JP2006130599A - Micro-passage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ流路デバイスに関するものである。
更に,詳述すれば、マイクロ流路内の温度を測定する機能を有するマイクロ流路デバイスに関するものである。
The present invention relates to a microchannel device.
More specifically, the present invention relates to a microchannel device having a function of measuring the temperature in the microchannel.
マイクロ流路デバイスに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
図７は、従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
微量な液体を流して分離や分析を行うマイクロ流路デバイスの構成例を示したものである。
基板部１０１、光硬化性樹脂１０２、光透過性のあるカバー板１０３の順の３層で構成されている。
この流路デバイスは、基板部１０１とカバー基板１０３の間に未硬化の光硬化性樹脂を充填したのちに、光硬化反応によって流路パターン１０４の周辺部を硬化させることによって、流路パターン１０４が形成されて、マイクロ流路デバイスが一体に構成されている。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the main part configuration of a conventional example that is generally used conventionally.
An example of the configuration of a microchannel device that performs separation and analysis by flowing a small amount of liquid is shown.
It consists of three layers of a
In this flow channel device, the uncured photocurable resin is filled between the
ここで、基板部１０１に光透過性の材料を用いた場合には、送液側の注入口１０５，１０５’から試料液と反応液を外部ポンプによって流すことで、混合部１０６で反応によって生じた変化を吸光度変化として検出することができ、これをもとに微量な試料液体中の目的物質の濃度を知ることができる。
なお、混合液は廃液口１０７から排出される。
Here, in the case where a light-transmitting material is used for the
The mixed liquid is discharged from the
しかしながら、このような装置においては、マイクロ流路内の温度を測定することは出来ない。 However, in such an apparatus, the temperature in the microchannel cannot be measured.
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、マイクロ流路内の温度を測定する機能を有するマイクロ流路デバイスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a microchannel device having a function of measuring the temperature in the microchannel.
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１のマイクロ流路デバイスにおいては、
流体が流路に流されて反応物を生成するマイクロ流路デバイスにおいて、
前記流路に設けられ前記流体の温度を測定する測定手段を具備したことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, in the present invention, in the microchannel device of claim 1,
In a microchannel device in which a fluid is flowed through a channel to produce a reactant,
Measuring means provided in the flow path for measuring the temperature of the fluid is provided.
本発明の請求項２においては、請求項１記載のマイクロ流路デバイスにおいて、
前記測定手段は、熱電対が使用されたことを特徴とする。
In claim 2 of the present invention, in the microchannel device according to claim 1,
The measuring means uses a thermocouple.
本発明の請求項３においては、請求項１又は請求項２記載のマイクロ流路デバイスにおいて、
前記熱電対を保護する保護膜を有することを特徴とする。
In claim 3 of the present invention, in the microchannel device according to claim 1 or 2,
It has a protective film for protecting the thermocouple.
本発明の請求項４においては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のマイクロ流路デバイスにおいて、
前記保護膜は、シリコン酸化膜が使用されたことを特徴とする。
In claim 4 of the present invention, in the microchannel device according to any one of claims 1 to 3,
The protective film is a silicon oxide film.
本発明の請求項５においては、請求項１記載のマイクロ流路デバイスにおいて、
前記保護膜は、ポリイミドが使用されたことを特徴とする。
In claim 5 of the present invention, in the microchannel device according to claim 1,
The protective film is made of polyimide.
本発明の請求項６においては、請求項１記載のマイクロ流路デバイスにおいて、
前記保護膜は、フォトレジストが使用されたことを特徴とする。
In claim 6 of the present invention, in the microchannel device according to claim 1,
The protective film is a photoresist.
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
マイクロ流路内の温度を測定する機能を有するマイクロ流路デバイスを容易に実現することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the following effects can be obtained.
A microchannel device having a function of measuring the temperature in the microchannel can be easily realized.
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
測定手段は、熱電対が使用されたので、点に対する測定が容易であり、マイクロ測定に適し、温度測定の精度が向上出来るマイクロ流路デバイスが得られる。
According to claim 2 of the present invention, there are the following effects.
Since a thermocouple is used as the measurement means, measurement with respect to a point is easy, and a microchannel device suitable for micromeasurement and capable of improving the accuracy of temperature measurement is obtained.
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
熱電対を保護する保護膜を有するので、熱電対の耐久性が向上されたマイクロ流路デバイスが得られる。
According to claim 3 of the present invention, there are the following effects.
