(57)【要約】【課題】流路への流入口および流出口において流体をスムーズに流通させることが可能なマイクロ流路体を提供することにある。【解決手段】マイクロ流路体１は、基体２の内部に、流体が流通される流路２ａを有し、流路２ａに流体を流入させる流入口２ｂまたは流出させる流出口２ｃが基体２と一体の基体２の表面から突出する筒状部２ｄとされている。流入口２ａまたは流出口２ｄが基体２と一体に形成されているので、流入口２ａまたは流出口２ｄを後で取り付けることによって生じる乱流を少なくできる。【選択図】  図１
2008229483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の内部に、流体が流通される流路を有し、前記流路に流体を流入させる流入口および流出させる流出口の少なくとも一方が前記基体と一体の前記基体の表面から突出する筒状部とされていることを特徴とするマイクロ流路体。
【請求項２】
前記筒状部は、前記基体と同成分の材料から成り、前記基体と同成分の材料でつながれて前記基体と一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ流路体。
【請求項３】
前記基体表面の前記筒状部の周囲に、環状の窪みを有していることを特徴とする請求項１または請求項２記載のマイクロ流路体。
【請求項４】
前記筒状部の外周面と前記基体の表面との間に前記外周面と前記基体の表面とを結ぶメニスカスが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のマイクロ流路体。
【請求項５】
前記筒状部の外周面にくびれ部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマイクロ流路体。
【請求項６】
前記基体および前記筒状部は、セラミックスから成ることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のマイクロ流路体。
【請求項７】
前記基体，前記筒状部，および前記接合材は、９０質量％以上のアルミナを含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のマイクロ流路体。
【請求項８】
前記基体は、セラミックグリーンシート積層法によって形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のマイクロ流路体。
【請求項９】
基体の内部に、流体が流通される流路を有し、前記流路に流体を流入させる流入口または流出させる流出口が前記基体と一体の前記基体の表面から突出する筒状部とされているマイクロ流路体の製造方法であって、セラミックスから成る筒を形成する工程と、表面に流路と成る開口が形成されたセラミックグリーンシートと、前記開口を塞ぐとともに前記流路と繋がる貫通孔を有するセラミックグリーンシートとを積層する工程と、前記筒を前記貫通孔と同軸状に配置して前記筒の外周面および前記セラミックグリーンシート表面の間にセラミックペーストを塗布する工程と、前記セラミックペーストを焼結させる工程とを含むことを特徴とするマイクロ流路体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に微小な流路を持つマイクロ流路体に関し、特に微小な流路内で複数流体の混合を行なう微小混合デバイス（マイクロミキサ）や、流体の加熱、冷却を行なう微小熱交換デバイス、および化学、生化学、物理化学反応を行なう微小反応デバイス（マイクロリアクタ）等のマイクロケミカルデバイスに用いられるマイクロ流路体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロケミカルデバイスの分野では、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ガラス、石英ガラス、シリコン（Ｓｉ）基板等から成る基体１０２の内部に、レーザー加工やエッチング加工等の手段により細い溝を形成して、液体または気体を流すための流路１０２ａを設けるとともに、流路１０２ａの端に流入口１０２ｂおよび流出口１０２ｃを設けて成るマイクロ流路体１０１が用いられていた（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
このマイクロ流路体１０１において、流路１０２ａに液体または気体を注入または排出するためには、例えば、流入口１０２ｂにキャピラリーチューブ１０３を嵌挿させ、流出口１０２ｃにキャピラリーチューブ１０４を嵌挿させ、キャピラリーチューブ１０３，１０４を介して液体または気体の注入または排出を行なっていた（例えば、下記の特許文献２参照）。
【特許文献１】特開2000−298109号公報
