JPH06323987A

JPH06323987A - 毛管電気泳動システム

Info

Publication number: JPH06323987A
Application number: JP5196664A
Authority: JP
Inventors: Frank L Waska; エルワスカフランク; Gerald L Klein; エルクラインジェラルド; Wayne S Johnson; エスジョンソンウェイン
Original assignee: SmithKline Beecham Corp
Current assignee: SmithKline Beecham Corp
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: CA2099511A1; CA2099511C; DE69332876D1; EP0587281B1; US5312535A; EP0587281A2; AU4168293A; DE69332876T2; EP0587281A3; JP2973387B2; ATE237803T1; AU654239B2

Abstract

(57)【要約】【目的】毛管電気泳動検出および光学系の特性を著し
く改良する毛管電気泳動のための光学系を提供するこ
と。【構成】毛管（１００）の外面に入出力窓（１０８，
１０９）を有する毛管電気泳動光学系における光の検出
に関する。窓の幅（１６０）は毛管の穴（１０１）より
実質的に大きくはない。光が毛管に導かれかつ窓の幅と
調和するように入力光ファイバ（１１９）が毛管から間
隔をおかれている。毛管からの光の出力は、毛管から間
隔をおかれた出力光ファイバ（１２０）に受け入れられ
るように調和されている。入力ファイバから毛管を経て
の出力ファイバまでの光包絡線（３００）がラグランジ
ュの不変式によって決定される。調和が、光ファイバの
開口数に従ってもたらされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、毛管電気泳動システム
に関し、特に、毛管を貫く光が光学的に検出される。よ
り具体的には、本発明は、このような毛管電気泳動シス
テムからの光出力の正確な検出に関する。さらに、本発
明は、全体的に高感度の毛管電気泳動システムが得られ
るように、電気泳動の毛管に入力されまた該毛管から出
力される光エネルギをできる限り能率的に利用すること
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気泳動は、小体積の混合溶液が電荷の
相違および個々の試料成分の分子サイズにより分離され
る分析手法である。毛管電気泳動は、圧力または電位の
差の下で毛管を介しての少量、しばしば僅かな量の試料
溶液の移動を必要とする。試料が前記毛管を移動すると
き、前記差のために前記試料の成分の分離が生じる。

【０００３】支持体に据えられた前記毛管の外側に光源
と光検出装置とが配置される。試料が、このように分離
され、前記毛管を泳動するとき、光が前記試料を横切る
光学通路に沿って通される。光出力を検出することによ
り、特徴についての情報、例えば試料の化学的構成を得
ることができる。

【０００４】電気泳動用毛管は微小穴の管であり、前記
試料を含む液体の支持体としてまた移動手段として用い
られる。典型的には、毛管の穴の直径の大きさは５ない
し５０ミクロンの範囲にある。前記毛管のために通常使
われる形状は円筒形であり、前記毛管の壁の厚さは２５
ないし２００ミクロンである。

【０００５】前記毛管の壁の特性は異なる屈折率を与
え、また、一般に、前記検出装置により受け入れられる
光における誤りを生じさせる。しかし、正確な結果を提
供するため、毛管の摂動および壁の影響により生じる光
に対する歪みのような光学的問題を回避することが重要
である。

【０００６】前記毛管の寸法において直面する小さいサ
イズは、正確な光学的検出のための厳しい問題を提起す
る。これらは、前記試料を経る短い通路長さに起因する
問題を含む。

【０００７】前記分離された成分の検出には、測定可能
の成分特性が必要である。例えば、吸光度が、測定され
る試料の相対濃度、その比吸光率および通路長さのため
に前記試料を通過する選択波長の光の強さにおける相対
的減少として測定される。

【０００８】吸光度は、ベール・ランベルト・ボルジア
の法則（Beer-Lambert-Bourgier Law ）により表され
る。Ａ＝ｋｃｌここにおいて、Ａ＝吸光度、ｋ＝モル吸
光係数、ｃ＝吸光試料の濃度、およびｌ＝試料を経る通
路長さ、である。

【０００９】前記通路長さが小さくなると、典型的に使
用される微小な毛管寸法に直面するため、吸光度の大き
さは減少する。

【００１０】前記毛管の穴の円形断面に関して、光が前
記毛管の穴を経て横切るとき、通路長さもまた正弦曲線
的に変化する。通路長さは極においてはゼロであり、赤
道において最大長さである。

【００１１】光源からの光が前記毛管の穴内の試料溶液
を通過することなしに前記毛管の中空でない壁材料を通
過するとき、別の問題が発生する。迷光と称されるこの
光は、光エネルギが吸光試料によって弱められることな
しに前記検出装置に到達することに寄与する。

【００１２】さらに、問題が、毛管に用いられる非常に
小さい寸法における溶液容積の検出のための光学系に生
じる。検出された光の再現可能で信頼性のある決定を保
証するため、毛管は光学系に堅固にかつ正確に配置され
なければならない。毛管の穴が該穴に入る光のための窓
に関して可動である場合、これらの条件に適合するよう
に求められる機械的許容誤差を達成することは困難であ
りかつ高いものにつく。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ここに、現代詳細規格
の範囲内の正確なデータおよび情報を提供することがで
き、さらに、緩和された高精度の機械的許容誤差および
要件を持ち得るシステムを提供する必要がある。

【００１４】先行技術は、光学系を改良するために光学
通路にレンズやスリットのような光学系および光学装置
を用いていた。これらの装置は、それ自体、光に対して
分散のような光学的ひずみおよび変化を生じさせる。さ
らに、したがって、検出された光が不正確になる。

【００１５】ここに、信号入力および検出された信号と
の間に最小数の光学要素と装置とを有するシステムを提
供する必要がある。

【００１６】光学系のための光は、入力および出力の光
ファイバを介して得られまた受け入れられる。光ファイ
バは、異なる屈折率を有するコアとクラッドとを有し、
光は前記ファイバのコア内において伝達される。前記光
ファイバの受け入れ角度は、前記ファイバの受け入れ円
錐の半分の角度である。これは、前記ファイバの中心軸
線の周りの角度である。それは、また、前記コアとクラ
ッドとの境界における角度、すなわち、受け入れ角度は
前記コアおよびクラッドの屈折率の相違において規定さ
れる。前記受け入れ角度より大きい角度で前記ファイバ
に入る光は漏れ、前記光ファイバの出力端に伝達されな
い。同様に、光は通常は前記受け入れ角度より大きい角
度ではファイバを出ない。

【００１７】ファイバの開口数が前記ファイバを通り抜
ける前記受け入れ角度に関連し、また、前記ファイバの
集光力を決定する。前記開口数は、前記ファイバのため
の受け入れ角度の正弦である。

【００１８】従来のシステムは、光学系と、光の発生、
光ファイバ中の伝播および毛管電気泳動システムにおけ
る検出特性の関係とを能率的に活用することができなか
った。

【００１９】ここに、光のひずみが少なく、また、光学
系の光ファイバで容易に形成される改良された毛管電気
泳動検出システムの必要性がある。また、開口数により
決定される光ファイバから電気泳動毛管に入る光エネル
ギの使用を能率的に活用するシステムの必要性がある。
さらに、受け入れ光ファイバの開口数によって決定され
る前記毛管からの光の受け入れを最大にするため、受け
入れ光ファイバに関連付けられた毛管からの出力の必要
性がある。

【００２０】本発明は、毛管電気泳動検出および光学系
の特性を著しく改良する毛管電気泳動のための光学系を
提供する。本発明は、従来のシステムが直面した多くの
問題を最小にする。

【００２１】

【課題を解決するための手段、発明の作用および効果】
本発明のシステムは、検出通路すなわち光学通路を過ぎ
る試料溶液を移送する穴を有する毛管を含む毛管電気泳
動システムを提供する。前記穴の内面は選択された直径
を規定する。壁の厚さは前記内面と外面との間に規定さ
れる。前記光学通路は、前記毛管に属する光入力窓およ
び光出力窓の間の光が追加的に前記穴を通ることなしに
前記壁を通過しないように、規定される。

【００２２】前記入力窓は、好ましくは、前記毛管の外
面の一部に設けられ、また、前記出力窓は前記毛管の反
対側の外面部分に設けられている。毛管は、個々に形造
られかつ前記毛管の穴に関連して設けられている前記窓
を除いて、１またはそれ以上の選択された波長において
前記穴の光通過に対して不伝導性である。

【００２３】入力窓または出力窓の少なくとも１つが開
口幅を規定し、前記開口幅は、実質的に、前記穴の直径
より大きくない。「反対側」とは、互いに直径方向に相
対する位置である。

【００２４】この形状では、実質的に臨界のおよび最適
化された光のみが前記毛管に入り、前記穴を通り、前記
毛管から出る。前記穴を通る試料は実質的に改善された
正確さをもってまた詳しく検出することができる。

【００２５】好ましくは、両開口が、前記穴の直径より
実質的に大きくない幅を有し、また、好ましくは前記穴
の直径と実質的に等しい幅であるように形造られる。両
開口の幅は好ましくは前記穴の直径に等しい。

【００２６】前記開口幅は、好ましくは、入力窓および
前記穴の外面間のそれぞれの境界面から出力窓および前
記穴の外面間のそれぞれの反対側の境界面へ近接的に向
けられたそれぞれの直線により規定される。各線は、前
記穴の中心長手方向軸線を半径方向に通過し、反対側の
境界面にそれぞれ近接する各直線が入力窓および出力窓
を規定する。

【００２７】ラグランジュの不変式または不変量（LaGr
ande Invariant）は、前記光学通路における光の前記開
口に関連し、前記光学通路のための定数でありまた前記
光学通路における最大開口により規定された光学不変量
である。

【００２８】本発明の１形態では、前記窓の幅は、ま
た、ラグランジュの不変量から確立される光学開口を規
定する。本発明の他の形態では、前記穴の直径および少
なくとも１つの好ましくは両方の窓がラグランジュの不
変量から光学開口の幅を規定する。

【００２９】入出力開口のための不変量は、比較的高
い、好ましくはできる限り高い値で保持される。前記不
変量が高いほど、前記穴を通過する光エネルギの量は大
きくなる。前記不変量は、少なくとも入力窓および出力
窓間の光学通路を通して変わらない。前記ラグランジュ
の不変量は、実質的に前記毛管の穴の直径により決定さ
れる。前記直径が好ましくは前記窓の幅に等しいため、
前記ラグランジュの不変量もまた前記窓の幅により規定
される。

【００３０】本発明では、前記不変量は、また、窓の境
界面から前記穴の中心への線と前記穴の中心を通る前記
光学通路に沿った横断軸線の両側部との間の角度により
規定される。それは、毛管の壁を通る最小量の光に関し
て前記穴に光を受け入れるための実質的に最大の角度で
ある。このように規定された窓の幅すなわち開口の幅を
有することにより、実質的に臨界光のみが前記毛管の穴
を通過し、前記出力窓に至る。光はこれが不正確な出力
を与えないように入力および出力間で毛管電気泳動シス
テムから覆い隠される。

【００３１】ラグランジュの不変量は窓の位置および幅
を規定し、また、前記ファイバの端部の直径と前記窓の
幅との比率を規定する。このように、ラグランジュの不
変量は、光学系の末端と光学包被すなわち光学火面とを
規定する。

【００３２】本発明の好ましい形態では、入力信号すな
わち光を入力窓に導く入力光ファイバと、出力窓からの
光を受け入れるための出力光ファイバとが設けられてい
る。入力ファイバからの光は光の発散円錐および収斂円
錐の双方の範囲に収まり、円錐の半分の角度が前記ファ
イバの受け入れ角度である。同様に、出力ファイバへの
光は収斂円錐および発散円錐に受け入れられ、また、そ
のそれぞれの受け入れ角度により規定される。したがっ
て、収斂および発散円錐のそれぞれの角度は前記ファイ
バの受け入れ角度により確立される。入力ファイバから
の収斂入力円錐と出力ファイバのための発散円錐とは、
前記毛管の光学通路と調和している。

