JP2004117302A - マイクロ化学システム - Google Patents

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Abstract

【課題】光軸合わせを不要とすると共に、測定感度の高い小型のマイクロ化学システムを提供することにある。
【解決手段】マイクロ化学システム１０は、流路内に液中試料が満たされた流路付き板状部材１２０と、レンズ付き光ファイバー１００と、励起光を照射すると共に検出光を照射する光源ユニット１１０と、検出装置１３０とを備え、レンズ付き光ファイバー１００は、屈折率分布型ロッドレンズ１０１と、一端が屈折率分布型ロッドレンズ１０１に接続され、他端が光源ユニット１１０に接続され、その中間にＦＣコネクター１０３を有する光ファイバー１０２とから成る。ＦＣコネクター１０３は、ＦＣプラグ１０６，１０７と、ＦＣプラグ１０６，１０７を夫々固定するアダプタ１０８とから成り、アダプタ１０８にＦＣプラグ１０６，１０７を夫々ねじ込むことで接合される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ化学システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、化学反応の高速性や微少量での反応、オンサイト分析等の観点から、化学反応を微小空間で行うための集積化技術が注目されており、精力的に研究が世界的に進められている。
【０００３】
このような集積化技術の一つとして、いわゆるマイクロ化学システムがある。このマイクロ化学システムは、小さなガラス基板等に形成した微細な流路の中で液中試料の混合、反応、分離、抽出、検出等を行うものである。このマイクロ化学システムで行われる反応の例としては、ジアゾ化反応、ニトロ化反応、抗原抗体反応などがある。また、抽出や分離の例としては、溶媒抽出、電気泳動分離、カラム分離などがある。マイクロ化学システムは、分離だけを目的としたような単一の機能のみで用いられてもよく、また複合的に用いられてもよい。
【０００４】
上記の機能のうち、分離のみを目的としたものとしては、極微量のタンパクや核酸等を分析する電気泳動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電気泳動装置は互いに接合された２枚のガラス基板からなる流路付き板状部材を備えている。この部材は板状であるので、横断面が円形又は角形のガラスキャピラリーチューブに比べて破損しにくく、取扱いが容易である。
【０００５】
これらのマイクロ化学システムにおいては液中試料の量が微量であるので、高感度な検出方法が必須である。このような方法として、微細な流路内の液中試料が光を吸収することによって発生する熱レンズ効果を利用した光熱変換分光分析法が確立されている。この光熱変換分光分析法は、液中試料に集光照射された光を液中試料が吸収して熱エネルギーを放出し、この熱エネルギーによって溶媒が局所的に温度上昇することによって屈折率が変化し、もって熱レンズが形成される光熱変換効果を利用するものである。この光熱変換分光分析法によって、マイクロ化学システムの実用化の道が開かれている。
【０００６】
図５は、熱レンズの原理を説明するための図である。
【０００７】
図５において、対物レンズを介して励起光を極微小な液中試料に集光照射すると光熱変換効果が誘起される。多くの物質では温度上昇に伴い屈折率が小さくなるので、励起光が集光照射された液中試料を含む液体は、温度上昇の大きい集光中心に近づくほど屈折率が小さくなる。すなわち、集光中心から離れるほど屈折率は相対的に大きい。これは、集光中心から離れるほど熱拡散によって温度上昇が小さくなるからである。この屈折率分布は、光学的には、凹レンズと同じ効果を有するので、この効果は熱レンズ効果と呼ばれている。この熱レンズ効果の大きさ、すなわち凹レンズの度数は液中試料の光吸収度に比例する。なお、屈折率が温度に比例して大きくなる場合は、屈折率の変化は逆になるので凸レンズと同じ熱レンズ効果が生じる。
【０００８】
このように、光熱変換分光分析法は、液中試料を含む液体（試料溶液）における熱の拡散に起因する屈折率の変化を観察するものであるので、極微小の液中試料の濃度を検出するのに適している。
【０００９】
従来の光熱変換分光分析装置においては、流路付き板状部材が顕微鏡の対物レンズの下方に配置されており、励起光源から出力された所定波長の励起光が顕微鏡に入射し、この顕微鏡の対物レンズにより流路付き板状部材の流路内の液中試料に集光照射される。集光照射された励起光の焦点位置は試料溶液内にあり、この焦点位置を中心として熱レンズが形成される。
【００１０】
一方、検出光源からは、波長が励起光と異なる検出光が出力され、顕微鏡に入射する。顕微鏡内を通って出射される検出光は、励起光により試料溶液内に形成された熱レンズに集光照射され、試料溶液を透過して発散又は集光する。この試料溶液から発散又は集光して出射された光は信号光となる。この信号光は、集光レンズとフィルター、又はフィルターのみを経た後に検出器によって検出される。この検出された信号光の強度は、試料溶液において形成された熱レンズに応じたものになる。なお、検出光は励起光と同一の波長でもよく、また励起光が検出光を兼ねることもできる。
【００１１】
このように、上記光熱変換分光分析装置においては、熱レンズは励起光の焦点位置に形成され、且つ形成された熱レンズの屈折率の変化は、励起光と同じ波長、または異なる波長の検出光によって検出される（例えば、特許文献２）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平０８−１７８８９７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２３２２１０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光熱変換分光分析装置は、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るので大型であり、可搬性に欠けている。このため、光熱変換分光分析装置を使用する場所や操作が限定されるという問題がある。
【００１４】
また、光熱変換分光分析装置は励起光及び検出光を空間光として液中試料まで導いているので、光源、ミラー、レンズ等の光学系の各部品が測定中に動いてしまうことを防止しなければならず、このためにそれらを固定するための堅固な定盤が必要である。さらに、温度等の環境の変化によって励起光及び検出光の光軸がずれた場合に、そのずれを調整するための治具が必要である。これらも、光熱変換分光分析装置を大型にし、可搬性の欠けたものにする原因となっている。
【００１５】
また、光熱変換分光分析法を用いるマイクロ化学システムにおいては、多くの場合に、励起光の焦点位置が検出光の焦点位置と異なっていることが必要となる。
【００１６】
図６は、励起光の光軸方向に関する熱レンズの形成位置と検出光の焦点位置を説明するための図であり、（ａ）は、対物レンズが色収差をもつ場合を示す図であり、（ｂ）は、対物レンズが色収差をもたない場合を示す図である。
【００１７】
対物レンズ５００が色収差をもつ場合は、図６（ａ）に示すように、励起光の焦点位置５０２に熱レンズ５０１が形成されると共に、検出光の焦点位置５０３はΔＬだけ励起光の焦点位置５０２からずれるので、この検出光によって熱レンズ５０１の屈折率の変化を検出光の焦点距離の変化として検出することができる。一方、対物レンズ５００が色収差をもたない場合は、図６（ｂ）に示すように、検出光の焦点位置５０３は、励起光の焦点位置５０２に形成される熱レンズ５０１の位置とほぼ一致する。この結果、検出光には熱レンズ５０１による偏向が生じないので、熱レンズ５０１の屈折率の変化を検出することができない。
【００１８】
