专利名称：微型反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在微型流体器件系统中所使用的微型反应器。
背景技术：
目前，微型反应器、化学芯片、生物芯片、Lab-on-a-chip(芯片实验室)、纳米芯片等，使用非常少量的溶液来进行反应、分离、分析的技术极为盛行。特别是为了同时进行多种生化反应，提出了利用微型反应器的技术(参照特开平10-337173号公报)。该微型反应器用于微观领域的化学反应实验、药品的开发、人工脏器开发、基因·DNA分析工具、微流体工程学的基础分析工具等。
使用了微型反应器的化学反应由于例如装置整体小，对装置整体即使在热效率极高、需要进行温度控制的反应也使用微型反应器的话，有可以易于进行温度控制的优点，对需要进行精密的温度控制的反应或需要急速地加热或冷却的反应也能够容易进行。此外，微型反应器在微小空间中进行反应，例如，在有机溶媒和水的液·液界面、液体和器壁的固·液界面，由于任一场合与液体的体积相比，界面的面积的比例非常大，所以分子移动速度快，能够有效地进行不均匀的反应。
并且，微型反应器其反应器(反应槽)的容积微小，能够抑制反应所用的样品(反应试剂或试样等)的量和成本，通过使反应尺度小至生成物的分析能力的界限，能够减小对环境的影响。
以上那种微型反应器通过用超声波、热、压力、以及化学处理把形成通道(流路)和反应器(反应槽)的基材与另外做成的形成溶液的注入口和送出口等的基材粘接起来，做成主要的外观形状。此时，上述基材的材质通常由氧化硅、石英玻璃、硼硅酸玻璃或陶瓷等的无机物、或者聚碳酸酯、聚丙烯酰胺凝胶等塑料、硅橡胶或硅素树脂等有机物形成。
此外，上述基材通过干法刻蚀或湿法刻蚀等化学处理、或者激光、原子束、离子束等能量束处理形成微小的通道(流路)或反应器(反应槽)。此外，微型反应器为塑料时，也可以在形成相当于流路的凸部的模具中流入溶化的树脂，使用注射成型法来制作。
通道(流路)宽度因用途而不同，通常为40～500μm左右。并且，有时设计通道(流路)宽度为2～40μm左右的微小流路。还有，通道(流路)深度通常为0.6～500μm。
如上所述，微型反应器由于通道(流路)或反应器(反应槽)的容积微小，从而要求与通常的反应容器不同的分子的处理。因此，在原有的微型反应器中，主要通过微泵、电泳等输液方法向通道(流路)或反应器(反应槽)输送样品，但对于具有微小且复杂的通道(流路)的微型反应器来说，上述输液方法的正确且迅速的流量控制和排出量的增减是困难的。
特别是，在使用原有的微泵时，驱动部和腔室部是分开的泵结构，由于泵结构体自身的刚性不高，所以，假如泵的共振频率不足够高的话，驱动时易于发生晃动，进行精密控制(例如，输送或振动(统称为驱动)流路内的液体或固体)时，输送的话不能高速驱动，振动的话不能以高频率驱动。此外，把多个输液机构集成化到微型反应器上时，由于一个个安装输液机构，从而会有不仅集成率不能提高，而且生产性也差的问题。
发明内容
本发明是鉴于以上原有技术的问题而提出来的，其目的在于提供，把向通道(流路)内的吐出力优良、并且能够瞬时地以高的精度控制输液的多个微泵集成在一起，同时，分别制造一体形成有集成了的微泵的微泵单元和主要具备通道(流路)、反应器(反应槽)、注入口以及送出口的反应器单元后，通过粘贴在一起，生产性以及通用性良好的微型反应器。
即，根据本发明，提供一种微型反应器，其使具备由微型通道组成的流路、与该流路连接的反应器、把样品输送到该流路或与其连接的反应器内的注入口、从该反应器回收反应后的样品的送出口的第1基板，以该注入口以及/或者该送出口对应的方式，与一体形成有至少一个以上微泵的第2基板粘贴在一起而一体化，其特征在于，该微泵具备在内表面具有由陶瓷形成的腔室的基体、在该基体的外表面上具备利用薄膜形成法形成的电极以及压电/电致伸缩层的压电/电致伸缩工作部、通过由该压电/电致伸缩工作部在该腔室内产生的压力输送或接收该腔室内的样品的至少2个以上的连接口。
