JP2004314015A

JP2004314015A - Microchemical chip and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004314015A
Application number: JP2003114820A
Authority: JP
Inventors: Shin Matsuda; 伸松田; Kuninori Yokomine; 国紀横峯
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microchemical chip which is manufactured with high productivity at a low cost, has excellent chemical resistance and can be used under various conditions and to provide a method for manufacturing the microchemical chip. <P>SOLUTION: This microchemical chip is obtained by forming a groove part 36 by printing a pattern of the predetermined shape on the surface of a ceramic green sheet 32, layering another ceramic green sheet 31 to cover the part 36 and sintering the layered sheets 31, 32 at the prescribed temperature so that a substrate consisting of a ceramic material having a flow passage through which the fluid to be treated is circulated is formed. Since this microchemical chip is manufactured with high productivity at a low manufacturing cost, this microchemical chip is inexpensive. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小な流路を流通する基質や試薬などの被処理流体に対して、反応や分析などの予め定める処理を施すことのできるマイクロ化学チップおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化学技術やバイオ技術の分野では、試料に対する反応や試料の分析などを微小な領域で行うための研究が行われており、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ；略称：ＭＥＭＳ）技術を用いて化学反応や生化学反応、試料の分析などのシステムを小型化したマイクロ化学システムが研究開発されている。
【０００３】
マイクロ化学システムにおける反応や分析は、マイクロ流路、マイクロポンプおよびマイクロリアクタなどが形成されたマイクロ化学チップと呼ばれる１つのチップを用いて行われる。たとえば、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る１つの基体に、試料や試薬などの流体を供給するための供給口と、処理後の流体を導出するための採取口とを形成し、この供給口と採取口とを断面積が微小なマイクロ流路で接続し、マイクロ流路の適当な位置に送液のためのマイクロポンプを配置したマイクロ化学チップが提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。また、送液の手段として、マイクロポンプに代えて、電気浸透現象を利用したキャピラリ泳動型のものも提案されている（特許文献３参照）。これらのマイクロ化学チップでは、マイクロ流路は所定の位置で合流または分岐しており、合流部で流体の混合が行われ、または分岐部で流体の分離が行われる。
【０００４】
マイクロ化学システムでは、従来のシステムに比べ、機器や手法が微細化されているので、試料の単位体積あたりの反応表面積を増大させ、反応時間を大幅に削減することができる。また流量の精密な制御が可能であるので、反応や分析を効率的に行うことができる。さらに反応や分析に必要な試料や試薬の量を少なくすることができる。
【０００５】
このような利点を有することから、マイクロ化学システムの医療分野への応用が期待されている。たとえば、血液検査にマイクロ化学チップを用いることによって、検体である血液の量を少なくすることができるので、患者への負担を軽減することができる。また検査に必要な試薬の量を少なくすることができるので、検査の費用を下げることができる。
【０００６】
さらに医療分野では、マイクロ化学チップに半導体技術を組合せることが検討されている。たとえば、自宅や外出先の患者の血液を検査し、その検査結果を医療機関に送信するためのデバイスとして、シリコンから成る１つの基体に、マイクロ流路、マイクロポンプおよびマイクロリアクタに加えて、血液を採取するための針、血液をろ過するためのろ過器および血液を分析するためのマイクロ分光器、マイクロプラズマ電源、集積回路、検出回路が搭載された「ヘルスケアデバイス」の概念が示されている（非特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２１４２４１号公報（第４−５頁，第１図）
【特許文献２】
特開２００２−２３３７９２号公報（第５−６頁，第１図，第３図）
【特許文献３】
特開２００１−１０８６１９号公報（第５頁，第１図，第２図）
【非特許文献１】
「日経マイクロデバイス（ＮＩＫＫＥＩＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ）２０００年７月号」，日経ＢＰ社，２０００年７月，ｐ．８８−９７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のマイクロ化学チップの基体は、シリコン、ガラスまたは樹脂から成るので、流路を形成する際には、ＭＥＭＳ技術を用いたエッチング加工が必要である。たとえば、特許文献２に記載の技術では、シリコン基板に対するエッチングを何度も行うことによって流路内に突起部を有するマイクロチップを製造している。したがって、生産性が悪く、また製造原価も高いので、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体を用いたマイクロ化学チップは高価である。また、エッチング加工では、流路の側壁の表面形状までは制御できないので、側壁が所望の表面形状を有する流路を形成することは困難である。
【０００９】
また、樹脂から成る基体を用いたマイクロ化学チップは、耐薬品性の問題から、使用条件が制限される。
【００１０】
本発明の目的は、生産性が高く、安価で、かつ耐薬品性に優れ、種々の条件で使用することのできるマイクロ化学チップおよびその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理流体を流通させる流路が形成された基体を有し、前記流路を流通する被処理流体に予め定める処理を施すマイクロ化学チップであって、
前記基体は、セラミック材料から成ることを特徴とするマイクロ化学チップである。
【００１２】
本発明に従えば、検体や基質などの被処理流体は、セラミック材料から成る基体に形成された流路を流通し、流路を流通している被処理流体に、分析や反応などの予め定める処理が施される。基体はセラミック材料から成るので、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体に流路を形成する際に必要なエッチング加工のような複雑な加工を行うことなく、簡単な加工を行うだけで流路を有する基体を形成することができる。したがって、本発明のマイクロ化学チップは、生産性が高く、また製造原価が低いので、安価である。またセラミック材料は、樹脂などに比べ、耐薬品性に優れるので、本発明のマイクロ化学チップは、種々の条件で使用することができる。すなわち、基体がセラミック材料から成ることによって、生産性が高く、安価で、かつ耐薬品性に優れ、種々の条件で使用することのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００１３】
また本発明は、前記基体は、前記流路に被処理流体を流入させる供給部と、処理後の流体を外部に導出する採取部とを有し、
前記供給部から前記流路に被処理流体を流入させ、流入された被処理流体に予め定める処理を施した後に、前記採取部から処理後の流体を外部に導出することを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、被処理流体を供給部から流路に流入させると、流入された被処理流体に予め定める処理が施された後に、処理後の流体が採取部から外部に導出される。したがって、たとえば、供給部から流路に基質を含む流体を流入させ、流路内の所定の位置で基質を反応させた後、採取部から反応生成物を取り出すことのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００１５】
また本発明は、前記基体は、前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させる複数の供給部と、処理後の流体を外部に導出する採取部とを有し、
前記複数の供給部から前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させ、流入された複数の被処理流体を合流させて予め定める処理を施した後に、前記採取部から処理後の流体を外部に導出することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、複数の被処理流体を複数の供給部から流路にそれぞれ流入させると、流入された複数の被処理流体を合流させてから予め定める処理が施された後に、処理後の流体が採取部から外部に導出される。したがって、たとえば２つの供給部を有し、一方の供給部から原料となる化合物を含む流体を流入させ、他方の供給部から試薬を含む流体を流入させ、化合物を含む流体と試薬を含む流体とを合流させて反応させた後、得られた化合物を採取部から取り出すことのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００１７】
また本発明は、被処理流体を流通させる流路が形成された基体を有し、前記流路を流通する被処理流体に予め定める処理を施すマイクロ化学チップであって、前記流路は、一表面に溝部が形成された基体本体の前記一表面を被覆部で覆うことによって形成され、少なくとも前記基体本体がセラミック材料から成ることを特徴とするマイクロ化学チップである。
【００１８】
本発明に従えば、基体はセラミック材料から成る基体本体と被覆部とを含み、検体や基質などの被処理流体は、一表面に溝部が形成された基体本体の前記一表面を被覆部で覆うことによって形成される流路を流通し、流路を流通している被処理流体に、分析や反応などの予め定める処理が施される。基体本体はセラミック材料から成るので、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体本体に流路を形成する際に必要なエッチング加工のような複雑な加工を行うことなく、簡単な加工を行うだけで流路を有する基体本体を形成することができる。したがって、本発明のマイクロ化学チップは、生産性が高く、また製造原価が低いので、安価である。またセラミック材料は、樹脂などに比べ、耐薬品性に優れるので、本発明のマイクロ化学チップは、種々の条件で使用することができる。すなわち、基体本体がセラミック材料から成ることによって、生産性が高く、安価で、かつ耐薬品性に優れ、種々の条件で使用することのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００１９】
また本発明は、前記基体は、前記流路に被処理流体を流入させる供給部と、処理後の流体を外部に導出する採取部とを有し、
