(57)【要約】【課題】光を用いた分析を行なう場合に、液体検体を効率よく且つ高い精度で分析することができる、分析用チップを提供する。【解決手段】流路に液体検体Ｆｓを流通させて、所定物質と、特定物質との相互作用に基づいて液体検体Ｆｓに関する分析を行なうのに使用される分析用チップ１において、分析用チップ１の少なくとも一部を分析用チップ１の外側表面と分析用チップ１の流路側表面との間を光が透過することができる光透過部７として形成し、光透過部７の表面に、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうる保護層２５，８５を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に液体検体を流通させて、所定物質と、該流路に固定される特定物質との相互作用に基づいて該液体検体に関する分析を行なうのに使用される分析用チップにおいて、
該分析用チップの少なくとも一部が、該分析用チップの外側表面と、該分析用チップの流路側表面との間を光が透過することができる光透過部として形成され、
該光透過部の表面に、光の透過を許容しながら該光透過部の表面を保護しうる保護層が形成されていることを特徴とする、分析用チップ。
【請求項２】
該保護層が、該外側表面及び該流路側表面の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の分析用チップ。
【請求項３】
基板と、
蓋部材と、
上記の基板と蓋部材との間に介装され、上記の基板及び蓋部材の少なくとも一方と協働して上記流路を有するシート状空間を形成する少なくとも１枚の中間プレートとを備え、
該光透過部が、上記の蓋部材及び中間プレートに形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の分析用チップ。
【請求項４】
基板と、
該基板に対向して配設され、該基板と協働して上記流路を有するシート状空間を形成する蓋部材とを備え、
該光透過部が、該蓋部材に形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の分析用チップ。
【請求項５】
該保護層が、光の反射を防止する反射防止層を含んで構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分析用チップ。
【請求項６】
該反射防止層が、該光透過部と異なる屈折率を有する層からなることを特徴とする、請求項５記載の分析用チップ。
【請求項７】
該反射防止層が、屈折率の異なる複数層から構成されたことを特徴とする、請求項５又は６記載の分析用チップ。
【請求項８】
該反射防止層が、ノングレア層であることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の分析用チップ。
【請求項９】
該保護層が、傷防止層を有して構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の分析用チップ。
【請求項１０】
該保護層が、該分析用チップの表面に形成された該反射防止層と、該反射防止層の表面に形成された該傷防止層とを有して構成されていることを特徴とする、請求項９記載の分析用チップ。
【請求項１１】
該流路に該特定物質が固定される面を備え、
該面に、
光の照射によってエバネッセント波を生じさせる回折格子と、
表面プラズモン波を誘起しうる金属層とが設けられていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の分析用チップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流路に液体検体を流通させることにより液体検体の分析を行なうためのチップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体検体と、チップに固定化された物質との反応あるいは結合の検出を行ない、一定時間に複数の分析を迅速に行なう技術が種々提案され、また、ハイスループット分析システムとして実用化されている。
このような技術としては、近年、ＤＮＡチップやプロテインチップ等のような流通型の分析用チップ（マイクロチャンネルチップ）が注目されている。
【０００３】
マイクロチャンネルチップの中には、チップ本体に微小な横断面の流路が形成され、この流路を形成する壁面に上記の所定の化学物質と相互作用する物質（特定物質）が固定されているものがある。この流路に液体検体を流通させて、流路壁面の特定物質上を通過させたり、特定物質上で一旦停止させたりして液体検体と特定物質とを接触させることにより、液体検体中に所定の化学物質（所定物質）が含まれていれば、これを特定物質の相互作用として検出することができる。
【０００４】
なお、ＤＮＡチップやプロテインチップにおいて特定物質をチップに高密度に固定化するための技術としては、例えば、ピン先に固定化対象物（特定物質）を保持させてスポッティングするスポッター〔Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ４１７（登録商標）Ａｒｒａｙｅｒ等〕や、インクジェット又はディスペンサーによりチップに固定化対象物を吹付けるものが知られている〔Ｔａｎｇｏ（登録商標）Ｌｉｑｕｉｄ  Ｈａｎｄｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ等〕。
【０００５】
また、このようなマイクロチャンネルチップに、ＳＰＲ（サーフェスプラズモン共鳴）に基づく分析手法〔例えばＢｉａｃｏｒｅ（登録商標）がある〕を組み合わせれば、所定物質と特定物質とが結合−解離する過程をオンラインで検出することが可能である。
【０００６】
さて、マイクロチャンネルチップを使用して分析される液体検体中は、使用量が限られているものも多い。例えば、ＤＮＡチップやプロテインチップでは、液体検体は種々の生物から採取される物質、又は、生化学的に合成される各種の物質（ＤＮＡ，ＲＮＡ，ＰＮＡ，ペプチド，タンパク等）であり、採取できる量が限定されたり、採取するのに大きな労力を必要とされることが多いため、その使用量をできるだけ少量にとどめたいという要望が強い。
【０００７】
上記のようなＤＮＡチップやプロテインチップをはじめとした分析用チップは、通常、多数の特定物質を流路の底面に平面状に配置させ、その後、液体検体と接触させる構成になっている。このような分析用チップを用いて効率的に分析を行なうためには、一つの分析用チップに多くの特定物質を固定することになるため、特定物質が固定された反応領域は局所的なものとはならず、比較的大きな面積を占めることになる。
【０００８】
したがって通常は、多くの特定物質を固定するためには、流路の底面は広い面積を有するように形成される。また、この際特定物質と接触しない液体検体は、いずれ時間の経過と共に濃度分布などによって拡散し、結果として特定物質と接触しうるが、その場合接触までに長時間を要する虞がある。したがって、流路を流れる液体検体が流路の底面に固定された特定物質と効率的に接触するようにするため、つまり、流路の底面に固定された特定物質と接触しない液体検体の体積を少なくするために、一般に流路の高さ（若しくは、深さ）は小さくされる。したがって、流路の幅と高さの比である寸法比率（長辺寸法／短辺寸法）が非常に大きくなり、分析用チップの流路の形状は、幅方向に大きく高さ方向に小さいシート状の形状となる。このように流路をシート状にすることで、液体流体が少量であっても一度の流通により多数の特定物質と接触させて分析のスループットを向上させ、分析を効率的に行なうことができるようにしているのである。
【０００９】
このような流通型の分析用チップについての技術は、近年数多く提案されている。例えば、非特許文献１には、基板と、複数のスリットが並列に設けられたシート部材とをそなえて構成されたチップが開示されている。この技術では、シート部材を基板にセットすると、上記の並列に配設されたスリットが基板上において並列流路として機能することとなる。
【００１０】
そして、この並列流路にそれぞれ異なる流体を流通させて、流路底面、即ち、基板に、これらの流体を固定化し、次に、シート部材の向きを変え、基板にセットし直して、今度は先ほどの並列流路と交差するように基板上に並列流路を形成する。この流路にそれぞれ異なる流体を流通させ、先に基板に固定した流体と接触させる。つまり、１つのチップ上に多数の流体の組み合わせによりなる結合部をマトリックス状に形成して、分析の高密度化（集積化）を実現しようとしているのである。
【００１１】
さらに、特許文献１には、並列に配置された流路にそれぞれ異なる液体検体を流通させ、１つのマイクロリアクタチップにより同時に複数種の液体検体について分析を行なうためのチップが開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
ＷＯ００／０４３９０号公報
【非特許文献１】
Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７３，２２，ｐｐ．５５２５，２００１
