微流體器件的制作方法
【專利摘要】提供一種微流體器件，反應(yīng)流路不采用蛇行方式，能夠?qū)崿F(xiàn)器件的小型化。在具有反應(yīng)流路的微流體器件中，反復(fù)設(shè)置有多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域，反應(yīng)流路以通過多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域的方式形成，該多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域構(gòu)成為分別包含溫度不同的至少2個(gè)溫度區(qū)域。
【專利說明】微流體器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微流體器件。更詳細(xì)地，本發(fā)明涉及微型反應(yīng)器、集成型DNA器件以及微小電泳器件等微流體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，微細(xì)加工技術(shù)不限定于電氣.電子領(lǐng)域，而滲透到流體、機(jī)械以及光等各個(gè)領(lǐng)域，可以說是在積極地進(jìn)行研究、開發(fā)的同時(shí)今后會(huì)被進(jìn)一步注目的技術(shù)。通過該微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，器件的小型化成為可能，能夠可靠地應(yīng)對省資源化以及省能量化這種社會(huì)要求。
[0003]特別地，可以說是基于微細(xì)加工技術(shù)代表性產(chǎn)物的微流體器件，在微型反應(yīng)器、集成型DNA器件以及微小電泳器件等領(lǐng)域中，能夠使用極少量的試料、試劑而使反應(yīng)溶液反應(yīng)，因此利用價(jià)值很大。
[0004]并且，由于與微細(xì)化相伴隨的表面積的增大，熱移動(dòng)能夠迅速地進(jìn)行，因此在希望反應(yīng)流體有需要的溫度變化的微流體器件中也能夠?qū)崿F(xiàn)其效果。作為該微流體器件，在專利文獻(xiàn)I公開有反應(yīng)流路采用了蛇行方式的器件。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中公開一種微小化學(xué)器件，例如以PCR (聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))法為代表那樣，使反應(yīng)溶液在3個(gè)不同溫度區(qū)域中至少進(jìn)行5循環(huán)?40循環(huán)，從而能夠僅使DNA(脫氧核糖核酸)的某一部分選擇性地?cái)U(kuò)增。為了使該反應(yīng)溶液在3個(gè)不同溫度區(qū)域中至少進(jìn)行5循環(huán)?40循環(huán)，對反應(yīng)流路采用蛇行方式。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-18271號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]然而，以往的微流體器件使反應(yīng)流路蛇行，因此存儲(chǔ)難以實(shí)現(xiàn)器件的小型化的課題。
[0011 ] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種微流體器件，反應(yīng)流路不采用蛇行方式，就能夠?qū)崿F(xiàn)器件的小型化。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了解決上述課題，
[0014]本發(fā)明的具有反應(yīng)流路的微流體器件的特征在于，
[0015]反復(fù)設(shè)置有多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域，反應(yīng)流路以通過多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域的方式形成，該多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域構(gòu)成為分別包含溫度不同的至少2個(gè)溫度區(qū)域。