【特許文献２】特開2004−125477号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、キャピラリーチューブ１０３，１０４をそれぞれ流入口１０２ｂおよび流出口１０２ｃに嵌挿する際に、流入口１０２ｂおよび流出口１０２ｃとキャピラリーチューブ１０３，１０４とを一定の状態に嵌挿できず、内径のずれが生じてしまったりする場合があり、流体を流す際の圧力損失が一定の範囲に納まらない場合があった。例えば流路１０２ａ内で化学反応を行なった場合、流入口１０２ｂおよび流出口１０２ｃとキャピラリーチューブ１０３，１０４との接続箇所が圧力損失の特異点となってしまい、期待される反応結果が安定して得られないという問題点が生じていた。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、流入口および流出口にて外部との流体の流通をスムーズに行なえるマイクロ流路体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のマイクロ流路体は、基体の内部に、流体が流通される流路を有し、前記流路に流体を流入させる流入口および流出させる流出口の少なくとも一方が前記基体と一体の前記基体の表面から突出する筒状部とされていることを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、前記筒状部は、前記基体と同成分の材料から成り、前記基体と同成分の材料でつながれて前記基体と一体に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、前記基体表面の前記筒状部の周囲に、環状の窪みを有していることを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、前記筒状部の外周面と前記基体の表面との間に前記外周面と前記基体の表面とを結ぶメニスカスが形成されていることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、前記筒状部の外周面にくびれ部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、前記基体および前記筒状部は、セラミックスから成ることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、前記基体，前記筒状部，および前記接合材は、９０質量％以上のアルミナを含んでいることを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、前記基体は、セラミックグリーンシート積層法によって形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明のマイクロ流路体の製造方法は、基体の内部に、流体が流通される流路を有し、前記流路に流体を流入させる流入口または流出させる流出口が前記基体と一体の前記基体の表面から突出する筒状部とされているマイクロ流路体の製造方法であって、セラミックスから成る筒を形成する工程と、表面に流路と成る開口が形成されたセラミックグリーンシートと、前記開口を塞ぐとともに前記流路と繋がる貫通孔を有するセラミックグリーンシートとを積層する工程と、前記筒を前記貫通孔と同軸状に配置して前記筒の外周面および前記セラミックグリーンシート表面の間にセラミックペーストを塗布する工程と、前記セラミックペーストを焼結させる工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマイクロ流路体は、基体の内部に、流体が流通される流路を有し、流路に流体を流入させる流入口および流出させる流出口の少なくとも一方が基体と一体の基体の表面から突出する筒状部とされていることから、流入口および流出口を流路に対して一定位置に設けることができ、流体を流す際に流入口および流出口で圧力損失を安定させることができる。その結果、流路内で化学反応を行なった場合に、期待される反応結果を安定して得ることができる。
【００１６】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、筒状部は、基体と同成分の材料から成り、基体と同成分の材料でつながれて基体と一体に形成されている場合、筒状部と基体との間に隙間を生じさせることなく気密に接合強固なものとして形成することができる。
【００１７】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、基体表面の筒状部の周囲に、環状の窪みを有している場合、環状の窪みに接合材を注入しても、接合材が窪みより外側に広がることがなく、筒状部と基体との接合を確実なものとすることができる。
