(57)【要約】【課題】  複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法及びこれを用いた装置を実現する。【解決手段】  微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法を用いた装置において、透明材質の流路壁で構成され内壁面の一部に金属膜が形成された微小流路と、広い波長領域の光を金属膜で全反射するように入射して表面プラズモン波を励起させる入射光学系と、この入射光学系の出射する光の偏光方向を制御する偏光子と、金属膜からの反射光を受光し撮影する受光光学系とを備え、微小流路内を流れる流体に微小粒子を多数混合させると共に反射光の光強度を時系列で観測する。【選択図】                    図１
2009097931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法を用いた装置において、
透明材質の流路壁で構成され内壁面の一部に金属膜が形成された微小流路と、
広い波長領域の光を前記金属膜で全反射するように入射して表面プラズモン波を励起させる入射光学系と、
この入射光学系の出射する光の偏光方向を制御する偏光子と、
前記金属膜からの反射光を受光し撮影する受光光学系とを備え、
前記微小流路内を流れる流体に微小粒子を多数混合させると共に前記反射光の光強度を時系列で観測することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記微小粒子が、
誘電体微小粒子であることを特徴とする
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記微小粒子が、
金属微小粒子であることを特徴とする
請求項１記載の装置。
【請求項４】
微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法を用いた装置において、
透明材質の流路壁で構成され内壁面の一部に金属膜が形成された微小流路と、
広い波長領域の光を前記金属膜で全反射するように入射して表面プラズモン波を励起させる入射光学系と、
この入射光学系の出射する光の偏光方向を制御する偏光子と、
前記金属膜表面で生じる蛍光を受光し撮影する受光光学系とを備え、
前記微小流路内を流れる流体に蛍光微小粒子を多数混合させると共に前記蛍光の光強度を時系列で観測することを特徴とする装置。
【請求項５】
前記蛍光微小粒子の内部が金属体であることを特徴とする
請求項４記載の装置。
【請求項６】
微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法であって、
微小流路内を流れる流体に微小粒子が多数混合させると共に、微小流路内に金属膜を形成し当該金属膜に全反射するように光を入射して表面プラズモン波を微小流路内の金属膜表面に励起して反射光の光強度を時系列で観測することを特徴とする
微小流路流体可視化方法。
【請求項７】
前記微小粒子が、
誘電体微小粒子であることを特徴とする
請求項６記載の微小流路流体可視化方法。
【請求項８】
前記微小粒子が、
金属微小粒子であることを特徴とする
請求項６記載の微小流路流体可視化方法。
【請求項９】
微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法であって、
微小流路内を流れる流体に蛍光微小粒子が多数混合させると共に、微小流路内に金属膜を形成し当該金属膜に全反射するように光を入射して表面プラズモン波を微小流路内の金属膜表面に励起して、金属膜表面で生じた蛍光の光強度を時系列で観測することを特徴とする
微小流路流体可視化方法。
【請求項１０】
前記蛍光微小粒子の内部が金属体であることを特徴とする
請求項９記載の微小流路流体可視化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法及び装置に関し、特に複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法及びこれを用いた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の微小流路内を流れる流体の状況を可視化する方法等に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３２７２５号公報
【特許文献２】特表２００３−３２２６５９号公報
【特許文献３】特開２００４−０２８６６０号公報
【特許文献４】特開２００５−２８３５５６号公報
【特許文献５】特開２００６−０５８３２１号公報
【特許文献６】特開２００７−０１０５２４号公報
【０００４】
図１５は従来の微小流路内を流れる流体の状況を可視化する方法を用いた装置の一例を示す構成ブロック図である。特に、図１５に示す従来例は、流体中を流れる蛍光物質の蛍光発光を連続的に撮影し解析することにより流体の状況を可視化するＰＩＶ（Particle Imaging Velocimetry）である。
