(57)【要約】【課題】光量のロスを少なくして試料に含まれる微量物質を高感度で測定する。光軸合わせを簡単に行う。【解決手段】互いに先端面を突き合わされる第１及び第２のフェルール1A、1Bと、第３及び第４のフェルール1C、1Dとを備える。第１のフェルール1Aに試料供給用のマイクロチューブ11と光ファイバ12を固定する。第２のフェルール1Bに内面光反射型マイクロチューブ13の一端側を固定し、第３のフェルール1Cに内面光反射型マイクロチューブ13の他端側を固定する。第４のフェルール1Dに試料排出用のマイクロチューブ17と光ファイバ18を固定する。試料供給用マイクロチューブ11、第１の横流路6、内面光反射型マイクロチューブ13、第２の横流路6及び試料排出用マイクロチューブ17で構成される流路に試料を流通させ、光源側の光ファイバ12から内面光反射型マイクロチューブ13内の試料に光を入射し、試料内を通過した光を測定器側の光ファイバ18から出射して測定を行う。【選択図】図１
2008249385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な位置決めピンにより軸線方向にのみ相対的に変位可能に位置決めされて互いに先端面を突き合わされる第１及び第２のフェルールと、同じく平行な位置決めピンにより軸線方向にのみ相対的に変位可能に位置決めされて互いに先端面を突き合わされる第３及び第４のフェルールとを備え、
前記第１のフェルールには、試料供給用のマイクロチューブ及び光ファイバが、各々の端面を当該フェルールの先端面に露出させて軸線方向に挿通固定されており、
前記第２のフェルールには、試料の流路となる内面光反射型マイクロチューブの一端側が、その端面を当該フェルールの先端面に露出させて、かつ前記第１のフェルールの光ファイバと軸線を一致させて軸線方向に挿通固定されており、
前記第３のフェルールには、前記内面光反射型マイクロチューブの他端側が、その端面を当該フェルールの先端面に露出させて軸線方向に挿通固定されており、
前記第４のフェルールには、試料排出用のマイクロチューブ及び光ファイバが、各々の端面を当該フェルールの先端面に露出させて、かつ当該光ファイバが前記第３のフェルールの内面光反射型マイクロチューブと軸線を一致させて軸線方向に挿通固定されており、
前記第１及び第２のフェルールの先端面の間には、試料供給用のマイクロチューブから供給された試料を外部に漏出させることなく内面光反射型マイクロチューブに導入する第１の横流路が設けられており、
前記第３及び第４のフェルールの先端面の間には、内面光反射型マイクロチューブから流出した試料を外部に漏出させることなく試料排出用のマイクロチューブに導入する第２の横流路が設けられており、
前記試料供給用マイクロチューブ、第１の横流路、内面光反射型マイクロチューブ、第２の横流路及び試料排出用マイクロチューブで構成される流路に試料を流通させ、前記第１のフェルール側の光ファイバ及び第４のフェルール側の光ファイバの、一方の光ファイバから内面光反射型マイクロチューブ内の試料に光を入射し、他方の光ファイバから当該試料内を通過した光を出射して測定を行うことを特徴とするマイクロリアクタ。
【請求項２】
前記第２のフェルールと第３のフェルールの間の内面光反射型マイクロチューブがループ状、８字状又はＵ字状等に曲げた状態に保持されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロリアクタ。
【請求項３】
前記第２のフェルールと第３のフェルールが一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロリアクタ。
【請求項４】
前記第１の横流路は、第１及び第２のフェルールの先端面間に介在させたシール材に形成された開口又は両フェルールの先端面の少なくとも一方に形成された凹部で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項５】
前記第２の横流路は、第３及び第４のフェルールの先端面間に介在させたシール材に形成された開口又は両フェルールの先端面の少なくとも一方に形成された凹部で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中に含まれる微量物質を高感度で測定するマイクロリアクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試料中に含まれる微量物質を高感度で測定するマイクロリアクタとしては、特許文献１〜３に次のようなものが開示されている。
