フローセル
【課題】流路内の気泡が検出対象領域へ侵入することを低減することができるフローセルを提供する。
【解決手段】液体試料を流通させる流路１４ｂであって当該流路内に光学的手段により光学的特性が検出される被検体が構成され、当該流路中に被検体の検出対象領域１３が配置される流路を、溝１４ａが形成された面を基板１２の表面に密着させることにより形成するフローセルであって、溝の底面から突出した突出部位（Ｔ，Ｔ１−Ｔ７）が形成され、検出対象領域に対して液体試料の流通の上流側に、突出部位の同上流側に望む先端が配置可能であり、突出部位の高さは、溝の深さに対して１０％以上８０％以下であり、突出部位の幅は、溝の幅に対して３０％以上８０％以下である。
【解決手段】液体試料を流通させる流路１４ｂであって当該流路内に光学的手段により光学的特性が検出される被検体が構成され、当該流路中に被検体の検出対象領域１３が配置される流路を、溝１４ａが形成された面を基板１２の表面に密着させることにより形成するフローセルであって、溝の底面から突出した突出部位（Ｔ，Ｔ１−Ｔ７）が形成され、検出対象領域に対して液体試料の流通の上流側に、突出部位の同上流側に望む先端が配置可能であり、突出部位の高さは、溝の深さに対して１０％以上８０％以下であり、突出部位の幅は、溝の幅に対して３０％以上８０％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を流通させることにより物質の光学的特性を変化させこれを検出するための流路を形成するフローセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、抗原抗体反応などの生体分子同士の分子間相互作用や、有機高分子同士の分子間相互作用などの結合の測定は、一般的に、放射性物質や蛍光体などの標識を用いることで行われてきた。この標識には手間がかかり、特にタンパク質への標識は方法が煩雑な場合や標識によりタンパク質の性質が変化する場合があった。近年では、生体分子や有機高分子間の結合を、簡便に標識を用いることなく直接的に検出する手段として、光学薄膜の干渉色変化を利用したＲＩｆＳ方式（Reflectometric interference spectroscopy：反射型干渉分光法）が知られている。その基本原理は特許文献１や非特許文献１などに言及されている。
【０００３】
ＲＩｆＳ方式について簡単に説明すると、この方式では、図１４に示す検出器１００が用いられる。図１４（ａ）に示すとおり、検出器１００は基板１０２を有しており、基板１０２上に光学薄膜１０４が設けられている。この状態の検出器１００に対し白色光を照射した場合、図１５に示すとおり、白色光そのものの分光強度は実線１０６で表され、その反射光の分光強度は実線１０８で表される。照射した白色光とその反射光との各分光強度から反射率を求めると、図１６に示すとおり、実線で表された反射スペクトル１１０が得られる。
【０００４】
分子間相互作用を検出するにあたっては、図１４（ｂ）に示すとおり、光学薄膜１０４上にリガンド１２０が設けられる。光学薄膜１０４上にリガンド１２０を設けると、光学的厚さ１１２が変化して光路長が変化し、干渉波長も変化する。すなわち、反射光の分光強度分布のピーク位置がシフトし、その結果図１６に示すとおり、反射スペクトル１１０が反射スペクトル１２２（点線部参照）にシフトする。この状態において、検出器１００上にサンプル溶液を流し込むと、図１４（ｃ）に示すとおり、検出器１００のリガンド１２０とサンプル溶液中のアナライト１３０とが結合する。リガンド１２０とアナライト１３０とが結合すると、光学的厚さ１１２がさらに変化し、図１６に示すとおり、反射スペクトル１２２が反射スペクトル１３２（１点鎖線部参照）にシフトする。そして、反射スペクトル１２２のピーク波長（ボトムピーク波長）と反射スペクトル１３２のボトムピーク波長との変化量を検出することにより、分子間相互作用を検出することができるようになっている。
【０００５】
ボトムピーク波長の変化の推移を経時的に観測すると、図１７に示すとおり、時点１４０において、リガンド１２０によるボトムピーク波長の変化を確認することができ、時点１４２において、リガンド１２０とアナライト１３０との結合によるボトムピーク波長の変化を確認することができる。
【０００６】
従来、検出器１００上に上述のサンプル溶液を流し込むために、シリコーンゴム製の透明な部材等からなるフローセルを使用されている。フローセルの溝が形成された面を、基板１０２の光学薄膜１０４が設けられた面に密着させることで、サンプル溶液を流通させる密閉流路が形成される。フローセルの上記溝の両端部はフローセルの表面に露出する孔に連通しており、一方の孔がサンプル溶液の流入口として、他方の孔がその流出口１４ｄとしてそれぞれ機能する。
【０００７】
このようなフローセルを用いて流路を形成する構成にあっては、流路内に残留する気泡が光学的検出のノイズとなって現れることがしばしば問題となる。
検出器の検出対象領域を気泡が通過した際に、図１６に示したような分光反射率のグラフが大きく乱れてしまう。このような乱れにより、ボトムピーク波長の変化をプロットした際、図１８に示すように、あたかもスパイクのような形状１４３が描かれることとなってしまう。このような針状の局所的変化１４３は、無論正しく分子間相互作用を反映したものでなく、ノイズである（以後、このような局所的ノイズをスパイクノイズという）。
このスパイクノイズ１４３は実際の実験結果を分析するうえで障害となり、出来る限り排除されることが望まれる。
このようなスパイクノイズの排除方法としては、気泡の発生を防ぐ、抑制するなど、気泡が検出器の検出対象領域を通過しないようにする手段のほか、データを分析することで、非連続なスパイクノイズを削除する手段が考えられる。
このうち、後者については、即時性に欠けるとともに、わずかな反射率変化とノイズとの切り分けが難しい場合については奏効しない場合がある。
そのため、前者のように、気泡が検出器の検出対象領域に至らないようにせしめる工夫が望ましい。
【０００８】
以上の問題を解決することを目的に、特許文献２，３には、検出器に形成される流路内の気泡の除去を目的とした発明が記載されている。
特許文献２は、流路内の気泡の発生を抑制した液体試料の送液方法を提案する。
特許文献３は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、疎水性及び通気性を有し、前記第１の基板上に所定の流路を形成する、中間部材とを有し、前記中間部材と前記第２の基板との間の少なくとも一部に、前記流路内の気泡を前記流路外へ脱気可能な隙間を有することを特徴とするチップを提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７８６０７３号公報
【特許文献２】特許第４２７３２５２号
【特許文献３】特許第４４０７２７１号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Sandstrom et al, APPL.OPT., 24, 472, 1985
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献２，３に記載されるような技術の適用により、気泡の発生を抑制したり、脱気を行ったりしても、流路内の気泡を完全に消失させることは難しく、気泡に起因する検出ノイズを完全に避けることは難しい。
