(57)【要約】  泳動媒体で満たされた複数の導管を有する光ガイドを具備する分析セルに関する。媒体、光ガイドおよび周囲の媒体は、光ガイドに入射する光が導管のほぼ均一な照射を行うために、光ガイド内部で内部反射されるように選択される屈折率を有する。
2005514591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い光ガイドと、
前記光ガイドを通って延在する導管のアレイであり、前記導管が泳動媒体を支持するように構成されるアレイと、を具備し、
前記光ガイドおよびその周囲の媒体は、前記導管を照射するために、前記光ガイドに入射する光が前記光ガイド内部で内部反射されるように選択された屈折率を有する分析物の検出のための分析セル。
【請求項２】
前記アレイにおける前記導管の長手軸が、実質的に平行であり、同一平面にある、請求項１に記載のセル。
【請求項３】
前記光ガイドは、第１の内面を有する第１の壁と、第２の内面を有する第２の壁と、を具備し、前記第２の壁が前記第１の壁に対向し、前記第１の内面が前記第２の内面に対向する、請求項１に記載のセル。
【請求項４】
反射性の第３の内面をさらに具備する、請求項３に記載のセル。
【請求項５】
第３の内面が、ミラーである、請求項４に記載のセル。
【請求項６】
前記導管が、実質的に円形の断面を有する、請求項１に記載のセル。
【請求項７】
前記導管が、実質的に正方形の断面を有する、請求項１に記載のセル。
【請求項８】
前記導管が、毛細管である、請求項１に記載のセル。
【請求項９】
前記光ガイドが、固体である、請求項１に記載のセル。
【請求項１０】
前記光ガイドが、ガラスである、請求項１に記載のセル。
【請求項１１】
前記ガラスが、溶融石英およびホウケイ酸塩からなる群から選択される、請求項１０に記載のセル。
【請求項１２】
光が、前記導管の前記長手軸と実質的に同一平面にあり、前記導管の前記長手軸に対して垂直である方向において、前記光ガイドに入射する、請求項１に記載のセル。
【請求項１３】
前記光ガイドが、前記周囲の媒体より高い屈折率を有する、請求項１に記載のセル。
【請求項１４】
基板上にカバーを具備し、前記基板が実質的に平行な溝のアレイを具備し、前記溝が実質的に同一平面にあり、泳動媒体を支持するように構成され、前記泳動媒体、前記基板、前記カバーおよび前記周囲の媒体は、前記カバーが前記基板上に配置されるときに、光ガイドが形成され、前記光ガイドに入射する光が前記溝を照射するために前記光ガイド内部で内部全反射されるように選択された屈折率を有する分析セル。
【請求項１５】
前記溝が、実質的に円形の断面形状を有する、請求項１４に記載のセル。
【請求項１６】
前記溝が、実質的に正方形の断面形状を有する、請求項１４に記載のセル。
【請求項１７】
前記基板および前記カバーの少なくとも１つが、前記溝に対して垂直である方向から前記光ガイドに入射する光を反射するために、反射性の面をさらに具備する、請求項１４に記載のセル。
【請求項１８】
（ａ）（１）泳動媒体を支持するように構成された実質的に平行な溝のアレイを備えた基板であって、前記溝が実質的に同一平面にあり、第１の方向における長手軸を有する基板および
（２）前記基板上のカバー
を具備する細長い光ガイドと、
（ｂ）前記光ガイドの外側に配置され、前記溝の前記長手軸と実質的に同一平面にあり、前記溝の前記長手軸に対して垂直である光軸を有する光ビームを放射する光源と、を具備し、前記泳動媒体、前記基板、前記カバーおよび前記基板を包囲する媒体は、前記光源によって放射される光が前記溝を照射するために前記光ガイド内部で内部全反射されるように選択された屈折率を有する分析装置。
【請求項１９】
前記光ガイドと光学的に結合される検出器をさらに具備する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
光ビームが、非平行光線化される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
ビームが、前記溝を含む平面に対して垂直である方向に広がる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
ビームが、前記溝を含む平面に対して垂直である方向において少なくとも約２０°の広がり半角を有する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
ビームが、前記溝を含む平面に対して平行である平面において約１°以下の広がりを有する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記基板が、固体である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
前記基板が、前記光源によって放射される光を前記光ガイド内に戻すように反射するために、反射性の内面を具備する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
前記基板が、溶融石英およびホウケイ酸塩からなる群から選択されるガラスである、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
前記基板および前記カバーが、ポリマー材料を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２８】
第２の光源をさらに具備し、前記第２の光源が前記光源から放射された光の光軸と実質的に同一直線上にある第２の光軸を有する第２の光ビームを放射し、前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームが、対向する方向から前記溝を照射するようになっている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２９】
（ａ）（１）複数の実質的に平行な溝を備えた基板であって、前記溝が実質的に同一平面にあり、泳動媒体を支持するように構成され、第１の方向に長手軸を有する基板と、（２）前記基板上のカバーと、を具備し、前記泳動媒体、前記基板、前記カバーおよび前記基板を包囲する媒体は、前記カバーが前記基板上に配置されるときに、前記光ガイドが形成され、前記光ガイドに入射する光が前記溝を照射するために前記光ガイド内部で内部反射されるように選択された屈折率を有する分析セルを提供するステップと、
（ｂ）溝において前記泳動媒体上に試料を配置するステップであり、前記試料が蛍光ラベルの付いた分析物を含むステップと、
（ｃ）前記溝において前記分析物を移動させるために、第１の方向にわたって電界を印加するステップと、
（ｄ）前記溝の平面と実質的に同一平面にあり、第１の方向に対して垂直である第２の方向に沿って光軸を有する光ビームによって前記光ガイドを照射するステップであり、前記光ガイドに入射する光が各溝の少なくとも一部を照射するために、前記光ガイド内部で内部全反射されるステップと、
（ｅ）前記分析物からの放射を検出するステップと、を含む分析方法。
