JP2017122617A - 成分分析用容器および成分分析システム - Google Patents

Abstract

【課題】液体注入口から液体が溢れるのを抑制しつつ、液体注入口から測定室内にスムーズに液体を流入させる。【解決手段】成分分析用容器（１）には、流路（５）に液体を注入するための液体注入口（３）と、液体注入口（３）に流路（５）を通して連通する測定室（４）とが形成されている。成分分析用容器（１）は、流路（５）の液体注入口（３）側の端部に、流路（５）が複数の分流路を形成するように空間を隔てる隔壁（９）を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、試料分析において、一つの検査液中に含まれる複数の成分の分析に好適な成分分析用容器および成分分析システムに関する。

例えば、農業の分野において、農作物の育成状態の管理のため、農作物の生育環境における土壌成分の分析が広く行われている。

一般的に、土壌分析装置は、それぞれの土壌抽出液をその都度複数の試験管に目盛り付のスポイトで計量しながら注入し、その後、土壌成分毎に決められた試薬および希釈液を試験管に注入し発色させる。そして、発色状態を、比色表、比濁表、または、吸光光度法等を用いて数値換算することで測定が行われている。

しかしながら、上述の測定方法は、それぞれの土壌抽出液に試薬を混合する必要があるため、繰り返し作業が多くなる。また、測定したい土壌成分に応じた試薬を準備する必要もあり、煩雑性が高い。

土壌分析を頻繁に行うことにより、圃場ごとの細かい分析や、作付けごとの分析を行うことで、前作の影響を考慮した施肥設計を行うことができる。また、成育期間の長い作物についてはより短いスパンで定期的に分析を行うことで、追肥のタイミングや量を最適化することができる。したがって、このような土壌分析を行うことにより、収穫量の増加や品質の安定化が望める。

しかしながら、上述した煩雑性の高さから分析の頻度を高めることは困難である。

このような繰り返し作業を含む測定方法、同一の検査液から複数の成分に対しアプローチを行う測定方法は、土壌分析に限らずいくつか存在する。近年では、このような煩雑さを解決するための、簡易な方法で検査液と試薬等とを混合し、成分を分析する手法が提案されている。

例えば、特許文献１には、液体試料を試験するための多数の容器を備えた反応支持体（成分分析用容器）が開示されている。図９の（ａ）は特許文献１に記載の反応支持体１００を構成する上方円盤１００ａを示す平面図であり、（ｂ）は反応支持体１００を構成する下方円盤１００ｂを示す平面図である。図１０は、反応支持体１００の一部を示す断面図である。

特許文献１に記載の反応支持体１００は、図９の（ａ）に示す上方円盤１００ａと、図９の（ｂ）に示す下方円盤１００ｂとが接着によって重ねられた構成である。上方円盤１００ａには、複数の液体注入口１０３が、同心円状に形成されている。各液体注入口１０３は、流路１０５ａに連通している。下方円盤１００ｂには、上方円盤１００ａに形成された各液体注入口１０３に対応する複数の容器１０４が、同心円状に形成されている。各容器１０４は、流路１０５ｂに連通している。

図１０に示すように、上方円盤１００ａと下方円盤１００ｂとを重ねた状態では、容器１０４が、下方円盤１００ｂの流路１０５ｂおよび上方円盤１００ａの流路１０５ａを介して、液体注入口１０３に連通している。これにより、液体注入口１０３から注入された液体試料および検査用の試薬が、流路１０５ａ・１０５ｂを介して、容器１０４に導入される。

このように、特許文献１に記載の反応支持体１００は、複数の容器１０４を備えているため、複数種の液体試料を同じ試薬で同時に処理したり、また逆に一種類の液体試料に複数の試薬で同時に処理したりすることができ、従来かかっていた時間や手間を大幅に減らすことができる。

特開２０１２−１８５０００号公報（２０１２年９月２７日公開）

しかしながら、特許文献１に開示されている反応支持体１００では、液体注入時に液体注入口１０３から液体試料が溢れやすいという問題が生じる。

具体的には、反応支持体１００では、液体注入口１０３から注入された液体試料が、反応支持体１００の内部に形成された容器１０４に導入される。容器１０４に液体試料を導入するためには、容器１０４内の空気を外部に排出しなければならない。

しかし、液体注入口１０３から離れた位置から液体試料を落下させて注入された直後は、注入された液体が液体注入口１０３（流路１０５ａの断面）を塞いでしまう。このため、容器１０４に液体試料が流入する際に、容器１０４から追い出される空気が外部に排出される経路が遮断され、その空気が外部に排出されなくなる。その結果、液体注入口１０３から容器１０４にスムーズに液体試料が流入せずに、液体注入口１０３から液体試料が溢れてしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体注入口から液体が溢れるのを抑制しつつ、液体注入口から測定室内にスムーズに液体を流入させることができる成分分析用容器および成分分析システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る成分分析用容器は、流路に液体を注入するための液体注入口と、上記液体注入口に上記流路を通して連通する測定室とが形成された成分分析用容器であって、上記流路の少なくとも液体注入口側の端部に、上記流路が複数の分流路を形成するように空間を隔てる隔壁を備えることを特徴とする。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る成分分析システムは、上記成分分析用容器と、上記成分分析用容器の液体注入口に対して、所定の高さから液体を落下させることにより上記液体を注入する液体注入装置とを備えることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、液体注入口から液体が溢れるのを抑制しつつ、液体注入口から測定室内にスムーズに液体を流入させることができる成分分析用容器および成分分析システムを提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る成分分析用容器の概略構成を模式的に示す図であり、（ａ）は成分分析用容器を上方からみた正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図である。 図１の成分分析用容器の斜視図である。 図１の成分分析用容器を用いた成分分析システムの構成を示す斜視図である。 図３の成分分析システムの液体注入装置が液体を注入する状態を示す斜視図である。 図１の成分分析用容器を分解した斜視図であり、（ａ）は成分分析用容器の上部部材の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は成分分析用容器の下部部材の構成を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１の成分分析用容器における分析セルの構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態２に係る成分分析用容器における分析セルの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る成分分析用容器における分析セルの構成を示す断面図である。 （ａ）は特許文献１に記載の反応支持体を構成する上方円盤を示す平面図であり、（ｂ）は反応支持体を構成する下方円盤を示す平面図である。 上記反応支持体の一部を示す断面図である。