[0016]在某個(gè)優(yōu)選方案中，為了解決上述課題，
[0017]微流體器件包括加熱器部，[0018]加熱器部具有被設(shè)定為不同溫度的多個(gè)加熱器，
[0019]在加熱器的周邊緣區(qū)域形成溫度區(qū)域。
[0020]此外，在某個(gè)優(yōu)選方案中，微流體器件包括相結(jié)合的基板和蓋板，
[0021]加熱器部至少設(shè)置在基板和蓋板的某一方上，
[0022]反應(yīng)流路形成在基板與蓋板之間。
[0023]此外，在某個(gè)優(yōu)選方案中，并列配置有至少2個(gè)反應(yīng)流路。
[0024]此外，在某個(gè)優(yōu)選方案中，并列配置的至少2個(gè)反應(yīng)流路共用相同的加熱器部。
[0025]此外，在某個(gè)優(yōu)選方案中，微流體器件包括試料注入部以及試料排出部，
[0026]并列配置的至少2個(gè)反應(yīng)流路與相同的試料注入部連接。
[0027]此外，在某個(gè)優(yōu)選方案中，加熱器由金屬薄膜加熱器構(gòu)成。
[0028]此外，在某個(gè)優(yōu)選方案中，包括用于對在反應(yīng)流路內(nèi)流動(dòng)的反應(yīng)流體的濃度進(jìn)行測定的檢測電極。
[0029]此外，在某個(gè)優(yōu)選方案中，在試料注入部與通過多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域的反應(yīng)流路之間擔(dān)載有反應(yīng)試劑。
[0030]此外，在某個(gè)優(yōu)選方案中，微流體器件串聯(lián)、或者并列、或者串聯(lián)并聯(lián)組合地排列。
[0031]發(fā)明的效果
[0032]本發(fā)明的微流體器件為，反復(fù)設(shè)置有溫度循環(huán)區(qū)域，反應(yīng)流路以通過多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域的方式形成在器件內(nèi)，由此能夠不使反應(yīng)流路蛇行地形成，微流體器件的小型化成為可能。
[0033]并且，能夠不使反應(yīng)流路蛇行地形成，由此能夠在一個(gè)微流體器件內(nèi)并列配置多個(gè)反應(yīng)流路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明的微流體器件的整體立體圖。
[0035]圖2是本發(fā)明的微流體器件的分解立體圖。
[0036]圖3是本發(fā)明的微流體器件內(nèi)的基板的形成工序截面圖。
[0037]圖4是本發(fā)明的微流體器件內(nèi)的蓋板的形成工序截面圖。
[0038]圖5是本發(fā)明的微流體器件內(nèi)的基板和蓋板的接合工序截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下，對本發(fā)明的微流體器件進(jìn)行說明。
[0040]此外，在以下說明書的記載中，將微流體器件記載為“器件”。此外，在本說明書中記載的反應(yīng)流體是指能夠在反應(yīng)流路中流動(dòng)的液體、氣體以及它們的混合物，但不特別限定于此。例如，將固態(tài)粒子分散在液體中的漿料也能夠包含在與本說明書所述的流體中。
[0041]現(xiàn)有技術(shù)為，以反應(yīng)流體反復(fù)通過多個(gè)不同溫度區(qū)域的方式使反應(yīng)流路蛇行，與此相對，本發(fā)明的器件的特征在于，使分別包含溫度不同的至少2個(gè)溫度區(qū)域而構(gòu)成的多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域反復(fù)。