【０００３】
すなわち、特許文献１に開示されているマイクロリアクタは、透明基板にコ字形に形成された微細流路に、微量物質を含む試料（検液）を流すと共に、前記コ字形微細流路の中間の直線状微細流路に、一端側から流路方向に光を入射し、他端側から出射する光を検出して微量物質の測定を行うものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示されているマイクロリアクタは、透明基板にコ字形に形成された微細流路に、微量物質を含む試料を流すと共に、前記コ字形微細流路の中間の直線状微細流路に、一端側から透明基板の板厚方向に対し斜めに光を入射し、透明基板の上面及び下面で光を反射させることにより前記微細流路を複数回横切らせ、他端側から出射する光を検出して微量物質の測定を行うものである。
【０００５】
また、特許文献３に開示されているマイクロリアクタは、透明基板にコ字形に微細流路を形成すると共に、このコ字形微細流路の中間の直線状微細流路の両側に平行に空隙部を形成し、前記コ字形微細流路に微量物質を含む試料を流すと共に、前記コ字形微細流路の中間の直線状微細流路に、一端側から流路方向に対し斜めに光を入射し、透明基板内の前記空隙部の微細流路側の面で光を反射させることにより前記微細流路を複数回横切らせ、他端側から出射する光を検出して微量物質の測定を行うものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３１０４８号公報
【特許文献２】特開２００５−９１１６８号公報
【特許文献３】特開２００５−９１１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらのマイクロリアクタは、透明基板の外部から光を入射し、透明基板の外部で光を検出する方式であるため、光源から出た光は透明基板の一部を透過して試料に入り、試料内を通過した後、透明基板の一部を透過して受光部に受光されることになる。その結果、光が透明基板の一部を透過する箇所で光量のロスが発生するので、感度を高めることが困難である。
【０００８】
また、微量物質の測定感度を高めるためには、光路長を長くする必要があるが、特許文献１記載のマイクロリアクタは、光路長を長くすると、透明基板が大型化するという難点がある。一方、特許文献２、３記載のマイクロリアクタは、光を反射させて微細流路を複数回横切らせることにより、光路長を長くしているが、この方式では、光が反射するときに必ず透明基板の一部を透過することになり、反射回数が多くなればなるほど光量のロスが多くなるので、やはり感度を高めることが困難である。
【０００９】
また、透明基板の外部から光を入射し、透明基板の外部で光を検出する方式では、光源と、透明基板の微細流路と、受光部との光軸合わせが困難であり、光軸のわずかなズレにより測定誤差が生じやすいという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、光量のロスを少なくして、試料に含まれる微量物質を高感度で測定できると共に、光軸合わせも簡単に行えるマイクロリアクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るマイクロリアクタは、
平行な位置決めピンにより軸線方向にのみ相対的に変位可能に位置決めされて互いに先端面を突き合わされる第１及び第２のフェルールと、同じく平行な位置決めピンにより軸線方向にのみ相対的に変位可能に位置決めされて互いに先端面を突き合わされる第３及び第４のフェルールとを備え、
前記第１のフェルールには、試料供給用のマイクロチューブ及び光ファイバが、各々の端面を当該フェルールの先端面に露出させて軸線方向に挿通固定されており、
前記第２のフェルールには、試料の流路となる内面光反射型マイクロチューブの一端側が、その端面を当該フェルールの先端面に露出させて、かつ前記第１のフェルールの光ファイバと軸線を一致させて軸線方向に挿通固定されており、
前記第３のフェルールには、前記内面光反射型マイクロチューブの他端側が、その端面を当該フェルールの先端面に露出させて軸線方向に挿通固定されており、
前記第４のフェルールには、試料排出用のマイクロチューブ及び光ファイバが、各々の端面を当該フェルールの先端面に露出させて、かつ当該光ファイバが前記第３のフェルールの内面光反射型マイクロチューブと軸線を一致させて軸線方向に挿通固定されており、
