WO2006120792A1

WO2006120792A1 - マイクロ化学システム用チップ部材、及び該チップ部材を用いたマイクロ化学システム

Info

Publication number: WO2006120792A1
Application number: PCT/JP2006/304209
Authority: WO
Inventors: Yoshinori Matsuoka; Jun Yamaguchi; Takashi Fukuzawa; Akihiko Hattori; Takehiko Kitamori
Original assignee: Nippon Sheet Glass Company, Limited
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2006-11-16
Also published as: JP2006317282A; US20080124247A1

Abstract

測定毎の位置合わせを不要にすると共に、測定感度を高くし、測定のばらつきを小さくすることができるマイクロ化学システム用チップ、及び該チップを用いたマイクロ化学システムを提供する。熱レンズ分光分析システム10は、中に液中試料が注入された溝1を有するマイクロ化学チップ2と、溝1の上方においてマイクロ化学チップ2上に所定間隔を介して配設されたロッドレンズ3と、マイクロ化学チップ2の上方に配設されたレンズホルダ9、固定部4、及び光ファイバ5と、ロッドレンズ3の上方に固定部4により固定されたフェルール6と、光ファイバ5に接続された光源ユニット7と、マイクロ化学チップ2の下方に配設された、検出装置8とを備える。固定部4は、マイクロ化学チップ2上に載置された台座32と、フェルール6及びレンズホルダ9を外嵌する金属製割りスリーブ33とを備える。

Description

明細書マイク口化学システム用チップ部材、及ぴ該チップ部材を用いたマイクロ化学システム技術分野

本発明は、マイクロ化学システム用チップ部材、及び該チップ部材を用いたマイクロ化学システムに関する。背景技術

従来から、化学反応の高速化や微少量での反応、オンサイト分析等の観点から、化学反応を微小空間で行うための集積化技術が注目されており、そのため研究が精力的に進められている。

このような集積化技術の 1つとして、マイクロ化学チップを用いて、液体試料の混合、反応、分離、抽出、検出等を行うマイクロ化学システム力；、ある。

例えば、図 8に示すように、マイクロ化学システム 1 0 0 0は、流路内に液中試料が満たされた流路付き板状部材 1 2 0 と、流路付き板状部材 1 2 0の上方に配設され、先端にレンズを取り付けたレンズ付き光フアイバ 1 0 0 と、レンズ付き光ファイバ一 1 0 0 に接続され、レンズ付き光ファイバ一 1 0 0を介して流路付き板状部材 1 2 0の流路内の液中試料に励起光を照射すると共に、当該照射された励起光によつて液中試料に生成される熱レンズに検出光を照射する光源ュニット 1 1 0 と、流路付き板状部材 1 2 0の下方に配設され、励起光によって流路付き板状部材 1 2 0の流路内の液中試料に生成された熱レンズを介して検出光を検出する検出装置 1 3 0 とを備える。レンズ付き光ファイバ 1 0 0は、接着剤を介して流路付き板状部材 1 2 0に接着されるレンズ 1 0 1 と、一端がレンズ 1 0 1に接続され、他端が光源ュニット 1 1 0に接続され、その中間に F Cコネクタ 1 0 3を有する光ファイバ 1 0 2 と、光ファイバ 1 0 2をフエルール 1 0 4を介して固定する環状部材 1 0 5 とから成る。

F Cコネクタ 1 0 3は、 F Cプラグ 1 0 6 , 1 0 7 と、 F Cプラグ 1 0 6 , 1 0 7を夫々固定するアダプタ 1 0 8 とから成り、アダプタ 1 0 8に F Cプラグ 1 0 6， 1 0 7を夫々ねじ込むことで光ファイノ 1 0 2 が接合される。

光源ユニット 1 1 0は、励起光を出力する励起光用光源 1 1 1 と、励起光用光源 1 1 1に接続され、励起光用光源 1 1 1から出力される励起光を変調する変調器 1 1 2 と、検出光を出力する検出光用光源 1 1 3 と、励起光用光源 1 1 1及び検出光用光源 1 1 3に夫々光ファイバ 1 1 4を介して接続され、且つレンズ付き光ファイバー 1 0 0の光ファイバ一 1 0 2に接続された、励起光用光源 1 1 1から出力される励起光及び検出光光源 1 1 3から出力される検出光を合波して光ファイバ一 1 0 2に合波したこれらの励起光及び検出光を夫々入射させる 2波長合波素子 1 1 5 とから成る。

流路付.き板状部材（マイクロ化学チップ） 1 2 0は、レンズ付き光フアイバー 1 0 0側から順に 3層に重ねて接着された上部ガラス基板 1 2 1、中部ガラス基板 1 2 2、及び下部ガラス基板 1 2 3から成る。マイクロ化学チップ 1 2 0の中間層である中部ガラス基板 1 2 2には、マイクロ化学システム 1 0 0 0により液中試料の混合、攪拌、合成、分離、抽出、及び検出等の操作の際に液中試料を流す流路 1 2 4を有している。

