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JP2003194751A - Micro chemical system - Google Patents

Micro chemical system

Info

Publication number
JP2003194751A
JP2003194751A JP2001391342A JP2001391342A JP2003194751A JP 2003194751 A JP2003194751 A JP 2003194751A JP 2001391342 A JP2001391342 A JP 2001391342A JP 2001391342 A JP2001391342 A JP 2001391342A JP 2003194751 A JP2003194751 A JP 2003194751A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
light
excitation light
microchemical system
detection light
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001391342A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Yamaguchi
山口  淳
Akihiko Hattori
明彦 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP2001391342A priority Critical patent/JP2003194751A/en
Publication of JP2003194751A publication Critical patent/JP2003194751A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/171Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with calorimetric detection, e.g. with thermal lens detection
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    • G01N2021/1712Thermal lens, mirage effect

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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized micro chemical system that can improve working efficiency and, at the same time, has high measurement sensitivity. <P>SOLUTION: This micro chemical system is provided with an optical fiber 103 which is fitted with a rod lens 101 having a diffraction lens 102 formed on its end face at its front end and propagates exciting light and detection light in a single mode. This system also has a ferrule 104 for making the outside diameter of the optical fiber 103 equal to that of the rod lens 101. The lens 101 having the diffraction lens 102 on its end face and the fiber 103 are fixed by means of a tube 105. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、光熱変換分光分析法を実行するマイ
クロ化学システムに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to microchemical systems, and more particularly to microchemical systems for performing photothermal conversion spectroscopy.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, an integrated technique for performing a chemical reaction in a minute space has been attracting attention from the viewpoint of high speed of the chemical reaction, reaction in a minute amount, on-site analysis, etc. , Is being actively promoted worldwide.

【0003】化学反応の集積化技術の1つとして小さな
ガラス基板等に形成した微細な流路の中で液中試料の混
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。
As one of the integration techniques of chemical reactions, there is a so-called micro-chemical system which performs mixing, reaction, separation, extraction, detection and the like of a submerged sample in a fine channel formed on a small glass substrate or the like. Examples of reactions performed in this microchemical system include diazotization reaction, nitration reaction, and antigen-antibody reaction, and examples of extraction and separation include solvent extraction, electrophoretic separation, and column separation. The microchemical system may be used only for a single function such as only for separation, or may be used in combination.

【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、特開平8−178
897号公報)。これ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。
Among the above functions, an electrophoresis apparatus for analyzing a very small amount of protein, nucleic acid or the like has been proposed for the purpose of separating only (for example, JP-A-8-178).
897). This comprises a plate-shaped member with a flow path, which is composed of two glass substrates bonded to each other. Since this member is plate-shaped, it is less likely to be damaged and easier to handle than a glass capillary tube having a circular or rectangular cross section.

【0005】これらのマイクロ化学システムでは試料の
量が微量であるので、高感度な検出方法が必須である。
このような方法として、微細な流路内の液中試料が光を
吸収することにより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、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。
Since the amount of the sample is very small in these micro chemical systems, a highly sensitive detection method is essential.
As such a method, a photothermal conversion spectroscopic analysis method utilizing a thermal lens effect generated by absorption of light by a submerged sample in a fine channel has been established, and thus a road to practical application of a microchemical system is established. It is open.

【0006】試料に光を集光照射すると試料中の溶質が
光を吸収すると共に熱エネルギーが放出される。この熱
エネルギーによって溶媒が局所的に温度上昇すると、屈
折率が変化して熱レンズが形成される(光熱変換効
果)。光熱変換分光分析方法はこの光熱変換効果を利用
するものである。
When the sample is focused and irradiated with light, the solute in the sample absorbs the light and releases thermal energy. When the temperature of the solvent locally rises due to this thermal energy, the refractive index changes and a thermal lens is formed (photothermal conversion effect). The photothermal conversion spectroscopic analysis method utilizes this photothermal conversion effect.

【0007】図8は、熱レンズの原理の説明図である。FIG. 8 is an explanatory view of the principle of the thermal lens.

【0008】図8において、対物レンズを介して励起光
を極微小な試料に集光照射すると光熱変換効果が誘起さ
れる。励起光が集光照射された試料は、集光中心に近づ
くほど温度上昇の度合が大きくなり、集光中心が最も高
温となる一方、集光中心から離れるにつれて熱拡散のた
めに温度上昇の度合は小さくなる。多くの物質では温度
上昇に伴い屈折率が小さくなるので、集光中心に近づく
ほど屈折率が小さくなる度合が大きく、逆に集光中心か
ら離れるほど屈折率が小さくなる度合は小さい。この屈
折率の分布は光学的には正に凹レンズと同じ効果を有
し、この効果を熱レンズ効果と呼ぶ。この熱レンズ効果
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。なお、屈折率が温度に比例して大きくなる場合は
凸レンズと同じ熱レンズ効果が生じる。
In FIG. 8, when a very small sample is focused and irradiated with excitation light through an objective lens, a photothermal conversion effect is induced. The temperature of the sample irradiated with the excitation light is increased as it gets closer to the center of light collection, and the temperature of the light collection center becomes the highest, but as the distance from the light collection center increases, the temperature rises due to thermal diffusion. Becomes smaller. Since the refractive index of many substances decreases as the temperature rises, the degree of decrease of the refractive index increases toward the center of light collection, and conversely, the degree of decrease of the refractive index decreases toward the center of light collection. This refractive index distribution has the same optical effect as a concave lens, and this effect is called a thermal lens effect. The magnitude of this thermal lens effect, that is, the power of the concave lens is proportional to the light absorption of the sample. When the refractive index increases in proportion to temperature, the same thermal lens effect as that of the convex lens occurs.

【0009】このように、光熱変換分光分析法は、熱の
拡散、即ち屈折率の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。
As described above, the photothermal conversion spectroscopic analysis method is suitable for detecting the concentration of a very small sample because it is for observing the diffusion of heat, that is, the change in the refractive index.

【0010】従来の光熱変換分光分析装置においては、
流路付き板状部材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流路
付き板状部材の流路内の試料に集光照射される。これに
より、集光照射位置を中心として試料に熱レンズが形成
される。
In the conventional photothermal conversion spectroscopic analyzer,
The flow path plate-shaped member is disposed below the microscope objective lens, and the excitation light of a predetermined wavelength output from the excitation light source enters the microscope, and the flow path plate-shaped member of the microscope is input by the microscope objective lens. The sample in the channel is focused and irradiated. As a result, a thermal lens is formed on the sample with the focused irradiation position as the center.

【0011】一方、検出光源からは波長が励起光と異な
る検出光が出力され、顕微鏡に入射して、励起光と同様
にこの顕微鏡の対物レンズにより流路付き板状部材の流
路内の試料に集光照射される。この試料に集光照射した
検出光は、試料において形成された熱レンズを透過して
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
びフィルタ双方又はフィルタのみを経て検出器により検
出される。この検出器に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である。な
お、検出光は励起光と同一の波長でもよく、また励起光
が検出光を兼ねることもできる。
On the other hand, a detection light having a wavelength different from that of the excitation light is output from the detection light source and is incident on the microscope. Is focused and illuminated. The detection light focused and irradiated on this sample is transmitted through a thermal lens formed on the sample to be diverged or focused. The light emitted from the sample after diverging or condensing becomes signal light, and the signal light is detected by the detector through both the condenser lens and the filter or only the filter. The intensity of the signal light detected by this detector depends on the thermal lens formed on the sample. The detection light may have the same wavelength as the excitation light, or the excitation light may also serve as the detection light.

【0012】このように、上記光熱変換分光分析装置に
おいては、熱レンズは励起光の焦点位置に形成され、且
つ形成された熱レンズの屈折率変化は、波長が励起光と
同じ又は異なる検出光により検出される(特開平10−
232210号公報)。
As described above, in the above photothermal conversion spectroscopic analysis device, the thermal lens is formed at the focal position of the excitation light, and the refractive index change of the formed thermal lens has the same or different wavelength as the excitation light. (Japanese Patent Laid-Open No. 10-
232210).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光熱変換分光分析装置は、光源や、測定部や検出部(光
電変換部)の光学系等が複雑にシステムアップされてい
ているので大型であり、可搬性に欠けている。このた
め、光熱変換分光分析装置を使用した分析を行ったり、
化学反応を扱ったりする際には、場所や操作が限定され
るという問題がある。
However, the conventional photothermal conversion spectroscopic analysis device is large in size because the light source, the optical system of the measurement unit and the detection unit (photoelectric conversion unit), and the like are complicatedly upgraded. , Lacks portability. For this reason, when performing analysis using a photothermal conversion spectroscopic analyzer,
When handling a chemical reaction, there is a problem that the place and operation are limited.

