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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-30
(45)【発行日】2022-07-08
(54)【発明の名称】目的物質検出装置及び目的物質検出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/552 20140101AFI20220701BHJP
【ＦＩ】
G01N21/552
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2017136826
(22)【出願日】2017-07-13
(65)【公開番号】P2019020181
(43)【公開日】2019-02-07
【審査請求日】2020-06-03
(73)【特許権者】
【識別番号】301021533
【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所
(73)【特許権者】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100125298
【弁理士】
【氏名又は名称】塩田 伸
(72)【発明者】
【氏名】藤巻 真
(72)【発明者】
【氏名】芦葉 裕樹
(72)【発明者】
【氏名】安浦 雅人
(72)【発明者】
【氏名】高橋 進
【審査官】横尾 雅一
(56)【参考文献】
【文献】特開平０４－１７８５３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第５３０１８９４（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特表２０１０－５１２５３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１９５４７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－０８４７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２４８２５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０３０８３３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／７４
Ｇ０１Ｎ ３３／５４３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
底面に対して上面側の面に配される検出面と、厚み方向に対し前記上面から前記底面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する上向き傾斜面及び前記厚み方向に対し前記底面から前記上面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する下向き傾斜面のいずれかの傾斜面と、光を受光して内部に導光可能とされる本体部とを有する全体略板状の光透過性部材を備え、前記光透過性部材が前記上面側から照射され前記上向き傾斜面を通過させた前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第１の光入射構造及び前記上面側から照射され前記下向き傾斜面で反射された前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第２の光入射構造のいずれかの光入射構造を有する検出チップと、前記光透過性部材の前記上面側に配され、前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で前記光を照射可能とされる光照射部と、
前記光透過性部材の前記底面側に配される磁場印加部と、
前記検出面上に配され、前記検出面の表面近傍の領域を検出領域とし、前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出可能とされる光検出部と、
を備え、
前記光透過性部材が前記上面に形成されるとともに前記上向き傾斜面を有する断面Ｖ字状の上面側切欠き部及び前記底面に形成されるとともに前記下向き傾斜面を有する断面Ｖ字状の底面側切欠き部の少なくともいずれかの切欠き部を有することを特徴とする目的物質検出装置。
【請求項2】
切欠き部に本体部よりも屈折率の低い低屈折材料が埋設される請求項１に記載の目的物質検出装置。
【請求項3】
光入射構造が、第１の光入射構造における上向き傾斜面を通過させた光及び第２の光入射構造における下向き傾斜面で反射された光の少なくともいずれかを底面で反射させた後に検出面に対し全反射条件で入射可能とされる請求項１から２のいずれかに記載の目的物質検出装置。
【請求項4】
傾斜面における光入射位置と検出面における光照射位置との間の最短距離が、１．０ｍｍ～５０．０ｍｍとされる請求項１から３のいずれかに記載の目的物質検出装置。
【請求項5】
光透過性部材の厚みが０．１ｍｍ～１０．０ｍｍとされる請求項１から４のいずれかに記載の目的物質検出装置。
【請求項6】
光透過性部材の上面に少なくとも一部を検出面とする液体試料貯留溝が形成される請求項１から５のいずれかに記載の目的物質検出装置。
【請求項7】
液体試料貯留溝が検出面として光透過性部材の厚み方向に対し上面から底面側に向かうにつれて傾斜面から離れる方向に傾斜する傾斜検出面を有する請求項６に記載の目的物質検出装置。
【請求項8】
光透過性部材の上面の一部が検出面とされるとともに前記検出面を底とする函状体を形成するように前記検出面の周囲に側壁部が立設される請求項１から５のいずれかに記載の目的物質検出装置。
【請求項9】
請求項１から８のいずれかに記載の目的物質検出装置を用いた目的物質検出方法であって、光透過性部材の上面側から光入射構造を介して検出面に全反射条件で光を照射する光照射工程と、
前記光透過性部材の底面側から磁場を印加する磁場印加工程と、
前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出する光検出工程と、
を含むことを特徴とする目的物質検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光の全反射に伴って生成されるエバネッセント場を利用して、液体中に存在する目的物質を光学的に検出可能な目的物質検出装置及び目的物質検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、溶液中に存在する微小物質、特にＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、ウイルス、細菌等の生体関連物質を検出・定量する方法が開発されている。このような方法としては、例えば、全反射によるエバネッセント場を利用する方法が知られている。
前記全反射によるエバネッセント場を利用する方法としては、例えば、全反射照明蛍光顕微鏡が挙げられる。前記全反射照明蛍光顕微鏡は、液体試料とカバーガラス或いはスライドガラスとの界面で入射光を全反射させ、これによって生じるエバネッセント場を励起光として利用し、ノイズとなるバックグラウンド光が少ない蛍光観察を行う技術である（特許文献１参照）。また、該技術は、超解像を実現可能な技術であり、単分子観察を可能とする。
前記全反射によるエバネッセント場を利用する方法としては、例えば、全反射照明蛍光顕微鏡が挙げられる。前記全反射照明蛍光顕微鏡は、液体試料とカバーガラス或いはスライドガラスとの界面で入射光を全反射させ、これによって生じるエバネッセント場を励起光として利用し、ノイズとなるバックグラウンド光が少ない蛍光観察を行う技術である（特許文献１参照）。また、該技術は、超解像を実現可能な技術であり、単分子観察を可能とする。
【0003】
全反射を利用する方法について、目的物質と結合する磁性粒子を用い、検出チップ下側に配された磁石に基づく、磁場の印加により前記目的物質と前記磁性粒子との結合体を前記検出チップ表面の局所領域に引き寄せ、この局所領域に前記励起光を照射して、前記目的物質の検出を行う方法が提案されている（特許文献２参照）。この提案によれば、磁場の印加によって前記検出チップ表面に対する前記目的物質の吸着又は近接が促され、短時間での測定が可能となる。
しかしながら、この提案では、前記検出チップの下側に光学プリズムが存在するため、前記局所領域と前記磁石との間の距離を十分に近づけることができず、前記磁石により印加される磁場の強さが前記検出チップ表面上に至るまでに減衰してしまい、十分に前記目的物質を前記局所領域に引き寄せることができない問題を有する。
また、この問題を解決するために強い磁場を印加させようとすると、装置が大掛かりになるとともに製造コストが嵩む問題を発生させる。
しかしながら、この提案では、前記検出チップの下側に光学プリズムが存在するため、前記局所領域と前記磁石との間の距離を十分に近づけることができず、前記磁石により印加される磁場の強さが前記検出チップ表面上に至るまでに減衰してしまい、十分に前記目的物質を前記局所領域に引き寄せることができない問題を有する。
また、この問題を解決するために強い磁場を印加させようとすると、装置が大掛かりになるとともに製造コストが嵩む問題を発生させる。
【0004】
前記磁性粒子を用いた蛍光検出方法として、磁場印加部（例えば、磁石）による磁場の印加前後の様子を比較観察することで、前記磁場印加前における光信号のうち、ノイズ信号を排除した検出を行う方法が提案されている（非特許文献１，２参照）。この提案によれば、前記磁性粒子と結合した前記目的物質が前記磁場の印加により移動するのに対し、前記検出チップ表面のキズ等に生ずるノイズは、前記磁場の印加により移動しないことから、移動する光信号に着目した検出を行うことで、前記ノイズ信号を排除することができる。
しかしながら、この磁場の印加前後の様子を比較観察する方法においても、前記光学プリズムが用いられるため、前記磁場の強さの減衰によって前記目的物質を移動させにくく、また、前記磁場の強さを高めようとすると、装置が大掛かりになるとともに製造コストが嵩むこととなる。
しかしながら、この磁場の印加前後の様子を比較観察する方法においても、前記光学プリズムが用いられるため、前記磁場の強さの減衰によって前記目的物質を移動させにくく、また、前記磁場の強さを高めようとすると、装置が大掛かりになるとともに製造コストが嵩むこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００２－２３６２５８号公報
【文献】特許第５３０１８９４号公報
【非特許文献】
【0006】
