(57)【要約】検出セル（２００）は、空洞（２０４）を規定する基材（２０６）を備える。空洞（２０４）は、実質的に平面床部およびその床部を通る開口を有する少なくとも１つの壁を有する。検出セル（２００）はまた、開口に隣接して配置されたプリズム（２１２）を備える。プリズム（２１２）は、開口から空洞（２０４）へと、床部に対して実質的に平行な角度で光（２１０）を再指向させるように構成される。一旦、化学的サンプルが空洞（２０４）中に位置付けられると、光はプリズム（２１２）で指向される。プリズム（２１２）は、化学的サンプルを含む空洞（２０４）へと至る開口に隣接して配置される。それに続いて、光は、開口を通って空洞（２０４）へとプリズム（２１２）内で反射され、化学的サンプルを照射する。
2005504966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出セルであって、以下：
実質的に平坦な床部および開口を有する少なくとも１つの壁を有する空洞を規定する基材；ならびに
該開口に隣接して配置されたプリズムであって、ここで、該プリズムが、該開口を通って該空洞へと、該床部に対して実質的に平行な方向に光を再指向させるように構成される、プリズム、
を備える、検出セル。
【請求項２】
前記検出セルが、電気泳動システムの部分を形成する、請求項１に記載の検出セル。
【請求項３】
請求項１に記載の検出セルであって、前記プリズムが、直角プリズム、ポロプリズム、偏菱形プリズム、円柱状プリズム、楕円柱状プリズム、多角形断面を有するプリズム、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、検出セル。
【請求項４】
請求項１に記載の検出セルであって、前記プリズムが、以下：
前記開口に隣接して配置された透明出口表面：および
該透明表面に対して鋭角で傾斜する反射体であって、ここで、該反射体が、該透明表面を通って該空洞へと、実質的に直交して光を再指向させるように構成される、反射体、
を備える、検出セル。
【請求項５】
前記透明出口表面が、前記開口の片側で境界を形成する、請求項４に記載の検出セル。
【請求項６】
前記プリズムが、前記出口表面に対して実質的に垂直に配置された透明入口表面をさらに備える、請求項４に記載の検出セル。
【請求項７】
前記開口に隣接する前記基板においてシャフトをさらに備える、請求項４に記載の検出セルであって、ここで、該シャフトが、前記床部に対して実質的に垂直であり、かつ、前記プリズムが、少なくとも部分的に該シャフト内に位置付けられる、検出セル。
【請求項８】
前記反射体に対して実質的に平行に配置された追加反射体をさらに備える、請求項４に記載の検出セルであって、ここで、該追加反射体が、該反射体に向かって光を再指向させるように構成される、検出セル。
【請求項９】
前記反射体および前記追加反射体が、前記プリズムの対向する表面を形成する、請求項８に記載の検出セル。
【請求項１０】
前記反射体が、鏡面化されている、請求項８に記載の検出セル。
【請求項１１】
前記追加反射体が、鏡面化されている、請求項８に記載の検出セル。
【請求項１２】
前記透明表面が、前記空洞の床部表面に対して実質的に垂直である、請求項４に記載の検出セル。
【請求項１３】
請求項１記載の検出セルであって、以下：
前記空洞によって規定される追加壁であって、ここで、該追加壁が、前記開口に対向する、該追加壁を通るオリフィスを規定する、追加壁；および
該オリフィスに隣接して配置された追加プリズムであって、ここで、該追加プリズムが、該オリフィスを通って該空洞から出る光を再指向させるように構成される、追加プリズム、
をさらに備える、検出セル。
【請求項１４】
請求項１３に記載の検出セルであって、前記追加プリズムが、以下：
前記オリフィスに隣接して配置された透明出口表面；および
該透明出口表面に対して鋭角で傾斜する反射体であって、ここで、該反射体が、前記床部に対して実質的に垂直な角度に、前記空洞から離れる光を再指向させるように構成される、反射体、
を備える、検出セル。
【請求項１５】
請求項１に記載の検出セルであって、前記空洞から離れる前記光からポテンシャル散乱をそらせるための前記開口に正対する出口チャネルをさらに備える、請求項１に記載の検出セル。
【請求項１６】
化学的サンプルを照射する方法であって、以下の工程：