【００１２】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、液体試料を流通させる流路であって当該流路内に光学的手段により光学的特性が検出される被検体が構成され、当該流路中に前記被検体の検出対象領域が配置される流路を、溝が形成された面を基板の表面に密着させることにより形成するフローセルにおいて、流路内の気泡が検出対象領域へ侵入することを低減することができるフローセルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、液体試料を流通させる流路であって当該流路内に光学的手段により光学的特性が検出される被検体が構成され、当該流路中に前記被検体の検出対象領域が配置される流路を、溝が形成された面を基板の表面に密着させることにより形成するフローセルであって、
前記溝の底面から突出した突出部位が形成され、
前記検出対象領域に対して前記液体試料の流通の上流側に、前記突出部位の同上流側に望む先端が配置可能であり、
前記突出部位の高さは、前記溝の深さに対して１０％以上８０％以下であり、
前記突出部位の幅は、前記溝の幅に対して３０％以上８０％以下であるフローセルである。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記検出対象領域は、前記突出部位の形成領域内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフローセルである。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記検出対象領域は、前記突出部位の形成領域外に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフローセルである。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記突出部位の高さが一定であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載のフローセルである。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記突出部位は、上流側に向かって先細りに形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のフローセルである。
【００１８】
請求項６記載の発明は、前記突出部位の後端部に、下流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のフローセルである。
【００１９】
請求項７記載の発明は、前記突出部位の先端部に、上流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のフローセルである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、流路を形成する溝の底面から突出した突出部位であって、上流側に望む先端が検出対象領域に対して上流側に配置される突出部位が、検出対象領域より上流の気泡に作用し、この気泡が検出対象領域を避けるように流路内の気泡の流れを整流するので、流路内の気泡が検出対象領域へ侵入することを低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る分子間相互作用の測定システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係り、検出器と、光ファイバを内臓したプローブとによる検出の様子を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係り、検出器と、光ファイバを内臓したプローブとによる検出の様子を示す斜視図である。図２に対して密閉流路を幅広にしたものである。
【図４】本発明の一実施形態に係るリガンドとアナライトとの結合の様子を模式的に表した断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るフローセルの斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図７】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図８】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図９】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１０】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１１】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１２】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１３】従来の形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１４】ＲＩｆＳ方式の概略を説明するための模式図である。
【図１５】波長と分光強度との概略的な関係を示す一例のグラフである。
【図１６】波長と反射率との概略的な関係を示す一例のグラフである。
【図１７】ボトムピーク波長の変化の概略的な推移を示す一例のグラフである。
【図１８】スパイクノイズが含まれた場合のボトムピーク波長の変化の概略的な推移を示す一例のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
本実施形態においては、本発明に係るフローセルをＲＩｆＳ方式の分子間相互作用の測定システムに適用する場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
図１に示すとおり、分子間相互作用の測定システム１は主に、検出器１０，白色光源２０，分光器３０，光ファイバ４０，制御演算装置５０などから構成されている。
測定システム１において制御演算装置５０は、白色光源２０や分光器３０などの制御手段及び検出情報の演算手段並びに制御指令や検出情報の出入力を行う出入力手段（インターフェース）を構成する。検出器１０，白色光源２０，分光器３０，光ファイバ４０等は分子間相互作用が進捗する光学薄膜の反射光の分光特性を検出する検出手段を構成する。
検出器１０は基本的にはセンサーチップ１２，フローセル１４から構成されている。図２、図３に検出器１０と、光ファイバ４０を内臓したプローブ４１とによる検出の様子を示す斜視図を示す。
センサーチップ１２は矩形状を呈したシリコン基板１２ａを有している。シリコン基板１２ａ上にはＳｉＮ膜１２ｂ（窒化シリコン）が蒸着されている。ＳｉＮ膜１２ｂは光学薄膜の一例である。
フローセル１４はシリコーンゴム製の透明な部材である。フローセル１４には溝１４ａが形成されている。フローセル１４をセンサーチップ１２に密着させると、密閉流路１４ｂが形成される（図１参照）。溝１４ａの両端部はフローセル１４の表面から露出しており、一方の端部がサンプル溶液の流入口１４ｃとして、他方の端部がその流出口１４ｄとしてそれぞれ機能する。溝１４ａの底部にはリガンド１６が結合されている（図１参照）。
【００２４】
検出器１０では、センサーチップ１２に対しフローセル１４を貼り替え可能となっており、フローセル１４はディスポーザブル（使い捨て）使用が可能となっている。センサーチップ１２の表面には、シランカップリング剤などにより、表面修飾をおこなってもよく、この場合フローセル１４の貼り替えが容易となる。
【００２５】
