０μｍとする条件は，レーザビーム６とチャンネル２の径を等しくした場合であり，レーザビーム６を絞ってから横入射する場合の典型例である。図７（ｂ）の結果は，図７（ａ）のレーザビーム照射効率の変化を鈍らせたものになっている。レーザビーム照射効率は，Ｎｏ．１のチャンネル２では図７（ａ）と同等であるが，Ｎｏ．２以降のチャンネル２で単調に減少し，Ｎｏ．７以降のチャンネル２でゼロとなった。図６（ｃ）のｂ＝３００μｍとする条件は，レーザビーム６をチャンネル２の径よりも拡大して横入射する場合の典型例である。Ｎｏ．１以降のすべてのチャンネル２で照射に寄与しないビーム要素が多く，その分だけ実効的なレーザビーム強度が低下するため，図７（ｃ）のレーザビーム照射効率は，すべてのチャンネル２において図７（ｂ）の場合の５分の１程度に低下し，Ｎｏ．７以降のチャンネル２でゼロとなった。図６（ｃ）では，Ｎｏ．１のチャンネル２に入射されたビーム要素は図６（ｂ）と同様に屈折によりチャンネル２の配列から逸脱し，それ以外のビーム要素は屈折を受けないため直進している様子が良く分かる。しかしながら，これらの直進するビーム要素はチャンネル２の照射にまったく寄与しないため，図７（ｃ）のようにレーザビーム照射効率が低くなっている。
【００６１】
図８及び図９は，図１（ｃ）に従い，マイクロチップ１の側面からレーザビーム６を横入射軸３に対してθ1＝４度（＞０度）だけ傾けて照射した場合の光線追跡シミュレーションの結果である。このとき，式（１６）が満たされている。また，式（１７）を満たす条件はθ1＞０．５２度であり，式（１７）も満たされる。さらに，式（９）を満たす条件はθ1＜１０．００度であり，式（９）も満たされる。一方，式（１５）を満たす条件はθ1＜３．４６度であり，式（１５）は満たされていない。図８（ａ），（ｂ），及び（ｃ）について，レーザビーム６の中心軸５がマイクロチップ１の側面に入射する位置は，横入射軸３から下側，つまり接合面４から離れる方向に，距離がａ＝６０μｍ，６０μｍ，及び１８０μｍだけ離れた位置である。これにより，図８（ａ）及び図８（ｂ）については，レーザビーム６の中心軸５がＮｏ．１のチャンネル２のほぼ中心を照射するように，図８（ｃ）については，レーザビーム６の上端付近がＮｏ．１のチャンネル２を照射するようにした。これら以外の図８及び図９の条件，表示方法等については図６及び図７と同様である。
【００６２】
図８（ａ）は，レーザビーム６がチャンネル２の配列から逸脱するまでの横入射軸３の方向の距離が稼がれた結果，図６（ａ）と比較してより多くのチャンネル２の照射に寄与していることを示している。図９（ａ）の通り，Ｎｏ．１〜１１の１１本のチャンネル２の照射が可能となり，図７（ａ）の４本と比較して大幅に同時照射可能なチャンネル数が増大している。ただし，レーザビーム照射効率の平均値は低下し，ばらつきは増大している。図８（ｂ）及び図９（ｂ）は，同様の効果により，図６（ｂ）及び図７（ｂ）と比較して，同時照射可能なチャンネル数が６本から１１本に増大していることを示している。特に効果が高いことは，３０％以上のレーザビーム照射効率を得られるチャンネル数が５本から１０本に増大している点である。図８（ｃ）及び図９（ｃ）は，同様の理由に加えて，ｂ＝３００μｍとすることで任意のビーム要素が最初に照射するチャンネル２の数が増えたため，図６（ｃ）及び図７（ｃ）と比較して，同時照射可能なチャンネル数が６本から２４本に増大していることを示している。特に効果が高いことは，３０％以上のレーザビーム照射効率を得られるチャンネル数が０本から１３本に増大している点である。ここで，θ1＝４度のとき，式（１４）によりＭ＝８となり，式（２０）を満たす条件はｂ＞１６８μｍとなり，式（２０）は満たされている。一方，式（１９）を満たす条件はｂ＞４８２μｍとなり，式（１９）は満たされていない。
【００６３】
図１０及び図１１は，図１（ｃ）に従い，マイクロチップ１の側面からレーザビーム６を横入射軸３に対してθ1＝３度（＞０度）だけ傾けて照射した場合の光線追跡シミュレーションの結果である。このとき，式（１６）のθ1＞０．００度，式（１７）のθ1＞０．５２度，式（９）のθ1＜１０．００度に加えて，式（１５）のθ1＜３．４６度がすべて満たされている。このことにより，図８及び図９の場合と比較して，一層効率的なレーザビーム横入射を実現できている。図１０（ａ），（ｂ）及び（ｃ）について，レーザビーム６の中心軸５がマイクロチップ１の側面に入射する位置は，横入射軸３から下側，つまり接合面４から離れる方向に，距離がａ＝４５μｍ，４５μｍ，及び１６０μｍだけ離れた位置である。これにより，図１０（ａ）及び図１０（ｂ）については，レーザビーム６の中心軸５がＮｏ．１のチャンネル２のほぼ中心を照射するように，図１０（ｃ）については，レーザビーム６の上端付近がＮｏ．１のチャンネル２を照射するようにした。これら以外の図１０及び図１１の条件，表示方法等については図８及び図９の場合と同様である。
【００６４】
図１０（ａ）及び図１１（ａ）では，図８（ａ）及び図９（ａ）と比較して，式（１５）も満たされたことにより一層横入射に適した条件となり，同時照射可能なチャンネル数は１１本から９本に減少しているが，レーザビーム照射効率の平均値が大幅に向上すると同時に，ばらつきが大幅に減少している。図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）では，同様の効果により，図８（ｂ）及び図９（ｂ）と比較して，７０％以上のレーザビーム照射効率を得られるチャンネル数が２本から７本に増大している。これは多数のチャンネルで高感度な分析を実行する上で重要な性能である。図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）は，図８（ｃ）及び図９（ｃ）と比較して，２４本のチャンネル２についてのレーザビーム照射効率の平均値は２９％から２２％に低下しているが，そのばらつきを示すＣＶ値は４０％から２２％に低下する効果を生じていることを示している。これは多数のチャンネルで安定した分析を実行する上で重要な性能である。ここで，θ1＝３度のとき，式（１４）によりＭ＝６となり，式（２０）を満たす条件はｂ＞１８９μｍとなり，式（２０）は満たされている。一方，式（１９）を満たす条件はｂ＞３６２μｍとなり，式（１９）は満たされていない。
【００６５】
本実施例では，長軸に垂直な断面が等脚台形であるチャンネルが複数設けられたマイクロチップを用い，マイクロチップの側面からレーザビームを横入射軸に対してθ1＞０だけ傾けて照射することにより，θ1＝０度で照射するよりも多くのチャンネルを効果的に照射することができ，分析の効率増大，スループット向上に寄与できることを示した。本実施例では長軸に垂直な断面形状が等脚台形であるチャンネルを例にとって説明したが，等脚でない台形はもちろんのこと，断面が三角形，あるいは各辺が直線ではなく円弧状になっていたり，台形や三角形の角が丸みを帯びていたりしても，同様の効果を得ることができる。一般に，長軸に垂直な断面が末広がりのテーパー形状であるチャンネルが複数設けられたマイクロチップに対して同様の効果を得ることができる。
【００６６】
ここで，レーザビーム６をマイクロチップ１の下面から導入する場合について考える。式（１８）により，Ｎｏ．１のチャンネル２に照射されるレーザビーム６の横入射軸３に対する角度は，任意のθ0に対してθ1＞５０度となる。したがって，式（９）のθ1＜１０．００度及び式（１５）のθ1＜３．４６度のいずれも満たすことができず，効率的な横入射方式を実現することができない。したがって，本実施例では，レーザビーム６をマイクロチップ１の上面又は下面から導入するのではなく，マイクロチップ１の側面から導入することが必然的な構成である。
【００６７】
［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。本実施例では，各チャンネル２の内部に充填する部材をバッファ溶液から，3500/3500xL POP-7TMポリマー溶液（Life Technologies）に変更した。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，ＤＮＡシーケンスに用いられる。この溶液の屈折率は８Ｍの尿素の影響により，ｎ2＝１．４１である。このとき，レーザビーム６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。
【００６８】
図１２及び図１３は，図６及び図７と同様に，図１（ｂ）に従い，マイクロチップ１の側面からレーザビーム６を横入射軸３と一致させて照射した場合の光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。すなわち，レーザビーム６の中心軸５がマイクロチップ１の側面に入射する位置の横入射軸３との距離はａ＝０μｍであり，Ｎｏ．１のチャンネルに照射されるレーザビーム６の横入射軸３に対する角度はθ1＝０度である。すなわち，式（１６）は満たされていない。
【００６９】
図１２（ａ）のｂ＝５μｍとする条件では，図６（ａ）と比較してε2の大きさが小さくなり，チャンネル２の屈折作用が小さくなったため，レーザビーム６はやや緩やかにチャンネル２の配列から逸脱した。その結果，図１３（ａ）に示す通り，同時照射可能なチャンネル数は，図７（ａ）の４本から６本にやや増大している。図１２（ｂ）のｂ＝５０μｍとする条件では，図６（ｂ）の場合と同様に，図１２（ａ）と比較してレーザビーム照射効率の変化が鈍らされている。図１３（ｂ）のレーザビーム照射効率は，Ｎｏ．１のチャンネル２では図７（ａ）と同等であるが，Ｎｏ．２以降のチャンネル２で単調に減少し，Ｎｏ．９以降のチャンネル２でゼロとなった。図１３（ａ）と同様に，同時照射可能なチャンネル数がやや増大している。図１２（ｃ）のｂ＝３００μｍとする条件においても同様の傾向が見られた。図１３（ｃ）のレーザビーム照射効率は，全てのチャンネル２において図１２（ｂ）の場合の５分の１程度に低下し，Ｎｏ．９以降のチャンネル２でゼロとなった。
【００７０】
図１４及び図１５は，図１（ｃ）に従い，マイクロチップ１の側面からレーザビーム６を横入射軸３に対してθ1＝３度（＞０度）だけ傾けて照射した場合の光線追跡シミュレーションの結果である。このとき，式（１６）が満たされている。また，式（１７）を満たす条件はθ1＞０．３１度であり，式（１７）も満たされる。さらに，式（９）を満たす条件はθ1＜９．７４度であり，式（９）も満たされる。一方，式（１５）を満たす条件はθ1＜２．６８度であり，式（１５）は満たされていない。図１４（ａ），（ｂ），及び（ｃ）について，レーザビーム６の中心軸５がマイクロチップ１の側面に入射する位置は，横入射軸３から下側，つまり接合面から離れる方向に，距離がａ＝４５μｍ，４５μｍ，及び１６０μｍだけ離れた位置である。これにより，図１４（ａ）及び図１４（ｂ）については，レーザビーム６の中心軸５がＮｏ．１のチャンネル２のほぼ中心を照射するように，図１４（ｃ）については，レーザビーム６の上端付近がＮｏ．１のチャンネル２を照射するようにした。これら以外の図１４及び図１５の条件，表示方法等については図１２及び図１３と同様である。
【００７１】
図１４（ａ）は，レーザビーム６がチャンネル２の配列から逸脱するまでの横入射軸３の方向の距離が稼がれた結果，図１２（ａ）と比較してより多くのチャンネル２の照射に寄与していることを示している。図１５（ａ）の通り，Ｎｏ．１〜１４の１４本のチャンネル２の照射が可能となり，図１３（ａ）の６本と比較して大幅に同時照射可能なチャンネル数が増大している。ただし，レーザビーム照射効率の平均値は低下し，ばらつきは増大している。図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）は，同様の効果により，図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）と比較して，同時照射可能なチャンネル数が８本から１４本に増大していることを示している。特に効果が高いことは，３０％以上のレーザビーム照射効率を得られるチャンネル数が６本から１３本に増大している点である。図１４（ｃ）及び図１５（ｃ）は，同様の理由に加えて，ｂ＝３００μｍとすることで任意のビーム要素が最初に照射するチャンネル２の数が増えたため，図１２（ｃ）及び図１３（ｃ）と比較して，同時照射可能なチャンネル数が８本から２４本に増大していることを示している。特に効果が高いことは，３０％以上のレーザビーム照射効率を得られるチャンネル数が０本から１６本に増大している点である。ここで，θ1＝３度のとき，式（１４）によりＭ＝１０となり，式（２０）を満たす条件はｂ＞６３μｍとなり，式（２０）は満たされている。一方，式（１９）を満たす条件はｂ＞３６２μｍとなり，式（１９）は満たされていない。
【００７２】
図１６及び図１７は，図１（ｃ）に従い，マイクロチップ１の側面からレーザビーム６を横入射軸３に対してθ1＝２度（＞０度）だけ傾けて照射した場合の光線追跡シミュレーションの結果である。このとき，式（１６）のθ1＞０．００度，式（１７）のθ1＞０．３１度，式（９）のθ1＜９．７４度に加えて，式（１５）のθ1＜２．６８度がすべて満たされている。このことにより，図１４及び図１５の場合と比較して，一層効率的なレーザビーム横入射を実現できる。図１６（ａ），（ｂ），及び（ｃ）について，レーザビーム６の中心軸５がマイクロチップ１の側面に入射する位置は，横入射軸３から下側，つまり接合面から離れる方向に，距離がａ＝３０μｍ，３０μｍ，及び１５０μｍだけ離れた位置である。これにより，図１６（ａ）及び図１６（ｂ）については，レーザビーム６の中心軸５がＮｏ．１のチャンネル２のほぼ中心を照射するように，図１６（ｃ）については，レーザビーム６の上端付近がＮｏ．１のチャンネル２を照射するようにした。これら以外の図１０及び図１１の条件，表示方法等については図１４及び図１５の場合と同様である。
【００７３】
