專利名稱：分析芯片及分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠檢測(cè)出特定物質(zhì)或者能夠測(cè)定該物質(zhì)濃度的分析芯片以及分析裝置。
背景技術(shù)：
近年來，人們積極地進(jìn)行著關(guān)于在芯片上具備蛋白質(zhì)或者核酸等的分析功能的分析芯片的研究開發(fā)(日經(jīng)生物技術(shù)企業(yè)2002年2月號(hào)25～27頁)。在該分析用芯片上，通過微細(xì)加工技術(shù)設(shè)置有微細(xì)分析用流路等，且能夠在該芯片上載置極少量的試料，并使用專用的自動(dòng)分析儀器，迅速獲得分析結(jié)果。
在采用以往分析芯片的分析時(shí)，將載有試料的該分析芯片搬送到具有具備檢測(cè)功能·分析功能的大型的外部設(shè)備的設(shè)施內(nèi)，使用這些外部設(shè)備，分析該分析芯片，從而獲得試料分析結(jié)果。例如，在專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)中，通過并用微芯片和熱透鏡顯微鏡等外部設(shè)備，得出分析結(jié)果。
分析·檢查中，存在各種項(xiàng)目。分析芯片根據(jù)每個(gè)這些項(xiàng)目制作。這些分析芯片對(duì)于每個(gè)分析·檢查項(xiàng)目使用不同的外部設(shè)備，獲得分析結(jié)果。
特開2001-4628號(hào)公報(bào)中公開了有關(guān)免疫分析裝置的發(fā)明。根據(jù)該發(fā)明的免疫分析裝置以具備以下各部分作為其特征，即包括作為反應(yīng)固相的直徑1mm以下的固體微粒的同時(shí)，具備具有比該固體微粒的直徑更大的縱斷面積的微通道反應(yīng)槽部、比該固體微粒的直徑更小的縱斷面積的微通道分離部、分別將抗原以及標(biāo)識(shí)抗體導(dǎo)向反應(yīng)槽部的導(dǎo)入部或者微通道流入部的微芯片。
特開平1-250809號(hào)公報(bào)公開了一種搭載有電子部件或者被電子部件搭載的印刷布線板的彎曲量測(cè)定用裝置，其特征在于，能夠簡單地進(jìn)行重復(fù)性良好的測(cè)定。
特開昭57-0884402號(hào)公報(bào)公開了能夠用同一工具進(jìn)行具有被覆的光纖的被覆去除以及切斷的光纖芯線末端形成器。
特開昭62-100641號(hào)公報(bào)中公開了一種解析細(xì)胞性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等的流量觀察儀，其特征在于，是為了不受樣品液中的檢測(cè)體粒子濃度的影響，高效且高精度地進(jìn)行粒子解析，而具備測(cè)定樣品液的流動(dòng)路徑的機(jī)構(gòu)的粒子解析裝置。
特開2002-116145號(hào)公報(bào)中公開了在計(jì)測(cè)被檢溶液中的特定成分濃度時(shí)，通過計(jì)測(cè)試劑溶液的光學(xué)特性，確保濃度計(jì)測(cè)的精度的溶液濃度計(jì)測(cè)方法。
特開平09-121838號(hào)公報(bào)中公開了將在食品的衛(wèi)生檢查或者生物化學(xué)檢查中成為對(duì)象的微生物，在皿(schale)中的培養(yǎng)基培養(yǎng)適當(dāng)時(shí)間，并自動(dòng)計(jì)測(cè)與培養(yǎng)前相比至少成長為數(shù)倍以上的大小的菌落的數(shù)的裝置。而且公開了在該裝置中，還具備配置于能夠計(jì)測(cè)皿整體的位置的CCD照相機(jī)、透鏡、以及改變透鏡位置的驅(qū)動(dòng)裝置，并能夠進(jìn)行皿整體的計(jì)測(cè)、以及擴(kuò)大皿的一部分而計(jì)測(cè)的裝置。
特開平04-136742號(hào)公報(bào)中公開了一種在高速流動(dòng)的細(xì)胞浮游液體上照射半導(dǎo)體激光器的激光，檢測(cè)基于該散射光·熒光的光電信號(hào)，解釋細(xì)胞的性質(zhì)·結(jié)構(gòu)的流量檢查儀，其特征是，是能夠?qū)φ丈涞募す膺M(jìn)行穩(wěn)定化的粒子解析裝置。
特開昭63-241451號(hào)公報(bào)中公開了對(duì)散射光測(cè)光系統(tǒng)以及監(jiān)控照射光束的形狀、位置等的觀察光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光分割的粒子解析裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不需要具備其他檢測(cè)功能或者分析功能的設(shè)備，就能通過目視知道分析結(jié)果的分析芯片。
本發(fā)明的另外的目的是提供一種能夠用更短的時(shí)間獲得分析結(jié)果的分析芯片。
根據(jù)該分析芯片，由于能夠迅速獲得成為診斷基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)等測(cè)定結(jié)果，因此可以有效地適用于臨床的現(xiàn)場。而且，根據(jù)該分析芯片，可以不使用專門設(shè)施的情況下，由個(gè)人容易地獲知分析結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種具備設(shè)置有流路的基板、和設(shè)置在流路的一部分且在流路中流過特定物質(zhì)時(shí)引起外觀變化的檢測(cè)部、和覆蓋檢測(cè)部的透鏡的分析芯片。外觀變化是指例如特定物質(zhì)在檢測(cè)部引起化學(xué)變化而產(chǎn)生的顯色、發(fā)光、變色、脫色、或者消光等。
本發(fā)明的分析芯片由于具備用于擴(kuò)大檢測(cè)部外觀變化的透鏡，因此可以提高在檢測(cè)部的外觀變化的視覺辨認(rèn)性。從而，即使檢測(cè)部微小，也可以正確地視覺辨認(rèn)顯色、發(fā)光、變色、脫色、或者消光等，因此可以小型化分析芯片整體。另外此時(shí)，還可以對(duì)必要試料的量進(jìn)行少量化。
另外，通過預(yù)先把握所述特定成分的濃度、與所述發(fā)光或者色彩之間的關(guān)系，還可以獲知試料中包含的特定成分的濃度。
另外，本發(fā)明的透鏡是指微小且可以擴(kuò)大成像的微透鏡。菲涅耳型透鏡等也包含在微透鏡中。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種所述分析芯片，具備與透鏡成形為一體且覆蓋流路的覆蓋部件。
根據(jù)該分析芯片，在制造工序中可以省略接合覆蓋部件和微透鏡的工序。另外，在使用粘接劑、或者基于熔敷或者超聲波進(jìn)行壓接而接合的情況下，覆蓋部件和微透鏡的折射率有可能在接合面變化，從而有可能降低所述流路內(nèi)的視覺辨認(rèn)性，但是使用本發(fā)明的分析芯片，可以消除這種可能。
根據(jù)本發(fā)明可以提供一種分析芯片，具有在檢測(cè)部照射光的第一照明部件。
通過使用照明部件向檢測(cè)部照射光，可以提高檢測(cè)部的視覺辨認(rèn)性。從而可以通過目視獲得更準(zhǔn)確的分析結(jié)果。另外，由于不必使用檢測(cè)·分析用設(shè)備，因此可以不受檢測(cè)場所限制地進(jìn)行分析，迅速獲得分析結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，在所述分析芯片中，第一照明部件向檢測(cè)部照射紫外線。
根據(jù)本發(fā)明，在所述分析芯片中，基板由能透過可視光的材料形成，且第一照明部件將光從基板的側(cè)面照射。
根據(jù)本發(fā)明，在所述分析芯片中，第一照明部件從流路底面的側(cè)照射光。
在這樣的分析芯片中，所述流路的底被所述第一照明部件從該分析芯片的下面方向照射。因此，可提高所述檢測(cè)區(qū)域的視覺辨認(rèn)性，獲得正確的分析結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，在所述分析芯片中，第一照明部件是光波導(dǎo)。
當(dāng)光供給到設(shè)置在本發(fā)明的分析芯片上的光波導(dǎo)，由從該光波導(dǎo)滲出的間接光，照射所述檢測(cè)部。從而，與向分析芯片整體直接照射光時(shí)相比，能夠以高對(duì)比度狀態(tài)，獲得所述檢測(cè)部的像。從而，可以提高所述檢測(cè)部的視覺辨認(rèn)性，獲得正確的分析結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，在所述分析芯片中，檢測(cè)部包含能夠與特定成分反應(yīng)而改變外觀的試劑。外觀變化是指顯色、發(fā)光、變色、脫色、或者消光等。
本發(fā)明的分析芯片由于具備所述試劑，因此可以正確迅速地進(jìn)行分析。
試劑在檢測(cè)部中均勻分布。
在這樣的分析芯片中，通過計(jì)測(cè)在所述檢測(cè)部的顯色、發(fā)光、變色、脫色、或者消光的區(qū)域的距離或者面積，可以對(duì)包含在所述試料中的所述特定成分進(jìn)行定量。此時(shí)，由于可以將定量結(jié)果作為連續(xù)量獲得，因此可以正確地獲得所述試料中的所述特定成分的濃度。
根據(jù)本發(fā)明，沿著檢測(cè)部設(shè)置有刻度尺。
根據(jù)該分析芯片，由于可以用所述刻度尺，簡便且快速地測(cè)定所述檢測(cè)部上的反應(yīng)區(qū)域，因此可以瞬時(shí)地求出所述試料中的所述特定成分濃度。
根據(jù)本發(fā)明，所述分析芯片中的試劑含有從由酶、抗體、抗原以及熒光物質(zhì)構(gòu)成的物質(zhì)組中選擇的一種以上。
本發(fā)明的分析芯片由于具有所述的試劑，因此能夠以優(yōu)良的選擇性以及高的效率檢僅測(cè)出所述特定成分。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種具備所述分析芯片、以及從分析芯片的側(cè)面向檢測(cè)部照射光的第二照明部件的分析裝置。
根據(jù)該分析裝置，由于所述流路由所述第二照明部件照射，因此可提高所述檢測(cè)部的視覺辨認(rèn)性。從而，可更正確地獲得分析結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，第二照明部件向檢測(cè)部照射的光是紫外線。
根據(jù)本發(fā)明，第二照明部件包括向檢測(cè)部聚光的聚光透鏡。
本發(fā)明的分析裝置通過用所述聚光透鏡對(duì)太陽光或者電燈等可隨時(shí)利用的照明光進(jìn)行聚光并使用。因此不需要使用大型裝置就能簡單地提高所述顯色、變色、脫色反應(yīng)的視覺辨認(rèn)性。
根據(jù)本發(fā)明，第二照明部件是發(fā)光部件。特別是電燈泡、LED或者非可見光(Black Light)中的任何一種。
根據(jù)本發(fā)明的分析裝置，通過使用例如電燈泡或者LED(LightEmitting Diode)等通常的發(fā)光元件進(jìn)行輔助照明，可以在只有極少光量的環(huán)境下進(jìn)行分析，獲得其結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，其特征是包括設(shè)置有試料通過的流路的基板；用于向流路導(dǎo)入試料的導(dǎo)入口；設(shè)置在流路導(dǎo)入口的下游側(cè)且配置有與特定成分特異地結(jié)合的標(biāo)識(shí)物質(zhì)的反應(yīng)部；設(shè)置在流路的反應(yīng)部的下游側(cè)且捕捉與特定成分結(jié)合的標(biāo)識(shí)物質(zhì)的捕捉部。根據(jù)該分析芯片，可通過確認(rèn)與特定成分結(jié)合的標(biāo)識(shí)物質(zhì)被捕捉部捕捉的情況，簡捷地檢測(cè)出特定成分。
根據(jù)本發(fā)明，基于所述分析芯片，提供一種在流路中設(shè)置有捕捉部的區(qū)域的流路的寬度在朝該流路的行進(jìn)方向逐漸變窄的分析芯片。
根據(jù)本發(fā)明，基于所述分析芯片，提供一種在捕捉部的標(biāo)識(shí)物質(zhì)的密度朝流路的下游側(cè)逐漸增大的分析芯片。根據(jù)該分析芯片，除所述特定成分檢測(cè)之外，還可以進(jìn)行定量分析。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，其特征是包括設(shè)置有朝下游側(cè)逐漸變窄的流路的基板；以及沿流路的壁面配置，且通過吸收特定物質(zhì)則膨脹，從而根據(jù)特定的物質(zhì)的量，在不同位置鎖閉流路的水凝膠層。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，其特征是包括設(shè)置有朝下游側(cè)逐漸變窄的流路的基板；以及在規(guī)定的初始鎖閉位置鎖閉流路，且通過吸收特定物質(zhì)則收縮，從而使鎖閉流路的位置與初始鎖閉位置相比向下游側(cè)移動(dòng)的水凝膠層。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，其特征是包括設(shè)置有朝下游側(cè)逐漸變窄的流路的基板；以及配置在流路中，且由吸收特定成分則改變體積的水凝膠形成表面的小珠。在液體流動(dòng)于流路中時(shí)，小珠被液體推壓流動(dòng)，并根據(jù)體積而停止在流路的不同位置。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，其特征是包括設(shè)置有流路的基板；配置在流路內(nèi)部，且與特定物質(zhì)反應(yīng)而改變粘度的聚合物溶液；配置在流路內(nèi)部的靶小珠；設(shè)置在流路內(nèi)部的規(guī)定位置，且在靶小珠受到小于規(guī)定大小的力時(shí)，將靶小珠保持在規(guī)定位置的臨時(shí)保持部。
