(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にマイクロ流路が形成された基板に向けて略平行光を照射する照明手段と、
前記略平行光を、前記マイクロ流路の側壁面で偏向してから前記マイクロ流路内を透過した第１の平行光と、それ以外の平行光である第２の平行光とに分離する光分離手段と、
前記第１の平行光を受光する位置に配置された撮像手段と、
前記撮像手段の上における前記第１の平行光の受光位置に基づいて前記基板及び前記マイクロ流路内の液体の温度を求める温度検出手段と、
を有する液体温度計測装置。
【請求項２】
前記光分離手段は全反射面を有するプリズムで構成されており、
前記プリズムは、前記第１の平行光が前記プリズムの全反射面に対して臨界角よりも大きい角度で入射し、前記第２の平行光が前記プリズムの全反射面に対して臨界角よりも小さい角度で入射するように配置されている、請求項１に記載の液体温度計測装置。
【請求項３】
前記照明手段は、前記略平行光であるレーザービームを出射するレーザー光源と、前記レーザービームのビーム径を拡大するビームエクスパンダーとを有している、請求項１または２に記載の液体温度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板内に形成されたマイクロ流路内の液体の温度を計測する液体温度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板内に形成されたマイクロ流路内の液体に接触する温度センサーを配置して液体の温度を測定する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、液体の屈折率を測定する方法として、液体を三角プリズムセルの中に収容し、透過光の到達位置を位置センサーで検知して液体の屈折率を検知する方法が知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、被測定流体の温度と屈折率との関係から同流体の温度を求める方法も知られている（特許文献３参照）。この方法では、まず、被測定流体に光学ガラスを透過したレーザー光を入射させ、光学ガラスに対向して設置したレーザー光到達位置測定装置によって被測定流体の屈折角の変化によるレーザー光到達距離を測定する。そして、この屈折角から屈折率を算出し、あらかじめ求めておいた被測定流体の温度と屈折率との関係から同流体の温度を求める。
【特許文献１】特開２００６−１３０５９９号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５２２０号公報
【特許文献３】特開平１−２３３３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板内にマイクロ流路を形成し、その中に流体を流し、生化学的反応を行うマイクロＴＡＳの手法は、多くの分野で取り入れられ、その有用性は、周知のものである。
【０００６】
この生化学的反応を効率良くすすめる上で、液体の温度管理は重要であり、上記特許文献１に示されるように液温センサーを液体に触れるように配置し液温をモニターする方法が行われている。しかし、このように小さいマイクロ流路の中にセンサーを配置することには、多くの課題がある。例えば、製作が困難である、限られたポイントでしか液温を検知できない、流路のレイアウトが制約を受ける、蛍光検知等他の光検知の際の散乱光が発生する、基板のコストが上がる等の課題である。そこで、センサーを基板内に配置することなく非接触で流路中の液温を測定する方法が望まれている。
【０００７】
特許文献３のように、光学的に液体の屈折率を検知して温度を求める方法が知られている。しかし、この方法も液体中にセンサーを配置しなければならず、上記の課題を解決できない。
【０００８】
特許文献２の方法は、ガラスでプリズムセルを形成し、中の液体の屈折率を測定する方法であり、求めた屈折率から液体温度を求めることは可能である。しかし、基板中に形成した流路中の液体の温度測定にこの方法を適用しようとした場合、流路でプリズムを形成し、細い流路の一つ一つに照明光を照準し、その透過光の到達位置を検知しなければならない。そのため、構造が複雑になり、照明光と流路のアライメントに高い精度が要求され、位置合わせに時間がかかるという問題が生じる。
