(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に位置しており、上面に検体に含まれる検出対象の検出を行う検出部を有する検出素子と、
前記基板の上に位置しており、前記検出部を間隙を介して覆っている流路構成体と、を備え、
前記流路構成体は、前記検体の流入口と、前記流入口から連続している流路と、前記流路のうち前記検出素子側の端部から連続しており前記検出部の上方に位置している空間と、を有しており、
前記流路の底面は、前記検出素子側の端部に、上流側へ向かうにつれて幅が狭くなる切欠き部を有する、センサ。
【請求項２】
前記切欠き部は、断面視で、下流側に向かうにつれて下方に傾斜している、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記流路の底面は、前記検出素子の上面よりも高い位置にある、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記検出素子は、前記検出部に対して前記流路の流れ方向に直交する方向の両側に位置している一対のＩＤＴ電極を有する、請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ。
【請求項５】
前記一対のＩＤＴ電極を被覆する保護膜をさらに備え、
前記流路構成体は前記一対のＩＤＴ電極の直上に位置する部分を有しており、
前記流路構成体の前記一対のＩＤＴ電極の直上に位置する部分は、前記保護膜よりも弾性率の小さい材料によって形成されている、請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記保護膜は酸化珪素からなり、前記流路構成体の前記一対のＩＤＴ電極の直上に位置する部分はシリコーン樹脂からなる、請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
前記流路は、その内部を前記検体が毛細管現象によって流れる、請求項１〜６のいずれかに記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体の性質あるいは検体に含まれる成分を測定することができるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波素子などの検出素子を用いて、検出対象を含む液体の性質もしくは検出対象を含む液体の成分を測定する際に使用するセンサが知られている。【０００３】
特許文献１には、毛細管現象を利用することによって検出対象を含んだ液体を検出部まで流すことができるようにしたセンサの技術が開示されている。この技術は、細長い検体供給路を測定用電極の試薬が塗布されている部分まで導出し、毛細管現象によって試薬が塗布されている部分まで検体を流すというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術のように毛細管現象を利用して流路に検出対象を含んだ液体を流す場合に、検出対象が検出部に到達するまでの間に検出対象が流路の途中で止まってしまい、検出対象が検出部まで到達しないという不具合が起こり得る。【０００６】
そこで、毛細管現象によって検出対象を含む液体を流す場合に液体が流路の途中で止まることを抑制することができるセンサの提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係るセンサは、基板と、前記基板の上に位置しており、上面に検体に含まれる検出対象の検出を行う検出部を有する検出素子と、前記基板の上に位置しており、前記検出部を間隙を介して覆っている流路構成体とを備え、前記流路構成体は、前記検体の流入口と、前記流入口から連続している流路と、前記流路のうち前記検出素子側の端部から連続しており前記検出部の上方に位置している空間とを有しており、前記流路の底面は、前記検出素子側の端部に、上流側へ向かうにつれて幅が漸次狭くなる切欠き部を有する。
【発明の効果】
【０００８】
上述の実施形態に係るセンサによれば、流路の底面のうち検出素子側の出口部分には、流路の上流側に向かうにつれて幅が漸次狭くなる切欠き部が設けられていることから、検体を検出部までスムーズに流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るセンサの斜視図である。
【図２】図１に示すセンサの分解斜視図である。
【図３】図１に示すセンサに使用される検出素子の平面図である。
【図４】図１に示すセンサに使用される流路構成体の斜視図である。
【図５】図１に示すセンサのＡ−Ａ’線における断面図である。
【図６】図１に示すセンサの第２親水性シートを取り外した状態における平面図である。
【図７】比較例のセンサの断面図である。
【図８】図１に示すセンサの切欠き部を拡大した平面図である。
【図９】切欠き部の平面形状の他の例を示す拡大平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るセンサの断面図である。
【図１１】図１０に示すセンサの切欠き部の拡大平面図である。
【図１２】図１０に示すセンサの切欠き部の拡大断面図である。
【図１３】第１の実施形態に係るセンサの変形例を示す断面図である。
【図１４】第１の実施形態に係るセンサの変形例を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係るセンサの断面図である。
【図１６】実施例２の測定用サンプルの断面図である。
【図１７】第１の実施形態に係るセンサの変形例を示す断面図である。
【図１８】図１７（ａ）に示すセンサの第２親水性シートを取り外した状態における平面図である。
【図１９】第１の実施形態に係るセンサの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るセンサの実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する各図面において同じ構成部材には同じ符号を付すものとする。また、各部材の大きさや部材同士の間の距離などは模式的に図示しており、現実のものとは異なる場合がある。