【0014】また、従来の光熱変換分光分析装置におい
て、仮に、顕微鏡の対物レンズが色収差をもっていれ
ば、熱レンズが形成される励起光の焦点位置に対して検
出光の焦点位置が所定距離ずれることにより熱レンズの
屈折率の変化を検出光の焦点位置の変化として検出する
ことができるが、顕微鏡の対物レンズは通常色収差をも
っていないので、検出光の焦点位置は、熱レンズが形成
される励起光の焦点位置とほぼ一致して、検出光には熱
レンズによる偏向が発生せず、その結果、熱レンズの屈
折率の変化を検出することができない。
Further, in the conventional photothermal conversion spectroscopic analyzer, if the objective lens of the microscope has chromatic aberration, the focal position of the detection light deviates from the focal position of the excitation light on which the thermal lens is formed by a predetermined distance. Can detect changes in the refractive index of the thermal lens as changes in the focal position of the detection light, but the objective lens of the microscope usually does not have chromatic aberration, so the focal position of the detection light is the excitation light that forms the thermal lens. The detection light is not deflected by the thermal lens substantially at the focal point position of 1, and as a result, the change in the refractive index of the thermal lens cannot be detected.

【0015】このため、図9(a)及び図9(b)に示
すように、測定の度に、熱レンズ131が形成される試
料の位置を、検出光の焦点位置133からずらしたり、
図10に示すように、図示しないレンズを用いて検出光
を若干発散又は集光させて対物レンズ130に入射させ
ることにより検出光の焦点位置133を熱レンズ131
が形成される励起光の焦点位置132からずらしたりし
なければならず作業効率が悪いという問題がある。
Therefore, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the position of the sample on which the thermal lens 131 is formed is shifted from the focus position 133 of the detection light at each measurement.
As shown in FIG. 10, by slightly diverging or condensing the detection light using a lens (not shown) and making it enter the objective lens 130, the focus position 133 of the detection light is moved to the thermal lens 131.
There is a problem in that work efficiency is poor because it is necessary to shift from the focal position 132 of the excitation light that forms the light.

【0016】本発明の目的は、作業効率を向上できると
共に高感度の小型なマイクロ化学システムを提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a small-sized microchemical system which can improve working efficiency and has high sensitivity.

【0017】[0017]

【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、励起光を
出力する励起光用光源と、検出光を出力する検出光用光
源と、前記励起光及び前記検出光を合波して導く誘導光
学系と、該誘導光学系によって導かれた前記励起光及び
前記検出光を試料に照射する照射レンズと、前記励起光
の照射を受けた試料によって生成される熱レンズを透過
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、前記照射レンズは回折レンズで
あることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a microchemical system according to claim 1 is a light source for excitation light which outputs excitation light, a light source for detection light which outputs detection light, and A guiding optical system that multiplexes and guides the excitation light and the detection light, an irradiation lens that irradiates a sample with the excitation light and the detection light guided by the guiding optical system, and a sample that is irradiated with the excitation light In the microchemical system including a detection unit that detects the detection light that has been transmitted through the thermal lens, the irradiation lens is a diffractive lens.

【0018】請求項1記載のマイクロ化学システムによ
れは、照射レンズは回折レンズであるので、レンズ自体
が薄型で軽量となりその結果、マイクロ化学システムを
小型化することができる。また、回折レンズはその構造
上色収差を有しているので、この回折レンズの他に外部
の光学系を使用せずに励起光と検出光の焦点位置をずら
すことができ、もって、マイクロ化学システムをより小
型化できる。
According to the microchemical system of the first aspect, since the irradiation lens is a diffractive lens, the lens itself is thin and lightweight, and as a result, the microchemical system can be miniaturized. In addition, since the diffractive lens has chromatic aberration due to its structure, it is possible to shift the focal positions of the excitation light and the detection light without using an external optical system in addition to this diffractive lens. Can be made smaller.

【0019】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、前記照
射レンズは前記回折レンズに屈折レンズをさらに組合せ
たものであることを特徴とする。
The microchemical system according to claim 2 is
The microchemical system according to claim 1, wherein the irradiation lens is a combination of the diffraction lens and a refraction lens.

【0020】請求項2記載のマイクロ化学システムによ
れば、照射レンズは回折レンズに屈折レンズをさらに組
合せたものであるので、回折レンズと屈折レンズの色収
差の符合は逆であることを利用し、照射レンズの色収差
量を最適値に調整することができる結果、マイクロ化学
システムの測定感度を高くすることができ、且つ、照射
レンズの収差を小さくすることができると共に、マイク
ロ化学システムの測定感度を高くすることができる。
According to the microchemical system of the second aspect, since the irradiation lens is a combination of the diffractive lens and the refractive lens, the fact that the signs of chromatic aberration of the diffractive lens and the refractive lens are opposite to each other is utilized. As a result of being able to adjust the amount of chromatic aberration of the irradiation lens to an optimum value, it is possible to increase the measurement sensitivity of the microchemical system, reduce the aberration of the irradiation lens, and increase the measurement sensitivity of the microchemical system. Can be higher.

【0021】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、前記回
折レンズは前記屈折レンズの表面に形成されていること
を特徴とする。
The microchemical system according to claim 3 is
The microchemical system according to claim 2, wherein the diffractive lens is formed on a surface of the refractive lens.

【0022】請求項3記載のマイクロ化学システムによ
れば、回折レンズは屈折レンズの表面に形成されている
ので、照射レンズは小さくなる結果マイクロ化学システ
ムをさらに小型化できる。
According to the third aspect of the microchemical system, since the diffractive lens is formed on the surface of the refracting lens, the irradiation lens becomes small, and the microchemical system can be further miniaturized.

【0023】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、前記誘導光学系は光ファイバから成る
ことを特徴とする。
The microchemical system according to claim 4 is
The microchemical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the guiding optical system is an optical fiber.

【0024】請求項4記載のマイクロ化学システムによ
れば、誘導光学系は光ファイバから成るので、誘導光学
系で合波した励起光と検出光は常に同軸となる。このた
め、励起光と検出光との光軸を調整する必要がなく、作
業効率を向上できる。また、光軸を調整する装置が不要
なのでマイクロ化学システムをますます小型化できる。
According to the microchemical system of the fourth aspect, since the guiding optical system is composed of an optical fiber, the excitation light and the detection light combined by the guiding optical system are always coaxial. Therefore, it is not necessary to adjust the optical axes of the excitation light and the detection light, and the work efficiency can be improved. Moreover, since a device for adjusting the optical axis is not required, the microchemical system can be further miniaturized.

【0025】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、前記照
射レンズは前記光ファイバの光出射側端部に固定されて
いることを特徴とする。
The microchemical system according to claim 5 is
The microchemical system according to claim 4, wherein the irradiation lens is fixed to a light emitting side end of the optical fiber.

【0026】請求項5記載のマイクロ化学システムによ
れば、照射レンズは光ファイバの光出射側端部に固定さ
れているので、励起光、検出光、及び照射レンズの全て
の光軸が固定され、その結果、光軸の調整が不要であ
り、作業効率をより向上させることができる。また、光
軸調整用の治具等が不要であるので、マイクロ化学シス
テムを一層小型化できる。
According to the microchemical system of the fifth aspect, since the irradiation lens is fixed to the light emitting side end of the optical fiber, all the optical axes of the excitation light, the detection light and the irradiation lens are fixed. As a result, it is not necessary to adjust the optical axis, and the working efficiency can be further improved. Further, since a jig for adjusting the optical axis is not necessary, the microchemical system can be further downsized.

【0027】請求項6記載のマイクロ化学システムは、
請求項4又は5記載のマイクロ化学システムにおいて、
前記光ファイバは前記励起光及び前記検出光の双方をシ
ングルモードで伝搬するものであることを特徴とする。
The microchemical system according to claim 6 is
The microchemical system according to claim 4 or 5,
It is characterized in that the optical fiber propagates both the excitation light and the detection light in a single mode.

【0028】請求項6記載のマイクロ化学システムによ
れば、光ファイバは励起光及び検出光の双方をシングル
モードで伝線するものであるので、励起光によって生成
される熱レンズが収差の小さい小さなレンズとなる結
果、正確な測定ができる。
According to the sixth aspect of the microchemical system, since the optical fiber transmits both the excitation light and the detection light in a single mode, the thermal lens generated by the excitation light has a small aberration and a small aberration. As a result of being a lens, accurate measurement can be performed.

