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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6273358
(24)【登録日】2018年1月12日
(45)【発行日】2018年1月31日
(54)【発明の名称】ＨＰＬＣ用途のための圧力判定
(51)【国際特許分類】
G01N 30/32 20060101AFI20180122BHJP
【ＦＩ】
G01N30/32 C
【請求項の数】21
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2016-528609(P2016-528609)
(86)(22)【出願日】2013年7月26日
(65)【公表番号】特表2016-527506(P2016-527506A)
(43)【公表日】2016年9月8日
(86)【国際出願番号】IB2013056151
(87)【国際公開番号】WO2015011530
(87)【国際公開日】20150129
【審査請求日】2016年7月1日
(73)【特許権者】
【識別番号】399117121
【氏名又は名称】アジレント・テクノロジーズ・インク
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100087701
【弁理士】
【氏名又は名称】稲岡 耕作
(74)【代理人】
【識別番号】100101328
【弁理士】
【氏名又は名称】川崎 実夫
(74)【代理人】
【識別番号】100149766
【弁理士】
【氏名又は名称】京村 順二
(74)【代理人】
【識別番号】100110799
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 温道
(72)【発明者】
【氏名】シュタインケ，アルミン
(72)【発明者】
【氏名】ルフ，クリスティアン ダニエル
【審査官】
高田 亜希
(56)【参考文献】
【文献】
特表２０１３−５２８８０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−０３２５２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２８６８０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００７／０１４３３６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特表２０１３−５２７４２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００４／０１５４３８３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１３／０３７４１４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ ３０／３２
Ｇ０１Ｎ ３０／６０
Ｇ０１Ｎ ３０／６２
Ｇ０１Ｎ ３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体の圧力を判定するよう構成された圧力判定ユニット（200）であって、
前記流体を導くよう構成された流体路（240）を備えるとともに、第1の次元および第2の次元における第1の表面（230）ならびに第3の次元における厚み（T）を有する本体構造（210）と、
前記本体構造（210）内の前記流体の前記圧力の値を示す信号（SIG）を生成することにより、前記本体構造（210）の前記第1の表面（230）の前記第2の次元への拡長に応答するよう構成された変形検知器（220）とを備え、
前記本体構造（210）の前記流体路（240）は1つまたは複数の第1のチャネル区分（250）を備えており、前記第1のチャネル区分（250）は、前記第2の次元へのその幅（w）の少なくとも2倍である、前記第3の次元への高さ（h）を有している、圧力判定ユニット。
前記流体を導くよう構成された流体路（240）を備えるとともに、第1の次元および第2の次元における第1の表面（230）ならびに第3の次元における厚み（T）を有する本体構造（210）と、
前記本体構造（210）内の前記流体の前記圧力の値を示す信号（SIG）を生成することにより、前記本体構造（210）の前記第1の表面（230）の前記第2の次元への拡長に応答するよう構成された変形検知器（220）とを備え、
前記本体構造（210）の前記流体路（240）は1つまたは複数の第1のチャネル区分（250）を備えており、前記第1のチャネル区分（250）は、前記第2の次元へのその幅（w）の少なくとも2倍である、前記第3の次元への高さ（h）を有している、圧力判定ユニット。
【請求項2】
前記第1のチャネル区分（250）は、前記第2の次元へのその幅（w）の少なくとも3倍である前記第3の次元への高さ（h）を有している、請求項1に記載の圧力判定ユニット。
【請求項3】
前記第1のチャネル区分（250）が、流れの方向が実質的に前記第1の次元にあるよう方向付けられている、請求項1または請求項２に記載の圧力判定ユニット。
【請求項4】
前記第1のチャネル区分（250）の少なくとも２つが、前記第1の次元に沿うそれぞれの列に配置されている、請求項1〜請求項３のいずれかに記載の圧力判定ユニット。
【請求項5】
前記流体路（240）が、流れの方向が実質的に前記第2の次元にあるようそれぞれが方向付けられている第2のチャネル区分 (300)を備えており、少なくとも１つの前記第1の次元に沿った列が、少なくとも１つの前記第2のチャネル区分(300)により結合されている、請求項４に記載の圧力判定ユニット。
【請求項6】
前記第1の次元に沿った列が、2つの中間チャネル区分 (380A, 380B) を備えており、かつ、隣接する中間チャネル区分 (380A, 380B) の間にそれぞれの中間区域（370）を有しており、この中間区域（370）は前記流体路（240）の一部でない、請求項５に記載の圧力判定ユニット。
【請求項7】
前記第2のチャネル区分 (300) の少なくとも1つが、前記中間区域（370）により包囲されている、請求項６に記載の圧力判定ユニット。
【請求項8】
前記第1の次元に沿った列の最後の列が、前記中間区域（370）により包囲されている前記第2のチャネル区分(300)に結合されている、請求項７に記載の圧力判定ユニット。
【請求項9】
基準本体構造（510）をさらに備え、前記基準本体構造（510）が、前記流体を導くよう構成された基準流体路（560）を備え、前記基準本体構造（510）が、第1の次元および第2の次元における第1の表面（530）と、第3の次元における厚み（T）と、当該基準本体構造（510）内の前記流体の前記圧力の値を示す基準信号（RSIG）を生成することにより当該基準本体構造（510）の前記第1の表面（530）の前記第2の次元への拡長に応答するよう構成された基準変形検知器（520）とを有しており、
前記流体路（240）および前記基準流体路（560）が互いに流体的に結合されており、
前記基準本体構造（510）が、前記基準流体路内の圧力における変化の影響下で、前記第1の表面（530）上での厚み（T）における変化のパターンを有するように構成されており、これは、前記流体路内の圧力における変化の影響下で、その第1の表面（230）上での前記本体構造（210）の厚み（T）における変化のパターンに実質的に一致している、請求項1〜請求項８のいずれか1項に記載の圧力判定ユニット。
前記流体路（240）および前記基準流体路（560）が互いに流体的に結合されており、
前記基準本体構造（510）が、前記基準流体路内の圧力における変化の影響下で、前記第1の表面（530）上での厚み（T）における変化のパターンを有するように構成されており、これは、前記流体路内の圧力における変化の影響下で、その第1の表面（230）上での前記本体構造（210）の厚み（T）における変化のパターンに実質的に一致している、請求項1〜請求項８のいずれか1項に記載の圧力判定ユニット。
【請求項10】
前記信号（SIG）および前記基準信号（RSIG）を一緒に分析することにより、前記流体の前記圧力の値を導出するための信号（SIG）処理ユニットをさらに備える、請求項９に記載の圧力判定ユニット。
【請求項11】
前記本体構造（210）の前記流体路（240）が1つ以上の第1のチャネル区分（250）を備えており、前記第1のチャネル区分（250）が前記第2の次元への幅（w）を有しており、前記基準本体構造（510）の前記基準流体路（560）が1つ以上の第1の基準チャネル区分を備えており、前記第1の基準チャネル区分が前記第2の次元への幅（w）を有しており、前記第1のチャネル区分（250）の前記幅（w）が前記第1の基準チャネル区分の前記幅（w）に実質的に対応している、請求項９または請求項１０に記載の圧力判定ユニット。
【請求項12】
