JP2004309270A - Microchemical system - Google Patents
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- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence
Abstract
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し、特に、光熱変換分光分析に用いられるマイクロ化学システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、化学反応を微小空間で行うための集積化技術が、化学反応の高速性、微小量での反応、オンサイト分析等の観点から注目され、世界的に精力的に研究が進められている。
【0003】
化学反応の集積化技術の1つとしてのガラス基板等を用いたマイクロ化学システムは、小さなガラス基板等に作製した微細な流路の中で試料の混合、反応、分離、抽出、検出等の全ての機能を発揮できることを目指したものである。マイクロ化学システムで行う反応の例にはジアゾ化反応、ニトロ化反応、抗原抗体反応があり、抽出や分離の例には溶媒抽出、電気泳動分離、カラム分離などがある。
【0004】
上記機能のうち分離のみを目的としたものとしては、極微量の蛋白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、断面が円形又は角形のガラスキャピラリチューブに比べて破損しにくく、取扱いが容易である。
【0005】
マイクロ化学システムにおいては、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が、この高感度な検出方法は、微細な流路の液中試料の光吸収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ることにより、実用化の道が開かれた(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
光熱変換分光分析法は、試料に光を集光照射したときに試料中の溶質の光吸収に起因して放出される熱エネルギーによって溶媒が局所的に温度上昇して屈折率が変化し、その結果、熱レンズが形成されるという光熱変換効果を利用する分析方法である。
【0007】
図3は、熱レンズの原理の説明図である。
【0008】
図3において、顕微鏡の対物レンズを介して励起光を極微小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。したがって、励起光が集光照射された試料は、温度上昇の度合いが大きい集光中心に近付くほど屈折率の低下が大きく、熱拡散によって温度上昇の度合いが小さい周辺部に近付くほど屈折率の低下が小さい。光学的にはこの屈折率の分布はちょうど凹レンズと同じ効果を持つので、この効果を熱レンズ効果と呼び、効果の大きさ、即ち凹レンズの度数は試料の光吸収度に比例する。また、屈折率が温度に比例して大きくなる場合は逆に、凸レンズと同じ効果が生じる。
【0009】
このように、上記光熱変換分光分析法は、熱の拡散、即ち屈折率変化を観察するものであるので、極微小試料の濃度を検出するのに適している。
【0010】
上記光熱変換分光分析以外の高感度な検出方法として、レーザ誘起蛍光(LIF:Laser Induced Fluorescence)分析がある。LIF分析は、レーザにより対象蛍光分子を電子励起させ、それらが基底準位に落ちる際に発生する蛍光を測定する方法である。エネルギー準位間の共鳴遷移を利用するため、その励起の確率は大きく、極めて高感度の検出が可能となる。このことから、LIF分析も極微小試料の濃度を検出するのに適している。
【0011】
この検出方法の例としては、小さなガラス基板等に形成した微細な流路内を流れる試料の蛍光を測定するものが開示されている(例えば、非特許文献1,2参照)。これらの論文に開示された方法では、小さなガラス基板等に流路の近傍まで埋め込んだ光ファイバ又は導波路にて流路内を流れる試料に励起光を導いている。
【0012】
従来のマイクロ化学システムにおいては、流路付き板状部材は、顕微鏡の対物レンズの下方に配置され、励起光源から出力された所定波長の励起光は、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分析用流路内の試料に集光照射される。この集光照射の集光照射位置を中心として熱レンズが形成される。
【0013】
一方、検出光源から出力され、波長が励起光と異なる検出光は、顕微鏡に入射し、顕微鏡から出射される検出光は、励起光によって試料に形成された熱レンズに集光照射され、試料を透過して発散又は集光する。この試料から発散又は集光して出射された光は信号光となり、その信号光は、集光レンズ及びフィルター、又はフィルターのみを経て検出器により検出される。この検出器により検出された信号光の強度は、試料において形成された熱レンズに応じたものになる。
【0014】
このように、上記の光熱変換分光分析装置においては、熱レンズは励起光の集光照射位置(以下「焦点位置」という。)に形成され、且つ形成された熱レンズの屈折率の変化は、波長が励起光と異なる検出光により検出される。
【0015】
【特許文献1】
特開平8−178897号公報
【特許文献2】
特開平10−232210号公報
【非特許文献1】
Rev. Sci. Instrum., Vol.72, No.1, P229, 2001
【非特許文献2】
Anal. Chem., Vol.68, No.6, P1040, 1996
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の光熱変換分光分析装置は、光源、測定部や検出部(光電変換部)の光学系等の構成が複雑であるために、大型で可搬性に欠けていた。このため、この光熱変換分光分析装置を利用して分析などを行う場合、場所や装置の操作が限定されるという問題があり、ひいては、ユーザの作業効率が悪いという問題がある。
【0017】
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かないようにしなければならず、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。
【0018】
また、光熱変換分光分析装置においては、以下の理由により励起光の焦点位置と検出光の焦点位置とが異なっていることを必要とする。
【0019】
図4は、励起光の光軸方向(Z方向)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、対物レンズが色収差をもつ場合を示し、(b)は、対物レンズが色収差をもたない場合を示す。
【0020】
対物レンズ130が色収差をもつ場合は、図4(a)に示すように、熱レンズ131は、励起光の焦点位置132に形成されると共に、検出光の焦点位置133はΔLだけ励起光の焦点位置132からずれるので、この検出光により熱レンズ131の屈折率の変化を検出光の焦点距離の変化として検出できる。一方、対物レンズ130が色収差をもたない場合は、図4(b)に示すように、検出光の焦点位置133は、励起光の焦点位置132に形成される熱レンズ131の位置とほぼ一致し、その結果、検出光は、熱レンズ131によって偏向することはなく、熱レンズ131の屈折率の変化を検出することができない。
【0021】
ところが、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133は、励起光の焦点位置132に形成される熱レンズ131の位置とほぼ一致し(図4(b))、熱レンズ131の屈折率の変化を検出できない。このため、測定の度に、熱レンズが形成される位置を、図5(a)及び図5(b)に示すように、検出光の焦点位置133からずらしたり、図6に示すように、図示しないレンズを用いて検出光を若干の角度をつけて入射させることにより検出光の焦点位置133を熱レンズ131からずらしたりしなければならず、この点でもユーザの作業効率が悪いという問題がある。
【0022】
また、LIF分析も極微小試料の濃度を検出するのに適しているので、測定する試料によってはマイクロ化学システムの検出手段としてLIF分析を利用した方が有益である場合もあるが、LIF分析と光熱変換分光分析の両方が可能なマイクロ化学システムがないため、夫々別のシステムをそろえなければならないといった問題がある。また、試料の中にはLIF分析で検出できる蛍光物質と検出できない非蛍光物質が存在していることがあるが、そのような場合は通常では最初にLIF分析で蛍光物質を検出し、次に装置を変えて光熱変換分光分析で非蛍光物質を検出するという非常に手間がかかる作業が必要であった。
【0023】
本発明の目的は、光熱変換分光分析とLIF分析の両方の検出方法が利用可能なマイクロ化学システムを提供することにある。
【0024】
【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、光熱変換分光分析用の励起光及び検出光を照射レンズを介して試料に照射する照射手段と、前記励起光の照射により前記試料中に生成された熱レンズを透過した前記検出光を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムにおいて、前記励起光の照射により前記試料から発光する蛍光を検出する他の検出手段とを備えることを特徴とする。
【0025】
請求項1記載のマイクロ化学システムによれば、光熱変換分光分析用の照射手段及び検出手段を備えるマイクロ化学システムにおいて、励起光が照射された試料から発光される蛍光を検出する他の検出手段とを備えるので、光熱変換分光分析とレーザ誘起蛍光分析の両方の検出方法が利用可能なマイクロ化学システムを提供することができる。この結果、蛍光物質と非蛍光物質とが混在した試料については、蛍光物質と非蛍光物質を同時に検出することができ、ユーザの作業効率を向上できると共に、反応過程や収率の同定が可能となり、また、蛍光物質のみから成る試料については、光熱変換分光分析及びレーザ誘起蛍光分析を同時に実施でき、且つ両者の結果の相関をとることでノイズとの分離が容易となって測定感度を向上させることができる。
【0026】
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、前記他の検出手段は、前記光軸上でない位置に配置されることを特徴とする。
【0027】
請求項2記載のマイクロ化学システムによれば、他の検出手段は、励起光の光軸上ではない位置に配置されるので、光熱変換分光分析とレーザ誘起蛍光分析を同時に実施しても、他の検出手段にノイズとして検出される励起光が入射することを防ぐことができ、レーザ誘起蛍光分析の測定感度の低下を防止することができる。好ましくは、他の検出手段は、励起光の光軸と直交した位置に配置される。
【0028】
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、前記試料を収容する流路を有する透明基板中を備え、前記他の検出手段は、蛍光集光用レンズを含み、前記蛍光集光用レンズは前記透明基板中の流路周辺部分に埋設又は基板外面に配設されることを特徴とする。
【0029】
請求項3記載のマイクロ化学システムによれば、試料を収容する流路を有する透明基板中を備え、他の検出手段は、蛍光集光用レンズを含み、この蛍光集光用レンズは透明基板中の流路周辺部分に埋設又は基板外面に配設されるので、流路を流れる試料から発光される蛍光をより多く受光することができ、レーザ誘起蛍光分析の測定感度を向上させることができる。
【0030】
請求項4記載のマイクロ化学システムは、請求項1乃至3記載のマイクロ化学システムにおいて、前記励起光及び検出光を前記照射レンズに伝播する一の経路を備えることを特徴とする。
【0031】
請求項4記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路を備えるので、励起光と検出光は常に同軸になり、光軸合わせを不要とすることができる。
【0032】
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、前記一の経路は光ファイバから成ることを特徴とする。
【0033】
請求項5記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路は光ファイバから成るので、励起光及び検出光を外的変化の影響を受けずに夫々の照射レンズまで伝播することができる。
【0034】