【００１１】
また、センサは、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともにｚ方向の正側を上方として、上面、下面などの用語を用いるものとする。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１にセンサ１００の斜視図を示す。センサ１００は、主に基板１、流路構成体２および検出素子３からなる。
【００１３】
流路構成体２は、図１に示すように検出素子３および支持部材４を介して基板１の上に配置されている。流路構成体２は、長手方向（ｘ方向）の一方の端部側に液体状の検体（以下、検体液と称することがある。）の入口である流入口１４を有するとともに、図５に示すように流入口１４に繋がった流路２９が内部に形成されている。
【００１４】
図２にセンサ１００の分解斜視図を示す。
【００１５】
基板１は平板状であり、その厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。基板１のｘ方向の長さは、例えば、１ｃｍ〜５ｃｍであり、ｙ方向の長さは、例えば１ｃｍ〜３ｃｍである。基板１は、例えば、樹脂基板、セラミックス基板などであり、表面あるいは内部に配線などを引き回すことができる。
【００１６】
基板１の上面の一方の端部側には検出素子３が実装されている。また基板１の上面の一方の端部側の両サイドには複数の端子６が設けられている。複数の端子６は検出素子３に電気的に接続されている。センサ１００の外部の読み取り装置に装着したときに、端子６には読み取り装置の端子が接触するようになっている。これによりセンサ１００からの電気信号が端子６を介して外部の読み取り装置に出力されることとなる。このようなセンサ１００と外部の読み取り装置とを含む構成をセンサ装置とすることができる。
【００１７】
図３に検出素子３の平面図を示す。
【００１８】
センサ１００において、検出素子３は弾性表面波素子であり、主に圧電基板１０、第１ＩＤＴ（InterDigital Transducer）電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、および検出部１３からなる。
【００１９】
圧電基板１０は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶、水晶などの圧電性を有する単結晶の基板からなる。圧電基板１０の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。一例として、圧電基板１０の厚みは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍである。
【００２０】
第１ＩＤＴ電極１１は一対の櫛歯電極を有する。各櫛歯電極は、互いに対向する２本のバスバーおよび各バスバーから他のバスバー側へ延びる複数の電極指を有している。そして、一対の櫛歯電極は、複数の電極指が互いに噛み合うように配置されている。第２ＩＤＴ電極１２も第１ＩＤＴ電極１１と同様に構成されている。第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２は、トランスバーサル型のＩＤＴ電極を構成している。
【００２１】
第１ＩＤＴ電極１１は所定の弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）を発生させるためのものであり、第２ＩＤＴ電極１２は、第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを受信するためのものである。第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを第２ＩＤＴ電極１２が受信できるように第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極とは同一直線状に配置されている。第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２の電極指の本数、隣接する電極指同士の距離、電極指の交差幅などをパラメータとして周波数特性を設計することができる。ＩＤＴ電極によって励振されるＳＡＷとしては、種々の振動モードのものが存在するが、検出素子３においては、例えば、ＳＨ波とよばれる横波の振動モードを利用している。
【００２２】
また、第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２のＳＡＷの伝搬方向（ｙ方向）における外側にＳＡＷの反射抑制のための弾性部材を設けてもよい。ＳＡＷの周波数は、例えば、数メガヘルツ（ＭＨｚ）から数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲内において設定可能である。中でも、数百ＭＨｚから２ＧＨｚとすれば、実用的であり、かつ検出素子３の小型化ひいてはセンサ１００の小型化を実現することができる。
【００２３】
第１ＩＤＴ電極１１は第１引出し電極１９と接続されている。第１引出し電極１９は、第１ＩＤＴ電極１１から検出部１３とは反対側に引き出され、第１引出し電極１９の端部１９ｅは基板１に設けたパッド７に金属細線を介して電気的に接続されている。また、第２ＩＤＴ電極１２は第２引出し電極２０と接続されている。第２引出し電極２０は、第２ＩＤＴ電極１２から検出部１３とは反対側に引き出され、第２引出し電極２０の端部２０ｅはパッド７に金属配線を介して電気的に接続されている。
【００２４】
第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９および第２引出し電極２０は、例えば、アルミニウム、アルミニウムと銅との合金などからなる。またこれらの電極は、多層構造としてもよい。多層構造とする場合は、例えば、１層目がチタンまたはクロムからなり、２層目がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。
