CN105848773A - 三维微型化学芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种简易且小型的立体的三维微型化学芯片，该三维微型化学芯片中可靠地形成有长且立体的微细流路，该微细流路通过加压或毛细管现象使流动试样流动，从而该三维微型化学芯片能以良好的精度可靠地向流路进行所希望的输送，能准确且简便地在短时间内精密地进行化学反应或化学作用，能以良好的原材料利用率大量且均质地进行制造。三维微型化学芯片(1)中，流路承载基板片材(20、40)和流路维持基板片材(10、30、50)重叠并通过直接的共价键或经由分子粘接剂而形成的共价键接合而一体化；流路承载基板片材(20、40)以凹陷和/或贯通的方式形成有使流动试样流入来进行化学反应或化学作用的流路(22、42)；流路维持基板片材(10、30、50)开有与流路(22、42)连接的交接孔；流路(22、42)从流动试样注入口(11)向流动试样排出口(13)立体地依次连接。流路(22、42)可以在其途中折返、弯折和/或弯曲。

Description

三维微型化学芯片
技术领域
本发明涉及一种小型且立体的三维微型化学芯片，该三维微型化学芯片安装于以来自生物体的标本作为受试物、使其生物成分流入微细流路来进行微量分析的装置，或者安装于使显示出药理作用的生物成分等有用物质的原材料成分或反应底物等试剂流入微细流路、以化学方式来微量合成这些有用物质的微型反应器，或者安装于细胞增殖等用的微型生物化学处理器来使用。
背景技术
为了仅使用微升级的微量的受试物、即血液或尿等来自生物体的标本，利用酶的特异性底物选择性，根据在酶或底物的作用下显色的试剂所导致的着色程度来对标本中与底物作用的酶反应量或该底物量进行定量，使用微型生物芯片。此外，进行使用含酶膜将酶反应量通过电极转换成电信号来对底物量进行定量的分析，或者进行DNA抽提及其聚合酶链式反应(PCR)扩增，或者进行离子浓度测定，或者以微米级进行核酸、糖、蛋白质或肽的微量合成等时，使用微型反应器芯片。此外，为了使有用细胞或病毒增殖，或者为了使癌细胞附着以用于检验，使用微型生物化学芯片。
该微型生物芯片、微型反应器芯片、微型生物化学芯片等微型化学芯片中，作为加压输送悬浊液或溶液形式的标本或液体形式的试剂或细胞液之类的试样等流动试样、使其流动以进行混合、反应、分离、附着、检出的反应通道，具有沟状的微细流路。
微型化学芯片是在不锈钢基材、硅基材、石英基材或玻璃基材这样的无机基材、或者在树脂基材或橡胶基材这样的有机基材上通过切削或蚀刻形成数十～数百微米的微细流路。
例如专利文献1所述，由有机基材形成的微型化学芯片具有微细流路，由透明性高的塑性树脂形成。因为树脂基材或橡胶基材的成形或切削加工容易，所以将它们用粘接剂粘贴或热熔接而形成的微型化学芯片适合大量生产。特别是如果由透明的有机基材或无机基材形成，则能方便地进行光学系统分析。
由平坦的有机基材形成的微型化学芯片的化学性质和生物化学性质稳定，这是因为在使用水溶性的标本或者能溶解金属的氢氟酸等强酸或水溶性试剂之类的试剂时，其有机基材不易劣化。
考虑到要安装于现有的微量分析装置或微型反应器，微型化学芯片不能做得太大。因此，能在微型化学芯片平面上形成的微细流路不得不在微型化学芯片的有限的平面上形成。而且，因为将形成有微细流路的树脂片材或橡胶片材用粘接剂粘贴或加热熔接，所以接合强度低，使标本、试剂或试样以高压流入流路时，粘接着的基材和基材容易无法耐受压力而剥离、破损，物理性质脆弱。对于微细且有分支的复杂图案形状的流路，即使以微型芯片不会破损的程度的稍高的压力输送标本、试剂或试样，也难以可靠地使其到达流路终端。将带有流路的透明树脂片材用粘接剂粘贴或热熔接而制成的微型化学芯片中，因为粘接剂的夹杂或过热的缘故，会导致粘接剂渗出至流路，或者引起折射率的变动或热变形、应变，在流路上难以确保均质的透明性，而这对精密的光学系统分析、观察而言是很重要的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006-218611号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是为了解决上述课题而完成的发明，其目的是提供一种简易且小型的立体的三维微型化学芯片，该三维微型化学芯片中可靠地形成有长且立体的微细流路，该微细流路通过高压的加压或毛细管现象使微量的来自生物体的标本之类的珍贵的标本、试样或者稀薄且微量的试剂流动，从而该三维微型化学芯片能以良好的精度可靠地向流路进行所希望的输送，能延长并三维地配置微细流路，能准确且简便地在短时间内精密地对该标本中的生物成分、试剂、细胞之类的试样等有用物质进行分析或使其反应来进行化学反应，或者使其到达后发生附着、吸附、增殖来以化学方式或生物化学方式进行化学作用，能以良好的原材料利用率大量且均质地进行制造。
解决技术问题所采用的技术方案
为了达到上述目的而完成的本发明的三维微型化学芯片中，一块或多块流路承载基板片材和流路维持基板片材重叠并通过共价键接合而一体化；所述流路承载基板片材由橡胶、树脂、金属、陶瓷和/或玻璃形成，以凹陷和/或贯通的方式形成有通过加压和/或毛细管现象使选自标本、试剂和试样的流动试样流入来进行化学反应和/或化学作用的流路；所述流路维持基板片材由橡胶、树脂、金属、陶瓷和/或玻璃形成，开有与所述流路连接的交接孔，与覆盖所述流路的所述流路承载基板片材的最上表面和/或最下表面接触来承载所述流路承载基板片材；所述共价键是通过在至少任一片材的表面实施选自电晕处理、等离子体处理和紫外线照射处理的干法处理以及分子粘接剂处理中的至少任一种而形成的直接的共价键和/或经由所述分子粘接剂而形成的间接的共价键；所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材各自的所述流路和所述交接孔从流动试样注入口向流动试样排出口立体地依次连接。紫外线照射处理只要是照射紫外线的处理就没有限定，可以是照射宽波长区域或多种波长的紫外线的常规的紫外线处理(UV处理)，也可以是照射可视作单一波长的准分子紫外线的准分子紫外线处理(准分子UV处理)。
三维微型化学芯片中，多块所述流路承载基板片材中的至少任一块的所述流路可以在其途中的至少一处折返、弯折和/或弯曲。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材可以包含硅藻土、云母、滑石和/或高岭土。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材可以多块彼此交替重叠。
三次元微型化学芯片中，所述流路承载基板片材的至少任一块的所述流路可以在其途中的至少一处从排出侧向注入侧折返。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材上的所述各流路可以有至少一部分彼此以不同的高度平行排列、斜交相交和/或斜交相错。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材可以是包含选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、石墨碳、氮化硅、氮化硼和氮化铝的至少任一种导热性填料粉末的硅橡胶制散热片材。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材可以包含所述分子粘接剂。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材可以经由它们表面的所述分子粘接剂接合。
三维微型化学芯片中，所述分子粘接剂可以包含具有乙烯基甲氧基硅烷基的碳数6～12的硅烷偶联剂。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材可以包含选自三氧化锑和氢氧化铝的至少任一种阻燃剂。
三维微型化学芯片中，所述共价键可以是醚键。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材或所述流路维持基板片材的至少一部分可以是由选自掺有玻璃珠和/或沸石的硅橡胶原料组合物和掺有水溶性醇的硅氧烷组合物的至少任一种形成的发泡性硅橡胶片材。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材可以是由分散有锐钛矿型或金红石型的氧化钛粒子的硅橡胶形成的、反射率为80～100％的高反射性硅橡胶片材。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材可以是由硅橡胶、乙烯－丙烯－二烯－亚甲基共聚物橡胶、丁基橡胶、丙烯腈－丁二烯共聚物橡胶、氟橡胶、苯乙烯－丁二烯共聚物橡胶和/或表氯醇橡胶形成的、氧气、氮气、二氧化碳气体和水蒸气的至少任一种气体的气体透过率为500～0.05(cc/cm2/mm/sec/cm·Hg×1010)的低气体透过性硅橡胶片材。
三维微型化学芯片中，所述硅藻土、所述云母、所述滑石和所述高岭土中的至少任一种可以是鳞片状填料。
三维微型化学芯片中，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材可以由选自过氧化物交联硅橡胶、加成交联硅橡胶、缩合交联硅橡胶、放射线交联或电子射线交联硅橡胶及其中任一种硅橡胶与烯烃类橡胶的共混物的任一种形成。
三维微型化学芯片中，所述流路的一部分可以扩径而成为液体滞留部。
本发明的三维微型化学芯片的制造方法包括：流路成形工序，该流路成形工序中，在一块或多块橡胶制的流路承载基板片材上设置通过加压和/或毛细管现象使选自标本、试剂和试样的流动试样流入来进行化学反应和/或化学作用的流路，所述各流路以从流动试样注入口向流动试样排出口立体地依次连接的方式形成；交接孔形成工序，该交接孔形成工序中形成流路维持基板片材，该流路维持基板片材由橡胶、树脂、金属、陶瓷和/或玻璃形成，开有与所述流路连接的交接孔，将所述流路承载基板片材夹住；处理工序，该处理工序中，对所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材进行电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理；接合工序，该接合工序中，将所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材在常圧下、加压下或减压下重叠，通过直接的共价键或经由分子粘接剂而形成的共价键接合而一体化，将所述流路承载基板片材的所述各流路从所述流动试样注入口向所述流动试样排出口立体地依次连接。
三维微型化学芯片的制造方法中，在所述流路成形工序中，所述流路承载基板片材中的至少任一块的所述流路形成为在其途中的至少一处折返、弯折和/或弯曲。
发明的效果
本发明的三维微型化学芯片中，可靠地形成有长且立体的微细流路，该微细流路通过高压的加压或毛细管现象使微量的来自生物体的标本之类的珍贵的标本、稀薄且微量的试剂、细胞之类的试样流动。
该三维微型化学芯片中，如果微细流路从流动试样注入口向流动试样排出口立体地依次连接，并同时在其途中折返、弯折和/或弯曲，则可使微细流路变得立体，争取更长的微细流路距离。藉此，三维微型化学芯片中，微细流路长且立体，因此化学反应在该流路途中充分地进行，能准确且简便地在短时间内精密地对该标本中的生物成分或试剂等有用物质进行分析或使其反应，或者制备细胞之类的试样。
该三维微型化学芯片中，微细流路在路径途中的至少一处折返、弯折和/或弯曲，在多块流路承载基板片材上逐一形成微细流路，该微细流路以不同的高度平行排列、斜交相交、斜交相错而形成为立体状，因而即使延长微细流路，也能维持小型。为了在输送液体时压力不会过大，较好是从注入侧向排出侧折返、弯折和/或弯曲。
该三维微型化学芯片中，通过高压的加压或毛细管现象使流动试样流入该微细流路时，如果具有包含导热性填料粉末的硅橡胶制导热性片材，则容易散热，因而能充分地放冷。因此，能进行所希望的分析或反应，而不会让微量的来自生物体的标本之类的珍贵的标本或稀薄且微量的试剂之类的流动试样暴露在高温下，不会意外地发生分解或因副反应而变质为杂质。此外，三维微型化学芯片中，如果具有硅橡胶制导热性片材，则即使在主动地用加热器进行升温、加热的情况下，硅橡胶制导热性片材也容易导热，因而能迅速地被加热而维持在合适的温度。
该三维微型化学芯片中，流路承载基板片材和流路维持基板片材通过直接的分子间化学键、即醚键之类的共价键而牢固地粘接，在这些片材上的流路区域外的接合面处稳固地接合。因此，能可靠地形成能将流动试样加压至高压来使其流动而不会发生泄漏的微细流路。
该三维微型化学芯片中，能在多块流路承载基板片材上分别精密地形成由直线或者曲线组合而成的线状、或者在其末端或途中扩大或收敛或分支的复杂的图案形状的0.5μm～5mm宽的微细流路。即使具有这样的微细流路，在加压输送标本、试剂、试样之类的流动体、使其在该流路内流动时，流路承载基板片材和流路维持基板片材也不会剥离，因此该三维微型化学芯片不会破损。
该三维微型化学芯片中，即使以常压～5个大气压左右的压力向微细流路输送液态或气态的标本、试剂、试样之类的流动试样，即使在冰冷下～120℃左右、通用的是0～100℃左右或20～120℃左右的低温至高温的温度范围内反复进行加热冷却并同时输送标本、试剂、试样，因为流路承载基板片材的橡胶弹性，流路也不会破损。
利用该三维微型化学芯片，可在维持所希望的温度的同时以良好的精度可靠地向所希望的流路输送标本、试剂、试样之类的流动试样。其结果是，能准确且简便地在短时间内对该标本中的生物成分等有用物质进行分析，或者能使显示出药理作用的生物成分等有用物质的原材料成分或反应底物等试剂按照目标进行反应，或者能使所希望的细胞到达目的地。
该三维微型化学芯片中，橡胶片材的流路微细，尽可能地抑制标本、试剂、试样与橡胶片材的接触，可防止标本、试剂、试样的污染或吸附。
该三维微型化学芯片在一次性使用的情况下，不存在因别的标本、试剂、试样的混入而导致的污染的风险，能得到具有可靠性的结果。
该三维微型化学芯片中，因为立体地配置微细流路，所以即使延长微细流路距离，也能做成外形为数毫米～十数厘米左右见方的极小型，结构简易。该三维微型化学芯片虽然是小型的，但以平面状和/或立体状具有大量的串联、并联或分支的流路，设置有大量的注入口和排出口，能串联或并联或者立体且四通八达地进行多种反应过程，是多功能的。因此，可以不使用大型的分析装置等，而是使用便携式的分析装置，不仅是在室内，而且在室外也能迅速地进行多种定性、定量分析。还有，三维微型化学芯片中所用的分析试剂和反应试剂只要极微量即可，并且与使用烧瓶和试管的分析和反应相比废液量显著减少，因此有助于环境保护。
本发明的三维微型化学芯片的制造方法极为简便，利用该方法，能通过较短的工序以良好的原材料利用率廉价且大量地制造高品质且均质的三维微型化学芯片。