【０００５】
図１５において、１はレーザ光を出射するレーザ光源、２はミラー、３は微小流路が形成されたマイクロチップ、４はＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）カメラ等の撮像手段、５は撮像された画像の処理及び解析等を行なうコンピュータ等の演算処理手段である。
【０００６】
レーザ光源１の出力光であるレーザ光はミラー２で反射され、マイクロチップ３に形成された微小流路に照射される。また、マイクロチップ３に形成された微小流路で発生した蛍光は撮像手段４に入射され、撮像手段４の出力である画像情報は演算処理手段５に供給される。
【０００７】
ここで、図１５に示す従来例の動作を説明する。マイクロチップ３に形成された微小流路には図示しない手段によって、多数の蛍光物質（微小粒子）を混合した流体が流れている。また、微小流路を流れている多数の蛍光物質にはレーザ光が照射されそれぞれ蛍光を発光する。
【０００８】
このため、多数の蛍光物質は蛍光を発光しながら微小流路内を流体の流れに従ってそれぞれ流れて行くことになる。
【０００９】
そして、撮像手段４により蛍光物質の蛍光の発光状況の画像を時系列的に撮影し、演算処理手段５で画像解析することにより、マイクロチップに形成された微小流路内を流れる流体の状況を時系列に可視化する。
【００１０】
この結果、微小流路に多数の蛍光物質（微小粒子）を混合した流体を流すと共にレーザ光を照射し、レーザ光の照射で生じる蛍光物質の蛍光の発光状況の画像を時系列的に撮影し画像解析することにより、微小流路内を流れる流体の状況を可視化することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図１５に示す従来例では、蛍光物質の発光する蛍光は微弱であり、このような微弱な蛍光を捉えるために、高強度で大型なレーザ光源や、高感度な撮像手段等が必要となり、高価で大型な装置となってしまうと言った問題点があった。
【００１２】
また、蛍光物質により照射するレーザ光の励起波長が異なるため、使用する蛍光物質毎にレーザ光源を選択しなければならないと言った問題点があった。
【００１３】
また、レーザ光の透過する全ての領域において蛍光発光が生じるため、微小流路全体に流れる流体の状況を可視化することはできるものの、一定の深さの層に流れる流体の状況を可視化することが困難である。
【００１４】
確かに、複雑な画像処理を行うことにより、或いは、共焦点顕微鏡を用いることにより、一定の深さの層に流れる流体の状況を可視化することは可能であるものの、装置が大きくなり高価になってしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法及びこれを用いた装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法を用いた装置において、
透明材質の流路壁で構成され内壁面の一部に金属膜が形成された微小流路と、広い波長領域の光を前記金属膜で全反射するように入射して表面プラズモン波を励起させる入射光学系と、この入射光学系の出射する光の偏光方向を制御する偏光子と、前記金属膜からの反射光を受光し撮影する受光光学系とを備え、前記微小流路内を流れる流体に微小粒子を多数混合させると共に前記反射光の光強度を時系列で観測することにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の発明である装置において、
前記前記微小粒子が、
誘電体微小粒子であることにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、
請求項１記載の発明である装置において、
前記微小粒子が、
金属微小粒子であることにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、
微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法を用いた装置において、
透明材質の流路壁で構成され内壁面の一部に金属膜が形成された微小流路と、広い波長領域の光を前記金属膜で全反射するように入射して表面プラズモン波を励起させる入射光学系と、この入射光学系の出射する光の偏光方向を制御する偏光子と、前記金属膜表面で生じる蛍光を受光し撮影する受光光学系とを備え、前記微小流路内を流れる流体に蛍光微小粒子を多数混合させると共に前記蛍光の光強度を時系列で観測することにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、
請求項４記載の発明である装置において、
前記蛍光微小粒子の内部が金属体であることにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、
