JP2012170854A - Micromixer, and method for manufacturing micromixer - Google Patents

Micromixer, and method for manufacturing micromixer Download PDF

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一浩 高橋
Kazuki Ishikawa
和樹 石川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micromixer which can efficiently divide flow paths and make them confluent, as well as a method for manufacturing the micromixer.SOLUTION: This micromixer comprises a mixing part which includes a plurality of continuous mixer compartments. Each mixer compartment includes a first dividing wall 71 which bifurcates the entire flow path into an upper flow path and a lower flow path, a second dividing wall 72 which divides the entire flow path into a left side flow path and a right side flow path, and runs continuously with the downstream side of the first dividing wall 71, a first guide wall 73 which guides the upper flow path to either a right or a left flow path, and a second guide wall 74 which guides the lower flow path to the other of the right or the left flow path. In addition, a coating is formed over the extent excepting an area where a flow path is constituted, of the surfaces of the upper and lower parts of a base (a primary coating forming process). In this extent and also, the extent including the surface where the first dividing wall 71 is formed, a coating is formed (a secondary coating forming process). Following these processes, the coating formed by the second coating forming process is removed after etching in an appropriate depth from the upper surface. Finally, an etching work is performed in an appropriate depth from the upper and lower surfaces of the base.

Description

本発明は、マイクロミキサーおよびその製造方法に関し、特に、薄膜状の基板を深堀エッチングすることにより形成されるマイクロミキサーおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a micromixer and a manufacturing method thereof, and more particularly to a micromixer formed by deep etching a thin film substrate and a manufacturing method thereof.

化学合成等の分野においては、小型装置を用いて短時間で高感度に微量流体の反応・分析を行う技術が切望されている。特に、マイクロ流路、ポンプ、バルブ、センサといった化学合成や分析に必要な要素を微細加工技術により小型化・集積化したμ−TAS(Micro Total Analysis Systems)が注目されているところである。μ−TASのうち、試薬合成に重要な要素としてマイクロミキサーがあり、このマイクロミキサーによって、必要な試薬を少量に抑え、また、試薬の流量、反応時間、加熱、冷却等の反応変数の制御性能を向上させることができる。従って、化学合成を高効率かつ安全に行うことができるのである。   In the field of chemical synthesis and the like, there is an urgent need for a technique for performing a reaction / analysis of a trace fluid with high sensitivity in a short time using a small apparatus. In particular, micro-TAS (Micro Total Analysis Systems), in which elements necessary for chemical synthesis and analysis such as microchannels, pumps, valves, and sensors are miniaturized and integrated by microfabrication technology, is drawing attention. Among micro-TAS, there is a micromixer as an important element for reagent synthesis. By this micromixer, the necessary reagents are reduced to a small amount, and control performance of reaction variables such as reagent flow rate, reaction time, heating, cooling, etc. Can be improved. Therefore, chemical synthesis can be performed with high efficiency and safety.

しかしながら、微細な寸法で形成されるマイクロ流路(マイクロチャンネル)では、流路寸法および流速がともに小さいことから、必然的にレイノルズ数が小さくなり、マイクロ流路内において乱流が起こりにくく、専ら層流となることが知られている。   However, in a microchannel (microchannel) formed with fine dimensions, both the channel size and the flow velocity are small, so the Reynolds number is inevitably small, and turbulence hardly occurs in the microchannel. It is known to be laminar.

従って、流体の混合は、流体同士の接触界面による分子拡散が支配的となり、単に合流させる程度では効率的に混合されないことがあった。そこで、マイクロ流路内において効率的に流体を混合するための手段として、ピエゾ素子または外部磁場によって撹拌させる能動ミキサーが提案され(非特許文献1および2参照)、また、微小構造により2次流れを促進する受動ミキサーが提案されている(非特許文献3参照)。   Accordingly, in the mixing of fluids, molecular diffusion due to the contact interface between the fluids is dominant, and the fluids may not be mixed efficiently to the extent that they are simply joined together. Therefore, as means for efficiently mixing the fluid in the microchannel, an active mixer that is stirred by a piezo element or an external magnetic field has been proposed (see Non-Patent Documents 1 and 2), and the secondary flow is caused by a microstructure. A passive mixer that promotes the above has been proposed (see Non-Patent Document 3).

これらのマイクロミキサーのうち、能動ミキサーは、短い流路で効果的に混合できるという利点があるものの、アクチュエーション機能を集積化するための製造プロセスが複雑となるものであり、また、外部電源を必要とするものであった。他方、受動ミキサーは、2次流れを起こす構造であることから、流路構造が複雑とならざるを得ず、圧力損失を招来させることとなり、チャンネルごとの性能にばらつきが生じることがあった。   Among these micromixers, the active mixer has the advantage that it can be effectively mixed in a short flow path, but the manufacturing process for integrating the actuation function is complicated, and an external power supply is also required. It was what I needed. On the other hand, since the passive mixer has a structure that causes a secondary flow, the flow path structure has to be complicated, and pressure loss is caused, resulting in variations in the performance of each channel.

これらの問題を解決すべく、液層を分割と混合を繰り返し、液層の厚みを指数関数的に薄くし、分子の拡散距離を短くする受動ミキサーが提案されている(非特許文献4および5参照)。しかしながら、前掲の受動ミキサーは、3次元的な流路構造を積層しつつ貼り合わせる等によって作製するものであることから、工程が複雑となり、また、貼り合わせ部分がずれることによって、ミキサー性能が左右されるという問題点があった。   In order to solve these problems, passive mixers have been proposed in which the liquid layer is repeatedly divided and mixed, the thickness of the liquid layer is reduced exponentially, and the diffusion distance of molecules is shortened (Non-Patent Documents 4 and 5). reference). However, since the passive mixer described above is manufactured by laminating and laminating a three-dimensional flow channel structure, the process becomes complicated, and the mixer performance is affected by shifting the bonding portion. There was a problem of being.

Z.Yang,et al,Sensors and Actuators A,93,pp.266−272(2001)Z. Yang, et al, Sensors and Actuators A, 93, pp. 266-272 (2001) K.S.Ryu,et al,Proc.mTAS‘03,pp.635−638(2003)K. S. Ryu, et al, Proc. mTAS '03, pp. 635-638 (2003) A.D.Stroock,et al,Science,295,pp.647−651(2002)A. D. Strook, et al, Science, 295, pp. 647-651 (2002) J.Branebjerg,et al,Proc.MEMS‘96,pp.441−446(1996)J. et al. Blanebjerg, et al, Proc. MEMS '96, pp. 441-446 (1996) W.H.Tan,et al,JSME Int.J.Series C,48,4,pp.425−435(2005)W. H. Tan, et al, JSME Int. J. et al. Series C, 48, 4, pp. 425-435 (2005) T.Noda,et al,Proc.mTAS‘08,pp.1057−1059(2005)T.A. Noda, et al, Proc. mTAS '08, pp. 1057-1059 (2005) T.Saito,et al,APCOT‘10,BMF11(2010)T.A. Saito, et al, APCOT'10, BMF11 (2010)

そこで、本願の発明者らは、半導体プロセス技術、特に、深堀エッチング(DRIE:Deep Reactive Ion Etching)技術を利用して、薄膜状基板の両面から浸食させ、3次元的な流路構造を作製したマイクロミキサーを提案した(非特許文献6および7参照)。上記提案のマイクロミキサーの構造は、図6に示すように、流路を左右に分割する分割壁171が設けられ、その直前において、流路の上部を部分的に遮蔽するとともに左右いずれかの流路に案内する上部流路案内部172と、流路の下部を部分的に遮蔽しつつ前記と異なる方向の流路に案内する下部流路案内部173とを設けた構成であった。このような案内部172,173によって、流路断面全体のうち上部流入口と下部流入口とが設けられることとなり、これらを経由した流体が分割壁171で分割される左右の流路に流入させることができるものであった。   Therefore, the inventors of the present application have eroded from both surfaces of a thin film substrate by using a semiconductor process technology, in particular, a deep reactive ion etching (DRIE) technology, to produce a three-dimensional channel structure. A micromixer was proposed (see Non-Patent Documents 6 and 7). As shown in FIG. 6, the proposed micromixer structure is provided with a dividing wall 171 that divides the flow path into left and right sides. In this configuration, an upper channel guide 172 that guides the road and a lower channel guide 173 that guides the channel in a direction different from the above while partially shielding the lower part of the channel. By such guide portions 172 and 173, an upper inlet and a lower inlet are provided in the entire cross section of the flow path, and the fluid passing through these flows into the left and right flow paths divided by the dividing wall 171. It was something that could be done.

ところが、上記構成のマイクロミキサーでは、流路の側壁付近を流れる流体の速度が遅く、上下に分かれて位置する流入口に関係なく側壁に近い流入口に流れ込むこととなり、側壁付近を流れる流体が混合されずに残る状態となることがあった。この結果、分割壁直前の流体のうち、上側に流れる流体と下側に流れる流体とが明確に分割されず、流体全体が十分に混合されないことがあった。   However, in the micromixer configured as described above, the velocity of the fluid flowing near the side wall of the flow path is slow, and the fluid flowing near the side wall is mixed regardless of the inlet located separately in the upper and lower sides. In some cases, it was left untouched. As a result, among the fluid immediately before the dividing wall, the fluid flowing upward and the fluid flowing downward are not clearly divided, and the entire fluid may not be sufficiently mixed.

本発明は、上記諸点にかんがみてなされたものであって、その目的とするところは、流路を左右に分割する直前において、流路を上下に分岐させることによって、効率良く分割・合流させることができるマイクロミキサーを提供するとともに、当該マイクロミキサーを製造するための方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and the object of the present invention is to efficiently divide and merge the flow paths by dividing them up and down immediately before dividing the flow paths into left and right. It is providing the micromixer which can be manufactured, and providing the method for manufacturing the said micromixer.

