(57)【要約】  本発明のマイクロ化学チップは、セラミックスからなる基体と透光性部材とを備えている。セラミックスからなる基体には、流路が形成されており、流路の上流に設けられた流体の供給部と、流路の供給部より下流側に設けられた流体の反応部と、流路の反応部より下流側に設けられた検出部とを有する。透光性部材は、基体の検出部を覆うように設けられている。これにより、耐薬品性、耐熱性に優れたセラミックスからなる基体に流路が形成されているので、信頼性の向上を図ることができ、検出部を覆うように透光性部材が設けられているので、例えば光学的手法により反応生成物の検査を行なうことができ、検査精度の向上を図ることが可能となる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路が形成されており、該流路の上流に設けられた流体の供給部と、前記流路の前記供給部より下流側に設けられた前記流体の反応部と、前記流路の前記反応部より下流側に設けられた検出部とを有するセラミックスからなる基体と、
前記基体の前記検出部を覆うように設けられた透光性部材とを備えているマイクロ化学チップ。
【請求項２】
前記基体の表面に設けられたセラミックスからなる蓋体を備え、
該蓋体の前記基体の前記検出部に対応する部位に前記透光性部材が設けられている請求項１記載のマイクロ化学チップ。
【請求項３】
前記基体および前記蓋体が、焼結により一体化されている請求項２記載のマイクロ化学チップ。
【請求項４】
前記透光性部材が、透光性樹脂からなる請求項１記載のマイクロ化学チップ。
【請求項５】
前記透光性部材が、透光性樹脂上に、該透光性樹脂より硬度の高い他の透光性部材が積層されたものである請求項１記載のマイクロ化学チップ。
【請求項６】
前記他の透光性部材が、ガラスである請求項５記載のマイクロ化学チップ。
【請求項７】
前記透光性樹脂が、硬度４〜１１、タック性３〜５である請求項５記載のマイクロ化学チップ。
【請求項８】
セラミックスからなり、複数の供給流路と、該複数の供給流路に結合された反応部と、該反応部に連結された検出部とを有する基体と、
前記基体の前記検出部を覆うように設けられた透光性部材とを備えているマイクロ化学チップ。
【請求項９】
前記複数の供給流路、前記反応部および前記検出部を含む流路が形成されたセラミックス層と、
該セラミックス層上に形成され、前記検出部に対応する部位に、前記透光性部材が設けられた開口部を有する他のセラミックス層とを備えている請求項８記載のマイクロ化学チップ。
【請求項１０】
前記透光性部材が、前記他のセラミックス層の前記開口部に嵌め込まれている請求項９記載のマイクロ化学チップ。
【請求項１１】
前記基体の表面に設けられたセラミックスからなる蓋体を備え、
該蓋体の前記基体の前記検出部に対応する部位に前記透光性部材が設けられている請求項８記載のマイクロ化学チップ。
【請求項１２】
前記基体および前記蓋体が、焼結により一体化されている請求項１１記載のマイクロ化学チップ。
【請求項１３】
前記透光性部材が、透光性樹脂からなる請求項８記載のマイクロ化学チップ。
【請求項１４】
前記透光性樹脂が、シリコーン樹脂である請求項１３記載のマイクロ化学チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基質や試薬等の流体の化学反応行い、反応結果を検出することのできるマイクロ化学チップに関し、特に微小な流路を備えたマイクロ化学チップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、化学技術やバイオ技術の分野では、試薬に対する反応や試料の分析等を微小な領域で行うための研究が行われており、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて化学反応や生化学反応、試料の分析等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等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。例えば、シリコン、ガラスまたは樹脂から成る1つの基体に、試料や試薬等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、マイクロ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、特許文献２）。【０００４】