図１に示すとおり、フローセル１４の密閉流路１４ｂの上方には光ファイバ４０が設置されている。光ファイバ４０の一方の端部には白色光源２０が接続されている。白色光源２０としては例えばハロゲン光源が使用される。光ファイバ４０の他方の端部には分光器３０が接続されている。白色光源２０が点灯すると、その光が光ファイバ４０を介して密閉流路１４ｂに照射され、その反射光が再度光ファイバ４０を介して分光器３０で検出される。白色光源２０や分光器３０は制御演算装置５０に接続され、制御演算装置５０はこれらモジュールの動作を制御する。
また、制御演算装置５０は、分子間相互作用の測定プログラムの実行により、検出動作制御に連動した所定のタイミングでインターフェースを介して反射光の分光特性の入力を得るとともに、入力された反射光の分光特性に基づき各種測定値を算出する演算手段として機能する。
【００２６】
続いて、測定システム１の動作及び測定方法について説明する。
【００２７】
図１に示すとおり、アナライト６２を含むサンプル溶液６０を、流入口１４ｃから密閉流路１４ｂを経て流出口１４ｄに流通させる。このとき制御演算装置５０は、サンプル溶液６０の送液駆動装置（図示せず）の制御を行う。アナライト６２とは、リガンド１６と特異的に結合する物質であり、検出しようとする目的の分子である。アナライト６２としては、例えばタンパク質，核酸，脂質，糖などの生体分子や、薬剤物質，内分泌錯乱化学物質などの生体分子と結合する外来物質などが使用される。
【００２８】
制御演算装置５０は、サンプル溶液６０が密閉流路１４ｂを流通している間も、白色光源２０を点灯させる。白色光はフローセル１４を透過してセンサーチップ１２に照射され、その反射光が分光器３０で検出される。分光器３０により検出された反射光の検出強度は制御演算装置５０に送信される。
【００２９】
この場合に、図４に示すとおり、サンプル溶液６０中のアナライト６２がリガンド１６と結合すると、光学的厚さ７０が変化し、干渉色（分光器３０による検出強度が最も小さくなる波長）が変化する。制御演算装置５０は、分光器３０から、分子間相互作用の開始前や進捗中、終了後の反射光の分光特性の入力を得る。制御演算装置５０は、入力された反射光の分光特性に基づき各種測定値を算出する。この測定値としては、例えば、分光反射率のボトムピーク波長や、その変化量である。
【００３０】
さて、以上の測定システムに適用されるフローセル１４の本発明に係る実施形態として、図５に、突出部位Ｔを有したフローセル１４Ｔを示す。また、突出部位Ｔの形状が異なった実施形態として、図６に示すフローセル１４Ｔ１、図７に示すフローセル１４Ｔ２、図８に示すフローセル１４Ｔ３、図９に示すフローセル１４Ｔ４、図１０に示すフローセル１４Ｔ５、図１１に示すフローセル１４Ｔ６、及び図１２に示すフローセル１４Ｔ７の７つの形態を例示する。また、本発明との比較用として従来の形態の図１３に示すフローセル１４Ｔ０を例示する。
【００３１】
本発明の実施形態であるフローセル１４Ｔ，１４Ｔ１〜１４Ｔ７は、溝１４ａの底面から突出した突出部位Ｔ，Ｔ１〜Ｔ７が形成されたものであり、従来の形態のフローセル１４Ｔ０は、溝１４ａに突出部位を有さないものであり、突出部位以外の溝１４ａ、流入口１４ｃ及び流出口１４ｄ等の形態は共通である。フローセル１４Ｔと，フローセル１４Ｔ１とは、その突出部位Ｔと、突出部位Ｔ１とが矩形状である点で同タイプのものである。なお、本発明の実施形態に適用される密閉流路１４ｂとしては、図３に示すような幅広のものが好ましい。本発明との比較用の従来例のフローセル１４Ｔ０についても幅広の密閉流路１４ｂが採用される。
【００３２】
説明の便宜のため、図５から図１３に共通の直交３軸Ｘ−Ｙ−Ｚ座標を併記した。Ｘ軸は密閉流路１４ｂを流れるサンプル溶液６０の進行方向に相等する。Ｚ軸は溝１４ａの深さ方向に相等する。Ｙ軸は溝１４ａの幅方向に相等する。
【００３３】
図６から図１３に検出対象領域１３を示す。白色光源２０が点灯すると、その光が光ファイバ４０を介して密閉流路１４ｂの検出対象領域１３に照射され、検出対象領域１３からの反射光が再度光ファイバ４０を介して分光器３０で検出される。光源からの光照射方向及び光ファイバ４０に受光される反射光のフローセルにおける通過方向がＺ軸方向である。検出を良好にするため各フローセルは、少なくともその検出対象領域１３内の部材が、４００〜８００（ｎｍ）の波長域にわたっての平均透過率が８０％以上に構成される。
【００３４】
本発明の実施形態であるフローセル１４Ｔ１〜１４Ｔ７に形成された突出部位Ｔ１〜Ｔ７の上流側に望む先端、すなわち、Ｘ軸の負の方向の端は、図６〜図１２に示すように、検出対象領域１３に対して上流側に配置される。これは、上流から流れてくる気泡が検出対象領域１３を避けるように整流するためである。
突出部位Ｔ１〜Ｔ７は、その高さ（Ｚ軸方向の寸法）が溝１４ａの深さ（Ｚ軸方向の寸法）に対して１０％以上８０％以下に形成される。
突出部位Ｔ１〜Ｔ７は、その幅（Ｙ軸方向の寸法）が溝１４ａの幅（Ｙ軸方向の寸法）に対して３０％以上８０％以下に形成される。
溝１４ａの底面に垂直な方向、すなわち、Ｚ軸方向に見て検出対象領域１３は突出部位Ｔ１〜Ｔ５，Ｔ７の形成領域内に配置される。これは、検出対象領域１３における流路断面積を小さくすることで、気泡が検出対象領域１３に侵入することを避けるためである。
突出部位Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ６については、その高さが一定である。
【００３５】
さらに各突出部位につき説明する。
図６に示すようにフローセル１４Ｔ１は、突出部位Ｔ１を有する。
突出部位Ｔ１は、図６(a)に示すようにＸ−Ｙ平面において矩形状の形状を有する。突出部位Ｔ１は、図６(b)に示すようにＸ−Ｚ平面において矩形状の断面形状を有する。突出部位Ｔ１の側辺はＸ軸に平行で、突出部位Ｔ１の先端辺及び後端辺はＹ軸に平行である。
【００３６】
図７に示すようにフローセル１４Ｔ２は、突出部位Ｔ２を有する。
突出部位Ｔ２は、突出部位Ｔ１に対して上流側に望む先端部を三角形状に先細りに形成したものである。突出部位Ｔ２は、その最先端点がＸ軸方向に検出対象領域１３の中央と一致するように形成されており、上流から流れてくる気泡を検出対象領域１３の両側に誘導するように整流する作用を奏する。
【００３７】
図８に示すようにフローセル１４Ｔ３は、突出部位Ｔ３を有する。
突出部位Ｔ３は、突出部位Ｔ１に対して図８(a)に示すように外形を楕円状に形成したものである。突出部位Ｔ１の長軸方向がＸ軸方向とされ、長軸位置が検出対象領域１３の中央と一致するように形成されている。突出部位Ｔ３は、上流側に望む先端部及び下流側に望む後端部が先細りである。この突出部位Ｔ３により、上流から流れてくる気泡を検出対象領域１３の両側に誘導しつつ、上流側から下流側への流れを円滑に整流することができる。
【００３８】
図９に示すようにフローセル１４Ｔ４は、突出部位Ｔ４を有する。
突出部位Ｔ４は、突出部位Ｔ１に対して一方の側部が溝１４ａの側面に連続したものである。したがって、突出部位Ｔ４の側方の隙間は片方にのみ形成される。なお、他の突出部位Ｔ１〜Ｔ３，Ｔ５〜Ｔ７については、両側に隙間が形成される。
【００３９】
図１０に示すようにフローセル１４Ｔ５は、突出部位Ｔ５を有する。
突出部位Ｔ５は、突出部位Ｔ１に対して後端部に、下流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたものである。この突出部位Ｔ５の後端部の傾斜により、突出部位Ｔ５の後流の渦流等の乱流化を低減することができる。
【００４０】
図１１に示すようにフローセル１４Ｔ６は、突出部位Ｔ６を有する。
