特許 5780853 反射器およびこれを備えたキャピラリ電気泳動分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5780853

(24)【登録日】2015年7月24日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】反射器およびこれを備えたキャピラリ電気泳動分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/64 20060101AFI20150827BHJP

   G01N 27/447 20060101ALI20150827BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/64 Z

   G01N27/26 315K

   G01N27/26 331K

   G01N27/26 325A

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-142353(P2011-142353)

(22)【出願日】2011年6月27日

(65)【公開番号】特開2013-7726(P2013-7726A)

(43)【公開日】2013年1月10日

【審査請求日】2014年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000125347

【氏名又は名称】学校法人近畿大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000219738

【氏名又は名称】東海光学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075557

【弁理士】

【氏名又は名称】西教 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】多賀 淳

(72)【発明者】

【氏名】加藤 祐史

(72)【発明者】

【氏名】東海林 秀典

【審査官】 横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１３９１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２６８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１１５１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２５８３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０１９１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０１９７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３８９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９２３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３５８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２４０７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１３１６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／６２−２１／７４

Ｇ０１Ｎ ２１／０３−２１／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被分析物を電気泳動させるためのキャピラリと、
前記キャピラリの一端部が接続され、泳動液が貯留される導入側貯留槽と、
前記キャピラリの他端部が接続され、前記キャピラリから流出した廃液を貯留する導出側貯留槽と、
前記導入側貯留槽および導出側貯留槽内にそれぞれ設けられる電極と、
前記電極間に電圧を印加する電源部と、
キャピラリに励起光を照射し、キャピラリ内の被分析物によって発生する蛍光を検出する蛍光検出部とを含むキャピラリ電気泳動装置の蛍光検出部に設けられる反射器であって、
前記反射器は、キャピラリの一部を外囲して設けられ、
断面が略Ｕ字状または略半円状に形成され、励起光および蛍光を反射する反射部と、
前記反射部の一部に形成され、励起光を透過し蛍光を反射する励起光入射部と、
前記反射部の一端部から他端部に連なり、前記反射部に対向して設けられ、前記励起光入射部を経て入射した励起光を反射し蛍光を透過する励起光反射部と、を含むことを特徴とする反射器。

【請求項2】

前記反射器の内部空間には、屈折液が充填されることを特徴とする請求項１記載の反射器。

【請求項3】

前記反射部および前記励起光反射部は、ガラスを基台とし、基台の外表面部に誘電体薄膜または金属薄膜を形成してなることを特徴とする請求項１または２に記載の反射器。

【請求項4】

前記反射部の長手方向両端部にそれぞれ設けられ、励起光および蛍光を反射し、平面視で略矩形状の第２および第３反射部を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の反射器。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１つに記載の反射器を備えることを特徴とするキャピラリ電気泳動分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、キャピラリ電気泳動分析装置の蛍光検出器として好適に実施することができる反射器およびこれを備えたキャピラリ電気泳動分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

キャピラリ電気泳動分析装置は、化学分野および生物学分野から医療分野に及ぶ広範な研究において、薬物、アミノ酸、神経伝達物質、オリゴ糖以下の糖鎖などの比較的低分子の有機化合物、核酸、タンパク質などの生体高分子、および金属類などの分離分析に用いられる。

【0003】

キャピラリ電気泳動分析装置は、フューズドシリカから成る内径１０〜２００μｍ程度の中空のキャピラリ内、キャピラリの一端部に設けられる試料導入側泳動槽およびキャピラリの他端部に設けられる導出側泳動槽を電解質溶液である泳動液で満たし、試料導入側キャピラリの先端に分析対象である試料を導入したのち、各泳動槽間に高電圧を印加して試料内の被分析物を分離する。

【0004】

そしてキャピラリの他端部付近で、キャピラリ内の被分析物を含有する分析対象液体に励起光となる光を照射することによって、前記分離された被分析物を励起して蛍光を発生させ、この発生した蛍光を蛍光検出器にて検出することによって、分析対象液体中に被分析物が存在するか否か、および該被分析物の量を分析することができる装置である。

【0005】

典型的なキャピラリ電気泳動分析装置の蛍光検出部は、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される技術（以下、「従来技術１」という。）によれば、キャピラリ電気泳動分析装置の蛍光検出部は、励起光を出射する励起光発生手段と、励起光をキャピラリ側へ反射するミラーと、分析対象液体中の被分析物が誘導放出した蛍光を蛍光検出器側へ反射して集光するコレクタと、蛍光を受光する受光部を有し、この受光部によって受光された蛍光の強度を検出する蛍光検出器と、を含んで構成される。

【0006】

ところで、微量物質の分析には、蛍光検出器の検出感度を向上する必要がある。蛍光検出器の検出感度を向上する方法として、励起光がキャピラリ内に入射してから出射するまでの距離を長くし、被分析物に多くの励起光を照射することが考えられる。

【0007】

しかしながら、従来技術１では、励起光は、キャピラリの軸線に垂直に交差する方向に向けて照射されるので、キャピラリに励起光が照射される距離は、キャピラリの内径に依存した長さとなり、キャピラリの形状に支配されてしまう。

