(57)【要約】【課題】バックグラウンド光を低減された測定が可能となり、試料保持部に保持された試料からの発光のみを感度よく測定することが可能な分析用基板を実現する。【解決手段】試料の光学分析が可能な分析用基板１は、基板２に設けられたくぼみと当該くぼみを覆うように形成されたカバー層３により形成される流路状セル５を有している。さらに、分析用基板１は、流路状セル５に保持される試料に光を照射した際に生じる発光を検出する側の表面に反射防止層４を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎基板表面に設けられたくぼみと、当該くぼみを覆うように形成されたカバー層とにより形成される試料保持部を有し、当該試料保持部に保持される試料の光学分析が可能な分析用基板において、
前記分析用基板表面に反射防止手段を備えたことを特徴とする分析用基板。
【請求項２】
前記基礎基板と前記反射防止手段との間に反射層を備えることを特徴とする請求項１に記載の分析用基板。
【請求項３】
前記反射防止手段は、黒色炭素化合物層、または無発光性顔料含有層のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分析用基板。
【請求項４】
前記反射防止手段は、自身の表面に形成された、微細な凹凸構造、または微細な多孔質構造であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分析用基板。
【請求項５】
前記試料保持部上に位置する反射防止手段に開口部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の分析用基板。
【請求項６】
前記反射防止手段は、無機酸化物の多層膜からなる反射防止膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の分析用基板。
【請求項７】
前記反射層に、光学分析用の入射光をガイドするための案内手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の分析用基板。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の分析用基板に対して、
入射光を入射させる光照射手段と、
前記分析用基板をはさんで前記光照射手段とは反対側に位置し、かつ、前記入射光の光路外に配置された光検出手段とを備えていることを特徴とする分析装置。
【請求項９】
請求項７に記載の分析用基板に対して入射光を入射させるとともに、当該分析用基板からの反射光を検出する光ピックアップと、
前記光ピックアップを前記案内手段に沿った方向に移動させる駆動手段と、
前記光ピックアップにより出力される検出信号に基づき、前記入射光を前記案内手段に追従して入射するように前記光ピックアップを制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料の光学分析を行うための分析用基板および分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡ、ＲＮＡおよびタンパク質などの生体試料の分析技術が著しく発展している。これら生体試料の検出法としては、例えば、蛍光法、吸収法、化学発光法およびラジオアイソトープ法などが挙げられる。これらの中で、多くの研究者に使用されているのは主に蛍光法である。これは、蛍光法が検出感度の高い、取り扱い易い方法であることによる。
【０００３】
蛍光法において、より検出感度の高い測定を行うためには、試料が発する蛍光シグナルに混入する恐れのある、種々の原因によって発生するバックグラウンド光の量を減らすことが重要である。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、チップ表面にピンホールとマイクロレンズとを設け、これらが励起光のうちの透過光と試料からの蛍光との光路を空間的に分離することで、励起光によるバックグラウンド光の蛍光シグナルへの混入を減らす方法が開示されている。
【０００５】
図８に、非特許文献１に記載されているチップ２００を用いた蛍光検出の様子を示す。チップ２００は、内部に試料の通るマイクロチャネル２０１を備え、さらにチップ２００の表面にはクロム層２０２ａ・ｂを備えている。励起光入射側のクロム層２０２ａの開口部であるピンホールには、励起光をチップ２００内に透過させるためのマイクロレンズ２０３ａが備えられており、蛍光検出側のクロム層２０２ｂの開口部であるピンホールには、試料から発生した蛍光を透過させるためのマイクロレンズ２０３ｂが備えられている。励起光２０４は、チップ２００の表面に対して４５度の角度から平行光として入射される。励起光２０４のうち励起光入射側のレンズ２０３ａを透過した光成分は、マイクロチャネル２０１上の一点に集光される。これによりマイクロチャネル２０１を流れる試料は蛍光２０６を発する。このうち、蛍光検出側のマイクロレンズ２０３ｂを透過するものだけが発光検出器により検出される。一方、マイクロチャネル２０１を透過した透過光２０７はチップの蛍光検出側のクロム層２０２ｂを透過しない。よって試料の蛍光２０６と透過光２０７は空間的に分離される。その結果、励起光のうちの透過光によって生じるバックグラウンド光が、試料の発する蛍光シグナルへ混入するのを減らすことができる。
【非特許文献１】「Performance of an Integrated Microoptical System for Fluorescence Detection in Microfluidic Systems」, Jean-Christophe Roulet et al, Anal. Chem. 2002, 74,3400-3407
【特許文献１】特開平１１−３０７０３号公報（１９９９年２月２日公開）