【０００９】
そこで本発明は、温度センサーを基板内に配置することなく、かつ基板内のマイクロ流路に対する照明光の高精度の位置合わせを必要としない液体温度計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の液体温度計測装置は、内部にマイクロ流路が形成された基板に向けて略平行光を照射する照明手段と、前記略平行光のうち前記マイクロ流路の側壁面で偏向してから前記マイクロ流路内を透過した平行光である第１の平行光と、前記平行光のそれ以外の平行光である第２の平行光とを分離する光分離手段と、前記第１の平行光を受光する位置に配置された撮像手段と、前記撮像手段の上における前記第１の平行光の受光位置に基づいて前記基板及び前記マイクロ流路内の液体の温度を求める温度検出手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温度センサーを基板内に配置することなく、かつ基板内のマイクロ流路に対する照明光の高精度の位置合わせを必要としない液体温度計測装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
（液体温度計測装置の全体構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る、マイクロ流路内の液体の温度を計測する液体温度計測装置を示す概略構成図である。
【００１４】
図１に示す液体温度計測装置は、レーザー光源１、レーザーシャッター２、ビームエクスパンダー３及びビームホモジナイザー４を有しており、これらによって略平行光の照明光を照射する光照射手段が構成されている。また、液体温度計測装置は、内部にマイクロ流路を有するマイクロ流路基板６が配置される基板載置台５を備えている。さらに、基板載置台５の、光照射手段から照射された照明光がマイクロ流路基板６を透過して出射される側には、光分離プリズム７が配置されている。光分離プリズム７は、照明光（平行光）を、マイクロ流路基板６内に形成されたマイクロ流路の側壁面で屈折して偏向した後にマイクロ流路内を透過した第１の平行光と、それ以外の第２の平行光とに分離する。光分離プリズム７の光出射側には撮像素子８が配置されている。撮像素子８は、ＣＰＵ１０、メモリー１１、Ａ／Ｄ変換回路１２等を有する制御回路９に接続されている。撮像素子８からの出力は制御回路９に入力され、そのＡ／Ｄ変換回路１２によってデジタル信号に変換されてメモリー１１に保存される。なお、照明光の平行光束は、厳密に平行でなくとも良く、以下に説明する温度測定に影響を与えない範囲であれば本発明の目的を達成する。
【００１５】
（マイクロ流路基板）
図２は、図１に示したマイクロ流路基板の平面図である。
【００１６】
マイクロ流路基板６には、マイクロ流路１０１〜１０４が形成されており、各々のマイクロ流路は、導入口１０５〜１０８及び廃液口１０９〜１１２にそれぞれ接続されている。さらに、マイクロ流路１０１および１０２は試薬リザーバー１１３に接続され、マイクロ流路１０３および１０４は試薬リザーバー１１４に接続されている。
【００１７】
マイクロ流路基板６の上面には、白金エッチング等によってヒーター１１５〜１１８が形成されており、それぞれのヒーターには電極１１９〜１２６が回路パターンを介して接続されている。
【００１８】
図２中に破線で示す領域は、ＰＣＲ(Polymerase Chain Reaction)反応を行うＰＣＲ増幅部６Ｐである。このＰＣＲ増幅部６Ｐは、上記のヒーター１１５〜１１８及び後述する温度ブロックを用いてマイクロ流路１０１〜１０４中の液体の温度制御を行い、温度制御が適切に行われていることをモニターする。
【００１９】
（計測方法）
次に、このような構成の液体温度計測装置を用いてマイクロ流路基板内のマイクロ流路中の液体の温度を計測する方法を説明する。
【００２０】
