マイクロ流体デバイス
【課題】
マイクロ流体デバイスにおいて、デバイス内の処理のばらつきを低減する。
【解決手段】
第１の基板１０３の一方の表面に、凹部を形成する。この第１の基板の凹部形成面に対向して第２の基板１０４を配置する。第１の基板の背面側に、第１および第２の基板を密着させるために、第３の基板１０２を配置する。第１の基板の凹部と第２の基板との間に微細な流路および微細な空間を形成する。微細流路および微細な空間は連通しているとともに、少なくとも１個の入口と出口を有している。第１ないし第３の基板を収容する第５の基板１０５を有する。第５の基板には、第４の基板１０１が嵌合する。第４の基板と第５の基板とをねじ締め(加圧手段)すると、第１の基板と第２の基板が加圧される。
マイクロ流体デバイスにおいて、デバイス内の処理のばらつきを低減する。
【解決手段】
第１の基板１０３の一方の表面に、凹部を形成する。この第１の基板の凹部形成面に対向して第２の基板１０４を配置する。第１の基板の背面側に、第１および第２の基板を密着させるために、第３の基板１０２を配置する。第１の基板の凹部と第２の基板との間に微細な流路および微細な空間を形成する。微細流路および微細な空間は連通しているとともに、少なくとも１個の入口と出口を有している。第１ないし第３の基板を収容する第５の基板１０５を有する。第５の基板には、第４の基板１０１が嵌合する。第４の基板と第５の基板とをねじ締め(加圧手段)すると、第１の基板と第２の基板が加圧される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な流体を取り扱うマイクロ流体デバイスに係り、特に流体の攪拌や合成、抽出、濃縮に好適なマイクロ流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ流体デバイスの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のエマルションを作成する装置では、直径が数１０μｍの均一なマイクロスフィアを効率よく連続的に作成するために、高融点油脂を融点以上に加熱して液状にし、この液状の分散相を加圧し、多数のマイクロチャンネルを介して連続相中に分散させてエマルションを形成している。そして、エマルションから連続相を除去して、高融点油脂のマイクロスフィアを回収している。
【０００３】
この公報に記載のマイクロデバイスでは、プレートと蓋体との間に基板を配置している。そして、基板のプレートに対向する面に平坦なテラスを形成し、このテラス上に一定間隔で多数突部を形成し、この突部間をマイクロチャネルとしている。マイクロチャネルの寸法は、例えば幅１３．１μｍ、高さ５．７μｍであり、ウェットまたはドライエッチングで形成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７３１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の分析に用いられるマイクロ流体デバイス内の処理空間は、数マイクロリットル程度であり、この処理空間で処理される量は、毎分数十マイクロリットル程度である。そのため、実機プラントとして稼動させるためには、膨大な数のマイクロ流体デバイスを並列処理する必要が生じる。
【０００６】
マイクロ流体デバイスのような微小空間では、流体の体積とマイクロ流体デバイスと接する表面積の比率である界面面積比率が大きくなり、表面の状態に流体の流れの安定性が依存する。１０ｍｍの直径の配管を加工するときの加工精度が±０．１ｍｍであれば、断面積に及ぼす加工精度の影響は±２％であるのに対して、直径が０．１ｍｍの配管では、加工精度が一桁上の±０．０１ｍｍであっても、断面積のばらつきは±２０％となる。このように、加工精度がそのまま、流量のばらつきとなって現れる。上記特許文献１には、このような流路間のばらつきを低減することについては、十分には考慮されていない。
【０００７】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、マイクロ流体デバイスにおいて、デバイス内の処理のばらつきを低減することにある。本発明の他の目的は、マイクロ流体デバイスの処理量を増加させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、微細な流路に流体を導入して処理するマイクロ流体デバイスにおいて、一方の表面に凹部が形成された第１の基板と、この第１の基板の凹部形成面に対向して配置した第２の基板と、第１および第２の基板を密着させるものであって第１の基板の背面側に配置した第３の基板とを有し、前記第１の基板の凹部と第２の基板との間に微細な流路および微細な空間を形成し、この微細流路および微細な空間は連通しているとともに少なくとも１個の入口と出口を有しており、前記第１の基板と第２の基板を加圧する加圧手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
そしてこの特徴において、第１ないし第３の基板を収容する第５の基板と、この第５の基板に嵌合する第４の基板とを有し、前記加圧手段はこれら第４、第５の基板を締結する締結手段であるのが好ましく、前記第３の基板は変形可能であり、第１の基板の板厚のばらつきや第１の基板および第２の基板の表面のうねりを弾性変形により吸収可能なゴムまたは樹脂材料からなるのがよい。
【００１０】
また上記特徴において、第３の基板は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に形成した微細な流路または微細な空間の少なくとも一部を加圧しないのがよく、第３の基板は、第１の基板の板厚のばらつきや第１の基板および第２の基板の表面のうねりを塑性変形で吸収可能な金属材料であってもよい。また、第４の基板は、前記第２の基板と一体であってもよく、第１ないし第３の基板を、第５の基板に位置決めする位置決め部を第１ないし第３および第５の基板に設けることが望ましい。
【００１１】
上記特徴において、位置決め部は、円板の少なくとも１箇所を直線で切り取った切頭円形状あるか、位置決め部に孔が形成されているのがよく、微小空間または微小流路に少なくとも２個の入口と一個の出口を形成し、前記第４の基板にこの入口と出口に連通する流路を形成し、前記第１ないし第５の基板を第５、第３、第１、第２、第４の基板の順に積層するのがよい。
【００１２】
また上記特徴において、第１の基板に形成した凹部は、中心に位置する第１の円と、この第１の円から放射状に延びる微細な流路とを有し、この流路は中間部で分岐しその後合流する形状に形成されており、分岐した部分に第２の円からなる凹部を有し、この第２の円と分岐した流路との間に形成された隔壁に流路と第２の円とを連通するノズルを形成するのがよく、第１の円に第１の液を、前記第２の円に第２の液を供給して、前記第２の円で第１の液と第２の液からエマルションを形成するための流路を前記第５の基板に形成するのが望ましい。