利用该方法，能在一块或多块橡胶制的流路承载基板片材上设置通过高压的加压或毛细管现象使标本、试剂、试样之类的流动试样流入来进行各种化学反应或化学作用的流路，能将微细流路简易地成形为使得各流路从流动试样注入口向流动试样排出口立体地依次连接，在多块流路承载基板片材的微细流路的途中的至少一处从排出侧折返。
此外，利用该方法，流路承载基板片材和流路维持基板片材在其流路区域外通过接触直接形成醚键之类的共价键，简便的实现远比粘接剂更强力的接合。这种分子粘接无需热塑性树脂的热熔接那样的高温加热，只要在常压下、加压下或减压下根据需要在低于热熔接温度的温度下进行短时间的加热就能充分地发生。因此，不会发生有碍光学分析精度的折射率的变动或热变形、应变。
附图说明
图1是应用本发明的三维微型化学芯片的示意的分解立体图。
图2是应用本发明的三维微型化学芯片的示意的局部剖切立体图。
图3是表示应用本发明的三维微型化学芯片的使用状态的立体图。
图4是应用本发明的另一三维微型化学芯片的示意的局部剖切立体图。
图5是应用本发明的另一三维微型化学芯片的示意的分解立体图。
图6是应用本发明的另一三维微型化学芯片的示意的分解立体图。
图7是关于可以用作应用本发明的三维微型化学芯片的流路维持基板片材的硅橡胶片材的隔热性的、表示温度与时间经过的相关关系的图。
具体实施方式
下面对用于实施本发明的方式进行详细说明，但本发明的范围不限定于这些方式。
应用本发明的三维微型化学芯片1的一例如表示其制造途中的图1的分解立体图所示，在覆盖用的聚酰亚胺制流路维持基板片材10和底面支承用的聚酰亚胺制流路维持基板片材50之间，具有微细流路的硅橡胶制流路承载基板片材20、40和具有将各片材10～50的流路连接的贯通孔31的聚酰亚胺制流路维持基板片材30重合，具有柔性。
流路维持基板片材10以贯通正反面的方式开有流动试样注入口11a、11b、11e、11g和流动试样排出口13a、13b，在正面14a上露出。
流路承载基板片材20以贯通正反面的方式设置有与流动试样注入口11a相对应的流动试样交接孔21a、从该处延伸出的微细流路22a、位于其弯折部的流动试样交接孔21b、从该处延伸出且在途中弯折的微细流路22b、位于其端部的流动试样交接孔21c。此外，以贯通正反面的方式设置有从流动试样交接孔21d延伸出且在途中弯折的微细流路22d、在该微细流路22d的途中扩大的液体滞留部22d’、在其下游侧分支的微细流路22e及22g、位于向一方分支的微细流路22e的弯折部且与流动试样注入口11e相对应的流动试样交接孔21e、从该处延伸出的微细流路22f、位于其端部的流动试样交还孔23a、位于向另一方分支的微细流路22g的端部的流动试样交接孔21g。还以贯通正反面的方式设置有从流动试样交接孔21i延伸出的微细流路22i、位于其端部的流动试样交还孔23b。
流路维持基板片材30以贯通正反面的方式开有分别与流动试样交接孔21c、21d、21g、21i相对应的流动试样交接孔31c、31d、31h、31i。
流路承载基板片材40以贯通正反面的方式设置有与流动试样交接孔31c相对应的流动试样交接孔41c、从该处延伸出且在途中弯折的微细流路42c、位于其端部且与流动试样交接孔31d相对应的流动试样交接孔41d。此外，以贯通正反面的方式设置有与流动试样交接孔31h相对应的流动试样交接孔41h、从该处延伸出且在途中以近似Ω字形弯折的微细流路42h、位于其端部且与流动试样交接孔31i相对应的流动试样交接孔41i。
流路维持基板片材50的正面54a是平坦的。
流路维持基板片材10、30、50比硅橡胶制的流路承载基板片材20、40硬质，不具有橡胶弹性，所以不会像流路承载基板片材20、40那样发生弹性变形。但是，流路维持基板片材10、30、50是薄片材，具有柔性，所以能在维持流路承载基板片材20、40不剥离的同时稍稍发生挠曲。
流动试样注入口11，流动试样交接孔21、31、41，微细流路22、42，流动试样交还孔23和流动试样排出口13形成流路。
微细流路22、42呈沟状，对选自液态或气态的标本、试剂和试样的流动试样加压以使其流入来进行化学反应。微细流路22、42在流路维持基板片材10、30和流路承载基板片材20、40上以沟状或孔状贯通地形成。流动试样注入口11，流动试样交接孔21、31、41，流动试样交还孔23和流动试样排出口13分别用于从流动试样注入口11向微细流路22、42注入流动试样，或者将流动试样引导至别的流路承载基板片材20、40的微细流路22、42，或者将流动试样从流动试样排出口13排出。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40依次彼此接合而一体化。流路维持基板片材10、30和流路承载基板片材20、40的各背面14b、24b、34b、44b与流路维持基板片材30、50和流路承载基板片材20、40的各正面24a、34a、44a、54a分别接合。流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中，在流动试样注入口11和流动试样交接孔21、31、41和流动试样交还孔23和流动试样排出口13的区域外，其表面通过电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)被活性化，然后再重叠。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中，在这些微细流路22、42和流动试样交接孔21和流动试样交还孔23的区域以外，经电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)而生成的活性基团、例如羟基(-OH)和羟基硅烷基(-SiOH)之类的反应性活性基团彼此通过共价键直接化学键合，牢固地接合，藉此一体化而无法剥离。该醚键较好是通过OH基之间的脱水而形成的醚键。
流路承载基板片材20、40由含有硅橡胶原材料成分的组合物成形而形成。
流路承载基板片材20、40中的硅橡胶的主成分是过氧化物交联硅橡胶、加成交联硅橡胶、缩合交联硅橡胶或这些硅橡胶与烯烃类橡胶的共混物。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中的任一片材或所有片材是包含选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、石墨碳、氮化硅、氮化硼和氮化铝的导热性填料粉末的硅橡胶制导热性片材。导热性填料粉末在流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中的含量分别为50～95重量％。导热性填料粉末的平均粒径较好是0.2～50μm。
流路承载基板片材20、40中的任一片材或所有片材中，为了使经电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)而生成的活性基彼此容易形成共价键，较好是以铂换算为10～1000ppm的浓度含有铂催化剂，例如1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂(0)催化剂(Pt(dvs))2.1-2.4％二甲苯溶液(Gelest公司产品)之类的铂络合物。
流路承载基板片材20、40中的任一片材或所有片材较好是以0.5～10重量份的浓度含有具有乙烯基烷氧基硅烷基的乙烯基烷氧基硅烷单元为2～6个单元的硅烷偶联剂，例如聚乙烯基甲氧基硅烷。硅烷偶联剂的乙烯基和硅橡胶聚合物内的乙烯基或氢硅氧烷基可通过与在过氧化物或铂催化剂的作用下形成的醚键不同的共价键而更加牢固地接合。此时，如果含有铂催化剂，则更加容易形成共价键，因此较佳。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中的任一片材或所有片材中，为了赋予阻燃性的功能，可以含有起到阻燃性作用的三氧化锑或氢氧化铝的粉末。这些粉末在流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中的含量较好为5～50重量％，平均粒径较好为5～20μm。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中的任一片材或所有片材可以含有0.5～30重量％的硅油，例如聚二甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷或氟硅油。硅油是为了赋予容易添加填充剂的作用而添加至硅橡胶中的。
为了能提高反射率、发挥阀门功能，流路承载基板片材20、40中的任一片材或一部分可以由发泡性硅橡胶形成。发泡性硅橡胶由含有发泡性硅橡胶成分的硅橡胶组合物成形而形成，作为该含有发泡性硅橡胶成分的硅橡胶组合物，可例举掺有玻璃珠或沸石的硅橡胶组合物、掺有水溶性醇的硅氧烷组合物。
为了具有高反射率、从而可提高荧光检出等使用光的检出的灵敏度，流路承载基板片材20、40中的任一片材或所有片材可以由含有高反射率体现成分的硅橡胶组合物成形而形成，作为该含有高反射率体现成分的硅橡胶组合物，可例举分散有锐钛矿型或金红石型的氧化钛粒子而成形的含氧化钛的硅氧烷组合物。藉此，流路承载基板片材20、40的反射率达到80～100％。
作为氧化钛粒子的具体例，从光催化活性低、所以可抑制树脂因光催化作用而劣化、导致反射率降低的现象的角度来看，较好是金红石型氧化钛或锐钛矿型氧化钛的粒子，特别好是金红石型氧化钛粒子。此外，从进一步提高500μm以上的长波长区域的反射率的角度来看，较好是金红石型氧化钛，从进一步提高400μm以上的长波长区域的反射率的角度来看，较好是锐钛矿型氧化钛。此外，为了抑制光催化活性，可以对氧化钛粒子进行表面处理。作为表面处理剂，可适当选择氧化锌、二氧化硅、氧化铝、氧化锆等。
此外，氧化钛粒子可以用硅烷偶联剂处理。氧化钛粒子用硅烷偶联剂进行了处理的情况下，不仅分散性得以改善，而且与有机硅树脂的界面上的粘接力提高。作为硅烷偶联剂的具体例，可例举具有乙烯基、苯基、烷氧基、缩水甘油基、(甲基)丙烯酰基等反应性官能团的硅烷偶联剂。更具体而言，可例举例如CH2＝CHSi(OCH3)3(乙烯基三甲氧基硅烷)、C6H5Si(OCH3)3、C2H3O-CH2O(CH2)3Si(OCH3)3、C2H3O-CH2O(CH2)3SiCH3(OCH3)2、CH2＝CH-CO-O(CH2)3SiCH3(OCH3)2、CH2＝CCH3-CO-O(CH2)3SiCH3(OCH3)2、2-(2,3-环氧丙氧基丙基)-2,4,6,8-四甲基-环四硅氧烷、2-(2,3-环氧丙氧基丙基)-2,4,6,8-四甲基-6-(三甲氧基硅烷基乙基)环四硅氧烷等。
虽然示出了流路承载基板片材20、40由硅橡胶形成的例子，但也可以由其它橡胶形成。为了具有低气体透过性、从而不受外界的氧和二氧化碳和水蒸气(湿气)等的影响，流路承载基板片材20、40中的任一片材或所有片材较好是由硅橡胶、乙烯－丙烯－二烯－亚甲基共聚物橡胶(EPDM)、丁基橡胶、丙烯腈－丁二烯共聚物橡胶(NBR)、氟橡胶、苯乙烯－丁二烯共聚物橡胶(SBR)、表氯醇橡胶形成。具体而言，可以由在硅橡胶中混入EPDM、云母、滑石之类的鳞片状的填料而得的组合物或者含有低气体透过性体现成分的硅橡胶组合物成形而形成，作为该低气体透过性体现成分，可例举丁基橡胶、NBR、EPDM、NBR、氟橡胶、SBR、表氯醇。藉此，流路承载基板片材20、40成为氧气、氮气、二氧化碳气体和水蒸气的至少任一种气体的气体透过率为500～0.05(cc/cm2/mm/sec/cm·Hg×1010)的低气体透过性硅橡胶片材。
作为流路维持基板片材10、30、50，示出了由聚酰亚胺形成的例子，但也可以由环烯烃聚合物(COP)、铝箔或铝板、玻璃板形成，也可以由作为流路承载基板片材20、40用的材质例举的硅氧烷形成，也可以包含阻燃剂等而形成。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40可以通过经由分子粘接剂而形成的共价键接合而一体化。
分子粘接剂是指如下物质：其分子中的官能团与被粘体进行基于共价键合的化学反应，从而将流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40经由单分子或多分子的分子粘接剂分子形成的共价键直接结合。分子粘接剂中，两个官能团分别与作为被粘体的流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40进行化学反应而形成共价键，分子粘接剂是这种双官能性的分子的总称，具体而言可例举以硅烷偶联剂为代表的各种偶联剂。
分子粘接剂更具体而言可例举：
三乙氧基硅烷基丙基氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇(TES)、氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷之类的含氨基化合物；
具有三乙氧基硅烷基丙基氨基之类的三烷氧基硅烷基烷基氨基以及巯基或叠氮基的三嗪化合物、以下述化学式(I)表示的三嗪化合物；
[化1]
(式(I)中，W可以是间隔基，例如可以是可具有取代基的亚烷基、氨基亚烷基，也可以是直接键合。Y是OH基或者通过水解或消去而生成OH基的反应性官能团，例如三烷氧基烷基。-Z是-N3或-NR1R2(其中，R1、R2相同或不同，是H或烷基、-R3Si(R4)m(OR5)3-m[R3、R4是烷基，R5是H或烷基，m为0～2]。另外，亚烷基、烷氧基、烷基是可以具有取代基的碳数1～12的直链状、支链状和/或环状的烃基。)
具有三烷氧基硅烷基烷基的硫醇化合物；
具有三烷氧基硅烷基烷基的环氧化合物；
乙烯基烷氧基硅氧烷聚合物之类的硅烷偶联剂，可例举CH2＝CH-Si(OCH3)2-O-[Si(OCH3)2-O-]n-Si(OCH3)2-CH＝CH2(n＝1.8～5.7)。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40是硅橡胶的情况下，仅通过电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)就能充分地生成活性基团，因此可以直接接合，但也可以使用上述硅烷偶联剂之类的分子粘接剂来接合。另一方面，流路维持基板片材10、30、50是非硅橡胶制的树脂的情况下，较好是浸渍于上述硅烷偶联剂之类的分子粘接剂的0.05～1重量％的醇溶液、例如甲醇溶液并干燥后再接合。分子粘接剂的溶液的浓度如果过高，则两片片材间的接合面剥离，如果过低，则无法将两片片材充分地接合。
三维微型化学芯片1如图2所示，是流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40依次接合并一体化而组装成的。藉此，形成于多片流路承载基板片材20、40的微细流路22、42从流动试样注入口11向流动试样排出口13立体地依次连接，并同时在其途中折返。
成为流路的微细流路22、42的流路图案是用于使来自生物体的标本、即受试物的生物成分流入微细流路来进行微量分析的图案，或者是使显示出药理作用的生物成分等有用物质的原材料成分或反应底物等试剂流入微细流路、以化学方式来微量合成这些有用物质的图案，或者是使有用细胞或病毒留下并增殖或使癌细胞附着以用于检验的图案，只要有一部份折返即可，无特别限定。
