JP2006130502A - Microchemical chip - Google Patents

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Shin Matsuda
伸 松田
Kuninori Yokomine
国紀 横峯
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microchemical chip capable of efficiently mixing a plurality of different fluids without enlargement of a constitutional size. <P>SOLUTION: In the microchemical chip 1 in which two fluids to be treated flow into a flow passage 12 from supply parts 13a, 13b and join to each other and apply a predetermined treatments, bent parts R1-R4 are formed in the flow passage 12 in the downstream side in the flowing direction of the fluids to be treated apart from a position 22 where the supply parts 13a and 13b are connected, for example, in the flow passage in a region 23. Since a turbulent flow is generated in the two kinds-joined fluids when passed through the bent parts R1-R4, the plurality of the joined fluids to be treated are efficiently mixed even if the flow passage necessary for mixing is shortened. Thereby, a small-sized microchemical chip 1 can be produced and a microchemical system using the microchemical chip is miniaturized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

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に関し、さらに詳しくは、たとえば血液と試薬を混合して反応させる場合のように、異なる複数の被処理流体を混合させて予め定める処理を施すことができるマイクロ化学チップに関する。   The present invention relates to a microchemical chip capable of performing a predetermined process such as reaction or analysis on a fluid to be processed such as a substrate or a reagent that circulates through a minute flow path. The present invention relates to a microchemical chip capable of performing a predetermined process by mixing a plurality of different fluids to be processed as in the case of mixing and reacting.

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(Micro Electro Mechanical Systems;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。   In recent years, in the field of chemical technology and biotechnology, research for performing reaction to a sample, analysis of a sample, and the like in a minute region has been performed, and a micro electro mechanical system (abbreviation: MEMS). ) Microchemical systems are being researched and developed using technologies to reduce the size of systems such as chemical reactions, biochemical reactions, and sample analysis.

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、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2参照)。これらのマイクロ化学チップでは、流路は所定の位置で合流しており、合流部で流体の混合が行われる。   Reactions and analyzes in a microchemical system are performed using a single chip called a microchemical chip on 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 sampling port for deriving a processed fluid are formed on a single substrate made of silicon, glass, or resin. There has been proposed a microchemical chip in which a mouth is connected by a microchannel having a small cross-sectional area, and a micropump for feeding a liquid is disposed at an appropriate position in the channel (see Patent Document 1). In addition, as a means for feeding liquid, a capillary electrophoresis type using an electroosmosis phenomenon instead of a micropump has been proposed (see Patent Document 2). In these microchemical chips, the flow paths merge at a predetermined position, and fluids are mixed at the merge portion.

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。
特開2002−214241号公報(第4−5頁,第1図) 特開2001−108619号公報(第4−5頁,第1図)
In the microchemical system, since the devices and methods are miniaturized compared to the conventional system, 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, reaction and analysis can be performed efficiently. Furthermore, the amount of samples and reagents necessary for reaction and analysis can be reduced.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-214241 (page 4-5, FIG. 1) JP 2001-108619 A (page 4-5, FIG. 1)

上述したマイクロ化学チップでは、流路を流れる被処理流体は層流となる。そのため、複数の供給部からそれぞれ異なる複数の被処理流体を流路に流入させて混合させる場合は、流路を流れる間に生じる拡散現象を利用して複数の被処理流体を混合させるようにしている。したがって、複数の被処理流体を充分に混合させるためには、供給部が流路に接続される接続位置よりも下流側の流路を長く形成する必要がある。   In the above-described microchemical chip, the fluid to be processed flowing through the flow path is a laminar flow. Therefore, when a plurality of different fluids to be treated are supplied from a plurality of supply parts to the flow path and mixed, the plurality of fluids to be treated are mixed using a diffusion phenomenon that occurs while flowing through the flow path. Yes. Therefore, in order to sufficiently mix a plurality of fluids to be processed, it is necessary to form a channel on the downstream side longer than a connection position where the supply unit is connected to the channel.

しかし、被処理流体を充分に混合させるために流路を長く形成すると、マイクロ化学チップが大型化するという問題が生じる。   However, if the flow path is formed long in order to sufficiently mix the fluid to be processed, there arises a problem that the microchemical chip becomes large.

一方、マイクロ化学チップを小型化するために流路を短く形成すると、被処理流体の混合が不充分になるという問題が生じる。また、被処理流体の混合が不充分な状態では、反応等の予め定める処理を施しても、処理が不充分になる可能性が高くなるという問題も生じる。   On the other hand, if the flow path is formed short in order to reduce the size of the microchemical chip, there arises a problem that mixing of the fluid to be processed becomes insufficient. Further, in the state where the fluid to be processed is not sufficiently mixed, there is a problem that the possibility that the processing becomes insufficient even if a predetermined processing such as a reaction is performed.

本発明の目的は、構成を大型化することなく、異なる複数の被処理流体を効率よく混合することができるマイクロ化学チップを提供することである。   An object of the present invention is to provide a microchemical chip capable of efficiently mixing a plurality of different fluids to be processed without increasing the size of the configuration.

本発明に係るマイクロ化学チップは、被処理流体を流通させる流路と、流路に接続され且つ該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が設けられた基体を有し、複数の供給部から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処理を施すものであって、流路は、基体の表面に対して平行に延びる流路と、基体の表面に対して垂直に延びる流路とを接続してなる立体的な屈曲部分を有することを特徴とする。   A microchemical chip according to the present invention has a substrate provided with a flow path for flowing a fluid to be processed and a plurality of supply parts connected to the flow path and for allowing a plurality of fluids to be processed to flow into the flow path, respectively. Then, a plurality of fluids to be treated are respectively flowed into the flow path from the plurality of supply units, and the plurality of fluids to be treated are combined to perform the processing. It has a three-dimensional bent portion formed by connecting a flow path extending in parallel with a flow path extending perpendicular to the surface of the substrate.

本マイクロ化学チップの流路は、立体的な屈曲部分より被処理流体の流通方向下流側に、基体の表面に対して平行な一平面上で屈曲してなる平面的な屈曲部を有するのが好適である。   The flow path of the microchemical chip has a planar bent portion formed by bending on a plane parallel to the surface of the substrate on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the three-dimensional bent portion. Is preferred.