【００２５】
第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２は、保護膜（図示せず）によって覆われている。保護膜は第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２の酸化防止などに寄与するものである。保護膜は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素、またはシリコン（珪素）によって形成されている。保護膜の厚さは、例えば、第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極の厚さの１／１０程度（１０〜３０ｎｍ）である。保護膜は、第１引出し電極１９の端部１９ｅおよび第２引出し電極２０の端部２０ｅを露出するようにして圧電基板１０の上面全体に亘って形成されている。
【００２６】
検出部１３は、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間に設けられている。なお、検出部１３は保護膜の上に形成されている。検出部１３は、例えば、金属膜と金属膜の表面に固定化されたアプタマーとからなる。金属膜は、例えば、クロムおよびクロム上に成膜された金の２層構造となっている。アプタマーは、例えば核酸やペプチドなどからなる。検出部１３は検体液中の標的物質と反応を生じさせるためのものであり、具体的には、検体液が検出部１３に接触すると検体液中の特定の標的物質がその標的物質に対応するアプタマーと結合する。
【００２７】
ｙ方向に沿って配置された第１ＩＤＴ電極、第２ＩＤＴ電極および検出部１３を１セットとすると、センサ１００にはそのセットが２つ設けられている。これにより、一方の検出部１３で反応する標的物質を他方の検出部１３で反応する標的物質と異ならせることによって、１つのセンサで２種類の検出を行うことが可能となる。
【００２８】
第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２の上には、後述する第１接着層２１が配置される。これにより第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２は第１接着層２１で覆われるため、第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２が外気および検体液と隔離され、第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２を保護することができる。
【００２９】
以上のようなＳＡＷを利用した検出素子３において、検体液の検出を行うには、まず、第１ＩＤＴ電極１１に、外部の読み取り装置から所定の電圧を印加する。そうすると、第１ＩＤＴ電極１１の形成領域において圧電基板１０の表面が励振され、所定の周波数を有するＳＡＷが発生する。発生したＳＡＷはその一部が検出部１３に向かって伝搬し、検出部１３を通過した後、第２ＩＤＴ電極１２に到達する。検出部１３では、検出部１３のアプタマーが検体液中の特定の標的物質と結合し、結合した分だけ検出部１３の重さが変化するため、検出部１３の下を通過するＳＡＷの位相などの特性が変化する。このように特性が変化したＳＡＷが第２ＩＤＴ電極に到達すると、それに応じた電圧が第２ＩＤＴ電極に生じる。この電圧が第２引出し電極２０などを介して外部に出力され、それを外部の読み取り装置で読み取ることによって検体液の性質や成分を調べることができる。
【００３０】
検出素子３は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とするダイボンド材によって基板１の上面に固定されている。図２に示すように、第１引出し電極１９の端部１９ｅとパッド７とは、例えば、Ａｕなどからなる金属細線５によって電気的に接続されている。第２引出し電極２０の端部２０ｅとパッド７との接続も同様である。なお、図１、図２では図示を省略しているが金属細線５は樹脂などからなる絶縁性部材によって覆われている。これにより、金属細線５が腐食することを抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態のセンサ１００において、基板１の上面には、検出素子３の他に支持部材４が搭載されている。支持部材４は、流路構成体２を支持するための部材である。そして、支持部材４の上面には流路構成体２が載置される。支持部材４の厚みは、基板１と流路構成体２との間にできる隙間とほぼ同じ大きさにされている。その厚みは、例えば、０．２ｍｍ〜１ｍｍである。支持部材４のｘ方向の長さは基板１のｘ方向の長さより短く、その長さは、例えば、０．６ｃｍ〜３ｃｍである。支持部材４のｙ方向の長さは、例えば、基板１のｙ方向の長さと同じである。
【００３２】
支持部材４は、例えば、紙、プラスチック、セルロイド、セラミックスなどからなる。支持部材４は基板１に接着剤などで固定されている。
【００３３】
流路構成体２は検出素子３に接合されているが、流路構成体２が支持部材４に支えられることによって、流路構成体２と検出素子３との接合部分に剥がれが生じることを抑制することができる。
【００３４】
流路構成体２は、検出素子３の少なくとも一部を覆うようにして基板１の上に配置されている。流路構成体２は、図２に示すように、第１接着層２１、第１親水性シート２２、第２接着層２３および第２親水性シート２４から構成されており、これらが順に積層されたものである。
【００３５】
第１接着層２１は、例えば、ポリエチレンなどを主成分とした材料からなり、両面に接着性を有している。第１接着層２１は、中央に貫通孔２１ｈを有する枠体である。第１接着層２１のｘ方向の長さは検出素子３のｘ方向の長さとほぼ同じか、やや大きくされており、ｙ方向の長さは検出素子３のｙ方向の長さよりも若干狭く、第１、第２引出し電極１９，２０の端部が見える幅とされている。第１接着層２１の厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００３６】
