CN102272608A - 流路结构体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

流路结构体具备形成有流路槽的基板和从流路槽的内壁延伸的多个纤维状突起物。液体在流路槽内流动。流路槽的内壁由硅构成。液体在流路槽内流动。该流路结构体能够使流路槽内的液体均质。

Description

流路结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及在化学分析芯片等具有细微的流路的装置中使用的流路结构体及其制造方法。
背景技术
流路结构体组装在用于对抗原或DNA等蛋白质、血液、糖质、脂质等进行分析的化学分析芯片中。
图17是专利文献1所记载的以往的化学分析芯片1的立体图。化学分析芯片被用于例如抗原抗体反应的分析，其具备导入含有抗原的测定液的导入口2和将导入的测定液向反应部4输送的流路槽3，使输送来的测定液的抗原在反应部4与抗体进行反应。反应后的测定液通过酶反应等着色，并利用热透镜显微镜等测定着色量，从而对抗原的浓度等进行分析。
在这种化学分析中，要求将流路槽3内的测定液等液体均质地混合并使其浓度的分布均匀。通过使流路槽3内的液体均质，能够促进在反应部4进行的反应或能够提高在检测区域的检测精度。然而，当测定液通过化学分析芯片1的流路槽3时，存在无法使测定液均质的情况。若测定液不是均质的，则反应变慢，或者检测精度变低，从而使化学分析芯片的特性下降。
【专利文献1】日本特开2007-292527号公报
发明内容
流路结构体具备形成有流路槽的基板和从流路槽的内壁延伸的多个纤维状突起物。液体在流路槽内流动。流路槽的内壁由硅构成。液体在流路槽内流动。
该流路结构体能够使流路槽内的液体均质。
附图说明
图1A是本发明的实施方式1的流路结构体的俯视图。
图1B是沿图1A所示的流路结构体的线1B-1B的剖视图。
图2是实施方式1的流路结构体的剖视图。
图3是实施方式1的流路结构体的纤维状突起物的放大图。
图4A是实施方式1的其他流路结构体的剖视图。
图4B是图4A所示的流路结构体的纤维状突起物的放大图。
图5表示实施方式1的流路结构体的纤维状突起物的X射线分光分析的结果。
图6是表示实施方式1的流路结构体的制造工序的剖视图。
图7A是表示实施方式1的流路结构体的制造工序的剖视图。
图7B是表示图7A所示的流路结构体的制造工序的剖视图。
图8A是表示实施方式1的流路结构体的又一其他制造工序的剖视图。
图8B是表示图8A所示的流路结构体的制造工序的剖视图。
图9是表示图8A所示的流路结构体的制造工序的剖视图。
图10A是表示图8A所示的流路结构体的制造工序的剖视图。
图10B是表示图8A所示的流路结构体的制造工序的剖视图。
图10C是表示实施方式1的流路结构体的又一其他制造工序的剖视图。
图10D是表示图10C所示的流路结构体的制造工序的剖视图。
图10E是表示图10C所示的流路结构体的制造工序的剖视图。
图10F是表示图10C所示的流路结构体的制造工序的剖视图。
图11是实施方式1的流路结构体的示意俯视图。
图12是实施方式1的其他流路结构体的剖视图。
图13是实施方式1的又一其他流路结构体的剖视图。
图14是本发明的实施方式2的流路结构体的剖视图。
图15是本发明的实施方式3的流路结构体的剖视图。
图16A是实施方式3的其他流路结构体的剖视图。
图16B是实施方式3的又一其他流路结构体的剖视图。
图17是现有的化学分析芯片的立体图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1A是本发明的实施方式1的流路结构体5的俯视图。流路结构体5具备由硅构成的基板7。在基板7的表面7A形成有流路槽6、导入口8A、8B及导出口9。流路槽6从导入口8A、8B延伸到导出口9。具体而言，流路槽6具有通过连接部6D连接的导入路槽6A、6B和合流路槽6C。导入路槽6A从导入口8A延伸到连接部6D。导入路槽6B从导入口8B延伸到连接部6D。合流路槽6C从连接部6D延伸到导出口9。