【００１３】
さらに上記特徴において、第１および第２の基板の少なくともいずれかの対向する表面に金属および樹脂の少なくともいずれかの薄膜を形成するのがよく、第１および第２の基板の少なくともいずれかの対向する表面であって、微小空間および微小流路少なくともいずれかが形成された面にガラスをコーティングするのがよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、マイクロ流体デバイスの機能を果たす微小空間を１枚の基板上に多数集積し、一括して加工および表面処理したので、加工および表面処理に起因するばらつきが低減される。また、並列に処理される微小空間への送液における流体抵抗を均一化したので、均一な攪拌や合成、濃縮等が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るマイクロ流体デバイスの一実施例を、図面を用いて説明する。図１に、マイクロ流体デバイス１００の分解斜視図を、図２にこのマイクロ流体デバイス１００に用いる並列処理部の上面図（同図（ａ））および縦断面図（同図(ｂ)）を示す。なお、図２（ｂ）では、２個の基板１０１、１０５ではさまれる３個の基板１０２〜１０４のハッチングを省略している。本実施例で示したマイクロ流体デバイス１００では、２種の液体を合流させて１種類の液として排出する。
【００１６】
マイクロ流体デバイス１００は、中央部に窪みが形成され下側に配置される第５の基板１００と、第５の基板１００の窪みに嵌合する第４の基板１０１との間に、３枚の板状に形成された第１〜第３の基板１０２〜１０４を挟み込んで構成されている。第４の基板１０１と第５の基板１０５とは、第５の基板１０５に形成された窪み内部を密閉空間とするために、図示しないねじを挿通するための貫通孔１１３が第４の基板１０１に、第５の基板１０５のこの貫通孔１１３に対応する位置にねじ孔１０６がそれぞれの外周部複数箇所に形成されている。第４、第５の基板１０１、１０５の側面には、切り落とした平行２平面１０１ａ、１０１ｂ、１０５ａ、１０５ｂが形成されている。
【００１７】
最上層の基板である第４の基板１０１の中央には、貫通孔１１２ａが形成されており、この孔１１２ａには、第１の流体を導く継手１１２が形成または取り付けられている。最下側の基板である第５の基板１０５の窪み部よりも下側には、詳細を後述するマイクロ流路が形成されており、このマイクロ流路に第２の流体を導く導入路１０７ａが側面の平面部１０５ａから半径方向に中心部まで延びている。この導入路１０７ａの平面部１０５ａ側端部には、継手が形成または取り付けられている。第５の基板１０５の中央部には、導入路１０７ａに接続する第２の液供給流路１０８が上面から上下方向に形成されている。
【００１８】
第５の基板１０５の窪みは、２段に形成されており、第１〜第３の基板１０２〜１０４を収容する上段部分は、それらの基板１０２〜１０４の外径形状よりもわずかに大きい穴に形成されている。この上段の窪みの下に、リング状の下段窪み１０５ｆが形成されている。リング上の下段窪み１０５ｆの外径は、基板１０２〜１０４の外径よりも小径に形成されている。第５の基板１０５の側面１０５ｂから半径方向内側に下段窪み１０５ｆの位置まで排出用穴１１７ａが形成されており、この穴１１７ａの平面部１０５ｂ側端部には、継手１１７が形成または取り付けられている。下段窪み１０５ｆの底面から排出用穴１１７ａに連通する穴１１７ｂが、上下方向に形成されている。第５の基板１０５の中央部１０５ｄの上面には、液供給流路１０８に連通する放射状の均等分配流路１０９が等間隔に複数個、図１では８個形成されている。
【００１９】
第４、第５の基板１０１、１０５に挟持される第１〜第３の基板１０２〜１０４の詳細を、以下に説明する。最も上側に位置する第３の基板１０２は、中央部に第１の液を供給するための孔１１１が形成された円板であり、第４の基板１０１の底面側に対向配置されている。なお、この第３の基板の外径形状を円形にしているが、後述する第１、第２の基板１０２、１０３と同形の切頭円形状としてもよい。
【００２０】
第３の基板１０２の下側には、第１の基板１０３が配置されている。第１の基板１０３は薄い円板の２箇所を平行線で切り落とした切頭円形状である。これにより、第４の基板に形成した均等分配流路１０９との周方向位置決めを可能にしている。本実施例では、円形の基板の対向面を切り欠いた切頭円形状にしたが、円形に１個の切り欠きや位置決め用の孔を形成してもよく、基板１０３の形状を多角形にしてもよい。
【００２１】
第１の基板１０３の下側には、第１の基板１０３に形成した微小流路用溝に第２の流体を供給するための孔１１０が、第４の基板の均等分配流路１０９に対応した位置に形成された、第２の基板１０４が配置されている。第２の基板１０４は、第１の基板１０３とほぼ同一形状の切頭円形状である。
【００２２】
ところで、本実施例ではマイクロ流体デバイス１００での処理量を増大させるために、数千層以上が平行して流れる層流流れの流路を形成する。そのため、第１の基板に、２種類の液を均等に合流させる。第１の基板１０３の下面側を、半導体のフォトリソグラフィーで用いられる手法で加工して、微小空間や微細流路を形成する。具体的には、第１の基板１０３と第２の基板１０４との間であって中心部にほぼ円形の第１微小空間２０１を形成する。この第１微小空間２０１に、第１の基板１０３の中央の孔２０４から第１の液体を導く。このとき第１微小空間２０１に、第１微小空間２０１を中心とする放射状の８本の微細流路２０２を連通形成したので、第１微小空間２０１に導かれた第１の液体は、８本の微細流路２０２に均等に分配されて、外径側に流出する。この流れは、連続相の流れである。
【００２３】
次に、この連続相の流れに、原料となる他の液体である分散相の流れを混ぜて均一化する。具体的には、放射状に形成された８本の微細流路２０２の中間部であってほぼ等半径位置で、連続相の流れ方向を２つに分岐する。その後この分岐流路は、再度合流する。この分岐部に、円形の第２微小空間２０３を形成する。この第２の微小空間２０３と分岐流路との間は、薄い壁で分離されている。第２微小空間２０３に、第２の基板１０４に形成した貫通孔１１０から第２の液を導入するとともに、薄い壁に形成した微細なノズルから第１の液を導き、第２微小空間２０３で２液を混合する。
【００２４】
この混合の詳細を、図３を用いて説明する。図２で示した第１微小空間２０１に相当する第１微小空間３０７から供給される第１の液は、８本の微細流路３０１を通って放射状に流出する。微細流路３０１は、第１の液に第２の液を混合するための第２微小空間３０２を挟み込む形で２本に分岐している。微細流路３０１と第２微小空間３０２とは、隔壁３０３により分離されている。第２微小空間３０２に貫通孔３０５から供給された第２の液は、隔壁３０３に形成された無数の微小なノズル３０４を経て微細流路３０１へ吐出され、第１の液と第２の液が混合される。