【文献】安浦 雅人、藤巻 真「微量検出のための導波モードイメージセンサの開発」電気学会研究会資料 センサ・マイクロマシン部門総合研究会（２０１６年６月２９日，３０日）、ｐｐ．４５～５２、一般社団法人電気学会（２０１６年）
【文献】M. Yasuura and M. Fujimaki, Sci. Rep. Vol. 6, pp. 39241-1-39241-7 (2016)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、従来技術における前記諸問題を解決し、磁性粒子を用いた目的物質の検出に用いることができ、小型でかつ低コストに製造可能な目的物質検出装置及び該目的物質検出装置を用いた目的物質検出方法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】
【0008】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 底面に対して上面側の面に配される検出面と、厚み方向に対し前記上面から前記底面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する上向き傾斜面及び前記厚み方向に対し前記底面から前記上面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する下向き傾斜面のいずれかの傾斜面と、光を受光して内部に導光可能とされる本体部とを有する全体略板状の光透過性部材を備え、前記光透過性部材が前記上面側から照射され前記上向き傾斜面を通過させた前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第１の光入射構造及び前記上面側から照射され前記下向き傾斜面で反射された前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第２の光入射構造のいずれかの光入射構造を有する検出チップと、前記光透過性部材の前記上面側に配され、前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で前記光を照射可能とされる光照射部と、前記光透過性部材の前記底面側に配される磁場印加部と、前記検出面上に配され、前記検出面の表面近傍の領域を検出領域とし、前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出可能とされる光検出部と、を備え、前記光透過性部材が前記上面に形成されるとともに前記上向き傾斜面を有する断面Ｖ字状の上面側切欠き部及び前記底面に形成されるとともに前記下向き傾斜面を有する断面Ｖ字状の底面側切欠き部の少なくともいずれかの切欠き部を有することを特徴とする目的物質検出装置。
＜２＞ 切欠き部に本体部よりも屈折率の低い低屈折材料が埋設される前記＜１＞に記載の目的物質検出装置。
＜３＞ 光入射構造が、第１の光入射構造における上向き傾斜面を通過させた光及び第２の光入射構造における下向き傾斜面で反射された光の少なくともいずれかを底面で反射させた後に検出面に対し全反射条件で入射可能とされる前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜４＞ 傾斜面における光入射位置と検出面における光照射位置との間の最短距離が、１．０ｍｍ～５０．０ｍｍとされる前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜５＞ 光透過性部材の厚みが０．１ｍｍ～１０．０ｍｍとされる前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜６＞ 光透過性部材の上面に少なくとも一部を検出面とする液体試料貯留溝が形成される前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜７＞ 液体試料貯留溝が検出面として光透過性部材の厚み方向に対し上面から底面側に向かうにつれて傾斜面から離れる方向に傾斜する傾斜検出面を有する前記＜６＞に記載の目的物質検出装置。
＜８＞ 光透過性部材の上面の一部が検出面とされるとともに前記検出面を底とする函状体を形成するように前記検出面の周囲に側壁部が立設される前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜９＞ 前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の目的物質検出装置を用いた目的物質検出方法であって、光透過性部材の上面側から光入射構造を介して検出面に全反射条件で光を照射する光照射工程と、前記光透過性部材の底面側から磁場を印加する磁場印加工程と、前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出する光検出工程と、を含むことを特徴とする目的物質検出方法。
＜１＞ 底面に対して上面側の面に配される検出面と、厚み方向に対し前記上面から前記底面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する上向き傾斜面及び前記厚み方向に対し前記底面から前記上面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する下向き傾斜面のいずれかの傾斜面と、光を受光して内部に導光可能とされる本体部とを有する全体略板状の光透過性部材を備え、前記光透過性部材が前記上面側から照射され前記上向き傾斜面を通過させた前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第１の光入射構造及び前記上面側から照射され前記下向き傾斜面で反射された前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第２の光入射構造のいずれかの光入射構造を有する検出チップと、前記光透過性部材の前記上面側に配され、前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で前記光を照射可能とされる光照射部と、前記光透過性部材の前記底面側に配される磁場印加部と、前記検出面上に配され、前記検出面の表面近傍の領域を検出領域とし、前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出可能とされる光検出部と、を備え、前記光透過性部材が前記上面に形成されるとともに前記上向き傾斜面を有する断面Ｖ字状の上面側切欠き部及び前記底面に形成されるとともに前記下向き傾斜面を有する断面Ｖ字状の底面側切欠き部の少なくともいずれかの切欠き部を有することを特徴とする目的物質検出装置。
＜２＞ 切欠き部に本体部よりも屈折率の低い低屈折材料が埋設される前記＜１＞に記載の目的物質検出装置。
＜３＞ 光入射構造が、第１の光入射構造における上向き傾斜面を通過させた光及び第２の光入射構造における下向き傾斜面で反射された光の少なくともいずれかを底面で反射させた後に検出面に対し全反射条件で入射可能とされる前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜４＞ 傾斜面における光入射位置と検出面における光照射位置との間の最短距離が、１．０ｍｍ～５０．０ｍｍとされる前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜５＞ 光透過性部材の厚みが０．１ｍｍ～１０．０ｍｍとされる前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜６＞ 光透過性部材の上面に少なくとも一部を検出面とする液体試料貯留溝が形成される前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜７＞ 液体試料貯留溝が検出面として光透過性部材の厚み方向に対し上面から底面側に向かうにつれて傾斜面から離れる方向に傾斜する傾斜検出面を有する前記＜６＞に記載の目的物質検出装置。
＜８＞ 光透過性部材の上面の一部が検出面とされるとともに前記検出面を底とする函状体を形成するように前記検出面の周囲に側壁部が立設される前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の目的物質検出装置。
＜９＞ 前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の目的物質検出装置を用いた目的物質検出方法であって、光透過性部材の上面側から光入射構造を介して検出面に全反射条件で光を照射する光照射工程と、前記光透過性部材の底面側から磁場を印加する磁場印加工程と、前記光の照射に伴い目的物質と磁性粒子とを含む結合体から発せられる光信号を検出する光検出工程と、を含むことを特徴とする目的物質検出方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、磁性粒子を用いた目的物質の検出に用いることができ、小型でかつ低コストに製造可能な目的物質検出装置及び該目的物質検出装置を用いた目的物質検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
【図2】第２実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
【図3】光の入射角度の一例を示す説明図（１）である。
【図4】光の入射角度の一例を示す説明図（２）である。
【図5】光の入射角度の一例を示す説明図（３）である。
【図6】第３実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
【図7】第４実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
【図8】第５実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
【図9】変形例を示す説明図（１）である。
【図10】変形例を示す説明図（２）である。
【図11】第６実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
【図12】第７実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
（目的物質検出装置）
本発明の目的物質検出装置は、検出チップと、光照射部と、磁場印加部とを有し、更に、必要に応じて、光検出部を備える。
本発明の目的物質検出装置は、検出チップと、光照射部と、磁場印加部とを有し、更に、必要に応じて、光検出部を備える。
【0012】
＜検出チップ＞
前記検出チップは、以下に説明する光透過性部材を備える。
前記検出チップは、以下に説明する光透過性部材を備える。
【0013】
－光透過性部材－