图1B是沿图1A所示的流路结构体5的线1B-1B的剖视图。流路槽6具有由硅构成的内壁6E。流路结构体5还具备由设置在内壁6E上的多个纤维状突起物10构成的纤维状层110。多个纤维状突起物10与内壁6E直接接合，且该纤维状突起物10由二氧化硅构成。即，构成基板7和纤维状突起物10的原子或分子相互共价结合。在基板7的内壁6E和纤维状突起物10接合的部分不包含构成基板7和纤维状突起物10的原子或分子以外的粘接剂等材料，而是仅包含基板7的内壁6E和纤维状突起物10的材料。基板7具有表面7A的相反侧的表面7B。
在实施方式1中，基板7由单结晶硅构成。在基板7中，只要内壁6E由硅构成即可，基板7也可以由多结晶硅、无定形硅构成。
基板7的厚度T1优选为1mm以下，在实施方式1中为约500μm。流路槽6的深度T2为100μm左右。
图2是流路结构体5的流路槽6的内壁6E附近的部分的剖视图。如图2所示，纤维状突起物10可以具有从内壁6E埋入基板7的部分10A。根据该结构，纤维状突起物10通过基板7而牢固地接合。
图3是纤维状突起物10的放大图，为由扫描型电子显微镜拍摄的显微镜照片。纤维状突起物10的从内壁6E起的全长为10μm～200μm左右。如图3所示，多个纤维状突起物10具有以相互缠绕的方式密集地卷弯的形状。在这种情况下，流路槽6内的纤维状层110的高度T3为30μm左右。
图4A为实施方式1的其他流路结构体1005的剖视图。在图4A中，对于与图1A和图1B所述的流路结构体5相同的部分赋予相同的参照符号。流路槽6具有在基板7的表面7A开口的开口部6J。流路槽6的内壁6E具有：流路槽6的底部6F、从底部6F延伸到基板7的表面7A的侧壁6G、6H。底部6F位于开口部6J的相反侧。在流路结构体1005中，多个纤维状突起物10从流路槽6的内壁6E向相同的方向即从底部6F朝向开口部6J的方向D1延伸，纤维状层110从流路槽6的底部6F设置到开口部6J。另外，纤维状层110的高度T3与流路槽6的深度T2相同。图4B是流路结构体1005的纤维状突起物10的放大图。多个纤维状突起物10包括分支成多个枝体210的纤维状突起物10。多个枝体210向与方向D1不同的方向延伸。多个纤维状突起物10相互缠绕且分出多个枝体210，由此，纤维状突起物10相互牢固地结合而构成纤维状层110。
纤维状突起物10的直径为0.01μm～10μm，多个纤维状突起物10的间隔为0.001～10μm。
图5表示由纤维状突起物10构成纤维状层110的X射线分光分析的结果。如图5所示，由于除了存在于2θ为约47°的区域内的硅(110)取向的峰值之外未观察到较大的峰值，所以可以考虑纤维状突起物10由无定形的二氧化硅构成。由无定形的二氧化硅构成的纤维状突起物10比由单结晶的二氧化硅构成的纤维状突起物难弯折。
接下来，对实施方式1的流路结构体5(1005)的制造方法进行说明。图6和图7A是表示流路结构体5的制造方法的剖视图。
通过蚀刻等方法准备具有形成有流路槽6的表面7A的基板。通过溅射使由Pt等作为催化剂的金属附着到流路槽6的内壁6E，从而形成催化剂层11。催化剂层11由在内壁6E上分散的Pt的点状的多个核11A形成。流路槽6的内壁6E从多个核11A间露出。金属未附着在基板7的表面7A上，在表面7A上未形成有催化剂层11。催化剂层11的膜厚优选为20nm左右。通过控制膜厚，能够控制纤维状突起物10的直径和生长速度。然后，将基板7放入热处理炉的内部，并在由氩等惰性气体和氧构成的气氛中对热处理炉的内部进行加热，在规定的热处理温度1000～1300℃、氧的规定的分压1～1000Pa的条件下对基板7热处理1000分钟的时间。通过该热处理，气氛中的氧与内壁6E的硅结合而形成的二氧化硅的分子与催化剂层11的核11A相连，从而能够如图7A所示那样在流路槽6的内壁6E形成纤维状突起物10。在图7A所示的流路结构体5中，在纤维状突起物10与内壁6E结合的部分存在催化剂层11的核11A。或者，核11A等的催化剂层11的一部分附着在纤维状突起物10的表面或内部。若考虑到生产性、纤维状突起物10的耐热性，则规定的热处理温度优选为1100～1200℃，氧的规定分压优选为10～200Pa。纤维状突起物10是以基板7的表面、尤其是流路槽6的内壁6E的硅与通过热处理供给的氧为原料而形成的，所以内壁6E与纤维状突起物10直接牢固地结合。通过使热处理的气氛的总压比大气压低，能够缩短纤维状突起物10。
