(57)【要約】【課題】  小形で、コンタミネーション混入を防ぐことができ、かつ効率を高くすることができる流路デバイスを提供する。【解決手段】  流路デバイスは、内部に第１流路６を有する第１構成体３と、内部に第２流路７を有するとともに、第１構成体３を実装する実装基板１１とを備える。実装基板１１は、第１流路６に供給する流体を貯蔵する貯蔵部５と、第１流路６から排出された流体を貯蔵する回収部２１とを有する。第２流路７は、貯蔵部５に接続された供給流路部分１５と、回収部２１に接続された回収流路部分１６とを有する。供給流路部分１５と回収流路部分１６とは、第１流路６を介して接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１流路を有する第１構成体と、
内部に第２流路を有するとともに、前記第１構成体を実装する実装基板と
を備える流路デバイスであって、
前記実装基板は、前記第１流路に供給する流体を貯蔵する第１貯蔵部と、前記第１流路から排出された流体を貯蔵する第２貯蔵部とを有し、
前記第２流路は、前記第１貯蔵部に接続された第１部分流路と、前記第２貯蔵部に接続された第２部分流路とを有し、
前記第１部分流路と前記第２部分流路とは、前記第１流路を介して接続されている流路デバイス。
【請求項２】
前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部は、一体化されている請求項２に記載の流路デバイス。
【請求項３】
前記実装基板は、前記第１流路および第２流路に前記流体を流すポンプを有する請求項１又は２に記載の流路デバイス。
【請求項４】
前記実装基板は、前記第１流路内の流体について所定の状態量を検出するセンサと、前記センサによって検出された状態量に基づいて前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える請求項３に記載の流路デバイス。
【請求項５】
前記第１流路の内部に、前記流体の状態若しくは前記流体中の所定の成分を検知する検知部を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の流路デバイス。
【請求項６】
前記第１構成体は、第１基板と第２基板とを備え、
前記第１流路は、前記第１基板の内部に形成される第１基板内流路部分と、前記第２基板の内部に形成される第２基板内流路部分とを有し、
前記第２基板内流路部分は、前記第１基板内流路部分に流体を導入する導入流路と、前記第１基板内流路部分から流体を排出する排出流路とを有し、
前記第１部分流路と前記導入流路とが接続され、前記排出流路と前記第２部分流路とが接続されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の流路デバイス。
【請求項７】
前記第１構成体は、第１基板と第２基板とを備え、
前記第１基板および第２基板の対向する２つの表面の少なくとも一方は、凹部を形成し、
前記第１流路は、前記第１基板と第２基板との間で前記凹部によって形成される基板間流路部分と、前記第２基板の内部に形成される第２基板内流路部分とを有し、
前記第２基板内流路部分は、前記基板間流路部分に流体を導入する導入流路と、前記基板間流路部分から流体を排出する排出流路とを有し、
前記第１部分流路と前記導入流路が接続され、前記排出流路と前記第２部分流路が接続されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の流路デバイス。
【請求項８】
前記第１構成体と前記実装基板とを接合する第１基板間接合部を備え、
前記第１基板間接合部は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、
前記第１接合部材は、内部に、前記第１流路と前記第１部分流路とを接続する流路を有し、
前記第２接合部材は、内部に、前記第１流路と前記第２部分流路とを接続する流路を有する請求項１から請求項５のいずれかに記載の流路デバイス。
【請求項９】
前記第２基板と前記実装基板とを接合する第１基板間接合部と、前記第１基板と前記第２基板とを接合する第２基板間接合部とを備え、
前記第１基板間接合部は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、
前記第２基板間接合部は、第３接合部材と第４接合部材とを有し、
前記第１接合部材は、内部に、前記導入流路と前記第１部分流路とを接続する流路を有し、
前記第２接合部材は、内部に、前記排出流路と前記第２部分流路とを接続する流路を有し、
前記第３接合部材は、内部に、前記導入流路と前記第１基板内流路部分とを接続する流路を有し、
前記第４接合部材は、内部に、前記排出流路と前記第１基板内流路部分とを接続する流路を有する請求項６に記載の流路デバイス。
【請求項１０】
前記実装基板と前記第２基板とを接合する第１基板間接合部と、前記第１基板と前記第２基板とを接合する第２基板間接合部とを備え、
前記第１基板間接合部は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、
前記第２基板間接合部は、環状の第３接合部材を有し、
前記第１接合部材は、内部に、前記導入流路と前記第１部分流路を接続する流路を有し、
前記第２接合部材は、内部に、前記排出流路と前記第２部分流路とを接続する流路を有し、
前記第３接合部材は、前記基板間流路部分を取り囲んで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の流路デバイス。
【請求項１１】
前記第１構成体は、前記第１基板と第２基板とを備え、
前記実装基板と前記第２基板とを接合する第１基板間接合部と、
前記第２基板と前記第１基板とを接合する第２基板間接合部とを備え、
前記第１基板間接合部は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、
前記第２基板間接合部は、環状の第３接合部材を有し、
前記第１流路は、前記第３接合部材の内側において前記第２基板と前記第１基板との間の隙間空間から成る基板間流路部分と、前記第２基板の内部に形成される第２基板内流路部分とを有し、
前記第２基板内流路部分は、前記基板間流路部分に流体を導入する導入流路と、前記基板間流路部分から流体を排出する排出流路とを有し、
前記第１接合部材は、内部に、前記導入流路と前記第１部分流路とを接続する流路を有し、
前記第２接合部材は、内部に、前記排出流路と前記第２部分流路とを接続する流路を有することを特徴とする請求項１に記載の流路デバイス。
【請求項１２】
前記第１構成体と前記実装基板とを電気的に接続する第１電気接続部を備えることを特徴とする請求項１から請求項５および請求項８のいずれかに記載の流路デバイス。
【請求項１３】
前記実装基板と第２基板とを電気的に接続する第１電気接続部と、前記第２基板と第１基板とを電気的に接続する第２電気接続部とを備えることを特徴とする請求項６，７，９，１０または１１に記載の流路デバイス。
【請求項１４】
前記第１構成体と前記実装基板とを電気的に接続する第１電気接続部を備え、前記第１基板間接合部は、第１電気接続部と一体化されていることを特徴とする請求項８に記載の流路デバイス。
【請求項１５】
前記実装基板と第２基板とを電気的に接続する第１電気接続部と、前記第２基板と第１基板とを電気的に接続する第２電気接続部とを備え、
前記第１基板間接合部は、第１電気接続部と一体化され、前記第２基板間接合部は、第２電気接続部と一体化されていることを特徴とする請求項９，１０または１１に記載の流路デバイス。
【請求項１６】
前記第１構成体と前記実装基板とを電気的に接続する第１電気接続部を備え、
前記第１電気接続部は、前記第１基板間接合部よりも外周部側に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の流路デバイス。
【請求項１７】
前記実装基板と第２基板とを電気的に接続する第１電気接続部と、前記第２基板と第１基板とを電気的に接続する第２電気接続部とを備え、
前記第１電気接続部は、前記第１基板間接合部よりも外周部側に配置され、前記第２電気接続部は、前記第２基板間接合部よりも外周部側に配置されていることを特徴とする請求項９，１０または１１に記載の流路デバイス。
【請求項１８】
平面視したときに、前記第２基板間接合部は、前記第１基板間接合部よりも外周部側に配置されていることを特徴とする請求項９，１０または１１に記載の流路デバイス。
【請求項１９】
前記第１基板間接合部は、絶縁材料から成り、前記第１電気接続部として、内部配線を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の流路デバイス。
【請求項２０】
前記第１基板間接合部は、絶縁材料から成り、前記第１電気接続部として、内部配線を有し、
前記第２基板間接合部は、絶縁材料から成り、前記第２電気接続部として、内部配線を有することを特徴とする請求項１５に記載の流路デバイス。
【請求項２１】
前記第１基板間接合部および第２基板間接合部の一方が金属材料から成り、他方が絶縁材料から成ることを特徴とする請求項９，１０，１１，１７または１８に記載の流路デバイス。
【請求項２２】
前記第１基板間接合部における流体に接触する表面部が耐食性を有する耐食性部材によって形成されることを特徴とする請求項８〜１１および１４〜２１のいずれか１つに記載の流路デバイス。
【請求項２３】
前記第２基板間接合部における流体に接触する表面部が耐食性を有する耐食性部材によって形成されることを特徴とする請求項９，１０，１１，１５，１７または１８に記載の流路デバイス。
【請求項２４】
前記第１基板間接合部は、該第１基板間接合部の内部の流路に流れる流体を駆動する駆動部を有することを特徴とする請求項８〜１１，１４〜２３のいずれか１つに記載の流路デバイス。
【請求項２５】
前記第２基板間接合部は、前記第２基板間接合部の内部の流路に流れる流体を駆動する駆動部を有することを特徴とする請求項９，１０，１１，１５，１７，１８，２０，２１または２３に記載の流路デバイス。
【請求項２６】
請求項５に記載の流路デバイスを用いて流体中の所定の成分を検知する成分検知方法であって、
検知用流体を貯蔵する貯蔵工程と、
貯蔵された前記検知用流体を送液する送液工程と、
前記検知用流体中の所定の成分を検知する成分検知工程と、
前記検知用流体を回収する回収工程と
を備える成分検知方法。
【請求項２７】
外部環境の状態若しくは前記流体の状態を検知する検知工程を備え、
前記送液工程において、検知された前記状態に応じて送液条件を制御する請求項２６に記載の成分検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流れる流路を内部に有する流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学分析の高精度化および高効率化を目的として、電位の測定、流量の測定、クロマトグラフおよび電気泳動に必要な試料の注入、排出、評定などを微小なサイズで実行可能にする、いわゆるマイクロ化学チップなどと呼ばれる流路デバイスが用いられている。マイクロ化学チップは、流路が形成された半導体またはガラスなどから成る基板と、流路に被処理流体を流すためのマイクロポンプなどの動力源と、被処理流体に対して各種測定および分析・合成を行なう機能部分とを備えている。
【０００３】