【0008】

励起光がキャピラリ内に入射してから出射するまでの距離を長くするための技術が特許文献２に開示されている。特許文献２に開示される技術（以下、「従来技術２」という。）では、励起光が照射される部分のキャピラリをクランク形状とも呼ばれる屈曲した形状とし、これによってキャピラリにおける励起光が照射される区間の距離を長くして、キャピラリ内の被分析物への励起光の照射量を多くしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平９−１１９８０９号公報

【特許文献2】特開平４−３６３６５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、従来技術２では、融点が１３００℃程度のフューズドシリカからなる小径のキャピラリを屈曲させて加工しなければならないので、キャピラリの加工に多大な費用を要し、キャピラリの製造コストが高価になるばかりか、検出窓の形状を変更する必要がある。

【0011】

また従来技術２は、キャピラリの一部を屈曲させる構造であるので、キャピラリの屈曲部において、電気泳動(Electrophoresis、略称；ＥＰ)および電気浸透流(Electroosmotic Flow、略称；ＥＯＦ)に乱れが生じてしまう。これによって被分析物が拡散されてしまうので、蛍光検出器における被分析物のピーク形状が小さくなるばかりか、ピーク形状が乱れ、さらには分離効率が低下するという問題がある。
また高電圧印加時の発熱によって、キャピラリの屈曲部が破損してしまうおそれもある。

【0012】

また、キャピラリの形状に合せてキャピラリ電気泳動分析装置の構造も変更する必要があるため、既存のキャピラリ電気泳動分析装置に容易に用いることができず汎用性が低い。したがって、従来技術２では、安価かつ容易に蛍光検出部の検出感度を向上することができない。

【0013】

したがって、本発明の目的は、電気泳動および電気浸透流に影響を与えず、安価かつ容易に蛍光検出部の検出感度を向上することができる汎用性の高い反射器、およびこれを備えたキャピラリ電気泳動分析装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、被分析物を電気泳動させるためのキャピラリと、
前記キャピラリの一端部が接続され、泳動液が貯留される導入側貯留槽と、
前記キャピラリの他端部が接続され、前記キャピラリから流出した廃液を貯留する導出側貯留槽と、
前記導入側貯留槽および導出側貯留槽内にそれぞれ設けられる電極と、
前記電極間に電圧を印加する電源部と、
キャピラリに励起光を照射し、キャピラリ内の被分析物によって発生する蛍光を検出する蛍光検出部とを含むキャピラリ電気泳動装置の蛍光検出部に設けられる反射器であって、
前記反射器は、キャピラリの一部を外囲して設けられ、
断面が略Ｕ字状または略半円状に形成され、励起光および蛍光を反射する反射部と、
前記反射部の一部に形成され、励起光を透過し蛍光を反射する励起光入射部と、
前記反射部の一端部から他端部に連なり、前記反射部に対向して設けられ、前記励起光入射部を経て入射した励起光を反射し蛍光を透過する励起光反射部と、を含むことを特徴とする反射器である。

【0015】

また本発明は、前記反射器の内部空間には、屈折液が充填されることを特徴とする。
また本発明は、前記反射部および前記励起光反射部は、ガラスを基台とし、基台の外表面部に誘電体薄膜または金属薄膜を形成してなることを特徴とする。
また本発明は、前記反射部の長手方向両端部にそれぞれ設けられ、励起光および蛍光を反射し、平面視で略矩形状の第２および第３反射部を含むことを特徴とする。
また本発明は、前記反射器を備えることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置である。

【発明の効果】

【0016】

本発明に従えば、反射器は、キャピラリの一部を外囲して設けられ、断面が略Ｕ字状または略半円状に形成され、励起光および蛍光を反射する反射部と、前記反射部の一部に形成され、励起光を透過し蛍光を反射する励起光入射部と、前記反射部の一端部から他端部に連なり、前記反射部に対向して設けられ、前記励起光入射部を経て入射した励起光を反射し蛍光を透過する励起光反射部と、を含んで構成される。

【0017】

これによって、反射器は励起光入射部から入射した励起光を反射部によって反射することができる。したがって、キャピラリに対して励起光を複数回照射することができるので、励起光のキャピラリ内への入射量を多くすることができ、被分析物を確実に励起することができる。

【0018】

また励起光が照射されることによって被分析物から放出された蛍光は、励起光反射部を透過して蛍光検出器の受光部へと導かれる。したがって、被分析物から放出された蛍光を確実に蛍光検出器の受光部に出射させることができる。

【0019】

このように、本発明に従えば、励起光のキャピラリ内への入射量を多くすることができ、かつ、被分析物から放出された蛍光を確実に蛍光検出器の受光部に出射させることができるので、蛍光検出器の検出感度を向上することができる。

【0020】

また反射器は、既存のキャピラリを外囲するように取付ければよいので、電気泳動および電気浸透流に負の影響を与えることはない。

【0021】

また従来技術のように、キャピラリの形状を変更する必要がないので、安価かつ容易に蛍光検出部の検出感度を向上することができる。また反射器は、既存のキャピラリ電気泳動装置に取付けることができるので、汎用性が高い。

【0022】

したがって、電気泳動および電気浸透流に影響を与えず、安価かつ容易に蛍光検出部の検出感度を向上することができる汎用性の高い反射器を実現することができる。

【0023】

また本発明に従えば、反射器の内部空間には屈折液が充填される。
これによって、励起光入射部からキャピラリへ入射する励起光のキャピラリ表面での反射を低減することができる。したがって、より多くの励起光を被分析物に照射することができるので、蛍光検出器の検出感度をさらに向上することができる。

