JP2003279471A - マイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学システム - Google Patents
マイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定感度を向上させつつ小型化することがで
きるマイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学シ
ステムを提供する。 【解決手段】マイクロ化学システム用チップ１は板状の
ガラス基板１０から成り、ガラス基板１０は内部にコの
字形流路１１を有する。コの字形流路１１は、長手方向
流路１１ａと、この長手方向流路１１ａの各端部に接続
した一対の横方向流路１１ｂ，１１ｃとから成る。ガラ
ス基板１０は、長手方向流路１１ａの両側に長手方向流
路１１ａと同軸的に２つの空所を有し、これらの２つの
空所には、夫々、屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５
が収容されている。屈折率分布型ロッドレンズ１４に
は、光源から出射した検出光を伝搬する光ファイバー１
６が接続され、屈折率分布型ロッドレンズ１５には、そ
こで受光した検出光を測定器まで導く光ファイバー１７
が接続されている。
きるマイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学シ
ステムを提供する。 【解決手段】マイクロ化学システム用チップ１は板状の
ガラス基板１０から成り、ガラス基板１０は内部にコの
字形流路１１を有する。コの字形流路１１は、長手方向
流路１１ａと、この長手方向流路１１ａの各端部に接続
した一対の横方向流路１１ｂ，１１ｃとから成る。ガラ
ス基板１０は、長手方向流路１１ａの両側に長手方向流
路１１ａと同軸的に２つの空所を有し、これらの２つの
空所には、夫々、屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５
が収容されている。屈折率分布型ロッドレンズ１４に
は、光源から出射した検出光を伝搬する光ファイバー１
６が接続され、屈折率分布型ロッドレンズ１５には、そ
こで受光した検出光を測定器まで導く光ファイバー１７
が接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ化学シス
テム用チップ及びマイクロ化学システムに関し、特に、
微小空間で高精度の超微量分析を可能とするマイクロ化
学システムに用いられると共に、任意の場所で簡便な測
定が可能であり、とりわけ、吸光光度分析法や蛍光分析
法を実行時に用いられるマイクロ化学システム用チップ
及びマイクロ化学システムに関する。
テム用チップ及びマイクロ化学システムに関し、特に、
微小空間で高精度の超微量分析を可能とするマイクロ化
学システムに用いられると共に、任意の場所で簡便な測
定が可能であり、とりわけ、吸光光度分析法や蛍光分析
法を実行時に用いられるマイクロ化学システム用チップ
及びマイクロ化学システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、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化や微少量での反応、オン
サイト分析等の観点から注目され、世界的に精力的な研
究が進められている。
集積化技術が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注目され、世界的に精力的な研
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、検出全
てを行うことを目指したものである。これらは分離だけ
を目的としたような単一の機能のみで用いられても良
く、また複合して用いられても良い。マイクロ化学シス
テムで行う反応の例としては、ジアゾ化反応、ニトロ化
反応、抗原抗体反応があり、抽出、分離の例として溶媒
抽出、電気泳動分離、カラム分離がある。
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、検出全
てを行うことを目指したものである。これらは分離だけ
を目的としたような単一の機能のみで用いられても良
く、また複合して用いられても良い。マイクロ化学シス
テムで行う反応の例としては、ジアゾ化反応、ニトロ化
反応、抗原抗体反応があり、抽出、分離の例として溶媒
抽出、電気泳動分離、カラム分離がある。
【０００４】上記機能のうち、分離のみを目的としたも
のとして、極微量のタンパクや核酸等を分析する電気泳
動装置として、互いに接合された２枚のガラス基板から
成る流路断面が約１００μｍ×約１００μｍの流路付き
板状部材で構成されたものが提案されている（例えば、
特開平８−１７８８９７号公報）。この部材は板状であ
るので、断面が円形又は角状のガラスキャピラリ−チュ
ーブに比べて破損しにくく、取り扱いが容易である。
のとして、極微量のタンパクや核酸等を分析する電気泳
動装置として、互いに接合された２枚のガラス基板から
成る流路断面が約１００μｍ×約１００μｍの流路付き
板状部材で構成されたものが提案されている（例えば、
特開平８−１７８８９７号公報）。この部材は板状であ
るので、断面が円形又は角状のガラスキャピラリ−チュ
ーブに比べて破損しにくく、取り扱いが容易である。
【０００５】マイクロ化学システムでは、試料の量が微
量であるが故に高感度な検出方法が必須である。検出方
法として一般的によく用いられる方法には、物質の吸光
量を測定する吸光光度分析法、又は物質が発する蛍光の
波長や強度を測定する蛍光分析法がある。
量であるが故に高感度な検出方法が必須である。検出方
法として一般的によく用いられる方法には、物質の吸光
量を測定する吸光光度分析法、又は物質が発する蛍光の
波長や強度を測定する蛍光分析法がある。
【０００６】上記吸光光度分析法は、流路断面が約１０
０μｍ×約１００μｍの流路中の液中試料に流路と直角
方向に検出光を透過させ、その透過光に基づいて液中試
料の吸光量を測定器で測定するものである。この場合、
流路中の透過光路長は１００μｍと短く、液中試料の吸
光量を測定するには十分ではない。
０μｍ×約１００μｍの流路中の液中試料に流路と直角
方向に検出光を透過させ、その透過光に基づいて液中試
料の吸光量を測定器で測定するものである。この場合、
流路中の透過光路長は１００μｍと短く、液中試料の吸
光量を測定するには十分ではない。
【０００７】そこで、流路中の液中試料を光が透過する
透過光路長を十分取るために、流路に沿って導入された
光による液中試料の吸光量を測定する提案がなされてい
る（例えば、Anal. Chem. 1996, 68, 1040、特開平９−
２８８０９０号公報）。
透過光路長を十分取るために、流路に沿って導入された
光による液中試料の吸光量を測定する提案がなされてい
る（例えば、Anal. Chem. 1996, 68, 1040、特開平９−
２８８０９０号公報）。
【０００８】また、上記蛍光分析法は、チューブ状セル
内の液中試料に励起光を入射したときに液中試料から発
する蛍光の波長や強度を測定することにより行う。この
蛍光分析法では、蛍光分析測定中に蛍光物質の励起に用
いた励起光が測定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、励起光をチューブ状セルの直角
方向から当て、励起光の光路とチューブ状セルの双方に
直角の方向に測定器を設置して測定器に励起光が入射し
ないようにして測定している。
内の液中試料に励起光を入射したときに液中試料から発
する蛍光の波長や強度を測定することにより行う。この
蛍光分析法では、蛍光分析測定中に蛍光物質の励起に用
いた励起光が測定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、励起光をチューブ状セルの直角
方向から当て、励起光の光路とチューブ状セルの双方に
直角の方向に測定器を設置して測定器に励起光が入射し
ないようにして測定している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記吸
光光度分析法は、板状部材内の流路に沿って検出光を導
入するために、検出光を、空間光ではなく光ファイバ
ー、光導波路等によって流路近傍まで導いているが、こ
の場合、光ファイバー、光導波路等の端部から出射する
検出光が回折のため広がってしまい、流路への光量が不
足する場合がある。
光光度分析法は、板状部材内の流路に沿って検出光を導
入するために、検出光を、空間光ではなく光ファイバ
ー、光導波路等によって流路近傍まで導いているが、こ
の場合、光ファイバー、光導波路等の端部から出射する
検出光が回折のため広がってしまい、流路への光量が不
足する場合がある。
【００１０】上記蛍光分析法においては、濃度が低い液
中試料に対してもその蛍光の強度を良好に測定するため
に、励起光を液中試料に効率よく入射する入射レンズ、
液中試料から発せられる蛍光を効率よく受光する受光レ
ンズが設置されているが、これらのレンズが大きいため
装置を小型化することができない。
中試料に対してもその蛍光の強度を良好に測定するため
に、励起光を液中試料に効率よく入射する入射レンズ、
液中試料から発せられる蛍光を効率よく受光する受光レ
ンズが設置されているが、これらのレンズが大きいため
装置を小型化することができない。
【００１１】また、板状部材が複数の流路を有し、これ
らの流路に流れる液中試料を同時に測定する場合には、
レンズが大きいために流路を離して設置する必要があ
り、装置の小型化が困難である。さらに、各流路と受光
レンズとの距離が大きいため、各流路を流れる液中試料
から発せられる蛍光が隣へ影響するクロストークが発生
する。
らの流路に流れる液中試料を同時に測定する場合には、
レンズが大きいために流路を離して設置する必要があ
り、装置の小型化が困難である。さらに、各流路と受光
レンズとの距離が大きいため、各流路を流れる液中試料
から発せられる蛍光が隣へ影響するクロストークが発生
する。
【００１２】板状部材の複数の流路内の液中試料を１つ
の励起光によって同時に励起するためには、板状部材の
平面に沿って流路に対して直角に励起光を入射しなけれ
ばならないが、空間光では困難な故に、励起光を光ファ
イバー、光導波路等によって流路近傍まで導くことを行
っており（例えば、Anal. Chem. 1996, 68, 1040、特開
平９−２８８０９０号公報）、この場合、光ファイバ
ー、光導波路の端部から離れた位置にある流路には、光
ファイバー、光導波路の端部からの回折により広がった
励起光が入射されるため、得られる蛍光強度が小さくな
り、測定感度が低くなる。
の励起光によって同時に励起するためには、板状部材の
平面に沿って流路に対して直角に励起光を入射しなけれ
ばならないが、空間光では困難な故に、励起光を光ファ
イバー、光導波路等によって流路近傍まで導くことを行
っており（例えば、Anal. Chem. 1996, 68, 1040、特開
平９−２８８０９０号公報）、この場合、光ファイバ
ー、光導波路の端部から離れた位置にある流路には、光
ファイバー、光導波路の端部からの回折により広がった
励起光が入射されるため、得られる蛍光強度が小さくな
り、測定感度が低くなる。
【００１３】本発明の目的は、測定感度を向上させつつ
小型化することができるマイクロ化学システム用チップ
及びマイクロ化学システムを提供することにある。
小型化することができるマイクロ化学システム用チップ
及びマイクロ化学システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１記載のマイクロ化学システム用チップ
は、液体中の試料を処理し、生成した生成物の検出を吸
光光度分析法で行うマイクロ化学システムに用いられ、
前記試料を含む液体を流す流路を有する透明な板状部材
から成るマイクロ化学システム用チップにおいて、前記
流路内の液体に光を入射する入射レンズと、前記流路か
ら出射した光を受光する受光レンズとを備え、前記入射
レンズ及び前記受光レンズの少なくとも一方はロッドレ
ンズから成ることを特徴とする。
めに、請求項１記載のマイクロ化学システム用チップ
は、液体中の試料を処理し、生成した生成物の検出を吸
光光度分析法で行うマイクロ化学システムに用いられ、
前記試料を含む液体を流す流路を有する透明な板状部材
から成るマイクロ化学システム用チップにおいて、前記
流路内の液体に光を入射する入射レンズと、前記流路か
ら出射した光を受光する受光レンズとを備え、前記入射
レンズ及び前記受光レンズの少なくとも一方はロッドレ
ンズから成ることを特徴とする。
【００１５】請求項１記載のチップによれば、入射レン
ズ及び受光レンズの少なくとも一方はロッドレンズから
成るので、レンズの保持及び光軸の調整を容易にし、且
つレンズの小型化によりマイクロ化学システムを小型化
することができる。
ズ及び受光レンズの少なくとも一方はロッドレンズから