しかしながら、顕微鏡の対物レンズは、通常、色収差をもたないように製造されているので、上記の理由により、検出光の焦点位置５０３は、励起光の焦点位置５０２に形成される熱レンズ５０１の位置とほぼ一致する（図６（ｂ））。したがって、熱レンズ５０１の屈折率の変化は検出できない。このため、測定の度に、熱レンズ５０１が形成される液中試料の位置を、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、検出光の焦点位置５０３からずらしたり、図８に示すように、図示しないレンズを用いて検出光を若干発散又は集光させて対物レンズ５００に入射させることにより検出光の焦点位置５０３を熱レンズ５０１からずらしたりしなければならず、作業効率が悪いという問題がある。
【００１９】
本発明の目的は、光軸合わせや、検出光と励起光の焦点位置合わせを不要にすると共に、測定感度の高い小型のマイクロ化学システムを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のマイクロ化学システムは、試料を包含する流路付き板状部材と、前記試料に集光レンズを介して励起光を照射する励起光光源と、前記照射された励起光によって前記試料内に生成された熱レンズに前記集光レンズを介して検出光を照射する検出光光源と、前記照射された検出光を前記生成された熱レンズを介して検出する検出手段とを備え、前記励起光光源及び前記検出光光源は、前記励起光及び前記検出光を前記集光レンズに伝搬する光ファイバーを介して前記集光レンズに接続されているマイクロ化学システムにおいて、前記集光レンズは前記流路付き板状部材に固定されており、前記光ファイバーは、前記励起光光源及び前記検出光光源の各々と前記集光レンズとの接続を切断可能な継ぎ手部を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１記載のマイクロ化学システムによれば、光ファイバーが継ぎ手部により着脱可能なので、流路が汚れた場合、流路付き板状部材が破損した場合、及び光ファイバーが破損した場合に集光レンズが固定された流路付き板状部材のみを交換することにより、液中試料のコンタミネーションを極力抑えた緻密で正確な検出ができると共にマイクロ化学システムのランニングコストを低減することができる。
【００２２】
請求項２記載のマイクロ化学システムは、請求項１記載のマイクロ化学システムにおいて、前記継げ手部は前記光ファイバーの中間に設けられたコネクターであることを特徴とする。
【００２３】
請求項２記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部が光ファイバーの中間に設けられたコネクターであるので、励起光光源及び検出光光源の各々と集光レンズとを容易に接続、切断することができる。
【００２４】
請求項３記載のマイクロ化学システムは、請求項２記載のマイクロ化学システムにおいて、前記コネクターはＦＣコネクターであることを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部が光ファイバーの中間に設けられたＦＣコネクターであるので、励起光光源及び検出光光源の各々と集光レンズとを容易に接続、切断することができ、この接続を強固にすることができ、光ファイバーを伝搬する励起光及び検出光の光量の損失を低減することができる。
【００２６】
請求項４記載のマイクロ化学システムは、請求項１記載のマイクロ化学システムにおいて、前記継ぎ手部は前記集光レンズに対する前記光ファイバーの接続端に設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は集光レンズに対向する光ファイバーの接続端に設けられているので、継ぎ手部の構造を簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムを小型化することができる。
【００２８】
請求項５記載のマイクロ化学システムは、請求項４記載のマイクロ化学システムにおいて、前記継ぎ手部は前記集光レンズに着脱可能であることを特徴とする。
【００２９】
請求項５記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は集光レンズに着脱可能であるので、継ぎ手部の構造をより簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをより小型化することができる。
【００３０】
請求項６記載のマイクロ化学システムは、請求項５記載のマイクロ化学システムにおいて、前記継ぎ手部は前記集光レンズに外嵌可能な環状部材であることを特徴とする。
【００３１】
請求項６記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は集光レンズに外嵌可能な環状部材であるので、継ぎ手部の構造をさらに簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【００３２】
請求項７記載のマイクロ化学システムは、請求項４記載のマイクロ化学システムにおいて、前記継ぎ手部は前記流路付き板状部材に着脱可能であることを特徴とする。
【００３３】
請求項７記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は流路付き板状部材に着脱可能であるので、継ぎ手部の構造をより簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをより小型化することができる。
【００３４】
請求項８記載のマイクロ化学システムは、請求項７記載のマイクロ化学システムにおいて、前記継ぎ手部は、前記集光レンズに外嵌可能な第１の環状部材と、前記第１の環状部材を同軸的に収容するように前記第１の環状部材に固定され、内周面に環状突条部を有する第２の環状部材と、前記集光レンズを同軸的に収容するように前記流路付き板状部材に固定され、外周面に前記環状突条部を受容可能な環状溝を有する第３の環状部材から成ることを特徴とする。
【００３５】
請求項８記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は、第１の環状部材が集光レンズに外嵌可能であり、第１の環状部材を同軸的に収容するように第１の環状部材に固定された第２の環状部材の内周面に有する環状突条部が、集光レンズを同軸的に収容するように流路付き板状部材に固定された第３の環状部材の外周面に有する環状溝に受容可能であるので、継ぎ手部の構造をさらに簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【００３６】
請求項９記載のマイクロ化学システムは、請求項７記載のマイクロ化学システムにおいて、前記継ぎ手部は、前記集光レンズに対して対称位置に立設されたピンと、前記光ファイバーに同軸的に固定され、前記流路付き板状部材の対向端面に前記ピンを受容可能な孔を有する環状部材から成ることを特徴とする。
【００３７】
請求項９記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は、集光レンズに対して対称位置に立設されたピンが、光ファイバーに同軸的に固定された環状部材が流路付き板状部材の対向端面に有する孔に受容可能であるので、継ぎ手部の構造をさらに簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【００３８】
請求項１０記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至９いずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記継ぎ手部は、前記集光レンズの光軸と前記光ファイバーの光軸とを同軸に、前記励起光光源及び前記検出光光源の各々と前記集光レンズとを接続可能であることを特徴とする。
【００３９】
請求項１０記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は、集光レンズの光軸と光ファイバーの光軸とを同軸に、励起光光源及び検出光光源の各々と集光レンズとを接続可能とするので、励起光及び検出光の光軸合わせのための治具を不要とし、継ぎ手部の構造を一層簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムを一層小型化することができる。