貫通孔２１ｈは、矩形状の一方端部に三角形状の切込みをいれた形状であり、全体としてホームベース状の５角形となっている。貫通孔２１ｈの矩形部分のｙ方向の幅は、検出部１３のｙ方向の幅とほぼ同じである。
【００３７】
第１接着層２１は検出素子３の上面に配置される。第１接着層２１は接着性を有するので、この第１接着層２１によって流路構成体２が検出素子３に接合されることとなる。
【００３８】
図３に示した点線は、第１接着層２１を検出素子３の上面に配置した状態における貫通孔２１ｈの位置を示したものである。同図に示すように第１接着層２１を検出素子３の上面に配置した状態において、貫通孔２１ｈからは２つの検出部１３が臨んでいる。一方、第１、第２ＩＤＴ電極１１，１２は第１接着層２１の枠の下に位置している。第１、第２ＩＤＴ電極１１，１２を第１接着層２１の枠の下に配置することによって、第１、第２ＩＤＴ電極１１，１２が検体液に触れることを抑制することができる。
【００３９】
このように第１、第２ＩＤＴ電極１１，１２が第１接着層２１の枠の下に位置している場合、第１接着層２１は第１、第２ＩＤＴ電極１１，１２を被覆している保護膜よりも弾性率の小さい材料によって形成されていることが好ましい。第１接着層２１を保護膜よりも弾性率の小さい材料によって形成することによって、そうでない場合に比べてＳＡＷの伝搬損失を小さくすることができる。例えば、保護膜としてＳｉＯ２などの酸化珪素を使用した場合には第１接着層２１として酸化珪素よりも弾性率の小さいシリコーン樹脂を使用することができる。
【００４０】
ＳＡＷの伝搬損失をさらに小さくするには、貫通孔２１ｈの幅を広げて貫通孔２１ｈから第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２が見えるようすればよい。この場合は、第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２の上の領域および第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間のＳＡＷの伝搬路上には保護層以外の物が置かれていない状態となるため、ＳＡＷの伝搬損失をより小さくすることができる。
【００４１】
図２に戻って、第１接着層２１の上には第１親水性シート２２が積層されている。第１親水性シート２２の上面の一部は流路２９の底面２９ｂとなる部分である。具体的には、第１親水性シートの上面のうち、第１親水性シート２２に積層される第２接着層２３の貫通孔２３ｈから臨む部分が流路２９の底面２９ｂとなる。
【００４２】
第１親水性シート２２の平面形状は、例えば、長方形である。第１親水性シート２２のｘ方向の長さは、例えば、基板１のｘ方向の長さとほぼ同じであり、ｙ方向の長さは、例えば、基板１のｙ方向の長さの半分程度である。第１親水性シート２２の厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００４３】
また、第１親水性シート２２の一方の端部側には貫通孔２２ｈが設けられている。貫通孔２２ｈは、第１接着層２１に設けた貫通孔２１ｈと同じ形状かつ同じ大きさであり、第１接着層２１に第１親水性シート２２を積層したとき、貫通孔２２ｈと貫通孔２１ｈとがちょうど重なる。
【００４４】
第１親水性シート２２の上面のうち、少なくとも流路２９の底面２９ｂとなる部分は親水性を有している。なお、センサ１００では第１親水性シート２２の上面全体が親水性を有している。このように流路２９の内面となる部分が親水性を有することによって毛細管現象が起きやすくなる。第１親水性シート２２の上面の水との接触角は例えば７０°以下となるようにしている。接触角のより好ましい範囲は３０°以下である。
【００４５】
第１親水性シート２２の上面が親水性を有するようにするには、例えば、第１親水性シート２２となるシートの上面に親水化処理を施せばよい。第１親水性シート２２の上面に親水化処理を施すには、例えば、親水化処理がされていないシートの上面を酸素プラズマによってアッシングした後、シランカップリング剤を塗布し、最後にポリエチレングリコールを塗布すればよい。その他にも、第１親水性シート２２の上面をホスホリルコリンを有する処理剤を用いて表面処理するという方法もある。第１親水性シート２２に使用するシートの材料としては、例えば、樹脂、紙、セラミックス、ガラスなどが挙げられる。
【００４６】
また、親水化処理が施された市販のポリエステル系のフィルム、ポリエチレン系のフィルムなどを使用することもできる。
【００４７】
第１親水性シート２２の上には第２接着層２３が積層される。第２接着層２３の平面形状は、例えば、第１親水性シート２２と同じ形状、かつ同じ平面寸法（ｘ方向およびｙ方向の寸法）であり、第１親水性シート２２に第２接着層２３を積層した状態において、両者がちょうど重なり合う。第２接着層２３の厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００４８】
第２接着層２３は両面に接着性を有しており、第２親水性シート２４は第２接着層２３を介して第１親水性シート２２に接合されることとなる。第２接着層２３は第１接着層２１と同じ材料によって形成されている。
【００４９】
第２接着層２３のｙ方向の中央付近には、ｘ方向に延びた貫通孔２３ｈが設けられている。第２接着層２３が第１親水性シート２２と第２親水性シート２４とに挟まれて貫通孔２３ｈの上下の開口部が塞がれることによって流路２９が形成されることとなる。すなわち、貫通孔２３ｈから臨む第１親水性シート２２の上面が流路２９の底面２９ｂとなり、貫通孔２３ｈから臨む第２親水性シート２４の下面が流路２９の天井面２９ａとなる。また貫通孔２３ｈの内周面が流路２９の側面２９ｃとなる。貫通孔２３ｈの一方端部は、第１親水性シート２２の貫通孔２２ｈと重なる位置まで延びている。貫通孔２３ｈの幅（ｙ方向の寸法）は、第１親水性シート２２の貫通孔２２ｈの幅よりも小さい。貫通孔２３ｈの幅は例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍである。
