(57)【要約】簡便な外部加熱手段によってディスク上の特定の部位だけを効率よく加熱することができる試料分析装置及びディスク状試料分析媒体を提供する。  ディスク状基板１上に分析領域３と光記録領域７を形成し、前記分析領域３に光吸収層１２と光反射層１１を配置することにより、高温領域４と低温領域５を形成する。前記高温領域４では、照射された電磁波が前記光吸収層１２に当るため発熱し、低温領域５では、電磁波が前記光反射層１１反射されると共に高い熱伝導によって温度の上昇が抑制される。したがって、前記高温領域４と前記低温領域５とを交互に蛇行するように形成された流路６内に試料液を送液することにより、該試料液に熱サイクルを与え、種々の反応を行うことができるようになっている。
2005012916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク状基板内に分析試料を導入する流路を設けたディスク状試料分析媒体と、該ディスク状試料分析媒体を支持して回転させ、前記流路に導入された試料を遠心力によって流動させるディスク回転手段と、前記ディスク状試料分析媒体を加熱して温度の異なる領域を形成する加熱手段と、前記ディスク状試料分析媒体の前記流路に検査光を照射して試料を分析する検査光照射手段とを備え、前記加熱手段によって、前記流路を流れる試料が温度の異なる領域を通過するように構成したことを特徴とする試料分析装置。
【請求項２】
前記温度の異なる領域は、所定の温度を境にして、それよりも高温の高温領域と、それよりも低温の低温領域とに分かれており、前記流路を流れる試料が、前記高温領域と、前記低温領域とを繰り返し通過するように構成されている請求項１記載の試料分析装置。
【請求項３】
前記加熱手段は電磁波照射手段で構成され、前記検査光照射手段はレーザー光照射手段で構成されている請求項１又は２記載の試料分析装置。
【請求項４】
前記電磁波照射手段と、前記レーザー光照射手段とが、前記ディスク状試料分析媒体に対して、それぞれ異なる面側から照射するように配置されている請求項３記載の試料分析装置。
【請求項５】
前記電磁波照射手段と、前記レーザー光照射手段とが、前記ディスク状試料分析媒体に対して、同じ面側から照射するように配置されている請求項３記載の試料分析装置。
【請求項６】
前記電磁波照射手段は、複数の光源を具備してなる請求項３〜５のいずれか１つに記載の試料分析装置。
【請求項７】
前記電磁波照射手段の形状がライン状、環状又は円弧状である請求項３〜６のいずれか１つに記載の試料分析装置。
【請求項８】
請求項１〜７の試料分析装置に用いられるディスク状試料分析媒体であって、ディスク状基板と、分析試料を導入するために該基板内に形成された流路とを備え、該流路は、前記試料を導入されて前記ディスク状基板が回転するとき、遠心力によって該試料を該流路に沿って流動させる形状をなすと共に、前記加熱手段によって形成される温度の異なる領域を繰り返し通過するように形成されていることを特徴とするディスク状試料分析媒体。
【請求項９】
前記温度の異なる領域は、所定の温度を境にして、それよりも高温の高温領域と、それよりも低温の低温領域とに分かれており、前記高温領域には、前記電磁波照射手段から照射される光を吸収する光吸収層が設けられている請求項８記載のディスク状試料分析媒体。
【請求項１０】
前記温度の異なる領域は、所定の温度を境にして、それよりも高温の高温領域と、それよりも低温の低温領域とに分かれており、前記低温領域には、前記電磁波照射手段から照射される光を反射する光反射層が設けられている請求項８又は９記載のディスク状試料分析媒体。
【請求項１１】
前記光吸収層及び／又は前記光反射層は、前記高温領域及び前記低温領域の双方に亘って配置されている請求項９又は１０記載のディスク状試料分析媒体。
【請求項１２】
更に、前記ディスク状基板には、記録領域と分析領域とが設けられ、前記記録領域には、プリピット又はプリグルーブが形成され、かつ、前記分析領域が、前記高温領域と前記低温領域とを含む請求項９〜１１のいずれか１つに記載されたディスク状試料分析媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、化学、生物学、生化学等の分野において、試料を分析する際に好適に用いることのできる試料分析装置及びディスク状試料分析媒体に関し、更に詳しくは、ディスク状基板の分析領域に形成された流路内に試料を導入し、外部加熱手段によって前記ディスク状基板の流路に高温領域と低温領域とを形成させる共に該ディスクを回転させ、該回転による遠心力によって前記流路内を流動する試料を分析するための試料分析装置及びディスク状試料分析媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、ディスク状基板に微細な流路を形成し、この流路内に試料液や試薬を送液して該流路内で反応を行うことにより、試料の分析を効率よく行うことができる分析用ディスクが開発されている。【０００３】  このような分析用ディスクは、（ｉ）ディスクを回転させることで遠心力を利用した試料の移動、分離を行うことができる、（ｉｉ）ディスク状基板に複数の流路を設けることにより、一枚のディスクで多数の試料を分析できる、（ｉｉｉ）ディスク状基板に光記録領域を設け、この光記録領域に予め分析条件等を入力しておくことにより、一定の分析条件で試料の分析を行うことができると共に分析の自動化も可能となる、（ｉｖ）試料の情報や分析結果を光記録領域に記録することにより、一枚のディスクで試料の分析から分析結果の保存までが可能となる等の利点を有しており、今後、化学、生物学、生化学等の分野において、分析手段としての利用価値が非常に高いと考えられる。【０００４】  これまでに、上記のような分析用ディスクとして、例えば、下記特許文献１には、第１の平坦な二次元の面とそれに向かい合う第２の平坦な二次元の面を持つ基板を含み、第１面がその中に埋め込まれる複数のマイクロチャネルと検体入力手段を含み、検体入力手段とマイクロチャネルが接続され、流体接触し、プラットホームの第１の平坦な二次元の面に向かい合う第２の平坦な二次元の面が、プラットホームの回転の速度、期間、または方向を制御するための電磁的に読取り可能な命令セットで符号化されるマイクロシステム・プラットホームと、回転手段がマイクロシステム・プラットホームに機能的に作用するように連結され、それと回転接触する、基部、回転手段、電源およびユーザ・インタフェースを含む微小操作装置と操作制御手段と、の組合せである向心的に動かされる流体微小操作機器であって、プラットホームのマイクロチャネル内の多量の流体が、流体をマイクロチャネルを通して移動させるのに十分な時間の間、および回転速度でプラットホームの回転運動から生じる向心力によって前記マイクロチャネルを通して移動される、向心的に動かされる流体微小操作機器が開示されている。