JP3990316B2

JP3990316B2 - Manufacturing method of micro chemical chip

Info

Publication number: JP3990316B2
Application number: JP2003133581A
Authority: JP
Inventors: 伸松田; 国紀横峯
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP2004333454A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小な流路を流通する基質や試薬などの被処理流体に対して、反応や分析などの予め定める処理を施すことのできるマイクロ化学チップの製造方法に関し、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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化学技術やバイオ技術の分野では、試料に対する反応や試料の分析などを微小な領域で行うための研究が行われており、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（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。
【０００３】
マイクロ化学システムにおける反応や分析は、マイクロ流路、マイクロポンプおよびマイクロリアクタなどが形成されたマイクロ化学チップと呼ばれる１つのチップを用いて行われる。たとえば、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る１つの基体に、試料や試薬などの流体を供給するための供給口と、処理後の流体を導出するための採取口とを形成し、この供給口と採取口とを断面積が微小なマイクロ流路で接続し、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。
【０００４】
マイクロ化学システムでは、従来のシステムに比べ、機器や手法が微細化されているので、試料の単位体積あたりの反応表面積を増大させ、反応時間を大幅に削減することができる。また流量の精密な制御が可能であるので、反応や分析を効率的に行うことができる。さらに反応や分析に必要な試料や試薬の量を少なくすることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１４２４１号公報（第４−５頁，第１図）
【特許文献２】
特開２００１−１０８６１９号公報（第４−５頁，第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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の製造方法を提供することである。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理流体を流通させる流路と、前記流路に接続され、前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させる複数の供給部とが形成され、さらに前記流路には、前記供給部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側に壁面が親水性の親水性部分が形成されている基体を有し、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予め定める処理を施すマイクロ化学チップの製造方法であって、
セラミックグリーンシートの表面に、予め定める形状の型を押圧して溝部を形成し、
溝部が形成されたセラミックグリーンシートを、所定温度で焼結させることによって基体本体を形成し、
前記基体本体が親水性である場合は、前記溝部の壁面のうち親水性を持たせるべき対象壁面を保護膜で被覆してから、前記対象壁面を除く壁面に疎水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に親水性を持たせ、前記基体本体が疎水性である場合は、前記溝部の壁面のうち親水性を持たせるべき対象壁面を除く部分を保護膜で被覆してから、前記対象壁面に親水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に親水性を持たせ、
前記基体本体の表面の前記溝部を被覆部材で覆うことによって前記基体を形成することを特徴とするマイクロ化学チップの製造方法である。
【００２７】
本発明に従えば、まずセラミックグリーンシートの表面に型を押圧して溝部を形成し、溝部が形成されたセラミックグリーンシートを所定温度で焼結させることによって基体本体を形成する。
【００２８】
次に、前記溝部の壁面のうち、親水性を持たせるべき対象壁面に親水性を持たせる処理を行う。前記基体本体が親水性である場合は、前記溝部の壁面のうち親水性を持たせるべき対象壁面を保護膜で被覆してから、前記対象壁面を除く壁面に疎水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に親水性を持たせる。前記基体本体が疎水性である場合は、前記溝部の壁面のうち親水性を持たせるべき対象壁面を除く部分を保護膜で被覆してから、前記対象壁面に親水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に親水性を持たせる。
【００２９】
その後、基体本体の表面に露出している溝部を被覆部材で覆うことによって基体を形成する。これによって、壁面が親水性の親水性部分を有する流路が基体内部に形成される。
【００３０】
このようにして基体を形成することによって、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に壁面が親水性の親水性部分を有する流路を備えたマイクロ化学チップを製造することができる。
【００３１】
また本発明は、被処理流体を流通させる流路と、前記流路に接続され、前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させる複数の供給部とが形成され、さらに前記流路には、前記供給部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側に壁面が疎水性の疎水性部分が形成されている基体を有し、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予め定める処理を施すマイクロ化学チップの製造方法であって、
セラミックグリーンシートの表面に、予め定める形状の型を押圧して溝部を形成し、
溝部が形成されたセラミックグリーンシートを、所定温度で焼結させることによって基体本体を形成し、
前記基体本体が親水性である場合は、前記溝部の壁面のうち疎水性を持たせるべき対象壁面を除く部分を保護膜で被覆してから、前記対象壁面に疎水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に疎水性を持たせ、前記基体本体が疎水性である場合は、前記溝部の壁面のうち疎水性を持たせるべき対象壁面を保護膜で被覆してから、前記対象壁面を除く壁面に親水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に疎水性を持たせ、
前記基体本体の表面の前記溝部を被覆部材で覆うことによって前記基体を形成することを特徴とするマイクロ化学チップの製造方法である。
【００３２】
本発明に従えば、まずセラミックグリーンシートの表面に型を押圧して溝部を形成し、溝部が形成されたセラミックグリーンシートを所定温度で焼結させることによって基体本体を形成する。
【００３３】
次に、前記溝部の壁面のうち、疎水性を持たせるべき対象壁面に疎水性を持たせる処理を行う。前記基体本体が親水性である場合は、前記溝部の壁面のうち疎水性を持たせるべき対象壁面を除く部分を保護膜で被覆してから、前記対象壁面に疎水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に疎水性を持たせる。前記基体本体が疎水性である場合は、前記溝部の壁面のうち疎水性を持たせるべき対象壁面を保護膜で被覆してから、前記対象壁面を除く壁面に親水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に疎水性を持たせる。
【００３４】
その後、基体本体の表面に露出している溝部を被覆部材で覆うことによって基体を形成する。これによって、壁面が疎水性の疎水性部分を有する流路が基体内部に形成される。
【００３５】
このようにして基体を形成することによって、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に壁面が疎水性の疎水性部分を有する流路を備えたマイクロ化学チップを製造することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、本発明の製造方法によって製造されるマイクロ化学チップ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。
【００３７】
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と被覆部材である蓋体２１とを含み、基体本体２０の溝部３３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。このマイクロ化学チップ１では、流路１２は、供給部１３ａ，１３ｂが接続される位置２２よりも下流側に、壁面が親水性の長さＬ１の親水性部分（または壁面が疎水性の疎水性部分）１２ａを有している。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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^２以上１ｍｍ^２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^２〜１ｍｍ^２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。
【００４２】
これに対し、本実施形態では、流路１２は、流路１２と供給部１３ａ，１３ｂとの接続位置２２よりも下流側に、壁面が親水性の長さＬ１の親水性部分（または壁面が疎水性の疎水性部分）１２ａを有しているので、複数の被処理流体が合流された後、壁面が親水性の親水性部分（または壁面が疎水性の疎水性部分）１２ａを通過するときに、合流した被処理流体内に乱流が発生する。これは、壁面の性質が異なる流路部分を被処理流体が通過するためである。たとえば、親水性の被処理流体を合流させる場合は、前記下流側の流路部分１２ａの壁面を、その上流側の流路部分の壁面よりも疎水性が高くなるように形成し、疎水性の被処理流体を合流させる場合は、前記下流側の流路部分１２ａの壁面を、その上流側の流路部分の壁面よりも親水性が高くなるように形成すればよい。
【００４３】
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、拡散のみによって混合させる場合に比べて、短い流路で複数の被処理流体を充分に混合させることができる。したがって、流路１２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１の小型化を図ることができ、マイクロ化学チップ１を用いたマイクロ化学システムの小型化が可能となる。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。
【００４４】
また本実施形態では、流路１２は、接続位置２２と処理部１４との間に、壁面が親水性の親水性部分（または壁面が疎水性の疎水性部分）１２ａを有するので、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。
【００４５】
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１１を構成するセラミック材料としては、たとえば酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミック焼結体などを用いることができる。
【００４６】
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。
【００４７】
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^２以上１ｍｍ^２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^２を超えると、送液される検体、試薬または洗浄液の量が多くなり過ぎるので、単位体積あたりの反応表面積を増大させ、反応時間を大幅に削減させるというマイクロ化学チップの効果を充分に得ることができない。また流路１２および供給流路１７ａ，１７ｂの断面積が２．５×１０^−３ｍｍ^２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^２以上１ｍｍ^２以下とした。
【００４８】
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である。
【００４９】
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、必要に応じ適切な外径寸法とすればよい。
【００５０】
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。
【００５１】
