专利名称：试样分析装置及盘状试样分析媒体的制作方法
技术领域：
本发明涉及化学、生物学、生化学等领域中在进行试样分析时可使用的试样分析装置及盘(disk)状试样分析媒体；更具体涉及在形成于盘状基板的分析区域的流路内导入试样，通过外部加热手段使前述盘状基板的流路形成高温区域和低温区域的同时使该盘旋转，利用该旋转产生的离心力对在前述流路内流动的试样进行分析的试样分析装置及盘状试样分析媒体。
背景技术：
近年，开发了通过在盘状基板上形成微细流路、向该流路内送入试样液和试剂、在该流路内进行反应，能够有效地进行试样的分析的分析用盘。
该分析用盘具有(i)使盘旋转能够进行利用了离心力的试样的移动和分离；(ii)通过在盘状基板上设置多条流路，能够用一块盘进行多种试样的分析；(iii)通过在盘状基板上设置光记录区域，在该光记录区域中预先输入分析条件等，能够以一定的分析条件进行试样的分析，同时可使分析实现自动化；(iv)通过将试样的信息和分析结果记录在光记录区域中，能够用一块盘完成从试样的分析到分析结果的保存的过程等优点。可以预计，今后在化学、生物学、生化学等领域中，其作为分析手段的利用价值非常高。
目前，作为上述分析用盘，例如在下述专利文献1中揭示了流体微小操作设备，它是微系统·平台、微小操作装置和操作控制手段组合而成的向心运转的流体微小操作设备，微系统·平台包含具备平坦的二维面1和与其面对面设置的平坦的二维面2的基板，面1包含被埋入其中的多个微通道和被检体输入手段，被检体输入手段与微通道连接，流体接触，与平台的平坦的二维面1面对面设置的平坦的二维面2通过用于控制平台的旋转速度、时间或方向的电磁可读指令集(instruction set)被符号化；微小操作装置包含基底部、旋转手段、电源和用户接口，旋转手段与微系统·平台连接发挥作用，并与其旋转接触。平台的微通道内的大量的流体利用以使流体通过微通道而移动所需要的足够的时间及旋转速度由平台的旋转运动产生的向心力通过前述微通道而移动。
此外，下述专利文献2揭示了一种光盘，它是在实施生物学、化学或生化学的试样的光学分析时使用的通过CD-ROM或DVD读取装置可读取的光盘，该光盘的特征是，具备形成于前述光盘内的单个或多个分区，位于该分区的至少一个的内部、且以进行光学分析为目的可在其上配置前述生物学、化学或生化学试样的试样支承面，在前述光盘内与前述试样支承面处于流动连接状态的试样入射口，以及含符号化的信息的控制信息区域；前述试样支承面及前述控制信息区域两者都对应于前述光盘朝向相同方向，这样前述试样支承面及前述信息控制区域两者的光学分析都可通过同一个前述CD-ROM或DVD读取装置实施。
专利文献1日本专利特表2002-503331号公报专利文献2日本专利第3356784号公报发明的揭示上述分析用盘中，为了在形成于该盘的流路内进行反应，必须对该分析用盘的特定之处进行加热。
因此，在上述专利文献1中揭示的分析用盘具备在盘上配线、通过电热线或热电元件等进行加热的装置，但向盘供电时，在利用盘的旋转进行液体的输送的构成上必须采用变压器进行供电。
上述专利文献2所揭示的分析用盘，在盘上形成了用于供电的电池，但必须用特别的装置进行该供电的调节。
因此，本发明的目的是提供通过简便的外部加热手段就能够有效地仅仅对盘上的特定部位进行加热的试样分析装置及盘状试样分析媒体。
为了实现上述目的，本发明的试样分析装置的特征是，具备在盘状基板内设置了导入分析试样的流路的盘状试样分析媒体，支承该盘状试样分析媒体使其旋转、利用离心力使导入前述流路的试样流动的盘旋转手段，加热前述盘状试样分析媒体、形成温度不同的区域的加热手段，对前述盘状试样分析媒体的前述流路照射检查光(inspection light)对试样进行分析的检查光照射手段；利用前述加热手段，使在前述流路中流动的试样通过温度不同的区域。
利用本发明的试样分析装置，不用在盘状试样分析媒体中设置内置的加热手段，可利用外部加热手段，对设置了流路的盘状试样分析媒体的特定区域进行加热，通过离心力在前述流路内流动的试样每次通过因前述加热而形成的基板内的温度不同的区域时，都可以被赋予分析所必须的温度变化。
较好的是，本发明的试样分析装置中，形成于上述盘状试样分析媒体的温度不同的区域以规定的温度为界限，被分为高于该温度的高温区域和低于该温度的低温区域，流过上述流路的试样反复通过前述高温区域和前述低温区域。
这样，以规定温度为阈值的使试样发生可逆及/或不可逆的状态变化的温度变化就可反复赋予前述试样。
本发明的试样分析装置的另一特征是，上述加热手段由电磁波照射手段构成，上述检查光照射手段由激光照射手段构成。