微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法であって、
微小流路内を流れる流体に微小粒子が多数混合させると共に、微小流路内に金属膜を形成し当該金属膜に全反射するように光を入射して表面プラズモン波を微小流路内の金属膜表面に励起して反射光の光強度を時系列で観測することが可能になる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、
請求項６記載の発明である微小流路流体可視化方法であって、
前記微小粒子が、
誘電体微小粒子であることにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、
請求項６記載の発明である微小流路流体可視化方法であって、
前記微小粒子が、
金属微小粒子であることにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００２３】
請求項９記載の発明は、
微小流路内を流れる流体の状況を可視化する微小流路流体可視化方法であって、
微小流路内を流れる流体に蛍光微小粒子が多数混合させると共に、微小流路内に金属膜を形成し当該金属膜に全反射するように光を入射して表面プラズモン波を微小流路内の金属膜表面に励起して、金属膜表面で生じた蛍光の光強度を時系列で観測することにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、
請求項９記載の発明である微小流路流体可視化方法であって、
前記蛍光微小粒子の内部が金属体であることにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，６，７及び請求項８の発明によれば、微小流路内を流れる流体に微小粒子が多数混合させると共に、微小流路内に金属膜を形成し当該金属膜に全反射するように光を入射して表面プラズモン波を微小流路内の金属膜表面に励起して反射光の光強度を時系列で観測することにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００２６】
また、請求項４，５，９及び請求項１０の発明によれば、微小流路内を流れる流体に微小粒子が多数混合させると共に、微小流路内に金属膜を形成し当該金属膜に全反射するように光を入射して表面プラズモン波を微小流路内の金属膜表面に励起して金属膜表面で生じる蛍光の光強度を時系列で観測することにより、複雑な画像処理が不要で安価で小型に微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る微小流路流体可視化方法を用いた装置の一実施例を示す断面図である。但し、図１において微小流路は微小流路に垂直な方向の断面図として示している。
【００２８】
図１において、６及び７は微小流路を構成する透明材質（例えば、石英やガラス等）の流路壁、８は流路壁７の表面に形成された金属膜、９は白色光等の広い波長領域の光を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の入射光学系、１０は光の偏光方向を制御する偏光子、１１はプリズム、１２は反射光を受光し信号処理を行う汎用のＣＣＤカメラ等の受光光学系である。
【００２９】
流路壁６及び７により構成される微小流路内であって、流路壁７の表面には表面プラズモン共鳴を励起するための金属膜８が形成される。また、金属膜８が形成された流路壁７の外側にはプリズム１１の底辺が密着するように固定される。
【００３０】
一方、入射光学系９の出力光は偏光子１０に入射され、偏光子１０から出射されるｐ偏光の光はプリズム１１及び透明な流路壁７を透過して金属膜８に入射される。金属膜８からの反射光は透明な流路壁７及びプリズム１１を透過して受光光学系１２に入射される。
【００３１】
また、図２は微小流路に水平な方向の断面図であり、図２中”ＷＣ１１”及び”ＷＣ１２”に示す２つの微小流路が図２中”ＰＴ１１”に示す位置で合流し、図２中”ＷＣ１３”に示す微小流路となる、所謂、Ｙ字型の微小流路が形成されている。
【００３２】
例えば、図２中”ＩＮ１１”及び”ＩＮ１２”に示す２つの流入口から異なる成分の流体を導入し、図２中”ＰＴ１１”に示す合流部で反応を起こさせ、図２中”ＯＴ１１”に示す流出口から生成物を収集することができる。
【００３３】
また、図１に示す金属膜が形成され光の入射及び反射を行なう部分は、図２中”ＲＧ１３”に示すような、微小流路”ＷＣ１３”の一部であるものとする。
【００３４】
ここで、図１に示す実施例の動作を図３、図４、図５、図６、図７、図８及び図９を用いて説明する。図３、図６及び図８は微小流路内の金属膜の周辺の状況を説明する説明図、図４は入射光学系９の出力光のスペクトルを示す特性曲線図、図５、図７及び図９は金属膜からの反射光のスペクトルを示す特性曲線図である。また、図３、図６及び図８において符号は図１と同一符号を付している。
