JP4987088B2 - フローセル - Google Patents

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Description

本発明は、測定対象となる試料液体を毛細管現象を利用して吸引するキャピラリーポンを備えたフローセルに関する。
本願は、２００８年１月８日に、日本に出願された特願２００８−００１０６４号と、２００８年９月２５日に、日本に出願された特願２００８−２４６６０４号とに基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
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。
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ー、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測定等があるが、このような測定の分野では、測定対象の試料液体は微量な液体の場合が多い。
この試料液体中の化学物質を測定する方法として、分子選択性物質を予め固定化しておき、そこへ試料液体を流して、結合する分子を選択的に検出する光学的測定方法が知られている。この光学的測定方法の一種として、全反射光学系を用いる手法があり、この手法によれば、励起されるエバネッセント波をプローブ光として用い、表面近傍での結合を直接的かつ高感度に測定することができる。
このような全反射光学系の中では、全反射によって励起されたエバネッセント波が基板表面に形成された金属薄膜の表面の表面プラズモンに共鳴して吸収されるのを利用する表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）測定法が特によく用いらる。
表面プラズモン共鳴測定法により試料液体を測定するに際しては、基板上に溝を形成することにより微細な流路を設け、その流路内に設置された金属膜上にプローブ分子を固定化した状態で、流路内に試料液体を通過させる。そして、この際のプローブ分子と試料液体中の測定対象物質の相互作用に基づいて、当該試料液体中に測定対象物質が含まれているか否かの測定が行われる（例えば特許文献１又は２参照）。
また、この他、微量な試料液体を分析する方法としては、ペーパークロマトグラフィーを用いた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（例えば特許文献３又は４参照）。この方法においても、やはり基板上の微細な流路内に試料液体を通過させる必要がある。
上述の測定・分析においては、微量な試料液体をこのまま検出部まで移送することで、試料液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、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。
しかしながら、これらの方法で微量な試料液体を移送させるためには、上記のように基板上に流路を形成するとともに同じ基板の上に他の構成部品を設ける必要があるため作製が容易でない。また、例えば外部からの圧力で試料液体を移送する場合、流路を構成する基板以外にポンプや配管等の部品が別途必要となる。この結果、その配管等の移送経路のために試料液体の無駄が発生することになるので、試料液体の微量化には限界があった。
これに対応すべく、微細加工技術により２つの基板の対向する面の間に、毛細管現象により試料液体を移送する流路やポンプとなる領域を形成する手法が提案されている（例えば、特許文献５、非特許文献１又は２参照）。この技術により作製された測定チップ（フローセル）は、試料液体が導入される導入部と、その試料液体を毛細管力により吸引するポンプとが設けられており、導入部に試料液体が導入されると、この導入部から測定流路及びポンプへと順次試料液体が流出し、毛細管ポンプ（キャピラリーポンプ）に試料液体が到達するとポンプに生じる毛細管現象により当該試料液体が吸引される。これにより、導入部に貯留された試料液体がポンプの吸引力によって測定流路を流通するようになっている。
ところで、上記のようなフローセルにおいては、金属膜上に固定されたプローブ分子と測定対象物質とが反応したことによる変化とプローブ分子に異物が沈降して堆積した状態による変化とを区別することはできないため、当該異物の沈降を抑制して測定精度を向上させるべく測定流路に継続的に試料流体を流通させる必要がある。
さらに、測定流路には測定対象物質を検出するのに要する時間だけ試料流体を流通させる必要があるとともに、測定対象物質の濃度が低い場合にあってはより多量の試料流体を流通させる必要がある。
よって、これらの要求に応えるには、ポンプの容量を増大させて試料流体の流通量を増やすことが求められるが、この場合、測定チップを高さ方向に大きく形成して高アスペクト比の構造を作製して前記測定チップ内におけるポンプの体積を高さ方向に確保することが有効である。
一方、測定チップを小型化するためには、測定チップ内における流路やポンプによる空間利用効率を向上させる必要がある。このためには測定チップ内の高さ方向全域に流路やポンプ等の構成要素が形成されていることが望ましい。
しかしながら、上記特許文献５、非特許文献２の技術では、基板上に形成した流路がキャピラリーポンプとしての役割を担うように流路自体の機能を拡張するものであるため、当該キャピラリーポンプの容量は、必然的に流路の高さの範囲内に制限される。
即ち、このキャピラリーポンプの高さは、特許文献５においては１０μｍ〜１００μｍ程度、非特許文献２においては３０μｍとの記載があり、このような制限は、試料液体が流通する自体に、キャピラリーポンプの機能を付加させたことによるものに他ならない。
よって、ポンプの容量を十分に確保するには、測定チップを平面方向に拡大させる必要があり、当該測定チップの小型化及び低コスト化の妨げとなるという問題がある。
一方、上記のような測定チップを作製するに際しては、材料となる基板にリソグラフィーやエッチングを施したり、射出成形によって流路としての溝を備えた基板自体を作製していたため、高アスペクト比の構造を作製することが困難であった。したがって、ポンプの容量が制限されるため、測定流路に流通させられる試料液体の量にも限界があり、十分な測定を行うだけ試料液体を継続的に流通させることができないという問題があった。
さらに、このような作製方法では、基板内部の加工が困難であるため、当該基板内における流路やポンプの作製箇所に制約を受け、高い空間利用効率を備えた構造を作製することができなかった。
特開２００１−１９４２９８号公報 特開２００２−２１４１３１号公報 特公平７−０３６０１７号公報 特開２０００−３２９７６６号公報 特表２００５−５３２１５１号公報 Amal. Chem. 2005, 77, 7901-7907. M. Zimmermann, et al., "Capillary pumps for autonomous capillary systems", The Royal Society of Chemistry, Lob on a Chip, Vol.7, pp.119-125, 2007.