【0024】

また本発明に従えば、キャピラリ電気泳動装置は、前記反射器を備える。
これによって、検出感度の高いキャピラリ電気泳動装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施の形態の反射器１２を備えるキャピラリ電気泳動装置１の構成を示す系統図である。

【図2】蛍光検出部８の構成を模式的に示す断面図である。

【図3】反射器１２の構成を示す斜視図である。

【図4】反射器１２の製造工程を示すフローチャートである。

【図5】反射器１２の取付工程を示すフローチャートである。

【図6】反射器１２の設置によってキャピラリ電気泳動装置１の検出感度が向上することを確認するための蛍光検出器１３による蛍光受光量の測定結果を示すグラフである。

【図7】本発明の他の実施形態の反射器１２Ａの構成を示す斜視図である。

【図8】図５の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た反射器１２Ａの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１は、本発明の一実施の形態の反射器１２を備えるキャピラリ電気泳動装置１の構成を模式的に示す系統図である。

【0027】

本実施形態のキャピラリ電気泳動装置１は、反射器１２を備え、試料中において、定量化が求められる生物学的物質または化学的物質の存在を、蛍光による光学的変化として検出するために用いられる。

【0028】

キャピラリ電気泳動装置１は、被分析物を含有する液状体が電気泳動によって導かれるキャピラリ２と、前記キャピラリ２の一端部が接続され、泳動液が貯留される導入側貯留槽３と、キャピラリ２の他端部が接続され、キャピラリ２から流出した前記液状体の廃液を貯留する導出側貯留槽４と、導入側貯留槽３および導出側貯留槽４内にそれぞれ設けられる電極５ａ，５ｂと、前記電極５ａ，５ｂ間に直流電圧を印加する電源部６と、キャピラリ２の温度を一定に保つ恒温槽７と、前記恒温槽７の下流側に設けられ、キャピラリ２に励起光を照射し、キャピラリ２内の被分析物から放出された蛍光を検出する蛍光検出部８と、を含んで構成される。

【0029】

キャピラリ２は、たとえばフューズドシリカから成り、内径が１０〜２００μｍ、外径が１５０〜４００μｍの筒状体である。キャピラリ２の一端部は、内部に泳動液が貯留される導入側貯留槽３に接続される。またキャピラリ２の他端部は、キャピラリ２内を流下した液状体を貯留する導出側貯留槽４に接続される。

【0030】

導入側貯留槽３および導出側貯留槽４には、電極５ａ,５ｂがそれぞれ設けられる。本実施形態において、電極５ａ,５ｂは白金によって形成され、それぞれ電源部６に接続される。各電極部５ａ，５ｂ間には、電源部６によって５０００Ｖ〜３００００Ｖ程度の直流電圧が印加される。

【0031】

キャピラリ２には、被分析物を含む試料が供給される。具体的には、被分析物を含む試料が貯留される試料槽にキャピラリ２の一端部を挿入し、試料槽と導出側貯留槽４との間に電圧を印加して、電気泳動によりキャピラリ２内に試料を数ｍｍ〜数ｃｍ程度の長さで導入する。またキャピラリ２内への試料の導入はこれに限られず、たとえば、試料槽と導出側貯留槽４との間の設置位置に落差を設け、この落差による泳動液の移動を利用してキャピラリ２内へ試料の導入する方法、あるいはキャピラリ２の導入側貯留槽３側を加圧して試料を加圧注入する方法などが考えられる。

【0032】

キャピラリ２内に試料を導入した後、キャピラリ２の一端部を導入側貯留槽３に再び戻し、前記電極５ａ,５ｂ間に電圧を印加することによって泳動液および試料が電気泳動によって導出側貯留槽４側へ移動する。

【0033】

このとき、試料から分離した被分析物と泳動液との混合物である液状体がキャピラリ２内を流下して導出側貯留槽４に移動する。以下、被分析物がキャピラリ２内を移動する方向を移動方向といい、導入側貯留槽３を上流側とし、導出側貯留槽４を下流側として説明する。

【0034】

導入側貯留槽３の下流側には、恒温槽７が設けられる。恒温槽７は、一定温度に保たれた電気絶縁性の液体または空気などの気体を強制的に循環させることにより、恒温槽７内の雰囲気温度を１０℃〜５０℃程度に保つ。これによって、キャピラリ２内の液状体の温度が不所望に変動することを防ぐことができるので、キャピラリ２および該キャピラリ２内の液状体の温度変化に伴う屈折率や電気浸透流速および被分析物の電気泳動速度の変化によって、被分析物の蛍光強度および検出ピークの積算値（面積）にばらつきが生じて、計測精度が低下してしまうことを防ぐことができる。このような恒温槽７の下流側には、恒温槽７に近接して蛍光検出部８が設けられる。

【0035】

図２は、蛍光検出部８の構成を模式的に示す断面図であり、図３は、反射器１２の構成を模式的に示す図である。図３においては、理解を容易にするため、反射器１２以外の詳細な構成については省略する。

【0036】

蛍光検出部８は、励起光Ｌを出射する励起光出射手段１０と、励起光出射手段１０によって出射された励起光Ｌを集光する集光レンズ１１と、反射器１２と、蛍光検出器１３と、光を蛍光検出器１３へ反射するコレクタ１４と、ステージ１７と、を含んで構成される。