【００３５】
入射光学系９からの出力光は金属膜８に対し全反射条件を満足した角度”θ”で入射され、全反射される。この時、入射光のエネルギーにより図１中”ＳＰ０１”に示すような表面プラズモン波が励起される。
【００３６】
表面プラズモン波とは、金属膜８の表面（入射光の入射面の裏側であって、微小流路内部：以下、単に、金属膜の表面と呼ぶ。）より波長程度染み出すエバネッセント波であり、金属膜８の表面の近傍に存在する物質と相互作用を生じる。
【００３７】
例えば、微小流路内を流れる流体には図１中”ＰＴ０１”に示す微小粒子が多数混合されており、図１中”ＳＰ０１”に示す表面プラズモン波の近傍に存在する図１中”ＰＴ０２”に示す微小粒子と相互作用を生じることになる。
【００３８】
図３は、金属膜８の表面に微小粒子が存在しない場合の状況を示しており、図３中”ＳＰ２１”に示す表面プラズモン波と微小粒子とは近接していないので、図３中”ＬＱ２１”に示す微小流路内を流れている流体との間で相互作用を生じることになる。
【００３９】
このような状況下で、図４中”ＣＨ３１”に示すようなスペクトルを有する光を金属膜８に入射した場合、受光光学系１２において、図５中”ＣＨ４１”に示すような反射光のスペクトルを得ることができる。
【００４０】
例えば、図５中”ＣＨ４１”は、入射角”θ＝７０度”、金属膜として”Ａｕ”、膜厚”５０ｎｍ”、流路壁屈折率”１．５１５０９”、流体屈折率”１．３３３”とした場合の反射光のスペクトルである。
【００４１】
図５中”ＣＨ４１”から分かるように、図５中”ＷＬ４１”に示す波長（共鳴波長）で最も大きな光減衰を生じる特性を有する。従って、図５中”ＷＬ４１”に示す波長（共鳴波長）での光減衰の有無により、金属膜８の近傍の図３中”ＬＱ２１”に示す流体の有無を判断することができる。
【００４２】
図６は、金属膜８の表面に微小粒子、特に、誘電体微小粒子が存在する場合の状況を示しており、図６中”ＳＰ５１”に示す表面プラズモン波には図６中”ＰＴ５１”に示す誘電体微小粒子が近接しているので、図６中”ＰＴ５１”に示す誘電体微小粒子及び図６中”ＬＱ５１”に示す微小流路内を流れている流体との間で相互作用を生じることになる。
【００４３】
このような状況下で、図４中”ＣＨ３１”に示すようなスペクトルを有する光を金属膜８に入射した場合、受光光学系１２において、図７中”ＣＨ６１”に示すような反射光のスペクトルを得ることができる。
【００４４】
例えば、誘電対微小粒子の屈折率が流路壁の屈折率よりも大きい場合、表面プラズモン波は励起されず、光減衰が生じないので、図７中”ＣＨ６１”に示すような反射光のスペクトルを得ることができる。
【００４５】
この場合、共鳴波長における光減衰の大きさを観測することに加えて、スペクトル全域の光強度を用いることにより、より高コントラストに金属膜８の近傍の流体の状況を把握することができる。
【００４６】
また、例えば、誘電対微小粒子の屈折率が流路壁の屈折率よりも小さい場合、表面プラズモン波が励起され、図７中”ＷＬ６１”に示す波長（共鳴波長）で光減衰が生じるので、図７中”ＣＨ６２”に示すような反射光のスペクトルを得ることができる。
【００４７】
この場合、図７中”ＷＬ６２”に示す流体の波長（共鳴波長）と、図７中”ＷＬ６１”に示す波長（共鳴波長）における光強度の変動を観察することにより、金属膜８の近傍の流体の状況を把握することができる。
【００４８】
例えば、金属膜８の近傍に誘電体微小粒子（屈折率が流路壁の屈折率よりも小さいもの）が存在しない場合には、図７中”ＷＬ６２”に示す波長（共鳴波長）で光減衰が観測され、金属膜８の近傍に誘電体微小粒子（屈折率が流路壁の屈折率よりも小さいもの）が存在する場合には、図７中”ＷＬ６１”に示す波長（共鳴波長）で光減衰が観測されることになるので、金属膜８の近傍における誘電体微小粒子（流体）の動きを把握することができる。
【００４９】
さらに、例えば、誘電対微小粒子の屈折率が流路壁の屈折率よりも小さく、尚且つ、誘電体微小粒子が金属膜から若干離れた位置に存在する場合等、表面プラズモン波が励起され、図７中”ＣＨ６３”に示す流体のみが存在する場合の特性と、図７中”ＣＨ６２”に示す特性を併せ持つような反射光のスペクトルを得ることができる。
【００５０】
この場合、図７中”ＷＬ６２”に示す流体の波長（共鳴波長）と、図７中”ＷＬ６１”に示す波長（共鳴波長）における光強度の比率を観察することにより、金属膜８の近傍の流体の状況を把握することができる。
【００５１】
また、図８は、金属膜８の表面に微小粒子、特に、金属微小粒子が存在する場合の状況を示しており、図８中”ＳＰ７１”に示す表面プラズモン波には図８中”ＰＴ７１”に示す金属微小粒子が近接しているので、図８中”ＰＴ７１”に示す金属微小粒子及び図８中”ＬＱ７１”に示す微小流路内を流れている流体との間で相互作用を生じることになる。
【００５２】