前記光透過性部材は、底面に対して上面側の面に配される検出面と、厚み方向に対し前記上面から前記底面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する上向き傾斜面及び前記厚み方向に対し前記底面から前記上面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する下向き傾斜面のいずれかの傾斜面と、光を受光して内部に導光可能とされる本体部とを有する全体略板状の部材である。
また、前記光透過性部材は、前記上面側から照射され前記上向き傾斜面を通過させた前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第１の光入射構造及び前記上面側から照射され前記下向き傾斜面で反射された前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第２の光入射構造のいずれかの光入射構造を有するように構成される。
なお、前記光透過性部材において、光学的に作用する面、つまり、光が入射する面や光が反射する面は、光学的に平滑であることが好ましい。
前記光透過性部材は、底面に対して上面側の面に配される検出面と、厚み方向に対し前記上面から前記底面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する上向き傾斜面及び前記厚み方向に対し前記底面から前記上面側に向かうにつれて前記検出面から離れる方向に傾斜する下向き傾斜面のいずれかの傾斜面と、光を受光して内部に導光可能とされる本体部とを有する全体略板状の部材である。
また、前記光透過性部材は、前記上面側から照射され前記上向き傾斜面を通過させた前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第１の光入射構造及び前記上面側から照射され前記下向き傾斜面で反射された前記光を前記本体部を介して前記検出面に対し全反射条件で入射させる第２の光入射構造のいずれかの光入射構造を有するように構成される。
なお、前記光透過性部材において、光学的に作用する面、つまり、光が入射する面や光が反射する面は、光学的に平滑であることが好ましい。
【0014】
前記光透過性部材は、従来の検出チップにおける光学プリズムの役割と、前記検出面での光の全反射に基づきエバネッセント場を形成する役割とを兼ねるとともに、前記検出チップにおける前記検出面の設定位置の下側に磁場印加部を配設可能とするため、前記光透過性部材の上面側から照射される前記光を前記検出面に導光させる役割を有する。
即ち、前記光透過性部材は、上面側から照射される前記光を前記検出面に対し全反射条件で入射させる前記光入射構造を有することを特徴とする。
即ち、前記光透過性部材は、上面側から照射される前記光を前記検出面に対し全反射条件で入射させる前記光入射構造を有することを特徴とする。
【0015】
前記光透過性部材の形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、射出成型により量産可能なポリスチレン、ポリカーボネート、シクロオレフィン、アクリル等のプラスチック材料、高い透明性を確保できるシリカガラス等のガラス材料が好ましい。前記ポリスチレン、前記シクロオレフィンは、自家蛍光が少なくノイズの低減が可能であり、前記ポリカーボネートは高い屈折率を実現できるため小型化が可能になる。また、前記アクリルは、高い透明性を持つため導光時の光の減衰を抑制することが可能である。
前記光透過性部材の厚みとしては、特に制限はないが、剛性、導光性能、及び、磁気の減衰度合いの観点から、０．１ｍｍ～１０．０ｍｍであることが好ましい。前記厚みが０．１ｍｍ未満であると、割れ、歪みなどが生じやすく取り扱いが難しくなることがある。また、前記厚みが入射光のビーム径より小さいと入射時に光のロスが生じると共に、ノイズ光が生じるため、前記厚みとしては、前記ビーム径よりも大きいことが好ましい。また、底面側から磁場を印加することから、前記厚みが１０．０ｍｍを超えると減衰により好適な磁場を前記検出面上に付与することが難しくなることがある。また、前記厚みが５．０ｍｍ以下であれば、磁場の減衰を大きく抑制することができる。
前記光透過性部材の厚みとしては、特に制限はないが、剛性、導光性能、及び、磁気の減衰度合いの観点から、０．１ｍｍ～１０．０ｍｍであることが好ましい。前記厚みが０．１ｍｍ未満であると、割れ、歪みなどが生じやすく取り扱いが難しくなることがある。また、前記厚みが入射光のビーム径より小さいと入射時に光のロスが生じると共に、ノイズ光が生じるため、前記厚みとしては、前記ビーム径よりも大きいことが好ましい。また、底面側から磁場を印加することから、前記厚みが１０．０ｍｍを超えると減衰により好適な磁場を前記検出面上に付与することが難しくなることがある。また、前記厚みが５．０ｍｍ以下であれば、磁場の減衰を大きく抑制することができる。
【0016】
前記光透過性部材としては、前記検出面が形成される領域に前記目的物質の存否等が検証される液体試料が導入される。導入される前記液体試料を保持するための構成としては、特に制限はないが、次の構成を適用することが好ましい。
即ち、一つの構成として、前記光透過性部材の上面の一部が前記検出面とされるとともに前記検出面を底とする函状体を形成するように前記検出面の周囲に側壁部が立設される構成が挙げられる。この構成では、前記函状体内に前記液体試料が保持される。なお、前記側壁部としては、例えば、前記光透過性部材と同じ材料及び形成方法で形成することができる。
また、他の一つの構成として、前記光透過性部材の前記上面に少なくとも一部を前記検出面とする液体試料貯留溝が形成される構成が挙げられる。この構成では、前記液体試料貯留溝内に前記液体試料が保持される。なお、前記液体試料貯留溝としては、前記光透過性部材を構成する板状部材の形成時に成形加工により形成してもよいし、前記板状部材形成後、切削加工により形成してもよい。
また、更に他の一つの構成として、前記液体試料貯留溝が前記光透過性部材の前記傾斜面が形成される側の側面と反対側の側面から前記傾斜面側に向けて穿設される穿設溝として形成される構成が挙げられる。この構成では、前記液体試料貯留溝（穿設溝）を構成する面のうち、前記底面と最も近い位置で対向する面が前記検出面を構成する。
なお、前記液体試料貯留溝から前記液体試料がこぼれ落ちることを防止するため、前記液体試料貯留溝の開口には、必要に応じて、カバーガラス等の蓋を設けて密閉することができる。
即ち、一つの構成として、前記光透過性部材の上面の一部が前記検出面とされるとともに前記検出面を底とする函状体を形成するように前記検出面の周囲に側壁部が立設される構成が挙げられる。この構成では、前記函状体内に前記液体試料が保持される。なお、前記側壁部としては、例えば、前記光透過性部材と同じ材料及び形成方法で形成することができる。
また、他の一つの構成として、前記光透過性部材の前記上面に少なくとも一部を前記検出面とする液体試料貯留溝が形成される構成が挙げられる。この構成では、前記液体試料貯留溝内に前記液体試料が保持される。なお、前記液体試料貯留溝としては、前記光透過性部材を構成する板状部材の形成時に成形加工により形成してもよいし、前記板状部材形成後、切削加工により形成してもよい。
また、更に他の一つの構成として、前記液体試料貯留溝が前記光透過性部材の前記傾斜面が形成される側の側面と反対側の側面から前記傾斜面側に向けて穿設される穿設溝として形成される構成が挙げられる。この構成では、前記液体試料貯留溝（穿設溝）を構成する面のうち、前記底面と最も近い位置で対向する面が前記検出面を構成する。
なお、前記液体試料貯留溝から前記液体試料がこぼれ落ちることを防止するため、前記液体試料貯留溝の開口には、必要に応じて、カバーガラス等の蓋を設けて密閉することができる。
【0017】
前記液体試料貯留溝を形成する場合、前記溝の形状としては、断面視で凹状、Ｖ字状、台形状等の任意の形状を適用することができるが、半円形のような平坦な面がない形状であると前記検出面を形成できないため、こうした形状は除かれる。
また、前記液体試料貯留溝としては、特に制限はないが、前記検出面として前記光透過性部材の厚み方向に対し上面から底面側に向かうにつれて前記傾斜面から離れる方向に傾斜する傾斜検出面を有する構成としてもよい。即ち、このような傾斜検出面を前記検出面として有すると、前記本体部内を伝播する前記光を前記検出面に全反射条件で照射させるために設定される前記傾斜面に対する前記光の入射角度を広範囲で設定することができ、設定の自由度を広げることができる。
また、前記液体試料貯留溝としては、特に制限はないが、前記検出面として前記光透過性部材の厚み方向に対し上面から底面側に向かうにつれて前記傾斜面から離れる方向に傾斜する傾斜検出面を有する構成としてもよい。即ち、このような傾斜検出面を前記検出面として有すると、前記本体部内を伝播する前記光を前記検出面に全反射条件で照射させるために設定される前記傾斜面に対する前記光の入射角度を広範囲で設定することができ、設定の自由度を広げることができる。
【0018】
前記検出チップは、前記光透過性部材の底面側に配される前記磁場印加部との競合を避ける観点に基づき、前記光透過性部材の上面側に配された光照射部から前記光が照射されることを前提とした構成とされる。
即ち、前記光入射構造では、前記光透過性部材の上面側から照射される前記光の進行方向を前記傾斜面により変更させることで、前記検出面に対して前記光を全反射条件で入射可能とする。
前記傾斜面としては、このような役割を果たす限り、前記光透過性部材の側面として形成されていてもよく、また、前記光透過性部材の上面及び底面の少なくともいずれかに形成される切欠き部の構成面として形成されていてもよい。
即ち、前記光入射構造では、前記光透過性部材の上面側から照射される前記光の進行方向を前記傾斜面により変更させることで、前記検出面に対して前記光を全反射条件で入射可能とする。
前記傾斜面としては、このような役割を果たす限り、前記光透過性部材の側面として形成されていてもよく、また、前記光透過性部材の上面及び底面の少なくともいずれかに形成される切欠き部の構成面として形成されていてもよい。
【0019】
前記切欠き部としては、前記光透過性部材の上面に形成されるとともに前記上向き傾斜面を有する上面側切欠き部及び前記光透過性部材の底面に形成されるとともに前記下向き傾斜面を有する底面側切欠き部の少なくともいずれかとして形成される。なお、前記切欠き部としては、前記光透過性部材を構成する板状部材の形成時に成形加工により形成してもよいし、前記板状部材形成後、切削加工により形成してもよい。
【0020】