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、セラミックシート３１，３２の積層状態を示す断面図である。
【００５２】
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奬にし、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。
【００５３】
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、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を形成する。このとき、型には、所望の溝部３３の形状が転写された形状の型を用いる。また型を押圧する際の押圧力は、セラミックグリーンシートに成形される前の泥漿の粘度に応じて調整される。たとえば、泥漿の粘度が１〜４Ｐａ・ｓである場合には、２．５〜７ＭＰａの押圧力で押圧する。なお、型の材質は特に制限されるものではなく、金型であっても木型であってもよい。
【００５４】
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となる配線パターン３４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となる配線パターン３４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。
【００５５】
次に、図３に示すように、ヒータ１９となる配線パターン３４が形成されたセラミックグリーンシート３２の表面に、溝部３３の形成されたセラミックグリーンシート３１を積層する。積層されたセラミックグリーンシート３１，３２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。
【００５６】
このようにして形成された基体本体２０に以下の処理を行うことによって、流路１２と供給部１３ａ，１３ｂとの接続位置２２よりも下流側の流路部分１２ａとなる長さＬ１の溝部３３の壁面を、親水性または疎水性を有する壁面とすることができる。
【００５７】
(１)流路部分１２ａの壁面に親水性を持たせる場合
(１−ａ)基体本体２０が親水性であるときは、前記溝部の壁面のうち親水性を持たせるべき長さＬ１の溝部の対象壁面を保護膜で被覆してから、前記対象壁面を除く壁面に疎水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に親水性を持たせる。
【００５８】
(１−ｂ)基体本体２０が疎水性であるときは、前記溝部の壁面のうち親水性を持たせるべき長さＬ１の溝部の対象壁面を除く部分を保護膜で被覆してから、前記対象壁面に親水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に親水性を持たせる。
【００５９】
(２)流路部分１２ａの壁面に疎水性を持たせる場合
(２−ａ)基体本体２０が親水性であるときは、前記溝部の壁面のうち疎水性を持たせるべき長さＬ１の溝部の対象壁面を除く部分を保護膜で被覆してから、前記対象壁面に疎水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に疎水性を持たせる。
【００６０】
(２−ｂ)基体本体２０が疎水性であるときは、前記溝部の壁面のうち疎水性を持たせるべき長さＬ１の溝部の対象壁面を保護膜で被覆してから、前記対象壁面を除く壁面に親水化処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に疎水性を持たせる。
【００６１】
親水化処理は、前記対象壁面または対象壁面を除く壁面が保護膜で被覆された基体本体２０を、アルコール中に３０秒間程度浸漬した後取出し、水で洗浄することによって行うことができる。アルコール中に浸漬することによって、セラミック材料から成る基体本体２０の前記対象壁面に、水酸基（−ＯＨ）を導入することができる。アルコールとしては、たとえばイソプロピルアルコール（Isopropyl alcohol；略称：ＩＰＡ）などを用いることができる。
【００６２】
疎水化処理は、前記対象壁面または対象壁面を除く壁面が保護膜で被覆された基体本体２０を、界面活性剤溶液中に３０秒間程度浸漬した後取出し、水、好ましくは温水で洗浄することによって行うことができる。界面活性剤溶液中に浸漬することによって、セラミック材料から成る基体本体２０の前記対象壁面に存在する水酸基（−ＯＨ）を除去することができる。界面活性剤としては、たとえば、アルキレングリコール系の非イオン性界面活性剤、アルキルフェニルグリコール系の非イオン性の界面活性剤、フッ素含有アルキレングリコール系の非イオン性界面活性剤、シリコン含有アルキレングリコール系の非イオン性界面活性剤を用いることができる。
【００６３】
たとえば、疎水性の基体本体２０に設けられた流路部分１２ａの壁面に親水性を持たせる場合は、前記溝部の壁面のうち、親水性を持たせるべき対象壁面を除く部分を保護膜で被覆してから、前記対象壁面に親水処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に親水性を持たせる。
【００６４】
また、親水性の基体本体２０に設けられた流路部分１２ａの壁面に疎水性を持たせる場合は、基体本体全体を減圧下において２００〜３００℃で１〜３時間加熱することによって基体全体に疎水処理を施してから、前記溝部の壁面のうち疎水性を持たせるべき対象壁面を保護膜で被覆してから、前記対象壁面を除く壁面に親水処理を施した後に前記保護膜を剥離することによって、前記対象壁面に疎水性を持たせる。
【００６５】
なお、基体本体全体の加熱処理は、基体本体２０がたとえば酸化アルミニウムなどの金属酸化物系のセラミック材料から成る場合には行う必要があるけれども、基体本体２０がその他のセラミック材料から成る場合には行わなくてもよい。たとえば、基体本体２０が窒化珪素または炭化珪素などの窒化物系のセラミック材料から成る場合には、基体本体２０の表面は焼成された状態で既に疎水性であるので、改めて加熱処理を行う必要はない。
【００６６】
ただし、セラミックグリーンシートを焼結して基体本体２０を形成した後、外部と電気的に接続する部分、たとえばポンプ駆動用電源供給端子にめっきを行う必要がある。この際、種々の処理があるので、基体本体２０の表面状態が変化する。したがって、この場合は、基体本体全体を加熱処理して基体本体を疎水性にする必要がある。
【００６７】
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，４３を形成し、蓋体２１を得る。
【００６８】
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。
【００６９】
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_３）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。
【００７０】
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、流路１２と供給部１３ａ，１３ｂとの接続位置２２よりも下流側の流路部分１２ａとなる溝部３３の壁面を親水性または疎水性を有する壁面とした基体本体２０と蓋体２１とを貼り合せることによって、供給部１３ａ，１３ｂが流路１２に接続される位置２２よりも被処理流体の流通方向下流側に、壁面が親水性の親水性部分（または壁面が疎水性の疎水性部分）１２ａを有する流路１２を備えたマイクロ化学チップ１を製造することができる。
【００７１】
また本実施形態では、型を押圧して溝部３３が表面に形成されたセラミックグリーンシート３１と、ヒータ１９となる配線パターン３４が形成されたセラミックグリーンシート３１とを積層したものを焼結させることによって基体本体２０を形成し、上記の親水化処理または疎水化処理を施してから、基体本体２０の表面の溝部３３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。
【００７２】
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、流路１２は、各供給部が流路１２に接続される位置よりも被処理流体の流通方向下流側に、それぞれ壁面が親水性の親水性部分または壁面が疎水性の疎水性部分を有することが好ましい。
【００７３】
特に、ある供給部から疎水性の被処理流体が流入され、他の供給部から親水性の被処理流体が流入される場合には、疎水性の被処理流体が流入される供給部が流路１２に接続される位置よりも被処理流体の流通方向下流側には親水性部分を設け、親水性の被処理流体が流入される供給部が流路１２に接続される位置よりも被処理流体の流通方向下流側には疎水性部分を設けることが好ましい。このように、流路１２に親水性部分と疎水性部分との両方を設ける場合、たとえば、図３に示す基体本体２０の溝部３３の親水性を持たせるべき対象壁面を除く部分を保護膜で被覆してから、前記対象壁面に親水化処理を施した後に前記保護膜を剥離し、次いで、疎水性を持たせるべき対象壁面を除く部分を保護膜で被覆してから、前記対象壁面に疎水化処理を施した後に前記保護膜を剥離する。これによって、流路１２に親水性部分と疎水性部分とを作り分けることができる。
【００７４】
また、壁面が親水性の親水性部分（または疎水性部分）１２ａは流路１２の直線部に設けられるように図示しているけれども、これに限定されることなく、流路１２に曲部を設けて、この部分に親水性部分（または疎水性部分）１２ａを設けてもよい。この場合、流路１２の曲部と親水性部分（または疎水性部分）１２ａによって、より有効な乱流を発生させて被処理流体を充分に混合させることができる。
【００７５】
またヒータ１９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１９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。
【００７６】
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部分の壁面が親水性または疎水性を有するように構成することが好ましい。
【００７７】
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。
【００７８】
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。蓋体２１を基体本体２０から取外し可能とすることによって、再利用する際の洗浄が容易になる。
【００７９】
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が形成されたセラミックグリーンシート３１と、ヒータ１９となる配線パターン３４が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。
本発明のマイクロ化学チップの製造方法によって製造され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、該流路に接続され、前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させる複数の供給部とが形成された基体を有し、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予め定める処理を施すマイクロ化学チップであって、
前記流路は、前記供給部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側に、壁面が親水性の親水性部分を有することを特徴とするマイクロ化学チップである。
上記構成に従えば、複数の供給部から被処理流体を流入させると、流入された被処理流体は合流されて流路を流通し、予め定める処理が施される。したがって、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入させれば、流入された複数の被処理流体が合流されて流路を流通し、予め定める処理が施されることになる。複数の供給部と流路との接続は、すべてを流路の同一位置たとえば最上流部に接続させてもよいし、位置をずらして接続させてもよい。
上記構成では、流路は、供給部が接続される位置よりも下流側に、壁面が親水性の親水性部分を有しているので、複数の疎水性の被処理流体が合流された後、親水性部分を通過するときに、合流した被処理流体内に乱流が発生する。これは、壁面の性質が異なる流路部分を被処理流体が通過するためである。すなわち、疎水性の被処理流体を合流させる場合は、前記下流側の所定の流路部分の壁面を、その上流側の流路部分の壁面よりも親水性が高くなるように形成することによって、壁面の親水性が低い部分から壁面の親水性が高い部分に、合流した被処理流体が流入した際に、被処理流体内に乱流が発生する。
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。
以上のように上記構成によれば、流路は、供給部が接続される位置よりも下流側に、壁面が親水性の親水性部分を有しているので、拡散のみによって複数の被処理流体を混合させる場合に比べて短い流路であっても、複数の疎水性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、供給部が流路に接続される位置よりも下流側の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。
また上記構成のマイクロ化学チップは、前記基体は、前記流路に接続され、処理後の流体を外部に導出する採取部をさらに有し、