そこで、マイクロミキサーにかかる請求項1に記載の発明は、複数の流体を供給する供給部と、該供給部から供給された複数の流体を混合する混合部と、混合後の流体を排出する排出部とを備えたマイクロミキサーであって、前記混合部は、連続する複数のミキサー部を有し、各ミキサー部は、流路全体を上部流路および下部流路に分岐する第一の分割壁と、この第一の分割壁の下流側に連続しつつ該流路全体を左側流路および右側流路に分割する第二の分割壁と、前記上部流路を左右流路のいずれか一方に案内する第一の案内壁と、前記下部流路を左右流路の他方に案内する第二の案内壁とを備えることを特徴とするものである。   Accordingly, the invention according to claim 1 according to the micromixer includes a supply unit that supplies a plurality of fluids, a mixing unit that mixes the plurality of fluids supplied from the supply unit, and a discharge that discharges the fluid after mixing. The mixing section has a plurality of continuous mixer sections, and each mixer section is a first dividing wall that branches the entire flow path into an upper flow path and a lower flow path A second dividing wall that divides the entire channel into a left channel and a right channel while continuing downstream of the first dividing wall, and the upper channel into one of the left and right channels. A first guide wall for guiding and a second guide wall for guiding the lower flow path to the other of the left and right flow paths are provided.

上記構成によれば、流路を左右に分割する第二の分割壁の直前において第一の分割壁によって流体が上下に分岐されることとなり、側壁付近を流れる流体についても上下に分岐させた後、これらを左右の流路に案内することができる。従って、左右の流路に流入する直前において上下に分岐された流体は、強制的に左右の流路に流入されることとなることから、流路側壁付近を流れる流体についても混合され得ることとなるのである。   According to the above configuration, the fluid is branched up and down by the first dividing wall immediately before the second dividing wall that divides the flow path into the left and right, and the fluid flowing near the side wall is also branched up and down. These can be guided to the left and right channels. Therefore, since the fluid branched up and down immediately before flowing into the left and right flow paths is forced to flow into the left and right flow paths, the fluid flowing in the vicinity of the flow path side walls can be mixed. It becomes.

また、請求項2に記載の発明は、前記混合部が、前記上部流路が前記右側流路に案内され、前記下部流路が前記左側流路に案内される第一のミキサー部と、前記上部流路が前記左側流路に案内され、前記下部流路が前記右側流路に案内される第二のミキサー部とを混在された混合部であることを特徴とする。   In the invention according to claim 2, the mixing unit includes a first mixer unit in which the upper channel is guided to the right channel and the lower channel is guided to the left channel; The upper flow path is guided to the left flow path, and the lower flow path is a mixing unit including a second mixer section guided to the right flow path.

上記構成によれば、第一の分割壁によって分岐される流体が右側流路および左側流路の双方を経由することが可能となる。このことにより、複数のミキサー部を経過した後の状態において、上部流路を流れる流体の一部が常に右側流路を通過すること、または、下部流路を流れる流体の一部が左側流路のみを経過することがなく、全体として流体の分散状態を進行させることができる。   According to the above configuration, the fluid branched by the first dividing wall can pass through both the right channel and the left channel. This allows a part of the fluid flowing through the upper flow path to always pass through the right flow path or a part of the fluid flowing through the lower flow path in the state after passing through the plurality of mixer sections. As a whole, the fluid dispersion state can be advanced.

請求項3に記載の発明は、前記混合部が、前記第一のミキサー部と前記第二のミキサー部とを、交互に配置されてなる混合部であることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that the mixing section is a mixing section in which the first mixer section and the second mixer section are alternately arranged.

上記構成によれば、第一の分割壁で分岐されて上部流路を流れる流体は右側流路および左側流路を順次通過し、また、下側流路を流れる流体は左側流路および右側流路を順次経過することとなり、2番目のミキサー部を経由した時点において、流路左右の壁面付近を流れる流体は、相互に交差することによって適度に分散されることとなる。   According to the above configuration, the fluid that is branched by the first dividing wall and flows through the upper channel sequentially passes through the right channel and the left channel, and the fluid that flows through the lower channel is the left channel and the right channel. The fluid passes through the path sequentially, and when flowing through the second mixer section, the fluid flowing in the vicinity of the wall surfaces on the left and right sides of the flow path is appropriately dispersed by crossing each other.

マイクロミキサーの製造方法にかかる請求項4に記載の発明は、所定肉厚の基板の適宜位置に流路を形成する流路形成工程と、前記基板の上部表面および下部表面にそれぞれ板状部材を積層する積層工程とを含み、前記流路形成工程は、前記基板の上部表面において、前記供給部、混合部および排出部が形成される範囲を除く表面、ならびに、前記ミキサー部の第二の分割壁および第一の案内壁が形成される部分の表面に被膜を形成する第1次成膜工程と、前記第1次成膜工程により形成された被膜の表面および第一の分割壁が形成される表面に被膜を形成する第2次成膜工程と、前記基板の上部表面からエッチングする第1次エッチング工程と、前記第2次成膜工程で形成した被膜を除去する工程と、前記基板の上部表面からエッチングする第2次エッチング工程と、前記基板の下部表面において、前記供給部、混合部および排出部が形成される範囲を除く表面、ならびに、前記ミキサー部の第二の分割壁が形成される部分の表面に被膜を形成する第3次成膜工程と、前記基板の下部表面からエッチングする第3次エッチング工程とを含む浸食工程であることを特徴とする。   The invention according to claim 4 according to the method of manufacturing a micromixer includes a flow path forming step of forming a flow path at an appropriate position of a substrate having a predetermined thickness, and plate-like members on the upper surface and the lower surface of the substrate, respectively. The flow path forming step includes, on the upper surface of the substrate, a surface excluding a range where the supply unit, the mixing unit, and the discharge unit are formed, and a second division of the mixer unit A first film forming step of forming a film on the surface of the portion where the wall and the first guide wall are formed, and a surface of the film formed by the first film forming step and a first dividing wall. A second film forming process for forming a film on the surface of the substrate, a first etching process for etching from the upper surface of the substrate, a process for removing the film formed in the second film forming process, Etch from top surface Second etching step, and the surface of the lower surface of the substrate excluding the range where the supply unit, the mixing unit and the discharge unit are formed, and the surface of the part where the second dividing wall of the mixer unit is formed It is an erosion process including a third film forming process for forming a film on the substrate and a third etching process for etching from the lower surface of the substrate.

上記構成によれば、第1次成膜工程および第3次成膜工程では、マイクロミキサーを形成する基板のうち、全くエッチング加工の必要性がない範囲の基板の上下表面に被膜が形成されることとなり、さらに、第2次成膜工程では、前記第1次成膜工程により被膜形成された範囲のほかに第一の分割壁が形成される範囲を含む部分に被膜を形成することができる。これにより、第1次エッチングでは、前記第2次成膜工程で被膜が形成された範囲を除く部分、すなわち、供給部および排出部と、混合部のうち流路を形成する部分をエッチングすることができる。さらに、第2次成膜工程により形成された被膜を除去した後に第2次エッチング工程を行うことにより、第1次エッチング工程による浸食される部分に第一の分割壁の表面を形成する部分を含めた範囲について浸食させることができ、第1次エッチングにおいてのみ浸食されなかった第1の分割壁が形成される範囲については、当該エッチングの深度に相当する寸法と同程度の肉厚の非浸食部分が形成されることとなる。さらに、第3次エッチングによって、基板の裏面側をエッチングすることにより、第一の分割壁を流路の内部に形成することができる。   According to the above configuration, in the first film forming process and the third film forming process, coatings are formed on the upper and lower surfaces of the substrate in the range where there is no need for etching processing among the substrates forming the micromixer. Furthermore, in the second film formation step, a film can be formed in a portion including a range where the first dividing wall is formed in addition to the range where the film is formed in the first film formation step. . Thereby, in the primary etching, a portion excluding the range where the film is formed in the secondary film forming step, that is, a portion of the supply portion and the discharge portion, and the mixing portion where the flow path is formed is etched. Can do. Further, by removing the film formed in the second film formation step and performing the second etching step, a portion for forming the surface of the first dividing wall on the portion to be eroded by the first etching step. The range in which the first divided wall that can be eroded in the included range and is not eroded only in the first etching is formed is not eroded with a thickness similar to the dimension corresponding to the depth of the etching. A part will be formed. Further, the first dividing wall can be formed inside the flow path by etching the back side of the substrate by the third etching.

請求項5に記載の発明は、前記基板がシリコン基板であり、前記第1次成膜工程と前記第3次成膜工程が、シリコン酸化膜を形成する成膜工程であることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is characterized in that the substrate is a silicon substrate, and the first film formation step and the third film formation step are film formation steps for forming a silicon oxide film. .

上記構成によれば、熱酸化法による場合は、成膜材料を積層することなく、基板を酸化させることで被膜を形成することができる。また、塗布法による場合は、シリコン基板上の所定個所のシリコン酸化膜を容易に成膜できることとなる。   According to the above configuration, in the case of the thermal oxidation method, the film can be formed by oxidizing the substrate without stacking the film forming material. Further, when the coating method is used, a silicon oxide film at a predetermined location on the silicon substrate can be easily formed.

