WO2020195459A1 - 流路プレート、測定装置及び分析方法 - Google Patents
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- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
- G01N30/74—Optical detectors
Definitions
- the present invention relates to a flow path plate, a measuring device, and an analysis method.
- a flow path plate also called a flow path chip.
- a flow path plate When a flow path plate is used, light is applied to the flow path of the flow path plate to measure the liquid flowing in the flow path.
- the amount of sample or reagent required for analysis is generally small, and analysis can be performed with high accuracy and in a short time.
- a flow path plate for example, there is a chip-shaped flow cell for liquid chromatography provided with a passage through which an eluent passes (see Patent Document 1).
- a well for receiving a sample from the outside and a separation solvent for separating the target component in the received sample are mixed in the sample, and the target component in the sample is mixed.
- a well for separating other components, a filter, and a column are provided, and these are connected by a flow path.
- the elastic substrate is deformed by an external force applied from the outside by a roller or the like, and the flow path is crushed. Chemical treatment is performed by moving this crushed area and sending the liquid inside.
- the analysis light output from the ultraviolet light part generating element is transmitted through the through hole filled with the eluent sandwiched between the pair of the first translucent resin layer and the second translucent resin layer, and the ultraviolet light is transmitted. The light is received by the detection element.
- One aspect of the present invention is to provide a flow path plate capable of suppressing leakage light and measuring the components of a subject with high accuracy.
- One aspect of the flow path plate according to the present invention is a flow path plate for irradiating the liquid flowing inside with measurement light to analyze the components in the liquid, and the plate body formed in a plate shape.
- the plate body is provided with a flow path provided inside the plate body through which the liquid passes, and a detection unit provided in a part of the flow path and irradiated with the measurement light, and the plate body is provided with the measurement light.
- a first plate-shaped plate provided on the incident side of the above and having a high transmittance of the measurement light, a second plate-shaped plate provided on the emitting side of the measurement light and having a high transmittance of the measurement light, and the first plate-shaped plate.
- the detection unit is formed on the third plate-shaped plate.
- One aspect of the flow path plate according to the present invention can suppress leakage light and measure the components of a subject with high accuracy.
- FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
- FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
- FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
- FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
- FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
- FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
- It is a figure which shows typically the measuring apparatus (analyzing apparatus) provided with the flow path plate.
- It is a figure which shows the state which is being analyzed by the measuring apparatus (analyzing apparatus).
- FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the flow path plate.
- FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
- It is a figure which shows typically the measuring apparatus (analyzing apparatus) provided with the flow path plate.
- It is a figure which shows the state which is being analyzed by
- FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. It is an exploded perspective view of the flow path plate. It is a figure which shows typically the measuring apparatus (analyzing apparatus) provided with the flow path plate. It is a figure which shows an example of another structure of a flow path plate.
- the direction from the bottom to the top of the flow path plate is the + Z-axis direction, and the opposite direction is the -Z-axis direction.
- the + Z-axis direction may be referred to as up or up
- the ⁇ Z-axis direction may be referred to as down or down.
- the tilde "-" indicating a numerical range in the present specification means that the numerical values described before and after the tilde are included as the lower limit value and the upper limit value.
- FIG. 1 is a perspective view of the flow path plate according to the first embodiment
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the flow path plate
- FIG. 3 is a plan view of the flow path plate
- FIG. 4 is a plan view of the flow path plate.
- FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II.
- the flow path plate 10A according to the present embodiment is formed in a rectangular shape in a plan view of the flow path plate 10A, and is used as a liquid to be measured (hereinafter, simply referred to as a liquid) flowing inside. The components in the liquid are analyzed by irradiating with measurement light.
- Liquids include, for example, substances derived from living organisms (blood, sweat, saliva, urine, etc.), drugs, pharmaceuticals, food additives, synthetic chemical substances (agricultural materials, etc.), or environmentally hazardous substances (discharged from factories, etc.). Wastewater, waste liquid, groundwater, etc.). In the following description, the liquid may be simply referred to as a sample (subject).
- the flow path plate 10A includes a plate body (also referred to as a base material) 20A formed in a plate shape and a separation column 30 which is an example of a separation element for separating components in a liquid.
- a plate body 20A and the separation column 30 constituting the flow path plate 10A will be described.
- the plate body 20A is formed in a plate shape. As shown in FIG. 3, the plate body 20A is formed in a rectangular shape in a plan view and has rounded corners.
- the plate body 20A has light transmission.
- the term "having light transmission” means having transparency to pass through the inside of the plate body 20A when the measurement light used for analysis is irradiated from the outside of the plate body 20A. Examples of the measurement light include visible light (light having a wavelength of 380 nm to 780 nm), ultraviolet light (light having a wavelength of 10 nm to 400 nm), infrared light (light having a wavelength of 750 nm to 1000 ⁇ m), and the like.
- the plate body 20A has three plate-shaped plates (first plate-shaped plate 201, second plate-shaped plate 202, and third plate-shaped plate 203).
- the plate body 20A is configured by laminating three plate-shaped plates in the plate thickness direction in a state where the third plate-shaped plate 203 is arranged between the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202. are doing.
- the first plate-shaped plate (also referred to as an incident plate) 201 is provided on the incident side of the measurement light emitted from the outside.
- the second plate-shaped plate (also referred to as an emission plate) 202 is provided on the emission side of the measurement light.
- the third plate-shaped plate (also referred to as an intermediate plate) 203 is arranged between the first plate-shaped plate and the second plate-shaped plate.
- the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202 have a high transmittance of measurement light, and the third plate-shaped plate 203 transmits the measurement light more than the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202.
- the rate is low.
- the high transmittance means that the transmittance of the measured light is 60% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.
- the transmittance of the plate-shaped plate can be measured based on JIS K7361-1 (test method for total light transmittance of plastic-transparent material).
- the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202 are formed by using a material having a high transmittance of measurement light used for analysis.
- the material include olefin resin, acrylic resin, styrene resin, vinyl resin, fluorine resin, engineering plastic, super engineering plastic, thermosetting resin, glass and the like. Only one of the materials may be used, or two or more of the materials may be used in combination.
- the olefin resin examples include polyethylene resins such as polyethylene (PE), high-density polyethylene and low-density polyethylene; polypropylene resins such as polypropylene (PP) and propylene-ethylene copolymer; cycloolefin polymer (COP) and cycloolefin.
- Polyethylene resins such as polyethylene (PE), high-density polyethylene and low-density polyethylene
- polypropylene resins such as polypropylene (PP) and propylene-ethylene copolymer
- COP cycloolefin polymer
- Cycloolefin resins such as copolymers (COCs) and polyethylene-cyclic olefin copolymers can be mentioned.
- cycloolefin-based resins are preferably used from the viewpoints of ease of production, wide wavelength range through which light can be transmitted, chemical resistance, and the like, and among them, COP and COC are particularly preferable. ..
- COP is a resin obtained by polymerizing a monomer component containing a cycloolefin monomer.
- the cycloolefin monomer constituting the COP is not particularly limited, but is preferably a norbornene-based monomer.
- the norbornene-based monomer may be any one having a norbornene ring, for example, dicyclics such as norbornene and norbornadiene, tricyclics such as dicyclopentadiene and dihydroxypentadiene, tetracyclics such as tetracyclopentadiene, and cyclo Five-rings such as pentadiene trimers, seven-rings such as tetracyclopentadiene, and alkyl (methyl, butyl, propyl, butyl, etc.) and alkenyl (vinyl, etc.) substitutions of these polycyclics, alkyridine ( Examples thereof include a substituent (such as ethylidene) and an aryl (such as phenyl, trill, and naphthyl) substitute. Of these, norbornene and tetracyclododecene are particularly preferable.
- the COP may contain another monomer copolymerizable with the cycloolefin monomer in addition to the cycloolefin monomer.
- examples of other monomers include linear or branched alkene monomers, and examples thereof include ⁇ -olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, and 1-hexene.
- COP is available, for example, as ZEONOR® (registered trademark).
- COC is a copolymer that combines two or more of the above cycloolefin monomers.
- COC is available, for example, under the trade name TOPAS®, in particular TOPAS® 8007X10 (manufactured by Polyplastics, Inc.).
- acrylic resin examples include polymethylmethacrylate (PMMA).
- styrene resin examples include polystyrene (PS), acrylonitrile / styrene resin, and acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS) resin.
- PS polystyrene
- ABS acrylonitrile / butadiene / styrene
- vinyl-based resins examples include polyvinyl chloride (PVC) resin, vinylidene chloride resin, polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, acrylic acid copolymer, and polyvinyl alcohol.
- fluorine-based resin examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinyl fluoride resin, and polyvinylidene fluoride.
- PC polycarbonate
- POM polyacetal
- PET polyethylene terephthalate
- PBT polybutylene terephthalate
- PPE polycyclohexylene methyl terephthalate and other polyester resins
- PPE polyphenylene ether
- Oxide Polyamide (PA) resins such as nylon 6, nylon 66, and aromatic polyamide can be mentioned.
- Examples of superengineering plastics include polyphenylene sulfide (PPS) resin, polysulfone (PSF) resin, polyether sulfone (PES), polyether ether ketone (PEEK), polyallylate resin, aromatic polyester resin, and polyimide (PI).
- PPS polyphenylene sulfide
- PSF polysulfone
- PES polyether sulfone
- PEEK polyether ether ketone
- PI polyallylate resin
- aromatic polyester resin and polyimide
- PI polyimide
- examples thereof include resins, polyamideimide (PAI) resins, polyetherimide (PEI) resins, and aramid resins.
- thermosetting resin examples include epoxy resin, silicon resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, polyurethane resin and the like.
- any one of the above materials may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
- the third plate-shaped plate 203 is formed by using a material having a lower transmittance of measurement light used for analysis than the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202. As a result, the transmission of the measurement light from the third plate-shaped plate 203 to the outside is suppressed.
- the materials used for forming the third plate-shaped plate 203 include the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate from the materials used in the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202. A material having a lower transmittance of measurement light than the material used for forming 202 is used.
- the third plate-shaped plate 203 may have a lower transmittance of measurement light than the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202, and preferably does not transmit the measurement light.
- the third plate-shaped plate 203 may be colored so as not to transmit the measurement light.
- any one of the above-mentioned materials used for forming the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202 may be used alone, or two or more of them may be used in combination. You may.
- the material used for forming the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 is appropriately selected according to the wavelength of the measurement light to be used.
- the COC used for forming the third plate-shaped plate 203 is the first plate-shaped plate.
- a COC having a lower transmittance of measurement light than the COC used for 201 and the second plate-shaped plate 202 will be used.
- the trade name TOPAS registered trademark
- TOPAS registered trademark
- 8007S-04 manufactured by Polyplastics Co., Ltd.
- the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 are olefin-based resin, acrylic-based resin, styrene-based resin, vinyl-based resin, fluorine-based resin, and engineering plastic. , Super engineering plastic or thermocurable resin. In this case, it can be obtained by molding a resin material containing these materials as a main component (base resin).
- the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 further contain one or more additives selected from the group of reinforcing materials, mold release agents, antioxidants, and the like. It can be included as an accessory component.
- the additive added in addition to the main component of COC or COP By adjusting the content, the transmittance can be adjusted. Therefore, by adjusting the addition amount used for the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202 and the addition amount used for the third plate-shaped plate 203, the third plate-shaped plate 203 is transmitted.
- the transmittance can be smaller than the transmittance of the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202.
- the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 are bonded by, for example, thermocompression bonding or an adhesive such as an ultraviolet curable resin.
- the plate body 20A has a flow path inside which the liquid passes.
- This flow path includes a liquid flow path 21, a separation element accommodating unit 22A, and an optical detection cell unit 23 which is a detection unit.
- the optical detection cell unit 23 is also referred to as a flow cell.
- the liquid flow path 21, the separation element accommodating portion 22A, and the optical detection cell portion 23 are provided inside the flow path plate 10A.
- the separation element accommodating portion 22A is provided in the middle (part) of the flow path in parallel along the outer shape of the plate body 20A, and the optical detection cell portion 23 is provided in the middle (part) of the flow path with the thickness of the plate body 20A. It is provided vertically along the longitudinal direction (Z-axis direction).
- the liquid flow path 21, the separation element accommodating portion 22A, and the optical detection cell portion 23 are contained in the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203.
- a groove or a hole having a shape corresponding to the portion 22A and the optical detection cell portion 23 is formed.
- the holes of the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 are formed in a circular shape when viewed from the center line of the holes.
- a part of the liquid flow path 21 (the first liquid flow path 211 and the fifth liquid flow path 215, which will be described later) is formed on the first plate-shaped plate 201, and the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped By joining the plate 203, the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 are formed.
- the grooves of the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 are a part of the liquid flow path 21 (described later, the second liquid flow path 212) and the separating element accommodating portion 22A when viewed from the center line of the groove portions. Is formed symmetrically in the vertical direction and the horizontal direction. That is, a part of the liquid flow path 21 (the second liquid flow path 212 described later) and the separating element accommodating portion 22A are symmetrical with respect to the joint surface between the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203. It is formed in (mirror image relation).
- the first plate-shaped plate 201 or the third plate-shaped plate 203 It is formed symmetrically in the vertical direction and the horizontal direction when viewed from the center line of the groove portion of. That is, a part of the liquid flow path 21 (the third liquid flow path 213 and the fourth liquid flow path 214, which will be described later) sandwiches the joint surface between the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203. It is formed on one plate-shaped plate 201 or a third plate-shaped plate 203.
- the separation element accommodating portion 22A is formed by a first groove portion 201a of the first plate-shaped plate 201 and a first groove portion 203a of the third plate-shaped plate 203.
- the optical detection cell portion 23 is formed in a circular shape in the first hole portion 203b of the third plate-shaped plate 203.
- the liquid flow path 21 By joining the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202 with the third plate-shaped plate 203 in between, the liquid flow path 21, the separating element accommodating portion 22A, and the optical detection cell portion 23 are formed.
- the flow path is provided inside the plate body 20A and functions as a passage for the liquid to pass through the plate body 20A.
- the liquid flow path 21 that constitutes the main part of the flow path is designed to have a diameter of, for example, several nm to several hundred ⁇ mm.
- the size of the diameter (inner diameter) of the liquid flow path 21 is the length of the diameter of the liquid flow path 21 when the diameter is circular, and the diagonal of the diameter when the diameter is quadrangular. The length.
- the liquid flow path 21 has an inflow port 25 to which the liquid is supplied and an outflow port 26 to which the liquid is discharged.
- the inflow port 25 and the outflow port 26 are provided on the same main surface side of the first plate-shaped plate 201 in the + Z axis direction.
- the inflow port 25 is provided on the side side of the main surface of the first plate-shaped plate 201 in the ⁇ Y axis direction in the plan view of the flow path plate 10A.
- the outlet 26 is provided on the side side of the main surface of the first plate-shaped plate 201 in the + Y axis direction in the plan view of the flow path plate 10A.
- the inflow port 25 and the outflow port 26 pass substantially in the middle of the side in the X-axis direction of the flow path plate 10A and are parallel to the side in the Y-axis direction of the flow path plate 10A (the side orthogonal to the side in the X-axis direction). It is provided so as to be substantially symmetrical with respect to the center line.
- the inflow port 25 and the outflow port 26 are each formed in a substantially circular shape in a plan view of the flow path plate 10A.
- the liquid flow path 21 has a first liquid flow path 211, a second liquid flow path 212, a third liquid flow path 213, a fourth liquid flow path 214, and a fifth liquid flow path 215.
- the liquid flow path 21 becomes a straight line from the inflow port 25 to the outflow port 26 with the separation element accommodating portion 22A and the optical detection cell portion 23 in between in the plan view of the flow path plate 10A (see FIG. 3).
- the liquid flow path 21 has a folded structure in the side view of the flow path plate 10A (see FIG. 4) with the separation element accommodating portion 22A and the optical detection cell portion 23 interposed therebetween.
- the first liquid flow path 211 is formed substantially perpendicular to the inflow port 25 in the thickness direction (-Z axis direction) of the flow path plate 10A.
- the first liquid flow path 211 extends from the inflow port 25 along the ⁇ Z axis direction to the boundary portion between the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203, and is connected to the second liquid flow path 212. There is.
- the second liquid flow path 212 connects the first liquid flow path 211 and the separation element accommodating portion 22A.
- the second liquid flow path 212 extends from the first liquid flow path 211 in the + Y-axis direction of the flow path plate 10A along the boundary portion between the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203. It extends and is connected to the separating element accommodating portion 22A.