纤维状突起物10在热处理中向氧所扩散的方向延伸。通过提高氧的分压，能够将多个纤维状突起物10的形状形成为以密集地相互缠绕的方式卷弯的形状。在氧的分压低的情况下，多个纤维状突起物10向相同的方向延伸。通过该工序，能够以高的生产性来形成纤维状突起物10。
需要说明的是，在热处理中，由于在未形成有流路槽6的硅基板7的表面7A未形成催化剂层11，所以在表面7A未形成纤维状突起物10。
在上述热处理中，对热处理炉的内部进行加热，在温度从室温等初始温度上升到规定的热处理温度之前，尽量减小气氛中的氧的分压或者使气氛中不含氧。然后，当温度达到规定的热处理温度并得到维持时，以比温度上升时的分压大的规定的分压使气氛中含有氧。需要说明的是，通过该工序能够将纤维状突起物10的长度控制在1μm～500μm的范围内。若使热处理炉的温度从初始温度上升到热处理温度时的氧的分压成为上述规定的分压，则会因过剩的氧而在内壁6E上形成硅的氧化膜。该氧化膜在以规定的热处理温度进行维持时会抑制纤维状突起物10的生长。
图7B是表示流路结构体5的其他制造工序的剖视图。在图7B中，对与图6所示的基板7相同的部分赋予相同的参照符号。如图7B所示，以流路槽6的内壁6E露出的方式，在由硅构成的基板7的表面7A形成由二氧化硅构成的氧化膜112，然后，通过溅射使Pt等作为催化剂的金属附着到内壁6E和氧化膜112上，从而分别同时形成催化剂层11和催化剂层11B。催化剂层11和催化剂层11B由在内壁6E和氧化膜112上分散的Pt的点状的多个核11A形成。由于氧化膜112抑制纤维状突起物10的生长，所以即使催化剂层11B堆积在氧化膜112上，也不会从氧化膜112形成纤维状突起物10。另外，通过将氧化膜112形成在流路槽6的内壁6E的底部6F和侧壁6G、6H中的任一个上，能够仅在内壁6E的从氧化膜112露出的部分形成纤维状突起物10，而在内壁6E的形成有氧化膜112的部分不形成纤维状突起物10。
另外，仅在由硅构成的基板7的表面的规定位置形成催化剂层11。从而能够仅在形成有催化剂层11的位置形成纤维状突起物10，在基板7的表面的未形成有催化剂层11的位置不形成纤维状突起物10。
关于形成催化剂层11的金属，除了Pt之外，Fe、Co、Ni或Au等金属也具有同样的效果。
这样，通过实施方式1的制造方法，不仅在流路槽6的内壁6E的底部6F形成纤维状突起物10，在侧壁6G、6H上也能够容易形成纤维状突起物10。
图8A、图8B、图9、图10A和图10B是表示实施方式1的流路结构体5的其他的制造方法的剖视图。在图8A、图8B、图9、图10A和图10B中，对与图6所示的基板7相同的部分赋予相同的参照符号。
首先，如图8A所示，以保护层12覆盖基板7的表面7A。保护层12由二氧化硅或感光性树脂等树脂构成，并且形成有在形成流路槽6的部分设置的孔12A。以从保护层12的外侧通过孔12A的方式将促进蚀刻的蚀刻气体和抑制蚀刻的气体交替地喷向基板7的表面7A而对基板7进行干蚀刻，由此，如图8B所示，在基板7的表面7A形成流路槽6。蚀刻气体可以使用SF6、CF4、NF3、XeF2中的至少一种。作为抑制蚀刻的气体，可以使用CHF3或C4F8。
接下来，如图9所示，若将CF4、CHF3、C2F6、C3F8、C4F8中的至少一种的气体在等离子体中分解并向流路槽6导入，则在内壁6E上形成种层13。在以露出流路槽6的内壁6E的方式利用保护层12对基板7的表面7A进行选择性地屏蔽时，通过向流路槽6导入该气体，能够使种层13形成在流路槽6的内壁6E和保护层12上。在形成流路槽6之后，通过在流路槽6的内壁6E局部地形成由与保护层12相同的材料构成的保护层，能够仅在内壁6E的规定部分形成纤维状突起物10。即，通过将保护层形成在流路槽6的内壁6E的底部6F和侧壁6G、6H中的任意一个上，能够仅在从内壁6E的保护层露出的部分形成纤维状突起物10，而在内壁6E的未形成有保护层的部分不形成纤维状突起物10。