検出装置 1 3 0は、マイクロ化学チップ 1 2 0の流路 1 2 4に所定間隔を介して面する位置であって、レンズ付き光フアイバー 1 0 0に対向する位置に配設され、合波された励起光及び検出光を分離して検出光のみを選択的に透過させる波長フィルター 1 3 1 と、波長フィルター 1 3 1の下側であって、流路 1 2 4に所定間隔を介して面する位置に配設された検出光を検出するための光電変換器 1 3 2 と、光電変換器 1 3 2にロックインアンプ 1 3 3を介して接続されたコンピュータ 1 3 4 とから成る（例えば、特開 2 0 0 4— 1 1 7 3 0 2号公報及び特開 2 0 0 2— 2 1 4 1 7 5号公報参照）。

しかしながら、レンズ 1.0 1は接着剤を介してマイク口化学チップ 1 2 0に接着されるので、接着剤がレンズ 1 0 1 を透過する光を吸収してしまい、光の進行を阻害していた。また、上記接着剤の組成ムラ、反応ムラ等により歪み（脈利）が生じ、この歪み（脈利）が光の進行を阻害していた。また、接着剤の厚さを制御することができず、レンズ 1 0 1 の焦点位置を制御する'ことが非常に困難であった。 · マイクロ化学システム 1 0 0 0においては、マイクロ化学チップ 1 2

0が、破損したり、汚れたりした場合や、又はマイクロ化学システム 1 0 0 0の用途を変更したりする場合に、マイクロ化学チップ 1 2 0を交換する必要がある。マイクロ化学チップ 1 2 0を交換する際、マイクロ化学チップ 1 2 0 と光源ュニット 1 1 0を切り離す必要があるが、光フアイバ 1 0 2の中間点で、マイクロ化学チップ 1 2 0 と光源ュニット 1 1 0を切り離す場合、 F Cコネクタ 1 0 3により光ファイバ 1 0 2を接続するにはサブミクロン単位の位置合わせが要求されるので、光フアイバ 1 0·2の脱着ごとに接続効率が変わってしまい、安定した測定を行うことができなかった。

また、レンズ 1 0 1及び光ファイバ 1 0 2間で、マイクロ化学チップ 1 2 0 と光源ュニット 1 1 0を切り離す場合においては、レンズ 1 0 1 と光ファイバ 1 0 2 との位置合わせは、光ファイバ 1 0 2の脱着毎に環状部材 1 0 5をレンズ 1 0 1の外側の所定位置に取り付けることで実施されるが、レンズ 1 0 1は非常に小さいので、環状部材 1 0 5をレンズ 1 0 1の外側の所定位置に正確に取り付けることができなかった。また、レンズ 1 0 1 と環状部材 1 0 5 とのトレランスが小さいので、環状部材 1 0 5を取り付ける際の僅かな操作ミスによっても、レンズ 1 0 1が損傷することがあった。

さらに、レンズ 1 0 1 の取り付け位置と光ファイバ 1 0 2 の取り付け位置がマイク口化学チップ 1 2 0における溝 1 2 4を基準として別々に決定される。よって、レンズ 1 0 1 の取り付け位置がずれると、このレンズ 1 0 1の取り付け位置のずれが考慮されずに光ファイバ 1 0 2の取り付け位置が決定されるので、レンズ 1 0 1 の焦点位置が大きくずれてしまうことがあった。

本発明の目的は、測定毎の位置合わせを不要にすると共に、測定感度を高くし、測定のばらつきを小さくすることができるマイクロ化学システム用チップ部材、及び該チップ部材を用いたマイクロ化学システムを提供することにある。発明の開示

上記目的を達成するために、本発明の第 1の態様によれば、内部に液 '体試料が注入された溝を有するチップと、前記液体試料に光ファイバを介して光源から伝播された光を集光するレンズとを備えるマイクロ化学システム用チップ部材において、前記レンズを保持するレンズ保持部と、前記レンズ保持部及び前記光ファィバの端部を前記チップに固定する固定部とを備えるマイクロ化学システム用チップ部材が提供される。

