(57)【要約】【課題】所望の流速で試料を流すことができるフローセルを提供する。【解決手段】抵抗流路１５は、導入口１４と液溜まり１６を介した測定流路１７との間に設けられる。これにより、抵抗流路１５を構成する蛇行溝１３２の長さ、幅、平面形状、内面の濡れ性を適宜設定することによって、抵抗流路１５を通過する試料の流速を制御することができるので、結果として、導入口１４に注入された試料溶液を所望の流速で流すことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が透過する第１の基板と、
この第１の基板の上に配設された第２の基板と、
前記第２の基板に形成された開口部と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成され、前記開口部に一端が接続された流路と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成され、前記流路の他端が接続されて、前記開口部より前記流路を経て到達した液体を表面張力により吸引するポンプ部と
を備え、
前記流路は、
前記液体に対して測定が行われる測定部と、
この測定部よりも前記開口部側および前記ポンプ側の一方に設けられ、この流路を流れる流体に対して抵抗として作用し、前記測定部と流路の幅が異なる抵抗部と
を有することを特徴とするフローセル。
【請求項２】
前記抵抗部は、蛇行した流路から構成される
ことを特徴とする請求項１記載のフローセル。
【請求項３】
前記蛇行した流路は、略直角に曲げられた屈曲部を有することを特徴とする請求項２記載のフローセル。
【請求項４】
前記蛇行した流路は、円弧状に曲げられた屈曲部を有することを特徴とする請求項２記載のフローセル。
【請求項５】
前記第１の基板と前記第２の基板との間に介在させた第３の基板をさらに備え、
前記抵抗部および前記ポンプ部は、前記第１の基板および第２の基板のうち少なくとも一方に形成され、
前記測定部は、前記第３の基板に形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のフローセル。
【請求項６】
前記ポンプ部は、前記第１の基板および前記第２の基板のうち少なくとも一方に形成された凹部と、この凹部内に垂設された複数の柱状部材とからなり、
この柱状部材は、前記第１の基板または前記第２の基板と接触しない
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のフローセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置により測定が行われる所定の流路とこの流路に試料溶液を流すためのポンプとを備えたフローセルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抗原抗体反応やＤＮＡ断片（ＤＮＡプローブ）とＤＮＡとの結合などの高度な生体分子の識別機能を利用した測定は、臨床検査，生化学分野での測定，および環境汚染物質の測定で重要な技術となっている。この測定としては、例えば、マイクロＴＡＳ（Total Analysis Systems），マイクロコンビナトリアルケミストリ，化学ＩＣ，化学センサ，バイオセンサ，微量分析，電気化学分析，ＱＣＭ測定，ＳＰＲ測定，ＡＴＲ測定などがあるが、このような測定の分野では、測定対象の試料溶液は微量な場合が多い。
【０００３】
このため、上述したような測定においては、微量な試料溶液をこのまま検出部まで移送することで、検体の濃度を低下させることなくより高感度，高効率に測定を行うようにしている。微量な試料溶液の移送を実現する技術としては、基板の上に幅が数百μｍの流路を作製し、シリンジポンプ等による外部からの圧力で溶液を移送させる方法，静電気力で溶液を移送させる方法，エレクトロウエッティング法，加熱による体積変化や気泡の生成により溶液を移送させる方法，および電気浸透流を利用する方法などがある。
【０００４】
しかしながら、これらの方法で微量な試料溶液を移送させるためには、例えば、基板（チップ）の上に微細な溝を流路や検出部として形成するとともに、同じ基板の上に電極や加熱器などの構成部品が設ける必要があり、作製が容易ではない。また、外部からの圧力で試料溶液を移送する場合、検出部を構成するチップ以外に、ポンプや配管などの部品が必要となり、加えて、その配管などの移送経路のために試料溶液の無駄が発生することになり、試料溶液の微量化には限界があった。そこで、近年では、上述した測定の分野では、微細なチップの中に、検出部とともにポンプの機能を有する（代替する）移送部を形成することが提案されている。
【０００５】
また、従来より微量な試料溶液を分析する方法として、濾紙を用いたペーパークロマトグラフィー分析方法が知られている。例えば、生体関連物質の測定としては、簡便で安価な手段として、改良したイムノクロマト法や、イムノコンセントレーション法などが提案されている（特許文献１，２参照）。また、プラスチックの構造体に形成された流路に濾紙を配置した測定チップもある（非特許文献１参照）。しかしながら、これらのようなペーパークロマトグラフィー法では、流路の形状などに制限があり、複雑な化学分析が行えないという問題がある。
【０００６】
そこで、近年では、微細加工技術により基板上または基板と基板との間に毛細管現象により試料溶液を移送する流路やポンプとなる領域を形成することが提案されている（非特許文献２参照）。この技術により作成された測定チップは、試料溶液が導入される導入口と、その試料溶液を吸引する毛細管ポンプと、導入口と毛細管ポンプとの間に設けられた測定流路とを備えている。このような測定チップでは、導入口に試料溶液が導入されると、この導入口から測定流路およびポンプへと順次試料溶液が流出し、毛細管ポンプに試料溶液が到達すると毛細管ポンプに生じる毛細管現象により当該試料溶液が吸引される。これにより、導入口に貯留された試料溶液は、毛細管ポンプの吸引力によって、測定流路を介してポンプへと流れていく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平７−０３６０１７号公報
【特許文献２】特開２０００−３２９７６６号公報
【特許文献３】特開２００１−１９４２９８号公報
【特許文献４】特開２００２−２１４１３１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Amal. Chem. 2005, 77, 7901-7907.