【０００５】  また、下記特許文献２には、生物学的、化学的又は生化学的な試料の光学分析を実施する際に使用するためのＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ読取り装置によって読み取られるように適合された光ディスクであって、該光ディスクは、前記光ディスク内に形成された単数又は複数のコンパートメントと、該コンパートメントの少なくとも一つの内部に位置し、かつ、光学分析を行う目的で前記の生物学的、化学的又は生化学的な試料がその上に配置され得る試料支持面と、前記光ディスク内で前記試料支持面と流動的に連結した状態にある試料入口ポートと、符号化された情報を含む制御情報部域とを備え、前記試料支持面及び前記制御情報部域の両方が、前記光ディスクに対して同じ方向に向いており、これによって、前記試料支持面及び前記制御情報部域の両方の光学分析が、同一の前記ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ読取り装置によって遂行されることを特徴とする光ディスクが開示されている。
【特許文献１】特表２００２−５０３３３１号公報
【特許文献２】特許第３３５６７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  上記のような分析用ディスクにおいては、該ディスクに形成された流路内で反応を行うために、該分析用ディスクの特定の場所を加熱する必要がある。【０００７】  そのため、上記特許文献１に開示された分析用ディスクは、ディスク上に配線を施し、電熱線や熱電素子等によって加熱を行う機構を備えているが、電力をディスクに供給する場合、ディスクの回転によって液体の移送を行っている構成上、電力の供給にトランスを用いる必要があった。【０００８】  また、上記特許文献２に開示された分析用ディスクは、電力供給のため電池をディスク上に形成しているが、その電力供給の調節には特別の機構を必要とする。【０００９】  したがって、本発明の目的は、簡便な外部加熱手段によってディスク上の特定の部位だけを効率よく加熱することができる試料分析装置及びディスク状試料分析媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記目的を達成するため、本発明の試料分析装置は、ディスク状基板内に分析試料を導入する流路を設けたディスク状試料分析媒体と、該ディスク状試料分析媒体を支持して回転させ、前記流路に導入された試料を遠心力によって流動させるディスク回転手段と、前記ディスク状試料分析媒体を加熱して温度の異なる領域を形成する加熱手段と、前記ディスク状試料分析媒体の前記流路に検査光を照射して試料を分析する検査光照射手段とを備え、前記加熱手段によって、前記流路を流れる試料が温度の異なる領域を通過するように構成したことを特徴とする。【００１１】  本発明の試料分析装置によれば、ディスク状試料分析媒体に内在的な加熱手段を設けることなく、外部加熱手段によって、流路の設けられたディスク状試料分析媒体の特定の領域を加熱することができ、遠心力によって前記流路内を流動する試料が前記加熱によって形成された基板内の温度の異なる領域を通過する毎に、分析に必要な温度変化を前記試料に付与することができる。【００１２】  本発明の試料分析装置において、上記ディスク状試料分析媒体に形成される温度の異なる領域は、所定の温度を境にして、それよりも高温の高温領域と、それよりも低温の低温領域とに分かれており、上記流路を流れる試料が、前記高温領域と、前記低温領域とを繰り返し通過するように構成されていることが好ましい。【００１３】  これによれば、所定の温度を閾値とする、可逆的及び／又は不可逆的状態変化を試料に生じさせるための温度変化を、前記試料に繰り返し付与することができる。【００１４】  また、本発明の試料分析装置のもう一つは、上記加熱手段は電磁波照射手段で構成され、上記検査光照射手段はレーザー光照射手段で構成されていることを特徴とする。【００１５】  これによれば、上記ディスク状試料分析媒体を加熱するための加熱手段をディスク状試料分析媒体に接触しない構造とすることができ、且つ、上記流路内の試料の状態を光学的に測定するための検査光照射手段を前記ディスク状試料分析媒体に接触しない構造とすることができる。【００１６】  更に、本発明の試料分析装置のもう一つの態様では、上記電磁波照射手段と、上記レーザー光照射手段とが、上記ディスク状試料分析媒体に対して、それぞれ異なる面側から照射するように配置されていることを特徴とする。【００１７】  これによれば、前記電磁波照射手段によるレーザー駆動等の周辺回路の加熱を防ぐことができる。【００１８】  更にまた、本発明の試料分析装置のもう一つの態様では、上記電磁波照射手段と、上記レーザー光照射手段とが、上記ディスク状試料分析媒体に対して、同じ面側から照射するように配置されていることを特徴とする。【００１９】  これによれば、ＣＤドライブの様な既存の装置を上記ディスク状試料分析媒体の載置手段として用いる場合、既存の載置手段にほとんど変更を加えることなく利用できるので、載置手段のコストが低減できる。【００２０】  本発明の試料分析装置においては、上記電磁波照射手段は、複数の光源を具備してなることが好ましい。【００２１】  これによれば、個々の光源を小さくすることができ、光源を前記試料分析装置のケース裏等に固定できるので、光源の設置性がよい。また、ディスク状試料分析媒体にもムラなく照射できる。更にまた、個々の光源の出力調節あるいはＯＮ／ＯＦＦによって、照射光量や照射光量の分布を制御することができる。【００２２】  更に、本発明の試料分析装置においては、上記電磁波照射手段の形状がライン状、環状又は円弧状であることが好ましい。