本第 1の態様において、前記光ファイバの端部は前記固定部に脱着自在に装着されることが好ましい

本第 1 の態様において、前記レンズ保持部は前記レンズが挿入される穴部を有することが好ましい。

本第 1の態様において、前記レンズ保持部は円筒形状のチュ一ブであることが好ましい。

本第 1 の態様において、前記レンズが揷入される穴部は円形状であることが好ましい。

本第 1 の態様において、前記レンズ保持部を前記チップに固定する台座をさらに備えることが好ましレ、

本第 1の態様において、前記レンズの焦点位置及び前記溝の中心点間の前記溝の深さ方向に関する距離が前記溝の深さの 1 5 %以内であることが好ましい。

本第 1の態様において、前記レンズの焦点位置及び前記溝の中心点間の前記溝'の深さ方向に関する距離が fij記？苒の深さの 1 0 %以内であることが好ましい。

本第 1の態様において、前記レンズの焦点位置及ぴ前記溝の中心点間の前記溝の幅方向に関する距離が前記溝の幅の 2 0 %以内であることが好ましい。

本第 1 の態様において、前記レンズの焦点位置及び前記溝の中心点間の前記溝の幅方向に関する距離が前記溝の幅の 1 5 %以内であることが好ましい。

本第 1の態様において、前記固定部は前記光ファイバを保持する光フアイパ保持部を介して前記光ファイバの端部を固定することが好ましレ、。本第 1 の態様において、前記光ファイバの端部は、前記光ファイバ保持部を前記レンズ保持部に当接させることにより固定されることが好ましい。本第 1 の態様にお前記光ファィバ保持部はフエルールであるとが好ましい。

本第 1 の態様において、前記固定部は前記光ファイバ保持部が挿入される穴部を有することが好ましい

本第 1 の態様におレ、て、前記固定部は円筒形状のチューブを有することが好ましい。

本第 1 の態様において、前記光ファイバが揷入される穴部は円形状であることが好ましい

本第 1 の態様において、目 u gcレンズ及び前記光ファィパの端部の装着毎の前記レンズ及び記光フアイバの端部間の記溝の深さ方向に関する距離の変化量が所定値値以以内内であることが好ましい。

本第 1の態様において、前記所定値は前記溝の深さの 1 5 %に前記レンズのレンズ倍率を乗じた値であることが好ましい。

■、

本第 1 の態様において、 sdレンズ倍率は、目 IJ記レンズの主点及び前記光ファイバの端面間の距離を前記レンズの主点及び前記レンズの焦点位置間の距離で除した値であることが好ましい。

本第 1の態様において、前記レンズ及び前記光ファイバの端部の装着毎の前記レンズ及び前記光フ了ィバの端部間の前記溝の幅方向に関する距離の変化量が所定値以内であることが好ましい。

本第 1の態様において、前記所定値は前記溝の幅の 2 0 %に前記レンズのレンズ倍率を乗じた値であることが好ましい。

本第 1 の態様において、前記レンズ倍率は、前記レンズの主点及び前記光ファィバの端面間の距離を前記レンズの主点及び前記レンズの焦点位置間の距離で除した値であることが好ましい。

本第 1の態様において、前記レンズ保持部は接着剤を流入するための孔部を有することが好ましい。 1の態様において、前記固定部は接着剤を流入するための孔部を有するとが好ましい

本第 1 の態様において、前記レンズは色収差を有することが好ましレ、。本第 1 の態様において、前記レンズはロッドレンズであることが好ましい。

本第 1の態様において、前記チップはガラス製であることが好ましレ、。本第 1の態様において、前記光フアイバは励起光及び検出光の波長にいてシングノレモードであることが好ましい。

上記 g的を達成するために、本発明の第 2の態様によれば、本発明の第 1の態様のマイク口化学システム用チップ部材を用いたマィク口化学システムが提供される。

本第 2 の態様において、前記マイク口化学システムは熱レンズ分光分析システム及び又は蛍光検出シス'テムを含むことが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態に係るマイク口化学システムの構成を概略的に示す図である。 ·

図 2は、図 1におけるマイクロ化学チップの拡大断面図である。

図 3は、図 1 における屈折率分布型口ッドレンズのレンズ倍率を説明する図である。

図 4は、図 1における固定部の構成を概略的に示す図である。

図 5は、図 4の固定部の変形例の構成を概略的に示す図である。

図 6は、図 4の固定部の他の変形例の構成を概略的に示す図である。図 7は、図 1のマイク口化学システムの変形例の構成を概略的に示す囱である。

図 8は、従来のマイクロ化学システム構成を概略的に示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳説する。