空洞の中に化学的サンプルを含む空洞の開口に隣接して配置されたプリズムに、光を指向させる工程；および
光を、該開口を通って該空洞へ入るように該プリズム内で反射させて、該化学的サンプルを照射する工程；
を包含する、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の化学的サンプルを照射する方法であって、前記指向させる工程より前に、前記空洞における化学的サンプルを位置決めする工程をさらに包含する、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の化学的サンプルを照射する方法であって、前記反射させる工程が、前記プリズムの反射体において、前記開口に向かって前記光を再指向させる工程をさらに包含する、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の化学的サンプルを照射する方法であって、前記反射させる工程が、追加反射体において、前記反射体に向かって前記光を再指向させる工程をさらに包含する、方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の化学的サンプルを照射する方法であって、前記指向させる工程より前に、以下の工程：
前記開口に隣接する空孔を穿孔する工程；および
前記シャフトにおいて前記プリズムを位置決めする工程、
をさらに包含する、方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の化学的サンプルを照射する方法であって、追加プリズムによって前記空洞から離れた前記光を続けて反射させる工程をさらに包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的に、化学的検出システムにおいて、サンプルを測光的に分析することに関する。より具体的には、本発明は、プリズム配置を用いる電気泳動システムのマイクロチャネルアレイまたは検出セルにおいて、サンプルを均一に照らすための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術の説明）
化学的サンプルの分離および分析は、化学およびバイオテクノロジーの両方において広く使用されている。化学的サンプルを評価する際の速度および効率を増加させるために、化学的サンプルは、それらの構成成分へと分離され、そして同時に分析される。
【０００３】
１つのこのような分離技術である電気泳動は、ＤＮＡ配列決定、タンパク質分子量決定、遺伝子マッピング、および特定の化学的サンプルについての多数の分析情報と合わせて用いられる他の型のプロセスにおいて、使用される。電気泳動は、通常は浸漬された電極によって提供される印加された電場の影響下にある溶液中での、荷電したコロイド粒子またはコロイド分子の移動であり、ここで、コロイド粒子は、連続媒体における微細に分割された粒子の懸濁物である。
【０００４】
歴史的に、微細に分割された粒子を含むポリマーゲルは、２つのガラスプレートの間に配置され、そのプレートの両端に電場が印加された。しかし、この方法は、分析時間の長さとともに、自動化のレベルの低さを提供した。
【０００５】
より最近になり、キャピラリー電気泳動（本明細書では、後に「ＣＥ」）が開発され、これは、速度、汎用性およびランニングコストの低さという利点を加えた。ＣＥシステムの操作は、狭い空孔キャピラリー（代表的に２５〜１００μｍ）にわたる高電圧（代表的に１０〜３０ｋＶ）の印加を包含する。キャピラリーは、キャピラリーの内部を通じて電流を導通する電解質溶液で満たされる。キャピラリーの端は、電解質で満たされた貯槽へと浸されている。不活性物質（例えば、白金）からなる電極がまた、電解質貯槽へと挿入され、電気回路が完成する。小容量のサンプルが、キャピラリーの一方の端に注入される。電圧の印加は、適切な電極に向うサンプルイオンの移動を引き起こす。異なるサンプルイオンは、異なる時間でキャピラリーの検出部に到達する。このサンプルは、蛍光マーカーを用いて標識され得るので、サンプルが、検出器における光線を通過した場合、蛍光マーカーは蛍光を発し、そして蛍光が、検出器（通常はＵＶ検出器）により電気信号として検出される。電気信号の強度は、検出領域に存在する蛍光マーカーの量に依存する。次いで、検出器の応答  対  時間のプロット（電気泳動図といわれる）が作成される。