这样，能够形成对上述盘状试样分析媒体进行加热的加热手段与盘状试样分析媒体不接触的结构，且形成通过光学方法测定上述流路内的试样的状态的检查光照射手段与前述盘状试样分析媒体不接触的结构。
本发明的试样分析装置的另一特征是，上述电磁波照射手段和上述激光照射手段按照对上述盘状试样分析媒体分别从不同的面侧照射的要求配置。
这样，能够防止前述电磁波照射手段对激光驱动电路(laser drive)等周边电路的加热。
本发明的试样分析装置的另一特征是，上述电磁波照射手段和上述激光照射手段按照对上述盘状试样分析媒体从相同面侧照射的要求配置。
这样，在CD驱动器这样的现有装置作为上述盘状试样分析媒体的装载手段使用时，由于可以几乎不对现有的装载手段进行改变而加以使用，所以能够降低装载手段的成本。
较好的是，本发明的试样分析装置中的上述电磁波照射手段具备多个光源。
这样，能够减小各光源的尺寸，将光源固定于前述试样分析装置的箱体内等，因此光源的设置性良好。此外，能够均匀地对盘状试样分析媒体进行照射。另外，通过各光源的输出的调节或开/关，能够控制照射光量和照射光量的分布。
更好的是，本发明的试样分析装置中的上述电磁波照射手段的形状为线状、环状或圆弧状。
这样，能够有效地对通过上述盘旋转手段旋转的上述整个的盘状试样分析媒体照射电磁波。另外，前述电磁波照射手段的形状为环状或圆弧状时，产生使试样在形成于盘状试样分析媒体的流路中流动的离心力的盘的旋转数即使任意地变化，也能够保持对从前述盘状试样分析媒体中心开始的距离相等的等径圆(same-diameter peripheralareas)区域的照射光量的分布的均一性。另外，通过改变前述电磁波照射手段的形状的环或圆弧的宽幅，能够有效地对前述盘状试样分析媒体的限定区域进行电磁波的照射，可防止前述盘的不需要加热的部分被加热，也可以防止前述盘的需加热的部分被过度加热。
本发明的盘状试样分析媒体是被用于上述试样分析装置的盘状试样分析媒体，该媒体的特征是，具备盘状基板和用于导入分析试样的形成于该基板内的流路，该流路在导入前述试样、前述盘状基板进行旋转时，利用离心力形成为使该试样沿该流路流动的形状，同时反复通过利用上述加热手段形成的温度不同的区域。
利用本发明的盘状试样分析媒体，不用在盘状基板设置内置的加热手段，可利用简便的外部加热手段，对设置了流路的盘状基板的特定区域进行加热，通过离心力在前述流路内流动的试样每次通过因前述加热而形成的基板内的温度不同的区域时，都可以被赋予分析所必须的温度变化。
本发明的盘状试样分析媒体的另一特征是，形成于上述盘状基板的温度不同的区域以规定的温度为界限，被分为高于该温度的高温区域和低于该温度的低温区域，在前述高温区域设置了吸收由上述电磁波照射手段照射的光的光吸收层。
这样，被配置于前述盘状基板的高温区域的光吸收层由于吸收电磁波等以非接触状态所赋予的能量，并放热，所以相较于不具备光吸收层的前述低温区域，前述高温区域相对地被加热。其结果是，通过对旋转的整个盘状试样分析媒体照射电磁波等，能够简便地在盘状试样分析媒体上形成高温区域和低温区域，另外，能够形成将以规定温度为阈值的使试样发生可逆及/或不可逆的状态变化的温度变化赋予上述试样的手段。
本发明的盘状试样分析媒体的另一特征是，形成于上述盘状基板的温度不同的区域以规定的温度为界限，被分为高于该温度的高温区域和低于该温度的低温区域，在前述低温区域设置了反射由上述电磁波照射手段照射的光的光反射层。
这样，被配置于前述盘状基板的低温区域的光反射层由于反射电磁波等以非接触状态所赋予的能量，所以相较于不具备光反射层的前述高温区域，前述低温区域的温度上升相对地被抑制。其结果是，通过对旋转的整个盘状试样分析媒体照射电磁波等，能够简便地在构成盘状试样分析媒体的前述盘状基板上形成高温区域和低温区域，另外，能够形成将以规定温度为阈值的使试样发生可逆及/或不可逆的状态变化的温度变化赋予上述试样的手段。
较好的是，本发明的盘状试样分析媒体中的上述光吸收层及/或上述光反射层跨上述高温区域及上述低温区域两方配置。
这样，上述光吸收层和上述光反射层被配置在一个盘状基板上，能够加大上述高温区域和上述低温区域的温差。另外，前述光吸收层能够在吸收电磁波等以非接触状态所赋予的能量的功能不受到光反射层的影响的前提下被配置在上述盘状基板的高温区域，同时前述光反射层能够在反射电磁波等以非接触状态所赋予的能量的功能不受到光吸收层的影响的前提下被配置在上述盘状基板的低温区域，从而能够使前述光吸收层和前述光反射层重叠形成，因此可降低形成图案所要求的精度，还可减少工序，其结果是，能够使盘状试样分析媒体的制造成本下降。