在這樣的分析芯片中，靶小珠可以是強(qiáng)磁性材料。當(dāng)向該分析芯片靠近具有一定磁力的磁鐵時(shí)，靶小珠根據(jù)聚合物溶液的粘度以不同速度在流路中流動(dòng)。通過測(cè)定該移動(dòng)速度，可定量測(cè)定特定的物質(zhì)的量。
這樣的分析芯片還可以具備設(shè)置在流路端部的一對(duì)電極、和在一對(duì)電極間產(chǎn)生電位差的電池，且靶小珠由在規(guī)定pH的溶液中能使表面帶電的材料形成。根據(jù)該分析芯片，通過在一對(duì)電極間產(chǎn)生電位差，靶小珠根據(jù)聚合物溶液的粘度以不同速度在流路中移動(dòng)。通過測(cè)定該移動(dòng)速度，可定量測(cè)定特定的物質(zhì)的量。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，其特征是包括設(shè)置有流路的基板；設(shè)置在流路上且由毛細(xì)管引力具備溶液的溶液保持部；由毛細(xì)管引力向溶液保持部導(dǎo)入溶液的導(dǎo)入路；設(shè)置在流路的一部分上，且當(dāng)流路中流過特定物質(zhì)時(shí)引起外觀變化的檢測(cè)部。
根據(jù)這種分析芯片，不用使用測(cè)定溶液量用的其它器具而就能夠?qū)z查對(duì)象的試樣以規(guī)定的量保持在分析芯片內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，其特征是包括設(shè)置有第一流路和第二流路的基板；設(shè)置在第一流路上的第一溶液保持部；設(shè)置在第二流路上的第二溶液保持部。在該分析芯片中，第一溶液保持部通過毛細(xì)管引力，保持第一規(guī)定量的溶液。第二溶液保持部通過毛細(xì)管引力，保持不同于第一規(guī)定量的第二規(guī)定量的溶液。基板上最好顯示與第一規(guī)定量和第二規(guī)定量對(duì)應(yīng)的數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，其特征是流路是設(shè)置在基板表面?zhèn)鹊木匦蔚臏喜郏⒕邆溲鼗宓酌媾渲们曳瓷淇梢暪獾姆瓷浒?。根?jù)這樣的分析芯片，通過使基板的折射率不同于充滿流路內(nèi)部的物質(zhì)的折射率，使得在從適當(dāng)角度觀察的時(shí)候，使進(jìn)入溶液之處由被銀紙反射的光照亮的同時(shí)，使其他部分變暗。根據(jù)該分析芯片，可以很容易地通過目視測(cè)定進(jìn)入溶液的部分。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，其特征是流路的壁面由折射率為水的折射率以下的材料所覆蓋。根據(jù)這樣的分析芯片，可滿足充滿流路的溶液相當(dāng)于光纖的芯且流路相當(dāng)于包覆層的折射率關(guān)系，從而根據(jù)觀察流路的方向，在流路的表面與水溶液之間的界面引起全反射。因此，有水溶液的流路部分看起來比沒有的部分亮。根據(jù)該分析芯片，可以很容易地通過目視測(cè)定進(jìn)入溶液的部分。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分析芯片，包括設(shè)置有流路的基板，覆蓋流路的透明的蓋。流路的底面和蓋之間的距離在流路的延長方向連續(xù)變化。通過底面和蓋之間的光反射，在蓋的外側(cè)顯示根據(jù)充滿流路的物質(zhì)的折射率而具有不同位置的干涉條紋。通過觀察該干涉條紋，可以很容易地獲得有關(guān)充滿流路的物質(zhì)的折射率的信息。


圖1A～1C是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖2A～2C是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖3A～3C是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖4A～4C是表示擴(kuò)大本發(fā)明的分析芯片的試劑層附近的圖。
圖5A～5B是用于說明向本發(fā)明的分析芯片照射光的情況的圖。
圖6是用于說明在分析芯片的側(cè)方配置聚光透鏡的情況的圖。
圖7A～7B是用于說明在分析芯片的側(cè)方配置光源的情況的圖。
圖8A～8C是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖9A～9C是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖10A～10B是用于說明在流路中填充干燥試劑小珠的方法的圖。
圖11是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖12是用于說明圖11的分離區(qū)域的圖。
圖13A～13B是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖14A～14B是用于說明使用本發(fā)明的分析芯片的檢測(cè)法的圖。
圖15是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖16是用于對(duì)膠乳小珠被檢測(cè)部內(nèi)壁捕捉的原理進(jìn)行說明的圖。
圖17A～17B是用于對(duì)使用本發(fā)明的分析芯片的定量法進(jìn)行說明的圖。
圖18A～18B是用于對(duì)使用本發(fā)明的分析芯片的定量法進(jìn)行說明的圖。
圖19A～19B是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖20A～20B是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖21A～21C是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖22A～22B是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖23表示本發(fā)明使用的電池的布線。
圖24表示取代基的種類、pH以及帶電電荷的關(guān)系。
圖25A～25C是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖26A～26C是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
圖27A～27B是表示本發(fā)明的分析芯片的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，詳細(xì)說明為實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
(實(shí)施方式一)圖1A是本實(shí)施方式的分析芯片100的上面圖。另外，圖1B和圖1C分別表示圖1A中的A-A’斷面圖以及B-B’斷面圖。
分析芯片100具有以下結(jié)構(gòu)，即，在設(shè)置有流路102的基板101上設(shè)有透明的覆蓋件106，且在該透明覆蓋件106上進(jìn)一步設(shè)有微透鏡103。另外，在覆蓋件106，設(shè)置有用于導(dǎo)入作為分析對(duì)象的試料的試料導(dǎo)入路104，以及在導(dǎo)入分析試料時(shí)排出流路102內(nèi)的空氣的排氣口105。
下面說明分析芯片100的使用方法。將作為分析對(duì)象的試料從試料導(dǎo)入路104注入，并通過毛細(xì)管效應(yīng)或者由泵施加壓力等，使其在流路102中展開。流路102中設(shè)有能通過與包含在作為分析對(duì)象的試料中的特定成分相互作用而顯色、發(fā)光、變色、脫色或者消光的物質(zhì)或者試劑。通過這樣，可以在流路102檢測(cè)出該特定成分。而且，如后述的那樣，還可以獲知包含在該試料中的特定成分的濃度。
通過在分析芯片100中設(shè)置微透鏡103，可以擴(kuò)大觀察流路102內(nèi)的樣子。從而可以更詳細(xì)地視覺辨認(rèn)流路102中的顯色、發(fā)光、變色、脫色或者消光。而且，在該流路102極細(xì)的情況下，也可以視覺辨認(rèn)該顯色、發(fā)光、變色、脫色或者消光。為了通過微透鏡103而視覺辨認(rèn)流路102內(nèi)的狀況，流路102的寬度優(yōu)選10μm～100μm。就這樣，由于在流路102很細(xì)的時(shí)也沒有問題，因此在由分析芯片100進(jìn)行分析時(shí)，可以少量化供分析的試料。另外還可以設(shè)置多個(gè)流路，而在此時(shí)由于流路細(xì)，因此可以集聚多個(gè)流路。從而可以用一個(gè)分析芯片同時(shí)實(shí)施多個(gè)項(xiàng)目的分析。另外，在不使用微透鏡103的情況下，為了能通過目視觀察流路102內(nèi)的狀況，流路102的寬度優(yōu)選50μm～1mm。
在這里，作為覆蓋件106可以使用如上的整體透明的覆蓋件，也可以采用在與基板101接合時(shí)僅位于流路102上方的區(qū)域透明的覆蓋件。此時(shí)，來自流路102以外的雜散光被遮斷，從而提高了流路102內(nèi)的視覺辨認(rèn)性。
如圖3所示，在分析芯片100的流路102，設(shè)有包含能通過與所述特定成分相互作用而顯色的試劑的試劑層107。圖3A是分析芯片100的上面圖，且圖3B和圖3C分別表示圖3A中的A-A’斷面圖以及B-B’斷面圖。如圖3B和3C所示，試劑層107填塞在流路102中。因此從試料導(dǎo)入路104注入作為分析對(duì)象的試料，則該試料浸透試劑層107。
接著，參照著圖4，說明所述試料浸透試劑層107時(shí)的動(dòng)作。圖4是擴(kuò)大顯示圖3中的試劑層107附近的圖。圖4A表示試料108馬上到達(dá)試劑層107的左端的狀態(tài)。試料108從該狀態(tài)開始經(jīng)過一段時(shí)間向圖中的箭頭方向展開。圖4B表示從圖4A狀態(tài)開始經(jīng)過一段時(shí)間后的時(shí)點(diǎn)的狀態(tài)。試料在試劑層107中展開的結(jié)果，試料界面110到達(dá)試劑層107的中程。因此，從試劑層107的左端到試料界面110的區(qū)域，包含在試料中的特定成分和試劑層107中含有的試劑被吸附而引起反應(yīng)，從而形成顯色區(qū)域109。圖4C表示從圖4B的狀態(tài)開始再經(jīng)過一段時(shí)間后的時(shí)點(diǎn)的狀態(tài)。試料界面110比起圖4B所示的狀態(tài)向右方移動(dòng)，但顯色區(qū)域109的右端不與試料界面110一致，停留在圖中的虛線位置。這是因?yàn)楫?dāng)試料界面110到達(dá)該虛線位置的時(shí)候包含在試料中的所有特定成分被試劑層107中的試劑吸附而反應(yīng)完全，從而使虛線右方區(qū)域不顯色的緣故。
另外在本實(shí)施方式中，試劑層107的每單位體積中含有一定量的試劑，因此可通過測(cè)定顯色區(qū)域109向右方展開的距離，對(duì)試料中含有的特定成分進(jìn)行定量。例如在圖4C中，使用刻度尺111并通過目視獲知從試劑層107的左端到顯色區(qū)域109右端之間的距離。另外，刻度尺111實(shí)際上如圖3A那樣印在覆蓋件106上。而且采用了通過微透鏡103以擴(kuò)大試劑層107和刻度尺111的狀態(tài)同時(shí)視覺辨認(rèn)的方式。在這里，刻度尺111并不僅限于以圖3A的方式配置，還可以在覆蓋件106上沿微透鏡103設(shè)置。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的分析芯片，可以在不使用其他分析用設(shè)備的情況下迅速實(shí)施特定成分的定量分析。
本實(shí)施方式的分析芯片可應(yīng)用于各種物質(zhì)的檢測(cè)·定量當(dāng)中，例如可用于葡萄糖、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、清蛋白、堿性磷酸酶、淀粉酶、鈣離子、總膽固醇、過氧化類脂體、肌酸酐、鉀離子、膽紅素、總蛋白等血液生物化學(xué)檢查；Hbs抗原·抗體、HCV抗原·抗體、HIV抗體等免疫血清學(xué)的檢查；CEA、CA19-9、PSA、CA-125等腫瘤標(biāo)記物的分析。
例如在對(duì)葡萄糖定量的情況下，可以作為試劑層107，使用葡糖氧化酶、過氧化酶、4-氨基安替比林以及N-乙基-N-(2-羥基-3-磺基丙基)-m-甲苯胺·鈉的混合物微?；蛘吆羞@些的干燥試劑小珠，并通過計(jì)測(cè)顯色區(qū)域而實(shí)施。該情況下的原理如下。向吸收水分而凝膠化的所述試劑小珠內(nèi)轉(zhuǎn)移一分子的葡萄糖，則由葡糖氧化酶的作用，分解成一分子的葡萄糖酸和一分子的過氧化氫。接著，在該試劑小珠內(nèi)，該過氧化氫由過氧化酶的作用，分別與一分子的4-氨基安替比林以及N-乙基-N-(2-羥基-3-磺基丙基)-m-甲苯胺·鈉發(fā)生反應(yīng)，生成醌系色素，顯示出紅紫色。即通過生成一分子的醌系色素，檢測(cè)出一分子的葡萄糖的存在。從而通過在試劑層107的每單位體積中含有一定量的該粒子，設(shè)定試劑層107的每單位體積的葡萄糖檢測(cè)量，測(cè)定該檢測(cè)體中的葡萄糖的絕對(duì)量。由此可獲得該檢測(cè)體的葡萄糖濃度。
另外，所述干燥試劑小珠可通過以下方法制作。首先作為粘合劑，調(diào)制含有瓊脂糖或者聚丙烯酰胺、甲基纖維素等吸水性聚合物的溶膠。這樣的溶膠會(huì)隨著時(shí)間自然地凝膠化。將該溶膠與規(guī)定量的葡糖氧化酶、過氧化酶、4-氨基安替比林以及N-乙基-N-(2-羥基-3-磺基丙基)-m-甲苯胺·鈉混合。在干燥空氣中對(duì)由此獲得的溶膠進(jìn)行噴霧處理，獲得液滴。由于該液滴會(huì)在下落過程中邊凝膠化邊干燥，因此可獲得作為目標(biāo)物的干燥試劑小珠。
