(57)【要約】【課題】光熱変換分光分析とＬＩＦ分析の両方の検出方法が利用可能な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１は、試料溶液を流路２０４内で流すマイクロ化学システム用チップ２０と、光熱変換分光分析及びＬＩＦ分析で共用する照射部１ａと、光熱変換分光分析用の受光部１ｂと、ＬＩＦ分析用の受光部１ｃとを備える。受光部１ｃは、照射部１ａから出射される励起光の光軸と垂直方向から蛍光を受光する光ファイバ３０２と、光ファイバ３０２の先端に接続されるマイクロ化学システム用チップ２０内に埋設された蛍光集光用レンズ３０１とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光熱変換分光分析用の励起光及び検出光を照射レンズを介して試料に照射する照射手段と、前記励起光の照射により前記試料中に生成された熱レンズを透過した前記検出光を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムにおいて、
前記励起光の照射により前記試料から発光する蛍光を検出する他の検出手段とを備えることを特徴とするマイクロ化学システム。
【請求項２】
前記他の検出手段は、前記励起光の光軸上ではない位置に配置され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。
【請求項３】
前記試料を収容する流路を有する透明基板を備え、前記他の検出手段は、蛍光集光用レンズを含み、前記蛍光集光用レンズは前記透明基板中の流路周辺部分に埋設又は基板外面に配設されることを特徴とする請求項２記載のマイクロ化学システム。
【請求項４】
前記励起光及び検出光を前記照射レンズに伝播する一の経路を備え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。
【請求項５】
前記一の経路は光ファイバから成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。
【請求項６】
前記光ファイバは、シングルモードファイバであることを特徴とする請求項５記載のマイクロ化学システム。
【請求項７】
前記検出光は前記励起光の波長とは異なる波長を有し、前記照射レンズは色収差を有するレンズから成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム。
【請求項８】
前記照射レンズはロッドレンズであることを特徴とする請求項７記載のマイクロ化学システム。
【請求項９】
前記照射レンズは屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする請求項８記載のマイクロ化学システム。
【請求項１０】
前記励起光の出力を変調する励起光出力調整装置を備えることを特徴とする請求項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。
【請求項１１】
光熱変換分光分析用の励起光及び検出光を照射レンズを介して試料に照射する照射手段と、前記励起光の照射により前記試料中に生成された熱レンズを透過した前記検出光を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムにおいて、
前記検出手段は、前記励起光の照射により前記試料から発光する蛍光も検出することを特徴とするマイクロ化学システム。
【請求項１２】
前記マイクロ化学システムは、前記検出光のみを透過する検出光透過手段と前記蛍光のみを透過する蛍光透過手段とをさらに備え、
前記検出光透過手段及び前記蛍光透過手段は、前記励起光の光軸上、前記検出手段及び前記試料間に出し入れ可能に設置され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。
【請求項１３】
前記励起光及び検出光を前記照射レンズに伝播する一の経路を備えることを特徴とする請求項１２記載のマイクロ化学システム。
【請求項１４】
前記一の経路は光ファイバから成ることを特徴とする請求項１３記載のマイクロ化学システム。
【請求項１５】
前記光ファイバは、シングルモードファイバであることを特徴とする請求項１４記載のマイクロ化学システム。
【請求項１６】
前記検出光は前記励起光の波長とは異なる波長を有し、前記照射レンズは色収差を有するレンズから成ることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム。
【請求項１７】
前記照射レンズはロッドレンズであることを特徴とする請求項１６記載のマイクロ化学システム。
【請求項１８】
前記照射レンズは屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする請求項１７記載のマイクロ化学システム。
【請求項１９】
前記励起光の出力を変調する励起光出力調整装置を備えることを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１項に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に関し、特に、光熱変換分光分析に用いられるマイクロ化学システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、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、微小量での反応、オンサイト分析等の観点から注目され、世界的に精力的に研究が進められている。
【０００３】
化学反応の集積化技術の１つとしてのガラス基板等を用いたマイクロ化学システムは、小さなガラス基板等に作製した微細な流路の中で試料の混合、反応、分離、抽出、検出等の全ての機能を発揮できることを目指したものである。マイクロ化学システムで行う反応の例にはジアゾ化反応、ニトロ化反応、抗原抗体反応があり、抽出や分離の例には溶媒抽出、電気泳動分離、カラム分離などがある。
【０００４】
上記機能のうち分離のみを目的としたものとしては、極微量の蛋白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）。この電気泳動装置は、互いに接合された２枚のガラス基板からなる流路付き板状部材を備えている。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チューブに比べて破損しにくく、取扱いが容易である。
【０００５】
マイクロ化学システムにおいては、試料の量が微量であるので、高感度な検出方法が必須であるが、この高感度な検出方法は、微細な流路の液中試料の光吸収によって発生する熱レンズ効果を利用した光熱変換分光分析法が確立されることにより、実用化の道が開かれた（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