- the third liquid flow path 213 connects the separation element accommodating portion 22A and the optical detection cell portion 23.
- the third liquid flow path 213 extends from the separation element accommodating portion 22A along the boundary portion between the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 in the + Y-axis direction of the flow path plate 10A. It is connected to the optical detection cell unit 23.
- the fourth liquid flow path 214 connects the optical detection cell unit 23 and the fifth liquid flow path 215.
- the fourth liquid flow path 214 extends from the optical detection cell portion 23 along the boundary portion between the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203 in the + Y-axis direction of the flow path plate 10A. It is connected to the fifth liquid flow path 215.
- the fifth liquid flow path 215 is formed substantially perpendicular to the thickness direction (+ Z axis direction) of the flow path plate 10A from the fourth liquid flow path 214 toward the outlet 26.
- the fifth liquid flow path 215 extends from the fourth liquid flow path 214 along the + Z axis direction to the outlet 26 and is connected to the outlet 26.
- the cross sections of the first liquid flow path 211, the second liquid flow path 212, and the fifth liquid flow path 215 are all formed in a substantially circular shape with respect to the direction orthogonal to the liquid flow.
- the cross sections of the third liquid flow path 213 and the fourth liquid flow path 214 are formed in a substantially quadrangular shape with respect to the direction orthogonal to the liquid flow.
- the cross sections of the first liquid flow path 211 and the fifth liquid flow path 215 are formed to be larger than the cross sections of the second liquid flow path 212, the third liquid flow path 213, and the fourth liquid flow path 214.
- a supply pipe for supplying liquid is inserted into the first liquid flow path 211 from the inflow port 25, and a discharge pipe for discharging the liquid is inserted into the fifth liquid flow path 215 from the outflow port 26. Therefore, if the cross sections of the first liquid flow path 211 and the fifth liquid flow path 215 are formed to be large, the supply pipe and the discharge pipe can be easily inserted into the first liquid flow path 211 and the fifth liquid flow path 215. ..
- the separation element accommodating portion 22A is a space for accommodating the separation column 30.
- the separation element accommodating portion 22A is along the flow path along a part of the flow path (between the first liquid flow path 211 and the third liquid flow path 213) on the upstream side of the optical detection cell unit 23 through which the measurement light passes. It is provided. Details of the separation column 30 will be described later.
- the optical detection cell unit 23 is a space where the measurement light is irradiated. As shown in FIG. 4, the optical detection cell unit 23 is provided vertically in a part of the flow path through which the liquid passes (between the third liquid flow path 213 and the fourth liquid flow path 214). The optical detection cell unit 23 is provided on the third plate-shaped plate 203 in the plate body 20A along the Z-axis direction of the plate body 20A. The optical detection cell unit 23 sandwiches the third plate-shaped plate 203 between the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202, so that the first hole portion 203b and the first plate-shaped plate 203 of the third plate-shaped plate 203 are sandwiched. It is formed by the joint surface of 201 and the second plate-shaped plate 202.
- the optical detection cell unit 23 is formed in a circular shape in the axial direction thereof, and is formed in a rectangular shape in the side view of the plate body 20A as shown in FIG.
- the optical detection cell unit 23 is formed in a size that allows the liquid and the measurement light to pass through in the axial direction thereof, and as shown in FIGS. 3 and 4, the optical detection cell unit 23 is formed from the liquid flow path 21 in the axial direction thereof. It has a large cross section.
- the size of the optical detection cell unit 23 in the axial direction can be appropriately set according to the amount of the liquid used for the inspection, the concentration of the components contained in the liquid, and the like.
- the size of the optical detection cell unit 23 in the axial direction can be set by adjusting the size of the first hole portion 203b.
- the first hole 203b may be formed in a size that allows the liquid and the measurement light to pass through, and the cross-sectional shape is not limited to a circle, but may be a polygon such as a quadrangle.
- the optical detection cell unit 23 has a liquid inlet 23a and an outlet 23b on its inner wall. It is provided on the inner wall orthogonal to the incident direction of the measurement light. As shown in FIG. 4, the inflow port 23a is located on the end face side of the optical detection cell portion 23 in the ⁇ Y axis direction, and the outlet 23b is located on the end face side of the optical detection cell portion 23 in the + Y axis direction.
- the optical detection cell unit 23 is connected to the third liquid flow path 213 on the inner surface of the optical detection cell unit 23 in the ⁇ Y axis direction in the side view of the flow path plate 10A. , The optical detection cell unit 23 is connected to the fourth liquid flow path 214 on the inner surface in the + Y axis direction.
- the separation column 30 is arranged in the separation element accommodating portion 22A and is accommodated in a state of being sandwiched between the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202.
- the separation column 30 separates the components in the liquid, and for example, a separation column for liquid chromatography is used.
- the separation column 30 is formed in a columnar shape.
- the separation column 30 has a porous stationary phase inside.
- the stationary phase separates each component contained in the liquid due to the difference in interaction (for example, hydrophobic interaction, ion exchange, etc.) with each component contained in the liquid passing through the stationary phase.
- the stationary phase separates each component contained in the liquid by utilizing the difference in moving speed based on the difference in adsorptivity and partition coefficient of each component contained in the liquid.
- the stationary phase separates the components contained in the blood, depending on the size and charge state of the molecule.
- the stationary phase can be formed of a porous body or an aggregate of fine particles.
- the stationary phase material is selected from an inorganic material, an organic material, and the like, depending on the type of liquid and the type of component to be separated.
- the stationary phase can include a monolith structure made of an inorganic material, an organic material, or the like. In the monolith structure, the sizes of voids and pores, or a combination thereof can be appropriately adjusted according to the purpose. As the monolith structure, silica monolith or the like is used.
- the grooves and holes of the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 may be formed when the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 are molded by injection molding or transfer molding. , May be formed by machining or processing with a laser or the like. Further, a groove may be formed on the surfaces of the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 by press working or the like.
- the joint surface of the third plate-shaped plate 203 is sandwiched between the joint surfaces of the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202. , Stack these plate plates so that the positions of these plate plates do not shift.
- the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 are integrally joined by, for example, heating and welding (thermocompression bonding) or the like.
- the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 are integrally joined by applying an adhesive to the portions other than the portions corresponding to the grooves and holes, and then laminating them together. ..
- the flow path plate 10A shown in FIG. 1 is obtained.
- FIG. 6 is a diagram schematically showing an analyzer provided with the flow path plate 10A.
- the measuring device (analyzer) 40A includes a flow path plate 10A, a light irradiation unit 41, a light receiving unit 42, a control unit 43, and a display unit 44.
- the light irradiation unit 41 irradiates the optical detection cell unit 23 of the flow path plate 10A with the measurement light.
- a known light source such as an LED, a tungsten lamp, or a laser can be used.
- the light receiving unit 42 receives and detects the measurement light that is irradiated from the light irradiation unit 41 and has passed through the optical detection cell unit 23 in the flow path plate 10A.
- the light receiving unit 42 passes through the optical detection cell unit 23 so that the optical axis of the measurement light emitted from the light irradiation unit 41 and the optical axis of the measurement light received by the light receiving unit 42 are substantially on the same straight line. Therefore, it is provided so as to face the light irradiation unit 41.
- the light receiving unit 42 may be any as long as it can detect the measurement light, and a known detector can be used.
- the light receiving unit 42 is connected to the control unit 43 via the wiring 46.
- the control unit 43 analyzes the liquid that has passed through the optical detection cell unit 23 of the flow path plate 10A based on the detection result of the measurement light detected by the light receiving unit 42.
- the control unit 43 transmits the analysis result to the display unit 44.
- the display unit 44 displays the analysis result transmitted from the control unit 43.
- the position of the flow path plate 10A is fixed in the analyzer 40A. After that, as shown in FIG. 6, a supply pipe 47 for supplying the liquid as a sample is automatically inserted into the inflow port 25, and a discharge pipe 48 for discharging the liquid is automatically inserted into the outflow port 26. After that, the liquid is injected from the supply pipe 47 into the inflow port 25.
- the liquid flows from the inflow port 25 through the first liquid flow path 211 in the thickness direction of the flow path plate 10A, and then passes through the second liquid flow path 212 to accommodate the separating element. It is supplied to 22A.
- the liquid passes through the separation column 30 in the separation element accommodating portion 22A, and each component contained in the liquid is separated by the separation column 30. After that, the liquid from which each component is separated by the separation column 30 is supplied from the separation element accommodating portion 22A to the optical detection cell portion 23 through the third liquid flow path 213.
- the liquid When the liquid is supplied to the optical detection cell unit 23, the liquid flows in the optical detection cell unit 23 in the optical detection cell unit 23.
- the liquid that has passed through the optical detection cell unit 23 flows through the fourth liquid flow path 214 and the fifth liquid flow path 215 to the outlet 26, and is discharged from the outlet 26.
- the measurement light is irradiated from the light irradiation unit 41 into the optical detection cell unit 23 so as to pass through the optical detection cell unit 23.
- the light emitted from the light irradiation unit 41 passes through the optical detection cell unit 23, is received by the light receiving unit 42, and is detected.
- the measurement light visible light, ultraviolet light, infrared light and the like can be used.
- the detection result detected by the light receiving unit 42 is sent to the control unit 43 via the wiring 46, and each of the detection results in the liquid passed through the optical detection cell unit 23 provided in the optical detection cell unit 23 by the control unit 43.
- the components are analyzed.
- the control unit 43 transmits the analysis result to the display unit 44, and the analysis result is displayed on the display unit 44.
- the optical detection cell portion 23 is formed in the third plate-shaped plate 203, and the third plate-shaped plate 203 is formed by using a material having a low transmittance of measurement light. Therefore, even if the measurement light hits the inner wall surface of the optical detection cell unit 23, the measurement light does not pass through the optical detection cell unit 23 and passes through the optical detection cell unit 23 as leakage light to the outside of the third plate-shaped plate 203. It is suppressed from being emitted. Further, light having a wavelength close to the measurement light (external light) is not incident on the optical detection cell unit 23 from the outside of the optical detection cell unit 23. Therefore, only the measurement light that has passed through the optical detection cell unit 23 is received and detected by the light receiving unit 42. As a result, the components in the liquid that have passed through the optical detection cell unit 23 are analyzed.
- the control unit 43 can calculate the absorbance of the liquid from the transmittance of the measurement light detected by the light receiving unit 42.
- the absorbance is proportional to the concentration of the liquid, and when the absorbance is A and the transmittance is T, it is obtained from the transmittance of the measured light as shown in the following formula (1).
- the transmittance of the measurement light is determined when the amount of measurement light (incident light) incident on the optical detection cell unit 23 is I0 and the amount of measurement light (transmitted light) passing through the optical detection cell unit 23 is I. As shown in the following formula (2), it is obtained from the amount of incident light and the amount of transmitted light.
- the light amount I0 of the incident light uses the measured value of the reference liquid (transmittance 100%) introduced before the liquid is added into the plate body 20A as the light amount I0 of the incident light. it can.
- the reference liquid for example, pure water or the like can be used.
- the flow path plate 10A includes a plate main body 20A, a flow path through which the liquid passes, and an optical detection cell portion 23 provided inside the plate main body 20A.
- the plate body 20A has a second plate-shaped plate 201 and a second plate-shaped plate 202 having a high transmittance of measurement light and a second plate-shaped plate 201 and a second plate-shaped plate 202 having a lower transmittance of measurement light than the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202. It has a three-plate-shaped plate 203.
- the optical detection cell portion 23 is formed on the third plate-shaped plate 203.
- the liquid supplied to the flow path plate 10A flows to the optical detection cell portion 23 formed on the third plate-shaped plate 203.
- the measurement light irradiated to the optical detection cell unit 23 causes the liquid flowing in the optical detection cell unit 23 to flow. After passing through, the light is received by the light receiving portion 42 outside the flow path plate 10A. Even if the measurement light applied to the optical detection cell unit 23 hits the inner wall of the optical detection cell unit 23, the measurement light is suppressed from being transmitted from the inner wall of the optical detection cell unit 23, so that the measurement light passes through the optical detection cell unit 23.
- the material of the third plate-shaped plate 203 can be appropriately selected according to the wavelength of the measurement light for detection. Therefore, the flow path plate 10A can measure the liquid component according to the wavelength of the measurement light.
- the flow path plate 10A includes the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203, all of which are an olefin resin, an acrylic resin, a styrene resin, a vinyl resin, and a fluorine resin. , It is preferable to form one or more selected from the group consisting of engineering plastics and super engineering plastics.
- the third plate-shaped plate 203 is formed by using a material having a low transmittance of the measurement light according to the wavelength of the measurement light, while the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202 are formed by the measurement light. It can be formed by using a material having a high transmittance.
- the above materials are excellent in solvent resistance, heat resistance, pressure resistance and the like. Therefore, by forming the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 using these materials, the liquids used for various inspections can be stably used.
- the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202 contain COC as an acrylic resin
- the third plate-shaped plate 203 contains COP or the first plate-shaped plate 201 and the first plate-shaped plate 201 as an acrylic resin. It is preferable to contain a COC having a lower transmittance of measurement light than the COC used in the two-plate plate 202.
- the cycloolefin polymer or cycloolefin copolymer is a cycloolefin resin and is the same material.
- the plate body 20A By forming the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 with a cycloolefin-based resin, the plate body 20A can be formed of the same material. As a result, it is possible to reduce a decrease in joint strength when the plate-shaped plates constituting the plate body 20A are bonded to each other. Further, by forming the plate body 20A from the same material, the basic physical properties of these plate-shaped plates are almost the same, so that the stress acting between the plate-shaped plates due to a temperature change or the like can be reduced. Further, it is possible to join the plate-shaped plates to each other without using an adhesive or the like.
- the inflow port 23a and the outflow port 23b of the optical detection cell unit 23 can be provided on the side surface of the optical detection cell unit 23 as shown in FIG.
- the inflow port 23a and the outflow port 23b are provided at positions orthogonal to the incident direction of the measurement light of the optical detection cell unit 23.
- the flow path plate 10A has a separation element accommodating portion 22A in the flow path on the upstream side of the optical detection cell portion 23 located in the flow path through which the measurement light passes, and is inside the separation element accommodating portion 22A. Is provided with a separation column 30. As a result, the flow path plate 10A can analyze the components in the liquid in the optical detection cell unit 23 after separating the liquid components in the separation column 30.
- the flow path plate 10A is formed so that the separation element accommodating portion 22A straddles the plate interface between the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203. As a result, the flow path plate 10A can optimally provide the separation element accommodating portion 22A at an arbitrary location in the plate main body 20 according to its shape, size, and the like.
- the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202 contain COC as an acrylic resin
- the third plate-shaped plate 203 contains COP or the first plate-shaped plate 201 and the first plate-shaped plate 201 as an acrylic resin.
- COC having a lower transmittance of the measurement light than the COC used in the two-plate plate 202 ultraviolet light having a wavelength of 260 nm to 300 nm can be used as the measurement light.
- the transmittance of the measured light of COC used for forming the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202 can be 80% or more, and the transmittance of the measured light of COC used for forming the third plate-shaped plate 203 is 0.
- Ultraviolet light with a wavelength of 260 nm to 300 nm is effective for analysis of protein solutions.
- Protein solutions generally exhibit an ultraviolet absorption peak (around 200 nm to 215 nm) derived from peptide bonds and an absorption peak at 280 nm derived from the side chain of aromatic amino acids (eg, tyrosine, tryptophan, etc.).
- the peaks around 200 nm to 215 nm often overlap with the absorption wavelengths of other solvent components, etc., so it is difficult to measure the protein concentration using these peaks around 200 nm to 215 nm, which is not practical. Absent.
- absorption at 280 nm does not overlap with absorption wavelengths of other solvent components and the like, it can be said that it is preferable to use a peak near 280 nm for protein quantification. Therefore, it is effective to use ultraviolet light having a wavelength of 260 nm to 300 nm, particularly ultraviolet light having a wavelength of 280 nm, for measuring the protein concentration of the protein solution.
- the flow path plate 10A can be effectively used for analyzing the protein concentration of a protein solution because the components contained in the liquid can be sideways with high accuracy even when ultraviolet light having a wavelength of 260 nm to 300 nm is used.
- the flow path plate 10A has trace amounts of blood components such as proteins and nucleic acids contained in blood, chemical substances contained in wastewater discharged from factories and the like, and components contained in groundwater. It is possible to analyze various substances easily and with high accuracy. Therefore, the flow path plate 10A can be suitably used in various applications such as clinical examinations, food examinations, environmental examinations, and medical sites such as medical treatment and nursing. In particular, it can be effectively used for a point-of-care test (Point-of-care testing (POCT)) for a simple and quick test in a medical field.