另外，作為所述干燥試劑小珠的制造方法，可采用以下方法。在燒瓶等的表面，對(duì)含有所述試劑的溶膠進(jìn)行凝膠化之后，進(jìn)行真空凍結(jié)干燥。其結(jié)果，獲得具有多個(gè)空胞的固體物。該固體物很容易被粉碎，作成小珠或者粉末。
在這里，可以使用具有三層結(jié)構(gòu)的干燥試劑小珠，即可以使用由含有葡糖氧化酶的芯部、以覆蓋該芯部表面的方式形成且含有過氧化酶的層、以進(jìn)一步覆蓋該層的方式形成且含有4-氨基安替比林以及N-乙基-N-(2-羥基-3-磺基丙基)-m-甲苯胺·鈉的層構(gòu)成的干燥試劑小珠。在這樣的干燥試劑小珠中，過氧化氫在存在葡糖氧化酶的芯部生成，且向覆蓋芯部且含有過氧化酶的層轉(zhuǎn)移時(shí)，被瞬時(shí)消耗。因此過氧化氫很難流出到該水珠外，從而對(duì)其他的試劑水珠顯色的影響很小。因此具有能夠正確地進(jìn)行檢測(cè)·測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)。
在這樣的具有三層結(jié)構(gòu)的干燥試劑小珠中，以將葡糖氧化酶混合到所述溶膠的物質(zhì)作為原料，并采用流動(dòng)層造粒法制作芯部。此后，使用將過氧化酶混合到所述溶膠的物質(zhì)，采用同樣的流動(dòng)層造粒法，進(jìn)行涂敷。接著，使用將4-氨基安替比林以及N-乙基-N-(2-羥基-3-磺基丙基)-m-甲苯胺·鈉混合到所述溶膠的物質(zhì)，再次進(jìn)行涂敷，獲得作為目標(biāo)物的干燥試劑小珠。在這里，可以使用例如ホソカワミクロン社制的流動(dòng)層造粒裝置即アダロマスタ(注冊(cè)商標(biāo))AGM-SD，制作所述試劑小珠。
另外，在檢測(cè)試料中的HCV抗體的時(shí)候，可以采用例如固層免疫分析法或者ELISA法(Enzyme-Linked immuno-sorbent Assay)。此時(shí)，例如將作為HCV的結(jié)構(gòu)蛋白的核心蛋白附著在流路102(圖1)的底面。具體地說，在基板101采用聚苯乙烯材料時(shí)，通過向流路102中導(dǎo)入在緩沖劑中分散該核心蛋白的物質(zhì)，可以簡單地在流路102的底面附著該核心蛋白。此后，當(dāng)在試料中含有識(shí)別該核心蛋白的HCV抗體的時(shí)候，該抗體與所述核心蛋白結(jié)合，形成抗體-抗原復(fù)合體。接著，從試料導(dǎo)入路104導(dǎo)入緩沖劑，并在流路102內(nèi)流通該緩沖劑，從而清洗流路102內(nèi)。然后，將識(shí)別所述HCV的多克隆抗體(二次抗體)向流路102導(dǎo)入，將二次抗體進(jìn)一步向所述抗體一抗原復(fù)合體結(jié)合，并再次用與所述的相同方法清洗流路102內(nèi)。此時(shí)，通過向二次抗體結(jié)合熒光標(biāo)識(shí)或者堿性磷酸酶等酶，可實(shí)現(xiàn)高敏感度的HCV抗原檢測(cè)。在將熒光標(biāo)識(shí)向二次抗體結(jié)合的情況下，通過用非可見光等照射流路102內(nèi)，可確認(rèn)HCV抗體的存在。另一方面，在將堿性磷酸酶向二次抗體結(jié)合的情況下，如果將對(duì)硝基苯磷酸等顯色基質(zhì)向流路102導(dǎo)入，則會(huì)產(chǎn)生基于堿性磷酸酶的酶反應(yīng)并顯色，因此由此可檢測(cè)出HCV抗體。
以上，是對(duì)檢測(cè)試料中含有的抗體而以HCV抗體為例進(jìn)行了敘述，而在檢測(cè)試料中的特定的蛋白、例如作為HCV的結(jié)構(gòu)蛋白的核心蛋白的情況下，可采用如下方法。將能識(shí)別作為HCV的結(jié)構(gòu)蛋白的核心蛋白的N末端區(qū)域的單克隆抗體(一次抗體)結(jié)合到流路102(圖1)的底面。從試料導(dǎo)入路104導(dǎo)入試料，通過毛細(xì)管效應(yīng)向流路102移動(dòng)。在該試料含有所述核心蛋白的時(shí)，一次抗體和核心蛋白形成抗體-抗原復(fù)合體。接著用與上述同樣的方法清洗流路102內(nèi)。接著，將能識(shí)別除上述核心蛋白的N末端以外的區(qū)域的單克隆抗體(二次抗體)向流路102導(dǎo)入，將二次抗體進(jìn)一步向所述抗體-抗原復(fù)合體結(jié)合，并再次用與所述的相同方法清洗流路102內(nèi)。此時(shí)，通過向二次抗體結(jié)合熒光標(biāo)識(shí)或者堿性磷酸酶等酶，采用與所述HCV抗體的情況相同的方法，對(duì)HCV抗原也能進(jìn)行高靈敏度的檢測(cè)。
在上述方法中清洗流路的工序是必不可少的，但作為不需要進(jìn)行清洗的方法，可以舉出以下方法。在該方法中采用具有以下結(jié)構(gòu)的分析芯片，即，在試料導(dǎo)入路的下游側(cè)設(shè)置配置有與試料中的特定成分特異地結(jié)合的標(biāo)識(shí)物質(zhì)的反應(yīng)部，再在其下游側(cè)設(shè)置捕捉與特定成分結(jié)合的標(biāo)識(shí)物質(zhì)的捕捉部。在這里以HCV抗體的檢測(cè)作為實(shí)例說明。
如圖15所示，分析芯片700具有以下結(jié)構(gòu)，即，在基板701上設(shè)置有導(dǎo)入口702、反應(yīng)室703、檢測(cè)口704，且如圖所示分別與流路705連接。另外，反應(yīng)室703中填充有被著色的膠乳，其表面涂敷有HCV的核心蛋白。另外，反應(yīng)室703和檢測(cè)口704的流路705上，設(shè)置有檢測(cè)部706，而在該檢測(cè)部706的內(nèi)壁，固定有能識(shí)別HCV抗體的二次抗體。
另外在這種情況下，HCV抗體相當(dāng)于所述特定成分，且表面涂敷有HCV核心蛋白的膠乳小珠相當(dāng)于與所述特定成分結(jié)合的所述標(biāo)識(shí)物質(zhì)。另外，檢測(cè)部706和后述的檢測(cè)管707(圖17)相當(dāng)于捕捉與所述特定成分結(jié)合的所述標(biāo)識(shí)物質(zhì)的捕捉部。
下面，對(duì)使用分析芯片700而對(duì)HCV抗體進(jìn)行檢測(cè)的操作以及原理進(jìn)行說明。首先，從試料導(dǎo)入路702注入試料，并由毛細(xì)管效應(yīng)或者壓入等，向反應(yīng)室703輸送。在反應(yīng)室703中，反應(yīng)室703中的膠乳小珠和試料進(jìn)行混合。在該試料中含有HCV抗體時(shí)，由于HCV抗體結(jié)合到涂敷在反應(yīng)室703中的膠乳小珠表面的HCV的核心蛋白，因此在該膠乳小珠的表面形成抗體-抗原復(fù)合體。在表面具有該抗體-抗原復(fù)合體的膠乳小珠，最終從反應(yīng)室703向檢測(cè)口704方向溢出，從而向檢測(cè)部706移動(dòng)，而此時(shí)由于如前所述的那樣在檢測(cè)部706的內(nèi)壁設(shè)置有二次抗體，因此該膠乳小珠就會(huì)如同圖16所示的那樣經(jīng)由HCV抗體被捕捉。就這樣當(dāng)多個(gè)膠乳小珠被捕捉在檢測(cè)部706(圖15)的內(nèi)壁，則如14A所示的那樣，在檢測(cè)部706的一部分，流路705被堵塞，從而可得出以下結(jié)果，即，從反應(yīng)室703到檢測(cè)部706的區(qū)域被著色的同時(shí)，關(guān)于從檢測(cè)部706到檢測(cè)口704的區(qū)域則沒確認(rèn)被著色。另一方面，在試料中不存在HCV抗體的情況下，在檢測(cè)部706不產(chǎn)生膠乳小珠的捕捉現(xiàn)象。從而膠乳小珠可以通過檢測(cè)部706，并如圖14B那樣，使從反應(yīng)室703到檢測(cè)口704之間的區(qū)域全部被著色。即可通過判斷從檢測(cè)部706到檢測(cè)口704之間的區(qū)域是否被著色，判斷出在上述試料中是否存在HCV抗體。
另外，如圖17A所示可以在反應(yīng)室703和檢測(cè)口704之間采用檢測(cè)管707，以替代圖15中的檢測(cè)部706。檢測(cè)管707的內(nèi)部以規(guī)定的密度梯度涂敷二次抗體，且從反應(yīng)室703朝向檢測(cè)口704，二次抗體的密度逐漸提高。通過采用該結(jié)構(gòu)，可以測(cè)定試料中的HCV抗體的濃度。其原理如下。將表面具有抗體-抗原復(fù)合體的膠乳小珠吸附在檢測(cè)管707的內(nèi)壁時(shí)的吸附力，與和該膠乳小珠結(jié)合的HCV抗體的密度和檢測(cè)管707的內(nèi)部的密度相關(guān)。例如在試料中的HCV抗體濃度高時(shí)，由于膠乳小珠上結(jié)合了多個(gè)HCV抗體，因此在二次抗體的密度很小的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生膠乳小珠的吸附，引起流路的堵塞。相反在試料中的HCV抗體濃度低時(shí)，由于膠乳小珠上結(jié)合少數(shù)個(gè)HCV抗體，因此在二次抗體的密度很小的區(qū)域很難產(chǎn)生膠乳小珠的吸附。因此將膠乳小珠朝向檢測(cè)管707的高濃度側(cè)移動(dòng)，進(jìn)行吸附。就這樣，根據(jù)試料中的HCV抗體濃度的不同，膠乳小珠吸附在檢測(cè)管707內(nèi)壁的位置也不同。從而如17A所示的那樣，由于可以確認(rèn)從反應(yīng)室703到該被吸附的位置之間被著色，因此可通過被著色區(qū)域的長度，獲知HCV濃度。
另外，采用圖17B所示的具備多個(gè)檢測(cè)管708的結(jié)構(gòu)，以替代圖17A的檢測(cè)管707，也可以與上述的一樣，進(jìn)行HCV抗體的定量。在這種情況下，例如從圖中的左側(cè)的檢測(cè)管708開始一次提高涂敷在內(nèi)壁的二次抗體的密度。通過采用該操作，根據(jù)所述原理，在內(nèi)壁上涂敷一定密度以上的二次抗體的檢測(cè)管708內(nèi)產(chǎn)生堵塞。產(chǎn)生堵塞的檢測(cè)管708，圖中從左開始的第4～6個(gè)檢測(cè)管708被部分區(qū)域著色或者根本沒有被著色。在圖17B的情況下，可以判斷吸附是在第四個(gè)檢測(cè)管708產(chǎn)生的，因此可根據(jù)該情況，估計(jì)出試料中的HCV抗體濃度。
另外，膠乳小珠的堵塞容易程度不僅和與流路內(nèi)壁之間的吸附力有關(guān)，還與流路寬度有關(guān)系。在這里，可以采用具有如圖18A所示的寬度逐漸減小的檢測(cè)管709的結(jié)構(gòu)，也可以采用具有如圖18B所示的寬度不同的多個(gè)檢測(cè)管710的結(jié)構(gòu)，以求出試料中的HCV濃度。即，在試料的HCV抗體濃度比較高的情況下，由于表面結(jié)合有HCV抗體的膠乳小珠變得多量，因此即使檢測(cè)管的流路寬度大的情況下，也可以產(chǎn)生足夠使流路產(chǎn)生堵塞的吸附量。另一方面，在試料的HCV抗體濃度比較低的情況下，由于表面結(jié)合有HCV抗體的膠乳小珠變得少量，因此很難在流路寬度大的位置產(chǎn)生堵塞，并在更下游側(cè)的流路寬度小的位置產(chǎn)生堵塞。通過利用該現(xiàn)象，可以估計(jì)出HCV抗體濃度。
以上，是以HCV抗體為例，對(duì)抗體的檢測(cè)進(jìn)行了敘述，但也可以應(yīng)用于抗原的檢測(cè)。此時(shí)通過以下方式實(shí)現(xiàn)目的，即，將能識(shí)別作為檢測(cè)對(duì)象的抗原的特定區(qū)域的單克隆抗體涂敷在膠乳小珠上，并在檢測(cè)部或者檢測(cè)管上固定識(shí)別該抗原的其他區(qū)域的單克隆抗體。
另外，關(guān)于CEA、PSA等腫瘤標(biāo)記物，也可以采用所述的固層免疫定量法或者ELISA法、或者以采用膠乳小珠的方法，進(jìn)行檢測(cè)·定量。另外，通過向尿中的hCG(人體絨膜促性腺激素)適用上述方法，可以獲得判斷妊娠成立的分析芯片。另外，通過向?qū)τ诋惓５鞍赘腥舅?PrPSc)的抗體、對(duì)于β淀粉體或者p97蛋白質(zhì)的抗體適用上述方法，可以獲得能迅速分別診斷狂牛病、阿爾茨海默病的分析芯片。
在本實(shí)施方式中，作為分析芯片100的基板101(圖1)的材料，可以舉出PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)等塑料材料、玻璃、硅基板。基板101的大小沒有特別限定，例如可以采用縱·橫方向都是2～3cm的基板。對(duì)其厚度也沒有特別限定，例如可選擇0.2～0.7cm。另外，流路102通過例如蝕刻形成，且可以采用適用于通過如注塑成形等方式成形的基板101的材料的公知方法而進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，可以采用以下方法制作具備流路102的基板101。使用精密加工機(jī)(例如FANUC ROBOnanoUi(フアナツク社制))制作出能形成微米級(jí)流路的金屬模，并使用該金屬模以及高精度注塑機(jī)(例如FANUCROBOSHOTα-50iAP(フアナツク社制))，進(jìn)行塑料注射成形。由此，可以以高精度批量生產(chǎn)基板101。
另外，為了能使試料更容易通過，流路102的內(nèi)壁還可以實(shí)施親水性處理。親水性處理可以使用結(jié)構(gòu)與磷脂類似的物質(zhì)，例如以2-甲丙烯?；已趸姿崮憠A作為結(jié)構(gòu)單元的水溶性聚合物(リピジユア(注冊(cè)商標(biāo)，日本油脂社制))。此時(shí)將リピジユア(注冊(cè)商標(biāo))以成為0.5wt％的方式溶解在TBE緩沖劑(89mM Tris、89mM硼酸、2mM EDTA)等緩沖液中，用該溶液充滿流路102內(nèi)，放置數(shù)分鐘之后用氣槍去除液體再干燥，從而對(duì)流路102內(nèi)壁進(jìn)行親水性處理。另外，流路102的大小沒有特別限定，例如可以是寬度50～200μm、深度50～500μm。