図 1は、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概略的に示す図である。

図 1において、マイク口化学システムとしての熱レンズ分光分析システム 1 0は、中に液中試料が注入された溝 1を有するマイクロ化学チップ 2 と、溝 1の上方においてマイクロ化学チップ 2上に所定間隔を介して配設され、後述する光フアイバ 5から伝播された光を溝 1 に集光する直径 1 m m φの円柱状のセルフオック（登録商標）等の屈折率分布型口ッドレンズ 3 と、マイクロ化学チップ 2 の上方に配設され、屈折率分布型ロッドレンズ 3を外嵌するための円形状の穴 9 aを有し、外径が 2 . 5 ιη ιη φであるチューブ状のレンズホルダ 9 と、マイクロ化学チップ 2 の上方に配設され、レンズホルダ 9及び後述するフエルール 6を固定する固定部 4と、屈折率分布型ロッドレンズ 3 の上方に配設され、屈折率分布型口ッドレンズ 3に光を伝播するシングルモードの光ファイバ 5 と、屈折率分布型口ッドレンズ 3 の上方に固定部 4により固定され、光ファィパ 5を保持する外径 2 . 5 m m φ のフエルール 6 と、光ファイバ 5に接続され、光ファイバ 5を介してマイクロ化学チップ 2の溝 1内の液中試料に励起光を照射すると共に、当該照射された励起光によって液中試料に生成される熱レンズに検出光を照射する光源ュニット 7 と、マイク口化学チップ 2の下方に配設され、，光源ュニットから照射された励起光によってマイクロ化学チップ 2の溝 1内の液中試料に生成された熱レンズを介して検出光を検出する検出装置 8 とを備える。

マイクロ化学チップ 2は、 .熱レンズ分光分析システム 1 0により液中試料の混合、攪拌、合成、分離、抽出、及び検出等の操作の際に液中試料を流す溝 1 を有している。

マイクロ化学チップ 2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 D N A解析用としての用途を考慮すると、耐酸性、耐アルカリ性の高いガラス、具体的には、硼珪酸ガラス、ソーダライムガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、及び石英ガラス等が好ましい。しかし、用途を限定することによってプラスチック等の有機物を用いることもできる。

屈折率分布型ロッドレンズ 3は、溝 1 の深さ方向（図 2における Z軸方向）の倍率が 5倍、溝 1 の幅方向（図 2における Y軸方向）の倍率が 3倍である。

光源ユニット 7は、励起光を出力する励起光用光源 1 4 と、励起光用光源 1 4に接続され、励起光用光源 1, 4から出力される励起光を変調する変調器 1 5 と、検出光を出力する検出光用光源 1 6 と、励起光用光源 1 4及び検出光用光源 1 6に夫々光ファイバ 1 7， 1 8を介して接続され、且つ光ファイバ 5に接続された、励起光用光源 1 4から出力される励起光及び検出光光源 1 6から出力される検出光を合波して光ファイバ 5に合波したこれらの励起光及び.検出光を夫々入射させる合波器 1 9 とから成る。

光源ユニット 7においては、合波器 1 9の代わりにダイクロイツクミラーを用いて励起光用光源 1 4から出力される励起光及び検出光甩光源 1 6から出力される検出光を合波し、光ファイバ 5に合波したこれらの励起光及び検出光を入射させてもよい。

検出装置 8は、マイクロ化学チップ 2の溝 1 に所定間隔を介して面する位置であって、光ファイバ 5に対向する位置に配設され、合波された励起光及び検出光を分離して検出光のみを選択的に透過させる波長フィルタ 2 0 と、波長フィルタ 2 0の下側であって、溝 1に所定間隔を介して面する位置に配設された検出光を検出するための光電変換器（フォトダイオード） 2 1 と、光電変換器 2 1に I Vアンプ 2 2及びロックインアンプ 2 3を介して接続されたコンピュータ 2 4 とから成る。

検出装置 8では、検出光の一部のみを選択的に透過させるピンホールが形成された所定の部材を、検出光の光路上において、光電変換器 2 1 の上流の位置に配設してもよい。

光電変換器 2 1から得られた信号は、 I Vアンプ 2 2を介して励起光を変調する変調器 1 5 と同期させるロックインアンプ 2 3に送信され、次いで、コンピュータ 2 4において分析される。

ンズホルダ 9に設けられた穴 9 aが円形状であるため、円柱状の屈折率分布型口ッドレンズ 3に対してトレランスを小さくすることができると共に穴 9 aの加工精度を高くすることができ、もつて屈折率分布型ロッドレンズ 3 の位置精度を向上することができる。

また、固定部 4がレンズホルダ 9 'を介して屈折率分布型口ッドレンズ 3をマイクロ化学チップ 2に対向するように固定するので、接着剤をマイク口化学チップ 2 と屈折率分布型ロッドレンズ 3端面との間に塗布する必要を無くして、接着剤による光の進行の阻害を完全に取り除くことができる。