【非特許文献２】Martin Zimmermann, Heinz Schmid, Patrick Hunziker and Emmanuel Delamarche, “Capillary pumps for autonomous capillary systems”, The Royal Society of Chemistry 2007, Lab Chip, 2007, 7, 119-125, First published as an Advance Article on the web 17th October 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、抗原抗体反応の検出など、試料溶液や測定装置の種類によっては、所望する試料溶液の流速や流速のプロファイルが異なる。しかしながら、従来の毛細管ポンプを用いた技術では、試料溶液の流速や流速のプロファイルを制御することが困難であった。
【００１０】
そこで、本願発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、所望の流速で試料溶液を流すことができるフローセルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述したような課題を解決するために、本発明に係るフローセルは、光が透過する第１の基板と、この第１の基板の上に配設された第２の基板と、第２の基板に形成された開口部と、第１の基板と第２の基板との間に形成され、開口部に一端が接続された流路と、第１の基板と第２の基板との間に形成され、流路の他端が接続されて、開口部より流路を経て到達した液体を表面張力により吸引するポンプ部とを備え、流路は、液体に対して測定が行われる測定部と、この測定部よりも開口部側およびポンプ側の一方に設けられ、この流路を流れる流体に対して抵抗として作用し、測定部と流路の幅が異なる抵抗部とを有するようにしたものである。
【００１２】
上記フローセルにおいて、抵抗部は、蛇行した流路から構成されるようにしてもよい。ここで、上記蛇行した流路は、略直角または円弧状に曲げられた屈曲部を有するようにしてもよい。
【００１３】
上記フローセルにおいて、第１の基板と第２の基板との間に介在させた第３の基板をさらに備え、抵抗部およびポンプ部は、第１の基板および第２の基板のうち少なくとも一方に形成され、測定部は、第３の基板に形成されるようにしてもよい。
【００１４】
上記フローセルにおいて、ポンプ部は、第１の基板および第２の基板のうち少なくとも一方に形成された凹部と、この凹部内に垂設された複数の柱状部材とからなり、この柱状部材は、第１の基板または第２の基板と接触しないようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測定部よりも開口部側およびポンプ側の一方に抵抗部を設けたことにより、抵抗部を通過する液体の流速を制御することができるので、結果として、所望の流速で液体を流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態のフローセルの構成例を示す平面図である。
【図２】図１のI-I線断面図である。
【図３】図１のフローセルを下面方向から見た場合の分解斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のフローセルの構成例を示す平面図である。
【図５】図４のII-II線断面図である。
【図６】図４のIII-III線断面図である。
【図７】図４のIV-IV線断面図である。
【図８】図４のフローセルを下面方向から見た場合の分解斜視図である。
【図９】本発明の参考例のフローセルの構成例を示す平面図である。
【図１０】図９のV-V線断面図である。
【図１１】図９のフローセルを下面方向から見た場合の分解斜視図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）蛇行溝の変形例を模式的に示す平面図である。
【図１３】ＳＰＲ測定装置の構成例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
＜フローセルの構成＞
図１〜図３に示すように、本実施の形態に係るフローセル１は、平面視略矩形の第１の基板１１と、この第１の基板１１上に配設されるシート状部材１２と、このシート状部材１２上に配設される第２の基板１３とから構成されている。これらを積層したフローセル１には、第２の基板１３を貫通し試料溶液が導入される導入口１４と、シート状部材１２と第２の基板１３との間に形成された吸入ポンプ１８と、この吸入ポンプ１８と導入口１４と接続する流路とが設けられている。この流路は、一端が導入口１４に接続しシート状部材１２と第２の基板１３との間に形成された抵抗流路１５と、この抵抗流路１５の他端に接続し第１の基板１１と第２の基板１３との間にあるシート状部材１２内に形成された空間部１６と、一端が空間部１６に他端が吸入ポンプ１８に接続し空間部１６と同様にシート状部材１２内に形成され外部装置により測定光等が照射される測定流路１７とから構成されている。
【００１９】
≪第１の基板≫