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、分析に要する液体検体を少量化して、分析を効率よく行なう技術は種々提案されているが、未だ分析に要する液体検体を少量化して効率的に分析を行なう技術に対する要求は大きい。特に、そもそも液体検体が極少量しか得られない場合や、生体から液体検体を摂取する際の被摂取者の物理的、精神的状況により多量の液体検体を採取することが好ましくない場合、液体検体を得るためには多額のコストを要する場合、ある液体検体に対して多種若しくは多くの回数の分析を行なう場合、又は液体検体の再検査を行なう場合など、上記の少量化が必要とされる機会は多い。
【００１４】
ＤＮＡチップやプロテインチップなどの分析用チップは、通常、２次元平面（流路底面）に行列状に生体物質を固定するので、必然的に反応部を固定するための流路底面は広くなる。したがって、液体検体の少量化を進めると、流路の高さはますます小さくする必要がある。
【００１５】
ところで、上述したような分析用チップの多くは、特定物質の相互作用の検出をするために光を利用する。具体例としては、上述したＳＰＲや蛍光などのように励起光を用いるものや、化学発光、生物発光、電気化学発光などのように検出用の光を用いものが挙げられる。
【００１６】
このように光を利用して分析を行なう場合には、光が通過する光路で反射が生じることにより、分析の効率や精度が低下する場合がある。
図２０に示すような蛍光分析を例にして、その様子を説明する。分析用チップ１内には流路５が形成され、流路５底面には反応部６が設けられている。反応部６には、光源１００からの入射光により励起されて蛍光を生じる特定物質が固定されており、生じた蛍光は検出部１０１で検出される。
【００１７】
この分析用チップ１を用いて分析を行なう際には、光源１００から分析用チップ１に入射光が照射される。この入射光の一部は、符号ａで示すように、分析用チップ１の外側表面や、分析用チップ１の内側表面（流路５の天面）で反射する。また、流路５底面の反応部６からの生じる蛍光の一部は、符号ｂで示すように分析用チップ１の内側表面（流路５の天面）や分析用チップ１の外側表面で反射を生じる。このような反射が起こった場合には、蛍光の強度が本来の強度から低下するほか、検出すべき蛍光と、分析用チップ１表面での反射光とが干渉し、蛍光の検出結果に誤差を生じさせる原因となりうる。
【００１８】
このように、光を利用して分析を行なう場合には、光路で反射が生じることにより、分析の効率や精度が低下する虞がある。特に、上述したように、分析に用いる液体検体を少量化するために流路の高さを小さくすると、上記の入射光、反射光、又は蛍光が更に分析用チップの別の表面で反射して多重反射がおこり、光の干渉の影響が大きくなる。したがって、少量の液体検体を用いて効率よく分析を行ないながら、しかも光の反射の影響を抑制することは、従来難しかった。
【００１９】
また、分析用チップに多種の特定物質を固定し、液体検体を同一の条件（温度、流通方式、光量、光軸、光検出条件、特定物質の固定方法、液体検体の種類やその数など）で分析して各特定物質間の相互作用の差異、各特定物質と非相互作用部（分析用チップ表面の特定物質が固定されていない部分）との差異、あるいは、各特定物質の反応前後の差異などを検出する際に上記のような検出結果の誤差が生じると、その誤差が一部の特定物質に関する結果に対してのみ生じた場合であっても、検出すべき差異全体が不明となってしまう。
【００２０】
さらに、光路となる分析用チップの表面に傷などがある場合には、その傷により光の反射、散乱、又は光軸の逸脱などが生じ、液体検体を精密に分析することができなくなる虞があり、また、部分的に検出できない特定物質が生じる虞がある。この傷は、分析用チップの製造、組み立て、梱包、物流移送、開封、実験前処理、洗浄、実験など、予期しない様々な場面で生じる可能性があり、防止することが難しい。
【００２１】
上記のように光路上での反射や傷によって誤差などが生じた場合には、分析用チップを再作成して再度実験を行なうことになるため、分析に要する時間及びコストが大きくなるほか、貴重な液体検体を再度用意しなくてはならない。したがって、光を利用して分析を行なう場合に光路上における反射や傷を防止し、精度良く効率的に分析を行なう技術が待望されていた。
【００２２】
本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたもので、液体検体を効率よく且つ高い精度で分析することができる、分析用チップを提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、鋭意研究の結果、表面に所定の特性を有する保護層が設けられた分析用チップが、光路上における反射や傷を防止することができることを見出し、本発明を完成させた。
【００２４】
即ち、本発明の要旨は、流路に液体検体を流通させて、所定物質と、該流路に固定される特定物質との相互作用に基づいて該液体検体に関する分析を行なうのに使用される分析用チップにおいて、該分析用チップの少なくとも一部が、該分析用チップの外側表面と、該分析用チップの流路側表面との間を光が透過することができる光透過部として形成され、該光透過部の表面に、光の透過を許容しながら該光透過部の表面を保護しうる保護層が形成されていることを特徴とする、分析用チップに存する（請求項１）。
【００２５】
このとき、該保護層は、該外側表面及び該流路側表面の少なくとも一方に形成されていることが好ましい（請求項２）。
【００２６】
また、上記分析用チップは、基板と、蓋部材と、上記の基板と蓋部材との間に介装され、上記の基板及び蓋部材の少なくとも一方と協働して上記流路を有するシート状空間を形成する少なくとも１枚の中間プレートとを備え、該光透過部が、上記の蓋部材及び中間プレートに形成されていることが好ましい（請求項３）。
【００２７】
また、上記分析用チップは、基板と、該基板に対向して配設され、該基板と協働して上記流路を有するシート状空間を形成する蓋部材とを備え、該光透過部が、該蓋部材に形成されていることが好ましい（請求項４）。
【００２８】
また、該保護層は、光の反射を防止する反射防止層を含んで構成されていることが好ましい（請求項５）。
この該反射防止層は、該光透過部と異なる屈折率を有する層からなることが好ましく（請求項６）、また、屈折率の異なる複数層から構成されていることが好ましい（請求項７）。
さらに、該反射防止層は、ノングレア層であることが好ましい（請求項８）。
【００２９】
また、該保護層は、傷防止層を有して構成されていることが好ましい（請求項９）。
【００３０】
また、該保護層は、該分析用チップの表面に形成された該反射防止層と、該反射防止層の表面に形成された該傷防止層とを有して構成されていることが好ましい（請求項１０）。
【００３１】
また、上記分析用チップは、該流路に該特定物質が固定される面を備え、該面に、光の照射によってエバネッセント波を生じさせる回折格子と、表面プラズモン波を誘起しうる金属層とが設けられていることが好ましい（請求項１１）。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、模式的な図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。
なお、本発明でいう液体検体とは、例えば、抗原抗体反応、相補的なＤＮＡ結合、レセプタ／リガンド相互作用、酵素／基質相互作用等の相互作用を生じさせることができる物質であり、具体例を挙げると、たんぱく質，核酸，ＤＮＡ，ＲＮＡ，ＰＮＡ，ペプチド，ホルモン，抗原，抗体，リガンド，レセプタ，酵素，基質，低分子有機化合物，細胞，イオン、及びこれらの複合体等の測定対象物を含む（又は、含む可能性のある）液体であり、サスペンション，コロイド等の分散系も含む。さらに、これらは必要に応じて蛍光物質、発光物質、放射性物質等により標識されていてもよい。
また、本発明において光は、特に断らない限り、可視光のみを意味するものではなく、紫外線、赤外線、Ｘ線など、長波長側あるいは短波長側の可視光以外の光も含めるものとする。
【００３３】
〔１〕第１実施形態
図１〜図４は本発明の第１実施形態としての分析用チップを示すもので、図１は分析用チップを用いたＳＰＲセンサのシステムを、分析用チップの一部を破断して示す模式的なシステム構成図、図２は蓋部の一部を破断して示す分析用チップの模式的な分解斜視図、図３（ａ）は図１のＹ−Ｙ断面図、図３（ｂ）は図１のＸ１−Ｘ１断面図、図３（ｃ）は図１のＸ２−Ｘ２断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）のＩＩＩｄ部の拡大図、図４（ａ）は分析用チップの蓋部の上面図、図４（ｂ）は分析用チップの第１のプレートの下面図、図４（ｃ）は分析用チップの第２のプレートの上面図、図４（ｄ）はその基板の上面図である。なお、以下でいう液体検体Ｆｓの流れ方向Ａとは、流路における主流方向のことであり、例えば、図５に示すような流路５′においては、その流れ方向は、実線の矢印で示す方向のことをいうものとする。また、図２０で示した従来技術と実質同様のものは、同じ符号で示す。
【００３４】