前記供給部から前記流路に被処理流体を流入させ、流入された被処理流体に予め定める処理を施した後に、前記採取部から処理後の流体を外部に導出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、被処理流体を供給部から流路に流入させると、流入された被処理流体に予め定める処理が施された後に、処理後の流体が採取部から外部に導出される。したがって、たとえば、供給部から流路に基質を含む流体を流入させ、流路内の所定の位置で基質を反応させた後、採取部から反応生成物を取り出すことのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００２１】
また本発明は、前記基体は、前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させる複数の供給部と、処理後の流体を外部に導出する採取部とを有し、
前記複数の供給部から前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させ、流入された複数の被処理流体を合流させて予め定める処理を施した後に、前記採取部から処理後の流体を外部に導出することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、複数の被処理流体を複数の供給部から流路にそれぞれ流入させると、流入された複数の被処理流体を合流させてから予め定める処理が施された後に、処理後の流体が採取部から外部に導出される。したがって、たとえば２つの供給部を有し、一方の供給部から原料となる化合物を含む流体を流入させ、他方の供給部から試薬を含む流体を流入させ、化合物を含む流体と試薬を含む流体とを合流させて反応させた後、得られた化合物を採取部から取り出すことのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００２３】
また本発明は、被処理流体を流通させる流路が形成された基体を有し、前記流路を流通する被処理流体に予め定める処理を施すマイクロ化学チップの製造方法であって、
セラミックグリーンシートの表面に、予め定める形状の型を押圧して溝部を形成し、
溝部が形成されたセラミックグリーンシートの表面に、前記溝部を覆うように別のセラミックグリーンシートを積層し、
積層したセラミックグリーンシートを、所定の温度で焼結させることによって前記基体を形成することを特徴とするマイクロ化学チップの製造方法である。
【００２４】
本発明に従えば、セラミックグリーンシートの表面に、型を押圧して溝部を形成した後、溝部を覆うように別のセラミックグリーンシートを積層し、積層したセラミックグリーンシートを焼結させることによって、流路を有する基体が形成される。したがって、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体に流路を形成する際に必要となるエッチング加工のような複雑な加工を行うことなく、簡単な加工を行うだけでマイクロ化学チップを製造することができる。また本発明のマイクロ化学チップの製造方法では、流路となる溝部には、押圧された型の形状が転写されるので、型の表面形状を調整することによって、底面および側壁が所望の表面形状を有する流路を容易に形成することができる。
【００２５】
また本発明は、前記基体を、３枚以上のセラミックグリーンシートが積層されたものを焼成して硬化させることによって形成するにあたっては、
２枚以上のセラミックグリーンシートの表面に、予め定める形状の型をそれぞれ押圧して溝部を形成するとともに、異なるセラミックグリーンシートにそれぞれ形成された溝部を連通するための貫通孔を必要に応じて形成し、
溝部が形成されたセラミックグリーンシートの表面に、前記溝部を覆うように、別のセラミックグリーンシートを積層し、
積層されたセラミックグリーンシートを、所定温度で焼結させることによって前記基体を形成することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、３枚以上のセラミックグリーンシートが積層されたものを焼結させることによって基体を形成する場合には、２枚以上のセラミックグリーンシートの表面に型をそれぞれ押圧して溝部を形成するとともに、異なるセラミックグリーンシートにそれぞれ形成された溝部を連通するための貫通孔を必要に応じて形成し、溝部が形成されたセラミックグリーンシートの表面に、溝部を覆うように別のセラミックグリーンシートを積層し、積層されたセラミックグリーンシートを焼結させることによって、立体的な流路を有する基体を形成する。
【００２７】
たとえば、マイクロ化学チップの基体を、３枚のセラミックグリーンシートが積層されたものを焼結させることによって形成する場合には、以下のようにして基体を形成する。まず、２枚のセラミックグリーンシートの表面に、それぞれ予め定める形状の型を押圧し、溝部を形成するとともに、溝部の形成された２枚のセラミックグリーンシートのうちの１枚に、２枚のセラミックグリーンシートにそれぞれ形成された溝部を連通するための貫通孔を形成する。次に、溝部のみが形成されたセラミックグリーンシートの表面に、このセラミックグリーンシートの溝部を覆うように、溝部および貫通孔の形成されたセラミックグリーンシートを積層する。さらに、溝部および貫通孔の形成されたセラミックグリーンシートの表面に、このセラミックグリーンシートの溝部を覆うように、別のセラミックグリーンシートを積層し、積層されたセラミックグリーンシートを、所定温度で焼結させることによって基体を形成する。このようにして基体を形成することによって、流路が立体的に形成されたマイクロ化学チップを製造することができる。
【００２８】
また本発明は、被処理流体を流通させる流路が形成された基体を有し、前記流路を流通する被処理流体に予め定める処理を施すマイクロ化学チップの製造方法であって、
セラミックグリーンシートの表面に、予め定める形状の型を押圧して溝部を形成し、
溝部が形成されたセラミックグリーンシートを、所定の温度で焼結させることによって基体本体を形成し、
該基体本体の表面の前記溝部を被覆部で覆うことによって前記基体を形成することを特徴とするマイクロ化学チップの製造方法である。
【００２９】
本発明に従えば、セラミックグリーンシートの表面に型を押圧して溝部を形成し、溝部が形成されたセラミックグリーンシートを所定の温度で焼結させることによって基体本体を形成し、該基体本体の表面の前記溝部を被覆部で覆うことによって、流路を有する基体が形成される。したがって、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体に流路を形成する際に必要となるエッチング加工のような複雑な加工を行うことなく、簡単な加工を行うだけでマイクロ化学チップを製造することができる。また本発明のマイクロ化学チップの製造方法では、流路となる溝部には、押圧された型の形状が転写されるので、型の表面形状を調整することによって、底面および側壁が所望の表面形状を有する流路を容易に形成することができる。
【００３０】
また本発明は、前記基体本体を、複数枚のセラミックグリーンシートが積層されたものを焼結させることによって形成するにあたっては、
２枚以上のセラミックグリーンシートの表面に、予め定める形状の型をそれぞれ押圧して溝部を形成するとともに、異なるセラミックグリーンシートにそれぞれ形成された溝部を連通するための貫通孔を必要に応じて形成し、
溝部が形成されたセラミックグリーンシートの表面に、前記溝部を覆うように、別のセラミックグリーンシートを積層し、
積層されたセラミックグリーンシートを、所定温度で焼結させることによって前記基体本体を形成することを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、複数枚のセラミックグリーンシートが積層されたものを焼成して硬化させることによって基体本体を形成する場合には、２枚以上のセラミックグリーンシートの表面に型をそれぞれ押圧して溝部を形成するとともに、異なるセラミックグリーンシートにそれぞれ形成された溝部を連通するための貫通孔を必要に応じて形成し、溝部が形成されたセラミックグリーンシートの表面に、溝部を覆うように別のセラミックグリーンシートを積層し、積層されたセラミックグリーンシートを焼結させることによって基体本体を形成する。そして、基体本体上で露出している溝部を被覆部で覆うことによって、立体的な流路を有する基体を形成することができる。
【００３２】
たとえば、２枚のセラミックグリーンシートが積層されたものを焼結させることによって基体本体を形成する場合には、以下のようにして基体を形成する。まず、２枚のセラミックグリーンシートの表面に、それぞれ予め定める形状の型を押圧し、溝部を形成するとともに、溝部の形成された２枚のセラミックグリーンシートのうちの１枚に、２枚のセラミックグリーンシートにそれぞれ形成された溝部を連通するための貫通孔を形成する。次に、溝部のみが形成されたセラミックグリーンシートの表面に、このセラミックグリーンシートの溝部を覆うように、溝部および貫通孔の形成されたセラミックグリーンシートを積層し、積層されたセラミックグリーンシートを、所定温度で焼結させることによって基体本体を形成する。このようにして形成された基体本体上で露出している溝部を被覆部で覆うことによって、流路が立体的に形成されたマイクロ化学チップを製造することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、本発明によるマイクロ化学チップ１の基本的な構成を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すマイクロ化学チップ１の切断面線Ｉ−Ｉにおける断面構成を示す断面図である。
【００３４】
マイクロ化学チップ１は、被処理流体を流通させる流路１２が形成されたセラミック材料から成る基体１１を有し、流路１２を流通する被処理流体に予め定める処理を施す。基体１１には、さらに流路１２に被処理流体を流入させる供給部１３と、処理部１４と、処理後の流体を外部に導出する採取部１５とが設けられる。供給部１３は、外部から流路１２に被処理流体を注入することができるように開口で実現されている。また採取部１５は、流路１２から被処理流体を外部に取り出すことができるように開口で実現されている。
【００３５】
マイクロ化学チップ１では、供給部１３から流路１２に被処理流体を流入させ、流入された被処理流体に処理部１４において予め定める処理を施した後、採取部１５から処理後の流体を外部に導出する。たとえば、処理部１４に試薬を仮固定しておき、供給部１３から基質を含む流体を流入させると、処理部１４において基質と試薬とを反応させることができるので、採取部１５から反応生成物を取り出すことができる。さらに、処理部１４の流路１２の下方にヒータなどの加熱手段を設け、処理部１４の流路１２を加熱すれば、基質と試薬とをより確実に反応させることができる。
【００３６】
前述のように、基体１１はセラミック材料から成るので、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体に流路を形成する際に必要なエッチング加工のような複雑な加工を行うことなく、簡単な加工を行うだけで流路１２を有する基体１１を形成することができる。したがって、マイクロ化学チップ１は、生産性が高く、また製造原価が低いので、安価である。またセラミック材料は、樹脂などに比べ、耐薬品性に優れるので、マイクロ化学チップ１は、種々の条件で使用することができる。すなわち、基体１１がセラミック材料から成ることによって、生産性が高く、安価で、かつ耐薬品性に優れ、種々の条件で使用することのできるマイクロ化学チップ１を得ることができる。
【００３７】
基体１１を構成するセラミック材料としては、たとえば酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体などを用いることができる。
【００３８】
なお、マイクロ化学チップ１では、供給部１３から被処理流体を注入する際に、マイクロシリンジなどで被処理流体を押込むことによって、被処理流体を供給部１３から採取部１５まで送液することができる。また注入する際に、外部に設けられるポンプなどで被処理流体に圧力を加えながら注入することによって送液することもできる。また供給部１３から被処理流体を注入した後に、採取部１５からマイクロシリンジなどで吸引することによって送液することもできる。