フエルール 6が固定部 4に装着されることにより、マイクロ化学チップ 2及ぴ光源ュニット 7は屈折率分布型口ッドレンズ 3及ぴ光ファイバ 5を介して接続される。また、固定部 4に装着されたフエルール 6が固定部 4から脱離することにより、マイクロ化学チップ 2 と光源ュニット 7は屈折率分布型ロッドレンズ 3及び光ファイバ 5間で切り離される。屈折率分布型ロッドレンズ 3 と光ファイバ 5 との位置合わせの許容範囲は、屈折率分布型ロッドレンズ 3のレンズ倍率の増大に従って大きくなる。例えば、レンズ倍率が 5倍の場合、屈折率分布型ロッドレンズ 3 と光ファイバ 5 との位置ずれの 1 5が溝 1 .内における屈折率分布型口ッドレンズ 3の焦点位置のずれになるので、溝 1内における屈折率分布型ロッドレンズ 3 の焦点位置のずれを 1 0 m以下に抑えようとすれば、屈折率分布型口ッドレンズ 3 と光ファイバ 5 との位置ずれは 5 0 /z m以下に抑えればよい。この屈折率分布型ロッドレンズ 3 と光ファイバ 5 との位置ずれの許容値は、マイクロ化学チップ 2 と光源ュニット 7を屈折率分布型口ッドレンズ 3及ぴ光フアイバ 5間以外で切り離す場合における許容値よりも大きいので、測定ばらつきを容易に抑えることができる。なお、屈折率分布型口ッドレンズ 3 のレンズ倍率は、図 3に示すように、屈折率分布型ロッドレンズ 3の主点 H '及び光フアイバ 5の端面（出射面）間の距離 bを、屈折率分布型口ッドレンズ 3の主点 H及び溝 1内の屈折率分布型口ッドレンズ 3の焦点位置間の距離 aで除した値、即ち光フアイノ 5の端面における像の大きさ y ' を溝 1内の屈折率分布型口ッドレンズ 3の焦点位置における像の大きさ yで除した値で定義される。 ' 上記構成の熱レンズ分光分析システム 1 0によれば、屈折率分布型口ッドレンズ 3 がレンズホルダ 9 により保持され、レンズホルダ 9 が固定部 4により固定されるので、屈折率分布型口ッドレンズ 3 の端面に接着剤を塗布する必要がなく、また、マイクロ化学チップ 2 と屈折率分布型口ッドレンズ 3 との間にスぺーサゃ屈折率分布型口ッドレンズ 3に塗布された接着剤の厚みで屈折率分布型口ッドレンズ 3の焦点位置を調整しなくとも、屈折率分布型ロッドレンズ 3 のレンズホルダ 9に対する保持位置を調整することができ、もって屈折率分布型口ッドレンズ 3 の焦点位置を Z軸方向に容易に調整することができる。

図 4において、固定部 4は、マイクロ化学チップ 2上に載置され、レンズホルダ 9を外嵌する底面積（マイクロ化学チップ 2 との接触面賴）が大きレ、、例えばガラス製の台座 3 2 と、フエルール 6及ぴレンズホルダ 9を外嵌するための円形状の穴 3 3 a を有するチューブ状の金属製割りスリーブ 3 3 とを備える。

また、金属製割りスリーブ 3 3は小型且つ軽量であるため、マイクロ化学チップ 2への荷重が小さく、また狭い領域においても装着できる。また、金属製割りスリーブ 3 3 の穴 3 3 aにおける内周面とレンズホルダ 9 (フエルール 6 ) の外周面との隙間が大きすぎるとレンズホルダ 9 (フエルール 6 ) が金属製割りスリーブ 3 3から外れやすくなり、隙間が小さすぎるとレンズホルダ 9 (フェルール 6 ) を金属製割りスリーブ 3 3に固定しにくくなるので、隙間が適当な値となるように金属製割りスリーブ 3 3 の穴 3 3 a の直径（内径）が設定される。

また、台座 3 2 (固定部 4 ) は底面積（マイクロ化学チップ 2 との接触面積）が大きいので、屈折率分布型ロッドレンズ 3をマイクロ化学チップ 2に対して垂直な状態に安定して保つことができる。

また、屈折率分布型ロッドレンズ 3をレンズホルダ 9に固定してから屈折率分布型口ッドレンズ 3 の位置調整するので、小さな屈折率分布型ロッドレンズ 3を直接保持する必要をなくして、容易且つ正確に屈折率分布型口ッドレンズ 3の位置調節を行うことができる。