若结合图2所示的一例进行说明，则该流路如下所述。流路从流路维持基板片材10的流动试样注入口11a开始，在作为下表面片材的流路承载基板片材20上，经由流动试样交接孔21a到达微细流路22a。流路维持基板片材10的流动试样注入口11b与位于微细流路22a末端的流动试样交接孔21b合流，到达微细流路22b，与位于其末端的流动试样交接孔21c连接。流动试样交接孔21c经由流路维持基板片材30的流动试样交接孔31c与流路承载基板片材40的流动试样交接孔41c连接。在流路承载基板片材40上，经由流动试样交接孔41c到达微细流路42c，与位于其末端的流动试样交接孔41d连接。流动试样交接孔41d经由流路维持基板片材30的流动试样交接孔31d与流路承载基板片材20的流动试样交接孔21d连接。藉此，该流路在从上游的流动试样注入口11a到达下游的流动试样交接孔21d的过程中折返。在流路承载基板片材20上，流动试样交接孔21d到达微细流路22d。为了能捕集流动试样，微细流路22d的途中的液体滞留部22d’在微细流路22d的途中扩大。液体滞留部22d’能将流入的流动试样暂时捕集，使其充分地进行化学反应。此外，液体滞留部22d’具有足以照射流动试样的测定用、检出用或反应用的光线、例如紫外线、红外线、可见光线、激光等的程度的宽大面积。为了不阻碍流动试样的流动，液体滞留部22d’的捕集开始端部和捕集结束端部分别逐渐扩径、缩径。也可以如下所述进行调整：如果流动试样流入液体滞留部22d’内，则停止通过加压使流动试样向流路22的流动，根据需要进行加热、散热或冷却，使其充分地进行例如PCR之类的反应，然后重新开始流动试样的流动。微细流路22d在其前端弯折，走向分支。此时，微细流路22b和42c在流路承载基板片材20、40上以直线部分上下重合的方式相互平行，微细流路22b和22d在流路承载基板片材20上以直线部分并排排列的方式相互平行，藉此争取更长的微细流路距离。在流路承载基板片材20上，微细流路22d分支成微细流路22e和22g。
流路维持基板片材10的流动试样注入口11e与位于分支的一方的微细流路22e末端的流动试样交接孔21e合流，到达微细流路22f，与位于其末端的流动试样交还孔23a连接。为了返回至上表面片材，流动试样交还孔23a与流路维持基板片材10的流动试样排出口13a连接。
流路维持基板片材10和流动试样注入口11g与位于分支的另一方的微细流路22g末端的流动试样交接孔21g合流，经由流路维持基板片材30的流动试样交接孔31h与流路承载基板片材40的流动试样交接孔41h连接。在流路维持基板片材30上，微细流路42h从流动试样交接孔41h延伸出来，以近似Ω形弯折，从而争取更长的微细流路距离。在该近似Ω形中部弯折的微细流路42h’与流路承载基板片材20的微细流路22f以直线部分上下重合的方式相互平行。根据需要，可以在微细流路22f的与微细流路42h’重合的部位和不重合的部位测定透射率和吸收度，进行强度对比。微细流路42h与位于其端部的流动试样交接孔41i连接。藉此，该流路在从上游的流动试样交接孔41h到达下游的流动试样交接孔41i的过程中折返。流动试样交接孔41i经由流路维持基板片材30的流动试样交接孔31i与流路承载基板片材20的流动试样交接孔21i连接并返回。在流路承载基板片材20上，流动试样交接孔21i到达微细流路22i，与位于其末端的流动试样交还孔23b连接。流动试样交还孔23b与流路维持基板片材10的流动试样排出口13b连接。藉此，流路从流动试样注入口11向流动试样排出口13立体地依次连接。
成为流路的微细流路22、42的流路图案可以在途中从排出侧B向注入侧A折返，也可以与排出侧B和注入侧A平行地走向。也可以规则地连续或间断地重复多次。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40接合而一体化时，可以对其接合面进行电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)，在常压下重叠后，在常压下直接共价键合，也可以在减压下或加压下共价键合。流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的OH之类的活性基团或者与它们反应的硅烷偶联剂的反应性官能团的接近可通过如下方法促进：在减压或真空条件下，例如在50torr以下、更具体而言是50～10torr的减压条件下，或者在低于10torr、更具体而言是低于10torr且在1×10-3torr以上、较好是低于10torr且在1×10-2torr以上的真空条件下，除去该接触界面的气体介质，或者对该接触界面施加例如10～200kgf的应力(负荷)，又或者对接触界面加热。较好是在减压或加压条件下，对流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40之间的整个接合面均匀地施加压力。如果超出上述范围，则可能无法均匀地施加压力。
将与一块或多块流路承载基板片材20的最上表面和/或最下表面接触来承载所述一块或多块流路承载基板片材20的一块或多块流路维持基板片材10、30重叠，通过在至少任一片材10、20、30的表面实施选自电晕处理、等离子体处理和紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)的干法处理以及分子粘接剂处理中的至少任一种而形成直接的共价键和/或经由所述分子粘接剂而形成的间接的共价键，藉此接合而一体化。为此，可以仅实施干法处理和分子粘接剂处理中的任一种，也可以连续地交替实施这些处理。例如，可以仅进行干法处理来接合，也可以在干法处理之后进行分子粘接剂处理来接合，也可以在干法处理之后进行分子粘接剂处理、然后再进行干法处理来接合，也可以仅进行分子粘接剂处理来接合，也可以在分子粘接剂处理之后进行干法处理来接合，也可以在分子粘接剂处理之后进行干法处理、然后再进行分子粘接剂处理来接合。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中，作为橡胶成分，可以仅由硅橡胶构成，也可以包含非硅橡胶。具体而言，流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40主要是通过将硅橡胶、三维化硅橡胶放入成形模具等或拉伸、根据需要使其交联而制成的硅橡胶弹性片材，作为该硅橡胶，可例举过氧化物交联型硅橡胶、加成交联型硅橡胶、缩合交联型硅橡胶，作为该三维化硅橡胶，可例举这些硅橡胶与烯烃类橡胶的共混物。这些橡胶原材料是数均分子量1万～100万的橡胶原材料。
作为流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的原材料的过氧化物交联型硅橡胶只要是使用能通过过氧化物类交联剂交联的硅氧烷原料化合物来合成的硅橡胶即可，无特别限定，具体而言可例举聚二甲基硅氧烷、乙烯基甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基末端聚二甲基硅氧烷、乙烯基末端二苯基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基末端二乙基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基末端三氟丙基甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基末端聚苯基甲基硅氧烷、乙烯基甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基末端二甲基硅氧烷/乙烯基甲基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基末端二甲基硅氧烷/乙烯基甲基硅氧烷/二苯基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基末端二甲基硅氧烷/乙烯基甲基硅氧烷/二(三氟丙基)甲基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基末端聚乙烯基甲基硅氧烷、甲基丙烯酰氧基丙基末端聚二甲基硅氧烷、丙烯酰氧基丙基末端聚二甲基硅氧烷、(甲基丙烯酰氧基丙基)甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、(丙烯酰氧基丙基)甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物。
作为共存的过氧化物类交联剂，可例举例如酮过氧化物类、二酰基过氧化物类、氢过氧化物类、二烷基过氧化物类、过氧缩酮类、烷基过氧化酯类、过碳酸酯类，更具体而言可例举酮过氧化物、过氧缩酮、氢过氧化物、二烷基过氧化物、过氧化碳酸酯、过氧化酯、过氧化苯甲酰、过氧化二枯基、过氧化二苯甲酰、过氧化氢叔丁基、过氧化氢二叔丁基、过氧化二(二环苯甲酰)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己炔、二苯酮、米蚩酮、二甲氨基苯甲酸乙酯、苯偶姻乙醚。
过氧化物类交联剂的用量根据所得硅橡胶的种类、由该硅橡胶成形而得的流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的性质、根据需要使用的硅烷偶联剂的性质适当选择，较好是以相对于硅橡胶100质量份为0.01～10质量份、优选0.1～2质量份的用量使用。如果少于该范围，则交联度过低，无法用作硅橡胶。另一方面，如果多于该范围，则交联度过高，硅橡胶的弹性降低。
作为流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的原材料的加成型硅橡胶是由在Pt催化剂的存在下合成的含乙烯基的聚硅氧烷与含H基的聚硅氧烷的组合物，或者由含氨基的聚硅氧烷与含环氧基的聚硅氧烷、含酸酐基的聚硅氧烷、含异氰酸酯基的化合物的组合物而得的；所述含乙烯基的聚硅氧烷是指乙烯基甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基末端聚二甲基硅氧烷、乙烯基末端二苯基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基末端二乙基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基末端三氟丙基甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基末端聚苯基甲基硅氧烷、乙烯基甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基末端二甲基硅氧烷/乙烯基甲基硅氧烷/二苯基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基末端二甲基硅氧烷/乙烯基甲基硅氧烷/二(三氟丙基)甲基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基末端聚乙烯基甲基硅氧烷等；作为所述含H基的聚硅氧烷，可例举H末端聚硅氧烷、甲基H硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、聚甲基H硅氧烷、聚乙基H硅氧烷、H末端聚苯基(二甲基H硅氧烷基)硅氧烷、甲基H硅氧烷/苯基甲基硅氧烷共聚物、甲基H硅氧烷/辛基甲基硅氧烷共聚；作为所述含氨基的聚硅氧烷，可例举氨基丙基末端聚二甲基硅氧烷、氨基丙基甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、氨基乙氨基异丁基甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、氨基乙氨基丙基甲氧基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、二甲氨基末端聚二甲基硅氧烷；作为所述含环氧基的聚硅氧烷，可例举环氧丙基末端聚二甲基硅氧烷、(环氧环己基乙基)甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物；作为所述含酸酐基的聚硅氧烷，可例举琥珀酸酐末端聚二甲基硅氧烷；所述含异氰酸酯基的化合物是指甲苯二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯等。
由这些组合物制造流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的加工条件根据加成反应的种类及特性而不同，因此不能一概而论，一般是在0～200℃下加热1分钟～24小时。藉此，可获得加成型硅橡胶作为流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40。越是低温的加工条件，硅橡胶的物性越好，而反应时间越长。与物性相比更需要快速的生产性的情况下，在高温且短时间的加工条件下进行。因生产过程和作业环境的缘故而必须在一定时间内进行加工的情况下，与所希望的加工时间相匹配地将加工温度设定为上述范围内的较高的温度来进行。
作为流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的原材料的缩合型硅橡胶是由在锡类催化剂的存在下合成的硅烷醇基末端聚硅氧烷构成的单缩合成分的组合物，或者由这些硅烷醇基末端聚硅氧烷与交联剂的组合物，或者这些硅烷醇基末端聚硅氧烷与末端封端聚硅氧烷的组合物而得的；作为所述硅烷醇基末端聚硅氧烷，可例举硅烷醇末端聚二甲基硅氧烷、硅烷醇末端聚二苯基硅氧烷、硅烷醇末端聚三氟甲基硅氧烷、硅烷醇末端二苯基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物；作为所述交联剂，可例举四乙酰氧基硅烷、三乙酰氧基甲基硅烷、二叔丁氧基二乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三乙氧基甲基硅烷、双(三乙氧基硅烷基)乙烷、四正丙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三异丙烯酰氧基硅烷、三乙酰氧基甲基硅烷、三(乙基甲基)肟甲基硅烷、双(N-甲基苯甲酰氨基)乙氧基甲基硅烷、三(环己氨基)甲基硅烷、三乙酰氨基甲基硅烷、三(二甲氨基)甲基硅烷；作为所述末端封端聚硅氧烷，可例举氯末端聚二甲基硅氧烷、二乙酰氧基甲基末端聚二甲基硅氧烷、末端聚硅氧烷。