ＳＰＲセンサは、図１に示すように、分析用チップであるＳＰＲセンサチップ（以下適宜、チップという）１と、このチップ１に光を照射する光源１００と、チップ１からの反射光を検出するための検出器〔ここではＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ〕１０１とをそなえて構成されている。チップ１は、後述するようにそれぞれ透明な石英ガラスで形成された蓋部２、第１のプレート（中間プレート。以下適宜、単にプレートという）８、第２のプレート（中間プレート。以下適宜、単にプレートという）９、及び、基板４から構成されていて、蓋部２及びプレート８が、光源１００からの光、及び、検出器１０１が検出すべき反射光を透過させることができるようになっており、これにより蓋部２及びプレート８には光透過部７が形成されていることになる。なお、図１では光源１００からの入射光及びセンサチップ１からの反射光の光軸は流れ方向と垂直な方向で示しているが、前記入射光及び反射光の光軸の方向はこれに限定されるものでは無く、例えば入射光の光軸が流れ方向と平行な方向でも良く、また、反射光の光軸がセンサチップ１で反射することによって入射光の光軸の方向から変わってもよい。さらに、センサチップ１の背面（基板４側）から光を照射して、センサチップ１の背面（基板４側）で反射光を観測し、分析を行なうようにしてもよいが、その場合は、基板４を入射光及び反射光が透過できる素材で形成しなくてはならない。
【００３５】
以下、チップ１について説明する。
図２に示すように、チップ１は、平板状の蓋部材である蓋部２と、厚みの薄いプレート８と、プレート８と同様に厚みの薄いプレート９と、基板４とをそなえて構成されている。そして、これらの部材２，８，９，４は、分析時には、図１に示すように、この順に上から重ねられて図示しない接合用のホルダにより一体に組み付けられる。したがって、蓋部２と基板４との間に、プレート８，９が介装されることになる。なお、ホルダには位置合わせや傷防止のための保護機構を設けることが好ましい。保護機構の例としては、例えば、分析用チップ１を係止するためにホルダに設けられる係止部や、分析用チップ１の観測する部分（後述する反応部６）がホルダと接しないようにホルダに形成されるくぼみなどが挙げられる。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、後述する蓋部２の孔（流路５の上流端部の注入口）２１から注入された液体検体Ｆｓは、プレート８の孔８１を通って、プレート９の流路となる各スリット状孔９ａを流れ、その後、プレート８の孔８２を通って、後述する蓋部２の孔（流路５の下流端部の排出口）２２から流出するようになっており、液体検体Ｆｓが、上記のプレート９のスリット状孔９ａを流通する際に、基板４の反応部６に固定された各特定物質６１に接触するようになっている。
【００３７】
特定物質６１は、隣接する特定物質６１とコンタミネーションを起こさないような間隔をあけて、チップ１に固定されている。
なお、各特定物質６１に、必ずしも相互に異なる特定物質６１を使用する必要はなく、同じ特定物質６１を使用しても良い。何れにしても、どのような特定物質６１を使用するかは、その分析の目的に応じて適宜設定されるものである。
【００３８】
また、特定物質６１が基板４に確実に固定されるようにするため、基板４の表面には特定物質６１と結合しうる固定化膜（有機膜）が形成されていることが望ましい。なお、ここでいう固定化膜とは公知の構造を含む。また、この固定化膜の機能としては、特定物質６１を後述する金属層４１に安定的に固定化し、非特異吸着を抑制するものが望ましい。例えば、生体物質と結合するための官能基として、アミノ，アルデヒド，エポキシ，カルボキシル，カルボニル，ヒドラジド，ヒドロキシル，ビニル基のいずれかを含み、金属層４１と結合するためにイソチオシアネート，イソニトリル，キサンテート，ジセレニド，スルフィド，セレニド，セレノール，チオール，チオカルバメート，ニトリル，ニトロ，ホスフィンのいずれかを含む直鎖高分子あるいは２重，３重結合を含む炭化水素鎖を含む。また、マトリックスとしてハイドロゲル（アガロース，アルギン酸，カラゲナン，セルロース，デキストラン，ポリアクリルアミド，ポリエチレングリコール，ポリビニルアルコール等）を構成するものでも良い。また、ＬＢ膜，自己組織化単分子膜，脂質二重膜等の組織的構造を用いたものでも良い。
【００３９】
ここで、本分析用チップ１の作製方法について説明すると、まず、基板４上にプレート９を接合する。そして、位置決め操作が可能なインジェクタやスポッター（図示省略）等により、図６に示すように、プレート９のスリット状孔９ａを通して、基板４に、特定物質６１を液体に分散又は溶解させた分散液又は溶液を滴下して、互いに基準間隔を空けて特定物質６１を固定する。以下適宜、前記の特定物質６１を液体に分散又は溶解させた分散液又は溶液を「特定物質含有液」という。特定物質６１を分散又は溶解させる液体は任意であるが、本実施形態においては、特定物質含有液は、特定物質６１を水に溶解させた水溶液として説明する。なお、図６は、基板４にプレート９を接合した後、特定物質含有液を滴下し、特定物質６１を固定した状態を模式的に示す上面図である。
その後、プレート９上にプレート８を組み付け、さらに、プレート８上に蓋部２を組み付けて、分析用チップ１を作製するのである。
【００４０】
また、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、液体検体Ｆｓが流通する流路５は、水平方向に細長いスリット形状の断面（液体検体Ｆｓの流れ方向Ａに対して直交する断面）を有する流路、即ち、シート状空間内に形成された流路として構成されている。
ここで、本発明でいう「シート状空間内に形成された流路」とは、通常、その断面の長辺（流路５の流れ方向に直交する断面又は厚み方向に直交する断面の辺のうち最長の辺。一般的には流路５の幅方向の距離又は流れ方向の距離を指し、本実施形態では、流路５の幅をいう）５ａの寸法Ｗが５００μｍ〜１００ｍｍの範囲であり、且つ、上記断面の短辺（流路５の高さ）５ｂの寸法Ｈが５μｍ〜２ｍｍの範囲のものをいう。また、上記長辺５ａと上記短辺５ｂとの寸法比率（＝長辺寸法Ｗ／短辺寸法Ｈ）の範囲は、通常１．５以上、好ましくは１０以上、また、通常２００００以下、好ましくは１００以下である。このとき、後述するように仕切壁９ｂによって、流路５が複数の内部流路（スリット状流路）９ａに分割されている場合には、その分割されたもとの流路５、即ち、複数の内部流路９ａをすべて併せた流路５の寸法が、上記の寸法比率の範囲に入っていればよい。なお、ここでは、上記長辺５ａの長さＷは２０ｍｍに、上記短辺５ｂの長さ（Ｘ１−Ｘ１断面ではプレート８の厚さＨ１、Ｘ２−Ｘ２断面ではプレート９の厚さＨ２）はともに２５０μｍに、それぞれ設定されている。
【００４１】
以下、本分析用チップ１を構成する上記の各部材について詳細に説明する。
蓋部２，プレート８，プレート９，基板４の各材質は、樹脂，セラミックス，ガラス等，その種類は特に限定されないが、分析時に用いる波長の光を透過しうる材質を選択しなくてはならない。また、透明な材料としては、例えば、アクリル樹脂，ポリカーボネート，ポリスチレン，ポリジメチルシロキサン，ポリオレフィン等の樹脂や、Ｐｙｒｅｘ（登録商標。ホウケイ酸ガラス），石英ガラス等のガラスがある。なお、本実施形態では、蓋部２、プレート８，９、及び基板４はそれぞれ石英ガラスで形成されているとして説明する。したがって、チップ１を構成する蓋部２及びプレート８，９はそれぞれ光を透過することができ、特に、本実施形態では蓋部２及びプレート８が光透過部７を有していることになる。また、基板４には後述するように金属層４１が形成されるので、光の透過は許容されていない。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、蓋部２の上流端部には、１つの孔（注入口）２１が形成され、蓋部２の下流端部には、１つの孔（排出口）２２が形成されている。注入口２１は、図示省略のコネクタ，チューブを介して送液ポンプ（例えば、シリンジポンプ）に接続され、また、排出口２２は、図示省略のコネクタ，チューブを介して廃液タンクに接続されている。そして、上記の送液ポンプを作動させることにより、液体検体Ｆｓを注入口２１からチップ１内に注入させるとともにチップ１内から排出できるようになっている。
【００４３】
また、図１，図４（ａ）に示すように、蓋部２の上側表面、即ち、チップ１を組み立てた場合に外側表面となる面には、全面に亘って保護層２５が形成されている。この保護層２５については、あとで詳細に説明する。
【００４４】
図４（ｂ）に示すように、プレート８の上流側には、孔８１が形成され、プレート８の下流側には、孔８２が形成されている。
また、孔８１の上流端部８１ｘは、チップ１組み立て時に蓋部２の注入口２１に整合して連通するように位置設定されている。また、孔８１は、この上流端部８１ｘからプレート８の流れ方向中間部にいくにしたがって（液体検体Ｆｓの流通方向下流側へいくにしたがって）幅広になるように形成されている。
【００４５】
一方、孔８２の下流端部８２ｘは、チップ１組み立て時に蓋部２の排出口２２に整合して連通するように位置設定されている。また、孔８２は、プレート８の流れ方向中間部から下流端部８２ｘにいくにしたがって（液体検体Ｆｓの流通方向下流側へいくにしたがって）幅狭になるように形成されている。
