マイクロ流路デバイス
【課題】異なる２以上の流体を接触させる界面を効率よく形成することができるマイクロ流路デバイスを提供すること。
【解決手段】異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路を有し、前記多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【解決手段】異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路を有し、前記多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に「微細加工を利用して作られ、等価直径が５００μｍ以下の微小な流路で反応を行う装置」と定義されているマイクロリアクタに代表される微小な素子や装置は、例えば、物質の分析、合成、抽出、分離を行う技術に応用した場合、少量多品種、高効率、低環境負荷などの多くの利点が得られるため、近年、様々な分野への応用が期待されている。
マイクロリアクタは流路が狭いため、一般に側壁の影響を受けやすく、流速の低下が起こりやすい。また、反応物の製造量を稼ぐ方法としては、反応装置の数を増やす、ナンバリングアップがあるが、ナンバリングアップでは故障の生じやすい細い流路の本数自身が増えるため、リアクターの故障が起こる確率が増加してしまう。
一方、細い流路での故障を防ぐために、反応生成物の流壁への付着を防止する方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４４８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、効率よく異なる２以上の流体を接触させる反応界面を効率よく形成することができるマイクロ流路デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の上記課題は、手段＜１＞によって解決された。好ましい実施態様である＜２＞〜＜６＞と共に以下に示す。
＜１＞ 異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路を有し、前記多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有することを特徴とするマイクロ流路デバイス、
＜２＞ 前記多角形が三角形、四角形、又は六角形である上記＜１＞に記載のマイクロ流路デバイス、
＜３＞ 前記多角形が三角形であり、３種類又は６種類の流体を接触させる上記＜２＞に記載のマイクロ流路デバイス、
＜４＞ 前記多角形が四角形であり、２種類又は４種類の流体を接触させる上記＜２＞に記載のマイクロ流路デバイス、
＜５＞ 前記多角形が六角形であり、３種類の流体を接触させる上記＜２＞に記載のマイクロ流路デバイス、
＜６＞ フラクタル構造により異なる２以上の流体を分岐する流路分岐構造を有する上記＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイス、
＜７＞ 多相流と微小流路の内壁との間に少なくとも流速調整層を有する上記＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイス。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、異なる２以上の流体を接触させる界面を効率よく形成することができるマイクロ流路デバイスを提供することができた。また、反応部を１本の円筒形状にすることで故障発生箇所を、流路の分岐・合流部分に集約する事で、故障しにくいナンバリングアップの手法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面等を参照し、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
（マイクロ流路デバイス）
本発明のマイクロ流路デバイスは、異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路を有し、前記多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有することを特徴とする。
本発明において、「多相流」とは、異なる２以上の流体が層流状態でありかつ互いに隣接している流れのことであり、「多層流」とも言う。また、多相流における流体は、流すことが可能であるものであれば特に制限はなく、例えば、異なる２以上の流体のその全てが液体であってもよく、一部の流体が気体であってもよく、液体中に気体や固体を含むものであってもよい。
前記多相流の断面形状とは、微小流路（「マイクロ流路」ともいう。）の流れ方向に対し垂直な面での断面形状である。また、前記多相流の断面形状は、多相流が形成された直後の断面形状であり、その後、異なる２以上の流体の混合や反応等により多相流を形成しなくなってもよいことは言うまでもない。
従来のマイクロ流路デバイスにより形成される多相流の断面形状としては、例えば、図１に示すような正四角形２つが１辺にて接する形状や、特開２００４−３４４８７７号公報に記載の同心円等の形状が知られている。
一方、本発明のマイクロ流路デバイスは、形成する多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有するため、効率よく異なる流体を接触させることができ、また、流体同士が接触するより多くの界面を、側壁の影響を受けない多相流内部に形成することができるため好ましい。
【０００９】
本発明における「複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状」とは、複数の多角形が２次元的に配列しており、前記多角形同士が一辺において隣接した形状を示し、具体的には、後出詳述する図２〜図１０に示すような形状である。
なお、「複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状」を、以下単に「多角形配列形状」ともいう。
【００１０】
前記多角形配列形状における多角形は、三角形以上の多角形であればよく、混合する流体の種類の数や混合比等に応じて所望の多角形を選択すればよいが、構造の簡潔さや製造上の効率の観点から三角形、四角形又は六角形であることが好ましい。
また、前記断面形状における多角形は、多くの多角形を用いた多角形配列形状の形成が容易な点から、正多角形であることが好ましく、正三角形、正四角形又は正六角形であることがより好ましく、全ての多角形が正三角形、正四角形又は正六角形であることが特に好ましい。特に、混合する流体が２種類であるならば前記断面形状における多角形は四角形であることが望ましく、混合する流体が３種類であるならば前記断面形状における多角形は六角形であることが望ましい。
また、一つの多角形配列形状は、複数の形状の多角形により構成されていてもよく、単一の形状の多角形で構成されていてもよい。
前記断面形状における多角形の一辺の長さは、一つの多角形において全て同じであっても、異なっていてもよく、複数の多角形間において同じであっても、異なっていてもよい。さらに、２つの多角形の隣接した２辺の長さは同じであっても、異なっていてもよい。
【００１１】
前記多角形配列形状が配列している多角形の数は、３個以上であることが好ましく、４個以上であることがより好ましく、１０〜１，０００個であることが更に好ましい。上記範囲であると、本発明の効果を十分に発揮できる。
また、前記多角形配列形状中に１つの多角形の外周全てが他の多角形により囲まれている形状を有すると、異種の流体が接触する界面を効率的に増加させることができるため好ましい。
また、前記多角形配列形状は、省スペースや異種の流体が接触する界面の増加等の観点から、多角形配列形状の外周の長さが最短となるように複数の多角形を配列した形状であることが好ましい。
【００１２】
前記多角形配列形状として具体的には、図２〜図１０に示すような形状が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図２は、本発明のマイクロ流路デバイスの一例を多相流が形成された部分で切断した断面概略図である。
図３〜図１０はそれぞれ、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図２に示すマイクロ流路デバイス１０は、断面形状が多角形配列形状１２にある多相流がマイクロ流路の内壁１４に接して形成されており、また、マイクロ流路は基材部１６により形成されている。
また、図２に示すマイクロ流路デバイス１０における多角形配列形状１２は、断面形状が四角形を縦横に１０×１０個配列した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合を示すものである。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスであると、２つの異なる流体は均一に界面を形成することができる。
また、図３に示す多相流の断面形状は、四角形を縦横に５×５個配列した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合の一例を示すものであり、流体Ａの流れる四角形は１３個、流体Ｂの流れる四角形は１２個である。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスのように、種類の異なる２以上の流体が、均等な割合で流れるものでなくともよく、流体の種類や混合比等に応じ、適宜選択すればよい。
前記多角形配列形状の多角形が、四角形、特に正四角形（正方形）である場合、種類の異なる２つの流体、又は、種類の異なる４つの流体を用いることが好ましい。上記条件であると、種類の異なる各流体が均一に界面を形成することが容易であるため好ましい。
【００１３】
図４に示す多相流の断面形状は、六角形を縦横に１７個配列した形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。
前記多角形配列形状の多角形が、六角形、特に正六角形である場合、種類の異なる３つの流体を用いることが好ましい。上記条件であると、接触する３つの六角形により３つの流体が均等に接触する点を容易に形成することができるため好ましい。
【００１４】
図５に示す多相流の断面形状は、三角形を縦横に１６個配列した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合の一例を示すものである。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスであると、２つの異なる流体は均一に界面を形成することができる。
図６に示す多相流の断面形状は、三角形を縦横に２４個配列した形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスであると、接触する６つの三角形により３つの流体が均等に接触する点を容易に形成することができるため好ましい。
図７に示す多相流の断面形状は、三角形を縦横に６個配列した形状であり、６つの異なる流体Ａ〜Ｆを流した場合の一例を示すものである。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスであると、接触する６つの三角形により６つの流体が均等に接触する点を容易に形成することができるため好ましい。
前記多角形配列形状の多角形が、三角形、特に正三角形である場合、種類の異なる２つの流体、種類の異なる３つの流体、又は、種類の異なる６つの流体を用いることが好ましい。上記条件であると、種類の異なる各流体が均一に界面を形成することが容易であるため好ましい。
【００１５】
図８に示す多相流の断面形状は、十字型の十二角形を縦横に９個配列し、４つの十二角形で囲まれた四角形を４個有する形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。
図９に示す多相流の断面形状は、八角形を縦横に１３個配列し、３つ又は４つの八角形が少なくとも隣接した四角形を１２個有する形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。
図１０に示す多相流の断面形状は、八角形を縦横に１６個配列し、４つの八角形で囲まれた四角形を９個有する形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。
このように、本発明における多相流の断面形状は、２種以上の多角形を２次元状に配列した形状であってもよい。
【００１６】
本発明における「多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状」とは、円若しくは楕円形の内部の多角形における全ての頂点が前記円若しくは楕円形に接している形状、又は、多角形の全ての辺に円若しくは楕円形が接している形状を示す。
なお、「多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状」を、以下単に「円内外接形状」ともいう。
【００１７】