【００５０】
第２接着層２３の上には第２親水性シート２４が積層されている。第２親水性シート２４は、第２接着層２３と同じ形状、かつ同じ平面寸法であり、第２接着層２３に第２親水性シート２４を積層した状態において、両者がちょうど重なり合う。
【００５１】
また、第２親水性シート２４の両端部寄りには貫通孔からなる流入口１４および排気口１８が設けられている。排気口１８は、図５に示すように検出素子３の検出部１３よりも下流側に位置している。流入口１４および排気口１８は、第２接着層２３の貫通孔２３ｈと重なる位置に形成されている。流入口１４は、検体液を流路２９に入れるときの入り口である。排気口１８は、検体液が流路２９の中に入ったときに、流路２９の中にある空気などを外部に放出するための孔である。
【００５２】
第２親水性シート２４の下面のうち、少なくとも流路２９の上面２９ａとなる部分は親水性を有している。なお、センサ１００では第２親水性シート２４の下面全体が親水性を有している。第２親水性シート２４の下面の水との接触角は例えば７０°以下となるようにしている。接触角のより好ましい範囲は３０°以下である。
【００５３】
図４は流路構成体２を下面側から見たときの斜視図である。なお、図４において流路２９の位置を点線で示している。図４に示すように流路構成体２は下面側に凹部９を有している。この凹部９は、重なり合った第１接着層２１の貫通孔２１ｈと第１親水性シート２２の貫通孔２２ｈの内周面および貫通孔２２ｈから臨む第２接着層２３の下面および第２親水性シート２４の下面によって囲まれた領域である。
【００５４】
このような流路構成体２を、凹部９の開口部が検出部１３上に位置するようにして基板１上に配置する。このとき第１接着層２１は検出素子３の上面に接合する。これにより検出部１３は、検出素子３の上面と凹部９の内面とで囲まれた空間１５に収容されることとなる。このように、検出素子３の検出部１３の上方に空間１５が位置しており、流路２９と空間１５とが繋がっている。
【００５５】
次にセンサ１００における検体液の流れについて図５を用いて説明する。図５は、図１のＡ−Ａ’線におけるセンサ１００の断面図であり、流路２９の途中まで検体液３０が進んだ状態を示している。
【００５６】
検出対象を含む検体液が流路構成体２の上面に設けた流入口１４に触れると検体液は毛細管現象によって流路２９に入り込む。
【００５７】
流路２９の底面２９ｂおよび天井面２９ａは水との接触角が７０°以下であるが、接触角が９０°より小さいと、流路２９を流れる検体液の界面３０ｉは上流側（−ｘ方向）に凹んだ放物線状（曲線状）となる。換言すれば検体液３０の界面３０ｉは進行方向と反対方向に凹んだ放物線状（曲線状）となる。検体液３０の界面３０ｉがこのような形状になると、検体液３０の進行方向（＋ｘ方向）に対して表面張力が働き、検体液３０が下流側に流れていく。なお、底面２９ｂおよび天井面２９ａの水との接触角が９０°よりも小さければ同様にして検体液の進行方向に表面張力が働き、検体液３０は下流側に流れるが、より確実に検体液３０を流すには接触角が３０°以下であることが好ましい。
【００５８】
ところでセンサ１００では、図５に示すように流路２９の底面２９ｂは、検出素子３の上面３ｂよりも高い位置にある。よって、流路２９の凹部９への出口と検出素子３の上面３ｂとの間には段差ができる。
【００５９】
そしてセンサ１００では、流路２９の底面２９ｂのうち凹部９への出口部分（検出素子３側の端部）に所定の切欠き部８が形成されている。図６に流路構成体２の第２親水性シート２４を外した状態におけるセンサ１００の平面図を示す。第２接着層２３の貫通孔２３ｈから臨む第１親水性シート２２の上面が流路２９の底面２９ｂである。同図に示すように切欠き部８は、流路２９の上流側（紙面の左側）に向かうにつれて幅が漸次狭くなるように形成されている。ここで、切欠き部の幅とは、流路２９の流れ方向（上流と下流とを結ぶ方向）に直交する方向の長さ、すなわちｙ方向の寸法をいう（以下においても、特記しない限りは同様とする。）。センサ１００における切欠き部８の平面形状は二等辺三角形である。このような切欠き部８を設けることによって検体液が検出部１３に至る前に途中で止まってしまうことを抑制することができる。この現象について、図７および図８を用いて説明する。
【００６０】
図７は切欠き部８が形成されていない比較例のセンサ１０１の断面図であり、図５の断面部分に相当する。また、図７では検体液３０を流路２９に流した状態を示している。比較例のセンサ１０１は切欠き部８が設けられていないこと以外はセンサ１００と同じ構成である。すなわち、比較例のセンサ１０１では流路２９の凹部９への出口の縁は直線状となっている。
【００６１】
本発明者らが比較例のセンサ１０１を用いて流路２９に検体液３０を流したところ、比較例のセンサ１０１では流路２９の凹部９への出口付近で検体液が止まってしまい、それ以上流れない現象が起こった。このような現象が起こる原因についてシミュレーションによって調べた。シミュレーションの結果、検体液３０の流路２９の天井面２９ａとの接触角αと検体液３０の第１親水性シート２２の壁面２９ｂ１との接触角βが、
（α＋β）＞９０°      （１）
の関係を満たすと検体液３０が止まる現象が起こることがわかった。これは接触角αと接触角βが（１）式を満たすと、検体液３０の界面は図７に示すように進行方向側（下流側）に膨らんだ形状となり、白抜き矢印で示したように進行方向と逆側（上流側）に表面張力が働くためと考えられる。
【００６２】
逆にいえば接触角αと接触角βが、
（α＋β）＜９０°      （２）
