(57)【要約】      （修正有）【課題】測温素子を用いないで化学容器の特定の領域の温度を測定できるようにする。【解決手段】化学容器８の液体収容部又は流路１０の内壁又はその近傍に、温度によって光学特性（発光波長や光透過率）が変化する材料１２を配設し、それを目視又は光検出器１４で観測する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面又は内部に液体が収容される収容部又は液体が流通する流路を有し、前記液体の測定又は反応のための化学容器であって、
前記収容部もしくは流路の内壁又は近傍に、温度によって光学特性が変化する材料が配設されており、
前記材料に該化学容器の外部から光が照射され、かつ前記材料からの透過光、反射光又は蛍光が該化学容器の外部で測定されるように前記材料が配設されている位置及び／又は前記基材の材質が設定されている化学容器。
【請求項２】
温度によって光学特性が変化する前記材料は所定の相転移温度をもつ温度応答性高分子である請求項１に記載の化学容器。
【請求項３】
前記基材の表面上には、前記材料を透過又は前記材料で反射した光を受光する位置に受光素子が設けられており、
前記基材の材質は少なくとも前記材料と前記受光素子の間の部分は前記受光素子に入射する光に対して透過性である請求項１又は２に記載の化学容器。
【請求項４】
前記基材の表面上には、前記材料の設けられていない部分を透過した光を受光する位置にも前記受光素子と同じ受光素子が参照用受光素子として設けられており、
前記参照用受光素子に光が入射する部分の基材の材質も前記参照用受光素子に入射する光に対して透過性である請求項３に記載の化学容器。
【請求項５】
前記受光素子は薄膜フォトダイオードである請求項３又は４に記載の化学容器。
【請求項６】
前記材料として光学特性が変化する温度の異なる複数種類の材料が配設されている請求項１から５のいずれか一項に記載の化学容器。
【請求項７】
該化学容器は前記流路を有するものであり、前記流路の途中に分岐部が形成され、温度によって光学特性が変化する前記材料は前記分岐部に配設されている請求項１から５のいずれか一項に記載の化学容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学合成や分析、あるいはＤＮＡ解析等のバイオ用途に用いる化学容器に関する。そのような化学容器には、例えば、微細流路を集積した化学チップ又はマイクロチップと称される化学容器や、微量の液体成分を分析する機能や前処理機能までも集積したμＴＡＳ（Micro Total Analysis System）などのように微量の液体を扱う化学容器も含む。
【背景技術】
【０００２】
従来から微量の薬品を扱う化学容器の温度を正確に測定し制御したいという要求があった。これは化学反応の温度を所定値に保ったり、測定を所定の温度で実行したりするためである。しかしながら、例えば化学チップでは扱う液量は極めて微小なため、例えば白金抵抗体や熱電対といった測温素子を使用した方法では、測温素子の電極や電線を通じて熱が逃げてしまい、正確な測温が困難であった。
【０００３】
そこで、化学チップでの測温素子を用いない温度測定方法として幾つかの方法が提案されている。その第１の方法は、流路に流れる薬剤の体積膨張を測定して温度を見積る方法である（特許文献１参照。）。
【０００４】
第２の方法は、化学容器内の液体の光の屈折率の変化を検出して、温度を計測する方法である（特許文献２参照。）。
【０００５】
第３の方法は、化学容器の表面温度を非接触の放射型温度計を用いて測定する方法である（特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１３９４９１号公報
【特許文献２】特開２００９−１０９３２１号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／１１０２７０号
【特許文献４】特開２００９−２０９２１５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「分析化学」, Vol.54, No.7, pp.593-603 (2005)
【非特許文献２】温度に応答して蛍光色を変化させる微粒子、前田寧［online］、［平成２４年９月１４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://jstshingi.jp/abst/p/08/817/fukui5.pdf#search='相転移温度と置換基の構造'＞