种层13由含有C、F元素的有机聚合物所构成的多个核13A构成，其能够通过等离子体CVD法将CF4、CHF3、C2F6、C3F8、C4F8等氟化碳系的气体在等离子体中分解的方式形成。另外，通过在电感耦合等离子体(ICP)中分解上述气体，气体的分解度变高，能够容易且均匀地形成种层13。
接下来，如图10A所示，通过使用了药剂的化学处理去除保护层12。通过等离子体CVD法形成的种层13的耐药剂性比较强，因此能够选择性地仅除去保护层12。
然后，在含有氧的气氛中，通过以1000～1100℃的热处理温度对基板7进行热处理，如图10B所示，在流路槽6的内壁6E的形成有种层13的部分形成由二氧化硅构成的纤维状突起物10。通过该方法，纤维状突起物10与基板7的流路槽6的由硅构成的内壁6E直接牢固地接合，所以具有优越的耐热性且难以从内壁6E剥离。
基板7的内壁6E优选由纯粹的硅构成，但是也可以在内壁6E上形成极薄的自然氧化膜。另外，也可以通过上述的热处理在基板7的内壁6E上形成极薄的氧化膜。即使所述的氧化膜形成在内壁6E上，纤维状突起物10也与内壁6E直接牢固地结合。
因二氧化硅的分子从种层13的核13A连续地延伸，从而纤维状突起物10生长，所以在纤维状突起物10中不易混合存在二氧化硅以外的物质，从而具有杂质少的组成。由于通过上述的热处理使由C、F构成的种层13(核13A)被烧掉，所以在图10B所示的流路结构体5中的内壁6E上不存在种层13，从而种层13不会妨碍流路槽6的内壁6E的亲水性。
图10C至图10F是表示流路结构体5的又一其他制造工序的剖视图。首先，如图10C所示，使用催化剂层11或种层13在流路槽6的内壁6E和基板7的表面7A上分别形成纤维状突起物10和纤维状突起物310。然后，如图10D所示，由将纤维状突起物10、310中的纤维状突起物10完全覆盖的树脂等构成的保护层212形成在内壁6E上，使设置在表面7A上的纤维状突起物310从保护层212露出。然后，如图10E所示，使用氢氟酸(HF)、缓冲氢氟酸(BHF)等通常的蚀刻液对从保护层212露出的纤维状突起物310进行蚀刻而将其去除。然后，如图10F所示，去除保护层212。通过该方法，在露出的表面7A上不形成氧化膜。
在该方法中，保护层212优选通过溶剂等化学处理去除。若通过研磨等机械处理去除保护层212，则会使纤维状突起物10遭到破坏。
在形成纤维状突起物10的热处理中，气氛除了氧和惰性气体之外，还可以进一步含有水蒸汽。由此，能够加快纤维状突起物10的生长。
以下，说明实施方式1的流路结构体5的动作。图11是流路结构体5的示意俯视图。在流路槽6的合流路槽6C的内壁6E上形成有由多个纤维状突起物10构成的纤维状层110。从图1所示的导入口8A、8B向流路槽6的导入路槽6A、6B分别导入不同的测定液等液体5A、5B。液体5A、5B在连接部6D混合而成为液体5C，液体5C在合流路槽6C流动并向导出口9输送。液体5A、5B、5C可以是具有低粘度的水状的液体，另外也可以是具有高粘度的凝胶状的液体。在合流路槽19内形成的多个纤维状突起物10能够使混合后的液体5C均质。在不具有多个纤维状突起物10的情况下，具有在连接部6D形成层流而导致液体5A、5B难以混合的情况。
需要说明的是，在实施方式1的流路结构体5中，纤维状突起物10设置在合流路槽6C的中途，但是也可以设置在连接部6D。
多个纤维状突起物10能够使在合流路槽6C(流路槽6)流动的液体5C的方向分散为多方向。由此，构成液体5C的分子均质地混合，其结果是，能够提高流路槽6内的液体5C的均质性。
在装入有流路结构体5的化学分析芯片中，在反应部使经由流路结构体5的流路槽6输送的测定液反应，或者经由流路结构体5的流路槽6在检测部检测反应后的测定液。在图17所示的以往的化学分析芯片1中，由于测定液未均质地混合，所以反应变慢或检测精度变低，使化学分析芯片1的特性下降。与此相对，在实施方式1的流路结构体5中，由于能够在流路槽6内使测定液等液体均质，所以能够促进反应并提高检测精度。
在流路结构体5中，纤维状突起物10由具有高亲水性的二氧化硅构成。因此，由于液体5C沿着纤维状突起物10的侧面快速地蔓延，所以能够减少液体在流路槽6流动时产生的气泡。
