專利名稱：色譜分析柱及其制造方法、以及分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及色譜分析(Chromatography )柱(以下,有時僅稱作“色譜柱”)、該色譜分析柱的制造方法、以及分析裝置，特別是涉及在流路內(nèi)作為固定相設(shè)置有多個柱部的色譜分析柱、該色譜分析柱的制造方法、以及具備此類色譜分析柱的分析裝置。
背景技術(shù)：
關(guān)于現(xiàn)今的色譜分析，在用于分離借助流動相使之移動的混合試樣的各個成分的色譜分析柱中，代替作為固定相填充到筒狀的色譜柱內(nèi)、且具有規(guī)定粒徑的多個粒子，在色譜柱的流路內(nèi)設(shè)置大量柱部(柱)，將該大量的柱部用作固定相。即，色譜柱構(gòu)成為具備流路，該流路具有對置配置的一對側(cè)壁、以及與一對側(cè)壁連接且配置在一對側(cè)壁的底側(cè)的底壁，流動相能夠在該流路的內(nèi)部流動；以及多個柱部，該多個柱部從底壁沿著側(cè)壁延伸，且分別隔開規(guī)定的間隔設(shè)置。進而，在使用流動相從流路的一方端部側(cè)導(dǎo)入混合試樣，并使混 合試樣朝下游側(cè)移動時，利用通過柱部之間的每個成分的移動速度差來進行混合試樣中的各個成分的分離。此類色譜分析柱也被稱作化學(xué)分離芯片。根據(jù)混合試樣的成分、所使用的移動床等，適當(dāng)?shù)貙χ康谋砻鎸嵤┗瘜W(xué)修飾。在Analytical Chemistry, Vol. 76, No. 15, August 1,2004 (非專利文獻 I)中公開了與此類色譜分析柱相關(guān)的技術(shù)。非專利文獻I: Analytical Chemistry, Vol. 76, No. 15, August 1,2004 (FigureI. (b)> Figure I. (c))在此，研究混合試樣所包含的各個成分在色譜柱的流路內(nèi)的移動狀態(tài)。在流路內(nèi)移動的混合試樣的各成分以在流路內(nèi)的移動方向上略微擴展的方式移動。在這種移動狀態(tài)下，從提高分辨率的觀點來看，優(yōu)選相同成分的在移動方向上的寬度盡可能窄。即，在流路內(nèi)的移動方向上，希望相同成分在中央?yún)^(qū)域移動的移動速度與在端部區(qū)域、具體地說是靠近側(cè)壁的區(qū)域移動的移動速度盡可能相等。在此，在非專利文獻I中記載了具有使配置有柱部的部分相對于沿流動方向筆直地延伸的側(cè)壁呈大致半圓形狀地突出的側(cè)壁形狀的色譜柱，以及具有沿著流動方向筆直地延伸的側(cè)壁形狀的色譜柱。但是，在形成為此類色譜柱的形狀的情況下，中央?yún)^(qū)域與端部區(qū)域之間的移動速度差大，分辨率不足。認為這是由于分離混合試樣時的非專利文獻I所公開的側(cè)壁形狀中的大量流路擴散、分子擴散等的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供大幅提高了分辨率的色譜分析柱。本發(fā)明的其他目的在于提供一種色譜分析柱的制造方法，該色譜分析柱的制造方法能夠高精度、并且高效地制造大幅提高了分辨率的色譜分析柱。本發(fā)明另一目的在于提供提高了分析精度的分析裝置。本發(fā)明所涉及的色譜分析柱具備流路，該流路具有對置配置的一對側(cè)壁、以及與一對側(cè)壁連接且配置在一對側(cè)壁的底側(cè)的底壁，流動相能夠在流路的內(nèi)部流動；以及多個柱部，該多個柱部以從底壁起在沿著側(cè)壁的方向延伸的方式設(shè)置，且隔開規(guī)定間隔而分別規(guī)則地配置。能夠以多個柱部作為固定相對借助流動相移動的包含多種成分的混合試樣的各個成分進行分離。在此，各柱部的外形面包含曲面，側(cè)壁在局部包含沿著柱部的外形面的曲面。并且，在流動相的流動方向上，設(shè)置在最靠近側(cè)壁的位置的柱部和側(cè)壁之間的最短距離等于柱部彼此之間的最短距離。 通過以這種方式構(gòu)成，流路內(nèi)的中央?yún)^(qū)域的相鄰柱部彼此之間的間隔等于流路內(nèi)的靠近側(cè)壁的區(qū)域的柱部與側(cè)壁之間的間隔，在流路內(nèi)流動的移動床的移動方向上，能夠縮小中央?yún)^(qū)域的移動速度與靠近側(cè)壁的端部區(qū)域的移動速度之差。即，能夠縮小各區(qū)域的移動速度之差。在該情況下，由于柱部的外形面包含曲面，側(cè)壁在局部包含沿著柱部的外形面的曲面，因此，能夠使靠近側(cè)壁的區(qū)域的流動相的流動變得順暢。因而，此類結(jié)構(gòu)的色譜分析柱能夠減少將混合試樣分離成各成分時的流路擴散等的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)分辨率的提聞。