前記円内外接形状として具体的には、図１１及び図１２に示すような形状が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図１１及び図１２はそれぞれ、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図１１に示す多相流の断面形状は、楕円形に四角形が内接した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合の一例を示すものである。また、多相流の断面形状が図１１に示すような形状であると、内接四角形の各辺と円弧に囲まれた４つの部分に、それぞれ異なる４つの流体を流すことや、内接四角形の対向する二辺と円弧に囲まれた２つの部分の２組にそれぞれ異なる２つの流体を流すことも可能である。
図１２に示す多相流の断面形状は、楕円形に四角形が外接した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合の一例を示すものである。また、多相流の断面形状が図１２に示すような形状であると、外接四角形の各辺と円弧に囲まれた４つの部分に、それぞれ異なる４つの流体を流すことや、前記４つの部分のうち、一つの対角線上に存在する２つの部分の２組にそれぞれ異なる２つの流体を流すことも可能である。
前記円内外接形状における多角形は、三角形以上の多角形であればよく、混合する流体の種類の数や混合比等に応じて所望の多角形を選択すればよいが、構造の簡潔さや製造上の効率の観点から三角形、四角形又は六角形であることが好ましい。
【００１８】
本発明における「複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状」とは、複数の円及び／若しくは楕円が２次元的に配列しており、前記円及び／若しくは楕円同士が円弧において隣接した形状を示し、具体的には、後出詳述する図１３又は図１４に示すような形状である。
なお、「複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状」を、以下単に「円配列形状」ともいう。
【００１９】
前記円配列形状として具体的には、図１３又は図１４に示すような形状が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図１３及び図１４はそれぞれ、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図１３に示す多相流の断面形状は、１７個の円が縦横に隣接するように配列した形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものであり、流体Ａの流れる円は５個、流体Ｂの流れる円は７個、流体Ｃの流れる円は５個である。また、３つの円に囲まれる部分は基材部である。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスのように、種類の異なる３以上の流体が同時に接することなく、２種が接する界面により、均等に混合等を行うことができる。
図１４に示す多相流の断面形状は、１７個の円が縦横に隣接するように配列し、３つの円に囲まれた２０個の部分を有する形状であり、４つの異なる流体Ａ〜Ｄを流した場合の一例を示すものであり、流体Ａの流れる円は５個、流体Ｂの流れる円は７個、流体Ｃの流れる円は５個、流体Ｄの流れる３つの円弧よりなる部分は２０個である。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスのように、多くの界面を形成でき、かつ均等に混合等を行うことができる。
図１３及び図１４に示すように、複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状により生じる複数の円弧により囲まれる部分は、所望の用途に応じ、基材部としても、流路の一部としてもよい。
【００２０】
また、図１５に示すような、円及び／又は楕円と複数の種類の多角形とを互いに接触するように配列して使用した断面形状であってもよい。
図１５は、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図１５に示す多相流の断面形状は、９個の六角形、６個の長方形、及び、４個の楕円を配列した形状であり、楕円それぞれが４個の六角形及び２個の長方形によって形成された六角形に内接した形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを六角形、長方形及び楕円にそれぞれ流した場合の一例を示すものである。また、図１５に示すような多相流の断面形状は、多角形配列形状、及び、円内外接形状の両方を満たす形状である。
【００２１】
また、本発明のマイクロ流路デバイスは、多相流の断面形状中の一部分が（１）多角形配列形状、（２）円内外接形状、又は、（３）円配列形状であればよく、例えば、多相流の断面形状の中心部分のみが多角形配列形状である態様や、多相流全体の断面形状が多角形配列形状である態様、多相流の断面形状の中心部分のみが円内外接形状である態様、多相流全体の断面形状が円内外接形状である態様、多相流の断面形状の中心部分のみが円配列形状である態様や、多相流全体の断面形状が円配列形状である態様であってもよい。また、円又は楕円に内外接する多角形が、前記多角形配列形状であってもよく、前記円配列形状がさらに円、楕円又は多角形に内外接していてもよいことは言うまでもない。
【００２２】
本発明のマイクロ流路デバイスが有する多相流を形成する構造（以下、「多相流形成構造」ともいう。）の一例としては、図１６に示す構造が挙げられる。
図１６は、本発明のマイクロ流路デバイスの一例における多相流形成構造を示す拡大概略図である。
図１６に示すマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状は、四角形を縦横に２×２個配列した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合を示すものである。
図１６における右側の図は、多相流形成構造部分の模式断面図であり、流体Ａ及びＢの流路を示す実線は紙面手前、波線は紙面奥を示す。
図１６における左側の６図は、前記右側の図におけるａ−ａ〜ｆ−ｆでの流れ方向に垂直な面での各断面図を示す。
【００２３】
図１６におけるａ−ａ断面図では、マイクロ流路基材部１６により隔てられた２つの流路に流体Ａ及び流体Ｂが流れている。以下、流体Ａが流れる流路を流路Ａともいい、流体Ｂが流れる流路を流路Ｂともいう。
ａ−ａ断面図とｂ−ｂ断面図との間において、流路Ａ及び流路Ｂの流路径が狭められ、断面が四角形の形状となり、流路Ｂはマイクロ流路デバイスの内部に、流路Ａは流路Ｂよりも外側に移動し、図１６におけるｂ−ｂ断面図となる。
ｂ−ｂ断面図とｃ−ｃ断面図との間において、流路Ａは四角形の形状から、四角形型のドーナツ形状になり、流路Ｂはその内部に矩形状となり、図１６におけるｃ−ｃ断面図となる。
ｃ−ｃ断面図とｄ−ｄ断面図との間において、流路Ａ及び流路Ｂはそれぞれ２つの流路（流路Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２）に分岐し、マイクロ流路デバイスの外形における四角形の対角線が通る２つの四角形の流路（流路Ａ１及びＡ２）と他方の対角線が通る２つの四角形の流路（流路Ｂ１及びＢ２）を形成し、図１６におけるｄ−ｄ断面図となる。
ｄ−ｄ断面図とｅ−ｅ断面図との間において、流路Ａ１及びＡ２はマイクロ流路デバイスの内部に、流路Ｂ１及びＢ２はマイクロ流路デバイスの外部に移動し、また、各流路間のマイクロ流路基材の厚さが均等に調整され、図１６におけるｅ−ｅ断面図となる。
ｅ−ｅ断面図とｆ−ｆ断面図との間において、流路Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２の間における基材部１６の厚さが薄くなり、多相流が形成可能な厚さ以下となる部分で各流路間の基材部１６を無くし、図１６におけるｆ−ｆ断面図に示すような断面形状が四角形を縦横に２×２個配列した形状の多相流が形成される。このように、微小流路中の多相流の断面形状は、多相流形成構造部分における最下流側の形状（流体の出口側の形状、図１６におけるｆ−ｆ断面）と同一となる。
【００２４】
前述した多相流が形成可能な厚さ、すなわち、多相流形成直前における各マイクロ流路を隔てる基材の厚さとしては、１０〜１，０００μｍであることが好ましく、構造上、必要最低限の強度が保てれば、なるべく薄いことが好ましい。上記範囲であると、マイクロ流路デバイスにおける多相流形成構造である部分が十分な強度を有し、また、多相流形成時に流れの乱れなどが起こらないため好ましい。
【００２５】
本発明のマイクロ流路デバイスは、流路分岐部を有することも好ましい。
前記流路分岐部とは、１以上のマイクロ流路を分岐し流路数を増加させる部位であり、前述した図１６に示すように、マイクロ流路デバイス中に多相流形成構造の一部分として流路分岐構造が設けられていてもよい。前記流路分岐構造の一例としては、図１６におけるａ−ａ断面図〜ｄ−ｄ断面図に相当する部分が挙げられる。
前記流路分岐構造は、その少なくとも一部がフラクタル構造であることが好ましい。
フラクタル構造とは、自己相似な幾何構造が繰り返される構造をいう。例えば、１つの流路Ａを２つの流路Ａ１及びＡ２に分岐し、２つの流路それぞれをさらに２つの流路に分岐した、すなわち、流路Ａ１を２つの流路Ａ１１及びＡ１２に分岐し、流路Ａ２を２つの流路Ａ２１及びＡ２２に分岐した場合に、流路Ａを流路Ａ１及びＡ２に分岐した構造と、流路Ａ１を流路Ａ１１及びＡ１２に分岐した構造と、流路Ａ２を流路Ａ２１及びＡ２２に分岐した構造とが相似の構造であると、フラクタル構造であると言える。
【００２６】
本発明のマイクロ流路デバイスにおける多相流は、断面形状が前記多角形配列形状や前記楕円内外接形状である多相流とマイクロ流路の内壁との間に流速調整層を有することが好ましい。
図１７は、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する流速調整層を有する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図１８は、流速調整層のない多相流を形成した本発明のマイクロ流路デバイスの一例と、流速調整層を有する多相流を形成した本発明のマイクロ流路デバイスの一例とを比較した模式図である。
図１８中、右側にはそれぞれのマイクロ流路における流速及び流路座標をそれぞれ縦軸及び横軸にとり、模式的にグラフ化したものである。
一般にマイクロ流路においては、内壁の影響を受け、内壁近傍の流速が低下してしまう。図１７及び図１８に示すように、この内壁近傍における流速の低下を、流速調整層１８を形成することにより緩和し、所望の反応や混合等を行う多角形配列形状１２や前記楕円内外接形状である多相流部分の流速の低下を防ぐことができるため好ましい。
【００２７】
流速調整層の断面形状については、特に制限はなく、所望の形状であればよい。
流速調整層の厚さとしては、多角形配列形状１２や前記円内外接形状、前記円配列形状である多相流部分の流路の幅と同等もしくはそれ以上であることが好適であり、マイクロ流路内壁から２０〜５００μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることがより好ましい。この範囲内において、流速調整層の厚さを大きくすることで、マイクロ流路の内壁による流速の低下をより抑制することができる。
【００２８】
流速調整層に流す流体としては、使用する他の流体と反応しない流体であれば特に制限はなく、使用する他の流体と同じ程度の粘度が望ましい。例えば、水系の反応であればイオン交換水やエタノールが、生体系の反応であれば生理食塩水等が好ましく例示できる。
【００２９】
本発明のマイクロ流路デバイスに流すことができる流体は、完全な液体でなくともよく、使用用途に応じ、固体や気体を含むものであってもよく、その組成や濃度等も必要に応じ選択することができる。
【００３０】
本発明のマイクロ流路デバイスの材質としては、金属、セラミック、ガラス、シリコーン、樹脂などの材料が例示でき、金属又は樹脂が好ましく挙げられ、金属ニッケルの表面に金メッキを施した部材が特に好ましく挙げられる。
前記樹脂としては、耐衝撃性、耐熱性、耐薬品性、透明性などが、行う反応や単位操作に適した樹脂が好ましく、具体的には、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル樹脂、スチレン・アクリル共重合体、ポリシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体等が好ましく例示できるが、より好ましくは、ポリメチルメタクリレート樹脂などのポリアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂である。また、前記樹脂としては、ガラス転移点を有する樹脂であることが好ましく、前記樹脂のガラス転移点は、９０〜１５０℃の範囲であることが好ましく、１００〜１４０℃の範囲であることがより好ましい。
【００３１】
本発明のマイクロ流路デバイスにおけるマイクロ流路は、その一部において少なくともマイクロスケールの流路であればよい。すなわち、本発明のマイクロ流路デバイスにおいて最も流路の幅（流路径）が狭い部分の幅が、５，０００μｍ以下であり、好ましくは１０〜１，０００μｍの範囲であり、より好ましくは３０〜５００μｍの範囲である。また、流路の深さは、１０〜５００μｍの範囲であることが好ましい。
本発明のマイクロ流路デバイスにおいて、断面形状が（１）多角形配列形状、（２）円内外接形状、又は、（３）円配列形状を少なくとも一部に有する多相流が流れる部分のマイクロ流路の流路径としては、２０〜５００μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることがより好ましい。