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ポンプ容量の増加を図ることができるとともに、小型化及び低コスト化を図ることが可能なキャピラリーポンプユニットを用いたフローセルを提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係るフローセルは、基板と、略平板状をなす基材に、その第１の地点と第２の地点とを連通させる複数の貫通部からなるキャピラリーポンプが形成されてなり、前記貫通部による毛細管力によって、試料液体を前記第１の地点側から前記第２の地点側に向かって移送し、前記基板上に配設されるキャピラリーポンプユニットとを備え、前記基板の上面と、該基板の上面に対向する前記キャピラリーポンプユニットの前記第１の地点側の面との間に、前記複数の貫通部が到達する吸引流路が形成されている。
このようなフローセルによれば、試料液体が流通される吸引流路上にキャピラリーポンプユニットを配置した構成とすることにより、当該吸引流路の高さの制限を受けずに、高さ方向にポンプ容量を増大させることができる。したがって、平面方向に大きく面積をとらなくとも、十分なポンプ容量を確保することが可能となる。
本発明に係るフローセルは、前記キャピラリーポンプユニットに形成され、試料液体が導入される導入部と、前記基板及び前記キャピラリーポンプユニットの対向する面の間に配置され、一端が前記導入部に接続されるとともに他端が前記吸引流路に接続されて、前記試料液体が移送される測定流路と、前記測定流路の途中に設けられた検出部とを備えていてもよい。
このようなフローセルによれば、導入部に導入された試料液体は、測定流路を流通した際に検出部によって測定が行われる。そして、試料液体が吸引流路に到達した際に複数の貫通部からなるキャピラリーポンプによって吸い上げられることで、導入部の試料液体が順に流路溝内を流通していくことになる。この際、本発明のキャピラリーポンプは試料液体を収容する容量が大きいことから、試料液体を流路溝内に継続的に流通させることができ、検出部による測定を十分に行うことが可能となる。
本発明に係るフローセルにおいては、前記吸引流路の幅が、前記測定流路の幅と異なっていても良い。
また、本発明に係るフローセルにおいては、前記測定流路から第１の距離離れた位置の前記吸引流路の幅が、前記測定流路から第１の距離とは異なる第２の距離離れた位置の前記吸引流路の幅と異なっていても良い。
さらに、本発明に係るフローセルにおいては、前記吸引流路の高さが、前記流路からの距離に応じて変化して形成されているものであってもよい。
また、本発明に係るフローセルにおいては、前記吸引流路が、前記検出部を挟むようにして前記測定流路の両脇に延びるように配置されているものであってもよい。
さらに、本発明に係るフローセルにおいては、前記吸引流路の前記幅が前記測定流路の前記幅と同一に形成され、前記吸引流路の前記幅方向に一つの前記貫通部が形成されているものであってもよい。
また、本発明に係るフローセルにおいては、前記基板の上面における前記吸引流路の形成領域に、前記試料液体に対する濡れ性が他の部分とは異なる表面活性領域が設けられていてもよい。
さらに、本発明に係るフローセルにおいては、前記キャピラリーポンプユニットの上面における前記貫通部の形成領域に、前記試料液体に接触することで変色する変色部が設けられたものであってもよい。
さらにまた、本発明に係るフローセルにおいては、前記導入部が、前記キャピラリーポンプの一方の面側に形成された第１開口部と他方の面側に形成された第２開口部とを備え、前記第１開口部の面積は前記第２開口部の面積と異なるとともに、前記第２開口部から前記第１開口部にかけて階段状に形成されているものであってもよい。
本発明に係るキャピラリーポンプユニットを備えたフローセルによれば、平面方向に大きく面積をとらなくとも、十分なポンプ容量を確保することができるため、ポンプ容量を増加させつつ、小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
さらにまた、本発明に係るフローセルによれば、上記キャピラリーポンプユニットを採用することにより、継続的に試料液体を流通させることができるため、検出部による測定を十分に行い測定結果の信頼性を高いものとすることが可能となる。
本発明の第１の実施形態のフローセルの透過斜視図である。 第１の実施形態のフローセルの分解斜視図である。 第１の実施形態に係るキャピラリーポンプユニットの透過平面図である。 第１の実施形態に係るキャピラリーポンプユニットの分解斜視図である。 第１の実施形態におけるフローセルの構成例を示す透過平面図である。 第１の実施形態における流速の状態を示す特性図である。 第１の実施形態におけるフローセルの構成例を示す透過平面図である。 第１の実施形態における流速の状態を示す特性図である。 第１の実施形態におけるフローセルの構成例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態のフローセルの透過斜視図である。 第２の実施形態のフローセルの分解斜視図である。 第２の実施形態のフローセルの透過平面図である。 第２の実施形態のフローセルの流速の状態を示す特性図である。 本発明の第３の実施形態のフローセルの透過斜視図である。 第３の実施形態のフローセルの分解斜視図である。 第３の実施形態のフローセルの透過平面図である。 本発明の第４の実施形態のフローセルの斜視図である。 第４の実施形態のフローセルの分解斜視図である。 第４の実施形態のフローセルの透過平面図である。 本発明の第５の実施形態のフローセルの分解斜視図である。 第５の実施形態のフローセルの透過平面図である。 ＳＰＲ測定装置の構成例を示す構成図である。 図２０に示されたＳＰＲ測定装置の部分拡大図である。
符号の説明
１０・・・フローセル、１１・・・基板、１２・・・キャピラリーポンプユニット、１３・・・導入部、１３ａ・・・導入部分（第１部分）、１３ｂ・・・連通部分（第２部分）、１４・・・キャピラリーポンプ、１５・・・測定流路、１６・・・検出部、１８・・・円柱孔（貫通部）、１９・・・吸引流路、２４・・・シート状基材、２４ａ・・・シート状基材、２４ｂ・・・シート状基材、２７・・・貫通孔（貫通口）、３０・・・フローセル、３２・・・吸引流路、４０・・・フローセル、４４・・・吸引流路、４５・・・表面活性領域、５０・・・フローセル、５１・・・基板、５２・・・キャピラリーポンプユニット、５３・・・導入部、５４・・・キャピラリーポンプ、５５・・・測定流路、５６・・・検出部、５７・・・吸引流路、６２・・・貫通溝（貫通口）、７０・・・シート状基材、７０ａ・・・シート状基材、７０ｂ・・・シート状基材、７０ｃ・・・シート状基材、８０・・・フローセル、８１・・・キャピラリーポンプ、８２・・・貫通溝（貫通口）、９０・・・シート状基材、９０ａ・・・シート状基材、９０ｂ・・・シート状基材、９０ｃ・・・シート状基材、９０ｄ・・・シート状基材、９０ｅ・・・シート状基材
以下、本発明の第１の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は第１の実施形態に係るフローセルの透過斜視図、図２は第１の実施形態に係るフローセルの分解斜視図である。