在基板7为由硅构成的硅基板的情况下，能够将流路槽6加工成细微且复杂的形状。然而，由于硅具有疏水性，所以向液体浸润性低，从而存在产生气泡的情况。在实施方式1的流路结构体5中，通过流路槽6内的具有高亲水性的纤维状突起物10，能够减少在流路槽6产生的气泡。
由于纤维状突起物10由无定形的二氧化硅构成，所以具有相互缠绕地卷曲的形状，且能够随机地变化液体5C的流动。即使进一步施加来自液体5C的压力，因该压力的作用而使纤维状突起物10受到的应力被分散，从而纤维状突起物10难以弯折。
在实施方式1的流路结构体5中，能够在流路槽6的内壁6E的底部6F和侧壁6G、6H等任意的部分以期望的密度容易地形成纤维状突起物10。由于能够根据纤维状突起物10的密度和长度而改变流路槽6的内壁6E的摩擦系数，所以能够任意地控制液体5C从内壁6E受到的力，从而能够调整流路槽6内的液体5C流动的速度。在图1所示的流路结构体5中，由于在流路槽6的底部6F和侧壁6G、6H上均匀地形成有纤维状突起物10，所以液体5C从内壁6E受到的力均匀地变化，从而液体5C稳定地流动。
在实施方式1的流路结构体5中，通过多个纤维状突起物10能够使流路槽6具有明显大的表面积。能够使大量的反应物质与纤维状突起物10结合，从而能够促进液体5C与该反应物质的反应。
在图4所示的流路结构体1005中，在流路槽6中，由多个纤维状突起物10构成的纤维状层110设置到流路槽6的开口部6J。在流路结构体1005中，纤维状层110还作为将在流路槽6流动的液体的异物去掉的过滤器而发挥作用。
图12是实施方式1的其他流路结构体2005的剖视图。在图12中，对与图1A和图1B所示的流路结构体5相同的部分赋予相同的参照符号。流路结构体2005进一步具备：设置在图1A和图1B所示的流路结构体5的基板7的表面7A上且堵塞流路槽6的开口部6J的盖基板14。图1A所示的导入口8A、8B及导出口9面对流路结构体2005的外部。
由于基板7的表面7A为未形成纤维状突起物10的平滑的面，所以能够使盖基板14与基板7的表面7A密接。盖基板14优选通过不使用粘接剂的直接接合、阳极接合等接合方法与基板7的表面7A接合。通过该接合方法，能够防止因粘接剂而抑制透光性、因粘接剂的涂布可见而导致流路槽6的形状不良。
盖基板14可以由透光性材料构成，由此能够对在流路槽6流动的液体进行光学性测定。关于透光性材料，可以容易地与用于测定的光的波长相匹配地选择玻璃、石英、蓝宝石等。这样，本发明不局限于盖基板14的材料及其制造方法。
图13是实施方式1的又一其他流路结构体3005的剖视图。在图13中，对与图4A所示的流路结构体1005相同的部分赋予相同的参照符号。在流路结构体3005中，液体5D从设置在基板7的表面7A的流路槽6的开口部6J与多个纤维状突起物10平行地流动。即，纤维状突起物10与在流路槽6流动的液体5D的方向平行地延伸。在流路槽6的底部6F形成纤维状突起物10之后，通过对基板7的表面7B到流路槽6的底部6F进行蚀刻，能够在表面7B形成凹部7E。虽然多个纤维状突起物10沿大致相同的方向延伸，但是由于其局部地相互缠绕，所以从凹部7E的底部无一欠缺地保持在基板7上。
基板7在表面7A、7B上具有直角的侧面7C、7D。流路结构体3005还具备与基板7的侧面7C、7D分别粘接的侧壁基板114A、114B。液体5D在侧壁基板114A、114B之间沿侧壁基板114A、114B流动。虽然纤维状突起物10以从基板7的开口部6J突出的方式延伸，但是侧壁基板114A、114B还是能够将流路结构体3005完全密封。
在流路结构体3005中，由于纤维状突起物10沿着在侧壁基板114A、114B之间流动的液体5D的流动方向延伸，所以能够在抑制流路阻力的同时提高液体5D的均质性，而且还作为将液体5D内的异物去除的过滤器而发挥作用。
(实施方式2)
图14是本发明的实施方式2的流路结构体4005的剖视图。在图14中，对与图1A和图1B所示的流路结构体5相同的部分赋予相同的参照符号。流路结构体4005具备基板107，替代图1B所示的流路结构体5的基板7。基板107是具有由硅构成的硅层116、216和由硅层116、216夹着的二氧化硅层15的绝缘体上硅(SOI)基板。硅层116具有表面7A和表面7A的相反侧的表面116B。二氧化硅层15具有位于硅层116的表面116B的表面15A和表面15A的相反侧的表面15B。硅层216具有位于二氧化硅层15的表面15B的表面216A和表面216A的相反侧的表面7B。