此时，在本发明中，第1基板较好是具备预先规格化注入口以及/或者送出口的可配置位置。此外，在本发明中，第2基板可以具备比第1基板的注入口以及/或者送出口的数目更多的微泵，也可以具备至少连接有2个以上的微泵的微泵。并且，在本发明中，第2基板最好粘贴在第1基板的整个面或部分地粘贴。在此，第1基板和第2基板的粘贴界面部的厚度较好是0.1μm～10μm。另外，在本发明中，第1基板的材质是塑料，并且第2基板的材质较好是陶瓷。此外，第1基板以及第2基板的材质也可以是陶瓷。
图1是表示本发明的微型反应器的一个例子的正视图。
图2是图1的A-A截面图。
图3是表示本发明使用的第2基板的一个例子的主要部分放大截面图。
图4(a)是本发明使用的微泵单元的一个例子的正视图。
图4(b)是图4(a)的A-A截面图。
图5(a)是本发明使用的微泵单元的其它例子的正视图。
图5(b)是图5(a)的A-A截面图。
图5(c)是图5(a)的B-B截面图。
图6是表示本发明使用的微泵的一个例子的纵截面说明图。
图7(a)是本发明的微泵的示意截面图。
图7(b)是原有的微泵的示意截面图。
图8是表示本发明使用的第2基板的其它例子的主要部分放大截面图。
图9是表示本发明的微型反应器的正视图。
图10是图9的A-A截面图。
具体实施例方式
本发明的微型反应器是使具备由微型通道组成的流路、与流路连接的反应器、把样品输送到流路或与其连接的反应器内的注入口、从反应器回收反应后的样品的送出口的第1基板以注入口以及/或者送出口对应的方式与一体形成有至少一个以上微泵的第2基板粘贴在一起而一体化，微泵具备在内表面具有由陶瓷形成的腔室的基体、在基体的外表面上具备利用薄膜形成法形成的电极以及压电/电致伸缩层的压电/电致伸缩工作部、通过由压电/电致伸缩工作部在腔室内产生的压力输送或接收腔室内的样品的至少2个以上的连接口。
此时，本发明的微型反应器的主要特征是采用陶瓷一体型泵作为形成于第2基板(微泵单元)的微泵。这样，不需要一个一个组装泵之类精密组装，能够对陶瓷基板采用胶带成型、模具冲裁，压电/电致伸缩体可采用印刷、溅射制膜工艺，不仅可一次在基板上形成多个泵，还可适用于大量生产。
此外，本发明的微型反应器的主要特征是采用塑料作为第1基板(反应器单元)。这样，本发明中使用的第1基板(反应器单元)由于DNA等亲水性的活体物质不吸附在流路(通道)或反应槽(反应器)的表面，从而适合于处理，并且不会阻塞流路(通道)及妨碍样品的流动，也适合于大量生产。
并且，本发明的微型反应器的主要特征是，通过组合大量生产的第1基板(反应器单元)以及第2基板(微泵单元)，能够对应多品种少量的最终制品。此时，由于第1基板(反应器单元)是具备预先规格化了注入口以及/或者送出口的可配置位置的基板，此外，第2基板(微泵单元)是预先具备比第1基板的注入口以及/或者送出口的数目更多的微泵的基板，所以，即使各基板个别设计(反应系统变更等)有变更也能够容易对处。
从上可知，本发明的微型反应器能够把向通道(流路)宽度为2～500μm(尤其是2～40μm)的通道(流路)内的排出力优良、并且能够瞬时地以精密的精度控制输送液的多个微泵集成起来，同时，分别制造一体形成有集成化了的微泵的微泵单元和主要具备有通道(流路)、反应器(反应槽)、注入口以及送出口的反应器单元后，通过粘贴，生产性以及通用性都优良。