【非特許文献３】S. Lilliu, M. Boeberl, M. Sramek, S. F. Tedde, J. E. Macdonald, and Oliver Hayden, "Inkjet-printed organic photodiodes, Thin Solid Films, 520, pp. 610-615, 2011.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、第１の方法では、膨張率を液体の種類毎に正確に把握しておく必要があることと、プラスチックを用いた低価格の化学容器の場合、流路断面積サイズとその膨張率、あるいは流路内壁の表面張力にかなりのロットばらつきが出るため実用には適さないという問題がある。
【０００９】
第２の方法では、精密な光学系を構築しなければならないという問題があり、大量の化学容器を一度に扱うのには適していないという問題がある。これは装置コストが高くなることにつながる。
【００１０】
第３の方法は、化学容器の表面から放出される放射線を検出して温度に変換するものであるため、化学容器の表面の特定の領域の温度のみを測定するのには適していない。
【００１１】
本発明は、測温素子を用いないで化学容器の特定の領域の温度を測定できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、化学容器の液体収容部又は流路の内壁又はその近傍に、温度によって光学特性（発光波長や光透過率）が変化する材料を配設し、それを目視により又は光検出器で観測する構成にした。
【００１３】
すなわち、本発明は、基材の表面又は内部に液体が収容される収容部又は液体が流通する流路を有し、その液体の測定又は反応のための化学容器である。収容部には反応を起こさせる反応容器を含む。そして、収容部もしくは流路の内壁又は近傍には温度によって光学特性が変化する材料が配設されている。前記材料にはこの化学容器の外部から光が照射され、かつ前記材料からの透過光、反射光又は蛍光がこの化学容器の外部で測定されるように前記材料が配設されている位置及び／又は基材の材質が設定されている。反射光には散乱光も含む。
【００１４】
前記材料が配設されている位置及び／又は基材の材質が設定されているとは、この化学容器の収容部又は流路の上面が開口している場合には、前記材料はその開口を通してこの化学容器の外部から観察又は検知できる位置に配設されていることを意味する。またこの化学容器の収容部又は流路が化学容器の内部に形成されている場合には、収容部もしくは流路の内壁又は近傍に配設されている前記材料をこの化学容器の外部から観察又は検知できるように、化学容器全体又は少なくとも一部の基材が可視光又は測定光もしくは蛍光に対して光透過性の材質により構成されていることを意味する。
【００１５】
温度によって光学特性が変化する前記材料の一例は、所定の相転移温度をもつ温度応答性高分子である。
【００１６】
好ましい一形態では、基材の表面上には、前記材料を透過又は反射した測定光を受光する位置に受光素子が設けられており、基材の材質は少なくとも前記材料と前記受光素子の間の部分は前記受光素子に入射する光に対して光透過性である。このように受光素子を化学容器に設けたことにより、前記材料と受光素子の相対的な位置が化学容器間で一定していることにより、化学容器間の温度測定精度のばらつきを抑えることができる。
【００１７】
受光素子を化学容器に設けた形態の好ましい形態では、基材の表面上には、前記材料の設けられていない部分を透過した光を受光する位置にも前記受光素子と同じ受光素子が参照用受光素子として設けられており、参照用受光素子に光が入射する部分の基材の材質も参照用受光素子に入射する光に対して透過性である。
【００１８】
受光素子は例えば蒸着法や印刷技術によって作製されたフォトダイオードとすることができる。印刷技術によって作製されたフォトダイオードは低コストに製作することができ、例えばこの化学容器を使い捨て型とする場合には好都合である。
【００１９】
さらに好ましい形態では、前記材料として光学特性が変化する温度の異なる複数種類の材料が配設されている。これにより、複数の温度を検知することができるようになる。その場合、複数の材料は互いに接近した位置に配設することもでき、又は互いに離れた位置に配設することもできる。
【００２０】