覆蓋件106和微透鏡103可以分別制作，再粘接兩者或者基于熔敷、超聲波等進(jìn)行壓接，但更優(yōu)選將兩者作為一體成形。通過作為一體成形，可以省略接合覆蓋件106和微透鏡103的工序。另外，在使用粘接劑或者基于熔敷、超聲波的壓接而進(jìn)行接合的情況下，覆蓋件106或者微芯片103的折射率有可能在接合面變化，進(jìn)而有可能會(huì)降低流路102內(nèi)的視覺辨認(rèn)性，因此通過作為一體成形，可消除該問題。
覆蓋件106和微透鏡103的材料可以使用例如PMMA、PET、PC等塑料材料或者玻璃等，即選擇透明材料以便觀察流路102。微透鏡103的大小如在圖1B中那樣可采用H為0.25mm～1.0mm、W為0.50～2.0mm。
可以使用適合于覆蓋件106和基板101接合的粘接劑，進(jìn)行接合。另外，也可以通過基于熔敷、超聲波的壓接或者嵌入，進(jìn)行接合。在使用粘接劑的情況下，為防止粘接劑侵入到流路102中，最好將粘接劑涂敷在遠(yuǎn)離流路102的位置、例如可涂敷在基板101的周緣部。此時(shí)雖然流路102和覆蓋件106之間產(chǎn)生極小的間隙，但通過作為覆蓋件106的材料使用例如硅橡膠等疏水性物質(zhì)、或者例如使用硅涂料等對(duì)覆蓋件106的下面進(jìn)行疏水性加工，可以完全防止水從流路102漏出。
考慮到緊緊接合覆蓋件106和基板101，兩者最好使用相同材料。另外，考慮到對(duì)分析芯片100進(jìn)行輕量化，覆蓋件106和基板101的材料優(yōu)選塑料材料。在塑料材料中更優(yōu)選PMMA。PMMA兼?zhèn)淞己猛该鞫群蛷?qiáng)度。
圖3中的試劑層107例如可通過以下方法設(shè)置，即，將試劑和粘合劑溶解在溶劑中或者使其均勻懸浮，將該溶液或者懸浮液流入流路102中，并在干燥氮?dú)饣蛘吒稍餁鍤鈿夥障逻M(jìn)行干燥。另外，在使用所述干燥試劑小珠的情況下，可采用例如以下方法設(shè)置試劑層107。在沒有接合覆蓋件106的狀態(tài)下，將干燥試劑小珠、粘合劑以及水的混合體流入流路102中。此時(shí)在第一流路102中設(shè)置第一堵塞部件，使該混合體不致于流到應(yīng)設(shè)置試劑層107的區(qū)域以外的區(qū)域。在該狀態(tài)下干燥該混合體并固化，從而設(shè)置試劑層107。所述粘合劑可以使用例如含有瓊脂糖凝膠或者聚丙烯酰胺凝膠等吸水性聚合物的溶膠。使用這這些含有吸水性聚合物的溶膠，由于可以自然地凝膠化，因此不需要進(jìn)行干燥。另外，試劑層107可以如同如圖3B所示的那樣以堵塞流路的方式形成，也可以在流路底面上設(shè)置薄的層狀。
以上關(guān)于使用粘合劑設(shè)置試劑層107的方法進(jìn)行了說明，但也可以不使用粘合劑，而使用將所述干燥試劑小珠僅懸浮在水中的物質(zhì)，并將干燥試劑小珠填充在流路中。例如如圖10A所示，在流路102內(nèi)設(shè)置第一堵塞部件112，并利用毛細(xì)管效應(yīng)將懸浮在水中的干燥試劑小珠流入到流路102中。通過采用該方法，由于水可以通過第一堵塞部件112的同時(shí)，干燥試劑小珠113被第一堵塞部件112堵塞，因此如圖10B所示被填充在流路102中。就這樣填充干燥試劑小珠113之后，通過利用第二堵塞部件114防止填充的干燥試劑小珠113逆流的同時(shí)，在干燥氮?dú)饣蛘吒稍餁鍤鈿夥障逻M(jìn)行干燥，從而將其作為試劑層107(圖3)。其中，作為第二堵塞部件114，可以舉出例如可被緩沖劑膨潤且具有粘著性的凝膠(例如聚甲基纖維素)的干燥小珠。在由該干燥小珠形成第二堵塞部件114的情況下，通過上述方式填充干燥試劑小珠113之后，填充分散在緩沖劑中的該干燥小珠。被填充的該干燥小珠通過相互吸附以及吸附在流路102的內(nèi)壁，支持干燥試劑小珠113。另外為更有效地將該干燥小珠填充在流路102中，優(yōu)選充分壓縮且干燥的小珠。通過該操作，由于要膨潤該干燥小珠所需的時(shí)間變長，因此可確切地形成第二堵塞部件。
在圖3中試劑層107處于充滿至到達(dá)覆蓋件106的狀態(tài)，但也并不一定采用該方式，還可以例如在流路102底面設(shè)置薄的試劑層107。
(實(shí)施方式二)下面說明本發(fā)明的實(shí)施方式二。圖2A是本實(shí)施方式的分析芯片200的上面圖。另外，圖2B和圖2C分別表示圖2A中的A-A’斷面圖以及B-B’斷面圖。
分析芯片200具有以下結(jié)構(gòu)，即，在設(shè)置有反應(yīng)槽202和流路203的基板201上設(shè)有透明的覆蓋件206，且在該透明覆蓋件206上進(jìn)一步設(shè)有微透鏡207。另外，在該反應(yīng)槽202的底面設(shè)置有試劑層210。而且，在覆蓋件206，設(shè)置有微透鏡207、用于將分析試料通過流路203而向反應(yīng)槽202導(dǎo)入的試料導(dǎo)入路204，以及在導(dǎo)入分析試料時(shí)排出流路202等內(nèi)的空氣的排氣口205。
下面說明分析芯片200的使用方法。將作為分析對(duì)象的試料從試料導(dǎo)入路204注入，并通過毛細(xì)管效應(yīng)或者由泵施加壓力或者由電滲方式，使其通過流路203而導(dǎo)入到反應(yīng)槽202內(nèi)。在該試料中含有特定成分的時(shí)候，由于反應(yīng)槽202中設(shè)有包含能通過與特定成分相互作用而顯色或者發(fā)光的試劑的試劑層210，因此可檢測(cè)出特定成分的存在，且可通過視覺辨認(rèn)顯色或者發(fā)光，獲知其存在的信息。而且，如后述的那樣，還可以獲知包含在該試料中的特定成分的濃度。
由于在分析芯片200中設(shè)置有微透鏡207，因此可以更詳細(xì)地視覺辨認(rèn)反應(yīng)槽202中的顯色、發(fā)光、變色、脫色或者消光。因此在反應(yīng)槽202極小的情況下，也可以視覺辨認(rèn)該顯色或者發(fā)光。就這樣，由于在反應(yīng)槽202的容積很小情況下也沒有問題，因此在由分析芯片200進(jìn)行分析時(shí)，可以少量化供分析的試料。
本實(shí)施方式的分析芯片可應(yīng)用于各種物質(zhì)的檢測(cè)·定量當(dāng)中，例如可用于葡萄糖、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、清蛋白、堿性磷酸酶、淀粉酶、鈣離子、總膽固醇、過氧化類脂體、肌酸酐、鉀離子、膽紅素、總蛋白等血液生物化學(xué)檢查；Hbs抗原·抗體、HCV抗原·抗體、HIV抗體等免疫血清學(xué)的檢查；CEA、CA19-9、PSA、CA-125等腫瘤標(biāo)記物的分析。
例如在檢測(cè)過氧化類脂體的情況下，可以通過在試劑層210中含有硫色素C以及魯米諾而實(shí)施。該情況下的原理如下。包含在試料中的過氧化類脂體與硫色素C發(fā)生反應(yīng)，生成活性氧。魯米諾被該活性氧氧化時(shí)發(fā)光。從而通過此時(shí)發(fā)出的光，檢測(cè)出過氧化類脂體。另外，在檢測(cè)葡萄糖的情況下，與實(shí)施方式一中說明的一樣，可通過醌系色素的生成反應(yīng)，檢測(cè)出葡萄糖。另外，關(guān)于HCV抗原、CEA、PSA、hCG、對(duì)于異常蛋白感染素的抗體、對(duì)于β淀粉體或者p97蛋白質(zhì)的抗體，也可以適用實(shí)施方式一中所述的固層免疫定量法或者ELISA法、或者以采用膠乳小珠的方法，進(jìn)行檢測(cè)。上述方法，可以獲得能迅速分別診斷狂牛病、阿爾茨海默病的分析芯片。
在利用顯色反應(yīng)而進(jìn)行定量的情況下，例如將與試料中含有規(guī)定量a、b、c的特定物質(zhì)時(shí)呈現(xiàn)的色彩相同的色彩樣本A、B、C配置在反應(yīng)槽202附近，并通過對(duì)反應(yīng)槽202中的顯色反應(yīng)的色彩和色彩樣本A、B、C進(jìn)行比色，可簡便迅速地實(shí)施該特定物質(zhì)的定量。該色彩樣本并不一定使用實(shí)際的反應(yīng)液，還可以使用例如透明涂料等具有相同色彩的液體、瓷漆等以透明狀態(tài)固化的物質(zhì)、被著色的丙烯酸板等。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的分析芯片200，不必使用其他分析用設(shè)備而僅用本分析芯片，就能迅速實(shí)施特定成分的定量分析。
在本實(shí)施方式中，作為分析芯片200的基板201(圖2)的材料，可以舉出玻璃、硅基板、或者PMMA、PET、PC等塑料材料。其中，在對(duì)特定成分檢測(cè)使用發(fā)光反應(yīng)時(shí)，考慮到有效使用后述的輔助照明(圖5～圖9)，優(yōu)選玻璃、PMMA、PET、PC等透明材料。
基板201的大小沒有特別限定，例如可以采用縱·橫方向都是2～3cm的基板。對(duì)其厚度也沒有特別限定，例如可選擇0.2～0.7cm。另外，反應(yīng)槽202以及流路203通過例如蝕刻形成，且可以采用適用于基板201的材料如將塑料樹脂流入到鑄型等公知方法而進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，流路203和反應(yīng)槽202的內(nèi)壁還可以實(shí)施親水性處理，以便使水更容易通過。親水性處理可以采用例如リピジユア(注冊(cè)商標(biāo)，日本油脂社制)。此時(shí)將リピジユア(注冊(cè)商標(biāo))以成為0.5wt％的方式溶解在TBE緩沖劑等緩沖液中，用該溶液充滿反應(yīng)槽202和流路203內(nèi)，放置數(shù)分鐘之后用氣槍去除液體再干燥，從而對(duì)反應(yīng)槽202和流路203內(nèi)壁進(jìn)行親水性處理。另外，流路202的大小沒有特別限定，例如可以是a、b都為100～300μm、D為100～400μm。覆蓋件206和微透鏡207的材料可以使用例如玻璃或者PET等塑料材料等，即選擇透明材料以便觀察反應(yīng)槽202內(nèi)。微透鏡207的大小可采用H為0.25mm～1.0mm、R為0.25～1.0mm。
另外，試劑層210例如可通過以下方法制作。將作為粘合劑的CMC(羧甲基纖維素)溶解在適量水中，對(duì)該溶液混合規(guī)定量的試劑。將這樣獲得混合物流入到反應(yīng)槽202中，并在干燥氬氣或者干燥氮?dú)鈿夥罩懈稍铮瑥亩O(shè)置試劑層210。
另外，也可以采用以下方法設(shè)置試劑層210。作為粘合劑調(diào)制含有瓊脂糖或者聚丙烯酰胺、甲基纖維素等吸水性聚合物的溶膠，并將該溶膠與規(guī)定量的試劑混合。將這樣獲得的溶膠流入到反應(yīng)槽202中，并通過自然硬化而形成試劑層210。在這里，進(jìn)行自然硬化后，再用干燥空氣等進(jìn)行干燥。通過該操作，可以延長試劑層210的壽命。
(實(shí)施方式三)接著說明本發(fā)明的實(shí)施方式三。當(dāng)在暗的室內(nèi)等光量不十分充足的環(huán)境中，使用實(shí)施方式一或者實(shí)施方式二的分析芯片進(jìn)行分析時(shí)，由于流路或者反應(yīng)槽微小，因此僅通過微透鏡的擴(kuò)大有時(shí)是無法充分視覺辨認(rèn)顯色。因此在本實(shí)施方式中，對(duì)無法確保充分光量的環(huán)境下也能夠提高視覺辨認(rèn)性的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
關(guān)于本實(shí)施方式的原理，參照?qǐng)D5進(jìn)行說明。圖5所示的分析芯片300具有與實(shí)施方式一的分析芯片相同的結(jié)構(gòu)，但基板301的材料使用透明材料。而且如圖5所示，從基板301的側(cè)方照射光310。照射的光310的一部分到達(dá)流路302中存在的色素，引起亂反射而形成散射光320。該散射光320可通過微透鏡303觀察。由該散射光320，可提高流路302內(nèi)的視覺辨認(rèn)性。
另外，當(dāng)不需要擴(kuò)大顯示流路302中的狀況也能視覺辨認(rèn)時(shí)，也可以采用未具備微透鏡的如圖13所示的結(jié)構(gòu)。在該圖的分析芯片中，也與上述分析芯片300的狀況相同，基于光310的散射光320有助于流路302內(nèi)的視覺辨認(rèn)性的提高。
在這里，在圖5A中，考慮從紙面的上面照射光的情況。此時(shí)由于照射的光不僅被流路內(nèi)的色素、還被微透鏡303和覆蓋件306反射，因此流路內(nèi)的像的對(duì)比度下降。與此相對(duì)，在使用本實(shí)施方式的分析芯片300時(shí)，由于觀測(cè)不到來自微透鏡303或者覆蓋件306的反射光，因此能僅觀測(cè)散射光320，并由此提高了流路302內(nèi)的像的對(duì)比度。從而在分析芯片300中可獲得良好的視覺辨認(rèn)性。
在這里，在使用實(shí)施方式二中所述的色彩樣本而進(jìn)行定量時(shí)，可以在沿基板301上的流路302的區(qū)域上設(shè)置微小的凹部，并在該凹部內(nèi)配置色彩樣本。由此，可以在基于散射光320的照明下，對(duì)流路302內(nèi)產(chǎn)生的顯色反應(yīng)的色彩以及色彩樣本雙方進(jìn)行比色。從而能正確判斷濃度。
光310的供給方法沒有特別限定，例如如圖6所示的那樣可通過將聚光透鏡330配置在分析芯片300的側(cè)方而供給光310。