請求項6に記載の発明は、前記各エッチング工程が反応性イオンエッチング(RIE)によるものであり、前記第1次エッチング工程が、作製すべき前記第一の分割壁の肉厚に相当する寸法よりも大きい深度まで浸食を行うエッチング工程であり、前記第2次および第3次エッチング工程が、前記基板の肉厚の1/2の寸法から前記分割壁の1/2の寸法を差し引いた程度の深度まで浸食するエッチング工程であることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, each of the etching steps is based on reactive ion etching (RIE), and the first etching step has a dimension corresponding to the thickness of the first dividing wall to be manufactured. An etching process that erodes to a greater depth than the second and third etching processes, in which the dimension of 1/2 of the dividing wall is subtracted from the dimension of 1/2 of the thickness of the substrate. It is an etching process that erodes to a depth of 2 mm.

上記構成によれば、第1次エッチング工程により、流路を構成するために浸食されるべき部分をエッチングする際に、第一の分割壁を形成すべき範囲については浸食されず、その深度に相当する部分が非浸食部分として残存することとなる。そして、流路を形成するために浸食するべき深度(基板の肉厚−分割壁の肉厚)を基板の上部表面側から浸食するとともに、下部表面側からも浸食し、それぞれ、上記深度(基板の肉厚−分割壁の肉厚)の浸食を行うことによって、基板の肉厚全体(流路となる部分の全体)を浸食させることができるとともに、流路深さの1/2の位置に第一の分割壁を形成することができる。なお、第1次エッチング工程において、作製すべき第一の分割壁の肉厚よりも大きい深度まで浸食させるのは、反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)によってエッチング加工がなされる場合、既に浸食されて深くなった表面よりも浸食されていない浅い表面のエッチングレートが早いことから、これらのエッチングレートを加味して大きく浸食させるのである。   According to the above configuration, when the portion to be eroded to form the flow path is etched by the first etching step, the area where the first dividing wall is to be formed is not eroded and the depth thereof is reduced. The corresponding part remains as a non-erodible part. Then, the depth to be eroded to form the flow path (thickness of the substrate−thickness of the dividing wall) is eroded from the upper surface side of the substrate and also eroded from the lower surface side. Erosion (thickness of the dividing wall−thickness of the dividing wall) can erode the entire thickness of the substrate (entire part of the flow path), and at a position half the flow path depth. A first dividing wall can be formed. In the first etching step, the erosion to a depth larger than the thickness of the first dividing wall to be produced is already performed when etching is performed by reactive ion etching (RIE). Since the etching rate of the shallow surface which is not eroded is faster than the surface which has been eroded and deepened, the etching rate is taken into account and the erosion is greatly increased.

マイクロミキサーにかかる本発明によれば、混合部の一つのミキサー部に流入した異なる複数種類の流体に対し、上部流路を通過する流体と、下部流路を通過する流体とに分割し、さらに、これらの流体の流路を左右に変換することができることから、当該複数種類の流体を二層に分割した後、これを混合させることができる。従って、複数個(n個)のミキサー部を連続して設けることにより、上記分割および混合が複数回(n回)繰り返されることから、2の分割および混合が繰り返されることとなる。これにより、複数種類の流体を十分に混合させることができる。また、流体間の分子拡散を考慮しなければ、1個のミキサー部を経由することにより、分割された層の厚みは1/2となり、n個のミキサー部を経由すれば、1/2の極めて薄い層の集合流体とすることができる。そして、このような薄い層によって混合された流体は、各層の流体がともに接近することから、分子拡散の進行を期待することができる。 According to the present invention relating to the micromixer, for a plurality of different types of fluid that have flowed into one mixer section of the mixing section, the fluid is divided into a fluid that passes through the upper flow path and a fluid that passes through the lower flow path, Since the flow paths of these fluids can be converted to the left and right, the plurality of types of fluids can be divided into two layers and then mixed. Accordingly, by providing a plurality (n) of mixer sections in succession, the above division and mixing are repeated a plurality of times (n times), so that 2 n divisions and mixings are repeated. Thereby, a plurality of types of fluids can be sufficiently mixed. Further, if considering the molecular diffusion between fluids, by way of one mixer, the thickness of the divided layers 1/2, if via the n mixer, 1/2 n A very thin layer of aggregate fluid. And the fluid mixed by such a thin layer can expect the progress of molecular diffusion since the fluid of each layer approaches together.

製造方法にかかる本発明によれば、流路を上下に分割する第一の分割壁は、第1次エッチング工程において浸食されなかった部分が、最終的に残存することによって形成され、流路を左右に分割する第二の分割壁は、浸食されなかった部分が壁状に残存することによって形成されることとなる。さらに、第一の分割壁によって分割される上部流路側には、浸食されずに残存する第一の案内壁が形成され、下部流路の側には、同様に第二の案内壁が形成されることとなる。このようにして、第一の分割壁によって分割される上部流路および下部流路を形成するとともに、第一および第二の案内壁によって上下部流路がそれぞれ左右流路のいずれかに連続するように構成することができる。なお、前記流路は、前記エッチング工程により浸食された基板の上部表面および下部表面に板状部材を積層することによって、最終的な流路として機能することとなるものである。   According to the present invention relating to the manufacturing method, the first dividing wall that divides the flow path up and down is formed by finally remaining portions that have not been eroded in the first etching step. The second dividing wall that is divided into left and right is formed by the part that has not been eroded remaining in the shape of a wall. Furthermore, a first guide wall that remains without being eroded is formed on the upper flow path side divided by the first dividing wall, and a second guide wall is similarly formed on the lower flow path side. The Rukoto. In this way, the upper flow path and the lower flow path divided by the first dividing wall are formed, and the upper and lower flow paths are respectively connected to either the left or right flow path by the first and second guide walls. It can be constituted as follows. In addition, the said flow path will function as a final flow path by laminating | stacking a plate-shaped member on the upper surface and lower surface of the board | substrate eroded by the said etching process.

マイクロミキサーにかかる実施形態の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of embodiment concerning a micro mixer. マイクロミキサーを構成する基板の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the board | substrate which comprises a micromixer. 1つのミキサー部を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows one mixer part. マイクロミキサーの混合部を通過する流体の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the fluid which passes the mixing part of a micromixer. マイクロミキサーの製造方法にかかる実施形態の説明図である。It is explanatory drawing of embodiment concerning the manufacturing method of a micro mixer. 従来のマイクロミキサーのミキサー部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mixer part of the conventional micromixer. (a)は、実験に使用したマイクロミキサーの拡大写真である。(b)は、実験に使用したマクロミキサーの全体を示す拡大写真である。(A) is an enlarged photograph of the micromixer used in the experiment. (B) is an enlarged photograph showing the entire macro mixer used in the experiment. 実験1における各流路の蛍光強度の測定結果のグラフである。6 is a graph of the measurement result of the fluorescence intensity of each channel in Experiment 1. FIG. 実験1において、マイクロミキサーの流路内を通過する流体の蛍光顕微鏡写真である。In Experiment 1, it is the fluorescence micrograph of the fluid which passes through the inside of the flow path of a micromixer. 実験2における各流路の蛍光強度の測定結果のグラフである。10 is a graph of the measurement result of the fluorescence intensity of each channel in Experiment 2. 実験2において、マイクロミキサーの流路内を通過する流体の蛍光顕微鏡写真である。In Experiment 2, it is the fluorescence micrograph of the fluid which passes the inside of the flow path of a micromixer.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、マイクロミキサーに係る発明の実施形態の概略を示す説明図である。この図に示すように、本実施形態は、流体が通過できる空間が形成される基板Aの両面に平滑な板状部材B,Cが積層されることによって、基板Aの空間によって流路が構成されるものである。従って、基板Aには、板状部材B,Cが積層された状態で各種機能を有する空間が形成されるものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an embodiment of the invention related to a micromixer. As shown in this figure, in this embodiment, smooth plate-like members B and C are laminated on both surfaces of a substrate A where a space through which a fluid can pass is formed, whereby a flow path is configured by the space of the substrate A. It is what is done. Therefore, a space having various functions is formed on the substrate A in a state where the plate-like members B and C are laminated.

つまり、基板Aには、混合すべき流体を供給するための供給部を形成する領域(供給部形成領域)1と、供給された流体を混合する混合部を形成する領域(混合部形成領域)2と、混合後の流体を排出するための排出部を形成する領域(排出部形成領域)3とが設けられている。各領域1,2,3は、基板Aを貫通するように構成され、これらが、板状部材B,Cの積層によって流路を構成するものである。   That is, on the substrate A, a region (supply unit forming region) 1 for forming a supply unit for supplying a fluid to be mixed and a region (mixing unit forming region) for forming a mixing unit for mixing the supplied fluid are formed. 2 and a region (discharge portion forming region) 3 for forming a discharge portion for discharging the mixed fluid. Each region 1, 2 and 3 is configured to penetrate the substrate A, and these constitute a flow path by the lamination of the plate-like members B and C.

さらに、供給部形成領域1は、2本の分岐流路形成部11,12と、これらが合流する1本の合流路形成部13とで構成されている。これらが、板状部材B,Cによって2本の分岐流路および1本の合流路が形成されることとなる。なお、基板Aの上部表面に積層される板状部材Bには、流体の供給口4,5が貫設されており、板状部材Bを基板Aに積層するとき、当該供給口4,5が分岐流路形成部11,12の先端に連続することとなり、当該分岐流路形成部11,12によって構成される分岐流路に流体を供給することができるものである。   Furthermore, the supply part formation area 1 is comprised by the two branch flow path formation parts 11 and 12 and the one joint flow path formation part 13 in which these merge. As a result, the plate-like members B and C form two branch channels and one combined channel. The plate-like member B laminated on the upper surface of the substrate A is provided with fluid supply ports 4, 5, and when the plate-like member B is laminated on the substrate A, the supply ports 4, 5 are provided. Is continuous to the tips of the branch flow path forming portions 11 and 12, and fluid can be supplied to the branch flow path constituted by the branch flow path forming portions 11 and 12.