図１６（ａ）及び図１７（ａ）では，図１４（ａ）及び図１５（ａ）と比較して，式（１５）も満たされたことにより一層横入射に適した条件となり，同時照射可能なチャンネル数は１１本のみであるが，レーザビーム照射効率の平均値が大幅に向上すると同時に，ばらつきが大幅に減少している。図１６（ｂ）及び図１７（ｂ）では，同様の効果により，図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）と比較して，７０％以上のレーザビーム照射効率を得られるチャンネル数が３本から９本に増大している。これは多数のチャンネルで高感度な分析を実行する上で重要な性能である。図１６（ｃ）及び図１７（ｃ）は，図１４（ｃ）及び図１５（ｃ）と比較して，２４本のチャンネル２についてのレーザビーム照射効率の平均値は３２％から１８％に低下しているが，そのばらつきを示すＣＶ値は３３％から１９％に低下する効果を生じていることを示している。これは多数のチャンネルで安定した分析を実行する上で重要な性能である。ここで，θ1＝２度のとき，式（１４）によりＭ＝７となり，式（２０）を満たす条件はｂ＞１０５μｍとなり，式（２０）は満たされている。また，式（１９）を満たす条件はｂ＞２４０μｍとなり，式（１９）も満たされている。
【００７４】
本実施例では，長軸に垂直な断面が等脚台形であるチャンネルが複数設けられたマイクロチップを用い，マイクロチップの側面からレーザビームを横入射軸に対してθ1＞０だけ傾けて照射することにより，θ1＝０度で照射するよりも多くのチャンネルを効果的に照射することができ，分析の効率増大，スループット向上に寄与できることを示した。本実施例では長軸に垂直な断面形状が等脚台形であるチャンネルを例にとって説明したが，等脚でない台形はもちろんのこと，断面が三角形，あるいは各辺が直線ではなく円弧状になっていたり，台形や三角形の角が丸みを帯びていたりしても，同様の効果を得ることができる。一般に，長軸に垂直な断面が末広がりのテーパー形状であるチャンネルが複数設けられたマイクロチップに対して同様の効果を得ることができる。
【００７５】
ここで，レーザビーム６をマイクロチップ１の下面から導入する場合について考える。式（１８）により，Ｎｏ．１のチャンネル２に照射されるレーザビーム６の横入射軸３に対する角度は，任意のθ0に対してθ1＞５０度となる。したがって，式（９）のθ1＜９．７４度及び式（１５）のθ1＜２．６８度のいずれも満たすことができず，効率的な横入射方式を実現することができない。したがって，本実施例では，レーザビーム６をマイクロチップ１の上面又は下面から導入するのではなく，マイクロチップ１の側面から導入することが必然的な構成である。
【００７６】
［実施例３］
図１８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ており，（ａ）はマイクロチップ１の鳥瞰図，（ｂ）はマイクロチップ１のレーザビーム６及びレーザビーム２０の横入射軸３及び２１を含む断面，蛍光検出光学系１３〜１６の断面，及びデータ解析装置１７を示す模式図，（ｃ）は２次元センサ１６で得られる２次元蛍光像１８を示している。図１８の図５と異なる点を中心に以下，説明する。
【００７７】
図１８（ａ）に示すように，屈折率ｎ0の媒質中０に，屈折率ｎ1の部材で構成されるマイクロチップ１が配置され，そのマイクロチップ１の中に屈折率ｎ2の部材が充填された複数のチャンネル２が配列されている。各チャンネル２のそれぞれに入口ポート１０，及び出口ポート１１が設けられている。より多くの種類の蛍光を独立して計測できるようにするため，波長５０５ｎｍのレーザビーム６及び波長６３５ｎｍのレーザビーム２０をマイクロチップ１の側面から導入し，チャンネル２の配列を横入射により照射している。レーザビーム６及びレーザビーム２０は，各チャンネル２の長軸方向にずれた位置，すなわち横入射軸３及び横入射軸２１をそれぞれ照射している。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，本実施例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。また，レーザビーム照射効率のチャンネル２間でのばらつきを抑えるため，レーザビーム６及びレーザビーム２０はそれぞれ２分割した後，マイクロチップ１の両側面から対向させて照射している。複数種類のレーザビームを用いることと，各レーザビームをマイクロチップの両側面から導入することは，以上のように同時に実施しても良いし，いずれか一方だけ実施してももちろん良い。その他のマイクロチップ１の構造やレーザビーム６及び２０の照射条件，例えば，配列平面及び横入射軸と垂直方向のレーザビーム幅ｂ，レーザビームの中心軸が横入射軸となす角度θ1は実施例１又は実施例２に示されるいずれかの条件と同等である。
【００７８】
図１８（ｂ）に示す通り，レーザ光源１２及び２２から出射したレーザビーム６及び２０を，ハーフミラー２３及びミラー２４を用いることによって，２分割した後にマイクロチップ１の両側面から照射している。図１８（ａ）及び（ｂ）では，簡単のため，マイクロチップ１に導入するレーザビーム６及びレーザビーム２０の中心軸と横入射軸３及び横入射軸２１がそれぞれ一致あるいは平行になっているように表現されているが，正確には実施例１又は実施例２に示されている通り，これらは有意な角度を有している。各チャンネル２の中を電気泳動する蛍光標識ＤＮＡは，レーザビーム６及びレーザビーム２０が照射される位置を横切る際に励起を受け，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１３〜１６によって検出される。すなわち，共通の集光レンズ１３で平行光束にされ，フィルタ及び回折格子１４を透過し，結像レンズ１５によって２次元センサ１６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６及びレーザビーム２０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。
【００７９】
図１８（ｃ）は，２次元センサ１６で得られる２次元蛍光像１８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１８（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，レーザビーム６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１９，レーザビーム２０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２５は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。
【００８０】
図２５は，レーザビーム６を２分割してマイクロチップ１の両側面から照射した場合の効果を示している。以下に示す通り，両側面からのレーザビーム照射は，同時照射可能なチャンネル２の数を増大し，チャンネル２間のレーザビーム照射効率のばらつきを低減することで，均一な蛍光検出感度を得る上で有効な手段である。
【００８１】
図２５（ａ）は，図１０（ｂ）の条件：ａ＝４５μｍ，ｂ＝５０μｍ，θ1＝３度，ｎ１＝１．５３，ｎ２＝１．３３において，チャンネル２の総数を２４本から１６本に低減し，図１８にしたがってレーザビーム６を２分割してマイクロチップ１の両側面から照射した場合の，各チャンネル２におけるレーザビーム照射効率を示したものである。ここで，２分割したレーザビーム６の一方は，図１０（ｂ）と同様にマイクロチップ１の側面からＮｏ．１のチャンネル２を照射し，もう一方は，マイクロチップ１の反対側の側面からＮｏ．１６のチャンネル２を照射する。Ｎｏ．１及びＮｏ．１６のチャンネル２をそれぞれ照射する２分割したレーザビーム６は，チャンネル配列の中央，つまりＮｏ．８とＮｏ．９のチャンネル２の中点を通り，横入射軸３に垂直な面を境界として対称となるようにする。図１１（ｂ）によれば，同時照射可能なチャンネル２の総数は１０本，この１０本のチャンネル２のレーザビーム照射効率は平均６５％，標準偏差２６％，ＣＶ値は４０％である。これに対して，図２５（ａ）によれば，同時照射可能なチャンネル２の総数は１６本に増大し，この１６本のチャンネル２のレーザビーム照射効率は平均４１％とやや小さいが，標準偏差５％，ＣＶ値１２％とチャンネル間で均一な照射が可能になっている。
【００８２】
図２５（ｂ）は，図１６（ｂ）の条件：ａ＝３０μｍ，ｂ＝５０μｍ，θ1＝２度，ｎ１＝１．５３，ｎ２＝１．４１において，チャンネル２の総数を２４本から２０本に低減し，図１８にしたがってレーザビーム６を２分割してマイクロチップ１の両側面から照射した場合の，各チャンネル２におけるレーザビーム照射効率を示したものである。同様に，Ｎｏ．１及びＮｏ．２０のチャンネル２をそれぞれ照射する２分割したレーザビーム６は，チャンネル配列の中央，つまりＮｏ．１０とＮｏ．１１のチャンネル２の中点を通り，横入射軸３に垂直な面を境界として対称となるようにする。図１７（ｂ）によれば，同時照射可能なチャンネル２の総数は１２本，この１２本のチャンネル２のレーザビーム照射効率は平均７０％，標準偏差２６％，ＣＶ値は３７％である。これに対して，図２５（ｂ）によれば，同時照射可能なチャンネル２の総数は２０本に増大し，この２０本のチャンネル２のレーザビーム照射効率は平均４２％とやや小さいが，標準偏差２％，ＣＶ値６％とチャンネル間で均一な照射が可能になっている。
【００８３】
［実施例４］
本実施例では，図４に従い，複数のチャンネル２を円筒面上に配置する場合について説明する。このようにチャンネル配列が湾曲配置したマイクロチップ１は，いくつかの方法によって作製できる。一つの作製手段は，図４において接合面４より下側及び上側のマイクロチップ１の部品をそれぞれ射出成形で作製する段階で所望の曲率半径が得られるように，予め型を設計しておくことである。このように，加工表面を湾曲させることは射出成形が得意とするところであり，また同じ曲率半径を持つ二つの部品を熱圧着等で接合させることも容易である。
【００８４】
図２２は，複数のチャンネル２が所望の曲率半径の円弧上，つまり横入射曲線２８上に湾曲配置されたマイクロチップ１の断面模式図である。図２２（ａ）に示すマイクロチップは，図４と同様に，マイクロチップ１に導入するレーザビーム６に対して，マイクロチップ１の上面及び下面が平行になるようにした例である。このようなマイクロチップ１は，分析装置への設置が容易であり，またレーザビーム６の調整も容易である。
【００８５】
図２２（ｂ）に示すマイクロチップは，マイクロチップ１の上面及び下面を，横入射曲線２８と同等の曲率半径を持つ曲面とした例である。この場合，図２３（ａ）又は図２３（ｂ）に示す通り，マイクロチップ１を分析装置に固定するステージ２９のマイクロチップ１と接触する面も，横入射曲線２８と同等の曲率半径を持つ曲面とするのが良い。図２３（ｂ）に示すように，押力３０をマイクロチップ１に加えることによってマイクロチップ１をステージ２９に押し付け，所望の曲率半径が維持されるようにすることが有効である。押力を発生させる手段としては，ネジを締める力，モータが押す力，等を利用できる。
【００８６】
もう一つの作製手段は，マイクロチップ１の上側と下側の部品を射出成形する段階では湾曲させていないが，それらを接合する段階，あるいは接合した後の段階で，マイクロチップ１に曲げの圧力を加えることで，図２２（ｃ）に示すように所望の曲率半径を得ることである。また，このようなマイクロチップ１の変形をユーザが計測に用いる直前に分析装置上で行っても良い。射出成形以降の段階で曲率半径を生じさせる場合は，マイクロチップ１を曲げやすい設計にしておくと良い。そのためには，接合面４より下側及び上側のマイクロチップ１の部品の厚さをできるだけ薄くするのが有効である。
【００８７】
図４においてマクロチップ１の接合面４より下側の部品はチャンネル２を形成するための複数の溝が存在する上，それらが湾曲しているため，この部品の厚さを薄くすることは容易ではない。一方で，図４においてマイクロチップ１の接合面４よりも上側の部品は溝が存在しないため，この部品の厚さを薄くすることが容易である。例えば，上側の部品を厚さが１００μｍ程度の樹脂シートとすることも可能である。一方，射出成形以降の段階で曲率半径を生じさせる場合は，その歪を吸収するために，各チャンネル２の抜き勾配Ｄが若干増大してしまうことが起こり得る。その場合，湾曲の曲率半径もそれに応じて若干減少させる必要がある。抜き勾配の増大量は最大でもε2程度であり，かつＤ≫ε2であるため，そのようにバランスさせることが可能である。いずれにしても，曲率半径は，計測時の抜き勾配に応じて設計するのが良い。
【００８８】
ユーザがマイクロチップ１を分析装置に設置するだけで，各チャンネル２の中心が乗る横入射曲線２８の曲率半径Ｒ等，効率的な横入射方式を実現するために上記で規定したパラメータが所望の値になるように，あるいは複数のチャンネル２を効率的にレーザビーム照射できるように，マイクロチップ１及び分析装置が設計されていることが望ましい。しかし，マイクロチップ１の加工精度のばらつき，劣化等による変形，あるいは分析装置の環境要因による変形等が原因して，Ｒ等が設計した値からずれてしまうことが想定される。したがって，Ｒ等を調整により設計値に近づけること，あるいは複数のチャンネル２をより効率的にレーザビーム照射できるような校正機構を分析装置が備えていることが有効である。例えば，試料の分析を開始する前に，分析装置上で，各チャンネル２からの信号強度をモニタしながら，図２３（ａ）又は図２３（ｂ）の押力３０の大きさを調整することによってマイクロチップ１の湾曲の程度を制御し，上記信号強度が設計値に近づくように，あるいは複数のチャンネル２を効率的にレーザビーム照射できるようにすることが有効である。
【００８９】