【００３９】
次に、本発明によるマイクロ化学チップの構成を具体的に説明する。図２（ａ）は、本発明の実施の一形態であるマイクロ化学チップ２の構成を簡略化して示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すマイクロ化学チップ２の切断面線ＩＩ−ＩＩ、ＩＩＩ−ＩＩＩおよびＩＶ−ＩＶにおける断面構成を示す断面図である。なお、図２（ｂ）では、切断面線ＩＩ−ＩＩ、ＩＩＩ−ＩＩＩおよびＩＶ−ＩＶにおける断面構成を並べて示す。
【００４０】
マイクロ化学チップ２は、セラミック材料から成る基体２１を有し、基体２１には、流路２２と、２つの供給部２３ａ，２３ｂと、処理部２４と、採取部２５とが設けられる。供給部２３ａは、供給流路２７ａと、供給流路２７ａの端部に設けられる供給口２６ａと、供給流路２７ａの上方に設けられるマイクロポンプ２８ａとを含む。同様に、供給部２３ｂは、供給流路２７ｂと、供給流路２７ｂの端部に設けられる供給口２６ｂと、供給流路２７ｂの上方に設けられるマイクロポンプ２８ｂとを含む。供給口２６ａ，２６ｂは、外部から供給流路２７ａ，２７ｂに被処理流体を注入することができるように開口されている。また採取部２５は、流路２２から被処理流体を外部に取り出すことができるように開口で実現されている。
【００４１】
基体２１の内部であって、処理部２４の流路２２の下方には、ヒータ２９が設けられる。処理部２４の流路２２は、ヒータ２９の上方を複数回数通過するように折り返して形成される。基体２１の表面には、ヒータ２９と外部電源とを接続するための図示しない配線がヒータ２９から導出されている。この配線は、ヒータ２９よりも抵抗値の低い金属材料で形成される。
【００４２】
マイクロ化学チップ２では、２つの供給部２３ａ，２３ｂから流路２２に被処理流体をそれぞれ流入させて合流させ、必要に応じて処理部２４においてヒータ２９を用いて流路２２を所定の温度で加熱し、流入された２種類の被処理流体を反応させ、得られた反応生成物を採取部２５から導出させる。
【００４３】
たとえば、供給部２３ａから原料となる化合物を含む流体を流入させ、供給部２３ｂから試薬を含む流体を流入させ、処理部２４の流路２２をヒータ２９で加熱すれば、化合物の合成を行うことができ、得られた化合物を採取部２５から取り出すことができる。また、本実施形態とは異なるが、採取部２５または採取部２５よりも被処理流体の流通方向上流側に検出部を設ければ、化学反応や抗原抗体反応、酵素反応などの生化学反応の反応物を検出することができる。
【００４４】
なお、使用後のマイクロ化学チップ２は、供給部２３ａ，２３ｂから洗浄液を流入させて洗浄すれば、再度使用することができる。
【００４５】
流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの断面積は、供給部２３ａ，２３ｂから流入される検体、試薬または洗浄液などを効率よく送液し混合するために、２．５×１０^−３ｍｍ^２以上１ｍｍ^２以下であることが好ましい。流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの断面積が１ｍｍ^２を超えると、送液される検体、試薬または洗浄液の量が多くなり過ぎるので、単位体積あたりの反応表面積を増大させ、反応時間を大幅に削減させるというマイクロ化学チップの効果を充分に得ることができない。また流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの断面積が２．５×１０^−３ｍｍ^２未満であると、マイクロポンプ２８ａ，２８ｂによる圧力の損失が大きくなり、送液に問題が生じる。したがって、流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの断面積を２．５×１０^−３ｍｍ^２以上１ｍｍ^２以下とした。
【００４６】
また、流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの幅ｗは、５０〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜５００μｍである。また流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの深さｄは、５０〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜５００μｍであって、上記断面積の範囲となるようにすればよい。そして、幅と深さの関係は、短辺長／長辺長≧０．４が好ましく、より好ましくは短辺長／長辺長≧０．６である。短辺長／長辺長＜０．４では、圧力損失が大きくなり、送液に問題が生じる。
【００４７】
マイクロ化学チップ１の外形寸法は、たとえば、幅Ａが約４０ｍｍであり、奥行きＢが約７０ｍｍであり、高さＣが１〜２ｍｍであるが、これにかかわらず、必要に応じて適切な外形寸法とすればよい。
【００４８】
次に、図２に示すマイクロ化学チップ２の製造方法を説明する。図３は、セラミックグリーンシート３１，３２，３３の加工状態を示す平面図である。図４は、セラミックグリーンシート３１，３２，３３を積層した状態を示す断面図である。
【００４９】
まず、原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を混合し、必要に応じて可塑剤または分散剤などを添加して泥漿にし、これをドクターブレード法またはカレンダーロール法などによってシート状に成形することによって、セラミックグリーンシート（別称：セラミック生シート）を形成する。原料粉末としては、たとえば、基体２１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムなどを用いる。
【００５０】
本実施形態では、このようにして形成されるセラミックグリーンシートを３枚用いる。まず、図３（ａ）に示すように、１枚目のセラミックグリーンシート３１の供給口２６ａ，２６ｂおよび採取部２５となるべく予め定められる位置に、図３（ｂ）に示す２枚目のセラミックグリーンシート３２に形成される溝部３６に連通する貫通孔３４ａ，３４ｂ，３５を形成する。
【００５１】
次に、図３（ｂ）に示すように、２枚目のセラミックグリーンシート３２の表面に型を押圧し、溝部３６を形成する。このとき、型には、所望の溝部３６の形状が転写された形状の型を用いる。また型を押圧する際の押圧力は、セラミックグリーンシートに成形される前の泥漿の粘度に応じて調整される。たとえば、泥漿の粘度が１〜４Ｐａ・ｓである場合には、２．５〜７ＭＰａの押圧力で押圧する。なお、型の材質は特に制限されるものではなく、金型であっても木型であってもよい。
【００５２】
次に、図３（ｃ）に示すように、３枚目のセラミックグリーンシート３３の表面に、導電性ペーストをスクリーン印刷法などによって所定の形状に塗布することによって、ヒータ２９および外部電源接続用の配線パターン３７を形成する。導電性ペーストは、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、ニッケル、パラジウムまたは金などの金属材料粉末に、適当な有機バインダおよび溶剤を混合して得られる。なお、ヒータ２９を形成する導電性ペーストには、焼成後に所定の抵抗値になるように、前述の金属材料粉末にセラミック粉末が５〜３０重量％添加されたものが用いられる。
【００５３】
図４に示すように、ヒータ２９の形成されたセラミックグリーンシート３３の表面に、溝部３６の形成されたセラミックグリーンシート３２を積層し、さらにセラミックグリーンシート３２の表面に、溝部３６を覆うように貫通孔３４ａ，３４ｂ，３５の形成されたセラミックグリーンシート３１を積層する。積層されたセラミックグリーンシート３１，３２，３３を温度約１６００℃で焼成して焼結一体化させる。
【００５４】
次いで、貫通孔３４ａ，３４ｂ，３５が形成された表面側の予め定められる位置に、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ；組成式：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）などの圧電材料を貼り付け、マイクロポンプ２８ａ，２８ｂを形成する。圧電材料は、印加された電圧に応じて伸縮することによって流路２２の上方の基体２１を振動させることができるので、送液を行うマイクロポンプ２８ａ，２８ｂとして機能する。
【００５５】
以上のようにして、図２に示す基体２１を形成し、マイクロ化学チップ２を得る。
【００５６】
このように、本実施形態のマイクロ化学チップ２の製造方法では、セラミックグリーンシート３２の表面に、溝部３６を形成した後、溝部３６を覆うようにセラミックグリーンシート３１を積層し、積層したセラミックグリーンシート３１，３２，３３を焼成して焼結一体化させることによって、流路２２を有する基体２１を形成する。すなわち、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体に流路を形成する際に必要となるエッチング加工のような複雑な加工を行うことなく、簡単な加工を行うだけでマイクロ化学チップ２を製造することができる。したがって、マイクロ化学チップ２は、生産性が高く、また製造原価も低いので、安価である。また本実施形態のマイクロ化学チップ２の製造方法では、流路２２となる溝部３６には、押圧された型の形状が転写されるので、型の表面形状を調整することによって、底面および側壁が所望の表面形状を有する流路２２を容易に形成することができる。
【００５７】
以上に述べたように、本実施形態のマイクロ化学チップ２は、２つの供給部２３ａ，２３ｂを有するけれども、これに限定されることなく、３つ以上の供給部を有してもよい。
【００５８】
供給部が２つ以上設けられる場合、供給部の供給流路は、１点で合流するように設けられる必要はなく、流路２２の異なる位置に接続されるように設けられてもよい。またヒータ２９は、１箇所に設けられる構成であるけれども、これに限定されることなく、２箇所以上に設けられてもよい。このように、３つ以上の供給部を設け、ヒータを２箇所以上に設けることによって、複雑な反応を制御することができる。
【００５９】
なお、ヒータ２９は、加熱しなくても反応が進行するような場合には、設ける必要はない。
【００６０】
また、本実施形態では、送液手段として、マイクロポンプ２８ａ，２８ｂを設ける構成であるけれども、図１に示すマイクロ化学チップ１のように、マイクロポンプ２８ａ，２８ｂを設けない構成も可能である。この場合には、マイクロ化学チップ１と同様に、供給口２６ａ，２６ｂから被処理流体を注入する際に、マイクロシリンジなどで被処理流体を押込むことによって、被処理流体を供給口２６ａ，２６ｂから採取口２５まで送液することができる。また注入する際に、外部に設けられるポンプなどで被処理流体に圧力を加えながら注入することによって送液することもできる。また供給口２６ａ，２６ｂから被処理流体を注入した後に、採取口２５からマイクロシリンジなどで吸引することによって送液することもできる。
【００６１】
また、本実施形態のマイクロ化学チップ２の製造方法では、基体２１を形成する際には、溝部３６が形成されたセラミックグリーンシート３２の表面に、溝部３６を覆うように、別のセラミックグリーンシート３１を積層した後、積層されたセラミックグリーンシート３１，３２，３３を焼成するけれども、これに限定されることなく、溝部を露出させたまま焼成し、その後溝部を被覆部で覆うことによって基体を形成してもよい。このようにして形成された基体では、溝部の形成された基体本体と溝部を覆う被覆部とによって流路が形成される。
【００６２】
被覆部としては、ガラスまたはセラミック材料から成る蓋体を用いることができる。蓋体は、溝部の形成されたセラミックグリーンシートの焼成後に、形成された基体本体に接着される。蓋体と基体本体とは、たとえば蓋体がガラスから成る場合には加熱および加圧によって接着され、蓋体がセラミック材料から成る場合にはガラス接着剤などによって接着される。なお、蓋体は、必ずしも基体本体に接着されている必要はなく、基体本体から取外し可能に取り付けられていてもよい。たとえば、基体本体と蓋体との間にシリコーンゴムなどを挟み、マイクロ化学チップ全体に圧力を加えるような構成であってもよい。このように蓋体を基体本体から取り外せるようにすることによって、再利用する際の洗浄が容易になる。
