マイクロ反応装置、その製造方法、集積化マイクロ反応モジュール、および有機ヒ素汚染水の浄化方法
【課題】 密閉性の高い微細な流路の形成が容易であり、加えて、光触媒等の触媒を担持させることも可能なマイクロ反応装置、その製造方法、および集積化マイクロ反応モジュールを提供する。
【解決手段】 接着性樹脂フィルムと、該接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔と、前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【解決手段】 接着性樹脂フィルムと、該接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔と、前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な流路内において化学反応、分離等を行うことができるマイクロ反応装置、その製造方法、集積化マイクロ反応モジュール、および集積化マイクロ反応モジュールを用いた有機ヒ素汚染水の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ反応装置は、径が数μｍ〜数百μｍの微細な流路内において化学反応、分離等を行う反応器であり、従来のバッチ方式に比べ数多くの利点を有している。
特に、光化学反応では、照射した光が反応場中で吸収・散乱するため、光触媒を反応容器中に懸濁させて反応を行うバッチ方式の場合には、反応容器全体に充分な光を照射することが困難であり、反応に用いる光の利用効率が上げられない問題や、反応後に触媒を分離する作業が必要であるため操作が煩雑である問題がある。
【０００３】
上記問題を解決するために、特許文献１では、光触媒が設けられた微細な反応流路に反応分子を含む液体を流通させ、該液体中に含まれる反応分子を光化学反応させることができる光化学反応装置が提案されている。特許文献１で用いられている光化学反応装置では、石英またはホウ珪酸ガラス等で形成された反応器の一端面から、対向する他端面に達する中空状の貫通孔が微細な流路として設けられている。
【０００４】
また、特許文献２では、ガラスプレートに微細な流路を成す溝を形成し、該溝に光触媒を担持させ、反応原料の供給口や反応液の取り出し口が設けられたプレートホルダーを接合することによって形成されたマイクロリアクターが用いられている。
また、特許文献３には、反応部（反応流路）が設けられた薄板を含む、複数の薄板を積層して形成したマイクロリアクタが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２７９５９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２３９６４０号公報
【特許文献３】特開２００６−１８７６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように、石英またはホウ珪酸ガラス等で形成された反応器に中空状の貫通孔を設けて微細な流路を形成すると、その加工が難しくコストがかかる上、複雑な形状の流路を形成することができない。
【０００６】
また、特許文献２のマイクロリアクターでは、反応流路を成す溝が形成されたガラスプレートとその上面に接合するプレートホルダー（同じくガラスで形成されているプレートである）が、ボルトとナットのような部材で押さえられて接合されているため、そのガラス同士の間に隙間が生じ、該隙間の影響によって反応流路へ反応原料を導入するための圧力の損失が大きくなる。特に、反応流路が微細になるほど前記圧力の損失の影響は大きくなり、反応原料の導入ができなくなってしまうため、この方法での反応流路の微細化には限界がある。また、反応原料の導入が可能な反応流路径である場合には、反応流路を流通する反応原料等が漏れる虞がある。
【０００７】
この隙間をシールするため、重ね合わせたガラスプレートに熱をかけ、ガラスプレート同士を溶着させることも可能であるが、ホウ珪酸ガラスの場合には５００〜６００℃、石英の場合には１１００℃以上の加熱が必要である。ここで、光触媒の代表例である二酸化チタンは、約６５０℃付近で結晶構造がアナターゼ型からルチル型に転移し、光触媒活性は低下することが知られている。また、より低い温度での加熱（３００〜５００℃）でも触媒の変性等により活性が低下する虞があり、その結晶構造への影響は前記転移温度以下（３００〜４００℃）から生じ始めると考えられ、二酸化チタン等の光触媒を流路に担持させる場合には、高温によりガラスプレートを圧着させることはできない。
【０００８】
また、特許文献３のマイクロリアクターでは、前記薄板としてガラス基板や石英基板を用いる場合には、薄板への反応部（反応流路）の形成は半導体プロセスにより行われるため、コストが高くなる。
【０００９】
このような問題に鑑み、発明者らは、コストアップの要因となるガラスや石英等への貫通孔や溝の形成加工を行うことなく、密閉性の高い微細な流路を形成したマイクロ反応装置を開発した。本発明の課題は、密閉性の高い微細な流路の形成が容易であり、加えて、光触媒等の触媒を担持させることも可能なマイクロ反応装置、その製造方法、集積化マイクロ反応モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係るマイクロ反応装置は、接着性樹脂フィルムと、該接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔と、前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とするものである。ここで、「接着性樹脂フィルム」は、常温または加熱による自己接着性を有する樹脂フィルムを指すものである。
【００１１】
本発明によれば、接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔の内面と、該接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、該接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板とにより、微細な反応流路が形成されているので、細隙状の貫通孔を、接着性樹脂フィルムの切除や切り欠き形成により設けることが可能となる。したがって、石英、ホウ珪酸ガラスのような硬い素材にエッチング加工や、半導体プロセスによる加工を行って微細な反応流路を形成するよりも容易であり、低コストで加工することができる。更に、接着性樹脂フィルムの密着性により微細な反応流路の密閉性が高められ、反応原料を微細な反応流路に導入する際の圧力の損失を少なくすることができるため、高度に微細化された反応流路の形成が可能となる。また、該反応流路を流通する反応原料等が漏れることを防止できる。
【００１２】
本発明の第２の態様に係るマイクロ反応装置は、同一平面上に配設される複数枚の接着性樹脂フィルムと、該複数枚の接着性樹脂フィルムのうち、隣り合う接着性樹脂フィルムの端辺同士が、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設されて形成された細隙と、前記複数枚の接着性樹脂フィルムが形成する平面の一方の面に接合された第一基板と、前記複数枚の接着性樹脂フィルムが形成する平面の他方の面に接合された第二基板と、を備え、前記第一基板と前記第二基板と前記細隙の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とするものである。本発明によれば、第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００１３】
本発明の第３の態様に係るマイクロ反応装置は、第１の態様または第２の態様において、前記接着性樹脂フィルムを成す素材は、接着性フッ素樹脂であることを特徴とするものである。ここで、「接着性フッ素樹脂」は、常温では非接着性でありながら比較的低い融点以上の温度で接着性が現れ、また常温ではフッ素樹脂としての化学的な安定性を有するものである。
【００１４】
本発明によれば、第１の態様または第２の態様と同様の作用効果に加え、接着性フッ素樹脂の高い耐薬品性によって、有機溶媒やハロゲン化物等の反応原料を反応流路に流通させることが可能となり、様々な反応に利用可能なマイクロ反応装置とすることができる。
【００１５】
本発明の第４の態様に係るマイクロ反応装置は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つにおいて、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を備えていることを特徴とするものである。本発明によれば、第１の態様乃至第３の態様のいずれかのマイクロ反応装置を、触媒反応に利用することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様に係るマイクロ反応装置は、第４の態様において、前記触媒は光触媒であることを特徴とするものである。本発明によれば、第４の態様に係るマイクロ反応装置を、光触媒反応に利用することができる。特に、本態様のマイクロ反応装置の反応流路はエッチング加工が行われていないので、該反応流路の表面は、石英、ホウ珪酸ガラス等で形成された第一基板および第二基板自体の高い光透過性が維持されているため、マイクロ反応装置の外側から照射する光を有効に利用することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様に係るマイクロ反応装置の製造方法は、接着性樹脂フィルムに細隙状の貫通孔を設ける工程と、該細隙状の貫通孔を設けた接着性樹脂フィルムの一方の面に第一基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、他方の面に第二基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路を形成する工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、微細な反応流路を備えるマイクロ反応装置を容易に、且つ、低コストで製造することができる上、接着性樹脂フィルムの密着性により密閉性の高い微細な流路を備えたマイクロ反応装置とすることができる。
【００１９】
本発明の第７の態様に係るマイクロ反応装置の製造方法は、複数枚の接着性樹脂フィルムを第一基板上の同一平面上に配設し、更に、隣り合う接着性樹脂フィルムの端辺同士を、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設して細隙を形成する工程と、該細隙を形成した接着性樹脂フィルムの一方の面に第一基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、他方の面に第二基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、前記第一基板と前記第二基板と前記細隙の内面により、微細な反応流路を形成する工程と、を有することを特徴とするものである。本発明によれば、第６の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００２０】
本発明の第８の態様に係るマイクロ反応装置の製造方法は、第６の態様または第７の態様において、前記接着性樹脂フィルムを成す素材は、接着性フッ素樹脂であることを特徴とするものである。本発明によれば、第３の態様と同様の作用効果を奏するマイクロ反応装置を製造することができる。
【００２１】
本発明の第９の態様に係るマイクロ反応装置の製造方法は、第６の態様乃至第８の態様のいずれか１つにおいて、前記第一基板と前記第二基板を接着性樹脂フィルムと接合する前に、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を設ける工程を有することを特徴とするものである。本発明によれば、第４の態様と同様の作用効果を奏するマイクロ反応装置を製造することができる。
【００２２】
本発明の第１０の態様に係る集積化マイクロ反応モジュールは、接着性樹脂フィルムと、該接着性樹脂フィルムに設けられた複数の細隙状の貫通孔と、前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、複数の微細な反応流路を有する反応流路部が形成されている集積化マイクロ反応モジュールであって、前記反応流路部は、複数の微細な反応流路が平行に配列されて成る集積流路部と、前記複数の微細な反応流路が、共通の流体導入口と共通の流体排出口とに合流するように形成された共通流路部と、を備え、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を備えていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明によれば、第１の態様と同様の作用効果に加え、反応原料を一つの流体導入口に導入することによって、該反応原料が、集積化された複数の微細な反応流路に送り込まれ、大容量の触媒反応を行うことができる。更に、各反応流路から排出される反応物は、再度合流されて一つの流体排出口から排出されるので、その回収が容易である。
【００２４】
更に、複数の微細な反応流路を集積化することによってマイクロ反応装置を大容量化するに際して、接着性樹脂フィルムを第一基板と第二基板の間に介在させて積層させているため、製造簡単にして高精度に集積化することができる。
【００２５】