【0029】請求項7記載のマイクロ化学システムは、
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
ステムにおいて、前記誘導光学系は光導波路から成るこ
とを特徴とする。
The microchemical system according to claim 7 is
The microchemical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the guiding optical system comprises an optical waveguide.

【0030】請求項7記載のマイクロ化学システムによ
れば、誘導光学系は光導波路から成るので、誘導光学系
で合波した励起光と検出光は常に同軸となる。このた
め、励起光と検出光との光軸を調整する必要がなく、作
業効率を向上できる。また、光軸を調整する装置が不要
なのでマイクロ化学システムをますます小型化できる。
According to the microchemical system of the seventh aspect, since the guiding optical system comprises an optical waveguide, the excitation light and the detection light combined by the guiding optical system are always coaxial. Therefore, it is not necessary to adjust the optical axes of the excitation light and the detection light, and the work efficiency can be improved. Moreover, since a device for adjusting the optical axis is not required, the microchemical system can be further miniaturized.

【0031】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
射レンズは前記光導波路の光出射側端部に固定されてい
ることを特徴とする。
The microchemical system according to claim 8 is
The microchemical system according to claim 7, wherein the irradiation lens is fixed to a light emitting side end of the optical waveguide.

【0032】請求項8記載のマイクロ化学システムによ
れば、照射レンズは光導波路の光出射側端部に固定され
ているので、励起光、検出光、及び照射レンズの全ての
光軸が固定され、その結果、光軸の調整が不要であり、
作業効率をより向上させることができる。また、光軸調
整用の治具等が不要であるので、マイクロ化学システム
を一層小型化できる。
According to the microchemical system of the eighth aspect, since the irradiation lens is fixed to the light emitting side end of the optical waveguide, all the optical axes of the excitation light, the detection light and the irradiation lens are fixed. As a result, there is no need to adjust the optical axis,
Work efficiency can be further improved. Further, since a jig for adjusting the optical axis is not necessary, the microchemical system can be further downsized.

【0033】請求項9記載のマイクロ化学システムは、
請求項7又は8記載のマイクロ化学システムにおいて、
前記光導波路は前記励起光及び前記検出光の双方をシン
グルモードで伝搬するものであることを特徴とする。
The microchemical system according to claim 9 is
The microchemical system according to claim 7 or 8,
The optical waveguide is characterized by propagating both the excitation light and the detection light in a single mode.

【0034】請求項9記載のマイクロ化学システムによ
れば、光導波路は励起光及び検出光の双方をシングルモ
ードで伝搬するものであるので、励起光によって生成さ
れる熱レンズが収差の小さい小さなレンズとなる結果、
正確な測定ができる。
According to the microchemical system of the ninth aspect, since the optical waveguide propagates both the excitation light and the detection light in a single mode, the thermal lens generated by the excitation light is a small lens with small aberration. As a result,
Accurate measurement is possible.

【0035】請求項10記載のマイクロ化学システム
は、請求項2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、前記屈折レンズが屈折率分布型レ
ンズであることを特徴とする。
A tenth aspect of the microchemical system according to any one of the second to ninth aspects is that the refractive lens is a gradient index lens.

【0036】請求項10記載のマイクロ化学システムに
よれば、屈折レンズが屈折率分布型レンズであるので、
照射レンズを小型化できる結果、マイクロ化学システム
をより一層小型化できる。
According to the microchemical system of the tenth aspect, since the refractive lens is a gradient index lens,
As a result of the miniaturization of the irradiation lens, the microchemical system can be further miniaturized.

【0037】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、
前記屈折率分布型レンズはロッドレンズであることを特
徴とする。
The microchemical system according to claim 11 is the microchemical system according to claim 10, wherein
The gradient index lens is a rod lens.

【0038】請求項11記載のマイクロ化学システムに
よれば、屈折率分布型レンズがロッドレンズであるの
で、光ファイバもしくは光導波路の光軸とロッドレンズ
との光軸は容易に合わせることができると共に保持を容
易とすることができる。
According to the microchemical system of the eleventh aspect, since the gradient index lens is a rod lens, the optical axis of the optical fiber or the optical waveguide can be easily aligned with the optical axis of the rod lens. It can be easily held.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】本発明者は、励起光を出力する励
起光用光源と、検出光を出力する検出光用光源と、励起
光及び検出光を合波して導く誘導光学系と、該誘導光学
系によって導かれた励起光及び検出光を試料に照射する
照射レンズと、励起光の照射を受けた試料によって生成
される熱レンズを透過した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、照射レンズは
回折レンズであると、レンズ自体が薄型で軽量となり、
その結果、マイクロ化学システムを小型化することがで
き、また、回折レンズはその構造上色収差を有している
ので、この回折レンズの他に外部の光学系を使用せずに
励起光と検出光の焦点位置をずらすことができ、もっ
て、マイクロ化学システムをより小型化できることを見
出した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventor has found that a light source for excitation light that outputs excitation light, a light source for detection light that outputs detection light, and a guiding optical system that multiplexes and guides the excitation light and the detection light, A micro equipped with an irradiation lens for irradiating the sample with the excitation light and the detection light guided by the guiding optical system, and a detection means for detecting the detection light transmitted through the thermal lens generated by the sample irradiated with the excitation light. In the chemical system, if the irradiation lens is a diffractive lens, the lens itself becomes thin and lightweight,
As a result, the microchemical system can be downsized, and since the diffractive lens has chromatic aberration due to its structure, the excitation light and the detection light can be extracted without using an external optical system in addition to this diffractive lens. It was found that the focal position of the micro chemical system can be shifted, and the micro chemical system can be further miniaturized.

【0040】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。
The present invention was made based on the results of the above research.

【0041】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。
The microchemical system according to the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0042】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図である。
FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of a microchemical system according to the first embodiment of the present invention.

【0043】図1において、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1は、後述する流路付き板
状部材20内に形成された流路204中の液中試料に励
起光及び検出光を照射する照射部1aと共に、流路付き
板状部材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。
Referring to FIG. 1, a microchemical system 1 according to the first embodiment of the present invention is configured such that excitation light and excitation light are applied to a submerged sample in a channel 204 formed in a plate member 20 with a channel described later. It is composed of an irradiation unit 1a for irradiating the detection light and a light receiving unit 1b for receiving the excitation light and the detection light that have passed through the plate member 20 with a flow path.

【0044】照射部1aは、励起光を出力する励起光用
光源106と、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1
07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、合波された光を受
光すると共に、内部に流路204が形成される流路付き
板状部材20に合波された光を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の位置を流路
付き板状部材20の流路204に面するように調整・保
持する治具30とから成る。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
流路付き板状部材20に照射でき、且つ、励起光の焦点
が流路204の中に位置するように調整できる。
The irradiation unit 1a includes an excitation light source 106 that outputs excitation light and a detection light source 107 that outputs detection light.
A modulator 108 for modulating the excitation light output from the excitation light source 106, the excitation light source 106 and the detection light source 1
07 are connected to each other via optical fibers, and a two-wavelength combining element 109 for combining the excitation light from the excitation light source 106 and the detection light from the detection light source 107, and the combined light are received. At the same time, the optical fiber 10 with a lens that irradiates the combined light to the plate-shaped member 20 with a flow channel in which the flow channel 204 is formed, and the position of the optical fiber 10 with a lens are located in the plate-shaped member 20 with a flow channel. And a jig 30 for adjusting and holding so as to face the flow path 204. By configuring the irradiation unit 1a in this way, it is possible to irradiate the plate-shaped member 20 with a flow path with light obtained by multiplexing the excitation light and the detection light, and the focal point of the excitation light is located in the flow path 204. Can be adjusted to

【0045】尚、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光フ
ァイバ103の外部で同軸にしてから光ファイバ103
に入射させてもよい。
The excitation light and the detection light are coaxial with each other outside the optical fiber 103 by using a dichroic mirror or the like without using the two-wavelength multiplexing element 109.
May be incident on.

【0046】流路付き板状部材20は、3層に順に接着
された基板201,202、203から成り、また、基
板202内部に形成される流路は、液中試料の混合、攪
拌、合成、分離、抽出、検出等に用いられる。
The plate member 20 with a flow path is composed of substrates 201, 202 and 203 bonded in order of three layers, and the flow path formed inside the substrate 202 is for mixing, stirring and synthesizing a submerged sample. , Separation, extraction, detection, etc.