さらに、レンズホルダ 9が台座 3 2より上方に配設されているので、屈折率分布型ロッドレンズ 3を Z軸方向に関する位置調整を容易に行うことができる。

以下、固定部 4による屈折率分布型ロッドレンズ 3 の固定方法を説明する。

屈折率分布型口ッドレンズ 3 の上面 3 a とレンズホルダ 9 の端面 9 b (光ファイノく 5の端面 5 a ) との距離が例えば 2 . 5 m mとなるように屈折率分布型ロッドレンズ 3 をレンズホルダ 9 に接着し、レンズホルダ 9及び台座 3 2の Y軸方向の光軸合わせ（Υ軸調芯）を行いながら台座 3 2をマイクロ化学チップ 2上に接着し、屈折率分布型ロッドレンズ下面 3 b と溝 1の中心までの距離が例えば空気中換算で 0 . 7 m mとなるようにレンズホルダ 9 の Z軸方向の光軸合わせ（Z軸調芯）を行いながらレンズホルダ 9を台座 3 2に接着し、フエノレ一ノレ 6をレンズホルダ 9 と接触する位置まで押し込む。このように、フエルール 6をレンズホルダ 9 と接触する位置まで押し込んで光フアイバ 5の端部を固定するので光ファイバ 5の Z軸方向の位置ずれを l O x m以下にする（光ファイバ 5の位置再現性を向上させる）ことができ、もって熱レンズ信号の強度のずれを 5 %以下にすることができる。

また、レンズホルダ 9及び台座 3 2が分離しているので、 Y軸調芯と Z軸調芯とを別々に行うことができると共に屈折率分布型口ッドレンズ 3をマイクロ化学チップ 2 の上方に固定した後に屈折率分布型ロッドレンズ 3に対する光フアイバ 5の端部の位置を調整することができる。また、上記屈折率分布型ロッドレンズ 3 の固定方法によれば、屈折率分布型口ッドレンズ 3が接着されたレンズホルダ 9を位置調整（光軸合わせ）するので、円穴 9 a内で屈折率分布型ロッドレンズ 3を保持して位置調整する必要がなく、屈折率分布型ロッドレンズ 3を正確に位置調整することができ、もってマイクロ化学チップ 2のガラス厚みの製造時のばらつきによって生じるマイク口化学システムの測定ばらつき及び測定感度低下を防ぐことができる。

表 1は、溝 1 の中心及ぴ屈折率分布型ロッドレンズ 3 (励起光）の焦点位置間の距離と熱レンズ信号の強度との関係を示す。なお、図 2に示すように、溝 1の下部が平坦なエッチングチップ又はブラストチップをマイクロ化学チップ 2 として使用した場合は、溝 1 の上部 1 a及び下部 1 bの幅の平均を溝幅としている。また、溝 1の下部が丸いエッチングチップをマイクロ化学チップ 2 として使用した場合は、溝 1 の上部 1 a の幅を溝幅とする。

表 1

表 1 より、熱レンズ信号の強度を励起光の焦点位置が溝 1の中心にある場合の強度（最大値）の 9 0 %以上に維持するためには、 Z軸方向に関する溝 1の中心及び励起光の焦位置間の距離を溝深さの 1 5 %以内とする必要があり、また、熱レンズ信号の強度を励起光の焦点位置が溝 1の中心にある場合の強度（最大値'）の 9 5 %以上に維持するためには、 Z軸方向に関する溝 1の中心及び励起光の焦点位置間の距離を溝深さの 1 0 %以内とする必要があることが分かる。

また、熱レンズ信号の強度を励起光の焦点位置が溝 1の中心にある場合の強度（最大値）の 9 0 %以上に維持するためには、 Y軸方向に関する溝 1の中心及ぴ励起光の焦点位置間の距離を溝幅の 2 0 %以内とする必要があり、また、熱レンズ信号の強度を励起光の焦点位置が溝 1の中心にある場合の強度（最大値）の 9 5 %以上に維持するためには、 Y軸方向に関する溝 1の中心及び励起光の焦点位置間の距離を溝幅の 1 5 % 以内とする必要があることが分かる。

さらに、表 1 より、溝 1の中心及び励起光の焦点位置間の距離が、 Y 軸方向に関する距離よりも Z軸方向に関する距離の方が熱レンズ信号の強度（測定結果）に与える影響が大きい、即ち Z軸方向に関する位置精度が Y軸方向に関する位置精度よりも厳密に要求されることが分かる。本実施の形態によれば、固定部 4がレンズホルダ 9及び光ファイバ 5 の端部をマイクロ化学チップ 2に固定するので、屈折率分布型口ッドレンズ 3及び光ファイバ 5の端部を容易且つ正確に固定することができ、もって測定毎の位置合わせを不要にすると共に、測定感度を高くし、測定のばらつきを小さくすることができる。

本実施の形態では、金属製割りスリーブ 3 3の下方に台座 3 2が設けられているが、これに限定されるものではなく、図 5に示すように、金属製割りスリーブ 3 3 と台座' 3 2 とが一体になつた固定部材 5 0が設けられていてもよレ、。これにより、固定部 4 の構成部品が固定部材 5 0 のみとなるので、コストの低減を図ることができる。