由这些组合物制备缩合型硅橡胶的的加工条件根据缩合反应的种类及特性而不同，因此不能一概而论，一般是在0～100℃下加热10分钟～24小时。藉此，可获得缩合型硅橡胶作为流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40。越是低温的加工条件，硅橡胶的物性越好，而反应时间越长。与物性相比更需要快速的生产性的情况下，在高温且短时间的加工条件下进行。因生产过程和作业环境的缘故而必须在一定时间内进行加工的情况下，与所希望的加工时间相匹配地将加工温度设定为上述范围内的较高的温度来进行。
作为流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的原材料的硅橡胶与烯烃类橡胶的共混物中所用的烯烃类橡胶，可例举1,4-顺丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯－丁二烯共聚物橡胶、聚丁烯橡胶、聚异丁烯橡胶、乙烯－丙烯橡胶、乙烯－丙烯－二烯橡胶、氯化乙烯丙烯橡胶、氯化丁基橡胶。
作为流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的原材料的硅橡胶与非硅橡胶的共混物中所用的非硅橡胶，可例举乙烯－丙烯－二烯橡胶、天然橡胶、1,4-顺丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、聚氯丁二烯、苯乙烯－丁二烯共聚物橡胶、氢化苯乙烯－丁二烯共聚物橡胶、丙烯腈－丁二烯共聚物橡胶、氢化丙烯腈－丁二烯共聚物橡胶、聚丁烯橡胶、聚异丁烯橡胶、乙烯－丙烯橡胶、环氧乙烷－表氯醇共聚物橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、烷基化氯磺化聚乙烯橡胶、氯丁二烯橡胶、氯化丙烯酸橡胶、溴化丙烯酸橡胶、氟橡胶、表氯醇及其共聚物橡胶、氯化乙烯丙烯橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、四氟乙烯、六氟丙烯、偏氟乙烯及四氟乙烯的均聚物橡胶以及它们的二元及三元共聚物橡胶、乙烯/四氟乙烯共聚物橡胶、丙烯/四氟乙烯共聚物橡胶、乙烯丙烯酸橡胶、环氧橡胶、聚氨酯橡胶、使以双末端不饱和基团弹性体等线状聚合物为例的原料橡胶状物质的混合物交联而得的产物。它们可以单独使用，也可以多种混合使用。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中的任一片材或所有片材如果包含硅藻土、云母、滑石和/或高岭土，则硅橡胶成分减少，水蒸气的透过得到抑制，水溶性的液体难以透过，难以挥发。液体的透过量随着硅藻土、云母、滑石和/或高岭土的添加量的增加而降低。此外，上述添加物更好是呈鳞片状。如果呈鳞片状，则水蒸气在片材内透过的路径变得更长，水蒸气的透过得到抑制。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中的任一片材或所有片材较好是以过氧化物交联硅橡胶、加成交联硅橡胶、缩合交联硅橡胶、放射线或电子射线交联硅橡胶中的任一种硅橡胶作为主成分，以乙烯－丙烯－二烯橡胶(EPDM)这一烯烃类橡胶作为从成分的共混物。该主成分和从成分的比值较好是5～100重量份:100～5重量份。也可以单独使用乙烯－丙烯－二烯橡胶。如果单独使用或混合使用乙烯－丙烯－二烯橡胶(SEP)，则水溶性的液体难以透过，难以挥发。
流路承载基板片材20、40的微细流路22、42的宽度为0.5μm～5mm，较好是10～1000μm，其形状无特别限定，可以是连续线状和/或分支线状的直线、曲线中的任一种，可以一条或多条并列设置。流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的厚度较好是5～100μm。因为微细流路22、42的宽度窄，流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的厚度薄，所以可将标本、试剂、试样与橡胶片材的接触面积限制在最小限度，可防止因橡胶成分从橡胶片材中泄漏而导致的标本、试剂、试样的污染和在橡胶成分上的吸附。流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40中，为了至少使微细流路22、42的壁面不会污染或吸附标本、试剂、试样，如果用非反应性树脂、例如聚四氟乙烯树脂之类的氟树脂、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱(MPC)聚合物之类的磷酸类树脂、聚对二甲苯之类的对二甲苯树脂进行涂布或蒸镀，或者用非反应性无机物、例如二氧化钛和二氧化硅之类的无机物进行蒸镀，则可完全避免橡胶片材与标本、试剂、试样的接触，因此可更好地防止标本、试剂、试样的污染和吸附。流动试样注入口11，流动试样交接孔21、31、41，流动试样交还孔23和流动试样排出口13与微细流路22、42同样，宽度或直径为0.5μm～5mm，可以与微细流路22、42同等或稍大。
流动试样注入口11，流动试样交接孔21、31、41，微细流路22、42，流动试样交还孔23和流动试样排出口13通过激光加工贯通地开设。
三维微型化学芯片1可以用保护基材片材(不图示)以覆盖流路维持基板片材10、50的方式夹住。
保护基材片材除金属外，可以由陶瓷、玻璃、树脂形成，可以形成为单一的板状、薄层状，也可以对它们进行层压加工。正如流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40彼此经电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)通过共价键直接接合而一体化，保护基材片材同样可以经各种活化处理与上下的流路维持基板片材10和50接合而一体化。在保护基材片材上，与流路维持基板片材10的流动试样注入口11a、11b、11e、11g和流动试样排出口13a、13b相对应地开有孔。保护基材片材对标本、试剂、试样比较稳定，但与标本、试剂、试样接触的部位较好是由树脂形成、进行涂布、或进行层压加工。
作为构成保护基材片材的金属，可例举以金、银、铜、铁、钴、硅、铅、锰、钨、钽、铂、镉、锡、钯、镍、铬、钛、锌、铝、镁为例的金属、这些金属的二元、三元及多元合金。
作为构成保护基材片材的陶瓷，可例举银、铜、铁、钴、硅、铅、锰、钨、钽、铂、镉、锡、钯、镍、铬、铟、钛、锌、钙、钡、铝、镁、钠、钾等金属的氧化物、氮化物及碳化物、它们的单体或复合物。
作为构成保护基材片材的玻璃，可例举石英、硼硅酸盐玻璃、无碱玻璃。
作为构成保护基材片材的树脂，可例举高分子材料、其交联物，作为该高分子材料，可例举聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、纤维素及其衍生物、羟乙基纤维素、淀粉、二乙酸纤维素、表面皂化乙酸乙烯酯树脂、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚异丙烯、石油树脂、聚苯乙烯、s-聚苯乙烯、香豆酮－茚树脂、萜烯树脂、苯乙烯－二乙烯基苯共聚物、ABS树脂、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚氰基丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚氯乙烯、氯乙烯－乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯－乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯－乙烯共聚物、偏氟乙烯－丙烯共聚物、1,4‐反聚丁二烯、聚甲醛、聚乙二醇、聚丙二醇、酚醛树脂、甲酚－甲醛树脂、间苯二酚树脂、三聚氰胺树脂、二甲苯树脂、甲苯树脂、甘酞树脂、改性甘酞树脂、不饱和聚酯树脂、烯丙酯树脂、6-尼龙、6,6-尼龙、6,10-尼龙、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯并咪唑、聚酰胺酰亚胺、硅树脂、硅橡胶、有机硅树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、聚苯醚、聚二甲基苯醚、聚苯醚或聚二甲基苯醚与异氰脲酸三烯丙酯的混合物、(聚苯醚或聚二甲基苯醚、异氰脲酸三烯丙酯、过氧化物)混合物、聚二甲苯、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PPI、Kapton)、聚四氟乙烯(PTFE)、液晶树脂、凯芙拉纤维、碳纤维以及其中多种材料的混合物。
人为地将保护基材片材和流路维持基板片材10、50的接合面活化的情况下，通过实施电晕放电处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)来进行活化。金属、陶瓷或玻璃制的保护基材片材和流路维持基板片材10、50通过醚键牢固地接合，该醚键由通过各自的活化处理而生成的例如羟基之类的活性基团之间脱水而生成。另外，羟基等活性基团已经预先充分地暴露，以至于仅通过两者的层叠就能形成醚键的情况下，可以不实施这些活化处理。
示出了在微细流路22d的途中具有液体滞留部22d’的例子，但只要流动试样在流路途中能够充分地进行反应，或者能够照射流动试样的测定用、检出用或反应用的光线、例如紫外线、红外线、可见光线、激光等，或者无需照射这些光线，则也可以像图4那样，微细流路22d只是保持相同直径的沟而不具有液体滞留部22d’。
示出了保护基材片材和流路维持基板片材10、50经由醚键直接接合的例子，但也可以通过经由例如硅烷偶联剂之类的分子粘接剂而形成的共价键或氢键之类的化学键间接地接合。此时，1分子硅烷偶联剂可夹杂在保护基材片材和流路维持基板片材1、50之间，形成化学键。例如，流路维持基板片材10、50和金属、陶瓷、玻璃或树脂制的保护基材片材在它们的接合面的至少任一处通过电晕放电处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)而活化，通过经由硅烷偶联剂而形成的该化学键接合，所述硅烷偶联剂具有氨基和/或碳数1～4的烷氧基或者与之同样能与羟基反应生成醚基的具有水解性的等价于烷氧基的基团。
作为分子粘接剂，可例举三乙氧基硅烷基丙基氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇(TES)、氨基乙氨基丙基三甲氧基硅烷之类的含氨基的化合物；具有三乙氧基硅烷基丙基氨基之类的三烷氧基硅烷基烷基氨基以及巯基或叠氮基的三嗪化合物、以上述化学式(I)表示的三嗪化合物、例如2,6-二叠氮基-4-{3-(三乙氧基硅烷基)丙基氨基}-1,3,5-三嗪(P-TES)；具有三烷氧基硅烷基烷基的硫醇化合物；具有三烷氧基硅烷基烷基的环氧化合物。
此外，分子粘接剂中，作为该具有烷氧基且不含氨基的硅烷偶联剂，可例举市售的硅烷偶联剂，具体而言可例举：以乙烯基三甲氧基硅烷(KBM-1003)、乙烯基三乙氧基硅烷(KBE-1003)为例的含乙烯基和烷氧基的硅烷偶联剂；以2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(KBM-303)、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(KBM-402)、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-403)、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(KBE-402)、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷(KBE-403)为例的含环氧基和烷氧基的硅烷偶联剂；以对苯乙烯基三甲氧基硅烷(KBM-1403)为例的含苯乙烯基和烷氧基的硅烷偶联剂；以3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(KBM-502)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-503)、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(KBE-502)、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(KBE-503)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-5103)为例的含(甲基)丙烯酰基和烷氧基的硅烷偶联剂；以3-脲基丙基三乙氧基硅烷(KBE-585)为例的含脲基和烷氧基的硅烷偶联剂；以3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷(KBM-802)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷(KBM-803)为例的含巯基和烷氧基的硅烷偶联剂；以双(三乙氧基硅烷基丙基)四硫化物(KBE-846)为例的含硫化物基和烷氧基的硅烷偶联剂；以3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(KBE-9007)为例的含异氰酸酯基和烷氧基的硅烷偶联剂(以上均为信越有机硅株式会社(信越シリコーン株式会社)制；商品名)；还可例举以乙烯基三乙酰氧基硅烷(Z-6075)为例的含乙烯基和乙酰氧基的硅烷偶联剂；以烯丙基三甲氧基硅烷(Z-6825)为例的含烯丙基和烷氧基的硅烷偶联剂；以甲基三甲氧基硅烷(Z-6366)、二甲基二甲氧基硅烷(Z-6329)、三甲基甲氧基硅烷(Z-6013)、甲基三乙氧基硅烷(Z-6383)、甲基三苯氧基硅烷(Z-6721)、乙基三甲氧基硅烷(Z-6321)、正丙基三甲氧基硅烷(Z-6265)、二异丙基二甲氧基硅烷(Z-6258)、异丁基三甲氧基硅烷(Z-2306)、二异丁基二甲氧基硅烷(Z-6275)、异丁基三乙氧基硅烷(Z-6403)、正己基三甲氧基硅烷(Z-6583)、正己基三乙氧基硅烷(Z-6586)、环己基甲基二甲氧基硅烷(Z-6187)、正辛基三乙氧基硅烷(Z-6341)、正癸基三甲氧基硅烷(Z-6210)为例的含烷基和烷氧基的硅烷偶联剂；以苯基三甲氧基硅烷(Z-6124)为例的含芳基和烷氧基的硅烷偶联剂；以正辛基二甲基氯硅烷(ACS-8)为例的含烷基和氯硅烷基的硅烷偶联剂剤；以四乙氧基硅烷(Z-6697)为例的作为烷氧基硅烷的硅烷偶联剂(以上均为东丽－道康宁株式会社(東レ·ダウコーニング株式会社)制；商品名)。
作为具有烷氧基且不含氨基的硅烷偶联剂，也可以是含氢硅烷基(SiH基)的烷氧基硅烷基化合物，例如下述化合物。
(CH3O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(CH3O)3SiCH2CH2CH2Si(OCH3)2OSi(OCH3)3、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(OCH3)2OSi(OCH3)3、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2H、