【0037】

励起光出射手段１０は、被分析物を励起させるための励起光Ｌを出射する。励起光Ｌの波長は、被分析物に応じて選択すればよく、たとえば被分析物が後述するフルオレセインナトリウムである場合、励起光Ｌの波長は、４７５ｎｍに選ばれる。励起光出射手段１０は、たとえば半導体レーザ装置によって実現される。また励起光出射手段１０は半導体レーザ装置に限定されるものではなく、たとえばキセノンランプ、および発光ダイオード（Light Emitting Diode：略称「ＬＥＤ」）などを用いることもできる。

【0038】

前記フルオレセインナトリウムは、蛍光色素である。本発明の他の実施形態では、非蛍光体を蛍光色素により標識して実施することができる。蛍光色素として、フルオレセインナトリウム以外に、アミノメチルクマリン（ＡＭＣＡ）；テトラメチルローダミン（ＴＡＭＲＡ）；ジエチルアミノメチルクマリン（ＤＥＡＣ）；カルボキシ−フルオレセイン（ＦＡＭ）；カルボキシ−テトラメチルローダミン（ＴＡＭＲＡ）；カルボキシ−Ｘ−ローダミン（ＲＯＸ）；カスケードブルー（ＣＢ）；フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）；オレゴングリーン（ＯＧ）；Ａｌｅｘａ４８８（Ａ４８８）；ローダミングリーン（ＲＧｒ）；カルボキシ−ローダミン ６Ｇ（Ｒ６Ｇ）；テキサスレッド（ＴｘＲ）；Ｃｙ３；Ｃｙ３．５；Ｃｙ５；Ｃｙ５．５；Ｃｙ７；カルボキシナフトフルオレセイン（ＣＮＦ）およびＢｏｄｉｐｙ（登録商標）染料などの蛍光標識、またはビオチン（ＢＩＯ）；ジゴキシゲニン（ＤＩＧ）；および２，４−ジニトロフェニル（ＤＮＰ）などのハプテン標識、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）融合タンパク質などの群から選ばれた１種または複数種を選択的に用いることができる。

【0039】

キャピラリ２は、キャピラリ２の内周面にコーティングするなどして、液体の流動が毛細管現象によって高められるように構成されてもよい。毛細管現象によってキャピラリ２の流動性を向上するためのコーティングとしては、キャピラリ２の内周面をコロナ放電処理することによって実現されてもよく、あるいはキャピラリ２自体に撥水性が高い素材、たとえばクリアポリスチレン、ポリエステル（ＰＥ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、およびＰＥＴＧから選ばれた１種を用いてもよい。

【0040】

集光レンズ１１は、励起光出射手段１０から出射された励起光Ｌをキャピラリ２の軸線に集光する。励起光出射手段１０としてキセノンランプが用いられる場合、励起光出射手段１０と集光レンズ１１との間には、光学フィルタ１５が設けられる。光学フィルタ１５は、予め定められる波長の光を透過する。光学フィルタ１５を設けることによって、被分析物に応じた波長の励起光Ｌだけを透過させて集光レンズ１１へ導くことができる。本発明の他の実施形態では、前記光学フィルタ１５に代えて回折格子を用いることもできる。

【0041】

光学フィルタ１５としては、干渉フィルタを用いることが好ましい。干渉フィルタは、任意の波長帯域に必要な透過や反射特性を有する干渉フィルタを製作することが可能である。このことから、光学フィルタ１５として干渉フィルタを用いれば、透過率や反射率の選択も容易であるため、損失無く、かつ、効率良く光を透過および反射することができる。

【0042】

ここで干渉フィルタとは、任意の誘電体薄膜や金属薄膜を所望の透過特性を与えるために任意の順序で積層して構成される多層構造体のことをいう。

【0043】

誘電体薄膜としては、親水性あるいは非親水性の無機化合物であって、例えばＴｉＯ２（二酸化チタン）、Ｔａ_２Ｏ_５（五酸化タンタル）、ＺｒＯ_２（酸化ジルコン）、Ａ１_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、Ｎｂ_２Ｏ_５（五酸化ニオブ）、ＳｉＯ_２（酸化ケイ素）、ＭｇＦ_２（フッ化マグネシウム）などが挙げられる。誘電体多層薄膜層の各膜厚は、数十ｎｍ〜数百ｎｍに設定される。

【0044】

また、「金属薄膜層」は、例えば金、銀、プラチナのような酸化されにくく、金属光沢を有する金属のごく薄い膜構造体をいう。これらの誘電体薄膜および金属薄膜の成膜方法は、特に限定されるものではないが、蒸着法やスパッタリング法で成膜されることが好ましい。このような干渉フィルタは、透明なガラスやプラスチックなどから成る基板の表面に成膜される。

【0045】

蛍光検出器１３は、拡散レンズ２０と、受光部２１と、信号処理部２２とを含んで構成される。拡散レンズ２０は、被分析物から放出された蛍光Ａを拡散し、受光部２１へと導く。受光部２１は、拡散レンズ２０から導かれた蛍光Ａを受光して検出し、これに基づいて検出信号を生成して信号処理部２２へ送信する。信号処理部２２は、受光部２１から検出信号を受信し、この受信した検出信号に応答して検出結果を生成し、図示しない表示装置などに送信し、被分析物を検出画像として可視化された波長に対する受光強度を表すスペクトルとして表示することができる。

