(57)【要約】【課題】測定を高精度で且つ安定的に行うことができるマイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学システムを提供する。【解決手段】マイクロ化学システム用チップ２０は、３層に順に接着されたガラス基板２０１，２０２，２０３から成り、また、ガラス基板２０２内部に形成される流路２０４は、サンドブラストによる加工でスリット状に形成されるものであり、流路２０４の深さが９０μｍ〜１５０μｍであって、そのアスペクト比は０．７以上となる。【選択図】　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に試料溶液を流す流路を有する透明基板を備え、前記試料溶液に熱レンズを生成するための励起光が照射されるマイクロ化学システム用チップにおいて、
前記流路は、流路断面のアスペクト比が０．７以上であることを特徴とするマイクロ化学システム用チップ。
【請求項２】
前記アスペクト比は１．１以上であ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。
【請求項３】
前記流路の底面は、前記励起光の光軸方向と垂直な平面部分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。
【請求項４】
前記流路の深さは９０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３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。
【請求項５】
前記流路の深さは１５０μｍ以上であることを特徴とする請求項４記載のマイクロ化学システム用チップ。
【請求項６】
前記透明基板は、前記流路を構成するスリットを有し、当該透明基板は、２つの他の透明基板で挟着されてい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。
【請求項７】
前記スリットはサンドブラストによる加工で形成されることを特徴とする請求項６記載のマイクロ化学システム用チップ。
【請求項８】
前記透明基板は、多段に重ねられた複数の透明基板から成ることを特徴とする請求項６又は７記載のマイクロ化学システム用チップ。
【請求項９】
前記マイクロ化学システム用チップは、前記試料溶液が注入される注入部と、前記励起光及び検出光が照射される照射部と、前記試料溶液が排出される排出部とを有し、
前記流路は、複数の流路から成り、
前記複数の流路間のピッチが前記注入部より前記照射部の方が狭くなるように形成され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。
【請求項１０】
請求項１乃至９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を用いて光熱変換分光分析法を実行することを特徴とするマイクロ化学システム。
【請求項１１】
前記励起光は、前記試料溶液へ対物レンズを介して照射され、
前記対物レンズの開口角（ＮＡ値）は０．１〜０．３５であることを特徴とする請求項１０記載のマイクロ化学システム。
【請求項１２】
前記対物レンズは屈折率分布型のロッドレンズであ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学システムに関し、特に、光熱変換分光分析法を実行するマイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、化学反応を微小空間で行うための集積化技術が、化学反応の高速性や微少量での反応、オンサイト分析等の観点から注目されており、そのための研究が、世界的に精力的に進められている。
【０００３】
化学反応の集積化技術の１つとして微細な流路の中で試料溶液の混合、反応、分離、抽出、検出等を行う所謂マイクロ化学システムがある。このマイクロ化学システムで行われるものとしては反応の例として、ジアゾ化反応、ニトロ化反応、抗原抗体反応などがあり、抽出、分離の例として溶媒抽出、電気泳動分離、カラム分離などがある。マイクロ化学システムは、分離だけを目的としたような単一の機能のみで用いられても良く、また複合的に用いられても良い。
【０００４】
上記の機能のうち、分離のみを目的としたものとして、極微量のタンパクや核酸等を分析する電気泳動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは互いに接合された２つのガラス基板からなるマイクロ化学システム用チップを備えている。この部材は板状であるので、断面が円形又は角形のガラスキャピラリーチューブに比べて破損しにくく、取り扱いが容易である。