この場合，マイクロチップ１を固定するステージ２９の接触面は，必ずしも図２３（ａ）又は図２３（ｂ）のように，横入射曲線２８と同等の曲率半径を持つ必要はない。むしろ，接触面に，設計上は最適と考えられる曲率半径よりも実質的に小さな曲率半径を持たせることによって，最適と考えられる曲率半径を含む広範囲で横入射曲線２８の曲率半径を制御できるようにすることが有効である。このような調整方法は，分析の最中に発熱等が原因でマイクロチップ１が変形したり，各部材の屈折率が変化することで，Ｒ等が変化したり，あるいはＲ等の最適値が変化した場合に，分析の最中に実施することも有効である。信号強度としては水のラマン散乱強度等を利用するのが便利である。マイクロチップ１の内部に，試料の分析に用いるチャンネルとは別に，校正用のマーカを予め内臓させておくのも有効である。例えば，図２４（ｂ）に示すように，分析に用いるチャンネル２の配列の両脇に，校正用のチャンネル３１を設ける。チャンネル３１の内部には，チャンネル２と同様に，屈折率がｎ2の，比較的強いラマン散乱が得られる媒質を充填する。チャンネル３１から得られるラマン散乱強度をモニタしながら，図２３（ａ）及び図２３（ｂ）の押力３０の大きさを制御し，適切な曲率半径Ｒを得る。さらに，チャンネル３１からの発光は，図５（ｂ）の蛍光検出光学系によって，チャンネル２からの発光と同時かつ独立に計測できるため，分析をしながらリアルタイムで押力３０を制御することもできる。これは，分析の最中に，例えば温度上昇等によってマイクロチップが変形する場合の対処法として有効である。
【００９０】
図１９は，図４に従い，マイクロチップ１の内部に複数のチャンネル２を湾曲配置し，マイクロチップ１の側面からレーザビーム６を横入射させた場合の光線追跡シミュレーションの結果を示している。特に断りがなければ，条件や表示方法は図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）と同様である。Ｎｏ．１のチャンネル２に入射されるレーザビーム６の中心軸５は，Ｎｏ．１のチャンネル２の中心を照射し，かつＮｏ．１のチャンネル２の断面である等脚台形の上底及び下底と平行とした。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２４の各チャンネル２の中心位置は，曲率半径Ｒが約５５ｍｍの横入射曲線上に配置した。このとき，式（２１）はＲ＝５５ｍｍとなるため，式（２１）は概ね満たされる。また，式（２２）は２７ｍｍ＜Ｒ＜１１０ｍｍ，式（２３）は４６ｍｍ＜Ｒ＜６８ｍｍとなるため，これらはいずれも満たされる。ここで，ｐ＝３００μｍ，ε2＝−０．３１度である。また，図４に示されているように，レーザビーム６が各チャンネル２の断面である等脚台形の上底及び下底に対して平行になるように，各チャンネル２を横入射曲線に沿って傾けた。つまり，Ｎｏ．１のチャンネル２の断面である等脚台形の上底及び下底の方向と，Ｎｏ．Ｎのチャンネル２の断面である等脚台形の上底及び下底の方向のなす角度を（Ｎ−１）×｜ε2｜とした。ここで，Ｎは１から２４の任意の整数である。
【００９１】
図１９（ａ）に示す通り，すべてのビーム要素が横入射曲線２８に沿って進行し，チャンネル配列からまったく逸脱することがなかった。その結果，図１９（ｂ）に示す通り，Ｎｏ．１からＮｏ．２４のすべてチャンネル２のレーザビーム照射効率は極めて高い水準となった。チャンネル番号に伴うレーザビーム照射効率のわずかな減衰は，レーザビーム６のチャンネル２の入出射面における反射ロスによるものである。したがって，図１９（ｂ）に示されるレーザビーム照射効率は理想的な結果である。
【００９２】
図２０は，異なる曲率半径Ｒについて，同様の計算を行った結果である。図２０（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），及び（ｅ）は，それぞれ，Ｒ＝３７ｍｍ，４６ｍｍ，５５ｍｍ，６８ｍｍ，１１０ｍｍの場合の２４本のチャンネル２のレーザビーム照射効率を示す。つまり，図２０（ｃ）の結果は図１９（ｂ）の結果と同一である。このように，曲率半径Ｒが最適値である５５ｍｍから離れるに従い，レーザビーム照射効率は低下した。図２０（ｄ）及び図２０（ｅ）において，チャンネル番号に伴うレーザビーム照射効率が減少した後に増加に転じている理由は，チャンネル２の屈折作用によりチャンネル配列から一度逸脱したビーム要素が，同じ方向に湾曲配置されている後段のチャンネル２を再び照射しているためである。図２０（ａ）及び（ｅ）の条件はいずれも，式（２３）は満たしていないが，式（２２）の２７ｍｍ＜Ｒ＜１１０ｍｍを満足しているため，図１３（ｂ）と比較して効率的なレーザビーム照射を実現できている。一方，図２０の（ｂ）及び（ｄ）は式（２２）に加えて，式（２３）の４６ｍｍ＜Ｒ＜６８ｍｍも満たしているため，さらに効率の良いレーザビーム照射を実現できている。
【００９３】
図２５（ｃ）は，図２０（ｂ）の条件：ｂ＝５０μｍ，Ｒ＝４６ｍｍ，ｎ１＝１．５３，ｎ２＝１．４１において，チャンネル２の総数を２４本から２６本に増大させ，図１８にしたがってレーザビーム６を２分割してマイクロチップ１の両側面から照射した場合の，各チャンネル２におけるレーザビーム照射効率を示したものである。ここで，２分割したレーザビーム６の一方は，図２０（ｂ）と同様にマイクロチップ１の側面からＮｏ．１のチャンネル２を照射し，もう一方は，マイクロチップ１の反対側の側面からＮｏ．２６のチャンネル２を照射する。Ｎｏ．１及びＮｏ．２６のチャンネル２をそれぞれ照射する２分割したレーザビーム６は，チャンネル配列の中央，つまりＮｏ．１３とＮｏ．１４のチャンネル２の中点を通り，横入射曲線２８に垂直な面を境界として対称となるようにする。図２０（ｂ）によれば，同時照射可能なチャンネル２の総数は１７本，この１７本のチャンネル２のレーザビーム照射効率は平均６６％，標準偏差３１％，ＣＶ値は４６％である。これに対して，図２５（ｃ）によれば，同時照射可能なチャンネル２の総数は２６本に増大し，この２６本のチャンネル２のレーザビーム照射効率は平均４３％とやや小さいが，標準偏差４％，ＣＶ値８％とチャンネル間で均一な照射が可能になっている。
【００９４】
［実施例５］
マイクロチップの側面，及び正面を次のように定義する。マイクロチップ全体を囲む最小サイズの直方体を考える。マイクロチップが直方体の場合は，マイクロチップと直方体は一致する。この直方体の異なる３辺の長さを，長い方から順番にａ，ｂ，ｃとする（ａ≧ｂ≧ｃ）。以降では，直方体のａ×ｂの２つの長方形に接する（あるいは近接する）マイクロチップの表面を「正面」と呼び，ａ×ｃの２つの長方形及びｂ×ｃの２つの長方形に接する（あるいは近接する）マイクロチップの表面を「側面」と呼ぶ。マイクロチップ内部に複数のチャンネルを設ける場合，複数のチャンネルを正面と平行に配列することが多い。また，正面と側面はほぼ垂直である場合が多いが，９０±４５度の範囲で傾いている場合もある。
【００９５】
単一のチャンネルを有する樹脂製のマイクロチップを作製し，レーザビームの側面照射方式（横入射方式）を試みたところ，マイクロチップに入射する前のレーザ強度と比較して，チャンネルに到達するレーザ強度が大きく減衰し，チャンネルの蛍光検出感度が期待に反して正面照射方式（レーザビームを正面より導入してチャンネルに照射し，正面より蛍光検出を行う方式）よりも低下する場合があることが新たに明らかになった。原因を調査すると，マイクロチップの正面は鏡面状態であるにも関わらず，側面は表面粗さが大きく，鏡面状態ではないため，レーザビームが側面に入射する際の散乱が大きいことがその理由であった。この結果，マイクロチップに入射するレーザ強度が減衰すると同時に，マイクロチップ内部でのレーザビーム幅が入射前と比較して拡大し，チャンネルを照射する実効的なレーザ強度が大きく低下していることが分かった。
【００９６】
さらに究明したところ，マイクロチップがこのような状態になった原因が，マイクロチップの射出成形による作製工程にあると推定された。すなわち，図２６を用いて後述するように，樹脂製のマイクロチップの部品となる平型樹脂基板（図３の接合面４より上側の部品９に対応）及び凹型樹脂基板（図３の接合面４より下側の部品８に対応）を金型から取り出す際に，各基板の正面に接する金型の移動方向は正面と垂直であるのに対して，マイクロチップの側面と接する金型（図３に図示せず）の移動方向は側面と平行であるため，側面が荒れてしまったと考えられた。一方で，マイクロチップを正面に対して垂直に（側面に対して平行に）切断加工した場合も，側面の表面粗さは大きくなった。そのような場合も，同様に，レーザビームが側面に入射する際に散乱が大きくなった。
【００９７】
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により，金型を用いて成形品を低コストに量産できることが特長である。射出成形やナノインプリント以外の方法を含めて，コストや手間をかけることができれば，上記の課題を解決することは容易であるが，それでは樹脂製のマイクロチップの特長が失われてしまう。そこで本実施例では，マイクロチップ作製のコストや手間を大幅に増大させずに，上記の課題を解決するため，樹脂製のマイクロチップの側面の表面粗さを低減させ，側面を滑らかにする。これにより，レーザビームの側面からの入射効率が向上し，レーザ強度の減衰及びレーザビーム幅の拡大が抑えられ，チャンネルの高感度な蛍光検出が可能となる。
【００９８】
以下では，さらに上記を低コストに実施することを提案する。表面粗さを低減するには，研削，研磨など，いくつかの手段があるが，いずれの手段を用いたとしても，側面全体を対象にすると，その工程は複雑かつ時間を要し，コスト高となる。そこで，側面の内，レーザビームが入射する位置近傍の側面の表面粗さだけを選択的に低減して滑らかにする。すなわち，マイクロチップの側面の内，レーザビームが入射する位置及びその周囲を含む領域の表面粗さの平均を，それ以外の側面の領域の表面粗さの平均よりも小さくする。このようにすることにより，追加で必要となる工程，時間は最小限に抑えられ，必要なコストも抑えながら課題を解決することができる。加えて，マイクロチップのレーザビームが入射する側面と反対側の側面からレーザビームが出射する位置近傍の側面の表面粗さについても選択的に低減して滑らかにすることを提案する。これにより，レーザビームがマイクロチップから出射する際の側面におけるレーザ散乱が抑えられ，それによるチャンネルの蛍光検出の感度低下を避けることができるようになる。
【００９９】
側面を局所的に滑らかにする方法はどのような方法でも構わないが，具体例として，次の３方式を提案する。後述の通り，いずれの方式によっても課題を解決することができ，効果を発揮することを実験により確認できている。
【０１００】
（１）樹脂基板を射出成形する際，入出射面に接する金型を垂直方向に逃がして離型
（２）樹脂基板を射出成形後に，入出射面を研削，研磨等により平滑化
（３）樹脂基板を射出成形後，入出射面にガラス窓等を接着
本実施例で用いる樹脂の材質はいかなるものでも構わない。マイクロチップに適した材質としては，アクリル樹脂（ＰＭＭＡ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリスチレン（ＰＳ），シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ），シクロオレフィン・コポリマ（ＣＯＣ），等々が知られており，いずれを用いても構わない。本実施例では，例としてＣＯＰを選択し，その商品である日本ゼオン（株）のゼオノアを用いた。
【０１０１】
図２６に，比較例として射出成形による樹脂製のマイクロチップの作製手順を示す。図２６（ａ）は，コア金型１０１（図３の金型７に対応）及びキャビティ金型１０２の断面図を示し，両金型が閉じられた状態を示す。両金型で囲まれた空間１０３に熱で溶かした樹脂を流し込み，冷却して樹脂を硬化させる。コア金型１０１を矢印１０４の方向，キャビティ金型１０２を矢印１０５の方向に動かして型開きする。その結果，図２６（ｂ）に断面図を示す通り，成形された凹型樹脂基板１０６（図３の接合面４より下側の部品８に対応）を得る。ここで，凹型樹脂基板１０６の上下両方の正面１０７は，図２６（ａ）の状態で接触していたコア金型１０１及びキャビティ金型１０２が正面１０７と垂直方向に離型するため，正面１０７の表面粗さＲｆは小さく，鏡面状態とすることができる。もちろん，各金型の正面１０７と接触する面を予め鏡面状態にする必要がある。
【０１０２】
一方，凹型樹脂基板１０６の左右両方の側面１０８は，図２６（ａ）の状態で接触していたキャビティ金型１０２が側面１０８と平行方向に離型するため，その際に表面が荒れ，側面１０８の表面粗さＲｗは大きく，鏡面状態とすることができない。つまり，Ｒｆ＜Ｒｗの関係になっている。これはキャビティ金型１０２の側面１０８と接触する面を予め鏡面状態にしても，避けられないことである。以降，マイクロチップ断面図において，直線で示す面の表面は滑らかであり，波線で示す面の表面は滑らかでないことを表す。
【０１０３】
平型樹脂基板１０９（図３の接合面４より上側の部品９に対応）も同様に射出成形により作製し，張り合わせ面１１１を境として凹型樹脂基板１０６と張り合わせることにより，図２６（ｃ）に断面図を示す通り，マイクロチップ１１０を得る。凹型樹脂基板１０６の正面に設けられた凹みが，マイクロチップ１１０の内部でチャンネル１１２を形成する。図２６では，単一のチャンネル１１２を有するマイクロチップ１１０の作製手順を示したが，複数のチャンネルを有するマイクロチップも同様の手順により作製できる。
【０１０４】
図２７は，マイクロチップ側面の表面粗さによるレーザ散乱を示す説明図である。図２７（ａ）は，図２６（ｃ）のマイクロチップ１１０に対して，レーザビーム１１５を側面１０８より，正面１０７と平行に導入した場合の正面図，図２７（ｂ）はその横断面図を示す。側面１０８の表面粗さＲｗが大きいため，レーザビーム１１５は側面１０８で大きくレーザ散乱１１６を生じ，マイクロチップ１１０の内部に入射するレーザ強度，すなわちチャンネル１１２に到達するレーザ強度は僅かとなってしまう。以降では，側面１０８は，マイクロチップ１１０の側面の内，レーザビーム１１５が入射される部分，及びレーザビーム１１５が出射される部分を指すことにする。側面の内，これら以外の部分は側面１１４と呼ぶことにする。また，側面１０８の表面粗さをＲｗ，側面１１４の表面粗さをＲｓと呼ぶことにする。図２７の状態では，当然ながら，Ｒｆ＜Ｒｗ≒Ｒｓの関係になっている。以降，Ｒｆ，Ｒｗ，及びＲｓは，対象とする領域における表面粗さの平均値とする。