(CH3O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2H、
(i-C3H7O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)H2、
(n-C3H7O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2Si(CH3)2Si(CH3)2H、
(n-C4H9O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(t-C4H9O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)2CH3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(CH3O)2CH3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2Si(CH3)2Si(CH3)2H、
CH3O(CH3)2SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(n-C3H7)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(i-C3H7O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(n-C4H9)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(t-C4H9O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(CH3O)3SiCH2C6H4CH2CH2Si(CH3)2C6H4Si(CH3)2H、
(CH3O)2CH3SiCH2C6H4CH2CH2Si(CH3)2C6H4Si(CH3)2H、
CH3O(CH3)2SiCH2C6H4CH2CH2Si(CH3)2C6H4Si(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2C6H4CH2CH2Si(CH3)2C6H4Si(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2C6H4OC6H4Si(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2C2H4Si(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2O[Si(CH3)2O]p1Si(CH3)2H、
C2H5O(CH3)2SiCH2CH2CH2Si(CH3)2O[Si(CH3)2O]p2Si(C2H5)2H、
(C2H5O)2CH3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2O[Si(CH3)2O]p3Si(CH3)2H、
(CH3)3SiOSiH(CH3)O[SiH(CH3)O]p4Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5OSi(CH3)CH2CH2CH2)SiCH3]O[SiH(CH3)O]p5Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5OSiOCH3CH2CH2CH2)SiCH3]O[SiH(CH3)O]p6Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5OSi(CH3)CH2CH2CH2)SiCH3]O[SiH(CH3)O]p7Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(Si(OC2H5)2CH2CH2CH2)SiCH3]O[SiH(CH3)O]p8Si(CH3)3、
(CH3)3SiOSi(OC2H5)2O[SiH(CH3)O]p9[Si(CH3)2O]q1Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5Osi(CH3)CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][SiH(CH3)O]p10[Si(CH3)2O]q2Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][SiH(CH3)O]p11[Si(CH3)2O]q3Si(CH3)3、
(CH3)3SiOSi(OC2H5)2O[SiH(C2H5)O]p12Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(Si(OC2H5)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(C2H5)]O[SiH(C2H5)O]p13Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5OSi(CH3)CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(C2H5)]O[SiH(C2H5)O]p14Si(CH3)3、
C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2(CH3)2SiO[HSi(CH3)2OSiC6H5O]p15Si(CH3)2H、
Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2(CH3)2SiO[HSi(CH3)2OSiC6H5O]p16Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p17Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p18Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p19Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p20Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p21Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p22Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2C6H4CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p23Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p24Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p25Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p26Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p27Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p28Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p29Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p30Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p31Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2C6H4CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p32Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p33Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p34Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p35Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(CH3O)Si(CH3)CH2CH2CH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSiC6H5O]p36[HSi(CH3)2OSiC6H5O]q4Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[Si(OCH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSiC6H5O]p37[HSi(CH3)2OSiC6H5O]q5Si(CH3)2H、
C2H5O(CH3)2SiO[SiH(CH3)O]p38[SiCH3(C6H5)O]q6Si(CH3)2H、
Si(OC2H5)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2(CH3)2SiO[SiH(CH3)O]p39[SiCH3(C6H5)O]q7Si(CH3)2H、
C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2(CH3)2SiO[SiH(CH3)O]p40[SiCH3(C6H5)O]q8Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO(C2H5O)Si(CH3)O[SiH(CH3)O]p41[SiCH3(C6H5)O]q9Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[Si(OC2H5)3CH2CH2CH2Si(CH3)]O[SiH(CH3)O]p42[SiCH3(C6H5)O]q1 0Si(CH3)2H。
这些基团中，p1～p42和q1～q10为1～100的数。一个分子中较好是具有1～99个氢硅烷基。
作为具有烷氧基且不含氨基的硅烷偶联剂，也可以是含氢硅烷基的烷氧基硅烷基化合物，例如可例举下述化合物。
(C2H5O)3SiCH2CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2CH2CH＝CH2、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2CH2CH2CH2CH＝CH2、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2CH＝CH2、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2(CH2)7CH＝CH2、
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)OSi(OC2H5)CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2CH2C6H4CH＝CH2、
(CH3O)2Si(CH＝CH2)O[SiOCH3(CH＝CH2)O]t1Si(OCH3)2CH＝CH2、
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)O[SiOC2H5(CH＝CH2)O]t2Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t3CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t4CH＝CH2、
CH3O(CH3)2SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t5CH＝CH2、
(C2H5O)2CH3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t6CH＝CH、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t7CH＝CH、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2(Si(CH3)3O)Si(CH3)O[SiCH3(-)O]u1Si(CH3)3CH＝CH2、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2(Si(CH3)3O)Si(CH3)O[SiCH3(-)O]u2[Si(CH3)2O]t8Si(CH3)3CH＝CH2、
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)O[SiCH3(OC2H5)O]u3Si(OC2H5)2CH＝CH2、
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)O[Si(OC2H5)2O]u4Si(OC2H5)2CH＝CH2、
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)O[Si(OC2H5)2O]u5Si(OC2H5)2CH＝CH2。
这些基团中，t1～t8和u1～u5为1～30的数。一个分子中较好是具有1～30个乙烯基。
可以利用金属催化剂、例如含铂化合物来促进它们的乙烯基与SiH基的反应，从而将基材片材和橡胶片材接合。
作为具有烷氧基且不含氨基的硅烷偶联剂，也可以是两末端含有烷氧基硅烷基的烷氧基硅烷基化合物，例如下述化合物。
(C2H5O)3SiCH2CH2Si(OC2H5)3、
(C2H5O)2CH3SiCH2CH2Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3SiCH＝CHSi(OC2H5)3、
(CH3O)3SiCH2CH2Si(OCH3)3(CH3O)3SiCH2CH2C6H4CH2CH2Si(OCH3)3、
(CH3O)3Si[CH2CH2]3Si(OCH3)3、
(CH3O)2Si[CH2CH2]4Si(OCH3)3、
(C2H5O)2Si(OC2H5)2、