【００３３】入力ファイバは前記入力窓から選択された
間隔をおかれた端部を有し、これにより、前記入力ファ
イバの端面からの光線を含む前記収斂円錐の幅が前記入
力窓の幅に実質的に調和または一致する収斂角度円錐を
規定する。

【００３４】前記入力ファイバの端部の間隔は、前記入
力ファイバの端部における収斂円錐の横断面積が前記電
気泳動毛管のラグランジュの不変数によって確立される
ように設定される。

【００３５】前記毛管からの出力光は、出力光ファイバ
の受け入れ角度に実質的に等しい角度の範囲に収まる。
前記出力窓からの前記出力ファイバの受け入れ端面の間
隔は、前記毛管から出る光の発散円錐が幅を規定するよ
うに設定され、このため、それが少なくとも実質的に等
しい前記出力ファイバのコアの受け入れ端面の横断面を
構成する。発散出力円錐のこの関係は、前記毛管のラグ
ランジュの不変数に対する調和関係に設定される。

【００３６】前記出力ファイバからの収斂円錐の頂点は
前記毛管内へ内方に向けられ、また、好ましくは前記穴
の中心にまたは該中心へ向けて設けられている。前記出
力ファイバへの発散円錐の頂点は、また、好ましくは前
記穴の頂点にまたは該頂点に向けて設けられている。

【００３７】毛管の外面は、通常、紫外波長における光
エネルギに対して不伝導性である重合体のコンフォーマ
ルコーティングを含む。前記入出力窓は、レーザにより
少なくともこのコーティングを選択的に除去することに
より形成される。理想的には、前記窓は、光の干渉を最
小するために前記穴にできる限り近い位置におかれる。
この目的のため、前記窓の内側を前記穴に近接させて配
置すべく、前記壁の一部が、ある場合には除去される。

【００３８】好ましくは、前記毛管は、前記毛管がホル
ダの組み立て製造のための成形の過程からフラッシング
要素により固定されかつ保持されるように、前記ホルダ
に堅固に据え付けられる。その後、レーザエネルギが正
確に適用され、窓を連続して切る。前記入力窓および出
力窓は選択的に順次に形成される。これは、前記コーテ
ィングにより構成された紫外波長に対する遮蔽を効果的
に形成し、他方、紫外波長が前記窓を通して前記毛管に
入りまた該毛管から出ることを可能にする。

【００３９】本発明により、入力ファイバ、毛管および
出力ファイバを含む光学通路が、前記毛管を通る光線を
集中させまたは操作するためのレンズまたはスリットの
ような追加の光学要素を必要とすることなしに、提供さ
れる。前記入力ファイバから空気を経て前記毛管を構成
するガラスに直接に至る光通路を有することにより、ひ
ずみは最小にされかつ検出精度は著しく高められる。毛
管の壁に不可欠に設けられた窓を有し、また、毛管が前
記ホルダに堅固に保持されることにより、電気泳動シス
テムの光学的および機械的整列が非常に簡単にされる。

【００４０】このシステムは、前記毛管の不要部分を通
過することなしにかつ所望の試料検出結果のひずみを与
えることを可能とすることなしに、前記毛管の穴内の試
料を通り前記出力窓に至る実質的により多くの光を提供
する。

【００４１】前記窓およびファイバ特性により規定され
る臨界角度関係を利用することにより、情報を含む光す
なわち前記穴内の試料のみにより調整された光が前記出
力ファイバへ向けて通過する。これは、必要な試料の関
係のある感度のよい検出情報を得ることを可能にする。
また、光出力はひずみまたは光学要素によって生じる収
差なしに得ることができる。

【００４２】最終結果は、入力部から毛管を経て出力部
へ至る光の伝達の効率における実質的な改善を伴った、
毛管電気泳動のための非常に改善されたシステムであ
る。

【００４３】本発明には少なくとも電磁スペクトルにお
いて伸びる波長、また、特に赤外波長から可視波長を経
て紫外波長への適用がある。

【００４４】

【実施例】

１．毛管毛管電気泳動システムは、円形横断面の穴１０１を有す
る円形横断面の毛管１００を含む。流体試料が、矢印２
００で示すように、穴１０１を通過する。穴１０１は中
心１０２と、穴の幅すなわち穴１０１の直径を規定する
内面１０３とを含む。毛管１００は外面１０４と、壁１
０５とを含む。壁１０５の厚さは内面１０３と外面１０
４との間に規定される。明示されているように、この厚
さは、外面１０４におけるコーティング１１０を含まな
い。

【００４５】毛管１００は、屈折率ｎ₁ を有するシリコ
ーン石英ガラスで形成されている。シリコーン、アクリ
レートまたは金属製で約１０ミクロンの厚さである、ポ
リイミド樹脂の薄いコンフォーマルコーティング１１０
が、毛管１００を形成する石英ガラスの外面の周囲に設
けられている。コーティング１１０は、電気泳動光学系
において検出に使用される約２００−３００ｎｍの範囲
の紫外線エネルギに対して不伝導性である。

【００４６】典型的な毛管１００は石英ガラスで形成さ
れ、可撓性を有する。それは、約７５kpsiまでの耐力試
験圧力に耐え得る。コーティング１１０は約４００℃ま
での温度で機能し得る。好ましい毛管１００は、アリゾ
ナ州フェニックスのポリマイクロテクノロジーズイ
ンコーポレーテッドにより製造されている。

【００４７】２．窓試料流体は穴１０１内を移動され、端部から見られると
きに穴１０１の両側部に間隔をおかれかつ穴１０１の周
囲の接線方向または穴１０１の周囲に近接する平行線１
０６，１０７間に規定されている検出通路すなわち光学
通路を過ぎる。光入力窓１０８が前記光学通路の一方の
側に設けられている。光出力窓１０９が前記光学通路の
反対の出力側に設けられている。

【００４８】入力窓１０８と出力窓１０９は、選択され
た幅および長さを有するスリットとして形成されてい
る。窓１０８，１０９は、それぞれの領域において不透
明なポリイミドコーティング１１０を除去することによ
り形成される。この除去は、機械的除去、化学的エッチ
ング、およびレーザ・トリミングにより行うことができ
る。製造の効果的方法は、まず、窓１０８を形成するこ
とである。その後、毛管１００が中心１０２に関するそ
の長手方向軸線の周りに１８０度回転され、窓１０９が
形成される。

【００４９】３．ホルダ毛管１００はホルダ１８０に据え付けられる。ホルダ１
８０は射出成形方法により形成され、また、黒色プラス
チック材料により構成される。黒いホルダ１８０を有す
る利点は、望ましくない迷光や他のエネルギを吸収する
ホルダ１８０の増大された能力にある。

【００５０】ホルダ１８０は３つの大きい要素で構成さ
れている。すなわち、円筒状の頂部４５０と、中央の本
質的に平坦なホルダ要素部１２７と、円筒状の狭い先端
部４５１とである。

【００５１】頂部４５０は、間隔をおかれ横方向に向け
られた複数の溝４５２を有し、これらの間には横方向へ
円周上を伸びるカラー４５３がある。溝４５２およびカ
ラー４５３はホルダ１８０の手動操作を容易にする。

【００５２】平坦なホルダ要素１２７は横方向へ向けら
れた平行な側面４５４，４５５を有する。これらの側面
４５４，４５５は互いに相対しており、また、端部４５
６，４５７により結合されている、２つの円孔４５８，
４６０がそれぞれ側面４５４，４５５のそれぞれに設け
られている。円形の差し込み４５９が側面４５４にあ
り、また、反対側の側面４５５に反対側の円形の差し込
み４６１がある。差し込み４５９，４６１は、これらの
間に横壁４６２，４６３があるため、互いに連通してい
ない。

【００５３】毛管１００は孔４５８，４６０を経て伸
び、また、孔４５８，４６０は両側面４５４，４５５に
連なっている。図１１に示す毛管はポリマイクロシス
テムズインコーポレーテッドにより製造されたものであ
って２５ミクロンの内径と、１５０ミクロンの外形とを
有する。孔４５８，４６０の直径は約0.062 インチであ
る。したがって、ホルダ１８０の全体の寸法は比較的小
さい。

【００５４】円形の差し込み４５９，４６１を通して毛
管１００をその通路に正確に配置することは特に重要で
ある。毛管１００が差し込み４５９，４６１を通過する
地点において、毛管１００に窓１０８，１０９が形成さ
れている。特定のエネルギ信号すなわち光線のみが窓１
０８，１０９の通過を許され、したがって、要素１８０
の射出成型工程間の毛管１００の配置は重要である。

【００５５】成形に先立ち、毛管１００が射出成形用金
型内の適所に保持される。前記射出成形用金型は、毛管
１００を厳密に支持することができ、また、同時に孔４
５８，４６０を形成することができる特徴をもつ。孔４
５８，４６０は平坦な側面４５４，４５５を貫通する。
平坦な要素部１２７の位置において光がホルダ１８０の
一方の側面４５４から他方の側面４５５を通るか否かは
関係ないため、光がホルダ１８０を孔４５８，４６０に
おいて通過することができることは特に関係がない。

【００５６】これに反して、差し込み４５９，４６１
は、側面４５４から側面４５５への不要な光の貫通を阻
止するために塞がれかつ互いに間隔をおかれている。閉
塞はそれぞれ２つの横壁４６２，４６３により達成され
る。各壁４６２，４６３は長方形の横断面部４６４，４
６５と、先細のフラッシング部４６６，４６７とを有す
る。先細のフラッシング部４６６，４６７の端部４６
８，４６９は、それぞれ、穴１０１に関して、外側の壁
１０４の相対する側部において毛管１００の外側に隣接
している。フラッシング部４６６，４６７は、側面４５
４の側から側面４５５の側へ向けられる外部からの迷光
を止める。このような望ましくない光は、差し込み４５
９，４６１に近接して配置された入力光ファイバ１１９
または出力光ファイバ１２０から、あるいは、他の外部
ソースから生じる。

【００５７】側面４５４の側の平坦部４６２，４６３
は、入力光ファイバ１１９の端面３０５が平坦部４６
２，４６３から間隔をおかれるように入力光ファイバ１
１９を近くに受け入れるように配列されている。入力光
ファイバ１１９のための支持体（サポート）５７１の端
部１５１は平坦部４６２，４６３と係合し、かつ、先細
部４６６，４６７とは係合しない。

【００５８】同様に、出力側において、光ファイバの支
持体（サポート）５７２の端部１５１は平坦部４６４，
４６５に係合するが、先細のフラッシング部４６６，４
６７には係合しない。出力光ファイバ１２０の端面１２
３は出力側の平坦部４６４，４６５から適当な間隔をお
かれている。各差し込み４５９，４６１の側壁４７０は
各差し込みのための中空のシリンダ効果を与えるように
働く。壁４２０が、噛み合い構造で、入力光ファイバ１
１９のサポート５７１の外側の円筒壁４７１および出力
光ファイバ１２０のサポート５７２の外側の円筒壁４７
２と係合している。

【００５９】平坦部４６２，４６３および先細部４６
６，４６７は毛管１００を差し込み４５９，４６１の適
所に正確に固定するための丈夫な手段を提供する。先細
部４６６，４６７は、差し込み４５９，４６１の長さま
たは直径にわたって毛管１００と係合する係合端４６
８，４６９を有する。これは、また、差し込み４５９，
４６１間を通過する外部からの光に対する効果的な密封
を提供する。

【００６０】射出成形に用いられる型の形状は、平坦形
状部４６２，４６３および先細部４６６，４６７を有す
るフラッシング部４６４，４６５を提供するように特に
意図された特徴を有する。これは、フラッシング部４６
４，４６５の意図的な使用である。通常、フラッシング
は成形品の望ましくない特性であり、また、成形品から
除去される。選択的に、型はフラッシングの程度を最小
または回避するように形成される。ここでは、フラッシ
ング部４６４，４６５は、毛管１００の確実に設置する
ために意図的に構成されている。