【0046】

具体的には、信号処理部２２は、受光部２１から取得した検出信号をアナログ／デジタル変換し、たとえば８ビットの蛍光画像データを生成して、液晶表示パネルなどによって実現される前記表示装置へ出力して画像表示させる。たとえば被分析物がフルオレセインナトリウムの場合、このように表示される画像には、フルオレセインナトリウムの蛍光を有する染色物が、可視化された波長に対する受光強度を表すスペクトルとして表示される。

【0047】

受光部２１の受光面には、拡散レンズ２０からの波長λ１の入射光を、背後の受光素子の受光特性に適した、すなわち最も高い受光感度が得られる波長λ２へ波長変換するための波長変換素子が設けられてもよい。この波長変換素子は、波長変換物質と、波長変換物質を分散固定する固定材料とを含んで構成される。

【0048】

波長変換物質としては、ローダミン６Ｇ、フルオレセインなどの有機色素、またはセリウム（Ｃｅ）をドープしたＹＡＧ蛍光体、ユーロピウム（Ｅｕ）をドープしたＢＡＭ蛍光体などのような無機系の蛍光体が挙げられる。

【0049】

コレクタ１４は、励起光Ｌおよび蛍光Ａを全反射して蛍光検出器１３の拡散レンズ２０へ導くために、拡散レンズ２０に開口を向けてステージ１７に設置される。本実施形態では、コレクタ１４は、内周面に反射層１４ａが形成される。

【0050】

反射層１４ａは、励起光Ｌおよび蛍光Ａの波長の光に対して９５％以上の反射率を有し、かつ、望ましくは透過率が０％となるように形成される。コレクタ１４は、励起光Ｌが被分析物へ照射されるように、また蛍光Ａが蛍光検出器１３に反射するように形成される。

【0051】

ここで、本明細書において反射率および透過率は、ＪＩＳ Ｈ ０２０１：１９９８で規定される反射率および透過率をいい、ＪＩＳ−Ｋ−７３７５に準拠して測定することができる。

【0052】

コレクタ１４は、反射器１２を内包するように設けられる。コレクタ１４は、キャピラリ２の挿通部分の軸線に平行な軸線を有し、該軸線に垂直な断面、すなわち図２の紙面に垂直な断面が略Ｕ字状とされる。コレクタ１４は、内周面が反射器１２を介して蛍光検出器１３の拡散レンズ２０と対向し、反射器１２の反射光を拡散レンズ２０に導くように構成されている。

【0053】

反射器１２は、励起光Ｌおよび蛍光Ａを反射し、断面が略Ｕ字状の第１反射部３０と、第１反射部３０に設けられ、励起光Ｌを透過しかつ蛍光Ａを反射する矩形板状の励起光入射部３１と、第１反射部３０の一端部から他端部に連なり、第１反射部３０に対向して設けられ、励起光Ｌを反射しかつ蛍光Ａを透過する励起光反射部３２と、第１反射部３０の長手方向両端部にそれぞれ設けられ、励起光Ｌおよび蛍光Ａを反射し、平面視で略矩形状の第２および第３反射部３３ａ,３３ｂとを含んで構成される。本実施形態では、反射器１２は中空の四角柱体状に形成される。本発明の他の実施形態では、前記反射器１２は、平面視で略半円中状に形成してもよい。

【0054】

第１反射部３０は、ガラスを基台とし、その外表面部に任意の誘電体薄膜または金属薄膜を形成することによって実現され、励起光Ｌと蛍光Ａに対して９５％以上の反射率を有する。

【0055】

励起光入射部３１は、第１反射部３０の一部に形成される。励起光入射部３１は、第１反射部３０が設けられる領域の一部に、誘電体薄膜または金属薄膜を形成しない領域を形成することによって実現することができる。

【0056】

励起光反射部３２は、ガラスを基台とし、その外表面部に、誘電体薄膜または金属薄膜を形成することによって実現され、波長が４５０ｎｍ〜４８５ｎｍの励起光Ｌに対して９９％以上の反射率を有し、波長が４９５ｎｍ以上の蛍光Ａに対して５％以下の反射率を有する。

【0057】

第２および第３反射部３３ａ,３３ｂは、ガラスを基台とし、その外表面部に、誘電体薄膜または金属薄膜を形成することによって実現され、波長が４５０ｎｍ〜４８５ｎｍの励起光Ｌに対して９９％以上の透過率を有し、波長が４９５ｎｍ以上の蛍光Ａに対して５％以下の透過率を有する。

【0058】

また第２および第３反射部３３ａ,３３ｂには、キャピラリ２を挿通するための挿通孔３４ａ,３４ｂがそれぞれ形成される。キャピラリ２は、挿通孔３４ａから反射器１２内に挿通され、反射器１２の内部空間を通り、挿通孔３４ｂから反射器１２外へと導かれる。

【0059】

反射器１２の内部空間には屈折液が封入される。屈折液は、キャピラリ２の屈折率にほぼ等しい屈折率を持つものが選ばれる。屈折液としては、たとえばカーギル社製の屈折液（商品名：フェーズドシリカマッチングリキッド）を用いることができる。

