JP3892743B2 - 反応セルおよびその使用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は反応セルに関し、さらに詳しくは、例えば酵素反応、核酸ハイブリダイゼーションなどの（生）化学反応を進行させる反応セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反応セル内に性質が未知であるサンプルを収容し、一定の反応時間経過後に反応の進行度やサンプルの特性を例えば比色などにより検出したり、同定することが行われている。
【０００３】
ところで、ハイブリダイゼーション法は、遺伝物質の検出および同定のために有効な方法である。ハイブリダイゼーションは、相補的な塩基をもつ１本鎖のＤＮＡなど核酸同士がお互いに結合し２本鎖を形成することのものである。このようなハイブリダイゼーション反応を利用して、核酸の解析を行うには、予め片方の１本鎖を蛍光物質などで標識しておく。ハイブリダイゼーション反応を行った後に２本鎖に検出される標識量を検出してハイブリダイゼーション量を決定するものである。即ち、片方の核酸の塩基配列が既知の場合、未知の配列の核酸分子と接触させて、その既知核酸とのハイブリダイゼーション量を検出することにより、未知の核酸物質の塩基配列を推定するものである。
【０００４】
上記した核酸ハイブリダイゼーションに限られず各種の酵素反応も、溶液を収容する反応セルを用いることにより、反応を促進させることができる。しかし、このような反応セルに単に溶液を入れただけでは、効率よく反応が進まない場合があるため、反応セル内の溶液をバイブレータや超音波発信機を用いて振動、撹拌することが考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した反応セルを備える反応測定装置やＤＮＡ分析装置などは、医療現場、実験現場、野外など様々な場所で使用する都合上、小型化が望まれている。これに伴い、反応セル自体も小型化、微細化が要望されている。加えて、ＤＮＡサンプルなどの高価な物質や、試薬、酵素などを大量に使うことは、分析や生成の低コスト化と逆行する。しかし、小型化、微細化が図られた反応セルを用いて溶液を反応させる場合、上記したバイブレータや超音波発信機などの振動手段を用いることが困難となる。
【０００６】
また、反応セル内の溶液を撹拌するために、上記したバイブレータや超音波発信機を用いても内部溶液が停滞状態または層流となり易い。反応セル内の溶液が停滞または層流状態にある場合は、反応は拡散律則となり易く、上記した振動手段を用いて反応セル内の反応を促進させる効果が乏しいものと考えられる。さらに、バイブレータや超音波発信機を用いた場合には、キャビテーションが発生し易くなり、溶液中の生体高分子などを壊してしまうという不都合がある。
【０００７】
今後、反応セル自体の小型化、微細化が図られると、バイブレータや超音波発信機などは、振動手段として不適当となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、小型化が図れると共に、溶液の撹拌効率の向上や反応の制御を行うこと可能にする反応セルおよびその使用方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、周壁部と底部とを有して、溶液を収容するセルと、前記セルの内側周壁面または内側底部若しくは外側底部の一部に一体的に設けられ、前記溶液を用いた反応を促進／制御するために前記溶液の撹拌を行う圧電／電歪振動子と、を備える反応セルであって、前記圧電／電歪振動子の振動の振幅をΔｄとし、前記セルの振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ ＜０．０１であることを要旨とする。
【００１０】
このような構成の第１の特徴に係る発明では、セルの内側面又は外側面から溶液に直接的又は間接的に振動を伝達することができる。圧電／電歪振動子の振動時間、振動間隔などを規定することにより、溶液の反応の進行度や反応時間などを制御することができる。
【００１１】
また、第１の特徴に係る発明では、圧電／電歪振動子でセル内の溶液の状態変化を検出する構成としてもよい。このような構成にすることにより、溶液の化学反応が進み、例えば溶液の粘度、比重等の変化を圧電／電歪振動子の振動に伴う電気定数の変化を検出することで溶液の状態、ひいては反応の進度、反応の状態を検出することが可能となる。
【００１２】
さらに、第１の特徴に係る発明では、圧電／電歪振動子の振動の振幅をΔｄとし、セルの振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ ＜０．０１の範囲としている。０．０００００１＞Δｄ／ｄであると振動の効果が発揮できず、またΔｄ／ｄ＞０.０１であると、溶液、特に生体高分子を含む溶液の場合、振動による目的外の分解等が生じやすくなる。
【００１３】
また、第１の特徴に係る発明では、セルが例えば、マトリクス状に複数配置された構成とすることにより、多数箇所で溶液反応を行うことが可能となる。この場合、各セルに設けられた圧電／電歪振動子の稼働を同時または個別に制御することにより、撹拌の制御、反応制御、並びに状態検出などをそれぞれのセルに応じて行うことが可能となる。
【００１４】
第１の特徴に係る発明では、セルが、周壁部と底部とで形成された凹部内に溶液が収容され、圧電／電歪振動子が底部および／または周壁部に一体的に形成されている。このような構成では、圧電／電歪振動子が溶液に直接振動を伝達することができ、セル間で振動を独立して制御することができる。尚、圧電／電歪振動子が底部に一体的に形成されている場合は、圧電／電歪振動子が形成されている底部の部分を薄板とすることが好ましい。こうすることで、圧電／電歪振動子の振動をセル底部のたわみ振動として溶液全体を振動することができる。
【００１５】
加えて、第１の特徴に係る発明では、周壁部と底部とは、ジルコニアセラミックスで一体焼成されてなる構成とすることが好ましい。一般的にジルコニアセラミックスは緻密な焼成体からなり、溶液を保持し、圧電／電歪振動子の振動を減衰することが少なく溶液に付与することが可能となることに加え、圧電／電歪振動子を一体にて形成する際、例えば圧電／電歪振動子をジルコニアセラミックス上で焼成する場合、圧電／電歪振動子との反応性が低く、セラミックスの劣化なく一体化セルが実現できる。尚、ジルコニアセラミックスは、一般的にイットリア等の添加物を加え焼成することで、その結晶構造を正方晶、立方晶、単斜晶の混合からなるように作られ充分な機械強度を保持するが、特に水溶性の溶液にふれるセルの内側の部分は、イットリア等の添加物の含有率を高くし、その結晶構造を立方晶の割合が多くなるような結晶構造とした多層構造としてもよい。こうすることで、セルの機械的強度を保持した上で、溶液に触れる部分でのジルコニアセラミックスの結晶変態が発生することが防げ、耐久性のより向上した反応セルが実現できる。
【００１６】
加えて、第１の特徴に係る発明では、溶液の反応状態を光によって検出する場合に、セルの周壁部と底部とが、光透過性を有するセラミックスで一体焼成されてなる構成とすることが望ましい。また、周壁部がセラミックスで形成され、底部は透明なガラスや合成樹脂でなるハイブリッド構造としてもよい。さらに、セルは、周壁部および底部が、透明なガラスまたは合成樹脂で形成され、圧電／電歪振動子が周壁部または前記底部に貼着されている構成としてもよい。光透過性を有するセラミックスで一体焼成されていることにより、セル上で直接圧電／電歪振動子を焼成、形成することができる。また、周壁部がセラミックスで形成され、底部は透明なガラスや合成樹脂でなるハイブリッド構造とすることで、周辺部をセラミックスのグリーンシート積層、焼成法等の大量生産に適した製法で安定して形成でき、また生体高分子等を固定化し易く、反応状態を光で検出するのに適した透明なガラスや合成樹脂との組み合わせが実現でき、安価で性能の優れた反応セルが可能となる。また、圧電／電歪振動子が周壁部または前記底部に貼着されている構成とすることで、周壁部または前記底部の材料選択の幅が広がり、生化学的に最適な材料選択ができる。
【００１７】
第１の特徴に係る発明では、周壁部と底部とを有してなり、溶液を収容する凹状の複数のセルを有し、前記セルが多段的に順次縮小していれこ状に設けられ、前記セルのそれぞれに圧電／電歪振動子が設けられていてもよい。
【００１８】
このような構成では、複数のセルを内包するセルに設けられた圧電／電歪振動子を駆動することにより、内包するセル全体の溶液を均等に撹拌することができ、内包される各セルは個々に圧電／電歪振動子で撹拌制御することができる。