【００２５】
８個の第２微小空間３０２を、半径方向に等距離の位置に形成し、８本の微細流路３０１をほぼ同一形状にしたので、第１の液は８本の全ての流路で均等に流れる。第２の液も、８個の円形の第２微小空間３０２で半径方向に流れ出るので、流れる距離が均等になる。この結果、隔壁３０３に加工された多数の微小なノズル３０４から、第１の液がほぼ均等に吐出される。
【００２６】
このとき、微細流路３０１と第２微小空間３０２を隔てる壁３０３は、十分なシール性能を有する必要がある。そこで、シール性を確保するために、第３の基板１０２で均等加圧して密着させる。このときの均等加圧力は、第１の基板１０３と第２の基板１０４を密着させるのに十分な面圧を発生させる圧力である。第１の微小空間３０７や第２微小空間３０２のように、高さが数１００μｍ程度で、直径が数ｍｍの空間で、厚み１ｍｍ程度のダイアフラム構造になっているときには、ダイアフラムの変形が微小空間の高さ数１００μｍに対して無視できなくなる。
【００２７】
この様子を、図５を用いて説明する。図５を用いて説明する。第１の基板５０１と第２の基板５０２を密着させて形成した微細流路５０３を流れる第１の液に対して、第２の液を微細なノズル５０４から均等に吐出させる。φ４０ｍｍ程度の第一の基板５０１の内部で数千層の並行流を作り出すためには、幅が数μｍから数１０μｍの微細なノズル５０４を高密度に実装する必要がある。そこで、微細なノズル５０４の間にあるシール面５０５の幅を、数１０μｍから数１００μｍにする。このシール面でのシール性が損なわれると、数千層の並行流を作り出すことができないので、第１の基板５０１と第２の基板５０２を全面にわたって密着させて、シール性を確保する。
【００２８】
本実施例では、ダイアフラム構造を有する部分において、第３の基板１０４を第２の基板１０３に接触しないように配置し、変形する部分に均等加圧力が作用しないようにしている。つまり、第１の微小空間２０１の部分に接触する第３の基板１０２の中央部にだけ貫通穴１１１を形成した。第１の微小空間２０１の部分の加圧を、回避している。もちろん、第３の基板１０２の第２の微小空間２０３に接触する部分にも加圧しない部分を形成することが望ましい。なお、第３の基板１０２には、ゴム弾性を有する材料や塑性変形し易い銅やアルミ等の金属を用いる。また、加圧力は第４の基板１０１に形成した貫通孔１１３にねじを挿入し、第５の基板１０５に加工したネジ孔１０６をねじ締めして得る。
【００２９】
第３の基板１０２は、第１の基板１０３と第２の基板１０４の厚みムラや反りを吸収して密着させるのに用いる。そのため、変形能の大きいシートで構成するので第１、第２の基板１０３、１０４よりも一回り小さい。圧縮された時には、平面方向に伸びることが出来る。第３の基板１０２に最も適している材料は、ゴム弾性を有し耐薬品性の高い樹脂シートである。ただし、使いきりで使用するときは、金属の塑性変形を利用することもできる。
【００３０】
第１の基板１０３と第２の基板１０４で形成される微小空間の平面寸法に比べて、厚み寸法が１桁小さい部分が第１、第２の基板１０３、１０４にあるときは、第３の基板１０２が均等加圧して微小空間容積が小さくなるのを防止するために、それらの部分を加圧しないようにする。さらに、第１の基板１０３と第２の基板１０４の密着面は、シール性を確保できるだけの面粗さが必要である。そのため、微小空間同士を隔てるシール面の幅や基板の材質にもよるが、ステンレス鋼を基板材料として用いるときには、数１０μｍ程度の幅でＲｍａｘとして０．８μｍ程度の粗さを有するものとする。
【００３１】
このように構成したマイクロ流体デバイス１００を用いて、２種類の混じり合わない液からエマルジョンを作成する例を、図４の並列処理部の拡大図を用いて説明する。本実施例では、分岐した微細流路４０１の幅が、流れ方向下流に行くに従い広がっている。つまり、微細流路４０１の下流側を流れるしたがって第２の液を噴出する微細ノズル４０４の数が増し、無数の微細ノズル４０４から吐出される液量により、流量が増大する。微細流路４０１の幅が同一であれば、液量の増大に従い下流側ほど流速が増加するが、微細流路の幅を下流に行くに従い広げているので、流速の変化を低減でき、エマルジョン径の均一性を向上できる。
【００３２】
マイクロ流体デバイス１００の各基板１０１〜１０５を構成する材質は、温度制御する必要がある場合には、熱伝導性の良い金属を用いる。ただし、第１、第２の液体に相当する薬液の種類によっては、金属が腐食するおそれがある。そこで、スパッタや蒸着、ＣＶＤ等の成膜技術を用いて、基板１０１〜１０５の表面を耐薬品性の薄膜でコーティングする。基板１０１〜１０５がガラスや樹脂の場合には、コーティングとして、コーティング剤を溶剤に溶かした液を基板上に塗布等して薄膜を形成し、その後熱処理して不要物を揮発させればよい。
【００３３】
金属表面をガラスでコーティングする場合には、過飽和状態のガラス溶解液を金属表面に塗布した後、ガラスを析出させればよい。なお、金属薄膜や樹脂薄膜のように塑性変形する材質の場合には、成膜することでシール性が向上するなどの更なるメリットが付加される。ただし、ガラスやセラミックスのような脆性材料の場合には、片当たりが発生する恐れがあるので、コーティング後に平坦化処理をするのがよい。
【００３４】
上記実施例では、マイクロ流体デバイス１００をステンレス鋼やガラス基板を用いて構成している。これらの材料を用いてマイクロ流体デバイスを加工するときには、金属部分については、ウエットエッチングを用いて、流路となる部分の金属を溶かして除去するか、流路となる部分の型を作成し厚膜メッキで覆ったあとに型を除去して流路を加工する。
【００３５】
ウエットエッチングを使用する場合には、さらに、微細な流路を高精度に加工するために、エッチングで発生する温度差や濃度差に起因するエッチング液の流れを考慮して流路設計する必要がある。この場合、エッチングが拡散律速で進行するので、所望の流路幅や深さでエッチング速度が限りなくゼロに近い遅い速度になるように、エッチング用マスクの開口面積を設計する。
【００３６】
厚膜メッキを採用する場合には、厚膜レジストはフィルムレジストなどを用いて型を作成する。または、単結晶シリコンやガラスなどの、金属とは溶ける液の性質が異なる材料に、半導体の微細加工技術、例えば、Deep-RIEなどを用いて型を成形する。型にメッキすれば、半導体の高精度な寸法精度を利用した微細流路加工が可能となる。また、メッキで作成した流路基板の表面は、シール性を確保できるほどの平坦性を持っていないので、最終的には研摩して鏡面状態に仕上げる。
【００３７】
