流路構造体、流体の混合方法、抽出方法及び反応方法
【課題】第１流体と第２流体の混合を多段階で行いつつ、流体同士の混合を促進し、各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合すること及び／又は各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御することを可能とする。
【解決手段】流路構造体１では、流通路２は、基板４の表面４ａ側から裏面４ｂ側へその厚み方向に貫通し、副流路１４，１８，２２に流れる第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させるための複数の合流部１６，２０，２４を含み、各副流路１４，１８，２２の端部は、主流路１２の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置において主流路１２と重なるように配置され、各合流部１６，２０，２４は、主流路１２と副流路１４，１８，２２の端部とを連通し、副流路１４，１８，２２に流れる第２流体の流通方向を基板４の厚み方向に変化させてその第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させる。
【解決手段】流路構造体１では、流通路２は、基板４の表面４ａ側から裏面４ｂ側へその厚み方向に貫通し、副流路１４，１８，２２に流れる第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させるための複数の合流部１６，２０，２４を含み、各副流路１４，１８，２２の端部は、主流路１２の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置において主流路１２と重なるように配置され、各合流部１６，２０，２４は、主流路１２と副流路１４，１８，２２の端部とを連通し、副流路１４，１８，２２に流れる第２流体の流通方向を基板４の厚み方向に変化させてその第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路構造体、流体の混合方法、抽出方法及び反応方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の流体同士を合流させて相互作用を生じさせる手段としての流路構造体が知られている。下記特許文献１には、このような流路構造体の一例として、２流体を合流させて一方の流体から他方の流体へ対象物の抽出を行う抽出操作用の流路構造体が示されている。
【０００３】
特許文献１に示された流路構造体は、２流体を流通させながら合流させるための流通路を内部に有しており、この流通路は、２流体を多段階で合流させるように構成されている。具体的には、この流路構造体は、下面に第１流路が形成された上基板と、上面に第２流路が形成された下基板とが上下に重ね合わされて互いに接合されることによって形成されている。第１流路は、上基板の下面内において蛇行して延びている。第２流路は、下基板の上面内に形成された単一の導入路とその導入路から分岐した複数の分岐路とを有している。上基板と下基板が上下に重ねられた状態で、前記各分岐路は、蛇行した第１流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各部分と上下に重なるように配置されている。第１流路のうち第２流路の各分岐路と重なっていない部分の下向きの開口は、下基板の上面によって封止され、第２流路のうち第１流路と重なっていない部分の上向きの開口は、上基板の下面によって封止されている。このようにして、第１流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各部分でその第１流路と第２流路の対応する分岐路とが合流する流通路が流路構造体内に形成されている。第１流路には、第１流体が流され、第２流路には、第２流体が流される。そして、第１流路と第２流路の分岐路とが重なった各部分において、両流体が互いの間に界面を形成しつつ合流する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７５６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の流路構造体では、第１流路を流れる第１流体と第２流路を流れる第２流体とが合流する部分で両流体が界面を介して接触するのみであり、それら両流体同士の混合の促進が困難であるとともに、第１流体に対する第２流体の各混合段階においてそれぞれ異なった種類の第２流体を混合したり、その各混合段階において第１流体に対して混合する第２流体の流量を個別に制御したりすることが困難である。その理由は、以下の通りである。
【０００６】
上記流路構造体では、第１流路と第２流路の各分岐路とが重なった各部分において、両流路は、互いに平行に延びている。このため、両流路のこの各部分において第１流体と第２流体が合流する際、両流体は、互いの間に界面を形成し、平行に流れながら合流する。その結果、両流体は、合流しても攪拌されることなく、互いの間に界面を形成した平行な状態を保ちながら下流側へ流れ、それら両流体の混合が促進されない。また、上記流路構造体では、第２流路の単一の導入路から分岐した各分岐路が第１流路の前記各部分と重なって合流しているため、第２流路の導入路を通じて各分岐路に分配された同じ種類の第２流体がその各分岐路から第１流路中の第１流体に合流する。このため、各分岐路からそれぞれ異なった種類の第２流体を第１流路中の第１流体に合流させて混合することができない。また、第２流路の導入路から各分岐路に分配される第２流体の流量比は、その流路形状によって一定に定まり、各分岐路毎に第２流体の流量を個別に操作することができない。このため、各分岐路から第１流路中の第１流体へ第２流体が混合される各段階において、第２流体を混合する流量を個別に制御することができない。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、流路構造体において、第１流体と第２流体の混合を多段階で行いつつ、それらの流体同士の混合を促進し、各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合すること及び／又は各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御することを可能とすることである。
【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、本発明による流路構造体は、第１流体と第２流体が互いに混合するようにそれらの流体を流通させるための流路構造体であって、前記第１流体と前記第２流体を流通させるための流通路が形成された基板を備え、前記流通路は、前記基板の表面に形成され、前記第１流体を当該基板の表面に沿って流すための主流路と、前記基板の前記表面と反対方向を向く面である当該基板の裏面に形成され、前記第２流体を前記基板の前記裏面に沿って流すための複数の副流路と、前記基板をその表面側から裏面側へ当該基板の厚み方向に貫通し、複数の前記副流路に流れる前記第２流体を前記主流路に流れる前記第１流体に合流させるための複数の合流部とを含み、前記流通路の前記各副流路は、前記第２流体をその副流路に導入するための導入口をそれぞれ有し、その各導入口は、互いに独立して設けられており、前記各副流路の前記導入口と反対側の端部は、前記基板の前記表面に垂直な方向から見て、前記主流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置において前記主流路と重なるように配置され、前記各合流部は、前記基板のうち前記主流路と前記各副流路の前記端部とが重なる位置に形成されてその主流路とその副流路の端部とを連通し、当該合流部と繋がる前記副流路に流れる前記第２流体の流通方向を前記基板の厚み方向に変化させてその第２流体を前記主流路に流れる前記第１流体に対して合流させる。
【０００９】
この流路構造体では、主流路と複数の副流路とが対応する合流部を通じて主流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置で連通するため、主流路に流れる第１流体に対してその流通方向に沿って間隔を置いた各位置で第２流体をそれぞれ合流させることができる。これにより、第１流体に対して第２流体を所定流量ずつ多段階で合流させて混合することができる。しかも、この流路構造体では、基板の表面に沿って主流路に流れる第１流体に対して、合流部により基板の厚み方向に流通方向を変化させた第２流体を合流させることができる。このような合流形態では、従来の流路構造体のように両流体を平行に流しながら合流させる場合と異なり、両流体の攪拌が行われるため、両流体同士の混合を促進することができる。さらに、この流路構造体では、各副流路の導入口が互いに独立して設けられているため、その各導入口を通じて、各副流路に異なる種類の第２流体をそれぞれ導入したり、各副流路に導入する第２流体の流量を個別に制御したりすることができる。その結果、主流路に流れる第１流体に対する各副流路及びそれに繋がる合流部からの第２流体の各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合したり、その各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御したりすることが可能となる。