複数の材料を互いに接近した位置に互いに識別できる程度に離して配設した場合、その材料が相転移温度をもつ温度応答性高分子であるときは、次のような使い方をすることができる。例えばそれぞれ相転移温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）をもつ３種類の温度応答性高分子であるとすると、それらの温度応答性高分子の透過率や蛍光色によりそれらの温度応答性高分子が相転移前であるか後であるかを知ることができるので、そのときの温度がＴ１以下であるか、Ｔ１とＴ２の間であるか、Ｔ２とＴ３の間であるか、又はＴ３以上であるかを知ることができる。
【００２１】
複数の材料を互いに離れた位置に配設した場合、その材料が相転移温度をもつ温度応答性高分子であるときは、例えば流路に沿って離れた位置に異なる相転移温度をもつ温度応答性高分子を配設すれば、それらの温度応答性高分子の透過率や蛍光色によりそれらの温度応答性高分子が相転移前であるか後であるかを知ることができるので、流路に沿ったおおよその温度分布を知ることができる。また、流路に沿って離れた位置に同じ相転移温度をもつ温度応答性高分子を配設すれば、流路が温度応答性高分子が配設されている範囲において相転移温度に相当する温度以上になっていることを知ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の化学容器は、温度によって光学特性の変化する温度応答性高分子材料を配設したので、目視により検知したり、受光素子やカメラ撮影により検知したりすることによって薬剤などの対象液体の温度を簡易に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施例を示す概略正面断面図である。
【図２】他の実施例を示す概略正面断面図である。
【図３】同実施例に設けられた受光素子としてのフォトダイオードの構成を示す概略断面図である。
【図４】図２の実施例に設けられた２つのフォトダイオードにより温度を検出する回路の一例を示す回路図である。
【図５】さらに他の実施例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘにおける垂直断面図である。
【図６】図５の実施例の製造方法の一例を示す工程断面図である。
【図７】さらに他の実施例を示す平面図である。
【図８】さらに他の実施例を示す図であり、図５（Ｂ）と同様の位置での垂直断面図である。
【図９】温度応答性高分子の一例であるポリ（Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド）の置換基Ｒの種類と相転移温度の関係を示す図である。
【図１０】温度応答性高分子の他の例であるポリ（（メタ）アクリル酸エステル）とポリエーテルの置換基Ｒの種類と相転移温度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
温度によって光学特性が変化する材料としては種々のものを用いることができるが、そのうちの一例は、所定の相転移温度をもつ温度応答性高分子である。
【００２５】
そのような温度応答性高分子の第１類型として、特定の温度（下限臨界溶解温度：ＬＣＳＴ）で相転移を起こして光の散乱定数が変化する高分子を挙げることができる。そのような温度応答性高分子として、メチルセルロース、ポリ（Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド）、ポリ（（メタ）アクリル酸エステル）、ポリエーテルなどの水溶性高分子がある（非特許文献１参照。）。「（メタ）アクリル」はアクリルとメタクリルの総称である。これらの高分子は、ＬＣＳＴより高温では水に対する溶解度が低下して光の散乱定数が大きくなる。
【００２６】
ポリ（Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド）の具体的なものとしてポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＰＮＩＰＡＡｍ）があり、ポリ（（メタ）アクリル酸エステル）の具体的なものとしてポリ（（メタ）アクリル酸オリゴエチレングリコール）があり、ポリエーテルの具体的なものとしてポリ（ビニルエーテル）がある。
【００２７】
これらの高分子の相転移温度は置換基の種類に依存する。図９はポリ（Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド）の置換基Ｒの種類と相転移温度の関係を示したものである（非特許文献２参照。）。左欄はポリ（Ｎ−置換メタクリルアミド）、右欄はポリ（Ｎ−置換アクリルアミド）であり、縦軸は温度（℃）である。最上段に示されている化学式はポリ（Ｎ−置換メタクリルアミド）とポリ（Ｎ−置換アクリルアミド）の一般式であり、それらの下に表示されている化学式は一般式中の窒素（Ｎ）に結合している置換基Ｒの種類を表している。置換基の種類により５〜７２℃の範囲にわたって相転移温度が分布している。
