(57)【要約】    【課題】  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。    【解決手段】  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。【選択図】      図４
2006317282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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ァイバの
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。
【請求項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項１
記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項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項１又
は２記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項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項３記載のマイク
ロ化学システム用チップ部材。
【請求項５】
前記穴部は円形状であることを特徴とする請求項３又は４記載のマイクロ化学システム
用チップ部材。
【請求項６】
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を特徴とする請求項
１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項７】
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１５％以内であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマイ
クロ化学システム用チップ部材。
【請求項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１０％以内であることを特徴とする請求項７記載のマイクロ化学システム用チッ
プ部材。
【請求項９】
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２０％以内であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のマイクロ
化学システム用チップ部材。
【請求項１０】
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１５％以内であることを特徴とする請求項９記載のマイクロ化学システム用チップ部
材。
【請求項１１】
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項１乃至１０のいずれか１項に記載のマイクロ化学シ
ステム用チップ部材。
【請求項１２】
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項１１記載のマイクロ化学システム用チップ部材
。
【請求項１３】
前記光ファイバ保持部はフェルールであることを特徴とする請求項１１又は１２記載の
マイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項１４】
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を特徴とする請求項
１２又は１３記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項１５】
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項１４記載のマイクロ
化学システム用チップ部材。
【請求項１６】
前記穴部は円形状であることを特徴とする請求項１４又は１５記載のマイクロ化学シス
テム用チップ部材。
【請求項１７】
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ァイバの端部
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項
１乃至１６のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項１８】
前記所定値は前記溝の深さの１５％にレンズ倍率を乗じた値であることを特徴とする請
求項１７記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項１９】
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ァイバの端部
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項１
乃至１８のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項２０】
前記所定値は前記溝の幅の２０％にレンズ倍率を乗じた値であることを特徴とする請求
項１９記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項２１】
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項１８
乃至２０のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項２２】
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項１乃
至２１のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項２３】
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項１乃至２２
のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項２４】
前記レンズは色収差を有することを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載
のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項２５】
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項１乃至２４のいずれか１項に
記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項２６】
前記チップはガラス製であることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか１項に記載
のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項２７】
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
する請求項２６記載のマイクロ化学システム用チップ部材。
【請求項２８】
請求項１乃至２７のいずれか１項に記載のマイクロ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。
【請求項２９】
前記マイクロ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
含むことを特徴とする請求項２８記載のマイクロ化学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
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。
【０００３】
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がある。
【０００４】
例えば、図８に示すように、マイクロ化学システム１０００は、流路内に液中試料が満
たされた流路付き板状部材１２０と、流路付き板状部材１２０の上方に配設され、先端に
レンズを取り付けたレンズ付き光ファイバ１００と、レンズ付き光ファイバー１００に接
続され、レンズ付き光ファイバー１００を介して流路付き板状部材１２０の流路内の液中
試料に励起光を照射すると共に、当該照射された励起光によって液中試料に生成される熱
レンズに検出光を照射する光源ユニット１１０と、流路付き板状部材１２０の下方に配設
され、励起光によって流路付き板状部材１２０の流路内の液中試料に生成された熱レンズ
を介して検出光を検出する検出装置１３０とを備える。