[0042]以下，對本發(fā)明的實(shí)施方式的器件進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明的器件I的整體立體圖。圖2是本發(fā)明的器件I的分解立體圖。本發(fā)明的器件I包括蓋板2以及基板3。蓋板2包括貫通孔、加熱器部5以及檢測電極6，該貫通孔構(gòu)成試料注入部4以及試料排出部7的一部分。加熱器部5以及檢測電極6形成在蓋板2的下面。加熱器部5包括交替地配置的加熱器5a以及加熱器5b，加熱器5a以及加熱器5b分別被設(shè)定為不同的溫度。構(gòu)成試料注入部4和試料排出部7的一部分的貫通孔形成為，從上面向下面貫通。接著，基板3包括:構(gòu)成試料注入部4的一部分的凹部、構(gòu)成試料排出部7的一部分的凹部、反應(yīng)流路8、反應(yīng)試劑擔(dān)載部9以及檢測部10。反應(yīng)流路8處于反應(yīng)試劑擔(dān)載部9與檢測部10之間，且形成在設(shè)置于基板3的通道14與蓋板2之間。此外，反應(yīng)流路8在器件I內(nèi)具有反應(yīng)流路8a、8b、8c、8d以及8e。反應(yīng)流路8c從反應(yīng)試劑擔(dān)載部9到檢測部10為止為直線狀。反應(yīng)流路8d是與反應(yīng)流路8b的形狀為左右對稱的流路。反應(yīng)流路8e是與反應(yīng)流路8a的形狀為左右對稱的流路。反應(yīng)流路8a、8b、8c、8d以及8e處于通過加熱器部5的下部的位直。如以上那樣構(gòu)成的蓋板2的下面和基板3的上面以如下方式對置并接合，即，試料注入部4的蓋板2內(nèi)的貫通孔與基板3內(nèi)的構(gòu)成試料注入部4的一部分的凹部一致，試料排出部7的蓋板2內(nèi)的貫通孔與基板3內(nèi)的試料排出部7的凹部一致，檢測電極6位于排出部10上部。
[0043]加熱器部5內(nèi)的被設(shè)定為不同溫度的加熱器5a以及加熱器5b，在各個(gè)加熱器周邊緣區(qū)域形成溫度區(qū)域。溫度區(qū)域是指在加熱器的周邊緣區(qū)域形成的溫度帶。在各個(gè)加熱器周邊緣區(qū)域形成的溫度區(qū)域是溫度不同的溫度區(qū)域，在本實(shí)施方式中，溫度不同的2個(gè)溫度區(qū)域，從試料注入部4朝向試料排出部7的方向交替地形成。在溫度不同的2個(gè)溫度區(qū)域從試料注入部4朝向試料排出部7的方向交替地形成的情況下，可以認(rèn)為由溫度不同的2個(gè)溫度區(qū)域構(gòu)成的溫度循環(huán)區(qū)域，能夠從試料注入部4朝向試料排出部7的方向反復(fù)形成有多個(gè)。
[0044]基板3的材質(zhì)例如為硅。蓋板2的材質(zhì)為玻璃。試料注入部4以及試料排出部7的截面形狀例如為圓形。但是，不限定于圓形，例如也可以是橢圓形、矩形、正方形或者多邊形等形狀。反應(yīng)流路8是用于使反應(yīng)流體從反應(yīng)試劑擔(dān)載部9流到檢測部10的流路，通過反復(fù)的多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域。此外，反應(yīng)流路8是通過反復(fù)的多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域的部分為直線狀的流路。試料注入部4是用于將反應(yīng)流體從外部注入的入口，優(yōu)選設(shè)定在器件I的側(cè)端，此外，試料排出部7處于與試料注入部4對置的位置。反應(yīng)試劑擔(dān)載部9位于試料注入部4與反應(yīng)流路8之間，被裝入干燥擔(dān)載的反應(yīng)試劑。檢測部10被設(shè)置為用于供檢測電極6對反應(yīng)流體的濃度進(jìn)行測定。檢測電極6位于加熱器部5與試料排出部7之間。檢測電極6是用于根據(jù)對電極施加電壓而得到的電流值來測定反應(yīng)流體的濃度的薄膜電極。試料排出部7是用于將器件I內(nèi)的反應(yīng)流體向外部排出的出口。
