JP5331798B2 - 検査対象受体及び当該検査対象受体を備えた検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、所望する液体の容量を定量したり、定量後に分離する微小流体工学構成要素に関し、例えば、化学的、医学的、生物学的な化学分析を行うための検査対象受体及び当該検査対象受体を備えた検査装置に関する。

基板（チップ）上にポンプ、バルブ、リアクターなど様々な機能を微小化、集積化させたシステムにて、より高速、高効率な分析や合成などの化学反応を行う方法が研究されている。

このようなシステムとして、例えば、検査対象受体を回転させて、当該回転により生じる遠心力を利用して、検査対象受体内に形成された流路内の液体を移動させ、反応させるポンプレスの微量システム検査装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置は、遠心力を利用するため、液体を駆動するためのポンプが不要となり、シンプルなシステムとすることができ、且つ、遠心力の特性上、回転の中心から同一距離にある液体に対しては、同一の力をかけることができるという利点がある。

また、他のシステムとしては、計量キャピラリーアレイを検査対象受体内に配置した例が知られている（特許文献２参照。）。
特開２００６−２０８１８３号公報 特許第３５３７８１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、流路に設けた検査部に、円柱状の突起部を複数配置して、生物又は化学反応による検査を行うようにしている。この突起部の洗浄を洗浄液で行う場合に、流路の洗浄液の流速が高速になると突起部の後方に双子渦が発生して閉じた流れ場となり、流れに対して円柱の背面側は、流入部からの洗浄液の流れが当たらず、洗浄が十分にできないという問題点があった。この場合には、円柱状の突起の背面側は、洗浄できずに検出時のＳ／Ｎ値が低くなり検査性能が悪化するという問題点があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、液状の検査対象の流路に立設した突起部の洗浄性を向上して、検査対象の検出時のＳ／Ｎ値を向上することのできる検査対象受体及び当該検査対象受体を備えた検査装置を提供することを目的とする。

本開示によれば、液状の検査対象を検査する用途に用いられる検査対象受体であって、前記検査対象を一定の経路を経て移動させる流路と、前記検査対象の検査を行う検査部と、複数の突起を、前記流路の前記検査部に配置した突起形成部とを備え、前記流路の延設方向と直交する方向における前記突起の長さは、前記流路の延設方向における前記突起の長さよりも短く、前記突起の横断面は、前記流路の延設方向の下流側の端部が上流側の端部よりもすぼまった紡錘形になっており、前記流路において、前記複数の突起は千鳥配置になっており、上流側に配置された前記突起の紡錘形のすぼまった端部が、下流側に配置された左右一対の突起の上流側の端部の間に向いていることを特徴とする検査対象受が提供される。

また、前記流路において、前記検査部の上流側に前記検査対象の所定量を計り取る計量部を設け、前記計量部にも複数の突起を形成した突起形成部を備え、前記流路の延設方向と直交する方向における前記計量部の突起形成部の突起の長さは、前記流路の延設方向における前記突起の長さよりも短くても良い。

また、本開示の検査対象受体は、所定の中心部を軸として回転するものであるとともに、前記流路の延設方向は、前記検査対象受体を回転させた場合の遠心力の方向であっても良い。

また、前記突起形成部は、少なくとも、複数の突起を当該突起の間に前記検査対象が毛細管現象により広がる間隔にて配置して、前記検査対象の所定量を計り取る計量部から成っていても良い。

また、前記突起形成部は、少なくとも、前記流路に、突起部を複数配置して、生物又は化学反応による検査を行う検査部から成っていても良い。

また、前記流路のうち、前記計量部と前記検査部との間に、試薬を導入するための試薬導入部を少なくとも１つ備えていても良い。

また、本開示によれば、前記検査対象受体と、前記検査対象が遠心力により前記流路に沿って流れるように、前記検査対象受体を回転させる回転部と、前記回転部の動作を制御する制御部とを備えた検査装置が提供される。

検査装置１の回転部分の構成を表す側面図である。 検査対象受体３における本体部３７の構成を表す平面図である。 検査対象受体３における蓋３９の構成を表す平面図である。 図２におけるI−I線に於ける矢視方向での断面図である。 図２におけるII−II線に於ける矢視方向での断面図である。 検査パターン構成部（流路）２５の拡大図である。 検査パターン構成部２５の部分拡大図である。 計量部２５ｇ２及び誘導部２５ｇ１の部分拡大図である。 誘導部２５ｇ１の突起２６の部分の拡大斜視図である。 蓋３９をした状態の検査対象受体３の縦断面図である。 蓋３９をした状態の検査対象受体３の縦断面図である。 三次元円柱断面を示す模式図である。 三次元円柱列を過ぎる流れを示す模式図である。 円柱列から離れた場所での壁ｚ＝０，２の間の流速分布を示したグラフである。 円柱列内部の様々な位置での流速分布を示したグラフである。 計算領域の形状を示す模式図である。 流速の速い場合の円柱列に当たる流れを示した流線図である。 流入、流出の速度分布を示すグラフである。 速度の流れ方向成分の等高線図である。 速度の流れに直角方向成分の等高線図である。 二列目の円柱のある断面での流速分布を示すグラフである。 一列目と二列目の円柱間の断面での流速分布を示すグラフである。 流速の速い場合の円柱列に当たる流れの流線図である。 流入場所での速度分布のグラフである。 流出場所での速度分布のグラフである。 一つの円柱周りの実験（円柱表面から流れ出した色素、Ｒｅ＝２８．４（色素で囲まれた中の流体はその外には出ない。））の図である。 図２３の円柱列前面の流線を示す図である。 流速ベクトルの流れ方向成分の等高線図である。 流速ベクトルの流れに直角方向成分の等高線図である。 二列目の円柱のある断面での流速分布を示したグラフである。 一列目と二列目の円柱のある断面での流速分布を示したグラフである。 洗浄時での円柱後方の双子渦領域をなくすため、円柱の代わりに楕円柱列を使用した場合の計算結果の流線図である。 楕円柱列の第１列目〜第３列目を過ぎる流線図である。 突起２７の変形例の平面図である。 円柱、楕円柱、涙型柱での検出結果を示した画像である。

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。まず、本実施の形態における検査装置１の構成を図１を参照して説明する。図１に示すように、検査装置１は、ポリスチレン樹脂から成る円盤形状の検査対象受体３と、回転部５とから構成される。回転部５は、図１に示すように、チャック部１５と、チャック部１５の下面中央に取り付けられた回転軸１７と、回転軸１７を回転駆動する回転モーター１９と、回転軸１７を軸支する軸受け２１と、軸受け２１に取り付けられたカバー部２３とを有している。そして、上記チャック部１５の上面には、図示しない開口部が形成されている。その開口部は図示しない吸引ポンプと連通しており、吸引ポンプが吸引することにより、検査対象受体３の下面とチャック部１５の上面１５ｂが相対移動不可能に密着する。すなわち、チャック部１５と検査対象受体３とが一体に回転する。

検査対象受体３を、その中心が回転軸１７と同軸となるように、チャック部１５に固定した状態で、回転モータ１９が駆動されると、検査対象受体３は回転軸１７（すなわち、検査対象受体３の中心）を回転中心として回転する。回転部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する制御部（図示略）に接続されている。この制御部のＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されたプログラムにより、回転部５の動作は制御される。

次に、検査対象受体３の構成を図２〜図９を参照して説明する。検査対象受体３は、図２に示す本体部３７と、図３に示す蓋３９とから成る。本体部３７は、円盤型の部材の片面に、検査パターン構成部（流路）２５を８組形成したものである。これら検査パターン構成部２５等は、 図４に示すように、上方が開口した断面が略長方形の溝である。尚、図４は、図２におけるI−I線に於ける矢視方向での断面図である。