【００１９】
第１の特徴に係る発明では、周壁部と底部とを有してなり、溶液を収容する凹状の複数のセルを有し、前記セルが多段的に順次縮小していれこ状に設けられるとともに、小さなセルが形成された大きなセルの少なくとも一部に、小さなセルが形成された箇所以外の箇所であって、大きなセルに収容された溶液を移動、撹拌する圧電／電歪振動子が設けられていてもよい。
【００２０】
第１の特徴に係る発明では、大きなセルの少なくとも一部に設けられた圧電／電歪振動子は、大きなセルの溶液を撹拌するのに最適な設計、
材料構成で実現することができ、該圧電／電歪振動子を駆動することにより、小さなセルを内包する大きなセル全体の溶液を自由に撹拌することができる。尚、内包される各小セルはさらに個々に圧電／電歪振動子で撹拌制御することができる構成になっていてもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る反応セルおよびその使用方法の詳細を図面に示す各実施の形態に基づいて説明する。
【００２９】
［反応セル］
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る反応セルの第１の実施の形態を示している。図１（ａ）は反応セル１の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３０】
本実施の形態に係る反応セル１は、容器状のセル本体２と、このセル本体２の底部下面（外側面）に設けられた円形状の圧電／電歪振動子３とから構成されている。尚、圧電／電歪振動子３は図示しない上部電極と下部電極とに挟まれたサンドイッチ構造とする。セル本体２は、円形の底板部２Ａと、この底板部２Ａの周縁から所定高さ立ち上がって底板部２Ａを取り囲む周壁部２Ｂとが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。このような構造の反応セル１においては、底板部２Ａ上の周壁部２Ｂで取り囲まれた空間が溶液収容空間４となっている。圧電／電歪振動子３は、図１（ａ）に示すように、底板部２Ａの下面に底板部２Ａと同心円状に配置、貼着されている。圧電／電歪振動子３の直径は、底板部２Ａより短く設定されている。いる。なお、反応セル１における溶液収容空間４の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。特に、圧電／電歪振動子３の振動の振幅をΔｄとし、振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ＜０．０１であることが好ましい。０．０００００１＞Δｄ／ｄであると、振動の効果が発揮できず、またΔｄ／ｄ＞０．０１であると、溶液、特に生体高分子を含む溶液の場合、振動による目的外の分解等が生じやすくなるからである。
【００３１】
本実施の形態に係る反応セル１においては、溶液収容空間４内に溶液を収容した状態で、圧電／電歪振動子３を駆動することにより、底板部２Ａの撓み振動となって溶液収容空間４内の溶液へ振動が伝達できる。尚、駆動の周波数が溶液を入れた反応セル１の共振周波数より十分高い場合、或いは、底板部２Ａの剛性が十分に高い場合は、圧電／電歪振動子３で発生した振動は、底板部２Ａを介して溶液収容空間４内の溶液へ伝達される。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。ここで、圧電／電歪振動子３は、微細な振動であり、溶液中でキャビテーションが発生せず、例えば生体高分子などの立体構造が壊れることなく撹拌できる。
【００３２】
また、震動源として圧電／電歪振動子３を用いるため、加熱操作などの他の操作装置内でも振動させることができる。
【００３３】
なお、圧電／電歪振動子３は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００３４】
さらに、圧電／電歪振動子３に図示しない配線を介して信号発生、解析回路が接続されており、微弱な振動を励起する電圧信号を印加し、その振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の比重、粘度等を判定することができる。このように反応セル１内の反応進捗状況を粘度で感知して、自動的に反応の進捗状況に応じた最適な振動を行うことができる。このような流体特性の変化の検知は、例えば特開平８−２０１２６５号公報に記載されており、この内容が参照できる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明に係る反応セルの第２の実施の形態を示している。図２（ａ）は反応セル１０の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００３６】
本実施の形態に係る反応セル１０は、容器状のセル本体１１と、このセル本体１１の底部下面に設けられた環状の圧電／電歪振動子１２とから構成されている。
【００３７】
セル本体１１は、円形の底板部１１Ａと、この底板部１１Ａの周縁から所定高さ立ち上がって底板部１１Ａを取り囲む周壁部１１Ｂとが、例えば透光性アルミナセラミックスにより一体に形成されている。このような構造の反応セル１０においては、底板部１１Ａ上の周壁部１１Ｂで取り囲まれた空間が溶液収容空間１３となっている。なお、反応セル１０における溶液収容空間１３の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。本実施の形態においても、圧電／電歪振動子１２の振動の振幅をΔｄとし、振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ＜０．０１であることが好ましい。
【００３８】
圧電／電歪振動子１２は、図２（ａ）に示すように、底板部１１Ａの下面に底板部１１Ａと同心円状に配置、貼着されている。圧電／電歪振動子１２の最大直径は、底板部１１Ａより短く設定されている。上記したように、圧電／電歪振動子１２は、環状であるため、底板部１１Ａの中央は圧電／電歪振動子１２が存在しない領域となっている。このため、底板部１１Ａが光透過性を有するように板厚を設定したり、光透過性の良好な材料で形成することにより、底板部１１Ａの中央で溶液の状態を光透過率を測定することによりモニターすることが可能となる。
【００３９】
本実施の形態に係る反応セル１０においても、溶液収容空間１３内に溶液を収容した状態で、圧電／電歪振動子１２を駆動することにより、底板部１１Ａの撓み振動となって、或いは、底板部１１Ａを介して圧電／電歪振動子１２で発生した振動を溶液収容空間１３内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明に係る反応セルの第３の実施の形態を示している。図３（ａ）は反応セル２０の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００４１】
本実施の形態に係る反応セル２０は、容器状のセル本体２１と、このセル本体２１内に設けられた圧電／電歪振動子２２とから構成されている。尚、圧電／電歪振動子２２は図示しない上部電極と下部電極とで挟まれたサンドイッチ構造となっている。セル本体２１は、円形の底板部２１Ａと、この底板部２１Ａの周縁から所定高さ立ち上がって底板部２１Ａを取り囲む周壁部２１Ｂとからなり、底板部２１Ａは例えば透光性アルミナセラミックス、周壁部２１Ｂは例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。このような構造の反応セル２０においては、底板部２１Ａ上の周壁部２２Ｂで取り囲まれた空間が溶液収容空間２３となっている。
【００４２】
圧電／電歪振動子２２は、図３（ａ）に示すように、周壁部２１Ｂの内側面にそって周回するように配置、貼着されている。このように、本実施の形態でも、底板部２１Ａを光透過性を有する構造、材料で形成することにより、内部の溶液の反応状態を光を用いて検出することが可能となる。なお、本実施の形態においても、反応セル２０の溶液収容空間２３の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、適宜変更可能である。
【００４３】
本実施の形態に係る反応セル２０においては、溶液収容空間２３内に溶液を収容した状態で、圧電／電歪振動子２２を駆動することにより、直接、底板部２１Ａを介して圧電／電歪振動子２２で発生した振動を溶液収容空間２３内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００４４】
