(57)【要約】【課題】構造が簡単で小型な液体撹拌装置および当該液体撹拌装置を適用した物質検出システムを提供する。【解決手段】弾性表面波が伝播する基板と、基板の表面と平行な面内で凹形状の線を描く壁面を有し、基板の表面上に設けられる第１隆起部と、基板の表面と平行な面内で凹形状の線を描く壁面を有し、当該壁面の凹んだ側が第１隆起部が有する壁面の凹んだ側に対向するよう、基板の表面上に設けられる第２隆起部と、基板に設けられ、第１隆起部が有する壁面の凹んだ側から弾性表面波を励振する励振源と、を備え、第１隆起部が有する壁面および第２隆起部が有する壁面は、励振源が励振する弾性表面波によって基板の表面上を移動する液体を導き、基板の表面上に液体を環状に流動させることを特徴とする液体撹拌装置。【選択図】図１
2008101981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波が伝播する基板と、
前記基板の表面と平行な面内で凹形状の線を描く壁面を有し、前記基板の表面上に設けられる第１隆起部と、
前記基板の表面と平行な面内で凹形状の線を描く壁面を有し、当該壁面の凹んだ側が前記第１隆起部が有する前記壁面の凹んだ側に対向するよう、前記基板の表面上に設けられる第２隆起部と、
前記基板に設けられ、前記第１隆起部が有する前記壁面の凹んだ側から弾性表面波を励振する励振源と、
を備え、
前記第１隆起部が有する前記壁面および前記第２隆起部が有する前記壁面は、
前記励振源が励振する弾性表面波によって前記基板の表面上を移動する液体を導き、前記基板の表面上に前記液体を環状に流動させることを特徴とする液体撹拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体撹拌装置であって、
前記基板に設けられ、前記第１隆起部が有する前記壁面と前記第２隆起部が有する前記壁面との間に挟まれる前記基板上の撹拌領域に、前記第１隆起部が有する前記壁面および前記第２隆起部が有する前記壁面によって塞がれていない方向から弾性表面波を励振する補助励振源を備え、
前記撹拌領域の外側に前記液体が流出することを前記補助励振源が励振する弾性表面波によって阻止することを特徴とする液体撹拌装置。
【請求項３】
弾性表面波が伝播する基板と、
前記基板の表面上に設けられる突起部と、
前記基板に設けられ弾性表面波を励振する励振源と、
を備え、
前記励振源によって励振された弾性表面波によって、前記基板の表面上に前記突起部を中心として液体を環状に流動させることを特徴とする液体撹拌装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液体撹拌装置と、
前記基板に設けられ、前記液体が環状に流動する前記基板の表面上の位置に弾性表面波を励振する測定励振源と、
前記基板に設けられ、前記測定励振源によって励振され前記液体が環状に流動する前記基板の表面上の位置を通過した弾性表面波に基づいて信号を発生する検出部と、
を備え、
前記検出部が発生する信号に基づいて、前記液体が含む物質の反応によって生成された生成物質の量を測定することを特徴とする物質検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を環状に流動させる液体撹拌装置、および液体が含む物質の反応によって生成された物質を検出する物質検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体物質に関する実験を行う分野では、ポンプを用いて生体物質を含む液体を管に流動させ搬送する液体搬送システムが広く用いられる。例えば、液体が循環するよう管を設けた場合には、複数の生体物質を含む液体を循環させ撹拌することで、複数の生体物質の相互の反応を促進させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５３４６３３号公報