【０００５】
レンズ付き光ファイバ１００は、接着剤を介して後述するマイクロ化学チップ１２０に
接着されるレンズ１０１と、一端がレンズ１０１に接続され、他端が光源ユニット１１０
に接続され、その中間にＦＣコネクタ１０３を有する光ファイバ１０２と、光ファイバ１
０２をフェルール１０４を介して固定する環状部材１０５とから成る。
【０００６】
ＦＣコネクタ１０３は、ＦＣプラグ１０６，１０７と、ＦＣプラグ１０６，１０７を夫
々固定するアダプタ１０８とから成り、アダプタ１０８にＦＣプラグ１０６，１０７を夫
々ねじ込むことで光ファイバ１０２が接合される。
【０００７】
光源ユニット１１０は、励起光を出力する励起光用光源１１１と、励起光用光源１１１
に接続され、励起光用光源１１１から出力される励起光を変調する変調器１１２と、検出
光を出力する検出光用光源１１３と、励起光用光源１１１及び検出光用光源１１３に夫々
光ファイバ１１４を介して接続され、且つレンズ付き光ファイバー１００の光ファイバー
１０２に接続された、励起光用光源１１１から出力される励起光及び検出光光源１１３か
ら出力される検出光を合波して光ファイバー１０２に合波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１１５とから成る。
【０００８】
流路付き板状部材（マイクロ化学チップ）１２０は、レンズ付き光ファイバー１００側
から順に３層に重ねて接着された上部ガラス基板１２１、中部ガラス基板１２２、及び下
部ガラス基板１２３から成る。マイクロ化学チップ１２０の中間層である中部ガラス基板
１２２には、マイクロ化学システム１０００により液中試料の混合、攪拌、合成、分離、
抽出、及び検出等の操作の際に液中試料を流す流路１２４を有している。
【０００９】
検出装置１３０は、マイクロ化学チップ１２０の流路１２４に面する位置であって、レ
ンズ付き光ファイバー１００に対向する位置に配設され、合波された励起光及び検出光を
分離して検出光のみを選択的に透過させる波長フィルター１３１と、波長フィルター１３
１の下側であって、流路１２４に面する位置に配設された検出光を検出するための光電変
換器１３２と、光電変換器１３２にロックインアンプ１３３を介して接続されたコンピュ
ータ１３４とから成る（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１１７３０２号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、レンズ１０１は接着剤を介してマイクロ化学チップ１２０に接着される
ので、接着剤がレンズ１０１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１０１
の焦点位置を制御することが非常に困難であった。
【００１１】
マイクロ化学システム１０００においては、マイクロ化学チップ１２０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１０００の用途を変更したりする場合
に、マイクロ化学チップ１２０を交換する必要がある。マイクロ化学チップ１２０を交換
する際、マイクロ化学チップ１２０と光源ユニット１１０を切り離す必要があるが、光フ
ァイバ１０２の中間点で、マイクロ化学チップ１２０と光源ユニット１１０を切り離す場
合、ＦＣコネクタ１０３により光ファイバ１０２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、光ファイバ１０２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。
【００１２】
また、レンズ１０１及び光ファイバ１０２間で、マイクロ化学チップ１２０と光源ユニ
ット１１０を切り離す場合においては、レンズ１０１と光ファイバ１０２との位置合わせ
は、光ファイバ１０２の脱着毎に環状部材１０５をレンズ１０１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１０１は非常に小さいので、環状部材１０５をレンズ
１０１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１０１と
環状部材１０５とのトレランスが小さいので、環状部材１０５を取り付ける際の僅かな操
作ミスによっても、レンズ１０１が損傷することがあった。
【００１３】
さらに、レンズ１０１の取り付け位置と光ファイバ１０２の取り付け位置がマイクロ化
学チップ１２０における溝１２４を基準として別々に決定される。よって、レンズ１０１
の取り付け位置がずれると、このレンズ１０１の取り付け位置のずれが考慮されずに光フ
ァイバ１０２の取り付け位置が決定されるので、レンズ１０１の焦点位置が大きくずれて
しまうことがあった。
【００１４】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、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。
【００１６】
請求項２記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１記載のマイクロ化学シ
ステム用チップ部材において、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
ることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１又は２記載のマイクロ
化学システム用チップ部材において、前記レンズ保持部は前記レンズが挿入される穴部を
有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項３記載のマイクロ化学シ
ステム用チップ部材において、前記レンズ保持部は円筒形状のチューブであることを特徴
とする。
【００１９】
請求項５記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項３又は４記載のマイクロ
化学システム用チップ部材において、前記穴部は円形状であることを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至５のいずれか１項
に記載の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を特徴とする。
【００２１】
請求項７記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至６のいずれか１項
に記載のマイクロ化学システム用チップ部材において、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１５％以内であることを特
徴とする。
【００２２】
請求項８記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項７記載のマイクロ化学シ
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１０％以内であることを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至８のいずれか１項
に記載の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２０％以内であることを特徴と
する。
【００２４】
請求項１０記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項９記載のマイクロ化学
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１５％以内であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１１記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至１０のいずれか
１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材において、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
。
【００２６】
請求項１２記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１１記載のマイクロ化
学システム用チップ部材において、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を特徴とする。
【００２７】
請求項１３記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１１又は１２記載のマ
イクロ化学システム用チップ部材において、前記光ファイバ保持部はフェルールであるこ