【0060】

本実施形態では、キャピラリ２はフューズドシリカによって形成されるので、屈折液は、屈折率が１．４５８７ｎｄ〜１．４５９２ｎｄのものが選ばれる。

【0061】

反射器１２の内部空間に屈折液を封入することによって、キャピラリ２の外周面と反射器１２の内部空間との境界面における臨界角が大きくなる。したがって、励起光入射部４２からキャピラリ２へ入射する励起光Ｌのキャピラリ２の表面での反射を低減することができる。これによって、より多くの励起光Ｌを被分析物に照射することができる。

【0062】

図４は、反射器１２の製造工程を示すフローチャートであり、図５は、反射器１２の取付工程を示すフローチャートである。以下、反射器１２の製造方法および取付方法について説明する。

【0063】

＜製造方法＞
ステップＳ０で、基台の母材となる透明なガラスまたは合成樹脂から成る中空の四角柱体を準備し、反射器１２の製造が開始され、ステップＳ１で、前記中空の四角柱体の長手方向両端部に、穿孔装置を用いて挿通孔３４ａ,３４ｂをそれぞれ形成し、基台が作製される。こうして基台が作製されると、ステップＳ２に移行する。

【0064】

ステップＳ２では、基台洗浄工程が実施される。この基台洗浄工程では、エアブラシなどを用いて、ステップＳ１の基台成形工程における挿通孔３４ａ，３４ｂの形成によって生じた穿孔屑を除去し、基台の内周部および外表面部を洗浄する。基台の洗浄が完了すると、ステップＳ３に移行する。

【0065】

ステップＳ３では、反射部形成工程を行う。反射部形成工程では、第１反射部３０、ならびに第２および第３反射部３３ａ,３３ｂを形成する。また励起光入射部３１も形成する。

【0066】

具体的には、基台の４つの主面部のうち、３つの主面部および基台の各端面部に、波長が４５０ｎｍ〜４８５ｎｍの励起光Ｌおよび４９５ｎｍ以上の蛍光Ａに対して５％以下の透過率を有するように、蒸着法やスパッタリング法によって誘電体薄膜または金属薄膜を形成して、第１反射部３０ならびに第２および第３反射部３３ａ,３３ｂを形成する。

【0067】

このとき、第１反射部３０が形成されるべき３つの主面部のうちの１つの主面部上であって、予め定める領域にマスキングを行う。このマスキングされた領域には、前述した誘電体薄膜または金属薄膜は形成されない。

【0068】

このようにして第１反射部３０ならびに第２および第３反射部３３ａ,３３ｂを形成した後、マスキングを取り除くことによって、前記領域に励起光入射部３１が形成される。第１反射部３０ならびに第２および第３反射部３３ａ,３３ｂを形成すると、次のステップＳ４に移行する。

【0069】

ステップＳ４では、励起光反射部形成工程を行う。励起光反射部形成工程では、励起光反射部３２を形成する。

【0070】

具体的には、基台の４つの主面部のうち、第１反射部３０が形成されていない主面部に、波長が４５０ｎｍ〜４８５ｎｍの励起光Ｌに対して９９％以上の反射率を有し、波長が４９５ｎｍ以上の蛍光Ａに対して５％以下の反射率を有するように、蒸着法やスパッタリング法によって誘電体薄膜または金属薄膜を形成して、励起光反射部３２を形成する。励起光反射部３２を形成すると、反射器１２の製造工程が終了する（ステップＳ５）。

【0071】

＜取付工程＞
取付工程では、反射器１２を準備して、反射器１２の取付工程が開始される（ステップＴ０）。

【0072】

ステップＴ１では、キャピラリ２を、挿通孔３４ａから挿入し、挿通孔３４ｂから挿出してキャピラリ２を反射器１２に挿通する。キャピラリ２を反射器１２に挿通すると、次のステップＴ２に移行する。

【0073】

ステップＴ２では、反射器１２の内部空間に屈折液を滴下する。具体的には、注射器を用いて、挿通孔３４ａから屈折液を注入して反射器１２の内部空間を屈折液で満たす。反射器１２の内部空間に屈折液を充填すると、次のステップＴ３に移行する。

【0074】

ステップＴ３では、キャピラリ２を移動させて反射器１２をステージ１７上に移動させ、励起光入射部３１が集光レンズ１１と対向するように設け、励起光Ｌの光軸がキャピラリ２の軸線と一致するように調整する。この処理が完了すると反射器１２の取付工程が終了する（ステップＴ４）。

【0075】

本実施形態によれば、反射器１２は、励起光Ｌおよび蛍光Ａを反射し、断面が略Ｕ字状の第１反射部３０と、第１反射部３０に設けられ、励起光Ｌを透過しかつ蛍光Ａを反射する矩形板状の励起光入射部３１と、第１反射部３０の一端部から他端部に連なり、第１反射部３０に対向して設けられ、励起光Ｌを反射しかつ蛍光Ａを透過する励起光反射部３２と、第１反射部３０の長手方向両端部にそれぞれ設けられ、励起光Ｌおよび蛍光Ａを反射し、平面視で略矩形状の第２および第３反射部３３ａ,３３ｂとを含んで構成される。