【０１０５】
図２８は，「レーザビームが入射する位置近傍の側面の表面粗さだけを選択的に低減して滑らかにする」手段として，「（１）樹脂基板を射出成形する際，入出射面に接する金型を垂直方向に逃がして離型」の手段を採用した場合の説明図であり，射出成形による樹脂製のマイクロチップの作製手順を示している。図２８（ａ）は，図２６（ａ）と異なり，コア金型１０１，キャビティ金型１０２に加えて，スライド金型１１７を設けている。スライド金型１１７は，ピン１１８の機構により，コア金型１０１が矢印１０４の方向に動くのと連動して，矢印１１９の方向に動く。つまり，図２８（ｂ）に断面図を示す通り，これらの金型により成形される凹型樹脂基板１０６の側面の内，図２８（ａ）においてスライド金型１１７と接触する部分（側面１０８とする）は，スライド金型１１７が側面１０８と垂直方向に離型するため，正面１０７の表面粗さＲｆと同様に，側面１０８の表面粗さＲｗを小さく，鏡面状態とすることができる（Ｒｆ≒Ｒｗ）。もちろん，スライド金型１１７の側面１０８と接触する面は予め鏡面状態にしておく必要がある。
【０１０６】
ここで，図２８（ｂ）には示されていないが，紙面垂直方向の手前及び奥にある側面１１４は，スライド金型１１７と接触しないため，その表面粗さＲｓは図２７と同様に大きいままである（図３０参照）。図２８（ａ）では，側面１０８を滑らかにする射出成形の金型構造の一例を示したが，もちろん，その他の方法によって同様の特徴を有する凹型樹脂基板１０６及びマイクロチップ１１０を作製しても良い。
【０１０７】
平型樹脂基板１０９も同様の方法により作製し，張り合わせ面１１１を境として凹型樹脂基板１０６と張り合わせることにより，図２８（ｃ）に断面図を示す通り，側面１０８が滑らかなマイクロチップ１１０を得ることができる。
【０１０８】
図２９は，「レーザビームが入射する位置近傍の側面の表面粗さだけを選択的に低減して滑らかにする」手段として，「（２）樹脂基板を射出成形後に，入出射面を研削，研磨等により平滑化」の手段を採用した場合の説明図であり，図２７に示すマイクロチップ１１０の側面１０８を選択的に研磨する例を示している。図２９（ａ）は正面図，図２９（ｂ）はその横断面図を示す。
【０１０９】
ここでは，グラインダの先端に研磨バフ１２０を取り付けて回転させ，これを側面１０８と接触させることで研磨する例を示す。もちろん，その他の手段によって側面１０８を研磨あるいは研削しても構わない。ただし，マイクロチップ１１０の側面全体を研磨，研削するのではなく，レーザビームが入出射する部分の側面１０８のみを研磨，研削する。
【０１１０】
図３０は，図２８及び図２９の手段によって作製されたマイクロチップ１１０に対して，レーザビーム１１５を側面１０８より，正面１０７と平行に導入した場合の模式図である。図３０（ａ）は正面図を示し，図３０（ｂ）はその横断面図を示す。図２７の場合と異なり，側面１０８の表面粗さＲｗが小さいため，レーザビーム１１５がマイクロチップ１１０に入射する側面１０８で大きく散乱することなく，マイクロチップ１１０の内部に入射するレーザ強度，すなわちチャンネル１１２に到達するレーザ強度が高くなる。またレーザビーム１１５がマイクロチップ１１０から出射する側面１０８においても大きく散乱することはないため，散乱光がチャンネル１１２に戻って蛍光検出時の背景光強度を上昇させることもない。ここで，マイクロチップ１１０の正面の表面粗さＲｆと同様に，レーザビーム１１５が入出射する側面１０８の表面粗さＲｗは小さいが，それ以外の側面１１４の表面粗さＲｓは大きいままである。すなわち，Ｒｆ≒Ｒｗ＜Ｒｓの関係になっている。
【０１１１】
以上の構成により，低コストに製造可能な樹脂製のマイクロチップ１１０を用いて，内部に構成したチャンネルの高感度な蛍光検出が可能となる。また，図２８，２９，及び３０では，レーザビームが入射する側面１０８，及び出射する側面１０８の両方を滑らかにする例を示したが，出射する側面１０８については必ずしも滑らかにせずとも，同様の効果を上げることが可能である。
【０１１２】
一般に，チャンネル１１２は，平型樹脂基板１０９ではなく，凹型樹脂基板１０６の側に存在するため，図３０のように，レーザビーム１１５は凹型樹脂基板１０６の側の側面１０８から導入するのが効率的である。したがって，図３１（ａ）のように，平型樹脂基板１０９の側面１０８は平滑化せずに，凹型樹脂基板１０６の側面１０８だけを平滑化して，マイクロチップ１１０を作製しても良い。また，側面１０８は必ずしも正面１０７と垂直ではなく，傾きを持つ場合もある。このような場合も側面１０８の表面粗さが同様に低減されていれば，図３１（ｂ），（ｃ）に示すように，側面１０８における屈折を考慮して，マイクロチップ１１０に入射する前のレーザビーム１１５の中心軸の傾きを制御すれば，側面１０８におけるレーザ散乱を避けながら，チャンネル１１２を所望の方向から強いレーザ強度で照射することが可能である。
【０１１３】
図３２は，「レーザビームが入射する位置近傍の側面の表面粗さだけを選択的に低減して滑らかにする」手段として，「（３）樹脂基板を射出成形後，入出射面にガラス窓等を接着」の手段を採用した場合の説明図である。本実施例では，図２７に示すマイクロチップ１１０の側面１０８にガラス窓１２２を，接着剤１２１を介して接着している。ガラス窓１２２は，予め両正面（図３２において，ガラス窓１２２の左右の面）が滑らかになっているガラス板の小片であり，両正面が互いに平行である。図３２（ａ）は正面図を示し，図３２（ｂ）はその横断面図を示す。図３２に示す通り，接着剤１２１が側面１０８の表面の微細な凹凸に入り込んで表面粗さを吸収する一方で，ガラス窓１２２の自由な正面は滑らかであるため，実質的に，側面の内，側面１０８だけを選択的に滑らかにすることができている。つまり，ここでもＲｆ≒Ｒｗ＜Ｒｓの関係になっていることが特徴である。
【０１１４】
以上により，レーザビーム１１５がマイクロチップ１１０に入射する側面１０８で大きく散乱することなく，マイクロチップ１１０の内部に入射するレーザ強度，すなわちチャンネル１１２に到達するレーザ強度が高くなる。また，レーザビーム１１５がマイクロチップ１１０から出射する側面１０８においても大きく散乱することはないため，散乱光がチャンネル１１２に戻って蛍光検出時の背景光強度を上昇させることもない。その結果，低コストに製造可能な樹脂製のマイクロチップ１１０を用いて，内部に構成したチャンネルの高感度な蛍光検出が可能となる。また，図３２では，レーザビームが入射する側面１０８及び出射する側面１０８の両方を滑らかにする例を示したが，出射する側面１０８については必ずしも滑らかにせずとも，同様の効果を上げることが可能である。
【０１１５】
接着剤１２１は，側面１０８の表面の微細な凹凸に入り込み，両者の隙間に気泡などが入り込まないようにするため，少なくとも硬化前の状態で粘度が低いものが良い。硬化前の接着剤１２１の粘度は，好ましくは１０００ｍＰａ＊ｓ以下，さらに好ましくは１００ｍＰａ＊ｓ以下とするのが良い。一方で硬化後の接着剤１２１は，ガラス窓１２２が側面１０８から外れないように強固なものが良い。ガラス窓１２２の材質として，例えば，光学特性に優れる石英を選択する。マイクロチップ１１０の材質として，例えば，ゼオノアを用いる。この場合，石英の屈折率が１．４６であるのに対して，ゼオノアの屈折率は１．５３であり，両者の屈折率に大きな差が存在する。このような場合，接着剤１２１の屈折率は両者いずれかの屈折率の近傍とするか，両者の中間の屈折率にするのが良い。
【０１１６】
ガラス窓の表面は滑らかであるのに対して，マイクロチップ１１０の側面１０８は比較的滑らかではなく，その表面の凹凸が大きいため，より好ましくは，接着剤１２１の屈折率はガラス窓１２２よりもマイクロチップ１１０の屈折率に近づけるのが良い。もちろん，ガラス窓１２２とマイクロチップ１１０の屈折率をより近接させると尚良い。例えば，顕微鏡用のスライドガラス（松浪，Ｓ１１１１）を用いることができる。スライドガラスはクラウンガラスから作製され，屈折率は１．５２であるため，ゼオノアの屈折率１．５３と非常に近い。さらに，ガラス窓ではなく，樹脂窓としても良い。その場合，樹脂の材質として，マイクロチップ１１０と同じものを用いるのが良い。ただし，樹脂窓の両正面が予め滑らかになっていることが必要である。接着剤１２１として，例えば，ＵＶ照射により硬化するものが上記に合致する。
【０１１７】
図３２に示した手段は，図３１（ａ）と同様に，ガラス窓を平型樹脂基板１０９の側面１０８には貼り付けずに，凹型樹脂基板１０６の側面１０８だけに貼り付けてマイクロチップ１１０を作製しても良い。また，側面１０８は必ずしも正面１０７と垂直ではなく，傾きを持つ場合もある。このような場合，図３１（ｂ），（ｃ）と同様に，傾きを持った側面１０８にガラス窓を貼り付けてマイクロチップ１１０を作製しても良い。これによって，側面１０８の表面粗さが同様に低減されていれば，図３１（ｂ），（ｃ）と同様に，側面１０８における屈折を考慮して，マイクロチップ１１０に入射する前のレーザビーム１１５の中心軸の傾きを制御すれば，側面１０８におけるレーザ散乱を避けながら，チャンネル１１２を所望の方向から強いレーザ強度で照射することが可能である。
【０１１８】
［実施例６］
本実施例では，実施例５で示した表面粗さを，より定量的に示す。材料をゼオノアとするマイクロチップを射出成形により作製した。図３３に正面図を示す通り，マイクロチップ１１０の正面のサイズは２０ｍｍ×９０ｍｍ，厚さ１．５ｍｍとした。マイクロチップの内部に，断面が４０μｍ角のチャンネル１１２を１本だけ設けた。チャンネル１１２の両端には，入口ポート１２３及び出口ポート１２４が設けられている。本マイクロチップの正面はいずれも滑らかで，鏡面状態であった。ゼオノアは光学的に透明のため，マイクロチップの正面を挟んで反対側にあるものが透けて見える状態であった。これに対して，本マイクロチップの側面はいずれも滑らかではなく，鏡面状態でなかった。表面が曇って見えるため，マイクロチップの側面を挟んで反対側にあるものを見ることができなかった。
【０１１９】
本マイクロチップの側面及び正面をそれぞれ，レーザ顕微鏡（キーエンス，ＶＫ−８７００）で１００倍の対物レンズを用いて観察した画像（縦２１２μｍ×横２８３μｍの領域の画像）と，その画像から導出される表面粗さＲＭＳをそれぞれ図３４に示す。ここで，表面粗さＲＭＳは，上記の縦２１２μｍ×横２８３μｍの領域内で任意の縦５０μｍ×横５０μｍの領域の表面粗さＲＭＳを求め，その最小値で示した。このようにして表面粗さを求めたのは，特異的な傷や汚れの影響を排除するためである。また，縦５０μｍ×横５０μｍのサイズは，導入するレーザビームの径とほぼ揃えるように設定した。レーザ顕微鏡画像で明らかなように，正面が滑らかである一方で，側面は荒れているのが分かる。側面の表面粗さが０．４４μｍと大きいのに対して，正面の表面粗さは０．０７μｍと約６倍も小さかった。
【０１２０】
図３５は，上記のマイクロチップの側面の様々な条件下でのレーザ顕微鏡による表面観察像及び表面粗さＲＭＳを示しており，側面が未処理の状態（図３４の側面と同じデータ），側面を紙やすりで研磨した状態，側面をダイヤモンドペーストで研磨した状態，側面にガラス窓を接着した状態について示している。ここで，ガラス窓は，スライドガラス（松浪，Ｓ１１１１）を３ｍｍ角に切断して作製した。
【０１２１】
表面観察像より，上記の順に表面が滑らかになることが分かり，対応して表面粗さＲＭＳは，０．４４μｍ，０．２４μｍ，０．１４μｍ，０．０６μｍと順次小さくなることが分かった。表面粗さＲＭＳの導出法は図３４と同様である。図３４に示した，マイクロチップの正面の表面粗さ０．０７μｍと，上記のスライドガラスの正面の表面粗さ０．０６μｍが同等であることから，改めてマイクロチップの正面が鏡面状態であることを確認できた。このことは，図２８のような方法を用いれば，射出成形後の段階で，側面１０８を鏡面状態にすることもできることを意味している。また，ここでの紙やすり研磨，及びダイヤモンドペースト研磨で得られた表面粗さは，非熟練者がマニュアルで行った結果に過ぎず，熟練者が行ったり，機械を用いて行えば，表面粗さはもっと小さくなり，ガラス窓と同等以上の鏡面状態にすることが可能であることは言うまでもない。
【０１２２】
続いて，図３５に示す，様々な条件下の側面を有するマイクロチップのレーザビームの側面照射方式の効率を実験により評価した。図３３は，その実験方法を示す図である。ただし，図３３の縮尺表示は実際とは異なっている。横幅２０ｍｍのマイクロチップ１１０の正面図を示す。波長５０５ｎｍのレーザビーム１１５を，径を約５０μｍ，レーザ強度を１４．８５ｍＷに調整した後，マイクロチップ１１０の左側の側面１０８より概ね垂直に導入し，幅２０ｍｍのマイクロチップ１１０を透過させ，右側の側面１０８より出射させた。ここで，レーザビーム１１５の中心軸のマイクロチップ１１０の正面１０７と垂直方向（図３３の紙面と垂直方向）の位置は，レーザビーム１１５がマイクロチップ１１０を透過するが，チャンネル１１２は照射，透過しないように調整した。これは，レーザビーム１１５がチャンネル１１２を照射，透過することによるレーザ強度への影響を排除し，あくまでもレーザビーム１１５のマイクロチップ１１０の透過性能を評価するためである。正面１０７と垂直方向（図３３の紙面と垂直方向）から観察したレーザビーム１１５がマイクロチップ１１０の内部を透過する画像（撮影領域１２７の画像）をデジタルカメラで取得した。次に，マイクロチップ１１０から出射したレーザビーム１１５を，マイクロチップ１１０から３０ｃｍ程度離した位置に設けた平板状の衝立１２６にほぼ垂直に衝突させ，衝立１２６の上にレーザビーム１１５のスポットを形成させた。このときの，衝立１２６に対して斜め方向から観察したスポットの画像をデジタルカメラで取得した。上記のデジタルカメラによる画像取得は，いずれの場合も，そのままではレーザビーム像の強度が強すぎて飽和してしまうため，レーザビームカット用の保護メガネ越しに行って飽和を回避した。さらに，衝立１２６の上のレーザビーム１１５のスポットの中心位置におけるレーザ強度を，センサエリアが約１ｃｍ角のパワーメータで計測した。