成るので、レンズの保持及び光軸の調整を容易にし、且
つレンズの小型化によりマイクロ化学システムを小型化
することができる。
【００１６】請求項２記載のマイクロ化学システム用チ
ップは、請求項１記載のマイクロ化学システム用チップ
において、前記入射レンズ及び前記受光レンズの少なく
とも一方は屈折率分布型ロッドレンズから成ることを特
徴とする。
ップは、請求項１記載のマイクロ化学システム用チップ
において、前記入射レンズ及び前記受光レンズの少なく
とも一方は屈折率分布型ロッドレンズから成ることを特
徴とする。
【００１７】請求項２記載のチップによれば、入射レン
ズ及び受光レンズの少なくとも一方は屈折率分布型ロッ
ドレンズから成るので、レンズをより小さくすることが
できると共に、レンズの端面が平面であり、もってレン
ズの光軸の調整をより容易にすることができる。
ズ及び受光レンズの少なくとも一方は屈折率分布型ロッ
ドレンズから成るので、レンズをより小さくすることが
できると共に、レンズの端面が平面であり、もってレン
ズの光軸の調整をより容易にすることができる。
【００１８】請求項３記載のマイクロ化学システム用チ
ップは、請求項１又は２記載のマイクロ化学システム用
チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レンズの
少なくとも一方は前記板状部材の内部に配設されている
ことを特徴とする。
ップは、請求項１又は２記載のマイクロ化学システム用
チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レンズの
少なくとも一方は前記板状部材の内部に配設されている
ことを特徴とする。
【００１９】請求項３記載のチップによれば、入射レン
ズ及び受光レンズの少なくとも一方は板状部材の内部に
配設されているので、入射レンズ及び受光レンズの少な
くとも一方と流路間の光の伝達を確実に行って、測定感
度を向上させつつシステムを小型化することができる。
ズ及び受光レンズの少なくとも一方は板状部材の内部に
配設されているので、入射レンズ及び受光レンズの少な
くとも一方と流路間の光の伝達を確実に行って、測定感
度を向上させつつシステムを小型化することができる。
【００２０】請求項４記載のマイクロ化学システム用チ
ップは、請求項１又は２記載のマイクロ化学システム用
チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レンズの
少なくとも一方は前記板状部材の表面に配設されている
ことを特徴とする。
ップは、請求項１又は２記載のマイクロ化学システム用
チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レンズの
少なくとも一方は前記板状部材の表面に配設されている
ことを特徴とする。
【００２１】請求項５記載のマイクロ化学システム用チ
ップは、請求項１乃至４いずれか１項に記載のマイクロ
化学システム用チップにおいて、前記入射レンズ及び前
記受光レンズの各々には誘導光学系が接続されているこ
とを特徴とする。
ップは、請求項１乃至４いずれか１項に記載のマイクロ
化学システム用チップにおいて、前記入射レンズ及び前
記受光レンズの各々には誘導光学系が接続されているこ
とを特徴とする。
【００２２】請求項６記載のマイクロ化学システム用チ
ップは、請求項５記載のマイクロ化学システム用チップ
において、前記誘導光学系は光ファイバーから成ること
を特徴とする。
ップは、請求項５記載のマイクロ化学システム用チップ
において、前記誘導光学系は光ファイバーから成ること
を特徴とする。
【００２３】請求項６記載のチップによれば、誘導光学
系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍ま
で検出光が確実に伝搬し、もって測定感度を向上させつ
つマイクロ化学システムを小型化することができる。
系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍ま
で検出光が確実に伝搬し、もって測定感度を向上させつ
つマイクロ化学システムを小型化することができる。
【００２４】請求項７記載のマイクロ化学システム用チ
ップは、請求項５記載のマイクロ化学システム用チップ
において、前記誘導光学系は光導波路から成ることを特
徴とする。
ップは、請求項５記載のマイクロ化学システム用チップ
において、前記誘導光学系は光導波路から成ることを特
徴とする。
【００２５】請求項７記載のチップによれば、誘導光学
系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで検
出光が確実に伝搬し、もって測定感度を向上させつつマ
イクロ化学システムを小型化することができる。
系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで検
出光が確実に伝搬し、もって測定感度を向上させつつマ
イクロ化学システムを小型化することができる。
【００２６】請求項８記載のマイクロ化学システム用チ
ップは、液体中の試料を処理し、生成した生成物の検出
を吸光光度分析法で行うマイクロ化学システムに用いら
れ、前記試料を含む液体を流す流路を有する透明な板状
部材から成るマイクロ化学システム用チップにおいて、
前記流路の一端から前記流路内に前記流路の長手方向に
検出光を入射する入射レンズと、前記流路の他端から出
射した前記入射された検出光を受光する受光レンズとを
備え、前記入射レンズ及び前記受光レンズの各々は前記
板状部材の内部に配設され且つロッドレンズから成るこ
とを特徴とする。
ップは、液体中の試料を処理し、生成した生成物の検出
を吸光光度分析法で行うマイクロ化学システムに用いら
れ、前記試料を含む液体を流す流路を有する透明な板状
部材から成るマイクロ化学システム用チップにおいて、
前記流路の一端から前記流路内に前記流路の長手方向に
検出光を入射する入射レンズと、前記流路の他端から出
射した前記入射された検出光を受光する受光レンズとを
備え、前記入射レンズ及び前記受光レンズの各々は前記
板状部材の内部に配設され且つロッドレンズから成るこ
とを特徴とする。
【００２７】請求項８記載のチップによれば、入射レン
ズ及び受光レンズの各々は板状部材の内部に配設され且
つロッドレンズから成るので、検出光が流路に沿って検
出に十分な長さの流路を確実に伝搬し且つ流路を透過し
た検出光が受光レンズまで確実に伝搬し、もって測定感
度を向上させつつマイクロ化学システムを小型化するこ
とができる。
ズ及び受光レンズの各々は板状部材の内部に配設され且
つロッドレンズから成るので、検出光が流路に沿って検
出に十分な長さの流路を確実に伝搬し且つ流路を透過し
た検出光が受光レンズまで確実に伝搬し、もって測定感
度を向上させつつマイクロ化学システムを小型化するこ
とができる。
【００２８】請求項９記載のマイクロ化学システム用チ
ップは、請求項８記載のマイクロ化学システム用チップ
において、前記入射レンズ及び前記受光レンズの各々は
屈折率分布型ロッドレンズから成ることを特徴とする。
ップは、請求項８記載のマイクロ化学システム用チップ
において、前記入射レンズ及び前記受光レンズの各々は
屈折率分布型ロッドレンズから成ることを特徴とする。
【００２９】請求項９記載のチップによれば、入射レン
ズ及び受光レンズの各々は屈折率分布型ロッドレンズか
ら成るので、レンズをより小さくできると共に、レンズ
の端面が平面であり、もってレンズの光軸の調整をより
容易にすることができ、板状部材へのレンズの配設を容
易することができる。
ズ及び受光レンズの各々は屈折率分布型ロッドレンズか
ら成るので、レンズをより小さくできると共に、レンズ
の端面が平面であり、もってレンズの光軸の調整をより
容易にすることができ、板状部材へのレンズの配設を容
易することができる。
【００３０】請求項１０記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項８又は９記載のマイクロ化学システム
用チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レンズ
の各々には誘導光学系が接続されていることを特徴とす
る。
チップは、請求項８又は９記載のマイクロ化学システム
用チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レンズ
の各々には誘導光学系が接続されていることを特徴とす
る。
【００３１】請求項１１記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１０記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記誘導光学系は光ファイバーから成る
ことを特徴とする。
チップは、請求項１０記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記誘導光学系は光ファイバーから成る
ことを特徴とする。
【００３２】請求項１１記載のチップによれば、誘導光
学系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍
まで検出光が確実に伝搬し、測定感度を向上させつつマ
イクロ化学システムを小型化することができる。
学系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍
まで検出光が確実に伝搬し、測定感度を向上させつつマ
イクロ化学システムを小型化することができる。
【００３３】請求項１２記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１０記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記誘導光学系は光導波路から成ること
を特徴とする。
チップは、請求項１０記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記誘導光学系は光導波路から成ること
を特徴とする。
【００３４】請求項１２記載のチップによれば、誘導光
学系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで
検出光が確実に伝搬し、測定感度を向上させつつマイク
ロ化学システムを小型化することができる。
学系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで
検出光が確実に伝搬し、測定感度を向上させつつマイク
ロ化学システムを小型化することができる。
【００３５】請求項１３記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１乃至１２いずれか１項に記載のマイ
クロ化学システム用チップにおいて、前記板状部材はガ
ラス製であることを特徴とする。
チップは、請求項１乃至１２いずれか１項に記載のマイ
クロ化学システム用チップにおいて、前記板状部材はガ
ラス製であることを特徴とする。
【００３６】請求項１４記載のマイクロ化学システム
は、請求項１乃至１３いずれか１項に記載のマイクロ化
学システム用チップと、前記入射レンズに検出光を導入
する導入手段と、前記受光レンズから前記受光レンズが
受光した検出光を受容する受容手段と、前記受容された
検出光の強度を演算する演算手段とを備えることを特徴
とする。
は、請求項１乃至１３いずれか１項に記載のマイクロ化
学システム用チップと、前記入射レンズに検出光を導入
する導入手段と、前記受光レンズから前記受光レンズが
受光した検出光を受容する受容手段と、前記受容された
検出光の強度を演算する演算手段とを備えることを特徴
とする。
【００３７】請求項１４記載のシステムによれば、吸光
光度分析法の測定感度を向上させることができると共
に、マイクロ化学システムを小型化することができる。
光度分析法の測定感度を向上させることができると共
に、マイクロ化学システムを小型化することができる。
【００３８】請求項１５記載のマイクロ化学システム用
チップは、液体中の試料を処理し、生成した生成物の検
出を蛍光分析法で行うマイクロ化学システムに用いら
れ、前記試料を含む液体を流す流路を有する透明な板状
部材を備えるマイクロ化学システム用チップにおいて、
前記流路内に前記流路と直交する方向から励起光を入射
する入射レンズと、前記入射された励起光によって流路
内を流れる液体中の試料から発せられる蛍光を受光する
受光レンズとを備え、前記入射レンズ及び前記受光レン
ズの一方は前記板状部材の内部に配設されると共に前記
入射レンズ及び前記受光レンズの他方は前記板状部材の
表面に配設され、前記入射レンズ及び前記受光レンズの
一方はロッドレンズから成ることを特徴とする。
チップは、液体中の試料を処理し、生成した生成物の検
出を蛍光分析法で行うマイクロ化学システムに用いら
れ、前記試料を含む液体を流す流路を有する透明な板状