另外，如圖7A所示，也可以在具有光源340和插座350的側(cè)方照明單元370上設(shè)置分析芯片300，并從光源340供給光。圖7B是將分析芯片300設(shè)置在側(cè)方照明單元370的狀態(tài)的斷面圖，該圖顯示了來自光源340的光310供給到分析芯片300的狀態(tài)。通過將從光源340發(fā)出的光量預(yù)先設(shè)定成最佳條件，可以經(jīng)常性地進(jìn)行穩(wěn)定的分析·測(cè)定。另外，作為光源340，可以使用例如通常的電燈(熒光燈或者電燈泡等)、LED等各種光源。另外，在使用熒光測(cè)定特定物質(zhì)的情況下，作為光源340可以使用能照射近紫外線的非可見光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)等。而且在此時(shí)，為了作為基板301能透過近紫外線，優(yōu)選使用UV透過性塑料或者UV用石英等。在這里，聚光透鏡330以及側(cè)方照明單元370相當(dāng)于所述第二照明部件。
(實(shí)施方式四)在本實(shí)施方式中顯示了通過與實(shí)施方式三不同的方法而提高流路的視覺辨認(rèn)性的實(shí)施方式。
圖8是標(biāo)識(shí)本實(shí)施方式的分析芯片400的圖。其中，圖8A是本實(shí)施方式的分析芯片400的上面圖。另外，圖8B和圖8C分別表示圖8A中的A-A’斷面圖以及B-B’斷面圖。
分析芯片400具有以下結(jié)構(gòu)，即，相當(dāng)于所述第一照明部件的光波導(dǎo)430以被基板401包圍的方式設(shè)置，流路402的底面由光波導(dǎo)430的表面形成。另外，與第一實(shí)施方式的分析芯片相同，基板401具備透明覆蓋件406，且其上進(jìn)一步具備微透鏡403。
如圖8所示，對(duì)于分析芯片400從光波導(dǎo)430的前端部射入光410，則該光通過光波導(dǎo)430，但其一部分作為折射光420從光波導(dǎo)430射出，進(jìn)而通過流路402、覆蓋件406以及微透鏡403。因此流路402內(nèi)的像就變得清晰。另外，由于折射光420是僅照射流路402附近的間接光，因此與從分析芯片400的背面開始通過非可見光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)照射光時(shí)相比，可獲得更高的對(duì)比度。
光波導(dǎo)430的材料的絕對(duì)折射率優(yōu)選與比基板401的材料的絕對(duì)折射率大。由此，可以更有效地引導(dǎo)光410，獲得更多的折射光420。為獲得這樣的效果，例如可以將基板401使用PMMA材料(絕對(duì)折射率1.49)、光波導(dǎo)430使用PET材料(絕對(duì)折射率1.79)或者PC材料(絕對(duì)折射率1.73)。
作為在基板401內(nèi)設(shè)置光波導(dǎo)430的方法可以舉出以下方法，例如，通過切削基板401而設(shè)置中空部分，將作為光波導(dǎo)430的材料的熔融樹脂流入到該中空光波導(dǎo)430中之后進(jìn)行冷卻，從而將此成為光波導(dǎo)430。像這樣在基板401內(nèi)設(shè)置光波導(dǎo)430之后，將流路設(shè)置在基板401上。另外，關(guān)于覆蓋件406和微透鏡403，可使用與實(shí)施方式一相同的結(jié)構(gòu)。
供給光410的光源沒有特別限定，與實(shí)施方式三一樣，可以使用例如通常的電燈(熒光燈或者電燈泡等)、LED等各種光源。
作為具備光波導(dǎo)的實(shí)施方式的變形例，可舉出如圖9所示的分析芯片500。圖9A是分析芯片500的上面圖。另外，圖9B和圖9C分別表示圖9A中的A-A’斷面圖以及B-B’斷面圖。分析芯片500與分析芯片400的不同點(diǎn)在于在其底面具備保護(hù)層540。其他結(jié)構(gòu)與圖8所示的分析芯片400基本相同，且將光510向光波導(dǎo)530照射而產(chǎn)生折射光520，并通過微透鏡503，以良好的視覺辨認(rèn)性觀察流路502內(nèi)的像。
關(guān)于分析芯片500，其光波導(dǎo)530可通過以下方式設(shè)置。在具有流路502的基板501的底面，通過切削設(shè)置用于具備光波導(dǎo)530的槽。接著將作為光波導(dǎo)530的材料的熔融樹脂流入到該槽中之后進(jìn)行冷卻并固化，從而將此成為光波導(dǎo)530。此后，采用基于熔敷、超聲波的壓接或者基于粘接劑的粘接等，接合基板501和保護(hù)層540。所述的槽不僅可以采用切削方法設(shè)置，還可以采用實(shí)施方式一中所述的方法實(shí)現(xiàn)。即使用精密加工機(jī)預(yù)先制作能夠形成具備所述槽和流路502的基板的金屬模，并使用該金屬模和高精度注塑機(jī)進(jìn)行塑料注塑，獲得具備流路502和所述槽的基板501。另外作為光波導(dǎo)530的材料可以使用紫外線固化樹脂(例如J-91(サマ一ズオプテイカル社制))。此時(shí)將紫外線固化樹脂以單體狀態(tài)涂敷在所述槽上而進(jìn)行填充，再通過照射紫外線使其聚合硬化。通過采用以上方法，可以簡便地設(shè)置光波導(dǎo)530。
作為保護(hù)層540的材料，可以舉出例如PMMA、PET、PC等塑料材料或者玻璃等。另外，關(guān)于覆蓋件506和微透鏡503，可以使用與實(shí)施方式一中相同的結(jié)構(gòu)。
以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的分析芯片進(jìn)行了說明，但這些分析芯片除了可以單獨(dú)使用，還可以與其他微芯片組合使用。例如通過將具備分離功能的微芯片和本發(fā)明的分析芯片進(jìn)行無縫連接，僅用該芯片就可迅速實(shí)施試料的分離·精制、檢測(cè)·測(cè)定。另外，還可以通過在所述的任何一個(gè)實(shí)施方式的分析芯片上追加分離功能，僅用一個(gè)芯片就可迅速實(shí)施試料的分離·精制、檢測(cè)·測(cè)定。圖11表示了這樣的分析芯片的一例。分析芯片600具備流路161a和161b，且這兩個(gè)流路之間介入設(shè)置有隔壁125。隔壁125的規(guī)定位置設(shè)置有分離區(qū)域124，被該分離區(qū)域124分離的用于檢測(cè)特定物質(zhì)的試劑層122a、122b分別設(shè)置在流路161a、161b的規(guī)定位置。另外，為便于擴(kuò)大觀察試劑層122a、122b，分別設(shè)有微透鏡123a、123b。
接著，關(guān)于分析芯片600使用方法，邊參照?qǐng)D11和圖12邊進(jìn)行說明。圖12是擴(kuò)大顯示圖11的分離區(qū)域124附近的圖。試料從試料導(dǎo)入部120注入，并通過毛細(xì)管效應(yīng)、基于空氣壓的壓入、電滲透等，將流路161b內(nèi)向液體存儲(chǔ)部126流動(dòng)。另一方面，緩沖液從緩沖液導(dǎo)入部121注入，并通過毛細(xì)管效應(yīng)、基于空氣壓的壓入、電滲透等，將流路161a內(nèi)向液體存儲(chǔ)部127流動(dòng)。從而如圖12所示，使流路161a和流路161b的流動(dòng)方向相對(duì)。
在這里，關(guān)于分離區(qū)域124上的分離原理，邊參照?qǐng)D12邊進(jìn)行說明。當(dāng)含有小粒子151和大粒子152的試料150將流路161b朝圖中向下方向通過時(shí)，試料150中含有的小粒子151通過設(shè)置于圖的中央所示的隔壁上的分離流路，轉(zhuǎn)移到鄰接的流路161a。轉(zhuǎn)移到流路161a的小粒子151與將流路161a向圖中朝上方向流動(dòng)的緩沖液一同同方向傳送。另一方面，無法通過所述分離流路的大粒子152則留在流路161b中，朝圖中的下面方向流動(dòng)。就這樣，小粒子151和大粒子152在分離區(qū)域124被分離。被分離的小粒子151和大粒子152分別在試劑層122a、122b被檢測(cè)出，而它們的變化可以用微透鏡123a、123b擴(kuò)大觀察。
另外，作為分析芯片600的覆蓋材料，優(yōu)選采用具有疏水性的材料。由于這樣可以降低流路161a和161b的內(nèi)壁的親水性程度，因此在以下方面便于操作。為實(shí)現(xiàn)基于分析芯片600的分離，有必要將緩沖液和試料以不溢出規(guī)定流路之外的方式流通。從而，最理想狀態(tài)是使緩沖液和試料同時(shí)到達(dá)分離區(qū)域124，但這通常很困難?？紤]到這一點(diǎn)，如果適當(dāng)降低流路內(nèi)壁的親水性程度，則緩沖液或者試料在流路內(nèi)的行進(jìn)就會(huì)變得緩慢。因此，即使例如將緩沖液先導(dǎo)入到流路161a，該緩沖液也不會(huì)溢出到流路161b。在該狀態(tài)下將試料導(dǎo)入到161b，則不僅可以保證流路161a、161b中分別流通緩沖液、試料，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)在設(shè)置于圖12的中央所述的隔壁上的分離流路進(jìn)行分離。
圖11所示的分析芯片600例如可應(yīng)用于血液分析。這種情況下，比較大的血球成分相當(dāng)于大粒子152，而血球以外的成分則相當(dāng)于小粒子151。通過在試劑層122a中含有能檢測(cè)出血中的特定物質(zhì)的試劑，可以不必進(jìn)行離心分離操作等前處理，就能直接在血液中分析出該特定物質(zhì)。另外此時(shí)作為試料的血液從試料導(dǎo)入部120(圖11)導(dǎo)入。
另外在圖11中對(duì)具備兩個(gè)流路的分析芯片進(jìn)行了說明，但也可以通過含有三個(gè)以上流路而分離成三種以上大小的分子。另外，關(guān)于試劑層，如圖11的分析芯片那樣，可以在分別的流路上設(shè)置試劑層，也可以僅在某些流路上設(shè)置流路。
如以上說明的那樣，本發(fā)明的分析芯片由于具備檢測(cè)試料的檢測(cè)部和以覆蓋該檢測(cè)部的方式形成的微透鏡，因此沒必要使用其他用于檢測(cè)·分析的特別的外部設(shè)備，且可以在對(duì)檢測(cè)體適用后即可當(dāng)場迅速地通過目視獲知分析結(jié)果。
(實(shí)施方式五)圖19A是用于說明本實(shí)施方式的分析芯片的結(jié)構(gòu)的上面圖。分析芯片800具備基板801。在基板801上設(shè)置有流路803。流路803可采用與在實(shí)施方式一中在基板101上形成流路102時(shí)相同的方法形成。流路803以寬度連續(xù)地一直增加或者一直減小的方式形成。
流路803的至少一個(gè)側(cè)面，設(shè)置有水凝膠802的層。水凝膠802是化學(xué)物質(zhì)敏感性水凝膠(CSG)，且與特定種類的物質(zhì)(例如葡萄糖)接觸時(shí)體積增大。體積增大的程度隨該物質(zhì)的量的增多越來越大。流路803側(cè)設(shè)置有刻度804。
流路803的上面優(yōu)選設(shè)置擴(kuò)大用的微透鏡。在流路803優(yōu)選設(shè)置用于提供光的照明器具。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片800按以下方式使用。從設(shè)置在流路803的一方的導(dǎo)入口(未圖示)向流路導(dǎo)入定量的溶液。為提高目視辨認(rèn)性，溶液中優(yōu)選混入色素。溶液從流路803的一方朝另一方流動(dòng)。
當(dāng)溶液中含有對(duì)于水凝膠802具有敏感性的特定成分，則水凝膠802膨脹。圖19B表示水凝膠802膨脹時(shí)的分析芯片800。膨脹的水凝膠802閉塞803的窄寬度部分，防止溶液的侵入。防止溶液侵入時(shí)位置圖示于停止位置805。溶液中含有的特定成分越多，停止位置805越靠向流路803的大寬度側(cè)(圖示的右側(cè))。而溶液中含有的特定成分越少，停止位置805越靠向流路803的窄寬度側(cè)(圖示的左側(cè))。停止位置805可通過刻度804用肉眼定量測(cè)定。因此可以用肉眼確認(rèn)包含在溶液中的特定成分的量。
接著說明本實(shí)施方式的變形例。該變形例的分析芯片800的結(jié)構(gòu)表示于圖19B。與前例不同，圖19B表示從導(dǎo)入口導(dǎo)入溶液之前的分析芯片800。在流路803的至少一個(gè)側(cè)面設(shè)置有水凝膠802的層。水凝膠802是化學(xué)物質(zhì)敏感性水凝膠(CSG)，且與特定種類的物質(zhì)(例如葡萄糖)接觸時(shí)體積減小。體積減小的程度隨該物質(zhì)的量的增多越來越大。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片800按以下方式使用。從設(shè)置在流路803的一方的導(dǎo)入口(未圖示)向流路導(dǎo)入定量的溶液。溶液從流路803的一方朝另一方流動(dòng)。
當(dāng)溶液中含有對(duì)于水凝膠802具有敏感性的特定成分，則水凝膠802收縮。該特定成分的量越多，水凝膠802收縮的體積越大。收縮的體積越大，水凝膠802閉塞流路803的部分越減少，從而停止位置805朝流路803的寬度窄的一側(cè)(圖的左側(cè))移動(dòng)。因此，可通過刻度804讀取停止位置805，目視確認(rèn)包含在溶液中的特定成分的量。
關(guān)于可用于本實(shí)施方式的分析芯片中的水凝膠，下述文獻(xiàn)中有相關(guān)記載。
下面的文獻(xiàn)記述了成為檢測(cè)對(duì)象的成分的依賴于pH而改變體積的pH敏感性水凝膠的實(shí)例。
(1)Iio，K.，Minoura，N.，Nagaura，M.(1995)Swelling characteristics of ablend hydrogel made of poly(allylbiguanido-co-allylamine)and Poly(vinylalchol)，Polymer 362579-2583.
(2)Beebe，D.J.el.al.(2000)Functional hydrogel structures for autonomousflow control inside microfluidic channels.Nature 588-590.