前記本体構造（210）の前記流体路（240）が1つ以上の第1のチャネル区分（250）を備えており、前記第1のチャネル区分（250）が前記第3の次元への高さ（h）を有しており、前記基準本体構造（510）の前記基準流体路（560）が1つ以上の第1の基準チャネル区分を備えており、前記第1の基準チャネル区分が前記第3の次元への高さ（h）を有しており、前記第1のチャネル区分（250）の前記高さ（h）が前記第1の基準チャネル区分の前記高さ（h）の少なくとも2倍である、請求項９〜請求項１１のいずれか1項に記載の圧力判定ユニット。
【請求項13】
流体の圧力を判定するよう構成された圧力判定ユニット（200）であって、
前記流体を導くよう構成された流体路（240）を備えるとともに、第1の次元および第2の次元における第1の表面（230）ならびに第3の次元における厚み（T）を有する本体構造（210）と、
前記本体構造（210）内の前記流体の前記圧力の値を示す信号（SIG）を生成することにより、前記本体構造（210）の前記第1の表面（230）の前記第2の次元への拡長に応答するよう構成された変形検知器（220）とを備え、
前記本体構造（210）の前記流体路（240）は、流れの方向が実質的に前記第1の次元にあるよう方向付けられている複数の第1のチャネル区分（250）を備えており、
前記第1のチャネル区分（250）の少なくとも2つが、前記第1の次元に沿うそれぞれの列に配置されており、前記それぞれの列に配置された隣接するチャネル区分の間にそれぞれの中間区域（370）を有しており、この中間区域（370）は前記流体路（240）の一部でない、圧力判定ユニット。
前記流体を導くよう構成された流体路（240）を備えるとともに、第1の次元および第2の次元における第1の表面（230）ならびに第3の次元における厚み（T）を有する本体構造（210）と、
前記本体構造（210）内の前記流体の前記圧力の値を示す信号（SIG）を生成することにより、前記本体構造（210）の前記第1の表面（230）の前記第2の次元への拡長に応答するよう構成された変形検知器（220）とを備え、
前記本体構造（210）の前記流体路（240）は、流れの方向が実質的に前記第1の次元にあるよう方向付けられている複数の第1のチャネル区分（250）を備えており、
前記第1のチャネル区分（250）の少なくとも2つが、前記第1の次元に沿うそれぞれの列に配置されており、前記それぞれの列に配置された隣接するチャネル区分の間にそれぞれの中間区域（370）を有しており、この中間区域（370）は前記流体路（240）の一部でない、圧力判定ユニット。
【請求項14】
流体の圧力を判定するよう構成された圧力判定ユニット（200）であって、
前記流体を導くよう構成された流体路（240）を備えるとともに、第1の次元および第2の次元における第1の表面（230）ならびに第3の次元における厚み（T）を有する本体構造（210）と、
前記本体構造（210）内の前記流体の前記圧力の値を示す信号（SIG）を生成することにより、前記本体構造（210）の前記第1の表面（230）の前記第2の次元への拡長に応答するよう構成された変形検知器（220）と、
前記流体を導くよう構成された基準流体路（560）を有する基準本体構造（510）と、
前記基準本体構造（510）内の前記流体の前記圧力の値を示す基準信号（RSIG）を生成することにより、前記基準本体構造（510）の前記第1の表面（530）の前記第2の次元への拡長に応答するよう構成された基準変形検知器（520）とを備え、
前記基準流体路（560）は、第1の次元および第2の次元における第1の表面（530）と、
第3の次元における厚み（T）とを有し、
前記流体路（240）および前記基準流体路（560）は互いに流体的に結合されており、
前記基準本体構造（510）は、前記基準流体路内の圧力における変化の影響下で、その第1の表面（530）上での厚み（T）における変化のパターンを有するように構成されており、これは、前記流体路内の圧力における変化の影響下で、その第1の表面（230）上での前記本体構造（210）の厚み（T）における変化のパターンに実質的に一致している、圧力判定ユニット。
前記流体を導くよう構成された流体路（240）を備えるとともに、第1の次元および第2の次元における第1の表面（230）ならびに第3の次元における厚み（T）を有する本体構造（210）と、
前記本体構造（210）内の前記流体の前記圧力の値を示す信号（SIG）を生成することにより、前記本体構造（210）の前記第1の表面（230）の前記第2の次元への拡長に応答するよう構成された変形検知器（220）と、
前記流体を導くよう構成された基準流体路（560）を有する基準本体構造（510）と、
前記基準本体構造（510）内の前記流体の前記圧力の値を示す基準信号（RSIG）を生成することにより、前記基準本体構造（510）の前記第1の表面（530）の前記第2の次元への拡長に応答するよう構成された基準変形検知器（520）とを備え、
前記基準流体路（560）は、第1の次元および第2の次元における第1の表面（530）と、
第3の次元における厚み（T）とを有し、
前記流体路（240）および前記基準流体路（560）は互いに流体的に結合されており、
前記基準本体構造（510）は、前記基準流体路内の圧力における変化の影響下で、その第1の表面（530）上での厚み（T）における変化のパターンを有するように構成されており、これは、前記流体路内の圧力における変化の影響下で、その第1の表面（230）上での前記本体構造（210）の厚み（T）における変化のパターンに実質的に一致している、圧力判定ユニット。
【請求項15】
前記本体構造（210）が、互いに積層された複数の層（400A〜400F）を備える、請求項1〜請求項１４のいずれか1項に記載の圧力判定ユニット。
【請求項16】
前記本体構造（210）が、金属、セラミック、ポリマー、およびこれらの複合材料からなる群から選ばれる1つ以上の材料を備える、請求項1〜請求項１５のいずれか1項に記載の圧力判定ユニット。
【請求項17】
前記少なくとも1つのチャネル区分が、互いに分離部を介して平行に配置された複数のサブチャネルを備えている、請求項1〜請求項１６のいずれか1項に記載の圧力判定ユニット。
【請求項18】
前記圧力判定ユニット（200）が、200バールを超える範囲の圧力を判定するよう構成されている、請求項1〜請求項１７のいずれか1項に記載の圧力判定ユニット。
【請求項19】
前記圧力判定ユニット（200）が、ひずみゲージおよびひずみゲージ圧力変換器の一方である、または、ひずみゲージおよびひずみゲージ圧力変換器の一方を備えている、請求項1８に記載の圧力判定ユニット。
【請求項20】
移動相内の試料流体の複合物を分離するための分離システム（10）であって、
当該流体分離システム（10）内を前記移動相に通過させるようにされた、移動相ドライブ（20）と、
前記移動相内の前記試料流体の複合物を分離するようにされた、分離ユニット（30）と、
前記移動相の圧力を判定するよう構成された、請求項1〜請求項１９のいずれか1項に記載の圧力判定ユニット（200）とを備える、分離システム（10）。
当該流体分離システム（10）内を前記移動相に通過させるようにされた、移動相ドライブ（20）と、
前記移動相内の前記試料流体の複合物を分離するようにされた、分離ユニット（30）と、
前記移動相の圧力を判定するよう構成された、請求項1〜請求項１９のいずれか1項に記載の圧力判定ユニット（200）とを備える、分離システム（10）。
【請求項21】
下記の要素の少なくとも1つをさらに備える、請求項２０に記載の分離システム（10）。
前記試料流体を前記移動相内へ導入するようにされた試料発送器（40）、
前記試料流体の分離された複合物を検知するようにされた検知器（50）、
前記試料流体の分離された複合物を収集するようにされた収集ユニット（60）、
当該流体分離システム（10）から受信したデータを処理するようにされたデータ処理ユニット（70）、前記移動相を脱気するための脱気機器（27）。
前記試料流体を前記移動相内へ導入するようにされた試料発送器（40）、
前記試料流体の分離された複合物を検知するようにされた検知器（50）、
前記試料流体の分離された複合物を収集するようにされた収集ユニット（60）、
当該流体分離システム（10）から受信したデータを処理するようにされたデータ処理ユニット（70）、前記移動相を脱気するための脱気機器（27）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特に高速液体クロマトグラフィー(HPLC; high performance liquid chromatography)用途における、圧力判定に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば、下記特許文献1、下記特許文献2、下記特許文献3、下記特許文献4、下記特許文献5、下記特許文献6、下記特許文献7、下記非特許文献1または下記特許文献8に開示されるように、多くの技術分野で圧力測定が要求される。