本マイクロ化学チップの基体は、その内部にヒータを備え、このヒータは、平面的な屈曲部の直下に位置するのが好適である。   The substrate of the present microchemical chip is provided with a heater inside thereof, and this heater is preferably located immediately below the planar bent portion.

本マイクロ化学チップの立体的な屈曲部は、基体表面からの距離が異なる位置で、該基体表面に対して平行に延びる複数の流路と、基体の厚み方向に延びる流路とを接続してなるのが好適である。   The three-dimensional bent portion of the microchemical chip is formed by connecting a plurality of flow paths extending in parallel to the substrate surface and flow paths extending in the thickness direction of the substrate at positions at different distances from the substrate surface. It is preferable to become.

本マイクロ化学チップの基体はセラミック材料からなるのが好適である。   The substrate of the microchemical chip is preferably made of a ceramic material.

本マイクロ化学チップの基体は、積層したセラミックグリーンシートを焼成一体化してなるのが好適である。   The substrate of the microchemical chip is preferably formed by firing and integrating laminated ceramic green sheets.

本マイクロ化学チップは、基体に対してセラミックグリーンシートを焼成一体化してなる蓋体を備えるのが好適である。   The microchemical chip preferably includes a lid formed by firing and integrating a ceramic green sheet on a substrate.

本発明に係るマイクロ化学チップの流路は、基体の表面に対して平行に延びる流路と、基体の表面に対して垂直に延びる流路とを接続してなる立体的な屈曲部分を有している。基質や試薬などの複数の被処理流体は、複数の供給部から流路にそれぞれ流入され、合流されて流路の屈曲部分を流通し、分析や反応などの予め定める処理を施されるが、本発明の構成によると、流路の屈曲部分を合流された複数の被処理流体が流通するとき、合流された複数の被処理流体に乱流を発生させることができる。このように合流した被処理流体内に乱流を発生させることによって、複数の被処理流体を混合することができる。これによって、従来のように拡散のみによって混合させる場合に比べて短い流路であっても、複数の被処理流体を充分に混合させることができる。また、複数の被処理流体が充分に混合された状態で予め定める処理が施されるので、混合が不充分な場合に比べて、予め定める処理を確実に施すことができる。さらに、拡散のみによって混合させる場合に比べて流路の長さを短くすることができるので、マイクロ化学チップの小型化を図ることができる。   The flow path of the microchemical chip according to the present invention has a three-dimensional bent portion formed by connecting a flow path extending parallel to the surface of the base and a flow path extending perpendicular to the surface of the base. ing. A plurality of fluids to be processed such as a substrate and a reagent are respectively flowed into a flow path from a plurality of supply parts, merged and distributed through a bent portion of the flow path, and subjected to predetermined processing such as analysis and reaction, According to the configuration of the present invention, when the plurality of fluids to be treated flow through the bent portion of the flow path, turbulent flow can be generated in the plurality of fluids to be treated. A plurality of fluids to be treated can be mixed by generating a turbulent flow in the fluids to be treated that have joined in this way. Thereby, even if it is a short flow path compared with the case where it mixes only by diffusion like the past, a several to-be-processed fluid can fully be mixed. Further, since the predetermined process is performed in a state where the plurality of fluids to be processed are sufficiently mixed, the predetermined process can be reliably performed as compared with the case where the mixing is insufficient. Furthermore, since the length of the flow path can be shortened compared with the case of mixing only by diffusion, the microchemical chip can be miniaturized.

図1(a)は、本発明の実施の一形態であるマイクロ化学チップ1の構成を簡略化して示す平面図である。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、II−IIおよびIII−IIIにおける断面構成を示す部分断面図である。なお、図1(b)では、切断面線I−I、II−IIおよびIII−IIIにおける断面構成を並べて示す。   FIG. 1A is a plan view showing a simplified configuration of a microchemical chip 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a partial cross-sectional view showing a cross-sectional configuration taken along cutting plane lines II, II-II, and III-III of the microchemical chip 1 shown in FIG. In FIG. 1B, cross-sectional configurations along section line II, II-II, and III-III are shown side by side.

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と、流路12に被処理流体をそれぞれ流入させる2つの供給部13a,13bと、処理部14と、処理後の流体を外部に導出する採取部15とが設けられた基体11を有する。基体11は、一表面に溝部が形成された基体本体20と被覆部である蓋体21とを含み、基体本体20の溝部33,34の形成された表面を蓋体21で覆うことによって流路12が形成されている。流路12のうち、供給部13a,13bが接続される位置22よりも被処理流体の流通方向下流側の参照符23で示される領域に、屈曲部分R1,R2,R3,R4を有している。屈曲部分R1〜R4は、基体11の表面からの距離のそれぞれ異なる2つの流路12a,12bを、基体表面に対して垂直方向に延びる2つの流路12c,12dで接続することによって形成されている。   The microchemical chip 1 has a flow channel 12 through which a fluid to be treated is circulated, two supply units 13a and 13b that allow the fluid to be treated to flow into the flow channel 12, a treatment unit 14, and a fluid after treatment to the outside. And a base 11 provided with a collecting portion 15 to be provided. The base body 11 includes a base body 20 having a groove portion formed on one surface and a lid body 21 which is a covering portion. The surface of the base body 20 on which the groove portions 33 and 34 are formed is covered with the lid body 21. 12 is formed. The flow path 12 has bent portions R1, R2, R3, and R4 in a region indicated by reference numeral 23 on the downstream side in the flow direction of the fluid to be treated from the position 22 to which the supply units 13a and 13b are connected. Yes. The bent portions R1 to R4 are formed by connecting two flow paths 12a and 12b having different distances from the surface of the base body 11 with two flow paths 12c and 12d extending in a direction perpendicular to the base surface. Yes.