図１を参照すると、レーザー光源１からレーザービーム光を出射させ、レーザーシャッター２を開放すると、レーザービーム光がビームエクスパンダー３に導入される。レーザービーム光は、ビームエクスパンダー３によってビーム径が拡大され、次にビームホモジナイザー４に導入される。ビームホモジナイザー４は光軸付近の透過率を低下させたフィルター等で構成されており、レーザービーム光は、ビームホモジナイザー４によってガウシアン分布を補正して略均一な強度を有するレーザービーム光に変換される。そして、ビームホモジナイザー４から出射されたレーザービーム光は、基板載置台５上に置かれたマイクロ流路基板６のＰＣＲ増幅部６Ｐを照明する。なお、レーザー光源１からは平行光が出力されており、ＰＣＲ増幅部６Ｐの全体に入射角度の略等しい平行光が照射される。
【００２１】
図３は、図１に示したマイクロ流路基板、基板載置台、光分離プリズム及び撮像素子の断面を示す図である。図３を参照して、マイクロ流路基板に入射した光線の進み方を説明する。
【００２２】
マイクロ流路１０１〜１０４は、基板６の平面（下面６Ａ及び上面６Ｂ）と略平行な底面及び上面と、基板６の平面に対して略垂直な左右の側面とによって形成されており、正方形もしくは矩形の断面形状を有している。基板載置台５は、温度調整用ブロックの役割を有し、ＰＣＲ増幅部６Ｐ（図２）に対向する領域には、光透過性の保温ガラス５Ａが配置されている。基板載置台５の下部にはペルチェ素子５Ｂ，５Ｃが装着されており、これらによってマイクロ流路基板６の温度を調整可能になっている。
【００２３】
図３に示すように、光照射手段から照射されたレーザービーム光は、マイクロ流路１０１〜１０４に対して垂直な方向で、かつマイクロ流路基板６の下面６Ａに対して斜め方向から、マイクロ流路１０１〜１０４の温度測定領域を照明する。上述の通り、この光線は平行光であるから、照明領域においてマイクロ流路基板６への入射角は同一である。
【００２４】
しかし、光線の入射位置により、マイクロ流路１０１〜１０４による光線の屈折の仕方が異なるため、光線の出射角度は光線が通る経路により異なる。以下に、異なる経路を通る光線１３０〜１３５について説明する。
【００２５】
光線１３０〜１３３は、それぞれ、保温ガラス５Ａを透過し、基板６の下面６Ａで屈折し、次にマイクロ流路１０１〜１０４の垂直な側壁面で屈折して偏向し、マイクロ流路１０１〜１０４内に入る。そして、マイクロ流路１０１〜１０４の上面で再び屈折して、基板６の上面６Ｂから出射する。このとき、マイクロ流路１０１〜１０４の壁面での２回の屈折作用により、基板６の上面６Ｂから出射する光線１３０〜１３３の出射角は、基板２の下面６Ａへの光線１３０〜１３３の入射角よりも小さくなっている。そして、基板６から出射した光線１３０〜１３３は光分離プリズム７に入射し、光分離プリズム７の反射面７Ｒで全反射して撮像素子８に達する。
【００２６】
光線１３４は、保温ガラス５Ａを透過し、基板６の下面６Ａで屈折し、次にマイクロ流路１０３の底面からマイクロ流路１０３内に進入する。その後、光線１３４はマイクロ流路１０３の垂直な側壁面で再び屈折して基板６内に再び進入し、基板６の上面６Ｂに達する。このとき、基板６の上面６Ｂへの光線１３４の入射角が臨界角を超えている場合は全反射され、光線１３４は再び基板６内に進入する。その入射角が臨界角よりも小さい場合には光線１３４は基板６の上面６Ｂから出射するが、その出射角は基板６の下面６Ａへの光線１３４の入射角よりも大きい。光線１３４が基板６の上面６Ｂから出射した場合には、光線１３４は、光線分離プリズム７に入射するが、全反射面７Ｒへの入射角が臨界角よりも小さいためこの面で屈折し、光線分離プリズム７の外に出射する。
【００２７】
光線１３５は、保温ガラス５Ａを透過し、基板６の下面６Ａで屈折し、マイクロ流路１０２，１０３の間を通り、基板６の上面６Ｂから出射する。つまり、光線１３５はいずれのマイクロ流路も通らない。基板６の上面６Ｂから出射する光線１３５の出射角は、基板２の下面６Ａへの光線１３５の入射角と等しい。この光線１３５も、光線分離プリズム７に入射するが、全反射面７Ｒへの入射角が臨界角よりも小さいためこの面で屈折し、光線分離プリズム７の外に出射する。
【００２８】
また、上記の光線と同様に基板６に入射した光線の中にはヒーター１１５，１１６によって反射されるものもあり、このような光線は基板６の上面６Ｂから出射されることはない。
【００２９】