【００１８】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、筒状部の外周面と基体の表面との間に外周面と基体の表面とを結ぶメニスカスが形成されている場合、筒状部を基体に強固に接合させることができる。
【００１９】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、筒状部の外周面にくびれ部が形成されている場合、くびれ部に外部接続用のチューブを固定することができ、流路に高圧の流体が流れる場合であっても、マイクロ流路体と外部との接続を確実なものとすることができる。
【００２０】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、基体および筒状部は、セラミックスから成る場合、耐薬品性に優れたマイクロ流路体とすることができる。
【００２１】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、基体，筒状部，および接合材は、９０質量％以上のアルミナを含んでいる場合、機械的強度が高く、酸，アルカリ等の薬品の腐食に耐える耐薬品性に非常に優れたセラミック製マイクロ流路体を提供することができる。
【００２２】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体において、基体は、セラミックグリーンシート積層法によって形成される場合、セラミックグリーンシートを流路の形状で打ち抜くことによって、容易に所定形状の流路を形成することができ、製造効率の良いマイクロ流路体を提供することができる。
【００２３】
本発明のマイクロ流路体の製造方法は、基体の内部に、流体が流通される流路を有し、流路に流体を流入させる流入口または流出させる流出口が基体と一体の基体の表面から突出する筒状部とされているマイクロ流路体の製造方法であって、セラミックスから成る筒を形成する工程と、表面に流路と成る開口が形成されたセラミックグリーンシートと、開口を塞ぐとともに流路と繋がる貫通孔を有するセラミックグリーンシートとを積層する工程と、筒を貫通孔と同軸状に配置して筒の外周面およびセラミックグリーンシート表面の間にセラミックペーストを塗布する工程と、セラミックペーストを焼結させる工程とを含むことから、筒を基体の所定位置に基体と一体のものとして設けることができる。また、セラミックスから成るマイクロ流路体を効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明のマイクロ流路体およびマイクロ流路体の製造方法について以下に詳細に説明する。図１（ａ）は本発明のマイクロ流路体の実施の形態の一例を示す斜視図、図１（ｂ）は本発明のマイクロ流路体の実施の形態の他の例を示す斜視図である。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本発明のマイクロ流路体の実施の形態のさらに他の例を示す断面図であり、基体と筒状部との接合部の要部拡大断面図である。図３（ａ）は本発明のマイクロ流路体の製造方法の例を示す分解斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すマイクロ流路体の製造方法によって製造されたマイクロ流路体の斜視図である。これらの図において、１はマイクロ流路体、２は基体、２ａは流路、２ｂは流入口、２ｃは流出口、２ｄは筒状部または筒、２ｅはくびれ部、３は接合材、３ａはメニスカス、４は窪みである。
【００２５】
本発明のマイクロ流路体１は、基体２の内部に、流体が流通される断面が微小な流路２ａを有し、流路２ａに流体を流入させる流入口２ｂおよび流出させる流出口２ｃの少なくとも一方、すなわち流入口２ｂまたは流出口２ｃまたは流入口２ｂおよび流出口２ｃの両方が基体２と一体の基体２の表面から突出する筒状部２ｄとされている。
【００２６】
ここで基体２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスや、ガラス、石英、Ｓｉ、あるいは金属、樹脂等から成り、基体２の内部にエッチング法や切削法および金型を用いた成形法などにより被処理流体が流通される幅が微小な流路２ａが形成されている。そして、この流路２ａに被処理流体を流入させるための流入口２ｂと流出口２ｃとが基体２と一体の筒状部２ｄに形成されている。
【００２７】
基体２と筒状部２ｄとは、一体物から加工することも可能であるが、基体２と筒２ｄとを同一素材を用いた別体として作製し、基体２と筒２ｄとを溶着したり素材と同じ成分の接着材等で接合したりする方法を用いると作製容易である。そして、基体２と筒状部２ｄとが一体に形成されているので、強固に接合されるとともに異種部材同士を接合する場合に生じる熱応力等の問題が生じることがない。
【００２８】