【特許文献２】特開２００３−６６００３号公報（平成１５年３月５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法では、励起光２０４の光束は、励起光入射側のクロム層２０２ａにおいてマイクロレンズ２０３ａが占める範囲よりも広い範囲に照射されている。このことにより、励起光２０４の一部は、マイクロレンズ２０３ａの占める範囲外に照射されているので、以下の問題が生じる。
【０００７】
具体的に説明すると、マイクロレンズ２０３ａの占める範囲外に照射された励起光２０４の一部は、励起光入射側のクロム層２０２ａで反射され、その後測定装置内を幾重にも反射する。前記反射光はその後測定装置内において迷光となり、バックグラウンド光の原因となる可能性が高い。バックグラウンド光の原因には、前記反射光以外にも、チップ２００内を乱反射し、蛍光検出側のクロム層２０２ａ・ｂの開口部であるピンホールを透過してチップ外に飛び出し、再び反射を繰り返す反射光も含まれる。上述した反射によって発生したバックグラウンド光は発光検出器に入射し、検出感度を低下させる恐れがある。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、発光検出器に到達するバックグラウンド光の量を低減させ、より検出感度の良い発光検出を可能とする分析用基板と分析装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の分析用基板は、上記課題を解決するために、基礎基板表面に設けられたくぼみと、当該くぼみを覆うように形成されたカバー層とにより形成される試料保持部を有し、当該試料保持部に保持される試料の光学分析が可能な分析用基板において、前記分析用基板表面に反射防止手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、分析用基板の表面には、反射防止手段が備えられている。よって、分析用基板表面で光の反射を抑えることができ、試料を光学分析する際には、分析用基板の表面にて反射され、発光を検出する機器へ入射するバックグラウンド光量を少なくすることができる。
【００１１】
よって、上記構成によると、バックグラウンド光の少ない測定が可能となり、分析用基板中の試料保持部に保持された試料からの発光のみを感度よく測定することが可能な分析用基板を実現することができる。
【００１２】
また、本発明の分析用基板では、前記基礎基板と前記反射防止手段との間に反射層を備える構成としてもよい。
【００１３】
上記の構成によれば、反射層を備えているので、例えば、入射光を集光するためのレンズの端で生じる散乱光などの一部が分析用基板内を透過しても、それを反射させて、発光を検出する側に透過するのを低減させることができる。よって、反射防止手段に加えて反射層を設けることにより、バックグラウンド光の量を低減させ、発光のみを感度よく測定することを、より確実に可能なものとすることができる。
【００１４】
また、例えば反射手段が膜状のものであり、その厚さの薄い場合であっても、反射層を併用することにより、バックグラウンド光の量を低減させ、感度のよい測定を行うことのできる分析用基板の実現をすることができる。
【００１５】
また、本発明の分析用基板では、前記反射防止手段は、黒色炭素化合物層、無発光性顔料含有層のいずれかである構成としてもよい。
【００１６】
上記の構成によれば、高い光吸収機能を持つ優れた反射防止機能を有する反射防止手段を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の分析用基板では、前記反射防止手段は、自身の表面に形成された、微細な凹凸構造、または微細な多孔質構造であってもよい。
【００１８】
上記構造によると、分析用基板の厚みを大きくすることなく反射防止手段を形成することができる。
【００１９】
また、本発明の分析用基板において、前記試料保持部上に位置する反射防止手段に開口部が設けられている構成としてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、前記試料保持部上に位置する反射防止手段に設けられた開口部により、試料保持部に保持された試料からの発光を、反射防止手段によって減光されることなく分析用基板外に取り出すことが可能となる。これにより、より検出感度の優れた発光検出を実現することができる。
【００２１】
また、本発明の分析用基板では、前記反射防止手段は、無機酸化物の多層膜からなる反射防止膜であってもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、上記のような開口部を反射防止手段に設けることなく、分析用基板外に試料からの発光を取り出すことができるとともに、分析用基板表面での光の反射を抑えることが可能となる。
【００２３】
また、本発明の分析用基板では、前記反射層に、光学分析用の入射光をガイドするための案内手段を備えている構成としてもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、例えば光ピックアップを用いて前記分析用基板上の案内手段に入射光を案内する場合、上記試料保持部の位置に正確に入射光を導くことができる。
【００２５】
これにより、前記試料保持部の位置以外に光が入射された場合でも、試料保持部の位置に正確に入射光を導き、試料からの発光検出することが可能となる。
【００２６】
また本発明の分析装置は、上記課題を解決するために、上記のいずれかの分析用基板を分析用基板に対して、入射光を入射させる光照射手段と、前記分析用基板をはさんで前記光照射手段とは反対側に位置し、かつ前記入射光の光路外に配置された光検出手段とを備えていることを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、分析装置に備えられる光検出手段は入射光の光路外に配置されているため、分析用基板を透過した透過光が光検出手段に入射されるのを防ぐことができる。したがって、分析用基板を透過した透過光によるバックグラウンドノイズを低く抑えることができ、試料からの発光を高感度に測定することができる。
