(57)【要約】【課題】反応の過渡期にある微細流路中の試料に対して、良好な測定を実現させる分析装置及び分析システムを提供する。【解決手段】第１の実施形態に係る分析装置は、試料に対して光学的な測定を行う分析装置であって、幅、深さが数十μｍ〜数ｍｍの溝である微細流路５、６、７が形成された複数の流路基板１（マイクロチップ）を備える。複数の流路基板１は、光軸８、９に対して概ね直交する方向に積層される。流路内セル部３は、微細流路５の一部をセルとして用いたものであり、所望の光学的な周波数に対して透明な素材で形成される。【選択図】図１
2005291949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端に第１の流体を供給するための供給部が設けられた第１の微細流路と、一方の端に第２の流体を供給するための供給部が設けられ、他方の端が前記第１の微細流路に交わる少なくとも１つの第２の微細流路とを有する流路基板を用いて、前記第１の流体と前記第２の流体との混合物に対して光学的な分析を行う分析装置であって、
前記第１の微細流路上の一部の領域であって、所望の光学的な周波数に対して透明な素材で形成される流路内セル部を有する前記流路基板を、前記流路内セル部を通過する光軸方向の合計長さが測定代表長さとなるように複数積層することを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記複数の流路基板から前記混合物を回収し、通過する光軸方向に対して測定代表長さを有する流路外セル部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記光軸の進行方向を変更する光軸変更部材を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記光軸変更部材は、
前記流路基板間に充填された屈折率調整素材と、
前記流路基板を固定する固定部材とであることを特徴とする請求項３に記載の分析装置。
【請求項５】
第１の流体と第２の流体との混合物に対して光学的な分析を行う分析装置であって、
一方の端に前記第１の流体を供給するための供給部が設けられ、第１の流路基板上に配置された、互いに略平行である複数の第１の微細流路と、
一方の端に前記第２の流体を供給するための供給部が設けられ、他方の端が前記複数の第１の微細流路それぞれに交わる、第２の流路基板上に配置された、互いに略平行である複数の第２の微細流路と、
前記第１の流路基板上に配置され、前記混合物を回収し、通過する光軸方向に対して測定代表長さを有する貯留部と
を備えることを特徴とする分析装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載された分析装置と、
前記流路内セル部あるいは前記流路外セル部に光を入射する光学系と
を備えることを特徴とする分析システム。
【請求項７】
前記光学系の少なくとも一部は、前記流路内セル部に沿って光を入射することを特徴とする請求項６に記載の分析システム。
【請求項８】
前記光学系は、平面状のコリメート光に変換するためのシリンドリカルレンズを有することを特徴とする請求項６又は７に記載の分析システム。
【請求項９】
前記光学系は、前記第１の微細流路に沿って並設した複数本の光ファイバを有することを特徴とする請求項６又は７に記載の分析システム。
【請求項１０】
前記光学系は、平面状のコリメート光に変換するためのマスクを有することを特徴とする請求項６又は７に記載の分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細流路で形成された物質を光学的に分析する分析装置及び分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学反応の結果は、様々な測定手法を用いて判定されるが、代表的なものに光学的な手法がある。例えば、吸光分析においては、図１４に示すように、石英や一般的なガラス製のセル１００と呼ばれる容器内に測定対象を入れ、この側壁面に直交する光軸に沿ってハロゲン光源１０１から紫外線から赤外線にわたる周波数帯の光を、光学系１０２（図１４では代表してレンズ１枚のみを記載）で集光しコリメート化する。コリメート化した光をセル１００に入れられた測定対象に通過させた後、レンズ１０３、マスク１０４（図１４では楕円状のマスク）、レンズ１０５で調整した後、フォトダイオード１０６、増幅器１０７にて測定対象を通過した光を検出する。光量演算装置（図示せず）は、測定対象が吸収した光の波長とその割合（吸光度）を計算し、ライブラリーと比較することで、測定対象物を同定する。
【０００３】