以下，基于附图来详细说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的微型反应器的一个例子的正视图。图2是图1的A-A截面图。本发明的微型反应器如图1以及图2所示，是使一体形成有至少1个以上的微泵10的第2基板(微型反应器单元14)30与具备由微型通道组成的流路5、9、与流路5连接的反应器6、把样品输送到流路5、7或与之连接的反应器6内的注入口8、从反应器6回收反应后的样品的送出口9的第1基板2以注入口8以及/或者送出口9对应起来的方式粘贴起来使之一体化。另外，在上述微型反应器单元14上分别配置有向微泵10供给样品的贮槽40、42和从反应器6收放样品的收放槽44。
本发明中使用的第1基板(反应器单元)如图2所示，具备在基体的长方向排成一列而形成的由微型通道组成的2个流路、与该流路5连接的反应器6、输送样品的2个注入口8、从反应器6回收反应后的样品的1个送出口9。各注入口设在流路5的各端部，通过流路5与反应器6连接。此时，本发明中使用的第1基板较好是具备预先规格化了注入口以及/或者送出口的可能配置位置。另外，所谓注入口以及/或者送出口的可能配置位置是指例如预先划分出所定的范围。
并且，在决定了注入口以及/或者送出口的配置时，为了容易进行以下作业，较好是进一步标记好与该划分对应的位置。另外，第1基板的材质较好是由塑料形成。这是因为在使用塑料(例如没进行表面处理的树脂)作为第1基板的材质时，多数情况下其表面是疏水性的，适宜于DNA等亲水性的活体物质不吸附在表面的处理。
本发明使用的第1基板并没有特别限定，但较好是由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)形成。
此外，第1基板除了氧化锆之外也可由氧化硅、玻璃、氧化铝等陶瓷形成。这种情况下，把所得到的流路或反应器内表面改变成疏水性是重要的。这是因为一般知道在陶瓷的表面经常得到OH基作为末端基，亲水性高，在处理DNA等活体物质时，上述活体物质为亲水性，因化学亲和力而易于吸附在陶瓷表面，在微细流路内的吸附的影响因流路孔径小而相对较大，不仅妨碍流动，在极端的情况下还会堵塞流路。
其次，对本发明中使用的第1基板(反应器单元[被移动流体移动器件])的流路(槽)的形成方法进行详细说明。
(1)基板材料为陶瓷时，可对陶瓷片进行冲裁加工形成狭缝，夹住该陶瓷片通过层积陶瓷片并使之一体化来形成流路。
(2)基板材料为玻璃或硅时，可通过各向同性刻蚀或各向异性刻蚀来形成流路。
(3)也可通过对基板进行激光加工来形成流路。
(4)也可对基板进行使用了立铣刀的机械加工(machining)，形成构成流路的一部分的槽。
(5)也可对基板进行喷砂，形成构成流路的一部分的槽。
(6)也可使具有凹凸的模具处于高温，通过把该高温的模具按压到基板的表面上(即，热端突起(ホツトエンドボス))来形成构成流路的一部分的槽。
(7)也可通过精密注射成型在基板上形成流路。
但是，使用上述(4)机械加工或(5)喷砂来形成槽的话，有时会在槽的拐角部产生被称作微裂纹的加工损伤，裂纹以该微裂纹为起点发展，因该裂纹而使基体(基材)损坏。此外，有时在基材内会产生剩余应力。
对此，希望采用以下对策。
(抑制裂纹的方法)(1)对基板进行脱层处理(热处理、退火处理)，封闭表面产生的微裂纹(使之消除)，同时，释放剩余应力。
(2)在上述槽的表面形成涂层，利用涂层覆盖裂纹而使之封闭。更具体地说，在流动性高的紫外线硬化型丙烯树脂上，对基体使用浸渍等在槽的表面形成涂层，在硬化丙烯树脂前以空气或旋转栓涂层，填埋微裂纹，除去剩余的丙烯树脂。
通过对该涂层照射紫外线使涂层硬化，丙烯树脂浸透到裂纹中，形成光滑的槽表面。此外，在本发明中使用的第1基板也可以使用热膨胀系数比基板的热膨胀系数更小的材料对槽的表面进行涂层。这样，由于在槽表面施加压缩应力，从而能够阻止裂纹的发展。并且，在本发明中使用的第1基板也可以使用溅射法作为表面覆盖方法涂上特氟隆(注册商标)。这样，也可以利用特氟隆(注册商标)覆盖层使被移动体的移动速度高速化。