【００１０】
この場合において、前記各副流路の前記導入口は、前記基板の周縁部に配置されていてもよい。
【００１１】
この構成によれば、各副流路の導入口に個別に第２流体を供給するためのヘッダを取り付けやすくなる。その結果、各副流路にそれぞれ異なった種類の第２流体を導入したり、各副流路に導入する第２流体の流量を個別に制御したりすることが実施しやすくなる。
【００１２】
上記流路構造体において、前記基板には、複数の前記流通路が形成され、前記各流通路の前記主流路は、前記基板の前記表面において並列に配置され、前記各流通路の複数の前記副流路のうちその流通路の上流側から下流側へ向かって同じ順番に位置する副流路は、前記基板の前記裏面において互いに並列に配置されていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、基板の表面側に各流通路の主流路が並列に配置され、基板の裏面側に各流通路の複数の副流路のうち対応するもの同士が並列に配置されるため、基板の一方の面に各流通路の主流路と副流路が共に設けられるような構成に比べて、基板の面方向において複数の流通路をより密に配置することができる。その結果、同じ大きさの流路構造体であっても、より多くの流通路をその内部に設けることができる。従って、この構成によれば、流路構造体の小型化が可能であり、同じ機器サイズであっても第１流体と第２流体との混合の処理量を増加することができる。
【００１４】
本発明による流体の混合方法は、上記流路構造体を用いて第１流体と第２流体とを混合する流体の混合方法であって、前記基板の前記表面に沿って前記主流路に前記第１流体を流すとともに、その第１流体に前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記第２流体をそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合するものである。
【００１５】
この流体の混合方法では、主流路に流す第１流体に対して第２流体を各副流路及び対応する合流部を通じて所定流量ずつ多段階で合流させて混合することができる。このような多段階の合流では、主流路に流れる第１流体に対して全量の第２流体を一度に合流させる一段階の合流形態に比べて、主流路全体を流れる流体の平均流量が小さくなる。このため、この流体の混合方法では、主流路における平均の圧力損失を低減することができる。しかも、この流体の混合方法では、基板の表面に沿って主流路を流れる第１流体に対して各第２流体を基板の厚み方向において合流させて混合することができる。このため、第１流体に対して平行に第２流体を合流させるような場合に比べて、第１流体と第２流体との混合を促進することができる。さらに、この混合方法では、流路構造体の各副流路の独立した導入口を通じて、各副流路に異なる種類の第２流体をそれぞれ導入したり、各副流路に導入する第２流体の流量を個別に制御したりすることができる。その結果、主流路に流れる第１流体に対する各副流路及びそれに繋がる合流部からの第２流体の各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合したり、その各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御したりすることが可能となる。
【００１６】
本発明による抽出方法は、上記流路構造体を用いて抽出対象物を含む被抽出流体とその被抽出流体から前記抽出対象物を抽出するための抽出媒体とを混合し、前記被抽出流体から前記抽出媒体へ前記抽出対象物を抽出させる抽出方法であって、前記被抽出流体と前記抽出媒体とのうち一方の流体である一流体を前記基板の前記表面に沿って前記主流路に流すとともに、前記被抽出流体と前記抽出媒体とのうち他方の流体である他流体を前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記主流路に流れる前記一流体にそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合し、前記両流体の混合流体が前記主流路を下流側へ流れながら、その混合流体中で前記被流出流体から前記抽出媒体へ前記抽出対象物が抽出されるものである。
【００１７】
この抽出方法では、主流路に流す前記一流体に対して前記他流体を各副流路及びそれに繋がる合流部を通じて多段階で合流させて混合することができる。これにより、上記混合方法と同様、主流路における平均の圧力損失を低減することができる。そして、この抽出方法では、前記一流体に対して前記他流体を多段階で混合させる多段階での抽出操作を行うことができる。このような抽出操作では、一段階での抽出操作に比べて抽出効率を高めることができる。具体的には、一段階での抽出操作では、被抽出流体と抽出媒体との合流・混合が一度しか行われないため、その混合による両流体の接触界面の更新が落ち着くと、抽出速度が低下し、抽出がなかなか進まなくなる。これに対して、本抽出方法のように多段階での抽出操作を行う場合には、被抽出流体と抽出媒体とが合流するたびに両流体の接触界面の更新が行われ、そのたびに抽出が促進される。その結果、一段階での抽出操作に比べて全体での抽出効率を高めることができる。さらに、この抽出方法では、基板の表面に沿って主流路を流れる前記一流体に対して前記他流体が基板の厚み方向において合流するため、その合流時に両流体が攪拌されて被抽出流体と抽出媒体との混合が促進され、被抽出流体と抽出媒体との接触界面の更新がより活発に行われる。そのため、より抽出効率を高めることができる。さらに、この抽出方法では、上記流体の混合方法と同様、主流路に流れる前記一流体に対する各副流路及びそれに繋がる合流部からの前記他流体の各混合段階において異なった種類の前記他流体を前記一流体に混合したり、その各混合段階における前記一流体への前記他流体の混合流量を個別に制御したりすることが可能となる。
【００１８】
上記抽出方法の具体的な構成として、前記一流体は、前記被抽出流体であり、前記他流体は、前記抽出媒体であってもよい。
【００１９】
一般的な抽出操作では、被抽出流体の種類によっては、抽出媒体として異なった種類のものが用いられることがある。本構成によれば、主流路に流れる被抽出流体に各副流路から異なった種類の抽出媒体を多段で合流させることができるので、抽出媒体の粘性や抽出性能などを考慮して各合流段階で供給する抽出媒体の流量などを設定することができ、様々な種類の抽出操作に対応することができる。
【００２０】
本発明による反応方法は、上記流路構造体を用いて第１反応剤と第２反応剤とを混合し、それら両反応剤同士を化学反応させる反応方法であって、前記第１反応剤を前記基板の前記表面に沿って前記主流路に流すとともに、前記第２反応剤を前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記主流路に流れる前記第１反応剤にそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合し、前記両反応剤の混合流体が前記主流路を下流側へ流れながら、それら両反応剤が互いに化学反応するものである。
【００２１】
この反応方法では、主流路に流す第１反応剤に対して第２反応剤を各副流路及びそれに繋がる合流部を通じて多段階で合流させて混合することができる。これにより、上記混合方法と同様、主流路における平均の圧力損失を低減することができる。そして、この反応方法では、第１反応剤に対して第２反応剤を多段階で混合する化学反応を実施することができる。このような反応方法では、第１反応剤に対して全量の第２反応剤を一度に合流・混合させる反応方法に比べて反応効率を高めることができる。具体的には、第１反応剤に対して全量の第２反応剤を一度に合流・混合させると、そのときは両反応剤の接触界面の更新が行われて両反応剤同士の反応が促進されるが、その接触界面の更新が落ち着くと、反応速度が低下する。これに対して、本反応方法のように第１反応剤に対して第２反応剤を多段階で合流・混合させる場合には、第１反応剤と第２反応剤とが合流するたびに両者の接触界面の更新が行われ、そのたびに両反応剤同士の反応が促進される。その結果、全体での反応効率を高めることができる。さらに、この反応方法では、基板の表面に沿って主流路を流れる第１反応剤に対して第２反応剤が基板の厚み方向において合流するため、その合流時に両反応剤が攪拌されて両反応剤の混合が促進され、両反応剤同士の接触界面の更新がより活発に行われる。そのため、より反応効率を高めることができる。さらに、この反応方法では、上記流体の混合方法と同様、主流路に流れる第１反応剤に対する各副流路及びそれに繋がる合流部からの第２反応剤の各混合段階において異なった種類の第２反応剤を第１流体に混合したり、その各混合段階における第１反応剤への第２反応剤の混合流量を個別に制御したりすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、流路構造体において、第１流体と第２流体の混合を多段階で行いつつ、それらの流体同士の混合を促進し、各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合すること及び／又は各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による流路構造体を備えた流路装置の斜視図である。