(CH3O)2CH3SiCH2CH2Si(OCH3)2CH3、
(C2H5O)2CH3SiOSi(OC2H5)2CH3、
(CH3O)3SiO[Si(OCH3)2O]v1Si(OCH3)3、
(C2H5O)3SiO[Si(OC2H5)2O]v2Si(OC2H5)3、
(C3H7O)3SiO[Si(OC3H7)2O]v3Si(OC3H7)3。
这些基团中，v1～v3为0～30的数。
作为具有烷氧基且不含氨基的硅烷偶联剂，也可以是含有含水解性基团的硅烷基的烷氧基硅烷基化合物，例如下述化合物：
CH3Si(OCOCH3)3、(CH3)2Si(OCOCH3)2、n-C3H7Si(OCOCH3)3、CH2＝CHCH2Si(OCOCH3)3、C6H5Si(OCOCH3)3、CF3CF2CH2CH2Si(OCOCH3)3、CH2＝CHCH2Si(OCOCH3)3、CH3OSi(OCOCH3)3、C2H5OSi(OCOCH3)3、CH3Si(OCOC3H7)3、CH3Si[OC(CH3)＝CH2]3、(CH3)2Si[OC(CH3)＝CH2]3、n-C3H7Si[OC(CH3)＝CH2]3、CH2＝CHCH2Si[OC(CH3)＝CH2]3、C6H5Si[OC(CH3)＝CH2]3、CF3CF2CH2CH2Si[OC(CH3)＝CH2]3、CH2＝CHCH2Si[OC(CH3)＝CH2]3、CH3OSi[OC(CH3)＝CH2]3、C2H5OSi[OC(CH3)＝CH2]3、CH3Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、(CH3)2Si[ON＝C(CH3)C2H5]2、n-C3H7Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、CH2＝CHCH2Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、C6H5Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、CF3CF2CH2CH2Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、CH2＝CHCH2Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、CH3OSi[ON＝C(CH3)C2H5]3、C2H5OSi[ON＝C(CH3)C2H5]]3、CH3Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、CH3Si[N(CH3)]3、(CH3)2Si[N(CH3)]2、n-C3H7Si[N(CH3)]3、CH2＝CHCH2Si[N(CH3)]3、C6H5Si[N(CH3)]3、CF3CF2CH2CH2Si[N(CH3)]3、CH2＝CHCH2Si[N(CH3)]3、CH3OSi[N(CH3)]3、C2H5OSi[N(CH3)]3、CH3Si[N(CH3)]3等易水解性有机硅氧烷。
作为该具有烷氧基且含氨基的硅烷偶联剂，可例举市售的硅烷偶联剂，具体而言可例举以N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(KBM-602)、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(KBM-603)、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KBE-603)、3-氨基丙基三甲氧基硅烷(KBM-903)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KBE-903)、3-三乙氧基硅烷基-N-(1,3-二甲基-亚丁基)丙胺(KBE-9103)、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(KBM-573)、N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷的盐酸盐(KBM-575)为例的含氨基的烷氧基硅烷基化合物(以上为信越有机硅株式会社制；商品名)，还可例举以3-氨基丙基三甲氧基硅烷(Z-6610)、3-氨基丙基三甲氧基硅烷(Z-6611)、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷(Z-6094)、3-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷(Z-6883)、N-[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]-N’-[(乙炔基苯基)甲基-1,2-乙二胺盐酸盐(Z-6032)为例的含氨基的烷氧基硅烷基化合物(以上为东丽－道康宁株式会社制；商品名)。
保护基材片材由金属、陶瓷或玻璃形成、最外面的流路维持基板片材10、50由硅橡胶形成的情况下，较好是两者直接通过醚键接合。此时，保护基材片材和流路维持基板片材10、50经电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)在其表面生成羟基之类的活性基团，通过加压或减压进行压接，藉此，保护基材片材和流路维持基板片材10、50脱水而形成醚键。
保护基材片材由金属、陶瓷或玻璃形成、流路维持基板片材10、50由包含非硅橡胶的硅橡胶形成的情况下，两者可以通过经由具有烷氧基且不含氨基的硅烷偶联剂而形成的氧－碳键、碳－碳键、氧－硅键之类的共价键接合。此时，保护基材片材和流路维持基板片材10、50经电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)在其表面生成羟基之类的活性基团，且附有含有烷氧基或等价于烷氧基的基团、根据需要含有不饱和基团、环氧基、脲基、硫化物基、异氰酸酯基且不含氨基的硅烷偶联剂，藉此在常压、加压或减压下通过常温或加热进行压接时形成这些共价键。
保护基材片材由树脂形成、流路维持基板片材10、50由包含硅橡胶的非硅橡胶形成的情况下，两者可以通过经由具有烷氧基且含氨基的硅烷偶联剂而形成的氧－硅键的共价键和羟基－氨基的氢键之类的化学键、与羧基或羰基一起新形成的酰胺键或酰亚胺键之类的共价键接合。此时，保护基材片材和流路维持基板片材10、50经电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)在其表面生成羟基之类的活性基团，且附有含有烷氧基或等价于烷氧基的基团且含氨基的硅烷偶联剂，藉此在常压、加压或减压下通过常温或加热进行压接时形成这些化学键。此时，硅烷偶联剂的氨基容易吸附于树脂，树脂为聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、丙烯酸树脂或环氧树脂时，其反应特别好地进行，因此容易迅速且牢固地接合。其中，如果是聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂，则耐水性特别优良。
保护基材片材的羟基和流路维持基板片材10、50的羟基之类的活性基团或者与它们反应的硅烷偶联剂的反应性官能团的接近可通过如下方法促进：在减压或真空条件下，例如在50torr以下、更具体而言是50～10torr的减压条件下，或者在低于10torr、更具体而言是低于10torr且在1×10-3torr以上、较好是低于10torr且在1×10-2torr以上的真空条件下，除去该接触界面的气体介质，或者对该接触界面施加例如10～200kgf的应力(负荷)，又或者对接触界面加热。较好是在减压或加压条件下对保护基材片材和流路维持基板片材10、50的整个接合面均匀地施加压力。如果超出上述范围，则可能无法均匀地施加压力。
如果参照作为一例的图1，则该三维微型化学芯片1如下所述制造。由包含导热性填料粉末和硅橡胶原料成分的组合物制造硅橡胶制流路承载基板片材和流路维持基板片材用的大型片材。或者由聚亚胺原料成分之类的树脂原料组合物制造流路维持基板片材用的大型片材。从大型片材以长方体的形态切除流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40。通过激光加工或钻头穿孔或冲裁将该流路维持基板片材10、30和流路承载基板片材20、40挖通，如图1所示以贯通的方式分别形成流动试样注入口11，流动试样交接孔21、31、41，微细流路22、42，流动试样交还孔23和流动试样排出口13。
将流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40用醇、水清洗。如果对流路维持基板片材10的背面14b，流路承载基板片材20、40和流路维持基板片材30的各正反两面24a、24b、34a、34b、44a、44b，流路维持基板片材50的正面54a进行电晕放电处理，则在这些表面上新生成羟基。将流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40在常压下重合，根据需要减压至例如10torr以下。接着，如果根据需要一边以例如10～200kgf加压一边以例如80～120℃加热来进行热压接，则彼此相对的流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40上的羟基之间脱水而生成醚键，其结果是完成接合，得到三维微型化学芯片1。
另外，示出了对流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40实施电晕放电的例子，但也可以实施大气压等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)。通过这些处理，在有机的流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40表面生成活性基团即羟基，或者进一步生成以羧基、羰基为例的活性基团。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40根据原料组成，有原本就具有羟基的基板片材和原本不具有羟基的基板片材，但即使它们的表面不具有羟基，也能通过实施电晕放电、大气压等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)之类的处理在其上高效地生成羟基。
它们的最佳处理条件根据流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的材质的种类和经历而不同，但重要的是持续进行处理直至在其表面得到55kJ/m以上的表面张力。藉此可获得足够的粘接强度。
具体而言，流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的电晕放电处理是使用电晕表面改性装置(例如信光电气计测株式会社(信光電気計測(株))制corona master)，在例如电源:AC100V、输出电压:0～20kV、振动频率:0～40kHz、0.1～60秒、温度0～60℃的条件下进行。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的大气压等离子体处理是使用大气压等离子体发生装置(例如松下电工株式会社(松下電工(株))制：商品名Aiplasuma)，在例如等离子体处理速度10～100mm/s、电源:200或220V AC(30A)、压缩空气:0.5MPa(1NL/min)、10kHz/300W～5GHz、功率:100W～400W、照射时间:0.1～60秒的条件下进行。
流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40的紫外线照射是使用紫外线－发光二极管(UV-LED)照射装置(例如株式会社欧姆龙((株)オムロン)制的UV-LED照射装置：商品名ZUV-C30H)，在例如波长:200～400nm、电源:100V AC、光源峰值照度:400～3000mW/cm2、照射时间:1～60秒的条件下进行。
另外，将流路维持基板片材10、30、50和流路承载基板片材20、40接合时，也可以用作为分子粘接剂的硅烷偶联剂溶液对流路维持基板片材10、30和流路承载基板片材20、40的彼此相对的正面和背面进行浸渍或喷雾，然后使其与保护基材片材(不图示)接触。浸渍和喷雾的时间没有限制，重要的是保护基材片材的基材表面同样地湿润。
将附有硅烷偶联剂的保护基材片材放入烘箱，或者用干燥机输送温风，或者照射高频波，藉此一边加热一边干燥。加热和干燥在50～250℃的温度范围内进行1～60分钟。低于50℃时，保护基材片材表面上生成的羟基与硅烷偶联剂的反应时间过长，导致生产性降低，成本昂贵。另一方面，如果高于250℃，则即使加热干燥时间短，保护基材片材表面也会变形或分解。加热干燥少于1分钟时，因为热的传导不充分，所以保护基材片材表面的羟基与硅烷偶联剂的结合不充分。另一方面，如果多于60分钟，则生产性降低。
保护基材片材表面的羟基与硅烷偶联剂的反应不充分的情况下，可以反复进行1～5次左右的上述浸渍和干燥。藉此，可缩短每一次的浸渍和干燥的时间，增加反应次数，使反应充分地进行。
如果参照图1对例如微量合成的例子进行说明，则三维微型化学芯片1如下所述使用。将三维微型化学芯片1安装于微型反应器(不图示)。在覆盖用的流路维持基板片材10的流动试样注入口11a、11b上分别以气密的方式插入注射器(不图示)，一边加压至高于100kPa且在3MPa以下的压力，一边从各注射器分别经由流动试样交接孔21a、21b将流动试样分别输送至微细流路22a、22b，该流动试样分别是液态标本和液态试剂。两种流动试样经由流动试样交接孔21b在微细流路22b中流动并合流、混合，彼此进行反应。然后，在微细流路22d中流动的流动试样从其主流中分支，分别流入微细流路22e、22g。
在微细流路22e侧，在流路维持基板片材10的流动试样注入口11e上以气密的方式插入注射器，同样地一边加压一边从注射器经由流动试样注入口11e将流动试样输送至流动试样交接孔21e，该流动试样是液态试剂。流动试样在微细流路22f中流动并合流、混合，彼此进行反应。流动试样经由流动试样交还孔23a从流动试样排出口13a作为所要的流动试样排出，该所要的流动试样包含微量合成的所要的生成物或者化学反应的生成物和副生成物。
此外，在微细流路22g侧，在流路维持基板片材10的流动试样注入口11g上以气密的方式插入注射器，同样地一边加压一边从注射器经由流动试样交接孔21g将流动试样输送至微细流路42h，该流动试样是液态试剂。流动试样在微细流路42h中流动并合流、混合，彼此进行反应。流动试样经由微细流路42h，流动试样交接孔41i、31i、21i，微细流路22i，流动试样交还孔23b，从流动试样排出口13b作为所要的流动试样排出，该所要的流动试样包含微量合成的所要的生成物或者化学反应的生成物和副生成物。
