DE102004031424A1

DE102004031424A1 - Mikrochemischer Chip und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102004031424A1
Application number: DE102004031424A
Authority: DE
Inventors: Shin Kokubu Matsuda; Katsuhiko Kokubu Onitsuka
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: DE102004031424B4; JP2005024316A; US20040265992A1

Abstract

Ein mikrochemischer Chip (1) umfasst einen Träger (11) mit einem Kanal (12) zum Bewirken, dass eine zu behandelnde Flüssigkeit hindurchfließt, Versorgungsabschnitten (13a, 13b), die mit dem Kanal (12) verbunden sind, um zu bewirken, dass die zu behandelnden Flüssigkeiten aus ihnen jeweils in den Kanal (12) fließen, und einem Sammelabschnitt (15), aus dem eine Flüssigkeit in dem Kanal (12) nach außen geleitet wird. Mehrere zu behandelnde Flüssigkeiten werden jeweils dazu gebracht, aus den Versorgungsabschnitten (13a, 13b) in den Kanal (12) zu strömen, und die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, die einfließen gelassen werden, werden vereinigt und einer vorgegebenen Behandlung unterworfen, und dann wird die behandelnde Flüssigkeit aus dem Sammelabschnitt (15) nach außen geleitet. Bei diesem mikrochemischen Chip (1) wird der Träger (11) durch Anbringen eines Trägerkörpers (20) aus Keramik und eines Deckels (21) aus Glas ausgebildet, und Elektroden (23a, 23b, 24), die zur Kapillarmigration eingesetzt werden, werden durch gleichzeitiges Sintern mit dem Trägerkörper (20) ausgebildet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mikrochemischen Chip, in dem eine vorgegebene Behandlung wie etwa eine Reaktion oder Analyse in Bezug auf eine zu behandelnde Flüssigkeit, wie beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Reagens, die bzw. das durch einen kleinen Kanal fließt, durchgeführt werden kann, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen mikrochemischen Chip, in dem es möglich ist, mehrere unterschiedliche zu behandelnde Flüssigkeiten zu vermischen und dann eine vorgegebene Behandlung vorzunehmen, wie beispielsweise in dem Fall, in dem Blut und ein Reagens vermischt werden, um eine Reaktion auszulösen, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

2. Beschreibung des Standes der Technik

In den letzten Jahren wurden auf den Gebieten der chemischen Technologie und der biochemischen Technologie Forschungen zur Durchführung einer Reaktion mit einer Probe oder einer Analyse einer Probe auf einer kleinen Fläche durchgeführt, und es wurden mikrochemische Systeme, die miniaturisierte Systeme für chemische Reaktionen, biochemische Reaktionen und die Analyse von Proben darstellen, erforscht und entwickelt, und zwar unter Einsatz der Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme- (abgekürzt MEMS) Technologie.

Die Reaktion und die Analyse in den mikrochemischen Systemen werden mit einem Chip durchgeführt, der mikrochemischer Chip ge nannt wird, in dem ein Mikrokanal, eine Mikropumpe und ein Mikroreaktor ausgebildet sind. Beispielsweise wird der folgende mikrochemische Chip vorgeschlagen: Eine Versorgungsöffnung zum Einspeisen einer Flüssigkeit wie etwa einer Probe und eines Reagens und eine Sammelöffnung zum Heraussaugen einer behandelten Flüssigkeit sind in einem aus Silicium, Glas oder Harz hergestellten Träger ausgebildet, die Versorgungsöffnung und die Sammelöffnung sind über einen Mikrokanal, dessen Querschnittsfläche klein ist, miteinander verbunden, und es ist eine Mikropumpe zum Befördern einer Flüssigkeit an eine geeignete Position des Kanals vorgesehen (siehe die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-2002-214241 (Seiten 4–5, 1)). Des Weiteren wird auch ein mikrochemischer Chip vorgeschlagen, der eine Einrichtung zum Befördern einer Flüssigkeit vom Kapillarmigrationstyp unter Anwendung des Phänomens der Elektroosmose anstatt der Mikropumpe aufweist (siehe die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-2001-108619 (Seiten 4–5, 1)). In diesen mikrochemischen Chips sind die Kanäle an vorgegebenen Positionen miteinander verbunden und Flüssigkeiten werden an dem Verbindungsabschnitt vermischt.

In dem mikrochemischen System sind im Vergleich zu den herkömmlichen Systemen die Ausrüstung und die Techniken miniaturisiert, und daher kann der Oberflächenbereich einer Reaktion pro Volumeneinheit einer Probe vergrößert werden, so dass die Reaktionszeit bedeutend verringert werden kann. Außerdem ist es möglich, die Fließgeschwindigkeit präzise zu steuern, so dass Reaktion und Analyse wirksam durchgeführt werden können. Des Weiteren kann die Menge einer Probe oder eines Reagens, die für eine Reaktion oder Analyse benötigt wird, reduziert werden.

Die vorstehend erwähnte ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-2001-108619 (Seiten 4–5, 1) beschreibt nicht das Material des Trägers des mikrochemischen Chips vom Kapillarmigrationstyp, sondern es ein wird allgemeiner mikrochemischer Chip aus einem Träger aus Silicium, Glas oder Harz ausgebildet. Daher werden in einem herkömmlichen mikrochemischen Chip vom Kapillarmigrationstyp Elektroden, die zur Kapillarmigration eingesetzt werden, auf einem Träger aus Silicium, Glas oder Harz durch Verarbeitung zur Bildung eines dünnen Films ausgebildet.

Jedoch ist in einem mikrochemischen Chip vom Kapillarmigrationstyp, der einen Träger aus Silicium, Glas oder Harz verwendet, das Haftvermögen zwischen den für die Kapillarmigration verwendeten Elektroden und dem Träger gering, und daher wird ein Abschnitt, in dem die Elektroden und der Träger aneinander haften, von einer eingespeisten zu behandelnden Flüssigkeit, insbesondere Chemikalien, korrodiert. Deshalb gibt es im mikrochemischen Chip vom Kapillarmigrationstyp eine Grenze, was die zu behandelnde Flüssigkeit, die eingespeist werden kann, betrifft, und die Einsatzbedingungen sind auf unvorteilhafte Weise beschränkt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gegenstand der Erfindung ist es, einen mikrochemischen Chip zur Verfügung zu stellen, der eine ausgezeichnete chemische Widerstandsfähigkeit und weit reichende Anwendungsmöglichkeiten aufweist, bei dem es keine Beschränkung hinsichtlich einer eingespeisten zu behandelnden Flüssigkeit gibt, und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzusehen.

Die Erfindung sieht einen mikrochemischen Chip vor, mit
einem Träger, der einen Kanal zum Bewirken, dass eine zu behandelnde Flüssigkeit hindurchfließt, mehrere mit dem Kanal verbunde ne Versorgungsabschnitte zum Bewirken, dass mehrere zu behandelnde Flüssigkeiten aus ihnen jeweils in den Kanal fließen, und einen Sammelabschnitt aufweist, der mit dem Kanal verbunden ist und von dem eine Flüssigkeit im Kanal nach außen geleitet wird;
einer in dem Versorgungsabschnitt ausgebildeten versorgungsabschnittseitigen Elektrode; und
einer in dem Sammelabschnitt ausgebildeten sammelabschnittseitigen Elektrode,
wobei der Träger aus einem Trägerkörper aus Keramik mit einem Nutabschnitt, der den Kanal bildet, und einem auf dem Trägerkörper angeordneten Abdeckelement zum Abdecken des Nutabschnitts zusammengesetzt ist,
wobei der Versorgungsabschnitt einen Versorgungskanal, dessen eines Ende mit dem Kanal verbunden ist und dessen anderes Ende mit einem in dem Abdeckelement ausgebildeten Versorgungsdurchgangsloch verbunden ist, aufweist,
wobei der Sammelabschnitt ein in dem Abdeckelement ausgebildetes Sammeldurchgangsloch aufweist, um mit einem Abschnitt auf der am weitesten stromabwärts liegenden Seite in einer Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit im Kanal verbunden zu sein,
wobei bewirkt wird, dass die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten jeweils von den mehreren Versorgungsabschnitten in den Kanal fließen, die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, die einfließen gelassen werden, vereinigt und einer vorgegebenen Behandlung unterworfen werden und die behandelte Flüssigkeit aus dem Sammelabschnitt nach außen geleitet wird, und
wobei die versorgungsabschnittseitige Elektrode und die sammelabschnittseitige Elektrode gleichzeitig mit dem Trägerkörper gesintert werden und eine Kapillarmigration durch Anlegen einer Spannung zwischen der versorgungsabschnittseitigen Elektrode und der sammelabschnittseitigen Elektrode durchgeführt wird.

Gemäß der Erfindung fließen die zu behandelnden Flüssigkeiten, die aus den mehreren Versorgungsabschnitten eingespeist werden, durch Kapillarmigration durch den Kanal und werden aus dem Sammelabschnitt nach außen geleitet. Wenn daher bewirkt wird, dass die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, die sich voneinander unterscheiden, jeweils aus den mehreren Versorgungsabschnitten einfließen gelassen werden, dann werden die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, die einfließen gelassen werden, vereinigt und fließen durch den Kanal und werden einer vorgegebenen Behandlung unterworfen. Dann wird die behandelte Flüssigkeit aus dem Sammelabschnitt nach außen geleitet.