【０００６】
ＣＥは、特に好ましい分離方法である。なぜなら、これによって、電場により生成した発生熱を効率的に放散させるキャピラリーチューブに起因して、高電場の使用が可能になるからである。このように、達成された分離は、従来の電気泳動システムより、多分に良好なものである。さらに、複数キャピラリーチューブが、互いに近接して配置され得、そしてこれらが同時に使用され、サンプルの処理能力を増大させる。
【０００７】
従来のＣＥシステムにおいて、分離された成分の分析または検出は、サンプルが、キャピラリー内に位置する間に実施され、そして、測光技術（例えば、吸収および蛍光）を用いて達成され得る。これらの測光技術は、キャピラリーチューブに向って励起光を指向させる。次いで、サンプルから発せられた光（例えば、蛍光）は、検出器によって測定され、それによって、分離された成分についての情報を提供する。それゆえに、これらのシステムにおいて、サンプルに指向された励起光、ならびにサンプルから発せられた光は、キャピラリー壁を通じて透明されなければならない。このアプローチの欠点は、キャピラリー電気泳動において代表的に使用される溶融シリカキャピラリーが、光学要素に乏しく、そして光のかなりの散乱を引き起こすことである。光散乱に関連する問題は、複数のキャピラリーが並んで配置されることによって悪化する。これは、１つのキャピラリーからの散乱励起光が、近隣のキャピラリーにおけるサンプルの検出を妨げるためである。
【０００８】
キャピラリー中の検出の問題を解決するための１つのアプローチは、より優れた光学的特徴（例えば、平面石英チャンバー）を有する検出セルにおいて、サンプルが、キャピラリーから現われた後に、サンプルを検出することである。このシステムにおいて、サンプルは、電気泳動分離を導通するために使用される同じ電位差の影響下で、キャピラリーの出口から検出セルへと、電気泳動によって輸送される。この型のシステムの例が、米国特許第５，５２９，６７９号に開示されており、これは、本明細書で参考として援用される。
【０００９】
上記システムのバリエーションが、キャピラリーチューブを、プレートまたはチップにおいて形成された一連の平行マイクロチャネルと置き換え、ここで、このマイクロチャネルは、上記と同様の様式で、検出セルと流体連絡する。このＣＥ配置は、マイクロチャネルアレイとして公知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の問題の幾つかを処理する一方で、検出セル型ＣＥシステムは、それ自身の欠点を有する。例えば、励起エネルギー（例えば、レーザーからの光）は、散乱する傾向にあり、それによって、検出セルを通じて透明する際に、エネルギー強度が減少する。
【００１１】
先行技術の検出セル１０２の部分断面を、図１Ａに示す。代表的にガラス基材から作製される検出セル１０２は、検出されるべきサンプルを含む電解質ポリマー１１０で満たされた、空洞１０８を形成する。次いで、空洞１０８は、代表的に、透明被覆１１８で覆われている。代表的にレーザーからの励起光１０４は、第１の端１１２で検出セル１０２へ入る。第１の端１１２は、励起光１０４に対して垂直であるので、空気中からガラス、さらに検出セルへと通過する際に、光１０４は散乱（すなわち、反射または屈折）しない。しかしながら、光１０４が、検出セルとポリマー１１０との間の境界１０６を通過する際に、光は屈折される。これは、境界１０６の角度または傾斜、およびガラスおよびポリマーの屈折率における差に起因する。境界１０６の角度または傾斜は、現在のエッチング技術およびマスタリング技術によって引き起こされ、これらの技術は、必要とされる寸法のガラスまたはプラスチック空洞１０８における光学的に平面垂直空洞壁を、代表的には製造できない。
【００１２】
屈折光は、屈折の法則に従う。すなわち、
ＲＩＩｓｉｎ（ＡＩ）＝ＲＩＲｓｉｎ（ＡＲ）
ここで、ＲＩＩ＝第１屈折率；
ＡＩ＝入射角；
ＲＩＲ＝第２屈折率；および
ＡＲ＝屈折角、
である。
【００１３】