この測定手法では、上記光源が通過する測定対象の濃度と距離が吸光度の関数である性質を利用している。このコリメート化して測定対象に通過させる光の断面積（以下において、「スポット径」という。）が小さい場合、上記光検出器は十分な光電変換が出来ず、ノイズ成分のみが測定されることになり、又、光の通過する距離が短くても、十分な光量変化が期待できず、正確な測定は困難である。これは、空気層が遠距離では長波長を吸収して景色が青く見える（だから空気の存在がわかる）ことと同一で、比較的薄い濃度の測定対象の場合に生じる現象である。これを回避するために高濃度とすると、光が透過し難くなり、やはり正確な測定が困難となる。即ち、適正なスポット径の光を適正な距離だけ透過させることが重要である。
【０００４】
又、化学反応を効率的に行うために、これらを開口断面の代表寸法が数十μｍ〜ｍｍサイズ程度の微細流路を用いることがある。例えば、図１５は、供給口２０１、２０２から供給された２種類の化学物質を混合部２０３において混合するＹ字形状の微細流路２０６を有する流路基板２００であり、混合された物質は微細流路２０６に直交する光軸２０４を持つ分析器（図示せず）で測定される（例えば、非特許文献１参照）。この場合、微細流路２０６の測定に供される光源のスポット径２０５は、せいぜい数百μｍの流路幅であり、又、距離も同程度の流路の深さでしかなく、一般的に正確な測定には不向きである。即ち、適正なスポット径の光源を適正な距離だけ透過させることが困難である。
【０００５】
このため、上述したような複数の流路基板を積層することにより、反応生成物を大量に合成し（例えば、特許文献１参照）、回収後の生成物に対して、測定を行う技術が開示されている。
【非特許文献１】「生産研究」５２巻７号、２０００年７月、Ｐ３０４−３１１
【特許文献１】特開２００２−２９２２７５号号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本来、分析装置においては、微細流路中に存在する試料の反応の過渡期における状態を測定することが必要であり、図１５に示すような微細流路２０６を用いて大容量の試料を確保するために、微細流路の一部を大容量構造にしたり、この流路の出口側に図１４に示すようなセル１００を配設したりすることが考えられる。
【０００７】
しかし、ここに溜まるものを測定しようとすれば、微細流路２０６ゆえに流路容積が非常に小さく単位時間あたりの流量確保が難しく、従って必要量に達する時間の増大を余儀なくされ、場合によっては反応が進みすぎて所望の状態での分析が困難な場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は上記の問題点に鑑み、反応の過渡期にある微細流路中の試料に対して、良好な分析を実現させる分析装置及び分析システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、一方の端に第１の流体を供給するための供給部が設けられた第１の微細流路と、一方の端に第２の流体を供給するための供給部が設けられ、他方の端が第１の微細流路に交わる少なくとも１つの第２の微細流路とを有する流路基板を用いて、第１の流体と第２の流体との混合物に対して光学的な分析を行う分析装置であって、第１の微細流路上の一部の領域であって、所望の光学的な周波数に対して透明な素材で形成される流路内セル部を有する流路基板を、流路内セル部を通過する光軸方向の合計長さが測定代表長さとなるように複数積層する分析装置であることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、第１の流体と第２の流体との混合物に対して光学的な分析を行う分析装置であって、一方の端に第１の流体を供給するための供給部が設けられ、第１の流路基板上に配置された、互いに略平行である複数の第１の微細流路と、一方の端に第２の流体を供給するための供給部が設けられ、他方の端が複数の第１の微細流路それぞれに交わる、第２の流路基板上に配置された、互いに略平行である複数の第２の微細流路と、第１の流路基板上に配置され、混合物を回収し、通過する光軸方向に対して測定代表長さを有する貯留部とを備える分析装置であることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１あるいは第２の特徴に係る分析装置と、流路内セル部あるいは流路外セル部に光を入射する光学系とを備える分析システムであることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、反応の過渡期にある微細流路中の試料に対して、良好な分析を実現させる分析装置及び分析システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１４】