【請求項３０】
（１）第１の内面を備えた第１の壁と、第２の内面を備えた第２の壁と、ここで、前記第２の壁が前記第１の壁に対向し、前記第２の内面が前記第１の内面に面しており、
（２）第３の内面を備えた第３の壁と、前記第３の壁に対向する第４の壁と、
（３）前記壁のうちの少なくとも１つに隣接する周囲の媒体と、を具備する
（ａ）固体光ガイドと、
（ｂ）泳動媒体を支持するように構成された複数の毛細管であって、前記光ガイド内部で少なくとも部分的に囲まれるアレイに固定される前記毛細管と、を具備し、前記毛細管の長手軸が実質的に平行かつ同一平面にあり、前記泳動媒体、前記毛細管、前記光ガイドおよび前記周囲の媒体は、前記光ガイドに入射する光が前記毛細管を照射するために前記光ガイド内部の内面で内部反射されるように選択される屈折率を有する分析セル。
【請求項３１】
前記第１の壁および前記第２の壁が、実質的に平坦である、請求項３０に記載のセル。
【請求項３２】
前記第３の壁および前記第４の壁が、実質的に平坦である、請求項３０に記載のセル。
【請求項３３】
前記第１の壁および前記第２の壁が、互いに実質的に平行である、請求項３０に記載のセル。
【請求項３４】
前記第３の壁および前記第４の壁が、互いにほぼ平行である、請求項３０に記載のセル。
【請求項３５】
前記第３の壁および前記第４の壁が、前記第１の壁および前記第２の壁に対して実質的に垂直である、請求項３０に記載のセル。
【請求項３６】
前記毛細管が、実質的に円形の断面形状を有する、請求項３０に記載のセル。
【請求項３７】
前記毛細管が、溶融石英およびホウケイ酸塩からなる群から選択されるガラスを含む、請求項３０に記載のセル。
【請求項３８】
前記光ガイドが、ポリメチルメタクリレートおよびポリメチルペンテンからなる群から選択される材料を含む、請求項３０に記載のセル。
【請求項３９】
第３の内面が、ミラーである、請求項３０に記載のセル。
【請求項４０】
光ガイドを具備し、前記光ガイドが、
（１）複数の実質的に平行な溝を備えた基板であって、前記溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有する基板と、
（２）前記基板中の前記溝に対応する実質的に平行な溝のアレイを具備するカバーであって、前記カバー中の前記溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有するカバーと、
（３）前記基板と前期カバーとの間の前記溝にある複数の毛細管であって、前記毛細管は実質的に円形の断面を有し、前記毛細管の長手軸が第１の方向に延在して、実質的に同一平面のアレイを形成し、泳動媒体を支持するように構成される前記毛細管と、を具備し、前記泳動媒体、前記毛細管、前記基板、前記カバーおよび前記基板に接する媒体は、前記第１の方向と実質的に同一平面にあり、前記第１の方向に対して垂直である第２の方向から前記光ガイドに入射する光が前記アレイを照射するために前記光ガイド内部で内部全反射されるように選択された屈折率を有する分析セル。
【請求項４１】
前記基板および前記カバーの少なくとも１つが、第２の方向から前記光ガイドに入射する光を反射するために、反射性の面をさらに具備する、請求項４０に記載のセル。
【請求項４２】
（ａ）（１）複数の実質的に平行な溝を備えた基板であって、前記溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有する基板および（２）前記基板における前記溝に対応する複数の実質的に平行な溝を具備するカバーであって、前記カバーに置ける前記溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有するカバーを具備する光ガイドと、
（ｂ）前記基板と前記カバーとの間の前記溝にある複数の毛細管であって、前記毛細管が実質的に円形の断面を有し、前記毛細管の前記長手軸が第１の方向に延在して、実質的に同一平面のアレイを形成し、泳動媒体を支持するように構成される前記毛細管と、
（ｃ）前記光ガイドの外部にある光源であって、前記アレイにおいて前記毛細管の前記長手軸と実質的に同一平面にあり、前記毛細管の前記長手軸に対して垂直である光軸を有するビームを放射する光源と、を具備し、
前記泳動媒体、前記毛細管、前記基板、前記カバーおよび前記基板に接する媒体は、前記光源によって放射される光が前記アレイを照射するために前記光ガイド内部で内部全反射されるように選択された屈折率を有する分析装置。
【請求項４３】
前記媒体が、検出器をさらに具備する、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
（１）（ａ）（１）複数の実質的に平行な溝を備えた基板であって、前記溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有する基板および（２）前記基板中の前記溝に対応する複数の実質的に平行な溝を具備するカバーであり、前記カバー中の溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有するカバーと、を具備する光ガイドおよび
（ｂ）前記基板と前記カバーとの間の前記溝にある複数の毛細管であり、実質的に円形の断面を有し、前記毛細管前記の長手軸が第１の方向に延在して、実質的に同一平面のアレイを形成し、泳動媒体を支持するように構成される毛細管
を具備する分析セルを提供するステップと、
（２）前記アレイにおける各毛細管中の前記泳動媒体に試料を配置するステップであり、前記試料は蛍光ラベルの付いた分析物を含むステップと、
（３）前記アレイにおける前記毛細管中で前記分析物を移動させるために第１の方向にわたって電界を印加するステップと、
（４）前記アレイの平面とほぼ同一平面にあり、前記第１の方向に対して垂直である第２の方向に沿って光軸を有する光ビームによって前記光ガイドを照射するステップであり、前記光ガイドに入射する光が前記アレイの少なくとも一部を照射するために、前記光ガイド内部で内部全反射されるステップと、
（５）検出器によって前記分析物からの放射を検出するステップと、を含む分析方法。
【請求項４５】
（ａ）細長い光ガイドと、
（ｂ）前記光ガイド中の導管のアレイであって、前記導管が泳動媒体を支持するように構成されるアレイと、
（ｃ）前記光ガイドに光学的に結合される光源であって、前記光ガイドは、前記光源によって放射される光が前記導管を照射するために、前記光ガイド内部で内部全反射されるようにその周囲媒体の屈折率より大きい屈折率を有する光源と、