第１の基板１１は、例えばＢＫ７などの光学ガラスから構成され、板厚が１ｍｍ程度で一辺が１６ｍｍ程度の平面視略矩形の板状の形状を有している。また、第１の基板１１の上面、すなわち第１の基板１１のシート状部材１２が載置される側の表面には、蒸着、スパッタ、メッキ加工などによりＡｕ層１１ａが選択的に設けられている。なお、Ａｕ層１１ａは、上記測定流路１７に対応する部分のみに形成するようにしてもよいが、全面に形成してもよいことは言うまでもない。
【００２０】
≪シート状部材≫
シート状部材１２は、１０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有する例えば公知の粘着テープなどから構成され、第１の基板１１に対応した平面形状を有している。このようなシート状部材１２には、略中央部に設けられた平面視略矩形のスリット１２１と、このスリット１２１の一端に接続された平面視略円形の開口部１２２とが形成されている。ここで、スリット１２１は、長手方向がシート状部材１２の何れかの側部と略平行になるように形成されている。
【００２１】
上述したスリット１２１は、第１の基板１１の上面および第２の基板１３の下面とともに、略直方体状の空間からなる測定流路１７を形成する。この測定流路１７の長手方向に垂直な断面は、水溶液に対して毛細管現象が発現する範囲の寸法とされる。
【００２２】
また、上述した開口部１２２は、第１の基板１１の上面および第２の基板１３の下面とともに、略円柱状の空間からなる空間部１６を形成する。この空間部１６は、水溶液に対して毛細管現象が発現する範囲の断面寸法とされる。
【００２３】
このようなシート状部材１２は、例えば、粘着テープをカッターやレーザなどで所望の形状に加工することにより、作製することができる。
【００２４】
≪第２の基板≫
第２の基板１３は、０．５〜５ｍｍ程度の厚さを有する例えばアクリルなどから構成され、第１の基板１１およびシート状部材１２に対応した平面形状を有する。このような第２の基板１３の一側寄りの略中央部には、上記導入口１４を形成する貫通孔１３１が形成されている。また、第２の基板１３の下面には、一端がその貫通孔１３１に接続し上記抵抗流路１５を形成する蛇行溝１３２と、上記一側とは反対側の他側寄りに上記吸入ポンプ１８を形成する空洞部１３３とが設けられている。
【００２５】
蛇行溝１３２は、複数の屈曲部を有し、両端を結ぶ方向に対して垂直な方向に繰り返し折り曲げられたクランク状の平面形状を有している。その屈曲部は、略直角に折り曲げられている。なお、上記両端を結ぶ方向は、第２の基板１３の上記一側と上記他側との距離方向と略平行とされている。
【００２６】
空洞部１３３は、第２の基板１３の下面から上面に向けて設けられ、この空洞内にはその天井から下方に向かって突出した略円柱状の複数の突出部１３３ｂが設けられている。複数の突出部１３３ｂの間隔を毛細管現象が発現する範囲とすることにより、この空洞部１３３は、吸引ポンプとして作用する。このような空洞部１３３は、第２の基板１３の中央部の周囲を取り囲むように平面視略「コ」の字状に形成され、第２の基板１３における上記一側寄りの両端部と上記他側寄りの両角には、第２の基板１３を貫通する空気孔１３３ｃ〜１３３ｆが形成されている。
【００２７】
上述した貫通孔１３１は、シート状部材１２の上面を底とする略円柱状の空間からなる導入口１４を形成する。
【００２８】
また、上述した蛇行溝１３２は、第２の基板１３とシート状部材１２とが接することにより蛇行した抵抗流路１５を形成する。この抵抗流路１５は、水溶液に対して毛細管現象が発現する範囲の断面寸法とされる。
【００２９】
また、上述した空洞部１３３における突出部１３３ｂの間隔，幅，高さなど、吸入ポンプ１８の内部の各寸法は、毛細管現象が発現する範囲の値とされる。
【００３０】
上述したような第２の基板１３は、例えば、所定のパターンが形成された金型を用いた射出成形加工、レーザ加工、エンドミル等による切削加工などによって、作製することができる。
【００３１】
＜フローセルの製造方法＞
次に、本実施の形態に係るフローセル１の製造方法の一例について説明する。まず、第１の基板１１上にシート状部材１２を載置する。ここで、Ａｕ層１１ａを第１の基板１１の一部のみに設けた場合、測定流路１７を形成するスリット１２１が上記Ａｕ層１１ａ上に位置するように、第１の基板１１上にシート状部材１２を載置する。
【００３２】
次に、蛇行溝１３２の他端がシート状部材１２の開口部１２２内部に位置し、かつ空洞部１３３内部にシート状部材１２のスリット１２１の他端が位置するように、シート状部材２上に第２の基板１３を載置する。
【００３３】
スリット１２１と蛇行溝１３２は、図１等によく示されるように幅が細く形成されているため、互いを直接に接続することが困難である。そこで、本実施の形態では、スリット１２１の一端に開口部１２２を設けている。この開口部１２２は、スリット１２１よりも幅が広い平面視略円形の形状を有するため、蛇行溝１３２の他端をその内部に容易に配置することができる。これにより、スリット１２１と蛇行溝１３２とを、開口部１２２を介して容易に接続することができる。
【００３４】