部材を備えるマイクロ化学システム用チップにおいて、
前記流路内に前記流路と直交する方向から励起光を入射
する入射レンズと、前記入射された励起光によって流路
内を流れる液体中の試料から発せられる蛍光を受光する
受光レンズとを備え、前記入射レンズ及び前記受光レン
ズの一方は前記板状部材の内部に配設されると共に前記
入射レンズ及び前記受光レンズの他方は前記板状部材の
表面に配設され、前記入射レンズ及び前記受光レンズの
一方はロッドレンズから成ることを特徴とする。
【００３９】請求項１５記載のチップによれば、入射レ
ンズ及び受光レンズの一方はロッドレンズから成るの
で、レンズの保持及び光軸の調整を容易にすることがで
きると共に、レンズをより小さくすることができ、もっ
てマイクロ化学システムを小型化することでき、加え
て、入射レンズ及び受光レンズの一方は板状部材の内部
に配設されるので、入射レンズ及び受光レンズの一方と
流路間の光の伝達を確実に行って、測定感度を向上させ
つつマイクロ化学システムを小型化することができる。
ンズ及び受光レンズの一方はロッドレンズから成るの
で、レンズの保持及び光軸の調整を容易にすることがで
きると共に、レンズをより小さくすることができ、もっ
てマイクロ化学システムを小型化することでき、加え
て、入射レンズ及び受光レンズの一方は板状部材の内部
に配設されるので、入射レンズ及び受光レンズの一方と
流路間の光の伝達を確実に行って、測定感度を向上させ
つつマイクロ化学システムを小型化することができる。
【００４０】請求項１６記載の分光分析装置は、請求項
１５記載のマイクロ化学システム用チップにおいて、前
記ロッドレンズは屈折率分布型レンズから成ることを特
徴とする。
１５記載のマイクロ化学システム用チップにおいて、前
記ロッドレンズは屈折率分布型レンズから成ることを特
徴とする。
【００４１】請求項１６記載のチップによれば、ロッド
レンズは屈折率分布型レンズから成るので、レンズを小
さくでき、システムを小型化できると共に、レンズの端
面が平面であるので、レンズの光軸の調整をより容易に
することができ、板状部材へのレンズの配設を容易にす
ることができる。
レンズは屈折率分布型レンズから成るので、レンズを小
さくでき、システムを小型化できると共に、レンズの端
面が平面であるので、レンズの光軸の調整をより容易に
することができ、板状部材へのレンズの配設を容易にす
ることができる。
【００４２】請求項1７記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１５又は１６記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レ
ンズの他方はロッドレンズから成ることを特徴とする。
チップは、請求項１５又は１６記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レ
ンズの他方はロッドレンズから成ることを特徴とする。
【００４３】請求項１８記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１５又は１６記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レ
ンズの他方はプレイナーレンズから成ることを特徴とす
る。
チップは、請求項１５又は１６記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レ
ンズの他方はプレイナーレンズから成ることを特徴とす
る。
【００４４】請求項１９記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１７又は１８記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レ
ンズの他方は屈折率分布型レンズから成ることを特徴と
する。
チップは、請求項１７又は１８記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記入射レンズ及び前記受光レ
ンズの他方は屈折率分布型レンズから成ることを特徴と
する。
【００４５】請求項２０記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１５乃至１９いずれか１項に記載のマ
イクロ化学システム用チップにおいて、前記受光レンズ
は前記板状部材の内部に配設されると共に前記入射レン
ズは前記板状部材の表面に配設されることを特徴とす
る。
チップは、請求項１５乃至１９いずれか１項に記載のマ
イクロ化学システム用チップにおいて、前記受光レンズ
は前記板状部材の内部に配設されると共に前記入射レン
ズは前記板状部材の表面に配設されることを特徴とす
る。
【００４６】請求項２１記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１５記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記流路は、前記入射された励起光の光
軸に沿って配列された複数の流路から成り、前記入射レ
ンズは前記板状部材の内部に配設されると共に、前記受
光レンズは前記板状部材の表面に配設され且つ前記複数
の流路に夫々対向する複数のレンズから成ることを特徴
とする。
チップは、請求項１５記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記流路は、前記入射された励起光の光
軸に沿って配列された複数の流路から成り、前記入射レ
ンズは前記板状部材の内部に配設されると共に、前記受
光レンズは前記板状部材の表面に配設され且つ前記複数
の流路に夫々対向する複数のレンズから成ることを特徴
とする。
【００４７】請求項２１記載のチップによれば、複数の
流路に一つのレンズから励起光を入射させることがで
き、マイクロ化学システムを小型化することができる。
流路に一つのレンズから励起光を入射させることがで
き、マイクロ化学システムを小型化することができる。
【００４８】請求項２２記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項２１記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記入射レンズは屈折率分布型レンズか
ら成ることを特徴とする。
チップは、請求項２１記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記入射レンズは屈折率分布型レンズか
ら成ることを特徴とする。
【００４９】請求項２２記載のチップによれば、入射レ
ンズは屈折率分布型ロッドレンズから成るので、レンズ
の小型化によりマイクロ化学システムを小型化すること
できる、且つレンズの端面が平面であり、もってレンズ
の光軸の調整をより容易にすることができ、板状部材へ
のレンズの配設を容易にすることができる。
ンズは屈折率分布型ロッドレンズから成るので、レンズ
の小型化によりマイクロ化学システムを小型化すること
できる、且つレンズの端面が平面であり、もってレンズ
の光軸の調整をより容易にすることができ、板状部材へ
のレンズの配設を容易にすることができる。
【００５０】請求項２３記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項２１又は２２記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記受光レンズはロッドレンズ
から成ることを特徴とする。
チップは、請求項２１又は２２記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記受光レンズはロッドレンズ
から成ることを特徴とする。
【００５１】請求項２４記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項２１又は２２記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記受光レンズはプレイナーレ
ンズから成ることを特徴とする。
チップは、請求項２１又は２２記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記受光レンズはプレイナーレ
ンズから成ることを特徴とする。
【００５２】請求項２５記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項２３又は２４記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記受光レンズは屈折率分布型
レンズから成ることを特徴とする。
チップは、請求項２３又は２４記載のマイクロ化学シス
テム用チップにおいて、前記受光レンズは屈折率分布型
レンズから成ることを特徴とする。
【００５３】請求項２６記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１５乃至２５いずれか１項に記載のマ
イクロ化学システム用チップにおいて、前記入射レンズ
及び前記受光レンズの各々には誘導光学系が接続されて
いることを特徴とする。
チップは、請求項１５乃至２５いずれか１項に記載のマ
イクロ化学システム用チップにおいて、前記入射レンズ
及び前記受光レンズの各々には誘導光学系が接続されて
いることを特徴とする。
【００５４】請求項２７記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項２６記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記誘導光学系は光ファイバーから成る
ことを特徴とする。
チップは、請求項２６記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記誘導光学系は光ファイバーから成る
ことを特徴とする。
【００５５】請求項２７記載のチップによれば、誘導光
学系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍
まで励起光が確実に伝搬すると共に受光した蛍光が確実
に伝搬し、もって測定感度を向上させつつマイクロ化学
システムを小型化することができる。
学系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍
まで励起光が確実に伝搬すると共に受光した蛍光が確実
に伝搬し、もって測定感度を向上させつつマイクロ化学
システムを小型化することができる。
【００５６】請求項２８記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項２６記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記誘導光学系は光導波路から成ること
を特徴とする。
チップは、請求項２６記載のマイクロ化学システム用チ
ップにおいて、前記誘導光学系は光導波路から成ること
を特徴とする。
【００５７】請求項２８記載のチップによれば、誘導光
学系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで
励起光が確実に伝搬すると共に受光した蛍光が確実に伝
搬し、もって測定感度を向上させつつマイクロ化学シス
テムを小型化することができる。
学系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで
励起光が確実に伝搬すると共に受光した蛍光が確実に伝
搬し、もって測定感度を向上させつつマイクロ化学シス
テムを小型化することができる。
【００５８】請求項２９記載のマイクロ化学システム用
チップは、請求項１５乃至２８いずれか１項に記載のマ
イクロ化学システム用チップにおいて、前記板状部材は
ガラス製であることを特徴とする。
チップは、請求項１５乃至２８いずれか１項に記載のマ
イクロ化学システム用チップにおいて、前記板状部材は
ガラス製であることを特徴とする。
【００５９】請求項３０記載のマイクロ化学システム
は、請求項１５乃至２９いずれか１項に記載のマイクロ
化学システム用チップと、前記入射レンズに励起光を導
入する導入手段と、前記受光レンズから前記受光レンズ
が受光した蛍光を受容する受容手段と、前記受容された
蛍光の強度を測定する測定手段とを備えることを特徴と
する。
は、請求項１５乃至２９いずれか１項に記載のマイクロ
化学システム用チップと、前記入射レンズに励起光を導
入する導入手段と、前記受光レンズから前記受光レンズ
が受光した蛍光を受容する受容手段と、前記受容された
蛍光の強度を測定する測定手段とを備えることを特徴と
する。
【００６０】請求項３０記載のシステムによれば、蛍光
分析法の測定感度を向上させることができると共にマイ
クロ化学システムを小型化することができる。
分析法の測定感度を向上させることができると共にマイ
クロ化学システムを小型化することができる。
【００６１】