とを特徴とする。
【００２８】
請求項１４記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１２又は１３記載のマ
イクロ化学システム用チップ部材において、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を特徴とする。
【００２９】
請求項１５記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１４記載のマイクロ化
学システム用チップ部材において、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。
【００３０】
請求項１６記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１４又は１５記載のマ
イクロ化学システム用チップ部材において、前記穴部は円形状であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１７記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至１６のいずれか
１項に記載の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ァ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。
【００３２】
請求項１８記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１７記載のマイクロ化
学システム用チップ部材において、前記所定値は前記溝の深さの１５％にレンズ倍率を乗
じた値であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１９記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至１８のいずれか
１項に記載の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ァ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。
【００３４】
請求項２０記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１９記載のマイクロ化
学システム用チップ部材において、前記所定値は前記溝の幅の２０％にレンズ倍率を乗じ
た値であることを特徴とする。
【００３５】
請求項２１記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１８乃至２０のいずれ
か１項に記載の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。
【００３６】
請求項２２記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至２１のいずれか
１項に記載の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。
【００３７】
請求項２３記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至２２のいずれか
１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材において、前記固定部は接着剤を流入す
るための孔部を有することを特徴とする。
【００３８】
請求項２４記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至２３のいずれか
１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材において、前記レンズは色収差を有する
ことを特徴とする。
【００３９】
請求項２５記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至２４のいずれか
１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材において、前記レンズはロッドレンズで
あることを特徴とする。
【００４０】
請求項２６記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項１乃至２５のいずれか
１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材において、前記チップはガラス製である
ことを特徴とする。
【００４１】
請求項２７記載のマイクロ化学システム用チップ部材は、請求項２６記載のマイクロ化
学システム用チップ部材において、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。
【００４２】
上記目的を達成するために、請求項２８記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至
２７のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップ部材を用いたことを特徴とす
る。
【００４３】
請求項２９記載のマイクロ化学システムは、請求項２８記載のマイクロ化学システムに
おいて、前記マイクロ化学システムは熱レンズ分光分析システム及び／又は蛍光検出シス
テムを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
請求項１記載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
び光ファ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
ファイバ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。
【００４５】
請求項２記載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。
【００４６】
請求項３記載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。
【００４７】
請求項５記載のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、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。
【００４８】
請求項６記載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
位置及びレンズに対する光ファイバの端部の位置を調整することができる。
【００４９】
請求項７記載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１５％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。
【００５０】
請求項８記載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１０％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。
【００５１】
請求項９記載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
の中心点間の溝の幅方向に関する距離が溝の幅の２０％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。
【００５２】
請求項１０記載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幅方向に関する距離が溝の幅の１５％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。
【００５３】
請求項１２記載のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、光ファイバの端部は、
光ファイ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、光ファイバの
位置再現性を向上させることができる。
【００５４】
請求項１４記載のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、固定部は光ファイバ保
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。
【００５５】
請求項１６記載のマイクロ化学システム用チップ部材によれば、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。
