(57)【要約】【課題】液体試料中を光が透過する作用長を長くし、かつ、検出に必要のない余分な光線を遮光せしめる検出セルと、その検出セルを高精度に作製する検出セルの製造方法とを提供する。【解決手段】基板１１に、略直線状の検出流路１２を形成し、その検出流路１２の一端に液体試料を導入する試料導入流路１３を、他端に液体試料を排出する試料排出流路１４を、検出流路１２の直線方向以外の位置にそれぞれ形成し、検出流路１２の直線方向の基板側面１５に光線の入出射用のピンホール形成溝１６を形成し、基板１１上面に上板１７を貼り合わせると共に、ピンホール形成溝１６が形成された基板側面１５をピンホール形成溝１６を除き遮光膜１８で覆った。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板に形成した検出流路に液体試料を導入し、その液体試料に紫外域や可視域の光線を透過させて、その吸光度を測定して液体試料の成分分析をするための検出セルにおいて、
上記基板と、その基板に形成される略直線状の検出流路と、上記検出流路の一端に接続して上記検出流路の直線方向以外の位置に形成され液体試料を検出流路に導入する試料導入流路と、上記検出流路の他端に接続して上記検出流路の直線方向以外の位置に形成され上記検出流路の液体試料を排出する試料排出流路と、上記検出流路の直線方向の基板側面に形成される上記光線の入出射用のピンホール形成溝と、上記基板上面に接合する上板と、上記ピンホール形成溝が形成された基板側面を上記ピンホール形成溝を除いて覆う遮光膜とを備えることを特徴とする検出セル。
【請求項２】
上記検出流路の深さが１００μｍ以下である請求項１記載の検出セル。
【請求項３】
上記基板が石英ガラスで形成されている請求項１または２記載の検出セル。
【請求項４】
上記遮光膜がＳｉ，Ｔａ，Ｃｒ，ＡｌまたはＷで形成されている請求項１〜３いずれかに記載の検出セル。
【請求項５】
透明な基板に形成した検出流路に液体試料を導入し、その液体試料に紫外域や可視域の光線を当て、その吸光度を測定することで液体試料の成分分析をするための検出セルの製造方法において、
上記基板に、略直線状の検出流路と、その検出流路の一端に接続され液体試料を導入する試料導入流路と、他端に接続され液体試料を排出する試料排出流路と、上記検出流路の直線方向に位置し上記光線の入出射用のピンホール形成溝とを、半導体微細加工プロセスを用いて同時形成し、上記基板上面に上板を接合し、その接合された基板と上板をピンホール形成溝が上記基板側面に露出するように切断し、上記上板の上方から遮光膜を成膜して、上記ピンホール形成溝が露出した基板側面を上記ピンホール形成溝を除いて遮光膜で覆うことを特徴とする検出セルの製造方法。
【請求項６】
上記遮光膜をスパッタリング法を用いて成膜する請求項５記載の検出セルの製造方法。
【請求項７】
上記半導体微細加工プロセスは、フォトリソグラフィ法及び反応性イオンエッチングを用いる加工プロセスである請求項５または６記載の検出セルの製造方法。
【請求項８】
上記基板を石英ガラスで形成した請求項５〜７いずれかに記載の検出セルの製造方法。
【請求項９】
上記遮光膜をＳｉ，Ｔａ，Ｃｒ，ＡｌまたはＷで形成した請求項５〜８いずれかに記載の検出セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明な基板に流路を形成し、その流路中を流れる液体試料の吸光度等を測定する検出セルとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可視域または紫外域の光線を用いて液体試料の吸光度を測定し、液体試料中の成分分析を行うために用いられる検出セルがある。近年、検出セルに導入する液体試料の微量化を図るため、検出セルの微細化が行われている。検出セルはキャピラリー電気泳動、液体クロマトグラフィ等の分析装置の一部に設置され、微量な液体試料に光線をあて吸光度の測定を行うものとなっている。検出セルを用いた一般的な分析装置を図５に示す。
【０００３】
図５に示すように、分析装置５０は、検出セル５１と、検出セル５１に光を出射する光源５２と、検出セル５１を透過した光を受光する受光素子５３とを備える。検出セル５１は、透明な基板（或いはブロック）５４に、液体試料が流れると共にその液体試料に光を透過させる検出流路５５と、検出流路５５に試料を導入、排出するための試料入出路５６とが形成されたものである。分析装置５０では、光源５２から発せられた光が検出セル５１中の液体試料を透過し、受光素子５３で受光され、液体試料の吸光度が測定される。
【０００４】
他に、検出流路の代わりに検出室が形成された検出セルを用い、検出室にマイクロピペット等を用いて液体試料を導入し、静的に液体試料の吸光度を測定する分析装置もある。
