(57)【要約】【課題】  微量な分析試料中に不溶性成分が含まれている場合でも適正な分析が行えるように被分析成分を混合すること。【解決手段】  混合流路７に、分析試料中の不溶性成分は通過させず、被分析成分のみを通過させるフィルタ１０を設ける。このフィルタ１０は、基板２に形成された混合流路７の入口部分又は途中部分に当該流路７を塞ぐ堰を形成し、この堰に流路方向に沿って貫通する複数のスリット１０ａを形成することによって構成する。各スリット１０ａの入口幅は、不溶性成分が引っかかる寸法とされており、これによって、フィルタ１０で不溶性成分が引っ掛かり、このため、不溶性成分は通過せず、被分析成分のみが通過するようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の被分析成分及び不溶性成分を含む分析試料を供給する貫通穴による１乃至は複数の供給口及び、前記分析試料が流出する貫通穴による１乃至は複数の流出口が形成された蓋板と、前記供給口から供給されて流れる分析試料を混合した後に前記流出口から流出するための流路となる溝が形成された基板とを有し、前記基板上に前記凹領域及び前記溝を覆って前記流路が形成されるように前記蓋板を貼り合わせて成るマイクロチャンネルチップにおいて、
前記流路に、前記分析試料中の被分析成分のみを通過させるフィルタ
を備えたことを特徴とするマイクロチャンネルチップ。
【請求項２】
前記フィルタは、前記流路の途中に当該流路を塞ぐ堰を形成し、この堰に流路方向に沿って貫通する１乃至は複数のスリットが形成されることによってなる
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロチャンネルチップ。
【請求項３】
前記フィルタは、前記流路の途中に当該流路の上壁及び側壁に所定幅の隙間ができる堰を設け、この堰の上流側に微小球体を多数詰め込み固定してなる
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロチャンネルチップ。
【請求項４】
前記フィルタは、前記流路の幅を、流路途中で一部狭い寸法としてなる
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロチャンネルチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された微小流路（マイクロチャンネル）を用いて、微小容量の液体の混合・反応・分離・精製・抽出・分析などを行うためのマイクロチャンネルチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシニング技術を用いてシリコンやガラス、プラスチックなどの基板上に微小流路を形成し、この流路に蓋をすることによって形成される微小空間を、各種液体の混合・反応・分離・精製・抽出・分析などの場に利用する試みが注目されている。
これらの分野に供されるデバイスや装置は、その使用目的に応じて、マイクロミキサ、マイクロリアクタ、μＴＡＳ（マイクロトータルアナリシスシステム）等と呼ばれている。
【０００３】
このようなマイクロチャンネルチップにおいては、通常、反応流路の等価直径（流路の断面を円に換算したときの直径）が５００μｍよりも小さいものが微小流路とされている。このように、流路のスケールが微小化してくると、単位体積当たりの表面積が非常に大きくなるという特徴が得られる。
この特長によって、温度、圧力、濃度などの勾配が大きくなるため、熱伝導、物質移動拡散などの効率が向上し、反応系での反応時間の短縮、反応速度の向上等の利点が得られることになる。更に、微小反応で適量合成が可能であり、高い再現性も得られるので、薬品や触媒試薬類などの使用量を大幅に低減することができ、経済的にも有効である。
【０００４】
このようなマイクロチャンネルチップの構造に関する従来技術として、例えば図５（ａ）及び（ｂ）に示すような、Ｙ型と呼ばれるマイクロミキサが知られている。
図５は、Ｙ型マイクロミキサの構成部材を示し、（ａ）は蓋板、（ｂ）は基板の平面図である。図６は、図５（ａ）及び（ｂ）に示す蓋板と基板の接合後のマイクロミキサを、（ｂ）に示すＣ１−Ｃ２矢示線に沿って切断した際の断面図である。
【０００５】
このマイクロミキサは、蓋板１と基板２より構成されており、図５（ｂ）に示すように、基板２に双方でＹ字状となる微小流路６及び混合流路７が形成されている。また、図５（ａ）に示すように、蓋板１には、微小流路６の先端部に連結する位置に、各種の溶液、薬品、試薬等の分析試料を微小流路６に供給するための供給口３，４が設けられ、更に、混合流路７の先端部に連結する位置には、混合又は反応した流体を取り出すための流出口５が形成されている。
【０００６】
そして、図６に示すように、蓋板１と基板２が接合され、供給口３，４から供給された各種液体は、混合流路７で混合され、流出口５から外部に取り出すことができるように、微小流路６及び混合流路７による連続流路が形成されている。
この種の従来のマイクロミキサとして、例えば特許文献１及び非特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】特開平１０−３３７１７３号公報