【００５６】
請求項１７記載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び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。
【００５７】
請求項１９記載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び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、測定のばらつきをより小さくすることができる。
【００５８】
請求項２８記載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イ
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
図１において、マイクロ化学システムとしての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、後述する光ファイバ５から伝播された光
を溝１に集光する直径１ｍｍφの円柱状のセルフォック（登録商標）等の屈折率分布型ロ
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、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９ａを有し、外径が２．５ｍｍφ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及び後述するフェ
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
分布型ロッドレンズ３に光を伝播するシングルモードの光ファイバ５と、屈折率分布型ロ
ッドレンズ３の上方に固定部４により固定され、光ファイバ５を保持する外径２．５ｍｍ
φのフェルール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ユニット７と、マイクロ化学チップ２
の下方に配設され、光源ユ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
。
【００６２】
マイクロ化学チップ２は、熱レンズ分光分析システム１０により液中試料の混合、攪拌
、合成、分離、抽出、及び検出等の操作の際に液中試料を流す溝１を有している。
【００６３】
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ＤＮＡ解析用としての用途を考慮すると、耐酸性、耐アルカリ
性の高いガラス、具体的には、硼珪酸ガラス、ソーダライムガラス、アルミノ硼珪酸ガラ
ス、及び石英ガラス等が好ましい。しかし、用途を限定することによってプラスチック等
の有機物を用いることもできる。
【００６４】
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。
【００６５】
光源ユニット７は、励起光を出力する励起光用光源１４と、励起光用光源１４に接続さ
れ、励起光用光源１４から出力される励起光を変調する変調器１５と、検出光を出力する
検出光用光源１６と、励起光用光源１４及び検出光用光源１６に夫々光ファイバ１７，１
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１４から出力される
励起光及び検出光光源１６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１９とから成る。
【００６６】
光源ユニット７においては、合波器１９の代わりにダイクロイックミラーを用いて励起
光用光源１４から出力される励起光及び検出光用光源１６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。
【００６７】
検出装置８は、マイクロ化学チップ２の溝１に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２０と、波長フィルタ２０の下側であって、溝１に面する位置に配
設された検出光を検出するための光電変換器（フォトダイオード）２１と、光電変換器２
１にＩＶアンプ２２及びロックインアンプ２３を介して接続されたコンピュータ２４とか
ら成る。
【００６８】
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２１の上流の位置に配設してもよい。
【００６９】
光電変換器２１から得られた信号は、ＩＶアンプ２２を介して励起光を変調する変調器
１５と同期させるロックインアンプ２３に送信され、次いで、コンピュータ２４において
分析される。
【００７０】
レンズホルダ９に設けられた穴９ａが円形状であるため、円柱状の屈折率分布型ロッド
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９ａの加工精度を高くす
ることができ、もっ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。
【００７１】
また、固定部４がレンズホルダ９を介して屈折率分布型ロッドレンズ３をマイクロ化学
チップ２に固定するので、接着剤をマイクロ化学チップ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。
【００７２】
フェルール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及び光源ユニ
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を介して接続される。また、固定
部４に装着されたフェルール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と光源ユニット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。
【００７３】
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
る屈折率分布型ロッドレンズ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１０μｍ以下に抑えようとすれば、屈折率分布型ロ
ッドレンズ３と光ファイバ５との位置ずれは５０μｍ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
源ユニット７を屈折率分布型ロッドレンズ３及び光ファイバ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
分布型ロッドレンズ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’及び光ファイバ５の端面（出射面）間の距離ｂを、屈折率分布型ロッドレンズ
３の主点H及び溝１内の屈折率分布型ロッドレンズ３の焦点位置間の距離ａで除した値、
即ち光ファイバ５の端面における像の大きさｙ’を溝１内の屈折率分布型ロッドレンズ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。
【００７４】
上記構成の熱レンズ分光分析システム１０によれば、屈折率分布型ロッドレンズ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
分布型ロッドレンズ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と屈折率分布型ロッドレンズ３との間にスペーサや屈折率分布型ロッドレンズ３に塗布
された接着剤の厚みで屈折率分布型ロッドレンズ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
屈折率分布型ロッドレンズ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。
【００７５】
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。
【００７６】
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との接触面積）が大きい、例えばガラス製の台座３
２と、フェルール６及びレンズホルダ９を外嵌するための円形状の穴３３ａを有するチュ
ーブ状の金属製割りスリーブ３３とを備える。
【００７７】
また、金属製割りスリーブ３３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３３の穴
３３ａにおける内周面とレンズホルダ９（フェルール６）の外周面との隙間が大きすぎる
