(57)【要約】【課題】検出・分析のための特別な外部機器を必要とせず、なおかつ検体を適用後、その場で迅速に目視により分析結果が得られる分析チップを提供する。【解決手段】特定成分の存在を検知することができ、かつ発色等により当該特定成分の存在を示すことができる試薬が含有された試薬層１０７が流路１０２に備えられた分析チップ１００を用いる。試料は試料導入口１０４から注入され、試薬層１０７に展開させる。このときの反応の様子をマイクロレンズ１０３により拡大して観察する。【選択図】　図３
2004069397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、前記試料の通る流路と、該流路の一部に設けられ、前記特定成分と接触すると発色、発光、変色、脱色または消光する検出部と、該検出部に光を照射する第一の照明部材と、を備えることを特徴とする分析チップ。
【請求項２】
試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、前記試料の通る流路と、該流路の一部に設けられ、前記特定成分と接触すると発色、発光、変色、脱色または消光する検出部と、該検出部を覆うように形成されたマイクロレンズと、を備えることを特徴とする分析チップ。
【請求項３】
試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、前記試料の通る流路が設けられた基板と、前記流路の一部に設けられ、前記特定成分と接触すると発色、発光、変色、脱色または消光する検出部と、該検出部に光を照射する第一の照明部材と、を備えることを特徴とする分析チップ。
【請求項４】
試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、前記試料の通る流路が設けられた基板と、前記流路の一部に設けられ、前記特定成分と接触すると発色、発光、変色、脱色または消光する検出部と、該検出部を覆うように形成されたマイクロレンズと、を備えることを特徴とする分析チップ。
【請求項５】
請求項４に記載の分析チップにおいて、前記流路を覆う被覆部材をさらに備え、該被覆部材と前記マイクロレンズとが一体成形されたことを特徴とする分析チップ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の分析チップにおいて、前記検出部に光を照射する第一の照明部材をさらに備えたことを特徴とする分析チップ。
【請求項７】
請求項６に記載の分析チップにおいて、前記第一の照明部材が、前記流路の壁面と、前記基板の表面との間に配されたことを特徴とする分析チップ。
【請求項８】
請求項６に記載の分析チップにおいて、前記第一の照明部材が、前記流路の底面と、前記基板の下面との間に配されたことを特徴とする分析チップ。
【請求項９】
請求項１、３、６乃至８いずれかに記載の分析チップにおいて、前記第一の照明部材が光導波路であることを特徴とする分析チップ。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれかに記載の分析チップにおいて、前記検出部が、前記特定成分と反応することにより発色、発光、変色、脱色または消光する試薬を含むことを特徴とする分析チップ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の分析チップにおいて、前記試薬が前記検出部において均一に分布していることを特徴とする分析チップ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の分析チップにおいて、前記検出部に沿ってスケールがさらに設けられたことを特徴とする分析チップ。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２いずれかに記載の分析チップにおいて、前記試薬が、酵素、抗体、抗原および蛍光物質からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする分析チップ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３いずれかに記載の分析チップと、該分析チップの側面に設けられ、前記流路を側面から照明する第二の照明部材と、を含む分析装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の分析装置において、前記第二の照明部材が集光レンズであることを特徴とする分析装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の分析装置において、前記第二の照明部材が発光部材であることを特徴とする分析装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の分析装置において、前記発光部材が電球、ＬＥＤまたはブラックライトであることを特徴とする分析装置。
【請求項１８】
試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、
前記試料の通る流路が設けられた基板と、
前記流路に前記試料を導入するための導入口と、
前記流路の前記導入口より下流側に設けられ、前記特定成分と特異的に結合する標識物質の配置された反応部と、
前記流路の前記反応部より下流側に設けられ、前記特定成分と結合した前記標識物質を捕捉する捕捉部と、
を備えることを特徴とする分析チップ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の分析チップにおいて、前記流路のうち前記捕捉部が設けられた領域の流路の幅が、当該流路の進行方向へ向かって次第に狭くなっていることを特徴とする分析チップ。
【請求項２０】
請求項１８に記載の分析チップにおいて、前記捕捉部における前記標識物質の密度が、前記流路の下流側へ向かうにつれて高くなっていることを特徴とする分析チップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
特定の物質を検出すること、またはその物質の濃度を測定することが可能な分析チップおよび分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、タンパク質や核酸などの分析機能をチップ上に備えた分析チップの研究開発が活発に行われている（日経バイオビジネス　２００２年２月号　２５−２７頁）。これらの分析用チップには、微細加工技術を用いて微細な分析用流路等が設けられており、極めて少量の試料を当該チップに載せ、専用の自動分析機器により迅速に分析結果を得ることができるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の分析チップを用いた分析においては、最終的な分析結果を得るには当該チップとは別に、検出機能・分析機能を持つ大型の外部機器が必要であり、分析チップ単体では分析結果までを得ることはできなかった。たとえば、特開２００１−４６２８号公報に記載の技術においては、マイクロチップ単体では分析を完結することができず、熱レンズ顕微鏡等などの外部機器を併用する必要がある。したがって、そのような分析機器を備えた施設内へ検体を搬送し、検出・分析を実施する必要があることから、分析結果を得るまでに相当の時間を要するという課題を有していた。
【０００４】
特に臨床の現場においては、診断の基となるデータなどの測定結果をできる限り迅速に入手することが強く要請されている。
また、分析・検査には様々な種類の項目が存在し、それらの項目毎に専用の分析チップが作製されている。これらの分析チップは、各々で必要な外部機器も異なるため、複数種類の外部機器を購入する必要が生じる。このことは、分析チップによる検査・分析の普及の妨げ、特に家庭内での普及には大きな妨げとなる。
【０００５】
そこで本発明は、上記事情に鑑み、検出・分析のための特別な外部機器を必要とせず、なおかつ検体を適用後、その場で迅速に目視により分析結果が得られる分析チップを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明によれば、試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、前記試料の通る流路と、該流路の一部に設けられ、前記特定成分と接触すると発色、発光、変色、脱色または消光する検出部と、該検出部に光を照射する第一の照明部材と、を備えることを特徴とする分析チップが提供される。