また、排出部形成領域3は、同様に板状部材B,Cが積層されることによって排出部が構成されるものであって、適宜長さの流路形成領域31によって構成されている。さらに、板状部材Bには排出口6が貫設されており、板状部材Bを積層するとき、この排出口6が流路形成領域の末端に連続するように設けられている。   Similarly, the discharge portion forming region 3 is configured by stacking the plate-like members B and C to form a discharge portion, and is configured by a flow path forming region 31 having an appropriate length. Further, the plate-like member B is provided with a discharge port 6, and when the plate-like member B is stacked, the discharge port 6 is provided so as to be continuous with the end of the flow path forming region.

ところで、混合部形成領域2には、ミキサー部が形成される領域(ミキサー部形成領域)21が設けられ、その前後には、供給部形成領域1および排出部形成領域3に連続するための流路が形成される領域(流路形成領域)22,23が設けられている。ミキサー部形成領域21は、板状部材B,Cが積層されることによって、複数のミキサー部が形成されるものである。   By the way, the mixing part forming area 2 is provided with an area (mixer part forming area) 21 in which a mixer part is formed, and before and after that, a flow for continuing to the supply part forming area 1 and the discharging part forming area 3 is provided. Regions (channel formation regions) 22 and 23 in which paths are formed are provided. The mixer part forming region 21 is formed by laminating the plate-like members B and C to form a plurality of mixer parts.

ここで、ミキサー部形成領域21について詳述する。図2は、ミキサー部形成領域21の詳細を示す図であり、図3は、1つのミキサー部を示す図である。図2に示すように、ミキサー部形成領域21には、複数のミキサー部個別領域7,8・・・が連続して設けられており、個々のミキサー部個別領域7は、第一の分割壁71と、第二の分割壁72と、第一の案内壁73および第二の案内壁74が設けられている。第一の分割壁(以下、水平分割壁と表記する場合がある)71は、平面部を水平方向にしつつ基板Aの肉厚Dの方向に対し、その中央付近に設けられ、流路を上部と下部に分割するものである。第二の分割壁(以下、垂直分割壁と表記する場合がある)72は、平面部を水平分割壁71の平面部に直交する方向としつつ、流路全体の流路幅Hの方向に対し、その中央付近に設けられており、流路を左右に分割するようになっている。また、案内壁73,74は、いずれも垂直分割壁72に連続しつつ、水平分割壁71の上部表面および下部表面に立設されている。   Here, the mixer portion forming region 21 will be described in detail. FIG. 2 is a diagram showing details of the mixer section forming region 21, and FIG. 3 is a diagram showing one mixer section. As shown in FIG. 2, a plurality of mixer unit individual regions 7, 8... Are continuously provided in the mixer unit forming region 21, and each mixer unit individual region 7 has a first dividing wall. 71, a second dividing wall 72, a first guide wall 73, and a second guide wall 74 are provided. A first dividing wall (hereinafter, sometimes referred to as a horizontal dividing wall) 71 is provided near the center with respect to the direction of the thickness D of the substrate A while the plane portion is in the horizontal direction, and the flow path is located above the flow path. And the bottom part. The second dividing wall (hereinafter, sometimes referred to as a vertical dividing wall) 72 has a plane portion in a direction orthogonal to the plane portion of the horizontal dividing wall 71 and a direction of the channel width H of the entire channel. It is provided in the vicinity of the center, and the flow path is divided into left and right. Further, the guide walls 73 and 74 are both erected on the upper and lower surfaces of the horizontal dividing wall 71 while continuing to the vertical dividing wall 72.

上記のようにミキサー部個別領域7を構成することにより、図3に示すように、ミキサー部形成領域21の流路形成領域22は、板状部材B,Cが積層されることにより、所定断面積の流路Rが形成される。そして、ミキサー部個別領域7においては、ミキサー部Mが形成されることとなる。このミキサー部Mにおいて、流路Rは、水平分割壁71によって上下に分割され、垂直分割壁72によって左右に分割される。このとき、水平分割壁71で上下に分割された流路のうち、上部側を上部流路といい、下部側を下部流路という。また、垂直分割壁72によって分割された流路のうち、左側を左側流路といい、右側を右側流路という。   By configuring the mixer section individual area 7 as described above, as shown in FIG. 3, the flow path forming area 22 of the mixer section forming area 21 has a predetermined section by laminating the plate-like members B and C. A channel R having an area is formed. And in the mixer part individual area | region 7, the mixer part M will be formed. In the mixer section M, the flow path R is divided vertically by a horizontal dividing wall 71 and divided horizontally by a vertical dividing wall 72. At this time, among the channels divided vertically by the horizontal dividing wall 71, the upper side is referred to as an upper channel, and the lower side is referred to as a lower channel. Of the channels divided by the vertical dividing wall 72, the left side is referred to as the left channel and the right side is referred to as the right channel.

案内壁73,74のうち、第一の案内壁(以下、上部案内壁と表記する場合がある)73は、水平分割壁71よりも上部に構成され、垂直分割壁72から流路Rの一方の壁面R1に向かって斜状に形成された斜状平面(案内面)75を有するように構成されており、この案内面75によって、上部流路を流路幅Hの方向に縮小するとともに、当該上部流路を流れる流体を右側流路に案内することができる(このような機能から、以下において、右側流路に案内する案内面のことを右側案内面と表記する場合がある)。また、第二の案内壁(以下、下部案内壁と表記する場合がある)74は、水平分割壁71よりも下部に構成され、垂直分割壁72から流路Rの他方の壁面R2に向かって斜状となる斜状平面(案内面)76を有している。そして、この上部案内面76は、下部流路を縮小させつつ下部流路を流れる流体を左側流路に案内するようになっている(このような機能から、以下において、左側流路に案内する案内面のことを左側案内面と表記する場合がある)。   Of the guide walls 73, 74, the first guide wall (hereinafter sometimes referred to as the upper guide wall) 73 is configured above the horizontal partition wall 71, and one of the flow paths R extends from the vertical partition wall 72. The slanted flat surface (guide surface) 75 is formed obliquely toward the wall surface R1, and the guide surface 75 reduces the upper flow path in the direction of the flow path width H. The fluid flowing through the upper channel can be guided to the right channel (because of this function, the guide surface that guides to the right channel may be referred to as the right guide surface below). Further, the second guide wall (hereinafter may be referred to as a lower guide wall) 74 is configured below the horizontal dividing wall 71 and extends from the vertical dividing wall 72 toward the other wall surface R2 of the flow path R. It has a slanted plane (guide surface) 76 that is slanted. The upper guide surface 76 guides the fluid flowing through the lower flow channel to the left flow channel while reducing the lower flow channel (from this function, the fluid is guided to the left flow channel in the following). The guide surface may be referred to as the left guide surface).

なお、上部案内壁73および下部案内壁74は、複数のミキサー部において、いずれの上部案内壁73にも右側案内面が設けられ、下部案内壁には左側案内面が設けられた構成とすることも可能であるが、図2において図示されているように、次に連続する次順位のミキサー部では、上部案内壁73には左側案内面を設け、下部案内壁74には右側案内面を設ける構成としてもよい。そして、ミキサー部が3個以上配置する場合には、上記案内壁73,74に設けられる右側案内面と左側案内面とを交互に配置してもよい。さらには、複数のミキサー部のうち、1以上のいずれかのミキサー部について、右側案内面と左側案内面を交換する構成としてもよい。   The upper guide wall 73 and the lower guide wall 74 are configured such that, in a plurality of mixer units, the upper guide wall 73 is provided with a right guide surface and the lower guide wall is provided with a left guide surface. However, as shown in FIG. 2, in the next consecutive mixer section, the upper guide wall 73 is provided with a left guide surface and the lower guide wall 74 is provided with a right guide surface. It is good also as a structure. When three or more mixer units are arranged, the right guide surface and the left guide surface provided on the guide walls 73 and 74 may be alternately arranged. Furthermore, it is good also as a structure which replace | exchanges a right side guide surface and a left side guide surface about one or more mixer parts among several mixer parts.

また、上記実施形態において、供給部を構成するための供給部形成領域において、二つの分岐流路形成領域11,12が構成されている状態(二種類の流体が供給される構成)のみを説明したが、三種類の流体を混合する場合は、分岐流路を3本設ければよく、そのためには分岐流路形成領域を三つ設ければよいものである。また、混合部による流体の混合後において、分子拡散による流体の混合を考慮する場合は、混合部から排出部までの流路を長く構成してもよい。この場合、混合部形成領域2と排出部形成領域3は近接して設けられているが、いずれかの流路形成領域を予め長く形成すればよいものである。   Moreover, in the said embodiment, in the supply part formation area for comprising a supply part, only the state (structure which supplies two types of fluids) in which the two branch flow path formation areas 11 and 12 are comprised is demonstrated. However, when three kinds of fluids are mixed, it is only necessary to provide three branch channels, and for that purpose, three branch channel forming regions may be provided. In addition, after mixing the fluid by the mixing unit, when considering the mixing of the fluid by molecular diffusion, the flow path from the mixing unit to the discharge unit may be configured to be long. In this case, the mixing portion formation region 2 and the discharge portion formation region 3 are provided close to each other, but any one of the flow path formation regions may be formed long in advance.

本実施形態は、上記のような構成であるから、本実施例における混合部を通過する流体は、上下部の流路に分割された後、左右の流路に案内されて混合することとなる。すなわち、図4に示すように、流路Rを両側に分かれて流れる流体α,βのうち、上部流路を通過する流体α1,β1は、ともに右側流路に案内され、下部流路を通過する流体α2,β2は、ともに左側流路に案内されるのである。   Since the present embodiment is configured as described above, the fluid passing through the mixing section in the present embodiment is divided into upper and lower flow paths and then guided and mixed in the left and right flow paths. . That is, as shown in FIG. 4, among the fluids α and β flowing separately on both sides of the flow path R, the fluids α1 and β1 that pass through the upper flow path are both guided to the right flow path and pass through the lower flow path. Both the fluids α2 and β2 are guided to the left channel.