（ｄ）前記導管に光学的に結合される検出器と、を具備する１つ以上の蛍光ラベルの付いた分析物の検出のための分析物分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的高分子を検出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、核酸および蛋白質などの生物学的高分子を分析するために技術は、医薬および遺伝子の分野でますます重要になっている。生体分子を分析するための技術を十分に容認しているものは、ゲル電気泳動である。ゲル電気泳動において、電圧が、通常は液体緩衝液またはポリマーゲルである媒体の少なくとも１つの長さ寸法にわたって印加される。蛍光体で印を付けた試料が媒体に導入され、試料の成分が個別の電気移動度に応じて、印加される電界の影響を受けて分離する。蛍光ラベルの付いた成分はレーザビームによって照射されるステーションを通り過ぎて媒体の長さ寸法にわたって移動する。照射された成分からの励起された蛍光放射は、時間の関数として検出器によって捕捉され、所定の分析情報を符号化するエレクトロフェログラムを作成する。
【０００３】
電気泳動装置は、種々の形式で市販されている。伝統的に、分離は、２枚のガラス板の間にあるゲルシートまたはスラブゲルから構成される架橋ポリマーマトリックスから構成される媒体で行われる。より高い電圧の印加を可能にし、電気泳動電流によって生成される熱を除去し、より高いスループットを実現するために、媒体は、狭いガラスの毛細管に閉じ込められてもよい。ガラスまたはプラスチックの平面状の積層基板に作成された微細溝も、媒体用の導管として用いられている。
【０００４】
高いスループットの分析装置において、本願明細書では試料導管と呼ぶ毛細管または微細溝は実質的に平面のアレイに配置されるため、多くの試料を同時に処理することができる。アレイ中の毛細管または微細溝を照射するために、単独レーザまたは少数のレーザが用いられる場合には、アレイ形式が最も効率的である。各導管中の媒体はレーザパワーのほんの一部のみを吸収するため、大半の装置はレーザビーム出力の光軸が導管の長手軸とほぼ同一平面にあり、導管の長手軸に対して垂直である。単独レーザビームまたは場合によっては対向する二重ビームが、実質的に平面のアレイにおける第１の導管の壁に垂直に当たり、その中にある蛍光ラベルの付いた試料を照射し、第１の導管から出て、第２の導管に伝搬するなどである。この技術は少数の導管を有するアレイの場合には一般的に成功しているが、アレイ中の導管の数が増大するにつれて、ますます実行不可能になっている。ビーム経路中の種々の材料（たとえば、ガラス、媒体、空気）はそれぞれ、独自の屈折率を有するほか、非常に多数の面を有し、きわめて複雑な光学系を形成する。複数の面におけるビームの反射および屈折は、ビームを導管による直接通路からそらし、各導管への光の効率的かつ均一な送出を厄介にしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
平面アレイの各導管からの信号を測定するために、単独の検出器（または同一の検出器素子のアレイ）を用いた経済的な手法により、照射の相対的な均一性が必要である。したがって、励起強度に比例して、各導管からの信号が同一レベルの感度およびダイナミックレンジによって検出される。この構成では、非均一な照射は、望ましくない矛盾を決定づけることになる。たとえば、相対的に不十分に照射される導管における最大感度を実現するために、レーザビームの強度を調整することは、他のより十分に照射される導管の信号によって検出器の飽和を生じる可能性があるため、より十分に照射される導管のダイナミックレンジを制限する。したがって、アレイの性能は、すべての導管が同一強度の励起光を受信することを保証することによって最適化される。
【０００６】
これらのシステムのそれぞれにおいて、導管のアレイは、逐次光学系として処理され、１つの導管から通過する光エネルギーのすべてまたは大部分がアレイ中の次の連続する導管に当たる。これらの系は、光学的位置ずれにきわめて敏感であり、きわめて高い許容差へ組立てられる必要があるため、製作歩留りはきわめて低いと予想される。さらに、分析装置において反復的に操作され、設置される場合には、この繊細な光学系に位置ずれが生じやすいと推測される。
【０００７】
光学素子としての導管の扱いはまた、用いられる材料の光学特性に応じて、その幾何構成に制約が設けられる。たとえば、密集構成の毛細管の場合には、毛細管の内径および外径の比は、毛細管壁の屈折率、閉じ込められた媒体および周囲の媒体に応じて、特定の範囲に制限される。これらの範囲外の径を有する毛細管は、１つの毛細管から次の毛細管にビームを効率的に伝送することができないと推測される。光学的な位置合せは、微細溝状アレイの場合には、深刻な問題ではなく、基板上で互いから等距離に正確に配置されることができる。しかし、基板に微細溝を形成するために用いられる型押しおよび科学的なエッチング工程は、アレイの平面または光源に対して垂直でない丸みを帯びた壁を形成する。カバーシートで密閉され、ポリマー媒体で満たされたとき、各微細溝は、ビームを平面外に累積に偏向させるプリズム状の光学構造物を形成することができ、微細溝の大部分を不十分に照射したままとなる。
【０００８】
アレイ照射のこれまでの提案は、照射強度または均一性において許容可能でない矛盾を生じていたか、または光学的位置合せにおいて阻止に値する要件を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態において、本発明は、分析物の検出のための分析セルである。セルは、中を通って延在している導管のアレイを有する細長い光ガイドを具備している。導管は、泳動媒体を支持するために構成される。光ガイドおよびその周囲の媒体は、光ガイドに入射する光が導管を照射するために光ガイド内部で内部反射されるように選択された屈折率を有する。
【００１０】
第２の実施形態において、本発明は、基板上にカバーを具備する分析セルである。基板は、実質的に平行な溝のアレイを具備し、溝が実質的に同一平面にあり、泳動媒体を支持するように構成される。泳動媒体、基板、カバーおよび周囲の媒体は、カバーが基板上に配置されるときに、光ガイドが形成され、光ガイドに入射する光が溝を照射するために光ガイド内部で内部全反射されるように選択された屈折率を有する。
【００１１】
第３の実施形態において、本発明は、細長い光ガイドを具備する分析装置である。光ガイドは、泳動媒体を支持するように構成された実質的に平行な溝のアレイを備えた基板を具備し、溝が実質的に同一平面にあり、第１の方向における長手軸と、基板上のカバーと、を有している。光源は光ガイドの外側に配置され、光源は溝の長手軸と実質的に同一平面にあり、溝の長手軸に対して垂直である光軸を有する光ビームを放射する。泳動媒体、基板、カバーおよび基板を包囲する媒体は、光源によって放射される光が溝を照射するために光ガイド内部で内部全反射されるように選択された屈折率を有する。
【００１２】
第４の実施形態において、本発明は、
（ａ）（１）複数の実質的に平行な溝を備えた基板であって、溝が実質的に同一平面にあり、泳動媒体を支持するように構成され、第１の方向に長手軸を有することと、（２）基板上のカバーであり、泳動媒体、基板、カバーおよび基板を包囲する媒体は、カバーが基板上に配置されるときに、光ガイドが形成され、光ガイドに入射する光が溝を照射するために光ガイド内部で内部反射されるように選択された屈折率を有することと、を含む分析セルを提供するステップと、