【００６１】４．窓の形成このようにホルダ１８０に配置された毛管１００につい
て、窓１０８，１０９を毛管１００にレーザで刻みつけ
ることができる。これは、毛管１００の壁１０５から選
択的にコーティング１１０を除去することにより達成さ
れる。

【００６２】エキシマーレーザは、所望の窓１０８，１
０９を形成するために限界寸法にわたるポリイミド・コ
ーティング１１０の除去を効果的にもたらす。このレー
ザ５００は、ユニット５０１に含まれるレーザ発生源
と、出力口ユニット５０３からの精密なビームの励起を
発展させるためのビーム案内手段５０２とを含む。

【００６３】コンピュータ制御システム５０４が、所望
のとおり、ビームを正確に合わせることができる。レー
ザ５００は、正確な幾何学的形状の切除を制御すること
ができるように、レーザが作用する領域を照らすための
手段を含む。窓１０８，１０９の窓の幅および長さは、
レーザ５００のコンピュータ制御の下で正確に切除する
ことができる。

【００６４】スクリーン５０５が作業プラテン５０６お
よび該プラテン上に配置されたホルダ１８０に向けられ
たビームの視認像を生じさせる。ホルダ１８０と、特
に、窓１０８，１０９の切除を行う前または後に表面４
６２，４６３に配置された毛管とを微視的にまた物理的
に見るために視認ポート５０７が設けられている。窓１
０８，１０９は毛管１００の相対する側部で切除され
る。

【００６５】プラテン５０６がレール５０８，５０９上
に相対移動可能に据えられ、プラテン５０６が設置され
ている基礎プレート５１０を固定する。レール５０８，
５０９上の移動はコンピュータ５０４を介して制御され
る。プラテン５０６は、レーザ・ビームのための出力口
ユニット５０３の下方の適所にホルダ１８０を固定する
ための固着手段を含む。

【００６６】窓１０８の幅１６０は光学特性に従って決
定され、前記したように２５ミクロンの内径を有し得る
穴１０１の直径以上ではない。レーザ光線は１または２
度の通過においてこの切除を行うことができる。切除の
深さは、ほんの数ミクロンの厚さであるコーティング１
１０を除去したときのものである。

【００６７】毛管１００の長手方向軸線に沿った切除長
さは、光が毛管を通過する所望の長さに従って決定され
る。窓１０８の長さ−高さ１５９は種々の特性によって
決定することができる。これは入力ファイバ１１９のシ
リコーンコア７００の直径であり得る。この直径は約１
００ミクロンである。ある状態では、窓１０８は幅より
も短い高さ１６０を有する。

【００６８】窓１０８が形成された後、窓１０９が形成
される。窓１０９の特性および寸法はシステムの光学的
要求に応じて決定される。

【００６９】この技術により、毛管１００のための正確
に形状付けられかつ形成された窓１０８，１０９が得ら
れる。コーティング１１０のレーザ処理は正確な窓の形
状１０８，１０９を形成する。エキシマーレーザ５００
は、３０８ナノメータの波長で動作するキセノン・クロ
ライドを基にしたレーザである。短波長が、制御された
深さのレーザ切除に役立つ。このレーザは、レーザの一
撃につき２−３ミクロン深さを切除し、必要であれば、
レーザの一撃あたり０．２ミクロン切除する。レーザの
スポットの大きさおよび形状は顕微鏡を介して出力穴５
０３に突出されたレーザ光線の異なる形状に従って調整
することができる。

【００７０】窓１０８，１０９を切除するために使用さ
れるレーザは、カリフォルニア州ガーデナのフローロッ
ドコーポレーションにより製造されており、それは、
フローロッドモデルＬＦＡ−３０８である。他のレー
ザも所望の切除を効果的に行うことができ、このような
レーザは例えばＮｄ−Ｙａｇレーザである。

【００７１】５．光学空洞−光包被（火面）入力窓１０８における毛管１００の壁１０５およびコー
ティング１１０について、窓１０８の縁を規定する入力
境界面１１１が形成されている。同様に、壁１０５およ
びコーティング１１０について出力側に、出力窓１０９
に関する縁を規定する出力境界面１１２が形成されてい
る。入力窓１０８と出力窓１０９との間に、毛管１００
を介して光学空洞１１６が形成されている。内側の穴１
０１の屈折率はｎ₂ であり、また、前記壁の屈折率はｎ
₁ である。このような仕方で光学空洞を形成することに
より、穴１０１を通る流体試料の検出のための臨界構造
が正確に得られる。

【００７２】穴１０１は、線１０６，１０７により規定
された光学通路の間の距離として説明的に示された直径
１１３を有する。窓１０８，１０９の穴の幅または直径
は、直径１１３に実質的に等しい幅を有するように構成
されている。窓１０８，１０９は、光学系における起こ
り得る不正確を考慮して、直径１１３より僅かに大きく
構成される。しかし、それらの幅は、穴の直径１１３よ
り実質的に大きくはない。

【００７３】説明的な光線１１４，１１５が図１、図４
（ａ）および図４（ｂ）に示されている。窓１０８また
は１０９の幅寸法が大きければ、光線は、穴１０１を通
過することなしに石英壁１０５それ自体を経て毛管１０
０に入り、毛管１００を出る。これは、例えば、光学通
路の線１０６または１０７に平行であるが穴１０１によ
り規定された直径１１３の外側にある（想像）光線２０
６，２０７により示されている。これの効果は、光線２
０６，２０７が壁１０５を通過するが穴１０１を通過し
ないということである。これは、実際上、穴１０１を通
る試料の不正確な検出を与える。しかし、図４（ａ）に
示すように、窓１０８，１０９の幅は穴１０１の直径１
１３に等しく、また、実際には光線２０６，２０７は存
在しない。コーティング１１０は、壁１０５における線
２０６，２０７の発生を阻止する。

【００７４】光学通路線１０６，１０７は、１つの横断
面レベルすなわち窓１０８，１０９の上方の縁のレベル
にある。窓１０８，１０９は長方形の横断面を有し、ま
た、下方の縁は平行な光学通路線１０６ａ，１０７ａを
規定する。これらの対の光学通路線１０６，１０７およ
び１０６ａ，１０７ａは、光線が毛管１００を通過する
幅の末端を規定する。光学通路線１０６，１０６ａ，１
０７，１０７ａが毛管１００に光の包被または光の火面
を形成する。線１１４，１１５は、毛管１００に入りま
た毛管１００を出る光線の包被または火面を限定するパ
ラメータを規定する線の２次元（図１および図４
（ａ））における代表である。他の光線もまた穴１０１
を通過する。

【００７５】全体に渡る包被または火面３００が３次元
で示され、図４（ｂ）および図７に太線により規定され
ている。それは、入力側から始まり、入力光学通路線３
０１，３０２，３０１ａ，３０２ａ、毛管１００を通る
路線１０６，１０７，１０６ａ，１０７ａおよび毛管を
出る出力路線３０３，３０４，３０３ａ，３０４ａによ
り規定されている。窓１０８，１０９が高さ１５９を有
するため、３次元の斜視が生じる。また、ファイバオプ
ティック入力１１９およびファイバオプティック出力１
２０は、それぞれ、窓１０８，１０９の横断面より大き
い横断面を有する端面３０５，３０６を備える。このよ
うに、光学通路線３０１，３０２，３０１ａ，３０２ａ
は入力窓１０８に向けて収斂している。路線３０３，３
０４，３０３ａ，３０４ａは窓１０９から発散してい
る。

【００７６】光線１１４ａ，１１４ｂ，１１５ａ，１１
５ｂおよび、路線３０１，３０１ａ，３０２，３０２
ａ，３０３，３０３ａ，３０４，３０４ａにより規定さ
れた３次元表現は、中心１０２上に光の焦点を指示しな
い。これらの線は、ファイバ入力１０９からファイバ出
力１２０への光線の傾斜の代表である。線１０６，１０
６ａ，１０７，１０７ａ間の空間は、ファイバ入力１１
９から入りかつ入力窓１０８から出力窓１０９に向けら
れた異なる傾斜および角度の光線で満たされた直方体容
量である。

【００７７】６．ラグランジュの不変量窓１０８，１０９の幅または寸法の異なる決定方法は、
境界面１１１間を通り、穴１０１の中心１０２を経て、
出力窓１０９の反対側の境界面１１２間に至る直線また
は光線１１４による。同様に、光線１１５は入力窓１０
８の境界面１１１間を通り、穴の中心１０２を経て、出
力窓１０９の境界面１１２に至る。

【００７８】光学設計における定数はラグランジュの不
変式または不変量である。この定数は、光学系における
エネルギが前記システムの角形穴４００により規定さ
れ、また、前記エネルギが一定であるかまたは前記シス
テムを通して一貫しているように保持する。角形穴４０
０は光が前記システムに入ることを制限している。従っ
て、大きい角度からの光は前記光学系を通過することが
できないが、小さい角度の光は前記光学系を通過する。
光学系全体が、前記システムのためのラグランジュの不
変量が最小、すなわち前記光学系の光通過を許す角度が
最小である値に固定されている。

【００７９】毛管に関して、前記光学系は穴１０１であ
り、すなわち、それは穴１０１をその全直径１１３にわ
たって光エネルギを通すことが望ましい。制限条件は、
光線が穴１０１の直径１１３を横切って通過、そして通
過するのみである最大角度により規定される。光を毛管
１００に入れ、穴１０１を迂回させて前記検出装置に到
達させることは望ましくない。最適には、不透明なマス
クまたはコーティングが、穴１０１への光を制限するの
みであるように、毛管の穴の表面に設けられる。

【００８０】穴を制限するために設ける前記マスクまた
はコーティングのための他の場所は、毛管１００の外面
である。制限角穴の条件は、窓開口１０８，１０９が毛
管１００の穴１０１の外面の相対する側部に配置される
とき、および、前記穴の幅が穴１０１の直径１１３に等
しい場合に満足される。この形状のための表面１０４に
ついてのラグランジュの不変量は、相対する窓１０８，
１０９の相対する側部のそれぞれの境界面１１１，１１
２から引かれた線により規定された角度から得る。これ
らの線１１４，１１５は毛管の穴１０１の中心１０２を
経て半径方向へ進む。

【００８１】入出力窓開口１０８，１０９のためのラグ
ランジュの不変量は、図１に示すように、毛管が比較的
薄い壁で仕切られているため、比較的低い値に保たれ
る。しかし、前記値は他のシステムの要求にはできる限
り高く与えられるべきである。これは穴１０１を通る最
大の光エネルギを保証する。ラグランジュの不変量は、
線１０６，１０７間に規定された光学通路を通して実質
的に一貫している値を有する。前記値は、壁１０５を通
る実質的に最小量の光に関して穴１０１の光を受け入れ
るための実質的に最大の角度４００により決定される。

【００８２】穴１０１の中心１０２を通る光軸を規定す
る中心線１１７は、前記光学通路を規定しまた境界面１
１１，１１２を通過する線１０６，１０７間の中ほどに
位置する。窓１０８，１０９の幅はラグランジュの不変
式Ｈ＝Ｙｎ₁ ｕ₀ により確立される。Ｙは窓１０８また
は１０９の幅の半分、すなわちＹは直径１１３の半分で
ある。ｎ₁ は毛管１００のシリコーン石英壁１０５の屈
折率であり、また、ｕ₀ は光軸１１７と光線１１４およ
び１１５の一方との間の角度である。ｕ₀ は角度１５０
に等しい。Ｈはラグランジュの不変量、すなわち毛管１
００の直径１１６により規定された光学空洞のための光
学定数である。Ｈは前記光学系の最適特性を保持するた
めにできる限り高く保持される。しかし、全光学系に関
して、ラグランジュの不変量は、これが所望の高い値の
最小可能値である値に固定される。