検査パターン構成部２５は、図２および図６に示すように、本体部３７の動径方向に伸びる、幅一定の溝である下流部２５ｃと、下流部２５ｃから分岐し、本体部３７の周方向に伸びる、幅一定の溝である上流部２５ｂと、上流部２５ｂと接続し、その長手方向が本体部３７の動径方向に伸びる、瓢箪型の凹部である導入部２５ａと、下流部２５ｃと、本体部３７における内周側において接続する、略チューリップ形状の凹部である第２導入部２５ｄと、上流部２５ｂが分岐する位置よりも、本体部３７における外周側で下流部２５ｃに接続し、略ナス型形状の凹部である第３導入部（試薬導入部）２５ｅと、下流部２５ｃに、その最外周で接続し、周方向に伸びる弧状の凹部である液溜まり部２５ｆとから成る。

ここで、上流部２５ｂは本体部３７の周方向（図２及び図６における横方向）に伸び、下流部２５ｃは本体部３７の動径方向（図２及び図６における縦方向）に伸びている。従って、上流部２５ｂと下流部２５ｃとが接続する部分において、上流部２５ｂと下流部２５ｃとのなす角度は直角である。また、液溜まり部２５ｆは、本体部３７の最外周まで達している。また、第２導入部２５ｄ、第３導入部２５ｅは、それらの下流部２５ｃに接続する側の端が、本体部３７における外周側となり、反対側の端が本体部３７における内周側となるように設けられている。

図６に示すように、上流部２５ｂの全体、導入部２５ａのうち上流部２５ｂに隣接する部分、および下流部２５ｃのうち上流部２５ｂに隣接する部分（図６において斜線を付した部分）には、保持部２５ｇが形成されている。この保持部２５ｇは、図７に示すように、下流部２５ｃ内にある計量部２５ｇ２と、それ以外の部分である誘導部２５ｇ１とに区分される。

保持部２５ｇの誘導部２５ｇ１は、図５、図７及び図８に示すように、直径が３０μｍの円柱形状を有する突起２６を、検査パターン構成部２５の底面から多数立設させた部分である。また、図８に示すように保持部２５ｇの計量部２５ｇ２は、平面視楕円の楕円柱形状（横断面が楕円形状）を有する突起２７を、検査パターン構成部２５の底面から多数立設させた部分である。この突起２７は、その長径方向を計量部２５ｇ２の流路方向（図８に於ける上下方向）に向けた楕円柱形状の突起である。即ち、検査パターン構成部（流路）２５の延設方向と直交する方向における突起２７の径は、流路の延設方向における突起２７の径よりも短くなっている。よって、計量部２５ｇ２を流れる液体によって突起２７の流路方向下流側に双子渦ができ難いようになっている。

また、図８に示すように、保持部２５ｇにおける突起２６，２７は千鳥格子状に規則正しく配列されており、突起同士の間隔は、液状の検査対象が毛細管現象により広がる間隔である。また、図８及び図９に示すように、保持部２５ｇにおいて個々の突起２６，２７の軸方向は、上流部２５ｂの底面に直交する方向であり、突起の高さは、上流部２５ｂにおける溝の深さと同じである。そのため、突起の上面は、本体部３７における検査パターン構成部２５以外の部分と同一平面上にある。また、保持部２５ｇは、全体にわたってプラズマ処理による親水性処理が施されている。

保持部２５ｇは、図６に示すように、導入部２５ａの内部に張り出しており、導入部２５ａは、その張り出した保持部２５ｇより内周側（図６における上側）の領域と、外周側（図７における下側）の領域とに分けられる。ただし、それら２つの領域は、保持部２５ｇと、導入部２５ａにおける反対側の側面との隙間（切り欠き部）２５ｋにより連通している。

また、図６及び図８に示すように、下流部２５ｃのうち、第３導入部２５ｅと接続する部分よりも下流側から、液溜まり部２５ｆまでの部分（図６において斜線を付してある部分）には、検査部２５ｈが設けられている。この検査部２５ｈは、上記保持部２５ｇの計量部２５ｇ２と同様に、平面視楕円（横断面が楕円形状）の楕円柱形状を有する突起２７を、検査パターン構成部２５の底面から多数立設させた部分である。この突起２７は、その楕円の長径方向を計量部２５ｇ２の流路方向（図８に於ける上下方向）に向けた突起である。即ち、検査パターン構成部（流路）２５の延設方向と直交する方向における突起２７の径は、流路の延設方向における突起２７の径よりも短くなっている。よって、検査部２５ｈを流れる液体によって突起２７の流路方向下流側に双子渦ができ難いようになっている。但し、検査部２５ｈを構成する突起同士の間隔は、本体部３７の外側に行くほど狭くなっている（図示略）。

検査部２５ｈと保持部２５ｇとの間には、図６乃至図８に示すように、突起が形成されていない領域である中間部２５ｎが形成されている。また、図６に示すように、導入部２５ａにおいて、その外周側から略１／３の部分に、ピラー部２５ｉが設けられている。このピラー部２５ｉは、上記保持部２５ｇと同様に、検査パターン構成部２５の底面に突起を多数配列したものである。ピラー部２５ｉは、導入部２５ａを二つの領域に区分している。つまり、ピラー部２５ｉは、このピラー部２５ｉより内周側にある上流部２５ｂに連通する部分である２５ａ１と、ピラー部２５ｉより外周側であり、上流部２５ｂとはピラー部２５ｉにより隔てられた部分である２５ａ２とに区分している。

また、図６に示すように、液溜まり部２５ｆにおいて、下流部２５ｃと接続する部分を一定の距離を置きながら円弧状に囲むように、ピラー部２５ｊが設けられている。このピラー部２５ｊは、上記保持部２５ｇと同様に、検査パターン構成部２５の底面に突起を多数配列したものである。ピラー部２５ｊは、液溜まり部２５ｆを二つの領域に区分している。つまり、ピラー部２５ｊは、このピラー部２５ｊより内周側であり、下流部２５ｃに連通する部分である２５ｆ１と、ピラー部２５ｊより外周側であり、下流部２５ｃとはピラー部２５ｊにより隔てられた部分である２５ｆ２とを区分している。

また、第３導入部２５ｅにおいて、下流部２５ｃと接続する出口付近に、ピラー部２５Ｌが設けられており、下流部２５ｃとの間を隔てている。このピラー部２５Ｌは、上記保持部２５ｇと同様に、検査パターン構成部２５の底面に突起を多数配列したものである。

第２導入部２５ｄについても、図６に示すように、その下流側にピラー部２５ｍが設けられており、下流部２５ｃとの間を隔てている。このピラー部２５ｍも、ピラー部２５Ｌと同様に、検査パターン構成部２５の底面に突起を多数配列したものである。

次に、検査対象受体３を本体部３７とともに構成する蓋３９について図３、図１０及び図１１を参照して説明する。図３に示すように、蓋３９は、本体部３７と同一の直径を有する円盤型の部材であり、透明な合成樹脂の板から形成されている。この蓋３９は、本体部３７のうち、検査パターン構成部２５が形成されている面に、互いの中心が一致するように取り付けられる。こうすることにより、本体部３７の検査パターン構成部２５は、図１０及び図１１に示すように、蓋３９によって上方の開口部を閉じられる。ただし、液溜まり部２５ｆは、上記のように本体部３７の最外周まで達しているので、蓋３９を取り付けたときでも、液溜まり部２５ｆ〜３５ｆの外周側は検査対象受体３の外部に連通している。また、蓋３９において、液溜まり部２５ｆの上部に対応する部分に穴が開けられていても良い。