其次，在本发明中使用的第2基板例如如图1以及图2所示，采用一体形成有多个微泵10的微泵单元14。这样，在本发明中使用的第2基板可对应第1基板的注入口以及/或者送出口一起安装。
此外，在本发明中使用的微泵单元中的微泵的形状以及配置并不特别限定，例如，可如图4(a)(b)所示，纵横地排列圆形的微泵10，或如图5(a)(b)(c)所示，纵横地排列略椭圆形的微泵10。即，本发明中使用的微泵单元可容易地根据微泵的性能和设计改变微泵的形状和配置，同时，容易集成多个微泵。
并且，在本发明中使用的微泵单元也可以具备比第1基板的注入口以及/或者送出口的数目更多的微泵，也可具备连接有至少2个以上微泵的微泵。这样，在本发明中使用的第2基板(微泵单元)即使第1基板的注入口以及/或者送出口的配置因设计变更而改变，也能够容易处理，同时，还可自由地调整微泵的排出量(例如，通过使用支撑单元(后述)，连接形成于微泵单元的已有的微泵)。
在此，在本发明中使用的微泵如图6所示具备在内表面具有由陶瓷形成的腔室48的基体68、在基体12的外表面(振动部66)上具备利用成膜法形成的电极75、77以及压电/电致伸缩层73的压电/电致伸缩工作部78、通过利用压电/电致伸缩工作部78在腔室48内产生的压力输送腔室48内的样品的至少2个以上的连接口18。
其次，本发明的微型反应器较好是第2基板与第1基板的整个面(参照图1)或部分地(未图示)粘贴并一体化。特别是，通过使第2基板的大小为微泵10设置所需的最小限的大小，由于不会妨碍从第1基板(反应器单元)的化学反应的检测和光化学反应，从而较好。此外，本发明的微型反应器也可适当地在第2基板上设置不妨碍光学检测的通孔。
在本发明中使用的第2基板较好是在第1基板的注入口以及/或者送出口的可配置位置的一部分或全部预先配备微泵，或者，较好是配备比第1基板的注入口以及/或者送出口的数目更多的微泵。这是因为通过通道(流路)或反应器(反应槽)的图形的设计变更，能够灵活地应对注入口或送出口的设置场所的变更，同时，可灵活地应对多品种的第1基板(反应器单元)。
在此，在本发明中使用的微泵，例如如图7(a)所示，在连接微泵单元12和支撑单元20的情况下，连接部只受到相当于连接口18的截面积×压力的力，从而能够大幅降低在驱动微泵10时产生的基板12、20相互的剥离力，可把构成基板12、20之间的界面部的接合材料(例如，粘接剂)限制在所需的最小限，能够更加可靠地使基板12、20一体化。
另一方面，原有的微泵，例如，如图7(b)所示，在连接微泵单元12和支撑单元20的情况下，连接部成为被腔室48直接覆盖的形态。因此，在驱动了微泵10时，腔室48内部压力增加，该压力由于传递到腔室48的截面积(与支撑单元20的接触部)全体，从而施加在连接部的剥离力非常大，由于对基板之间的连接部施加很大的强度，从而需要增大连接部的面积，从而有不仅难以使基板之间一体化，还不能得到充分的耐久性的问题。
此外，在本发明中使用的微泵由于是陶瓷一体结构，所以刚性高，即使在产生很大的排出力的情况下，不仅耐久性优良，还不会损失压力，能够输送样品。因此，在本发明中使用的微泵例如在把样品流过具有2μm～40μm的微小流路宽度的通道时，由于施加必要的排出力，从而能够适于使用。
并且，本发明中使用的微泵，通过压电/电致伸缩体根据电压信号瞬时地变形，使泵内容积瞬时变化，由于能够产生排出力，从而能够高精度地同时控制可输送液体的多个微泵。
另外，在本发明中使用的微泵也能够适用于以下所示的用途。