第１、第２の液に接する部分をガラスで構成する場合は、ガラス基板に流路を加工するか、別の材料の基板に流路を加工してその基板表面にガラスをコーティングする。単結晶シリコンを基板材料に用いるときには、半導体の加工技術を用いて単結晶シリコン基板上に微細流路を高精度に成形する。その後、基板を熱酸化処理すると、均質なガラスを表面に形成することができる。
【００３８】
ガラス基板に流路を直接加工する場合には、加工精度を考慮して、ウエットエッチングにおいてフッ酸系のエッチング液を用いて溶かすか、半導体のドライエッチングを用いる。ガラス基板のウエットエッチングの場合には、金属のウエットエッチングとその方法は同様であり、同様の精度の向上が図られる。また、ラフな流路加工でよい場合には、サンドブラストを用いて、除去加工により流路を形成することもできる。この場合、サンド材料として用いる粒子の径を小さくし、チッピングの大きさを小さくする。ホットエンボス加工で微細流路を転写により形成すると、量産時に低コスト化できる。基板材料が樹脂のときには、ポリジメチルシロキサンのようなゴム弾性を有する基板、厚膜レジストを用いて転写する。ポリスチレンやポリカーボネイトのような樹脂基板では、射出成形やホットエンボス加工を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るマイクロ流体デバイスの一実施例の分解斜視図。
【図２】図１に示したマイクロ流体デバイスに用いる並列処理部の上面図および縦断面図。
【図３】図２に示した並列処理部の部分拡大上面図。
【図４】図２に示した並列処理部の部分拡大上面図。
【図５】第１の液と第２の液の混合を説明する図。
【符号の説明】
【００４０】
１０１…第４の基板（加圧上基板）、１０２…第３の基板（均等加圧基板）、１０３…第１の基板（微細流路基板）、１０４…第２の基板（蓋基板）、１０５…第５の基板（加圧下基板）、１０６…ネジ孔、１０７…第２の液用継手、１０８…第２の液供給流路、１０９…第２の液の均等分配流路、１１０…第２の液供給孔、１１１…第１の液供給孔、１１２…第１の液用継手、１１３…ネジ用貫通孔、２０１…第１微小空間（第１液用）、２０２…分岐用微細流路（第１液用）、２０３…第２微小空間（第２液用）、２０４…第１液供給用貫通孔（第１の基板）、２０５…第２液供給用貫通孔（第２の基板）、２０６…シール部１、２０７…シール部２、３０１…分岐用微細流路（第１液用）、３０２…第２微小空間（第２液用）、３０３…壁（第２のシール部）、３０４…微細ノズル（第２液吐出用）、３０５…第２液供給用貫通孔（第２の基板）、３０６…混合液出口用貫通孔（第２の基板）、３０７…第１微小空間（第１液用）、３０８…シール部１、４０１…分岐用微細流路（第１液用）、４０２…第２微小空間（第２液用）、４０３…壁（第２のシール部）、４０４…微細ノズル（第２液吐出用）、４０５…第２液供給用貫通孔（第２の基板）、４０６…混合液出口用貫通孔（第２の基板）、４０７…第１微小空間（第１液用）、４０８…第１のシール部、５０１…第１の基板、５０２…第２の基板、５０３…分岐用微細流路（第１液用）、５０４…微細ノズル（第２液吐出用）、５０５…第２のシール部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な流体を取り扱うマイクロ流体デバイスに係り、特に流体の攪拌や合成、抽出、濃縮に好適なマイクロ流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ流体デバイスの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のエマルションを作成する装置では、直径が数１０μｍの均一なマイクロスフィアを効率よく連続的に作成するために、高融点油脂を融点以上に加熱して液状にし、この液状の分散相を加圧し、多数のマイクロチャンネルを介して連続相中に分散させてエマルションを形成している。そして、エマルションから連続相を除去して、高融点油脂のマイクロスフィアを回収している。
【０００３】
この公報に記載のマイクロデバイスでは、プレートと蓋体との間に基板を配置している。そして、基板のプレートに対向する面に平坦なテラスを形成し、このテラス上に一定間隔で多数突部を形成し、この突部間をマイクロチャネルとしている。マイクロチャネルの寸法は、例えば幅１３．１μｍ、高さ５．７μｍであり、ウェットまたはドライエッチングで形成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７３１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の分析に用いられるマイクロ流体デバイス内の処理空間は、数マイクロリットル程度であり、この処理空間で処理される量は、毎分数十マイクロリットル程度である。そのため、実機プラントとして稼動させるためには、膨大な数のマイクロ流体デバイスを並列処理する必要が生じる。
【０００６】
マイクロ流体デバイスのような微小空間では、流体の体積とマイクロ流体デバイスと接する表面積の比率である界面面積比率が大きくなり、表面の状態に流体の流れの安定性が依存する。１０ｍｍの直径の配管を加工するときの加工精度が±０．１ｍｍであれば、断面積に及ぼす加工精度の影響は±２％であるのに対して、直径が０．１ｍｍの配管では、加工精度が一桁上の±０．０１ｍｍであっても、断面積のばらつきは±２０％となる。このように、加工精度がそのまま、流量のばらつきとなって現れる。上記特許文献１には、このような流路間のばらつきを低減することについては、十分には考慮されていない。
【０００７】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、マイクロ流体デバイスにおいて、デバイス内の処理のばらつきを低減することにある。本発明の他の目的は、マイクロ流体デバイスの処理量を増加させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、微細な流路に流体を導入して処理するマイクロ流体デバイスにおいて、一方の表面に凹部が形成された第１の基板と、この第１の基板の凹部形成面に対向して配置した第２の基板と、第１および第２の基板を密着させるものであって第１の基板の背面側に配置した第３の基板とを有し、前記第１の基板の凹部と第２の基板との間に微細な流路および微細な空間を形成し、この微細流路および微細な空間は連通しているとともに少なくとも１個の入口と出口を有しており、前記第１の基板と第２の基板を加圧する加圧手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
そしてこの特徴において、第１ないし第３の基板を収容する第５の基板と、この第５の基板に嵌合する第４の基板とを有し、前記加圧手段はこれら第４、第５の基板を締結する締結手段であるのが好ましく、前記第３の基板は変形可能であり、第１の基板の板厚のばらつきや第１の基板および第２の基板の表面のうねりを弾性変形により吸収可能なゴムまたは樹脂材料からなるのがよい。