本発明の第１１の態様に係る集積化マイクロ反応モジュールは、第１０の態様において、前記集積流路部と前記共通流路部との間に、集積流路部に導入される流体および集積流路部から排出される流体の条件を均一にするための共通幅広流路部を備えていることを特徴とするものである。集積流路部に導入される流体および集積流路部から排出される流体の「条件」は、例えば導入圧力、流体に含まれる原料および反応生成物の濃度等が挙げられる。
【００２６】
本発明によれば、共通の流体導入口側の共通流路部と集積流路部との間に前記共通幅広流路部が設けられていることによって、前記共通の流体導入口と集積流路部の各微細な反応流路との位置関係の違いによる、それぞれの微細な反応流路への反応原料の導入圧力差を均一化することができる。
【００２７】
また、共通の流体排出口側の共通流路部と集積流路部との間に前記共通幅広流路部が設けられていることによって、それぞれの微細な反応流路内での反応性の違いによる反応生成物の濃度差を均一化することができる。
【００２８】
本発明の第１２の態様に係る集積化マイクロ反応モジュールは、第１１の態様において、前記共通幅広流路部は、前記第一基板および／または前記第二基板に形成された凹部によって構成されていることを特徴とするものである。本発明によれば、第１１の態様と同様の作用効果を構造簡単にして得ることができる。
【００２９】
本発明の第１３の態様に係る有機ヒ素汚染水の浄化方法は、第１０の態様乃至第１２の態様のいずれか１つの集積化マイクロ反応モジュールを用いて、有機ヒ素汚染水を浄化処理することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔の内面と、該接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、該接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板とにより、微細な反応流路が形成されているので、密閉性の高い微細な流路の形成が容易であり、且つ低コストで加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［実施例１］
以下、本発明に係るマイクロ反応装置の一実施例について説明する。図１は実施例１に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図、図２は図１の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図、図３は図２のIII−III矢視図である。
【００３２】
実施例１に係るマイクロ反応装置１は、接着性樹脂フィルム３と、該接着性樹脂フィルム３に設けられた細隙状の貫通孔５と、前記接着性樹脂フィルム３の一方の面６に接合された第一基板２と、前記接着性樹脂フィルム３の他方の面７に接合された第二基板４と、を備え、前記第一基板２と前記第二基板３と前記貫通孔の内面１０により、微細な反応流路１１が形成されて構成されている。
【００３３】
すなわち、前記接着性樹脂フィルム３に設けられた細隙状の貫通孔５の幅および長さが、微細な反応流路１１の幅および長さとなる。また、接合後の接着性樹脂フィルム３の厚みが、微細な反応流路１１の深さとなる。
【００３４】
接着性樹脂フィルム３は、常温または加熱による自己接着性を有する樹脂フィルムであり、例えば、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。フッ素樹脂は高い耐薬品性を有するため、反応流路１１を形成する材料としては特に好ましい。
【００３５】
前記接着性樹脂フィルム３は、市販されるシート状の樹脂フィルムを用いることができる。例えば、フッ素樹脂では、ダイキン工業株式会社製、ネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰのＲＰ−４０２０またはＲＰ−５０００等が挙げられる。ＲＰ−４０２０は、その融点は一般的なフッ素樹脂（例えばＥＴＦＥ、融点２６５℃）よりも低く約１６０℃であるので、後述する反応流路１１に触媒を設ける場合のように、その触媒の変性温度に起因した接着温度制限がある際に利用できることに加え、常温では非粘着性であり、フッ素樹脂としての化学的な安定性および耐薬品性を備えているため、微細な反応流路１１を構成する接着性樹脂フィルム３としては特に適している。
【００３６】
また、前記接着温度制限がない場合であって、形成したマイクロ反応装置１の使用温度を高く設定したい場合には、より高温で接着される接着性樹脂フィルム３を選択することもできる。また、反応流路１１に設ける触媒が光触媒である場合には、照射する光を有効に利用するため、光透過性の高い、透明な樹脂を用いることが望ましい。
【００３７】
更に、マイクロ反応装置１の反応流路１１の深さは２５μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。前記接着性樹脂フィルム３を加熱によって融着させる場合には、その融着により形成された反応流路１１の深さは、融着前の接着性樹脂フィルム３のシート厚よりも薄くなる。したがって、接着性樹脂フィルム３の樹脂性質に応じて、接合後の接着性樹脂フィルム３の厚みが所望の反応流路１１の深さになるようなシート厚のものを選択する。
【００３８】
前記接着性樹脂フィルム３には、細隙状の貫通孔５が設けられている。前記細隙状の貫通孔５は、接着性樹脂フィルム３の切除、切り欠き形成等の公知の技術を用いて設けることができる。接着性樹脂フィルム３は樹脂である上、非常に薄い（数十〜数百μｍ）ため、石英やホウ珪酸ガラス等のエッチング加工よりもその加工が容易である。微細な反応流路の流路幅となる前記細隙状の貫通孔５の幅は５０〜５０００μｍであることが好ましい。
【００３９】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、接着性樹脂フィルムに形成される細隙状の貫通孔によって形成される微細な反応流路の例を示す図である。図４（Ａ）は直線状の細隙状貫通孔から成る反応流路１１ａである。また、図４（Ｂ）のように、枝分かれ構造を備えた細隙状の貫通孔によって、反応流路１１ｂのような複数の原料の導入および反応物の分離が可能な構成とすることもできる。また、図４（Ｃ）は、緩やかな折り返し点を設けた細隙状の貫通孔によって、長い反応流路１１ｃを形成することもできる。
【００４０】
次に、第一基板２および第二基板４について説明する。第一基板２および第二基板４は、前記接着性樹脂フィルム３の一方の面６および他方の面７にそれぞれ接合され、マイクロ反応装置１の反応流路１１の天面および底面を形成するものである。
第一基板２および第二基板４は、反応流路内の視認性および光透過性の高い透明な板材、例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、アクリル等の板材であることが好ましい。特に、耐薬品性の観点から、石英またはホウ珪酸ガラスであることが好ましい。
【００４１】
第一基板２には、前記反応流路１１の始点１２および終点１３に対応する位置に、反応流路３に反応原料を導入するための流体導入口８と、反応流路３を通過した反応物が取り出される流体排出口９が形成されている。前記流体導入口８および流体排出口９は、いずれか一方または両方を第二基板４に設けることもできる。
【００４２】
また、第一基板２および第二基板４のいずれか一方または両方の前記接着性樹脂フィルム３との接合面１４、１５には、触媒を設けることができる。このことによって、反応流路１１の天面と底面のいずれか一方または両方に触媒１６が設けられ、反応原料が該反応流路１１を通過している間に各種触媒反応を行うことができる。
【００４３】
このように、マイクロ反応装置１の反応流路１１の天面および底面を成す、第一基板２の前記接着性樹脂フィルム３との接合面１４と第二基板４の前記接着性樹脂フィルム３との接合面１５、すなわち、エッチング加工等を行っていない平らな面に予め触媒１６を設け、前記第一基板２および第二基板４の接着面１４、１５を接着性樹脂フィルム３と接合して反応流路１１を形成すれば、触媒１６の形成が容易である。
【００４４】
特に、触媒１６が光触媒である場合には、第一基板２または第二基板４の光透過性が重要である。石英、ホウ珪酸ガラス等にエッチング加工を施すと、そのエッチング加工面は白く擦りガラス状になり、光透過性が低くなる。石英、ホウ珪酸ガラス等で形成された第一基板および第二基板自体の高い光透過性が維持された基板表面に、触媒を設けることによって、マイクロ反応装置の外側から照射する光を有効に利用することができる。なお、触媒１６は、前記接着性樹脂フィルム３との接合面の全面に設けることが望ましいが、前記反応流路を成す部分にだけ設けることも可能である。
【００４５】
前記触媒１６は、前記第一基板２または第二基板４に固設できるものであればよく、光触媒、金属触媒、酵素等が挙げられる。ここで、光触媒や酵素は、比較的低温の加熱温度で変性（失活）することが知られている。光触媒のうち二酸化チタン（ＴｉＯ２）は、約６５０℃でその結晶構造がアナターゼ型からルチル型に転移し、光触媒活性が低くなってしまう。また、より低い温度での加熱（３００〜５００℃）でも触媒の変性等により活性が低下する虞がある。また、酵素はタンパク質であり、その変性温度は更に低く１００℃以下で失活してしまうものが多い。このような場合は、使用する触媒の変性温度以下で接合できる接着性樹脂フィルム３を選択する。
【００４６】
このように、接着性樹脂フィルム３に設けられた細隙状の貫通孔５の内面１０と、該接着性樹脂フィルムの一方の面６に接合された第一基板２と、該接着性樹脂フィルム３の他方の面７に接合された第二基板４とにより、微細な反応流路１１が形成されているので、マイクロ反応装置１の製造は容易、且つ低コストである。更に、接着性樹脂フィルム３の密着性により微細な反応流路１１の密閉性が高められ、反応原料を微細な反応流路１１に導入する際の圧力の損失を少なくすることができるため、高度に微細化された反応流路１１の形成が可能となる。また、該反応流路１１を流通する反応原料等が漏れることを防止できる。
【００４７】
［実施例２］
次に、本発明に係るマイクロ反応装置の他の実施例について説明する。図５は実施例２に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図、図６は図５の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図、図７は図６のVII−VII矢視図である。
【００４８】
実施例２に係るマイクロ反応装置２１は、第一基板２２上の同一平面上に配設される複数枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂと（図５では、解りやすくするために接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂが第一基板２２に配設される前の状態を示している。）、該複数枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂのうち、隣り合う接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂの端辺３２ａ、３２ｂ同士が、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設されて形成された細隙２５と、前記複数枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂが形成する平面の一方の面２６に接合された第一基板２２と、前記複数枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂが形成する平面の他方の面２７に接合された第二基板２４と、を備え、前記第一基板２２と前記第二基板２４と前記細隙２５の内面３０により、微細な反応流路３１が形成されて構成されている。
【００４９】
すなわち、接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂが、微細な反応流路３１の流路幅となる間隔をあけて配置されて、前記細隙２５を形成している。また、端辺３２ａ、３２ｂの長さが流路長となり、接合後の接着性樹脂フィルム２３の厚みが、微細な反応流路１１の深さとなる。
【００５０】
本実施例では、第一基板２２、接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂ、および第二基板２４を、接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、形成されたマイクロ反応装置の側面に形成される開口を、反応流路３１に反応原料を導入するための流体導入口２８と、反応流路３１を通過した反応物が取り出される流体排出口２９として利用することができるため、第一基板２２または第二基板２４に流体導入口２８および流体排出口２９としての穴を設けない構成とすることができる。
【００５１】
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、複数の接着性樹脂フィルムを配置して形成される細隙によって構成される微細な反応流路の例である。図８（Ａ）は、２枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂによって形成される直線状の細隙から成る反応流路３１ａである。また、図８（Ｂ）のように、４枚の接着性樹脂フィルム２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆによって形成される枝分かれ構造を備えた細隙によって、反応流路３１ｂのような複数の原料の導入および反応物の分離が可能な構成とすることができる。