供給部13aは、流路12に接続される供給流路17aと、供給流路17aの端部に設けられる供給口16aと、流路12に接続する位置22よりも被処理流体の流通方向上流側に設けられるマイクロポンプ18aとを含む。同様に、供給部13bは、供給流路17bと、供給口16bと、マイクロポンプ18bとを含む。供給口16a,16bは、外部から供給流路17a,17b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15は、流路12から被処理流体を外部に取出すことができるように開口で実現されている。   The supply unit 13a is connected to the flow path 12 upstream of the supply flow path 17a connected to the flow path 12, the supply port 16a provided at the end of the supply flow path 17a, and the position 22 connected to the flow path 12. And a micropump 18a provided on the side. Similarly, the supply part 13b contains the supply flow path 17b, the supply port 16b, and the micropump 18b. The supply ports 16a and 16b are opened so that the fluid to be processed can be injected into the supply channels 17a and 17b from the outside. The collection unit 15 is realized with an opening so that the fluid to be processed can be taken out from the flow path 12.

基体本体20の内部であって、処理部14の流路12の下方には、ヒータ19が設けられる。処理部14の流路12は、ヒータ19の上方を複数回数通過するように屈曲して形成される。基体11の表面には、ヒータ19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19から導出されている。この配線は、ヒータ19よりも抵抗値の低い金属材料で形成される。   A heater 19 is provided inside the base body 20 and below the flow path 12 of the processing unit 14. The flow path 12 of the processing unit 14 is formed to be bent so as to pass a plurality of times above the heater 19. A wiring (not shown) for connecting the heater 19 and an external power source is led out from the heater 19 on the surface of the base 11. This wiring is formed of a metal material having a resistance value lower than that of the heater 19.

マイクロ化学チップ1では、2つの供給部13a,13bから流路12に2種類の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14においてヒータ19を用いて流路12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15から導出させる。   In the microchemical chip 1, two kinds of fluids to be processed are respectively introduced into the flow path 12 from the two supply parts 13 a and 13 b and merged, and the flow path 12 is predetermined using the heater 19 in the processing part 14 as necessary. The two types of fluids to be treated are reacted with each other, and the obtained reaction product is led out from the collection unit 15.

流路12および供給流路17a,17bの断面積は、供給部13a,13b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は、2.5×10−3mm以上1mm以下であることが好ましい。しかしながら、断面積が2.5×10−3mm〜1mm程度の流路を流通する流体は、一般に層流状態で流れるので、2つの供給流路17a,17bを合流させただけでは、供給部13a,13bから流路12にそれぞれ流入され合流された2種類の被処理流体は、拡散のみによって混合される。したがって、合流された2種類の被処理流体を完全に混合させるためには長い流路を設ける必要があり、マイクロ化学チップの小型化には限界がある。 The cross-sectional areas of the flow channel 12 and the supply flow channels 17a and 17b are 2.5 × 10 −3 mm in order to efficiently send and mix the specimen, reagent, or cleaning solution flowing from the supply units 13a and 13b. it is preferably 2 or more 1 mm 2 or less. However, the fluid cross-sectional area flows through the 2.5 × 10 -3 mm 2 ~1mm 2 about the flow path, since generally flows in a laminar flow state, is only allowed to merge two supply passage 17a, the 17b, The two types of fluids to be processed that are respectively flowed into the flow path 12 from the supply units 13a and 13b and mixed together are mixed only by diffusion. Therefore, it is necessary to provide a long flow path in order to completely mix the two types of fluids to be treated, and there is a limit to downsizing the microchemical chip.

これに対し、本実施形態では、前述のように供給部13a,13bからそれぞれ流入されて合流された2種類の被処理流体が流通する領域23の流路12は屈曲部分R1〜R4を有しているので、合流された被処理流体が屈曲部分R1〜R4を通過する際に乱流を発生させることができる。これによって、合流された被処理流体を効率よく混合させることができ、混合に必要な流路12を短くすることができる。したがって、構成を大型化することなく、複数の被処理流体を効率よく混合することができるマイクロ化学チップ1を実現することができる。これによって、マイクロ化学チップを用いたマイクロ化学システムの小型化を図ることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the flow path 12 in the region 23 where the two types of fluids to be treated which are respectively flowed from the supply portions 13a and 13b and joined as described above has the bent portions R1 to R4. Therefore, turbulent flow can be generated when the joined fluids to be processed pass through the bent portions R1 to R4. Thereby, the joined fluids to be processed can be efficiently mixed, and the flow path 12 necessary for mixing can be shortened. Therefore, the microchemical chip 1 that can efficiently mix a plurality of fluids to be processed can be realized without increasing the size of the configuration. Thereby, the miniaturization of the microchemical system using the microchemical chip can be achieved.

また本実施形態では、流路12は、処理部14よりも被処理流体の流通方向上流側の領域23に屈曲部分R1〜R4を有しているので、合流された被処理流体は、処理部14に達する際には充分に混合されている。したがって、たとえば供給部13aから原料となる化合物を流入させ、供給部13bから試薬を流入させ、化合物と試薬とを合流させて処理部14のヒータ19で加熱することによって反応させる場合、化合物と試薬とが充分に混合された状態で加熱することができるので、化合物と試薬とを効率良く反応させ、採取部15から取出される反応生成物の収率を向上させることができる。   Moreover, in this embodiment, since the flow path 12 has bending part R1-R4 in the area | region 23 of the flow direction upstream of the to-be-processed fluid rather than the process part 14, the to-be-processed fluid merged is the process part. When reaching 14, it is well mixed. Therefore, for example, when a compound as a raw material is supplied from the supply unit 13a, a reagent is supplied from the supply unit 13b, the compound and the reagent are combined and heated by the heater 19 of the processing unit 14, the compound and the reagent are reacted. Can be heated in a sufficiently mixed state, so that the compound and the reagent can be reacted efficiently and the yield of the reaction product taken out from the collection unit 15 can be improved.