【００８３】ラグランジュの不変量の値は、また、毛管
の穴１０１の直径１１３に関して外面１０４の直径１１
６の関数である。大きいラグランジュの不変量は、毛管
について壁１０５のための薄い寸法を有すると理解され
る。従って、薄い壁の毛管の穴１０１に入る光の有効角
度は、厚い壁の毛管１００より大きい。図２０（ｂ）に
図２０（ａ）に関して大きい角度４００が示されてい
る。したがって、ラグランジュの不変量は図２０（ｂ）
についてはより大きい。入力窓１０８に入る光線は、ラ
グランジュの不変量の限界を除いて、出力窓１０９を通
過しない。これは、検出された光エネルギに対する迷光
の寄与を最小にする。

【００８４】穴１０１の中心１０２を通る対角線により
示されているように、全ての図におけるラグランジュの
不変量は光学空洞の最小の穴によって規定される。

【００８５】６．光ファイバおよび開口数光ファイバの導体１１９，１２０が、十分に照らされる
と、光ファイバ１１９，１２０の開口数内の全ての角度
において光エネルギを含む。これは、コア材料１２１お
よびクラッド材料１２２の屈折率の相違の作用である。
石英ガラスの光ファイバのための開口数の代表値は２２
である。この値は、約１５度の角度１５０を有する角錐
体を規定する。各半角度１５０は図３（ａ），（ｂ）、
図４（ａ）、図２０（ａ），（ｂ）、図２１（ａ），
（ｂ）および図２２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されて
いる。

【００８６】図４（ａ）に示すように、半角度１５０
は、入力光ファイバ１１９の軸線４０１に集められた光
の円錐の半分の角度である。光線４０２，４０３がコア
１２１とクラッド１２２との間の境界面において入力光
ファイバ１１９の端面３０５を離れるとき、ポリイミド
コーティング１１０の外面に向けられた発散線４０２，
４０３が存在する。このような光線は毛管１００の壁１
０５に入らない。また、図１に示すように、入力包被光
線１１４ａ，１１５ａに一致する角度１５０における反
射光線４０４，４０５が存在する。角度１５０より小さ
い角度を有する点４０６，４０７から出る面３０５から
の全ての光線は、入力窓１０８、穴１０１および出力窓
１０９を通過する。開口数の限定のために大きい角度を
有する点４０６，４０７からの光線がないため、毛管１
００は、穴１０１および／または壁１０５を通過し、出
力窓１０９には到達しない不必要な光を受けにくい。

【００８７】面３０５上のコア１２１およびクラッド１
２２間の境界面にある境界点４０６，４０７の間で、光
線４０８が全ての方向しかし入力光ファイバ１１９の開
口数により決定された角度内で指示されるように出る。
円錐上の包被７００内の全ての光線は入力窓１０８に入
り、壁１０５を通過する。また、前記角度によっては、
包被７００内の光線のいくつかが穴１０１を通過する。
もしも正確に整列されていれば、光線のいくつか、例え
ば光線４１０は出力窓１０５を出て、出力光ファイバ１
２０に入る。図４（ａ）では、代表的光線４０８，４０
９，４１０が面３０５から出るように示されている。光
線４０８，４０９は出力窓４０９を通過しない。

【００８８】出力光ファイバ１２０の受け入れ面３０６
はその開口数に従って光を受け入れる。角度１５０は、
出力光ファイバ１２０にも適用可能である。図４（ａ）
では、円錐状の包被４１１内の代表的な光線が、正常に
受け入れられる光線として示されている。図示のよう
に、面３０６のコア１２１およびクラッド１２２間の境
界点４１２，４１３から、ファイバオプティック１２０
が発散源４１４および収斂源４１５からの光を受け入れ
る。

【００８９】光線１１４ｂおよび１１５ｂにより規定さ
れた領域の外側に漏れる光は、コーティング１１０が光
線を遮るために光源１１７からの現実の光がないため、
実際問題として受け入れられることはない。光線１１４
ｂ，１１５ｂにより境を限られた領域内では、角度１５
０より小さい角度で光が受け入れられる。代表的な光線
４１６，４１７および４１８が示されている。面３０６
に受け入れられたこの光は直接に窓１０８、壁１０５、
穴１０１、壁１０５および窓１０９を通過する。窓１０
８の幅は、出力ファイバ１２０の開口数と同様、光が面
３０６により受け入れられ得る領域を制限する。出力光
ファイバ１２０に入る、境界点４１２，４１３における
光は、毛管１００の周囲領域からの迷光である。

【００９０】入力光ファイバ１１９および出力光ファイ
バ１２０は、２００ミクロンおよび３００ミクロンの間
のコア１２１に関する直径を有する。外側のクラッド１
２２の直径は２２０ないし３００ミクロンの間のそれぞ
れである。緩衝コーティング６００がクラッド１２２の
周りに塗布されている。これらのそれぞれの状態におい
て、前記緩衝コーティングの直径は２４０および３６０
ミクロンの間である。

【００９１】光ファイバ１１９，１２０は、アリゾナ州
フェニックスのポリマイクロテクノロジーズイン
コーポレーテッドにより製造されており、また、トラン
スミッションが１８０ないし１１００ナノメータ間にあ
る一続きである。前記コアは高いＯＨ^- を有する。コア
１２１の材料は、シリカで作られ、クラッド１２２の材
料は添加剤入りシリカからなり、また、緩衝コーティン
グ６００はアクリレート、珪素またはポリイミド緩衝剤
からなる。

【００９２】７．光ファイバと光学系との調和前記光学系に関する入力光ファイバ１１９および出力光
ファイバ１２０の調和において、整合の調和におけるい
かなる機械的不完全をも保証するため、形状は、源１１
７および検出装置１１８における僅かに高い値のラグラ
ンジュの不変量（Ｈ）をもって確立される。

【００９３】図２では、レーザ光源１１７と、毛管１０
０を通過した後のレーザ光の検出装置１１８とが示され
ている。源１１７は入力光ファイバ１１９に接続され、
また、検出装置１１８は出力光ファイバ導体１２０に接
続されている。出力光ファイバ１２０の直径は入力光フ
ァイバ１１９より大きい。入力光ファイバ１１９および
出力光ファイバ１２０は、入力窓１０８および出力窓１
０９に関して設けられた光ファイバ支持体１５１により
適当に配置されている。支持体１５１は、光ファイバ入
出力機構５７１，５７２の一部を形成している。支持体
１５１は、ホルダ１８と共同する円形状の差し込み４５
９，４６１に近接して配置されている。

【００９４】毛管１００の入力窓１０８に非常に近接し
て保持機構５７１の端部１２３に光ファイバ１１９を配
置することにより、毛管１００に伝えられるエネルギ
が、前記ラグランジュ不等量内の全ての可能な光線方向
を満たす。出力窓１０９に非常に近接して機構５７２の
端部１２４に光ファイバ出力１２０を配置することによ
り、前記ラグランジュ不等量を満たす窓１０９からの全
ての励起エネルギが、検出装置１１８の作用面への伝達
のために捕らえられる。光ファイバの入出力導体１１
９，１２０は、窓１０８，１０９の直径より僅かに大き
い。

【００９５】光ファイバ１１９，１２０は、光ファイバ
の端部１２３，１２４および毛管１００の相対位置を合
理的な製造可能の誤差の限界におくホルダ１８０内に配
置される。

【００９６】入力光ファイバ１１９の端面３０５と入力
窓１０８との間の距離は、端面３０５から出る有効な光
が、僅かに大きいが窓開口１０８に対する類似の横断面
であるように適合される。面３０５からの光の出力は、
角形の発散円形錐体１６１の形状を取る（図３（ｂ）お
よび図７）。しかし、入力窓１０８に入り込む光は長方
形の形態である。光学包被、または穴１０１の中心１０
２に向けられた頂点を有する収斂円錐形状１５３の火面
がある。入力光火面１５３は全火面３００の一部であ
る。

【００９７】このようにして、最適な光エネルギが前記
光学路に入り、毛管の穴１０１を通過する。

【００９８】長方形の収斂円錐形状１５３が線１５４，
１５５により規定された２次元で示され（図３
（ａ））、また、線３０１，３０２，３０１ａ，３０２
ａにより３次元で示されている（図４（ｂ））。前記火
面は、各線１５４，１５５と中心１０２を通る軸線１５
６との間の角度１５２の周りに規定されている。角度１
５２は、光ファイバ１１９の開口数に関する角度１５０
に実質的に等しい。ひとまとめにして、軸線１５６の両
側に対する両角度１５２は角度４００に等しい。

【００９９】出力側では、端面３０６が距離１２６だけ
窓１０９から間隔をおかれている。このようにして、光
の長方形の形状が、線１５７，１５８間に規定された発
散火面円錐１７０である光学包被に含まれる。光は、出
力光ファイバ１２０のコア材料１２１に対する横断面よ
り小さい横断面を有する出力光ファイバ１２０の面３０
６の有効受け入れ領域に衝突する。出力窓１０９からの
発散火面円錐１７０は、穴１０１の中心１０２に向けら
れた頂点を有する。

【０１００】光は、発散火面円錐１７０内を面３０６か
ら下流へ進行する。火面部分１７０は包被３００の一部
である。したがって、火面または包被１７０は、窓１０
９と面３０６との間の第１の部分と、面３０６とコア１
２１がクラッド１２２と出合う光ファイバ１２０の内側
の間隔をおかれた地点との間の第２の部分とである２つ
のセクションからなる。

【０１０１】ファイバ光学導体１１９，１２０は、開口
数内の高度の完全状態で光線を伝導する。この開口内の
光は、直径１１６により規定された、毛管１００内の線
１０６，１０７，１０６ａ，１０７ａ間の光共振器に伝
導される。毛管１００内の光包被は立方体４２０の形状
をしている。したがって、光包被３００の要素は、入力
収斂長方形円錐１５３、前記毛管を通る立方体４２０、
および、出力窓１０９からの発散長方形円錐１７０であ
る。この包被３００は、光が穴１０１を横切り、次いで
出力光ファイバ１２０に伝えられる入力光ファイバ１１
９からの光で満たされる。

【０１０２】この配列では、窓１０８，１０９は長方形
の形状である。窓１０８の高さ−長さ１５９は、光ファ
イバ１１９のコア１２１の直径により規定される。窓１
０８の幅１６０は、毛管１００の穴１０１の直径１１３
により規定される。窓１０８は、毛管１００への光入力
の収斂円錐１５３の形状を規定しかつ制限する。毛管１
００の外側で窓１０８の上流では、前記発散円錐は符号
１６１で示すように、正規のまた円形のものである。し
かし、窓１０８にいくぶんかは入り、後に出口窓１０９
に入るのは、面３０５上の長方形部分２６１のみからの
光である。毛管１００の内側では、前記包被は、窓１０
８により制限された長方形の立方体状である。出力収斂
円錐１７０も、また、前記毛管の内側にある間、窓１０
９を出るときおよび出力光ファイバ１２０に入るとき、
長方形の薄切り開口に制限される。光は、線１０６，１
０６ａ，１０７，１０７ａ間に規定された光共振器１１
６に沿った全光路を満たす。したがって、例えば、軸線
１１７と平行な光線１１７ａも、また、直径１１３によ
り制限された光共振器（図１）路を通過する。他の典型
的な光線１１７ｂ，１１７ｃは光包被３００（図４
（ｂ））内に示されている。

【０１０３】また、光学空洞１１６内への、光学空洞１
１６内でのおよび光学空洞１１６からの光を示す光包被
が図４（ａ）および図７に示されている。発散円形円錐
火面１６１は入力窓１０８の上流側にある。長方形の立
方体火面４００が入力窓１０８の下流側に示されてい
る。円錐収斂火面１５３は、面３０５から窓１０８に中
心１０２の側へ向けられている。また、図４（ａ）およ
び図７に、出力光ファイバ１２０のコア１２１の入力面
３０６における想像窓１８１が示されている。光はコア
１２１の出力に進入し、長方形状１８２のコア１２１の
境界線に衝突する。