【０００５】
これらのマイクロ化学システムでは試料溶液が極微量であるので、高感度な検出方法が必須である。このような方法として、微細な流路内の試料溶液に励起光を照射する前後の検出光の信号強度の差（以下「ＴＬＭ出力」という。）を検出する光熱変換分光分析法が確立され、これによりマイクロ化学システムの実用化の道が開かれている。
【０００６】
光熱変換分光分析法は、具体的には、励起光の照射により熱レンズが形成される前後で試料溶液に検出光を照射し、そのときの信号強度の差であるＴＬＭ出力を検出するものであり、極微量の試料溶液の濃度を検出するのに適している。
【０００７】
従来のマイクロ化学システムにおいては、マイクロ化学システム用チップが顕微鏡の対物レンズの下方に配置されており、励起光源から出力された所定波長の励起光が顕微鏡に入射して、この顕微鏡の対物レンズによりマイクロ化学システム用チップの流路内の試料溶液に集光照射される。これにより、集光照射位置を中心として試料溶液に熱レンズが形成される。
【０００８】
また、マイクロ化学システム用チップとしては、加工性がよいことからガラスや熱可塑性樹脂が多く用いられており、流路は、部材にガラスを用いる場合はエキシマレーザによる加工やウェットエッチングによる加工等によって形成され（例えば、特許文献２参照）、部材に熱可塑性樹脂を用いる場合は射出成形等によって形成される（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−１７８８９７号公報
【特許文献２】
特開平１２−２９８１０９号公報
【特許文献３】
特開平１３−１６５９３９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＴＬＭ出力は検出光の信号強度が小さいと精度よく検出できない一方、樹脂の光線透過率は一般に悪いため、熱可塑性樹脂を部材として使用して高精度な測定を行うのは困難であるという問題がある。
【００１１】
一方、ガラスの光線透過率は一般によいため上記問題は生じないが、エキシマレーザによる加工でガラス部材に流路を形成すると加工速度が非常に遅く、さらに加工装置が高価であるという問題がある。また、ウェットエッチング加工でガラス部材に流路を形成すると、集光照射される光の焦点位置や、流路の幅方向に対する集光照射される光の位置がわずかにずれるだけでＴＬＭ出力が大きく変動し、再現性のある安定した測定を行うのは困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、測定を高精度で且つ安定的に行うことができるマイクロ化学システム用チップ及びマイクロ化学システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
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は、内部に試料溶液を流す流路を有する透明基板を備え、前記試料溶液に熱レンズを生成するための励起光が照射されるマイクロ化学システム用チップにおいて、前記流路は、流路断面のアスペクト比が０．７以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項１記載のマイクロ化学システム用チップによれば、内部に試料溶液を流す流路は、流路断面のアスペクト比が０．７以上であるので、測定を高精度で且つ安定的に行うことができる。
【００１５】
請求項２記載のマイクロ化学システム用チップは、請求項１記載のマイクロ化学システム用チップにおいて、前記アスペクト比は１．１以上であ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によれば、流路のアスペクト比は１．１以上であるので、測定をより高精度で且つ安定的に行うことができる。
【００１７】
請求項３記載のマイクロ化学システム用チップは、請求項１又は２記載のマイクロ化学システム用チップにおいて、前記流路の底面は、前記励起光の光軸方向と垂直な平面部分を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路の底面は、励起光の光軸方向と垂直な平面部分を有するので、励起光の照射位置が流路の幅方向に関してずれたとしてもＴＬＭ出力が変動するのを防止することができる。
【００１９】
請求項４記載のマイクロ化学システム用チップは、請求項１乃至３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において、前記流路の深さは９０μｍ以上であることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路の深さは９０μｍ以上であるので、励起光の焦点位置が流路の深さ方向に関してわずかにずれたとしてもＴＬＭ出力が変動するのを防止することができる。