また、前記上面側切欠き部としては、切欠かれた部分が空隙とされてもよいが、この部分に前記液体試料が侵入した場合に洗浄しにくいため、前記本体部よりも屈折率の低い低屈折材料が埋設されてもよい。即ち、前記上面側切欠き部が前記低屈折材料で埋設されると、前記上面側切欠き部内に前記液体試料が侵入することを防止することができる。
また、前記低屈折材料を用いるため、前記上面側切欠き部の前記上向き傾斜面と前記本体部との界面における屈折を利用して前記検出面に前記光を導光させることができる。
なお、前記上面側切欠き部に前記低屈折材料を埋設させる場合、例えば、屈折率が１．４程度の公知のプラスチック材料を前記上面側切欠き部に埋設させ、前記本体部を屈折率が１．６程度の公知のプラスチック材料で形成することで、前記光透過性部材を構成することができる。
また、前記低屈折材料を用いるため、前記上面側切欠き部の前記上向き傾斜面と前記本体部との界面における屈折を利用して前記検出面に前記光を導光させることができる。
なお、前記上面側切欠き部に前記低屈折材料を埋設させる場合、例えば、屈折率が１．４程度の公知のプラスチック材料を前記上面側切欠き部に埋設させ、前記本体部を屈折率が１．６程度の公知のプラスチック材料で形成することで、前記光透過性部材を構成することができる。
【0021】
また、前記底面側切欠き部では、前記光透過性部材の底面に形成されることから、上面側に導入される前記液体試料が切欠かれた部分に侵入することがない。
ただし、前記底面側切欠き部の前記下向き傾斜面が外部に露出して大気中の塵などの付着により汚れることを防止する観点から、前記上面側切欠き部と同様、切欠かれた部分に前記低屈折材料を埋設させることが好ましい。
ただし、前記底面側切欠き部の前記下向き傾斜面が外部に露出して大気中の塵などの付着により汚れることを防止する観点から、前記上面側切欠き部と同様、切欠かれた部分に前記低屈折材料を埋設させることが好ましい。
【0022】
ところで、前記傾斜面における光入射位置と前記検出面における光照射位置（前記上面側における前記検出面の設定位置）との間の距離が長い場合、前記本体部内を進行する前記光が弱められ、また、前記本体部での前記光の反射が生じるごとに前記光が弱められる。一方で、光入射位置と前記検出面における光照射位置の距離が近すぎると、入射時に生じる散乱などによるノイズが光信号中に混じり、検出精度を落とす原因になる。
したがって、前記傾斜面における光入射位置と前記検出面における光照射位置との間の距離としては、好適な範囲が存在し、具体的には、最短距離で１．０ｍｍ～５０．０ｍｍとされることが好ましい。
このような距離とすると、前記本体部内を進行する前記光が弱まることを抑制することができ、かつ、ノイズを抑制し、また、前記本体部で前記光が反射する回数を減らし、最適には、前記回数が１回となるように設定できる。また、前記傾斜面が前記下向き傾斜面として形成される場合も、前記本体部で前記光が反射する回数を減らすことが好ましく、前記本体部での前記光が反射する回数をゼロとし、前記下向き傾斜面における１回の反射だけで前記検出面に前記光を入射させるように設定されることが最適である。
なお、本明細書において「光透過性」とは、可視光透過率が０．５％以上であることを示す。
したがって、前記傾斜面における光入射位置と前記検出面における光照射位置との間の距離としては、好適な範囲が存在し、具体的には、最短距離で１．０ｍｍ～５０．０ｍｍとされることが好ましい。
このような距離とすると、前記本体部内を進行する前記光が弱まることを抑制することができ、かつ、ノイズを抑制し、また、前記本体部で前記光が反射する回数を減らし、最適には、前記回数が１回となるように設定できる。また、前記傾斜面が前記下向き傾斜面として形成される場合も、前記本体部で前記光が反射する回数を減らすことが好ましく、前記本体部での前記光が反射する回数をゼロとし、前記下向き傾斜面における１回の反射だけで前記検出面に前記光を入射させるように設定されることが最適である。
なお、本明細書において「光透過性」とは、可視光透過率が０．５％以上であることを示す。
【0023】
＜コーティング層＞
前記光透過性部材としては、前記検出面上にコーティング層が形成されていてもよい。
前記コーティング層の形成材料としては、前記光透過性部材と同様、光透過性を有していれば特に制限はなく、公知の樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。
前記コーティング層の形成方法としては、特に制限はなく、スパッタリング法、蒸着法、スピンコート法、塗布、貼り付け、ラミネート等の公知の方法が挙げられる。
前記コーティング層としては、前記光透過性部材の前記検出面を被覆するように形成され、前記コーティング層の上面が前記検出面の役割を有する。
このコーティング層によれば、前記光透過性部材が比較的柔らかい樹脂で形成されている場合、キズの付きにくい硬い樹脂やガラス材料でコートすることによって前記光透過性部材の前記検出面にキズが付くのを防止することができる。
また、前記コーティング層をフッ素樹脂等で形成する場合、前記検出面の汚れを防止する防汚効果も得られる。加えて、この防汚効果により、前記コーティング層の上面に目的物質や磁性粒子が吸着することを防止することができ、延いては、後述の磁場印加部によって前記磁性粒子と結合した前記目的物質を移動させて検出する場合、前記磁性粒子と前記目的物質の結合体が前記コーティング層の表面に吸着して移動しなくなることを防ぐことができる。
また、前記光透過性部材の加工精度が悪く、その検出面に荒れが発生している場合には、前記コーティング層によって前記検出面の荒れを緩和し、全反射時の光散乱を抑制して、ノイズを低減することができる。この場合、特に制限はないが、平滑性に優れた前記検出面を得る観点から前記コーティング層として薄いガラスフィルムを選択し、前記光透過性部材の前記検出面上にラミネートすることが特に好ましい。
また、樹脂製の前記光透過性部材の前記検出面上にガラスによる前記コーティング層を形成する場合、耐薬品性が高く、有機溶媒や強酸、強アルカリに強い検出チップを得ることができる。
前記光透過性部材としては、前記検出面上にコーティング層が形成されていてもよい。
前記コーティング層の形成材料としては、前記光透過性部材と同様、光透過性を有していれば特に制限はなく、公知の樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。
前記コーティング層の形成方法としては、特に制限はなく、スパッタリング法、蒸着法、スピンコート法、塗布、貼り付け、ラミネート等の公知の方法が挙げられる。
前記コーティング層としては、前記光透過性部材の前記検出面を被覆するように形成され、前記コーティング層の上面が前記検出面の役割を有する。
このコーティング層によれば、前記光透過性部材が比較的柔らかい樹脂で形成されている場合、キズの付きにくい硬い樹脂やガラス材料でコートすることによって前記光透過性部材の前記検出面にキズが付くのを防止することができる。
また、前記コーティング層をフッ素樹脂等で形成する場合、前記検出面の汚れを防止する防汚効果も得られる。加えて、この防汚効果により、前記コーティング層の上面に目的物質や磁性粒子が吸着することを防止することができ、延いては、後述の磁場印加部によって前記磁性粒子と結合した前記目的物質を移動させて検出する場合、前記磁性粒子と前記目的物質の結合体が前記コーティング層の表面に吸着して移動しなくなることを防ぐことができる。
また、前記光透過性部材の加工精度が悪く、その検出面に荒れが発生している場合には、前記コーティング層によって前記検出面の荒れを緩和し、全反射時の光散乱を抑制して、ノイズを低減することができる。この場合、特に制限はないが、平滑性に優れた前記検出面を得る観点から前記コーティング層として薄いガラスフィルムを選択し、前記光透過性部材の前記検出面上にラミネートすることが特に好ましい。
また、樹脂製の前記光透過性部材の前記検出面上にガラスによる前記コーティング層を形成する場合、耐薬品性が高く、有機溶媒や強酸、強アルカリに強い検出チップを得ることができる。
【0024】
なお、前記光入射構造としては、前記傾斜面の傾斜角度、前記傾斜面に対する前記光の照射角度、前記光透過性部材の材質（屈折率）、前記傾斜面における光入射位置と前記検出面における光照射位置との間の距離及び前記光透過性部材の厚み等の条件を与えて、前記光透過性部材の上面側から照射される前記光の前記検出面に対する経路を公知の光学的算出方法で算出することで設定することができる。
【0025】
＜光照射部＞
光照射部は、前記光透過性部材の前記上面側に配され、前記光透過性部材の前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で前記光を照射可能とされる部である。
光照射部は、前記光透過性部材の前記上面側に配され、前記光透過性部材の前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で前記光を照射可能とされる部である。
【0026】
前記光照射部の光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のランプ、ＬＥＤ、レーザー等が挙げられる。前記目的物質検出装置では、前記検出面に対し前記全反射条件で前記光を照射することで前記検出面の表面近傍に前記エバネッセント場を形成し、前記目的物質と磁性粒子とを含む結合体から光信号を発生させることを検出原理とする。そのため前記光照射部に求められる役割としては、前記検出面に対し前記全反射条件で前記光を照射することのみであり、このような役割を担うものであれば光源の選択に制限がない。
【0027】
なお、ランプ、ＬＥＤ等の放射光源を用いる場合には、照射光の照射方向を特定の方位に規制するコリメートレンズ等の案内部を用いて、前記光入射部に前記照射光を入射させることができる。
また、前記光入射部に入射させる前記光としては、前記結合体に対して、蛍光を励起可能な波長を持つ単色光か、または、ランプ、ＬＥＤ等の広い波長帯域を持つ光源からの光をバンドパスフィルタ等の光学フィルタに透過させて単色化し、前記蛍光を励起可能な波長のみとした光とすることが好ましい。
また、前記光入射部に入射させる前記光としては、前記結合体に対して、蛍光を励起可能な波長を持つ単色光か、または、ランプ、ＬＥＤ等の広い波長帯域を持つ光源からの光をバンドパスフィルタ等の光学フィルタに透過させて単色化し、前記蛍光を励起可能な波長のみとした光とすることが好ましい。
【0028】
＜磁場印加部＞
前記磁場印加部は、前記光透過性部材の前記底面側に配される部である。
前記磁場印加部として、特に制限はないが、前記液体試料に強い磁場を及ぼす観点から、前記検出チップにおける前記検出面と前記厚み方向で対向する位置における前記光透過性部材底面の直下に配されることが好ましい。
前記磁場印加部は、前記光透過性部材の前記底面側に配される部である。