以下、本発明の成分分析用容器および成分分析システムについて図面を参照して説明する。

〔実施形態１〕
（成分分析用容器１）
図１は、本発明の実施形態１に係る成分分析用容器１の概略を模式的に示す図であり、（ａ）は成分分析用容器１を上方からみた正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図である。すなわち、図１の（ｂ）は、成分分析用容器１に形成された分析セル２を半径方向に切断した断面図である。図２は、図１の成分分析用容器の斜視図である。

図１の（ａ）および図２に示すように、成分分析用容器１は、６つの分析セル２から構成されており、全体として略円盤状の構造となっている。各分析セル２は、仮想的な回転軸７を中心とする扇型に形成されている。各分析セル２は、図中波線で示すように区画化されており、互いに連通していない。なお、本実施形態では、６つの分析セル２が形成されているが、分析セル２の数は限定されるものではない。

各分析セル２には、液体注入口３と測定窓６ａと隔壁９とが形成されている。成分分析用容器１では、液体注入口３が内周側に、測定窓６ａが外周側に形成されている。全ての液体注入口３は、回転軸７を中心とする第１の円周上（同一円周上）に形成されている。同様に、全ての測定窓６ａは、成分分析用容器１の外縁に沿って、回転軸７を中心とする第２の円周上に形成されている。

成分分析用容器１の外周部、より詳細には隣接する分析セル２の境界部には、切欠１ａが形成されている。切欠１ａは、後述する成分分析システムに成分分析用容器１をセットする際の位置決め部として機能する。分析セル２の詳細は後述する。

なお、成分分析用容器１（分析セル２）を構成する材料は特に限定されるものではない。成分分析用容器１を安価な構成とするためには、全体が透明性の高い合成樹脂から作製されていることがより好ましい。本実施形態においては、成分分析用容器１は、耐薬品性も兼ね備えたポリカーボネートで作製されている。

以下の説明では、便宜上、液体注入口３が形成される側を上方（上面または天面）、その逆側（成分分析用容器１の裏側）を下方（下面または底面）とする。成分分析用容器１に対して重力は上方から下方に向かって作用するものとする。

図１の（ｂ）に示すように、成分分析用容器１の測定窓６ａが形成された部分の断面はハット形状となっており、ハット形状の頭部からフランジ部に亘って空間が形成されている。これにより、分析セル２が容器形状となっている。具体的には、分析セル２内の空間は、上記頭部に対応する分析セル２の上面に形成された液体注入口３、上記フランジ部に形成された測定室４、および、液体注入口３と測定室４とを接続する流路５から形成されている。また、隔壁９は、流路５の液体注入口３側の端部に形成されており、流路５が後述する複数（本実施形態では２本）の分流路を形成するように、流路５内の空間を隔てている。これにより、１つの液体注入口３が、隔壁９によって２口に分かれている。

このように、成分分析用容器１では、回転軸７の周りに複数の液体注入口３が形成され、各液体注入口３の外周側に流路５を通して連通する測定室４が形成されている。

なお、成分分析用容器１の断面の形状はハット形状に限定されるものではなく、例えば、円柱形状等、他の形状であってもよい。

液体注入口３は、分析セル２の内部に、分析対象となる検査液（液体）を導入するための開口である。各測定室４内には、検査液に含まれる複数の成分のうちの所定の成分と反応する試薬１０が封入されている。流路５には、液体注入口３から外周方向の測定室４に向かって下がる傾斜面５ａが形成されている。傾斜面５ａは、成分分析用容器１の中心側（回転軸７側）の内壁面まで形成されている。すなわち、成分分析用容器１は、測定室４と流路５との間に、測定室４側が低くなった（外周側に下がる）段差２１を有する構成となっている。これにより、液体注入口３から導入された検査液が、傾斜面５ａに沿って測定室４に導かれる。

なお、傾斜面５ａは、液体注入口３から測定室４の底面まで形成されている構成であってもよい。すなわち、傾斜面５ａの高さは、液体注入口３から、測定室４が形成される分析セル２の外周方向に向かって、次第に低くなっている構成であってもよい。このような構成であっても、液体注入口３から導入された検査液が、傾斜面５ａに沿って測定室４に導かれる。

各測定室４内の試薬１０は、各分析セル２で測定したい検査液の成分に対して反応するものである。試薬１０は、検査液の分析しようとする成分に応じて任意に設定すればよく特に限定されるものではない。例えば、土壌分析においてＭｇ成分の濃度を調べたい場合の試薬１０として、「キシリジルブルー＋Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００+トリエタノールアミン＋硫酸ナトリウム＋ＧＥＤＴＡ＋テトラエチレンペンタミン＋リン酸水素２ナトリウム＋水酸化ナトリウム溶液」の混合溶液などを挙げることができる。検査液の他の成分について分析する場合は、その成分に対応する市販の試薬１０、または、開発した試薬１０を用いることができる。なお、試薬１０は、保存性の観点から、できる限り固体で経時変化が少ないものであることが好ましい。

