WO2000048724A1 - Micro-chip for chemical reaction - Google Patents

Micro-chip for chemical reaction Download PDF

Info

Publication number
WO2000048724A1
WO2000048724A1 PCT/JP2000/000867 JP0000867W WO0048724A1 WO 2000048724 A1 WO2000048724 A1 WO 2000048724A1 JP 0000867 W JP0000867 W JP 0000867W WO 0048724 A1 WO0048724 A1 WO 0048724A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chemical reaction
chemical
reaction pool
microchip
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2000/000867
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michifumi Tanga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Kohan Co Ltd
Original Assignee
Toyo Kohan Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Kohan Co Ltd filed Critical Toyo Kohan Co Ltd
Priority to EP00903980A priority Critical patent/EP1174182A4/en
Priority to CA002371767A priority patent/CA2371767C/en
Priority to US09/890,877 priority patent/US6525343B1/en
Priority to AU25716/00A priority patent/AU2571600A/en
Publication of WO2000048724A1 publication Critical patent/WO2000048724A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00279—Features relating to reactor vessels
    • B01J2219/00306—Reactor vessels in a multiple arrangement
    • B01J2219/00313—Reactor vessels in a multiple arrangement the reactor vessels being formed by arrays of wells in blocks
    • B01J2219/00315—Microtiter plates
    • B01J2219/00317—Microwell devices, i.e. having large numbers of wells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00495—Means for heating or cooling the reaction vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00783—Laminate assemblies, i.e. the reactor comprising a stack of plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00873—Heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/087—Multiple sequential chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/12—Specific details about materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1822—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using Peltier elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0406—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0633—Valves, specific forms thereof with moving parts
    • B01L2400/0661—Valves, specific forms thereof with moving parts shape memory polymer valves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B60/00—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries
    • C40B60/14—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries for creating libraries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N2035/00099—Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00158—Elements containing microarrays, i.e. "biochip"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S257/00—Active solid-state devices, e.g. transistors, solid-state diodes
    • Y10S257/93—Thermoelectric, e.g. peltier effect cooling