このように第１の基板１１，シート状部材１２および第２の基板１３を積層し、これらを第１の基板１１の上面側と第２の基板１３の下面側から押圧する。これにより、両面テープなどからなるシート状部材１２を介して第１の基板１１と第２の基板１３が互いに固定され、導入口１４，抵抗流路１５，空間部１６，測定流路１７および吸入ポンプ１８を備えたフローセル１が完成する。
【００３５】
＜フローセルの動作＞
次に、本実施の形態に係るフローセル１の動作について説明する。
【００３６】
まず、導入口１４に試料溶液が注入されると、この試料溶液は、毛細管現象により抵抗流路１５、空間部１６および測定流路１７の順で進み、吸入ポンプ１８に流入する。この吸入ポンプ１８の内部は、複数の突出部１３３ｂが形成されているので、この突出部１３３ｂが形成されていない場合よりも単位体積当たりの表面積が大きくなっており、毛細管現象が発現する寸法となっている。したがって、吸入ポンプ１８内部に流入した試料溶液は、その内部を進行していく。なお、この進行する速度は、突出部１３３ｂの外形や間隔などの空洞部１３３の形状や試料溶液にかかる抵抗等によって変化する。
【００３７】
したがって、導入口１４に注入された試料溶液は、抵抗流路１５，空間部１６および測定流路１７を通って吸入ポンプ１８に流入し、この吸入ポンプ１８内部を進行していく。
【００３８】
ここで、本実施の形態では、導入口１４と測定流路１７との間に抵抗流路１５を設けている。これにより、抵抗流路１５内部を通過する試料溶液は、その形状などに応じた抵抗がかかり流速が変化する。例えば、折り曲げ回数を多くする、すなわち屈曲部を多数設けたり、流路の幅を狭くしたりすると、これらの部分による圧力損失が大きくなるので、流速が下がる。また、内面に疎水処理を施したり、抵抗流路１５を長くすると、壁面からの摩擦力が大きくなるので、流速が下がる。逆に、折り曲げ回数を少なくしたり、流路の幅を広くしたり、流路を短くしたり、内面に親水処理を施したりすると、上述した場合よりも流速を上げることができる。したがって、所望する試料溶液の流速や流速のプロファイルに応じて抵抗流路１５を形成することにより、抵抗流路１５を通過する試料溶液の流速を制御することができるので、この前段および後段、ひいてはフローセル１内部の各構成要素を流れる試料溶液の流速をも制御することができる。これにより、試料溶液や測定装置の種類に応じた所望する試料溶液の流速や流速のプロファイルで、測定流路１７内部に試料溶液を流すことができる。
【００３９】
また、測定流路１７の前段に抵抗流路１５を設けたので、試料溶液が測定流路１７から直接吸入ポンプ１８に流れるため、測定流路１７に試料溶液が流入するのと吸入ポンプ１８に試料溶液が流入するのとに大きな時間差が生じない。これにより、低い流速の試料溶液が測定流路１７に流れることを極力防ぐことができる。
【００４０】
また、測定流路の前段に抵抗流路１５を設けたので、導入口１４に注入直後の付勢された試料溶液が抵抗流路１５を通過するとその勢いが緩和されるため、インジェクションショックが生じるのを防ぐことができる。これにより、フローセル１に順次複数の試料溶液を注入する場合であっても、インジェクションショックが生じないので、その試料溶液の測定を正確に行うことができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、スリット１２１が平面視略矩形の形状を有し、かつシート状部材１２の略中央部に設けた場合を例に説明したが、スリット１２１がＡｕ層１１ａ上を通過するのであれば、スリット１２１の形状および設ける位置については上述した場合に限定されず、適宜自由に設定することができる。したがって、スリット１２１により構成される測定流路１７の形状および位置についても、適宜自由に設定することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、開口部１２２が平面視略円形の形状を有する場合を例に説明したが、開口部１２２が第２の基板１３の貫通口１３１と連続する位置に存在するのであれば、開口部１２２の形状は平面視略円形に限定されず、適宜自由に設定することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、空洞部１３３が平面視略「コ」の字状の形状を有する場合を例に説明したが、空洞部１３３の平面形状は略「コ」の字状に限定されず、適宜自由に設定することができる。同様に、空洞部１３３内部に形成された突出部１３３ｂの形状についても、空洞部１３３内部の表面積が増加するのであれば略円柱状の形状に限定されず、適宜自由に設定することができる。
【００４４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、測定流路と吸引ポンプとの間に抵抗流路を設けたものである。したがって、本実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称を付し、適宜説明を省略する。
【００４５】
＜フローセルの構成＞