【００１０】
また上記特徴において、第３の基板は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に形成した微細な流路または微細な空間の少なくとも一部を加圧しないのがよく、第３の基板は、第１の基板の板厚のばらつきや第１の基板および第２の基板の表面のうねりを塑性変形で吸収可能な金属材料であってもよい。また、第４の基板は、前記第２の基板と一体であってもよく、第１ないし第３の基板を、第５の基板に位置決めする位置決め部を第１ないし第３および第５の基板に設けることが望ましい。
【００１１】
上記特徴において、位置決め部は、円板の少なくとも１箇所を直線で切り取った切頭円形状あるか、位置決め部に孔が形成されているのがよく、微小空間または微小流路に少なくとも２個の入口と一個の出口を形成し、前記第４の基板にこの入口と出口に連通する流路を形成し、前記第１ないし第５の基板を第５、第３、第１、第２、第４の基板の順に積層するのがよい。
【００１２】
また上記特徴において、第１の基板に形成した凹部は、中心に位置する第１の円と、この第１の円から放射状に延びる微細な流路とを有し、この流路は中間部で分岐しその後合流する形状に形成されており、分岐した部分に第２の円からなる凹部を有し、この第２の円と分岐した流路との間に形成された隔壁に流路と第２の円とを連通するノズルを形成するのがよく、第１の円に第１の液を、前記第２の円に第２の液を供給して、前記第２の円で第１の液と第２の液からエマルションを形成するための流路を前記第５の基板に形成するのが望ましい。
【００１３】
さらに上記特徴において、第１および第２の基板の少なくともいずれかの対向する表面に金属および樹脂の少なくともいずれかの薄膜を形成するのがよく、第１および第２の基板の少なくともいずれかの対向する表面であって、微小空間および微小流路少なくともいずれかが形成された面にガラスをコーティングするのがよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、マイクロ流体デバイスの機能を果たす微小空間を１枚の基板上に多数集積し、一括して加工および表面処理したので、加工および表面処理に起因するばらつきが低減される。また、並列に処理される微小空間への送液における流体抵抗を均一化したので、均一な攪拌や合成、濃縮等が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るマイクロ流体デバイスの一実施例を、図面を用いて説明する。図１に、マイクロ流体デバイス１００の分解斜視図を、図２にこのマイクロ流体デバイス１００に用いる並列処理部の上面図（同図（ａ））および縦断面図（同図(ｂ)）を示す。なお、図２（ｂ）では、２個の基板１０１、１０５ではさまれる３個の基板１０２〜１０４のハッチングを省略している。本実施例で示したマイクロ流体デバイス１００では、２種の液体を合流させて１種類の液として排出する。
【００１６】
マイクロ流体デバイス１００は、中央部に窪みが形成され下側に配置される第５の基板１００と、第５の基板１００の窪みに嵌合する第４の基板１０１との間に、３枚の板状に形成された第１〜第３の基板１０２〜１０４を挟み込んで構成されている。第４の基板１０１と第５の基板１０５とは、第５の基板１０５に形成された窪み内部を密閉空間とするために、図示しないねじを挿通するための貫通孔１１３が第４の基板１０１に、第５の基板１０５のこの貫通孔１１３に対応する位置にねじ孔１０６がそれぞれの外周部複数箇所に形成されている。第４、第５の基板１０１、１０５の側面には、切り落とした平行２平面１０１ａ、１０１ｂ、１０５ａ、１０５ｂが形成されている。
【００１７】
最上層の基板である第４の基板１０１の中央には、貫通孔１１２ａが形成されており、この孔１１２ａには、第１の流体を導く継手１１２が形成または取り付けられている。最下側の基板である第５の基板１０５の窪み部よりも下側には、詳細を後述するマイクロ流路が形成されており、このマイクロ流路に第２の流体を導く導入路１０７ａが側面の平面部１０５ａから半径方向に中心部まで延びている。この導入路１０７ａの平面部１０５ａ側端部には、継手が形成または取り付けられている。第５の基板１０５の中央部には、導入路１０７ａに接続する第２の液供給流路１０８が上面から上下方向に形成されている。
【００１８】
第５の基板１０５の窪みは、２段に形成されており、第１〜第３の基板１０２〜１０４を収容する上段部分は、それらの基板１０２〜１０４の外径形状よりもわずかに大きい穴に形成されている。この上段の窪みの下に、リング状の下段窪み１０５ｆが形成されている。リング上の下段窪み１０５ｆの外径は、基板１０２〜１０４の外径よりも小径に形成されている。第５の基板１０５の側面１０５ｂから半径方向内側に下段窪み１０５ｆの位置まで排出用穴１１７ａが形成されており、この穴１１７ａの平面部１０５ｂ側端部には、継手１１７が形成または取り付けられている。下段窪み１０５ｆの底面から排出用穴１１７ａに連通する穴１１７ｂが、上下方向に形成されている。第５の基板１０５の中央部１０５ｄの上面には、液供給流路１０８に連通する放射状の均等分配流路１０９が等間隔に複数個、図１では８個形成されている。
【００１９】
第４、第５の基板１０１、１０５に挟持される第１〜第３の基板１０２〜１０４の詳細を、以下に説明する。最も上側に位置する第３の基板１０２は、中央部に第１の液を供給するための孔１１１が形成された円板であり、第４の基板１０１の底面側に対向配置されている。なお、この第３の基板の外径形状を円形にしているが、後述する第１、第２の基板１０２、１０３と同形の切頭円形状としてもよい。
【００２０】
第３の基板１０２の下側には、第１の基板１０３が配置されている。第１の基板１０３は薄い円板の２箇所を平行線で切り落とした切頭円形状である。これにより、第４の基板に形成した均等分配流路１０９との周方向位置決めを可能にしている。本実施例では、円形の基板の対向面を切り欠いた切頭円形状にしたが、円形に１個の切り欠きや位置決め用の孔を形成してもよく、基板１０３の形状を多角形にしてもよい。
【００２１】
第１の基板１０３の下側には、第１の基板１０３に形成した微小流路用溝に第２の流体を供給するための孔１１０が、第４の基板の均等分配流路１０９に対応した位置に形成された、第２の基板１０４が配置されている。第２の基板１０４は、第１の基板１０３とほぼ同一形状の切頭円形状である。
【００２２】