【0003】
高速液体クロマトグラフィー（high performance liquid chromatography; HPLC）では、液体は通常、液体の圧縮性が顕著になる範囲、すなわち、高度に制御された流量（例えばマイクロリットル〜ミリリットル毎分の範囲）ならびに高圧（通常20〜100MPa、200〜1000バール、およびそれ以上、ただし現行200MPa、2000バールまで）で供給されなければならない。HPLCシステムにおける液体分離のために、分離されることになる複合物を含む試料流体（例えば化学的または生物学的な混合物）を備える移動相が、（クロマトグラフィーカラム充填材などの）固定相を通って移動し、それにより、試料流体の異なる複合物が分離され、次いで識別される。「複合物」という用語は、本明細書で使用される場合、1つまたはそれ以上の異なる成分を備えているであろう複合物を包含するものとする。
【0004】
例えば溶媒などの移動相は、通常（充填材料または固定相とも呼ばれる）充填媒体を含むクロマトグラフィーカラムを通って、高圧でポンピングされる。試料が、液体の流れによりカラムを通って運ばれると、それぞれが充填媒体に対して異なる親和性を有する異なる複合物が、異なる速さでカラムを通って移動する。より大きな親和性を固定相に対して有する複合物は、より小さな親和性を有するものよりも、より緩やかにカラムを通って移動し、この速さの差により、複合物が、カラムを通り抜ける間に互いに分離される。固定相は、通常カラムの上流接続からカラムの下流接続へと移動相をポンピングする、特に油圧ポンプにより生成される機械的な力にさらされる。流れの結果、固定相および移動相の物性に基づいて、比較的高圧の滴(drop)がカラムを通じて生成される。
【0005】
分離された複合物を有する移動相はカラムに存在して、検知器を通り抜ける。検知器は、例えば分光測光吸光測定（spectrophotometric absorbance measurement）により、分子を記録および/または識別する。クロマトグラムとして公知の、溶離(elution)時間または溶離量に対する検知器測定値の二次元プロットを形成して、クロマトグラムから複合物を識別してもよい。各複合物について、クロマトグラムは、「ピーク」とも呼ばれる別個の曲線形状（curve feature）を示す。
【0006】
カラムによる複合物の効率的な分離は好ましい。なぜなら、これは、鋭角の最大屈折点および狭いベース幅を有する良好に規定されたピークを生み出す測定を提供し、混合物組成物の優れた解析および信頼できる識別および計量を可能にするからである。低いカラム性能（いわゆる「内部バンド広がり（Internal Band Broadening）」）または低いシステム性能（いわゆる「外部バンド広がり（External Band Broadening）」）により引き起こされる幅広いピークは、混合物の少ない成分を主要な成分から隠蔽させてしまい識別されなくなる場合があるため、望ましくない。
【0007】
液体クロマトグラフィーではまた、流体の圧力測定が、例えば圧力検知器を適用することにより所望される場合がある。圧力検知は、流路内の事実上あらゆる位置で有益であろうが、限られた数の圧力検知器のみが、特に、追加の死容積(dead volume)を追加しないためだけでなく、追加の経費ならびに極めて利用しやすい圧力検知器の限定された精度および適用可能な圧力範囲をも理由として、流路内の二、三の位置にのみ、通常適用される。
【0008】
下記特許文献9は、流体クロマトグラフィー用の拡散接合された平面装置における圧力検出および流れ制御を開示している。
【0009】
本願と同一の出願人による下記特許文献10は、流体を処理するための流体チップデバイスを開示している。当該流体チップデバイスは、互いに積層された複数の層を備えている。層の少なくとも一部は、棒(bars)と、加圧下で流体を導くための流体チャネルとの交互の連なりの、パターン形成された部分を備えている。パターン形成された部分は、圧力に応じて変位可能なように構成されている。圧力検知器は、圧力の値を示す検知器信号を生成することにより、パターン形成された部分の変位(displacement)に応答する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許第3,985,021号明細書
【特許文献2】米国特許第5,645,684号明細書
【特許文献3】独国特許第19832681号明細書
【特許文献4】米国特許第7,252,006号明細書
【特許文献5】国際公開第2007／014336号明細書
【特許文献6】米国特許第7,509,869号明細書
【特許文献7】国際公開第2011／013111号明細書
【特許文献8】米国特許出願公開第2009/328722号明細書
【特許文献9】国際公開第2011／143268 A1号明細書
【特許文献10】国際公開第2013／037414 A1号明細書
【特許文献11】欧州特許出願公開第309596 A1号明細書
【特許文献12】欧州特許出願公開第1577012 A1号明細書
【特許文献13】米国特許第4,982,597号明細書
【非特許文献】
【0011】
【非特許文献1】M.J. Kohl, S.I. Abdel-Khalik, S.M. Jeter, D.L. Sadowski, “A microfluiidic experimental platform with internal pressure measurements”, Sensors and Actuators A 118 (2005), 212〜221ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明の目的は、特にHPLC用途のための、改善された圧力判定を提供することにある。この目的は、独立請求項に係る発明により解決される。さらなる実施形態を、従属請求項により示す。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明によれば、流体の圧力を判定するよう構成された圧力判定ユニットが提供される。圧力判定ユニットは本体構造および変形検知器を備えている。本体構造は、（通常、加圧された液体である）流体を導くよう構成された流体路を備えている。本体構造は、第1の次元および第2の次元において延びる第1の表面を有している。本体構造の厚みは第3の次元へと延びている。変形検知器は、本体構造の第1の表面の第2の次元への拡長(elongation)に応答するよう構成されており、このような拡長に応答して、本体構造内の流体の圧力の値を示す信号を生成する。
【0014】
本発明の第1の局面によれば、本体構造の流体路は1つ以上の第1のチャネル区分を備えている。各第1のチャネル区分は、第2の次元へのこのような第1のチャネル区分の幅の少なくとも2倍である、第3の次元における高さを有している。好ましくは、高さは、第2の次元へのその幅の少なくとも3倍、より好ましくは少なくとも4倍である。それぞれの第1のチャネル区分に、そのような「細い」形状を与えることにより、加圧下の流体の影響下にあるチャネルの変形が、主に第2の次元への（チャネルの）変形となり、第2の次元への第1の表面の拡長につながり、次いで、これを変形検知器により検知することができる。チャネル内の圧力が、それぞれのチャネル形状、および、材料特性などの、本体構造の特定の特性、および、例えばこのような本体構造の製造の結果として生じる特性に特に影響されやすい方向への変形につながる場合のあることを理解されたい。
【0015】
このような「細い」形状を与えることが、第3の次元への変形よりも著しく大きい場合のある、第2の次元への変形へとつながることがある。この点で、それぞれのチャネルの上方または下方で局所的に起きる場合のある、第3の次元への第1のチャネル区分局所変形が、次いで、変形検知器に測定されたときに、第2の次元への変形へとつながり、そして圧力検知の誤差につながる場合のあることを理解されたい。このような細いチャネル形状を適用することにより、変形検知器によって供給された信号の圧力検知における信号対ノイズ比を向上することができる。
【0016】
本発明の第2の局面によれば、本体構造の流体路は複数の第1のチャネル区分を備えている。各チャネル区分は、流れの方向が実質的に第1の次元へとなるよう方向付けられている。第1のチャネル区分の少なくとも2つが、第1の次元に沿うそれぞれの列に配置されている。それぞれの中間区域が、それぞれの列に配置された隣接するチャネル区分の間に設けられており、中間区域は流体路の一部でない。これにより、変形プロファイル（すなわち、第1の次元に沿った第2の次元への変形のプロファイル）を構成し、または拡大縮小することができ、それにより、第2の次元への第1の表面の拡長に応答して変形検知器により生成される信号おいて、非線形効果を低減できる場合がある。
【0017】