【００２８】
図１０はポリ（（メタ）アクリル酸エステル）とポリエーテルの置換基Ｒの種類と相転移温度の関係を示したものである（非特許文献２参照。）。左欄はポリエーテル、中欄はポリアクリル酸エステル、右欄はポリメタクリル酸エステルであり、縦軸は温度（℃）である。最上段に示されている化学式はそれぞれの一般式であり、それらの下に表示されている化学式は一般式中の酸素（Ｏ）に結合している置換基Ｒの種類を表している。置換基の種類により１８〜６５℃の範囲にわたって相転移温度が分布している。
【００２９】
温度応答性高分子の第２類型として、温度変化により蛍光色が変化するものを挙げることができる。その例は、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）を利用したものであり、温度により相転移を起こして可逆的に体積変化を起こす架橋高分子に、蛍光共鳴エネルギー移動におけるドナーとなる蛍光色素とアクセプタとなる蛍光色素を担持させたものである（特許文献４参照。）。ドナーとなる蛍光色素とアクセプタとなる蛍光色素は、ドナーの蛍光スペクトルとアクセプタの励起スペクトルに重なりをもったものである。そのような架橋高分子は第１類型の温度応答性高分子であり、例えば図９、図１０に示されるような高分子である。例えばモノマー成分として（メタ）アクリル酸アミノ置換アルキルエステルやＮ−置換（メタ）アクリルアミドを含んだものである。蛍光共鳴エネルギー移動は、ドナーとなる蛍光分子とアクセプタとなる蛍光分子との間の距離が一定以下になると、ドナーを励起するとエネルギーがアクセプタに移動してアクセプタとなる分子が励起されることにより起こる。そのような蛍光分子を担持している架橋高分子が温度応答性高分子であるので、例えば低温では水に膨潤しているために分子間距離が大きいためにドナーを励起するとドナーからの発光が優先するが、温度を上昇させ相転移温度を超えると架橋高分子ゲルが収縮して分子間距離が小さくなり、蛍光共鳴エネルギー移動がおこってアクセプタから発せられる発光が強くなる。
【００３０】
本発明の化学容器は、温度応答性高分子を配設してその温度応答性高分子の光学特性の変化によってその部分の温度を検知するものであるので、その温度応答性高分子の相転移温度が検知しようとする所望の温度になるように高分子と置換基の種類を選択する。
【００３１】
化学容器は液体のための収容部又は流路を有するものであれば、形状はどのようなものでもよい。円筒型でも角型でもよく、又は平板に微細な流路が形成されているものであってもよい。本発明が適用されるのに適した化学容器は微量の液体を扱うものであり、微細な流路としては幅も深さも１０〜１０００μｍ程度のもの、例えば１００μｍ以下程度のものが好ましい。
【００３２】
化学容器の材質も特に限定されるものではないが、熱伝導の低い透明材料であることが好ましい。例えばシリコーン樹脂やフッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどのプラスチックが好ましい。プラスチック製品は成型品として製作することができるので、低コストに製作することができる。この化学容器を使い捨て型とする場合にはプラスチックがより好ましい。しかし、化学容器の材質として無機物のガラスも使用することができる。
【００３３】
化学容器に温度応答性高分子を配設する方法として、化学容器の収容部や流路の内面に塗布する方法や、収容部や流路の液体面直近に一部埋設する方法を用いることができる。ここで、「一部埋設」とは、例えば、流路内に凹みを設けて，そこに最表面が流路に露出させた状態になるように温度応答性高分子を配設することである。また、液体が流路を流れるようになっている化学容器の場合に、液体の流れを阻害しないように流路の途中にＴ字分岐部を設け、そこに温度応答性高分子を設ける方法でもよい。
【００３４】
温度応答性高分子が相転移を起こす水溶性高分子の場合は、測定対象の液体が水溶液であって、温度応答性高分子は液体と接触するように、収容部や流路の内壁面に配設される。
【００３５】
温度応答性高分子を配設する方法の１つとしての塗布方法として、インクジェットプリンタやディスペンサを用いることができる。塗布形状は、ベタ塗りであってもよいし、ドットを集合させたものであってもよい。インクジェットプリンタやディスペンサを用いると微小領域に塗布することができるので、微量の液体を扱う化学容器の場合には好ましい。
【００３６】