マイクロ化学チップには、試料の移送などの機械的な操作を実行するために、微小電子機械機構（Micro Electro Mechanical System：以下「ＭＥＭＳ」という）が用いられている。ＭＥＭＳは、非常に多岐にわたる構造を有するものである。ＭＥＭＳの一例を挙げると、たとえば、半導体基板の主面に、化学変化に応じて発生する流体の圧力変化などを検出するための加速度計および圧力センサなどのセンサがある。また、ＭＥＭＳには、化学変化に応じて生じる変化を光学的に検出するにあたって高精度の検出などを目的として光軸を変更するために用いられる微細な鏡面体を可動式に形成したマイクロミラーデバイスを含む光デバイスなどの機能部分に、マイクロポンプなどを合わせて組み込んだ構造を有するものもある。たとえばこのＭＥＭＳが形成される半導体基板に、流路が形成されている流路基板を接続し、流路の中途部にＭＥＭＳが介在されるようにして、流路に流体を流し、かつ流路を流れる流体を分析するマイクロ化学チップが形成される（たとえば特許文献１およびと特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１４２４１号公報
【特許文献２】特開２００１−１０８６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たとえばこのようなマイクロ化学チップである従来の流路デバイスでは、流体は、別途に設けられる供給装置から供給されている。供給装置には、貯蔵部とノズルなどの吐出手段とが設けられ、貯蔵部に貯蔵される流体が、吐出手段から吐出され、流路デバイスに供給される。このように従来の流路デバイスでは、流体の貯蔵部が別途に設けられる構成であり、流体が貯蔵部と流路デバイスとの間で外気に晒され、流体に雑菌およびごみなどの異物が混入し、いわゆるコンタミネーションが液体に混入する問題がある。供給装置と流路デバイスとを管路によって接続すれば、コンタミネーション混入を防ぐことが可能であるが、管路が別途に必要になり、流路デバイスを含めた流体装置全体の構成の複雑化および大形化に繋がるという別の問題がある。
【０００６】
また従来の流路デバイスを用いる場合、供給装置を小形に形成することが困難であり、大形の供給装置が用いられるとともに、流体が流れる系全体が大きくなり、流路デバイスに小流量で流体を流すことが困難であり、大量の流体が必要になるとともに、効率が悪化するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、小形で、コンタミネーション混入を防ぐことができ、かつ小流量で流体を流すことを可能にして効率を高くすることができる流路デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の流路デバイスは、内部に第１流路を有する第１構成体と、内部に第２流路を有するとともに、前記第１構成体を実装する実装基板とを備える。前記実装基板は、前記第１流路に供給する流体を貯蔵する第１貯蔵部と、前記第１流路から排出された流体を貯蔵する第２貯蔵部とを有する。前記第２流路は前記第１貯蔵部に接続された第１部分流路と、前記第２貯蔵部に接続された第２部分流路とを有する。前記第１部分流路と前記第２部分流路とは、前記第１流路を介して接続されている。以下、この流路デバイスを「第１の流路デバイス」という。
【０００９】
好ましくは、前記第１の流路デバイスにおいて、前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とは、一体化されている。以下、この流路デバイスを「第２の流路デバイス」という。
【００１０】
好ましくは、前記第１または第２の流路デバイスにおいて、前記実装基板は、前記第１流路および第２流路に前記流体を流すポンプを有する。以下、この流路デバイスを「第３の流路デバイス」という。
【００１１】
好ましくは、前記第３の流路デバイスにおいて、前記実装基板は、前記第１流路内の流体について所定の状態量を検出するセンサと、前記センサによって検出された状態量に基づいて前記ポンプの駆動を制御する制御部とを備える。以下、この流路デバイスを「第４の流路デバイス」という。
【００１２】
好ましくは、前記第１から第４の流路デバイスにおいて、前記第１流路の内部に、前記流体の状態若しくは前記流体中の所定の成分を検知する検知部を有する。以下、この流路デバイスを「第５の流路デバイス」という。
【００１３】
好ましくは、前記第１から第４の流路デバイスにおいて、前記第１流路内に、前記流体を処理する流体処理部を備える。以下、この流路デバイスを「第６の流路デバイス」という。
【００１４】
好ましくは、前記第１から第４の流路デバイスにおいて、前記第１流路内または前記第１流路に近接して、前記流体によって冷却される冷却用対象物が設けられる。以下、この流路デバイスを「第７の流路デバイス」という。
【００１５】
好ましくは、前記第１から第７のいずれかの流路デバイスにおいて、前記第１構成体は、第１基板と、第２基板とを備え、前記第１流路は、前記第１基板の内部に形成される第１基板内流路部分と、前記第２基板の内部に形成される第２基板内流路部分とを有し、前記第２基板内流路部分は、前記第１基板内流路部分に流体を導入する導入流路と、前記第１基板内流路部分から流体を排出する排出流路とを有し、前記第１部分流路と前記導入流路とが接続され、前記排出流路と前記第２部分流路とが接続されている。以下、この流路デバイスを「第８の流路デバイス」という。
【００１６】
好ましくは、第１から第７のいずれかの流路デバイスにおいて、前記第１構成体は、第１基板と、第２基板とを備え、前記第１基板および第２基板の対向する２つの表面の少なくとも一方は、凹部を形成し、前記第１流路は、前記第１基板と第２基板との間で前記凹部によって形成される基板間流路部分と、前記第２基板の内部に形成される第２基板内流路部分とを有し、前記第２基板内流路部分は、前記基板間流路部分に流体を導入する導入流路と、前記基板間流路部分から流体を排出する排出流路とを有し、前記第１部分流路と前記導入流路が接続され、前記排出流路と前記第２部分流路が接続されている。以下、この流路デバイスを「第９の流路デバイス」という。
【００１７】
好ましくは、前記第１から第７の流路デバイスは、前記第１構成体と前記実装基板とを接合する第１基板間接合部を備え、前記第１基板間接合部は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、前記第１接合部材は、内部に、前記第１流路と前記第１部分流路とを接続する流路を有し、前記第２接合部材は、内部に前記第１流路と前記第２部分流路とを接続する流路を有する。以下、この流路デバイスを「第１０の流路デバイス」という。
【００１８】
好ましくは、前記第８の流路デバイスは、前記第２基板と前記実装基板とを接合する第１基板間接合部と、前記第１基板と前記第２基板とを接合する第２基板間接合部とを備え、前記第１基板間接合部は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、前記第２基板間接合部は、第３接合部材と第４接合部材とを有し、前記第１接合部材は、内部に、前記導入流路と前記第１部分流路とを接続する流路を有し、前記第２接合部材は、内部に、前記排出流路と前記第２部分流路とを接続する流路を有し、前記第３接合部材は、内部に、前記導入流路と前記第１基板内流路部分とを接続する流路を有し、前記第４接合部材は、内部に、前記排出流路と前記第１基板内流路部分とを接続する流路を有する。以下、この流路デバイスを「第１１の流路デバイス」という。
【００１９】
好ましくは、前記第９の流路デバイスは、前記実装基板と前記第２基板とを接合する第１基板間接合部と、前記第１基板と前記第２基板とを接合する第２基板間接合部とを備え
、前記第１基板間接合部は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、前記第２基板間接合部は、環状の第３接合部材を有し、前記第１接合部材は、内部に、前記導入流路と前記第１部分流路とを接続する流路を有し、前記第２接合部材は、内部に、前記排出流路と前記第２部分流路とを接続する流路を有し、前記第３接合部材は、前記基板間流路部分を取り囲んで形成されている。以下、この流路デバイスを「第１２の流路デバイス」という。
【００２０】
好ましくは、前記第１の流路デバイスにおいて、前記第１構成体は、前記第１基板と、第２基板とを備え、前記実装基板と前記第２基板とを接合する第１基板間接合部と、前記第２基板と前記第１基板とを接合する第２基板間接合部とを備え、前記第１基板間接合部は、第１接合部材と第２接合部材とを有し、前記第２基板間接合部は、環状の第３接合部材を有し、前記第１流路は、前記第３接合部材の内側において前記第２基板と前記第１基板との間の隙間空間から成る基板間流路部分と、前記第２基板の内部に形成される第２基板内流路部分とを有し、前記第２基板内流路部分は、前記基板間流路部分に流体を導入する導入流路と、前記基板間流路部分から流体を排出する排出流路とを有し、前記第１接合部材は、内部に、前記導入流路と前記第１部分流路とを接続する流路を有し、前記第２接合部材は、内部に、前記排出流路と前記第２部分流路とを接続する流路を有する。以下、この流路デバイスを「第１３の流路デバイス」という。
【００２１】
好ましくは、前記第１から第７または第１０の流路デバイスは、前記第１構成体と前記実装基板とを電気的に接続する第１電気接続部を備える。以下、この流路デバイスを「第１４の流路デバイス」という。
【００２２】
好ましくは、前記第８，第９，第１１，第１２または第１３の流路デバイスは、前記実装基板と第２基板とを電気的に接続する第１電気接続部と、前記第２基板と第１基板とを電気的に接続する第２電気接続部とを備える。以下、この流路デバイスを「第１５の流路デバイス」という。
【００２３】
好ましくは、前記第１０の流路デバイスは、前記第１構成体と前記実装基板とを電気的に接続する第１電気接続部を備え、前記第１基板間接合部は、第１電気接続部と一体化されている。以下、この流路デバイスを「第１６の流路デバイス」という。
【００２４】
好ましくは、前記第１１，第１２または第１３の流路デバイスは、前記実装基板と第２基板とを電気的に接続する第１電気接続部と、前記第２基板と第１基板とを電気的に接続する第２電気接続部とを備え、前記第１基板間接合部は、第１電気接続部と一体化され、前記第２基板間接合部は、第２電気接続部と一体化されている。以下、この流路デバイスを「第１７の流路デバイス」という。
【００２５】
好ましくは、前記第１０の流路デバイスは、前記第１構成体と前記実装基板とを電気的に接続する第１電気接続部を備え、前記第１電気接続部は、前記第１基板間接合部よりも外周部側に配置されている。以下、この流路デバイスを「第１８の流路デバイス」という。
【００２６】
好ましくは、前記第１１，第１２または第１３の流路デバイスは、前記実装基板と第２基板とを電気的に接続する第１電気接続部と、前記第２基板と第１基板とを電気的に接続する第２電気接続部とを備え、前記第１電気接続部は、前記第１基板間接合部よりも外周部側に配置され、前記第２電気接続部は、前記第２基板間接合部よりも外周部側に配置されている。以下、この流路デバイスを「第１９の流路デバイス」という。
【００２７】
好ましくは、前記第１１、第１２または第１３の流路デバイスにおいて、平面視した時に、前記第２基板間接合部は、前記第１基板間接合部よりも外周部側に配置されている。以下、この流路デバイスを「第２０の流路デバイス」という。
【００２８】
好ましくは、前記第１０〜第１３，第１６〜第２０のいずれかの流路デバイスにおいて、前記第１基板間接合部は、金属材料から成る。以下、この流路デバイスを「第２１の流路デバイス」という。
【００２９】
好ましくは、前記第１１，第１２，第１３，第１７，第１９または第２０の流路デバイスにおいて、前記第２基板間接合部は、金属材料から成る。以下、この流路デバイスを「第２２の流路デバイス」という。
【００３０】
好ましくは、前記第１０〜第１３，第１８〜第２０のいずれかの流路デバイスにおいて
、前記第１基板間接合部は、絶縁材料から成る。以下、この流路デバイスを「第２３の流路デバイス」という。
【００３１】
好ましくは、前記第１６または第１７の流路デバイスにおいて、前記第１基板間接合部は、絶縁材料から成り、前記第１電気接続部として、内部配線を有する。以下、この流路デバイスを「第２４の流路デバイス」という。