- POCT Point-of-care testing
- the plate body 20A may be formed in another shape such as a circle in addition to the rectangular shape in a plan view.
- the plate body 20A is formed of three plate-shaped plates (first plate-shaped plate 201, second plate-shaped plate 202, and third plate-shaped plate 203), but is not limited thereto.
- the plate body 20A may include a plurality of plate-shaped plates of any one of the three plate-shaped plates, and may be formed of four or more plate-shaped plates.
- the plate body 20A may include a plurality of third plate-shaped plates 203.
- the separation element accommodating portion 22A may be provided in the flow path on the upstream side of the flow path through which the measurement light passes.
- the flow path plate 10A does not include the separation element accommodating portion 22A, and the separation column 30 may not be accommodated in the plate body 20A.
- the components are separated by the separation column 30 outside the flow path plate 10A, and the liquid from which the components are separated is introduced from the inflow port 25.
- the separation element accommodating portion 22A may be formed by the groove portion of the second plate-shaped plate 202 and the groove portion of the third plate-shaped plate 203, or may be formed in the third plate-shaped plate 203. You may.
- the cross-sectional area of the optical detection cell unit 23 in the axial direction may be the same as the cross-sectional area of the liquid flow path 21 or smaller than the cross-sectional area of the liquid flow path 21.
- the optical detection cell unit 23 may be provided with one of the liquid inlet 23a and the liquid outlet 23b on the inner wall orthogonal to the incident direction of the measurement light and the other in the incident direction of the measurement light.
- the flow path plate 10A collects or collimates the measurement light at a position where the measurement light is incident or emitted at one or both of the first plate-shaped plate 201 and the second plate-shaped plate 202.
- a convex groove portion having a convex bottom portion or a concave groove portion having a concave bottom portion may be provided so that the function as a lens can be exhibited.
- a dome-shaped lens (convex lens) that bulges on the incident side or the exit side is formed by providing a convex groove portion formed so that the central portion rises in a dome shape on the incident side or the exit side of the measurement light. can do.
- the function as a convex lens can be exerted on the incident side or the outgoing side of the measurement light.
- FIG. 8 is a diagram showing an example of a configuration in which a lens is formed at a position where the measurement light is incident on the flow path plate 10A.
- the flow path plate 10A is convex by providing a convex groove 51 formed so that the central portion rises in a dome shape on the incident surface of the measurement light of the first plate-shaped plate 201.
- a lens 52 having a convex incident side of the measurement light is formed on the emission side of the measurement light of the groove 51 (between the convex groove 51 and the emission surface of the measurement light of the first plate-shaped plate 201).
- the lens 52 By forming the lens 52 at a position where the measurement light is incident on the optical detection cell portion 23 of the first plate-shaped plate 201, the measurement light can be collimated by the lens 52 as shown in FIG. A large amount of measurement light is incident on the optical detection cell unit 23. As a result, the components in the liquid can be measured with higher accuracy.
- the flow path plate 10A may be provided with the lens 52 at a position where the measurement light of the plate body 20A is emitted. In this case, more measurement light can be reliably incident on the light receiving portion 42 outside the flow path plate 10A. As a result, the components in the liquid can be measured with high accuracy.
- the flow path plate 10A may be provided with a bandpass filter at a position where the measurement light is incident on either or both of the incident side surface and the exit side surface of the plate body 20A.
- FIG. 10 is a diagram showing an example of a configuration in which a bandpass filter is provided at a position where the measurement light is incident on the flow path plate 10A.
- a specific wavelength is provided from the hole 60a having a predetermined size provided in the bandpass filter 60. Since only the measurement light of the above can be passed through, only the measurement light of a specific wavelength can be incident on the plate body 20A.
- the flow path plate 10A may be provided with a bandpass filter 60 on the exit side surface of the plate body 20A. In this case, only the measurement light having a specific wavelength can be emitted from the plate body 20A.
- the flow path plate 10B according to the second embodiment will be described.
- the flow path plate 10B according to the present embodiment has a third plate so that the axial direction of the separation element accommodating portion 22A of the flow path plate 10A according to the first embodiment is the height direction (Z-axis direction). It is arranged vertically on the shaped plate, and the flow path is provided at both ends of the separating element accommodating portion with tapered portions whose diameters are reduced toward the inflow side or the outflow side of the liquid to be inspected.
- FIG. 11 is a perspective view of the flow path plate according to the second embodiment
- FIG. 12 is a plan view of the flow path plate
- FIG. 13 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 14 is an exploded perspective view of the flow path plate.
- the flow path plate 10B has a plate body 20B and a separation column 30.
- the plate body 20B has a first plate-shaped plate 201, a second plate-shaped plate 202, and a third plate-shaped plate 203.
- the plate body 20B has a flow path through which the sample passes.
- this flow path includes a liquid flow path 21, a separation element accommodating portion 22B, an optical detection cell portion 23, and tapered portions 27A and 27B.
- the separation element accommodating portion 22B is formed vertically in the third plate-shaped plate so that its axial direction is the height direction (Z-axis direction).
- the flow path is the same as the flow path plate 10A according to the first embodiment, except that the structure of the flow path inside the plate body 20B is changed. Only explain.
- the flow path includes a liquid flow path 21, a separation element accommodating portion 22B, an optical detection cell portion 23, and tapered portions 27A and 27B.
- the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 have a groove portion or a groove portion having a shape corresponding to the liquid flow path 21, the separating element accommodating portion 22B, the optical detection cell portion 23, and the tapered portions 27A and 27B. A hole is formed.
- the holes of the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 are formed in a circular shape when viewed from the center line of the holes.
- a part of the liquid flow path 21 (a part of the first liquid flow path 211, which will be described later) is formed on the first plate-shaped plate 201.
- the groove of the third plate-shaped plate 203 is a part of the liquid flow path 21 (described later, the second liquid flow path 212 and the third liquid flow path 213) from the center line of the groove of the third plate-shaped plate 203. As seen, they are formed symmetrically in the vertical and horizontal directions. That is, a part of the liquid flow path 21 (the second liquid flow path 212 and the third liquid flow path 213, which will be described later) sandwiches the joint surface between the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203. It is formed on the third plate-shaped plate 203.
- the separation element accommodating portion 22B is formed in the third hole portion 203c of the third plate-shaped plate 203.
- the optical detection cell portion 23 is formed in a circular shape in the first hole portion 203b of the third plate-shaped plate 203.
- the liquid flow path 21, the separating element accommodating portion 22B, and the optical detection cell portion 23 are formed.
- the flow path is provided inside the plate body 20B and functions as a passage for the liquid to pass through the plate body 20B.
- the liquid flow path 21 has a first liquid flow path 211, a second liquid flow path 212, a third liquid flow path 213, and a fourth liquid flow path 214.
- the liquid flow path 21 forms a straight line from the inflow port 25 to the outflow port 26 in a plan view of the flow path plate 10B (see FIG. 12) with the separation element accommodating portion 22B and the optical detection cell portion 23 in between. There is.
- the liquid flow path 21 has a folded structure in the side view of the flow path plate 10B (see FIG. 15) with the separation element accommodating portion 22A and the optical detection cell portion 23 interposed therebetween.
- the first liquid flow path 211 is formed substantially perpendicular to the inflow port 25 in the thickness direction (-Z axis direction) of the flow path plate 10B.
- the first liquid flow path 211 extends from the inflow port 25 along the ⁇ Z axis direction to the middle of the first plate-shaped plate 201 and is connected to the tapered portion 27A.
- the second liquid flow path 212 connects the tapered portion 27B and the optical detection cell portion 23.
- the second liquid flow path 212 extends from the tapered portion 27B along the ⁇ Z axis direction to the boundary portion between the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203. After that, it extends in the + Y axis direction of the flow path plate 10B along the boundary portion between the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203, and is connected to the optical detection cell portion 23.
- the third liquid flow path 213 connects the optical detection cell unit 23 and the fourth liquid flow path 214.
- the third liquid flow path 213 extends from the optical detection cell portion 23 along the boundary portion between the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 in the + Y-axis direction of the flow path plate 10A. It is connected to the fourth liquid flow path 214.
- the fourth liquid flow path 214 is formed substantially perpendicular to the thickness direction (+ Z axis direction) of the flow path plate 10B from the third liquid flow path 213 toward the outlet 26.
- the fourth liquid flow path 214 extends from the third liquid flow path 213 along the + Z axis direction to the outlet 26 and is connected to the outlet 26.
- the cross sections of the first liquid flow path 211, a part of the second liquid flow path 212, and the fourth liquid flow path 214 are all formed in a substantially circular shape with respect to the direction orthogonal to the liquid flow.
- the remaining cross sections of the second liquid flow path 212 and the third liquid flow path 213 are formed in a substantially quadrangular shape with respect to the direction orthogonal to the liquid flow.
- the separation element accommodating portion 22B is formed in a circular shape by the inside of the third plate-shaped plate 203 in a plan view. As shown in FIG. 13, the separating element accommodating portion 22B is formed perpendicular to the third plate-shaped plate 203 so that its axial direction is parallel to the height direction (Z-axis direction).
- the tapered portion 27A is formed in the flow path inside the first plate-shaped plate 201.
- the tapered portion 27A is connected to the liquid inlet of the separating element accommodating portion 22B, and its diameter is reduced toward the liquid inflow side (+ Z axis direction).
- the tapered portion 27A can facilitate the inflow of liquid into the separating element accommodating portion 22B.
- the maximum diameter of the tapered portion 27A in a plan view is smaller than the maximum diameter of the separating element accommodating portion 22B in a plan view.
- the tapered portion 27B is formed in the flow path inside the third plate-shaped plate 203.
- the tapered portion 27B is connected to the liquid outlet of the separating element accommodating portion 22B, and the diameter is reduced toward the liquid outflow side ( ⁇ Z axis direction).
- the tapered portion 27B can smooth the outflow of the liquid from the separating element accommodating portion 22B.
- the maximum diameter of the tapered portion 27B in a plan view is smaller than the maximum diameter of the separating element accommodating portion 22B in a plan view.
- the grooves and holes of the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 may be formed when the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 are molded by injection molding or transfer molding. , May be formed by machining or processing with a laser or the like. Further, a groove may be formed on the surfaces of the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 by press working or the like.
- the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate are stacked so that the positions of 203 are not displaced.
- the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 are integrally joined by, for example, thermocompression bonding.
- the first plate-shaped plate 201, the second plate-shaped plate 202, and the third plate-shaped plate 203 are integrally joined by applying an adhesive to the portions other than the portions corresponding to the grooves and holes, and then laminating them together. ..
- the flow path plate 10B shown in FIG. 11 is obtained.
- FIG. 15 is a diagram schematically showing an analyzer provided with the flow path plate 10B.
- the analyzer 40B includes a flow path plate 10B, a light irradiation unit 41, a light receiving unit 42, a control unit 43, and a display unit 44.
- the description of these configurations will be described. Is omitted.
- the position of the flow path plate 10B is fixed in the analyzer 40B. After that, as shown in FIG. 15, a supply pipe 47 for supplying the liquid is automatically inserted into the inflow port 25, and a discharge pipe 48 for discharging the liquid is automatically inserted into the outflow port 26. After that, the liquid is injected from the supply pipe 47 into the inflow port 25.
- the liquid flows from the inflow port 25 through the first liquid flow path 211 in the thickness direction of the flow path plate 10B, and then is supplied to the separation element accommodating portion 22B through the taper portion 27A.
- the liquid passes through the separation column 30 in the separation element accommodating portion 22B, and the components in the liquid are separated by the separation column 30.
- the liquid whose components are separated by the separation column 30 is supplied from the separation element accommodating portion 22B to the optical detection cell portion 23 through the taper portion 27B and the second liquid flow path 212.
- the liquid When the liquid is supplied to the optical detection cell unit 23, the liquid flows in the optical detection cell unit 23 in the optical detection cell unit 23.
- the liquid that has passed through the optical detection cell unit 23 flows through the third liquid flow path 213 and the fourth liquid flow path 214 to the outlet 26, and is discharged from the outlet 26.
- the measurement light is irradiated from the light irradiation unit 41 into the optical detection cell unit 23 so as to pass through the optical detection cell unit 23.
- the light emitted from the light irradiation unit 41 passes through the optical detection cell unit 23, is received by the light receiving unit 42, and is detected.
- Visible light, ultraviolet light, infrared light, or the like can be used as the measurement light, and it is preferable to use ultraviolet light having a wavelength of 260 nm to 300 nm.
- the detection result detected by the light receiving unit 42 is sent to the control unit 43 via the wiring 46, and the control unit 43 analyzes the liquid that has passed through the optical detection cell unit 23 provided in the optical detection cell unit 23. Will be done.
- the control unit 43 transmits the analysis result to the display unit 44, and the analysis result is displayed on the display unit 44.
- the optical detection cell portion 23 is formed in the third plate-shaped plate 203, and the third plate-shaped plate 203 is formed by using a material having a low transmittance of measurement light. Therefore, even if the measurement light hits the inner wall surface of the optical detection cell unit 23, the measurement light does not pass through the optical detection cell unit 23 and passes through the optical detection cell unit 23 as leakage light to the outside of the third plate-shaped plate 203. It is suppressed from being emitted. Further, light having a wavelength close to the measurement light (external light) is not incident on the optical detection cell unit 23 from the outside of the optical detection cell unit 23. Therefore, only the measurement light that has passed through the optical detection cell unit 23 is received and detected by the light receiving unit 42. As a result, the components in the liquid that have passed through the optical detection cell unit 23 are analyzed.
- the tapered portion 27A is provided on the inflow port side of the separating element accommodating portion 22B and the tapered portion 27B is provided on the outflow side of the separating element accommodating portion 22B, the liquid flowing in from the inflow port 25 can be collected. , Stable flow in the separating element accommodating portion 22B. Further, the liquid flowing out from the separation element accommodating portion 22B stably flows in the second liquid flow path 212.
- the flow path plate 10B is provided with tapered portions 27A and 27B at both ends of the optical detection cell portion 23 so that the liquid flowing into the optical detection cell portion 23 can smoothly flow through the entire separation column 30.
- the flow of the liquid discharged to the outside from the optical detection cell unit 23 can be kept constant.
- the components in the liquid can be stably separated at a constant ratio in the separation element accommodating portion 22B.
- erroneous detection of components in the liquid in the optical detection cell unit 23 can be reduced, and the measurement accuracy of the measurement light transmitted through the optical detection cell unit 23 can be further improved.
- the flow path plate 10B is formed so that the optical detection cell portion 23 is perpendicular to one main surface of the plate body 20B in the flow direction of the liquid.
- the tapered portion 27A is formed in the flow path inside the first plate-shaped plate 201, and the separating element accommodating portion 22B is formed in the flow path inside the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203. Then, the maximum diameter of the tapered portion 27A is made smaller than the maximum diameter of the separating element accommodating portion 22B.
- the separating element accommodating portion 22B is formed so as to straddle the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203.
- the flow path plate 10B can easily combine the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203 while accommodating the separation column 30 in the separating element accommodating portion 22B.
- the boundary portion between the tapered portion 27A and the separating element accommodating portion 22B is different from the interface between the first plate-shaped plate 201 and the third plate-shaped plate 203. Since there is no gap at the boundary between the tapered portion 27A and the separating element accommodating portion 22B, the separation column 30 provided in the separating element accommodating portion 22B stabilizes the separation of the liquid while preventing the liquid from leaking from the boundary portion. Can be done.
- the flow path plate 10B has a tapered portion 27B formed in a flow path inside the third plate-shaped plate 203, and the maximum diameter of the tapered portion 27B in a plan view is larger than the maximum diameter of the separating element accommodating portion 22B in a plan view. Make it smaller. Since the separation element accommodating portion 22B is formed so as to straddle the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203, it is separated when the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203 are bonded together. While accommodating the separation column 30 in the element accommodating portion 22B, the alignment of the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203 can be easily performed. Therefore, the flow path plate 10B can easily combine the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203 while accommodating the separation column 30 in the separating element accommodating portion 22B.
- the third plate-shaped plate 203 may be formed of a plurality of plate-shaped plates.
- the third plate-shaped plate 203 is composed of the third plate-shaped plate 203A and the third plate-shaped plate 203B, and the third plate-shaped plate 203A and the third plate-shaped plate 203B are laminated. It may be configured as follows.