さらに、流路の長さは、形成される流路の形状にもより、また、可能であれば短いほど好ましいが、実用的な範囲では１００〜１，０００μｍの範囲であることが好ましい。
また、マイクロ流路の形状については特に制限はなく、例えば、流れ方向に対し垂直な方向での断面形状が円形、楕円形、多角形など所望の形状とすることができる。
【００３２】
マイクロ流路デバイスの大きさは、使用目的に応じ適宜設定することができるが、１〜１００ｃｍ2の範囲が好ましく、１０〜４０ｃｍ2の範囲がより好ましい。またマイクロ流路デバイスの厚さは、２〜３０ｍｍの範囲が好ましく、３〜１５ｍｍの範囲がより好ましい。
【００３３】
本発明のマイクロ流路デバイスは、その用途に応じて、上述した異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路以外にも、他の微小流路や、反応、混合、分離、精製、分析、洗浄等の機能を有する部位を有していてもよい。
また、本発明のマイクロ流路デバイスには、必要に応じて、例えば、マイクロ流路デバイスに流体を送液するための送液口や、マイクロ流路デバイスから流体を回収するための回収口などを設けてもよい。
【００３４】
また、本発明のマイクロ流路デバイスは、その用途に応じて、複数を組み合わせたり、反応、混合、分離、精製、分析、洗浄等の機能を有する装置や、送液装置、回収装置、他のマイクロ流路デバイス等を組み合わせ、マイクロ化学システムを好適に構築することができる。
【００３５】
本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法は、特に制限されないが、特開平１０−３０５４８８号公報や特開２０００−２３８０００号公報、特開２００４−２２３６３７号公報等に記載の方法が好ましく挙げられる。具体的には、基板上に所定の２次元パターンを有する複数の薄膜を形成する第１の工程と、前記複数の薄膜を前記基板上から剥離し、ステージ上に前記複数の薄膜を積層して接合させて微小構造体を形成する第２の工程を含むことを特徴とする本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法や、所定の２次元パターンを有する複数の薄膜が形成されたパターン基板と前記パターン基板に対向配置される対向基板との位置決め・圧接・離間を繰り返して前記対向基板上に前記複数の薄膜を積層して接合された微小構造体を製造する微小構造体の製造方法において、前記位置決めは、前記パターン基板と前記対向基板との相対的位置を検出し、前記相対的位置に基づいて行うことを特徴とする本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法等が好ましく例示できる。
【００３６】
以下、本発明のマイクロ流路デバイスを使用した好ましい一実施態様として、顔料合成について説明する。なお、以下に記載の「部」は「重量部」を意味する。
【００３７】
＜顔料合成（アシッドペースティング）＞
図１９は、本発明のマイクロ流路デバイスを用いたアシッドペースティング処理方法に好適に使用することができる処理装置の一例を示す概略構成図である。
【００３８】
図１９に示したアシッドペースティング処理装置は、水又はアルカリ性溶液を含む流体Ａ（第１の流体）を通す第１の流路Ｌ１と、電荷発生材料用顔料及びその顔料を溶解する酸を含む流体Ｂ（第２の流体）を通す流路Ｌ２と、流路Ｌ１、Ｌ２それぞれの終端部に連結されており、流体Ａと流体Ｂとを合流させて層流を生じさせるマイクロ流路デバイス１０と、流路Ｌ３と、を備える。流路Ｌ１の上流側端部には流体Ａが収容されたマイクロシリンジ２０ａが、流路Ｌ２の上流側端部には流体Ｂが収容されたマイクロシリンジ２０ｂがそれぞれ連結されている。
流体Ａは、前述の通り水又はアルカリ性溶液を含む溶液であり、好ましくは濃アルカリ性溶液を含む溶液である。流体Ａ中に含まれる水としては、イオン交換水、純水、又は蒸留水等の精製した水が好ましい。また、アルカリ性溶液としては、アンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等が挙げられ、これらの中でもアンモニア水が好ましい。
第１の流体Ａには、有機溶剤を混合することもできる。有機溶剤を混合することによって、結晶型の制御や顔料の品質のコントロールがより容易となる。有機溶剤としては、公知のものが使用できる。
【００３９】
また、第２の流体Ｂは電荷発生材料用顔料及び該顔料を溶解する酸を含む。
電荷発生材料用顔料としては、多環キノン顔料、ぺリレン系顔料、アゾ系顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、フタロシアニン顔料等の公知の有機系顔料が挙げられる。
フタロシアニン顔料としては、特に限定されないが、例えば、無金属フタロシアニン顔料、チタニルフタロシアニン顔料、銅フタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料、バナジルフタロシアニン顔料、クロロインジウムフタロシアニン顔料、ジクロロスズフタロシアニン顔料が挙げられる。
上記顔料の中でもフタロシアニン顔料は、レーザー・プリンターやフルカラー複写機等のデジタル記録用感光体の電荷発生材料として、感光波長領域が半導体レーザーの近赤外領域まで長波長化したものが既に実用化されている。
フタロシアニン顔料としては、特に限定されないが、例えば、無金属フタロシアニン顔料、チタニルフタロシアニン顔料、銅フタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料、バナジルフタロシアニン顔料、クロロインジウムフタロシアニン顔料、ジクロロスズフタロシアニン顔料が挙げられる。
上記フタロシアニン顔料のうち、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料（粗結晶）は、例えば、ｏ−フタロジニトリル又は１，３−ジイミノイソインドリンと、三塩化ガリウムとを所定の溶媒中で反応させる方法（I型クロロガリウムフタロシアニン法）；ｏ−フタロジニトリル、アルコキシガリウム及びエチレングリコールを所定の溶媒中で加熱し反応させてフタロシアニン二量体（フタロシアニン・ダイマー）を合成する方法（フタロシアニン・ダイマー法）により製造することができる。
【００４０】
上記の反応における溶媒としては、α−クロロナフタレン、β−クロロナフタレン、α−メチルナフタレン、メトキシナフタレン、ジメチルアミノエタノール、ジフェニルエタン、エチレングリコール、ジアルキルエーテル、キノリン、スルホラン、ジクロロベンゼン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホアミド等の不活性且つ高沸点の溶媒を用いることが好ましい。
また、酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、トリフルオロ酢酸等の公知の酸が挙げられるが、これらの中では、顔料を容易に溶解させることができる点で、硫酸が好ましく、９５ｗｔ％以上の濃硫酸がより好ましい。
【００４１】
第２の流体Ｂに含まれる顔料と酸との混合割合は、顔料１重量部に対して１０〜１，０００重量部が好ましく、１５〜１００重量部がより好ましい。顔料と酸との混合割合が上記範囲であると、顔料の溶解が充分であり、再結晶が容易である。また、顔料を酸に溶解する際の温度としては、１００℃以下が好ましく、１０〜８０℃がより好ましい。また、第２の流体Ｂの液粘度は、２５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００４２】
アシッドペースティング処理装置に好適に用いることができる図１９に示した本発明のマイクロ流路デバイス１０を形成するためには、特開２００４−２２３６３７号公報に記載の技術を使うことが好ましい。この技術で必要な断面パターン（ドナー基板）作製方法としては、例えば、Ｘ線を用いたＬＩＧＡ技術を用いる方法、フォトリソグラフィー法によりレジスト部を構造体として使用する方法、レジスト開口部をエッチング処理する方法、マイクロ放電加工法、レーザー加工法、ダイアモンドのような硬い材料で作られたマイクロ工具を用いる機械的マイクロ切削加工法がある。これらの技術は単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
本発明のマイクロ流路デバイスの製造に使用するドナー基板の作製方法としては、図２０に示すＡｕ表面コートＮｉ電鋳法による方法が好適に例示できる。
図２０は、Ａｕ表面コートＮｉ電鋳法によるパターン層のドナー基板上への製造工程の一例を示す断面図及び断面拡大図である。
まず、図２０（Ａ）に示すようにステンレス基板を準備し、洗浄する。次に、図２０（Ｂ）に示すようにステンレス基板上に３０μｍのネガフィルムレジストを形成する。図２０（Ｃ）に示すように前記レジストに対し、露光、現像を行い、ステンレス基板上に所望のパターン層形状の反転パターンを形成し、図２０（Ｄ）に示すようにステンレスが露出している部分に２μｍだけＡｕメッキを成長させ、さらに図２０（Ｅ）に示すように２２μｍのＮｉメッキをＡｕメッキ上に成長させる。続いて、図２０（Ｆ）に示すように前記レジストを表面から２９μｍアッシングにより除去し、図２０（Ｇ）に示すようにＮｉ及びＡｕメッキ表面に１μｍだけさらにＡｕメッキを成長させる。最後に図２０（Ｈ）に示すように残りのレジストを除去し、合計２５μｍの膜厚で、表面にはＡｕメッキがコートされているＮｉ電鋳膜（パターン層）が得られる。なお、図２０（Ｉ）は、図２０（Ｈ）におけるＮｉ電鋳膜の部分を拡大した図である。また、レジストを完全に除去せず、図２０（Ｇ）の状態で用いてもよい。
このような図２０に示す方法であると、Ｎｉパターンの全面にＡｕがコートされ、耐食性に優れた構造体を安価に得ることができるため好ましい。
【００４４】
前記の方法により例えば、図２１に示すようなドナー基板を作製することができる。
図２１は、パターン層を有するドナー基板の一例を示す概略図である。
図２１に示すドナー基板２００には、第１のパターン層２０４ａ〜第５のパターン層２０４ｅが形成され、接合の際に位置あわせに使用するアライメントマーク２０２が設けられている。
【００４５】
次に、ドナー基板、ターゲット基板及びステージ全体を真空槽中に設け、真空槽を１０-5Ｐａの真空にする。Ａｒ中性ビームからなるＦＡＢ（Fast Atom Bombardment）をＦＡＢ源からドナー基板及びターゲット基板に照射し、表面を清浄化して活性化する。
図２２は、パターン層の接合工程（転写工程）を示す模式図である。
図２２の（Ａ）に示すように、ターゲット基板３０６と第１のパターン層３０８ａとを位置合わせしながら、ターゲット基板３０６を垂直方向に下降させ、第１のパターン層３０８ａとターゲット基板３０６とを接触させ、さらに加重５０ｋｇｆ／ｃｍ2で５分間押し付けてターゲット基板３０６と第１のパターン層３０８ａを接合する。このとき、接合強度は５〜１０ＭＰａである。
ターゲット基板３０６を垂直方向に上昇させると、図２２（Ｂ）に示すように、ターゲット基板３０６上に第１のパターン層３０８ａが転写される。このようにパターン層３０８ａがドナー基板３００からターゲット基板３０６側に転写できるのは、パターン層３０８ａとドナー基板３００間の接着力よりもパターン層３０８ａとターゲット基板３０６間の接着力の方が大きいからである。次に、第１及び第２のパターン層３０８ａ、３０８ｂにＦＡＢを照射するため、平面ステージを移動させる。第１のパターン層３０８ａの裏面（ドナー基板３００に接触していた面）にＦＡＢを照射し、第２のパターン層３０８ｂの表面にＦＡＢを照射する。第１のパターン層３０８ａと第２のパターン層３０８ｂとを接合する。
これら操作を、所望の回数繰り返して行い、転写が終了すると、マイクロ流路デバイスが得られる。
また、ターゲット基板を一旦対向ステージから剥離させ、これの上下を逆にして再び対向ステージに固定し、続いて、同様のパターン層の接合操作を行ってもよい。
また、既存の機械加工により得られた円形や矩形等のパイプを所望の長さに切断し、前記パターン層に接合し、マイクロ流路デバイスを形成してもよい。
【００４６】
前記アシッドペースティング処理方法に好適に用いることができる本発明のマイクロ流路デバイスの一例としては、以下のものが挙げられる。
図２３は、本発明のマイクロ流路デバイスの一例を示す概略斜視図である。
図２３に示すマイクロ流路デバイス１０の外形は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２５０ｍｍの直方体であり、２０ｍｍ×２０ｍｍの面の一方には２つの流路連結部３４ａ及び３４ｂが設けられており、２０ｍｍ×２０ｍｍの面の他方には１つの流路連結部が設けられている（不図示）。
図２３に示すマイクロ流路デバイス１０の内部構造は、２つの流路連結部３４ａ及び３４ｂにつながる２つの流路が、それぞれ２００の流路に交互になるよう分岐し、断面形状が正方形を２０×２０に配列した形状である多相流を形成する構造となっている。
また、図２４〜２９は、それぞれ図２２に示すマイクロ流路デバイスにおけるａ−ａ〜ｆ〜ｆ断面図である。
２つの流路連結部３４ａ及び３４ｂにつながる２つの流路が、それぞれ２つの流路に分岐し計４つの流路（図２４：ａ−ａ断面図）となり、さらに計８つの流路（図２５：ｂ−ｂ断面図）、計１６の流路（図２６：ｃ−ｃ断面図）へと分岐し、更にそれぞれ対をなしている２つの流路が図２７に示すｄ−ｄ断面図の形状を経由し、計４００の流路となっている（図２８：ｅ−ｅ断面図）。用いたマイクロ流路デバイス１０では、層流形成近傍の流路の大きさを４００μｍ×４００μｍの正方形とし、各流路間の間隔（基材部の幅）を５０μｍとした。２０×２０の計４００の流路は１つの流路へと流出し、図２９に示すｆ−ｆ断面図以降の下流部分は、正方形を縦２０個、横２０個の４００個配列した多相流を形成することができる１つの流路である（図２９：ｆ−ｆ断面図）。