図１に示すように、本実施形態のフローセル１０は、平面視矩形状の略平板状をなす基板１１上に、その外径寸法を同一にして配設される平板状のキャピラリーポンプユニット１２が積層されることによって形成されている。
このようなフローセル１０には、図１に示すように、試料液体（検体とも称する）が導入される導入部１３と、試料液体を吸い上げるキャピラリーポンプ１４と、前記キャピラリーポンプ１４の下部に配置される吸引流路１９と、前記吸引流路１９と導入部１３とを接続する測定流路１５と、前記測定流路１５の途中に設けられた検出部１６と、キャピラリーポンプユニット１２のキャピラリーポンプ１４の上部に配置される排出部１７とが設けられている。
なお、排出部１７は必ずしも設けられていなくともよい。
基板１１は、図２に示すように、下地基板２１の上面２１ａにスペーサ部２２が配設されることで構成されている。この下地基板２１は、例えばＢＫ７等の光学ガラス又はポリマー系の材料から成形され、一定の厚みを有する板状に形成されている。一方、スペーサ部２２は、例えば樹脂フィルムから成形されており、その厚みは下地基板２１よりも小さいものとされている。
矩形状のスペーサ部２２において、長さ方向に一方の短辺寄りの領域であって、幅方向にその短辺の略中央部の領域には、円形孔２２ａが開口されており、また、一端がこの円形孔２２ａに接続され、スペーサ部２２の他方の短辺に向かって延びる流路溝２２ｂが開口されている。さらに、このスペーサ部２２の他側寄りの部分には、流路溝２２ｂの他端が接続されて輪郭がスペーサ部２２の外郭に沿って形成された矩形孔２２ｃが開口されている。
そして、本実施形態においてキャピラリーポンプユニット１２は、前記キャピラリーポンプユニット１２の厚み方向にシート状基材２４が複数積層されることで成形されている。なお、シート状基材２４を複数積層することによってキャピラリーポンプユニット１２を成形するのではなく、１枚のシート状基材２４によってキャピラリーポンプユニット１２を成形しても良い。
シート状基材２４は、基板１１と同一の外周寸法の平面視矩形状をなし、厚さ１０μｍ〜１００μｍの薄膜状に成形されている。また、本実施形態においては、シート状基材２４はその両面に粘着剤が塗布された両面テープ状に構成されており、具体的には、リンテック株式会社製のＴＬ−４００Ｓシリーズ、住友スリーエム株式会社製の汎用両面テープ９３１３、ニップンテクノクラスタ株式会社製のＡＲｃａｒｅシリーズ等が用いられる。
なお、シート状基材２４はこのような両面テープ状のものに限られず、薄膜状に形成されたアクリルやガラス、あるいは、金属シート、セラミックシート等からなるものであってもよい。また、その厚みは上記範囲のものに限らず、例えば１００μｍ〜数ｍｍであってもよい。
矩形状のシート状基材２４において、長さ方向に一方の短辺寄りの領域であって、幅方向にその短辺の略中央部の領域には、上記スペーサ部２２の円形孔２２ａと同様の径をなす円形孔２５が開口されている。
また、複数のシート状基材２４のうち最上層のシート状基材２４ａにおける上記スペーサ部２２の矩形孔２２ｃに対応する部分には、前記矩形孔２２ｃと同一寸法の矩形孔２６が開口されている。
一方、最上層のシート状基材２４ａ以外の他のシート状基材２４ｂにおける上記矩形孔２２ｃ、２６に対応する箇所には、複数の貫通孔（貫通口）２７（貫通部とも称する）が格子状に配列して開口されている。
このようなシート状基材２４が積層されてキャピラリーポンプユニット１２を成形することにより、図１に示すように、前記キャピラリーポンプユニット１２の上面１２ａに最上層のシート状基材２４ａの矩形孔２６による排出部１７が形成されるとともに、各シート状基材２４ｂの貫通穴２６が連通状態となることにより、キャピラリーポンプユニット１２内部に複数の円柱孔（貫通部）１８が形成される。
なお、最上層のシート状基材２４は必ずしも設けらなくともよく、この場合には上記排出部１７は形成されない。
ここで、この円柱孔１８の径、即ちシート状基材２４の貫通孔２７の径は、試料液体に対して毛細管現象が発現する大きさとされている。これにより、複数の円柱孔１８が毛細管現象により試料液体を吸引するキャピラリーポンプ１４として機能することになる。
なお、本実施形態のフローセル１０は、上述のようにキャピラリーポンプユニット１２がシート状基材２４を積層されることで構成されているものに限られることはなく、例えば、一定の厚みを有する単一の板状の部材にレーザー加工等を施すことで貫通孔２７や導入部１３を形成して、キャピラリーポンプユニット１２としたものであってもよい。
そして、このようなキャピラリーポンプユニット１２が基板１１上に設けられることによって、本実施形態のフローセル１０が構成される。
この際、各シート状基材２４の円形孔２５と基板１１におけるスペーサ部２２の円形孔２２ａとが重なり合うことにより、試料液体が導入される導入部１３が形成される。
また、スペーサ部２２の流路溝２２ｂの上方がキャピラリーポンプユニット１２の下面１２ｂによって閉塞されることにより、導入部１３に導入された試料液体が流通する測定流路１５が形成され、当該測定流路１５の途中位置に検出部１６が配置される。
同様にして、スペーサ部２２の矩形孔２２ｃの上方がキャピラリーポンプユニット１２の下面１２ｂによって閉塞されることで、上記キャピラリーポンプ１４によって試料液体が吸引される吸引流路１９が形成される。
これら測定流路１５及び吸引流路１９の上下方向の間隔、即ち、上記スペーサ部２２の厚みは、試料液体に対して毛細管現象が発現する大きさとされている。これにより、導入部１３に導入された試料液体が、測定流路１５及び吸引流路１９内を毛細管現象により進行していくことになる。
また、上述したように、本実施形態のフローセル１０は、基板１１と複数のシート状基材２４とを積層することによって形成されるが、少なくとも１つの面が粘着面であるシート状基材２４の場合、基板１１の上面に複数のシート状基材２４を順次配設させていくことで互いに粘着して、基板１１及び各シート状基材２４が固定一体化されたフローセル１０が形成される。
また、シート状基材２４がアクリルやガラス、あるいは、金属シート、セラミックシート等の場合にあっては、粘着剤を用いて積層一体化させるか、キャピラリーポンプユニット１２の上面に複数のシート状基材２４を順次配設した後、加熱又はレーザー照射等を施すことにより融着させるか、又は、陽極接合を使用して一体化させることで基板１１及び各シート状基材２４が固定一体化されたフローセル１０が形成される。
なお、例えば図３及び図４に示すように、フローセル１０が導入部１３、測定流路１５及び検出部１６を備えていないものであってもよい。この場合でも、吸引流路１９に他の流路（図示省略）を介して導入された試料液体が、複数の円柱孔１８を備えたキャピラリーポンプ１４によって上方向に移送されることになる。
次に本実施形態に係るフローセル１０の作用について説明する。
導入部１３に試料液体が注入されると、前記試料液体は測定流路１５に毛細管現象によって入りこんで進行し、測定流路１５上の検出部１６を通過する際に表面プラズモン共鳴現象を利用した測定が施される。
この表面プラズモン共鳴現象を利用した測定は、測定対象の試料液体が接触した金属（本実施形態においては金属薄膜）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。