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、前記光ファイバは、シングルモードファイバであることを特徴とする。
【0035】
請求項6記載のマイクロ化学システムによれば、一の経路を構成する光ファイバは、シングルモードファイバであるので、励起光によって生成される熱レンズが収差の小さい小型の熱レンズとなり、マイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【0036】
請求項7記載のマイクロ化学システムは、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記検出光は前記励起光の波長とは異なる波長を有し、前記照射レンズは色収差を有するレンズから成ることを特徴とする。
【0037】
請求項7記載のマイクロ化学システムによれば、検出光は励起光の波長とは異なる波長を有し、その照射レンズが色収差を有するレンズから成るので、励起光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小型化することができる。
【0038】
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、前記照射レンズはロッドレンズであることを特徴とする。
【0039】
請求項8記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズはロッドレンズであるので、励起光及び検出光の光軸とロッドレンズの光軸を合わせることが容易であるとともに照射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小型化することができる。
【0040】
請求項9記載のマイクロ化学システムは、請求項8記載のマイクロ化学システムにおいて、前記照射レンズは屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする。
【0041】
請求項9記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズが屈折率分布型ロッドレンズであるので、照射レンズをより小型にすることができるので、マイクロ化学システムをますます小型化することができる。
【0042】
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のいずれか1項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記励起光の出力を変調する励起光出力調整装置を備えることを特徴とする。
【0043】
請求項10記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の出力を変調する出力変調装置を備えているので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ内とすることができるので、マイクロ化学システムを小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光を照射レンズまで伝播することができるので、もってマイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【0044】
上記目的を達成するために、請求項11記載のマイクロ化学システムは、光熱変換分光分析用の励起光及び検出光を照射レンズを介して試料に照射する照射手段と、前記励起光の照射により前記試料中に生成された熱レンズを透過した前記検出光を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムにおいて、前記検出手段は、前記励起光の照射により前記試料から発光する蛍光も検出することを特徴とする。
【0045】
請求項11記載のマイクロ化学システムによれば、光熱変換分光分析用の照射手段及び検出手段を備えるマイクロ化学システムにおいて、上記検出手段は、励起光の照射により試料から発光する蛍光も検出するので、システム全体をコンパクトにすることができる。
【0046】
請求項12記載のマイクロ化学システムは、請求項11記載のマイクロ化学システムにおいて、前記マイクロ化学システムは、前記検出光のみを透過する検出光透過手段と前記蛍光のみを透過する蛍光透過手段とをさらに備え、前記検出光透過手段及び前記蛍光透過手段は、前記励起光の光軸上、前記検出手段及び前記試料間に出し入れ可能に設置されることを特徴とする。
【0047】
請求項12記載のマイクロ化学システムによれば、検出光のみを透過する検出光透過手段と蛍光のみを透過する蛍光透過手段とは、励起光の光軸上、検出手段及び試料間に出し入れ可能に設置されるので、光熱変換分光分析を行う場合は励起光の光軸上に検出光透過手段を入れ、LIF分析を行う場合は励起光の光軸上に蛍光透過手段を入れることにより、容易に分析内容を切り替えることができる。
【0048】
請求項13記載のマイクロ化学システムは、請求項12記載のマイクロ化学システムにおいて、前記励起光及び検出光を前記照射レンズに伝播する一の経路を備えることを特徴とする。
【0049】
請求項13記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路を備えるので、励起光と検出光は常に同軸になり、光軸合わせを不要とすることができる。
【0050】
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、前記一の経路は光ファイバから成ることを特徴とする。
【0051】
請求項14記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路は光ファイバから成るので、励起光及び検出光を外的変化の影響を受けずに夫々の照射レンズまで伝播することができる。
【0052】
請求項15記載のマイクロ化学システムは、請求項14記載のマイクロ化学システムにおいて、前記光ファイバは、シングルモードファイバであることを特徴とする。
【0053】
請求項15記載のマイクロ化学システムによれば、一の経路を構成する光ファイバは、シングルモードファイバであるので、励起光によって生成される熱レンズが収差の小さい小型の熱レンズとなり、マイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【0054】
請求項16記載のマイクロ化学システムは、請求項11乃至15のいずれか1項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記検出光は前記励起光の波長とは異なる波長を有し、前記照射レンズは色収差を有するレンズから成ることを特徴とする。
【0055】
請求項16記載のマイクロ化学システムによれば、検出光は励起光の波長とは異なる波長を有し、その照射レンズが色収差を有するレンズから成るので、励起光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小型化することができる。
【0056】
請求項17記載のマイクロ化学システムは、請求項16記載のマイクロ化学システムにおいて、前記照射レンズはロッドレンズであることを特徴とする。
【0057】
請求項17記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズはロッドレンズであるので、励起光及び検出光の光軸とロッドレンズの光軸を合わせることが容易であるとともに照射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小型化することができる。
【0058】
請求項18記載のマイクロ化学システムは、請求項17記載のマイクロ化学システムにおいて、前記照射レンズは屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする。
【0059】
請求項18記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズが屈折率分布型ロッドレンズであるので、照射レンズをより小型にすることができるので、マイクロ化学システムをますます小型化することができる。
【0060】
請求項19載のマイクロ化学システムは、請求項11乃至18のいずれか1項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記励起光の出力を変調する励起光出力調整装置を備えることを特徴とする。
【0061】
請求項19記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の出力を変調する出力変調装置を備えているので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ内とすることができるので、マイクロ化学システムを小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光を照射レンズまで伝播することができるので、もってマイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【0062】
【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の構成を図面を参照しながら説明する。
【0063】
図1は、本発明の第1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模式図である。
【0064】
図1において、マイクロ化学システム1は、マイクロ化学システム用チップ20内部の試料溶液の混合、捜絆、合成、分離、抽出、検出等に用いられる流路204内の試料溶液に、光熱変換分光分析における励起光及び検出光、レーザ誘起蛍光(LIF:Laser Induced Fluorescence)分析における励起光を照射する照射部1aと、光熱変換分光分析においてマイクロ化学システム用チップ20を透過した検出光を受光する受光部1bと、LIF分析において流路204内の試料から発光された蛍光を受光する受光部1cとからなる。
【0065】
マイクロ化学システム用チップ20は、3層に重ねて接着されたガラス基板201,202,203から成る。ガラス基板202には混合、捜絆、合成、分離、抽出、検出等の際に試料を流す上記流路204が形成されている。
【0066】
このマイクロ化学システム用チップ20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、棚珪酸ガラス、ソーダライムガラス、アルミノ棚珪酸ガラス、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ができる。
【0067】
ガラス基板201,202,203同士を接着させる接着剤には、例えば、紫外線硬化型、熱硬化型、2液硬化型のアクリル系、エポキシ系の有機接着剤、及び無枚接着剤等がある。また、熱融着によってガラス基板201,202,203同士を融着させてもよい。
【0068】
照射部1aは、光熱変換分光分析及びLIF分析に用いられる励起光(例えば、波長658nm)を出力する励起光用光源106と、光熱変換分光分析において試料を検出するための検出光(例えば、波長785nm)を出力する検出光用光源107と、励起光を変調するための変調器108と、励起光用光源106及び検出光用光源107の夫々に光ファイバを介して接続され、励起光用光源106からの励起光と検出光用光源107からの検出光とを合波する2波長合波素子109と、合波された励起光及び検出光をシングルモードで伝播する光ファイバ103と、光ファイバ103の先端に取り付けられ、伝播された励起光及び検出光をマイクロ化学システム用チップ20内の流路204に照射するレンズ101と、レンズ101の位置をマイクロ化学システム用チップ20の流路204に面するように調整・保持する冶具102とから成る。ここで本実施の形態に係るレンズ101は、屈折率分布型ロッドレンズから成る。
【0069】
このように、励起光及び検出光は共に同一の経路(光ファイバ103)を介してレンズ101まで伝播するので、光熱変換分光分析において励起光と検出光は常に同軸になり、もって励起光及び検出光の光軸合わせが不要とすることができ、加えて、光熱変換分光分析及びLIF分析において、外的変化の影響を受けずに励起光及び検出光をレンズ101まで伝播することができる。
【0070】