光熱変換分光分析法は、試料に光を集光照射したときに試料中の溶質の光吸収に起因して放出される熱エネルギーによって溶媒が局所的に温度上昇して屈折率が変化し、その結果、熱レンズが形成されるという光熱変換効果を利用する分析方法である。
【０００７】
図３は、熱レンズの原理の説明図である。
【０００８】
図３において、顕微鏡の対物レンズを介して励起光を極微小試料に集光照射すると光熱変換効果が誘起される。多くの物質では温度上昇に伴い屈折率が小さくなる。したがって、励起光が集光照射された試料は、温度上昇の度合いが大きい集光中心に近付くほど屈折率の低下が大きく、熱拡散によって温度上昇の度合いが小さい周辺部に近付くほど屈折率の低下が小さい。光学的にはこの屈折率の分布はちょうど凹レンズと同じ効果を持つので、この効果を熱レンズ効果と呼び、効果の大きさ、即ち凹レンズの度数は試料の光吸収度に比例する。また、屈折率が温度に比例して大きくなる場合は逆に、凸レンズと同じ効果が生じる。
【０００９】
このように、上記光熱変換分光分析法は、熱の拡散、即ち屈折率変化を観察するものであるので、極微小試料の濃度を検出するのに適している。
【００１０】
上記光熱変換分光分析以外の高感度な検出方法として、レーザ誘起蛍光（ＬＩＦ：Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）分析がある。ＬＩＦ分析は、レーザにより対象蛍光分子を電子励起させ、それらが基底準位に落ちる際に発生する蛍光を測定する方法である。エネルギー準位間の共鳴遷移を利用するため、その励起の確率は大きく、極めて高感度の検出が可能となる。このことから、ＬＩＦ分析も極微小試料の濃度を検出するのに適している。
【００１１】
この検出方法の例としては、小さなガラス基板等に形成した微細な流路内を流れる試料の蛍光を測定するものが開示されている（例えば、非特許文献１，２参照）。これらの論文に開示された方法では、小さなガラス基板等に流路の近傍まで埋め込んだ光ファイバ又は導波路にて流路内を流れる試料に励起光を導いている。
【００１２】
従来のマイクロ化学システムにおいては、流路付き板状部材は、顕微鏡の対物レンズの下方に配置され、励起光源から出力された所定波長の励起光は、顕微鏡に入射し、この顕微鏡の対物レンズにより流路付き板状部材の分析用流路内の試料に集光照射される。この集光照射の集光照射位置を中心として熱レンズが形成される。
【００１３】
一方、検出光源から出力され、波長が励起光と異なる検出光は、顕微鏡に入射し、顕微鏡から出射される検出光は、励起光によって試料に形成された熱レンズに集光照射され、試料を透過して発散又は集光する。この試料から発散又は集光して出射された光は信号光となり、その信号光は、集光レンズ及びフィルター、又はフィルターのみを経て検出器により検出される。この検出器により検出された信号光の強度は、試料において形成された熱レンズに応じたものになる。
【００１４】
このように、上記の光熱変換分光分析装置においては、熱レンズは励起光の集光照射位置（以下「焦点位置」という。）に形成され、且つ形成された熱レンズの屈折率の変化は、波長が励起光と異なる検出光により検出される。
【００１５】
【特許文献１】
特開平８−１７８８９７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２３２２１０号公報
【非特許文献１】
Ｒｅｖ．  Ｓｃｉ．  Ｉｎｓｔｒｕｍ．，  Ｖｏｌ．７２，  Ｎｏ．１，  Ｐ２２９，  ２００１
【非特許文献２】
Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．，  Ｖｏｌ．６８，  Ｎｏ．６，  Ｐ１０４０，  １９９６
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の光熱変換分光分析装置は、光源、測定部や検出部（光電変換部）の光学系等の構成が複雑であるために、大型で可搬性に欠けていた。このため、この光熱変換分光分析装置を利用して分析などを行う場合、場所や装置の操作が限定されるという問題があり、ひいては、ユーザの作業効率が悪いという問題がある。
【００１７】
また、光熱変換分光分析装置は励起光及び検出光を空間光として試料まで導いているので、光源、ミラー、レンズ等の光学系の各部品が測定中に動かないようにしなければならず、このためにそれらを固定するための堅固な定盤が必要である。さらに、温度等の環境の変化によって励起光及び検出光の光軸がずれた場合に、そのずれを調整するための治具が必要である。これらも、光熱変換分光分析装置を大型にし、可搬性の欠けたものにする原因となっている。
【００１８】
また、光熱変換分光分析装置においては、以下の理由により励起光の焦点位置と検出光の焦点位置とが異なっていることを必要とする。
【００１９】
図４は、励起光の光軸方向（Ｚ方向）に関する熱レンズの形成位置と検出光の焦点位置の説明図であり、（ａ）は、対物レンズが色収差をもつ場合を示し、（ｂ）は、対物レンズが色収差をもたない場合を示す。
【００２０】
対物レンズ１３０が色収差をもつ場合は、図４（ａ）に示すように、熱レンズ１３１は、励起光の焦点位置１３２に形成されると共に、検出光の焦点位置１３３はΔＬだけ励起光の焦点位置１３２からずれるので、この検出光により熱レンズ１３１の屈折率の変化を検出光の焦点距離の変化として検出できる。一方、対物レンズ１３０が色収差をもたない場合は、図４（ｂ）に示すように、検出光の焦点位置１３３は、励起光の焦点位置１３２に形成される熱レンズ１３１の位置とほぼ一致し、その結果、検出光は、熱レンズ１３１によって偏向することはなく、熱レンズ１３１の屈折率の変化を検出することができない。
【００２１】
ところが、顕微鏡の対物レンズは、通常、色収差をもたないように製造されているので、上記の理由により、検出光の焦点位置１３３は、励起光の焦点位置１３２に形成される熱レンズ１３１の位置とほぼ一致し（図４（ｂ））、熱レンズ１３１の屈折率の変化を検出できない。このため、測定の度に、熱レンズが形成される位置を、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、検出光の焦点位置１３３からずらしたり、図６に示すように、図示しないレンズを用いて検出光を若干の角度をつけて入射させることにより検出光の焦点位置１３３を熱レンズ１３１からずらしたりしなければならず、この点でもユーザの作業効率が悪いという問題がある。
【００２２】
また、ＬＩＦ分析も極微小試料の濃度を検出するのに適しているので、測定する試料によってはマイクロ化学システムの検出手段としてＬＩＦ分析を利用した方が有益である場合もあるが、ＬＩＦ分析と光熱変換分光分析の両方が可能なマイクロ化学システムがないため、夫々別のシステムをそろえなければならないといった問題がある。また、試料の中にはＬＩＦ分析で検出できる蛍光物質と検出できない非蛍光物質が存在していることがあるが、そのような場合は通常では最初にＬＩＦ分析で蛍光物質を検出し、次に装置を変えて光熱変換分光分析で非蛍光物質を検出するという非常に手間がかかる作業が必要であった。