優(yōu)選多個柱部呈圓筒狀。并且，在以與柱部的延伸方向正交的平面將柱部切斷而得的截面中，多個柱部以各柱部的中心坐標(biāo)形成為最密(細密)填充構(gòu)造的配置的方式設(shè)置。在此，在上述截面中，側(cè)壁形成為在流動相的流動方向重復(fù)形成凹凸形狀而得的形狀，凹凸形狀由連接假想圓的外形線的一部分和假想柱部的外形線的一部分的線構(gòu)成，假想圓以設(shè)置在最靠近側(cè)壁的位置的第一柱部的中心作為中心、且與和第一柱部相鄰的第二柱部的外形線相切，假想柱部的直徑與柱部的直徑相同，且假想柱部設(shè)置于當(dāng)將其中心與第一柱部以及第二柱部的各自的中心連結(jié)時形成正三角形的位置。通過這樣做，在上述截面中，能夠利用構(gòu)成圓弧的線來連續(xù)地形成側(cè)壁，能夠高效地抑制在端部區(qū)域發(fā)生的流動相的滯留，能夠使流動相在流路內(nèi)順暢地移動。并且，在以與柱部的延伸方向正交的平面將柱部切斷而得的截面中，多個柱部呈截面橢圓形狀、且以各柱部的中心坐標(biāo)形成為最密填充構(gòu)造的配置的方式設(shè)置，在上述截面中，側(cè)壁形成為在流動相的流動方向重復(fù)形成凹凸形狀而得的形狀，凹凸形狀由連接呈與上述橢圓相似的形狀的假想橢圓的外形線的一部分和假想柱部的外形線的一部分的線構(gòu)成，假想橢圓以設(shè)置在最靠近壁部的位置的第一柱部的中心作為中心、且與和第一柱部相鄰的第二柱部的外形線相切，假想柱部的圓弧與構(gòu)成柱部的圓弧相同，且假想柱部設(shè)置于當(dāng)將其中心與第一柱部以及第二柱部的各自的中心連結(jié)時形成等腰三角形的位置。在本發(fā)明的其他方面中，色譜分析柱的制造方法中的色譜分析柱具備流路，該流路具有對置配置的一對側(cè)壁、以及與一對側(cè)壁連接且配置在一對側(cè)壁的底側(cè)的底壁，流動相能夠在流路的內(nèi)部流動；以及多個柱部，該多個柱部以從底壁起在沿著側(cè)壁的方向延伸的方式設(shè)置，且分別隔開規(guī)定間隔地規(guī)則地配置，各柱部的外形面包含曲面，側(cè)壁在局部包含沿著柱部的外形面的曲面，在流動相的流動方向上，設(shè)置在最靠近側(cè)壁的位置的柱部和側(cè)壁之間的最短距離等于柱部彼此之間的最短距離，能夠以多個柱部作為固定相對借助流動相移動的包含多種成分的混合試樣的各個成分進行分離。在此，色譜分析柱的制造方法包含以下工序準(zhǔn)備大致平板狀的被蝕刻部件，在與多個柱部以及側(cè)壁的外形形狀對應(yīng)的區(qū)域?qū)Ρ晃g刻部件進行掩蔽的工序；以及對進行掩蔽之后的被蝕刻部件實施蝕刻，從而在多個柱部之間、以及柱部與一對側(cè)壁之間形成流路的工序。
根據(jù)此類色譜分析柱的制造方法，能夠高精度并且高效地制造分辨率高的色譜分析柱。在本發(fā)明的另一方面中，分析裝置具備色譜分析柱，該色譜分析柱具備流路，該流路具有對置配置的一對側(cè)壁、以及與一對側(cè)壁連接且配置在一對側(cè)壁的底側(cè)的底壁，流動相能夠在流路的內(nèi)部流動；以及多個柱部，該多個柱部以從底壁起在沿著側(cè)壁的方向延伸的方式設(shè)置，且分別隔開規(guī)定間隔地規(guī)則地配置，各柱部的外形面包含曲面，側(cè)壁在局部包含沿著柱部的外形面的曲面，在流動相的流動方向上，設(shè)置在最靠近側(cè)壁的位置的柱部和側(cè)壁之間的最短距離等于柱部彼此之間的最短距離，能夠以多個柱部作為固定相對借助流動相移動的包含多種成分的混合試樣的各個成分進行分離；泵，該泵配置在流路的上游側(cè)，將混合試樣與流動相一起導(dǎo)入所述流路內(nèi)；以及檢測部，該檢測部配置在流路的下游偵U，檢測由色譜分析柱分離后的各個成分。根據(jù)此類分析裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)分析精度的提高。根據(jù)此類色譜分析柱，能夠使流路內(nèi)的中央?yún)^(qū)域的相鄰的柱部彼此的間隔與流路 內(nèi)的靠近側(cè)壁的區(qū)域的柱部和側(cè)壁之間的間隔相等，在流路內(nèi)流動的移動床的移動方向上，能夠縮小中央?yún)^(qū)域的移動速度與靠近側(cè)壁的端部區(qū)域的移動速度之差。即，能夠縮小各區(qū)域的移動速度之差。在該情況下，由于柱部的外形面包含曲面，側(cè)壁在局部包含沿著柱部的外形面的曲面，因此，能夠使靠近側(cè)壁的區(qū)域的流動相的流動變得順暢。因而，此類結(jié)構(gòu)的色譜分析柱能夠減少將混合試樣分離成各成分時的流路擴散等的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)分辨率的提聞。并且，根據(jù)此類色譜分析柱的制造方法，能夠高精度且高效地制造分辨率高的色譜分析柱。并且，根據(jù)此類分析裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)分析精度的提高。