（ｂ）溝において泳動媒体上に試料を配置するステップであり、試料が蛍光ラベルの付いた分析物を含むステップと、
（ｃ）溝において分析物を移動させるために、第１の方向にわたって電界を印加するステップと、
（ｄ）溝の平面と実質的に同一平面にあり、第１の方向に対して垂直である第２の方向に沿って光軸を有する光ビームによって光ガイドを照射するステップであり、光ガイドに入射する光が各溝の少なくとも一部を照射するために、光ガイド内部で内部全反射されるステップと、
（ｅ）分析物からの放射を検出するステップと、を含む分析方法である。
【００１３】
第５の実施形態において、本発明は、固体光ガイドを具備する分析セルである。光ガイドは、第１の内面を備えた第１の壁と、第２の内面を備えた第２の壁と、第２の壁が第１の壁に対向し、第２の内面が第１の内面に面し、第３の内面を備えた第３の壁と、第３の壁に対向する第４の壁と、壁のうちの少なくとも１つに隣接する周囲の媒体と、を具備している。光ガイドは、泳動媒体を支持するように構成された複数の毛細管をさらに具備し、毛細管が光ガイド内部で少なくとも部分的に囲まれるアレイに固定され、毛細管の長手軸が実質的に平行かつ同一平面にある。泳動媒体、毛細管、光ガイドおよび周囲の媒体は、光ガイドに入射する光が毛細管を照射するために光ガイド内部の内面で内部反射されるように選択される屈折率を有する。
【００１４】
第６の実施形態において、本発明は、光ガイドを具備する分析セルである。光ガイドは、複数の実質的に平行な溝を備えた基板と、溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有し、基板中の溝に対応する実質的に平行な溝のアレイを具備するカバーと、を具備し、カバー中の溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有する。複数の毛細管は基板とカバーとの間の溝に存在し、毛細管は実質的に円形の断面を有し、毛細管の長手軸が第１の方向に延在して、実質的に同一平面のアレイを形成し、毛細管は泳動媒体を支持するように構成される。泳動媒体、毛細管、基板、カバーおよび基板に接する媒体は、第１の方向と実質的に同一平面にあり、第１の方向に対して垂直である第２の方向から光ガイドに入射する光がアレイを照射するために光ガイド内部で内部全反射されるように選択された屈折率を有する。
【００１５】
第７の実施形態において、本発明は、光ガイドを具備する分析装置である。光ガイドは、複数の実質的に平行な溝を備えた基板と、溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有し、（２）基板中の溝に対応する複数の実質的に平行な溝のアレイを具備するカバーと、を具備し、カバー中の溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有する。複数の毛細管は基板とカバーとの間の溝に存在し、毛細管は実質的に円形の断面を有し、毛細管の長手軸が第１の方向に延在して、実質的に同一平面のアレイを形成し、毛細管は泳動媒体を支持するように構成される。光源は光ガイドの外側に配置され、光源はアレイ中の毛細管の長手軸とほぼ同一平面にあり、長手軸に対して垂直である光軸を有するビームを放射する。泳動媒体、毛細管、基板、カバーおよび基板に接する媒体は、光源によって照射される光がアレイを照射するために光ガイド内部で内部全反射されるように選択された屈折率を有する。
【００１６】
第８の実施形態において、本発明は、
（１）（ａ）（１）複数の実質的に平行な溝を備えた基板であって、溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有する基板および（２）基板中の溝に対応する複数の実質的に平行な溝を具備するカバーであり、カバー中の溝が実質的に同一平面にあり、実質的にアーチ形の断面を有するカバーと、を具備する光ガイドおよび
（ｂ）基板とカバーとの間の溝にある複数の毛細管であり、実質的に円形の断面を有する毛細管であり、毛細管の長手軸が第１の方向に延在して、実質的に同一平面のアレイを形成し、泳動媒体を支持するように構成される毛細管
を具備する分析セルを提供するステップと、
（２）アレイにおける各毛細管中の泳動媒体に試料を配置するステップであり、試料は蛍光ラベルの付いた分析物を含むステップと、
（３）アレイにおける毛細管中で分析物を移動させるために第１の方向にわたって電界を印加するステップと、
（４）アレイの平面と実質的に同一平面にあり、第１の方向に対して垂直である第２の方向に沿って光軸を有する光ビームによって光ガイドを照射するステップであり、光ガイドに入射する光がアレイの少なくとも一部を照射するために、光ガイド内部で内部全反射されるステップと、
（５）検出器によって分析物からの放射を検出するステップと、を含む分析方法である。
【００１７】
第９の実施形態において、本発明は、（ａ）細長い光ガイドと、（ｂ）光ガイド中の導管のアレイであり、導管が泳動媒体を支持するように構成されるアレイと、（ｃ）光ガイドに光学的に結合される光源であって、光源によって放射された光が、導管を照射するために、光ガイド内部で内部全反射されるように光ガイドがその周囲の媒体より大きな屈折率を有するような光源と、（ｄ）導管に光学的に結合される検出器と、を具備する１つ以上の蛍光ラベルの付いた分析物の検出のための分析物分離装置である。
【００１８】
本発明に関して、均一な照射は、単独の毛細管の直接照射に対して、強度における相当の損失で実現される。さらに、本発明は、たとえば、光源の位置ずれ、アレイ中の導管の位置ずれおよびチャネルの斜面の変動をはじめとする製作および動作における誤差にきわめて肝要である。
【００１９】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細は、添付図面および以下の詳細に記載される。本発明の他の特徴、目的および利点は、詳細および図面、ならびに特許請求の範囲から明白であると思われる。
【００２０】
種々の図面における類似の参照符号は、類似の要素を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１Ａは、本発明の分析装置の実施形態に関する主な特徴を示している。一般に、本発明の分析装置１０は、３つの主要な構成要素、すなわち光源１２、分析セル１４および検出器１６を具備している。
【００２２】