Since the protective film for protecting the thermocouple is provided, a microchannel device with improved thermocouple durability can be obtained.
本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
保護膜は、シリコン酸化膜が使用されたので、シリコン酸化膜は耐久性、耐食性が高く、耐久性、耐食性が高いるマイクロ流路デバイスが得られる。
According to claim 4 of the present invention, there are the following effects.
Since a silicon oxide film is used as the protective film, the silicon oxide film has high durability and corrosion resistance, and a microchannel device with high durability and corrosion resistance can be obtained.
本発明の請求項５によれば、次のような効果がある。
保護膜は、ポリイミドが使用されたので、ポリイミドは安価な割に耐久性が高く、安価で耐久性が高いマイクロ流路デバイスが得られる。
According to claim 5 of the present invention, there are the following effects.
Since polyimide is used for the protective film, polyimide has high durability for a low price, and a microchannel device with high price and high durability can be obtained.
本発明の請求項６によれば、次のような効果がある。
保護膜は、フォトレジストが使用されたので、フォトレジストは半導体プロセスで多用されており、、安価なマイクロ流路デバイスが得られる。
According to claim 6 of the present invention, there are the following effects.
Since a photoresist is used as the protective film, the photoresist is frequently used in the semiconductor process, and an inexpensive microchannel device can be obtained.
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の平面図、図３は図２のＡ―Ａ断面図である。
なお、図２において、熱電対１と流路２とは、分かり易くするために、点線でなく実線で示されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of a main part of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
In FIG. 2, the thermocouple 1 and the flow path 2 are shown not by dotted lines but by solid lines for easy understanding.
図において、
測定手段１は流路２に設けられ、流体ＦＬの温度を測定する。
この場合は、測定手段１は、絶縁性基板３上に電極１１と電極１２とが形成されて、熱電対が構成される。電極１１と電極１２としては、たとえばクロメル、アルメルなどの熱電対となる金属材料が選択されている。電極１１と電極１２の成膜手段としてはたとえばスパッタや蒸着が採用される。
絶縁性基板３は、例えば、ガラス基板が使用されている。
In the figure,
The measuring means 1 is provided in the flow path 2 and measures the temperature of the fluid FL.
In this case, the measuring means 1 includes an electrode 11 and an electrode 12 formed on the insulating substrate 3 to form a thermocouple. As the electrode 11 and the electrode 12, for example, a metal material serving as a thermocouple such as chromel or alumel is selected. As film forming means for the electrodes 11 and 12, for example, sputtering or vapor deposition is employed.
As the insulating substrate 3, for example, a glass substrate is used.
電極４と電極５とが、それぞれ電極１１と電極１２の一端に接続されている。電極４と電極５はワイアボンディングをするためのパッドとなる。
この場合は、ワイアボンディングに適した金属材料、たとえば金やアルミニウムが使用される。
Electrode 4 and electrode 5 are connected to one end of electrode 11 and electrode 12, respectively. The electrodes 4 and 5 serve as pads for wire bonding.
In this case, a metal material suitable for wire bonding, such as gold or aluminum, is used.
電極１１と電極１２の上に流路形成用膜６が設けられている。
流路形成用膜６は、例えば、フォトレジストや低融点ガラスが使用されている。
絶縁性基板７は、接着層８を介して流路形成用膜６に接着されている。
絶縁性基板７は、例えば、ガラス基板が使用されている。
A flow path forming film 6 is provided on the electrodes 11 and 12.
For the flow path forming film 6, for example, a photoresist or low-melting glass is used.
The insulating substrate 7 is bonded to the flow path forming film 6 via the adhesive layer 8.
As the insulating substrate 7, for example, a glass substrate is used.
接着層８は、例えば、接着剤、フォトレジストが使用されている。
絶縁性基板１と流路形成用膜６と絶縁性基板７とにより流路２が構成されている。
絶縁性基板７には、流路１に連通する流入穴７１と流出穴７２とが設けられている。
For example, an adhesive or a photoresist is used for the adhesive layer 8.
The insulating substrate 1, the flow path forming film 6, and the insulating substrate 7 constitute a flow path 2.
The insulating substrate 7 is provided with an inflow hole 71 and an outflow hole 72 that communicate with the flow path 1.