（第１の実施の形態）
＜分析装置＞
第１の実施形態に係る分析装置は、試料に対して光学的な測定を行う分析装置であって、図１に示すように、幅、深さが数十μｍ〜数ｍｍの溝である微細流路５（第１の微細流路）、６（第２の微細流路）、７（第２の微細流路）が形成された複数の流路基板１（マイクロチップ）を備える。複数の流路基板１は、光軸８、９に対して概ね直交する方向に積層される。又、複数の流路基板１それぞれに後に詳述するように、第１の試料（第１の流体）、第２の試料（第２の流体）、第３の試料（第２の流体）が供給される。ここで、第１の試料〜第３の試料は、例えば、化学反応をさせるための材料である複数種類の化合物や、血液と血液を検査するための検査薬、微生物が含まれた液体とその培養液などである。
【００１５】
流路基板１の材質としては、石英等のガラス材料やポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコンゴムあるいはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂などが考えられる。更に、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、シリコン等の半導体材料、金属等でも構わない。
【００１６】
図１では、第１の試料〜第３の試料の供給部である供給口（図示せず）は３個所設けてあり、各々から第１の試料、第２の試料、第３の試料が微細流路５、微細流路６、微細流路７へ図示しないポンプ等の適当な手段で供給される。第１の試料と第２の試料とは、微細流路５と微細流路６が交わる混合部２ａで相互に混合され、この混合試料と第３の試料とは、微細流路５と微細流路７が交わる混合部２ｂで相互に混合される。
【００１７】
混合された後の試料は、微細流路の一部である流路内セル部３及び複数の流路基板１から試料を回収する流路外セル部４において、図示されない分析器により適当な分析作業が実施される。ここで、「セル」とは、測定対象となる流体が通過または滞留する部分をいう。
【００１８】
第１の実施の形態に係る分析装置は、流路基板１を複数枚積層するが、測定に必要なスポット径（光軸８が通過する部分の表面積）を有する流路内セル部３が略同一軸線上に位置するように、又、光軸８が流路内セル部３の内部の混合試料を通過する距離の合計（合計長さ）が測定に必要な距離（測定代表長さ）となるように、流路基板１を積層する。
【００１９】
流路内セル部３は、微細流路５の一部をセルとして用いたものであり、所望の光学的な周波数に対して透明な素材で形成されている。ここで、所望の光学的な周波数とは測定対象（本実施の形態では第１の試料と第２の試料との混合物、および第１の試料と第２の試料と第３の試料との混合物）を分析器により分析する際に使用される光の周波数のうち、分析に必要とされる周波数の領域を指す。従って所望の光学的な周波数は、測定対象および分析器により分析する内容によって決定されるものである。流路内セル部３の光が入射する部位と射出する部位は実用上非散乱的な面である。図１では、流路内セル部３の光線が入射する面は、光軸８に対して概ね直交する。
【００２０】
流路内セル部３の光軸８が通過する部分の形状は、図１では、幅Ａ１００〜２００μｍの長方形で表されているが、測定の際には、一定の表面積が得られればよいので、複数の小さな長方形で形成されてもよく、円形状など他の形状でも構わない。
【００２１】
流路外セル部４は、複数の流路基板１と連接され、第１〜第３の試料の混合試料を回収する。複数の流路基板１は、光軸９に対して概ね直交する方向に積層される。流路外セル部４は、通過する光軸９方向に対して、測定に必要な距離（測定代表長さ）を有する。又、流路外セル部４は、所望の光学的な周波数に対して透明な素材で形成される。
【００２２】
図２は、流路外セル部４の構成を示す図である。説明を容易にする為に、図１に示す流路基板１は1枚のみを図示し、残りは除いてある。第１の実施の形態に係る流路外セル部４は外観が中空直方体状に形成されており、各流路基板１に穿たれた微細流路５、６、７の排出孔とこの中空部が連接され、この流路外セル部４の中空部に測定対象となる試料が貯留される。この中空部の構造は図１に示す流路内セル部３と同様に、流路基板１毎の小空間に分けられていてもよいが、ここでは内部は分けられずに中空直方体状に構成されている。
【００２３】
尚、流路内の過大な圧力を放出する抜気孔や各孔に適当なバルブ等が装備されているが、図示は省略されている。
【００２４】