流入口２ｂと流出口２ｃとは流路２ａを外部に接続可能なように貫通孔が設けられ、基体２と一体で基体２の表面から突出する筒状部２ｄに設けられている。筒状部２ｄの表面には、外部から流体が流入または流出可能なように流入口２ｂまたは流出口２ｃの開口が形成され、流入口２ｂまたは流出口２ｃの他端は流路２ａに接続されている。また、筒状部２ｄは、外周面に外部接続用チューブを差し込めるように円柱状にされている。外部接続用チューブの回転防止等の目的で全体または一部を多角形筒状にしてもよい。このように、基体２に流路２ａ，流入口２ｂ，流出口２ｃおよび筒状部２ｄが形成されることによってマイクロ流路体１となる。基体２および筒状部２ｄは被処理流体によって侵されない材質を適宜選択すればよい。
【００２９】
流路２ａは、５〜５００μｍの微小な幅および高さが５〜５００μｍの断面矩形状の微小な流路として設けられる。なお、流路２ａの断面は円形であってもよいし、三角形その他多角形であってもよい。
【００３０】
このようにして得られたマイクロ流路体１は、例えば、流路２ａで流体を加熱したり冷却したり、さらに流体同士を混合させて反応させる化学、生化学、物理化学反応を行なわせるマイクロ化学チップ、アルコールを水素に改質する改質器等に好適に用いることができる。
【００３１】
流路２ａの配置としては、例えば、図１（ａ）に示すように流入口２ｂと流出口２ｃが１箇所ずつ設けられ、流入口２ｂと流出口２ｃとを結ぶように流路２ａが形成されている形態であったり、図１（ｂ）に示すように流入口２ｂと流出口２ｃとが２箇所あるいはそれ以上の複数箇所に設けられ、複数箇所の流入口２ｂに接続された複数本の流路２ａを所定順序で合流させ、さらに流路２ａから流出口２ｃに向け複数本の流路２ａに分岐する形態であったりする。流路２ａは直線状に配置されていても良いし、曲線状に配置されていてもよい。流路２ａの配置は、図１（ａ），（ｂ）に示す形態に限定されることはなく、目的に合わせて種々の形態とし得る。
【００３２】
ここで、流路２ａに流体を流入させる流入口２ｂまたは流出させる流出口２ｃが基体２と一体の基体２の表面から突出する筒状部２ｄとされていることから、流入口２ｂおよび流出口２ｃを流路２ａに対して所定位置に接続することができる。また、筒状部２ｄの外周部に外部接続用チューブの内周面を必要長さ嵌め込むことが可能となり、外部接続用チューブをマイクロ流路体１の所定の位置に確実に固定することができる。これによって、流体を流す際に流入口２ｂおよび流出口２ｃで生ずる圧力損失を安定なものにすることができる。また、マイクロ流路体１の厚みが薄いものであっても、外部接続用チューブをしっかりと固定することができる。その結果、流路２ａ内で化学反応等を行なった場合においても、流入口２ｂおよび流出口２ｃが圧力損失の特異点となってしまうことがなく、期待される反応結果を安定して得ることができる。
【００３３】
好ましくは、マイクロ流路体１において、図２（ａ）に示すように、筒状部２ｄは、基体２と同じ素材で同成分の筒２ｄが基体２と同成分の接合材３を介して基体１に接合されて成るのがよい。
【００３４】
この構成により、接合材３が基体２および筒状部２ｄに対して良好に濡れるようになり、筒状部２ｄを基体２との間に隙間を生じさせることなく気密に接合でき、筒状部２ｄと基体２とを一体のものとして形成することができる。
【００３５】
また、筒２ｄが基体２に接合される構成において、基体２の筒状部２ｄが接合される部位に筒２ｄの外径が嵌合可能な内径を有した筒２ｄの取着部としての凹部状の差込用穴２ｆが設けられているのがよい。この穴２ｆに筒２ｄを嵌め込むことで、筒２ｄの位置決めを容易なものとすることができる。筒２ｄの内径と外径の同軸度を必要な精度で出しておけば、基体２に設けられた流路２ａに対して筒２ｄの内径の位置ずれは穴２ｆと筒２ｄの外径寸法の嵌め合わせの遊び分のみとなる。よって、流路２ａと筒状部２ｄとの接続部における圧力損失の発生を一定なものに管理することが容易である。
【００３６】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体１は、図２（ｂ）に示すように、基体２表面の筒状部２ｄの周囲に、接合材３を溜めるための窪み４を環状に有しているのがよい。
【００３７】
この構成により、接合材３が窪み４より外側に流れて広がることがなく、接合材３を基体２と筒状部２ｄとの接合部周辺のみに溜めることができ、筒状部３と基体２との接合を確実なものとすることができる。また、接合部周辺に接合材３を充填し易くなる。
【００３８】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体１は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、筒状部２ｄの外周面と基体２の表面との間に外周面と基体２の表面とをなだらかに曲面で結ぶ接合材３表面のメニスカス３ａが形成されているのがよい。この構成により、筒状部２ｄを基体に強固に接合させることができ、筒状部２ｄが基体２と取り付けられている根元で折損し難くできる。