【００４７】
また、マイクロ流路デバイス１０には、ヒーター２２が設置されており、温度度制御装置２４により、その温度は調節されている。また、ヒーター２２としては、金属抵抗やポリシリコン等が用いられ、ヒーター２２をマイクロリアクタ内に作りこんでもよい。また、温度制御のために、マイクロリアクタ全体を温度制御された容器中にいれてもよい。
【００４８】
（I型ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料の粗結晶の作製）
３−ジイミノイソインドリン３０部及び三塩化ガリウム９．１部をジメチルスルホキシド２３０部中にて、１６０℃で６時間撹拌しながら反応させ、赤紫色結晶を得た。次いで、ジメチルスルホキシドにより洗浄した後、イオン交換水で洗浄後乾燥して、I型クロロガリウムフタロシアニン顔料の粗結晶２８部を得た。
【００４９】
（アシッドペースティング処理）
２５％アンモニア水６００部、及び、イオン交換水２００部を混合し、溶液Ａを得た。
I型クロロガリウムフタロシアニン顔料粗結晶１０部、及び、濃度９７％の濃硫酸５０部を混合し、溶液の温度５０℃に保持して前記粗結晶を溶解し、溶液Ｂを得た。
【００５０】
図１９に示す処理装置を使用して、得られた溶液Ａ及び溶液Ｂを、ポンプＰ１、Ｐ２を備えたマイクロシリンジ２０ａ、２０ｂにそれぞれセットし、フィルターＦ１、Ｆ２を通して、一定流量でマイクロ流路デバイス１０に送液した。温度制御装置２４で１０℃に設定されたマイクロ流路デバイス１０において顔料のアシッドペースティング処理を行い、再結晶化し析出したI型ヒドロキシガリウムフタロシアニンを含む混合液２８を回収した。なお、流量（送液速度）を、分岐前の流路一本辺り０．０５ｃｃ／ｈｒ程度となるような流量とした。
得られた混合液２８をろ過し、さらにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド及びイオン交換水で洗浄後乾燥して、アシッドペースティング処理物であるI型ヒドロキシガリウムフタロシアニン８部を得た。
得られた顔料は、平均粒径の均一なものがえられることが、ＢＥＴ比表面積のばらつきを測定した結果から分かった。
また、この装置では従来のマイクロリアクタの４００倍の収量を一度に得ることができ、ナンバリングアップによる故障発生箇所の増加も防ぐことができる。
【００５１】
次に、本発明のマイクロ流路デバイスを使用した好ましい他の一実施態様として、粒子の洗浄について説明する。
【００５２】
＜粒子の洗浄＞
（樹脂粒子分散液の作製）
樹脂溶液を以下の配合で調製した。
−油相１の調製−
・ポリエステル樹脂（重量平均分子量：９，０００） １２０部
・酢酸エチル ６０部
上記成分をホモミキサー（エースホモジナイザー、日本精機社製）に投入し、毎分１５，０００回転で２分間撹拌し、均一な溶液とし、油相１を調製した。
−水相１の調製−
・炭酸カルシウム（体積平均粒径：０．０３μｍ） ６０部
・純水 ４０部
上記成分を混合し、ボールミルで４日間撹拌し、水相１を調製した。
−水相２の調製−
・カルボキシメチルセルロース（粘度：５００〜８００パスカル秒） ２部
・純水 ９８部
上記成分を混合し、水相２を調製した。
【００５３】
−樹脂粒子分散液の作製−
以上のように作製した油相１、水相１、及び、水相２を以下の割合で混合・乳化し、樹脂粒子分散液を作製した。
・油相１ ６０部
・水相１ １０部
・水相２ ３０部
【００５４】
（マイクロ流路デバイスを用いた粒子の洗浄）
図３０に示す処理装置を使用して、前記樹脂粒子分散液を純水を用いて固形分濃度を２０ｖｏｌ％に調製した分散液及び洗浄用のイオン交換水を、ポンプＰ１、Ｐ２を備えたマイクロシリンジ２０ａ、２０ｂにそれぞれセットし、一定流量で連結した２つのマイクロ流路デバイス１０に送液した。２つのマイクロ流路デバイス１０は、前記アシッドペースティング処理方法に用いたものと同様のものであり、上流側のマイクロ流路デバイス１０はは２つの流路から多相流を形成する方向、下流側のマイクロ流路デバイス１０は多相流から２つの流路を形成する方向に設置した。また、流路Ｌ３は、多相流をそのまま維持する流路であり、長さは８０ｍｍとした。温度制御装置（不図示）で４０℃に設定されたマイクロ流路デバイス１０において粒子の洗浄を行い、回収洗浄液３０及び回収樹脂粒子分散液３２をそれぞれ分離して回収した。なお、流量（送液速度）を、それぞれ８０ｃｃ／ｈｒとした。また、必要に応じ、マイクロシリンジ２０ａ、２０ｂとマイクロ流路デバイス１０との間に適当なフィルターを設けることも好ましい。
回収樹脂粒子分散液３２より得られた樹脂粒子は、十分洗浄され、また、漏洩、損失も全くなかった。
【００５５】
また、本発明のマイクロ流路デバイスを使用した好ましい他の一実施態様として、３液を混合する顔料合成について説明する。
【００５６】
使用する３液は、前記アシッドペースティング処理における溶液Ａ及び溶液Ｂ、並びに、顔料を析出可能な溶媒であるイオン交換水（溶液Ｃ）を用いた。
前記溶液Ｃは、顔料を析出可能な溶媒であれば制限されないが、アルカリ希釈溶液、酸希釈溶液、水などが挙げられ、特に水が好ましく用いられる。水を用いた場合には、フタロシアニン顔料と含水塩を生成させることができる。また、アルカリとの中和反応よりマイルドな条件に中和反応を抑制することができる。
【００５７】
図３１に示す処理装置を使用して、得られた溶液Ａ、溶液Ｂ及び溶液Ｃを、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３を備えたマイクロシリンジ２０ａ、２０ｂ、２０ｃにそれぞれセットし、フィルターＦ１、Ｆ２、Ｆ３を通して、一定流量でマイクロ流路デバイス１０に送液した。温度制御装置２４で１０℃に設定されたマイクロ流路デバイス１０において顔料のアシッドペースティング処理を行い、再結晶化し析出したI型ヒドロキシガリウムフタロシアニンを含む混合液２８を回収した。なお、流量（送液速度）を、分岐前の流路一本辺り０．０５ｃｃ／ｈｒ程度となるような流量とした。
得られた混合液２８をろ過し、さらにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド及びイオン交換水で洗浄後乾燥して、アシッドペースティング処理物であるI型ヒドロキシガリウムフタロシアニンを得た。
得られた顔料は、平均粒径の均一なものがえられることが、ＢＥＴ比表面積のばらつきを測定した結果から分かった。
【００５８】
なお、３液を混合する顔料合成に使用したマイクロ流路デバイス１０は、３つの流路がそれぞれ６４の流路に分岐し、図３２に示す正六角形（一辺が３００μｍ）が縦横に１９２個配列された多相流を形成することができるマイクロ流路デバイスであり、マイクロ流路デバイス１０の外形は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１００ｍｍの直方体である。また、使用したマイクロ流路デバイス１０は、前述と同様な方法にて作製した。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
【図２】本発明のマイクロ流路デバイスの一例を多相流が形成された部分で切断した断面概略図である。
【図３】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
【図４】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図５】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図６】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図７】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図８】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図９】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１０】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１１】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１２】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１３】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１４】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１５】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１６】本発明のマイクロ流路デバイスの一例における多相流形成構造を示す拡大概略図である。
【図１７】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する流速調整層を有する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
【図１８】流速調整層のない多相流を形成した本発明のマイクロ流路デバイスの一例と、流速調整層を有する多相流を形成した本発明のマイクロ流路デバイスの一例とを比較した模式図である。
【図１９】本発明のマイクロ流路デバイスを用いたアシッドペースティング処理方法に好適に使用することができる処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２０】Ａｕ表面コートＮｉ電鋳法によるパターン層のドナー基板上への製造工程の一例を示す断面図及び断面拡大図である。
【図２１】パターン層を有するドナー基板の一例を示す概略図である。
【図２２】パターン層の接合工程（転写工程）を示す模式図である。
【図２３】本発明のマイクロ流路デバイスの一例を示す概略斜視図である。
【図２４】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるａ−ａ断面図である。
【図２５】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｂ−ｂ断面図である。
【図２６】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｃ−ｃ断面図である。
【図２７】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｄ−ｄ断面図である。
【図２８】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｅ−ｅ断面図である。
【図２９】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｆ−ｆ断面図である。
【図３０】本発明のマイクロ流路デバイスを用いた微粒子洗浄方法に好適に使用することができる洗浄装置の一例を示す概略構成図である。
【図３１】本発明のマイクロ流路デバイスを用いたアシッドペースティング処理方法に好適に使用することができる処理装置の他の一例を示す概略構成図である。
【図３２】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０・・・マイクロ流路デバイス
１２・・・多角形配列形状部分
１４・・・内壁
１６・・・基材部
１８・・・流速調整層
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ・・・マイクロシリンジ
２２・・・ヒーター
２４・・・温度制御装置
２６・・・容器
２８・・・混合液
３０・・・回収洗浄液
３２・・・回収樹脂粒子分散液
３４ａ，３４ｂ・・・流路連結部
１００・・・ステンレス基板
１０２・・・レジスト
１０４・・・Ａｕメッキ
１０６・・・Ｎｉメッキ
２００・・・ドナー基板
２０２・・・アライメントマーク
２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅ・・・パターン層
３００・・・ドナー基板
３０２・・・ステージ
３０４・・・対向ステージ
３０６・・・ターゲット基板
３０８ａ・・・第１パターン層
３０８ｂ・・・第２パターン層
３０８ｃ・・・第３パターン層
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・送液ポンプ
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・フィルター
Ｌ１・・・流路１
Ｌ２・・・流路２
Ｌ３・・・流路３
Ｌ４・・・流路４
Ｌ５・・・流路５
Ａ・・・流体Ａ
Ｂ・・・流体Ｂ
Ｃ・・・流体Ｃ
Ｄ・・・流体Ｄ
Ｅ・・・流体Ｅ
Ｆ・・・流体Ｆ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に「微細加工を利用して作られ、等価直径が５００μｍ以下の微小な流路で反応を行う装置」と定義されているマイクロリアクタに代表される微小な素子や装置は、例えば、物質の分析、合成、抽出、分離を行う技術に応用した場合、少量多品種、高効率、低環境負荷などの多くの利点が得られるため、近年、様々な分野への応用が期待されている。