【００２８】
また、本発明分析装置は、上記案内手段を有する分析用基板に対して入射光を入射させるとともに、当該分析用基板からの反射光を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップを前記案内手段に沿った方向に移動させる駆動手段と、前記光ピックアップにより出力される検出信号に基づき、前記入射光を前記案内手段に追従して入射するように前記光ピックアップを制御する制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によれば、前記分析用基板上の案内手段を前記光ピックアップが読み取ることで、分析用基板上の正確な位置に入射光の焦点を合わせることができる。また、入射する際に生じる前記反射層での反射光を、さらに前記案内手段に追従させることができる。
【００３０】
これにより、試料保持部中の試料に的確に励起光を照射することができ、試料からの光学的な変化を検出感度良く、さらには自動的かつ正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明に係る分析用基板は、上記試料保持部に保持される試料に光を照射した際に生じる発光を検出する側の、自身の表面に反射防止手段を備えている。
【００３２】
上記の構成によれば、分析用基板の表面には、反射防止手段が備えられている。よって、分析用基板表面で光の反射を抑えることができ、試料を光学分析する際には、分析用基板の表面にて反射され、発光を検出する機器へ入射するバックグラウンド光量を少なくすることができる。
【００３３】
よって、上記構成によると、バックグラウンド光の少ない測定が可能となり、分析用基板中の試料保持部に保持された試料からの発光のみを感度よく測定することが可能な分析用基板を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図１と図２とに基づいて、以下に説明する。本実施の形態においては、分析用基板に設けられた試料を保持する試料保持部の例として、流路状セルを用いることとする。なお、試料を保持する試料保持部には、例えば、電気泳動やクロマトグラフィーに用いられる流路状セルや、ＤＮＡハイブリダイゼーションに使用されるマイクロセル等が挙げられる、特に限定はされない。
【００３５】
図１は、本実施の形態における分析用基板１の斜視図である。図１に示すように、分析用基板１は、垂直断面形状が矩形である溝状のくぼみを有する基板２（基礎基板）と、基板２の表面を覆うカバー層３と、カバー層３上に形成された反射防止層４とを備えている。また、分析用基板１は、基板２とカバー層３との間の前記くぼみにより形成される試料溶液（試料）の保持が可能な流路状セル５と、さらに、流路状セル５上の反射防止層４の一部に設けられた開口部６とを備えている。
【００３６】
基板２は、プラスチックやガラスなどの光透過性をもつ材料によって形成される。これら以外の材料でできていてもかまわない。基板２は、流路状セル５の伸張方向に対しての垂直断面形状が矩形である溝状のくぼみを表面に有しており、溝状のくぼみは、基板の厚みにもよるが、深さ数μｍ〜数百μｍ、幅数十μｍ〜数ｍｍの範囲内の大きさで形成される。
【００３７】
カバー層３は、上記溝状のくぼみを有する基板２の表面を覆う層である。カバー層３は、基板２と同様にプラスチックやガラスなどの光透過性をもつ材料によって形成されるが、例えば、厚さが２００μｍ以下のフィルム状プラスチックを用いてもよい。また、カバー層３と基板２とを接着する方法には、ＵＶ硬貨樹脂等の接着剤を用いる方法、熱圧着による接着法等があるが、少なくとも流路状セル５中を流れる試料溶液が流路外に漏れ出さない接着方法であれば、いずれの方法を用いてもよい。
【００３８】
反射防止層４は、カバー層３の上、すなわち分析用基板１の表面を覆うように形成される。ここにおいて、反射防止層４は、分析装置内で発生する迷光などに伴うバックグラウンド光を吸収するために形成される。反射防止層４の材料は、無発光性で吸光度の高い物質であればよいが、特に黒色炭素化合物や、無発光性顔料が、耐久性がよいことから好ましい。また、反射防止層４の作成方法としては、これらの反射防止剤と、該反射防止剤を分散又は溶解させることのできる溶剤と、この溶剤に溶解させることが可能な高分子とを混ぜ合わせた溶液を、上記カバー層３上に塗布して、乾燥させる方法を用いればよい。反射防止剤の塗布方法は前記方法以外の方法を用いてもよい。
【００３９】
流路状セル５は、基板２の表面に備えられた溝状のくぼみがカバー層３で覆われることにより形成される。それにより、流路状セル５は、溝状のくぼみと同じ、すなわち深さ数μｍ〜数百μｍ、幅数十μｍ〜数ｍｍの範囲で規定される大きさとなる。
【００４０】
また、流路状セル５上に位置する反射防止層４の一部には、開口部６が形成されており、反射防止層が形成されていない状態となっている。後に詳細に説明するが、この開口部６を形成することにより、入射光により励起された流路状セル５中の試料からの発光を、分析用基板１の反射防止層４が形成されている面側に配置された発光検出器方向へ透過させることができる。
【００４１】
本実施の形態における分析用基板１の特徴は反射防止層４にあり、この効果について図２を用いて説明する。
【００４２】
