微量化学系统技术方案

这里提出了一种微量化学系统，它无需对准光轴和定位探测光及激励光的焦点，且能够高灵敏度地进行测量。该微量化学系统包括一个容纳样品的形成有槽的板状部件，一个激励光源，它通过会聚透镜将激励光照射在样品上；一个探测光源，它通过会聚透镜将探测光照射在热透镜上，该热透镜由照射的激励光在样品上形成；以及一个通过形成的热透镜探测被照射的探测光的探测装置。激励光源和探测光源通过光纤与会聚透镜相连，该光纤用于将激励光和探测光传播到会聚透镜。会聚透镜固定在形成有槽的板状部件上，且光纤具有一个可以将激励光源和探测光源与会聚透镜分离的接合部分。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微量化学系统。
技术介绍
考虑到化学反应的速度、对使用少量样品进行反应，现场分析的需求等，到目前为止，在非常小的空间内进行化学反应的集成技术引起了人们的注意，并且在全世界，人们积极地进行研究。所谓的微量化学系统是这种集成技术的一种例子。微量化学系统用于对液基样品(liquid-borne)上进行混合、反应、分离、萃取、探测等，其中该样品放在由小玻璃衬底等形成的非常细小的沟槽内。在这种微量化学系统内进行的反应的例子包括，重氮化反应、硝化反应、抗原一抗体反应。此外，萃取/分离的例子包括溶剂萃取、电泳分离和柱式分离(column separation)。微量化学系统可以用于单一功能，例如只用于分离，或者用于多种功能的组合。作为只用于以上功能中分离功能的微量化学系统的一个例子，提出了用于分析极少量蛋白质、核酸等的电泳装置(例如见，日本公开专利出版物(公开)No.H08-178897)。这种电泳装置有一个形成有槽的板状部件，它包括两个结合在一起的玻璃衬底。由于该部件是盘状的，与具有圆形或矩形横截面的玻璃毛细管的情况相比不宜破损，因此更易于操作。在这些微量化学系统中，因为液基样品的量非常少，因此高灵敏度探测方法是必需的。作为这样的一种方法，建立了光热转换光谱分析法，它利用了在非常细小的沟槽内的液基样品上所发生的热透镜效应吸收光。这种光热转换光谱分析法利用了光热转换效应，在其中光被会聚地照射在液基样品上，在液基样品上会吸收光，并释放热能，并且该热能使溶液的温度局部升高，由此改变其折射率，因此形成了热透镜。这种光热转换光谱分析法为实现微量化学系统开辟了道路。图5是一个用于解释热透镜原理的视图。在图5中，激励光通过显微镜物镜会聚地照射在极少量液基样品上，由此引起光热转换效应。对于多数物质，折射率随温度升高而降低，因此在包含有液基样品的液体中，由激励光会聚地照射其上，折射率会降低，越接近会聚光的中心这种降低越大，会聚光的中心处温度的升高最大。换句话说，折射率随着远离会聚光的中心会相对地增加。这是因为，由于热扩散，温度的升高随着远离会聚光的中心会变小。从光学上讲，作为结果的折射率分布产生与凹透镜一样的效果，并因此该效应被称为热透镜效应。热透镜效应的尺寸，也就是，凹透镜的光焦度正比于液基样品的光学吸收率。此外，对于折射率随温度增加的情况，折射率的变化是相反的，并因此产生了与凸透镜相同效果的热透镜效应。在上述的光热转换光谱分析法中，由于液体中的热扩散，可以观察到包含液基样品的液体(样品溶液)的折射率变化，并因此该方法适合探测液体中极少量样品的浓度。在传统的光热转换光谱分析装置中，形成有槽的板状部件放置在显微镜的物镜下，且将从激励光光源输出的预定波长的激励光引入显微镜。激励光通过显微镜物镜会聚地照射在液基样品上，该样品置于形成有槽的板状部件的槽内。会聚照射的激励光的焦点位置被置于样品溶液中，并因此以该焦点位置为中心形成热透镜。另一方面，具有与激励光不同波长的探测光从探测光光源输出，并引入显微镜。探测光穿过显微镜并从显微镜中射出，因此会聚地照射在已经由激励光在样品溶液中形成的热透镜上，并穿过样品溶液，由此发散或者会聚。从样品溶液中射出的发散或汇聚的探测光形成了信号光。信号光穿过会聚透镜和滤波器，或者只是滤波器，再被探测器探测。探测到的信号光的强度取决于在样品溶液中形成的热透镜。也应该注意到，或者探测光可以具有与激励光相同的波长，或者激励光也可以被用作探测光。在上述的光热转换光谱分析装置中，热透镜由此形成在激励光的焦点位置，并且既可以采用与激励光相同波长的探测光，也可以采用与其不同波长的探测光探测已形成的热透镜的折射率变化(例如见，日本公开专利出版物(公开)No.H10-232210)。