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３）。これらのマイクロ化学チップでは、マイクロ流路は所定の位置で合流または分岐しており、合流部で流体の混合が行われ、また分岐部で流体の分離が行われる。【０００５】
具体的な用途として、マイクロ化学チップは、血液中の血糖値の測定、検査用のＤＮＡと既知のＤＮＡの二本鎖の形成反応（ハイブリダイゼーション）、ダイオキシン類，ＰＣＢ類の環境有害物質の検出等を行うことができる。【０００６】
マイクロ化学チップでは、従来のシステムに比べ、機器や構造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。【０００７】
しかしながら、上述した従来のマイクロ化学チップは、基体がシリコン、ガラスまたは樹脂から成っていることから、流路を形成する際には、ＭＥＭＳ技術を用いたエッチング加工が必要である。例えば、特許文献４に記載の技術では、シリコン基板に対するエッチングを何度も繰り返し行うことによって流路内に突起部を有するマイクロチップを製造している。従って、生産性が悪く、また製造原価も高くなってしまうという問題がある。【０００８】
シリコン、ガラスまたは樹脂から成る基体を用いたマイクロ化学チップにおいては、ヒータ、電極、電気回路等の形成に際し、蒸着等の方法が用いられるが、金属材料との接着強度が低いために信頼性に劣る。
【特許文献１】特開２００２−２１４２４１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３３７９２号公報
【特許文献３】特開２００１−１０８６１９号公報
【特許文献４】特開２００２−２３３７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、信頼性および検査精度の向上を図ることができるマイクロ化学チップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のマイクロ化学チップは、セラミックスからなる基体と、透光性部材とを備えている。セラミックスからなる基体には、流路が形成されており、流路の上流に設けられた流体の供給部と、流路の供給部より下流側に設けられた流体の反応部と、流路の反応部より下流側に設けられた検出部とを有する。透光性部材は、基体の検出部を覆うように設けられている。【００１１】
また、本発明のマイクロ化学チップは、セラミックスからなり、複数の供給流路と、複数の供給流路に結合された反応部と、反応部に連結された検出部とを有する基体と、基体の検出部を覆うように設けられた透光性部材とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のマイクロ化学チップは、このような構成により、信頼性および検査精度の向上を図ることができる。すなわち、本発明のマイクロ化学チップは、耐薬品性、耐熱性に優れたセラミックスからなる基体に流路が形成されていることにより、信頼性の向上を図ることができるとともに、検出部を覆うように透光性部材が設けられていることにより、例えば光学的手法により反応生成物の検査を行なうことができ、検査精度の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明のマイクロ化学チップの実施の形態の１例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のマイクロ化学チップのＩ−Ｉ線における断面図である。
【図２】（ａ）は本発明のマイクロ化学チップの実施の形態の他の例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のマイクロ化学チップのII−II線、III−III線およびIV−IV線における断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は積層される各グリーンシートの加工状態を示す平面図である。
【図４】図３のグリーンシートを積層した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、本発明のマイクロ化学チップ１は、流路１２が形成されたセラミックスからなる基体１１と、透光性部材１９とを備えている。基体１１の流路１２には、流体の供給部１３、反応部１４、検出部１７および排出部１５が設けられている。透光性部材１９は、基体１１の検出部１７を覆うように設けられている。【００１５】