前記親水性部分は、前記供給部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側であって、前記採取部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向上流側に設けられ、
前記複数の供給部から前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させ、流入された複数の被処理流体を合流させて予め定める処理を施した後に、前記採取部から処理後の流体を外部に導出することを特徴とする。
上記構成に従えば、複数の供給部から流路にそれぞれ流入される複数の疎水性の被処理流体は、合流されて流路の親水性部分を流通することによって速やかに混合され、予め定める処理が施された後に、採取部から外部に導出される。したがって、たとえば２つの供給部を有し、一方の供給部から原料となる疎水性の化合物を流入させ、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。
以上のように上記構成によれば、流路は、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、壁面が親水性の親水性部分を有するので、たとえば２つの供給部を有し、一方の供給部から原料となる疎水性の化合物を流入させ、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。
また上記構成のマイクロ化学チップは、前記基体は、前記供給部と前記流路とが接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側に、合流された前記被処理流体に対して予め定める処理を施す処理部を有し、
前記親水性部分は、前記供給部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側であって、前記処理部よりも前記被処理流体の流通方向上流側に設けられることを特徴とする。
上記構成に従えば、複数の供給部から流路にそれぞれ流入される複数の疎水性の被処理流体は、合流されて流路の親水性部分を流通することによって速やかに混合され、処理部において予め定める処理が施される。したがって、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疎水性の化合物を流入させ、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、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、反応生成物の収率を向上させることができる。
以上のように上記構成によれば、流路は、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であって処理部よりも被処理流体の流通方向上流側に、壁面が親水性の親水性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疎水性の化合物を流入させ、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。
また本発明のマイクロ化学チップの製造方法によって製造され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、該流路に接続され、前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させる複数の供給部とが形成された基体を有し、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予め定める処理を施すマイクロ化学チップであって、
前記流路は、前記供給部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側に、壁面が疎水性の疎水性部分を有することを特徴とするマイクロ化学チップである。
上記構成に従えば、複数の供給部から被処理流体を流入させると、流入された被処理流体は合流されて流路を流通し、予め定める処理が施される。したがって、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入させれば、流入された複数の被処理流体が合流されて流路を流通し、予め定める処理が施されることになる。複数の供給部と流路との接続は、すべてを流路の同一位置たとえば最上流部に接続させてもよいし、位置をずらして接続させてもよい。
上記構成では、流路は、供給部が接続される位置よりも下流側に、壁面が疎水性の疎水性部分を有しているので、複数の親水性の被処理流体が合流された後、疎水性部分を通過するときに、合流した被処理流体内に乱流が発生する。これは、壁面の性質が異なる流路部分を被処理流体が通過するためである。すなわち、親水性の被処理流体を合流させる場合は、前記下流側の所定の流路部分の壁面を、その上流側の流路部分の壁面よりも疎水性が高くなるように形成することによって、壁面の疎水性が低い部分から壁面の疎水性が高い部分に、合流した被処理流体が流入した際に、被処理流体内に乱流が発生する。
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、複数の親水性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。
以上のように上記構成によれば、流路は、供給部が接続される位置よりも下流側に、壁面が疎水性の疎水性部分を有しているので、拡散のみによって複数の被処理流体を混合させる場合に比べて短い流路であっても、複数の親水性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、供給部が流路に接続される位置よりも下流側の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。
また上記構成のマイクロ化学チップは、前記基体は、前記流路に接続され、処理後の流体を外部に導出する採取部をさらに有し、
前記疎水性部分は、前記供給部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側であって、前記採取部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向上流側に設けられ、
前記複数の供給部から前記流路に複数の被処理流体をそれぞれ流入させ、流入された複数の被処理流体を合流させて予め定める処理を施した後に、前記採取部から処理後の流体を外部に導出することを特徴とする。
上記構成に従えば、複数の供給部から流路にそれぞれ流入される複数の親水性の被処理流体は、合流されて流路の疎水性部分を流通することによって速やかに混合され、予め定める処理が施された後に、採取部から外部に導出される。したがって、たとえば２つの供給部を有し、一方の供給部から原料となる親水性の化合物を流入させ、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。
以上のように上記構成によれば、流路は、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であって、採取部が接続される位置よりも被処理流体の流通方向上流側に、壁面が疎水性の疎水性部分を有するので、たとえば２つの供給部を有し、一方の供給部から原料となる親水性の化合物を流入させ、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。
また上記構成のマイクロ化学チップは、前記基体は、前記供給部と前記流路とが接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側に、合流された前記被処理流体に対して予め定める処理を施す処理部を有し、
前記疎水性部分は、前記供給部が接続される位置よりも前記被処理流体の流通方向下流側であって、前記処理部よりも前記被処理流体の流通方向上流側に設けられることを特徴とする。
上記構成に従えば、複数の供給部から流路にそれぞれ流入される複数の親水性の被処理流体は、合流されて流路の疎水性部分を流通することによって速やかに混合され、処理部において予め定める処理が施される。したがって、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親水性の化合物を流入させ、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、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、反応生成物の収率を向上させることができる。
以上のように上記構成によれば、流路は、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であって処理部よりも被処理流体の流通方向上流側に、壁面が疎水性の疎水性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親水性の化合物を流入させ、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。
【００８０】
【００８１】
【００８２】
【００８３】
【００８４】
【００８５】
【００８６】
【発明の効果】
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を焼結させて基体本体を形成した後に、溝部の所定部分の壁面に親水化処理を施してから基体本体の表面の溝部を被覆部材で覆うことによって基体を形成するので、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に壁面が親水性の親水性部分を有する流路を備えたマイクロ化学チップを製造することができる。
【００８７】
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を焼結させて基体本体を形成した後に、溝部の所定部分の壁面が疎水性を有するように処理してから基体本体の表面の溝部を被覆部材で覆うことによって基体を形成するので、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に壁面が疎水性の疎水性部分を有する流路を備えたマイクロ化学チップを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の製造方法によって製造されるマイクロ化学チップ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り、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断面図である。
【図２】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】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。
【図４】蓋体２１の構成を簡略化して示す平面図である。
【符号の説明】
１マイクロ化学チップ
１１基体
１２流路
１２ａ親水性部分（疎水性部分）
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
２２接続位置
３１，３２セラミックグリーンシート
３３溝部
３４配線パターン
４１基板
４２ａ，４２ｂ，４３貫通孔
４４ａ，４４ｂ圧電材料
Ｌ１親水性部分（疎水性部分）の長さ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention is 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 flowing through a minute flow path.OfMore specifically regarding the manufacturing method, for example, a microchemical chip that can perform a predetermined process by mixing a plurality of different fluids to be processed, such as when blood and a reagent are mixed and reacted.OfIt relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, in the field of chemical technology and biotechnology, research for performing reaction to a sample and analysis of the sample in a minute region has been conducted. Micro Electro Mechanical Systems (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.
[0003]
  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.
[0004]
  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.
[0005]
[Patent Document 1]
  Japanese Patent Laid-Open No. 2002-214241 (page 4-5, FIG. 1)
[Patent Document 2]
