(57)【要約】      （修正有）【課題】流路を流れる流体のｐＨ調整が可能なマイクロチップを提供する。【解決手段】マイクロチップに、流体が流通する流路１１０と、流路１１０の壁面に設けられて流体のｐＨを調整する触媒粒子を含むｐＨ調整部１２０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する流路と、
前記流路に設けられて前記流体のｐＨを調整するｐＨ調整部と、を有し、
前記ｐＨ調整部は、前記流路の内部に露出するように前記流路の壁面に埋設されて前記流体のｐＨを調整する触媒粒子を有する
ことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
前記触媒粒子は、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、及び酸化アルミニウムからなる群より選択される一種以上の酸化物粒子の表面が、硫酸、スルホン酸、及びリン酸からなる群より選択される一種以上の配位子で修飾された固体酸又は固体塩基である
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記触媒粒子は、粒径が２０ｎｍ〜２０μｍである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記流路は、前記ｐＨ調整部における流路断面積が、前記ｐＨ調整部の上流における流路断面積より小さい
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のマイクロチップ。
【請求項５】
流体が流通する流路の壁面に、前記流体のｐＨを調整する触媒粒子を付着させる触媒付着工程と、
前記流路の内部に露出するように前記触媒粒子を前記流路の壁面に埋設する触媒埋設工程と、を有する
ことを特徴とするマイクロチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップ及びマイクロチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細加工技術を利用して基板に微細な流路を形成し、流路を流れる流体の分析・検査等を行うマイクロ分析チップ、マイクロ検査チップ、μＴＡＳ（Micro Total Analysis Systems）等といったマイクロチップが実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７１５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したようなマイクロチップにおいて、流路を流れる流体の反応を促進させるために、流体のｐＨ調整が必要となる場合がある。このような場合に、流路内で流体とｐＨ調整剤とを混合して流体のｐＨを目標値に近付けるのは困難であった。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、流路を流れる流体のｐＨ調整が可能なマイクロチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るマイクロチップよれば、流体が流通する流路と、前記流路の壁面に設けられて前記流体のｐＨを調整する触媒粒子を含むｐＨ調整部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、流路を流れる流体のｐＨ調整が可能なマイクロチップが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態におけるマイクロチップを例示する図である。
【図２】実施形態におけるマイクロチップの流路を例示する図である。
【図３】実施形態におけるマイクロチップの流路を例示する断面図である。
【図４】実施形態におけるマイクロチップの流路を例示する上面図である。
【図５】実施形態におけるマイクロチップの製造方法を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
図１は、実施形態におけるマイクロチップ１００を例示する図である。なお、以下に示す図面において、Ｘ方向はマイクロチップ１００の長手方向、Ｙ方向はマイクロチップ１００の短手方向、Ｚ方向はマイクロチップ１００の厚さ（高さ）方向である。
【００１１】
図１に示されるように、マイクロチップ１００は、導入口１０１、導出口１０２、流路１１０を有する。マイクロチップ１００は、例えば、それぞれ導入口や流路等が形成された複数の平板状部材が積層されることで形成される。マイクロチップ１００を構成する平板状部材は、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、ＰＤＭＳとガラスとの複合材料、樹脂等からなり、エッチングやモールディング等によって導入口や流路等が形成されている。
【００１２】