図１（ａ）（ｂ）に示したマイクロ化学チップ１において、流路１２は、セラミックスからなる基体１１の表面に形成されており、基体１１の表面に流路１２を覆うようにセラミックスからなる蓋体１６が設けられている。蓋体１６の基体１１の検出部１７に対応する部位には開口部１８が形成されており、開口部１８に透光性部材１９が設けられている。蓋体１６の基体１１の供給部１３および排出部１５に対応する部位に、それぞれ開口部が設けられている。反応部１４における流路１２の下方にヒータ等の加熱手段が設けられている。【００１６】
基体１１および蓋体１６は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、ムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体からなる。耐熱性および耐薬品性を考慮するとアルミナ質焼結体が好ましい。
透光性部材１９は、シリコーン樹脂等の透光性樹脂、ガラス、アクリル、石英、サファイアまたはプラスチックからなり、特に透光性樹脂であるとよい。【００１７】
本発明のマイクロ化学チップ１において、供給部１３から流体が流入されて、反応部（処理部）１４において化学反応等の処理が施される。化学反応等の処理が施された流体は、検出部１７において光学的手法等により検査され、排出部１５からマイクロ化学チップ１の外部へ取り出される。【００１８】
例えば、反応部１４に試薬を固定しておき、基質（遺伝子、細胞等の生体物質等）を含む流体を供給部１３から流入させて、反応部１４において基質と試薬とを反応させる。検出部１７において、反応後の反応生成物を光学的手法等により検査し、検出部１７を通過した反応生成物を排出部１５から取り出す。【００１９】
本発明のマイクロ化学チップ１は、セラミックスからなる基体１１と、基体１１の検出部１７を覆うように設けられた透光性部材１９とを備えていることにより、信頼性および検査精度の向上を図ることができる。すなわち、本発明のマイクロ化学チップ１は、耐薬品性、耐熱性に優れたセラミックスからなる基体１１に流路１２が形成されていることにより、信頼性の向上を図ることができるとともに、検出部１７を覆うように透光性部材１９が設けられていることにより、例えば光学的手法により反応生成物の検査を行なうことができ検査精度の向上を図ることが可能となる。【００２０】
また、本発明のマイクロ化学チップ１は、基体１１がセラミックスからなることにより、エッチング加工のような煩雑な加工を必要としないため、信頼性の高い流路１２を形成することができる。【００２１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るマイクロ化学チップは、図１に示したマイクロ化学チップ１において、透光性部材１９が、透光性樹脂上に、透光性樹脂よりも硬度が高い他の透光性部材が積層されて構成されている。【００２２】
このような構造としては、例えばシリコーン樹脂上に、ガラス、アクリル、石英、サファイア、プラスチック等が積層された構造が挙げられ、生産性および透光性部材１９の強度を考慮すると、特にシリコーン樹脂上にガラスが積層された構造がよい。【００２３】
検出部１７を覆う透光性部材１９による検出部１７の封止性を向上させるためには、透光性樹脂の硬度が硬度試験装置（エラストロン社製、製品名「ゴム硬度計  型式ＥＳＣ」）による硬度試験（日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ  ０１０１  スプリング式アスカーＣ型）で加圧面が密着した直後の測定で、硬度が４〜１１で、タック性がタック性試験装置（バンセイ社製、製品名「粘着タック試験器  型式ＬＳＴ−５７」）によるボールタック試験（ＪＩＳ  Ｚ  ０２３７）で３０度傾斜面における球転法の測定で３〜５であることが好ましい。【００２４】
透光性樹脂の硬度が１１を超えると、表面に凹凸を有する基体１１に透光性部材１９を密着させることが困難となり、流体が漏れる可能性が高まる。硬度が４未満であると、透光性部材１９がたわみ、流路１２や検出部１７に垂れ込んでしまう可能性がある。【００２５】
透光性樹脂のタック性が５を超えると、反応後の流体中の微粒子が透光性部材１９の表面に付着し、反応性生物の検出の精度が低下する可能性がある。タック性が３未満であると、基体１１と透光性部材１９との接着性が低くなり、これらの界面に隙間が生じ、封止性が低下する可能性がある。【００２６】