【００２３】
本発明の目的は、光熱変換分光分析とＬＩＦ分析の両方の検出方法が利用可能なマイクロ化学システムを提供することにある。
【００２４】
【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は、光熱変換分光分析用の励起光及び検出光を照射レンズを介して試料に照射する照射手段と、前記励起光の照射により前記試料中に生成された熱レンズを透過した前記検出光を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムにおいて、前記励起光の照射により前記試料から発光する蛍光を検出する他の検出手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項１記載のマイクロ化学システムによれば、光熱変換分光分析用の照射手段及び検出手段を備えるマイクロ化学システムにおいて、励起光が照射された試料から発光される蛍光を検出する他の検出手段とを備えるので、光熱変換分光分析とレーザ誘起蛍光分析の両方の検出方法が利用可能なマイクロ化学システムを提供することができる。この結果、蛍光物質と非蛍光物質とが混在した試料については、蛍光物質と非蛍光物質を同時に検出することができ、ユーザの作業効率を向上できると共に、反応過程や収率の同定が可能となり、また、蛍光物質のみから成る試料については、光熱変換分光分析及びレーザ誘起蛍光分析を同時に実施でき、且つ両者の結果の相関をとることでノイズとの分離が容易となって測定感度を向上させることができる。
【００２６】
請求項２記載のマイクロ化学システムは、請求項１記載のマイクロ化学システムにおいて、前記他の検出手段は、前記光軸上でない位置に配置されることを特徴とする。
【００２７】
請求項２記載のマイクロ化学システムによれば、他の検出手段は、励起光の光軸上ではない位置に配置されるので、光熱変換分光分析とレーザ誘起蛍光分析を同時に実施しても、他の検出手段にノイズとして検出される励起光が入射することを防ぐことができ、レーザ誘起蛍光分析の測定感度の低下を防止することができる。好ましくは、他の検出手段は、励起光の光軸と直交した位置に配置される。
【００２８】
請求項３記載のマイクロ化学システムは、請求項２記載のマイクロ化学システムにおいて、前記試料を収容する流路を有する透明基板中を備え、前記他の検出手段は、蛍光集光用レンズを含み、前記蛍光集光用レンズは前記透明基板中の流路周辺部分に埋設又は基板外面に配設されることを特徴とする。
【００２９】
請求項３記載のマイクロ化学システムによれば、試料を収容する流路を有する透明基板中を備え、他の検出手段は、蛍光集光用レンズを含み、この蛍光集光用レンズは透明基板中の流路周辺部分に埋設又は基板外面に配設されるので、流路を流れる試料から発光される蛍光をより多く受光することができ、レーザ誘起蛍光分析の測定感度を向上させることができる。
【００３０】
請求項４記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至３記載のマイクロ化学システムにおいて、前記励起光及び検出光を前記照射レンズに伝播する一の経路を備えることを特徴とする。
【００３１】
請求項４記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路を備えるので、励起光と検出光は常に同軸になり、光軸合わせを不要とすることができる。
【００３２】
請求項５記載のマイクロ化学システムは、請求項４記載のマイクロ化学システムにおいて、前記一の経路は光ファイバから成ることを特徴とする。
【００３３】
請求項５記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路は光ファイバから成るので、励起光及び検出光を外的変化の影響を受けずに夫々の照射レンズまで伝播することができる。
【００３４】
請求項６記載のマイクロ化学システムは、請求項５記載のマイクロ化学システムにおいて、前記光ファイバは、シングルモードファイバであることを特徴とする。
【００３５】
請求項６記載のマイクロ化学システムによれば、一の経路を構成する光ファイバは、シングルモードファイバであるので、励起光によって生成される熱レンズが収差の小さい小型の熱レンズとなり、マイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【００３６】
請求項７記載のマイクロ化学システムは、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記検出光は前記励起光の波長とは異なる波長を有し、前記照射レンズは色収差を有するレンズから成ることを特徴とする。
【００３７】
請求項７記載のマイクロ化学システムによれば、検出光は励起光の波長とは異なる波長を有し、その照射レンズが色収差を有するレンズから成るので、励起光と検出光の焦点位置を外部の光学系を使用せずにずらすことができ、もってマイクロ化学システムを小型化することができる。
【００３８】
請求項８記載のマイクロ化学システムは、請求項７記載のマイクロ化学システムにおいて、前記照射レンズはロッドレンズであることを特徴とする。
【００３９】
請求項８記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズはロッドレンズであるので、励起光及び検出光の光軸とロッドレンズの光軸を合わせることが容易であるとともに照射レンズを小型化することができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【００４０】
請求項９記載のマイクロ化学システムは、請求項８記載のマイクロ化学システムにおいて、前記照射レンズは屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする。
【００４１】
請求項９記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズが屈折率分布型ロッドレンズであるので、照射レンズをより小型にすることができるので、マイクロ化学システムをますます小型化することができる。
【００４２】
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において、前記励起光の出力を変調する励起光出力調整装置を備えることを特徴とする。
【００４３】