【００３２】
好ましくは、前記第１１，第１２，第１３，第１９または第２０の流路デバイスにおいて、前記第２基板間接合部は、絶縁材料から成る。以下、この流路デバイスを「第２５の流路デバイス」という。
【００３３】
好ましくは、前記第１７の流路デバイスにおいて、前記第１基板間接合部は、絶縁材料から成り、前記第１電気接続部として、内部配線を有し、前記第２基板間接合部は、絶縁材料から成り、前記第２電気接続部として、内部配線を有する。以下、この流路デバイスを「第２６の流路デバイス」という。
【００３４】
好ましくは、前記第１１，第１２，第１３，第１９または第２１の流路デバイスにおいて、前記第１基板間接合部および第２基板間接合部の一方が金属材料から成り、他方が絶縁材料から成る。以下、この流路デバイスを「第２７の流路デバイス」という。
【００３５】
好ましくは、前記第１０〜第１３および第１６〜第２７のいずれかの流路デバイスにおいて、前記第１基板間接合部における流体に接触する表面部が耐食性を有する耐食性部材によって形成される。以下、この流路デバイスを「第２８の流路デバイス」という。
【００３６】
好ましくは、前記第１１，第１２，第１３，第１７，第１９，第２０，第２２または第２５の流路デバイスにおいて、前記第２基板間接合部における流体に接触する表面部が耐食性を有する耐食性部材によって形成される。以下、この流路デバイスを「第２９の流路デバイス」という。
【００３７】
好ましくは、前記第２８または第２９の流路デバイスにおいて、前記耐食性部材は、樹脂から成る。以下、この流路デバイスを「第３０の流路デバイス」という。
【００３８】
好ましくは、前記第１０〜第１３，第１６〜第３０のいずれかの流路デバイスにおいて、前記第１基板間接合部は、該第１基板間接合部の内部の流路に流れる流体を駆動する駆動部を有する。以下、この流路デバイスを「第３１の流路デバイス」という。
【００３９】
好ましくは、前記第１１，第１２，第１３，第１７，第１９，第２０，第２２，第２５，第２６，第２７または第２９の流路デバイスにおいて、前記第２基板間接合部は、前記基板間接合部の内部の流路に流れる流体を駆動する駆動部を有する。以下、この流路デバイスを「第３２の流路デバイス」という。
【００４０】
本発明の前記第５の流路デバイスを用いた成分検知方法は、検知用流体を貯蔵する貯蔵工程と、貯蔵された前記検知用流体を送液する送液工程と、前記検知用流体中の所定の成分を検知する成分検知工程と、前記検知用流体を回収する回収工程とを備える。
【００４１】
本発明の前記第６の流路デバイスを用いて、流体に所定の処理を施す流体処理方法は、被処理流体を貯蔵する貯蔵工程と、貯蔵された前記被処理流体を送液する送液工程と、前記被処理流体に所定の処理を施す処理工程と、処理された前記被処理流体を回収する回収工程とを備える。
【００４２】
本発明の前記第５の流路デバイスを用いて、流体の状態を検知する流体状態検知方法は、流体を貯蔵する貯蔵工程と、貯蔵された前記流体を送液する送液工程と、前記流体の状態を検知する検知工程と、状態が検知された前記流体を回収する回収工程とを備える。
【００４３】
好ましくは、前記成分検知方法は、外部環境の状態若しくは前記流体の状態を検知する検知工程を備え、前記送液工程において、検知された前記状態に応じて送液条件を制御する。
【００４４】
好ましくは、前記流体処理方法は、外部環境の状態若しくは前記流体の状態を検知する検知工程を備え、前記送液工程において、検知された前記状態に応じて送液条件を制御する。
【００４５】
好ましくは、前記流体状態検知方法は、外部環境の状態若しくは前記流体の別の状態を検知する検知工程を備え、前記送液工程において、検知された前記状態に応じて送液条件を制御する。
【００４６】
好ましくは、前記第７の流路デバイスを用いて前記冷却用対象物を冷却する冷却方法であって、冷却用流体を貯蔵する貯蔵工程と、貯蔵された前記冷却用流体を送液する送液工程と、前記冷却用流体を回収する回収工程とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
図１は、本発明の一実施形態の流路デバイス１を示す断面図である。流路デバイス１は、内部の流路２に流体を流して用いられるデバイスであり、流体の情報を分析および測定して取得するセンシングデバイスであってもよいし、流体を人為的に処理する流体処理デバイスであってもよいし、流体を利用して対象物を処理する流体利用デバイスであってもよい。流体は、液体であってもよいし、気体であってもよいし、固形成分を含む液体であってもよいし、流体であれば特に限定されるものではない。
【００４８】
センシングデバイスで取得する流体の情報は、たとえば流体の成分など化学的情報であってもよいし、流体の圧力などの物理的情報であってもよく、センシングデバイスは、たとえば生体組織を含む流体の成分を分析するバイオセンサとして実現されてもよい。流体処理デバイスで流体に施す処理は、化学的処理であってもよいし、物理的処理であってもよいし、これらの組み合わせであってもよく、流体処理デバイスは、たとえば流体を化学反応させて物質を生産するマイクロリアクタとして実現されてもよい。流体利用デバイスで実行する処理は、化学的処理であってもよいし、物理的処理であってもよいし、これらの組み合わせであってもよく、たとえば対象物と流体との間で熱交換させて、対象物を冷却する処理であり、その対象物は、たとえばＩＣチップなどの半導体装置であってもよく、流体利用デバイスは、たとえば半導体装置を冷却するための冷却デバイスであってもよい。これらの用途は、流路デバイスの用途のあくまでも一例であり、その他の用途で用いられてもよい。
【００４９】
また流路デバイスには、いわゆるマイクロ化学チップと呼ばれるデバイスが含まれることはいうまでもない。さらにマイクロ化学チップを含む流路デバイスは、微小電子機械機構（Micro Electro Mechanical System；以下「ＭＥＭＳ」という）を備える構成であってもよいし、ＭＥＭＳを備えていない構成であってもよい。なお、ＭＥＭＳとは、半導体の微細加工技術を駆使して作製された微小な部品（マイクロおよびナノスケールのデバイス）から構成される電気機械システムである。
【００５０】
流路デバイス１は、第１構成体３と、第２構成体４とを備え、第１および第２構成体３，４が接合されて機械的に接続されて構成される。第２構成体４は、貯蔵部５を有する。第１構成体３は、第１流路６を内部に有する。第１構成体３は、一方主面３ａにおいて第１流路６に連通する開口部６ａ，６ｂを有している。第２構成体４は、流体を貯蔵する貯蔵部５を有するとともに、貯蔵部５から供給される流体が流れる第２流路７を内部に有する。第２構成体４は、一方主面４ａにおいて第２流路７に連通する開口部７ａ，７ｂを有している。第１流路６の開口部６ａ，６ｂは、第２流路７の開口部７ａ，７ｂに接続されている。第１および第２流路６，７が接続されて、流路デバイス１の内部の流路２が形成される。主面は、厚み方向に垂直な一方の表面部を意味する。
【００５１】
第２構成体４は、実装基板１１を備え、第１構成体３は、第１基板１２および第２基板１３を備える。実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３は、実装基板１１および第１基板１２間に第２基板１３を挟むように積層される状態で、実装基板１１に第２基板１３が対向し、第２基板１３に実装基板１１と反対側で第１基板１２が対向するように配置される。
【００５２】
実装基板１１は、流路デバイス１のベースとなる基板であり、たとえば配線基板およびボードなどとも呼ばれるプリント基板である。この実装基板１１の一方主面１１ａが、第２構成体４の一方主面４ａに相当し、実装基板１１は、一方主面１１ａを第２基板１３に対向させて配置されている。実装基板１１には、内部に第２流路７が形成され、実装基板１１は、一方主面１１ａにおいて第２流路７に連通する開口部を有する。これらの開口部が、第２構成体４の一方主面４ａで開口する開口部７ａ，７ｂとなる。
【００５３】
実装基板１１には、貯蔵部５が設けられる。この貯蔵部５は、実装基板１１に凹所および空間などが形成されて構成されてもよいし、実装基板１１に搭載されるタンクなどの容
器によって構成されてもよい。この貯蔵部５に第２流路７が接続されており、貯蔵部５から第２流路７に流体が供給される。この実装基板１１は、たとえばエポキシ樹脂などの絶縁材料から成る本体に、導電性材料から成る配線が形成される構成である。
【００５４】
第２基板１３は、一方主面１３ａを実装基板１１の一方主面１１ａに対向させて設けられ、第１基板１２は、一方主面１２ａを第２基板１３の他方主面１３ｂ対向させて設けられる。第１基板１２および第２基板１３は、互いに接合されて機械的に接続されている。これら第１および第２基板１２、１３のうち、第２基板１３の一方主面１３ａが、第１構成体３の一方主面３ａとなる。
【００５５】
第１構成体３を成す第１および第２基板１２，１３のうち、少なくとも第２基板１３の内部に、第１流路６が形成される。本実施形態では、第２基板１３の内部および第１基板１２の内部の両方に、第１流路６が形成される。第１流路６は、第２基板１３の内部に形成される第２基板内流路部分１７，１８と、第１基板１２の内部に形成される第１基板内流路部分１９とを有する。このように第１流路を有する第１構成体３が、第１および第２基板１２、１３を有しており、第２流路の構成を高い自由度で選択することができる。
【００５６】
第２基板１３は、一方主面１３ａにおいて、第２基板内流路部分１７，１８に連通する開口部を有するとともに、他方主面１３ｂにおいても第２基板内流路部分１７，１８に連通する開口部を有する。第１基板１２は、一方主面１２ａにおいて第１基板内流路部分１９に連通する開口部を有する。第２基板１３の他方主面１３ｂにおける開口部１７ａ，１８ａと、第１基板１２の一方主面１２ａにおける開口部１９ａ，１９ｂとが接続され、第１および第２基板１２，１３の内部に第１流路６が形成される。第２基板１３の一方主面１３ａにおける開口部は、第１構成体３の一方主面３ａにおける開口部６ａ，６ｂに相当し、実装基板１１における開口部７ａ，７ｂに接続される。なお、開口部６ａ，１８ａは、第１導入開口部および第２導入開口部をなし、開口部１７ａおよび開口部６ｂは、第１排出開口部および第２排出開口部をなし、後述する開口部２７ａおよび開口部２８ａは、第３導入開口部および第３排出開口部をなし、開口部７ａおよび開口部７ｂは、第４排出開口部および第４導入開口部をなす。
【００５７】
第１および第２基板１２，１３は、共に単層構造であってもよいし、共に多層構造であってもよいし、いずれか一方が単層構造でいずれか他方が多層構造であってもよい。また第１および第２基板１２，１３は、絶縁材料、たとえばセラミックス材料、有機樹脂材料および複合材料などから成る。第１および第２基板１２，１３は、同一の材料から成ってもよいし、異なる材料から成ってもよい。
【００５８】
セラミックス材料は、たとえば酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体などである。有機樹脂材料は、たとえばポリイミド、ガラスエポキシ樹脂・フェノール樹脂などである。複合材料は、たとえばセラミックスおよびガラスなどの無機粉末をエポキシ樹脂などの有機樹脂で結合して成る材料である。また第１および第２基板１２，１３は、シリコン等の半導体材料からなってもよいし、ガラスから成ってもよい。
【００５９】
たとえば、第１および第２基板１２，１３は、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウムとガラス粉末などの原料粉末をシート状に形成したグリーンシートを複数枚積層し、焼成することによって形成される。第１および第２基板１２，１３は、酸化アルミニウム質焼結体で形成するものに限らず、流路デバイス１の用途などに応じて適したものを選択することが好ましい。たとえば第１および第２基板１２，１３は、後述するようにＭＥＭＳ２０が設けられる場合、ＭＥＭＳ２０の特性に応じて適したものを選択することが好ましい。