流路１２の断面積を維持して正確な流量で反応を行なわせるためには、透光性樹脂上に積層される他の透光性部材の硬度が、硬度試験装置（エラストロン社製、製品名「ゴム硬度計  型式ＥＳＣ」）による硬度試験（日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ  ０１０１  スプリング式アスカーＣ型）において、加圧面が密着した直後の測定で硬度が１２以上であることが好ましい。【００２７】
透光性樹脂上に積層される他の透光性部材の硬度が１２未満であると、流路１２を流れる流体により、流路内の圧力が増加して透光性部材１９が変形する可能性がある。
最も硬度が小さいヌープ硬さ１級のガラスであても、硬度試験装置（エラストロン社製、製品名「ゴム硬度計  型式ＥＳＣ」）による硬度試験（日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ  ０１０１  スプリング式アスカーＣ型）において、加圧面が密着した直後の測定で硬度が１２である透光性樹脂の硬度を下回ることはない。【００２８】
基体１１の表面の算術平均粗さ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）は５μｍ以下であることが好ましく、０．０５〜５μｍの範囲であることがより好ましい。基体１１の表面の算術平均粗さが５μｍを超えると、検出部１７を覆う透光性部材１９を、表面に凹凸を有する基体１１に密着させることが困難となり、流体が漏れる可能性が高まる。表面の算術平均粗さが０．０５μｍ未満であると、封止性はより向上するが、一般にセラミックスの表面を鏡面にするためには、焼成後に研磨加工等の後加工が必要となり、加工によって流路１２や検出部１７が変形し、または汚染される可能性がある。
ヒータ等の加熱手段を必要としない場合であれば、蓋体１６が透光性部材１９で形成された構造であってもよい。【００２９】
マイクロ化学チップ１では、供給部１３から流体を注入する際に、マイクロシリンジ等で流体を注入することによって、流体を供給部１３から排出部１５まで送ることができる。外部に設けられたポンプ等で流体に圧力を加えながら注入することによって、流体を供給部１３から排出部１５まで送ることもできる。また、供給部１３から流体を注入した際に、排出部１５からマイクロシリンジ等で吸引することによって送液することもできる。【００３０】
実施の形態１に係るマイクロ化学チップは、このような構成により、基体１１の流路１２を流れる流体により流路１２内の圧力が増加し、透光性部材１９の変形を低減させ、流路１２の規定の断面積を維持して正確な流量で反応を行うことができる。【００３１】
すなわち、基体１１がセラミックスから成り、その表面の検出部１７を覆う透光性部材１９が、透光性樹脂上に、透光性樹脂よりも硬度が高い他の透光性部材が積層されて成ることにより、耐薬品性および耐熱性に優れ、検出精度を向上させたマイクロ化学チップを提供することができる。【００３２】
（実施の形態２）
図２に示すように、本発明の実施の形態２に係るマイクロ化学チップ２は、セラミックスからなる基体２１とセラミックスからなる蓋体２６を備えている。基体２１には、流路２２と、複数の供給部２３ａ，２３ｂと、反応部（処理部）２４と、検出部２７と、排出部２５とが設けられる。供給部２３ａは、供給流路２７ａと、供給流路２７ａの端部に設けられている供給口２６ａと、供給流路２７ａの上方に設けられているマイクロポンプ２８ａとを含む。同様に、供給部２３ｂは、供給流路２７ｂと、供給流路２７ｂの端部に設けられている供給口２６ｂと、供給流路２７ｂの上方に設けられているマイクロポンプ２８ｂとを含む。供給口２６ａ，２６ｂは、外部から供給流路２７ａ，２７ｂ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。検出部２７には、目視や顕微鏡や分光分析等の光学的な手法で検査を行うことができるように透光性部材２９が開口部２８に嵌着されている。排出部２５は、流路２２から被処理流体を外部に排出することができるように開口されている。【００３３】