[0045]接下來，對本發(fā)明的器件I的反應(yīng)流體的反應(yīng)工序進(jìn)行說明。首先，所希望的反應(yīng)溶液被注入到試料注入部4，接著，該反應(yīng)溶液與反應(yīng)試劑擔(dān)載部9內(nèi)所裝入的反應(yīng)試劑混合。本發(fā)明的器件I具有反應(yīng)試劑擔(dān)載部9，因此不依賴外部的反應(yīng)裝置就能夠快速使其與反應(yīng)試劑反應(yīng)。接著，反應(yīng)試劑與反應(yīng)溶液混合后的反應(yīng)流體進(jìn)入反應(yīng)流路8。接著，進(jìn)入反應(yīng)流路8內(nèi)的反應(yīng)流體，在反復(fù)的多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域中朝向檢測部10的方向進(jìn)入。接著，進(jìn)入多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域而被促進(jìn)了反應(yīng)的反應(yīng)流體向檢測部10進(jìn)入。在檢測部10中，根據(jù)對檢測電極6施加電壓而得到的電流值來測定反應(yīng)流體的濃度。最后，被測定后的反應(yīng)流體從試料排出部7排出。[0046]以下，對本發(fā)明的實(shí)施方式的器件I的制造方法進(jìn)行說明。
[0047]〈基板3的形成〉
[0048]圖3是本發(fā)明的器件I內(nèi)的基板3的形成工序截面圖。首先，在氧以及氫氣氛的擴(kuò)散爐中，在硅襯底12的正反面形成氧化膜11 (圖3 (a))。接著，通過光刻法在氧化膜11上形成抗蝕劑，并通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)對氧化膜11進(jìn)行蝕刻(圖3 (b))。接著，將抗蝕劑除去,對露出了硅的部分進(jìn)行蝕刻,形成構(gòu)成試料注入部4的一部分的凹部、反應(yīng)試劑擔(dān)載部9、反應(yīng)流路8、檢測部10以及構(gòu)成試料排出部7的一部分的凹部的通道14 (圖3(C))。接著，通過基于氟酸等的蝕刻將正反面的氧化膜11除去(圖3 (d))。最后，為了提高反應(yīng)流路8的親水性，而形成熱氧化膜13從而得到基板3 (圖3 (e))。除了上述方法以夕卜，在基板3的材質(zhì)為硅以外的例如樹脂的情況下，通道14的形成方法也可以通過注射成型等方法來設(shè)置。
[0049]〈蓋板2的形成〉
[0050]圖4是本發(fā)明的器件I內(nèi)的蓋板2的形成工序截面圖。首先，使用噴砂、鉆孔加工等，在玻璃板15上形成貫通孔(圖4 (a))。接著，通過電鍍等在貫通孔中填充金屬16，例如銅(圖4(b))。接著，通過濺射來形成作為加熱器的金屬薄膜17，例如鋁薄膜。在本發(fā)明中，不特別限定金屬薄膜的種類，但例如優(yōu)選為鋁、金、白金等(圖4 (C))。接著，通過光刻法以及蝕刻對通過濺射成膜的鋁進(jìn)行圖案形成(圖4 (d))。該金屬薄膜相當(dāng)于本發(fā)明的器件I內(nèi)的加熱器5a以及5b。接著，為了防止成為加熱器5a以及加熱器5b的鋁薄膜直接接觸反應(yīng)流體，而通過等離子體CVD來形成硅氧化膜18 (圖4 (e))。接著，通過化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)將成膜的氧化膜18平坦化(圖4(f))。接著，為了設(shè)置檢測電極6，而通過光刻法、基于氟酸的蝕刻將氧化膜18除去，而形成檢測電極6的設(shè)置部19 (圖4 (g))。最后，通過濺射將金或者白金薄膜形成檢測電極6，而得到蓋板2 (圖4 (h))。
[0051]<基板3與蓋板2的接合>
[0052]圖5是本發(fā)明的器件I內(nèi)的基板3與蓋板2的接合工序截面圖。首先，使在圖4(h)中得到的蓋板2 (圖5 (b))上下反轉(zhuǎn)后作為上板，并且使在圖3 (e)中得到的基板3(圖5 (a))作為下板。接著，將兩個(gè)板重疊，加熱到300°C?400°C程度并保持。接著，在兩個(gè)板成為所希望的溫度時(shí)，對蓋板2 —側(cè)施加400V?800V的電壓。在施加了電壓的狀態(tài)下保持20分?60分，由此使基板3與蓋板2接合，得到本發(fā)明的器件I (圖5 (C))。接合方法不限于陽極接合，例如如果使用表面活性化接合等，則在常溫下也能夠進(jìn)行接合。
[0053]以上，對本發(fā)明的器件I的構(gòu)造以及制造方法、本發(fā)明的器件I中的反應(yīng)流體的反應(yīng)工序進(jìn)行了說明。然后，本發(fā)明的器件I通過采用上述實(shí)施方式，能夠使器件I內(nèi)的反應(yīng)流路8具有各種可能性。