なお、圧電／電歪振動子２２は、図示しない配線と介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などを適宜制御され得るようになっている。そして、セル内部の圧電／電歪振動子の表面には、その上部電極の上に振動子全体を覆うように樹脂等からなる防水コートがされている。
【００４５】
（第４の実施の形態）
図４は、本発明に係る反応セルの第４の実施の形態を示している。図４（ａ）は本実施の形態に係る反応セル３０の平面図、図４（ｂ）は図４（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。
【００４６】
本実施の形態に係る反応セル３０は、容器状のセル本体３１と、このセル本体３１の底部下面（外側面）に設けられた一対の圧電／電歪振動子３２とから構成されている。セル本体３１は、比較的厚い円形の底板部３３と、この底板部３３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部３３を取り囲む周壁部３４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００４７】
底板部３３の上面には、底板部３３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部３５が形成されている。これら凹部３５は、溶液を収容する溶液収容小空間３６を形成している。そして、上記した圧電／電歪振動子３２は、これら凹部３５の比較的薄い底板３７の下面中央に配置、貼着されている。このような構造の反応セル３０においては、凹部３５内の溶液収容小空間３６と、底板部３３上の周壁部３４で取り囲まれた溶液収容大空間３８とを有している。上記した圧電／電歪振動子３２は、底板３７の直径より短い円形である。なお、反応セル３０における溶液収容大空間３８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。
【００４８】
本実施の形態に係る反応セル３０においては、溶液収容小空間３６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間３８に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、圧電／電歪振動子３２を駆動することにより、底板３７を介して圧電／電歪振動子３２で発生した振動を溶液収容小空間３６や溶液収容大空間３８内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。尚、溶液収容小空間３６を個別に振動、制御することで、各々の小空間での溶液反応が最適化され、結果として溶液収容大空間３８内の反応も所望の状態に制御できる。
【００４９】
なお、本実施の形態に係る反応セル３０においても、圧電／電歪振動子３２は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００５０】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明に係る反応セルの第５の実施の形態を示している。図５（ａ）は本実施の形態に係る反応セル４０の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【００５１】
本実施の形態に係る反応セル４０は、容器状のセル本体４１と、このセル本体４１の底部下面（外側面）に設けられた一対の円形状の圧電／電歪振動子４２とから構成されている。セル本体４１は、比較的厚い円形の底板部４３と、この底板部４３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部４３を取り囲む周壁部４４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００５２】
底板部４３の上面には、底板部４３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部４５が形成されている。これら凹部４５は、溶液を収容する溶液収容小空間４６を形成している。そして、上記した圧電／電歪振動子４２は、これら凹部４５の比較的薄い底板４７の下面中央に配置、貼着されている。このような構造の反応セル４０においては、凹部４５内の溶液収容小空間４６と、底板部４３上の周壁部４４で取り囲まれた溶液収容大空間４８とを有している。上記した圧電／電歪振動子４２は、円形であり、底板４７の直径と同等の直径を有する。なお、この反応セル４０における溶液収容大空間４８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。
【００５３】
本実施の形態に係る反応セル４０においては、溶液収容小空間４６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間４８に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、圧電／電歪振動子４２を駆動することにより、底板４７を介して圧電／電歪振動子４２で発生した振動を溶液収容小空間４６や溶液収容大空間４８内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。尚、圧電／電歪振動子４２は、底板４７の直径と同等の直径を有しているため、凹部４５内の振動はより均一に溶液に伝わる。
【００５４】
なお、本実施の形態に係る反応セル４０においても、圧電／電歪振動子４２は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００５５】
（第６の実施の形態）
図６は、本発明に係る反応セルの第６の実施の形態を示している。図６（ａ）は本実施の形態に係る反応セルの平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
【００５６】
本実施の形態に係る反応セル５０は、容器状のセル本体５１と、このセル本体５１の底部下面（外側面）に設けられた一対の環状の圧電／電歪振動子５２とから構成されている。セル本体５１は、平面円形状の厚い底板部５３と、この底板部５３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部５３を取り囲む周壁部５４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００５７】
底板部５３の上面には、底板部５３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部５５が形成されている。これら凹部５５は、溶液を収容する溶液収容小空間５６を形成している。そして、上記した圧電／電歪振動子５２は、これら凹部５５の薄い底板５７の下面に配置、貼着されている。このような構造の反応セル５０においては、凹部５５内の溶液収容小空間５６と、底板部５３上の周壁部５４で取り囲まれた溶液収容大空間５８とを有している。上記した圧電／電歪振動子５２は環形状であり、最大直径が底板５７の直径と同等の直径を有する。
【００５８】
なお、この反応セル５０における溶液収容大空間５８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。本実施の形態に係る反応セル５０は、凹部５５の深さを深くするため、底板部５３の厚みを厚く設定している。また、底板５７は、厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この底板５７の中央部に圧電／電歪振動子５２が存在しないため、凹部５５内の溶液の反応が進んで溶液の光透過率が変化することや、発光反応を検出することが可能である。また、圧電／電歪振動子５２が存在する箇所は光透過性を有しない構成になっており、発光反応を検出する場合、各凹部５５から発光される光のクロストークを低減するのに有利である。
【００５９】
本実施の形態に係る反応セル５０においても、溶液収容小空間５６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間５８に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、圧電／電歪振動子５２を駆動することにより、底板５７を介して圧電／電歪振動子５２で発生した振動を溶液収容小空間５６や溶液収容大空間５８内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００６０】