請求項１０記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の出力を変調する出力変調装置を備えているので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ内とすることができるので、マイクロ化学システムを小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光を照射レンズまで伝播することができるので、もってマイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【００４４】
上記目的を達成するために、請求項１１記載のマイクロ化学システムは、光熱変換分光分析用の励起光及び検出光を照射レンズを介して試料に照射する照射手段と、前記励起光の照射により前記試料中に生成された熱レンズを透過した前記検出光を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムにおいて、前記検出手段は、前記励起光の照射により前記試料から発光する蛍光も検出することを特徴とする。
【００４５】
請求項１１記載のマイクロ化学システムによれば、光熱変換分光分析用の照射手段及び検出手段を備えるマイクロ化学システムにおいて、上記検出手段は、励起光の照射により試料から発光する蛍光も検出するので、システム全体をコンパクトにすることができる。
【００４６】
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、前記マイクロ化学システムは、前記検出光のみを透過する検出光透過手段と前記蛍光のみを透過する蛍光透過手段とをさらに備え、前記検出光透過手段及び前記蛍光透過手段は、前記励起光の光軸上、前記検出手段及び前記試料間に出し入れ可能に設置されることを特徴とする。
【００４７】
請求項１２記載のマイクロ化学システムによれば、検出光のみを透過する検出光透過手段と蛍光のみを透過する蛍光透過手段とは、励起光の光軸上、検出手段及び試料間に出し入れ可能に設置されるので、光熱変換分光分析を行う場合は励起光の光軸上に検出光透過手段を入れ、ＬＩＦ分析を行う場合は励起光の光軸上に蛍光透過手段を入れることにより、容易に分析内容を切り替えることができる。
【００４８】
請求項１３記載のマイクロ化学システムは、請求項１２記載のマイクロ化学システムにおいて、前記励起光及び検出光を前記照射レンズに伝播する一の経路を備えることを特徴とする。
【００４９】
請求項１３記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路を備えるので、励起光と検出光は常に同軸になり、光軸合わせを不要とすることができる。
【００５０】
請求項１４記載のマイクロ化学システムは、請求項１３記載のマイクロ化学システムにおいて、前記一の経路は光ファイバから成ることを特徴とする。
【００５１】
請求項１４記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路は光ファイバから成るので、励起光及び検出光を外的変化の影響を受けずに夫々の照射レンズまで伝播することができる。
【００５２】
請求項１５記載のマイクロ化学システムは、請求項１４記載のマイクロ化学システムにおいて、前記光ファイバは、シングルモードファイバであることを特徴とする。
【００５３】
請求項１５記載のマイクロ化学システムによれば、一の経路を構成する光ファイバは、シングルモードファイバであるので、励起光によって生成される熱レンズが収差の小さい小型の熱レンズとなり、マイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【００５４】
請求項１６記載のマイクロ化学システムは、請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記検出光は前記励起光の波長とは異なる波長を有し、前記照射レンズは色収差を有するレンズから成ることを特徴とする。
【００５５】
請求項１６記載のマイクロ化学システムによれば、検出光は励起光の波長とは異なる波長を有し、その照射レンズが色収差を有するレンズから成るので、励起光と検出光の焦点位置を外部の光学系を使用せずにずらすことができ、もってマイクロ化学システムを小型化することができる。
【００５６】
請求項１７記載のマイクロ化学システムは、請求項１６記載のマイクロ化学システムにおいて、前記照射レンズはロッドレンズであることを特徴とする。
【００５７】
請求項１７記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズはロッドレンズであるので、励起光及び検出光の光軸とロッドレンズの光軸を合わせることが容易であるとともに照射レンズを小型化することができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【００５８】
請求項１８記載のマイクロ化学システムは、請求項１７記載のマイクロ化学システムにおいて、前記照射レンズは屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする。
【００５９】
請求項１８記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズが屈折率分布型ロッドレンズであるので、照射レンズをより小型にすることができるので、マイクロ化学システムをますます小型化することができる。
【００６０】
請求項１９載のマイクロ化学システムは、請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載のマイクロ化学システムにおいて、前記励起光の出力を変調する励起光出力調整装置を備えることを特徴とする。
【００６１】
請求項１９記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の出力を変調する出力変調装置を備えているので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ内とすることができるので、マイクロ化学システムを小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光を照射レンズまで伝播することができるので、もってマイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るマイクロ化学システムの構成を図面を参照しながら説明する。
【００６３】
図１は、本発明の第１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模式図である。
【００６４】
図１において、マイクロ化学システム１は、マイクロ化学システム用チップ２０内部の試料溶液の混合、捜絆、合成、分離、抽出、検出等に用いられる流路２０４内の試料溶液に、光熱変換分光分析における励起光及び検出光、レーザ誘起蛍光（ＬＩＦ：Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）分析における励起光を照射する照射部１ａと、光熱変換分光分析においてマイクロ化学システム用チップ２０を透過した検出光を受光する受光部１ｂと、ＬＩＦ分析において流路２０４内の試料から発光された蛍光を受光する受光部１ｃとからなる。