圖I是簡要示出本發(fā)明所涉及的分析裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示出本發(fā)明所涉及的色譜柱中的流路的外觀的一部分的放大照片。圖3是圖2中的以III表示的部分的放大照片。圖4是示出本發(fā)明所涉及的色譜柱的外形形狀的簡要剖視圖。圖5是示出本發(fā)明所涉及的色譜柱中的流路的一部分的簡要剖視圖。圖6是圖5中的以VI表示的部分的放大圖。圖7是圖6中的以VII表示的部分的放大圖。圖8是示出現(xiàn)有的第一色譜柱的流路的結(jié)構(gòu)的圖。圖9是圖8中的以IX表示的部分的放大圖。圖10是示出現(xiàn)有的第二色譜柱的流路的結(jié)構(gòu)的圖。圖11是圖10中的以XI表示的部分的放大圖。圖12是示出在現(xiàn)有的第一色譜柱中，經(jīng)過規(guī)定時間后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。圖13是示出在現(xiàn)有的第二色譜柱中，經(jīng)過規(guī)定時間后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。圖14是示出在本發(fā)明所涉及的色譜柱中，經(jīng)過規(guī)定時間后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。圖15是示出在柱部彼此之間的間隔設(shè)定為2 iim，且柱部與側(cè)壁之間的間隔設(shè)定為I U m的色譜柱中，經(jīng)過規(guī)定時間后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。圖16是示出在柱部彼此之間的間隔設(shè)定為2 iim，且柱部與側(cè)壁之間的間隔設(shè)定為3 ii m的色譜柱中，經(jīng)過規(guī)定時間后的混合試樣的在流動方向上的 分布狀態(tài)的分析圖。圖17是示出在柱部彼此之間的間隔設(shè)定為2 iim，且柱部與側(cè)壁之間的間隔設(shè)定為m的色譜柱中，經(jīng)過規(guī)定時間后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。圖18是示出在各個色譜柱中，利用檢測器檢測濃度的情況下的分析結(jié)果的圖表。圖19是示出將柱部彼此之間的間隔、以及柱部與側(cè)壁之間的間隔設(shè)定為I U m的情況下的分析結(jié)果。圖20是示出將柱部彼此之間的間隔、以及柱部與側(cè)壁之間的間隔設(shè)定為3 ii m的情況下的分析結(jié)果。圖21是示出將柱部彼此之間的間隔、以及柱部與側(cè)壁之間的間隔設(shè)定為4iim的情況下的分析結(jié)果。圖22是示出本發(fā)明的其他實施方式所涉及的色譜柱中的流路的一部分的簡要剖視圖，是柱部呈在寬度方向較長的截面橢圓形狀的情況。圖23是示出本發(fā)明的另一實施方式所涉及的色譜柱中的流路的一部分的簡要剖視圖，是柱部呈在流動方向較長的截面橢圓形狀的情況。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。首先，對本發(fā)明的一個實施方式所涉及的分析裝置的結(jié)構(gòu)進行說明。圖I是簡要示出本發(fā)明所涉及的分析裝置的結(jié)構(gòu)的圖。參照圖1，對于混合有多種成分的混合試樣，本發(fā)明所涉及的分析裝置11利用色譜分析的原理，使混合試樣通過色譜分析柱而將混合試樣的各個成分分離，并對分離后的各個成分分別進行檢測而進行分析。此類分析裝置11使用于例如混合有多種蛋白質(zhì)等生物液的混合試樣中的各個成分的分析等。分析裝置11具備色譜分析柱13，該色譜分析柱13具有流路12，該流路12大體筆直地沿著一個方向延伸，流動相以及混合試樣能夠在該流路12的內(nèi)部流動，上述色譜分析柱13對借助流動相而移動的包含多種成分的混合試樣的成分進行分離；泵14，該泵14將混合試樣與流動相一起導(dǎo)入色譜柱13 ;檢測器15，該檢測器15對利用色譜柱13分離后的試樣的各個成分進行檢測；以及計算機16，該計算機16對檢測器15的動作等進行控制。泵14配置在流路12的上游側(cè)，泵14與色譜柱13由管道20連接。泵14經(jīng)由管道20，從色譜柱13中的成為流路12的一方端部的上游側(cè)導(dǎo)入流動相以及混合試樣。檢測器15配置在流路12的下游側(cè)，檢測器15與色譜柱13由管道21連接?