ポリマーは、ガラスの屈折率（約１．５２）より低い屈折率（約１．４１）を有するので、屈折の角度は、入射角より大きく、そして、光は、境界１０６に対する法線からさらに離れて屈折する。フレネル反射による空洞内での捕捉に代わり、検出セルからの光散逸１１６に起因して、かなりの励起光が損失される。このことは、サンプルに対して入射する励起光の強度を低下させ、次いで、検出信号の強度に逆効果を及ぼす。さらに、屈折光線はまた、空洞１０８の内部表面で干渉を引き起こすように反射し（１１４）、それゆえに、検出信号の低下が生じる。換言すると、ガラスとポリマーの境界または界面での不都合な屈折率変化に連関する湾曲しているか、または角度を有する界面または境界は、不十分な光強度および質をもたらし、そして結局は、サンプル検出を悪化させる。
【００１４】
さらに、光が最初に通過する第１の端１１２は、光が湾曲されないように、光学的に平面でなければならない。このことは、研磨されるべき第１の端１１２を必要とし、これは、高価であり、しかも時間を消費する。
【００１５】
また、空洞に入る前に光が通過する基材は、欠陥（例えば、空隙）、夾雑物または強度勾配を生じさせる非相同性材料を含み得る。これらの欠陥は、光の散乱、屈折、反射などを引き起こし、これらの全ては、光の質を低下させ、それにより検出信号を低下させる。
【００１６】
上記のことを考慮して、上記の欠点を処理しつつ、光を空洞へと指向させるためのより効率的な手段が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（発明の簡単な要旨）
実施形態に従って、電気泳動システムの検出セルが提供される。検出セルは、空洞を規定する基材を備える。空洞は、実質的に平面の床部およびその中を通じる開口を有する少なくとも１つの壁を有し得る。検出セルはまた、開口に隣接して配置されたプリズムを備え得る。プリズムは、床部に対して実質的に平行の角度で、開口を通じて空洞へと光を再指向させるように構成される。
【００１８】
プリズムは、隣接して配置された透明出口表面、ならびに透明表面に対して鋭角で傾斜している境界、開口および反射体を備え得る。反射体は、透明表面を通じて空洞へと、光を実質的に直交して再指向させるように構成される。プリズムはまた、出口表面に対して実質的に垂直に配置された透明入口表面を備え得る。
【００１９】
別の実施形態において、シャフトは、開口に隣接する基材を通じて、少なくとも部分的に穿孔される。シャフトは、床部に対して実質的に垂直に傾斜している。次いで、プリズムは、シャフト内に配置される。
【００２０】
代替的な実施形態において、プリズムは、反射体に対して実質的に平行に配置された追加反射体を備える。追加反射体は、反射体において、光源からの光を再指向させるように構成される。
【００２１】
さらに、種々の実施形態に従って、開口に対向する空洞の追加壁におけるオリフィスに隣接して配置された追加プリズムが提供される。追加プリズムは、光散乱を回避するために、空洞から離れてオリフィスを通じて出る光を再指向させるように構成される。追加プリズムは、オリフィスに隣接して配置された透明出口表面、および透明出口表面に対して鋭角で傾斜する反射体を備え得る。反射体は、床部に対して実質的に垂直の角度で、空洞から離れる光を再指向させるように構成される。
【００２２】
なおさらに、種々の実施形態に従って、化学的サンプルを照らすための方法が提供される。化学的サンプルは、空洞内に配置される。まず、光はプリズムへと指向される。プリズムは、化学的サンプルを含む空洞へと導く開口に隣接して配置される。それに続いて、光は、開口を通じて空洞へと通過するように、プリズム内で反射され、化学的サンプルを照らす。
【００２３】
種々の実施形態は、光ガイド（例えば、プリズム）を使用し、検出セルへと光を誘導することによって、上記の欠点を処理する。光ガイドは、空洞の入口に近い制御された反射体を提供する。光ガイドの反射体は、光ガイド自体の部分を形成し得る透明表面により、空洞内の化学物質とは隔離されている。代替的な実施形態において、光ガイドの追加反射体は、光ガイドの反射体へと光を再指向させ、その結果、光は、任意の選択された方向から検出セルへと指向され得る。光ガイドの透明表面は、光ガイド壁の部分を形成する。光ガイドの種々の表面が、光線転換および屈折問題を排除するために、必要に応じて平面に作製される。また、透明表面が平面である場合、ポリマーの不都合な係数は、空洞への光線の進入に影響を及ぼさない。
【００２４】
さらに、空洞照明は、基材の縁部内のどこかのシャフトに関わらず、光を導入することによって、基材の縁部上の清潔な光学表面を有さないという問題を克服する。シャフトの断面は、正方形、円形、または他の多角形の形状のいずれかであり得る。