[0054]本發(fā)明的器件I為，由于使溫度循環(huán)區(qū)域反復(fù)了所需要的溫度循環(huán)數(shù)，因此不需要使反應(yīng)流路8蛇行。此外，由于不需要使反應(yīng)流路8蛇行，因此能夠在一個(gè)器件I內(nèi)并列配置至少2個(gè)反應(yīng)流路8，并且作為器件I整體也能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。此外，器件I內(nèi)的反應(yīng)流路8的形狀可以分別相同或者不同。
[0055]此外，處于本發(fā)明的器件I內(nèi)的反應(yīng)流路8通過所反復(fù)的多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域，因此反應(yīng)流路8不向試料注入部4的方向返回，就能夠從試料注入部4朝向試料排出部7的方向。由此，能夠抑制反應(yīng)流體的送液阻力。[0056]此外，處于本發(fā)明的器件I內(nèi)的反應(yīng)流路8通過所反復(fù)的多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域，因此能夠使反應(yīng)流路8從反應(yīng)試劑擔(dān)載部9到檢測部10為止成為直線狀。由此,能夠使送液阻力成為最小，并且能夠使反應(yīng)流路8內(nèi)的反應(yīng)流體的均勻的流動(dòng)成為最穩(wěn)定。
[0057]此外，并列配置有至少2個(gè)的反應(yīng)流路8能夠共用一個(gè)加熱器部5。由此，能夠在相同溫度變化條件下使多個(gè)反應(yīng)流體反應(yīng)，因此能夠使向反應(yīng)流體的導(dǎo)熱均勻，并且能夠客觀地觀察反應(yīng)流體的不同導(dǎo)致的反應(yīng)舉動(dòng)的不同。
[0058]本發(fā)明的器件I不限定于上述實(shí)施方式，例如能夠采用如下那樣的實(shí)施方式。
[0059]本發(fā)明的器件I為，加熱器部5內(nèi)所設(shè)定的加熱器被設(shè)定為不同的2個(gè)溫度。但是，不限定于設(shè)定為不同的2個(gè)溫度的加熱器，也可以是設(shè)定為不同的3個(gè)以上的溫度的加熱器。例如，在加熱器部5內(nèi)所設(shè)定的加熱器被設(shè)定為不同的3個(gè)溫度的情況下，與被設(shè)定為不同的2個(gè)溫度的情況同樣，加熱器部5內(nèi)的被設(shè)定為不同的3個(gè)溫度的加熱器，在各自的加熱器周邊緣區(qū)域形成溫度不同的3個(gè)溫度區(qū)域。溫度不同的3個(gè)溫度區(qū)域，從試料注入部4朝向試料排出部7的方向按順序形成。在溫度不同的3個(gè)溫度區(qū)域從試料注入部4朝向試料排出部7的方向反復(fù)形成的情況下，可以認(rèn)為由溫度不同的3個(gè)溫度區(qū)域構(gòu)成的溫度循環(huán)區(qū)域，從試料注入部4朝向試料排出部7的方向反復(fù)形成有多個(gè)。
[0060]此外，本發(fā)明的器件I內(nèi)的溫度循環(huán)區(qū)域采用反復(fù)連續(xù)的方式。但是，不是必須采用反復(fù)連續(xù)的方式，也可以在溫度循環(huán)區(qū)域與溫度循環(huán)區(qū)域之間形成不同的溫度區(qū)域。
[0061]此外，也可以通過改變加熱器的位置或者大小，來改變通過各個(gè)溫度區(qū)域的反應(yīng)流路8內(nèi)的反應(yīng)流體的反應(yīng)舉動(dòng)。此外，加熱器的溫度不一定需要朝著試料排出部7的方向按順序變高、或者變低，也可以是任意的組合。此外，加熱器不需要分別分離地配置，例如也可以將一個(gè)加熱器配置為U字形狀。
[0062]此外，加熱器部5處于蓋板2上，但不是必須處于蓋板2上，也可以處于基板3上。此外，試料注入部4以及試料排出部7也可以僅形成在基板3上。此外，加熱器部5不是必須為一個(gè)，也可以是2個(gè)以上。由此，例如并列配置有至少2個(gè)的反應(yīng)流路8也可以共用2個(gè)不同的加熱器部5。