本発明者により、中間区域を有さずに（それは流体路の一部でなく、それゆえに、このような中間区域内からの変形の影響を受けない）、列の（第1の次元における）長さ全体にわたって、それぞれの第1のチャネル区分を設けることが、特に本体構造の正面に沿った中央区域における、（より）大きな（第2の次元への）拡長につながる場合があることが発見されている。特に材料特性における非線形性のために、第2の次元への本体構造のこのような変形も、特に流体の圧力が増加している場合に（例えば500または1000バールを超える）、非線形効果の影響を受けるようになる。隣接するチャネル区分の間の列、および、好ましくはこのような列の中央または中央の近くに、このような中間区域を設けることで、非線形効果を低減することができ、第2の次元への拡長に応答した変形検知器の、結果として生じる信号は、より程度の大きな線形性を示すことができる（すなわち換言すれば、より非線形でなくなる）。
【0018】
それぞれの中間区域を、2つの隣接するチャネル区分を持たせることで設ける、または結果として生じさせることができ、2つの隣接するチャネル区分は、互いに流体的に結合されているが、隣接するチャネル区分の（第1および第3の次元へと設けられる）全チャネル断面にわたってではない。これは、隣接するチャネル区分の間の中間区域につながり、これらは流体路の一部でない。
【0019】
一実施形態では、流体路は、第1の次元に沿って、複数のそれぞれの列、好ましくは平行な列を備えている。流体路はさらに、複数の第2のチャネル区分を備えており、各第2のチャネル区分は、流れの方向が実質的に第2の次元にあるよう方向付けられている。
【0020】
少なくとも1つの第2のチャネル区分が、少なくとも1つの中間区域を貫通していてもよく、すなわち換言すれば、少なくとも1つの中間区域に包囲されていてもよい。
【0021】
好ましい実施形態では、第1の次元に沿った各列は2つのチャネル区分を備えており、2つのチャネル区分の間にそれぞれの中間区域を有している。第1の次元に沿った各列は、それぞれの第2のチャネル区分により結合されている。最後の列（または最初の列。数える順序による）はさらに、それぞれの第2のチャネル区分に結合されており、この第2のチャネル区分は、列の1つ以上のそれぞれの中間区域により包囲されている。そして、このような構造は、流路（例えば、第1のチャネル区分への供給路または戻り路）における第1（または最後）の第2のチャネル区分が列中のそれぞれの中間区域を通って配置され、かつ続けられた状態で、それぞれの第2のチャネル区分により、第1の次元に沿って互いに結合された複数の平行な列であってもよい。
【0022】
本発明の第3の局面によれば、圧力判定ユニットは、流体を導くよう構成された基準流体路を備える基準本体構造をさらに備えている。基準本体構造は（本体構造に類似して、または従って）、第1の次元および第2の次元において延びる第1の表面と、第3の次元における厚み（または高さ）とを有している。本体構造および基準本体構造の第1、第2および第3の次元は、必ずしも同一の空間的な方位を有していなくてもよく（例えば、本体構造の第1の次元は必ずしも、基準本体構造の第1の次元と同じまたは平行などでなくてもよく）、本体構造または基準本体構造に対してのみ関連している。
【0023】
第3の局面に係る圧力判定ユニットはさらに、基準本体構造内の流体の圧力の値を示す基準信号を生成することにより、基準本体構造の第1の表面の第2の次元への拡長に応答するよう構成された基準変形検知器を備えている。流体路および基準流体路は互いに流体的に結合されており、例えば、流体路および基準流体路は、いずれかの流体が直列の仕方でまず本体構造を通って、次いで基準本体構造を通って（もしくはその逆に）流れるような直列もしくは並列の仕方で結合されていてもよく、または、部分的な流れが本体構造の流体路を通って流れ、かつ別の部分的な流れが基準本体構造の基準流体路を通って流れるような並列の仕方で結合されていてもよい。
【0024】
第3の局面に係る圧力判定ユニットにおいてさらに、基準本体構造は、基準流体路内の圧力における変化の影響下で、その第1の表面上での（第3の次元への）厚みにおける変化のパターンを経験するように構成されており、これは、流体路内の圧力における変化の影響下で、その第1の表面上での本体構造の（第3の次元への）厚みにおける変化のパターンに実質的に一致している。すなわち、基準本体構造および本体構造の両方は、それぞれの流体路内の圧力における変化の結果生じるそれぞれの第1の表面上での厚みにおける変化のそれぞれのパターンが実質的に互いに一致するように構成されている。したがって、本体構造および基準本体構造の両方を通って流れる流体での圧力における変化は、それらのそれぞれの第1の表面における（第3の次元への）実質的に同一の変化のパターンにつながることになる。それぞれの第1の表面上の厚みにおけるこのような変化のパターンは、それぞれの本体構造内のそれぞれの流路を越えて、および/または、それぞれの本体構造内のそれぞれの流路の下方で局所的に起きる場合のある3次元の表面変形として理解することができる。このような局所的な変形は、それぞれの第3の次元（高さ）へのそれぞれの流路の変形（例えば拡長）の結果生じてもよく、通常（例えば、それぞれの形状および材料に応じて）、それぞれの本体構造内のそれぞれの流路（例えばチャネル）を越えて、および/または、それぞれの本体構造内のそれぞれの流路（例えばチャネル）の下方に、多かれ少なかれ局所的に限定されている。
【0025】
それぞれの第1の表面上に実質的に一致したパターンを有するこのような基準本体構造は、第2の次元への拡長に応答する変形検知器により提供されるときに、信号への、厚みにおけるこのような変化のパターンの効果を低減できる場合がある。上述したように、第1の表面の高さ（または厚み）におけるこのような局所的な変形も、第2の次元への変形につながり、そのため誤差信号につながる、すなわち換言すれば、変形検知器により提供される信号の精度の低下につながる場合がある。本体構造および基準本体構造上に、実質的に一致したパターンを有することで、例えば、両方の信号を比較すること、および/または、結果として生じる信号を一緒に分析することにより、測定の精度を向上することができる。
【0026】
一実施形態では、信号処理ユニットが、基準信号とともに信号を一緒に分析することにより、流体の圧力の値を導出するために設けられている。これは、好ましくは、信号から基準信号の少なくとも一部を減算することにより（もしくは、その逆）、または、その他のやり方で適切に信号を組み合わせ、そのようにして、それぞれの第1の表面上の厚みにおける変化の結果生じる効果を除去する、もしくは少なくとも低減することにより、実現されてもよい。好ましくは、当該技術で広く公知のホイートストンブリッジ構成を、基準信号とともに信号を一緒に分析するために使用することができる。
【0027】
一実施形態では、本体構造の流体路が1つ以上の第1のチャネル区分を備えており、各第1のチャネル区分が第2の次元への幅を有している。基準本体構造の基準流体路が1つ以上の第1の基準チャネル区分を備えており、各第1の基準チャネル区分が第2の次元への幅および第1の次元への長さを有している。第1のチャネル区分の幅は、第1の基準チャネル区分の幅に実質的に対応している。これにより、本体構造および基準本体構造の両方の第3の次元への変形に実質的に一致することが可能となる。
【0028】
一実施形態では、本体構造の流体路が1つ以上の第1のチャネル区分を備えており、各第1のチャネル区分が第3の次元への高さを有している。基準本体構造の基準流体路が1つ以上の第1の基準チャネル区分を備えており、各第1の基準チャネル区分が第3の次元への高さを有している。第1のチャネル区分の高さは、第1の基準チャネル区分の高さの少なくとも2倍（好ましくは少なくとも3倍、より好ましくは少なくとも4倍）である。これにより、本体構造の第2の次元への変形を、基準本体構造よりも著しく大きくすることができる。第1のチャネル区分の幅は、第1の基準チャネル区分の幅に実質的に対応し、その結果、結果として生じる基準信号が、第3の次元への（望ましくない）変形により主に判定される。基準信号を信号から減算すること（または、その逆）で、第3の次元へのこのような変形から生じる測定誤差を著しく低減することができる。
【0029】
それぞれの局面の上述した要素および実施形態も、特にHPLC用途のための圧力判定をさらに改善するために、いかなる組み合わせでも、互いに組み合わせる、および互いに適用することができることは明らかである。以下の実施形態は、各局面および局面の各組み合わせに関する。
【0030】
一実施形態では、本体構造が、互いに積層された複数の層を備えている。層は、第1の次元および第2の次元へと拡長され、各層は第3の次元への厚みを有している。第1の次元への拡大は、第2の次元への拡大よりも著しく小さいのが好ましい。それぞれのチャネルは、例えば、1つ以上の層の一部を切り取る、またはエッチングすることにより形成されてもよく、その結果、層が互いに（例えば、拡散レーザ接合（diffusion LASER bonding）により）積層されたときに、切り取られた、またはエッチングされた部分により、チャネルを設けることができる。