ところで、本実施例ではマイクロ流体デバイス１００での処理量を増大させるために、数千層以上が平行して流れる層流流れの流路を形成する。そのため、第１の基板に、２種類の液を均等に合流させる。第１の基板１０３の下面側を、半導体のフォトリソグラフィーで用いられる手法で加工して、微小空間や微細流路を形成する。具体的には、第１の基板１０３と第２の基板１０４との間であって中心部にほぼ円形の第１微小空間２０１を形成する。この第１微小空間２０１に、第１の基板１０３の中央の孔２０４から第１の液体を導く。このとき第１微小空間２０１に、第１微小空間２０１を中心とする放射状の８本の微細流路２０２を連通形成したので、第１微小空間２０１に導かれた第１の液体は、８本の微細流路２０２に均等に分配されて、外径側に流出する。この流れは、連続相の流れである。
【００２３】
次に、この連続相の流れに、原料となる他の液体である分散相の流れを混ぜて均一化する。具体的には、放射状に形成された８本の微細流路２０２の中間部であってほぼ等半径位置で、連続相の流れ方向を２つに分岐する。その後この分岐流路は、再度合流する。この分岐部に、円形の第２微小空間２０３を形成する。この第２の微小空間２０３と分岐流路との間は、薄い壁で分離されている。第２微小空間２０３に、第２の基板１０４に形成した貫通孔１１０から第２の液を導入するとともに、薄い壁に形成した微細なノズルから第１の液を導き、第２微小空間２０３で２液を混合する。
【００２４】
この混合の詳細を、図３を用いて説明する。図２で示した第１微小空間２０１に相当する第１微小空間３０７から供給される第１の液は、８本の微細流路３０１を通って放射状に流出する。微細流路３０１は、第１の液に第２の液を混合するための第２微小空間３０２を挟み込む形で２本に分岐している。微細流路３０１と第２微小空間３０２とは、隔壁３０３により分離されている。第２微小空間３０２に貫通孔３０５から供給された第２の液は、隔壁３０３に形成された無数の微小なノズル３０４を経て微細流路３０１へ吐出され、第１の液と第２の液が混合される。
【００２５】
８個の第２微小空間３０２を、半径方向に等距離の位置に形成し、８本の微細流路３０１をほぼ同一形状にしたので、第１の液は８本の全ての流路で均等に流れる。第２の液も、８個の円形の第２微小空間３０２で半径方向に流れ出るので、流れる距離が均等になる。この結果、隔壁３０３に加工された多数の微小なノズル３０４から、第１の液がほぼ均等に吐出される。
【００２６】
このとき、微細流路３０１と第２微小空間３０２を隔てる壁３０３は、十分なシール性能を有する必要がある。そこで、シール性を確保するために、第３の基板１０２で均等加圧して密着させる。このときの均等加圧力は、第１の基板１０３と第２の基板１０４を密着させるのに十分な面圧を発生させる圧力である。第１の微小空間３０７や第２微小空間３０２のように、高さが数１００μｍ程度で、直径が数ｍｍの空間で、厚み１ｍｍ程度のダイアフラム構造になっているときには、ダイアフラムの変形が微小空間の高さ数１００μｍに対して無視できなくなる。
【００２７】
この様子を、図５を用いて説明する。図５を用いて説明する。第１の基板５０１と第２の基板５０２を密着させて形成した微細流路５０３を流れる第１の液に対して、第２の液を微細なノズル５０４から均等に吐出させる。φ４０ｍｍ程度の第一の基板５０１の内部で数千層の並行流を作り出すためには、幅が数μｍから数１０μｍの微細なノズル５０４を高密度に実装する必要がある。そこで、微細なノズル５０４の間にあるシール面５０５の幅を、数１０μｍから数１００μｍにする。このシール面でのシール性が損なわれると、数千層の並行流を作り出すことができないので、第１の基板５０１と第２の基板５０２を全面にわたって密着させて、シール性を確保する。
【００２８】
本実施例では、ダイアフラム構造を有する部分において、第３の基板１０４を第２の基板１０３に接触しないように配置し、変形する部分に均等加圧力が作用しないようにしている。つまり、第１の微小空間２０１の部分に接触する第３の基板１０２の中央部にだけ貫通穴１１１を形成した。第１の微小空間２０１の部分の加圧を、回避している。もちろん、第３の基板１０２の第２の微小空間２０３に接触する部分にも加圧しない部分を形成することが望ましい。なお、第３の基板１０２には、ゴム弾性を有する材料や塑性変形し易い銅やアルミ等の金属を用いる。また、加圧力は第４の基板１０１に形成した貫通孔１１３にねじを挿入し、第５の基板１０５に加工したネジ孔１０６をねじ締めして得る。
【００２９】
第３の基板１０２は、第１の基板１０３と第２の基板１０４の厚みムラや反りを吸収して密着させるのに用いる。そのため、変形能の大きいシートで構成するので第１、第２の基板１０３、１０４よりも一回り小さい。圧縮された時には、平面方向に伸びることが出来る。第３の基板１０２に最も適している材料は、ゴム弾性を有し耐薬品性の高い樹脂シートである。ただし、使いきりで使用するときは、金属の塑性変形を利用することもできる。
【００３０】
第１の基板１０３と第２の基板１０４で形成される微小空間の平面寸法に比べて、厚み寸法が１桁小さい部分が第１、第２の基板１０３、１０４にあるときは、第３の基板１０２が均等加圧して微小空間容積が小さくなるのを防止するために、それらの部分を加圧しないようにする。さらに、第１の基板１０３と第２の基板１０４の密着面は、シール性を確保できるだけの面粗さが必要である。そのため、微小空間同士を隔てるシール面の幅や基板の材質にもよるが、ステンレス鋼を基板材料として用いるときには、数１０μｍ程度の幅でＲｍａｘとして０．８μｍ程度の粗さを有するものとする。
【００３１】
このように構成したマイクロ流体デバイス１００を用いて、２種類の混じり合わない液からエマルジョンを作成する例を、図４の並列処理部の拡大図を用いて説明する。本実施例では、分岐した微細流路４０１の幅が、流れ方向下流に行くに従い広がっている。つまり、微細流路４０１の下流側を流れるしたがって第２の液を噴出する微細ノズル４０４の数が増し、無数の微細ノズル４０４から吐出される液量により、流量が増大する。微細流路４０１の幅が同一であれば、液量の増大に従い下流側ほど流速が増加するが、微細流路の幅を下流に行くに従い広げているので、流速の変化を低減でき、エマルジョン径の均一性を向上できる。
【００３２】
マイクロ流体デバイス１００の各基板１０１〜１０５を構成する材質は、温度制御する必要がある場合には、熱伝導性の良い金属を用いる。ただし、第１、第２の液体に相当する薬液の種類によっては、金属が腐食するおそれがある。そこで、スパッタや蒸着、ＣＶＤ等の成膜技術を用いて、基板１０１〜１０５の表面を耐薬品性の薄膜でコーティングする。基板１０１〜１０５がガラスや樹脂の場合には、コーティングとして、コーティング剤を溶剤に溶かした液を基板上に塗布等して薄膜を形成し、その後熱処理して不要物を揮発させればよい。
【００３３】
金属表面をガラスでコーティングする場合には、過飽和状態のガラス溶解液を金属表面に塗布した後、ガラスを析出させればよい。なお、金属薄膜や樹脂薄膜のように塑性変形する材質の場合には、成膜することでシール性が向上するなどの更なるメリットが付加される。ただし、ガラスやセラミックスのような脆性材料の場合には、片当たりが発生する恐れがあるので、コーティング後に平坦化処理をするのがよい。