；旌显嚇釉谟缮V柱13分離成各成分之后，從成為色譜柱13的另一方端部的下游側(cè)排出，并經(jīng)由管道21被導(dǎo)入到檢測器15內(nèi)。檢測器15對所導(dǎo)入的各個成分進行檢測，即檢測各個成分為何種成分。另外，在檢測器15還設(shè)置有管道22，該管道22用于將檢測結(jié)束后的包含各個成分的流動相排出到檢測器15外，進而排出到分析裝置11外。另外，根據(jù)所要求的色譜柱13的性能、分辨率、混合試樣所包含的成分的種類、混合試樣的量等適當(dāng)?shù)剡x擇流動相的流量、流速等。并且，使用例如液體作為流動相。色譜柱13由大致平板狀的基體部17、以及覆蓋基體部17整體的大致平板狀的罩部18構(gòu)成。上述流路12以從大致平板狀的基體部17的一方側(cè)的面19凹陷的方式設(shè)置。流路12構(gòu)成為能夠使流動相以及混合試樣從圖I中的左側(cè)朝向右側(cè)流動。即，圖I中的流路12的左側(cè)成為上游側(cè)，圖I中的流路12的右側(cè)成為下游側(cè)。圖2是示出本發(fā)明所涉及的色譜柱13的外觀的一部分的放大照片。圖3是圖2中以III表示的部分的放大照片。圖4是示出本發(fā)明所涉及的色譜柱3的外形形狀的簡要剖視圖。圖4是以與柱部26的延伸方向正交的平面將色譜柱13切斷后的情況下的剖視圖。參照圖I 圖4，流路12具備對置的一對側(cè)壁23、24、以及配置在一對側(cè)壁23、24的底側(cè)的底壁25。從易于理解的觀點來看，在圖4中，示出側(cè)壁23、24的形狀呈沿著左右方向筆直地延伸的形狀的情況，但準(zhǔn)確地說，側(cè)壁23、24的形狀如圖5 圖7所示。另外，側(cè)壁23、24的具體形狀之后敘述。 色譜柱13設(shè)置有多個從構(gòu)成流路12的底壁25呈圓柱狀延伸的柱部26。柱部26以從底壁25朝上方向、即圖2中的紙面上方向筆直地延伸的方式設(shè)置。且構(gòu)成為當(dāng)在基體部17上配置有罩部18時，圓柱狀的柱部26的頂端與罩部18的下表面抵接。即，當(dāng)在基體部17上配置有罩部18時，在由一對側(cè)壁23、24、底壁25以及罩部18包圍的空間內(nèi)，位于多個柱部26之間的區(qū)域成為使流動相以及混合試樣以流動的方式移動的流路12。柱部26的表面、即柱部26的外形面由曲面構(gòu)成，且構(gòu)成為能夠進行所謂的化學(xué)修飾。該多個柱部26成為色譜分析中的固定相。另外，多個柱部26的具體配置結(jié)構(gòu)之后敘述。兩個側(cè)壁23、24呈沿著柱部26的延伸方向朝上方向延伸的形狀。且構(gòu)成為流路12中的成為上游側(cè)端部、且用于導(dǎo)入流動相以及混合試樣的輸入口 27的尺寸，具體地說是圖4中的輸入口 27的在上下方向上的寬度小于輸出口 28的在上下方向上的寬度，該輸出口 28是下游側(cè)端部，且用于排出被分離成各個成分后的試樣。兩個側(cè)壁23、24構(gòu)成為在從輸入口 27沿移動方向筆直地延伸之后，以呈錐狀地擴大寬度的方式延伸。通過形成為此類結(jié)構(gòu)，能夠高效地在流路12內(nèi)分離混合試樣。另外，流路12的具體尺寸如下所述。即，作為所謂的色譜柱長度，圖4中的以長度尺寸A1表示的從輸入口 27到輸出口 28的長度為約300 iim。圖4中的以長度尺寸A2表示的輸入口 27的寬度為約20iim。圖4中的以長度尺寸A3表示的輸出口 28的寬度為約50 ym。本發(fā)明所涉及的色譜柱13是此類尺度、即微米級別的部件。另外，從圖4等也可知，色譜柱13呈在左右方向、即橫方向較長的形狀。其次，對色譜柱13的具體結(jié)構(gòu)進行說明。圖5是示出本發(fā)明所涉及的色譜柱13的局部的簡要剖視圖。圖6是圖5中的以VI表示的部分的放大圖。圖7是圖6中的以VII表示的部分的放大圖。圖5 圖7相當(dāng)于以與柱部26的延伸方向正交的平面將色譜柱13切斷而得到的截面。另外，在圖5 圖7中，所謂長度方向是指在圖5 圖7中以紙面左右方向表示的色譜柱長度方向，所謂寬度方向是指在圖5 圖7中以紙面上下方向表示的色譜柱的寬度方向。并且，在圖5 圖7中，利用箭頭V表示流動相以及混合試樣的移動方向。參照圖5 圖7，首先，對多個柱部26的具體配置結(jié)構(gòu)進行說明。在圖5 圖7中，圓柱狀的柱部26的外形線為圓。多個柱部26以各柱部26的中心的坐標(biāo)形成為最密填充構(gòu)造的配置的方式隔開規(guī)定的間隔而分別規(guī)則地配置。即，在各個柱部26中，形成為相鄰的柱部26之間的最短距離分別相等的結(jié)構(gòu)。在此，形成為第一列29與第二列30在長度方向交替配置的結(jié)構(gòu)，上述第一列29設(shè)置有沿寬度方向排列有7個的柱部26，上述第二列設(shè)置有沿寬度方向排列有6個的柱部26。