塗布された温度応答性高分子が液体と接触しても化学容器の内壁面から剥がれないように、温度応答性高分子の塗布前に塗布する位置にシランカップリング剤処理を施しておくことが好ましい。シランカップリング剤処理を施す方法では、温度応答性高分子を塗布しようとする位置にシランカップリング剤を塗布し、乾燥させた後に温度応答性高分子を塗布し、温度応答性高分子を乾燥させる。
【００３７】
温度応答性高分子の光学特性の変化は、その光透過度や反射度を目視により検知することもでき、又は透過光や反射光をフォトダイオード等の受光素子やＣＣＤ／ＣＭＯＳカメラで検知することもできる。受光素子やカメラを用いるとそれらの検出信号を用いて定量化することができるので、化学容器の温度を所定の温度にするために、化学容器の温度を制御する温度制御装置をそれらの検出信号を用いてフィードバック制御することもできる。
【００３８】
以下に化学容器の実施例を示す。図１はチューブ型の化学容器である。化学容器２は可視光又は検出しようとする測定光又は蛍光に対して透明な、ガラス製又はプラスチック製である。プラスチック製の場合は成型品であることが好ましい。化学容器２の内部底面の一部に温度応答性高分子４がシランカップリング剤を介して塗布されている。温度応答性高分子４は第１類型と第２類型のいずれの温度応答性高分子であってもよく、この点に関しては以下の他の実施例においても同様である。温度応答性高分子４が塗布されている領域は微小な領域であり、その領域のサイズは例えば０．５〜５ｍｍ程度である。
【００３９】
化学容器２には水溶液からなる反応液６が入れられ、所定の温度で反応が行われる。温度応答性高分子４としては、その反応を起こさせる所定の温度で相転移を起こすようなものが選択されている。
【００４０】
温度応答性高分子４が相転移により透過率又は反射率が変化するものである場合には、反応液６の温度を監視するために、化学容器２の外部から温度応答性高分子４に測定光が照射されてその透過率又は反射率の変化が検出される。温度応答性高分子４が相転移により蛍光色が変化するものである場合には、反応液６の温度を監視するために、化学容器２の外部から温度応答性高分子４に励起光が照射されて温度応答性高分子４から発生する蛍光色の変化が化学容器２の外部で検出される。
【００４１】
図２は平板型の化学容器である。化学チップ又はマイクロチップと称される化学容器の一種である。化学容器８は可視光又は検出しようとする測定光又は蛍光に対して透明な、ガラス製又はプラスチック製であり、この場合もプラスチック製の場合は成型品であることが好ましい。化学容器８には反応容器又は流路となる凹部１０が形成されている。凹部１０は例えは流路として説明する。流路１０の幅は０.０５〜１ｍｍ、深さは０.０５〜０.１ｍｍ程度である。
【００４２】
流路１０の底面で温度を測定しようとする位置に温度応答性高分子１２がシランカップリング剤を介して塗布されている。温度応答性高分子１２が流路１０の幅方向にわたって複数のドット状に塗布されている。温度応答性高分子１２の１つのドットの塗布領域は微小であり、例えばその領域のサイズは例えば１０〜１００μｍ程度である。また、温度応答性高分子１２は流路１０の幅方向にわたって連続した帯状に塗布されていてもよい。
【００４３】
流路１０には水溶液からなる反応液が流されるか収容された状態で所定の温度で反応が行われる。この場合も温度応答性高分子４としては、その反応を起こさせる所定の温度で相転移を起こすようなものが選択されている。
【００４４】
一実施例は、底面に温度応答性高分子１２が塗布された流路１０をもっておればよく、流路１０の数は複数であってもよく、さらに反応容器などとして使用される収容部や、液の流通を制御するバルブなど、他の要素を備えていてもよい。温度応答性高分子１２が相転移により透過率又は反射率が変化するものである場合には、流路１０内の反応液の温度を監視するために、流路１０の上方又は下方から温度応答性高分子１２に測定光が照射されてその透過率又は反射率の変化が検出される。温度応答性高分子１２が相転移により蛍光色が変化するものである場合には、反応液の温度を監視するために、流路１０の上方又は下方から温度応答性高分子１２に励起光が照射されて、温度応答性高分子１２から発生する蛍光色の変化が流路１０の上方又は下方で検出される。
【００４５】