下面的文獻(xiàn)記述了依賴于成為檢測(cè)對(duì)象的葡萄糖的量而改變體積的葡萄糖敏感性聚合物的實(shí)例。
(1)Cartier，S.，Horbert，T.A.，Ratner，B.D.(1995)Glucose-scnsitivemembrane coated porous filters for control of hydraulic permiability，andinsulin delivery from a pressurized reservoir，Journal of Membrane Science10617-24，(2)Podual，K.，Doyle，F(xiàn).J.，and Peppas，N.A.(2000)Preparation and dynamicresponse of catalytic copolymer hydrogels containing glucose oxidase.Polymer 413975-3983在這樣的聚合物中混合有能分解特定物質(zhì)而產(chǎn)生酸或者過氧化氫等的酶。根據(jù)由該酶的作用而產(chǎn)生的pH變化或者過氧化氫的濃度，產(chǎn)生聚合物的體積變化或者孔尺寸的變化。通過改變混合的酶或者藥品的種類，可以制作與更多物質(zhì)反應(yīng)的聚合物凝膠。
(實(shí)施方式六)圖20A是用于說明本實(shí)施方式的分析芯片的結(jié)構(gòu)的上面圖。分析芯片800a具備基板801。在基板801上設(shè)置有流路803a。流路803a可采用與在實(shí)施方式一中在基板101上形成流路102時(shí)相同的方法形成。流路803a以寬度連續(xù)地一直增加或者一直減小的方式形成。流路803a側(cè)設(shè)置有刻度804。
流路803a中嵌入了小珠806。小珠806的表面由視覺辨認(rèn)性良好的鮮艷的顏色著色。小珠806的表面由水凝膠形成。該水凝膠是化學(xué)物質(zhì)敏感性水凝膠(CSG)，且與特定種類的物質(zhì)(例如葡萄糖)接觸時(shí)體積增大。體積增大的程度隨該物質(zhì)的量的增多越來越大。
流路803a的上面優(yōu)選設(shè)置擴(kuò)大用的微透鏡。在流路803a優(yōu)選設(shè)置用于提供光的照明器具。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片800a按以下方式使用。從設(shè)置在流路803a的大寬度側(cè)端部的導(dǎo)入口(未圖示)向流路803a導(dǎo)入定量的溶液。為提高目視辨認(rèn)性，溶液中優(yōu)選混入色素。溶液從流路803a的一方朝另一方流動(dòng)。小珠806被溶液推壓流動(dòng)，并停止在流路803a的寬度與小珠806的直徑相同的位置。
當(dāng)溶液中含有對(duì)于形成于小珠806表面的水凝膠具有敏感性的特定成分時(shí)，水凝膠就會(huì)膨脹，且小珠806的尺寸變大。圖20B表示小珠806的尺寸膨脹時(shí)的分析芯片800a。小珠806的尺寸越大，小珠806停留的位置就越靠近流路803a的大寬度側(cè)。特定成分的量越多，小珠806停留的位置就越靠近流路803a的大寬度側(cè)。因此可通過用刻度804讀取小珠806的停止位置、或者用刻度804讀取被著色的溶液的停留位置，即可定量測(cè)定溶液中的特定成分的量。
(實(shí)施方式七)圖21A是表示本實(shí)施方式的檢測(cè)芯片800的上面圖。分析芯片810具備基板815。在基板815上設(shè)置有流路811。流路811側(cè)設(shè)置有刻度804。流路811的內(nèi)部嵌入了小珠812。小珠812的尺寸小于流路811的最小寬度。
小珠812是可視覺辨認(rèn)的大小。在小珠812由熒光色著色、或者以熒光物質(zhì)形成的情況下，可以在保持視覺辨認(rèn)性的同時(shí)多少減小小珠812的尺寸。在使用熒光色的小珠812的情況下，為通過目視觀察流路811的內(nèi)部，流路811的寬度可采用10μm～400μm左右，且小珠812的尺寸可采用比該范圍小一些的大小。
小珠812具有例如鐵、鉛等重金屬的芯。小珠812的外側(cè)涂敷有由視覺辨認(rèn)性良好且具有鮮艷的顏色的樹脂。小珠812的形狀可以是球、旋轉(zhuǎn)橢圓體、棒狀、螺旋狀、螺旋槳狀等。
流路811的內(nèi)部填充有聚合物溶液817。聚合物溶液817在特定物質(zhì)的濃度下反應(yīng)而改變粘度。作為這樣的聚合物溶液817，可以使用在實(shí)施方式五的分析芯片800中使用過的化學(xué)物質(zhì)敏感性水凝膠(CSG)稀薄溶液、或者聚合度下降的溶液。
流路811上最好設(shè)置有擴(kuò)大用微透鏡。且優(yōu)選設(shè)置有向流路811照射光的照明器具。
在流路811的一端的近處設(shè)置有臨時(shí)固定部813。圖21B是將臨時(shí)固定部813的附近的結(jié)構(gòu)從側(cè)面觀察的斷面圖?；?15上設(shè)置有流路811，流路811被蓋體816密封。蓋體816由透明材料構(gòu)成。流路811的內(nèi)部放入有小珠812。臨時(shí)固定部813設(shè)置有階梯差817。階梯差817的高度設(shè)置成以下程度，即，在水平靜置分析芯片810的狀態(tài)下小珠不容易越過、而以大角度傾斜時(shí)小珠812容易越過的高度。
圖21C是表示將另外的臨時(shí)固定部813的附近的結(jié)構(gòu)從側(cè)面觀察的斷面圖。在該結(jié)構(gòu)中，臨時(shí)固定部813設(shè)置有凹處818。凹處818的深度設(shè)置成以下程度，即，在水平靜置分析芯片810的狀態(tài)下小珠不容易移動(dòng)、而以大角度傾斜時(shí)小珠812容易移動(dòng)的深度。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片810按以下方式使用。將分析芯片810靜置在水平位置。小珠812被臨時(shí)固定部813臨時(shí)性固定。從設(shè)置在流路811一端的導(dǎo)入口(未圖示)導(dǎo)入溶液。溶液在流路811內(nèi)流動(dòng)。聚合物溶液817根據(jù)溶液含有的特定物質(zhì)的濃度而改變粘度。
由分析芯片810的使用者改變分析芯片810的姿勢(shì)，使得流路811的延長方向成為鉛垂方向。此時(shí)小珠812離開臨時(shí)固定部813而開始向鉛垂方向下落。小珠812的下落速度根據(jù)聚合物濃度817的粘度而變化。通過測(cè)定在一定時(shí)間內(nèi)小珠812下落的距離，定量測(cè)定聚合物溶液817的粘度?；蛘咄ㄟ^測(cè)定小珠812到達(dá)規(guī)定位置的時(shí)間，定量測(cè)定聚合物溶液817的粘度。根據(jù)測(cè)定的聚合物溶液817的粘度，獲知溶液含有的特定物質(zhì)的濃度。
接著，關(guān)于本實(shí)施方式的變形例的分析芯片進(jìn)行說明。在如圖21A所示的分析芯片810中，變形例的分析芯片的小珠812具有由例如鐵氧體磁鐵等強(qiáng)磁性體形成的芯。其他結(jié)構(gòu)與上述說明相同。
這樣的分析芯片與具有規(guī)定磁力的磁鐵共同使用。在這用這樣的分析芯片時(shí)，小珠811被臨時(shí)固定部813臨時(shí)固定。從設(shè)置在流路811一端的導(dǎo)入口(未圖示)導(dǎo)入溶液。溶液在流路811內(nèi)流動(dòng)。聚合物溶液817根據(jù)溶液含有的特定物質(zhì)的濃度改變粘度。
分析芯片810的使用者將具有規(guī)定磁力的磁鐵設(shè)置在流路811的與臨時(shí)固定部813相反側(cè)的端的延長線上的一個(gè)位置。小珠812離開臨時(shí)固定部，開始朝設(shè)置磁鐵的方向移動(dòng)。小珠812的移動(dòng)速度根據(jù)聚合物濃度817的粘度而變化。通過測(cè)定在一定時(shí)間內(nèi)小珠下落的距離，定量測(cè)定聚合物溶液817的粘度?；蛘咄ㄟ^測(cè)定小珠812到達(dá)規(guī)定位置的時(shí)間，定量測(cè)定聚合物溶液817的粘度。根據(jù)測(cè)定的聚合物溶液817的粘度，獲知溶液含有的特定物質(zhì)的濃度。
本實(shí)施方式的另一變形例的分析芯片具備反應(yīng)槽和定量槽。反應(yīng)槽的內(nèi)部填充有與特定物質(zhì)反應(yīng)而改變粘度的聚合物溶液，且設(shè)置有用于導(dǎo)入被驗(yàn)物質(zhì)的導(dǎo)入口。在反應(yīng)槽和定量槽之間具備了設(shè)置有閥門的運(yùn)送路，從而能將繼續(xù)在反應(yīng)槽內(nèi)部的溶液運(yùn)送至定量槽內(nèi)部。除圖21A所示的分析芯片810的結(jié)構(gòu)之外，定量槽還設(shè)有在流路811開口的運(yùn)送路的出口。
這樣的分析芯片按以下方式使用。從導(dǎo)入口導(dǎo)入被驗(yàn)物質(zhì)。聚合物溶液根據(jù)被驗(yàn)物質(zhì)中含有的特定成分的濃度而改變粘度。
聚合物溶液通過運(yùn)送路而從反應(yīng)槽運(yùn)送至定量槽。定量槽由聚合物溶液充滿。聚合物溶液的粘度按上述方法測(cè)定。根據(jù)測(cè)定的粘度，定量測(cè)定被驗(yàn)物質(zhì)含有的特定成分的濃度。就這樣可通過目視定量測(cè)定被驗(yàn)物質(zhì)含有的特定成分的濃度。
(實(shí)施方式八)本實(shí)施方式的分析芯片820的上面圖如同圖22A。分析芯片820具備基板825。在基板825上設(shè)置有流路821。流路821填充有聚合物溶液827。聚合物溶液827使用與實(shí)施方式七相同的聚合物溶液817。流路821側(cè)設(shè)置有刻度824?；?25上還設(shè)置有電解液導(dǎo)入口826。
流路821的內(nèi)部置入有小珠822。小珠822的尺寸小于流路821的最小寬度。小珠822由樹脂等輕的物質(zhì)形成，且其表面由被緩沖劑的pH而帶電的材料形成。
在流路821的一端的近處設(shè)置有臨時(shí)固定部823。臨時(shí)固定部823的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式七的分析芯片810的臨時(shí)固定部813相同。
流路821上最好設(shè)置有擴(kuò)大用微透鏡。且優(yōu)選設(shè)置有向流路821照射光的照明器具。
圖22B是從側(cè)面觀察分析芯片820的斷面圖?；?25由第一金屬箔827、尼龍網(wǎng)828以及第二金屬箔829疊層化形成。第一金屬箔827和第二金屬箔829是種類不同的金屬。例如第一金屬箔是銅，第二金屬箔是鋅。尼龍網(wǎng)828的一部分露出在電解液導(dǎo)入口826。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片820可按以下方式制造，即，將塑料芯片構(gòu)成為兩層結(jié)構(gòu)，并在設(shè)于下層塑料芯片上的凹處疊層第一金屬箔827、尼龍網(wǎng)828以及第二金屬箔829，再在其上粘貼塑料芯片。
流路821的兩端設(shè)有由鉑構(gòu)成的電極830。兩端的電極830分別連接第一金屬箔827和第二金屬箔829。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片820按以下方式使用。在初始狀態(tài)下，將小珠822臨時(shí)固定在臨時(shí)固定部823。從設(shè)置在流路821一端的導(dǎo)入口(未圖示)導(dǎo)入溶液。溶液在流路821內(nèi)流動(dòng)。聚合物溶液827根據(jù)溶液含有的特定物質(zhì)的濃度而改變粘度。
由分析芯片820的使用者，向電解液導(dǎo)入口826導(dǎo)入電解液。電解液通過毛細(xì)管現(xiàn)象等而沿著尼龍網(wǎng)828展開。第一金屬箔827、含有電解液的尼龍網(wǎng)828以及第二金屬箔829構(gòu)成伏打型電池，并在流路830的兩端的電極830之間產(chǎn)生電位差。
根據(jù)產(chǎn)生的電位差，小珠822在流路821中移動(dòng)。小珠822的移動(dòng)速度根據(jù)聚合物溶液827的粘度而變化。通過測(cè)定在一定時(shí)間內(nèi)小珠移動(dòng)的距離，定量測(cè)定聚合物溶液827的粘度?；蛘咄ㄟ^測(cè)定小珠822到達(dá)規(guī)定位置的時(shí)間，定量測(cè)定聚合物溶液827的粘度。根據(jù)測(cè)定的聚合物溶液827的粘度，獲知溶液含有的特定物質(zhì)的濃度。
在第一金屬箔827為銅且第二金屬箔829為鋅的情況下，電動(dòng)勢(shì)為約0.7伏特。為驅(qū)動(dòng)由輕的塑料形成的小珠822，優(yōu)選在兩端的電極830之間施加7伏特左右的電位差。通過串聯(lián)連接十個(gè)伏打型電池，可以獲得7伏特左右的電壓。圖23表示了將伏打型電池以串聯(lián)方式布線的結(jié)構(gòu)。設(shè)置十個(gè)由第一金屬箔827、尼龍網(wǎng)828以及第二金屬箔829疊層而成的伏打型電池，并以介于絕緣層(未圖示)而使側(cè)面相互相鄰的方式并列設(shè)置。相鄰的伏打型電池的第一金屬箔827和第二金屬箔829的疊層順序相反。即一個(gè)伏打型電池的第一金屬箔827和與其相鄰的伏打型電池的第二金屬箔829由導(dǎo)電部件830電連接。通過在基板825內(nèi)部形成由此布線而并列連接的伏打型電池，可以在兩端電極830之間形成7伏特左右的電位差。
作為本實(shí)施方式的變形例，可以是使用具備多個(gè)取代基的聚合物小珠的分析芯片。該變形例的分析芯片在如圖22A和圖22B所示的分析芯片820上并不一定需要與特定物質(zhì)反應(yīng)而改變粘度的聚合物溶液827。另外，如圖22A和圖22B所示的小珠822由像離子交換樹脂這樣的具有多個(gè)酸性或者堿性殘基的聚合物形成。這樣的小珠822根據(jù)溶液的pH而電離殘基的一部分，而剩下的則處于未電離的狀態(tài)，因此表面電荷根據(jù)溶液的pH而變化。其他結(jié)構(gòu)與如圖22A和圖22B所示的分析芯片820相同。