【００６０】
また実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３の材料は、第１および第２流路６，７を流れる流体の特性に応じて、耐食性などの点で適した材料を選択することが好ましい。また実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３は、互いに機械的に接続され、さらに加えて後述のように電気的に接続されるので、実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３の熱膨張係数の差異に起因して生じる熱応力が小さくなるように、実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３の材料を選択することが好ましく、互い
に接続される基板同士の熱膨張係数の差が小さくなるように、実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３の材料を選択することが好ましい。
【００６１】
またたとえば、実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３に配線が形成される場合、その配線により伝送される電気信号の遅延を防止するために、ポリイミドおよびガラスエポキシ樹脂・フェノール樹脂などの有機樹脂材料、セラミックスおよびガラスなどの無機粉末をエポキシ樹脂などの有機樹脂で結合して成る複合材、ならびに酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系および酸化リチウム系などのガラスセラミックス焼結体などのような比誘電率の小さい材料で形成することが好ましい。またたとえば、実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３にＭＥＭＳ２０などの発熱源となる構成が設けられる場合、この発熱源で発生する熱の外部への放散性を良好とするために、窒化アルミニウム質焼結体やフィラーを多量に含んだ樹脂材料などのような熱伝導率の大きな材料で形成することが好ましい。
【００６２】
実装基板１１は、第２構成体４の一方主面４ａにおける開口部７ａ，７ｂとして、第２流路７から流体を排出する排出開口部７ａと、第２流路７に流体を導入する導入開口部７ｂとを有している。第２流路７は、供給流路部分１５と回収流路部分１６とを有している。供給流路部分１５の一端部は、貯蔵部５に接続されている。実装基板１１は、一方主面１１ａにおいて供給流路部分１５に連通する開口部を有し、この開口部が第４排出開口部７ａとなる。回収流路部分１６の一端部は、回収部２１に接続されている。実装基板１１は、一方主面１１ａにおいて回収流路部分１６に連通する開口部を有し、この開口部が第４導入開口部７ｂとなる。
【００６３】
回収部２１は、第１流路６から排出された流体を回収するための構成である。貯蔵部５が回収部２１をも兼ねる構成とし、貯蔵部５から供給された流体を、第１および第２流路６，７によって流路デバイス１内に循環させ、再び貯蔵部５に回収するようにしてもよいし、回収部２１を貯蔵部５とは異なる構成としてもよく、流路デバイス１の用途などに応じて適した構成に選択することができる。
【００６４】
第２基板１３は、第１構成体３の一方主面３ａにおける開口部６ａ，６ｂとして、第１流路６に流体を導入する導入開口部６ａと、第１流路６から流体を排出する排出開口部６ｂとを有している。第２基板１３には、２つの第２基板内流路部分１７，１８が形成されている。各第２基板内流路部分１７，１８は、第２基板１３を厚み方向に貫通してそれぞれ形成される。
【００６５】
第２基板１３の一方主面１３ａにおける開口部が、第１流路６に流体を導入するために一方第２基板内流路部分１７（「導入流路」ともいう。）に流体を導入する第１導入開口部６ａとなる。第２基板１３の他方主面１３ｂにおける開口部が、一方第２基板内流路部分１７から流体を排出する第１排出開口部１７ａとなる。第２基板１３の一方主面１３ａにおける開口部が、第１流路６から流体を排出するために他方第２基板内流路部分１８（「排出流路」ともいう）から流体を排出する第２排出開口部６ｂとなる。第２基板１３の他方主面１３ｂにおける開口部が、他方第２基板内流路部分１８に流体を導入する第２導入開口部１８ａとなる。
【００６６】
第１基板１２は、一方主面１２ａにおいて２つの開口部を有する。第１基板内流路部分１９に連通する２つの開口部のうち、一方の開口部が、第１基板内流路部分１９に流体を導入する第３導入開口部１９ａとなり、他方の開口部が、第１基板内流路部分１９から流体を排出する第３排出開口部１９ｂとなる。
【００６７】
第４排出開口部７ａと第１導入開口部６ａとが接続され、第２排出開口部６ｂと第４導入開口部７ｂとが接続され、第１排出開口部１７ａと第３導入開口部１９ａとが接続され、第３排出開口部１９ｂと第２導入開口部１８ａとが接続されている。このように供給流路部分１５、回収流路部分１６、各第２基板内流路部分１７，１８および第１基板内流路部分１９が接続され、流路２が形成される。
【００６８】
このような第１および第２流路６，７を有する流路２が形成される流路デバイス１は、前述のような流路部分１５〜１９が形成される実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３が接合される複合基板と、貯蔵部５および回収部２１とを含んで構成される。つ
まり流路デバイス１における貯蔵部５を除く残余の部分が複合基板に相当する。
【００６９】
流路デバイス１では、第２構成体４をなす実装基板１１に貯蔵部５および回収部２１が設けられ、流路デバイス１に、流体が流れる系全体を設けられるので、流路デバイス１の外部に、流体を供給する構成を設けなくてもよく、小形の流路デバイスを実現することができる。また貯蔵部５および回収部２１と第１および第２流路６，７との間で、流体が外気に晒されることを防ぎ、流体への異物の混入によるコンタミネーション混入を防ぐことができる。流体が流れる系は、貯蔵部５、回収部２１および第１および第２流路６，７を有する系である。
【００７０】
また流体が流れる系を小さくし、必要な流体の体積を小さくし、小量の流体を扱うことができる。したがって流体を流すための動力も小さくてすみ、小量の流体を小流量で流すことが可能であり、効率の高い流路デバイスを実現することができる。さらに第１流路６が、第１および第２基板１２，１３の各基板内に形成される流路部分１７〜１９によって構成されるので、第１流路６全体の容積を小さく抑えることができる。これによって必要な流体の体積を可及的に小さくすることができる。
【００７１】
また第１および第２流路６，７によって、貯蔵部５から供給される流体が、第２流路７の供給流路部分１５から一方第２基板内流路部分１７を経て第１基板内流路部分１９に至り、この第１基板内流路部分１９から他方第２基板内流路部分１８を経て第２流路７の回収流路部分１６に戻り、回収部２１に回収される流路２が構成される。このように貯蔵部５から第２流路７に供給され、第１流路６および第２流路７を流れた後、回収部２１に戻るように、実装基板１１から第２基板１３を経由して第１基板１２に送り、第１基板１２から第２基板１３を経由して再び実装基板１１に戻るように、流体を流すことができる。このように流体を一方向に流すことができ、第１および第２流路６，７を流体が円滑に流れるため、効率を高くすることができる。
【００７２】
図２は、図１の切断面線Ｓ２−Ｓ２から見て、実装基板１１および第２基板１３の接続構造を簡略化して示す断面図である。図３は、図１の切断面線Ｓ３−Ｓ３から見て、第１および第２基板１２，１３の接続構造を簡略化して示す断面図である。図１〜図３を参照して、流路デバイス１は、実装基板１１と第２基板１３とを接合する第１基板間接合部として、第１接合部材２５および第２接合部材２６を備える。第１および第２接合部材２５，２６は、第１構成体３と第２構成体４とを接合する接合部材であり、実装基板１１の一方主面１１ａと第２基板１３の一方主面１３ａとを接合する。
【００７３】
第１および第２接合部材２５，２６は、円筒状の形状を有し、第１流路６と第２流路とを接続する接続流路２５ａ，２６ａをそれぞれ有する。第１接合部材２５は、その接続流路２５ａによって、第４排出開口部７ａと第１導入開口部６ａとを接続する。第２接合部材２６は、その接続流路２６ａによって、第４導入開口部７ｂと第２排出開口部６ｂとを接続する。
【００７４】
また流路デバイス１は、第１基板１２と第２基板１３とを接合する第２基板間接合部として、第３接合部材２７および第４接合部材２８を備える。第３および第４接合部材２７，２８は、第１基板１２の一方主面１２ａと第２基板１３の他方主面１３ｂとを接合する接合部材である。
【００７５】
第３および第４接合部材２７，２８は、円筒状の形状を有し、第２基板内流路部分１７，１８と、第１基板内流路部分１９とを接続する接続流路２７ａ，２８ａをそれぞれ有する。第３接合部材２７は、その接続流路２７ａによって、第１排出開口部１７ａと第３導入開口部１９ａとを接続する。第４接合部材２８は、その接続流路２８ａによって、第２導入開口部１８ａと第３排出開口部１９ｂとを接続する。
【００７６】
このように実装基板１１および第２基板１３を機械的に接続する第１および第２接合部材２５，２６に、接続流路２５ａ，２６ａがそれぞれ形成されている。これによって実装基板１１および第２基板１３の機械的な接続と、第２流路７に対する各第２基板内流路部分１７，１８の接続とが、同一の部材によって達成される。また第１および第２基板１２，１３を機械的に接続する第３および第４接合部材２７，２８に、接続流路２７ａ，２８ａがそれぞれ形成されている。これによって第１および第２基板１２，１３の機械的な接続と、各第２基板内流路部分１７，１８に対する第１基板内流路部分１９の接続とが、同一の部材によって達成される。このようにして部品点数を少なくし、流路デバイス１の構成を簡素にするとともに、接続作業の工程数を少なくして、流路デバイス１を容易に製造することができる。また、第２基板内流路部分１７,１８と第１基板内流路部分１９とが第３および第４接合部材２７，２８の接続流路２７ａ，２８ａによって接続されるため、第１基板１２と第２基板１３との間で、流体が外気に晒されることを防ぐことができ、流体への異物の混入によるコンタミネーション混入を防ぐことができる。
【００７７】
図１を参照して、第１基板１２には、ＭＥＭＳ２０が設けられている。ＭＥＭＳ２０は、たとえば加速度および圧力などを検出するセンサ部として設けられてもよいし、ＤＮＡの蛍光標識発光やその検出等の光学的処理のために、微細な鏡面体を可動式に形成したマイクロミラーデバイスなどの光学処理部として設けられてもよいし、流体にハイブリダイゼーション、ポリメラーゼ連鎖反応（Polymerase Chain Reaction：ＰＣＲ）等の化学的処理、水素生成などのいわゆる化学合成および液体混合分離、攪拌、加熱・冷却等の物理的処理の少なくとも一方の処理を施す機構部として設けられてもよい。例えば、ＭＥＭＳ２０は、ＭＥＭＳ技術を用いてアレイ上に配列されたＤＮＡチップであり、流体中のＤＮＡとハイブリダイゼーション反応を起こして、その反応結果を電位の変化や蛍光標識として出力してもよい。これにより、流体中に含まれるＤＮＡの同定や評価を行うことができる。このＭＥＭＳ２０は、たとえば第１基板内流路部分１９の中途部に露出するように設けられる。
【００７８】