  JP 2001-108619 A (page 4-5, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  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 processed are supplied from a plurality of supply units to the flow path and mixed, the plurality of fluids to be processed 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.
[0007]
  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.
[0008]
  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.
[0009]
  An object of the present invention is to provide a microchemical chip that can efficiently mix a plurality of different fluids to be processed without increasing the size of the configuration.OfIt is to provide a manufacturing method.
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  BookThe present invention includes a flow path for flowing a fluid to be processed, and a plurality of supply portions connected to the flow path and allowing a plurality of fluids to be processed to flow into the flow path, respectively. A base having a hydrophilic portion having a hydrophilic wall surface on the downstream side in the flow direction of the fluid to be treated with respect to a position where the supply unit is connected, and a plurality of objects from the plurality of supply units to the flow path; A process for producing a microchemical chip, in which a processing fluid is introduced, and a plurality of fluids to be processed are joined to perform a predetermined process.
  On the surface of the ceramic green sheet, press a mold with a predetermined shape to form a groove,
  The base body is formed by sintering the ceramic green sheet in which the groove is formed at a predetermined temperature,
  When the base body is hydrophilic, the target wall surface to be made hydrophilic among the wall surfaces of the groove portion is coated with a protective film, and then the wall surface except the target wall surface is subjected to a hydrophobizing treatment, and then the protection is performed. By peeling off the film, the target wall surface is made hydrophilic, and when the base body is hydrophobic, a portion of the wall surface of the groove portion excluding the target wall surface to be made hydrophilic is covered with a protective film. Then, by subjecting the target wall surface to hydrophilicity by peeling off the protective film after subjecting the target wall surface to hydrophilic treatment,
  A method of manufacturing a microchemical chip, wherein the substrate is formed by covering the groove on the surface of the substrate body with a covering member.
[0027]
  According to the present invention, first, a die is pressed on the surface of the ceramic green sheet to form a groove portion, and the ceramic green sheet having the groove portion is sintered at a predetermined temperature to form a base body.
[0028]
  Next, the process which gives hydrophilicity to the target wall surface which should give hydrophilicity among the wall surfaces of the said groove part is performed. When the base body is hydrophilic, the target wall surface to be made hydrophilic among the wall surfaces of the groove portion is coated with a protective film, and then the wall surface except the target wall surface is subjected to a hydrophobizing treatment, and then the protection is performed. By peeling the film, the target wall surface is made hydrophilic. When the base body is hydrophobic, a portion of the wall surface of the groove portion excluding the target wall surface to be hydrophilic is covered with a protective film, and then the protection is performed after the target wall surface is subjected to a hydrophilic treatment. By peeling the film, the target wall surface is made hydrophilic.
[0029]
  Thereafter, the substrate is formed by covering the groove exposed on the surface of the substrate body with a covering member. As a result, a flow path having a hydrophilic portion whose wall surface is hydrophilic is formed inside the substrate.
[0030]
  By forming the substrate in this manner, a microchemical chip having a flow path having a hydrophilic portion with a hydrophilic wall surface on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply section is connected to the flow path Can be manufactured.
[0031]
  Further, the present invention includes a flow path for flowing a fluid to be processed, and a plurality of supply parts connected to the flow path and allowing a plurality of fluids to be processed to flow into the flow path, respectively. And a base having a hydrophobic portion with a hydrophobic wall surface formed downstream of the supply fluid in the flow direction of the fluid to be treated. Each of the fluids to be treated, and a method for producing a microchemical chip for performing a predetermined treatment by joining a plurality of fluids to be treated,
  On the surface of the ceramic green sheet, press a mold with a predetermined shape to form a groove,
  The base body is formed by sintering the ceramic green sheet in which the groove is formed at a predetermined temperature,
  When the base body is hydrophilic, the portion of the wall surface of the groove portion excluding the target wall surface to be made hydrophobic is covered with a protective film, and then the protection is performed after subjecting the target wall surface to a hydrophobic treatment. By peeling the film, the target wall surface is made hydrophobic, and when the base body is hydrophobic, the wall surface of the groove portion to be made hydrophobic is covered with a protective film. In addition, the target wall surface is made hydrophobic by peeling off the protective film after subjecting the wall surface except the target wall surface to hydrophilic treatment,
  A method of manufacturing a microchemical chip, wherein the substrate is formed by covering the groove on the surface of the substrate body with a covering member.
[0032]
  According to the present invention, first, a die is pressed on the surface of the ceramic green sheet to form a groove portion, and the ceramic green sheet having the groove portion is sintered at a predetermined temperature to form a base body.