(1)DNA微阵列的杂交本发明的微泵通过用于DNA微阵列的杂交反应促进，能够在微通道内搅拌DNA微阵列的杂交溶液，从而可以大幅缩短杂交时间。
在此，本发明的微泵由于是刚性的陶瓷一体型泵，所以泵可以高速驱动(振动)。这样，本发明的微泵由于在微通道内产生高速的水流，可促进水相的搅拌，从而即使微小的搅拌，可解消仅以通常的分子扩散不能达到的分子的局域化，同时，由于能够减小微通道的内部容积，从而具有以少量即可完成杂交溶液的优点。
此外，本发明的微泵由于还可以向进行杂交的微通道内喷射溶液，从而利用高速的水流还可促进杂交反应。
根据以上说明，本发明的微泵通过应用于DNA微阵列，可通过反应促进提高杂交效率，增加荧光强度，降低成本，提高数据的可靠性。
(2)液体的色谱法(高速液体色谱法[HPLC])本发明的微泵利用在芯片上形成的微通道，可以用作微量成分分析的微量HPCL用的泵。另外，本发明的微泵设置在可输送恒定流的(高压的)输液泵和微通道之间。
在此，本发明的微泵由于是刚性高的陶瓷一体型泵，通过改变施加压电/电致伸缩体(压电/电致伸缩工作部)的电压脉冲信号的频率，可对输液流施加增加了振动的调制。还有，在本发明中，压电/电致伸缩体是薄膜型的话，在制造成本和集成度等之点上特别好，但当然并不限定于此。特别是，在用于利用了杂交反应的DNA微阵列，或者应用于液体色谱法时，也可应用薄膜形态以外的方式。
在此，考虑到利用了杂交反应的用途或应用于液体色谱法的情况，还可具备压电/电致伸缩工作部以外的部件。即，在该场合，第1基板具备微通道组成的流路、与该流路连接的反应器、把样品输送到该流路或与其连接的反应器内的注入口、从该反应器回收反应后的样品的送出口，以使该注入口以及/或者该送出口对应的方式使至少一体形成有一个以上微泵的第2基板与该第1基板粘贴在一起而一体化，该微泵也可具有在内表面具有陶瓷组成的腔室和在该基体的外表面上具备压力施加机构、以利用该压力施加机构在该腔室内产生的压力输送该腔室内的该样品的至少2个以上的连接口。在此，所谓压力施加机构是例如压电/电致伸缩体，虽然薄膜型的压电/电致伸缩层的话更好，但并不限定于此，例如，也可以是具有多层结构的块状压电/电致伸缩体，利用静电力或磁力、气体的加热产生的热膨胀的都可。
例如，被分析物质是高分子时，通过使用本发明的微泵，根据施加的振动数，发生共振现象，由于在柱管内流动的高分子的速度随高分子的物理形状而变化，所以柱管内的吸附脱离速度被调制，原来，分子结构只有微小差别而不能分离的高分子的分离变得可能。此外，通过使用本发明的微泵，例如，被分析物是高分子时，通过对输液流体施加调制，由于能够利用高分子的结构使在微通道内前进的速度差产生差别，所以利用该速度差也可精密分离高分子。
还有，所谓高速液体色谱法(HPLC)，是利用固定相或移动相的相互作用的差别相互分离混合物中的成分的色谱方法中，使用填充了微小粒径的固定相的柱管，以高压输送移动相的液体色谱法，是分离度高、分析时间短的方法。
接下来，基于图6详细说明微泵单元的制作方法。首先，通过依次层积分别由陶瓷原料制作的(配置有连接口18的)基板层、(配置有腔室48的)隔离层、(构成振动部66的)薄板层，并使之一体化，制作在所定位置形成有腔室48和连接口18的基体68。
还有，在本发明中使用的微泵单元的材质并不特别限定，较好是以所定的化合物，结晶相为部分稳定甚至完全稳定的氧化锆为主要成分。在此，所谓用语[主要成份]是指在材料中作为发挥所需功能以及/或者作用的成分的起作用的成分。这样，微泵单元在薄的板厚也能有利地确保机械强度以及韧性，同时，以相对低的作动电压得到大的变位，并且可得到快速响应速度和大的产生力。
还有，所谓[部分稳定甚至完全稳定的氧化锆]包括在施加热或应力等时部分地或完全不发生结晶变化的使结晶层部分地或完全地稳定了的氧化锆。