【００５２】
接着性樹脂フィルム２３ａ〜２３ｆのような単純な形状は、接着性樹脂のシートをカッターなどで切断して形成することができるため、図８（Ａ）および図８（Ｂ）のような単純な構成のマイクロ反応装置を、実験室レベルで簡易的に作成したい場合などに適している。もちろん、緻密な切断面を形成できる切断方法によって、精密なマイクロ反応装置を製造することもできる。
【００５３】
［実施例３］
次に、本発明に係る集積化マイクロ反応モジュールの一実施例について説明する。図９は実施例３に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図、図１０は図９の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図、図１１は図１０のXI−XI矢視図である。
【００５４】
実施例３に係る集積化マイクロ反応モジュールは、接着性樹脂フィルム４３に設けられた貫通孔が、複数の細隙状の貫通孔４５であり、接着性樹脂フィルム４３の一方の面４６に接合された第一基板４２と、接着性樹脂フィルム４３の他方の面４７に接合された第二基板４４と、前記貫通孔４５の内面５０により形成された複数の微細な反応流路を有する反応流路部５１が形成されているものである。
【００５５】
本実施例において、接着性樹脂フィルム４３、第一基板４２および第二基板４４の材質と、複数の細隙状の貫通孔４５の形成方法は、実施例１のマイクロ反応装置１と同様であるため、その説明は省略する。
【００５６】
次に、前記反応流路部５１について説明する。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）、および図２２は、実施例３に係る集積化マイクロ反応モジュールの複数の微細な反応流路を有する反応流路部５１の構成例である。
【００５７】
前記反応流路部５１は、複数の微細な反応流路が平行に配列されて成る集積流路部５６と、前記複数の微細な反応流路が、共通の流体導入口と共通の流体排出口とに合流するように形成された共通流路部５７とを備えている。
【００５８】
図１２（Ａ）は複数の微細な反応流路が、一つの共通の流体導入口５２ａと、一つの共通の流体排出口５３ａとに合流するように形成された反応流路部５１ａである。
【００５９】
反応原料を一つの共通の流体導入口５２ａに導入することによって、該反応原料が、集積化された複数の微細な反応流路に送り込まれるので、大容量の触媒反応を行うことができる。更に、各反応流路から排出される反応物は、再度合流されて一つの流体排出口５３ａから排出されるので、その回収が容易である。
【００６０】
図１２（Ｂ）は複数の微細な反応流路が、二つの共通の流体導入口５２ｂ１、５２ｂ２と、二つの共通の流体排出口５３ｂ１、５３ｂ２とに合流するように形成された反応流路部５１ｂである。
【００６１】
共通の流体導入口５２ｂ１、５２ｂ２および流体排出口５３ｂ１、５３ｂ２は、前記複数の微細な反応流路の本数に応じて、共通の流体導入口は適宜増やすことができる。いくつかの反応流路を合流させる構成とすることによって、原料導入用のポンプ等の数を減らすことができるため、コストダウンに繋がる。
【００６２】
図１２（Ｃ）は集積流路部５６と前記共通流路部５７との間に、集積流路部５６に導入される流体および集積流路部５６から排出される流体の条件を均一にするための共通幅広流路部５８を備えた反応流路部５１ｃである。
【００６３】
共通の流体導入口５２ｃ側の共通流路部５７と集積流路部５６との間に前記共通幅広流路部５８が設けられていることによって、前記共通の流体導入口５２ｃと集積流路部５６の各微細な反応流路との位置関係の違いによる、それぞれの微細な反応流路への反応原料の導入圧力差を均一化することができる。
【００６４】
また、共通の流体排出口５３ｃ側の共通流路部５７と集積流路部５６との間に前記共通幅広流路部５８が設けられていることによって、それぞれの微細な反応流路内での反応性の違いによる反応生成物の濃度差を均一化し、共通の流体排出口５３ｃから排出することができる。
【００６５】
更に、共通幅広流路部５８は、図２２のように、共通流路部５７から集積流路部５６に向けて放射状に広がった形状（共通流路部５７を要とした扇状）とすることが好ましい。このような形状にすることによって、前記共通流路部５７から集積流路部５６への反応原料の導入圧力の均一化、および前記集積流路部５６から送り出された反応生成物の濃度の均一化を効率よく行うことができる。
【００６６】
本実施例においても、第一基板４２および第二基板４４のいずれか一方または両方の前記接着性樹脂フィルム４３との接合面４４、４５には、触媒（図示せず）を設けることができる。このことによって、反応流路５１の天面と底面のいずれか一方または両方に触媒（図示せず）が設けられ、反応原料が該反応流路４１を通過している間に各種触媒反応を行うことができる。
【００６７】
［実施例４］
図１３〜図１７は、集積化マイクロ反応モジュールの他の実施例を示す図である。図１３は実施例４に係る集積化マイクロ反応モジュールの平面図、図１４は図１３のXIV−XIV矢視図、図１５は図１４のXV−XV矢視図、図１６は図１４のXVI−XVI矢視図、図１７は図１３のXVII−XVII矢視図である。図２３は、第二基板に設けられる凹部７９の形状の他の例を示す図である。
【００６８】
本実施例は、実施例４の図１２（Ｃ）の構成において、接着性樹脂フィルム４３に設けられた貫通孔によって形成されていた共通幅広流路部を構造簡単に形成できるものである。集積化マイクロ反応モジュール６１は、実施例４と同じく複数の細隙状の貫通孔６５が設けられた接着性樹脂フィルム６３と、前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板６２と、前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板６４とによって形成され、前記第一基板６２と前記第二基板６４と前記貫通孔６５の内面７０により、複数の微細な反応流路部７１が形成される。また、第一基板６２の接着性樹脂フィルム６３に接合される接合面には触媒６６が設けられている。
【００６９】
接着性樹脂フィルム６３には、図１５のように独立した細隙状の貫通孔６５が平行に並べられて形成されている。独立した細隙状の貫通孔６５は集積反応流路部７６（図１７）を形成する。そして、第二基板６４の接着性樹脂フィルム６３に接合される接合面には、前記独立した細隙状の貫通孔６５によって形成される集積反応流路部７６を合流させる共通幅広流路部７８を成す凹部７９が、前記細隙状の貫通孔６５の両端に対応する位置に設けられている（図１６）。
【００７０】
本実施例では、更に、前記第二基板６４の前記接合面は、集積反応流路部７６への共通の流体導入口および集積反応流路部からの共通の流体排出口となる共通流路部７７を構成する凹部８０を備えている。共通流路部７７は、このように第二基板６４へ凹部８０を設けることによっても形成できるが、接着性樹脂フィルム６３に、前記独立した細隙状の貫通孔６５とは別の貫通孔を設けて形成することも可能である。
【００７１】
また、共通幅広流路部７８を成す凹部７９は、図２３のように、共通流路部７７を成す凹部８０から放射状に広がった形状（共通流路部７７を成す凹部８０を要とした扇状）とすることもできる。このことによって、共通流路部７７から集積反応流路部７６への反応原料の導入圧力の均一化、および前記集積流路部７６から送り出された反応生成物の濃度の均一化を効率よく行うことができる。
【００７２】
このような構成の第一基板６２、接着性樹脂フィルム６３、第二基板６４を接着することによって、図１４および図１７のような共通幅広流路部７８を備えた反応流路部７１を構成することができる。本実施例において、接着性樹脂フィルム６３には、独立した細隙状の貫通孔６５が平行に並べられて設けられているので、前記貫通孔６５の形成後の接着性樹脂フィルムは一枚の連続したシート状であり、その取り扱いが容易であると共に、第一基板６２および第二基板６４への接着も容易である。
【００７３】
集積化マイクロ反応モジュール６１を一つの単位として、該集積化マイクロ反応モジュール６１を組み合わせることによって、微細な反応流路で行うマイクロ反応を大容量で行うことが可能となる。
【００７４】
［実施例５］
本実施例は、実施例４の集積化マイクロ反応モジュールの第一基板６２の上側に、ＵＶダイオード素子モジュールを設け、微細な反応流路の上面から紫外線を照射し、光触媒反応を行うことを可能にした光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュールである。
【００７５】
図１８〜図２０は、光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュールの一実施例を示す図であり、図１８は実施例５の光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュールの平面図、図１９は図１８のXIX−XIX矢視図、図２０は図１８のXX−XX断面図である。図２１（Ａ）〜（Ｃ）は、ＵＶダイオード素子モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）はＵＶダイオード素子モジュールの平面図、（Ｂ）はＵＶダイオード素子モジュールの底面図、（Ｃ）は図２１（Ｂ）のｃ-ｃ矢視図である。
【００７６】
まず、集積化マイクロ反応モジュール６１の上に搭載されるＵＶダイオード素子モジュール９１について説明する。図２１（Ｃ）に示されるように、ＵＶダイオード素子モジュール９１は、ＵＶダイオード部９２とモジュール冷却部９３とを備えている。ＵＶダイオード部９２は、公知の紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）が用いられる。モジュール冷却部９３は、ＵＶダイオード部９２の発熱を冷却するものであり、冷却水流路９４に冷却水を流通させる構成である。
【００７７】
本実施例では、前記ＵＶダイオード素子モジュール９１は、集積化マイクロ反応モジュール６１の反応流路部７１に沿って配置されるので（図２０）、該反応流路部７１の流路長すべてに紫外線を照射できる数のＵＶダイオード部が直列に配列される［図２１（Ｂ）］。直列に配列されたＵＶダイオード部９２の長さに応じてモジュール冷却部９３の長さが決定される。配列されたＵＶダイオード部９２とモジュール冷却部９３はケーシング金枠９５によって一体化され、一つのＵＶダイオード素子モジュール９１を形成している。
【００７８】
このようなＵＶダイオード素子モジュール９１を、実施例４と同様の構成を備えた集積化マイクロ反応モジュール６１の上に配設する。該ＵＶダイオード素子モジュール９１は、図１８および図１９に示されるように、集積化された微細な反応流路の数、すなわち、反応流路が設けられている範囲に応じ、すべての流路に紫外線を照射できる数のＵＶダイオード素子モジュール９１が並列に配設される。
【００７９】
ＵＶダイオード素子モジュール９１は、第一基板６２上に直接設けることもできるが、図１９および図２０に示されるように、モジュールスペーサー９６を用い、ＵＶダイオード素子モジュール９１と集積化マイクロ反応モジュール６１の間に空間を設けることが好ましい。
【００８０】
ＵＶダイオード素子モジュール９１とモジュールスペーサー９６と集積化マイクロ反応モジュール６１とを、押さえ金具９７および固定ボルト９８で一体化し、光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュール１０１として利用することができる。
【００８１】
［有機ヒ素分解反応実験］
次に、本発明に係るマイクロ反応装置を使用したマイクロ反応実験について説明する。本実験は、マイクロ反応装置を用いたジフェニルアルシン酸（以下、ＤＰＡＡ）の分解反応実験である。
【００８２】
ＤＰＡＡは、茨城県神栖町における地下水汚染の有機ヒ素化合物汚染の原因物質であり、その処理方法の確立が急務である。一方、無機ヒ素化合物を含有する汚染水の処理方法としては、鉄塩添加凝集沈殿法が実用化されている。しかし、ＤＰＡＡは比較的安定な化合物であるとともに、ベンゼン環（フェニル基）を有するため、前記鉄塩添加凝集沈殿法では求められる水質基準の達成が困難であった。
【００８３】
また、紫外線灯による光分解（貯留槽内でのバッチ式）を前処理として行う鉄塩添加凝集沈殿法が検討されたが、ＤＰＡＡは光分解に対して難分解性であり、１０ｐｐｍを超える高濃度汚染原水を処理するためには長時間を要すためコスト的に実現が困難であった。
【００８４】
本実験は、接着性樹脂フィルムの密着性により微細な反応流路の密閉性が高く、毒性が高いヒ素化合物を含有する汚染水が漏れることを防止できる上、光触媒を担持させることが可能であり、大容量の汚染水を処理するための集積化が可能な本発明に係るマイクロ反応装置を用いることによって、ＤＰＡＡの光分解反応を効率よく行えば、光分解を有機ヒ素化合物汚染水処理に利用できる可能性が高まると考えて行ったものである。
【００８５】
本実験では、実施例１、図１のマイクロ反応装置１と同じ構成のマイクロ反応装置を用いた。接着性樹脂フィルム３としては、１８０℃前後に溶融点を有する接着性フッ素樹脂フィルムを用いた。第一基板２および第二基板４は合成石英製であり、第二基板４の接着性樹脂フィルム３との接合面１５に光触媒としてＴｉＯ２をゾル−ゲル法により担持したものを用いた。