In der Erfindung werden die versorgungsabschnittseitige Elektrode und die sammelabschnittseitige Elektrode, die zur Kapillarmigration eingesetzt werden, gleichzeitig mit dem Trägerkörper aus Keramik gesintert, und daher verbessert sich das Haftvermögen zwischen den Elektroden und dem Trägerkörper. Dadurch wird verhindert, dass ein Abschnitt, in dem der Trägerkörper und die Elektrode aneinander haften, von der zu behandelnden Flüssigkeit, insbesondere Chemikalien, korrodiert wird, und dadurch kann die chemische Widerstandsfähigkeit verbessert werden. Auf diese Weise kann ein mikrochemischer Chip realisiert werden, der eine breite Verwendbarkeit aufweist, bei dem es keine Einschränkung hinsichtlich der eingespeisten zu behandelnden Flüssigkeit gibt.

In der Erfindung wird die versorgungsabschnittseitige Elektrode auf einem Teil einer Unterseite des in dem Trägerkörper ausgebildeten Nutabschnitts ausgebildet, welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs zu positionieren ist, und
die sammelabschnittseitige Elektrode wird auf einem Teil einer Unterseite des in dem Trägerkörper ausgebildeten Nutabschnitts ausgebildet ist, welcher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs zu positionieren ist.

Gemäß der Erfindung sind die Elektroden auf der Unterseite des Nutabschnitts ausgebildet, die eine flache Oberfläche ist, so dass das Haftvermögen zwischen dem Trägerkörper und den Elektroden weiter verbessert werden kann. Des Weiteren können die Elektroden relativ einfach ausgebildet werden.

Die Erfindung stellt einen mikrochemischen Chip zur Verfügung, mit
einem Träger, der aus Keramik besteht und einen Kanal zum Bewirken, dass eine zu behandelnde Flüssigkeit hindurchfließt, mehrere mit dem Kanal verbundene Versorgungsabschnitte zum Bewirken, dass mehrere zu behandelnde Flüssigkeiten aus ihnen jeweils in den Kanal fließen, und einen Sammelabschnitt aufweist, der mit dem Kanal verbunden ist und aus dem eine Flüssigkeit im Kanal nach außen geleitet wird;
einer in dem Versorgungsabschnitt ausgebildeten versorgungsabschnittseitigen Elektrode; und
einer in dem Sammelabschnitt ausgebildeten sammelabschnittseitigen Elektrode,
wobei der Träger aus einem Trägerkörper aus Keramik mit einem Nutabschnitt, der den Kanal bildet, und einem Abdeckelement zusammengesetzt ist, das aus Keramik besteht und auf dem Trägerkörper zum Abdecken des Nutabschnitts angeordnet ist,
wobei der Versorgungsabschnitt einen Versorgungskanal, dessen eines Ende mit dem Kanal verbunden ist und dessen anderes Ende mit einem in dem Abdeckelement ausgebildeten Versorgungsdurchgangsloch verbunden ist, aufweist,
wobei der Sammelabschnitt ein in dem Abdeckelement ausgebildetes Sammeldurchgangsloch aufweist, um mit einem Abschnitt auf der am weitesten stromabwärts liegenden Seite in einer Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit im Kanal verbunden zu sein,
wobei bewirkt wird, dass die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten jeweils aus den mehreren Versorgungsabschnitten in den Kanal fließen gelassen werden, die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, die einfließen gelassen werden, vereinigt und einer vorgegebenen Behandlung unterworfen werden und die behandelte Flüssigkeit aus dem Sammelabschnitt nach außen geleitet wird, und
wobei die versorgungsabschnittseitige Elektrode und die sammelabschnittseitige Elektrode gleichzeitig mit dem Träger gesintert werden und eine Kapillarmigration durch Anlegen einer Spannung zwischen der versorgungsabschnittseitigen Elektrode und der sammelabschnittseitigen Elektrode durchgeführt wird.

Gemäß der Erfindung fließen die zu behandelnden Flüssigkeiten, die von den mehreren Versorgungsabschnitten eingespeist werden, durch Kapillarmigration durch den Kanal und werden aus dem Sammelabschnitt nach außen geleitet. Wenn daher bewirkt wird, dass die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, die sich voneinander unterscheiden, jeweils aus den mehreren Versorgungsabschnitten einfließen, dann werden die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, die einfließen gelassen werden, vereinigt und fließen durch den Kanal und werden einer vorgegebenen Behandlung unterworfen. Dann wird die behandelte Flüssigkeit aus dem Sammelabschnitt nach außen geleitet.

In der Erfindung werden die versorgungsabschnittseitige Elektrode und die sammelabschnittseitige Elektrode, die zur Kapillarmigration eingesetzt werden, gleichzeitig mit dem Träger aus Keramik gesintert, und daher verbessert sich das Haftvermögen zwischen den Elektroden und dem Träger. Dadurch wird verhindert, dass ein Abschnitt, in dem der Träger und die Elektroden aneinander haften, von der zu behandelnden Flüssigkeit, insbesondere Chemikalien, korrodiert wird, und dadurch kann die chemische Widerstandsfähigkeit verbessert werden. Auf diese Weise kann ein mikrochemischer Chip realisiert werden, der eine breite Verwendbarkeit aufweist, bei dem es keine Einschränkung hinsichtlich der zu behandelnden und eingespeisten Flüssigkeit gibt.

In der Erfindung wird die versorgungsabschnittseitige Elektrode auf einer Innenumfangsoberfläche des in dem Abdeckelement ausgebildeten Versorgungsdurchgangslochs ausgebildet, oder auf einem Teil einer Unterseite des in dem Trägerkörper ausgebildeten Nutabschnitts, welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs zu positionieren ist.

In der Erfindung wird die sammelabschnittseitige Elektrode auf einer Innenumfangsoberfläche des in dem Abdeckelement ausgebildeten Sammeldurchgangslochs ausgebildet, oder auf einem Teil einer Unterseite des in dem Trägerkörper ausgebildeten Nutabschnitts, wel cher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs zu positionieren ist.

Gemäß der Erfindung sind die Elektroden auf der Unterseite des Nutabschnitts, der eine flache Oberfläche ist, oder auf der Innenumfangsoberfläche des Durchgangslochs ausgebildet, so dass das Haftvermögen zwischen dem Trägerkörper und den Elektroden weiter verbessert werden kann. Des Weiteren können die Elektroden relativ einfach ausgebildet werden.

In der Erfindung wird ein Rührabschnitt zum Rühren der zu behandelnden Flüssigkeiten auf einer stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit in Bezug auf eine Position ausgebildet, an der der Kanal und die Versorgungsabschnitte miteinander verbunden sind.

Gemäß der Erfindung wird, nachdem die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten zu einer vereinigt sind, ein Wirbelstrom in den von dem Rührabschnitt vereinigten zu behandelnden Flüssigkeiten erzeugt. Dadurch können die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten miteinander vermischt werden. Auf diese Weise können die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten ausreichend in einem kürzeren Kanal miteinander vermischt werden, als im Vergleich zu dem Fall, in dem sie nur durch Diffusion vermischt werden. Dementsprechend kann die Länge des Kanals verkürzt werden. Es ist daher möglich, die Reduzierung in der Größe des Mikrochips zu erzielen und die Reduzierung in der Größe eines mikrochemischen Systems, das den mikrochemischen Chip verwendet, zu erzielen. Des Weiteren wird die vorgegebene Behandlung in einem Zustand ausgeführt, in dem die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten ausreichend vermischt sind. Daher kann die vorgegebene Behandlung zuverlässiger als im Ver gleich zu dem Fall durchgeführt werden, in dem das Vermischen unzureichend ist.

In der Erfindung ist eine Querschnittsfläche des Kanals und der Versorgungskanäle 2,5 × 10^–3 mm² oder mehr und 1 mm² oder weniger groß.

In der Erfindung beträgt eine Breite des Kanals und der Versorgungskanäle 50 bis 1000 μm.

In der Erfindung weisen der Kanal und die Versorgungskanäle eine rechteckige Querschnittsform auf und eine Beziehung zwischen einer längeren Seite als Breite und einer kürzeren Seite als Tiefe erfüllt die folgende Gleichung:

Gemäß der Erfindung ist die Querschnittsfläche, die Breite oder dergleichen des Kanals und der Versorgungskanäle wie vorstehend erwähnt gesetzt, so dass aus den Versorgungsabschnitten gegossene Proben, Reagenzien oder Reinigungsflüssigkeiten wirksam zugeführt und vermischt werden können.

In der Erfindung weist der Träger einen Behandlungsabschnitt zum Durchführen einer vorgegebenen Behandlung in Bezug auf die zu behandelnden vereinigten Flüssigkeiten auf, wobei der Behandlungsabschnitt auf einer stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeiten in Bezug auf eine Position, an der der Versorgungsabschnitt und der Kanal miteinander verbunden sind, und auf einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf den Sammelabschnitt angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung werden die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, bei denen bewirkt wird, dass sie jeweils aus mehreren Versorgungsabschnitten in den Kanal fließen, vereinigt und im Behandlungsabschnitt einer vorgegebenen Behandlung unterworfen. Daher kann zum Beispiel ein Reaktionsprodukt erhalten werden, indem zwei Versorgungsabschnitte vorgesehen werden und bewirkt wird, dass eine Verbindung, die ein Rohmaterial ist, aus einem Versorgungsabschnitt einfließt, und bewirkt wird, dass ein Reagens aus dem anderen Versorgungsabschnitt einfließt, die Verbindung und das Reagens vereinigt werden und dieselben im Behandlungsabschnitt erhitzt werden, um eine Reaktion auszulösen.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen des vorstehend erwähnten mikrochemischen Chips mit folgenden Schritten vor:
Ausbilden eines Nutabschnitts, der den Kanal und die Versorgungskanäle auf einer Oberfläche einer keramischen Grünfolie bildet, die den Trägerkörper bildet;
Ausbilden des Versorgungsdurchgangslochs und des Sammeldurchgangslochs in dem Abdeckelement;
Ausbilden der versorgungsabschnittseitigen Elektrode auf einem Teil einer Unterseite des in der keramischen Grünfolie ausgebildeten Nutabschnitts, welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs zu positionieren ist, und Ausbilden der sammelabschnittseitigen Elektrode auf einem Teil einer Unterseite des Nutabschnitts, welcher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs zu positionieren ist;
Ausbilden des Trägerkörpers durch Sintern der keramischen Grünfolie, in der der Nutabschnitt, die versorgungsabschnittseitigen und die sammelabschnittseitigen Elektroden ausgebildet sind, bei vorgegebener Temperatur; und
Ausbilden des Trägers durch Abdecken des Nutabschnitts auf der Oberfläche des Trägerkörpers mit dem Abdeckelement.