作为该稳定氧化锆的化合物，有氧化钇、氧化铈、氧化镁、氧化钙，通过以单体或组合有至少其中一种化合物来添加、含有，使氧化锆部分或完全地稳定。并且，作为各化合物的添加含有量，较好是对于氧化钇是2mol％～7mol％，对于氧化铈是5mol％～12mol％，对于氧化镁、氧化钙是5mol％～12mol％，其中，特别把氧化钇用作部分稳定剂较好，在该场合，希望是2mol％～7mol％，更好是2mol％～4mol％。
在这种范围添加而含有的氧化钇，其主要的结晶相是立方相或主要是立方相和正交相的混晶部分稳定化，使基板具有优良的特性。此外，为了使该正交相稳定地存在，得到大的基板强度，基板的平均结晶颗粒半径变得重要。即，作为平均颗粒半径，较好是0.05μm～2μm，更好是1μm或其以下。
然后，在这种基体68的(振动部66)外表面上，利用众所周知的各种成膜法，如丝网印刷、喷涂、浸渍、涂抹等厚膜形成方法，离子束、溅射、真空蒸发、离子电镀法、CVD、电镀等薄膜形成方法来形成所定的电极膜(上下电极)75、77以及压电/电致伸缩层79。还有，这些膜的形成可以在基体68的烧结前进行，或者在烧结后进行。
此外，这样在第2基板(基板68)上成膜的各膜(电极膜75、77以及压电/电致伸缩层79)根据需要进行热处理，该热处理，可以各膜每形成一次膜就进行，或者也可以在全部的膜形成后同时进行。并且，为了提高电极膜75、77之间的绝缘可靠性，也可以根据需要在相邻的压电/电致伸缩层79、79之间形成绝缘树脂膜。
此外，作为构成该压电/电致伸缩工作部的电极膜75、77的材料，假如是可耐热处理温度以及烧结温度左右的高温氧化气氛的导体的话，没有特别的限制，例如可以是金属单体，也可以是合金，或者是绝缘性陶瓷和玻璃等，金属和合金的混合物，或者导电性陶瓷，都可以。更好的是，使用以铂金、钯、铑等高熔点贵金属类，或银-钯、银-铂金、铂金-钯等合金为主要成分的电极材料。
此外，作为构成压电/电致伸缩工作部的压电/电致伸缩层79的材料，假如是表现出压电或电致伸缩效应等电场诱导伸缩的材料的话，可以采用任何材料，可以是结晶材料，也可以是非结晶材料，或者半导体材料，电介质陶瓷材料或铁电体陶瓷材料，都可以，并且，可以是需要分极处理的材料，或不需要分极处理的材料。
并且，作为本发明中使用的压电/电致伸缩材料，较好是使用以锆钛酸铅(PZT)为主要成分的材料，以镁铌酸铅(PMN)为主要成分的材料，以镍铌酸铅(PNN)为主要成分的材料，以锰铌酸铅为主要成分的材料，以锑锡酸铅为主要成分的材料，以锌铌酸铅为主要成分的材料，以钛酸铅为主要成分的材料，或者进一步使用它们的复合材料。
此外，在这种压电/电致伸缩材料中也可以含有以镧、钡、铌、锌、铈、钙、铬、钴、锶、锑、铁、钇、钽、钨、镍、锰等的氧化物或它们的其它化合物作为添加物的材料，例如如成为PLZT系那样，在以上述PZT系为主要成分的材料中适当添加上述所定的添加物，都可以。
还有，由如上形成的电极膜75、77和压电/电致伸缩膜(层)78构成的压电/电致伸缩工作部的厚度一般在100μm以下，此外，作为电极膜75、77的厚度，一般在20μm以下，较好是在5μm以下，并且，作为压电/电致伸缩膜79的厚度，为了在低电压得到大的变位等，较好是在50μm以下，更好是在3μm以上40μm以下。此外，该压电/电致伸缩元件78，由于利用成膜法形成，利用成膜过程的优点，在基体68上隔开细微的间隔不用粘接剂等就能够同时且容易地形成多个。
如前所述，本发明的微型反应器，例如，如图2所示，能够通过使另外制作的第2基板30粘贴在第1基板2上而一体化来得到。