この測定では、図２０及び図２１に示すように、光源１０１から出射された光を入射側レンズ１０２で集光してプリズム１０３に入射させ、プリズム１０３の上面部１０４に密着させているフローセル１０の測定部として機能する検出部１６に照射させる。この検出部１６の表面に検体である試料液体が接触し、その際に基板１１を透過してきた光が検出部１６の裏面に照射される。
このようにして照射された光は、基板１１と検出部１６との界面で反射し、いわゆるＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子よりなる光検出部１０６で光強度が測定され、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。
このような測定では、検出部１６の表面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１６に試料液体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はない。これに対し、検出部１６において試料液体が流通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して、測定を確実に行うことができるようになっている。即ち、試料液体が測定流路１５を継続的に流通されることによって、精度の高い測定が行われるのである。
そして、測定流路１５を経た試料液体は吸引流路１９に到達する。複数の円柱孔１８からなるキャピラリーポンプ１４の毛細管力によって、試料液体がキャピラリーポンプ１４内を進行して満たしていく。これにより、導入部１３に注入された試料液体が所定の流速で測定流路を流通し測定が行われる。そして、キャピラリーポンプ１４の上部に位置する排出部１７に試料液体が到達すると試料液体の進行が停止される。これによって、キャピラリーポンプ１４による試料液体の吸入動作が終了する。
このように、本実施形態におけるフローセル１０によれば、複数の円柱孔１８が設けられているキャピラリーポンプ１４が、導入部１３より導入される試料液体を、所定の流速（流量）で測定流路１５に流すための移送部として機能する。
ここで、上記のような試料液体の測定を十分に行うためには、測定流路１５に継続的に試料液体を流通させる必要があり、そのためにはキャピラリーポンプ１４の貯留可能な試料液体の容量を大きくすることが望ましい。
この点、本実施形態に係るフローセル１０においては、測定流路１５や吸引流路１９とは別個にキャピラリーポンプ１４が設けられているため、これら測定流路１５や吸引流路１９の高さの制限を受けずに、高さ方向にポンプ容量を増大させることができる。したがって、平面方向に大きく面積をとらなくとも、十分なポンプ容量を確保することが可能となる。
また、本実施形態に係るフローセル１０は、キャピラリーポンプ１４がシート状基材２４を複数積層させることで構成されているため、前記シート状基材２４の枚数を増加させることのみをもってフローセル１０を高さ方向に大きくすることができる。これにより、容易に高アスペクト比の構造を有するキャピラリーポンプ１４を構成することが可能となる。
従って、キャピラリーポンプ１４の体積を積層方向に大きく確保することができるため、試料液体を収容可能な容量を増加させて、測定流路１５により継続的に試料液体を流通させることが可能となる。これにより、試料液体の測定を十分に行うことができるため、より測定精度を向上させることができる。
また、積層されたシート状基材２４のそれぞれに形成された貫通孔２７が連通状態とされることでキャピラリーポンプ１４の円柱孔１８が形成されていることから、積層されたシート状基材２４の上下方向全域において毛細管現象を発現する微小空間を形成することができ、フローセル１０の空間利用効率を高く確保ことが可能となる。
ここで、円柱孔１８について検討する。まず、よく知られているように、毛細管における管内の液面の上昇高さｈ（単位ｍ）は、「ｈ＝（２γｃｏｓθ）／（ρｇｒ）」で与えられる。なお、γは表面張力（Ｎ／ｍ）、θは接触角、ρは液体の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ２）、ｒは管の内径（半径、ｍ）であり、海水面高度でガラス管と水の組み合わせの場合、γ＝０．０７２７５Ｎ／ｍ（２０℃）、θ＝２０°、ρ＝１０００ｋｇ／ｍ３、ｇ＝９．８０６６６ｍ／ｓ２となる。
以上を踏まえると、円柱孔１８における水の上昇高さｈは、「ｈ＝１４／管の半径」となり、円柱孔１８の管径の半径が０．１ｍｍであれば、上昇高さは１４０ｍｍとなり、キャピラリーポンプユニット１２の厚さ（３ｍｍ）より充分大きい値であり、上述した移送部としての機能が十分発揮される。
次に、円柱孔１８の数について検討する。面積Ｓの吸引流路１９の領域に、口径（半径）ｒの円柱孔１８を、間隔ｄで正方格子状に配列する場合、配置できる円柱孔１８の数Ｎは、「Ｎ＝Ｓ／ｄ２となる。また、この場合、円柱孔１８の高さ（キャピラリーポンプユニット１２の板厚）をｔとすると、複数の円柱孔１８に収容できる液体の体積Ｖは「Ｖ＝Ｎ×π×ｒ２×ｔ＝Ｓ×π×（ｒ／ｄ）２×ｔ」となる。
上記式からわかるように、円柱孔１８の口径（管径）が異なっていても、配置間隔との関係（ｒ／ｄ）が等しければ、収容できる液体の体積は等しくなる。しかし、円柱孔１８の口径が大きいと、配置可能な円柱孔１８の数が減少し、１つの円柱孔１８あたりの吸引量が大きくなり、また、吸引流路１９を移動する液体が異なる配置の円柱孔１８に到達するまでの距離も長くなる。このため、時間経過の中における吸引する量の変化が顕著となり、脈流が目立つようになる。従って、測定流路１５における試料液体の流れにおける脈動を抑制するためには、可能な範囲で、より細い口径の円柱孔１８を、より短い間隔で配置すればよい。
また、吸引流路１９の面積、円柱孔１８の口径および数を適宜設定することで、測定流路１５における試料液体の流れを制御することができる。例えば、図５Ａの平面図に示すように、吸引流路１９の幅方向（図５Ａの左右方向）の長さを一定に形成し、また、幅方向に等しい数の円柱孔１８が、流路方向（図５Ａの上下方向）に配列されているようにすることで、図５Ｂのグラフに示すように、所定の時間は一定の流速の状態が得られる。例えば、測定流路１５を流れてきた試料液体が吸引流路１９に到達してから、吸引流路１９の全ての円柱孔１８が試料液体で満たされるまでの間は、測定流路１５における試料液体の流速を一定の状態とすることができる。
また、図６Ａの平面図に示すように、吸引流路１９の幅方向の長さは、測定流路１５から離間した部分の長さが、測定流路１５に近接した部分の幅に比べて狭く形成されていてもよい。この例では、測定流路１５より遠ざかる途中で、吸引流路１９の幅を１／２にしている。このようにすることで、図６Ｂのグラフに示すように、所定の時間の後、流速を低下させる状態が得られる。例えば、測定流路１５を流れてきた試料液体が吸引流路１９に到達してから、ある時間を経過すると、測定流路１５における試料液体の流速を低下させた状態とすることができる。
なお、図６Ａでは、吸引流路１９の幅が、測定流路１５の幅と異なる場合について説明した。具体的には、吸引流路１９の幅が、測定流路１５の幅よりも広い場合について説明した。しかし、このような構成に限定されるものではない。例えば、吸引流路１９の幅を、測定流路１５の幅よりも狭くするなど、その他の構成としても良い。