図１Ａを参照すると、一実施形態において、セル１４は、実質的に平行な長手軸を有する複数の導管１８を具備している。導管１８は、実質的に同一平面のアレイに配置され、泳動媒体（図１Ａには図示せず）で満たされる。蛍光ラベルの付いた試料が泳動媒体に配置され、電界が導管の長手軸に平行な方向にわたって印加されるとき、試料の成分が導管に沿って泳動し、一連の蛍光ラベルの付いた分析物に分離される。選択された分析物が蛍光検出セル１４に入るとき、光源１２から放射される光ビームがセル１４を照射する。光源１２からのビームは、一般的に導管１８の平面にあり、その長手軸に対して垂直である光軸を有する。光源１２からの光がセル１４に入射するとき、光は、導管１８のそれぞれを照射するために、セル１４内部で内部全反射される。セル１４が入射光の相当部分を保持し、アレイにおける導管のそれぞれに効率的に分配する光ガイドとして機能する。分析物からの蛍光放射は、検出器１６によって検出され、試料の成分に関連する分析情報を提供する。検出器１６は、１つ以上の以下の素子、すなわちセル１４から光を集光するためのレンズおよび光学素子、光の空間的基点にわたって正確な制御を行うためのアパーチャ、放射光のスペクトル分解のための回折格子またはプリズムおよび電化結合素子（ＣＣＤ）カメラなどの２次元光検出器を具備していてもよい。
【００２３】
図１Ｂに示されているように、セル１４の屈折率は、光源１２からの１３を特定の体積に閉じ込めるために、周囲の媒体に対して選択されてもよい。この体積における光強度（パワー／単位体積）は、アレイにおける各導管１８の選択された部分を照射し、各導管のその選択された部分における分析物が蛍光を発するのに十分である。次に、分析物からの蛍光放射１７が照射される体積から出て、検出器１６（図１Ｂには図示せず）によって検出される。所望のアレイサイズ、スループットおよび解像度を有する分析装置を提供するために、照射される体積の形状および寸法は、入射光を含むように制御されることができる。
【００２４】
図２Ａを参照すると、分析セル１１４の実施形態の断面図が示されている。セル１１４は、その深さｄ（ｘ方向に沿って測定）より実質的に大きい長さｌ（図２Ａにおけるｚ方向に沿って測定）を有する実質的に矩形の断面を備えたブロック状の形状を有する。セル１１４は、等しい高さｈおよび幅ｗを有する実質的に正方形の断面形状を有する３本の導管１１８を具備している。導管１１８の長手軸は実質的に等しいピッチｐで互いに実質的に平行であり、導管は実質的に同一平面のアレイに配置される。各導管１１８は、一般にたとえば、ポリアクリルアミドなどのポリマーゲルである泳動媒体１２０で満たされる。
【００２５】
図２Ａに示される実施形態において、セル１１４は、第１の内面１２４を有する第１の壁１２２のほか、第１の内面１２４に面する第２の内面１２８を有し、実質的に平行かつ対向する第２の壁１２６を具備している。セル１１４は、第１および第２の壁１２２、１２６の平面に略垂直である第３の壁１３０をさらに具備している。第３の壁１３０は、内面１３２を有する。内面１２４、１２８、１３２のいずれかは、セル１１４に戻るように光を反射するために、鏡面であってもよく、少なくとも部分的に反射性であってもよい。面１３２の少なくとも一部はミラーであることが好ましい。
【００２６】
光源１１２は、通常はレーザであり、ｚ方向に沿って、一般に導管１１８の平面において光軸を有する光ビーム１１３を放射する。光源１１２はセル１１４から距離ｓzであり、光ビーム１１３は、第４の面１３４でセル１１４に入射し、アレイにおける第１の導管に達するまでｚ方向に沿って所定の距離（本願明細書では「アトリウム」と呼び、ａで表す）だけ進む。
【００２７】
アレイにおける導管１１８のすべてを実質的に均一に照射することができるようにするために、セル１１４に入射する光線は、内部反射され、セル１１４に依然として閉じ込められたままである。セル１１４における内部反射は、たとえば、セル１１４、泳動媒体１２０およびセル１１４の少なくとも１つの壁に隣接する周囲の媒体１４０に関して、ビーム波長で適切な屈折率を有する材料の選択によって実現される。アレイにおけるすべての導管の最も均一な照射を実現するために、セル１１４および泳動媒体１２０の屈折率が整合するか、または少なくとも可能な限り類似であるものとすることが好ましい。これにより、入射光線が当たる面の拡散効果を低減する。セル１１４は、光源１１２によって放射される光の波長で透明または半透明であり、試料の蛍光体の波長で背景蛍光が低い材料から構成されることが好ましい。セル１１４は通常、ガラスまたはプラスチックのブロックであるが、光源１１２によって放射される波長、泳動媒体１２０および周囲の媒体１４０の屈折率、材料の蛍光特性に応じて、当業者は多種多様な材料を選択することが可能である。セル１１４用の適切な材料としては、たとえば、溶融石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ポリカーボネートポリメチルメタクリレート、ポリメチルペンテンおよびシクロオレフィンコポリマーが挙げられる。
【００２８】
セル１１４における実質的な内部反射はまた、セルの形状および寸法（長さ（ｌ）および深さ（ｄ））を選択することによって実現される。図２Ａに示されているセル１１４の長さおよび深さは、ブロック状の形状を提供するように選択されているが、所期の用途に応じて、多くの他の形状および長さおよび／または深さの変化もセル１１４のために用いてもよい。たとえば、ブロック状の形状において、セルの深さｄが増大すると、アレイの照射の全体レベルは一般に減少する。しかし、深さｄがほぼ導管の寸法まで減少すると、光源に最も近い導管の照度は、光源から最も遠い導管の照度より著しく大きくなる、すなわちアレイの照射外形がさらに非均一となる。たとえば、深さ２００μｍのセルにおいて２４０μｍのピッチで離隔された外径１２０μｍの丸い断面の毛細管の場合には、照度は、１０４個の毛細管からなるアレイにわたって約２５％変化する。セルの厚さが３００μｍに増大する場合には、照度の変化は約６％まで低減するが、強度の損失は約２５％である。したがって、上述の材料の検討に加えて、特定の分析または特定の検出器の感度レベルに必要とされる所定の照射レベルおよび照射外形を提供するように、セルの全体寸法を選択してもよい。
【００２９】
セル１１４の全体形状も、所望の照射レベルおよび照射外形に応じて、種々に変化してもよい。たとえば、図２Ｂは、略台形の断面形状を有するセル１１４Ａを示している。セル１１４Ａは、等しい高さｈおよび幅ｗを有するほぼ正方形の断面形状を有する３本の導管１１８Ａを具備している。導管１１８Ａの長手軸は実質的に等しいピッチで互いにほぼ平行であり、導管はほぼ同一平面のアレイに配置される。各導管１１８Ａは、泳動媒体１２０Ａで満たされる。
【００３０】
セル１１４Ａは、第１の内面１２４Ａを有する第１の壁１２２Ａのほか、第１の内面１２４Ａに面する第２の内面１２８Ａを有し、対向する第２の壁１２６Ａを具備している。第１の壁１２２Ａおよび第２の壁１２６Ａはそれぞれ、角度β１、β２で徐々に発散する。セル１１４Ａは、反射性の内面１３２Ａを有することが好ましい第３の壁１３０Ａをさらに具備している。光源１１２Ａは、ｚ方向に沿って、一般に導管１１８Ａの平面においてその長手軸に対して実質的に垂直である光軸を有する光ビーム１１３Ａを放射する。光ビーム１１３Ａは、第４の面１３４Ａでセル１１４Ａに入射する。面１３４Ａは、対向する面１３０Ａの深さｄ2より小さい深さｄ1を有する。この台形の断面形状は、一般にセル１１４Ａから屈折される光を再捕捉しやすく、光源１１２Ａから最も遠い導管のより均一な照射を提供しやすい。たとえば、セル１１４Ａの屈折率または周囲の媒体の屈折率が、特定の材料に限定されるとき、セル１１４Ａと泳動媒体１１８Ａとの間に屈折率の大きな不整合がある場合には、台形形状はより多くのオプションを提供する。