【００３４】
上記実施例では、マイクロ流体デバイス１００をステンレス鋼やガラス基板を用いて構成している。これらの材料を用いてマイクロ流体デバイスを加工するときには、金属部分については、ウエットエッチングを用いて、流路となる部分の金属を溶かして除去するか、流路となる部分の型を作成し厚膜メッキで覆ったあとに型を除去して流路を加工する。
【００３５】
ウエットエッチングを使用する場合には、さらに、微細な流路を高精度に加工するために、エッチングで発生する温度差や濃度差に起因するエッチング液の流れを考慮して流路設計する必要がある。この場合、エッチングが拡散律速で進行するので、所望の流路幅や深さでエッチング速度が限りなくゼロに近い遅い速度になるように、エッチング用マスクの開口面積を設計する。
【００３６】
厚膜メッキを採用する場合には、厚膜レジストはフィルムレジストなどを用いて型を作成する。または、単結晶シリコンやガラスなどの、金属とは溶ける液の性質が異なる材料に、半導体の微細加工技術、例えば、Deep-RIEなどを用いて型を成形する。型にメッキすれば、半導体の高精度な寸法精度を利用した微細流路加工が可能となる。また、メッキで作成した流路基板の表面は、シール性を確保できるほどの平坦性を持っていないので、最終的には研摩して鏡面状態に仕上げる。
【００３７】
第１、第２の液に接する部分をガラスで構成する場合は、ガラス基板に流路を加工するか、別の材料の基板に流路を加工してその基板表面にガラスをコーティングする。単結晶シリコンを基板材料に用いるときには、半導体の加工技術を用いて単結晶シリコン基板上に微細流路を高精度に成形する。その後、基板を熱酸化処理すると、均質なガラスを表面に形成することができる。
【００３８】
ガラス基板に流路を直接加工する場合には、加工精度を考慮して、ウエットエッチングにおいてフッ酸系のエッチング液を用いて溶かすか、半導体のドライエッチングを用いる。ガラス基板のウエットエッチングの場合には、金属のウエットエッチングとその方法は同様であり、同様の精度の向上が図られる。また、ラフな流路加工でよい場合には、サンドブラストを用いて、除去加工により流路を形成することもできる。この場合、サンド材料として用いる粒子の径を小さくし、チッピングの大きさを小さくする。ホットエンボス加工で微細流路を転写により形成すると、量産時に低コスト化できる。基板材料が樹脂のときには、ポリジメチルシロキサンのようなゴム弾性を有する基板、厚膜レジストを用いて転写する。ポリスチレンやポリカーボネイトのような樹脂基板では、射出成形やホットエンボス加工を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るマイクロ流体デバイスの一実施例の分解斜視図。
【図２】図１に示したマイクロ流体デバイスに用いる並列処理部の上面図および縦断面図。
【図３】図２に示した並列処理部の部分拡大上面図。
【図４】図２に示した並列処理部の部分拡大上面図。
【図５】第１の液と第２の液の混合を説明する図。
【符号の説明】
【００４０】
１０１…第４の基板（加圧上基板）、１０２…第３の基板（均等加圧基板）、１０３…第１の基板（微細流路基板）、１０４…第２の基板（蓋基板）、１０５…第５の基板（加圧下基板）、１０６…ネジ孔、１０７…第２の液用継手、１０８…第２の液供給流路、１０９…第２の液の均等分配流路、１１０…第２の液供給孔、１１１…第１の液供給孔、１１２…第１の液用継手、１１３…ネジ用貫通孔、２０１…第１微小空間（第１液用）、２０２…分岐用微細流路（第１液用）、２０３…第２微小空間（第２液用）、２０４…第１液供給用貫通孔（第１の基板）、２０５…第２液供給用貫通孔（第２の基板）、２０６…シール部１、２０７…シール部２、３０１…分岐用微細流路（第１液用）、３０２…第２微小空間（第２液用）、３０３…壁（第２のシール部）、３０４…微細ノズル（第２液吐出用）、３０５…第２液供給用貫通孔（第２の基板）、３０６…混合液出口用貫通孔（第２の基板）、３０７…第１微小空間（第１液用）、３０８…シール部１、４０１…分岐用微細流路（第１液用）、４０２…第２微小空間（第２液用）、４０３…壁（第２のシール部）、４０４…微細ノズル（第２液吐出用）、４０５…第２液供給用貫通孔（第２の基板）、４０６…混合液出口用貫通孔（第２の基板）、４０７…第１微小空間（第１液用）、４０８…第１のシール部、５０１…第１の基板、５０２…第２の基板、５０３…分岐用微細流路（第１液用）、５０４…微細ノズル（第２液吐出用）、５０５…第２のシール部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な流路に流体を導入して処理するマイクロ流体デバイスにおいて、一方の表面に凹部が形成された第１の基板と、この第１の基板の凹部形成面に対向して配置した第２の基板と、第１および第２の基板を密着させるものであって第１の基板の背面側に配置した第３の基板とを有し、前記第１の基板の凹部と第２の基板との間に微細な流路および微細な空間を形成し、この微細流路および微細な空間は連通しているとともに少なくとも１個の入口と出口を有しており、前記第１の基板と第２の基板を加圧する加圧手段を設けたことを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記第１ないし第３の基板を収容する第５の基板と、この第５の基板に嵌合する第４の基板とを有し、前記加圧手段はこれら第４、第５の基板を締結する締結手段であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記第３の基板は変形可能であり、第１の基板の板厚のばらつきや第１の基板および第２の基板の表面のうねりを弾性変形により吸収可能なゴムまたは樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記第３の基板は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に形成した微細な流路または微細な空間の少なくとも一部を加圧しないものであることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記第３の基板は、第１の基板の板厚のばらつきや第１の基板および第２の基板の表面のうねりを塑性変形で吸収可能な金属材料であることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記第４の基板は、前記第２の基板と一体であることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