本发明的盘状试样分析媒体的另一特征是，在上述盘状基板设置记录区域和分析区域，在前述记录区域中形成预置凹坑(pre-pits)或预置凹槽(pre-grooves)，且前述分析区域包含前述高温区域和前述低温区域。
这样，能够在前述记录区域形成具有用于记录试样的信息、分析条件、分析结果等的预置凹坑或预置凹槽的记录层，可用一个盘完成试样的分析到分析结果的保存的过程。另外，通过跨前述记录区域和前述分析区域两方配置光吸收层，同时在除前述高温区域的部分配置光反射层，在高温区域利用光吸收层吸收热，所以温度上升，另一方面，在低温区域和记录区域利用光反射层抑制热吸收，所以温度下降。另外，由于在记录区域形成的反射层可兼作为上述光反射层，所以能够简化盘的构成。此外，由于在记录区域形成的含色素层可兼作为上述光吸收层，所以能够简化盘的层构成。
利用本发明的试样分析装置，能够不用在盘状试样分析媒体中设置内置的加热手段，可利用外部加热手段，对设置了流路的盘状试样分析媒体的特定区域进行加热，通过离心力在前述流路内流动的试样每次通过因前述加热而形成的基板内的温度不同的区域时，都可以被赋予分析所必须的温度变化。
另外，本发明的盘状试样分析媒体的较好形态中，在构成盘状试样分析媒体的盘状基板的高温区域配置了易吸收电磁波(主要为光)的光吸收层及/或在低温区域配置了易反射电磁波的光反射层的情况下，能够利用电磁波的照射这样的简便的外部加热手段，在盘状试样分析媒体上形成以规定温度为界限的温度区域。其结果是，无需供给盘状试样分析媒体以对特定区域进行加热的电力，能够简化盘状试样分析媒体的构成。另外，即使对整个盘状试样分析媒体照射电磁波，也能够有效地仅对高温区域进行加热，无需仅对特定区域照射电磁波，这样能够使加热手段的构成单一化。
另外，本发明的试样分析装置的较好形态中，在设置了多个电磁波照射手段的光源的情况下，通过各光源的输出的调节或开/关，能够控制照射光量和照射光量的分布。另外，光源的形状为环状、圆弧状时，产生使试样在形成于盘状试样分析媒体的流路中流动的离心力的盘的旋转数即使任意地变化，也能够保持对从前述盘状试样分析媒体中心开始的距离相等的等径圆区域的照射光量的分布的均一性。
因此，通过上述构成，能够更简便地在旋转的盘上实施需进行温度控制的化学、生化学的反应等。
附图的简单说明
图1为表示本发明的实施方式之一的盘状试样分析媒体的平面图。
图2为形成于上述盘状试样分析媒体的流路的放大模式图。
图3(a)为上述盘状试样分析媒体的截面的模式图，(b)为形成于上述盘状试样分析媒体的试样导入口及贮液部的截面的模式图。
图4为表示高温区域和低温区域中的光吸收层和光反射层的配置的各种形态的说明图。
图5为表示高温区域和低温区域中的光吸收层和光反射层的配置的各种形态的说明图。
图6为表示本发明的另一实施方式的盘状试样分析媒体的平面图。
图7为形成于上述盘状试样分析媒体的流路的放大模式图。
图8为表示本发明的试样分析装置的实施方式之一的简单结构图。
图9为表示电磁波照射手段的形态的说明图。
图10为构成本发明的盘状试样分析媒体的盘状基板的模式图。
图11为表示本发明的试样分析装置的实施方式之一的模式图。
图12为表示本发明的试样分析装置的另一实施方式的模式图。
符号说明1为盘状基板，2为中心孔，2a为注入孔，3为分析区域，4为高温区域，5为低温区域，6为流路，6a为试样导入口，6b为贮液部，7为光记录区域，8为盖子，10和20为盘状试样分析媒体，11为光反射层，12为光吸收层，13为保护层，30为电磁波照射手段，31为反射板，32为激光照射手段，33为盘旋转手段，40为凹部，41a、41b、41c为热电偶，42为受光手段，43a、43b、43c为加热线(heater line)。
实施发明的最佳方式以下，利用附图对本发明的试样分析装置及盘状试样分析媒体进行详细说明。
图1～3表示本发明的盘状试样分析媒体的实施方式之一。图1为盘状试样分析媒体的平面图，图2为形成于该盘状试样分析媒体的流路的放大模式图，图3为该盘状试样分析媒体的截面的模式图。
如图1所示，盘状试样分析媒体10在盘状基板1的一面的外周区域具有形成了多条流路6的分析区域3和形成于邻接该分析区域3的内周区域的光记录区域7，在该光记录区域7的内周部分形成了用于保持固定盘的中心孔2。
在前述分析区域3中，从盘状基板1的中心侧开始沿半径方向依次以同心圆状交替形成了低温区域5和高温区域4，在与前述高温区域4连接的内周区域和外周区域分别形成了前述低温区域5。
前述流路6沿前述盘状基板1的圆周方向(正切方向)形成多条，交替地蜿蜒迂回于前述高温区域4和前述低温区域5。因此，如图2所示，从设置于前述流路6的盘状基板1的中心侧的试样导入口6a注入的试样液被贮留于位于其下游紧接着(immediately downstream)的贮液部6b，利用随着盘的旋转产生的离心力，在前述流路6内移动，交替多次通过前述高温区域4和前述低温区域5。