次に、流路内セル部３の断面図を図３に示す。図３（ｂ）は、図１の流路内セル部３の横断面を概略的に示したものである。個々の流路が互いに概ね平行にかつ光軸８と概ね直交する様に並べられており、これらの合計の厚みが、光軸８が流路内セル部３の内部の混合試料を通過する距離となる。光軸途中にある基板素材や空隙の吸光度は流路内の流体（試料や混合試料）とは無関係なので、流路内に既に吸光度が明らかな流体（標準流体）が存在する場合の吸光度を、測定対象となる流体が存在する場合の吸光度から減じることにより、これらの影響を排除することができる。
【００２５】
図３（ａ）は流路内セル部３の開放面を他の流路内セル部３の底部で封止した例である。このようにすると初めから、各々の流路内セル部の封止部材やセル間の空隙の影響を一部排除できるので、特に透過光量が不足している場合や、多数の流路基板を積層する際に光軸方向の長さを低減する場合に好適である。
【００２６】
又、流路内セル部３（微細流路）の深さｘは、例えば３００μｍ程度であり、底部の厚みｙは、例えば１００〜２００μｍ程度である。この流路基板１を１６枚積層すると、流路内セル部３の総深さは３００μｍ×１６枚＝４．８ｍｍとなり、測定に必要な距離（測定代表長さ）が十分得られる。
【００２７】
尚、図２に示すように、流路外セル部４の内部は流路基板１毎に分けられておらず、中空直方体状であるので、図３（ａ）に示す流路内セル部３と同様に、セル部の開放面と底面の影響のほとんどを初期の段階から排除することが可能となる。
【００２８】
又、第１の実施の形態に係る分析装置は、流路内セル部３あるいは流路外セル部４を含む構造体の内、光軸方向の部材で測定に供さない部分には遮光手段を設けることとしてもよい。
【００２９】
次に、第１の実施の形態に係る分析装置の他の形態を、図４を用いて説明する。図４では、図１において、流路外セル部４に連接されていた部分を各流路基板１内で更に折り返し、各流路基板１上に複数の流路内セル部３ａ、３ｂが形成されている。流路内セル部３ａでは、第１の試料と第２の試料との混合後の反応状態、流路内セル部３ｂでは、これに更に第３の試料が混合された後の反応状態の吸光分析が、それぞれ光軸８、９を用いて行われる。
【００３０】
＜分析システム及び光学系＞
次に、第１の実施の形態に係る分析システムについて説明する。分析システムは、上述した複数の流路基板を有する分析装置と、長尺的な光軸の平行化（コリメート）を行う光学系とを備える。
【００３１】
以下に、図１及び図４において説明した流路内セル部３、３ａ、３ｂに光軸８、９を投入する際の光学系について説明する。
【００３２】
光学的な分析の精度は、流路内セル部３に入射する光源の状態が重要な影響を及ぼすため、コリメート光学系を配設するのが一般的である。しかしながら、第１の実施の形態に適用される微細流路にあってはその基板自体が小さく、各流路内セル部３に専用の光学系を設けるのは困難である。そこで、第１の実施の形態では、各流路内セル部３を近接させ、複数の流路内セル部３を共通的に包含するコリメート光学系を配設する。第１の実施の形態に係る流路内セル部３は微細流路に沿った長尺形状をしているため、コリメート光学系もこの長軸に沿った平行光を形成しなければならない。光源としては補正光学系により擬似的に点あるいは面光源と見なせるものが一般的であるので、第１の実施の形態では、流路内セル部３を覆うようなシリンドリカルレンズを配設して用いて、長軸方向に均等な平行光を形成る。このシリンドリカルレンズを含むコリメート光学系は積層された各基板の最上層と最下層に一体的に形成してもよく、流路内セル部３を覆うような光学系を別個、配設してもよい。又、図１及び図２に示した流路外光学系に関しては、その構成形状から光源は点光源をコリメートしたものが好適であるため、通常の球面レンズによる光学系が使用される。
【００３３】
以下に、図５を用いて、点あるいは面光源から平面コリメート光を作る方法について説明する。
【００３４】
（イ）まず、図５（ａ）に示すように、フィラメント位置が比較的管理された光源ランプ１１からの光束を集光レンズ１２で絞り、コリメートレンズ系１３に導く。尚、光源ランプ１１と集光レンズ１２との間にピンホールがあってもよい。
【００３５】
（ロ）次に、集光レンズ１２からの光束をコリメートレンズ系１３で平行光束とする。コリメートレンズ系１３には、凹レンズ単体、凸レンズ単体、凹レンズ＋凹レンズ、凸レンズ＋凸レンズなど様々な形態がある。流路内セル部３への入射は、コリメートレンズ系１３を出射した光束を用いるか、更に径を絞る光学系を通過した光束を利用する。
【００３６】
（ハ）コリメートレンズ系１３を通過した光束は平面状のコリメート光に変換されるが、ここでは代表的な２つの方法を採用する。第１の方法は、図５（ａ）に示すように、矩形状のマスク１４で遮光するものである。この場合、平面光束の断面の長軸方向長さは元の円形断面のコリメート光の長径以下となる。第２の方法は、図５（ｂ）に示すように、マスクの代わりにシリンドリカルレンズ（円柱を縦に２つ割りにした形状のレンズ）１５を用いるものである。尚、第１の方法と第２の方法とを併用しても構わない。