なお、図６Ａにおいて、吸引流路１９の幅方向の長さは、測定流路１５から離間した部分の長さが、測定流路１５に近接した部分の幅に比べて広くなるように形成するなど、その他の構成としても良い。
なお、上述した第１の実施形態の図２では、スペーサ部２２とシート状基材２４ａとに挟まれた複数のシート状基材２４ｂを有するフローセル１０について説明した。そして、第１の実施形態では、平板状のシート状基材２４ｂのシート状基材２４ａ側の面を上面と称し、シート状基材２４ｂのスペーサ部２２側の面を下面と称したが、これに限定されるものではない。平板状のシート状基材２４ｂのシート状基材２４ａ側の面を下面と称し、シート状基材２４ｂのスペーサ部２２側の面を上面と称しても良い。
なお、上述した第１の実施形態の図２では、略平板状をなすシート状基材２４ｂに、その第１の地点（図２において、シート状基材２４ｂのスペーサ部２２側の面上の一地点）と、第２の地点（図２において、シート状基材２４ｂのシート状基材２４ａ側の面上の他地点）とを連通させる貫通孔２７からなるキャピラリーポンプが形成されている場合について説明した。しかし、このような構成に限定されるものではない。例えば、略平板状をなすシート状基材２４ｂに、シート状基材２４ｂのスペーサ部２２側の面上の一地点と、シート状基材２４ｂの側面上の他地点とを連通させる貫通孔からなるキャピラリーポンプを形成するようにしても良い。また、略平板状をなすシート状基材２４ｂに、シート状基材２４ｂのスペーサ部２２側の面上の一地点と、シート状基材２４ｂのスペーサ部２２側の面上の他地点とを連通させる貫通孔からなるキャピラリーポンプを形成するようにしても良い。
また、図７の断面図に示すように、吸引流路１９の基板１１およびキャピラリーポンプユニット１２の対向する方向の間隔、即ち吸引流路１９の高さが、測定流路１５より近いほど離れて形成されているようにしてもよい。このように、上記間隔を測定流路１５からの距離に応じて変化させても、所定の時間の後、流速を変化させる状態が得られる。
次に、本発明の第２の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図８は第２の実施形態に係るフローセルの透過斜視図、図９は第２の実施形態に係るフローセルの分解斜視図、図１０は第２の実施形態に係るフローセルの透過平面図である。なお、これら図８及び図９においては、第１の実施形態のフローセル１０と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施形態のフローセル３０は、吸引流路１９及び円柱孔１８の形成領域において第１の実施形態のフローセル１０と相違する。
即ち、図９に示すように、本実施形態における基板１１のスペーサ部２２には、第１の実施形態と同様の流路溝２２ｂが形成されており、さらに、前記流路溝２２ｂの他端から延びる蛇行溝３１が形成されている。この蛇行溝３１は、その幅が流路溝２２ｂと同等に形成されており、流路溝２２ｂの両脇の領域を蛇行して前記流路溝２２ｂの両脇を取り巻くように延びている。
また、キャピラリーポンプユニット１２には、基板１１における蛇行溝３１の形成領域に対応するようにして円柱孔１８が形成されており、より詳細には、前記円柱孔１８が蛇行溝３１の幅方向に一つ配設されるように形成されている。
そして、図８及び図１０に示すように、キャピラリーポンプユニット１２を基板１１上に配設することによって構成されるフローセル３０には、蛇行溝３１によって測定流路１５の他端から蛇行して延びる吸引流路３２が形成され、このような吸引流路３２上にその幅方向に一つの円柱孔１８が前記吸引流路３２の延在方向に向かって複数設けられることになる。
なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、キャピラリーポンプユニット１２は、複数のシート状基材２４を積層することで構成されていてもよいし、単一の板状の部材にレーザー加工等が施されることで円柱孔１８が形成されてなるものであってもよい。
第２の実施形態のフローセル３０においても、第１の実施形態のフローセル１０と同様に、導入部１３より導入された試料液体が毛細管現象により測定流路１５を流れて吸引流路３２に浸入する。この吸引流路３２に到達した試料液体は、毛細管現象により円柱孔１８に吸い上げられる。これにより、測定流路１５内を試料液体が所定の流速で移送され、検出部１６による測定が行われる。
このフローセル３０によれば、上述のように吸引流路３２の幅方向には１つの円柱孔１８が配置されるように構成し、円柱孔１８は、吸引流路３２の延在方向に一列に配列されているため、試料液体は、順番に円柱孔１８に吸引される。
これらのことにより、吸引流路３２の吸引経路においては、円柱孔１８が形成されている箇所と、円柱孔１８が形成されていない箇所とで、吸引力に大きな差が発生する。この結果、図１１に示すように、測定流路１５を流れる試料液体の流速を周期的に変化させることができる。
なお、このような流速の変化は、測定流路１５における流路抵抗（流路断面積）によって変化する。流路抵抗が大きい（流路断面積が小さい）程、円柱孔１８の存在による周期的な流速の上昇が小さくなる。よって、流路抵抗がある値以上に大きい場合、周期的な流速の変化が見られなくなり、ほぼ一定の流速の状態となる。
このようになるのは、流路抵抗が大きな１つ目の円柱孔１８において毛細管力による吸引が完了する前に、２つ目の円柱孔１８にまで試料液体が到達し、１つ目の円柱孔１８による吸引と２つ目の円柱孔１８による吸引とが同時に行われる状態が発生し、この状態が複数連続して並んだ円柱孔１８で同時に発生することによる。
さらに、このような状態であっても、複数の円柱孔１８を備えていることにより、吸引流路３２の後端に試料液体が到達するまで吸引動作は継続され、十分な量の試料液体を移送する能力が得られる。
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１２は第３の実施形態に係るフローセルの透過斜視図、図１３は第３の実施形態に係るフローセルの分解斜視図、図１４は第３の実施形態に係るフローセルの透過平面図である。
なお、これら図１２〜図１４においては、第１の実施形態のフローセル１０と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施形態のフローセル４０は、吸引流路４４及び円柱孔１８の形成領域及び導入部１３の構成において第１の実施形態のフローセル１０と相違する。なお、キャピラリーポンプユニット１２は、第１の実施形態と同様、複数のシート状基材２４が積層されることで構成されていてもよいし、単一の板状の部材にレーザー加工等が施されることで円柱孔１８が形成されてなるものであってもよい。
即ち、図１３に示すように、本実施形態における基板１１のスペーサ部２２には、第１の実施形態と同様の流路溝２２ｂが形成されており、さらに、前記流路溝２２ｂの他端から両脇に向かって二手に分岐する分岐溝４１及びこれら分岐溝４１にそれぞれ接続される矩形孔４２が形成されている。
また、キャピラリーポンプユニット１２には、基板１１における分岐溝４１及び矩形孔４２に対応するようにして円柱孔１８が形成されており、より詳細には、分岐溝４１に対応する箇所には、前記分岐溝４１の幅方向に一つが配設されるように円柱孔１８が形成されており、さらに、矩形孔４２に対応する箇所には、前記矩形孔４２上に二次元的に配設されるように円柱孔１８が形成されている。なお、分岐溝４１に対応する箇所には、前記分岐溝４１の幅方向に２つ以上の円柱孔１８が配置されていてもよい。