【０００７】
また本発明によれば、試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、前記試料の通る流路が設けられた基板と、前記流路の一部に設けられ、前記特定成分と接触すると発色、発光、変色、脱色または消光する検出部と、該検出部に光を照射する第一の照明部材と、を備えることを特徴とする分析チップが提供される。
【０００８】
本発明の分析チップは上記のような構成を有するため、目視によりその場で上記試料の分析結果を得ることが可能となる。さらに、従来の分析チップのように検出・分析用機器を必要としないため、場所を選ばす分析を実施し、迅速に分析結果を得ることが可能となる。
【０００９】
また本発明によれば、試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、前記試料の通る流路と、該流路の一部に設けられ、前記特定成分と接触すると発色、発光、変色、脱色または消光する検出部と、該検出部を覆うように形成されたマイクロレンズと、を備えることを特徴とする分析チップが提供される。
【００１０】
また本発明によれば、試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、前記試料の通る流路が設けられた基板と、前記流路の一部に設けられ、前記特定成分と接触すると発色、発光、変色、脱色または消光する検出部と、該検出部を覆うように形成されたマイクロレンズと、を備えることを特徴とする分析チップが提供される。
【００１１】
本発明の分析チップはマイクロレンズを備えていることから、上記検出部における発色、発光、変色、脱色または消光の視認性が向上する。したがって、上記検出部が微少であっても発色、発光、変色、脱色または消光を正確に視認することができるため、分析チップ全体を縮小化することが可能となる。またその場合、分析に必要な試料の量も少量化することが可能となる。
【００１２】
さらに、上記特定成分の濃度と、上記発光または色彩との関係をあらかじめ把握しておくことにより、試料中に含まれる特定成分の濃度を知ることも可能となる。
【００１３】
なお、本発明におけるマイクロレンズとは、微小なレンズであって、像を拡大することのできるものをいう。フレネル型レンズなどもマイクロレンズに含まれる。
【００１４】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、前記流路を覆う被覆部材をさらに備え、該被覆部材と前記マイクロレンズとが一体成形されたことを特徴とする分析チップが提供される。
【００１５】
本発明の分析チップは、被覆部材およびマイクロレンズが一体成形されている。そのため、上記分析チップの製造においては、両者を接合する工程を省略することができる。また、接着剤、融着あるいは超音波による圧着による接合の場合、被覆部材やマイクロレンズの屈折率が接合面において変化する可能性があり、上記流路内の視認性が低下することも考えられるが、本発明の分析チップにおいてはそのような懸念が少ない。
【００１６】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、前記検出部を照明する第一の照明部材をさらに備えたことを特徴とする分析チップが提供される。
【００１７】
本発明の分析チップにおいては、上記検出部が上記第一の照明部材により照明されるため、当該検出部の視認性が向上する。したがって、より正確に分析結果を求めることが可能となる。
【００１８】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、上記第一の照明部材が、上記流路の壁面と、上記基板の表面との間に配されたことを特徴とする分析チップが提供される。
【００１９】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、上記第一の照明部材が、上記流路の底面と、上記基板の下面との間に配されたことを特徴とする分析チップが提供される。
【００２０】
本発明の分析チップにおいては、上記流路の底が上記第一の照明部材により当該分析チップの下面方向から照らされる。そのため、上記検出領域の視認性が向上し、正確な分析結果を求めることが可能となる。
【００２１】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、前記第一の照明部材が光導波路であることを特徴とする分析チップが提供される。
【００２２】
本発明の分析チップに設けられた光導波路に光が供給されると、当該光導波路から滲み出す間接光により上記検出部が照明される。したがって、分析チップ全体を直接光により照明する場合と比較して、上記検出部の像をコントラストの高い状態で得ることができる。よって、上記検出部の視認性が向上し、正確な分析結果を求めることが可能となる。
【００２３】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、前記検出部が、前記特定成分と反応することにより発色、発光、変色、脱色または消光する試薬を含むことを特徴とする分析チップが提供される。
【００２４】
本発明の分析チップは上記のような試薬を備えているため、正確かつ迅速な分析を実現することが可能となる。
【００２５】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、前記試薬が前記検出部において均一に分布していることを特徴とする分析チップが提供される。
【００２６】
本発明の分析チップにおいては、上記検出部における発色、発光、変色、脱色または消光した領域の距離あるいは面積を計測することにより、上記試料中に含まれている上記特定成分を定量することができる。このとき、定量結果は連続量として得られるため、上記試料中の上記特定成分の濃度を正確に求めることが可能となる。
【００２７】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、前記検出部に沿ってスケールがさらに設けられたことを特徴とする分析チップが提供される。
【００２８】
本発明の分析チップによれば、上記スケールを用いることにより上記検出部における反応領域を簡便かつ迅速に測定できるため、瞬時に上記試料中の上記特定成分の濃度を求めることが可能となる。
【００２９】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、前記試薬が、酵素、抗体、抗原および蛍光物質からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする分析チップが提供される。
【００３０】
本発明の分析チップは、上記のような試薬を有しているため、上記特定成分のみを選択性よく、かつ効率的に検出することが可能となる。
【００３１】
また本発明によれば、上記の分析チップと、該分析チップの側面に設けられ、前記流路を側面から照明する第二の照明部材と、を含む分析装置が提供される。
【００３２】
本発明の分析装置によれば、上記流路が上記第二の照明部材により照明されるため、上記検出部の視認性が向上する。したがって、より正確に分析結果を求めることが可能となる。
【００３３】
また本発明によれば、上記の分析装置において、前記第二の照明部材が集光レンズであることを特徴とする分析装置が提供される。
【００３４】
本発明の分析装置において、太陽光や電灯など、随時利用可能な照明による光を上記集光レンズにより集光して利用する。このため、大がかりな装置を必要とせず、上記発色、変色、脱色反応の視認性を簡単に向上させることができる。
【００３５】
また本発明によれば、上記の分析装置において、前記第二の照明部材が発光部材であることを特徴とする分析装置が提供される。
【００３６】
また本発明によれば、前記発光部材が電球、ＬＥＤまたはブラックライトであることを特徴とする分析装置が提供される。
【００３７】
本発明の分析装置によれば、たとえば電球やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）など通常の発光部材による補助照明により、極めて光量の少ない環境であっても分析を実行し、その結果を得ることが可能となる。
【００３８】