Gemäß der Erfindung wird der Nutteil ausgebildet durch Pressen einer Schablone auf die Oberfläche der keramischen Grünfolie, die den Trägerkörper bildet, die versorgungsabschnittseitige Elektrode wird auf dem Teil der Unterseite des Nutabschnitts ausgebildet, welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs zu positionieren ist, und die sammelabschnittseitige Elektrode wird auf dem Teil der Unterseite des Nutabschnitts ausgebildet, welcher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs zu positionieren ist. Das Versorgungsdurchgangsloch und das Sammeldurchgangsloch sind in dem Abdeckelement ausgebildet.

Dann wird der Trägerkörper durch Sintern der keramischen Grünfolie, welche den Nutabschnitt, die versorgungsabschnittseitige Elektrode und die sammelabschnittseitige Elektrode aufweist, bei vorgegebener Temperatur ausgebildet, und der Träger wird durch Abdecken des Nutabschnitts auf der Oberfläche des Trägerkörpers mit dem Abdeckelement ausgebildet.

Durch Ausbilden des Trägers auf diese Art und Weise kann ein mikrochemischer Chip hergestellt werden, indem die versorgungsabschnittseitige Elektrode und die sammelabschnittseitige Elektrode gleichzeitig mit dem Trägerkörper gesintert werden.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen des vorstehend erwähnten mikrochemischen Chips mit folgenden Schritten vor:
Ausbilden eines Nutabschnitts, der den Kanal und den Versorgungskanal auf einer Oberfläche einer ersten keramischen Grünfolie darstellt, die den Trägerkörper bildet;
Ausbilden des Versorgungsdurchgangslochs und des Sammeldurchgangslochs in einer zweiten keramischen Grünfolie, die das Abdeckelement bildet;
Ausbilden der versorgungsabschnittseitigen Elektrode auf einem Teil einer Unterseite des in der ersten keramischen Grünfolie ausgebildeten Nutabschnitts, welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs oder auf einer Innenumfangsoberfläche des in der zweiten keramischen Grünfolie ausgebildeten Versorgungsdurchgangslochs zu positionieren ist;
Ausbilden der sammelabschnittseitigen Elektrode auf einem Teil einer Unterseite des in der ersten keramischen Grünfolie ausgebildeten Nutabschnitts, welcher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs zu positionieren ist, oder auf einer Innenumfangsoberfläche des in der zweiten keramischen Grünfolie ausgebildeten Sammeldurchgangslochs;
Laminieren der zweiten keramischen Grünfolie auf die Oberfläche der ersten keramischen Grünfolie, die den Nutabschnitt aufweist, um den Nutabschnitt abzudecken; und
Ausbilden des Trägers durch Sintern der laminierten keramischen Grünfolien bei vorgegebener Temperatur.

Gemäß der Erfindung wird der Nutabschnitt durch Pressen mit einer Schablone auf die Oberfläche der ersten keramischen Grünfolie, die den Trägerkörper bildet, ausgebildet, und das Versorgungsdurchgangsloch und das Sammeldurchgangsloch werden in der zweiten keramischen Grünfolie ausgebildet, die das Abdeckelement bildet.

Als nächstes wird die versorgungsabschnittseitige Elektrode auf dem Teil der Unterseite des in der ersten keramischen Grünfolie ausgebildeten Nutabschnitts ausgebildet, welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs zu positionieren ist, oder auf der Innenumfangsoberfläche des in der zweiten keramischen Grünfolie ausgebildeten Versorgungsdurchgangslochs. Die sammelabschnittseitige Elektrode wird auf dem Teil der Unterseite des in der ersten keramischen Grünfolie ausgebildeten Nutabschnitts ausgebildet, welcher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs zu positionieren ist, oder auf der Innenumfangsoberfläche des in der zweiten keramischen Grünfolie ausgebildeten Sammeldurchgangslochs.

Dann wird die zweite keramische Grünfolie auf die Oberfläche der ersten keramischen Grünfolie, die den Nutabschnitt aufweist, zum Abdecken des Nutabschnitts laminiert, und der Träger wird durch Sintern der laminierten keramischen Grünfolien bei vorgegebener Temperatur ausgebildet.