図２は他の実施例として、参照用流路１０ａを備えた化学容器をも示している。参照用流路１０ａには温度応答性高分子は塗布されていない。この実施例では、流路１０内の反応液の温度を監視するときは流路１０の上方又は下方から温度応答性高分子１２に透過率もしくは反射率の変化を測定のための測定光又は蛍光色変化測定のための励起光を照射するとともに、参照用流路１０ａの上方又は下方からも測定光又は励起光を照射し、両方の流路１０、１０ａにおける目視又は検出の結果を比較する。参照用流路１０ａには反応液を収容したり流したりしなくてもよいが、よく正確に温度を測定するためには参照用流路１０ａに流路１０の反応液と同じ液を収容したり流したりすることが好ましい。
【００４６】
図２はさらに他の実施例として、流路１０の温度応答性高分子１２を透過した測定光検出する受光素子１４を化学容器８に一体として設けたものをも示している。受光素子１４の一例はフォトダイオードであり、好ましくはインクジェット等の印刷技術や真空蒸着法を用いて形成された薄膜フォトダイオードである。
【００４７】
そのような薄膜フォトダイオードの一例を図３に示す。フォトダイオードは非特許文献３にも記載されているように印刷技術により製作することもできるが、ここでは真空蒸着法により形成されたＰＩＮフォトダイオードを示す。化学容器８に透明導電膜であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）膜などがＰ型用電極２０として形成され、その上にｐ層２２としてｐ型有機半導体であるＺｎＰｃ（フタロシアニン誘導体）が５ｎｍの厚さに形成されている。その上にｉ層（真性半導体層）２４としてｎ型有機半導体とｐ型有機半導体の混合層が１５ｎｍの厚さに形成されている。ｉ層は、例えばｎ型有機半導体であるＣ６０（フラーレン）とｐ型有機半導体であるＺｎＰｃを体積比で１：１となるように共蒸着法により形成したものである。その上にｎ層２６としてｎ型有機半導体であるＣ６０が３０ｎｍの厚さに形成され、さらにその上にＮ型用電極２８としてアルミニウム膜が形成されている。ここに示した各層の材質と厚さは一例である。
【００４８】
このように温度応答性高分子１２を透過した測定光を検出する受光素子１４を化学容器８に一体として設けたものは化学容器の取扱いが容易であり、測温の再現性がよい。
【００４９】
図２はさらに他の実施例として、参照用流路１０ａを透過した測定光を検出する受光素子１４ａを化学容器８に一体として設けたものをも示している。受光素子１４ａは受光素子１４と同じフォトダイオードであり、受光素子１４と同時に形成されたものである。
【００５０】
流路１０と参照用流路１０ａのそれぞれに受光素子としてフォトダイオード１４、１４ａが設けられた図２の実施例の化学容器を用い、フォトダイオード１４、１４ａの検出信号から温度応答性高分子１２を透過した測定光の透過率変化を検出するための検出回路の一例を図４に示す。
【００５１】
フォトダイオード１４の検出信号を取り込むために演算増幅器３０が設けられている。フォトダイオード１４は演算増幅器３０の反転入力端子に接続され、演算増幅器３０の非反転入力端子は接地され、演算増幅器３０の反転入力端子と出力端子の間にキャパシタ３２が接続されている。参照側のフォトダイオード１４ａの検出信号を取り込むために、同様に演算増幅器３０ａが設けられている。フォトダイオード１４ａは演算増幅器３０ａの反転入力端子に接続され、演算増幅器３０ａの非反転入力端子は接地され、演算増幅器３０ａの反転入力端子と出力端子の間にキャパシタ３２ａが接続されている。演算増幅器３０と演算増幅器３０ａの出力端子はそれぞれ抵抗を介して差分増幅器３４の反転入力端子と非反転入力端子に接続され、差分増幅器３４はそれらの入力信号の差分を増幅して出力するように構成されている。
【００５２】
この検出回路において、フォトダイオード１４からの光信号電流Ｉａは、キャパシタ３２（キャパシタンスＣ）をフィードバックにもつ演算増幅器３０に入力され、この時の測定時間をTとすると、
【数１】
2014071070.tif 000003
なる出力Ｖａを発生させる。同様に、演算増幅器３０ａにも
【数２】
2014071070.tif 000004
なる出力Ｖｂが発生するので、差分増幅器３４にて両者の差がとられ、
【数３】
2014071070.tif 000005
なる出力ΔＶが得られる。
【００５３】
このように、温度応答性高分子１２が設けられている側と温度応答性高分子が設けられていない参照側とに受光素子を設けることにより測温精度を上げることができる。
【００５４】
このようにして受光素子では化学容器が温度応答性高分子１２の相転移温度に対応する所定の温度になったことを検出することができるので、受光素子による検出信号に基づいて化学容器の温度が所定の温度になるように化学容器を加熱する加熱装置のヒーター（図示せず）の通電をフィードバック制御するようにその加熱装置を構成することができる。