また本発明によれば、試料中に含まれる特定成分の検出を行う分析チップであって、前記試料の通る流路が設けられた基板と、前記流路に前記試料を導入するための導入口と、前記流路の前記導入口より下流側に設けられ、前記特定成分と特異的に結合する標識物質の配置された反応部と、前記流路の前記反応部より下流側に設けられ、前記特定成分と結合した前記標識物質を捕捉する捕捉部と、を備えることを特徴とする分析チップが提供される。この分析チップによれば、前記特定成分と結合した前記標識物質が上記捕捉部に捕捉されたことを確認することにより簡潔に上記特定成分を検出することが可能となる。
【００３９】
また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、前記流路のうち前記捕捉部が設けられた領域の流路の幅が、当該流路の進行方向へ向かって次第に狭くなっていることを特徴とする分析チップが提供される。また本発明によれば、上記の分析チップにおいて、前記捕捉部における前記標識物質の密度が、前記流路の下流側へ向かうにつれて高くなっていることを特徴とする分析チップが提供される。これらの分析チップによれば、上記特定成分の検出に加え、定量をすることも可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施の形態を挙げて、本発明を説明する。
【００４１】
（第一の実施の形態）
図１（ａ）は、本実施形態にかかる分析チップ１００の上面図である。また、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。
【００４２】
分析チップ１００は、流路１０２が設けられた基板１０１上に、透明な被覆１０６が設けられており、被覆１０６の上にはさらにマイクロレンズ１０３が設けられている。また、被覆１０６には、分析対象の試料を流路１０２に導入するための試料導入口１０４と、分析試料を導入したときに流路１０２内の空気を排気できるようにするための排気口１０５が設けられている。
【００４３】
次に、分析チップ１００の使用方法について説明する。分析対象の試料は、試料導入口１０４から注入し、毛細管効果あるいはポンプを用いた圧入などにより流路１０２に展開させる。流路１０２には、分析対象の試料中に含まれる特定成分と相互作用することにより発色、発光、変色、脱色または消光する物質ないし試薬が設けられる。こうすることにより、流路１０２において当該特定成分を検出することができる。また、後述するように、当該試料に含まれる特定成分の濃度を知ることが可能となる。さらに、分析チップ１００にはマイクロレンズ１０３が設けられているため、流路１０２内の様子を拡大して観察できる。したがって、流路１０２中における発色、発光、変色、脱色または消光をより詳細に視認することが可能である。さらに、流路１０２が極めて細い場合でも当該発色、発光、変色、脱色または消光を視認することができる。したがって、流路１０２が細くても足りるため、分析チップ１００による分析では、分析に供する試料を少量化することができる。また、流路を複数とすることもでき、この場合、流路が細いことから多数の流路を集積することが可能である。したがって、１つの分析チップで多数の項目にかかる分析を同時に実施することが可能となる。
【００４４】
ここで、被覆１０６としては、上記のように全体が透明なものを用いてもよいが、基板１０１に接合したときに流路１０２の上方に位置する領域のみを透明としたものを採用してもよい。この場合、流路１０２以外の部分からの迷光が遮断されることから、流路１０２内の視認性が向上する。
【００４５】
分析チップ１００の流路１０２には、図３に示されるように、上記特定成分と相互作用することにより発色する試薬を含有する試薬層１０７が設けられている。図３（ａ）は分析チップ１００の上面図を示し、図中のＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図がそれぞれ図３（ｂ）、（ｃ）である。図３（ｂ）および（ｃ）に示されるように、試薬層１０７が流路１０２中に詰められている。そして、試料導入口１０４から分析対象の試料を注入すると、当該試料は試薬層１０７に浸透していくこととなる。
【００４６】
次に、上記試料が試薬層１０７に浸透する際の動作について図４を参照して説明する。図４は、図３における試薬層１０７付近を拡大して示している。図４（ａ）は、試料１０８が試薬層１０７の左端へ到達して間もない状態を示している。この状態から試料１０８は、時間の経過とともに図中の矢印の方向へと展開していく。図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態からある程度の時間が経過した時点の状態を示している。試料が試薬層１０７中を展開した結果、試料界面１１０が試薬層１０７の中程まで到達している。そして、試薬層１０７の左端から試料界面１１０までの領域は、試料に含まれる特定成分と試薬層１０７中に含有される試薬とが吸着して反応することにより発色領域１０９が形成されている。図４（ｃ）は、図４（ｂ）の状態からさらに時間が経過した時点の状態が示されている。試料界面１１０は図４（ｂ）の状態よりも右方へ移動しているが、発色領域１０９の右端は試料界面１１０とは一致しておらず、図中の点線までに留まっている。これは、試料界面１１０が当該点線に到達したときに、試料中に含有されていたすべての特定成分が試薬層１０７中の試薬と吸着して反応し尽くしたことから、点線より右方の領域においては発色しないためである。
【００４７】
さらに、本実施形態では、試薬層１０７に単位体積あたり一定量の試薬を含有させておき、発色領域１０９が右方に展開した距離を測定することにより、試料中に含まれている特定成分を定量することが可能となっている。たとえば図４（ｃ）においては、試薬層１０７の左端から発色領域１０９の右端の距離をスケール１１１を使用し、目視により知ることができる。なお、スケール１１１については、実際にはたとえば図３（ａ）に示されるように、被覆１０６上にプリントされる。そして、マイクロレンズ１０３を通じて、試薬層１０７とスケール１１１とを拡大した状態で同時に視認できるようになっている。ここで、スケール１１１については、図３（ａ）のように配置する形態に限らず、たとえば被覆１０６上にマイクロレンズ１０３に沿って設けることもできる。
【００４８】
以上より、本実施形態の分析チップによれば、他の分析用機器を用いずに特定成分の定量分析を迅速に実施することが可能となる。
【００４９】
本実施形態の分析チップは、様々な物質を検出・定量することに応用できるが、グルコース、アラニンアミノトランスフェラーゼ、アルブミン、アルカリ性フォスファターゼ、アミラーゼ、カルシウムイオン、総コレステロール、過酸化脂質、クレアチニン、カリウムイオン、ビリルビン、総蛋白などの血液生化学検査；Ｈｂｓ抗原・抗体、ＨＣＶ抗原・抗体、ＨＩＶ抗体などの免疫血清学的検査；ＣＥＡ、ＣＡ１９−９、ＰＳＡ、ＣＡ−１２５などの腫瘍マーカーの分析への応用が例示される。
【００５０】
たとえばグルコースの定量の場合、試薬層１０７として、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムの混合微粒子またはこれらを含有する乾燥試薬ビーズを使用し、発色する領域を計測することにより実施することができる。この場合の原理は以下のとおりである。水分を吸収してゲル化した上記試薬ビーズ内に１分子のグルコースが移行すると、グルコースオキシダーゼの作用により１分子のグルコン酸と１分子の過酸化水素とに分解される。次に、当該試薬ビーズ内において、この過酸化水素がペルオキシダーゼの作用により、それぞれ１分子の４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムと反応し、キノン系色素が生成し、赤紫色に発色する。つまり、１分子のグルコースの存在が１分子のキノン系色素の生成により検出されることになる。したがって、試薬層１０７の単位体積あたりの当該粒子含有量を一定とすることにより、試薬層１０７の単位体積あたりのグルコース検出量を設定し、当該検体中のグルコースの絶対量が測定できる。よって、当該検体のグルコース濃度を求めることが可能となる。
【００５１】