そして、図１２及び図１４に示すように、キャピラリーポンプユニット１２を基板１１上に配設することによって構成されるフローセル４０には、分岐溝４１によって測定流路１５から二手に分岐する分岐流路４３が形成され、この分岐溝４１上にその幅方向に一つの円柱孔１８が分岐流路４３の延在方向に向かって複数設けられることになる。
また、上記矩形孔４２によって、分岐溝４１に接続して測定流路１５の両脇に配置される吸引流路４４が設けられることになる。そして、この吸引流路４４上にキャピラリーポンプ１４の円柱孔１８が二次元的に配置される。
さらに、本実施形態におけるフローセル４０においては、導入部１３が、キャピラリーポンプユニット１２の上面１２ａ側に形成された導入部分（第１部分）１３ａと、キャピラリーポンプユニット１２の下面１２ｂ側に形成された連通部分（第２部分）１３ｂとから構成されている。
上記導入部分１３ａは、連通部分１３ｂより広く形成され、導入部分１３ａから連通部分１３ｂにかけて階段状に形成されている。従って、導入部１３を平面視した場合、連通部分１３ｂの底面に加え、導入部分１３ａおよび連通部分１３ｂからなる階段部分の上面が、導入部１３内に目視可能となる。
第３の実施形態のフローセル４０においても、第１の実施形態のフローセル１０と同様に、導入部１３より導入された試料液体が毛細管現象により測定流路１５を流れて分岐流路４３、吸引流路４４に浸入する。分岐流路４３、吸引流路４４に到達した試料液体は、毛細管現象により貫通孔２７に吸い上げられる。これにより、測定流路１５内を試料液体が所定の流速で移送され、検出部１６による測定が行われる。
このようなフローセル４０によれば、測定流路１５の側方（両側）に、吸引流路４４が展開して配置されているようにしたので、フローセル４０全体の面積を大きく広げることなく、吸引流路４４の領域を拡大することができる。したがって、フローセル４０のコンパクト化を図りつつ、キャピラリーポンプ１４の容量を増加することが可能となる。
また、導入部１３を導入部分１３ａと連通部分１３ｂとから構成したことにより、導入部１３に導入された試料液体の減少量を目視で確認することがより容易となる。例えば、導入部分１３ａの体積が既知であれば、試料液体が導入された後、階段部分の上面が露出したことを目視で確認した時点で、上記既知の体積の試料液体が消費されたことが判別できる。
なお、第３の実施形態におけるフローセル４０においては、図１３に示すように、例えば吸引流路４４の形成領域の下地基板２１の表面に、試料液体に対する濡れ性が他の領域とは異なる表面活性領域４５が形成されていてもよい。この表面活性領域４５では、試料液体の展開状態が他の領域とは異なるため、この面積を変化させることで、吸引流路４４における試料液体の吸引状態を可変制御することが可能となり、測定流路１５を流通する試料液体の流速を変化させることができる。また、この表面活性領域４５の形成領域は吸引流路４４の形成領域に限られず、測定流路１５の形成領域に設けられていてもよい。
表面活性領域４５は、例えば、ブロックエース（大日本住友製薬株式会社製：登録商標）で表面処理することで形成することができる。例えば、下地基板２１がガラスから形成されている場合には、表面活性領域４５を形成していないフローセル４０の測定流路１５における試料液体（リン酸緩衝溶液）の流速が１７．１μリットル／ｍｉｎである場合に対し、表面活性領域４５を形成したフローセルの測定流路１５における試料液体の流速は、５０．０μリットル／ｍｉｎまで上昇する。
また、下地基板２１が、透明なプラスチックから形成されている場合、表面活性領域４５を形成していないフローセルの測定流路１５における試料液体の流速が１．４μリットル／ｍｉｎである場合に対し、表面活性領域４５を形成したフローセルの測定流路１５における試料液体の流速は、３７．５μリットル／ｍｉｎまで上昇する。このように、濡れ性の低いプラスチックに対しては、表面活性領域４５の有無により特に大きな変化が得られる。
また、基板１１の全域に検出部１６としての金属薄膜が形成されている場合には、表面活性領域４５が金属薄膜の上に形成されることになる。この際、表面活性領域４５を形成していない場合、測定流路１５における試料液体の流速が２．０μリットル／ｍｉｎである場合に対し、表面活性領域４５を形成したフローセル４０の測定流路１５における試料液体の流速は、１５．０μリットル／ｍｉｎまで上昇する。
ここで、上述した第１、第２及び第３の実施形態においては、試料液体が円柱孔１８から排出される排出部１７に、試料液体に接触することで変色する変色部を備えるようにしてもよい。この変色部としては、例えば、過塩素酸マグネシウムや塩化コバルトからなる変色層が挙げられる。
過塩素酸マグネシウムからなる変色層（変色部）を備える場合、黄色であった部分が、水を含む試料液体に接触することで青色に変化する。また、塩化コバルトを用いる場合、青色であった部分が、水を含む試料液体に接触することで赤色に変化する。
これによって吸引流路１９、３２、４４における試料液体の到達状態が目視で確認可能となる。この結果、送液の速度や送液した総液量などが目視で把握可能となる。
次に、本発明の第４の実施形態について、図１５から図１７を用いて詳細に説明する。
図１５は第４の実施形態のフローセルの斜視図、図１６は第４の実施形態のフローセルの分解斜視図、図１７は第４の実施形態のフローセルの透過平面図である。
図１５に示すように、本実施形態のフローセル５０は、平面視矩形状の略板状をなす基板５１上に、その外径寸法を同一にして配設されるキャピラリーポンプユニット５２が積層されることによって形成されている。
なお、キャピラリーポンプユニット５２は、図１６に示すように、複数のシート状基材７０が積層されることで構成されている。
このようなフローセル５０には、詳しくは図１７に示すように、試料液体が導入される導入部５３と、キャピラリーポンプ５４と、前記キャピラリーポンプ５４の下部に配置される吸引流路５７と、前記吸引流路５７と導入部５３とを接続する測定流路５５及び接続流路５８と、上記測定流路５５上に配置された検出部５６とが設けられている。
なお、図１６では、シート状基材７０ａの矩形溝６５が形成されている矩形の領域上に、シート状基材７０ｂの複数の貫通溝６２が収まる場合について説明しているが、このような構成に限定されるものではない。上下に設けられるシート状基材７０ｂの貫通溝６２と、それらのシート状基材７０ｂの間に挟まれるシート状基材７０ｂの貫通溝６２とが、空間的に接続されるのであれば、シート状基材７０ｂの貫通溝６２の形状を、他の形状としても良い。
基板５１は、例えばＢＫ７等の光学ガラス又はポリマー系の材料から成形され、板厚が１ｍｍ程度で一辺が１６ｍｍ程度の平面視略矩形の形状をしている。また、基板５１の上面５１ａには、金属薄膜からなる検出部５６が設けられている。この金属薄膜の材料としては例えばＡｕ等が用いられ、基板５１の上面５１ａに、蒸着、スパッタ、メッキ加工等が施されることによって形成されている。
なお、検出部５６は、上記測定流路５５に対応する部分のみに形成するようにしてもよい。