' 本実施の形態では、金属製割りスリーブ 3 3の下方に所定間隔を介して台座 3 2が設けられているが、これに限定されるものではなく、図 6 に示すように、金属製割りスリーブ 3 3 の下面と台座 3 2 の上面とが接触していてもよく、また、屈折率分布型ロッドレンズ 3をレンズホルダ 9に接着する際に用いる接着剤を流し込むための孔 6 1やレンズホルダ 9を金属製割りスリーブ 3 3に接着する際に用いる接着剤を流し込むための孔 6 2等を設けてもよい。

本実施の形態では、マイク口化学システムとして熱レンズ分光分析システム 1 0を用いているが、これに限定されるものではなく、図 7に示すように、光ファイバ 5に接続された蛍光分波器 7 1 と、蛍光分波器 7 1に光ファイバ 7 2を介して接続された励起光光源 1 4 と、蛍光分波器 7 1 に接続された光電変換器（フォトダイオード） 2 1 と、光電変換器 2 1にロックインアンプ 2 3を介して接続されたコンピュータ 2 4 とを備える蛍光検出装置 7 0等であってもよい。

本実施の形態では、レンズとして屈折率分布型口ッドレンズ 3を用いているが、これに限定されるものではなく、他のレンズであってもよレ、。本実施の形態では、固定部 4に金属製割りスリープ 3 3を用いているが、これに限定されるものではなく、他のチューブであってもよい。産業上の利用可能性

本発明の第 1の態様のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、固定部がレンズ保持部及び光フアイバの端部をチップに固定するので、接着剤をチップとレンズ端面との間に塗布する必要を無くして、接着剤による光の進行の阻害を完全に取り除くと共にレンズ及び光フ了ィパの端部を容易且つ正確に固定することができ、もって測定毎の位置合わせを不要にすると共に、測定感度を高くし、測定のばらつきを小さくすることができる。

本発明の第 1の態様のマイク口化学システム用チップ部材によれば、光フアイバの端部は固定部に脱着自在に装着されるので、光ファイバとチップとの接続及び切り離しを容易に行うことができる。

本発明の第 1の態様のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、レンズ保持部はレンズが挿入される穴部を有するので、レンズを容易に保持固定することができる。

本発明の第 1の態様のマイク口化学システム用チップ部材によれば、レンズが挿入される穴部は円形状であるので、穴部の加工精度を高くすることができ、もってレンズの位置精度を向上することができる。

本発明の第 1の態様のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、台座がレンズ保持部をチップに固定するので、レンズをレンズ保持部に固定した後にチップの溝に対するレンズの位置及ぴレンズに対する光フアイバの端部の位置を調整することができる。

本発明の第 1の態様のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、レンズの焦点位置及び溝の中心点間の溝の深さ方向に関する距離が溝の深さの 1 5 %以内であるのでヽ熱レンズ信号の強度のずれを低減することができる。

本発明の第 1の態様のマィク口化学システム用チップ部材によれば、レンズの焦点位置及び溝の中心点間の溝の深さ方向に関する距離が溝の深さの 1 0 %以内であるので、熱レンズ信号の強度のずれをさらに低減することができる。

本発明の第 1 の態様のマィク口化学システム用チップ部材によれば、レンズの焦点位置及び溝の中心点間の溝の幅方向に関する距離が溝の幅の 2 0 %以内であるので、熱レンズ信号の強度のずれを低減することができる。

本発明の第 1の態様のマィク口化学システム用チップ部材によれば、レンズの焦点位置及ぴ溝の中心点間の溝の幅方向に関する距離が溝の幅の 1 5 %以内であるので、熱レンズ信号の強度のずれをさらに低減することがでさる。

本発明の第 1の態様のマィク口化学システム用チップ部材によれば、光フアイバの端部は、光ファィバ保持部をレンズ保持部に当接させることにより固定されるので光ファィパの位置再現性を向上させることができる。

本発明の第 1の態様のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、固定部は光フアイバ保持部が挿入される穴部を有するので、光ファイバの端部を固定部に脱着自在に容易に固定することができる。

本発明の第 1の態様のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、光ファイバ保持部が挿入される穴部は円形状であるので、穴部の加工精度を高くすることができ、もって光ファイバ端部固定の位置精度を向上することができる。本発明の第 1の態様のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、レンズ及び光ファイバの端部の装着毎のレンズ及ぴ光ファイバの端部間の溝の深さ方向に関する距離の変化量が所定値以内であるので、測定のばらつきをより小さくすることができる。

本発明の第 1の態様のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、レンズ及び光フアイバの端部の装着毎のレンズ及ぴ光ファイバの端部間の溝の幅方向に関する距離の変化量が所定値以内であるので、測定のばらっきをより小さくすることができる。