以上の構成において、本発明装置は、以下の如くして作製する。
絶縁性基板１上に電極１１を成膜してパターニングを行い、その上に電極１２を成膜してパターニングを行う。電極１１、電極１２としては、たとえばクロメル、アルメルなどの熱電対となる金属材料を選択する。成膜手段としては、たとえばスパッタや蒸着が採用される。
In the above configuration, the device of the present invention is manufactured as follows.
An electrode 11 is formed on the insulating substrate 1 for patterning, and an electrode 12 is formed on the electrode 11 for patterning. As the electrode 11 and the electrode 12, for example, a metal material serving as a thermocouple such as chromel or alumel is selected. For example, sputtering or vapor deposition is employed as the film forming means.
絶縁性基板３は、例えば、ガラス基板が使用されている。
電極４や電極５となる電極膜を成膜しパターニングを行う。
電極１１と電極１２の上に流路形成用膜６が設けられる。
流路形成用膜６を成膜後に、流路２となる形状にパターニングする。流路形成用膜６としてはたとえばフォトレジストや低融点ガラスが使用される。
As the insulating substrate 3, for example, a glass substrate is used.
An electrode film to be the electrode 4 or the electrode 5 is formed and patterned.
A channel forming film 6 is provided on the electrode 11 and the electrode 12.
After forming the flow path forming film 6, it is patterned into a shape to be the flow path 2. As the flow path forming film 6, for example, a photoresist or a low melting point glass is used.
絶縁性基板７には、流入穴７１と流出穴７２とが開けられ、基板７表面に接着層６が形成される。
絶縁性基板１と絶縁性基板５を、接着層６によって貼り合わせることにより完成する。
An inflow hole 71 and an outflow hole 72 are formed in the insulating substrate 7, and the adhesive layer 6 is formed on the surface of the substrate 7.
The insulating substrate 1 and the insulating substrate 5 are completed by bonding them together with the adhesive layer 6.
以上の構成において、以下の動作が行われる。
流入穴７１から流路２流体が流入され、流出穴７２から流体が流出される。
流路２内には電極１１と電極１２の接合部があり、熱電対１となっている。
熱電対１は、流路２内の所望の場所に複数個形成することができる。
In the above configuration, the following operation is performed.
The flow path 2 fluid flows in from the inflow hole 71, and the fluid flows out from the outflow hole 72.
In the flow path 2, there is a joint portion of the electrode 11 and the electrode 12, which is a thermocouple 1.
A plurality of thermocouples 1 can be formed at desired locations in the flow path 2.
熱電対１により流体の温度が測定出来る。
なお、電極４と電極５は、図のように近接して形成することにより、できるだけ温度差を小さくし、電極４と電極１１、電極５と電極１２で形成される寄生的な熱電対に発生する熱起電力の影響が小さくなるようにされている。
The temperature of the fluid can be measured by the thermocouple 1.
The electrodes 4 and 5 are formed close to each other as shown in the figure, so that the temperature difference is reduced as much as possible, and is generated in a parasitic thermocouple formed by the electrodes 4 and 11 and the electrodes 5 and 12. The influence of the thermoelectromotive force is reduced.
この結果、
マイクロ流路内の温度を測定する機能を有するマイクロ流路デバイスを容易に実現することができる。
測定手段１は、熱電対が使用されたので、点に対する測定が容易であり、マイクロ測定に適し、温度測定の精度が向上出来るマイクロ流路デバイスが得られる。
As a result,
A microchannel device having a function of measuring the temperature in the microchannel can be easily realized.
Since the measurement means 1 uses a thermocouple, measurement with respect to a point is easy, and a microchannel device that is suitable for micromeasurement and can improve the accuracy of temperature measurement is obtained.
図４は本発明の他の実施例の要部構成説明図、図５は図４の平面図、図６は図2のＢ−Ｂ断面図である。
なお、図５において、熱電対１と流路２とは、分かり易くするために、点線でなく実線で示されている。
FIG. 4 is an explanatory view showing the construction of the main part of another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a plan view of FIG. 4, and FIG.
In FIG. 5, the thermocouple 1 and the flow path 2 are shown not by dotted lines but by solid lines for easy understanding.
本実施例においては、熱電対１を保護する保護膜２１を有する。
この場合は、保護膜２１は、シリコン酸化膜が使用されている。
なお、保護膜２１は、ポリイミド、あるいはフォトレジストが使用されている。
In this embodiment, a protective film 21 for protecting the thermocouple 1 is provided.