図１１(a)に示すように溝１４ａの底面に垂直な方向、すなわち、Ｚ軸方向に見て検出対象領域１３は突出部位Ｔ６の形成領域外に配置されている。これは、検出対象領域１３における流路断面積を縮小しないためである。突出部位Ｔ６は、検出対象領域１３の一方の側部から上流側を通って相対する側部までに亘って堤防状に形成され、さらに、その上流側に望む先端部は上流に向かって先細りに形成され、最先端点がＸ軸方向に検出対象領域１３の中央と一致するように形成されており、上流から流れてくる気泡を検出対象領域１３の両側に誘導するように整流する作用を奏する。
【００４１】
図１２に示すようにフローセル１４Ｔ７は、突出部位Ｔ７を有する。
突出部位Ｔ７は、突出部位Ｔ２に対して図１２(b)に示すように上端を凸な曲面で形成したものである。突出部位Ｔ７の先端部に、上流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられるとともに、突出部位Ｔ７の後端部に、下流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられる。この突出部位Ｔ７により上流側から下流側への流れを円滑に整流することができ、後流の渦流等の乱流化を低減することができる。
【００４２】
以上のいずれの突出部位Ｔ１〜Ｔ７によっても、検出対象領域１３への気泡の侵入を低減することができるという効果を奏する。この効果を確認するためのスパイクノイズの計測結果を以下に開示する。
【００４３】
〔スパイクノイズの計測〕
検出対象領域に気泡が侵入すると、図１８に例示したスパイクノイズ１４３のようにスパイクノイズが検出されるので、最初にスパイクノイズが検出されるまでの時間を計測した。
計測手段としては、上述した測定システム１に従ったものを用い、分光反射率のボトムピーク波長を出力させて、４０℃のサンプル溶液６０の送液開始から当該出力信号にスパイクノイズが検出されるまでの時間を計測した。
【００４４】
表１に示す比較例１〜５及び本発明の実施例１〜１１について計測を行った。表１に、各例に適用されるフローセルタイプを、上記と共通の符号及び掲載図番により示した。また表１に示すように密閉流路１４ｂを形成する溝１４ａの深さは１００（μｍ）、流路幅（Ｙ軸方向内寸）は２．５（ｍｍ）で共通とした。比較例１は突出部位を有さないフローセル１４Ｔ０を適用したものである。その他の例は突出部位を有するフローセルを適用した。表１に、比較例２〜５及び本発明の実施例１〜１１について、突出部位の最大高さ、突出部位の最大幅、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合、及び、突出部位の最大幅の流路幅に対する割合をそれぞれ記載した。
【００４５】
【表１】
【００４６】
比較例２，３については、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合が、上述した１０％以上８０％以下の範囲外である。比較例４，５については、突出部位の最大幅の流路幅に対する割合が、上述した３０％以上８０％以下の範囲外である。
【００４７】
以上の比較例１〜５及び本発明の実施例１〜１１について、送液速度を２０（μｌ／ｍｉｎ）で４（ｈｒ）まで４０℃のサンプル溶液６０を送液し、サンプル溶液６０の送液開始から上記出力信号にスパイクノイズが検出されるまでの時間を計測したところ、表１の「スパイクノイズ発生時間」の欄に記載したとおりの結果となった。
スパイクノイズ発生時間が長いほど効果が高いことを示す。
比較例に対して本発明の実施例は、著しく優れた結果を得た。
比較例１と比較例２とを比較すれば分かるように、突出部位を設けても、その高さが著しく低い場合には、あまり効果は発揮されず、比較例２と実施例８、さらに実施例２、実施例９と順に参照して比較すれば分かるように、同じフローセルタイプ１４Ｔ１でも、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合が１０％以上であると、顕著な効果が奏される。さらに、比較例３を参照すれば分かるように、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合が８０％を超え９０％ともなると、スパイクノイズ発生時間は短くなった。
しかし、比較例４，５を参照すれば分かるように、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合が１０％以上８０％以下の範囲に含まれる５０％であっても、突出部位の最大幅の流路幅に対する割合が小さすぎたり大きすぎたりして３０％以上８０％以下の範囲外となる場合には、あまり効果は発揮されず、比較例４，５は、同割合が６０％である点のみ異なる実施例２や他の実施例に比較して著しく短時間となった。
したがって、上述したように、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合を１０％以上８０％以下の範囲に、突出部位の最大幅の流路幅に対する割合を３０％以上８０％以下の範囲にすることが好ましい。
また、実施例１，３，６，７，１１については、スパイクノイズ発生時間が３６０分以上という顕著な効果を得た。
【００４８】
以上の実施形態においては、本発明に係るフローセルをＲＩｆＳ方式の分子間相互作用の測定システムに適用する場合につき説明したが、本発明のフローセルはこれに限らず、ＳＰＲ（surface plasmon resonance）方式等の他の方式の光学的検出手段に利用される検出器に分子間相互作用を生ぜしめる流路を形成するものとして広く適用することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 測定システム
１０ 検出器
１２ センサーチップ
１２ａ シリコン基板
１２ｂ ＳｉＮ膜
１３ 検出対象領域
１４ フローセル
１４ａ 溝
１４ｂ 密閉流路
１４ｃ 流入口
１４ｄ 流出口
１６ リガンド
２０ 白色光源
３０ 分光器
４０ 光ファイバ
５０ 制御演算装置
６０ サンプル溶液
６２ アナライト
Ｔ１〜Ｔ７ 突出部位
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を流通させることにより物質の光学的特性を変化させこれを検出するための流路を形成するフローセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、抗原抗体反応などの生体分子同士の分子間相互作用や、有機高分子同士の分子間相互作用などの結合の測定は、一般的に、放射性物質や蛍光体などの標識を用いることで行われてきた。この標識には手間がかかり、特にタンパク質への標識は方法が煩雑な場合や標識によりタンパク質の性質が変化する場合があった。近年では、生体分子や有機高分子間の結合を、簡便に標識を用いることなく直接的に検出する手段として、光学薄膜の干渉色変化を利用したＲＩｆＳ方式（Reflectometric interference spectroscopy：反射型干渉分光法）が知られている。その基本原理は特許文献１や非特許文献１などに言及されている。
【０００３】
ＲＩｆＳ方式について簡単に説明すると、この方式では、図１４に示す検出器１００が用いられる。図１４（ａ）に示すとおり、検出器１００は基板１０２を有しており、基板１０２上に光学薄膜１０４が設けられている。この状態の検出器１００に対し白色光を照射した場合、図１５に示すとおり、白色光そのものの分光強度は実線１０６で表され、その反射光の分光強度は実線１０８で表される。照射した白色光とその反射光との各分光強度から反射率を求めると、図１６に示すとおり、実線で表された反射スペクトル１１０が得られる。