図２は、分析用基板１を用いる本実施の形態における分析装置の概略図であり、同図に示される分析用基板１は、流路状セル５の伸張方向に沿って切断した、図１に示される点線で囲まれた部分の断面図である。図２には、入射光１１と、これを分析用基板１の流路状セル５に集光させるレンズ１２と、集光された入射光１１によって流路状セル５中の試料から発せられる発光１３と、分析用基板１を透過した透過光１４の光路外に設置された光学フィルター１５と、光学フィルター１５の背面側に配置された発光検出器１６が図示されている。本実施の形態における分析装置は、少なくとも、図示しない入射光学系の装置（光照射手段）、発光検出系の各装置である発光検出器（光検出手段）１６を備えており、分析用基板１に光を照射し、流路状セル５に保持された試料からの発光を分析するものである。
【００４３】
なお、図２の最外枠の点線は、分析用基板１の試料を分析する本実施の形態の分析装置を構成する入射光学系、発光検出系の各装置又は各装置の構成部品を包含する容器１８を示している。なお、入射光学系の装置は、従来公知のものを使用でき、説明および図示は省略する。
【００４４】
光学フィルター１５は、入射光１１に含まれる波長の光の透過率が低く、試料からの発光１３に含まれる波長の光の透過率が高い性質を持つ光学部品である。発光検出器１６は、従来公知のものを使用することができる。
【００４５】
上記の構造によれば、発光検出器１６は透過光１４の光路外に配置されているので、透過光１４によるバックグラウンド光を低減することができ、試料の発光１３を感度よく、検出することができる。
【００４６】
一方で、発光検出器１６には、試料から発せられる発光１３以外にもさまざまな迷光がバックグラウンド光として混入するため、発光検出感度の低下を招くおそれがある。例えば、透過光１４は、光路外に設置されている発光検出器に直接入射することは無いものの、分析装置全体を包含する容器１８の中で幾重にも反射することにより、その一部が迷光１７ａとなって発光検出器１６に入射する可能性はある。この発光検出器１６に入射する迷光１７ａは、図示したように最終的には分析用基板１の表面で反射し、発光検出器１６に入射する。しかしながら、本実施の形態における分析用基板１の発光検出器１６側の表面には反射防止層４が形成されているため、迷光１７ａは分析用基板１の表面で反射されず、発光検出器１６には到達しない（図中では×で示される）。
【００４７】
このように発光検出器１６は、試料から発せられる発光１３を捕らえるために分析用基板面に向かうようにして配置されているが、基板表面の反射防止層４によって迷光の反射を防ぐことにより、迷光を発光検出器１６に到達させないようにすることができる。その結果、発光検出器１６に混入する迷光の量を低減させることが可能となる。
【００４８】
迷光の原因は入射光１１の透過光１４だけではない。例えば入射光１１を収束させるレンズ１２に光が照射されると、一部の光はレンズの端の部分で散乱される。この散乱光は流路状セル５中に保持された試料の励起には使用されず、その一部は分析装置全体を包含する容器１８の中で幾重にも反射し、迷光１７ｂとして発光検出器１６に向かう可能性がある。
【００４９】
しかしながら、上述のように本実施の形態に係る分析用基板１の表面には反射防止層４が形成されているため、迷光１７ｂは発光検出器１６に混入することなく（図２の中では×で示される）、検出感度のよい発光測定が可能である。
【００５０】
さらに、迷光の発生源としては、上記発生源以外にも入射光の入射に係る光学部品など様々な部品が発生源となる可能性がある。上記のように発光検出器１６が分析用基板１の基板表面側に向かうようにして配置される場合には、この基板表面で反射した迷光が発光検出器１６に入る可能性が高いため、本実施の形態のように分析用基板１の表面に反射防止層４を形成することが有効である。反射防止層４によって、迷光を発光検出器１６に進行させないようにすることが可能となる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態での分析用基板１では分析装置内で発生する迷光を低減させ、感度のよい発光検出が可能である。
【００５２】
なお、図２を用いた説明では、入射光１１はレンズ１２により集光され流路状セル５に入射されるものとして説明したが、入射光１１の入射方法はこれに限ったものではない。例えば平行光が流路状セル５に入射される場合でも本願は有効である。
【００５３】
なお、上記では、本発明に係る反射防止手段の一例として、反射防止層４を分析用基板１上に形成することによって検出感度を向上させる例を示した。しかし、これに限らず一般に良く知られている反射防止構造（例えば微細な凹凸構造や、微細な多孔質構造など）を分析用基板表面に形成することによりバックグラウンド光を低減するようにしても構わない。ここで、微細構造の凹凸の大きさは１００〜３００ｎｍ、ピッチは１００〜１０００ｎｍが好ましいが、これらの数値に限定はされない。
【００５４】
また上記の例では、反射防止層４はカバー層３のほぼ全面を覆う構成となっているが、必ずしも全面を覆う必要はなく、図２における開口部６よりも発光検出器１６に近接した基板表面３００のみを覆う構造としてもよい。この場合基板全面を覆う場合に比べて反射防止機能はやや低下するものの、発光検出器１６に近く、反射光が最も発光検出器１６に入りやすい基板上の部分を覆うため、被覆面積に対する反射防止機能は非常に大きい。
【００５５】
また本実施の形態での分析用基板１上には、流路状セル５に保持された試料からの発光１３を発光検出器１６方向へ取り出すための開口部６が形成されているが、これは必ずしも形成される必要はない。例えば、よく知られているレンズの反射防止膜を上記反射防止層４の代わりに使用すると、開口部６は不要となる。なぜなら、この反射防止膜は一般に無機酸化物の多層膜からなる構造を備えており、光を透過するが反射は抑制されるという性質を有するからである。このような反射防止膜における構造は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１によると、反射防止膜は、高屈折率膜と低屈折率膜を交互に多層に積層することによって成膜される。例として、前記高屈折率膜を形成するＺｒＯ２（高屈折物質）と上記低屈折率膜を形成するＳｉＯ２（低屈折物質）からなる多層膜構造を有する反射防止膜が開示されている。この反射防止膜を使うと、流路状セル５内の試料からの発光１３は、反射防止膜を透過して発光検出器１６側に透過し発光検出器１６に到達する。一方、迷光１７は、分析用基板の表面では反射されないため、発光検出器１６には到達しない。よって、このように反射防止膜を基板表面に備えた場合には、開口部６は不要となる。