【図２】図１に示した流路装置の平面図である。
【図３】流路構造体を構成する基板の表面を示す図である。
【図４】図３に示した基板の裏面を示す図である。
【図５】流路構造体を構成する表側封止板の表面を示す図である。
【図６】流路構造体を構成する表側封止板、基板及び裏側封止板の積層構造のうち所定の流通路の主流路に対する第１副流路と第２副流路の合流部分近傍の主流路に沿った断面図である。
【図７】図６に示した積層構造のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】図６に示した積層構造のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】図６に示した積層構造のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による流路構造体を用いた抽出方法による抽出効率の向上効果を説明するためのイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
まず、図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態による流路構造体及びそれを備えた流路装置の構成について説明する。
【００２６】
本実施形態による流路装置Ｓは、第１流体と第２流体が互いに混合するようにそれらの流体を流通させるための流路構造体１と、複数のヘッダ１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１４とを備えている。
【００２７】
流路構造体１は、第１流体と第２流体を流通させるための複数の微小な流通路２（マイクロチャネル）と、熱媒を流通させるための複数の熱媒流路３０とを内部に有している。流路構造体１は、図１に示すように、基板４と、表側封止板６と、裏側封止板８と、熱媒流路封止板９とを備えている。これら各板４，６，８，９は、矩形状の平板によってそれぞれ形成されている。
【００２８】
基板４には、前記複数の流通路２が形成されている。各流通路２は、主流路１２と、第１副流路１４と、第１合流部１６と、第２副流路１８と、第２合流部２０と、第３副流路２２と、第３合流部２４とを有する。
【００２９】
主流路１２は、第１流体を基板４のうちその厚み方向において一方側を向く表面４ａ（図３参照）に沿って流すためのものであり、この基板４の表面４ａに形成されている。詳しくは、基板４の表面４ａには、複数の主溝部１２ａがエッチングによって形成されており、それら各主溝部１２ａの表面４ａ側の開口を封止するように表側封止板６が基板４の表面４ａを覆った状態でその表面４ａに接合されている。この主溝部１２ａの表面４ａ側の開口が表側封止板６によって封止されることにより、主流路１２が形成されている。各主流路１２は、基板４の表面４ａ内において蛇行するように延びている。また、各主流路１２は、基板４の表面４ａ内において並列に配置されている。各主流路１２の一端部は、矩形状の基板４の周縁部を構成する４辺のうちの所定の一辺に設けられており、その辺の端部近傍に配設されている。この一端部は、主流路１２に第１流体を導入するための第１主流路導入口１２ｂとなっている。各主流路１２は、当該主流路１２の一端部が設けられた基板４の所定の辺から向かい側の辺へ向かって直線的に延びた後、９０度屈曲して延び、その後、前記所定の辺側へ向かうようにさらに９０度屈曲して延び、そのような屈曲を繰り返して蛇行するように延びている。そして、各主流路１２の一端部に対して反対側の端部である他端部は、基板４の前記所定の辺の向かい側の辺のうち前記一端部から遠い側の端部近傍に配設されている。この他端部は、主流路１２から流体が導出される第１主流路導出口１２ｃとなっている。各主流路１２の延びる方向に直交する断面は、図７に示すように、基板４の裏面４ｂ側へ向かって凸となるように配置された略半円状を呈している。
【００３０】
第１副流路１４は、第２流体を基板４のうち表面４ａと反対方向を向く裏面４ｂ（図４参照）に沿って流すためのものであり、この基板４の裏面４ｂに形成されている。詳しくは、基板４の裏面４ｂには、前記主溝部１２ａと同数の第１副溝部１４ａがエッチングによって形成されており、それら各第１副溝部１４ａの裏面４ｂ側の開口を封止するように裏側封止板８が基板４の裏面４ｂを覆った状態でその裏面４ｂに接合されている。この第１副溝部１４ａの裏面４ｂ側の開口が裏側封止板８によって封止されることにより、第１副流路１４が形成されている。各第１副流路１４は、主流路１２の端部が設けられた基板４の各辺に直交する２辺のうち一方の辺に一端部を有する。この一端部は、第１副流路１４に第２流体を導入するための第１副流路導入口１４ｂとなっている。この第１副流路導入口１４ｂは、本発明の導入口の概念に含まれる。各第１副流路１４は、その第１副流路導入口１４ｂが設けられた基板４の辺から向かい側の辺へ向かって直線的に主流路１２に対して垂直に延び、対応する主流路１２の裏面４ｂ側の位置で９０度屈曲してその主流路１２に沿って下流側へ延びている。すなわち、各第１副流路１４の他端部（第１副流路導入口１４ｂと反対側の端部）は、基板４の表面４ａに垂直な方向から見て、対応する主流路１２と重なるように配置されている。各第１副流路１４の延びる方向に直交する断面は、図７に示すように、基板４の表面４ａ側へ向かって凸となるように配置された略半円状を呈している。
【００３１】
第１合流部１６は、第１副流路１４に流れる第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させるためのものであり、基板４をその表面４ａ側から裏面４ｂ側へ当該基板４の厚み方向に貫通するように形成されている。具体的には、各第１合流部１６は、基板４のうち各主流路１２と各第１副流路１４の前記他端部とが重なる位置に形成されている。この第１合流部１６は、図８に示すように、基板４の表面４ａに形成された略半円状断面の第１合流部表側溝部１６ａの頂部と、基板４の裏面４ｂに形成された略半円状断面の第１合流部裏側溝部１６ｂの頂部とが繋がることによって基板４を貫通するように形成されている。第１合流部表側溝部１６ａは、主溝部１２ａと重なり且つ幅方向の中心が一致するように形成されており、第１合流部裏側溝部１６ｂは、第１副溝部１４ａの下流側の端部と重なり且つ幅方向の中心が一致するように形成されている。また、第１合流部１６は、第１副流路１４における第２流体の流通方向の下流側に位置し、その第１副流路１４から当該第１合流部１６に流入する第２流体の流れに対向するように配置された壁面１６ｄを有する。この壁面１６ｄは、基板４の厚み方向（基板４の表面４ａ及び裏面４ｂに対して垂直な方向）に延びている。第１副流路１４から第１合流部１６に流入した第２流体は、この壁面１６ｄに当たって基板４の裏面４ｂ側から表面４ａ側へ向かうようにその流通方向を変える。
【００３２】
第２副流路１８は、第１副流路１４と同様に第２流体を基板４の裏面４ｂに沿って流すためのものである。なお、この第２副流路１８に流す第２流体は、必ずしも第１副流路１４に流す第２流体と同じ種類の流体である必要はなく、第１副流路１４に流す第２流体と異なる種類の流体であってもよい。第２副流路１８は、基板４の裏面４ｂのうち第１副流路１４に対して主流路１２の下流側の位置に形成されている。具体的には、基板４の裏面４ｂには、前記主溝部１２ａと同数の第２副溝部１８ａが形成されている。この各第２副溝部１８ａの裏面４ｂ側の開口がその裏面４ｂに接合された裏側封止板８によって封止されることにより、第２副流路１８が形成されている。各第２副流路１８は、第１副流路導入口１４ｂが設けられた基板４の辺のうち第１副流路導入口１４ｂに対して前記主流路導入口１２ｂが設けられた辺と反対側の位置に一端部を有する。この一端部が第２副流路１８に第２流体を導入するための第２副流路導入口１８ｂとなっている。この第２副流路導入口１８ｂは、本発明の導入口の概念に含まれる。第２副流路１８の上記以外の構成は、前記第１副流路１４の構成と同様である。なお、各第２副流路１８の他端部は、主流路１２のうち第１副流路１４の前記他端部と重なる位置からその主流路１２に沿って下流側に間隔を置いた位置で、基板４の表面４ａに垂直な方向から見て、主流路１２と重なるように配置されている。
【００３３】
第２合流部２０は、第２副流路１８に流れる第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させるためのものであり、基板４をその表面４ａ側から裏面４ｂ側へ当該基板４の厚み方向に貫通するように形成されている。この第２合流部２０の構造は、第１合流部１６の構造と同様であり、基板４のうち各主流路１２と各第２副流路１８の前記他端部とが重なる位置に形成されている。すなわち、各第２合流部２０は、その第２合流部２０が含まれる流通路２の第１合流部１６からその流通路２の主流路１２に沿って下流側へ間隔を置いた位置に配置されている。
【００３４】