そこで、混合すべき流体が分岐する二つの分岐流路(分岐流路形成部11,12(図1参照)によって形成される流路)から供給され、合流流路(合流流路形成部13(図1参照)によって形成される流路)で合流するとき、一方の流体は、流路全体のうち専ら左側を流れ、他方の流体は専ら右側を流れるものと想定できる。このとき、左側を流れる流体を図4(a)のα(流体α1,α2)であるとして、右側を流れる流体を図4(a)のβ(流体β1,β2)であると想定すれば、二種類の流体α,βは、ミキサー部7を通過した時点で、各流体α,βがそれぞれ1/2ずつ混合している状態となる。   Therefore, the fluid to be mixed is supplied from two branch channels (channels formed by the branch channel forming units 11 and 12 (see FIG. 1)), and the merge channel (the merge channel forming unit 13 ( 1), it can be assumed that one fluid flows exclusively on the left side of the entire channel and the other fluid exclusively flows on the right side. At this time, assuming that the fluid flowing on the left side is α (fluids α1, α2) in FIG. 4A, and the fluid flowing on the right side is β (fluids β1, β2) in FIG. When the two types of fluids α and β pass through the mixer unit 7, the fluids α and β are mixed in half.

従って、ミキサー部をn個連続させることによるときは、当該n個のミキサー部を通過した後の流体は、それぞれ1/2に分離されることとなり、分子拡散を考慮しない場合には、これらが交互に層状に形成されることとなる。さらに、流体間の分子拡散を考慮する場合には、1/2に分離されたそれぞれの流体が、接近した状態において相互に拡散することから、流体の混合が促進されることとなり得る。 Therefore, when n mixer parts are connected in succession, the fluid after passing through the n mixer parts is separated into ½ n respectively. Are alternately formed in layers. Furthermore, when molecular diffusion between fluids is taken into account, the fluids separated into 1/2 n diffuse to each other in the close state, so that mixing of fluids can be promoted.

次に、前記マイクロミキサーの製造方法について説明する。図5は、混合部のうちのミキサー部(ミキサー部形成領域)を中心とするマイクロミキサーの製造方法を示す図である。マイクロミキサーの製造方法は、ミキサー部を含む混合部、供給部および排出部は、いずれも基板Aを浸食させることにより各部の形成領域を形成し(流路形成工程)、最終的に板状部材B,Cが積層されること(積層工程)によって各部が構成される。積層工程は、流路形成工程終了後の基板Aの上下表面に板状部材B,Cを単に接着することにより積層するものであることから、ここでは、基板Aに対する流路形成工程について説明する。その説明においては、各部の名称(例えば、ミキサー部)を記載するときは、当該部分の形成領域(例えば、ミキサー部形成領域)を意味するものとする。また、この図には、供給部および排出部は図示していないが、混合部と同時に浸食されることによって、貫通した長孔を形成し、これにより各部の流路を構成することとなるので、その図示を省略している。   Next, a method for manufacturing the micromixer will be described. FIG. 5 is a diagram showing a method of manufacturing a micromixer centering on a mixer part (mixer part forming region) in the mixing part. In the manufacturing method of the micromixer, the mixing unit including the mixer unit, the supply unit, and the discharge unit all form the formation region of each unit by eroding the substrate A (flow path forming step), and finally the plate-like member Each part is constituted by laminating B and C (lamination process). Since the laminating process is performed by simply bonding the plate-like members B and C to the upper and lower surfaces of the substrate A after completion of the flow path forming process, here, the flow path forming process for the substrate A will be described. . In the description, when a name of each part (for example, a mixer part) is described, it means a formation area (for example, a mixer part formation area) of the part. In addition, in this drawing, the supply unit and the discharge unit are not shown, but by eroding at the same time as the mixing unit, a long hole that penetrates is formed, thereby constituting the flow path of each unit. The illustration is omitted.

まず、基板Aのうち、最後まで浸食されない範囲(流路とならない部分)にマスク材を成膜する。すなわち、図5(a)に示すように、基板Aの上部表面側には、流路の両側を構成する部分81a,82aと、垂直分割壁の上部端面83aと、上部案内壁の上部端面84aにマスク材を成膜するのである。これが、第1次成膜工程である。なお、上部案内壁の上部端面84aの成膜時には、当該案内壁が右側案内面であるか、左側案内面であるかにより、当該成膜の位置が異なることとなる。   First, a mask material is formed in a range of the substrate A that is not eroded until the end (portion that does not become a flow path). That is, as shown in FIG. 5A, on the upper surface side of the substrate A, portions 81a and 82a constituting both sides of the flow path, the upper end surface 83a of the vertical dividing wall, and the upper end surface 84a of the upper guide wall are provided. Then, a mask material is deposited. This is the first film formation step. When the upper end face 84a of the upper guide wall is formed, the position of the film formation differs depending on whether the guide wall is the right guide surface or the left guide surface.

このように、第1次成膜工程によりマスク材が成膜された部分は、次工程におけるエッチング加工によって浸食されないものである。従って、流路が形成される部分(供給部や排出部となるべき部分)にはマスク材を成膜しないのである。そして、流路が形成されない基板Aの表面にはマスク材を成膜することとなることから、図5中に示されていない基板Aの他の部分においてもマスク材が成膜されることとなるのである。   Thus, the portion where the mask material is formed in the first film formation process is not eroded by the etching process in the next process. Therefore, the mask material is not formed on the portion where the flow path is formed (the portion to be the supply portion or the discharge portion). Since a mask material is formed on the surface of the substrate A on which no flow path is formed, the mask material is also formed on other portions of the substrate A that are not shown in FIG. It becomes.

なお、上記におけるマスク材の成膜は、スパッタ法により酸化クロムまたは窒化クロム等を成膜することができる。また、基板Aがシリコン基板である場合には、前記成膜方法に代えて、熱酸化法により、酸化雰囲気中で熱酸化させてシリコン酸化膜を成膜してもよい。   Note that the mask material can be formed using chromium oxide, chromium nitride, or the like by sputtering. When the substrate A is a silicon substrate, a silicon oxide film may be formed by thermal oxidation in an oxidizing atmosphere by a thermal oxidation method instead of the film formation method.

上記成膜工程に続き、第2次成膜工程を行う。図5(b)は、成膜後の状態を示す図である。この図に示すように、上記第1次成膜工程により成膜された部分に加えて、水平分割壁が形成される部分91の表面に被膜を成膜するのである。ここでの成膜加工としては、フォトレジストによりフォトレジスト材を成膜することができる。また、第1次成膜工程においてシリコン酸化膜を成膜した場合には、フォトレジスト材を成膜するほかに、スパッタ法によりアルミニウム膜を成膜してもよい。重要なことは、第1次成膜工程により成膜された被膜の材料と、第2次成膜工程による被膜の材料とを異ならせることによって、後に第2次成膜工程による被膜のみを除去し得る状態とすることである。   Following the film formation step, a second film formation step is performed. FIG. 5B shows a state after film formation. As shown in this figure, in addition to the portion formed by the first film forming step, a film is formed on the surface of the portion 91 where the horizontal dividing wall is formed. As the film formation process here, a photoresist material can be formed using a photoresist. In addition, when a silicon oxide film is formed in the first film formation step, an aluminum film may be formed by sputtering in addition to forming a photoresist material. What is important is that the material of the film formed in the first film forming process is different from the material of the film formed in the second film forming process, so that only the film formed in the second film forming process is removed later. It is to be in a state that can be.

次に、基板Aの上部表面側からエッチング加工を行う。これを第1次エッチング工程という。図5(c)は第1次エッチング工程された状態を示す図である。この図に示すように、第2次成膜工程によって成膜された被膜部分はエッチングによって浸食されないことから、成膜されていない部分(流路が形成される部分)101,102のみが浸食される。 このとき、エッチング加工は、ドライエッチングやウエットエッチングのほか反応性イオンエッチング(RIE)によることができる。なお、第1次エッチング工程では、水平分割壁に相当する部分を形成することから、最終的に当該水平分割壁に必要な肉厚が残存するように、エッチングの深度が調整され、形成すべき水平分割壁の肉厚と同等程度としている。そして、後のエッチングがRIEによる場合には、既に浸食されて深くなった表面よりも浸食されていない浅い表面のエッチングレートが早いことから、当該エッチングレートを予測して第1次エッチングの深度が水平分割壁の肉厚よりも僅かに大きくなるように調整されるものである。   Next, etching is performed from the upper surface side of the substrate A. This is called a primary etching process. FIG. 5C shows a state after the first etching process. As shown in this figure, since the film portion formed by the second film formation step is not eroded by etching, only the portions 101 and 102 where the film is not formed (portions are formed) are eroded. The At this time, the etching process can be performed by reactive ion etching (RIE) in addition to dry etching or wet etching. In the first etching step, since the portion corresponding to the horizontal dividing wall is formed, the etching depth should be adjusted and formed so that the necessary thickness remains in the horizontal dividing wall finally. It is about the same as the wall thickness of the horizontal dividing wall. When the subsequent etching is performed by RIE, the etching rate of the shallow surface that has not been eroded is faster than the surface that has already been eroded and deepened. It is adjusted to be slightly larger than the wall thickness of the horizontal dividing wall.