の関係を満たすようになれば、検体液３０の界面は上流側に凹んだ形状となり、進行方向側に表面張力が働いて検体液３０が止まらずに流れると考えられる。そのためには、接触角αと接触角βができる限り小さくなるようにすればよい。この点、接触角αについては流路の天井面（第２親水性シート２４の下面）２９ａに親水化処理などをすることによって容易に小さくすることができる。しかし、接触角βについては、第１親水性シート２２の壁面への親水化処理がしにくいといった理由により大きくなりやすい。また、そのような部分にも親水化処理を施そうとすれば、センサの生産効率の低下、高コスト化などを招くこととなる。
【００６３】
一方、センサ１００のような切欠き部８を流路２９に設ければ、接触角βが比較的大きい場合であっても、検体液３０が段差部で止まることを抑制することができる。
【００６４】
図８は図６における切欠き部８を拡大して示す図であり、検体液３０が流路２９の凹部９への出口まで流れてきた状態を示している。切欠き部８が設けられていると、比較例のセンサ１０１において検体液３０が凹部９側へ張り出したように、センサ１００においても、検体液３０は凹部９側へ張り出して検体液３０の界面３０ｉは切欠き部８の壁面２９ｂ１よりも若干進行方向側に位置する。ここで切欠き部８が三角形状であることから、三角形の一方の辺側から張り出した検体液３０と他方の辺側から張り出した検体液３０とが三角形の頂点付近で結合し、検体液３０の界面３０ｉは全体として、進行方向と逆側（上流側）に凹んだ放物線状（曲線状）になる。そうすると検体液３０には白抜き矢印で示した方向に表面張力が働き、この力によって進行方向に検体液３０が進みやすくなる。
【００６５】
切欠き部８を形成したときの検体液３０の流れやすさは、切欠き部８の頂点における角度θにも依存すると考えられる。角度θは、例えば、４０°以上７０°以下とすればよい。なお、この角度θの好適な範囲は、検体液３０の粘度、流路２９の濡れ性（水との接触角）を考慮して適宜設定することができる。
【００６６】
(変形例)
図９に切欠き部８の平面形状の変形例を示す。切欠き部８の平面形状は、流路２９の上流側に向かうにつれて幅が漸次狭くなる形状であればよく、例えば、図９（ａ）のように辺の長さが異なる三角形としたもの、図９（ｂ）のように台形状としたもの、図９（ｃ）のように放物線状（曲線状）のもの、図９（ｄ）のように幅方向の中央領域を切り欠いたものであってもよい。
【００６７】
かくしてセンサ１００によれば、流路２９の凹部９への出口部分の底面２９ｂに流路２９の上流側に向かうにつれて幅が漸次狭くなる切欠き部８を設けたことによって、検体液が途中で止まることを抑制することができる。
【００６８】
図１３、図１４、図１７、図１８および図１９に、第１の実施形態に係るセンサ１００の変形例１、２、３および４を示す。これらの図は図５と同じ個所における断面図である。
【００６９】
図１３に示す変形例１のセンサ１０３は、流路構成体２を構成する部材がセンサ１００と異なっている。具体的には、センサ１０３においては、第１接着層２１がなく、流路構成体２が第１親水性シート２２、第２接着層２３および第２親水性シート２４からなる。この場合、図１３に示すように第１親水性シート２２が検出素子３の上面３ｂに配置されることとなる。流路構成体２の固定は、例えば、第１親水性シート２２と検出素子３の上面３ｂとの間に接着剤を介在させることによって行われる。
【００７０】
図１４に示す変形例２のセンサ１０４は、センサ１００から支持部材４を外したものである。センサ１０４のように支持部材４は必ずしも必要な部材ではなく、なくても構わない。このように支持部材４を設けない場合、流路構成体２の片側が浮いた状態となるが、この構成によって流路構成体２がバネのようにしなるので、例えば、流入口１４に検体液を触れさせるときに流路構成体２に大きな力が上方からかかっても、その力を吸収して流路構成体２が破損することを抑制することができる。
【００７１】
図１７に示す変形例３のセンサ１０５は、センサ１００から支持部材４を外したものであり、且つ、流路構成体２の流路２９の底面２９ｂと検出素子３の上面３ｂとが略同一高さに位置している。具体的には、流路構成体２は、支持部材４がなく、基板１上に、第１接着層２１、第１親水性シート２２、第２接着層２３および第２親水性シート２４が順に形成されている。これにより、図１７に示すように、流路構成体２の流路２９の底面２９ｂである第１親水性シート２２と検出素子３の上面３ｂとが略同一高さに位置することとなる。また、図１８に示すように、切欠き部８は第１親水性シート２２の一部を切り欠いて形成されている。このようなセンサ１０５においても、検体液３０は、検出素子３側へ張り出して検体液３０の界面３０ｉは切欠き部８の壁面２９ｂ１よりも若干進行方向側に位置する。その結果、検体液３０の界面３０ｉが、流路２９の底面２９ｂと略同一高さの検出素子３の上面３ｂに接触し易くなって、検体液３０を検出素子３の上面３ｂに広がるように流すことが可能となる。なお、切欠き部８は、第１親水性シート２２のみならず、その下に位置している第１接着層２１まで厚み方向に切り欠くようにしても良い。
【００７２】
また、本変形例においては、流路２９の下面２９ｂと検出素子３との間には隙間が存在する。この場合においても、切欠き部８を有することによって検体液３０が進行方向に進みやすくなる。その結果、検体液３０は、検体液３０の界面３０ｉが上述のように検出素子３の上面３ｂに接触することによって流れること、あるいは、検体液３０が隙間に落ちて検出素子３（の側面）と接触しつつさらに進行方向に進むことによって検出素子３の上面３ｂに広がるように流れることが可能となる。なお、上記の隙間に充填材を充填して隙間を埋めるようにしてもよいし、第１親水性シート２２を第１接着層２１と比較して検出素子３により近い位置まで形成することによって隙間が狭くなるようにしてもよい。
【００７３】
また、センサ１００の排気口１８は、流路構成体２の上面、すなわち第２親水性シート２４に形成された貫通孔として存在していた。これに対して、図１７（ａ）のセンサ１０５（ａ）では、排気口１８は、流路構成体２の側面、すなわち第１親水性シート２２と第２親水性シート２４との間に位置しており、図１７（ｂ）のセンサ１０５（ｂ）では、排気口１８は、流路構成体２の側面、すなわち吸液材２５と第２親水性シート２４との間に位置している。