本発明の第 2 の態様のマイクロ化学システムによれば、固定部がレンズ保持部及び光ファィバの端部を固定するので、測定毎の位置合わせを不要にすると共に、測定感度を高くし、測定のばらつきを小さくすることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 内部に液体試料が注入された溝を有するチップと、前記液体試料に光ファイバを介して光源から伝播された光を集光するレンズとを備えるマイクロ化学システム用チップ部材において、前記レンズを保持するレンズ保持部と、前記レンズ保持部及び前記光フアイバの端部を前記チップに固定する固定部とを備えることを特徴とするマイクロ化学システム用チップ部材。

2 . 前記光ファイバの端部は前記固定部に脱着自在に装着されることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

3 . 前記レンズ保持部は前記レンズが挿入される穴部を有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイク口化学システム用チップ部材。

4 . 前記レンズ保持部は円筒形状のチューブであることを特徴とする請求の範囲第 3項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。 ―

5 . 前記レンズが揷入される穴は円形状であることを特徴とする請求の範囲第 3項記載のマイク口化学システム用チップ部材。

6 . 前記レンズ保持部を前記チップに固定する台座をさちに備えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

7 . 前記レンズの焦点位置及ぴ前記溝の中心点間の前記溝の深さ方向に関する距離が前記溝の深さの 1 5 %以内であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイク口化学システム用チップ部材。

8 . 前記レンズの焦点位置及び前記溝の中心点間の前記溝の深さ方向に関する距離が前記溝の深さの 1 0 %以内であることを特徴とする請求の範囲第 7項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

9 . 前記レンズの焦点位置及ぴ前記溝の中心点間の前記溝の幅方向に関する距離が前記溝の幅の 2 0 %以内であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

1 0 . 前記レンズの焦点位置及び前記溝の中心点間の前記溝の幅方向に関する距離が前記溝の幅の 1 5 %以内であることを特徴とする請求の範囲第 9項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

1 1 . 前記固定部は前記光ファイバを保持する光ファイバ保持部を介して前記光ファイバの端部を固定することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイク口化学システム用チップ部材。

1 2 . 前記光ファイバの端部は、前記光ファイバ保持部を前記レンズ保持部に当接させることにより固定されることを特徴とする請求の範囲第

1 1項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

1 3 . 前記光ファィバ保持部はフルールであることを特徴とする請求の範囲第 1 1項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

1 4 . 前記固定部は前記光フアイバ保持部が挿入される穴部を有することを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

1 5 . 前記固定部は円筒形状のチューブを有することを特徴とする請求の範囲第 1 4項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

1 6 . 前記光ファイバ保持部が挿入される穴部は円形状であることを特徵とする請求の範囲第 1 4項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

1 7 . 前記レンズ及び前記光ファイバの端部の装着毎の前記レンズ及び前記光フアイバの端部間の前記溝の深さ方向に関する距離の変化量が所定値以内であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

1 8 . 前記所定値は前記溝の深さの 1 5 %に前記レンズのレンズ倍率を乗じた値であることを特徴とする請求の範囲第 1 7項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

1 9 . 前記レンズ倍率は、前記レンズの主点及び前記光ファイバの端面間の距離を前記レンズの主点及び前記レンズの焦点位置間の距離で除した値であることを特徴とする請求の範囲第 1 8項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

2 0 . 前記レンズ及び前記光ファィバの端部の装着毎の前記レンズ及び前記光フアイバの端部間の前記溝の幅方向に関する距離の変化量が所定値以内であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイク口化学システム用チップ部材。

2 1 . 前記所定値は前記溝の幅の 2 0 %に前記レンズのレンズ倍率を乗じた値であることを特徴とする請求の範囲第 2 0項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

2 2 . 前記レンズ倍率は、前記レンズの主点及び前記光ファイバの端面間の'距離を前記レンズの主点及び前記レンズの焦点位置間の距離で除した値であることを特徴とする請求の範囲第 2 1項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

2 3 . 前記レンズ保持部は接着剤を流入するための孔部を有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

2 4 . 前記固定部は接着剤を流入するための孔部を有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイク口化学システム用チップ部材。

2 5 . 前記レンズは色収差を有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイク口化学システム用チップ部材。

2 6 . 前記レンズはロッドレンズであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイク口化学システム用チップ部材。

2 7 . 前記チップはガラス製であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイク口化学システム用チップ部材。

2 8 . 前記光ファイバは励起光及び検出光の波長においてシングルモードであることを特徴とする請求の範囲第 2 7項記載のマイクロ化学システム用チップ部材。

2 9 . 請求の範囲第 1項記載のマイク口化学システム用チップ部材.を用いたことを特徴とするマイクロ化学システム。

3 0 . 前記マイク口化学システムは熱レンズ分光分析システム及び Z又は蛍光検出システムを含むことを特徴とする請求の範囲第 2 9項記載のマイクロ化学システム。