与图1B所示的实施方式1的流路结构体5同样，在实施方式2的流路结构体4005中，在基板107的表面7A形成有流路槽6。具体而言，与图8A所示的基板7同样，对基板107的表面7A进行蚀刻而形成流路槽6。蚀刻从表面7A进行到二氧化硅层15。即，二氧化硅层15使蚀刻停止，从而流路槽6的深度T2与硅层16的厚度相同。由此，能够容易地使流路槽6的深度T2恒定。
在流路结构体4005中，二氧化硅层15在流路槽6的内壁6E中的底部6F露出，底部6F由二氧化硅构成。硅层16在内壁6E中的侧壁6G、6H露出，侧壁6G、6H由硅构成。纤维状突起物10形成在由硅构成的表面上，其未形成在由二氧化硅构成的面上，而是选择性地形成在流路槽6的由硅构成的面上。
在流路结构体4005中，流路槽6的底部6F形成在具有高亲水性的二氧化硅层15的表面15A上，其侧壁6G、6H由具有高亲水性的二氧化硅构成的纤维状突起物10覆盖。因此，能够减少液体在流路槽6流动时产生的气泡。
(实施方式3)
图15是本发明的实施方式3的流路结构体5005的剖视图。在图15中，对与图1B所示的实施方式1的流路结构体5相同的部分赋予相同的参照符号。在流路结构体5005中，在基板7的表面7B设置有凹部22。凹部22位于设置在表面7A上的流路槽6的相反侧。基板7具有构成流路槽6的底部6F的底板部20。流路槽6隔着底板部20与凹部22的底部22F对置。基板7具有透光性，至少底板部20具有透光性。基板7具有位于凹部22的周围的腿部21。
多个纤维状突起物10形成在流路槽6的内壁6E中的侧壁6G、6H上，没有形成在底部6F上。
由于底板部20的下面即凹部22的底部22F光学性地露出，所以能够观测到可利用光尤其是透过底板部20的光容易地测定的细胞等物质在流路槽6内的光学反应性。
在流路结构体5005中，利用从流路槽6的开口部6J通过底板部20到达凹部22而透过物质的光能够光学地观察该物质。另外，利用从凹部22通过底板部20反射到物质而再次通过底板部20到达凹部22的光也能够观测该物质。这样，流路结构体5005能够根据光通过被观测的物质还是光不通过被观测的物质反射的情况，通过各种方法观测该物质。
设置在凹部22的周围的腿部21支承流路结构体5005，从而提高流路结构体5005的机械强度。因此，能够减薄具有透光性的底板部20，从而能够降低底板部20的光的衰减而增大底板部20的透光性。由于基板7的腿部21由单结晶硅、多结晶硅等构成，所以能够进行细微加工。
基板7的厚度T1为100μm～800μm，腿部21的厚度T4为100μm～500μm。底板部20的厚度和流路槽6的深度的和为0.1μm～300μm。需要说明的是，通过使流路槽6的深度比腿部21的厚度T4大，从而能够进一步确保反应路径。通过使腿部21的厚度比流路槽6的深度大，腿部21能够使基板7牢固，能够进一步减薄底板部20。
流路槽6的宽度W1和凹部23的宽度W2为100nm～300μm。流路槽6的宽度W1及凹部23的宽度W2采用为了通过光所必要的宽度。通过使流路槽6的宽度W1比凹部23的宽度W2大，能够利用从流路槽6的开口部6J向流路槽6入射的光容易地观察流路槽6内的物质。另外，通过使凹部23的宽度W2比流路槽6的宽度W1大，能够利用从凹部22通过底板部20的光容易地观察其物质。
流路结构体5005可以通过蚀刻在基板7的表面7A和表面7B形成流路槽6和凹部22，另外，也可以通过在流路槽6和底板部20一体形成的基板上接合腿部21而形成流路结构体5005。另外，也可以通过将具有设置在成为流路槽6的部分的贯通孔的基板、成为以堵塞贯通孔的方式接合的具有透光性的底板部的基板、腿部21接合而形成流路结构体5005。
底板部20优选含有作为主要成分的二氧化硅，另外也可以由玻璃、石英、蓝宝石、透光性树脂等具有透光性的材料形成。