前記磁場印加部として、特に制限はないが、前記液体試料に強い磁場を及ぼす観点から、前記検出チップにおける前記検出面と前記厚み方向で対向する位置における前記光透過性部材底面の直下に配されることが好ましい。
【0029】
前記磁場印加部の構成部材としては、前記液体試料が導入される領域に磁場を印加可能であれば、特に制限はなく、公知の永久磁石、電磁石等を挙げることができる。
【0030】
前記液体試料には、磁気ビーズ等の公知の磁性粒子が添加され、前記目的物質が存在する場合、前記目的物質と前記磁性粒子との結合体が形成される。なお、前記目的物質が蛍光を生じにくい物質である場合には、前記目的物質と特異的に吸着ないし結合して前記目的物質を標識化する蛍光標識物質を用いてもよい。前記蛍光標識物質としては、例えば、蛍光色素、量子ドット、蛍光染色剤等の公知の蛍光物質を用いることができる。
また、前記目的物質の検出方法としては、蛍光検出に加え、前記エバネッセント場におけるエバネッセント光を受けて前記結合体から発せられる散乱光を検出する方法も挙げられる。
前記散乱光を検出する場合、前記目的物質が散乱光を生じにくい物質である場合には、前記目的物質と特異的に吸着ないし結合して光を散乱する光散乱物質を用いてもよい。前記光散乱物質としては、例えば、ナノ粒子、例えばポリスチレンビーズや金ナノ粒子などが挙げられる。
なお、前記目的物質、前記磁性粒子、前記蛍光標識物質及び前記光散乱物質の結合方法としては、特に制限はなく、物質に応じて、物理吸着、抗原－抗体反応、ＤＮＡハイブリダイゼーション、ビオチン－アビジン結合、キレート結合、アミノ結合などの公知の結合方法を適用することができる。
また、前記目的物質の検出方法としては、蛍光検出に加え、前記エバネッセント場におけるエバネッセント光を受けて前記結合体から発せられる散乱光を検出する方法も挙げられる。
前記散乱光を検出する場合、前記目的物質が散乱光を生じにくい物質である場合には、前記目的物質と特異的に吸着ないし結合して光を散乱する光散乱物質を用いてもよい。前記光散乱物質としては、例えば、ナノ粒子、例えばポリスチレンビーズや金ナノ粒子などが挙げられる。
なお、前記目的物質、前記磁性粒子、前記蛍光標識物質及び前記光散乱物質の結合方法としては、特に制限はなく、物質に応じて、物理吸着、抗原－抗体反応、ＤＮＡハイブリダイゼーション、ビオチン－アビジン結合、キレート結合、アミノ結合などの公知の結合方法を適用することができる。
【0031】
前記目的物質等からの光は、前記検出面の表面近傍に形成される前記エバネッセント場内で生じるため、短時間で前記光信号の検出を行うためには、前記液体試料中を浮遊する前記結合体を前記検出面の表面近傍まで引き寄せることが必要となる。
前記磁場印加部では、前記磁場の印加により、前記液体試料中を浮遊する前記結合体を前記検出面の表面に引き寄せ、短時間での検出を可能とする。
前記磁場印加部では、前記磁場の印加により、前記液体試料中を浮遊する前記結合体を前記検出面の表面に引き寄せ、短時間での検出を可能とする。
【0032】
ところで、前記検出では、前記検出面におけるキズ等を原因とするノイズを排除した検出を行うため、前記磁場印加部による前記磁場の印加を伴う前記結合体の移動前後の様子を比較観察することで、前記結合体移動前における光信号に含まれるノイズ信号を排除した検出を行うこととしてもよい。このような検出によれば、前記磁性粒子と結合した前記目的物質が前記磁場印加部により移動するのに対し、前記検出面のキズ等に生ずるノイズは、前記磁場印加部により移動しないことから、移動する光信号に着目した検出を行うことで、前記ノイズ信号を排除することができる。
このような検出を行う場合、前記磁場印加部としては、前記結合体の移動前後の様子を比較観察するため、前記光透過性部材の底面側において、前記磁場を印加した状態で前記検出面の面内方向と平行な方向のベクトル成分を持つ方向に移動可能な部材とされ、例えば、前記永久磁石等と前記永久磁石等を支持した状態でスライド移動可能なスライド部材とで構成することができる。
このような検出を行う場合、前記磁場印加部としては、前記結合体の移動前後の様子を比較観察するため、前記光透過性部材の底面側において、前記磁場を印加した状態で前記検出面の面内方向と平行な方向のベクトル成分を持つ方向に移動可能な部材とされ、例えば、前記永久磁石等と前記永久磁石等を支持した状態でスライド移動可能なスライド部材とで構成することができる。
【0033】
＜光検出部＞
前記光検出部は、前記検出面上に配され、前記検出面の表面近傍の領域を検出領域とし、前記光の照射に伴い前記目的物質を含む前記結合体から発せられる光信号を検出可能とされる。
前記光検出部としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のフォトダイオード、光電子増倍管等の公知の光検出器やＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の公知の撮像デバイスを用いることができる。
前記光検出部は、前記検出面上に配され、前記検出面の表面近傍の領域を検出領域とし、前記光の照射に伴い前記目的物質を含む前記結合体から発せられる光信号を検出可能とされる。
前記光検出部としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のフォトダイオード、光電子増倍管等の公知の光検出器やＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の公知の撮像デバイスを用いることができる。
【0034】
（目的物質検出方法）
本発明の目的物質検出方法は、本発明の前記目的物質検出装置を用いて目的物質を検出する方法であり、少なくとも、光照射工程と、磁場印加工程とを含み、更に、必要に応じて、光検出工程を含む。
本発明の目的物質検出方法は、本発明の前記目的物質検出装置を用いて目的物質を検出する方法であり、少なくとも、光照射工程と、磁場印加工程とを含み、更に、必要に応じて、光検出工程を含む。
【0035】
＜光照射工程＞
前記光照射工程は、前記光透過性部材の前記上面側から前記光透過性部材の前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で光を照射する工程である。
なお、前記光照射工程の実施方法としては、本発明の前記目的物質検出装置における前記光照射部について説明した事項を適用することができるため、重複した説明を省略することとする。
前記光照射工程は、前記光透過性部材の前記上面側から前記光透過性部材の前記光入射構造を介して前記検出面に全反射条件で光を照射する工程である。
なお、前記光照射工程の実施方法としては、本発明の前記目的物質検出装置における前記光照射部について説明した事項を適用することができるため、重複した説明を省略することとする。
【0036】
＜磁場印加工程＞
前記磁場印加工程は、前記磁場印加部により前記光透過性部材の底面側から磁場を印加する工程であり、好適には、前記磁場を印加した状態で前記磁場印加部を前記検出面の面内方向と平行なベクトル成分を持つ方向に移動させる工程である。
なお、前記磁場印加工程の実施方法としては、本発明の前記目的物質検出装置における前記磁場印加部について説明した事項を適用することができるため、重複した説明を省略することとする。
前記磁場印加工程は、前記磁場印加部により前記光透過性部材の底面側から磁場を印加する工程であり、好適には、前記磁場を印加した状態で前記磁場印加部を前記検出面の面内方向と平行なベクトル成分を持つ方向に移動させる工程である。
なお、前記磁場印加工程の実施方法としては、本発明の前記目的物質検出装置における前記磁場印加部について説明した事項を適用することができるため、重複した説明を省略することとする。
【0037】
＜光検出工程＞
前記光検出工程は、前記光の照射に伴い前記結合体から発せられる光信号を検出する工程である。
なお、前記光検出工程の実施方法としては、本発明の前記目的物質検出装置における前記光検出部について説明した事項を適用することができるため、重複した説明を省略することとする。
前記光検出工程は、前記光の照射に伴い前記結合体から発せられる光信号を検出する工程である。
なお、前記光検出工程の実施方法としては、本発明の前記目的物質検出装置における前記光検出部について説明した事項を適用することができるため、重複した説明を省略することとする。
【0038】
なお、本発明に係る前記目的物質検出装置及び前記目的物質検出方法について、前記光透過性部材における「上面」、「底面」及び「側面」の各位置関係に基づき、位置関係の説明を行ったが、これらの位置関係は、相対的な位置関係を示すものであり、前記目的物質検出装置が逆さ又は傾けて使用される場合であっても、前記相対的な位置関係に変更がない場合には、本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、前記目的物質検出装置を９０°傾けて使用し、「上面」及び「底面」が側方、「側面」が上方又は下方に位置する場合であっても、前記磁場印加部が配される側の前記光透過性部材の面を「底面」として視たときの「上面」及び「側面」の前記相対的な位置関係に変更がない場合には、本発明の技術的範囲に含まれる（例えば、後述の第７実施形態、図１２参照）。
【0039】
［第１実施形態］
以下では、本発明の前記目的物質検出装置の構成例を図面を参照しつつ、具体的に説明する。
先ず、第１実施形態に係る目的物質検出装置を図１を参照しつつ、説明する。なお、図１は、第１実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
以下では、本発明の前記目的物質検出装置の構成例を図面を参照しつつ、具体的に説明する。
先ず、第１実施形態に係る目的物質検出装置を図１を参照しつつ、説明する。なお、図１は、第１実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
【0040】
図１に示すように、第１実施形態における検出チップ１は、光透過性部材２を有する。光透過性部材２は、板状の部材であり、上面の一部が検出面２ａとされ、側面が上向き傾斜面２ｂとされ、胴部が上面から光を受光して内部に導光可能な本体部２ｃとされる。ここで、検出面２ａは、光透過性部材２の上面の一部に設定される面であり、裏面（光透過性部材２の底面側）に対し、全反射条件で光を照射したときに、表面（光透過性部材２の上面側）近傍にエバネッセント場を形成する。
また、光透過性部材２の上面には、検出面２ａを底とする函状体を形成するように検出面２ａの周囲に側壁部４が立設され、前記函状体内に液体試料Ａが導入される。
また、光透過性部材２の上面には、検出面２ａを底とする函状体を形成するように検出面２ａの周囲に側壁部４が立設され、前記函状体内に液体試料Ａが導入される。