前記第１ないし第３の基板を、第５の基板に位置決めする位置決め部を第１ないし第３および第５の基板に設けたことを特徴とする請求項２または請求項６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記位置決め部は、円板の少なくとも１箇所を直線で切り取った切頭円形状あることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記位置決め部に孔が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記微小空間または微小流路に少なくとも２個の入口と一個の出口を形成し、前記第４の基板にこの入口と出口に連通する流路を形成し、前記第１ないし第５の基板を第５、第３、第１、第２、第４の基板の順に積層したことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記第１の基板に形成した凹部は、中心に位置する第１の円と、この第１の円から放射状に延びる微細な流路とを有し、この流路は中間部で分岐しその後合流する形状に形成されており、分岐した部分に第２の円からなる凹部を有し、この第２の円と分岐した流路との間に形成された隔壁に流路と第２の円とを連通するノズルを形成したことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
前記第１の円に第１の液を、前記第２の円に第２の液を供給して、前記第２の円で第１の液と第２の液からエマルションを形成するための流路を前記第５の基板に形成したことを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記第１および第２の基板の少なくともいずれかの対向する表面に金属および樹脂の少なくともいずれかの薄膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
前記第１および第２の基板の少なくともいずれかの対向する表面であって、微小空間および微小流路の少なくともいずれかが形成された面にガラスをコーティングしたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１】
微細な流路に流体を導入して処理するマイクロ流体デバイスにおいて、一方の表面に凹部が形成された第１の基板と、この第１の基板の凹部形成面に対向して配置した第２の基板と、第１および第２の基板を密着させるものであって第１の基板の背面側に配置した第３の基板とを有し、前記第１の基板の凹部と第２の基板との間に微細な流路および微細な空間を形成し、この微細流路および微細な空間は連通しているとともに少なくとも１個の入口と出口を有しており、前記第１の基板と第２の基板を加圧する加圧手段を設けたことを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記第１ないし第３の基板を収容する第５の基板と、この第５の基板に嵌合する第４の基板とを有し、前記加圧手段はこれら第４、第５の基板を締結する締結手段であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記第３の基板は変形可能であり、第１の基板の板厚のばらつきや第１の基板および第２の基板の表面のうねりを弾性変形により吸収可能なゴムまたは樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記第３の基板は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に形成した微細な流路または微細な空間の少なくとも一部を加圧しないものであることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記第３の基板は、第１の基板の板厚のばらつきや第１の基板および第２の基板の表面のうねりを塑性変形で吸収可能な金属材料であることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記第４の基板は、前記第２の基板と一体であることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
前記第１ないし第３の基板を、第５の基板に位置決めする位置決め部を第１ないし第３および第５の基板に設けたことを特徴とする請求項２または請求項６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記位置決め部は、円板の少なくとも１箇所を直線で切り取った切頭円形状あることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記位置決め部に孔が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記微小空間または微小流路に少なくとも２個の入口と一個の出口を形成し、前記第４の基板にこの入口と出口に連通する流路を形成し、前記第１ないし第５の基板を第５、第３、第１、第２、第４の基板の順に積層したことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記第１の基板に形成した凹部は、中心に位置する第１の円と、この第１の円から放射状に延びる微細な流路とを有し、この流路は中間部で分岐しその後合流する形状に形成されており、分岐した部分に第２の円からなる凹部を有し、この第２の円と分岐した流路との間に形成された隔壁に流路と第２の円とを連通するノズルを形成したことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
前記第１の円に第１の液を、前記第２の円に第２の液を供給して、前記第２の円で第１の液と第２の液からエマルションを形成するための流路を前記第５の基板に形成したことを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記第１および第２の基板の少なくともいずれかの対向する表面に金属および樹脂の少なくともいずれかの薄膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
前記第１および第２の基板の少なくともいずれかの対向する表面であって、微小空間および微小流路の少なくともいずれかが形成された面にガラスをコーティングしたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３２０７７２（Ｐ２００６−３２０７７２Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４３３９１（Ｐ２００５−１４３３９１）
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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