また、保持部２５ｇや検査部２５ｈ、ピラー部２５ｉ、２５ｊのように、突起部が設けられた部分では、図１１に示すように、突起部の上面が蓋３９に接するようになる。更に、蓋３９には、図３に示すように、微小な穴４１が多数設けられている。これら穴４１は、蓋３９を本体部３７に取り付けたとき、検査パターン構成部２５において検査対象や試薬を導入する必要がある位置（例えば、導入部２５ａ、第２導入部２５ｄ、第３導入部２５ｅ）に重なるように形成されている。このことにより、蓋３９を本体部３７に取り付けた状態で、検査対象や試薬を検査パターン構成部２５に供給することができる。

１．流動解析
次に、突起の形状を従来の横断面が円形の円柱形状（突起２６）のものから、本開示のように横断面が楕円の楕円柱形状（突起２７）のものにした場合の効果を確認を確認するために、コンピュータによる流動解析を行った結果を説明する。この流動解析を実施するための試作形状案に従った数値計算用の計算格子計算コードを作成し、いくつかの計算機シミュレーションを実施した。 そのシミュレーション結果から流路内の流動観察および流動場解析を行い、異なる条件下で流動場の比較検討を行い、試作形状案の検討を実施し、その知見をもとに、検査パターン構成部（流路）２５、検査部２５ｈ等の形状、形態の最適設計化を検討した。流路内流動観察のための数値計算プログラムの開発、特に、反応領域の突起（円柱列）部分に対し、異なる流速に対する流動場の数値シミュレーションを実行した。

本検査対象受体３のような流速が比較的遅く多数の柱状物体が流れ場の中に存在する複雑形状下での流体計算には多くの計算時間が必要となり、全体を計算するのは効率的でない。このため、流路内に多くの円柱がある測定部だけを取り出し、以下の計算を実行した。計算コードとしては、非圧縮流体流れを記述するための２次元あるいは３次元非圧縮非定常Ｎａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ方程式用の標準的な計算コードを使用している。現在の計算は、反応時、洗浄時とも回転が一定速度になった後の状態を計算するものであり、形状や流れの速度から考えて、得られる流れ場は定常になると流体力学の理論的考察では予想でき、計算結果も定常的な流れ場となっている。使用している計算コードは本システムに対応させた非定常なコードであるが、これは今後の発展を考慮しているためである。流入部、流速部では遠心力に応じた一定の圧力がかかっているとし、流れ場は一方向流れを条件として課している。

２．計算コード
通常の流体の支配方程式は非圧縮性Ｎａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ方程式

である。ここで、u は流速ベクトル、p は圧力、t は時間、ρは密度、μは粘性係数を表す。 また、 本計算の非圧縮流体シミュレーションにはよく用いられる、ＭＡＣ法（Ｍａｒｋｅｒ Ａｎｄ Ｃｅｌｌ法）を用いる。各計算量は、適当な長さ、時間、質量単位で規格化（無次元化）されているとする。このとき、慣性の大きさと粘性の大きさを表すレイノルズ数Re と呼ばれる無次元パラメータが定義される。ＭＡＣ法では、圧力を次式

で計算し、式（２．１）の流体の非圧縮性を保証している。ここで、ｕは速度、ｐは圧力、Δｔは時間刻み幅、添え字のｎは時間ステップである。また、Ｎａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ方程式（２．２）の時間積分には、オイラーの陰解法を用いた。

ここで、空間微分の離散化には、式（２．４）の慣性項に３次精度の風上差分（Ｋａｗａｍｕｒａ−Ｋｕｗａｈａｒａ スキーム）を用い、その他の項に２次の中心差分を用いた。ｘ方向の３次精度上流差分法は次のようになる。

ここで、ｆは物理量、ｉはｘ方向の格子点番号を示す。また、この式は、次式のようにまとめられる（α＝１）。

ここでα＝３である。
また、圧力のポアソン方程式の解法とＮａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ方程式の陰解法には、擬似ＳＯＲ法を用いた。

３．計算格子
本計算に境界適合格子を用いると円柱の配置を変更するたびに格子を生成せねばならず、効率的ではない。本研究で対象とするのは、低レイノルズ数の流れであり、これらの流れでは柱状物体の形状の変化が、抗力の計算結果にあまり影響を与えないため、計算格子には直交格子を用い、円柱は多角形で近似する。

例として、直径６０の格子の円柱を多角形近似した様子を図１２に示す。図１２は、三次元円柱列を過ぎる流れを示す模式図である。この図１２では、近似しようとする円を外側の実線、実際に計算に用いた多角形近似した円を波線、その多角形の内接円を内側の実線で示した。図１２のように、本計算では近似しようとする円の内側の点を物体内部とした。そうすると、図１２において実際の計算に用いた多角形は直径６０と直径５８の円の間にある。つまり、近似しようとした円柱の直径がＤであるとすると、近似した多角形はＤとＤ×（直径を表すのに用いた格子点数−２）／（直径を表すのに用いた格子点数）の間にある。

これらは、平行二平板間に置かれた一つの円柱を過ぎる２ 次元流れの抗力係数の解析解（Ｆａｘｅｎ １９４６）と比較することで、円の実効的な半径を決定し、誤差の程度を調査した。本計算で円柱部分の速度の境界条件の処理方法は、流体部分（境界の外側）を１、境界を含む円柱部分（境界の内側）を０とした配列を用意し、計算領域全体を流体部分と円柱部分を区別せず計算した後、その配列を掛け、円柱部分の速度を０とする。

４．計算結果とその検討
４．１ 上下壁の影響の調査
円柱上面下面の壁の影響を見るため、図１３のような測定部中央に存在する４列の３次元円柱列を考え、測定時の流速を仮定して計算を行った。図１３は三次元円柱列を過ぎる流れを示す模式図である。結果は、以下の様に上下壁の影響は少ないといえる。図１３の計算領域は、流れ方向、横方向、上下方向（ｘ，ｙ，ｚ方向とする）に９００ｘ６６ｘ２０点の計算格子に区切られ差分法を用いて計算を行っている。装置の回転数が一定の時、現在の速度では流路内の流れは定常になる。計算でも流入流速一定として計算を実行し、定常な流れ場を得ている。横方向には、円柱が多く並んでいるため、周期性を課している。また、遅い流れでは物体の細かい形状は流れに大きな影響を与えないという流体力学の知識を使用して、円柱は直径の１／６０の大きさの正方形を水平面にもつ直方体の集合として表現している。図１３の中央の面には、その面を流れている流体の流線（あるいは流れの軌跡）を描いている。各線上の色は流速を示し、隙間を通るとき、速くなっており、円柱前後の領域を通過するとき、断面方向の隙間が大きくなるため、流速が遅くなっている。流れは左側から右側に流れている。しかし、流速が遅く、流体の粘性の影響が強いため、円柱列の前後でほぼ対称な流れとなっており、図１３の流線を見ても、流れの方向を推測するのは難しくなっている。円柱の間の流れを見ると、流れは円柱に沿った流れ場となっており、円柱の前後でも左右でも対称な流速を持っているのが分かる。