【０１０４】開口数外の光学空洞１１６に入らない。ま
た、開口数内のまた不透明のコーティング１１０に向け
られた光は、入力窓１０８を経て光学空洞１１６に入ら
ない。出力光ファイバ１２０を入力光ファイバ１１９の
直径より大きくすることにより、全光の包被１５３は出
力光ファイバ１２０で受け入れられる。

【０１０５】入力窓１０８に関する端面３０５における
入力光ファイバ１１９、および出力窓１０９に関する端
面３０６における出力光ファイバ１２０の関係を正確に
設定することにより、迷光の影響が減少される。これ
は、図３（ａ）、図７および図１４に示されている。図
３（ａ）および図１４には、窓１０８，１０９の一方の
側部に対するフラッシング４６６，４６７が、入力光フ
ァイバ１１９からの光が毛管１００を通過して出力側ま
たは出力光ファイバ１２０に至ることを阻止する。フラ
ッジング４６６，４６７は差し込み内の毛管の長さに沿
って伸びる。

【０１０６】同様に、散乱光、屈折、反射および他の望
ましくない光学現象の影響が減少される。この光学系
は、光学路長の制御および光学路の構造、および、迷光
の回避および緩衝散乱の減少を与える。

【０１０７】８．光ファイバの固定ホルダ１８０が、入力光ファイバ１１９のための端部１
５１および出力光ファイバ１２０のための端部１５１で
確実に据えられている。ホルダ１８０の一部１２７が縦
の支持構造６０１，６０２内に含まれている。この支持
構造は、外部にねじ山６０３，６０４を有する、横に伸
びるアーム６５０，６５１を含む。ナット６０５，６０
６がそれぞれねじ山６０３，６０４に据え付けられてい
る。ナット６０５，６０６は、それぞれ、入力光ファイ
バ１１９および出力光ファイバ１２０のためのホルダ機
構５７１，５７２がそれぞれ据えられた軸線方向穴６０
７，６０８を含む。

【０１０８】光ファイバホルダ機構５７１，５７２を円
形の差し込み４５９，４６１内に正確な近接関係に強固
かつ正確に固定するため、ナット６０５，６０６にそれ
ぞれねじ山６０３，６０４に沿ってねじ溝が設けられて
いる。

【０１０９】ホルダ１８０の下流側の一部４５１がシー
ル６０９内に配置されている。先端の出力チップが、毛
管１００の出力６１１をマニホルド溝６１２に導く丸い
端部６１０を有する。

【０１１０】９．電気泳動作用および結果試料入力１２９と試料出力１３０との間で流体を移動さ
せるための力は、試料入力１２９と試料出力１３０との
間に適当な電圧を生じさせることにより提供される。こ
のような電圧は毛管１００を通過する試料流体に及ぶ。
それは、毛管１００を通る試料の電気泳動移動を生じさ
せる。試料が窓１０８，１０９を通過するとき、前記下
光学路に沿って導かれる光源１１７からの光に曝され
る。この光は、穴１０１を通過する前記試料の分析をも
たらす光検出装置１１８により受け入れられる。

【０１１１】光学系の毛管電気泳動の構成は干渉のない
最適な光学的検出を提供する。光源１１７からの最大限
の光が、周囲の領域からの干渉なしに、穴１０１内の試
料を通過し、また、最大の信号が検出装置１１８により
受け入れられる。

【０１１２】最小の迷光の影響で入力光ファイバ１１９
から出力光ファイバ１２０に生じた光の効率的な使用
で、著しく改善されたデータが得られる。代表的なデー
タは図２４（ａ），（ｂ）に示されている。従来の毛管
電気泳動システムに関する比較データは、入力光ファイ
バからの実質的により多くの光の発生を必要とする。シ
ステムにおける望ましくない光の影響を除くために実質
的にさらにより複雑で大きい装置が必要とされる。

【０１１３】１０．その他包被３００の構成は、穴１０１内の前記試料を経た光源
からの光の量を最大にする。これは、光に収差を生じさ
せ得る焦点調整装置またはスリットのような追加の光学
要素なしに効果的に達成される。窓１０８，１０９は光
のための開口として有効に働き、また、ラグランジュの
不等量についてのコンプライアンスを保証することによ
り、毛管１００内および穴１０１を通して最小の迷光お
よび異常光をもって、光源からの光の効果的な最大限の
効率が得られる。重大な複合歪みを伴う光の「空気−ス
リット−空気−ガラス」通路はない。歪みが結果として
ほとんどない「空気−ガラス」通路があるのみである。

【０１１４】図１３に示すように、窓１０８の高さは幅
より大きい。窓の異なる構成が可能である。図１７には
比較的広い幅および短い高さの窓が示されている。

【０１１５】図１８（ａ）から図１９（ｂ）に、毛管１
００の異なる横断面が示されている。穴１０１は円とし
て示されている。しかし、穴１０１が異なる横断面のも
のであることがある。前記穴の横断面は異なる。

【０１１６】図１８（ａ）では、入力窓１０８は、出力
窓１０９のように、湾曲面上にある。入力窓に近接して
いない毛管１００の表面、すなわち表面６０２，６０３
は平坦である。湾曲面６０４，６０５を除いて、毛管の
横断面は実質的に矩形である。コーティング１１０は所
望により外面６０２，６０３，６０５に形成される。

【０１１７】図１８（ｂ）に図１８（ａ）の類似構造が
開示されている。しかし、この毛管の形状は、側部６０
４，６０５の長さが側部６０２，６０３より比較的短
い、比較的ずんぐりしている。図１８（ｃ）では、側部
６０４，６０５が側部６０２，６０３より比較的長い。
図１９（ａ）では、真っ直ぐな側部６０２，６０３と真
っ直ぐな側部６０４，６０５の矩形の毛管の横断面が示
されている。

【０１１８】図１９（ｂ）に示す形状では、コーティン
グ１１０の一部だけでなく壁１０５の一部をも除去する
ことにより、窓１０８，１０９が形成されている。入力
窓の側部６０６，６０７が穴１０１に向けて収斂するよ
うに傾斜している。窓の側面または内側の側部６０８
が、穴１０１に関する中心１０２に従うように湾曲され
ている。同様に、出力窓１０９が、該出力窓に側壁を形
成する発散側部６０９，６１０を有する。面６１１は、
壁１０５に刻まれた面である。面６１１は中心１０２に
従う曲率を有する。図１９（ｂ）に示す構造は、両窓の
内側が前記壁にできる限り近接し、これにより、システ
ムのラグランジュの不等量の値を増大させることを保証
するように設定されている。窓１０８の壁６０６，６０
７、および窓１０９の壁６０９，６１０は、光線１１４
ａ，１１５ａ，１１４ｂ，１１５ｂにより成立される角
度関係に従わせるために傾斜されている。

【０１１９】毛管の他の形状が可能であり、例えば、そ
の形状は、三角形または他の適当な幾何学的形状であ
る。他の窓１０８，１０９の一つは、システムにより求
められるとき、異なる選択深さに壁１０５を刻むことが
できる。

【０１２０】図２０（ａ）ないし図２２（ｃ）の異なる
表示において、異なる直径の穴１１０にまた異なる程度
のコーティング除去をもって、相対的に異なって規定さ
れた窓１０８，１０９が示されている。

【０１２１】ラグランジュの不等量は壁１０５の厚さに
関連する。壁１０５が厚いほど、Ｈ値は低い。壁１０５
が薄いほど、Ｈ値は高い。壁１０５が非常に薄ければ、
光ファイバの端面３０５はラグランジュ限界を規定す
る。

【０１２２】異なる厚さの毛管１００の関係は、図２０
（ａ）ないし図２２（ｃ）に、入力光ファイバ１１９お
よび出力光ファイバ１２０に関して示されている。前記
光包被は２次元であり、太線により示されている。

【０１２３】図示のラグランジュの不等量は、図２０
（ａ）において小さく、また、図２０（ｂ）において大
きい。図２２（ｂ）において、ラグランジュの不等量
は、入出力光ファイバおよび面３０５，３０６によって
決定される。図２１（ｂ）では、大きい入力光ファイバ
１１９および出力光ファイバ１２０が採用されている。
端面３０５，３０６は、窓１０８，１０９から比較的離
されている。図２１（ｂ）では、入力窓は直径１１３よ
り大きくない。毛管１００から端面３０５，３０６を移
動することにより、より多くの外来光線が前記毛管に入
ることが可能である。

【０１２４】図２１（ａ）では、毛管１００の構造が図
２１（ｂ）に類似しているが、小さい直径の入力光ファ
イバ１１９および出力光ファイバ１２０が採用されてい
る。前記包被は、入力信号穴の全てが入力信号によって
明るくされるとは限らないことを示す。

【０１２５】図２１（ｂ）では、出力窓１０９が穴１０
１より大きくない。大きい入力光ファイバ１１９が提供
され、入力光ファイバ１１９は毛管１００から大きく離
されている。選択的に、毛管１００に近接して配置され
る小さい入力光ファイバ１１９を用いることができる。
前記包被は、前記穴の全てが入力信号によって明るくさ
れるとは限らないことを示す。

【０１２６】図２２（ｂ）では、入力窓１０８および出
力窓１０９の双方が穴１０１より大きくない。穴１０１
の全てが入力信号によって明るくされるとは限らない。

【０１２７】図２０（ａ）ないし図２２（ｃ）のそれぞ
れにおける全ての例において、入力光ファイバ１１９お
よび出力光ファイバ１２０に関して開口数が同じである
と考えられる。

【０１２８】ホルダ−毛管−窓の構造が正確に構成され
れば、光学系の他の要素を大きい許容誤差をもって構成
しまた毛管１００に関して整列させることができる。ホ
ルダ１８０は毛管１００を固定関係に確保し、また、窓
１０８，１０９が毛管１００に正確に予め形成されるた
め、窓１０８，１０９と穴１０１との間の相対移動の可
能性はない。

【０１２９】ホルダ１８０は、次に、電気泳動システム
におけるその支持体に固定され、入出力光ファイバ１１
９，１２０のみがそれぞれホルダ１８０と物理的にかつ
光学的に整列されなければならない。一方における窓１
０８，１０９および毛管１００の物理的整列関係の他方
における光ファイバ１１９，１２０からの「切り離し」
は、前記システムの整列を簡単にする。この電気泳動シ
ステムは、整列すべき多数の光学要素を持っていた従来
のシステムを越える重要な改良である。ホルダ１８０お
よび入出力光ファイバ１１９，１２０は窓それ自体より
比較的大きい要素であり、したがって、整列が容易であ
る。

【０１３０】本発明のより多くの例があるが、それぞ
れ、細部の事項においてのみ、他と異なる。

【０１３１】異なる種類の単一源および複数の検出装置
を使用することができる。前記毛管の穴内の分離要素を
感知するための検出は、選択的に、伝導性検出装置、放
射能検出装置、および、真吸光度、蛍光現象、屈折率勾
配および光散乱検出装置のような種々の光学的手法を含
み得る。

【０１３２】検出信号は特定の波長について記述してき
たが、電気泳動システムが多くの異なる波長で作用し得
ることは明らかである。多数の個々の波長の信号は、前
記毛管に適用される１またはそれ以上の検出路に適用さ
れる。このような波長の範囲は、窓の幅を適当に構成す
る遮蔽が毛管の壁の望ましくない部分の通過から選択波
長における信号を排除する限り、電磁スペクトルにおい
て制限されまたは広範囲にわたる。

【０１３３】前記システムについて単一の毛管電気泳動
ユニットを参照して説明したが、連続した監視過程を提
供すべく多数のシステムを直列に使用することができる
ことは明らかであろう。これは図８に示されている。し
たがって、異なる入力光ファイバ１１９および出力光フ
ァイバ１２０を、例えばターンテーブル上に整列された
多連の毛管１００に供することができる。単一の光源１
１７および単一の光検出装置１１８を、各毛管がホルダ
要素部１２７を介して各光ファイバホルダ１８０に保持
されるように、電気泳動システムに関して順次にまたは
同時に用いることができる。試料入力１２９および出力
１３０は必然的に設けられる。