[0063]此外，不是必須使反應(yīng)流路8通過所反復(fù)的多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域的部分成為直線狀，也可以是具有半圓、半橢圓等曲線狀。由此，由于能夠抑制反應(yīng)流體的送液阻力，因此能夠形成反應(yīng)流路8內(nèi)的反應(yīng)流體的均勻的流動(dòng)。此外，交叉地通過溫度循環(huán)區(qū)域的反應(yīng)流路8優(yōu)選正交地通過溫度循環(huán)區(qū)域。
[0064]此外，并列配置有至少2個(gè)的反應(yīng)流路8也可以與相同的試料注入部4連接。由此，相同的反應(yīng)流體能夠通過至少2個(gè)的反應(yīng)流路8，因此所得到的測定值的可靠性變高。
[0065]此外，試料注入部4以及試料排出部7的數(shù)量也可以根據(jù)并列配置的反應(yīng)流路8的數(shù)量來改變。此外，試料注入部4以及試料排出部7的數(shù)量，可以根據(jù)并列配置的反應(yīng)流路8的數(shù)量而分別相同或者不同。
[0066]根據(jù)以上所述，本發(fā)明的器件I的反應(yīng)流路8在器件I內(nèi)形成為通過反復(fù)的多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域，由此能夠如下效果:
[0067]( I)能夠使反應(yīng)流路8不蛇行地形成；
[0068]( 2 )由于能夠使反應(yīng)流路8不蛇行地形成，因此能夠在一個(gè)器件I內(nèi)高效地并列配置多個(gè)反應(yīng)流路8 ；[0069](3)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的反應(yīng)流動(dòng)，因此容易進(jìn)行反應(yīng)流體的流動(dòng)控制以及流動(dòng)操作；
[0070](4)能夠?qū)崿F(xiàn)器件I的小型化。
[0071]此外，本發(fā)明的器件I本身也可以至少排列2個(gè)。此時(shí)的器件I彼此的排列方式不限定于并聯(lián)方式，也可以是串聯(lián)以及/或者并聯(lián)以及/或者它們的任意組合。由此，在維持各器件I的小型化并且需要經(jīng)過多次不同的反應(yīng)工序的情況下是有效的。
[0072]并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明的器件也可以與具有各種功能以及方式的其他不同設(shè)備等組合。例如，可以說用于向本發(fā)明的器件I注入試料的、以及/或者用于從本發(fā)明的器件I排出試料的注射泵等。注射泵的排出壓優(yōu)選為0.1MPa?lOMPa。
[0073]實(shí)施例
[0074]在本實(shí)施例中，對在器件中實(shí)施PCR的情況進(jìn)行說明。PCR法是使DNA (脫氧核糖核酸)的數(shù)量擴(kuò)增的反應(yīng)。具體地說，對于包含應(yīng)擴(kuò)增的DNA斷片、聚合酶酵素、成為DNA擴(kuò)增的種的引物(primer)而成的反應(yīng)溶液，將變性溫度(約95°C)、退火溫度(約60°C)、伸長溫度(約60V?75°C)反復(fù)30?50循環(huán)程度，由此使DNA以指數(shù)函數(shù)的方式增加。
[0075]在本發(fā)明的器件I中，通過加熱器形成進(jìn)行變性反應(yīng)的高溫的溫度區(qū)域(例如95°C?100°C )、和進(jìn)行退火、伸長反應(yīng)的低溫的溫度區(qū)域(例如50°C?75°C )。在此，對以相同溫度實(shí)施退火反應(yīng)和伸長反應(yīng)的情況進(jìn)行說明，但也可以使這些為不同溫度，并分別形成溫度區(qū)域。在各溫度區(qū)域中滯留的時(shí)間，通過控制反應(yīng)流體的速度來執(zhí)行。反應(yīng)流體的速度通過改變反應(yīng)流路8的寬度、深度來控制。從使反應(yīng)流體成為高速的觀點(diǎn)出發(fā)，各溫度區(qū)域中的反應(yīng)流體的滯留時(shí)間，例如優(yōu)選在高溫的溫度區(qū)域中為I秒?5秒程度，在低溫的溫度區(qū)域中為4秒?20秒程度。從小型化的觀點(diǎn)出發(fā)，送液優(yōu)選根據(jù)毛細(xì)管現(xiàn)象來進(jìn)行，例如只要在20 μ m?100 μ m的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)反應(yīng)流路8的寬度以及深度，則能夠得到所希望的流速。