【００５５】
図２の実施例について、上の説明では凹部１０を流路として説明したが、凹部１０を反応容器とすることもできる。その場合も上の説明と同様に、参照用の反応容器１０ａを設けてもよく、受光素子１４、１４ａを化学容器と一体として設けてもよい。さらに反応容器１０につながる流路やバルブを形成してもよい。
【００５６】
次に、流路又は反応容器となる凹部が化学容器の内部に形成され、その上面に開口をもっていない実施例について説明する。
【００５７】
図５はそのような実施例における化学容器の概略図を示しており、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘにおける垂直断面図である。
【００５８】
ベース基板１１３の一表面に例えば内径３ｍｍ、深さ１．０ｍｍの開口部を持つ円柱型の反応容器１１５が形成されている。反応容器１１５の内径及び深さは特に限定されるものではない。ベース基板１１３には反応容器１１５につながる液体導入流路１１７及び液体排出流路１１９が形成されている。液体導入流路１１７及び液体排出流路１１９の幅と深さは例えば１ｍｍ以下である。各部の寸法は一例であり、特に限定されるものではない。
【００５９】
反応容器１１５の底面には温度応答性高分子１００がシランカップリング剤を介して塗布されている。温度応答性高分子１００が塗布されている領域の形状は特に限定されるものではないが、例えば複数のドットからなる円形状である。温度応答性高分子１００が塗布されている領域のサイズも特に限定されるものではないが、例えば例えば直径が１ｍｍである。反応容器１１５の底面の全面に温度応答性高分子１００が塗布されていてもよい。
【００６０】
ベース基板１１３上には、反応容器１１５、流体導入流路１１７及び流体排出流路１１９を覆ってカバー基板１１１が接合されている。
【００６１】
反応容器１１５を含むベース基板１１３の材質は限定されるものではないが、化学容器を使い捨て可能として用いる場合は、安価に入手可能な素材であることが好ましい。そのような素材として、例えばシリコーン樹脂であるポリジメチルシルオキサン（ＰＤＭＳ）、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどのプラスチック素材が好ましい。反応容器１１５の底面の温度応答性高分子１００からの透過光、反射光又は蛍光をベース基板１１３の下方で測定する場合には、ベース基板１１３はそれらの光の波長に対して光透過性のプラスチックで形成されている。特に蛍光検出を行なう場合には、ベース基板１１３の材質として低自蛍光性（それ自身からの蛍光発生が少ない性質のこと）で光透過性のプラスチック、例えばポリカーボネートなどの素材で形成されていることが好ましい。ベース基板１１３の厚さは例えば２．０〜４.０ｍｍである。蛍光検出用の低自蛍光性の観点からは反応容器１１５部分のベース基板１１３の厚さは薄い方が好ましい。
【００６２】
カバー基板１１１の材質も特に限定されるものでないが、例えばＰＤＭＳやシリコーンゴムなどからなるものである。カバー基板１１１の厚みは例えば１.０〜４.０ｍｍである。反応容器１１５の底面の温度応答性高分子１００にカバー基板１１１を通して測定光又は励起光を照射する場合には、カバー基板１１１はそれらの光の波長に対して光透過性のプラスチックで形成されている。
【００６３】
カバー基板１１１には流路１１７、１１９の端部に対応する位置に流体導入口となる穴１２１及び流体排出口となる穴１２３が開けられている。液体導入流路１１７の一端は液体の導入に利用される液体導入口１２１に接続され、他端は反応容器１１５に接続されている。また、液体排出流路１１９の一端は液体の排出に利用される液体排出口１２３に接続され、他端は液体導入流路１１７の他端が接続する位置とは別の位置で反応容器１１５に接続されている。
【００６４】
液体導入口１２１にはシリンジポンプなどの送液装置が接続されて液体試料が送液され、液体試料が排出される液体排出口１２３にはドレインが接続されて液体試料が排出される。図５に示す実施例の場合、液体導入口１２１及び液体排出口１２３はカバー基板１１１に貫通穴として形成されているが、ベース基板１１３に形成されていてもよい。
【００６５】
このように、反応容器や流路が基板の内部に形成されている場合には、反応や測定を室温より高い温度で行うときの反応液の蒸発を抑えることができる。
【００６６】
次に図５の化学容器の製造方法について説明する。
図６は一実施例における化学容器の製造工程を説明するフロー図である。