各分析セル２の測定室４の上面には測定窓６ａが、下面には測定窓６ｂが設けられている。測定窓６ａ・６ｂは、分析セル２の上面および下面に互いに重なるように設けられている。後述のように、成分分析用容器１は、測定窓６ａから測定窓６ｂへ透過した光に基づいて検査液を分析する。このため、測定窓６ａ・６ｂは、光透過性材料から形成されている。例えば、測定窓６ａ・６ｂは、シリコーン、ガラス、ポリカーボネート、アクリル等の透明なプラスチック材料から作製されていることが好ましい。なお、成分分析用容器１が光透過性材料（特に透明材料）から形成されている場合、測定窓６ａ・６ｂを別途設ける必要はない。成分分析用容器１は、少なくとも測定窓６ａ・６ｂが、光透過性材料から形成されていればよい。

各分析セル２の測定室４の底面には、複数のリブ８が形成されている。リブ８は、検査液と試薬１０との混合・撹拌を促進するために、形成されている。これにより、分析時間を短縮すると共に分析精度を向上することができる。

なお、リブ８の形状は特に限定されるものではない。例えば、図１の（ｂ）の構成では、リブ８は、測定室４の底面に形成された半球状の突起である。リブ８は、測定室４の内側面から内部に向かって形成された板状（柱状）の突起であってもよい。また、リブ８は、測定室４の底面のみに限らず、天面、および内側面など、内部の各面に点在して設けられていてもよい。また、リブ８は、吸光度測定時の光路となる測定窓６ａ・６ｂの間を避けて形成されていることが好ましい。これにより、リブ８が吸光度測定を阻害しない。したがって、検査液と試薬１０との混合・撹拌を促進し分析時間を短縮しつつ、分析精度を向上することができる。

（成分分析システム２０の構成）
次に、図３および図４を用いて、成分分析用容器１を用いた成分分析システム２０の構成について説明する。図３は、図１の成分分析用容器１を用いた成分分析システム２０の構成を示す斜視図である。図４は、図３の成分分析システム２０の液体注入装置２４が液体を注入する状態を示す斜視図である。

成分分析システム２０は、回転軸７を中心に成分分析用容器１を回転させることで、測定室４内の検査液（液体試料）と試薬１０とを撹拌および混合するものである。さらに、成分分析システム２０は、検査液の光学特性を測定し、検査液中の成分を分析する機能も有する。

図３に示すように、成分分析システム２０は、成分分析用容器１と、テーブル２２と、駆動機構２３と、光学測定機構２７とを備えている。さらに、図４に示すように、成分分析システム２０は、液体注入装置２４も備えている。

テーブル２２は、成分分析用容器１を載置するためのものである。テーブル２２は、成分分析用容器１よりもやや大きい円盤状の構造である。テーブル２２は、駆動機構２３の頭頂部に配置されることで支持されている。テーブル２２の成分分析用容器１が載置される面の外縁には、図示しない突起が立設されている。この突起は、成分分析用容器１の外周部に形成された切欠１ａに対応するように設けられている。これにより、成分分析用容器１の切欠１ａを、テーブル２２の突起に係合させることによって、成分分析用容器１をテーブル２２の適切な位置にセットすることができる。

駆動機構２３は、成分分析システム２０の制御部（不図示）からの指示により、テーブル２２を回転駆動する。一例として、駆動機構２３は、パルス制御可能なステッピングモーターから構成することができる。

液体注入装置２４は、成分分析用容器１に検査液を注入する。具体的には、図４に示すように、液体注入装置２４は、成分分析用容器１の液体注入口３に対して、所定の高さから検査液を落下させることにより、分析セル２の液体注入口３から測定室４に検査液を注入する。上述のように、成分分析用容器１には、流路５の液体注入口３側の端部には隔壁９が形成されている。このため、隔壁９によって、液体注入口３も２つに分かれている。液体注入装置２４は、２つに分かれた液体注入口３の一方に検査液を注入する。これにより、検査液が注入された液体注入口３に接続された分流路５ｂ（後述する図５参照）を介して、測定室４に検査液が流入する。

液体注入装置２４は、各分析セル２の液体注入口３に順次個別に検査液を注入してもよいし、全ての分析セル２の液体注入口３に同時に検査液を注入してもよい。なお、この検査液の各液体注入口３への注入は、作業者が手動で行ってもよい。

光学測定機構２７は、成分分析用容器１の測定室４内で撹拌された検査液の光学特性を測定し、検査液中の成分を分析するものである。一例として、光学測定機構２７は、吸光光度法により検査液の成分を測定する。光学測定機構２７は、発光部２５と、受光部２６とを備えている。

発光部２５は、回転駆動されるテーブル２２にセットされた成分分析用容器１の各分析セル２のうち何れかに光を照射するものである。発光部２５は、回転駆動されるテーブル２２にセットされた成分分析用容器１の各分析セル２のうち何れかの上方に位置するように配置されている。そして、発光部２５は、下方に配置された分析セル２の天面側の測定窓６ａに光を照射する。

受光部２６は、発光部２５から天面側の測定窓６ａに照射され、測定室４および底面側の測定窓６ｂを透過した光を受光し、当該受光した光のスペクトルをデータとして、図示しない制御部などに出力するものである。当該制御部は、受光部２６から取得したスペクトルデータを基に、測定室４内の検査液の成分の測定結果を得る。受光部２６は、発光部２５の下方に配されている。

このように、成分分析システム２０は、テーブル２２に成分分析用容器１がセットされると、テーブル２２および成分分析用容器１の一部が、受光部２６と、発光部２５との間に配置されることになる。さらに、成分分析システム２０は、回転軸７を中心に成分分析用容器１を回転させることで、測定室４に封入された試薬１０と、液体注入装置２４によって液体注入口３から測定室４に注入された検査液とを撹拌する。

（成分分析用容器１を用いた検査液の分析）
次に、図１〜図４に基づいて、成分分析用容器１を用いた分析方法について説明する。

成分分析用容器１は、成分分析システム２０にセットした状態で分析を行う。まず、分析対象となる検査液を各液体注入口３から注入する。上述のように、各分析セル２の流路５は、内周側から外周側へ向かって高さが低くなるような傾斜面５ａを有している。これにより、液体注入口３から注入された検査液は、傾斜面５ａに沿って測定室４内に導入される。このため、注入された検査液が、液体注入口３の直下付近に溜まることなく、スムーズに測定室４に導入される。