【００６３】
また、本実施形態のマイクロ化学チップ２の製造方法では、基体２１の流路２２の部分は、溝部３６の形成されたセラミックグリーンシート３２と溝部３６を覆うように積層されるセラミックグリーンシート３１の２枚のセラミックグリーンシートから形成されるけれども、これに限定されることなく、３枚以上のセラミックグリーンシートから形成されてもよい。この場合には、２枚以上のセラミックグリーンシートに溝部を形成し、異なるセラミックグリーンシートにそれぞれ形成された溝部を連通するための貫通孔を形成する。
【００６４】
たとえば、流路の部分を３枚のセラミックグリーンシートから形成する場合には、以下のようにして基体を形成する。まず、１枚目のセラミックグリーンシートに図３（ａ）に示すセラミックグリーンシート３１と同様に、２枚目のセラミックグリーンシートに形成される溝部に連通する貫通孔を形成する。次に、２枚目および３枚目のセラミックグリーンシートの表面に、それぞれ予め定める形状の型を押圧し、溝部を形成する。また２枚目のセラミックグリーンシートに、２枚目および３枚目のセラミックグリーンシートにそれぞれ形成された溝部を連通するための貫通孔を形成する。
【００６５】
次に、溝部が形成されたセラミックグリーンシートの表面に、溝部を覆うように、別のセラミックグリーンシートを積層する。すなわち、３枚目のセラミックグリーンシートの表面に、３枚目のセラミックグリーンシートに形成された溝部を覆うように２枚目のセラミックグリーンシートを積層し、２枚目のセラミックグリーンシートの表面に、２枚目のセラミックグリーンシートに形成された溝部を覆うように１枚目のセラミックグリーンシートを積層する。このとき、２枚目のセラミックグリーンシートに形成された溝部と３枚目のセラミックグリーンシートに形成された溝部とが、２枚目のセラミックグリーンシートに形成された貫通孔で連通するように、各セラミックグリーンシートを積層する。
【００６６】
このように積層されたセラミックグリーンシートを、前述の基体２１を形成する場合と同様に、所定の温度で焼結させることによって基体を形成する。このようにして形成された基体では、流路が立体的に形成される。
【００６７】
マイクロ化学チップにおける流路を流れる被処理流体は層流になるため、複数の被処理流体を混合するために流路を平面的に合流させた場合、被処理流体の混合は拡散によってのみ起こり、完全に混合するまで長い距離が必要になるが、合流部の下流部近傍の流路を立体的に形成することで、乱流を発生させ複数の被処理流体を容易に混合することが可能になる。
【００６８】
なお、流路の部分を４枚のセラミックグリーンシートから形成する場合には、２枚目および４枚目のセラミックグリーンシートに溝部を形成するとともに、２枚目および３枚目のセラミックグリーンシートに、２枚目および４枚目のセラミックグリーンシートにそれぞれ形成された溝部を連通するための貫通孔を形成し、４枚目のセラミックグリーンシートの表面に、３枚目、２枚目および１枚目の順にセラミックグリーンシートを積層して焼成すればよい。
【００６９】
また、マイクロポンプ２８ａ，２８ｂとして機能する圧電材料は、積層されたセラミックグリーンシートの焼成後に貼り付けられるけれども、前述のＰＺＴのようなセラミック圧電材料を用いる場合には、セラミックグリーンシート３１の予め定められる位置にセラミック圧電材料を取り付けた後、同時に焼成することもできる。
【００７０】
さらに、セラミックグリーンシートに代えて、樹脂材料から成るシートを用いてマイクロ化学チップを製造することもできる。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基体がセラミック材料から成るので、生産性が高く、安価で、かつ耐薬品性に優れ、種々の条件で使用することのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００７２】
また本発明によれば、基体を構成する基体本体がセラミック材料から成るので、生産性が高く、安価で、かつ耐薬品性に優れ、種々の条件で使用することのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００７３】
また本発明によれば、供給部から流路に流入された被処理流体に予め定める処理を施した後に採取部から外部に導出するので、たとえば供給部から流路に基質を含む流体を流入させ、流路内の所定の位置で基質を反応させた後、採取部から反応生成物を取り出すことのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００７４】
また本発明によれば、複数の供給部から流路にそれぞれ流入された複数の被処理流体を合流させて予め定める処理を施した後に採取部から外部に導出するので、たとえば２つの供給部を有し、一方の供給部から原料となる化合物を含む流体を流入させ、他方の供給部から試薬を含む流体を流入させ、化合物を含む流体と試薬を含む流体とを合流させて反応させた後、得られた化合物を採取部から取り出すことのできるマイクロ化学チップを得ることができる。
【００７５】
また本発明によれば、セラミックグリーンシートの表面に、型を押圧して溝部を形成した後、溝部を覆うように別のセラミックグリーンシートを積層し、焼結させることによって、流路を有する基体を形成するので、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体に流路を形成する際に必要となるエッチング加工のような複雑な加工を行うことなく、簡単な加工を行うだけでマイクロ化学チップを製造することができるとともに、底面および側壁が所望の表面形状を有する流路を容易に形成することができる。
【００７６】
また本発明によれば、セラミックグリーンシートの表面に型を押圧して溝部を形成し、焼結させることによって基体本体を形成した後、基体本体の表面の溝部を被覆部で覆うことによって、流路を有する基体を形成するので、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体に流路を形成する際に必要となるエッチング加工のような複雑な加工を行うことなく、簡単な加工を行うだけでマイクロ化学チップを製造することができるとともに、底面および側壁が所望の表面形状を有する流路を容易に形成することができる。
【００７７】
また本発明によれば、２枚以上のセラミックグリーンシートの表面に溝部を形成するとともに、異なるセラミックグリーンシートの溝部を連通するための貫通孔を必要に応じて形成し、溝部が形成されたセラミックグリーンシートの表面に溝部を覆うように別のセラミックグリーンシートを積層し、焼結させることによって、立体的な流路を有する基体または基体本体を形成するので、流路が立体的に形成されたマイクロ化学チップを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明によるマイクロ化学チップ１の基本的な構成を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すマイクロ化学チップ１の切断面線Ｉ−Ｉにおける断面構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施の一形態であるマイクロ化学チップ２の構成を簡略化して示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すマイクロ化学チップ２の切断面線ＩＩ−ＩＩ、ＩＩＩ−ＩＩＩおよびＩＶ−ＩＶにおける断面構成を示す断面図である。
【図３】セラミックグリーンシート３１，３２，３３の加工状態を示す平面図である。
【図４】セラミックグリーンシート３１，３２，３３を積層した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２マイクロ化学チップ
１１，２１基体
１２，２２流路
１３，２３ａ，２３ｂ供給部
１４，２４処理部
１５，２５採取部
２６ａ，２６ｂ供給口
２７ａ，２７ｂ供給流路
２８ａ，２８ｂマイクロポンプ
２９ヒータ
３１，３２，３３セラミックグリーンシート
３４ａ，３４ｂ，３５貫通孔
３６溝部
３７配線パターン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microchemical chip capable of performing a predetermined process such as a reaction or an analysis on a fluid to be processed such as a substrate or a reagent flowing through a minute channel, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of chemical technology and biotechnology, research for performing a reaction on a sample, analysis of a sample, and the like in a minute area has been performed, and a micro electro mechanical system (abbreviation: MEMS) has been developed. ) Micro chemical systems have been researched and developed using technology to downsize systems for chemical reactions, biochemical reactions, and sample analysis.
[0003]
A reaction or analysis in a microchemical system is performed using one chip called a microchemical chip in which a microchannel, a micropump, a microreactor, and the like are formed. For example, a supply port for supplying a fluid such as a sample or a reagent and a collection port for leading out a fluid after processing are formed on one substrate made of silicon, glass or resin. There has been proposed a microchemical chip in which a port is connected to a microchannel having a small cross-sectional area, and a micropump for feeding liquid is disposed at an appropriate position in the microchannel (see Patent Documents 1 and 2). ). In addition, as a liquid sending means, a capillary electrophoresis type using an electroosmosis phenomenon has been proposed instead of a micropump (see Patent Document 3). In these microchemical chips, the microchannels are merged or branched at a predetermined position, and a fluid is mixed at a junction or a fluid is separated at a branch.