第３副流路２２は、前記副流路１４，１８と同様に第２流体を基板４の裏面４ｂに沿って流すためのものである。この第３副流路２２に流す第２流体は、前記副流路１４，１８にそれぞれ流す第２流体のうちのいずれか一方と同じ種類の流体であってもよいし、それら両副流路１４，１８に流す第２流体のいずれとも異なる流体であってもよい。基板４の裏面４ｂには、前記主溝部１２ａと同数の第３副溝部２２ａが形成されており、この各第３副溝部２２ａの裏面４ｂ側の開口がその裏面４ｂに接合された裏側封止板８によって封止されることにより、第３副流路２２が形成されている。各第３副流路２２は、主流路導入口１２ｂが設けられた基板４の辺と同じ辺の中央部近傍に一端部を有する。この一端部が第３副流路２２に第２流体を導入するための第３副流路導入口２２ｂとなっている。この第３副流路導入口２２ｂは、本発明の導入口の概念に含まれる。第３副流路導入口２２ｂと、第１副流路導入口１４ｂと、第２副流路導入口１８ｂとは、互いに独立して設けられている。各第３副流路２２は、その第３副流路導入口２２ｂが設けられた基板４の辺から向かい側の辺へ向かって直線的に延びている。各第３副流路２２は、対応する主流路１２の裏面４ｂ側に配置されている。すなわち、各第３副流路２２は、対応する主流路１２のうちその第３副流路２２の表面４ａ側に位置する部位に沿って同方向に延びている。これ以外の第３副流路２２の構成は、前記第１副流路１４の構成と同様である。なお、各第３副流路２２の他端部は、主流路１２のうち第２副流路１８の前記他端部と重なる位置からその主流路１２に沿って下流側に間隔を置いた位置で、基板４の表面４ａに垂直な方向から見て、主流路１２と重なるように配置されている。
【００３５】
第３合流部２４は、第３副流路２２に流れる第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させるためのものであり、基板４をその表面４ａ側から裏面４ｂ側へ当該基板４の厚み方向に貫通するように形成されている。この第３合流部２４の構造は、第１合流部１６及び第２合流部２０の構造と同様であり、基板４のうち各主流路１２と各第３副流路２２の前記他端部とが重なる位置に形成されている。すなわち、各第３合流部２４は、その第３合流部２４が含まれる流通路２の第２合流部２０からその流通路２の主流路１２に沿って下流側へ間隔を置いた位置に配置されている。
【００３６】
表側封止板６は、その厚み方向において一方側を向く表面６ａ（図５参照）と、その表面６ａと反対方向を向く裏面６ｂとを有する平板である。表側封止板６の裏面６ｂは、基板４の表面４ａに接合されている。表側封止板６の表面６ａには、熱媒を流通させるための複数の熱媒流路３０が形成されている。詳しくは、表側封止板６の表面６ａには、複数の熱媒溝部３０ａがエッチングによって形成されており、それら各熱媒溝部３０ａの表面６ａ側の開口を封止するように熱媒流路封止板９が表側封止板６の表面６ａに接合されている。この熱媒溝部３０ａの表面６ａ側の開口が熱媒流路封止板９によって封止されることにより、熱媒流路３０が形成されている。熱媒流路３０は、流通路２と同数設けられている。各熱媒流路３０は、前記各主流路１２を左右反転させた形状で表側封止板６の表面６ａ内において蛇行するように延びている。各熱媒流路３０の一端部は、矩形状の表側封止板６の周縁部を構成する４辺のうちの一辺に設けられており、表側封止板６が基板４の表面４ａに接合された状態で前記主流路導入口１２ｂの向かい側の位置に配置されている。この一端部が、熱媒流路３０に熱媒を導入するための熱媒導入口３０ｂとなっている。また、各熱媒流路３０の他端部は、表側封止板６においてその熱媒流路３０の一端部が設けられた辺の向かい側の辺に設けられており、表側封止板６が基板４の表面４ａに接合された状態で前記主流路導出口１２ｃの向かい側の位置に配置されている。この他端部が、熱媒流路３０から熱媒が導出される熱媒導出口３０ｃとなっている。各熱媒流路３０のうち熱媒導入口３０ｂが設けられた表側封止板６の辺から向かい側の辺へ向かって直線的に延びる各部分は、表側封止板６が基板４の表面４ａに接合された状態で主流路１２の対応する各部分と重なって同方向に延びるように配置される。各熱媒流路３０に熱媒が流通することにより、その熱媒と主流路１２を流れる流体との熱交換が行われ、その主流路１２を流れる流体が温められるようになっている。
【００３７】
裏側封止板８は、その厚み方向において一方側を向く表面８ａと、その表面８ａと反対方向を向く裏面８ｂとを有する平板である。この裏側封止板８の表面８ａが、基板４の裏面４ｂに接合されている。
【００３８】
主供給ヘッダ１０２は、各主流路１２に第１流体を供給するためのものである。この主供給ヘッダ１０２は、全ての主流路導入口１２ｂと接続されるように流路構造体１のうち主流路導入口１２ｂが設けられた端面に取り付けられている。主供給ヘッダ１０２には、図略の流体供給装置から第１流体が供給され、当該主供給ヘッダ１０２は、その供給された第１流体が各主流路導入口１２ｂに所定流量ずつ導入されるように分配する。
【００３９】
第１副供給ヘッダ１０４は、各第１副流路１４に第２流体を供給するためのものである。この第１副供給ヘッダ１０４は、全ての第１副流路導入口１４ｂと接続されるように流路構造体１のうち第１副流路導入口１４ｂが設けられた端面に取り付けられている。第１副供給ヘッダ１０４には、図略の流体供給装置から第２流体が供給され、当該第１副供給ヘッダ１０４は、その供給された第２流体が各第１副流路導入口１４ｂに所定流量ずつ導入されるように分配する。
【００４０】
第２副供給ヘッダ１０６は、各第２副流路１８に第２流体を供給するためのものである。この第２副供給ヘッダ１０６は、全ての第２副流路導入口１８ｂと接続されるように流路構造体１のうち第２副流路導入口１８ｂが設けられた端面に取り付けられている。第２副供給ヘッダ１０６のこれ以外の構成は、前記第１副供給ヘッダ１０４の構成と同様である。
【００４１】
第３副供給ヘッダ１０８は、各第３副流路２２に第２流体を供給するためのものである。この第３副供給ヘッダ１０８は、全ての第３副流路導入口２２ｂと接続されるように流路構造体１のうち第３副流路導入口２２ｂが設けられた端面に取り付けられている。第３副供給ヘッダ１０８のこれ以外の構成は、前記第１副供給ヘッダ１０４の構成と同様である。
【００４２】
流体回収ヘッダ１１０は、各主流路１２の主流路導出口１２ｃから排出される流体を回収するためのものである。この流体回収ヘッダ１１０は、全ての主流路導出口１４ｃと接続されるように流路構造体１のうち主流路導出口１４ｃが設けられた端面に取り付けられている。流体回収ヘッダ１１０は、図略の貯留部又は図略の下流側機器と接続されており、当該流体回収ヘッダ１１０によって回収された流体は、それらの貯留部又は下流側機器へ送られるようになっている。
【００４３】
熱媒供給ヘッダ１１２は、各熱媒流路３０に熱媒を供給するためのものである。この熱媒供給ヘッダ１１２は、全ての熱媒導入口３０ｂと接続されるように流路構造体１のうち熱媒導入口３０ｂが設けられた端面に取り付けられている。熱媒供給ヘッダ１１２には、図略の熱媒供給装置から昇温された熱媒が供給され、当該熱媒供給ヘッダ１１２は、その供給された熱媒が各熱媒導入口３０ｂに所定流量ずつ導入されるように分配する。
【００４４】
熱媒回収ヘッダ１１４は、各熱媒流路３０の熱媒導出口３０ｃから排出される熱媒を回収するためのものである。この熱媒回収ヘッダ１１４は、全ての熱媒導出口３０ｃと接続されるように流路構造体１のうち熱媒導出口３０ｃが設けられた端面に取り付けられている。この熱媒回収ヘッダ１１４は、図略の熱媒供給装置と接続されており、当該熱媒回収ヘッダ１１４によって回収された熱媒は、熱媒供給装置へ戻されるようになっている。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の流路構造体１では、流通路２において主流路１２と各副流路１４，１８，２２とが対応する合流部１６，２０，２４を通じて主流路１２の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置で連通するため、主流路１２に流れる第１流体に対してその流通方向に沿って間隔を置いた各位置で第２流体をそれぞれ合流させることができる。これにより、第１流体に対して第２流体を多段階で合流させて混合することができる。
【００４６】
しかも、本実施形態では、基板４の表面４ａに沿って主流路１２に流れる第１流体に対して、各合流部１６，２０，２４により第２流体を基板４の厚み方向において合流させることができる。このような合流形態では、従来の流路構造体のように両流体を平行に流しながら合流させる場合と異なり、両流体の合流時にそれら両流体の攪拌が行われるため、両流体同士の混合を促進することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、第１副流路導入口１４ｂと、第２副流路導入口１８ｂと、第３副流路導入口２２ｂとが互いに独立して設けられているため、それら各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂを通じて、異なる種類の第２流体を各副流路１４，１８，２２に導入したり、異なる流量の第２流体を各副流路１４，１８，２２に導入したりすることができる。その結果、各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４から主流路１２に流れる第１流体に対して異なる種類の第２流体をそれぞれ合流させて混合させたり、各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４から主流路１２中の第１流体に対して合流・混合させる第２流体の流量を個別に制御したりすることができる。