【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説明する。ただし、本発
明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
マイクロ化学システムの構成を説明する。ただし、本発
明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００６２】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用チップの概略構成を示す図であ
る。
マイクロ化学システム用チップの概略構成を示す図であ
る。
【００６３】図１において、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用チップ１は、流路内を流
れる液体中の試料の吸光量を測定する吸光光度分析に用
いられるものである。
に係るマイクロ化学システム用チップ１は、流路内を流
れる液体中の試料の吸光量を測定する吸光光度分析に用
いられるものである。
【００６４】マイクロ化学システム用チップ１は板状の
ガラス基板１０（板状部材）から成り、ガラス基板１０
は内部にコの字形流路１１を有する。コの字形流路１１
は、長手方向流路１１ａと、この長手方向流路１１ａの
各端部に接続した一対の横方向流路１１ｂ，１１ｃとか
ら成る。また、ガラス基板１０は、横方向流路１１ｂの
端部に接続すると共にガラス基板１０の一方の面に開口
する注入孔１２と、横方向流路１１ｃの端部に接続する
と共にガラス基板１０の一方の面に開口する排出孔１３
とを有する。
ガラス基板１０（板状部材）から成り、ガラス基板１０
は内部にコの字形流路１１を有する。コの字形流路１１
は、長手方向流路１１ａと、この長手方向流路１１ａの
各端部に接続した一対の横方向流路１１ｂ，１１ｃとか
ら成る。また、ガラス基板１０は、横方向流路１１ｂの
端部に接続すると共にガラス基板１０の一方の面に開口
する注入孔１２と、横方向流路１１ｃの端部に接続する
と共にガラス基板１０の一方の面に開口する排出孔１３
とを有する。
【００６５】さらに、ガラス基板１０は、長手方向流路
１１ａの両側に長手方向流路１１ａと同軸的に２つの空
所を有し、これらの２つの空所には、夫々、屈折率分布
型ロッドレンズ１４，１５が収容されている。屈折率分
布型ロッドレンズ１４には、図示しない光源から出射し
た検出光を伝搬する光ファイバー１６が接続され、屈折
率分布型ロッドレンズ１５には、そこで受光した光を図
示しない検出器まで導く光ファイバー１７が接続されて
いる。
１１ａの両側に長手方向流路１１ａと同軸的に２つの空
所を有し、これらの２つの空所には、夫々、屈折率分布
型ロッドレンズ１４，１５が収容されている。屈折率分
布型ロッドレンズ１４には、図示しない光源から出射し
た検出光を伝搬する光ファイバー１６が接続され、屈折
率分布型ロッドレンズ１５には、そこで受光した光を図
示しない検出器まで導く光ファイバー１７が接続されて
いる。
【００６６】図１において、屈折率分布型ロッドレンズ
１４，１５は、空所内の長手方向流路１１ａ側に配され
ていればよく、必ずしも空所の端面とは接触していなく
てもよく、接触する場所において、屈折率分布型ロッド
レンズ自体が流路の側面を形成してもよい。長手方向流
路１１ａに均一に検出光を入射するために、屈折率分布
型ロッドレンズ１４からの検出光は平行であることが好
ましい。
１４，１５は、空所内の長手方向流路１１ａ側に配され
ていればよく、必ずしも空所の端面とは接触していなく
てもよく、接触する場所において、屈折率分布型ロッド
レンズ自体が流路の側面を形成してもよい。長手方向流
路１１ａに均一に検出光を入射するために、屈折率分布
型ロッドレンズ１４からの検出光は平行であることが好
ましい。
【００６７】ガラス基板１０は、３層に重ねて互いに接
着されたガラス基板１０ａ〜１０ｃから成り、ガラス基
板１０ｂにはコの字形の溝が形成され、このガラス基板
１０ｂの両面にガラス基板１０ａ及び１０ｃが接合され
ることによりコの字形流路１１が形成される。また、ガ
ラス基板１０ａには、上記コの字形流路１１の両端に対
応する２つの位置に夫々貫通孔が形成され、これにより
注入孔１２及び排出孔１３を形成する。
着されたガラス基板１０ａ〜１０ｃから成り、ガラス基
板１０ｂにはコの字形の溝が形成され、このガラス基板
１０ｂの両面にガラス基板１０ａ及び１０ｃが接合され
ることによりコの字形流路１１が形成される。また、ガ
ラス基板１０ａには、上記コの字形流路１１の両端に対
応する２つの位置に夫々貫通孔が形成され、これにより
注入孔１２及び排出孔１３を形成する。
【００６８】長手方向流路１１ａは、分析用セルを構成
し、その幅及び深さが夫々１００μｍである。
し、その幅及び深さが夫々１００μｍである。
【００６９】屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５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
状透明体から成り、中心軸から半径方向で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｝ で表される集束性光伝送体として知られている。
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
状透明体から成り、中心軸から半径方向で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｝ で表される集束性光伝送体として知られている。
【００７０】屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５は、
その長さｚ0を０＜ｚ0＜π／２ｇの範囲内で選ぶとき、
その結像性は、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。
その長さｚ0を０＜ｚ0＜π／２ｇの範囲内で選ぶとき、
その結像性は、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。
【００７１】屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５は、
例えば以下のような方法で製造される。
例えば以下のような方法で製造される。
【００７２】即ち、モル百分率でＳｉＯ2５７〜６３
％、Ｂ2Ｏ3１７〜２３％、Ｎａ2Ｏ５〜１７％、Ｔｌ2Ｏ
３〜１５％を主成分とするガラスでロッドを形成した
後、このガラスロッドを硝酸カリウム塩等のイオン交換
媒体中で処理し、ガラス中のタリウムイオン及びナトリ
ウムイオンと媒体中のカリウムイオンとをイオン交換し
て、ガラスロッド内に中心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。
％、Ｂ2Ｏ3１７〜２３％、Ｎａ2Ｏ５〜１７％、Ｔｌ2Ｏ
３〜１５％を主成分とするガラスでロッドを形成した
後、このガラスロッドを硝酸カリウム塩等のイオン交換
媒体中で処理し、ガラス中のタリウムイオン及びナトリ
ウムイオンと媒体中のカリウムイオンとをイオン交換し
て、ガラスロッド内に中心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。
【００７３】屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５は、
その形状が円柱状であり、端面が平面であるので、光フ
ァイバー１６，１７の端面に容易に取付けることが可能
であると共に、屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５と
光ファイバー１６，１７の光軸を容易に合わせることが
できる。屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５は小さい
ので、長手方向流路１１ａ近傍に設置する場合に、屈折
率分布型ロッドレンズ１４，１５のための大きな穴を作
製する必要がない。
その形状が円柱状であり、端面が平面であるので、光フ
ァイバー１６，１７の端面に容易に取付けることが可能
であると共に、屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５と
光ファイバー１６，１７の光軸を容易に合わせることが
できる。屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５は小さい
ので、長手方向流路１１ａ近傍に設置する場合に、屈折
率分布型ロッドレンズ１４，１５のための大きな穴を作
製する必要がない。
【００７４】特に、光ファイバー１６，１７の径と同じ
径の屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５を光ファイバ
ー１６，１７端面に取付けた場合は、長手方向流路１１
ａと同軸的に長手方向流路１１ａの各側に設けられた空
所に屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５を先端に付け
た光ファイバー１６，１７を差し込むだけで設置が終了
する。
径の屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５を光ファイバ
ー１６，１７端面に取付けた場合は、長手方向流路１１
ａと同軸的に長手方向流路１１ａの各側に設けられた空
所に屈折率分布型ロッドレンズ１４，１５を先端に付け
た光ファイバー１６，１７を差し込むだけで設置が終了
する。
【００７５】このように設置された屈折率分布型ロッド
レンズ１５は、流路を透過してきた残光を効率良く受光
することでノイズを低減し、高感度の測定を可能として
いる。屈折率分布型ロッドレンズ１５で受光された残光
は、光ファイバー１７を介して検出器へ伝搬される。
レンズ１５は、流路を透過してきた残光を効率良く受光
することでノイズを低減し、高感度の測定を可能として
いる。屈折率分布型ロッドレンズ１５で受光された残光
は、光ファイバー１７を介して検出器へ伝搬される。
【００７６】本発明の第１の実施の形態によれば、屈折
率分布型ロッドレンズ１４が光ファイバー１６の先端に
取付けられているので、光ファイバー１６から出射した
検出光を確実に受光レンズである屈折率分布型ロッドレ
ンズ１５に受光せしめ、もってマイクロ化学システム用
チップ１の測定感度を向上させることができ、加えて屈
折率分布型ロッドレンズ１４がガラス基板１０の中に配
されているので、マイクロ化学システム用チップ１を小
型化することができる。また、長手方向流路１１ａを流
れる溶媒中の溶質全体の吸収を測定するためには、光フ
ァイバー１６から出射した検出光が平行光となることが
望ましいが、屈折率分布型ロッドレンズ１４は、その長
さを調整するだけで焦点距離を調整できるので、屈折率
分布型ロッドレンズ１４の長さを使用する検出光の波長
に最適な長さとすることで、検出光を平行光として長手
方向流路１１ａを流れる試料に入射することが可能であ
る。
率分布型ロッドレンズ１４が光ファイバー１６の先端に
取付けられているので、光ファイバー１６から出射した
検出光を確実に受光レンズである屈折率分布型ロッドレ
ンズ１５に受光せしめ、もってマイクロ化学システム用
チップ１の測定感度を向上させることができ、加えて屈
折率分布型ロッドレンズ１４がガラス基板１０の中に配
されているので、マイクロ化学システム用チップ１を小
型化することができる。また、長手方向流路１１ａを流
れる溶媒中の溶質全体の吸収を測定するためには、光フ
ァイバー１６から出射した検出光が平行光となることが
望ましいが、屈折率分布型ロッドレンズ１４は、その長
さを調整するだけで焦点距離を調整できるので、屈折率
分布型ロッドレンズ１４の長さを使用する検出光の波長
に最適な長さとすることで、検出光を平行光として長手
方向流路１１ａを流れる試料に入射することが可能であ
る。
【００７７】ガラス基板１０の材料は、耐久性、耐薬品
性を考慮してガラスであり、細胞等の生体試料、例えば
ＤＮＡ解析用としての用途を考慮すると、耐酸性、耐ア
ルカリ性の高いガラス、具体的には、硼珪酸ガラス、ソ
ーダライムガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、石英ガラス
等が好ましい。しかしながら、用途を限ればプラスチッ
ク等の有機物を用いることもできる。
性を考慮してガラスであり、細胞等の生体試料、例えば
ＤＮＡ解析用としての用途を考慮すると、耐酸性、耐ア
ルカリ性の高いガラス、具体的には、硼珪酸ガラス、ソ
ーダライムガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、石英ガラス
等が好ましい。しかしながら、用途を限ればプラスチッ
ク等の有機物を用いることもできる。
【００７８】ガラス基板１０ａ〜１０ｃ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