【0041】
ここで、光透過性部材２の側面として構成される上向き傾斜面２ｂは、光透過性部材２の厚み方向Ｙに対し上面から底面側に向かうにつれて検出面２ａから離れる方向に傾斜する面とされ、上向き傾斜面２ｂと対向して配される光照射部Ｂから照射される光が光透過性部材２の厚み方向Ｙと直交する長さ方向Ｘに対して傾斜する状態で本体部２ｃ内に入射される。
本体部２ｃ内に入射される光は、本体部２ｃの上面及び底面で複数回反射されつつ、本体部２ｃ内を長さ方向Ｘに沿って伝播される。
本体部２ｃ内を伝播する光は、検出面２ａの位置で全反射され、検出面２ａの表面近傍にエバネッセント場を形成させる（第１の光入射構造）。
本体部２ｃ内に入射される光は、本体部２ｃの上面及び底面で複数回反射されつつ、本体部２ｃ内を長さ方向Ｘに沿って伝播される。
本体部２ｃ内を伝播する光は、検出面２ａの位置で全反射され、検出面２ａの表面近傍にエバネッセント場を形成させる（第１の光入射構造）。
【0042】
検出チップ１を用いて目的物質検出装置を構成する場合、図１に示すように、光照射部Ｂが光透過性部材２の上面側における、光透過性部材２側面の上向き傾斜面２ｂと対向した位置に配され、磁場印加部Ｃが検出面２ａと厚み方向Ｙで対向する位置における光透過性部材２底面の直下に配され、光検出部Ｄが光透過性部材２の上面側に配される。
磁場印加部Ｃでは、磁場の印加により、液体試料Ａ中を浮遊する目的物質と磁性粒子とを含む結合体を前記結合体が光信号を発することが可能な検出面２ａの表面近傍に引き寄せ、短時間での測定を可能とする。また、磁場印加部Ｃを例えば長さ方向Ｘにスライド移動させ、スライド移動前後の光信号の検出を行うことで、磁場印加部Ｃのスライド移動に追従する前記結合体のみを検出可能とし、検出面２ａにおけるキズ等を原因とするノイズ信号を排除した検出を行うことができる。
また、光検出部Ｄでは、検出面２ａの表面近傍における前記結合体からの光を検出可能とされる。
磁場印加部Ｃでは、磁場の印加により、液体試料Ａ中を浮遊する目的物質と磁性粒子とを含む結合体を前記結合体が光信号を発することが可能な検出面２ａの表面近傍に引き寄せ、短時間での測定を可能とする。また、磁場印加部Ｃを例えば長さ方向Ｘにスライド移動させ、スライド移動前後の光信号の検出を行うことで、磁場印加部Ｃのスライド移動に追従する前記結合体のみを検出可能とし、検出面２ａにおけるキズ等を原因とするノイズ信号を排除した検出を行うことができる。
また、光検出部Ｄでは、検出面２ａの表面近傍における前記結合体からの光を検出可能とされる。
【0043】
このように構成される第１の実施形態に係る目的物質検出装置では、光照射部Ｂと磁場印加部Ｃとの配設位置を競合させず、磁場印加部Ｃを光透過性部材２底面における検出面２ａとの距離が近い位置に配設させることができ、かつ、光照射部Ｂから照射される光を検出面２ａに対し全反射条件で照射させることができるため、検出面２ａと離れた位置から磁場を印加可能な強力な磁場印加部材を用いる必要がなく、装置が大掛かりになることを避けることができ、小型で低コストに製造することができる。
【0044】
【0045】
図２に示すように、第２実施形態における検出チップ１０は、光透過性部材１２を有する。光透過性部材１２では、第１実施形態における光透過性部材２と異なり、上面に液体試料Ａを導入する液体試料貯留溝１４が形成される。液体試料貯留溝１４は断面凹状の形状で形成され、その底面が検出面１２ａとされる。
また、光透過性部材１２では、第１実施形態における光透過性部材２と異なり、上面に形成されるとともに上向き傾斜面１２ｂを有する上面側切欠き部１５が形成される。上面側切欠き部１５は、断面略Ｖ字状の形状で形成される。
また、光透過性部材１２では、第１実施形態における光透過性部材２と異なり、上面に形成されるとともに上向き傾斜面１２ｂを有する上面側切欠き部１５が形成される。上面側切欠き部１５は、断面略Ｖ字状の形状で形成される。
【0046】
ここで、上向き傾斜面１２ｂは、光透過性部材１２の厚み方向Ｙに対し上面から底面側に向かうにつれて検出面１２ａから離れる方向に傾斜する面とされ、上向き傾斜面１２ｂと対向して配される光照射部Ｂから照射される光が光透過性部材１２の厚み方向Ｙと直交する長さ方向Ｘに対して傾斜する状態で本体部１２ｃ内に入射される。
また、上向き傾斜面１２ｂにおける光入射位置と検出面１２ａにおける光照射位置との間の距離Ｗは、最短距離として１．０ｍｍ～５０．０ｍｍが好適である。
また、本体部１２ｃ内に入射される光は、本体部１２ｃの底面で可能な限り少ない回数、好ましくは１度だけ反射された状態で、検出面１２ａに導光され、検出面１２ａの裏面で全反射されるとともに検出面１２ａの表面近傍にエバネッセント場を形成させる（第１の光入射構造）。
また、上向き傾斜面１２ｂにおける光入射位置と検出面１２ａにおける光照射位置との間の距離Ｗは、最短距離として１．０ｍｍ～５０．０ｍｍが好適である。
また、本体部１２ｃ内に入射される光は、本体部１２ｃの底面で可能な限り少ない回数、好ましくは１度だけ反射された状態で、検出面１２ａに導光され、検出面１２ａの裏面で全反射されるとともに検出面１２ａの表面近傍にエバネッセント場を形成させる（第１の光入射構造）。
【0047】
検出チップ１０を用いて目的物質検出装置を構成する場合、図２に示すように、光照射部Ｂが光透過性部材１２の上面側における、上向き傾斜面１２ｂと対向した位置に配される。
【0048】
このように構成される検出チップ１０では、上向き傾斜面１２ｂにおける光入射位置と検出面１２ａにおける光照射位置との間の距離Ｗが、第１実施形態における検出チップ１における上向き傾斜面２ｂ（光透過性部材２の側面）における光入射位置と検出面２ａにおける光照射位置との間の距離よりも短いことから、本体部１２ｃ内を進行する光の減衰を抑えることができる。
なお、これ以外の構成及び効果については、第１実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
なお、これ以外の構成及び効果については、第１実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
【0049】
続いて、第１実施形態における検出チップ１の光透過性部材２の上向き傾斜面２ｂに対する光の入射角度に関し、図３～５を参照しつつ、補足説明を行う。なお、図３～５の各図は、光の入射角度の一例を示す説明図である。
図３に示すように、検出チップ１’は、光透過性部材２’の上面の一部が検出面２ａとされた構造とされる。
ここで、図３に示す例では、光透過性部材２’の側面として構成される上向き傾斜面２ｂ’に対し、法線方向、即ち、上向き傾斜面２ｂ’と垂直な方向から光が光透過性部材２’内に入射されるよう、光照射部Ｂの光照射方向が設定され、光透過性部材２’の上面側を開放させたＶ字の溝角としてみたときの上向き傾斜面２ｂ’と光照射部Ｂの光照射方向との成す角度であるθ１が９０°とされる。
このように、θ１を９０°として、上向き傾斜面２ｂ’と垂直な方向から光を入射させると、上向き傾斜面２ｂ’での光の屈折が生じない。また、光透過性部材２’の厚み方向Ｙと光透過性部材２’の底面に対する光の入射方向との成す角度θ２と、光透過性部材２’の底面と側面（上向き傾斜面２ｂ’）との成す角度αとが等しくなる（θ２＝α）。そして、これらの事象は、光透過性部材２’の材質に依らずに生じることから、角度αの設定に基づき、一意に光透過性部材２’の本体部における光の反射位置を特定して検出チップにおける検出面２ａ’の位置設定及び目的物質検出装置における光学系の設定を簡単化させることができる。図３に示す例では、角度αが小さすぎるとθ２も小さくなりすぎ、入射された光が光透過性部材２’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材２’外に透過する成分を生じさせる。この状態になると、入射された前記光が検出面２ａ’に対し全反射条件で照射されなくなってしまうことから、留意する必要がある。一方、角度αが大きすぎると上面側からの光の入射が困難になることから、角度αとしては、５０°～８０°が好ましい。
図３に示すように、検出チップ１’は、光透過性部材２’の上面の一部が検出面２ａとされた構造とされる。
ここで、図３に示す例では、光透過性部材２’の側面として構成される上向き傾斜面２ｂ’に対し、法線方向、即ち、上向き傾斜面２ｂ’と垂直な方向から光が光透過性部材２’内に入射されるよう、光照射部Ｂの光照射方向が設定され、光透過性部材２’の上面側を開放させたＶ字の溝角としてみたときの上向き傾斜面２ｂ’と光照射部Ｂの光照射方向との成す角度であるθ１が９０°とされる。
このように、θ１を９０°として、上向き傾斜面２ｂ’と垂直な方向から光を入射させると、上向き傾斜面２ｂ’での光の屈折が生じない。また、光透過性部材２’の厚み方向Ｙと光透過性部材２’の底面に対する光の入射方向との成す角度θ２と、光透過性部材２’の底面と側面（上向き傾斜面２ｂ’）との成す角度αとが等しくなる（θ２＝α）。そして、これらの事象は、光透過性部材２’の材質に依らずに生じることから、角度αの設定に基づき、一意に光透過性部材２’の本体部における光の反射位置を特定して検出チップにおける検出面２ａ’の位置設定及び目的物質検出装置における光学系の設定を簡単化させることができる。図３に示す例では、角度αが小さすぎるとθ２も小さくなりすぎ、入射された光が光透過性部材２’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材２’外に透過する成分を生じさせる。この状態になると、入射された前記光が検出面２ａ’に対し全反射条件で照射されなくなってしまうことから、留意する必要がある。一方、角度αが大きすぎると上面側からの光の入射が困難になることから、角度αとしては、５０°～８０°が好ましい。
【0050】
一方、図４に示す例では、光透過性部材２’の上面側を開放させたＶ字の溝角としてみたときの上向き傾斜面２ｂ’と光照射部Ｂの光照射方向との成す角度であるθ１が９０°未満とされる。
このように、θ１を９０°未満として、上向き傾斜面２ｂ’に光を入射させると、上向き傾斜面２ｂ’で屈折された光が光透過性部材２’の底面で反射され、上面に導かれる。
ただし、光入射角度θ１が９０°よりも小さすぎると、上向き傾斜面２ｂ’で屈折された光が光透過性部材２’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材２’外に透過する成分を生じさせる。この状態になると、入射された前記光が検出面２ａ’に対し全反射条件で照射されなくなってしまうことから、留意する必要がある。
また、θ１が９０°よりも小さすぎると、反射光が導かれる上面の位置が側面（上向き傾斜面２ｂ’）に近づきすぎとなり、この上面の位置を検出面２ａ’として設定し難くなることに留意する必要がある。