【００４８】
また、本実施形態の流路構造体１は、各種の化学操作方法（混合、抽出、又は反応等）に用いることができるが、目的とする化学操作方法の種類に応じて主流路１２及び各副流路１４，１８，２２にそれぞれ流す流体の流速や各合流部１６，２０，２４の開口部の形状を変化させることによって、流体の合流後の流動状態を制御することができる。具体的には、合流後に２相流となる場合にはその２相流の流動状態を制御することができ、合流後にスラグ流となる場合にはそのスラグ流のスラグ間隔を制御することができる。このような合流後の流体の流動状態の制御によって、流体同士の接触界面の面積を制御することもできる。
【００４９】
また、本実施形態では、主流路導入口１２ｂ及び各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂは、基板４の周縁部に配置されているため、主流路導入口１２ｂに主供給ヘッダ１０２を接続しやすく、各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂに対応する供給ヘッダ１０４，１０６，１０８を接続しやすい。
【００５０】
また、本実施形態では、基板４の表面４ａに各流通路２の主流路１２が並列に配置される。また、基板４の裏面４ｂに、各流通路２の第１副流路１４同士が並列に配置されるとともに、各流通路２の第２副流路１８同士が並列に配置され、さらに各流通路２の第３副流路２２同士が並列に配置される。このため、基板の一方の面に各流通路の主流路と副流路が共に設けられるような構成に比べて、基板４の表面４ａ及び裏面４ｂに平行な方向において複数の流通路２をより密に配置することができる。その結果、同じ大きさの流路構造体１であっても、より多くの流通路２をその内部に設けることができる。従って、本実施形態によれば、流路構造体１の大型化を抑制しつつ、多数の流通路２により第１流体と第２流体との混合の処理量を増加することができる。
【００５１】
（第１実施例）
次に、本発明の第１実施例として、上記の流路構造体１を用いた抽出方法について説明する。
【００５２】
この抽出方法では、上記流路構造体１の主流路１２に、抽出対象物を含む被抽出流体を導入する。この被抽出流体は、液体である。主流路１２に導入された被抽出流体は、主流路１２内を下流側へ流れる。
【００５３】
一方、流路構造体１の各副流路１４，１８，２２に、被抽出流体から抽出対象物を抽出するための流体である抽出媒体をそれぞれ導入する。この際、各副流路１４，１８，２２には、同じ種類の抽出媒体を導入する。第１副流路１４と第２副流路１８には、被抽出流体から全量の抽出対象物を抽出するのに要する抽出媒体の必要量の３０％の量の抽出媒体をそれぞれ導入し、第３副流路２２には、前記必要量の４０％の量の抽出媒体を導入する。
【００５４】
第１副流路導入口１４ｂから第１副流路１４に導入された抽出媒体は、主流路１２側へ向かって流れた後、主流路１２に沿って下流側へ流れ、第１合流部１６に流入する。第１合流部１６に流入した抽出媒体は、基板４の厚み方向（基板４の裏面４ｂ側から表面４ａ側へ向かう方向）にその流通方向を変え、その方向において、主流路１２に流れる被抽出流体に合流する。すなわち、抽出媒体は、被抽出流体の流通方向に対して直交する方向においてその被抽出流体に合流する。これにより、抽出媒体は、被抽出流体と攪拌されるように混合され、抽出媒体と被抽出流体との接触界面の更新が活発に行われる。被抽出流体と抽出媒体との混合流体は、主流路１２内を下流側へ流れ、その過程で、被抽出流体中の抽出対象物が被抽出流体と抽出媒体との接触界面を通じて抽出媒体へ抽出される。
【００５５】
次に、第２副流路導入口１８ｂから第２副流路１８に導入された抽出媒体は、第２副流路１８から第２合流部２０を通じて、主流路１２に流れる被抽出流体と抽出媒体との混合流体に合流する。この際の第２副流路１８における抽出媒体の流通形態及び第２合流部２０を通じての前記混合流体への抽出媒体の合流形態は、上記第１副流路１４における抽出媒体の流通形態及び第１合流部１６を通じての被抽出流体への抽出媒体の合流形態と同様である。この合流によって、上記第１合流部１６での合流と同様に、被抽出流体と抽出媒体との混合が行われ、抽出媒体と被抽出流体との接触界面の更新が活発に行われる。被抽出流体と抽出媒体との混合流体は、主流路１２内をさらに下流側へ流れ、その過程で、被抽出流体中の抽出対象物が被抽出流体と抽出媒体との接触界面を通じて抽出媒体へさらに抽出される。
【００５６】
次に、第３副流路導入口２２ｂから第３副流路２２に導入された抽出媒体は、第３副流路２２から第３合流部２４を通じて、主流路１２に流れる被抽出流体と抽出媒体との混合流体に合流する。この際、抽出媒体は、第３副流路２２内を直線的に下流側へ流れ、上記抽出媒体Ａが第１合流部１６を通じて被抽出流体に合流した形態と同様の合流形態で、主流路１２に流れる被抽出流体及び抽出媒体の混合流体に第３合流部２４を通じて合流する。これにより、上記の各合流と同様に、被抽出流体と抽出媒体との混合が行なわれ、抽出媒体と被抽出流体との接触界面の更新が活発に行われる。被抽出流体と抽出媒体の混合流体は、主流路１２内をさらに下流側へ流れ、その過程で、被抽出流体中の抽出対象物が被流出流体と抽出媒体との接触界面を通じて抽出媒体へさらに抽出される。
【００５７】
最後に、各主流路導出口１２ｄから目標抽出率に達した流体が排出されて回収される。
【００５８】
以上説明したように、この抽出方法では、主流路１２に流す被抽出流体に抽出媒体を各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる各合流部１６，２０，２４を通じて多段階で合流させて混合することができるため、多段階での抽出操作を行うことができる。このような抽出操作では、一段階での抽出操作に比べて抽出効率を高めることができる。
【００５９】
具体的には、図１０に示すように、一段階での抽出操作（図１０中の破線参照）では、図中のＭ１時点において被抽出流体に対する抽出媒体の合流及び混合が行われると、その混合に起因する両流体の接触界面の更新により抽出率がα（％）まで急上昇するが、その後、混合状態の安定期間ｔ（ｓ）を経た後、抽出が進行しつつ、その抽出速度が低下していき、目標抽出率β（％）を越えた後は、抽出速度が非常に遅くなる。前記安定期間ｔ（ｓ）の後の抽出速度は、前記混合により抽出率がα（％）まで上昇する際の抽出速度に比べて遅くなる。これは、両流体の混合状態が安定し、両流体の接触界面の更新が滞ることに起因すると考えられる。
【００６０】
一方、多段階での抽出操作（図１０中の実線参照）では、前記Ｍ１時点において被抽出流体に対して抽出媒体の合流及び混合が行われて抽出率がα（％）まで急上昇し、安定期間ｔ（ｓ）を経て、抽出が少し進行した後、図中のＭ２時点において抽出媒体の合流及び混合が再度行われる。これにより、被抽出流体と抽出媒体との接触界面の更新が再度活性化されて抽出が促進され、抽出率が急激に上昇する。その結果、一段階での抽出操作に比べて、短時間で抽出率が目標抽出率β（％）に達する。従って、本実施例による抽出方法では、このような原理により、抽出操作の時間短縮が可能となり、全体としての抽出効率を高めることができる。
【００６１】
さらに、この抽出方法では、基板４の表面４ａに沿って主流路１２を流れる被抽出流体に対して抽出媒体が基板４の厚み方向において合流するため、その合流時に流体が攪拌されて被抽出流体と抽出媒体との混合が促進され、被抽出流体と抽出媒体との接触界面の更新がより活発に行われる。そのため、より抽出効率を高めることができる。
【００６２】
しかも、この抽出方法では、主流路１２に流す被抽出流体に対して抽出媒体を各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４を通じて所定流量ずつ多段階で合流させて混合することに起因して、主流路に流れる被抽出流体に全量の抽出媒体を一度に合流させる場合に比べて、主流路１２に流す流体の平均流量を低減することができる。このため、主流路１２における平均の圧力損失を低減することができる。
【００６３】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例として、上記の流路構造体１を用いた反応方法について説明する。
【００６４】
この反応方法では、上記流路構造体１の主流路１２に、その主流路導入口１２ｂから第１反応剤の流体を導入する。主流路１２に導入された第１反応剤は、主流路１２内を下流側へ流れる。
【００６５】
一方、上記流路構造体１の各副流路１４，１８，２２に、第１反応剤と化学反応させるための第２反応剤をそれぞれ導入する。この際、各副流路１４，１８，２２には、それぞれ異なった種類の第２反応剤を導入してもよい。また、各副流路１４，１８，２２に同じ種類の第２反応剤を所定流量ずつ分配して導入してもよい。また、副流路１４，１８，２２のうち２つの副流路に同じ種類の第２反応剤を所定流量ずつ分配して導入し、残りの副流路に異なった種類の第２反応剤を導入してもよい。
【００６６】
なお、主流路１２に導入する第１反応剤と、各副流路１４，１８，２２に導入する第２反応剤は、全て液体又は全て気体であってもよい。また、主流路１２に導入する第１反応剤と各副流路１４，１８，２２にそれぞれ導入する第２反応剤とのうちいくつかが液体でそれ以外が気体であってもよい。