【０００５】
近年、検出セルの微細化がすすみ、検出セルの検出流路（或いは検出室）を機械加工に代わって、半導体微細加工プロセスを用いて作製する動きがある。半導体微細加工プロセスを用いれば、検出流路（検出室）を数ミクロンから数十ミクロンのサイズで作製することが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２１５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの検出セルでは受光素子５３に導かれる光のほぼ全てが液体試料中を通ることが望ましい。液体試料中を通らずに受光素子５３で受光される光線は、液体試料の種類によらず一定の値をとり、バックグラウンドノイズとして検出感度を弱める原因となるためである。検出感度を高めるには、このような余分な光線を遮光しなくてはならない。
【０００８】
例えば、特許文献１に示される検出計セルでは、分析流路の流れる方向に対して垂直な方向に入射させた光の吸光度を測定するために、分析流路と平行で、かつ光線と垂直な一面に遮光膜を設け、検出感度を高める手法が提案されている。
【０００９】
しかしながら、このような検出セルとは別に、図６に示すように、流路方向（液体試料の流れる方向）と平行に光線を入射させ、液体試料中を通る経路（作用長）を長くすることにより検出セルの検出感度を高くする検出セル６０が要求されている。このような構造の検出セル６０では、遮光膜の光を通すピンホールと検出流路５５との位置合わせを高精度に行うことは容易ではない。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、液体試料中を光が透過する作用長を長くし、かつ、検出に必要のない余分な光線を遮光せしめる検出セルと、その検出セルを高精度に作製する検出セルの製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、透明な基板に形成した検出流路に液体試料を導入し、その液体試料に紫外域や可視域の光線を透過させて、その吸光度を測定して液体試料の成分分析をするための検出セルにおいて、上記基板と、その基板に形成される略直線状の検出流路と、上記検出流路の一端に接続して上記検出流路の直線方向以外の位置に形成され液体試料を検出流路に導入する試料導入流路と、上記検出流路の他端に接続して上記検出流路の直線方向以外の位置に形成され上記検出流路の液体試料を排出する試料排出流路と、上記検出流路の直線方向の基板側面に形成される上記光線の入出射用のピンホール形成溝と、上記基板上面に接合する上板と、上記ピンホール形成溝が形成された基板側面を上記ピンホール形成溝を除いて覆う遮光膜とを備える検出セルである。
【００１２】
請求項２の発明は、上記検出流路の深さが１００μｍ以下である請求項１記載の検出セルである。
【００１３】
請求項３の発明は、上記基板が石英ガラスで形成されている請求項１または２記載の検出セルである。
【００１４】
請求項４の発明は、上記遮光膜がＳｉ，Ｔａ，Ｃｒ，ＡｌまたはＷで形成されている請求項１〜３いずれかに記載の検出セルである。
【００１５】
請求項５の発明は、透明な基板に形成した検出流路に液体試料を導入し、その液体試料に紫外域や可視域の光線を当て、その吸光度を測定することで液体試料の成分分析をするための検出セルの製造方法において、上記基板に、略直線状の検出流路と、その検出流路の一端に接続され液体試料を導入する試料導入流路と、他端に接続され液体試料を排出する試料排出流路と、上記検出流路の直線方向に位置し上記光線の入出射用のピンホール形成溝とを、半導体微細加工プロセスを用いて同時に形成し、上記基板上面に上板を接合し、その接合された基板と上板をピンホール形成溝が基板側面に露出するように切断し、上記上板の上方から遮光膜を成膜して、上記ピンホール形成溝が露出した上記基板側面を上記ピンホール形成溝を除いて遮光膜で覆うことを特徴とする検出セルの製造方法である。
【００１６】
請求項６の発明は、上記遮光膜をスパッタリング法を用いて成膜する請求項５記載の検出セルの製造方法である。
【００１７】
請求項７の発明は、上記半導体微細加工プロセスは、フォトリソグラフィ法及び反応性イオンエッチングを用いる加工プロセスである請求項５または６記載の検出セルの製造方法である。
【００１８】
請求項８の発明は、上記基板を石英ガラスで形成した請求項５〜７いずれかに記載の検出セルの製造方法である。
【００１９】
