JP2002082078A - 熱レンズ顕微鏡デバイス - Google Patents
熱レンズ顕微鏡デバイスInfo
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- G02B2006/12102—Lens
Abstract
置分析能力に優れた超微量分析のための顕微鏡を提供す
る。 【解決手段】 分析セル(1)とこれを支持する基板
(2A)(2B)とにより構成されるデバイス本体にお
いて、励起光源(3)、検出光源(4)および熱レンズ
顕微鏡光学系の少くとも一部が一体配設されていること
Description
顕微鏡デバイスに関するものである。さらに詳しくは、
この出願の発明は、微小空間内において精度の高い超微
量分析が可能であり、任意の場所で簡便な測定が可能で
ある卓上型のパームトップサイズ熱レンズ顕微鏡デバイ
スに関するものである。
間で行うための集積化技術が、化学反応の高速性や微小
量での反応、オンサイト分析等の観点から注目され、世
界的に精力的な研究が進められている。
の集積化技術についての検討が進められてきており、ガ
ラス基板等を用いたデバイスにおいて、微細チャンネル
内の液中試料の光吸収により発生する熱レンズ効果を利
用した光熱変換吸光分析法が確立され、実用化への道が
開かれている。
上記のような熱レンズ顕微鏡による分析方法において
は、これを可能とする分析機器の構成が、たとえば光源
や、測定部や検出部(光電変換部)の光学系等が複雑に
システムアップされていて、まだまだ大型であり可搬性
に欠けていた。このため、この熱レンズ顕微鏡システム
を利用した分析や化学反応を行う際には、その場所や操
作を限定する要因となっていた。
テムによる分析は、分析可能な対象が広いことなどの多
くの利点を持つことから、汎用性の高い小型化が強く期
待されていた。
および検出光源として小型レーザー光源を備え、励起光
源、検出光源および熱レンズ顕微鏡光学系を単一器体に
装着一体化することにより、コンパクトな構造を持つデ
スクトップ熱レンズ顕微鏡装置を開発している。このデ
スクトップ熱レンズ顕微鏡装置においては、デスクトッ
プ型の顕微鏡のように単一の器体に全ての要素を装着一
体とし、従来までの巨大な顕微鏡をデスクトップ型まで
に小型化することに成功している。
置においても、さらに改善することが望まれていた。
することである。この小型化により、医療診断や環境計
測における超微量化学物質の超高感度分析の機動性が飛
躍的に高まり、空間分解能や定量分析能力に非常に優れ
た超微量分析顕微鏡が可能となる。
みてなされたものであり、可搬性があって、医療診断や
環境計測における超微量化学物質の超高感度分析を可能
とする、パームトップサイズの、新しい熱レンズ顕微鏡
デバイスを提供することを課題としている。
の課題を解決するものとして、第1には、分析セルとこ
れを支持する基板とにより構成されるデバイス本体にお
いて、励起光源、検出光源および熱レンズ顕微鏡光学系
の少くとも一部が一体配設されていることを特徴とする
熱レンズ顕微鏡デバイスを提供する。
セルとこれを支持する基板とにより構成されるデバイス
本体において、検出系および検出用光学系の少くとも一
部が一体配設されていることを特徴とする熱レンズ顕微
鏡デバイスを提供し、第3には、この第2の発明におい
て、信号処理系および検出結果を送受信する電気回路の
一部または全部がデバイス本体に一体配設されているこ
とを特徴とする熱レンズ顕微鏡デバイスを、第4には、
第2または第3の発明において、励起光源、検出光源お
よび熱レンズ顕微鏡光学系の少くとも一部がデバイス本
体に一体配設されていることを特徴とする熱レンズ顕微
鏡デバイスを提供する。
特徴をもつものであるが、以下に、その実施の形態につ
いて説明する。
顕微鏡デバイスは、分析セルとこれを支持する基板によ
り構成されるデバイス本体において、<A>励起光源、
検出光源および熱レンズ顕微鏡光学系の少くとも一部<
B>検出系および検出用光学系の少くとも一部の<A>
<B>の両方、もしくは一方が一体配設されているこ
と、さらには、前記<B>とともに、<C>信号処理系
および検出結果を送受信する電気回路の一部または全部
が一体配設されていることを特徴としている。
ンズ顕微鏡は、励起光と検出光を入射し、励起光が試料
中に照射されることにより形成される熱レンズに検出光
を入射し、熱レンズによる検出光の拡散を測定すること
により試料中の物質の検出を行うシステムである。
バイスでは、従来よりこの出願の発明者らが提案してい
るように、分析セルには、ガラス、シリコン、プラスチ
ック等の透光性のセル基板によりエッチングにより微
細、微小なチャンネル(通液路)やポート(貯液部)等