【０１２３】
図３６は，以上の評価結果を纏めたものである。側面状態の，未処理，紙やすり研磨，ダイヤモンドペースト研磨，ガラス窓は，図３５のそれぞれの条件と対応している。ただし，ここでは，レーザビームが入射する側面，レーザビームが出射する側面のいずれもが同条件になるようにした。各レーザビーム透過画像では，図３３と同様に，レーザビームが左側からマイクロチップに入射し，右側から出射している。ここで，レーザビームの像が観察されるのはマイクロチップの内部を透過する部分のみであり，その前後（マイクロチップの左右）は空気のため，レーザビームの像は観察されていない。
【０１２４】
未処理の状態では，マイクロチップの左側の側面から入射したレーザビームは，側面におけるレーザ散乱により，マイクロチップ内部を進行するに従いレーザビーム径が拡大した。マイクロチップの右側の側面から出射したレーザビームは，側面におけるレーザ散乱により，さらに発散し，衝立上にブロードなスポットを形成した。黒い板状のものが衝立である。そのスポットの中心位置におけるレーザ強度は０．１７ｍＷに過ぎず，マイクロチップに入射する前のレーザ強度１４．８５ｍＷとの比率（以降，レーザビームの透過率と呼ぶ）で表すと１％に過ぎなかった。未処理の状態から，紙やすり研磨，ダイヤモンドペースト研磨，ガラス窓と側面の表面粗さを低減するのに従い，側面におけるレーザビーム散乱が抑えられ，透過性能が向上することが明らかになった。ダイヤモンドペースト研磨の状態では，衝立上に明確なスポットが形成され，レーザビームの透過率は３８％に向上した。さらに，ガラス窓の状態では，マイクロチップが存在しない場合と同様に，衝立上にシャープなスポットが形成され，レーザビームの透過率は７２％に達した。また，ガラス窓の状態では，マイクロチップ内部を進行するレーザビームは拡大することなく，入射前の５０μｍ程度を保った。
【０１２５】
図３７は，図３５の結果と，図３６の結果から，マイクロチップの側面の表面粗さＲＭＳとレーザビームの透過率の関係を表したものである。この結果から，レーザビームが入射する面，及び出射する面の表面粗さとレーザビーム透過率は極めて高い相関があることが分かった。表面粗さが小さいほど，つまり表面が滑らかで鏡面状態に近づくほど，レーザビームの透過率は向上し，その結果，レーザビームの入出射面における散乱が抑えられ，マイクロチップ内部の単数又は複数のチャンネルに到達するレーザ強度を高め，各チャンネルにおける高感度な蛍光検出が可能となることが明らかになった。表面粗さは小さいほど良いが，図３７の結果から，特に，表面粗さをＲＭＳで０．２４μｍ以下にすることが効果的であることが分かった。より好ましくは，表面粗さＲＭＳを０．１μｍ以下にするのが良いことが分かった。また，任意の表面状態から，その表面粗さをＲＭＳで少なくとも０．１μｍ低減して平滑化することで，レーザビームの透過率に顕著な向上が得られることが分かった。
【０１２６】
図３４に示す，マイクロチップ作製後の側面，正面の状態は一例に過ぎない。マイクロチップの作製方法によって，それぞれの表面粗さが変化することは言うまでもない。作製方法には，射出成形等の金型を用いた方法に限らず，射出成形後に切削加工する場合もある。射出成形による他のマイクロチップの作製例では，表面粗さＲＭＳが，正面で０．０８μｍ，側面で０．４１μｍであった。また，射出成形による，さらに他のマイクロチップの作製例では，表面粗さＲＭＳが，正面で０．１１μｍ，側面で１．３７μｍであった。しかしながら，いずれの方法によってマイクロチップを作製したとしても，図３４〜３７に示す傾向は共通である。つまり，側面の表面粗さは，正面の表面粗さよりも大であり，側面の少なくとも一部の平滑化によって，側面におけるレーザ散乱を低減し，側面から導入されたレーザビームを強い強度でマイクロチップ内部のチャンネルに到達させ，チャンネルにおいて高感度な蛍光検出が可能である。
【０１２７】
［実施例７］
以上の実施例５及び実施例６に示した側面の表面粗さの課題に加えて，次の新たな課題が生じる場合があった。図３８は，凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９が，それぞれの側面１０８が正面１０７に平行な方向にずれた状態で張り合わされ，両側面に段差が生じた場合のマイクロチップ１１０の断面図を示す。このような段差は，張り合わせ時の誤差によって生じる場合もあれば，意図的に生じさせる場合もある。図３８は，凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９の横幅が等しい場合を示しているが，これらの横幅が張り合わせ前から異なっている場合もある。そのような場合は，必然的に同様の段差を生じる。
【０１２８】
図３９は，凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９の張り合わせ工程で側面１０８の張り合わせ面１１１の部分に盛上り１１３ａを生じた場合のマイクロチップ１１０の断面図を示す。図４０は，図３９とは逆に，側面１０８の張り合わせ面１１１の部分に窪み１１３ｂを生じた場合のマイクロチップ１１０の断面図を示す。これらは，張り合わせ前の段階で凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９の角が変形していたり，あるいは，張り合わせ工程における圧力や熱が影響して生じたと考えられる。
【０１２９】
以上は，図２７に示すように側面１０８の表面粗さが大きい課題と同時に起こることもあるが，本実施例では，側面１０８の表面粗さが小さい場合について考える（図３８〜図４０もそのように示されている）。
【０１３０】
これまでに述べてきた通り，単数又は複数のチャンネルを有するマイクロチップにレーザビームを横入射する場合，レーザビームの中心軸は，マイクロチップの正面１０７，張り合わせ面１１１，及び複数のチャンネルが配列する場合はその配列平面に平行にするのが従来の常識である。つまり，レーザビームの中心軸と張り合わせ面１１１の距離をｘ，チャンネル１１２の深さ（張り合わせ面１１１と垂直方向のチャンネル１１２の幅）をｙとすると，ｘ＝ｙ／２である。一方，チャンネル１１２に照射するレーザビームの幅をφとすると，高感度な蛍光検出を行う場合，φ≒ｙとするのが良いが，現実的には，φ≧ｙとすることが多い。また，φは，レーザ強度がピーク値の１／ｅ2（１３．５％）になる幅で定義されるが，これよりも小さなレーザ強度がφよりも大きな幅で存在する。すなわち，側面１０８と張り合わせ面１１１が交差する位置に，レーザビームの一部が重なることになる。したがって，側面１０８が図３８〜図４０のいずれかの状態（段差，盛上り，又は窪みの状態）になっていると，レーザビームは側面１０８において大きく散乱し，チャンネル１１２に十分な強度のレーザを到達させることができない。そこで，図３８〜図４０に対する３つの解決策を次に説明する。
【０１３１】
図４１は第一の解決策を示す。張り合わせ済のマイクロチップ１１０に対して，図２９，図３０では側面１０８を研磨していたのに対して，レーザビーム１１５が入射及び出射する側面１０８に切削及び研磨を施して周囲よりも内側に凹んだ構造とした。つまり，図４１（ａ）の正面図に示す通り，切削及び研磨を受ける側面１０８とチャンネル１１２の距離をａ，切削及び研磨を受けない側面１１４とチャンネル１１２の距離をｂとするとき，ａ＜ｂであり，切削距離ｃ＝ｂ−ａ＞０を有することを特徴とする。ここで，切削及び研磨を施す前の側面１０８及び側面１１４は，それぞれチャンネル１１２の側面とほぼ平行の場合とする。これらが平行ではない場合は，上記ａ及びｂは定義せず，側面１０８の切削距離ｃ，すなわち切削及び研磨を施した後の側面１０８と側面１１４の距離のみを定義する。ｃは，図３８〜図４０における段差，盛上り，又は窪みの大きさよりも大きければ良く，少なくとも５μｍ以上，望ましくは５０μｍ以上とするのが良い。
【０１３２】
以上の結果，図４１（ｂ）のＡＡ’断面図に示す通り，レーザビーム１１５が照射される側面１０８における断面において，凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９の側面１０８に段差，盛上り，又は窪みが解消し，かつ表面粗さＲｗが小さいため，レーザビーム１１５の側面１０８における散乱が低減し，強い強度のレーザビームをチャンネル１１２に到達させることができるようになった。一方，図４１（ｃ）のＢＢ’断面図に示す通り，レーザビーム１１５が照射されない側面１１４における断面において，凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９の側面１０８に段差，盛上り，又は窪みが残り（図４１（ｃ）では段差が残っている場合について描いた），かつ表面粗さＲｓが大きいままの状態であった。このように，側面の内，レーザビーム１１５が入射及び出射する部分の側面１０８のみを切削及び研磨することによって上記課題を解決し，低コストにマイクロチップを作製することができるようになる。
【０１３３】
図４６は，図３９のように，側面１０８が，凹型樹脂基板１０６と平型樹脂基板１０９の張り合わせ面１１１と交差する部分に盛上り１１３ａを生じた場合のマイクロチップ１１０と，図４１のように，その側面１０８に切削及び研磨を施した場合の実例を示す。図４６（ａ）は，側面方向から光学顕微鏡（対物レンズ×２０）で観察した像である。図４６（ａ）の中央に水平方向に伸びる太い直線が，張り合わせ面に沿った盛上りを表している。この太い直線より上側が平型樹脂基板の側面，下側が凹型樹脂基板の側面を示している。上記の盛上りは，両基板の張り合わせ工程で生じたものであり，張り合わせ面と垂直方向（図４６（ａ）の縦方向）に５０μｍ程度，側面と垂直方向（図４６（ａ）の紙面に垂直方向）に５０μｍ程度の大きさを有していた。これは，レーザビームの側面からの導入を大きく阻害する。図４６（ｂ）は，グラインダに取り付けられた研削砥石によって上記側面を１００μｍ程度切削し，鏡面状態に研磨仕上げした側面の光学顕微鏡観察像である。図４６（ｂ）の中央に水平方向に薄っすら伸びる線が張り合わせ面を示すが，その影響は小さく，レーザビームの側面における散乱を回避し，効率的な導入が可能となった。
【０１３４】
図４２は第二の解決策を示す。張り合わせ済のマイクロチップに対して，図４１とは逆に，レーザビーム１１５が入射及び出射する側面１０８に樹脂等の透明物質１２５を堆積して周囲よりも外側に突出した構造とし，かつ，その側面１０８（透明物質１２５を堆積する前の側面１０８と反対側かつ平行な透明物質１２５の表面）を平滑化した。つまり，図４２（ａ）の正面図に示す通り，堆積及び平滑化を受ける側面１０８とチャンネル１１２の距離をａ，堆積及び平滑化を受けない側面１１４とチャンネル１１２の距離をｂとするとき，ａ＞ｂであり，堆積距離ｃ＝ａ−ｂ＞０を有することを特徴とする。ここで，堆積及び平滑化を施す前の側面１０８及び側面１１４は，それぞれチャンネル１１２の側面とほぼ平行の場合とする。これらが平行ではない場合は，上記ａ及びｂは定義せず，側面１０８の堆積距離ｃ，すなわち堆積及び平滑化を施した後の側面１０８と側面１１４の距離のみを定義する。ｃは，図３８〜図４０における段差，盛上り，又は窪みの大きさよりも大きければ良く，少なくとも５μｍ以上，望ましくは５０μｍ以上とするのが良い。
【０１３５】
以上の結果，図４２（ｂ）のＡＡ’断面図に示す通り，レーザビーム１１５が照射される側面１０８における断面において，凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９の側面１０８に段差，盛上り，又は窪みが解消し（図４２（ｂ）では窪みが解消される場合について描いた），かつ表面粗さＲｗが小さいため，レーザビーム１１５の側面１０８における散乱が低減し，強い強度のレーザビームをチャンネル１１２に到達させることができるようになった。一方，図４２（ｃ）のＢＢ’断面図に示す通り，レーザビーム１１５が照射されない側面１１４における断面において，凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９の側面１０８には段差，盛上り，又は窪みが残り（図４２（ｃ）では窪み１１３凹が残っている場合について描いた），かつ表面粗さＲｓが大きいままの状態であった。このように，側面の内，レーザビーム１１５が入射及び出射する部分の側面１０８のみを堆積及び平滑化することによって上記課題を解決し，低コストにマイクロチップを作製することができるようになる。
【０１３６】
側面１０８に堆積する透明物質１２５には硬化性を有する樹脂，例えば，図３２に示す接着剤１２１を用いても良い。図４２では，図３２とは異なり，透明物質１２５が側面１０８の表面粗さＲｗの低減だけでなく，凹型樹脂基板１０６と平型樹脂基板１０９の張り合わせ面１１１に存在する段差，盛上り，又は窪みのいずれかを解消している。また，それを実現するため，透明物質１２５の堆積距離ｃが，段差，盛上り，又は窪みの大きさよりも大きいという特徴を有する。さらに，図４４のＡＡ’断面図に示すように，透明物質１２５の側面１０８に，ガラス窓１２２のような側面１０８が平滑化された透明板材を貼り付けても良い。
【０１３７】
図４３は第三の解決策を示す。図４３（ａ）は正面図，図４３（ｂ）は図４３（ａ）のＡＡ’断面図，図４３（ｃ）はＢＢ’断面図である。レーザビーム１１５の中心軸と側面１０８における張り合わせ面１１１の距離をｘ，チャンネル１１２の深さ（張り合わせ面１１１と垂直方向のチャンネル１１２の幅）をｙとすると，上述した通り，従来はｘ＝ｙ／２として，レーザビーム１１５を張り合わせ面１１１と平行にして側面１０８より照射していた（平行照射）。これに対して図４３では，張り合わせ済のマイクロチップ１１０に対して，側面１０８を平滑化した上で，レーザビーム１１５を張り合わせ面１１１に対して傾けて側面１０８より照射した（斜め照射）。