【0031】
一実施形態では、本体構造が、金属（好ましくは、例えば304L、306L、316Lなどのステンレス鋼などの鋼）、セラミック、ポリマー（好ましくはプラスチック材料）、複合材料、または他の適切な材料を備える材料の群の1つ以上の材料を備えている。本体構造が層を備えている場合、各層は、上述した材料の群の少なくとも1つの材料を備えていてもよい。
【0032】
一実施形態では、本体構造が、好ましくは拡散またはレーザ（LASER）接合により互いに接合された、複数の金属層により設けられている。層（例えば金属板）は、接合ステップに先立って穿孔およびエッチングされて成形されるのが好ましい。
【0033】
一実施形態では、（第1および/または第2のチャネル区分の）少なくとも1つのチャネル区分が複数の下位チャネルを備えており、下位チャネルは、（好ましくは第3の次元へと）平行な構成に配置されており、2つの隣接する下位チャネルのそれぞれが、下位チャネルの間にそれぞれの分離部（好ましくは膜）を有している。このような構成により、本体構造の第2の次元への拡長に関して、同一または類似の効果を実現できる場合がある。分離部は、特にチャネル寸法に比較して、第3の次元において、かなり薄くなるように設計されているのが好ましい。分離部は、不浸透性、半浸透性または浸透性であってもよい。分離部は、本体構造と同一の、または本体構造よりも高い弾性であるのが好ましい。分離部により分離された下位チャネルの構成は、特に層構造を使用したときに、本体構造に適用される製造プロセスに応じて有利な場合があり、その結果、それぞれの分離部が、層内の先細りとされた区域の結果生じる場合があり、または、それぞれの層により設けられることさえある。下位チャネルは、隣接する下位チャネルの間にそれぞれの分離部がある状態で、第3の次元へと互いに重なっているのが好ましい。下位チャネルは、第1および第2の次元へと、実質的に同一の区域を有しているのが好ましく、第1および第2の次元へのそれぞれの区域は、互いに整列されているのが好ましい。
【0034】
圧力判定ユニットは、流体の圧縮性が、顕著になる範囲の、または、200バールを超える、好ましくは500バールを超える、より好ましくは1000バールを超える範囲の圧力を判定するよう構成されていてもよい。
【0035】
一実施形態では、第3の次元は、第1の次元に実質的に垂直であり、かつ、第2の次元に実質的に垂直である。第1の次元、第2の次元および第3の次元はすべて、互いに実質的に垂直であるのが好ましい。
【0036】
一実施形態では、変形検知器は、ひずみゲージおよび/またはひずみゲージ圧力変換器である、または、ひずみゲージおよび/またはひずみゲージ圧力変換器を備えている。ひずみゲージおよび/またはひずみゲージ圧力変換器は、当該技術で広く公知のように、市販の部品であってもよい。
【0037】
一実施形態では、本体構造は、流体路が本体構造を通って蛇行するよう、構成されている。これにより、第2の次元へと本体構造を拡長することに関与する、有効な路長（path length）を増加させることができる。
【0038】
一実施形態では、本体構造の流体路は、複数の第1のチャネル区分と、連続した第1のチャネル区分の間を結合する複数の中間または第2のチャネルとを備えている。
【0039】
各第1のチャネル区分は、流れの方向が第1の次元にあるよう方向付けられているのが好ましい。
【0040】
本発明に係る圧力判定ユニットの実施形態は、移動相中の試料流体の複合物を分離するための分離システムにおいて適用することができる。流体分離システムは、少なくとも移動相ドライブおよび分離ユニットを備えている。移動相ドライブ（好ましくはポンピングシステム）は、流体分離システム内を移動相に通過させるよう構成されている。分離ユニット（好ましくはクロマトグラフィーカラム）は、移動相内の試料流体の複合物を分離するよう構成されている。そして、圧力判定ユニットは、移動相の圧力を判定するよう構成および適用されている。圧力判定ユニットは、移動相の流体路のいずれの部分に適用されてもよい。
【0041】
分離システムはさらに、試料流体を移動相内へ導入するようにされた試料発送器、試料流体の分離された複合物を検知するようにされた検知器、試料流体の分離された複合物を収集するようにされた収集ユニット、流体分離システムから受信したデータを処理するようにされたデータ処理ユニット、および、移動相を脱気するための脱気機器の少なくとも1つを備えていてもよい。
【0042】
本発明の実施形態は、Agilent 1220、1260および1290 Infinity LCシリーズまたはAgilent 1100 HPLCシリーズ（すべて出願人であるAgilent Technologiesが提供。www.agilent.com（参照により本明細書に組み込まれる）を参照）などの、従来より市販されている大半のHPLCシステムに基づいて実施されてもよい。
【0043】
HPLCシステムの一実施形態は、流体の圧縮性が顕著になる高圧へと、ポンプ作動チャンバ内の流体を圧縮するために、ポンプ作動チャンバ内での往復運動用にピストンを有するポンピング機器を備えている。
【0044】
HPLCシステムの一実施形態は、直列または並列に結合された、2つのポンピング機器を備えている。直列の場合、上記特許文献11に開示されるように、第1のポンピング機器の出口が、第2のポンピング機器の入口に結合されており、第2のポンピング機器の出口が、ポンプの出口を提供している。並列の場合、第1のポンピング機器の入口が、第2のポンピング機器の入口に結合されており、第1のポンピング機器の出口が、第2のポンピング機器の出口に結合されており、そのようにして、ポンプの出口を提供している。いずれの場合も、第1のポンピング機器の流体出口が、第2のポンピング機器の流体出口に対して、好ましくは本質的に180度、位相シフトされており、その結果、一方のポンピング機器のみがシステムに供給し、他方が流体を（例えば供給源から）取り入れ、そのようにして、出力での連続的な流れを提供することを可能にしている。しかし、例えば、ポンピング機器の間のポンピング周期の、（より）円滑な移行を提供するために、少なくとも特定の移行期の間、ポンピング機器の両方を並列に（すなわち並行して）作動させてもよいことは明らかである。位相シフトは、流体の圧縮性の結果としての、流体の流れにおける振動を相殺するために、変動してもよい。約120度の位相シフトを有するスリーピストンポンプを使用することも公知である。他の種類のポンプも公知であって、本発明に関連して作動可能である。
【0045】
分離装置は、固定相を提供するクロマトグラフィーカラムを備えているのが好ましい。カラムは、（例えば、50μm〜5mmの直径および1cm〜1mの長さを有する）ガラス、金属、セラミックもしくは複合材料のチューブ、または（上記特許文献12に開示された）マイクロ流体カラム、または出願人であるAgilent Technologiesが提供するAgilent 1200シリーズHPLC-Chip/MSシステムであってもよい。個々の部品は、異なる速度で溶離剤とともにカラムを通って伝播する間に、固定相により別々に保持され、互いに分離する。カラムの端で、それらは少なくとも一部が溶離し、互いに分離される。全クロマトグラフィー処理の間、溶離剤は、一連の留分としても収集されてもよい。カラムクロマトグラフィーにおける固定相または吸着剤は通常、固体材料である。カラムクロマトグラフィー用の最も一般的な固定相はシリカゲルであり、次がアルミナである。セルロース粉末が、過去においては、しばしば使用されてきた。イオン交換クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー（RP）、アフィニティクロマトグラフィーまたは膨張床吸着（expanded bed adsorption）（EBA）も可能である。固定相は通常、微砕粉粉末もしくはゲルであり、かつ/または、表面を増加させるために微小孔性となっており、これは、EBAでは流動床が使用されるものの、特に化学的に変更可能である。
【0046】
（流体としての）移動相（または溶離剤）は、純粋溶媒または異なる溶媒の混合物であってもよい。添加剤も含んでいてもよく、すなわち、溶媒または溶媒の混合物中の上記添加剤の溶液であってもよい。例えば、対象となる複合物の滞留、および/または、クロマトグラフィーを通る移動相の量を調節するために選択することができる。移動相は、異なる複合物を効率的に分離できるよう選択することもできる。移動相は、例えば（しばしば水で希釈された）メタノールまたはアセトニトリルのような有機溶媒を備えていてもよい。勾配演算（gradient operation）用に、水および有機化合物が別体の容器に移送され、そこから、勾配ポンプがシステムへとプログラムされた混合体を移送する。一般に使用される他の溶媒は、イソプロパノール、THF、ヘキサン、エタノール、および/または、それらの組み合わせ、または、これらと上述した溶媒との組み合わせであってもよい。