【００４０】
請求項１１記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至１０いずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記励起光の周波数は前記検出光の周波数と異なることを特徴とする。
【００４１】
請求項１１記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の周波数は検出光の周波数と異なり、集光レンズは色収差を有するので、励起光の焦点位置と検出光の焦点位置を外部の光学系を使用せずにずらすことができ、もってマイクロ化学システムをより一層小型化することができる。
【００４２】
請求項１２記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至１１いずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記集光レンズは色収差を有することを特徴とする。
【００４３】
請求項１２記載のマイクロ化学システムによれば、集光レンズは色収差を有するので、励起光の焦点位置と検出光の焦点位置を外部の光学系を使用せずに確実にずらすことができる。
【００４４】
請求項１３記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至１２いずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記集光レンズは屈折率分布型レンズであることを特徴とする。
【００４５】
請求項１３記載のマイクロ化学システムによれば、集光レンズは屈折率分布型レンズであるので、集光レンズを小型化することができ、もってマイクロ化学システムをさらに一層小型化することができる。
【００４６】
請求項１４記載のマイクロ化学システムは、請求項１３記載のマイクロ化学システムにおいて、前記屈折率分布型レンズは円柱状のロッドレンズであることを特徴とする。
【００４７】
請求項１４記載のマイクロ化学システムによれば、屈折率分布型レンズは円柱状のロッドレンズであるので、屈折率分布型レンズを容易に保持することができると共に、光ファイバーの光軸と屈折率分布型レンズの光軸を容易にあわせることができる。
【００４８】
請求項１５記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至１４いずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記流路付き板状部材はガラス製であることを特徴とする。
【００４９】
請求項１５記載のマイクロ化学システムによれば、流路付き板状部材はガラス製であるので、薬品に対する耐久性が強く、もってマイクロ化学システムの検出精度を向上させることができる。
【００５０】
請求項１６記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至１５いずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記光ファイバーは前記励起光及び前記検出光をシングルモードで前記集光レンズに伝搬することを特徴とする。
【００５１】
請求項１６記載のマイクロ化学システムによれば、光ファイバーにより励起光及び検出光がシングルモードで集光レンズに伝搬されるので、励起光の生成する熱レンズを収差の小さい小型の熱レンズとすることができ、もってマイクロ化学システムの検出精度を向上させることができる。
【００５２】
請求項１７記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至１６いずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記検出手段は、前記流路付き板状部材の前記固定された集光レンズに対向する表面上であって、前記流路付き板状部材の前記流路に面する位置において固定されていることを特徴とする。
【００５３】
請求項１７記載のマイクロ化学システムによれば、検出手段が流路付き板状部材に固定された集光レンズに対向する表面上であって、流路付き板状部材の流路に面する位置において固定されているので、試料の検出毎に、流路に対して集光レンズ及び検出手段の位置の調整を不要とすることができ、加えて、この位置調整のための治具を不要とするので、マイクロ化学システムをさらに一層小型化することができ、さらに、試料の検出毎に、流路に対して集光レンズ及び検出手段の位置決めを確実なものにでき、もってマイクロ化学システムの検出の再現性の高め、検出精度をより向上させることができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るマイクロ化学システムを図面を参照しながら説明する。
【００５５】
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるマイクロ化学システムの概略構成を示す図である。
【００５６】
図１において、マイクロ化学システム１０は、流路内に液中試料が満たされた流路付き板状部材１２０と、流路付き板状部材１２０の上方に配設され、先端にレンズを取り付けたレンズ付き光ファイバー１００と、レンズ付き光ファイバー１００に接続され、レンズ付き光ファイバー１００を介して流路付き板状部材１２０の流路内の液中試料に励起光を照射すると共に、当該照射された励起光によって液中試料に生成される熱レンズに検出光を照射する後述する光源ユニット１１０と、流路付き板状部材１２０の下方に配設され、励起光によって流路付き板状部材１２０の流路内の液中試料に生成された熱レンズを介して検出光を検出する検出装置１３０とを備える。
【００５７】
流路付き板状部材１２０は、レンズ付き光ファイバー１００側から順に３層に重ねて接着された上部ガラス基板１２１、中部ガラス基板１２２、及び下部ガラス基板１２３から成る。
【００５８】
流路付き板状部材１２０の中間層である中部ガラス基板１２２には、マイクロ化学システム１０により液中試料の混合、攪拌、合成、分離、抽出、及び検出等の操作の際に液中試料を流す流路１２４を有している。
【００５９】
流路付き板状部材１２０の上部ガラス基板１２１、中部ガラス基板１２２、及び下部ガラス基板１２３の材料は耐久性、耐薬品性の面からガラスが望ましく、さらに、細胞等の生体試料、例えばＤＮＡ解析用としての用途を考慮すると、耐酸性、耐アルカリ性の高いガラス、具体的には、硼珪酸ガラス、ソーダライムガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、及び石英ガラス等が好ましい。しかし、用途を限定することによってプラスチック等の有機物を用いることもできる。
【００６０】
上部ガラス基板１２１、中部ガラス基板１２２、及び下部ガラス基板１２３を夫々接着させる接着剤には、例えば、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、２液硬化型のアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤等の有機接着剤、及び無機接着剤等がある。また、熱融着によって上部ガラス基板１２１、中部ガラス基板１２２、及び下部ガラス基板１２３を夫々融着させてもよい。
【００６１】
レンズ付き光ファイバー１００は、円柱状の透明な屈折率分布型ロッドレンズ１０１と、光源ユニット１１０に接続され、励起光及び検出光をシングルモードで伝搬する光ファイバー１０２と、光ファイバー１０２の先端にフェルール１０４を介して固定され、屈折率分布型ロッドレンズ１０１を外嵌して固定する環状部材１０５と、光ファイバー１０２の中間に配設されたＦＣコネクター１０３（継ぎ手部）とから成る。
【００６２】
