(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基板１０における検出部１１において、励起用光源Ｌから被検体Ａに所定の光を照射させ、被検体Ａとの相互作用によって光量及び／又は波長が変換された光を検出するのに使用するプラスチック製の化学マイクロデバイスにおいて、所定の光が照射される照射面側における検出部１１に凹レンズ１２ａが一体成形されてなることを特徴とする化学マイクロデバイス。
【請求項２】
プラスチック基板１０における検出部１１において、励起用光源Ｌから被検体Ａに所定の光を照射させ、被検体Ａとの相互作用によって光量及び／又は波長が変換された光を検出するのに使用するプラスチック製の化学マイクロデバイスにおいて、所定の光が照射される照射面側における検出部１１に凹レンズ１２ａが一体成形されると共に、この照射面と反対側における検出部１１に凸レンズ１２ｂが一体成形されてなることを特徴とする化学マイクロデバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の検出部１１と凹レンズ１２ａと凸レンズ１２ｂとの少なくとも１つがプラスチック基板１０と異なるプラスチック材料で構成されていることを特徴とする化学マイクロデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、微少な量で分析や反応等を行うのに用いるマイクロチップ，マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスに係り、特に、プラスチック基板に設けられた検出部における被検体に光源から所定の光を照射させて、被検体との相互作用によって光量及び／又は波長が変換された光（以下、変換光という。）を検出するのに使用するプラスチック製の化学マイクロデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＮＡ分析，電気泳動分析，ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ），細胞反応，細胞ソーティングあるいは微量化学反応等の各種の反応，分離，分析を数多く行うため、微少な量で反応や分析を行うマイクロチップ，マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスが使用されるようになった。
【０００３】
また、このような化学マイクロデバイスにおいて、各種の分析や反応の確認等を行うために、被検体に所定の光を照射して、この被検体からの変換光を検出することが行われている。なお、上記の所定の光は、光源から直接導かれる場合もあるが、目的に対応してフィルターやプリズムを介して必要な波長や光量に調整される場合もある。例えば、被検体に励起光を照射して、この被検体からの蛍光を検出することや、被検体に連続波長の光を照射して、被検体との相互作用によって吸収された光量、実質的には透過光量を波長ごとに測定する所謂紫外，可視，赤外等の分光分析、或いは、被検体によって吸収、反射或いは散乱された光量を測定し、この光量を基にした濃度分析等が行われる。
【０００４】
ここで、被検体に所定の光を照射して、この被検体による変換光を検出するにあたり、従来においては、１つの化学マイクロデバイスにおいて反応や分析を数多く行うため、例えば、図１及び図２に示すように、ガラス基板１に被検体Ａを供給する数多くの供給部２を設けて、各供給部２から被検体Ａを微細な各流路３を通して検出部４に導き、このように導かれた被検体Ａに対してそれぞれ光源Ｌから所定の光を照射し、この所定の光による被検体Ａからの変換光を適当な位置に設けた光センサーＳにより検出するようにしており、その後は、被検体Ａを各流路３を通して回収部５に回収するようにしていた。なお、上記の光源Ｌとは所定の光を発光させる手段をいい、必要に応じて、フィルター，プリズム，レンズ等を含む系をいう。
【０００５】
ここで、このようにして被検体Ａによる変換光を検出するにあたり、上記の検出部４における流路３間の間隔が大きいと、各流路３によって検出部４に導かれた被検体Ａに対して所定の光を適切に照射させるために、励起用光源Ｌを移動させることが必要になるため、従来においては、検出部４において流路３間の間隔を狭めて集約させるようにしていた。
【０００６】
しかし、上記のようにガラス基板１に被検体Ａを供給する数多くの供給部４を設け、各供給部４から被検体Ａを導く微細な各流路３を上記のように設けることは非常に面倒であり、このような化学マイクロデバイスを量産することができず、製造コストが高くつくという問題があった。
【０００７】
また、上記のように検出部４において流路３間の間隔を狭めて集約させるのにも限界があり、検出部４における流路３の数を多くした場合には、各流路３により検出部４に導かれた被検体Ａに対して所定の光を適切に照射させるために、依然として励起用光源Ｌを移動させることが必要になった。
【０００８】