【0047】
試料流体は、あらゆる種類の処理液、果汁などの天然試料、血漿などの体液を備えていてもよく、発酵ブロス（fermentation broth）のようなものからの反応の結果であってもよい。
【0048】
流体は液体であるのが好ましいが、気体および/または（例えば上記特許文献13に開示されているような、超臨界流体クロマトグラフィー（SFC）で例えば使用されるような）超臨界流体であっても、または、それらを備えていてもよい。
【0049】
移動相における圧力は、2〜200Mpa（20〜2000バール）、特に10〜150Mpa（100〜1500バール）、さらに特に50〜120Mpa（500〜1200バール）の範囲であってもよい。
【0050】
HPLCシステムはさらに、試料流体の分離された複合物を検知するための検知器、試料流体の分離された複合物を出力するための分留ユニット、または、それらの組み合わせを備えていてもよい。HPLCシステムのさらなる詳細は、出願人であるAgilent Technologiesが提供する上述したAgilent HPLCシリーズに関して、参照により本明細書に組み込まれるwww.agilent.comのもとで開示されている。
【0051】
本発明の実施形態は、あらゆる種類のデータ記憶媒体（data carrier）により保存または他の方法で提供することができ、かつ、適切なデータ処理ユニットにおいて、もしくは、適切なデータ処理ユニットにより実行されてもよい、1つ以上の適切なソフトウェアプログラムにより支持されていてもよい。ソフトウェアプログラムまたはルーチンは、制御ユニットにおいて、または、制御ユニットにより好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】高速液体クロマトグラフィー（HPLC）で使用される、本発明の実施形態に係る液体分離システム10を示す図である。
【図2A】変形検知器200を示す模式的な立体図である。
【図2B】変形検知器200の本体構造210を示す模式的な立体図である。
【図3A】圧力センサ200の本体構造210に組み込まれている流路240の実施形態を示す図である。
【図3B】圧力センサ200の本体構造210に組み込まれている流路240の他の実施形態を示す図である。
【図3C】第1のチャンネル区分250の実施形態を示す図である。
【図3D】圧力センサ200の本体構造210に組み込まれている流路240の実施形態を示す図である。
【図3E】圧力センサ200の本体構造210に組み込まれている流路240の実施形態を示す図である。
【図3F】圧力センサ200の本体構造210に組み込まれている流路240の実施形態を示す図である。
【図3G】圧力センサ200の本体構造210に組み込まれている流路240の実施形態を示す図である。
【図4】層配置により提供される第1のチャネル区分250の実施形態を示す断面図である。
【図5A】基準測定（reference measurement）を有する圧力センサ200の実施形態を示す図である。
【図5B】基準測定（reference measurement）を有する圧力センサ200の実施形態を示す図である。
【図5C】基準測定（reference measurement）を有する圧力センサ200の実施形態を示す図である。
【図5D】基準測定（reference measurement）を有する圧力センサ200の実施形態を示す図である。
【図6】各第1のチャネル区分250が複数の第1のサブチャネル600により設けられている、実施形態を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0053】
本発明の実施形態の他の目的および付随的な利点の多くは、添付図面に関連して実施形態の以下のより詳細な説明を参照することにより、容易に認識され、かつ、よりよく理解されるであろう。実質的または機能的に同一または類似の特徴は、同じ参照符号により示される。図面の説明は模式的である。
【0054】
ここで、より詳細に図面を参照して、図1は、液体分離システム10の大略図を示している。ポンプ20が、溶媒供給源25から、脱気装置27を通常介して、移動相を受け入れる。脱気装置27は移動相を脱気し、それにより、その中の分解された気体の量を低減する。移動相ドライブ（駆動装置）としてのポンプ20は、固定相を備える（クロマトグラフィーカラムなどの）分離装置30を通して移動相を移動させる。
【0055】
1つ以上の試料流体の一部を移動相のフロー（参照番号200により示す。図2も参照）内へともたらす、または加える（しばしば試料導入と呼ばれる）ために、試料発送器40（試料導入機器、試料注入器などとも呼ぶ）が、ポンプ20と分離装置30との間に設けられている。分離装置30の固定相が、試料流体（例えば液体）の複合物を分離するよう構成されている。試料流体の分離された複合物を検知するために検知器50が設けられている。試料流体の分離された複合物を出力するために、分画(fractioning)ユニット60を設けることができる。
【0056】
移動相は溶媒のみを備えていてもよいが、複数の溶媒を混合していてもよい。このような混合は、低圧混合であってもよく、ポンプ20の上流に設けられていてもよく、その結果、ポンプ20が、混合された溶媒を移動相として受け入れ、かつポンピングする。あるいは、ポンプ20は、複数の個々のポンピングユニットを備えていてもよく、複数のポンピングユニットはそれぞれが、異なる溶媒または混合物を受け入れ、かつポンピングし、その結果、（分離装置30により受け入れられた）移動相の混合物が、高圧でポンプ20（またはその一部）の下流に現れる。移動相の組成（混合物）は、長期にわたって一定に保たれてもよく（いわゆる定組成態様（isocratic mode））、または、経時的に変化してもよい（いわゆる傾斜態様（gradient mode））。
【0057】
データ処理ユニット70は、従来のPCまたはワークステーションであってもよく、情報を受信するため、および/または、作動を制御するために、液体分離システム10の1つ以上の装置に結合されていてもよい（破線の矢印により示す）。
【0058】
例えば、データ処理ユニット70は、ポンプ20の作動を制御してもよく（例えば制御パラメータを設定する）、そこから（ポンプの出口での出力圧力、流量などの）実際の動作状態に関する情報を受信してもよい。データ処理ユニット70はまた、溶媒供給源25の作動を制御してもよく（例えば、使用可能な溶媒の水準または量を監視する）、かつ/または、脱気装置27の作動を制御してもよく（例えば、真空準位などの制御パラメータを設定する）、そこから、（経時的に供給される溶媒組成、流量、真空準位などの）実際の動作状態に関する情報を受信してもよい。データ処理ユニット70は、試料発送器40の作動をさらに制御してもよい（例えば、試料導入を、または、ポンプ20の作動状態との試料導入の同期を制御する）。分離装置30はまた、データ処理ユニット70により制御されてもよく（例えば、特定の流路またはカラムを選択する、作動温度を設定するなど）、逆に、情報（例えば作動状態）をデータ処理ユニット70へ送信してもよい。
【0059】
検知器50は、（例えば、スペクトルまたは波長設定、時定数を設置すること、データ取得の開始/停止に関して）データ処理ユニット70により制御されてもよく、（例えば、検知された試料複合物についての）情報をデータ処理ユニット70へ送信してもよい。データ処理ユニット70はまた、（例えば、検知器50から受信したデータに関連して）分画ユニット60の作動を制御してもよく、かつ、データを送り返してもよい。最後に、データ処理ユニットはまた、システムから受信されたデータまたはその一部を処理してもよく、かつ、さらなる解釈のために整えられた適切な形態で提出するために、それを評価してもよい。
【0060】
移動相が溶媒供給源25から下流へ分画ユニット60に向かって伝播すると、移動相は、流路に沿って、異なる値の圧力を経験する。現代のHPLCシステム10では、性能に対する要求を実現するために、圧力を監視および制御することがますます重要になっている。この目的のために、圧力センサ（圧力判定ユニットとも呼ばれる）が、移動相の流路に沿って、さまざまな位置に適用されていてもよい。
【0061】
図2Aは、本発明に係る変形検知器200の模式的な立体図を示している。圧力センサ200が、ひずみゲージ220を有する本体構造210の第1の表面230（ここでは本体構造210の頂面として示す）上に設けられている。図2の調整システムに示すように、圧力センサ200の第1の表面230は、第1の方向および第2の方向へと延びている。圧力センサ200は、第3の次元へと延びる厚み（すなわち高さ）Tを有している。
【0062】