進而，在圖5等所示的截面中，在橫跨第一以及第二列29、30、且相鄰的3個柱部26中，利用直線連結(jié)3個柱部26的各自的中心而得到的形狀為正三角形。另外，在本實施方 式中，例如，圖6中所示的柱部26之間的最短距離A4是上述規(guī)定的間隔，設(shè)定為2 u m。并且，將流動相以及混合試樣在柱部26彼此之間移動的區(qū)域設(shè)定為中央?yún)^(qū)域，將流動相以及混合試樣在柱部26與側(cè)壁23、24之間移動的區(qū)域設(shè)定為端部區(qū)域。其次，對構(gòu)成流路12的一對側(cè)壁23、24中的一方側(cè)的側(cè)壁23的具體形狀進行說明。將以隔開規(guī)定間隔的方式設(shè)置的多個柱部26中的在上述第一列29位于最靠近側(cè)壁23的位置的柱部26設(shè)定為第一柱部31，將在第二列30位于最靠近側(cè)壁23的位置的柱部26設(shè)定為第二柱部32。形成為第一以及第二柱部31、32沿移動方向錯開且相鄰的結(jié)構(gòu)，在寬度方向上，第一柱部31設(shè)置于比第二柱部32靠外側(cè)、即距離流路12的寬度方向的中心遠的位置。進而，以第一柱部31的中心33作為中心，描繪與第二柱部32的外形線34相切的假想圓。在圖7中，利用虛線示出假想圓的外形線35。并且描繪如下的假想柱部38:該假想柱部38具有中心37，連接該中心37與第一以及第二柱部31、32各自的中心33、36的線形成為正三角形，且假想柱部38的直徑與柱部26的直徑相同。利用點劃線示出假想柱部38的外形線39。并且，連結(jié)各個中心33、36、37而成的正三角形也以點劃線示出。另外，如果沒有側(cè)壁23，則假想柱部38成為利用最密填充構(gòu)造的配置圖案形成于流路的柱部。另夕卜，任一外形線35、39均呈圓弧狀。在此,在上述截面、即例如圖7所示的截面中，側(cè)壁23形成為沿流動相的流動方向反復(fù)形成凹凸形狀而得的形狀，該凹凸形狀由連接所描繪的假想圓的外形線35的一部分以及所描繪的假想柱部38的外形線39的一部分的線構(gòu)成。圖7中，利用粗實線40示出構(gòu)成該側(cè)壁23的線。詳細地說，在圖7所示的截面中，在靠近第二柱部32的區(qū)域中、具體而言為在從交點41起到交點45止的長度方向的區(qū)域中，構(gòu)成側(cè)壁23的線是假想柱部38的外形線39，其中，交點41是假想圓的外形線35與假想柱部38的外形線39之間的交點，交點45是在移動方向與第二柱部32相鄰的第三柱部42中、以第三柱部42的中心43為中心且與第二柱部32的外形線34相切的假想圓的外形線44和第二柱部32的外形線34之間的交點。在靠近該第一柱部31的區(qū)域、具體而言為從交點41起到交點45止的長度方向的區(qū)域中，側(cè)壁23是沿著柱部31的外形面的曲面。并且，在交點41的下游側(cè)且是在靠近第一柱部31的區(qū)域，構(gòu)成側(cè)壁23的線是沿著假想圓的外形線35的線。在交點41的上游側(cè)且是在靠近第三柱部42的區(qū)域，構(gòu)成側(cè)壁23的線是沿著假想圓的外形線44的線。進而，當(dāng)將通過假想柱部38的中心37、且在長度方向筆直地延伸的線設(shè)定為圖7中的以雙點劃線所示的基準(zhǔn)線46時，在圖7的截面中，構(gòu)成側(cè)壁23的線呈相對于該基準(zhǔn)線46重復(fù)形成有凹凸的形狀，即，呈在長度方向交替地重復(fù)呈現(xiàn)有從基準(zhǔn)線46朝流路12的中心側(cè)、在該情況下為朝圖7中的紙面上方向突出的部分和從基準(zhǔn)線46朝遠離流路12的中心一側(cè)、在該情況下為朝圖7中的紙面下方向凹陷的部分的形狀。關(guān)于重復(fù)的側(cè)壁形狀的單位，從交點47起到交點45止的長度方向的區(qū)域A5是重復(fù)的側(cè)壁形狀的單位，側(cè)壁形成為根據(jù)所設(shè)置的多個柱部26的數(shù)量而重復(fù)形成有在該區(qū)域中形成的側(cè)壁形狀而得的形狀，其中，交點47是所描繪的假想圓的外形線35與以上述方式繪制的假想柱部的外形線(未圖示)之間的交點。在本實施方式中，圖6中的以長度尺寸A6表示的第一柱部31與側(cè)壁23之間的最短距離，以及以長度尺寸A7表示的第二柱部32與側(cè)壁23之間的最短距離均為2 u m。另外，如圖5所示，側(cè)壁23中的錐狀區(qū)域也由同樣的形狀構(gòu)成。另外，另一方側(cè)的側(cè)壁24的形狀也形成為與上述一方側(cè)的側(cè)壁23的形狀相同的結(jié)構(gòu)，因此省略其說明。