なお、上記の乾燥試薬ビーズは次のようにして作製することができる。まずバインダとして、アガロースやポリアクリルアミド、メチルセルロースなどの吸水性ポリマーを含むゾルを調製する。こうしたゾルは時間とともに自然にゲル化する。このゾルと、所定量のグルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムを混合する。こうして得られたゾルを乾燥空気中に噴霧することにより液滴とする。当該液滴は落下中にゲル化しつつ乾燥するため、目的の乾燥試薬ビーズを得ることができる。
【００５２】
また、上記の乾燥試薬ビーズの作製方法として、次の方法を採用することもできる。フラスコなどの表面において、上記の試薬を含有するゾルをゲル化させた後、真空凍結乾燥させる。その結果、多数の空胞を有する固形物が得られる。この固形物は容易に粉砕でき、ビーズないしパウダーとすることが可能である。
【００５３】
ここで、三層構造を有する乾燥試薬ビーズ、すなわちグルコースオキシダーゼを含有する芯部と、この芯部の表面を覆うように形成されるペルオキシダーゼを含有する層と、さらにその層を覆うように形成される４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムを含有する層とからなる乾燥試薬ビーズを採用することもできる。このような乾燥試薬ビーズにおいては、過酸化水素はグルコースオキシダーゼが存在する芯部において生成し、芯部を覆うペルオキシダーゼを含有する層に移行すると瞬時に消費される。このため、過酸化水素は当該ビーズ外へ流出しにくいため、他の試薬ビーズの発色に影響を与えることが少なくなる。したがって正確な検出・測定を実施することが可能となる利点を有する。
【００５４】
こうした三層構造を有する乾燥試薬ビーズは、グルコースオキシダーゼを上記ゾルに混合したものを原料として流動層造粒法により芯部を作製する。その後、この芯部の表面を、ペルオキシダーゼを上記ゾルに混合したもので、同じく流動層造粒法によりコーティングを施す。次いで、４−アミノアンチピリンおよびＮ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウムを上記ゾルに混合したもので、さらにコーティングを施し、目的の乾燥試薬ビーズを得ることができる。なお、たとえばホソカワミクロン社製の流動層造粒装置であるアグロマスタ（登録商標）ＡＧＭ−ＳＤにより上記試薬ビーズを作製することができる。
【００５５】
また、試料中のＨＣＶ抗体を検出することを目的として、たとえば固層免疫定量法やＥＬＩＳＡ法（Ｅｎｚｙｍｅ−Ｌｉｎｋｅｄ　ｉｍｍｕｎｏ−ｓｏｒｂｅｎｔ　Ａｓｓａｙ）を利用することができる。この場合、たとえばＨＣＶの構造蛋白であるコア蛋白を流路１０２（図１）の底面に付着させる。具体的には、基板１０１にポリスチレンを材料として採用した場合、バッファーに当該コア蛋白を分散させたものを流路１０２に導入することにより、流路１０２の底面に当該コア蛋白を簡単に付着させることができる。その後、当該コア蛋白を認識するＨＣＶ抗体が試料中に含まれるときは、当該抗体が上記コア蛋白と結合し、抗体−抗原複合体を形成する。ついで、バッファーを試料導入口１０４より導入し、当該バッファーを流路１０２内に流通させることにより流路１０２内を洗浄する。そして上記ＨＣＶ抗体を認識するポリクローナル抗体（二次抗体）を流路１０２へ導入し、二次抗体を上記抗体−抗原複合体にさらに結合させ、再度流路１０２内を上記と同様にして洗浄する。このとき、二次抗体に蛍光標識またはアルカリホスファターゼなどの酵素を結合させておくことにより、ＨＣＶ抗原の高感度な検出が実現する。蛍光標識を二次抗体に結合させた場合は、ブラックライトなどで流路１０２内を照射することにより、ＨＣＶ抗体の存在を確認することができる。一方、アルカリホスファターゼを二次抗体に結合させた場合、ｐ−ニトロフェニルフォスフェートなどの発色基質を流路１０２へ導入すると、アルカリホスファターゼによる酵素反応が生じ、発色するため、これによりＨＣＶ抗体を検出することができる。
【００５６】
上記では、試料中に含まれる抗体の検出について、ＨＣＶ抗体の例を用いて述べたが、試料中の特定の蛋白、たとえばＨＣＶの構造蛋白であるコア蛋白を検出することを目的として、次のような手法を採用することもできる。ＨＣＶの構造蛋白であるコア蛋白のＮ末端の領域を認識するモノクローナル抗体（一次抗体）を流路１０２（図１）の底面に結合させておく。試料導入口１０４から試料を導入し、毛細管効果により流路１０２へ移動させる。当該試料に上記コア蛋白が含まれているときは、一次抗体とコア蛋白とが抗体−抗原複合体を形成する。次いで、上記と同様にして流路１０２内を洗浄する。そして上記コア蛋白のＮ末端以外の領域を認識するモノクローナル抗体（二次抗体）を流路１０２へ導入し、二次抗体を上記抗体−抗原複合体にさらに結合させ、再度流路１０２内を上記と同様にして洗浄する。このとき、二次抗体に蛍光標識またはアルカリホスファターゼなどの酵素を結合させておくことにより、上記ＨＣＶ抗体の場合と同様の手法でＨＣＶ抗原についても高感度な検出が可能である。
【００５７】
上記の方法は、流路の洗浄工程が不可欠であるが、こうした洗浄の必要がない方法として以下の方法を挙げることができる。この方法では、試料導入口の下流側に、試料中の特定成分と特異的に結合する標識物質を配置した反応部を設け、さらにこの下流側に、特定成分と結合した標識物質を捕捉する捕捉部を設けた構成の分析チップを用いる。ここでは、ＨＣＶ抗体を検出する場合を例として説明する。
【００５８】
図１５に示された分析チップ７００は、基板７０１上に試料導入口７０２、反応室７０３、検出口７０４が設けられており、それぞれが図中に示されているように流路７０５で連結された構成となっている。また、反応室７０３中には着色したラテックスビーズが充填されており、その表面にはＨＣＶのコア蛋白がコートされている。さらに、反応室７０３および検出口７０４の流路７０５には検出部７０６が設けられており、この検出部７０６の内壁には、ＨＣＶ抗体を認識することが可能な二次抗体が固定されている。
【００５９】
なお、この場合、ＨＣＶ抗体が上記特定成分に相当し、表面にＨＣＶコア蛋白がコートされたラテックスビーズが、上記特定成分と結合した上記標識物質に相当する。また検出部７０６および後述の検出管７０７（図１７）は、上記特定成分と結合した上記標識物質を捕捉する捕捉部に相当する。
【００６０】
次に、分析チップ７００を使用したＨＣＶ抗体の検出の操作および原理について説明する。まず、試料は試料導入口７０２より注入され、毛細管効果や圧入等により反応室７０３へ送られる。反応室７０３において、反応室７０３中のラテックスビーズと試料とが混和される。当該試料中にＨＣＶ抗体が含まれる場合、反応室７０３中のラテックスビーズ表面にコートされたＨＣＶのコア蛋白にＨＣＶ抗体が結合するため、当該ラテックスビーズ表面に抗体−抗原複合体が形成される。この抗体−抗原複合体を表面に有するラテックスビーズは、やがて反応室７０３から検出口７０４の方向へあふれ出し、検出部７０６へ移動するのであるが、前述したように検出部７０６の内壁には二次抗体が設けられていることから、当該ラテックスビーズは図１６に示されるようにＨＣＶ抗体を介して捕捉されることとなる。このようにして複数のラテックスビーズが検出部７０６（図１５）の内壁に捕捉されると、図１４（ａ）のように検出部７０６の部分において流路７０５が詰まることから、反応室７０３から検出部７０６にかけての領域が着色される一方で、検出部７０６から検出口７０４の領域に関しては着色が認められない結果となる。他方、試料中にＨＣＶ抗体が存在しない場合は、検出部７０６におけるラテックスビーズの捕捉が生じない。したがって、ラテックスビーズは検出部７０６を通過することができ、図１４（ｂ）のように反応室７０３から検出口７０４までの領域すべてが着色することとなる。つまり、検出部７０６から検出口７０４の領域の着色の有無により上記試料中にＨＣＶ抗体が存在したか否かを判定することが可能となる。
【００６１】