利用该实施方式，通过在盘状基板的各规定的半径位置形成前述高温区域4、前述低温区域5及前述流路6，就无需对角度方向的位置配合有所要求，可降低对精度的要求。
如图3(a)所示，前述流路6通过用盖子8覆盖形成于盘状基板1的一个表面的规定形状的槽而形成。此外，在前述高温区域4和前述低温区域5中配置了光吸收层12及/或光反射层11。该实施方式中，通过在盘状基板1的一面配置光吸收层12和光反射层11而形成前述高温区域4和前述低温区域5。即，在前述盖子8上配置光吸收层12，在其上配置光反射层11使前述光吸收层12的一部分露出，然后再在其上形成用于防止前述光吸收层12和前述光反射层11的劣化的保护层13。因此，如图所示，通过从前述保护层13侧照射电磁波，在前述高温区域4，露出的前述光吸收层12吸收电磁波，并放热，在低温区域5，通过前述光反射层11反射电磁波，抑制温度的上升。
前述光记录区域7中形成了与通常的CD-R和DVD-R同样的信息记录部。即，在盘状基板1的激光入射面(图的下侧)的相反侧的表面以规定的间距(pitches)形成导向槽7a，在该导向槽7a上形成了记录层和反射层。该实施方式中，前述光吸收层12及前述光反射层11分别作为前述记录层及前述反射层使用。
如图3(b)所示，俯视试样导入口6a其呈现开放的状态，在其它的流路部分则形成为被盖子覆盖密闭的状态，贮液部6b通过在盖子8的一部分形成凹部，能够贮留足够量的试样液。本发明中，如果能够充分确保贮液部6b的容积，则并不一定要在盖子8中设置凹部，可以为平面状。
本发明中，前述高温区域4和前述低温区域5的温差是通过使电磁波加热的效率发生大幅变化而产生的，作为前述高温区域4和前述低温区域5中的前述光吸收层12和光反射层11的配置形态，除了上述形态之外，还可例举图4(a)～(d)、图5(e)～(h)所示的形态。
例如，图4(a)所示的形态是在盘状基板1的与被电磁波照射的一侧(图中以箭头表示)相反的面的一部分(低温区域)设置光反射层11，在其上跨整个面配置光吸收层12。该形态中，为了进一步增加高温区域4和低温区域5的温差，如图所示，最好从上侧照射电磁波。
图4(b)所示的形态是在盘状基板1的与被电磁波照射的一侧(图中以箭头表示)相反的面的一部分(高温区域)配置光吸收层12，在其上跨整个面配置光反射层11。该形态中，即使从配置了光反射层11的面侧(图的下侧)照射电磁波，也不会对高温区域进行加热，所以如图所示，电磁波的照射方向被限定为从上侧照射。该形态具有光吸收层12和光反射层11的构成接近于CD-R的特征，前述光吸收层12可作为光记录区域中的记录层使用及/或前述光反射层11可作为光记录区域中的反射层使用。
图4(c)所示的形态是光吸收层和光反射层配置在盘状基板的不同面的例子，在盘状基板1的被电磁波照射侧(图中以箭头表示)的面的一部分配置光反射层11，在与其相反的整个面配置光吸收层12。该形态中，为了进一步增加高温区域4和低温区域5的温差，如图所示，最好从上侧照射电磁波。该形态可防止在光吸收层12产生的热经光反射层11逃逸至其它区域。此外，在组合使用光吸收层12和光反射层11会发生反应的材质的情况下，由于两层不进行物理接触，所以能够防止发生反应。
图4(d)所示的形态是与上述(c)的形态相反的构成，在盘状基板1的被电磁波照射侧(图中以箭头表示)的面的一部分配置光吸收层12，在与其相反的整个面配置光反射层11。该形态中，即使从配置了光反射层11的面侧(图的下侧)照射电磁波，也不会对高温区域进行加热，所以电磁波的照射方向如图所示被限定为从上侧照射。该形态中，在组合使用光吸收层12和光反射层11会发生反应的材质的情况下，由于两层不进行物理接触，所以能够防止发生反应。
图5(e)所示的形态是在盘状基板1的被电磁波照射侧(图中以箭头表示)的整个面配置光吸收层12，在该光吸收层12上的一部分配置光反射层11。该形态中，为了进一步增加高温区域4和低温区域5的温差，如图所示最好从上侧开始照射电磁波。该形态中，由于电磁波最先照射到光吸收层12和光反射层11，所以与上述(c)所示的形态相比，能够有效阻止电磁波照射到盘状基板1和流路6。此外，该形态与上述(b)的形态相同，具有光吸收层12和光反射层11的构成接近于CD-R的特征，前述光吸收层12可作为光记录区域中的记录层使用及/或前述光反射层11可作为光记录区域中的反射层使用。