このように、基板６の下面６Ａから入射した平行光のうち、マイクロ流路１０１〜１０４の側壁面で屈折して偏向してからマイクロ流路内を透過した第１の平行光は、基板６の上面６Ｂから出射される。そして、この第１の平行光は光線分離プリズム７の全反射面７Ｒで全反射して撮像素子８に達する。
【００３０】
一方、基板６の下面６Ａから入射した平行光のうち、上記第１の平行光以外の第２の平行光は、基板６の上面６Ｂで全反射して上面６Ｂから出射されない光と、基板６の上面６Ｂから出射される光とに分かれる。これらの光のうち、マイクロ流路の側壁面で屈折せずに基板６の上面６Ｂから出射された光も、光線分離プリズム７に入射する。しかしながら、マイクロ流路１０１〜１０４の側壁面で屈折せずに基板６の上面６Ｂから出射された光は、マイクロ流路１０１〜１０４の側壁面で屈折して基板６の上面６Ｂから出射した光とは、上面６Ｂからの出射角が異なる。そのため、マイクロ流路１０１〜１０４の側壁面で屈折せずに基板６の上面６Ｂから出射された光は、光線分離プリズム７の全反射面７Ｒで屈折して光線分離プリズム７から出射してしまい、撮像素子８に達することはない。
【００３１】
したがって、本実施形態における光線分離プリズム７によれば、マイクロ流路の側壁面で屈折して偏向してからマイクロ流路を透過し、基板６の上面６Ｂから出射された第１の平行光のみを選択的に抽出することができる。よって、撮像素子８はこの第１の平行光のみを受光する。
【００３２】
図４は、これらの光線１３０〜１３３の撮像素子８上での受光位置を示す図である。
【００３３】
上述したようにマイクロ流路１０１〜１０４内を透過して撮像素子８に到達した光線１３０〜１３３によって、撮像素子８上には、マイクロ流路１０１〜１０４に対応した像４０１〜４０４が形成される。それぞれの像４０１〜４０４における部位は、対応するマイクロ流路１０１〜１０４における相当部位に対応している。したがって、像４０１〜４０４を解析することで、マイクロ流路１０１〜１０４の流れ方向における各部位の液温を計測することができる。
【００３４】
（基板への入射角とマイクロ流路の側壁面における光の偏向との関係）
上記では、基板６の下面６Ａから入射した光線がマイクロ流路の垂直な側壁面で屈折して偏向し、マイクロ流路内に進入すると説明した。しかしながら、基板６の下面６Ａへの光線の入射角が小さい場合には、光線がマイクロ流路の垂直な側壁面で全反射されてマイクロ流路内に進入しないため、マイクロ流路内の液温を測定することはできない。
【００３５】
一例として、基板６の材料として合成石英（屈折率１．４６１）を用い、マイクロ流路内に水（屈折率１．３３３）を流す場合について説明する。
【００３６】
図５中の破線は、マイクロ流路の垂直側面における石英と水との境界面において基板６からマイクロ流路内に進入する光線の臨界角を示している。その臨界角は６５．８４°（＝ＡＳＩＮ(１.３３３／１.４６１)）である。臨界角で入射する光線の基板６の下面６Ａでの屈折角は２４．１６°（＝９０°−６５．８４°）であるから、臨界角で入射する光線の基板６の下面６Ａへの入射角は３６．７２°である。基板６の下面６Ａへの光線の入射角がこの角度よりも小さい場合には、その光線はマイクロ流路の垂直な側壁面で全反射するため、マイクロ流路内の液温を検知できない。したがって、基板６の下面６Ａへの照射光の入射角度は３６．７２°よりも大きくなければならない。
【００３７】
たとえば、図５中の実線に示すように基板６の下面６Ａへの照射光の入射角を４５°に設定した場合には、基板６の下面６Ａでの照射光の屈折角は２８．９５°であり、マイクロ流路の垂直な側壁面への入射角は６１．０５°（＝９０°−２８．９５°）となる。この角度は上記の臨界角よりも小さいため、照射光はこの側壁面で屈折してマイクロ流路内に進入する。この側壁面での照射光の屈折角度は７３．５５°であり、したがって、マイクロ流路の上面への入射角は１６．４５（＝９０°−７３．５５°）である。照射光は、マイクロ流路の上面で屈折角１４．９７で屈折し、屈折角２２．１７°で基板６の上面６Ｂから出射する。
【００３８】
なお、上記ではマイクロ流路の側壁面が基板の平面（上面及び下面）に対して垂直である場合について説明したが、基板６の下面６Ａへの照射光の最小の入射角度は、マイクロ流路の側壁面と基板の平面（上面及び下面）とのなす角度によって異なる。そのため、基板６の下面６Ａへの照射光の入射角度は、上記のように全反射角をもとに計算して決定する。