Definitions

  • the present invention relates to a chemical reaction microchip capable of performing various chemical reactions in a minute space.
  • Such an integrated chemistry lab is constructed by forming a process channel from sub / m to 10 ⁇ 0 m on a glass substrate of several centimeters square, and causing a micron-level chemical reaction.
  • the purpose is to consistently carry out the separation of the reaction products and further the detection.
  • the present invention can solve the above-mentioned problems, and can perform a rapid experiment under a variety of experimental conditions regardless of the type of chemical substance used in the experiment.
  • the purpose is to provide chips. Disclosure of the invention
  • a microchip for chemical reaction comprises a plurality of chemical reaction pool portions on a surface of a micro-sized diamond substrate, and a groove for connecting these chemical reaction pool portions to each other.
  • a horizontal communication path consisting of
  • microchip for chemical reaction is also characterized by having the following configuration.
  • FIG. 1 is a perspective view of a chemical reaction microchip according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a microchip for chemical reaction according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the microchip for chemical reaction according to one embodiment of the present invention with the heating / cooling means attached.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a manufacturing process of a diamond substrate of a microchip for chemical reaction according to one embodiment of the present invention.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the diamond that forms the main body of the microchip for chemical reaction A As shown in the figure, the diamond that forms the main body of the microchip for chemical reaction A
  • the substrate 10 is a rectangular plate having a width and a length of several cm each, and a thickness of sub / im to several hundreds of m.
  • the one side surface of the diamond substrate 10 has a plurality of chemical reaction pools 11 and 12 and a horizontal communication passage 1 composed of a groove connecting and connecting these chemical reaction pools 11 and 12. 3 are formed. Also, on one side surface of the diamond substrate 10, diamonds of other chemical reaction microchips A 1 and A 2 adjacent on a horizontal plane are arranged.
  • the diamond substrate 10 is provided with a vertical communication formed of a through-hole vertically connected to the chemical reaction pool 11.
  • the on-off valve 21 can be formed, for example, from a valve plate made of a shape memory alloy.
  • heating and cooling means 23, 2 such as Peltier elements are provided on the lower surface of the diamond substrate 10 of the microchip A for chemical reaction A at locations corresponding to the chemical reaction pools 11, 12. It is also conceivable to attach 4. In this case, the chemical reaction lf The reaction of the chemical substances in the pool portions 11 and 12 can be promoted.
  • a plurality of liquid, gaseous, or solid chemicals to be tested are introduced or introduced into the chemical reaction pool section 11 to cause a predetermined chemical reaction, and the reaction product is horizontally leveled. It is sent to the chemical reaction pool part 1 if 2 and the chemical reaction pool part 22 through the communication passage 13 or the vertical communication passage 20 to perform the next chemical reaction or component analysis.
  • the microchips A and A3 for chemical reaction (Al and A2 are also the same) are made of diamond substrates 10 and 22a (14 and 15), so they have high corrosion resistance to all chemical substances.
  • various chemical experiments can be performed in a micro space without being restricted by the type of chemical substance.
  • heating and cooling means 23 and 24 such as Peltier elements are attached to the locations corresponding to the chemical reaction pools 11 and 12. As a result, the reaction speed can be increased, and the experiment can be performed efficiently.
  • the chemical reaction pool sections 11, 12, 16, 17 and 22 use a diamond laser or the like. Although it is possible to form and process by melting and removing, as will be described below with reference to FIG. 5, the chemical reaction pool sections 11, 12, and 12 having a clean cross-section by the method of transferring onto the silicon 30 are used. 16, 17 and 22 can be formed.
  • a silicon oxide film 31 is grown on the surface of the silicon 30.
  • patterning is performed using a photoresist 30a. Thereafter, isotropic etching using hydrofluoric acid (HF) is performed to remove the silicon oxide film 31.
  • HF hydrofluoric acid
  • the silicon 30 is anisotropically Enchingu.
  • the trapezoidal silicon substrate 32 obtained is shaped into a triangle, and diamonds 33 are grown by thermal filament CVD. After the growth of the diamond 33, a conductive epoxy 33a is applied to the growth surface and baked and fixed on a platinum 34 plate.
  • silicon hexafluoride is used as an etching gas by RIE (Reactive Ion 'Etching Ractive Ion Etching). There is also a method of etching the surface. Then, as shown in FIG. 5D, the process is advanced to the step of growing diamond 33 by the hot filament CVD method.
  • RIE reactive Ion 'Etching Ractive Ion Etching
  • a diamond substrate is used as a substrate for a microchip for a chemical reaction, so that the substrate has high corrosion resistance to all chemical substances, and unlike a glass substrate, V> A variety of experiments can be performed in a small space without being restricted by the type of.
  • the diamond substrate is provided with a vertical communication passage that is vertically connected to the chemical reaction pool, and an on-off valve is attached to the communication connection to form a three-dimensional chemical experiment facility. More diverse experiments can be performed in space.
  • the reaction speed can be increased by installing heating / cooling means such as Peltier elements at locations corresponding to the chemical reaction pool. And the experiment can be performed efficiently.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)