その後、基板Aの上部表面のうち、第3次成膜工程により形成した被膜を除去する。図5(d)は、当該被膜を除去した状態を示す図である。この図に示すように、当該被膜を除去することにより、第1次および第2次成膜工程により形成された被膜が残存し、水平分割壁が形成される部分の被膜が除去され、当該分割壁を形成すべき部分の上面部92が表面に出現した状態となっている。   Thereafter, the film formed by the third film forming process is removed from the upper surface of the substrate A. FIG.5 (d) is a figure which shows the state which removed the said film. As shown in this figure, by removing the coating film, the coating film formed by the first and second film formation steps remains, and the coating film at the portion where the horizontal dividing wall is formed is removed, and the division is performed. The upper surface portion 92 of the portion where the wall is to be formed appears on the surface.

次に、基板Aの上部表面側から再度エッチング加工を行う。これを第2次エッチング工程という。図5(e)は、エッチング後の状態を示す図である。この図に示すように、流路が形成される部分101,102と、水平分割壁が形成される部分の上面部92が浸食され、それぞれの表面が基板Aの肉厚方向中央付近に形成されることとなる。このときのエッチングについても、ドライエッチング、ウエットエッチングまたは反応性イオンエッチングなどの方法から選択されることとなる。   Next, etching is performed again from the upper surface side of the substrate A. This is called a secondary etching process. FIG. 5E shows the state after etching. As shown in this figure, the portions 101 and 102 where the flow path is formed and the upper surface portion 92 of the portion where the horizontal dividing wall is formed are eroded, and the respective surfaces are formed near the center in the thickness direction of the substrate A. The Rukoto. The etching at this time is also selected from methods such as dry etching, wet etching, or reactive ion etching.

以上により、基板Aの上部表面の加工を終了し、引き続き、基板Aの下部表面の加工を行うこととなる。基板Aの下部表面に対し、まず、マスク材が成膜される。これを第3次成膜工程という。図5(f)は第3次成膜工程後の状態を示す図である。この図に示すように、第3次成膜工程では、第1次成膜工程と同様に、基板Aの下部表面において、流路の両側を構成する部分81b,82bと、垂直分割壁の下部端面83bと、下部案内壁の下部端面85bとにマスク材を成膜するのである。なお、上部案内壁の下部案内壁の下部端面85bの成膜時には、当該案内壁が右側案内面であるか、左側案内面であるかにより、当該成膜の位置が異なることとなる。   Thus, the processing of the upper surface of the substrate A is completed, and the processing of the lower surface of the substrate A is subsequently performed. First, a mask material is formed on the lower surface of the substrate A. This is called a third film formation step. FIG. 5F shows a state after the third film formation step. As shown in this figure, in the third film forming step, as in the first film forming step, portions 81b and 82b constituting both sides of the flow path and the lower portion of the vertical dividing wall are formed on the lower surface of the substrate A. A mask material is deposited on the end face 83b and the lower end face 85b of the lower guide wall. When forming the lower end face 85b of the lower guide wall of the upper guide wall, the position of the film formation differs depending on whether the guide wall is the right guide surface or the left guide surface.

ここで、基板Aの下部表面では、流路の両側を構成する部分81b,82bおよび垂直分割壁の下部端面83bは、上部表面の流路両側81a,82a(図5(a)参照)および垂直分割壁の上部端縁83a(図5(a)参照)と対称な位置(肉厚方向に平行移動した位置)に成膜されるものである。これにより、基板Aを上部表面からエッチング加工する場合に形成される形状と、下部表面からエッチング加工する場合に形成される形状とが一致し、双方からのエッチング加工により、最終的には連続した壁状に形成されるようになっている。   Here, on the lower surface of the substrate A, the portions 81b and 82b constituting both sides of the flow path and the lower end surface 83b of the vertical dividing wall are formed on the flow path sides 81a and 82a (see FIG. 5A) on the upper surface and vertical. The film is formed at a position symmetrical to the upper edge 83a of the dividing wall (see FIG. 5A) (position moved parallel to the thickness direction). As a result, the shape formed when the substrate A is etched from the upper surface and the shape formed when the substrate A is etched from the lower surface coincide with each other. It is designed to form a wall.

これに対し、上部案内壁の上部端面84aと、下部案内壁の下部端面85bとは、斜状部分が異なる状態となっており、基板Aの上部表面から適宜深度のエッチング加工を行うことによって上部案内壁には右側案内面が形成される一方、基板Aの下部表面から適宜深度のエッチング加工を行うことによって下部案内壁には左側案内面が形成されることとなる。   On the other hand, the upper end face 84a of the upper guide wall and the lower end face 85b of the lower guide wall have different oblique portions, and the upper end face 84a and the lower end face 85b are formed by performing etching processing at an appropriate depth from the upper surface of the substrate A. The right guide surface is formed on the guide wall, and the left guide surface is formed on the lower guide wall by performing etching processing at an appropriate depth from the lower surface of the substrate A.

次に、基板Aの下部表面からエッチング加工を行うのである。これを第3次エッチング工程という。図5(g)は、エッチング後の状態を示す図である。この図に示すように、流路を形成すべき部分101,102は、全て浸食されて貫通することとなり、水平分割壁を形成すべき部分は、下面部93が形成され、前記上面部92との間に所定の肉厚を有する板状の分割壁が形成されることとなる。このときのエッチングについても、ドライエッチング、ウエットエッチングまたは反応性イオンエッチングなどの方法によることができる。   Next, etching is performed from the lower surface of the substrate A. This is called a third etching step. FIG. 5G shows a state after etching. As shown in this figure, the portions 101 and 102 where the flow path is to be formed are all eroded and penetrated, and the portion where the horizontal dividing wall is to be formed is formed with the lower surface portion 93, and the upper surface portion 92 and A plate-shaped dividing wall having a predetermined thickness is formed between the two. The etching at this time can also be performed by a method such as dry etching, wet etching, or reactive ion etching.

このように、最終的に水平分割壁を所定の肉厚に形成するため、第3次エッチング工程では、基板Aの下部表面からのエッチング深度が調整される。すなわち、図5(f)に図示されているように、第2次エッチング工程終了時点では、流路形成部分101,102が残存しており、水平分割壁を形成する部分は、さらに大きい肉厚で残存していることから、流路形成部分101,102の残存部分に相当する深度の浸食を行うことによって、水平分割壁を残しつつ流路を形成することができるのである。   Thus, in order to finally form the horizontal dividing wall with a predetermined thickness, the etching depth from the lower surface of the substrate A is adjusted in the third etching step. That is, as shown in FIG. 5F, at the end of the second etching step, the flow path forming portions 101 and 102 remain, and the portion forming the horizontal dividing wall has a larger thickness. Therefore, by performing erosion at a depth corresponding to the remaining portions of the flow path forming portions 101 and 102, the flow path can be formed while leaving the horizontal dividing wall.

このとき、水平分割壁を基板Aの肉厚方向に中央に配置するためには、第1次エッチング工程では、水平分割壁の肉厚について予定する寸法に相当する深度まで浸食を行い、第2次および第3次エッチング工程では、基板Aの肉厚寸法の1/2から予定する分割壁の肉厚寸法の1/2を差し引いた深度まで浸食すればよい。なお、いずれのエッチング加工についても反応性イオンエッチング(RIE)による深堀エッチング(DRIE)とすることができる。この場合は、エッチングレートの差異を想定すれば、第1次エッチングにおける深度を水平分割壁の肉厚寸法よりも大きくすることとなる。   At this time, in order to dispose the horizontal dividing wall in the center in the thickness direction of the substrate A, in the first etching step, erosion is performed to a depth corresponding to a predetermined dimension for the thickness of the horizontal dividing wall. In the next and third etching steps, erosion may be performed to a depth obtained by subtracting 1/2 of the planned thickness of the dividing wall from 1/2 of the thickness of the substrate A. Any etching process may be deep etching (DRIE) by reactive ion etching (RIE). In this case, assuming a difference in etching rate, the depth in the primary etching is made larger than the thickness of the horizontal dividing wall.

最後に、基板Aの上下両面に板状部材B,Cを積層することによってマイクロミキサーが形成されることとなる(図1参照)。なお、上部表面に積層される基板Bには、供給口4,5および排出口6が貫設されるが、これは、機械的手段により貫通孔を設けてもよく、浸食によって設けることも可能である。   Finally, a micromixer is formed by laminating plate-like members B and C on the upper and lower surfaces of the substrate A (see FIG. 1). The substrate B stacked on the upper surface is provided with supply ports 4 and 5 and a discharge port 6, which may be provided with through holes by mechanical means or by erosion. It is.

製造方法にかかる実施形態は上記のような構成であるから、半導体プロセス技術、特に深堀エッチング技術を使用することによって、微細な流路(流路形成領域)を構成し、その流路の途中において水平分割壁と垂直分割壁を構成させることができる。さらに、これらの分割壁によって分割される流路間を連続させる案内壁をも構成させることができるのである。   Since the embodiment according to the manufacturing method has the above-described configuration, a fine flow path (flow path forming region) is configured by using semiconductor process technology, particularly deep etching technology, and in the middle of the flow path. A horizontal dividing wall and a vertical dividing wall can be configured. Furthermore, it is possible to configure a guide wall that continues between the flow paths divided by these divided walls.

なお、上記製造方法においては、基板Aの上部表面に対する加工の後に下部表面の加工を行ったが、上部表面に対する第1次成膜工程の後に、または同時に、下部表面に対する第3次成膜工程を行ってもよく、所定の範囲に成膜したうえで、順次エッチング加工されれば、その順序は変更が可能である。また、第3次エッチング工程についても、第3次成膜工程の後であれば、まず、基板Aの下部表面から加工を開始してもよい。   In the above manufacturing method, the lower surface is processed after processing the upper surface of the substrate A. However, the third film forming step for the lower surface is performed simultaneously with or after the first film forming step for the upper surface. As long as the film is formed in a predetermined range and then sequentially etched, the order can be changed. Also, in the third etching step, the processing may be started from the lower surface of the substrate A first after the third film forming step.