【０００４】
分子間相互作用を検出するにあたっては、図１４（ｂ）に示すとおり、光学薄膜１０４上にリガンド１２０が設けられる。光学薄膜１０４上にリガンド１２０を設けると、光学的厚さ１１２が変化して光路長が変化し、干渉波長も変化する。すなわち、反射光の分光強度分布のピーク位置がシフトし、その結果図１６に示すとおり、反射スペクトル１１０が反射スペクトル１２２（点線部参照）にシフトする。この状態において、検出器１００上にサンプル溶液を流し込むと、図１４（ｃ）に示すとおり、検出器１００のリガンド１２０とサンプル溶液中のアナライト１３０とが結合する。リガンド１２０とアナライト１３０とが結合すると、光学的厚さ１１２がさらに変化し、図１６に示すとおり、反射スペクトル１２２が反射スペクトル１３２（１点鎖線部参照）にシフトする。そして、反射スペクトル１２２のピーク波長（ボトムピーク波長）と反射スペクトル１３２のボトムピーク波長との変化量を検出することにより、分子間相互作用を検出することができるようになっている。
【０００５】
ボトムピーク波長の変化の推移を経時的に観測すると、図１７に示すとおり、時点１４０において、リガンド１２０によるボトムピーク波長の変化を確認することができ、時点１４２において、リガンド１２０とアナライト１３０との結合によるボトムピーク波長の変化を確認することができる。
【０００６】
従来、検出器１００上に上述のサンプル溶液を流し込むために、シリコーンゴム製の透明な部材等からなるフローセルを使用されている。フローセルの溝が形成された面を、基板１０２の光学薄膜１０４が設けられた面に密着させることで、サンプル溶液を流通させる密閉流路が形成される。フローセルの上記溝の両端部はフローセルの表面に露出する孔に連通しており、一方の孔がサンプル溶液の流入口として、他方の孔がその流出口１４ｄとしてそれぞれ機能する。
【０００７】
このようなフローセルを用いて流路を形成する構成にあっては、流路内に残留する気泡が光学的検出のノイズとなって現れることがしばしば問題となる。
検出器の検出対象領域を気泡が通過した際に、図１６に示したような分光反射率のグラフが大きく乱れてしまう。このような乱れにより、ボトムピーク波長の変化をプロットした際、図１８に示すように、あたかもスパイクのような形状１４３が描かれることとなってしまう。このような針状の局所的変化１４３は、無論正しく分子間相互作用を反映したものでなく、ノイズである（以後、このような局所的ノイズをスパイクノイズという）。
このスパイクノイズ１４３は実際の実験結果を分析するうえで障害となり、出来る限り排除されることが望まれる。
このようなスパイクノイズの排除方法としては、気泡の発生を防ぐ、抑制するなど、気泡が検出器の検出対象領域を通過しないようにする手段のほか、データを分析することで、非連続なスパイクノイズを削除する手段が考えられる。
このうち、後者については、即時性に欠けるとともに、わずかな反射率変化とノイズとの切り分けが難しい場合については奏効しない場合がある。
そのため、前者のように、気泡が検出器の検出対象領域に至らないようにせしめる工夫が望ましい。
【０００８】
以上の問題を解決することを目的に、特許文献２，３には、検出器に形成される流路内の気泡の除去を目的とした発明が記載されている。
特許文献２は、流路内の気泡の発生を抑制した液体試料の送液方法を提案する。
特許文献３は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、疎水性及び通気性を有し、前記第１の基板上に所定の流路を形成する、中間部材とを有し、前記中間部材と前記第２の基板との間の少なくとも一部に、前記流路内の気泡を前記流路外へ脱気可能な隙間を有することを特徴とするチップを提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７８６０７３号公報
【特許文献２】特許第４２７３２５２号
【特許文献３】特許第４４０７２７１号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Sandstrom et al, APPL.OPT., 24, 472, 1985
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献２，３に記載されるような技術の適用により、気泡の発生を抑制したり、脱気を行ったりしても、流路内の気泡を完全に消失させることは難しく、気泡に起因する検出ノイズを完全に避けることは難しい。
【００１２】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、液体試料を流通させる流路であって当該流路内に光学的手段により光学的特性が検出される被検体が構成され、当該流路中に前記被検体の検出対象領域が配置される流路を、溝が形成された面を基板の表面に密着させることにより形成するフローセルにおいて、流路内の気泡が検出対象領域へ侵入することを低減することができるフローセルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、液体試料を流通させる流路であって当該流路内に光学的手段により光学的特性が検出される被検体が構成され、当該流路中に前記被検体の検出対象領域が配置される流路を、溝が形成された面を基板の表面に密着させることにより形成するフローセルであって、
前記溝の底面から突出した突出部位が形成され、
前記検出対象領域に対して前記液体試料の流通の上流側に、前記突出部位の同上流側に望む先端が配置可能であり、
前記突出部位の高さは、前記溝の深さに対して１０％以上８０％以下であり、
前記突出部位の幅は、前記溝の幅に対して３０％以上８０％以下であるフローセルである。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記検出対象領域は、前記突出部位の形成領域内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフローセルである。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記検出対象領域は、前記突出部位の形成領域外に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフローセルである。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記突出部位の高さが一定であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載のフローセルである。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記突出部位は、上流側に向かって先細りに形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のフローセルである。
【００１８】
請求項６記載の発明は、前記突出部位の後端部に、下流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のフローセルである。
【００１９】