また、図１５における検出部７０６の代わりに、図１７（ａ）のように反応室７０３と検出口７０４との間に検出管７０７を採用することもできる。検出管７０７は、その内壁に二次抗体が所定の密度勾配でコートされており、反応室７０３から検出口７０４へ向かうにしたがって二次抗体の密度が高くなっている。このような構成とすることにより、試料中のＨＣＶ抗体濃度の測定が可能となる。その原理を以下説明する。抗体−抗原複合体を表面に有するラテックスビーズが検出管７０７の内壁に吸着する際の吸着力は、当該ラテックスビーズに結合したＨＣＶ抗体の密度と、検出管７０７の内壁の密度とが関係する。たとえば、試料中のＨＣＶ抗体濃度が高い場合、ラテックスビーズには多数のＨＣＶ抗体が結合するため、二次抗体の密度が小さい領域においてラテックスビーズの吸着が生じ、流路の堰き止めが起こる。逆に、試料中のＨＣＶ抗体の濃度が低い場合、ラテックスビーズに結合するＨＣＶ抗体は少数であるため、二次抗体の密度が小さい領域においては、ＨＣＶ抗体と二次抗体との結合が生じにくい。そのため、ラテックスビーズは検出管７０７の高濃度側へ移動し、吸着することとなる。このように、試料中のＨＣＶ抗体濃度により、ラテックスビーズが検出管７０７の内壁に吸着する箇所が異なる。したがって、たとえば図１７（ａ）に示されているように反応室７０３から当該吸着する箇所までに着色が認められることとなるため、着色された領域の長さにより試料中のＨＣＶ濃度を知ることが可能となる。
【００６２】
図１７（ａ）の検出管７０７に代えて、図１７（ｂ）のように複数の検出管７０８を有する構成を採用しても、上記と同様にＨＣＶ抗体の定量が可能である。この場合、たとえば図中の左の検出管７０８から順次、内壁にコートする二次抗体の密度を高くしておく。こうすることにより、前述した原理により、一定密度以上の二次抗体が内壁にコートされた検出管７０８内には詰まりが生じることとなる。詰まりが生じた検出管７０８は、図中、左から４〜６本目の検出管７０８のように着色領域が部分的であったり、全く着色しない。図１７（ｂ）の場合、吸着が生じ始めたのは４本目の検出管７０８であると判断できることから、このことに基づき試料中のＨＣＶ抗体濃度を見積もることができる。
【００６３】
また、ラテックスビーズの詰まり易さは、流路内壁との吸着力のみならず、流路の幅も関係する。そこで、たとえば図１８（ａ）のように次第に幅が狭くなる検出管７０９を有する構成、もしくは図１８（ｂ）のように幅の異なる複数の検出管７１０を有する構成を採用することによっても試料中のＨＣＶ濃度を求めることができる。すなわち、試料のＨＣＶ抗体濃度が比較的高い場合、表面にＨＣＶ抗体が結合したラテックスビーズが多量となるため、検出管の流路幅が広い場合であっても、流路に詰まりを生じせしめるのに十分な量の吸着が生じる。一方、試料のＨＣＶ抗体濃度が低い場合には、表面にＨＣＶ抗体が結合したラテックスビーズが少量であるため、流路幅が広い箇所において詰まりが生じにくく、より下流の流路幅が狭い箇所において詰まりが生じることとなる。このことを利用することによってもＨＣＶ抗体濃度を見積もることが可能である。
【００６４】
上記では、ＨＣＶ抗体を例に、抗体の検出について述べたが、抗原の検出にも応用することができる。この場合、検出対象の抗原の特定領域を認識するモノクローナル抗体をラテックスビーズ上にコートし、検出部ないし検出管には、当該抗原の別の領域を認識するモノクローナル抗体を固定することにより実現できる。
【００６５】
また、ＣＥＡ、ＰＳＡなどの腫瘍マーカーに関しても、上記で説明した固層免疫定量法やＥＬＩＳＡ法、あるいはラテックスビーズを用いる方法により検出・定量することが可能である。さらには、尿中のｈＣＧ（絨毛性性腺刺激ホルモン）に上記の方法を適用することにより、妊娠の成立を判定することができる分析チップを得ることができる。また、異常プリオン（ＰｒＰＳｃ）に対する抗体、βアミロイドまたはｐ９７タンパク質に対する抗体に上記の方法を適用することにより、それぞれ狂牛病、アルツハイマー症の迅速な診断に資する分析チップが実現する。
【００６６】
本実施形態の分析チップ１００の基板１０１（図１）の材料としては、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）のようなプラスチック材料、ガラス、シリコン基板が例示される。基板１０１のサイズは特に限定されないが、たとえば、縦・横とも２〜３ｃｍとすることができる。厚さについても特に限定されないが、たとえば０．２〜０．７ｃｍとすることができる。また流路１０２は、たとえばエッチングにより設けたり、射出成形により成形するなど基板１０１の材料に適した公知の方法により設けることができる。また、流路１０２を備える基板１０１を次のようにして作製することもできる。マイクロメートルオーダーの流路を形成できるような金型を精密加工機（たとえばＦＡＮＵＣ　ＲＯＢＯｎａｎｏＵｉ（ファナック社製））により作製し、この金型と高精度射出成形機（たとえばＦＡＮＵＣ　ＲＯＢＯＳＨＯＴ　α‐５０ｉＡＰ（ファナック社製））とによりプラスチック射出成形を行う。これにより、精度よく基板１０１を量産することが可能となる。また、流路１０２の内壁は、試料が通過しやすいようにするために親水性処理を施してもよい。親水性処理としては、リン脂質に類似した構造を有する物質、たとえば２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンを構成単位とする水溶性ポリマー（リピジュア（登録商標、日本油脂社製））を用いて行うことができる。この場合、リピジュア（登録商標）を例えば０．５ｗｔ％となるようにＴＢＥバッファ（８９ｍＭ　Ｔｒｉｓ、８９ｍＭ　ホウ酸、２ｍＭ　ＥＤＴＡ）等の緩衝液に溶解させ、この溶液で流路１０２内を満たし、数分間放置した後、液体をエアガン等で除去、乾燥させることによって流路１０２の内壁を親水性処理することができる。また、流路１０２のサイズについては特に限定されないが、たとえば、幅５０〜２００μｍ、深さ５０〜５００μｍとすることができる。
【００６７】
被覆１０６およびマイクロレンズ１０３はそれぞれを別個に作製し、その後両者を接着あるいは融着、超音波により圧着することもできるが、両者を一体成形することが好ましい。一体成形することにより、被覆１０６およびマイクロレンズ１０３を接合する工程を省略することができる。また、接着剤あるいは融着、超音波による圧着による接合の場合、被覆１０６やマイクロレンズ１０３の屈折率が接合面において変化する可能性があることから、流路１０２内の視認性が低下することも考えられるが、一体成形によればそのような懸念が少ない。
【００６８】
被覆１０６およびマイクロレンズ１０３の材料としては、たとえばＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣのようなプラスチック材料やガラス等、流路１０２を観察できるようにするために透明な材料が選択される。マイクロレンズ１０３のサイズとしては図１（ｂ）において、たとえばＨを０．２５ｍｍ〜１．０ｍｍ、Ｗを０．５０〜２．０ｍｍとすることができる。
【００６９】
被覆１０６と基板１０１との接合は、それらに適切な接着剤により行うことができる。また、融着、超音波による圧着や嵌め込みにより接合してもよい。接着剤を用いる場合、接着剤が流路１０２に浸入することを防ぐため、接着剤は流路１０２から離れた箇所、たとえば基板１０１の周縁部に塗布することが望ましい。この場合、流路１０２と被覆１０６との間に極めて僅かな隙間が生じるが、被覆１０６の材料として例えばシリコーンゴム膜などの疎水性物質を採用するか、または被覆１０６の下面を例えばシリコーンコーティング剤などにより疎水性加工することで流路１０２からの水の漏れ出しを完全に防ぐことができる。
【００７０】
被覆１０６および基板１０１の接合を強固なものとするという観点からは、両者の材料を同じものとすることが好ましい。また、分析チップ１００の軽量化という観点からは、被覆１０６および基板１０１の材料としてプラスチック材料を選択することが好ましい。プラスチック材料の中でもＰＭＭＡを選択することがより好ましい。ＰＭＭＡは、優れた透明度および強度を兼ね備えているからである。
【００７１】
図３における試薬層１０７は、たとえば試薬およびバインダを溶剤に溶解ないし均一に懸濁させ、その溶液ないし懸濁液を流路１０２に流し込み、乾燥窒素ガスや乾燥アルゴンガス雰囲気下で乾燥させることにより設けることができる。また、上記の乾燥試薬ビーズを用いる場合、たとえば次のようにして試薬層１０７を設けることができる。被覆１０６を接合していない状態で、乾燥試薬ビーズ、バインダおよび水の混合体を流路１０２に流し込む。このとき、流路１０２に第一堰き止め部材を設けておき、当該混合体が試薬層１０７を設けるべき領域以外の領域に流れ出さないようにしておく。この状態で、当該混合体を乾燥、固化させることにより試薬層１０７を設けることが可能である。上記バインダとしては、たとえばアガロースゲルやポリアクリルアミドゲルなどの吸水性ポリマーを含むゾルが例示される。これらの吸水性ポリマーを含むゾルを用いれば、自然にゲル化することから乾燥させる必要がない。なお、試薬層１０７は図３（ｂ）に示されるように流路を塞ぐように設けてもよいし、流路底面上に薄く層状に設けてもよい。