【００３９】
また、好ましくは、本発明のマイクロ流路体１は、図２（ｃ）に示すように、筒状部２ｄの外周面の周方向に沿った溝状のくびれ部２ｅが筒状部２の外周面に形成されているのがよい。
【００４０】
この構成により、くびれ部２ｅに外部接続用チューブを外れにくいように固定することができ、流路２ａに高圧の流体が流れる場合であっても、マイクロ流路体１と外部との接続を確実なものとすることができる。くびれ部２ｅは、より好ましくは筒状部２ｄの外周面に、筒状部２ｄの軸方向に複数並列させて設けるのがよく、また、くびれ部２ｅが外周面にそって螺旋状に設けられた溝として設けられたものであってもよい。複数本のくびれ部２ｅまたは螺旋状のくびれ部２ｅによって外部接続用チューブを筒状部２ｄの外周面にしっかりと固定することができる。
【００４１】
なお、筒状部２ｄの基体２に固定される側と反対側の端面は、筒２ｄの軸方向に対して傾斜させて形成しておくと、チューブの挿入が容易である。
【００４２】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体１において、基体２および筒状部２ｄは、セラミックスから成るのがよい。具体的に基体２および筒状部２ｄを形成するセラミックスとしては、Ａｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質焼結体，ガラスセラミックス等が挙げられる。この構成により、機械的強度や耐熱性や耐圧性および耐薬品性に優れたマイクロ流路体１とすることができる。
【００４３】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体１は、基体２，筒状部２ｄ，および接合材３は、９０質量％以上のアルミナを含んでいるのがよい。この構成により、機械的強度が高く、酸，アルカリ等の薬品の腐食にも耐える耐薬品性に非常に優れたセラミック製マイクロ流路体とすることができる。
【００４４】
好ましくは、本発明のマイクロ流路体１は、基体２は、セラミックグリーンシート積層法によって形成される。以下、基体２および筒状部２ｄの材質がセラミックスである場合を例にして説明する。
【００４５】
例えば、基体２がＡｌ２Ｏ３質焼結体から成る場合であれば、Ａｌ２Ｏ３，酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を混合添加して泥漿状となすとともに、これからドクターブレード法やカレンダーロール法を採用することによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を形成し、しかる後に、このセラミックグリーンシートに流路２ａ等となる適当な打ち抜き加工を施した後に、このグリーンシートを複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することによって作製される。
【００４６】
セラミックグリーンシートを流路２ａの形状で打ち抜くことによって、容易に所定形状の流路２ａを形成することができ、製造効率の良いマイクロ流路体１を提供することができる。
【００４７】
特に、金型による打ち抜き部（開口２４ａ，第１貫通孔２３ａ，第２貫通孔２２ａ，第３貫通孔２１ａ）同士の位置ずれは数１０μｍ以下に抑えることができ、寸法精度の高いマイクロ流路体１とすることができる。
【００４８】
次に、本発明のマイクロ流路体１の製造方法の一例として、セラミックグリーンシート積層法によって形成され、図２（ｂ）に示すような基体２表面の筒状部２ｄの周囲に、接合材３を溜めるための窪み４を環状に有し、基体２および筒状部２ｄがＡｌ２Ｏ３質焼結体から成る場合について、図３（ａ）を用いて詳細に説明する。
【００４９】
本発明のマイクロ流路体１の製造方法は、基体２の内部に、流体が流通される断面が微小な流路２ａを有し、流路２ａに流体を流入させる流入口２ｂまたは流出させる流出口２ｃが基体２と一体の基体２の表面から突出する筒状部２ｄとされているマイクロ流路体１の製造方法であって、セラミックスから成る筒２ｄを形成する工程と、表面に流路２ａと成る開口２４ａが形成されたセラミックグリーンシートと、開口２４ａを塞ぐとともに流路２ａと繋がる貫通孔２３ａを有するセラミックグリーンシートとを積層する工程と、筒２ｄを貫通孔２３ａと同軸状に配置して筒２ｄの外周面およびセラミックグリーンシート表面の間にセラミックペーストを塗布する工程と、セラミックペーストを焼結させる工程とを含む。
【００５０】