また、チップ１が組み立てられた時に、プレート８の上下面が蓋部２及びプレート９により閉塞され、孔８１，８２は液体検体Ｆｓが集合する流路を形成する。従って、プレート８の孔８１，８２により形成される流路を、集合流路部８１，８２ともいう。なお、図１では、プレート８の上下面がすべて蓋部２及びプレート９により閉塞されているが、少なくともプレート８の孔８１，８２が形成されている部分が閉塞されればよい。
【００４６】
チップ１では、集合流路部８１が、上流端部８１ｘから流れ方向中間部にいくにしたがって幅広になっているので、液体検体Ｆｓを流れ方向中間部へ円滑に案内することができる。また、集合流路部８２が、流れ方向中間部から下流端部８２ｘにいくにしたがって幅狭になっているので、液体検体Ｆｓを下流端部８２ｘへ円滑に案内することができる。
【００４７】
また、図１，図４（ｂ）に示すように、プレート８の下側表面、即ち、チップ１を組み立てた場合に流路５側表面となる面には、全面に亘って保護層８５が形成されている。この保護層８５については、あとで詳細に説明する。
【００４８】
図４（ｃ）に示すように、プレート９の流れ方向中間部には、仕切壁９ｂによって幅方向に分割形成された複数のスリット状の孔（以下、スリット状孔という）９ａが形成されている。チップ１が組み立てられた場合には、各スリット状孔９ａは、流路５の中間部を仕切壁９ｂによって分割され、スリット状の流路（以下適宜、スリット状流路という）を形成する。ここで、内部流路とは仕切部材によって幅方向に分割された流路のことをいう。よって、仕切壁９ｂが基板４及びプレート８に直接当接しており、仕切壁９ｂと基板４との間、及び、仕切壁９ｂとプレート８との間には液体検体が浸入できなくなって、流路５が複数の流路に分割されるのである。なお、チップ１が組み立てられた時に、スリット状孔の上下面がプレート８及び基板４により閉塞されてスリット状の流路を形成することから、以下、上記のスリット状孔とスリット状流路と内部流路とは同じものであるので、これらを同じ符号９ａで示す。
【００４９】
したがって、図３（ａ）及び図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、蓋部２の注入口２１に注入された液体検体Ｆｓは、プレート８の集合流路部８１を流れ、その後、各スリット状流路９ａの上流端部９１から各スリット状流路９ａへ流れ、特定物質６１と接触する。そして、液体検体Ｆｓは、各スリット状流路９ａの下流端部９２から集合流路部８２に集合し、蓋部２の排出口２２を通してチップ１外へ排出される。
【００５０】
なお、通常は、上記スリット状流路９ａの横断面の縦横比率（縦寸法／横寸法）が０．００５（例えば縦５μｍ，横１ｍｍ）〜１００（例えば縦１０ｍｍ，横１００μｍ）程度の範囲内に収まるようにスリット状流路９ａが形成されることが好ましい。また、一般的には、スリット状流路９ａは５ｍｍ２以下の横断面積を有するように形成されるのが好ましい。詳細には、スリット状流路９ａの断面積は通常１００μｍ２以上、好ましくは２０００μｍ２以上、また、通常５ｍｍ２以下、好ましくは０．３ｍｍ２以下である。
【００５１】
また、チップ１組み立て時に、各スリット状孔９ａの上流端部９１は、プレート８の孔８１の下流端に連通するように位置設定されているとともに、各スリット状孔９ａの下流端部９２は、プレート８の孔８２の上流端に連通するように位置設定されている。
これにより、プレート８の集合流路部８１に注入された液体検体Ｆｓが、各スリット状流路９ａの上流端部９１を通ってプレート９の各スリット状流路９ａを流れた後、各スリット状流路９ａの下流端部９２を通ってプレート８の集合流路部８２へ集合するようになっている。
【００５２】
このように、本分析用チップ１では、従来のシート形状の流路５に、仕切壁９ｂを設けることで、上記流路５をさらに微小な内部流路９ａに分割して（即ち、流路の横断面積を小さくして）液体検体Ｆｓの周り込みを抑制できるようになっている。
【００５３】
さて、図２，図４（ｄ）に示すように、チップ組立時に流路５に面する基板４の一方の面には、金属層４１がコーティングされている。また、この金属層４１がコーティングされた面には、光の照射によりエバネッセント波を生じる回折格子４２が形成されている。
【００５４】
上記光源１００から、透明な光透過部７を介して、即ち、蓋部２及びプレート８を介して、更には流路５中を流れる液体検体Ｆｓを通じて、基板４に光が照射されると、この光によって金属層４１の表面に発生した表面プラズモン波が、回折格子４２により金属層４１に誘発されたエバネッセント波と共鳴して、金属層４１に照射された光の内、特定の入射角又は特定の波長の光成分のエネルギが金属層４１に吸収される。したがって、金属層４１からの反射光は、特定の入射角又は特定の波長の光成分のエネルギが弱くなる。
【００５５】
金属層４１上で発生するエバネッセント波の角度及び波長は、金属層４１に固定された特定物質６１により捕捉された検出種の量に応じて変化し、これに応じて、吸収される反射光の角度及び波長が変化する。したがって、反応部６の各スポット６１からの反射光の光強度をそれぞれＣＣＤカメラ１０１により監視して、かかる角度及び波長の変化を検出することで試験流体中の検出種の濃度をリアルタイムで測定できる。
【００５６】
なお、金属層４１の材質は、表面プラズモン波を誘起しうるものであれば限定はなく、例えば金，銀，アルミニウム等である。
また、回折格子４２は、基板４の表面に凹凸を形成しておき、その上にスパッタリング等により金属を薄く積層して上記金属層４１を形成することで上記金属層４１の表面に具現できる。
また、基板４に回折格子４２を設けるべく形成される凹凸は、例えば基板４を切削して形成され、切削方法としては機械的に行なうものでも良いし、エッチングの技術等により化学的に行なうものでもよい。また、基板４を樹脂材により構成する場合には、樹脂材が完全に固化しないうちに、例えばフォトリソグラフィ等により凹凸を形成したスタンパを基板４に押圧して凹凸を形成することもできるし、射出成形によりスタンパから凹凸形状を転写しても良い。
【００５７】
また、基板４の流れ方向中間部には、流路５に面して反応部６が設けられる。この反応部６は、図４（ｄ）に示すように、所定の物質（検出種）と特異的又は非特異的に相互作用する特定物質６１が、基板４の流路５側の表面にスポット状に複数点固定されてなるものである。
反応部６の（縦寸法×横寸法）の一般的な範囲としては、（３ｍｍ×３ｍｍ）〜（２０ｍｍ×２０ｍｍ）であり、一般的に、この領域には、１００μｍ〜１ｍｍの間隔で縦横３〜２００個ずつ計９〜４００００個の特定物質６１が配置される。
【００５８】
なお、ここでは、各特定物質６１には、相互に異なる物質に対して、特異的又は非特異的に結合や反応などの相互作用をする特定物質（相互に異なる特定物質）が使用されている。
また、所定物質、特定物質とは、それぞれ、例えば抗原抗体反応，相補的なＤＮＡ結合，レセプタ／リガンド相互作用，酵素／基質相互作用等の相互作用を生じさせることができる物質であり、具体例を挙げると、たんぱく質，核酸，ＤＮＡ，ＲＮＡ，ＰＮＡ，ペプチド，ホルモン，抗原，抗体，リガンド，レセプタ，酵素，基質，低分子有機化合物，細胞、及びこれらの複合体等である。これらは、必要に応じて蛍光物質、発光物質、放射性物質等により標識されていてもよい。
【００５９】
また、チップ１では、基板４上にプレート９を固定し、その後、プレート９上方からプレート９のスリット状孔９ａを通して基板４に特定物質６１を固定するので、実際は、図２、図４（ｄ）に示すような反応部６（複数の特定物質６１が固定された部分）は初期段階では形成されていないが、基板４に対する特定物質６１の配置をわかりやすく説明するため、図２、図４（ｄ）では便宜的に、基板４に特定物質６１が固定されている状態を示している。従って、図２、図４（ｄ）では、幅方向における特定物質６１の位置及びスポット数が、幅方向における中間プレート９のスリット状孔９ａの位置及びスリット状孔９ａの数に合致するように示している。
【００６０】
スリット状流路９ａを流通する液体検体Ｆｓは、その流通過程でこれらの特定物質６１と接触することとなり、上記流通後に各特定物質６１の反応状況によって液体検体Ｆｓについての分析を行なうことができる。
つまり、上記複数の特定物質６１のうち何れかの特定物質６１の反応を観察できれば、この反応した特定物質６１に対応する所定の物質が液体検体Ｆｓに含まれていることを検出できるのである。
【００６１】
特定物質６１は、隣接する特定物質６１とコンタミネーションを起こさないように基準間隔をあけてチップ１に固定されている。なお、ここで基準間隔とは、特定物質が固定された各スポットの中心間の間隔のことをいい、また、仕切壁の９ｂのピッチは、この基準間隔と略同じに設定されている。仕切壁９ａを設けても特定物質６１の単位面積当たりのスポット数を従来よりも減少させることはない。逆に、仕切壁９ａを設けることにより、上記のコンタミネーションを防止できるので、幅方向（流れ方向と垂直の方向）に対する特定物質６１のピッチを従来よりも狭めて単位面積あたりのスポット数を増加することも可能となる。