とレンズホルダ９（フェルール６）が金属製割りスリーブ３３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３３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３３の穴３３ａの直径（内
径）が設定される。
【００７８】
また、台座３２（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。
【００７９】
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ロッ
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ロッドレンズ３の位置調節を行うことができる
。
【００８０】
さらに、レンズホルダ９が台座３２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。
【００８１】
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。
【００８２】
屈折率分布型ロッドレンズ３の上面３ａとレンズホルダ９の端面９ｂ（光ファイバ５の
端面５ａ）との距離が例えば２．５ｍｍ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３２のＹ軸方向の光軸合わせ（Ｙ軸調芯）
を行いながら台座３２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３ｂと溝１の中心までの距離が例えば空気中換算で０．７ｍｍ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３２に接着
し、フェルール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、フェルー
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ァイバ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１０μｍ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。
【００８３】
また、レンズホルダ９及び台座３２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ロッドレンズ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に対する光ファイバ５の端部の位置を調整する
ことができる。
【００８４】
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、屈折率分布型ロッドレン
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９ａ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ロ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。
【００８５】
表１は、溝１の中心及び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１ａ及び下部１ｂ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１ａの幅を溝幅とする
。
【００８６】
【表１】
2006317282.tif 000003
【００８７】
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９０％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１５％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９５％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１０％以内とす
る必要があることが分かる。
【００８８】
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９０％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
間の距離を溝深さの２０％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９５％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深さの１５％以内とする必
要があることが分かる。
【００８９】
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。
【００９０】
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、屈折率分布型ロッドレンズ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。
【００９１】
本実施の形態では、金属製割りスリーブ３３の下方に台座３２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３３と台座３２と
が一体になった固定部材５０が設けられていてもよい。これにより、固定部４の構成部品
が固定部材５０のみとなるので、コストの低減を図ることができる。
【００９２】
本実施の形態では、金属製割りスリーブ３３の下方に所定間隔を介して台座３２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
３３の下面と台座３２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６１やレンズホルダ
９を金属製割りスリーブ３３に接着する際に用いる接着剤を流し込むための孔６２等を設
けてもよい。
【００９３】
本実施の形態では、マイクロ化学システムとして熱レンズ分光分析システム１０を用い
ているが、これに限定されるものではなく、光ファイバ５に接続された蛍光分波器７１と
、蛍光分波器７１に光ファイバ７２を介して接続された励起光光源１４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）２１と、光電変換器２１にロックインア
ンプ２３を介して接続されたコンピュータ２４とを備える蛍光検出装置７０等であっても
よい。
【００９４】
本実施の形態では、レンズとして屈折率分布型ロッドレンズ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い。
【００９５】
本実施の形態では、固定部４に金属製割りスリーブ３３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。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】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２】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】図１における屈折率分布型ロッドレンズのレンズ倍率を説明する図である。
【図４】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】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】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】図１のマイクロ化学システムの変形例の構成を概略的に示す図である。
【図８】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。
【符号の説明】
【００９７】
１  溝
２  マイクロ化学チップ
３  屈折率分布型ロッドレンズ
４  固定部
５  光ファイバ
６  フェルール
７  光源ユニット
８  検出装置
９  レンズホルダ
１０  熱レンズ分光分析システム
３２  台座
３３  金属製割りスリーブ
【図１】
2006317282.tif 000004
【図２】
2006317282.tif 000005
【図３】
2006317282.tif 000006
【図４】
2006317282.tif 000007
【図５】
2006317282.tif 000008
【図６】
2006317282.tif 000009
【図７】
2006317282.tif 000010
【図８】
2006317282.tif 000011