[0033]
  Next, the process which gives hydrophobicity to the target wall surface which should give hydrophobicity among the wall surfaces of the said groove part is performed. When the base body is hydrophilic, the portion of the wall surface of the groove portion excluding the target wall surface to be made hydrophobic is covered with a protective film, and then the protection is performed after subjecting the target wall surface to a hydrophobic treatment. By peeling the film, the target wall surface is made hydrophobic. When the base body is hydrophobic, the target wall surface to be made hydrophobic among the wall surfaces of the groove portion is coated with a protective film, and then the wall surface except the target wall surface is subjected to a hydrophilization treatment, and then the protection is performed. By peeling the film, the target wall surface is made hydrophobic.
[0034]
  Thereafter, the substrate is formed by covering the groove exposed on the surface of the substrate body with a covering member. As a result, a flow path having a hydrophobic portion whose wall surface is hydrophobic is formed inside the substrate.
[0035]
  By forming the substrate in this manner, a microchemical chip having a flow path having a hydrophobic portion whose wall surface is hydrophobic on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply section is connected to the flow path Can be manufactured.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 1 (a) shows the present invention.Of micro chemical chip manufactured by manufacturing methodIt is a top view which simplifies and shows the structure of the microchemical chip 1 which is one Embodiment. 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.
[0037]
  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 that is a covering member. The surface of the base body 20 on which the groove portion 33 is formed is covered with the lid body 21 so that the flow path 12 is formed. Is formed. In this microchemical chip 1, the flow path 12 is located downstream of the position 22 where the supply parts 13 a and 13 b are connected, and the hydrophilic part of the length L 1 whose wall surface is hydrophilic (or hydrophobic, whose wall surface is hydrophobic). Part) 12a.
[0038]
  The supply section 13a is upstream of the fluid to be processed in the flow direction from 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 unit 13b includes a supply channel 17b, a supply port 16b, and a 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.
[0039]
  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.
[0040]
  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.
[0041]
  The cross-sectional area of the flow channel 12 and the supply flow channels 17a and 17b is 2.5 × 10 in order to efficiently send and mix the specimen, reagent, or cleaning solution flowing from the supply units 13a and 13b.^-3mm²More than 1mm²The following is preferable. However, the cross-sectional area is 2.5 × 10^-3mm²~ 1mm²Since the fluid flowing through the flow passages of the level generally flows in a laminar flow state, if the two supply flow passages 17a and 17b are joined together, the fluid flows into the flow passage 12 from the supply portions 13a and 13b. Types of fluids to be treated 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.
[0042]
  On the other hand, in the present embodiment, the flow path 12 has a hydrophilic portion (or a wall surface having a wall length L1) on the downstream side of the connection position 22 between the flow path 12 and the supply units 13a and 13b. When a plurality of fluids to be treated are merged, the wall surface passes through the hydrophilic portion (or the hydrophobic portion where the wall surface is hydrophobic) 12a. In addition, a turbulent flow is generated in the joined fluids. This is because the fluid to be processed passes through the flow path portions having different wall characteristics. For example, when the hydrophilic fluids to be treated are merged, the wall surface of the downstream channel portion 12a is formed so as to be more hydrophobic than the wall surface of the upstream channel portion. When the fluids to be processed are merged, the wall surface of the downstream channel portion 12a may be formed so as to be more hydrophilic than the wall surface of the upstream channel portion.
[0043]
  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. Accordingly, it is possible to sufficiently mix a plurality of fluids to be processed in a short flow path as compared with the case of mixing only by diffusion. Therefore, since the length of the flow path 12 can be shortened, the microchemical chip 1 can be miniaturized, and the microchemical system using the microchemical chip 1 can be miniaturized. 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.
[0044]
  Moreover, in this embodiment, since the flow path 12 has the hydrophilic part (or the hydrophobic part whose wall surface is hydrophobic) 12a between the connection position 22 and the process part 14, it was merged. The fluid to be processed is sufficiently mixed when it reaches the processing unit 14. 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.
[0045]
  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 11, for example, an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a glass ceramic sintered body, or the like can be used.
[0046]
  The lid 21 can be made of glass or ceramic material.
[0047]
  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. 10^-3mm²1mm or more²The following is preferable. The cross-sectional area of the flow path 12 and the supply flow paths 17a and 17b is 1 mm.²If it exceeds, the amount of sample, reagent, or washing solution to be sent will increase so much that the reaction surface area per unit volume will be increased and the reaction time will be greatly reduced. Can not. The cross-sectional area of the flow channel 12 and the supply flow channels 17a and 17b is 2.5 × 10.^-3mm²If it is less than this, the pressure loss caused by the micropumps 18a and 18b becomes large, causing a problem in liquid feeding. Therefore, the cross-sectional area of the flow path 12 and the supply flow paths 17a and 17b is 2.5 × 10.^-3mm²1mm or more²It was as follows.
[0048]
  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. 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.
[0049]
  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.
[0050]
  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.
[0051]
  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 cross-sectional view showing a laminated state of the ceramic sheets 31 and 32.
[0052]
  First, mix an appropriate organic binder and solvent into the raw material powder, add a plasticizer or dispersant as necessary to make mud, and form this into a sheet by the doctor blade method or calendar roll method. To form a ceramic green sheet (also called a ceramic raw sheet). 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.
[0053]
  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, the mold is pressed against the surface of the ceramic green sheet 31 to form the groove 33. At this time, a mold having a shape in which the shape of the desired groove 33 is transferred is used as the mold. The pressing force when pressing the mold is adjusted according to the viscosity of the slurry before being formed into the ceramic green sheet. For example, when the viscosity of the slurry is 1 to 4 Pa · s, 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.
[0054]
  Further, as shown in FIG. 2B, a conductive paste is applied to the surface of the ceramic green sheet 32 in a predetermined shape by a screen printing method or the like, thereby forming a wiring that becomes a wiring for connecting the heater 19 and the external power source. A pattern 34 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. In addition, as the conductive paste for forming the wiring pattern 34 to be 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. .
[0055]
  Next, as shown in FIG. 3, the ceramic green sheet 31 in which the groove 33 is formed is laminated on the surface of the ceramic green sheet 32 in which the wiring pattern 34 to be the heater 19 is formed. 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.
[0056]
  By performing the following processing on the base body 20 formed in this way, the groove portion 33 having a length L1 serving as the flow path portion 12a downstream of the connection position 22 between the flow path 12 and the supply portions 13a and 13b. This wall surface can be a hydrophilic or hydrophobic wall surface.
[0057]
  (1) When making the wall surface of the flow path portion 12a hydrophilic
  (1-a) When the base body 20 is hydrophilic, the target wall surface of the groove portion having a length L1 to be hydrophilic is covered with a protective film among the wall surfaces of the groove portion, and then the target wall surface is removed. The target wall surface is made hydrophilic by peeling off the protective film after subjecting the wall surface to hydrophobic treatment.
[0058]
  (1-b) When the base body 20 is hydrophobic, a portion of the wall surface of the groove portion excluding the target wall surface of the groove portion having a length L1 to be hydrophilic is covered with a protective film, and then the target body After the hydrophilic treatment is performed on the wall surface, the protective film is peeled off to make the target wall surface hydrophilic.
[0059]
  (2) When making the wall surface of the flow path portion 12a hydrophobic
  (2-a) When the base body 20 is hydrophilic, the portion of the wall surface of the groove portion other than the target wall surface of the groove portion having a length L1 to be hydrophobic is covered with a protective film, and then the target body The target wall surface is made hydrophobic by peeling off the protective film after subjecting the wall surface to a hydrophobic treatment.