图5(f)所示的形态是与上述(e)的形态相反的构成，在盘状基板1的被电磁波照射侧(图中以箭头表示)的整个面配置光反射层11，在该光反射层11上的一部分配置光吸收层12。该形态中，即使从图的下侧照射电磁波，也不会对高温区域进行加热，所以电磁波的照射方向如图所示被限定于从上侧照射。该形态中，由于电磁波最先照射到光吸收层12和光反射层11，所以能够有效阻止电磁波照射到盘状基板1和流路6。
图5(g)的形态是光吸收层12和光反射层11不重叠的构成，在盘状基板1的被电磁波照射侧(图中以箭头表示)的面的一部分以光反射层11和光吸收层12互相不重叠的方式对它们进行配置。该形态中，为了防止电磁波直接照射到盘状基板1和流路6，如图所示，最好从上侧照射电磁波，但也可从下侧照射电磁波。
除了前述的形态之外，还可组合上述(a)～(g)的各构成，形成具有各构成的优点的形态。例如，图5(h)所述的形态是在盘状基板1的被电磁波照射侧(图中以箭头表示)的整个面配置光吸收层12，在该光吸收层12上的一部分配置光反射层11，在该盘状基板1的相反侧的面的一部分配置光反射层11。该形态可考虑组合上述(e)和上述(c)。
对构成本发明的盘状试样分析媒体10的盘状基板1的材质无特别限定，较好的是使用在100～150℃左右的温度下可稳定地保持形状的具有耐热性的材料，更好的是使用具有不会被进行化学、生化学反应的反应液等腐蚀的耐腐蚀性的材料。此外，可使用不吸收或反射电磁波的具有电磁波可透过性的材料，但为了使用具有吸收或反射电磁波的性质的材质在基板的一部分形成上述光吸收层或光反射层，也可分别使用上述材料。具体来讲，可例示各种塑料、玻璃等。此外，盘状基板1的最终外形等最好基本上以日本工业标准(JIS)、高密度磁盘数字音频系统(Compact Disk Digital Audio System，S8605-1993(IEC 9081987))、DVD FLLC(格式/标识授权公司(Format/Logo Licensing Corporaion))的标准为基准。
形成于前述分析区域3的流路6可通过在前述盘状基板1的表面利用切削加工和浸蚀、热压等普通的技术形成规定大小的槽，再在该槽粘接其它的基板或膜作为盖子而形成。前述流路6的宽幅和深度只要能够显现试样液等可充分地吸收填入整个流路的毛细管现象即可，最好整个流路具有均一的宽幅和深度。具体来讲，宽幅为10～1000μm，较好为50～200μm，深度为10～500μm，较好为30～100μm。前述流路6的长度和通过前述高温区域4及前述低温区域5的次数等可适当设定以能够有效进行所要求的分析为前提，并不是一概而论的，例如在进行PCR时，最好形成为分别通过前述高温区域4和前述低温区域5 10～40次。
前述试样导入口6a的大小(直径)只要是能够通过微量吸管等注入器具注入试样和缓冲液的尺寸即可，具体来讲，直径为0.1～1mm，其深度最好具有与前述流路6相同的深度。
此外，最好在前述流路6中形成贮液部6b。前述贮液部6b的大小(直径)只要是具有贮液功能的尺寸即可，具体来讲，直径为1～10mm，深度最好具有与前述流路6相同的深度，但在要以较少的面积增加贮液容积时，可以基板的厚度为限任意地加大深度。
前述光吸收层12只要是含吸收电磁波并放热的有机或无机颜料及/或色素的层即可，对其无特别限定，具体来讲，可例示具有偶氮系、赛安宁系、醌系、酞菁系、靛系、三芳基甲烷系等骨架的各种色素，石墨、金属化合物等各种无机化合物。因此，如果使用例如偶氮系、赛安宁系、酞菁系色素，也可将光吸收层12作为前述光记录区域7的记录层使用。
前述光反射层11只要是反射电磁波的材质即可，对其无特别限定，一般为金属蒸镀膜或溅射膜，前述金属可例示铝、金、银、铂及这些金属和其它金属的合金等。因此，例如光反射层11可作为前述光记录区域7的反射层使用。
前述光吸收层12及前述光反射层11可通过溅射、离子镀(ion plating)物理蒸镀法或等离子CVD等化学蒸镀法形成。
前述保护层13基本上可与盘状基板采用相同的材质，由于其构成对透明度和耐腐蚀性无要求，所以例如可使用价廉、加工性良好的塑料等。此外，当光反射层会因为与光吸收层接触而被腐蚀时，也可在前述光反射层和前述光吸收层之间设置保护层。
图6和7表示本发明的盘状试样分析媒体的另一实施方式。图6为盘状试样分析媒体的平面图，图7为形成于该盘状试样分析媒体的流路的放大模式图。在以下的实施方式的说明中，与前述实施方式实质上相同的部分标记相同的符号，简略或省略对其的说明。
如图6所示，在盘状试样分析媒体20的分析区域3，从盘状基板1的中心开始沿半径方向呈放射状形成多个高温区域4，在其以外的部分形成了低温区域5，流路6沿盘状基板1的半径方向(径向)形成，交替地蜿蜒迂回于前述高温区域4和前述低温区域5，这点与上述实施方式不同。另外，如图7所示，从设置于前述流路6的盘状基板1的中心侧的试样导入口6a注入的试样液被贮留于位于其下游紧接着的贮液部6b，利用随着盘的旋转产生的离心力，在前述流路6内移动，交替多次通过前述高温区域4和前述低温区域5。