前記第１及び第２のフェルールの先端面の間には、試料供給用のマイクロチューブから供給された試料を外部に漏出させることなく内面光反射型マイクロチューブに導入する第１の横流路が設けられており、
前記第３及び第４のフェルールの先端面の間には、内面光反射型マイクロチューブから流出した試料を外部に漏出させることなく試料排出用のマイクロチューブに導入する第２の横流路が設けられており、
前記試料供給用マイクロチューブ、第１の横流路、内面光反射型マイクロチューブ、第２の横流路及び試料排出用マイクロチューブで構成される流路に試料を流通させ、前記第１のフェルール側の光ファイバ及び第４のフェルール側の光ファイバの、一方の光ファイバから内面光反射型マイクロチューブ内の試料に光を入射し、他方の光ファイバから当該試料内を通過した光を出射して測定を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係るマイクロリアクタは、前記第２のフェルールと第３のフェルールの間の内面光反射型マイクロチューブがループ状、８字状又はＵ字状等に曲げた状態に保持されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るマイクロリアクタは、前記第２のフェルールと第３のフェルールが一体に形成されているものであってもよい。
【００１４】
また、本発明に係るマイクロリアクタにおいて、前記第１の横流路は、第１及び第２のフェルールの先端面間に介在させたシール材に形成された開口又は両フェルールの先端面の少なくとも一方に形成された凹部で構成されていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係るマイクロリアクタにおいて、前記第２の横流路は、第３及び第４のフェルールの先端面間に介在させたシール材に形成された開口又は両フェルールの先端面の少なくとも一方に形成された凹部で構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光を入射する側及び出射する側の光ファイバの先端面がそれぞれ、試料の流路内に露出するため、光源からの光を光ファイバにより低損失で試料に入射できると共に、試料内を通過した光を光ファイバにより低損失で受光部に受光させることができる。その上、試料流路及び光路を構成するマイクロチューブは内面光反射型であるため、試料に入射された光は内面光反射型マイクロチューブの内面で反射しながら試料中を通過することになる。したがって光量のロスが少なく、高感度で試料に含まれる微量物質の測定を行うことができる。
【００１７】
また、光ファイバを挿通固定したフェルールと内面光反射型マイクロチューブを固定したフェルールとは、平行な位置決めピンにより同一軸線上に位置決めされるようになっているため、光ファイバと内面光反射型マイクロチューブの光軸を簡単にかつ正確に一致させることができ、測定誤差を少なく抑えることができる。
【００１８】
また、測定感度を高めるためには、内面光反射型マイクロチューブを長くして、光路長を長くすることで対応できる。内面光反射型マイクロチューブを長くしても、各フェルールを大きくする必要はなく、また長い内面光反射型マイクロチューブはループ状又はＵ字状等に曲げた状態に保持すればスペースをとらないので、マイクロリアクタの大型化を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜実施形態１＞  図１は本発明に係るマイクロリアクタの一実施形態を示す。図において、１Ａ、１Ｂは互いに先端面を突き合わされる第１及び第２のフェルール、１Ｃ、１Ｄは互いに先端面を突き合わされる第３及び第４のフェルール、１Ｅ、１Ｆは互いに先端面を突き合わされる第５及び第６のフェルールを示す。
【００２０】
第１のフェルール１Ａと第２のフェルール１Ｂにはそれぞれ、幅方向に所定の間隔をあけて軸線方向に２本の平行なピン穴２Ｐ、２Ｑが形成されている。第１のフェルール１Ａと第２のフェルール１Ｂは、片側のピン穴２Ｐ、２Ｐに跨るように位置決めピン３Ｐを挿入し、反対側のピン穴２Ｑ、２Ｑに跨るように位置決めピン３Ｑを挿入することにより、軸線方向にのみ相対的に変位可能に位置決めされて（つまり軸線を一致させて）、互いに先端面を突き合わされるようになっている。両フェルール１Ａ、１Ｂの先端面の間には液漏れ防止用のシール材４を介在させてある。シール材４はゴム製で、図２に示すように、フェルールと同じ位置にピン穴５Ｐ、５Ｑを形成すると共に、ピン穴５Ｐ、５Ｑの間に後述する横流路用の開口６を形成したものである。
【００２１】