なお、本実施の形態に係る反応セル５０においても、圧電／電歪振動子５２は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００６１】
（第７の実施の形態）
図７は、本発明に係る第７の実施の形態を示している。図７（ａ）は本実施の形態に係る反応セル６０の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の断面図である。
【００６２】
本実施の形態に係る反応セル６０は、容器状のセル本体６１と、このセル本体６１内に設けられた一対の環形状の圧電／電歪振動子６２とから構成されている。セル本体６１は、平面円形状の厚い底板部６３と、この底板部６３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部６３を取り囲む周壁部６４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００６３】
底板部６３には、底板部５３の中心を挟むように円形状の一対の円孔６５が形成されている。これら円孔６５には、上記した圧電／電歪振動子６２が内周壁面に沿って形成されている。また、底板部６３の下面には、全面に亘って例えば透明なガラスなどでなる透明板６６が一体に固設されている。したがって、圧電／電歪振動子６２の筒孔と透明板６６とで、溶液を収容する溶液収容小空間６７を形成している。本実施の形態の反応セル６０においては、溶液収容小空間６７の底部が透明板６６で形成されているため、内部の溶液の反応状態を光透過率や、発光反応などを測定することにより、把握することが可能となる。また、厚い底板部６３が存在する箇所は光透過性を有しないジルコニアセラミックスから形成されており、発光反応を検出する場合、溶液収容小空間６７から発光される光のクロストークを低減するのに有利である。
【００６４】
このような構造の反応セル６０においては、溶液収容小空間６７と、底板部６３上の周壁部６４で取り囲まれた溶液収容大空間６８とを有している。この反応セル６０における溶液収容大空間６８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。
【００６５】
本実施の形態に係る反応セル６０においても、溶液収容小空間６７のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間６８に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、圧電／電歪振動子６２を駆動することにより、圧電／電歪振動子６２で発生した振動を溶液収容小空間６７や溶液収容大空間６８内の溶液へ直接伝達できる。そして、溶液に振動が直接伝達されることにより、溶液が確実に撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００６６】
なお、本実施の形態に係る反応セル６０においても、圧電／電歪振動子６２は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００６７】
（第８の実施の形態）
図８は、本発明に係る反応セルの第８の実施の形態を示している。図８（ａ）は本実施の形態に係る反応セル７０の平面図、図８（ｂ）は図８（ｂ）のＨ−Ｈ断面図である。
【００６８】
本実施の形態に係る反応セル７０は、容器状のセル本体７１と、このセル本体７１の底部下面（外側面）に設けられた一対の環状の第１圧電／電歪振動子７２と、セル本体７１内に設けられた環状の第２圧電／電歪振動子７８とから構成されている。セル本体７１は、平面円形状の厚い底板部７３と、この底板部７３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部７３を取り囲む周壁部７４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。第２圧電／電歪振動子７８は、周壁部７４の内周面に沿って周回するように形成されている。
【００６９】
底板部７３の上面には、底板部７３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部７５が形成されている。これら凹部７５は、溶液を収容する溶液収容小空間７６を形成している。そして、上記した第１圧電／電歪振動子７２は、これら凹部７５の薄い底板７７の下面に配置、貼着されている。
【００７０】
上記した第１圧電／電歪振動子７２は環形状であり、最大直径が底板７７の直径と同等の直径を有しする。
【００７１】
なお、この反応セル７０における溶液収容大空間７９の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。本実施の形態に係る反応セル７０は、凹部７５の深さを深くするため、底板部７３の厚みを厚く設定している。また、底板７７は、厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この底板７７の中央部に第１圧電／電歪振動子７２が存在しないため、凹部７５内の溶液の状態を光透過率を測定することに検出することが可能である。
【００７２】
本実施の形態に係る反応セル７０においても、溶液収容小空間７６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間７９に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、第１圧電／電歪振動子７２を駆動することにより、底板７７の撓み振動となって溶液収容小空間７６内の溶液へ振動が伝達できる。また、第２圧電／電歪振動子７８を駆動することにより、溶液収容大空間７９内の溶液へ振動を直接伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００７３】
なお、本実施の形態に係る反応セル７０においても、第１および第２圧電／電歪振動子７２、７８は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。そして、必要に応じ、第１と第２の圧電／電歪振動子の駆動タイミング、振幅等を調整することで、より詳細な溶液の撹拌、反応の制御、促進が可能となる。
【００７４】
（第９の実施の形態）
図９は、本発明に係る反応セルの第９の実施の形態を示している。図９（ａ）は本実施の形態に係る反応セル８０を示す平面図、図９（ｂ）は図（ｂ）のＩ−Ｉ断面図である。
【００７５】
反応セル８０は、容器状のセル本体８１と、このセル本体８１の底部下面（外側面）に設けられた複数の第１圧電／電歪振動子８２と、セル本体８１内に設けられた環状の第２圧電／電歪振動子８３とから構成されている。セル本体８１は、平面円形状の厚い底板部８４と、この底板部８４の周縁から所定高さ立ち上がって底板部８４を取り囲む周壁部８５とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。第２圧電／電歪振動子８３は、周壁部８５の内周面に沿って周回するように形成されている。そして、底板部８４上の周壁部８５で取り囲まれた空間は、溶液収容大空間８９となっている。
【００７６】
底板部８４の上面には、底板部８４の中心部およびその中心部の周辺に複数の凹部８６が形成されている。この凹部８６は、平面円形状である。そして、これら凹部８６は、溶液を収容する溶液収容小空間８７を形成している。そして、上記した第１圧電／電歪振動子８２は、これら凹部８６の薄い底板８８の下面に配置、貼着されている。なお、第１圧電／電歪振動子８２は環形状であり、最大直径が底板８８の直径と略同等の直径を有しする。
【００７７】
なお、この反応セル８０における溶液収容大空間８９の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、適宜設定することができる。本実施の形態に係る反応セル８０は、凹部８６の深さを深くするため、底板部８４の厚みを厚く設定している。また、底板８８は、厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この底板８８の中央部には第１圧電／電歪振動子８２が存在しないため、凹部８６内の溶液の状態を底板８８を通して光透過率を測定することで検出することができる。
【００７８】