実装基板１１の一方主面１１ａ、第２基板１３の各主面１３ａ，１３ｂおよび第１基板１２の一方主面１２ａには、図示を省略する配線導体が形成されている。第２基板１３の各主面１３ａ，１３ｂの配線導体は、第２基板１３を厚み方向に貫通する貫通配線３０によって、互いに電気的に接続されている。第１基板１２の一方主面１２ａの配線導体には、第１基板１２の内部に形成される内部配線３１によって、ＭＥＭＳ２０が電気的に接続されている。
【００７９】
図１〜図３を参照して、流路デバイス１は、１または複数の第１電気接続部３３を備える。本実施形態では、１０個の第１電気接続部３３が設けられている。各第１電気接続部３３は、第１構成体３と第２構成体４とを電気的に接続する部材であり、実装基板１１の一方主面１１ａの配線導体と、第２基板１３の一方主面１３ａの配線導体とを電気的に接続する。
【００８０】
また流路デバイス１は、１または複数の第２電気接続部３４を備える。本実施形態では、１０個の第２電気接続部３４が設けられている。各第２電気接続部３４は、第２基板１３の他方主面１３ｂの配線導体と、第１基板１２の一方主面１２ａの配線導体とを電気的に接続する。
【００８１】
このように実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３に配線導体が設けられ、これら各配線導体を電気的に接続する第１および第２電気接続部３３，３４が設けられ、実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３が電気的に接続される。これによって実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３を、流路デバイス１の外部に設けられる外部回路に電気的に接続することが可能である。外部回路は、たとえば実装基板１１の一方主面１１ａに搭載される構成であってもよい。
【００８２】
各第１電気接続部３３によって接続される実装基板１１の配線導体は、実装基板１１の各流路部分１５，１６の開口部７ａ，７ｂが設けられる主面１１ａに形成されている。各第１電気接続部３３によって接続される第２基板１３の配線導体は、開口部６ａ，６ｂが設けられる主面１３ａに形成されている。
【００８３】
したがって第１および第２接合部材２５，２６による実装基板１１および第２基板１３の機械的な接続、および実装基板１１の流路部分１５，１６と第２基板１３の流路部分１７，１８との接続と同時に、実装基板１１および第２基板１３を電気的に接続することが可能である。しかもいわゆる表面実装などと呼ばれる接続形態によって接続することが可能であり、実装基板１１および第２基板１３の各流路部分１５〜１８の接続ならびに実装基板１１および第２基板１３の機械的および電気的な接続を容易に実行することができる。
【００８４】
各第２電気接続部３４によって接続される第２基板１３の配線導体は、第２基板１３の開口部１７ａ，１８ａが設けられる主面１３ｂに形成されている。各第２電気接続部３４によって接続される第１基板１２の配線導体は、第１基板１２の主面１２ａに形成されている。
【００８５】
したがって第３および第４接合部材２７，２８による第１および第２基板１２，１３の機械的な接続、および第２基板１３の流路部分１７，１８と第１基板１２の流路部分１９との接続と同時に、第１および第２基板１２，１３を電気的に接続することが可能である。しかもいわゆる表面実装などと呼ばれる接続形態によって接続することが可能であり、第１および第２基板１２，１３の各流路部分１７〜１９の接続ならびに第１および第２基板１２，１３の機械的および電気的な接続を容易に実行することができる。
【００８６】
各配線導体、貫通配線３０、および内部配線３１は、導電性材料、たとえば銅、銀、金、パラジウム、タングステン、モリブデン、マンガン、ニッケルなどの金属材料によって形成される。また、導電性材料は、それらの金属材料を１種以上含む材料であってよい。各配線導体、貫通配線３０、および内部配線３１は、金属薄膜によって実現され、たとえば、めっき、若しくは蒸着などの薄膜法、厚膜法、および同時焼成法を含むメタライズ法によって、金属の薄膜を被着させて形成することができる。たとえば、タングステンの薄膜を配線導体として、メタライズ法によって形成する場合であれば、タングステンのペーストを基板１１〜１３となるグリーンシートに印刷し、これをグリーンシートとともに焼成することにより形成される。
【００８７】
各第１および第２電気接続部３３，３４は、導電性材料、たとえば錫−銀系および錫−銀−銅系、錫−アンチモン系などの半田、金−錫ろうなどの低融点ろう材、銀−ゲルマニウム系などの高融点ろう材、導電性有機樹脂ならびにシーム溶接および電子ビーム溶接などの溶接法による接合が可能な金属材料などによって形成されている。
【００８８】
図４は、図１の切断面線Ｓ４−Ｓ４から見て、各構成部の配置を簡略化して示す断面図である。以下の説明において、平面視は、実装基板、第１基板、および第２基板１１〜１３の厚み方向となる投影方向へ投影することを意味する。図１〜図４を参照して、実装基板１１は、たとえば、平面視において、長方形状であり、１つの辺の長さ寸法は、数十ｍｍ程度である。第１および第２基板１２，１３は、たとえば、平面視において、同一の形状および寸法であって、実装基板１１の領域内に収まる寸法の長方形状であり、１つの辺の長さ寸法が２ｍｍ〜２０ｍｍである。長方形には、正方形が含まれる。
【００８９】
第１接合部材２５および第３接合部材２７は、平面視において、中心位置が一致するように、互いに同軸に設けられるとともに、一方第２基板内流路部分１７と同軸である。また第２接合部材２６および第４接合部材２８は、平面視において、中心位置が一致するように、互いに同軸に設けられるとともに、他方第２基板内流路部分１８と同軸である。
【００９０】
平面視において、第１および第２流路６，７は、供給流路部分１５における第４排出開口部７ａに比較的近い部位と、これに間隔をあけた供給流路部分１６における第４導入開口部７ｂに比較的近い部位との間を、第１基板内流路部分１９によって接続して、直線状に延びるように形成される。
【００９１】
第１および第２流路６，７は、流体が流れる方向に垂直な流路断面の形状が円形状であってもよいし、長方形状であってもよい。第２流路７は、流路断面の形状が円形状である場合、内径が１００μｍ〜数１００μｍの寸法を有し、流路断面の形状が長方形状である場合、その断面における１つの辺の長さ寸法が１００μｍ〜数１００μｍの寸法を有する。第１流路６の各第２基板内流路部分１７，１８は、流路断面の形状が円形状である場合、内径が３０μｍ〜３００μｍの寸法を有し、流路断面の形状が長方形状である場合、その断面における１つの辺の長さ寸法が３０μｍ〜３００μｍの寸法を有する。第１流路６の第１基板内流路部分１９は、流路断面の形状が円形状である場合、内径が５μｍ〜５０μｍの寸法を有し、流路断面の形状が長方形状である場合、その断面における１つの辺の長さ寸法が５μｍ〜５０μｍの寸法を有する。
【００９２】
以上のように、一般的に、第２流路７は、第１流路６の各第２基板内流路部分１７，１
８および第１基板内流路部分１９に比べて、流路断面積が大きく、第１流路６の各第２基板内流路部分１７，１８は、第１基板内流路部分１９に比べて、流路断面積が大きい。このような構成にすれば、ＭＥＭＳ２０によって流体を効率良く処理操作することができ、必要な液体の量を小さくすることができる。このように第１基板内流路部分１９の流路断面積が小さくなる構成に限定されるものではなく、第１および第２流路６，７全体にわたって、流路断面積が一様な構成であってもよいし、逆に第１基板内流路部分１９の流路断面積が大きくなる構成であってもよい。
【００９３】
また第１および第２流路６，７は、平面視において、蛇行する構成であってもよい。特に第１基板内流路部分１９が蛇行する構成とすることによって、流体とＭＥＭＳ２０との接触面積を大きくする構成であってもよい。
【００９４】
平面視において、第１および第２接合部材２５，２６は、第２基板１３の中央寄りに配置され、各第１電気接続部３３は、第２基板１３の中央寄りの内周部に配置されて環状に並べられ、第１および第２接合部材２５，２６を取り囲んでいる。各第１電気接続部３３は、たとえば、外径が１００μｍ〜３００μｍの円柱状であり、各第１電気接続部３３の軸線間の距離であるピッチが、９０μｍ〜３５０μｍとなるように配置されている。ここで、第１電気接続部３３のピッチを３５０μｍ以下としたのは、外部からの電磁波を第１電気接続部３３によって効率良く遮断できるようにするためである。ここで、第１電気接続部３３によって電磁波を遮断するためには、第１電気接続部３３のピッチを電磁波の波長λの１／４以下にすればよい。ここで、電磁波の波長λは、外部からの電磁波の波長が第１電気接続部３３の誘電率に応じて見かけ上変化した場合の波長である。すなわち、第１電気接続部３３のピッチをλ／４より小さいものとすれば、流路デバイス１外部からの電磁波が第１および第２接合部材２５，２６に照射することを抑制することができる。なお、第１電気接続部３３の外径は、全て同じであっても異なっていてもよく、ピッチも、均一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００９５】
平面視において、第３および第４接合部材２７，２８は、第１および第２基板１２，１３の中央寄りに配置され、各第２電気接続部３４は、第１および第２基板１２，１３の中央寄りの内周部に配置されて環状に並べられ、第３および第４接合部材２７，２８を取り囲んでいる。各第２電気接続部３４は、たとえば、外径が３０μｍ〜１００μｍの円柱状であり、各第２電気接続部３４の軸線間の距離であるピッチが、９０μｍ〜３５０μｍとなるように配置されている。このようにピッチを３５０μｍ以下としたのは、第１電気接続部３３のピッチを３５０μｍ以下とした理由と同じである。ここで、第１電気接続部３３の外径が第２電気接続部３４の外径よりも大きいのは、第１および第２基板１２，１３の熱膨張差よりも実装基板１１および第２基板１３の熱膨張差の方が大きく、また実装基板１１の面積が第１基板１２の面積よりも大きいことによる。すなわち、第１電気接続部３３は、第２電気接続部３４よりも高い信頼性が要求されることによる。なお、第２電気接続部３４の外径およびピッチは、それぞれ均一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００９６】
各第１電気接続部３３と、各第２電気接続部３４とは、１対１で対を成し、対を成す第１電気接続部３３と第２電気接続部３４とが、同軸に配置される構成であってもよい。また各第１電気接続部３３と、各第２電気接続部３４とは、互いにずれた位置に設けられてもよい。
【００９７】
このように各第１電気接続部３３は、第１および第２接合部材２５，２６よりも外周部側に配置されている。各第１電気接続部３３は、たとえば金属材料などの導電性材料から成る。これによって各第１電気接続部３３によって第１および第２接合部材２５，２６を流路デバイス１外部に存在する電磁波から遮蔽し、流路デバイス１外部からの電磁波が第１および第２接合部材２５，２６に照射されることを抑制することができる。したがって流路２を流れる流体に流路デバイス１外部からの電磁波の影響が与えられることを抑制することができる。さらに各第１電気接続部３３は、第１および第２接合部材２５，２６を取り囲むように、環状に並べられるので、各第１電気接続部３３による遮蔽効果を高くすることができる。
【００９８】
さらに実装基板１１および第２基板１３を機械的に接続する第１および第２接合部材２５，２６が、第２基板１３の内周部に配置されるので、実装基板１１および第２基板１３の熱膨張係数の差異に起因する外力を受けにくい。したがって第１および第２接合部材２５，２６による接合の信頼性を高くし、流体の漏洩などの不具合を防ぐことができる。
【００９９】