【００３７】
又、図６に示すように、光学系としてファイバ群２１、２２を用いてもよい。図６では流路内セル部３への投光および受光に際し、この流路内セル部３に沿って、投光用ファイバ群２１と受光用ファイバ群２２とを配設している。図５において説明したレンズ系によるコリメート光学系１３では、光源は流路内セル部３以外の流路基板１にも投光することになるが、図６に示すように、微細流路５、６、７幅と同等のファイバを用いることにより、流路内セル部３のみを透過する光路を形成することが可能となる。このため、ファイバ群２１、２２を用いることにより、投光源の光量を効率的に使用することができる。
【００３８】
又、図７に示すように、本実施形態に係る分析装置は、流路内セル部３を含む積層された流路基板１群を直列に接合してもよい。図７では、第１の試料が流れる微細流路５と、第２の試料が流れる微細流路６とを備える流路基板と、第１の試料と第２の試料との混合試料が流れる微細流路５と、第３の試料が流れる微細流路７とを備える流路基板とが連結されている。そして、終端には流路外セル部４が配設されている。図７は、例示であり、流路内セル部３、流路外セル部４及び微細流路５、６、７の数量や構成および微細流路５、６、７の形状も任意で構わない。流路内セル部３の配設により、微細流路途上の流体の混合および反応状態が、必要な場所で観察可能となることが重要である。
【００３９】
＜作用及び効果＞
従来は、測定に必要な容量を確保するために、微細流路長を長くする必要があったが、第１の実施の形態に係る分析装置は、微細流路を有する複数の流路基板を積層し、各微細流路内で並行的な反応を行うため、微細流路が短くなり、試料が通過する時間を大幅に短縮することができる。このため、反応が進みすぎて測定不能になることが回避される。
【００４０】
又、第１の実施の形態に係る分析装置によると、微細流路の途中での反応状況を光学的に測定する場合には、流路内セル部３が重なるように、複数の流路基板１を配設して光軸が通過する距離を確保することができる。このため、反応の過渡期にある微細流路中の試料に対して、良好な分析を実現することができる。
【００４１】
又、第１の実施の形態に係る分析システムによると、所定光量を得るのに必要なスポット径と同等の面積となる様に、微細流路に沿ってスポット形状を形成する光学系を備えることができる。光学系は、通過した光が外部の検出器の受光面と適合するように集光状態を変更し、検出器に至る光量の割合を増加させることができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、試薬Ａから試薬Ｄまで4種類の試料を混合する積層微細流路について説明する。
【００４３】
＜分析装置＞
第２の実施形態に係る分析装置は、図８に示すように、幅、深さが数十μｍ〜数ｍｍの溝である微細流路１５、１６、１７、１８が形成された複数の流路基板１を備える。微細流路１５からは試薬Ａが投入され、微細流路１６からは試薬Ｂが投入され、微細流路１７からは試薬Ｃが投入され、微細流路１８からは試薬Ｄが投入される。そして、各微細流路が交わる箇所において、試薬Ａと試薬Ｂ、その混合試料と試薬Ｃ、それらの混合試料と試薬Ｄが混合される。
【００４４】
このように連続的なプロセスである場合は一般に、前段の混合あるいは反応が所定の状態に至った後に、次段の混合を実施するのが望ましい。図８では、いずれの試料も、流路が合流した後、流れながら次第に拡散し、混合が達成される状況を想定しており、試薬Ｃが流路に供給される直前（矢印１９）で、試薬Ａと試薬Ｂの混合や反応状態を図４あるいは図６などで示した手段により分析を実施する。分析結果が所定の値に達していない場合には、各試料の送液を所定状態になるまで停止する。試薬Ｄが合流する場合にも直前（矢印２０）で、試薬Ａ、Ｂ、Ｃの混合状態が同様に分析され、全試料の反応結果が流路外セル部２４にて判定される。
【００４５】
尚、第２の実施の形態に係る分析システムは、上述した複数の流路基板を有する分析装置と、光学系とを備える。光学系については、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４６】
＜作用及び効果＞
本来、試料の反応や混合を行うのに十分な流路長や流速を選定するのが望ましいが、多数の組み合わせがある試料の混合割合に対して、流路長や流速の変更は容易ではない。安全を図り、流路を長くしたり流速を遅くしたりすれば、試料の増量が必要となるだけでなく、速い反応への対処が困難となる。
【００４７】