【特許文献２】特表２００３−５３５３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような液体搬送システムでは、液体を流動させるポンプの体積が大きいためシステムが大型化するという問題がある。また、液体を導く管に液体の流れを調整するためのバルブを設ける必要があるため、構造が複雑となるという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に対してなされたものであり、構造が簡単で小型な液体撹拌装置および当該液体撹拌装置を適用した物質検出システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液体撹拌装置は、弾性表面波が伝播する基板と、前記基板の表面と平行な面内で凹形状の線を描く壁面を有し、前記基板の表面上に設けられる第１隆起部と、前記基板の表面と平行な面内で凹形状の線を描く壁面を有し、当該壁面の凹んだ側が前記第１隆起部が有する前記壁面の凹んだ側に対向するよう、前記基板の表面上に設けられる第２隆起部と、前記基板に設けられ、前記第１隆起部が有する前記壁面の凹んだ側から弾性表面波を励振する励振源と、を備え、前記第１隆起部が有する前記壁面および前記第２隆起部が有する前記壁面は、前記励振源が励振する弾性表面波によって前記基板の表面上を移動する液体を導き、前記基板の表面上に前記液体を環状に流動させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る液体撹拌装置においては、前記基板に設けられ、前記第１隆起部が有する前記壁面と前記第２隆起部が有する前記壁面との間に挟まれる前記基板上の撹拌領域に、前記第１隆起部が有する前記壁面および前記第２隆起部が有する前記壁面によって塞がれていない方向から弾性表面波を励振する補助励振源を備え、前記撹拌領域の外側に前記液体が流出することを前記補助励振源が励振する弾性表面波によって阻止する構成とすることが好適である。
【０００８】
また、本発明に係る液体撹拌装置は、弾性表面波が伝播する基板と、前記基板の表面上に設けられる突起部と、前記基板に設けられ弾性表面波を励振する励振源と、を備え、前記励振源によって励振された弾性表面波によって、前記基板の表面上に前記突起部を中心として液体を環状に流動させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る物質検出システムは、前記液体撹拌装置と、前記基板に設けられ、前記液体が環状に流動する前記基板の表面上の位置に弾性表面波を励振する測定励振源と、前記基板に設けられ、前記測定励振源によって励振され前記液体が環状に流動する前記基板の表面上の位置を通過した弾性表面波に基づいて信号を発生する検出部と、を備え、前記検出部が発生する信号に基づいて、前記液体が含む物質の反応によって生成された生成物質の量を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、構造が簡単で小型な液体撹拌装置および物質検出システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に本発明の第１の実施形態に係る搬送撹拌装置１００を示す。本願の図面では、構成部の境界線を破線で示し構成部の位置関係を説明するための線を一点鎖線で示す。搬送撹拌装置１００は、基板１０、案内壁１２ａおよび１２ｂ、搬送壁１４ａ，１４ｂ，１６ａおよび１６ｂ、中間壁１８、ならびに電極対２０−１〜２０−４を備えて構成される。
【００１２】
基板１０は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等、圧電現象によって弾性表面波を発生させることが可能であり、少なくとも二軸方向に弾性表面波を伝播させることが可能な圧電材料によって形成される。このような圧電材料としては、Ｙカットニオブ酸リチウムが好適である。
【００１３】
案内壁１２ａおよび１２ｂ、搬送壁１４ａ，１４ｂ，１６ａおよび１６ｂ、ならびに中間壁１８は、線状の隆起部として基板１０上に形成される。これらの壁はエポキシ樹脂等、粘性の液体の状態で成形加工することができる樹脂で形成することが好適である。また、これらの壁の延伸方向に垂直な断面の形状は任意であるが、ここでは長方形であるものとする。
【００１４】
案内壁１２ａは、直線部１２ａＳおよび円弧部１２ａＣを含んで構成される。直線部１２ａＳは直線状に形成される。円弧部１２ａＣは、９０°の円弧角を有する円弧の形状に形成される。直線部１２ａＳと円弧部１２ａＣとはそれぞれの端において接合され、Ｊ字型の案内壁１２ａを構成する。案内壁１２ｂは、直線部１２ｂＳおよび円弧部１２ｂＣを含んで構成される。円弧部１２ｂＣは円弧部１２ａＣと同一の形状を有する。直線部１２ｂＳと円弧部１２ｂＣはそれぞれの端において接合され、Ｊ字型の案内壁１２ｂを構成する。案内壁１２ａおよび１２ｂは、直線部１２ａＳと直線部１２ｂＳとが平行となり、円弧部１２ａＣの凹んだ壁面が円弧部１２ｂＣの凹んだ壁面に対向するよう配置される。