また前述のように、流路12の屈曲部分R1〜R4は、基体表面からの距離のそれぞれ異なる2つの流路12a,12bを、基体表面に対して垂直方向に延びる2つの流路12c,12dで接続することによって形成されている。すなわち、屈曲部分R1〜R4は、基体11の表面に対して平行な一平面上に形成されるのではなく、基体11の内部に立体的に形成されるので、流路12は領域23において立体的に屈曲して形成されることになる。この場合、屈曲部分を基体11の表面に対して平行な一平面上に平面的に形成することによって領域23の流路12を平面的に屈曲して形成した場合に比べ、領域23で屈曲した流路12の投影像が基体表面上で占める面積を小さくすることができる。したがって、マイクロ化学チップ1をさらに小型化することができる。   In addition, as described above, the bent portions R1 to R4 of the flow channel 12 have two flow channels 12c and 12d extending in a direction perpendicular to the substrate surface through two flow channels 12a and 12b having different distances from the substrate surface. It is formed by connecting with. That is, the bent portions R <b> 1 to R <b> 4 are not formed on one plane parallel to the surface of the substrate 11, but three-dimensionally formed inside the substrate 11. Therefore, it will be bent. In this case, the bent portion is bent in the region 23 as compared to the case where the flow path 12 in the region 23 is bent in a plane by forming the bent portion on a plane parallel to the surface of the substrate 11. The area occupied by the projected image of the channel 12 on the surface of the substrate can be reduced. Therefore, the microchemical chip 1 can be further reduced in size.

基体本体20には、セラミック材料、シリコン、ガラスまたは樹脂などから成るものを用いることができ、これらの中でもセラミック材料から成るものを用いることが好ましい。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、基体本体20がセラミック材料から成ることによって、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。基体本体20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。   The base body 20 can be made of a ceramic material, silicon, glass, resin, or the like, and among these, it is preferable to use a ceramic material. Since the ceramic material is superior in chemical resistance compared to a resin or the like, the base body 20 is made of a ceramic material, thereby obtaining the microchemical chip 1 that is excellent in chemical resistance and can be used under various conditions. it can. As the ceramic material constituting the base body 20, for example, an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a glass ceramic sintered body, or the like can be used.

蓋体21には、ガラスまたはセラミック材料から成るものを用いることができる。   The lid 21 can be made of glass or ceramic material.

流路12および供給流路17a,17bの断面積は、前述のように、供給部13a,13b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以上1mm以下であることが好ましい。流路12および供給流路17a,17bの断面積が1mm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12および供給流路17a,17bの断面積が2.5×10−3mm未満であると、マイクロポンプ18a,18b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12および供給流路17a,17bの断面積を2.5×10−3mm以上1mm以下とした。 As described above, the cross-sectional areas of the flow channel 12 and the supply flow channels 17a and 17b are 2.5 × in order to efficiently send and mix the specimen, reagent, or cleaning liquid flowing in from the supply units 13a and 13b. it is preferably 10 -3 mm 2 or more 1 mm 2 or less. If the cross-sectional area of the flow channel 12 and the supply flow channels 17a and 17b exceeds 1 mm 2 , the amount of the specimen, reagent, or washing solution to be fed becomes too large, increasing the reaction surface area per unit volume and reducing the reaction time. The effect of the microchemical chip that can be greatly reduced cannot be obtained sufficiently. Moreover, when the cross-sectional areas of the flow path 12 and the supply flow paths 17a and 17b are less than 2.5 × 10 −3 mm 2 , pressure loss due to the micropumps 18a and 18b becomes large, causing a problem in liquid feeding. Thus, the channel 12 and the supply passage 17a, and the cross-sectional area of the 17b 2.5 × 10 -3 mm 2 or more 1 mm 2 or less.

また、流路12および供給流路17a,17b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12および供給流路17a,17b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。   The width w of the flow channel 12 and the supply flow channels 17a and 17b is preferably 50 to 1000 μm, more preferably 100 to 500 μm. Further, the depth d of the flow channel 12 and the supply flow channels 17a and 17b is preferably 50 to 1000 μm, more preferably 100 to 500 μm, and the cross sectional area may be set. The relationship between the width and the depth is preferably short side length / long side length ≧ 0.4, and more preferably short side length / long side length ≧ 0.6. When the short side length / long side length is less than 0.4, the pressure loss increases and a problem occurs in liquid feeding.

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。   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.

なお、使用後のマイクロ化学チップ1は、供給部13a,13b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。   In addition, the used microchemical chip 1 can be used again if it is washed by supplying a cleaning liquid from the supply units 13a and 13b.

次に、図1に示すマイクロ化学チップ1の製造方法を説明する。本実施形態では、基体本体20がセラミック材料から成る場合について説明する。図2は、セラミックグリーンシート31,32の加工状態を示す平面図である。図3は、セラミックグリーンシート31,32を積層した状態を示す部分断面図である。   Next, a method for manufacturing the microchemical chip 1 shown in FIG. 1 will be described. In the present embodiment, a case where the base body 20 is made of a ceramic material will be described. FIG. 2 is a plan view showing a processed state of the ceramic green sheets 31 and 32. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a state in which the ceramic green sheets 31 and 32 are laminated.

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、基体本体20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。   First, an appropriate organic binder and solvent are mixed with the raw material powder, and if necessary, a plasticizer or a dispersant is added to form a slurry, which is then formed into a sheet by the doctor blade method or the calender roll method. A ceramic green sheet (also called a ceramic raw sheet) is formed. As the raw material powder, for example, when the base body 20 is made of an aluminum oxide sintered body, aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, calcium oxide, or the like is used.

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2枚用いて基体本体20を形成する。まず、図2(a)に示すように、1枚目のセラミックグリーンシート31の表面に型を押圧し、溝部33,34を形成する。また図2(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37を形成する。このとき、型には、セラミックグリーンシート31の場合は所望の溝部33,34の形状が転写された形状の型を用い、セラミックグリーンシート32の場合は所望の溝部37の形状が転写された型を用いる。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。   In the present embodiment, the base body 20 is formed using two ceramic green sheets formed in this manner. First, as shown in FIG. 2A, a mold is pressed against the surface of the first ceramic green sheet 31 to form the grooves 33 and 34. Further, as shown in FIG. 2 (b), a mold is pressed against the surface of the second ceramic green sheet 32 to form a groove 37. At this time, a die having a shape in which the shape of desired grooves 33 and 34 is transferred in the case of the ceramic green sheet 31 is used as a die, and a shape in which the shape of the desired groove 37 is transferred in the case of the ceramic green sheet 32. Is used. 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, the slurry is pressed 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.