第２の実施の形態に係る分析装置によると、合流直前で反応や混合の状況を分析できる。このため、送液手段は、精度の確保が難しい可変的な制御手段ではなく、送液のＯＮ／ＯＦＦ制御手段で対処することができる。特に、微小量ゆえに慣性力の影響が小さい微細流路内の流体制御にあっては、高速に送液でも問題はないという利点がある。
【００４８】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る微細流路は、第１及び第２の実施の形態において説明したように、光軸方向に積層されているのではなく、流路基板上に概ね平行に形成されている。
【００４９】
＜分析装置＞
第３の実施形態に係る分析装置は、図９に示すように、試料Ｉ（第１の流体）を供給する供給口４６（供給部）と、試料II（第２の流体）を供給する供給口４５（供給部）と、試料II（第２の流体）を供給する供給口４７（供給部）と、それぞれの試料を流す、幅、深さが数十μｍ〜数ｍｍの溝である複数の微細流路６（第１の微細流路）、５（第２の微細流路）、７（第２の微細流路）とを備える。複数の微細流路６は、一方の端に試料Ｉを供給するための供給口４６を有し、流路基板５２（第１の流路基板）上に配置され、互いに概ね平行である。ここで「概ね平行（略平行）」とは、１の微細流路と他の微細流路との角度が５°以内であることをいう。
【００５０】
複数の微細流路５は、一方の端に試料IIを供給するための供給口４５を有し、他方の端が複数の微細流路６それぞれに交わる。又、複数の微細流路５は、流路基板５１（第２の流路基板）上に配置され、互いに概ね平行である。複数の微細流路７は、一方の端に試料IIを供給するための供給口４７を有し、他方の端が複数の微細流路６それぞれに交わる。又、複数の微細流路７は、流路基板５３（第２の流路基板）上に配置され、互いに概ね平行である。
【００５１】
図９では、２種類の試料が順次混合される過程を例示している。供給口４５から供給された試料IIは、微細流路５を通り、供給口４６から供給された試料Ｉと、微細流路６において混合される。微細流路５及び微細流路６は複数備えられ、微細流路５の中の１を流れる試料IIは微細流路６の中の１へ供給される。このように、複数の微細流路６それぞれにおいて、微量の試料Ｉと試料IIが混合されることにより、短時間で試料Ｉと試料IIとを均一に混合することが可能となる。
【００５２】
その後、試料Ｉと試料IIの混合液は、貯留部２６へ導入される。貯留部２６は流路基板５２上に配置され、試料Ｉと試料IIの混合液を回収し、通過する光軸２７方向に対して、測定に必要な距離（測定代表長さ）を有する。又、貯留部２６は、所望の光学的な周波数に対して透明な素材で形成される。貯留部２６は、図１０（ｂ）に示すように、微細流路は形成されておらず、混合液は平行平板間の空隙に貯留される。この部分に、第１及び第２の形態に係る分析システムにおいて説明した光学系により光軸２７を導入することにより、試料Ｉと試料IIの混合状態の分析を行う。
【００５３】
図９では、複数の微細流路５及び微細流路６を備えると説明したが、試料の量、あるいは種類によっては、複数の微細流路を備えず、第１の供給口４５及び第２の供給口４６から貯留部２６へ、直接、試料Ｉ及び試料IIを導入しても構わない。
【００５４】
又、少量試料の混合の場合、図１０（ａ）に示すように、貯留部２６にも微細流路を形成しても構わないが、このときは光軸と交差する壁面と光軸との直交性に配慮する必要がある。又、微細流路に対する光の反射を考慮すると、図１０（ｂ）に示す形状のほうが適するが、強い光を投入するのであれば、図１０（ａ）に示す形状でも構わない。
【００５５】
貯留部２６を経た後、試料Ｉと試料IIとの混合液は、第２の供給口４６及び微細流路６から導入されたバッファ液によって矢印方向に流され、微細流路２９において、供給口４７から供給された試料IIと混合される。微細流路２９は、微細流路５及び微細流路６と同様に複数備えられ、微細流路７の中の１を流れる試料IIは微細流路２９の中の１へ供給される。このように、複数の微細流路２９それぞれにおいて、微量の試料IIと混合液とが混合されることにより、短時間で試料IIと混合液とを均一に混合することが可能となる。そして、この試料Ｉと試料IIとの混合液は、流路外セル部２５へ供給される。流路外セル部２５における分析は、第１及び第２の実施の形態において説明した通りである。
【００５６】
尚、第３の実施の形態に係る分析システムは、上述した流路基板を有する分析装置と、光学系とを備える。光学系については、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５７】