[0060]
  (2-b) When the base body 20 is hydrophobic, the target wall surface of the groove portion having a length L1 to be made hydrophobic is covered with a protective film, and then the target wall surface is removed. After subjecting the wall surface to a hydrophilic treatment, the protective film is peeled off to make the target wall surface hydrophobic.
[0061]
  The hydrophilization treatment can be performed by taking out the base body 20 in which the target wall surface or the wall surface excluding the target wall surface is covered with a protective film after being immersed in alcohol for about 30 seconds and washing with water. By dipping in alcohol, hydroxyl groups (—OH) can be introduced into the target wall surface of the base body 20 made of a ceramic material. As the alcohol, for example, isopropyl alcohol (abbreviation: IPA) can be used.
[0062]
  The hydrophobization treatment is performed by immersing the substrate main body 20 in which the target wall surface or the wall surface excluding the target wall surface is coated with a protective film after being immersed in a surfactant solution for about 30 seconds, and washing with water, preferably warm water. It can be carried out. By dipping in the surfactant solution, the hydroxyl group (—OH) present on the target wall surface of the base body 20 made of a ceramic material can be removed. Examples of the surfactant include alkylene glycol-based nonionic surfactants, alkylphenyl glycol-based nonionic surfactants, fluorine-containing alkylene glycol-based nonionic surfactants, and silicon-containing alkylene glycol-based surfactants. Nonionic surfactants can be used.
[0063]
  For example, when the wall surface of the flow path portion 12a provided in the hydrophobic base body 20 is made hydrophilic, the portion of the groove portion except the target wall surface to be made hydrophilic is covered with a protective film. Then, after subjecting the target wall surface to hydrophilic treatment, the target wall surface is made hydrophilic by peeling off the protective film.
[0064]
  In addition, when the wall surface of the flow path portion 12a provided in the hydrophilic base body 20 is made hydrophobic, the whole base body is heated at 200 to 300 ° C. under reduced pressure for 1 to 3 hours. After subjecting to hydrophobic treatment, coating the target wall surface to be made hydrophobic among the wall surfaces of the groove portion with a protective film, and then subjecting the wall surface excluding the target wall surface to hydrophilic treatment, and then peeling the protective film To impart hydrophobicity to the target wall surface.
[0065]
  The heat treatment of the entire base body needs to be performed when the base body 20 is made of a metal oxide ceramic material such as aluminum oxide, but when the base body 20 is made of another ceramic material. It does not have to be done. For example, when the base body 20 is made of a nitride-based ceramic material such as silicon nitride or silicon carbide, the surface of the base body 20 is already hydrophobic in a fired state, so that it is necessary to perform a heat treatment again. Absent.
[0066]
  However, after forming the base body 20 by sintering the ceramic green sheet, it is necessary to perform plating on a portion electrically connected to the outside, for example, a power supply terminal for driving the pump. At this time, since there are various treatments, the surface state of the base body 20 changes. Therefore, in this case, it is necessary to heat the entire base body to make the base body hydrophobic.
[0067]
  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 42a, 42b, and 43 that communicate with each other are formed to obtain the lid 21.
[0068]
  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.
[0069]
  At a predetermined position on the surface of the lid 21, for example, lead zirconate titanate (PZT; composition formula: Pb (Zr, Ti) O₃) And the like, and wiring (not shown) for applying a voltage to the piezoelectric materials 44a and 44b is formed. The piezoelectric materials 44a and 44b can vibrate the lid 21 above the supply channels 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 channels 17a and 17b. The micropumps 18a and 18b for feeding liquid can be formed by sticking to the upper lid body 21.
[0070]
  As described above, the substrate 11 shown in FIG. 1 is formed, and the microchemical chip 1 is obtained. As described above, the base body 20 and the lid body, in which the wall surface of the groove portion 33 serving as the flow channel portion 12a on the downstream side of the connection position 22 between the flow channel 12 and the supply portions 13a and 13b is made a hydrophilic or hydrophobic wall surface. 21 is bonded to the downstream side in the flow direction of the fluid to be treated from the position 22 where the supply sections 13a and 13b are connected to the flow path 12, and the hydrophilic portion (or the wall surface is hydrophobic). The microchemical chip 1 including the flow path 12 having the hydrophobic portion 12a can be manufactured.
[0071]
  Further, in the present embodiment, a laminate of the ceramic green sheet 31 with the groove 33 formed on the surface by pressing the mold and the ceramic green sheet 31 with the wiring pattern 34 to be the heater 19 is sintered. After forming the base body 20 by the above-described hydrophilization treatment or hydrophobic treatment, the base body 11 having the flow path 12 is formed by covering the groove portion 33 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.
[0072]
  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, the flow path 12 has a hydrophilic part with a hydrophilic wall surface or a hydrophobic part with a hydrophobic wall surface on the downstream side in the flow direction of the fluid to be treated from the position where each supply unit is connected to the flow path 12. It is preferable to have.
[0073]
  In particular, when a hydrophobic process fluid is introduced from a certain supply unit and a hydrophilic process fluid is supplied from another supply unit, the supply unit into which the hydrophobic process fluid is introduced is a flow path. A hydrophilic portion is provided on the downstream side in the flow direction of the fluid to be treated from the position connected to the fluid 12, and the fluid to be treated is located more than the position where the supply portion into which the fluid to be treated flows is connected to the flow path 12. It is preferable to provide a hydrophobic portion on the downstream side in the flow direction. Thus, when both the hydrophilic part and the hydrophobic part are provided in the flow path 12, for example, the part excluding the target wall surface to be made hydrophilic in the groove 33 of the base body 20 shown in FIG. After the coating, the target wall surface is subjected to a hydrophilization treatment, and then the protective film is peeled off. Then, the portion other than the target wall surface to be made hydrophobic is coated with the protective film, and then the target wall surface is hydrophobic. The protective film is peeled after the crystallization treatment. As a result, a hydrophilic portion and a hydrophobic portion can be separately formed in the flow path 12.
[0074]
  In addition, the hydrophilic portion (or hydrophobic portion) 12a having a hydrophilic wall surface is illustrated as being provided in a straight portion of the flow path 12, but the present invention is not limited thereto, and a curved portion is provided in the flow path 12. It is possible to provide this portion with a hydrophilic portion (or hydrophobic portion) 12a. In this case, the fluid to be treated can be sufficiently mixed by generating a more effective turbulent flow by the curved portion of the flow path 12 and the hydrophilic portion (or hydrophobic portion) 12a.
[0075]
  Moreover, although the heater 19 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. Note that the heater 19 need not be provided when the reaction proceeds without heating.
[0076]
  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 that the wall surface of the flow path portion on the upstream side in the flow direction of the fluid to be processed is more hydrophilic or hydrophobic than the detection unit.
[0077]
  In the present 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. In addition, 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.
[0078]
  Further, although the lid body 21 is bonded to the base body 20, the lid body 21 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, cleaning when reused becomes easy.
[0079]
  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 are formed, and the ceramic green sheet 32 in which the wiring pattern 34 to be the heater 19 is formed. However, the present invention is not limited to this, and may be formed from three or more ceramic green sheets.