【００３９】
（温度と屈折率との関係）
図６は、合成石英ガラス及び水の屈折率の温度特性を示すグラフである。
【００４０】
図６に示すように、合成石英ガラスは温度上昇に伴って屈折率が若干大きくなるが、水は温度上昇に伴って屈折率が低下する。マイクロ流路の側壁面での屈折角度がこの屈折率差によって決まるため、撮像素子８上における光線位置から光線の屈折角度を求め、その屈折角度に基づいてマイクロ流路内の液体の温度を計測することができる。
【００４１】
（温度と光線角度）
図７は、マイクロ流路基板６の下面６Ａから入射した照明光が、マイクロ流路の側壁面からマイクロ流路内に進入し、マイクロ流路の上面及びマイクロ流路基板６の上面６Ｂから出射する光路を示す図である。図中、入射角（Ａ０）は４５°であり、符号Ａ１〜Ａ６は各部の入射角若しくは出射角を示している。
【００４２】
また、図８は、マイクロ流路基板の温度が２５℃から９５℃まで変化したときの、図７の符号Ａ１〜Ａ６で示す各部における光線角度と、基板の上面から１００ｍｍ離して配置したセンサーへの光線到達位置の変化（＝ΔＤ）とを示す表である。
【００４３】
図８から、５℃の温度変化につき、光線到達位置はおおよそ０.１４ｍｍ移動することがわかる。したがって、１画素の大きさが７μｍ程度の撮像素子８を用いた場合には、光線到達位置が１画素分変化すると、０.２５℃の温度変化が生じていることがわかる。図８に示す光線到達位置と温度との相関関係は、図１に示す制御回路９のメモリー１１に記憶されている。
【００４４】
（光線の分離）
図９は、光分離プリズムによって、平行光を、マイクロ流路基板内に形成されたマイクロ流路の側壁面で屈折して偏向しマイクロ流路内を透過する第１の平行光と、それ以外の第２の平行光とに分離する様子を示す図である。
【００４５】
屈折率１．５１６３３のガラスで製作した直角プリズムを光分離プリズム７として用いた場合、図９に示すように、全反射面７Ｒでの臨界角は４１．２６°であり、この臨界角の光線のプリズム底面での屈折角度は３．７４°になる。この光線の入射角は５．６８°であり、プリズム底面と基板６の上面６Ｂとのなす角度を２２．５°とすると、基板６からの射出角度は２８．１８°になる。図中の破線９Ａで示す光線のように、基板６からの射出角が２８．１８°よりも大きい光線は全反射面７Ｒで屈折するが、実線９Ｂで示す光線のように射出角度が２８．１８°よりも小さい光線は全反射面７Ｒで反射される。すなわち、図８の表に示したように、マイクロ流路基板内に形成されたマイクロ流路の側面で屈折された光線の射出角（Ａ６）は２１°から２３°の範囲であり、何れも２８．１８°よりも小さいため、全反射面７Ｒで全反射される。マイクロ流路の側面で屈折しなかった光線の射出角度は入射角と同じ４５°であるから、そのような光線は全反射面７Ｒで全反射されずに全反射面７Ｒを透過するため、撮像手段８に達することはない。このようにして、光分離プリズム７は、平行光を、マイクロ流路基板内に形成されたマイクロ流路の側壁面で屈折して偏向しマイクロ流路内を透過する第１の平行光と、それ以外の第２の平行光とに分離することができる。
【００４６】
（温度測定）
次に、本実施形態の液体温度計測装置を用いてマイクロ流路内の液体の温度を計測する動作について説明する。
【００４７】
検査者は、図２に示した基板６上の液導入口１０５〜１０８に検体液をセットするとともに、排液口１０９〜１１２に不図示のシリンジを装着し、マイクロ流路１０１〜１０４内の検体液を吸引する。このようにしてマイクロ流路１０１〜１０４内に吸引された検体は、リザーバー１１３，１１４内の試薬と混合され、ＰＣＲ増幅部６Ｐに達する。ＰＣＲ増幅部６Ｐでは、ヒーター１１５〜１１８による加熱及びペルチェ素子５Ｂ，５Ｃ（図３参照）による加熱、冷却によって５５℃から９０℃の範囲でサーマルサイクルが行われ、これによりＰＣＲ反応が行われる。
【００４８】
このとき、このサーマルサイクルが適正に行われているかどうかを、本実施形態の液体温度計測装置によって検知する。
【００４９】