【００２３】  これによれば、上記ディスク回転手段によって回転する上記ディスク状試料分析媒体の全面に効率よく電磁波を照射することができる。また、前記電磁波照射手段の形状が環状又は円弧状である場合、ディスク状試料分析媒体に形成された流路に試料を流動させるための遠心力を生じさせるディスクの回転数を任意に変化させても、前記ディスク状試料分析媒体の中心からの距離が同程度である同径周領域への照射光量の分布の均一性を保つことができる。更にまた、前記電磁波照射手段の形状の環や円弧の幅を変えることによって前記ディスク状試料分析媒体の限定された領域に対して効率よく電磁波を照射することができ、前記ディスクの加熱が不要な部分を加熱することを防いだり、前記ディスクの加熱が必要な部分を過度に加熱することを防いだりすることができる。【００２４】  一方、本発明のディスク状試料分析媒体は、上記試料分析装置に用いられるディスク状試料分析媒体であって、ディスク状基板と、分析試料を導入するために該基板内に形成された流路とを備え、該流路は、前記試料を導入されて前記ディスク状基板が回転するとき、遠心力によって該試料を該流路に沿って流動させる形状をなすと共に、上記加熱手段によって形成される温度の異なる領域を繰り返し通過するように形成されていることを特徴とする。【００２５】  本発明のディスク状試料分析媒体によれば、ディスク状基板に内在的な加熱手段を設けることなく、簡便な外部加熱手段によって、流路の設けられたディスク状基板の特定の領域を加熱することができ、遠心力によって前記流路内を流動する試料が前記加熱によって形成された基板内の温度の異なる領域を通過する毎に、分析に必要な温度変化を前記試料に付与することができる。【００２６】  また、本発明のディスク状試料分析媒体のもう一つの態様では、上記ディスク状基板に形成される温度の異なる領域は、所定の温度を境にして、それよりも高温の高温領域と、それよりも低温の低温領域とに分かれており、前記高温領域には、上記電磁波照射手段から照射される光を吸収する光吸収層が設けられていることを特徴とする。【００２７】  これによれば、前記ディスク状基板の高温領域に配置された光吸収層が、電磁波等の非接触で与えられるエネルギーを吸収して発熱するため、前記高温領域が光吸収層のない前記低温領域に比べて相対的に加熱される。その結果、回転するディスク状試料分析媒体の全面に電磁波等を照射することにより、ディスク状試料分析媒体上に、高温領域と低温領域とを簡単に形成することができ、また、所定の温度を閾値とする、可逆的及び／又は不可逆的状態変化を試料に生じさせる温度変化を、上記試料に付与する手段とすることができる。【００２８】  更にまた、本発明のディスク状試料分析媒体のもう一つの態様では、上記ディスク状基板に形成される温度の異なる領域は、所定の温度を境にし���、それよりも高温の高温領域と、それよりも低温の低温領域とに分かれており、前記低温領域には、上記電磁波照射手段から照射される光を反射する光反射層が設けられていることを特徴とする。【００２９】  これによれば、前記ディスク状基板の低温領域に配置された光反射層が、電磁波等の非接触で与えられるエネルギーを反射するため、前記低温領域は光反射層のない前記高温領域に比べて相対的に温度の上昇が抑制される。その結果、回転するディスク状試料分析媒体の全面に電磁波等を照射することにより、ディスク状試料分析媒体を構成する前記ディスク状基板に、高温領域と低温領域とを簡単に形成することができ、また、所定の温度を閾値とする、可逆的及び／又は不可逆的状態変化を試料に生じさせる温度変化を、上記試料に付与する手段とすることができる。【００３０】  本発明のディスク状試料分析媒体においては、上記光吸収層及び／又は上記光反射層は、上記高温領域及び上記低温領域の双方に亘って配置されていることが好ましい。【００３１】  これによれば、一のディスク状基板に上記光吸収層と上記光反射層とが配置され、上記高温領域と上記低温領域との温度差をより大きくすることができる。また、前記光吸収層が、電磁波等の非接触で与えられるエネルギーを吸収する機能を光反射層によって阻害されないように上記ディスク状基板の高温領域に配置されると共に、前記光反射層が、電磁波等の非接触で与えられるエネルギーを反射する機能を光吸収層によって阻害されないように上記ディスク状基板の低温領域に配置されるように、前記光吸収層と前記光反射層とを重層して形成させることができるため、パターニングの要求精度を低くしたり、工程数を減らしたりすることができ、その結果、ディスク状試料分析媒体の製造コストを低下させることができる。【００３２】  また、本発明のディスク状試料分析媒体のもう一つは、上記ディスク状基板には、記録領域と分析領域とが設けられ、前記記録領域には、プリピット又はプリグルーブが形成され、かつ、前記分析領域が、前記高温領域と前記低温領域とを含むことを特徴とする。【００３３】  これによれば、前記記録領域に、試料の情報、分析条件、分析結果等を記録するためのプリピット又はプリグルーブを有する記録層を形成することができ、一枚のディスクで試料の分析から分析結果の保存までが可能となる。また、前記記録領域と前記分析領域との双方に亘って光吸収層が配置されると共に、前記高温領域を除く部分に光反射層が配置されていることにより、高温領域では光吸収層によって熱が吸収されるので温度上昇が起こり、一方で低温領域や記録領域では光反射層によって熱吸収が抑制されるので温度低下がなされる。更に、記録領域に形成される反射層を、上記光反射層を兼ねて形成することができるので、ディスクの構成が簡略化される。更に、記録領域に形成される色素含有層を、上記光吸収層を兼ねて形成することができるので、ディスクの層構成が簡略化される。
【発明の効果】