基体２１の内部であって反応部２４の流路２２の下方には、ヒータ３９が設けられている。反応部２４の流路２２は、ヒータ３９の上方を複数回数通過するように、折り返して形成される。基体２１の表面には、ヒータ３９と外部電極とを接続するための配線（図示せず）がヒータ３９から導出されている。この配線は、ヒータ３９よりも抵抗値の低い金属材料で形成されている。【００３４】
マイクロ化学チップ２は、複数の供給部２３ａ，２３ｂから流路２２に被処理流体をそれぞれ流入させて、合流させ、必要に応じて反応部２４においてヒータ３９を用いて流路２２を所定の温度に加熱し、流入された複数種類の被処理流体を反応させ、得られた反応生成物を検出部２７で検出を行った後、排出部２５から外部に排出される。【００３５】
例えば、供給部２３ａから原料となる化合物を含む被処理流体を流入させ、供給部２３ｂから試薬を含む被処理流体を流入させ、反応部２４の流路２２をヒータ３９で加熱すれば、化合物の合成を行うことができる。検出部２７において、得られた化合物（反応生成物）を開口部２８に嵌着された透光性部材２９を介して顕微鏡で検査し、その後、排出部２５から反応生成物を排出する。【００３６】
流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの断面積は、供給部２３ａ，２３ｂから流入される検体、試薬または洗浄液等を効率よく送り混合させるために、２．５×１０-3ｍｍ2以上１ｍｍ2以下であることが好ましい。流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの断面積が１ｍｍ2を超えると、送られる検体、試薬または洗浄液の量が多くなりすぎるので、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られない可能性がある。流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの断面積が２．５×１０-3ｍｍ2未満であると、マイクロポンプ２８ａ，２８ｂによる圧力の損失が大きくなる。【００３７】
流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂの幅ｗは、効率的な送液および小型化の観点から、５０〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜５００μｍである。流路２２および供給流路２７ａ，２７ｂ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。幅と深さの関係は、短辺長（深さ）／長辺長（幅）≧０．４が好ましく、より好ましくは短辺長／長辺長≧０．６である。短辺長／長辺長＜０．４では、圧力損失が大きくなり、送液に問題が生じる。【００３８】
次に、図２に示したマイクロ化学チップ２の製造方法について説明する。図３は、セラミックグリーンシート３１，３２，３３の加工状態をそれぞれ示す平面図である。図４は、セラミックグリーンシート３１，３２，３３を積層した状態を示す断面図である。【００３９】
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等を添加して泥漿にし、これをドクターブレード法またはカレンダーロール法等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（セラミック生シートで、以下グリーンシートともいう）を形成する。原料粉末としては、例えば、基体２１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、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等を用いる。本例では、このようにして形成されるグリーンシートを３枚用いる。【００４０】
図３（ａ）に示すように、グリーンシート３１に、供給口２６ａ，２６ｂとなる貫通孔３４ａ，３４ｂ、検出部２７となる貫通孔３８、排出部２５となる貫通孔３５を形成する。
図３（ｂ）に示すように、グリーンシート３２に、例えば、型で押圧し、溝３６を形成する。型で押圧する際の圧力は、グリーンシートに形成される前の泥漿の粘度に応じて調整される。例えば、泥漿の粘度が１〜４Ｐａ・ｓである場合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。【００４１】