Description

明 細 化学反応用マイクロチップ
K 技術分野
本発明は、 各種化学反応を微小空間で行うことができる化学反応用マイクロチ ップに関する。 背景技術
(C 近年、 各種研究開発の迅速化、 省力化、 省資源化、 省エネルギー化、 省スぺ一 ス化、 さらには、 実験廃液、 廃棄物の削減、 繰り返し実験の合理化等を目的とし て、 マイクロメートル単位の微小空間において化学実験を行うことができる、 い わゆる集積化化学実験室が提唱されている。
このような集積化化学実験室は、 数 c m角のガラス基板上にサブ/ mから 1 0 ^ 0 mのプロセスチャンネルを形成することによって構成されるものであり、 ミ クロンレベルの化学反応を起こし、 反応生成物の分離、 さらに検出まで一貫して 行うことを目的としたものである。
しかし、 上記した集積化化学実験室は、 未だ、 以下の解決すべき課題を有して いた。
^ ( 1 ) 即ち、 基板としてガラス基板を用いることから、 化学物質によっては、 十 分な耐腐食性を確保することができないため、 それらの化学物質についての実験 を行うことができないおそれがある。
( 2 ) ガラス基板は耐熱性が低いので、 高温実験を行うことができないおそれが ある。
( 3 ) 例えば、 加熱 ·冷却手段をガラス基板に反応部の下面に取り付けて高温、 低温実験を行うことも考えられるが、 ガラス基板は熱伝導率が低いので、 十分な 速さの反応速度を確保できないおそれがある。
本発明は、 上記した課題を解決することができ、 実験に供される化学物質の種 類を問わず、 かつ、 あらゆる実験条件下においても、 迅速に実験を行うことがで きる化学反応用マイクロチップを提供することを目的とする。 発明の開示
上記目的を達成するため、 本発明に係る化学反応用マイクロチップは、 微小サ ィズのダイヤモンド基板の表面上に、 複数の化学反応プール部と、 これらの化学 反応プール部同士を連通連結する溝からなる水平連通路を形成することにしてい る。
本発明に係る化学反応用マイクロチップは、 以下の構成としたことにも特徴を 有する。
( 1 ) ダイヤモンド基板に、 化学反応プール部と垂直に連通連結される貫通路か らなる垂直連通路を設け、 連通連結部分に開閉弁を取り付ける。
( 2 ) 化学反応プール部の周囲又は底面に沿って、 化学反応プール部を加熱、 冷 却するための加熱 ·冷却手段を取り付ける。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施の形態に係る化学反応用マイクロチップの斜視図であ る。 図 2は、 本発明の一実施の形態に係る化学反応用マイクロチップの平面図で ある。 図 3は、 図 2の I — I線による断面図である。 図 4は、 加熱 ·冷却手段を 取り付けた状態の本発明の一実施の形態に係る化学反応用マイクロチップの断面 図である。 図 5は、 本発明の一実施の形態に係る化学反応用マイクロチップのダ ィャモンド基板の製造工程説明図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 添付図に示す一実施の形態を参照して、 本発明を具体的に説明する。 まず、 図 1〜図 3を参照して、 本発明の一実施の形態に係る化学反応用マイクロ チップ Aの全体構成について説明する。
図示するように、 化学反応用マイクロチップ Aの本体を形成するダイヤモンド
!Γ 基板 1 0は、 幅と長さがそれぞれ数 c mで、 厚みがサブ/ i m〜数百^ mの矩形板 からなる。 そして、 ダイヤモンド基板 1 0の一側表面には、 複数の化学反応プ一 ル部 1 1、 1 2と、 これらの化学反応プール部 1 1、 1 2を連通連結する溝から なる水平連通路 1 3が形成されている。 また、 ダイヤモンド基板 1 0の一側表面 には、 水平面上で隣接される他の化学反応用マイクロチップ A 1、 A 2のダイヤ