次に、上記実施形態において説明した構成のマイクロミキサーを使用して流体の混合状態を実験した。実験に使用するマイクロミキサーは、混合部の流路を幅500μm・深さ300μmとし、個々のミキサー部は、図7(a)に示すように、水平分割壁は、肉厚が10μmで流路の長さ方向に365μmで構成し、垂直分割壁は、左右の流路側壁から225μmの間隔を有し(肉厚は50μmとなり)、水平分割壁から先端までの長さを435μmとしている。さらに、図7(b)に示すように、上記構成のミキサー部を10個連続して設けたものを使用した。なお、案内壁については、第1番目のミキサー部では、上部案内壁が右側案内面を有し、下部案内壁が左側案内面を有する構成とし、第2番目のミキサー部では、上部案内壁に左側案内面を設け、下部案内壁に右側案内面を設けるようにして、以降においてこれらを交互に配置した。なお、上記マイクロミキサーの製造に際し、基板にはシリコン基板を使用し、第1次成膜工程ではシリコン酸化膜を形成し、第2次成膜工程ではフォトレジスト材をマスク材として成膜した。また、エッチング工程では、いわゆる深堀エッチングにより浸食させた。   Next, a fluid mixing state was tested using the micromixer having the configuration described in the above embodiment. The micromixer used in the experiment has a mixing part with a flow path of 500 μm and a depth of 300 μm. Each mixer part has a horizontal dividing wall with a thickness of 10 μm as shown in FIG. The vertical dividing wall has a distance of 225 μm from the left and right flow channel side walls (thickness is 50 μm), and the length from the horizontal dividing wall to the tip is 435 μm. Furthermore, as shown in FIG.7 (b), what provided the mixer part of the said structure 10 continuously was used. Regarding the guide wall, in the first mixer section, the upper guide wall has a right guide surface and the lower guide wall has a left guide surface, and in the second mixer section, the upper guide wall The left guide surface was provided, and the right guide surface was provided on the lower guide wall, and these were alternately arranged thereafter. In manufacturing the micromixer, a silicon substrate was used as the substrate, a silicon oxide film was formed in the first film formation step, and a photoresist material was used as a mask material in the second film formation step. In the etching process, erosion was performed by so-called deep etching.

なお、比較例として、図6に示す従来のマイクロミキサーを製造した。従来のマイクロミキサーは、水平分割壁を有していない構成であるから、水平分割壁に関する寸法を除き、その他の寸法は、実験用のマイクロミキサーと同様とした。また、成膜工程およびエッチング工程等の製造方法についても実験用のマイクロミキサーと同様である。   In addition, the conventional micromixer shown in FIG. 6 was manufactured as a comparative example. Since the conventional micromixer does not have a horizontal dividing wall, the other dimensions are the same as those of the experimental micromixer except for the dimensions related to the horizontal dividing wall. The manufacturing method such as the film forming process and the etching process is the same as that of the experimental micromixer.

〔実験1〕
二種類の同量の流体について上記マイクロミキサーを通過させた。使用する流体は、一方が蛍光色素を含んだエタノール(以下、蛍光液という)であり、他方が蛍光色素を含まない通常のエタノール(以下、通常液という)である。混合部に流体を供給する供給部では、平面視左側の供給口(Inlet(図7(b)参照))から蛍光液を供給し、右側の供給口(Inlet(図7(b)参照))から通常液を供給する。その際、流路の平面視において右側壁面から左側壁面までの範囲で蛍光の強度を測定した。測定した地点は、第1番目のミキサー部に流体が流入する直前(図中Before mixing)と、第5番目を通過した時点(図中This work)である。また、比較例については、第5番目を通過した時点のみを測定した(図中Previous mixier)。以上の結果を図8に示す。なお、図8は、流路の平面視右端をa点、左端をb点とし、そのa−b間の距離500μmの範囲について蛍光強度をグラフ化したものである。
[Experiment 1]
Two types of fluids were passed through the micromixer. One of the fluids used is ethanol containing a fluorescent dye (hereinafter referred to as a fluorescent solution), and the other is normal ethanol containing no fluorescent dye (hereinafter referred to as a normal solution). In the supply unit that supplies the fluid to the mixing unit, the fluorescent solution is supplied from the supply port (Inlet (see FIG. 7B)) on the left side in a plan view, and the right supply port (Inlet (see FIG. 7B)). The normal solution is supplied from. At that time, the fluorescence intensity was measured in a range from the right wall surface to the left wall surface in a plan view of the flow path. The measured points are immediately before the fluid flows into the first mixer section (Before mixing in the figure) and the time point when the fifth passage is passed (This work in the figure). Moreover, about the comparative example, only the time of passing the 5th was measured (Previous mixer in the figure). The above results are shown in FIG. FIG. 8 is a graph showing the fluorescence intensity in a range of a distance of 500 μm between a and b, where a is the right end in a plan view and b is the left end.

図8に示すように、第1番目のミキサー部に流入する直前の蛍光強度は、通常液が流れ込んでいる側の壁面付近(a点から0〜200μmの範囲)では蛍光強度がほとんど0に近く、逆に蛍光液が流れ込む側の壁面付近(a点から300〜500μmの範囲)の蛍光強度が著しく高い状態である。これに対し、第5番目のミキサー部を通過した状態では、流路の全域に蛍光強度の値が高くなっており、蛍光液が流路全体に分散していることが判明した。   As shown in FIG. 8, the fluorescence intensity immediately before flowing into the first mixer section is almost zero near the wall surface on the side where the normal liquid is flowing (in the range of 0 to 200 μm from the point a). On the contrary, the fluorescence intensity near the wall surface on the side into which the fluorescent liquid flows (in the range of 300 to 500 μm from point a) is extremely high. On the other hand, in the state where it passed through the fifth mixer section, the value of the fluorescence intensity was high throughout the channel, and it was found that the fluorescent solution was dispersed throughout the channel.

なお、図8の比較例の結果によれば、通常液側の壁面付近(a点から0〜200μmの範囲)における蛍光強度の値が僅かに高くなっている部分もあるが、当該壁面に接近した範囲(a点から0〜100μmの範囲)では、混合前の状態と変化していない状態であった。この比較例との相違からは、本実施例のマイクロミキサーによる混合状態は極めて良好であることが判明した。   In addition, according to the result of the comparative example of FIG. 8, although there is a part where the value of the fluorescence intensity in the vicinity of the wall surface on the normal liquid side (in the range of 0 to 200 μm from the point a) is slightly higher, it approaches the wall surface. In the range (the range from 0 to 100 μm from the point a), the state before the mixing was unchanged. From the difference from this comparative example, it was found that the mixing state by the micromixer of this example was very good.

上記実験において、本実施例のマイクロミキサーを通過する流路平面視における状態を蛍光顕微鏡により撮影した。その写真を図9に示す。図9(a)は、第1番目のミキサー部での映像であり、図9(b)は、第5番目のミキサー部の映像である。この映像から判るように、第5番目を通過する流体には、蛍光液と通常液とが層状を形成するように混合している。これらの映像において、白色に映っている部分が蛍光強度の強い部分であり、黒色で消えている部分には蛍光強度の低い流体が存在している部分が含まれている。また、水平分割壁が存在する個所では、下部流路を通過する地点は流体が平面視では見えなくなるため黒色となり、上部流路通過する流体の蛍光値が低下するため、蛍光強度が大きく低下しグレーに映っている。なお、図中破線は流路および案内壁の端面位置を補足するものである。   In the above experiment, the state in plan view of the flow path passing through the micromixer of this example was photographed with a fluorescence microscope. The photograph is shown in FIG. FIG. 9A is an image in the first mixer section, and FIG. 9B is an image in the fifth mixer section. As can be seen from this image, the fluid passing through the fifth fluid is mixed with the fluorescent liquid and the normal liquid so as to form a layer. In these images, a portion reflected in white is a portion having a strong fluorescence intensity, and a portion disappearing in black includes a portion where a fluid having a low fluorescence intensity exists. Also, at locations where a horizontal dividing wall exists, the point that passes through the lower flow path is black because the fluid cannot be seen in plan view, and the fluorescence value of the fluid that passes through the upper flow path decreases, so the fluorescence intensity greatly decreases. It is reflected in gray. In addition, the broken line in a figure supplements the end surface position of a flow path and a guide wall.

上記実験1の結果に示されるように、複数のミキサー部を経過した二種類の流体が層状を形成することとなっているが、これは、上部および下部の案内壁が右側案内面または左側案内面のいずれであっても同様に層状を形成することが理解されるところである。そこで、分子拡散の程度などを考慮しつつ、案内壁の案内面を適宜変更することにより、流体の混合に最適な状態を構成することができるものである。
〔実験2〕
次に、蛍光液の量と通常液の量の割合を1:9として、上記と同様の実験を行った。その実験結果を図10に示し、蛍光顕微鏡写真を図11に示す。この結果から、図10に示されるように、第1番目のミキサー部に流入する直前では、b点付近(a点から400〜500μmの範囲)においてのみ蛍光強度の値が高い状態であるが、第5番目のミキサー部を通過した後においては、蛍光強度に多少の差があるものの、a点付近においても十分に蛍光強度に高い値を示している。また、図11に示されるように、流体の供給割合が異なる場合においても実験1と同様の層状が形成されていることが判明した。
As shown in the result of Experiment 1 above, two types of fluids that have passed through a plurality of mixer sections form a layer, and this is because the upper and lower guide walls are on the right guide surface or left guide. It will be understood that the layer shape is similarly formed on any of the surfaces. Therefore, an optimum state for fluid mixing can be configured by appropriately changing the guide surface of the guide wall in consideration of the degree of molecular diffusion and the like.
[Experiment 2]
Next, an experiment similar to the above was performed by setting the ratio of the amount of the fluorescent solution and the amount of the normal solution to 1: 9. The experimental result is shown in FIG. 10, and the fluorescence micrograph is shown in FIG. From this result, as shown in FIG. 10, immediately before flowing into the first mixer section, the value of the fluorescence intensity is high only in the vicinity of the point b (range from 400 to 500 μm from the point a). After passing through the fifth mixer section, although there is a slight difference in the fluorescence intensity, the fluorescence intensity is sufficiently high even near the point a. Further, as shown in FIG. 11, it was found that the same layer shape as in Experiment 1 was formed even when the supply ratio of the fluid was different.

