(57)【要約】      （修正有）【課題】  微小空間内の温度を正確、且つ、確実に測定することができる温度測定装置を提供する。【解決手段】  微小通路２０の一方から蛍光物質を含む流体を投入して流通させ、他方から回収可能に構成された容器５と、この容器５を二次元方向に移動可能に形成された固定台６と、レーザー光発生装置１（光照射手段）と、光検出器９（光検出手段）と、演算処理装置１０（演算手段）を備え、微小通路２０内を流れる流体にレーザー光発生装置１により光を間欠的に照射し、当該流体内の蛍光物質を励起させて、蛍光を発生させると共に、光検出器９にて当該蛍光の強度を検出し、演算処理装置１０により、蛍光の強度の減衰特性を計測することにより微小経路２０内を流通する液体の温度を算出する。【選択図】図１
2006258537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小通路の一方から蛍光物質を含む流体を投入して流通させ、他方から回収可能に構成された容器と、
該容器を二次元方向に移動可能に形成された固定台と、
光照射手段と、
光検出手段と、
演算手段とを備え、
前記微小通路内を流れる前記流体に前記光照射手段により光を間欠的に照射し、当該流体内の蛍光物質を励起させて、蛍光を発生させると共に、
前記光検出手段にて検出した当該蛍光の強度により、前記演算手段が蛍光寿命を演算し、前記微小通路内を流通する前記流体の温度を算出することを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
前記微小通路の幅を１ｍｍ以下とすると共に、前記光照射手段にて前記流体に照射する光の焦点位置における光径を１００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１の温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、微小通路内を流通する液体の温度を測定するための温度測定装置に関するものである。
【０００２】
従来より流体の温度は、水銀温度計や熱電対などの温度計を用いて測定されていた。このような温度計を用いた場合、測定対象となる流体に直接温度計を接触させる必要があった（例えば、非特許文献１参照）
【非特許文献１】PhysicalChemistry Chemical Physics誌、２００２年、４巻、３３７６ページ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、流体に直接温度計を接触させることで、温度計を介して当該温度計の流体と接触している箇所と、該流体の該温度計と接触して箇所とで熱の移動が生じる恐れがあった。また、温度計を接触させることによって、流体の流速や流量に変化が生じる問題が生じていた。
【０００４】
特に、微小通路内を流れる流体温度の測定に、従来の温度計を用いた場合、係る温度計の接触によって流体に与える上記影響が著しいため、正確な温度を測定することが困難であった。
【０００５】
本発明は係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、微小空間内の温度を正確、且つ、確実に測定することができる温度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明の温度測定装置は、微小通路の一方から蛍光物質を含む流体を投入して流通させ、他方から回収可能に構成された容器と、この容器を二次元方向に移動可能に形成された固定台と、光照射手段と、光検出手段と、演算手段とを備え、微小通路内を流れる流体に光照射手段により光を間欠的に照射し、当該流体内の蛍光物質を励起させて、蛍光を発生させると共に、光検出手段にて当該蛍光の強度を検出し、演算手段により、蛍光の強度の減衰特性、即ち蛍光寿命を計測することにより微小経路内を流通する液体の温度を算出することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の温度測定装置は、上記発明において微小通路の幅を１ｍｍ以下とし、前記光照射手段から前記微小通路を流れる前記流体に照射する光の幅を１００μｍ以下とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
即ち、本発明の温度測定装置によれば、微小通路の一方から蛍光物質を含む流体を投入して流通させ、他方から回収可能に構成された容器と、この容器を着脱可能に固定し、且つ、二次元方向に移動可能に形成された固定台と、光照射手段と、光検出手段と、演算手段とを備え、微小通路内を流れる流体に光照射手段により光を間欠的に照射し、当該流体内の蛍光物質を励起させて、蛍光を発生させると共に、光検出手段にて当該蛍光の強度を検出し、演算手段により、蛍光の強度の減衰特性、即ち蛍光寿命を計測することにより微小経路内を流通する流体の温度を算出するので、流体に直接温度を測定するための機器を直接接触させることなく、当該流体の温度を測定することができるようになる。
【０００９】
また、固定台を移動可能とすることで、当該固定台の位置を変更するだけで、光照射手段にて照射される微小通路の位置を変更することが可能となり、微小通路全体の温度を測定することができるようになる。
【００１０】
特に、請求項２の如く微小通路の幅を１ｍｍ以下とし、前記光照射手段から前記微小通路を流れる前記流体に照射する光の焦点位置における光径を１００μｍ以下とすることで、微小流路を流れる流体の温度も当該流体に接触することなく測定することが可能となるので、流体温度を正確、且つ、確実に測定することができるようになるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳述する。図１は、本発明の一実施例の温度測定装置Tの概略構成図、図２は容器５の模式図をそれぞれ示している。この温度測定装置Tは、微小通路内を流れる流体に光照射手段により光を間欠的に照射し、当該流体内の蛍光物質を励起させて、蛍光を発生させると共に、光検出手段にて蛍光の強度を検出し、当該蛍光強度により、演算手段が蛍光寿命を演算して、微小通路内を流通する流体の温度を算出するためのものである。