此时，本发明的微型反应器，例如，如图8所示，作为第2基板32，还可使用包含以下例举的部件的至少一个部件的基板，即，具备微泵单元12、分别调整各微泵10的出口形状的喷嘴孔29、使样品流过(供给以及/或者排出)各微泵10的流路27、28的支撑单元20。更详细地说，支撑单元(辅助基板)20，如图8所示，使让样品流(供给以及/或者排出)到配置在微泵单元12上的微泵10中的流路17与流路27连通。
其次，通过在流路27-腔室48之间以及腔室48-流路28之间，在支撑单元20相对于微泵单元12重合的面敞开，并且位于腔室48的正下方来分别配置连通孔，能够使[流通孔16-流路17-流路27-腔室48-流路28-喷嘴孔29]连通。
还有，在本发明中使用的支撑单元20的材质并没有特别限定，但较好是使用与微泵单元12或反应器单元(第1基板)相同的材质。这样，在本发明中使用的支撑单元20能够顺利地进行腔室48内的样品的流通，同时，由于向反应器单元2的输液口成为喷嘴口29，从而能够加压使样品喷出。
此外，本发明中使用的支撑单元20具有不替换微泵单元12的样式，通过仅变更支撑单元20，能够适当地对应反应器单元的设计变更的优点。还有，在本发明中使用的支撑单元，例如，如图8所示，在想防止样品向微泵10的倒流时，较好是在其内部设置逆止阀21。
此外，在本发明中使用的第2基板，例如，如图3所示，对微泵单元添加了支撑单元的功能，但能够小型化，同时，操作性也优良(参照图2)。
并且，本发明的微型反应器能够用以下所示的方法把第1基板和第2基板粘贴起来一体化。
(1)使粘接片介于第1基板和第2基板之间，利用该粘接片把它们粘接起来。
此时，在(1)的方法中，代替粘接片，也可以利用丝网印刷法使粘接剂形成于粘接面上。此外，在(1)的方法中，粘接后，为了强化粘接层，也可以流入紫外线硬化型丙烯树脂。
(2)在第1基板和第2基板之间设置隔离层等形成一定的间隙后，从侧面流入丙烯树脂，用该丙烯树脂使之粘接。
此时，粘接面大的情况下，较好是在基板上开通孔，使剩余在粘接部的空气排出到粘接部的外部。此外，在(2)的方法中，较好是根据粘接面积、材料调整丙烯树脂的粘性。并且，在(2)的方法中，较好是选用最适于使丙烯树脂硬化的紫外线硬化功率。这是因为功率过小的话，硬化时间过长，功率过大的话，会发生急剧的硬化反应，裂纹会进入粘接部。
还有，在(2)的方法中，也可以利用丝网印刷法形成用于丙烯流入的间隙。
还有，作为可使用的粘接剂，可选择乙烯系、丙烯系、聚酰胺系、苯酚系、苯间二酚系、尿素系、三聚酰胺系、聚酯系、环氧树脂系、呋喃系、聚氨酯系、氧化硅系、橡胶系、聚酰亚胺系、聚烯系中的任何一种。但是，选择对所使用的样品具有耐久性的粘接剂。
此外，粘接剂的样式，从量产性的观点出发，可利用喷洒涂抹、或可丝网印刷的高粘性胶型、或可冲裁加工的片型是优良的，更希望是加热时间短的热溶化粘接型、或室温硬化粘接型。并且，作为高粘性的胶型，能够使用在原来的粘接剂中混入了填充物来提高粘性的类型。
根据以上之点特别是对样品(水系)的耐久性的观点，特别适合于使用可丝网印刷的弹性环氧树脂粘接剂或硅系粘接剂，或可冲裁加工的片状热溶化型聚烯系粘接剂或聚酯系粘接剂等。还有，也可以把这些各种粘接剂在粘接面的一部分和其他部分分别使用。
并且，本发明的微型反应器，第1基板(反应器单元)和第2基板(微泵单元)的粘接界面部的厚度较好是0.1～10μm。这是因为，粘接层的厚度不到0.1μm时，基板自身的弯曲、表面粗细不能够被吸收，变薄时，基板之间接触，具有粘接层事实上不存在的可能性，因此粘接强度实质上变弱。
另一方面，粘接层的厚度超过10μm时，陶瓷的刚性变大，粘接层柔软，厚度变厚的话，压力被吸收。还有，从一般的粘接的观点来说，希望(基板为理想的平面时的)粘接层薄。因此，使用粘接层时，尽可能薄(小)，必须避免从粘接层的破损。