【００２５】
（発明の詳細な説明）
説明を容易にするために、以下を、マイクロチャネルプレートの使用において記載する。しかし、記載された実施形態は、異なる屈折率を有する基材間の境界を通じる光の制御が重要である任意の化学的分析デバイス（例えば、キャピラリー電気泳動デバイスにおいて）に使用され得ることが理解されるべきである。
【００２６】
図２Ａは、本発明の実施形態に従う検出セル２００の部分上面図である。図２Ｂにおいて最も良く示されるように、検出セル２００は、その中に形成された空洞２０４を有する基材２０６を備え得る。基材は、例えば、ガラスまたはプラスチックのような透明材料であり得る。幾つかの候補材料は、ホウ珪酸ガラス（例えば、ＳＣＨＯＴＴ  ＢＯＲＯＦＬＯＡＴガラスまたは０２１１  ＣＯＲＮＩＮＧガラス）、アクリル（例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））、またはＺＥＯＮＯＲ／ＺＥＯＮＥＸグレードのプラスチックである。
【００２７】
空洞２０４は、化学的サンプルを受け入れるための浅い窪みであり、そしてそれから延びる開口２１８を有する。空洞２０４は、例えば、電解質ポリマーのような電解質溶液で満たされる。１つの実施形態において、ポリマーは、ＡＰＰＬＩＥＤ  ＢＩＯＳＹＳＴＥＭＳ  ＰＯＰ−６  ＰＯＬＹＭＥＲ  ＧＥＬ  ＭＡＴＲＩＸである。検出セル２００はまた、第１の空洞２０４を電解質溶液で満たすための注入口２０８を備え得る。
【００２８】
図２Ｂは、図２Ａに示される検出セル２００の部分側面図である。覆い２１４は、基材２０６を覆う。空洞２０４の深さが浅いので、空洞２０４に進入する光は、散乱を起こさないように、空洞２０４の床部２２２に対して実質的に平行に進むことが必須である。光ガイド２１２は、空洞２０４に隣接して配置され得る。光ガイド２１２は、光の変位を可能にするための反射要素（例えば、鏡およびプリズム）を備える光学器具である。空洞２０４に隣接するように光ガイド２１２を位置決めするために、まず、シャフト２２０は、空洞２０４の部分が、シャフト２２０と流体連絡できるように、覆い２１４および基材２０６を通じて穿孔される。このシャフトは、断面が正方形であり得るが、あるいは、任意の形状（例えば、示されるように、長方形または円形）であり得る。１つの実施形態において、シャフトは、断面が２ｍｍ四方であり、そして、研磨媒体または研磨スラリーを用いて超音波削孔することによって、穿孔または削孔される。研磨媒体は、研磨媒体が空洞へ進入しないように空洞より大きい（約５０ミクロン）か、または、研磨媒体が、空洞から容易に洗い流されるように空洞より小さい（約８〜２０ミクロン）かのいずれかである。あるいは、脱イオンおよびろ過された水が、スラリーが空洞へ進入しないような十分な圧力でもって、空洞の反対側から送り込まれる。
【００２９】
次いで、光ガイド２１２は、シャフト２２０へと挿入される。次いで、光ガイドは、エポキシ樹脂２１６および２２４によって、適切な位置へ接着される。あるいは、光ガイドは、プレートへ融合され得る（図２Ａ、２Ｂ、４Ａおよび４Ｃを参照のこと）。必要に応じて、ガスケットまたはシールはまた、空洞内の流体が漏出しないように使用され得る。この方法において、空洞に接合している光ガイド２１２の表面は、空洞２０４とシャフト２２０との間の流体連絡を防ぐか、または少なくとも流体が空洞から漏出することを防ぐ。
【００３０】
図３は、図２Ｂに示される検出セル２００の光ガイド２１２の拡大図である。空洞２０４は、電解質溶液３０４中に含まれる化学的サンプルを受け入れるように構成される。光ガイドはまた、空洞２０４に少なくとも部分的に接合している透明表面３０８を備え、そして、反射体３０２は、透明表面３０８に対して鋭角３１４で傾斜している。反射体３０２は、透明表面３０８を通じて空洞２０４へと、光３１０を実質的に直交に再指向させるように構成される反射表面である。光ガイド２１２はまた、透明表面３０８に対して実質的に垂直に傾斜する追加透明表面３０６を備え得る。１つの実施形態において、プリズムは、反射体３０２、透明表面３０８および追加透明表面３０６により形成される。より具体的には、プリズムは、斜辺である反射体を有する直角のプリズムであり得る。反射体の外側表面は、入射光線３１０をより良く反射させるために、金属性物質により銀メッキ、被覆、または金属被覆され得る。また、光ガイド２１２は、例えば、ＢＫ−７のようなガラスからなり得る。