圖24表示基于溶液的pH的變化的、小珠822的表面電荷的變化情況。在小珠822由具有多個(gè)弱堿性取代基的聚合物形成的情況下，小珠822在pH高的溶液中具備小的正的表面電荷。而在pH低的溶液中小珠822具備大的正的表面電荷。另外，在小珠822由具有多個(gè)酸堿性取代基的聚合物形成的情況下，小珠822在pH高的溶液中具備大的負(fù)的表面電荷。而在pH低的溶液中小珠822具備小的負(fù)的表面電荷。
因此通過選擇具有適當(dāng)離子交換性的聚合物，小珠822可以在某pH范圍內(nèi)具備基于pH的表面電荷。因此在流路821的兩端的電極830之間施加電位差，則小珠822就會(huì)受到與其表面電荷成比例的力，從而小珠822的移動(dòng)速度就會(huì)根據(jù)表面電荷而變化。通過檢測(cè)出該小珠822的移動(dòng)速度的變化，可以測(cè)定pH的變化，從而能夠通過目視獲得與作為檢測(cè)對(duì)象的成分的量相關(guān)的定量性信息。
(實(shí)施方式九)實(shí)施方式九的分析芯片是利用即使試劑充足只要試料濃度不充分則不能引起反應(yīng)的種類的反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。例如，將涂敷有規(guī)定量抗原的酶免疫測(cè)定(ELISA)的反應(yīng)槽以陣列狀排列多個(gè)，并導(dǎo)入抗體的稀釋倍數(shù)相互不同的試料，而對(duì)于稀釋倍數(shù)大于一定以上的試料則完全看不到著色反應(yīng)。為此，通過將反應(yīng)槽陣列按試料稀釋倍數(shù)的順序排列，并在反應(yīng)槽陣列的某一處觀察是否有著色變化，可以定量地檢測(cè)試料中抗體的濃度。
同樣在計(jì)測(cè)血清中的酶(例如AST)的濃度的情況下，將僅放入相同量的當(dāng)存在AST時(shí)顯色的試劑的反應(yīng)槽，以陣列狀排列多個(gè)。像各個(gè)反應(yīng)槽中導(dǎo)入稀釋倍數(shù)相互不同的血清，則在稀釋倍數(shù)大于一定以上的血清，看不到顯色。
利用該原理，可以實(shí)現(xiàn)通過目視定量計(jì)測(cè)試料濃度的分析芯片。圖25A表示了這樣的分析芯片840的結(jié)構(gòu)。分析芯片840具備基板841?；?41上多個(gè)反應(yīng)單元842以陣列狀排列。在基板841上，對(duì)應(yīng)于各個(gè)反應(yīng)單元842而寫入稀釋倍數(shù)843。
圖25B表示了反應(yīng)單元842的結(jié)構(gòu)。反應(yīng)單元842具有設(shè)置在基板841上的試料導(dǎo)入路851。反應(yīng)單元842還具備設(shè)置在基板841上的試劑導(dǎo)入路853。試料導(dǎo)入路851的一端開口在試劑導(dǎo)入路853。
反應(yīng)單元842還具備設(shè)置在基板841上的試劑導(dǎo)入口852和反應(yīng)槽854。反應(yīng)槽854上設(shè)置有空氣孔857。試劑導(dǎo)入路853的一端在試劑導(dǎo)入口852開口。試劑導(dǎo)入路853的另一端在反應(yīng)槽854開口。
在圖25B中，由虛線圈住的部分C的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖25C所示。試料導(dǎo)入路851的途中設(shè)置有逆止閥855。逆止閥855的內(nèi)部設(shè)置有通過吸水能增大體積的吸水性聚合物小珠。
在試劑導(dǎo)入路853中的與試料導(dǎo)入路851相交的附近設(shè)置有試料保持部856。該試料保持部856形成有多個(gè)細(xì)的柱狀物或者多個(gè)細(xì)的槽。試料保持部856的表面具有親水特性。試料保持部856沿試料導(dǎo)入路851的延長方向的長度是L。試料保持部856通過毛細(xì)管效應(yīng)保持與長度L成比例的量的溶液，并抑制該溶液滲出到試料保持部856的外部。
再次參照?qǐng)D25A，關(guān)于分析芯片840具有的多個(gè)反應(yīng)單元842的各個(gè)的試料保持部856的長度L不相同的情況，進(jìn)行說明。與圖中的最右側(cè)的反應(yīng)單元842的長度L相比，從右側(cè)開始的第二個(gè)反應(yīng)單元842的長度L是其10倍。而與圖中右側(cè)開始的第二個(gè)反應(yīng)單元842的長度L相比，從右側(cè)開始的第三個(gè)反應(yīng)單元843的長度L是其10倍。以下相同。
試劑導(dǎo)入路853上最好設(shè)置有擴(kuò)大用微透鏡。且優(yōu)選設(shè)置有向試劑導(dǎo)入路853照射光的照明器具。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片840按以下方式使用。對(duì)于分析芯片840具備的各個(gè)反應(yīng)單元842，從試料導(dǎo)入路851導(dǎo)入作為試料的溶液。利用基于試料導(dǎo)入路851或者試料保持部856的毛細(xì)管引力，進(jìn)行導(dǎo)入。在試料保持部856含有規(guī)定量的試劑的時(shí)點(diǎn)上，基于毛細(xì)管引力的導(dǎo)入自動(dòng)停止。導(dǎo)入的試料保持在試料保持部856。
保持的試料的量與試料保持部856的長度L成比例。因此圖25A中表示的多個(gè)反應(yīng)單元842中越靠左側(cè)的反應(yīng)單元就能在試料保持部856中保持越多的試料。
試料被導(dǎo)入，則填充在逆止閥855的吸水性聚合物小珠就會(huì)膨潤，從而鎖閉試料導(dǎo)入路851。由此，在此后的工序中，可以防止溶液從試劑導(dǎo)入路853流入試料導(dǎo)入路851。
從試劑導(dǎo)入口852強(qiáng)制導(dǎo)入試劑溶液。被試劑溶液擠壓的試劑導(dǎo)入路853內(nèi)部的空氣從空氣孔857被擠出。試劑溶液邊擠壓流出保持在試料保持部856中的試料邊朝試劑導(dǎo)入路853中的反應(yīng)槽854方向流入。由于空氣孔857的尺寸小，因此當(dāng)含有試料的試劑溶液堵塞空氣孔857，則很難將試劑溶液導(dǎo)入到試劑導(dǎo)入路853。
反應(yīng)槽854內(nèi)部貯存有試劑溶液和試料的混合溶液。根據(jù)多個(gè)反應(yīng)單元842的各個(gè)試料保持部856的長度L的不同，反應(yīng)槽854中的試料的稀釋倍數(shù)在各個(gè)反應(yīng)單元842中都不同。在分析芯片820上的與各個(gè)反應(yīng)單元842對(duì)應(yīng)的位置，寫入了其稀釋倍數(shù)843。稀釋倍數(shù)843例如從左端的反應(yīng)單元842開始依次是102倍、103倍、104倍、105倍、106倍。
試劑與試料中含有的特定成分反應(yīng)而產(chǎn)生顯色反應(yīng)。該顯色反應(yīng)經(jīng)一定時(shí)間后完成。在完成反應(yīng)的時(shí)點(diǎn)上的分析芯片840上，可以觀察到稀釋倍數(shù)低的反應(yīng)單元842的反應(yīng)槽854中產(chǎn)生了顯色，而稀釋倍數(shù)高的反應(yīng)單元842的反應(yīng)槽854中未產(chǎn)生顯色。例如，可通過目視觀察到稀釋倍數(shù)為103倍以上的反應(yīng)單元842的反應(yīng)槽854中產(chǎn)生了顯色，而稀釋倍數(shù)為104倍以上的反應(yīng)單元842的反應(yīng)槽854中未產(chǎn)生顯色。從而，通過視覺辨認(rèn)在分析芯片840上以陣列狀排列的反應(yīng)單元842中的直到哪個(gè)位置的反應(yīng)單元842產(chǎn)生顯色現(xiàn)象，能夠定量地獲知試料的濃度。
這樣的分析芯片840適合使用于像對(duì)于傳染性的抗體效價(jià)這樣的其值如100倍、1000倍、10000倍等跳躍性變化顯示的情況。
(實(shí)施方式十)實(shí)施方式十的分析芯片以不用在溶液中混入色素而僅通過目視流路內(nèi)是否存在溶液就能容易確認(rèn)的結(jié)構(gòu)。
圖26A表示分析芯片的斷面圖。分析芯片860具備基板861?；?61由玻璃等透明材料形成?；?61上設(shè)置由流路862?；?61的底面覆蓋有銀紙864。基板861的上面被蓋體863覆蓋。蓋體863由透明材料構(gòu)成。
流路862上最好設(shè)置有擴(kuò)大用微透鏡。且優(yōu)選設(shè)置有向試劑流路862照射光的照明器具。
在圖26A中，將由流路862的底面和側(cè)面構(gòu)成的角落部、與另一側(cè)面的上端點(diǎn)連接而畫出一條傾斜的輔助線。該輔助線和與基板861垂直的線之間的夾角是θ2。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片按以下方式使用。
在圖26A中，分析芯片860的使用者觀察流路862的視線、和與基板表面垂直的線之間的夾角以θ表示。在0＜θ＜θ0(θ0是由分析芯片的形狀及材料決定的值，目前情況是θ0θ2)時(shí)，由于使用者能夠通過流路862的底面而看到銀紙864，因此能看到流路862很亮。另一方面，當(dāng)θ＞θ0時(shí)，由于使用者能夠通過流路862的壁面而觀察到遠(yuǎn)方的基板861的底面或者分析芯片860的側(cè)面，因此流路862看起來很暗。這是因?yàn)橛捎诨?61的折射率高于空氣或者水，因此從流路862的側(cè)面向基板861延長的光路，沿比向壁面的入射角更小的角度、即與基板861的底面近似平行的角度延伸的緣故。
圖26B表示了溶液未充滿流路862時(shí)的分析芯片860。分析芯片860的使用者觀察流路862的視線、和與基板861表面垂直的線之間的夾角以θ表示。在0＜θ＜θ1時(shí)，由于使用者能夠通過流路862的底面而看到銀紙864，因此能看到流路862很亮。通過采用折射率大于空氣的如水(折射率1.333)等溶液，使θ1＞θ0。即與流路862被空氣充滿的情況相比，流路862被溶液充滿時(shí)，通過流路862的底面觀察到銀紙864的角度范圍更大。
圖26C中表示了流路862的一部分被溶液充滿、而其他部分沒有溶液的分析芯片860的上面圖。當(dāng)使用者從滿足θ0＜θ＜θ1的角度θ觀察流路862時(shí)，由于未充滿溶液的部分865可通過流路862的底面而以明亮地觀察到銀紙，因此沒有溶液的部分866顯得更暗。通過利用刻度867讀取亮部分和暗部分的界線，可以通過目視確認(rèn)溶液充滿到流路862的哪一部分。
為了更容易地觀察，θ0和θ1的差最好更大。為此，流路862的形狀優(yōu)選按以下方式形成為使θ0和θ1的差最好更大。
假設(shè)空氣折射率為n1、流路內(nèi)溶液的折射率n2，則由以下式表示的斯內(nèi)耳(Snell)定律成立。
n2sinθ2＝n1sinθ1…(1)從而可以由以下式表示θ0(θ2)和θ1的差Δθ。
Δθ=sin-1(n2n1sinθ2)-θ2···(2)]]>當(dāng)以下式成立時(shí)Δθ取最大值。
n2n1sinθ2=1···(3)]]>Δθ表示進(jìn)入有流路溶液的部分看起來明亮而沒有溶液的部分看起來暗的角度的寬度。因此為取得良好的溶液的目視辨認(rèn)性，優(yōu)選以Δθ更大的方式?jīng)Q定θ2。特別是在將特定的溶液作為分析對(duì)象的分析芯片中，優(yōu)選使用該溶液的折射率n2以使Δθ更大的方式確定θ2。
例如，當(dāng)流路內(nèi)的溶液為水(折射率1.333)時(shí)，代入n1＝1且n2＝1.333，則θ2＝48.6度時(shí)Δθ取最大值41.4度。從而，在流路的斷面中，設(shè)置將底面的角落與相反側(cè)的壁面的上端互相連接的線、與垂直線之間形成的角度48.6度的矩形流路，則此時(shí)的目視辨認(rèn)性最好，且能從更寬廣的角度目視辨認(rèn)流路內(nèi)是否有水。
根據(jù)該分析芯片，即使不混入色素以便容易視覺辨認(rèn)溶液，也能容易地目視辨認(rèn)流路中是否存在溶液、或者溶液存在到流路中的哪個(gè)位置為止。根據(jù)該分析芯片860，在不宜向反應(yīng)液中混合色素的情況下，不用在反應(yīng)后的溶液中混入色素，也能容易地視覺辨認(rèn)溶液的狀況。
接著說明本實(shí)施方式的變形例。變形例的分析芯片在如圖26A所示的分析芯片860中不一定需要銀紙864。另外，流路862的壁面由折射率為與水相同程度或者比該程度小的材料形成。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片，按以下方式使用。當(dāng)流路862由折射率比水低的材料形成的情況下，流路862中充滿水溶液，則成為水相當(dāng)于光纖的芯且流路相當(dāng)于包覆層的折射率關(guān)系，并根據(jù)觀察流路862的方向，在流路的表面和水溶液之間的界面上引起全反射。因此存在水溶液的流路部分看起來比不存在的部分更亮。
在光入射的側(cè)的材料的折射率n1大于射出側(cè)的材料的折射率n2的情況下，當(dāng)基于由以下式表示的斯內(nèi)耳(Snell)定律的θ1大于一定角度時(shí)，射出側(cè)折射角θ2超過90度。
sinθ2=n1n2sinθ1···(4)]]>由于相對(duì)該范圍的θ1會(huì)引起全反射，因此流路862看起來會(huì)很明亮。
當(dāng)流路862的周圍由具有與水相同的折射率的材料形成的情況下，在溶液中混入折射率上升劑，也能獲得同樣效果。作為這樣的折射率上升劑，可舉出蔗糖、羧基纖維素、聚乙烯醇等。
作為形成流路873時(shí)使用的、折射率為與水的相同程度或者更小的材料，可以舉出特氟綸系樹脂。特氟綸系樹脂使用為光纖的包覆層材料。當(dāng)包覆層、與折射率更高的光纖中心部分(芯)之間的折射率之差越大，則光損失更少因而更理想。從而人們正進(jìn)行著更低折射率的特氟綸系樹脂的開發(fā)。目前已開發(fā)了折射率為1.38程度的特氟綸系樹脂，而將來開發(fā)更低折射率的特氟綸系樹脂的可能性很高。
根據(jù)該分析芯片，即使在不宜向反應(yīng)液中混入色素的情況下，也可以不用在反應(yīng)液中混入色素，且容易地目視辨認(rèn)溶液。