また各第２電気接続部３４は、第３および第４接合部材２７，２８よりも外周部側に配置されている。各第２電気接続部３４は、たとえば金属材料などの導電性材料から成る。これによって各第２電気接続部３４によって第３および第４接合部材２７，２８を流路デバイス１外部に存在する電磁波から遮蔽し、流路デバイス１外部からの電磁波が第３および第４接合部材２７，２８に照射されることを抑制することができる。したがって流路２を流れる流体に流路デバイス１外部からの電磁波の影響が与えられることを抑制することができる。さらに各第２電気接続部３４は、第３および第４接合部材２７，２８を取り囲むように、環状に並べられるので、各第２電気接続部３４による遮蔽効果を高くすることができる。
【０１００】
また第１および第２基板１２，１３を機械的に接続する第３および第４接合部材２７，２８が、第１および第２基板１２，１３の内周部に配置されるので、第１および第２基板１２，１３の熱膨張係数の差異に起因する外力を受けにくい。したがって第３および第４接合部材２７，２８による接合の信頼性を高くし、流体の漏洩などの不具合を防ぐことができる。
【０１０１】
第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８は、導電性材料および絶縁材料のいずれから成ってもよい。第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８は、たとえば金属材料、非金属無機系材料、樹脂材料などから成る。第１および第２接合部材２５，２６と、第３および第４接合部材２７，２８とは、同一の材料から成ってもよいし、異なる材料から成ってもよい。また第１および第２接合部材２５，２６が、互いに同一の材料から成ってもよく、異なる材料から成ってもよい。また第３および第４接合部材２７，２８が、互いに同一の材料から成ってもよく、異なる材料から成ってもよい。
【０１０２】
金属材料は、たとえば鉄−ニッケル−コバルト合金および鉄−ニッケル合金などの鉄−ニッケル系合金、無酸素銅、アルミニウム、ステンレス鋼、銅−タングステン合金ならびに銅−モリブデン合金などである。金属材料は、導電性材料である。
【０１０３】
非金属無機系材料は、たとえば酸化アルミニウム質焼結体およびガラスセラミックス焼結体などである。樹脂材料は、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）およびガラスエポキシ樹脂などの有機樹脂系材料ならびにその他の樹脂である。樹脂材料は、たとえばベンゾシクロブテンおよび液晶ポリマーであってもよい。ここでいう非金属無機系材料および樹脂系材料は、電気絶縁性を有する絶縁材料でもある。
【０１０４】
また第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８を、実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３に接合する方法としては、錫−銀系などの半田、金−錫ろうなどの低融点ろう材、銀−ゲルマニウム系などの高融点ろう材、導電性有機樹脂などの接合材を介して接合する方法、ならびにシーム溶接、電子ビーム溶接などの溶接法を用いることができる。
【０１０５】
第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８が金属材料から成る場合、第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８による接合強度を高くすることができる。また内部の接続流路２５ａ〜２８ａを、良好に封止して、各流路部分１５〜１９を接続することができる。また簡易かつ低温度での処理操作による接合が可能である。またリフロープロセスなどによって連続的に接合することができる。また第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８による、実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３の電気的な接続も可能である。
【０１０６】
また第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８が絶縁材料から成る場合、第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８の耐熱性および耐薬品性を高くすることができる。特に、絶縁材料として、樹脂材料であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂を用いることによって、高耐熱性および高耐薬品性が同時に得られる。またその他にも、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドなども、高耐熱性および高耐
薬品性が同時に得られる。また第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８が、石英ガラスなどの高純度ガラス、高シリカガラス、結晶性ガラスなどから成る場合、高耐薬品性が得られる。
【０１０７】
さらに第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８が絶縁材料から成る場合、内部配線を有する構成としてもよい。このように内部配線を有することによって、第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８の耐熱性および耐薬品性を高くしたうえで、第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８による電気的接続も可能にすることができる。
【０１０８】
第１および第２接合部材２５，２６に設けられる内部配線は、第１電気接続部として機能し、第３および第４接合部材２７，２８に設けられる内部配線は、第２電気接続部として機能する。第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８に内部配線を設ける場合、前述の各第１および第２電気接続部３３，３４に加えて設けられる構成でもよく、前述の各第１および第２電気接続部３３，３４に代えて設けられる構成でもよい。
【０１０９】
また第１および第２接合部材２５，２６と、第３および第４接合部材２７，２８とは、互いに異なる材料から成ってもよく、一方が金属材料から成り、他方が絶縁材料から成るであってもよい。このように第１基板間接合部と第２基板間接合部とが異なる材料によって形成される場合、第１基板間接合部と第２基板間接合部とで、接合時の処理温度を異ならせることができる。たとえば第２基板間接合部による接合の処理温度が、第１基板間接合部による接合の処理温度よりも高くなるように設定し、第１および第２基板１２，１３を接合して、内部流路を有する第１構成体３を形成した後、実装基板１１および第２基板１２を接合して、第１および第２構成体３，４を接合することができる。
【０１１０】
このように第２基板間接合部による接合の処理温度が、第１基板間接合部による接合の処理温度よりも高くなるようにするにあたっては、たとえば、第１および第２接合部材２５，２６が錫−鉛系半田から成り、第３および第４接合部材２７，２８が錫―鉛系半田よりも接合温度が高いフリットガラスから成るように組み合わせてよいし、第１および第２接合部材２５，２６がエポキシ樹脂から成り、第３および第４接合部材２７，２８がエポキシ樹脂よりも融点が高い錫−銀−銅系半田から成るように組み合わせてよい。
【０１１１】
また第１および第２接合部材２５，２６の流体に接触する表面部となる内周部が、耐食性を有する円筒状の耐食性部材３７から成る構成であってもよい。さらに第３および第４接合部材２７，２８の流体に接触する表面部となる内周部が、耐食性を有する円筒状の耐食性部材３８から成る構成であってもよい。各耐食性部材３７，３８は、耐酸性および耐薬品性などを有し、流体に対する耐性を有し、流体によって侵食されない部材である。各各耐食性部材３７，３８は、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などから成る。このように耐食性部材が樹脂から成る場合には、簡便に耐食性部材を形成することができる。このように各耐食性部材３７，３８を用いることによって、第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８の流体に対する耐酸性および耐薬品性を高くし、耐食性を高くすることができる。
【０１１２】
図５は、第１接合部材２５を拡大して示す断面図である。第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８のうち少なくともいずれか１つに、その接合部材内の接続流路の流体を駆動して流す駆動部４０が設けられてもよい。駆動部４０は、第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８のうち、１つだけに設けられてもよいし、２つに設けられてもよいし、３つに設けられてもよいし、４つ全てに設けられてもよい。駆動部４０を設ける接合部材は、適宜選択することができる。図５には、第１接合部材２５に駆動部４０が設けられる場合の構成を示す。
【０１１３】
駆動部４０は、電気浸透流型ポンプによって実現される。電気浸透流型ポンプは、接続流路２５ａに露出させて、内壁面に設けられる一対の電極４１，４２を有し、各電極４１，４２は、接続流路２５ａで互いに間隔をあけて配置されている。各電極４１，４２は、内部配線４３，４４によって、実装基板１１および第２基板１３のいずれかの配線導体に電気的に接続されている。
【０１１４】
電気浸透流型ポンプは、各電極４１，４２間に駆動電圧が印加されると、第１接合部材２５の内壁面の表面電位によって、接続流路２５ａ内の液体を帯電する。このように液体
に電界を印加することにより、液体を駆動することができる。このような電気浸透流型ポンプを駆動部４０として設ける場合、第１接合部材２５の内壁面は、表面積の大きい材料、たとえば多孔質材料（ポーラス部材）によって形成することによって、効率良く流体を駆動して流すことができる。
【０１１５】
第１および第２接合部材２５，２６に駆動部４０を設けることによって、第１流路６に近い位置で流体に動力を与えて流すことができる。また第３および第４接合部材２７，２８に駆動部４０を設けることによって、第１流路６において流体に動力を与えて流すことができる。第１、第２、第３および第４接合部材２５〜２８に駆動部４０が設けられる場合、必ずしも別途に流体を供給する流体供給手段を設ける必要がなくなる。
【０１１６】
また駆動部４０として、電気浸透流型ポンプを用いることによって、流路デバイス１を大形化させることなく、流体を流す手段を組み込むことができ、小形化に寄与することができる。
【０１１７】
なお、上述の説明では、実装基板１１および第２基板１３を第１および第２接合部材２５，２６で接合するとともに、第１および第２基板１２，１３を第３および第４接合部材２７，２８で接合する構成としたが、実装基板１１および第２基板１３の熱膨張係数に差がない場合等は、第１および第２接合部材２５，２６を用いずに、開口部６ａと開口部７ａとを対向させ、開口部６ｂと開口部７ａとを対向させて、実装基板１１と第２基板１３とを直接接合してもよい。また、同様に、第１および第２基板１２，１３の熱膨張係数に差がない場合等は、第３および第４接合部材２７，２８を用いずに、開口部１７ａと開口部１９ａを対向させ、開口部１８ａと開口部１９ｂとを対向させて、第１基板１２と第２基板１３とを直接接合してもよい。
【０１１８】
図６は、本発明の他の実施形態の流路デバイス１Ａを示す断面図である。図７は、図６の切断面線Ｓ７−Ｓ７から見て、実装基板１１および第２基板１３の接続構造を簡略化して示す断面図である。図８は、図６の切断面線Ｓ８−Ｓ８から見て、第１および第２基板１２，１３の接続構造を簡略化して示す断面図である。図６〜図８に示す流路デバイス１Ａは、図１〜図５に示す流路デバイス１と類似しており、対応する部位に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。