【００８６】
反応流路１１は、流路幅２ｍｍ、流路長５０ｍｍに形成した。流路深さは、４５μｍの前記接着性樹脂フィルム３を２００℃前後で溶着して４０μｍ前後に形成されている。また、光触媒反応を行うための光源としてはＵＶ−ＬＥＤ（波長３６５ｎｍ）を用いた。第一基板２の上側に反応流路１１に沿って光源（図示せず）を配置し、光触媒が設けられた第二基板４の前記接合面１５の上面から紫外光を照射した。このマイクロ反応装置１を用い、ＤＰＡＡを対象として光分解実験を行った。その結果を表１に示す。
【００８７】
総ヒ素濃度の分析は誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ／ＭＳ）によって行った。無機ヒ素化合物［三価：Ａｓ(III)、五価：Ａｓ(Ｖ)］、および有機ヒ素化合物［モノメチルアルソン酸（ＭＭＡＡ）、ジメチルアルソン酸（ＤＭＡＡ）、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）、フェニルアルソン酸（ＰＡＡ）、メチルフェニルアルシン酸（ＰＭＡＡ）、トリメチルアルシンオキシド（ＴＭＡＯ）］の分析は、液体クロマトグラフィー−誘導結合プラズマ質量分析法（ＬＣ−ＩＣＰ／ＭＳ）によって行った。
【００８８】
【表１】
上記マイクロ反応装置を用いてＴｉＯ２触媒によるＤＰＡＡの光分解を行うと、１０秒で７７．３％、２１秒で８２．５％の高効率でＤＰＡＡが分解され、三価の無機ヒ素化合物が生じていることが分かる。無機ヒ素化合物にまで分解されれば、従来の鉄塩添加凝集沈殿法を用いた処理を行うことができる。尚、分解後の各化合物のヒ素濃度の合計が総ヒ素濃度よりも低い値となっているのは、ＤＰＡＡの光分解によって、今回の測定対象以外の形態のヒ素化合物に分解されているためであると考えられる。
【００８９】
また、本実験では約８０％の分解率で分解反応が収束しているように思われるが、反応条件（反応流路深さ、比表面積、反応温度等）を最適化することによって、分解率を高めることができると考えられる。
【００９０】
ＣＦＤ数値解析プログラムで微細反応流路を用いた連続フロー型光触媒マイクロ反応装置をモデル化し、フェノールの光分解反応についての数値解析を行った解析結果を参考にすると、反応流路深さを更に薄く形成し、深さ２５μ〜４０μｍの反応流路を用いることによって分解率が９５〜９９％以上に向上する可能性もあると予想される。
【００９１】
また、マイクロ反応装置を用いることによって、有機ヒ素化合物（ＤＰＡＡ）から無機ヒ素化合物への分解を高効率で行うことができるので、実施例５で説明した集積化マイクロ反応モジュールを適用することによって、有機ヒ素汚染水に対する実用的な浄化装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、微細な流路内において化学反応、分離等を行うことができるマイクロ反応装置、その製造方法、および集積化マイクロ反応モジュール、および集積化マイクロ反応モジュールを用いた有機ヒ素汚染水の浄化方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図である。
【図２】図１の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図である。
【図３】図２のIII−III矢視図である。
【図４】接着性樹脂フィルムに形成される細隙状の貫通孔によって形成される微細な反応流路の例を示す図であり、（Ａ）は直線状の反応流路、（Ｂ）は枝分かれ状に分岐した構造を備えた反応流路、（Ｃ）は、緩やかな折り返し点を設けた反応流路である。
【図５】実施例２に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図である。
【図６】図５の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図である。
【図７】図６のVII−VII矢視図である。
【図８】複数の接着性樹脂フィルムを配置して形成される細隙によって構成される微細な反応流路の例であり、（Ａ）は直線状の細隙から成る反応流路３１Ａ、（Ｂ）は枝分かれ構造を備えた反応流路３１Ｃである。
【図９】実施例３に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図である。
【図１０】図９の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図である。
【図１１】図１０のXI−XI矢視図である。
【図１２】複数の微細な反応流路を有する反応流路部の構成例であり、（Ａ）は複数の微細な反応流路が、一つの共通の流体導入口と、一つの共通の流体排出口とに合流するように形成された反応流路部、（Ｂ）は複数の微細な反応流路が、二つの共通の流体導入口と、二つの共通の流体排出口とに合流するように形成された反応流路部、（Ｃ）は集積流路部と前記共通流路部との間に、集積流路部に導入される流体および集積流路部から排出される流体の条件を均一にするための共通幅広流路部を備えた反応流路部である。
【図１３】実施例４に係る光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュールの平面図である。
【図１４】図１３のXIV−XIV矢視図である。
【図１５】図１４のXV−XV矢視図である。
【図１６】図１４のXVI−XVI矢視図である。
【図１７】図１３のXVII−XVII矢視図である。
【図１８】実施例５の集積化マイクロ反応モジュールの平面図である。
【図１９】図１８のXIX−XIX矢視図である。
【図２０】図１８のXX−XX断面図である。
【図２１】ＵＶダイオード素子モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）はＵＶダイオード素子モジュールの平面図、（Ｂ）はＵＶダイオード素子モジュールの底面図、（Ｃ）は図２１（Ａ）のｃ-ｃ矢視図である。
【図２２】実施例３に係る集積化マイクロ反応モジュールの複数の微細な反応流路を有する反応流路部の構成例である。
【図２３】実施例４における凹部７９の形状の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ マイクロ反応装置、 ２ 第一基板、 ３ 接着性樹脂フィルム、
４ 第二基板、 ５ 細隙状の貫通孔、
８ 流体導入口、 ９ 流体排出口、 １０ 貫通孔の内面、
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 微細な反応流路、
１４ 第一基板の接着性樹脂フィルムとの接合面、
１５ 第二基板の接着性樹脂フィルムとの接合面、１６ 触媒、
２１ マイクロ反応装置、 ２２ 第一基板、
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ 接着性樹脂フィルム、
２４ 第二基板、 ２５ 細隙、 ２８ 流体導入口、
２９ 流体排出口、 ３０ 細隙の内面、
３１、３１ａ、３１ｂ 微細な反応流路、
４１ 集積化マイクロ反応モジュール、 ４２ 第一基板、
４３ 接着性樹脂フィルム、 ４４ 第二基板、
４５ 貫通孔、 ５０ 貫通孔の内面、
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ 反応流路部、
５２、５２ａ、５２ｂ１、５２ｂ２、５２ｃ、５２ｄ 流体導入口、
５３、５３ａ、５３ｂ１、５３ｂ２、５３ｃ、５３ｄ 流体排出口、
５６ 集積流路部、 ５７ 共通流路部、 ５８ 共通幅広流路部、
６１ 集積化マイクロ反応モジュール、 ６２ 第一基板、
６３ 接着性樹脂フィルム、 ６４ 第二基板、
６５ 複数の細隙状の貫通孔、 ６６ 触媒、
７０ 細隙状の貫通孔の内面、 ７１ 反応流路部、
７６ 集積反応流路部、 ７７ 共通流路部、 ７８ 共通幅広流路部、
７９、８０ 凹部、
９１ ＵＶダイオード素子モジュール、
９２ ＵＶダイオード部、 ９３ モジュール冷却部、
１０１ 光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な流路内において化学反応、分離等を行うことができるマイクロ反応装置、その製造方法、集積化マイクロ反応モジュール、および集積化マイクロ反応モジュールを用いた有機ヒ素汚染水の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ反応装置は、径が数μｍ〜数百μｍの微細な流路内において化学反応、分離等を行う反応器であり、従来のバッチ方式に比べ数多くの利点を有している。
特に、光化学反応では、照射した光が反応場中で吸収・散乱するため、光触媒を反応容器中に懸濁させて反応を行うバッチ方式の場合には、反応容器全体に充分な光を照射することが困難であり、反応に用いる光の利用効率が上げられない問題や、反応後に触媒を分離する作業が必要であるため操作が煩雑である問題がある。
【０００３】
上記問題を解決するために、特許文献１では、光触媒が設けられた微細な反応流路に反応分子を含む液体を流通させ、該液体中に含まれる反応分子を光化学反応させることができる光化学反応装置が提案されている。特許文献１で用いられている光化学反応装置では、石英またはホウ珪酸ガラス等で形成された反応器の一端面から、対向する他端面に達する中空状の貫通孔が微細な流路として設けられている。
【０００４】
また、特許文献２では、ガラスプレートに微細な流路を成す溝を形成し、該溝に光触媒を担持させ、反応原料の供給口や反応液の取り出し口が設けられたプレートホルダーを接合することによって形成されたマイクロリアクターが用いられている。
また、特許文献３には、反応部（反応流路）が設けられた薄板を含む、複数の薄板を積層して形成したマイクロリアクタが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２７９５９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２３９６４０号公報
【特許文献３】特開２００６−１８７６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように、石英またはホウ珪酸ガラス等で形成された反応器に中空状の貫通孔を設けて微細な流路を形成すると、その加工が難しくコストがかかる上、複雑な形状の流路を形成することができない。
【０００６】
また、特許文献２のマイクロリアクターでは、反応流路を成す溝が形成されたガラスプレートとその上面に接合するプレートホルダー（同じくガラスで形成されているプレートである）が、ボルトとナットのような部材で押さえられて接合されているため、そのガラス同士の間に隙間が生じ、該隙間の影響によって反応流路へ反応原料を導入するための圧力の損失が大きくなる。特に、反応流路が微細になるほど前記圧力の損失の影響は大きくなり、反応原料の導入ができなくなってしまうため、この方法での反応流路の微細化には限界がある。また、反応原料の導入が可能な反応流路径である場合には、反応流路を流通する反応原料等が漏れる虞がある。
【０００７】
この隙間をシールするため、重ね合わせたガラスプレートに熱をかけ、ガラスプレート同士を溶着させることも可能であるが、ホウ珪酸ガラスの場合には５００〜６００℃、石英の場合には１１００℃以上の加熱が必要である。ここで、光触媒の代表例である二酸化チタンは、約６５０℃付近で結晶構造がアナターゼ型からルチル型に転移し、光触媒活性は低下することが知られている。また、より低い温度での加熱（３００〜５００℃）でも触媒の変性等により活性が低下する虞があり、その結晶構造への影響は前記転移温度以下（３００〜４００℃）から生じ始めると考えられ、二酸化チタン等の光触媒を流路に担持させる場合には、高温によりガラスプレートを圧着させることはできない。
【０００８】
また、特許文献３のマイクロリアクターでは、前記薄板としてガラス基板や石英基板を用いる場合には、薄板への反応部（反応流路）の形成は半導体プロセスにより行われるため、コストが高くなる。
【０００９】
このような問題に鑑み、発明者らは、コストアップの要因となるガラスや石英等への貫通孔や溝の形成加工を行うことなく、密閉性の高い微細な流路を形成したマイクロ反応装置を開発した。本発明の課題は、密閉性の高い微細な流路の形成が容易であり、加えて、光触媒等の触媒を担持させることも可能なマイクロ反応装置、その製造方法、集積化マイクロ反応モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係るマイクロ反応装置は、接着性樹脂フィルムと、該接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔と、前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とするものである。ここで、「接着性樹脂フィルム」は、常温または加熱による自己接着性を有する樹脂フィルムを指すものである。
【００１１】