【0047】流路付き板状部材20の材料は、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。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。
The material of the plate member 20 with a flow path is durable,
Glass is desirable from the viewpoint of chemical resistance and light transmission, and considering the use for biological samples such as cells, for example, for DNA analysis, glass with high acid resistance and alkali resistance, specifically, borosilicate glass, soda. Lime glass, aluminoborosilicate glass, quartz glass and the like are preferable. However, organic substances such as plastics can be used by limiting the use.

【0048】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、熱融着によって基板20
1,202,203同士を融着させてもよい。
Adhesives for adhering the substrates 201, 202 and 203 to each other include, for example, ultraviolet curing type, thermosetting type and
Liquid-curing acrylic and epoxy organic adhesives and inorganic adhesives are available. In addition, the substrate 20 is formed by heat fusion.
You may fuse 1,202,203 comrades.

【0049】受光部1bは、流路付き板状部材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
検出光を検出する光電変換器401と、光電変換器40
1からの信号を変調器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。
The light receiving portion 1b receives the excitation light and the detection light that have passed through the plate member 20 with a flow path, and also detects the wavelength filter 402 that selectively filters only the detection light and the filtered detection light. Photoelectric converter 401 and photoelectric converter 40
A lock-in amplifier 403 that synchronizes the signal from 1 with the modulator 108, and a computer 404 that analyzes this signal
It consists of and.

【0050】波長フィルタ402としては、例えば、高
屈折率と低屈折率とを多層に積層した光学干渉フィルタ
が用いられる。また、光電変換器401の上流側におい
て検出光の光路上に、検出光の一部のみを選択的に透過
させるピンホールを配置してもよい。
As the wavelength filter 402, for example, an optical interference filter in which a high refractive index and a low refractive index are laminated in multiple layers is used. In addition, a pinhole that selectively transmits only part of the detection light may be arranged on the optical path of the detection light on the upstream side of the photoelectric converter 401.

【0051】レンズ付き光ファイバ10は、2波長合波
素子109に接続されたシングルモードの光ファイバ1
03と、フェルール104と、光ファイバ103の先端
に配された照射レンズ40と、フェルール104と照射
レンズ40を固定するチューブ105とから成る。尚、
光ファイバ103をシングルモードとしたのは、光熱変
換分光分析方法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
用されるエネルギーを高くすると共に、励起光によって
生成する熱レンズが収差の少ないレンズになることが望
ましいからである。
The optical fiber with a lens 10 is a single mode optical fiber 1 connected to the two-wavelength multiplexing element 109.
03, a ferrule 104, an irradiation lens 40 arranged at the tip of the optical fiber 103, and a tube 105 for fixing the ferrule 104 and the irradiation lens 40. still,
The optical fiber 103 is set to the single mode because when the trace solute in the sample is detected by using the photothermal conversion spectroscopic analysis method, the excitation light is narrowed as small as possible to increase the energy used for the photothermal conversion, This is because it is desirable that the thermal lens generated by the excitation light be a lens with little aberration.

【0052】フェルール104は、光ファイバ103の
外径を照射レンズ40の外径と等しくするものであり、
照射レンズ40とは密着していてもよいし、隙間があっ
ても良い。
The ferrule 104 makes the outer diameter of the optical fiber 103 equal to the outer diameter of the irradiation lens 40.
It may be in close contact with the irradiation lens 40, or may have a gap.

【0053】チューブ105、ひいてはレンズ付き光フ
ァイバ10は、治具30によって保持され、流路付き板
状部材20の流路204に面して位置するように位置が
調整されている。
The tube 105, and by extension, the optical fiber 10 with lens is held by the jig 30 and its position is adjusted so as to be located facing the flow path 204 of the plate member 20 with flow path.

【0054】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するのに適して
いる。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をできるだけ多
くするためには、検出光もできる限り小さく絞ることが
望ましい。このためにも、光ファイバ103は、励起光
及び検出光がシングルモードで伝搬することが好まし
い。
The excitation light used to generate the thermal lens preferably has a Gaussian distribution. Since the light emitted from the single mode optical fiber 103 always has a Gaussian distribution, it is suitable for reducing the focus of the excitation light. Further, when the thermal lens generated by the excitation light is small, it is desirable to narrow down the detection light as much as possible in order to maximize the detection light that passes through this thermal lens. For this reason also, it is preferable that the optical fiber 103 propagates the excitation light and the detection light in a single mode.

【0055】なお、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、マルチモードの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、光ファイバの
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共に測定値が安定
しない場合がある。従って、上述のように光ファイバ1
03はシングルモードのものが好ましい。
Any optical fiber can be used as the optical fiber 103 as long as it transmits excitation light and detection light. However, when a multimode optical fiber is used, the emitted light does not have a Gaussian distribution. Moreover, since the emission pattern changes depending on various conditions such as the degree of bending of the optical fiber, it is not always possible to obtain stable emission light. Therefore, it may be difficult to measure a minute amount of solute and the measured value may not be stable. Therefore, as described above, the optical fiber 1
03 is preferably a single mode.

【0056】レンズ付き光ファイバ10は、図2に示す
ように、熱レンズ131が形成される励起光の焦点位置
132に対して検出光の焦点位置133が僅かにΔLだ
けずれるように設定されている。
As shown in FIG. 2, the optical fiber with lens 10 is set so that the focal position 133 of the detection light is slightly deviated from the focal position 132 of the excitation light on which the thermal lens 131 is formed by ΔL. There is.

【0057】Icは、共焦点長(nm)として、 Ic=π・(d/2)2/λ1 ・・・(1) 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)、NAは、照射レンズ40の開口数であ
る。尚、NAの値に関しては、本実施の形態のように、
光ファイバ103を用いる場合は、一般に光ファイバの
出射光の開口数が小さいため、大きな開口数を有する照
射レンズ40を用いた場合は光ファイバ103の開口数
を用いて計算する必要がある。
Ic is calculated as a confocal length (nm) by Ic = π (d / 2) 2 / λ 1 (1) Here, d is d = 1.22 × λ 1 / NA
Λ 1 is the wavelength (nm) of the excitation light, and NA is the numerical aperture of the irradiation lens 40. Regarding the value of NA, as in the present embodiment,
When the optical fiber 103 is used, the numerical aperture of the light emitted from the optical fiber is generally small. Therefore, when the irradiation lens 40 having a large numerical aperture is used, it is necessary to use the numerical aperture of the optical fiber 103 for calculation.

【0058】上記ΔL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ΔL値は、好ましくは、 Ic<ΔL<10・Ic ・・・(2) であるが、 ΔL=√3・Ic ・・・(3) であるのがより好ましい。
The ΔL value changes depending on the thickness of the sample to be measured. When measuring a sample thinner than the confocal length,
The ΔL value is preferably Ic <ΔL <10 · Ic (2), more preferably ΔL = √3 · Ic (3).

【0059】例えば、NA=0.46、λ1=488n
m、λ2=632.8nmにおけるずれΔLの値と信号
強度の関係は、ΔL=4.67μmのときの信号強度を
100とした場合の相対比係数値で表すと、図3に示す
ように、ΔL=4.76μmのときに信号強度が最大と
なる。すなわち、共焦点長(Ic)より薄い試料を測定
する場合は、式(2)、好ましくは式(3)の関係を満
たすようにΔLを設計するのが好ましいことがわかる。
このΔL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も短い場合も同じ結果となる。
For example, NA = 0.46, λ 1 = 488n
The relationship between the value of the deviation ΔL and the signal intensity at m and λ 2 = 632.8 nm is represented by a relative ratio coefficient value when the signal intensity at ΔL = 4.67 μm is 100, as shown in FIG. , ΔL = 4.76 μm, the signal intensity becomes maximum. That is, when measuring a sample thinner than the confocal length (Ic), it is preferable to design ΔL so as to satisfy the relationship of the expression (2), preferably the expression (3).
Since the value of ΔL represents the difference between the focal position of the detection light and the focal position of the excitation light, the same result is obtained regardless of whether the focal length of the detection light is longer or shorter than the focal length of the excitation light.

【0060】測定に際し最適なΔLとするため、通常、
照射レンズ40として、屈折率分布型のロッドレンズを
用いることが多い。
In order to obtain the optimum ΔL for the measurement,
A gradient index rod lens is often used as the irradiation lens 40.