【００３１】
透明表面３０８は、電解質溶液３０４が、空洞からシャフト２２０（図２Ｂ）へと流れ込み得ないように、空洞２０４の開口端を密封する。入射光線３１０は、光ガイド２１２へ指向され、その後、透明表面３０８を通じて、直交に空洞へと通過する反射光３１２として再指向される。この方法において、空洞２０４へと進入する場合、光は屈折されない。それゆえに、反射光３１２の空洞２０４への進入は、正確に制御され得、かつ散乱は減少され得る。
【００３２】
代替的な実施形態において、追加透明表面３０６は、透明表面３０８に対して傾斜し得る。しかし、追加透明表面３０６は、入射光線３１０に対して、常に実質的に直交なままでなければならない。この実施形態において、角度３１４は、反射光３１２が、透明表面３０８を通じて直交に通過することを保証するための先の実施形態についての角度とは異なる。
【００３３】
図４Ａは、本発明の別の実施形態に従う検出セル４００の部分上面図であり、そして、図４Ｂは、図４Ａに示される検出セル４００の部分側面図である。この実施形態において、光源４０２は、空洞４１２内の所望の反射光の方向と、実質的に平行である方向で、光線４０４を発射する。このことを達成するために、光ガイド４０６が使用される。この実施形態において、光ガイド４０６は、反射体４１０および追加反射体４０８を備える。追加反射体４０８は、反射体４１０で入射光線４０４を再指向させる。次いで、図２Ａ、２Ｂ、および３に関連して記載されるように、反射体４１０は、反射光線４１６を空洞へと再指向させる。
【００３４】
光ガイド４０６は、図５Ａに示されるものと類似の偏菱形プリズムを備える。あるいは、光ガイド４０６は、図５Ｃに示されるものと類似の２つの直角プリズムを備え得る。なおさらに、光ガイド４０６の反射体４０８および４１０は、代わりに２つの平行鏡を備え得る。前述の全ての実施形態において、光ガイドは、反射光線４１６が空洞４１２へと直交に通過する透明表面４１４を備えなければならない。反射光線が、透明表面４１４に対して直交でない場合は、反射光線は屈折し、それによって、空洞４１２内の光の質に悪影響を及ぼし、いずれの検出信号にも悪影響を及ぼす。図５Ａ〜５Ｄは、本発明の種々の異なる実施形態に従う種々のプリズムの等尺３次元図である。図５Ａは、第２の反射体５０４に対して平行である、第１の反射体５０２を有する偏菱形プリズムを示す。図５Ｂは、第１の反射体５０６が、第２の反射体５０８に対して、軸５１０の周りで９０°回転している偏菱形プリズムのバリエーションを示す。このプリズムは、反射体５０６と反射体５０８との間の距離によって入射光線を変位させるだけでなく、軸５１０の周りで光線を９０°回転させる。
【００３５】
図５Ｃは、２つの直角プリズム５１２および５１４を示す。これらのプリズムは、互いに対して回転し、光線の進入方向ならびに光線の出口方向を調節し得る。図５Ｄは、円柱状プリズム５１６である。平面表面５１８は、円柱状壁形状からの光線の形状付けまたは歪みを防ぐために、光線入口および出口表面で必要であることに注意する。光ガイドおよび／またはプリズムは、上記以外の任意の形状（例えば、楕円柱状プリズムなど）であり得ることが理解されるべきである。
【００３６】
それゆえに、要約すると、光ガイドの反射表面は、角ばったオフセットまたは直線オフセットであり、光が任意の方向から進入することを可能にし得る（図５Ｂおよび５Ｃを参照のこと）。光が、検出セルより上か、またはそれより下から垂直に進入する場合、光ガイドの半分の底部のみが必要とされる（図２Ａおよび２Ｂを参照のこと）。光ガイドは、複数の別個の構成要素からなり得るが（図５Ｃを参照のこと）、その最も単純な形態において、光ガイドは、単一の構成要素からなる。光ガイドの断面形状は、正方形または円柱状であるが、これらの形状に限定されない（図５Ａ〜５Ｄを参照のこと）。光ガイドは、接着剤（例えば、エポキシ樹脂）により検出セルへ接着され得るか、または、プレートと融合され得る（図２Ａ、２Ｂ、４Ａ、および４Ｃを参照のこと）。あるいは、ガスケットまたはシールが、空洞内の流体を漏出させないように使用され得る。光ガイドの反射表面は、鏡面化され得るが、光の内部での全反射を引き起こす任意の界面状態（例えば、低屈折率流体を有する光学コーティングまたは光学界面）であり得る。
【００３７】