【００１５】
搬送壁１４ａ，１４ｂ，１６ａおよび１６ｂは直線状に形成される。搬送壁１４ａおよび１４ｂは平行に配置され、搬送壁１４ａの端および搬送壁１４ｂの端は、直線部１２ａＳの円弧部１２ａＣに接合されない側の端、および円弧部１２ｂＣの直線部１２ｂＳに接合されない側の端にそれぞれ接合される。搬送壁１６ａおよび１６ｂは平行に配置され、搬送壁１６ａの端および搬送壁１６ｂの端は、円弧部１２ａＣの直線部１２ａＳに接合されない側の端、および直線部１２ｂＳの円弧部１２ｂＣに接合されない側の端にそれぞれ接合される。
【００１６】
中間壁１８は直線状に形成される。中間壁１８は、直線部１２ａＳおよび１２ｂＳに平行に配置される。中間壁１８の長さは、円弧部１２ａＣが描く円弧の中心と円弧部１２ｂＣが描く円弧の中心とを結ぶ線分とほぼ同一の長さとする。
【００１７】
液体を撹拌するための撹拌領域Ｓｔｒは、案内壁１２ａおよび１２ｂに囲まれる領域として定義される。ただし、案内壁１２ａおよび１２ｂのいずれにも塞がれていない開口では、直線ＬＡおよび直線ＬＣを撹拌領域Ｓｔｒの境界とする。ここで、直線ＬＡは、直線部１２ａＳの中間壁１８を臨む壁面に接する直線であり、直線ＬＣは、搬送壁１６ａの案内壁１２ａに接合される側の端と搬送壁１６ｂの案内壁１２ｂに接合される側の端とを結ぶ直線である。
【００１８】
電極対２０−１〜２０−４のそれぞれは、１本の線状の基幹導体ｒに複数の線状導体ｅをすだれ状に接続したすだれ状電極Ｅ１およびＥ２を備える。すだれ状電極Ｅ１およびＥ２は、すだれ状電極Ｅ１に属する線状導体ｅと、すだれ状電極Ｅ２に属する線状導体ｅとが交互に配列されるよう配置される。互いに隣接する２つの線状導体ｅの間の距離は、励振する弾性表面波の波長のおよそ半分の距離とすることが好適である。
【００１９】
電極対２０−１〜２０−４の形状としては、図１に示したものの他、様々なものを適用することができる。例えば、基幹導体ｒと線状導体ｅとの間のなす角を９０°とは異なる角度とした電極、一方の端から他方の端に至るまでの間で幅が変化する線状導体ｅを備える電極、互いに隣接する線状導体ｅの間隔が均一とならないよう線状導体ｅを配置した電極等を適用することが可能である。すなわち、電極は、励振する弾性表面波の周波数範囲、伝播させる方向等に基づいて任意の形状とすることができる。
【００２０】
電極対２０−１は、搬送壁１４ａの撹拌領域Ｓｔｒ側の端とは反対側の端および搬送壁１４ｂの案内壁１２ｂに接合される側とは反対側の端の近傍に設けられる。弾性表面波を所定の位置に伝播させるため、電極対２０−１は、直線Ｌ１ａと直線Ｌ１ｂとの間に挟まれる位置に設けることが好適である。ここで、直線Ｌ１ａは、搬送壁１４ａの搬送壁１４ｂを臨む壁面に接する直線であり、直線Ｌ１ｂは、搬送壁１４ｂの搬送壁１４ａを臨む壁面に接する直線である。電極対２０−１は、励振される弾性表面波が伝播する方向が、搬送壁１４ａの延伸方向および搬送壁１４ｂの延伸方向とほぼ一致するよう配置される。ここでは、線状導体ｅの延伸方向が、搬送壁１４ａの延伸方向および搬送壁１４ｂの延伸方向とほぼ垂直となるよう電極対２０−１を配置するものとする。
【００２１】
電極対２０−２は、搬送壁１４ｂの撹拌領域Ｓｔｒ側とは反対側の壁面の近傍に設けられる。弾性表面波を所定の位置に伝播させるため、電極対２０−２は、中間壁１８の延伸方向の中心線として定義される直線ＬＭと直線ＬＡとの間に設けることが好適である。電極対２０−２は、励振される弾性表面波が伝播する方向が、直線ＬＡおよびＬＭとほぼ平行になるよう配置される。ここでは、線状導体ｅの延伸方向が、直線ＬＡおよびＬＭとほぼ垂直となるよう電極対２０−２を配置するものとする。
【００２２】
電極対２０−３は、円弧部１２ｂＣの撹拌領域Ｓｔｒ側とは反対側の壁面の近傍に設けられる。弾性表面波を所定の位置に伝播させるため、電極対２０−３は、直線ＬＭと直線Ｌ２ｂとの間に設けることが好適である。ここで、直線Ｌ２ｂは、搬送壁１６ｂの搬送壁１６ａを臨む壁面に接する直線である。電極対２０−３は、励振される弾性表面波が伝播する方向が、直線Ｌ２ｂおよびＬＭとほぼ平行になるよう配置される。ここでは、線状導体ｅの延伸方向が、直線Ｌ２ｂおよびＬＭとほぼ垂直となるよう電極対２０−３を配置するものとする。