【００３４】  本発明の試料分析装置によれば、ディスク状試料分析媒体に内在的な加熱手段を設けることなく、外部加熱手段によって、流路の設けられたディスク状試料分析媒体の特定の領域を加熱することができ、遠心力によって前記流路内を流動する試料が前記加熱によって形成された基板内の温度の異なる領域を通過する毎に、分析に必要な温度変化を前記試料に付与することができる。【００３５】  また、本発明のディスク状試料分析媒体の好ましい態様において、ディスク状試料分析媒体を構成するディスク状基板の高温領域に電磁波（主に光）を吸収しやすい光吸収層を配置し、及び／又は低温領域に電磁波を反射しやすい光反射層を配置した場合には、電磁波の照射という簡便な外部加熱手段で、ディスク状試料分析媒体上に所定の温度を境とする温度領域を形成することができる。その結果、特定の領域を加熱するための電力をディスク状試料分析媒体に供給する必要がなくなり、ディスク状試料分析媒体の構成を簡略化することができる。また、ディスク状試料分析媒体全面に電磁波を照射しても高温領域のみを効率よく加熱することができ、特定の領域にのみ電磁波を照射する必要が無いので、加熱手段の構成を単純化することができる。【００３６】  更にまた、本発明の試料分析装置の好ましい態様において、電磁波照射手段の光源を複数とする場合には、個々の光源の出力調節あるいはＯＮ／ＯＦＦによって、照射光量や照射光量の分布を制御することができる。また、光源の形状を環状、円弧状とする場合には、ディスク状試料分析媒体に形成された流路に試料を流動させるための遠心力を生じさせるディスクの回転数を任意に変化させても、前記ディスク状試料分析媒体の中心からの距離が同程度である同径周領域への照射光量の分布の均一性を保つことができる。【００３７】  したがって、これらの構成によって、回転するディスク上で温度制御が必要な化学的、生化学的反応等をより簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】［図１］本発明の一実施形態を示すディスク状試料分析媒体の平面図である。
［図２］上記ディスク状試料分析媒体に形成された流路の拡大模式である。
［図３］（ａ）は上記ディスク状試料分析媒体の断面の模式図、（ｂ）は上記ディスク状試料分析媒体に形成された試料導入口及び液溜め部の断面の模式図である。
［図４］高温領域と低温領域における光吸収層と光反射層の配置の各種態様を示す説明図である。
［図５］高温領域と低温領域における光吸収層と光反射層の配置の各種態様を示す説明図である。
［図６］本発明の別の実施形態を示すディスク状試料分析媒体の平面図である。
［図７］上記ディスク状試料分析媒体に形成された流路の拡大模式図である。
［図８］本発明の試料分析装置の一実施形態を示す概略構成図である。
［図９］電磁波照射手段の態様を示す説明図である。
［図１０］本発明のディスク状試料分析媒体を構成するディスク状基板の模式図である。
［図１１］本発明の試料分析装置の一実施形態を示す模式図である。
［図１２］本発明の試料分析装置の別の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】  １．ディスク状基板
２．中心穴
２ａ．注入孔
３．分析領域
４．高温領域
５．低温領域
６．流路
６ａ．試料導入口
６ｂ．液溜め部
７．光記録領域
８．カバー
１０、２０．ディスク状試料分析媒体
１１．光反射層
１２．光吸収層
１３．保護層
３０．電磁波照射手段
３１．反射板
３２．レーザー光照射手段
３３．ディスク回転手段
４０．凹部
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ．熱電対
４２．受光手段
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ．ヒーター線
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】  以下、本発明の試料分析装置及びディスク状試料分析媒体について図面を用いて詳細に説明する。【００４１】  図１〜３には、本発明のディスク状試料分析媒体の一実施形態が示されている。図１はディスク状試料分析媒体の平面図、図２は該ディスク状試料分析媒体に形成された流路の拡大模式図、図３は該ディスク状試料分析媒体の断面の模式図を示す。【００４２】  図１に示すように、ディスク状試料分析媒体１０は、ディスク状基板１の一方の面の外周領域に、複数の流路６が形成された分析領域３と、該分析領域３に隣接する内周領域に形成された光記録領域７とを有しており、該光記録領域７の更に内周部分には、ディスクを保持するための中心穴２が形成されている。【００４３】  前記分析領域３には、ディスク状基板１の中心側から半径方向に向かって順に低温領域５と高温領域４が同心円状に交互に形成されており、前記高温領域４と接する内周領域と外周領域にそれぞれ前記低温領域５が形成されている。【００４４】  前記流路６は、前記高温領域４と前記低温領域５とを交互に蛇行するように前記ディスク状基板１の円周方向（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向）に向かって複数形成されている。したがって、図２に示すように、前記流路６のディスク状基板１の中心側に設けられた試料導入口６ａから注入された試料液は、すぐ下流にある液溜め部６ｂに貯留され、ディスクの回転に伴う遠心力により、前記流路６内を移動し、前記高温領域４と前記低温領域５を交互に複数回通過するようになっている。【００４５】  この実施形態によれば、前記高温領域４及び前記低温領域５と前記流路６とを、ディスク状基板のそれぞれ所定の半径の位置に形成することによって、角度方向の位置合わせを不要とすることができ、精度の要求値を緩和することができる。【００４６】  図３（ａ）に示すように、前記流路６は、ディスク状基板１の一方の表面に所定の形状に形成された溝をカバー８で覆うことにより形成されている。また、前記高温領域４と前記低温領域５には、光吸収層１２及び／又は光反射層１１が配置されている。この実施形態においては、ディスク状基板１の一方の面に光吸収層１２と光反射層１１を配置することにより前記高温領域４と前記低温領域５が形成されている。すなわち、前記カバー８の上に光吸収層１２が配置され、その上に、前記光吸収層１２の一部が露出するように光反射層１１が配置されており、更にその上には前記光吸収層１２や前記光反射層１１の劣化を防ぐために保護層１３が形成されている。したがって、図に示すように前記保護層１３側から電磁波を照射することにより、前記高温領域４では、露出した前記光吸収層１２が電磁波を吸収して発熱し、低温領域５では、前記光反射層１１が電磁波を反射することにより、温度の上昇が抑制される。【００４７】  また、前記光記録領域７には、通常のＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒと同様の情報記録部が形成されている。