図３（ｃ）に示すように、グリーンシート３３の表面に、導電ペーストをスクリーン印刷法等によって所定の形状に塗布することによって、ヒータ３９及び外部電源接続用の配線パターン３７を形成する。導電ペーストは、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等の金属材料粉末に、適当な樹脂バインダおよび溶剤を混合して得られる。ヒータ３９を形成する導体ペーストには、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。【００４２】
図４に示すように、ヒータ３９の形成されたグリーンシート３３の表面に、溝３６の形成されたグリーンシート３２を積層し、グリーンシート３２の表面に、溝３６を覆うように貫通孔３４ａ，３４ｂ，３５，３８の形成されたグリーンシート３１を積層する。積層されたグリーンシート３１，３２，３３を、例えば約１６００℃で焼成して焼結一体化させる。【００４３】
貫通孔３４ａ，３４ｂ，３５，３８が形成された表面側の予め定められる位置に、例えばチタン酸ジルコン酸塩（ＰＺＴ；組成式Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）等の圧電材料を貼り付け、マイクロポンプ２８ａ，２８ｂを形成する。圧電材料は、印加された電圧に応じて伸縮することによって流路２２の上方の蓋体２６を振動させることができるので、送液を行うマイクロポンプ２８ａ，２８ｂとして機能する。【００４４】
貫通孔３８に、貫通孔３８の大きさに合わせて形成された透光性部材２９を嵌め込む。
透光性部材２９は、例えばシリコーン樹脂等の透光性樹脂からなることが好ましい。
透光性樹脂は、硬度が硬度試験装置（エラストロン社製、製品名「ゴム硬度計  型式ＥＳＣ」）による硬度試験（日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ  ０１０１  スプリング式アスカーＣ型）で加圧面が密着した直後の測定で硬度が４〜１１で、タック性がタック性試験装置（バンセイ社製製品名「粘着タック試験器  型式ＬＳＴ−５７」）によるボールタック試験（ＪＩＳ  Ｚ  ０２３７）で３０度傾斜面における球転法の測定で３〜５であるとよい。
透光性部材２９は、透光性樹脂上にガラスが積層されたものでもよい。【００４５】
このように、本例のマイクロ化学チップ２の製造方法では、グリーンシート３２の表面に溝３６を形成した後、溝３６を覆うようにグリーンシート３１を積層し、積層したグリーンシート３１，３２，３３を焼成して焼結一体化させることによって、流路２２を有する基体２１を形成する。セラミックスは耐薬品性、耐熱性に優れ、同時焼結によるヒータ、電極、電気回路等の形成、内蔵が可能であり、流路２２の３次元構造に必要な多層化が容易である。さらに、検出部２７を覆う透光性部材２９が、セラミックスから成る蓋体２６の基体２１の検出部２７に対向する部位に形成された開口部２８に嵌着されている場合、マイクロ化学チップ２内の検出部２７で目視や顕微鏡や分光分析等の光学的な手法で反応等の結果を容易に検出することができるので、本発明のマイクロ化学チップ２は種々の条件で使用することができる。【００４６】
本実施形態のマイクロ化学チップ２は、２つの供給部２３ａ，２３ｂを有するが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、供給部の供給流路は１箇所で合流するように設けられる必要はなく、流路２２の異なる位置において供給流路が結合されてもよい。ヒータ３９は、１箇所に設けられているが、これに限定されることなく２箇所以上に設けられていてもよい。このように、３つ以上の供給部が設けられ、ヒータが２箇所以上に設けられることによって、さらに複雑な反応を制御することができる。【００４７】
本形態のマイクロ化学チップ２の製造方法では、基体２１の流路２２は、溝３６が形成されたグリーンシート３２と、溝３６を覆うように積層されるグリーンシート３１との２枚のグリーンシートから形成されているが、これに限定されることなく、３枚以上のグリーンシートから形成されてもよい。この場合、２枚以上のグリーンシートに溝３６を形成し、異なるグリーンシートにそれぞれ形成された溝３６を連通するための貫通孔を形成する。例えば、流路２２を３枚のグリーンシートから形成する場合、以下のようにして基体を形成する。１枚目のグリーンシートに、図３（ａ）に示すグリーンシート３１と同様に、２枚目のグリーンシートに形成される溝３６に連通する貫通孔を形成する。２枚目および３枚目のグリーンシートの表面を、所定形状の型で押圧し溝３６を形成する。また２枚目のグリーンシートに、２枚目および３枚目のグリーンシートにそれぞれ形成された溝３６を連通するための貫通孔を形成する。【００４８】