【0076】

このような構成を採用することによって、反射器１２は、励起光入射部３１から内部空間に入射した励起光Ｌを、第１反射部３０、第２および第３反射部３３ａ,３３ｂ、ならびに励起光反射部３２によって反射することができる。

【0077】

これによって、キャピラリ２に対して励起光Ｌを複数回照射することができるので、励起光Ｌのキャピラリ２内への入射量を多くすることができ、被分析物を確実に励起することができる。

【0078】

また励起光Ｌが照射されることによって被分析物から放出された蛍光Ａは、第１反射部３０、第２および第３反射部３３ａ,３３ｂ、ならびに励起光入射部３１では反射され、励起光反射部３２を透過して蛍光検出器１３の受光部２１へと導かれる。したがって、被分析物から放出された蛍光Ａを確実に蛍光検出器１３の受光部２１に出射させることができる。

【0079】

このように、反射器１２を設けることによって、励起光Ｌのキャピラリ２内への入射量を多くすることができ、かつ、被分析物から放出された蛍光Ａを確実に蛍光検出器１３の受光部２１に出射させることができるので、蛍光検出器１３の検出感度を向上することができる。

【0080】

また反射器１２は、既存のキャピラリ２を外囲するように取付ければよいので、電気泳動および電気浸透流を乱すことはない。

【0081】

また従来技術のように、キャピラリ２の形状を変更する必要がないので、安価かつ容易に蛍光検出器１３の検出感度を向上することができる。また反射器１２は、既存のキャピラリ電気泳動装置に取付けることができるので、汎用性が高い。

【0082】

さらに反射器１２の第２および第３反射部３３ａ,３３ｂのうち一方を形成せず、長手方向一端部が開放される四角筒状に形成し、かつ、挿通孔３４ａまたは３４ｂを形成しなければ、マイクロＬＣ用検出器、ナノＬＣ用検出器などで用いられる通常のセルにも反射器１２を用いることができる。したがって、反射器１２は、マイクロＬＣ用検出器、ナノＬＣ用検出器、マイクロチップ電気泳動装置、ＤＮＡチップなどの蛍光検出部の検出感度も向上することができるので、汎用性が高い。

【0083】

さらにまた、反射器１２は、第１反射部３０を有するので、コレクタ１４の機能も発揮することができる。

【0084】

図６は蛍光検出器１３による蛍光受光量の測定結果を示すグラフである。反射器１２の設置によってキャピラリ電気泳動装置１の検出感度が向上することを確認するため、蛍光検出器１３による蛍光受光量を測定し、その測定結果を図６に示す。図６において、縦軸は蛍光強度を示し、横軸はフルオレセインナトリウム濃度（μＭ）を示す。

【0085】

＜測定条件＞
装 置：日本分光 製品名：ＦＰ−６２００型分光蛍光光度計
測定温度：室温（２３℃）
試 料：フルオレセインナトリウム水溶液
励起波長：４７５ｎｍ
蛍光波長：５１１ｎｍ

【0086】

標準セル（東ソークォーツ株式会社製 石英ガラスセルＴ−３−ＵＶ−１０）に、真空蒸着法により酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）と酸化珪素（ＳｉＯ_２）を交互に積層し計６０層のロングウェーブパスフィルタを形成し、第１および第２反射部、ならびに励起光反射部を形成した。

【0087】

またコレクタ（ミラー）としてセルの受光部に対向する面以外を皺をつけたアルミニウム箔にて外囲した。励起光を透過させるため、アルミニウム箔にて外囲した領域のうち、励起光を入射させる一面において、励起光反射部の一部を７ｍｍ×７ｍｍの正方形に切除して励起光入射部を形成した。表１中光沢内側とは、アルミニウム箔の光沢のある側をセルに対向させてアルミニウム箔を外囲した場合の結果を示し、曇り内側とは、アルミニウム箔の光沢のある側とは反対側の面をセルに対向させてアルミニウム箔を外囲した場合の結果を示す。結果を表１に示す。

【0088】

【表1】

【0089】

上記の表１に示す各測定値に基づく通常セルの特性は、次の近似式、
ｙ＝１１７．３５ｘ−４．１８７７ …（１）
ここに、Ｒ^２＝０．９９９１
によって示され、ミラー（光沢内側）の特性は、次の近似式、
ｙ＝３３０．８１＋４．７０４７ …（２）
ここに、Ｒ^２＝０．９９９９
によって示され、ミラー（曇り内側）の特性は、次の近似式、
ｙ＝４３６．４７ｘ＋１０．３１ …（３）
ここに、Ｒ^２＝０．９９９６
によって示される。

【0090】

表１に示すように、光沢内側では通常セルに比べて検出感度が約２倍となり、曇り内側では通常セルに比べて検出感度が約２．５倍となった。このように、キャピラリ電気泳動装置に反射器１２を設けることによって、セルに照射される励起光の光量を増加させ、これによって蛍光の発生量が上昇し、検出感度の向上を図ることができることが確認された。

【0091】

本実施形態の変形例として、第１反射部３０を形成しない実施例が考えられる。前述のように、コレクタ１４は、励起光Ｌおよび蛍光Ａを全反射する。したがって、第１反射部３０を形成しなくても、コレクタ１４を設けることよって、第１反射部３０と同様の効果を得ることができるからである。この場合、製造工程において、第１反射部３０に対応する領域に、誘電体薄膜または金属薄膜を形成しなくてもよい。