本実施の形態に係る反応セル８０においても、溶液収容小空間８７のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間８９に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、第１圧電／電歪振動子８２を駆動することにより、同時に複数の底板８８の撓み振動となって溶液収容小空間８７内の溶液へ振動が伝達できる。また、第２圧電／電歪振動子８３を駆動することにより、溶液収容大空間８９内の溶液へ振動を直接伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００７９】
なお、本実施の形態に係る反応セル８０においても、第１および第２圧電／電歪振動子８２、８３は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００８０】
（第１０の実施の形態）
図１０は、本発明に係る反応セルの第１０の実施の形態を示している。図１０（ａ）は本実施の形態に係る反応セル９０の平面図、図１０（ｂ）は図１０（ｂ）のＪ−Ｊ断面図である。
【００８１】
本実施の形態に係る反応セル９０は、容器状のセル本体９１と、このセル本体９１の底部下面（外側面）に設けられた複数の圧電／電歪振動子９２とから構成されている。セル本体９１は、平面円形状の厚い底板部９３と、この底板部９３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部９３を取り囲む周壁部９４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００８２】
底板部９３の上面には、この底板部９３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部９５が形成されている。これら凹部９５は、溶液を収容する溶液収容小空間９６を形成している。また、底板部９３上の周壁部９４で取り囲まれる空間は、溶液収容大空間９８を形成している。なお、底板部９３は、比較的厚く設定されている。このような底板部９３に比較的深い凹部９５を形成した結果、凹部９５の底には、薄い底板９７が形成されている。なお、この底板９７の厚さは、光透過性を有する程度に薄く設定されている。
【００８３】
そして、それぞれの凹部９５の薄い底板９７には、この底板９７の下面周縁に沿って間欠的に複数の圧電／電歪振動子９２が配置、貼着されている。なお、圧電／電歪振動子９２は、底板９７の中央部には、配置されていないため、この底板９７の中央部から光を透過させることで、凹部９５内の溶液の状態（反応状態）を光透過率の変化で把握することが可能となる。
【００８４】
なお、この反応セル９０における溶液収容大空間９８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、適宜設定することができる。本実施の形態に係る反応セル９０における他の構成は、上記した第６の実施の形態と同様である。
【００８５】
本実施の形態に係る反応セル９０は、底板７７が光透過性を有するため、凹部９５内の溶液の状態を光透過率を測定することに検出することが可能である。
【００８６】
本実施の形態に係る反応セル９０においても、溶液収容小空間９６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間９８に溶液を収容した状態で用いてもよい。また、圧電／電歪振動子９２を駆動することにより、底板９７の部分的な撓み振動となって溶液収容小空間９６内および溶液収容大空間９８内のそして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００８７】
特に、本実施の形態では、圧電／電歪振動子９２を個別に駆動することにより、溶液収容小空間９６内の溶液の流れを自在にコントロールすることが可能となり、例えば渦巻き状に撹拌することも可能であり、撹拌効率を高めることができる。また、溶液収容小空間９６毎に反応の進捗状況に応じた最適な振動を行うことができる。
【００８８】
（第１１の実施の形態）
図１１は、本発明に係る反応セルの第１１の実施の形態を示している。図１１（ａ）は本実施の形態に係る反応セル１００の平面図、（ｂ）は図１１（ａ）のＫ−Ｋ断面図である。
【００８９】
本実施の形態に係る反応セル１００は、容器状のセル本体１０１と、このセル本体１０１の底部下面（外側面）に設けられた複数の第１圧電／電歪振動子１０２と、セル本体１０１内に設けられた一対の第２圧電／電歪振動子１０３と、複数の第３圧電／電歪振動子１０４とから構成されている。
【００９０】
セル本体１０１は、平面円形状の厚い第１底板部１０５と、この第１底板部１０５の周縁から所定高さ立ち上がって第１底板部１０５を取り囲む周壁部１０６とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００９１】
第１底板部１０５の周縁部には、第３圧電／電歪振動子１０４が周縁に沿って所定間隔を隔てて間欠的に配置、固定されている。また、第１底板部１０５には、この第１底板部１０５の中心を挟む位置に一対の第１凹部１０７が形成されている。この第１凹部１０７内には、内周面に沿って上記した第２圧電／電歪振動子１０３が周回するように形成されている。
【００９２】
また、第１凹部１０７の底には、第２底板部１０８が形成されている。そして、第２底板部１０８には、図１１（ａ）に示すように、中心部およびその周辺に複数の第２凹部１０９が形成されている。
【００９３】
さらに、第２凹部１０９の底には、第３底板部１１０が形成されている。この第３底板部１１０の下面には、上記した第１圧電／電歪振動子１０２が固設されている。なお、第１圧電／電歪振動子１０２は環形状であり、最大径寸法が第３底板部１１０との同等の寸法である。また、第１圧電／電歪振動子１０２の中央には、孔が開いているため、この孔から第３底板部１１０が露呈している。
【００９４】
そして、第１底板部１０５上の周壁部１０６で取り囲まれた空間は、溶液収容大空間１１１となっている。また、第２底板部１０８上の第２圧電／電歪振動子１０３で取り囲まれた空間は、溶液収容中空間１１２となっている。さらに、第３底板部１１０上の第２凹部１０９内の空間は、溶液収容小空間１１３となっている。
【００９５】
なお、この反応セル１００における第１底板部の直径は、数ｍｍ〜数１０ｃｍの範囲に設定することが好ましい。また、第２底板部１０８の直径は、数１０μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。さらに、第３底板部１１０の直径は、数μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【００９６】
本実施の形態に係る反応セル１００は、第３底板部１１０の厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この第３底板部１１０の中央部には第１圧電／電歪振動子１０２が存在しないため、底板部１１０を通して光透過率を測定することで、第２凹部１０９内の溶液の状態を検出することができる。
【００９７】
本実施の形態に係る反応セル１００においても、溶液収容小空間１１３のみに溶液を収容した状態、溶液収容中空間１１２内に溶液を収容した状態、または溶液収容大空間１１１内に溶液を収容した状態で溶液反応を行わせることができる。
【００９８】
そして、第１圧電／電歪振動子１０２を駆動することにより、第３底板部１１０を介して圧電／電歪振動子１０２で発生した振動を溶液収容小空間１１３内の溶液に伝達することができる。また、第２圧電／電歪振動子１０３を駆動することにより、溶液収容中空間１１２内の溶液へ振動を伝達できる。さらに、第３圧電／電歪振動子１０４を駆動することにより、溶液収容大空間１１１内の溶液に振動を伝達されることができる。この結果、反応セル１００内で所定の溶液反応を促進させることができる。
【００９９】
なお、本実施の形態に係る反応セル１００においても、第１〜第３圧電／電歪振動子１０２、１０３、１０４は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。また、複数の第３圧電／電歪振動子１０４は、同期して駆動させる他、図１１（ａ）に矢印ａで示す周方向に順次所定時間ずつずらして駆動してもよい。この場合、溶液収容大空間１１１内の溶液を所定の周方向に向けてマクロな回転流とすることができる。また、第１〜第３圧電／電歪振動子１０２、１０３、１０４は、溶液収容空間毎に多段的に駆動することも可能である。
【０１００】