Durch Ausbilden des Trägers auf diese Art und Weise kann ein mikrochemischer Chip hergestellt werden, der durch gleichzeitiges Sintern der versorgungsabschnittseitigen Elektrode und der sammelabschnittseitigen Elektrode mit dem Träger ausgebildet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung besser ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verstanden wird, worin:
1A eine Draufsicht ist, die einen vereinfachten Aufbau eines mikrochemischen Chips gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, und 1B eine Querschnittsansicht ist, die Querschnittsaufbauten längs Schnittlinien I-I, II-II und III-III des in 1A angegebenen mikrochemischen Chips zeigt;
2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht ist, die eine Versorgungsöffnung und ihre Umgebung zeigt;
3A und 3B Draufsichten sind, die Zustände der verarbeiteten keramischen Grünfolien zeigen;
4 eine fragmentarische Querschnittsansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem die keramischen Grünfolien laminiert sind;
5 eine Draufsicht ist, die einen vereinfachten Aufbau eines Deckels zeigt;
6A eine Draufsicht ist, die einen vereinfachten Aufbau eines mikrochemischen Chips gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt, und 6B eine Querschnittsansicht ist, die Querschnittaufbauten längs Schnittlinien IV-IV, V-V und VI-VI des in 1A angegebenen mikrochemischen Chips zeigt;
7A eine Draufsicht ist, die einen vereinfachten Aufbau eines mikrochemischen Chips gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt, und 7B eine Querschnittsansicht ist, die Querschnittsaufbauten längs Schnittlinien VII-VII, VIII-VIII und IX-IX des in 7A angegebenen mikrochemischen Chips zeigt; und
8A und 8B teilweise vergrößerte perspektivische Ansichten sind, die Ausbildungsausführungsformen einer versorgungsabschnittseitigen Elektrode zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
1A ist eine Draufsicht, die einen vereinfachten Aufbau eines mikrochemischen Chips 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. 1B ist eine teilweise Querschnittsansicht, die Querschnittsaufbauten entlang Schnittlinien I-I, II-II und III-III des in 1A angegebenen mikrochemischen Chips 1 zeigt. In 1B sind die Querschnittsaufbauten, die entlang der Schnittlinien I-I, II-II und III-III gemacht wurden, in dieser Reihenfolge gezeigt.
Der mikrochemische Chip 1 umfasst einen Träger 11 mit einem Kanal 12 zum Bewirken, dass eine zu behandelnde Flüssigkeit dort hindurchfließt, zwei Versorgungsabschnitte 13a und 13b jeweils zum Bewirken, dass eine zu behandelnde Flüssigkeit aus ihnen in den Kanal 12 fließt, einen Behandlungsabschnitt 14 zum Durchführen einer vorgegebenen Behandlung an den zu behandelnden Flüssigkeiten und einen Sammelabschnitt 15, aus dem die behandelte Flüssigkeit nach außen gesaugt wird. Der Träger 11 weist einen Trägerkörper 20 aus Keramik, auf dessen einer Oberfläche ein Nutabschnitt 33 ausgebildet ist, und einen Deckel 21 aus Glas auf, der ein Abdeckabschnitt ist. Der Kanal 12 wird durch Abdecken der Oberfläche des Trägerkörpers 20, der den Nutabschnitt 33 mit dem Deckel 21 aufweist, ausgebildet.
Der Versorgungsabschnitt 13a weist einen Versorgungskanal 17a, der mit dem Kanal 12 verbunden ist, eine Versorgungsöffnung 16a, die an einem Endabschnitt des Versorgungskanals 17a vorgesehen ist, und eine Mikropumpe 18a auf, die auf einer stromaufwärtigen Seite in einer Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit in Bezug auf eine Verbindungsposition 22 mit dem Kanal 12 vorgesehen ist. Gleichermaßen weist der Versorgungsabschnitt 13b einen Versorgungskanal 17b, eine Versorgungsöffnung 16b und eine Mikropumpe 18b auf. Die Versorgungsöffnungen 16a und 16b sind als Durchgangslöcher so realisiert, dass eine zu behandelnde Flüssigkeit von außen in die Versorgungskanäle 17a und 17b gegossen werden kann. Der Sammelabschnitt 15 ist als Durchgangsloch so realisiert, dass eine zu behandelnde Flüssigkeit aus dem Kanal 12 nach außen entfernt wird.
Eine Heizvorrichtung 19 ist in dem Trägerkörper 20 und an einem Teil des Behandlungsabschnitts 14 unter dem Kanal 12 angeordnet. Der Kanal 12 in dem Behandlungsabschnitt 14 ist gebogen und beispielsweise in Zickzackform ausgebildet, um mehrfach über der Heizvorrichtung 19 vorbeizugehen. Eine (nicht gezeigte) Verdrahtungsleitung zum Verbinden der Heizvorrichtung 19 mit einer externen Energiequelle führt aus der Heizvorrichtung 19 auf die Oberfläche des Trägers 11. Diese Verdrahtungsleitung ist aus einem Metallmaterial mit geringerem elektrischem Widerstand als jenem der Heizvorrichtung 19 ausgebildet.
Im mikrochemischen Chip 1 wird bewirkt, dass zwei Arten von zu behandelnden Flüssigkeiten aus den beiden Versorgungsabschnitten 13a und 13b jeweils in den Kanal 12 fließen und zu einer vereinigt werden, und der Kanal 12 wird bei Bedarf mit der Heizvorrichtung 19 in dem Behandlungsabschnitt 14 auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt, so dass die beiden Arten von zu behandelnden Flüssigkeiten, die einfließen gelassen wurden, miteinander reagieren und dann wird das erhaltene Reaktionsprodukt aus dem Sammelabschnitt 15 geleitet.
Im mikrochemischen Chip 1 sind die versorgungsabschnittseitigen Elektroden 23a und 23b in den Versorgungsabschnitten 13a und 13b ausgebildet, und eine sammelabschnittseitige Elektrode 24 ist in dem Sammelabschnitt 15 ausgebildet. Eine Kapillarmigration wird durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen den versorgungsabschnittseitigen Elektroden 23a und 23b und der sammelabschnittseitigen Elektrode 24 durchgeführt.
Wie in den 1A und 1B sowie 2 gezeigt ist, ist die versorgungsabschnittseitige Elektrode 23a in dem in dem Träger 11 ausgebildeten Versorgungskanal 17a ausgebildet, genauer gesagt, auf einem Teil einer Unterseite eines in dem Trägerkörper 20 ausgebildeten Nutabschnitts 33, welcher Teil direkt unterhalb der Versorgungsöffnung 16a zu positionieren ist, die ein in dem Deckel 21 ausgebildetes Versorgungsdurchgangsloch ist. Wie die versorgungsabschnittseitige Elektrode 23a, die in den 1A und 1B gezeigt ist, wird die versorgungsabschnittseitige Elektrode 23b in dem in dem Träger 11 ausgebildeten Versorgungskanal 17b ausgebildet, genauer gesagt, auf einem Teil auf einer Unterseite des in dem Trägerkörper 20 ausgebildeten Nutabschnitts 33, welcher Teil direkt unterhalb der Versorgungsöffnung 16b zu positionieren ist, die ein in dem Deckel 21 ausgebildetes Versorgungsdurchgangsloch ist.
Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, ist die sammelabschnittseitige Elektrode 24 auf einem Teil auf dem am weitesten stromabwärts liegenden in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit einer Unterseite des in dem Träger 11 ausgebildeten Kanals 12 ausgebildet, welcher Teil direkt unterhalb des Durchgangslochs 15 zu positionieren ist, das ein in dem Deckel 21 ausgebildetes Sammeldurchgangsloch ist.
Die versorgungsabschnittseitigen Elektroden 23a und 23b und die sammelabschnittseitige Elektrode 24 werden durch Sintern zur selben Zeit ausgebildet, wenn keramische Grünfolien zum Ausbilden des Trägerkörpers 20 gebrannt und gesintert werden, wie später beschrieben wird. Dadurch wird das Haftvermögen zwischen den Elektroden 23a, 23b und 24 sowie dem Trägerkörper 20 verbessert. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein Abschnitt, in dem der Trägerkörper 20 und die Elektroden 23a, 23b und 24 aneinander haften, von einer zu behandelnden Flüssigkeit, insbesondere Chemikalien, korrodiert wird, und die chemische Widerstandsfähigkeit kann verbessert werden, und dadurch kann ein mikrochemischer Chip 1 realisiert werden, der eine breite Verwendbarkeit aufweist, bei dem es keine Einschränkung hinsichtlich der zu behandelnden und eingespeisten Flüssigkeit gibt.
Die Elektroden 23a, 23b und 24 sind auf der Unterseite des Nutabschnitts 33 ausgebildet, die eine flache Oberfläche ist, so dass das Haftvermögen mit dem Trägerkörper 20 weiter verbessert werden kann. Außerdem können die Elektroden 23a, 23b und 24 relativ einfach ausgebildet werden.
Die Querschnittsfläche des Kanals 12 und der Versorgungskanäle 17a und 17b beträgt bevorzugt 2,5 × 10^–3 mm² oder mehr und 1 mm² oder weniger, um Proben, Reagenzien oder Reinigungsflüssigkeiten, die aus den Versorgungsabschnitten 13a und 13b einfließen gelassen wurden, wirksam zuzuführen und zu vermischen. Jedoch fließt eine Flüssigkeit, die durch den Kanal strömt, dessen Querschnittsfläche etwa 2,5 × 10^–3 mm² bis 1 mm² beträgt, im Allgemeinen in einem Laminarströmungszustand, so dass es einfach durch Verbinden der beiden Versorgungskanäle 17a und 17b ermöglicht wird, die beiden Arten von zu behandelnden Flüssigkeiten, die aus den Versorgungsabschnitten 13a und 13b in den Kanal 12 einfließen gelassen und vereinigt werden, nur durch Diffusion zu vermischen. Um daher die vereinigten beiden Arten von zu behandelnden Flüssigkeiten vollständig zu vermischen, ist es notwendig, einen langen Kanal vorzusehen, der die Erzielung eines kompakten mikrochemischen Chips einschränkt.