以下，基于实施例更详细地说明本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
(实施例)如图1所示，基于本发明的制造方法制造使用了形成有12个单位反应器的第2基板30的长20mm×宽15mm×厚3mm的微型反应器。
在此，所谓单位反应器，是如图2所示，具有3个陶瓷一体型的微泵10，各泵通过流路5、7(流路宽度50μm)与1个反应器6连接，进行样品的供给和回收。
其次，对所得到的微型反应器的基本性能进行评价。
(比较例)如图9所示，用已有的制造方法制造了形成有1个单位反应器的长10mm×宽30mm×厚3mm的微型反应器。
在此，所谓单位反应器，是如图10所示，具有3个隔膜泵50，各泵通过流路5、7(流路宽度50μm)与1个反应器6连接，进行样品的供给和回收。
其次，对所得到的微型反应器的基本性能进行评价。
(考察)在实施例中，如图1所示，与比较例(参照图9)比较，单位面积的微泵10、即单位反应器的集成度非常高，不仅价格性能比优越，根据反应器单元2的设计，通过适当地连接或分离微泵10，可容易地制作各种反应系的微型反应器。
产业上利用的可能性如上所述，本发明的微型反应器，能够集成向通道(流路)内的排出力优良并且可瞬时地以精密的精度控制输送液的多个微泵，同时，分别制造一体形成有集成化的微泵的微泵单元和主要具备通道(流路)、反应器(反应槽)、注入口以及送出口的反应器单元，通过粘贴，生产性以及通用性优良。
权利要求
1.一种微型反应器，在具备由微型通道组成的流路、与该流路连接的反应器、把样品送入该流路或与该流路连接的反应器内的注入口、从该反应器回收反应后的样品的送出口的第1基板上，以该注入口以及/或者该送出口对应的方式，粘贴一体形成有至少一个以上微泵的第2基板而使其一体化，其特征在于，该微泵具备在内表面具有由陶瓷形成的腔室的基体、在该基体的外表面上具备利用薄膜形成法形成的电极以及压电/电致伸缩层的压电/电致伸缩工作部、通过由该压电/电致伸缩工作部在该腔室内产生的压力输送该腔室内的该样品的至少2个以上的连接口。
2.根据权利要求1所述的微型反应器，其特征在于第1基板预先配备有规格化注入口以及/或者送出口的可配置位置。
3.根据权利要求1所述的微型反应器，其特征在于第2基板具备比第1基板的注入口以及/或者送出口的数目更多的微泵。
4.根据权利要求1所述的微型反应器，其特征在于第2基板具备与至少2个以上微泵连接的微泵。
5.根据权利要求1所述的微型反应器，其特征在于第2基板与第1基板的整个面或部分地粘贴。
6.根据权利要求1所述的微型反应器，其特征在于第1基板与第2基板的粘贴界面部的厚度为0.1～10μm。
7.根据权利要求1所述的微型反应器，其特征在于第1基板的材质是塑料，并且第2基板的材质是陶瓷。
8.根据权利要求1所述的微型反应器，其特征在于第1基板以及第2基板的材质是陶瓷。
全文摘要
本发明涉及在微型流体器件系统中所使用的微型反应器。该微型反应器由具备微型通道组成的流路、与该流路连接的反应器、把样品输送到该流路或与其连接的反应器内的注入口、从该反应器回收反应后的样品的送出口的第1基板，和该注入口以及/或者该送出口对应、形成有至少一个以上微泵的第2基板构成，该微泵具备在内表面具有由陶瓷形成的腔室的基体、在该基体的外表面上形成的电极以及压电/电致伸缩层、至少2个以上的连接口，并且，第1基板和第2基板以该注入口以及/或者该送出口对应的方式粘贴在一起而一体化成形。
文档编号B01L3/02GK1822897SQ20048001985
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月6日 优先权日2003年7月11日
发明者别所裕树, 武内幸久 申请人:日本碍子株式会社