マイクロリアクタは流路が狭いため、一般に側壁の影響を受けやすく、流速の低下が起こりやすい。また、反応物の製造量を稼ぐ方法としては、反応装置の数を増やす、ナンバリングアップがあるが、ナンバリングアップでは故障の生じやすい細い流路の本数自身が増えるため、リアクターの故障が起こる確率が増加してしまう。
一方、細い流路での故障を防ぐために、反応生成物の流壁への付着を防止する方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４４８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、効率よく異なる２以上の流体を接触させる反応界面を効率よく形成することができるマイクロ流路デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の上記課題は、手段＜１＞によって解決された。好ましい実施態様である＜２＞〜＜６＞と共に以下に示す。
＜１＞ 異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路を有し、前記多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有することを特徴とするマイクロ流路デバイス、
＜２＞ 前記多角形が三角形、四角形、又は六角形である上記＜１＞に記載のマイクロ流路デバイス、
＜３＞ 前記多角形が三角形であり、３種類又は６種類の流体を接触させる上記＜２＞に記載のマイクロ流路デバイス、
＜４＞ 前記多角形が四角形であり、２種類又は４種類の流体を接触させる上記＜２＞に記載のマイクロ流路デバイス、
＜５＞ 前記多角形が六角形であり、３種類の流体を接触させる上記＜２＞に記載のマイクロ流路デバイス、
＜６＞ フラクタル構造により異なる２以上の流体を分岐する流路分岐構造を有する上記＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイス、
＜７＞ 多相流と微小流路の内壁との間に少なくとも流速調整層を有する上記＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイス。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、異なる２以上の流体を接触させる界面を効率よく形成することができるマイクロ流路デバイスを提供することができた。また、反応部を１本の円筒形状にすることで故障発生箇所を、流路の分岐・合流部分に集約する事で、故障しにくいナンバリングアップの手法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面等を参照し、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
（マイクロ流路デバイス）
本発明のマイクロ流路デバイスは、異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路を有し、前記多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有することを特徴とする。
本発明において、「多相流」とは、異なる２以上の流体が層流状態でありかつ互いに隣接している流れのことであり、「多層流」とも言う。また、多相流における流体は、流すことが可能であるものであれば特に制限はなく、例えば、異なる２以上の流体のその全てが液体であってもよく、一部の流体が気体であってもよく、液体中に気体や固体を含むものであってもよい。
前記多相流の断面形状とは、微小流路（「マイクロ流路」ともいう。）の流れ方向に対し垂直な面での断面形状である。また、前記多相流の断面形状は、多相流が形成された直後の断面形状であり、その後、異なる２以上の流体の混合や反応等により多相流を形成しなくなってもよいことは言うまでもない。
従来のマイクロ流路デバイスにより形成される多相流の断面形状としては、例えば、図１に示すような正四角形２つが１辺にて接する形状や、特開２００４−３４４８７７号公報に記載の同心円等の形状が知られている。
一方、本発明のマイクロ流路デバイスは、形成する多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有するため、効率よく異なる流体を接触させることができ、また、流体同士が接触するより多くの界面を、側壁の影響を受けない多相流内部に形成することができるため好ましい。
【０００９】
本発明における「複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状」とは、複数の多角形が２次元的に配列しており、前記多角形同士が一辺において隣接した形状を示し、具体的には、後出詳述する図２〜図１０に示すような形状である。
なお、「複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状」を、以下単に「多角形配列形状」ともいう。
【００１０】
前記多角形配列形状における多角形は、三角形以上の多角形であればよく、混合する流体の種類の数や混合比等に応じて所望の多角形を選択すればよいが、構造の簡潔さや製造上の効率の観点から三角形、四角形又は六角形であることが好ましい。
また、前記断面形状における多角形は、多くの多角形を用いた多角形配列形状の形成が容易な点から、正多角形であることが好ましく、正三角形、正四角形又は正六角形であることがより好ましく、全ての多角形が正三角形、正四角形又は正六角形であることが特に好ましい。特に、混合する流体が２種類であるならば前記断面形状における多角形は四角形であることが望ましく、混合する流体が３種類であるならば前記断面形状における多角形は六角形であることが望ましい。
また、一つの多角形配列形状は、複数の形状の多角形により構成されていてもよく、単一の形状の多角形で構成されていてもよい。
前記断面形状における多角形の一辺の長さは、一つの多角形において全て同じであっても、異なっていてもよく、複数の多角形間において同じであっても、異なっていてもよい。さらに、２つの多角形の隣接した２辺の長さは同じであっても、異なっていてもよい。
【００１１】
前記多角形配列形状が配列している多角形の数は、３個以上であることが好ましく、４個以上であることがより好ましく、１０〜１，０００個であることが更に好ましい。上記範囲であると、本発明の効果を十分に発揮できる。
また、前記多角形配列形状中に１つの多角形の外周全てが他の多角形により囲まれている形状を有すると、異種の流体が接触する界面を効率的に増加させることができるため好ましい。
また、前記多角形配列形状は、省スペースや異種の流体が接触する界面の増加等の観点から、多角形配列形状の外周の長さが最短となるように複数の多角形を配列した形状であることが好ましい。
【００１２】
前記多角形配列形状として具体的には、図２〜図１０に示すような形状が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図２は、本発明のマイクロ流路デバイスの一例を多相流が形成された部分で切断した断面概略図である。
図３〜図１０はそれぞれ、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図２に示すマイクロ流路デバイス１０は、断面形状が多角形配列形状１２にある多相流がマイクロ流路の内壁１４に接して形成されており、また、マイクロ流路は基材部１６により形成されている。
また、図２に示すマイクロ流路デバイス１０における多角形配列形状１２は、断面形状が四角形を縦横に１０×１０個配列した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合を示すものである。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスであると、２つの異なる流体は均一に界面を形成することができる。
また、図３に示す多相流の断面形状は、四角形を縦横に５×５個配列した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合の一例を示すものであり、流体Ａの流れる四角形は１３個、流体Ｂの流れる四角形は１２個である。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスのように、種類の異なる２以上の流体が、均等な割合で流れるものでなくともよく、流体の種類や混合比等に応じ、適宜選択すればよい。
前記多角形配列形状の多角形が、四角形、特に正四角形（正方形）である場合、種類の異なる２つの流体、又は、種類の異なる４つの流体を用いることが好ましい。上記条件であると、種類の異なる各流体が均一に界面を形成することが容易であるため好ましい。
【００１３】
図４に示す多相流の断面形状は、六角形を縦横に１７個配列した形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。
前記多角形配列形状の多角形が、六角形、特に正六角形である場合、種類の異なる３つの流体を用いることが好ましい。上記条件であると、接触する３つの六角形により３つの流体が均等に接触する点を容易に形成することができるため好ましい。
【００１４】
図５に示す多相流の断面形状は、三角形を縦横に１６個配列した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合の一例を示すものである。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスであると、２つの異なる流体は均一に界面を形成することができる。
図６に示す多相流の断面形状は、三角形を縦横に２４個配列した形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスであると、接触する６つの三角形により３つの流体が均等に接触する点を容易に形成することができるため好ましい。
図７に示す多相流の断面形状は、三角形を縦横に６個配列した形状であり、６つの異なる流体Ａ〜Ｆを流した場合の一例を示すものである。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスであると、接触する６つの三角形により６つの流体が均等に接触する点を容易に形成することができるため好ましい。
前記多角形配列形状の多角形が、三角形、特に正三角形である場合、種類の異なる２つの流体、種類の異なる３つの流体、又は、種類の異なる６つの流体を用いることが好ましい。上記条件であると、種類の異なる各流体が均一に界面を形成することが容易であるため好ましい。
【００１５】
図８に示す多相流の断面形状は、十字型の十二角形を縦横に９個配列し、４つの十二角形で囲まれた四角形を４個有する形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。
図９に示す多相流の断面形状は、八角形を縦横に１３個配列し、３つ又は４つの八角形が少なくとも隣接した四角形を１２個有する形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。
図１０に示す多相流の断面形状は、八角形を縦横に１６個配列し、４つの八角形で囲まれた四角形を９個有する形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものである。
このように、本発明における多相流の断面形状は、２種以上の多角形を２次元状に配列した形状であってもよい。
【００１６】
本発明における「多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状」とは、円若しくは楕円形の内部の多角形における全ての頂点が前記円若しくは楕円形に接している形状、又は、多角形の全ての辺に円若しくは楕円形が接している形状を示す。
なお、「多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状」を、以下単に「円内外接形状」ともいう。
【００１７】
前記円内外接形状として具体的には、図１１及び図１２に示すような形状が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図１１及び図１２はそれぞれ、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図１１に示す多相流の断面形状は、楕円形に四角形が内接した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合の一例を示すものである。また、多相流の断面形状が図１１に示すような形状であると、内接四角形の各辺と円弧に囲まれた４つの部分に、それぞれ異なる４つの流体を流すことや、内接四角形の対向する二辺と円弧に囲まれた２つの部分の２組にそれぞれ異なる２つの流体を流すことも可能である。
図１２に示す多相流の断面形状は、楕円形に四角形が外接した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合の一例を示すものである。また、多相流の断面形状が図１２に示すような形状であると、外接四角形の各辺と円弧に囲まれた４つの部分に、それぞれ異なる４つの流体を流すことや、前記４つの部分のうち、一つの対角線上に存在する２つの部分の２組にそれぞれ異なる２つの流体を流すことも可能である。