10 モンド基板 1 4、 1 5に同様に設けられた化学反応プール部 1 6， 1 7を、 化学 反応用マイクロチップ Aの化学反応プール部 1 1、 1 2に連通連結するための溝 からなる水平連通路 1 8、 1 9も設けられている。
また、 図 1〜図 3に示すように、 本実施の形態において、 ダイヤモンド基板 1 0には、 化学反応プール部 1 1と垂直に連通連結される貫通孔からなる垂直連通
|lf 路 2 0が形成されており、 化学反応プール部 1 1と垂直連通路 2 0の連通連結部 分には開閉弁 2 1が取り付けられている。 従って、 図 3に示すように、 化学反応 プール部 1 1を化学反応用マイクロチップ Aの下段に配置した化学反応用マイク 口チップ A 3のダイヤモンド基板 2 2 aに設けた化学反応プール部 2 2に連通連 結することができ、 かつ、 開閉弁 2 1を閉じることによって両者の連通を遮断す
X) ることもできる。 なお、 開閉弁 2 1は、 例えば、 形状記憶合金性の弁板から形成 することができる。
さらに、 図 4に示すように、 化学反応用マイクロチップ Aのダイヤモンド基板 1 0の下面で、 化学反応プール部 1 1、 1 2と対応する個所にペルチェ素子等の 加熱 ·冷却手段 2 3、 2 4を取り付けることも考えられる。 この場合、 化学反応 lf プール部 1 1、 1 2内の化学物質の反応を促進することができる。
次に、 上記した構成を有する化学反応用マイクロチップ Aを用いた化学実験に ついて説明する。
まず、 化学反応プール部 1 1内において被実験対象物である複数の液状、 ガス 状、 または固形状の化学物質を流入又は導入して所定の化学反応を起こさせ、 反 応後生成物質を水平連通路 1 3又は垂直連通路 20を通して化学反応プ一ル部 1 if 2や化学反応プール部 22に送り、 次の化学反応や成分分析等を行う。
この際、 化学反応用マイクロチップ A、 A3 (Al、 A 2も同じ。 ） の基板は ダイヤモンド基板 10、 22 a (14、 15) からなるので、 あらゆる化学物質 に対して高耐腐食性を有し、 化学物質の種類によって制約されることなく微小空 間で多様な化学実験を行うことができる。
10 また、 ダイヤモンド基板 10、 14、 1 5、 22 aは熱伝導性が良好なので、 例えば、 化学反応プール部 1 1、 12と対応する個所にペルチェ素子等の加熱 · 冷却手段 23、 24を取り付けることによって反応速度を高めることができ、 実 験を効率的に行うことができる。
上記した化学反応用マイクロチップ A〜A 3のダイヤモンド基板 10、 14、 |lf 1 5、 22 aにおいて、 化学反応プール部 1 1、 12、 16、 1 7、 22は、 ダ ィャモンドレーザ一等を用いて溶融除去によって形成加工することも可能である が、 図 5を参照して以下に説明するように、 シリコン 30上に転写する方法によ つてきれいな断面を有する化学反応プール部 1 1、 12、 16、 1 7、 22を形 成することができる。
>0 即ち、 図 5 (a) に示すように、 シリコン 30の表面にシリコン酸化膜 31を 成長させる。
図 5 (b) に示すようにフォトレジスト 30 aを用いてパターニングを行う。 その後、 ふつ酸 （HF) を用いた等方性エッチングを行い、 シリコン酸化膜 31 を除去する。
^ 図 5 (c) に示すように、 テ卜ラメチルアンモニゥムヘドロキシド （ （CH3)4 NOH) 溶液を用いて、 シリコン 30を異方性ェンチングする。 図 5 (d) に示すように、 得られた台形状シリコン基板 32を铸型とし、 熱フ ィラメント CVD法によりダイヤモンド 33を成長させる。 ダイヤモンド 33成 長後、 導電性エポキシ 33 aを成長面に塗布し、 白金 34の板に焼き固め固定す る。