【００２３】
電極対２０−４は、搬送壁１６ａの撹拌領域Ｓｔｒ側の端とは反対側の端および搬送壁１６ｂの案内壁１２ａに接合される側とは反対側の端の近傍に設けられる。弾性表面波を所定の位置に伝播させるため、電極対２０−４は、直線Ｌ２ａと直線Ｌ２ｂとの間に挟まれる位置に設けられることが好適である。ここで、直線Ｌ２ａは、直線部１２ｂＳの撹拌領域Ｓｔｒ側の壁面に接する直線である。電極対２０−４は、励振される弾性表面波が伝播する方向が、直線Ｌ２ａおよびＬ２ｂとほぼ平行になるよう配置される。ここでは、線状導体ｅの延伸方向が、直線Ｌ２ａおよびＬ２ｂとほぼ垂直となるよう電極対２０−４を配置するものとする。
【００２４】
電極対２０−１〜２０−４が備えるすだれ状電極Ｅ１およびＥ２との間に、それぞれ所定の周波数の交流電圧を印加すると、圧電効果によって弾性表面波ＳＡＷ１〜ＳＡＷ４がそれぞれ励振される。電極対２０−１から撹拌領域Ｓｔｒに向かって励振される弾性表面波ＳＡＷ１は、搬送壁１４ａと搬送壁１４ｂとの間に挟まれる領域および撹拌領域Ｓｔｒを伝播し、円弧部１２ｂＣが設けられている位置を通過して伝播する。
【００２５】
電極対２０−２から搬送壁１４ｂに向かって励振される弾性表面波ＳＡＷ２は、搬送壁１４ｂが設けられている位置を通過して撹拌領域Ｓｔｒ内を伝播し、円弧部１２ａＣが設けられている位置を通過して伝播する。
【００２６】
電極対２０−３から円弧部１２ｂＣに向かって励振される弾性表面波ＳＡＷ３は、円弧部１２ｂＣが設けられている位置を通過して撹拌領域Ｓｔｒ内を伝播し、搬送壁１６ａと搬送壁１６ｂとの間に挟まれる領域を通過して伝播する。
【００２７】
電極対２０−４から撹拌領域Ｓｔｒに向かって励振される弾性表面波ＳＡＷ４は、搬送壁１６ａと搬送壁１６ｂとの間に挟まれる領域および撹拌領域Ｓｔｒを伝播し、円弧部１２ｂＣが設けられている位置を通過して伝播する。
【００２８】
なお、電極対を配置する方向と励振される弾性表面波が伝播する方向との間の関係は、電極の形状、基板の物性等によって異なる。したがって、電極対２０−１〜２０−４が配置される方向は、それぞれ弾性表面波ＳＡＷ１〜ＳＡＷ４が上述した所定の方向に伝播するよう決定される。本実施形態は、そのように決定された電極対２０−１〜２０−４の配置方向の１つの例を示している。
【００２９】
次に、搬送撹拌装置１００が液体を撹拌領域Ｓｔｒに搬入し、搬入された液体を撹拌し、搬出する処理について説明する。液体を撹拌領域Ｓｔｒに搬入し撹拌する場合には、電極対２０−１，２０−２，および２０−４に交流電圧を印加し、電極対２０−３には交流電圧を印加しない状態とする。これによって、基板１０には弾性表面波ＳＡＷ１、ＳＡＷ２、およびＳＡＷ４が励振される。
【００３０】
液体は、滴下装置（図示せず）によって搬送壁１４ａと搬送壁１４ｂとの間に挟まれる領域に滴下される。滴下された液体は、弾性表面波ＳＡＷ１の放射圧によって、弾性表面波ＳＡＷ１が伝播する方向に進む力を受け移動する。そして、搬送壁１４ａおよび１４ｂによって導かれつつ撹拌領域Ｓｔｒ内の直線ＬＡと直線ＬＭとの間に挟まれる領域に搬送される。
【００３１】
搬送された液体は、弾性表面波ＳＡＷ２の放射圧によって、弾性表面波ＳＡＷ２が伝播する方向に進む力を受け移動する。そして、直線部１２ａＳおよび中間壁１８に導かれつつ、円弧部１２ａＣの撹拌領域Ｓｔｒ側の壁面に到達する。円弧部１２ａＣの壁面に接した液体は、弾性表面波ＳＡＷ２から受ける力、および円弧部１２ａＣの壁面から受ける力によって、当該壁面に沿って図１の時計回りの方向に進む力を受け移動する。そして、当該壁面に沿って案内壁１２ｂと直線ＬＭとの間に挟まれる領域へと搬送される。
【００３２】
搬送された液体は、弾性表面波ＳＡＷ４の放射圧によって、弾性表面波ＳＡＷ４が伝播する方向に進む力を受け移動する。液体は、直線部１２ｂＳおよび中間壁１８に導かれつつ、円弧部１２ｂＣの撹拌領域Ｓｔｒ側の壁面に到達する。円弧部１２ｂＣの壁面に接した液体は、弾性表面波ＳＡＷ４から受ける力、および円弧部１２ｂＣの壁面から受ける力によって、当該壁面に沿って図１の時計回りに進む力を受け移動する。そして、当該壁面に沿って撹拌領域Ｓｔｒ内の直線ＬＡと直線ＬＭとの間に挟まれる領域に搬送される。