さらに、光ファイバ103及びレンズ101は、光熱変換分光分析用の励起光及び検出光と、LIF分析用の励起光とを伝播・集光するのに共用しているので、システムが非常に簡略化されより小型化することができるとともに、試料とのセッティングが非常に容易となるのでマイクロ化学システム1の測定感度を向上させることができる。また、光熱変換分光分析用の励起光とLIF分析用の励起光は共に励起光用光源106から出射されるものであるので、光熱変換分光分析及びLIF分析の測定毎に光源を切り替えて調整する必要がなくユーザの作業効率を向上させることができる。また、測定毎に光源を切り替えるために必要な冶具等も不要になることから、マイクロ化学システム1を小型にできるとともに、光学系の調整が容易になり、もって測定感度を向上させることができる。
【0071】
また、励起光を変調器108により変調するので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ103内とすることができ、マイクロ化学システム1を小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光をレンズ101まで伝播することができるので、もってマイクロ化学システム1の測定感度を向上させることができる。
【0072】
尚、LIF分析においては励起光を変調しても測定可能であるが、変調せずに測定を行った方がより多くの蛍光が試料から発光されるため、測定感度を向上する。従って、LIF測定のみを行うときは変調器108をオフとするためのスイッチを付けてもよい。
【0073】
レンズ101は励起光及び検出光の入射側(図面上、上端側)において、それらの光をシングルモードで伝播する光ファイバ103と接続している。光ファイバ103の外径をレンズ101の外径と略同一にするために、レンズ101の外径と同一の外径を有するフェルール104が光ファイバ103を囲むように設けられている。光ファイバ103はフェルール104によって固定されており、レンズ101とフェルール104とはチューブ105内に固定されている。ここで、光ファイバ103とレンズ101とは密着させていてもよいし、それらの間に隙間を設けても良い。
【0074】
レンズ101は、中心から周辺に向かって屈折率が連続的に変化する円柱状透明体から成る屈折率分布型ロッドレンズであり(例えば、特公昭63−63502号公報)、例えばガラス又はプラスチックによって製造される。
【0075】
この屈折率分布型ロッドレンズは、中心軸から半径方向にrの距離の位置における屈折率n(r)が、軸上屈折率をn0、2乗分布定数をgとして、近似的にrに関する2次方程式
n(r)=n0{1−(g2/2)・r2}
で表わされる集束性光伝送体として知られている。
【0076】
屈折率分布型ロッドレンズは、その長さz0を0<z0<π/2gの範囲内で選ぶとき、その結像特性は、両端面が平坦でありながら通常の凸レンズと同じであり、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。
【0077】
また、屈折率分布型ロッドレンズは、例えば、以下の方法で製造される。
【0078】
即ち、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1価イオンとイオン交換媒体中のカリウムイオン等とをイオン交換して、ガラスロッド内に中心から周辺に向けて連続的に低減する屈折率分布を与える。
【0079】
屈折率分布型ロッドレンズの底面が平面であるので、レンズ101を光ファイバ103端面に容易に取り付けることができるとともに、屈折率分布型ロッドレンズから成るレンズ101の光軸と光ファイバ103の光軸とを容易に一致させることができる。また、屈折率分布型ロッドレンズは円柱状であり、またレンズ101と接続する光ファイバ103も容易に円柱状にできる。これによって、冶具102による光ファイバ103及びレンズ101の保持が極めて容易である。さらに、この屈折率分布型ロッドレンズは、顕微鏡用対物レンズと比較するとかなり小さいので、システム全体を小型化できる。
【0080】
光ファイバ103をシングルモードとしたのは、光熱変換分光分析を利用して試料中の微量な溶質を検出する場合、励起光をできるだけ小さく絞り、光熱変換に利用きれるエネルギーを高くするととともに、励起光によって生成する熱レンズが収差の小さい小型のレンズになることが望ましいからである。
【0081】
熱レンズを生成させるために用いる励起光はガウス分布を有していることが望ましい。シングルモードの光ファイバ103から出射される光は常にガウス分布になるので、励起光の焦点を小さくできるからである。
【0082】
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、検出光も励起光と同様にガウス分布を有し、且つシングルモードの光ファイバ103内を伝搬するものであることが好ましい。
【0083】
同様に、LIF分析を利用して試料中の微量な溶質を検出する場合も、蛍光発光に利用されるエネルギーが高い程試料が蛍光を効率良く発することとなり、また、蛍光を発する試料の分布は小さい程効率良くその蛍光を集光することができることから、LIF分析用の励起光も焦点を小さく絞ることが可能なガウス分布を有し、且つシングルモードの光ファイバ103で伝播することが望ましい。
【0084】
尚、光ファイバ103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はできるが、マルチモード光ファイバを使用した場合は、出射光がガウス分布にならない上に、そ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するので、必ずしも安定な出射光が得られない。このため、微量な溶質の測定が困難になるととも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103はシングルモードのものが好ましい。
【0085】
光ファイバ103の挿入端とは反対側の端部近傍には、励起光用光源106、検出光用光源107、2波長合波素子109が配設されている。励起光と検出光とは、2波長合波素子109を用いずにダイクロイックミラー等を用いて同軸にしてから光ファイバ103に入射させても良い。
【0086】
光熱変換分光分析においてマイクロ化学システム用チップ20を透過した検出光を受光する受光部1bは、マイクロ化学システム用チップ20内部の流路204を間にしてレンズ101に対向する位置に設置され、検出光を検出するための光電変換器401と、励起光と検出光と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402と、光電変換器401より得られた信号と励起光を変調するために用いられた変調器108とを同期させるロックインアンプ403と、ロックインアンプ403の信号を解析するコンピューター404とを備える。また、検出光の一部のみを選択的に透過させるために、ピンホールが形成された部材をそのピンホールが検出光の光路上でかつ光電変換器401よりも上流の位置に位置するように配置してもよい。
【0087】
LIF分析においてマイクロ化学システム用チップ20内の流路204を流れる試料から発光される蛍光を受光する受光部1c(他の検出手段)は、マイクロ化学システム用チップ20内に埋設された蛍光集光用レンズ301と、集光レンズ301にて集光された蛍光を伝播する光ファイバ302と、光ファイバ302を伝播してきた蛍光を検出する検出器303と、目的とする蛍光以外の光を遮断し、LIF分析の感度を向上させるために用いられるフィルター304とを備える。
【0088】
LIF分析においては、蛍光測定中に蛍光分子の励起に用いた励起光が検出光学系に入射するとノイズとなって測定感度が低下するため、受光部1cを必要により蛍光集光用レンズ301をマイクロ化学システム用チップ20内部に埋設し、励起光の光軸と直交するようにして検出光学系に励起光が入射しないようにすることができる。また、蛍光集光用レンズ301を埋設する代わりにマイクロ化学システム用チップ20の外面に貼り付けてもよい。
【0089】
LIF分析においては、測定時に励起光を変調する必要はないが、変調する場合は、励起光の変調と同期させるために検出器303の信号をロックインアンプ403で処理できる。
【0090】
マイクロ化学システム用チップ20内の流路204を流れる試料から発光される蛍光をより多く受光するためには、蛍光集光用レンズ301をできるだけ流路204に近づけることが望ましい。
【0091】
また、できるだけ多くの蛍光を受光するためには受光部1cの先端に集光レンズが設置してあることが望ましい。以上のことから、マイクロ化学システム用チップ20に埋設した光ファイバ302の先端には集光レンズの作用をする屈折率分布型ロッドレンズが取り付けられている。屈折率分布型ロッドレンズ301は、その形状が円柱状であり、端面が平面であるので、光ファイバ302の先端に容易に取り付けることが可能であるとともに、屈折率分布型ロッドレンズ301と光ファイバ302の光軸を容易に合わせることができる。また、屈折率分布型ロッドレンズ301は小さいので、屈折率分布型ロッドレンズ301のための大きな孔を作製する必要がない。
【0092】
特に光ファイバ302の径と同じ径の屈折率分布型ロッドレンズ301を光ファイバ302の端面に取り付けた場合は、マイクロ化学システム用チップ20内の流路204近傍に設けられた空所に屈折率分布型ロッドレンズ301を先端に付けた光ファイバ302を差し込むだけで設置が終了する。
【0093】
光ファイバ302の先端には集光レンズが取り付けられていることが望ましいが、レンズを使用せずに光ファイバ302のみを挿入してもLIF分析は可能である。さらに、屈折率分布型レンズ301を設ける場合は、光ファイバー302を用いず空間光としてもよい。
【0094】
また、蛍光を伝播するために用いられる光ファイバ302に代えて、光導波路を用いても良い。
【0095】
受光部1cに用いられる光ファイバ302は、試料が発光した蛍光をできるだけ検出器303まで伝播することが望ましいので、コア径が大きい光ファイバを用いることが望ましい。
【0096】
本発明の第1の実施の形態によれば、マイクロ化学システム1のみで光熱変換分光分析とLIF分析が可能であるので、検出可能となる試料の範囲が非常に広く、汎用性が高い装置となるとともに、光熱変換分光分析装置とLIF分析装置を別々に揃える必要がなくなるため、スペース及びコストを大幅に削減することができる。加えて、光熱変換分光分析とLIF分析に用いる励起光が同一の光源から光ファイバ103を介して照射レンズに伝播されるため、マイクロ化学システム1をより小型化できるとともに、測定毎に調整が不要となり、もってマイクロ化学システム1の測定感度を向上させることができる。
【0097】
また、光熱変換分光分析に用いる受光部1bとLIF分析に用いる受光部1cとを夫々別に設置したため、同時に光熱変換分光分析とLIF分析を実施することができる。このため、測定対象試料内に蛍光物質と非蛍光物質が存在する場合、それらを同時に検出することが可能であるので、検出対象ごとに装置を変える必要がなく、分析などの作業効率を向上させることができるとともに、反応過程を追う場合等は、蛍光物質と非蛍光物質を同時に検出することが可能であるので、その反応メカニズムの解明や、反応収率の同定等が容易に実施できる。また、蛍光物質をLIF分析及び光熱変換分光分析で同時に検出することが可能であるので、両者の結果の相関を取ることでノイズとの分離を容易にし、もって測定感度を向上させることができる。
【0098】
屈折率分布型ロッドレンズ101の励起光の焦点位置は、マイクロ化学システム用チップ20の流路204の中に位置する必要がある。屈折率分布型ロッドレンズ101はマイクロ化学システム用チップ20に接触している必要はないが、接触させる場合はマイクロ化学システム用チップ20の上部ガラス板201の厚みで屈折率分布型ロッドレンズ101の焦点距離を調整できる。上部ガラス板201の厚みが足りない場合は、屈折率分布型ロッドレンズ101と上部ガラス板201との問に焦点距離を調整するためのスペ−サーを入れてもよい。このように励起光の焦点位置をマイクロ化学システム用チップ20の流路204の中に固定しておくと焦点距離の調整も不要となり、マイクロ化学システム1をさらに小型化できる。
【0099】
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△Lだけずれるように設定される(図4(a))。Icは、共焦点長(nm)として、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の開口数である。光ファイバ103にレンズ101を接続する本実施の形態においては、光ファイバの出射光の開口数が、ロッドレンズに比べ小さいため、共焦点長の計算には光ファイバ103の開口数を用いる必要がある。