又、供給口４５、４７より供給する流体は試料IIであると説明したが、供給口４５、４７より供給される流体が同一でなくても構わない。例えば供給口４５より供給する流体は試料II、供給口４７より供給される流体は試料IIIと供給される流体を変更し、試料Ｉと試料IIと試料IIIの３種類の試料が順次混合されるように構成することができる。
【００５８】
＜作用及び効果＞
第３の実施の形態に係る分析装置によると、複数の微細流路毎に混合を行うことにより、短時間で均一な混合を行うことができ、反応の過渡期にある微細流路中の試料に対して、良好な測定を実現させることができる。
【００５９】
又、第３の実施の形態に係る分析装置は、複数の流路基板を光軸方向に積層するのではなく、流路基板上に概ね平行に微細流路を形成する。このため、少ない枚数の流路基板で分析装置を形成することができ、コスト削減につながる。
【００６０】
（第４の実施の形態）
第１〜第３の実施の形態において、流路内セル部に光を投入することについて説明したが、第４の実施の形態においては、流路内セル部を通過する光軸の方向を調整することについて説明する。
【００６１】
＜分析装置＞
積層された流路内セル部３は、一般的に、形状管理が厳密に施されているが、場合によっては、図１１に示すように、断面が不均質となり、光軸８が流路基板１内で屈折する場合がある。第４の実施の形態に係る分析装置は、光軸の進行方向を変更する光軸変更部材を備える。具体的には、図１に示すような流路基板の一部であり、流路内セル部３を有する流路基板１ａを分離し、この分離した流路基板１ａ間に屈折率調整素材を封入可能な領域を設けておき、光軸が良好に通過する様に流路基板の積層角度を調整する。
【００６２】
例えば、図１２に示すように、各流路基板１ａを個々に仕切り、各々の位置と角度を規制可能な枠部材３２を設け、この中で光軸の調整を図る。枠部材３２と流路基板１ａの間には、屈折率調整素材３０が封入される。屈折率調整素材３０としては、市販のものが好適に使用される。光軸の調整後は、流路基板１ａと枠部材３２とを弾性変形素材、あるいは塑性変形素材などの固定部材によって固定すればよいが、更にこの流路基板１ａと枠部材３２を別途設けられた押圧手段や接着手段３１などの固定部材を用いて固定してもよい。屈折率調整素材３０が接着機能を有している場合には、屈折率調整素材３０によって流路基板１ａを枠部材３２に固定する。屈折率調整素材３０が充分な強度を有している場合には、最終的に枠部材３２を除去しても構わない。
【００６３】
上述した光軸の調整方法について、図１３を用いて説明する。図１３は、図１に示すような流路基板１の一部を分離したものである。図１３に示す分析装置は、複数の流路基板１ａと、枠部材３５と、枠部材３５内部で複数の流路基板の一側面を固定する底部弾性体３３と、枠部材３５内部で複数の流路基板の他の側面を固定する側面部弾性体３４と、光軸の屈折率を調整する屈折率調整素材３０とを備える。
【００６４】
（イ）まず、内壁に側面部弾性体３４が形成された枠部材３５に１枚ずつ流路基板１ａを挿入する。流路基板１ａ上には、一本の微細流路があり、微細流路の一部が流路内セル部として機能する。枠部材３５の流路基板１ａの挿入口の反対側は、着脱可能な底部弾性体３３（硬性材料で裏打ち）で封止されている。
【００６５】
（ロ）流路基板１ａを規定位置まで押し込んだ後、予め光軸が調整された調整用の平面コリメート光源３６と光電センサ３７を基準として、図示されない調整機構により流路基板１ａの位置を最適に調整する。光電センサ３７としては、リニアＣＣＤやＰＤ（フォトダイオード）などが用いられる。その後、屈折率調整素材３０を、屈折率調整素材に好適な手段により安定化させる。尚、屈折率調整素材３０は、流路基板１ａの位置の調整後に充填されてもよく、調整前から充填されていてもよい。屈折率調整素材を安定化させる手段は、例えば、屈折率調整素材３０としてＰＤＭＳを使用する場合は熱、屈折率調整素材３０として接着剤等を利用する場合は固化材が使用可能である。又、屈折率調整素材３０としては、光や熱で硬化し、光学特性が透明であり、弾性体であることが好ましい。ＰＤＭＳは、紫外線を通す性質を有する弾性体であるので、屈折率調整素材３０として使用することが特に好ましい。この屈折率調整素材３０の安定化操作を必要な流路基板１ａの回数だけ繰り返す。尚、屈折率調整素材３０の安定化操作は、全ての流路基板１ａの調整が終了した後に行ってもよい。又、安定化せず屈折率調整素材３０を液体のまま使用する場合は、底部弾性体３３と側面部弾性体３４とを接着剤などで封止する。この場合、流路となる部分のみ貫通孔が開くことになるが、底部にも上部にも弾性体が設けられているので、漏液などの心配はない。
【００６６】
（ハ）その後、底部弾性体３３を剥し、流路基板１ａと、分離されたその他の流路基板とを接続し、図１に示すような流路基板１を形成する。積層角度を調整が行われた流路基板１ａが接続されることで、光軸が良好に通過する分析装置が形成される。