- the third plate-shaped plate 203 is composed of the third plate-shaped plate 203A, the third plate-shaped plate 203B, and the third plate-shaped plate 203C, and these plate-shaped plates 2 are laminated. May be configured.
- the separation element accommodating portion 22B may be formed only on the third plate-shaped plate 203.
- the separation element accommodating portion 22B may be formed so as to straddle the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203.
- the separation element accommodating portion 22B is formed so as to straddle the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203, when the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203 are bonded together, While accommodating the separation column 30 in the separation element accommodating portion 22B, the alignment of the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203 can be easily performed.
- the flow path plate 10B can easily combine the second plate-shaped plate 202 and the third plate-shaped plate 203 while accommodating the separation column 30 in the separating element accommodating portion 22B.
- the separation element accommodating portion 22B and the tapered portion 27A may be formed only on the third plate-shaped plate 203.
- the third plate-shaped plate 203 is composed of the third plate-shaped plate 203A and the third plate-shaped plate 203B so that the separation column 30 can be accommodated therein.
- the heights of the third plate-shaped plate 203A and the third plate-shaped plate 203B can be appropriately changed in design, and may be substantially the same or different.
- the tapered portion 27B may be formed on the second plate-shaped plate 202.
- the second liquid flow path 212 is connected to the emission surface side of the measurement light of the optical detection cell unit 23, or is formed so as to straddle the third plate-shaped plate 203 to the second plate-shaped plate 202 for optical detection. It is connected to the cell portion 23.
- the flow rate adjusting portions 28A and 28B formed so as to have a plurality of stepped steps may be provided instead of the tapered portions 27A and 27B.
- the flow rate adjusting unit 28A is formed so that the cross section decreases toward the liquid inflow side (+ Z axis direction), and the flow rate adjusting unit 28B has a cross section toward the liquid outflow side (-Z axis direction). It is formed to be small. Even in this case, the flow rate adjusting portions 28A and 28B of the flow path plate 10B can smoothly inflow the liquid into the separating element accommodating portion 22B and the liquid outflow from the separating element accommodating portion 22B.
- Example 1 The substrate for the first plate-shaped plate and the substrate for the second plate-shaped plate were each formed into a plate shape using a cycloolefin copolymer (COC) (TOPAS (registered trademark) 8007X10, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.).
- the substrate for the third plate-shaped plate was molded into a plate shape using a cycloolefin copolymer (COC) (TOPAS (registered trademark) 8007S-04, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.).
- Grooves or holes were formed so that a predetermined flow path was formed on the first plate-shaped plate substrate and the third plate-shaped plate substrate, and the first plate-shaped plate and the third plate-shaped plate were produced.
- the substrate for the second plate-shaped plate was used as it was as the second plate-shaped plate.
- an adhesive is applied to the joint surfaces of the three plate-shaped plates, and then the third plate-shaped plate is sandwiched between the first plate-shaped plate and the second plate-shaped plate and thermocompression bonded to the first plate.
- the space between the shape plate and the third plate-shaped plate and the space between the third plate-shaped plate and the second plate-shaped plate were joined.
- a flow path plate having a flow path inside was produced.
- the size of the optical detection cell inside was about 0.5 mm in diameter and about 5.0 mm in length in the axial direction.
- An aperture (opening: 1.0 mm) was provided on the emission side of the measurement light irradiated to the flow path plate.
- Example 1 COC (TOPAS (registered trademark) 8007X10, polyplastic (registered trademark) 8007X10) was used instead of COC (TOPAS (registered trademark) 8007S-04, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) as a material for forming the third plate-shaped plate.
- a test body was prepared in the same manner as in Example 1 except that (manufactured by Co., Ltd.) was used.
- a BSA aqueous solution (BSA concentration: about 2.5 mg / ml) was injected into the inflow port of the flow path plate at a rate of 0.5 ml / min by injection (capacity: 20 ml) as a measurement liquid.
- measurement light (wavelength: 280 nm) was irradiated into the flow cell of the flow path plate from a deuterium tungsten halogen light source (“DH-2000-BAL”, manufactured by BAS Co., Ltd.).
- the measurement light that passed through the optical detection cell unit was received by a detector (“USB4000”, manufactured by Ocean Optics Co., Ltd.).
- the transmittance of the measurement light was determined from the amount of the measurement light received by the detector, and the absorbance of the measurement light was measured.
- the transmittance of the measurement light was determined by the following formula (1), and the absorbance of the measurement light was calculated by the following formula (2).
- the absorbance was A
- the transmittance was T
- the amount of incident measurement light (incident light) was I0
- the amount of measurement light (transmitted light) that passed through the optical detection cell unit 23 was I.
- As the light intensity I0 of the incident light a measured value of pure water (transmittance 100%) was used as a reference liquid to be introduced before the liquid was added into the plate body 20A.
- A LOG (1 / T) ⁇ ⁇ ⁇ (1)
- T I / I0 ⁇ ⁇ ⁇ (2)
- Example 1 the COC (TOPAS (registered trademark) 8007X10, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) used for forming the first plate-shaped plate and the second plate-shaped plate was used for forming the third plate-shaped plate.
- FIG. 21 shows an example of the relationship between the wavelength of the measurement light irradiated to the existing COC (TOPAS (registered trademark) 8007S-04, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) and the transmittance of each COC. Note that FIG. 21 shows the transmittance of the measured light when the thickness of the plate-shaped plate formed by each COC is about 2 mm.
- TOPAS registered trademark
- the absorbance of COC (TOPAS (registered trademark) 8007X10) is COC1
- the absorbance of COC (TOPAS (registered trademark) 8007S-04) is COC2.
- the transmittance of the measurement light of COC1 was about 80%
- the transmittance of the measurement light of COC2 was 0%.
- the BSA concentration of the BSA aqueous solution is 7 of 0.1 mg / ml, 0.3 mg / ml, 0.4 mg / ml, 1.4 mg / ml, 2.5 mg / ml, 5.0 mg / ml and 10.0 mg / ml.
- a pattern was used.
- FIG. 22 shows the relationship between the BSA concentration of the BSA aqueous solution and the detected absorbance when the test piece of Example 1 was used, and
- FIG. 23 shows the measurement of the absorbance when the BSA concentration was 2.5 mg / ml. The result is shown.
- FIG. 24 shows the relationship between the BSA concentration of the BSA aqueous solution and the detected absorbance when the test piece of Comparative Example 1 was used, and FIG.
- FIGS. 22 and 24 show the measurement of the absorbance when the BSA concentration was 2.5 mg / ml. The result is shown.
- the absorbances in FIGS. 22 and 24 are peak values when the absorbance is measured.
- the broken lines in FIGS. 22 and 24 are calibration curves showing the relationship between the BSA concentration of the BSA aqueous solution and the measured absorbance.
- Example 1 As the BSA concentration of the BSA aqueous solution increased, the detected absorbance increased at a substantially equal rate.
- the absorbance of the BSA aqueous solutions having different BSA concentrations was substantially on the calibration line prepared based on the absorbance values of the BSA aqueous solutions having different BSA concentrations. Further, as shown in FIG. 23, the absorbance at a BSA concentration of about 2.5 mg / ml rapidly increased to a peak value and then gradually decreased.
- the measured absorbance is proportional to the BSA concentration of the BSA aqueous solution.
- the BSA concentration of the BSA aqueous solution can be calculated from the absorbance of the BSA aqueous solution of unknown concentration.
- the absorbance values measured with each BSA aqueous solution were almost on the prepared calibration line, if the absorbance of the BSA aqueous solution to be inspected was measured, the BSA concentration of the BSA aqueous solution could be calculated with higher accuracy. It can be said that it can be done.
- the flow path plate according to the present embodiment can measure the components contained in the BSA aqueous solution with high accuracy by suppressing the leakage of the measurement light.
- the flow path plate suppresses leakage of the measurement light. It can be said that the components of the liquid can be measured with higher accuracy.