これらの流れ場の上下壁の影響を示すため、ｚ方向の速度分布を調べる。円柱がない場合、二平板に挟まれた流れであり、流速が非常に速くならないと二次元ポアズイユ流と呼ばれる放物状の流速分布となることがよく知られている。図１４、図１５に様々な鉛直方向の直線に沿った流速の分布を示す。図１４は円柱列から離れた場所での壁ｚ＝０，２の間の流速分布を示したグラフであり、図１５は円柱列内部の様々な位置での流速分布を示したグラフである。何れのグラフも縦軸（Ｚ軸）は円柱の軸に沿った上下方向の距離を示し、下の壁がｚ＝０であり、上の壁がｚ＝２が壁である。また、横軸はｘ方向の流速を表している。円柱から十分離れた図１４の流速分布は、ｚ＝０，２を壁とし、ｚ＝１で最大流速をとる二次元ポアズイユ流の流速分布となっている。一方、図１５は、円柱列の中のいくつかのｘ，ｙ座標の異なる位置のｚ方向の直線に沿った流速分布を示している。直線に沿っての平均速度は位置によって異なるが、円柱列の外とは異なり、壁ｚ＝０，２での流速０から、急激に速度は速くなり、０．１＜ｚ＜１．９の範囲ではほぼ一定の速度となることが、どの位置の流速分布によっても分かる。

尚、図１５は、円柱列内のいくつか直線での壁ｚ＝０，２の間の流速分布を示しているが、各線のマークは、流れ方向のｘ座標が同じ値であることを示し、各マークの線の分布の違いは、横方向、つまり、ｙ座標の違いを示している。これにより、反応領域の円柱の分布は水平方向の配置が重要であり、円柱を傾けないかぎり、上下の方向の変化は考えなくてよいと結論できる。ここで計算した流量は遅いものである。円柱の直径をもとにした粘性と流速の効果の比であるレイノルズ数はＲｅ＝０．０１程度である。しかし、他の流れ場の類推から、流速を速くしてＲｅ＝１０程度にしても、ほぼ比例した結果が得られると期待される。このため、本システムの円柱にあたる流れはほぼ２次元的な流れとして、円柱の中央部だけを考察した計算を行う。

４．２ 流速の変化による流れの評価
４．１．の三次元のシミュレーションより、上下壁の影響は少ないため、ｚ方向の大部分では、ｚ方向の変化の少ない２次元流れであることが占めるほぼ一様な流れの中にある多数の円柱列周りの流れ場の様子を２次元流の数値解析により調べた。このとき、流速は（Ａ）反応時、（Ｂ）洗浄時の２ケースのシミュレーションを行った。（Ｂ）は（Ａ）に対して約１０倍の圧力差をかけてある。流速場、および円柱に掛かる力を比較、検討した。計算領域を図１６に示す。図１６は、計算領域の形状を示す模式図である。流れ方向に１１列、流路を横ぎる方向に１８列並んだ円柱列を考える。流れ方向の円柱列の端の影響はあまり強くないと考えられるため、実際の実験装置よりは円柱列の数は少なくしてある。また、流路は狭く、回転のコリオリ力の影響は無視できると考えられ、流路中心で流れを対称と考えられるため、壁ｙ＝０より、流路の中心面までの領域の計算を行う。ただし、計算の効率化のため、流れ方向の円柱列の数は実際の１／３程度に減らしてある。このため、流れを誘起するための回転による遠心力も小さくてよく、現実の回転数の約１／２−１／３の回転数で生じる遠心力による圧力差を与えた。

図１６に示す例では、横の壁の影響は円柱列内部では、壁近傍に限定されると思われるが、円柱列の外側では流路全体の流れ場に影響する。この変化が流路幅に比べて、広範囲にわたることが遅い流れ（厳密に言うと、粘性の影響が強い、低レイノルズ数流れ）においては、理論的に分かっている。このため、流路幅の５倍程度の計算領域を円柱列前後にもうけ、外側の流れはポアズイユ流れとしてある。計算格子は９０２ｘ５９４であり、計算領域内には１０４個の円柱が存在している。

（Ａ）反応時の遅い流速の場合
反応時の流速にあわせた計算結果を図１７に示す。図１７は、流速の速い場合の円柱列に当たる流れを示した流線図である。円柱の大きさ、および配置の様子は現在の試作システムのものに合わせてある。検査対象受体３（イムノディスク）形状により両端の圧力差を換算すると対応する回転数は約４００ｒｐｍであり、現実の回転数１０００ｒｐｍ程度に対応すると考えられる。図１７の中には図１３で示したように、適当な上流位置からの流線群が各点での流速の大きさによって色を付けられて示してある。流れは左から右に流れ、下面が壁であり、上面が流路の中心面であり、現実の流路全体の流れ場は上面で折り返した図とは２倍の大きさになっている。このため、上面近くの流れは緑色に近く速いのに対して、下面付近の流れは青で、流速が０近くになっている。図１８で示すように、流入流出する流れは、Ｉの数値シミュレーションと同様に、ポアズイユ流であり、上面で最大速度となるような壁からの距離の２乗に比例した速度の大きさを持つ。レイノルズ数はＲｅ＝４程度である。尚、図１８は、流入、流出の速度分布を示すグラフである。一方、図１７に見るように円柱列近くでは、壁近くを除いて、ほぼ一定の流速となっていることがわかる。円柱列への流入する流線と流出する流線を比較すると、完全に対称ではなく、少し流線の傾きが変化しているが、基本的にはほぼ同じような流れとなっている。

円柱近傍の流線を見ると、円柱列の左端、右端、下側の円柱をのぞいてはほぼ同じ形をしており、流線は円柱に沿って、円柱を上下に包む様に流れていることが分かる。このため、円柱の左右、前後、それぞれで、ほぼ対称になっている。円柱のない断面で、流線は斜めになっているが、流速はほぼ一定である。また、円柱上では流速は０であるが、円柱のある断面では流路が狭くなるため、流れは速くなり、円柱のない断面での流速に比べて、ほぼ倍程度の流速となる。より明確に速度場を示すため、流れ方向の速度成分の等高線図を図１９に示し、流れに直角方向の速度成分の等高線図を図２０に示す。図１９は、速度の流れ方向成分の等高線図であり、図２０は、速度の流れに直角方向成分の等高線図である。

図１９では、流れは全域で左から右方向の流れ成分のみであり、速度の大きな等高線を赤で、速度の遅い等高線を青色で示している。（速度０の等高線にも色をつけるため、カラーバーは負の値から始めている。）流線図と同様に、境界領域の円柱をのぞき、各円柱の周囲に青の等高線が、円柱間に赤の等高線が同じ形で対応する位置に配置されているのがわかる。図２０では、上方向の成分を赤の等高線によって、下方向の成分を青の等高線によって表している。内部の円柱では流れは円柱に沿うため、一つの円柱をとると、円柱前面では赤の領域が上で青の領域が下となり、円柱後方では上が青領域で、下が赤領域といった同じ形のパターンが繰り返し現れ、青の領域と赤の領域の形のほぼ同じとなっている。

流れに直角な断面での流れの様子を詳しく調べるため、円柱の中心を通る断面と円柱の間の断面の流速分布を図２１及び図２２に示す。図２１は、二列目の円柱のある断面での流速分布を示すグラフであり、図２２は、一列目と二列目の円柱間の断面での流速分布を示すグラフである。図２１及び図２２は、いずれも、縦軸は壁からの距離を表し、横軸は速度の流れ方向成分の大きさを示している。図２１には、流入側から２列目の円柱中心を通る断面の流速分布を示している。円柱が存在する部分では流速は０としてある。また、２列目では壁に半円状の円柱が存在している。壁に近い円柱を除いて、ほぼ一定の速度の流れがあることがわかる。図２２には、１列目と２列目の円柱の間の断面での流速分布を示す。このとき、断面すべてで０でない流速を持つが、その最大の速度成分も１．６程度であり、図２２では、図２１の最大速度の１／２程度となっている。