【００６２】
なお、各特定物質６１に、必ずしも相互に異なる特定物質６１を使用する必要はなく、同じ特定物質６１を使用しても良い。何れにしても、どのような特定物質６１を使用するかは、その分析の目的に応じて適宜設定されるものである。
【００６３】
さて、次いで本実施形態において特徴的な、保護層２５，８５について説明する。
上記のように、蓋部２の上側表面、即ち、チップ１を組み立てた場合に蓋部２の外側表面となる面には、全面に亘って保護層２５が形成されている。また、プレート８の下側表面、即ち、チップ１を組み立てた場合に流路５側表面となる面には、全面に亘って保護層８５が形成されている。なお、本実施形態において保護層２５，８５とは、光の透過を許容しながら、光透過部７の表面を保護する層のことをいう。
【００６４】
図３（ｄ）に示すように、保護層２５は、蓋部２の表面に形成された反射防止層２５ａと、反射防止層２５ａの表面（これを蓋部２の最外側表面ということがある）に形成された傷防止層２５ｂとから形成されている。また、保護層８５は、プレート８の表面に形成された反射防止層８５ａと、反射防止層８５ａの表面（これをプレート８の最外側表面ということがある）に形成された傷防止層８５ｂとから形成されている。
【００６５】
反射防止層２５ａ，８５ａは、光の透過を許容しながら、それぞれ蓋部２の外側表面、及び、プレート８の流路５側表面において、蓋部２の外側表面、及び、プレート８の流路５側表面を透過する光の反射を防止することができるものであれば他に制限はなく、例えばフッ化マグネシウム、シリカ、樹脂など、任意の物質で形成することができるとともに、反射防止層２５ａ，８５ａは検出しようとする光に応じた厚さに形成すればよく、通常、反射防止層２５ａ，８５ａの厚さは数十Å〜数百Å程度である。本実施形態では、反射防止層２５ａ，８５ａはそれぞれフッ化マグネシウムの単層ＡＲ層（単層アンチリフレクション層）として形成されている。このフッ化マグネシウムは、蓋部２及びプレート８を形成する石英ガラスとは異なる屈折率を有する。なお、反射防止層２５ａ，８５ａの形成方法としては、例えば蒸着やスパッタリングを用いることができる。
【００６６】
傷防止層２５ｂ，８５ｂは、光の透過を許容しながら、光透過部７を構成する蓋部２の外側表面及びプレート８の流路５側表面が傷つかないよう保護するために設けられた層であり、任意の物質で任意の厚さに形成することができる。具体例としては、ＢＫ７（商品名）、フューズドシリカ、フッ化マグネシウム、パイレックス（登録商標）など、強度の高い物質で形成することが好ましい。ただし、傷防止層２５ｂ，８５ｂは分析時に光の光路上に位置することになるので、この傷防止層２５ｂ，８５ｂを透過する光が光量の低下や偏光面の変化などを生じない程度に薄く形成することが好ましい。通常、傷防止層２５ｂ，８５ｂの厚さは数Å〜数百Å程度である。上記の光量の低下や偏光面の変化などが生じた場合でも、傷防止層２５ｂ，８５ｂの厚さが薄い場合には傷防止層２５ｂ，８５ｂを透過することによって生じる光量の低下や偏光面の変化などを無視することができる場合があるためである。なお、本実施形態では傷防止層８はシリカにより形成している。
【００６７】
本発明の第１実施形態としての分析用チップは上述したように構成されているので、光源１００からチップ１に向けて光を露光した際に、光透過部７の外側表面及び流路５側表面を透過する入射光の反射を防止することができる。即ち、反射防止層２５ａが蓋部２の外側表面に形成されているため、蓋部２の外側表面を透過する光の反射を防止することができ、また、反射防止層８５がプレート８の流路５側表面に形成されているので、プレート８の流路５側方面を透過する光の反射も防止することができる。また、反応部６でから分析用チップ１の外部に向けて反射する光についても、入射光の場合と同様に、蓋部２の外側及び流路５側表面で光が反射することを防止することができる。これにより、光透過部７表面での光の反射による誤差などを抑制することができる。
【００６８】
また、光透過部７である蓋部２及びプレート８の各最外側表面に傷防止層２５ｂ，８５ｂが設けられているので、分析用チップ１の光透過部７の表面に傷がつくことを防止することができる。したがって、分析用チップ１を用いて分析を行なう際に光の光路上に傷が存在し得なくなるので、光路上の傷を原因とする光の反射、散乱、又は光軸の逸脱などを防止することができる。
なお、上記反射防止層２５ａ，８５ａ及び傷防止層２５ｂ，８５ｂにより、光源１００からの入射光や、反応部から外部へ反射する光の光路が妨げられることはない。
【００６９】
このように、分析用チップ１は反射防止層２５ａ，８５ａ及び傷防止層８５ａ，８５ｂを有しているので、分析用チップ１を用いた分析を行なえば、光透過部７の表面での反射や光路上の傷による散乱などの影響を受けず、精密な結果を確実に得ることができる。したがって、分析のやり直しなどをする必要がなく、効率のよい分析を行なうことができる。
【００７０】
特に本実施形態では、光透過部７の外側表面及び流路５側表面の両方に保護層２５，８５を有しているので、外側表面及び流路５側表面のいずれか一方のみに保護層２５，８５を形成する場合よりも精度のよい分析を行なうことができる。
【００７１】
さらに、本実施形態のように反射防止膜２５ａ，８５ａが設けられている場合には、流路５の高さ（深さ）を小さく、流路５を従来よりも薄いシート形状としても、上述したような多重反射が生じることはない。したがって、流路５の高さ（深さ）を小さくすることによる液体検体Ｆｓの少量化を進めることができる。
【００７２】
また、チップ１では、複数のスリット状流路９ａに対し共用で注入口２１及び排出口２２が１つずつ設けられているので、単に複数の流路を並列に設け、各流路において個別に流体を注入・排出が行なわれる構成に比べて、注入・排出に用いるコネクタやチューブを多数必要せず、コネクタやチューブのチップ１への取り付け作業が容易である。なお、もちろん、複数の注入口２１及び排出口２２を設けても良いことはいうまでもない。
【００７３】
さらに、シート形状の空間に形成された流路５に、仕切壁９ｂを設けてさらに微小な（幅狭な）内部流路（スリット状流路）９ａとしたので、液体検体Ｆｓの周り込みによる気泡の発生を抑制することができる。
つまり、図７（ａ）に示すように、従来のようなシート形状の流路では、固−気−液の三相境界線が長かったため、濡れ性の不均一により一部の液体検体Ｆｓが進行してしまい、結果として液体検体Ｆｓの周り込みによる気体の抱き込み（気泡２０１）が生じていたが、図７（ｂ）に示すように、上記流路５を、独立した微小な内部流路（スリット状流路９ａ）に分割したことにより、流路中の主流と垂直な線分（流路幅）Ｌが小さくなるため、周り込みが発生する確率が大幅に減少する。また、流路の横断面積が小さくなるので、各スリット状流路９ａに効率的に背圧が加わり気泡が滞留し難くなる。
【００７４】
したがって、本実施形態の分析用チップ１によれば、気泡の滞留による悪影響（液体検体Ｆｓの流通の阻害、特定物質６１と液体検体Ｆｓとの接触の阻害、液体Ｆｓと気泡２０１との熱伝達率の差異による測定系の温度の不均一、光路上に気泡２０１が滞留することによる測定の妨害等）を排除でき、分析の信頼性を向上させることができるという利点がある。さらに、気泡２０１の除去作業が不要となり、分析作業を効率的に行なえるといった利点がある。
【００７５】
また、ホルダによりチップ１を組み付ける場合には、チップ１に圧力がかかるが、チップ１の幅方向に亘って複数形成された仕切壁９ｂにより、チップ１の耐圧性を向上させることができ、チップ１の形状変化、特に、厚み方向の形状変化を防止することができる。これにより、チップ１のたわみに起因する流速分布の不均一を防止できるとともに、光学的な分析においては、光路長のばらつきや光軸の変化を抑制できるので、最適な条件下で分析を行なうことができ、分析結果の精度を向上させることができるという利点がある。
【００７６】
また、ＳＰＲセンサの大きな特徴として、反応部６における相互作用の状態を光学的に且つオンラインで検出することが挙げられ、反応部（即ち測定領域）６に気泡２０１が滞留してしまうと、特定物質６１と検出種である所定物質との相互作用が阻害されてしまうだけでなく、上記の光学的な測定を行なえなくなってしまうが、本実施形態のチップ１によれば、気泡２０１の発生を抑制できるのでこのような光学的測定によるオンラインでの分析を安定して行なえるといった利点がある。
【００７７】
なお、本実施形態では、基板４及び蓋部２によりプレート８及びプレート９を挟んでチップ１を構成したが、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、集合流路部を形成するプレート８の孔８１，８２を蓋部２に形成するようにしても良い。即ち、この場合、蓋部２下面に、孔８１，８２と同じ形状の、集合流路部を形成する溝部（凹部）２１′，２２′を直接形成する。これにより、基板４及び蓋部２によりプレート９を挟むだけでよいので、チップ１を容易に作製することができる。なお、この場合には光透過部７は蓋部２のみにより構成されるので、図８（ａ）のように、保護層２５は蓋部２の上面及び下面にそれぞれ形成される。そして、各保護層２５は、第１実施形態と同様、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうるもので、反射防止層２５ａ及び傷防止層２５ｂからなる。なお、プレート９及び基板４は、図４（ｃ），（ｄ）で示したプレート９及び基板４と同じ構成であり、その説明は省略する。