【0100】
上記△L値は、測定する試料の厚みによって変化する。共焦点長より薄い試料を測定する場合は、上記△L値は、△L=√3・Icであることが最も好ましい。
【0101】
この△L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。
【0102】
光ファイバ103の先端を球形等に加工してレンズとすれば、光ファイバ103の先端にレンズ101を取り付けなくても励起光及び検出光を絞ることが可能であるが、この場合、本実施の形態のように、検出光を励起光の波長とは異なる波長を有するものとしても、レンズの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103の先端を加工して得られるレンズは収差が大きいので、励起光及び検出光の焦点が大きいという問題もある。したがって、本実施の形態では、光ファイバ103の先端に接続されるレンズ101は色収差を有するレンズから成るものとした。これにより、励起光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1を小型化することができる。
【0103】
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模式図である。
【0104】
図2において、第2の実施の形態に係るマイクロ化学システム2は、第1の実施の形態に係るマイクロ化学システム1と同じ構成部材には同一の符合を付して説明を省略する。第2の実施の形態では、第1の実施の形態とは、受光部1cが無く、LIF分析の受光も受光部2bで行うことが異なる。
【0105】
また、光熱変換分光分析を行う場合は、目的とする検出光以外の光を遮断するフィルター402が必要である一方、LIF分析を行う場合は、目的とする蛍光以外の光を遮断するフィルター501が必要である。従って、測定に応じてフィルターの交換を行う。また、図2には図示していないが、フィルターのみを交換するのでなく、検出器ごと交換するようにするとLIF分析の感度を向上させることができる。
【0106】
図2の構成では、受光部2bは励起光の光軸上に位置するため、LIF分析における測定光学系に励起光が入射してしまう。しかしながら、LIF分析を行う際に交換されるフィルター501として、特に励起光をカットするホログラフイツクノッチフィルター等を使用すると、第1の実施の形態よりその感度は落ちるがLIF分析を行うことができる。
【0107】
本実施の形態では、光熱変換分光分析とLIF分析において共有する受光部2bを有するので、第1の実施の形態のマイクロ化学システム1に比してシステムを非常に小型にすることができる。
【0108】
【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、光熱変換分光分析用の照射手段及び検出手段を備えるマイクロ化学システムにおいて、励起光が照射された試料から発光される蛍光を検出する他の検出手段とを備えるので、光熱変換分光分析とレーザ誘起蛍光分析の両方の検出方法が利用可能なマイクロ化学システムを提供することができる。この結果、蛍光物質と非蛍光物質とが混在した試料については、蛍光物質と非蛍光物質を同時に検出することができ、ユーザの作業効率を向上できると共に、反応過程や収率の同定が可能となり、また、蛍光物質のみから成る試料については、光熱変換分光分析及びレーザ誘起蛍光分析を同時に実施でき、且つ両者の結果の相関をとることでノイズとの分離が容易となって測定感度を向上させることができる。
【0109】
請求項2記載のマイクロ化学システムによれば、他の検出手段は、励起光の光軸上ではない位置に配置されるので、光熱変換分光分析とレーザ誘起蛍光分析を同時に実施しても、他の検出手段にノイズとして検出される励起光が入射することを防ぐことができ、レーザ誘起蛍光分析の測定感度の低下を防止することができる。好ましくは、他の検出手段は、励起光の光軸と直交した位置に配置される。
【0110】
請求項3記載のマイクロ化学システムによれば、試料を収容する流路を有する透明基板中を備え、他の検出手段は、蛍光集光用レンズを含み、この蛍光集光用レンズは透明基板中の流路周辺部分に埋設又は基板外面に配設されるので、流路を流れる試料から発光される蛍光をより多く受光することができ、レーザ誘起蛍光分析の測定感度を向上させることができる。
【0111】
請求項4記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路を備えるので、励起光と検出光は常に同軸になり、光軸合わせを不要とすることができる。
【0112】
請求項5記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路は光ファイバから成るので、励起光及び検出光を外的変化の影響を受けずに夫々の照射レンズまで伝播することができる。
【0113】
請求項6記載のマイクロ化学システムによれば、一の経路を構成する光ファイバは、シングルモードファイバであるので、励起光によって生成される熱レンズが収差の小さい小型の熱レンズとなり、マイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【0114】
請求項7記載のマイクロ化学システムによれば、検出光は励起光の波長とは異なる波長を有し、その照射レンズが色収差を有するレンズから成るので、励起光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小型化することができる。
【0115】
請求項8記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズはロッドレンズであるので、励起光及び検出光の光軸とロッドレンズの光軸を合わせることが容易であるとともに照射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小型化することができる。
【0116】
請求項9記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズが屈折率分布型ロッドレンズであるので、照射レンズをより小型にすることができるので、マイクロ化学システムをますます小型化することができる。
【0117】
請求項10記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の出力を変調する出力変調装置を備えているので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ内とすることができるので、マイクロ化学システムを小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光を照射レンズまで伝播することができるので、もってマイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【0118】
請求項11記載のマイクロ化学システムによれば、光熱変換分光分析用の照射手段及び検出手段を備えるマイクロ化学システムにおいて、上記検出手段は、励起光の照射により試料から発光する蛍光も検出するので、システム全体をコンパクトにすることができる。
【0119】
請求項12記載のマイクロ化学システムによれば、検出光のみを透過する検出光透過手段と蛍光のみを透過する蛍光透過手段とは、励起光の光軸上、検出手段及び試料間に出し入れ可能に設置されるので、光熱変換分光分析を行う場合は励起光の光軸上に検出光透過手段を入れ、LIF分析を行う場合は励起光の光軸上に蛍光透過手段を入れることにより、容易に分析内容を切り替えることができる。
【0120】
請求項13記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路を備えるので、励起光と検出光は常に同軸になり、光軸合わせを不要とすることができる。
【0121】
請求項14記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路は光ファイバから成るので、励起光及び検出光を外的変化の影響を受けずに夫々の照射レンズまで伝播することができる。
【0122】
請求項15記載のマイクロ化学システムによれば、一の経路を構成する光ファイバは、シングルモードファイバであるので、励起光によって生成される熱レンズが収差の小さい小型の熱レンズとなり、マイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【0123】
請求項16記載のマイクロ化学システムによれば、検出光は励起光の波長とは異なる波長を有し、その照射レンズが色収差を有するレンズから成るので、励起光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小型化することができる。
【0124】
請求項17記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズはロッドレンズであるので、励起光及び検出光の光軸とロッドレンズの光軸を合わせることが容易であるとともに照射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小型化することができる。
【0125】
請求項18記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズが屈折率分布型ロッドレンズであるので、照射レンズをより小型にすることができるので、マイクロ化学システムをますます小型化することができる。
【0126】
請求項19記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の出力を変調する出力変調装置を備えているので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ内とすることができるので、マイクロ化学システムを小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光を照射レンズまで伝播することができるので、もってマイクロ化学システムの測定感度を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の実施の形態に係るマイクロ化学システムの概略構成を示す模式図である。
【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模式図である。
【図3】熱レンズの原理の説明図である。
【図4】励起光の光軸(Z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の説明図であり、(a)は、対物レンズが色収差をもつ場合を示し、(b)は、対物レンズが色収差をもたない場合を示す。
【図5】励起光の光軸(Z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する場合、(b)は、熱レンズが検出光の焦点位置よりも遠方側に形成する場合を示す。
【図6】従来の光熱変換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。
【符号の説明】
1,2 マイクロ化学システム
1a 照射部
1b,1c,2b 受光部
20 マイクロ化学システム用チップ
101 レンズ
103 光ファイバ
106 励起光用光源
107 検出光用光源
204 流路
301 蛍光集光用レンズ
302 光ファイバ
303,401 光電変換器
304,402,501 フィルター
403 ロックインアンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microchemical system, and more particularly to a microchemical system used for photothermal conversion spectroscopy.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, integrated technologies for performing chemical reactions in a minute space have attracted attention from the viewpoints of high-speed chemical reactions, reactions in minute amounts, on-site analysis, etc. I have.