【００３１】
セルと周囲の媒体との間の界面における屈折率の差は、光源からセルの本体に光を閉じ込める。周囲の媒体は空気であることが好ましい。しかし、周囲の媒体の屈折率はまた、特定の照射レベルまたは照射外形を提供するために選択されてもよく、セルのために選択された材料のほか、その寸法に影響を及ぼしてもよい。たとえば、セル１１４は、選択した屈折率の液体媒体または固体媒体に配置されてもよく、セル用の材料および特定の分析用の用途のための泳動媒体に関する選択により大きな自由度を与えることができるほか、特定の検出器のダイナミックレンジに適合させることができる。
【００３２】
図３を参照すると、代表的な光線１１３Ａ、１１３Ｂが、非平行光線光源１１２によって放射され、セルの第４の面１３４を通ってセル１１４に入射する。たとえば、光線１１３Ｂは、第１の内面１２８で内部反射され、アレイにおける導管１１８Ｃを照射し、反射性の第３の内面１３２でセルに戻るように反射される。第３の内面１３２における反射の後、光線１１３Ｂは、第２の内面１２４で再び反射され、アレイにおける導管１１８Ａを照射し、第４の面１３４でセル１１４から出射する。周囲のセル１１４の内部反射により、アレイにおけるすべての導管をより均一に照射するために、セルに入射する光エネルギーをきわめて効率的に利用することができる。
【００３３】
図４を参照すると、本発明の別の実施形態は、二部構成の蛍光セル１５０を備えていることを示している。セル１５０は、微細構造基板１５２および実質的に平坦なカバー１５４を具備する。カバー１５４は、基板１５２と同一の材料から構成されてもよく、異なる材料から構成されてもよい。基板１５２は、その中に微細溝１５６のアレイを機械加工または型押ししている。微細溝１５６の長手軸は実質的に平行であり、微細溝はアレイにおいて実質的に均一であり、同一平面にある。微細溝１５６は、泳動媒体１５８で満たされる。カバーが矢印Ａの方向に移動されて基板１５２上に配置されると、セル１５０は光ガイドとなる。基板１５２に入射する光源１６０からの光１６２は、アレイにおける微細溝１５６を実質的に均一に照射するために、基板１５２およびカバー１５４の内面で内部反射される。図４に示されていない別の実施形態において、微細溝１５６用に多種多様な断面形状を形成するために、基板およびカバーの両方に微細構造が設けられていてもよい。
【００３４】
上述したように、一般的な電気泳動装置の多くは、高いスループット手順のために毛細管のアレイを用いている。図５を参照すると、毛細管のアレイを光ガイド構造物に挿入して、アレイにおける個別の毛細管の照射の均一性を実質的に向上させる分析セルを作製することができる。図５に示される電気泳動分析システム２１０において、泳動媒体２２０を満たされた一連の毛細管２１８から被覆２１１が除去される。毛細管２１８の剥ぎ取られた裸の先端がブロック上の光ガイドセル２１４に適切に形成された通路２１５に挿入され、ほぼ同一平面のアレイを形成する。毛細管２１８の長手軸は、実質的に平行である。光源２１２から放射された光ビーム２１３は、毛細管２１８を均一に照射するために、セル２１４に入射し、セルを通過する蛍光ラベルの付いた分析物から蛍光を励起する。毛細管２１８における分析物に関する分析データを得るために、この蛍光は検出器（図示せず）によって検出される。
【００３５】
図６を参照すると、蛍光セル２１４の実施形態の断面図が示されている。セル２１４は、その深さｄ（ｘ方向に沿って測定）より実質的に大きい長さｌ（図６におけるｚ方向に沿って測定）を有する実質的に矩形の断面を備えたブロック状の形状を有する。セル２１４は、選択された内径（ＩＤ）および外径（ＯＤ）を有する実質的に円形の断面形状を有する３本の毛細管２１８を具備している。毛細管２１８の長手軸は実質的に等しいピッチｐで互いに実質的に平行であり、毛細管は実質的に同一平面のアレイに配置される。各毛細管２１８は、一般にポリマーゲルである泳動媒体２２０で満たされる。
【００３６】
セル２１４は、第１の内面２２４を有する第１の壁２２２のほか、第１の内面２２４に面する第２の内面２２８を有し、実質的に平行かつ対向する第２の壁２２６を具備している。セル２１４は、第１および第２の壁２２２、２２６の平面に略垂直である第３の壁２３０をさらに具備している。第３の壁２３０は、内面２３２を有する。内面２２４、２２８、２３２のいずれかは、セル２１４に戻るように光を反射するために、鏡面であってもよく、少なくとも部分的に反射性であってもよい。面２３２の少なくとも一部はミラーであることが好ましい（図５も参照）。
【００３７】
光源２１２は、通常はレーザであり、ｚ方向に沿って、一般に毛細管２１８の平面において光軸を有する光ビーム２１３を放射する。光源２１２はセル２１４から距離ｓzであり、光ビーム２１３は、第４の面２３４でセル２１４に入射し、アレイにおける第１の毛細管に達するまでｚ方向に沿って所定の距離（本願明細書では「アトリウム」と呼び、ａで表す）だけ進む。
【００３８】
アレイにおける毛細管のすべてを実質的に均一に照射することができるようにするために、セル２１４に入射する光線は、内部反射され、セル２１４に依然として閉じ込められたままである。セル２１４における実質的な内部反射は、セル２１４、毛細管、泳動媒体２２０および周囲の媒体２４０に関して、ビーム波長で適切な屈折率を有する材料の選択の結果として生じる。アレイにおけるすべての毛細管の最も均一な照射を実現するために、セル２１４、毛細管２１８および泳動媒体２２０の屈折率が整合するか、または少なくとも可能な限り類似であるものとすることが好ましい。これにより、入射光線が当たる面の拡散効果を低減する。セル２１４は通常、ガラスまたはプラスチックのブロックであるが、光源２１２によって放射される波長、毛細管２１８、泳動媒体２２０および周囲の媒体２４０の屈折率、セル材料の蛍光特性に応じて、当業者は多種多様な材料を選択することが可能である。適切な材料としては、溶融石英ガラスおよびホウケイ酸ガラスが挙げられる。
【００３９】
図７を参照すると、代表的な光線２１３Ａ、２１３Ｂが、非平行光線光源２１２によって放射され、セルの第４の面２３４を通ってセル２１４に入射する。光線２１３Ａは、第１の内面２２４で内部反射され、アレイにおける第２の毛細管２１８Ｂを照射し、反射性の第２の内面２２８および反射性の第３の内面２３２でセルに戻るように反射される。第３の内面２３２における反射の後、光線２１３Ａは、第１の内面１２４で再び反射され、アレイにおける第２の毛細管２１８Ｂを照射し、第２の内面２２８で反射され、壁２３４を通ってセルから出射する。
【００４０】