【００２１】
請求項５記載のマイクロ化学システム用チップは、請求項４記載のマイクロ化学システム用チップにおいて、前記流路の深さは１５０μｍ以上であることを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路の深さは１５０μｍ以上であるので、励起光の焦点位置が流路の深さ方向に関してわずかにずれたとしてもＴＬＭ出力が変動するのを確実に防止することができる。
【００２３】
請求項６記載のマイクロ化学システム用チップは、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において、前記透明基板は、前記流路を構成するスリットを有し、当該透明基板は、２つの他の透明基板で挟着されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項６記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路が形成された透明基板は、その流路を構成するスリットを有し、この透明基板は２つの他の透明基板で挟着されているので、流路の底面に励起光の光軸方向と垂直な部分を確実に含ませることができる。
【００２５】
請求項７記載のマイクロ化学システム用チップは、請求項６記載のマイクロ化学システム用チップにおいて、前記スリットはサンドブラストによる加工で形成されることを特徴とする。
【００２６】
請求項７記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路を構成するスリットはサンドブラストによる加工で形成されるので、流路の深さが９０μｍ〜１５０μｍであって、アスペクト比が０．７以上、好ましくは１．１以上の流路を確実に形成することができる。
【００２７】
請求項８記載のマイクロ化学システム用チップは、請求項６又は７記載のマイクロ化学システム用チップにおいて、前記一の透明基板は、多段に重ねられた複数の透明基板から成ることを特徴とする。
【００２８】
請求項８記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路が形成された透明基板は、多段に重ねられた複数の透明基板から成るので、高アスペクト比の流路を形成することができる。
【００２９】
請求項９記載のマイクロ化学システム用チップは、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において、前記マイクロ化学システム用チップは、前記試料溶液が注入される注入部と、前記励起光及び検出光が照射される照射部と、前記試料溶液が排出される排出部とを有し、前記流路は、複数の流路から成り、前記複数の流路間のピッチが前記注入部より前記照射部の方が狭くなるように形成されることを特徴とする。
【００３０】
請求項９記載のマイクロ化学システム用チップによれば、複数の流路間のピッチが、マイクロ化学システム用チップの注入部より照射部の方が狭くなるように形成されるので、試料溶液の注入を容易とすると共に、励起光及び検出光のスキャン距離を短くすることができ、以て測定時間を短縮化し、測定を高精度で且つ安定的に行うことができる。
【００３１】
上記目的を達成するために、請求項１０記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至９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を用いて光熱変換分光分析法を実行することを特徴とする。
【００３２】
請求項１０記載のマイクロ化学システムによれば、上記マイクロ化学システム用チップを用いて光熱変換分光分析法を実行するので、測定を高精度で且つ安定的に行うことができる。
【００３３】
請求項１１記載のマイクロ化学システムは、請求項１０記載のマイクロ化学システムにおいて、前記励起光は、前記試料溶液へ対物レンズを介して照射され、前記対物レンズの開口角（ＮＡ値）は０．１〜０．３５であることを特徴とする。
【００３４】
請求項１１記載のマイクロ化学システムによれば、励起光を試料溶液に照射する対物レンズの開口角（ＮＡ値）は０．１〜０．３５であるので、流路の深さ方向寸法と励起光の光軸方向についての熱レンズの長さとがマッチングするので、再現性よく測定することができる。
【００３５】
請求項１２記載のマイクロ化学システムは、請求項１１記載のマイクロ化学システムにおいて、前記対物レンズは屈折率分布型のロッドレンズであることを特徴とする。