このような状況下で、図４中”ＣＨ３１”に示すようなスペクトルを有する光を金属膜８に入射した場合、受光光学系１２において、図９中”ＣＨ８１”に示すような反射光のスペクトルを得ることができる。
【００５３】
例えば、金属膜８に金属微小粒子が近づくことにより、表面プラズモン波の電場増強が生じるため、図９中”ＣＨ８２”に示す表面プラズモン波の電場増強が無い場合と比較して、図９中”ＷＬ８１”に示す流体の波長（共鳴波長）において、大きな光減衰を生じることになる。
【００５４】
この場合、共鳴波長における光減衰の増減のみならず、スペクトルの全波長域の光強度を観測することにより、より高コントラストに金属膜８の近傍の流体の状況を把握することができる。
【００５５】
この結果、微小流路内を流れる流体に微小粒子が多数混合させると共に、微小流路内に金属膜を形成し当該金属膜に全反射するように光を入射して表面プラズモン波を微小流路内の金属膜表面に励起して反射光を観測することにより、金属膜の近傍における微小粒子（流体）の動きを把握することができる。
【００５６】
また、このような表面プラズモン波の電場増強を用いることにより、より明るい蛍光スペクトルを得ることができる。
【００５７】
図１０は本発明に係る微小流路流体可視化方法を用いた装置の他の実施例を示す断面図である。但し、図１において微小流路は微小流路に垂直な方向の断面図として示しており、光減衰により生じる蛍光を観測するものである。
【００５８】
図１０において、１３は白色光等の広い波長領域の光を出射する入射光学系、１４は光の偏光方向を制御する偏光子、１５は透明材質（例えば、石英やガラス等）の流路壁で構成され内壁面の一部に金属膜が形成された微小流路（図１に示す微小流路と同じもの）、１６は微小流路内で発生した蛍光を受光し撮影するＣＣＤカメラ等の受光光学系である。
【００５９】
入射光学系１３の出力光は偏光子１４に入射され、偏光子１４から出射されるｐ偏光の光は透明な流路壁を透過して金属膜に入射される。金属膜の表面（微小流路内部）で生じた蛍光は透明な流路壁を透過して受光光学系１６に入射される。
【００６０】
ここで、図１０に示す実施例の動作を図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は微小流路内の金属膜の周辺の状況を説明する説明図、図１２は金属膜の表面（微小流路内部）で生じた蛍光のスペクトルを示す特性曲線図である。また、図１１において符号は図１と同一符号を付している。
【００６１】
入射光学系１３からの出力光は金属膜に対し全反射条件を満足した角度”θ”で入射され、全反射される。この時、入射光のエネルギーにより表面プラズモン波が励起される。
【００６２】
図１１は、金属膜８の表面に微小粒子、特に、内部が金属体である蛍光微小粒子が存在する場合の状況を示しており、図１１中”ＳＰ９１”に示す表面プラズモン波には図１１中”ＰＴ９１”に示す蛍光微小粒子が近接しているので、図１１中”ＰＴ９１”に示す蛍光微小粒子及び図１１中”ＬＱ９１”に示す微小流路内を流れている流体との間で相互作用を生じることになる。
【００６３】
このような状況下で、図４中”ＣＨ３１”に示すようなスペクトルを有する光を金属膜８に入射した場合、受光光学系１６において、図１２中”ＣＨ１０１”に示すような蛍光のスペクトルを得ることができる。
【００６４】
例えば、金属膜８に内部が金属体である蛍光微小粒子が近づくことにより、表面プラズモン波の電場増強が生じるため、図１２中”ＣＨ１０２”に示す表面プラズモン波の電場増強が無い場合と比較して、図１２中”ＣＨ１０１”に示すように、大きな蛍光スペクトルを生じることになる。
【００６５】
この場合、表面プラズモン波の電場増強により、より明るい蛍光スペクトルの光強度を観察することにより、より高コントラストに金属膜８の近傍の状況を流体の把握することができる。
【００６６】
この結果、微小流路内を流れる流体に微小粒子（内部が金属体である蛍光微小粒子）が多数混合させると共に、微小流路内に金属膜を形成し当該金属膜に全反射するように光を入射して表面プラズモン波を微小流路内の金属膜表面に励起して、金属膜表面で生じた蛍光を観測することにより、金属膜の近傍における微小粒子（流体）の動きを把握することができる。
【００６７】
従って、このように金属膜の近傍における微小粒子（流体）の動きを把握することにより、微小流路内を流れる流体の状況を可視化する方法を図１３及び図１４を用いてより具体的に説明する。図１３は微小流路に水平な方向の断面図、図１４は受光光学系で得られた画像の一例を示す説明図である。
【００６８】
例えば、図１３中”ＰＲ１１１”に示す領域の反射光の光強度を画像として表示すると、図１４（Ａ）、或いは、図１４（Ｂ）に示すようになる。図１４（Ａ）はある時刻における画像で、図１４（Ｂ）は一定時刻が経過した後の画像である。
【００６９】
図１４は画像を８×８のセルに分割して各セルの光強度を表現したものであり、白色になるほど反射光が明るい（光強度が強い）ことを示している。また、図１４中の”○”は微小粒子を、矢印は微小粒子の流れる方向（或いは、流れてきた方向）を示している。