【０１３８】
これにより，図４３（ｂ）に示す通り，レーザビーム１１５が照射される側面１０８における断面において，凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９の側面１０８に存在する段差，盛上り，又は窪みが回避され（図４３中段（ｂ）では盛上りを回避する場合について描いた），かつ表面粗さＲｗが小さいため，レーザビーム１１５の側面１０８における散乱が低減し，強い強度のレーザをチャンネル１１２に到達させることができるようになった。レーザビームの幅をφ＝ｙとする場合，従来のｘ＝ｙ／２（平行照射）では，側面１０８と張り合わせ面１１１の交差位置に１／ｅ2（１３．５％）のレーザ強度が存在したため，その散乱強度を無視できなかった。これに対して，ｘ＞３*ｙ／４（斜め照射）とすれば上記レーザ強度は１％以下となり，ほぼ無視できるようになる。さらに，ｘ＞ｙ（斜め照射）とすることにより，上記レーザ強度は０．０１％以下となる。
【０１３９】
一方，図４３（ｃ）に示す通り，レーザビーム１１５が照射されない側面１１４における断面において，凹型樹脂基板１０６及び平型樹脂基板１０９の側面１１４に段差，盛上り，又は窪みが残り（図４３（ｃ）では盛上り１１３ａが残っている場合について描いた），かつ表面粗さＲｓが大きいままの状態であった。このように，側面の内，レーザビーム１１５が入射及び出射する部分の側面１０８のみを平滑化することによって上記課題を解決し，低コストにマイクロチップを作製することができるようになる。図４３では，レーザビーム１１５は凹型樹脂基板１０６の側面１０８から入射させているが，平型樹脂基板１０９の側面１０８から入射させても同様の効果が得られる。ただし，その場合も，ｘ＞３*ｙ／４，あるいはｘ＞ｙの条件に従う。
【０１４０】
図４５は，図４３の変形例を示す。図４５は，図４３（ａ）のＡＡ’断面図に相当する図である。図４３（ｂ）では，凹型樹脂基板１０６の左右両側の側面１０８，及び平型樹脂基板１０９の左右両側の側面１０８の表面粗さＲｗをいずれも低減させ，平滑化していたが，必ずしも，これら４箇所をすべて平滑化させる必要はない。一例として，図４５では，レーザビーム１１５が入射する凹型樹脂基板１０６の左側の側面１０８のみを平滑化している。なお，図４５では，凹型樹脂基板１０６と平型樹脂基板１０９に段差が生じている場合について描かれている。このような方法によっても，レーザビームの散乱は抑えられ，さらにマイクロチップ１１０の作製を簡易化し，低コスト化することが可能である。
【０１４１】
以上の実施例では，凹型樹脂基板１０６と平型樹脂基板１０９の厚さをほぼ等しく描いているが，一般には等しくない場合もある。例えば，平型樹脂基板１０９が，凹型樹脂基板１０６よりも薄く，フィルム状になっている場合もある。そのような薄い基板の側面を平滑化することは比較的困難であるため，図４５に示すように，どちらか一方の基板の側面だけを平滑化する方法がより有効となる。
【０１４２】
以上では，レーザビームの入射側及び出射側の両側面について，切削，堆積，平滑化等の処理を行う場合を主に示したが，出射側の側面については必ずしも必要がない場合がある。また，マイクロチップ１１０に構成されるチャンネル１１２は単数であったが，チャンネル１１２が複数の場合でも，同じ手段によって同様の効果を発揮できることは言うまでもない。
【０１４３】
［実施例８］
上述した通り，レーザビームをチャンネルに照射して高感度に蛍光検出する際は，レーザビーム径を，チャンネル深さと同程度か，それ以上にすると同時に，レーザビーム中心軸をチャンネル中心と一致させることにより，チャンネル内部を漏れなく，効率良くレーザビーム照射する。通常，マイクロチップの両正面と張り合わせ面は互いに平行であり，側面から導入するレーザビームの中心軸もこれらと平行である。レーザビーム径をφ，マイクロチップの側面における張り合わせ面とレーザビーム中心軸の距離をｘ，各チャンネルの深さをｙとすると，上記はφ≧ｙ，ｘ＝ｙ／２，と表現される。
【０１４４】
しかし，この際，レーザビームの少なくとも一部が，樹脂製のマイクロチップを構成する平型樹脂基板及び凹型樹脂基板の張り合わせ面を透過するため，張り合わせ面の仕上がり状況によっては，レーザビームが透過の際に散乱することが明らかになった。張り合わせ面において，平型樹脂基板と凹型樹脂基板が完全に同質化，均質化していれば，そのような散乱は生じ得ないが，通常の張り合わせ工程では，張り合わせ面近傍における気泡の混入や密度変化を生じる。つまり，マイクロチップの側面におけるレーザビーム散乱が回避されているにも関わらず，マイクロチップ内部の張り合わせ面におけるレーザビーム散乱が新たに発生し，結果として，チャンネルに到達するレーザ強度が大きく減衰し，チャンネルの蛍光検出感度が低下する課題が生じた。さらに，射出成形又は張り合わせ工程における歪によって，張り合わせ面が湾曲してしまう場合があり，そのような場合は，上記のマイクロチップ内部の張り合わせ面におけるレーザビーム散乱が一層大きくなってしまうことが分かった。
【０１４５】
本実施例では，これらの課題に対しても，マイクロチップ作製のコストや手間を大幅に増大させずに，解決する手段を提案する。マイクロチップ内部の張り合わせ面におけるレーザビーム散乱を低減するため，レーザビームの中心軸を張り合わせ面から通常よりも引き離す。これにより，レーザビームがチャンネルに到達する手前で張り合わせ面を透過することを回避したり，少なくとも透過の程度又は比率を低減することができる。
【０１４６】
図４７は，マイクロチップ１１０の側面１０８を滑らかにした場合においても，平型樹脂基板１０９と凹型樹脂基板１０６の張り合わせ面１１１の状態によって，マイクロチップ内部に入射したレーザビーム１１５が張り合わせ面１１１を透過する際にレーザ散乱１１６を受け，結果としてチャンネル１１２に到達するレーザ強度が低下する状態を示している。
【０１４７】
これまでの各図においては，レーザビーム１１５はその中心軸のみを示していたが，図４７から図５０においては，レーザビーム１１５は実際の径に近いサイズで示している。図４７では，φ≒ｙとし，レーザビーム１１５の中心軸を正面１０７と平行に側面１０８から導入している。このとき，マイクロチップ１１０の側面１０８における張り合わせ面１１１（あるいは張り合わせ面１１１を延長した平面）とレーザビーム中心軸の距離ｘは，ｘ≒ｙ／２である。この際，レーザビーム１１５の少なくとも一部が，張り合わせ面１１１を透過し，張り合わせ面の仕上がり状況によってレーザ散乱１１６を生じる。
【０１４８】
図４８は，図４７に示されるレーザ散乱１１６を回避あるいは低減する手段を示す。ｘ＞ｙ／２とすることによって，より好ましくはｘ＞ｙとすることによって，マイクロチップ１１０の内部において，レーザビーム１１５が，張り合わせ面１１１との距離が大きくなるため，側面１０８からチャンネル１１２に到達するまでの間で張り合わせ面１１１を透過することを回避あるいは低減している状態を示している。この際，レーザビーム中心軸をチャンネル中心と一致させるため，図４８に示すように，レーザビームの中心軸は正面１０７及び張り合わせ面１１１と平行にしない。結果として，チャンネル１１２に到達するレーザ強度を大きくすることができ，チャンネル１１２における高感度な蛍光検出が可能となる。
【０１４９】
図４９は，マイクロチップ１１０の側面１０８を滑らかにした場合においても，平型樹脂基板１０９と凹型樹脂基板１０６の張り合わせ面１１１が湾曲していることによって，マイクロチップ１１０内部に入射したレーザビーム１１５が張り合わせ面１１１を透過する際にレーザ散乱１１６を生じ，結果としてチャンネル１１２に到達するレーザ強度が低下する状態を示している。
【０１５０】
図５０は，図４９に示されるレーザ散乱１１６を回避あるいは低減する手段を示す。図５０（ａ）はマイクロチップ１１０の正面図，図５０（ｂ）はレーザビーム１１５を含むその横断面図を示す。図５０に示すように，マイクロチップ１１０のレーザビーム１１５が入射する側の側面１０８の近傍領域を部分的に切削することにより，上記の側面１０８とチャンネル１１２の距離を短縮し，その結果生じる側面１０８を以上のいずれかの手段によって平滑化する。一方で，図５０（ａ）において，側面１０８の上側及び下側の領域は切削せず，すなわち，側面１１４とチャンネル１１２の距離を短縮しない。つまり，側面１０８とチャンネル１１２の距離をａ，側面１１４とチャンネル１１２の距離をｂとすると，ａ＜ｂとなっている。そのような構成にするのは，マイクロチップ１１０全体の機械強度を保ったり，ハンドリングの容易性を確保したり，あるいは，側面１０８の上側及び下側の領域に存在する機能を維持するためである。ここで，切削を施す前の側面１０８及び側面１１４は，それぞれチャンネル１１２の側面とほぼ平行の場合とする。これらが平行ではない場合は，上記ａ及びｂは定義せず，側面１０８の切削距離ｃ，すなわち切削後の側面１０８と側面１１４の距離のみを定義する。
【０１５１】
以上の構成にすることによって，図５０に示すように，レーザビーム１１５が側面１０８からチャンネル１１２に到達するまでの間で張り合わせ面１１１を透過することを回避あるいは低減することができる。結果として，チャンネル１１２に到達するレーザ強度を大きくすることができ，チャンネル１１２における高感度な蛍光検出が可能となる。図４１では，切削距離ｃ＝ｂ−ａ＞０として，少なくともｃ≧５μｍ，望ましくはｃ≧５０μｍとするのが良いとしていた。これに対して図５０では，ｃ≧１０ｍｍとするのが良く，ａ≦１０ｍｍとするのが良いことが実験により分かった。
【０１５２】
以上では，マイクロチップの一部を切削することによってｃ＝ｂ−ａ＞０を実現したが，切削以外の方法によってｃ＝ｂ−ａ＞０を実現しても良い。その場合は，ｃは切削距離ではなく，凹ませ距離として定義する。例えば，図５０に示される平型樹脂基板１０９と凹型樹脂基板１０６，つまり，ｃ＝ｂ−ａ＞０を満たす各基板を射出成形の段階で作製しても良い。凹ませた部分の側面１０８は，射出成形時に平滑化しても良いし，研磨により平滑化しても良いし，あるいは，ガラス窓を貼り付けて平滑化しても良い。
【０１５３】
以上の説明では，マイクロチップ１１０に構成されるチャンネル１１２は単数であったが，チャンネル１１２が複数の場合でも，同じ手段によって同様の効果を発揮できることは言うまでもない。
【０１５４】
［実施例９］
材料をゼオノアとするマイクロチップを射出成形により作製した。図５１に正面図を示す通り，マイクロチップ１１０の正面のサイズは４０ｍｍ×１３５ｍｍ，厚さ１．５ｍｍとした。ただし，図５１は縮尺通りには描かれていない。
【０１５５】
マイクロチップ１１０の内部に，断面が４０μｍ角のチャンネル１１２を１５本，マイクロチップ１１０の正面と平行に配列した。各チャンネル１１２には個別の入口ポート１２３と共通の出口ポート１２４を設けた。各チャンネル１１２の配列間隔は入口ポート１２３では疎であるのに対して，出口ポート１２４では密とした。出口ポート１２４付近にレーザビーム１１５を照射する領域を設け，この領域において各チャンネル１１２の配列間隔は０．２ｍｍとした。この領域における１５本のチャンネル配列の幅は，０．２ｍｍ×（１５−１）＝２．８ｍｍとした。
【０１５６】
一方，図５１に示す通り，マイクロチップ１１０の正面形状は，４０ｍｍ×１３５ｍｍの長方形に対して，レーザビーム１１５が入射する部分を幅５．０ｍｍ，長さ１３．６ｍｍだけ凹ませた。その結果，レーザビーム１１５がマイクロチップ１１０に入射する側面１０８と，レーザビーム１１５が最初に照射するチャンネル１１２（図５１で一番左に配置するチャンネル１１２）の距離が５．０ｍｍとなるようにした。また，レーザビーム１１５が最後に照射するチャンネル１１２（図５１で一番右に配列するチャンネル１１２）と，レーザビーム１１５がマイクロチップ１１０から出射する側面１０８の距離が１８．６ｍｍとなるようにした。
【０１５７】
このようなマイクロチップ１１０の作製は，射出成形により実現し，切削加工は用いなかった。また，図２８に示すような金型機構を用いることによって，側面１０８の表面粗さＲｗが，他の部分の側面１１４の表面粗さＲｓと比較して小さくなるようにした。ただし，図５１では，簡単のため，表面粗さＲｓが大きい面を波線ではなく，直線で描いた。実際に，側面１０８の表面粗さＲｗを計測したところ，ＲＭＳで０．０７μｍと正面と同等の鏡面状態であった。
【０１５８】
以上では，主として，チャンネル１１２の断面形状は正方形，又は長方形で近似して表現していたが，正確には，チャンネルの断面形状は台形である。ただし，図３８〜図４５では，チャンネルの断面形状を台形で描いた。図２６を用いて説明すると，コア金型１０１の凸部にテーパ形状を持たせないと，コア金型１０１を凹型樹脂基板１０６から離型するのが困難となる。上記テーパ形状は，凹型樹脂基板１０６の凹部にもそのまま転写される。結果，チャンネル１１２は，下底＜上底なるテーパ形状を持つ台形となるのが一般的である。このとき，台形の底角から９０度を差し引いた角度を抜き勾配と呼び，少なくとも５度の抜き勾配を持たせる場合が多い。本実施例では，各チャンネルの下底（以降，短底と呼ぶ）を４０μｍ，高さ４０μｍ，左右両側の抜き勾配を７度とした。このとき，上底（以降，長底と呼ぶ）は約５０μｍとなる。
【０１５９】
このような断面が台形形状のチャンネルにレーザビームを長底及び短底に平行に入射させると，樹脂の屈折率ｎＣよりも，チャンネル内部を満たす分析用の水溶液の屈折率ｎＡの方が小さいため，レーザビームはチャンネルの長底から短底に向かう方向に屈折を受けてチャンネルを透過する。したがって，同等な形状を持つ複数のチャンネルの配列に対して，配列平面に平行にレーザビームを入射させると，上記の屈折作用により，レーザビームはチャンネル配列から逸脱し，複数のチャンネルを効率良く同時にレーザビーム照射することができない。このような新たな課題を解決する手段として，複数のチャンネルを，屈折率がｎＡ（＜ｎＣ）なる分析用の水溶液を満たすＡチャンネルと，屈折率がｎＢ（＞ｎＣ）なるレーザビーム制御液を満たすＢチャンネルを交互に並べて構成する方式を考案した。つまり，ｎＡ＜ｎＣ＜ｎＢの関係を満たすことにより，Ａチャンネルにおいてはレーザビームをチャンネル断面の長底から短底に向かう方向に屈折させるのに対して，Ｂチャンネルにおいてはレーザビームをチャンネル断面の短底から長底に向かう方向に屈折させることにより，両者の屈折作用を相殺させ，レーザビームをジグザグ状に進行させ，結果，複数のチャンネルを串刺し状に同時照射する方式である。