【０１１９】
図６〜図８の流路デバイス１Ａでは、第１基板１２は第１基板内流路部分１９を有しておらず、第１流路６は、第２基板１３の内部に形成される各第２基板内流路部分１７，１８と、第２基板１３に設けられた凹部を含む第１および第２基板１２，１３間の隙間空間から成る基板間流路部分４５とを有し、これら各第２基板内流路部分１７，１８と基板間流路部分４５とが接続されて構成される。この流路デバイス１Ａでは、第３接合部材４６は、たとえば平面視において略長方形状の無端環状に形成され、この第３接合部材４６によって第１および第２基板１２，１３を接合することによって、第１および第２基板１２，１３間における第３接合部材４６に囲まれる内方の空間が、基板間流路部分４５として規定される。
【０１２０】
第３接合部材４６は、第２基板１３の他方主面１３ｂにおいて、第１排出開口部１７ａおよび第２導入開口部１８ａを取り囲むように配置されている。したがって第１排出開口部１７ａおよび第２導入開口部１８ａは、基板間流路部分４５に接続されている。ＭＥＭＳ２０は、基板間流路部分４５に露出するように、第１基板１２の一方主面１２ａに設けられている。
【０１２１】
このような流路デバイス１Ａもまた、第１基板内流路部分１９を備えることによる効果を除いて、前述の図１〜図５と同様の優れた効果を達成することができる。また流路デバイス１Ａによれば、第１流路６が、第１および第２基板１２，１３の隙間空間を利用して形成されるので、第１流路６を容易に形成することができる。またＭＥＭＳ２０は、第１基板１２の内部ではなく主面に形成すればよく、容易に設けることができる。したがって流路デバイス１Ａを容易に形成することができる。
【０１２２】
また流路デバイス１Ａでは、第３接合部材４６は、第１および第２接合部材２５，２６よりも外周部側に配置されている。内部に接続流路２５ａ，２６ａを有する第１および第２接合部材２５，２６が、第３接合部材４６に比べて内周部側に配置され、実装基板１１
および第２基板１３の熱膨張係数の差異に起因する外力を受けにくい。したがって第１および第２接合部材２５，２６による接合の信頼性を高くし、流体の漏洩などの不具合を防ぐことができる。また、第３接合部材４６が、第１および第２接合部材２５,２６よりも外周部に設けられていることから、基板間流路部分４５の容積を大きくすることができ、ＭＥＭＳ２０と流体の反応面積を大きくすることができる。
【０１２３】
また本発明の他の実施形態の流路デバイスとして、図１〜図８の各流路デバイス１，１Ａにおける第１および第２接合部材２５，２６と各第１電気接続部３３とが、一体化される構成とすることができる。第１および第２接合部材２５，２６と各第１電気接続部３３とは、１対１、１対複数、複数対１のいずれの組み合わせで一体化されてもよい。例えば、第１基板間接合部を、絶縁材料から成る１つの無端環状の部材とし、その第１接合部材に、第１電気接続部３３として、複数の内部配線を設けてもよい。
【０１２４】
このように実装基板１１および第２基板１３を機械的に接続する第１基板間接合部と、実装基板１１および第２基板１３を電気的に接続する各第１電気接続部３３とが一体化される場合、部品点数を少なくすることができるとともに、実装基板１１および第２基板１３を、機械的に接続すると同時に、電気的に接続することができる。このように流路デバイスの構成を簡素にするとともに、接続作業の工程数を少なくして、流路デバイスを容易に製造することができる。さらに各第１電気接続部３３と第１基板間接合部とを一体化することによって、各第１電気接続部３３によって第１基板間接合部を流路デバイス外部に存在する電磁波から遮蔽することができる。したがって流路を流れる流体に流路デバイス外部からの電磁波の影響が与えられることを抑制することができる。
【０１２５】
さらに図１〜図５の流路デバイス１における第３および第４接合部材２７，２８と各第２電気接続部３４とが、一体化される構成とすることができる。第３および第４接合部材２７，２８と各第２電気接続部３４とは、１対１、１対複数、複数対１のいずれの組み合わせで一体化されてもよい。また図６〜図８の各流路デバイス１Ａにおける第３接合部材４６と各第２電気接続部３４とが、一体化される構成とすることができる。第３接合部材４６に、１つの第２電気接続部３４が一体化されてもよい、複数の第２電気接続部３４が一体化されてもよい。第３接合部材４６に全ての第２電気接続部３４が一体化されてもよい。
【０１２６】
このように第１および第２基板１２，１３を機械的に接続する第２基板間接合部と、第１および第２基板１２，１３を電気的に接続する第２電気接続部３４とが一体化される場合、部品点数を少なくすることができるとともに、第１および第２基板１２，１３を、機械的に接続すると同時に、電気的に接続することができる。このように流路デバイスの構成を簡素にするとともに、接続作業の工程数を少なくして、流路デバイスを容易に製造することができる。さらに第２電気接続部３４と第２基板間接合部とを一体化することによって、第２電気接続部３４によって第２基板間接合部を流路デバイス外部に存在する電磁波から遮蔽することができる。したがって流路を流れる流体に流路デバイス外部からの電磁波の影響が与えられることを抑制することができる。
【０１２７】
なお、上述の説明では、実装基板１１および第２基板１３を第１および第２接合部材２５，２６で接合するとともに、第１および第２基板１２，１３を第３接合部材４６で接合する構成としたが、実装基板１１および第２基板１３の熱膨張係数に差がない場合等は、第１および第２接合部材２５，２６を用いずに、開口部６ａと開口部７ａとを対向させ、開口部６ｂと開口部７ｂとを対向させて、実装基板１１と第２基板１３とを直接接合してもよい。また、第１および第２基板１２，１３の熱膨張係数に差がない場合等は、第３接合部材４６を用いずに、第１基板１２と第２基板１３とを直接接合してもよい。ただし、その第１基板１２と第２基板１３とを直接接合する場合は、第１基板１２および第２基板１３の互いに対向する表面の少なくとも一方に凹部を形成し、その凹部によって構成される基板間流路部分に第２基板１３の開口部１７ａ，１８ａが接続される。
【０１２８】
また第１および第２基板１２，１３間に形成される基板間流路部分４５は、第３接合部材４６を用いずに第１および第２基板１２，１３を直接接合する場合、第１および第２基板１２，１３の少なくともいずれか一方に凹所を形成して、この凹所が基板間流路部分４
５となる構成であってもよい。このように凹所を利用して基板間流路部分４５を形成することにより、第１流路を容易に形成することができる。また図６〜図８を参照して説明した上述の例では、第１および第２基板１２，１３を第３接合部材４６で接合する構成において、第１および第２基板１２，１３の少なくともいずれかに形成される凹所も利用して基板間流路部分４５が構成されたけれども、第１および第２基板１２，１３を第３接合部材４６で接合する場合、第１および第２基板１２，１３には凹所を形成せずに、第３接合部材４６によって形成される第１および第２基板１２，１３間の隙間のうち、第３接合部材４６の内方の領域を利用して基板間流路部分４５が構成されてもよい。このように基板間流路部分４５は、第１および第２基板１２，１３間に隙間を形成し、その隙間によって実現される構成であれば、どのような構成であってもよい。
【０１２９】
図９は、本発明の他の実施形態の流路デバイス５０を簡略化して示すブロック図である。図９には、流路デバイス５０を平面視し、各構成をブロック化して示す。流路デバイス１では、第１流路６において、液体に関連する処理を行う。
【０１３０】
流路デバイス５０は、流路デバイス１の第１流路６に流体を供給する流体供給手段として、ポンプ５１を備える。ポンプ５１は、第２流路７に、たとえば供給流路部分１５に介在されるように、実装基板１１に搭載して設けられる。ポンプ５１は、流体を送液する場合に用いられる。特に小形のポンプ５１が求められる場合には、例えば図５を参照して説明した電気泳導型のポンプが望まれる。また、流量が大きいことが望まれる場合には、例えばピエゾ駆動型のポンプが望まれる。電気泳導型ポンプの場合は、ポンプ内に電極が形成されており、耐食性の観点から電極表面の材質は、金・白金などの材質であることが望まれる。また、電極が形成される部位は、メタライズ法により電極の形成が可能なガラスエポキシ系材料などの樹脂材料、各種ガラス、又は積層セラミック材料などからなることが好ましい。このようなポンプ５１を介して、貯蔵部５中の液体を第１構成体４内に流入させることができる。流体は第１構成体４内で所望の役割を果たし、その後回収部２１に回収される。このポンプ５１は、図５に示すように第１基板間接合部および第２基板間接合部の少なくとも一方に駆動部４０が組み込まれている場合、この駆動部４０をポンプ５１として代用することができる。
【０１３１】
また流路デバイス５０は、流路デバイス１における第１流路６内の流体に関する状態量を検出する検出手段として、センサ５２を有する。センサ５２は、実装基板１１に搭載して設けられる。このセンサ５２は、ペーハー（ｐＨ）、温度、成分、圧力など、流体の物理的状態および化学的状態の少なくともいずれか一方を表す状態量を検出する。また、センサ５２は、温度・湿度などを検出し、システム外部の外気温など環境の変化を数量的に出力してもよい。その環境の変化は、第１構成体３の電気的動作若しくは第１構成体３内の流体の動作にフィードバックされる。たとえば、ＤＮＡチップのＰＣＲ増幅等の作業を素子内で行おうとしている場合、外気温度の変化に応じて流量を調整する。この場合センサ５２は温度センサである。
【０１３２】
さらに流路デバイス５０は、センサ５２によって検出される状態量に基づいてポンプを制御する制御手段として、制御ＩＣ５３を備える。制御ＩＣ５３は、実装基板１１に搭載して設けられる。ポンプ５１、センサ５２および制御ＩＣ５３は、実装基板１１の一方主面１１ａに形成される配線導体の一部から成る接続配線５５〜５７によって、互いに電気的に接続されている。
【０１３３】
制御ＩＣ５３は、たとえばセンサ５２によって検出される状態量に基づいて、第１流路６に流すべき流体の流量を演算し、その流量で流体が流れるように、ポンプ５１を制御する。このように制御ＩＣ５３は、たとえば第１流路６を流れる流体の流量を制御する。制御ＩＣ５３は、流量制御のための構成に限定されるものではなく、センサ５２の検出結果に応答してポンプ５１を制御し、第１流路６を流れる流体の状態量を制御するための構成であり、たとえば第１流路６を流れる流体の圧力を制御する構成であってもよい。
【０１３４】
このようにして、小形で効率の高い好適な流路デバイス５０を実現することができる。この流路デバイス５０は、たとえば、流体の情報を得る流体の分析、解析および測定のための装置であってもよいし、流体に対する化学的処理など人為的な処理操作のための装置
であってもよいし、流体を利用して冷却するなど他の装置に対する処理操作のための装置であってもよい。
【０１３５】
この流路デバイス５０は、たとえば流体の情報を取得するセンシングデバイスとして用いられる。この場合、流路デバイス５０は、第１流路６内に設けられるセンサ素子となるＭＥＭＳ２０によって、第１流路６内の流体に関する情報を取得する。ＭＥＭＳ２０によって取得される情報は、たとえば成分、性質などの化学的情報であってもよいし、質量、密度などの物理的情報であってもよいし、その組み合わせであってもよい。このセンシングモジュールとしてさらに例を挙げると、流路デバイス５０は、バイオセンサとして用いることができる。バイオセンサとして用いる場合、たとえば、流体として生体組織を含む液体を用い、その液体をＭＥＭＳ２０によって成分分析する。この場合、センサ５１は、たとえば液体のｐＨおよび温度などを検出し、ｐＨおよび温度などが、液体の成分分析に適した状態となるように、制御ＩＣ５３がポンプ５１を制御する。このように流体の情報を得る流体の分析、解析および測定のための装置を好適に実現することができる。