溝３６が形成されたグリーンシートの表面に、溝３６を覆うように、別のグリーンシートを積層する。すなわち、３枚目のグリーンシートの表面に、３枚目のグリーンシートの形成された溝３６を覆うように２枚目のグリーンシートを積層し、２枚目のグリーンシートの表面に、２枚目のグリーンシートに形成された溝３６を覆うように１枚目のグリーンシートを積層する。このとき、２枚目のグリーンシートに形成された溝３６と３枚目のグリーンシートに形成された溝３６とが、２枚目のグリーンシートに形成された貫通孔で連通するように、各グリーンシートを積層する。このように積層されたグリーンシートを、上述の基体２１を形成する場合と同様に、所定の温度で焼結させることによって基体２１を形成する。このようにして形成された基体２１では、流路２２が立体的に（３次元に）形成される。【００４９】
マイクロ化学チップ２における流路２２を流れる被処理流体は層流になるため、複数の被処理流体を混合するために流路を平面的に合流させた場合、被処理流体の混合は拡散によってのみ起こり、十分に混合するまで長い距離が必要になるが、合流部の下流部近傍の流路２２を立体的に形成することで、複数の被処理流体を容易に混合することが可能になる。【００５０】
流路２２の部分を４枚のグリーンシートから形成する場合、２枚目および４枚目のグリーンシートに溝部を形成するとともに、２枚目および３枚目のグリーンシートに、２枚目および４枚目のグリーンシートにそれぞれ形成された溝３６を連通するための貫通孔を形成し、４枚目のグリーンシートの表面に、３枚目、２枚目および１枚目の順にグリーンシートを積層して焼成すればよい。【００５１】
マイクロポンプ２８ａ，２８ｂとして機能する圧電材料は、積層されたグリーンシートの焼成後に貼り付けられるけれども、前述のＰＺＴのようなセラミック圧電材料を用いる場合、グリーンシート３１の予め定められる位置にセラミック圧電材料を取り付けた後、同時に焼成することもできる。【００５２】
［実施例］
本発明のマイクロ化学チップの実施例を以下に説明する。本実施例で用いたマイクロ化学チップの評価用サンプルは、まずドクターブレード法によって酸化アルミニウム原料から成る泥漿の粘度が２Ｐａ・ｓのグリーンシートを作製した。このグリーンシートを２枚用いて、蓋体と成る１枚目のグリーンシートに、直径２ｍｍの供給部と排出部、およびそれらの間に長さ５ｍｍ，幅５ｍｍの検出部となる予め定められる位置に、基体と成る２枚目のグリーンシートに形成される流路に連通する貫通孔を金型打ち抜きにより形成した。
次に、２枚目のグリーンシート表面に金型を５ＭＰａの圧力で押圧し、幅が１００μｍ、深さが１００μｍ、長さが５ｃｍの直線状の流路を形成した。【００５３】
その後、２枚目のグリーンシートの表面に１枚目のグリーンシートを積層し、温度約１６００℃で焼成して焼結一体化させて、幅が４０ｍｍ、長さが７０ｍｍ、厚さが１ｍｍの外形寸法で、焼成後の表面の算術平均粗さＲａが５μｍであるセラミックスから成るマイクロ化学チップ、また焼成後に表面を物理的に粗面化して算術平均粗さＲａが６μｍとなるセラミックスから成るマイクロ化学チップをそれぞれ作製した。なお、算術平均粗さはＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４の規格によるものであり、カットオフ値を２．５ｍｍ、評価長さを１２．５ｍｍとした。【００５４】
さらに、検出部の開口部に長さ５ｍｍ，幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのシリコーン樹脂、あるいは厚さ０．２５ｍｍのシリコーン樹脂に積層材としてそれぞれ厚さ０．２５ｍｍのガラス、アクリルを積層した蓋部を嵌着した。シリコーン樹脂はポリジメチルシロキサンから成り、硬化剤の塗布量によって架橋度を変える方法と熱処理条件とによって硬度を２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３の種々の値とし、タック性を２，３，４，５，６，７の種々の値としたシリコーン樹脂をそれぞれ作製した。【００５５】