請求項７記載の発明は、前記突出部位の先端部に、上流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のフローセルである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、流路を形成する溝の底面から突出した突出部位であって、上流側に望む先端が検出対象領域に対して上流側に配置される突出部位が、検出対象領域より上流の気泡に作用し、この気泡が検出対象領域を避けるように流路内の気泡の流れを整流するので、流路内の気泡が検出対象領域へ侵入することを低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る分子間相互作用の測定システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係り、検出器と、光ファイバを内臓したプローブとによる検出の様子を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係り、検出器と、光ファイバを内臓したプローブとによる検出の様子を示す斜視図である。図２に対して密閉流路を幅広にしたものである。
【図４】本発明の一実施形態に係るリガンドとアナライトとの結合の様子を模式的に表した断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るフローセルの斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図７】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図８】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図９】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１０】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１１】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１２】本発明の他の一実施形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１３】従来の形態に係るフローセルの平面図(a)及び流路中央線に沿った断面図(b)である。
【図１４】ＲＩｆＳ方式の概略を説明するための模式図である。
【図１５】波長と分光強度との概略的な関係を示す一例のグラフである。
【図１６】波長と反射率との概略的な関係を示す一例のグラフである。
【図１７】ボトムピーク波長の変化の概略的な推移を示す一例のグラフである。
【図１８】スパイクノイズが含まれた場合のボトムピーク波長の変化の概略的な推移を示す一例のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
本実施形態においては、本発明に係るフローセルをＲＩｆＳ方式の分子間相互作用の測定システムに適用する場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
図１に示すとおり、分子間相互作用の測定システム１は主に、検出器１０，白色光源２０，分光器３０，光ファイバ４０，制御演算装置５０などから構成されている。
測定システム１において制御演算装置５０は、白色光源２０や分光器３０などの制御手段及び検出情報の演算手段並びに制御指令や検出情報の出入力を行う出入力手段（インターフェース）を構成する。検出器１０，白色光源２０，分光器３０，光ファイバ４０等は分子間相互作用が進捗する光学薄膜の反射光の分光特性を検出する検出手段を構成する。
検出器１０は基本的にはセンサーチップ１２，フローセル１４から構成されている。図２、図３に検出器１０と、光ファイバ４０を内臓したプローブ４１とによる検出の様子を示す斜視図を示す。
センサーチップ１２は矩形状を呈したシリコン基板１２ａを有している。シリコン基板１２ａ上にはＳｉＮ膜１２ｂ（窒化シリコン）が蒸着されている。ＳｉＮ膜１２ｂは光学薄膜の一例である。
フローセル１４はシリコーンゴム製の透明な部材である。フローセル１４には溝１４ａが形成されている。フローセル１４をセンサーチップ１２に密着させると、密閉流路１４ｂが形成される（図１参照）。溝１４ａの両端部はフローセル１４の表面から露出しており、一方の端部がサンプル溶液の流入口１４ｃとして、他方の端部がその流出口１４ｄとしてそれぞれ機能する。溝１４ａの底部にはリガンド１６が結合されている（図１参照）。
【００２４】
検出器１０では、センサーチップ１２に対しフローセル１４を貼り替え可能となっており、フローセル１４はディスポーザブル（使い捨て）使用が可能となっている。センサーチップ１２の表面には、シランカップリング剤などにより、表面修飾をおこなってもよく、この場合フローセル１４の貼り替えが容易となる。
【００２５】
図１に示すとおり、フローセル１４の密閉流路１４ｂの上方には光ファイバ４０が設置されている。光ファイバ４０の一方の端部には白色光源２０が接続されている。白色光源２０としては例えばハロゲン光源が使用される。光ファイバ４０の他方の端部には分光器３０が接続されている。白色光源２０が点灯すると、その光が光ファイバ４０を介して密閉流路１４ｂに照射され、その反射光が再度光ファイバ４０を介して分光器３０で検出される。白色光源２０や分光器３０は制御演算装置５０に接続され、制御演算装置５０はこれらモジュールの動作を制御する。
また、制御演算装置５０は、分子間相互作用の測定プログラムの実行により、検出動作制御に連動した所定のタイミングでインターフェースを介して反射光の分光特性の入力を得るとともに、入力された反射光の分光特性に基づき各種測定値を算出する演算手段として機能する。
【００２６】
続いて、測定システム１の動作及び測定方法について説明する。
【００２７】
図１に示すとおり、アナライト６２を含むサンプル溶液６０を、流入口１４ｃから密閉流路１４ｂを経て流出口１４ｄに流通させる。このとき制御演算装置５０は、サンプル溶液６０の送液駆動装置（図示せず）の制御を行う。アナライト６２とは、リガンド１６と特異的に結合する物質であり、検出しようとする目的の分子である。アナライト６２としては、例えばタンパク質，核酸，脂質，糖などの生体分子や、薬剤物質，内分泌錯乱化学物質などの生体分子と結合する外来物質などが使用される。
【００２８】
制御演算装置５０は、サンプル溶液６０が密閉流路１４ｂを流通している間も、白色光源２０を点灯させる。白色光はフローセル１４を透過してセンサーチップ１２に照射され、その反射光が分光器３０で検出される。分光器３０により検出された反射光の検出強度は制御演算装置５０に送信される。
【００２９】
この場合に、図４に示すとおり、サンプル溶液６０中のアナライト６２がリガンド１６と結合すると、光学的厚さ７０が変化し、干渉色（分光器３０による検出強度が最も小さくなる波長）が変化する。制御演算装置５０は、分光器３０から、分子間相互作用の開始前や進捗中、終了後の反射光の分光特性の入力を得る。制御演算装置５０は、入力された反射光の分光特性に基づき各種測定値を算出する。この測定値としては、例えば、分光反射率のボトムピーク波長や、その変化量である。
【００３０】
さて、以上の測定システムに適用されるフローセル１４の本発明に係る実施形態として、図５に、突出部位Ｔを有したフローセル１４Ｔを示す。また、突出部位Ｔの形状が異なった実施形態として、図６に示すフローセル１４Ｔ１、図７に示すフローセル１４Ｔ２、図８に示すフローセル１４Ｔ３、図９に示すフローセル１４Ｔ４、図１０に示すフローセル１４Ｔ５、図１１に示すフローセル１４Ｔ６、及び図１２に示すフローセル１４Ｔ７の７つの形態を例示する。また、本発明との比較用として従来の形態の図１３に示すフローセル１４Ｔ０を例示する。