導入口１０１は、図１においてマイクロチップ１００の上面側に開口を有する円形の有底孔であり、流体が供給される。導出口１０２は、図１においてマイクロチップ１００の上面側に開口を有する円形の有底孔であり、導入口１０１とは離れた位置に形成されている。導出口１０２は、マイクロチップ１００の内部に形成されている流路１１０によって、導入口１０１に通じている。導出口１０２は、導入口１０１に供給されて流路１１０を通過した流体が排出される。
【００１３】
流路１１０は、導入口１０１及び導出口１０２に連通するように、マイクロチップ１００の内部に形成されている。流路１１０には、図１には不図示のｐＨ調整部が設けられている。ｐＨ調整部は、導入口１０１に供給されて流路１１０を流れる流体のｐＨを調整する。ｐＨ調整部の構成については後述する。
【００１４】
本実施形態に係るマイクロチップ１００は、上記した構成を有し、導入口１０１に供給された流体が流路１１０を通って導出口１０２に排出される。導入口１０１に供給された流体は、流路１１０を流れる間にｐＨ調整部によってｐＨが調整される。
【００１５】
なお、マイクロチップ１００における導入口及び導出口の数や形状、流路の構成等は、本実施形態において例示される構成に限られるものではない。例えば、マイクロチップ１００には、導入口及び導出口がそれぞれ２つ以上形成されてもよい。また、流路１１０には、流体のｐＨを調整するｐＨ調整部以外に、希釈部、フィルタ部、混合・撹拌部等が設けられてもよい。
【００１６】
図２は、実施形態におけるマイクロチップ１００の流路１１０を例示する図である。図２における白抜き矢印は、流路１１０を流れる流体の流通方向を示している。
【００１７】
図２に示されるように、流路１１０には、ｐＨ調整部１２０が形成されている。ｐＨ調整部１２０は、流路１１０の壁面に形成され、流路１１０を流通する流体のｐＨを調整する。なお、ｐＨ調整部１２０は、流路１１０の複数箇所に設けられてもよい。
【００１８】
図３は、実施形態におけるマイクロチップ１００の流路１１０を例示する断面図である。図３には、ｐＨ調整部１２０が設けられている部分のＹＺ断面図が示されている。
【００１９】
図３に示されるように、ｐＨ調整部１２０は、流路１１０の壁面に埋設されている複数の触媒粒子１３０を有する。触媒粒子１３０は、少なくとも一部が流路１１０の内部に露出するように流路１１０の壁面に埋設されている。
【００２０】
触媒粒子１３０は、例えば、金属粒子の表面に配位子が修飾された固体酸又は固体塩基である。固体酸には、例えば、酸素、硫酸、スルホン酸、リン酸等を配位子としてもつ金属酸化物や金属硫化物であって、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、硫化カドミウム、硫化亜鉛等の粒子がある。また、触媒粒子１３０の粒径は、例えば、２０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。また、触媒粒子１３０の粒径は、例えば、２０ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、２０ｎｍ〜３０ｎｍがさらに好ましい。
【００２１】
触媒粒子１３０は、例えば、粒径が小さく酸化数の高い粒子を用いると強酸性の固体酸となり、粒径が小さく塩基性が強い粒子を用いると強塩基性の固体塩基となる。そこで、流路１１０を流れる流体を酸化させてｐＨを下げる場合には、触媒粒子１３０に粒径が小さく高酸化数の固体酸粒子を用いる。また、流路１１０を流れる流体を還元させてｐＨを上げる場合には、触媒粒子１３０に粒径が小さく強塩基性の固体塩基粒子を用いる。流路１１０を流通する流体は、ｐＨ調整部１２０において触媒粒子１３０に接して酸化又は還元することでｐＨが変化する。
【００２２】
流体のｐＨ変化量は、触媒粒子１３０を構成する酸化物粒子の表面を修飾する配位子によっても変わるが、例えば、流路１１０を流通する流体の流速や、ｐＨ調整部１２０の面積等によっても変わる。
【００２３】
そこで、流路１１０を流れる流体のｐＨが目標値となるように、流体の流速及びｐＨ調整部１２０の面積が適宜設定される。また、流体の流速を制御するために、例えば、アクチュエータで流路１１０を押圧して流体を押し出すようなポンプを設けてもよい。また、マイクロチップ１００の外部に設けられているポンプから導入口１０１に流体を供給する場合には、流体の流量を変更可能なポンプを用いることが好ましい。
【００２４】
なお、流路１１０を流れる流体がｐＨ調整部１２０において均一にｐＨが調整されるように、図４に例示するように、流路１１０のｐＨ調整部１２０における流路断面積を、ｐＨ調整部１２０の上流における流路断面積よりも小さくしてもよい。
【００２５】