（Ｂ）洗浄時の速い流速の場合
洗浄時の流速にあわせた計算結果を図２３に示す。図２３は、流速の速い場合の円柱列に当たる流れの流線図である。図２３に示す例では、円柱の大きさ、および配置の様子は現在の試作システムに合わせた（Ａ）と同様である。流入流出間の圧力差は１０倍であり、対応する回転数は約１２００ｒｐｍであり、現実には約３０００ｒｐｍの回転数に対応すると考えられる。流入時の流れの平均速度は（Ａ）の約２５倍となっている。図２３には、適当な上流位置からの流線群が各点での流速の大きさによって色を付けられて示してある。（Ａ）と同様に、流れは左から右に流れ、下面が壁であり、上面が流路の中心面であり、現実の流路全体の流れ場は上面で折り返した図とは２倍の大きさになっている。このため、上面近くの流れは緑色に近く速いのに対して、下面付近の流れは青で、流速が０近くになっている。図２４及び図２５で示すように、流入流出する流れは、ポアズイユ流であるが、図２５で示すように流出部では流れはポアズイユ流には戻っていない。このことは、図２３で、円柱列に入り込む左側の流線は（Ａ）とほぼ同じなのに、円流列から出て行く右側の流線は円柱後方で大きく円柱から離れた後流領域を形成しているためである。尚、図２４は、流入場所での速度分布のグラフであり、図２５は、流出場所での速度分布のグラフである。

図２３を参照して、円柱列内部にある円柱近傍の流線を見ると、（Ａ）の場合とは大きく異なるのが分かるが、円柱列の左端、右端、下側の円柱をのぞいてはほぼ同じ形である。流線は円柱に前面では円柱に沿って流れているが、円柱後方においては円柱から大きく離れ、円柱後方には流線が入り込まない領域ができている。１つの円柱の直径を基準にして、流体の粘性に対する平均流速の大きさを無次元パラメータであるレイノルズ数Ｒｅは約２８となっている。一様流の中におかれた一円柱の場合、この流速を含む１０＜Ｒｅ＜５０の領域では、円柱後方に１対の双子渦領域が観察され、図２６に示す様にＲｅ＝２８程度ではその領域の大きさは円柱直径の程度になる。図２６は、一つの円柱周りの実験（円柱表面から流れ出した色素、Ｒｅ＝２８．４（色素で囲まれた中の流体はその外には出ない。））の図である。円柱列の並びのため現在の速度では、双子渦の領域は押さえられており、ほぼ円柱の半径程度であり、この円柱間の流れの状態は流入速度が多少速くなっても、遅くなっても変化しないと考えられる。図２７は、図２３の円柱列前面の流線を示す図である。この図２７に示す図では、後方円柱のため渦領域は小さくなっているが、双子渦領域が見られる。また、下流側の円柱の最後の流線は大きく円柱から離れ、図２６と同様な双子渦が存在する。

双子渦の内部の流線をプロットするのは難しいので、図２８には流速ベクトルの流れ方向成分の等高線図、図２９には流速ベクトルの流れに直角方向成分の等高線図を示した。図２８では、左から右方向の流れ成分を正とし赤の等高線で示し、右から左の流れの成分を負として、ゼロ付近の値および負の値を青色の等高線で示している。（Ａ）の図１９とは異なり、各円柱の周囲に青の等高線は円柱前面および側面に少しあるが、円柱後方では大きな領域を占めている。つまり、円柱後方では円柱に向かう流れが生まれており、双子渦が形成されていると考えられる。また、赤の等高線は右側を頂点とした二等辺三角形を包む様な形となっており、円柱後方の双子渦を包む様な流れとなっていることが分かる。

図２９に示す例では、上方向の流れ成分を赤の等高線によって、下方向の流れ成分を青の等高線によって表している。内部の円柱では流れは円柱に沿うため、一つの円柱をとると、円柱前面では赤の領域が上で青の領域が下となっている。しかし、図２０と比較すると、円柱の間に多く広がっていたこのパターンは円柱前面に押しつけられた形となり、円柱後方には、等高線が入らない領域ができている。

（Ａ）と（Ｂ）の流れ場の考察
図２６〜図２９で示した様な（Ｂ）の場合の円柱後方に形成される双子渦内部の流線は局所的に閉じた曲線となる。このため、図２６での円柱後方の青色領域に接する部分では、流入部から流れは当たらず、たとえば、円柱列の洗浄を行う場合などではシステムの回転速度を上げると、流れは速くなり、円柱前面と側面の洗浄は効率よく行われるが、円柱後方の洗浄は、洗浄時間の多くの時間でできない状態を引き起こすことが予想される。

一方、（Ａ）の状態のような、遅い流れ場では、流れは円柱に沿って流れるため、試薬などは、円柱全体に付着し、反応は円柱全体で発生していると考察できる。洗浄時に、システムを静止状態から回転させるとき、回転が一定になる前にできる非定常な流れ場、あるいは回転がゆっくりである場合には（Ａ）と同じ状態が発生するため、円柱後方に流れが流れ込むことが考えられる。洗浄時に回転の速度を変化することも考えられるが、双子渦は広いレイノルズ数の範囲（流入速度の範囲）で見られる現象であり、回転速度変化などで対処するのは難しいと考えられる。

次に、流れに直角な断面での流れの様子を詳しく調べるため、円柱の中心を通る断面と円柱の間の断面の流速分布を図３０と図３１に示す。図３０は、二列目の円柱のある断面での流速分布を示したグラフであり、図３１は、一列目と二列目の円柱のある断面での流速分布を示したグラフである。図３０及び図３１に示す例では、いずれも、縦軸は壁からの距離を表し、横軸は速度の流れ方向成分の大きさを示している。図３０に示す例では、流入側から２列目の円柱中心を通る断面の流速分布を示している。円柱が存在する部分では流速は０としてある。また、２列目では壁に半円状の円柱が存在している。流れは、壁に近い円柱を除いて、ほぼ一定の速度の流れがあるが、（Ａ）の場合よりは壁の影響は強く流速は壁から離れる方が多少速くなっている。また、双子渦のできている影響で、各円柱間での速度ピークの領域は広くなっており、二つのピークが見える。図３１に示す例では、１列目と２列目の円柱の間の断面での流速分布を示す。この場所は双子渦の外であり、流れ方向の速度はすべて正となっている。（Ａ）の図２１に比べて、速度変動は大きいままであり、最大速度も図２９での値の８割程度で、（Ａ）でのように円柱側面の最大速度の１／２程度とはなっていない。また、壁に近い場所での流速が、特に遅くなっているのがわかる。

（Ｃ）洗浄時の速い流速で楕円柱の場合
次に、本実施の形態の突起２７のように楕円柱列を使用した場合をシミュレーションした。図３２は、洗浄時での円柱後方の双子渦領域をなくすため、円柱の代わりに楕円柱列を使用した場合の計算結果の流線図である。図３２に示す楕円柱列を使用した場合では、流れの計算条件は（Ｂ）と同じであり、楕円柱の中心と対応する円柱の中心は位置しており、短径は（Ｂ）の円柱の径、長径は（Ｂ）の径の１．７倍に取っている。流れは前後非対称であるが、後流双子渦領域は最後尾の円柱列を除き、小さくなっている。