【００１２】
図中、１は光照射手段としてのレーザー光発生装置、２は光束拡大器であり、当該光束拡大器２は、レーザー光発生装置１にて発生されるレーザー光１１を拡大して、より太いレーザー光１２とするためのものである。また、３は当該レーザー光を反射し、蛍光を透過するダイクロイックミラーであり、当該ミラー３により光束拡大器２からのレーザー光１２は光路が略直角に屈曲させる。４はミラー３からのレーザー光１２を絞って、焦点位置、即ち、固定台６に設置された後述する容器５の微小通路２０内を流れる流体に照射するための集光レンズであり、当該集光レンズ４によりレーザー光を所定のレーザー光径、例えば、１００μｍ以下に絞って流体に照射することが可能となる。
【００１３】
前記固定台６は、容器５を着脱可能に固定すると共に、二次元方向（水平方向）に移動可能に形成されている。これにより、固定台６を移動することで、前記レーザー光発生装置１から当該固定台６上の容器５に形成された微小通路へのレーザー光の照射位置を自在に変更することができるようになる。
【００１４】
前記容器５には、図２に示すように、蛇行状に微小通路２０が設けられており、当該微小通路２０の一端には入口２２、他端には出口２３が形成されている。即ち、容器５は微小通路２０の一方の入口２２から蛍光物質を含む流体を投入して流通させ、他方の出口２３から回収可能に構成されている。
【００１５】
一方、図中７は、蛍光のみを透過する透過フィルター、８は透過フィルター７を透過した蛍光を光検出手段としての光検出器９に導くための集光レンズである。また、光検出器９は、蛍光の強度を電気的信号に変換するためのものであり、当該電気的信号とされた蛍光の強度から演算手段としての演算処理装置１０が蛍光寿命を演算する。また、演算処理装置１０は当該蛍光寿命から温度を算出している。即ち、演算処理装置１０には蛍光物質毎の寿命と温度との検量線のデータが予め書き込まれており、前記蛍光寿命によりその蛍光物質の温度を算出することが可能である。
【００１６】
以上の構成で、本発明の温度測定装置Tを用いて、微小通路２０内を流れる蛍光物質を含む流体の温度測定動作について説明する。尚、本実施例では温度により蛍光特性が変化する蛍光物質として、アミノベンゼン誘導体である類の有機物質であるN-メチルアニリンを使用し、当該N-メチルアニリンを溶解するための溶媒として純水を用いるものとする。尚、予め純水にN-メチルアニリンを溶解した所定濃度の溶液を作り、当該溶液を図示しないシリンジポンプ内に封入しておき、これを容器５の入口２２から微小通路２０内に注入するものとする。
【００１７】
次に、レーザー光発生装置１によりN-メチルアニリンの純水中における吸光係数が十分大きい波長のレーザー光を容器５の微小通路２０に間欠的に照射する。このとき、レーザー光発生装置１から発生されるレーザー光１1を光束拡大器２にてより太いレーザー光１２とした後、前記ミラー３、集束レンズ４を介して容器５の微小通路２０に照射する。これにより、微小通路２０内を流れる流体内の蛍光物質は、これを吸収して励起し、所定の蛍光を放出する。このとき、蛍光物質から放出される蛍光は、ミラー３及び透過フィルター７を透過し、集束レンズ８を介して、光検出器９に導かれ、当該光検出器９内に入射される。そこで、透過フィルター７を通過した蛍光の強度が電気的信号に変換されて、演算処理装置１０に出力され、この演算処理装置１０が当該電気的信号に変換された蛍光の強度から蛍光寿命を演算し、温度を算出する。
【００１８】
ここで、本実施例のN-メチルアニリンの蛍光の強度は、図３に示すように最大となった後、時間の経過と共に徐々に減衰することがわかる。そこで、演算処理装置１０が蛍光の強度から蛍光寿命を演算し、予め書き込まれたデータから、当該蛍光寿命における温度を算出する。これにより、本実施例のN-メチルアニリンの温度は＋２０℃であると判断され、図示しない表示部に表示される。
【００１９】
以上詳述する如く、本発明により流体に直接温度を測定するための機器を直接接触させることなく、当該流体の温度を測定することができるようになる。特に、幅が１ｍｍ以下の微小通路２０であっても、レーザー光発生装置１から微小通路２０を流れる流体に照射する光の焦点位置における光径を１００μｍ以下とすることで、微小流路を流れる流体の温度も当該流体に接触することなく測定することが可能となるので、流体温度を正確、且つ、確実に測定することができるようになるものである。
【００２０】
尚、本発明に用いる蛍光物質は、本実施例のN-メチルアニリンに限らず、温度により蛍光特性が変化する蛍光物質であれば良く、例えば、アミノナフタレン誘導体、アミノフタレイン誘導体類を使用するものとしても構わない。また、溶媒は、純水以外にエタノール、シクロヘキサン、ベンゼンなど使用する蛍光物質を溶解可能な液体であれば特に限定されない。
【００２１】
また、本実施例では、光照射手段としてレーザー光発生装置を用いるものとしたが、本発明に使用する光照射手段はこれに限らず、例えば、窒素ランプや水素ランプを用いるものとしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の温度測定装置の概略構成図である。
【図２】本発明の温度測定装置の容器の模式図である。
【図３】本発明の温度測定装置を用いて実際に温度測定したN-メチルアニリンの蛍光強度の減衰図である。
【符号の説明】
【００２３】
T    温度測定装置
１    レーザー光発生装置
２    光束拡大器
３    ダイクロイックミラー
４、８  集光レンズ
５    容器
６    固定台
７    透過フィルター
９    光検出器
１０  演算処理装置
１１、１２  レーザー光
２０  微小通路
２２  入口
２３  出口
【図１】
2006258537.tif 000003
【図２】
2006258537.tif 000004
【図３】
2006258537.tif 000005