[0004]
In a microchemical system, the equipment and method are miniaturized as compared with the conventional system, so that the reaction surface area per unit volume of the sample can be increased and the reaction time can be greatly reduced. In addition, since the flow rate can be precisely controlled, the reaction and analysis can be performed efficiently. Further, the amounts of samples and reagents required for the reaction and analysis can be reduced.
[0005]
Because of these advantages, application of the microchemical system to the medical field is expected. For example, by using a microchemical chip for a blood test, the amount of blood as a specimen can be reduced, so that the burden on a patient can be reduced. In addition, since the amount of reagent required for the test can be reduced, the cost of the test can be reduced.
[0006]
Furthermore, in the medical field, the combination of semiconductor technology with microchemical chips is being considered. For example, as a device for testing the blood of a patient at home or on the road, and transmitting the test results to a medical institution, a single substrate made of silicon, a microchannel, a micropump, and a microreactor are used. The concept of a "health care device" with a needle for sampling, a filter for filtering blood and a microspectrometer for analyzing blood, a microplasma power supply, an integrated circuit, and a detection circuit is shown. (See Non-Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-214241 (pages 4 to 5, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-233792 (Pages 5-6, FIGS. 1, 3)
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2001-108618 (page 5, FIG. 1, FIG. 2)
[Non-patent document 1]
"Nikkei MICRODEVICES, July 2000", Nikkei BP, July 2000, p. 88-97
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Since the base of the above-mentioned microchemical chip is made of silicon, glass or resin, it is necessary to perform an etching process using MEMS technology when forming a flow path. For example, in the technique described in Patent Document 2, a microchip having a protrusion in a flow path is manufactured by repeatedly etching a silicon substrate. Therefore, a microchemical chip using a substrate made of silicon, glass or resin is expensive because of low productivity and high manufacturing cost. In addition, in the etching process, it is difficult to control the surface shape of the side wall of the flow channel, so that it is difficult to form a flow channel having a desired side wall shape.
[0009]
In addition, the use conditions of a microchemical chip using a substrate made of a resin are limited due to the problem of chemical resistance.
[0010]
An object of the present invention is to provide a microchemical chip which has high productivity, is inexpensive, has excellent chemical resistance, and can be used under various conditions, and a method for producing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a microchemical chip that has a base on which a flow path for flowing a fluid to be processed is formed, and performs a predetermined process on the fluid to be processed flowing through the flow path,
The substrate is a microchemical chip, which is made of a ceramic material.
[0012]
According to the present invention, a fluid to be treated such as a specimen or a substrate flows through a flow path formed in a substrate made of a ceramic material, and the fluid to be processed flowing through the flow path is determined in advance such as analysis and reaction. Processing is performed. Since the base is made of a ceramic material, it has a flow path by performing simple processing without performing complicated processing such as etching processing required for forming a flow path in a base made of silicon, glass or resin. A substrate can be formed. Therefore, the microchemical chip of the present invention is inexpensive because of high productivity and low manufacturing cost. Further, since the ceramic material has better chemical resistance than resin and the like, the microchemical chip of the present invention can be used under various conditions. That is, since the base is made of a ceramic material, it is possible to obtain a microchemical chip that has high productivity, is inexpensive, has excellent chemical resistance, and can be used under various conditions.
[0013]
Further, according to the present invention, the substrate has a supply unit that causes the fluid to be processed to flow into the flow path, and a sampling unit that guides the processed fluid to the outside,
A fluid to be processed flows into the flow path from the supply unit, and after a predetermined process is performed on the fluid to be processed, the processed fluid is led out of the collection unit.
[0014]
According to the present invention, when the fluid to be treated is caused to flow from the supply unit to the flow path, the fluid to be treated is subjected to a predetermined process, and then the fluid after the treatment is led out from the sampling unit. Therefore, for example, to obtain a microchemical chip that allows a fluid containing a substrate to flow into the flow channel from the supply unit, reacts the substrate at a predetermined position in the flow channel, and then can take out a reaction product from the collection unit Can be.
[0015]
Further, in the present invention, the substrate has a plurality of supply units for causing a plurality of fluids to be processed to flow into the flow path, and a collection unit for leading out the processed fluid to the outside,
A plurality of fluids to be processed are respectively flowed into the flow path from the plurality of supply units, and after a plurality of fluids to be processed are combined and subjected to a predetermined process, the fluid after the processing is collected from the collection unit to the outside. Is derived.
[0016]
According to the present invention, when a plurality of fluids to be processed flow into the flow path from the plurality of supply units, respectively, after a predetermined process is performed after merging the plurality of fluids to be flowed in, the processed fluid is processed. Fluid is led out of the sampling section. Therefore, for example, two supply units are provided, and a fluid containing a compound as a raw material flows in from one supply unit, a fluid containing a reagent flows in from the other supply unit, and a fluid containing a compound and a fluid containing a reagent are supplied. Are allowed to react with each other, and a microchemical chip from which the obtained compound can be taken out from the collecting section can be obtained.
[0017]
Further, the present invention is a microchemical chip having a base on which a flow path for flowing a fluid to be processed is formed, and performing a predetermined process on the fluid to be processed flowing through the flow path, A microchemical chip formed by covering one surface of a base body having a groove formed on a surface thereof with a covering portion, wherein at least the base body is made of a ceramic material.
[0018]
According to the present invention, the substrate includes a substrate main body made of a ceramic material and a coating portion, and a fluid to be treated such as a specimen or a substrate covers the one surface of the substrate main body having a groove formed on one surface with the coating portion. Thus, a predetermined process such as an analysis or a reaction is performed on the fluid to be processed flowing through the flow path formed in the flow path. Since the base body is made of a ceramic material, the flow path can be formed by simple processing without performing complicated processing such as etching required for forming a flow path in the base body made of silicon, glass or resin. Can be formed. Therefore, the microchemical chip of the present invention is inexpensive because of high productivity and low manufacturing cost. Further, since the ceramic material has better chemical resistance than resin and the like, the microchemical chip of the present invention can be used under various conditions. That is, since the base body is made of a ceramic material, it is possible to obtain a microchemical chip which has high productivity, is inexpensive, has excellent chemical resistance, and can be used under various conditions.
[0019]
Further, according to the present invention, the substrate has a supply unit that causes the fluid to be processed to flow into the flow path, and a sampling unit that guides the processed fluid to the outside,
A fluid to be processed flows into the flow path from the supply unit, and after a predetermined process is performed on the fluid to be processed, the processed fluid is led out of the collection unit.
[0020]
According to the present invention, when the fluid to be treated is caused to flow from the supply unit to the flow path, the fluid to be treated is subjected to a predetermined process, and then the fluid after the treatment is led out from the sampling unit. Therefore, for example, to obtain a microchemical chip that allows a fluid containing a substrate to flow into the flow channel from the supply unit, reacts the substrate at a predetermined position in the flow channel, and then can take out a reaction product from the collection unit Can be.
[0021]
Further, in the present invention, the substrate has a plurality of supply units for causing a plurality of fluids to be processed to flow into the flow path, and a collection unit for leading out the processed fluid to the outside,
A plurality of fluids to be processed are respectively flowed into the flow path from the plurality of supply units, and after a plurality of fluids to be processed are combined and subjected to a predetermined process, the fluid after the processing is collected from the collection unit to the outside. Is derived.
[0022]
According to the present invention, when a plurality of fluids to be processed flow into the flow path from the plurality of supply units, respectively, after a predetermined process is performed after merging the plurality of fluids to be flowed in, the processed fluid is processed. Fluid is led out of the sampling section. Therefore, for example, two supply units are provided, and a fluid containing a compound as a raw material flows in from one supply unit, a fluid containing a reagent flows in from the other supply unit, and a fluid containing a compound and a fluid containing a reagent are supplied. Are allowed to react with each other, and a microchemical chip from which the obtained compound can be taken out from the collecting section can be obtained.
[0023]
Further, the present invention is a method of manufacturing a microchemical chip having a substrate having a flow path through which a fluid to be processed is formed, and performing a predetermined process on the fluid to be processed flowing through the flow path,
On the surface of the ceramic green sheet, press a mold of a predetermined shape to form a groove,
On the surface of the ceramic green sheet in which the groove is formed, another ceramic green sheet is laminated so as to cover the groove,
A method of manufacturing a microchemical chip, wherein the base is formed by sintering laminated ceramic green sheets at a predetermined temperature.
[0024]
According to the present invention, on the surface of the ceramic green sheet, after pressing the mold to form a groove, another ceramic green sheet is laminated to cover the groove, and by sintering the laminated ceramic green sheet, A substrate having a flow path is formed. Therefore, a microchemical chip can be manufactured only by performing simple processing without performing complicated processing such as etching required when forming a flow path in a substrate made of silicon, glass, or resin. . In the method of manufacturing a microchemical chip according to the present invention, the shape of the pressed mold is transferred to the groove serving as the flow path. Therefore, by adjusting the surface shape of the mold, the bottom surface and the side wall have the desired surface shape. Can easily be formed.