フェルール１０４は、光ファイバー１０２の外径を屈折率分布型ロッドレンズ１０１の外径と同一にすべく、屈折率分布型ロッドレンズ１０１の外径と同一の外径の円柱状であり、その内部に光ファイバー１０２を挿着して屈折率分布型ロッドレンズ１０１の一方の表面上に載置され、上述のように環状部材１０５により屈折率分布型ロッドレンズ１０１と固定されている。
【００６３】
光ファイバー１０２は、屈折率分布型ロッドレンズ１０１と密着してフェルール１０４を介して固定されてもよく、また、屈折率分布型ロッドレンズ１０１と隙間を有してフェルール１０４を介して固定されてもよい。
【００６４】
屈折率分布型ロッドレンズ１０１は、フェルール１０４に対向する出射側の表面において、上部ガラス基板１２１の中部ガラス基板１２２に対抗する表面上に、屈折率分布型ロッドレンズ１０１から出射される合波された励起光及び検出光が、流路付き板状部材１２０に垂直に入射して流路１２４に入射するように固定されている。
【００６５】
上部ガラス基板１２１への屈折率分布型ロッドレンズ１０１の固定は、接着剤を用いて直接固定することとしてもよく、また所定の治具を用いて固定することとしてもよい。上部ガラス基板１２１へ屈折率分布型ロッドレンズ１０１を固定する接着剤としては、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、２液硬化型接着剤等のアクリル系接着剤や、エポキシ系接着剤等の有機系接着剤、及び無機系接着剤等を用いることができる。
【００６６】
屈折率分布型ロッドレンズ１０１は、励起光の焦点位置に対して検出光の焦点位置がわずかにΔＬだけずれるように設定されている。
【００６７】
上記ΔＬ値は、測定する液中試料の厚みによって変化する。共焦点長をＩｃとして、共焦点長Ｉｃより薄い液中試料を測定する場合は、ΔＬ値は、ΔＬ＝√３・Ｉｃであることが最も好ましい。
【００６８】
共焦点長Ｉｃ（ｎｍ）は、Ｉｃ＝π・（ｄ／２）２／λ１で計算される。ここで、ｄは、ｄ＝１．２２・λ１／ＮＡで計算されるエアリーディスクであり、λ１は、励起光の波長（ｎｍ）であり、ＮＡは、屈折率分布型ロッドレンズ１０１の開口数である。光ファイバー１０２を用いる場合は、光ファイバー１０２の出射光の開口数が小さいため、大きな開口数を有するロッドレンズを用いた場合の共焦点長の計算には光ファイバー１０２の開口数を用いる必要がある。
【００６９】
このΔＬの値は、検出光の焦点位置と励起光の焦点位置の差を表しているので、検出光の焦点距離が励起光の焦点距離よりも長い場合であっても、短い場合であっても同じ結果となる。
【００７０】
屈折率分布型ロッドレンズ１０１は、長手方向に伸びる中心線位置から半径方向に屈折率が連続的に変化し、中心線位置の屈折率をｎ０と、２乗分布定数をｇとして、中心線位置から半径方向にｒの距離の位置における屈折率ｎ（ｒ）が、近似的にｒに関する２次方程式
ｎ（ｒ）＝ｎ０｛１−（ｇ２／２）・ｒ２｝
で表される集束性光伝送体として知られている。
【００７１】
屈折率分布型ロッドレンズ１０１は、その全長ｚ０を０＜ｚ０＜π／２ｇの範囲内で選択する場合、両端面が平坦でありながら通常の凸レンズと同じ結像特性を有し、平行入射光線によって出射端より、
ｓ０＝ｃｏｔ（ｇｚ０）／ｎ０ｇ
の位置に焦点が作られる。
【００７２】
屈折率分布型ロッドレンズ１０１は、例えば、以下のような方法で製造される。
【００７３】
即ち、モル百分率でＳｉＯ２：５７〜６３％、Ｂ２Ｏ３：１７〜２３％、Ｎａ２Ｏ：５〜１７％、Ｔｌ２Ｏ：３〜１５％を主成分とするガラスでロッドを形成した後、このガラスロッドを硝酸カリウム塩等のイオン交換媒体中で処理し、ガラス中のタリウムイオン及びナトリウムイオンとイオン交換媒体中のカリウムイオンとをイオン交換して、ガラスロッド内に中心線位置から半径方向に向けて連続的に低減する屈折率分布を与える。
【００７４】
屈折率分布型ロッドレンズ１０１は表面が平面であるので、光ファイバー１０２の端部に容易に取付けることができると共に、屈折率分布型ロッドレンズ１０１の光軸と光ファイバー１０２の光軸とを容易に一致させることができる。
【００７５】
屈折率分布型ロッドレンズ１０１が、励起光及び検出光を伝搬する光ファイバー１０２の一端に取付けられているので、測定毎に励起光と検出光との光軸、及び屈折率分布型ロッドレンズ１０１の光軸を調整する必要がなく、光軸を合わせるための所定の治具及び堅固な所定の定盤が不要であり、ユーザーの作業効率を向上させると共にマイクロ化学システムを小型化できる。
【００７６】
ＦＣコネクター１０３は、ＦＣプラグ１０６，１０７と、ＦＣプラグ１０６，１０７夫々を着脱可能に接続するアダプタ１０８とから成る。ＦＣプラグ１０６，１０７は、その中心軸上に光ファイバー１０２が接続された直径２．５ｍｍの円柱形のフェルールと、フェルールを同軸的且つ回転自在に収容するナットとから成る。アダプタ１０８は、円柱状のフランジ部と、このフランジ部の両側に同軸的且つ垂直に取り付けられた２つの円柱状凸部とから成り、この凸部の外周面には、ＦＣプラグ１０６，１０７のナットに対応したねじ山が形成されている。また、フランジ部及び２つの凸部には、フランジ部と同軸的に、ＦＣプラグ１０６，１０７のフェルールを収容可能な貫通孔が形成されている。さらに、ＦＣプラグ１０６，１０７及びアダプタ１０８には、ナットの締め付けの際にアダプタ１０８の貫通孔に挿入されたフェルールの回転を防止するための回転止め手段が取り付けられている。
【００７７】
ＦＣプラグ１０６，１０７のフェルールをアダプタ１０８の貫通孔に夫々挿入し、ＦＣプラグ１０６，１０７のナットをアダプタ１０８のねじ山に螺合することによりＦＣプラグ１０６，１０７各々とアダプタ１０８とが締結され、ＦＣプラグ１０６，１０７の各フェルールの先端部が接触し、光ファイバー１０２が接続される。
【００７８】
アダプタ１０８を介してＦＣプラグ１０６，１０７を上述のように固定することにより、振動環境下においてもフェルールを介して光ファイバーの接続を保つことができる。また、上述のようにナットによりＦＣプラグ１０６，１０７とアダプタ１０８が夫々固定されているので、ＦＣプラグ１０６，１０７各々とアダプタ１０８とを容易に着脱できる。ＦＣコネクター１０３の耐久性は着脱回数約１０００回まで保障されている。
【００７９】
ＦＣコネクター１０３を中間に備えることによる光ファイバー１０２を伝搬する励起光及び検出光の光量の挿入損失は、０．３ｄＢと非常に低い値であり、光ファイバー１０２はＦＣコネクター１０３を介して励起光及び検出光の光量をほとんど失うことなく、励起光及び検出光の伝搬を可能にできる。
【００８０】
光熱変換分光分析法を利用して微量な液中試料を検出する場合には、励起光をできるだけ小さく絞って光熱変換に利用されるエネルギーを高くすると同時に、励起光によって生成する熱レンズを収差の少ないレンズにすることが望ましく、光ファイバー１０２は励起光及び検出光をシングルモードで伝搬するものであることが好ましい。
【００８１】
光ファイバー１０２はシングルモードであり、光ファイバー１０２から出射される光は常にガウス分布になるので、励起光の焦点が小さくなる。また、励起光によって生成された熱レンズが小さい場合、この熱レンズを透過する検出光の光量をできる限り多くするためには、検出光もできる限り小さく絞ることが望ましく、この点からも、光ファイバー１０２は、励起光及び検出光をシングルモードで伝搬するものであることが好ましい。
【００８２】
なお、光ファイバー１０２は、励起光及び検出光を透過させるものであればどのようなものでも使用できるが、マルチモードの光ファイバーを使用した場合は、出射光がガウス分布にならないのに加えて、光ファイバー１０２の曲がり具合等の種々の条件によって出射パターンが変化し、必ずしも安定な出射光が得られない。このため、微量な液中試料の測定が困難になると共に、測定値が安定しない場合がある。したがって、上述のように光ファイバー１０２はシングルモードのものが好ましい。
【００８３】
光ファイバー１０２の先端を球形等に加工してレンズとすれば、光ファイバー１０２の先端にレンズを取付けなくても励起光及び検出光を絞ることができる。この場合、色収差がほとんどないために励起光と検出光の焦点位置がほぼ同じとなる。このため、熱レンズの信号がほとんど検出されないという問題がある。また、光ファイバー１０２の先端の加工によるレンズの収差が大きいので、励起光及び検出光の焦点が大きいという問題がある。したがって、本発明の第１の実施の形態では光ファイバー１０２の先端に屈折率分布型ロッドレンズ１０１が取付けられている。