【００３３】
搬送された液体は、再び、弾性表面波ＳＡＷ２の放射圧によって案内壁１２ａおよび中間壁１８に導かれつつ案内壁１２ｂと直線ＬＭとの間に挟まれる領域へと搬送され、弾性表面波ＳＡＷ４の放射圧によって案内壁１２ｂおよび中間壁１８に導かれつつ直線ＬＡと直線ＬＭとの間に挟まれる領域に搬送される。
【００３４】
撹拌領域Ｓｔｒ内に存在する液体に対しては、直線ＬＡから撹拌領域Ｓｔｒに向かう方向に弾性表面波ＳＡＷ１の放射圧が与えられるため、搬送壁１４ａと搬送壁１４ｂとの間に挟まれた領域から電極対２０−１に向かう方向への液体の流出を回避することができる。さらに、直線ＬＣから撹拌領域Ｓｔｒに向かう方向に弾性表面波ＳＡＷ４の放射圧が与えられるため、搬送壁１６ａと搬送壁１６ｂとの間に挟まれた領域から電極対２０−４に向かう方向への液体の流出を回避することができる。
【００３５】
このようにして、撹拌領域Ｓｔｒに搬入された液体は環状に流動する。流動する液体は基板１０の表面に近い位置と遠い位置とで流動する速さが異なること、および流動する液体には弾性表面波によって機械的振動が加えられることによって液体は撹拌される。
【００３６】
搬送撹拌装置１００では、液体の撹拌領域Ｓｔｒへの搬入が完了し、搬送壁１４ａと搬送壁１４ｂとの間に挟まれた領域に液体が存在しない状態となった後においても、電極対２０−１、２０−２および２０−４には交流電圧を印加し続ける。これによって、撹拌領域Ｓｔｒの外側への液体の流出を回避し、液体の撹拌を引き続き行うことができる。
【００３７】
撹拌した液体を撹拌領域Ｓｔｒから搬出する場合には、電極対２０−１、２０−２および２０−３に交流電圧を印加し、電極対２０−４には交流電圧を印加しない状態とする。これによって、基板１０には弾性表面波ＳＡＷ１、ＳＡＷ２およびＳＡＷ３が励振される。
【００３８】
撹拌領域Ｓｔｒ内の直線ＬＡと直線ＬＭとの間に挟まれる領域に存在する液体は、弾性表面波ＳＡＷ２の放射圧によって、弾性表面波ＳＡＷ２が伝播する方向に進む力を受け移動する。そして、直線部１２ａＳおよび中間壁１８に導かれつつ、円弧部１２ａＣの撹拌領域Ｓｔｒ側の壁面に到達する。円弧部１２ａＣの壁面に接した液体は、弾性表面波ＳＡＷ２から受ける力、および円弧部１２ａＣの壁面から受ける力によって、当該壁面に沿って図１の時計回りの方向に進む力を受け移動する。そして、当該壁面に沿って案内壁１２ｂと直線ＬＭとの間に挟まれる領域へと搬送される。
【００３９】
案内壁１２ｂと直線ＬＭとの間に挟まれる領域に存在する液体は、弾性表面波ＳＡＷ３の放射圧によって、弾性表面波ＳＡＷ３が伝播する方向に進む力を受け移動する。そして、直線部１２ａＳおよび中間壁１８に導かれつつ、搬送壁１６ａと搬送壁１６ｂとの間に挟まれる領域に搬送される。
【００４０】
また、搬送壁１４ａと搬送壁１４ｂとの間に挟まれた領域から電極対２０−１に向かう方向への液体の流出は、弾性表面波ＳＡＷ１によって阻止される。
【００４１】
このようにして、撹拌領域Ｓｔｒ内の液体を撹拌領域Ｓｔｒの外側へ搬出することができる。
【００４２】
図２に本発明の第２の実施形態に係る搬送撹拌装置１０２を示す。搬送撹拌装置１０２は、基板１０、案内壁１２ａおよび１２ｂ、搬送壁１６ａおよび１６ｂ、中間壁１８、電極対２０−２〜２０−４、直線部２２、ならびに円弧部２４を備えて構成される。図１の搬送撹拌装置１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
基板１０には、一軸方向にのみ弾性表面波を伝播させることが可能な圧電材料を適用してもよい。
【００４４】
直線部２２は搬送壁１６ａの幅と同一の長さを有する。直線部２２の一方の端は円弧部１２ｂＣの直線部１２ｂＳに接合されない側の端に接合される。円弧部２４は、円弧部１２ａＣおよび１２ｂＣと同一の形状を有する。円弧部２４は、その凹んだ側の壁面が中間壁１８が設けられている側を臨むよう、直線部１２ａＳの円弧部１２ａＣに接合されない側の端と直線部２２の円弧部１２ｂＣに接合されない側の端との間に接合される。
【００４５】
液体を撹拌するための撹拌領域Ｓｔｒは、案内壁１２ａおよび１２ｂ、直線部２２および円弧部２４に囲まれる領域として定義される。ただし、これらの壁のいずれにも塞がれていない開口では直線ＬＣを撹拌領域Ｓｔｒの境界とする。