機接着剤等がある。また、熱融着によってガラス基板１
０ａ〜１０ｃ同士を融着させてもよい。
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
機接着剤等がある。また、熱融着によってガラス基板１
０ａ〜１０ｃ同士を融着させてもよい。
【００７９】さらに、誘導光学系としての光ファイバー
１６，１７に代えて、例えば火炎加水分解法で形成され
る光導波路を用いてもよい。この火炎加水分解法では、
例えば四塩化シリコン、四塩化ゲルマニウムの火炎加水
分解によりガラス基板１０ｂの表面に下クラッド用及び
コア用の２層のガラス微粒子層を堆積させ、高温加熱に
より微粒子層を透明ガラス層に改質する。次いで、フォ
トリソグラフィ及び反応性エッチングにより回路パター
ンを有するコア部を形成する。この後、上クラッドを四
塩化シリコンの火炎加水分解により形成する。この方法
で光導波路を形成した例としては、例えばJ. Lightwave
Tech. Vol. 17 (5) 771 (1999)の文献がある。上記に
おいて、ガラス基板１０ｂとコア部分の屈折率が適当な
値を有している場合は、下クラッドを形成しなくてもよ
い。また、光導波路は屈折率分布型ロッドレンズ１４，
１５及び長手方向流路１１ａの中心を通る中心線に同軸
的になるように、ガラス基板１０ｂの光導波路が形成さ
れる部分を前もってエッチング等で適当な深さまで除去
し、その後火炎加水分解法で光導波路を形成してもよ
い。
１６，１７に代えて、例えば火炎加水分解法で形成され
る光導波路を用いてもよい。この火炎加水分解法では、
例えば四塩化シリコン、四塩化ゲルマニウムの火炎加水
分解によりガラス基板１０ｂの表面に下クラッド用及び
コア用の２層のガラス微粒子層を堆積させ、高温加熱に
より微粒子層を透明ガラス層に改質する。次いで、フォ
トリソグラフィ及び反応性エッチングにより回路パター
ンを有するコア部を形成する。この後、上クラッドを四
塩化シリコンの火炎加水分解により形成する。この方法
で光導波路を形成した例としては、例えばJ. Lightwave
Tech. Vol. 17 (5) 771 (1999)の文献がある。上記に
おいて、ガラス基板１０ｂとコア部分の屈折率が適当な
値を有している場合は、下クラッドを形成しなくてもよ
い。また、光導波路は屈折率分布型ロッドレンズ１４，
１５及び長手方向流路１１ａの中心を通る中心線に同軸
的になるように、ガラス基板１０ｂの光導波路が形成さ
れる部分を前もってエッチング等で適当な深さまで除去
し、その後火炎加水分解法で光導波路を形成してもよ
い。
【００８０】上記接着剤及び光導波路の形成法について
は、以下に述べる実施の形態においても同様のことが云
える。
は、以下に述べる実施の形態においても同様のことが云
える。
【００８１】図２は、図１のマイクロ化学システム用チ
ップを用いて吸光光度分析法を実行するマイクロ化学シ
ステムのブロック図である。
ップを用いて吸光光度分析法を実行するマイクロ化学シ
ステムのブロック図である。
【００８２】図２において、光源２０から発した検出光
は、光ファイバー１６を介して液中試料を含むマイクロ
化学システム用チップ１入射する。マイクロ化学システ
ム用チップ１で屈折率分布型ロッドレンズ１５が受光し
た検出光は光ファイバー１７を介して受光器２１に受光
されて受光強度演算器２２に受光される。受光強度演算
器２２では、受光器２１が受光した検出光の強度を演算
し、その演算値をレコーダー２３に記録する。
は、光ファイバー１６を介して液中試料を含むマイクロ
化学システム用チップ１入射する。マイクロ化学システ
ム用チップ１で屈折率分布型ロッドレンズ１５が受光し
た検出光は光ファイバー１７を介して受光器２１に受光
されて受光強度演算器２２に受光される。受光強度演算
器２２では、受光器２１が受光した検出光の強度を演算
し、その演算値をレコーダー２３に記録する。
【００８３】図２の吸光光度分装置においては、予め既
知の濃度の液中資料を含むマイクロ化学システム用チッ
プ１の透過検出光の強度を測定しておき、この強度に対
する目的の液中資料を含むマイクロ化学システム用チッ
プ１の透過検出光の強度とを比較することにより、目的
液中資料の濃度を算出する。
知の濃度の液中資料を含むマイクロ化学システム用チッ
プ１の透過検出光の強度を測定しておき、この強度に対
する目的の液中資料を含むマイクロ化学システム用チッ
プ１の透過検出光の強度とを比較することにより、目的
液中資料の濃度を算出する。
【００８４】濃度が低い液中試料の吸収を測定するため
には、検出光が目的の液中試料を透過する距離を長くす
ることが重要で、通常では１０ｍｍ角程度のセル中に目
的の液中試料を入れ、ｄを１０ｍｍとして測定してい
る。
には、検出光が目的の液中試料を透過する距離を長くす
ることが重要で、通常では１０ｍｍ角程度のセル中に目
的の液中試料を入れ、ｄを１０ｍｍとして測定してい
る。
【００８５】図３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用チップの概略構成を示す図であ
る。
マイクロ化学システム用チップの概略構成を示す図であ
る。
【００８６】図３において、本発明の第２の実施の形態
に係るマイクロ化学システム用チップ２は、流路内を流
れる液中試料が発する蛍光を測定する蛍光分析法に用い
られるものである。
に係るマイクロ化学システム用チップ２は、流路内を流
れる液中試料が発する蛍光を測定する蛍光分析法に用い
られるものである。
【００８７】マイクロ化学システム用チップ２は板状の
ガラス基板３０（板状部材）から成り、ガラス基板３０
は内部にガラス基板３０の平面に沿って延び且つ互いに
平行に配列された３つの流路３１ａ〜３１ｃを有する。
さらに、ガラス基板３０は、流路３１ａ〜３１ｃの一端
に接続すると共にガラス基板３０の一方の面に開口する
注入孔３２と、流路３１ａ〜３１ｃの他端接続すると共
にガラス基板３０の一方の面に開口する排出孔３３と
を、各流路３１ａ〜３１ｃ毎に有する。
ガラス基板３０（板状部材）から成り、ガラス基板３０
は内部にガラス基板３０の平面に沿って延び且つ互いに
平行に配列された３つの流路３１ａ〜３１ｃを有する。
さらに、ガラス基板３０は、流路３１ａ〜３１ｃの一端
に接続すると共にガラス基板３０の一方の面に開口する
注入孔３２と、流路３１ａ〜３１ｃの他端接続すると共
にガラス基板３０の一方の面に開口する排出孔３３と
を、各流路３１ａ〜３１ｃ毎に有する。
【００８８】さらに、ガラス基板３０は、流路３１ａ〜
３１ｃの中央部付近において、ガラス基板３０の長手方
向に空所を有し、この空所には、屈折率分布型ロッドレ
ンズ３４が収容されている。屈折率分布型ロッドレンズ
３４には、図示しない光源から励起光を伝搬する光ファ
イバー３５が接続されている。流路３１ａ〜３１ｃに面
する位置においてガラス基板３０の一方の面に、流路３
１内を流れる液中試料が発する蛍光を集光する屈折率分
布型ロッドレンズ３６が夫々配置され、この屈折率分布
型ロッドレンズ３６には、この屈折率分布型ロッドレン
ズ３６によって集められた蛍光を図示しない検出器まで
導く光ファイバー３７が接続されている。ガラス基板３
０は、３層に重ねて互いに接着されたガラス基板３０ａ
〜３０ｃから成り、ガラス基板３０ｂは、３つの平行に
形成された貫通溝を有し、ガラス基板３０ｂの一方の面
にガラス基板３０ａが、同他方の面にガラス基板３０ｃ
が接合されることにより複数の流路３１ａ〜３１ｃが形
成される。流路３１ａ〜３１ｃは液中試料の混合、攪
拌、合成、分離、抽出、検出等に用いられる。
３１ｃの中央部付近において、ガラス基板３０の長手方
向に空所を有し、この空所には、屈折率分布型ロッドレ
ンズ３４が収容されている。屈折率分布型ロッドレンズ
３４には、図示しない光源から励起光を伝搬する光ファ
イバー３５が接続されている。流路３１ａ〜３１ｃに面
する位置においてガラス基板３０の一方の面に、流路３
１内を流れる液中試料が発する蛍光を集光する屈折率分
布型ロッドレンズ３６が夫々配置され、この屈折率分布
型ロッドレンズ３６には、この屈折率分布型ロッドレン
ズ３６によって集められた蛍光を図示しない検出器まで
導く光ファイバー３７が接続されている。ガラス基板３
０は、３層に重ねて互いに接着されたガラス基板３０ａ
〜３０ｃから成り、ガラス基板３０ｂは、３つの平行に
形成された貫通溝を有し、ガラス基板３０ｂの一方の面
にガラス基板３０ａが、同他方の面にガラス基板３０ｃ
が接合されることにより複数の流路３１ａ〜３１ｃが形
成される。流路３１ａ〜３１ｃは液中試料の混合、攪
拌、合成、分離、抽出、検出等に用いられる。
【００８９】屈折率分布型ロッドレンズ３６は、プレイ
ナーレンズに代えてもよい。これにより、ガラス基板３
０に屈折率分布型ロッドレンズ３６の突起がなくなり、
分光分析装置を小型化することができる。
ナーレンズに代えてもよい。これにより、ガラス基板３
０に屈折率分布型ロッドレンズ３６の突起がなくなり、
分光分析装置を小型化することができる。
【００９０】このプレイナーレンズは、イオン交換法等
によってガラス基板３０の内部に形成したもの、インク
ジェット法、レジスト溶解法等のようにガラス基板３０
の一方の面に球状にレンズ媒体を盛り上げたものがあ
る。
によってガラス基板３０の内部に形成したもの、インク
ジェット法、レジスト溶解法等のようにガラス基板３０
の一方の面に球状にレンズ媒体を盛り上げたものがあ
る。
【００９１】また、本実施の形態では、流路３１ａ〜３
１ｃは３本配されているが、流路の本数はこれに限られ
るものではない。
１ｃは３本配されているが、流路の本数はこれに限られ
るものではない。
【００９２】図４は、図３のマイクロ化学システム用チ
ップに用いられるプレイナーレンズの説明図である。
ップに用いられるプレイナーレンズの説明図である。
【００９３】図４において、まず、ガラス基板４０ａの
一方の面をレンズ領域に対応した開口部を有する金属マ
スクでマスキングし、このガラス基板４０ａをＫＮＯ3
溶融塩に浸漬して露出部においてカリウムイオンとナト
リウムイオンのイオン交換処理を施した後金属マスクを
除去することにより、所定の屈折率分布が形成されたプ
レイナーレンズ４０を形成することができる。プレイナ
ーレンズ４０は、ガラス基板４０ａの内側に凸状にな
り、外側にも若干盛り上がっている。
一方の面をレンズ領域に対応した開口部を有する金属マ
スクでマスキングし、このガラス基板４０ａをＫＮＯ3
溶融塩に浸漬して露出部においてカリウムイオンとナト
リウムイオンのイオン交換処理を施した後金属マスクを
除去することにより、所定の屈折率分布が形成されたプ
レイナーレンズ４０を形成することができる。プレイナ
ーレンズ４０は、ガラス基板４０ａの内側に凸状にな
り、外側にも若干盛り上がっている。
【００９４】本発明の第２の実施の形態によれば、屈折
率分布型ロッドレンズ３４が光ファイバー３５の先端に
取付けられているので、光ファイバー３５から出射した
励起光を確実に流路３１ａ〜３１ｃの夫々に受光せし
め、もってマイクロ化学システム用チップ２の測定感度
を向上させることができ、加えて屈折率分布型ロッドレ
ンズ３４がガラス基板３０の中に配されているので、マ
イクロ化学システム用チップ２を小型化するとこができ
る。また、流路３１ａ〜３１ｃ内の液中試料から発せら
れる蛍光を受光する屈折率分布型ロッドレンズ３６がガ
ラス基板３０の表面に取付けられているので、流路３１
ａ〜３１ｃと屈折率分布型ロッドレンズ３６の間隔を狭
めることができ、蛍光の集光効率が高くなるので、高感
度な測定が可能となる。また屈折率分布型ロッドレンズ
３６はその形状が円柱状で小さいので、ガラス基板３０
ａの表面に狭い間隔で並べることが可能となり、マイク
ロ化学システムを小型化することができる。
率分布型ロッドレンズ３４が光ファイバー３５の先端に
取付けられているので、光ファイバー３５から出射した
励起光を確実に流路３１ａ〜３１ｃの夫々に受光せし
め、もってマイクロ化学システム用チップ２の測定感度
を向上させることができ、加えて屈折率分布型ロッドレ
ンズ３４がガラス基板３０の中に配されているので、マ
イクロ化学システム用チップ２を小型化するとこができ
る。また、流路３１ａ〜３１ｃ内の液中試料から発せら
れる蛍光を受光する屈折率分布型ロッドレンズ３６がガ
ラス基板３０の表面に取付けられているので、流路３１
ａ〜３１ｃと屈折率分布型ロッドレンズ３６の間隔を狭
めることができ、蛍光の集光効率が高くなるので、高感
度な測定が可能となる。また屈折率分布型ロッドレンズ
３６はその形状が円柱状で小さいので、ガラス基板３０
ａの表面に狭い間隔で並べることが可能となり、マイク
ロ化学システムを小型化することができる。
【００９５】なお、図３においては、屈折率分布型ロッ
ドレンズ３６で集められた蛍光は光ファイバー３７にて
検出器に導かれるが、屈折率分布型ロッドレンズ３６の
焦点位置に検出のため光電変換器を配してもよい。
ドレンズ３６で集められた蛍光は光ファイバー３７にて
検出器に導かれるが、屈折率分布型ロッドレンズ３６の