【非特許文献１】Ｅｒｂａｃｈｅｒ，Ｃ．；Ｂｅｓｓｏｔｈ，Ｆ．Ｇ．;Ｂｕｓｃｈ，Ｍ．；Ｖｅｒｐｏｏｒｔｅ，Ｅ．；Ｍａｎｚ，Ａ．Ｍｉｋｒｏｃｈｉｍ  Ａｃｔａ  １９９９，１３３，１９．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来のマイクロチャンネルチップにおいては、当該チップに分析試料等を送液する場合、例えば環境汚染物質等の分析試料を採取した場合、予め分析試料を溶液に溶解させる必要がある。この際、溶液中には塵挨や異物等の不溶性成分も混在しており、一般的にろ過する必要がある。
しかし、ろ過する場合、分析試料が徴量であると、ビーカやフラスコ等で分析試料を溶解、濃縮する工程では、分析したい成分（被分析成分）の損失が大きくなるので、適正な分析が行えなくなる。そこで、ろ過しないで分析試料をマイクロチャンネルチップに送液する。この場合、分析試料中の不溶性成分も、被分析成分と共に混合流路を流れるため、被分析成分が混合流路で混合される際の混合度合が低くなる。つまり、適正な分析が行えるように被分析成分を混合できなくなるという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、微量な分析試料中に不溶性成分が含まれている場合でも適正な分析が行えるように被分析成分を混合することができるマイクロチャンネルチップを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１によるマイクロチャンネルチップは、液状の被分析成分及び不溶性成分を含む分析試料を供給する貫通穴による１乃至は複数の供給口及び、前記分析試料が流出する貫通穴による１乃至は複数の流出口が形成された蓋板と、前記供給口から供給されて流れる分析試料を混合した後に前記流出口から流出するための流路となる溝が形成された基板とを有し、前記基板上に前記凹領域及び前記溝を覆って前記流路が形成されるように前記蓋板を貼り合わせて成るマイクロチャンネルチップにおいて、前記流路に、前記分析試料中の被分析成分のみを通過させるフィルタを備えたことを特徴としている。
【０００９】
この構成によれば、フィルタを被分析成分のみが通過し、不溶性成分は通過しない。つまり、通過した被分析成分のみが流出口までの流路で混合されるので、高い混合度合で混合することができ、これによって、微量な分析試料中に不溶性成分が含まれている場合でも適正な分析が行えるように被分析成分を混合することができる。
また、本発明の請求項２によるマイクロチャンネルチップは、請求項１において、前記フィルタは、前記流路の途中に当該流路を塞ぐ堰を形成し、この堰に流路方向に沿って貫通する１乃至は複数のスリットが形成されることによってなることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、スリットの入口幅を不溶性成分が引っかかる寸法とすれば、フィルタで不溶性成分が引っ掛かり、このため、不溶性成分は通過せず、被分析成分のみが通過する。
また、本発明の請求項３によるマイクロチャンネルチップは、請求項１において、前記フィルタは、前記流路の途中に当該流路の上壁及び側壁に所定幅の隙間ができる堰を設け、この堰の上流側に微小球体を多数詰め込み固定してなることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、微小球体の径を変えることによって種々の大きさの不溶性成分に対応可能となる。つまり、不溶性成分の大きさに応じて、当該不溶性成分を通過させない隙間ができるように突き上げ可能な径の微小球体を選択すればよいので、容易に構成することができる。
また、本発明の請求項４によるマイクロチャンネルチップは、請求項１において、前記フィルタは、前記流路の幅を、流路途中で一部狭い寸法としてなることを特徴としている。
この構成によれば、流路の途中の幅を狭くするだけでよいので、用にフィルタを構成することができる。また、狭い幅の箇所で不溶性成分が引っ掛かることになるので、その幅を変えることによって種々の大きさの不溶性成分に容易に対応可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、微量な分析試料中に不溶性成分が含まれている場合でも適正な分析が行えるように被分析成分を混合することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るマイクロチャンネルチップの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ１−Ｄ２矢示線に沿って切断した際の断面図である。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を省略する。
図１に示すマイクロチャンネルチップが、図５に示した従来例の構成と異なる点は、混合流路７に、分析試料中の不溶性成分は通過させず、被分析成分のみを通過させるフィルタ１０を設けたことにある。
【００１４】