【００７２】
上記では、バインダを用いて試薬層１０７を設ける方法を述べたが、バインダを用いず、上記乾燥試薬ビーズを水のみに懸濁させたものを用い、乾燥試薬ビーズを流路に充填することも可能である。たとえば図１０（ａ）に示されるように、流路１０２内に第一堰き止め部材１１２を設けておき、水に懸濁させた乾燥試薬ビーズを毛細管効果を利用して流路１０２へ流し込む。こうすることにより、水は第一堰き止め部材１１２を通過する一方、乾燥試薬ビーズ１１３は第一堰き止め部材１１２により堰き止められるため、図１０（ｂ）に示されるように流路１０２に充填されることとなる。こうして乾燥試薬ビーズ１１３を充填したのち、第二堰き止め部材１１４により充填した乾燥試薬ビーズ１１３の逆流を防ぎつつ、乾燥窒素ガスや乾燥アルゴンガス雰囲気下で乾燥させることにより試薬層１０７（図３）とすることができる。なお、第二堰き止め部材１１４としては、たとえばバッファーにより膨潤し、かつ粘着性のでるようなゲル（たとえばポリメチルセルロース）の乾燥ビーズが挙げられる。この乾燥ビーズにより第二堰き止め部材１１４を形成するにあたっては、上記のようにして乾燥試薬ビーズ１１３を充填したのち、バッファーに分散させた当該乾燥ビーズを充填する。充填された当該乾燥ビーズは、互いに吸着したり、流路１０２の内壁に吸着することにより乾燥試薬ビーズ１１３を支持することとなる。なお、より効果的に当該乾燥ビーズを流路１０２に充填させるためには、十分に圧縮し乾燥させたビーズを用いることが好ましい。こうすることにより、当該乾燥ビーズが膨潤するのに要する時間が長くなるため、確実に第二堰き止め部材を形成することができる。
【００７３】
図３においては試薬層１０７が被覆１０６に達するまで満たされた状態としたが、必ずしもこのようにする必要はなく、たとえば試薬層１０７を流路１０２の底面に薄く設けてもよい。
【００７４】
（第二の実施の形態）
図２（ａ）は、本実施形態にかかる分析チップ２００の上面図ある。また、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。
【００７５】
分析チップ２００は、反応槽２０２および流路２０３が設けられた基板２０１上に、透明な被覆２０６が設けられ、被覆２０６の上にはさらにマイクロレンズ２０７が設けられている。また、反応槽２０２の底面には試薬層２１０が設けられている。そして、被覆２０６には、マイクロレンズ２０７と、分析試料を流路２０３を通じて反応槽２０２へ導入するための試料導入口２０４と、分析試料を導入したときに流路２０３内などの空気を排気できるようにするための排気口２０５が設けられている。
【００７６】
次に、分析チップ２００の使用方法について説明する。分析対象の試料は、試料導入口２０４から注入され、毛細管効果、ポンプによる圧入、あるいは電気浸透流などにより流路２０３を通じて反応槽２０２へと導入される。特定成分が当該試料中に含まれる場合、反応槽２０２には特定成分と相互作用することにより発色ないし発光する試薬を含有する試薬層２１０が設けられているため、特定成分の存在が検出され、発色ないし発光を視認することによりその存在を知ることができる。また、後述するように、当該試料に含まれる特定成分の濃度を求めることが可能となる。
【００７７】
この分析チップ２００には、マイクロレンズ２０７が設けられているため、反応槽２０２中で生じる発色、発光、変色、脱色または消光をより詳細に視認することができるようになっている。そのため、反応槽２０２が微少な場合でも当該発光または発色を視認することができる。したがって、反応槽２０２の容積が小さくても足りるため、分析チップ２００による分析においては、分析に供する試料を少量化することができる。
【００７８】
本実施形態の分析チップは、種々の物質の検出・定量などに応用できるが、グルコース、アラニンアミノトランスフェラーゼ、アルブミン、アルカリ性フォスファターゼ、アミラーゼ、カルシウムイオン、総コレステロール、過酸化脂質、クレアチニン、カリウムイオン、ビリルビン、総蛋白などの血液生化学検査；Ｈｂｓ抗原・抗体、ＨＣＶ抗体、ＨＩＶ抗体などの免疫血清学的検査；ＣＥＡ、ＣＡ１９−９、ＰＳＡ、ＣＡ−１２５などの腫瘍マーカーの分析への応用が例示される。
【００７９】
たとえば過酸化脂質の検出の場合、試薬層２１０にチトクロムＣおよびルミノールを含有させておくことにより実施することができる。この場合の原理は以下のとおりである。試料中に含まれる過酸化脂質がチトクロムＣと反応し、活性酸素が生成する。この活性酸素によりルミノールが酸化される際に発光する。したがって、この際の発光により過酸化脂質の検出を行うことができる。また、グルコースの場合は、第一の実施の形態において説明したように、キノン系色素の生成反応を利用したグルコースの検出が可能である。さらに、ＨＣＶ抗原、ＣＥＡ、ＰＳＡ、ｈＣＧ、異常プリオンに対する抗体、βアミロイドまたはｐ９７タンパク質に対する抗体などの場合についても、第一の実施の形態において説明した固層免疫定量法やＥＬＩＳＡ法、またはラテックスビーズを利用した方法に基づき検出することが可能である。
【００８０】
発色反応を利用して定量を行う場合、たとえば試料中に所定量ａ、ｂ、ｃの特定物質が存在するときに呈する色彩と同じ色彩を有する色彩見本Ａ、Ｂ、Ｃを反応槽２０２の近傍に配置しておき、反応槽２０２における発色反応の色彩と色彩見本Ａ、Ｂ、Ｃとを比色することにより、当該特定物質の定量を簡便かつ迅速に実施することが可能となる。当該色彩見本は、実際の反応液である必要はなく、たとえば透明塗料等の同じ色彩を有する液体、エナメルペンキなど透明な状態で固化するもの、着色したアクリル板などを使用することができる。
【００８１】
以上より、本実施形態の分析チップ２００によれば、他の分析用機器を用いず、本分析チップのみで特定成分の定量分析を迅速に実施することが可能となる。
【００８２】
本実施形態の分析チップ２００の基板２０１（図２）の材料としては、たとえばガラス、シリコン基板、あるいはＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣなどのプラスチック材料が例示される。なお、特定成分の検出に発色反応を利用する場合、後述する補助照明（図５〜９）を効果的に使用する観点から、ガラス、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣなどの透明なものを選択することが好ましい。
【００８３】
基板２０１のサイズは特に限定されないが、たとえば、縦・横とも２〜３ｃｍとすることができる。厚さについても特に限定されないが、たとえば０．２〜０．７ｃｍとすることができる。また反応槽２０２および流路２０３は、たとえばエッチングにより設けたり、型にプラスチック樹脂を流し込むことにより成形するなど基板２０１の材料に適した公知の方法により設けることができる。反応槽２０２および流路２０３の内壁は、試料が通過しやすいようにするために親水性処理を施してもよい。親水性処理としては、たとえば、リピジュア（登録商標、日本油脂社製）を用いて行うことができる。この場合、リピジュア（登録商標）を０．５ｗｔ％となるようにＴＢＥバッファ等の緩衝液に溶解させ、この溶液で反応槽２０２および流路２０３内を満たし、数分間放置した後、液体をエアガン等で除去、乾燥させることによって反応槽２０２および流路２０３の内壁を親水性処理することができる。反応槽２０２のサイズについては特に限定されないが、たとえば、ａ、ｂともに１００〜３００μｍ、Ｄを１００〜４００μｍとすることができる。また、流路２０３のサイズについても特に限定されないが、たとえばｃを５０〜２００μｍ、ｄを５０〜１００μｍとすることができる。被覆２０６およびマイクロレンズ２０７の材料としては、ガラスあるいはＰＥＴなどのプラスチック材料等、反応槽２０２内を観察できるようにするために透明な材料が選択される。マイクロレンズ２０７のサイズとしては、たとえばＨを０．２５ｍｍ〜１．０ｍｍ、Ｒを０．２５〜１．０ｍｍとすることができる。
【００８４】
また、試薬層２１０はたとえば次のようにして作製することができる。バインダとしてのＣＭＣ（カルボキシメチルセルローズ）を適量の水に溶かし、この溶液に対して所定量の試薬を混合する。こうして得られた混合物を反応槽２０２に流し込み、乾燥アルゴンまたは乾燥窒素雰囲気下において乾燥させ、試薬層２１０を設けることができる。