【０１６０】
図５２は，上記方式の効果を，光線追跡シミュレーションで確認した結果である。図５２は，レーザビームが照射される部分の１５本のチャンネルの断面図及びレーザビームの光線追跡結果を示している。ただし，ここでは，チャンネル断面の長底が下底，短底が上底になるように（上記説明と上下反転させて）示している。図５２において，レーザビームは左側から導入される。１５本のチャンネルには，左側から順番に，Ａ−ｃｈ１，Ｂ−ｃｈ１，Ａ−ｃｈ２，Ｂ−ｃｈ２，・・・，Ａ−ｃｈ７，Ｂ−ｃｈ７，Ａ−ｃｈ８と名付けた。ここで「Ａ−」はＡチャンネル，「Ｂ−」はＢチャンネルを意味している。つまり，Ａチャンネル８本と，Ｂチャンネル７本を，両端をＡチャンネルとして，交互に配列した。
【０１６１】
図５２（ａ）は，レーザビームの光線追跡を表示していない図であり，各チャンネルの位置と形状を把握できる。図５２（ｂ）は，ｎＡ＝１．４１，ｎＣ＝１．５３，ｎＢ＝１．６６（すなわち，ｎＡ＜ｎＣ＜ｎＢ）とした場合のレーザビームの光線追跡結果を示している。上記の期待通りに，左側から導入されたレーザビームにより，１５本すべてのチャンネルを串刺し状に同時照射できた。これは，各Ａチャンネルによるチャンネル断面の長底（下底）から短底（上底）に向かう方向の屈折作用と，Ｂチャンネルによるチャンネル断面の短底（上底）から長底（下底）に向かう方向の屈折作用を相殺できたことを示している。一方，図５２（ｃ）は，ｎＡ＝１．４１，ｎＣ＝１．５３，ｎＢ＝１．４１（すなわち，ｎＡ＝ｎＢ＜ｎＣ）とした場合のレーザビームの光線追跡結果を示している。図５２（ｂ）の場合と異なり，ＡチャンネルとＢチャンネルのいずれもが，チャンネル断面の長底（下底）から短底（上底）に向かう方向の屈折作用を持つため，左側から導入されたレーザビームはチャンネル配列軸から上方に逸脱し，すべてのチャンネルを同時照射することができなかった。
【０１６２】
続いて，作製したマイクロチップを用いてレーザビーム照射蛍光検出の実験を行った。図５２（ｂ）のｎＡ＝１．４１，ｎＣ＝１．５３，ｎＢ＝１．６６の条件としながら，Ａチャンネルの充填液にのみ一定濃度の蛍光体（１００ｎＭのｄＲ１１０）を混入した。まず，図５１において，レーザビーム１１５を，図示した方向と反対に，マイクロチップ１１０の右側の側面１０８より，マイクロチップの正面及びチャンネル配列平面と平行に導入した。ここで，右側の側面１０８は予め平滑化した。つまり，レーザビーム１１５の中心軸と張り合わせ面の距離は，ｘ＝ｙ／２＝４０μｍ／２＝０．０２ｍｍとした。レーザビーム１１５は，波長５０５ｎｍ，強度１４．８５ｍＷ，径５０μｍとした。用いた蛍光検出光学系及びデータ解析装置は図５に示すものと同等とした。しかし，各チャンネル１１２で検出される蛍光強度は期待よりも小さかった。レーザビーム１１５が最初に照射する一番右側のチャンネル１１２（上記の名付けによるとＡ−ｃｈ８）で得られる蛍光強度は，図３３のマイクロチップ１１０の１本のチャンネル１１２を用いて，同条件で得られる蛍光強度の約１０％に過ぎなかった。詳細に調べたところ，図５１のマイクロチップ１１０，及び平型樹脂基板と凹型樹脂基板の張り合わせ面が湾曲しており，レーザビームが上記の張り合わせ面を透過する際に散乱を受け，レーザ強度が減衰していることが原因と分かった。
【０１６３】
対策として，図５１に示す通り，マイクロチップ１１０のレーザビーム１１５の導入位置に凹み構造を設け，左側から導入したレーザビーム１１５が入射する側面１０８と，レーザビーム１１５が最初に照射する一番左のチャンネル１１２（上記の名付けによるとＡ−ｃｈ１）の距離を１８．３ｍｍから５．０ｍｍに短縮し，側面１０８を平滑した。ここでも，レーザビーム１１５は張り合わせ面と平行に導入し，レーザビーム１１５の中心軸と張り合わせ面の距離は，ｘ＝ｙ／２＝４０μｍ／２＝０．０２ｍｍとした。その結果，上記の張り合わせ面におけるレーザ散乱が抑えられた。しかし，Ａ−ｃｈ１で得られる蛍光強度は，図３３のマイクロチップ１１０の１本のチャンネル１１２を用いて，同条件で得られる蛍光強度の５０％程度に留まった。
【０１６４】
そこで，上記に加えて，次の工夫を行った。レーザビーム１１５が入射する側面１０８において，レーザビーム１１５の中心軸と張り合わせ面の距離を，０．０２ｍｍから０．０９ｍｍに拡大した。ここで，側面１０８におけるレーザビーム中心軸の位置を，張り合わせ面から凹型樹脂基板側に移動させた。すると，上記の張り合わせ面におけるレーザ散乱がほぼ無くなり，Ａ−ｃｈ１で得られる蛍光強度は，図３３のマイクロチップ１１０の１本のチャンネル１１２を用いて，同条件で得られる蛍光強度と同等になった。
【０１６５】
図５３は，上記の条件における実験で，８本のＡチャンネルで得られた蛍光強度の分布を示す。実線が示す８本のピークは，８本のＡチャンネルの蛍光強度を示し，左側から順にＡ−ｃｈ１，Ａ−ｃｈ２，・・・，Ａ−ｃｈ８の蛍光強度を表す。一方，Ｘのプロット及び破線は，図５２（ｂ）に示す光線追跡結果を元に各チャンネルで得られる蛍光強度を計算により求めた結果を示す。実験結果と計算結果が良く一致することから，ｎＡ＜ｎＣ＜ｎＢの関係を満たすことにより，ＡチャンネルとＢチャンネルの屈折作用を相殺させ，レーザビームをジグザグ状に進行させて，複数のチャンネルを串刺し状に同時照射できることが実証された。図５３において，右側のＡチャンネルに行くほど，少しずつ蛍光強度が低下しているが，これは各Ａチャンネル及びＢチャンネルとマイクロチップの境界面におけるレーザビームの反射ロスによるものである。しかしながら，その減衰は極めて低いレベルに抑えることができている。８本のＡチャンネルで得られる蛍光強度は，図３３のマイクロチップ１１０の１本のチャンネル１１２を用いて，同条件で得られる蛍光強度と同等であることから，８本のＡチャンネルによる高感度な蛍光検出が可能であることが分かった。
【０１６６】
上記のように各チャンネルで高感度な蛍光検出を行うためには，レーザビームが入射するマイクロチップの側面の表面粗さをその他の部分の側面と比較して低くすることが有効である。また，レーザビームが入射するマイクロチップの側面と，レーザビームが最初に照射するチャンネルの距離を短縮することが有効である。さらに，レーザビームが入射するマイクロチップの側面において，レーザビームの中心軸とマイクロチップの張り合わせ面の距離を拡大することが有効である。
【０１６７】
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。
【０１６８】
以上の実施例では，図５及び図１８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又は配列曲面に対して垂直方向からの，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又は配列曲面に対して，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うち，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。
【０１６９】
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。
【符号の説明】
【０１７０】
０  マイクロチップの周囲の媒質
１  マイクロチップ
２  チャンネル
３  横入射軸
４  接合面
５  レーザビームの中心軸
６  レーザビーム
７  射出成形の型
８  表面に溝を有するマイクロチップの部品
９  表面に溝を有さないマイクロチップの部品
１０  チャンネルの入口ポート
１１  チャンネルの出口ポート
１２  レーザ光源
１３  集光レンズ
１４  フィルタ及び回折格子
１５  結像レンズ
１６  ２次元センサ
１７  データ解析装置
１８  ２次元蛍光像
１９  レーザビームの励起によるチャンネルからの蛍光の波長分散像
２０  レーザビーム
２１  横入射軸
２２  レーザ光源
２３  ハーフミラー
２４  ミラー
２５  レーザビームの励起によるチャンネルからの蛍光の波長分散像
２６  ミラー及びステージの位置及び角度の調整機構
２７  マイクロチップを固定する平面型のステージ
２８  横入射曲線
２９  マイクロチップを固定する曲面型のステージ
３０  マイクロチップに加えるステージ方向の押力
３１  校正用チャンネル
１０１  コア金型
１０２  キャビティ金型
１０３  空間
１０６  凹型樹脂基板
１０７  正面
１０８  側面（レーザビームが入出射する部分）
１０９  平型樹脂基板
１１０  マイクロチップ
１１１  張り合わせ面
１１２  チャンネル
１１３ａ  盛上り
１１３ｂ  窪み
１１４  側面（レーザビームが入出射しない部分）
１１５  レーザビーム
１１６  レーザ散乱
１１７  スライド金型
１１８  ピン
１２０  研磨バフ
１２１  接着剤
１２２  ガラス窓
１２３  入口ポート
１２４  出口ポート
１２５  透明物質
１２６  衝立
１２７  撮影領域
ｎ0  マイクロチップの周囲の媒質の屈折率
ｎ1  マイクロチップの部材の屈折率
ｎ2  チャンネル及び校正用チャンネルの内部の部材の屈折率
θ0  マイクロチップに接近するレーザビームの横入射軸となす角度
θ1  Ｎｏ．１のチャンネルに接近するレーザビームの横入射軸となす角度
θ2  Ｎｏ．２のチャンネルに接近するレーザビームの横入射軸となす角度
ε2  チャンネルによるレーザビームの屈折角
Ｒ  横入射曲線の曲率半径
【図１】
2016009796.tif 000003
【図２】
2016009796.tif 000004
【図３】
2016009796.tif 000005
【図４】
2016009796.tif 000006
【図５】
2016009796.tif 000007
【図６】
2016009796.tif 000008
【図７】
2016009796.tif 000009
【図８】
2016009796.tif 000010
【図９】
2016009796.tif 000011
【図１０】
2016009796.tif 000012
【図１１】
2016009796.tif 000013
【図１２】
2016009796.tif 000014
【図１３】
2016009796.tif 000015
【図１４】
2016009796.tif 000016
【図１５】
2016009796.tif 000017
【図１６】
2016009796.tif 000018
【図１７】
2016009796.tif 000019
【図１８】
2016009796.tif 000020
【図１９】
2016009796.tif 000021
【図２０】
2016009796.tif 000022
【図２１】
2016009796.tif 000023
【図２２】
2016009796.tif 000024
【図２３】
2016009796.tif 000025
【図２４】
2016009796.tif 000026
【図２５】
2016009796.tif 000027
【図２６】
2016009796.tif 000028
【図２７】
2016009796.tif 000029
【図２８】
2016009796.tif 000030
【図２９】
2016009796.tif 000031
【図３０】
2016009796.tif 000032
【図３１】
2016009796.tif 000033
【図３２】
2016009796.tif 000034
【図３３】
2016009796.tif 000035
【図３４】
2016009796.tif 000036
【図３５】
2016009796.tif 000037
【図３６】
2016009796.tif 000038
【図３７】
2016009796.tif 000039
【図３８】
2016009796.tif 000040
【図３９】
2016009796.tif 000041
【図４０】
2016009796.tif 000042
【図４１】
2016009796.tif 000043
【図４２】
2016009796.tif 000044
【図４３】
2016009796.tif 000045
【図４４】
2016009796.tif 000046
【図４５】
2016009796.tif 000047
【図４６】
2016009796.tif 000048
【図４７】
2016009796.tif 000049
【図４８】
2016009796.tif 000050
【図４９】
2016009796.tif 000051
【図５０】
2016009796.tif 000052
【図５１】
2016009796.tif 000053
【図５２】
2016009796.tif 000054
【図５３】
2016009796.tif 000055
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月28日(2016.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に，屈折率ｎ2の部材が満たされた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互いにほぼ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ビームを，前記マイクロチップの側面から，前記互いにほぼ平行に配列された前記複数のチャンネルの長軸にほぼ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る前記複数のチャンネルからの発光をそれぞれ分離して検出する光検出光学系とを含み，