第３のフェルール１Ｃと第４のフェルール１Ｄも同様に、２本の平行なピン穴２Ｐ、２Ｑが形成され、ピン穴２Ｐ、２Ｐに跨って位置決めピン３Ｐを、ピン穴２Ｑ、２Ｑに跨って位置決めピン３Ｑを挿入することにより位置決めされ、互いに先端面を突き合わされるようになっている。両フェルール１Ｃ、１Ｄの先端面の間にも図２に示すシール材４を介在させてある。
【００２２】
第１のフェルール１Ａの２本のピン穴２Ｐ、２Ｑの間には、試料供給用のマイクロチューブ１１及び光源側の光ファイバ１２が、各々の端面を当該フェルール１Ａの先端面に露出させて軸線方向に挿通固定されている。マイクロチューブ１１としては樹脂被覆された石英ガラスチューブを用いるとよい。マイクロチューブ１１の内径は例えば１００μｍ程度である。
【００２３】
また、第２のフェルール１Ｂの２本のピン穴２Ｐ、２Ｑの間には、試料の流路となる内面光反射型マイクロチューブ１３の一端側が、その端面を当該フェルール１Ｂの先端面に露出させて、かつ前記第１のフェルール１Ａの光ファイバ１２と軸線を一致させて軸線方向に挿通固定されている。内面光反射型マイクロチューブ１３としては内面平滑なステンレスチューブを用いるとよい。内面光反射型マイクロチューブ１３の内径は例えば１００μｍ程度である。
【００２４】
シール材４の開口６は、その中にマイクロチューブ１１、光ファイバ１２及びマイクロチューブ１３の端面が位置する大きさに形成されている。この開口６は、試料供給用のマイクロチューブ１１から供給された試料を内面光反射型マイクロチューブ１３に導入する第１の横流路を構成している。
【００２５】
第１のフェルール１Ａには、図３に示すように、上面からマイクロチューブ１１及び光ファイバ１２の挿通孔に達する凹部１４が形成されており、マイクロチューブ１１及び光ファイバ１２は、この凹部１４に充填された接着剤１５によりフェルール１Ａに固定されている。第２のフェルール１Ｂにも同様に、上面からマイクロチューブ１３の挿通孔に達する凹部１４が形成されており、マイクロチューブ１３は、この凹部１４に充填された接着剤１５によりフェルール１Ｂに固定されている。第１のフェルール１Ａと第２のフェルール１Ｂは、図３に示すように、板バネからなる弾性クリップ１６で後端面を押圧され、先端面を突き合わせた状態に保持される。
【００２６】
第３のフェルール１Ｃの２本のピン穴２Ｐ、２Ｑの間には、前記内面光反射型マイクロチューブ１３の他端側が、その端面を当該フェルール１Ｃの先端面に露出させて軸線方向に挿通固定されている。また、第４のフェルール１Ｄの２本のピン穴２Ｐ、２Ｑの間には、試料排出用のマイクロチューブ１７及び測定器側の光ファイバ１８が、各々の端面を当該フェルール１Ｄの先端面に露出させて、かつ光ファイバ１８が第３のフェルール１Ｃ側の内面光反射型マイクロチューブ１３と軸線を一致させて軸線方向に挿通固定されている。マイクロチューブ１７及び光ファイバ１８は第１のフェルール１Ａ側のマイクロチューブ１１及び光ファイバ１２と同じ構成である。マイクロチューブ１３、１７及び光ファイバ１８の端面はシール材４の開口６内に位置している。このシール材４の開口６は、内面光反射型マイクロチューブ１３から流出した試料を試料排出用マイクロチューブ１７に導入する第２の横流路を構成している。
【００２７】
第３のフェルール１Ｃへのマイクロチューブ１３の固定方法、第４のフェルール１Ｄへのマイクロチューブ１４及び光ファイバ１５の固定方法は第１及び第２のフェルール１Ａ、１Ｂの場合と同じである。また、第３及び第４のフェルール１Ｃ、１Ｄも図３に示すような弾性クリップ１６で端面突合せ状態を保持される。
【００２８】
以上のように構成されたマイクロリアクタにおいて、第１のフェルール１Ａ側のマイクロチューブ１１から試料を供給すると、試料は、第１の横流路（シール材４の開口６）、内面光反射型マイクロチューブ１３、第２の横流路（シール材４の開口６）及び試料排出用マイクロチューブ１７を通って外部に排出される。一方、第１のフェルール１Ａ側の光ファイバ１２から光を入射すると、光は流路内を流れる試料に直接入射され、内面光反射型マイクロチューブ１３の内面で全反射を繰り返しながら試料中を進み、第４のフェルール１Ｄ側の光ファイバ１８を通って測定器（分光光度計等）で受光され、試料中に含まれる微量物質の測定が行われる。
【００２９】
測定感度を高めるためには、内面光反射型マイクロチューブ１３の長さを長くして、光路長を長くすればよい。光路長を長くするために第２フェルール１Ｂと第３のフェルール１Ｃ間の内面光反射型マイクロチューブ１３が長くなる場合は、その区間の内面光反射型マイクロチューブ１３をループ状、８字状又はＵ字状等に曲げた状態に保持しておくとよい。このようにすれば、スペースをとらないので、マイクロリアクタの大型化を回避することができる。