【０１３４】図８に示すように、並列の毛管１００の長
さに沿って一連の並列入力光ファイバ１１９および並列
出力光ファイバ１２０がある。このような方法で、異な
る毛管１００の穴１０１を下る異なる試料の移動を所望
の通りに監視することができる。

【０１３５】図９の配列では、入力としての走査光源２
１７および検出手段としての直線配列検出装置２１８が
配置されている。これらの毛管１００における窓２０
８，２０９は、コア１２１の光ファイバ直径寸法と関連
する長さにおいて大きいように、長手方向に伸長してい
る。光源２１７は入力窓２２３を有し、また、検出装置
２１８は受け入れ窓２２４を有する。

【０１３６】他の態様では、選択角度で前記毛管の中心
軸線の周りに角度的に配置された多数の入力窓および出
力窓を備えることが可能である。異なる態様において、
異なる選択波長の入力光が前記軸線の周りの選択された
入力窓を介して毛管に入力される。異なる出力窓が、毛
管１００内の試料についての関連情報を有する光を受け
入れる。

【０１３７】図１ないし図７に示す構造は、両窓１０
８，１０９が穴１０１の直径に実質的に等しい開口幅１
６０を有するものである。いくつかの態様にあっては、
穴１０８，１０９の一方のみが、例えば図２１（ａ），
（ｂ）および図２２（ａ）に示すように、穴の直径１１
３に等しい。好ましい構造は、直径１１３に等しい幅１
６０を有する両窓開口１０８，１０９を備える。図６に
示すように、穴１０８，１０９の高さ１５９は幅１６０
より大きい。

【０１３８】また、他の態様では、入力窓および出力窓
の少なくとも一方が入力光ファイバの出力面および出力
光ファイバの受け入れ面により規定される。したがっ
て、端面３０５，３０６の幅が前記毛管の穴より実質的
に小さいまたは大きくない場合、毛管１００の表面コー
ティング１１０により規定された窓を有すると同様、実
質的に同じ効果が達成される。

【０１３９】窓１０８または１０９の幅が穴１０１の直
径より小さい場合、穴１０１に入り込みまた穴１０１か
ら出る光の量は、本発明の意義において最大限に可能で
あるよりは少ない。これは、図２２（ｂ）に示されてい
る。前記電気泳動システムから検出されまた得られた情
報はそれでも十分であり、また、従来のシステムよりな
お優れている。

【０１４０】窓１０８，１０９の一方のみが穴１０１の
直径と実質的に等しいかまたは大きくなく、他一方の窓
１０８，１０９が前記穴の直径より大きい態様がある。
このケースでは、最も小さい窓の幅が、前記入力光ファ
イバから前記毛管および穴を経て前記出力光ファイバに
至る光の範囲を決定する。

【０１４１】このケースは、窓１０８または１０９が前
記ファイバの端面上にあるかまたは前記毛管の表面上に
あるかについて考慮される。

【０１４２】異なるケースにおいて、入出力窓の相対的
な幅が異なる。したがって、前記穴を通る包被は均整の
取れた立方体である必要はないが、２つの窓間では傾斜
している。これは図２２（ｂ）に示されている。

【０１４３】窓１０８，１０９の形状は、毛管１００の
周囲に関して本質的に長方形であるように説明してき
た。前記長方形は、本質的に前記穴と平行である。ある
ケースでは、前記窓の境界または縁部は湾曲している。
この場合、前記窓の幅は前記窓の最も幅の大きいまたは
平均の幅と考えられる。他のケースでは、前記窓の線が
前記穴に非平行である。

【図面の簡単な説明】

【図１】毛管の横断面図を示すシステムのレイアウトで
あって、代表的な光線が毛管の穴を通過し、また、直径
方向へ向けられた線がラグランジュの不等量に関して毛
管に対する窓の幅を規定している。

【図２】入力光ファイバ、出力光ファイバ、試料入力お
よび試料出力を有する毛管電気泳動光学系の一部を断面
で示す部分側面図である。

【図３】（ａ）入力光ファイバおよび出力光ファイバを
有する毛管の端部を示しまたファイバ間および毛管全体
の光包被を示す光学系の横断面図である。（ｂ）毛管に関する入力光ファイバにおける角度関係を
示す。

【図４】（ａ）代表的な光学光線路と光包被とを示す横
断面図である。入力光ファイバからの発散および収斂の
各円錐状包被が示されている。入力光ファイバ端からの
代表的光線および出力光ファイバ端への光線が示されて
いる。（ｂ）入力光ファイバから毛管を経て出力光ファイバへ
至る光学系の斜視図である。入力光ファイバの端部から
の入力光が通る光包被または光の火面が示されている。
覆いは穴の直径に等しい幅を規定する。覆いは、毛管を
出る光が穴を迂回することなしに、試料を含む穴を通過
することを確実にする。毛管を出る光は、次に、出力光
ファイバの受け入れ端部に入る。

【図５】両ファイバ間および毛管に沿った光包被の側面
を示す入力光ファイバおよび出力光ファイバに関する毛
管の横断面光学側面図である。

【図６】図５に類似の部分側面図であって、図５は９０
°にわたって回転され、毛管の入力窓を示す。

【図７】入力光ファイバが最前面に見えるように穴の軸
線の周りに回転された、図４（ｂ）に類似の部分斜視
図である。光包被が入力光ファイバ、ホルダの一部を有
する毛管および出力光ファイバと相対的に示されてい
る。想像線で示された入力光ファイバから出てくる発散
円錐状火面がある。入力光ファイバのコアおよびクラッ
ドの境界面から少なくとも部分的に出る収斂包被が入力
窓に入る。窓を経る包被内の光の通過後、包被は毛管内
の正六面体内に含まれる。光は、長方形の横断面に一致
する発散包被内の出力窓から出る。光は、これが出力光
ファイバのクラッド−コア境界面に出合うまで、増大す
る長方形横断面を有する出力光ファイバに入る。

【図８】多数の毛管のための多数の光ファイバ入力およ
び出力を示す部分斜視図である。

【図９】代表的な走査光線および線形配列検出装置を示
す部分斜視図である。

【図１０】毛管がホルダに含まれるときに毛管に窓を形
成するためのレーザの斜視図である。

【図１１】レーザ光線出力の下方のプラテンに固定され
たホルダの斜視図である。

【図１２】毛管が貫通するホルダの正面図である。

【図１３】光ファイバが配置される窓を示す図１２の詳
細図である。

【図１４】窓の適所の毛管を示す図１３の線１３−１３
に沿って得られた横断面図である。

【図１５】ホルダの側部から中心へ向けられた収斂フラ
ッシング部により窓に毛管を固定することを示す図１４
の詳細図である。

【図１６】頂部側から見たホルダの斜視図である。

【図１７】ホルダのための他の窓の形状の部分正面図で
ある。入力窓はその幅と比べてその高さにおいて比較的
狭い。

【図１８】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ入出
力窓を有する毛管の異なる横断面図である。

【図１９】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ入出力窓を有
する毛管の異なる横断面図である。（ｂ）では、入力窓
および出力窓がポリマーコーティングおよび毛管の形成
材料の一部を除去することにより形成されている。

【図２０】（ａ）および（ｂ）は、入力光ファイバおよ
び出力光ファイバの開口数に関してまたラグランジュの
不等量特性に関して、異なる厚さの壁、異なる穴径およ
び異なるコーティングを有する異なる毛管を示す。

【図２１】（ａ）および（ｂ）は、入力光ファイバおよ
び出力光ファイバの開口数に関してまたラグランジュの
不等量特性に関して、異なる厚さの壁、異なる穴径およ
び異なるコーティングを有する異なる毛管を示す。

【図２２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、入力光ファ
イバおよび出力光ファイバの開口数に関してまたラグラ
ンジュの不等量特性に関して、異なる厚さの壁、異なる
穴径および異なるコーティングを有する異なる毛管を示
す。

【図２３】入力光ファイバ、出力光ファイバに関するシ
ステムに配置されたホルダおよび毛管の断面側面図であ
って、ホルダおよび光ファイバスを相対的に共に物理的
に固定するためのエレメントを示す。

【図２４】（ａ）および（ｂ）は、電気泳動毛管を横切
る２つの異なる電位差における、時間に対する光吸収の
プロットを表すデータである。

【符号の説明】

１００毛管１０１穴１０８入力窓１０９出力窓１１９入力光ファイバ１２０出力光ファイバ１６０窓の幅１８０ホルダ３００包被（火面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジェラルドエルクラインアメリカ合衆国 92669 カリフォルニア州オリンジイーウォルナット 3804 (72)発明者ウェインエスジョンソンアメリカ合衆国 90631 カリフォルニア州ラハブラホドソンドライヴ 1921