【００７８】
さらに、図９（ａ），（ｂ）に示すように、プレート９を使用せずに、シート状の流路５の一部を構成することになるスリット状溝４ａを基板４に設け、スリット状流路４ａを基板４に直接形成するようにしても良い。なお、ここでスリット状溝４ａとスリット状流路４ａと内部流路とは同じものを示す。これにより、基板４と蓋部２とを重ね合わせるだけでよいので、チップ１をさらに容易に作製することもできる。なお、この場合にも光透過部７は蓋部２のみにより構成されるので、図９（ａ）のように、保護層２５は蓋部２の上面及び下面にそれぞれ形成される。そして、各保護層２５は、第１実施形態と同様、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうるもので、反射防止層２５ａ及び傷防止層２５ｂからなる。なお、図９中、図１〜８において用いた符号と同じ符号は、同様のものを示す。
【００７９】
また、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、プレート８を使用する代わりに、孔８１，８２を基板４に形成するようにしても良い。即ち、この場合、基板４上面に、孔８１，８２と同じ形状の、集合流路部を形成する溝部（凹部）４６，４７を直接形成するとともに、注入口２１及び排出口２２を各溝部４６，４７にそれぞれ連通させるよう、プレート９に孔９１′，９２′を形成する。これにより、基板４及び蓋部２によりプレート９を挟むだけでよいので、チップ１を容易に作製することができる。なお、この場合にも光透過部７は蓋部２のみにより構成されるので、図１０（ａ）のように、保護層２５は蓋部２の上面及び下面にそれぞれ形成される。そして、各保護層２５は、第１実施形態と同様、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうるもので、反射防止層２５ａ及び傷防止層２５ｂからなる。なお、図１０中、図４において用いた符号と同じ符号は、同様のものを示す。
【００８０】
また、図１１に示すように、プレート８の孔８１，８２をプレート９に形成し、このプレート９を基板４及び蓋部２により挟むようにしても良く、このように構成することでも、チップ１を作製することができる。なお、この際には仕切壁９ｂがプレート９から離れてしまうが、この場合には、スクリーン印刷やインクジェットなどの印刷、又はコーティングなどを用いると、この様な方法でチップ１を容易に作成することができる。なお、この場合にも光透過部７は蓋部２のみにより構成されるので、図１１のように、保護層２５は蓋部２の上面及び下面にそれぞれ形成される。そして、各保護層２５は、第１実施形態と同様、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうるもので、反射防止層２５ａ及び傷防止層２５ｂからなる。なお、図１１中、図４において用いた符号と同じ符号は、同様のものを表わす。
【００８１】
なお、上記のような凹部２１′，２２′，４６，４７及びスリット状溝９ａの形成方法としては、機械加工、射出成型や圧縮成型に代表される転写技術、ドライエッチング（ＲＩＥ，ＩＥ，ＩＢＥ，プラズマエッチング，レーザーエッチング，レーザーアブレーション，ブラスト加工，放電加工，ＬＩＧＡ，電子ビームエッチング，ＦＡＢ）、ウエットエッチング（化学浸食）、光造形やセラミックス敷詰等の一体成型、各種物質を層状にコート，蒸着，スパッタリング，堆積して部分的に除去することにより微細構造物を形成するＳｕｒｆａｃｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｉｎｇ、インクジェットやディスペンサーにより流路構成材料を滴下して形成する方法（即ち、凹部２１′，２２′，４６，４７及び流れ方向中間部を一体に凹部として形成し、その後、上記中間部に流れ方向に沿って流路構成材料を滴下し、仕切壁９ｂを形成する方法）、光造形法などを適宜選択して用いればよい。
【００８２】
また、本実施形態では各部材の接合を、チップ１の分解が可能なように、ホルダにより物理的に組み合わせることで行なったが、他の方法によって各部材の接合を行なってもよい。各部材の接合方法は任意であり、例えば、接着剤による接着，プライマーによる樹脂接合，拡散接合，陽極接合，共晶接合，熱融着，超音波接合，レーザー溶融，溶剤・溶解溶媒等が挙げられるが、粘着テープ，接着テープ，自己吸着剤を使用して行なっても良いし、圧着や、各部材に凹凸を設け係合させるようにしても良い。これにより、容易に組み付けを行なうことができる。さらに、これらの接合方法を任意の組み合わせて併用してもよい。
【００８３】
また、このようなＳＰＲを利用した分析では、マイクロチャンネルチップに同一の液体検体Ｆｓを流通させて分析を行なうだけでなく、複数の液体検体Ｆｓを、バッファーを挟んで連続的に流通させて、これらの液体検体Ｆｓの測定対象物と特定物質との一連の結合−解離を分析することも可能である。
また、本実施形態では基板４に形成した金属層４１のために、基板４を光が透過することはできなかったが、金属層４１の厚さを薄く形成すれば、基板４を光が透過できる場合がある。ただし、その場合でも金属層４１は通常透明では無い。
【００８４】
また、本実施形態では検出器１０１としてＣＣＤカメラを用いたが、検出器１０１はこれに限定されるものではなく、フォトダイオード、光電子増倍管、感光紙など、任意のものを使用することができる。
【００８５】
〔２〕第２実施形態
図１２は、本発明の第２実施形態としての分析装置を説明する説明図である。図１２に示すように、本発明の第２実施形態としての分析装置は、第１実施形態で説明した分析用チップ１と同じ構成を有する分析用チップ１Ａと、分析用チップ１Ａを流通する液体検体Ｆｓの分析を行なう分析部５０１と、分析用チップ１Ａの上流に備えられ、分析用チップ１に液体検体Ｆｓを導入するに先立ち物理的及び／又は化学的な作用によって液体検体Ｆｓを分離する分離装置５０２と、分析用チップ１Ａから排出された液体検体Ｆｓを分析する後分析装置５０３とを備えている。なお、分析用チップ１Ａは、その構成は上述した分析用チップ１と同様であり、その説明を省略する。
【００８６】
分析部５０１は表面プラズモン共鳴を用いて分析を行なうもので、この分析部５０１の具体的な装置構成は、上述した第１実施形態と同様に構成することができる。また特に、表面プラズモン共鳴を用いる分析装置では、分析用チップ１の背面から光を照射して、分析を行なうことも可能である。即ち、分析用チップ１の基板４側から分析用チップ１の流路５内に形成された反応部６に光を照射して、その反応部６からの反射光を分析用チップ１の基板４側で観測し、分析を行なうのである。ただしその場合には、照射された光が分析用チップ１の反応部６にまで届く必要があることから、当然基板４は照射される入射光が透過できるものでなくてはならない。したがって、分析用チップ１の背面から光を照射して分析を行なう場合には、通常、基板４は入射光と同じ波長を有する光を透過しうる素材で作製することになる。
【００８７】
また、分析用チップ１の背面、即ち、基板４側から光を照射して分析を行なう場合には、基板４が光透過部７を構成することになる。即ち、基板４を透過して反応部６に入射された光が、反応部６で反射し、その反射光が基板４を透過して分析用チップ１Ａの外部に出て、その反射光が検出される。したがって、図１３に示すように、保護層４５（この保護層４５は反射防止層及び傷防止層からなる）は、第１実施形態と同様、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうるもので、入射光及び反射光が透過する、基板４の外側表面に形成すべきである。なお、図１３中、図１〜１２で用いた符号と同じ符号は、同様のものを示す。
【００８８】
また、本実施形態の分析装置では、分析用チップ１の上流に、分析用チップ１に液体検体Ｆｓを導入するに先立ち、物理的及び／又は化学的な作用によって液体検体Ｆｓを分離する分離装置５０２が備えられている。
【００８９】
分離装置５０２の種類は任意であるが、通常、試料の吸着性や分配係数に応じて分離を行う液体クロマトグラフィーやＨＰＬＣ（ｈｉｇｈ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ），試料の電気陰性度に応じて分離を行うキャピラリー電気泳動やマイクロチップ電気泳動，マイクロチャネル電気泳動或いはフローインジェクションの利用などが好適であるが、もちろんこの他の装置を分離装置５０２として分析装置に取り付けても良く、また、上記の装置を組み合わせて用いてもよい。
【００９０】
マイクロチャネルは何らかのチップ表面に形成された試料が流れる溝のことであり、マイクロチャネル電気泳動は、この溝の一部にＨＰＬＣのカラム充填材に相当するものを詰めたり、溝表面に官能基を備えさせたりすることで、分離が可能となるものである。