また、図2(a)に示すように、セラミックグリーンシート31に、セラミックグリーンシート31の溝部33,34とセラミックグリーンシート32の溝部37とを連通するための貫通孔35,36を形成する。貫通孔35,36は、セラミックグリーンシート31をパンチで打ち抜くことによって形成することができる。またレーザやマイクロドリルなどを用いて形成することもできる。なお、この貫通孔35,36が、前述した基体表面に対して垂直方向に延びる流路12c,12dに対応するものである。   As shown in FIG. 2A, through holes 35 and 36 for communicating the groove portions 33 and 34 of the ceramic green sheet 31 and the groove portion 37 of the ceramic green sheet 32 are formed in the ceramic green sheet 31. The through holes 35 and 36 can be formed by punching the ceramic green sheet 31 with a punch. It can also be formed using a laser or a micro drill. The through holes 35 and 36 correspond to the flow paths 12c and 12d extending in the direction perpendicular to the substrate surface described above.

また、図2(b)に示すように、セラミックグリーンシート32の溝部37の形成された表面に、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19および外部電源接続用の配線パターン38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19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。   Further, as shown in FIG. 2B, the conductive paste is applied to the surface of the ceramic green sheet 32 where the groove 37 is formed in a predetermined shape by screen printing or the like, thereby connecting the heater 19 and the external power source. A wiring pattern 38 is formed. The conductive paste can be obtained by mixing an appropriate organic binder and a solvent with a metal material powder such as tungsten, molybdenum, manganese, copper, silver, nickel, palladium, or gold. As the conductive paste forming the heater 19, a paste obtained by adding 5 to 30% by weight of ceramic powder to the above-described metal material powder is used so that a predetermined resistance value is obtained after firing.

次に、図3に示すように、溝部37の形成されたセラミックグリーンシート32の表面に、溝部33,34の形成されたセラミックグリーンシート31を積層する。このとき、セラミックグリーンシート32の溝部37がセラミックグリーンシート31で覆われ、かつセラミックグリーンシート31の溝部33,34とセラミックグリーンシート32の溝部37とが、セラミックグリーンシート31に形成された貫通孔35,36で連通するように積層する。積層されたセラミックグリーンシート31,32を温度約1600℃で焼結させる。以上のようにして、図1に示す基体本体20を形成する。   Next, as shown in FIG. 3, the ceramic green sheet 31 in which the groove portions 33 and 34 are formed is laminated on the surface of the ceramic green sheet 32 in which the groove portion 37 is formed. At this time, the groove portion 37 of the ceramic green sheet 32 is covered with the ceramic green sheet 31, and the groove portions 33 and 34 of the ceramic green sheet 31 and the groove portion 37 of the ceramic green sheet 32 are formed in the through hole formed in the ceramic green sheet 31. Laminate 35 and 36 so as to communicate with each other. The laminated ceramic green sheets 31 and 32 are sintered at a temperature of about 1600 ° C. As described above, the base body 20 shown in FIG. 1 is formed.

図4は、蓋体21の構成を簡略化して示す平面図である。図4に示すように、たとえばガラスまたはセラミック材料などから成る基板41の供給口16a,16bおよび採取部15となるべく予め定められる位置に、図2(a)に示すセラミックグリーンシート31の溝部33に連通する貫通孔42a,42bおよび溝部34に連通する貫通孔43を形成し、蓋体21を得る。   FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the lid 21 in a simplified manner. As shown in FIG. 4, the supply ports 16 a and 16 b of the substrate 41 made of, for example, glass or a ceramic material, and the sampling portion 15 are positioned in the grooves 33 of the ceramic green sheet 31 shown in FIG. The through-holes 42 a and 42 b that communicate with each other and the through-hole 43 that communicates with the groove 34 are formed to obtain the lid 21.

基体本体20の溝部33,34が露出した表面に、蓋体21を接着する。蓋体21と基体本体20とは、たとえば蓋体21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21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。   The lid 21 is bonded to the surface of the base body 20 where the grooves 33 and 34 are exposed. For example, when the lid 21 is made of glass, the lid 21 and the base body 20 are bonded by heating and pressing, and when the lid 21 is made of a ceramic material, they are bonded by a glass adhesive or the like.

蓋体21の表面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)などの圧電材料44a,44bを貼り付けるとともに、圧電材料44a,44bに電圧を印加するための図示しない配線を形成する。圧電材料44a,44bは、印加された電圧に応じて伸縮することによって供給流路17a,17bの上方の蓋体21を振動させることができるので、圧電材料44a,44bを供給流路17a,17bの上方の蓋体21に貼り付けることによって、送液を行うマイクロポンプ18a,18bを形成することができる。 The predetermined is the position of the surface of the lid 21, for example, lead zirconate titanate (PZT; composition formula: Pb (Zr, Ti) O 3) a piezoelectric material 44a, such as, with paste 44b, the piezoelectric material 44a, 44b A wiring (not shown) for applying a voltage is formed. The piezoelectric materials 44a and 44b can vibrate the lid 21 above the supply flow paths 17a and 17b by expanding and contracting according to the applied voltage, so that the piezoelectric materials 44a and 44b are supplied to the supply flow paths 17a and 17b. The micropumps 18a and 18b for feeding liquid can be formed by sticking to the upper lid body 21.

以上のようにして、図1に示す基体11を形成し、マイクロ化学チップ1を得る。このように、基体11の表面からの距離のそれぞれ異なる複数の流路12a,12bが基体表面に対して垂直方向に延びる流路12c,12dで接続されて成る立体的な流路12を基体11の内部に形成することによって、供給部13a,13bが接続される位置22よりも被処理流体の流通方向下流側の領域23で流路12が屈曲しているマイクロ化学チップ1を製造することができる。   As described above, the substrate 11 shown in FIG. 1 is formed, and the microchemical chip 1 is obtained. In this manner, the three-dimensional flow path 12 formed by connecting the plurality of flow paths 12a and 12b having different distances from the surface of the base body 11 with the flow paths 12c and 12d extending in the direction perpendicular to the base surface is provided as the base body 11. The microchemical chip 1 in which the flow path 12 is bent in the region 23 downstream in the flow direction of the fluid to be processed from the position 22 to which the supply parts 13a and 13b are connected can be manufactured. it can.