次に、検査液を測定室４に導入した成分分析用容器１を回転軸７の周りに回転運動させる。例えば、検査液の導入後、上記分析装置の図示しない回転機構により、成分分析用容器１を回転軸７の回りに回転駆動させる。これにより、成分分析用容器１に遠心力が加わり、測定室４に導入された検査液と、測定室４に予め収容された試薬１０とが混合・撹拌される。成分分析用容器１は、検査液と試薬１０とが十分反応するまで回転させる。

検査液と試薬１０との攪拌の態様は、成分分析用容器１が回転軸７の周りの一方向に一定速度で回転して攪拌する態様でもよいし、加速、減速を伴って回転して攪拌する態様でもよい。また、一方向と逆方向とに交互に回転して攪拌する態様でもよい。

なお、傾斜面５ａは、測定室４から液体注入口３に向かって上り勾配を有している。このため、成分分析用容器１の回転時に遠心力が加わっても、注入された検査液が測定室４から液体注入口３へ逆流するのを防ぎ、注入された検査液が成分分析用容器１の外部へ飛散することを防ぐことができる。

次に、反応させた検査液と試薬１０との混合液の光学測定により、成分分析を実施する。例えば、駆動機構２３により回転軸７の周りに回転する成分分析用容器１の測定室４を透過した光の吸光度を測定する。具体的には、成分分析システム２０の発光部２５から射出された光を、測定窓６ａ、測定室４、測定窓６ｂの順に透過させ、透過した光を成分分析システム２０の受光部２６に入射させる。そして、受光部２６が受光した光の強度（透過光量）に基づいて混合液の吸光度（透過率）を測定する。これにより、吸光度の測定結果に基づいて、検査液の成分分析が可能となる。

このように、成分分析用容器１は、流路５には、液体注入口３から測定室４に向かって下り勾配の傾斜面５ａが形成されている。傾斜面５ａは、液体注入口３から測定室４への検査液の導入を助けるとともに、検査液と試薬１０との撹拌時の検査液の逆流・飛散を防ぐ構造となっている。したがって、分析の機械化・自動化に適する成分分析用容器１を提供することができる。

さらに、成分分析用容器１は、複数の分析セル２から構成されているため、１つの成分分析用容器１内で同時に複数の分析が可能となる。したがって、分析時間を短縮することができる。

また、成分分析用容器１では、全ての測定窓６ａおよび全ての測定窓６ｂは、それぞれ、回転軸７を中心とする同一円周上に設けられている。これにより、成分分析用容器１を回転移動させることで６つの分析セル２の測定を一つの光学測定系でまかなうことができる。

（成分分析用容器１（分析セル２）の特徴的構成）
上述のように、成分分析用容器１では、液体注入口３から注入された検査液（液体）が、流路５を介して、成分分析用容器１の内部に形成された測定室４に供給される。

一般的に、検査液を流路５に流入させた場合、検査液は、その表面張力および粘性によって、流路５の底面および側面に沿って安定して流れようとする性質がある。このような安定状態においては、流路５への検査液の流入量が過大でない限り、流路５の断面は、検査液が流れる層と、空気層とに分かれる。一方、測定室４は、成分分析用容器１の内部に形成された空間であり、流路５を介して液体注入口３に連通しているため、液体注入前には、測定室４内には空気が存在する。このため、液体注入口３から検査液を注入すると、流路５を介して測定室４に液体が流入することによって、測定室４内の空気が追い出される。測定室４から追い出される空気は、流路５に形成された空気層を通じて、液体注入口３から外部に排出される。その結果、測定室４にスムーズに検査液が流入する。

しかし、図４のように、液体注入装置２４は、液体注入口３からある程度離れた位置から、滝のように勢いよく検査液を落下させて注入するようになっている。このため、液体注入口３から検査液が注入された直後は、注入された検査液が流路５の断面を塞いでしまい、流路５の断面は、液体が流れる層と空気層とに分かれた安定状態にはならない。その結果、測定室４に検査液が流入する際に、測定室４から追い出される空気が、外部に排出されなくなる。したがって、液体注入口３から測定室４にスムーズに検査液が流入せずに、液体注入口３から検査液が溢れてしまうという問題が生じる。特に、成分分析用容器１を土壌分析に用いる場合、土壌分析時に粉末の試薬を溶解させるため、液体注入口３から注入される検査液の量は、非常に多い。このため、この問題が生じやすい。

そこで、本実施形態の成分分析用容器１は、流路５の液体注入口側の端部に、隔壁９を備えている（図１、図２参照）。図５は、図１の成分分析用容器１を分解した斜視図であり、（ａ）は成分分析用容器１の上部部材１Ａの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は成分分析用容器１の下部部材１Ｂの構成を示す斜視図である。図６の（ａ）および（ｂ）は、図１の成分分析用容器１における分析セル２の構成を示す分解斜視図である。

図５の（ａ）（ｂ）および図６の（ａ）（ｂ）に示すように、成分分析用容器１（分析セル２）は、上下に分割された上部部材１Ａと、下部部材１Ｂとから構成されている。

図５の（ａ）（ｂ）および図６の（ａ）に示すように、上部部材１Ａには、液体注入口３および測定窓６ａが形成されている。下部部材１Ｂには、測定室４、流路５、傾斜面５ａ、測定窓６ｂ（図５の（ｂ）には示さず）、および隔壁９が形成されている。

なお、図６の（ｂ）に示すように、上部部材１Ａには、液体注入口３、流路５、傾斜面５ａ、測定窓６ａ、および隔壁９が形成されており、下部部材１Ｂには、測定室４、測定窓６ｂが形成された構成であってもよい。