- 10A, 10B Flow path plate 20A, 20B Plate body 201 1st plate-shaped plate 202 2nd plate-shaped plate 203, 203A, 203B 3rd plate-shaped plate 21 Liquid flow path (flow path) 211 1st liquid flow path 212 2nd liquid flow path 213 3rd liquid flow path 214 4th liquid flow path 215 5th liquid flow path 22A, 22B Separation element accommodating part 23 Optical detection cell part (detection part) 27A, 27B Tapered part 30 Separation column (separation element) 40A, 40B measuring device (analyzer) 41 Light irradiation unit 42 Light receiving unit 43 Control unit 44 Display unit 52 Lens 60 Bandpass filter
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Abstract
本発明に係る流路プレートは、内部を流れる液体に測定光を照射して、前記液体中の成分を分析するための流路プレートであって、板状に形成されたプレート本体と、前記プレート本体の内部に設けられ、前記液体が通る流路と、前記流路の一部に設けられ、前記測定光が照射される検出部と、を備え、前記プレート本体は、前記測定光の入射側に設けられ、前記測定光の透過率が高い第1板状プレートと、前記測定光の出射側に設けられ、前記測定光の透過率が高い第2板状プレートと、前記第1板状プレートと前記第2板状プレートとの間に配置され、前記第1板状プレート及び前記第2板状プレートよりも前記測定光の透過率が低い第3板状プレートと、を有し、前記検出部は、前記第3板状プレートに形成される。
Description
本発明は、流路プレート、測定装置及び分析方法に関する。
液体(流体)中に含まれる化学物質などの微量な物質を分析する際、測定対象である液体を流路プレート(流路チップともいう)を用いて分析する方法がある。流路プレートを用いる場合、流路プレートの流路に光を当てて流路内を流れる液体を測定する。流路プレートを用いれば、一般に、分析に必要な試料や試薬の量が少量で済み、分析は精度良く短時間で行える。
流路プレートとして、例えば、内部に溶離液が通る通路を備えた液体クロマトグラフィー用チップ状フローセルがある(特許文献1参照)。
特許文献1の化学処理用カートリッジは、カートリッジの内部に、外部からサンプルを受け入れるウェルと、受け入れられたサンプル中の目的成分を分離するための分離溶媒をサンプルに混合し、サンプル中の目的成分と他の成分とを分離するためのウェルと、フィルタと、カラムとを備え、これらを流路で連結している。ローラ等により弾性基板が外部から加えられる外力によって変形し、流路が押し潰される。この押し潰される領域を移動させ、内部の液体の送液を行うことで、化学処理を行っている。
特許文献1の液体クロマトグラフィー用チップ状フローセルでは、最外層を構成する一対の第1透光性樹脂層及び第2透光性樹脂層の間に挟まれた中間層に、厚み方向に貫通する貫通孔を設けている。紫外光部発生素子から出力された分析光を、一対の第1透光性樹脂層及び第2透光性樹脂層に挟まれて溶離液で満たされた貫通孔内を透過させて、紫外光検出素子で受光している。
しかしながら、特許文献1の液体クロマトグラフィー用チップ状フローセルでは、通路がより微少になると、流路内を通る分析光の一部が漏れ易くなる可能性がある。流路内から漏れた分析光は漏れ光となり、紫外光検出素子で検出されると、ノイズとなり、流路内を通過した分析光の測定精度が低下することについて記載されていない。
本発明の一態様は、漏れ光を抑えて被検体の成分を高精度で測定できる流路プレートを提供することを目的とする。
本発明に係る流路プレートの一態様は、内部を流れる液体に測定光を照射して、前記液体中の成分を分析するための流路プレートであって、板状に形成されたプレート本体と、前記プレート本体の内部に設けられ、前記液体が通る流路と、前記流路の一部に設けられ、前記測定光が照射される検出部と、を備え、前記プレート本体は、前記測定光の入射側に設けられ、前記測定光の透過率が高い第1板状プレートと、前記測定光の出射側に設けられ、前記測定光の透過率が高い第2板状プレートと、前記第1板状プレートと前記第2板状プレートとの間に配置され、前記第1板状プレート及び前記第2板状プレートよりも前記測定光の透過率が低い第3板状プレートと、を有し、前記検出部は、前記第3板状プレートに形成される。
本発明に係る流路プレートの一態様は、漏れ光を抑えて被検体の成分を高精度で測定できる。
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書では、3軸方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)の3次元直交座標系を用い、流路プレートの幅方向をX軸方向とし、奥行き方向をY軸方向とし、高さ(厚さ)方向をZ軸方向とする。流路プレートの下から上に向かう方向を+Z軸方向とし、その反対方向を-Z軸方向とする。以下の説明において、+Z軸方向を上又は上方といい、-Z軸方向を下又は下方という場合がある。本明細書において数値範囲を示すチルダ「~」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
[第1の実施形態]
<流路プレート>
第1の実施形態に係る流路プレートについて説明する。図1は、第1の実施形態に係る流路プレートの斜視図であり、図2は、流路プレートの分解斜視図であり、図3は、流路プレートの平面図であり、図4は、図1のI-I断面図である。図1~図3に示すように、本実施形態に係る流路プレート10Aは、流路プレート10Aの平面視において、矩形状に形成され、内部を流れる測定対象液体(以下、単に液体という)に測定光を照射して、液体中の成分を分析するものである。
<流路プレート>
第1の実施形態に係る流路プレートについて説明する。図1は、第1の実施形態に係る流路プレートの斜視図であり、図2は、流路プレートの分解斜視図であり、図3は、流路プレートの平面図であり、図4は、図1のI-I断面図である。図1~図3に示すように、本実施形態に係る流路プレート10Aは、流路プレート10Aの平面視において、矩形状に形成され、内部を流れる測定対象液体(以下、単に液体という)に測定光を照射して、液体中の成分を分析するものである。
液体としては、例えば、生体由来の物質(血液、汗、唾液、又は尿等)、薬、医薬品、食品添加物、合成された化学物質(農料等)、又は環境負荷物質(工場等から排出される排水、廃液又は地下水等)が挙げられる。なお、以下の説明では、液体を、単に、試料(被検体)という場合がある。
図1及び図2に示すように、流路プレート10Aは、板状に形成されたプレート本体(基材ともいう)20Aと、液体中の成分を分離する分離素子の一例である分離カラム30とを有する。以下、流路プレート10Aを構成する、プレート本体20A及び分離カラム30について説明する。
(プレート本体)
図1に示すように、プレート本体20Aは、板状に形成されている。プレート本体20Aは、図3に示すように、平面視において、矩形状に形成されており、角に丸みを有する。プレート本体20Aは、光透過性を有する。なお、光透過性を有するとは、分析に使用される測定光がプレート本体20Aの外側から照射された際に、プレート本体20Aの内部を透過する透過性を有することをいう。測定光として、例えば、可視光(波長380nm~780nmの光)や紫外線(波長10nm~400nmの光)や赤外線(波長750nm~1000μmの光)等が挙げられる。
図1に示すように、プレート本体20Aは、板状に形成されている。プレート本体20Aは、図3に示すように、平面視において、矩形状に形成されており、角に丸みを有する。プレート本体20Aは、光透過性を有する。なお、光透過性を有するとは、分析に使用される測定光がプレート本体20Aの外側から照射された際に、プレート本体20Aの内部を透過する透過性を有することをいう。測定光として、例えば、可視光(波長380nm~780nmの光)や紫外線(波長10nm~400nmの光)や赤外線(波長750nm~1000μmの光)等が挙げられる。
図1に示すように、プレート本体20Aは、3つの板状プレート(第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203)を有する。プレート本体20Aは、第1板状プレート201と第2板状プレート202との間に第3板状プレート203を配置した状態で、3つの板状プレートをこれらの板厚方向に積層して構成している。
第1板状プレート(入射プレートともいう)201は、外部から照射される測定光の入射側に設けられる。第2板状プレート(出射プレートともいう)202は、測定光の出射側に設けられる。第3板状プレート(中間プレートともいう)203は、第1板状プレートと第2第1板状プレートとの間に配置される。
第1板状プレート201及び第2板状プレート202は、測定光の透過率が高く、第3板状プレート203は、第1板状プレート201及び第2板状プレート202よりも測定光の透過率が低い。
なお、透過率が高いとは、測定光の透過率が60%以上であることを意味し、好ましくは80%以上であり、より好ましくは90%以上である。板状プレートの透過率は、JIS K7361-1(プラスチック-透明材料の全光透過率の試験方法)に基づいて測定することができる。
第1板状プレート201及び第2板状プレート202は、分析に使用される測定光の透過率が高い材料を用いて形成される。前記材料としては、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック、熱硬化性樹脂及びガラス等が挙げられる。前記材料は、一つだけ用いてもよいし、二つ以上を併用してもよい。
オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン(PE)、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン等のポリエチレン樹脂;ポリプロピレン(PP)、プロピレン-エチレン共重合体等のポリプロピレン樹脂;シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)及びエチレン-環状オレフィン共重合体等のシクロオレフィン系樹脂を挙げることができる。これらの中でも、製造のし易さ、光が透過可能な波長の範囲の広さ、及び耐薬品性等の点から、シクロオレフィン系樹脂を用いることが好ましく、その中でも特に、COP及びCOCが好ましい。
COPは、シクロオレフィンモノマーを含む単量体成分を重合してなる樹脂である。COPを構成するシクロオレフィンモノマーは、特に限定されないが、ノルボルネン系モノマーであることが好ましい。ノルボルネン系モノマーとしては、ノルボルネン環を有するものであればよく、例えば、ノルボルネン及びノルボルナジエン等の二環体、ジシクロペンタジエン及びジヒドロキシペンタジエン等の三環体、テトラシクロドデセン等の四環体、シクロペンタジエン三量体等の五環体、及びテトラシクロペンタジエン等の七環体、並びにこれら多環体のアルキル(メチル、ブチル、プロピル及びブチル等)置換体、アルケニル(ビニル等)置換体、アルキリデン(エチリデン等)置換体、及びアリール(フェニル、トリル、及びナフチルなど)置換体等が挙げられる。これらの中でも、ノルボルネン、テトラシクロドデセンが特に好ましい。
また、COPは、シクロオレフィンモノマーの他に、シクロオレフィンモノマーと共重合可能な他のモノマーを含有していてもよい。他のモノマーとしては、直鎖状又は分岐鎖状のアルケンモノマーが挙げられ、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブテン、及び1-ヘキセン等のα-オレフィンが挙げられる。
COPは、例えば、ゼオノア(ZEONOR)(登録商標)として入手できる。
COCは、上記のシクロオレフィンモノマーを2種類以上組み合わせたコポリマーである。COCは、例えば、商品名TOPAS(登録商標)、特には、TOPAS(登録商標)8007X10(ポリプラスチック(株)製)として入手可能である。
アクリル系樹脂としては、例えば、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)が挙げられる。
スチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル・スチレン樹脂及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂が挙げられる。
ビニル系樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、アクリル酸共重合体及びポリビニルアルコールが挙げられる。
フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニル樹脂及びポリフッ化ビニリデンが挙げられる。
エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリカーボネート(PC)樹脂;ポリアセタール(POM)樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキシレンジメチルテレフタレート等のポリエステル樹脂;ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂;ポリフェニレンオキシド;ナイロン6、ナイロン66、芳香族ポリアミド等のポリアミド(PA)樹脂が挙げられる。
スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリサルフォン(PSF)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアリレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、アラミド樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びポリウレタン樹脂等が挙げられる。
第1板状プレート201及び第2板状プレート202は、上記材料の何れか一種類を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
第3板状プレート203は、第1板状プレート201及び第2板状プレート202よりも、分析に使用される測定光の透過率が低い材料を用いて形成される。これにより、第3板状プレート203から外部への測定光の透過が抑えられる。第3板状プレート203の形成に用いられる材料としては、上記の第1板状プレート201及び第2板状プレート202で用いられる材料の中から、第1板状プレート201及び第2板状プレート202の形成に用いられる材料よりも測定光の透過率が低い材料が用いられる。第3板状プレート203は、第1板状プレート201及び第2板状プレート202よりも測定光の透過率が低ければよく、測定光が透過しないことが好ましい。第3板状プレート203は、有色として、測定光が透過しないように構成してもよい。
第3板状プレート203は、上記の、第1板状プレート201及び第2板状プレート202の形成に用いられる材料の何れか一種類を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203の形成に用いる材料は、使用する測定光の波長に応じて適宜選択される。
第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203が、いずれもCOCで形成される場合、第3板状プレート203の形成に用いられるCOCは、第1板状プレート201及び第2板状プレート202に用いられるCOCよりも測定光の透過率が低いCOCを用いることになる。このようなCOCとしては、例えば、商品名TOPAS(登録商標)、特には、TOPAS(登録商標)8007S-04(ポリプラスチック(株)製)を用いることができる。
第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203が、上記の材料のうち、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック又は熱硬化性樹脂を用いて形成される。この場合、これらの材料を主成分(ベース樹脂)として含む樹脂材料を成形することで得られる。
第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203は、さらに、強化材、離型剤及び酸化防止剤等の群から選択される一種又は二種以上の添加剤を副成分として含むことができる。第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203がスーパーエンジニアリングプラスチックとしてCOCやCOPを用いて形成する場合、COCやCOPの主成分の他に添加される添加剤の含有量を調整することで、透過率を調整できる。そのため、第1板状プレート201及び第2板状プレート202に使用される添加量と、第3板状プレート203に使用される添加量とを調整することで、第3板状プレート203の透過率は第1板状プレート201及び第2板状プレート202の透過率よりも小さくできる。
第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203は、例えば、熱圧着等による貼り合わせ、又は紫外線硬化樹脂等の接着剤等によって接合される。
プレート本体20Aは、その内部に、液体が通る流路を有する。この流路は、液体流路21、分離素子収容部22A、及び検出部である光学検出セル部23を有する。なお、光学検出セル部23は、フローセルともいう。液体流路21、分離素子収容部22A及び光学検出セル部23は、流路プレート10Aの内部に設けられている。分離素子収容部22Aは、流路の途中(一部)にプレート本体20Aの外形に沿って平行に設けられ、光学検出セル部23は、流路の途中(一部)にプレート本体20Aの厚さ方向(Z軸方向)に沿って垂直に設けられている。
図2に示すように、液体流路21、分離素子収容部22A及び光学検出セル部23を構成する第1板状プレート201及び第3板状プレート203には、液体流路21、分離素子収容部22A及び光学検出セル部23に対応した形状の、溝部又は孔部が形成されている。
本実施形態では、第1板状プレート201及び第3板状プレート203の孔部は、孔部の中心線から見て、円形に形成されている。液体流路21の一部(後述する、第1液体流路211及び第5液体流路215)は、第1板状プレート201に形成されると共に、第1板状プレート201と第3板状プレート203とを接合することで、第1板状プレート201及び第3板状プレート203に形成される。
第1板状プレート201及び第3板状プレート203の溝部は、溝部の中心線から見て、液体流路21の一部(後述する、第2液体流路212)及び分離素子収容部22Aについては、上下方向及び左右方向に対称に形成されている。すなわち、液体流路21の一部(後述する、第2液体流路212)及び分離素子収容部22Aは、第1板状プレート201と第3板状プレート203との接合面を挟んで、対称に形成される(鏡像関係)。
液体流路21の残り(後述する、第3液体流路213及び第4液体流路214)については、図4及び図5に示すように、第1板状プレート201又は第3板状プレート203の溝部の中心線から見て、上下方向及び左右方向に対称に形成されている。すなわち、液体流路21の一部(後述する、第3液体流路213及び第4液体流路214)は、第1板状プレート201と第3板状プレート203との接合面を挟んで第1板状プレート201又は第3板状プレート203に形成される。
分離素子収容部22Aは、第1板状プレート201の第1溝部201aと第3板状プレート203の第1溝部203aとで形成される。光学検出セル部23は、第3板状プレート203の第1孔部203bに円形に形成される。
第1板状プレート201と第2板状プレート202とを第3板状プレート203を間に挟んで接合することによって、液体流路21、分離素子収容部22A及び光学検出セル部23が形成される。このように、流路は、図1に示すように、プレート本体20Aの内部に設けられ、プレート本体20A内を液体が通るための通路として機能する。
流路の主要部分を構成する液体流路21は、その口径が、例えば、数nm~数百μmmに設計されている。なお、本実施形態では、液体流路21の口径(内径)の大きさは、口径が円形の場合には、その口径の直径の長さであり、口径が四角形の場合には、その対角線の長さである。