本発明によれば、接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔の内面と、該接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、該接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板とにより、微細な反応流路が形成されているので、細隙状の貫通孔を、接着性樹脂フィルムの切除や切り欠き形成により設けることが可能となる。したがって、石英、ホウ珪酸ガラスのような硬い素材にエッチング加工や、半導体プロセスによる加工を行って微細な反応流路を形成するよりも容易であり、低コストで加工することができる。更に、接着性樹脂フィルムの密着性により微細な反応流路の密閉性が高められ、反応原料を微細な反応流路に導入する際の圧力の損失を少なくすることができるため、高度に微細化された反応流路の形成が可能となる。また、該反応流路を流通する反応原料等が漏れることを防止できる。
【００１２】
本発明の第２の態様に係るマイクロ反応装置は、同一平面上に配設される複数枚の接着性樹脂フィルムと、該複数枚の接着性樹脂フィルムのうち、隣り合う接着性樹脂フィルムの端辺同士が、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設されて形成された細隙と、前記複数枚の接着性樹脂フィルムが形成する平面の一方の面に接合された第一基板と、前記複数枚の接着性樹脂フィルムが形成する平面の他方の面に接合された第二基板と、を備え、前記第一基板と前記第二基板と前記細隙の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とするものである。本発明によれば、第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００１３】
本発明の第３の態様に係るマイクロ反応装置は、第１の態様または第２の態様において、前記接着性樹脂フィルムを成す素材は、接着性フッ素樹脂であることを特徴とするものである。ここで、「接着性フッ素樹脂」は、常温では非接着性でありながら比較的低い融点以上の温度で接着性が現れ、また常温ではフッ素樹脂としての化学的な安定性を有するものである。
【００１４】
本発明によれば、第１の態様または第２の態様と同様の作用効果に加え、接着性フッ素樹脂の高い耐薬品性によって、有機溶媒やハロゲン化物等の反応原料を反応流路に流通させることが可能となり、様々な反応に利用可能なマイクロ反応装置とすることができる。
【００１５】
本発明の第４の態様に係るマイクロ反応装置は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つにおいて、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を備えていることを特徴とするものである。本発明によれば、第１の態様乃至第３の態様のいずれかのマイクロ反応装置を、触媒反応に利用することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様に係るマイクロ反応装置は、第４の態様において、前記触媒は光触媒であることを特徴とするものである。本発明によれば、第４の態様に係るマイクロ反応装置を、光触媒反応に利用することができる。特に、本態様のマイクロ反応装置の反応流路はエッチング加工が行われていないので、該反応流路の表面は、石英、ホウ珪酸ガラス等で形成された第一基板および第二基板自体の高い光透過性が維持されているため、マイクロ反応装置の外側から照射する光を有効に利用することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様に係るマイクロ反応装置の製造方法は、接着性樹脂フィルムに細隙状の貫通孔を設ける工程と、該細隙状の貫通孔を設けた接着性樹脂フィルムの一方の面に第一基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、他方の面に第二基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路を形成する工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、微細な反応流路を備えるマイクロ反応装置を容易に、且つ、低コストで製造することができる上、接着性樹脂フィルムの密着性により密閉性の高い微細な流路を備えたマイクロ反応装置とすることができる。
【００１９】
本発明の第７の態様に係るマイクロ反応装置の製造方法は、複数枚の接着性樹脂フィルムを第一基板上の同一平面上に配設し、更に、隣り合う接着性樹脂フィルムの端辺同士を、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設して細隙を形成する工程と、該細隙を形成した接着性樹脂フィルムの一方の面に第一基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、他方の面に第二基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、前記第一基板と前記第二基板と前記細隙の内面により、微細な反応流路を形成する工程と、を有することを特徴とするものである。本発明によれば、第６の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００２０】
本発明の第８の態様に係るマイクロ反応装置の製造方法は、第６の態様または第７の態様において、前記接着性樹脂フィルムを成す素材は、接着性フッ素樹脂であることを特徴とするものである。本発明によれば、第３の態様と同様の作用効果を奏するマイクロ反応装置を製造することができる。
【００２１】
本発明の第９の態様に係るマイクロ反応装置の製造方法は、第６の態様乃至第８の態様のいずれか１つにおいて、前記第一基板と前記第二基板を接着性樹脂フィルムと接合する前に、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を設ける工程を有することを特徴とするものである。本発明によれば、第４の態様と同様の作用効果を奏するマイクロ反応装置を製造することができる。
【００２２】
本発明の第１０の態様に係る集積化マイクロ反応モジュールは、接着性樹脂フィルムと、該接着性樹脂フィルムに設けられた複数の細隙状の貫通孔と、前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、複数の微細な反応流路を有する反応流路部が形成されている集積化マイクロ反応モジュールであって、前記反応流路部は、複数の微細な反応流路が平行に配列されて成る集積流路部と、前記複数の微細な反応流路が、共通の流体導入口と共通の流体排出口とに合流するように形成された共通流路部と、を備え、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を備えていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明によれば、第１の態様と同様の作用効果に加え、反応原料を一つの流体導入口に導入することによって、該反応原料が、集積化された複数の微細な反応流路に送り込まれ、大容量の触媒反応を行うことができる。更に、各反応流路から排出される反応物は、再度合流されて一つの流体排出口から排出されるので、その回収が容易である。
【００２４】
更に、複数の微細な反応流路を集積化することによってマイクロ反応装置を大容量化するに際して、接着性樹脂フィルムを第一基板と第二基板の間に介在させて積層させているため、製造簡単にして高精度に集積化することができる。
【００２５】
本発明の第１１の態様に係る集積化マイクロ反応モジュールは、第１０の態様において、前記集積流路部と前記共通流路部との間に、集積流路部に導入される流体および集積流路部から排出される流体の条件を均一にするための共通幅広流路部を備えていることを特徴とするものである。集積流路部に導入される流体および集積流路部から排出される流体の「条件」は、例えば導入圧力、流体に含まれる原料および反応生成物の濃度等が挙げられる。
【００２６】
本発明によれば、共通の流体導入口側の共通流路部と集積流路部との間に前記共通幅広流路部が設けられていることによって、前記共通の流体導入口と集積流路部の各微細な反応流路との位置関係の違いによる、それぞれの微細な反応流路への反応原料の導入圧力差を均一化することができる。
【００２７】
また、共通の流体排出口側の共通流路部と集積流路部との間に前記共通幅広流路部が設けられていることによって、それぞれの微細な反応流路内での反応性の違いによる反応生成物の濃度差を均一化することができる。
【００２８】
本発明の第１２の態様に係る集積化マイクロ反応モジュールは、第１１の態様において、前記共通幅広流路部は、前記第一基板および／または前記第二基板に形成された凹部によって構成されていることを特徴とするものである。本発明によれば、第１１の態様と同様の作用効果を構造簡単にして得ることができる。
【００２９】
本発明の第１３の態様に係る有機ヒ素汚染水の浄化方法は、第１０の態様乃至第１２の態様のいずれか１つの集積化マイクロ反応モジュールを用いて、有機ヒ素汚染水を浄化処理することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔の内面と、該接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、該接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板とにより、微細な反応流路が形成されているので、密閉性の高い微細な流路の形成が容易であり、且つ低コストで加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［実施例１］
以下、本発明に係るマイクロ反応装置の一実施例について説明する。図１は実施例１に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図、図２は図１の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図、図３は図２のIII−III矢視図である。
【００３２】
実施例１に係るマイクロ反応装置１は、接着性樹脂フィルム３と、該接着性樹脂フィルム３に設けられた細隙状の貫通孔５と、前記接着性樹脂フィルム３の一方の面６に接合された第一基板２と、前記接着性樹脂フィルム３の他方の面７に接合された第二基板４と、を備え、前記第一基板２と前記第二基板３と前記貫通孔の内面１０により、微細な反応流路１１が形成されて構成されている。
【００３３】
すなわち、前記接着性樹脂フィルム３に設けられた細隙状の貫通孔５の幅および長さが、微細な反応流路１１の幅および長さとなる。また、接合後の接着性樹脂フィルム３の厚みが、微細な反応流路１１の深さとなる。
【００３４】
接着性樹脂フィルム３は、常温または加熱による自己接着性を有する樹脂フィルムであり、例えば、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。フッ素樹脂は高い耐薬品性を有するため、反応流路１１を形成する材料としては特に好ましい。
【００３５】
前記接着性樹脂フィルム３は、市販されるシート状の樹脂フィルムを用いることができる。例えば、フッ素樹脂では、ダイキン工業株式会社製、ネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰのＲＰ−４０２０またはＲＰ−５０００等が挙げられる。ＲＰ−４０２０は、その融点は一般的なフッ素樹脂（例えばＥＴＦＥ、融点２６５℃）よりも低く約１６０℃であるので、後述する反応流路１１に触媒を設ける場合のように、その触媒の変性温度に起因した接着温度制限がある際に利用できることに加え、常温では非粘着性であり、フッ素樹脂としての化学的な安定性および耐薬品性を備えているため、微細な反応流路１１を構成する接着性樹脂フィルム３としては特に適している。
【００３６】
また、前記接着温度制限がない場合であって、形成したマイクロ反応装置１の使用温度を高く設定したい場合には、より高温で接着される接着性樹脂フィルム３を選択することもできる。また、反応流路１１に設ける触媒が光触媒である場合には、照射する光を有効に利用するため、光透過性の高い、透明な樹脂を用いることが望ましい。
【００３７】
更に、マイクロ反応装置１の反応流路１１の深さは２５μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。前記接着性樹脂フィルム３を加熱によって融着させる場合には、その融着により形成された反応流路１１の深さは、融着前の接着性樹脂フィルム３のシート厚よりも薄くなる。したがって、接着性樹脂フィルム３の樹脂性質に応じて、接合後の接着性樹脂フィルム３の厚みが所望の反応流路１１の深さになるようなシート厚のものを選択する。
【００３８】
前記接着性樹脂フィルム３には、細隙状の貫通孔５が設けられている。前記細隙状の貫通孔５は、接着性樹脂フィルム３の切除、切り欠き形成等の公知の技術を用いて設けることができる。接着性樹脂フィルム３は樹脂である上、非常に薄い（数十〜数百μｍ）ため、石英やホウ珪酸ガラス等のエッチング加工よりもその加工が容易である。微細な反応流路の流路幅となる前記細隙状の貫通孔５の幅は５０〜５０００μｍであることが好ましい。
【００３９】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、接着性樹脂フィルムに形成される細隙状の貫通孔によって形成される微細な反応流路の例を示す図である。図４（Ａ）は直線状の細隙状貫通孔から成る反応流路１１ａである。また、図４（Ｂ）のように、枝分かれ構造を備えた細隙状の貫通孔によって、反応流路１１ｂのような複数の原料の導入および反応物の分離が可能な構成とすることもできる。また、図４（Ｃ）は、緩やかな折り返し点を設けた細隙状の貫通孔によって、長い反応流路１１ｃを形成することもできる。