【００６５】
マイクロ化学システム用チップ２０は、３層に重ねて接着されたガラス基板２０１，２０２，２０３から成る。ガラス基板２０２には混合、捜絆、合成、分離、抽出、検出等の際に試料を流す上記流路２０４が形成されている。
【００６６】
このマイクロ化学システム用チップ２０の材料は耐久性、耐薬品性の面からガラスが望ましく、さらに、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、棚珪酸ガラス、ソーダライムガラス、アルミノ棚珪酸ガラス、石英ガラス等が好ましい。しかし、用途を限定することによってプラスチック等の有機物を用いることができる。
【００６７】
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、及び無枚接着剤等がある。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。
【００６８】
照射部１ａは、光熱変換分光分析及びＬＩＦ分析に用いられる励起光（例えば、波長６５８ｎｍ）を出力する励起光用光源１０６と、光熱変換分光分析において試料を検出するための検出光（例えば、波長７８５ｎｍ）を出力する検出光用光源１０７と、励起光を変調するための変調器１０８と、励起光用光源１０６及び検出光用光源１０７の夫々に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からの検出光とを合波する２波長合波素子１０９と、合波された励起光及び検出光をシングルモードで伝播する光ファイバ１０３と、光ファイバ１０３の先端に取り付けられ、伝播された励起光及び検出光をマイクロ化学システム用チップ２０内の流路２０４に照射するレンズ１０１と、レンズ１０１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・保持する冶具１０２とから成る。ここで本実施の形態に係るレンズ１０１は、屈折率分布型ロッドレンズから成る。
【００６９】
このように、励起光及び検出光は共に同一の経路（光ファイバ１０３）を介してレンズ１０１まで伝播するので、光熱変換分光分析において励起光と検出光は常に同軸になり、もって励起光及び検出光の光軸合わせが不要とすることができ、加えて、光熱変換分光分析及びＬＩＦ分析において、外的変化の影響を受けずに励起光及び検出光をレンズ１０１まで伝播することができる。
【００７０】
さらに、光ファイバ１０３及びレンズ１０１は、光熱変換分光分析用の励起光及び検出光と、ＬＩＦ分析用の励起光とを伝播・集光するのに共用しているので、システムが非常に簡略化されより小型化することができるとともに、試料とのセッティングが非常に容易となるのでマイクロ化学システム１の測定感度を向上させることができる。また、光熱変換分光分析用の励起光とＬＩＦ分析用の励起光は共に励起光用光源１０６から出射されるものであるので、光熱変換分光分析及びＬＩＦ分析の測定毎に光源を切り替えて調整する必要がなくユーザの作業効率を向上させることができる。また、測定毎に光源を切り替えるために必要な冶具等も不要になることから、マイクロ化学システム１を小型にできるとともに、光学系の調整が容易になり、もって測定感度を向上させることができる。
【００７１】
また、励起光を変調器１０８により変調するので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ１０３内とすることができ、マイクロ化学システム１を小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光をレンズ１０１まで伝播することができるので、もってマイクロ化学システム１の測定感度を向上させることができる。
【００７２】
尚、ＬＩＦ分析においては励起光を変調しても測定可能であるが、変調せずに測定を行った方がより多くの蛍光が試料から発光されるため、測定感度を向上する。従って、ＬＩＦ測定のみを行うときは変調器１０８をオフとするためのスイッチを付けてもよい。
【００７３】
レンズ１０１は励起光及び検出光の入射側（図面上、上端側）において、それらの光をシングルモードで伝播する光ファイバ１０３と接続している。光ファイバ１０３の外径をレンズ１０１の外径と略同一にするために、レンズ１０１の外径と同一の外径を有するフェルール１０４が光ファイバ１０３を囲むように設けられている。光ファイバ１０３はフェルール１０４によって固定されており、レンズ１０１とフェルール１０４とはチューブ１０５内に固定されている。ここで、光ファイバ１０３とレンズ１０１とは密着させていてもよいし、それらの間に隙間を設けても良い。
【００７４】
レンズ１０１は、中心から周辺に向かって屈折率が連続的に変化する円柱状透明体から成る屈折率分布型ロッドレンズであり（例えば、特公昭６３−６３５０２号公報）、例えばガラス又はプラスチックによって製造される。
【００７５】
この屈折率分布型ロッドレンズは、中心軸から半径方向にｒの距離の位置における屈折率ｎ（ｒ）が、軸上屈折率をｎ０、２乗分布定数をｇとして、近似的にｒに関する２次方程式
ｎ（ｒ）＝ｎ０｛１−（ｇ２／２）・ｒ２｝
で表わされる集束性光伝送体として知られている。
【００７６】
屈折率分布型ロッドレンズは、その長さｚ０を０＜ｚ０＜π／２ｇの範囲内で選ぶとき、その結像特性は、両端面が平坦でありながら通常の凸レンズと同じであり、平行入射光線によって出射端より、
ｓ０＝ｃｏｔ（ｇｚ０）／ｎ０ｇ
の位置に焦点が作られる。
【００７７】
また、屈折率分布型ロッドレンズは、例えば、以下の方法で製造される。
【００７８】
即ち、ガラスでロッドを形成した後、このガラスロッドを硝酸カリウム塩等のイオン交換媒体中で処理し、ガラス中の１価イオンとイオン交換媒体中のカリウムイオン等とをイオン交換して、ガラスロッド内に中心から周辺に向けて連続的に低減する屈折率分布を与える。
【００７９】
屈折率分布型ロッドレンズの底面が平面であるので、レンズ１０１を光ファイバ１０３端面に容易に取り付けることができるとともに、屈折率分布型ロッドレンズから成るレンズ１０１の光軸と光ファイバ１０３の光軸とを容易に一致させることができる。また、屈折率分布型ロッドレンズは円柱状であり、またレンズ１０１と接続する光ファイバ１０３も容易に円柱状にできる。これによって、冶具１０２による光ファイバ１０３及びレンズ１０１の保持が極めて容易である。さらに、この屈折率分布型ロッドレンズは、顕微鏡用対物レンズと比較するとかなり小さいので、システム全体を小型化できる。
【００８０】
光ファイバ１０３をシングルモードとしたのは、光熱変換分光分析を利用して試料中の微量な溶質を検出する場合、励起光をできるだけ小さく絞り、光熱変換に利用きれるエネルギーを高くするととともに、励起光によって生成する熱レンズが収差の小さい小型のレンズになることが望ましいからである。