然而，对于这种光热转换光谱分析装置，光源的光学系统等、测量部分和探测部分(光电转换部分)在系统构造方面是较复杂的，因此这种装置的尺寸大，并缺少便携性。从而，存在着对于安装场所和光热转换光谱分析装置的操作有限制的问题。另外，在该光热转换光谱分析装置中，激励光和探测光穿过空旷的空间而被引入液基样品，因此必须防止各光学系统元件，如光源、反射镜和透镜在测量的过程中移动，这样就需要一个用于固定这些元件的坚固的平台。此外，根据环境的变化，如温度的变化，激励光和探测光的光轴可能从对准位置中偏移，因此需要用于进行调整的夹持器。这些夹持器也使得光热转换光谱分析装置的尺寸变得更大，并因此缺少便携性。另外，在采用光热转换频谱分析法的微量化学系统中，很多情况下要求激励光的焦点位置和探测光的焦点位置互不相同。图6A和6B是这样一个视图，它用于解释热透镜形成位置和在激励光传播方向上的探测光的焦点位置。图6A表明了物镜具有色差的情况，而图6B表明了物镜没有色差的情况。对于物镜500具有色差的情况，如图6A所示，热透镜501形成在激励光的焦点位置502，而探测光的焦点位置503对于激励光的焦点位置502偏移了ΔL的量，使得探测光能够将热透镜501的折射率变化探测为探测光焦距的变化。另一方面，对于物镜500没有色差的情况，如图6B所示，探测光的焦点位置503与形成在激励光的焦点位置502上的热透镜501的位置几乎完全相同。结果是，探测光不会因热透镜501而发生偏折，因此也不能探测到热透镜501的折射率的变化。然而，显微镜的物镜通常制作成没有色差，因此出于上述原因，探测光503的焦点位置与在激励光的焦点位置上形成的热透镜501的位置几乎完全相同(图6B)。因此不能探测到热透镜501的折射率的变化。这样就存在这样一个问题，即在如图7A或7B进行的每次测量中，必须将在其中形成有热透镜501的液基样品的位置偏离探测光的焦点位置503，或者，在引入物镜500前通过使用透镜(未绘出)将探测光轻微地发散或会聚，使得探测光的焦点位置503偏离热透镜501，如图8所示；由此，用户的工作效率较低。本专利技术的目的是提供一种微量化学系统，它不需要光轴对准和设置探测光与激励光的焦点的位置，并能够高灵敏度地进行测量。
技术实现思路
为了达成上述目的，在本专利技术的第一方面，提供了一种微量化学系统，它包括一个形成有槽的板状部件，其上设置了用于容纳样品的槽；一个激励光源，它通过会聚透镜将激励光照射在样品上；一个探测光源，它通过会聚透镜将探测光照射在热透镜上，其中该热透镜通过激励光的照射形成在样品上；以及探测装置，用于通过形成的热透镜探测所照射的探测光，其中激励光源和探测光源通过光纤与会聚透镜相连，该光纤用于将激励光和探测光传播到会聚透镜，其特征在于会聚透镜固定在形成有槽的板状部件上，且光纤具有一个可以将激励光源和探测光源与会聚透镜分离的接合部分。根据本专利技术的第一方面，通过接合部分可以可拆装地连接光纤。因此，对于沟槽已经污染、形成有槽的板状部件已经破损、及光纤已经破损的情况，只需通过更换其上固定了会聚透镜的形成有槽的板状部件，就可以通过抑制液基样品的污染进行精细和准确的探测，并降低该微化学系统的运行成本。优选的是，接合部分是一个连接器，设置在光纤的中间位置。这样，激励光源和探测光源可以容易地连接到会聚透镜，并从会聚透镜上拆除。更优选的是，接合部分是一个FC连接器。这样，激励光源和探测光源可以容易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微量化学系统包括：形成有槽的板状部件，其上配备有用于容纳样品的槽；激励光源，它通过会聚透镜将激励光照射在该样品上；探测光源，它通过该会聚透镜将探测光照射在热透镜上，其中该热透镜由该照射的激励光在样品中形成；以及探测装置，它通过形成的该热透镜探测所照射的探测光，其中，该激励光源和该探测光源通过光纤与该会聚透镜相连，该光纤用于将该激励光和该探测光传播到该会聚透镜，其特征在于：该会聚透镜固定在该形成有槽的板状部件上，且该光纤具有可以将该激励光源和该探测光源与该会聚透镜分 离的接合部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山口淳，服部明彦，
申请(专利权)人：日本板硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]