【００６７】
第１副流路１４に導入された第２反応剤は、第１合流部１６を通じて、主流路１２に流れる第１反応剤に合流し、混合される。この際の第１副流路１４における第２反応剤の流通形態及び第１合流部１６を通じての第１反応剤への第２反応剤の合流形態は、上記第１実施例の抽出方法における抽出媒体Ａの流通形態及び第１合流部１６を通じての被抽出流体への合流形態と同様である。第１合流部１６から主流路１２に流れる第１反応剤に合流した第２反応剤は、その第１反応剤と攪拌されるように混合され、両反応剤同士の接触界面の更新が活発に行われる。両反応剤の混合流体は、主流路１２内を下流側へ流れ、その過程で両反応剤同士の化学反応が生じる。
【００６８】
次に、第２副流路１８に導入された第２反応剤が、第２合流部２０を通じて、主流路１２に流れる第１反応剤と第１合流部１６から合流した第２反応剤との混合流体に合流し、混合される。この際の第２反応剤の流通形態及び合流形態は、前記第１副流路１４及び前記第１合流部１６における第２反応剤の流通形態及び合流形態と同様である。第２合流部２０から主流路１２に流れる混合流体への第２反応剤の合流により、その第２反応剤は、主流路１２に流れる混合流体と攪拌されるように混合され、第１反応剤と第２反応剤との接触界面の活発な更新が再度行われる。これらの反応剤の混合流体は、主流路１２内を下流側へ流れ、その過程で第１反応剤と第２反応剤との化学反応が生じる。
【００６９】
次に、第３副流路２２に導入された第２反応剤が、第３合流部２４を通じて、主流路１２に流れる混合流体に合流し、混合される。この際の第３副流路２２及び第３合流部２４を通じての第２反応剤の流通形態及び合流形態は、上記第１実施例の抽出方法における第３副流路２２及び第３合流部２４を通じての抽出媒体Ｃの流通形態及び合流形態と同様である。第３合流部２４から主流路１２に流れる混合流体への第２反応剤の合流により、その第２反応剤は、主流路１２に流れる混合流体と攪拌されるように混合され、第１反応剤と第２反応剤との接触界面の活発な更新がさらに行われる。これらの反応剤の混合流体は、主流路１２内を下流側へ流れ、その過程で第１反応剤と第２反応剤との化学反応が生じる。
【００７０】
最後に、各主流路導出口１２ｄから反応生成物を含む流体が排出されて回収され、その流体から反応生成物が取り出される。
【００７１】
以上説明したように、この反応方法では、主流路１２に流す第１反応剤に対して第２反応剤を各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる各合流部１６，２０，２４を通じて所定流量ずつ多段階で合流させて混合することができる。これにより、各合流部１６，２０，２４から主流路１２への第２反応剤の合流のたびに第１反応剤と第２反応剤との接触界面の更新が行われ、そのたびに両反応剤同士の化学反応が促進される。その結果、全体での反応効率を高めることができる。
【００７２】
さらに、この反応方法では、基板４の表面４ａに沿って主流路１２を流れる第１反応剤に対して第２反応剤が基板４の厚み方向において合流するため、その合流時に両反応剤が攪拌されて両反応剤の混合が促進され、両反応剤同士の接触界面の更新がより活発に行われる。そのため、より反応効率を高めることができる。
【００７３】
また、この反応方法では、流通路２の互いに独立した各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂを通じて各副流路１４，１８，２２に異なる種類の第２反応剤を導入することが可能である。この場合には、主流路１２に流れる第１反応剤に対して各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４からそれぞれ異なった種類の第２反応剤を混合することができる。これにより、複数の異なった化学反応を段階的に生じさせることができる。なお、主流路１２に流れる第１反応剤に対して各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４から混合する第２反応剤の各流量を個別に制御することも可能である。
【００７４】
しかも、この反応方法では、主流路１２に流す第１反応剤に対して第２反応剤を各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４を通じて所定流量ずつ多段階で合流させることに起因して、上記第１実施例の抽出方法と同様、主流路１２における平均の圧力損失を低減することができる。
【００７５】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７６】
例えば、上記流路構造体１を第１流体と第２流体との混合のみを目的として用いてもよい。このような流体の混合方法では、第１流体を各主流路１２に導入し、第２流体を各副流路１４，１８，２２に導入する。各副流路１４，１８，２２に導入された第２流体は、上記第１実施例の抽出方法における被抽出流体への抽出媒体の合流形態と同様の合流形態で、主流路１２に流れる第１流体に合流し、両流体が混合される。
【００７７】
この流体の混合方法では、主流路１２に流す第１流体に各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４を通じて第２流体を所定流量ずつ多段階で合流させて、それらの流体を混合することができる。この混合方法では、主流路に流れる第１流体に対して全量の第２流体を一度に合流させる混合方法に比べて、主流路１２全体における流体の平均流量が小さくなる。このため、主流路１２における平均の圧力損失を低減することができる。しかも、この流体の混合方法では、基板４の表面４ａに沿って主流路１２を流れる第１流体に対して各第２流体を基板４の厚み方向において合流させるため、第１流体の流通方向に対して直交する方向においてその第１流体に第２流体を合流させることができる。このため、第１流体に対して平行に第２流体を合流させるような場合に比べて、第１流体と第２流体との合流時に両流体の混合を促進することができる。また、この流体の混合方法では、流通路２の各副流路１４，１８，２２に互いに独立した各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂを通じて異なる種類の第２流体をそれぞれ導入したり、各副流路に導入する第２流体の流量を個別に制御したりすることができる。その結果、主流路１２に流れる第１流体に対する各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４からの第２流体の各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合したり、その各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御したりすることができる。
【００７８】
このような流体の混合方法は、例えば、前記第１流体としての分散媒の液体に対して前記第２流体としての分散質の液体を混合することによってエマルションを得るエマルション化等に用いられる。
【００７９】
なお、上記の流体の混合方法において、各副流路１４，１８，２２には、それぞれ異なる種類の第２流体を導入してもよいし、同じ種類の第２流体を所定流量ずつ分配して導入してもよい。
【００８０】
また、基板４の表面４ａ内における主流路１２の形状と、基板４の裏面４ｂ内における副流路１４，１８，２２の形状は、上記した形状以外の種々の形状であってもよい。
【００８１】
また、流通路が有する副流路の数は、３つに限定されるものではない。すなわち、流通路は、２つ又は４つ以上の副流路を有していてもよい。
【００８２】
また、主流路に対して各副流路が合流部を通じて合流する位置は、上記実施形態で示した位置に限定されるものではなく、その合流位置は上記以外の位置であってもよい。
【００８３】
また、主流路、各副流路及び各合流部の断面形状は、上記以外の種々の断面形状であってもよい。
【００８４】
また、流路構造体は、熱媒流路を備えていなくてもよい。すなわち、上記流路構造体１において、熱媒流路封止板９を省略するとともに、表側封止板６の代わりに熱媒流路３０が形成されていない平板からなる表側封止板を基板４の表面４ａに接合してもよい。
【００８５】
また、流路装置において、上記流路構造体１が複数積層されていてもよい。この構成によれば、抽出や、化学反応、流体の混合等の処理効率をより高めることができる。
【００８６】
また、流路構造体内に設けられる流通路の数は、上記実施形態で示した数に限定されない。具体的には、上記実施形態で示した流通路の数よりも少ない数（例えば、１つ）の流通路、もしくは、上記実施形態で示した流通路の数よりも多数の流通路が、流路構造体内に設けられていてもよい。
【００８７】
また、主流路導入口、主流路導出口、各副流路の導入口は、基板の周縁に設けられていなくてもよい。例えば、それら導入口及び導出口が基板の面内に設けられていてもよい。この場合には、各流通路の導入口に繋がる貫通穴を基板に形成するとともに、封止板にその貫通穴と連通する貫通穴を形成し、封止板の表面側又は裏面側からその貫通穴を通じて導入口に対応する流体を導入するようにしてもよい。また、同様に、各主流路の主流路導出口に繋がる貫通穴を基板に形成するとともに、封止板にその貫通穴と連通する貫通穴を形成し、その貫通穴を通じて封止板の表面側又は裏面側で流体を回収するようにしてもよい。