[0025]
Further, in the present invention, in forming the base by firing and curing a laminated body of three or more ceramic green sheets,
A groove is formed by pressing a mold having a predetermined shape on the surface of two or more ceramic green sheets, and a through hole for communicating the groove formed in each of the different ceramic green sheets is formed as necessary. And
On the surface of the ceramic green sheet in which the groove is formed, another ceramic green sheet is laminated so as to cover the groove,
The base is formed by sintering the laminated ceramic green sheets at a predetermined temperature.
[0026]
According to the present invention, when a substrate is formed by sintering a laminate of three or more ceramic green sheets, a mold is pressed against the surface of the two or more ceramic green sheets to form a groove. In addition to forming the ceramic green sheet, a through hole for communicating the groove formed in each of the different ceramic green sheets is formed as needed, and another ceramic green sheet is formed on the surface of the grooved ceramic green sheet so as to cover the groove. By laminating the sheets and sintering the laminated ceramic green sheets, a substrate having a three-dimensional flow path is formed.
[0027]
For example, when the base of a microchemical chip is formed by sintering a laminate of three ceramic green sheets, the base is formed as follows. First, a mold having a predetermined shape is pressed on the surface of each of the two ceramic green sheets to form a groove, and two of the two ceramic green sheets having the groove are provided with two ceramic green sheets. A through hole is formed to communicate the groove formed in each of the green sheets. Next, a ceramic green sheet having a groove and a through hole is laminated on the surface of the ceramic green sheet on which only the groove is formed so as to cover the groove of the ceramic green sheet. Further, another ceramic green sheet is laminated on the surface of the ceramic green sheet in which the groove and the through hole are formed so as to cover the groove of the ceramic green sheet, and the laminated ceramic green sheet is sintered at a predetermined temperature. By doing so, a substrate is formed. By forming the base in this manner, a microchemical chip having a three-dimensional flow path can be manufactured.
[0028]
Further, the present invention is a method of manufacturing a microchemical chip having a substrate having a flow path through which a fluid to be processed is formed, and performing a predetermined process on the fluid to be processed flowing through the flow path,
On the surface of the ceramic green sheet, press a mold of a predetermined shape to form a groove,
The base body is formed by sintering the ceramic green sheet having the groove formed at a predetermined temperature,
A method for manufacturing a microchemical chip, wherein the substrate is formed by covering the groove on the surface of the substrate body with a covering portion.
[0029]
According to the present invention, a groove is formed by pressing a mold on the surface of the ceramic green sheet, and the base body is formed by sintering the ceramic green sheet having the formed groove at a predetermined temperature. The base having the flow path is formed by covering the groove on the surface with the coating. Therefore, a microchemical chip can be manufactured only by performing simple processing without performing complicated processing such as etching required when forming a flow path in a substrate made of silicon, glass, or resin. . In the method of manufacturing a microchemical chip according to the present invention, the shape of the pressed mold is transferred to the groove serving as the flow path. Therefore, by adjusting the surface shape of the mold, the bottom surface and the side wall have the desired surface shape. Can easily be formed.
[0030]
Further, the present invention, when forming the base body by sintering a laminate of a plurality of ceramic green sheets,
A groove is formed by pressing a mold having a predetermined shape on the surface of two or more ceramic green sheets, and a through hole for communicating the groove formed in each of the different ceramic green sheets is formed as necessary. And
On the surface of the ceramic green sheet in which the groove is formed, another ceramic green sheet is laminated so as to cover the groove,
The base body is formed by sintering the laminated ceramic green sheets at a predetermined temperature.
[0031]
According to the present invention, in the case where a base body is formed by firing and curing a stacked body of a plurality of ceramic green sheets, a mold is pressed against the surface of two or more ceramic green sheets, respectively. In addition to forming the groove, a through hole for communicating the groove formed in each of the different ceramic green sheets is formed as necessary, and another surface is formed on the surface of the ceramic green sheet having the groove so as to cover the groove. The base body is formed by stacking ceramic green sheets and sintering the stacked ceramic green sheets. Then, by covering the groove portion exposed on the base body with the covering portion, a base having a three-dimensional flow path can be formed.
[0032]
For example, when the base body is formed by sintering a laminate of two ceramic green sheets, the base is formed as follows. First, a mold having a predetermined shape is pressed on the surface of each of the two ceramic green sheets to form a groove, and two of the two ceramic green sheets having the groove are provided with two ceramic green sheets. A through hole is formed to communicate the groove formed in each of the green sheets. Next, on the surface of the ceramic green sheet in which only the groove is formed, a ceramic green sheet having a groove and a through hole is laminated so as to cover the groove of the ceramic green sheet, and the laminated ceramic green sheet is formed. The base body is formed by sintering at a predetermined temperature. By covering the groove portion exposed on the base body thus formed with the covering portion, a microchemical chip having a three-dimensional flow path can be manufactured.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1A is a plan view showing a basic configuration of a microchemical chip 1 according to the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of the microchemical chip 1 shown in FIG.
[0034]
The microchemical chip 1 has a substrate 11 made of a ceramic material in which a flow channel 12 for flowing a fluid to be processed is formed, and performs a predetermined process on the fluid to be processed flowing in the flow channel 12. The base 11 is further provided with a supply unit 13 for causing the fluid to be processed to flow into the flow channel 12, a processing unit 14, and a sampling unit 15 for guiding the processed fluid to the outside. The supply unit 13 is realized by an opening so that a processing target fluid can be injected into the flow channel 12 from the outside. The sampling unit 15 is realized by an opening so that the fluid to be treated can be taken out of the flow channel 12 to the outside.
[0035]
In the microchemical chip 1, a fluid to be processed flows into the flow channel 12 from the supply unit 13, and a predetermined process is performed on the inflowing fluid to be processed in the processing unit 14. Is derived. For example, when a reagent is temporarily fixed in the processing unit 14 and a fluid containing a substrate flows in from the supply unit 13, the substrate and the reagent can be reacted in the processing unit 14. Can be taken out. Furthermore, if a heating means such as a heater is provided below the flow path 12 of the processing section 14 and the flow path 12 of the processing section 14 is heated, the substrate and the reagent can be more reliably reacted.
[0036]
As described above, since the base 11 is made of a ceramic material, simple processing can be performed without performing complicated processing such as etching required for forming a flow path in a base made of silicon, glass, or resin. The base 11 having the flow channel 12 can be formed only by the above. Therefore, the microchemical chip 1 is inexpensive because of high productivity and low manufacturing cost. Further, since the ceramic material is more excellent in chemical resistance than resin or the like, the microchemical chip 1 can be used under various conditions. That is, since the base 11 is made of a ceramic material, it is possible to obtain the microchemical chip 1 that has high productivity, is inexpensive, has excellent chemical resistance, and can be used under various conditions.
[0037]
As a ceramic material constituting the base 11, for example, an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a glass ceramic sintered body, or the like can be used.
[0038]
In the microchemical chip 1, when the fluid to be treated is injected from the supply unit 13, the fluid to be treated is sent from the supply unit 13 to the collection unit 15 by pushing the fluid to be treated with a microsyringe or the like. Can be. In addition, at the time of injection, the liquid can also be sent by injecting while applying pressure to the fluid to be processed by a pump or the like provided outside. Alternatively, after the fluid to be treated is injected from the supply unit 13, the liquid can be sent by suction from the sampling unit 15 with a micro syringe or the like.
[0039]
Next, the configuration of the microchemical chip according to the present invention will be specifically described. FIG. 2A is a simplified plan view showing a configuration of a microchemical chip 2 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional configuration taken along section lines II-II, III-III, and IV-IV of the microchemical chip 2 illustrated in FIG. In FIG. 2B, the cross-sectional configurations along the cutting plane lines II-II, III-III, and IV-IV are shown side by side.
[0040]
The microchemical chip 2 has a base 21 made of a ceramic material, and the base 21 is provided with a flow path 22, two supply units 23a and 23b, a processing unit 24, and a sampling unit 25. The supply section 23a includes a supply channel 27a, a supply port 26a provided at an end of the supply channel 27a, and a micro pump 28a provided above the supply channel 27a. Similarly, the supply unit 23b includes a supply channel 27b, a supply port 26b provided at an end of the supply channel 27b, and a micropump 28b provided above the supply channel 27b. The supply ports 26a and 26b are opened so that the fluid to be processed can be injected into the supply flow paths 27a and 27b from outside. The sampling unit 25 is realized by an opening so that the processing target fluid can be taken out of the flow channel 22 to the outside.
[0041]
A heater 29 is provided inside the base 21 and below the flow path 22 of the processing unit 24. The flow path 22 of the processing unit 24 is formed by folding back so as to pass above the heater 29 a plurality of times. On the surface of the base 21, wiring (not shown) for connecting the heater 29 and an external power supply is led out from the heater 29. This wiring is formed of a metal material having a lower resistance value than the heater 29.
[0042]
In the microchemical chip 2, the fluids to be processed flow into the flow channel 22 from the two supply units 23 a and 23 b, respectively, and merge therewith. If necessary, the flow channel 22 is heated at a predetermined temperature using the heater 29 in the processing unit 24. The two types of fluid to be processed are heated and reacted, and the obtained reaction product is led out from the sampling unit 25.
[0043]
For example, when a fluid containing a compound as a raw material flows in from the supply unit 23a, a fluid containing a reagent flows in from the supply unit 23b, and the flow path 22 of the processing unit 24 is heated by the heater 29, the compound is synthesized. And the obtained compound can be taken out from the collecting section 25. Further, although different from the present embodiment, if a sampling unit 25 or a detection unit is provided upstream of the sampling unit 25 in the flow direction of the fluid to be treated, a biochemical reaction such as a chemical reaction, an antigen-antibody reaction, or an enzyme reaction can be performed. Reactants can be detected.