In dieser Hinsicht kann ein Rührabschnitt zum Rühren der zu behandelnden Flüssigkeiten auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit in Bezug auf die Verbindungsposition 22 zwischen dem Kanal 12 und den Versorgungsabschnitten 13a und 13b ausgebildet sein. Der Rührabschnitt kann beispielsweise durch Ausbilden eines ungleichmäßigen Abschnitts mit einer ungleichmäßigen Wandoberfläche, eines hydrophilen Abschnitts mit einer hydrophilen Wandoberfläche oder eines hydrophoben Abschnitts mit einer hydrophoben Wandoberfläche im Kanal 12 ausgebildet werden, indem ein Vibrationselement angeordnet wird, um Vibrationen auf die zu behandelnden Flüssigkeiten im Kanal 12 zu übertragen, oder indem der Kanal 12 gebogen wird. Dadurch wird, nachdem die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten zu einer vereinigt wurden, in den vereinigten zu behandelnden Flüssigkeiten durch den Rührabschnitt ein Wirbelstrom erzeugt.
Auf diese Art und Weise können die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten durch Erzeugen des Wirbelstroms in den vereinigten zu behandelnden Flüssigkeiten vermischt werden. Dadurch können die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten in einem kürzeren Kanal ausreichend vermischt werden als im Vergleich zu dem Fall, in dem sie nur durch Diffusion vermischt werden. Dementsprechend kann die Länge des Kanals 12 reduziert werden. Daher ist es möglich, die Reduzierung der Größe des mikrochemischen Chips 1 zu erzielen und die Reduzierung der Größe eines mikrochemischen Systems, das den mikrochemischen Chip 1 verwendet, zu erzielen. Des Weiteren wird die vorgegebene Behandlung in einem Zustand durchgeführt, in dem die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten ausreichend vermischt sind. Daher kann die vorgegebene Behandlung zuverlässiger durchgeführt werden als im Vergleich zu dem Fall, in dem das Vermischen unzureichend ist.
Weiterhin sind durch Ausbilden des Rührabschnitts zwischen der Verbindungsposition 22 und dem Behandlungsabschnitt 14 die vereinigten zu behandelnden Flüssigkeiten beim Eintreffen im Behandlungsabschnitt 14 ausreichend vermischt worden. Daher können beispielsweise in einem Fall, in dem eine Verbindung, die als Rohmaterial dient, aus dem Versorgungsabschnitt 13a einfließen gelassen wird, in dem ein Reagens aus dem Versorgungsabschnitt 13b einfließen gelassen wird und in dem die Verbindung und das Reagens vereinigt und reagieren gelassen werden, indem sie mit der Heizvorrichtung 19 des Behandlungsabschnitts 14 erhitzt werden, die Verbindung und das Reagens in einem Zustand erhitzt werden, in dem die Verbindung und das Reagens ausreichend vermischt sind. Es ist daher möglich, die Verbindung und das Reagens wirksam miteinander reagieren zu lassen und die Ausbeute an einem Reaktionsprodukt zu verbessern, die aus dem Sammelabschnitt entnommen wird.
Da der Trägerkörper 20 aus einem keramischen Material hergestellt ist, weist der Trägerkörper eine ausgezeichnete chemische Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu Silicium, Glas oder Harz auf, so dass ein mikrochemischer Chip 1, der bei unterschiedlichen Bedingungen eingesetzt werden kann, erhalten werden kann. Zu den Beispielen des keramischen Materials, das den Trägerkörper 20 bildet, gehören ein mit Aluminiumoxid gesinterter Stoff, ein mit Mullit gesinterter Stoff oder ein mit Glaskeramik gesinterter Stoff. Der Deckel 21 besteht aus Glas und daher kann der Mischungszustand oder der Reaktionszustand der zu behandelnden Flüssigkeit visuell bestätigt werden.
Die Querschnittsfläche des Kanals 12 und der Versorgungskanäle 17a und 17b beträgt vorzugsweise 2,5 × 10^–3 mm² oder mehr und 1 mm² oder weniger, um Proben, Reagenzien oder Reinigungsflüssigkeiten, die aus den vorstehend erwähnten Versorgungsabschnitten 13a und 13b einfließen gelassen werden, wirksam zuzuführen und zu vermischen. Wenn die Querschnittsfläche des Kanals 12 und der Versorgungskanäle 17a und 17b 1 mm² überschreitet, wird die Menge an zugeführter Probe, an zugeführtem Reagens oder zugeführter Reinigungsflüssigkeit übermäßig, so dass eine Wirkung, dass vom mikrochemischen Chip 1 der Reaktionsflächenbereich pro Volumeneinheit vergrößert und die Reaktionszeit bedeutend reduziert wird, nicht in ausreichendem Maß erreicht werden kann. Des Weiteren steigt, wenn die Querschnittsfläche des Kanals 12 und der Versorgungskanäle 17a und 17b weniger als 2,5 × 10^–3 mm² beträgt, der Druckverlust aufgrund der Mikropumpen 18a und 18b, so dass ein Problem bei der Zufuhr von Flüssigkeiten entsteht. Daher wird bevorzugt, dass die Querschnittsfläche des Kanals 12 und der Versorgungskanäle 17a und 17b 2,5 × 10^–3 mm² oder mehr und 1 mm² oder weniger beträgt.
Die Breite w des Kanals 12 und der Versorgungskanäle 17a und 17b beträgt bevorzugt 50 bis 1000 μm, mehr bevorzugt 100 bis 500 μm. Die Tiefe d des Kanals 12 und der Versorgungskanäle 17a und 17b beträgt bevorzugt 50 bis 1000 μm, mehr bevorzugt 100 bis 500 μm und liegt innerhalb des bevorzugten Bereichs der Querschnittsfläche, wie vorstehend beschrieben. Wenn der Kanal 12 und die Versorgungskanäle 17a und 17b eine rechteckige Querschnittsform aufweisen, erfüllt die Beziehung zwischen der Breite (einer längeren Seite) und der Tiefe (einer kürzeren Seite) vorzugsweise die folgende Gleichung:
mehr bevorzugt
Wenn das Verhältnis der Länge der kürzeren Seite zur Länge der längeren Seite < 0,4 beträgt, ist der Druckverlust groß, was ein Problem bei der Zufuhr von Flüssigkeiten bewirkt.
Die Umrissgröße des mikrochemischen Chips 1 ist zum Beispiel so, dass die Breite A etwa 40 mm beträgt, die Tiefe B etwa 70 mm beträgt und die Höhe etwa 1 bis 2 mm beträgt, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und eine geeignete Umrissgröße kann bedarfsgerecht verwendet werden.
Der mikrochemische Chip 1 kann nach der Verwendung erneut benutzt werden, wenn der mikrochemische Chip 1 durch Eingießen einer Reinigungsflüssigkeit aus den Versorgungsabschnitten 13a und 13b gereinigt wird.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des in den 1A und 1B gezeigten mikrochemischen Chips 1 beschrieben. Die 3A und 3B sind Draufsichten, die Zustände der verarbeiteten keramischen Grünfolien 31 und 32 zeigen. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die keramischen Grünfolien 31 und 32 laminiert sind.
Zuerst werden ein geeignetes organisches Bindemittel und Lösungsmittel mit einem Rohmaterialpulver vermischt und bei Bedarf wird ein Weichmacher oder Dispergiermittel hinzugefügt und die Mischung wird zu einem dünnen Brei bzw. zu Schlicker geformt. Dann wird der dünne Brei durch Schaben, Kalanderwalzen oder dergleichen zu einer Folie geformt. Auf diese Weise wird eine keramische Grünfolie (die auch als „keramische Rohfolie" bezeichnet wird) ausgebildet. Als Rohmaterialpulver kann, wenn der Trägerkörper 20 beispielsweise aus einem mit Aluminiumoxid gesinterten Stoff hergestellt ist, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid oder dergleichen verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden zwei der so ausgebildeten keramischen Grünfolien zur Ausbildung des Trägerkörpers 20 verwendet. Zuerst wird, wie in 3A gezeigt ist, ein Nutabschnitt 33 ausgebildet, indem eine Schablone auf eine Oberfläche der ersten keramischen Grünfolie 31 mit einer Schablone gedrückt wird. In diesem Fall wird eine Schablone verwendet, die eine Form aufweist, auf die eine gewünschte Form des Nutabschnitts 33 übertragen wird. Nebenbei bemerkt, durch Verwenden einer Schablone, bei der eine unebene Form als Form des Nutabschnitts auf einen Abschnitt übertragen wird, der einem vorgegebenen Wandoberflächenteil entspricht, kann eine Unebenheit auf einem Wandoberflächenteil des Nutabschnitts ausgebildet werden, der den unebenen Teil bildet, welcher als der zuvor genannte Rührabschnitt dient.
Der Anpressdruck zum Pressen des dünnen Breis mit der Schablone wird je nach Viskosität des dünnen Breis eingestellt, bevor er zu der keramischen Grünfolie geformt wird. Zum Beispiel wird, wenn die Viskosität des dünnen Breis 1 bis 4 Pa·s beträgt, ein Druck von 2,5 bis 7 MPa auf den dünnen Brei ausgeübt. Es gibt keine besondere Beschränkung, was das Material der Schablone betrifft, und es kann eine Metallschablone oder eine hölzerne Schablone verwendet werden.