【００８８】
また、抽出方法において、流通路２の互いに独立した各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂを通じて各副流路１４，１８，２２に異なる種類の抽出媒体を導入してもよい。この場合には、主流路１２に流れる被抽出流体に対して各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４からそれぞれ異なった種類の抽出媒体を混合して抽出を行うことができる。このような抽出方法は、例えば、被抽出流体に複数の異なる種類の抽出対象物が含まれている場合に用いることができる。具体的には、被抽出流体に含まれる複数種類の抽出対象物の各々に適した抽出媒体を各副流路１４，１８，２２に個別に流して、主流路１２に流れる被抽出流体に各合流路１６，２０，２４からその各抽出媒体を合流させることにより、その各抽出媒体に適合する抽出媒体を抽出させることができる。なお、主流路１２に流れる被抽出流体に対して各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４から合流させる抽出媒体の各流量を個別に制御することも可能である。
【００８９】
また、上記抽出方法において、主流路１２に抽出媒体を流し、各副流路１４，１８，２２に被抽出流体をそれぞれ所定流量ずつ流してもよい。
【００９０】
また、上記抽出方法において、被抽出流体に含まれる抽出対象物は１種類に限定されない。すなわち、複数種類の抽出対象物が被抽出流体に含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１ 流路構造体
２ 流通路
４ 基板
４ａ 表面
４ｂ 裏面
１２ 主流路
１４ 第１副流路（副流路）
１４ｂ 第１副流路導入口（導入口）
１６ 第１合流部（合流部）
１８ 第２副流路（副流路）
１８ｂ 第２副流路導入口（導入口）
２０ 第２合流部（合流部）
２２ 第３副流路（副流路）
２２ｂ 第３副流路導入口（導入口）
２４ 第３合流部（合流部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路構造体、流体の混合方法、抽出方法及び反応方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の流体同士を合流させて相互作用を生じさせる手段としての流路構造体が知られている。下記特許文献１には、このような流路構造体の一例として、２流体を合流させて一方の流体から他方の流体へ対象物の抽出を行う抽出操作用の流路構造体が示されている。
【０００３】
特許文献１に示された流路構造体は、２流体を流通させながら合流させるための流通路を内部に有しており、この流通路は、２流体を多段階で合流させるように構成されている。具体的には、この流路構造体は、下面に第１流路が形成された上基板と、上面に第２流路が形成された下基板とが上下に重ね合わされて互いに接合されることによって形成されている。第１流路は、上基板の下面内において蛇行して延びている。第２流路は、下基板の上面内に形成された単一の導入路とその導入路から分岐した複数の分岐路とを有している。上基板と下基板が上下に重ねられた状態で、前記各分岐路は、蛇行した第１流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各部分と上下に重なるように配置されている。第１流路のうち第２流路の各分岐路と重なっていない部分の下向きの開口は、下基板の上面によって封止され、第２流路のうち第１流路と重なっていない部分の上向きの開口は、上基板の下面によって封止されている。このようにして、第１流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各部分でその第１流路と第２流路の対応する分岐路とが合流する流通路が流路構造体内に形成されている。第１流路には、第１流体が流され、第２流路には、第２流体が流される。そして、第１流路と第２流路の分岐路とが重なった各部分において、両流体が互いの間に界面を形成しつつ合流する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７５６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の流路構造体では、第１流路を流れる第１流体と第２流路を流れる第２流体とが合流する部分で両流体が界面を介して接触するのみであり、それら両流体同士の混合の促進が困難であるとともに、第１流体に対する第２流体の各混合段階においてそれぞれ異なった種類の第２流体を混合したり、その各混合段階において第１流体に対して混合する第２流体の流量を個別に制御したりすることが困難である。その理由は、以下の通りである。
【０００６】
上記流路構造体では、第１流路と第２流路の各分岐路とが重なった各部分において、両流路は、互いに平行に延びている。このため、両流路のこの各部分において第１流体と第２流体が合流する際、両流体は、互いの間に界面を形成し、平行に流れながら合流する。その結果、両流体は、合流しても攪拌されることなく、互いの間に界面を形成した平行な状態を保ちながら下流側へ流れ、それら両流体の混合が促進されない。また、上記流路構造体では、第２流路の単一の導入路から分岐した各分岐路が第１流路の前記各部分と重なって合流しているため、第２流路の導入路を通じて各分岐路に分配された同じ種類の第２流体がその各分岐路から第１流路中の第１流体に合流する。このため、各分岐路からそれぞれ異なった種類の第２流体を第１流路中の第１流体に合流させて混合することができない。また、第２流路の導入路から各分岐路に分配される第２流体の流量比は、その流路形状によって一定に定まり、各分岐路毎に第２流体の流量を個別に操作することができない。このため、各分岐路から第１流路中の第１流体へ第２流体が混合される各段階において、第２流体を混合する流量を個別に制御することができない。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、流路構造体において、第１流体と第２流体の混合を多段階で行いつつ、それらの流体同士の混合を促進し、各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合すること及び／又は各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御することを可能とすることである。
【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、本発明による流路構造体は、第１流体と第２流体が互いに混合するようにそれらの流体を流通させるための流路構造体であって、前記第１流体と前記第２流体を流通させるための流通路が形成された基板を備え、前記流通路は、前記基板の表面に形成され、前記第１流体を当該基板の表面に沿って流すための主流路と、前記基板の前記表面と反対方向を向く面である当該基板の裏面に形成され、前記第２流体を前記基板の前記裏面に沿って流すための複数の副流路と、前記基板をその表面側から裏面側へ当該基板の厚み方向に貫通し、複数の前記副流路に流れる前記第２流体を前記主流路に流れる前記第１流体に合流させるための複数の合流部とを含み、前記流通路の前記各副流路は、前記第２流体をその副流路に導入するための導入口をそれぞれ有し、その各導入口は、互いに独立して設けられており、前記各副流路の前記導入口と反対側の端部は、前記基板の前記表面に垂直な方向から見て、前記主流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置において前記主流路と重なるように配置され、前記各合流部は、前記基板のうち前記主流路と前記各副流路の前記端部とが重なる位置に形成されてその主流路とその副流路の端部とを連通し、当該合流部と繋がる前記副流路に流れる前記第２流体の流通方向を前記基板の厚み方向に変化させてその第２流体を前記主流路に流れる前記第１流体に対して合流させる。
【０００９】
この流路構造体では、主流路と複数の副流路とが対応する合流部を通じて主流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置で連通するため、主流路に流れる第１流体に対してその流通方向に沿って間隔を置いた各位置で第２流体をそれぞれ合流させることができる。これにより、第１流体に対して第２流体を所定流量ずつ多段階で合流させて混合することができる。しかも、この流路構造体では、基板の表面に沿って主流路に流れる第１流体に対して、合流部により基板の厚み方向に流通方向を変化させた第２流体を合流させることができる。このような合流形態では、従来の流路構造体のように両流体を平行に流しながら合流させる場合と異なり、両流体の攪拌が行われるため、両流体同士の混合を促進することができる。さらに、この流路構造体では、各副流路の導入口が互いに独立して設けられているため、その各導入口を通じて、各副流路に異なる種類の第２流体をそれぞれ導入したり、各副流路に導入する第２流体の流量を個別に制御したりすることができる。その結果、主流路に流れる第１流体に対する各副流路及びそれに繋がる合流部からの第２流体の各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合したり、その各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御したりすることが可能となる。