図４〜図８に示すように、本実施の形態に係るフローセル２は、平面視略矩形の第１の基板２１と、この第１の基板２１上に配設されるシート状部材２２と、このシート状部材２２上に配設される第２の基板２３とから構成されている。これらを積層したフローセル２には、第２の基板２３を貫通し試料溶液が導入される導入口２４と、シート状部材２２と第２の基板２３との間に形成された２つの吸入ポンプ２７と、この吸入ポンプ２７と導入口２４とを接続する流路とが設けられている。この流路は、一端が導入口２４に接続し第１の基板２１と第２の基板２３との間にあるシート状部材２２内に形成された測定流路２５と、一端がこの測定流路２５の他端に接続しシート状部材２２と第２の基板２３との間に形成された抵抗流路２６とから構成されている。このように本実施の形態は、抵抗流路２６を測定流路２５と吸入ポンプ２７との間に設けたものである。
【００４６】
≪第１の基板≫
第１の基板２１は、上述した第１の実施の形態の第１の基板１１と同等の形状および構成を有し、上面には、Ａｕ層２１ａが選択的に設けられている。
【００４７】
≪シート状部材≫
シート状部材２２は、上述した第１の実施の形態のシート状部材１２と同等の形状および構成を有し、略中央部に設けられた平面視略矩形のスリット２２１と、このスリット２２１の一端に接続された平面視略円形の開口部２２２とを有している。ここで、スリット２２１は、長手方向がシート状部材２２の何れかの側部と略平行になるように形成されている。
【００４８】
上述したスリット２２１は、第１の基板２１の上面および第２の基板２３の下面とともに、略直方体状の空間からなる測定流路２５を形成する。この測定流路２５の長手方向に垂直な断面は、水溶液に対して毛細管現象が発現する範囲の寸法とされる。
【００４９】
≪第２の基板の構成≫
第２の基板２３は、上述した第１の実施の形態の第２の基板１３と同等の形状および構成を有し、一側寄りの略中央部には、貫通孔２３１が形成されている。また、第２の基板２３の下面には、略中央から上記一側とは反対側の他側近傍にかけて形成された蛇行溝２３２と、この蛇行溝２３２の両側に形成された２つの空洞部２３３とが設けられている。
【００５０】
貫通孔２３１は、開口部２２２と同等の平面形状に形成されている。
【００５１】
蛇行溝２３２は、複数の屈曲部を有し、上記一側と上記他側との距離方向に対して垂直な方向に繰り返し折り曲げられたクランク状の平面形状を有している。その屈曲部は、略円弧状に、すなわち曲線状になだらかに曲げられている。また、蛇行溝２３２の他端は、第２の基板２３の上記他側近傍で分岐しており、それぞれ上記垂直な方向に沿って反対側に延在し隣接する空洞部２３３に接続している。
【００５２】
空洞部２３３は、第２の基板２３の下面から上面に向けて設けられ、この空洞内にはその天井から下方に向かって突出した略円柱状の複数の突出部２３３ｂが設けられている。この空洞部２３３は、平面視略矩形に形成され、上記一側寄りの端部および上記他側寄りの蛇行溝１３２の他端が接続されたのと反対側の角部に、第２の基板２３を貫通する空気孔２３３ｃ〜２３３ｆが形成されている。
【００５３】
上述した貫通孔２３１は、開口部２２２および第１の基板２１の上面とともに、第１の基板２１の上面を底とする略円柱状の空間からなる導入口２４を形成する。
【００５４】
また、上述した蛇行溝２３２は、第２の基板２３とシート状部材２２とが接することにより蛇行した抵抗流路２６を形成する。この抵抗流路２６は、水溶液に対して毛細管現象が発現する範囲の断面寸法とされる。
【００５５】
また、上述した空洞部２３３における突出部２３３ｂの間隔，幅，高さなど、吸入ポンプ２７の内部の各寸法は、毛細管現象が発現する範囲の値とされる。
【００５６】
＜フローセルの製造方法＞
次に、本実施の形態に係るフローセル２の製造方法の一例について説明する。まず、第１の基板２１上にシート状部材２２を載置する。ここで、Ａｕ層２１ａを第１の基板２１の一部のみに設けた場合、測定流路２５を形成するスリット２２１が上記Ａｕ層２１ａ上に位置するように、第１の基板２１上にシート状部材２２を載置する。
【００５７】
次に、貫通孔２３１と開口部２２２とが連続し、かつ蛇行溝２３２の一端がスリット２２１の他端内部に位置するように、シート状部材２２上に第２の基板２３を載置する。
【００５８】
このように第１の基板２１、シート状部材２２および第２の基板２３を積層し、これらを第１の基板２１の上面側と第２の基板１３の下面側から押圧する。これにより、両面テープなどからなるシート状部材２２を介して第１の基板２１と第２の基板２３が互いに固定され、導入口２４，測定流路２５，抵抗流路２６および吸入ポンプ２７を備えたフローセル２が完成する。
【００５９】
＜フローセルの動作＞
次に、本実施の形態に係るフローセル２の動作について説明する。
【００６０】
本実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様、吸入ポンプ２７内部に複数の突出部２３３ｂが形成されているので、導入口２４に注入された試料溶液は、吸入ポンプ２７に吸引されて、測定流路２５および抵抗流路２６を通過し、吸引ポンプ２７に到達する。
【００６１】