上記の結果から、供給量の異なる流体を混合することが可能であり、濃度を調整しつつ混合させることができるものである。従って、同量の流体を供給しつつ段階的に濃度を低下させるような流体の混合方法のほかに、混合すべき流体の供給量を変更することにより、所望の濃度の混合流体を一度の通過によって調整することを可能にするものである。   From the above results, it is possible to mix fluids with different supply amounts, and to mix them while adjusting the concentration. Therefore, in addition to the fluid mixing method in which the concentration is lowered step by step while supplying the same amount of fluid, by changing the supply amount of the fluid to be mixed, the mixed fluid of the desired concentration is passed once. It is possible to adjust by.

以上のように、実験1および実験2については、第5番目のミキサー部を経過した後の上底について評価しているが、実験装置の説明のように、10個のミキサー部を連続させる場合、第10番目のミキサー部を経過した後の流体の混合状態は上記結果よりもさらに好適な状態となり得るものである。   As described above, for Experiment 1 and Experiment 2, the upper base after passing through the fifth mixer section is evaluated, but when 10 mixer sections are made continuous as described in the experimental apparatus. The mixed state of the fluid after passing through the tenth mixer section can be more suitable than the above result.

1 供給部形成領域
2 混合部形成領域
3 排出部形成領域
4,5 供給口
6 排出口
7,8 ミキサー部個別領域
11,12 分岐流路形成部
13 合流路形成部
21 ミキサー部形成領域
22,23 流路形成領域
31 流路形成領域
71 水平分割壁(第一の分割壁)
72 垂直分割壁(第二の分割壁)
73 上部案内壁(第一の案内壁)
74 下部案内壁(第二の案内壁)
75,76 案内面
81a,82a 上部表面の流路両側構成部分
81b,82b 下部表面の流路両端構成部分
83a 垂直分割壁(第二の分割壁)の上部端面
83b 垂直分割壁(第二の分割壁)の下部端面
84a 上部案内壁(第一の案内壁)の上部端面
85b 下部案内壁(第二の案内壁)の下部端面
91 水平分割壁(第一の分割壁)が形成される表面部分
92 水平分割壁(第一の分割壁)の上面部
93 水平分割壁(第一の分割壁)の下面部
101,102 流路が形成される部分
A 基板
B,C 板状部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Supply part formation area 2 Mixing part formation area 3 Discharge part formation area 4,5 Supply port 6 Discharge port 7,8 Mixer part separate area | region 11,12 Branch flow path formation part 13 Combined flow path formation part 21 Mixer part formation area 22, 23 flow path forming area 31 flow path forming area 71 horizontal dividing wall (first dividing wall)
72 Vertical dividing wall (second dividing wall)
73 Upper guide wall (first guide wall)
74 Lower guide wall (second guide wall)
75, 76 Guide surfaces 81a, 82a Both-side flow path components 81b, 82b on the upper surface Flow path both-end components 83a on the lower surface Upper end surface 83b of the vertical dividing wall (second dividing wall) Vertical dividing wall (second dividing wall) Lower end surface 84a of the upper wall (first guide wall) Upper end surface 85b of the lower guide wall (second guide wall) Lower end surface 91 of the upper guide wall (first guide wall) Surface portion on which the horizontal dividing wall (first divided wall) is formed 92 Upper surface portion 93 of horizontal dividing wall (first dividing wall) 93 Lower surface portions 101, 102 of horizontal dividing wall (first dividing wall) A part where flow paths are formed A Substrate B, C Plate member

Claims (6)

複数の流体を供給する供給部と、該供給部から供給された複数の流体を混合する混合部と、混合後の流体を排出する排出部とを備えたマイクロミキサーであって、
前記混合部は、連続する複数のミキサー部を有し、各ミキサー部は、流路全体を上部流路および下部流路に分岐する第一の分割壁と、この第一の分割壁の下流側に連続しつつ該流路全体を左側流路および右側流路に分割する第二の分割壁と、前記上部流路を左右流路のいずれか一方に案内する第一の案内壁と、前記下部流路を左右流路の他方に案内する第二の案内壁とを備えることを特徴とするマイクロミキサー。
A micromixer comprising: a supply unit that supplies a plurality of fluids; a mixing unit that mixes a plurality of fluids supplied from the supply unit; and a discharge unit that discharges the fluid after mixing.
The mixing unit includes a plurality of continuous mixer units, and each mixer unit includes a first dividing wall that divides the entire channel into an upper channel and a lower channel, and a downstream side of the first dividing wall. A second dividing wall that divides the entire channel into a left channel and a right channel, a first guide wall that guides the upper channel to one of the left and right channels, and the lower part A micromixer comprising: a second guide wall that guides the channel to the other of the left and right channels.
前記混合部は、前記上部流路が前記右側流路に案内され、前記下部流路が前記左側流路に案内される第一のミキサー部と、前記上部流路が前記左側流路に案内され、前記下部流路が前記右側流路に案内される第二のミキサー部とが混在する混合部であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロミキサー。 The mixing unit includes a first mixer unit in which the upper channel is guided to the right channel and the lower channel is guided to the left channel, and the upper channel is guided to the left channel. The micromixer according to claim 1, wherein the lower channel is a mixing unit in which a second mixer unit guided by the right channel is mixed. 前記混合部は、前記第一のミキサー部と前記第二のミキサー部とが、交互に配置されてなる混合部であることを特徴とする請求項2に記載のマイクロミキサー。 The micromixer according to claim 2, wherein the mixing unit is a mixing unit in which the first mixer unit and the second mixer unit are alternately arranged. 前記請求項1ないし3のいずれかに記載のマイクロミキサーを製造する方法であって、
所定肉厚の基板の適宜位置に流路を形成する流路形成工程と、前記基板の上部表面および下部表面にそれぞれ板状部材を積層する積層工程とを含み、
前記流路形成工程は、前記基板の上部表面において、前記供給部、混合部および排出部が形成される範囲を除く表面、ならびに、前記ミキサー部の第二の分割壁および第一の案内壁が形成される部分の表面に被膜を形成する第1次成膜工程と、
前記第1次成膜工程により形成された被膜の表面および第一の分割壁が形成される表面に被膜を形成する第2次成膜工程と、
前記基板の上部表面からエッチングする第1次エッチング工程と、
前記第2次成膜工程で形成した被膜を除去する工程と、
前記基板の上部表面からエッチングする第2次エッチング工程と、
前記基板の下部表面において、前記供給部、混合部および排出部が形成される範囲を除く表面、ならびに、前記ミキサー部の第二の分割壁が形成される部分の表面に被膜を形成する第3次成膜工程と、
前記基板の下部表面からエッチングする第3次エッチング工程と
を含む浸食工程であることを特徴とするマイクロミキサーの製造方法。
A method for producing the micromixer according to any one of claims 1 to 3,
A flow path forming step of forming a flow path at an appropriate position of a substrate having a predetermined thickness, and a laminating step of laminating plate members on the upper surface and the lower surface of the substrate,
The flow path forming step includes a surface excluding a range where the supply unit, the mixing unit, and the discharge unit are formed on the upper surface of the substrate, and a second dividing wall and a first guide wall of the mixer unit. A first film forming step of forming a film on the surface of the portion to be formed;
A second film-forming step of forming a film on the surface of the film formed by the first film-forming step and the surface on which the first dividing wall is formed;
A primary etching step of etching from an upper surface of the substrate;
Removing the film formed in the second film formation step;
A second etching step of etching from the upper surface of the substrate;
A third film is formed on the surface of the lower surface of the substrate excluding the range where the supply unit, the mixing unit and the discharge unit are formed, and on the surface of the portion where the second dividing wall of the mixer unit is formed. The next film-forming step;
A micromixer manufacturing method comprising: an erosion step including a third etching step of etching from a lower surface of the substrate.
前記基板がシリコン基板であり、前記第1次成膜工程と前記第3次成膜工程は、シリコン酸化膜を形成する成膜工程であることを特徴とする請求項4に記載のマイクロミキサーの製造方法。 5. The micromixer according to claim 4, wherein the substrate is a silicon substrate, and the first film formation step and the third film formation step are film formation steps for forming a silicon oxide film. Production method. 前記各エッチング工程が反応性イオンエッチング(RIE)によるものであり、前記第1次エッチング工程は、作製すべき前記第一の分割壁の肉厚に相当する寸法よりも大きい深度まで浸食を行うエッチング工程であり、前記第2次および第3次エッチング工程は、前記基板の肉厚の1/2の寸法から前記分割壁の1/2の寸法を差し引いた程度の深度まで浸食するエッチング工程であることを特徴とする請求項4に記載のマイクロミキサーの製造方法。 Each of the etching steps is based on reactive ion etching (RIE), and the first etching step is etching that erodes to a depth larger than a dimension corresponding to the thickness of the first dividing wall to be manufactured. The second and third etching steps are etching steps that erode to a depth that is a size obtained by subtracting 1/2 of the dividing wall from 1/2 of the thickness of the substrate. The manufacturing method of the micromixer of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
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