また、反応セル１００において、第１〜第３圧電／電歪振動子１０２、１０３、１０４は、それぞれに近接するまたは直接接触する溶液収容小空間１１３、溶液収容中空間１１２、溶液収容大空間１１１内の溶液の反応状態の変化に伴う粘度変化を検出することができるようになっている。具体的には、それぞれの圧電／電歪振動子の振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の粘度を判定するようになっている。
【０１０１】
（第１２の実施の形態）
図１２は、本発明に係る反応セルの第１２の実施の形態を示している。図１２（ａ）は本実施の形態に係る反応セル２００の平面図、（ｂ）は図１２（ａ）のＬ−Ｌ断面図である。
【０１０２】
本実施の形態に係る反応セル２００は、容器状のセル本体２０１と、このセル本体２０１の底部下面（外側面）に設けられた複数の第１圧電／電歪振動子２０２と、セル本体２０１内に設けられた一対の第２圧電／電歪振動子２０３と、複数の第３圧電／電歪振動子２０４とから構成されている。
【０１０３】
セル本体２０１は、平面円形状の厚い第１底板部２０５と、この第１底板部２０５の周縁から所定高さ立ち上がって第１底板部２０５を取り囲む周壁部２０６とが、例えばプラスティックスにより一体に形成されている。なお、周壁部２０６の内側面は、斜め内側下方へ向けて傾くテーパ面２０６Ａとなっている。この周壁部２０６のテーパ面２０６Ａの上部には、上記した第３圧電／電歪振動子２０４がテーパ面２０６Ａに沿って周回するように形成されている。
【０１０４】
また、第１底板部２０５には、この第１底板部２０５の中心を挟む位置に一対の第１凹部２０７が形成されている。この第１凹部２０７内には、内周面に沿って上記した第２圧電／電歪振動子２０３が周回するように形成されている。
【０１０５】
さらに、第１凹部２０７の底には、第２底板部２０８が形成されている。そして、第２底板部２０８には、図１２（ａ）に示すように、中心部およびその周辺に複数の第２凹部２０９が形成されている。
【０１０６】
さらに、第２凹部２０９の底には、第３底板部２１０が形成されている。この第３底板部２１０の下面には、上記した第１圧電／電歪振動子２０２が固設されている。なお、第１圧電／電歪振動子２０２は環形状であり、最大径寸法が第３底板部２１０との略同等の寸法である。また、第１圧電／電歪振動子２０２の中央には、孔が開いているため、この孔から第３底板部２１０が露呈している。
【０１０７】
そして、第１底板部２０５上の周壁部２０６で取り囲まれた空間は、溶液収容大空間２１１となっている。また、第２底板部２０８上の第２圧電／電歪振動子２０３で取り囲まれた空間は、溶液収容中空間２１２となっている。さらに、第３底板部２１０上の第２凹部２０９内の空間は、溶液収容小空間２１３となっている。
【０１０８】
なお、この反応セル２００における第１底板部２０５の直径は、数ｍｍ〜数１０ｃｍの範囲に設定することが好ましい。また、第２底板部２０８の直径は、数１０μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。さらに、第３底板部２１０の直径は、数μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【０１０９】
本実施の形態に係る反応セル２００は、第３底板部２１０の厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この第３底板部２１０の中央部には第１圧電／電歪振動子２０２が存在しないため、第３底板部２１０を通して光透過率を測定することで、第２凹部２０９内の溶液の状態を検出することができる。
【０１１０】
本実施の形態に係る反応セル２００においても、溶液収容小空間２１３のみに溶液を収容した状態、溶液収容中空間２１２内に溶液を収容した状態、または溶液収容大空間２１１内に溶液を収容した状態で溶液反応を行わせることができる。
【０１１１】
そして、第１圧電／電歪振動子２０２を駆動することにより、第３底板部２１０の撓み振動として圧電／電歪振動子２０２で発生した振動を溶液収容小空間２１３内の溶液に伝達することができる。また、第２圧電／電歪振動子２０３を駆動することにより、溶液収容中空間２１２内の溶液へ振動を伝達できる。さらに、第３圧電／電歪振動子２０４を駆動することにより、溶液収容大空間２１１内の溶液に振動を伝達されることができる。この結果、反応セル２００内で所定の溶液反応を促進させることができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態に係る反応セル２００においても、第１〜第３圧電／電歪振動子２０２、２０３、２０４は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【０１１３】
本実施の形態においても、上記した第１１の実施の形態と同様に、反応セル２００において、第１〜第３圧電／電歪振動子２０２、２０３、２０４は、それぞれに近接するまたは直接接触する溶液収容小空間２１３、溶液収容中空間２１２、溶液収容大空間２１１内の溶液の反応状態の変化に伴う比重、粘度等の変化を検出することができるようになっている。具体的には、それぞれの圧電／電歪振動子の振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の比重、粘度を判定するようになっている。
【０１１４】
（第１３の実施の形態）
図１３は、本発明に係る反応セルの第１３の実施の形態を示している。図１３（ａ）は本実施の形態に係る反応セル３００の平面図、（ｂ）は図１３（ａ）のＭ−Ｍ断面図である。
【０１１５】
本実施の形態に係る反応セル３００は、容器状のセル本体３０１と、このセル本体３０１の底部下面（外側面）に設けられた複数の第１圧電／電歪振動子３０２と、第１圧電／電歪振動子が形成された箇所以外のセル本体の底部下面（外側面）に設けられた第２圧電／電歪振動子３０３とから構成されている。
【０１１６】
セル本体３０１は、平面円形状の厚い第１底板部３０５と、この第１底板部３０５の周縁から所定高さ立ち上がって第１底板部３０５を取り囲む周壁部３０６とが、例えばジルコニウムセラミックスにより一体に形成されている。
【０１１７】
第１底板部３０５には、中心部の周辺に複数の凹部３０７が形成されている。これら凹部３０７の比較的薄い底板３１０にはさらに複数の第２凹部３０９が形成され、第２凹部３０９の薄い底板３０８の下面中央に圧電／電歪振動子３０２が、配置、貼着されている。圧電／電歪振動子３０２は、円形であり、底板３１０の直径と略同等の直径を有する。このような構造の反応セル３００においては、第２凹部３０９内の溶液収容小空間３１３と、凹部３０７内の溶液収容中空間３１２と、底板部３０５上の周壁部３０６で取り囲まれた溶液収容大空間３１１とを有している。さらに、第１底板部３０５には、中心部およびその中心部の周辺に凹部３０７以外の箇所に複数の凹部３１７が形成されている。この凹部３１７は、平面円形状であり、その底面の薄い底板３２０の下面に第２圧電／電歪振動子３０３が配置、貼着されている。
【０１１８】
なお、この反応セル３００における第１底板部３０５の直径は、数ｍｍ〜数１０ｃｍの範囲に設定することが好ましい。また、第２底板部になる比較的薄い底板３１０の直径は、数１０μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。さらに、第３底板部になる薄い底板３０８の直径は、数μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【０１１９】
本実施の形態に係る反応セル３００は、溶液収容大空間３１１内の溶液を移動、撹拌するために最適設計した第２圧電／電歪振動子３０３が形成されているため、該圧電／電歪振動子を駆動することにより、小さなセルを内包する大きなセル全体の溶液を自由に撹拌することができる。尚、第２圧電／電歪振動子３０３が形成される、凹部３１７の形状は特に凹形状に限られるものではなく、溶液収容大空間３１１内の溶液を移動、撹拌するのに適した形状とすることができるが、第２圧電／電歪振動子３０３の振動をより効率的に溶液に伝えるには、薄い底板３２０の撓み振動を利用できる凹形状が好ましい。
【０１２０】
本実施の形態に係る反応セル３００においては、溶液収容小空間３１３、溶液収容中空間３１２、溶液収容大空間３１１内すべてに溶液を収容した状態で溶液反応を行わせることが好ましい。
【０１２１】
なお、本実施の形態に係る反応セル３００においても、第１、第２圧電／電歪振動子３０２、３０３は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【０１２２】