三维微型化学芯片1的另一形态示于图3。该三维微型化学芯片1具有图1的流路承载基板片材20、40和流路维持基板片材30。流路承载基板片材20、40和流路维持基板片材30被两块刚直的保持件60a、60b夹住，该保持件60a、60b是树脂板或金属板，兼作不挠曲的保护基材板。保持件60a、60b是图1的流路维持基板片材10、50的替代品，经电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理(常规的UV处理或准分子UV处理)通过共价键直接接合而一体化。保持件60a上，在与流路维持基板片材10的流动试样注入口11a、11b、11e、11g和流动试样排出口13a、13b相对应的位置上开口有注入诱导孔61a、61b、61e、61g和排出诱导孔63a、63b。该三维微型化学芯片1与图1的三维微型化学芯片同样地通过加压将流动试样输送至微细流路22、42来使用。保持件60a、60b将柔性的流路承载基板片材20、40和流路维持基板片材30矫正成不会挠曲，并同时将它们紧箍至流动试样能流向微细流路22、42的程度。
图1～3的三维微型化学芯片1中，可以在流路承载基板片材20、40和流路维持基板片材10、30、50之间插入加热器而接合，也可以在图3的保持件的上方或下方配置加热器(不图示)。三维微型化学芯片1中，可以在流动试样注入口11，流动试样交接孔21、31、41，微细流路22、42，流动试样交还孔23和流动试样排出口13中的任一者上配线连接用于检测标本、试剂、反应生成物的电极等传感器。
[实施例]
以下所示为试制应用本发明的三维微型化学芯片1的例子。
(实施例1)
将作为硅橡胶的甲基乙烯基硅橡胶SH1005(东丽－道康宁株式会社制；商品名)50重量份、作为硅油的聚二甲基硅氧烷SH200 100cs(东丽－道康宁株式会社制；商品名)50重量份、作为导热性填料的氧化镁Pyrokisuma5301(协和化学工业株式会社制；商品名、平均粒径2μm)50重量份及Pyrokisuma 3320(协和化学工业株式会社制；商品名、平均粒径20μm)200重量份、作为添加剂的氢氧化铝(Al(OH)3)HIGILITE H32(昭和电工株式会社制；商品名)50重量份及氧化钙(CaO)VESTA PP(井上石灰工业株式会社制；商品名)10重量份、作为铂催化剂的铂络合物即GELEST公司制铂羰基环乙烯基甲基硅氧烷络合物乙烯基甲基环状硅氧烷溶液0.01重量份混炼，得到硅橡胶制导热性片材用组合物。将其加压加热，制成作为流路维持基板片材10、30、50的硅橡胶制导热性片材。
另一方面，将作为硅橡胶的甲基乙烯基硅橡胶SH851(东丽－道康宁株式会社制；商品名)100重量份、作为过氧化物类交联剂的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷PC-4(东丽－道康宁株式会社制；商品名、50％二氧化硅溶液)0.5重量份混炼，得到中间层片材用组合物。将其加压加热，制成作为流路承载基板片材20、40的硅橡胶制导热性片材。
如图1～3及图4所示形成流路承载基板片材10、30、50和流路维持基板片材20、40，使其粘接，得到夹杂有本发明的橡胶的三维微型化学芯片。
在图1的30处粘接上述导热性片材，或者粘贴由上述常规的SH851U制成的片材，通过两者的比较可知，进行30次PCR所花费的时间为约1.5倍。
如上所述得到的本发明的三维微型化学芯片1可用于扩增脱氧核糖核酸(DNA)。为了扩增DNA，在第一步(94～96℃)中将目标双链DNA热变形成单链，在第二步(55～60℃)中使引物与单链DNA退火，在第三步(72～74℃)中进行延伸反应，反复进行该聚合酶链式反应(PCR)。加热通过热电偶、珀尔帖元件、红外线照射来进行，因为该三维微型化学芯片1具有硅橡胶制导热性片材，所以能顺畅地进行温度的上升下降，可无停顿地进行PCR。
另外，不应用本发明、而是使用不含导热性填料粉末的橡胶片材来代替硅橡胶制导热性片材的三维微型化学芯片中，因为无法顺畅地进行温度的上升下降，无法无停顿地进行PCR，所以反应时间慢，效率差。
(实施例2：水蒸气透过性的研究)
(1)硅橡胶片材的制备
将作为硅橡胶的甲基乙烯基硅橡胶SH851U(东丽－道康宁株式会社制；商品名)100重量份、作为过氧化物类交联剂的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷RC-4(东丽－道康宁株式会社制；商品名、50％二氧化硅溶液)0.5重量份混炼，得到片材用组合物。将其加压加热，制成硅氧烷制片材。
(2)硅橡胶片材(掺有硅藻土)的制备
将作为硅橡胶的甲基乙烯基硅橡胶SH851U(东丽－道康宁株式会社制；商品名)100重量份、作为过氧化物类交联剂的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷RC-4(东丽－道康宁株式会社制；商品名、50％二氧化硅溶液)0.5重量份、硅藻土CelTix(株式会社东京兴业贸易商会(株式会社東京興業貿易商会)制；商品名)10、20或30重量份混炼，得到片材用组合物。将其加压加热，制成硅氧烷制片材。
(3)SEP片材的制备
将用硅橡胶对乙烯丙烯橡胶进行改性而得的SEP橡胶(硅氧烷改性EPDM)SEP-1411-U或SEP-1421-U(信越化学工业株式会社制；商品名)100重量份、作为过氧化物类交联剂的过氧化二枯基C-12(信越化学工业株式会社制；商品名、约40％品)4重量份、作为硫化促进剂的N,N’-间苯撑双马来酰亚胺SEP-BM(信越化学工业株式会社制；商品名)0.2重量份混炼，得到片材用成形物。将其加压加热，制成SEP片材。
(4)EPDM片材的制备
将作为乙烯丙烯橡胶(EPDM)的EPT3072(三井化学株式会社(三井化学株式会社)制；商品名)140重量份、作为二氧化硅的Nipsil VM3(东曹－二氧化硅株式会社(東ソ－·シリカ株式会社)制；商品名)30重量份、HiCrossM(精工化学株式会社(精工化学株式会社)制；商品名)1重量份、作为过氧化物类交联剂的Perhexa 25B(日油株式会社(日油株式会社)制；商品名)2重量份混炼，得到片材用组合物。将其加压加热，制成EPDM片材。
(5)透湿度试验
对于所得的各种橡胶片材，参照JIS L-1099A-1法(氯化钙法)进行试验。将成形为厚0.2mm的上述各种橡胶片材加工成φ18mm。在20mL容器中加入氯化钙10g，用各种橡胶片材将容器的口塞住，从其上用O形环和开孔盖密闭。用小型恒温恒湿器SH-241(爱斯佩克株式会社(エスペック株式会社)制；商品名)以温度40℃、湿度90％、透湿时间72h的条件进行试验。比较试验前的重量和试验后的重量，算出透湿量。该透湿度试验的结果示于表1。
[表1]
表1透湿度试验结果
由表1可以明确地确认，通过在硅橡胶中添加硅藻土，透湿量降低，透湿量的降低与硅藻土的添加量成比例。此外，可以确认通过使用SEP或EPDM片材，透湿量大幅降低。
(实施例3：液体输送性的研究)
(1)三维微型化学芯片的制造
使用作为流路维持基板片材的聚碳酸酯树脂板10和作为流路承载基板片材的上述各种橡胶片材20来制造由两块片材构成的简单结构的三维微型化学芯片(参照图5；其中，片材20是经凹加工的聚碳酸酯树脂板，片材10是加工出流动试样注入部11和排出部13的孔的平坦的橡胶片材，未使用片材30)。聚碳酸酯树脂板10由Panlite LV-2225Y(帝人株式会社(帝人株式会社)制；商品名)成形而得，厚度为2mm，尺寸为50×50mm。此外，聚碳酸酯树脂板10在中央部具有宽100μm、深30μm、长40mm的流路22。此外，聚碳酸酯树脂板10在流路22两端的位置设置有直径2mm的流动试样注入部位11和流动试样排出部位13。关于各种橡胶片材20，将与聚碳酸酯树脂板10相同外形的厚500μm的聚碳酸酯树脂板10与各种橡胶片材20如下所述通过分子粘接技术贴合，得到微型化学芯片1。将成形好的聚碳酸酯树脂板10用乙醇清洗后，以间隙长1mm、电压13.5kV、70mm/秒的条件进行3次电晕放电处理，对表面进行活化处理。然后浸渍于作为硅烷偶联剂的0.1重量％的3-(2-氨基乙氨基)丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液后，用空气喷枪风干，在80℃下加热10分钟，再次进行乙醇清洗。关于各种橡胶片材20，对于SH851U和SH851U硅藻土30重量份，用乙醇清洗后，以间隙长1mm、电压13.5kV、70mm/秒的条件进行3次电晕放电处理，对表面进行活化处理。对于SEP1411、SEP1412、EPDM，进行乙醇清洗后，以间隙长1mm、电压13.5kV、70mm/秒的条件进行3次电晕放电处理后，浸渍于作为硅烷偶联剂的1.0重量％的3-巯基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液后，用空气喷枪风干，在80℃下加热10分钟，再次进行乙醇清洗。在流路22两端的位置，将流动试样注入部位11和流动试样排出部位13对齐，并同时将聚碳酸酯树脂板10和经处理的各种橡胶片材20重合。将其在80℃下以70kgf加压10分钟，进行热压接，得到微型化学芯片1。
(2)液体输送评价试验
在贴合有各种橡胶片材的各微型化学芯片1的流动试样注入部位11处加入离子交换水，确认基于毛细管现象的液体输送。该液体输送评价的结果示于表2。
[表2]
表2液体输送评价
由表2可以明确地确认，通过在硅橡胶中添加硅藻土，基于毛细管现象的离子交换水的移动速度增大，在粘接有SEP1411、SEP1412、EPDM的微型化学芯片中，离子交换水到达流动试样排出部13。
(实施例4：三维微型化学芯片中的PC与EPDM的粘接性的研究)
(1)EPDM片材的制备
将作为乙烯丙烯橡胶(EPDM)的EPT3072(三井化学株式会社制；商品名)140重量份、作为二氧化硅的Nipsi l VM3(东曹－二氧化硅株式会社制；商品名)30重量份、HiCross M(精工化学株式会社制；商品名)1重量份、作为过氧化物类交联剂的Perhexa 25B(日油株式会社制；商品名)2重量份混炼，得到片材用组合物。将其加压加热，制成EPDM片材板。
(2)通过EPDM片材与PC(聚碳酸酯)片材的粘接来进行的三维微型化学芯片的制造
使用作为流路维持基板片材的聚碳酸酯板10、30和作为流路承载基板片材的EPDM片材20来制造图6所示的微型化学芯片1。聚碳酸酯板10、30由光学特性用聚碳酸酯PCSM PS610(他喜龙株式会社(タキロン株式会社)制，商品名)形成，厚度为2mm，尺寸为30×40mm。EPDM片材20与聚碳酸酯板10、30的形状相同，由使用EPT3072(三井化学株式会社制；商品名)的实施例2的上述配方形成，厚度为500μm。在EPDM片材20上用激光加工机LaserProSPIRIT(信通株式会社(コムネット株式会社)制；商品名，加工条件：速度6.0、功率90、PPI400)如图6所示形成流路22，该流路22具有直径1mm的流动试样注入部位21a、21b和流动试样排出部位22a、22b、22c，呈宽500μm的沟状，具有分支。将成形好的EPDM片材20用乙醇清洗后，以间隙长1mm、电压13.5kV、70mm/秒的条件进行3次电晕放电处理，对表面进行活化处理。然后浸渍于作为硅烷偶联剂的1.0重量％的3-巯基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液后，用空气喷枪风干，在80℃下加热10分钟，再次进行乙醇清洗。在覆盖用的聚碳酸酯板10上用钻头穿孔出流动试样注入孔11a、11b和流动试样排出孔12a、12b、12c。将覆盖用的聚碳酸酯板10和底面支承用的聚碳酸酯板30用乙醇清洗后，以间隙长1mm、电压13.5kV、70mm/秒的条件进行3次电晕放电处理，对表面进行活化处理。将聚碳酸酯板10、30浸渍于作为硅烷偶联剂的0.1重量％的3-(2-氨基乙氨基)丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液后，用空气喷枪风干，在80℃下加热10分钟，再次进行乙醇清洗。将流动试样注入部位21a、21b和流动试样排出部位22a、22b、22c、流动试样注入孔11a、11b、流动试样排出孔12a、12b、12c对齐，并同时将橡胶片材20夹在基板片材10、30之间。将其在80℃下以70kgf加压10分钟，进行热压接，得到微型化学芯片1。
(3)耐压性试验
将流动试样注入孔11b和流动试样排出孔12a、12b、12c塞住，经由流动试样注入孔11a从流动试样注入部位21a导入加压空气，结果直到1.5MPa为止都显示出耐压性。
(实施例5：三维微型化学芯片中的COP与EPDM的粘接性的研究)
(1)通过COP(环烯烃聚合物)与EPDM片材的粘接来进行的三维微型化学芯片的制造
使用作为流路维持基板片材的环烯烃聚合物板10、30和作为流路承载基板片材的EPDM片材20来制造图6所示的微型化学芯片1。环烯烃聚合物板10、30由ZEONOR1060R(日本瑞翁株式会社(日本ゼオン株式会社)制；商品名)形成，厚度为2mm，尺寸为30×40mm。EPDM片材20与环烯烃聚合物板10、30的形状相同，由使用EPT3072(三井化学株式会社制；商品名)的实施例2的上述配方形成，厚度为500μm。在EPDM片材20上用激光加工机LaserProSPIRIT(信通株式会社(コムネット株式会社)制；商品名，加工条件：速度6.0、功率90、PPI400)如图6所示形成流路26，该流路26具有直径1mm的流动试样注入部位21a、21b和流动试样排出部位22a、22b、22c，呈宽500μm的沟状，具有分支。将成形好的EPDM片材20用乙醇清洗后，以间隙长1mm、电压13.5kV、70mm/秒的条件进行3次电晕放电处理，对表面进行活化处理。然后浸渍于作为硅烷偶联剂的1.0重量％的3-巯基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液后，用空气喷枪风干，在80℃下加热10分钟，再次进行乙醇清洗。在覆盖用的环烯烃聚合物板10上用钻头穿孔出流动试样注入孔11a、11b和流动试样排出孔12a、12b、12c。将覆盖用的环烯烃聚合物板10和底面支承用的换烯烃聚合物板30用乙醇清洗后，浸渍于0.1重量％的2,6-二叠氮基-4-{3-(三乙氧基硅烷基)丙基氨基}-1,3,5-三嗪(P-TES)的乙醇溶液，用空气喷枪风干。然后照射UV光(200mJ/cm2：254nm)。将流动试样注入部位21a、21b和流动试样排出部位22a、22b、22c、流动试样注入孔11a、11b、流动试样排出孔12a、12b、12c对齐，并同时将橡胶片材20夹在基板片材10、30之间。将其在80℃下以70kgf加压10分钟，进行热压接，得到微型化学芯片1。
(2)耐压性试验
将流动试样注入孔11b和流动试样排出孔12a、12b、12c塞住，经由流动试样注入孔11a从流动试样注入部位21a导入加压空气时，直到1.5MPa为止都显示出耐压性。