【００６７】
（ニ）そして、複数の流路基板１上の微細流路に試料を導入し、微細流路内の一領域である流路内セル部において、試料の分析を行う。複数の微細流路が互いに概ね平行にかつ光軸と概ね直交する様に調整されているので、これらの合計の厚みが、光軸が流路内セル部の内部の試料を通過する距離となり、光軸方向の合計長さが測定代表長さとなる。
【００６８】
尚、第４の実施の形態に係る分析システムは、上述した複数の流路基板を有する分析装置と、光学系とを備える。光学系については、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６９】
＜作用及び効果＞
第４の実施の形態に係る分析装置によると、流路基板１ａ間に充填された屈折率調整素材や流路基板１ａを固定する固定部材などの光軸変更部材を備えることにより、流路内セル部３の光の入射面が不均質であっても、流路内セル部３内部を光軸が良好に通過することができる。
【００７０】
（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００７１】
例えば、図面などの説明をした際に、微細流路などの大きさや高さを記述したが、これは例示として挙げた数値であり、この数値に限られるわけではないことは勿論である。
【００７２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１の実施の形態に係る分析装置の模式図である（その１）。
【図２】第１の実施の形態に係る分析装置の模式図である（その２）。
【図３】第１の実施の形態に係る流路内セル部の断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る分析装置の模式図である（その３）。
【図５】第１の実施の形態に係る分析システムにおける光学系を説明する図である（その１）。
【図６】第１の実施の形態に係る分析システムにおける光学系を説明する図である（その２）。
【図７】第１の実施の形態に係る分析装置の模式図である（その４）。
【図８】第２の実施の形態に係る分析装置の模式図である。
【図９】第３の実施の形態に係る分析装置の模式図である。
【図１０】図９のＸ−Ｙ断面図である。
【図１１】第４の実施の形態において光軸が屈曲することを説明する図である。
【図１２】第４の実施の形態に係る流路内セル部の断面図である。
【図１３】第４の実施の形態に係る分析装置の模式図である。
【図１４】従来の吸光分析を説明する模式図である。
【図１５】従来の流路基板（マイクロチップ）を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７４】
１、１ａ、５１、５２、５３  流路基板（マイクロチップ）
２ａ、２ｂ  混合部
３、３ａ、３ｂ  流路内セル部
４、２４、２５  流路外セル部
５、６、７、１５、１６、１７、１８  微細流路
８、９、１９、２０、２７、２８  光軸
１１  光源ランプ
１２  集光レンズ
１３  コリメートレンズ系
１４  マスク
１５  シリンドリカルレンズ系
２１  投光用ファイバ群
２２  受光用ファイバ群
２６  貯留部
３０  屈折率調整素材
３１  接着部材
３２、３５  枠部材
３３  底部弾性体
３４  側面部弾性体
３６  平面コリメート光源
３７  光電センサ
４５  第１の供給口
４６  第２の供給口
４７  第３の供給口
１００  セル
１０１  ハロゲン光源
１０２  光学系
１０３  レンズ
１０４  マスク
１０５  レンズ
１０６  フォトダイオード
１０７  増幅器
２００  流路基板
２０１、２０２  供給口
２０３  混合部
２０４  光軸
２０５  スポット径
２０６  微細流路
【図１】
2005291949.tif 000003
【図２】
2005291949.tif 000004
【図３】
2005291949.tif 000005
【図４】
2005291949.tif 000006
【図５】
2005291949.tif 000007
【図６】
2005291949.tif 000008
【図７】
2005291949.tif 000009
【図８】
2005291949.tif 000010
【図９】
2005291949.tif 000011
【図１０】
2005291949.tif 000012
【図１１】
2005291949.tif 000013
【図１２】
2005291949.tif 000014
【図１３】
2005291949.tif 000015
【図１４】
2005291949.tif 000016
【図１５】
2005291949.tif 000017