ここで、本実施の形態では、測定流路２５と吸入ポンプ２７との間に抵抗流路２６を設けている。これにより、抵抗流路２６内部を通過する試料溶液は、その形状などに応じた抵抗がかかり流速が変化する。したがって、第１の実施の形態の場合と同様、所望する試料溶液の流速や流速のプロファイルに応じて抵抗流路２６を形成することにより、抵抗流路２６を通過する試料溶液の流速を制御することができるので、この前段および後段ひいてはフローセル１内部の各構成要素を流れる試料溶液の流速をも制御することができる。これにより、試料溶液や測定装置の種類に応じた所望する試料溶液の流速や流速のプロファイルで、測定流路２５内部に試料溶液を流すことができる。
【００６２】
また、蛇行溝２３２の屈曲部を、円弧を描くなだらかな曲線状に形成したので、抵抗流路２６内部における試料溶液の接触角の急激な変化を防ぐことができ、試料溶液が流路にトラップされるのを防ぐことができる。
【００６３】
また、従来では、始めに緩衝液等を注入して測定装置から出力される信号のベースラインを測ったのち、実際に測定する試料溶液を注入することによって抗原抗体反応などを測定している。しかしながら、イムノクロマトのように始めから試料溶液のみを注入して測定を行うことができれば、緩衝液を用いなくて済むので、測定を容易に行うことができる。この場合、本格的な抗原抗体反応が始まるまでにベースラインの測定を行わなければならないが、本実施の形態のように、抵抗流路２６を測定流路２５の後段に設けることにより、その測定を実現することができる。すなわち、本実施の形態に係るフローセル２において、例えば試料溶液の流速が抵抗流路２６内部よりも吸入ポンプ２７内部の方が速くなるように空洞部２３３の形状を設定することにより、試料溶液の流速を、測定流路２５までは早く、抵抗流路２６では遅く、吸入ポンプ２７に達すると再び早くなるといった流速のプロファイルを実現できる。これにより、試料溶液が抵抗流路２６でゆっくり流れている間にベースラインを測ることにより、試料溶液のみを用いた測定を行うことができる。
【００６４】
具体例として、本実施の形態に係るフローセル２において、幅が約２００μｍ、深さが約１５０μｍ、全長が約１４．６ｍｍの抵抗流路２６を作成した。この場合、試料が導入口２４に注入されてから測定流路２５まで到達するのに要した時間より、抵抗流路２６から吸入ポンプ２７に到達するのに要した時間の方が長くなることを確認することができた。このとき、抵抗流路２６の内面への抵抗部材の導入や材料の濡れ性を変更することによって、数十μｌの試料を数分程度で送液したり、１時間以上かけて送液したりできることも確認することができた。
【００６５】
なお、本実施の形態では、空洞部２３３が平面視略矩形の形状を有する場合を例に説明したが、空洞部２３３の平面形状は略矩形に限定されず、適宜自由に設定することができる。
【００６６】
［参考例］
次に、本発明に係る参考例について説明する。なお、本参考例は、測定流路の前段および後段に抵抗流路を設けたものである。したがって、本参考例において、上述した第１，第２の実施の形態と同等の構成要素には、同じ名称を付し、適宜説明を省略する。
【００６７】
＜フローセルの構成＞
図９〜図１１に示すように、本参考例に係るフローセル３は、平面視略矩形の第１の基板３１と、この第１の基板３１上に配設されるシート状部材３２と、このシート状部材３２上に配設される第２の基板３３とから構成されている。これらを積層したフローセル３には、第２の基板３３を貫通し試料溶液が導入される導入口３４と、シート状部材３２と第２の基板３３との間に形成された２つの吸入ポンプ３８と、この吸入ポンプ３８と導入口３４とを接続する流路とが設けられている。この流路は、一端が導入口３４に接続しシート状部材３２と第２の基板３３との間に形成された第１の抵抗流路３５と、一端がこの第１の抵抗流路３５に接続し第１の基板３１と第２の基板３３との間にあるシート状部材３２内に形成された測定流路３６と、一端がこの測定流路３６の他端に接続しシート状部材３２と第２の基板３３との間に形成された第２の抵抗流路３７とから構成されている。このように本参考例では、第１の抵抗流路３５と第２の抵抗流路３７とが測定流路３６の前段または後段に設けられている。
【００６８】
≪第１の基板≫
第１の基板３１は、上述した第１の実施の形態の第１の基板１１と同等の形状および構成を有し、上面には、Ａｕ層３１ａが選択的に設けられている。
【００６９】
≪シート状部材≫
シート状部材３２は、上述した第１の実施の形態のシート状部材１２と同等の形状および構成を有し、略中央部に設けられた平面視略矩形のスリット３２１を有している。このスリット３２１は、長手方向がシート状部材３２の何れかの側部と略平行になるように形成されている。
【００７０】
上述したスリット３２１は、第１の基板３１の上面および第２の基板３３の下面とともに、略直方体状の空間からなる測定流路３６を形成する。この測定流路３６の長手方向に垂直な断面は、水溶液に対して毛細管現象が発現する範囲の寸法とされる。
【００７１】
≪第２の基板の構成≫
第２の基板３３は、上述した第１の実施の形態の第２の基板１３と同等の形状および構成を有し、第２の基板３３の一側寄りの略中央部には、貫通孔３３１が形成されている。また、第２の基板３３の下面には、一端が貫通孔３３１に接続した第１の蛇行溝３３２と、略中央から上記一側とは反対側の他側近傍にかけて形成された第２の蛇行溝３３３と、この第２の蛇行溝３３３の両側に形成された２つの空洞部３３４とが設けられている。