【００３６】
請求項１２記載のマイクロ化学システムによれば、対物レンズは屈折率分布型のロッドレンズであるので、流路の深さ方向寸法と励起光の光軸方向についての熱レンズの長さとが確実にマッチングするので、より再現性よく測定することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明者は、内部に試料溶液を流す流路を有する透明基板を備え、試料溶液に熱レンズを生成するための励起光が照射されるマイクロ化学システム用チップにおいて、流路は、流路断面のアスペクト比が０．７以上、好ましくは１．１以上であると、測定を高精度で且つ安定的に行うことができることを見出し、さらに、流路の深さは９０μｍ以上、好ましくは１５０μｍ以上であると、励起光の焦点位置が流路の深さ方向に関してわずかにずれたとしてもＴＬＭ出力が大きく変動するのを防止することができることを見出した。アスペクト比が大きいと生成する熱レンズの光軸方向で余裕をもって流路内におさめることができるとともに断面積を小さくできるので分析対象試料を少量で済ませることができる。
【００３８】
また、本発明者は、流路の底面は、励起光の光軸方向と垂直な平面部分を有すると、励起光の照射位置が流路の幅方向に関してずれたとしてもＴＬＭ出力が大きく変動するのを防止することができることを見出した。
【００３９】
本発明は、上記研究の結果に基づいてなされたものである。
【００４０】
以下、本発明の実施の形態に係るマイクロ化学システムを図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４１】
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概略構成を示す図である。
【００４２】
図１において、マイクロ化学システム１は、後述するマイクロ化学システム用チップ２０内に形成された流路２０４中の試料溶液に励起光及び検出光を照射する照射部１ａと共に、マイクロ化学システム用チップ２０を通過した励起光及び検出光を受光する受光部１ｂとから成る。
【００４３】
照射部１ａは、波長５３２ｎｍの励起光を出力する励起光用光源１０６と、波長６３５ｎｍの検出光を出力する検出光用光源１０７と、励起光用光源１０６が出力する励起光を変調する変調器１０８と、励起光用光源１０６及び検出光用光源１０７に夫々光ファイバを介して接続され、励起光用光源１０６からの励起光と検出光用光源１０７からの検出光を合波する２波長合波素子１０９と、合波された光をフェルール１０４を介して受光すると共に、内部に流路２０４が形成されるマイクロ化学システム用チップ２０に合波された光を先端のロッドレンズ１０１から照射するレンズ付き光ファイバ１０と、レンズ付き光ファイバ１０の位置をマイクロ化学システム用チップ２０の流路２０４に面するように調整・保持する治具１０２とから成る。
【００４４】
レンズ付き光ファイバ１０の先端にあるロッドレンズ１０１は、合波された光を約２０度の集光角度で集光する。また、フェルール１０４は、光ファイバ１０３の外径をロッドレンズ１０１の外径と等しくするものであり、ロッドレンズ１０１とは密着していてもよいし、隙間があっても良い。
【００４５】
このように照射部１ａを構成することにより、励起光と検出光とが合波された光をマイクロ化学システム用チップ２０に照射でき、且つ、励起光及び検出光の焦点が流路２０４の中に位置するように調整できる。
【００４６】
マイクロ化学システム用チップ２０は、３層に順に接着されたガラス基板２０１，２０２，２０３から成り、また、ガラス基板２０２はその内部に流路２０４を構成するスリットを有し、流路２０４は、試料溶液の混合、攪拌、合成、分離、抽出、検出等に用いられる。
【００４７】
マイクロ化学システム用チップ２０の材料としては、耐久性、耐薬品性、光透過性の面からガラスが望ましく、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、石英ガラス等が好ましい。
【００４８】
ガラス基板２０１，２０２，２０３同士を接着させる接着剤には、例えば、紫外線硬化型、熱硬化型、２液硬化型のアクリル系、エポキシ系の有機接着剤、及び無機接着剤等がある。また、熱融着によってガラス基板２０１，２０２，２０３同士を融着させてもよい。
【００４９】
受光部１ｂは、マイクロ化学システム用チップ２０を通過した励起光及び検出光を受光すると共に、検出光のみを選択的に濾波する波長フィルタ４０２と、濾波された検出光の信号強度を検出する光電変換器４０１と、光電変換器４０１から検出光の信号強度を変調器１０８と同期させるロックインアンプ４０３と、この信号を解析するコンピュータ４０４とから成る。