  A microchemical chip manufactured by the method for manufacturing a microchemical chip of the present invention includes a flow path for circulating a fluid to be processed, and a plurality of fluids connected to the flow path and allowing a plurality of fluids to be processed to flow into the flow paths, respectively. A substrate having a supply portion formed therein, a plurality of fluids to be processed from each of the plurality of supply portions into the flow path, and a plurality of fluids to be processed that have joined together are subjected to a predetermined process. A chemical chip,
  The flow path is a microchemical chip characterized in that a wall surface has a hydrophilic portion having a hydrophilic surface on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed with respect to a position where the supply unit is connected.
  According to the above configuration, when the fluids to be treated are introduced from the plurality of supply units, the fluids to be treated that are joined together are circulated through the flow path and subjected to a predetermined process. Therefore, if a plurality of different fluids to be treated are introduced from a plurality of supply sections, the plurality of fluids to be treated are merged to flow through the flow path, and a predetermined process is performed. As for the connection between the plurality of supply parts and the flow path, all of them may be connected to the same position of the flow path, for example, the most upstream part, or the positions may be shifted.
  In the above configuration, since the flow path has a hydrophilic hydrophilic portion on the downstream side of the position where the supply unit is connected, after a plurality of hydrophobic fluids to be treated are joined, When passing through the hydrophilic portion, turbulence is generated in the joined fluids to be processed. This is because the fluid to be processed passes through the flow path portions having different wall characteristics. That is, when the hydrophobic fluids to be treated are merged, by forming the wall surface of the predetermined flow path portion on the downstream side to be more hydrophilic than the wall surface of the flow path portion on the upstream side, A turbulent flow is generated in the fluid to be treated when the fluid to be treated flows from a portion having a low wall surface hydrophilicity to a portion having a high wall surface hydrophilicity.
  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.
  As described above, according to the above-described configuration, the flow path has a wall on the downstream side of the position where the supply unit is connected. Since the surface has a hydrophilic hydrophilic part, even when the flow path is shorter than when mixing multiple processed fluids only by diffusion, multiple hydrophobic processed fluids are sufficiently mixed. Can be made. 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 channel on the downstream side of the position where the supply unit is connected to the channel can be shortened, the microchemical chip can be miniaturized.
  In the microchemical chip having the above-described configuration, the substrate further includes a collection unit that is connected to the flow path and guides the processed fluid to the outside.
  The hydrophilic portion is provided downstream in the flow direction of the fluid to be processed with respect to a position where the supply unit is connected and upstream in the flow direction of the fluid to be processed with respect to a position where the sampling portion is connected. And
  A plurality of fluids to be processed are respectively introduced into the flow paths from the plurality of supply units, and a plurality of fluids to be processed are joined to perform a predetermined process, and then the processed fluid is externally supplied from the sampling unit. It is derived from the above.
  According to the above-described configuration, the plurality of hydrophobic fluids to be flowed into the flow path from the plurality of supply units are quickly mixed by flowing through the hydrophilic portion of the flow path and predetermined processing Is applied to the outside from the collection unit. Therefore, for example, it has two supply parts, a hydrophobic compound as a raw material is introduced from one supply part, a reagent is introduced from the other supply part, and the compound and the reagent are sufficiently mixed and reacted. Thereafter, a small microchemical chip capable of taking out the obtained compound from the collecting part can be obtained.
  As described above, according to the above configuration, the flow path is downstream in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply unit is connected, and the fluid to be processed is located further than the position where the sampling unit is connected to the flow path Since the wall surface has a hydrophilic hydrophilic portion on the upstream side in the flow direction, for example, it has two supply portions, and a hydrophobic compound as a raw material is introduced from one supply portion, and a reagent is supplied from the other supply portion. Is allowed to flow, and the compound and the reagent are sufficiently mixed and reacted, and then a small-sized microchemical chip capable of taking out the obtained compound from the collection part can be obtained.
  Further, in the microchemical chip having the above-described configuration, the base is preliminarily disposed with respect to the fluid to be treated which is joined to the downstream side in the flow direction of the fluid to be treated with respect to a position where the supply unit and the flow path are connected. It has a processing unit that performs processing
  The hydrophilic portion is provided downstream in the flow direction of the fluid to be processed with respect to a position where the supply unit is connected, and upstream in the flow direction of the fluid to be processed with respect to the processing portion. To do.
  According to the above configuration, the plurality of hydrophobic fluids to be flowed into the flow path from the plurality of supply sections are mixed and quickly mixed by flowing through the hydrophilic portion of the flow path. A predetermined process is performed. Therefore, for example, two supply units are provided, a hydrophobic 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 merged and heated in the processing unit. When the reaction is carried out by heating, the compound and the reagent 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 can be improved.
  As described above, according to the above configuration, the flow path has a wall surface on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply unit is connected, and on the upstream side in the flow direction of the fluid to be processed than the processing portion. Since it has a hydrophilic hydrophilic part, for example, two supply parts are provided, a hydrophobic compound as a raw material is introduced from one supply part, a reagent is introduced from the other supply part, and the compound and the reagent And reacting by heating in the processing section, the compound and the reagent can be reacted efficiently and the yield of the reaction product can be improved.
  In addition, a microchemical chip manufactured by the method for manufacturing a microchemical chip of the present invention includes a flow path for circulating a fluid to be processed, and a plurality of fluids connected to the flow path and allowing a plurality of fluids to be processed to flow into the flow path, respectively. A plurality of fluids to be processed are introduced into the flow path from the plurality of supply units, and the plurality of fluids to be treated are joined to perform a predetermined process. A microchemical chip,
  In the microchemical chip, the flow path has a hydrophobic portion whose wall surface is hydrophobic on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply unit is connected.
  According to the above configuration, when the fluids to be treated are introduced from the plurality of supply units, the fluids to be treated that are joined together are circulated through the flow path and subjected to a predetermined process. Therefore, if a plurality of different fluids to be treated are introduced from a plurality of supply sections, the plurality of fluids to be treated are merged to flow through the flow path, and a predetermined process is performed. As for the connection between the plurality of supply parts and the flow path, all of them may be connected to the same position of the flow path, for example, the most upstream part, or the positions may be shifted.
  In the above configuration, the flow path has a hydrophobic hydrophobic part on the downstream side of the position where the supply unit is connected. Therefore, after a plurality of hydrophilic fluids to be treated are joined, When passing through the hydrophobic portion, turbulence is generated in the joined fluids. This is because the fluid to be processed passes through the flow path portions having different wall characteristics. That is, when the hydrophilic fluids to be treated are merged, by forming the wall surface of the predetermined flow path portion on the downstream side so as to be more hydrophobic than the wall surface of the flow path portion on the upstream side, A turbulent flow is generated in the fluid to be treated when the fluid to be treated flows from a portion having a low wall surface hydrophobicity into a portion having a high wall surface hydrophobicity.
  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 spreading | diffusion conventionally, a several hydrophilic 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.
  As described above, according to the above configuration, the flow path has a hydrophobic portion whose wall surface is hydrophobic on the downstream side of the position where the supply unit is connected. Even when the flow path is shorter than that in the case of mixing a plurality of fluids, a plurality of hydrophilic fluids can be sufficiently 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 channel on the downstream side of the position where the supply unit is connected to the channel can be shortened, the microchemical chip can be miniaturized.
  In the microchemical chip having the above-described configuration, the substrate further includes a collection unit that is connected to the flow path and guides the processed fluid to the outside.
  The hydrophobic portion is provided on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed with respect to the position where the supply unit is connected, and on the upstream side in the flow direction of the fluid to be processed with respect to the position where the sampling portion is connected. And
  A plurality of fluids to be processed are respectively introduced into the flow paths from the plurality of supply units, and a plurality of fluids to be processed are joined to perform a predetermined process, and then the processed fluid is externally supplied from the sampling unit. It is derived from the above.