【0061】ロッドレンズは、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り、中心
軸から半径方向でrの距離の位置における屈折率n
(r)、軸上屈折率n0、2乗分布定数g、及び距離r
との関係が、近似的に以下の2次方程式 n(r)=n0{1−(g2/2)・r2} で表される集束性光伝送体として知られている。
The rod lens is composed of a cylindrical transparent body whose refractive index continuously changes from the center to the periphery, and has a refractive index n at a position of a distance r from the central axis in the radial direction.
(R), on-axis refractive index n 0 , squared distribution constant g, and distance r
Relationship with is known as converging light transmitting body represented approximately by the following quadratic equation n (r) = n 0 { 1- (g 2/2) · r 2}.

【0062】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 の位置に焦点が形成される。
The rod lens has a length z 0 of 0 <z 0 <
When selected in the range of π / 2g, its image forming property is the same as that of a normal convex lens even though both end faces are flat, and S 0 = cot (gz 0 ) / n 0 g from the exit end by parallel incident rays. A focus is formed at the position.

【0063】また、ロッドレンズは、例えば以下のよう
な方法で製造される。
The rod lens is manufactured by the following method, for example.

【0064】即ち、モル百分率でSiO2:57〜63
%、B23:17〜23%、Na2O:5〜17%、T
2O:3〜15%を主成分とする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、ガラス中のタリウムイオン及び
ナトリウムイオンと媒体中のカリウムイオンとをイオン
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。
That is, in terms of mole percentage, SiO 2 : 57 to 63
%, B 2 O 3: 17~23 %, Na 2 O: 5~17%, T
1 2 O: After forming a rod from glass containing 3 to 15% as a main component, the glass rod is treated in an ion exchange medium such as potassium nitrate, and thallium ions and sodium ions in the glass and potassium in the medium are treated. Ions are exchanged with the ions to provide a continuously decreasing refractive index profile in the glass rod from the center to the periphery.

【0065】しかし、ロッドレンズの色収差は、主に用
いられるイオンの種類によって決定されるものであり、
上述したように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事が可能なイオン
の種類は、タリウム、リチウム、セシウム、銀など一部
に限られているため、ロッドレンズのみから成る照射レ
ンズ40では、測定条件によっては最適なΔLとするこ
とができない。そこで、本実施の形態では、ロッドレン
ズ101の端面上に回折レンズ102を形成したもの
(図1,図5)を照射レンズ40として用いている。以
下、その理由について述べる。
However, the chromatic aberration of the rod lens is determined mainly by the type of ions used,
As described above, the types of ions capable of providing the refractive index distribution that continuously decreases from the center to the periphery in the glass rod are limited to some such as thallium, lithium, cesium, and silver. With the irradiation lens 40 including only the rod lens, the optimum ΔL cannot be set depending on the measurement conditions. Therefore, in the present embodiment, the one in which the diffraction lens 102 is formed on the end surface of the rod lens 101 (FIGS. 1 and 5) is used as the irradiation lens 40. The reason will be described below.

【0066】回折レンズ140は位相変調素子と考えら
れ、位相変調量ψは、焦点距離をf、レンズ中心からの
距離をrで表して φ(r)=−πr2/λf で与えられる。これにより、回折レンズ102は、位相
2πの整数倍に相当する部分を取り除き、残りの位相を
さらに量子化した断面が波形(図5(a))、上からみ
ると、同心に形成される複数の輪帯状(図5(b))の
形状となる。量子化数mが大きいほど、屈折レンズの位
相分布に近くなる(光学 vol.30 (4) 270(2001))。
The diffractive lens 140 is considered to be a phase modulation element, and the phase modulation amount ψ is given by φ (r) = − πr 2 / λf, where f is the focal length and r is the distance from the lens center. As a result, in the diffractive lens 102, a section corresponding to an integer multiple of the phase 2π is removed, and the remaining phase is further quantized to have a waveform (FIG. 5A). It becomes the shape of the annular zone (FIG. 5B). The larger the quantization number m, the closer it is to the phase distribution of the refractive lens (Optics vol.30 (4) 270 (2001)).

【0067】回折レンズ102は位相を基準にして形状
の量子化を行うため、波長によりその形状が異なり、設
計波長が必ず存在する。
Since the diffractive lens 102 quantizes the shape based on the phase, the shape differs depending on the wavelength, and the design wavelength always exists.

【0068】回折レンズ102を形成する方法はどのよ
うな方法でもよいが、波長程度の深さ分布を精度よく形
成する必要があるので、半導体露光装置や電子ビーム描
画装置を用いた、エッチング法、火炎加水分解堆積法な
どが用いられる。いずれの場合も、1回のプロセスで2
段階の形状が得られるので、N回のプロセスを繰返すこ
とで2N階段の形状が得られる。このようにして作製さ
れた階段状の形状を持つ回折光学素子は、バイナリ光学
素子とも呼ばれる。従って、図5(b)に示すように、
回折レンズ102は上からみると同心に形成される複数
の輪帯状の形状が2N形成されている。
Any method may be used to form the diffractive lens 102, but since it is necessary to accurately form a depth distribution of about the wavelength, an etching method using a semiconductor exposure apparatus or an electron beam drawing apparatus, A flame hydrolysis deposition method or the like is used. In each case, 2 in one process
Since the step shape is obtained, the 2 N step shape is obtained by repeating the process N times. The diffractive optical element having a stepped shape manufactured in this manner is also called a binary optical element. Therefore, as shown in FIG.
When viewed from above, the diffractive lens 102 has a plurality of annular zones 2 N formed concentrically.

【0069】次に、照射レンズ40として、ロッドレン
ズ101と回折レンズ102を組み合わせたものを用い
た場合に、信号強度が最大となるΔLの値がどのような
値であっても、調整することができる理由について説明
する。
Next, when the combination of the rod lens 101 and the diffractive lens 102 is used as the irradiation lens 40, the value of ΔL that maximizes the signal intensity can be adjusted regardless of the value. Explain why you can.

【0070】回折レンズ102は、上述したように、そ
の色収差が回折レンズの形状に起因するものであるのに
対し、ロッドレンズ101は、その色収差が材料の分散
に起因するものであるため、色収差の符号が逆となり、
ロッドレンズ101が有する色収差量と、その端面上に
形成された回折レンズ102との色収差を組合せること
で、レンズ付き光ファイバ10の色収差量を調整するこ
とが可能となる。
As described above, the chromatic aberration of the diffractive lens 102 is caused by the shape of the diffractive lens, whereas the rod lens 101 is chromatic aberration because the chromatic aberration is caused by the dispersion of the material. Has the opposite sign,
By combining the chromatic aberration amount of the rod lens 101 and the chromatic aberration of the diffractive lens 102 formed on the end surface of the rod lens 101, the chromatic aberration amount of the optical fiber with lens 10 can be adjusted.

【0071】また、照射レンズ40として、回折レンズ
102を端面上に形成したロッドレンズ101を用いる
場合、単独の回折レンズ140を用いる場合より、照射
レンズ40の収差が小さくなるため、励起光及び検出光
の焦点を小さくすることができる。
When the rod lens 101 having the diffractive lens 102 formed on the end face is used as the irradiation lens 40, the aberration of the irradiation lens 40 is smaller than that when the single diffractive lens 140 is used. The focus of light can be reduced.

【0072】また、ロッドレンズ101はその形状が円
柱状であり、底面が平面であるので、光ファイバ103
端面に容易に取り付けられると共に、レンズの光軸を光
ファイバ103の光軸に対して容易に合わせることがで
きる。また、形状が円柱状であるので、レンズを光ファ
イバ103に取り付ける際に治具30を用いる場合はレ
ンズの保持が容易である。
Since the rod lens 101 has a cylindrical shape and the bottom surface is a flat surface, the optical fiber 103
The optical axis of the lens can be easily attached to the optical axis of the optical fiber 103 while being easily attached to the end face. Further, since the shape is cylindrical, it is easy to hold the lens when the jig 30 is used when attaching the lens to the optical fiber 103.

【0073】本発明の第1の実施の形態に係るマイクロ
化学システムによれば、回折レンズ102を端面上に形
成したロッドレンズ101が、励起光及び検出光を伝搬
する光ファイバ103の先端に取り付けられているの
で、測定毎に励起光と検出光との光軸及び回折レンズ1
02を端面上に形成したロッドレンズ101の光軸を調
整する必要が無い上に、光軸を合わせるための治具及び
堅固な定盤が不用であり、もって、マイクロ化学システ
ムを小型化できる。また、回折レンズ102とロッドレ
ンズ101の色収差を組合せることで、測定するために
用いる溝のディメンジョンに適した色収差量とすること
ができるため、高感度な測定が可能となる。
According to the microchemical system according to the first embodiment of the present invention, the rod lens 101 having the diffractive lens 102 formed on the end face is attached to the tip of the optical fiber 103 for propagating the excitation light and the detection light. Therefore, the optical axis of the excitation light and the detection light and the diffractive lens 1 for each measurement are
It is not necessary to adjust the optical axis of the rod lens 101 in which 02 is formed on the end face, and a jig for adjusting the optical axis and a solid surface plate are not necessary, so that the microchemical system can be miniaturized. Further, by combining the chromatic aberrations of the diffractive lens 102 and the rod lens 101, the chromatic aberration amount suitable for the dimension of the groove used for the measurement can be obtained, so that the measurement with high sensitivity becomes possible.