すなわち、ディスク状基板１のレーザー光入射面（図の下側）の反対側の表面に所定のピッチで案内溝７ａが形成され、この案内溝７ａの上に記録層と反射層が形成されている。なお、この実施形態では、前記光吸収層１２及び前記光反射層１１を、それぞれ前記記録層及び前記反射��として利用している。【００４８】  また、図３（ｂ）に示すように、試料導入口６ａは、上から見て開放状態となり、他の流路部分は蓋に覆われて密閉された状態となるようになっており、液溜め部６ｂは、カバー８の一部に凹部を形成することにより、十分な量の試料液を貯留できるようになっている。なお、本発明においては、液溜め部６ｂの容積を十分に確保できれば、カバー８に必ずしも凹部を設ける必要はなく、平面状であってもよい。【００４９】  本発明において、前記高温領域４と前記低温領域５における温度差は、電磁波による加熱の効率を大幅に変化させることにより生じさせるものであり、前記高温領域４と前記低温領域５における前記光吸収層１２と光反射層１１の配置の態様としては、上記の態様以外にも、図４（ａ）〜（ｄ）、図５（ｅ）〜（ｈ）に示すような態様が挙げられる。【００５０】  例えば、図４（ａ）に示した態様は、ディスク状基板１の電磁波が照射される側（図に矢印で示す）と反対の面の一部（低温領域）に光反射層１１が配置され、その上に全体にわたって光吸収層１２が配置されている。この態様においては、高温領域４と低温領域５との温度差をより大きくするために、図に示すように上側から電磁波を照射することが好ましい。【００５１】  図４（ｂ）に示した態様は、ディスク状基板１の電磁波が照射される側（図に矢印で示す）と反対の面の一部（高温領域）に光吸収層１２が配置され、その上に全体にわたって光反射層１１が配置されている。この態様においては、光反射層１１が配置された面側（図の下側）から電磁波を照射しても高温領域を加熱することができないため、電磁波の照射方向は図に示すように上側からに限られる。この態様は、光吸収層１２と光反射層１１の構成がＣＤ−Ｒに近いという特徴を有しており、前記光吸収層１２を光記録領域における記録層として及び／又は前記光反射層１１を光記録領域における反射層として利用することができる。【００５２】  図４（ｃ）に示した態様は、光吸収層と光反射層をディスク状基板の異なる面に配置した例であり、ディスク状基板１の電磁波が照射される側（図に矢印で示す）の面の一部に光反射層１１が配置され、その反対の面全体に光吸収層１２が配置されている。この態様においては、高温領域４と低温領域５との温度差をより大きくするために、図に示すように上側から電磁波を照射することが好ましい。この態様では、光吸収層１２で生じた熱が光反射層１１を伝わって他の領域へ逃げてしまうことを防ぐことができる。また、光吸収層１２と光反射層１１が反応してしまうような材質の組合せの場合、両層が物理的に接触しないため反応を防ぐことができる。【００５３】  図４（ｄ）に示した態様は、上記（ｃ）の態様と逆の構成であり、ディスク状基板１の電磁波が照射される側（図に矢印で示す）の面の一部に光吸収層１２が配置され、その反対の面全体に光反射層１１が配置されている。この態様においては、光反射層１１が配置された面側（図の下側）から電磁波を照射しても高温領域を加熱することができないため、電磁波の照射方向は図に示すように上側からに限られる。この態様では、光吸収層１２と光反射層１１が反応してしまうような材質の組合せの場合、��層が物理的に接触しないため反応を防ぐことができる。【００５４】  図５（ｅ）に示した態様は、ディスク状基板１の電磁波が照射される側（図に矢印で示す）の面全体に光吸収層１２が配置され、該光吸収層１２上の一部に光反射層１１が配置されている。この態様においては、高温領域４と低温領域５との温度差をより大きくするために、図に示すように上側から電磁波を照射することが好ましい。この態様では、最初に光吸収層１２と光反射層１１に電磁波が当たるため、上記（ｃ）に示した態様に比べてディスク状基板１や流路６に電磁波が当たることを効率的に妨げることができる。また、この態様は、上記（ｂ）の態様と同様に、光吸収層１２と光反射層１１の構成がＣＤ−Ｒに近いという特徴を有しており、前記光吸収層１２を光記録領域における記録層として及び／又は前記光反射層１１を光記録領域における反射層として利用することができる。【００５５】  図５（ｆ）に示した態様は、上記（ｅ）の態様と逆の構成であり、ディスク状基板１の電磁波が照射される側（図に矢印で示す）の面全体に光反射層１１が配置され、該光反射層１１上の一部に光吸収層１２が配置されている。この態様においては、図の下側から電磁波を照射しても高温領域を加熱することができないため、電磁波の照射方向は図に示すように上側からに限られる。この態様では、最初に光吸収層１２と光反射層１１に電磁波が当たるため、ディスク状基板１や流路６に電磁波が当たることを効率的に妨げることができる。【００５６】  図５（ｇ）に示した態様は、光吸収層１２と光反射層１１が重ならない構成であり、ディスク状基板１の電磁波が照射される側（図に矢印で示す）の面の一部に光反射層１１と光吸収層１２がそれぞれ重ならないように配置されている。この態様においては、ディスク状基板１や流路６に電磁波が直接当たることを防ぐために、図に示すように上側から電磁波を照射することが好ましいが、下側から電磁波を照射することもできる。【００５７】  これまでに述べてきた態様以外にも、上記（ａ）〜（ｇ）の各構成を組み合わせて、各構成の利点を有する態様とすることもできる。例えば、図５（ｈ）に示した態様は、ディスク状基板１の電磁波が照射される側（図に矢印で示す）の面全体に光吸収層１２が配置され、該光吸収層１２上の一部に光反射層１１が配置されており、該ディスク状基板１の反対側の面の一部には、光反射層１１が配置されている。この態様は、上記（ｅ）と上記（ｃ）の組合せと考えることができる。【００５８】  本発明のディスク状試料分析媒体１０を構成するディスク状基板１の材質は、特に制限されないが、１００〜１５０℃程度で安定に形状を保つ耐熱性を有するものが好ましく用いられ、化学的、生化学的反応を行う反応液等で腐食されない耐食性有するものがより好ましく用いられる。