シート状基材７０は、図１６に示すように、基板１１と同一の外周寸法の平面視矩形状をなし、厚さ１０μｍ〜１００μｍの薄膜状に成形されている。また、本実施形態においては、シート状基材７０はその両面に粘着剤が塗布された両面テープ状に構成されており、例えば、リンテック株式会社製のＴＬ−４００Ｓシリーズ、住友スリーエム株式会社製の汎用両面テープ９３１３、ニップンテクノクラスタ株式会社製のＡＲｃａｒｅシリーズ等が用いられる。なお、シート状基材７０の両面に粘着剤が塗布された両面テープ状ではなく、シート状基材７０の片面のみに粘着剤が塗布された片面テープ状でも良い。
なお、シート状基材７０はこのような両面テープ状のものに限られず、薄膜状に形成されたアクリルやガラス、あるいは、金属シート、セラミックシート等からなるものであってもよい。また、その厚みは上記範囲のものに限らず、例えば１００μｍ〜数ｍｍであってもよい。
また、各シート状基材７０において、長さ方向に一つの辺寄りの領域であって、幅方向（その辺と平行な方向）にその辺の略中央部の領域には、円形孔６０が開口されており、これらシート状基材７０が積層された際には、それぞれの円形孔６０が重なり合うことによって上記の導入部５３が形成される。
また、複数の各シート状基材７０のうち、基板５１に接する最下層のシート状基材７０ａには、一端が円形孔６０に接続して上記一つの辺とは反対側の辺側に向かって直線状に延びる流路溝６１が形成されており、前記流路溝６１の他端は、前記流路溝６１に直交して円形孔６０の両側に向かって延びる接続流路溝６１ａに接続している。そして、接続流路溝６１ａの両端には、上記流路溝６１と平行な方向を長手方向とする矩形溝６５がそれぞれ形成されている。
なお、本実施形態では、シート状基材７０ａに矩形状の矩形溝６５を形成している場合について説明しているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、シート状基材７０ａに円状、三角形など、矩形以外の形状の溝を形成するようにしても良い。
この最下層のシート状基材７０ａ上に順次積層される複数枚の中間層のシート状基材７０ｂには、上記矩形溝６５に対応する箇所に、複数の貫通溝（貫通孔）６２がその形成領域が上記矩形溝６５上となるように形成されている。なお、本実施形態においては、これら貫通溝６２はそれぞれ流路溝６１と平行に形成されている。
このような中間層のシート状基材７０ｂを積層した際には各貫通溝６２が連通状態となり、積層されたシート状基材７０ｂの内部には複数のスリット状の空洞部が形成される。
そしてこの空洞部が毛細管現象を発現させることにより試料液体を吸引するキャピラリーポンプ５４として機能する。
また、最上層のシート状基材７０ｃには、幅方向に上記円形孔６０の両側の領域であって、かつ、長さ方向に上記一つの辺寄りの領域に平面視矩形状の空気溝６３が開口されており、同じく円形孔６０の両側の領域であって、かつ上記一つの辺とは反対側の辺寄りの領域には平面視矩形状をなす空気溝６４が開口されている。
これら空気溝６３、６４は、中間層のシート状基材７０ｂの貫通溝６２にそれぞれ連通状態とされている。
本実施形態におけるフローセル５０は、それぞれ上述した基板５１と複数のシート状基材７０とを積層することによって形成される。
具体的には、シート状基材７０が両面テープ状の場合、基板５１の上面に複数のシート状基材７０を順次配設させていくことで互いに粘着して、これらシート状基材７０がキャピラリーポンプユニット５２を形成することにより、基板５１及びキャピラリーポンプユニット５２が固定一体化されてフローセル５０が構成される。
また、シート状基材７０がアクリルやガラス、あるいは、金属シート、セラミックシート等の場合にあっては、粘着剤を用いて積層一体化させるか、キャピラリーポンプユニット５２の上面に複数のシート状基材７０を順次配設した後、加熱又はレーザー照射等を施すことにより融着させるか、又は、陽極接合を使用して一体化させることで基板５１及び各シート状基材７０が固定一体化されたフローセル５０が形成される。
本実施形態のフローセル５０においては、最下層のシート状基材７０ａに形成された流路溝６１が基板５１上の測定流路５５とされるとともに前記測定流路５５の途中位置に検出部５６が配置される。また、接続流路溝６１ａが接続流路５８とされ、さらに矩形溝６５が吸引流路５７とされる。さらに、中間層のシート状基材７０ｂの貫通溝６２のそれぞれが連通状態とされることにより複数のスリット状の空洞部であるキャピラリーポンプ５４が形成される。
なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、フローセル５０が導入部５３、測定流路５５及び検出部５６を備えていないものであってもよい。この場合でも、吸引流路５７に他の流路（図示省略）を介して導入された試料液体が、キャピラリーポンプ１４によって上方向に移送されることになる。
また、本実施形態においては、シート状基材７０を５枚用いた場合を説明したが、これに限定されることはなく、これより多く、例えば数十枚から数百枚のシート状基材７０を積層したものであってもよい。
次に本実施形態に係るフローセル５０の作用について説明する。
導入部５３に試料液体が注入されると、前記試料液体は測定流路５５に毛細管現象によって入りこんで進行し、測定流路５５上の検出部５６を通過する際に、上述した表面プラズモン共鳴現象を利用した測定が施される。
そして、測定流路５５を経た試料液体が、接続流路５８を通過して吸引流路５７に到達すると、貫通溝６２から構成されるキャピラリーポンプ５４の毛細管力によって、試料液体がキャピラリーポンプ５４内を進行して満たしていく。そして、キャピラリーポンプ５４の上部まで試料液体が到達すると、空気溝６３、６４において毛細管力が働かなくなることから試料液体の進行が停止される。これによって、キャピラリーポンプ５４による試料液体の吸入動作が終了する。
ここで、上記のような試料液体の測定を十分に行うためには、測定流路５５に継続的に試料液体を流通させる必要があり、そのためにはキャピラリーポンプ５４の貯留可能な試料液体の容量を大きくすることが望ましい。
この点、本実施形態に係るフローセル５０においては、キャピラリーポンプ５４がシート状基材７０を複数積層させることで構成されているため、前記シート状基材７０の枚数を増加させることのみをもってフローセル５０を高さ方向に大きくすることができ、容易に高アスペクト比の構造を有するキャピラリーポンプ５４を構成することが可能となる。
従って、キャピラリーポンプ５４の体積を積層方向に大きく確保することができるため、試料液体を収容可能な容量を増加させて、測定流路５５により継続的に試料液体を流通させることが可能となる。これにより、試料液体の測定を十分に行うことができるため、より測定精度を向上させることができる。
また、積層されたシート状基材７０のそれぞれに形成された貫通溝６２が連通状態とされていることから、積層されたシート状基材７０の上下方向全域において毛細管現象を発現する微小空間を形成することができ、フローセル５０の空間利用効率を高く確保ことが可能となる。
次に本発明の第５の実施形態に係るフローセル８０について、図１８及び図１９を用いて説明する。
図１８は第５の実施形態のフローセルの分解斜視図、図１９は第５の実施形態の透過平面図である。図１８から図１９においては、第４の実施形態と同じ構成部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第４の実施形態のフローセル５０におけるキャピラリーポンプ５４が、互いに平行に形成された貫通溝６２からなるスリット状の微小空間から構成されていたのに対し、第５の実施形態のフローセル８０においては、キャピラリーポンプ８１が井桁状の微小空間からなる点で第４の実施形態のフローセル５０とは相違する。