【００８４】
光源ユニット１１０は、励起光を出力する励起光用光源１１１と、励起光用光源１１１に接続され、励起光用光源１１１から出力される励起光を変調する変調器１１２と、検出光を出力する検出光用光源１１３と、励起光用光源１１１及び検出光用光源１１３に夫々光ファイバー１１４を介して接続され、且つレンズ付き光ファイバー１００の光ファイバー１０２に接続された、励起光用光源１１１から出力される励起光及び検出光光源１１３から出力される検出光を合波して光ファイバー１０２に合波されたこれらの励起光及び検出光を夫々入射させる２波長合波素子１１５とから成る。
【００８５】
光源ユニット１１０においては、２波長合波素子１１５の代わりにダイクロイックミラーを用いて励起光用光源１１１から出力される励起光及び検出光用光源１１３から出力される検出光を合波し、光ファイバー１０２に合波されたこれらの励起光及び検出光を入射させてもよい。
【００８６】
検出装置１３０は、流路付き板状部材１２０の流路１２４に面する位置であって、レンズ付き光ファイバー１００に対向する位置に配設され、合波された励起光及び検出光を分離して検出光のみを選択的に透過させる波長フィルター１３１と、波長フィルター１３１の下側であって、流路１２４に面する位置に配設された検出光を検出するための光電変換器１３２と、光電変換器１３２にロックインアンプ１３３を介して接続されたコンピュータ１３４とから成る。
【００８７】
検出装置１３０では、検出光の一部のみを選択的に透過させるピンホールが形成された所定の部材を、検出光の光路上において、光電変換器１３２の上流の位置に配設してもよい。
【００８８】
光電変換器１３２から得られた信号は、励起光を変調する変調器１１２と同期させるロックインアンプ１３３に送信され、次いで、コンピュータ１３４において分析される。
【００８９】
図１のマイクロ化学システム１０によれば、光ファイバー１０２の中間に着脱可能なＦＣプラグ１０６，１０７を備えるＦＣコネクター１０３を有するので、接合されたＦＣプラグ１０６，１０７を分離することにより、マイクロ化学システム１０から屈折率分布型ロッドレンズ１０１が固定された流路付き板状部材１２０を取外すことができるので、流路付き板状部材１２０の流路１２４の内部が汚れた場合、流路付き板状部材１２０が破損した場合、屈折率分布型ロッドレンズ１０１が破損した場合に、屈折率分布型ロッドレンズ１０１が固定された流路付き板状部材１２０のみを交換すればよく、マイクロ化学システム１０のランニングコストを下げることができると共に、検出する液中試料を変更する毎に屈折率分布型ロッドレンズ１０１が固定された流路付き板状部材１２０を交換することによる液中試料のコンタミネーションを極力抑えた緻密で正確な測定が可能となる。
【００９０】
図１のマイクロ化学システム１０によれば、屈折率分布型ロッドレンズ１０１は、励起光及び検出光を伝搬する光ファイバー１０２の先端、且つ流路１２４に面して流路付き板状部材１２０の表面に固定されているので、測定毎に光ファイバー１０２内を伝搬する励起光及び検出光と、屈折率分布型ロッドレンズ１０１の光軸を調整する必要がなく、加えて、屈折率分布型ロッドレンズ１０１と流路１２４の位置を調整する必要がないため、励起光及び検出光と、屈折率分布型ロッドレンズ１０１との光軸合わせ、及び屈折率分布型ロッドレンズ１０１と流路１２４の位置合わせのための所定の治具及び堅固な所定の定盤が不要であり、もって、ユーザーの作業効率が向上すると共にマイクロ化学システムを小型化することができる。
【００９１】
図１のマイクロ化学システム１０によれば、屈折率分布型ロッドレンズ１０１を透過した励起光の焦点は、流路付き板状部材１２０の流路１２４の中に位置する必要があり、屈折率分布型ロッドレンズ１０１は、流路付き板状部材１２０の上部ガラス基板１２１に接触して固定されているので、上部ガラス基板１２１の厚みで屈折率分布型ロッドレンズ１０１を透過した励起光の焦点距離を調整することができ、また、上部ガラス基板１２１の厚みが足りない場合は、屈折率分布型ロッドレンズ１０１と上部ガラス基板１２１との間にスペーサを入れてスペーサを介して屈折率分布型ロッドレンズ１０１と上部ガラス基板１２１とを固定して焦点距離を調整することができる。このように励起光の焦点位置を流路付き板状部材１２０の流路１２４の中に固定しておく場合は、焦点距離の調整も不要となり、マイクロ化学システムをさらに小型化できる。
【００９２】
本発明の第１の実施の形態においては、光ファイバー１０２の中間にＦＣコネクター１０３を備えているが、ＦＣコネクター１０３の代わりとして、Ｄ−４スタイルコネクター、ＳＴスタイルコネクター、ＦＤＤＩ−ＭＩＣコネクター、及びＥＳＣＯＮコネクター等を用いることもできる。
【００９３】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ化学システムの概略構成を示す図である。
【００９４】
図２において、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ化学システム２０は、その構成が図１のマイクロ化学システム１０と基本的に同じであり、同じ構成部材には同一の符号を付して重複した説明を省略し、以下に、異なる部分のみ説明する。
【００９５】
図２において、マイクロ化学システム２０は、図１のマイクロ化学システム１０に対して、レンズ付き光ファイバー１００をストッパー付き光ファイバー２００に、流路付き板状部材１２０を流路付き板状部材２１０に代えたものである。
【００９６】
流路付き板状部材２１０は、図１のマイクロ化学システム１０の流路付き板状部材１２０と、図１のマイクロ化学システム１０の屈折率分布型ロッドレンズ１０１と同一形状、同一サイズ、同一特性の屈折率分布型ロッドレンズ２１１とから成り、屈折率分布型ロッドレンズ２１１は出射側の表面において、上部ガラス基板１２１の中部ガラス基板１２２に対向する表面上に、屈折率分布型ロッドレンズ２１１から出射される励起光及び検出光が、上部ガラス基板１２１、中部ガラス基板１２２、及び下部ガラス基板１２３の各々に垂直に入射して流路１２４に入射するように固定されている。
【００９７】
ストッパー付き光ファイバー２００は、２波長合波素子１１５に接続された光ファイバー２０３と、光ファイバー２０３の先端にフェルール２０２を介して固定され、屈折率分布型ロッドレンズ２１１に外嵌可能なストッパーとしての環状部材２０１（継ぎ手部）とから成る。光ファイバー２０３の特性は、図１のマイクロ化学システム１０の光ファイバー１０２と同じである。
【００９８】
環状部材２０１は、屈折率分布型ロッドレンズ２１１の横断面の直径と略同一の寸法に横断面の内径が形成されており、環状部材２０１を屈折率分布型ロッドレンズ２１１に外嵌させることにより、屈折率分布型ロッドレンズ２１１をその内部の嵌合いにより着脱可能にする。
【００９９】
図２のマイクロ化学システム２０によれば、ストッパー付き光ファイバー２００の環状部材２０１を流路付き板状部材２１０の屈折率分布型ロッドレンズ２１１に外嵌させることにより、２光ファイバー２０３を伝搬する励起光及び検出光の光軸と屈折率分布型ロッドレンズ２１１の光軸を正確に合わせることができる。
【０１００】
図２のマイクロ化学システム２０によれば、ストッパー付き光ファイバー２００の環状部材２０１と流路付き板状部材２１０の屈折率分布型ロッドレンズ２１１とが着脱可能であるので、流路付き板状部材２１０の流路１２４の内部が汚れた場合、流路付き板状部材２１０が破損した場合に、屈折率分布型ロッドレンズ２１１が固定された流路付き板状部材２１０のみを交換すればよく、また、検出する液中試料を変更する毎に屈折率分布型ロッドレンズ２１１が固定された流路付き板状部材２１０を交換することによる液中試料のコンタミネーションを極力抑えた緻密で正確な測定が可能となる。
【０１０１】