[0003]
A microchemical system using a glass substrate, etc., as one of the chemical reaction integration technologies, is a method for mixing, reacting, separating, extracting, detecting, etc. of samples in a fine channel created on a small glass substrate, etc. It aims to be able to demonstrate the function of. Examples of reactions performed in a microchemical system include diazotization, nitration, and antigen-antibody reactions, and examples of extraction and separation include solvent extraction, electrophoretic separation, and column separation.
[0004]
Among the above functions, an electrophoresis apparatus for analyzing only a trace amount of protein, nucleic acid, or the like has been proposed as one intended only for separation (for example, see Patent Document 1). The electrophoresis apparatus includes a plate-like member with a flow path formed of two glass substrates bonded to each other. Since this member is plate-shaped, it is less likely to be damaged than a glass capillary tube having a circular or square cross section, and is easy to handle.
[0005]
In microchemical systems, since the amount of sample is very small, a highly sensitive detection method is indispensable. This highly sensitive detection method is based on the thermal lens generated by the light absorption of a submerged sample in a fine channel. The establishment of the photothermal conversion spectroscopy utilizing the effect has opened the way to practical use (for example, see Patent Document 2).
[0006]
In photothermal conversion spectroscopy, when a sample is condensed and irradiated with light, the solvent locally rises in temperature due to the heat energy released due to the light absorption of the solute in the sample, and the refractive index changes. As a result, an analysis method utilizing the photothermal conversion effect that a thermal lens is formed is used.
[0007]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the principle of the thermal lens.
[0008]
In FIG. 3, when the excitation light is condensed and irradiated on the very small sample through the objective lens of the microscope, a photothermal conversion effect is induced. For many substances, the refractive index decreases with increasing temperature. Therefore, in the sample irradiated with the excitation light, the refractive index decreases more as the temperature rises closer to the light-collecting center, and the refractive index decreases as the temperature rises closer to the periphery due to thermal diffusion. Is small. Optically, this refractive index distribution has exactly the same effect as a concave lens, so this effect is called a thermal lens effect, and the magnitude of the effect, that is, the power of the concave lens is proportional to the light absorption of the sample. On the contrary, when the refractive index increases in proportion to the temperature, the same effect as that of the convex lens is obtained.
[0009]
As described above, the photothermal conversion spectroscopy is for observing the diffusion of heat, that is, the change in the refractive index, and is therefore suitable for detecting the concentration of an extremely small sample.
[0010]
A laser-induced fluorescence (LIF: Laser Induced Fluorescence) analysis is another highly sensitive detection method other than the photothermal conversion spectroscopy. The LIF analysis is a method in which a target fluorescent molecule is electronically excited by a laser, and the fluorescence generated when the target fluorescent molecule falls to the ground level is measured. Since the resonance transition between energy levels is used, the probability of its excitation is high, and extremely sensitive detection is possible. For this reason, LIF analysis is also suitable for detecting the concentration of an extremely small sample.
[0011]
As an example of this detection method, one that measures the fluorescence of a sample flowing in a fine channel formed on a small glass substrate or the like is disclosed (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2). In the methods disclosed in these articles, the excitation light is guided to a sample flowing in the flow path by an optical fiber or a waveguide embedded in a small glass substrate or the like up to the vicinity of the flow path.
[0012]
In a conventional microchemical system, a plate member with a flow path is disposed below an objective lens of a microscope, and excitation light having a predetermined wavelength output from an excitation light source is incident on the microscope, and the objective lens of the microscope uses the excitation light. The sample in the analysis channel of the plate member with the channel is focused and irradiated. A thermal lens is formed around the converging irradiation position of this converging irradiation.
[0013]
On the other hand, the detection light output from the detection light source and having a wavelength different from the excitation light is incident on the microscope, and the detection light emitted from the microscope is condensed and irradiated on the thermal lens formed on the sample by the excitation light, and the sample is irradiated. Transmit and diverge or condense. The light diverged or condensed from the sample and emitted is signal light, and the signal light is detected by the detector via only the condenser lens and the filter or only the filter. The intensity of the signal light detected by this detector depends on the thermal lens formed on the sample.
[0014]
As described above, in the photothermal conversion spectrometer described above, the thermal lens is formed at the position where the excitation light is condensed and irradiated (hereinafter, referred to as “focal position”), and the change in the refractive index of the thermal lens formed is as follows. The wavelength is detected by detection light different from the excitation light.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-8-178897
[Patent Document 2]
JP-A-10-232210
[Non-patent document 1]
Rev .. Sci. Instrum. , Vol. 72, No. 1, P229, 2001
[Non-patent document 2]
Anal. Chem. , Vol. 68, no. 6, P1040, 1996
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, the photothermal conversion spectrometer described above is large and lacks portability due to the complicated configuration of the light source, the optical system of the measurement unit and the detection unit (photoelectric conversion unit). For this reason, when performing analysis or the like using this photothermal conversion spectroscopic analyzer, there is a problem that the operation of the place or the device is limited, and furthermore, there is a problem that the work efficiency of the user is poor.
[0017]
In addition, since the photothermal conversion spectrometer guides the excitation light and the detection light to the sample as spatial light, each component of the optical system such as a light source, a mirror, and a lens must be kept from moving during the measurement. In order to fix them, a solid surface plate is required. Further, when the optical axes of the excitation light and the detection light are shifted due to a change in environment such as temperature, a jig for adjusting the shift is required. These factors also cause the photothermal conversion spectrometer to be large and lack portability.
[0018]
In the photothermal conversion spectrometer, it is necessary that the focal position of the excitation light and the focal position of the detection light are different for the following reasons.
[0019]
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams of the formation position of the thermal lens and the focus position of the detection light in the optical axis direction (Z direction) of the excitation light. FIG. 4A shows a case where the objective lens has chromatic aberration, and FIG. Indicates a case where the objective lens has no chromatic aberration.