焦点位置に検出のため光電変換器を配してもよい。
【００９６】図５は、図３のマイクロ化学システム用チ
ップを用いて蛍光分析法を実行するマイクロ化学システ
ムのブロック図である。
ップを用いて蛍光分析法を実行するマイクロ化学システ
ムのブロック図である。
【００９７】図５において、レーザー光源５０から出射
された光は、まず、光ファイバー３５を介して液中試料
を含むマイクロ化学システム用チップ２に入射され、次
いで、屈折率分布型ロッドレンズ３６の各々で受光され
た蛍光は受光器５１に受光され、続く信号処理器５２で
分析され、その結果がレコーダー５３に記録される。
された光は、まず、光ファイバー３５を介して液中試料
を含むマイクロ化学システム用チップ２に入射され、次
いで、屈折率分布型ロッドレンズ３６の各々で受光され
た蛍光は受光器５１に受光され、続く信号処理器５２で
分析され、その結果がレコーダー５３に記録される。
【００９８】上記マイクロ化学システムにおいては、測
定対象物質としての液中試料が吸収する波長の励起光を
液中試料に入射し、液中試料が発する蛍光を測定するこ
とで液中試料の同定、定量を実施する。液中試料が吸収
する光の量に対しては、液中試料に入射する検出光の強
度をＩ0（入射光強度）、目的の液中試料から出射する
検出光の強度をＩ（透過光強度）、係数をａ、液中試料
の濃度をｃ、目的の液中試料を検出光が透過する距離を
ｄとしたときに、下記の式（１）が成り立つ（Lambert-
Beerの法則）。
定対象物質としての液中試料が吸収する波長の励起光を
液中試料に入射し、液中試料が発する蛍光を測定するこ
とで液中試料の同定、定量を実施する。液中試料が吸収
する光の量に対しては、液中試料に入射する検出光の強
度をＩ0（入射光強度）、目的の液中試料から出射する
検出光の強度をＩ（透過光強度）、係数をａ、液中試料
の濃度をｃ、目的の液中試料を検出光が透過する距離を
ｄとしたときに、下記の式（１）が成り立つ（Lambert-
Beerの法則）。
【００９９】
Ａ＝−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ0）＝ａｃｄ …（１）
ここで、Ａは吸光度、Ｉ／Ｉ0は内部透過率である。
【０１００】吸収された光によって発光する蛍光の量
は、吸収された光の量に比例すると仮定すれば、蛍光強
度Ｆは Ｆ＝Ｋ’（Ｉ0−Ｉ）＝ＫＩ0（１−ｅ-acd）φ …（２） となる。ここで、Ｋは液中試料の入射面積、受光器５２
の大きさとレスポンス等機器による定数、φは蛍光収
率、即ち吸収された励起光量に対する総蛍光量の比であ
る。よって、濃度が低い液中試料では、 Ｆ＝ＫＩ0φａｃｄ（ａｃｄ＜０．０５のとき） …（３） が成り立つ（田中、飯田著「機器分析」、裳華房、1985
p51）。
は、吸収された光の量に比例すると仮定すれば、蛍光強
度Ｆは Ｆ＝Ｋ’（Ｉ0−Ｉ）＝ＫＩ0（１−ｅ-acd）φ …（２） となる。ここで、Ｋは液中試料の入射面積、受光器５２
の大きさとレスポンス等機器による定数、φは蛍光収
率、即ち吸収された励起光量に対する総蛍光量の比であ
る。よって、濃度が低い液中試料では、 Ｆ＝ＫＩ0φａｃｄ（ａｃｄ＜０．０５のとき） …（３） が成り立つ（田中、飯田著「機器分析」、裳華房、1985
p51）。
【０１０１】式（３）より、蛍光強度は液中試料濃度ｃ
に比例するので、予めＦとｃの関係線（検量線）を求め
ておけば、未知濃度を知ることができる。
に比例するので、予めＦとｃの関係線（検量線）を求め
ておけば、未知濃度を知ることができる。
【０１０２】濃度が低い液中試料の蛍光測定を実施する
ためには、式（３）に示した通り、液中試料に吸収され
る励起光の量を大きくすることが重要となる。そのた
め、励起光をレンズで絞り、液中試料に入射することが
行われている。また、液中試料が発光した蛍光をできる
だけ集めるために、検出器の前に集光レンズを置くこと
が行われている。この場合、発光する液中試料の体積が
小さいほどより効率良く蛍光を集光することが可能とな
るので、励起光をレンズで絞って液中試料に入射するこ
とが濃度が低い蛍光測定では重要である。
ためには、式（３）に示した通り、液中試料に吸収され
る励起光の量を大きくすることが重要となる。そのた
め、励起光をレンズで絞り、液中試料に入射することが
行われている。また、液中試料が発光した蛍光をできる
だけ集めるために、検出器の前に集光レンズを置くこと
が行われている。この場合、発光する液中試料の体積が
小さいほどより効率良く蛍光を集光することが可能とな
るので、励起光をレンズで絞って液中試料に入射するこ
とが濃度が低い蛍光測定では重要である。
【０１０３】複数の流路を同時に測定する必要のない場
合は、式（３）で示されたように、液中試料に入射する
励起光の量を大きくするほど液中試料が発する蛍光量が
増加するので、励起光を平行光ではなく、流路３１内に
焦点を結ぶようにすることで、流路内に励起光を多く供
給できるようになり、測定感度を向上させることができ
る。また、励起光が焦点を結ぶようにすることで、蛍光
の発光点が小さくなり、プレイナーレンズ４０で集光す
る蛍光量も大きくすることができるので、測定感度を更
に向上させることができる。
合は、式（３）で示されたように、液中試料に入射する
励起光の量を大きくするほど液中試料が発する蛍光量が
増加するので、励起光を平行光ではなく、流路３１内に
焦点を結ぶようにすることで、流路内に励起光を多く供
給できるようになり、測定感度を向上させることができ
る。また、励起光が焦点を結ぶようにすることで、蛍光
の発光点が小さくなり、プレイナーレンズ４０で集光す
る蛍光量も大きくすることができるので、測定感度を更
に向上させることができる。
【０１０４】図６は、本発明の第３の実施の形態に係る
マイクロ化学システム用チップの概略構成を示す図であ
る。
マイクロ化学システム用チップの概略構成を示す図であ
る。
【０１０５】図６の本実施の形態に係るマイクロ化学シ
ステム用チップ３において、図３のマイクロ化学システ
ム用チップ２と同じ構成部材には同一の符号を付して重
複した説明を省略し、以下に異なる点についてのみ説明
する。
ステム用チップ３において、図３のマイクロ化学システ
ム用チップ２と同じ構成部材には同一の符号を付して重
複した説明を省略し、以下に異なる点についてのみ説明
する。
【０１０６】本実施の形態に係るマイクロ化学システム
用チップ３では、流路３１が１つであり、屈折率分布型
ロッドレンズ３４から入射した励起光が流路３１内に焦
点を結ぶ。また、流路３１内の液中試料から発せられた
蛍光を集光するためのレンズがプレイナーレンズ４０で
あり、プレイナーレンズ４０が集光した光を電気信号に
変換する光電変換器６０がガラス基板３０近傍に設置さ
れている。
用チップ３では、流路３１が１つであり、屈折率分布型
ロッドレンズ３４から入射した励起光が流路３１内に焦
点を結ぶ。また、流路３１内の液中試料から発せられた
蛍光を集光するためのレンズがプレイナーレンズ４０で
あり、プレイナーレンズ４０が集光した光を電気信号に
変換する光電変換器６０がガラス基板３０近傍に設置さ
れている。
【０１０７】本発明の第３の実施の形態によれば、流路
３１内の液中試料から発せられた蛍光を集光するための
レンズとして、図４に示したプレイナーレンズ４０を使
用しているので、ガラス基板３０上に突起がなくなり、
マイクロ化学システムを小型化することができる。
３１内の液中試料から発せられた蛍光を集光するための
レンズとして、図４に示したプレイナーレンズ４０を使
用しているので、ガラス基板３０上に突起がなくなり、
マイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１０８】なお、本発明の第３の実施の形態では、流
路３１、屈折率分布型ロッドレンズ３４、光ファイバー
３５及びプレイナーレンズ４０をガラス基板３０の一方
の側に１組のみ配設しているが、ガラス基板３０の両側
に、流路３１、屈折率分布型ロッドレンズ３４、光ファ
イバー３５及びプレイナーレンズ４０を２組配設しても
よい。
路３１、屈折率分布型ロッドレンズ３４、光ファイバー
３５及びプレイナーレンズ４０をガラス基板３０の一方
の側に１組のみ配設しているが、ガラス基板３０の両側
に、流路３１、屈折率分布型ロッドレンズ３４、光ファ
イバー３５及びプレイナーレンズ４０を２組配設しても
よい。
【０１０９】図７は、本発明の第４の実施の形態に係る
マイクロ化学システム用チップの概略構成を示す図であ
る。
マイクロ化学システム用チップの概略構成を示す図であ
る。
【０１１０】図７の本実施の形態に係るマイクロ化学シ
ステム用チップ４において、図６のマイクロ化学システ
ム用チップ３と同じ構成部材には同一の符号を付して重
複した説明を省略し、以下に異なる点についてのみ説明
する。
ステム用チップ４において、図６のマイクロ化学システ
ム用チップ３と同じ構成部材には同一の符号を付して重
複した説明を省略し、以下に異なる点についてのみ説明
する。
【０１１１】本実施の形態に係るマイクロ化学システム
用チップ４は、図６の第３の実施の形態に係るマイクロ
化学システム用チップ３に対して、励起光と蛍光の関係
が逆転していること、プレイナーレンズ４０表面を除く
プレイナーレンズ４０側ガラス基板３０表面にマスク８
０が形成されていること、ガラス基板３０の両側に流路
３１、屈折率分布型ロッドレンズ３４、光ファイバー３
５及びプレイナーレンズ４０を２組配設していることが
異なる。
用チップ４は、図６の第３の実施の形態に係るマイクロ
化学システム用チップ３に対して、励起光と蛍光の関係
が逆転していること、プレイナーレンズ４０表面を除く
プレイナーレンズ４０側ガラス基板３０表面にマスク８
０が形成されていること、ガラス基板３０の両側に流路
３１、屈折率分布型ロッドレンズ３４、光ファイバー３
５及びプレイナーレンズ４０を２組配設していることが
異なる。
【０１１２】マイクロ化学システム用チップ４において
は、図示しない光源より出射された励起光が図示しない
コリメータにより空間平行光７０となり、流路３１に面
する位置において、ガラス基板３０の表面上に設置され
たプレイナーレンズ４０に入射され、プレイナーレンズ
４０により流路３１内に焦点を結ぶ。流路３１内の焦点
位置で発せられた蛍光は、流路３１近傍に設置された屈
折率分布型ロッドレンズ３４に集光され、光ファイバー
３５により図示しない検出器に導かれる。本実施の形態
で使用される光ファイバー３５は、できるだけ多くの蛍
光を検出器まで導くために、コアの大きなものが好まし
い。
は、図示しない光源より出射された励起光が図示しない
コリメータにより空間平行光７０となり、流路３１に面
する位置において、ガラス基板３０の表面上に設置され
たプレイナーレンズ４０に入射され、プレイナーレンズ
４０により流路３１内に焦点を結ぶ。流路３１内の焦点
位置で発せられた蛍光は、流路３１近傍に設置された屈
折率分布型ロッドレンズ３４に集光され、光ファイバー
３５により図示しない検出器に導かれる。本実施の形態
で使用される光ファイバー３５は、できるだけ多くの蛍
光を検出器まで導くために、コアの大きなものが好まし
い。
【０１１３】なお、本実施の形態では、プレイナーレン
ズ４０以外の場所に入射された空間平行光７０は蛍光分
析においてノイズとなるので、ガラス基板３０表面に遮
断のためのマスク８０が形成されている。
ズ４０以外の場所に入射された空間平行光７０は蛍光分
析においてノイズとなるので、ガラス基板３０表面に遮
断のためのマスク８０が形成されている。
【０１１４】本発明の第４の実施の形態によれば、励起
光をコリメータ等で空間平行光７０とする必要があるの
で、マイクロ化学システムとしては大きくなるが、蛍光
を発する流路３１の極近傍に蛍光集光用の屈折率分布型
ロッドレンズ３４を設置できるため、蛍光の集光効率を
向上させて、測定感度を向上させつつ装置を小型化する
ことができる。
光をコリメータ等で空間平行光７０とする必要があるの
で、マイクロ化学システムとしては大きくなるが、蛍光
を発する流路３１の極近傍に蛍光集光用の屈折率分布型
ロッドレンズ３４を設置できるため、蛍光の集光効率を
向上させて、測定感度を向上させつつ装置を小型化する
ことができる。
【０１１５】本発明の第４の実施の形態では、空間平行
光として励起光を導いているが、光ファイバー等の誘導
光学系によって夫々のプレイナーレンズまで励起光を個
別に導いてもよい。
光として励起光を導いているが、光ファイバー等の誘導
光学系によって夫々のプレイナーレンズまで励起光を個
別に導いてもよい。
【０１１６】上記本発明の第２〜第４の実施の形態で
は、屈折率分布型ロッドレンズ３４には、光ファイバー
３５が接続されているが、光ファイバー３５に代えて光
導波路を用いてもよい。励起光を伝搬する光ファイバー
又は光導波路は、励起光の周波数においてシングルモー
ドであることが望ましい。蛍光分析法を利用して微量な
液中試料を検出する場合、励起光をできるだけ小さく絞
り、蛍光反応に利用されるエネルギーを高くすることが