ひずみゲージ圧力変換器220は、本体構造210の第1の表面230の第2の次元への拡長が、このような拡長に対応する信号（ここで電気信号SIGとして示す）を導くように設けられ、構成されている。
【0063】
より詳細に図3にも示すように、本体構造210は、（図1に示すHPLCシステム10中の移動相などの）流体を導くために、流体路240を設けている。流路240は図2Aにおいて、それぞれ矢印240により示されており、この例では、入口242と出口244との間に設けられることになる。
【0064】
流路240内の流体の圧力の影響のもとで、本体構造210は通常、第1、第2および第3の次元のそれぞれにおいて変形を経験し、それにより、それぞれの次元における変形の程度が、特に、本体構造210の特定の形状、材料特性および製造工程の影響を受ける。したがって、本体構造210内の流体路240における流体の圧力は、第2の次元への第1の表面230の拡長につながり、次いで、これは、ひずみゲージ220により供給される信号SIGへとつながる。したがって、信号SIGは、当該技術で広く公知のように、本体構造210の流体路240中の流体の圧力の値を示す。
【0065】
図2Bは、図2Aに示すA-A線に沿った模式的な断面図を示している。図2Bの断面図は、本体構造210内に設けられ、その中の流体路240の一部である、複数の第1のチャネル区分(channel segments)250を示している。第1のチャネル区分250はそれぞれ、指向性の流れが実質的に第1の次元内へとなるように方向付けられている。さらに、第1のチャネル区分250はそれぞれ、第3の次元内への高さhおよび第2の次元内への幅wを有している。第1のチャネル区分250それぞれの高さhは、その幅wの少なくとも2倍となるよう設計されている。
【0066】
図2Bの実施形態の例での第1のチャネル区分250はすべて、本質的に同じ形状を有するものとして示されているが、細い第1のチャネル区分250を有するという一般的な設計規則（すなわち、高さhが幅wの少なくとも2倍、好ましくは少なくとも3倍、より好ましくは少なくとも4倍）が維持されている限り、異なる形状を有する他の設計も可能である。この設計規則は後ほど、より詳細に説明される。図2Bに示す第1のチャネル区分250は、図3に示すように、互いに結合されている。
【0067】
図3Aおよび図3Bは、圧力センサ200の本体構造210内に組み込まれた流路240の実施形態を示している。図3の立体図では、流路240のみが示されており、本体構造210の他の部分はすべて、簡略化を目的として省略されている。流路240はここで中実のチャネル構造体として示されているが、流体路240が、当該技術で公知の技術により本体構造210内に設けられてもよく、その結果、流体路240が、窪みまたは空洞により本体構造210内へと設けられていてもよいことは明らかである。
【0068】
図3Aの実施形態では、流体路240は、それぞれがそれぞれの第2のチャネル区分300により相互接続された、複数の第1のチャネル区分250を備えている。入口242は第1のチャネル区分250の第1のもの250Aに結合されており、第1のチャネル区分250の最後のもの250Bが、第2のチャネル区分300の延ばされたもの300Aを介して、出口244に結合されている。入口および出口という用語が、流れのそれぞれの方向に依存しており、逆になってもよいことは明らかである。
【0069】
流体路240内の流体における圧力の影響下で、第1および第2のチャネル区分250、300が変形され、その際、変形の程度は通常、第1および第2のチャネル区分250、300ならびに本体構造210のそれぞれの形状、材料特性およびそれぞれの製造プロセスに特に依存する。しかし、細い第1のチャネル区分250を有するという上述した設計要求（図2B参照）に従えば、第1の本体構造210の両側の矢印320Aおよび320Bにより図3Aに示されるように、流体路240は第2の次元へと最も多く変形する傾向がある。第1および第3の次元への変形もあるが、図3の実施形態では、このような変形は変形320Aおよび320Bよりも小さく、ここでは簡略化のために無視するものとする。
【0070】
矢印320Aおよび320Bは図3Aにおいて、第1の次元に沿った分布を有するプロファイルとして示されている。これは、変形320Aおよび320Bが通常、第1の次元に沿って均一でなく、特に第1のチャネル区分250の中間領域で、より大きくなる傾向にあることを示している。このような変形輪郭320A、320Bは、チャネルの形状および配置それぞれにより影響を受ける場合があり、これについても後ほど説明される。
【0071】
図3Aの実施形態では、第1および第3の次元のいずれかにおけるよりも第2の次元へのより大きな変形320A、320Bを有するという効果を増幅するために、幅wに対する高さhの比率が、少なくとも4倍となるよう選択されている。このような比率が圧力センサ200の性能を向上できることが、本発明者により発見されている。
【0072】
言うまでもなく、流路240で経験した変形320A、320Bは次いで本体構造210にも伝達されて、第2の次元への本体構造210の変形につながり、次いでこれをひずみゲージ220により検知することができる（図2A）。
【0073】
図3Bは流体路240の配置を示している。流体路240は図3Aの実施形態に実質的に類似しているが、第1の区分250の最後のもの250Bから出口244への（例えば戻り）路300Aが、ここでは、他の第1のチャネル区分250の中間および貫通開口370につながっているという違いがある。これは、図3Cに示す線B-Bに沿った断面図からも理解できる。
【0074】
図3Aの実施形態における第１の次元への各列が、1つの第1のチャネル区分250によってのみ設けられるのに対し、図3Bおよび図3Cの実施形態における各列は、直列に配置および結合された2つの第1のチャネル区分250によって設けられている。それぞれの開口または中間区域370は、このような第1のチャネル区分250の間に、一列に設けられている。中間区域370は、流体路240の一部ではなく、すなわち換言すれば、隣接する第1のチャネル区分250の間のそれぞれの列内で切り取られている。それぞれの列内で、隣接する第1のチャネル区分250それぞれを流体的に結合するために、中間チャネル区分380Aおよび380Bが図3Cの実施形態において設けられている。図3Cにも示すように、第１のチャネル区分300Aはそれぞれの中間区域370を通って続いている。
【0075】
各列の中間チャネル区分380Aおよび380Bならびに各第1のチャネル区分250は、必ずしも異なる物理的実体でなくてもよく、1つのユニットとして、および/または、1つのステップまたは処理で、提供または製造されてもよいことは明らかである。しかし、よりよい理解のために、これらの要素は、図3Cの表現では、異なる要素として示されている。
【0076】
さらに図3Bに、ここでも模式的な表現で、結果として得られた変形を示す輪郭(profile)が描かれており、変形された輪郭は2つの下位輪郭350Aおよび350Bからなっている。下位輪郭350Aおよび350Bはここでは簡略化のために、右側にのみ示されているが、類似の輪郭が反対の左側でも延びていてもよいことは明らかである。
【0077】
各変形を示す下位輪郭350Aおよび350Bは、それぞれの列の第1のチャネル250の各１個に、または、より適切に言えば、第2の次元に沿って次々に配置された複数の第1のチャネル250すべてに、対応している。変形下位輪郭350Aおよび350Bは、（350Cとして示す）中間における最大変形が、例えば各中間区域370を有さない図3Aに示す実施形態での、中間における対応する最大変形よりも小さくなる傾向にあるという意味で、第1の次元に沿って、より均一に分布される傾向にある。
【0078】
これにより、本体構造210の第1の表面230で最大の拡長が制限され、それゆえに信号SIGの振幅が低減されることになるが、このような中間区域370を設ける（かつ、そのようにして、このような中間区域370の突起における変形を効果的に規制する）ことで、ひずみゲージ220の、結果として生じる信号SIGにおける非線形効果を低減できることが、本発明者により発見されている。
【0079】
これ以外にも中間区域370の異なる位置および分布を有する、多くの異なる実施形態（例えば、図3Bに示すように整列する必要のない形態）があってもよいが、図3Bの実施形態は、より有益であり、かつ、流体圧力の異なる値に対する信号SIGの線形性により大きく貢献することが明らかとなっている。
【0080】
図3D〜図3Gは、視覚性を高めるために、図3Aおよび図3Bの実施形態に関する追加の図を示している。図3Dは、図3Bの実施形態の立体底面図である。図3Eは、図3Aの実施形態の立体底面図である。図3Fは図3Aの実施形態の頂面図であり、図3Gは図3Bの実施形態の頂面図である。
【0081】