<Τ 図 5 (e) に示すように、 ふつ硝酸 （HF+HN03 ) 中でシリコン基板 32を 除去し、 化学反応用プール部 1 1、 12、 16、 17、 22を形成する。
なお、 铸型となる台形状シリコン基板 32を形成する方法には、 シリコン基板 上に前記図 5 (a) の説明においてしたシリコン 30の表面にシリコン酸化膜 3 1を成長させる代わりに、 フォトレジストを用いてパターニングをする方法もあ
10 る。 さらに前記図 5 (b) の説明においてしたふつ酸 （HF) を用いたエツチン グに代えて、 六ふつ化硫黄をエッチングガスとして R I E法 （リアクティブ *ィ オン 'エツチング法 Ractive Ion Etching) によりシリコン表面をエツチングする 方法もある。 そして、 その後、 前記図 5 (d) に示すように、 熱フィラメント C VD法によりダイヤモンド 33を成長させる工程につなげる。
i!r
産業上の利用可能性
以上説明してきたように、 本発明では、 化学反応用マイクロチップの基板とし てダイヤモンド基板を用いることにしたので、 あらゆる化学物質に対して高耐腐 食性を有し、 ガラス基板と異なり、 化学物質の種類によって制約されることなく v> 微小空間で多様な実験を行うことができる。
また、 ダイヤモンド基板に、 化学反応プール部と垂直に連通連結される垂直連 通路を設け、 連通連結部分に開閉弁を取り付けることによって、 立体的な化学実 験設備を形成することができ、 コンパクトな空間で、 より多様な実験を行うこと ができる。
さらに、 ダイヤモンド基板は熱伝導性が良好なので、 化学反応プール部と対応 する個所にペルチェ素子等の加熱 ·冷却手段を取り付けることによって反応速度 を高めることができ、 実験を効率的に行うことができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 微小サイズのダイヤモンド基板の表面に、 複数の化学反応プ一
ル部と、 該化学反応プール部同士を連通連結する溝からなる水平連通路を形成し たことを特徴とする化学反応用マイクロチップ。
2 . 前記ダイヤモンド基板に、 前記化学反応プール部と垂直に連通
連結される貫通孔からなる垂直連通路を設け、 連通連結部に開閉弁を取り付けた ことを特徴とする請求項 1記載の化学反応用マイクロチップ。
3 . 前記化学反応プール部の周囲又は底面に沿って、 加熱 ·冷却手
iD 段を取り付けたことを特徴とする請求項 1又は 2記載の化学反応用マイクロチッ プ。
PCT/JP2000/000867 1999-02-18 2000-02-16 Micro-chip for chemical reaction Ceased WO2000048724A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00903980A EP1174182A4 (en) 1999-02-18 2000-02-16 MICROCHIP FOR CHEMICAL REACTIONS
CA002371767A CA2371767C (en) 1999-02-18 2000-02-16 Micro-chip for chemical reaction
US09/890,877 US6525343B1 (en) 1999-02-18 2000-02-16 Micro-chip for chemical reaction
AU25716/00A AU2571600A (en) 1999-02-18 2000-02-16 Micro-chip for chemical reaction