請求項９の発明は、上記遮光膜をＳｉ，Ｔａ，Ｃｒ，ＡｌまたはＷで形成した請求項５〜８いずれかに記載の検出セルの製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、作用長を長くし、かつ、検出に必要のない余分な光線を遮光して検出感度を高くすることができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２２】
図１は本発明に係る検出セルの好適な実施の形態を示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線矢視図である。
【００２３】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態の検出セル１０は、基板１１に、略直線状の検出流路１２が形成され、その検出流路１２の一端に液体試料を導入する試料導入流路１３が、他端に液体試料を排出する試料排出流路１４が、検出流路１２の直線方向以外の位置にそれぞれ形成されている。検出流路１２の直線方向の基板側面１５には光線の入出射用のピンホール形成溝１６が形成され、基板１１上面に上板１７を接合させてピンホール２０が形成されている。さらに、ピンホール形成溝１６が形成された基板側面１５がピンホール形成溝１６を除き遮光膜１８で覆われている。
【００２４】
本実施の形態の検出セル１０では、試料導入流路１３及び試料排出流路１４は、直線形状の検出流路１２の両端に、検出流路１２に直角にそれぞれ接続され、試料導入流路１３と試料排出流路１４とは同じ基板側面１９に臨んで形成されている。図示しないが、試料導入流路１３と試料排出流路１４には、液体試料を導入、排出するためのキャピラリ等がそれぞれ接続されている。
【００２５】
基板１１は、成分分析に用いる紫外域や可視域の光線を透過する透明な材料からなり、本実施の形態では、光線の透過性や化学的安定性において優れた特性を有する石英ガラスを用いて形成した。基板１１を石英ガラスで形成することで、検出流路１２を透過させる光の基板１１内での損失を低減することができる。本実施の形態では、基板１１を石英ガラスで形成すると共に、基板１１に接合させる上板１７も石英ガラスで形成した。
【００２６】
検出流路１２は、その深さを１００μｍ以下にして形成し、試料導入流路１３、試料排出流路１４、及びピンホール形成溝１６の深さも検出流路１２と等しくした。検出流路１２、試料導入流路１３、試料排出流路１４及びピンホール形成溝１６の幅は１００μｍ以下とした。検出流路１２の長さは３ｍｍとし、ピンホール形成溝１６の長さは３００μｍとした。ただし、ピンホール形成溝１６の長さは基板側面１５からの距離である。検出流路１２とピンホール形成溝１６の間の長さは１００μｍとした。
【００２７】
また、検出セル１０では、ピンホール形成溝１６が形成された基板側面１５の他に、上板１７の上面とピンホール形成溝１６が形成されていない側の側面も遮光膜１８で覆われていてもよい。本実施の形態では、遮光膜はＳｉを用いて形成したが、遮光膜１８を形成する材料としては、遮光性を有しかつスパッタリングによる成膜が可能な材料であればよく、例えばＴａ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ等が挙げられる。
【００２８】
次に、検出セル１０の製造方法を図２〜図４に基づいて説明する。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、基板１１に検出流路１２、試料導入流路１３、試料排出流路１４及びピンホール形成溝１６を同時形成する。これらの流路及び溝は、半導体微細加工プロセスを用いて形成され、具体的には、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチングを用いて形成される。ピンホール形成溝１６と検出流路１２とがフォトリソグラフィにより同時形成されるため、ピンホール形成溝１６と検出流路１２間の位置合わせ精度は、フォトマスクの描画精度レベルとなり、サブミクロンオーダでの高精度な位置合わせが可能となる。なお、図２（ａ）は、検出セルの製造工程の一工程をわかりやすく斜視図で示したものであるが、この段階では、まだ基板１１は切断されてなく（側面１５、１９が形成されていない）、図２（ｂ）に示す上面図のように切断されていない基板１１ａに流路等が形成されている。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、流路等が形成された基板１１に上板１７を熱接合により接合する。接合した基板１１と上板１７（接合体２１）をダイシングによりピンホール形成溝１６が露出するように切断して側面１５を形成する。図２の場合と同様に、実際にはダイシング後の接合体２１は、図３（ｂ）に示される側面１５が形成された接合体２１ａのようになっている。