図４に例示する構成では、ｐＨ調整部１２０におけるＹ方向の幅が、ｐＨ調整部１２０の上流側及び下流側よりも狭く、ｐＨ調整部１２０において括れるように流路１１０が形成されている。このような構成により、ｐＨ調整部１２０における流路断面積が、ｐＨ調整部１２０の上流側及び下流側における流路断面積よりも小さくなっている。ここで、流路断面積は、流体の流通方向（Ｘ方向）に直交する断面（ＹＺ断面）において流体が流通可能な面積である。
【００２６】
このように、流路１１０のｐＨ調整部１２０における流路断面積を、ｐＨ調整部１２０の上流側における流路断面積よりも小さくすることで、流体がｐＨ調整部１２０の近傍を通過するようになり、流体のｐＨを均一に調整することが可能になる。
【００２７】
次に、実施形態におけるマイクロチップ１００の製造方法について、図５に基づいて説明する。なお、以下で説明するマイクロチップ１００の製造方法では、流路１１０の底面にｐＨ調整部１２０を形成する場合について例示するが、ｐＨ調整部１２０は流路の側面や上面に形成されてもよい。
（１）流路形成工程１
まず、図５（Ａ）に例示するように、ＰＤＭＳにより形成された平板状の第１基板２０１に、エッチングにより流路１１０の一部を構成する溝２１０を形成する。第１基板２０１には、流路１１０を構成する溝２１０と共に、導入口１０１及び導出口１０２も同様にエッチングにより形成する。
【００２８】
第１基板２０１は、例えば、ＰＤＭＳとガラスとの複合材料、樹脂等で形成されたものであってもよい。また、第１基板２０１は、樹脂材料を用いたモールディングにより、導入口１０１、導出口１０２及び溝２１０を含んで形成されてもよい。
（２）表面改質工程
次に、例えば、第１基板２０１の溝２１０の底面であってｐＨ調整部１２０を形成する部分に、紫外線を照射する。ｐＨ調整部１２０は、紫外線照射により表面が改質されて他の物体との接着力が向上する。なお、ｐＨ調整部１２０に、反応性イオンエッチングを施してもよい。ｐＨ調整部１２０は、反応性イオンエッチングが施されることで、同様に表面が改質される。
（３）触媒付着工程
次に、図５（Ｂ）に示すように、例えば、触媒粒子１３０とエタノールとの混合液２３０をｐＨ調整部１２０に塗布する。続いて、混合液２３０を塗布した部分を加熱及び乾燥させることで、図５（Ｃ）に例示するように、エタノールを除去して触媒粒子１３０をｐＨ調整部１２０に付着させる。
（４）触媒埋設工程
次に、例えば、触媒粒子１３０を付着させたｐＨ調整部１２０に、再び紫外線を照射する。触媒粒子１３０は、紫外線が照射されることで、図５（Ｄ）に例示されるように、少なくとも一部が第１基板２０１から露出するように溝２１０の底面に埋設される。
【００２９】
なお、ｐＨ調整部１２０には、反応性イオンエッチングを施してもよい。触媒粒子１３０は、反応性イオンエッチングが施されることで、同様に溝２１０の底面に埋設される。
（５）流路形成工程２
次に、図５（Ｅ）に例示するように、第１基板２０１に形成した溝２１０を塞ぐように、第１基板２０１の上面に第２基板２０２を接合する。なお、第２基板２０２には、導入口１０１及び導出口１０２が設けられている。第１基板２０１と第２基板２０２とは、それぞれに形成されている導入口１０１及び導出口１０２の位置が合うように接合される。
【００３０】
第１基板２０１に第２基板２０２が接合されることで、溝２１０の開口部分が第２基板２０２により塞がれて流路１１０が形成される。流路１１０には、底面に埋設された触媒粒子１３０を含むｐＨ調整部１２０が設けられている。
【００３１】
上記した工程により、本実施形態におけるマイクロチップ１００を製造することができる。なお、例示したマイクロチップ１００の製造方法は、上記した工程にさらに異なる工程が加えられてもよく、少なくとも一つ以上の工程が異なる方法で行われてもよい。
【００３２】
以上で説明したように、本実施形態におけるマイクロチップ１００によれば、流路１１０に設けられているｐＨ調整部１２０によって流路１１０を流れる流体のｐＨを調整できる。流路１１０を流れる流体は、ｐＨ調整部１２０において壁面に埋設されている触媒粒子１３０に接することでｐＨが調整される。また、ｐＨ調整部１２０の触媒粒子１３０は、流体に溶解することがなく、流体と共に流されることがないように流路１１０の壁面に埋設されている。したがって、マイクロチップ１００は、流体のｐＨ調整を継続的に連続して行うことができる。
【００３３】
以上、実施形態に係るマイクロチップ及びマイクロチップの製造方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。なお、上記した実施形態における各部の寸法は、例示した値に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３４】
１００  マイクロチップ
１１０  流路
１２０  ｐＨ調整部
１３０  触媒粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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