Des Weiteren werden die versorgungsabschnittseitigen Elektroden 23a und 23b und die sammelabschnittseitige Elektrode 24 auf der ersten keramischen Grünfolie 31 ausgebildet, in der der Nutabschnitt 33 durch Verarbeitung zum Ausbilden eines dünnen Films ausgebildet wird. Die versorgungsabschnittseitige Elektrode 23a wird auf der Unterseite eines Teils ausgebildet, der dem Versorgungskanal 17a im Nutabschnitt 33 entspricht, welcher Teil ein Teil auf der am weitesten stromaufwärts liegenden Seite in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit ist, d. h., ein Teil der Unterseite, welcher Teil direkt unterhalb der Versorgungsöffnung 16a zu positionieren ist, die ein in dem Deckel 21 ausgebildetes Versorgungsdurchgangsloch ist. Die versorgungsabschnittseitige Elektrode 23b wird auf der Unterseite eines Teils ausgebildet, der dem Versorgungskanal 17b in dem Nutabschnitt 33 entspricht, welcher Teil ein Teil auf der am weitesten stromaufwärts liegenden Seite in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit ist, d. h., ein Teil der Unterseite, welcher Teil direkt unterhalb der Versorgungsöffnung 16b zu positionieren ist, die ein in dem Deckel 21 ausgebildetes Versorgungsdurchgangsloch ist. Die sammelabschnittseitige Elektrode 24 wird auf einem Teil der Unterseite der am weitesten stromabwärts liegenden Seite in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit in dem Nutabschnitt 33 ausgebildet, welcher Teil direkt unterhalb des Sammelabschnitts 15 zu positionieren ist, der ein in dem Deckel 21 ausgebildetes Sammeldurchgangsloch ist. Des Weiteren wird ein (nicht gezeigtes) Verdrahtungsmuster, das mit jeder der Elektroden 23a, 23b und 24 ver banden ist, auf der Oberfläche der ersten keramischen Grünfolie 31 durch Verarbeiten zur Ausbildung eines dünnen Films ausgebildet, was dieselbe Art und Weise wie bei den Elektroden darstellt.
Wie in 3B gezeigt ist, wird ein die Heizvorrichtung 19 bildendes Verdrahtungsmuster 34 und eine Verdrahtungsleitung zur externen Energieverbindung auf der Oberfläche der zweiten keramischen Grünfolie 32 durch Aufbringen einer leitenden Paste in vorgegebener Form durch Siebdruck oder dergleichen ausgebildet. Die leitende Paste kann durch Vermischen eines Metallmaterialpulvers wie etwa Wolfram, Molybdän, Mangan, Kupfer, Silber, Nickel, Palladium oder Gold mit einem geeigneten organischen Binde- und Lösungsmittel erhalten werden. Für die leitende Paste zum Ausbilden des die Heizvorrichtung 19 bildenden Verdrahtungsmusters 34 wird eine leitende Paste verwendet, in der 5 bis 30 Gew.-% eines keramischen Pulvers zu einem Metallmaterialpulver wie vorstehend beschrieben zugegeben werden, so dass nach einem Brennen ein vorgegebener elektrischer Widerstandswert erreicht wird.
Wie in 4 gezeigt ist, wird die erste keramische Grünfolie 31 mit dem Nutabschnitt 33 und den Elektroden 23a, 23b und 24 auf die Oberfläche der zweiten keramischen Grünfolie 32 laminiert, die das die Heizvorrichtung 19 bildende Verdrahtungsmuster 34 aufweist. Die laminierten ersten und zweiten keramischen Grünfolien 31 und 32 werden bei einer Temperatur von etwa 1600°C gesintert. Dadurch wird der in den 1A und 1B gezeigte Trägerkörper 20 ausgebildet, in dem die Elektroden 23a, 23b und 24 auf der Unterseite des Nutabschnitts 33 ausgebildet sind.
5 ist eine Draufsicht, die einen vereinfachten Aufbau des Deckels 21 zeigt. Wie in 5 gezeigt ist, werden Durchgangslöcher 42a, 42b und 43, die mit dem Nutabschnitt 33 der in 3A gezeig ten ersten keramischen Grünfolie 31 in Verbindung stehen, in den vorgegebenen, die Versorgungsöffnungen 16a und 16b und den Sammelabschnitt 15 bildenden Positionen in einem Substrat 41 aus Glas ausgebildet, und so kann der Deckel 21 erhalten werden.
Der Deckel 21 wird an die Oberfläche gebunden, auf der der Nutabschnitt 33 von dem Trägerkörper 20 freigelegt ist. Der Deckel 21 und der Trägerkörper 20 werden durch Erhitzen und Pressen gebunden.
Als nächstes werden piezoelektrische Materialien 44a und 44b wie etwa Bleizirkonattitanat (PZT; Formel der Zusammensetzung: Pb(Zr,Ti)O₃) an vorgegebenen Positionen auf der Oberfläche des Deckels 21 angebracht, und (nicht gezeigte) Verdrahtungsleitungen zum Anlegen einer Spannung an die piezoelektrischen Materialien 44a und 44b werden ausgebildet. Die piezoelektrischen Materialien 44a und 44b können den Deckel 21 über den Versorgungskanälen 17a und 17b durch Ausdehnen oder Zusammenziehen nach Maßgabe der angelegten Spannung in Vibration versetzen, und daher können Mikropumpen 18a und 18b zum Zuführen von Flüssigkeiten durch Anbringen der piezoelektrischen Materialien 44a und 44b an dem Deckel 21 über den Versorgungskanälen 17a und 17b ausgebildet werden.
In der vorstehend beschriebenen Art und Weise wird der in den 1A und 1B gezeigte Träger 11 ausgebildet, so dass der mikrochemische Chip 1 erhalten werden kann. Dadurch kann der mikrochemische Chip 1, der die versorgungsabschnittseitigen Elektroden 23a und 23b und die sammelabschnittseitige Elektrode 24 aufweist, die zur Kapillarmigration eingesetzt werden, durch Anbringen des Trägerkörpers 20, in dem die Elektroden 23a, 23b und 24 auf der Unterseite des Nutabschnitts 33 ausgebildet sind, und des Deckels 21 hergestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Trägerkörper 20 ausgebildet, indem ein laminierter Aufbau, der aus der keramischen Grünfolie 31, auf deren Oberfläche der Nutabschnitt 33 durch Pressen mit einer Schablone ausgebildet wird, und der keramischen Grünfolie 32 besteht, die das die Heizvorrichtung 19 bildende Verdrahtungsmuster 34 aufweist, gesintert wird, worauf der Träger 11 mit dem Kanal 12 durch Abdecken des Nutabschnitts 33 auf der Oberfläche des Trägerkörpers 20 mit dem Deckel 21 abgedeckt wird. Daher kann der mikrochemische Chip 1 nur durch einfaches Verarbeiten hergestellt werden, ohne eine komplizierte Verarbeitung wie etwa eine Ätzverarbeitung durchzuführen, welche notwendig ist, wenn ein Kanal in einem Träger 11 aus Silicium, Glas oder Harz ausgebildet wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist, obwohl der mikrochemische Chip 1 der vorliegenden Ausführungsform zwei Versorgungsabschnitte 13a und 13b aufweist, die Erfindung nicht darauf beschränkt, und der mikrochemische Chip 1 kann drei oder mehr Versorgungsabschnitte aufweisen. Wenn zwei oder mehr Versorgungsabschnitte vorgesehen sind, sind die Versorgungsabschnitte nicht unbedingt so vorgesehen, dass sie zu einem Abschnitt vereinigt werden, sondern sie können mit dem Kanal 12 an verschiedenen Positionen verbunden sein. In diesem Fall wird eine zur Kapillarmigration verwendete Elektrode in jedem Versorgungsabschnitt ausgebildet.
Die vorliegende Ausführungsform hat einen Aufbau, in dem ein Behandlungsabschnitt 14 (die Heizvorrichtung 19) vorgesehen ist, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und es können zwei oder mehr Behandlungsabschnitte (Heizvorrichtungen) vorgesehen sein. Auf diese Weise kann eine komplizierte Reaktion gesteuert bzw. geregelt werden, indem drei oder mehr Versorgungsabschnitte und zwei oder mehr Behandlungsabschnitte (Heizvorrichtungen) vorgesehen werden. Es sollte beachtet werden, dass es nicht notwendig ist, den Behandlungsabschnitt 14 (die Heizvorrichtung 19) vorzusehen, wenn eine Reaktion ohne Erhitzen fortschreiten kann.
Im mikrochemischen Chip 1 der vorliegenden Erfindungsform ist der Sammelabschnitt 15 vorgesehen und ein Reaktionsprodukt wird aus dem Sammelabschnitt 15 geleitet. Wenn ein Erfassungsabschnitt in dem Sammelabschnitt 15 oder auf der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit in Bezug auf den Behandlungsabschnitt 15 vorgesehen ist, kann ein Reaktionsprodukt einer chemischen Reaktion oder einer biochemischen Reaktion wie etwa einer Antigen-Antikörper-Reaktion und einer Enzymreaktion erfasst bzw. nachgewiesen werden.
Des Weiteren ist die vorliegende Ausführungsform so konfiguriert, dass sie die Mikropumpen 18a und 18b als Einrichtung zur Zuführung von Flüssigkeiten hat, aber es ist möglich, die Mikropumpen 18a und 18b nicht vorzusehen. In diesem Fall kann, wenn eine zu behandelnde Flüssigkeit aus den Versorgungsöffnungen 16a und 16b gegossen wird, die Flüssigkeit aus den Versorgungsöffnungen 16a und 16b dem Sammelabschnitt 15 zugeführt werden, indem man die Flüssigkeit mit einer Mikrospritze oder dergleichen hineinzwingt. Alternativ kann, wenn eine Flüssigkeit gegossen wird, die Flüssigkeit zugeführt werden, indem die Flüssigkeit unter Ausübung von Druck mit einer Pumpe oder dergleichen, die außen vorgesehen ist, gegossen wird. Zusätzlich kann die zu behandelnde Flüssigkeit durch Ansaugen mit einer Mikrospritze oder dergleichen aus dem Sammelabschnitt 15, der als Öffnung realisiert ist, zugeführt werden, nachdem die zu behandelnde Flüssigkeit aus den Versorgungsöffnungen 16a und 16b gegossen wurde.
Der Deckel 21 ist an den Trägerkörper 20 gebunden, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und der Deckel 21 kann von dem Trägerkörper 20 entfernbar vorgesehen werden. Beispielsweise ist ein Aufbau möglich, bei dem Druck auf den gesamten mikrochemischen Chip mit einem Silikongummi ausgeübt wird, das von dem Trägerkörper 20 und dem Deckel 21 sandwichartig umgeben ist.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des mikrochemischen Chips 1 der vorliegenden Ausführungsform wird der Trägerkörper 20 mit zwei keramischen Grünfolien ausgebildet, d. h., der keramischen Grünfolie 31 mit dem Nutabschnitt 33 und der keramischen Grünfolie 32 mit dem die Heizvorrichtung 19 bildenden Verdrahtungsmuster 34. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und der Trägerkörper 20 kann mit drei oder mehr keramischen Grünfolien ausgebildet werden.
In der vorliegenden Erfindung wird der Träger 11 durch Sintern, wobei der Nutabschnitt 33 auf der Oberfläche der keramischen Grünfolie 31 freiliegt, um den Trägerkörper 20 auszubilden, und dann durch Abdecken des Nutabschnitts 33 mit dem Deckel 21 auf der Oberfläche des Trägerkörpers 20 ausgebildet. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Träger 11 kann ausgebildet werden, indem des Weiteren eine keramische Grünfolie, die mit demselben Durchgangsloch wie im Deckel 21 versehen ist, das in Verbindung mit dem Nutabschnitt 33 steht, auf die Oberfläche der keramischen Grünfolie 31 laminiert wird und die keramischen Grünfolien gesintert werden.