前記複数のチャンネルのうち，前記レーザビームによって最初に照射されるチャンネルＦと，前記レーザビームによって最後に照射されるチャンネルＬのそれぞれの長軸を含む平面に対して，前記チャンネルＦに接近する前記レーザビームの中心軸がなす角度θ1が，θ1＞０であることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，長軸に垂直な断面がテーパー形状であり，
ｎ1＞ｎ2であり，
前記チャンネルＦの前記断面において，前記レーザビームが前記テーパー形状の幅が広がる方向に向かうとき前記角度θ1の符号を正とすることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項３】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップは，それぞれの接合面で張り合わされた第１の部品と第２の部品を備え，
前記第１の部品の前記接合面には前記複数のチャンネルを構成する複数の溝が設けられ，
前記第２の部品の前記接合面には溝が設けられておらず，
前記レーザビームが前記第１の部品から前記第２の部品の方に向かうとき前記角度θ1の符号を正とすることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項４】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルの長軸が同一平面上に配列されていることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項５】
請求項４記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
θ1＋ε2＞０を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項６】
請求項４記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であり，前記複数の台形の高さの平均がｄであるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
ｐ×tan（θ1＋ε2）＜ｄ
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項７】
請求項４記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であり，前記複数の台形の高さの平均がｄであるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ，
Ｍ＝int(−θ1／ε2＋１)
とすると，
ｐ×tan（θ1＋ε2）＋ｐ×tan（θ1＋２ε2）＋…＋ｐ×｛θ1＋（Ｍ−１）ε2）｝＜ｄ
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項８】
請求項７記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記チャンネルＦに接近する前記レーザビームの，前記同一平面に垂直な方向の幅がｂであり，
前記複数のチャンネルのうち，前記レーザビームにより一括照射されるチャンネルの数がＬであるとき，
ｂ＞ｐ（Ｌ−２Ｍ）tanθ1
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項９】
請求項６記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記チャンネルＦに接近する前記レーザビームの，前記同一平面に垂直方向の幅がｂであり，
前記複数のチャンネルのうち，前記レーザビームにより一括照射されるチャンネルの数がＬであるとき，
ｂ＞ｐ（Ｌ−１）tanθ1
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１０】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，長軸に垂直な断面がテーパー形状であり，
前記複数のチャンネルの長軸が曲率半径Ｒの円筒面上に配列されていることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
ｐ／｜２ε2｜＜Ｒ＜ｐ／｜ε2／２｜
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１２】
請求項１０記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
ｐ／｜１．２ε2｜＜Ｒ＜ｐ／｜０．８ε2｜
を満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１３】
請求項１０記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記複数のチャンネルは，配列間隔の平均がｐであり，長軸に垂直な断面が同形の台形形状であり，
ＤL及びＤRを０度＜ＤL＜９０度，０度＜ＤR＜９０度として，前記複数の台形の２つの底角の平均が９０＋ＤL度及び９０＋ＤR度であるとき，
Ｄ＝（ＤL＋ＤR）／２，
ε2＝sin-1［sin｛２Ｄ−sin-1（sin（Ｄ）×ｎ1／ｎ2）｝×ｎ2／ｎ1］−Ｄ
とすると，
Ｒ＝ｐ／｜ε2｜
を概ね満たすことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１４】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記角度θ1を変化させる機構を備えることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記曲率半径Ｒを変化させる機構を備えることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１６】
レーザ光源から発生されたレーザビームを，長軸に垂直な断面がテーパー形状である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互いにほぼ平行に配列されたマイクロチップの側面から，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ほぼ垂直に入射させるマルチチャンネルのレーザビーム照射方法において，
前記複数のチャンネルのうち，前記レーザビームによって最初に照射されるチャンネルＦと，前記レーザビームによって最後に照射されるチャンネルＬのそれぞれの長軸を含む平面に対して，前記テーパー形状の幅の狭い方から幅の広い方に向けて前記チャンネルＦに接近する前記レーザビームの中心軸がなす角度θ1がθ1＞０となるように設定する工程と，
前記マイクロチップの側面から前記複数のチャンネルに前記レーザビームを照射する工程と，
を有することを特徴とするレーザビーム照射方法。
【請求項１７】
屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に，屈折率ｎ2の部材が満たされた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互いにほぼ平行に配列され，
前記複数のチャンネルは長軸に垂直な断面がテーパー形状であり，
前記複数のチャンネルの長軸が曲率半径Ｒの円筒面上に配列されていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１８】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の少なくとも一部が平滑化されていることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項１９】
請求項１８記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の内，前記レーザビームが入射される位置及びその周囲を含む領域の表面粗さの平均がそれ以外の領域の表面粗さの平均よりも小さいことを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２０】
請求項１９記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の内，少なくとも前記レーザビームが入射される部分の表面粗さＲＭＳの平均が０．２４μｍ以下であることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２１】
請求項１９記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の内，少なくとも前記レーザビームが入射される部分が周囲よりも内側に凹んだ構造であることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２２】
請求項１９記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記マイクロチップの側面の内，少なくとも前記レーザビームが入射される部分が周囲よりも外側に突出した構造であることを特徴とするマルチチャンネル分析装置。
【請求項２３】
請求項１記載のマルチチャンネル分析装置において，
前記屈折率ｎ1の透明固体部材の内部に，前記屈折率ｎ2の第１の部材が満たされた複数の第１のチャンネルに加えて，屈折率ｎ3の第２の部材が満たされた第２のチャンネルが交互に配列され，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分析装置。
【請求項２４】
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互いにほぼ平行に配列されたマイクロチップにおいて，
前記マイクロチップの側面の内，少なくとも一部分の表面粗さの平均がその他の部分の表面粗さの平均よりも小さいことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２５】
請求項２４記載のマイクロチップにおいて，
前記マイクロチップの側面の内，前記一部分の表面粗さＲＭＳの平均が０．２４μｍ以下であることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２６】
請求項２４記載のマイクロチップにおいて，
前記マイクロチップの側面の内，前記一部分が周囲よりも内側に凹んだ構造であることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２７】
請求項２４記載のマイクロチップにおいて，
前記マイクロチップの側面の内，前記一部分が周囲よりも外側に突出した構造であることを特徴とするマイクロチップ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
この場合，マイクロチップ１を固定するステージ２９の接触面は，必ずしも図２３（ａ）又は図２３（ｂ）のように，横入射曲線２８と同等の曲率半径を持つ必要はない。むしろ，接触面に，設計上は最適と考えられる曲率半径よりも実質的に小さな曲率半径を持たせることによって，最適と考えられる曲率半径を含む広範囲で横入射曲線２８の曲率半径を制御できるようにすることが有効である。このような調整方法は，分析の最中に発熱等が原因でマイクロチップ１が変形したり，各部材の屈折率が変化することで，Ｒ等が変化したり，あるいはＲ等の最適値が変化した場合に，分析の最中に実施することも有効である。信号強度としては水のラマン散乱強度等を利用するのが便利である。マイクロチップ１の内部に，試料の分析に用いるチャンネルとは別に，校正用のマーカを予め内蔵させておくのも有効である。例えば，図２４（ｂ）に示すように，分析に用いるチャンネル２の配列の両脇に，校正用のチャンネル３１を設ける。チャンネル３１の内部には，チャンネル２と同様に，屈折率がｎ2の，比較的強いラマン散乱が得られる媒質を充填する。チャンネル３１から得られるラマン散乱強度をモニタしながら，図２３（ａ）及び図２３（ｂ）の押力３０の大きさを制御し，適切な曲率半径Ｒを得る。さらに，チャンネル３１からの発光は，図５（ｂ）の蛍光検出光学系によって，チャンネル２からの発光と同時かつ独立に計測できるため，分析をしながらリアルタイムで押力３０を制御することもできる。これは，分析の最中に，例えば温度上昇等によってマイクロチップが変形する場合の対処法として有効である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５８】
以上では，主として，チャンネル１１２の断面形状は正方形，又は長方形で近似して表現していたが，正確には，チャンネルの断面形状は台形である。ただし，図３８〜図４５では，チャンネルの断面形状を台形で描いた。図２６を用いて説明すると，コア金型１０１の凸部にテーパー形状を持たせないと，コア金型１０１を凹型樹脂基板１０６から離型するのが困難となる。上記テーパー形状は，凹型樹脂基板１０６の凹部にもそのまま転写される。結果，チャンネル１１２は，下底＜上底なるテーパー形状を持つ台形となるのが一般的である。このとき，台形の底角から９０度を差し引いた角度を抜き勾配と呼び，少なくとも５度の抜き勾配を持たせる場合が多い。本実施例では，各チャンネルの下底（以降，短底と呼ぶ）を４０μｍ，高さ４０μｍ，左右両側の抜き勾配を７度とした。このとき，上底（以降，長底と呼ぶ）は約５０μｍとなる。
【国際調査報告】
2016009796.tif 000056
2016009796.tif 000057
2016009796.tif 000058
2016009796.tif 000059