図4は、層配置により設けられている第1のチャネル区分250の実施形態を示す（例えば図2AのA-A線に沿った）断面図である。この実施形態では、本体構造210は、複数の層400（例えば金属板、この例では7層400A〜400F）を備えている。第1のチャネル区分250は、当該技術で広く公知のように、例えば切断、レーザアブレーションまたはエッチングにより、層400B〜400Eのそれぞれの区域を除去することにより設けることができる。次いで、外層400Aおよび400Fが、第3の軸に沿って第1のチャネル区分250を制限している。1つの第1のチャネル区分250のみを図4に示しているが、言うまでもなく、複数のこのような第1のチャネル区分250および対応する第2のチャネル区分300を、それぞれの用途に応じて同様の仕方で設けることができる。
【0082】
各層400から材料を除去するために光化学加工（photochemical machining）を適用すると、チャネル幅が、このような層の厚みの約1.4（ある用途では1.2まで下がる場合もある）倍未満にならないという典型的な加工限界（process limitation）が起きる場合がある。したがって、第1のチャネル区分250の細い形状を実現するために、それぞれがそれぞれのチャネルを有する複数の層400は、互いの頂に積載されて、そのようにして、例えば図4に示すように、細いチャネル形状となっている。
【0083】
信号SIGの信号品質を向上するために、特にそれぞれの第1のチャネル区分250の上方および/または下方の領域において、特に、第1の表面230上の表面変形の影響を除去するために、基準測定(reference measurement)が設けられていてもよい。圧縮弾性率の温度依存性、構造内での非線形変形、ひずみゲージ220および/または本体構造210の材料ドリフト（material drift）などの他の効果も、適切な基準測定により、処置および相殺することができることは明らかである。
【0084】
図5Aは、基準測定を有する圧力センサ200の実施形態の3次元の表現を示している。圧力センサ200は、その第1の表面230上に配置されたひずみゲージ220を有する本体構造210を備えている。基準本体構造510がさらに設けられており、基準本体構造510の第1の表面530上に配置された基準ひずみゲージ520を有している。
【0085】
図5Aの実施形態では、本体構造210は、そのそれぞれのひずみゲージ220とともに、その基準ひずみゲージ520を有する基準本体構造510と同様の仕方で方向付けられている。これは、特に製造プロセスに関して有利である場合がある（例えば、1つの製造ステップまたはステップの連続において両方を設けることが可能）が、本体構造210および基準本体構造510が、完全に独立した部品として設けられ、かつ互いに完全に独立して方向付けられてもよいことも明らかである。
【0086】
基準ひずみゲージ520は、基準本体構造510における流体の圧力の値を示す基準信号RSIG（図示せず）を生成する。
【0087】
図5Bは（図3Aおよび図3Bに類似した立体的な表現において）、本体構造210および基準本体構造510の両方を通る流体路550を示している。図5Bの実施形態では、本体構造210を通る流体路240が、図3Bに示す実施形態に実質的に対応しており、これは次いで、基準本体構造510の流体路560に、直列接続により結合されている。
【0088】
図5Cは、第1の表面230（および対応して、基準本体構造510の第1の表面）の立体的な変形の効果を（例えば、図2AのA-A線に沿って）示している。流体路240内の流体の圧力の影響下で、第1のチャネル区分250も第3の次元への変形を示し、次いで、これは第1の表面230の変形580（すなわち、厚みTにおける変化ΔT）へとつながる場合がある。このような変形580は、第2の次元への変形をも含むことにより、信号SIGの誤差につながる場合がある。
【0089】
図5Cに示す種類の表面変形も、基準本体構造510およびその第1の表面530に準用されることは明らかである。図5Cは第3の次元への変形のみを示しており、他の変形は簡略化のために省略されている。
【0090】
第1の表面230上の表面変形の結果として生じる効果を除去する、または少なくとも低減するために、基準本体構造510は、基準本体構造510のその第1の表面530のこの厚みTにおける変化ΔTのその（立体的な）パターンが、流体路内の圧力における変化の影響下で、その第1の表面230上での本体構造210の厚みの変化の（立体的な）パターンに実質的に一致するように構成されている。
【0091】
これは、第1のチャネル区分250および第2の次元へのそれらの空間的な分布に対応するチャネルのそれぞれの幅wが本体構造210と実質的に一致するように、基準本体構造510のチャネル形状を設計することにより、実現することができる。同時に、基準本体構造510のチャネルのそれぞれの高さが、可能な限り小さくなるよう設計されており、その結果、圧力の影響下で、基準本体構造510は、第2の次元へと拡長される代わりに、その厚みΔTにおいて変形580を主に示す。
【0092】
図5Dは、本体構造210に対する、基準本体構造510の、関係するチャネルの設計を（例えば、図2AのA-A線に沿って）模式的に示している。基準本体構造510は、第1のチャネル区分250にそれぞれの本体構造210および510内でのそれらの空間的な分布に関して対応する、複数のチャネル590を備えている。また、第1のチャネル区分250およびチャネル区分590の両方の幅wが、実質的に同一となるよう設計されている。しかし、基準チャネル区分590の高さhRは、第1のチャネル区分250の高さhよりも著しく小さくなるよう設計されている。図5Dの例では、高さhRは幅wに実質的に対応している。
【0093】
このような設計では、基準本体構造510は、本体構造210ではなく、第3の次元へのその第1の表面530上の実質的に同一の変形パターンを示すが、第2の次元への基準本体構造510の変形は、流体の同一の印加圧力で、第2の次元への本体構造210の変形よりも著しく小さくなるように設計されている。
【0094】
次いで、信号SIGおよび基準信号RSIGが、好ましくは、（図1に示すデータ処理ユニット70などの）適切なデータ処理ユニットにおける、または例えば、当該技術で広く公知のホイートストンブリッジなどの適切な電子回路における、両方の信号を減算することにより、ともに分析される。
【0095】
図6は、各第1のチャネル区分250が複数の第1の下位チャネル600により（この実施形態では、4つの第1の下位チャネル600A〜600Dにより）設けられる実施形態の（例えば、図2AのA-A線に沿った）模式的な断面図を示している。第1の下位チャネル600A〜600Dは（第3の次元に関し）並列の構成に配置されており、それぞれ2つの隣接する下位チャネル600が、間にそれぞれの分離部610を有している。図6の実施形態では、分離部610Aが第1の下位チャネル600Aおよび600Bの間に設けられており、分離部610Bが第1の下位チャネル600Bおよび600Cの間に設けられており、分離部610Cが第1の下位チャネル600Cおよび600Dの間に設けられている。各分離部610は膜であって、隣接する第1の下位チャネル600の間に、ある程度の圧力連通（pressure communication）を与えても、または他の種類の多かれ少なかれ剛性の分離を設けてもよい。本体構造210が層構造により設けられている場合、各分離部610は、層内の先細りとなった区域から生じていてもよく、または、それぞれの層により設けられてさえいてもよい。
【0096】
図6の実施形態では、それぞれの第1のチャネル区分250を設けるそれぞれの第1の下位チャネル600A〜600Dが、隣接する第1の下位チャネル600の間にそれぞれの分離部610がある状態で、第3の次元へと互いに重なって配置されているのが好ましい。さらに、図6の実施形態では、第1の下位チャネル600は、第1および第2の次元へと、実質的に同一の区域を有するよう設計されている。
【0097】
上述した実施形態における第1のチャネル区分250は、すべてが同一の形状（すなわち高さおよび幅）を有するものとして示されているが、形状が第1のチャネル区分250の間で変化してもよいことは明らかである。また、第1のチャネル区分250すべてが、細いチャネル形状を実現しなければならないわけではない。しかし、細いチャネル形状を実現した第1のチャネル区分250の数が増えれば、第2の次元への第1の表面230の変形の程度を増すことができる場合がある。さらに、上述した実施形態における第1のチャネル区分250はすべて、第1の方向へとまっすぐに延びるよう方向付けられており、それゆえに、すべて、互いに実質的に平行に方向付けられているが、第1のチャネル区分250すべてが同一の方位を持つ必要はないこと、ならびに、1つ以上の第1のチャネル区分250が第2および/または第3の次元に沿って延びていてもよいことは明らかである。上述した実施形態の直線の矩形形状は、簡略化のためおよび理解を容易にするためにのみ使用および説明されている。