したがって、θ１を９０°未満とする場合、その下限としては、角度αに依存するものの、検出面２ａ’側における、光照射部Ｂの光照射方向と光透過性部材２’の長さ方向Ｘとの成す角が９０°以上となる角度であることが好ましい。
このように、θ１を９０°未満として、上向き傾斜面２ｂ’に光を入射させると、上向き傾斜面２ｂ’で屈折された光が光透過性部材２’の底面で反射され、上面に導かれる。
ただし、光入射角度θ１が９０°よりも小さすぎると、上向き傾斜面２ｂ’で屈折された光が光透過性部材２’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材２’外に透過する成分を生じさせる。この状態になると、入射された前記光が検出面２ａ’に対し全反射条件で照射されなくなってしまうことから、留意する必要がある。
また、θ１が９０°よりも小さすぎると、反射光が導かれる上面の位置が側面（上向き傾斜面２ｂ’）に近づきすぎとなり、この上面の位置を検出面２ａ’として設定し難くなることに留意する必要がある。
したがって、θ１を９０°未満とする場合、その下限としては、角度αに依存するものの、検出面２ａ’側における、光照射部Ｂの光照射方向と光透過性部材２’の長さ方向Ｘとの成す角が９０°以上となる角度であることが好ましい。
【0051】
一方、図５に示す例では、光透過性部材２’の上面側を開放させたＶ字の溝角としてみたときの上向き傾斜面２ｂ’と光照射部Ｂの光照射方向との成す角度であるθ１が９０°を超える角度とされる。
このように、θ１を９０°を超える角度として、上向き傾斜面２ｂ’に光を入射させると、上向き傾斜面２ｂ’で屈折された光が光透過性部材２’の底面で反射され、上面に導かれる。反射の際、上向き傾斜面２ｂ’で屈折された光が光透過性部材２’の底面で全反射され易く好ましい。
ただし、θ１が９０°よりも大きすぎると、反射光が導かれる上面の位置が上向き傾斜面２ｂ’と遠ざかる結果、検出チップ１’が大型化することに留意する必要がある。
θ１を９０°を超える角度とする場合、その上限としては、角度αに依存するものの、光照射部Ｂの光照射方向が検出チップ１’の長さ方向Ｘに対し平行に至らない角度である。
このように、θ１を９０°を超える角度として、上向き傾斜面２ｂ’に光を入射させると、上向き傾斜面２ｂ’で屈折された光が光透過性部材２’の底面で反射され、上面に導かれる。反射の際、上向き傾斜面２ｂ’で屈折された光が光透過性部材２’の底面で全反射され易く好ましい。
ただし、θ１が９０°よりも大きすぎると、反射光が導かれる上面の位置が上向き傾斜面２ｂ’と遠ざかる結果、検出チップ１’が大型化することに留意する必要がある。
θ１を９０°を超える角度とする場合、その上限としては、角度αに依存するものの、光照射部Ｂの光照射方向が検出チップ１’の長さ方向Ｘに対し平行に至らない角度である。
【0052】
なお、ここでは、図３～５を挙げ、第１実施形態における検出チップ１の光透過性部材２の上向き傾斜面２ｂに対する光の入射角度の補足説明を行ったが、θ１としては、第２実施形態における検出チップ１０の光透過性部材１２の上向き傾斜面１２ｂに対しても、適用することができる。
ただし、θ１を９０°を超える角度とする場合、θ１が９０°よりも大きすぎると、Ｖ字状の上面側切欠き部１５の上向き傾斜面１２ｂと反対側の面をなす光透過性部材１２の構成部分が光照射の障害となり、θ１の角度設定に制約が生じることに留意する必要がある。逆に、θ１を９０°及び９０°未満とする場合には、このような制約が生じにくい。
ただし、θ１を９０°を超える角度とする場合、θ１が９０°よりも大きすぎると、Ｖ字状の上面側切欠き部１５の上向き傾斜面１２ｂと反対側の面をなす光透過性部材１２の構成部分が光照射の障害となり、θ１の角度設定に制約が生じることに留意する必要がある。逆に、θ１を９０°及び９０°未満とする場合には、このような制約が生じにくい。
【0053】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る目的物質検出装置を図６を参照しつつ、説明する。なお、図６は、第３実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
図６に示すように、第３実施形態における検出チップ２０は、光透過性部材２２を有する。光透過性部材２２は、板状の部材であり、上面の一部が検出面２２ａとされ、胴部が上面から光を受光して内部に導光可能とされる本体部２２ｃとされる。また、光透過性部材２２の上面には、検出面２２ａを底とする函状体を形成するように検出面２２ａの周囲に側壁部２４が立設され、函状体内に液体試料Ａが導入される。
光透過性部材２２では、第１実施形態における光透過性部材２と異なり、側面が厚み方向Ｙに対し底面から上面側に向かうにつれて検出面２２ａから離れる方向に傾斜する下向き傾斜面２２ｂとされ、側面と厚み方向Ｙで対向する位置における光透過性部材２２の上面に前記光が入射される。
次に、第３実施形態に係る目的物質検出装置を図６を参照しつつ、説明する。なお、図６は、第３実施形態に係る目的物質検出装置の概要を説明する説明図である。
図６に示すように、第３実施形態における検出チップ２０は、光透過性部材２２を有する。光透過性部材２２は、板状の部材であり、上面の一部が検出面２２ａとされ、胴部が上面から光を受光して内部に導光可能とされる本体部２２ｃとされる。また、光透過性部材２２の上面には、検出面２２ａを底とする函状体を形成するように検出面２２ａの周囲に側壁部２４が立設され、函状体内に液体試料Ａが導入される。
光透過性部材２２では、第１実施形態における光透過性部材２と異なり、側面が厚み方向Ｙに対し底面から上面側に向かうにつれて検出面２２ａから離れる方向に傾斜する下向き傾斜面２２ｂとされ、側面と厚み方向Ｙで対向する位置における光透過性部材２２の上面に前記光が入射される。
【0054】
ここで、上面に対して光照射部Ｂから照射される光は、本体部２２ｃに導入後、例えば、図示のように下向き傾斜面２２ｂ、底面の順で反射され、検出面２２ａの位置で全反射されるとともに検出面２２ａの表面近傍にエバネッセント場を形成させる（第２の光入射構造）。
【0055】
このように、光透過性部材２の側面が上面側を向く第１実施形態における検出チップ１と異なり、光透過性部材２の側面が底面側を向くように形成される第３実施形態における検出チップ２０においても、第１実施形態における検出チップ１と同様にエバネッセント場を得ることができる。
【0056】
【0057】
図７に示すように、第４実施形態における検出チップ３０は、光透過性部材３２を有する。光透過性部材３２では、第１実施形態における光透過性部材２と異なり、上面に液体試料Ａを導入する液体試料貯留溝３４が形成される。液体試料貯留溝３４は、断面略Ｖ字状の形状で形成され、前記断面略Ｖ字状の溝の一辺を形成する面が検出面３２ａとされる。
【0058】
ここで、光透過性部材３２では、第１実施形態における光透過性部材２と異なり、側面が厚み方向Ｙに対し底面から上面側に向かうにつれて検出面３２ａから離れる方向に傾斜する下向き傾斜面３２ｂとされ、側面と厚み方向Ｙで対向する位置における光透過性部材３２の上面に前記光が入射される。
光照射部Ｂでは、光透過性部材３２の上面に対し、厚み方向Ｙの方向、つまり、上面と垂直な方向から光を照射し、本体部３２ｃ内に入射される光は、下向き傾斜面３２ｂで１度だけ反射され、即ち、本体部３２ｃの上面及び底面で反射されることなく、本体部３２ｃ内を長さ方向Ｘに沿って伝播され、検出面３２ａの位置で全反射されるとともに検出面３２ａの表面近傍にエバネッセント場を形成させる（第２の光入射構造）。
光照射部Ｂでは、光透過性部材３２の上面に対し、厚み方向Ｙの方向、つまり、上面と垂直な方向から光を照射し、本体部３２ｃ内に入射される光は、下向き傾斜面３２ｂで１度だけ反射され、即ち、本体部３２ｃの上面及び底面で反射されることなく、本体部３２ｃ内を長さ方向Ｘに沿って伝播され、検出面３２ａの位置で全反射されるとともに検出面３２ａの表面近傍にエバネッセント場を形成させる（第２の光入射構造）。
【0059】
このように構成される検出チップ３０では、本体部３２ｃ内に入射される光が本体部３２ｃの上面及び底面で反射されることなく、検出面３２ａに導光されることから、上面及び底面での反射に伴う前記光の劣化を抑制することができる。
また、これ以外の構成及び効果については、第１実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
また、これ以外の構成及び効果については、第１実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
【0060】
【0061】
第５実施形態における検出チップ４０は、第２実施形態における検出チップ１０の変形例であり、第２実施形態における検出チップ１０と同様、検出面４２ａ、上向き傾斜面４２ｂ、本体部４２ｃ及び液体試料貯留溝４４を有する光透過性部材４２を備える。
第５実施形態における検出チップ４０では、上面側切欠き部４５が第２実施形態に係る検出チップ１０と相違し、上面側切欠き部４５に本体部４２ｃの形成材料よりも屈折率の低い低屈折材料４５ａが埋設される。
第５実施形態における検出チップ４０では、上面側切欠き部４５が第２実施形態に係る検出チップ１０と相違し、上面側切欠き部４５に本体部４２ｃの形成材料よりも屈折率の低い低屈折材料４５ａが埋設される。
【0062】
このように構成される検出チップ４０では、上面側切欠き部４５に低屈折材料４５ａが埋設され、光透過性部材４２の上面全体がフラットな状態とされるため、液体試料Ａの導入及び排出時に液体試料貯留溝４４から侵入等する液体試料Ａにより、上面側切欠き部４５内が汚れることがない。
また、このように上面側切欠き部４５を構成する場合でも、低屈折材料４５ａと高屈折材料で形成される本体部４２ｃとの界面をなす上向き傾斜面４２ｂにおける光の屈折を利用して、第２実施形態における検出チップ１０と同様に、光照射部Ｂから照射される光を本体部４２ｃ内で１度だけ反射させる状態で検出面４２ａに導光させることができる。
なお、これ以外の構成及び効果については、第２実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
また、このように上面側切欠き部４５を構成する場合でも、低屈折材料４５ａと高屈折材料で形成される本体部４２ｃとの界面をなす上向き傾斜面４２ｂにおける光の屈折を利用して、第２実施形態における検出チップ１０と同様に、光照射部Ｂから照射される光を本体部４２ｃ内で１度だけ反射させる状態で検出面４２ａに導光させることができる。
なお、これ以外の構成及び効果については、第２実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
【0063】