（Ａ）耐エッチング膜としてのクロム膜１２９を、シリコン基板１２７ａの一表面上に形成し、写真製版とエッチングにより反応容器１１５、流路１１７、流路１１９の部分（図５を参照。）を被い、基板の接合面となる部分（底面３１）を露出させるようにパターニングする。耐エッチング膜としては、クロム膜に限らず、シリコン酸化膜を用いてもよい。
【００６７】
（Ｂ）クロム膜１２９をエッチングマスクとしてドライエッチングを行う。このときのドライエッチングの条件は特に限定されるものではなく、異方性エッチングが行われる方法であればよい。
【００６８】
（Ｃ）次に、ウェットエッチングを行なうことによりシリコン基板１２７ａの一表面からエッチングマスク１２９を除去する。
上記工程が施されたシリコン基板１２７ａは反応容器１１５、流路１１７及び流路１１９の部分が凸形状となり、それら以外の部分が凹部とった型１２７ｂとなる。
【００６９】
（Ｄ）この型１２７ｂを用いて、ＰＤＭＳ樹脂に凹凸形状の成型を行いベース基板１１３とする。
次にベース基板１１３の反応容器１１５の底面にシランカップリング剤を塗布し、シランカップリング剤の乾燥後、インクジェットプリンタ又はディスペンサを用いて温度応答性高分子１００を塗布する。
【００７０】
（Ｅ）温度応答性高分子１００の乾燥後、液体導入口１２１と液体排出口１２３としての貫通穴が形成されたカバー基板１１１をベース基板１１３に貼り合わせて接合することで、化学容器が完成する。
【００７１】
図７はさらに他の実施例を示す。化学容器１３０の基板に流路１３２が形成され、その一端に液入口１３４、他端に液出口１３６が設けられている。流路１３２の途中にＴ型分岐部１３８が形成され、Ｔ型分岐部１３８内に温度応答性高分子１４０が塗布されている。流路１３２と分岐部１３８は、基板の表面に開口したものであってもよく、図５の実施例のように基板の内部に形成されたものであってもよい。流路１３２を流れる液量が極微量であって、流路１３２の途中に温度応答性高分子１４０を塗布すると温度応答性高分子１４０が液体の流れを阻害するおそれがある場合には、このように温度応答性高分子１４０が分岐部１３８内に塗布されていることにより液体の流れを阻害しない利点がある。
【００７２】
上記実施例では温度応答性高分子４、１２、１００、１４０は１種類の温度応答性高分子を示しているが、相転移温度の異なる複数種類の温度応答性高分子を含むようにしてもよい。その場合は、それらの複数の温度応答性高分子は別々に識別できるように互いに離して配設するが、ほぼ同じ場所の温度を検知できるように互いに接近した位置に配設するのが好ましい。
【００７３】
図８はさらに他の実施例を示す。化学容器１４２の基板に流路１４４が形成され、その一端に液入口１４６、他端に液出口１４８が設けられている。流路１４４の底面には流路１４４に沿って異なる位置に温度応答性高分子１５０ａ、１５０ｂ及び１５０ｃが塗布されている。この実施例でも、流路１４４は基板の表面に開口したものであってもよく、図５の実施例のよういに基板の内部に形成されたものであってもよい。
【００７４】
温度応答性高分子１５０ａ、１５０ｂ及び１５０ｃは相転移温度が等しいものとすることができる。その場合には、温度応答性高分子１５０ａ、１５０ｂ及び１５０ｃが配設されている範囲の流路１４４の温度が相転移温度に相当する温度以下又は以上であることを確認することができる。
【００７５】
また、温度応答性高分子１５０ａ、１５０ｂ及び１５０ｃは相転移温度が互いに異なるものとすることができる。その場合には、温度応答性高分子１５０ａ、１５０ｂ及び１５０ｃが配設されているそれぞれの温度がそれぞれの温度応答性高分子１５０ａ、１５０ｂ及び１５０ｃの相転移温度に相当する温度以下又は以上であることを確認することができる。
【００７６】
図５、図７及び図８の実施例においても、図２の実施例と同様に参照用の反応容器や参照用の流路を設けてもよく、さらに受光素子１４や１４ａを化学容器に一体的に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
２、８，１１２，１３０，１４２      化学容器
４、１２、１００      温度応答性高分子４
１０      流路
１０ａ      参照用流路
１２、１００      温度応答性高分子
１４、１４ａ      受光素子としてのフォトダイオード
１１５      反応容器
【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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