また本実施形態では、セラミックグリーンシート31,32の表面に型を押圧して溝部33,34,37を形成し、溝部37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を焼結させることによって基体本体20を形成し、基体本体20の表面の溝部33,34を蓋体21で覆うことによって、流路12を有する基体11を形成する。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1を製造することができる。   In the present embodiment, the molds are pressed on the surfaces of the ceramic green sheets 31 and 32 to form the groove portions 33, 34, and 37, the ceramic green sheets 31 are laminated so as to cover the groove portions 37, and the laminated ceramic green sheets 31. 32 is sintered, and the base body 11 having the flow path 12 is formed by covering the grooves 33 and 34 on the surface of the base body 20 with the lid 21. Therefore, the microchemical chip 1 can be manufactured 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.

以上に述べたように、本実施形態のマイクロ化学チップ1は、2つの供給部13a,13b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。供給部が2つ以上設けられる場合、供給部は、1点で合流するように設けられる必要はなく、流路12の異なる位置に接続されるように設けられてもよい。この場合、各供給部が接続される位置よりも被処理流体の流通方向下流側の流路は、図1に示す領域23の流路12と同様に、屈曲していることが好ましい。   As described above, the microchemical chip 1 of the present embodiment includes the two supply units 13a and 13b, but is not limited thereto, and may include three or more supply units. When two or more supply units are provided, the supply units do not have to be provided to join at one point, and may be provided so as to be connected to different positions of the flow path 12. In this case, it is preferable that the flow path on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position where each supply unit is connected is bent similarly to the flow path 12 in the region 23 shown in FIG.

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。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。   Moreover, although the heater 29 is a structure provided in one place, it is not limited to this, You may provide in two or more places. Thus, a complicated reaction can be controlled by providing three or more supply units and two or more heaters. The heater 29 need not be provided when the reaction proceeds without heating.

また、本実施形態では、供給部13a,13bの接続される位置22よりも被処理流体の流通方向下流側の領域23の流路12は、基体11の表面からの距離のそれぞれ異なる2つの流路12a,12bが接続されることによって屈曲されるけれども、これに限定されることなく、基体11の表面からの距離のそれぞれ異なる3つ以上の流路が接続されることによって屈曲されてもよい。なお、流路12の屈曲される領域は、領域23に限定されるものではない。   In the present embodiment, the flow path 12 in the region 23 on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position 22 to which the supply units 13 a and 13 b are connected has two flow paths having different distances from the surface of the substrate 11. Although the passages 12a and 12b are bent by being connected, the present invention is not limited thereto, and the passages 12a and 12b may be bent by connecting three or more flow paths having different distances from the surface of the base 11. . The region where the flow path 12 is bent is not limited to the region 23.

また、本実施形態では、被処理流体の流通方向下流側である処理部14の流路12も屈曲部分を有しているので、合流された被処理流体には、処理部14の流路12を流通する際に乱流が発生するので、被処理流体を効率よく混合させることができる。   Further, in the present embodiment, the flow path 12 of the processing unit 14 on the downstream side in the flow direction of the processing fluid also has a bent portion. Since a turbulent flow is generated when flowing through the fluid, the fluid to be treated can be mixed efficiently.

また、本実施形態のマイクロ化学チップ1では、採取部15を設け、反応生成物を採取部15から導出させるけれども、採取部15または採取部15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生成物を検出することができる。この場合には、検出部よりも被処理流体の流通方向上流側の流路12に屈曲部分を形成することが好ましい。   Further, in the microchemical chip 1 of the present embodiment, the collection unit 15 is provided and the reaction product is led out from the collection unit 15, but the detection unit is located upstream of the collection unit 15 or the collection unit 15 in the flow direction of the fluid to be processed. The reaction product of a biochemical reaction such as a chemical reaction, an antigen-antibody reaction, or an enzyme reaction can be detected. In this case, it is preferable to form a bent portion in the flow path 12 on the upstream side in the flow direction of the fluid to be processed with respect to the detection unit.

また、本実施形態では、送液手段として、マイクロポンプ18a,18bを設ける構成であるけれども、マイクロポンプ18a,18bを設けない構成も可能である。この場合には、供給口16a,16b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16a,16b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。また供給口16a,16bから被処理流体を注入した後に、開口で実現されている採取部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。   In this embodiment, the micropumps 18a and 18b are provided as the liquid feeding means, but a configuration in which the micropumps 18a and 18b are not provided is also possible. In this case, when injecting the fluid to be processed from the supply ports 16a and 16b, the fluid to be processed is sent from the supply ports 16a and 16b to the collection unit 15 by pushing the fluid to be processed with a microsyringe or the like. be able to. Moreover, when inject | pouring, liquid can also be sent by injecting, applying pressure to a to-be-processed fluid with the pump etc. which are provided outside. Further, after injecting the fluid to be processed from the supply ports 16a and 16b, the liquid can be fed by sucking with a microsyringe or the like from the collection unit 15 realized by the opening.

また、蓋体21は基体本体20に接着されているけれども、これに限定されることなく、基体本体20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20と蓋体21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21を基体本体20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。   Further, the lid 21 is bonded to the base body 20, but is not limited thereto, and may be detachably attached to the base body 20. For example, a configuration in which silicone rubber or the like is sandwiched between the base body 20 and the lid 21 and pressure is applied to the entire microchemical chip may be employed. By allowing the lid 21 to be removed from the base body 20 in this manner, cleaning when reused becomes easy.