図６は、本発明のなお別の実施形態に従う検出セル６００の部分側面図である。この実施形態において、基材６０２は、実質的に平面の床部を有する空洞６０４および追加空洞６０６の両方を規定する。空洞６０４は、それを通じて追加空洞６０６へと繋がる開口を有する。使用の際に、覆い６０６は、基材６０２の上に直接配置される。覆い６０６は、光を空洞６０４へと再指向させるための一体的に形成されたプリズム６０８を備える。しかし、プリズム６０８が、空洞６０４の床部に対して実質的に平行に、空洞６０４へと光を再指向させる限り、プリズム６０８は、検出セル６００の任意の部分と一体的に形成され得ることが理解されるべきである。
【００３８】
該開口に隣接して配置されたプリズムであって、ここで、該プリズムが、該開口を通って該空洞へと、該床部に対して実質的に平行な方向に光を再指向させるように構成される、プリズム。
【００３９】
図７Ａは、本発明のなお別の実施形態に従う検出セル７００の部分上面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示される検出セル７００の部分側面図である。図１に関して上記で説明されたように、一旦、光線が、空洞７１０を横断すると、光線が空洞７１０に進入する透明表面７０６に対向する壁７０８に垂直に当たる。上記に説明されるように、製造プロセスに起因して、空洞の壁７０８は、曲線形状または凸状形状を有する。異なる屈折率の電解質溶液および基材を組み合わせたこの形状は、光線の所望でない散乱ならびにバックグランドを増加させる可能性のある反射および迷光を引き起こしながら壁７０８で光を屈折させる。この問題を処理するために、追加光ガイド７０４が、光ガイド７０２から空洞の反対側に配置され得る。ここで、光線は、空洞からの出口を有し、それゆえに散乱しない。追加光ガイド７０４は、出口光線を任意の所望の方向に指向させるように設計され得る。
【００４０】
図８Ａ〜８Ｃは、本発明の種々の異なる実施形態に従う検出セルの部分上面図である。図６の説明において記載された問題を緩和するために、他の種々の実施形態が使用され得る。図８Ａは、出口光線が通過し得る曲線状出口チャネル８０２を示す。出口チャネルは、空洞８０４および注入口８０６から電解質溶液を供給される。この方法において、光散乱は、空洞８０４から離れて転換される。図８Ｂは、進入チャネル８０８およびポート８１２において終結する出口チャネル８１０の両方を示す。この方法において、光がポート８１２へと通過するので、光散乱が避けられる。図８Ｃは、出口チャネル８１４および出口チャネル８１４の片側に接着された平面プレート８１６を示す。平面プレートは、光線止めとして作用する黒い不透明性表面を有する材料からなる。この方法において、光が平面プレート８１６によって吸収されるので、光散乱が避けられる。
【００４１】
図９は、本発明の方法に従った化学的サンプルを照らすための方法９００のフローチャートである。まず、空洞２０４（図２Ｂ）および光ガイド２１２（図２Ｂ）を有する基材２０６（図２Ｂ）が、提供される（９０２）。次いで、上述のように、シャフト２２０（図２Ｂ）が、基材を通じて穿孔される（９０４）。光ガイドが、シャフト内に配置され（９０６）、そして、光ガイドを適切な位置に接着させることによるか、または光ガイドと基材を融合させることによって、適切な位置に固定される（９０７）。
【００４２】
化学的サンプルは、以下のように分離される（９０８）。少量の化学的サンプルをキャピラリーまたはマイクロチャネル２０２（図２）へ注入し、そしてポリマーを横切って電場を印加する。このことは、ポリマーを通じる化学的サンプルイオンの移動を引き起こす。異なる化学的サンプルイオンは、検出セルの検出空洞に異なる時間で到達する。化学的サンプルは、蛍光マーカーにより標識され得、その結果、サンプルが、検出器における光線を通過する際に、蛍光マーカーは蛍光発光し、そして蛍光が電気信号として検出される。
【００４３】
次いで、光源２１０（図２Ｂ）からの光（例えば、レーザー）が、光ガイドにおいて指向される（９１０）。光ガイドが、２つの反射体（図４Ａおよび４Ｂ）を有する実施形態においてのみ、光は、追加反射体によって再指向される（９１２）。それに続いて、光は、追加反射体（または１つの反射体のみを用いる実施形態における反射体−図２Ａおよび２Ｂ）によって、透明表面を通じて空洞へと直交に反射される（９１４）。
【００４４】