望ましい。この場合、蛍光を発す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が、シングル
モードの光ファイバー又は光導波路から出射される励起
光は常にガウス分布となるため、励起光の焦点を小さく
するためには適している。このため、励起光がシングル
モードで伝搬する光ファイバー又は光導波路を利用する
ことが望ましい。
は、屈折率分布型ロッドレンズ３４には、光ファイバー
３５が接続されているが、光ファイバー３５に代えて光
導波路を用いてもよい。励起光を伝搬する光ファイバー
又は光導波路は、励起光の周波数においてシングルモー
ドであることが望ましい。蛍光分析法を利用して微量な
液中試料を検出する場合、励起光をできるだけ小さく絞
り、蛍光反応に利用されるエネルギーを高くすることが
望ましい。この場合、蛍光を発す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が、シングル
モードの光ファイバー又は光導波路から出射される励起
光は常にガウス分布となるため、励起光の焦点を小さく
するためには適している。このため、励起光がシングル
モードで伝搬する光ファイバー又は光導波路を利用する
ことが望ましい。
【０１１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記
載のチップによれば、入射レンズ及び受光レンズの少な
くとも一方はロッドレンズから成るので、レンズの保持
及び光軸の調整を容易にし、且つレンズの小型化により
マイクロ化学システムを小型化することができる。
載のチップによれば、入射レンズ及び受光レンズの少な
くとも一方はロッドレンズから成るので、レンズの保持
及び光軸の調整を容易にし、且つレンズの小型化により
マイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１１８】請求項２記載のチップによれば、入射レン
ズ及び受光レンズの少なくとも一方は屈折率分布型ロッ
ドレンズから成るので、レンズをより小さくすることが
できると共に、レンズの端面が平面であり、もってレン
ズの光軸の調整をより容易にすることができる。
ズ及び受光レンズの少なくとも一方は屈折率分布型ロッ
ドレンズから成るので、レンズをより小さくすることが
できると共に、レンズの端面が平面であり、もってレン
ズの光軸の調整をより容易にすることができる。
【０１１９】請求項３記載のチップによれば、入射レン
ズ及び受光レンズの少なくとも一方は板状部材の内部に
配設されているので、入射レンズ及び受光レンズの少な
くとも一方と流路間の光の伝達を確実に行って、測定感
度を向上させつつシステムを小型化することができる。
ズ及び受光レンズの少なくとも一方は板状部材の内部に
配設されているので、入射レンズ及び受光レンズの少な
くとも一方と流路間の光の伝達を確実に行って、測定感
度を向上させつつシステムを小型化することができる。
【０１２０】請求項６記載のチップによれば、誘導光学
系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍ま
で検出光が確実に伝搬し、もって測定感度を向上させつ
つマイクロ化学システムを小型化することができる。
系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍ま
で検出光が確実に伝搬し、もって測定感度を向上させつ
つマイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１２１】請求項７記載のチップによれば、誘導光学
系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで検
出光が確実に伝搬し、もって測定感度を向上させつつマ
イクロ化学システムを小型化することができる。
系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで検
出光が確実に伝搬し、もって測定感度を向上させつつマ
イクロ化学システムを小型化することができる。
【０１２２】請求項８記載のチップによれば、入射レン
ズ及び受光レンズの各々は板状部材の内部に配設され且
つロッドレンズから成るので、検出光が流路に沿って検
出に十分な長さの流路を確実に伝搬し且つ流路を透過し
た検出光が受光レンズまで確実に伝搬し、もって測定感
度を向上させつつマイクロ化学システムを小型化するこ
とができる。
ズ及び受光レンズの各々は板状部材の内部に配設され且
つロッドレンズから成るので、検出光が流路に沿って検
出に十分な長さの流路を確実に伝搬し且つ流路を透過し
た検出光が受光レンズまで確実に伝搬し、もって測定感
度を向上させつつマイクロ化学システムを小型化するこ
とができる。
【０１２３】請求項９記載のチップによれば、入射レン
ズ及び受光レンズの各々は屈折率分布型ロッドレンズか
ら成るので、レンズをより小さくできると共に、レンズ
の端面が平面であり、もってレンズの光軸の調整をより
容易にすることができ、板状部材へのレンズの配設を容
易することができる。
ズ及び受光レンズの各々は屈折率分布型ロッドレンズか
ら成るので、レンズをより小さくできると共に、レンズ
の端面が平面であり、もってレンズの光軸の調整をより
容易にすることができ、板状部材へのレンズの配設を容
易することができる。
【０１２４】請求項１１記載のチップによれば、誘導光
学系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍
まで検出光が確実に伝搬し、測定感度を向上させつつマ
イクロ化学システムを小型化することができる。
学系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍
まで検出光が確実に伝搬し、測定感度を向上させつつマ
イクロ化学システムを小型化することができる。
【０１２５】請求項１２記載のチップによれば、誘導光
学系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで
検出光が確実に伝搬し、測定感度を向上させつつマイク
ロ化学システムを小型化することができる。
学系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで
検出光が確実に伝搬し、測定感度を向上させつつマイク
ロ化学システムを小型化することができる。
【０１２６】請求項１４記載のシステムによれば、吸光
光度分析法の測定感度を向上させることができると共
に、マイクロ化学システムを小型化することができる。
光度分析法の測定感度を向上させることができると共
に、マイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１２７】請求項１５記載のチップによれば、入射レ
ンズ及び受光レンズの一方はロッドレンズから成るの
で、レンズの保持及び光軸の調整を容易にすることがで
きると共に、レンズをより小さくすることができ、もっ
てマイクロ化学システムを小型化することでき、加え
て、入射レンズ及び受光レンズの一方は板状部材の内部
に配設されるので、入射レンズ及び受光レンズの一方と
流路間の光の伝達を確実に行って、測定感度を向上させ
つつマイクロ化学システムを小型化することができる。
ンズ及び受光レンズの一方はロッドレンズから成るの
で、レンズの保持及び光軸の調整を容易にすることがで
きると共に、レンズをより小さくすることができ、もっ
てマイクロ化学システムを小型化することでき、加え
て、入射レンズ及び受光レンズの一方は板状部材の内部
に配設されるので、入射レンズ及び受光レンズの一方と
流路間の光の伝達を確実に行って、測定感度を向上させ
つつマイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１２８】請求項１６記載のチップによれば、ロッド
レンズは屈折率分布型レンズから成るので、レンズを小
さくでき、システムを小型化できると共に、レンズの端
面が平面であるので、レンズの光軸の調整をより容易に
することができ、板状部材へのレンズの配設を容易にす
ることができる。
レンズは屈折率分布型レンズから成るので、レンズを小
さくでき、システムを小型化できると共に、レンズの端
面が平面であるので、レンズの光軸の調整をより容易に
することができ、板状部材へのレンズの配設を容易にす
ることができる。
【０１２９】請求項２１記載のチップによれば、複数の
流路に一つのレンズから励起光を入射させることがで
き、マイクロ化学システムを小型化することができる。
流路に一つのレンズから励起光を入射させることがで
き、マイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１３０】請求項２２記載のチップによれば、入射レ
ンズは屈折率分布型ロッドレンズから成るので、レンズ
の小型化によりマイクロ化学システムを小型化すること
できる、且つレンズの端面が平面であり、もってレンズ
の光軸の調整をより容易にすることができ、板状部材へ
のレンズの配設を容易にすることができる。
ンズは屈折率分布型ロッドレンズから成るので、レンズ
の小型化によりマイクロ化学システムを小型化すること
できる、且つレンズの端面が平面であり、もってレンズ
の光軸の調整をより容易にすることができ、板状部材へ
のレンズの配設を容易にすることができる。
【０１３１】請求項２７記載のチップによれば、誘導光
学系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍
まで励起光が確実に伝搬すると共に受光した蛍光が確実
に伝搬し、もって測定感度を向上させつつマイクロ化学
システムを小型化することができる。
学系は光ファイバーから成るので、板状部材の流路近傍
まで励起光が確実に伝搬すると共に受光した蛍光が確実
に伝搬し、もって測定感度を向上させつつマイクロ化学
システムを小型化することができる。
【０１３２】請求項２８記載のチップによれば、誘導光
学系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで
励起光が確実に伝搬すると共に受光した蛍光が確実に伝
搬し、もって測定感度を向上させつつマイクロ化学シス
テムを小型化することができる。
学系は光導波路から成るので、板状部材の流路近傍まで
励起光が確実に伝搬すると共に受光した蛍光が確実に伝
搬し、もって測定感度を向上させつつマイクロ化学シス
テムを小型化することができる。
【０１３３】請求項３０記載のシステムによれば、蛍光
分析法の測定感度を向上させることができると共にマイ
クロ化学システムを小型化することができる。
分析法の測定感度を向上させることができると共にマイ
クロ化学システムを小型化することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロ化学
システム用チップの概略構成を示す図であり、（ａ）は
平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の線Ｉｂ−Ｉｂに関す
る断面図である。
システム用チップの概略構成を示す図であり、（ａ）は
平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の線Ｉｂ−Ｉｂに関す
る断面図である。
【図２】図１のマイクロ化学システム用チップを用いて
吸光光度分析法を実行するマイクロ化学システムのブロ
ック図である。
吸光光度分析法を実行するマイクロ化学システムのブロ
ック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ化学
システム用チップの概略構成を示す図であり、（ａ）は
斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の線IIｂ−IIｂに関す
る断面図である。
システム用チップの概略構成を示す図であり、（ａ）は
斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の線IIｂ−IIｂに関す
る断面図である。
【図４】図３のマイクロ化学システム用チップに用いら
れるプレイナーレンズの説明図である。
れるプレイナーレンズの説明図である。
【図５】図３のマイクロ化学システム用チップを用いて
蛍光分析法を実行するマイクロ化学システムの概念図で
ある。
蛍光分析法を実行するマイクロ化学システムの概念図で
ある。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るマイクロ化学
システム用チップの概略構成を示す図である。
システム用チップの概略構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るマイクロ化学
システム用チップの概略構成を示す図である。
システム用チップの概略構成を示す図である。
１，２，３，４ マイクロ化学システム用チップ
１０，３０ ガラス基板
１１ コの字型流路
１２，３２ 注入孔