  According to the above configuration, the plurality of hydrophilic fluids to be flowed into the flow path from the plurality of supply units are mixed and quickly mixed by flowing through the hydrophobic portion of the flow path, so that the predetermined processing is performed. Is applied to the outside from the collection unit. Therefore, for example, it has two supply parts, a hydrophilic compound as a raw material is introduced from one supply part, a reagent is introduced from the other supply part, and the compound and the reagent are sufficiently mixed and reacted. Thereafter, a small microchemical chip capable of taking out the obtained compound from the collecting part can be obtained.
  As described above, according to the above-described configuration, the flow path is downstream in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply unit is connected, and the flow direction of the fluid to be processed is further than the position where the sampling unit is connected. Since the wall surface has a hydrophobic hydrophobic part on the upstream side, for example, it has two supply parts, a hydrophilic compound as a raw material is introduced from one supply part, and a reagent is introduced from the other supply part. After the compound and the reagent are sufficiently mixed and reacted, a small microchemical chip capable of taking out the obtained compound from the collection part can be obtained.
  In the microchemical chip having the above configuration, the base has the supply section and the flow path connected to each other. A processing unit that performs a predetermined process on the treated fluid that has been joined, on the downstream side in the flow direction of the fluid to be treated,
  The hydrophobic portion is provided downstream in the flow direction of the fluid to be processed from a position where the supply unit is connected, and upstream in the flow direction of the fluid to be processed than the processing portion. To do.
  According to the above configuration, the plurality of hydrophilic fluids to be flowed into the flow path from the plurality of supply sections are mixed and quickly mixed by flowing through the hydrophobic portion of the flow path. A predetermined process is performed. Therefore, for example, two supply units are provided, a hydrophilic 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 merged and heated in the processing unit. When the reaction is carried out by heating, since the compound and the reagent can be heated in a sufficiently mixed state, the compound and the reagent can be reacted efficiently and the yield of the reaction product can be improved.
  As described above, according to the above configuration, the flow path has a wall surface on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply unit is connected, and on the upstream side in the flow direction of the fluid to be processed than the processing portion. Since it has a hydrophobic hydrophobic portion, for example, two supply parts are provided, a hydrophilic compound as a raw material is introduced from one supply part, a reagent is introduced from the other supply part, and the compound and the reagent And reacting by heating in the processing section, the compound and the reagent can be reacted efficiently and the yield of the reaction product can be improved.
[0080]
[0081]
[0082]
[0083]
[0084]
[0085]
[0086]
【The invention's effect】
  BookAccording to the present invention, after sintering the ceramic green sheet having the groove formed thereon to form the base body, the wall surface of the predetermined portion of the groove is subjected to a hydrophilic treatment, and then the groove on the surface of the base body is covered with the covering member. In this way, the substrate is formed, so that a microchemical chip having a flow path having a hydrophilic portion whose wall surface is hydrophilic on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply section is connected to the flow path is manufactured. be able to.
[0087]
  According to the present invention, after the ceramic green sheet having the groove portion is sintered to form the base body, the groove portion on the surface of the base body is processed after the wall surface of the predetermined portion of the groove portion is treated with hydrophobicity. Since the substrate is formed by covering the substrate with the covering member, the micro-channel is provided with a flow path having a hydrophobic portion whose wall surface is hydrophobic on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the position where the supply portion is connected to the flow path. Chemical chips can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is an illustration of the present invention.Of micro chemical chip manufactured by manufacturing methodIt is a top view which simplifies and shows the structure of the microchemical chip 1 which is one Embodiment, FIG.1 (b) shows the cut surface lines II and II- of the microchemical chip 1 shown to Fig.1 (a). It is sectional drawing which shows the cross-sectional structure in II and III-III.
FIG. 2 is a plan view showing a processed state of ceramic green sheets 31 and 32. FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a state in which ceramic green sheets 31 and 32 are laminated.
4 is a plan view showing a simplified configuration of a lid body 21. FIG.
[Explanation of symbols]
  1 Micro chemical chip
  11 Substrate
  12 channels
  12a Hydrophilic part (hydrophobic part)
  13a, 13b supply section
  14 Processing unit
  15 Collection unit
  16a, 16b supply port
  17a, 17b Supply flow path
  18a, 18b Micro pump
  19 Heater
  20 Base body
  21 Lid
  22 Connection position
  31, 32 Ceramic green sheet
  33 Groove
  34 Wiring pattern
  41 Substrate
  42a, 42b, 43 Through hole
  44a, 44b Piezoelectric material
  L1 Length of hydrophilic part (hydrophobic part)

Claims

A flow path for circulating the fluid to be processed, and a plurality of supply sections connected to the flow path and allowing a plurality of fluids to be processed to flow into the flow paths, respectively, are formed, and the flow path includes the supply section. A base having a hydrophilic portion having a hydrophilic wall surface is formed on the downstream side in the flow direction of the fluid to be processed from the connected position, and a plurality of fluids to be processed are supplied from the plurality of supply units to the flow path. A method of manufacturing a microchemical chip, each of which is flown into and in which a plurality of fluids to be flowed in are combined to perform a predetermined process,
On the surface of the ceramic green sheet, press a mold with a predetermined shape to form a groove,
The base body is formed by sintering the ceramic green sheet in which the groove is formed at a predetermined temperature,
When the base body is hydrophilic, the target wall surface to be made hydrophilic among the wall surfaces of the groove portion is coated with a protective film, and then the wall surface except the target wall surface is subjected to a hydrophobizing treatment, and then the protection is performed. By peeling off the film, the target wall surface is made hydrophilic, and when the base body is hydrophobic, a portion of the wall surface of the groove portion excluding the target wall surface to be made hydrophilic is covered with a protective film. Then, by subjecting the target wall surface to hydrophilicity by peeling off the protective film after subjecting the target wall surface to hydrophilic treatment,
A method of manufacturing a microchemical chip, wherein the substrate is formed by covering the groove on the surface of the substrate body with a covering member.

A flow path for circulating the fluid to be processed, and a plurality of supply sections connected to the flow path and allowing a plurality of fluids to be processed to flow into the flow paths, respectively, are formed, and the flow path includes the supply section. A substrate having a hydrophobic portion having a hydrophobic wall surface on the downstream side in the flow direction of the fluid to be treated with respect to the connected position, and a plurality of fluids to be treated from the plurality of supply portions to the flow path; A method of manufacturing a microchemical chip, each of which is flown into and in which a plurality of fluids to be flowed in are combined to perform a predetermined process,
On the surface of the ceramic green sheet, press a mold with a predetermined shape to form a groove,
The base body is formed by sintering the ceramic green sheet in which the groove is formed at a predetermined temperature,
When the base body is hydrophilic, the portion of the wall surface of the groove portion excluding the target wall surface to be made hydrophobic is covered with a protective film, and then the protection is performed after subjecting the target wall surface to a hydrophobic treatment. By peeling the film, the target wall surface is made hydrophobic, and when the base body is hydrophobic, the wall surface of the groove portion to be made hydrophobic is covered with a protective film. In addition, the target wall surface is made hydrophobic by peeling off the protective film after subjecting the wall surface except the target wall surface to hydrophilic treatment,
A method of manufacturing a microchemical chip, wherein the substrate is formed by covering the groove on the surface of the substrate body with a covering member.