まず、液導入とともに、前述の説明の通りに基板６にレーザー光（照明光）を照射し、基板６内のマイクロ流路の側面で屈折した光を撮像素子８で受光する。基板６内のマイクロ流路内に導入される液及び基板６を室温相当の２５℃であるとき、撮像素子８上には、図１０の符号６０１〜６０４に示す光線の像が写る。この画像を読み出し、Ａ／Ｄ変換し、画像データとしてメモリー１１に記録する。
【００５０】
次に、５５℃まで液温を上昇させるため、ヒーター及びペルチェ素子を作動させる。基板６内のマイクロ流路内に導入される液及び基板６が５５℃であるとき、撮像素子８上には、図１０の符号６０５〜６０８に示す光線の像が写る。上述したように、図８に示す光線到達位置と温度との相関関係は図１に示す制御回路９のメモリー１１に記憶されている。したがって、制御回路９によって、撮像素子８上における光線の像６０１〜６０４に対する像６０５〜６０８の受光位置の差異に基づいて基板６及びマイクロ流路内の液体の温度を求めることにより、マイクロ流路内の液体の温度検出を行うことができる。このように、制御回路９は、撮像素子８における第１の平行光の受光位置に基づいて基板６及びマイクロ流路内の液体の温度を求める温度検出手段としての機能も有している。
【００５１】
この温度検出の測定値に基づき、流路１０１〜１０４のＰＣＲ増幅部６Ｐ全体にわたり温度を均一にするために、各ヒーター１１５〜１１８及びペルチェ素子５Ｂ，５Ｃを制御する。さらに、基板６内のマイクロ流路内に導入される液及び基板６の温度を９５℃まで上昇させた時も同様に、撮像素子８には図１０の符号６０９〜６１２で示すように光線の像６０１〜６０４からさらに離れた位置に線像が写る。撮像素子８は一定周期で画像データを制御回路９に出力し、制御回路９はこのデータをメモリー１１に記憶された図８に示す相関関係と照合して、マイクロ流路内の液体の温度を求める。制御回路９はヒーター１１５〜１１８及びペルチェ素子５Ｂ，５Ｃを駆動制御する役割も兼ねており、制御回路９は求めた液温に基づいてヒーター１１５〜１１８及びペルチェ素子５Ｂ，５Ｃをフィードバック制御する。
【００５２】
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態では、基板６の裏面６Ａから光線を入射させる構成について説明した。この構成に代えて、図１１に示すように、基板載置台５の基板裏面６Ａと接する面５Ｒの鏡面性を高く仕上げ、この面５Ｒを反射面として用いることにより、基板６の上面６Ｂから光線を入射させる構成としてもよい。
【００５３】
図１１に示す構成では、符号２０１〜２０４で示す光線は上面６Ｂから基板６内に入射して基板載置台５の反射面５Ｒで反射し、マイクロ流路１０１〜１０４の側壁面で屈折し偏向してマイクロ流路内に入る。そして、マイクロ流路の上面で屈折して再び基板６内に入射する。そして、基板６の上面６Ｂで屈折して基板６から出射し、光線分離プリズム７に入射して全反射面７Ｒで全反射して撮像素子８に達する。
【００５４】
また、符号２０７で示す光線は、上面６Ｂから基板６内に入射し、基板載置台５の反射面５Ｒで反射する前にマイクロ流路１０１〜１０４の側壁面で屈折し偏向してマイクロ流路内に入り、マイクロ流路の下面で屈折して再び基板６内に入射する。そして、基板載置台５の反射面５Ｒで反射し、基板６の上面６Ｂで屈折して基板６から出射し、光線分離プリズム７に入射して全反射面７Ｒで全反射して撮像素子８に達する。
【００５５】
一方、符号２０５で示す光線は、上面６Ｂから基板６内に入射した後、マイクロ流路内に入ることなく、基板載置台５の反射面５Ｒで反射して基板６の上面６Ｂで屈折して基板６から出射する。この光線２０７は、基板上面６Ｂへの入射角と同じ角度で基板６から射出され、図３に示した光線１３５と同様、光線分離プリズム７に入射しても全反射面７Ｒを透過してしまうため、撮像素子８に達することはない。また、符号２０６で示す光線は、上面６Ｂから基板６内に入射した後、基板載置台５の反射面５Ｒで反射し、マイクロ流路の下面で屈折してマイクロ流路内に入り、マイクロ流路の側壁面で屈折して再び基板６内に入射する。この光線２０６は、図３に示した光線１３４と同様、その後に基板６の上面６Ｂで全反射するため、基板上面６Ｂから射出されることはない。
【００５６】