【００７２】
第１の蛇行溝３３２は、複数の屈曲部を有し、両端を結ぶ方向に対して垂直な方向に繰り返し折り曲げられたクランク状の平面形状を有している。その屈曲部は、略円弧状に、すなわち曲線状になだらかに曲げられている。また、上記両端を結ぶ方向は、第２の基板１３の上記一側と上記他側との距離方向に対して略平行とされている。
【００７３】
第２の蛇行溝３３３は、複数の屈曲部を有し、上記距離方向に対して垂直な方向に繰り返し折り曲げられたクランク状の平面形状を有している。その屈曲部は、略円弧状に、すなわち曲線状になだらかに曲げられている。また、第２の蛇行溝３３３の他端は、第２の基板３３の上記他側近傍で分岐しており、それぞれ上記垂直な方向に沿って反対側に延在して隣接する空洞部３３４に接続している。
【００７４】
空洞部３３４は、第２の基板３３の下面から上面に向けて設けられ、この空洞内にはその天井から下方に向かって突出した略円柱状の複数の突出部３３４ｂが設けられている。この空洞部３３４は、平面視略矩形に形成され、上記一側寄りの端部および上記他側寄りの第２の蛇行溝３３３の他端が接続されたのと反対側の角部に、第２の基板３３を貫通する空気孔３３４ｃ〜３３４ｆが形成されている。
【００７５】
上述した貫通孔３３１は、シート状部材３２の上面を底とする略円柱状の空間からなる導入口３４を形成する。
【００７６】
また、上述した第１の蛇行溝３３２は、第２の基板３３とシート状部材３２とが接することにより蛇行した第１の抵抗流路３５を形成する。この第１の抵抗流路３５は、水溶液に対して毛細管現象が発現する範囲の断面寸法とされる。
【００７７】
また、上述した第２の蛇行溝３３３は、第２の基板３３とシート状部材３２とが接することにより、蛇行した第２の抵抗流路３７を形成する。この第２の抵抗流路３７は、水溶液に対して毛細管現象が発現する範囲の断面寸法とされる。
【００７８】
また、上述した空洞部３３４における突出部３３４ｂの間隔，幅，高さなど，吸入ポンプ３８の内部の各寸法は、毛細管現象が発現する範囲の値とされる。
【００７９】
＜フローセルの製造方法＞
次に、本参考例に係るフローセル３の製造方法の一例について説明する。まず、第１の基板３１上にシート状部材３２を載置する。ここで、Ａｕ層３１ａを第１の基板３１の一部のみに設けた場合、測定流路３６を形成するスリット３２１が上記Ａｕ層３１ａ上に位置するように、第１の基板３１上にシート状部材３２を載置する。
【００８０】
次に、第１の蛇行溝３３２の他端がスリット３２１の一端内部に位置し、かつ第２の蛇行溝３３３の一端がスリット３２１の他端内部に位置するように、シート状部材３２上に第２の基板３３を載置する。
【００８１】
このようにして、第１の基板３１、シート状部材３２および第２の基板３３を積層すると、これらを第１の基板３１の上面側と第２の基板３３の下面側から押圧する。これにより、両面テープなどからなるシート状部材３２を介して第１の基板３１と第２の基板２３が互いに固定され、導入口３４、第１の抵抗流路３５、測定流路３６、第２の抵抗流路３７および吸入ポンプ３８を備えたフローセル３が完成する。
【００８２】
＜フローセルの動作＞
次に、本参考例に係るフローセル３の動作について説明する。
【００８３】
本参考例においても、上述した第１，第２の実施の形態と同様、吸入ポンプ３８内部に複数の突出部３３４ｂが形成されているので、導入口３４に注入された試料溶液は、吸入ポンプ３８に吸引されて、第１の抵抗流路３５，測定流路３６および第２の抵抗流路３７を通過し、吸引ポンプ３８に到達する。
【００８４】
ここで、本参考例では、第１の実施の形態と同様に導入口３４と測定流路３６との間に第１の抵抗流路３５を設け、かつ第２の実施の形態と同様に測定流路３６と吸入ポンプ３８との間に第２の抵抗流路を設けている。したがって、上述した第１，第２の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
【００８５】
［フローセルの適用例］
ここで、上述した第１，第２の実施の形態および参考例に例示したフローセルの適用例について簡単に説明する。上述したフローセルは、よく知られた表面プラズモン共鳴現象を利用した測定に用いられる（特許文献３，４参照）。表面プラズモン共鳴現象を利用した測定は、測定対象の検体が接触した金属の表面における、エバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴を用いるものである。
【００８６】
この測定では、図１３に示すように、光源１００１から出射された光を入射側レンズ１００２で集光してプリズム１００３に入射させ、プリズム１００３の上面部１００４に密着させているフローセル１００５の測定部として機能するＡｕ膜に照射する。フローセル１００５にはＡｕの薄膜が形成されており、このＡｕの薄膜の表面に検体が接触して配置され、Ａｕの薄膜の裏面に、フローセル１００５を透過してきた集光光が照射される。このようにして照射された集光光は、Ａｕの薄膜の裏面で反射し、いわゆるＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子よりなる光検出部１００６で強度（光強度）が測定され、上記共鳴が起こる角度で反射率が低くなる谷が観測される。