[0076]從試料注入部4注入的反應(yīng)溶液，到達(dá)干燥擔(dān)載有反應(yīng)試劑的反應(yīng)試劑保持部9，使反應(yīng)試劑溶解。反應(yīng)試劑包含聚合酶酵素、引物而成，并通過凍結(jié)干燥等而干燥擔(dān)載。反應(yīng)試劑溶解后的反應(yīng)流體根據(jù)毛細(xì)管現(xiàn)象在反應(yīng)流路8中傳播，此時(shí)，通過反復(fù)通過高溫的溫度區(qū)域和低溫的溫度區(qū)域，而實(shí)施PCR。反應(yīng)后的反應(yīng)流體到達(dá)檢測部10，通過與電極之間的相互作用，而能夠得知擴(kuò)增后的DNA的濃度。
[0077]基板3的形成工序
[0078]該基板3的形成工序是本發(fā)明的器件I內(nèi)的基板3的形成工序。在本實(shí)施例中，作為基板3而使用硅。
[0079]( I)熱氧化
[0080]在氧以及氫氣氛的擴(kuò)散爐中，在硅襯底12的正反面形成500nm?I μ m程度的硅氧化膜11。
[0081](2)除去硅氧化膜11
[0082]通過光刻法在硅氧化膜11上將抗蝕劑進(jìn)行圖案形成，通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)對硅氧化膜11進(jìn)行蝕刻。
[0083](3) Si 蝕刻
[0084]將抗蝕劑除去，通過深反應(yīng)RIE (DRIE)將露出了硅的部分例如蝕刻20μπι?100 μ m，形成構(gòu)成器件的試料注入部4的一部分的凹部、反應(yīng)試劑擔(dān)載部9、反應(yīng)流路8、檢測部10以及構(gòu)成試料排出部7的一部分的凹部的通道14。該硅的蝕刻并不局限于DRIE，例如也可以是使用了 TMAH等的濕.蝕刻。
[0085](4)除去硅氧化膜11
[0086]通過基于氟酸等的蝕刻來除去正反面的硅氧化膜11。
[0087](5)熱氧化
[0088]為了提高反應(yīng)流路8的親水性,而形成50nm~IOOnm程度的氧化膜。
[0089]蓋板2的形成工序
[0090]是本發(fā)明的器件I內(nèi)的蓋板2的形成工序。在本實(shí)施例中，作為蓋板2而使用玻璃。
[0091](1)貫通孔加工
[0092]使用噴砂、鉆孔加工等，在玻璃板15上形成貫通孔。
[0093](2)埋入金屬16
[0094]通過電鍍等，在貫通孔中填充金屬16、例如銅。
[0095](3)加熱器金屬薄膜的形成
[0096]通過派射形成構(gòu)成加熱器的金屬薄膜17、例如0.5μηι~1.5μηι程度的招薄膜。在本發(fā)明中，不特別限定金屬薄膜17的種類，例如優(yōu)選為鋁、金、白金等。
[0097](4)金屬薄膜17的圖案形成
[0098]通過光刻法以及蝕刻對通過濺射成膜的鋁進(jìn)行圖案形成。
[0099](5)形成保護(hù)膜
[0100]通過等離子體CVD來形成I μ m~2 μ m程度的硅氧化膜18。防止成為加熱器的鋁薄膜直接接觸液體。
[0101](6)平坦化
[0102]通過化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)將成膜的硅氧化膜18平坦化。
[0103](7)氧化膜的圖案形成
[0104]通過光刻法、基于氟酸的蝕刻來除去形成檢測電極6的部分的氧化膜。
[0105](8)形成檢測電極6
[0106]作為檢測電極6，通過濺射來形成金或者白金薄膜。
[0107]基板3與蓋板2的接合
[0108]是本發(fā)明的器件I內(nèi)的基板3與蓋板2的接合工序。
[0109]作為接合的方法，例如通過陽極接合來接合。首先，將基板3與蓋板2重疊，加熱到300°C~400°C程度并保持。接著，在基板3和蓋板2成為所希望的溫度時(shí)，相對于基板3向蓋板2 —側(cè)施加400V~800V的電壓。在施加了電壓的狀態(tài)下保持20分~60分，由此能夠?qū)崿F(xiàn)良好的接合。接合方法不限定于陽極接合，例如如果使用表面活性化接合等，則還能夠在常溫下進(jìn)行接合。