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】穴、前記穴を規定する内面、外面および
両面間に規定された壁を有する毛管であって前記穴が幅
を有しかつ検出通路を過ぎる流体を移送するためにある
毛管と、前記毛管の外面の一部に設けられた入力窓と、
前記毛管の外面の一部に設けられた出力窓とを含み、前
記入力窓および前記出力窓が間隔をおかれ、少なくとも
前記入力窓または出力窓の一方が窓幅を規定し、また、
前記窓幅が前記穴の幅より実質的に大きくない、毛管電
気泳動システム。
【請求項２】両窓の幅が実質的に前記穴の幅より大き
くない、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】両窓の少なくとも一方の幅が実質的に前
記穴の幅に等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】両窓の幅が実質的に前記穴の幅に等し
い、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】中心を有する穴、選択された直径を有す
る前記穴を規定する内面、外面、および両面間に規定さ
れた壁を有する毛管であって前記穴が検出通路を過ぎる
流体を移送するためにある毛管と、前記毛管の外面の一
部に設けられた入力窓であって前記面との相対する境界
面を有し、これにより前記入力窓の幅を規定する入力窓
と、前記毛管の反対側の外面の一部に設けられた出力窓
であって前記面との相対する境界面を有し、これにより
前記出力窓の幅を規定する出力窓とを含み、前記入力窓
の幅および前記出力窓の幅が、さらに、入力窓の相対す
る境界面のそれぞれから半径方向へ向けられ前記穴の中
心を通り前記出力窓の相対する境界面のぞれぞれに至る
一対の交差直線により規定され、また、前記交差直線が
前記検出通路のためのラグランジュの不変数を規定す
る、毛管電気泳動システム。
【請求項６】穴、選択された直径を有する前記穴を規
定する内面、外面および両面間に規定された壁を有する
毛管であって前記穴が検出通路を過ぎる流体を移送する
ためにある毛管と、前記毛管の外面の一部に設けられた
入力窓と、前記毛管の反対側の外面の一部に設けられた
出力窓とを含み、前記入力窓および出力窓がそれぞれ幅
を規定し、前記検出通路が前記入力窓と前記穴を経て至
る前記出力窓との間に規定され、前記検出通路のための
ラグランジュの不変数があり、また前記入出力窓が前記
ラグランジュの不変数が実質的に前記検出通路と調和す
るような幅を有する、毛管電気泳動システム。
【請求項７】前記ラグランジュの不変数が前記壁を通
る実質的に最小の信号に関して前記穴内の信号を受け入
れるための実質的に最大の角度により決定される、請求
項６に記載のシステム。
【請求項８】前記ラグランジュの不変数が前記検出通
路のための実質的に最大の値に選択される、請求項７に
記載のシステム。
【請求項９】毛管電気泳動システムであって、中心を
有する穴、選択された直径を有する前記穴を規定する内
面、外面、および両面間に規定された壁を有する毛管で
あって前記穴が検出通路を過ぎる流体を移送するために
ある毛管と、前記毛管の外面の一部に設けられた入力窓
であって前記毛管の外面との相対する境界面を有し、こ
れにより前記入力窓の幅を規定する入力窓と、前記毛管
の反対側の外面の一部に設けられた出力窓であって前記
外面との相対する境界面を有し、これにより前記出力窓
の幅を規定する出力窓と、前記穴の中心と前記入力窓の
境界面間の中途位置と前記出力窓の境界面間の中途位置
とを通る軸線とを含み、入出力窓の幅がＨ＝Ｙｎ₁ ｕ₀
により確立され、ここにＹは実質的に前記窓の幅の半分
でありかつ実質的に前記穴の直径の半分であり、ｎ₁ は
前記毛管の屈折率であり、ｕ₀ は前記軸線と前記窓の境
界面から前記中心を通る線との間の角度であり、また、
Ｈは前記システムのための光学定数である、毛管電気泳
動システム。
【請求項１０】前記入力窓に入力光を導くための入力
光ファイバを含み、前記入力光ファイバが開口数を有
し、また、前記入力光ファイバが前記入力窓から間隔を
おかれた端面を有するコアを備え、これにより、光が前
記入力光ファイバの端面から伝達され、前記端面が境界
面を有し、前記境界面からの光線が前記開口数のための
半分の角度に実質的に等しい収斂角度で向けられ、ま
た、前記光の収斂線が前記窓の幅に実質的に等しい幅を
規定する位置において前記入力窓に向けて導かれる、請
求項１に記載のシステム。
【請求項１１】前記ファイバの開口数のための半分の
角度における前記光線が前記穴の中心に向けて導かれ
る、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】前記出力窓から光を受け入れるための
出力光ファイバを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】前記出力窓から光を受け入れるための
出力光ファイバを含み、前記出力光ファイバが開口数を
有し、前記出力光ファイバが前記出力窓から間隔をおか
れた出力端面を有するコアを備え、前記端面がクラッド
との境界面を有し、また、前記出力窓からの出力光線が
前記開口数に関する発散角度を規定し、前記出力窓の境
界面からの光の発散角度が前記出力ファイバを満たし、
このような線が前記出力光ファイバの端面の幅より少な
くとも実質的に広くない幅において前記端面における幅
を規定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】前記分散光線が前記穴の中心から発散
する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的な除去により形成され
る、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的な除去により形成され
る、請求項５に記載のシステム。
【請求項１７】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的な除去により形成され
る、請求項６に記載のシステム。
【請求項１８】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的な除去により形成され
る、請求項９に記載のシステム。
【請求項１９】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的な除去により形成され
る、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的な除去により形成され
る、請求項１３に記載のシステム
【請求項２１】互いに間隔をおかれた多数の入力窓お
よび互いに間隔をおかれた多数の出力窓を含む、請求項
１に記載のシステム。
【請求項２２】前記入力窓が前記出力窓の反対側に設
けられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】前記入力窓がそれぞれ反対側の出力窓
に関連付けられている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】前記窓が長方形の横断面を有する、請
求項１に記載のシステム。
【請求項２５】穴、前記穴の直径を規定する内面、外
面および両面間に規定された壁を有する毛管であって前
記穴が検出通路を過ぎる流体を移送するためにある毛管
と、前記毛管の外面の一部に設けられた入力窓および前
記毛管の反対側の外面の一部に設けられた出力窓であっ
て少なくとも前記入力窓および出力窓の一方が幅を規定
しまた前記幅が前記穴の直径に実質的に等しい入力窓お
よび出力窓と、信号を発生するための手段とを含み、入
出力窓間の前記検出通路に沿って向けられた信号が前記
穴を追加的に通過することなしに実質的に前記壁を通過
しない、毛管電気泳動システム。
【請求項２６】前記入力窓に入力光を向けるためのコ
アおよびクラッドを有する入力光ファイバを含み、前記
入力光ファイバが前記コアに関する端面を有し、前記端
面が前記入力窓から間隔をおかれ、これにより、前記コ
アおよびクラッドの境界面からの前記入力光ファイバの
開口数に関連する光が、前記入力窓の縁部に近接しまた
前記穴の中心に対する実質的な直線を規定する、請求項
２５に記載のシステム。
【請求項２７】前記出力窓からの出力光を受け入れる
ためのコアおよびクラッドを有する出力光ファイバを含
み、前記出力光ファイバが前記コアに関する端面を有
し、前記端面が前記出力窓から間隔をおかれ、これによ
り、前記出力窓幅の縁に近接する前記穴の中心からの実
質的な直線に沿って向けられた前記出力光ファイバの開
口数に関連する光が少なくとも前記コアおよびクラッド
の境界面内にある位置に向けられる、請求項２５に記載
のシステム。
【請求項２８】前記出力窓からの出力光を受け入れる
ためのコアおよびクラッドを有する出力光ファイバを含
み、前記出力光ファイバが前記コアに関する端面を有
し、前記端面が前記出力窓から間隔をおかれ、これによ
り、前記出力窓幅の縁に近接して向けられた前記穴の中
心からの光が少なくとも前記コアおよびクラッドの境界
面内にある位置に向けられる、請求項２６に記載のシス
テム。
【請求項２９】中心を有する穴、選択された直径を有
する前記穴を規定する内面、外面および両面間に規定さ
れた壁を有する毛管であって前記穴が検出通路を過ぎる
流体を移送するためにある毛管と、前記毛管の外面に設
けられた光入力窓および前記毛管の反対側の外面部分に
設けられた光出力窓を含み、前記入力窓または出力窓の
少なくとも１つが開口幅を規定し、また、前記窓の幅が
前記穴の直径より実質的に大きくない、毛管電気泳動光
学システム。
【請求項３０】両窓の幅が前記穴の直径より実質的に
大きくない、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】前記窓の少なくとも１つの幅が前記穴
の直径に実質的に等しい、請求項２９に記載のシステ
ム。
【請求項３２】両窓の幅が前記穴の直径に実質的に等
しい、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】中心を有する穴、選択された直径を有
する前記穴を規定する内面、外面、および両面間に規定
された壁を有する毛管であって前記穴が検出通路を過ぎ
る流体を移送するためにある毛管と、前記毛管の外面の
一部に設けられた光入力窓であって前記面との相対する
境界面を有し、これにより前記入力窓の幅を規定する入
力窓と、前記毛管の反対側の外面の一部に設けられた出
力窓であって前記面との相対する境界面を有し、これに
より前記出力窓の幅を規定する出力窓とを含み、入出力
窓の幅が、入力窓の相対する境界面のそれぞれから半径
方向へ向けられ前記穴の中心を通り前記出力窓の相対す
る境界面のぞれぞれに至る一対の交差直線により規定さ
れ、また、前記窓の幅が前記穴の直径に実質的に等し
い、毛管電気泳動光学システム。
【請求項３４】穴、選択された直径を有する前記穴を
規定する内面、外面および両面間に規定された壁を有す
る毛管であって前記穴が光学通路を過ぎる流体を移送す
るためにある毛管と、前記毛管の外面の一部に設けられ
た光入力窓および前記毛管の反対側の外面の一部に設け
られた光出力窓とを含み、前記入力窓および出力窓がそ
れぞれ幅を規定し、前記検出通路が前記入力窓と記出力
窓との間に規定され、前記光学通路のためのラグランジ
ュの不変数があり、また前記ラグランジュの不変数が実
質的に前記光学通路と調和する、毛管電気泳動光学シス
テム。
【請求項３５】前記ラグランジュの不変数が前記毛管
の壁を通る実質的に最小の光に関して前記穴内の光を受
け入れるための実質的に最大の角度により決定される、
請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】前記ラグランジュの不変数が前記光学
通路のための実質的に最大の値に選択される、請求項３
５に記載のシステム。
【請求項３７】毛管電気泳動光学システムであって、
中心を有する穴、選択された直径を有する前記穴を規定
する内面、外面、および両面間に規定された壁を有する
毛管であって前記穴が検出通路を過ぎる流体を移送する
ためにある毛管と、前記毛管の外面の一部に設けられた
光入力窓であって前記毛管の外面との相対する境界面を
有し、これにより前記入力窓の幅を規定する入力窓と、
前記毛管の反対側の外面の一部に設けられた出力窓であ
って前記毛管の外面との相対する境界面を有し、これに
より前記出力窓の幅を規定する出力窓と、前記穴の中心
と前記入力窓の境界面間の中途位置と前記出力窓の境界
面間の中途位置とを通る光学軸線とを含み、入出力窓の
幅がＨ＝Ｙｎ₁ ｕ₀ により確立され、ここにＹは実質的
に前記窓の幅の半分でありかつ実質的に前記穴の直径の
半分であり、ｎ₁は前記毛管の屈折率であり、ｕ₀ は前
記光学軸線と前記窓の境界面から前記中心を通る線との
間の角度であり、また、Ｈは前記システムのための光学
定数である、毛管電気泳動光学システム。
【請求項３８】前記入力窓に入力光を導くための入力
光ファイバを含み、前記入力光ファイバが開口数を有
し、また、前記入力光ファイバが前記入力窓から間隔を
おかれた端面を有するコアを備え、これにより、光が前
記入力光ファイバの端面から伝達され、前記端面がクラ
ッドとの境界面を有し、前記境界面からの光線が前記開
口数のための半分の角度に実質的に等しい収斂角度で向
けられ、また、前記光の収斂線が前記窓の幅に実質的に
等しい幅を規定する位置において前記入力窓を満たすよ
うに前記入力窓に向けて導かれる、請求項１に記載のシ
ステム。
【請求項３９】前記ファイバの開口数のための半分の
角度における前記光線が前記穴の中心に向けて導かれ
る、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】前記出力窓から光を受け入れるための
出力光ファイバを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４１】前記出力窓からの光を受け入れるため
の出力光ファイバを含み、前記出力光ファイバが開口数
を有し、前記出力光ファイバが前記出力窓から間隔をお
かれた出力端面を有するコアを備え、前記端面がクラッ
ドとの境界面を有し、また、前記出力窓からの出力光線
が前記開口数に関する発散角度を規定し、前記発散角度
は、前記出力窓の境界面からの光線が前記出力ファイバ
を満たすときにこの線が前記出力光ファイバの端面の幅
より少なくとも実質的に広くない幅を規定するものであ
る、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４２】前記発散光線が前記穴の中心から出