【００５０】
図１のマイクロ化学システム１により、励起光を流路２０４内の試料溶液に照射する前後の検出光の信号強度の差（以下「ＴＬＭ出力」という。）を測定する。即ち、試料溶液に熱レンズが形成される前後における検出光の信号強度を光電変換器４０１で検出することで光熱変換分光分析が行われる。
【００５１】
次に、図１のマイクロ化学システム１の励起光を流路２０４に照射したときに形成される熱レンズについて説明する。
【００５２】
まず、図１におけるロッドレンズ１０１の焦点位置とＴＬＭ出力の関係について説明する。
【００５３】
図２は、図１におけるロッドレンズ１０１の焦点位置とＴＬＭ出力の関係を示す図である。
【００５４】
図２において、流路２０４には光軸方向に２００μｍの深さを有するものを用いる。
【００５５】
また、マイクロ化学システム１による測定方法は、まず、検出光の光軸が流路２０４の幅方向に関して中央に位置するようにロッドレンズ１０１の位置を調整し、その後、図２のグラフに示すように、ロッドレンズ１０１をＴＬＭ出力が０となる位置から検出光の焦点位置が流路２０４内を通過する方向に移動させ、再度ＴＬＭ出力が０となった位置で停止させるという方法を用いる。例えば、検出光の焦点位置が「Ｙ１」となるようにロッドレンズ１０１の位置を調整したとき、ＴＬＭ出力は「Ｉ１」となる。
【００５６】
このとき、ＴＬＭ出力がピーク値となる焦点位置の範囲をＡとし、流路２０４の深さ２００μｍからＡの値を引いた値を流路２０４内に形成された熱レンズの光軸方向の長さをＬとして求める。
【００５７】
上記方法により、流路２０４に異なる濃度の試料溶液を用いて、図３に示すように、熱レンズの光軸方向の長さＬを測定した結果、濃度が濃い試料溶液であるほど熱レンズの光軸方向の長さＬの値は大きくなるものの、９０μｍ〜１５０μｍの範囲となることがわかる。
【００５８】
よって、流路２０４の深さが熱レンズの光軸方向の長さＬ以上、具体的には、流路２０４の深さが９０μｍ以上、好ましくは１５０μｍ以上であると、ロッドレンズ１０１の焦点位置が流路２０４の深さ方向に関してわずかにずれたとしてもＴＬＭ出力が変動するのを防止することができる。
【００５９】
次に、流路２０４の幅方向に関するロッドレンズ１０１から集光照射される検出光の照射位置とＴＬＭ出力の関係について説明する。
【００６０】
図４は、図１におけるロッドレンズ１０１から集光照射される励起光の焦点位置とＴＬＭ出力の関係を示す図である。
【００６１】
図４において、（ａ）は、流路２０４がウェットエッチングによる加工で形成されたマイクロ化学システム用チップの場合を示し、（ｂ）は、流路２０４がサンドブラストによる加工で形成されたマイクロ化学システム用チップの場合を示す。
【００６２】
図４（ａ）のマイクロ化学システム用チップの流路２０４の流路断面は、図５（ａ）に示すように、幅１００μｍで深さ５０μｍの半円状である。また、図４（ｂ）のマイクロ化学システム用チップの流路２０４の流路断面は、図５（ｂ）に示すように、幅２００μｍで深さ２００μｍの矩形状である。
【００６３】
他の測定条件、即ち、試料溶液の種類（サンセットイエロー：５×１０−６ｍｏｌ／ｌ）やマイクロ化学システム１による測定方法は同一とする。
【００６４】
マイクロ化学システム１による測定方法は、まず、検出光の光軸が流路２０４の幅方向に関して中央に位置したときに、検出光の焦点位置が試料溶液中に位置するようにロッドレンズ１０１の位置を調整し、その後、ロッドレンズ１０１をＴＬＭ出力が０となる位置から検出光の焦点位置が流路２０４内を通過する方向に移動させ、再度ＴＬＭ出力が０となった位置で停止させるという方法を用いる。
【００６５】
上記測定の結果、流路２０４の流路断面が半円状であるときはロッドレンズ１０１の位置が変化して励起光の照射位置が流路２０４の幅方向に関してずれることによりＴＬＭ出力は常に変動するが、流路２０４の流路断面が矩形状であるときは、流路２０４の底面は励起光の光軸方向と垂直な平面部分を有するので、ロッドレンズ１０１の位置が変化して励起光の照射位置が流路２０４の幅方向に関してずれたとしてもＴＬＭ出力が変動するのを防止することができる。これは、図３で上述したように、熱レンズの光軸方向の長さＬは９０μｍ〜１５０μｍ程度あるため、図５に示すように励起光が照射されることにより試料溶液中に形成される熱レンズの大きさは、励起光の照射位置に対する流路２０４の深さ、即ち流路２０４の底面の形状に依存するからである。
【００６６】