【００４６】
搬送撹拌装置１０２が液体を撹拌領域Ｓｔｒに搬入し、搬入された液体を撹拌し、搬出する処理について説明する。液体を撹拌領域Ｓｔｒに搬入し撹拌する場合には、電極対２０−２および２０−４に交流電圧を印加し、電極対２０−３には交流電圧を印加しない状態とする。これによって、基板１０には弾性表面波ＳＡＷ２およびＳＡＷ４が励振される。
【００４７】
搬送壁１６ａと搬送壁１６ｂとの間に挟まれた領域には、滴下装置によって液体が滴下される。滴下された液体は、弾性表面波ＳＡＷ４の放射圧によって、弾性表面波ＳＡＷ４が伝播する方向に進む力を受け移動する。液体は、直線部１２ｂＳおよび中間壁１８に導かれつつ、円弧部１２ｂＣの撹拌領域Ｓｔｒ側の壁面に到達する。円弧部１２ｂＣの壁面に接した液体は、弾性表面波ＳＡＷ４から受ける力、および円弧部１２ｂＣの壁面から受ける力によって、当該壁面に沿って図２の時計回りに進む力を受け移動する。そして、当該壁面および直線部２２の撹拌領域Ｓｔｒ側の壁面に沿って、円弧部２４と直線ＬＭとの間に挟まれる領域へと搬送される。
【００４８】
搬送された液体は、弾性表面波ＳＡＷ２の放射圧によって、弾性表面波ＳＡＷ２が伝播する方向に進む力を受け移動する。液体は、直線部１２ａＳおよび中間壁１８に導かれつつ、円弧部１２ａＣの撹拌領域Ｓｔｒ側の壁面に到達する。円弧部１２ａＣの壁面に接した液体は、弾性表面波ＳＡＷ２から受ける力、および円弧部１２ａＣの壁面から受ける力によって、当該壁面に沿って図２の時計回りの方向に進む力を受け移動する。そして、当該壁面に沿って案内壁１２ｂと直線ＬＭとの間に挟まれる領域へと搬送される。
【００４９】
搬送された液体は、再び、弾性表面波ＳＡＷ４の放射圧によって案内壁１２ｂおよび中間壁１８に導かれつつ案内壁１２ａと直線ＬＭとの間に挟まれる領域へと搬送され、弾性表面波ＳＡＷ２の放射圧によって案内壁１２ａおよび中間壁１８に導かれつつ案内壁１２ｂと直線ＬＭとの間に挟まれる領域へと搬送される。
【００５０】
撹拌領域Ｓｔｒ内の液体に対しては、直線ＬＣから撹拌領域Ｓｔｒに向かう方向に弾性表面波ＳＡＷ４の放射圧が与えられるため、搬送壁１６ａと搬送壁１６ｂとの間に挟まれた領域から電極対２０−４に向かう方向への液体の流出が回避される。このようにして、撹拌領域Ｓｔｒに搬入された液体は環状に流動し撹拌される。
【００５１】
搬送撹拌装置１０２では、液体の撹拌領域Ｓｔｒへの搬入が完了し、搬送壁１６ａと搬送壁１６ｂとの間に挟まれた領域に液体が存在しない状態となった後においても、電極対２０−２および２０−４に交流電圧を印加し続ける。これによって、撹拌領域Ｓｔｒの外側への液体の流出を回避し、液体の撹拌を引き続き行うことができる。
【００５２】
なお、撹拌すべき液体の量が十分多い場合には、電極対２０−４のみに交流電圧を印加し、電極対２０−２および２０−３には交流電圧を印加しない状態としても液体の撹拌を行うことができる。この場合、弾性表面波ＳＡＷ４によって案内壁１２ａと直線ＬＭとの間および円弧部２４と直線ＬＭとの間に挟まれる領域に搬送された液体は、円弧部２４、案内壁１２ａおよび中間壁１８に沿って搬送される力を後続の液体から受ける。これによって、撹拌領域Ｓｔｒに搬入された液体は環状に流動し撹拌される。
【００５３】
撹拌した液体を撹拌領域Ｓｔｒから搬出する場合には、電極対２０−２および２０−３に交流電圧を印加し、電極対２０−４には交流電圧を印加しない状態とする。これによって、基板１０には弾性表面波ＳＡＷ２およびＳＡＷ３が励振される。
【００５４】
直線部２２、円弧部２４、直線部１２ａＳおよび直線ＬＭに囲まれる領域に存在する液体は、弾性表面波ＳＡＷ２の放射圧によって、弾性表面波ＳＡＷ２が伝播する方向に進む力を受け移動する。そして、直線部１２ａＳおよび中間壁１８に導かれつつ、円弧部１２ａＣの撹拌領域Ｓｔｒ側の壁面に到達する。円弧部１２ａＣの壁面に接した液体は、弾性表面波ＳＡＷ２から受ける力、および円弧部１２ａＣの壁面から受ける力によって、当該壁面に沿って図２の時計回りの方向に進む力を受け移動する。そして、当該壁面に沿って案内壁１２ｂと直線ＬＭとの間に挟まれる領域へと搬送される。
【００５５】
案内壁１２ｂと直線ＬＭとの間に挟まれる領域に存在する液体は、弾性表面波ＳＡＷ３の放射圧によって、弾性表面波ＳＡＷ３が伝播する方向に進む力を受け移動する。そして、直線部１２ａＳおよび中間壁１８に導かれつつ、搬送壁１６ａと搬送壁１６ｂとの間に挟まれる領域に搬送される。