周囲のセル２１４の内部反射により、アレイにおけるすべての毛細管をより均一に照射するために、セルに入射する光エネルギーをきわめて効率的に利用することができる。従来の装置に比べて、内部反射によって提供される自由度はまた、広範囲の毛細管の内径および外径を可能にする。原則として、導管を備えたセルに関して上記で説明した設計の検討事項はまた、泳動媒体を保持するために毛細管を用いたセルにも通用する。しかし、特に、毛細管の壁の屈折率がセルおよび泳動媒体の屈折率と十分に整合される場合には、毛細管の壁は一般に、セルの光誘導部分の一体部分として機能する。
【００４１】
図８を参照すると、本発明の別の実施形態は、二部構成の分析セル２５０を備えていることを示している。セル２５０は、微細構造付きの基板２５２および対応する微細構造付きのカバー２５４を具備している。基板２５２およびカバー２５４は、その中に微細溝２５６のアレイを形成している。微細溝２５６の長手軸は実質的に平行であり、アーチ形の断面を有し、アレイにおいて実質的に均一かつ同一平面にある。微細溝２５６に毛細管２５７が配置され、それぞれが泳動媒体２５８で満たされる。カバーが矢印Ａの方向に移動されて基板２５２上に配置されると、セル２５０は光ガイドとなる。基板２５２に入射する光源２６０からの光２６２は、アレイにおける毛細管２５７を実質的に均一に照射するために、基板２５２およびカバー２５４の内面で実質的に内部反射される。
【００４２】
上述のセルの光誘導特性は、アレイ設計におけるさまざまな変形を可能にする。個別の導管が公称位置からごくわずかにずれている場合であっても、セルの内部反射はアレイにおける毛細管または微細溝（一般に導管とも呼ぶ）の十分な照射を行う。導管は、その公称位置にある場合であっても、等しいピッチで配置される必要はない。セルの光誘導特性は、本発明のアレイを堅牢にし、セル作製中に導管の配置における不正確さを防ぐ。しかし、図９を参照すると、すべての導管がアレイの平面において互いに接触した状態で、導管３１８の密集した同一平面構成を有するセル３１４は、最高かつ最も均一な照射を提供するように見える。実際には、上述のセルの光誘導特性は、非平面の密集した構成の場合であっても均一な導管の照射を提供する。たとえば、図１０に示されているセル４１４は、剥ぎ取られて密集した構成の毛細管４１８を具備している。これは、より多くの導管をＣＣＤカメラなどの検出器の所与の固定視野に配置することができ、１つの機器で同時に分析されるころができる試料の数を最大にする。
【００４３】
上述のセルの光誘導特性はまた、多種多様な導管の断面形状にも対応する。円形、正方形、矩形、三角形、楕円形などの種々の導管の断面形状が可能であるが、微細溝および毛細管を含む正方形の断面を有する導管が好ましい。少なくとも入射光がアレイの平面にあり、導管の長手軸に対して垂直に向けられるとき、正方形の断面形状はアレイの最も均一な照射を提供するように見える。いずれの見解にもまとめたくないが、正方形の導管は入射光ビームに対して平坦な面を示すと考えられ、セルからの反射および屈折を最小限に抑える。たとえば、図１１を参照すると、セル５１４は、正方形の断面形状を有する毛細管５１８のアレイを備えていることが示されている。円形の断面を有する一般的に用いられる毛細管の場合にこの最適な導管形状を活かすために、図１２は、正方形の内部微細溝６１８を有する一体構造のブロックとして構成されるセル６１４を示している。セル６１４は、円形の断面を有する凹部６１９と、セル６１４に対して毛細管６２３を確実に取付けることができるようにするための接合ショルダ６２１と、を具備している。この設計は、セル６１４の検出領域における微細溝のアレイの利点を活かしており、セル６１４は、屈折を最小限に抑えるために、少数の面および正方形の断面形状を有するが、分析分離のためのガラスの毛細管形式を維持している。
【００４４】
セルアレイにおける導管の最も均一な照射を提供するために、アレイに入射する光ビームを整形し、非平行光線化することが好ましい。図１３Ａに示されているように、光源７１２は、アレイの平面にあり、導管の長手軸に対し略垂直である方向に角度値αxとして本願明細書では表される量だけ広がるビーム７１３を放射する（たとえば、図２〜３のｘ軸を参照）。値αxの最適範囲は、発射角のガウス分布の標準偏差として定義され、セルから伝搬する均質な光の前面を提供する。αxが小さすぎる場合には、ビームが直面する第１の導管における屈折が、アレイにおける多数の隣接する導管を事実上「影にする」ため、「下流の」導管の照度を著しく低減させる。αxの最適値を超えると、セルからの屈折が顕著になり、αxが増大するにつれて、各導管によって受光される全体強度は単調に減少するように見える。たとえば、深さ２００μｍであり、直径１２０μｍの円形の毛細管を有し、２４０μｍのピッチで配置される空中のセルの場合には、αxの最適値は約５°〜約５０°であり、好ましくは約１０°〜約２０°の広がり半角であるように見える。ｎが周囲の媒体の屈折率であるとすると、αxの値はまた、式ＮＡ＝ｎ  ｓｉｎ（αx）によれば、開口数（ＮＡ）に関して表現されることができる。深さ２００μｍであり、直径１２０μｍの円形の毛細管を有し、２４０μｍのピッチで配置されるセルの場合には、ＮＡの好ましい範囲は、約０．０９〜約０．７７であり、約０．１７〜約０．３４であれば好ましい。
【００４５】
さらに、図１３Ｂを参照すると、アレイの平面におけるｙ方向のビーム広がり（たとえば、図２〜３のｙ軸を参照）は、本願明細書では角度値αyと呼ばれ、特に光源から最も遠い導管における複数の分析物の同時励起を最小限に抑えるほど小さく形成されることが好ましい。αyの最適値は、約１°以下の広がり半角であるように見える。
【００４６】
ビームの非平行光線化は、種々の方法で実現されることができる。たとえば、適切なビーム形状および広がりを提供するために、光源とセルとの間に光学トレインを配置してもよい。図１４に示されている代替例では、セル９１４の面９３４が、適切なビーム広がりを提供するための適切な曲率半径を備えた平凹レンズ９３５であるように形成されてもよい。光源とセルとの間の位置ずれに対してより許容性が期待されるような別の代替例において、セル１０１４は、セルに入射する光線１０１３を発散する格子状の面１０３４を具備するものが図１５に示されている。あるいは、代替例において、セルに入射する光線に広がりを生成するために、ビーム経路に拡散体を配置してもよい。種々の発散セル面設計は、当業者には明白であると思われる。
【００４７】
図１６に示されている別の実施形態において、セル１１１４は、セルの対向する側に配置された第１の光源１１１２Ａおよび第２の光源１１１２Ｂによって照射されてもよい。第２の光源１１１２Ｂは、第３の面１１３０を通ってセル１１１４に入射し、ビーム１１１３Ａの光軸とほぼ同一直線上にある光軸を有する光ビーム１１１３Ｂを放射する。この実施形態において、第３の面１１３０の内面１１３２は、反射性ではない。
【実施例】
【００４８】
実施例１
セルは、泳動媒体としてのポリマーゲルを用いて、図２〜４に示されたものと類似の微細溝構造を有するようにモデル化された。セルは、以下の表１に示された寸法および材料特性を備えていた。