を形成したものが用いられる。そして、この分析セルを
支持する基板も同様の透光性の素材により形成すること
ができ、分析セルをその片側において支持するようにし
てもよいし、上下両側において挾持して支持するように
してもよい。この支持の形態については様々であってよ
い。
は、分析セル、あるいはこれを支持する基板に部分的
に、あるいは全部が一体化されていてよい。ここで一体
化されているとのことは、分析セルや基板の外部に空間
を置いて配置されていることではなく、分析セル、基板
の内部あるいは表面に当接または埋設されていることを
意味している。
スの一例を示した平面図、正面図および底面図である。
たとえばこの図1に励磁したように、デバイス本体は、
分析セル(1)を、上基板(2A)と下基板(2B)と
によって挾持して構成し、上基板(2A)には、励起光
源(3)、検出光源(4)とともに、ビームエキスパン
ダーやコリメーターレンズ等のレンズ系(5)、ダイク
ロミックミラー(6)、プリズム(7)等からなる熱レ
ンズ顕微鏡の光学系を一体化配設している。プリズム
(7)の直下には対物レンズ(8)をさらに埋設により
一体化することもできる。
薬注入口(9)および液排出口(10)が開孔され、分
析セル(1)に設けた微細チャンネル(11)に各々連
通されている。
ム(12)やミラー、並びにフィルター(13)等から
なる検出用光学系と、光検出器(14)が一体化配設さ
れている。
(2A)および下基板(2B)の表面に一体化配設する
のでなく、励起光源(3)をはじめとする上記の熱レン
ズ顕微鏡システムの要素を、上基板(2A)および下基
板(2B)に埋設して一体化配設した例を示している。
このような各種の構成としてこの発明の熱レンズ顕微鏡
デバイスが構成される。
上下基板(2A)(2B)の外部に配置されているもの
もこの発明においては包含している。使用条件、使用環
境等に応じてシステム構成を変更してもよい。
型の半導体レーザーをはじめ、半導体レーザー励起固体
レーザーのような小型レーザー光源の各種のものが用い
られる。励起光源(3)から出力された励起光はたとえ
ば、チョッパによって変調され、さらにビームエキスパ
ンダーにより平面波として射出される。
ー光源である検出光源(4)から出力された検出光は、
たとえばコリメーターレンズにより平行な光線束として
射出され、だいくロックミラー(6)により、励起光と
同軸にて合成される。
ム(7)、対物レンズ(8)を通過し、分析セル(1)
中の液体試料に照射される。試料内部においては、合成
光を構成する励起光の一部により光熱変換現象に基づき
熱レンズが形成され、熱レンズを通過した検出光は拡散
し、光熱変換に関わらなかった励起光とともに試料中を
透過する。原理的には励起光も熱レンズの影響を受ける
が、検出光に比べてわずかである。
錯化剤や免疫反応試薬等と別々に注入され、微細チャン
ネル(11)内での反応によって試料中の微量成分の検
出が上記の熱レンズ顕微鏡により可能とされる。
は、アルカリ性(pH13)の過酸化水素水溶液にタバ
コ煙中の窒素酸化物を亜硝酸イオンとして酸化吸収さ
せ、発色試薬であるN−1−ナフチルエチレンジアミン
と反応させて、赤紫色(ピーク収光度波長544nm)
に呈色させる。これを、微細チャンネル(11)への光
照射によって熱レンズ顕微鏡で検出を行うことができ
る。励起光には波長532nm、出力100mWの半導
体YAGレーザー(第2高調波)を、また、検出光には
波長680nm、出力5mWの半導体レーザーを用いる
ことができる。
発明によって、小型で可搬性があり、かつ空間分解能や
定量分析能力に優れた超微量分析のための顕微鏡が提供
される。
底面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 分析セルとこれを支持する基板とにより
構成されるデバイス本体において、励起光源、検出光源
および熱レンズ顕微鏡光学系の少くとも一部が一体配設
されていることを特徴とする熱レンズ顕微鏡デバイス。 - 【請求項2】 分析セルとこれを支持する基板とにより
構成されるデバイス本体において、検出系および検出用
光学系の少くとも一部が一体配設されていることを特徴
とする熱レンズ顕微鏡デバイス。 - 【請求項3】 信号処理系および検出結果を送受信する
電気回路の一部または全部がデバイス本体に一体配設さ
れていることを特徴とする請求項2の熱レンズ顕微鏡デ
バイス。 - 【請求項4】 励起光源、検出光源および熱レンズ顕微
鏡光学系の少くとも一部がデバイス本体に一体配設され
ていることを特徴とする請求項2または3の熱レンズ顕
微鏡デバイス。
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