【００５６】
搬送撹拌装置１０２は、液体の搬入および搬出において搬送壁１６ａおよび１６ｂを兼用するため、搬送撹拌装置１００に比して構成が簡単となる。また、基板１０には、一軸方向にのみ弾性表面波が伝播させることが可能な圧電材料であればよいため、基板１０の材料の選択の幅が広がるという利点がある。
【００５７】
次に、搬送撹拌装置１００の変形例について説明する。図３に搬送撹拌装置１００Ａを示す。搬送撹拌装置１００Ａは、基板１０、案内壁１２ａおよび１２ｂ、搬送壁１４ａ，１４ｂ，１６ａおよび１６ｂ、突起部２６、ならびに電極対２０−１〜２０−４を備えて構成される。搬送撹拌装置１００Ａは、搬送撹拌装置１００が備える中間壁１８を突起部２６に置き換えたものである。図１の搬送撹拌装置１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
突起部２６は、円柱、円錐等の形状に形成され、長手方向が基板１０の表面と垂直となるよう配置される。ここでは突起部２６を円柱形状に形成するものとする。突起部２６は、エポキシ樹脂等、粘性の液体の状態で成形加工することができる樹脂で形成することが好適である。突起部２６は、直線ＬＡと直線Ｌ２ｂとの間の中央の位置に引かれた、直線ＬＡおよびＬ２ｂと平行な直線ＬＭ１と、直線Ｌ１ａと直線ＬＣとの間の中央の位置に引かれた、直線Ｌ１ａおよびＬＣと平行な直線ＬＭ２とが交わる位置に設けられる。
【００５９】
このような構成によれば、撹拌領域Ｓｔｒ内の液体には突起部２６に引きつけられる力が働く。これによって、ＳＡＷ２およびＳＡＷ４が励振されることで、液体は突起部２６を中心に滴を形成し突起部２６を中心に環状に流動する。したがって、液体が案内壁１２ａおよび１２ｂに接していなくとも液体を環状に流動させることができるため、撹拌領域Ｓｔｒに搬送された液体が少量であっても、その液体を撹拌することができる。
【００６０】
なお、ここでは、搬送撹拌装置１００の中間壁１８を突起部２６に置き換えた変形例について説明したが、搬送撹拌装置１０２についても同様の変形が可能である。
【００６１】
次に、搬送撹拌装置１００の第２の変形例について説明する。搬送撹拌装置１００では、液体を搬出するときに液体が電極対２０−４の上を通過する。そのため、液体を搬出した直後においては、残存した液体によってすだれ状電極Ｅ１とすだれ状電極Ｅ２との間が電気的に接続され、弾性表面波ＳＡＷ４を励振することが不可能となるおそれがある。図４に示す搬送撹拌装置１００Ｂは、搬送撹拌装置１００を変形し、そのような問題を解消したものである。
【００６２】
搬送撹拌装置１００Ｂは、基板１０、案内壁１２ａおよび１２ｂ、搬送壁１４ａおよび１４ｂ，中間壁１８、電極対２０−１〜２０−４、ならびに円弧壁２８を備えて構成される。搬送撹拌装置１００Ｂは、搬送撹拌装置１００の搬送壁１６ａおよび１６ｂを取り除き、搬送壁１６ａの代わりに円弧壁２８を設けたものである。図１の搬送撹拌装置１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
円弧壁２８は、円弧部１２ａＣおよび１２ｂＣと同一の形状に形成することが好適である。円弧壁２８は、その凸形状の壁面が電極対２０−４の側を臨むよう配置される。円弧壁２８の一方の端は、円弧部１２ａＣの直線部１２ａＳに接合されない側の端に接合される。
【００６４】
電極対２０−４によって励振された弾性表面波ＳＡＷ４は、円弧壁２８が設けられている位置を通過して撹拌領域Ｓｔｒ内を伝播し、円弧部１２ｂＣが設けられている位置を通過して伝播する。
【００６５】
搬送撹拌装置１００Ｂは、搬送撹拌装置１００が実行する処理と同様の処理によって、液体を撹拌領域Ｓｔｒに搬入し、搬入された液体を撹拌し搬出する。撹拌領域Ｓｔｒから搬出された液体は、円弧壁２８の凹んだ側の壁面に到達する。円弧壁２８の壁面に接した液体は、弾性表面波ＳＡＷ３から受ける力、および円弧壁２８の壁面から受ける力によって、当該壁面に沿って図４の時計回りの方向に進む力を受け移動する。そして、当該壁面に沿って搬送され、円弧壁２８と案内壁１２ｂとの間から直線Ｌ２ｂを横切って搬出される。
【００６６】