【００４０】
次に、第一基板２および第二基板４について説明する。第一基板２および第二基板４は、前記接着性樹脂フィルム３の一方の面６および他方の面７にそれぞれ接合され、マイクロ反応装置１の反応流路１１の天面および底面を形成するものである。
第一基板２および第二基板４は、反応流路内の視認性および光透過性の高い透明な板材、例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、アクリル等の板材であることが好ましい。特に、耐薬品性の観点から、石英またはホウ珪酸ガラスであることが好ましい。
【００４１】
第一基板２には、前記反応流路１１の始点１２および終点１３に対応する位置に、反応流路３に反応原料を導入するための流体導入口８と、反応流路３を通過した反応物が取り出される流体排出口９が形成されている。前記流体導入口８および流体排出口９は、いずれか一方または両方を第二基板４に設けることもできる。
【００４２】
また、第一基板２および第二基板４のいずれか一方または両方の前記接着性樹脂フィルム３との接合面１４、１５には、触媒を設けることができる。このことによって、反応流路１１の天面と底面のいずれか一方または両方に触媒１６が設けられ、反応原料が該反応流路１１を通過している間に各種触媒反応を行うことができる。
【００４３】
このように、マイクロ反応装置１の反応流路１１の天面および底面を成す、第一基板２の前記接着性樹脂フィルム３との接合面１４と第二基板４の前記接着性樹脂フィルム３との接合面１５、すなわち、エッチング加工等を行っていない平らな面に予め触媒１６を設け、前記第一基板２および第二基板４の接着面１４、１５を接着性樹脂フィルム３と接合して反応流路１１を形成すれば、触媒１６の形成が容易である。
【００４４】
特に、触媒１６が光触媒である場合には、第一基板２または第二基板４の光透過性が重要である。石英、ホウ珪酸ガラス等にエッチング加工を施すと、そのエッチング加工面は白く擦りガラス状になり、光透過性が低くなる。石英、ホウ珪酸ガラス等で形成された第一基板および第二基板自体の高い光透過性が維持された基板表面に、触媒を設けることによって、マイクロ反応装置の外側から照射する光を有効に利用することができる。なお、触媒１６は、前記接着性樹脂フィルム３との接合面の全面に設けることが望ましいが、前記反応流路を成す部分にだけ設けることも可能である。
【００４５】
前記触媒１６は、前記第一基板２または第二基板４に固設できるものであればよく、光触媒、金属触媒、酵素等が挙げられる。ここで、光触媒や酵素は、比較的低温の加熱温度で変性（失活）することが知られている。光触媒のうち二酸化チタン（ＴｉＯ２）は、約６５０℃でその結晶構造がアナターゼ型からルチル型に転移し、光触媒活性が低くなってしまう。また、より低い温度での加熱（３００〜５００℃）でも触媒の変性等により活性が低下する虞がある。また、酵素はタンパク質であり、その変性温度は更に低く１００℃以下で失活してしまうものが多い。このような場合は、使用する触媒の変性温度以下で接合できる接着性樹脂フィルム３を選択する。
【００４６】
このように、接着性樹脂フィルム３に設けられた細隙状の貫通孔５の内面１０と、該接着性樹脂フィルムの一方の面６に接合された第一基板２と、該接着性樹脂フィルム３の他方の面７に接合された第二基板４とにより、微細な反応流路１１が形成されているので、マイクロ反応装置１の製造は容易、且つ低コストである。更に、接着性樹脂フィルム３の密着性により微細な反応流路１１の密閉性が高められ、反応原料を微細な反応流路１１に導入する際の圧力の損失を少なくすることができるため、高度に微細化された反応流路１１の形成が可能となる。また、該反応流路１１を流通する反応原料等が漏れることを防止できる。
【００４７】
［実施例２］
次に、本発明に係るマイクロ反応装置の他の実施例について説明する。図５は実施例２に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図、図６は図５の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図、図７は図６のVII−VII矢視図である。
【００４８】
実施例２に係るマイクロ反応装置２１は、第一基板２２上の同一平面上に配設される複数枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂと（図５では、解りやすくするために接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂが第一基板２２に配設される前の状態を示している。）、該複数枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂのうち、隣り合う接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂの端辺３２ａ、３２ｂ同士が、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設されて形成された細隙２５と、前記複数枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂが形成する平面の一方の面２６に接合された第一基板２２と、前記複数枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂが形成する平面の他方の面２７に接合された第二基板２４と、を備え、前記第一基板２２と前記第二基板２４と前記細隙２５の内面３０により、微細な反応流路３１が形成されて構成されている。
【００４９】
すなわち、接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂが、微細な反応流路３１の流路幅となる間隔をあけて配置されて、前記細隙２５を形成している。また、端辺３２ａ、３２ｂの長さが流路長となり、接合後の接着性樹脂フィルム２３の厚みが、微細な反応流路１１の深さとなる。
【００５０】
本実施例では、第一基板２２、接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂ、および第二基板２４を、接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、形成されたマイクロ反応装置の側面に形成される開口を、反応流路３１に反応原料を導入するための流体導入口２８と、反応流路３１を通過した反応物が取り出される流体排出口２９として利用することができるため、第一基板２２または第二基板２４に流体導入口２８および流体排出口２９としての穴を設けない構成とすることができる。
【００５１】
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、複数の接着性樹脂フィルムを配置して形成される細隙によって構成される微細な反応流路の例である。図８（Ａ）は、２枚の接着性樹脂フィルム２３ａ、２３ｂによって形成される直線状の細隙から成る反応流路３１ａである。また、図８（Ｂ）のように、４枚の接着性樹脂フィルム２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆによって形成される枝分かれ構造を備えた細隙によって、反応流路３１ｂのような複数の原料の導入および反応物の分離が可能な構成とすることができる。
【００５２】
接着性樹脂フィルム２３ａ〜２３ｆのような単純な形状は、接着性樹脂のシートをカッターなどで切断して形成することができるため、図８（Ａ）および図８（Ｂ）のような単純な構成のマイクロ反応装置を、実験室レベルで簡易的に作成したい場合などに適している。もちろん、緻密な切断面を形成できる切断方法によって、精密なマイクロ反応装置を製造することもできる。
【００５３】
［実施例３］
次に、本発明に係る集積化マイクロ反応モジュールの一実施例について説明する。図９は実施例３に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図、図１０は図９の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図、図１１は図１０のXI−XI矢視図である。
【００５４】
実施例３に係る集積化マイクロ反応モジュールは、接着性樹脂フィルム４３に設けられた貫通孔が、複数の細隙状の貫通孔４５であり、接着性樹脂フィルム４３の一方の面４６に接合された第一基板４２と、接着性樹脂フィルム４３の他方の面４７に接合された第二基板４４と、前記貫通孔４５の内面５０により形成された複数の微細な反応流路を有する反応流路部５１が形成されているものである。
【００５５】
本実施例において、接着性樹脂フィルム４３、第一基板４２および第二基板４４の材質と、複数の細隙状の貫通孔４５の形成方法は、実施例１のマイクロ反応装置１と同様であるため、その説明は省略する。
【００５６】
次に、前記反応流路部５１について説明する。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）、および図２２は、実施例３に係る集積化マイクロ反応モジュールの複数の微細な反応流路を有する反応流路部５１の構成例である。
【００５７】
前記反応流路部５１は、複数の微細な反応流路が平行に配列されて成る集積流路部５６と、前記複数の微細な反応流路が、共通の流体導入口と共通の流体排出口とに合流するように形成された共通流路部５７とを備えている。
【００５８】
図１２（Ａ）は複数の微細な反応流路が、一つの共通の流体導入口５２ａと、一つの共通の流体排出口５３ａとに合流するように形成された反応流路部５１ａである。
【００５９】
反応原料を一つの共通の流体導入口５２ａに導入することによって、該反応原料が、集積化された複数の微細な反応流路に送り込まれるので、大容量の触媒反応を行うことができる。更に、各反応流路から排出される反応物は、再度合流されて一つの流体排出口５３ａから排出されるので、その回収が容易である。
【００６０】
図１２（Ｂ）は複数の微細な反応流路が、二つの共通の流体導入口５２ｂ１、５２ｂ２と、二つの共通の流体排出口５３ｂ１、５３ｂ２とに合流するように形成された反応流路部５１ｂである。
【００６１】
共通の流体導入口５２ｂ１、５２ｂ２および流体排出口５３ｂ１、５３ｂ２は、前記複数の微細な反応流路の本数に応じて、共通の流体導入口は適宜増やすことができる。いくつかの反応流路を合流させる構成とすることによって、原料導入用のポンプ等の数を減らすことができるため、コストダウンに繋がる。
【００６２】
図１２（Ｃ）は集積流路部５６と前記共通流路部５７との間に、集積流路部５６に導入される流体および集積流路部５６から排出される流体の条件を均一にするための共通幅広流路部５８を備えた反応流路部５１ｃである。
【００６３】
共通の流体導入口５２ｃ側の共通流路部５７と集積流路部５６との間に前記共通幅広流路部５８が設けられていることによって、前記共通の流体導入口５２ｃと集積流路部５６の各微細な反応流路との位置関係の違いによる、それぞれの微細な反応流路への反応原料の導入圧力差を均一化することができる。
【００６４】
また、共通の流体排出口５３ｃ側の共通流路部５７と集積流路部５６との間に前記共通幅広流路部５８が設けられていることによって、それぞれの微細な反応流路内での反応性の違いによる反応生成物の濃度差を均一化し、共通の流体排出口５３ｃから排出することができる。
【００６５】
更に、共通幅広流路部５８は、図２２のように、共通流路部５７から集積流路部５６に向けて放射状に広がった形状（共通流路部５７を要とした扇状）とすることが好ましい。このような形状にすることによって、前記共通流路部５７から集積流路部５６への反応原料の導入圧力の均一化、および前記集積流路部５６から送り出された反応生成物の濃度の均一化を効率よく行うことができる。
【００６６】
本実施例においても、第一基板４２および第二基板４４のいずれか一方または両方の前記接着性樹脂フィルム４３との接合面４４、４５には、触媒（図示せず）を設けることができる。このことによって、反応流路５１の天面と底面のいずれか一方または両方に触媒（図示せず）が設けられ、反応原料が該反応流路４１を通過している間に各種触媒反応を行うことができる。
【００６７】
［実施例４］
図１３〜図１７は、集積化マイクロ反応モジュールの他の実施例を示す図である。図１３は実施例４に係る集積化マイクロ反応モジュールの平面図、図１４は図１３のXIV−XIV矢視図、図１５は図１４のXV−XV矢視図、図１６は図１４のXVI−XVI矢視図、図１７は図１３のXVII−XVII矢視図である。図２３は、第二基板に設けられる凹部７９の形状の他の例を示す図である。
【００６８】
本実施例は、実施例４の図１２（Ｃ）の構成において、接着性樹脂フィルム４３に設けられた貫通孔によって形成されていた共通幅広流路部を構造簡単に形成できるものである。集積化マイクロ反応モジュール６１は、実施例４と同じく複数の細隙状の貫通孔６５が設けられた接着性樹脂フィルム６３と、前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板６２と、前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板６４とによって形成され、前記第一基板６２と前記第二基板６４と前記貫通孔６５の内面７０により、複数の微細な反応流路部７１が形成される。また、第一基板６２の接着性樹脂フィルム６３に接合される接合面には触媒６６が設けられている。