また、電磁波を吸収又は反射せずに透過する性質を有するものが好ましく用いられるが、基板の一部に電磁波を吸収あるいは反射する性質を有する材質を用い、上記光吸収層あるいは光反射層を形成するためにそれぞれ利用することもできる。具体的には、各種プラスチック、ガラス等が例示できる。また、ディスク状基板１の最終外形等は、基本的に日本工業規格（Ｊ���Ｓ）、コンパクトディスクデジタルオーディオシステム（Ｓ８６０５−１９９３（ＩＥＣ９０８：１９８７））、ＤＶＤ  ＦＬＬＣ（Ｆｏｒｍａｔ／Ｌｏｇｏ  Ｌｉｃｅｎｓｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の規格に準拠するものであることが好ましい。【００５９】  また、前記分析領域３に形成される流路６は、前記ディスク状基板１の表面に、切削加工やエッチング、ホットエンボス等の一般的な技術により所定の大きさの溝を形成し、この溝に別の基板やフィルムを張り合わせて蓋をすることにより形成することができる。前記流路６の大きさは、流路全体に試料液等を十分に吸い込み充填することができるような毛管現象を発現する幅と深さがあればよく、流路全体にわたって均一な幅と深さを有することが好ましい。具体的には、幅が１０〜１０００μｍ、好ましくは５０〜２００μｍであり、深さが１０〜５００μｍ、好ましくは３０〜１００μｍである。なお、前記流路６の長さや、前記高温領域４と前記低温領域５を通過する回数等は、目的の分析が効率よく行えるように適宜設定すればよく、一概には言えないが、例えば、ＰＣＲを行う場合には、前記高温領域４と前記低温領域５を、それぞれ１０〜４０回通過するように形成することが好ましい。【００６０】  前記試料導入口６ａの大きさ（直径）は、マイクロピペット等の注入器具によって試料や緩衝液を注入することができるような大きさであればよく、具体的には直径０．１〜１ｍｍであり、その深さは、前記流路６と等しい深さを有していることが好ましい。【００６１】  また、前記流路６には、液溜め部６ｂが形成されていることが好ましい。前記液溜め部６ｂの大きさ（直径）は、液溜めとしての機能を有するような大きさであればよく、具体的には直径１〜１０ｍｍであり、深さは、前記流路６と等しい深さを有していることが好ましいが、少ない面積で液溜めとしての容積を大きくするために深さは基板の厚みを限度として任意に大きくすることができる。【００６２】  前記光吸収層１２は、電磁波を吸収して発熱する有機あるいは無機の顔料及び／又は色素を含むものであれば特に制限されず、具体的には、アゾ系、シアニン系、キノン系、フタロシアニン系、インジゴ系、トリアリールメタン系等の骨格を有する各種色素や、グラファイト、金属化合物等の各種無機化合物が例示できる。従って、例えば、アゾ系、シアニン系、フタロシアニン系の色素を用いれば、光吸収層１２を前記光記録領域７の記録層として利用することもできる。【００６３】  前記光反射層１１は、電磁波を反射する材質であれば特に制限されず、金属の蒸着膜やスパッタ膜が一般的であり、前記金属としてはアルミ、金、銀、白金およびそれらの金属と他の金属の合金等が例示できる。したがって、例えば、光反射層１１を前記光記録領域７の反射層として利用することもできる。【００６４】  前記光吸収層１２及び前記光反射層１１は、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着法又はプラズマＣＶＤ等の化学蒸着法により形成することができる。【００６５】  前記保護層１３は、基本的にディスク状基板と同じ材質でよいが、構成によっては透明性や耐食性が必要ないため、例えば安価で加工性の良いプラスチック等を用いることができる。また、光反射層が光吸収層と接触することによって腐食されてしまう場合には、前記光反射層と前記光吸収層の間にも保護層を設けることもできる。【００６６】  図６、７には、本発明のディスク状試料分析媒体の別の実施形態が示されている。図６はディスク状試料分析媒体の平面図、図７は該ディスク状試料分析媒体に形成された流路の拡大模式図を示す。なお、以下の実施形態の説明において、前記実施形態と実質的に同一の部分には同符号を付し、その説明を簡略又は省略するものとする。【００６７】  図６に示すように、ディスク状試料分析媒体２０は、その分析領域３に、複数の高温領域４がディスク状基板１の中心から半径方向に向かって放射状に形成され、それ以外の部分に低温領域５が形成されており、流路６は、前記高温領域４と前記低温領域５とを交互に蛇行するようにディスク状基板１の半径方向（ｒａｄｉａｌ方向）へ形成されている点で上記実施形態と異なっている。そして、図７に示すように、前記流路６のディスク状基板１の中心側に設けられた試料導入口６ａから注入された試料液は、すぐ下流にある液溜め部６ｂに貯留され、ディスクの回転に伴う遠心力により、前記流路６内を移動し、前記高温領域４と前記低温領域５を交互に複数回通過するようになっている。【００６８】  この実施形態は、ディスク状基板上に数多くの流路を形成する場合に好適である。また、高温領域を半径方向に十分長く形成することによって流路の半径方向の位置は前後しても問題ないため、半径方向の位置合わせの精度要求値を緩和することができる。【００６９】  本発明のディスク状試料分析媒体は、後述する試料分析装置等を用いることにより、流路内に送液された試料液に熱サイクルを与えることができ、例えば、ＰＣＲ等の熱サイクルが必要な分析に好適に用いることができる。【００７０】  また、ディスク状試料分析媒体に光記録領域を設け、該光記録領域に分析条件等を予め書き込んでおくことにより、分析の自動化を図ることができるだけでなく、分析結果等も該ディスク状試料分析媒体に記録することができる。したがって、一枚のディスク状試料分析媒体で、試料の分析から分析情報の記録の保存までを行うこともでき、データの管理等が非常に容易である。また、光記録領域に形成される記録層が、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒと同様の有機色素を用いた記憶形態である場合は、一度記録層に書き込まれた情報を書き換えることができないので、データの改ざん等を防ぐこともできる。【００７１】  次に、本発明の試料分析装置について説明する。本発明の試料分析装置は、上記ディスク状試料分析媒体を用いて、試料の分析を行うものである。