(實(shí)施方式十一)圖27A表示了從側(cè)面觀察實(shí)施方式十一的分析芯片的斷面圖。分析芯片870具備基板871?；?71上設(shè)置有流路873。流路873的垂直于基板871方向的高度是可視光線的波長的數(shù)波長份(10-6m級(jí))。流路873被透明蓋體872覆蓋。流路873的垂直于基板871方向的高度在流路873的延長方向連續(xù)變化。像這樣的流路873的高度變化可通過例如按以下方式實(shí)現(xiàn)，即，在將蓋體872對(duì)于基板871設(shè)置時(shí)，將適當(dāng)厚度(數(shù)微米)的隔離物設(shè)置于蓋體872的一端而實(shí)現(xiàn)。
流路873上最好設(shè)置有擴(kuò)大用微透鏡。且優(yōu)選設(shè)置有向試劑流路873照射光的照明器具。
具有該結(jié)構(gòu)的分析芯片870按以下方式使用。
當(dāng)使用者從蓋體872的上面觀察流路873，則被流路的底面和覆蓋流路上部的蓋體872之間所夾隔的空間內(nèi)產(chǎn)生光的干涉。因此如圖27B所示，使用者可以看到干涉條紋874。例如，在流路的底面和覆蓋流路上部的蓋體872之間的光增強(qiáng)的部分874，產(chǎn)生明亮條紋，而光減弱的部分875則產(chǎn)生暗的條紋。
由于流路873的高度在流路873延長方向上的變化，因此能觀察到干涉條紋874的位置，基于充滿在流路873的物質(zhì)的折射率而變化。例如，當(dāng)流路873中充滿折射率更高的溶液時(shí)，光的波長會(huì)稍微變短，因此干涉條紋874的位置就會(huì)向流路873的高度更低的方向即圖中的左方向移動(dòng)。相反當(dāng)流路873中充滿折射率更低的溶液時(shí)，光的波長會(huì)稍微變長，因此干涉條紋874的位置就會(huì)向流路873的高度更高的方向即圖中的右方向移動(dòng)。
因此通過利用刻度876讀取干涉條紋874的位置，可以由視覺辨認(rèn)獲知填充在流路873中的溶液的折射率。
使用該分析芯片870，可以通過目視測(cè)定含有生物體高分子的溶液的濃度。含有生物體高分子等的溶液，其濃度越高其折射率也越高，因此根據(jù)干涉條紋874的位置可以獲知溶液濃度。
權(quán)利要求
1.一種分析芯片，其特征是，具備設(shè)置有流路的基板、和設(shè)置在所述流路的一部分上且在所述流路中流過特定物質(zhì)時(shí)引起外觀變化的檢測(cè)部、和覆蓋所述檢測(cè)部的透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的分析芯片，其特征是還具備與所述透鏡成形為一體且覆蓋所述流路的覆蓋部件。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的分析芯片，其特征是還具備在所述檢測(cè)部照射光的第一照明部件。
4.一種分析芯片，其特征是，具備設(shè)置有流路的基板；設(shè)置在所述流路的一部分上且當(dāng)接觸特定物質(zhì)時(shí)改變外觀的檢測(cè)部；向所述檢測(cè)部照射光的第一照明部件。
5.如權(quán)利要求3或者4所述的分析芯片，其特征是所述光是紫外線。
6.如權(quán)利要求3～5中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是所述基板由能透過可視光的材料形成，且所述第一照明部件從所述基板的側(cè)面照射所述光。
7.如權(quán)利要求3～5中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是所述第一照明部件從所述流路底面的側(cè)照射所述光。
8.如權(quán)利要求3～7中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是所述第一照明部件是光波導(dǎo)。
9.如權(quán)利要求1～9中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是所述檢測(cè)部包含能夠與所述特定物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)而改變外觀的試劑。
10.如權(quán)利要求9所述的分析芯片，其特征是所述試劑在所述檢測(cè)部中均勻分布。
11.如權(quán)利要求10所述的分析芯片，其特征是還具備沿著所述檢測(cè)部設(shè)置的刻度尺。
12.一種分析芯片，其特征是，具備設(shè)置有流路的基板；設(shè)置在所述流路的一部分上且均勻分布有通過與特定物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而改變外觀的檢測(cè)部；沿著所述檢測(cè)部設(shè)置的刻度尺。
13.如權(quán)利要求9～12中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是所述試劑含有從由酶、抗體、抗原以及熒光物質(zhì)構(gòu)成的物質(zhì)組中選擇的一種以上。
14.如權(quán)利要求1～13中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是，還具備設(shè)置在所述流路上且配置有與特定成分特異地結(jié)合的標(biāo)識(shí)物質(zhì)的反應(yīng)部；設(shè)置在所述流路的反應(yīng)部的下游側(cè)且捕捉與所述特定成分結(jié)合的所述標(biāo)識(shí)物質(zhì)的捕捉部。
15.一種分析芯片，其特征是，具備設(shè)置有流路的基板；設(shè)置在所述流路上且配置有與特定成分特異地結(jié)合的標(biāo)識(shí)物質(zhì)的反應(yīng)部；設(shè)置在所述流路的所述反應(yīng)部的下游側(cè)且捕捉與所述特定成分結(jié)合的所述標(biāo)識(shí)物質(zhì)的捕捉部。
16.如權(quán)利要求14或者15所述的分析芯片，其特征是在所述流路中設(shè)置有所述捕捉部的區(qū)域的流路的寬度朝下游側(cè)逐漸變窄。
17.如權(quán)利要求14～16中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是在所述捕捉部的所述標(biāo)識(shí)物質(zhì)的密度朝所述流路的下游側(cè)逐漸增大。
18.如權(quán)利要求1～17中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是所述檢測(cè)部中的所述流路朝下游側(cè)逐漸變窄；在所述檢測(cè)部的所述流路的壁面，配置當(dāng)吸收所述特定物質(zhì)時(shí)改變體積的水凝膠層；當(dāng)被著色的所述特定物質(zhì)在所述流路中流動(dòng)時(shí)，通過所述水凝膠層的體積變化，從而根據(jù)所述特定的物質(zhì)的量，在不同位置所述流路被閉塞，并由此引起所述外觀變化。
19.如權(quán)利要求1～17中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是還具備配置在所述流路中且由吸收所述特定成分則改變體積的水凝膠形成表面的小珠；所述檢測(cè)部中的所述流路朝下游側(cè)逐漸變窄；當(dāng)液體在所述流路中流動(dòng)時(shí)，所述小珠被所述液體推壓流動(dòng)，并根據(jù)所述小珠的體積而停止在所述流路的不同位置，并由此引起所述外觀變化。
20.一種分析芯片，其特征是，具備設(shè)置有朝下游側(cè)逐漸變窄的流路的基板；沿所述流路的壁面配置，且通過吸收特定物質(zhì)則膨脹，從而根據(jù)所述特定的物質(zhì)的量，在不同位置鎖閉所述流路的水凝膠層。
21.一種分析芯片，其特征是，具備設(shè)置有朝下游側(cè)逐漸變窄的流路的基板；在規(guī)定的初始鎖閉位置鎖閉所述流路，且通過吸收特定物質(zhì)則收縮，從而使鎖閉所述流路的位置與初始鎖閉位置相比向下游側(cè)移動(dòng)的水凝膠層。
22.一種分析芯片，其特征是具備設(shè)置有朝下游側(cè)逐漸變窄的流路的基板；配置在所述流路中，且由吸收特定成分則改變體積的水凝膠形成表面的小珠，而且，當(dāng)在液體流動(dòng)于所述流路中時(shí)，所述小珠被所述液體推壓流動(dòng)，并根據(jù)所述體積而停止在所述流路的不同位置。
23.如權(quán)利要求1～22中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是，還具備配置在所述流路內(nèi)部，且與所述特定物質(zhì)反應(yīng)而改變粘度的聚合物溶液；配置在所述流路內(nèi)部的靶小珠；設(shè)置在所述流路內(nèi)部的規(guī)定位置，且在所述靶小珠受到小于規(guī)定大小的力時(shí)，將所述靶小珠保持在所述規(guī)定位置的臨時(shí)保持部。
24.一種分析芯片，其特征是設(shè)置有流路的基板；配置在所述流路內(nèi)部，且與所述特定物質(zhì)反應(yīng)而改變粘度的聚合物溶液；配置在所述流路內(nèi)部的靶小珠；設(shè)置在所述流路內(nèi)部的規(guī)定位置，且在所述靶小珠受到小于規(guī)定大小的力時(shí)，將所述靶小珠保持在所述規(guī)定位置的臨時(shí)保持部。
25.如權(quán)利要求23或者24所述的分析芯片，其特征是所述靶小珠含有強(qiáng)磁性體。
26.如權(quán)利要求23～25中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是還具備設(shè)置在所述流路端部的一對(duì)電極、和在所述一對(duì)電極間產(chǎn)生電位差的電池，而且，所述靶小珠在規(guī)定pH的溶液中能使表面帶電。
27.如權(quán)利要求1～26中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是，所述流路具備由毛細(xì)管引力而保持溶液的溶液保持部；由毛細(xì)管引力向所述溶液保持部導(dǎo)入溶液的導(dǎo)入路。
28.如權(quán)利要求27所述的分析芯片，其特征是具有多個(gè)所述流路，且多個(gè)所述流路分別具備的所述溶液保持部的溶液保持量不同。
29.一種分析芯片，其特征是，具備設(shè)置有流路的基板；設(shè)置在所述流路上且由毛細(xì)管引力具備溶液的溶液保持部；由毛細(xì)管引力向所述溶液保持部導(dǎo)入溶液的導(dǎo)入路；設(shè)置在所述流路的一部分上，且當(dāng)所述流路中流過特定物質(zhì)時(shí)引起外觀變化的檢測(cè)部。
30.一種分析芯片，其特征是具備設(shè)置有第一流路和第二流路的基板；設(shè)置在所述第一流路上的第一溶液保持部；設(shè)置在所述第二流路上的第二溶液保持部，而且，所述第一溶液保持部通過毛細(xì)管引力，保持第一規(guī)定量的溶液；所述第二溶液保持部通過毛細(xì)管引力，保持不同于所述第一規(guī)定量的第二規(guī)定量的溶液。
31.如權(quán)利要求30所述的分析芯片，其特征是在所述基板上顯示與所述第一規(guī)定量和所述第二規(guī)定量相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。
32.如權(quán)利要求1～31中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是所述流路是設(shè)置在所述基板表面?zhèn)鹊木匦蔚臏喜郏?，還具備沿所述基板底面配置且反射可視光的反射板。
33.如權(quán)利要求1～32中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是所述流路的壁面由折射率為水的折射率以下的材料所覆蓋。
34.如權(quán)利要求1～33中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，其特征是還具備覆蓋所述流路的透明的蓋，而且，所述流路的底面和所述蓋之間的距離在所述流路的延長方向連續(xù)變化，通過所述底面和所述蓋之間的光的反射，在所述蓋的外側(cè)顯示根據(jù)充滿所述流路的物質(zhì)的折射率而具有不同位置的干涉條紋。
35.一種分析芯片，其特征是具備設(shè)置有流路的基板、以及覆蓋所述流路的透明的蓋，而且，所述流路的底面和所述蓋之間的距離在所述流路的延長方向連續(xù)變化，通過所述底面和所述蓋之間的光的反射，在所述蓋的外側(cè)顯示根據(jù)充滿所述流路的物質(zhì)的折射率而具有不同位置的干涉條紋。
36.一種分析裝置，其特征是具備如權(quán)利要求1～35中任何一項(xiàng)所述的分析芯片，以及從所述分析芯片的側(cè)面向所述檢測(cè)部照射光的第二照明部件。
37.如權(quán)利要求36所述的分析裝置，其特征是所述第二照明部件照射的光是紫外線。
38.如權(quán)利要求36或者37所述的分析裝置，其特征是所述第二照明部件具備向所述檢測(cè)部聚光的聚光透鏡。
39.如權(quán)利要求36或者37所述的分析裝置，其特征是所述第二照明部件是發(fā)光部件。
40.如權(quán)利要求36所述的分析裝置，其特征是所述第二照明部件是電燈泡、LED或者非可見光中的任何一種。
全文摘要
在使用于分析蛋白質(zhì)或者核酸等的分析芯片中，在基板上設(shè)置用于導(dǎo)入試料的流路。在該流路中，形成有能夠檢測(cè)特定成分的存在且通過顯色等而表示存在該特定成分的、含有試劑的試劑層。試料從試料導(dǎo)入路導(dǎo)入到流路中，并展開在試劑層上。使用顯微鏡，通過擴(kuò)大，可以很容易地觀察此時(shí)的反應(yīng)狀況。使用所述分析芯片，不僅不必采用用于檢測(cè)·分析的特殊外部設(shè)備，而且在適用檢測(cè)體后，能在該狀態(tài)下迅速地通過視覺辨認(rèn)獲知分析結(jié)果。
文檔編號(hào)B01L3/00GK1675535SQ03818608
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月2日
發(fā)明者飯?zhí)镆缓?申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社