【００６９】
接着性樹脂フィルム６３には、図１５のように独立した細隙状の貫通孔６５が平行に並べられて形成されている。独立した細隙状の貫通孔６５は集積反応流路部７６（図１７）を形成する。そして、第二基板６４の接着性樹脂フィルム６３に接合される接合面には、前記独立した細隙状の貫通孔６５によって形成される集積反応流路部７６を合流させる共通幅広流路部７８を成す凹部７９が、前記細隙状の貫通孔６５の両端に対応する位置に設けられている（図１６）。
【００７０】
本実施例では、更に、前記第二基板６４の前記接合面は、集積反応流路部７６への共通の流体導入口および集積反応流路部からの共通の流体排出口となる共通流路部７７を構成する凹部８０を備えている。共通流路部７７は、このように第二基板６４へ凹部８０を設けることによっても形成できるが、接着性樹脂フィルム６３に、前記独立した細隙状の貫通孔６５とは別の貫通孔を設けて形成することも可能である。
【００７１】
また、共通幅広流路部７８を成す凹部７９は、図２３のように、共通流路部７７を成す凹部８０から放射状に広がった形状（共通流路部７７を成す凹部８０を要とした扇状）とすることもできる。このことによって、共通流路部７７から集積反応流路部７６への反応原料の導入圧力の均一化、および前記集積流路部７６から送り出された反応生成物の濃度の均一化を効率よく行うことができる。
【００７２】
このような構成の第一基板６２、接着性樹脂フィルム６３、第二基板６４を接着することによって、図１４および図１７のような共通幅広流路部７８を備えた反応流路部７１を構成することができる。本実施例において、接着性樹脂フィルム６３には、独立した細隙状の貫通孔６５が平行に並べられて設けられているので、前記貫通孔６５の形成後の接着性樹脂フィルムは一枚の連続したシート状であり、その取り扱いが容易であると共に、第一基板６２および第二基板６４への接着も容易である。
【００７３】
集積化マイクロ反応モジュール６１を一つの単位として、該集積化マイクロ反応モジュール６１を組み合わせることによって、微細な反応流路で行うマイクロ反応を大容量で行うことが可能となる。
【００７４】
［実施例５］
本実施例は、実施例４の集積化マイクロ反応モジュールの第一基板６２の上側に、ＵＶダイオード素子モジュールを設け、微細な反応流路の上面から紫外線を照射し、光触媒反応を行うことを可能にした光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュールである。
【００７５】
図１８〜図２０は、光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュールの一実施例を示す図であり、図１８は実施例５の光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュールの平面図、図１９は図１８のXIX−XIX矢視図、図２０は図１８のXX−XX断面図である。図２１（Ａ）〜（Ｃ）は、ＵＶダイオード素子モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）はＵＶダイオード素子モジュールの平面図、（Ｂ）はＵＶダイオード素子モジュールの底面図、（Ｃ）は図２１（Ｂ）のｃ-ｃ矢視図である。
【００７６】
まず、集積化マイクロ反応モジュール６１の上に搭載されるＵＶダイオード素子モジュール９１について説明する。図２１（Ｃ）に示されるように、ＵＶダイオード素子モジュール９１は、ＵＶダイオード部９２とモジュール冷却部９３とを備えている。ＵＶダイオード部９２は、公知の紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）が用いられる。モジュール冷却部９３は、ＵＶダイオード部９２の発熱を冷却するものであり、冷却水流路９４に冷却水を流通させる構成である。
【００７７】
本実施例では、前記ＵＶダイオード素子モジュール９１は、集積化マイクロ反応モジュール６１の反応流路部７１に沿って配置されるので（図２０）、該反応流路部７１の流路長すべてに紫外線を照射できる数のＵＶダイオード部が直列に配列される［図２１（Ｂ）］。直列に配列されたＵＶダイオード部９２の長さに応じてモジュール冷却部９３の長さが決定される。配列されたＵＶダイオード部９２とモジュール冷却部９３はケーシング金枠９５によって一体化され、一つのＵＶダイオード素子モジュール９１を形成している。
【００７８】
このようなＵＶダイオード素子モジュール９１を、実施例４と同様の構成を備えた集積化マイクロ反応モジュール６１の上に配設する。該ＵＶダイオード素子モジュール９１は、図１８および図１９に示されるように、集積化された微細な反応流路の数、すなわち、反応流路が設けられている範囲に応じ、すべての流路に紫外線を照射できる数のＵＶダイオード素子モジュール９１が並列に配設される。
【００７９】
ＵＶダイオード素子モジュール９１は、第一基板６２上に直接設けることもできるが、図１９および図２０に示されるように、モジュールスペーサー９６を用い、ＵＶダイオード素子モジュール９１と集積化マイクロ反応モジュール６１の間に空間を設けることが好ましい。
【００８０】
ＵＶダイオード素子モジュール９１とモジュールスペーサー９６と集積化マイクロ反応モジュール６１とを、押さえ金具９７および固定ボルト９８で一体化し、光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュール１０１として利用することができる。
【００８１】
［有機ヒ素分解反応実験］
次に、本発明に係るマイクロ反応装置を使用したマイクロ反応実験について説明する。本実験は、マイクロ反応装置を用いたジフェニルアルシン酸（以下、ＤＰＡＡ）の分解反応実験である。
【００８２】
ＤＰＡＡは、茨城県神栖町における地下水汚染の有機ヒ素化合物汚染の原因物質であり、その処理方法の確立が急務である。一方、無機ヒ素化合物を含有する汚染水の処理方法としては、鉄塩添加凝集沈殿法が実用化されている。しかし、ＤＰＡＡは比較的安定な化合物であるとともに、ベンゼン環（フェニル基）を有するため、前記鉄塩添加凝集沈殿法では求められる水質基準の達成が困難であった。
【００８３】
また、紫外線灯による光分解（貯留槽内でのバッチ式）を前処理として行う鉄塩添加凝集沈殿法が検討されたが、ＤＰＡＡは光分解に対して難分解性であり、１０ｐｐｍを超える高濃度汚染原水を処理するためには長時間を要すためコスト的に実現が困難であった。
【００８４】
本実験は、接着性樹脂フィルムの密着性により微細な反応流路の密閉性が高く、毒性が高いヒ素化合物を含有する汚染水が漏れることを防止できる上、光触媒を担持させることが可能であり、大容量の汚染水を処理するための集積化が可能な本発明に係るマイクロ反応装置を用いることによって、ＤＰＡＡの光分解反応を効率よく行えば、光分解を有機ヒ素化合物汚染水処理に利用できる可能性が高まると考えて行ったものである。
【００８５】
本実験では、実施例１、図１のマイクロ反応装置１と同じ構成のマイクロ反応装置を用いた。接着性樹脂フィルム３としては、１８０℃前後に溶融点を有する接着性フッ素樹脂フィルムを用いた。第一基板２および第二基板４は合成石英製であり、第二基板４の接着性樹脂フィルム３との接合面１５に光触媒としてＴｉＯ２をゾル−ゲル法により担持したものを用いた。
【００８６】
反応流路１１は、流路幅２ｍｍ、流路長５０ｍｍに形成した。流路深さは、４５μｍの前記接着性樹脂フィルム３を２００℃前後で溶着して４０μｍ前後に形成されている。また、光触媒反応を行うための光源としてはＵＶ−ＬＥＤ（波長３６５ｎｍ）を用いた。第一基板２の上側に反応流路１１に沿って光源（図示せず）を配置し、光触媒が設けられた第二基板４の前記接合面１５の上面から紫外光を照射した。このマイクロ反応装置１を用い、ＤＰＡＡを対象として光分解実験を行った。その結果を表１に示す。
【００８７】
総ヒ素濃度の分析は誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ／ＭＳ）によって行った。無機ヒ素化合物［三価：Ａｓ(III)、五価：Ａｓ(Ｖ)］、および有機ヒ素化合物［モノメチルアルソン酸（ＭＭＡＡ）、ジメチルアルソン酸（ＤＭＡＡ）、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）、フェニルアルソン酸（ＰＡＡ）、メチルフェニルアルシン酸（ＰＭＡＡ）、トリメチルアルシンオキシド（ＴＭＡＯ）］の分析は、液体クロマトグラフィー−誘導結合プラズマ質量分析法（ＬＣ−ＩＣＰ／ＭＳ）によって行った。
【００８８】
【表１】
上記マイクロ反応装置を用いてＴｉＯ２触媒によるＤＰＡＡの光分解を行うと、１０秒で７７．３％、２１秒で８２．５％の高効率でＤＰＡＡが分解され、三価の無機ヒ素化合物が生じていることが分かる。無機ヒ素化合物にまで分解されれば、従来の鉄塩添加凝集沈殿法を用いた処理を行うことができる。尚、分解後の各化合物のヒ素濃度の合計が総ヒ素濃度よりも低い値となっているのは、ＤＰＡＡの光分解によって、今回の測定対象以外の形態のヒ素化合物に分解されているためであると考えられる。
【００８９】
また、本実験では約８０％の分解率で分解反応が収束しているように思われるが、反応条件（反応流路深さ、比表面積、反応温度等）を最適化することによって、分解率を高めることができると考えられる。
【００９０】
ＣＦＤ数値解析プログラムで微細反応流路を用いた連続フロー型光触媒マイクロ反応装置をモデル化し、フェノールの光分解反応についての数値解析を行った解析結果を参考にすると、反応流路深さを更に薄く形成し、深さ２５μ〜４０μｍの反応流路を用いることによって分解率が９５〜９９％以上に向上する可能性もあると予想される。
【００９１】
また、マイクロ反応装置を用いることによって、有機ヒ素化合物（ＤＰＡＡ）から無機ヒ素化合物への分解を高効率で行うことができるので、実施例５で説明した集積化マイクロ反応モジュールを適用することによって、有機ヒ素汚染水に対する実用的な浄化装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、微細な流路内において化学反応、分離等を行うことができるマイクロ反応装置、その製造方法、および集積化マイクロ反応モジュール、および集積化マイクロ反応モジュールを用いた有機ヒ素汚染水の浄化方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図である。
【図２】図１の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図である。
【図３】図２のIII−III矢視図である。
【図４】接着性樹脂フィルムに形成される細隙状の貫通孔によって形成される微細な反応流路の例を示す図であり、（Ａ）は直線状の反応流路、（Ｂ）は枝分かれ状に分岐した構造を備えた反応流路、（Ｃ）は、緩やかな折り返し点を設けた反応流路である。
【図５】実施例２に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図である。
【図６】図５の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図である。
【図７】図６のVII−VII矢視図である。
【図８】複数の接着性樹脂フィルムを配置して形成される細隙によって構成される微細な反応流路の例であり、（Ａ）は直線状の細隙から成る反応流路３１Ａ、（Ｂ）は枝分かれ構造を備えた反応流路３１Ｃである。
【図９】実施例３に係るマイクロ反応装置を構成する第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板の斜視図である。
【図１０】図９の第一基板、接着性樹脂フィルム、および第二基板を接合して形成したマイクロ反応装置の斜視図である。
【図１１】図１０のXI−XI矢視図である。
【図１２】複数の微細な反応流路を有する反応流路部の構成例であり、（Ａ）は複数の微細な反応流路が、一つの共通の流体導入口と、一つの共通の流体排出口とに合流するように形成された反応流路部、（Ｂ）は複数の微細な反応流路が、二つの共通の流体導入口と、二つの共通の流体排出口とに合流するように形成された反応流路部、（Ｃ）は集積流路部と前記共通流路部との間に、集積流路部に導入される流体および集積流路部から排出される流体の条件を均一にするための共通幅広流路部を備えた反応流路部である。
【図１３】実施例４に係る光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュールの平面図である。
【図１４】図１３のXIV−XIV矢視図である。
【図１５】図１４のXV−XV矢視図である。
【図１６】図１４のXVI−XVI矢視図である。
【図１７】図１３のXVII−XVII矢視図である。
【図１８】実施例５の集積化マイクロ反応モジュールの平面図である。
【図１９】図１８のXIX−XIX矢視図である。
【図２０】図１８のXX−XX断面図である。
【図２１】ＵＶダイオード素子モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）はＵＶダイオード素子モジュールの平面図、（Ｂ）はＵＶダイオード素子モジュールの底面図、（Ｃ）は図２１（Ａ）のｃ-ｃ矢視図である。
【図２２】実施例３に係る集積化マイクロ反応モジュールの複数の微細な反応流路を有する反応流路部の構成例である。