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11/40689 1999-02-18
JP4068999 1999-02-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000048724A1 true WO2000048724A1 (en) 2000-08-24

Family

ID=12587534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2000/000867 Ceased WO2000048724A1 (en) 1999-02-18 2000-02-16 Micro-chip for chemical reaction

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6525343B1 (ja)
EP (1) EP1174182A4 (ja)
KR (1) KR100630297B1 (ja)
CN (1) CN1150059C (ja)
AU (1) AU2571600A (ja)
CA (1) CA2371767C (ja)
WO (1) WO2000048724A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10041853C1 (de) * 2000-08-25 2002-02-28 Gmd Gmbh Konfigurierbares Mikroreaktornetzwerk
GB2368809A (en) * 2000-09-15 2002-05-15 Norchip As Microfabricated reaction chamber system
JP2002326963A (ja) * 2001-05-07 2002-11-15 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 電場または磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそのためのマイクロチップ
JP2005040784A (ja) * 2003-07-10 2005-02-17 Citizen Watch Co Ltd マイクロ化学チップ温度調節装置
JP2005114298A (ja) * 2003-10-10 2005-04-28 Citizen Watch Co Ltd 温度調節装置
US7691334B2 (en) 2005-09-20 2010-04-06 Yamaha Corporation Temperature control apparatus for microchemical chip
JP2022186218A (ja) * 2021-06-04 2022-12-15 国立研究開発法人産業技術総合研究所 マイクロチャンバ、マイクロチャンバ装置、及びマイクロチャンバの製造方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1337326A1 (de) * 2000-11-29 2003-08-27 MERCK PATENT GmbH Einrichtung zum temperieren von mikrokomponenten
AU2003279811A1 (en) 2002-10-04 2004-05-04 Carl Cotman Microfluidic multi-compartment device for neuroscience research
US20080047836A1 (en) * 2002-12-05 2008-02-28 David Strand Configurable Microfluidic Substrate Assembly
EP1510253A1 (en) * 2003-08-21 2005-03-02 Yamaha Corporation Microreactor and substance production method therewith
ATE462493T1 (de) * 2004-02-02 2010-04-15 Silicon Valley Scient Inc Integriertes system mit modularen mikrofluidischen komponenten
CA2559778C (en) * 2004-03-26 2011-07-05 Infectio Recherche Inc. Removable microfluidic flow cell
DE102004050510B4 (de) 2004-10-15 2012-01-12 Siemens Ag Verfahren zur Ventilsteuerung bei der Thermozyklisierung einer Substanz zwecks PCR und zugehörige Anordnung
US9618132B2 (en) * 2011-07-13 2017-04-11 GM Global Technology Operations LLC Temperature dependent variable flow orifice
US10086370B2 (en) * 2013-02-08 2018-10-02 Infineon Technologies Ag Microfluidic device and method
USD844805S1 (en) 2016-02-29 2019-04-02 President And Fellows Of Harvard College Holder
USD846755S1 (en) * 2016-12-07 2019-04-23 President And Fellows Of Harvard College Holder
CN107715930B (zh) * 2017-09-22 2020-03-17 华中科技大学同济医学院附属协和医院 芯片结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994005414A1 (en) * 1992-08-31 1994-03-17 The Regents Of The University Of California Microfabricated reactor
JPH07232056A (ja) * 1994-02-23 1995-09-05 Hitachi Ltd 微量反応装置
WO1995026796A1 (en) * 1994-04-01 1995-10-12 Integrated Chemical Synthesizers, Inc. Integrated chemical synthesizers
WO1996004547A1 (en) * 1994-08-01 1996-02-15 Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Apparatus and method for performing microfluidic manipulations for chemical analysis and synthesis

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5252294A (en) * 1988-06-01 1993-10-12 Messerschmitt-Bolkow-Blohm Gmbh Micromechanical structure
US5587128A (en) * 1992-05-01 1996-12-24 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Mesoscale polynucleotide amplification devices
US5744366A (en) * 1992-05-01 1998-04-28 Trustees Of The University Of Pennsylvania Mesoscale devices and methods for analysis of motile cells
DE69413012T2 (de) * 1993-03-19 1999-03-25 Du Pont Integrierte vorrichtung für chemische verfahrensschritte und herstellungsverfahren dafür
EP0620432B1 (en) * 1993-04-15 2004-08-25 Zeptosens AG Method for controlling sample introduction in microcolumn separation techniques and sampling device
US5821399A (en) * 1993-07-16 1998-10-13 I-Stat Corporation Automatic test parameters compensation of a real time fluid analysis sensing device
EP0697726B1 (en) * 1994-08-03 2003-02-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Heat sink comprising synthetic diamond film
US5849208A (en) * 1995-09-07 1998-12-15 Microfab Technoologies, Inc. Making apparatus for conducting biochemical analyses
US20010055812A1 (en) * 1995-12-05 2001-12-27 Alec Mian Devices and method for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system with on-board informatics
US6759013B2 (en) * 1998-09-17 2004-07-06 Agilent Technologies, Inc. Modular apparatus for chemical microanalysis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994005414A1 (en) * 1992-08-31 1994-03-17 The Regents Of The University Of California Microfabricated reactor
JPH07232056A (ja) * 1994-02-23 1995-09-05 Hitachi Ltd 微量反応装置
WO1995026796A1 (en) * 1994-04-01 1995-10-12 Integrated Chemical Synthesizers, Inc. Integrated chemical synthesizers
WO1996004547A1 (en) * 1994-08-01 1996-02-15 Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Apparatus and method for performing microfluidic manipulations for chemical analysis and synthesis