前記円内外接形状における多角形は、三角形以上の多角形であればよく、混合する流体の種類の数や混合比等に応じて所望の多角形を選択すればよいが、構造の簡潔さや製造上の効率の観点から三角形、四角形又は六角形であることが好ましい。
【００１８】
本発明における「複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状」とは、複数の円及び／若しくは楕円が２次元的に配列しており、前記円及び／若しくは楕円同士が円弧において隣接した形状を示し、具体的には、後出詳述する図１３又は図１４に示すような形状である。
なお、「複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状」を、以下単に「円配列形状」ともいう。
【００１９】
前記円配列形状として具体的には、図１３又は図１４に示すような形状が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図１３及び図１４はそれぞれ、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図１３に示す多相流の断面形状は、１７個の円が縦横に隣接するように配列した形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを流した場合の一例を示すものであり、流体Ａの流れる円は５個、流体Ｂの流れる円は７個、流体Ｃの流れる円は５個である。また、３つの円に囲まれる部分は基材部である。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスのように、種類の異なる３以上の流体が同時に接することなく、２種が接する界面により、均等に混合等を行うことができる。
図１４に示す多相流の断面形状は、１７個の円が縦横に隣接するように配列し、３つの円に囲まれた２０個の部分を有する形状であり、４つの異なる流体Ａ〜Ｄを流した場合の一例を示すものであり、流体Ａの流れる円は５個、流体Ｂの流れる円は７個、流体Ｃの流れる円は５個、流体Ｄの流れる３つの円弧よりなる部分は２０個である。このような多相流断面を形成するマイクロ流路デバイスのように、多くの界面を形成でき、かつ均等に混合等を行うことができる。
図１３及び図１４に示すように、複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状により生じる複数の円弧により囲まれる部分は、所望の用途に応じ、基材部としても、流路の一部としてもよい。
【００２０】
また、図１５に示すような、円及び／又は楕円と複数の種類の多角形とを互いに接触するように配列して使用した断面形状であってもよい。
図１５は、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図１５に示す多相流の断面形状は、９個の六角形、６個の長方形、及び、４個の楕円を配列した形状であり、楕円それぞれが４個の六角形及び２個の長方形によって形成された六角形に内接した形状であり、３つの異なる流体Ａ〜Ｃを六角形、長方形及び楕円にそれぞれ流した場合の一例を示すものである。また、図１５に示すような多相流の断面形状は、多角形配列形状、及び、円内外接形状の両方を満たす形状である。
【００２１】
また、本発明のマイクロ流路デバイスは、多相流の断面形状中の一部分が（１）多角形配列形状、（２）円内外接形状、又は、（３）円配列形状であればよく、例えば、多相流の断面形状の中心部分のみが多角形配列形状である態様や、多相流全体の断面形状が多角形配列形状である態様、多相流の断面形状の中心部分のみが円内外接形状である態様、多相流全体の断面形状が円内外接形状である態様、多相流の断面形状の中心部分のみが円配列形状である態様や、多相流全体の断面形状が円配列形状である態様であってもよい。また、円又は楕円に内外接する多角形が、前記多角形配列形状であってもよく、前記円配列形状がさらに円、楕円又は多角形に内外接していてもよいことは言うまでもない。
【００２２】
本発明のマイクロ流路デバイスが有する多相流を形成する構造（以下、「多相流形成構造」ともいう。）の一例としては、図１６に示す構造が挙げられる。
図１６は、本発明のマイクロ流路デバイスの一例における多相流形成構造を示す拡大概略図である。
図１６に示すマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状は、四角形を縦横に２×２個配列した形状であり、２つの異なる流体Ａ及びＢを流した場合を示すものである。
図１６における右側の図は、多相流形成構造部分の模式断面図であり、流体Ａ及びＢの流路を示す実線は紙面手前、波線は紙面奥を示す。
図１６における左側の６図は、前記右側の図におけるａ−ａ〜ｆ−ｆでの流れ方向に垂直な面での各断面図を示す。
【００２３】
図１６におけるａ−ａ断面図では、マイクロ流路基材部１６により隔てられた２つの流路に流体Ａ及び流体Ｂが流れている。以下、流体Ａが流れる流路を流路Ａともいい、流体Ｂが流れる流路を流路Ｂともいう。
ａ−ａ断面図とｂ−ｂ断面図との間において、流路Ａ及び流路Ｂの流路径が狭められ、断面が四角形の形状となり、流路Ｂはマイクロ流路デバイスの内部に、流路Ａは流路Ｂよりも外側に移動し、図１６におけるｂ−ｂ断面図となる。
ｂ−ｂ断面図とｃ−ｃ断面図との間において、流路Ａは四角形の形状から、四角形型のドーナツ形状になり、流路Ｂはその内部に矩形状となり、図１６におけるｃ−ｃ断面図となる。
ｃ−ｃ断面図とｄ−ｄ断面図との間において、流路Ａ及び流路Ｂはそれぞれ２つの流路（流路Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２）に分岐し、マイクロ流路デバイスの外形における四角形の対角線が通る２つの四角形の流路（流路Ａ１及びＡ２）と他方の対角線が通る２つの四角形の流路（流路Ｂ１及びＢ２）を形成し、図１６におけるｄ−ｄ断面図となる。
ｄ−ｄ断面図とｅ−ｅ断面図との間において、流路Ａ１及びＡ２はマイクロ流路デバイスの内部に、流路Ｂ１及びＢ２はマイクロ流路デバイスの外部に移動し、また、各流路間のマイクロ流路基材の厚さが均等に調整され、図１６におけるｅ−ｅ断面図となる。
ｅ−ｅ断面図とｆ−ｆ断面図との間において、流路Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２の間における基材部１６の厚さが薄くなり、多相流が形成可能な厚さ以下となる部分で各流路間の基材部１６を無くし、図１６におけるｆ−ｆ断面図に示すような断面形状が四角形を縦横に２×２個配列した形状の多相流が形成される。このように、微小流路中の多相流の断面形状は、多相流形成構造部分における最下流側の形状（流体の出口側の形状、図１６におけるｆ−ｆ断面）と同一となる。
【００２４】
前述した多相流が形成可能な厚さ、すなわち、多相流形成直前における各マイクロ流路を隔てる基材の厚さとしては、１０〜１，０００μｍであることが好ましく、構造上、必要最低限の強度が保てれば、なるべく薄いことが好ましい。上記範囲であると、マイクロ流路デバイスにおける多相流形成構造である部分が十分な強度を有し、また、多相流形成時に流れの乱れなどが起こらないため好ましい。
【００２５】
本発明のマイクロ流路デバイスは、流路分岐部を有することも好ましい。
前記流路分岐部とは、１以上のマイクロ流路を分岐し流路数を増加させる部位であり、前述した図１６に示すように、マイクロ流路デバイス中に多相流形成構造の一部分として流路分岐構造が設けられていてもよい。前記流路分岐構造の一例としては、図１６におけるａ−ａ断面図〜ｄ−ｄ断面図に相当する部分が挙げられる。
前記流路分岐構造は、その少なくとも一部がフラクタル構造であることが好ましい。
フラクタル構造とは、自己相似な幾何構造が繰り返される構造をいう。例えば、１つの流路Ａを２つの流路Ａ１及びＡ２に分岐し、２つの流路それぞれをさらに２つの流路に分岐した、すなわち、流路Ａ１を２つの流路Ａ１１及びＡ１２に分岐し、流路Ａ２を２つの流路Ａ２１及びＡ２２に分岐した場合に、流路Ａを流路Ａ１及びＡ２に分岐した構造と、流路Ａ１を流路Ａ１１及びＡ１２に分岐した構造と、流路Ａ２を流路Ａ２１及びＡ２２に分岐した構造とが相似の構造であると、フラクタル構造であると言える。
【００２６】
本発明のマイクロ流路デバイスにおける多相流は、断面形状が前記多角形配列形状や前記楕円内外接形状である多相流とマイクロ流路の内壁との間に流速調整層を有することが好ましい。
図１７は、本発明のマイクロ流路デバイスが形成する流速調整層を有する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
図１８は、流速調整層のない多相流を形成した本発明のマイクロ流路デバイスの一例と、流速調整層を有する多相流を形成した本発明のマイクロ流路デバイスの一例とを比較した模式図である。
図１８中、右側にはそれぞれのマイクロ流路における流速及び流路座標をそれぞれ縦軸及び横軸にとり、模式的にグラフ化したものである。
一般にマイクロ流路においては、内壁の影響を受け、内壁近傍の流速が低下してしまう。図１７及び図１８に示すように、この内壁近傍における流速の低下を、流速調整層１８を形成することにより緩和し、所望の反応や混合等を行う多角形配列形状１２や前記楕円内外接形状である多相流部分の流速の低下を防ぐことができるため好ましい。
【００２７】
流速調整層の断面形状については、特に制限はなく、所望の形状であればよい。
流速調整層の厚さとしては、多角形配列形状１２や前記円内外接形状、前記円配列形状である多相流部分の流路の幅と同等もしくはそれ以上であることが好適であり、マイクロ流路内壁から２０〜５００μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることがより好ましい。この範囲内において、流速調整層の厚さを大きくすることで、マイクロ流路の内壁による流速の低下をより抑制することができる。
【００２８】
流速調整層に流す流体としては、使用する他の流体と反応しない流体であれば特に制限はなく、使用する他の流体と同じ程度の粘度が望ましい。例えば、水系の反応であればイオン交換水やエタノールが、生体系の反応であれば生理食塩水等が好ましく例示できる。
【００２９】
本発明のマイクロ流路デバイスに流すことができる流体は、完全な液体でなくともよく、使用用途に応じ、固体や気体を含むものであってもよく、その組成や濃度等も必要に応じ選択することができる。
【００３０】
本発明のマイクロ流路デバイスの材質としては、金属、セラミック、ガラス、シリコーン、樹脂などの材料が例示でき、金属又は樹脂が好ましく挙げられ、金属ニッケルの表面に金メッキを施した部材が特に好ましく挙げられる。
前記樹脂としては、耐衝撃性、耐熱性、耐薬品性、透明性などが、行う反応や単位操作に適した樹脂が好ましく、具体的には、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル樹脂、スチレン・アクリル共重合体、ポリシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体等が好ましく例示できるが、より好ましくは、ポリメチルメタクリレート樹脂などのポリアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂である。また、前記樹脂としては、ガラス転移点を有する樹脂であることが好ましく、前記樹脂のガラス転移点は、９０〜１５０℃の範囲であることが好ましく、１００〜１４０℃の範囲であることがより好ましい。
【００３１】
本発明のマイクロ流路デバイスにおけるマイクロ流路は、その一部において少なくともマイクロスケールの流路であればよい。すなわち、本発明のマイクロ流路デバイスにおいて最も流路の幅（流路径）が狭い部分の幅が、５，０００μｍ以下であり、好ましくは１０〜１，０００μｍの範囲であり、より好ましくは３０〜５００μｍの範囲である。また、流路の深さは、１０〜５００μｍの範囲であることが好ましい。
本発明のマイクロ流路デバイスにおいて、断面形状が（１）多角形配列形状、（２）円内外接形状、又は、（３）円配列形状を少なくとも一部に有する多相流が流れる部分のマイクロ流路の流路径としては、２０〜５００μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることがより好ましい。
さらに、流路の長さは、形成される流路の形状にもより、また、可能であれば短いほど好ましいが、実用的な範囲では１００〜１，０００μｍの範囲であることが好ましい。
また、マイクロ流路の形状については特に制限はなく、例えば、流れ方向に対し垂直な方向での断面形状が円形、楕円形、多角形など所望の形状とすることができる。
【００３２】
マイクロ流路デバイスの大きさは、使用目的に応じ適宜設定することができるが、１〜１００ｃｍ2の範囲が好ましく、１０〜４０ｃｍ2の範囲がより好ましい。またマイクロ流路デバイスの厚さは、２〜３０ｍｍの範囲が好ましく、３〜１５ｍｍの範囲がより好ましい。
【００３３】
本発明のマイクロ流路デバイスは、その用途に応じて、上述した異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路以外にも、他の微小流路や、反応、混合、分離、精製、分析、洗浄等の機能を有する部位を有していてもよい。
また、本発明のマイクロ流路デバイスには、必要に応じて、例えば、マイクロ流路デバイスに流体を送液するための送液口や、マイクロ流路デバイスから流体を回収するための回収口などを設けてもよい。
【００３４】