根據(jù)此類結(jié)構(gòu)的色譜柱13，能夠使在流路12內(nèi)的中央?yún)^(qū)域相鄰的柱部26彼此的間隔、與流路12內(nèi)的靠近側(cè)壁23的區(qū)域中的柱部31、32與側(cè)壁23之間的間隔相等，從而能夠在流路12內(nèi)流動的移動床的移動方向上縮小中央?yún)^(qū)域的移動速度與靠近側(cè)壁23的端部區(qū)域的移動速度的差。即，能夠縮小各個區(qū)域的移動速度的差。在該情況下，由于柱部26的外形面包含曲面，在側(cè)壁23的局部包含沿著柱部26的外形面的曲面，因此，能夠使靠近 側(cè)壁23的區(qū)域的流動相的流動變得順暢。因而，此類結(jié)構(gòu)的色譜柱13能夠減少將混合試樣分離成各個成分時的流路擴散等的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)分辨率的提高。并且，在該情況下，能夠利用構(gòu)成圓弧的線連接而形成側(cè)壁23，從而能夠高效地抑制在端部區(qū)域發(fā)生的流動相的滯留，能夠移動相在流路內(nèi)順暢地移動。其次，對制造具有此類形狀的色譜柱的方法的一例進行說明。首先，準(zhǔn)備以硅(Si )等作為原材料的大致平板狀的基體部。進而，對于基體部的板厚方向的一方側(cè)的面亦即主表面，針對之后成為柱部的部分以及成為側(cè)壁的部分進行掩蔽。即，在與多個柱部以及側(cè)壁的外形形狀相當(dāng)?shù)膮^(qū)域進行掩蔽。在該情況下，也可以應(yīng)用例如在半導(dǎo)體元件的制造等中使用的光刻技術(shù)。之后進行蝕刻處理，通過進行蝕刻，掩蔽的區(qū)域殘存，而將除此之外的區(qū)域蝕刻到相當(dāng)于底壁的部分。即，對進行掩蔽后的非蝕刻部件實施蝕刻，在多個柱部之間、以及柱部與一對側(cè)壁之間形成流路。通過這樣做，形成本發(fā)明所涉及的流路，制造色譜柱。根據(jù)這種制造方法，能夠高精度并且高效地制造分辨率高的色譜分析柱。特別是在上述尺度下，在更加忠實地再現(xiàn)并制造色譜柱的細微構(gòu)造、具體而言是上述柱部以及側(cè)壁的形狀時，能夠聞精度并且聞效地進行制造。其次，對本發(fā)明所涉及的色譜柱與現(xiàn)有的色譜柱之間的差別進行說明。圖8是示出現(xiàn)有的第一色譜柱的流路結(jié)構(gòu)的圖。圖9是圖8中以IX表示的部分的放大圖。圖8與圖5對應(yīng)，圖9與圖6對應(yīng)。圖8以及圖9是在非專利文獻I的圖I (b)中公開的流路的模型。具體地說，現(xiàn)有的第一色譜柱51形成為如下結(jié)構(gòu)在設(shè)置側(cè)壁52的位置，設(shè)置有將柱部對半切開而得的半圓筒狀的柱部。圖9中示出的相當(dāng)于第一柱部的柱部53與側(cè)壁52之間的最短距離、亦即寬度方向的長度尺寸B1為I y m，圖9中示出的相當(dāng)于第二柱部的柱部54與側(cè)壁52之間的最短距離、亦即寬度方向的長度尺寸B2為2 y m。另外，柱部之間的最短距離為2 ii m。并且，圖10是示出現(xiàn)有的第二色譜柱的流路結(jié)構(gòu)的圖。圖11是圖10中的以XI表示的部分的放大圖。圖10與圖5對應(yīng)，圖11與圖6對應(yīng)。圖10以及圖11是在非專利文獻I的圖I (c)公開的流路的模型。具體地說，現(xiàn)有的第二色譜柱56形成為沿長度方向筆直地連接側(cè)壁57而成的結(jié)構(gòu)。圖11中示出的相當(dāng)于第一柱部的柱部58與側(cè)壁57之間的最短距離、亦即寬度方向的長度尺寸C1Slym,圖11中示出的相當(dāng)于第二柱部的柱部59與側(cè)壁57之間的最短距離、亦即寬度方向的長度尺寸C2為4 y m。另外，柱部之間的最短距離為2 u m。另外，本發(fā)明所涉及的色譜柱13的流路12的結(jié)構(gòu)如圖5 圖7所示，第一柱部31與側(cè)壁23之間的寬度方向的長度尺寸、以及第二柱部32與側(cè)壁23之間的寬度方向的長度尺寸均為2 u m。另外，柱部26之間的最短距離也為2 u m。圖12是示出在現(xiàn)有的第一色譜柱51中，經(jīng)過規(guī)定時間之后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。圖13是示出在現(xiàn)有的第二色譜柱56中，經(jīng)過規(guī)定時間之后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。圖14是示出在本發(fā)明所涉及的色譜柱13中，經(jīng)過規(guī)定時間之后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。