次に、図３３に楕円柱列の第１列目〜第３列目を過ぎる流線図を示す。図３３に示す例では、図２７に示す例とは異なり、流れは、円柱に沿って流れ、楕円柱列後方で双子渦を作りよどまないことが分かる。ただし、流路の最後尾の円柱についてはこの場合でも双子渦ができていることが観測された。しかし、実際のディスクでは楕円柱列は計算の３倍程度あり、流れは遠心力で常に一方向のため、最後尾の楕円柱の影響が他の円柱の反応には寄与することはなく、重要ではないと考えられる。

以上説明したように、上記コンピュータシミュレーションによる解析では、検査対象受体３の流路に設けた突起を従来の円柱形状にしたものと楕円柱形状にしたものとの流れ場の解析を実行した。このとき、試作されている検査対象受体３の回転動作を考慮して流れ場の解析を実施した。３次元計算では、突起の軸方向の流れの偏りは少ないことが示された。また、水平断面を取り出した時の流れ場の計算では、反応時と洗浄時では回転数が異なるため、遠心力の差より流速に大きな差ができ、これが、突起の周囲の流れを大きく変化させることが示された。従来の円柱形状の突起では、反応時においては、流れは突起でよどむことなく流れるが、洗浄時の大きな回転速度ではピラー後方に渦領域ができ、流れがよどむ。実際の操作では、回転数は連続的に高速にするため、円柱後方には流れが入り込むことがあるが、突起の後方は洗浄しにくいことが考察される。このため、突起を本開示の突起２７のように楕円柱とした場合の計算を実行し、最後尾の突起を除き流れのよどみが抑えられることが示された。最後尾の流れの正しい評価のためには検査対象受体３の形状を考慮する必要があるが、流れは一方向であり、かつ、最後尾のピラー後部の流体領域は広がるため、流れが遅くなり、重要性はないと考えられる。

次に、上記構成の検査対象受体３の使用方法の一例として、ＥＬＩＳＡ法により、人の血液中のトランスフェリン濃度を定量し、貧血の程度を正確に調べる方法を説明する。

（ｉ）検査対象受体３への抗体の固定
各検査パターン構成部２５のそれぞれについて、検査部２５ｈにＧｏａｔ由来のトランスフェリン抗体の炭酸ナトリウム緩衝溶液希釈液（０．０５Ｍ ＮａＨＣＯ３、ｐＨ９．６、１０μｇ／ｍｌ、以下一次抗体溶液とする）を１５μＬずつ流す。

具体的には、検査対象受体３を図１示すように検査装置１に取り付け、各検査パターン構成部２５の第３導入部２５ｅのそれぞれに、上記一次抗体溶液を１５μＬずつ注入する。尚、第３導入部２５ｅへの注入は、蓋３９に形成された穴４１（図３参照）を通して行う。注入された溶液は、ピラー部２５Ｌによって第３導入部２５ｅの内部にとどまっている。

その後、検査対象受体３を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で、図２の方向から見て反時計回りに回転させる。すると、遠心力により、一次抗体液は、第３導入部２５ｅから流れだし、下流部２５ｃに入り、検査部２５ｈの中を流れ、液溜まり部２５ｆに至る。そして、液溜まり部２５ｆの外周側は、上述したように外部に連通しているので、一次抗体溶液は外部に排出される。その後、検査対象受体３の回転を停止する。

（ｉｉ）ブロッキング
各検査パターン構成部２５のそれぞれについて、検査部２５ｈにブロッキング溶液（５０ｍＭ Ｔｒｉｓ、０．１４Ｍ ＮａＣｌ １％ＢＳＡ、ｐＨ８．０）１５μＬを流す。

具体的には、まず、検査対象受体３を１５０〜１５０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ１）で回転させることにより、検査部２５ｈから、前記(i)の工程で流した一次抗体溶液を除く。次に、第３導入部２５ｅのそれぞれに、上記ブロッキング溶液を１５μＬずつ注入し、検査対象受体３を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で反時計回りに回転させる。すると、ブロッキング液は、前記(i)の工程における一次抗体溶液と同様に、第３導入部２５ｅから下流部２５ｃに入り、検査部２５ｈの中を流れ、液溜まり部２５ｆから外部に排出される。

ここまでの工程で、検査部２５ｈには一次抗体が固定される。その後、以下の洗浄工程を行う。洗浄工程では、まず、各検査パターン構成部２５、洗浄液（５０ｍＭ Ｔｒｉｓ、０．１４Ｍ ＮａＣｌ、０．０５％ Ｔｗｅｅｎ２０、ｐＨ８．０、以下、洗浄液とする）を注入する。洗浄液を注入する場所は、第３導入部２５ｅで、注入は、それぞれに対応した穴４１（図３）を通して行う。

次に、検査対象受体３を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で回転させることにより、検査部２５ｈを洗浄液で満たした後、検査対象受体３を１５０〜１５０００ｒｐｍ（回転数Ｒ１）で回転させ、検査部２５ｈから洗浄液を除く。除かれた洗浄液は、液溜まり部２５ｆを経て外部に排出される。

尚、計量部２５ｇ２及び検査部２５ｈに立設された突起２７は、その長径方向を洗浄液の流路方向に平行にするように立設された楕円柱である。よって、上記洗浄工程においても、突起２７の流路方向に於ける後部側に双子渦が生じることがなく、突起２７の前記後部側の洗浄も十分に行うことが出来る。従って、検査時のＳ／Ｎ値を良好に保つことが出来る。

（ｉｉｉ）検査対象の抗原−抗体反応による捕捉
ここでは、検査対象をトランスフェリンとする。トランスフェリンのトリス緩衝食塩水（５０ｍＭ Ｔｒｉｓ、０．１４Ｍ ＮａＣｌ、１％ ＢＳＡ、０．０５ Ｔｗｅｅｎ２０、ｐＨ８．０）で濃度を１２５ｎｇ／ｍｌに調製した溶液（以下、抗原溶液とする）を１μＬずつ各検査パターン構成部２５に流す。

具体的には、各検査パターン構成部２５のそれぞれについて、導入部２５ａに上記抗原溶液を１μＬずつ注入する。このとき、抗原溶液の注入は、導入部２５ａに対応するように蓋３９に設けられた穴４１（図３参照）を通して行う。この穴４１は、導入部２５ａにおいて、導入部２５ａ内に入り込んだ保持部２５ｇよりも内周側に設けられている。そのため、抗原溶液は、導入部２５ａのうち、保持部２５ｇよりも内周側に供給される。

供給された抗原溶液は、保持部２５ｇの内部に毛細管現象により広がる。このとき、保持部２５ｇの中に広がる抗原溶液の量は、保持部２５ｇを構成する多数の突起の隙間の体積に等しくなる。次に、検査対象受体３を１００〜３０００ｒｐｍ（回転数Ｒ２）の回転数で回転させると、保持部２５ｇに保持されていた抗原溶液は、下流部２５ｃに入り、検査部２５ｈの中を進み、その外周端まで至る。その後、検査対象受体３の回転を停止する。

このとき、検査パターン構成部２５では、保持部２５ｇのうち、計量部２５ｇ２に保持されたものだけが検査部２５ｈに流れ、誘導部２５ｇ１に保持されたものは、そのまま残る。これは、誘導部２５ｇ１がある上流部２５ｂは本体部３７の周方向に沿っているので、検査対象受体３を回転させても、検査パターン構成部に沿って検査対象を流そうとする力が働かないためである。検査パターン構成部２５も同様である。また、導入部２５ａに注入された抗原溶液のうち、保持部２５ｇに保持されず、導入部２５ａに残ったものは、検査対象受体３を回転させたとき、導入部２５ａのうち、保持部２５ｇよりも外周側に運ばれ、ピラー部２５ｉに捕捉されるので、検査部２５ｈには流入しない。従って、検査部２５ｈに流入する抗原溶液は、保持部２５ｇに保持されていた、一定量だけである。