尚、流路２０４が、深さ１５０μｍ以上となる部分が一定範囲あれば、底面が半円状の流路２０４を用いた場合であっても検出光の照射位置が変化してもＴＬＭ出力が変動しない一定の範囲ができる。しかし、ウェットエッチングによる加工で流路２０４を形成すると、流路２０４の幅方向の長さに対する深さ方向の長さの比率、即ち、（深さ／幅）の値（以下「アスペクト比」という。）は０．５以下となるため、深さ１５０μｍ以上の流路２０４を形成しようとするとその幅は３００μｍ以上とする必要があり、流路２０４の断面積が非常に大きくなってしまう。通常、マイクロ化学システム１で測定を行なう試料溶液の量は極微量であり、流路２０４の断面積が大きく試料溶液の量を多く要するものでは測定を高精度で且つ安定的に行うことができないため、マイクロ化学システム用チップ２０として用いることはできない。
【００６７】
ガラス基板２０２にこのような流路２０４が形成されたマイクロ化学システム用チップ２０の製造方法について以下に説明する。
【００６８】
図６は、図１のマイクロ化学システム用チップ２０の製造処理のフローチャートである。
【００６９】
図６において、まず、ガラス基板２０１，２０２，２０３を同一の形状の板状部材となるよう成形した後（ステップＳ６０１）、ガラス基板２０１，２０２にドリル等により、同一の位置に夫々貫通孔２０５，２０５’を形成する（ステップＳ６０２）。
【００７０】
次に、ガラス基板２０２にサンドブラストによる加工でスリット状の流路２０４を形成する（ステップＳ６０３）（図７）。
【００７１】
その後、流路２０４が形成されたガラス基板２０２の加工面に、加熱融着又は接着剤によりガラス基板２０１を接合する（ステップＳ６０４）。このとき、貫通孔２０５と貫通孔２０５’の位置が一致するようにする。
【００７２】
次に、ガラス基板２０２の加工面と反対側の面に、加熱融着又は接着剤によりガラス基板２０１を接合し（ステップＳ６０５）、本処理を終了する。
【００７３】
上記流路２０４の流路断面は、図７に示すように、加工面の幅が２００μｍ、深さが２２０μｍ、加工面と反対側の面の幅が１３０μｍ程度となる台形状となる。また、この本実施の形態に係るアスペクト比は１．１（深さ／加工面）であるが、２．０までアスペクト比を高めることが可能である。この場合、測定をより高精度で且つ安定的に行うことができる。また、流路２０４の流路形状は、端部に貫通孔２０５’が位置するものとなる。
【００７４】
本処理によれば、ガラス基板２０２にサンドブラストによる加工でスリット状の流路２０４を形成する（ステップＳ６０３）ので、流路２０４の深さが９０μｍ〜１５０μｍであって、そのアスペクト比が０．７以上とすることができる。また、ガラス基板２０２は、ガラス基板２０１，２０３で加熱融着又は接着剤により挟着されているので（ステップＳ６０２，Ｓ６０３）、流路２０４の底面に励起光の光軸方向と垂直な部分を確実に含ませることができ、以て、励起光の照射位置が流路２０４の幅方向に関してずれたとしてもＴＬＭ出力が変動するのを防止することができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、ガラス基板２０２は１つのガラス基板から成るものであったが、多段に重ねられた複数の透明基板から成るものであってもよい。
【００７６】
次に、図６の処理により製造されたマイクロ化学システム用チップ２０の流路形状について説明する。
【００７７】
図８は、図６の処理により製造されたマイクロ化学システム用チップ２０の流路形状の例を示す図である。
【００７８】
図８において、マイクロ化学システム用チップ２０は、マイクロ化学システム１に設置したときに、励起光及び検出光が照射される照射部２０６と、試料溶液を貫通孔２０５，２０５’から注入する試料注入部２０７と、励起光及び検出光が照射された後の試料溶液を貫通孔２０５，２０５’から排出する試料排出部２０８とを備える。
【００７９】
照射部２０６に位置する流路２０４間のピッチは、試料注入部２０７に位置する流路２０４間のピッチより狭くなっている。このような形状に流路２０４が形成されることにより、試料溶液の注入が容易とすることができ、また励起光のスキャン距離を短くすることができ、以て測定時間を短く、測定を高精度で且つ安定的に行うことができる。
【００８０】
また、流路２０４の流路断面が逆台形（流路２０４の幅方向について、励起光の入射側が出射側より若干大きい）であると、流路２０４を近接平行配置としても、流路２０４間の壁２０９部分の強度が確保され、図９に示すように、ガラス基板２０１，２０３でガラス基板２０２を挟着する際に流路２０４に力がかかっても、その力によって流路２０４がゆがむことを防止することができる。
【００８１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００８２】