【００８５】
また、次のようにして試薬層２１０を設けることも可能である。バインダとしてアガロースやポリアクリルアミド、メチルセルロースなどの吸水性ポリマーを含むゾルを調製し、このゾルと、所定量の試薬とを混合する。こうして得られたゾルを反応槽２０２に流し込み、自然硬化させることにより試薬層２１０とする。ここで、自然硬化させたのち、さらに乾燥空気等で乾燥させてもよい。このようにすることにより、試薬層２１０を長寿命化することが可能となる。
【００８６】
（第三の実施の形態）
暗い室内など十分な光量を確保できない環境において、第一または第二の実施形態で示した分析チップにより分析を行う場合、流路または反応槽が微少であるため、マイクロレンズによる拡大だけでは十分に発色が視認できない場合も考えられる。そこで、本実施形態では、十分な光量が確保できない環境下でも、視認性を向上させることが可能となる形態について説明する。
【００８７】
本実施形態の原理について、図５を参照して説明する。図５に示された分析チップ３００は、第一の実施の形態で示した分析チップと同様の構成を有するものであるが、基板３０１の材料として透明なものを用いる。そして、図５に示されるように、基板３０１の側方から光３１０を照射する。照射された光３１０の一部が流路３０２中に存在する色素に当たり、乱反射が生じ散乱光３２０となる。その散乱光３２０はマイクロレンズ３０３を通して観測される。この散乱光３２０により、流路３０２内の視認性が向上する。
【００８８】
なお、流路３０２中の様子を拡大しなくとも視認可能である場合、マイクロレンズを備えない図１３のような構成を採用することも可能である。この図の分析チップについても上記の分析チップ３００の場合と同様に、光３１０による散乱光３２０が流路３０２内の視認性向上に寄与する。
【００８９】
ここで、図５（ａ）において、紙面上面から光を照射した場合を考える。この場合、照射された光は流路内の色素のみならず、マイクロレンズ３０３や被覆３０６も光を反射するため、流路内の像のコントラストは低くなってしまう。これに対し、本実施形態の分析チップ３００の場合、マイクロレンズ３０３や被覆３０６からの反射光は観測されず、散乱光３２０のみを観測することになることから、流路３０２内の像のコントラストは高いものとなる。したがって分析チップ３００においては優れた視認性を得ることができる。
【００９０】
ここで、第二の実施の形態で述べたような色彩見本を利用する定量を行う場合、基板３０１上の流路３０２に沿った領域に微小な凹部を設け、その凹部に色彩見本を配置しておくことができる。このようにすることにより、流路３０２内における発色反応の色彩および色彩見本の両方を散乱光３２０による照明の下で比色することができる。したがって濃度を正確に判定することが可能となる。
【００９１】
光３１０の供給方法は特に限定されないが、たとえば図６に示されるような集光レンズ３３０を分析チップ３００の側方に配置することにより光３１０を供給することができる。
【００９２】
また、図７（ａ）のように、光源３４０およびソケット３５０を有する側方照明ユニット３７０に分析チップ３００をセットし、光源３４０から光を供給することも可能である。図７（ｂ）は、分析チップ３００を側方照明ユニット３７０にセットした状態の断面図であり、光源３４０から光３１０が分析チップ３００に供給されている様子が示されている。光源３４０の発する光量を予め最適な条件に設定しておくことにより、常に安定して分析・測定を行うことが可能となる。なお、光源３４０としては、たとえば通常の電灯（蛍光灯や電球など）、ＬＥＤなど種々の光源を使用することができる。また、蛍光を利用して特定物質を検出する場合においては、光源３４０として近紫外線を照射できるブラックライト等を用いることができる。さらにこの場合、基板３０１としては、近紫外線を透過させるため、ＵＶ透過性プラスチックやＵＶ用石英などを用いることが好ましい。なお、集光レンズ３３０および側方照明ユニット３７０は上記第二の照明部材に相当する。
【００９３】
（第四の実施の形態）
本実施形態においては、第三の実施の形態とは異なる手法により、流路の視認性を向上させる形態を示す。
【００９４】
図８は、本実施形態にかかる分析チップ４００を表した図であり、図８（ａ）は分析チップ４００の上面図である。また、図８（ｂ）および図８（ｃ）は、それぞれ図８（ａ）中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。
【００９５】
分析チップ４００には、上記第一の照明部材に相当する光導波路４３０が基板４０１に包まれるように設けられており、流路４０２の底面は光導波路４３０の表面により構成されている。また、第一の実施の形態において示した分析チップと同様に、基板４０１は透明な被覆４０６を備え、その上にさらにマイクロレンズ４０３を備える。
【００９６】
図８に示すように、分析チップ４００に対して光導波路４３０の先端部から光４１０を入射すると、その光は光導波路４３０を通過するが、一部の光は屈折光４２０として光導波路４３０から出射し、流路４０２、被覆４０６およびマイクロレンズ４０３を通過する。そのため、流路４０２内の像が明瞭なものとなる。また、屈折光４２０は流路４０２付近のみを照らす間接光であるため、分析チップ４００の背面からバックライトにより光を照射するような場合と比較してコントラストの高い像が得られる。
【００９７】
光導波路４３０の材料の絶対屈折率は、基板４０１の材料の絶対屈折率よりも大きくすることが好ましい。こうすることにより光４１０を効率良く導くことが可能となり、より多くの屈折光４２０が得られるからである。このような効果を得るために、たとえば基板４０１の材料をＰＭＭＡ（絶対屈折率１．４９）とし、光導波路４３０の材料をＰＥＴ（絶対屈折率１．７９）あるいはＰＣ（絶対屈折率１．７３）とすることができる。
【００９８】
基板４０１内に光導波路４３０を設ける方法としては、たとえば基板４０１を切削することにより中空を設け、その中空に光導波路４３０の材料である溶融した樹脂を流し込み、その後冷却して光導波路４３０とする方法が挙げられる。こうして基板４０１内に光導波路４３０を設けたのち、流路４０２が基板４０１に設けられる。なお、被覆４０６およびマイクロレンズ４０３については、第一の実施の形態と同様の構成とすることができる。
【００９９】
光４１０を供給する光源は、特に限定されないが、第三の実施の形態同様、たとえば通常の電灯（蛍光灯や電球など）、ＬＥＤ、ブラックライトなど種々の光源を使用することができる。
【０１００】
また、光導波路を有する形態の変形例として、図９に示されるような分析チップ５００を挙げることもできる。図９（ａ）は分析チップ５００の上面図である。また、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、それぞれ図９（ａ）中のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図を表している。分析チップ５００は、その底面に保護層５４０を有している点で分析チップ４００と異なっている。その他の構成は、基本的には図８に示される分析チップ４００と同様の構成を採用しており、光５１０を光導波路５３０へ照射し、屈折光５２０を生じさせることにより、マイクロレンズ５０３を通して流路５０２内の像を視認性良く観察することが可能となっている。
【０１０１】
分析チップ５００の場合、光導波路５３０は次のようにして設けることができる。流路５０２を有する基板５０１の底面に、光導波路５３０を備え付けるための溝を切削により設ける。次に、当該溝に光導波路５３０の材料である溶融した樹脂を流し込み、その後冷却、固化させて光導波路５３０とする。その後、融着、超音波による圧着あるいは接着剤による接着等により基板５０１と保護層５４０とを接合する。上記溝は、切削により設ける方法の他、第一の実施の形態で示した方法を応用することによっても実現することができる。すなわち精密加工機により、上記溝および流路５０２を備えた基板を形成できるような金型を予め作製し、この金型と高精度射出成形機とによるプラスチック射出成形により、流路５０２および上記溝を備える基板５０１を得ることができる。また、光導波路５３０の材料として、紫外線硬化樹脂（たとえばＪ−９１（サマーズオプティカル社製））を用いることもできる。この場合、紫外線硬化樹脂をモノマー状態で上記溝に塗布することにより充填し、紫外線を照射することにより重合硬化させる。このようにすることにより簡便に光導波路５３０を設けることが可能である。