図２のマイクロ化学システム２０によれば、屈折率分布型ロッドレンズ２１１は、流路１２４に面して流路付き板状部材２１０の上部ガラス基板１２１の表面に固定されているので、屈折率分布型ロッドレンズ２１１と流路１２４の位置を調整する必要がないため、屈折率分布型ロッドレンズ２１１と流路１２４との位置合わのための所定の治具及び堅固な所定の定盤が不要であり、もってユーザーの作業効率が向上すると共にマイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１０２】
図３は、本発明の第３の実施の形態に係るマイクロ化学システムの概略構成を示す図である。
【０１０３】
図３において、本発明の第３の実施の形態に係るマイクロ化学システム３０は、その構成が図１のマイクロ化学システム１０と基本的に同じであり、同じ構成部材には同一の符号を付して重複した説明を省略し、以下に、異なる部分のみ説明する。
【０１０４】
図３において、マイクロ化学システム３０は、図１のマイクロ化学システム１０に対して、レンズ付き光ファイバー１００をストッパー付き光ファイバー３００に、流路付き板状部材１２０を流路付き板状部材３１０に代えたものである。
【０１０５】
流路付き板状部材３１０は、図１のマイクロ化学システム１０の流路付き板状部材１２０と、図１のマイクロ化学システム１０の屈折率分布型ロッドレンズ１０１と同一形状、同一サイズ、同一特性の屈折率分布型ロッドレンズ３１１と、環状部材３１２（第３の環状部材）とから成る。
【０１０６】
屈折率分布型ロッドレンズ３１１は、その出射側の表面において、上部ガラス基板１２１の中部ガラス基板１２２に対向する表面上に、屈折率分布型ロッドレンズ３１１から出射される励起光及び検出光が、上部ガラス基板１２１、中部ガラス基板１２２、及び下部ガラス基板１２３の各々に垂直に入射して流路１２４に入射するように固定されている。
【０１０７】
ストッパー付き光ファイバー３００は、２波長合波素子１１５に接続された光ファイバー３０３と、光ファイバー３０３の先端にフェルール３０２を介して固定され、屈折率分布型ロッドレンズ３１１に外嵌可能な環状部材３０１（第１の環状部材）と、環状部材３０１に外装されたストッパー３０４（第２の環状部材）とから成る。ストッパー３０４は、環状部材３０１に固定されたカラー部３０４ａと、カラー部３０４ａの外周部に一体化された環状部３０４ｂとから成る。環状部３０４ｂは、その内周面にゴム等の弾性体を材料とするリップ型の環状突条部３０５を有する。
【０１０８】
環状部材３１２は、屈折率分布型ロッドレンズ３１１を収容するように上部ガラス基板１２１に固定されており、その外周面に、環状突条部３０５を受容可能な環状溝３１３を有する。
【０１０９】
環状部材３０１は、円筒形で、屈折率分布型ロッドレンズ３１１の横断面の直径と略同一の寸法に横断面の内径が形成されており、環状部材３０１を屈折率分布型ロッドレンズ３１１に、外嵌させることにより、屈折率分布型ロッドレンズ３１１をその内部の嵌合いにより着脱可能にする。
【０１１０】
ストッパー付き光ファイバー３００は、環状部材３０１を屈折率分布型ロッドレンズ３１１に外嵌させた際に、ストッパー３０４の環状突条部３０５が環状部材３１２の環状溝３１３に受容され、環状突条部３０５が環状溝３１３を挟持することにより流路付き板状部材３１０と着脱可能に一体になる。
【０１１１】
図３のマイクロ化学システム３０によれば、環状部材３０１を屈折率分布型ロッドレンズ３１１に外嵌した際に、ストッパー３０４が環状部材３１２を外嵌し、ストッパー３０４の環状突条部３０５が環状部材３１２の環状溝３１３に受容されて環状部材３１２を挟持するので、ストッパー付き光ファイバー３００の環状部材３０１を流路付き板状部材３１０の屈折率分布型ロッドレンズ３１１に外嵌することにより、光ファイバー３０３を伝搬する励起光及び検出光各々の光軸と屈折率分布型ロッドレンズ３１１の光軸を正確に合わせることができると共に、これらの光軸の位置を安定に保持することができ、正確な測定ができる。
【０１１２】
図３のマイクロ化学システム３０によれば、光ファイバー３００の環状部材３０１と流路付き板状部材３１０の屈折率分布型ロッドレンズ３１１とが着脱可能であり、流路付き板状部材３１０の流路１２４の内部が汚れた場合、及び流路付き板状部材３１０が破損した場合に、屈折率分布型ロッドレンズ３１１が固定された流路付き板状部材３１０のみを交換すればよく、また、検出する液中試料を変更する毎に屈折率分布型ロッドレンズ３１１が固定された流路付き板状部材３１０を交換することによる液中試料のコンタミネーションを極力抑えた緻密で正確な測定が可能となる。
【０１１３】
図３のマイクロ化学システムによれば屈折率分布型ロッドレンズ３１１は、流路１２４に面して流路付き板状部材３１０の上部ガラス基板１２１の表面に固定されているので、屈折率分布型ロッドレンズ３１１と流路１２４の位置を調整する必要がないため、屈折率分布型ロッドレンズ３１１と流路１２４との位置合わせのための所定の治具及び堅固な所定の定盤が不要であり、もってユーザーの作業効率が向上すると共にマイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１１４】
図３のマイクロ化学システム３０においてストッパー３０４及び環状治具３１２の形状は上記に限るものではない。
【０１１５】
図４は、本発明の第４の実施の形態に係るマイクロ化学システムの概略構成を示す図である。
【０１１６】
図４において、本発明の第４の実施の形態に係るマイクロ化学システム４０は、その構成が図１のマイクロ化学システム１０と基本的に同じであり、同じ構成部材には同一の符号を付して重複した説明を省略し、以下に、異なる部分のみ説明する。
【０１１７】
図４において、マイクロ化学システム４０は、図１のマイクロ化学システム１０に対して、レンズ付き光ファイバー１００をストッパー付き光ファイバー４００に、流路付き板状部材１２０を流路付き板状部材４１０に、検出装置１３０を検出装置４２０に代えたものである。
【０１１８】
流路付き板状部材４１０は、図１のマイクロ化学システム１０の流路付き板状部材１２０と、図１のマイクロ化学システム１０の屈折率分布型ロッドレンズ１０１と同一形状、同一サイズ、同一特性の屈折率分布型ロッドレンズ４１１と、、２本のピン４１２とから成る。
【０１１９】
屈折率分布型ロッドレンズ４１１は、その出射側の表面において、上部ガラス基板１２１の中部ガラス基板１２２に対向する表面１２１ａ上に、屈折率分布型ロッドレンズ４１１から出射される励起光及び検出光が、上部ガラス基板１２１、中部ガラス基板１２２、及び下部ガラス基板１２３の各々に垂直に入射して流路１２４に入射するように固定されている。
【０１２０】
検出装置４２０は、流路付き板状部材４１０の下側に配設されており、図１のマイクロ化学システム１０の波長フィルター１３１と同一の波長フィルター４２１と、図１のマイクロ化学システム１０の光電変換器１３２と同一の光電変換器４２２と、光電変換器４２２に図１のマイクロ化学システム１０のロックインアンプ１３３と同一のロックインアンプ４２３を介して接続された図１のマイクロ化学システム１０のコンピュータ１３４と同一のコンピュータ４２４とから成る波長フィルター４２１は一方の表面において、下部ガラス基板１２３の表面上で、流路付き板状部材４１０の流路１２４に面する位置に着設されており、光電変換器４２２は一方の表面において、波長フィルター４２１の他方の表面上で、流路１２４に面する位置に着設されている。
【０１２１】
ピン４１２は、屈折率分布型ロッドレンズ４１１に対して対称位置に立設されている。
【０１２２】
ストッパー付き光ファイバー４００は、２波長合波素子１１５に接続された光ファイバー４０５と、光ファイバー４０５の先端に固定されたストッパー４０１（環状部材）とから成る。ストッパー４０１は、光ファイバー４０５に固定されたカラー部４０１ａと、カラー部４０１ａの外周部に一体化された環状部４０１ｂとから成る。環状部４０１ｂは、上部ガラス基板１２１の表面１２１ａの対向端面に２本のピン４１２を受容可能な２つの孔４０２を有する。また、環状部４０１ｂは、その外周面に、孔４０２に垂直にストッパー４０１の長手方向中心軸に向かって孔４０２に貫通した貫通孔４０３を有し、貫通孔４０３には、貫通孔４０３に内嵌可能な留めピン４０４が着脱自在に取付けられる。光ファイバー４０５の特性は、図１のマイクロ化学システム１０の光ファイバー１０２と同じである。