6A ist eine Draufsicht, die einen vereinfachten Aufbau eines mikrochemischen Chips 1A gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt. 6B ist eine Querschnittsansicht, die Querschnittsaufbauten entlang von Schnittlinien IV-IV, V-V und VI-VI des in 6A angegebenen mikrochemischen Chips 1A zeigt. In Figur 6B sind die Querschnittsaufbauten, die entlang den Schnittlinien IV-IV, V-V und VI-VI gemacht wurden, in dieser Reihenfolge gezeigt. Des Weiteren werden in der vorliegenden Ausführungsform dieselben Komponenten wie jene der zuvor erwähnten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und es wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Der Träger 11A des mikrochemischen Chips 1A der Ausführungsform weist einen Trägerkörper 20 aus Keramik und einen Deckel 21A aus Glas auf, der einen Abdeckabschnitt darstellt, und der Kanal 12 wird durch Abdecken der Oberfläche des Trägerkörpers 20 ausgebildet, welche Oberfläche den Nutabschnitt 33 mit dem Deckel 21A aufweist. Vorliegend sind der Trägerkörper 20 und der Deckel 21A einstückig ausgebildet. Im Deckel 21A sind wie beim Deckel 21 der zuvor erwähnten Ausführungsform die Versorgungsöffnungen 16a und 16b, die Versorgungsdurchgangslöcher sind, und der Sammelabschnitt 15, der als Durchgangsloch realisiert ist, das ein Sammeldurchgangsloch ist, ausgebildet.
Ein solcher Träger 11A ist wie unten beschrieben ausgebildet. Wie bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform, wie sie in 3A gezeigt ist, wird der Nutabschnitt 33, der den Kanal 12 und die Versorgungskanäle 17a und 17b darstellt, auf der Oberfläche der keramischen Grünfolie 31 ausgebildet. Des Weiteren werden, wie bei der zuvor erwähnten Ausführungsform, die versorgungsabschnittseitigen Elektroden 23a und 23b und die sammelabschnittseitige Elektrode 24 auf der Unterseite des Nutabschnitts 33 ausgebildet. Als nächstes wird, wie in 3B gezeigt ist, das die Heizvorrichtung 19 bildende Verdrahtungsmuster 34 und die Verdrahtungsleitung zur externen Energieverbindung auf der Oberfläche der keramischen Grünfolie 32 ausgebildet.
Als nächstes werden wie bei dem in 5 gezeigten Deckel 21 die Durchgangslöcher 42a und 42b, die Versorgungsdurchgangslöcher sind, und das Durchgangsloch 43, das ein Sammeldurchgangsloch ist, in der den Deckel 21A bildenden keramischen Grünfolie ausgebildet.
Als nächstes wird, wie in 4 gezeigt ist, die keramische Grünfolie 31 mit dem Nutabschnitt 33 und den Elektroden 23a, 23b und 24 auf die Oberfläche der keramischen Grünfolie 32 mit dem die Heizvorrichtung 19 bildenden Verdrahtungsmuster 34 laminiert. Des Weiteren wird die keramische Grünfolie mit den Durchgangslöchern 42a und 42b und 43 auf die Oberfläche der keramischen Grünfolie 31 mit dem Nutabschnitt 33 und den Elektroden 23a, 23b und 24 laminiert, um den Nutabschnitt 33 abzudecken. Die laminierten drei keramischen Grünfolien, die die keramischen Grünfolien 31 und 32 und die andere keramische Grünfolie aufweisen, werden bei einer Temperatur von etwa 1600°C gesintert. Dadurch wird der in den 6A und 6B gezeigte Träger 11A ausgebildet, in dem die Elektroden 23a, 23b und 24 auf der Unterseite des Nutabschnitts 33 ausgebildet sind.
7A ist eine Draufsicht, die einen vereinfachten Aufbau eines mikrochemischen Chips gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt. 7B ist eine Querschnittsansicht, die Querschnittsaufbauten entlang von Schnittlinien VII-VII, VIII-VIII und IX-IX des in 7A angegebenen mikrochemischen Chips zeigt. In 7B sind die Querschnittsaufbauten, die entlang den Schnittlinien VII-VII, VIII-VIII und IX-IX gemacht wurden, in dieser Reihenfolge gezeigt. Die 8A und 8B sind teilweise vergrößerte perspektivische Ansichten, die Ausbildungsausführungsformen der versorgungsabschnittseitigen Elektroden 23a zeigen. Des Weiteren werden in der vorliegenden Ausführungsform dieselben Komponenten wie jene der zuvor erwähnten Ausführungsform mit denselben Bezugszei chen bezeichnet, und es wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Wenn der Deckel aus einer keramischen Grünfolie ausgebildet ist, können die Elektroden 23a, 23b und 24 in dem Deckel 21B anstatt in dem Trägerkörper 20 ausgebildet sein. Das heißt, wie in den 7A, 7B und 8A gezeigt ist, dass die versorgungsabschnittseitigen Elektroden 23a und 23b auf der gesamten Innenumfangsoberfläche der Versorgungsdurchgangslöcher 42a und 42 ausgebildet sind, die in dem Deckel 21B des Trägers 11B ausgebildet sind, und die sammelabschnittseitige Elektrode 24 ist auf der gesamten Innenumfangsoberfläche des Sammeldurchgangslochs 43 ausgebildet, das in dem Deckel 21B des Trägers 11B ausgebildet ist.
Ein solcher Träger 11B ist wie nachstehend beschrieben ausgebildet. Wie bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform wird der Nutabschnitt 33, der den Kanal 12 und die Versorgungskanäle 17a und 17b darstellt, auf der Oberfläche der keramischen Grünfolie 31 ausgebildet. Als nächstes werden, wie in 3B gezeigt ist, das die Heizvorrichtung 19 bildende Verdrahtungsmuster 34 und die Verdrahtungsleitung zur externen Energieverbindung auf der Oberfläche der keramischen Grünfolie 32 ausgebildet.
Als nächstes werden wie bei dem in 5 gezeigten Deckel 21 die Durchgangslöcher 42a und 42b, die Versorgungsdurchgangslöcher sind, und das Durchgangsloch 43, das ein Sammeldurchgangsloch ist, in der den Deckel 21B bildenden keramischen Grünfolie ausgebildet. Die versorgungsabschnittseitigen Elektroden 23a und 23b werden auf der gesamten Innenumfangsoberfläche der Durchgangslöcher 42a und 42b ausgebildet und die sammelabschnittseitige Elektrode 24 wird auf der gesamten Innenumfangsoberfläche des Durchgangslochs 43 ausgebildet.
Als nächstes wird die keramische Grünfolie 31 mit dem Nutabschnitt 33 auf die Oberfläche der keramischen Grünfolie 32 mit dem die Heizvorrichtung 19 bildenden Verdrahtungsmuster laminiert. Des Weiteren wird die keramische Grünfolie mit den Durchgangslöchern 42a und 42b und 43 auf die Oberfläche der keramischen Grünfolie 31 mit dem Nutabschnitt 33 laminiert, um den Nutabschnitt 33 abzudecken. Die laminierten drei keramischen Grünfolien 31 und 32 werden bei einer Temperatur von etwa 1600°C gesintert. Dadurch wird der in den 7A, 7B und 8A gezeigte Träger 11B ausgebildet, in dem die Elektroden 23a, 23b und 24 auf den gesamten Innenumfangsoberflächen der Durchgangslöcher 42a, 42b und 43 ausgebildet sind.
Es sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Elektroden 23a, 23b und 24 auf der gesamten inneren Umfangsoberfläche der Durchgangslöcher 42a, 42b und 43 ausgebildet sind, jedoch können statt ihrer, wie in 8B gezeigt ist, die Elektroden 23a, 23b und 24 auf den Hälften der inneren Umfangsoberflächen der Durchgangslöcher 42a, 42b bzw. 43 ausgebildet werden.
Wenn die Träger 11A und 11B durch Laminieren der keramischen Grünfolien auf diese Art und Weise ausgebildet werden, ist es nicht notwendig, den Deckel 21 anzubringen, nachdem der Trägerkörper 20 ausgebildet wurde, so dass die Produktivität verbessert werden kann. Wenn ein keramisches piezoelektrisches Material wie etwa PZT, wie vorstehend beschrieben, für die piezoelektrischen Materialien 44a und 44b, die die Mikropumpen 18a und 18b bilden, verwendet wird, nachdem das keramische piezoelektrische Material an einer vorgegebenen Position in der keramischen Grünfolie angebracht wurde, in welcher das Durchgangsloch in Verbindung mit dem Nutabschnitt 33 ausgebildet ist, kann das piezoelektrische Material zur selben Zeit gesintert werden.
Der mikrochemische Chip der Erfindung kann für Anwendungszwecke wie etwa Tests von Viren, Bakterien oder Körperflüssigkeitskomponenten in Körperflüssigkeiten wie Blut, Speichel und Urin mit einem Reagens, Vitalreaktionsexperimente zwischen Viren, Bakterien oder medizinischen Flüssigkeiten und Körperzellen, Reaktionsexperimente zwischen Viren oder Bakterien und medizinischer Flüssigkeit, Reaktionsexperimente zwischen Viren oder Bakterien und anderen Viren oder Bakterien, Blutbestimmung, Separation und Extraktion oder Zersetzung von Genen mit medizinischer Flüssigkeit, Separation und Extraktion durch Ausfällung oder dergleichen einer chemischen Substanz in einer Lösung, Zersetzung einer chemischen Substanz in einer Lösung und Mischung mehrerer medizinischer Flüssigkeiten verwendet werden, und er kann zum Zweck anderer Vitalreaktionen oder chemischer Reaktionen eingesetzt werden.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verkörpert werden, ohne von ihrem Geist oder ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten, wobei der Umfang der Erfindung vorrangig durch die beiliegenden Ansprüche als durch die vorstehende Beschreibung angegeben ist, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und dem Gleichwertigkeitsbereich der Ansprüche auftreten, sollen daher darin umfasst sein.