在此，分析的輸入條件設(shè)定如下將柱部的直徑設(shè)定為5 ym，將流量設(shè)定為52266 ym3 /秒，將擴散系數(shù) 設(shè)定為500 ii m2 /秒,將溶液的濃度設(shè)定為20ii M (Mol )，使庫朗數(shù)(C)小于0. 5、即庫朗數(shù)(C) < 0. 5。在此，庫朗數(shù)是在進行分析時決定時間刻度的指標(biāo)，是表示分析結(jié)果的穩(wěn)定性的指標(biāo)。另外，通常認為以C < I的條件進行分析可以提高分析結(jié)果的可靠性。并且，作為比較例，對柱部彼此的間隔、以及柱部與側(cè)壁之間的間隔不同的色譜柱也進行了分析。圖15是示出在將柱部彼此的間隔設(shè)定為2 ym，并將柱部與側(cè)壁之間的間隔設(shè)定為I U m的色譜柱中，經(jīng)過規(guī)定時間之后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。圖16是示出在將柱部彼此的間隔設(shè)定為2 ym，并將柱部與側(cè)壁之間的間隔設(shè)定為3 ii m的色譜柱中，經(jīng)過規(guī)定時間之后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。圖17是示出在將柱部彼此的間隔設(shè)定為2 iim，并將柱部與側(cè)壁之間的間隔設(shè)定為4 iim的色譜柱中，經(jīng)過規(guī)定時間之后的混合試樣的在流動方向上的分布狀態(tài)的分析圖。另外，在圖12 圖17中，利用相同的陰影表示混合試樣的相同成分，但實際上各成分的邊界并不明確，從易于理解的觀點出發(fā)，用實線示出各成分的邊界。參照圖12 圖17，根據(jù)圖12所示的分析結(jié)果以及圖13所示的分析結(jié)果可知端部區(qū)域、即靠近側(cè)壁的區(qū)域的移動速度慢于寬度方向的中央?yún)^(qū)域的移動速度。S卩，在現(xiàn)有的第一以及第二色譜柱51、56中，以相同成分的在移動方向上的分布呈較大的大致V字狀的方式移動。并且，根據(jù)圖15所示的分析結(jié)果可知與圖12以及圖13的情況相同，以相同成分的在移動方向上的分布呈較大的大致V字狀的方式移動。根據(jù)圖16以及圖17所示的分析結(jié)果可知靠近側(cè)壁的區(qū)域的移動速度快于寬度方向的中央?yún)^(qū)域的移動速度，相同成分的在移動方向上的分布的大致V字狀的形狀與上述圖12、圖13、圖15的情況相反。即，在圖12、圖13、圖15、圖16、圖17的情況中，相同成分的在移動方向上的寬度寬。與此相對，根據(jù)圖14所示的分析結(jié)果可知端部區(qū)域的移動速度與中心區(qū)域的移動速度幾乎不變，相同成分的在移動方向上的寬度窄。即，可知在本發(fā)明所涉及的色譜柱13中，端部區(qū)域的移動速度與中心區(qū)域的移動速度幾乎相等，其速度差極小。在此，研究理論塔板高度。理論塔板高度由理論塔板高度(H) = O2 (帶寬)/色譜柱長度(A1)計算，是表示色譜柱的分辨率的一個指標(biāo)?？梢哉J為該理論塔板高度的值越小，色譜柱的分辨率越優(yōu)秀。另外，帶寬根據(jù)分離后的成分中的移動最快的成分的在流動方向的位置與移動最慢的成分的在流動方向的位置計算。并且，以這種方式計算的帶寬通常作為4 O來計算，因此，在理論塔板高度的計算中，將算出的帶寬作為4 O的值來使用。另外，帶寬(4 O )用圖13中的長度尺寸D表示。表I示出各個色譜柱的理論塔板高度的值。另外，計算時，色譜柱長度是圖4中的長度尺寸A1的值，具體地說使用295 u m這一數(shù)值。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種色譜分析柱， 該色譜分析柱具備流路，該流路具有對置配置的一對側(cè)壁、以及與所述一對側(cè)壁連接且配置在所述一對側(cè)壁的底側(cè)的底壁，流動相能夠在所述流路的內(nèi)部流動；以及多個柱部，該多個柱部以從所述底壁起在沿著所述側(cè)壁的方向延伸的方式設(shè)置，且隔開規(guī)定間隔而分別規(guī)則地配置，所述色譜分析柱能夠以所述多個柱部作為固定相對借助所述流動相移動的包含多種成分的混合試樣的各個成分進行分離， 所述色譜分析柱的特征在于， 各所述柱部的外形面包含曲面， 所述側(cè)壁在局部包含沿著所述柱部的外形面的曲面， 在所述流動相的流動方向上，設(shè)置在最靠近所述側(cè)壁的位置的柱部和所述側(cè)壁之間的最短距離等于所述柱部彼此之間的最短距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的色譜分析柱，其特征在于， 所述多個柱部呈圓筒狀， 在以與所述柱部的延伸方向正交的平面將所述柱部切斷而得的截面中，所述多個柱部以各所述柱部的中心坐標(biāo)形成為最密填充構(gòu)造的配置的方式設(shè)置， 