[0020]
When the
[0021]
However, the objective lens of the microscope is usually manufactured so as not to have chromatic aberration. Therefore, for the above-described reason, the
[0022]
Since LIF analysis is also suitable for detecting the concentration of a very small sample, it may be more useful to use LIF analysis as a means of detecting a microchemical system depending on the sample to be measured. Since there is no microchemical system capable of performing both photothermal conversion spectroscopy, there is a problem in that separate systems must be provided for each. In addition, a sample may contain a fluorescent substance that can be detected by LIF analysis and a non-fluorescent substance that cannot be detected. In such a case, usually, the fluorescent substance is first detected by LIF analysis, and then the fluorescent substance is detected. A very laborious operation of detecting a non-fluorescent substance by photothermal conversion spectroscopy using a different apparatus was required.
[0023]
An object of the present invention is to provide a microchemical system in which both detection methods of photothermal conversion spectroscopy and LIF analysis can be used.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the microchemical system according to claim 1 irradiates a sample with excitation light and detection light for photothermal conversion spectroscopy via an irradiation lens, and irradiates the sample with the excitation light. A detection means for detecting the detection light transmitted through the thermal lens generated in the sample; and a detection means for detecting fluorescence emitted from the sample by irradiation of the excitation light. It is characterized by.
[0025]
According to the microchemical system according to claim 1, in the microchemical system including an irradiation unit and a detection unit for photothermal conversion spectroscopy, another detection unit that detects fluorescence emitted from a sample irradiated with the excitation light is provided. , It is possible to provide a microchemical system in which both detection methods of photothermal conversion spectroscopy and laser-induced fluorescence analysis can be used. As a result, for a sample in which a fluorescent substance and a non-fluorescent substance are mixed, the fluorescent substance and the non-fluorescent substance can be detected at the same time, the work efficiency of the user can be improved, and the reaction process and the yield can be identified. For a sample consisting only of a fluorescent substance, photothermal conversion spectroscopy and laser-induced fluorescence analysis can be performed simultaneously, and by correlating the results of the two, separation from noise is facilitated to improve measurement sensitivity. be able to.
[0026]
A microchemical system according to a second aspect is characterized in that, in the microchemical system according to the first aspect, the other detecting means is arranged at a position not on the optical axis.
[0027]
According to the microchemical system according to the second aspect, since the other detection means is arranged at a position not on the optical axis of the excitation light, even if the photothermal conversion spectroscopy analysis and the laser-induced fluorescence analysis are performed simultaneously, It is possible to prevent excitation light detected as noise from being incident on the detection means, and to prevent a decrease in measurement sensitivity of laser-induced fluorescence analysis. Preferably, the other detecting means is arranged at a position orthogonal to the optical axis of the excitation light.
[0028]
The microchemical system according to claim 3, wherein the microchemical system according to
[0029]
According to the microchemical system according to claim 3, the transparent chemical substrate includes a transparent substrate having a channel for accommodating a sample, and the other detecting means includes a fluorescent light focusing lens, and the fluorescent light focusing lens is provided in the transparent substrate. Embedded in the peripheral portion of the flow path or disposed on the outer surface of the substrate, more fluorescence emitted from the sample flowing through the flow path can be received, and the measurement sensitivity of the laser-induced fluorescence analysis can be improved.
[0030]
A microchemical system according to a fourth aspect is the microchemical system according to any one of the first to third aspects, further comprising one path for propagating the excitation light and the detection light to the irradiation lens.
[0031]
According to the microchemical system of the fourth aspect, since one path for transmitting the excitation light and the detection light to the irradiation lens is provided, the excitation light and the detection light are always coaxial, and the optical axis alignment is not required. it can.
[0032]
A microchemical system according to a fifth aspect of the present invention is the microchemical system according to the fourth aspect, wherein the one path comprises an optical fiber.
[0033]
According to the microchemical system according to the fifth aspect, since one path for propagating the excitation light and the detection light to the irradiation lens is formed of an optical fiber, the excitation light and the detection light can be respectively transmitted without being affected by external changes. It can propagate to the illumination lens.
[0034]
According to a sixth aspect of the present invention, in the microchemical system according to the fifth aspect, the optical fiber is a single mode fiber.
[0035]
According to the microchemical system according to claim 6, since the optical fiber constituting one path is a single mode fiber, the thermal lens generated by the excitation light becomes a small thermal lens with small aberration, Measurement sensitivity can be improved.
[0036]
The microchemical system according to claim 7, wherein the detection light has a wavelength different from the wavelength of the excitation light, and the irradiation lens has chromatic aberration. Characterized by comprising a lens having:
[0037]
According to the microchemical system according to claim 7, the detection light has a wavelength different from the wavelength of the excitation light, and the irradiation lens is formed of a lens having chromatic aberration. It can be shifted without using an optical system, and thus the microchemical system can be downsized.
[0038]
The microchemical system according to claim 8 is the microchemical system according to claim 7, wherein the irradiation lens is a rod lens.
[0039]
According to the microchemical system of the present invention, since the irradiation lens is a rod lens, it is easy to match the optical axes of the excitation light and the detection light with the optical axis of the rod lens, and the irradiation lens can be downsized. Therefore, the size of the microchemical system can be further reduced.
[0040]
According to a ninth aspect of the present invention, in the microchemical system according to the eighth aspect, the irradiation lens is a gradient index rod lens.
[0041]
According to the microchemical system according to the ninth aspect, since the irradiation lens is a gradient index rod lens, the size of the irradiation lens can be further reduced, so that the size of the microchemical system can be further reduced.
[0042]
A microchemical system according to a tenth aspect is the microchemical system according to any one of the first to ninth aspects, further comprising an excitation light output adjusting device that modulates an output of the excitation light.
[0043]
According to the microchemical system of the present invention, since the output modulator for modulating the output of the excitation light is provided, in the photothermal conversion spectroscopy, the thermal lens formed by the irradiation of the excitation light is excited so as not to be saturated. It is not necessary to install a device such as a chopper for periodically turning on and off the light irradiation, and the transmission path of the excitation light can be entirely within the optical fiber, miniaturizing the microchemical system. In addition, the excitation light can be propagated to the irradiation lens without being affected by external changes, so that the measurement sensitivity of the microchemical system can be improved.
[0044]
In order to achieve the above object, the microchemical system according to claim 11 irradiates the sample with an excitation light and a detection light for photothermal conversion spectroscopy via an irradiation lens, and irradiates the sample with the excitation light. A detection means for detecting the detection light transmitted through the thermal lens generated in the sample, wherein the detection means also detects fluorescence emitted from the sample by irradiation of the excitation light. And
[0045]
According to the microchemical system according to claim 11, in the microchemical system including the irradiation unit and the detection unit for photothermal conversion spectroscopy, the detection unit also detects fluorescence emitted from the sample by irradiation with the excitation light, The whole system can be made compact.
[0046]
The microchemical system according to claim 12 is the microchemical system according to claim 11, wherein the microchemical system further includes a detection light transmission unit that transmits only the detection light and a fluorescence transmission unit that transmits only the fluorescence. The detection light transmission means and the fluorescence transmission means are provided so as to be able to enter and exit between the detection means and the sample on the optical axis of the excitation light.
[0047]
According to the microchemical system according to the twelfth aspect, the detection light transmitting unit that transmits only the detection light and the fluorescence transmission unit that transmits only the fluorescence can be moved in and out between the detection unit and the sample on the optical axis of the excitation light. Since it is installed, when performing photothermal conversion spectroscopy, the detection light transmission means is inserted on the optical axis of the excitation light, and when performing LIF analysis, the fluorescence transmission means is inserted on the optical axis of the excitation light. The analysis contents can be switched.
[0048]
A microchemical system according to a thirteenth aspect is the microchemical system according to the twelfth aspect, wherein the microchemical system includes one path for propagating the excitation light and the detection light to the irradiation lens.
[0049]
According to the microchemical system according to the thirteenth aspect, since one path for transmitting the excitation light and the detection light to the irradiation lens is provided, the excitation light and the detection light are always coaxial, and the optical axis alignment is not required. it can.
[0050]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the microchemical system according to the thirteenth aspect, the one path comprises an optical fiber.
[0051]
According to the microchemical system according to claim 14, one path for transmitting the excitation light and the detection light to the irradiation lens is formed of an optical fiber, so that the excitation light and the detection light are not affected by external changes. It can propagate to the illumination lens.
[0052]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the microchemical system according to the fourteenth aspect, the optical fiber is a single mode fiber.
[0053]
According to the microchemical system of claim 15, since the optical fiber constituting one path is a single mode fiber, the thermal lens generated by the excitation light becomes a small thermal lens with small aberration, Measurement sensitivity can be improved.
[0054]
The microchemical system according to claim 16, wherein the detection light has a wavelength different from the wavelength of the excitation light, and the irradiation lens has chromatic aberration. Characterized by comprising a lens having:
[0055]
According to the microchemical system according to claim 16, the detection light has a wavelength different from the wavelength of the excitation light, and the irradiation lens is formed of a lens having chromatic aberration. It can be shifted without using an optical system, and thus the microchemical system can be downsized.