【００４９】
【表１】
2005514591.tif 000003
【００５０】
このセル設計は、当業者には公知の光線追跡シミュレーションを用いて光学的にモデル化された。図１７に示されている結果は、５０μｍのレーザビームが反射または屈折がない状態で微細溝を直接照射する場合に対する各微細溝が吸収すると推測されるパワーの比として定義される相対照度を単位にして表現される。光源の最も近くに位置する微細溝を１として、微細溝は１〜１０４まで連続的に番号が付けられた。結果は、１０４個の構成要素からなるアレイにおけるすべての微細溝に関して、きわめて均一な照度を示す。
【００５１】
実施例２
セルは、泳動媒体としてのポリマーゲルを用いて、図５〜８に示された一般的な構造を有する毛細管を備えるようにモデル化された。セルは、以下の表２に示された寸法および材料特性を備えていた。
【００５２】
【表２】
2005514591.tif 000004
【００５３】
このセル設計は、公知の光線追跡シミュレーションおよび実施例１の基準を用いて光学的にモデル化された。結果は、図１８に示されている。きわめて均一な照射は、系における多数の面にもかかわらず実現される。さらに、これは、手ごろなコストで強度を実現する。全体として、アレイにおける１０４個の毛細管は、全体のビームパワーの約０．３４％のみを吸収する。
【００５４】
実施例３
この実施例において、セル性能の感度は、分析装置の作製中または動作中に生じる可能性がある２つの一般的なタイプの光学的位置ずれに関して評価された。第一に、実施例２のセルと類似のセルがモデル化された。基準となる相対照度値は、セルと適切に位置合せされたレーザ光源を用いて確立された。相対照度はまた、光源がアレイの平面から約２０°傾斜した場合に関して算出された。さらに、相対照度は、１０４個の毛細管すべてがｘ方向またはｚ方向（図６の軸を参照）のいずれかにおいて±２５μｍだけ公称位置から不規則にずれた場合に関して測定された。結果は、図１９に示されている。最適の光学配置から相当極端な偏位があるにもかかわらず、強度も均一性も著しく損なわれていないように見える。
【００５５】
実施例４
この実施例において、相対照射強度は、ｘ方向（図６および図１３の軸を参照）における光ビームの角度の広がりの変動に関して評価された。実施例２の毛細管のアレイを用いて、αxが１０°〜５０°まで変化した。結果は、図２０に示されている。図２０にグラフ化された結果は、αxが小さすぎる場合には、ビームが直面する第１の導管における屈折が、アレイにおける多数の隣接する導管を事実上「影にする」ため、照度を著しく低減させる。αxの最適値を超えると、αxが増大するにつれて、各導管によって受光される全体強度は単調に減少するように見える。
【００５６】
実施例５
この実施例において、円形の断面を有する毛細管の相対照度値が、正方形の断面の毛細管と比較される。第一に、円形の断面を有する１０４個の毛細管を備えた実施例２のアレイが評価された。次に、正方形の断面を有する１０４個の毛細管を備えた第２のセルがモデル化された（図１１参照）。いずれのセルも当業界では公知の光線追跡シミュレーションを用いて評価され、結果は図２１に示されている。上述したように、正方形の毛細管の平坦な面は、入射光の平面以外の屈折を減少させ、照度を向上させる。
【００５７】
実施例６
第一に、当業界では公知の光線追跡シミュレーションを用いて、実施例２の１０４個の毛細管のアレイの相対照度が評価された。図５〜８に示されているように、このアレイは、反射性の第３の内面２３２を具備していた。非反射性の第３の内面を除けば、実施例２のアレイと同一の第２のアレイが評価された。図１６に示されたものと類似の第３のアレイは、２つの光源および非反射性の内面１１３２を用いてモデル化され、当業界では公知の光線追跡シミュレーションを用いて評価された。結果は、図２２に示されている。反射性の第３の内面を備えた単独光源装置は、最適レベルの相対照度を示し、２つの光源装置がその後に続く。反射性の第３の内面を備えていない単独光源装置は、アレイにおける下流の毛細管に対して相対的に不十分な照度を示した。
【００５８】
本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、種々の変更を行うことができることを理解されたい。したがって、他の実施形態は、請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】本発明の分析セルを用いた分析装置の斜視図における概略図である。
【図１Ｂ】本発明の分析セルを用いた分析装置の概略俯瞰図である。
【図２Ａ】微細溝を備えた本発明の分析セルの断面図である。
【図２Ｂ】微細溝を備えた本発明の台形分析セルの断面図である。
【図３】選択された入射光線の光路を示す微細溝を備えた本発明の分析セルの断面図である。
【図４】微細溝を備えた本発明の二部構成分析セルの断面図である。
【図５】毛細管を備えた本発明の分析セルの切開斜視図である。
【図６】毛細管を備えた本発明の分析セルの断面図である。
【図７】選択された入射光線の光路を示す毛細管を備えた本発明の分析セルの断面図である。
【図８】毛細管を備えた本発明の二部構成分析セルの断面図である。
【図９】密集した毛細管を備えた本発明の分析セルの断面図である。
【図１０】密集した交互の毛細管を備えた本発明の分析セルの断面図である。
【図１１】非円形の断面形状を有する毛細管を備えた本発明の分析セルの断面図である。
【図１２】正方形の断面形状の微細溝を有し、円形の断面形状を有する毛細管を収容にするように成された本発明の分析セルの斜視図である。
【図１３Ａ】本発明の分析装置における入射光ビームの概略図である。
【図１３Ｂ】本発明の分析装置における入射光ビームの概略図である。
【図１４】レンズ状の面を有する本発明の分析セルの断面図である。
【図１５】格子状の面を有する本発明の分析セルの断面図である。
【図１６】２つの照射光源を用いた本発明の分析セルの断面図である。
【図１７】実施例１のアレイに関する相対的な照度対微細溝数のグラフである。
【図１８】実施例２のアレイに関する相対的な照度対毛細管数のグラフである。
【図１９】光源および毛細管の光学的位置合せが最適でない場合の実施例２のアレイに関する相対的な照度対毛細管数のグラフである。
【図２０】入射ビームの角度広がりの変動を有する実施例２のアレイに関する相対的な照度対毛細管数のグラフである。
【図２１】正方形の断面形状の毛細管を有する類似のアレイの場合と実施例２のアレイの場合の相対的な照度対毛細管数を比較するグラフである。
【図２２】反射性の内面を有し、他の点は同一であるアレイのほか、２つの光源照明を用いた同一のアレイと比較した、反射性の第３の内面を有する実施例２のアレイに関する相対的な照度対毛細管数のグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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