【００８７】
このような測定では、Ａｕ膜の表面（検出部側）に固定された抗体やＤＮＡ断片に、選択的に結合する検体の有無を検出するものであるが、検出部に試料溶液を配置した状態では、対象となる検体と抗体とが反応したことによる変化と、検出部に異物が沈降して堆積した状態による変化との区別がない。これに対し、検出部において試料溶液が流れているようにすることで、異物の沈降が抑制されるようになり、上述した反応による変化を選択的に検出できるようになる。
【００８８】
なお、上述した第１，第２の実施の形態および参考例で示したフローセルでは、シート状部材を設けるようにしたが、これを設けずに第１の基板および第２の基板から構成するようにしてもよい。この場合、シート状部材に形成された各スリットを第１の基板または第２の基板に形成し、これらの側部に係着する部材を設けて互いを接合したり、接着剤などにより互いを接着したりすることにより実現することができる。
【００８９】
また、第１の実施の形態では、抵抗流路１５を形成する蛇行溝１３２の屈曲部は、略直角に折り曲げられているが、第２の実施の形態および参考例と同様に、略円弧状に、すなわち曲線状になだらかに曲げられるようにしてもよい。同様に、第２の実施の形態および参考例では、抵抗流路２６，第１の抵抗流路３５，第２の抵抗流路３７を構成する蛇行溝２３２，第１の蛇行溝３３２，第２の蛇行溝３３３の屈曲部は、略円弧状に曲げられているが、第１の実施の形態と同様に、略直角に曲げられるようにしてもよい。さらに、蛇行溝、すなわち抵抗流路の形状は、第１，第２の実施の形態および参考例で示した形状に限定されず、他の構成要素と干渉しない領域に設けられるのであれば、例えば、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す形状など適宜自由に設定することができる。ここで、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、同様の形状を繰り返して設けることにより、長い抵抗流路を設けることができる。なお、図１２（ｂ），（ｃ）において、屈曲部は略円弧状に曲げるようにしてもよい。
【００９０】
また、上述した第１，第２の実施の形態および参考例では、空洞部１３３，２３３，３３４の内部に形成された突出部１３３ｂ，２３３ｂ，３３４ｂの端部が、シート状部材１２，２２，３２と接触する場合を例に説明したが、その端部はシート状部材と接触しないようにしてもよい。これにより、突出部を短くした分だけ吸入ポンプ内部の容積が大きくなるので、吸入ポンプの容量を大きくすることができる。また、突出部の端部およびこの端部と当接していたシート状部材の部分が露出することとなるので、大きな表面積を保つのみならず、場合によっては表面積をさらに大きくすることが可能となり、この場合には吸引力をさらに大きくすることができる。また、例えば、飲食物や体液など夾雑物を含む試料流体をフローセルに注入する場合、従来では、その夾雑物が吸入ポンプ内部に詰まってしまうことがあった。しかしながら、上述したように突出部の端部がシート状部材に接触しないようにすることにより、これらの間に空隙が形成されるので、この空隙を夾雑物が通過することが可能となり、結果として、その夾雑物が吸入ポンプ１７内部に詰まるのを防ぐことができる。なお、シート状部材を用いずに、第１の基板と第２の基板とで構成される場合においても、上記突出部の端部は、第１の基板と接触しないようにしてもよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
例えば、マイクロＴＡＳ、Ｌａｂ  ｏｎ  ａ  ｃｈｉｐ、マイクロコンビナトリアルケミストリ、化学ＩＣ、化学センサ、バイオセンサ、微量分析、電気化学分析、クロマトグラフィー、ＱＣＭ測定、ＳＰＲ測定、ＡＴＲ測定など、試料溶液をハンドリングする分野において適用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１，２，３…フローセル、１１，２１，３１…第１の基板、１１ａ，２１ａ，３１ａ…Ａｕ層、１２，２２，３２…シート状部材、１３，２３，３３…第２の基板、１４，２４，３４…導入口、１５，２６…抵抗流路、１６…空間部、１７，２５，３６…測定流路、１８，２７，３８…吸入ポンプ、３５…第１の抵抗流路、３７…第２の抵抗流路、１２１，２２１…スリット、１２２，２２２…開口部、１３１，２３１，３３１…貫通孔、１３２，２３２…蛇行溝、１３３，２３３，３３４…空洞部、１３３ｂ，２３３ｂ，３３４ｂ…突出部、１３３ｃ〜１３３ｆ，２３３ｃ〜２３３ｆ，３３４ｃ〜３３４ｆ…空気孔、３２１…スリット、３３２…第１の蛇行溝、３３３…第２の蛇行溝。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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