また、フローインジェクションは試料が流れている状態で様々な反応を起こさせる手法であるが、例えば錯形成反応と溶媒抽出とを行い、試料中の検出種以外の物質を除去する等の処理をして、分離を行うことができる。
なお、もちろん上記以外の装置を分離装置５０２として分析装置に取り付けても良い。
【００９１】
また、本実施形態の分析装置は、分析用チップ１Ａから排出された液体検体Ｆｓを分析する後分析装置５０３を備えている。後分析装置５０３の種類について特に制限はなく、任意の分析装置を後分析装置５０３として用いることができるが、具体例としては、ＭＳ（質量分析装置）、プロテインシーケンサ、ＤＮＡシーケンサ、ＳＥＭ，ＳＰＭ，ＳＴＭ，ＡＦＭなどが挙げられる。
後分析装置５０３は液体検体Ｆｓを分析可能な状態にするような前処理機構を含めてもよい。また、上記の装置を組み合わせて用いてもよい。
【００９２】
本発明の第２実施形態としての分析装置は以上のように構成されているので分析時には、分離装置５０２、分析用チップ１Ａ、後分析装置５０３の順に液体検体Ｆｓが流され、分析が行なわれる。
分析部５０１で分析を行なう際に、分析用チップ１Ａが反射防止膜２５ａ，８５ａを備えているために分析用チップ１Ａの光透過部７の表面を透過する光の反射を防ぐことができ、また、分析用チップ１Ａが傷防止膜２５ｂ，８５ｂを備えているために分析用チップ１Ａの光透過部７の表面に傷がつくことを防止することができる。これにより、液体検体Ｆｓを効率よく且つ精度良く行なうことができる。
【００９３】
また、分離装置５０２を備えているので、酵素やたんぱく質等の所定物質を予め分離装置によって純粋な物質ごとに分離することができる。このため、純粋な物質となった所定物質を分析することができ、より正確な分析を行うことができる。
【００９４】
さらに、後分析装置５０３を備えているので、一度の分析操作によって多くのデータを得ることができ、液体検体Ｆｓをより多面的に分析することが可能となる。
【００９５】
なお、本実施形態では分析用チップとして第１実施形態で説明した分析用チップ１と共通の構成を有する分析用チップ１Ａを用いたが、分析用チップはこれと同一のものでなくても良く、他の構成を有する分析チップを用いてもよいことは言うまでもない。
【００９６】
また、分析部５０１は、化学発光、生物発光、電気化学発光、蛍光、ＲＩ（放射性同位体分析）など、光透過部７を通じて反応部６からの光の検出や測定を行なうことで分析を行なう分析手法であれば、表面プラズモン共鳴以外の手法により分析を行なうものであってもよい。また、分析部５０１は上記手法のうちの１種の手法により分析を行なうものでも良く、２種以上の手法を組み合わせて分析を行なうものでもよい。さらに、分析部５０１が表面プラズモン共鳴以外の分析手法を用いて分析を行なうものである場合でも、適宜、上述した分析装置と同様に、分離装置５０２及び後分析装置５０３を備えて構成することができる。
【００９７】
例えば、分析部５０１が蛍光により分析を行なうものである場合には、基板４に金属層４１及び回折格子４２は形成されていないほかは、上述した第１実施形態で用いた分析用チップ１と同様の構成を有する分析用チップ１Ａを用いる。また、上述したように、分析用チップ１Ａの上流側に分離装置５０２を備え、且つ、分析用チップ１Ａの下流側に後分析装置５０３を備える。これにより、分析用チップ１Ａが反射防止膜２５ａ，８５ａを備えているために分析用チップ１Ａの光透過部７の表面を透過する光の反射を防ぐことができ、また、分析用チップ１Ａが傷防止膜２５ｂ，８５ｂを備えているために分析用チップ１Ａの光透過部７の表面に傷がつくことを防止することができ、このため、液体検体Ｆｓを効率よく且つ精度良く行なうことができる。さらに、分離装置５０２及び後分析装置５０３を備えるので、表面プラズモン共鳴により分析を行なう分析部５０１を用いた場合と同様、多面的に正確な分析を行なうことができる。
【００９８】
また、分析時には通常、蓋部２側から励起光を照射して蓋部２側から蛍光の検出を行なう。ただし、表面プラズモン共鳴により分析を行なう場合と同様に、分析用チップ１の背面側、即ち、基板４側から励起光を照射し、基板４側で蛍光を検出し、分析を行なうこともできる。なお、この場合には基板４が光透過部７を構成するのである。したがって、この場合には図１４に示すように、基板４の外側表面及び流路５側表面に、第１実施形態と同様、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうる保護層４５（この保護層４５は反射防止層及び傷防止層からなる）を形成する。なお、図１４中、図１〜１３で用いた符号と同じ符号は、同様のものを示す。
【００９９】
また、分析用チップ１Ａの蓋部２側から励起光を照射して基板４側で蛍光を検出したり、逆に基板４側から励起光を照射して蓋部２側で蛍光を検出することも可能である。この場合には、蓋部２、プレート８、及び、基板４がいずれも光透過部７を構成するので、図１５に示すように、第１実施形態と同様に、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうる保護層２５，８５，４５（これらの保護層２５，８５，４５はそれぞれ反射防止層及び傷防止層からなる）を蓋部２の外側表面、プレート８の流路５側表面、及び、基板４の外側表面及び流路５側表面にそれぞれ形成する。なお、図１５中、図１〜１４で用いた符号と同じ符号は、同様のものを示す。
【０１００】
また、例えば、分析部５０１が化学発光や生物発光により分析を行なうものである場合には、蛍光により分析を行なう分析部５０１を用いる場合と同様、基板４に金属層４１及び回折格子４２は形成されていないほかは、上述した第１実施形態で用いた分析用チップ１と同様の構成を有する分析用チップ１Ａを用いる。また、上述したように、分析用チップ１Ａの上流側に分離装置５０２を備え、且つ、分析用チップ１Ａの下流側に後分析装置５０３を備える。なお、化学発光や生物発光においては、通常励起光の照射は不要である。これにより、分析用チップ１Ａが反射防止膜２５ａ，８５ａを備えているために分析用チップ１Ａの光透過部７の表面を透過する光の反射を防ぐことができ、また、分析用チップ１Ａが傷防止膜２５ｂ，８５ｂを備えているために分析用チップ１Ａの光透過部７の表面に傷がつくことを防止することができ、このため、液体検体Ｆｓを効率よく且つ精度良く行なうことができる。さらに、分離装置５０２及び後分析装置５０３を備えるので、表面プラズモン共鳴により分析を行なう分析部５０１を用いた場合と同様、多面的に正確な分析を行なうことができる。
【０１０１】
また、例えば、分析部５０１が電気化学発光により分析を行なうものである場合には、基板４に電極を設けたほかは、蛍光や化学発光により分析を行なう分析部５０１を備える分析装置と同様の分析用チップ１Ａを用いる。また、上述したように、分析用チップ１Ａの上流側に分離装置５０２を備え、且つ、分析用チップ１Ａの下流側に後分析装置５０３を備える。これにより、分析用チップ１Ａが反射防止膜２５ａ，８５ａを備えているために分析用チップ１Ａの光透過部７の表面を透過する光の反射を防ぐことができ、また、分析用チップ１Ａが傷防止膜２５ｂ，８５ｂを備えているために分析用チップ１Ａの光透過部７の表面に傷がつくことを防止することができ、このため、液体検体Ｆｓを効率よく且つ精度良く行なうことができる。さらに、分離装置５０２及び後分析装置５０３を備えるので、表面プラズモン共鳴により分析を行なう分析部５０１を用いた場合と同様、多面的に正確な分析を行なうことができる。
【０１０２】
ただし、電気化学発光により分析を行なう分析部５０１を用いた場合には、基板４に電極を設けられていることに注意すべきである。電極が不透明の素材で形成されている場合には、たとえ基板４を透明な素材で形成していても基板４を光透過部７として基板４側から電気化学発光の検出を行なうことは難しい。ただし、電極が透明な素材（例えばＩＴＯ）で形成されている場合や、不透明な素材で形成されているが極薄い薄膜状に形成されていることによって光が透過できる場合には、基板４側から光の照射、検出を行なうことも可能である。
【０１０３】
（３）その他
なお、本発明の分析用チップは、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上述した実施形態では、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうる保護層２５，８５，４５（これらの保護層２５，８５，４５は反射防止層及び傷防止層からなる）を光透過部７の外側表面及び流路５側表面の両面に設けたが、どちらか片面のみに設けてもよい。
また、図１６に示すように、分析用チップ１の全表面、即ち、蓋部材２、プレート８，９、及び、基板４の全表面に、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうる保護層２５，８５，９５，４５（これらの保護層２５，８５，９５，４５はそれぞれ反射防止層及び傷防止層からなる）をそれぞれ設けてもよい。なお、図１６中、図１〜１５で用いた符号と同じ符号は、同様のものを示す。
【０１０４】