る、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的除去により形成されてい
る、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４４】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的除去により形成されてい
る、請求項３３に記載のシステム。
【請求項４５】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的除去により形成されてい
る、請求項３４に記載のシステム。
【請求項４６】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的除去により形成されてい
る、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４７】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的除去により形成されてい
る、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４８】前記毛管がコーティングを含み、前記
窓が前記コーティングの選択的除去により形成されてい
る、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４９】互いに間隔をおかれた多数の入力窓お
よび互いに間隔をおかれた多数の出力窓を含む、請求項
２９に記載のシステム。
【請求項５０】前記入力窓が前記出力窓の半径方向の
反対側に設けられている、請求項２９に記載のシステ
ム。
【請求項５１】前記入力窓がそれぞれ半径方向反対側
の出力窓に関連付けられている、請求項４９に記載のシ
ステム。
【請求項５２】前記窓が長方形の横断面を有する、請
求項２９に記載のシステム。
【請求項５３】中心を有する穴、選択された直径を有
する前記穴を規定する内面、外面、および両面間に規定
された壁を有する毛管であって前記穴が検出通路を過ぎ
る流体を移送するためにある毛管と、前記毛管に対する
光学入力および前記毛管に対する光学出力とを含み、前
記穴の直径がラグランジュの不変数を規定し、前記入力
および出力間の前記光学通路が前記ラグランジュの不変
数に一致する、毛管電気泳動光学システム。
【請求項５４】前記光学入力に入力光を導くための入
力光ファイバを含み、前記入力光ファイバが開口数を規
定し、前記開口数が前記毛管のラグランジュの不変数に
関連する、請求項５３に記載のシステム。
【請求項５５】前記光学出力からの出力光を受け入れ
るための出力光ファイバを含み、前記出力光ファイバが
開口数を規定し、前記開口数が前記毛管のラグランジュ
の不変数に関連する、請求項５３に記載のシステム。
【請求項５６】前記光学窓からの出力光を受け入れる
ための出力光ファイバを含み、前記出力光ファイバが開
口数を規定し、また、前記開口数が前記毛管のラグラン
ジュの不変数に関して調和されている、請求項５４に記
載のシステム。
【請求項５７】検出通路を過ぎる流体を移送するため
にある穴と、前記穴を規定する内面と、外面と、両面間
に規定された壁と、前記外面に設けられた入力窓および
前記入力窓から間隔をおいて前記外面に設けられた出力
窓であって少なくとも前記入力窓または出力窓の一方が
前記穴の幅より実質的に大きくない幅を規定する入力窓
および出力窓とを含む毛管の前記検出通路に信号を通す
ための方法であって、前記入力窓に入力信号を導きかつ
前記入力窓または出力窓の選択されたいずれか一方によ
り前記信号を覆い、これにより、前記出力窓を通過する
前記入力信号が前記穴を追加的に通過することなしには
本質的に前記壁を通過しないようにすることを含む、毛
管の検出通路に信号を通す方法。
【請求項５８】前記入力窓の横断面および前記出力窓
の横断面を規定する前記壁および穴のスペースを実質的
に満たすべく前記穴を通る前記信号を導くことを含む、
請求項５７の方法。
【請求項５９】検出通路を過ぎる流体を移送するため
にある穴と、前記穴を規定する内面と、外面と、両面間
に規定された壁と、前記外面に設けられた信号入力窓お
よび前記信号入力窓から間隔をおいて前記外面に設けら
れた信号出力窓であって少なくとも前記入力窓または出
力窓の一方が前記穴の幅より実質的に大きくない幅を規
定する信号入力窓および信号出力窓とを含む毛管の検出
通路に信号を導くことを含む、試料についての毛管電気
泳動の実行方法であって、前記入力窓に入力信号を導き
かつ前記入力窓または出力窓の選択されたいずれか一方
により前記信号を覆い、これにより、前記出力窓を通過
する前記入力信号が前記穴を追加的に通過することなし
には本質的に前記壁を通過しないようにし、前記検出通
路を過ぎる流体を移送し、前記出力信号を検出すること
を含む、毛管電気泳動実行方法。
【請求項６０】前記検出通路を信号で満たすことを含
む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】光学通路を過ぎる流体を移送するため
にある穴と、前記穴を規定する内面と、外面と、両面間
に規定された壁と、前記外面に設けられた光入力窓およ
び前記入力窓から間隔をおいて前記外面に設けられた光
出力窓であって少なくとも前記入力窓または出力窓の一
方が前記穴の幅より実質的に大きくない幅を規定する入
力窓および出力窓とを含む毛管の光学通路に光を通す方
法であって、前記入力窓に入力光を導きかつ前記入力窓
および出力窓における光を覆い、これにより、前記出力
窓を通過する前記入力光が、前記穴を追加的に通過する
ことなしには本質的に前記壁を通過しないようにするこ
とを含む、毛管の光学通路に光を通す方法。
【請求項６２】前記入力窓の横断面および前記出力窓
の横断面間により規定された、前記壁および穴のスペー
スを実質的に満たすべく前記穴を通る前記光を導くこと
を含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】光学通路を過ぎる流体を移送するため
にある穴と、前記穴を規定する内面と、外面と、両面間
の壁と、前記外面に設けられた光入力窓および前記入力
窓から間隔をおいて前記外面に設けられた光出力窓であ
って前記入力窓および出力窓が前記穴の幅より実質的に
大きくない幅を規定する入力窓および出力窓とを含む毛
管の光学通路に光を導くことを含む、毛管電気泳動を受
ける試料に光を通す方法であって、前記入力窓に入力光
を導きかつ前記入力窓および出力窓における光を覆い、
これにより、前記出力窓を通過する前記入力光が前記穴
を追加的に通過することなしには本質的に前記壁を通過
しないようにし、前記穴に試料流体を通し、前記穴の通
過後の光を検出することを含む、毛管電気泳動を受ける
試料に光を通す方法。
【請求項６４】前記光学通路を光で満たすことを含
む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】検出通路を過ぎる流体を移送するため
にある穴と、選択された幅で前記穴を規定する内面と、
外面と、両面間に規定された壁と、前記外面上のコーテ
ィングと、前記外面の間隔をおかれた複数の部分に設け
られた複数の窓であって前記検出通路と一直線をなす、
前記外面から前記コーティングの選択された部分をレー
ザで除去することにより形成された複数の窓とを含む、
毛管。
【請求項６６】前記外面上に多数の間隔をおかれた窓
を含む、請求項６５に記載の毛管。
【請求項６７】前記窓が、前記穴の幅に実質的に等し
い幅を有する、請求項６６に記載の毛管。
【請求項６８】前記窓が前記穴の中心に関して互いに
相対して配置されている、請求項６６に記載の毛管。
【請求項６９】前記幅が前記穴の幅より実質的に大き
くない、請求項６８に記載の毛管。
【請求項７０】検出通路を過ぎる流体を移送するため
にある穴と、前記穴を規定する内面と、外面と、両面間
に規定された壁と、前記外面上のコーティングと、前記
外面上の複数の窓とを含む毛管に検出通路を形成する方
法であって、前記毛管をレーザ光の下におき、かつ前記
外面から少なくとも前記コーティングをレーザで除去す
ることにより前記窓を形成することを含む、毛管に検出
通路を形成する方法。
【請求項７１】前記外面上に多数の間隔をおかれた窓
を形成することを含む、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】前記窓が、前記穴の幅より実質的に大
きくない幅を有する、請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】前記窓が前記穴の中心に関して互いに
相対して配置されている、請求項７０に記載の方法。
【請求項７４】前記幅が前記穴の幅に実質的に等し
い、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】前記コーティングと少なくとも前記壁
の一部とを除去することにより前記窓を形成する、請求
項７０に記載の方法。
【請求項７６】順次に各窓の前記コーティングを除去
し、また、第１の窓を形成した後、長手方向軸線の周り
に前記毛管を回転させ、次いで、第２の窓を形成するこ
とを含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７７】光学通路を過ぎる流体を移送するため
にある穴、選択された直径で前記穴を規定する内面、外
面および両面間に規定された壁を有する毛管と、前記毛
管に入力光を導くための入力光ファイバおよび前記毛管
からの光を受け入れるための出力光ファイバとを含み、
前記入力光ファイバが前記毛管から間隔をおかれた端面
を有するコアを備え、これにより、光が前記入力光ファ
イバの端面から伝導され、前記端面がクラッドとの境界
面を有し、前記境界面からの光が前記入力ファイバの開
口数に関連する収斂角度で導かれ、また、前記出力光フ
ァイバが前記毛管から間隔をおかれた出力端面と、クラ
ッドとの境界面とを有するコアを備え、光が前記境界面
に向けて導かれ、また、前記境界面からの光が前記光学
通路のためのラグランジュの不変数を規定する、毛管電
気泳動光学システム。
【請求項７８】前記ラグランジュの不変数が前記入力
光ファイバおよび出力光ファイバの開口数により規定さ
れる、請求項７７に記載のシステム。
【請求項７９】入力光ファイバと、穴、入力窓および
出力窓を有する毛管と、出力光ファイバとの間の光包被
であって、前記入力光ファイバから前記毛管に向けて導
かれた収斂部分であって前記毛管が前記収斂部分を受け
入れる入力窓を有する収斂部分と、前記入力窓および出
力窓間で前記毛管を貫通する直線横断面部分と、前記出
力窓と前記出力光ファイバとの間の発散部分とを含む、
包被。
【請求項８０】前記直線部分が、前記入力窓と前記出
力窓との間に規定された立方体部分である、請求項７９
に記載の包被。
【請求項８１】前記毛管が直径を有し、前記入力窓お
よび前記出力窓が幅を有し、前記幅が前記穴の直径より
実質的に大きくない、請求項７９に記載の包被。
【請求項８２】前記幅が前記穴の直径に実質的に等し
い、請求項７９に記載の包被。
【請求項８３】入力光ファイバと、穴、入力窓および
出力窓を有する毛管と、出力光ファイバとの間の光包被
であって、前記入力光ファイバおよび前記入力窓間の第
１の部分と、前記入力窓および前記出力窓間の第２の部
分と、前記出力窓および前記出力光ファイバに対する入
力間の第３の部分とを含み、各部分が直線で規定され、
前記線が、近接する部分の近接する線に関連され、これ
により、中央部分のための線が、前記包被の第２の部分
内の光が前記穴を実質的に迂回しないように、前記穴の
少なくとも境界線に近接してまたはその内に存在する、
包被。
【請求項８４】前記中央部分の線が実質的に前記穴に
近接している、請求項８３に記載の包被。
【請求項８５】前記中央部分の線が選択的に互いに平
行かまたは非平行である、請求項８３に記載の包被。
【請求項８６】細長い本体と、毛管であって該毛管が
前記本体を介して方向付けられるように前記本体の内部
にある毛管と、前記本体に設けられた相対する差し込み
であって入力光ファイバの端部と出力光ファイバの端部
とを相対する関係に受け入れ、また前記毛管が前記相対
する差し込み間で方向付けられる差し込みと、前記相対
する差し込みを分利するための前記差し込み間の壁部
と、前記壁部に設けられた切り抜きであってこれにより
前記毛管が各差し込みに露出される切り抜きとを含む、
毛管用ホルダ。
【請求項８７】前記毛管が、入力光ファイバから出力
光ファイバへ前記毛管を通過する光のための窓を含む、
請求項８６に記載のホルダ。
【請求項８８】フラッシングを含み、前記フラッシン
グが前記差し込み間に前記毛管を固定するためにある、
請求項８６に記載のホルダ。
【請求項８９】前記フラッシングが先細部を有し、前
記先細部が前記差し込み内の前記毛管の長さに沿って前
記毛管の係合のための端部を有する、請求項８８に記載
のホルダ。
【請求項９０】前記フラッシングが成形過程において
形成される、請求項８８に記載のホルダ。
【請求項９１】前記フラッシングが閉端部と先細部と
を含む、請求項９０に記載のホルダ。
【請求項９２】成形過程の間に前記ホルダに前記毛管
の位置を確実にするための前記差し込みのそれぞれの側
部に間隔をおかれた孔を含む、請求項８６に記載のホル
ダ。
【請求項９３】毛管の周りにホルダを成形すること、
成形体に、入力光ファイバを受け入れるホルダ本体にお
ける差し込みと出力光ファイバのための差し込みとに関
する形状を付与することを含み、前記差し込みが前記毛
管の相対する側部に配置され、また前記形状が間隔をお
かれ、これにより前記差し込み間に壁が形成されかつ前
記毛管が各差し込みに露出する、ホルダの形成方法。
【請求項９４】前記壁が前記差し込み間に前記毛管を
確実に固定する、請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】成形過程の間に前記毛管の移動を阻止
すべく、前記成形体に前記毛管を固定することを含む、
請求項９３に記載の方法。
【請求項９６】前記成形体からフラッシングにより前
記壁を形成する、請求項９３に記載の方法。
【請求項９７】前記毛管が前記ホルダの内部に成形さ
れた後、前記毛管に少なくとも１つの窓を選択的に形成
する、請求項９３に記載の方法。
【請求項９８】前記窓が、前記毛管の選択された部分
をレーザ光線で除去することにより形成される、請求項
９７に記載の方法。
【請求項９９】第１の窓が、第１の差し込みに露出さ
れた毛管の一側部に形成され、次いで、第２の窓が反対
側の差し込みに露出された前記毛管に形成される、請求
項９８に記載の方法。