まず、筒状部２ｄと成る筒２ｄをＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯおよびＣａＯ等のＡｌ２Ｏ３質焼結体原料粉末にポリビニルアルコール等のバインダを添加混合するとともに、これを所定形状のプレス型内に充填し、所定の圧力でプレスすることにより生成形体を得る、または粉体セラミックの押し出し成形により生成形体を得る。しかる後、この生成形体を約1600℃の温度で焼成することによって作製する。
【００５１】
または、焼成したセラミックを切削法で加工することにより、筒２ｄを作製してもよい。
【００５２】
または、Ａｌ２Ｏ３質焼結体となる上記のセラミックグリーンシートを用い、セラミックグリーンシートに流入口２ｂまたは流出口２ｃとなる貫通孔、および筒２ｄの外形となる打ち抜きを形成した複数枚のセラミックグリーンシートを積層して生成形体を作製し、この生成形体を約1600℃の温度で焼成することによって筒２ｄを作製する。
【００５３】
あるいは、Ａｌ２Ｏ３質焼結体となる上記のセラミックグリーンシートを用い、セラミックグリーンシートを筒状に丸めて生成形体を作製し、この生成形体を約1600℃の温度で焼成することによって筒２ｄを作製する。
【００５４】
次に、基体２の最上層と成るセラミックグリーンシートとして、第１のセラミックグリーンシート２１を準備する。この第１のセラミックグリーンシート２１には、筒２ｄの取着部と成る箇所に窪み４と成る筒２ｄの外径より大きな内径の第３貫通孔２１ａを金型を用いて打ち抜き加工を施す。
【００５５】
次いで、第１のセラミックグリーンシート２１の下側に積層される第２のセラミックグリーンシート２２を準備する。この第２のセラミックグリーンシート２２には、筒２ｄの取着部と成る筒２ｄの外周と嵌合可能な内径の第２貫通孔２２ａを金型を用いて打ち抜き加工を施す。この第２貫通孔２２ａの内径は基体２の焼成後に筒２ｄの外径が嵌め合わされる大きさとしておく。
【００５６】
次いで、第２のセラミックグリーンシート２２の下側に積層される第３のセラミックグリーンシート２３を準備する。この第３のセラミックグリーンシート２３には、筒２ｄの内側を貫通するように設けられた孔の内周面と流路２ａとを接続するための第１貫通孔２３ａを金型を用いて打ち抜き加工を施す。
【００５７】
次いで、第３のセラミックグリーンシート２３の下側に積層される第４のセラミックグリーンシート２４を準備する。この第４のセラミックグリーンシート２４には、流路２ａの側面と成る打ち抜き孔を金型を用いて打ち抜き加工を施すか、または押し型によって流路２ａとなる溝を加工する。打ち抜き孔または溝の開口２４は、流入口２ｂまたは流出口２ｃと繋がる第１貫通孔２３ａの部分を除いて第３のセラミックグリーンシート２３の下面によって覆われるようにして塞がれる。
【００５８】
次いで、第４のセラミックグリーンシート２４の下側に積層され、最下層と成る第５のセラミックグリーンシート２５を準備する。この第５のセラミックグリーンシート２５は、流路２ａの下側開口を下側から蓋をする役割を果たし平板状に形成される。流路２ａが第４のセラミックグリーンシート２４に溝として加工され、下側開口を有さない場合は、省略してもよい。
【００５９】
そして、これらの第１から第５のセラミックグリーンシート２１〜２５のそれぞれを所定の順序で積層し、約1600℃の温度で焼成することによって基体２が作製される。
【００６０】
なお、第３貫通孔２１ａの内径は第２貫通孔２２ａの内径よりも大きく形成され、第２貫通孔２２ａの内径は第１貫通孔２３ａの内径よりも大きく形成され、第１貫通孔２３ａと第２貫通孔２２ａと第３貫通孔２１ａとが同軸状に配置されるように積層する。
【００６１】
次に、筒２ｄの下側端面に基体２および筒２ｄと同成分、即ちＡｌ２Ｏ３を主成分とするセラミックペーストを接合材３として塗布し、筒２ｄを基体２に接合する。また、窪み４にも接合材３を充填するように、また、セラミックペーストが筒２ｄの外周面を濡れ拡がるようにし、基体２表面から筒２ｄ外周面にかけてなだらかなメニスカスが形成されるようにセラミックペーストを注入して配置する。
【００６２】
ここでＡｌ２Ｏ３を主成分とするセラミックペースト３は、焼成後に基体２および筒２ｄと一体に焼結される成分のものとし、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯおよびＣａＯ等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して泥漿状と成すことにより作製される。より好ましくは、これら原料粉末の配合比も基体２および筒２ｄと同じものとする。
【００６３】
そして、このセラミックペースト３によって接合された基体２と筒２ｄとの接合体を適当な焼成条件下で焼成し、セラミックペースト３を焼結させることによって、図２（ｂ）に示されるような本発明のマイクロ流路体１が完成する。
【００６４】