该实施方式适用于在盘状基板上形成多条流路的情况。此外，由于高温区域在半径方向形成足够长，所以流路的半径方向的位置不论在前在后都没有问题，所以可降低对半径方向的位置配合的精度要求。
本发明的盘状试样分析媒体，通过使用后述的试样分析装置等，能够赋予被送入流路内的试样液以热循环，例如，可适用于PCR等需要热循环的分析。
此外，通过在盘状试样分析媒体设置光记录区域，预先在该光记录区域输入分析条件等，不仅能够谋求分析的自动化，还可将分析结果等记录于该盘状试样分析媒体。因此，用一个盘状试样分析媒体就能够进行从试样的分析到分析信息的保存的过程，使数据的管理变得非常容易。另外，在光记录区域形成的记录层为使用了与CD-R和DVD-R同样的有机色素的记忆形态时，由于无法改变记录于记录层中的信息，所以可防止数据的篡改等。
以下，对本发明的试样分析装置进行说明。本发明的试样分析装置是使用上述盘状试样分析媒体对试样进行分析的装置。
图8为表示本发明的试样分析装置的实施方式之一的简单结构图。如图8所示，该试样分析装置具备支承盘状试样分析媒体10使其旋转的盘旋转手段33、对盘状试样分析媒体10照射电磁波的电磁波照射手段30和照射作为对试样进行分析的检查光的激光的激光照射手段32。前述电磁波照射手段30按照能够将电磁波照射至整个盘状试样分析媒体10或至少照射至分析区域3的要求而配置，前述激光照射手段32按照至少能够将激光照射至分析区域3的要求而配置。
该试样分析装置中，前述盘状试样分析媒体10通过前述盘旋转手段33以规定的旋转数旋转，使从前述试样导入口6a被注入、贮留于贮液部6b的试样液利用伴随盘的旋转而产生的离心力在流路6内移动。此外，利用通过前述电磁波照射手段30被照射至前述盘状试样分析媒体10的电磁波，设置于前述盘状试样分析媒体10的分析区域3的高温区域4被加热，低温区域5中的温度上升被抑制，所以前述试样液交替地通过前述高温区域4和低温区域5，藉此可赋予该试样液以热循环。
该实施方式中，前述电磁波照射手段30被配置于前述盘状试样分析媒体10的上方，前述激光照射手段32被配置在前述盘状试样分析媒体10的下方，使电磁波及激光分别从盘状试样分析媒体10的不同面侧照射。采用该形态，无需担心激光驱动电路等周边电路被配置在电磁波照射手段的附近而被加热，以及来自上述电磁波照射手段30的电磁波的波长对上述激光检测的影响而限制所使用的波长。
此外，也可将前述电磁波照射手段30和前述激光照射手段32配置在前述盘状试样分析媒体10的相同面侧，从同一方向照射电磁波及激光。该形态中，作为上述盘旋转手段33例如使用现有的光盘驱动器(optical disk drive)时，通过使前述电磁波照射手段30和前述激光照射手段32集中于上述盘的一面侧，无需改变上述光盘用驱动器的性能规格，可将其作为本发明的盘旋转手段使用，因此可降低用于盘旋转手段的成本。
所以，前述电磁波照射手段30和前述激光照射手段32对应于盘的位置关系可根据两者互相作用的影响和所用盘旋转手段的形状等适当选择。
图9表示前述电磁波照射手段30的形态，例如图9(a)所示的形态是在盘状试样分析媒体10的上方，从该盘状试样分析媒体10的中心朝向半径方向外方设置了线状光源30a。通过使该盘状试样分析媒体10旋转，可对整个盘状试样分析媒体10照射电磁波。
图9(b)的形态是在盘状试样分析媒体10的上方分散地设置了多个光源30b。这样，能够减小各光源的尺寸，所以能够将光源固定在试样分析装置的箱体内等，使光源的设置性良好。此外，即使不利用基板的旋转也能够均匀地对整个基板进行照射。另外，通过各光源的输出的调节或开/关，能够控制照射光量及其分布。
图9(c)所示的形态是在盘状试样分析媒体10的上方设置了环状或圆弧状的光源30c，可均匀地对盘状试样分析媒体10照射电磁波。
另外，根据需要可在被来自前述电磁波照射手段30的光源的电磁波照射的面的内侧设置反射板31，这样可提高效率，也可用光闸(shutter)遮蔽不需要的部分。
作为电磁波的光源，只要是可发出含形成于盘状试样分析媒体的上述光吸收层会吸收的波长的连续光的光源即可，对其无特别限定，具体来讲，可例示卤素灯、氙灯、铠装灯(sheath lamp)。