[0056]
A microchemical system according to a seventeenth aspect is the microchemical system according to the sixteenth aspect, wherein the irradiation lens is a rod lens.
[0057]
According to the microchemical system of the present invention, since the irradiation lens is a rod lens, it is easy to align the optical axis of the excitation light and the detection light with the optical axis of the rod lens, and the irradiation lens can be downsized. Thus, the size of the microchemical system can be further reduced.
[0058]
The microchemical system according to claim 18 is the microchemical system according to claim 17, wherein the irradiation lens is a gradient index rod lens.
[0059]
According to the microchemical system of the present invention, since the irradiation lens is a gradient index rod lens, the size of the irradiation lens can be further reduced, so that the size of the microchemical system can be further reduced.
[0060]
A microchemical system according to a nineteenth aspect is the microchemical system according to any one of the eleventh to eighteenth aspects, further comprising an excitation light output adjusting device that modulates an output of the excitation light.
[0061]
According to the microchemical system according to the nineteenth aspect, since the output chemical modulator for modulating the output of the excitation light is provided, in the photothermal conversion spectroscopy, the thermal lens formed by the irradiation of the excitation light is excited so as not to be saturated. It is not necessary to install a device such as a chopper for periodically turning on and off the light irradiation, and the transmission path of the excitation light can be entirely within the optical fiber, miniaturizing the microchemical system. In addition, the excitation light can be propagated to the irradiation lens without being affected by external changes, so that the measurement sensitivity of the microchemical system can be improved.
[0062]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a configuration of a microchemical system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0063]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the microchemical system according to the first embodiment of the present invention.
[0064]
In FIG. 1, a microchemical system 1 applies a photothermal conversion spectroscopic analysis to a sample solution in a
[0065]
The microchemical system chip 20 is composed of
[0066]
The material of the microchemical system chip 20 is desirably glass from the viewpoints of durability and chemical resistance. Further, in consideration of use for biological samples such as cells, for example, for DNA analysis, glass having high acid resistance and alkali resistance is preferable. Specifically, preferred are silicate shelf glass, soda lime glass, alumino shelf silicate glass, and quartz glass. However, an organic substance such as a plastic can be used by limiting the use.
[0067]
Examples of the adhesive for bonding the
[0068]
The
[0069]
As described above, since both the excitation light and the detection light propagate to the
[0070]
Furthermore, since the
[0071]
Further, since the excitation light is modulated by the
[0072]
In the LIF analysis, the measurement can be performed even if the excitation light is modulated. However, when the measurement is performed without the modulation, more fluorescence is emitted from the sample, so that the measurement sensitivity is improved. Therefore, when performing only the LIF measurement, a switch for turning off the
[0073]
The
[0074]
The
[0075]
In the refractive index distribution type rod lens, the refractive index n (r) at a position at a distance of r in the radial direction from the central axis is represented by n. 0 , Approximately with quadratic distribution constant g, quadratic equation about r
n (r) = n 0 {1- (g 2 / 2) · r 2 }
Is known as a converging light transmission body represented by
[0076]
The gradient index rod lens has a length z 0 Is 0 <z 0 When selected within the range of <π / 2g, the imaging characteristic is the same as that of a normal convex lens while both end surfaces are flat,
s 0 = Cot (gz 0 ) / N 0 g
A focus is created at the location.
[0077]
The gradient index rod lens is manufactured, for example, by the following method.
[0078]
That is, after forming a rod with glass, the glass rod is treated in an ion exchange medium such as potassium nitrate, and ion exchange between monovalent ions in the glass and potassium ions in the ion exchange medium is performed. Inside, a refractive index distribution that continuously decreases from the center to the periphery is provided.
[0079]
Since the bottom surface of the gradient index rod lens is flat, the
[0080]
The reason why the
[0081]
The excitation light used to generate the thermal lens preferably has a Gaussian distribution. This is because the light emitted from the single mode
[0082]
Further, when the thermal lens generated by the excitation light is small, it is desirable to reduce the detection light as small as possible in order to increase the amount of the detection light transmitted through the thermal lens as much as possible. It is also preferable that the laser beam also has a Gaussian distribution like the pump light and propagates in the single mode
[0083]
Similarly, when detecting a small amount of solute in a sample using LIF analysis, the higher the energy used for fluorescence emission, the more efficiently the sample emits fluorescence, and the distribution of the sample emitting fluorescence is Since the smaller the size, the more efficiently the fluorescence can be collected, it is desirable that the excitation light for LIF analysis also has a Gaussian distribution capable of narrowing the focus and propagates through the single-mode
[0084]
Any type of
[0085]
A
[0086]
The
[0087]
In the LIF analysis, the light receiving section 1c (other detection means) for receiving the fluorescence emitted from the sample flowing through the
[0088]
In the LIF analysis, when the excitation light used to excite the fluorescent molecules during the fluorescence measurement enters the detection optical system, it causes noise and lowers the measurement sensitivity. It can be embedded inside the chemical system chip 20 so that the excitation light does not enter the detection optical system so as to be orthogonal to the optical axis of the excitation light. Further, instead of embedding the
[0089]
In the LIF analysis, it is not necessary to modulate the excitation light at the time of measurement, but in the case of modulation, the signal of the
[0090]
In order to receive more fluorescent light emitted from the sample flowing through the
[0091]
In order to receive as much fluorescence as possible, it is desirable that a condenser lens is provided at the tip of the light receiving section 1c. As described above, the refractive index distribution type rod lens acting as a condenser lens is attached to the tip of the
[0092]
In particular, when a gradient
[0093]
It is desirable that a condenser lens is attached to the tip of the
[0094]
Further, an optical waveguide may be used instead of the
[0095]
As the
[0096]
According to the first embodiment of the present invention, since photothermal conversion spectroscopy and LIF analysis can be performed only with the microchemical system 1, the range of samples that can be detected is very wide, and a highly versatile device is provided. In addition, since it is not necessary to separately arrange the photothermal conversion spectrometer and the LIF analyzer, the space and cost can be significantly reduced. In addition, since the excitation light used for photothermal conversion spectroscopy and LIF analysis is transmitted from the same light source to the irradiation lens via the
[0097]
Further, since the
[0098]
The focal position of the excitation light of the gradient
[0099]
The refractive index distribution
[0100]
The ΔL value changes depending on the thickness of the sample to be measured. When measuring a sample thinner than the confocal length, the ΔL value is most preferably ΔL = √3 · Ic.
[0101]
Since the value of ΔL represents the difference between the focal position of the detection light and the focal position of the excitation light, the value of ΔL may be a case where the focal length of the detection light is longer than the focal length of the excitation light or a case where it is shorter. The same is true.
[0102]
If the tip of the
[0103]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a microchemical system according to the second embodiment of the present invention.
[0104]
In FIG. 2, in the
[0105]
Also, when performing photothermal conversion spectroscopy, a
[0106]
In the configuration of FIG. 2, since the
[0107]
In the present embodiment, since the
[0108]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the microchemical system according to claim 1, in a microchemical system including an irradiation unit and a detection unit for photothermal conversion spectroscopy, fluorescence emitted from a sample irradiated with excitation light is used. Is provided with another detection means for detecting the chrominance, so that it is possible to provide a microchemical system in which both detection methods of photothermal conversion spectroscopy and laser-induced fluorescence analysis can be used. As a result, for a sample in which a fluorescent substance and a non-fluorescent substance are mixed, the fluorescent substance and the non-fluorescent substance can be detected at the same time, the work efficiency of the user can be improved, and the reaction process and the yield can be identified. For a sample consisting only of a fluorescent substance, photothermal conversion spectroscopy and laser-induced fluorescence analysis can be performed simultaneously, and by correlating the results of the two, separation from noise is facilitated to improve measurement sensitivity. be able to.
[0109]
According to the microchemical system according to the second aspect, since the other detection means is arranged at a position not on the optical axis of the excitation light, even if the photothermal conversion spectroscopy analysis and the laser-induced fluorescence analysis are performed simultaneously, It is possible to prevent excitation light detected as noise from being incident on the detection means, and to prevent a decrease in measurement sensitivity of laser-induced fluorescence analysis. Preferably, the other detecting means is arranged at a position orthogonal to the optical axis of the excitation light.
[0110]
According to the microchemical system according to claim 3, the transparent chemical substrate includes a transparent substrate having a channel for accommodating a sample, and the other detecting means includes a fluorescent light focusing lens, and the fluorescent light focusing lens is provided in the transparent substrate. Embedded in the peripheral portion of the flow path or disposed on the outer surface of the substrate, more fluorescence emitted from the sample flowing through the flow path can be received, and the measurement sensitivity of the laser-induced fluorescence analysis can be improved.