この工程により、検査部２５ｈに固定されていた抗体が、トランスフェリンを捕捉する。その後、前記(ii)と同様の洗浄液を用い、以下の工程により、検査部２５ｈを洗浄する。洗浄液を注入する場所は、検査パターン構成部２５では第２導入部２５ｄである。洗浄液の注入は、それぞれに対応した穴４１（図３参照）を通して行う。

（ｉｖ）標識された抗体の結合
使用者は、各検査パターン構成部２５のそれぞれについて、検査部２５ｈに、ＨＲＰ標識されたＧｏａｔ由来のトランスフェリン抗体をトリス緩衝食塩水（５０ｍＭ Ｔｒｉｓ、０．１４Ｍ ＮａＣｌ、１％ＢＳＡ、０．０５Ｔｗｅｅｎ２０、ｐＨ８．０）で濃度１０ｎｇ／ｍｌに調製した溶液（以下、二次抗体溶液）を１０μＬずつ流す。

具体的には、使用者は、各検査パターン構成部２５の第３導入部２５ｅのそれぞれに、上記二次抗体溶液を１０μＬずつ注入し、検査対象受体３を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で反時計回りに回転させる。すると、遠心力により、二次抗体液は、第３導入部２５ｅから下流部２５ｃに入り、検査部２５ｈの中を流れ、その外周端まで至る。

この工程により、前記（ｉｉｉ）で捕捉されたトランスフェリンに、Ｇｏａｔ由来のトランスフェリン抗体が結合する。その後、前記（ｉｉｉ）と同様の洗浄工程により、検査部２５ｈが洗浄される。

（ｖ）検査対象の定量
使用者は、各検査パターン構成部２５のそれぞれについて、検査部２５ｈに、基質溶液としての、ＡＢＴＳのリン酸−クエン酸溶液（０．０５Ｍ リン酸ナトリウム、０．０５Ｍ クエン酸）と過酸化水素水（以下、発色溶液とする）を流し、検査対象であるトランスフェリンを発色させる。

具体的には、使用者は、各検査パターン構成部２５の第３導入部２５ｅのそれぞれに、上記発色溶液を注入し、検査対象受体３を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で反時計回りに回転させる。すると、遠心力により、発色溶液は、第３導入部２５ｅから下流部２５ｃに入り、検査部２５ｈの中を流れ、その外周端まで至る。その後、検査対象受体３を蛍光アナライザーにかけ、その画像をスキャナーで取り込み、暗度解析のソフトウェアが起動されているコンピュータが発色の度合いを数値化する。

次に、本実施の形態の検査対象受体が奏する効果を説明する。本実施の形態の検査対象受体３において、検査パターン構成部２５に導入した液状の検査対象を保持部２５ｇに接触させると、毛細管現象により所定量の検査対象が保持部２５ｇの中に吸収される。その後、保持部２５ｇに吸収された検査対象に、検査対象受体３を回転させることにより生じる遠心力を作用させれば、保持部２５ｇに吸収された検査対象を取り出すことができる。

このとき、保持部２５ｇに一旦吸収される検査対象の量は、保持部２５ｇ保持部全体の体積から突起部の体積を差し引いたもの（つまり、突起間の隙間の体積）であるから一定の量となる。そのため、本実施の形態の検査対象受体３を用いて上記のような操作を行えば、所定量の検査対象を計り取ることができる。

また、本実施の形態の検査対象受体３によれば、ｎＬ〜μＬオーダーの微細な量を精度良く計り取ることができる。更に、本実施の形態の検査対象受体３は、樹脂の射出成形法を用いれば一工程で作製できるので、微小バルブを別途作製し、高精度の組付けを行う必要がない。よって、検査対象受体３は、製造が容易であり、量産性に富み、製造コストが低い。

本実施の形態の検査対象受体３は、上記のように計り取った検査対象に対し、検査パターン構成部２５の一部に設けた検査部２５ｈにおいて生物、化学反応による検査を行うことができる。

また、本実施の形態の検査対象受体３では、計量部２５ｇ２及び検査部２５ｈに立設された突起２７は、その長径方向を洗浄液の流路方向に平行にするように立設された楕円柱である。従って、洗浄工程においても、突起２７の流路方向に於ける後部側に双子渦が生じることがなく、突起２７の前記後部側の洗浄も十分に行うことが出来る。従って、検査時のＳ／Ｎ値を良好に保つことが出来る。

尚、ピラー部２５ｉを設ける代わりに、導入部２５ａにおいてピラー部２５ｉに対応する領域の壁面を疎水性としてもよい。疎水性領域は検査対象を通過しにくくするので、上記と同様の作用効果を奏する。疎水性とするには、例えば、含フッ素化合物のコーティング等の処理を行えばよい。または、表面が疎水性である材料（例えば、フッ素樹脂等）により壁面を形成してもよい。

このことにより、導入部２５ａのうち、保持部２５ｇよりも内周側の領域に検査対象を導入し、その検査対象を保持部２５ｇに吸収させることができる。そして、保持部２５ｇに吸収されずに残った検査対象は、切り欠き部を通して、導入部のうちの外周側の領域に移動させることができる。この外周側の領域に入った検査対象に、遠心力を作用させて保持部２５ｇから遠ざけるようにすれば、余分な検査対象が保持部２５ｇに流れ込んでしまうようなことがない。

本実施の形態の検査対象受体３では、各検査パターン構成部２５に、突起２７を複数配置してなる検査部２５ｈを有する。このことにより、保持部２５ｇを用いて所定量を計り取った検査対象を検査部２５ｈに移動させ、生物、化学的反応による検査を行うことができる。検査部２５ｈは突起２７を複数配置してなるので表面積が大きく、検出感度を高めることができる。また、突起２７は、その長径を検査部２５ｈの流路方向（検査対象の流れ方向）と平行な方向にして立設された楕円柱の突起であるので、洗浄工程で、突起２７の流路方向（検査対象の流れ方向）の後部側に双子渦が生じることなく、突起２７の洗浄を十分に行える。従って、検出感度のＳ／Ｎ比を高めることができる。

また、保持部２５ｇの一部である計量部２５ｇ２に保持された検査対象に対し、検査部２５ｈへ向かうように遠心力をかけると、保持部２５ｇの一部である誘導部２５ｇ１に保持された検査対象には、検査部２５ｈから遠ざかる方向への遠心力がかかるようになる。

こうすることにより、保持部２５ｇの一部である、計量部２５ｇ２に保持された検査対象のみを、検査部２５ｈに再現性よく移動させるとともに、保持部２５ｇの一部である誘導部２５ｇ１に保持された検査対象が検査部２５ｈに流れ込むことを防止できる。つまり、検査部２５ｈには、保持部２５ｇの一部である計量部２５ｇ２に保持された検査対象のみを移動させることができる。

この場合、誘導部２５ｇ１に保持された検査対象が検査部２５ｈに流れることを防止できるので、上流部２５ｂに導入部２５ａを兼ねさせても、導入部２５ａから検査部２５ｈに検査対象が不本意に流れてしまうようなことがない。よって、上流部２５ｂに導入部２５ａを兼ねさせ、省スペース化することが可能である。