液体流路21は、図1に示すように、液体が供給される流入口25と、液体が排出される流出口26とを有する。流入口25及び流出口26は、第1板状プレート201の+Z軸方向の同一の主面側に設けられている。図3に示すように、流入口25は、流路プレート10Aの平面視において、第1板状プレート201の主面の-Y軸方向の辺側に設けられる。流出口26は、流路プレート10Aの平面視において、第1板状プレート201の主面の+Y軸方向の辺側に設けられる。流入口25及び流出口26は、流路プレート10AのX軸方向の辺の略中間を通り、かつ流路プレート10AのY軸方向の辺(X軸方向の辺に直交する辺)に平行な中心線に対して略対称となるように設けられている。流入口25及び流出口26は、流路プレート10Aの平面視において、それぞれ、略円形に形成されている。
液体流路21は、図1に示すように、第1液体流路211、第2液体流路212、第3液体流路213、第4液体流路214及び第5液体流路215を有する。液体流路21は、流入口25から流出口26にかけて、流路プレート10Aの平面視において(図3参照)、分離素子収容部22Aと光学検出セル部23とを間に介して直線になっている。そして、液体流路21は、流路プレート10Aの側面視において(図4参照)、分離素子収容部22Aと光学検出セル部23とを間に介して、折り返し構造となっている。
第1液体流路211は、図4に示すように、流入口25から流路プレート10Aの厚さ方向(-Z軸方向)に略垂直に形成されている。第1液体流路211は、流入口25から-Z軸方向に沿って、第1板状プレート201と第3板状プレート203との境界部分まで伸び、第2液体流路212に連結されている。
第2液体流路212は、図4に示すように、第1液体流路211と分離素子収容部22Aとを連結している。本実施形態では、第2液体流路212は、第1液体流路211から、第1板状プレート201と第3板状プレート203との境界部分に沿って流路プレート10Aの+Y軸方向に伸び、分離素子収容部22Aに連結されている。
第3液体流路213は、図4に示すように、分離素子収容部22Aと光学検出セル部23との間を連結している。本実施形態では、第3液体流路213は、分離素子収容部22Aから第1板状プレート201と第3板状プレート203との境界部分に沿って流路プレート10Aの+Y軸方向に伸び、光学検出セル部23に連結されている。
第4液体流路214は、図4に示すように、光学検出セル部23と第5液体流路215とを連結している。本実施形態では、第4液体流路214は、光学検出セル部23から第2板状プレート202と第3板状プレート203との境界部分に沿って流路プレート10Aの+Y軸方向に伸び、第5液体流路215に連結されている。
第5液体流路215は、図4に示すように、第4液体流路214から流出口26に向かって流路プレート10Aの厚さ方向(+Z軸方向)に略垂直に形成されている。第5液体流路215は、第4液体流路214から+Z軸方向に沿って、流出口26まで延び、流出口26に連結されている。
第1液体流路211、第2液体流路212及び第5液体流路215の断面は、液体の流れに直交する方向に対して、いずれも、略円形に形成されている。第3液体流路213及び第4液体流路214の断面は、液体の流れに直交する方向に対して、いずれも、略四角形に形成されている。
第1液体流路211及び第5液体流路215の断面は、第2液体流路212、第3液体流路213及び第4液体流路214の断面よりも大きめに形成されている。分析時において、第1液体流路211には液体を供給する供給管が流入口25から挿入され、第5液体流路215には液体を排出する排出管が流出口26から挿入される。そのため、第1液体流路211及び第5液体流路215の断面が大きめに形成されていれば、供給管及び排出管が第1液体流路211及び第5液体流路215に挿入されやすくなる。
図1に示すように、分離素子収容部22Aは、分離カラム30を収容する空間である。分離素子収容部22Aは、測定光が通過する光学検出セル部23よりも上流側の流路の一部(第1液体流路211と第3液体流路213との間)に流路に沿って設けられている。分離カラム30の詳細は後述する。
光学検出セル部23は、測定光が照射される空間である。図4に示すように、光学検出セル部23は、液体が通過する流路の一部(第3液体流路213と第4液体流路214との間)に垂直に設けられる。光学検出セル部23は、プレート本体20A内の第3板状プレート203に、プレート本体20AのZ軸方向に沿って設けられる。光学検出セル部23は、第3板状プレート203を第1板状プレート201及び第2板状プレート202で挟むことで、第3板状プレート203の第1孔部203bと第1板状プレート201及び第2板状プレート202の接合面とにより形成される。
光学検出セル部23は、図3に示すように、その軸方向視において円形に形成され、図4に示すように、プレート本体20Aの側面視において長方形状に形成されている。
光学検出セル部23は、その軸方向視において、液体及び測定光が通過可能な大きさに形成されており、図3及び図4に示すように、その軸方向視において、液体流路21より大きな断面積を有する。光学検出セル部23の軸方向視の大きさは、検査に用いる液体の量や液体に含まれる成分の濃度等に応じて適宜設定可能である。光学検出セル部23の軸方向視の大きさは、第1孔部203bの大きさを調整することで設定できる。なお、第1孔部203bは、液体及び測定光が通過可能な大きさに形成されていればよく、断面形状は、円形に限らず、例えば、四角形等の多角形でもよい。
光学検出セル部23は、その内壁に、液体の流入口23a及び流出口23bを有する。測定光の入射方向と直交する内壁に有する。図4に示すように、流入口23aは、光学検出セル部23の-Y軸方向の端面側に位置し、流出口23bは、光学検出セル部23の+Y軸方向の端面側に位置する。本実施形態では、図4に示すように、光学検出セル部23は、流路プレート10Aの側面視において、光学検出セル部23の-Y軸方向の内面で第3液体流路213と連結され、光学検出セル部23の+Y軸方向の内面で第4液体流路214と連結されている。
(分離カラム)
図1に示すように、分離カラム30は、分離素子収容部22A内に配置され、第1板状プレート201と第2板状プレート202との間で挟持された状態で収容されている。分離カラム30は、液体中の成分を分離するものであり、例えば、液体クロマトグラフィー用の分離用カラムが用いられる。
図1に示すように、分離カラム30は、分離素子収容部22A内に配置され、第1板状プレート201と第2板状プレート202との間で挟持された状態で収容されている。分離カラム30は、液体中の成分を分離するものであり、例えば、液体クロマトグラフィー用の分離用カラムが用いられる。
分離カラム30は、柱状に形成される。分離カラム30は、内部に多孔質の固定相を有する。固定相は、固定相を通過する液体に含まれる各成分に対する相互作用(例えば、疎水性相互作用、イオン交換等)の違いにより、液体に含まれる各成分同士を分離させる。例えば、固定相は、液体に含まれる各成分の吸着性や分配係数の差に基づく移動速度の差を利用して、液体に含まれる各成分を分離する。液体が血液である場合には、固定相は、分子の大きさおよび荷電状態に応じて、血液に含まれる成分を分離する。
固定相は、多孔質体や微粒子の集合体で形成できる。固定相の材料は、液体の種類や分離させる成分の種類に応じて、無機材料や有機材料等から選択される。固定相は、無機材料や有機材料等からなるモノリス構造体等を含むことができる。モノリス構造体は、空隙や細孔の大きさ、又はこれらの組み合わせを、目的に合わせて適宜調整可能である。モノリス構造体としては、シリカモノリス等が用いられる。
<流路プレートの製造方法>
次に、本実施形態に係る流路プレート10Aの製造方法の一例について説明する。まず、三つの矩形状に形成されたプレートのうちの、2枚のプレートのそれぞれの接合面側に、流路プレート10Aの液体流路21、分離素子収容部22A、光学検出セル部23、流入口25、及び流出口26を構成する、溝部又は孔部を形成する。これにより、第1板状プレート201及び第3板状プレート203が得られる。残りの1枚は、第2板状プレート202とする。
次に、本実施形態に係る流路プレート10Aの製造方法の一例について説明する。まず、三つの矩形状に形成されたプレートのうちの、2枚のプレートのそれぞれの接合面側に、流路プレート10Aの液体流路21、分離素子収容部22A、光学検出セル部23、流入口25、及び流出口26を構成する、溝部又は孔部を形成する。これにより、第1板状プレート201及び第3板状プレート203が得られる。残りの1枚は、第2板状プレート202とする。
第1板状プレート201及び第3板状プレート203の溝部及び孔部は、射出成形やトランスファー成形で第1板状プレート201及び第3板状プレート203を成形する際に形成してもよいし、機械加工やレーザー等で加工して形成してもよい。また、第1板状プレート201及び第3板状プレート203の表面にプレス加工等で溝部を形成してもよい。
次に、第3板状プレート203の溝部に、分離カラム30を載置した後、第3板状プレート203の接合面を第1板状プレート201及び第2板状プレート202の接合面で挟み、これらの板状プレートの位置がずれないように、これらの板状プレートを重ねる。その後、第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203を、例えば、加熱して溶着(熱圧着)等することで、一体に接合する。例えば、第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203の溝部及び孔部に相当する部分以外に、接着剤を塗布した後、貼り合わせることで、一体に接合する。これにより、図1に示す流路プレート10Aが得られる。
<測定装置(分析装置)>
次に、本実施形態に係る流路プレート10Aを用いて測定装置(以下、分析装置ともいう)で液体中の成分を分析する分析方法の一例について説明する。図6は、流路プレート10Aを備えた分析装置を模式的に示す図である。図6に示すように、測定装置(分析装置)40Aは、流路プレート10A、光照射部41、受光部42、制御部43、及び表示部44を有する。
次に、本実施形態に係る流路プレート10Aを用いて測定装置(以下、分析装置ともいう)で液体中の成分を分析する分析方法の一例について説明する。図6は、流路プレート10Aを備えた分析装置を模式的に示す図である。図6に示すように、測定装置(分析装置)40Aは、流路プレート10A、光照射部41、受光部42、制御部43、及び表示部44を有する。
光照射部41は、図6に示すように、流路プレート10Aの光学検出セル部23に測定光を照射する。光照射部41としては、例えば、LED、タングステンランプ、レーザー等公知の光源を用いることができる。
受光部42は、図6に示すように、光照射部41から照射され、流路プレート10A内の光学検出セル部23を通過した測定光を受光して検出する。受光部42は、光照射部41から照射される測定光の光軸と、受光部42で受光される測定光の光軸とが略同一直線上となるように、光学検出セル部23を介して、光照射部41と対向して設けられている。
受光部42は、測定光を検出することができるものであればよく、公知の検出器を用いることができる。受光部42は、配線46を介して制御部43と接続されている。
制御部43は、受光部42で検出された測定光の検出結果に基づいて、流路プレート10Aの光学検出セル部23内を通った液体の分析を行う。制御部43は、表示部44に分析結果を送信する。
表示部44は、図6に示すように、制御部43から送信された分析結果を表示する。
流路プレート10Aが分析装置40A内に挿入されると、分析装置40A内で流路プレート10Aの位置が固定される。その後、図6に示すように、流入口25には試料である液体を供給する供給管47が自動挿入され、流出口26には液体を排出する排出管48が自動挿入される。その後、供給管47から流入口25に液体が注入される。
液体は、図7に示すように、流入口25から第1液体流路211を通って流路プレート10Aの厚さ方向に流れた後、第2液体流路212を通って、分離素子収容部22Aに供給される。液体は、分離素子収容部22A内の分離カラム30を通りながら、分離カラム30で液体に含まれる各成分が分離される。その後、分離カラム30で各成分が分離された液体は、分離素子収容部22Aから第3液体流路213を通って、光学検出セル部23に供給される。
液体が光学検出セル部23に供給されると、液体は、光学検出セル部23内の光学検出セル部23内を流れる。光学検出セル部23内を通過した液体は、第4液体流路214及び第5液体流路215を通って、流出口26に流れ、流出口26から排出される。
このとき、液体が光学検出セル部23を流れる前又は流れている状態で、光学検出セル部23内に光照射部41から測定光が光学検出セル部23を通過するように照射される。光照射部41から照射された光は光学検出セル部23を通過して、受光部42に受光され、検出される。測定光としては、可視光や紫外光や赤外光等を用いることができる。
受光部42で検出された検出結果は、配線46を介して制御部43に送られ、制御部43で、光学検出セル部23内に設けた光学検出セル部23内を通った液体中の各成分の分析が行われる。制御部43は、分析結果を表示部44に送信し、表示部44に分析結果が表示される。
流路プレート10Aでは、光学検出セル部23は第3板状プレート203内に形成されており、第3板状プレート203は測定光の透過率が低い材料を用いて形成されている。そのため、測定光が光学検出セル部23の内壁面に当たっても、光学検出セル部23を透過せず測定光が漏れ光として光学検出セル部23を通過して、第3板状プレート203の外側に出射されるのが抑制される。また、光学検出セル部23の外側から測定光に近い波長の光(外光)が光学検出セル部23内に入射されることもない。そのため、受光部42には、光学検出セル部23を通過した測定光のみが受光されて検出される。これにより、光学検出セル部23を通過した液体中の成分が分析される。
制御部43は、受光部42で検出された測定光の透過率から液体の吸光度を算出できる。吸光度は、液体の濃度に比例し、吸光度をAとし、透過率をTとした時、下記式(1)のように、測定光の透過率から求められる。そして、測定光の透過率は、光学検出セル部23に入射する測定光(入射光)の光量をI0 、光学検出セル部23を通過した測定光(透過光)の光量をIとした時、下記式(2)のように、入射光の光量及び透過光の光量から求められる。なお、透過率を求める際、入射光の光量I0は、プレート本体20A内に液体が添加される前に、導入される基準液(透過率100%)の測定値を入射光の光量I0として使用できる。基準液として、例えば、純水等を用いることができる。
A = LOG(1/T) ・・・(1)
T = I/I0 ・・・(2)
A = LOG(1/T) ・・・(1)
T = I/I0 ・・・(2)
このように、流路プレート10Aは、プレート本体20Aと、プレート本体20Aの内部に設けられる、液体が通る流路及び光学検出セル部23とを備える。プレート本体20Aは、測定光の透過率が高い第1板状プレート201及び第2板状プレート202と、第1板状プレート201及び第2板状プレート202よりも測定光の透過率が低い第3板状プレート203とを有する。光学検出セル部23は、第3板状プレート203に形成される。流路プレート10Aでは、流路プレート10Aに供給された液体が第3板状プレート203に形成した光学検出セル部23に流れる。液体が光学検出セル部23内を流れている状態で光学検出セル部23に測定光が照射されると、光学検出セル部23に照射された測定光は光学検出セル部23内を流れる液体を通過して、流路プレート10Aの外部の受光部42で受光される。光学検出セル部23に照射された測定光は光学検出セル部23の内壁に当たっても、光学検出セル部23の内壁から測定光が透過するのが抑えられるため、測定光が光学検出セル部23を通過する間に漏れ光として光学検出セル部23の内壁から外部に漏洩するのを防げる。これにより、漏れ光が流路プレート10Aの外部の受光部42でノイズとして検出されるのを防ぐことができる。よって、流路プレート10Aを用いれば、漏れ光を抑えて液体中の成分を高精度に測定することができる。
流路プレート10Aは、第3板状プレート203の材料は検出用の測定光の波長に合わせて適宜選択できる。そのため、流路プレート10Aは、測定光の波長に応じて液体の成分を測定できる。
流路プレート10Aは、第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203を、いずれも、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックからなる群から選択される一種以上で形成することが好ましい。これにより、第3板状プレート203は、測定光の波長に応じて測定光の透過率が低い材料を用いて形成しつつ、第1板状プレート201及び第2板状プレート202は、測定光の透過率が高い材料を用いて形成できる。また、上記材料、特に、オレフィン系樹脂、エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックは、耐溶剤性、耐熱性又は耐圧性等に優れている。そのため、第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203を、これらの材料を用いて形成することで、種々の検査に用いる液体に対して安定して使用できる。
流路プレート10Aは、第1板状プレート201及び第2板状プレート202が、アクリル系樹脂としてCOCを含み、第3板状プレート203がアクリル系樹脂としてCOP又は第1板状プレート201及び第2板状プレート202で用いられるCOCよりも測定光の透過率が低いCOCを含むことが好ましい。シクロオレフィンポリマー又はシクロオレフィンコポリマーは、シクロオレフィン系樹脂で同一材料である。第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203を、いずれもシクロオレフィン系樹脂で形成することで、プレート本体20Aを同一系統の材料で形成できる。これにより、プレート本体20Aを構成する板状プレート同士を張り合わせる際の接合強度の低下を軽減できる。また、プレート本体20Aを同一系統の材料で形成することで、これらの板状プレートの基本的な物性がほぼ等しいため、温度変化等により板状プレート間に働く応力を軽減できる。さらに、板状プレート同士を接着剤等を用いることなく接合することも可能となる。
流路プレート10Aは、光学検出セル部23の流入口23a及び流出口23bを、図4に示すように、光学検出セル部23の側面に設けることができる。流入口23a及び流出口23bは、光学検出セル部23の測定光の入射方向と直交する位置に設けられる。光学検出セル部23の流入口23a及び流出口23bを測定光の入射方向と直交する内壁に設けることで、測定光の照射方向と略直交する方向から光学検出セル部23内に液体を流入させることができる。これにより、流路が光学検出セル部23内に照射される測定光の進路を邪魔するのを抑制できる。
流路プレート10Aは、流路のうち、測定光が通過する流路に位置する光学検出セル部23よりも上流側の流路内に分離素子収容部22Aを有し、分離素子収容部22A内に分離カラム30を設けている。これにより、流路プレート10Aは、分離カラム30において液体の成分を分離した後、光学検出セル部23で液体中の成分を分析できる。
流路プレート10Aは、分離素子収容部22Aを、第1板状プレート201と第3板状プレート203との間にプレート界面を跨ぐように形成している。これにより、流路プレート10Aは、分離素子収容部22Aを、その形状、大きさ等に応じてプレート本体20内の任意の場所に最適に設けることができる。
流路プレート10Aは、第1板状プレート201及び第2板状プレート202が、アクリル系樹脂としてCOCを含み、第3板状プレート203がアクリル系樹脂としてCOP又は第1板状プレート201及び第2板状プレート202で用いられるCOCよりも測定光の透過率が低いCOCを用いて形成する場合、測定光として波長が260nm~300nmの紫外光を用いることができる。第1板状プレート201及び第2板状プレート202の形成に用いるCOCの測定光の透過率は80%以上とでき、第3板状プレート203の形成に用いるCOCの測定光の透過率は0%とできる。これにより、光学検出セル部23の内壁に当たる測定光が透過するのを軽減できるため、検出用の測定光として波長が260nm~300nmの紫外光を用いる場合、有効に用いることができる。
波長が260nm~300nmの紫外光は、タンパク質溶液の分析に有効である。タンパク質溶液は、一般に、ペプチド結合に由来する紫外吸収ピーク(200nm~215nm付近)と、芳香族アミノ酸(例えば、チロシンやトリプトファン等)の側鎖に由来する280nmの吸収ピークを示す。このうち、200nm~215nm付近のピークは、他の溶媒成分等の吸収波長と重なる場合が多いため、この200~215nm付近のピークを用いてタンパク質濃度を測定することは困難であり、実用的ではない。一方、280nmの吸収は他の溶媒成分等の吸収波長との重なりが少ないため、280nm付近のピークを用いてタンパク質の定量に用いることが好ましいといえる。そのため、タンパク質溶液のタンパク質濃度の測定には、波長が260nm~300nmの紫外光、特に、波長が280nmの紫外光を用いることが有効である。流路プレート10Aは、波長が260nm~300nmの紫外光を用いても、液体に含まれる成分を高精度に側的できるので、タンパク質溶液のタンパク質濃度の分析に有効に使用できる。