図１１に示す構成によれば、まず、第１の実施形態で説明した装置と同様に、基板載置台５の反射面５Ｒで反射してからマイクロ流路１０１〜１０４の側壁面で屈折して偏向し、マイクロ流路内を透過する光線２０１〜２０４を撮像素子８で撮像することができる。これに加えて、図１１に示す構成では、マイクロ流路１０１〜１０４の側壁面で屈折して偏向し、マイクロ流路内を透過してから基板載置台５の反射面５Ｒで反射する光線２０７も撮像素子８で撮像することができる。このように、図１１に示す構成では、マイクロ流路１０１〜１０４を透過したより多くの光線を撮像することができ、その分だけ多くの情報が得られるため、温度計測の精度を向上させることができる。
【００５７】
また、上述した第１の実施形態では、基板６のマイクロ流路を基板６の平面（上面及び下面）に対して垂直な両側壁面と、基板６の平面と平行な上面及び下面とで形成した例について説明した。この構成に代えて、図１２に示すように、底面が基板６の平面（上面及び下面）と平行で、かつ断面が直角三角形のマイクロ流路３０１〜３０４を基板６内に形成した構成としてもよい。これにより、基板６への照明光の入射角を基板６の下面６Ａに対し垂直にすることができる。この構成でも、光線分離プリズム７を用いることにより、マイクロ流路３０１〜３０４を透過した光線を分離することが可能であり、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の装置は、臨床検査における生物化学的反応をマイクロ流路を用いて行う場合の温度管理に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る、マイクロ流路内の液体の温度を計測する液体温度計測装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したマイクロ流路基板の平面図である。
【図３】図１に示したマイクロ流路基板、基板載置台、光分離プリズム及び撮像素子の断面を示す図である。
【図４】マイクロ流路の側壁面からマイクロ流路内に進入してマイクロ流路内を透過した光線の撮像素子上での受光位置を示す図である。
【図５】基板への入射角とマイクロ流路の側壁面における光の偏向との関係を示す図である。
【図６】合成石英ガラス及び水の屈折率の温度特性を示すグラフである。
【図７】マイクロ流路基板の下面から入射した照明光が、マイクロ流路の側壁面からマイクロ流路内に進入し、マイクロ流路の上面及びマイクロ流路基板の上面から出射する光路を示す図である。
【図８】マイクロ流路基板の温度が２５℃から９５℃まで変化したときの、図７の符号Ａ１〜Ａ６で示す各部における光線角度と、基板の上面から１００ｍｍ離して配置したセンサーへの光線到達位置の変化とを示す表である。
【図９】光分離プリズムによって、平行光を、マイクロ流路基板内に形成されたマイクロ流路の側壁面で屈折して偏向しマイクロ流路内を透過する第１の平行光と、それ以外の第２の平行光とに分離する様子を示す図である。
【図１０】撮像素子上における光線の受光位置を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における、マイクロ流路基板、基板載置台、光分離プリズム及び撮像素子の断面を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の他の例における、マイクロ流路基板、基板載置台、光分離プリズム及び撮像素子の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  レーザー光源
３  ビームエクスパンダー
６  マイクロ流路基板
７  光分離プリズム
８  撮像素子
９  制御回路
【図１】
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【図２】
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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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