このような構成によれば、電極対２０−４の上を液体が通過することを回避することができる。これによって、液体を搬出した直後においても確実に弾性表面波ＳＡＷ４を励振することができるため、液体の搬入および撹拌を引き続き行うことができる。なお、円弧壁２８は、搬送撹拌装置１００Ａについても同様に適用することができる。
【００６７】
次に、搬送撹拌装置の応用例について説明する。図５は、物質検出システム１０４を示す。物質検出システム１０４は、搬送撹拌装置１００、電極対２０−５および２０−６を備えて構成される。図１の搬送撹拌装置１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。搬送撹拌装置１００の代わりに搬送撹拌装置１００Ａまたは１０２を適用してもよい。
【００６８】
物質検出システム１０４は、相互の反応によって所定の物質を生成する複数の生体物質を含む液体（以下、反応生体溶液とする。）を撹拌し、撹拌によって生成が促進され基板１０の表面に吸着した物質の量の測定、反応生体溶液の性質の解析等を行うシステムである。
【００６９】
電極対２０−５および２０−６は、電極対２０−１〜２０−４と同一の構成および機能を有する。電極対２０−５は、直線ＬＣと直線Ｌ１ａとの間に挟まれる領域のうち、撹拌領域Ｓｔｒと共に案内壁１２ａを挟む領域に配置される。電極対２０−６は、直線ＬＣと直線Ｌ１ａとの間に挟まれる領域のうち、撹拌領域Ｓｔｒと共に案内壁１２ｂを挟む領域に配置される。電極対２０−５および２０−６は、電極対２０−５が備える線状導体ｅの方向と、電極対２０−６が備える線状導体ｅの方向とが一致するよう配置される。
【００７０】
電極対２０−５に交流電圧を印加すると、電極対２０−５から撹拌領域Ｓｔｒを貫いて電極対２０−６が設けられている位置まで伝播する弾性表面波ＳＡＷ５が励振される。弾性表面波ＳＡＷ５は電極対２０−６のすだれ状電極Ｅ１およびＥ２との間に圧電現象によって交流電圧を発生する。
【００７１】
物質検出システム１０４では、搬送撹拌装置１００の処理によって撹拌領域Ｓｔｒに反応生体溶液を搬入し撹拌することができる。基板１０の表面に吸着した物質の量を測定する場合や、反応生体溶液の性質の解析を行う場合には、反応生体溶液を撹拌すると共に弾性表面波ＳＡＷ５を励振する。そして、電極対２０−５に印加した交流電圧の振幅に対する電極対２０−６に発生する交流電圧の振幅の比率、および電極対２０−５に印加した交流電圧の位相と電極対２０−６に発生する交流電圧の位相との差を測定する。当該振幅レベルの比率および当該位相差は、基板１０の表面に吸着した物質の量の変化、反応生体溶液の性質の変化等に従って変化する。したがって、測定された振幅レベルの比率および位相差に基づいて基板１０の表面に吸着した物質の量の測定、反応生体溶液の性質の解析等を行うことができる。
【００７２】
このような構成によれば、生成された物質を検出するセンサとして基板１０を適用することができるため、生成物質の量の測定、反応生体溶液の性質の解析等を行うシステムの構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１の実施形態に係る搬送撹拌装置を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る搬送撹拌装置を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る搬送撹拌装置の変形例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る搬送撹拌装置の第２の変形例を示す図である。
【図５】物質検出システムを示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  基板、１２ａ，１２ｂ  案内壁、１２ａＳ，１２ｂＳ  直線部、１２ａＣ，１２ｂＣ，２２  円弧部、１４ａ，１４ｂ、１６ａ，１６ｂ，２４  搬送壁、１８  中間壁、２０−１〜２０−６  電極対、２６  突起部、２８  円弧壁、１００，１００Ａ，１００Ｂ、１０２  搬送撹拌装置、１０４  物質検出システム、Ｅ１，Ｅ２  すだれ状電極、ｒ  基幹導体、ｅ  線状導体。
【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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