図５の（ｂ）に示すように、隔壁９は、流路５の液体注入口３側の端部に形成されており、流路５が２本の分流路５ｂ・５ｂを形成するように、流路５の空間を隔てている。隔壁９によって形成される分流路５ｂは、２本に限定されるものではなく、３本以上の分流路５ｂが形成されてもよい。

これにより、２本の分流路５ｂ・５ｂの一方に液体が注入されると、その分流路５ｂを介して測定室４に検査液が流入する。一方、測定室４への検査液の流入に伴い、測定室４から追い出される空気は、他方の分流路５ｂを介して外部に排出される。したがって、液体注入口３から測定室４内にスムーズに液体を流入させることができる。

さらに、検査液が、検査液を注入するための一方の分流路５ｂを塞いだとしても、他方の分流路５ｂから測定室４内の空気を外部に追い出すことができる。したがって、液体注入口３から検査液が溢れるのを低減することができる。

このように、本実施形態の成分分析用容器１によれば、液体注入口３から検査液が溢れるのを抑制しつつ、液体注入口３から測定室４内にスムーズに液体を流入させることができる。

なお、本実施形態の成分分析用容器１では、測定室４に連通する流路５は１本であり、隔壁９によって１本の流路５が２本の分流路５ｂ・５ｂに分かれている。しかし、測定室４に検査液を供給するための流路と、測定室４内の空気を追い出すための流路とを、互いに独立して形成することも考えられる。しかし、この場合、測定室４から外部に連通する２本の流路を設ける必要があるため、成分分析用容器１の構造が複雑になる。その結果、製造コストが増大すると共に、設計上の制約も受けるという問題が生じる。

これに対し、本実施形態の成分分析用容器１は、液体注入口３および測定室４に連通する１本の流路５に隔壁９が設けられた簡素な構成である。このため、独立した２本の流路を設ける場合に生じる問題（製造コストの増大、設計上の制約）を、軽減することができる。

また、図１および図５の（ｂ）に示すように、隔壁９は、少なくとも流路５の液体注入口３側の端部に形成されていればよい。本実施形態では、隔壁９は、流路５の液体注入口３側の端部から測定室４側の端部までの途中において途切れている。このため、２本の分流路５ｂ・５ｂが、流路５の液体注入口３側の端部から測定室４側の端部までの途中において１つに合流している。

このような構成では、隔壁９が流路５の途中で途切れているため、隔壁９の無い部分では、隔壁９が流路５の断面積を減少させることがない。例えば、流路５の幅が等しい場合、隔壁９が存在しない部分の流路５の断面積は、隔壁９が存在する部分の流路５の断面積よりも大きくなる。したがって、隔壁９の存在による流路抵抗の増大を最低限に抑制しつつ、検査液を測定室４により一層スムーズに流入させることができる。

なお、隔壁９が流路５の途中で途切れている場合、検査液が一方の分流路５ｂを十分な距離に流れることにより検査液がその分流路５ｂの壁面に沿って流れる。このため、隔壁９が流路５の途中で途切れていても、検査液が流れる分流路５ｂは検査液が流れる層と、空気層とに分かれた安定状態となっている。したがって、この状態で分流路５ｂ・５ｂを合流させても、問題なく検査液を測定室４に流入させることができる。

また、隔壁９は、流路５の液体注入口３側の端部から測定室４側の端部までの途中において途切れることなく、流路５の液体注入口３側の端部から測定室４側の端部まで形成されていてもよいし、段差２１または測定室４まで形成されていてもよい。

また、本実施形態では、隔壁９は、流路５を均等に二分して２本の分流路５ｂ・５ｂを形成しているため、分流路５ｂ・５ｂの幅（横幅）は同一になっている。しかし、分流路５ｂ・５ｂの幅は、不均等であってもよい。例えば、隔壁９は、液体注入用の分流路５ｂの幅が広く、測定室４の空気の追い出し用の分流路５ｂの幅が狭くなるように、形成されていることが好ましい。これにより、液体注入用の分流路５ｂへの検査液の流入量を増加させることができる。したがって、液体注入口３から検査液が溢れるのを確実に防ぎつつ、測定室４に検査液を流入させることができる。

また、本実施形態の成分分析用容器１は、流路５の液体注入口３側の端部に、液体注入口３から測定室４に向かって下がる傾斜面５ａが形成されている。これにより、流路５に注入された検査液は、重力にしたがって、傾斜面５ａ（流路５の底面）に沿って流れる。その結果、液体注入口３付近（流路５の上流側）では、傾斜面５ａは、流路５の断面が、液体が流れる層と空気層とに分離されやすくなる方向に作用する。一方、測定室４付近（流路５の下流側）では、傾斜面５ａは、検査液が測定室４に向けてスムーズに流れやすくなる方向に作用する。

ただし、液体注入口３付近については、液体注入装置２４によって液体注入口３の上方から落下する検査液が、傾斜面５ａに勢いよく衝突する。その結果、衝突した検査液が、流路５の幅方向に拡がり、検査液が流路５の断面を塞ぐ可能性がある。

しかし、上述のように、本実施形態の成分分析用容器１は、隔壁９を備えている。このため、検査液が一方の分流路５ｂの幅方向に拡がったとしても、その拡がりは隔壁９によって遮断される。しかし、検査液の注入に伴い測定室４の空気を追い出すための他方の分流路５ｂは、検査液が注入されないため、空気を追い出すが確保される。したがって、流路５に傾斜面５ａを有する場合であっても、液体注入口３から検査液が溢れるのをより確実に防止しつつ、測定室４に検査液を流入させることができる。