通过使流路槽6的宽度W1比凹部23的宽度W2大，能够加大腿部21，从而能够增大基板7的机械强度，从而能够确保流路结构体5005的稳定性。
图16A是实施方式3的其他流路结构体6005的剖视图。在图16A中，对与图15所示的流路结构体5005相同的部分赋予相同的参照符号。流路结构体6005可以具备图11所示的实施方式2的SOI基板即基板107，替代图15所示的基板7。在基板107的表面7B上形成有露出二氧化硅层15的表面的凹部22。硅层216构成腿部21。通过对硅层116的表面7A和硅层216的表面7B进行蚀刻而分别形成流路槽6和凹部22。由于二氧化硅层15使蚀刻的进行停止，所以能够使流路槽6和凹部22的深度恒定。
由于作为基板107的SOI基板用于半导体装置的制成，所以能够容易获得。另外，还能够控制硅层116、216和二氧化硅层15的厚度。
二氧化硅层15优选含有作为主要成分的二氧化硅，另外还可以由玻璃、石英、蓝宝石、透光性树脂等具有透光性的材料形成。
图16B是实施方式3的又一其他流路结构体7005的剖视图。在图16B中，对于与图15和图16所示的流路结构体5005、6005相同的部分赋予相同的参照符号。如前所述，图15所示的流路结构体5005也可以通过将具有设置在成为流路槽6的部分的贯通孔的基板、成为以堵塞贯通孔的方式接合的具有透光性的底板部的基板、腿部21接合而形成。图16B所示的流路结构体7005具备：具有互为相反侧的表面315A、315B的底板部315、设置在底板部315的表面315A的侧壁基板316、设置在底板部315的表面315B的腿部321。侧壁基板316由硅构成，其具有成为流路槽6的贯通孔316C，并且包围流路槽6而构成流路槽6的侧壁6G、6H。在流路槽6的侧壁6G、6H上形成有多个纤维状突起物10。腿部321具有成为凹部22的贯通孔321C。底板部315优选含有作为主要成分的二氧化硅，另外还可以由玻璃、石英、蓝宝石、透光性树脂等具有透光性的材料形成。在底板部315由该材料例如蓝宝石形成的情况下，通过将底板部315、侧壁基板316和腿部321直接接合能够形成流路结构体7005。另外，通过使用减压化学气相生长(LPCVD)法、常压化学气相生长(CVD)法的气相生长法使多结晶硅或者无定形硅在底板部315的表面315A、315B上堆积成规定的厚度，从而能够形成侧壁基板316和腿部321。
进而，通过用来测定在流路槽6流动的物质的光的波长能够选择底板部315的材质。例如，在将可视光区域的光用于测定的情况下，底板部315由玻璃构成。在该光为紫外线区域的光的情况下，优选由石英、蓝宝石形成底板部315。如上所述，对于底板部315的材料及其制造方法存在各种选择，它们对本发明的范围不构成限制。
【产业上的可利用性】
由于本发明的流路结构体能够使流路槽内的液体均质，所以其对小型且高精度的化学分析芯片是有用的。
【符号说明】
5C    液体
6     流路槽
6A    导入路槽
6B    导入路槽
6C    合流路槽
6D    连接部
6E    内壁
6F    底部
6G    侧壁
6H    侧壁
7     基板
7A    表面(第一表面)
7B    表面(第二表面)
10    纤维状突起物
11A   核
13    种层
20    底板部
21    腿部
22    凹部
110   纤维状层
210   枝体
316   侧壁基板
315   底板部
316C  贯通孔
321   腿部

Claims (21)

1.一种流路结构体，其中，具备：
基板，其具有形成有流路槽的第一表面，该流路槽具有由硅构成的内壁；
多个纤维状突起物，其从所述流路槽的所述内壁延伸且由二氧化硅构成，
液体在所述流路槽内流动。
2.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述多个纤维状突起物具有以分别相互缠绕的方式卷曲的形状。
3.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述多个纤维状突起物向相同的方向延伸。
4.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述多个纤维状突起物分别具有分支出的多个枝体。