【００５６】
また、本実施の形態では、流路状セルの垂直断面形状を矩形としたが、それに限らず、他の形状であってもよい。
〔実施の形態２〕
本発明の実施のその他の形態について図３と図４とに基づいて、以下に説明する。以下の実施の形態においても上記実施の形態１と同様に、分析用基板に設けられた試料を保持するセルの例として流路状セルを用いて説明する。
【００５７】
図３（ａ）は、本実施の形態における分析用基板２１の斜視図であり、図３（ｂ）は、分析用基板２１が保持する流路状セル２５の伸張方向に沿った断面図（図３（ａ）では点線で表した部分）である。
【００５８】
図３（ａ）に示すように、分析用基板２１は、垂直断面形状が矩形である溝状のくぼみを有する基板（基礎基板）２２と、基板２２の前記溝状のくぼみを有する表面を覆うカバー層２３と、カバー層２３上に形成された反射層２８とさらにその上に形成された反射防止層２４とを備えている。また分析用基板２１は、基板２２とカバー層２３との間の溝状のくぼみにより形成される試料の保持が可能な流路状セル２５と、さらに流路状セル２５上の反射防止層２４の一部に設けられた開口部２６とを備えている。
【００５９】
本実施の形態における分析用基板２１と、実施の形態１に示した分析用基板１との違いは、分析用基板２１にはカバー層２３と反射防止層２４の間に反射層２８が形成されている点である。分析用基板２１のカバー層２３上に形成される反射層２８は、例えばアルミニウムや銀をはじめとする金属薄膜から成り、厚さは数〜数百ｎｍでよい。またこれらの金属からなる反射層の代わりに、誘電体多層膜からなる反射層を使用してもよい。なお、反射層２８以外の構成は、図１に示した実施の形態１の構成と同様であり、基板２２は基板２、カバー層２３はカバー層３、反射防止層２４は反射防止層４、流路状セル２５は流路状セル２５、開口部２６は開口部６、にそれぞれ対応するため、これらの説明は省略する。
【００６０】
図４を用いて、本実施の形態で新たに加わった反射層２８の効果について、以下に説明する。
【００６１】
図４は、分析用基板２１を用いた分析装置の概略図であり、上記実施の形態１にて示した分析装置と同様に、入射光３１と、これを分析用基板２１の流路状セル２５に集光させるレンズ３２と、集光された入射光１１によって流路状セル２５中の試料から発せられる発光３３と、分析用基板２１を透過した透過光３４の光路外に設置された光学フィルター３５と、光学フィルター３５の背面側に配置された発光検出器３６が図示されている。なお、図中の最外枠の点線は、分析装置を構成する入射光学系、発光検出系の各装置の構成部品を包含する容器３８を示している。また、同図で示した分析用基板２１は、図３（ｂ）と同じように、分析用基板２１中の流路状セル２５の伸張方向に沿って切断した、図３（ａ）に示される点線部で囲まれた部分の断面図である。本実施の形態における分析装置は、少なくとも、図示しない入射光学系の装置（光照射手段）、発光検出系の各装置である発光検出器（光検出手段）３６を備えており、分析用基板２１に光を照射し、流路状セル２５に保持された試料からの発光を分析するものである。
【００６２】
実施の形態１と同様に、光学フィルター３５は、入射光３１に含まれる波長の光の透過率が低く、試料から発せられる発光３３に含まれる波長の光の透過率が高い性質を持つ光学部品である。
【００６３】
本実施の形態の分析装置では、上記の構造によれば、実施の形態１で説明したように、発光検出器３６は透過光３４の光路外に配置されているので、透過光３４によるバックグラウンド光を低減することができ、試料から発せられる発光３３を感度よく検出することができる。また、基板表面の反射防止層２４が基板表面上での迷光の反射を抑えることにより、迷光が発光検出器３６に向かって進行するのを防ぐことができる。その結果、発光検出器３６に混入する迷光の量を低減させることが可能となる。
【００６４】
分析用基板２１に備えられた反射層２８は以下に説明するような役割を果たす。実施の形態１にて図２を用いて説明したとおり、入射光３１を集光するレンズ３２の端では入射光３１は散乱される。この一部は、発光検出器３６の設置された方向に直接向かう散乱光３７となる。発光検出の測定を高感度に行うためには、散乱光３７を発光検出器３６に向かって透過させないようにしなければならない。ここで金属薄膜などからなる反射層２８を上記カバー層２３上に形成させることにより、前記反射層２８がたとえ薄い膜厚（数〜数百ｎｍ）であっても、効率よく散乱光３７を反射させることができる。よって反射防止層２４が非常に薄く、散乱光３７を発光検出器３６の方向に透過させてしまうような場合には、反射層２８を併用することにより、この散乱光３７の透過を低減することができる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態での分析用基板２１では、分析装置内で発生する迷光や発光検出器３６の方向に透過する光を低減させ、感度のよい発光検出が可能である。
【００６６】
〔実施の形態３〕
本発明の実施のさらにその他の形態を図５から図７に基づいて、以下に説明する。以下の実施の形態では、分析用基板として円形の分析用ディスク４１を使用し、電気泳動を用いて試料の分析を行う場合について説明する。また、本実施の形態では、電気泳動を行う試料からの蛍光を検出する場合について説明を行う。