(实施例6：荧光强度的研究)
(1)反射性未处理硅橡胶片材的制备
将作为硅橡胶的甲基乙烯基硅橡胶SH851U(东丽－道康宁株式会社制；商品名)100重量份、作为过氧化物类交联剂的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷RC-4(东丽－道康宁株式会社制；商品名、50％二氧化硅溶液)0.5重量份混炼，得到片材用组合物。将其加压加热，制成硅氧烷制片材。
(2)高反射硅橡胶片材的制备
将作为硅橡胶的甲基乙烯基硅橡胶SH851U(东丽－道康宁株式会社制；商品名)100重量份、作为过氧化物类交联剂的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷RC-4(东丽－道康宁株式会社制；商品名、50％二氧化硅溶液)0.5重量份、作为金红石型氧化钛的CR-58(石原产业株式会社(石原産業株式会社)；商品名)50重量份混炼，得到片材用组合物。将其加压加热，制成高反射硅橡胶片材。
(3)通过硅橡胶片材或高反射性硅橡胶片材与COP片材的粘接来进行的三维微型化学芯片的制造
使用作为天面侧流路维持基板片材的环烯烃树脂(COP)片材ZEONOR膜ZF16-100(日本瑞翁株式会社；商品名)10以及作为流路承载基板片材和底面侧流路维持基板片材的厚1.0mm的高反射性硅橡胶片材20、30来制造图5所示的微型化学芯片1。在高反射性硅橡胶片材20上用激光加工机LaserProSPIRIT(信通株式会社制，加工条件：速度3.4、功率90、PPI400)如图1所示形成具有直径1mm的流动试样注入部位21a和流动试样排出部位21b的宽1mm的沟状的流路22以及在流路22中间扩径的φ5mm的液体滞留部。将成形好的高反射性硅橡胶用乙醇清洗后，以间隙长1mm、电压13.5kV、70mm/秒的条件进行3次电晕放电处理，对表面进行活化处理。在覆盖用的环烯烃树脂片材10上用激光加工机LaserPro SPIRIT(信通株式会社制；商品名，加工条件：速度10、功率15、PPI400)加工出流动试样注入孔11a和流动试样排出孔12a。将加工好的覆盖用的基板片材10用乙醇清洗后，以间隙长1mm、电压13.5kV、70mm/秒的条件进行3次电晕放电处理，对表面进行活化处理。将基板片材浸渍于作为硅烷偶联剂的重量％的3-(2-氨基乙氨基)丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液后，用空气喷枪风干，在80℃下加热10分钟，再次进行乙醇清洗。将底面支承用的高反射性硅橡胶片材30用乙醇清洗后，以间隙长1mm、电压13.5kV、70mm/秒的条件进行3次电晕放电处理，对表面进行活化处理。将流动试样注入部位21a、流动试样排出部位21b和流动试样注入孔11a、流动试样排出孔11b对齐，并同时将高反射性硅橡胶片材20夹在基板片材10、30之间。将其在80℃下以70kgf加压10分钟，进行热压接，得到微型化学芯片1。
(4)荧光测定
对于使用如上所述制造的高反射性硅橡胶片材的微型化学芯片1，以及除了使用由SH851U制备的反射性未处理硅橡胶片材来代替高反射性硅橡胶以外同样地制造的微型化学芯片，进行荧光测定的比较。将35μL的0.01重量％的荧光色素LUMOGEN F ORAGE240的乙醇溶液从微型化学芯片1的流动试样注入孔11a注入，将流动试样注入孔11a和流动试样排出孔12a用胶带塞住。对注入了荧光色素的微型化学芯片1的液体滞留部施加主波长500nm的光，用瞬间多通道测光系统MCPD-7000(大塚电子株式会社(大塚電子株式会社)制；商品名)测定荧光强度。以相对于使用反射性未处理硅橡胶片材的微型化学芯片的荧光强度100、使用高反射硅橡胶片材的微型化学芯片的荧光强度的相对值表示。其结果示于表3。
[表3]
表3荧光强度比较
由表3可以明确地知晓，使用高反射性硅橡胶片材的微型化学芯片1与使用反射性未处理硅橡胶片材的微型化学芯片相比，荧光强度在峰值强度比较中提高了6.29倍。
(实施例7：传热性和隔热性的研究)
(1)硅橡胶片材的制备
将作为硅橡胶的甲基乙烯基硅橡胶SH851U(东丽－道康宁株式会社制；商品名)100重量份、作为过氧化物类交联剂的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷RC-4(东丽－道康宁株式会社制；商品名、50％二氧化硅溶液)0.5重量份混炼，得到片材用组合物。将其加压加热，制成硅橡胶片材。
(2)导热性硅橡胶片材的制备
将作为硅橡胶的甲基乙烯基硅橡胶SH1005(东丽－道康宁株式会社制；商品名)50重量份、作为硅油的聚二甲基硅氧烷SH200 100cs(东丽－道康宁株式会社制；商品名)50重量份、作为导热性填料的氧化镁Pyrokisuma5301(协和化学工业株式会社制；商品名、平均粒径2μm)50重量份及Pyrokisuma 3320(协和化学工业株式会社制；商品名、平均粒径20μm)200重量份、作为添加剂的氢氧化铝(Al(OH)3)HIGILITE H32(昭和电工株式会社制；商品名)50重量份及氧化钙(CaO)VESTA PP(井上石灰工业株式会社制；商品名)10重量份、作为铂催化剂的铂络合物即GELEST公司制铂羰基环乙烯基甲基硅氧烷络合物乙烯基甲基环状硅氧烷溶液0.01重量份混炼，得到硅橡胶制导热性片材用组合物。将其加压加热，制成作为流路维持基板片材的硅橡胶制导热性片材。
(3)发泡性硅橡胶片材的制备
以日本专利特开2008-94981号公报的实施例1为基准制备发泡性硅橡胶片材。在硅橡胶100质量份中掺入过氧化物硫化剂2质量份，用双辊机使其混合分散，制成硅橡胶复合物。在含硫化剂的硅橡胶复合物110质量份中掺入作为第一气孔形成剂的三羟甲基丙烷10质量份、作为第二气孔形成剂的季戊四醇390质量份，用缸体温度(T1)设定为110℃的捏合机混炼10分钟，得到混合分散有气孔形成剂的橡胶组合物。将混炼工序中得到的橡胶组合物在加压模具内以加硫温度(T2)170℃的条件压缩成形10分钟，得到厚2mm的片状的硫化橡胶组合物。混炼温度(T1)与硫化温度(T2)之差(T1-T2)为-60℃。将片状的硫化橡胶组合物用温水水洗，使气孔形成剂从硫化橡胶组合物中溶出，制成作为多孔体的发泡性硅橡胶片材。
(4)隔热性测定
在加热至100℃的金属板上放置厚度(t)分别为2.0mm的硅橡胶片材、导热性硅橡胶片材、发泡性硅橡胶，测定温度上升的经时变化。其结果示于图7。
由图7可以明确地确认，在导热性硅橡胶片材中可以确认到短时间内的温度上升，而在发泡性硅橡胶片材中温度上升缓慢。由此可知，通过在三维微型化学芯片中使用散热橡胶材料，温度响应性提高，可实现施加温度循环时的时间缩短。此外，还可知通过使用发泡性橡胶材料，将芯片内设定为不同温度时，可减小温度的干涉。
产业上的利用可能性
本发明的三维微型化学芯片的从内部的散热性和从外部的导热性优良，可应用于需要迅速地知晓分析结果的救急医疗现场的患者的机体成分的分析，在犯罪现场从微量的血痕、体液、毛发、机体组织细胞等遗留物抽提DNA，扩增该DNA的PCR扩增，通过电泳来鉴定DNA的DNA分析，新药品探索用的各种医药候选物的物性、药效评价，定制式医疗用的诊断，肽、DNA、功能性低分子的微量合成，干细胞、病毒等的培养、增殖等。
三维微型化学芯片能简便地形成自由形状的流路，因此可应用于定制式的诊疗、各种动植物的DNA分析等鉴定。
通过制造本发明的三维微型化学芯片的方法而得的该微型化学芯片可安装于这些分析装置或微型反应器，可应用于进行基因诊察和治疗的医疗领域、使用生物试样的犯罪搜查领域内的各种分析、在海洋和湖沼等远隔地使用水中机器人的微生物探索、医药品开发中的各种合成。
符号的说明
1是三维微型化学芯片，10是流路维持基板片材，11、11a、11b、11e、11g是流动试样注入口，13、13a、13b是流动试样排出口，14a是正面，14b是背面，20是流路承载基板片材，21、21a、21b、21c、21d、21e、21g、21i是流动试样交接孔，22、22a、22b、22d、22e、22f、22g、22i是微细流路，22d’是液体滞留部，23、23a、23b是流动试样交还孔，24a是正面，24b是背面，30是流路维持基板片材，31、31c、31d、31h、31i是流动试样交接孔，34a是正面，34b是背面，40是流路承载基板片材，41、41c、41d、41h、41i是流动试样交接孔，42、42a、42c、42h、41h’是微细流路，44a是正面，44b是背面，50是流路维持基板片材，54a是正面，60a、60b是保持件，61a、61b、61e、61g是注入诱导孔，63a、63b是排出诱导孔，A是注入侧，B是排出侧。

Claims (20)

1.一种三维微型化学芯片，其特征在于，一块或多块流路承载基板片材和流路维持基板片材重叠并通过共价键接合而一体化；所述流路承载基板片材由橡胶、树脂、金属、陶瓷和/或玻璃形成，以凹陷和/或贯通的方式形成有通过加压和/或毛细管现象使选自标本、试剂和试样的流动试样流入来进行化学反应和/或化学作用的流路；所述流路维持基板片材由橡胶、树脂、金属、陶瓷和/或玻璃形成，开有与所述流路连接的交接孔，与覆盖所述流路的所述流路承载基板片材的最上表面和/或最下表面接触来承载所述流路承载基板片材；所述共价键是通过在至少任一片材的表面实施选自电晕处理、等离子体处理和紫外线照射处理的干法处理以及分子粘接剂处理中的至少任一种而形成的直接的共价键和/或经由所述分子粘接剂而形成的间接的共价键；
所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材各自的所述流路和所述交接孔从流动试样注入口向流动试样排出口立体地依次连接。
2.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，多块所述流路承载基板片材中的至少任一块的所述流路在其途中的至少一处折返、弯折和/或弯曲。
3.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材包含硅藻土、云母、滑石和/或高岭土。
4.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材多块彼此交替重叠。
5.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，多块所述流路承载基板片材的至少任一块的所述流路在其途中的至少一处从排出侧向注入侧折返。
6.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材上的所述各流路有至少一部分彼此以不同的高度平行排列、斜交相交和/或斜交相错。
7.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材是包含选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、石墨碳、氮化硅、氮化硼和氮化铝的至少任一种导热性填料粉末的硅橡胶制散热片材。
8.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材包含所述分子粘接剂。
9.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材经由它们表面的所述分子粘接剂接合。
10.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述分子粘接剂包含具有乙烯基甲氧基硅烷基的碳数6～12的硅烷偶联剂。
11.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材包含选自三氧化锑和氢氧化铝的至少任一种阻燃剂。
12.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述共价键是醚键。
13.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材或所述流路维持基板片材的至少一部分是由选自掺有玻璃珠和/或沸石的硅橡胶原料组合物和掺有水溶性醇的硅氧烷组合物的至少任一种形成的发泡性硅橡胶片材。
14.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材是由分散有锐钛矿型或金红石型的氧化钛粒子的硅橡胶形成的、反射率为80～100％的高反射性硅橡胶片材。
15.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材是由硅橡胶、乙烯－丙烯－二烯－亚甲基共聚物橡胶、丁基橡胶、丙烯腈－丁二烯共聚物橡胶、氟橡胶、苯乙烯－丁二烯共聚物橡胶和/或表氯醇橡胶形成的、氧气、氮气、二氧化碳气体和水蒸气的至少任一种气体的气体透过率为500～0.05(cc/cm2/mm/sec/cm·Hg×1010)的低气体透过性硅橡胶片材。
16.如权利要求3所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述硅藻土、所述云母、所述滑石和所述高岭土中的至少任一种是鳞片状填料。
17.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材由选自过氧化物交联硅橡胶、加成交联硅橡胶、缩合交联硅橡胶、放射线交联或电子射线交联硅橡胶及其中任一种硅橡胶与烯烃类橡胶的共混物的任一种形成。
18.如权利要求1所述的三维微型化学芯片，其特征在于，所述流路的一部分扩径而成为液体滞留部。
19.一种三维微型化学芯片的制造方法，其特征在于，包括：
流路成形工序，该流路成形工序中，在一块或多块橡胶制的流路承载基板片材上设置通过加压和/或毛细管现象使选自标本、试剂和试样的流动试样流入来进行化学反应和/或化学作用的流路，所述各流路以从流动试样注入口向流动试样排出口立体地依次连接的方式形成；
交接孔形成工序，该交接孔形成工序中形成流路维持基板片材，该流路维持基板片材由橡胶、树脂、金属、陶瓷和/或玻璃形成，开有与所述流路连接的交接孔，将所述流路承载基板片材夹住；
处理工序，该处理工序中，对所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材中的至少任一片材进行电晕处理、等离子体处理或紫外线照射处理；
接合工序，该接合工序中，将所述流路承载基板片材和所述流路维持基板片材在常圧下、加压下或减压下重叠，通过直接的共价键或经由分子粘接剂而形成的共价键接合而一体化，将所述流路承载基板片材的所述各流路从所述流动试样注入口向所述流动试样排出口立体地依次连接。
20.如权利要求19所述的三维微型化学芯片的制造方法，其特征在于，所述流路成形工序中，所述流路承载基板片材中的至少任一块的所述流路形成为在其途中的至少一处折返、弯折和/或弯曲。
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