【００３１】
次に、ピンホール形成溝１６が露出した接合体２１をスパッタリング装置内に配置する。このとき、上板１７の上面にＳｉが堆積するように（上板１７の上面がＳｉターゲットに向かって）接合体２１を配置する。図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、スパッタリングにて接合体２１にＳｉを成膜し遮光膜１８を形成する。このとき、スパッタリングの回り込みにより、上板１７の上面だけでなく上板１７の側面及び基板側面１５，１９にも遮光膜１８が形成される。スパッタリングの回り込みは、回り込む距離に制限があり、ピンホール形成溝１６の長さを所定長以上にすれば、ピンホール形成溝１６の最深部（側面１５から最も遠い面）には遮光膜が成膜されない。好ましくは、ピンホール形成溝１６の長さを３００μｍ以上にするとよい。これにより、側面１５は、検出流路１５の直線上に形成されるピンホールでのみ光を透過するように遮光膜１８が形成される。最後に遮光膜１８が形成された接合体を所望サイズにダイシングして検出セル１０が得られる。
【００３２】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００３３】
液体試料は、試料導入流路１３から導入されて検出流路１２を通り、試料排出流路１４から排出される。図示されない光源からの光は、検出セル１０の側面１５に形成されたピンホール２０から入射される。一方のピンホール２０から入射した光は、検出流路１２を透過し、他方のピンホール２０から出射する。検出セル１０を透過した光は、図示されない受光素子で検出され、その光の吸光度（減衰）から液体試料の成分や濃度を測定する。
【００３４】
検出セル１０では、検出流路１２の流路方向に光を入射させているので、光が液体試料中を通る作用長を長くとることができる。作用長が長い程、液体試料を要因とする光の減衰は大きくなり、検出感度を高くすることができる。
【００３５】
また、ピンホール形成溝１６が形成された基板側面１５をピンホール形成溝１６を除いて遮光膜１８で覆っているので、検出される光線に付与されるノイズ光を遮断することができ、検出感度を高くすることができる。
【００３６】
本実施の形態の検出セル１０の製造方法によれば、検出流路１２の直線方向の基板側面１５に、ピンホール形成溝１６を検出流路１２と共に半導体微細加工プロセスにより形成しているので、検出流路１２に光線を入射させるピンホール２０を高精度に位置合わせして形成することができる。
【００３７】
本実施の形態では、試料導入流路１３及び試料排出流路１４を同じ側面１９に臨んで形成したが、試料導入流路１３と試料排出流路１４とは互いに対向する基板側面に臨むよう形成してもよく、他に、ピンホール形成溝１６が形成された基板側面１５に臨んで形成してもよい。ただし、基板側面１５に臨んで形成した場合、試料導入流路１３及び試料排流路１４内に一部（基板側面近傍の流路内壁）遮光膜が形成されるので、液体試料に応じて影響のない遮光膜材料を適宜選択する必要がある。また、試料導入流路１３及び試料排出流路１４は、検出流路１２に直角に接続されなくてもよく、検出流路１２の流路延長方向（直線方向）にピンホール形成溝１６が形成できれば、検出流路１２にどのように接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る好適な実施の形態の検出セルを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線矢視図である。
【図２】図１の検出セルの製造方法の一工程を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図３】図１の検出セルの製造方法の一工程を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図４】図１の検出セルの製造方法の一工程を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図５】検出セルを用いた一般的な分析装置を示す概略図である。
【図６】分析装置の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  検出セル
１１  基板
１２  検出流路
１３  試料導入流路
１４  試料排出流路
１６  ピンホール形成溝
１７  上板
１８  遮光膜
【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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