另一方面，作为用于试样的分析而照射的检查光，较好是使用上述激光，也可以是被用于通常的光学检测系统的普通光源，可例示氙灯、卤素灯和半导体激光。此外，能够适当组合上述检查光照射手段和通常的受光手段及分光手段，形成用于对在流路中移动的试样的状态变化进行分析的光学检测手段。作为此时的受光手段，可例示光电倍增管、CCD、光电二极管等，另外，作为分光手段，可例示棱镜、滤光镜、光栅、栅缝(slit)、分光镜、透镜和反射镜(mirror)等。
实施例以下，例举实施例具体地对本发明进行说明，但这些实施例并不限定本发明的范围。
实施例1在以下的条件下，制造在整个面配置了光吸收层的盘状试样分析媒体。
首先，以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为原材料注射成型形成图10(a)所示的盘状基板1a，使其成型为具有用于设置在旋转手段中的直径15mm的中心孔2的直径120mm的圆盘形状。这里，将模型的凸部转印至基板，在该基板1a上形成深50μm的凹部40(分别为40a、40b及40c)，分别将它们作为直径0.5mm的圆形试样导入口、直径1cm的圆形贮液部及宽100μm的曲线状的流路。此外，与基板1a同样，以PET为原材料注射成型与基板1a同样的圆盘形状的图10(b)所示的盘状基板1b。通过丝网印刷在该基板1b的一侧的整个表面涂布含黑色颜料的UV固化性树脂，照射UV使其固化，作为光吸收层。然后，通过旋涂法涂布透明的丙烯酸系UV固化树脂，照射UV使其固化，形成保护层后，在与形成于基板1a上的成为试样导入口的凹部40a重叠的位置使注入孔2a贯通。通过将以上成形的基板1a和基板1b贴合在一起，使形成了前述凹部40a的基板1a上的基板面和未涂布前述含黑色颜料的UV固化性树脂的基板1b上的基板面作为流路的壁面，获得具有导入试样的流路、在盘的一侧的整个外表面配置了吸收光的光吸收层的盘状试样分析媒体。
实施例2在以下的条件下，制造配置了光吸收层及光反射层的盘状试样分析媒体。
首先，以PET作为原材料注射成型形成与上述盘状基板1a同样的圆盘状的图10(c)所示的盘状基板1c。在该基板1c的一侧的整个表面通过丝网印刷涂布成为光吸收层的含黑色颜料的UV固化性树脂，照射UV使其固化。然后，利用溅射法在基板1c的规定区域形成作为光反射层的银膜。接着，通过旋涂法涂布透明的丙烯酸系UV固化树脂，照射UV使其固化，形成保护层后，在与形成于基板1a上的成为试样导入口的凹部40a重叠的位置使注入孔2a贯通。通过将以上成形的基板1c和上述基板1a贴合在一起，使形成了前述凹部40a的基板1a上的基板面和未涂布前述含黑色颜料的UV固化性树脂及银的基板1c上的基板面作为流路的壁面，获得具有导入试样的流路、在盘的一侧的外表面的内周区域配置了吸收光的光吸收层、在盘的一侧的外表面的外周区域配置了反射光的光反射层的盘状试样分析媒体。
实施例3采用实施例1的在整个面配置了光吸收层的盘状试样分析媒体1d，构成具备盘状试样分析媒体、电磁波照射手段、盘旋转手段、激光照射手段的试样分析装置。
即，如图11(a)的模式图所示，在盘状试样分析媒体1d的上部配置了作为电磁波照射手段的200W的红外线铠装加热器(sheath heater)43，该红外线铠装加热器43具备作为反射板的在内周部和外周部具有独立的反射结构的金制反射镜31a，并且以同心圆状分别具备多个在内周部和外周部分别被独立控制的加热线43a及43b，另一方面，在盘状试样分析媒体1d的下部配置了盘旋转手段33，用于支承盘状试样分析媒体并使其旋转。
为了控制盘面的温度，在盘状试样分析媒体1d的高温区域4的上部配置了内周部的加热线43a，在盘状分析媒体1d的低温区域5的上部配置了外周部的加热线43b。此外，紧接在盘状试样分析媒体的高温区域4及低温区域5之上分别配置了构成温度传感器的热电偶41a及41b，利用PID控制器对盘进行加温使内周部的热电偶温度达到100℃，外周部的热电偶的温度达到85℃。这里，图11(b)所示为俯视热电偶41a及41b、加热线43a及43b、激光照射手段32、受光手段42的相对位置。此外，图11(c)所示为俯视盘状试样分析媒体1d的高温区域4及低温区域5的相对位置。
用带色温修正功能的非接触型传感器对基板各部的温度进行测定，测得盘状试样分析媒体1d的高温区域4的温度为100℃，低温区域5的温度为80℃。
实施例4采用实施例2的配置了光吸收层和光反射层的盘状试样分析媒体1e，构成具备盘状试样分析媒体、电磁波照射手段、盘旋转手段、激光照射手段的试样分析装置。
即，如图12(a)的模式图所示，在盘状试样分析媒体1e的上部配置了作为电磁波照射手段的200W的红外线铠装加热器，该红外线铠装加热器具备作为反射板的具有单一的反射结构的金制反射镜31a，并且以同心圆状具备多个加热线43c，另一方面，在盘状试样分析媒体1e的下部配置了盘旋转手段33，用于支承盘状试样分析媒体并使其旋转。