【００７０】
微小粒子が存在する部分では表面プラズモン波が励起されず、言い換えれば、反射光において光減衰が生じないので、高強度は強くなる。
【００７１】
そして、このような光強度の強弱は、流体の流れに従って時系列的に変化（移動）してゆくので、このような反射光の光強度を画像において、光強度の強弱を時系列で観測することにより、微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００７２】
この結果、微小流路内を流れる流体に微小粒子が多数混合させると共に、微小流路内に金属膜を形成し当該金属膜に全反射するように光を入射して表面プラズモン波を微小流路内の金属膜表面に励起して反射光の光強度を時系列で観測することにより、微小流路内を流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００７３】
また、ＬＥＤや汎用のＣＣＤ等で構成可能なので、高強度で大型なレーザ光源や、高感度な撮像手段等が不要であり、安価で小型化が可能になり、表面プラズモン波は金属膜の表面より波長程度染み出すエバネッセント波であるので、複雑な画像処理をすることなく一定の深さの層に流れる流体の状況を可視化することが可能になる。
【００７４】
なお、図１に示す実施例の説明に際しては、流路壁７の表面に表面プラズモン共鳴を励起するための金属膜８を形成して反射光を観測しているが、別の流路壁である流路壁６の表面に表面プラズモン共鳴を励起するための金属膜を形成して反射光を観測しても構わない。言い換えれば、微小流路内の複数個所に金属膜を形成して反射光を観測しても構わない。
【００７５】
また、図１３及び図１４を用いた説明に際しては、図１３中”ＰＲ１１１”に示す領域の反射光の光強度を画像として表示する旨記載しているが、図１３中”ＰＲ１１１”に示す領域の蛍光の光強度を画像として表示して観測しても勿論構わないし、微小流路内の複数個所に金属膜を形成して蛍光を観測しても構わない。
【００７６】
また、図１に示す実施例の説明に際しては、金属膜としては”Ａｕ”を例示したが、銀やアルミニウム等の表面プラズモン波を励起することが可能な金属であれば構わない。
【００７７】
また、図１に示す実施例の説明に際しては、プリズムを例示しているが必須の構成要素ではない。
【００７８】
また、図１に示す実施例の説明に際しては、入射光学系として白色光等の広い波長領域の光を出射するＬＥＤを例示しているが、ハロゲンランプ等であっても構わない。また、連続光であってもパルス光であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る微小流路流体可視化方法を用いた装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】微小流路に水平な方向の断面図である。
【図３】微小流路内の金属膜の周辺の状況を説明する説明図である。
【図４】入射光学系の出力光のスペクトルを示す特性曲線図である。
【図５】金属膜からの反射光のスペクトルを示す特性曲線図である。
【図６】微小流路内の金属膜の周辺の状況を説明する説明図である。
【図７】金属膜からの反射光のスペクトルを示す特性曲線図である。
【図８】微小流路内の金属膜の周辺の状況を説明する説明図である。
【図９】金属膜からの反射光のスペクトルを示す特性曲線図である。
【図１０】本発明に係る微小流路流体可視化方法を用いた装置の他の実施例を示す断面図である。
【図１１】微小流路内の金属膜の周辺の状況を説明する説明図である。
【図１２】金属膜の表面で生じた蛍光のスペクトルを示す特性曲線図である。
【図１３】微小流路に水平な方向の断面図である。
【図１４】受光光学系で得られた画像の一例を示す説明図である。
【図１５】従来の微小流路内を流れる流体の状況を可視化する方法を用いた装置の一例を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  レーザ光源
２  ミラー
３  マイクロチップ
４  撮像手段
５  演算処理手段
６，７  流路壁
８  金属膜
９，１３  入射光学系
１０，１４  偏光子
１１  プリズム
１２，１６  受光光学系
１５  微小流路
【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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【図１３】
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【図１５】
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【図１４】
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