流路を以下の実施例１、比較例１〜４の方法により形成したガラス基板をサンプルとして作成した。作成されたサンプルのうち流路形態がスリット状のものはサンプルの両面を２つのガラス基板で挟着する３層構造のマイクロ化学システム用チップ用のサンプルとし、流路形態が溝状のものはサンプルに形成された溝状の流路の開口部を１つのガラス基板で塞ぐ２層構造のマイクロ化学システム用チップ用のサンプルとした。
【００８３】
実施例１
流路をサンドブラストにより加工した。具体的には、まず、流路を形成するガラス基板に感光性フィルムを張り、加工パターンを露光して形成した。その後、粒度＃１０００（φ１０〜２０μｍ）のホワイトアルミナからなる加工用研磨粉を加工パターンの上から吹き付けてスリット状の流路を形成することにより行った。
【００８４】
比較例１
流路をエキシマレーザにより加工した。具体的には、エキシマレーザをステンレス型のマスクパターンを用いて照射し、溝状の流路を形成した。
【００８５】
比較例２
流路を形成するガラス基板に感光性レジストを塗布し、加工パターンを露光して形成した。感光性レジストにチャネルパターンを作成する際、流路間の堰き止め部はチャネルパターンを作成せずに間隙としておき、その後、このパターンを転写したガラス基板をフッ化水素酸溶液によるウェットエッチングを行った。この際、等方性エッチングによって間隙部分がわずかにつながり堰き止め部が形成された。本実施の形態においては、感光性レジストに作成したチャネルパターンの幅は１２μｍ、チャネルピッチの間隙は１２０μｍ、溝深さ５０μｍであった。
【００８６】
比較例３
流路をＣＯ２レーザにより加工した。具体的には、ＣＯ２レーザを流路を形成するガラス基板にステンレス製のマスクパターンを用いて照射し、スリット状の流路を形成した。
【００８７】
比較例４
流路を形成するガラス基板に感光性レジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術により感光性フィルムに流路をパターンニングした。その後、バッファ−ドフッ酸でガラス基板をエッチングして溝状の流路を形成した。
【００８８】
このようにして作製した実施例１、比較例１〜４までのサンプルの流路形成時の加工スピード、及び形成された流路断面を夫々評価した結果を表１に示す。
【００８９】
【表１】
2004117279.tif 000003
【００９０】
流路形成時の加工スピードの評価は、比較例２より加工スピードが早い場合を「○」、遅い場合を「×」とした。
【００９１】
また、流路のアスペクト比については、０．７未満の場合を「×」、０．７以上の場合を「○」、１．１以上の場合を「◎」とした。さらに、流路の底面の形状が曲面である場合を「×」、フラットな場合を「○」とした。
【００９２】
表１に示す実施例１及び比較例１〜４の結果から、流路形成時の加工スピード、流路断面の評価のすべてにおいて良好な結果が得られるのは、サンドブラストにより加工された実施例１のみであることがわかった。
【００９３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載のマイクロ化学システム用チップによれば、内部に試料溶液を流す流路は、流路断面のアスペクト比が０．７以上であるので、測定を高精度で且つ安定的に行うことができる。
【００９４】
請求項２記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路のアスペクト比は１．１以上であるので、測定をより高精度で且つ安定的に行うことができる。
【００９５】
請求項３記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路の底面は、励起光の光軸方向と垂直な平面部分を有するので、励起光の照射位置が流路の幅方向に関してずれたとしてもＴＬＭ出力が変動するのを防止することができる。
【００９６】
請求項４記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路の深さは９０μｍ以上であるので、励起光の焦点位置が流路の深さ方向に関してわずかにずれたとしてもＴＬＭ出力が変動するのを防止することができる。
【００９７】
請求項５記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路の深さは１５０μｍ以上であるので、励起光の焦点位置が流路の深さ方向に関してわずかにずれたとしてもＴＬＭ出力が変動するのを確実に防止することができる。
【００９８】
請求項６記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路が形成された透明基板は、その流路を構成するスリットを有し、この透明基板は２つの他の透明基板で挟着されているので、流路の底面に励起光の光軸方向と垂直な部分を確実に含ませることができる。