为了控制盘面的温度，在盘状试样分析媒体1e的上部的整个面配置了加热线43c，紧接在盘状试样分析媒体的低温区域5之上配置了构成温度传感器的热电偶41c，利用PID控制器对盘进行加温使热电偶温度达到100℃。这里，图12(b)所示为俯视热电偶41c、加热线43c、激光照射手段32、受光手段42的相对位置。此外，图12(c)所示为俯视盘状试样分析媒体1e的高温区域4及低温区域5的相对位置。
用带色温修正功能的非接触型传感器对基板各部的温度进行测定，测得盘状试样分析媒体的高温区域4的温度为100℃，低温区域5的温度为80℃。
产业上利用的可能性本发明提供了能够更简便地进行追踪在流路中移动的试样的状态变化的分析作业的试样分析装置及盘状试样分析媒体。此外，提供能够以较低的成本制造的用于进行分析的检测系统和反应系统以及用于装置运转的输出系统和驱动系统紧密地融合的试样分析装置及盘状试样分析媒体。特别适用于化学、生物学和生化学等领域中的试样的分析，也可作为在旋转的盘上进行PCR等的PCR装置使用。
权利要求
1.试样分析装置，其特征在于，具备在盘状基板内设置了导入分析试样的流路的盘状试样分析媒体，支承该盘状试样分析媒体使其旋转、利用离心力使导入前述流路的试样流动的盘旋转手段，加热前述盘状试样分析媒体、形成温度不同的区域的加热手段，以及对前述盘状试样分析媒体的前述流路照射检查光对试样进行分析的检查光照射手段；利用前述加热手段，使在前述流路中流动的试样通过温度不同的区域。
2.如权利要求1所述的试样分析装置，其特征还在于，前述温度不同的区域以规定的温度为界限，被分为高于该温度的高温区域和低于该温度的低温区域，流过前述流路的试样反复通过前述高温区域和前述低温区域。
3.如权利要求1或2所述的试样分析装置，其特征还在于，前述加热手段由电磁波照射手段构成，前述检查光照射手段由激光照射手段构成。
4.如权利要求3所述的试样分析装置，其特征还在于，前述电磁波照射手段和前述激光照射手段按照对前述盘状试样分析媒体分别从不同的面侧照射的要求配置。
5.如权利要求3所述的试样分析装置，其特征还在于，前述电磁波照射手段和前述激光照射手段按照对前述盘状试样分析媒体从相同面侧照射的要求配置。
6.如权利要求3～5中任一项所述的试样分析装置，其特征还在于，前述电磁波照射手段具备多个光源。
7.如权利要求3～6中任一项所述的试样分析装置，其特征还在于，前述电磁波照射手段的形状为线状、环状或圆弧状。
8.盘状试样分析媒体，它是被用于权利要求1～7中的任一项所述的试样分析装置的盘状试样分析媒体，其特征在于，具备盘状基板和用于导入分析试样的形成于该基板内的流路，该流路形成为在导入前述试样、前述盘状基板进行旋转时，利用离心力使该试样沿该流路流动的形状，同时反复通过利用前述加热手段形成的温度不同的区域。
9.如权利要求8所述的盘状试样分析媒体，其特征还在于，前述温度不同的区域以规定的温度为界限，被分为高于该温度的高温区域和低于该温度的低温区域，在前述高温区域设置了吸收由前述电磁波照射手段照射的光的光吸收层。
10.如权利要求8或9所述的盘状试样分析媒体，其特征还在于，前述温度不同的区域以规定的温度为界限，被分为高于该温度的高温区域和低于该温度的低温区域，在前述低温区域设置了反射由前述电磁波照射手段照射的光的光反射层。
11.如权利要求9或10所述的盘状试样分析媒体，其特征还在于，前述光吸收层及/或前述光反射层跨前述高温区域及前述低温区域两方配置。
12.如权利要求9～11中任一项所述的盘状试样分析媒体，其特征还在于，在前述盘状基板中还设置了记录区域和分析区域，在前述记录区域中形成预置凹坑或预置凹槽，且前述分析区域包含前述高温区域和前述低温区域。
全文摘要
本发明提供了利用简单的外部加热手段能够有效地仅对盘上的特定部位进行加热的试样分析装置及盘状试样分析媒体。通过在盘状基板1上形成分析区域3和光记录区域7，在前述分析区域3配置光吸收层12和光反射层11，形成高温区域4和低温区域5。在前述高温区域4中，由于被照射的电磁波照射至前述光吸收层12，所以放热，在低温区域5中，电磁波在被前述光反射层11反射的同时因较高的热传导，温度的上升被抑制。因此，通过向按照交替地蜿蜒迂回于前述高温区域4和前述低温区域5的形式而形成的流路6内送入试样液，赋予该试样液以热循环，能够进行各种反应。
文档编号G01N37/00GK1781024SQ20048001173
公开日2006年5月31日 申请日期2004年8月3日 优先权日2003年8月5日
发明者萩原直人 申请人:太阳诱电株式会社