[0044]
Note that the used microchemical chip 2 can be reused if it is cleaned by flowing a cleaning liquid from the supply units 23a and 23b.
[0045]
The cross-sectional area of the flow path 22 and the supply flow paths 27a and 27b is set to 2.5 × 10 3 in order to efficiently send and mix the sample, the reagent, the washing liquid, or the like flowing from the supply sections 23a and 23b. ^-3 mm ² More than 1mm ² The following is preferred. The cross-sectional area of the flow path 22 and the supply flow paths 27a and 27b is 1 mm ² If the value exceeds, the amount of the sample, reagent or washing solution to be sent becomes too large, so that the effect of the microchemical chip that the reaction surface area per unit volume is increased and the reaction time is greatly reduced can be sufficiently obtained. Can not. The cross-sectional area of the flow path 22 and the supply flow paths 27a and 27b is 2.5 × 10 ^-3 mm ² If it is less than 3, the loss of pressure due to the micro pumps 28a, 28b becomes large, and there is a problem in liquid feeding. Therefore, the cross-sectional area of the flow path 22 and the supply flow paths 27a and 27b is set to 2.5 × 10 ^-3 mm ² More than 1mm ² The following was set.
[0046]
Further, the width w of the flow channel 22 and the supply flow channels 27a and 27b is preferably 50 to 1000 μm, and more preferably 100 to 500 μm. Further, the depth d of the flow path 22 and the supply flow paths 27a and 27b is preferably 50 to 1000 μm, more preferably 100 to 500 μm, and may be in the range of the cross-sectional area. The relationship between the width and the depth is preferably short side length / long side length ≧ 0.4, more preferably short side length / long side length ≧ 0.6. If the length of the short side / length of the long side is less than 0.4, the pressure loss becomes large, and a problem occurs in liquid feeding.
[0047]
The external dimensions of the microchemical chip 1 are, for example, a width A of about 40 mm, a depth B of about 70 mm, and a height C of 1 to 2 mm. The dimensions may be used.
[0048]
Next, a method for manufacturing the microchemical chip 2 shown in FIG. 2 will be described. FIG. 3 is a plan view showing a processing state of the ceramic green sheets 31, 32, and 33. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the ceramic green sheets 31, 32, and 33 are stacked.
[0049]
First, an appropriate organic binder and a solvent are mixed with the raw material powder, and if necessary, a plasticizer or a dispersant is added to form a slurry, which is formed into a sheet by a doctor blade method, a calendar roll method, or the like. To form a ceramic green sheet (also called a ceramic green sheet). As the raw material powder, for example, when the base 21 is made of an aluminum oxide-based sintered body, aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, calcium oxide, or the like is used.
[0050]
In the present embodiment, three ceramic green sheets thus formed are used. First, as shown in FIG. 3A, the second ceramic green sheet 31 shown in FIG. 3B is placed at predetermined positions so as to be the supply ports 26 a and 26 b and the sampling unit 25 of the first ceramic green sheet 31. Through holes 34a, 34b, 35 communicating with the grooves 36 formed in the green sheet 32 are formed.
[0051]
Next, as shown in FIG. 3B, a mold is pressed on the surface of the second ceramic green sheet 32 to form a groove 36. At this time, a mold in which the desired shape of the groove 36 is transferred is used as the mold. The pressing force when pressing the mold is adjusted according to the viscosity of the slurry before being formed into the ceramic green sheet. For example, when the viscosity of the slurry is 1 to 4 Pa · s, pressing is performed with a pressing force of 2.5 to 7 MPa. The material of the mold is not particularly limited, and may be a mold or a wooden mold.
[0052]
Next, as shown in FIG. 3C, a conductive paste is applied to the surface of the third ceramic green sheet 33 in a predetermined shape by a screen printing method or the like, so that the heater 29 and the external power connection. Is formed. The conductive paste is obtained by mixing a metal material powder such as tungsten, molybdenum, manganese, copper, silver, nickel, palladium, or gold, with an appropriate organic binder and a solvent. As the conductive paste forming the heater 29, a paste obtained by adding 5 to 30% by weight of ceramic powder to the above-described metal material powder so as to have a predetermined resistance value after firing is used.
[0053]
As shown in FIG. 4, a ceramic green sheet 32 having a groove 36 is laminated on the surface of the ceramic green sheet 33 having the heater 29 formed thereon, and the surface of the ceramic green sheet 32 is further covered so as to cover the groove 36. The ceramic green sheets 31 having the through holes 34a, 34b, 35 are laminated. The laminated ceramic green sheets 31, 32, 33 are fired at a temperature of about 1600 ° C. to be sintered and integrated.
[0054]
Next, for example, lead zirconate titanate (PZT; composition formula: Pb (Zr, Ti) O) is provided at a predetermined position on the surface side where the through holes 34a, 34b, 35 are formed. ₃ ) Is applied to form micro pumps 28a and 28b. The piezoelectric material can vibrate the base 21 above the flow path 22 by expanding and contracting in accordance with the applied voltage, and thus functions as the micro pumps 28a and 28b for sending liquid.
[0055]
As described above, the base 21 shown in FIG. 2 is formed, and the microchemical chip 2 is obtained.
[0056]
As described above, in the method of manufacturing the microchemical chip 2 of the present embodiment, after the grooves 36 are formed on the surface of the ceramic green sheets 32, the ceramic green sheets 31 are stacked so as to cover the grooves 36, and the stacked ceramic green sheets are formed. By sintering and integrating the sheets 31, 32, and 33, the base 21 having the flow path 22 is formed. That is, it is possible to manufacture the microchemical chip 2 only by performing simple processing without performing complicated processing such as etching processing required when forming a flow path in a substrate made of silicon, glass, or resin. it can. Therefore, the microchemical chip 2 is inexpensive because of high productivity and low manufacturing cost. Further, in the method of manufacturing the microchemical chip 2 of the present embodiment, the shape of the pressed mold is transferred to the groove 36 serving as the flow path 22. Therefore, by adjusting the surface shape of the mold, the bottom surface and the side walls are adjusted. The flow path 22 having a desired surface shape can be easily formed.
[0057]
As described above, the microchemical chip 2 of the present embodiment has two supply units 23a and 23b, but is not limited thereto and may have three or more supply units.
[0058]
When two or more supply units are provided, the supply passages of the supply units need not be provided so as to merge at one point, and may be provided so as to be connected to different positions of the flow passage 22. Further, the heater 29 is provided at one place, but is not limited to this, and may be provided at two or more places. Thus, by providing three or more supply units and providing heaters at two or more locations, a complicated reaction can be controlled.
[0059]
The heater 29 need not be provided when the reaction proceeds without heating.
[0060]
Further, in the present embodiment, although the micro pumps 28a and 28b are provided as the liquid sending means, a configuration without the micro pumps 28a and 28b like the microchemical chip 1 shown in FIG. 1 is also possible. In this case, similarly to the microchemical chip 1, when the fluid to be treated is injected from the supply ports 26a and 26b, the fluid to be treated is pushed by a micro syringe or the like, so that the fluid to be treated is supplied to the supply ports 26a and 26b. To the collection port 25. In addition, at the time of injection, the liquid can also be sent by injecting while applying pressure to the fluid to be processed by a pump or the like provided outside. Further, after the fluid to be treated is injected from the supply ports 26a and 26b, the liquid can be sent by suctioning the liquid through the collection port 25 with a micro syringe or the like.
[0061]
In the method of manufacturing the microchemical chip 2 according to the present embodiment, when the base 21 is formed, another ceramic green sheet is formed on the surface of the ceramic green sheet 32 having the groove 36 so as to cover the groove 36. After laminating 31, the laminated ceramic green sheets 31, 32, and 33 are fired. However, the invention is not limited to this. Firing is performed with the groove exposed, and then the substrate is covered by covering the groove with a covering portion. It may be formed. In the base formed in this way, a flow path is formed by the base body in which the groove is formed and the cover that covers the groove.
[0062]
As the covering portion, a lid made of glass or a ceramic material can be used. The lid is bonded to the formed base body after firing the ceramic green sheet having the groove. For example, when the lid is made of glass, the lid and the base body are bonded by heat and pressure, and when the lid is made of a ceramic material, they are bonded with a glass adhesive or the like. The lid does not necessarily need to be adhered to the base body, and may be detachably attached to the base body. For example, a configuration may be adopted in which silicone rubber or the like is interposed between the base body and the lid, and pressure is applied to the entire microchemical chip. By allowing the lid to be detached from the base body in this manner, cleaning at the time of reuse is facilitated.
[0063]
In the method of manufacturing the microchemical chip 2 according to the present embodiment, the channel 22 of the base 21 is formed of the ceramic green sheet 32 having the groove 36 and the ceramic green sheet 31 laminated so as to cover the groove 36. Although formed from two ceramic green sheets, the present invention is not limited to this, and may be formed from three or more ceramic green sheets. In this case, grooves are formed in two or more ceramic green sheets, and through holes for communicating the grooves formed in different ceramic green sheets are formed.
[0064]
For example, when the channel portion is formed from three ceramic green sheets, the base is formed as follows. First, as in the case of the ceramic green sheet 31 shown in FIG. 3A, a through hole communicating with a groove formed in the second ceramic green sheet is formed in the first ceramic green sheet. Next, a mold having a predetermined shape is pressed on the surfaces of the second and third ceramic green sheets to form grooves. Further, a through hole is formed in the second ceramic green sheet to communicate the groove formed in each of the second and third ceramic green sheets.