また、本発明のマイクロ流路デバイスは、その用途に応じて、複数を組み合わせたり、反応、混合、分離、精製、分析、洗浄等の機能を有する装置や、送液装置、回収装置、他のマイクロ流路デバイス等を組み合わせ、マイクロ化学システムを好適に構築することができる。
【００３５】
本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法は、特に制限されないが、特開平１０−３０５４８８号公報や特開２０００−２３８０００号公報、特開２００４−２２３６３７号公報等に記載の方法が好ましく挙げられる。具体的には、基板上に所定の２次元パターンを有する複数の薄膜を形成する第１の工程と、前記複数の薄膜を前記基板上から剥離し、ステージ上に前記複数の薄膜を積層して接合させて微小構造体を形成する第２の工程を含むことを特徴とする本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法や、所定の２次元パターンを有する複数の薄膜が形成されたパターン基板と前記パターン基板に対向配置される対向基板との位置決め・圧接・離間を繰り返して前記対向基板上に前記複数の薄膜を積層して接合された微小構造体を製造する微小構造体の製造方法において、前記位置決めは、前記パターン基板と前記対向基板との相対的位置を検出し、前記相対的位置に基づいて行うことを特徴とする本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法等が好ましく例示できる。
【００３６】
以下、本発明のマイクロ流路デバイスを使用した好ましい一実施態様として、顔料合成について説明する。なお、以下に記載の「部」は「重量部」を意味する。
【００３７】
＜顔料合成（アシッドペースティング）＞
図１９は、本発明のマイクロ流路デバイスを用いたアシッドペースティング処理方法に好適に使用することができる処理装置の一例を示す概略構成図である。
【００３８】
図１９に示したアシッドペースティング処理装置は、水又はアルカリ性溶液を含む流体Ａ（第１の流体）を通す第１の流路Ｌ１と、電荷発生材料用顔料及びその顔料を溶解する酸を含む流体Ｂ（第２の流体）を通す流路Ｌ２と、流路Ｌ１、Ｌ２それぞれの終端部に連結されており、流体Ａと流体Ｂとを合流させて層流を生じさせるマイクロ流路デバイス１０と、流路Ｌ３と、を備える。流路Ｌ１の上流側端部には流体Ａが収容されたマイクロシリンジ２０ａが、流路Ｌ２の上流側端部には流体Ｂが収容されたマイクロシリンジ２０ｂがそれぞれ連結されている。
流体Ａは、前述の通り水又はアルカリ性溶液を含む溶液であり、好ましくは濃アルカリ性溶液を含む溶液である。流体Ａ中に含まれる水としては、イオン交換水、純水、又は蒸留水等の精製した水が好ましい。また、アルカリ性溶液としては、アンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等が挙げられ、これらの中でもアンモニア水が好ましい。
第１の流体Ａには、有機溶剤を混合することもできる。有機溶剤を混合することによって、結晶型の制御や顔料の品質のコントロールがより容易となる。有機溶剤としては、公知のものが使用できる。
【００３９】
また、第２の流体Ｂは電荷発生材料用顔料及び該顔料を溶解する酸を含む。
電荷発生材料用顔料としては、多環キノン顔料、ぺリレン系顔料、アゾ系顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、フタロシアニン顔料等の公知の有機系顔料が挙げられる。
フタロシアニン顔料としては、特に限定されないが、例えば、無金属フタロシアニン顔料、チタニルフタロシアニン顔料、銅フタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料、バナジルフタロシアニン顔料、クロロインジウムフタロシアニン顔料、ジクロロスズフタロシアニン顔料が挙げられる。
上記顔料の中でもフタロシアニン顔料は、レーザー・プリンターやフルカラー複写機等のデジタル記録用感光体の電荷発生材料として、感光波長領域が半導体レーザーの近赤外領域まで長波長化したものが既に実用化されている。
フタロシアニン顔料としては、特に限定されないが、例えば、無金属フタロシアニン顔料、チタニルフタロシアニン顔料、銅フタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料、バナジルフタロシアニン顔料、クロロインジウムフタロシアニン顔料、ジクロロスズフタロシアニン顔料が挙げられる。
上記フタロシアニン顔料のうち、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料（粗結晶）は、例えば、ｏ−フタロジニトリル又は１，３−ジイミノイソインドリンと、三塩化ガリウムとを所定の溶媒中で反応させる方法（I型クロロガリウムフタロシアニン法）；ｏ−フタロジニトリル、アルコキシガリウム及びエチレングリコールを所定の溶媒中で加熱し反応させてフタロシアニン二量体（フタロシアニン・ダイマー）を合成する方法（フタロシアニン・ダイマー法）により製造することができる。
【００４０】
上記の反応における溶媒としては、α−クロロナフタレン、β−クロロナフタレン、α−メチルナフタレン、メトキシナフタレン、ジメチルアミノエタノール、ジフェニルエタン、エチレングリコール、ジアルキルエーテル、キノリン、スルホラン、ジクロロベンゼン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホアミド等の不活性且つ高沸点の溶媒を用いることが好ましい。
また、酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、トリフルオロ酢酸等の公知の酸が挙げられるが、これらの中では、顔料を容易に溶解させることができる点で、硫酸が好ましく、９５ｗｔ％以上の濃硫酸がより好ましい。
【００４１】
第２の流体Ｂに含まれる顔料と酸との混合割合は、顔料１重量部に対して１０〜１，０００重量部が好ましく、１５〜１００重量部がより好ましい。顔料と酸との混合割合が上記範囲であると、顔料の溶解が充分であり、再結晶が容易である。また、顔料を酸に溶解する際の温度としては、１００℃以下が好ましく、１０〜８０℃がより好ましい。また、第２の流体Ｂの液粘度は、２５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００４２】
アシッドペースティング処理装置に好適に用いることができる図１９に示した本発明のマイクロ流路デバイス１０を形成するためには、特開２００４−２２３６３７号公報に記載の技術を使うことが好ましい。この技術で必要な断面パターン（ドナー基板）作製方法としては、例えば、Ｘ線を用いたＬＩＧＡ技術を用いる方法、フォトリソグラフィー法によりレジスト部を構造体として使用する方法、レジスト開口部をエッチング処理する方法、マイクロ放電加工法、レーザー加工法、ダイアモンドのような硬い材料で作られたマイクロ工具を用いる機械的マイクロ切削加工法がある。これらの技術は単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
本発明のマイクロ流路デバイスの製造に使用するドナー基板の作製方法としては、図２０に示すＡｕ表面コートＮｉ電鋳法による方法が好適に例示できる。
図２０は、Ａｕ表面コートＮｉ電鋳法によるパターン層のドナー基板上への製造工程の一例を示す断面図及び断面拡大図である。
まず、図２０（Ａ）に示すようにステンレス基板を準備し、洗浄する。次に、図２０（Ｂ）に示すようにステンレス基板上に３０μｍのネガフィルムレジストを形成する。図２０（Ｃ）に示すように前記レジストに対し、露光、現像を行い、ステンレス基板上に所望のパターン層形状の反転パターンを形成し、図２０（Ｄ）に示すようにステンレスが露出している部分に２μｍだけＡｕメッキを成長させ、さらに図２０（Ｅ）に示すように２２μｍのＮｉメッキをＡｕメッキ上に成長させる。続いて、図２０（Ｆ）に示すように前記レジストを表面から２９μｍアッシングにより除去し、図２０（Ｇ）に示すようにＮｉ及びＡｕメッキ表面に１μｍだけさらにＡｕメッキを成長させる。最後に図２０（Ｈ）に示すように残りのレジストを除去し、合計２５μｍの膜厚で、表面にはＡｕメッキがコートされているＮｉ電鋳膜（パターン層）が得られる。なお、図２０（Ｉ）は、図２０（Ｈ）におけるＮｉ電鋳膜の部分を拡大した図である。また、レジストを完全に除去せず、図２０（Ｇ）の状態で用いてもよい。
このような図２０に示す方法であると、Ｎｉパターンの全面にＡｕがコートされ、耐食性に優れた構造体を安価に得ることができるため好ましい。
【００４４】
前記の方法により例えば、図２１に示すようなドナー基板を作製することができる。
図２１は、パターン層を有するドナー基板の一例を示す概略図である。
図２１に示すドナー基板２００には、第１のパターン層２０４ａ〜第５のパターン層２０４ｅが形成され、接合の際に位置あわせに使用するアライメントマーク２０２が設けられている。
【００４５】
次に、ドナー基板、ターゲット基板及びステージ全体を真空槽中に設け、真空槽を１０-5Ｐａの真空にする。Ａｒ中性ビームからなるＦＡＢ（Fast Atom Bombardment）をＦＡＢ源からドナー基板及びターゲット基板に照射し、表面を清浄化して活性化する。
図２２は、パターン層の接合工程（転写工程）を示す模式図である。
図２２の（Ａ）に示すように、ターゲット基板３０６と第１のパターン層３０８ａとを位置合わせしながら、ターゲット基板３０６を垂直方向に下降させ、第１のパターン層３０８ａとターゲット基板３０６とを接触させ、さらに加重５０ｋｇｆ／ｃｍ2で５分間押し付けてターゲット基板３０６と第１のパターン層３０８ａを接合する。このとき、接合強度は５〜１０ＭＰａである。
ターゲット基板３０６を垂直方向に上昇させると、図２２（Ｂ）に示すように、ターゲット基板３０６上に第１のパターン層３０８ａが転写される。このようにパターン層３０８ａがドナー基板３００からターゲット基板３０６側に転写できるのは、パターン層３０８ａとドナー基板３００間の接着力よりもパターン層３０８ａとターゲット基板３０６間の接着力の方が大きいからである。次に、第１及び第２のパターン層３０８ａ、３０８ｂにＦＡＢを照射するため、平面ステージを移動させる。第１のパターン層３０８ａの裏面（ドナー基板３００に接触していた面）にＦＡＢを照射し、第２のパターン層３０８ｂの表面にＦＡＢを照射する。第１のパターン層３０８ａと第２のパターン層３０８ｂとを接合する。
これら操作を、所望の回数繰り返して行い、転写が終了すると、マイクロ流路デバイスが得られる。
また、ターゲット基板を一旦対向ステージから剥離させ、これの上下を逆にして再び対向ステージに固定し、続いて、同様のパターン層の接合操作を行ってもよい。
また、既存の機械加工により得られた円形や矩形等のパイプを所望の長さに切断し、前記パターン層に接合し、マイクロ流路デバイスを形成してもよい。
【００４６】
前記アシッドペースティング処理方法に好適に用いることができる本発明のマイクロ流路デバイスの一例としては、以下のものが挙げられる。
図２３は、本発明のマイクロ流路デバイスの一例を示す概略斜視図である。
図２３に示すマイクロ流路デバイス１０の外形は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２５０ｍｍの直方体であり、２０ｍｍ×２０ｍｍの面の一方には２つの流路連結部３４ａ及び３４ｂが設けられており、２０ｍｍ×２０ｍｍの面の他方には１つの流路連結部が設けられている（不図示）。
図２３に示すマイクロ流路デバイス１０の内部構造は、２つの流路連結部３４ａ及び３４ｂにつながる２つの流路が、それぞれ２００の流路に交互になるよう分岐し、断面形状が正方形を２０×２０に配列した形状である多相流を形成する構造となっている。
また、図２４〜２９は、それぞれ図２２に示すマイクロ流路デバイスにおけるａ−ａ〜ｆ〜ｆ断面図である。
２つの流路連結部３４ａ及び３４ｂにつながる２つの流路が、それぞれ２つの流路に分岐し計４つの流路（図２４：ａ−ａ断面図）となり、さらに計８つの流路（図２５：ｂ−ｂ断面図）、計１６の流路（図２６：ｃ−ｃ断面図）へと分岐し、更にそれぞれ対をなしている２つの流路が図２７に示すｄ−ｄ断面図の形状を経由し、計４００の流路となっている（図２８：ｅ−ｅ断面図）。用いたマイクロ流路デバイス１０では、層流形成近傍の流路の大きさを４００μｍ×４００μｍの正方形とし、各流路間の間隔（基材部の幅）を５０μｍとした。２０×２０の計４００の流路は１つの流路へと流出し、図２９に示すｆ−ｆ断面図以降の下流部分は、正方形を縦２０個、横２０個の４００個配列した多相流を形成することができる１つの流路である（図２９：ｆ−ｆ断面図）。
【００４７】
また、マイクロ流路デバイス１０には、ヒーター２２が設置されており、温度度制御装置２４により、その温度は調節されている。また、ヒーター２２としては、金属抵抗やポリシリコン等が用いられ、ヒーター２２をマイクロリアクタ内に作りこんでもよい。また、温度制御のために、マイクロリアクタ全体を温度制御された容器中にいれてもよい。
【００４８】
（I型ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料の粗結晶の作製）
３−ジイミノイソインドリン３０部及び三塩化ガリウム９．１部をジメチルスルホキシド２３０部中にて、１６０℃で６時間撹拌しながら反応させ、赤紫色結晶を得た。次いで、ジメチルスルホキシドにより洗浄した後、イオン交換水で洗浄後乾燥して、I型クロロガリウムフタロシアニン顔料の粗結晶２８部を得た。