また、反応セル３００において、第１、第２圧電／電歪振動子３０２、３０３は、それぞれに近接するまたは直接接触する溶液収容小空間３１３、溶液収容中空間３１２、溶液収容大空間３１１内の溶液の反応状態の変化に伴う比重、粘度等の変化を検出することができるようになっている。具体的には、それぞれの圧電／電歪振動子の振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の比重、粘度を判定するようになっている。尚、反応セル３００の場合、第２圧電／電歪振動子３０３は反応セル内にあるわけではないので、溶液の移動、撹拌に作用している以外の時は、比重、粘度の測定に特化できるため、より細かいモニタリングが可能になる。
【０１２３】
（第１４の実施の形態）
図１４は、本発明に係る反応セルの第１４の実施の形態を示している。図１４（ａ）は本実施の形態に係る反応セルの平面図、（ｂ）は図１４（ａ）のＮ−Ｎ断面図である。
【０１２４】
この実施の形態に係る反応セル４００は、上記した第１１の実施の形態に係る反応セル１００における第１底板部１０５に更に一対の第１凹部１０７を加えた構造であり、他の構成は第１１の実施の形態に係る反応セル１００と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２５】
このような反応セル４００は、図１４（ａ）に示すような溶液収容小空間１１３の４つの群Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備えたものであり、例えばこれらの溶液収容小空間１１３のそれぞれの群Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが異なった種類の抗体などの吸着特異性があるキャプチャーを固定する場合に利点がある。なお、反応セル４００の使用方法は後述する。
【０１２６】
（実施例）
次に、本発明に係る反応セルを用いた実施例を説明する。
【０１２７】
先ず、圧電／電歪振動子を備えた本発明に係る反応セルと、圧電／電歪振動子を備えない通常のセルを準備した。なお、反応セルおよび通常のセルは、それぞれ１５以上の溶液収納空間を備える。
【０１２８】
そして、３０％（ｗ／ｖ）Ｓｕｃｒｏｓｅ水溶液を反応セルと通常のセルとにそれぞれ１５個ずつ分注して、３７℃に保温した。
【０１２９】
１０分間の余熱の後、２秒おきに各セル１個ずつ一定量のショ糖分解酵素を添加した。
【０１３０】
次に、酵素添加後、所定時間（１〜６０分）で各セルから反応液をサンプリングし、グルコースを定量した（分光光度計で比色定量：ベーリンガー・マンハイム（株）のＦ−キット使用）。そして、その結果を、反応時間を横軸に、収率（生成グルコース量／添加ショ糖量（Ｗ／Ｗ））を縦軸にした図１６に示すグラフに示す。
【０１３１】
図１６に示すように、圧電／電歪振動子を備える本発明の反応セル（振動セル）は反応が順当に理論値付近まで進行したが、通常のセルでは、反応進行速度が低く、またデータもばらつきが多い結果となった。
【０１３２】
（他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１３３】
例えば、上記した第１１乃至第１４の実施の形態では、反応セル内に形成される空間が溶液収容大空間、溶液収容中空間および溶液収容小空間の３段階としたが、さらに多段的に、溶液収容小空間の底部にさらに小さい凹部を形成してなる溶液収容空間を備える構成としてもよい。すなわち、大きな溶液収容空間内に、順次縮小した溶液収容空間がいれこ状をなすように多段的に形成してもよい。
【０１３４】
また、本発明の反応セルでは、内部に形成される溶液収容空間の数は使用される溶液や分析目的に応じて適宜変更であり、例えばマトリクス状に配置してもよい。
【０１３５】
［反応セルの製造方法］
次に、本発明に係る反応セルの各種の製造方法を簡単に説明する。
【０１３６】
（ジルコニアセラミックスを用いた製造方法）
先ず、ジルコニアセラミックスのグリーンシートを適宜積層してセル本体の形状に形成する。その後、グリーンシート積層体を焼成してセル本体を作製する。
【０１３７】
次に、セル本体の底板部の裏面に、下部電極、圧電／電歪体、上部電極を順次印刷、焼成法にて形成する。このようにして反応セルを作製することができる。
【０１３８】
（切削加工を行う製造方法）
バルクで焼成した透光性アルミナセラミックスを切削加工にてセル本体の形状に加工する。その後、圧電／電歪振動子を作製する。圧電／電歪振動子の作製方法は、セル本体の所定位置に下部電極、圧電／電歪体層、上部電極を順次印刷した後、焼成を行って反応セルを作製する。
【０１３９】
（透明板を貼着する製造方法）
溶液を収容する部分を貫通した穴状になるようにセル本体をセラミックスグリーンシートで積層して形成する。その後、セラミックスグリーンシートでなる積層体を焼成する。その後、焼成体の下面に透明なガラスまたは合成樹脂でなる板を接着剤或いは熱拡散或いは熱圧着（合成樹脂が熱可塑性樹脂の場合）により接着してセル本体を作製する。さらに、セル本体の適所に圧電／電歪振動子を接着剤にて貼着して反応セルを作製する。
【０１４０】
（エッチングしたガラスを用いる製造方法）
透明なガラスをエッチング加工して凹部を形成し、その後接着剤にて圧電／電歪振動子を接着剤にて貼り付けて反応セルを作製する。
【０１４１】
（透明な合成樹脂を用いる製造方法）
透明な合成樹脂材料を型に流し込んでセル本体を形成し、適所に圧電／電歪振動子を接着剤にて貼り付けて反応セルを作製する。
【０１４２】
以上、反応セルの各種の製造方法について説明したが、反応セル内に例えば吸着特異性のあるキャプチャーを貼り付けなければならない場合は、上記した方法で製造した反応セルにキャプチャーを固定してもよいが、予めキャプチャーを固定した透明なガラス或いは透明な合成樹脂をセル本体の壁部に接着してもよい。
【０１４３】
なお、圧電／電歪振動子を作製するには、下部電極、圧電／電歪層、上部電極のそれぞれの原料を含んだペーストをスクリーン印刷にて、セル本体へ印刷する工程を下部電極、圧電／電歪層、上部電極毎に繰り返すことで積層体を形成して、焼成を行えばよいし、各ペーストを印刷毎に焼成してもよいし、両者を組み合わせてもよい。ここで、各々の原料を含んだペーストをセラミックス上に供給する方法は、底板部の下面に供給場合には、スクリーン印刷でよいが、周壁部に供給する場合には、スルーフォール印刷法を用いてもよいし、各々の原料を含んだ溶液に、形成しな部分にマスクを被着させたセル本体をディッピングすることで供給してもよい。また、特に上部電極は印刷、ディッピングと焼成を行って形成することに限定されず、スパッタ法、蒸着法などの薄膜形成技術を用いて形成してもよい。
【０１４４】
［反応セルの使用方法］
次に、上記した第１３の実施の形態に係る反応セル４００の使用方法について図１５を用いて説明する。
【０１４５】
（第１の使用方法）
図１５に示すように、それぞれ溶液収容小空間１１３が９つ集合してなる群ＡＢ、Ｃ、Ｄにおいて、図中時計回り方向に順次空間ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈおよび中央の空間ｉとする。これら空間ａ〜ｈ内に活性が未知である酵素の各希釈段階溶液を分注する。ここで、空間ｉはブランクとする。その後、溶液が収容された空間の下に設けられた一定の時間第１圧電／電歪振動子１０２を駆動して所定強度の振動を各空間内の溶液に伝達させる。そして、一定の反応時間経過後に、それぞれの空間の溶液を比色したり、溶液の粘度を測定することにより溶液の状態を検出する。なお、比色は、例えば反応セル４００の上方から下方へ向けて光を照射し、反応セル４００の下面側で第３底板部１１０を介して透過する光透過率を測定すればよい。また、粘度測定は、第１圧電／電歪振動子１０２の振動に伴う電気的定数の変化を検出して粘度を判定すればよい。このように溶液の状態を検出することにより、酵素の活性（Ｕ）を計算することができる。
【０１４６】
（第２の使用方法）
図１５に示す空間ａ〜ｈ内に活性が未知である酵素の各希釈段階溶液を分注する。ここで、空間ｉはブランクとする。次に、各第１圧電／電歪振動子１０２を駆動させて一定の時間後（この状態ではどんな反応が進行したか不明だったとしても）、溶液収容中空間１１２に予測される酵素の基質の混合液を入れて反応させる。このとき、溶液収容中空間１１２を取り囲む第２圧電／電歪振動子１０３を駆動させて溶液を撹拌して反応の進行を促進させる。
【０１４７】
そして、上記した第１の使用方法と同様に、比色や溶液の粘度を測定することにより、どの基質が反応したかが求められる。これにより酵素の機能や基質特異性を判定することができる。
【０１４８】