【００３１】
本発明の実施形態であるフローセル１４Ｔ，１４Ｔ１〜１４Ｔ７は、溝１４ａの底面から突出した突出部位Ｔ，Ｔ１〜Ｔ７が形成されたものであり、従来の形態のフローセル１４Ｔ０は、溝１４ａに突出部位を有さないものであり、突出部位以外の溝１４ａ、流入口１４ｃ及び流出口１４ｄ等の形態は共通である。フローセル１４Ｔと，フローセル１４Ｔ１とは、その突出部位Ｔと、突出部位Ｔ１とが矩形状である点で同タイプのものである。なお、本発明の実施形態に適用される密閉流路１４ｂとしては、図３に示すような幅広のものが好ましい。本発明との比較用の従来例のフローセル１４Ｔ０についても幅広の密閉流路１４ｂが採用される。
【００３２】
説明の便宜のため、図５から図１３に共通の直交３軸Ｘ−Ｙ−Ｚ座標を併記した。Ｘ軸は密閉流路１４ｂを流れるサンプル溶液６０の進行方向に相等する。Ｚ軸は溝１４ａの深さ方向に相等する。Ｙ軸は溝１４ａの幅方向に相等する。
【００３３】
図６から図１３に検出対象領域１３を示す。白色光源２０が点灯すると、その光が光ファイバ４０を介して密閉流路１４ｂの検出対象領域１３に照射され、検出対象領域１３からの反射光が再度光ファイバ４０を介して分光器３０で検出される。光源からの光照射方向及び光ファイバ４０に受光される反射光のフローセルにおける通過方向がＺ軸方向である。検出を良好にするため各フローセルは、少なくともその検出対象領域１３内の部材が、４００〜８００（ｎｍ）の波長域にわたっての平均透過率が８０％以上に構成される。
【００３４】
本発明の実施形態であるフローセル１４Ｔ１〜１４Ｔ７に形成された突出部位Ｔ１〜Ｔ７の上流側に望む先端、すなわち、Ｘ軸の負の方向の端は、図６〜図１２に示すように、検出対象領域１３に対して上流側に配置される。これは、上流から流れてくる気泡が検出対象領域１３を避けるように整流するためである。
突出部位Ｔ１〜Ｔ７は、その高さ（Ｚ軸方向の寸法）が溝１４ａの深さ（Ｚ軸方向の寸法）に対して１０％以上８０％以下に形成される。
突出部位Ｔ１〜Ｔ７は、その幅（Ｙ軸方向の寸法）が溝１４ａの幅（Ｙ軸方向の寸法）に対して３０％以上８０％以下に形成される。
溝１４ａの底面に垂直な方向、すなわち、Ｚ軸方向に見て検出対象領域１３は突出部位Ｔ１〜Ｔ５，Ｔ７の形成領域内に配置される。これは、検出対象領域１３における流路断面積を小さくすることで、気泡が検出対象領域１３に侵入することを避けるためである。
突出部位Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ６については、その高さが一定である。
【００３５】
さらに各突出部位につき説明する。
図６に示すようにフローセル１４Ｔ１は、突出部位Ｔ１を有する。
突出部位Ｔ１は、図６(a)に示すようにＸ−Ｙ平面において矩形状の形状を有する。突出部位Ｔ１は、図６(b)に示すようにＸ−Ｚ平面において矩形状の断面形状を有する。突出部位Ｔ１の側辺はＸ軸に平行で、突出部位Ｔ１の先端辺及び後端辺はＹ軸に平行である。
【００３６】
図７に示すようにフローセル１４Ｔ２は、突出部位Ｔ２を有する。
突出部位Ｔ２は、突出部位Ｔ１に対して上流側に望む先端部を三角形状に先細りに形成したものである。突出部位Ｔ２は、その最先端点がＸ軸方向に検出対象領域１３の中央と一致するように形成されており、上流から流れてくる気泡を検出対象領域１３の両側に誘導するように整流する作用を奏する。
【００３７】
図８に示すようにフローセル１４Ｔ３は、突出部位Ｔ３を有する。
突出部位Ｔ３は、突出部位Ｔ１に対して図８(a)に示すように外形を楕円状に形成したものである。突出部位Ｔ１の長軸方向がＸ軸方向とされ、長軸位置が検出対象領域１３の中央と一致するように形成されている。突出部位Ｔ３は、上流側に望む先端部及び下流側に望む後端部が先細りである。この突出部位Ｔ３により、上流から流れてくる気泡を検出対象領域１３の両側に誘導しつつ、上流側から下流側への流れを円滑に整流することができる。
【００３８】
図９に示すようにフローセル１４Ｔ４は、突出部位Ｔ４を有する。
突出部位Ｔ４は、突出部位Ｔ１に対して一方の側部が溝１４ａの側面に連続したものである。したがって、突出部位Ｔ４の側方の隙間は片方にのみ形成される。なお、他の突出部位Ｔ１〜Ｔ３，Ｔ５〜Ｔ７については、両側に隙間が形成される。
【００３９】
図１０に示すようにフローセル１４Ｔ５は、突出部位Ｔ５を有する。
突出部位Ｔ５は、突出部位Ｔ１に対して後端部に、下流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたものである。この突出部位Ｔ５の後端部の傾斜により、突出部位Ｔ５の後流の渦流等の乱流化を低減することができる。
【００４０】
図１１に示すようにフローセル１４Ｔ６は、突出部位Ｔ６を有する。
図１１(a)に示すように溝１４ａの底面に垂直な方向、すなわち、Ｚ軸方向に見て検出対象領域１３は突出部位Ｔ６の形成領域外に配置されている。これは、検出対象領域１３における流路断面積を縮小しないためである。突出部位Ｔ６は、検出対象領域１３の一方の側部から上流側を通って相対する側部までに亘って堤防状に形成され、さらに、その上流側に望む先端部は上流に向かって先細りに形成され、最先端点がＸ軸方向に検出対象領域１３の中央と一致するように形成されており、上流から流れてくる気泡を検出対象領域１３の両側に誘導するように整流する作用を奏する。
【００４１】
図１２に示すようにフローセル１４Ｔ７は、突出部位Ｔ７を有する。
突出部位Ｔ７は、突出部位Ｔ２に対して図１２(b)に示すように上端を凸な曲面で形成したものである。突出部位Ｔ７の先端部に、上流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられるとともに、突出部位Ｔ７の後端部に、下流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられる。この突出部位Ｔ７により上流側から下流側への流れを円滑に整流することができ、後流の渦流等の乱流化を低減することができる。
【００４２】
以上のいずれの突出部位Ｔ１〜Ｔ７によっても、検出対象領域１３への気泡の侵入を低減することができるという効果を奏する。この効果を確認するためのスパイクノイズの計測結果を以下に開示する。
【００４３】
〔スパイクノイズの計測〕
検出対象領域に気泡が侵入すると、図１８に例示したスパイクノイズ１４３のようにスパイクノイズが検出されるので、最初にスパイクノイズが検出されるまでの時間を計測した。
計測手段としては、上述した測定システム１に従ったものを用い、分光反射率のボトムピーク波長を出力させて、４０℃のサンプル溶液６０の送液開始から当該出力信号にスパイクノイズが検出されるまでの時間を計測した。
【００４４】
表１に示す比較例１〜５及び本発明の実施例１〜１１について計測を行った。表１に、各例に適用されるフローセルタイプを、上記と共通の符号及び掲載図番により示した。また表１に示すように密閉流路１４ｂを形成する溝１４ａの深さは１００（μｍ）、流路幅（Ｙ軸方向内寸）は２．５（ｍｍ）で共通とした。比較例１は突出部位を有さないフローセル１４Ｔ０を適用したものである。その他の例は突出部位を有するフローセルを適用した。表１に、比較例２〜５及び本発明の実施例１〜１１について、突出部位の最大高さ、突出部位の最大幅、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合、及び、突出部位の最大幅の流路幅に対する割合をそれぞれ記載した。