【００６７】
図５（ａ）は、電気泳動による測定が可能な分析用ディスク４１を示す正面図であり、また円形の分析用ディスクの概要図でもある。図５（ａ）に示すように、分析用ディスク４１は、分析装置のターンテーブルの中心に分析用ディスク４１を固定するための中心穴４２と、電気泳動による試料の分析を行う分析用チップ４３と、案内溝４４と、番地情報記録部４５とを備えている。本実施の形態では、分析用ディスク４１は、分析チップ４３を４つ備えているものとして説明するが、この数に限定はされない。なお、分析ディスク４１の断面の構造（層構造）については後述する。
【００６８】
各分析用チップ４３は、液溜・注入口４６ａ〜４６ｄおよび泳動路（流路状セル）４７を有する。また、図５（ａ）において灰色に塗りつぶされている部分は反射防止層４８が形成されている部位である。泳動路４７上の反射防止層４８の一部には開口部４９が形成されている。この反射防止層４８は、実施の形態１の反射防止層４と同様のものであるため、また、開口部４９は、実施の形態１の開口部６と同様のものであるため、説明を省略する。
【００６９】
分析用チップ４３の泳動路４７は、長さの長い第１泳動路４７ａと短い第２泳動路４７ｂとが十文字型に形成されている。この分析用チップ４３の構造は、電気泳動による分析において一般に用いられている構造であり、例えば特許文献２に分析例と共に開示されている。
【００７０】
第１泳動路４７ａは分析用ディスク４１の径方向に延び、第２泳動路４７ｂは第１泳動路４７ａに直交して延びている。液溜・注入口４６ａ〜４６ｄは、泳動路４７の４個の端部に連通するように各１個が配置されている。即ち、第２泳動路４７ｂの一端部に液溜・注入口４６ａ、他端部に液溜・注入口４６ｃが配置され、第１泳動路４７ａの一端部に液溜・注入口４６ｂ、他端部に液溜・注入口４６ｄが配置されている。
【００７１】
図５（ｂ）は、分析用ディスク４１の図５（ａ）で示された点線部で切断した断面図、即ち開口部４９の形成部位における、第１泳動路４７ａの伸張方向に垂直な面の断面図である。また、分析用ディスク４１の層構造を示す図でもある。分析用ディスク４１は、垂直断面形状が矩形である溝状のくぼみを有する基板（基礎基板）５１と、基板５１における前記くぼみ以外の部分に形成された反射層５２と、反射層５２を覆う絶縁性を有する保護層５３とを有している。さらに、保護層５３上に形成された案内溝４４と、基板５１の前記溝状のくぼみを有する表面を覆うカバー層５４と、カバー層５４上に形成された反射防止層４８と、基板５１とカバー層５４との間の前記くぼみにより形成される試料の保持が可能な泳動路４７とを有している。また図中の矢印は、本実施の形態における光源となるＣＤやＤＶＤ等に使用される光ピックアップ１０１（後に図７で図示）から分析用ディスク４１内に入射した入射光１０２を示す。
【００７２】
上記構造の分析用ディスク４１を用いて蛍光検出を行えば、ディスク表面が反射防止層４８で覆われているため、実施の形態１や実施の形態２の分析用基板を用いた発光検出と同様に、分析装置内で発生する迷光を低減することができるため、感度のよい蛍光検出が可能である。
【００７３】
また上記反射層５２に金属薄膜を用いて電気泳動測定を行う場合、絶縁性の保護層５３なしでは金属薄膜が泳動路４７に露出するため、電気泳動測定における偽電極ができる。そこで絶縁体の保護層５３で覆うことにより、偽電極の発生を阻止できる。その理由は以下のとおりである。反射層５２が導電性の物質であると、泳動路４７に沿って導体が存在する。そこに電気泳動用の電圧を印加しても、この導体のため流路内には電場がかからなかったり、流路内に偽電極が形成される。つまり、良好な電気泳動が困難となる。
【００７４】
したがって、絶縁体（誘電体）からなる保護層５３によって導電性の反射層５２を覆うことにより、流路内の電場が均一となり電気泳動が可能となる。しかし、上述したとおり、金属薄膜を使用すると電気泳動用の電界がかかりにくいため、なるべく流路と金属薄膜との距離をとる必要がある。この距離は電界強度との兼ね合いで決まる。なお、反射層５２として、金属膜に代えて誘電体多層膜を使用する場合は、反射層５２と泳動路４７間の距離をとる必要が無く、また保護層５３を省略できる。
【００７５】
以下では、分析用ディスク４１を用いた電気泳動法の詳細について説明する。
【００７６】
上記の分析用ディスク４１での分析プロセス（電気泳動プロセス）では、バッファであるゲル溶液を液溜・注入口４６ｄから注入し、泳動路４７ａと４７ｂに充填させる。次に４６ｂ、４６ｃにもバッファであるゲル溶液を注入する。その後分析の試料であるサンプルを溶かしたサンプル溶液を液溜・注入口４６ａに注入する。
【００７７】
サンプルには例えばＤＮＡ断片を使用する。このＤＮＡ断片は末端への蛍光色素導入、またはインターカレーター型蛍光色素との混合等の方法で蛍光標識する必要がある。例えば前述のバッファであるゲル溶液にインターカレーター型蛍光色素を添加することで、流路をＤＮＡが通過する際に蛍光染色をする方法をとってもよい。
【００７８】
次に、分析装置の電源から供給される電極を各液溜・注入口４６ａ〜４６ｄに配置し、それら電極を次のように接続する。まず、液溜・注入口４６ｃに配置した電極を＋電圧電源（数十〜数百ボルト）に接続し、液溜・注入口４６ａ、４６ｂ、４６ｄに配置された電極をグランドに接続する。これにより、液溜・注入口４６ｃに＋電圧（数十〜数百ボルト）が印加され、液溜・注入口４６ａにゼロボルトが印加され、泳動路４７に注入されたサンプル（ＤＮＡ断片：マイナスに帯電）は第２泳動路４７ｂの中を液溜・注入口４６ａ（−電極）から液溜・注入口４６ｃ（＋電極）に向かって泳動する。
【００７９】