In this case, the protective film 21 is a silicon oxide film.
The protective film 21 is made of polyimide or photoresist.
この結果、熱電対１を保護する保護膜２１を有するので、熱電対１の耐久性が向上されたマイクロ流路デバイスが得られる。
また、保護膜２１は、シリコン酸化膜が使用されたので、シリコン酸化膜は耐久性、耐食性が高く、耐久性、耐食性が高いるマイクロ流路デバイスが得られる。
As a result, since the protective film 21 for protecting the thermocouple 1 is provided, a microchannel device with improved durability of the thermocouple 1 can be obtained.
Further, since the silicon oxide film is used as the protective film 21, a microchannel device having high durability and corrosion resistance and high durability and corrosion resistance can be obtained.
保護膜２１に、ポリイミドが使用されれば、ポリイミドは安価な割に耐久性が高く、安価で耐久性が高いマイクロ流路デバイスが得られる。
保護膜２１に、フォトレジストが使用されれば、フォトレジストは半導体プロセスで多用されており、安価なマイクロ流路デバイスが得られる。
If polyimide is used for the protective film 21, the polyimide has a high durability for a low price, and an inexpensive and highly durable microchannel device can be obtained.
If a photoresist is used for the protective film 21, the photoresist is widely used in the semiconductor process, and an inexpensive microchannel device can be obtained.
なお、絶縁性基板１，７は、絶縁基板１，７そのものだけでなく、表面に絶縁膜を成膜した普通の基板でも良い，要するに、実質的に絶縁基板であれば良い。 The insulating substrates 1 and 7 may be not only the insulating substrates 1 and 7 themselves, but also an ordinary substrate having an insulating film formed on the surface, in other words, any substrate that is substantially an insulating substrate may be used.
なお、前述の実施例においては、絶縁性基板７は、接着層８を介して流路形成用膜６に接着されていると説明したが、これに限ることはなく、絶縁性基板７自体、あるいは流路形成用膜６自体が接着性を持っている場合は、接着層８は不要である。例えば、絶縁性基板７として、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などのようにそれ自体が接着性を持つ場合、あるいは流路形成用膜６として低融点ガラスが使用された場合である。 In the above-described embodiment, it has been described that the insulating substrate 7 is bonded to the flow path forming film 6 via the adhesive layer 8, but the present invention is not limited thereto, and the insulating substrate 7 itself, Alternatively, when the flow path forming film 6 itself has adhesiveness, the adhesive layer 8 is not necessary. For example, when the insulating substrate 7 itself has adhesive properties such as PDMS (polydimethylsiloxane), or when the low melting point glass is used as the flow path forming film 6.
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
The above description merely shows a specific preferred embodiment for the purpose of explanation and illustration of the present invention.
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.
１ 測定手段
１１ 電極
１２ 電極
２ 流路
３ 絶縁性基板
４ 電極
５ 電極
６ 流路形成用膜
７ 絶縁性基板
７１ 流入穴
７２ 流出穴
８ 接着層
２１ 保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring means 11 Electrode 12 Electrode 2 Flow path 3 Insulating substrate 4 Electrode 5 Electrode 6 Film for flow path formation 7 Insulating substrate 71 Inflow hole 72 Outflow hole 8 Adhesive layer 21 Protective film
Claims (6)
前記流路に設けられ前記流体の温度を測定する測定手段
を具備したことを特徴とするマイクロ流路デバイス。 In a microchannel device in which a fluid is flowed through a channel to produce a reactant,
A microchannel device comprising a measuring means provided in the channel for measuring the temperature of the fluid.
を特徴とする請求項１記載のマイクロ流路デバイス。 The microchannel device according to claim 1, wherein a thermocouple is used as the measurement unit.
を特徴とする請求項１又は請求項２記載のマイクロ流路デバイス。 The microchannel device according to claim 1, further comprising a protective film that protects the thermocouple.
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のマイクロ流路デバイス。 The microchannel device according to claim 1, wherein a silicon oxide film is used as the protective film.
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のマイクロ流路デバイス。 The microchannel device according to claim 1, wherein polyimide is used for the protective film.
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のマイクロ流路デバイス。
The microchannel device according to claim 1, wherein a photoresist is used for the protective film.
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