（第３の使用方法）
図１５に示す溶液収容小空間の群Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、それぞれ生体の各臓器（例えば肝臓、脾臓、血液、大腸など）由来の異なった種類の抗体などの吸着特異性があるキャプチャーを固定する。そして、各群の溶液収容中空間１１２にそれぞれ各臓器由来のサンプルを添加する。このとき、第１および第２圧電／電歪振動子１０２、１０３を駆動する。この駆動により、各溶液収容中空間１１２内の溶液が撹拌されて生化学反応が促進される。
【０１４９】
所定反応時間経過後、各群Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの反応進行度をパターン認識により判定し、臓器の異常の有無を判定することができる。このようなパターン認識は、第３底板部１１０が光透過性を有するため、反応セル４００の下面側から行うことができる。
【０１５０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、圧電／電歪振動子の振動時間、振動間隔などを規定することにより、溶液の反応の進行度や反応時間などを制御することができる。このため、セル間でのコンタミがなく、且つ微小な空間内でもむらなく充分な撹拌を行うことができる。そして、圧電／電歪振動子の形が自由に設計できるため、光学的なセンシングも可能であり、溶液状態を光学的に把握することができる。
【０１５１】
また、本発明によれば、溶液の化学反応が進み、例えば溶液の比重、粘度等の変化を圧電／電歪振動子の振動に伴う電気定数の変化を検出することで溶液の状態、ひいては反応の進度、反応の状態を検出することができる。このため、比重、粘度等の状態を感知しながら最適な振動を行うことができる。
【０１５２】
さらに、本発明によれば、各セルに設けられた圧電／電歪振動子の稼働を制御することにより、撹拌の制御、反応制御、並びに状態検出などをそれぞれのセルに応じて行うことが可能となる。また、圧電／電歪振動子が溶液に直接振動を伝達することができ、セル間で振動を独立して制御することができる。
【０１５３】
また、複数のセルを内包するセルに設けられた圧電／電歪振動子を駆動することにより、内包するセル全体の溶液を均等に撹拌することができ、内包される各セルは個々に圧電／電歪振動子で撹拌制御することができる。
【０１５４】
さらに、圧電／電歪振動子の振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の比重、粘性等を判定して、溶液の反応状態を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反応セルの第１の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明に係る反応セルの第２の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明に係る反応セルの第３の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】本発明に係る反応セルの第４の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図５】本発明に係る反応セルの第５の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【図６】本発明に係る反応セルの第６の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
【図７】本発明に係る反応セルの第７の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。
【図８】本発明に係る反応セルの第８の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。
【図９】本発明に係る反応セルの第９の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図１０】本発明に係る反応セルの第１０の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ断面図である。
【図１１】本発明に係る反応セルの第１１の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ断面図である。
【図１２】本発明に係る反応セルの第１２の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ断面図である。
【図１３】本発明に係る反応セルの第１３の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＭ−Ｍ断面図である。
【図１４】本発明に係る反応セルの第１４の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＮ−Ｎ断面図である。
【図１５】本発明に係る反応セルの使用方法の一例を示す反応セルの平面図である。
【図１６】本発明に係る反応セルと圧電／電歪振動子を備えない通常のセルを用いて酵素反応を行わせた実施例において反応時間と収率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，２００，３００ 反応セル
２，１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，２０１，３０１ セル本体
３，１２，３２，４２，５２，６２ 圧電／電歪振動子
１０２，２０２，３０２ 第１圧電／電歪振動子
１０３，２０３，３０３ 第２圧電／電歪振動子
１０４，２０４，３０４ 第３圧電／電歪振動子

Claims (9)

1. 周壁部と底部とを有して、溶液を収容するセルと、
   前記セルの内側周壁面または内側底部若しくは外側底部の一部に一体的に設けられ、前記溶液を用いた反応を促進／制御するために前記溶液の撹拌を行う圧電／電歪振動子と、
   を備える反応セルであって、
   前記圧電／電歪振動子の振動の振幅をΔｄとし、前記セルの振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ ＜０．０１であることを特徴とする反応セル。
2. 請求項１記載の反応セルであって、
   複数の前記セルが多段的に順次縮小していれこ状に設けられ、前記セルのうち少なくとも一部のセルに前記圧電／電歪振動子が設けられていることを特徴とする反応セル。
3. 請求項１記載の反応セルであって、
   複数の前記セルが多段的に順次縮小していれこ状に設けられるとともに、小さなセルが形成された大きなセルの少なくとも一部に、小さなセルが形成された箇所以外の箇所であって、大きなセルに収容された液体を移動、撹拌する前記圧電／電歪振動子が設けられていることを特徴とする反応セル。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
   前記周壁部と前記底部とは、ジルコニアセラミックスで一体焼成されてなることを特徴とする反応セル。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
   前記周壁部と前記底部とは、光透過性を有するセラミックスで一体焼成されてなることを特徴とする反応セル。
6. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
   前記周壁部はセラミックスで形成され、前記底部は透明なガラスでなることを特徴とする反応セル。
7. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
   前記周壁部はセラミックスで形成され、前記底部は透明な合成樹脂でなることを特徴とする反応セル。
8. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
   前記周壁部および前記底部は、透明なガラスまたは合成樹脂で形成され、前記圧電／電歪振動子が前記周壁部または前記底部に貼着されていることを特徴とする反応セル。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載された反応セルであって、
   前記圧電／電歪振動子が、前記セル内の前記溶液の状態変化を検出することを特徴とする反応セル。

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