このように、本実施形態に係る流路プレート10Aは、血液中に含まれるタンパク質や核酸等の血液成分や工場等から排出される排水中に含まれる化学物質、地下水に含まれる成分等の微量な物質の分析を簡易かつ高精度に行うことができる。そのため、流路プレート10Aは、臨床検査、食物検査、環境検査、又は診療や看護等の医療現場等、様々な用途において好適に用いることができる。特に、医療現場において、簡易かつ迅速に検査するポイント・オブ・ケア検査(Point-of-Care Testing(POCT))用として有効に用いることができる。
(変形例)
なお、本実施形態では、プレート本体20Aは、平面視において、矩形状の他に、円形等の他の形状に形成されていてもよい。
なお、本実施形態では、プレート本体20Aは、平面視において、矩形状の他に、円形等の他の形状に形成されていてもよい。
本実施形態では、プレート本体20Aは、3つの板状プレート(第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203)で形成されているが、これに限定されない。プレート本体20Aは、3つの板状プレートのうちのいずれかの板状プレートを複数備え、4つ以上の板状プレートで形成されていてもよい。例えば、プレート本体20Aは、複数の第3板状プレート203を備えていてもよい。
本実施形態では、分離素子収容部22Aは、測定光が通過する流路よりも上流側の流路内に設けられていればよい。
本実施形態では、流路プレート10Aは、分離素子収容部22Aを備えず、プレート本体20A内に分離カラム30が収容されていなくてもよい。この場合、例えば、流路プレート10A外で分離カラム30により成分を分離し、その成分が分離された液体を流入口25から導入させる。
本実施形態では、分離素子収容部22Aは、第2板状プレート202の溝部と第3板状プレート203の溝部とにより形成されていてもよいし、第3板状プレート203内に形成されていてもよい。
本実施形態では、光学検出セル部23の軸方向視おける断面積は、液体流路21の断面積と同じか、液体流路21の断面積より小さくてもよい。
本実施形態では、光学検出セル部23は、液体の流入口23a及び流出口23bの一方を測定光の入射方向と直交する内壁に設け、他方を測定光の入射方向に設けてもよい。
本実施形態では、流路プレート10Aは、第1板状プレート201と第2板状プレート202との何れか一方又は両方の、測定光が入射又は出射する位置に、測定光を集光又はコリメートするレンズとしての機能を発揮できるように、底部が凸状に形成された凸状溝部又は底部が凹状に形成された凹状溝部を設けてもよい。例えば、測定光の入射側又は出射側に、中央部分がドーム状に盛り上がるように形成された凸状溝部を設けることで、入射側又は出射側に膨出したドーム形状のレンズ(凸レンズ)を形成することができる。これにより、測定光の入射側又は出射側には、凸レンズとしての機能を発揮させることができる。
図8は、流路プレート10Aの、測定光が入射する位置にレンズが形成された構成の一例を示す図である。図8に示すように、流路プレート10Aは、第1板状プレート201の測定光の入射面に、中央部分がドーム状に盛り上がるように形成された凸状溝部51を設けることで、凸状溝部51の測定光の出射側(凸状溝部51と第1板状プレート201の測定光の出射面との間)には、測定光の入射側が凸状に形成されたレンズ52が形成される。レンズ52を第1板状プレート201の光学検出セル部23への測定光の入射する位置に形成することで、図9に示すように、レンズ52により測定光をコリメートすることができるので、より多くの測定光を光学検出セル部23に入射させられる。これにより、液体中の成分をより高精度に測定できる。
また、流路プレート10Aは、レンズ52をプレート本体20Aの測定光の出射する位置に設けてもよい。この場合には、より多くの測定光を流路プレート10Aの外部の受光部42に確実に入射させられる。これにより、液体中の成分を高精度に測定できる。
本実施形態では、流路プレート10Aは、プレート本体20Aの入射側の面と出射側の面との何れか一方又は両方の、測定光が入射する位置に、バンドパスフィルタを備えてもよい。図10は、流路プレート10Aの、測定光が入射する位置にバンドパスフィルタを設けた構成の一例を示す図である。図10に示すように、流路プレート10Aは、バンドパスフィルタ60をプレート本体20Aの入射側の面に設けることで、バンドパスフィルタ60に設けた所定の大きさを有する孔60aから特定の波長の測定光をのみを通過させることができるので、特定の波長の測定光のみをプレート本体20Aに入射させられる。
また、流路プレート10Aは、バンドパスフィルタ60をプレート本体20Aの出射側の面に設けてもよい。この場合には、特定の波長の測定光のみをプレート本体20Aから出射させられる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態に係る流路プレート10Bについて説明する。本実施形態に係る流路プレート10Bは、上記の第1の実施形態に係る流路プレート10Aの分離素子収容部22Aをその軸方向が高さ方向(Z軸方向)となるように第3板状プレートに垂直に配置し、流路が分離素子収容部の両端に検査対象液体の流入側又は流出側に向かって縮径したテーパー部を備えるものである。
第2の実施形態に係る流路プレート10Bについて説明する。本実施形態に係る流路プレート10Bは、上記の第1の実施形態に係る流路プレート10Aの分離素子収容部22Aをその軸方向が高さ方向(Z軸方向)となるように第3板状プレートに垂直に配置し、流路が分離素子収容部の両端に検査対象液体の流入側又は流出側に向かって縮径したテーパー部を備えるものである。
図11は、第2の実施形態に係る流路プレートの斜視図であり、図12は、流路プレートの平面図であり、図13は、図11中のIII-III断面図であり、図14は、流路プレートの分解斜視図である。図11~図13に示すように、流路プレート10Bは、プレート本体20B及び分離カラム30を有する。
(プレート本体)
図11に示すように、プレート本体20Bは、第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203を有する。プレート本体20Bは、試料が通る流路を有する。この流路は、図11~図13に示すように、液体流路21と、分離素子収容部22Bと、光学検出セル部23と、テーパー部27A及び27Bとを有する。図12及び図13に示すように、分離素子収容部22Bは、その軸方向が高さ方向(Z軸方向)となるように、第3板状プレート内に垂直に形成されている。本実施形態では、プレート本体20Bの内部の流路の構成を変更したこと以外、上記の第1の実施形態に係る流路プレート10Aと同様であるため、本実施形態では、流路の構成についてのみ説明する。
図11に示すように、プレート本体20Bは、第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203を有する。プレート本体20Bは、試料が通る流路を有する。この流路は、図11~図13に示すように、液体流路21と、分離素子収容部22Bと、光学検出セル部23と、テーパー部27A及び27Bとを有する。図12及び図13に示すように、分離素子収容部22Bは、その軸方向が高さ方向(Z軸方向)となるように、第3板状プレート内に垂直に形成されている。本実施形態では、プレート本体20Bの内部の流路の構成を変更したこと以外、上記の第1の実施形態に係る流路プレート10Aと同様であるため、本実施形態では、流路の構成についてのみ説明する。
図13に示すように、流路は、液体流路21と、分離素子収容部22Bと、光学検出セル部23と、テーパー部27A及び27Bとを有する。第1板状プレート201及び第3板状プレート203には、液体流路21と、分離素子収容部22Bと、光学検出セル部23と、テーパー部27A及び27Bとに対応した形状の、溝部又は孔部が形成されている。
本実施形態では、図14に示すように、第1板状プレート201及び第3板状プレート203の孔部は、孔部の中心線から見て、円形に形成されている。液体流路21の一部(後述する、第1液体流路211の一部)は、第1板状プレート201に形成される。
第3板状プレート203の溝部は、液体流路21の一部(後述する、第2液体流路212および第3液体流路213)については、第3板状プレート203の溝部の中心線から見て、上下方向及び左右方向に対称に形成されている。すなわち、液体流路21の一部(後述する、第2液体流路212および第3液体流路213)は、第1板状プレート201と第3板状プレート203との接合面を挟んで、第3板状プレート203に形成される。
分離素子収容部22Bは、第3板状プレート203の第3孔部203cに形成される。光学検出セル部23は、第3板状プレート203の第1孔部203bに円形に形成される。
第1板状プレート201と第2板状プレート202とを第3板状プレート203を間に挟んで接合することによって、液体流路21、分離素子収容部22B及び光学検出セル部23が形成される。このように、流路は、図11に示すように、プレート本体20Bの内部に設けられ、プレート本体20B内を液体が通るための通路として機能する。
図13に示すように、液体流路21は、第1液体流路211、第2液体流路212、第3液体流路213及び第4液体流路214を有する。液体流路21は、流入口25から流出口26にかけて、流路プレート10Bの平面視において(図12参照)、分離素子収容部22Bと光学検出セル部23とを間に介して直線となっている。そして、液体流路21は、流路プレート10Bの側面視において(図15参照)、分離素子収容部22Aと光学検出セル部23とを間に介して折り返し構造となっている。
第1液体流路211は、図13に示すように、流入口25から流路プレート10Bの厚さ方向(-Z軸方向)に略垂直に形成されている。第1液体流路211は、流入口25から-Z軸方向に沿って、第1板状プレート201の途中まで伸び、テーパー部27Aと連結されている。
第2液体流路212は、図13に示すように、テーパー部27Bと光学検出セル部23との間を連結している。本実施形態では、第2液体流路212は、テーパー部27Bから-Z軸方向に沿って、第2板状プレート202と第3板状プレート203との境界部分まで伸びる。その後、第2板状プレート202と第3板状プレート203との境界部分に沿って流路プレート10Bの+Y軸方向に伸び、光学検出セル部23に連結されている。
第3液体流路213は、図13に示すように、光学検出セル部23と第4液体流路214とを連結している。本実施形態では、第3液体流路213は、光学検出セル部23から第1板状プレート201と第3板状プレート203との境界部分に沿って流路プレート10Aの+Y軸方向に伸び、第4液体流路214に連結されている。
第4液体流路214は、図13に示すように、第3液体流路213から流出口26に向かって流路プレート10Bの厚さ方向(+Z軸方向)に略垂直に形成されている。第4液体流路214は、第3液体流路213から+Z軸方向に沿って、流出口26まで延び、流出口26に連結されている。
第1液体流路211、一部の第2液体流路212及び第4液体流路214の断面は、液体の流れに直交する方向に対して、いずれも、略円形に形成されている。残りの第2液体流路212及び第3液体流路213の断面は、液体の流れに直交する方向に対して、いずれも、略四角形に形成されている。
図12及び図13に示すように、分離素子収容部22Bは、平面視において、第3板状プレート203の内部により円形に形成されている。分離素子収容部22Bは、図13に示すように、その軸方向が高さ方向(Z軸方向)と並行となるように、第3板状プレート203に垂直に形成されている。
図13に示すように、テーパー部27Aは、第1板状プレート201の内部の流路に形成されている。テーパー部27Aは、分離素子収容部22Bの液体の流入口に連結され、液体の流入側(+Z軸方向)に向かって縮径している。テーパー部27Aは、分離素子収容部22B内への液体の流入を円滑にさせることができる。
テーパー部27Aの平面視における最大径は、分離素子収容部22Bの平面視における最大径よりも小さく形成されている。
テーパー部27Bは、第3板状プレート203の内部の流路に形成されている。テーパー部27Bは、分離素子収容部22Bの液体の流出口に連結され、液体の流出側(-Z軸方向)に向かって縮径している。テーパー部27Bは、分離素子収容部22Bからの液体の流出を円滑にさせることができる。
テーパー部27Bの平面視における最大径は、分離素子収容部22Bの平面視における最大径よりも小さく形成されている。
<流路プレートの製造方法>
次に、本実施形態に係る流路プレート10Bの製造方法の一例について説明する。まず、三つの矩形状に形成されたプレートのうちの、2枚のプレートのそれぞれの接合面側に、流路プレート10Aの、液体流路21と、分離素子収容部22Bと、光学検出セル部23、テーパー部27A及び27Bと、流入口25と、流出口26とを構成する、溝部又は孔を形成する。これにより、第1板状プレート201及び第3板状プレート203が得られる。残りの1枚は、第2板状プレート202とする。
次に、本実施形態に係る流路プレート10Bの製造方法の一例について説明する。まず、三つの矩形状に形成されたプレートのうちの、2枚のプレートのそれぞれの接合面側に、流路プレート10Aの、液体流路21と、分離素子収容部22Bと、光学検出セル部23、テーパー部27A及び27Bと、流入口25と、流出口26とを構成する、溝部又は孔を形成する。これにより、第1板状プレート201及び第3板状プレート203が得られる。残りの1枚は、第2板状プレート202とする。
第1板状プレート201及び第3板状プレート203の溝部及び孔部は、射出成形やトランスファー成形で第1板状プレート201及び第3板状プレート203を成形する際に形成してもよいし、機械加工やレーザー等で加工して形成してもよい。また、第1板状プレート201及び第3板状プレート203の表面にプレス加工等で溝部を形成してもよい。
次に、第3板状プレート203の第3孔部203c(図14参照)に、分離カラム30を載置した後、第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203の位置がずれないように、これらの板状プレートを重ねる。その後、第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203を、例えば、熱圧着等することで、一体に接合する。例えば、第1板状プレート201、第2板状プレート202及び第3板状プレート203の溝部及び孔部に相当する部分以外に、接着剤を塗布した後、貼り合わせることで、一体に接合する。これにより、図11に示す、流路プレート10Bが得られる。
<測定装置(分析装置)>
次に、本実施形態に係る流路プレート10Bを用いて測定装置(以下、分析装置ともいう)で液体中の成分を分析する分析方法の一例について説明する。図15は、流路プレート10Bを備えた分析装置を模式的に示す図である。図15に示すように、分析装置40Bは、流路プレート10B、光照射部41、受光部42、制御部43及び表示部44を有する。光照射部41、受光部42、制御部43及び表示部44は、上記の第1の実施形態に係る流路プレート10Aを用いて分析装置40Bの構成と同様であるため、これらの構成の説明は省略する。
次に、本実施形態に係る流路プレート10Bを用いて測定装置(以下、分析装置ともいう)で液体中の成分を分析する分析方法の一例について説明する。図15は、流路プレート10Bを備えた分析装置を模式的に示す図である。図15に示すように、分析装置40Bは、流路プレート10B、光照射部41、受光部42、制御部43及び表示部44を有する。光照射部41、受光部42、制御部43及び表示部44は、上記の第1の実施形態に係る流路プレート10Aを用いて分析装置40Bの構成と同様であるため、これらの構成の説明は省略する。
流路プレート10Bが分析装置40B内に挿入されると、分析装置40B内で流路プレート10Bの位置が固定される。その後、図15に示すように、流入口25には液体を供給する供給管47が自動挿入され、流出口26には液体を排出する排出管48が自動挿入される。その後、供給管47から流入口25に液体が注入される。
液体は、流入口25から第1液体流路211を通って流路プレート10Bの厚さ方向に流れた後、テーパー部27Aを通って、分離素子収容部22Bに供給される。液体は、分離素子収容部22B内の分離カラム30を通りながら、分離カラム30で液体中の成分が分離される。その後、分離カラム30で成分が分離された液体は、分離素子収容部22Bからテーパー部27B及び第2液体流路212を通って、光学検出セル部23に供給される。
液体が光学検出セル部23に供給されると、液体は、光学検出セル部23内の光学検出セル部23内を流れる。光学検出セル部23内を通過した液体は、第3液体流路213及び第4液体流路214を通って、流出口26に流れ、流出口26から排出される。
このとき、液体が光学検出セル部23を流れる前又は流れている状態で、光学検出セル部23内に光照射部41から測定光が光学検出セル部23を通過するように照射される。光照射部41から照射された光は光学検出セル部23を通過して、受光部42に受光され、検出される。測定光として、可視光や紫外光や赤外光等を用いることができ、波長が260nm~300nmの紫外光を用いることが好ましい。
受光部42で検出された検出結果は、配線46を介して制御部43に送られ、制御部43で、光学検出セル部23内に設けた光学検出セル部23内を通った液体の分析が行われる。制御部43は分析結果を表示部44に送信し、表示部44に分析結果が表示される。
流路プレート10Bでは、光学検出セル部23は第3板状プレート203内に形成されており、第3板状プレート203は測定光の透過率が低い材料を用いて形成されている。そのため、測定光が光学検出セル部23の内壁面に当たっても、光学検出セル部23を透過せず測定光が漏れ光として光学検出セル部23を通過して、第3板状プレート203の外側に出射されるのが抑制される。また、光学検出セル部23の外側から測定光に近い波長の光(外光)が光学検出セル部23内に入射されることもない。そのため、受光部42には、光学検出セル部23を通過した測定光のみが受光されて検出される。これにより、光学検出セル部23を通過した液体中の成分が分析される。
また、流路プレート10Bでは、分離素子収容部22Bの流入口側にテーパー部27A及び分離素子収容部22Bの流出口側にテーパー部27Bを設けられているので、流入口25から流入した液体は、分離素子収容部22B内に安定して流れる。また、分離素子収容部22Bから流出する液体は第2液体流路212に安定して流れる。
流路プレート10Bは、流路が、光学検出セル部23の両端に、テーパー部27A及び27Bを備えることで、光学検出セル部23に流入する液体を分離カラム30の全体にスムーズに流せると共に、光学検出セル部23から外側に排出される液体の流れを一定に保てる。これにより、分離素子収容部22Bで液体中の成分を一定割合で安定して分離できる。この結果、光学検出セル部23における液体中の成分の誤検知を低減でき、光学検出セル部23を透過した測定光の測定精度をより向上できる。
流路プレート10Bは、光学検出セル部23を、液体の流れ方向がプレート本体20Bの一方の主面に対して垂直となるように形成している。テーパー部27Aを、第1板状プレート201の内部の流路に形成し、分離素子収容部22Bを第1板状プレート201及び第3板状プレート203の内部の流路に形成する。そして、テーパー部27Aの最大径を、分離素子収容部22Bの最大径よりも小さくする。分離素子収容部22Bが第1板状プレート201と第3板状プレート203とに跨がって形成される。そのため、第1板状プレート201と第3板状プレート203とを貼り合わせる際、分離素子収容部22Bに分離カラム30を収容しつつ、第1板状プレート201と第3板状プレート203との位置合わせを容易にできる。よって、流路プレート10Bは、分離素子収容部22Bに分離カラム30を収容しながら、第1板状プレート201と第3板状プレート203との組み合わせを容易にできる。
また、流路プレート10Bは、テーパー部27Aと分離素子収容部22Bとの境界部分が第1板状プレート201と第3板状プレート203との界面と異なる。テーパー部27Aと分離素子収容部22Bとの境界部分に隙間が生じないため、境界部分から液体が漏れるのを防ぎつつ、分離素子収容部22B内に設けた分離カラム30で液体の分離を安定して行うことができる。
流路プレート10Bは、テーパー部27Bを、第3板状プレート203の内部の流路に形成し、テーパー部27Bの平面視における最大径を、分離素子収容部22Bの平面視における最大径よりも小さくする。分離素子収容部22Bが第2板状プレート202と第3板状プレート203とに跨がって形成されるので、第2板状プレート202と第3板状プレート203とを貼り合わせる際、分離素子収容部22Bに分離カラム30を収容しつつ、第2板状プレート202と第3板状プレート203との位置合わせを容易にできる。よって、流路プレート10Bは、分離素子収容部22Bに分離カラム30を収容しながら、第2板状プレート202と第3板状プレート203との組み合わせを容易にできる。