【０１０２】
保護層５４０の材料としては、たとえばＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣのようなプラスチック材料やガラス等が例示される。なお、被覆５０６およびマイクロレンズ５０３については、第一の実施の形態と同様の構成とすることができる。
【０１０３】
以上、本発明の実施の形態にかかる分析チップについて説明したが、これらの分析チップは単独で用いることができるほか、他のマイクロチップと組み合わせて使用することも可能である。たとえば、分離機能を備えたマイクロチップと本発明の分析チップとをシームレスに接続することにより、試料の分離・精製、検出・測定をチップのみで迅速に実施することが可能となる。また、たとえば上記いずれかの実施の形態において示した分析チップ上に分離機能を追加することによって、試料の分離・精製、検出・測定を一つのチップのみで迅速に実施することが可能となる。こうした分析チップの一例を図１１に示す。分析チップ６００は、流路１６１ａおよび１６１ｂを有し、これら２本の流路の間に隔壁１２５が介在している。隔壁１２５の所定箇所には分離領域１２４が設けられており、この分離領域１２４により分離された特定物質を検出するための試薬層１２２ａ、１２２ｂが、それぞれ流路１６１ａ、１６１ｂの所定箇所に設けられている。また、試薬層１２２ａ、１２２ｂを拡大して視認できるようにそれぞれマイクロレンズ１２３ａ、１２３ｂが設けられている。
【０１０４】
次に、分析チップ６００の使用方法について図１１および図１２を参照して説明する。図１２は図１１における分離領域１２４付近を拡大して示した図である。試料は試料導入部１２０から注入され、毛細管効果、空気圧による圧入、電気浸透流などにより流路１６１ｂ内を液溜め１２６へ向かって流動する。一方、緩衝液は緩衝液導入部１２１より注入され、毛細管効果、空気圧による圧入、電気浸透流などにより流路１６１ａを液溜め１２７へ向かって流動する。したがって、図１２に示されるように、流路１６１ａおよび１６１ｂの流れの方向は互いに対向することとなる。
【０１０５】
ここで、分離領域１２４における分離の原理について図１２を参照して説明する。小粒子１５１と大粒子１５２とを含有する試料１５０が流路１６１ｂを図中下向きに通過する際、試料１５０に含まれる小粒子１５１が図の中央に示される隔壁に設けられた分離流路を通過し、隣接する流路１６１ａへ移行する。流路１６１ａに移行した小粒子１５１は、流路１６１ａを図中上向きに流れる緩衝液とともに同方向へ運搬される。一方、上記分離流路を通過することができない大粒子１５２はそのまま流路１６１ｂに留まり、図中下方向へ流れていくこととなる。こうして小粒子１５１と大粒子１５２とが分離領域１２４において分離される。分離された小粒子１５１および大粒子１５２は、それぞれ試薬層１２２ａ、１２２ｂにおいて検出され、それらの変化はマイクロレンズ１２３ａ、１２３ｂにより拡大して視認することができる。
【０１０６】
なお、分析チップ６００の被覆の材料としては、疎水性のものを採用することが好ましい。こうすることにより流路１６１ａおよび１６１ｂの内壁の親水性度が低下するため、以下の点で操作上好都合となる。分析チップ６００による分離を実現するためには、緩衝液および試料を、所定の流路以外にあふれ出すことなく流通させることが必要である。したがって、緩衝液および試料を分離領域１２４に同時に到達させることが理想であるが、通常困難である。この点、流路内壁の親水性度を適度に低下させると緩衝液あるいは試料の流路内の進行が緩徐となる。そのため、たとえば緩衝液を流路１６１ａに先に導入しても、当該緩衝液は流路１６１ｂにあふれ出すことはない。この状態で試料を１６１ｂに導入することにより、流路１６１ａ、１６１ｂ中にそれぞれ緩衝液、試料が流通した状態を保ちつつ、図１２の中央に示される隔壁に設けられた分離流路において分離が実現する。
【０１０７】
図１１の分析チップ６００は、たとえば血液の分析に応用することができる。この場合、比較的大きい血球成分が大粒子１５２に相当し、血球以外の成分が小粒子１５１に相当することになる。そして、血中の特定物質を検出できる試薬を試薬層１２２ａ中に含有させておくことにより、遠心分離操作等の前処理をすることなく、血液から直接当該特定物質を分析することが可能となる。なお、この場合、試料としての血液は試料導入部１２０（図１１）から導入することとなる。
【０１０８】
なお、図１１においては流路を二本備えた分析チップを示したが、三本以上とすることにより三種類以上の大きさの分子に分離できるようにすることも可能である。また、試薬層に関しては、図１１の分析チップのように流路それぞれに試薬層を設けてもよいし、いずれかの流路にのみ設ける形態を採ってもよい。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の分析チップは、試料を検出する検出部とその検出部を覆うように形成されたマイクロレンズとを備えているため、他に検出・分析のための特別な外部機器を必要とせず、なおかつ検体を適用後、その場で迅速に目視により分析結果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分析チップを表す図である。
【図２】本発明の分析チップを表す図である。
【図３】本発明の分析チップを表す図である。
【図４】本発明の分析チップの試薬層付近を拡大した図である。
【図５】本発明の分析チップに光を照射した場合について説明するための図である。
【図６】本発明の分析チップの側方に集光レンズを配置した場合について説明するための図である。
【図７】本発明の分析チップの側方に光源を配置した場合について説明するための図である。
【図８】本発明の分析チップを表す図である。
【図９】本発明の分析チップを表す図である。
【図１０】乾燥試薬ビーズを流路に充填する方法について説明するための図である。
【図１１】本発明の分析チップを表す図である。
【図１２】図１１の分離領域を説明するための図である。
【図１３】本発明の分析チップを表す図である。
【図１４】本発明の分析チップを用いた検出法について説明するための図である。
【図１５】本発明の分析チップを表す図である。
【図１６】ラテックスビーズが検出部内壁に捕捉される原理について説明するための図である。
【図１７】本発明の分析チップを用いた定量法について説明するための図である。
【図１８】本発明の分析チップを用いた定量法について説明するための図である。
【符号の説明】
１００　分析チップ
１０１　基板
１０２　流路
１０３　マイクロレンズ
１０４　試料導入口
１０５　排気口
１０６　被覆
１０７　試薬層
１０８　試料
１０９　発色領域
１１０　試料界面
１１１　スケール
１１２　第一堰き止め部材
１１３　乾燥試薬ビーズ
１１４　第二堰き止め部材
１２０　試料導入部
１２１　緩衝液導入部
１２２ａ、１２２ｂ　試薬層
１２３ａ、１２３ｂ　マイクロレンズ
１２４　分離領域
１２５　隔壁
１２６　液溜め
１２７　液溜め
１５０　試料
１５１　小粒子
１５２　大粒子
１６１ａ、１６１ｂ　流路
２００　分析チップ
２０１　基板
２０２　反応槽
２０３　流路
２０４　試料導入口
２０５　排気口
２０６　被覆
２０７　マイクロレンズ
２１０　試薬層
３００　分析チップ
３０１　基板
３０２　流路
３０３　マイクロレンズ
３０６　被覆
３１０　光
３２０　散乱光
３３０　集光レンズ
３４０　光源
３５０　ソケット
３７０　側方照明ユニット
４００　分析チップ
４０１　基板
４０２　流路
４０３　マイクロレンズ
４０６　被覆
４１０　光
４２０　屈折光
４３０　光導波路
５００　分析チップ
５０１　基板
５０２　流路
５０３　マイクロレンズ
５０６　被覆
５１０　光
５２０　屈折光
５３０　光導波路
５４０　保護層
６００　分析チップ
７００　分析チップ
７０１　基板
７０２　試料導入口
７０３　反応室
７０４　検出口
７０５　流路
７０６　検出部
７０７　検出管
７０８　検出管
７０９　検出管
７１０　検出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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