【００７４】
図１９に示す変形例４のセンサ１０６は、変形例３のセンサ１０５に対して、流路構成体２の流路２９の底面２９ｂである第１親水性シート２２よりも検出素子３の上面３ｂが高い位置に存在する点で異なる。このようなセンサ１０６においても、検体液３０は、凹部９側へ張り出して検体液３０の界面３０ｉは切欠き部８の壁面２９ｂ１よりも若干進行方向側に位置する。その結果、変形例３のセンサ１０５と同様の作用効果を得ることができるのに加えて、検体液３０の界面３０ｉは、流路２９の底面２９ｂよりも高い位置に存在する検出素子３の上面３ｂに対して、変形例３のセンサ１０５よりも接触し易くなることから、検体液３０を検出素子３の上面３ｂに広がるように流すことが可能となる。その他、流路２９の下面２９ｂと検出素子３との間には隙間が存在する点、排気口１０８の位置が流路構成体２の側面に存在する点などについては、変形例３のセンサ１０５と同様である。
【００７５】
（第２の実施形態）
図１０に第２の実施形態に係るセンサ２００の断面図を示す。センサ２００は、第１の実施形態に係るセンサ１００と切欠き部８の壁面２９ｂ１の形状のみが異なり、それ以外の構成はセンサ１００と同じである。
【００７６】
センサ２００は、切欠き部８の壁面２９ｂ１が下方に向かうにつれて切欠き部８の幅が漸次狭くなるように傾斜している。したがって、切欠き部８を上面側から見たときに図１１に示すように切欠き部８の壁面２９ｂ１が見えた状態となる。
【００７７】
このように切欠き部８の壁面２９ｂ１を傾斜させると検体液３０を検出部１３まで到達させやすくなる。すなわち、検体液３０が途中で止まることを抑制する効果を高めることができる。これは切欠き部８の壁面２９ｂ１を下方に向かうにつれて切欠き部８の幅が漸次狭くなるように傾斜させると、図１０に示すように検体液３０の界面が上流側に向かって凹んだ形状となりやすくなるからである。検体液３０の界面がこのような形状になると白抜き矢印で示したように検出素子３に向かう方向に表面張力が働き、その力によって検体液３０が段差部で止まらずに進行方向に進みやすくなる。
【００７８】
センサ２００における切欠き部８の壁面２９ｂ１の傾斜角度について図１２を用いて説明する。図１２は、図１０の切欠き部８の部分の拡大図である。ある検体液の流路２９の天井面２９ａとの接触角をθ１、切欠き部８の壁面２９ｂ１との接触角をθ２、壁面２９ｂ１の傾斜角をθ３としたときに、センサ２００においては、
θ１＋θ２−θ３＜９０°      （３）
を満たすように壁面２９ｂ１の傾斜角θ３が設定されている。（３）式が満たされることによって図１０に示すように検体液３０の界面が上流側に凹んだ形状となりやすくなる。
【００７９】
（第３の実施形態）
図１５に第３の実施形態に係るセンサ３００の断面図を示す。センサ３００も第２の実施形態と同様に、第１の実施形態に係るセンサ１００と切欠き部８の壁面２９ｂ１の形状のみが異なり、それ以外の構成はセンサ１００と同じである。
【００８０】
第２の実施形態に係るセンサ２００は、切欠き部８の壁面２９ｂ１が下方に向かうにつれて切欠き部８の幅が漸次狭くなるように傾斜していたのに対して、第３の実施形態に係るセンサ３００は、切欠き部８の壁面２９ｂ１が下方に向かうにつれて切欠き部８の幅が漸次広くなるように傾斜している。
【００８１】
センサ３００のように切欠き部８の壁面２９ｂ１に傾斜をつけると、検体液３０の界面は検出素子３に向かって凸状になりやすくなる。このとき表面張力は、上流側に向かう方向に作用するものの、検体液３０のうち検出素子３に向かって膨らんだ部分が検出素子３の上面３ｂに触れると、検体液３０はそのまま検出素子３の上面３ｂに広がるように流れる。
【実施例】
【００８２】
（実施例１）
流路２９を流れる液体の切欠き部８の角度の違いによる流れやすさについて調べた。より具体的には図８に示す切欠き部８の角度θが異なる１７種類のセンサを作製し、流入口１４から流路２９に液体を流して検出素子３まで液体が到達したか否かを目視によって確認することにより液体の流れやすさを調べた。【００８３】
流路構成体２を構成する第１接着層２１および第２接着層２３は粘着テープによって形成し、第１親水性シート２２および第２親水性シート２４は親水化処理を施したＰＥＴフィルムによって形成した。なお、第１親水性シート２２および第２親水性シート２４は透明状であり、流路２９を流れる液体を目視することができるようになっている。【００８４】
流路２９の長さ（ｘ方向の寸法）は４０ｍｍ、幅（ｙ方向の寸法）は６ｍｍ、高さ（ｚ方向の寸法）は０．４４ｍｍとした。作製したセンサの流路２９の内壁の水との接触角は２５°である。切欠き部８の形状は二等辺三角形状とした。流路に流す液体は水を使用した。【００８５】
測定結果を表１に示す。【００８６】
【表１】
0006049766.tif 000002
【００８７】
表１において「○」は液体が検出素子３まで到達したものであり、「×」は液体が検出素子３まで到達しなかったもの（流路の出口付近で止まったもの）である。【００８８】
表１の結果に示すように切欠き部８の角度θが４２°から８６°の範囲では液体が概ね良好に流れて検出素子３まで到達した。ただし、その範囲であっても角度θが７３°および８５°のときには検出素子３まで到達せず、液体が流路２９の出口付近で止まってしまう現象が起きた。これはセンサの製造ばらつきによってサンプルごとに流路２９の出口付近の形状が異なり、その形状の相違が液体の流れやすさに影響を与えたためと考えられる。しかしそのような製造ばらつきを考慮したとしても、切欠き部８の角度θが４２°から７０°の範囲であれば、流路２９の出口付近の形状の相違による影響以上に液体を流れやすくする効果が発揮されるものと考えられる。【００８９】