【００８１】
熱レンズを生成させるために用いる励起光はガウス分布を有していることが望ましい。シングルモードの光ファイバ１０３から出射される光は常にガウス分布になるので、励起光の焦点を小さくできるからである。
【００８２】
また、励起光によって生成された熱レンズが小さい場合、この熱レンズを透過する検出光の光量をできる限り多くするためには、検出光もできる限り小さく絞ることが望ましく、この点から、検出光も励起光と同様にガウス分布を有し、且つシングルモードの光ファイバ１０３内を伝搬するものであることが好ましい。
【００８３】
同様に、ＬＩＦ分析を利用して試料中の微量な溶質を検出する場合も、蛍光発光に利用されるエネルギーが高い程試料が蛍光を効率良く発することとなり、また、蛍光を発する試料の分布は小さい程効率良くその蛍光を集光することができることから、ＬＩＦ分析用の励起光も焦点を小さく絞ることが可能なガウス分布を有し、且つシングルモードの光ファイバ１０３で伝播することが望ましい。
【００８４】
尚、光ファイバ１０３は励起光及び検出光を透過させるものであればどのようなものでも使用はできるが、マルチモード光ファイバを使用した場合は、出射光がガウス分布にならない上に、その曲がり具合等の種々の条件によって出射パターンが変化するので、必ずしも安定な出射光が得られない。このため、微量な溶質の測定が困難になるとともに測定値が安定しない場合がある。したがって、上述のように光ファイバ１０３はシングルモードのものが好ましい。
【００８５】
光ファイバ１０３の挿入端とは反対側の端部近傍には、励起光用光源１０６、検出光用光源１０７、２波長合波素子１０９が配設されている。励起光と検出光とは、２波長合波素子１０９を用いずにダイクロイックミラー等を用いて同軸にしてから光ファイバ１０３に入射させても良い。
【００８６】
光熱変換分光分析においてマイクロ化学システム用チップ２０を透過した検出光を受光する受光部１ｂは、マイクロ化学システム用チップ２０内部の流路２０４を間にしてレンズ１０１に対向する位置に設置され、検出光を検出するための光電変換器４０１と、励起光と検出光とを分離して検出光のみを選択的に透過させる波長フィルター４０２と、光電変換器４０１より得られた信号と励起光を変調するために用いられた変調器１０８とを同期させるロックインアンプ４０３と、ロックインアンプ４０３の信号を解析するコンピューター４０４とを備える。また、検出光の一部のみを選択的に透過させるために、ピンホールが形成された部材をそのピンホールが検出光の光路上でかつ光電変換器４０１よりも上流の位置に位置するように配置してもよい。
【００８７】
ＬＩＦ分析においてマイクロ化学システム用チップ２０内の流路２０４を流れる試料から発光される蛍光を受光する受光部１ｃ（他の検出手段）は、マイクロ化学システム用チップ２０内に埋設された蛍光集光用レンズ３０１と、集光レンズ３０１にて集光された蛍光を伝播する光ファイバ３０２と、光ファイバ３０２を伝播してきた蛍光を検出する検出器３０３と、目的とする蛍光以外の光を遮断し、ＬＩＦ分析の感度を向上させるために用いられるフィルター３０４とを備える。
【００８８】
ＬＩＦ分析においては、蛍光測定中に蛍光分子の励起に用いた励起光が検出光学系に入射するとノイズとなって測定感度が低下するため、受光部１ｃを必要により蛍光集光用レンズ３０１をマイクロ化学システム用チップ２０内部に埋設し、励起光の光軸と直交するようにして検出光学系に励起光が入射しないようにすることができる。また、蛍光集光用レンズ３０１を埋設する代わりにマイクロ化学システム用チップ２０の外面に貼り付けてもよい。
【００８９】
ＬＩＦ分析においては、測定時に励起光を変調する必要はないが、変調する場合は、励起光の変調と同期させるために検出器３０３の信号をロックインアンプ４０３で処理できる。
【００９０】
マイクロ化学システム用チップ２０内の流路２０４を流れる試料から発光される蛍光をより多く受光するためには、蛍光集光用レンズ３０１をできるだけ流路２０４に近づけることが望ましい。
【００９１】
また、できるだけ多くの蛍光を受光するためには受光部１ｃの先端に集光レンズが設置してあることが望ましい。以上のことから、マイクロ化学システム用チップ２０に埋設した光ファイバ３０２の先端には集光レンズの作用をする屈折率分布型ロッドレンズが取り付けられている。屈折率分布型ロッドレンズ３０１は、その形状が円柱状であり、端面が平面であるので、光ファイバ３０２の先端に容易に取り付けることが可能であるとともに、屈折率分布型ロッドレンズ３０１と光ファイバ３０２の光軸を容易に合わせることができる。また、屈折率分布型ロッドレンズ３０１は小さいので、屈折率分布型ロッドレンズ３０１のための大きな孔を作製する必要がない。
【００９２】
特に光ファイバ３０２の径と同じ径の屈折率分布型ロッドレンズ３０１を光ファイバ３０２の端面に取り付けた場合は、マイクロ化学システム用チップ２０内の流路２０４近傍に設けられた空所に屈折率分布型ロッドレンズ３０１を先端に付けた光ファイバ３０２を差し込むだけで設置が終了する。
【００９３】
光ファイバ３０２の先端には集光レンズが取り付けられていることが望ましいが、レンズを使用せずに光ファイバ３０２のみを挿入してもＬＩＦ分析は可能である。さらに、屈折率分布型レンズ３０１を設ける場合は、光ファイバー３０２を用いず空間光としてもよい。
【００９４】
また、蛍光を伝播するために用いられる光ファイバ３０２に代えて、光導波路を用いても良い。
【００９５】
受光部１ｃに用いられる光ファイバ３０２は、試料が発光した蛍光をできるだけ検出器３０３まで伝播することが望ましいので、コア径が大きい光ファイバを用いることが望ましい。
【００９６】
本発明の第１の実施の形態によれば、マイクロ化学システム１のみで光熱変換分光分析とＬＩＦ分析が可能であるので、検出可能となる試料の範囲が非常に広く、汎用性が高い装置となるとともに、光熱変換分光分析装置とＬＩＦ分析装置を別々に揃える必要がなくなるため、スペース及びコストを大幅に削減することができる。加えて、光熱変換分光分析とＬＩＦ分析に用いる励起光が同一の光源から光ファイバ１０３を介して照射レンズに伝播されるため、マイクロ化学システム１をより小型化できるとともに、測定毎に調整が不要となり、もってマイクロ化学システム１の測定感度を向上させることができる。
【００９７】
また、光熱変換分光分析に用いる受光部１ｂとＬＩＦ分析に用いる受光部１ｃとを夫々別に設置したため、同時に光熱変換分光分析とＬＩＦ分析を実施することができる。このため、測定対象試料内に蛍光物質と非蛍光物質が存在する場合、それらを同時に検出することが可能であるので、検出対象ごとに装置を変える必要がなく、分析などの作業効率を向上させることができるとともに、反応過程を追う場合等は、蛍光物質と非蛍光物質を同時に検出することが可能であるので、その反応メカニズムの解明や、反応収率の同定等が容易に実施できる。また、蛍光物質をＬＩＦ分析及び光熱変換分光分析で同時に検出することが可能であるので、両者の結果の相関を取ることでノイズとの分離を容易にし、もって測定感度を向上させることができる。