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1174182A4 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10041853C1 (de) * 2000-08-25 2002-02-28 Gmd Gmbh Konfigurierbares Mikroreaktornetzwerk
GB2368809A (en) * 2000-09-15 2002-05-15 Norchip As Microfabricated reaction chamber system
GB2368809B (en) * 2000-09-15 2004-09-29 Norchip As Microfabricated reaction chamber system
JP2002326963A (ja) * 2001-05-07 2002-11-15 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 電場または磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそのためのマイクロチップ
JP2005040784A (ja) * 2003-07-10 2005-02-17 Citizen Watch Co Ltd マイクロ化学チップ温度調節装置
US7244913B2 (en) 2003-07-10 2007-07-17 Citizen Holdings Co., Ltd. Temperature regulator for microchemical chip
JP2005114298A (ja) * 2003-10-10 2005-04-28 Citizen Watch Co Ltd 温度調節装置
US7691334B2 (en) 2005-09-20 2010-04-06 Yamaha Corporation Temperature control apparatus for microchemical chip
JP2022186218A (ja) * 2021-06-04 2022-12-15 国立研究開発法人産業技術総合研究所 マイクロチャンバ、マイクロチャンバ装置、及びマイクロチャンバの製造方法
JP7668523B2 (ja) 2021-06-04 2025-04-25 国立研究開発法人産業技術総合研究所 マイクロチャンバ、マイクロチャンバ装置、及びマイクロチャンバの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020003368A (ko) 2002-01-12
CA2371767A1 (en) 2000-08-24
CN1341041A (zh) 2002-03-20
EP1174182A1 (en) 2002-01-23
US6525343B1 (en) 2003-02-25
CN1150059C (zh) 2004-05-19
EP1174182A4 (en) 2003-07-23
AU2571600A (en) 2000-09-04
KR100630297B1 (ko) 2006-09-29
CA2371767C (en) 2007-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2000048724A1 (en) Micro-chip for chemical reaction
US6710311B2 (en) Process for manufacturing integrated chemical microreactors of semiconductor material
US6673593B2 (en) Integrated device for microfluid thermoregulation, and manufacturing process thereof
US6582987B2 (en) Method of fabricating microchannel array structure embedded in silicon substrate
de Boer et al. Micromachining of buried micro channels in silicon
US6065864A (en) Apparatus and method for planar laminar mixing
US6521447B2 (en) Miniaturized thermal cycler
US6929968B2 (en) Integrated chemical microreactor, thermally insulated from detection electrodes, and manufacturing and operating methods therefor
CN106548924A (zh) 使用原位厚度测量将材料从衬底移除的方法
WO2001095688A1 (en) Multiscale transport apparatus and methods
JP2009530633A (ja) 電子マイクロ流体素子のシステム・イン・パッケージプラットフォーム
Zou et al. Miniaturized independently controllable multichamber thermal cycler
CN103460336A (zh) 玻璃上的微器件
KR100445744B1 (ko) 실리콘 기판에 매립된 마이크로채널 어레이 구조체 및이의 제조방법
CN104743501B (zh) 一种运动传感器的制备方法
CN100405625C (zh) 制作微型热电元件的方法及其整合热电元件的结构
CN113562688B (zh) 微机电系统传感器芯片制备方法及其制备的传感器芯片
Majeed et al. Silicon micro-pillar filter fabrication for DNA separation in Lab-on-chip system
Coraci et al. Integrated micro heat sink based on microchannels microfabricated onto silicon
Saarela Microfabrication of heated Nebulizer chips for mass spectrometry
Kim et al. Large scale self-assembly of crystalline semiconductor microcomponents onto plastic substrates via microfluidic traps
KR20050003944A (ko) 히터와 온도센서가 내장된 마이크로 챔버 구조체 및 제작방법
Yang et al. Fabrication of Hexagonal-Prism Microstructure using Monolithic Etching Process
Kutchoukov et al. Nanochannels in Glass with Poly-Silicon Electrodes
El-Ali Design and fabrication of PCR chip with integrated dielectrophoretic based sample pretreatment

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 00803966.6

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY CA CH CN CR CU CZ DE DK DM EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2000 599499

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2371767

Country of ref document: CA

Ref document number: 2371767

Country of ref document: CA

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020017010328

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000903980

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09890877

Country of ref document: US

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020017010328

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000903980

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1020017010328

Country of ref document: KR

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2000903980

Country of ref document: EP