よって切欠き部８の角度を所定の範囲（実施例１においては４２°から７０°の範囲）とすれば製造ばらつきが生じたとしても液体が検出素子３まで到達しやすくなるといえる。【００９０】
（実施例２）
検出素子３の上面に配置される流路構成体２がＳＡＷの伝搬損失に与える影響について調べた。具体的には第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２が保護層によって被覆されている検出素子３を用意し、その検出素子３の上面に第１接着層２１を配置した測定用サンプルを作製してＳＡＷの伝搬損失を測定した。測定用サンプルは第１接着層２１の材料が異なる２種類（Ｓ１、Ｓ２）を用意した。【００９１】
図１６は作製した測定用サンプルの断面図であり、図３のＡ−Ａ’線における断面に相当する。図１６に示すように測定用サンプルは第１、第２ＩＤＴ電極１１、１２の直上に第１接着層２１が配置された構成からなる。【００９２】
２種類の測定用サンプルＳ１、Ｓ２はいずれも圧電基板１０としてＬｉＴａＯ３、保護層２６としてＳｉＯ２を使用した。測定用サンプルＳ１の第１接着層２１は東京応化株式会社製のフォトレジスト「ＴＭＭＲ」（登録商標）を使用し、測定用サンプルＳ２の第１接着層２１にはシリコーン樹脂を使用した。保護層２６の厚みは１．５μｍとした。また、測定用サンプルＳ１の第１接着層２１の厚みは５０μｍ、測定用サンプルＳ２の第１接着層２１の厚みは１．０ｍｍとした。【００９３】
第１接着層２１を配置していない標準サンプルのＳＡＷの伝搬損失を基準として、測定用サンプルＳ１、Ｓ２のＳＡＷの伝搬損失を測定したところ、測定用サンプルＳ１では伝搬損失が１５ｄＢであるのに対して、測定用サンプルＳ２では伝搬損失が３ｄＢであった。すなわち測定用サンプルＳ２の方が測定用サンプルＳ１よりもＳＡＷの伝搬損失が小さかった。【００９４】
この伝搬損失の違いは、第１接着層２１を構成する材料の弾性率の相違によるものと考えられる。具体的には、測定用サンプルＳ１の第１接着層２１を構成するフォトレジストの弾性率は２ＧＰａであるのに対して、測定用サンプルＳ２の第１接着層２１を構成するシリコーン樹脂の弾性率は１ＭＰａであり、この弾性率の相違によって伝搬損失が異なったものと考えられる。保護層２６に使用した材料の弾性率が８０ＧＰａであることから、保護層２６よりも弾性率ができるだけ小さい材料を用いて第１接着層２１を形成した方がＳＡＷの伝搬損失を小さくすることができるといえる。なお、測定用サンプルＳ１と測定用サンプルＳ２の第１接着層２１の厚みには差が存在するが、第１接着層２１の厚みがＳＡＷの波長よりも大きいため、この厚みの差による伝搬損失への影響はほとんどなく、測定用サンプルＳ１と測定用サンプルＳ２の伝搬損失の差は第１接着層２１の材料自体に起因するといえる。【００９５】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。【００９６】
第１の実施形態における変形例１、２、３および４の構成は、第２、第３の実施形態に係るセンサ２００、３００にも適用可能である。【００９７】
上述した実施形態においては、検出部１３が金属膜と金属膜の表面に固定化されたアプタマーからなるものについて説明したが、例えば、金属膜の表面に抗体を固定化したものでもよい。また、検体液中の標的物質が金属膜と反応する場合には、アプタマーを使用せずに金属膜だけで検出部１３を構成してもよい。さらには、金属膜を用いずに、圧電基板である圧電基板１０の表面における第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間の領域を検出部１３としてもよい。この場合は、圧電基板１０の表面に検体液を直接付着させることにより、検体液の粘性などの物理的性質を検出する。より具体的には、検出部１３上の検体液の粘性などが変化することによるＳＡＷの位相変化を読み取ることとなる。【００９８】
また上述した実施形態においては、検出素子３が弾性表面波素子からなるものについて説明したが、検出素子３はこれに限らず、例えば、表面プラズモン共鳴が起こるように光導波路などを形成した検出素子３を用いてもよい。この場合は、例えば、検出部における光の屈折率の変化などを読み取ることとなる。その他、水晶などの圧電基板に振動子を形成した検出素子３を用いることもできる。この場合は、例えば、振動子の発振周波数の変化を読み取ることとなる。【００９９】
また、検出素子３として、同じ基板上に複数種類のデバイスを混在させても構わない。例えば、ＳＡＷ素子の隣に酵素電極法の酵素電極を設けてもよい。この場合は、抗体やアプタマーを用いた免疫法に加えて酵素法での測定も可能となり、一度に検査できる項目を増やすことができる。【０１００】
また上述した実施形態においては、流入口１４は流路構成体２の上面に設けられていたが、流入口１４は流路構成体２の側面に設けても構わない。【０１０１】
また上述した実施形態においては、流路構成体２が複数の部材を用いて形成されていたが、一体的に形成したものであってもよい。また、流路構成体２を構成する複数の部材は異なる材種を含んでいたが、複数の部材を１つの材種で構成してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１・・・基板
２・・・流路構成体
２９・・・流路
２９ａ・・上面（天井面）
２９ｂ・・下面（底面）
２９ｂ１・壁面
２９ｃ・・側面
３・・・検出素子
３ｂ・・上面
４・・・支持部材
５・・・金属細線
６・・・端子
７・・・パッド
８・・・切欠き部
２９ｂ１・壁面
９・・・凹部
１０・・・圧電基板
１１・・・第１ＩＤＴ電極
１２・・・第２ＩＤＴ電極
１３・・・検出部
１４・・・流入口
１５・・・空間
１８・・・排気口
１９・・・第１引出し電極
２０・・・第２引出し電極
【図１】
0006049766.tif 000003
【図２】
0006049766.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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