【０１３６】
また流路デバイス５０は、たとえば流体を処理する流体処理デバイスとして用いられる。この場合、流路デバイス５０は、第１流路６内に設けられる流体処理素子となるＭＥＭＳ２０によって、第１流路６内の流体を処理する。ＭＥＭＳ２０による処理は、流体の成分同士を反応させるような化学的処理であってもよいし、攪拌、加熱、光照射などの物理的処理であってもよいし、その組み合わせであってもよい。この流体モジュールとしてさらに例を挙げると、流路デバイス５０は、マイクロリアクタとして用いることができる。マイクロリアクタとして用いる場合、たとえば、流体として原料となる２種以上の液体を混合した流体を用い、ＭＥＭＳ２０による処理によって原料を化学反応させ、新たな物質を生産する。この場合、センサ５１は、たとえば液体の温度および成分などを検出し、温度および成分などが、適した状態となるように、制御ＩＣ５３がポンプ５１を制御する。このように流体に対する化学的処理など人為的な処理操作のための装置を好適に実現することができる。
【０１３７】
次に、図９に示された流路デバイス５０のより具体的な構成および動作を説明する。
図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９に示された流路デバイス５０を血液中の所定のＤＮＡ成分を検出するＤＮＡ検出装置として用いる場合の構成例を示している。ここで、図１０Ａは、ＤＮＡ検出装置６０の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの点線Ｘｂ−Ｘｂにおける断面図を示している。
【０１３８】
ＤＮＡ検出装置６０では、ＭＥＭＳ２０に、検出しようとするＤＮＡ成分（以下、「第１ＤＮＡ成分」という。）と対をなすＤＮＡ成分（以下、「第２ＤＮＡ成分」という。）を予め取り付けておき、流路２を流れる血液中に含まれる第１ＤＮＡ成分が第２ＤＮＡ成分と結合した場合、すなわちハイブリダイゼーション反応を起こした場合に、ＭＥＭＳ２０に電流が流れるように構成されている。
【０１３９】
このようなＤＮＡ検出装置６０では、貯蔵部５にマイクロニードル６１が取り付けられている。必要に応じてこのマイクロニードル６１を突出させて人間の血液若しくは動物の血液を採取し、貯蔵部５に貯蔵しながら若しくは貯蔵した後、これを流路２に流すことにより、血液中の特定成分の検知等を行うことができる。
【０１４０】
また、入力ボタン６２は、ＤＮＡ検出装置６０に電気的起動を行わせるためのボタンである。この入力ボタン６２を押すことにより、ＤＮＡ検出装置６０の各構成要素が電気的に接続される。
【０１４１】
また、表示部６３は、ＭＥＭＳ２０による検出の結果を表示することができる。例えば、血液中の第１ＤＮＡ成分とＭＥＭＳ２０に予め取り付けた第２ＤＮＡ成分とのハイブリダイゼーション反応の結果として、ＭＥＭＳ２０に流れる電流値を表示することができる。
【０１４２】
また、電池６４は、例えばボタン電池等であり、入力ボタン６２を押すと、この電池６４から各構成要素に電気が供給される。
【０１４３】
なお、ＤＮＡ検出装置６０の構成を理解しやすくするために、図１０Ｂでは、入力ボタン６２、電池６４、およびそれらと各構成要素の電気的接続を示す配線も記載した。
【０１４４】
貯蔵部５と回収部２１とは、金属若しくは樹脂からなる箱型の形状をしており、５〜３０ｍｍ程度の外形サイズを有する。金属材料としては例えばＳＵＳ系材料のように特に液体に対しての耐食性が良いものが良く、実装信頼性を考慮する場合にはそれに加えてＦｅＮｉＣｏ系合金のような熱膨張率の比較的小さな材質が好ましい。樹脂材料でも同じく耐食性の良い材質が好ましく、テフロン系の樹脂・エポキシ樹脂などの高耐食性の材料が望ましい。
【０１４５】
ポンプ５１、貯蔵部５および回収部２１は、ＰＣＢ基板等の実装基板に液体が外部に洩れないように接続される。実装基板とポンプ５１等の各部材間には内部に空洞を持つ金属又は樹脂性のリングがそれぞれ配置される。
【０１４６】
このリングによって外部に液体が漏れ出すことなく各部材と実装基板が接続される。リングの実装に関しては、例えば半田材料を用いてＰＣＢ基板に実装されても良く、特に気密性を重視する場合に半田材料を用いることが好ましい。耐食性を重視する場合には、リングの材料として、エポキシ樹脂などの耐食性の高い材料であることが望ましい。
【０１４７】
なお、図１０Ｂに示されるように、実装基板１１および実装基板１１に実装された一部の構成要素がケース６５内に収容され、入力ボタン６２、表示部６３および電池６４が外部に露出するようにケース６５の外表面に設けられてもよい。また、必要なときにニードル６１がケース６５から突び出す構成にしてもよい。
【０１４８】
以上説明した構成により、液体を外部に接触させることなく、簡易に取り扱うことができることから、小形で安価な流路デバイスを提供することができる。
【０１４９】
また、図１１Ａおよび図１１Ｂは、図９の流路デバイス５０を、大気汚染センサー６０Ａとして使用する場合の構成例を示しており、図１１Ａは、大気汚染センサー６０Ａの平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの点線Ｘｂ−Ｘｂにおける断面図を示している。
【０１５０】
この大気汚染センサー６０Ａでは、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるように、貯蔵部５に蓋５ｂが設けられており、入力ボタン６２が押されると、この蓋６６が開くようになっている。この貯蔵部５に予め所定の気体成分が溶け込むような液体を満たしておけば、この液体に溶け込んでいる所定の気体成分の量を検査することにより、大気中にその気体成分がどれだけ存在するかを検知することができる。他の構成要素は、図１０Ａおよび図１０Ｂと同様であるので、説明を省略する。
【０１５１】
図１２は、本発明のさらに他の実施形態の流路デバイス５０Ａを簡略化して示すブロック図である。図１２には、流路デバイス５０Ａを平面視し、各構成をブロック化して示す。流路デバイス５０Ａは、図９の流路デバイス５０と類似しており、対応する部位に同一の符号を付し、異なる点についてだけ説明する。図９の流路デバイス５０では、回収部２１が貯蔵部５とは別に設けられる構成であるが、図１２の流路デバイス５０Ａでは、貯蔵部５が回収部２１をも兼ねる構成である。このような構成であっても、図９の流路デバイス５０と同様に、たとえば、流体の情報を得る流体の分析、解析および測定のための装置、流体に対する化学的処理など人為的な処理操作のための装置、流体を利用して冷却するなど他の装置に対する処理操作のための装置、として用いることができ、好適な装置を実現することができる。
【０１５２】
図１２に示す流路デバイス５０Ａは、たとえば流体を利用して対象物を冷却する冷却デバイスとして用いられる。この場合、ＭＥＭＳ２０は設けられない構成であってもよい。対象物は、たとえば発熱源となる半導体装置であってもよく、この対象物は、第１流路６内または第１流路６に近接して設けられ、たとえば第１基板１２に接触して設けられてもよいし、第１基板１２に内蔵されてもよい。冷却モジュールとして用いる場合、たとえば、流体として冷媒となる液体を用い、貯蔵部５に液体を冷却するための冷却手段を設けて液体を冷却し、第１および第２流路６，７を循環させる。冷却手段としては、たとえばヒートシンクおよびペルチェ素子などの冷却素子を用いることができる。この場合、センサ５２は、たとえば冷媒である液体の温度を検出し、対象物を冷却する部位における温度が適した状態となるように、制御ＩＣ５３がポンプ５１を制御する。このように流体を利用して他の装置を冷却するための装置を好適に実現することができる。
【０１５３】
本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば
、種々の変形は可能である。たとえば、前述の実施形態では、実装基板１１、第１基板１２、および第２基板１３の３つの基板を備える構成であったけれども、２枚の基板、または４枚以上の基板を有する構成であってもよい。また第１流路６に複数のＭＥＭＳ２０が設けられる構成であってもよい。
【０１５４】
さらに第１構成体を実装基板に実装し、第１構成体の内部の第１流路と実装基板の第２流路とを接続することができれば、第１構成体の構成、開口部の位置や数、基板を用いるのであれば、基板の形状、枚数、配置ならびに接合部材の有無、接合部材を用いるのであれば、接合部材の形状、材料は前述のものに限らず、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の一実施形態の流路デバイスを示す断面図である。
【図２】図１の切断面線Ｓ２−Ｓ２から見て、実装基板および第２基板の接続構造を簡略化して示す断面図である。
【図３】図１の切断面線Ｓ３−Ｓ３から見て、第１および第２基板の接続構造を簡略化して示す断面図である。
【図４】図１の切断面線Ｓ４−Ｓ４から見て、各構成部の配置を簡略化して示す断面図である。
【図５】第１接合部材を拡大して示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態の流路デバイスを示す断面図である。
【図７】図６の切断面線Ｓ７−Ｓ７から見て、実装基板および第２基板の接続構造を簡略化して示す断面図である。
【図８】図６の切断面線Ｓ８−Ｓ８から見て、第１および第２基板の接続構造を簡略化して示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態の流路デバイスを簡略化して示すブロック図である。
【図１０Ａ】ＤＮＡ検出装置の平面図である。
【図１０Ｂ】ＤＮＡ検出装置の断面図である。
【図１１Ａ】大気汚染センサーの平面図である。
【図１１Ｂ】大気汚染センサーの断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態の流路デバイスを簡略化して示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１５６】
１，１Ａ，５０，５０Ａ  流路デバイス
２  流路
３  第１構成体
４  第２構成体
５  貯蔵部
６  第１流路
７  第２流路
１１  実装基板
１２  第１基板
１３  第２基板
１５  供給流路部分
１６  回収流路部分
１７，１８  第２基板内流路部分
１９  第１基板内流路部分
２０  微小電子機械機構（ＭＥＭＳ）
２１  回収部
２５  第１接合部材
２６  第２接合部材
２７；４６  第３接合部材
２８  第４接合部材
３３  第１電気接続部
３４  第２電気接続部
４０  駆動部
４５  基板間流路部分
５１  ポンプ
５２  センサ
５３  制御ＩＣ
【図１】
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【図２】
2008083043.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008083043.tif 000009
【図８】
2008083043.tif 000010
【図９】
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【図１０Ａ】
2008083043.tif 000012
【図１０Ｂ】
2008083043.tif 000013
【図１１Ａ】
2008083043.tif 000014
【図１１Ｂ】
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【図１２】
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