また、本実施形態の成分分析用容器１では、傾斜面５ａは、測定室４の中心側（回転軸７側）の内壁面まで形成されている。このため、測定室４内の検査液（または試薬１０との混合液）が流路５に向かおうとしても、段差２１がその障壁となる。これにより、成分分析用容器１の回転開始時の加速時または回転停止時の減速時に、検査液が逆流することを効果的に防ぐことができる。さらに、逆流した検査液が液体注入口３から飛散することも効果的に防ぐこともできる。

また、図５の（ｂ）に示すように、本実施形態の成分分析用容器１（分析セル２）では、液体注入口３が中心側、測定室４が外周側になっており、流路５は外周側に向けて横幅が末広がりに幅が広くなる扇形の形状をしている。

このような構成では、流路５は、流路５の液体注入口３側の端部から測定室４側の端部までの途中において、流路５の下流側の断面積が、流路５の上流側の断面積よりも広くなっている部分を有することになる。

ここで、一般に、単位時間に流路５中を流れる液体（検査液）の体積流量（Ｖ）は、流れる液体の断面積（Ｓ）と流速（ｖ）との積で表わされる（Ｖ＝Ｓ×ｖ）。上述のように、成分分析用容器１は、流路５に隔壁９が設けられているため、流路５の断面積は、隔壁９がない場合よりも小さくなり、流路５（分流路５ｂ）を流れる液体の断面積（Ｓ）も隔壁９がない場合よりも小さくなる。その結果、液体の体積流量（Ｖ）が、隔壁９によって制限される。

しかし、図５の（ｂ）のような構成では、検査液の流速が相対的に遅くなる流路５の下流側の断面積が、流路５の上流側の断面積よりも広くなった部分が、流路５の途中に存在する。これにより、下流側により多くの検査液を流すことができる。したがって、液体注入口３から注入された検査液が溢れるのを、より確実に防止することができる。

また、図５の（ｂ）のような構成では、流路５の断面積は、流路５の上流側から下流側に向かって、漸次的に広くなっている。つまり、流路５（分流路５ｂ）の横幅が、上流側から下流側に向かうにしたがい、広くなっている。言い換えれば、検査液の流速が相対的に遅くなる流路５の下流側ほど、流路５の断面積が広くなっている。これにより、流路５の下流側であっても、多くの検査液を流すことができる。したがって、液体注入口３から注入された検査液が溢れるのを、より確実に防止することができる。

また、成分分析用容器１では、測定室４は、液体注入口３よりも外周側に形成されている。これにより、成分分析用容器１の回転運動により測定室４内の検査液に遠心力が作用したとき、検査液を支える役目を担うのは、測定室４の外周側の内壁面になる。したがって、成分分析用容器１の回転時に遠心力が加わっても、注入された検査液が測定室４から液体注入口３へ逆流するのを防ぎ、注入された検査液が成分分析用容器１の外部へ飛散することを防ぐことができる。

また、成分分析用容器１では、測定室４の上面に形成された測定窓６ａが、測定窓６ａが形成されていない上面の領域よりも低い位置に設けられている（図１、図２参照）。さらに、測定窓６ａが形成された領域における測定室４の高さ（上下方向の長さ）も、測定窓６ａが形成されていない領域における測定室４の高さよりも、低く（短く）なっている。これにより、測定室４内の検査液の液面が、測定窓６ａよりも上に存在するようになる。したがって、測定窓６ａと測定窓６ｂとの間の測定領域には気泡などの異物が存在せず、常に検査液で満たされる。それゆえ、分析精度を向上することができる。また、検査液と試薬１０との混合によって発生した気泡は、測定窓６ａが形成されていない上面の領域と、検査液の液面との間の空間に容易にトラップできる。したがって、測定領域をより確実に検査液で満たすことが可能になる。

なお、図５および図６では、成分分析用容器１が２つの部材（上部部材１Ａおよび下部部材１Ｂ）によって形成されているが、上部部材１Ａおよび下部部材１Ｂが一体となった構成であってもよい。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図７は、本発明の実施形態２に係る成分分析用容器１における分析セル２の構成を示す断面図である。図７の断面図は、図１の（ａ）と同じ部分の断面図を示しているが、隔壁９は省略している。

図７に示すように、本実施形態の成分分析用容器１では、流路５の底面（傾斜面５ａ）が、親水性を有する点が、実施形態１と異なる。具体的には、本実施形態の分析セル２において、少なくとも傾斜面５ａ（より具体的には検査液が流れる分流路５ｂの傾斜面）が親水性を有していればよい。図７の分析セル２では、傾斜面５ａの全領域に加えて、測定室４の内周側の内壁面、および、流路５と測定室４との境界部の段差２１が、親水性を有する親水性領域１１となっている。なお、図示しないが、隔壁９も親水性を有していてもよい。

流路５の底面等の領域に親水性を付与する方法は特に限定されるものではない。例えば、成分分析用容器１に対する親水化処理によって親水性を付与することができる。具体的には、プラズマ処理やコロナ放電処理によって、表面に酸素官能基を有するような構造を形成することで、親水性を付与することができる。また、ブラスト処理によって粗面粗さを面積に対して変更し、表面形状が異なるようにすることによっても、親水性を付与することができる。さらに、ナノインプリンティング法により、親水性を付与した表面にナノスケールの微細構造を形成することによっても、親水性を付与することができる。

このように、本実施形態の成分分析用容器１では、少なくとも検査液が流れる流路５（分流路５ｂ）の底面（傾斜面５ａ）が親水性を有している。これにより、検査液が測定室４に向けてスムーズに流れる。したがって、液体注入口３から注入された検査液が溢れるのを、より確実に防止することができる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図８は、本発明の実施形態３に係る成分分析用容器１における分析セル２の構成を示す断面図である。図８の断面図は、図７と同じ部分の断面図を示しているが、隔壁９は省略している。

実施形態２の成分分析用容器１では、傾斜面５ａの全領域が親水性を有していると共に、測定室４の内周側の内壁面、および、流路５と測定室４との境界部の段差２１も、親水性を有する構成であった。