【００４９】
（アシッドペースティング処理）
２５％アンモニア水６００部、及び、イオン交換水２００部を混合し、溶液Ａを得た。
I型クロロガリウムフタロシアニン顔料粗結晶１０部、及び、濃度９７％の濃硫酸５０部を混合し、溶液の温度５０℃に保持して前記粗結晶を溶解し、溶液Ｂを得た。
【００５０】
図１９に示す処理装置を使用して、得られた溶液Ａ及び溶液Ｂを、ポンプＰ１、Ｐ２を備えたマイクロシリンジ２０ａ、２０ｂにそれぞれセットし、フィルターＦ１、Ｆ２を通して、一定流量でマイクロ流路デバイス１０に送液した。温度制御装置２４で１０℃に設定されたマイクロ流路デバイス１０において顔料のアシッドペースティング処理を行い、再結晶化し析出したI型ヒドロキシガリウムフタロシアニンを含む混合液２８を回収した。なお、流量（送液速度）を、分岐前の流路一本辺り０．０５ｃｃ／ｈｒ程度となるような流量とした。
得られた混合液２８をろ過し、さらにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド及びイオン交換水で洗浄後乾燥して、アシッドペースティング処理物であるI型ヒドロキシガリウムフタロシアニン８部を得た。
得られた顔料は、平均粒径の均一なものがえられることが、ＢＥＴ比表面積のばらつきを測定した結果から分かった。
また、この装置では従来のマイクロリアクタの４００倍の収量を一度に得ることができ、ナンバリングアップによる故障発生箇所の増加も防ぐことができる。
【００５１】
次に、本発明のマイクロ流路デバイスを使用した好ましい他の一実施態様として、粒子の洗浄について説明する。
【００５２】
＜粒子の洗浄＞
（樹脂粒子分散液の作製）
樹脂溶液を以下の配合で調製した。
−油相１の調製−
・ポリエステル樹脂（重量平均分子量：９，０００） １２０部
・酢酸エチル ６０部
上記成分をホモミキサー（エースホモジナイザー、日本精機社製）に投入し、毎分１５，０００回転で２分間撹拌し、均一な溶液とし、油相１を調製した。
−水相１の調製−
・炭酸カルシウム（体積平均粒径：０．０３μｍ） ６０部
・純水 ４０部
上記成分を混合し、ボールミルで４日間撹拌し、水相１を調製した。
−水相２の調製−
・カルボキシメチルセルロース（粘度：５００〜８００パスカル秒） ２部
・純水 ９８部
上記成分を混合し、水相２を調製した。
【００５３】
−樹脂粒子分散液の作製−
以上のように作製した油相１、水相１、及び、水相２を以下の割合で混合・乳化し、樹脂粒子分散液を作製した。
・油相１ ６０部
・水相１ １０部
・水相２ ３０部
【００５４】
（マイクロ流路デバイスを用いた粒子の洗浄）
図３０に示す処理装置を使用して、前記樹脂粒子分散液を純水を用いて固形分濃度を２０ｖｏｌ％に調製した分散液及び洗浄用のイオン交換水を、ポンプＰ１、Ｐ２を備えたマイクロシリンジ２０ａ、２０ｂにそれぞれセットし、一定流量で連結した２つのマイクロ流路デバイス１０に送液した。２つのマイクロ流路デバイス１０は、前記アシッドペースティング処理方法に用いたものと同様のものであり、上流側のマイクロ流路デバイス１０はは２つの流路から多相流を形成する方向、下流側のマイクロ流路デバイス１０は多相流から２つの流路を形成する方向に設置した。また、流路Ｌ３は、多相流をそのまま維持する流路であり、長さは８０ｍｍとした。温度制御装置（不図示）で４０℃に設定されたマイクロ流路デバイス１０において粒子の洗浄を行い、回収洗浄液３０及び回収樹脂粒子分散液３２をそれぞれ分離して回収した。なお、流量（送液速度）を、それぞれ８０ｃｃ／ｈｒとした。また、必要に応じ、マイクロシリンジ２０ａ、２０ｂとマイクロ流路デバイス１０との間に適当なフィルターを設けることも好ましい。
回収樹脂粒子分散液３２より得られた樹脂粒子は、十分洗浄され、また、漏洩、損失も全くなかった。
【００５５】
また、本発明のマイクロ流路デバイスを使用した好ましい他の一実施態様として、３液を混合する顔料合成について説明する。
【００５６】
使用する３液は、前記アシッドペースティング処理における溶液Ａ及び溶液Ｂ、並びに、顔料を析出可能な溶媒であるイオン交換水（溶液Ｃ）を用いた。
前記溶液Ｃは、顔料を析出可能な溶媒であれば制限されないが、アルカリ希釈溶液、酸希釈溶液、水などが挙げられ、特に水が好ましく用いられる。水を用いた場合には、フタロシアニン顔料と含水塩を生成させることができる。また、アルカリとの中和反応よりマイルドな条件に中和反応を抑制することができる。
【００５７】
図３１に示す処理装置を使用して、得られた溶液Ａ、溶液Ｂ及び溶液Ｃを、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３を備えたマイクロシリンジ２０ａ、２０ｂ、２０ｃにそれぞれセットし、フィルターＦ１、Ｆ２、Ｆ３を通して、一定流量でマイクロ流路デバイス１０に送液した。温度制御装置２４で１０℃に設定されたマイクロ流路デバイス１０において顔料のアシッドペースティング処理を行い、再結晶化し析出したI型ヒドロキシガリウムフタロシアニンを含む混合液２８を回収した。なお、流量（送液速度）を、分岐前の流路一本辺り０．０５ｃｃ／ｈｒ程度となるような流量とした。
得られた混合液２８をろ過し、さらにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド及びイオン交換水で洗浄後乾燥して、アシッドペースティング処理物であるI型ヒドロキシガリウムフタロシアニンを得た。
得られた顔料は、平均粒径の均一なものがえられることが、ＢＥＴ比表面積のばらつきを測定した結果から分かった。
【００５８】
なお、３液を混合する顔料合成に使用したマイクロ流路デバイス１０は、３つの流路がそれぞれ６４の流路に分岐し、図３２に示す正六角形（一辺が３００μｍ）が縦横に１９２個配列された多相流を形成することができるマイクロ流路デバイスであり、マイクロ流路デバイス１０の外形は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１００ｍｍの直方体である。また、使用したマイクロ流路デバイス１０は、前述と同様な方法にて作製した。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
【図２】本発明のマイクロ流路デバイスの一例を多相流が形成された部分で切断した断面概略図である。
【図３】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
【図４】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図５】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図６】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図７】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図８】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図９】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１０】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１１】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１２】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１３】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１４】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１５】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【図１６】本発明のマイクロ流路デバイスの一例における多相流形成構造を示す拡大概略図である。
【図１７】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する流速調整層を有する多相流の断面形状の一例を示す断面概略図である。
【図１８】流速調整層のない多相流を形成した本発明のマイクロ流路デバイスの一例と、流速調整層を有する多相流を形成した本発明のマイクロ流路デバイスの一例とを比較した模式図である。
【図１９】本発明のマイクロ流路デバイスを用いたアシッドペースティング処理方法に好適に使用することができる処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２０】Ａｕ表面コートＮｉ電鋳法によるパターン層のドナー基板上への製造工程の一例を示す断面図及び断面拡大図である。
【図２１】パターン層を有するドナー基板の一例を示す概略図である。
【図２２】パターン層の接合工程（転写工程）を示す模式図である。
【図２３】本発明のマイクロ流路デバイスの一例を示す概略斜視図である。
【図２４】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるａ−ａ断面図である。
【図２５】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｂ−ｂ断面図である。
【図２６】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｃ−ｃ断面図である。
【図２７】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｄ−ｄ断面図である。
【図２８】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｅ−ｅ断面図である。
【図２９】図２３に示すマイクロ流路デバイスにおけるｆ−ｆ断面図である。
【図３０】本発明のマイクロ流路デバイスを用いた微粒子洗浄方法に好適に使用することができる洗浄装置の一例を示す概略構成図である。
【図３１】本発明のマイクロ流路デバイスを用いたアシッドペースティング処理方法に好適に使用することができる処理装置の他の一例を示す概略構成図である。
【図３２】本発明のマイクロ流路デバイスが形成する多相流の断面形状の他の一例を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０・・・マイクロ流路デバイス
１２・・・多角形配列形状部分
１４・・・内壁
１６・・・基材部
１８・・・流速調整層
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ・・・マイクロシリンジ
２２・・・ヒーター
２４・・・温度制御装置
２６・・・容器
２８・・・混合液
３０・・・回収洗浄液
３２・・・回収樹脂粒子分散液
３４ａ，３４ｂ・・・流路連結部
１００・・・ステンレス基板
１０２・・・レジスト
１０４・・・Ａｕメッキ
１０６・・・Ｎｉメッキ
２００・・・ドナー基板
２０２・・・アライメントマーク
２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅ・・・パターン層
３００・・・ドナー基板
３０２・・・ステージ
３０４・・・対向ステージ
３０６・・・ターゲット基板
３０８ａ・・・第１パターン層
３０８ｂ・・・第２パターン層
３０８ｃ・・・第３パターン層
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・送液ポンプ
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・フィルター
Ｌ１・・・流路１
Ｌ２・・・流路２
Ｌ３・・・流路３
Ｌ４・・・流路４
Ｌ５・・・流路５
Ａ・・・流体Ａ
Ｂ・・・流体Ｂ
Ｃ・・・流体Ｃ
Ｄ・・・流体Ｄ
Ｅ・・・流体Ｅ
Ｆ・・・流体Ｆ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路を有し、
前記多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有することを特徴とする
マイクロ流路デバイス。
【請求項１】
異なる２以上の流体を多相流として形成する微小流路を有し、
前記多相流の断面形状が、（１）複数の多角形が２次元状に配列されかつ前記多角形が相互に隣接した形状、（２）多角形が円若しくは楕円に内接するか若しくは多角形が円若しくは楕円に外接する形状、又は、（３）複数の円及び／若しくは楕円が２次元状に配列されかつ前記円及び／若しくは楕円が相互に隣接した形状、を少なくとも一部に有することを特徴とする
マイクロ流路デバイス。
【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２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【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２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２００８−２３４１８（Ｐ２００８−２３４１８Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９５９０４（Ｐ２００６−１９５９０４）
【出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]