【0074】また、回折レンズ102を端面上に形成し
たロッドレンズ101は流路付き板状部材20に接触し
ている必要はないが、接触する場合は流路付き板状部材
20の基板201の厚みで回折レンズ102を端面上に
形成したロッドレンズ101の焦点距離を調整できる。
基板201の厚みが足りない場合は、回折レンズ102
を端面上に形成したロッドレンズ101と基板201の
間に焦点距離を調整するためのスペーサーを入れてもよ
い。これらの場合は励起光の焦点距離の調整も不要とな
るため、装置をさらに小型化できる。
The rod lens 101 having the diffractive lens 102 formed on the end face does not have to be in contact with the plate member 20 with flow passages. The focal length of the rod lens 101 having the diffractive lens 102 formed on the end face can be adjusted by the thickness.
If the substrate 201 is not thick enough, the diffractive lens 102
A spacer for adjusting the focal length may be inserted between the rod lens 101 formed on the end face and the substrate 201. In these cases, it is not necessary to adjust the focal length of the excitation light, and the device can be further downsized.

【0075】さらに、上述したように、回折レンズは設
計波長によって形状を調整することで色収差の調整を可
能とするため、回折レンズのみで照射レンズ40を構成
するようにしてもよい(図4)。
Further, as described above, since the chromatic aberration can be adjusted by adjusting the shape of the diffractive lens according to the design wavelength, the irradiation lens 40 may be configured by only the diffractive lens (FIG. 4). .

【0076】尚、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、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先端の加工によるレンズは
収差が大きいので、励起光ならびに検出光の焦点が大き
いという問題もある。従って、本実施の形態では光ファ
イバ103の先端に上述の照射レンズ40が取りつけら
れている。
If the tip of the optical fiber 103 is processed into a spherical shape to form a lens, the excitation light and the detection light can be narrowed down without attaching a lens to the tip of the optical fiber 103. In this case, Since there is almost no chromatic aberration, the focus positions of the excitation light and the detection light are almost the same. For this reason,
There is a problem that the signal of the thermal lens is hardly detected. Further, since the lens produced by processing the tip of the optical fiber 103 has large aberration, there is a problem that the focus of the excitation light and the detection light is large. Therefore, in the present embodiment, the irradiation lens 40 described above is attached to the tip of the optical fiber 103.

【0077】図6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図である。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic structure of the microchemical system according to the second embodiment of the present invention.

【0078】図6において、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2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1(図1)と基本的
に同じ構成であり、同じ構成部材には同一の符合を付し
て説明を省略して、以下に異なる点のみ説明する。
In FIG. 6, the microchemical system 2 according to the second embodiment of the present invention has basically the same structure as the microchemical system 1 (FIG. 1) according to the first embodiment of the present invention. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Only different points will be described below.

【0079】図6において、マイクロ化学システム2に
おける照射部2aは、基板205に配され、基板205
は、屈折率分布型ロッドレンズ101と、このロッドレ
ンズ101の上端面に形成された回折レンズ102と、
回折レンズ102の上に配されたプリズム121とを備
える。また、基板205の上面上には、一端がプリズム
121に向けられていると共に他端が二又に分岐した光
導波路120が形成され、光導波路120の二又の各先
端には励起光用光源106及び検出光用光源107が配
置されると共に、分岐部近傍には2波長合波素子109
が配置されている。
In FIG. 6, the irradiation unit 2a in the microchemical system 2 is disposed on the substrate 205, and the substrate 205
Is a gradient index rod lens 101, a diffractive lens 102 formed on the upper end surface of the rod lens 101,
A prism 121 disposed on the diffractive lens 102. Further, on the upper surface of the substrate 205, an optical waveguide 120 is formed, one end of which is directed to the prism 121 and the other end of which is bifurcated. An excitation light source is formed at each of the two ends of the optical waveguide 120. 106 and a light source 107 for detection light are arranged, and a two-wavelength multiplexing element 109 is provided near the branch portion.
Are arranged.

【0080】光導波路120は、励起光用光源106か
らの励起光及び検出光用光源107からの検出光をシン
グルモードで伝搬し、プリズム121で方向が変えられ
て回折レンズ102及び屈折率分布型ロッドレンズ10
1を介して、流路付き板状部材20の流路204に照射
される。
The optical waveguide 120 propagates the excitation light from the excitation light source 106 and the detection light from the detection light source 107 in a single mode, and the direction is changed by the prism 121 to change the direction of the diffraction lens 102 and the refractive index distribution type. Rod lens 10
1 to irradiate the flow path 204 of the plate-shaped member 20 with flow path.

【0081】光導波路120を形成する方法は、どのよ
うな方法でもよいが、例えば、火炎加水分解法がある。
この火炎加水分解法とは、例えば四塩化シリコンと四塩
化ゲルマニウムの火炎加水分解により基板205の表面
に下クラッド用及びコア用の2層のガラス微粒子層を堆
積させ、高温加熱により微粒子層を透明ガラス層に改質
する。次いで、フォトリソグラフィ及び反応性エッチン
グにより回路パターンを有するコア部を形成する。この
後、上クラッドを四塩化シリコンの火炎加水分解により
形成する(J. Lightwave Tech. Vol. 17(5) 771 (1999)
等)。尚、上記において、基板205とコア部分の屈
折率が適当な値を有している場合は、下クラッドを形成
させなくてもよい。
The optical waveguide 120 may be formed by any method, for example, flame hydrolysis method.
This flame hydrolysis method is, for example, flame hydrolysis of silicon tetrachloride and germanium tetrachloride to deposit two glass fine particle layers for the lower clad and the core on the surface of the substrate 205, and the fine particle layer is transparent by heating at a high temperature. Reform into a glass layer. Then, a core portion having a circuit pattern is formed by photolithography and reactive etching. After that, the upper clad is formed by flame hydrolysis of silicon tetrachloride (J. Lightwave Tech. Vol. 17 (5) 771 (1999).
etc). In the above, when the refractive index of the substrate 205 and the core portion have appropriate values, the lower clad may not be formed.

【0082】光導波路120の先端は、プリズム121
に接触させても良い。また、励起光の焦点距離を調整す
るため、プリズム121とロッドレンズ101とを離し
て設置しても良い。ロッドレンズ101の端面は、流路
付き板状部材20の表面と同一の面であってもよい。
The tip of the optical waveguide 120 has a prism 121.
May be contacted with. Further, in order to adjust the focal length of the excitation light, the prism 121 and the rod lens 101 may be installed separately. The end surface of the rod lens 101 may be the same surface as the surface of the plate member 20 with a flow path.

【0083】本発明の第2の実施の形態に係るマイクロ
化学システムによれば、回折レンズ102を端面上に形
成したロッドレンズ101は、励起光及び検出光を伝搬
する光導波路120の先端に取り付けられているので、
測定毎に励起光と検出光との光軸及び回折レンズ102
を端面上に形成したロッドレンズ101の光軸を調整す
る必要が無い上に、光軸を合わせるための治具及び堅固
な定盤が不用であり、もって、マイクロ化学システムを
小型化できる。
According to the microchemical system according to the second embodiment of the present invention, the rod lens 101 having the diffractive lens 102 formed on the end face is attached to the tip of the optical waveguide 120 for propagating the excitation light and the detection light. Since it has been
Optical axis of excitation light and detection light and diffractive lens 102 for each measurement
It is not necessary to adjust the optical axis of the rod lens 101 formed on the end face, and a jig for adjusting the optical axis and a solid surface plate are not required, so that the microchemical system can be miniaturized.

【0084】また、回折レンズ102とロッドレンズ1
01の色収差を組合せることで、測定するために用いる
溝のディメンジョンに適した色収差量とすることができ
るため、高感度な測定が可能となる。
Further, the diffractive lens 102 and the rod lens 1
By combining the chromatic aberration of 01, the chromatic aberration amount suitable for the dimension of the groove used for the measurement can be obtained, and thus the measurement with high sensitivity becomes possible.