【００９８】
屈折率分布型ロッドレンズ１０１の励起光の焦点位置は、マイクロ化学システム用チップ２０の流路２０４の中に位置する必要がある。屈折率分布型ロッドレンズ１０１はマイクロ化学システム用チップ２０に接触している必要はないが、接触させる場合はマイクロ化学システム用チップ２０の上部ガラス板２０１の厚みで屈折率分布型ロッドレンズ１０１の焦点距離を調整できる。上部ガラス板２０１の厚みが足りない場合は、屈折率分布型ロッドレンズ１０１と上部ガラス板２０１との問に焦点距離を調整するためのスペ−サーを入れてもよい。このように励起光の焦点位置をマイクロ化学システム用チップ２０の流路２０４の中に固定しておくと焦点距離の調整も不要となり、マイクロ化学システム１をさらに小型化できる。
【００９９】
屈折率分布型ロッドレンズ１０１は、励起光の焦点位置に対して検出光の焦点位置がわずかに△Ｌだけずれるように設定される（図４（ａ））。Ｉｃは、共焦点長（ｎｍ）として、Ｉｃ＝π・（ｄ／２）２／λ１で計算される。ここで、ｄはｄ＝１．２２×λ１／ＮＡで計算されるエアリーディスクであり、λ１は、励起光の波長（ｎｍ）であり、ＮＡは、屈折率分布型ロッドレンズの開口数である。光ファイバ１０３にレンズ１０１を接続する本実施の形態においては、光ファイバの出射光の開口数が、ロッドレンズに比べ小さいため、共焦点長の計算には光ファイバ１０３の開口数を用いる必要がある。
【０１００】
上記△Ｌ値は、測定する試料の厚みによって変化する。共焦点長より薄い試料を測定する場合は、上記△Ｌ値は、△Ｌ＝√３・Ｉｃであることが最も好ましい。
【０１０１】
この△Ｌの値は、検出光の焦点位置と励起光の焦点位置の差を表しているので、検出光の焦点距離が励起光の焦点距離よりも長い場合であっても、短い場合であっても同じ結果となる。
【０１０２】
光ファイバ１０３の先端を球形等に加工してレンズとすれば、光ファイバ１０３の先端にレンズ１０１を取り付けなくても励起光及び検出光を絞ることが可能であるが、この場合、本実施の形態のように、検出光を励起光の波長とは異なる波長を有するものとしても、レンズの色収差がほとんどないために励起光と検出光の焦点位置がほぼ同じとなる。このため、熱レンズの信号がほとんど検出されないという問題がある。また、光ファイバ１０３の先端を加工して得られるレンズは収差が大きいので、励起光及び検出光の焦点が大きいという問題もある。したがって、本実施の形態では、光ファイバ１０３の先端に接続されるレンズ１０１は色収差を有するレンズから成るものとした。これにより、励起光と検出光の焦点位置を外部の光学系を使用せずにずらすことができ、もってマイクロ化学システム１を小型化することができる。
【０１０３】
図２は、本発明の第２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模式図である。
【０１０４】
図２において、第２の実施の形態に係るマイクロ化学システム２は、第１の実施の形態に係るマイクロ化学システム１と同じ構成部材には同一の符合を付して説明を省略する。第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは、受光部１ｃが無く、ＬＩＦ分析の受光も受光部２ｂで行うことが異なる。
【０１０５】
また、光熱変換分光分析を行う場合は、目的とする検出光以外の光を遮断するフィルター４０２が必要である一方、ＬＩＦ分析を行う場合は、目的とする蛍光以外の光を遮断するフィルター５０１が必要である。従って、測定に応じてフィルターの交換を行う。また、図２には図示していないが、フィルターのみを交換するのでなく、検出器ごと交換するようにするとＬＩＦ分析の感度を向上させることができる。
【０１０６】
図２の構成では、受光部２ｂは励起光の光軸上に位置するため、ＬＩＦ分析における測定光学系に励起光が入射してしまう。しかしながら、ＬＩＦ分析を行う際に交換されるフィルター５０１として、特に励起光をカットするホログラフイツクノッチフィルター等を使用すると、第１の実施の形態よりその感度は落ちるがＬＩＦ分析を行うことができる。
【０１０７】
本実施の形態では、光熱変換分光分析とＬＩＦ分析において共有する受光部２ｂを有するので、第１の実施の形態のマイクロ化学システム１に比してシステムを非常に小型にすることができる。
【０１０８】
【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によれば、光熱変換分光分析用の照射手段及び検出手段を備えるマイクロ化学システムにおいて、励起光が照射された試料から発光される蛍光を検出する他の検出手段とを備えるので、光熱変換分光分析とレーザ誘起蛍光分析の両方の検出方法が利用可能なマイクロ化学システムを提供することができる。この結果、蛍光物質と非蛍光物質とが混在した試料については、蛍光物質と非蛍光物質を同時に検出することができ、ユーザの作業効率を向上できると共に、反応過程や収率の同定が可能となり、また、蛍光物質のみから成る試料については、光熱変換分光分析及びレーザ誘起蛍光分析を同時に実施でき、且つ両者の結果の相関をとることでノイズとの分離が容易となって測定感度を向上させることができる。
【０１０９】
請求項２記載のマイクロ化学システムによれば、他の検出手段は、励起光の光軸上ではない位置に配置されるので、光熱変換分光分析とレーザ誘起蛍光分析を同時に実施しても、他の検出手段にノイズとして検出される励起光が入射することを防ぐことができ、レーザ誘起蛍光分析の測定感度の低下を防止することができる。好ましくは、他の検出手段は、励起光の光軸と直交した位置に配置される。
【０１１０】
請求項３記載のマイクロ化学システムによれば、試料を収容する流路を有する透明基板中を備え、他の検出手段は、蛍光集光用レンズを含み、この蛍光集光用レンズは透明基板中の流路周辺部分に埋設又は基板外面に配設されるので、流路を流れる試料から発光される蛍光をより多く受光することができ、レーザ誘起蛍光分析の測定感度を向上させることができる。
【０１１１】
請求項４記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路を備えるので、励起光と検出光は常に同軸になり、光軸合わせを不要とすることができる。
【０１１２】
請求項５記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路は光ファイバから成るので、励起光及び検出光を外的変化の影響を受けずに夫々の照射レンズまで伝播することができる。
【０１１３】
請求項６記載のマイクロ化学システムによれば、一の経路を構成する光ファイバは、シングルモードファイバであるので、励起光によって生成される熱レンズが収差の小さい小型の熱レンズとなり、マイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【０１１４】