これに対し、本実施形態の成分分析用容器１は、流路５の底面（傾斜面５ａ）が疎水性を有する疎水性領域１１ａと、流路５（傾斜面５ａ）に接続された測定室４の内壁面および段差２１が親水性を有する親水性領域１１ｂとを備えた構成である。すなわち、流路５の底面（傾斜面５ａ）の親水性が相対的に低く（疎水性が相対的に高く）、測定室４の内壁面および段差２１の親水性が相対的に高く（疎水性が相対的に低く）なった構成である。なお、図示しないが、隔壁９も疎水性を有していてもよい。

本実施形態において、実施形態２で説明した親水化処理を、親水性を相対的に高めたい領域に行うことによって、その領域に親水性が付与される。また、結果的にそれ以外の領域の親水性は相対的に低くなり、相対的に疎水性が高くなる。

具体的には、例えば、図５（ｂ）で示す下部部材１Ｂにおいて、内周部に形成された分流路５ｂ・５ｂ（傾斜面５ａ）および隔壁９の領域の疎水性を高めるとする。この場合、分流路５ｂ・５ｂ（傾斜面５ａ）および隔壁９の領域を、キャップ等で予めマスキングを行った上で、実施形態２で説明した親水化処理としてプラズマ処理を行う。これにより、マスキングされていない領域のみが親水化処理されるため、マスキングされた領域の疎水性を相対的に高めることができる。

また、より積極的に疎水性を高めるためには、疎水性を高めたい領域にフッ素コーティングを行うことで、その領域の疎水性を高めることができる。また、疎水性を高めたい領域をフッ素コーティングする代わりに、その領域にコーティング剤を塗布したり、フッ素プラズマ処理をすることによっても、その領域の疎水性を高めることができる。なお、フッ素プラズマ処理を行う際は、上述の説明とは逆に、図５（ｂ）で示す下部部材１Ｂにおいて、外周部の測定室４を形成する領域に、予めマスキングを行うことにより、分流路５ｂ・５ｂ（傾斜面５ａ）および隔壁９の領域の疎水性を高めることができる。

或いは、分流路５ｂ・５ｂ（傾斜面５ａ）および隔壁９の領域に、ナノメートルレベルの微細な周期構造を設ける事でも、その領域の疎水性を高めることができる。例えば、分流路５ｂ・５ｂ（傾斜面５ａ）および隔壁９の領域に、レーザ微細加工を施しても良いし、成分分析用容器１を成形する金型に予め微細加工を施し、成形時にその構造を転写する形式を採用してもよい。

このように、本実施形態の成分分析用容器１では、流路５（分流路５ｂ）の底面（傾斜面５ａ）が疎水性を有し、流路５に接続された測定室４の内壁面および段差２１が親水性を有している。すなわち、測定室４の内壁面および段差２１の方が、流路５（分流路５ｂ）の底面（傾斜面５ａ）よりも親水性が高い。したがって、測定室４内の検査液が、流路５に沿って逆流するのを抑制することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る成分分析用容器１は、流路５に液体を注入するための液体注入口３と、上記液体注入口３に上記流路５を通して連通する測定室４とが形成された成分分析用容器１であって、上記流路５の少なくとも液体注入口３側の端部に、上記流路５が複数の分流路５ｂ・５ｂを形成するように空間を隔てる隔壁９を備える。

上記の構成によれば、流路の液体注入口側の端部に隔壁が形成されており、隔壁によって流路が複数の分流路に分かれている。これにより、複数の分流路のうちの１つに液体が注入されると、その分流路を介して測定室に液体が流入する。一方、測定室４への液体の流入に伴い、測定室４から追い出される空気は、液体が注入される分流路以外の分流路を介して外部に排出される。したがって、液体注入口から測定室内にスムーズに液体を流入させることができる。

さらに、測定室内の空気は、液体が注入される分流路以外の分流路から外部に排出されるため、液体注入直後の液体が、液体が注入される分流路を塞いだとしても、液体注入口から液体が溢れるのを抑制することができる。

このように、上記の構成によれば、液体注入口から測定室内にスムーズに液体を流入させつつ、液体注入口から液体が漏れるのを抑制することができる。

本発明の態様２に係る成分分析用容器１は、上記態様１において、上記流路５は、少なくとも液体注入口３側の端部に、上記液体注入口３から上記測定室４に向かって下がる傾斜面５ａを有する構成であってもよい。

上記の構成によれば、流路の液体注入口側の端部に、測定室に向かって下がる傾斜面が形成されている。これにより、液体注入口から注入された液体が、傾斜面に沿って測定室に向けてスムーズに流れる。したがって、液体注入口から注入された液体が溢れるのを、より確実に防止することができる。

本発明の態様３に係る成分分析用容器１は、上記態様１または２において、上記隔壁９は、上記流路５の上記液体注入口３側の端部から上記測定室４側の端部までの途中において途切れており、上記複数の分流路５ｂ・５ｂが、上記流路５の上記液体注入口３側の端部から上記測定室４側の端部までの途中において１つに合流している構成であってもよい。

上記の構成によれば、隔壁が流路の途中で途切れているため、隔壁の無い部分では、隔壁が流路の断面積を減少させることがない。例えば、流路の幅が等しい場合、隔壁が存在しない部分の流路の断面積は、隔壁が存在する部分の流路の断面積よりも大きくなる。したがって、隔壁の存在による流路抵抗の増大を抑制しつつ、液体を測定室により一層スムーズに流入させることができる。

本発明の態様４に係る成分分析用容器１は、上記態様１〜３のいずれかにおいて、上記流路５は、上記流路５の上記液体注入口３側の端部から上記測定室４側の端部までの途中において、上記流路５の下流側の断面積が、上記流路５の上流側の断面積よりも広くなっている部分を有する構成であってもよい。