在所述截面中，所述側(cè)壁形成為在所述流動相的流動方向重復(fù)形成凹凸形狀而得的形狀，所述凹凸形狀由連接假想圓的外形線的一部分和假想柱部的外形線的一部分的線構(gòu)成，所述假想圓以設(shè)置在最靠近所述側(cè)壁的位置的第一柱部的中心作為中心、且與和所述第一柱部相鄰的第二柱部的外形線相切，所述假想柱部的直徑與所述柱部的直徑相同，且所述假想柱部設(shè)置于當(dāng)將其中心與所述第一柱部以及第二柱部的各自的中心連結(jié)時形成正三角形的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的色譜分析柱，其特征在于， 在以與所述柱部的延伸方向正交的平面將所述柱部切斷而得的截面中，所述多個柱部呈截面橢圓形狀、且以各所述柱部的中心坐標(biāo)形成為最密填充構(gòu)造的配置的方式設(shè)置，在所述截面中，所述側(cè)壁形成為在所述流動相的流動方向重復(fù)形成凹凸形狀而得的形狀，所述凹凸形狀由連接呈與所述橢圓相似的形狀的假想橢圓的外形線的一部分和假想柱部的外形線的一部分的線構(gòu)成，所述假想橢圓以設(shè)置在最靠近所述壁部的位置的第一柱部的中心作為中心、且與和所述第一柱部相鄰的第二柱部的外形線相切，所述假想柱部的圓弧與構(gòu)成所述柱部的圓弧相同，且所述假想柱部設(shè)置于當(dāng)將其中心與所述第一柱部以及所述第二柱部的各自的中心連結(jié)時形成等腰三角形的位置。
4.一種色譜分析柱的制造方法， 所述色譜分析柱具備流路，該流路具有對置配置的一對側(cè)壁、以及與所述一對側(cè)壁連接且配置在所述一對側(cè)壁的底側(cè)的底壁，流動相能夠在所述流路的內(nèi)部流動；以及多個柱部，該多個柱部以從所述底壁起在沿著所述側(cè)壁的方向延伸的方式設(shè)置，且分別隔開規(guī)定間隔地規(guī)則地配置，各所述柱部的外形面包含曲面，所述側(cè)壁在局部包含沿著所述柱部的外形面的曲面，在所述流動相的流動方向上，設(shè)置在最靠近所述側(cè)壁的位置的柱部和所述側(cè)壁之間的最短距離等于所述柱部彼此之間的最短距離，所述色譜分析柱能夠以所述多個柱部作為固定相對借助所述流動相移動的包含多種成分的混合試樣的各個成分進行分離，所述色譜分析柱的制造方法的特征在于，所述色譜分析柱的制造方法包含以下工序 準(zhǔn)備大致平板狀的被蝕刻部件， 在與所述多個柱部以及所述側(cè)壁的外形形狀對應(yīng)的區(qū)域?qū)λ霰晃g刻部件進行掩蔽的工序；以及 對進行所述掩蔽之后的所述被蝕刻部件實施蝕刻，從而在所述多個柱部之間、以及所述柱部與所述一對側(cè)壁之間形成所述流路的工序。
5.一種分析裝置，其特征在于， 所述分析裝置具備 色譜分析柱，該色譜分析柱具備流路，該流路具有對置配置的一對側(cè)壁、以及與所述一對側(cè)壁連接且配置在所述一對側(cè)壁的底側(cè)的底壁，流動相能夠在所述流路的內(nèi)部流動；以及多個柱部，該多個柱部以從所述底壁起在沿著所述側(cè)壁的方向延伸的方式設(shè)置，且分別隔開規(guī)定間隔地規(guī)則地配置，各所述柱部的外形面包含曲面，所述側(cè)壁在局部包含沿著所述柱部的外形面的曲面，在所述流動相的流動方向上，設(shè)置在最靠近所述側(cè)壁的位置的柱部和所述側(cè)壁之間的最短距離等于所述柱部彼此之間的最短距離，所述色譜分析柱能夠以所述多個柱部作為固定相對借助所述流動相移動的包含多種成分的混合試樣的各個成分進行分離； 泵，該泵配置在所述流路的上游側(cè)，將所述混合試樣與所述流動相一起導(dǎo)入所述流路內(nèi)；以及 檢測部，該檢測部配置在所述流路的下游側(cè)，檢測由所述色譜分析柱分離后的各個成分。
全文摘要
色譜分析柱(13)具備流路(12)，該流路(12)具有一對側(cè)壁(23)以及底壁，流動相能夠在流路(12)的內(nèi)部流動；以及多個柱部(31、32)，該多個柱部(31、32)隔開規(guī)定間隔分別規(guī)則地配置。在此，各個柱部(31、32)的外形面包含曲面。側(cè)壁(23)在局部包含沿著柱部(31)的外形面的曲面。在此，在流動相的流動方向上，設(shè)置在最靠近側(cè)壁(23)的位置的柱部(31、32)和側(cè)壁(23)之間的最短距離等于柱部(31、32)彼此之間的最短距離。
文檔編號G01N30/88GK102812354SQ20108006471
公開日2012年12月5日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者洪錫亨, 清元智文, 小林宏資 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社, 信和化工株式會社