また、本実施形態のマイクロ化学チップ1の製造方法では、基体本体20は、溝部33,34および貫通孔35,36の形成されたセラミックグリーンシート31と溝部37の形成されたセラミックグリーンシート32との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。たとえば、セラミックグリーンシート31とセラミックグリーンシート32との間に、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、このセラミックグリーンシートの貫通孔とセラミックグリーンシート31の貫通孔によって、セラミックグリーンシート31の溝部33,34とセラミックグリーンシート32の溝部37とを連通させて基体本体20を形成すれば、基体11の表面からより深い位置に流路12aを形成することができる。   In the method of manufacturing the microchemical chip 1 of the present embodiment, the base body 20 includes the ceramic green sheet 31 in which the groove portions 33 and 34 and the through holes 35 and 36 are formed, and the ceramic green sheet 32 in which the groove portion 37 is formed. However, the present invention is not limited to this, and may be formed from three or more ceramic green sheets. For example, a ceramic green sheet having a through hole is laminated between the ceramic green sheet 31 and the ceramic green sheet 32, and the ceramic green sheet 31 is formed by the through hole of the ceramic green sheet and the through hole of the ceramic green sheet 31. When the base body 20 is formed by communicating the groove portions 33 and 34 with the groove portion 37 of the ceramic green sheet 32, the flow path 12a can be formed at a deeper position from the surface of the base body 11.

また、本実施形態のマイクロ化学チップ1の製造方法では、基体11は、セラミックグリーンシート31の表面の溝部33,34を露出させたまま焼成して基体本体20を形成した後、基体本体20の表面の溝部33,34を蓋体21で覆うことによって形成されるけれども、これに限定されることなく、セラミックグリーンシート31の表面に、溝部33,34に連通する蓋体21と同様の貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートをさらに積層して焼成することによって形成されてもよい。このようにして基体を形成すれば、基体本体20を形成した後に蓋体21を取り付ける必要がなくなるので、生産性を向上させることができる。また、マイクロポンプ18a,18bを構成する圧電材料44a,44bに前述のPZTのようなセラミック圧電材料を用いる場合には、溝部33,34に連通する貫通孔が形成されたセラミックグリーンシート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。   Further, in the method of manufacturing the microchemical chip 1 of the present embodiment, the base body 11 is fired while the groove portions 33 and 34 on the surface of the ceramic green sheet 31 are exposed to form the base body 20, and then the base body 20. Although it is formed by covering the groove portions 33 and 34 on the surface with the lid body 21, the present invention is not limited to this, and a through hole similar to the lid body 21 communicating with the groove portions 33 and 34 is formed on the surface of the ceramic green sheet 31. It may be formed by further laminating and firing a ceramic green sheet on which is formed. If the base is formed in this way, it is not necessary to attach the lid 21 after the base body 20 is formed, so that productivity can be improved. Further, when a ceramic piezoelectric material such as the above-described PZT is used for the piezoelectric materials 44a and 44b constituting the micropumps 18a and 18b, a ceramic green sheet in which a through hole communicating with the groove portions 33 and 34 is formed is predetermined. The ceramic piezoelectric material can be attached at a certain position and then fired at the same time.

以上のように本発明によれば、合流された複数の被処理流体を流路の屈曲部分を流通させることによって乱流を発生させて混合するので、従来のように拡散のみによって混合させる場合に比べて短い流路であっても、複数の被処理流体を高い混合効率で混合させることができる。また、複数の被処理流体が高い混合効率で充分に混合された状態で予め定める処理が施されるので、混合が不十分な場合に比べて、予め定める処理を確実に施すことができる。さらに、拡散のみによって混合させる場合に比べて流路の長さを短くすることができるので、マイクロ化学チップの小型化を図ることができる。   As described above, according to the present invention, a plurality of combined fluids to be processed are mixed by generating turbulent flow by circulating the bent portion of the flow path. Even in a shorter flow path, a plurality of fluids to be processed can be mixed with high mixing efficiency. Moreover, since the predetermined process is performed in a state where the plurality of fluids to be processed are sufficiently mixed with high mixing efficiency, the predetermined process can be reliably performed as compared with the case where the mixing is insufficient. Furthermore, since the length of the flow path can be shortened compared with the case of mixing only by diffusion, the microchemical chip can be miniaturized.

また本発明によれば、供給部が流路に接続される位置よりも被処理流体の流通方向下流側であって、採取部が流路に接続される位置よりも被処理流体の流通方向上流側に屈曲部分を有しているので、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流入させ、他方の供給部から試薬を流入させ、化合物と試薬とを充分に混合させて反応させた後、得られた化合物を採取部から取出すことのできる小型のマイクロ化学チップを得ることができる。   Further, according to the present invention, the fluid to be processed is downstream in the flow direction from the position where the supply unit is connected to the flow path, and the flow direction of the liquid to be processed is upstream from the position where the collection unit is connected to the flow path. Since it has a bent portion on the side, for example, it has two supply parts, a compound as a raw material is allowed to flow in from one supply part, and a reagent is allowed to flow in from the other supply part. After mixing and reacting, it is possible to obtain a small-sized microchemical chip capable of taking out the obtained compound from the collection part.

また本発明によれば、供給部が流路に接続される位置よりも被処理流体の流通方向下流側であって処理部よりも被処理流体の流通方向上流側に屈曲部分を有しているので、たとえば2つの供給部を設け、一方の供給部から原料となる化合物を流入させ、他方の供給部から試薬を流入させ、化合物と試薬とを合流させて処理部において加熱することによって反応させる場合に、化合物と試薬とを効率良く反応させ、反応生成物の収率を向上させることができる。   Moreover, according to this invention, it has a bending part in the distribution direction downstream of the to-be-processed fluid rather than the position where a supply part is connected to a flow path, and the upstream of the to-be-processed fluid in the distribution direction. Therefore, for example, two supply units are provided, a compound as a raw material is introduced from one supply unit, a reagent is introduced from the other supply unit, and the compound and the reagent are combined and heated in the processing unit to be reacted. In some cases, the compound and the reagent can be efficiently reacted to improve the yield of the reaction product.

また本発明によれば、流路の屈曲部分は基体表面からの距離のそれぞれ異なる複数の流路を、基板表面に対して垂直方向に延びる流路で接続することによって形成されるので、流路の屈曲部分の投影像が基体表面上で占める面積を小さくすることができ、マイクロ化学チップをさらに小型化することができる。   Further, according to the present invention, the bent portion of the flow path is formed by connecting a plurality of flow paths having different distances from the substrate surface by flow paths extending in a direction perpendicular to the substrate surface. The area occupied by the projected image of the bent portion on the substrate surface can be reduced, and the microchemical chip can be further miniaturized.