Claims

Mikrochemischer Chip (1) mit einem Träger (11), der einen Kanal (12) zum Bewirken, dass eine zu behandelnde Flüssigkeit hindurchfließt, mehrere mit dem Kanal (12) verbundene Versorgungsabschnitte (13a, 13b) zum Bewirken, dass mehrere zu behandelnde Flüssigkeiten aus ihnen jeweils in den Kanal (12) fließen, und einen Sammelabschnitt (15) aufweist, der mit dem Kanal (12) verbunden ist und aus dem eine Flüssigkeit im Kanal (12) nach außen geleitet wird; einer in dem Versorgungsabschnitt (13a, 13b) ausgebildeten versorgungsabschnittseitigen Elektrode (23a, 23b); und einer in dem Sammelabschnitt (15) ausgebildeten sammelabschnittseitigen Elektrode (24), wobei der Träger (11) aus einem Trägerkörper (20) aus Keramik mit einem Nutabschnitt (33), der den Kanal (12) bildet, und einem auf dem Trägerkörper (20) angeordneten Abdeckelement (21) zum Abdecken des Nutabschnitts (33) zusammengesetzt ist, wobei der Versorgungsabschnitt (13a, 13b) einen Versorgungskanal (17a, 17b), dessen eines Ende mit dem Kanal (12) verbunden ist und dessen anderes Ende mit einem in dem Abdeckelement (21) ausgebildeten Versorgungsdurchgangsloch (42a, 42b) verbunden ist, aufweist, wobei der Sammelabschnitt (15) ein in dem Abdeckelement (21) ausgebildetes Sammeldurchgangsloch (43) aufweist, um mit einem Teil auf der am weitesten stromabwärts liegenden Seite in einer Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit im Kanal (12) verbunden zu sein, wobei bewirkt wird, dass die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten jeweils von den mehreren Versorgungsabschnitten (13a, 13b) in den Kanal (12) fließen, die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, die einfließen gelassen werden, vereinigt und einer vorge gebenen Behandlung unterworfen werden und die behandelte Flüssigkeit aus dem Sammelabschnitt (15) nach außen geleitet wird, und wobei die versorgungsabschnittseitige Elektrode (23a, 23b) und die sammelabschnittseitige Elektrode (24) gleichzeitig mit dem Trägerkörper (20) gesintert werden und eine Kapillarmigration durch Anlegen einer Spannung zwischen der versorgungsabschnittseitigen Elektrode (23a, 23b) und der sammelabschnittseitigen Elektrode (24) durchgeführt wird.
Mikrochemischer Chip (1) nach Anspruch 1, wonach die versorgungsabschnittseitige Elektrode (23a, 23b) auf einem Teil einer Unterseite des in dem Trägerkörper (20) ausgebildeten Nutabschnitts (33) ausgebildet wird, welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs (42a, 42b) zu positionieren ist, und die sammelabschnittseitige Elektrode (24) auf einem Teil einer Unterseite des in dem Trägerkörper (20) ausgebildeten Nutabschnitts (33) ausgebildet ist, welcher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs (43) zu positionieren ist.
Mikrochemischer Chip (1A, 1B) mit einem Träger (11A, 11B), der aus Keramik besteht und einen Kanal (12) zum Bewirken, dass eine zu behandelnde Flüssigkeit hindurchfließt, mehrere mit dem Kanal (12) verbundene Versorgungsabschnitte (13a, 13b) zum Bewirken, dass mehrere zu behandelnde Flüssigkeiten aus ihnen jeweils in den Kanal (12) fließen, und einen Sammelabschnitt (15) aufweist, der mit dem Kanal (12) verbunden ist und aus dem eine Flüssigkeit im Kanal (12) nach außen geleitet wird; einer in dem Versorgungsabschnitt (13a, 13b) ausgebildeten versorgungsabschnittseitigen Elektrode (23a, 23b); und einer in dem Sammelabschnitt (15) ausgebildeten sammelabschnittseitigen Elektrode (24), wobei der Träger (11A, 11B) aus einem Trägerkörper (20) aus Keramik mit einem Nutabschnitt (33), der den Kanal (12) bildet, und einem Abdeckelement (21A, 21B) zusammengesetzt ist, das aus Keramik besteht und auf dem Trägerkörper (20) zum Abdecken des Nutabschnitts (33) angeordnet ist, wobei der Versorgungsabschnitt (13a, 13b) einen Versorgungskanal (17a, 17b), dessen eines Ende mit dem Kanal (12) verbunden ist und dessen anderes Ende mit einem in dem Abdeckelement (21A, 21B) ausgebildeten Versorgungsdurchgangsloch (42a, 42b) verbunden ist, aufweist, wobei der Sammelabschnitt (15) ein in dem Abdeckelement (21A, 21B) ausgebildetes Sammeldurchgangsloch (43) aufweist, um mit einem Teil auf der am weitesten stromabwärts liegenden Seite in einer Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit im Kanal (12) verbunden zu sein, wobei bewirkt wird, dass die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten jeweils aus den mehreren Versorgungsabschnitten (13a, 13b) in den Kanal (12) fließen, die mehreren zu behandelnden Flüssigkeiten, die einfließen gelassen werden, vereinigt und einer vorgegebenen Behandlung unterworfen werden und die behandelte Flüssigkeit aus dem Sammelabschnitt (15) nach außen geleitet wird, und wobei die versorgungsabschnittseitige Elektrode (23a, 23b) und die sammelabschnittseitige Elektrode (24) gleichzeitig mit dem Träger (11A, 11B) gesintert werden und eine Kapillarmigration durch Anlegen einer Spannung zwischen der versorgungsabschnittseitigen Elektrode (23a, 23b) und der sammelabschnittseitigen Elektrode (24) durchgeführt wird.
Mikrochemischer Chip (1A, 1B) nach Anspruch 3, wonach die versorgungsabschnittseitige Elektrode (23a, 23b) auf einer Innenumfangsoberfläche des in dem Abdeckelement (21B) ausgebildeten Versorgungsdurchgangslochs (42a, 42b) oder auf einem Teil einer Unter seite des in dem Trägerkörper (20) ausgebildeten Nutabschnitts (33) ausgebildet ist, welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs (42a, 42b) zu positionieren ist.
Mikrochemischer Chip (1A, 1B) nach Anspruch 3 oder 4, wonach die sammelabschnittseitige Elektrode (24) auf einer Innenumfangsoberfläche des in dem Abdeckelement (21B) ausgebildeten Sammeldurchgangslochs (43) oder auf einem Teil einer Unterseite des in dem Trägerkörper (20) ausgebildeten Nutabschnitts (33) ausgebildet ist, welcher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs (43) zu positionieren ist.
Mikrochemischer Chip (1, 1A, 1B) nach Anspruch 1 oder 3, wonach ein Rührabschnitt zum Rühren der zu behandelnden Flüssigkeiten auf einer stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit in Bezug auf eine Position, an der der Kanal (12) und die Versorgungsabschnitte (13a, 13b) miteinander verbunden sind, ausgebildet ist.
Mikrochemischer Chip (1, 1A, 1B) nach Anspruch 1 oder 3, wonach eine Querschnittsfläche des Kanals (12) und der Versorgungskanäle (17a, 17b) 2,5 × 10^–3 mm² oder mehr und 1 mm² oder weniger groß ist.
Mikrochemischer Chip (1, 1A, 1B) nach Anspruch 1 oder 3, wonach eine Breite des Kanals (12) und der Versorgungskanäle (17a, 17b) 50 bis 1000 μm beträgt.
Mikrochemischer Chip (1, 1A, 1B) nach Anspruch 1 oder 3, wonach der Kanal (12) und die Versorgungskanäle (17a, 17b) eine rechteckige Querschnittsform aufweisen und eine Beziehung zwi schen einer längeren Seite als Breite und einer kürzeren Seite als Tiefe die folgende Gleichung erfüllt:
Mikrochemischer Chip (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wonach der Träger (11, 11A, 11B) einen Behandlungsabschnitt (14) zum Durchführen einer vorgegebenen Behandlung in Bezug auf die zu behandelnden vereinigten Flüssigkeiten aufweist, wobei der Behandlungsabschnitt (14) auf einer stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeiten in Bezug auf eine Position, an der der Versorgungsabschnitt (13a, 13b) und der Kanal (12) miteinander verbunden sind, und auf einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf den Sammelabschnitt (15) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen des mikrochemischen Chips (1) nach Anspruch 1 mit folgenden Schritten: Ausbilden eines Nutabschnitts (33), der den Kanal (12) und die Versorgungskanäle (17a, 17b) auf einer Oberfläche einer keramischen Grünfolie (31) bildet, die den Trägerkörper (20) bildet; Ausbilden des Versorgungsdurchgangslochs (42a, 42b) und des Sammeldurchgangslochs (43) in dem Abdeckelement (21); Ausbilden der versorgungsabschnittseitigen Elektrode (23a, 23b) auf einem Teil einer Unterseite des in der keramischen Grünfolie (31) ausgebildeten Nutabschnitts (33), welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs (42a, 42b) zu positionieren ist, und Ausbilden der sammelabschnittseitigen Elektrode (24) auf einem Teil einer Unterseite des Nutabschnitts (33), welcher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs (43) zu positionieren ist; Ausbilden des Trägerkörpers (20) durch Sintern der keramischen Grünfolie (31), die den Nutabschnitt (33), die versorgungsab schnittseitigen und die sammelabschnittseitigen Elektroden (23a, 23b, 24) aufweist, bei vorgegebener Temperatur; und Ausbilden des Trägers (11) durch Abdecken des Nutabschnitts (33) auf der Oberfläche des Trägerkörpers (20) mit dem Abdeckelement (21).
Verfahren zum Herstellen des mikrochemischen Chips (1A, 1B) nach Anspruch 3 mit folgenden Schritten: Ausbilden eines Nutabschnitts (33), der den Kanal (12) und die Versorgungskanäle (17a, 17b) auf einer Oberfläche einer ersten keramischen Grünfolie (31) bildet, die den Trägerkörper (20) bildet; Ausbilden des Versorgungsdurchgangslochs (42a, 42b) und des Sammeldurchgangslochs (43) in einer zweiten keramischen Grünfolie, die das Abdeckelement (21A, 21B) darstellt; Ausbilden der versorgungsabschnittseitigen Elektrode (23a, 23b) auf einem Teil einer Unterseite des in der ersten keramischen Grünfolie (31) ausgebildeten Nutabschnitts (33), welcher Teil direkt unterhalb des Versorgungsdurchgangslochs (42a, 42b) oder auf einer Innenumfangsoberfläche des in der zweiten keramischen Grünfolie ausgebildeten Versorgungsdurchgangslochs (42a, 42b) zu positionieren ist; Ausbilden der sammelabschnittseitigen Elektrode (24) auf einem Teil einer Unterseite des in der ersten keramischen Grünfolie (31) ausgebildeten Nutabschnitts (33), welcher Teil direkt unterhalb des Sammeldurchgangslochs (43) zu positionieren ist, oder auf einer Innenumfangsoberfläche des in der zweiten keramischen Grünfolie ausgebildeten Sammeldurchgangslochs (43); Laminieren der zweiten keramischen Grünfolie auf die Oberfläche der ersten keramischen Grünfolie (31), die den Nutabschnitt (33) aufweist, um den Nutabschnitt (33) abzudecken; und Ausbilden des Trägers (11A, 11B) durch Sintern der laminierten keramischen Grünfolien bei vorgegebener Temperatur.