また、上記実施形態では反射防止層２５ａ，８５ａを単層ＡＲ層として形成したが、反射防止層２５ａ，８５ａは他の構成としてもよい。例えば、図１７に示すように、反射防止層２５ａを屈折率の異なる複数の層２４ａ，２４ｂを有する複層ＡＲ層として形成してもよい。単一の層では最適な屈折率を有する素材が存在しないような場合には、このように屈折率の異なる複数の層２４ａ，２４ｂを組み合わせて複層ＡＲ層とすることによって、複層ＡＲ層全体として最適な屈折率にすることができるという利点がある。なお、図１７中、図１〜１６で用いた符号と同じ符号は、同様のものを示す。
【０１０５】
また、反射防止層２５ａ，８５ａを、単層ＡＲ層の代わりにノングレア層として構成してもよい（図３（ｄ）のノングレア層２４ｃ，８４ｃ参照）。
また、光の透過を許容しながら光透過部７の表面を保護しうる保護層２５，８５，４５を、反射防止層２５ａ，８５ａ又は傷防止層２５ｂ，８５ｂのいずれか一方のみで形成してもよい。
【０１０６】
また、光透過部７の位置や大きさは任意であり、例えば図１８に示すように、蓋部２及びプレート８の一部を窓状に透明に形成してその窓を光透過部７としてもよい。なお、図１８中、図１〜１７で用いた符号と同じ符号は、同様のものを示す。
さらに、光透過部は透明でなくても良く、分析に用いる波長の光を透過させることができればよい。
【０１０７】
また、上述した実施形態では、流路５を、開口部を有するプレート９を蓋部２と基板４との間に介装して形成しているが、蓋部２及び／又は基板４に流路５を直接形成してもよい（図９参照）。蓋部２や基板４に、流路５を形成する方法としては、例えば、機械加工，射出成型や圧縮成型に代表される転写技術，ドライエッチング（ＲＩＥ，ＩＥ，ＩＢＥ，プラズマエッチング，レーザーエッチング，レーザーアブレーション，ブラスト加工，放電加工，ＬＩＧＡ，電子ビームエッチング，ＦＡＢ），ウエットエッチング（化学浸食）、光造形法などがある。
【０１０８】
また、チップ１本体を、図１９に示すように、流路５をそなえ、且つ、蓋部２と基板４とに分割構造とすることなく一体に形成することも、光造形やセラミックス敷詰等の一体成型、各種物質を層状にコート，蒸着，スパッタリング，堆積し部分的に除去することにより微細構造物を形成するＳｕｒｆａｃｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｉｎｇ等により可能である。なお、図１９中、図１〜１８で用いられた符号と同じ符号は、同様の物を示す。また、図１９においては、流路５及び反応部６は、すべて蓋部２に形成されている。
【０１０９】
また、上記実施形態では、液体検体Ｆｓを輸送するための手段を、送液ポンプにより構成したが、液体検体Ｆｓの輸送手段はこれに限定されず、送液ポンプ以外の圧力式のものは勿論、流路５に電場を加えることにより液体検体Ｆｓの流れ（電気浸透流れ）を生起させるようにしてもよいし、さらに、これらに毛細管現象による輸送を組み合わせても良い。
【０１１０】
また、上記の説明では流路５にスリット状流路９ａや集合流路部８１，８２を形成した分析用チップ１，１Ａを用いて本発明の実施形態を説明したが、本発明の特徴である保護層２５，４５，８５は、上記のスリット状流路９ａや集合流路部８１，８２が形成されていない分析用チップについても適用できる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の分析用チップによれば、液体検体を効率的に且つ精度良く分析することができるほか、次のいずれかの効果を得ることができる。
（１）光を用いた分析を行なう場合に光路上における分析に悪影響を及ぼす反射を防止することができる。
（２）光を用いた分析を行なう場合に光路上の傷による光の散乱を防止することができる。
（３）液体検体の少量化を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての分析用チップを用いたＳＰＲセンサのシステムを、分析用チップの一部を破断して示す模式的なシステム構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる分析用チップにおける、蓋部の一部を破断して示す模式的な分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる分析用チップを説明する図であり、（ａ）は図１のＹ−Ｙ断面図、（ｂ）は図１のＸ１−Ｘ１断面図、（ｃ）は図１のＸ２−Ｘ２断面図、（ｄ）は図３（ａ）のＩＩＩｄ部の拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる分析用チップを説明する図であり、（ａ）はその蓋部の上面図、（ｂ）はその第１のプレートの下面図、（ｃ）はその第２のプレートの上面図、（ｄ）はその基板の上面図である。
【図５】液体検体の流れ方向の定義を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる分析用チップの作成方法を説明するための図である。
【図７】（ａ）は従来のシート形状の空間内に形成された流路を模式的に示す平面図、
（ｂ）は本発明の第１実施形態としての分析用チップのスリット状流路を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の第１変形例を示す模式的な図であり、（ａ）は蓋部の下面図、（ｂ）は中間プレートの上面図、（ｃ）は基板の上面図である。
【図９】本発明の第１実施形態の第２変形例を示す図であり、（ａ）は蓋部の下面図、（ｂ）は基板の上面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の第３変形例を示す模式的な図であり、（ａ）は蓋部の上面図、（ｂ）は中間プレートの上面図、（ｃ）は基板の上面図である。
【図１１】本発明の実施形態にかかる分析用チップを示す模式的な分解斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態にかかる分析装置を説明する図である。
【図１３】本発明の第２実施形態の第１変形例を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態の第２変形例を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態の第３変形例を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の別の実施形態を説明する断面図である。
【図１７】本発明の別の実施形態を説明するため、要部を拡大して示す断面図である。
【図１８】本発明の別の実施形態にかかる分析用チップの斜視図である。
【図１９】本発明の別の実施形態にかかる分析用チップの分解斜視図である。
【図２０】従来の蛍光分析例を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１Ａ  分析用チップ
２  蓋部
４  基板
５，５′  流路
５ａ  流路５の横断面の長辺
５ｂ  流路５の横断面の短辺
６  反応部
７  光透過部
８  プレート（中間プレート）
９  プレート（中間プレート）
９ａ  スリット状孔（スリット状流路）
９ｂ  仕切壁
２１  孔
２２  孔
２１′，２２′，４６，４７  溝部（凹部）
２５，４５，８５，９５  保護層
２５ａ，８５ａ  反射防止層
２４ａ，２４ｂ  複層ＡＲ層（反射防止層）
２４ｃ，８４ｃ  ノングレア層（反射防止層）
２５ｂ，４５，８５ｂ  傷防止層
４１  金属層
４２  回折格子
４６，４７  溝部（凹部）
６１  特定物質
８１，８２  孔
８１ｘ  孔８１の上流端部
８２ｘ  孔８２の下流端部
９１  スリット状孔９ａの上流端部
９２  スリット状孔９ａの下流端部
９１′，９２′  孔
１００  光源
１０１  検出器
５０１  分析部
５０２  分離装置
５０３  後分析装置
Ｆｓ  液体検体
Ｓ  固−気−液の三相境界線
２０１  気泡
Ｗ  流路幅
【図１】
2005030905.tif 000003
【図２】
2005030905.tif 000004
【図３】
2005030905.tif 000005
【図４】
2005030905.tif 000006
【図５】
2005030905.tif 000007
【図６】
2005030905.tif 000008
【図７】
2005030905.tif 000009
【図８】
2005030905.tif 000010
【図９】
2005030905.tif 000011
【図１０】
2005030905.tif 000012
【図１１】
2005030905.tif 000013
【図１２】
2005030905.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2005030905.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2005030905.tif 000018
【図１７】
2005030905.tif 000019
【図１８】
2005030905.tif 000020
【図１９】
2005030905.tif 000021
【図２０】
2005030905.tif 000022