なお、基体２と筒２ｄとの接合方法として、第１から第５のセラミックグリーンシート２１〜２５を積層して成る基体２を生成形体の状態とし、これに焼成前の筒２ｄを取り付けるとともに接合材３となるセラミックペーストを塗布し、その後これらを焼成することによってマイクロ流路体１を作製してもよいし、生成形体の基体２の第２貫通孔２２ａの内径を焼成済みの筒２ｄの外径が嵌め合わせられる寸法とし、基体２と成る生成形体の第２貫通孔２２ａの内径に焼成後の筒２ｄを嵌めこんで焼成することで接合するという方法も採用可能である。
【００６５】
生成形体の基体２に焼成後の筒２ｄを取り付けて焼成する方法では、基体２の焼結時に基体２が収縮するため、筒２ｄの外周面が基体２の第２貫通孔２２ａによってかしめられるように密着し、セラミックペースト３を用いずに基体２と筒２ｄとを密着接合させて一体のものとすることができる。そして、セラミックペースト３の塗布が不要となり、マイクロ流路体１の作製における作業効率を向上することができる。
【００６６】
なお、第２貫通孔２２ａによって形成され筒２ｄが取着される凹部状の差込用穴２ｆや、第３貫通孔２１ａによって形成される窪み４の段差は、セラミックグリーンシートを金型で打ち抜く加工法以外にセラミックの焼成後に切削法やブラスト法等の追加工を施す方法も採用可能である。但し、段差の角部が曲面となり易く、筒２ｄとの嵌め合わせを良好なものとすることができないという場合が生じたり、穴２ｆの底面の平坦性が確保されず、筒２ｄの端面と穴２ｆ底面との間に隙間が生じたりする場合がある。穴２ｆの底面と筒２ｄの端面との間に隙間が生じた場合、隙間に接合材３を完全に充填させることが困難な場合があり、筒２ｄの接合強度が劣化したり、基体２と筒２ｄとの接合箇所からの流体の漏れが発生したりするおそれがある。
【００６７】
また、セラミックスの焼成後に切削法やブラスト法等の追加工を施すと、流路２ａ内部に切削加工時の加工屑や加工後の洗浄液の残さが残留してしまい、例えば流路２ａ内部で化学反応を行なう場合の不確定要素となるコンタミネーションとしてマイクロ流路体の性能を劣化させる要因となりかねない。このコンタミネーションは流路２ａの形状が複雑になってくるほど単純な液体洗浄だけでは除去しにくい。
【００６８】
それに対し、セラミックグリーンシート積層法により、筒２ｄが取着される穴２ｆとなる第２貫通孔２２ａおよび窪み４となる第３貫通孔２１ａを形成することで、段差の角部に曲面が発生するのを防止できるとともに、穴２ｆの底面の平坦性が確保されて、筒２ｄを基体２の所定位置に隙間無く接合でき、また加工時の流路２ａの内部へのコンタミネーションの流入も防止できる。このように、セラミックグリーンシート積層法により、セラミックスから成るマイクロ流路体１を効率良く製造することができる。
【００６９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００７０】
例えば、上記実施の形態例において、筒状部２ｄは基体２の上側主面に設けられているものとしたが、基体２の流路２ａが延びる方向と平行な側面または流路２ａが延びる方向と交わり該方向を横切る側面に設けてもよい。この場合、流路２ａが延びる方向と流入口２ｂまたは流出口２ｃとを平行に配置することができ、流入口２ｂから流出口２ｃにかけての圧力損失を低いものとすることができる。
【００７１】
また、上記実施の形態の説明において上下左右という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いたものであり、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（ａ）は本発明のマイクロ流路体の実施の形態の一例を示す斜視図、（ｂ）は本発明のマイクロ流路体の実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本発明のマイクロ流路体の実施の形態のさらに他の例を示す断面図であり、基体と筒状部との接合部の要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は本発明のマイクロ流路体の製造方法の例を示す分解斜視図、（ｂ）は図３（ａ）に示すマイクロ流路体の製造方法によって製造されたマイクロ流路体の斜視図である。
【図４】（ａ）は従来のマイクロ流路体の一例を示す分解斜視図、（ｂ）は従来のマイクロ流路体の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
１：マイクロ流路体
２：基体
２ａ：流路
２ｂ：流入口
２ｃ：流出口
２ｄ：筒状部，筒
２ｅ：くびれ部
３：接合材，セラミックペースト
３ａ：メニスカス
４：窪み
【図１】
2008229483.tif 000003
【図２】
2008229483.tif 000004
【図３】
2008229483.tif 000005
【図４】
2008229483.tif 000006