【図２３】実施例４における凹部７９の形状の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ マイクロ反応装置、 ２ 第一基板、 ３ 接着性樹脂フィルム、
４ 第二基板、 ５ 細隙状の貫通孔、
８ 流体導入口、 ９ 流体排出口、 １０ 貫通孔の内面、
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 微細な反応流路、
１４ 第一基板の接着性樹脂フィルムとの接合面、
１５ 第二基板の接着性樹脂フィルムとの接合面、１６ 触媒、
２１ マイクロ反応装置、 ２２ 第一基板、
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ 接着性樹脂フィルム、
２４ 第二基板、 ２５ 細隙、 ２８ 流体導入口、
２９ 流体排出口、 ３０ 細隙の内面、
３１、３１ａ、３１ｂ 微細な反応流路、
４１ 集積化マイクロ反応モジュール、 ４２ 第一基板、
４３ 接着性樹脂フィルム、 ４４ 第二基板、
４５ 貫通孔、 ５０ 貫通孔の内面、
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ 反応流路部、
５２、５２ａ、５２ｂ１、５２ｂ２、５２ｃ、５２ｄ 流体導入口、
５３、５３ａ、５３ｂ１、５３ｂ２、５３ｃ、５３ｄ 流体排出口、
５６ 集積流路部、 ５７ 共通流路部、 ５８ 共通幅広流路部、
６１ 集積化マイクロ反応モジュール、 ６２ 第一基板、
６３ 接着性樹脂フィルム、 ６４ 第二基板、
６５ 複数の細隙状の貫通孔、 ６６ 触媒、
７０ 細隙状の貫通孔の内面、 ７１ 反応流路部、
７６ 集積反応流路部、 ７７ 共通流路部、 ７８ 共通幅広流路部、
７９、８０ 凹部、
９１ ＵＶダイオード素子モジュール、
９２ ＵＶダイオード部、 ９３ モジュール冷却部、
１０１ 光触媒反応用集積化マイクロ反応モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着性樹脂フィルムと、
該接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔と、
前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、
前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、
前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項２】
同一平面上に配設される複数枚の接着性樹脂フィルムと、
該複数枚の接着性樹脂フィルムのうち、隣り合う接着性樹脂フィルムの端辺同士が、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設されて形成された細隙と、
前記複数枚の接着性樹脂フィルムが形成する平面の一方の面に接合された第一基板と、
前記複数枚の接着性樹脂フィルムが形成する平面の他方の面に接合された第二基板と、を備え、
前記第一基板と前記第二基板と前記細隙の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマイクロ反応装置において、前記接着性樹脂フィルムを成す素材は、接着性フッ素樹脂であることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ反応装置において、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を備えていることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項５】
請求項４に記載のマイクロ反応装置において、前記触媒は光触媒であることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項６】
接着性樹脂フィルムに細隙状の貫通孔を設ける工程と、
該細隙状の貫通孔を設けた接着性樹脂フィルムの一方の面に第一基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、他方の面に第二基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路を形成する工程と、を有することを特徴とする、マイクロ反応装置の製造方法。
【請求項７】
複数枚の接着性樹脂フィルムを第一基板上の同一平面上に配設し、更に、隣り合う接着性樹脂フィルムの端辺同士を、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設して細隙を形成する工程と、
該細隙を形成した接着性樹脂フィルムの一方の面に第一基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、他方の面に第二基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、前記第一基板と前記第二基板と前記細隙の内面により、微細な反応流路を形成する工程と、を有することを特徴とする、マイクロ反応装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載のマイクロ反応装置の製造方法において、前記接着性樹脂フィルムを成す素材は、接着性フッ素樹脂であることを特徴とする、マイクロ反応装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１項に記載のマイクロ反応装置の製造方法において、前記第一基板と前記第二基板を接着性樹脂フィルムと接合する前に、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を設ける工程を有することを特徴とする、マイクロ反応装置の製造方法。
【請求項１０】
接着性樹脂フィルムと、
該接着性樹脂フィルムに設けられた複数の細隙状の貫通孔と、
前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、
前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、
前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、複数の微細な反応流路を有する反応流路部が形成されている集積化マイクロ反応モジュールであって、
前記反応流路部は、複数の微細な反応流路が平行に配列されて成る集積流路部と、
前記複数の微細な反応流路が、共通の流体導入口と共通の流体排出口とに合流するように形成された共通流路部と、を備え、
前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を備えていることを特徴とする、集積化マイクロ反応モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の集積化マイクロ反応モジュールにおいて、前記集積流路部と前記共通流路部との間に、集積流路部に導入される流体および集積流路部から排出される流体の条件を均一にするための共通幅広流路部を備えていることを特徴とする、集積化マイクロ反応モジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の集積化マイクロ反応モジュールにおいて、前記共通幅広流路部は、前記第一基板および／または前記第二基板に形成された凹部によって構成されていることを特徴とする、集積化マイクロ反応モジュール。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の集積化マイクロ反応モジュールを用いて、有機ヒ素汚染水を浄化処理することを特徴とする、有機ヒ素汚染水の浄化方法。
【請求項１】
接着性樹脂フィルムと、
該接着性樹脂フィルムに設けられた細隙状の貫通孔と、
前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、
前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、
前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項２】
同一平面上に配設される複数枚の接着性樹脂フィルムと、
該複数枚の接着性樹脂フィルムのうち、隣り合う接着性樹脂フィルムの端辺同士が、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設されて形成された細隙と、
前記複数枚の接着性樹脂フィルムが形成する平面の一方の面に接合された第一基板と、
前記複数枚の接着性樹脂フィルムが形成する平面の他方の面に接合された第二基板と、を備え、
前記第一基板と前記第二基板と前記細隙の内面により、微細な反応流路が形成されていることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマイクロ反応装置において、前記接着性樹脂フィルムを成す素材は、接着性フッ素樹脂であることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ反応装置において、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を備えていることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項５】
請求項４に記載のマイクロ反応装置において、前記触媒は光触媒であることを特徴とする、マイクロ反応装置。
【請求項６】
接着性樹脂フィルムに細隙状の貫通孔を設ける工程と、
該細隙状の貫通孔を設けた接着性樹脂フィルムの一方の面に第一基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、他方の面に第二基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、微細な反応流路を形成する工程と、を有することを特徴とする、マイクロ反応装置の製造方法。
【請求項７】
複数枚の接着性樹脂フィルムを第一基板上の同一平面上に配設し、更に、隣り合う接着性樹脂フィルムの端辺同士を、その端辺上の各点より法線方向へ所定の距離を保つように配設して細隙を形成する工程と、
該細隙を形成した接着性樹脂フィルムの一方の面に第一基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、他方の面に第二基板を該接着性樹脂フィルムの接着性に基いて接合し、前記第一基板と前記第二基板と前記細隙の内面により、微細な反応流路を形成する工程と、を有することを特徴とする、マイクロ反応装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載のマイクロ反応装置の製造方法において、前記接着性樹脂フィルムを成す素材は、接着性フッ素樹脂であることを特徴とする、マイクロ反応装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１項に記載のマイクロ反応装置の製造方法において、前記第一基板と前記第二基板を接着性樹脂フィルムと接合する前に、前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を設ける工程を有することを特徴とする、マイクロ反応装置の製造方法。
【請求項１０】
接着性樹脂フィルムと、
該接着性樹脂フィルムに設けられた複数の細隙状の貫通孔と、
前記接着性樹脂フィルムの一方の面に接合された第一基板と、
前記接着性樹脂フィルムの他方の面に接合された第二基板と、を備え、
前記第一基板と前記第二基板と前記貫通孔の内面により、複数の微細な反応流路を有する反応流路部が形成されている集積化マイクロ反応モジュールであって、
前記反応流路部は、複数の微細な反応流路が平行に配列されて成る集積流路部と、
前記複数の微細な反応流路が、共通の流体導入口と共通の流体排出口とに合流するように形成された共通流路部と、を備え、
前記第一基板および／または前記第二基板の前記接着性樹脂フィルムとの接合面に触媒を備えていることを特徴とする、集積化マイクロ反応モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の集積化マイクロ反応モジュールにおいて、前記集積流路部と前記共通流路部との間に、集積流路部に導入される流体および集積流路部から排出される流体の条件を均一にするための共通幅広流路部を備えていることを特徴とする、集積化マイクロ反応モジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の集積化マイクロ反応モジュールにおいて、前記共通幅広流路部は、前記第一基板および／または前記第二基板に形成された凹部によって構成されていることを特徴とする、集積化マイクロ反応モジュール。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の集積化マイクロ反応モジュールを用いて、有機ヒ素汚染水を浄化処理することを特徴とする、有機ヒ素汚染水の浄化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−１９４５６８（Ｐ２００８−１９４５６８Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９７８０（Ｐ２００７−２９７８０）
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]