このフィルタ１０は、基板２に形成された混合流路７の入口部分又は途中部分に当該流路７を塞ぐ堰を形成し、この堰に流路方向に沿って貫通する複数のスリット１０ａを形成することによって構成したものである。各スリット１０ａの入口幅は、不溶性成分が引っかかる寸法とされており、これによって、フィルタ１０で不溶性成分が引っ掛かり、このため、不溶性成分は通過せず、被分析成分のみが通過するように成されている。
【００１５】
この製造方法を詳細に説明すると、まず、拡散炉にて熱酸化膜を２μｍ形成したシリコン基板を、フォトリソグラフィーによりマイクロチャンネルチップのレジストパターンを描画し、ふっ酸により熱酸化膜をパターニングし、エッチングマスクを形成する。この熱酸化膜でパターニングされたシリコン基板をＩＣＰ（誘導結合プラズマ）により微小流路６及び混合流路７、そしてフィルタ１０を形成するための堰を加工する。
【００１６】
この加工後に、熱酸化膜をふっ酸で剥離し、洗浄する。その後、清浄な同径の硼珪酸ウェハと重ね合わせ、２００℃〜５００℃程度に加熱し、３００Ｖ〜５００Ｖ程度の電圧を印加することにより陽極接合を施す。これによって接合後、外形をダイシングにより切断する。
このように製造されたマイクロチャンネルチップにおいて、供給口３，４から供給された分析試料は、各微小流路６を通って混合流路７へ流れる。この際、混合流路７の入口部分に形成されたフィルタ１０に、分析試料中の不溶性成分が引っ掛かる。このため、不溶性成分は通過せず、被分析成分のみが通過する。この通過した被分析成分は、混合流路７におけるフィルタ１０と流出口５との間の流路部分で混合された後に、流出口５から流出される。
【００１７】
このような、本実施の形態のマイクロチャンネルチップによれば、混合流路７に、分析試料中の不溶性成分は通過させず、被分析成分のみを通過させるフィルタ１０を設けたので、混合流路７におけるフィルタ１０と流出口５との間の流路部分で、被分析成分のみが混合される。
これによって、従来のように、被分析成分が不溶性成分と共に混合されることによって混合度合が低くなるということが無くなる。つまり、被分析成分のみを高い混合度合で混合することができるので、微量な分析試料中に不溶性成分が含まれている場合でも適正な分析が行えるように被分析成分を混合することができる。
【００１８】
この他、本実施の形態の変形例１として、図２に示すように、フィルタ１０−１を、各スリット１０ａ間に階段形状（段差形状）の凸部１０ｂが隣り合って配置される構成としてもよい。
本実施の形態の変形例２として、図３に示すように、混合流路７の途中に当該流路７の上壁及び側壁に所定幅の隙間ができる堰１２を設け、この堰１２の上流側に微小球体１４を多数詰め込み固定してフィルタ１０−２を構成してもよい。この場合、不溶性成分が極微小な場合、例えば血清反応を含む抗原抗体反応などの試験を行う場合に対応することが可能となる。また、微小球体１４の径を変えることによって種々の大きさの不溶性成分に対応可能となる。
【００１９】
本実施の形態の変形例３として、図４に示すように、混合流路７の幅Ｗ１を、Ｗ２で示すように流路途中で一部狭い寸法としてフィルタ１０−３を構成してもよい。この場合、狭い幅Ｗ２の箇所で不溶性成分が引っ掛かることになるが、その幅Ｗ２をを変えることによって種々の大きさの不溶性成分に対応可能となる。
なお、以上のフィルタ１０，１０−１，１０−２，１０−３の構成は、各微小流路６に設けても、上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロチャンネルチップの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ１−Ｄ２矢示線に沿って切断した際の断面図である。
【図２】第１の実施の形態の変形例１に係るマイクロチャンネルチップのフィルタの構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態の変形例２に係るマイクロチャンネルチップのフィルタの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ３−Ｄ４矢示線に沿って切断した際の断面図である。
【図４】第１の実施の形態の変形例３に係るマイクロチャンネルチップのフィルタの構成を示す平面図である。
【図５】従来のマイクロチャンネルチップであるＹ型マイクロミキサの構成部材を示し、（ａ）は蓋板、（ｂ）は基板の平面図である。
【図６】図５（ａ）及び（ｂ）に示す蓋板と基板の接合後のマイクロミキサを、（ｂ）に示すＣ１−Ｃ２矢示線に沿って切断した際の断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  蓋板
２  基板
３，４  供給口
５  流出口
６  微小流路
７  混合流路
１０，１０−１，１０−２，１０−３  フィルタ
１０ａ  スリット
１０ｂ  凸部
１２  堰
１４  微小球体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005172521.tif 000006
【図５】
2005172521.tif 000007
【図６】
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