次に、泳動させたサンプルが泳動路４７における十文字の交点に到達した後、液溜・注入口４６ｄに配置された電極を＋電圧電源（数十ボルト〜数キロボルト）に接続する。一方、液溜・注入口４６ａ、４６ｃに配置された電極は液溜・注入口４６ｄに配置された電極の電圧よりも低い電圧を出力する＋電圧電源（数ボルト〜数キロボルト）に接続し、液溜・注入口４６ｂに配置された電極をグランドに接続する。これらにより、液溜・注入口４６ｄの電極に＋電圧（数十ボルト〜数キロボルト）が印加され、液溜・注入口４６ｂの電極にゼロボルトが印加され、泳動路４７に注入されたサンプルは第１泳動路４７ａの中を十文字の交点から液溜・注入口４６ｄに向かって泳動する。このときサンプル（ＤＮＡ）の移動度は、充填されたゲルによる分子ふるい効果のために分子量により異なるので、各分子量断片のフラグメントに分けることができる。このようなマイクロキャピラリにおける電気泳動分析の原理は、上述の特許文献２に開示されているようによく知られているため、詳細な説明は省略する。
【００８０】
分析用ディスク４１は、上記分析用チップ４３と、光ピックアップ１０１からの入射光１０２を案内するための案内溝４４と、番地情報を記録した番地情報記録部４５とを備えている。分析用ディスク４１が回転すると、光ピックアップ１０１は、分析用ディスク４１の番地情報に含まれる半径位置を読み出しながら、分析用ディスク４１の所望の半径位置に入射光１０２をアクセスする。したがって、一つの分析用チップ４３内の所望の位置、すなわち泳動路４７上の開口部４９にて試料からの蛍光を検出することができる。
【００８１】
また、分析用チップ４３は全部で４つ形成され、それぞれが９０度の角度の間隔で配置されている。さらに、隣り合う分析用チップ４３の間には、案内溝４４と番地情報記録部４５とが周方向に並んで形成されている。入射光は、番地情報記録部４５の番地情報に含まれる分析用チップ４３の番号を読み出しながら、周方向に並ぶ分析用チップ４３にアクセスするため、４つの分析用チップ４３のうち、所望の分析用チップにおいて試料の分析（蛍光検出）を行うことができる。このとき、入射光１０２が１つのトラック（案内溝４４）を周方向に走査すると、案内溝４４のトラッキング領域→番地情報記録部４５→案内溝４４のトラッキング領域→泳動路４７の順にこれらを繰り返し走査することになる。
【００８２】
図６は、分析用ディスク４１を用いた入射光１０２のトラッキングにおいて、入射光１０２が開口部４９を通り過ぎて、案内溝４４のトラッキング領域に移った状態を示す分析用ディスク４１の縦断面図である。
【００８３】
同図に示すように、入射光１０２は図に示す光路を通って案内溝４４に集光される。また、入射光１０２は反射層５２によって反射され、反射光６３となってレンズ７１へ戻る。この過程において、入射光１０２は、案内溝４４において回折し、反射光６３には回折光の分布が反映されるので、光ピックアップ１０１を制御することによって入射光１０２を案内溝４４に追従させることができる。したがって、案内溝４４を泳動路４７の所望の検出位置を横切るように（だだし、泳動路４７自体には存在しないように）形成しておけば、入射光は案内溝４４の延長上にある泳動路４７の所望の位置を横切り、その位置で試料の蛍光を検出（分析）できる。また、上記のように、入射光１０２が泳動路４７を通過する期間においてトラッキング制御は入射光１０２が泳動路４７を通過する直前の状態に保持されているので、泳動路４７自体に案内溝が存在しなくても、泳動路４７の通過前の案内溝４４ａからその延長上にある案内溝４４ｂへ連続して安定なトラッキングが行われる。なお、上述の例では、案内手段として案内溝４４を例に挙げて説明したが、これに限らずたとえばウォブルピットを案内手段としてもかまわない。
【００８４】
図７は、上記分析装置における入射光制御装置７０および光ピックアップ（光照射手段）１０１の主要部の構成を示すブロック図である。光ピックアップ１０１は、レンズ７１およびこのレンズ７１を駆動するアクチュエータ１０１ａを備えている。さらに、半導体レーザーやフォトディテクタ、ビームスプリッタなどの光学部品により構成される光学系１０１ｂを備えている。入射光制御装置７０は、番地再生回路７２、コントローラ７３（制御手段）、およびサーボ回路７４（制御手段）を備えている。
【００８５】
上記の制御装置７０において、光ピックアップ１０１から出射された入射光１０２は、レンズ７１によって集光され、分析用ディスク４１へ入射される。この入射光１０２は、分析用ディスク４１の案内溝４４または番地情報記録部４５に照射される。案内溝４４または番地情報記録部４５からの反射光は再び光ピックアップ１０１に戻り、光ピックアップ１０１はフォーカス誤差信号・トラック誤差信号７５を出力する。
【００８６】
フォーカス誤差信号・トラック誤差信号７５はサーボ回路７４を介してアクチュエータ１０１ａにフィードバックされる。これにより、サーボ回路７４は、案内溝４４または番地情報記録部に入射光が新たな入射光１０２として、案内されるようにアクチュエータ１０１ａを制御する。また、光量検出信号７６は番地再生回路７２に入力され、番地再生回路７２は光量検出信号７６から番地情報７７を検出し、この番地情報７７をコントローラ７３に送る。コントローラ７３では、番地情報７７を確認しながら制御信号７８をサーボ回路７４に出力し、入射光１０２を所望の案内溝４４にアクセスさせる処理を行う。これにより、入射光１０２を分析用基板４１の所望の位置に移動させ、泳動路４７に的確に入射させることができる。
【００８７】
なお、案内溝４４の開口部４９の位置では、直前の案内溝４４でのトラッキング状態が保持される。このためには、開口部４９を横切る時間がサーボの応答時間（サーボ帯域の逆数に比例）よりも十分に短ければよい。あるいは、開口部４９を横断するときにサーボ動作を一時的に保持すればよい（ホールド動作）。これにより、入射光１０２が泳動路４７を横断してもトラッキングが乱されること無く、試料に的確に入射光１０２を照射しすることができる。そして、その後前記入射光１０２は、再び案内溝４４に到達してトラッキング動作に復帰することができる。