[0110]在本實(shí)施例中，對作為基板3使用硅、作為蓋板2使用玻璃的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的器件并不限于此，例如也可以進(jìn)行樹脂的戳引(imprint)加工。
[0111]符號(hào)的說明
[0112]I 微流體器件[0113]2蓋板
[0114]3基板
[0115]4試料注入部
[0116]5加熱器部
[0117]5a加熱器
[0118]5b加熱器
[0119]6檢測電極
[0120]7試料排出部
[0121]8反應(yīng)流路
[0122]8a反應(yīng)流路
[0123]8b反應(yīng)流路
[0124]8c反應(yīng)流路
[0125]8d反應(yīng)流路
[0126]8e反應(yīng)流路
[0127]9反應(yīng)試劑擔(dān)載部
[0128]10檢測部
[0129]11硅氧化膜
[0130]12硅襯底
[0131]13氧化膜
[0132]14通道
[0133]15玻璃板
[0134]16金屬
[0135]17金屬薄膜
[0136]18硅氧化膜
[0137]19檢測電極設(shè)置部
【權(quán)利要求】
1.一種微流體器件，具有反應(yīng)流路，其特征在于， 反復(fù)設(shè)置有多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域，上述反應(yīng)流路以通過多個(gè)上述溫度循環(huán)區(qū)域的方式形成，該多個(gè)溫度循環(huán)區(qū)域構(gòu)成為分別包含溫度不同的至少2個(gè)溫度區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1記載的微流體器件，其中， 上述微流體器件包括加熱器部， 上述加熱器部具有被設(shè)定為不同溫度的多個(gè)加熱器， 在上述加熱器的周邊緣區(qū)域形成上述溫度區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2記載的微流體器件，其中， 上述微流體器件包括相結(jié)合的基板和蓋板， 上述加熱器部至少設(shè)置在上述基板和上述蓋板的某一方上， 上述反應(yīng)流路形成在上述基板與上述蓋板之間。
4.如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)記載的微流體器件,其中， 并列配置有至少2個(gè)上述反應(yīng)流路。
5.如權(quán)利要求4記載的微流體器件，其中， 并列配置的至少2個(gè)上述反應(yīng)流路共用相同的上述加熱器部。
6.如權(quán)利要求4或者5記載的微流體器件，其中， 上述微流體器件包括試料注入部以及試料排出部， 并列配置的至少2個(gè)上述反應(yīng)流路與相同的上述試料注入部連接。
7.如權(quán)利要求2?6任一項(xiàng)記載的微流體器件,其中， 上述加熱器由金屬薄膜加熱器構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)記載的微流體器件,其中， 包括用于對在上述反應(yīng)流路內(nèi)流動(dòng)的反應(yīng)流體的濃度進(jìn)行測定的檢測電極。
9.如權(quán)利要求6?8任一項(xiàng)記載的微流體器件,其中， 在上述試料注入部與通過多個(gè)上述溫度循環(huán)區(qū)域的上述反應(yīng)流路之間擔(dān)載有反應(yīng)試劑。
10.一種微流體器件，其中， 權(quán)利要求1?9任一項(xiàng)記載的微流體器件串聯(lián)、或者并列、或者串聯(lián)并聯(lián)組合地排列。
【文檔編號(hào)】G01N35/00GK103781543SQ201280040874
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月22日
【發(fā)明者】橘宏明, 辻幸司, 西條隆司, 民谷榮一, 齊藤真人 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社