【００９９】
請求項７記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路を構成するスリットはサンドブラストによる加工で形成されるので、流路の深さが９０μｍ〜１５０μｍであって、アスペクト比が０．７以上、好ましくは１．１以上の流路を確実に形成することができる。
【０１００】
請求項８記載のマイクロ化学システム用チップによれば、流路が形成された透明基板は、多段に重ねられた複数の透明基板から成るので、高アスペクト比の流路を形成することができる。
【０１０１】
請求項９記載のマイクロ化学システム用チップによれば、複数の流路間のピッチが、マイクロ化学システム用チップの注入部より照射部の方が狭くなるように形成されるので、試料溶液の注入を容易とすると共に、励起光及び検出光のスキャン距離を短くすることができ、以て測定時間を短縮化し、測定を高精度で且つ安定的に行うことができる。
【０１０２】
請求項１０記載のマイクロ化学システムによれば、上記マイクロ化学システム用チップを用いて光熱変換分光分析法を実行するので、測定を高精度で且つ安定的に行うことができる。
【０１０３】
請求項１１記載のマイクロ化学システムによれば、励起光を試料溶液に照射する対物レンズの開口角（ＮＡ値）は０．１〜０．３５であるので、流路の深さ方向寸法と励起光の光軸方向についての熱レンズの長さとがマッチングするので、再現性よく測定することができる。
【０１０４】
請求項１２記載のマイクロ化学システムによれば、対物レンズは屈折率分布型のロッドレンズであるので、流路の深さ方向寸法と励起光の光軸方向についての熱レンズの長さとが確実にマッチングするので、より再現性よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【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概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるロッドレンズ１０１の焦点位置とＴＬＭ出力の関係を示す図である。
【図３】図１における流路２０４中の試料溶液に形成された熱レンズの光軸方向の長さと試料溶液濃度との関係を示すグラフである。
【図４】図１におけるロッドレンズ１０１から集光照射される励起光の焦点位置とＴＬＭ出力の関係を示す図であり、（ａ）は、流路２０４がウェットエッチングによる加工で形成されたマイクロ化学システム用チップの場合を示し、（ｂ）は、流路２０４がサンドブラストによる加工で形成されたマイクロ化学システム用チップの場合を示す。
【図５】図１におけるロッドレンズ１０１の焦点位置と試料溶液中に形成された熱レンズとを示す図であり、（ａ）は、流路２０４がウェットエッチングによる加工で形成された場合を示し、（ｂ）は、流路２０４がサンドブラストによる加工で形成された場合を示す。
【図６】図１のマイクロ化学システム用チップ２０の製造処理のフローチャートである。
【図７】図６の処理によって流路２０４が形成されたマイクロ化学システム用チップ２０の断面図である。
【図８】図６の処理により製造されたマイクロ化学システム用チップ２０の流路形状の例を示す図である。
【図９】図１のガラス基板２０２に逆台形の流路断面を有する流路２０４が形成されたマイクロ化学システム用チップ２０の断面図である。
【符号の説明】
１　マイクロ化学システム
１ａ　照射部
１ｂ　受光部
１０　レンズ付き光ファイバ
１０１　ロッドレンズ
１０６　励起光用光源
１０７　検出光用光源
２０　マイクロ化学システム用チップ
２０１，２０２，２０３　基板
２０４　流路
２０５，２０５’　貫通孔
２０６　照射部
２０７　試料注入部
２０８　試料排出部
２０９　壁
４０１　光電変換器
【図１】
2004117279.tif 000004
【図２】
2004117279.tif 000005
【図３】
2004117279.tif 000006
【図４】
2004117279.tif 000007
【図５】
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【図６】
2004117279.tif 000009
【図７】
2004117279.tif 000010
【図８】
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【図９】
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