さらに、所定の光と被検体Ａとの相互作用によって波長ごとに吸収され、透過した光量の異なる光や、相互作用によって波長・光量が変換された光は、その光量が少ないため、被検体Ａからの変換光を光センサーＳによって適切に検出することが困難になる等の問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、微少な量で分析や反応等を行うのに用いるマイクロチップ，マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスにおける上記のような問題を解決することを課題とするものであり、上記のような化学マイクロデバイスの製造が簡単に行えて、安価に量産できるようにすると共に、検出部における流路の数を多くした場合においても、各流路を通して検出部に導かれた被検体に対して所定の光を適切に照射させることが簡単に行え、また所定の光と被検体との相互作用による変換光を適切に検出できるようにすることを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明における第１の化学マイクロデバイスにおいては、上記のような課題を解決するため、プラスチック基板１０における検出部１１において、光源Ｌから被検体Ａに所定の光を照射させ、被検体Ａとの相互作用による変換光を検出するのに使用するプラスチック製の化学マイクロデバイスにおいて、所定の光が照射される照射面側における検出部１１に凹レンズ１２ａを一体成形したのである。
【００１２】
また、この発明における第２の化学マイクロデバイスにおいては、上記のような課題を解決するため、プラスチック基板１０における検出部１１において、励起用光源Ｌから被検体Ａに所定の光を照射させ、被検体Ａとの相互作用によって光量及び／又は波長が変換された光を検出するのに使用するプラスチック製の化学マイクロデバイスにおいて、所定の光が照射される照射面側における検出部１１に凹レンズ１２ａを一体成形すると共に、この照射面と反対側における検出部１１に凸レンズ１２ｂを一体成形したのである。
【００１３】
そして、この発明における第１，第２の化学マイクロデバイスのように、プラスチック基板１０を用いると、検出部１１に被検体Ａを導く微細な流路等を射出成形等によって簡単に設けることができ、化学マイクロデバイスの製造が容易になって量産が可能になり、製造コストが低減され、また所定の光が照射される照射面側における検出部１１に凹レンズ１２ａを一体成形したり、この照射面と反対側における検出部１１に凸レンズ１２ｂを一体成形したりすることも簡単に行える。
【００１４】
また、この発明における第１の化学マイクロデバイスのように、所定の光が照射される照射面側に凹レンズ１２ａを設けると、所定の光がこの凹レンズ１２ａによって広がり、検出部１１に被検体Ａを導く流路の数を多くした場合においても、光源Ｌを移動させずに、検出部１１に導かれた各被検体Ａに対して所定の光を適切に照射させることが簡単に行えるようになる。
【００１６】
さらに、この発明における第２の化学マイクロデバイスのように、所定の光が照射される照射面側に凹レンズ１２ａを設けると共に、照射面と反対側に凸レンズ１２ｂを設けると、上記の第１の化学マイクロデバイスの効果の他に、所定の光により励起された被検体Ａからの蛍光がこの凸レンズ１２ｂにより集光されて、光センサー等によって適切に検出できる効果が得られるようになる。
【００１７】
また、この発明における第１，第２の化学マイクロデバイスにおいては、１工程２段階射出成形法によって、上記の検出部１１や凹レンズ１２ａや凸レンズ１２ｂを上記のプラスチック基板１０と異なるプラスチック材料で構成することも可能である。
【００１８】
ここで、上記の検出部１１や凹レンズ１２ａや凸レンズ１２ｂを、所定の光によって励起される蛍光発光量や、広い範囲の波長域にわたって透明性に優れたプラスチック材料で構成すると、所定の光によって検出部１１やレンズ１２が発光したりするのが抑制され、被検体Ａからの変換光だけが適切に検出されるようになる。なお、所定の光による発光が少ないプラスチック材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレートの水素原子をフッ素原子に置換したフッ化ポリメチルメタクリレート等のフッ素系のプラスチック材料や、使用条件によっては、添加する触媒や安定剤等の添加剤に蛍光を発しない部材を用いたポリメチルメタクリレートやポリカーボネート等を用いることができる。
【００１９】
また、この発明における第１，第２の化学マイクロデバイスにおいては、上記のプラスチック基板１０における検出部１１以外の部分を耐熱性のプラスチック材料で構成し、このように耐熱性のプラスチック材料で構成された部分において各種試薬を加熱して反応させ、反応生成物からなる被検体Ａを上記の検出部１１に導くようにすることもできる。そして、このように検出部１１以外の部分を耐熱性のプラスチックで構成すると、加熱させて反応を行う場合に、このプラスチック基板１０が熱によって変形したり、薬品等によって侵されるということも少なくなる。なお、上記の耐熱性のプラスチック材料としては、例えば、ポリイミド，ポリベンツイミダゾール，ポリエーテルエーテルケトン，ポリスルホン，ポリエーテルイミド，ポリエーテルスルホン，ポリフェニレンサルファイト等を用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る化学マイクロデバイスを添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２１】