【００４５】
【表１】
【００４６】
比較例２，３については、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合が、上述した１０％以上８０％以下の範囲外である。比較例４，５については、突出部位の最大幅の流路幅に対する割合が、上述した３０％以上８０％以下の範囲外である。
【００４７】
以上の比較例１〜５及び本発明の実施例１〜１１について、送液速度を２０（μｌ／ｍｉｎ）で４（ｈｒ）まで４０℃のサンプル溶液６０を送液し、サンプル溶液６０の送液開始から上記出力信号にスパイクノイズが検出されるまでの時間を計測したところ、表１の「スパイクノイズ発生時間」の欄に記載したとおりの結果となった。
スパイクノイズ発生時間が長いほど効果が高いことを示す。
比較例に対して本発明の実施例は、著しく優れた結果を得た。
比較例１と比較例２とを比較すれば分かるように、突出部位を設けても、その高さが著しく低い場合には、あまり効果は発揮されず、比較例２と実施例８、さらに実施例２、実施例９と順に参照して比較すれば分かるように、同じフローセルタイプ１４Ｔ１でも、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合が１０％以上であると、顕著な効果が奏される。さらに、比較例３を参照すれば分かるように、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合が８０％を超え９０％ともなると、スパイクノイズ発生時間は短くなった。
しかし、比較例４，５を参照すれば分かるように、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合が１０％以上８０％以下の範囲に含まれる５０％であっても、突出部位の最大幅の流路幅に対する割合が小さすぎたり大きすぎたりして３０％以上８０％以下の範囲外となる場合には、あまり効果は発揮されず、比較例４，５は、同割合が６０％である点のみ異なる実施例２や他の実施例に比較して著しく短時間となった。
したがって、上述したように、突出部位の最大高さの溝深さに対する割合を１０％以上８０％以下の範囲に、突出部位の最大幅の流路幅に対する割合を３０％以上８０％以下の範囲にすることが好ましい。
また、実施例１，３，６，７，１１については、スパイクノイズ発生時間が３６０分以上という顕著な効果を得た。
【００４８】
以上の実施形態においては、本発明に係るフローセルをＲＩｆＳ方式の分子間相互作用の測定システムに適用する場合につき説明したが、本発明のフローセルはこれに限らず、ＳＰＲ（surface plasmon resonance）方式等の他の方式の光学的検出手段に利用される検出器に分子間相互作用を生ぜしめる流路を形成するものとして広く適用することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 測定システム
１０ 検出器
１２ センサーチップ
１２ａ シリコン基板
１２ｂ ＳｉＮ膜
１３ 検出対象領域
１４ フローセル
１４ａ 溝
１４ｂ 密閉流路
１４ｃ 流入口
１４ｄ 流出口
１６ リガンド
２０ 白色光源
３０ 分光器
４０ 光ファイバ
５０ 制御演算装置
６０ サンプル溶液
６２ アナライト
Ｔ１〜Ｔ７ 突出部位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料を流通させる流路であって当該流路内に光学的手段により光学的特性が検出される被検体が構成され、当該流路中に前記被検体の検出対象領域が配置される流路を、溝が形成された面を基板の表面に密着させることにより形成するフローセルであって、
前記溝の底面から突出した突出部位が形成され、
前記検出対象領域に対して前記液体試料の流通の上流側に、前記突出部位の同上流側に望む先端が配置可能であり、
前記突出部位の高さは、前記溝の深さに対して１０％以上８０％以下であり、
前記突出部位の幅は、前記溝の幅に対して３０％以上８０％以下であるフローセル。
【請求項２】
前記検出対象領域は、前記突出部位の形成領域内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフローセル。
【請求項３】
前記検出対象領域は、前記突出部位の形成領域外に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフローセル。
【請求項４】
前記突出部位の高さが一定であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載のフローセル。
【請求項５】
前記突出部位は、上流側に向かって先細りに形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のフローセル。
【請求項６】
前記突出部位の後端部に、下流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のフローセル。
【請求項７】
前記突出部位の先端部に、上流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のフローセル。
【請求項１】
液体試料を流通させる流路であって当該流路内に光学的手段により光学的特性が検出される被検体が構成され、当該流路中に前記被検体の検出対象領域が配置される流路を、溝が形成された面を基板の表面に密着させることにより形成するフローセルであって、
前記溝の底面から突出した突出部位が形成され、
前記検出対象領域に対して前記液体試料の流通の上流側に、前記突出部位の同上流側に望む先端が配置可能であり、
前記突出部位の高さは、前記溝の深さに対して１０％以上８０％以下であり、
前記突出部位の幅は、前記溝の幅に対して３０％以上８０％以下であるフローセル。
【請求項２】
前記検出対象領域は、前記突出部位の形成領域内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフローセル。
【請求項３】
前記検出対象領域は、前記突出部位の形成領域外に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフローセル。
【請求項４】
前記突出部位の高さが一定であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載のフローセル。
【請求項５】
前記突出部位は、上流側に向かって先細りに形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のフローセル。
【請求項６】
前記突出部位の後端部に、下流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のフローセル。
【請求項７】
前記突出部位の先端部に、上流側に向かって高さが漸減する傾斜が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のフローセル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１２７８６０（Ｐ２０１２−１２７８６０Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８０７２７（Ｐ２０１０−２８０７２７）
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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