また本発明によれば、溝部が形成されたセラミックグリーンシートと、その表面の溝部を覆う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貫通孔で連通させる別のセラミックグリーンシートとを積層したものを、焼結させることによって基体を形成するので、供給部が接続される位置よりも被処理流体の流通方向下流側に屈曲部分が形成された流路を有するマイクロ化学チップを製造することができる。   Further, according to the present invention, the ceramic green sheet formed with the groove and the other ceramic green sheet that covers the groove on the surface and communicates the groove formed on each of the different ceramic green sheets through the through hole are laminated. Since the substrate is formed by sintering, a microchemical chip having a flow path in which a bent portion is formed on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply unit is connected can be manufactured. .

また本発明によれば、溝部が形成されたセラミックグリーンシートと、その表面の溝部を覆う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貫通孔で連通させる別のセラミックグリーンシートとを積層したものを、焼結させることによって基体本体を形成した後に、基体本体の表面の溝部を被覆部で覆うことによって基体を形成するので、供給部が接続される位置よりも被処理流体の流通方向下流側に屈曲部分が形成された流路を有するマイクロ化学チップを製造することができる。   Further, according to the present invention, the ceramic green sheet formed with the groove and the other ceramic green sheet that covers the groove on the surface and communicates the groove formed on each of the different ceramic green sheets through the through hole are laminated. After forming the base body by sintering, the base is formed by covering the groove on the surface of the base body with the covering portion, so that the fluid to be processed is downstream in the flow direction from the position where the supply portion is connected. It is possible to manufacture a microchemical chip having a channel in which a bent portion is formed.

図1(a)は、本発明の実施の一形態であるマイクロ化学チップ1の構成を簡略化して示す平面図である。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、II−IIおよびIII−IIIにおける断面構成を示す部分断面図である。FIG. 1A is a plan view showing a simplified configuration of a microchemical chip 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a partial cross-sectional view showing a cross-sectional configuration taken along cutting plane lines II, II-II, and III-III of the microchemical chip 1 shown in FIG. セラミックグリーンシート31,32の加工状態を示す平面図である。It is a top view which shows the processing state of the ceramic green sheets 31 and 32. FIG. セラミックグリーンシート31,32を積層した状態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the state where ceramic green sheets 31 and 32 were laminated. 蓋体21の構成を簡略化して示す平面図である。3 is a plan view showing a simplified configuration of a lid body 21. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロ化学チップ
11 基体
12,12a,12b,12c,12d 流路
13a,13b 供給部
14 処理部
15 採取部
16a,16b 供給口
17a,17b 供給流路
18a,18b マイクロポンプ
19 ヒータ
20 基体本体
21 蓋体
31,32 セラミックグリーンシート
33,34,37 溝部
35,36,42a,42b,43 貫通孔
38 配線パターン
41 基板
44a,44b 圧電材料
R1〜R4 屈曲部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micro chemical chip | tip 11 Base | substrate 12,12a, 12b, 12c, 12d Flow path 13a, 13b Supply part 14 Processing part 15 Sampling part 16a, 16b Supply port 17a, 17b Supply flow path 18a, 18b Micro pump 19 Heater 20 Base body 21 Lids 31, 32 Ceramic green sheets 33, 34, 37 Grooves 35, 36, 42a, 42b, 43 Through holes 38 Wiring patterns 41 Substrates 44a, 44b Piezoelectric materials R1 to R4 Bent portions

Claims (7)

被処理流体を流通させる流路と、前記流路に接続され且つ該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が設けられた基体を有し、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処理を施すマイクロ化学チップであって、
前記流路は、前記基体の表面に対して平行に延びる流路と、前記基体の表面に対して垂直に延びる流路とを接続してなる立体的な屈曲部分を有することを特徴とするマイクロ化学チップ。
A substrate having a flow path through which the fluid to be treated is circulated, and a plurality of supply portions that are connected to the flow path and allow a plurality of fluids to be treated to flow into the flow paths, respectively; A microchemical chip that causes a plurality of fluids to be treated to flow into the flow path and performs processing by joining the plurality of fluids to be treated,
The flow path has a three-dimensional bent portion formed by connecting a flow path extending parallel to the surface of the base and a flow path extending perpendicular to the surface of the base. Chemical chip.
前記流路は、前記立体的な屈曲部分より被処理流体の流通方向下流側に、前記基体の表面に対して平行な一平面上で屈曲してなる平面的な屈曲部を有することを特徴とする請求項1に記載のマイクロ化学チップ。 The flow path has a planar bent portion formed by bending on a plane parallel to the surface of the substrate on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the three-dimensional bent portion. The microchemical chip according to claim 1. 前記基体は、その内部にヒータを備え、
前記ヒータは、前記平面的な屈曲部の直下に位置することを特徴とする請求項2に記載のマイクロ化学チップ。
The base body includes a heater therein,
The microchemical chip according to claim 2, wherein the heater is located immediately below the planar bent portion.
前記立体的な屈曲部は、前記基体表面からの距離が異なる位置で、該基体表面に対して平行に延びる複数の流路と、前記基体の厚み方向に延びる流路とを接続してなることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のマイクロ化学チップ。 The three-dimensional bent portion is formed by connecting a plurality of channels extending in parallel to the substrate surface and channels extending in the thickness direction of the substrate at positions at different distances from the substrate surface. The microchemical chip according to claim 1, wherein: 前記基体はセラミック材料からなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のマイクロ化学チップ。 5. The microchemical chip according to claim 1, wherein the substrate is made of a ceramic material. 前記基体は、積層したセラミックグリーンシートを焼成一体化してなることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のマイクロ化学チップ。 6. The microchemical chip according to claim 1, wherein the substrate is formed by firing and integrating laminated ceramic green sheets. 前記基体に対してセラミックグリーンシートを焼成一体化してなる蓋体を備えることを特徴とする請求項6に記載のマイクロ化学チップ。 The microchemical chip according to claim 6, further comprising a lid formed by firing and integrating a ceramic green sheet on the base.
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