【0092】

図７は、本発明の他の実施形態の反射器１２Ａの構成を示す斜視図であり、図８は図７の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た反射器１２Ａの断面図である。なお、前述の実施形態に対応する部分には、同一の参照符を付す。

【0093】

反射器１２Ａは、励起光Ｌおよび蛍光Ａを反射し、半円弧状の第１反射部４０と、第１反射部４０の一端部から他端部に連なり、第１反射部４０に対向して設けられ、励起光Ｌを反射しかつ蛍光Ａを透過する矩形板状の励起光反射部４１と、励起光反射部４１に設けられ、励起光Ｌを透過しかつ蛍光Ａを反射する励起光入射部４２と、第１反射部４０の長手方向両端部にそれぞれ設けられ、励起光Ｌおよび蛍光Ａを反射し、平面視で半円形状の第２および第３反射部４３ａ,４３ｂとを含んで構成される。本実施形態では、反射器１２Ａは中空の略半円柱状に形成される。

【0094】

第２および第３反射部４３ａ,４３ｂには、キャピラリ２が挿通するための挿通孔４５ａ,４５ｂがそれぞれ形成される。挿通孔４５ａ,４５ｂは、キャピラリ２の外径よりも僅かに大きな形状に形成される。

【0095】

第２反射部４３ａの内表面部には、反射器１２Ａの内方に向かって突出する保持部４６ａが形成される。保持部４６ａは、その中心軸が挿通孔４５ａの中心軸に一致する挿通孔４７ａを有し、円板状の内部空間４８ａを有する。保持部４６ａは、内部空間４８ａ内に円環状のシール部材４９ａを収容し、シール部材４９ａを第２反射部４３ａに当接させた状態で保持する。これによって、挿通孔４５ａとキャピラリ２との間の気密性および液密性が保持される。

【0096】

また同様に、第２反射部４３ｂの反射器１２Ａの内方に向かって突出する保持部４６ｂが形成される。保持部４６ｂは、その中心軸が挿通孔４５ｂの中心軸に一致する挿通孔４７ｂを有し、円板状の内部空間４８ｂを有する。保持部４６ｂは、内部空間４８ｂ内に円環状のシール部材４９ｂを収容し、シール部材４９ｂを第２反射部４３ｂに当接させた状態で保持する。これによって、挿通孔４５ｂとキャピラリ２との間の気密性および液密性が保持される。

【0097】

本実施形態では、第１反射部４０は、誘電体薄膜によって実現され、励起光Ｌと蛍光Ａに対して９９％以上の反射率を有する。

【0098】

励起光反射部４１は、誘電体薄膜によって実現され、波長が４５０ｎｍ〜４８５ｎｍの励起光Ｌに対して９９％以上の反射率を有し、波長が４９５ｎｍ以上の蛍光Ａに対して５％以下の反射率を有する。励起光が蛍光検出器１３の受光部２１に入射すると、バックグラウンド光の増加となり、蛍光検出器１３の検出感度の低下や検出精度低下の要因となる。そのため、励起光反射部４１における励起光Ｌの透過率は０Ｄ値が−６以上必要である。

【0099】

第２および第３反射部４３ａ,４３ｂは、誘電体薄膜または金属薄膜によって実現され、波長が４５０ｎｍ〜４８５ｎｍの励起光Ｌに対して９９％以上の透過率を有し、波長が４９５ｎｍ以上の蛍光Ａに対して５％以下の透過率を有する。

【0100】

反射器１２Ａの内部空間には屈折液が封入される。屈折液は、キャピラリ２の屈折率にほぼ等しい屈折率を持つものが選ばれる。屈折液としては、たとえばカーギル社製の屈折液（商品名：フェーズドシリカマッチングリキッド）を用いることができる。

【0101】

本実施形態では、キャピラリ２はフューズドシリカによって形成されるので、屈折液は、屈折率が１．４５８７ｎｄ〜１．４５９２ｎｄのものが選ばれる。

【0102】

反射器１２Ａの内部空間に屈折液を封入することによって、キャピラリ２外周面と反射器１２の内部空間との境界面における臨界角が大きくなる。したがって、励起光入射部４２からキャピラリ２へ入射する励起光Ｌのキャピラリ２表面での反射を低減することができる。これによって、より多くの励起光Ｌを被分析物に照射することができる。
また反射器１２Ａは、反射器１２と同様の効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0103】

１ キャピラリ電気泳動装置
２ キャピラリ
３ 導入側貯留槽
４ 導出側貯留槽
５ａ,５ｂ 電極
８ 蛍光検出部
１２，１２Ａ 反射器
１３ 蛍光検出器
１４ コレクタ
２０ 拡散レンズ
２１ 受光部
２２ 信号処理部
３０ 第１反射部
３１ 励起光入射部
３２ 励起光反射部
３３ａ 第２反射部
３３ｂ 第３反射部
４０ 第１反射部
４１ 励起光反射部
４２ 励起光入射部
４３ａ 第２反射部
４３ｂ 第３反射部
４５ａ,４５ｂ 挿通孔
４６ａ,４６ｂ 保持部
４７ａ,４７ｂ 挿通孔
４８ａ,４８ｂ 内部空間
４９ａ,４９ｂ シール部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】