[0111]
According to the microchemical system of the fourth aspect, since one path for transmitting the excitation light and the detection light to the irradiation lens is provided, the excitation light and the detection light are always coaxial, and the optical axis alignment is not required. it can.
[0112]
According to the microchemical system according to the fifth aspect, since one path for propagating the excitation light and the detection light to the irradiation lens is formed of an optical fiber, the excitation light and the detection light can be respectively transmitted without being affected by external changes. It can propagate to the illumination lens.
[0113]
According to the microchemical system according to claim 6, since the optical fiber constituting one path is a single mode fiber, the thermal lens generated by the excitation light becomes a small thermal lens with small aberration, Measurement sensitivity can be improved.
[0114]
According to the microchemical system according to claim 7, the detection light has a wavelength different from the wavelength of the excitation light, and the irradiation lens is formed of a lens having chromatic aberration. It can be shifted without using an optical system, and thus the microchemical system can be downsized.
[0115]
According to the microchemical system of the present invention, since the irradiation lens is a rod lens, it is easy to match the optical axes of the excitation light and the detection light with the optical axis of the rod lens, and the irradiation lens can be downsized. Therefore, the size of the microchemical system can be further reduced.
[0116]
According to the microchemical system according to the ninth aspect, since the irradiation lens is a gradient index rod lens, the size of the irradiation lens can be further reduced, so that the size of the microchemical system can be further reduced.
[0117]
According to the microchemical system of the present invention, since the output modulator for modulating the output of the excitation light is provided, in the photothermal conversion spectroscopy, the thermal lens formed by the irradiation of the excitation light is excited so as not to be saturated. It is not necessary to install a device such as a chopper for periodically turning on and off the light irradiation, and the transmission path of the excitation light can be entirely within the optical fiber, miniaturizing the microchemical system. In addition, the excitation light can be propagated to the irradiation lens without being affected by external changes, so that the measurement sensitivity of the microchemical system can be improved.
[0118]
According to the microchemical system according to claim 11, in the microchemical system including the irradiation unit and the detection unit for photothermal conversion spectroscopy, the detection unit also detects fluorescence emitted from the sample by irradiation with the excitation light, The whole system can be made compact.
[0119]
According to the microchemical system according to the twelfth aspect, the detection light transmitting unit that transmits only the detection light and the fluorescence transmission unit that transmits only the fluorescence can be moved in and out between the detection unit and the sample on the optical axis of the excitation light. Since it is installed, when performing photothermal conversion spectroscopy, the detection light transmission means is inserted on the optical axis of the excitation light, and when performing LIF analysis, the fluorescence transmission means is inserted on the optical axis of the excitation light. The analysis contents can be switched.
[0120]
According to the microchemical system according to the thirteenth aspect, since one path for transmitting the excitation light and the detection light to the irradiation lens is provided, the excitation light and the detection light are always coaxial, and the optical axis alignment is not required. it can.
[0121]
According to the microchemical system according to claim 14, one path for transmitting the excitation light and the detection light to the irradiation lens is formed of an optical fiber, so that the excitation light and the detection light are not affected by external changes. It can propagate to the illumination lens.
[0122]
According to the microchemical system of claim 15, since the optical fiber constituting one path is a single mode fiber, the thermal lens generated by the excitation light becomes a small thermal lens with small aberration, Measurement sensitivity can be improved.
[0123]
According to the microchemical system according to claim 16, the detection light has a wavelength different from the wavelength of the excitation light, and the irradiation lens is formed of a lens having chromatic aberration. It can be shifted without using an optical system, and thus the microchemical system can be downsized.
[0124]
According to the microchemical system of the present invention, since the irradiation lens is a rod lens, it is easy to align the optical axis of the excitation light and the detection light with the optical axis of the rod lens, and the irradiation lens can be downsized. Thus, the size of the microchemical system can be further reduced.
[0125]
According to the microchemical system of the present invention, since the irradiation lens is a gradient index rod lens, the size of the irradiation lens can be further reduced, so that the size of the microchemical system can be further reduced.
[0126]
According to the microchemical system according to the nineteenth aspect, since the output chemical modulator for modulating the output of the excitation light is provided, in the photothermal conversion spectroscopy, the thermal lens formed by the irradiation of the excitation light is excited so as not to be saturated. It is not necessary to install a device such as a chopper for periodically turning on and off the light irradiation, and the transmission path of the excitation light can be entirely within the optical fiber, miniaturizing the microchemical system. In addition, the excitation light can be propagated to the irradiation lens without being affected by external changes, so that the measurement sensitivity of the microchemical system can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a microchemical system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a microchemical system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of the principle of a thermal lens.
4A and 4B are explanatory diagrams of a formation position of a thermal lens with respect to an optical axis (Z-axis direction) of excitation light and a focus position of detection light, wherein FIG. 4A shows a case where the objective lens has chromatic aberration, Indicates a case where the objective lens has no chromatic aberration.
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of a formation position of a thermal lens with respect to an optical axis of the excitation light (Z-axis direction) and a focus position of the detection light; FIG. (B) shows the case where the thermal lens is formed farther than the focal position of the detection light.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for detecting a change in the refractive index of a thermal lens in a conventional photothermal conversion analyzer. Also shows a case where the focal position is set to be far away.
[Explanation of symbols]
1,2 Micro chemical system
1a Irradiation unit
1b, 1c, 2b Light receiving unit
20 Micro Chemical System Chips
101 lens
103 Optical fiber
106 Light source for excitation light
107 Light source for detection light
204 channel
301 Fluorescence focusing lens
302 Optical Fiber
303,401 photoelectric converter
304, 402, 501 filters
403 lock-in amplifier
Claims (19)
前記励起光の照射により前記試料から発光する蛍光を検出する他の検出手段とを備えることを特徴とするマイクロ化学システム。Irradiation means for irradiating the sample with excitation light and detection light for photothermal conversion spectroscopy via an irradiation lens, and detection for detecting the detection light transmitted through the thermal lens generated in the sample by irradiation of the excitation light A microchemical system comprising:
A microchemical system comprising: another detection unit configured to detect fluorescence emitted from the sample by irradiation with the excitation light.
前記検出手段は、前記励起光の照射により前記試料から発光する蛍光も検出することを特徴とするマイクロ化学システム。Irradiation means for irradiating the sample with excitation light and detection light for photothermal conversion spectroscopy via an irradiation lens, and detection for detecting the detection light transmitted through the thermal lens generated in the sample by irradiation of the excitation light A microchemical system comprising:
The said detection means also detects the fluorescence emitted from the said sample by irradiation of the said excitation light, The microchemical system characterized by the above-mentioned.
前記検出光透過手段及び前記蛍光透過手段は、前記励起光の光軸上、前記検出手段及び前記試料間に出し入れ可能に設置されることを特徴とする請求項11記載のマイクロ化学システム。The microchemical system further includes a detection light transmission unit that transmits only the detection light and a fluorescence transmission unit that transmits only the fluorescence,
12. The microchemical system according to claim 11, wherein the detection light transmission unit and the fluorescence transmission unit are installed on the optical axis of the excitation light so as to be able to be inserted and removed between the detection unit and the sample.
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2014163794A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Fluorescence detector |
CN105300943A (en) * | 2015-11-03 | 2016-02-03 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | Microscope integrated light path system used for fluorescence detection of liquid drops |
JPWO2017094674A1 (en) * | 2015-12-01 | 2018-09-20 | 日本板硝子株式会社 | PCR method |
-
2003
- 2003-04-04 JP JP2003102059A patent/JP2004309270A/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014163794A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Fluorescence detector |
CN105300943A (en) * | 2015-11-03 | 2016-02-03 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | Microscope integrated light path system used for fluorescence detection of liquid drops |
JPWO2017094674A1 (en) * | 2015-12-01 | 2018-09-20 | 日本板硝子株式会社 | PCR method |
JP2020022519A (en) * | 2015-12-01 | 2020-02-13 | 日本板硝子株式会社 | PCR reaction vessel and PCR device |
JP2020022520A (en) * | 2015-12-01 | 2020-02-13 | 日本板硝子株式会社 | PCR method |
JP2020168008A (en) * | 2015-12-01 | 2020-10-15 | 日本板硝子株式会社 | PCR reaction vessel, PCR device and PCR method |
US10988800B2 (en) | 2015-12-01 | 2021-04-27 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | PCR reaction vessel, PCR device, and PCR method |
JP2021065235A (en) * | 2015-12-01 | 2021-04-30 | 日本板硝子株式会社 | PCR device and PCR method |
US11827924B2 (en) | 2015-12-01 | 2023-11-28 | Go!Foton, Inc. | PCR reaction vessel, PCR device, and PCR method |
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