次いで、信号が、検出器によって検出される（９１６）。電気信号の強度は、検出領域に存在する蛍光マーカーの量および蛍光マーカーを励起する光の量に依存する。時間に対する検出応答の電気泳動図プロットは、検出された信号から生成され得る。
【００４５】
本発明の特定の実施形態の前出の説明は、例示および説明のために提示される。それらは、完全であること、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図せず、明らかに、多数の改変および変化が、上記の教示に関して可能である。例えば、用語「直交」の使用は、文字通りに理解するべきではなく、ほぼ直交のように理解するべきである。本発明の原理およびその実施適用を最も良く説明し、それによって、当業者が、意図する特定の使用に適するような種々の改変をともなう本発明および種々の実施形態を最も良く利用することを可能にするために、実施形態を選択し、そして記載した。さらに、方法における工程の順序は、提示した順序において生じることを必ずしも意図しない。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびそれらの等価物によって規定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本発明の性質および目的をより良く理解するために、参照が、添付の図面とともに、以上の詳細な説明になされるべきである。同じ参照番号は、図面の幾つかの図全体の対応する部分をいう。
【図１】図１は、先行技術の検出セルの部分断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態に従う検出セルの部分上面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示される検出セルの部分側面図である。
【図３】図３は、図２Ｂに示される検出セルの部分の拡大図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の別の実施形態に従う検出セルの部分上面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示される検出セルの部分側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の種々の異なる実施形態に従う種々のプリズムの等尺３次元図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の種々の異なる実施形態に従う種々のプリズムの等尺３次元図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の種々の異なる実施形態に従う種々のプリズムの等尺３次元図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の種々の異なる実施形態に従う種々のプリズムの等尺３次元図である。
【図６】図６は、本発明のなお別の実施形態に従う検出セルの部分上面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明のなお別の実施形態に従う検出セルの部分上面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示される検出セルの部分側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の種々の異なる実施形態に従う検出セルの部分上面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の種々の異なる実施形態に従う検出セルの部分上面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の種々の異なる実施形態に従う検出セルの部分上面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に従う化学的サンプルを照らすための方法のフローチャートである。
【図１】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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