【００３０】
なお、光は、第４のフェルール１Ｄ側の光ファイバ１８から入射し、第１のフェルール１Ａ側の光ファイバ１２で受光するようにしてもよい。また、光ファイバ１２及び１８の端面には、集光のため、非球面レンズを配置するとよい。
【００３１】
この実施形態では、試料供給用のマイクロチューブ１１の上流側が、第５のフェルール１Ｅと第６のフェルール１Ｆで構成される試料合成部２１に接続されている。第５及び第６のフェルール１Ｅ、１Ｆも、第１及び第２のフェルール１Ａ、１Ｂと同様、２本の平行なピン穴２Ｐ、２Ｑに位置決めピン３Ｐ、３Ｑを挿入することにより位置決めされて、互いに先端面を突き合わされるようになっている。両フェルール１Ｅ、１Ｆの先端面の間には図２に示すシール材４を介在させてある。
【００３２】
第５のフェルール１Ｅの２本のピン穴２Ｐ、２Ｑの間には、試料合成用原料を供給する複数本（図示の例では２本）のマイクロチューブ２２Ｐ、２２Ｑが、各々の端面を当該フェルール１Ｅの先端面に露出させて、軸線方向に挿通固定されている。また、第６のフェルール１Ｆの２本のピン穴２Ｐ、２Ｑの間には、試料供給用のマイクロチューブ１１の上流側の端部が、その端面を当該フェルール１Ｆの先端面に露出させて、軸線方向に挿通固定されている。マイクロチューブ１１、２２Ｐ、２２Ｑの端面はシール材４の開口６内に位置している。このシール材４の開口６は、マイクロチューブ２２Ｐ、２２Ｑから供給された原料を合流させて試料供給用マイクロチューブ１１に送り込む第３の横流路を構成している。マイクロチューブ１１に送り込まれた原料はマイクロチューブ１１内を流れる過程で合成され、測定試料となって、第１と第２のフェルール１Ａ、１Ｂの間の第１の横流路（開口６）に供給される。
【００３３】
＜実施形態２＞  図４は本発明の他の実施形態を示す。このマイクロリアクタは、図１に示すマイクロリアクタの、第２のフェルール１Ｂと第３のフェルール１Ｃを一体に形成したものである。内面光反射型マイクロチューブ１３の長さが短くてもよい場合は、このような構成にすることもできる。上記以外の構成は図１に示すマイクロリアクタと同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
＜実施形態３＞  図５は本発明のさらに他の実施形態を示す。このマイクロリアクタは、第１及び第２のフェルール１Ａ、１Ｂの先端面に形成した凹部２３により第１の横流路を構成し、第３及び第４のフェルール１Ｃ、１Ｄの先端面に形成した凹部２３により第２の横流路を構成したものである。このようにすると、シール材を省略することができる。なお、凹部２３は、いずれか一方のフェルールの先端面にのみ形成してもよい。上記以外の構成は図１に示すマイクロリアクタと同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るマイクロリアクタの一実施形態を示す断面図。
【図２】図１のマイクロリアクタに使用するシール材を示す、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】図１のマイクロリアクタにおける第１及び第２のフェルールの結合状態を示す、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は一部切開正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は側面図。
【図４】本発明に係るマイクロリアクタの他の実施形態を示す断面図。
【図５】本発明に係るマイクロリアクタのさらに他の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１Ａ〜１Ｆ：フェルール
２Ｐ、２Ｑ：ピン穴
３Ｐ、３Ｑ：位置決めピン
４：シール材
５Ｐ、５Ｑ：ピン穴
６：横流路用の開口
１１：試料供給用マイクロチューブ
１２：光源側光ファイバ
１３：内面光反射型マイクロチューブ
１７：試料排出用マイクロチューブ
１８：測定器側光ファイバ
２１：試料合成部
【図１】
2008249385.tif 000003
【図２】
2008249385.tif 000004
【図３】
2008249385.tif 000005
【図４】
2008249385.tif 000006
【図５】
2008249385.tif 000007