(変形例)
なお、本実施形態では、第3板状プレート203は、複数の板状プレートで形成されていてもよい。例えば、図16に示すように、第3板状プレート203は、第3板状プレート203A及び第3板状プレート203Bで構成し、第3板状プレート203Aと第3板状プレート203Bとを積層して構成されていてもよい。また、図17に示すように、第3板状プレート203は、第3板状プレート203A、第3板状プレート203B及び第3板状プレート203Cで構成し、これらの板状プレート2を積層して構成してもよい。
なお、本実施形態では、第3板状プレート203は、複数の板状プレートで形成されていてもよい。例えば、図16に示すように、第3板状プレート203は、第3板状プレート203A及び第3板状プレート203Bで構成し、第3板状プレート203Aと第3板状プレート203Bとを積層して構成されていてもよい。また、図17に示すように、第3板状プレート203は、第3板状プレート203A、第3板状プレート203B及び第3板状プレート203Cで構成し、これらの板状プレート2を積層して構成してもよい。
図16及び図17では、第3板状プレート203を構成する、それぞれの板状プレート(図16では、第3板状プレート203A及び203Bであり、図17では、第3板状プレート203A、203B及び203Cである。)の高さが略均等となるように分けられている。なお、これらの板状プレートの高さは適宜変更可能であり、異なっていてもよい。
本実施形態では、図18に示すように、分離素子収容部22Bは、第3板状プレート203にのみ形成されていてよい。
本実施形態では、分離素子収容部22Bは、第2板状プレート202と第3板状プレート203とに跨がって形成されていてもよい。分離素子収容部22Bが第2板状プレート202と第3板状プレート203とに跨がって形成されることで、第2板状プレート202と第3板状プレート203とを貼り合わせる際、分離素子収容部22Bに分離カラム30を収容しつつ、第2板状プレート202と第3板状プレート203との位置合わせを容易にできる。この場合、流路プレート10Bは、分離素子収容部22Bに分離カラム30を収容しながら、第2板状プレート202と第3板状プレート203との組み合わせを容易にできる。
本実施形態では、図19に示すように、分離素子収容部22B及びテーパー部27Aは、第3板状プレート203にのみ形成されていてよい。この場合、第3板状プレート203は、内部に、分離カラム30を収容できるように、第3板状プレート203A及び第3板状プレート203Bで構成する。また、第3板状プレート203A及び第3板状プレート203Bの高さは、適宜設計変更可能であり、略同じでもよいし、異なっていてもよい。
本実施形態では、テーパー部27Bは、第2板状プレート202に形成されていてもよい。この場合、第2液体流路212は、光学検出セル部23の測定光の出射面側に連結するか、第3板状プレート203から第2板状プレート202に跨ぐように形成して光学検出セル部23に連結する。
本実施形態では、図20に示すように、テーパー部27A及び27Bに代えて、階段状に複数の段差を有するように形成された流量調整部28A及び28Bを有してもよい。流量調整部28Aは、液体の流入側(+Z軸方向)に向かって断面積が小さくなるように形成され、流量調整部28Bは、液体の流出側(-Z軸方向)に向かって断面積が小さくなるように形成されている。この場合でも、流路プレート10Bは、流量調整部28A及び28Bにより、分離素子収容部22B内への液体の流入及び分離素子収容部22Bからの液体の流出を円滑にさせることができる。
以下、実施例及び比較例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。
<流路プレートの作製>
[実施例1]
第1板状プレート用基板及び第2板状プレート用基板は、シクロオレフィンコポリマー(COC)(TOPAS(登録商標)8007X10、ポリプラスチック(株)製)を用いて、それぞれ板状に成形した。第3板状プレート用基板は、シクロオレフィンコポリマー(COC)(TOPAS(登録商標)8007S-04、ポリプラスチック(株)製)を用いて板状に成形した。第1板状プレート用基板及び第3板状プレート用基板に所定の流路が形成されるように、溝又は孔を形成し、第1板状プレート及び第3板状プレートを作製した。第2板状プレート用基板は、そのまま第2板状プレートとした。その後、3つの板状プレートの接合面に接着剤を塗布した後、第1板状プレートと第2板状プレートとの間に第3板状プレートを挟み、熱圧着することで、第1板状プレートと第3板状プレートとの間と、第3板状プレートと第2板状プレートとの間とを接合した。これにより、内部に流路を有する流路プレートを作製した。内部の光学検出セル部の大きさは、軸方向視における直径を約0.5mm、長さを約5.0mmとした。なお、流路プレートに照射した測定光の出射側には、アパーチャ(開口:1.0mm)を設けた。
[実施例1]
第1板状プレート用基板及び第2板状プレート用基板は、シクロオレフィンコポリマー(COC)(TOPAS(登録商標)8007X10、ポリプラスチック(株)製)を用いて、それぞれ板状に成形した。第3板状プレート用基板は、シクロオレフィンコポリマー(COC)(TOPAS(登録商標)8007S-04、ポリプラスチック(株)製)を用いて板状に成形した。第1板状プレート用基板及び第3板状プレート用基板に所定の流路が形成されるように、溝又は孔を形成し、第1板状プレート及び第3板状プレートを作製した。第2板状プレート用基板は、そのまま第2板状プレートとした。その後、3つの板状プレートの接合面に接着剤を塗布した後、第1板状プレートと第2板状プレートとの間に第3板状プレートを挟み、熱圧着することで、第1板状プレートと第3板状プレートとの間と、第3板状プレートと第2板状プレートとの間とを接合した。これにより、内部に流路を有する流路プレートを作製した。内部の光学検出セル部の大きさは、軸方向視における直径を約0.5mm、長さを約5.0mmとした。なお、流路プレートに照射した測定光の出射側には、アパーチャ(開口:1.0mm)を設けた。
[比較例1]
実施例1において、第3板状プレートを形成する材料として、COC(TOPAS(登録商標)8007S-04、ポリプラスチック(株)製)に代えて、COC(TOPAS(登録商標)8007X10、ポリプラスチック(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、試験体を作製した。
実施例1において、第3板状プレートを形成する材料として、COC(TOPAS(登録商標)8007S-04、ポリプラスチック(株)製)に代えて、COC(TOPAS(登録商標)8007X10、ポリプラスチック(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、試験体を作製した。
<吸光度の測定>
測定用液体としてBSA水溶液(BSA濃度:約2.5mg/ml)を貯留するタンクからインジェクション(容量20ml)でBSA水溶液を0.5ml/minの割合で流路プレートの流入口に注入した。光源として重水素タングステンハロゲン光源(「DH-2000-BAL」、ビー・エー・エス(株)製)から測定光(波長:280nm)を、流路プレ-トのフローセル内に照射した。光学検出セル部内を通過した測定光を検出器(「USB4000」、オーシャンオプティクス社製)で受光した。検出器で受光された測定光の光量から測定光の透過率を求め、測定光の吸光度を測定した。
測定用液体としてBSA水溶液(BSA濃度:約2.5mg/ml)を貯留するタンクからインジェクション(容量20ml)でBSA水溶液を0.5ml/minの割合で流路プレートの流入口に注入した。光源として重水素タングステンハロゲン光源(「DH-2000-BAL」、ビー・エー・エス(株)製)から測定光(波長:280nm)を、流路プレ-トのフローセル内に照射した。光学検出セル部内を通過した測定光を検出器(「USB4000」、オーシャンオプティクス社製)で受光した。検出器で受光された測定光の光量から測定光の透過率を求め、測定光の吸光度を測定した。
測定光の透過率は、下記式(1)より求め、測定光の吸光度は、下記式(2)より求めた。吸光度をAとし、透過率をTとし、入射した測定光(入射光)の光量をI0 、光学検出セル部23を通過した測定光(透過光)の光量をIとした。なお、入射光の光量I0は、プレート本体20A内に液体が添加される前に、導入される基準液として純水(透過率100%)の測定値を使用した。
A = LOG(1/T) ・・・(1)
T = I/I0 ・・・(2)
A = LOG(1/T) ・・・(1)
T = I/I0 ・・・(2)
なお、実施例1において、第1板状プレート及び第2板状プレートの形成に用いたCOC(TOPAS(登録商標)8007X10、ポリプラスチック(株)製)と、第3板状プレートの形成に用いたCOC(TOPAS(登録商標)8007S-04、ポリプラスチック(株)製)とに照射した測定光の波長とそれぞれのCOCの透過率との関係の一例を図21に示す。なお、図21では、それぞれのCOCで形成された板状プレートの厚さが約2mmの時の測定光の透過率を示す。図21において、COC(TOPAS(登録商標)8007X10)の吸光度をCOC1とし、COC(TOPAS(登録商標)8007S-04)の吸光度をCOC2とする。図21に示すように、測定光として波長280nmの紫外光を用いた時、COC1の測定光の透過率は、約80%であり、COC2の測定光の透過率は、0%であった。
BSA水溶液のBSA濃度は、0.1mg/ml、0.3mg/ml、0.4mg/ml、1.4mg/ml、2.5mg/ml、5.0mg/ml及び10.0mg/mlの7パターンを用いた。図22に、実施例1の試験体を用いた時の、BSA水溶液のBSA濃度と検出された吸光度との関係を示し、図23に、BSA濃度が2.5mg/mlの時の吸光度の測定結果を示す。図24に、比較例1の試験体を用いた時の、BSA水溶液のBSA濃度と検出された吸光度との関係を示し、図25に、BSA濃度が2.5mg/mlの時の吸光度の測定結果を示す。なお、図22及び図24の吸光度は、吸光度を測定した際のピーク値である。また、図22及び図24中の破線は、BSA水溶液のBSA濃度と測定された吸光度との関係を表す検量線である。
図22に示すように、実施例1では、BSA水溶液のBSA濃度が増大するにしたがって、検出された吸光度はほぼ等しい割合で高くなった。そして、BSA濃度が異なるBSA水溶液の吸光度は、BSA濃度が異なるそれぞれのBSA水溶液の吸光度の値に基づいて作成された検量線上にほぼあった。また、図23に示すように、BSA濃度が約2.5mg/mlの時の吸光度は、ピーク値まで急激に上昇した後、徐々に降下した。
一方、図24に示すように、比較例1では、BSA水溶液のBSA濃度が増大するにしたがって、吸光度は高くなったが、検出された吸光度の増加割合は、BSA濃度が大きくなりにしたがって小さくなる傾向を示した。BSA濃度が異なるBSA水溶液の殆どの吸光度の値は、BSA濃度が異なるそれぞれのBSA水溶液の吸光度の値に基づいて作成された検量線から外れた位置になった。なお、図25に示すように、BSA濃度が2.5mg/mlの時の吸光度は、実施例1と同様、ピーク値まで急激に上昇した後、徐々に降下した。
測定された吸光度は、BSA水溶液のBSA濃度に比例する。検量線を作成することで、濃度が不明のBSA水溶液の吸光度からBSA水溶液のBSA濃度を算出できる。実施例1では、それぞれのBSA水溶液で測定した吸光度の値が、ほぼ作成した検量線上にあったことから、検査対象のBSA水溶液の吸光度を測定すれば、BSA水溶液のBSA濃度をより精度高く算出できるといえる。一方、比較例1では、それぞれのBSA水溶液で測定した殆どの吸光度の値が、作成した検量線から外れた位置にあったことから、検査対象のBSA水溶液の吸光度を測定しても、BSA水溶液のBSA濃度は精度高く算出できないといえる。
よって、本実施形態に係る流路プレートは、測定光の漏れを抑えて、BSA水溶液に含まれる成分を高精度で測定できるといえる。
<吸光度の精度の評価>
第3流路プレートの形成に用いたCOC2の、測定光(波長280nmの紫外光)の透過率を10%及び60%に変更した時の実際の吸光度の値と、シミュレーションによる吸光度の値との関係を図26に示す。シミュレーションの条件には、上記の吸光度の測定条件を用いた。図26に示すように、COC2の測定光の透過率が約80%の場合、実際の吸光度の値と、シミュレーションによる吸光度の値とは一致した。しかし、COC2の測定光の透過率が約10%又は60%の場合、実際の吸光度の値と、シミュレーションによる吸光度の値とには、ズレが生じた。
第3流路プレートの形成に用いたCOC2の、測定光(波長280nmの紫外光)の透過率を10%及び60%に変更した時の実際の吸光度の値と、シミュレーションによる吸光度の値との関係を図26に示す。シミュレーションの条件には、上記の吸光度の測定条件を用いた。図26に示すように、COC2の測定光の透過率が約80%の場合、実際の吸光度の値と、シミュレーションによる吸光度の値とは一致した。しかし、COC2の測定光の透過率が約10%又は60%の場合、実際の吸光度の値と、シミュレーションによる吸光度の値とには、ズレが生じた。
よって、測定光として波長280nmの紫外光を用いる場合、第3流路プレートの形成に用いるCOC2の測定光の透過率が80%以上であれば、流路プレートは、測定光の漏れを抑えつつ、液体の成分をより高精度で測定できるといえる。
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本出願は、2019年3月25日に日本国特許庁に出願した特願2019-57495号に基づく優先権を主張するものであり、特願2019-57495号の全内容を本出願に援用する。
10A、10B 流路プレート
20A、20B プレート本体
201 第1板状プレート
202 第2板状プレート
203、203A、203B 第3板状プレート
21 液体流路(流路)
211 第1液体流路
212 第2液体流路
213 第3液体流路
214 第4液体流路
215 第5液体流路
22A、22B 分離素子収容部
23 光学検出セル部(検出部)
27A、27B テーパー部
30 分離カラム(分離素子)
40A、40B 測定装置(分析装置)
41 光照射部
42 受光部
43 制御部
44 表示部
52 レンズ
60 バンドパスフィルタ
20A、20B プレート本体
201 第1板状プレート
202 第2板状プレート
203、203A、203B 第3板状プレート
21 液体流路(流路)
211 第1液体流路
212 第2液体流路
213 第3液体流路
214 第4液体流路
215 第5液体流路
22A、22B 分離素子収容部
23 光学検出セル部(検出部)
27A、27B テーパー部
30 分離カラム(分離素子)
40A、40B 測定装置(分析装置)
41 光照射部
42 受光部
43 制御部
44 表示部
52 レンズ
60 バンドパスフィルタ
Claims (14)
- 内部を流れる液体に測定光を照射して、前記液体中の成分を分析するための流路プレートであって、
板状に形成されたプレート本体と、
前記プレート本体の内部に設けられ、前記液体が通る流路と、
前記流路の一部に設けられ、前記測定光が照射される検出部と、
を備え、
前記プレート本体は、
前記測定光の入射側に設けられ、前記測定光の透過率が高い第1板状プレートと、
前記測定光の出射側に設けられ、前記測定光の透過率が高い第2板状プレートと、
前記第1板状プレートと前記第2板状プレートとの間に配置され、前記第1板状プレート及び前記第2板状プレートよりも前記測定光の透過率が低い第3板状プレートと、
を有し、
前記検出部は、前記第3板状プレートに形成されることを特徴とする流路プレート。 - 前記第1板状プレート、前記第2板状プレート及び前記第3板状プレートは、いずれも、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックからなる群から選択される一種以上で形成されることを特徴とする請求項1に記載の流路プレート。
- 前記第1板状プレート及び前記第2板状プレートは、前記アクリル系樹脂として、シクロオレフィンコポリマーを含み、
前記第3板状プレートは、前記アクリル系樹脂として、シクロオレフィンポリマー、又は前記第1板状プレート及び前記第2板状プレートで使用されるシクロオレフィンコポリマーよりも前記測定光の透過率が低いシクロオレフィンコポリマーを含むことを特徴とする請求項2に記載の流路プレート。 - 前記検出部は、前記液体の流入口又は流出口の何れか一方又は両方を前記測定光の入射方向と直交する内壁に有することを特徴とする請求項1~3の何れか一項に記載の流路プレート。
- 前記第1板状プレートと前記第2板状プレートとの何れか一方又は両方に設けられ、前記測定光が入射又は出射する位置に、前記測定光を集光又はコリメートするレンズをさらに備えることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の流路プレート。
- 前記プレート本体の入射側の面と出射側の面との何れか一方又は両方に設けられ、前記測定光が入射又は出射する位置にバンドパスフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の流路プレート。
- 前記流路プレートは、前記流路のうち、前記測定光が通過する前記流路よりも上流側の前記流路内に分離素子収容部を有し、
前記分離素子収容部内に、前記液体中の成分を分離する分離素子が設けられることを特徴とする請求項1~6の何れか一項に記載の流路プレート。 - 前記分離素子収容部は、前記第3板状プレートに形成される、又は前記第3板状プレートと、前記第1板状プレートと前記第2板状プレートとの何れか一方又は両方とで形成されることを特徴とする請求項7に記載の流路プレート。
- 前記流路は、前記分離素子収容部の両端に、前記液体の流入側又は流出側に向かって縮径したテーパー部を備える請求項8に記載の流路プレート。
- 前記分離素子収容部が前記液体の流れ方向が前記プレート本体の一方の主面に対して垂直となるように形成される場合、
前記液体の流入側の前記テーパー部は、前記第1板状プレートの内部の前記流路に形成され、
前記分離素子収容部は、前記第1板状プレート及び前記第3板状プレートの内部に形成され、
前記液体の流入側の前記テーパー部の最大径は、前記分離素子収容部の最大径よりも小さい請求項9に記載の流路プレート。 - 前記液体の流出側の前記テーパー部は、前記第2板状プレート又は前記第3板状プレートの内部の前記流路に形成され、
前記液体の流出側の前記テーパー部の最大径は、前記分離素子収容部の最大径よりも小さい請求項10に記載の流路プレート。 - 前記測定光の波長が、260nm~300nmである請求項1~11の何れか1項に記載の流路プレート。
- 請求項1~12の何れか一つの前記流路プレートと、
前記流路プレートに前記測定光を照射する光照射部と、
前記流路プレート内の前記検出部を通過した光を受光する受光部と、
を有する測定装置。 - 板状に形成されたプレート本体と、前記プレート本体の内部に設けられ、液体が通る流路と、前記流路の一部に前記流路に沿って設けられ、前記流路より大きい断面積を有する空間で形成された検出部とを備える流路プレートを用いて、前記液体中の成分を分析する分析方法であって、
前記プレート本体は、
測定光の入射側に設けられ、前記測定光の透過率が高い第1板状プレートと、
前記測定光の出射側に設けられ、前記測定光の透過率が高い第2板状プレートと、
前記第1板状プレートと前記第2板状プレートとの間に配置され、前記第1板状プレート及び前記第2板状プレートよりも前記測定光の透過率が低い第3板状プレートと、
を有し、
前記検出部は、前記第3板状プレートに形成され、
前記検出部内に前記測定光を照射して、前記検出部内を流れる前記液体を通過した前記測定光を分析する分析方法。
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PCT/JP2020/007486 WO2020195459A1 (ja) | 2019-03-25 | 2020-02-25 | 流路プレート、測定装置及び分析方法 |
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-
2020
- 2020-02-25 JP JP2021508829A patent/JPWO2020195459A1/ja active Pending
- 2020-02-25 WO PCT/JP2020/007486 patent/WO2020195459A1/ja active Application Filing
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