【０１２３】
上記ストッパー付き光ファイバー４００及び流路付き板状部材４１０において、ストッパー４０１の孔４０２に、ピン４１２が受容されることにより、ストッパー４０１と流路付き板状部材４１０とは一体に結合され、光ファイバー４０５と屈折率分布型ロッドレンズ４１１とが各々の光軸を一致させて接続される。また、ストッパー４０１と流路付き板状部材４１０とを一体とした際に、ストッパー４０１の環状部４０１ｂの外周面に形成された貫通孔４０３に留めピン４０４を内嵌することにより、孔４０２内にピン４１２を固定することができ、もって、ストッパー４０１と流路付き板状部材４１０を故意に外さない限り取外せないように一体に固定することができる。
【０１２４】
光ファイバー４０５の光軸と屈折率分布型ロッドレンズ４１１の光軸は、ストッパー４０１の孔４０２の直径とピン４１２の直径とをできるだけ同一とすることで、より正確に一致させることができ、また、孔４０２及び対応するピン４１２の数を増やすことにより、より正確に一致させることができる。
【０１２５】
図４のマイクロ化学システム４０によれば、屈折率分布型ロッドレンズ４１１に直接接触する構成部材を用いないので、屈折率分布型ロッドレンズ４１１に傷や欠けを生じる可能性が少なく、屈折率分布型ロッドレンズ４１１のレンズ特性に影響を与えることを防止できるので、屈折率分布型ロッドレンズ４１１を固定した流路付き板状部材４１０の使用回数を多くすることができ、もってマイクロ化学システム４０のランニングコストを低減することができると共に、再現性の高い正確な分析を可能とすることができる。
【０１２６】
図４のマイクロ化学システム４０によれば、検出装置４２０の光電変換器４２２が流路付き板状部材４１０に固定されているので、検出毎に光電変換器４２２の位置を調整する必要がなく、作業効率を向上させると共に、位置調整用の治具が不要となるので、マイクロ化学システムを小型化することができる。また、検出毎の光電変換器４２２の位置が変化しないので、再現性の高い正確な検出を可能とすることができる。
【０１２７】
図４のマイクロ化学システム４０のストッパー４０１、孔４０２、及びピン４１２の形状は上記に限るものではない。
【０１２８】
図１のマイクロ化学システム１０、図２のマイクロ化学システム２０、及び図３のマイクロ化学システム３０の検出装置１３０の波長フィルター１３１及び光電変換器１３２は、夫々流路付き板状部材１２０，２１０，及び３１０の下部ガラス基板１２３に固定されていないが、図４のマイクロ化学システム４０の検出装置４２０のように、上記波長フィルター１３１及び光電変換器１３２は、夫々流路付き板状部材１２０，２１０，及び３１０の下部ガラス基板１２３に固定されていてもよい。
【０１２９】
図１のマイクロ化学システム１０の流路付き板状部材１２０、図２のマイクロ化学システム２０の流路付き板状部材２１０、図３のマイクロ化学システム３０の流路付き板状部材３１０、及び図４のマイクロ化学システム４０の流路付き板状部材４１０夫々の上部ガラス基板１２１、中部ガラス基板１２２、及び下部ガラス基板１２３はガラス製としたが、これに限るものではない。
【０１３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載のマイクロ化学システムによれば、光ファイバーが継ぎ手部により着脱可能なので、流路が汚れた場合、流路付き板状部材が破損した場合、及び光ファイバーが破損した場合に集光レンズが固定された流路付き板状部材のみを交換することにより、液中試料のコンタミネーションを極力抑えた緻密で正確な検出ができると共にマイクロ化学システムのランニングコストを低減することができる。
【０１３１】
請求項２記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部が光ファイバーの中間に設けられたコネクターであるので、励起光光源及び検出光光源の各々と集光レンズとを容易に接続、切断することができる。
【０１３２】
請求項３記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部が光ファイバーの中間に設けられたＦＣコネクターであるので、励起光光源及び検出光光源の各々と集光レンズとを容易に接続、切断することができ、この接続を強固にすることができ、光ファイバーを伝搬する励起光及び検出光の光量の損失を低減することができる。
【０１３３】
請求項４記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は集光レンズに対向する光ファイバーの接続端に設けられているので、継ぎ手部の構造を簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１３４】
請求項５記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は集光レンズに着脱可能であるので、継ぎ手部の構造をより簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをより小型化することができる。
【０１３５】
請求項６記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は集光レンズに外嵌可能な環状部材であるので、継ぎ手部の構造をさらに簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【０１３６】
請求項７記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は流路付き板状部材に着脱可能であるので、継ぎ手部の構造をより簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをより小型化することができる。
【０１３７】
請求項８記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は、第１の環状部材が集光レンズに外嵌可能であり、第１の環状部材を同軸的に収容するように第１の環状部材に固定された第２の環状部材の内周面に有する環状突条部が、集光レンズを同軸的に収容するように流路付き板状部材に固定された第３の環状部材の外周面に有する環状溝に受容可能であるので、継ぎ手部の構造をさらに簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【０１３８】
請求項９記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は、集光レンズに対して対称位置に立設されたピンが、光ファイバーに同軸的に固定された環状部材が流路付き板状部材の対向端面に有する孔に受容可能であるので、継ぎ手部の構造をさらに簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【０１３９】
請求項１０記載のマイクロ化学システムによれば、継ぎ手部は、集光レンズの光軸と光ファイバーの光軸とを同軸に、励起光光源及び検出光光源の各々と集光レンズとを接続可能とするので、励起光及び検出光の光軸合わせのための治具を不要とし、継ぎ手部の構造を一層簡単なものとすることができ、もってマイクロ化学システムを一層小型化することができる。
【０１４０】
請求項１１記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の周波数は検出光の周波数と異なり、集光レンズは色収差を有するので、励起光の焦点位置と検出光の焦点位置を外部の光学系を使用せずにずらすことができ、もってマイクロ化学システムをより一層小型化することができる。
【０１４１】