【００８８】
以上のように、本実施の形態においても、分析用ディスク４１の表面が反射防止層４８で覆われているため、実施の形態１や実施の形態２で解説したとおり、分析装置内で発生する迷光を低減することができ、感度のよい蛍光検出が可能である。
【００８９】
また、分析用ディスク４１を用いれば電気泳動を用いた試料の測定が可能である。
【００９０】
さらに、本実施の形態における分析装置は、反射層５２に形成された案内溝４４を読み取る光ピックアップ１０１を備え、入射光１０２を案内溝４４に追従させることができる。したがって、入射光１０２は案内溝４４の延長上にある泳動路４７を正確に照射することができる。これにより、分析装置では、試料からの光学的な変化を検出感度良く、さらに自動的かつ正確に検出することができる。
【００９１】
上記の実施の形態においては、電気泳動における蛍光検出の場合について示したが、これに限らず、例えばクロマトグラフィーなどの蛍光検出にも応用可能である。また、分析用基板はディスク形状（分析用ディスク４１）に限らず他の形状であってもよい。また、以上の説明では、試料からの蛍光検出の例を示したが、燐光など、外部光源により励起されて発光を放つ試料を検出するための装置にも適用可能である。
【００９２】
上記実施の形態において、電気泳動を行うための電極の配線方法や、電源を供給する装置や、蛍光を検出する回路などの詳細は記載していないが、これらの方法や装置等は、従来公知のものを用いることができる。これらの方法や装置等は、例えば、特開２００６−５８２５０に記載されている方法や装置等と同様であるため、説明は省略する。
【００９３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の分析用基板及び分析装置は、微量な試料を分析する分野に適用することができる。例えば、医療機器分野、測定装置分野等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態１における分析用基板の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における分析用基板を用いた分析装置の概略図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態２における分析用基板の斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の分析用基板が保持する流路状セルの伸張方向に沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２における分析用基板を用いた分析装置の概略図である。
【図５】（ａ）は電気泳動による測定が可能な分析用ディスクを示す正面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の分析用ディスクの開口部の形成部位における、第１泳動路の伸張方向に垂直な面の断面図である。
【図６】図５に示した分析用ディスクを使用する分析装置において、入射光が流路を通り過ぎて案内溝のトラッキング領域に移った状態を分析用ディスクの縦断面を用いて示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３における分析装置の入射光照射装置が備える入射光制御装置および光ピックアップの主要部の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の分析用チップの断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１、２１      分析用基板
２、２２、５１      基板（基礎基板）
３、２３、５４      カバー層
４、２４、４８      反射防止層（反射防止手段）
５、２５      流路状セル
６、２６、４９      開口部
１１、３１、１０２，２０７      入射光
１２、３２、７１      レンズ
１３、３３      発光
１４、３４      透過光
１５、３５      光学フィルター
１６、３６      発光検出器
１７ａ、１７ｂ  迷光
１８、３８      容器
２８、５２            反射層
３７            散乱光
４１            分析用ディスク（分析用基板）
４２            中心穴
４３            分析用チップ
４４，４４ａ，４４ｂ      案内溝
４５            番地情報記録部
４６ａ・ｂ・ｃ・ｄ          液溜・注入口
４７            泳動路
４７ａ          第１泳動路
４７ｂ          第２泳動路
５３            保護層
６３            反射光
７０            入射光制御装置
７２            番地再生回路
７３            コントローラ
７４            サーボ回路
７５            フォーカス誤差信号・トラック誤差信号
７６            光量検出信号
７７            番地情報
７８            制御信号
１０１          光ピックアップ
１０１ａ        アクチュエータ
１０１ｂ        光学系
３００            発光検出器１６に近接した基板表面
【図１】
2008157814.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008157814.tif 000009
【図８】
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