続いて、第５実施形態における検出チップ４０について、図９，１０に示す変形例を交えつつ、補足説明を行う。なお、図９，１０の各図は、変形例を示す説明図である。
図９に示すように、検出チップ４０’は、光透過性部材４２’の上面の一部が検出面４２’とされ、かつ、上面側切欠き部４５’が配された構造とされる。
ここで、図９に示す例では、図８に示す例と比較して、光照射部Ｂが上面側切欠き部４５’の上向き傾斜面４２ｂ’に対し、光透過性部材４２’の上面側から光を照射することとされ、光透過性部材４２’の上面側を開放させたＶ字の溝角としてみたときの上向き傾斜面４２ｂ’と光照射部Ｂの光照射方向との成す角度（図９中の角度β）が比較的小さな角度で設定される。
βが小さい場合、上向き傾斜面４２ｂ’から導入される光が光透過性部材４２’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材４２’における本体部４２ｃ’の外に透過する成分を生じさせることから（図９中の点線矢印参照）、この状態になると、入射された前記光が前記裏面に対し前記全反射条件で照射されなくなってしまうことに留意する必要がある。
したがって、βとしては、入射された前記光が検出面４２’に対し全反射条件を満たしうる最小角度以上でなければならない。
なお、上面側切欠き部４５’に低屈折材料４５ａ’が埋設されない場合も、光透過性部材４２’の屈折率が高くないと、上向き傾斜面４２ｂ’で屈折された光が光透過性部材４２’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材４２’外に透過する成分を生じさせることに留意する必要がある。
図９に示すように、検出チップ４０’は、光透過性部材４２’の上面の一部が検出面４２’とされ、かつ、上面側切欠き部４５’が配された構造とされる。
ここで、図９に示す例では、図８に示す例と比較して、光照射部Ｂが上面側切欠き部４５’の上向き傾斜面４２ｂ’に対し、光透過性部材４２’の上面側から光を照射することとされ、光透過性部材４２’の上面側を開放させたＶ字の溝角としてみたときの上向き傾斜面４２ｂ’と光照射部Ｂの光照射方向との成す角度（図９中の角度β）が比較的小さな角度で設定される。
βが小さい場合、上向き傾斜面４２ｂ’から導入される光が光透過性部材４２’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材４２’における本体部４２ｃ’の外に透過する成分を生じさせることから（図９中の点線矢印参照）、この状態になると、入射された前記光が前記裏面に対し前記全反射条件で照射されなくなってしまうことに留意する必要がある。
したがって、βとしては、入射された前記光が検出面４２’に対し全反射条件を満たしうる最小角度以上でなければならない。
なお、上面側切欠き部４５’に低屈折材料４５ａ’が埋設されない場合も、光透過性部材４２’の屈折率が高くないと、上向き傾斜面４２ｂ’で屈折された光が光透過性部材４２’の底面で全反射されず、そのまま光透過性部材４２’外に透過する成分を生じさせることに留意する必要がある。
【0064】
また、光入射角度βを比較的小さな角度とする場合であっても、図１０に示すように、光透過性部材４２’の底面の面内方向に対して傾斜して形成され、下向き傾斜面４６ａを有する底面側切欠き部４６を光透過性部材４２’の底面に形成することで、上面に設定される検出面４２ａ’に対して全反射条件となるように反射光を導くように構成してもよい。なお、底面側切欠き部４６は、上面側切欠き部４５’と同様の方法で形成することができる。また、底面側切欠き部４６には、上面側切欠き部４５’と同様に低屈折材料４６ａが埋設されていてもよい。
【0065】
【0066】
第６実施形態における検出チップ５０は、第３実施形態における検出チップ２０の変形例である。
図１１に示すように、第６実施形態における検出チップ５０は、光透過性部材５２を有する。光透過性部材５２では、第３実施形態における光透過性部材２２と異なり、上面に液体試料Ａを導入する液体試料貯留溝５４が形成される。液体試料貯留溝５４は断面凹状の形状で形成され、その底面が検出面５２ａとされる。
また、光透過性部材５２では、第３実施形態における光透過性部材２２と異なり、底面に形成されるとともに下向き傾斜面５２ｂを有する底面側切欠き部５６が形成され、底面側切欠き部５６には、必要に応じて本体部５２ｃの形成材料よりも屈折率の低い低屈折材料５６ａが埋設される。
図１１に示すように、第６実施形態における検出チップ５０は、光透過性部材５２を有する。光透過性部材５２では、第３実施形態における光透過性部材２２と異なり、上面に液体試料Ａを導入する液体試料貯留溝５４が形成される。液体試料貯留溝５４は断面凹状の形状で形成され、その底面が検出面５２ａとされる。
また、光透過性部材５２では、第３実施形態における光透過性部材２２と異なり、底面に形成されるとともに下向き傾斜面５２ｂを有する底面側切欠き部５６が形成され、底面側切欠き部５６には、必要に応じて本体部５２ｃの形成材料よりも屈折率の低い低屈折材料５６ａが埋設される。
【0067】
このように構成される検出チップ５０では、光透過性部材５２の底面に底面側切欠き部５６が形成されるため、液体試料Ａの導入及び排出時に液体試料貯留溝５４から侵入等する液体試料Ａにより、底面側切欠き部５６内が汚れることがない。
また、底面側切欠き部５６が低屈折材料５６ａを埋設させて構成されると、下向き傾斜面５２ｂが外部に露出して大気中の塵などの付着により汚れることを防止することができる。
また、底面側切欠き部５６においても、下向き傾斜面５２ｂにおける光の反射を利用して、光照射部Ｂから照射される光を下向き傾斜面５２ｂ及び底面で１度ずつ反射させて検出面５２ａに導光させることができる（第２の光入射構造）。
なお、これ以外の構成及び効果については、第３実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
また、底面側切欠き部５６が低屈折材料５６ａを埋設させて構成されると、下向き傾斜面５２ｂが外部に露出して大気中の塵などの付着により汚れることを防止することができる。
また、底面側切欠き部５６においても、下向き傾斜面５２ｂにおける光の反射を利用して、光照射部Ｂから照射される光を下向き傾斜面５２ｂ及び底面で１度ずつ反射させて検出面５２ａに導光させることができる（第２の光入射構造）。
なお、これ以外の構成及び効果については、第３実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
【0068】
【0069】
第７実施形態に係る目的物質検出装置は、第１実施形態に係る目的物質検出装置を９０°傾けて使用する変形例に係る。そのため、第７実施形態に係る目的物質検出装置では、第１実施形態に係る目的物質検出装置における「上面」及び「底面」が側方、「側面」が上方に位置するが、磁場印加部Ｃが配される側の光透過性部材６２の面を「底面」として視たものとして、第１実施形態に係る目的物質検出装置における「上面」、「底面」及び「側面」の位置関係を維持した説明を行う。
第７実施形態における検出チップ６０は、第１実施形態における検出チップ１の変形例である。
図１２に示すように、第７実施形態における検出チップ６０は、光透過性部材６２を有する。光透過性部材６２では、第１実施形態における光透過性部材２と異なり、側面に液体試料Ａを導入する液体試料貯留溝６４が形成される。
液体試料貯留溝６４は、断面凹状の穿設溝として形成され、前記穿設溝を構成する面のうち、前記底面と最も近い位置で対向する面が検出面６２ａとされる。
このように本発明に係る前記目的物質検出装置及び前記目的物質検出方法は、「上面」、「底面」及び「側面」の相対的な位置関係を維持すれば、任意の方向に前記目的物質検出装置の姿勢を変化させて用いることができる。
なお、これ以外の構成及び効果については、第１実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
第７実施形態における検出チップ６０は、第１実施形態における検出チップ１の変形例である。
図１２に示すように、第７実施形態における検出チップ６０は、光透過性部材６２を有する。光透過性部材６２では、第１実施形態における光透過性部材２と異なり、側面に液体試料Ａを導入する液体試料貯留溝６４が形成される。
液体試料貯留溝６４は、断面凹状の穿設溝として形成され、前記穿設溝を構成する面のうち、前記底面と最も近い位置で対向する面が検出面６２ａとされる。
このように本発明に係る前記目的物質検出装置及び前記目的物質検出方法は、「上面」、「底面」及び「側面」の相対的な位置関係を維持すれば、任意の方向に前記目的物質検出装置の姿勢を変化させて用いることができる。
なお、これ以外の構成及び効果については、第１実施形態に係る目的物質検出装置と同様であるため、説明を省略する。
【符号の説明】
【0070】
１，１’，１０，２０，３０，４０，４０’，５０，６０ 検出チップ
２，２’，１２，２２，３２，４２，４２’，５２，６２ 光透過性部材
２ａ，２ａ’，１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，４２ａ’，５２ａ，６２ａ 検出面
２ｂ，２ｂ’，１２ｂ，４２ｂ，４２ｂ’，６２ｂ 上向き傾斜面
２ｃ，１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ，４２ｃ，４２ｃ’，５２ｃ，６２ｃ 本体部
４，２４ 側壁部
１４，３４，４４，５４，６４ 液体試料貯留溝
１５，４５，４５’ 上面側切欠き部
４５ａ，４５ａ’，５６ａ 低屈折材料
４６，５６ 底面側切欠き部
２２ｂ，３２ｂ，４６ａ，５２ｂ 下向き傾斜面
Ａ 液体試料
Ｂ 光照射部
Ｃ 磁場印加部
Ｄ 光検出部
Ｗ 距離
Ｘ 長さ方向
Ｙ 厚み方向
θ１，θ２，α，β 角度
２，２’，１２，２２，３２，４２，４２’，５２，６２ 光透過性部材
２ａ，２ａ’，１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，４２ａ’，５２ａ，６２ａ 検出面
２ｂ，２ｂ’，１２ｂ，４２ｂ，４２ｂ’，６２ｂ 上向き傾斜面
２ｃ，１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ，４２ｃ，４２ｃ’，５２ｃ，６２ｃ 本体部
４，２４ 側壁部
１４，３４，４４，５４，６４ 液体試料貯留溝
１５，４５，４５’ 上面側切欠き部
４５ａ，４５ａ’，５６ａ 低屈折材料
４６，５６ 底面側切欠き部
２２ｂ，３２ｂ，４６ａ，５２ｂ 下向き傾斜面
Ａ 液体試料
Ｂ 光照射部
Ｃ 磁場印加部
Ｄ 光検出部
Ｗ 距離
Ｘ 長さ方向
Ｙ 厚み方向
θ１，θ２，α，β 角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