１３，３３ 排出孔
１４，１５，３４，３６ 屈折率分布型ロッドレンズ
１６，１７，３５，３７ 光ファイバー
２０ 光源
２１，５１ 受光器
２２ 受光強度演算器
２３，５３ レコーダ
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 流路
４０ プレイナーレンズ
５０ レーザー光源
５２ 信号処理器
６０ 光電変換機
７０ 空間平行光
８０ マスク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 服部 明彦
大阪府大阪市中央区北浜四丁目７番28号
日本板硝子株式会社内
(72)発明者 北森 武彦
東京都文京区本郷２丁目32番地２−304
(72)発明者 渡慶次 学
神奈川県川崎市高津区坂戸３−２−１ Ｋ
ＳＰ東棟508
Ｆターム(参考） 2G043 AA01 CA03 DA05 EA01 HA01
HA05 KA09 LA01
2G057 AA01 AA04 AB06 AC01 BA05
BB01 DA01 DB03 DC06
2G059 AA01 BB04 CC16 DD12 EE01
GG01 JJ11 JJ17 KK01
Claims (30)
- 【請求項１】 液体中の試料を処理し、生成した生成物
の検出を吸光光度分析法で行うマイクロ化学システムに
用いられ、前記試料を含む液体を流す流路を有する透明
な板状部材から成るマイクロ化学システム用チップにお
いて、前記流路内の液体に光を入射する入射レンズと、
前記流路から出射した光を受光する受光レンズとを備
え、前記入射レンズ及び前記受光レンズの少なくとも一
方はロッドレンズから成ることを特徴とするマイクロ化
学システム用チップ。 - 【請求項２】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの少
なくとも一方は屈折率分布型ロッドレンズから成ること
を特徴とする請求項１記載のマイクロ化学システム用チ
ップ。 - 【請求項３】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの少
なくとも一方は前記板状部材の内部に配設されているこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ化学シス
テム用チップ。 - 【請求項４】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの少
なくとも一方は前記板状部材の表面に配設されているこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ化学シス
テム用チップ。 - 【請求項５】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの各
々には誘導光学系が接続されていることを特徴とする請
求項１乃至４いずれか１項に記載のマイクロ化学システ
ム用チップ。 - 【請求項６】 前記誘導光学系は光ファイバーから成る
ことを特徴とする請求項５記載のマイクロ化学システム
用チップ。 - 【請求項７】 前記誘導光学系は光導波路から成ること
を特徴とする請求項５記載のマイクロ化学システム用チ
ップ。 - 【請求項８】 液体中の試料を処理し、生成した生成物
の検出を吸光光度分析法で行うマイクロ化学システムに
用いられ、前記試料を含む液体を流す流路を有する透明
な板状部材から成るマイクロ化学システム用チップにお
いて、前記流路の一端から前記流路内に前記流路の長手
方向に検出光を入射する入射レンズと、前記流路の他端
から出射した前記入射された検出光を受光する受光レン
ズとを備え、前記入射レンズ及び前記受光レンズの各々
は前記板状部材の内部に配設され且つロッドレンズから
成ることを特徴とするマイクロ化学システム用チップ。 - 【請求項９】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの各
々は屈折率分布型ロッドレンズから成ることを特徴とす
る請求項８記載のマイクロ化学システム用チップ。 - 【請求項１０】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの
各々には誘導光学系が接続されていることを特徴とする
請求項８又は９記載のマイクロ化学システム用チップ。 - 【請求項１１】 前記誘導光学系は光ファイバーから成
ることを特徴とする請求項１０記載のマイクロ化学シス
テム用チップ。 - 【請求項１２】 前記誘導光学系は光導波路から成るこ
とを特徴とする請求項１０記載のマイクロ化学システム
用チップ。 - 【請求項１３】 前記板状部材はガラス製であることを
特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項に記載のマイ
クロ化学システム用チップ。 - 【請求項１４】 請求項１乃至１３いずれか１項に記載
のマイクロ化学システム用チップと、前記入射レンズに
検出光を導入する導入手段と、前記受光レンズから前記
受光レンズが受光した検出光を受容する受容手段と、前
記受容された検出光の強度を演算する演算手段とを備え
ることを特徴とするマイクロ化学システム。 - 【請求項１５】 液体中の試料を処理し、生成した生成
物の検出を蛍光分析法で行うマイクロ化学システムに用
いられ、前記試料を含む液体を流す流路を有する透明な
板状部材を備えるマイクロ化学システム用チップにおい
て、前記流路内に前記流路と直交する方向から励起光を
入射する入射レンズと、前記入射された励起光によって
流路内を流れる液体中の試料から発せられる蛍光を受光
する受光レンズとを備え、前記入射レンズ及び前記受光
レンズの一方は前記板状部材の内部に配設されると共に
前記入射レンズ及び前記受光レンズの他方は前記板状部
材の表面に配設され、前記入射レンズ及び前記受光レン
ズの一方はロッドレンズから成ることを特徴とするマイ
クロ化学システム用チップ。 - 【請求項１６】 前記ロッドレンズは屈折率分布型レン
ズから成ることを特徴とする請求項１５記載のマイクロ
化学システム用チップ。 - 【請求項１７】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの
他方はロッドレンズから成ることを特徴とする請求項１
５又は１６記載のマイクロ化学システム用チップ。 - 【請求項１８】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの
他方はプレイナーレンズから成ることを特徴とする請求
項１５又は１６記載のマイクロ化学システム用チップ。 - 【請求項１９】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの
他方は屈折率分布型レンズから成ることを特徴とする請
求項１７又は１８記載のマイクロ化学システム用チッ
プ。 - 【請求項２０】 前記受光レンズは前記板状部材の内部
に配設されると共に前記入射レンズは前記板状部材の表
面に配設されることを特徴とする請求項１５乃至１９い
ずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップ。 - 【請求項２１】 前記流路は、前記入射された励起光の
光軸に沿って配列された複数の流路から成り、前記入射
レンズは前記板状部材の内部に配設されると共に、前記
受光レンズは前記板状部材の表面に配設され且つ前記複
数の流路に夫々対向する複数のレンズから成ることを特
徴とする請求項１５記載のマイクロ化学システム用チッ
プ。 - 【請求項２２】 前記入射レンズは屈折率分布型レンズ
から成ることを特徴とする請求項２１記載のマイクロ化
学システム用チップ。 - 【請求項２３】 前記受光レンズはロッドレンズから成
ることを特徴とする請求項２１又は２２記載のマイクロ
化学システム用チップ。 - 【請求項２４】 前記受光レンズはプレイナーレンズか
ら成ることを特徴とする請求項２１又は２２記載のマイ
クロ化学システム用チップ。 - 【請求項２５】 前記受光レンズは屈折率分布型レンズ
から成ることを特徴とする請求項２３又は２４記載のマ
イクロ化学システム用チップ。 - 【請求項２６】 前記入射レンズ及び前記受光レンズの
各々には誘導光学系が接続されていることを特徴とする
請求項１５乃至２５いずれか１項に記載のマイクロ化学
システム用チップ。 - 【請求項２７】 前記誘導光学系は光ファイバーから成
ることを特徴とする請求項２６記載のマイクロ化学シス
テム用チップ。 - 【請求項２８】 前記誘導光学系は光導波路から成るこ
とを特徴とする請求項２６記載のマイクロ化学システム
用チップ。 - 【請求項２９】 前記板状部材はガラス製であることを
特徴とする請求項１１５乃至２８いずれか１項に記載の
マイクロ化学システム用チップ。 - 【請求項３０】 請求項１５乃至２９いずれか１項に記
載のマイクロ化学システム用チップと、前記入射レンズ
に励起光を導入する導入手段と、前記受光レンズから前
記受光レンズが受光した蛍光を受容する受容手段と、前
記受容された蛍光の強度を測定する測定手段とを備える
ことを特徴とするマイクロ化学システム。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002079219A JP2003279471A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | マイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学システム |
| CA002479695A CA2479695A1 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-14 | Microchemical system chip and microchemical system |
| CNA038064502A CN1643363A (zh) | 2002-03-20 | 2003-03-14 | 微量化学系统用基片及微量化学系统 |
| EP03712705A EP1489403A4 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-14 | CHIP FOR USE IN A MICROCHEMICAL SYSTEM AND MICROCHEMICAL SYSTEM |
| AU2003220924A AU2003220924A1 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-14 | Micro-chemical system-use chip and mico-chemical system |
| PCT/JP2003/003073 WO2003078979A1 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-14 | Micro-chemical system-use chip and mico-chemical system |
| US10/944,653 US20050140971A1 (en) | 2002-03-20 | 2004-09-17 | Microchemical system chip and microchemical system |
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|---|---|---|---|
| JP2002079219A JP2003279471A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | マイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003279471A true JP2003279471A (ja) | 2003-10-02 |
Family
ID=28035634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002079219A Pending JP2003279471A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | マイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学システム |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2003279471A (ja) |
| CN (1) | CN1643363A (ja) |
| AU (1) | AU2003220924A1 (ja) |
| CA (1) | CA2479695A1 (ja) |
| WO (1) | WO2003078979A1 (ja) |
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