【００７２】  図８に、本発明の試料分析装置の一実施形態を示す概略構成図を示す。図８に示すように、この試料分析装置は、ディスク状試料分析媒体１０を支持して回転させるディスク回転手段３３と、ディスク状試料分析媒体１０に電磁波を照射する電磁波照射手段３０と、試料を分析する検査光としてレーザー光を照射するレーザー光照射手段３２とを備えている。前記電磁波照射手段３０は、ディスク状試料分析媒体１０の全体又は少なくとも分析領域３に電磁波を照射できるように配置されており、前記レーザー光照射手段３���は、少なくとも分析領域３にレーザー光を照射できるように配置されている。【００７３】  この試料分析装置によれば、前記ディスク状試料分析媒体１０が前記ディスク回転手段３３により所定の回転数で回転することにより、前記試料導入口６ａから注入され、液溜め部６ｂに貯留された試料液は、ディスクの回転に伴う遠心力によって流路６内を移動する。また、前記電磁波照射手段３０により前記ディスク状試料分析媒体１０に照射された電磁波によって、前記ディスク状試料分析媒体１０の分析領域３に設けられた高温領域４が加熱され、低温領域５においては温度上昇が抑制されるので、前記試料液が、前記高温領域４と前記低温領域５を交互に通過することにより、該試料液に熱サイクルを与えることが可能となる。【００７４】  この実施形態においては、電磁波及びレーザー光がディスク状試料分析媒体１０の異なる面側からそれぞれ照射されるように、前記電磁波照射手段３０は、前記ディスク状試料分析媒体１０の上方に設置され、前記レーザー光照射手段３２は、前記ディスク状試料分析媒体１０の下方に設置されている。この態様によれば、レーザー駆動等の周辺回路が電磁波照射手段の近くに配置されることになり、加熱されてしまうことや、上記電磁波照射手段３０から発せられる電磁波の波長について上記レーザー検出への影響を考慮して使用する波長を制限する必要がない。【００７５】  更にまた、前記電磁波照射手段３０と前記レーザー光照射手段３２を、前記ディスク状試料分析媒体１０の同一面側に設置して、同一方向から電磁波及びレーザー光を照射することもできる。この態様によれば、上記ディスク回転手段３３として例えば既存の光ディスク用ドライブを用いる場合、前記電磁波照射手段３０と前記レーザー光照射手段３２を上記ディスクの片面側に集中させることにより、上記光ディスク用ドライブの仕様を変更することなく本発明のディスク回転手段として利用できるため、ディスク回転手段にかかるコストを低減することができる。【００７６】  したがって、前記電磁波照射手段３０と前記レーザー光照射手段３２のディスクに対する位置関係は、両者が相互に作用し合う影響や、用いるディスク回転手段の形状等に合わせ適宜選択することができる。【００７７】  図９には、前記電磁波照射手段３０の態様が示されており、例えば、図９（ａ）に示した態様は、ディスク状試料分析媒体１０の上方に、該ディスク状試料分析媒体１０の中心から半径方向外方に向かってライン状の光源３０ａが設置されたものであり、ディスク状試料分析媒体１０を回転させることにより、ディスク状試料分析媒体１０の全面に電磁波を照射することができる。【００７８】  図９（ｂ）に示した態様は、ディスク状試料分析媒体１０の上方に複数個の光源３０ｂが点在して設置されたものであり、これによれば、個々の光源を小さくできるため、光源を試料分析装置のケース裏等に固定できるので、光源の設置性がよい。また、基板の回転を利用しなくても基板の全面をムラなく照射できる。更にまた、個々の光源の出力調節あるいはＯＮ／ＯＦＦによって、照射光量やその分布を制御することができる。【００７９】  図９（ｃ）に示した態様は、ディスク状試料分析媒体１０の上��に環状又は円弧状の光源３０ｃが設置されたものであり、ディスク状試料分析媒体１０にムラ無く電磁波を照射することができる。【００８０】  なお、必要に応じて、前記電磁波照射手段３０の光源から電磁波が照射される面の裏側に反射板３１を設けて効率を上げたり、不要な部分はシャッターで遮蔽してもよい。【００８１】  電磁波の光源としては、ディスク状試料分析媒体に形成された上記光吸収層で吸収が起こるような波長を含む連続光を発光するものであれば特に制限はなく、具体的にはハロゲンランプやキセノンランプ、シースヒーター等が例示できる。【００８２】  一方、試料を分析するために照射する検査光としては、上記レーザー光が好ましく用いられるが、通常の光学的検出系で用いられる一般的な光源でもよく、キセノンランプやハロゲンランプ、および半導体レーザーが例示できる。また、上記検査光照射手段と通常の受光手段や分光手段を適宜組み合わせて、流路を移動する試料の状態変化を分析するための光学的検出手段とすることができる。その際の受光手段としては、光電子増倍管、ＣＣＤ、フォトダイオード等が例示でき、また、分光手段としては、プリズムやフィルター、グレーティング、スリット、ビームスプリッタ、レンズ、ミラー等が例示できる。
【実施例】
【００８３】  以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではない。【００８４】  ［実施例１］
光吸収層が全面に配置されているディスク状試料分析媒体を下記の条件で製造した。【００８５】  まず、図１０（ａ）に示すディスク状基板１ａを、回転手段に設置するための直径１５ｍｍの中心穴２を有する直径１２０ｍｍの円盤形状となるように、材料にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いて射出成型した。ここで基板１ａ上には、金型の凸部を基板に転写して、直径０．５ｍｍの円状の試料導入口、直径１ｃｍの円状の液溜め部、及び幅１００μｍの折れ線状の流路となるように、深さ５０μｍの凹部４０（それぞれ４０ａ、４０ｂ、及び４０ｃ）が形成されている。また、基板１ａと同一円盤形状の図１０（ｂ）に示すディスク状基板１ｂを、基板１ａと同様に、ＰＥＴを材料に用いて射出成型した。この基板１ｂの片側表面の全面に黒色顔料を含むＵＶ硬化性樹脂をスクリーン印刷によって塗布し、ＵＶを照射して硬化させ、光吸収層とした。透明なアクリル系ＵＶ硬化樹脂をスピンコートし、ＵＶ照射して硬化し、保護層を形成した後、基板１ａ上に形成された試料導入口となる凹部４０ａと重なる位置に注入孔２ａを貫通させた。このようにして成形した基板１ａと基板１ｂとを、前記凹部４０の形成された基板１ａ上の基板面と前記黒色顔料を含むＵＶ硬化性樹脂を塗布しない基板１ｂ上の基板面とが流路の壁面を形成するように貼り合わせることにより、試料が導入される流路を有し、光を吸収する光吸収層がディスクの片側外表面の全面に配置されているディスク状試料分析媒体を得た。【００８６】  ［実施例２］