シリコーン樹脂の硬度は、硬度試験装置（エラストロン社製、製品名「ゴム硬度計型式ＥＳＣ」）による硬度試験（日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ  ０１０１  スプリング式アスカーＣ型）で加圧面が密着した直後を測定し、タック性はタック性試験装置（バンセイ社製、製品名「粘着タック試験器ＬＳＴ−５７」）によるボールタック試験（ＪＩＳ  Ｚ  ０２３７）の３０度傾斜面における球転法で測定した。【００５６】
以上のようにして作成した表１に示す各評価用サンプルについて、平均粒径５μｍのアクリル製の白色ビーズを含む純水をマイクロシリンジで０．１ｃｍ３／分の流量で供給口から注入し、検出部の開口部に嵌着した透光性材料とセラミックスの流路との界面を１０〜１００倍の実体顕微鏡を用いて観察し、水漏れの検査と透光性材料から成る蓋部材の変形状態を観察した。焼成後に表面を物理的に粗面化して算術平均粗さが５μｍとされたセラミックスから成る基体を用いたマイクロ化学チップの結果を表１に示す。【００５７】
表１において、封止性の欄の「Ａ」は、検出部の開口部に嵌着した透光性材料から成る蓋部材とセラミックスから成る基体の流路との界面からの純水のしみ出し、漏れ出しが発生していないものを示す。また、「B」は、蓋部材と流路との界面から純水がしみ出したものを示す。また、「C」は、蓋部材と流路との界面から純水が漏れ出して、排出部まで純水が流れないものを示す。また、蓋の変形の欄の「Ａ」は、検出部の開口部に嵌着した蓋部材が変形しなかったものを示す。また、「B」は、流路内の圧力増加によって蓋部材に変形が生じたものを示す。「C」は、蓋部材に変形が生じ、さらに流路内の圧力増加に耐えられずに純水のしみ出し、漏れ出しが生じたものを示す。【００５８】
【表１】
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【００５９】
表１より、硬度が４〜１１でタック性が４のシリコーン樹脂上に、ガラス、アクリルをそれぞれ積層した蓋部材を用いた評価用サンプルは、検出部の開口部に嵌着した蓋部材と流路との界面からの純水のしみ出し、漏れ出し、そして蓋部材の変形は発生しないことを確認した。【００６０】
次に、積層材としてガラスを使用し、表２に示すようにシリコーン樹脂の硬度、タック性を種々の値とした各評価用サンプルについて、平均粒径５μｍのアクリル製の白色ビーズを含む純水をマイクロシリンジで０．１ｃｍ3／分の流量で供給口から注入し、検出部の開口部に嵌着した蓋部材と流路との界面を１０〜１００倍の実体顕微鏡を用いて観察し、水漏れの試験を行った。焼成後に表面を物理的に粗面化して算術平均粗さが６μｍとされたセラミックスから成る基体を用いたマイクロ化学チップの結果を表２に示す。【００６１】
表２において、「B」は、検出部の開口部に嵌着した蓋部材と流路との界面から純水がしみ出したものを示す。また、「C」は、蓋部材と流路との界面から純水が漏れ出して、排出部まで純水が流れないものを示す。【００６２】
【表２】
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【００６３】
表２より、基体の表面の算術平均粗さが６μｍの場合、シリコーン樹脂の硬度やタック性を変えても検出部の開口部に嵌着した蓋部材と流路との界面から純水がしみ出し、あるいは漏れ出してしまい、封止性に問題が発生することが確認された。【００６４】
次に、焼成後の表面の算術平均粗さが５μｍである各評価用サンプルについて、同様の水漏れの試験を行った。その評価結果を表３に示す。
表３において、「Ａ」は、検出部の開口部に嵌着した蓋部材と流路との界面からの純水のしみ出し、漏れ出しが発生していないものを示す。また、「B」は、蓋部材と流路との界面から純水がしみ出しているものを示す。また、「C」は、蓋部材と流路との界面から純水が漏れ出して、排出部まで純水が流れないものを示す。【００６５】
表３より、本発明品である、基体の表面の算術平均粗さが５μｍ以下で、硬度が４〜１１でタック性が３〜５のシリコーン樹脂上に、シリコーン樹脂よりも硬度が高いガラスを積層して成る蓋部材を用いた評価用サンプルは、検出部の開口部に嵌着した蓋部材と流路との界面からの純水のしみ出し、漏れ出しは発生しないことを確認した。【００６６】
【表３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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