請求項１２記載のマイクロ化学システムによれば、集光レンズは色収差を有するので、励起光の焦点位置と検出光の焦点位置を外部の光学系を使用せずに確実にずらすことができる。
【０１４２】
請求項１３記載のマイクロ化学システムによれば、集光レンズは屈折率分布型レンズであるので、集光レンズを小型化することができ、もってマイクロ化学システムをさらに一層小型化することができる。
【０１４３】
請求項１４記載のマイクロ化学システムによれば、屈折率分布型レンズは円柱状のロッドレンズであるので、屈折率分布型レンズを容易に保持することができると共に、光ファイバーの光軸と屈折率分布型レンズの光軸を容易にあわせることができる。
【０１４４】
請求項１５記載のマイクロ化学システムによれば、流路付き板状部材はガラス製であるので、薬品に対する耐久性が強く、もってマイクロ化学システムの検出精度を向上させることができる。
【０１４５】
請求項１６記載のマイクロ化学システムによれば、光ファイバーにより励起光及び検出光がシングルモードで集光レンズに伝搬されるので、励起光の生成する熱レンズを収差の小さい小型の熱レンズとすることができ、もってマイクロ化学システムの検出精度を向上させることができる。
【０１４６】
請求項１７記載のマイクロ化学システムによれば、検出手段が流路付き板状部材に固定された集光レンズに対向する表面上であって、流路付き板状部材の流路に面する位置において固定されているので、試料の検出毎に、流路に対して集光レンズ及び検出手段の位置の調整を不要とすることができ、加えて、この位置調整のための治具を不要とするので、マイクロ化学システムをさらに一層小型化することができ、さらに、試料の検出毎に、流路に対して集光レンズ及び検出手段の位置決めを確実なものにでき、もってマイクロ化学システムの検出の再現性の高め、検出精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるマイクロ化学システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ化学システムの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るマイクロ化学システムの概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係るマイクロ化学システムの概略構成を示す図である。
【図５】熱レンズの原理を説明するための図である。
【図６】励起光の光軸方向に関する熱レンズの形成位置と検出光の焦点位置を説明するための図であり、（ａ）は、対物レンズが色収差をもつ場合を示す図であり、（ｂ）は、対物レンズが色収差をもたない場合を示す図である。
【図７】励起光の光軸に関する熱レンズの形成位置と検出光の焦点位置の説明図であり、（ａ）は、熱レンズが検出光の焦点位置よりも対物レンズ側に形成される場合を示す図であり、（ｂ）は、熱レンズが検出光の焦点位置よりも遠方側に形成される場合を示す図である。
【図８】従来の光熱変換分光分析装置における熱レンズの屈折率の変化を検出する方法の説明図であり、検出光を光路の途中に凹レンズを入れて発散光とし、励起光の焦点距離位置よりも遠方に焦点位置がくるようにした場合を示す図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０　マイクロ化学システム
１００　レンズ付き光ファイバー
１０１，２１１，３１１，４１１　屈折率分布型ロッドレンズ
１０２，１１４　，２０３，３０３，４０５光ファイバー
１０３　ＦＣコネクター
１０４，２０２，３０２　フェルール
１０５，２０１，３０１，３１２　環状部材
１０６，１０７　ＦＣプラグ
１０８　アダプタ
１１０　光源ユニット
１２０，２１０，３１０，４１０　流路付き板状部材
１２１　上部ガラス基板
１２２　中部ガラス基板
１２３　下部ガラス基板
１２４　流路
１３０，４２０　検出装置
３０４，４０１　ストッパー
４１２　ピン

Claims (17)

  1. 試料を包含する流路付き板状部材と、前記試料に集光レンズを介して励起光を照射する励起光光源と、前記照射された励起光によって前記試料内に生成された熱レンズに前記集光レンズを介して検出光を照射する検出光光源と、前記照射された検出光を前記生成された熱レンズを介して検出する検出手段とを備え、前記励起光光源及び前記検出光光源は、前記励起光及び前記検出光を前記集光レンズに伝搬する光ファイバーを介して前記集光レンズに接続されているマイクロ化学システムにおいて、
    前記集光レンズは前記流路付き板状部材に固定されており、前記光ファイバーは、前記励起光光源及び前記検出光光源の各々と前記集光レンズとの接続を切断可能な継ぎ手部を有することを特徴とするマイクロ化学システム。
  2. 前記継げ手部は前記光ファイバーの中間に設けられたコネクターであることを特徴とする請求項１記載のマイクロ化学システム。
  3. 前記コネクターはＦＣコネクターであることを特徴とする請求項２記載のマイクロ化学システム。
  4. 前記継ぎ手部は前記集光レンズに対する前記光ファイバーの接続端に設けられていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ化学システム。
  5. 前記継ぎ手部は前記集光レンズに着脱可能であることを特徴とする請求項４記載のマイクロ化学システム。
  6. 前記継ぎ手部は前記集光レンズに外嵌可能な環状部材であることを特徴とする請求項５記載のマイクロ化学システム。
  7. 前記継ぎ手部は前記流路付き板状部材に着脱可能であることを特徴とする請求項４記載のマイクロ化学システム。
  8. 前記継ぎ手部は、前記集光レンズに外嵌可能な第１の環状部材と、前記第１の環状部材を同軸的に収容するように前記第１の環状部材に固定され、内周面に環状突条部を有する第２の環状部材と、前記集光レンズを同軸的に収容するように前記流路付き板状部材に固定され、外周面に前記環状突条部を受容可能な環状溝を有する第３の環状部材から成ることを特徴とする請求項７記載のマイクロ化学システム。
  9. 前記継ぎ手部は、前記集光レンズに対して対称位置に立設されたピンと、前記光ファイバーに同軸的に固定され、前記流路付き板状部材の対向端面に前記ピンを受容可能な孔を有する環状部材から成ることを特徴とする請求項７記載のマイクロ化学システム。
  10. 前記継ぎ手部は、前記集光レンズの光軸と前記光ファイバーの光軸とを同軸に、前記励起光光源及び前記検出光光源の各々と前記集光レンズとを接続可能であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項に記載のマイクロ化学システム。
  11. 前記励起光の周波数は前記検出光の周波数と異なることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項に記載のマイクロ化学システム。
  12. 前記集光レンズは色収差を有することを特徴とする請求項１乃至１１いずれか１項に記載のマイクロ化学システム。
  13. 前記集光レンズは屈折率分布型レンズであることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項に記載のマイクロ化学システム。
  14. 前記屈折率分布型レンズは円柱状のロッドレンズであることを特徴とする請求項１３記載のマイクロ化学システム。
  15. 前記流路付き板状部材はガラス製であることを特徴とする請求項１乃至１４いずれか１項に記載のマイクロ化学システム。
  16. 前記光ファイバーは前記励起光及び前記検出光をシングルモードで前記集光レンズに伝搬することを特徴とする請求項１乃至１５いずれか１項に記載のマイクロ化学システム。
  17. 前記検出手段は、前記流路付き板状部材の前記固定された集光レンズに対向する表面上であって、前記流路付き板状部材の前記流路に面する位置において固定されていることを特徴とする請求項１乃至１６いずれか１項に記載のマイクロ化学システム。
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