光吸収層及び光反射層が配置されているディスク状試料分析媒体を下記の条件で製造した。【００８７】  まず、上記ディスク状基板１ａと同一円盤形状の図１０（ｃ）に示すディスク状基板１ｃを、材料にＰＥＴを用いて射出成型した。この基板１ｃの片側表面の全面に光吸収層となる黒色顔料を含むＵＶ硬化性樹脂をスクリーン印刷によって塗布しＵＶを照射して硬化させた。更に、スパッタ法によって光反射層となる銀を基板１ｃの所定の領域に成膜した。透明なアクリル系ＵＶ硬化樹脂をスピンコートし、ＵＶ照射して硬化し、保護層を形成した後、基板１ａ上に形成された試料導入口となる凹部４０ａと重なる位置に注入孔２ａを貫通させた。このようにして成形した基板１ｃと上記基板１ａとを、前記凹部４０の形成された基板１ａ上の基板面と前記黒色顔料を含むＵＶ硬化性樹脂及び銀を塗布しない基板１ｂ上の基板面とが流路の壁面を形成するように貼り合わせることにより、試料が導入される流路を有し、光を吸収する光吸収層がディスクの片側外表面の内周領域に、光を反射する光反射層がディスクの片側外表面の外周領域に配置されているディスク状試料分析媒体を得た。【００８８】  ［実施例３］
実施例１の光吸収層が全面に配置されているディスク状試料分析媒体１ｄを用いて、ディスク状試料分析媒体、電磁波照射手段、ディスク回転手段、レーザー光照射手段とを具備する試料分析装置を構成した。【００８９】  即ち、図１１（ａ）に模式図を示すように、反射板として内周部と外周部に独立した反射構造を有するゴールドミラー３１ａを具備すると共に、内周部と外周部でそれぞれ独立に制御されるヒーター線４３ａ及び４３ｂを同心円状にそれぞれ複数具備する２００Ｗの赤外線シースヒーター４３が、電磁波照射手段としてディスク状試料分析媒体１ｄの上部に配置され、一方で、ディスク回転手段３３がディスク状試料分析媒体１ｄの下部に配置され、ディスク状試料分析媒体を支持し、回転させるようになっている。【００９０】  ディスク面の温度を制御するために、内周部のヒーター線４３ａはディスク状試料分析媒体１ｄの高温領域４の上部に配置され、外周部のヒーター線４３ｂはディスク状試料分析媒体１ｄの低温領域５の上部に配置される。また、ディスク状試料分析媒体の高温領域４及び低温領域５のすぐ上に位置するように温度センサを構成する熱電対４１ａ及び４１ｂをそれぞれ配置し、内周部の熱電対温度が１００℃に、外周部の熱電対温度が８５℃になるようにＰＩＤ制御でディスクを加温した。ここで図１１（ｂ）には、熱電対４１ａ及び４１ｂ、ヒーター線４３ａ及び４３ｂ、レーザー光照射手段３２、受光手段４２の上面からの相対位置を示している。また、図１１（ｃ）には、ディスク状試料分析媒体１ｄの高温領域４及び低温領域５の上面からの相対位置を示している。【００９１】  基板各部の温度を色温度補正機能付きの非接触型センサで測定したところ、ディスク状試料分析媒体１ｄの高温領域４の温度は１００℃、低温領域５の温度は８０℃であった。【００９２】  ［実施例４］
実施例２の光吸収層及び光反射層が配置されているディスク状試料分析媒体１ｅを用いて、ディスク状試料分析媒体、電磁波照射手段、ディスク回転手段、レーザー光照射手段とを具備する試料分析装置を構成した。【００９３】  即ち、図１２（ａ）に模式図を示すように、反射板として単一の反射構造を有するゴールドミラー３１ｂを具備すると共に、同心円状に複数のヒーター線４３ｃを具備する２００Ｗの赤外線シースヒーターが、電磁波照射手段としてディスク状試料分析媒体１ｅの上部に配置され、一方で、ディスク回転手段３３がディスク状試料分析媒体１ｅの下部に配置され、ディスク状試料分析媒体を支持し、回転させるようになっている。【００９４】  ディスク面の温度を制御するために、ヒーター線４３ｃはディスク状試料分析媒体１ｅの上部全面に配置される。また、ディスク状試料分析媒体の低温領域５のすぐ上に位置するように温度センサを構成する熱電対４１ｃを配置し、熱電対温度が１００℃になるようにＰＩＤ制御でディスクを加温した。ここで図１２（ｂ）には、熱電対４１、ヒーター線４３ｃ、レーザー光照射手段３２、受光手段４２の上面からの相対位置を示している。また、図１２（ｃ）には、ディスク状試料分析媒体１ｅの高温領域４及び低温領域５の上面からの相対位置を示している。【００９５】  基板各部の温度を色温度補正機能付きの非接触型センサで測定したところ、ディスク状試料分析媒体の高温領域４の温度は１００℃、低温領域５の温度は８０℃であった。
【産業上の利用可能性】
【００９６】  本発明によれば、流路を移動する試料の状態変化を追跡する分析作業を、より簡易に行えるようにした試料分析装置及びディスク状試料分析媒体を提供することができ、また、分析に付随する検出系、反応系と、装置に付随する出力系、駆動系とをコンパクトに融合し、安価に製造できる試料分析装置及びディスク状試料分析媒体を供給することができる。特に、化学、生物学、生化学等の分野における試料の分析に適しており、回転するディスク上でＰＣＲ等を行うＰＣＲ装置としても利用できる。
【図１】
2005012916.tif 000003
【図２】
2005012916.tif 000004
【図３】
2005012916.tif 000005
【図４】
2005012916.tif 000006
【図５】
2005012916.tif 000007
【図６】
2005012916.tif 000008
【図７】
2005012916.tif 000009
【図８】
2005012916.tif 000010
【図９】
2005012916.tif 000011
【図１０】
2005012916.tif 000012
【図１１】
2005012916.tif 000013
【図１２】
2005012916.tif 000014
【国際調査報告】
2005012916.tif 000015
2005012916.tif 000016
2005012916.tif 000017
2005012916.tif 000018