一般に、単位時間に流路中を流れる液体の体積流量（Ｖ）は、流れる液体の断面積（Ｓ）と流速（ｖ）との積で表わされる（Ｖ＝Ｓ×ｖ）。

上記の構成によれば、液体の流速が相対的に遅くなる流路の下流側の断面積が、流路の上流側の断面積よりも広くなった部分が、流路の途中に存在する。これにより、下流側により多くの液体を流すことができる。したがって、液体注入口から注入された液体が溢れるのを、より確実に防止することができる。

本発明の態様５に係る成分分析用容器１は、上記態様１〜４のいずれかにおいて、上記流路５の断面積は、上記流路５の上流側から下流側に向かって、漸次的に広くなっている構成であってもよい。

上記の構成によれば、液体の流速が相対的に遅くなる流路の下流側ほど、流路の断面積が広くなっている。これにより、流路の下流側であっても、多くの液体を流すことができる。したがって、液体注入口から注入された液体が溢れるのを、より確実に防止することができる。

本発明の態様６に係る成分分析用容器は、上記態様１〜５のいずれかにおいて、上記測定室４は、上記液体注入口３よりも外周側に形成されている構成であってもよい。

上記の構成によれば、測定室が液体注入口よりも外周側に形成されている。これにより、成分分析用容器の回転運動により測定室内の液体に遠心力が作用したとき、液体を支える役目を担うのは、測定室の外周側の内壁面になる。したがって、成分分析用容器の回転時に遠心力が加わっても、注入された液体が測定室から液体注入口へ逆流するのを防ぎ、注入された液体が成分分析用容器の外部へ飛散することを防ぐことができる。

本発明の態様７に係る成分分析用容器１は、上記態様１〜６のいずれかにおいて、上記流路５の底面が、親水性を有する構成であってもよい。

上記の構成によれば、液体が流れる流路の底面が親水性を有している。これにより、液体が測定室に向けてスムーズに流れる。したがって、液体注入口から注入された液体が溢れるのを、より確実に防止することができる。

本発明の態様８に係る成分分析用容器１は、上記態様１〜７のいずれかにおいて、上記流路５の底面が疎水性を有し、上記流路５に接続された上記測定室４の内壁面が親水性を有する構成であってもよい。

上記の構成によれば、流路の底面が疎水性を有し、流路に接続された測定室の内壁面が親水性を有している。すなわち、上記測定室の内壁面の方が、流路の底面よりも親水性が高い。したがって、測定室内の液体が、流路に沿って逆流するのを抑制することができる。

なお、流路の底面に加えて、流路の底面に接続された測定室の内壁面も、親水性を有することが好ましい。これにより、液体注入口から測定室の内部に至るまでの領域が親水性を有するようになる。したがって、測定室に液体をよりスムーズに流入させることができる。

本発明の態様９に係る成分分析システム２０は、上記態様１〜８のいずれかの成分分析用容器１と、上記成分分析用容器１の液体注入口３に対して、所定の高さから液体を落下させることにより上記液体を注入する液体注入装置２４とを備える構成である。

上記の構成によれば、本発明に係る成分分析用容器と、成分分析用容器の液体注入口に液体を注入する液体注入装置とを備えているため、液体注入口から測定室内にスムーズに液体を流入させることができる成分分析システムを提供することができる。

本発明の態様１０に係る成分分析システム２０は、上記態様９において、上記液体注入装置２４は、上記複数の分流路５ｂ・５ｂのうちの１つの分流路５ｂに、上記液体を注入する構成であってもよい。

上記の構成によれば、液体注入装置が、隔壁によって形成された分流路の１つに液体を注入する。これにより、液体が注入された分流路を介して、測定室に液体が流入する。さらに、測定室への液体の流入に伴い、測定室から追い出される空気は、他の分流路を介して外部に排出される。したがって、液体注入口から液体が溢れるのを低減することができる。

１ 成分分析用容器
２ 分析セル
３ 液体注入口
４ 測定室
５ 流路
５ａ 傾斜面
７ 回転軸
１０ 試薬
２０ 成分分析システム
２１ 段差
２４ 液体注入装置

Claims (10)

1. 流路に液体を注入するための液体注入口と、上記液体注入口に上記流路を通して連通する測定室とが形成された成分分析用容器であって、
   上記流路の少なくとも液体注入口側の端部に、上記流路が複数の分流路を形成するように空間を隔てる隔壁を備えることを特徴とする成分分析用容器。
2. 上記流路は、少なくとも液体注入口側の端部に、上記液体注入口から上記測定室に向かって下がる傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の成分分析用容器。
3. 上記隔壁は、上記流路の上記液体注入口側の端部から上記測定室側の端部までの途中において途切れており、
   上記複数の分流路が、上記流路の上記液体注入口側の端部から上記測定室側の端部までの途中において１つに合流していることを特徴とする請求項１または２に記載の成分分析用容器。
4. 上記流路は、上記流路の上記液体注入口側の端部から上記測定室側の端部までの途中において、上記流路の下流側の断面積が、上記流路の上流側の断面積よりも広くなっている部分を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成分分析用容器。
5. 上記流路の断面積は、上記流路の上流側から下流側に向かって、漸次的に広くなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の成分分析用容器。
6. 上記測定室は、上記液体注入口よりも外周側に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の成分分析用容器。
7. 上記流路の底面が、親水性を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の成分分析用容器。
8. 上記流路の底面が疎水性を有し、上記流路に接続された上記測定室の内壁面が親水性を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の成分分析用容器。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の成分分析用容器と、
   上記成分分析用容器の液体注入口に対して、所定の高さから液体を落下させることにより上記液体を注入する液体注入装置とを備えることを特徴とする成分分析システム。
10. 上記液体注入装置は、上記複数の分流路のうちの１つの分流路に、上記液体を注入することを特徴とする請求項９に記載の成分分析システム。

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