[0065]
Next, another ceramic green sheet is laminated on the surface of the ceramic green sheet on which the groove is formed so as to cover the groove. That is, the second ceramic green sheet is laminated on the surface of the third ceramic green sheet so as to cover the groove formed in the third ceramic green sheet, and is formed on the surface of the second ceramic green sheet. And laminating the first ceramic green sheet so as to cover the groove formed in the second ceramic green sheet. At this time, a groove formed in the second ceramic green sheet and a groove formed in the third ceramic green sheet communicate with each other through a through hole formed in the second ceramic green sheet. Each ceramic green sheet is laminated.
[0066]
The base is formed by sintering the thus laminated ceramic green sheets at a predetermined temperature, as in the case of forming the base 21 described above. In the substrate thus formed, the flow path is formed three-dimensionally.
[0067]
Since the fluid to be processed flowing through the flow path in the microchemical chip is laminar, if the flow paths are merged in a plane to mix a plurality of fluids to be processed, the mixing of the fluid to be processed occurs only by diffusion, A long distance is required until complete mixing is achieved, but by forming a three-dimensional flow path near the downstream of the junction, turbulence is generated and multiple fluids to be processed can be easily mixed. Become.
[0068]
When the channel portion is formed from four ceramic green sheets, grooves are formed in the second and fourth ceramic green sheets, and the grooves are formed in the second and third ceramic green sheets. Forming through holes for communicating the grooves formed in the second and fourth ceramic green sheets, and forming the third, second and first sheets on the surface of the fourth ceramic green sheet; The ceramic green sheets may be laminated and fired in the order of the eyes.
[0069]
The piezoelectric material functioning as the micropumps 28a and 28b is attached after firing the laminated ceramic green sheets. However, when a ceramic piezoelectric material such as the above-described PZT is used, the ceramic green sheets 31 are determined in advance. After the ceramic piezoelectric material is attached at the desired position, it can be fired at the same time.
[0070]
Furthermore, a microchemical chip can be manufactured using a sheet made of a resin material instead of the ceramic green sheet.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the base is made of a ceramic material, it is possible to obtain a microchemical chip which has high productivity, is inexpensive, has excellent chemical resistance, and can be used under various conditions. .
[0072]
Further, according to the present invention, a microchemical chip which can be used under various conditions with high productivity, inexpensive, excellent in chemical resistance, since the base body constituting the base is made of a ceramic material, can be obtained. Can be.
[0073]
Further, according to the present invention, since the processing target fluid flowing into the flow path from the supply unit is subjected to a predetermined process and then is led out of the collection unit, for example, a fluid containing a substrate is supplied from the supply unit to the flow path. After reacting the substrate at a predetermined position in the flow channel, a microchemical chip that can take out the reaction product from the collecting section can be obtained.
[0074]
According to the present invention, since a plurality of fluids to be processed respectively flowing into the flow path from the plurality of supply units are combined and subjected to a predetermined process, and are then extracted to the outside from the collection unit, for example, two supply units may be used. After having a fluid containing a compound as a raw material flow from one supply unit, a fluid containing a reagent flowing from the other supply unit, and reacting by combining the fluid containing the compound and the fluid containing the reagent Thus, a microchemical chip from which the obtained compound can be taken out from the collecting section can be obtained.
[0075]
Further, according to the present invention, after a groove is formed by pressing a mold on the surface of a ceramic green sheet, another ceramic green sheet is laminated so as to cover the groove, and sintered to form a substrate having a flow path. The microchemical chip can be manufactured by simple processing without performing complicated processing such as etching processing required when forming a flow path in a substrate made of silicon, glass or resin. In addition to this, it is possible to easily form a flow channel whose bottom surface and side wall have a desired surface shape.
[0076]
Further, according to the present invention, a groove is formed by pressing a mold on the surface of the ceramic green sheet, and the base body is formed by sintering. Since a substrate having a channel is formed, micro-chemical processing can be performed by simple processing without performing complicated processing such as etching processing required when forming a flow path in a substrate made of silicon, glass or resin. A chip can be manufactured, and a flow path having a bottom surface and a side wall having a desired surface shape can be easily formed.
[0077]
In addition, according to the present invention, a groove is formed on the surface of two or more ceramic green sheets, and a through hole for communicating the groove of a different ceramic green sheet is formed as necessary, and the ceramic having the groove is formed. Another ceramic green sheet is laminated on the surface of the green sheet so as to cover the groove and sintered to form a base or a base body having a three-dimensional flow path, so that the flow path is formed three-dimensionally. Microchemical chips can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a plan view showing a basic configuration of a microchemical chip 1 according to the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of the microchemical chip 1 shown in FIG.
FIG. 2A is a simplified plan view showing a configuration of a microchemical chip 2 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional configuration taken along section lines II-II, III-III, and IV-IV of the microchemical chip 2 illustrated in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a processing state of ceramic green sheets 31, 32, and 33.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which ceramic green sheets 31, 32, and 33 are stacked.
[Explanation of symbols]
1,2 micro chemical chip
11,21 Substrate
12,22 channel
13, 23a, 23b Supply unit
14, 24 processing unit
15, 25 Collection unit
26a, 26b Supply port
27a, 27b Supply channel
28a, 28b micro pump
29 heater
31,32,33 Ceramic green sheet
34a, 34b, 35 Through-hole
36 groove
37 Wiring pattern

Claims

A microchemical chip which has a base in which a flow path for flowing a fluid to be processed is formed, and performs a predetermined process on the fluid to be processed flowing in the flow path, wherein the base is made of a ceramic material. And a microchemical chip.

The substrate has a supply unit that allows the fluid to be processed to flow into the flow path, and a sampling unit that guides the processed fluid to the outside,
The method according to claim 1, wherein a fluid to be processed flows into the flow channel from the supply unit, and after a predetermined process is performed on the fluid to be processed, the processed fluid is led out of the collection unit. 2. The microchemical chip according to 1.

The substrate has a plurality of supply units that respectively allow a plurality of fluids to be processed to flow into the flow channel, and a sampling unit that leads out the processed fluid to the outside,
A plurality of fluids to be processed are respectively flowed into the flow path from the plurality of supply units, and after a plurality of fluids to be processed are combined and subjected to a predetermined process, the fluid after the processing is collected from the collection unit to the outside. The microchemical chip according to claim 1, wherein the microchemical chip is derived.

A microchemical chip which has a base on which a flow path for flowing a fluid to be processed is formed and performs a predetermined process on the fluid to be processed flowing through the flow path, wherein the flow path has a groove formed on one surface. A microchemical chip formed by covering the one surface of the formed base body with a covering portion, wherein at least the base body is made of a ceramic material.

The substrate has a supply unit that allows the fluid to be processed to flow into the flow path, and a sampling unit that guides the processed fluid to the outside,
The method according to claim 1, wherein a fluid to be processed flows into the flow channel from the supply unit, and after a predetermined process is performed on the fluid to be processed, the processed fluid is led out of the collection unit. 5. The microchemical chip according to 4.

The substrate has a plurality of supply units that respectively allow a plurality of fluids to be processed to flow into the flow channel, and a sampling unit that leads out the processed fluid to the outside,
A plurality of fluids to be processed are respectively flowed into the flow path from the plurality of supply units, and after a plurality of fluids to be processed are combined and subjected to a predetermined process, the fluid after the processing is collected from the collection unit to the outside. The microchemical chip according to claim 4, wherein the microchemical chip is derived.

A method for producing a microchemical chip, comprising a substrate having a flow channel through which a fluid to be processed is formed, and performing a predetermined process on the fluid to be processed flowing through the flow channel,
On the surface of the ceramic green sheet, press a mold of a predetermined shape to form a groove,
On the surface of the ceramic green sheet in which the groove is formed, another ceramic green sheet is laminated so as to cover the groove,
A method for manufacturing a microchemical chip, wherein the base is formed by sintering a laminated ceramic green sheet at a predetermined temperature.

In forming the base by sintering a laminate of three or more ceramic green sheets,
A groove is formed by pressing a mold having a predetermined shape on the surface of two or more ceramic green sheets, and a through hole for communicating the groove formed in each of the different ceramic green sheets is formed as necessary. And
On the surface of the ceramic green sheet in which the groove is formed, another ceramic green sheet is laminated so as to cover the groove,
The method according to claim 7, wherein the substrate is formed by sintering the laminated ceramic green sheets at a predetermined temperature.

A method for producing a microchemical chip, comprising a substrate having a flow channel through which a fluid to be processed is formed, and performing a predetermined process on the fluid to be processed flowing through the flow channel,
On the surface of the ceramic green sheet, press a mold of a predetermined shape to form a groove,
The base body is formed by sintering the ceramic green sheet having the groove formed at a predetermined temperature,
A method for manufacturing a microchemical chip, wherein the substrate is formed by covering the groove on the surface of the substrate main body with a covering portion.

In forming the base body by sintering a laminate of a plurality of ceramic green sheets,
A groove is formed by pressing a mold having a predetermined shape on the surface of two or more ceramic green sheets, and a through hole for communicating the groove formed in each of the different ceramic green sheets is formed as necessary. And
On the surface of the ceramic green sheet in which the groove is formed, another ceramic green sheet is laminated so as to cover the groove,
The method according to claim 9, wherein the base body is formed by sintering the laminated ceramic green sheets at a predetermined temperature.