請求項７記載のマイクロ化学システムによれば、検出光は励起光の波長とは異なる波長を有し、その照射レンズが色収差を有するレンズから成るので、励起光と検出光の焦点位置を外部の光学系を使用せずにずらすことができ、もってマイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１１５】
請求項８記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズはロッドレンズであるので、励起光及び検出光の光軸とロッドレンズの光軸を合わせることが容易であるとともに照射レンズを小型化することができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【０１１６】
請求項９記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズが屈折率分布型ロッドレンズであるので、照射レンズをより小型にすることができるので、マイクロ化学システムをますます小型化することができる。
【０１１７】
請求項１０記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の出力を変調する出力変調装置を備えているので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ内とすることができるので、マイクロ化学システムを小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光を照射レンズまで伝播することができるので、もってマイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【０１１８】
請求項１１記載のマイクロ化学システムによれば、光熱変換分光分析用の照射手段及び検出手段を備えるマイクロ化学システムにおいて、上記検出手段は、励起光の照射により試料から発光する蛍光も検出するので、システム全体をコンパクトにすることができる。
【０１１９】
請求項１２記載のマイクロ化学システムによれば、検出光のみを透過する検出光透過手段と蛍光のみを透過する蛍光透過手段とは、励起光の光軸上、検出手段及び試料間に出し入れ可能に設置されるので、光熱変換分光分析を行う場合は励起光の光軸上に検出光透過手段を入れ、ＬＩＦ分析を行う場合は励起光の光軸上に蛍光透過手段を入れることにより、容易に分析内容を切り替えることができる。
【０１２０】
請求項１３記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路を備えるので、励起光と検出光は常に同軸になり、光軸合わせを不要とすることができる。
【０１２１】
請求項１４記載のマイクロ化学システムによれば、励起光及び検出光を照射レンズに伝播する一の経路は光ファイバから成るので、励起光及び検出光を外的変化の影響を受けずに夫々の照射レンズまで伝播することができる。
【０１２２】
請求項１５記載のマイクロ化学システムによれば、一の経路を構成する光ファイバは、シングルモードファイバであるので、励起光によって生成される熱レンズが収差の小さい小型の熱レンズとなり、マイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【０１２３】
請求項１６記載のマイクロ化学システムによれば、検出光は励起光の波長とは異なる波長を有し、その照射レンズが色収差を有するレンズから成るので、励起光と検出光の焦点位置を外部の光学系を使用せずにずらすことができ、もってマイクロ化学システムを小型化することができる。
【０１２４】
請求項１７記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズはロッドレンズであるので、励起光及び検出光の光軸とロッドレンズの光軸を合わせることが容易であるとともに照射レンズを小型化することができ、もってマイクロ化学システムをさらに小型化することができる。
【０１２５】
請求項１８記載のマイクロ化学システムによれば、照射レンズが屈折率分布型ロッドレンズであるので、照射レンズをより小型にすることができるので、マイクロ化学システムをますます小型化することができる。
【０１２６】
請求項１９記載のマイクロ化学システムによれば、励起光の出力を変調する出力変調装置を備えているので、光熱変換分光分析において、励起光の照射によって形成される熱レンズが飽和しないように励起光の照射を周期的にオン、オフするためのチョッパー等の装置を外部に設置する必要がないとともに励起光の伝送経路を全て光ファイバ内とすることができるので、マイクロ化学システムを小型にすることができるとともに、外的変化の影響を受けずに励起光を照射レンズまで伝播することができるので、もってマイクロ化学システムの測定感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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模式図である。
【図２】本発明の第２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模式図である。
【図３】熱レンズの原理の説明図である。
【図４】励起光の光軸（Ｚ軸方向）に関する熱レンズの形成位置と検出光の焦点位置の説明図であり、（ａ）は、対物レンズが色収差をもつ場合を示し、（ｂ）は、対物レンズが色収差をもたない場合を示す。
【図５】励起光の光軸（Ｚ軸方向）に関する熱レンズの形成位置と検出光の焦点位置の説明図であり、（ａ）は、熱レンズが検出光の焦点位置よりも対物レンズ側に形成する場合、（ｂ）は、熱レンズが検出光の焦点位置よりも遠方側に形成する場合を示す。
【図６】従来の光熱変換分析装置における熱レンズの屈折率の変化を検出する方法の説明図であり、検出光を光路の途中に凹レンズを入れて発散光とし、励起光の焦点距離位置よりも遠方に焦点位置がくるようにした場合を示す。
【符号の説明】
１，２  マイクロ化学システム
１ａ  照射部
１ｂ，１ｃ，２ｂ  受光部
２０  マイクロ化学システム用チップ
１０１  レンズ
１０３  光ファイバ
１０６  励起光用光源
１０７  検出光用光源
２０４  流路
３０１  蛍光集光用レンズ
３０２  光ファイバ
３０３，４０１  光電変換器
３０４，４０２，５０１  フィルター
４０３  ロックインアンプ
【図１】
2004309270.tif 000003
【図２】
2004309270.tif 000004
【図３】
2004309270.tif 000005
【図４】
2004309270.tif 000006
【図５】
2004309270.tif 000007
【図６】
2004309270.tif 000008