この実施形態における化学マイクロデバイスにおいては、図３及び図４に示すように、プラスチック基板１０の片面に、被検体Ａを供給する数多くの供給部１４と、各供給部１４に供給された被検体Ａを導く各流路１５と、各流路１５によって検出部１１に導かれた被検体Ａを回収する回収部１６とを射出成形によって成形すると共に、上記の検出部１１において所定の光が照射される照射面側にレンズ１２として凹レンズ１２ａを、この照射面と反対側にレンズ１２として凸レンズ１２ｂを一体成形している。
【００２２】
そして、この実施形態における化学マイクロデバイスにおいては、上記の各供給部１４にそれぞれ被検体Ａを供給し、各被検体Ａを流路１５を通して上記のように凹レンズ１２ａと凸レンズ１２ｂとが設けられた検出部１１に順々に導き、光源Ｌから所定の光を、照射面側に設けられた上記の凹レンズ１２ａを通して検出部１１に導かれた被検体Ａに照射し、この所定の光と被検体Ａとの相互作用による変換光を照射面と反対側に設けられた上記の凸レンズ１２ｂにより集光させて適当な位置に設けた光センサーＳに導き、このように集光させた変換光を光センサーＳによって検出するようにしている。
【００２３】
ここで、上記のように検出部１１に導かれた被検体Ａに対して、光源Ｌから所定の光を上記の凹レンズ１２ａを通して照射させるようにすると、所定の光がこの凹レンズ１２ａによって広がり、検出部１１における流路１５の数を多くした場合においても、検出部１１に被検体Ａを導く流路１５間の間隔を非常に狭くしたり、光源Ｌを移動させたりせずに、各流路１５に導かれた被検体Ａに対して所定の光を適切に照射させることができるようになる。
【００２４】
また、上記のように所定の光と被検体Ａとの相互作用による変換光を上記の凸レンズ１２ｂにより集光させて光センサーＳに導くようにすると、被検体Ａにおける変換光が弱い場合においても、この変換光が光センサーＳによって適切に検出されるようになる。
【００２５】
なお、この実施形態における化学マイクロデバイスにおいて、検出部１１において所定の光が照射される照射面側に凹レンズ１２ａを設けると共に、この照射面と反対側に凸レンズ１２ｂを設けるようにしたが、凹レンズ１２ａと凸レンズ１２ｂとの何れか一方だけを設けるようにすることも可能である。
【００２６】
また、前記のように１工程２段階射出成形法により、上記の検出部１１や凹レンズ１２ａや凸レンズ１２ｂを、プラスチック基板１０と異なるプラスチック材料で構成することも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における第１，第２の化学マイクロデバイスにおいては、検出部における被検体に光源から所定の光を照射させ、被検体との相互作用による変換光を検出するにあたり、プラスチック基板を用い、このプラスチック基板において所定の光が照射される検出部における照射面側に凹レンズを、またこの照射面と反対側に凸レンズを一体成形するようにしたため、検出部に被検体を導く微細な流路等を射出成形等によって簡単に設けることができると共にレンズを一体成形することも簡単に行え、化学マイクロデバイスの製造が容易になって、製造コストが低減された。
【００２８】
また、この発明における第１及び第２の化学マイクロデバイスのように、所定の光が照射される照射面側に凹レンズを設けると、所定の光がこの凹レンズによって広がり、検出部に被検体を導く流路等の数を多くした場合においても、光源を移動させずに、検出部に導かれた各被検体に対して所定の光を適切に照射させることができるようになった。また、この発明における第２の化学マイクロデバイスのように、所定の光が照射される照射面と反対側に凸レンズを設けると、所定の光と被検体との相互作用による変換光がこの凸レンズにより集光されて、被検体からの変換光が光センサー等によって適切に検出されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の化学マイクロデバイスの概略平面図である。
【図２】  従来の化学マイクロデバイスにおいて、検出部における被検体に所定の光を照射させて、被検体との相互作用による変換光を検出する状態を示した部分拡大断面図である。
【図３】  この発明の実施形態１における化学マイクロデバイスの概略平面図である。
【図４】  上記の実施形態１の化学マイクロデバイスにおいて、検出部における被検体に所定の光を照射させて、被検体との相互作用による変換光を検出する状態を示した部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  プラスチック基板
１１  検出部
１２  レンズ
１２ａ  凹レンズ
１２ｂ  凸レンズ
Ａ  被検体
Ｌ  光源
【図１】
0003933959.tif 000002
【図２】
0003933959.tif 000003
【図３】
0003933959.tif 000004
【図４】
0003933959.tif 000005