図１８に示すように、キャピラリーポンプユニット５２を構成する複数の各シート状基材９０のうち、基板５１に接する最下層のシート状基材９０ａには、一端が円形孔６０に接続して、長さ方向（貫通溝８２と平行な方向）に一つの辺からその辺とは反対側の辺に向かって直線状に延びる流路溝６１が形成されている。
さらに、この最下層のシート状基材９０ａには、流路溝６１と平行に設けられた直線状の貫通溝８２が複数形成されており、その形成領域は平面視略コの字状とされるとともに前記コの字の開口に円形孔６０が配置されるように形成されている。
また、貫通溝８２の一部に、上記流路溝６１の他端が接続されている。
また、この最下層のシート状基材９０ａ上に順次積層される複数のシート状基材９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅにも、複数の貫通溝８２がその形成領域が平面視略コの字状となるように形成されている。
ここで、最下層のシート状基材９０ａの直上に積層される中間層のシート状基材９０ｂにおける複数の貫通溝８２は、最下層のシート状基材９０ａにおける複数の貫通溝８２と互いに直交するように形成されている。また、当該シート状基材９０ｂとその上に積層されるシート状基材９０ｃとの各貫通溝８２も直交し、このシート状基材９０ｃとその上に積層されるシート状基材９０ｄとの各貫通溝８２も直交し、さらには、このシート状基材９０ｄとその上に積層されるシート状基材９０ｅとの各貫通溝８２も直交している。
このようにして、本実施形態のフローセル８０における最下層及びこれに積層されるシート状基材９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅは、上下に接するシート状基材９０のそれぞれの貫通溝８２が互いに直交するように、即ち、シート状基材９０が順次積層されるに従い貫通溝８２が９０°向きが変化するように形成されているのである。
シート状基材９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅを積層した際には各貫通溝８２が連通状態となり、積層されたシート状基材９０の内部には井桁状の空洞部が形成される。そしてこの空洞部が毛細管現象を発現させることにより試料液体を吸引するキャピラリーポンプ８１として機能する。
なお、本実施形態においては、シート状基材９０を５枚用いた場合を説明したが、これに限定されることはなく、これより多く、例えば数十枚から数百枚のシート状基材９０を積層したものであってもよい。
第５の実施形態のフローセル８０は、第４の実施形態のフローセル４０の作用・効果に加えて、以下の作用・効果がある。
即ち、上下に接するシート状基材９０のそれぞれの貫通溝８２が互いに直交するように形成され、これら貫通溝８２が連通されてなる井桁状の微小空間がキャピラリーポンプ８１として利用される。これにより、試料液体とシート状基材９０との接触面積を大きく確保することができ、毛細管力を増大させることが可能となる。従って、試料液体を効率的に吸引することができ、当該試料液体の測定を円滑に行うことが可能となる。
以上、本発明の実施形態に係るフローセル１０、３０、４０、５０、８０について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更も含まれる。
例えば、第４及び第５の実施形態においては、５枚のシート状基材７０、９０を積層した例を示したが、これに限定されることはなく、多数のシート状基材７０、９０を積層してフローセル５０、８０を構成してもよい。例えば、厚さ１０μｍ〜１００μｍのシート状基材７０、９０を百層積層した場合、キャピラリーポンプ５４、８１の厚さは１〜１０ｍｍとなり、内部に緻密な微小空間を有するキャピラリーポンプ５４、８１を構成することが可能となる。
また、実施形態においては、特に表面プラズモン共鳴現象を利用した測定について説明したが、これに限定されず、他の光学的測定方法であっても試料液体をハンドリングするものであればいかなる用途へも応用することが可能である。
さらに、本実施形態においては、基板１１、５１が透明な光学ガラスから成形されたものを説明したが、これに限定されることはなく、光が透過しない材質で成形されているものであってもよい。
本発明は、小型化及び低コスト化を図ることができ、高アスペクト比を有し高いポンプ容量を備えるとともに高い空間利用効率を備えたキャピラリーポンプ及びこれを用いたキャピラリーポンプユニット、フローセルなどに適用できる。

Claims (10)

  1. 基板と、
    略平板状をなす基材に、その第１の地点と第２の地点とを連通させる複数の貫通部からなるキャピラリーポンプが形成されてなり、前記貫通部による毛細管力によって、試料液体を前記第１の地点側から前記第２の地点側に向かって移送し、前記基板上に配設されるキャピラリーポンプユニットとを備え、
    前記基板の上面と、該基板の上面に対向する前記キャピラリーポンプユニットの前記第１の地点側の面との間に、前記複数の貫通部が到達する吸引流路が形成されているフローセル。
  2. 前記キャピラリーポンプユニットに形成され、試料液体が導入される導入部と、
    前記基板及び前記キャピラリーポンプユニットの対向する面の間に配置され、一端が前記導入部に接続されるとともに他端が前記吸引流路に接続されて、前記試料液体が移送される測定流路と、
    前記測定流路の途中に設けられた検出部とを備える請求項１に記載のフローセル。
  3. 前記吸引流路の幅が、前記測定流路の幅と異なる請求項２に記載のフローセル。
  4. 前記測定流路から第１の距離離れた位置の前記吸引流路の幅が、前記測定流路から第１の距離とは異なる第２の距離離れた位置の前記吸引流路の幅と異なる請求項３に記載のフローセル。
  5. 前記吸引流路の高さが、前記測定流路からの距離に応じて変化して形成されている請求項２に記載のフローセル。
  6. 前記吸引流路が、前記検出部を挟むようにして前記測定流路の両脇に延びるように配置されている請求項２から５のいずれか一項に記載のフローセル。
  7. 前記吸引流路の幅が前記測定流路の幅と同一に形成され、
    前記吸引流路の幅方向に一つの前記貫通部が形成されている請求項２に記載のフローセル。
  8. 前記基板の上面における前記吸引流路の形成領域に、前記試料液体に対する濡れ性が他の部分とは異なる表面活性領域が設けられた請求項２から７のいずれか一項に記載のフローセル。
  9. 前記キャピラリーポンプユニットの上面における前記貫通部の形成領域に、前記試料液体に接触することで変色する変色部が設けられた請求項２から８のいずれか一項に記載のフローセル。
  10. 前記導入部が、前記キャピラリーポンプの一方の面側に形成された第１開口部と他方の面側に形成された第２開口部とを備え、
    前記第１開口部の面積は前記第２開口部の面積と異なるとともに、前記第２開口部から前記第１開口部にかけて階段状に形成されている請求項２から９のいずれか一項に記載のフローセル。
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