【0085】図7は、本発明の第3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。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the microchemical system according to the third embodiment of the present invention.

【0086】図7において、本発明の第3の実施の形態
に係るマイクロ化学システム3は、第1の実施の形態に
係るマイクロ化学システム1(図1)と基本的に同じ構
成であり、同じ構成部材には同一の符合を付して説明を
省略して、以下に異なる点のみ説明する。
In FIG. 7, the microchemical system 3 according to the third embodiment of the present invention has basically the same structure as the microchemical system 1 (FIG. 1) according to the first embodiment, and the same structure. The same reference numerals are given to the constituent members, the description thereof will be omitted, and only different points will be described below.

【0087】図7において、マイクロ化学システム3に
おける照射部4aは、流路付き板状部材20の基板20
1上に配された回折レンズ150と、励起光をダイクロ
ミックミラー152を介して流路付き板状部材20上の
回折レンズ150に照射する励起光用光源106と、検
出光をダイクロミックミラー152を介して流路付き板
状部材20上の回折レンズ150に照射する検出光用光
源106とを備え、励起光用光源106からの励起光
は、熱レンズ信号のS/N比を向上するために音響光学
変調器151により変調される。
In FIG. 7, the irradiation section 4a in the microchemical system 3 is the substrate 20 of the plate member 20 with a flow path.
1, the excitation light source 106 for irradiating the diffraction lens 150 on the plate member 20 with the flow path with the excitation light through the dichroic mirror 152, and the detection light. A detection light source 106 for irradiating the diffractive lens 150 on the plate-like member 20 with a flow path through the excitation light from the excitation light source 106 for improving the S / N ratio of the thermal lens signal. Is modulated by the acousto-optic modulator 151.

【0088】音響光学変調器151のかわりにチョッパ
ーを用いても良い。変調された励起光はダイクロイック
ミラー152にて反射される。このダイクロイックミラ
ー152には検出光用光源107からの検出光が入射す
る。ダイクロイックミラー152によって励起光と検出
光とが同軸になり、流路付き板状部材20の表面に形成
された回折レンズ150に導かれる。
A chopper may be used instead of the acousto-optic modulator 151. The modulated excitation light is reflected by the dichroic mirror 152. Detection light from the detection light source 107 is incident on the dichroic mirror 152. The excitation light and the detection light are made coaxial by the dichroic mirror 152 and guided to the diffractive lens 150 formed on the surface of the plate member 20 with a flow path.

【0089】本発明の第3の実施の形態に係るマイクロ
化学システム3によれば、照射レンズ40として、回折
レンズ150が検出する試料を流す流路付き板状部材2
0の表面に形成されているため、照射レンズ40部分の
厚みが無くなる結果、マイクロ化学システムを非常に小
型化できる。
According to the microchemical system 3 according to the third embodiment of the present invention, as the irradiation lens 40, the plate-like member 2 having a flow path through which the sample detected by the diffraction lens 150 flows.
Since it is formed on the surface of 0, the thickness of the irradiation lens 40 portion is eliminated, and as a result, the microchemical system can be made extremely small.

【0090】[0090]

【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、照射レンズは回折
レンズであるので、レンズ自体が薄型で軽量となりその
結果、マイクロ化学システムを小型化することができ
る。また、回折レンズはその構造上色収差を有している
ので、この回折レンズの他に外部の光学系を使用せずに
励起光と検出光の焦点位置をずらすことができ、もっ
て、マイクロ化学システムをより小型化できる。
As described in detail above, according to the microchemical system of the first aspect, since the irradiation lens is a diffractive lens, the lens itself is thin and lightweight, and as a result, the microchemical system is miniaturized. can do. In addition, since the diffractive lens has chromatic aberration due to its structure, it is possible to shift the focal positions of the excitation light and the detection light without using an external optical system in addition to this diffractive lens. Can be made smaller.

【0091】請求項2記載のマイクロ化学システムによ
れば、照射レンズ、回折レンズに屈折レンズをさらに組
合せたものであるので、回折レンズと屈折レンズの色収
差の符合は逆であることを利用し、照射レンズの色収差
量を最適値に調整することができる結果、マイクロ化学
システムの測定感度を高くすることができ、且つ、照射
レンズの収差を小さくすることができると共に、マイク
ロ化学システムの測定感度を高くすることができる。
According to the microchemical system of the second aspect, since the irradiation lens and the diffractive lens are further combined with the refractive lens, the fact that the signs of chromatic aberration of the diffractive lens and the refractive lens are opposite to each other is utilized, As a result of being able to adjust the amount of chromatic aberration of the irradiation lens to an optimum value, it is possible to increase the measurement sensitivity of the microchemical system, reduce the aberration of the irradiation lens, and increase the measurement sensitivity of the microchemical system. Can be higher.

【0092】請求項3記載のマイクロ化学システムによ
れば、回折レンズは屈折レンズの表面に形成されている
ので、照射レンズは小さくなる結果、マイクロ化学シス
テムをさらに小型化できる。
According to the third aspect of the microchemical system, since the diffractive lens is formed on the surface of the refracting lens, the irradiation lens becomes small, and the microchemical system can be further miniaturized.

【0093】請求項4記載のマイクロ化学システムによ
れば、誘導光学系は光ファイバから成るので、誘導光学
系で合わされた励起光と検出光は常に同軸となる。この
ため、励起光と検出光との光軸を調整する必要がなく、
作業効率を向上できる。また、光軸を調整する装置が不
要なのでマイクロ化学システムをますます小型化でき
る。
According to the microchemical system of the fourth aspect, since the guiding optical system comprises an optical fiber, the excitation light and the detection light combined by the guiding optical system are always coaxial. Therefore, it is not necessary to adjust the optical axes of the excitation light and the detection light,
Work efficiency can be improved. Moreover, since a device for adjusting the optical axis is not required, the microchemical system can be further miniaturized.

【0094】請求項5記載のマイクロ化学システムによ
れば、照射レンズは光ファイバの光出射側端部に固定さ
れているので、励起光、検出光、及び照射レンズの全て
の光軸が固定され、その結果、光軸の調整が不要であ
り、作業効率をより向上させることができる。また、光
軸調整用の治具等が不要であるので、マイクロ化学シス
テムを一層小型化できる。
According to the microchemical system of the fifth aspect, since the irradiation lens is fixed to the end of the optical fiber on the light emitting side, all the optical axes of the excitation light, the detection light and the irradiation lens are fixed. As a result, it is not necessary to adjust the optical axis, and the working efficiency can be further improved. Further, since a jig for adjusting the optical axis is not necessary, the microchemical system can be further downsized.

【0095】請求項6記載のマイクロ化学システムによ
れば、光ファイバは励起光及び検出光の双方をシングル
モードで伝搬するものであるので、励起光によって生成
される熱レンズが収差の小さい小さなレンズとなる結
果、正確な測定ができる。
According to the microchemical system of the sixth aspect, since the optical fiber propagates both the excitation light and the detection light in a single mode, the thermal lens generated by the excitation light is a small lens with small aberration. As a result, accurate measurement can be performed.

【0096】請求項7記載のマイクロ化学システムによ
れば、誘導光学系は光導波路から成るので、誘導光学系
で合わされた励起光と検出光は常に同軸となる。このた
め、励起光と検出光との光軸を調整する必要がなく、作
業効率を向上できる。また、光軸を調整する装置が不要
なのでマイクロ化学システムをますます小型化できる。
According to the microchemical system of the seventh aspect, since the guiding optical system comprises an optical waveguide, the excitation light and the detection light combined by the guiding optical system are always coaxial. Therefore, it is not necessary to adjust the optical axes of the excitation light and the detection light, and the work efficiency can be improved. Moreover, since a device for adjusting the optical axis is not required, the microchemical system can be further miniaturized.

【0097】請求項8記載のマイクロ化学システムによ
れば、照射レンズは光導波路の光出射側端部に固定され
ているので、励起光、検出光、及び照射レンズの全ての
光軸が固定され、その結果、光軸の調整が不要であり、
作業効率をより向上させることができる。また、光軸調
整用の治具等が不要であるので、マイクロ化学システム
を一層小型化できる。
According to the eighth aspect of the microchemical system, since the irradiation lens is fixed to the light emitting side end of the optical waveguide, all the optical axes of the excitation light, the detection light and the irradiation lens are fixed. As a result, there is no need to adjust the optical axis,
Work efficiency can be further improved. Further, since a jig for adjusting the optical axis is not necessary, the microchemical system can be further downsized.