5.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述流路槽的所述内壁具有底部和从所述底部延伸到所述基板的所述第一表面的侧壁，
所述多个纤维状突起物从所述流路槽的所述内壁的所述底部和所述侧壁延伸。
6.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述多个纤维状突起物分别包括以金属构成的多个核和与所述多个核相连的二氧化硅的分子。
7.根据权利要求6所述的流路结构体，其中，
所述多个核附着在所述槽的所述内壁上。
8.根据权利要求6所述的流路结构体，其中，
与所述多个核相连的二氧化硅的所述分子由所述流路槽的所述内壁的所述硅和氧构成。
9.根据权利要求6所述的流路结构体，其中，
所述金属为Pt、Fe、Co、Ni、Au中的一种。
10.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述多个纤维状突起物与所述液体在所述流路槽内流动的方向平行地延伸。
11.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述流路槽具有在连接部合流的多个导入路槽和从所述连接部延伸的合流路槽，
所述多个纤维状突起物形成在所述合流路槽内。
12.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述流路槽的所述内壁具有底部和从所述底部延伸到所述基板的所述第一表面的侧壁，
所述基板包括具有透光性的底板部，该底板部构成所述底部。
13.根据权利要求12所述的流路结构体，其中，
所述底板部含有作为主要成分的二氧化硅。
14.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述基板还具有所述第一表面的相反侧的第二表面，
在所述流路槽的相反侧且所述基板的所述第二表面设置有凹部。
15.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述流路槽的所述内壁具有底部，
所述基板包括：
侧壁基板，其具有成为所述流路槽的贯通孔；
底板部，其构成所述流路槽的所述底部且具有以堵塞所述贯通孔的方式与所述侧壁基板接合的第一面，并且该底板部具有透光性。
16.根据权利要求1所述的流路结构体，其中，
所述底板部还具有所述第一面的相反侧的第二面，
在所述流路槽的相反侧且所述基板的所述第二表面设置有凹部，
所述基板还具有位于所述凹部的周围且与所述底板部的所述第二面接合的腿部。
17.一种流路结构体的制造方法，其中，包括：
在基板的表面形成具有由硅构成的内壁的流路槽的步骤；
形成从所述流路槽的所述内壁延伸且由二氧化硅构成的多个纤维状突起物的步骤。
18.根据权利要求17所述的流路结构体的制造方法，其中，
形成所述多个纤维状突起物的步骤包括：
将由金属构成的多个核附着在所述流路槽的所述内壁上的步骤；
在含有氧的第一气氛下对所述基板进行热处理，并通过形成由所述内壁的所述硅和所述氧构成的与所述附着的多个核相连的二氧化硅的分子而形成所述多个纤维状突起物的步骤。
19.根据权利要求18所述的流路结构体的制造方法，其中，
形成所述多个纤维状突起物的步骤包括：
在氧的分压比所述第一气氛低的第二气氛下使所述基板的温度从初始温度上升到规定的热处理温度的步骤；
通过在所述第一气氛下以所述规定的热处理温度对所述基板进行热处理而形成所述多个纤维状突起物的步骤。
20.根据权利要求18所述的流路结构体的制造方法，其中，
所述金属为Pt、Fe、Co、Ni、Au中的一种。
21.根据权利要求17所述的流路结构体的制造方法，其中，
形成所述纤维状层的步骤包括：
在所述流路槽的所述内壁形成由含有C和F的有机聚合物所构成的多个核构成的种层的步骤；
通过加热所述基板而形成与所述种层的所述多个核相连的二氧化硅的分子，从而形成所述多个纤维状突起物的步骤。
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