また、本実施の形態の検査対象受体３では、保持部２５ｇと、検査部２５ｈとの間に、突起部を設けない中間部を有するので、保持部２５ｇに保持された検査対象が、使用者の意図に反して検査部２５ｈに流れてしまうようなことがない。尚、検査対象受体３を回転させ、十分な遠心力を加えれば、保持部２５ｇに保持された検査対象を中間部２５ｎを経て検査部２５ｈに流すことができる。また、保持部２５ｇは親水性処理を施されているので、検査対象をスムーズに吸収することができる。

本実施の形態の検査対象受体３では、第３導入部２５ｅのうち、下流部２５ｃと接続する出口付近に、ピラー部２５Ｌが設けられているので、第３導入部２５ｅに供給した試薬が、使用者の意図に反して下流部２５ｃに流れ込んでしまうようなことがない。また、第２導入部２５ｄのうち、下流部２５ｃと接続する出口付近に、ピラー部２５ｍが設けられているので、第２導入部２５ｄに供給した試薬が、使用者の意図に反して下流部２５ｃに流れ込んでしまうようなことがない。

尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。例えば、図３４に示すように、突起２７の横断面を前記流路の延設方向の下流側の端部が上流側の端部よりもすぼまった紡錘形に形成しても良い。

また、検査パターン構成部２５において、導入部２５ａと保持部２５ｇとの間に、別の突起を複数配列して成る異物除去部を形成してもよい。こうすることにより、導入部２５ａに導入した検査対象が異物を含んでいたとしても、異物除去部によりその異物を除くことができるので、異物が保持部２５ｇに入り込んでしまうようなことがない。

また、前記検査対象受体３は、分取装置として用いることができる。つまり、導入部２５ａに供給した液状の対象物を保持部２５ｇに接触させると、毛細管現象により所定量の対象物が保持部２５ｇの中に吸収される。その後、保持部２５ｇに吸収された対象物に遠心力を作用させれば、保持部２５ｇに吸収された対象物を取り出すことができる。

このとき、保持部２５ｇに一旦吸収され、その後取り出される対象物の量は保持部２５ｇ全体の体積から突起部の体積を差し引いたものであるから一定の量となる。そのため、この分取装置を用いて上記のような操作を行えば、所定量の対象物を計り取ることができる。また、この分取装置を用いれば、ｎＬ〜μＬオーダーの微細な量を精度良く計り取ることができる。

尚、分取装置として用いる場合は、検査部２５ｈ、第２導入部２５ｄ、第３導入部２５ｅなどは無くてもよい。また、突起２６は、円柱に限られず、円筒でも良い。突起２７についても楕円柱に限られず楕円筒でも良い。

本実施の形態の検査対象受体による効果の一例を以下に説明する。円柱、楕円柱、涙型柱のピラーを一つの検査対象受体に各々を８流路ずつ形成し、同一の臨床検査サンプル（ヒトの血漿）を用いて、トランスフェリンを検出した画像を図３５に示す。尚、ここでは、前記「（ｖ）検査対象の定量」に記した発色試薬ＡＢＴＳの代わりに、蛍光試薬ＡｍｐｌｅｘＲｅｄ（商標）を用いた。蛍光の度合いを数値化する解析ソフトウェアをコンピュータで起動して、図３５に示す画像から、円柱、楕円柱、涙型柱の各々の測定データの再現性ＣＶ値を算出した。ＣＶ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ 変動係数）とは、標準偏差（ＳＤ）が平均値の何％であるかということで、（標準偏差／平均値）ｘ １００ （％）で示される。その結果、ＣＶ値は、涙型柱：５．４％、楕円柱：５．３％、円柱：９．１％となり、ピラー形状は、円柱よりも、楕円柱、涙型柱の方が測定のばらつきが小さく、本開示の検査対象受体による効果が認められた。

以上説明したように、本実施の形態の検査対象受体によると前記流路の延設方向と直交する方向における前記突起の径は、前記流路の延設方向における前記突起の径よりも短いので、突起部の後方に双子渦が発生せず、流れに対して円柱の背面側は、流入部からの洗浄液の流れが当たり、洗浄が十分できる。

また、前記突起の横断面は、楕円形であり、その長径が前記流路の延設方向と平行になっているので、突起部の後方に双子渦が発生せず、流れに対して円柱の背面側は、流入部からの洗浄液の流れが当たり、洗浄が十分できる。

また、前記突起の横断面は、前記流路の延設方向の下流側の端部が上流側の端部よりもすぼまった紡錘形になっているので、突起部の後方に双子渦が発生せず、流れに対して円柱の背面側は、流入部からの洗浄液の流れが当たり、洗浄が十分できる。

また、前記検査対象受体は、所定の中心部を軸として回転するものであるとともに、前記流路の延設方向は、前記検査対象受体を回転させた場合の遠心力の方向であるので、検査対象受体の回転速度が上がって遠心力が大きくなっても突起部の後方に双子渦が発生せず、流れに対して円柱の背面側は、流入部からの洗浄液の流れが当たり、洗浄が十分できる。

また、前記突起形成部は、少なくとも、複数の突起を当該突起の間に前記検査対象が毛細管現象により広がる間隔にて配置して、前記検査対象の所定量を計り取る計量部から成るが、この計量部に立設した突起部の後方に双子渦が発生せず、流れに対して円柱の背面側は、流入部からの洗浄液の流れが当たり、洗浄が十分できる。

また、前記突起形成部は、少なくとも、前記流路に、突起部を複数配置して、生物又は化学反応による検査を行う検査部から成るが、この計量部に立設した突起部の後方に双子渦が発生せず、流れに対して円柱の背面側は、流入部からの洗浄液の流れが当たり、洗浄が十分できる。

また、前記流路のうち、前記計量部と前記検査部との間に、試薬を導入するための試薬導入部を少なくとも１つ備えるので、試薬を試薬導入部から検査部に導入することができる。

また、上記検査対象受体を用いる検査装置では、上記の効果を奏することができる。

Claims (6)

1. 液状の検査対象を検査する用途に用いられる検査対象受体であって、
   前記検査対象を一定の経路を経て移動させる流路と、
   前記検査対象の検査を行う検査部と、
   複数の突起を、前記流路の前記検査部に配置した突起形成部とを備え、
   前記流路の延設方向と直交する方向における前記突起の長さは、前記流路の延設方向における前記突起の長さよりも短く、
   前記突起の横断面は、前記流路の延設方向の下流側の端部が上流側の端部よりもすぼまった紡錘形になっており、
   前記流路において、前記複数の突起は千鳥配置になっており、
   上流側に配置された前記突起の紡錘形のすぼまった端部が、下流側に配置された左右一対の突起の上流側の端部の間に向いていることを特徴とする検査対象受体。
2. 前記流路において、前記検査部の上流側に前記検査対象の所定量を計り取る計量部を設け、
   前記計量部にも複数の突起を形成した突起形成部を備え、
   前記流路の延設方向と直交する方向における前記計量部の突起形成部の突起の長さは、前記流路の延設方向における前記突起の長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の検査対象受体。
3. 前記検査対象受体は、所定の中心部を軸として回転するものであるとともに、
   前記流路の延設方向は、前記検査対象受体を回転させた場合の遠心力の方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査対象受体。
4. 前記突起形成部は、少なくとも、複数の突起を当該突起の間に前記検査対象が毛細管現象により広がる間隔にて配置していることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の検査対象受体。
5. 前記流路のうち、前記計量部と前記検査部との間に、試薬を導入するための試薬導入部を少なくとも１つ備えることを特徴とする請求項４に記載の検査対象受体。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の検査対象受体と、
   前記検査対象が遠心力により前記流路に沿って流れるように、前記検査対象受体を回転させる回転部と、
   前記回転部の動作を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする検査装置。

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