【0098】請求項9記載のマイクロ化学システムによ
れば、光導波路は励起光及び検出光の双方をシングルモ
ードで伝搬するものであるので、励起光によって生成さ
れる熱レンズが収差の小さい小さなレンズとなる結果、
正確な測定ができる。
According to the microchemical system of the ninth aspect, since the optical waveguide propagates both the excitation light and the detection light in a single mode, the thermal lens generated by the excitation light is a small lens with small aberration. As a result,
Accurate measurement is possible.

【0099】請求項10記載のマイクロ化学システムに
よれば、屈折レンズが屈折率分布型レンズであるので、
照射レンズを小型化できる結果、マイクロ化学システム
をより一層小型化できる。
According to the microchemical system of the tenth aspect, since the refractive lens is a gradient index lens,
As a result of the miniaturization of the irradiation lens, the microchemical system can be further miniaturized.

【0100】請求項11記載のマイクロ化学システムに
よれば、屈折率分布型レンズがロッドレンズであるの
で、光ファイバもしくは光導波路の光軸とロッドレンズ
との光軸は容易に合わせられると共に保持を容易とする
ことができる。
According to the microchemical system of the eleventh aspect, since the gradient index lens is a rod lens, the optical axis of the optical fiber or optical waveguide and the optical axis of the rod lens can be easily aligned and held. Can be easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a microchemical system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】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る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a formation position of a thermal lens and a focus position of detection light with respect to an optical axis (Z-axis direction) of excitation light.

【図3】最適焦点位置のずれΔLに対する信号強度の変
化の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a change in signal intensity with respect to a shift ΔL in the optimum focus position.

【図4】本発明の第1の実施の形態に係るマイクロ化学
システムの変形例の概略構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a modified example of the microchemical system according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態に係る照射レンズ4
0の概略図であり、(a)は、照射レンズ40の断面図
であり、(b)は、照射レンズ40の平面図である。
FIG. 5 is an irradiation lens 4 according to the first embodiment of the present invention.
0 is a schematic diagram of 0, (a) is a cross-sectional view of the irradiation lens 40, (b) is a plan view of the irradiation lens 40.

【図6】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図である。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a microchemical system according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3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。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a microchemical system according to a third embodiment of the present invention.

【図8】熱レンズの原理の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a principle of a thermal lens.

【図9】従来の光熱変換分光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、(a)
は、検出光の焦点位置を熱レンズの位置より長くした場
合を示し、(b)は、検出光の焦点位置を熱レンズの位
置より短くした場合を示す。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a method of detecting a change in the refractive index of a thermal lens in a conventional photothermal conversion spectroscopic analyzer, (a)
Shows the case where the focal position of the detection light is made longer than the position of the thermal lens, and (b) shows the case where the focal position of the detection light is made shorter than the position of the thermal lens.

【図10】従来の光熱変換分光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
光を光路の途中にレンズを入れて若干発散又は集光さ
せ、検出光の焦点距離を励起光の焦点距離より長くした
場合を示す。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a method for detecting a change in the refractive index of a thermal lens in a conventional photothermal conversion spectroscopic analyzer, in which a lens is inserted in the optical path to slightly diverge or condense the detected light and The case where the focal length is made longer than the focal length of the excitation light is shown.

【符合の説明】[Explanation of sign]

10 レンズ付き光ファイバ 20 流路付き板状部材 101 ロッドレンズ 102 回折レンズ 103 光ファイバ 104 フェルール 105 チューブ 106 励起光用光源 107 検出光用光源 108 変調器 109 2波長合波素子 120 光導波路 121 プリズム 130 対物レンズ 131 熱レンズ 132 励起光の焦点位置 133 色収差を有する対物レンズ130による検出光
の焦点位置 134 色収差を有さない対物レンズ130による検出
光の焦点位置 140,150 回折レンズ 151 音響光学変調器 152 ダイクロイックミラー 201,202,203 基板 204 流路 205 基板 401 光電変換器 402 波長フィルタ 403 ロックインアンプ 404 コンピュータ
10 optical fiber with lens 20 plate-like member with flow path 101 rod lens 102 diffractive lens 103 optical fiber 104 ferrule 105 tube 106 light source for excitation light 107 light source for detection light 108 modulator 109 two wavelength multiplexing element 120 optical waveguide 121 prism 130 Objective lens 131 Thermal lens 132 Focus position of excitation light 133 Focus position of detection light by objective lens having chromatic aberration 134 Focus position of detection light by objective lens having no chromatic aberration 140, 150 Diffraction lens 151 Acousto-optic modulator 152 Dichroic mirrors 201, 202, 203 Substrate 204 Flow path 205 Substrate 401 Photoelectric converter 402 Wavelength filter 403 Lock-in amplifier 404 Computer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G040 AA02 AB07 BA02 BA24 CA12 CA23 CB02 EA06 EB02 EC04 GA05 GA07 2G059 AA05 BB04 BB12 CC16 EE01 GG03 GG06 JJ02 JJ03 JJ07 JJ11 JJ12 JJ17 JJ18 JJ22 JJ24 KK01 MM01 2H049 AA04 AA18 AA33 AA37 AA55   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2G040 AA02 AB07 BA02 BA24 CA12                       CA23 CB02 EA06 EB02 EC04                       GA05 GA07                 2G059 AA05 BB04 BB12 CC16 EE01                       GG03 GG06 JJ02 JJ03 JJ07                       JJ11 JJ12 JJ17 JJ18 JJ22                       JJ24 KK01 MM01                 2H049 AA04 AA18 AA33 AA37 AA55

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 励起光を出力する励起光用光源と、検出
光を出力する検出光用光源と、前記励起光及び前記検出
光を合波して導く誘導光学系と、該誘導光学系によって
導かれた前記励起光及び前記検出光を試料に照射する照
射レンズと、前記励起光の照射を受けた試料によって生
成される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、前記照
射レンズは回折レンズであることを特徴とするマイクロ
化学システム。
1. A pumping light source that outputs pumping light, a detection light source that outputs detection light, a guiding optical system that multiplexes and guides the pumping light and the detecting light, and the guiding optical system. Micro chemistry comprising an irradiation lens for irradiating a sample with the guided excitation light and the detection light, and detection means for detecting the detection light transmitted through a thermal lens generated by the sample irradiated with the excitation light In the system, the micro-chemical system is characterized in that the illumination lens is a diffractive lens.
【請求項2】 前記照射レンズは前記回折レンズに屈折
レンズをさらに組合せたもの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。
2. The microchemical system according to claim 1, wherein the irradiation lens is a combination of the diffraction lens and a refraction lens.
【請求項3】 前記回折レンズは前記屈折レンズの表面
に形成されてい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。
3. The microchemical system according to claim 2, wherein the diffractive lens is formed on a surface of the refractive lens.
【請求項4】 前記誘導光学系は光ファイバから成るこ
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。
4. The microchemical system according to claim 1, wherein the guiding optical system comprises an optical fiber.
【請求項5】 前記照射レンズは前記光ファイバの光出
射側端部に固定されてい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。
5. The microchemical system according to claim 4, wherein the irradiation lens is fixed to an end of the optical fiber on the light emission side.
【請求項6】 前記光ファイバは前記励起光及び前記検
出光の双方をシングルモードで伝搬するものであること
を特徴とする請求項4又は5記載のマイクロ化学システ
ム。
6. The microchemical system according to claim 4, wherein the optical fiber propagates both the excitation light and the detection light in a single mode.
【請求項7】 前記誘導光学系は光導波路から成ること
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。
7. The microchemical system according to claim 1, wherein the guiding optical system comprises an optical waveguide.
【請求項8】 前記照射レンズは前記光導波路の光出射
側端部に固定されてい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。
8. The microchemical system according to claim 7, wherein the irradiation lens is fixed to a light emitting side end of the optical waveguide.
【請求項9】 前記光導波路は前記励起光及び前記検出
光の双方をシングルモードで伝搬するものであることを
特徴とする請求項7又は8記載のマイクロ化学システ
ム。
9. The microchemical system according to claim 7, wherein the optical waveguide propagates both the excitation light and the detection light in a single mode.
【請求項10】 前記屈折レンズは屈折率分布型レンズ
であることを特徴とする請求項2乃至9のいずれか1項
に記載のマイクロ化学システム。
10. The microchemical system according to claim 2, wherein the refractive lens is a gradient index lens.
【請求項11】 前記屈折率分布型レンズはロッドレン
ズ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。
11. The microchemical system according to claim 10, wherein the gradient index lens is a rod lens.
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