【００１０】
この場合において、前記各副流路の前記導入口は、前記基板の周縁部に配置されていてもよい。
【００１１】
この構成によれば、各副流路の導入口に個別に第２流体を供給するためのヘッダを取り付けやすくなる。その結果、各副流路にそれぞれ異なった種類の第２流体を導入したり、各副流路に導入する第２流体の流量を個別に制御したりすることが実施しやすくなる。
【００１２】
上記流路構造体において、前記基板には、複数の前記流通路が形成され、前記各流通路の前記主流路は、前記基板の前記表面において並列に配置され、前記各流通路の複数の前記副流路のうちその流通路の上流側から下流側へ向かって同じ順番に位置する副流路は、前記基板の前記裏面において互いに並列に配置されていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、基板の表面側に各流通路の主流路が並列に配置され、基板の裏面側に各流通路の複数の副流路のうち対応するもの同士が並列に配置されるため、基板の一方の面に各流通路の主流路と副流路が共に設けられるような構成に比べて、基板の面方向において複数の流通路をより密に配置することができる。その結果、同じ大きさの流路構造体であっても、より多くの流通路をその内部に設けることができる。従って、この構成によれば、流路構造体の小型化が可能であり、同じ機器サイズであっても第１流体と第２流体との混合の処理量を増加することができる。
【００１４】
本発明による流体の混合方法は、上記流路構造体を用いて第１流体と第２流体とを混合する流体の混合方法であって、前記基板の前記表面に沿って前記主流路に前記第１流体を流すとともに、その第１流体に前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記第２流体をそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合するものである。
【００１５】
この流体の混合方法では、主流路に流す第１流体に対して第２流体を各副流路及び対応する合流部を通じて所定流量ずつ多段階で合流させて混合することができる。このような多段階の合流では、主流路に流れる第１流体に対して全量の第２流体を一度に合流させる一段階の合流形態に比べて、主流路全体を流れる流体の平均流量が小さくなる。このため、この流体の混合方法では、主流路における平均の圧力損失を低減することができる。しかも、この流体の混合方法では、基板の表面に沿って主流路を流れる第１流体に対して各第２流体を基板の厚み方向において合流させて混合することができる。このため、第１流体に対して平行に第２流体を合流させるような場合に比べて、第１流体と第２流体との混合を促進することができる。さらに、この混合方法では、流路構造体の各副流路の独立した導入口を通じて、各副流路に異なる種類の第２流体をそれぞれ導入したり、各副流路に導入する第２流体の流量を個別に制御したりすることができる。その結果、主流路に流れる第１流体に対する各副流路及びそれに繋がる合流部からの第２流体の各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合したり、その各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御したりすることが可能となる。
【００１６】
本発明による抽出方法は、上記流路構造体を用いて抽出対象物を含む被抽出流体とその被抽出流体から前記抽出対象物を抽出するための抽出媒体とを混合し、前記被抽出流体から前記抽出媒体へ前記抽出対象物を抽出させる抽出方法であって、前記被抽出流体と前記抽出媒体とのうち一方の流体である一流体を前記基板の前記表面に沿って前記主流路に流すとともに、前記被抽出流体と前記抽出媒体とのうち他方の流体である他流体を前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記主流路に流れる前記一流体にそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合し、前記両流体の混合流体が前記主流路を下流側へ流れながら、その混合流体中で前記被流出流体から前記抽出媒体へ前記抽出対象物が抽出されるものである。
【００１７】
この抽出方法では、主流路に流す前記一流体に対して前記他流体を各副流路及びそれに繋がる合流部を通じて多段階で合流させて混合することができる。これにより、上記混合方法と同様、主流路における平均の圧力損失を低減することができる。そして、この抽出方法では、前記一流体に対して前記他流体を多段階で混合させる多段階での抽出操作を行うことができる。このような抽出操作では、一段階での抽出操作に比べて抽出効率を高めることができる。具体的には、一段階での抽出操作では、被抽出流体と抽出媒体との合流・混合が一度しか行われないため、その混合による両流体の接触界面の更新が落ち着くと、抽出速度が低下し、抽出がなかなか進まなくなる。これに対して、本抽出方法のように多段階での抽出操作を行う場合には、被抽出流体と抽出媒体とが合流するたびに両流体の接触界面の更新が行われ、そのたびに抽出が促進される。その結果、一段階での抽出操作に比べて全体での抽出効率を高めることができる。さらに、この抽出方法では、基板の表面に沿って主流路を流れる前記一流体に対して前記他流体が基板の厚み方向において合流するため、その合流時に両流体が攪拌されて被抽出流体と抽出媒体との混合が促進され、被抽出流体と抽出媒体との接触界面の更新がより活発に行われる。そのため、より抽出効率を高めることができる。さらに、この抽出方法では、上記流体の混合方法と同様、主流路に流れる前記一流体に対する各副流路及びそれに繋がる合流部からの前記他流体の各混合段階において異なった種類の前記他流体を前記一流体に混合したり、その各混合段階における前記一流体への前記他流体の混合流量を個別に制御したりすることが可能となる。
【００１８】
上記抽出方法の具体的な構成として、前記一流体は、前記被抽出流体であり、前記他流体は、前記抽出媒体であってもよい。
【００１９】
一般的な抽出操作では、被抽出流体の種類によっては、抽出媒体として異なった種類のものが用いられることがある。本構成によれば、主流路に流れる被抽出流体に各副流路から異なった種類の抽出媒体を多段で合流させることができるので、抽出媒体の粘性や抽出性能などを考慮して各合流段階で供給する抽出媒体の流量などを設定することができ、様々な種類の抽出操作に対応することができる。
【００２０】
本発明による反応方法は、上記流路構造体を用いて第１反応剤と第２反応剤とを混合し、それら両反応剤同士を化学反応させる反応方法であって、前記第１反応剤を前記基板の前記表面に沿って前記主流路に流すとともに、前記第２反応剤を前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記主流路に流れる前記第１反応剤にそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合し、前記両反応剤の混合流体が前記主流路を下流側へ流れながら、それら両反応剤が互いに化学反応するものである。
【００２１】
この反応方法では、主流路に流す第１反応剤に対して第２反応剤を各副流路及びそれに繋がる合流部を通じて多段階で合流させて混合することができる。これにより、上記混合方法と同様、主流路における平均の圧力損失を低減することができる。そして、この反応方法では、第１反応剤に対して第２反応剤を多段階で混合する化学反応を実施することができる。このような反応方法では、第１反応剤に対して全量の第２反応剤を一度に合流・混合させる反応方法に比べて反応効率を高めることができる。具体的には、第１反応剤に対して全量の第２反応剤を一度に合流・混合させると、そのときは両反応剤の接触界面の更新が行われて両反応剤同士の反応が促進されるが、その接触界面の更新が落ち着くと、反応速度が低下する。これに対して、本反応方法のように第１反応剤に対して第２反応剤を多段階で合流・混合させる場合には、第１反応剤と第２反応剤とが合流するたびに両者の接触界面の更新が行われ、そのたびに両反応剤同士の反応が促進される。その結果、全体での反応効率を高めることができる。さらに、この反応方法では、基板の表面に沿って主流路を流れる第１反応剤に対して第２反応剤が基板の厚み方向において合流するため、その合流時に両反応剤が攪拌されて両反応剤の混合が促進され、両反応剤同士の接触界面の更新がより活発に行われる。そのため、より反応効率を高めることができる。さらに、この反応方法では、上記流体の混合方法と同様、主流路に流れる第１反応剤に対する各副流路及びそれに繋がる合流部からの第２反応剤の各混合段階において異なった種類の第２反応剤を第１流体に混合したり、その各混合段階における第１反応剤への第２反応剤の混合流量を個別に制御したりすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、流路構造体において、第１流体と第２流体の混合を多段階で行いつつ、それらの流体同士の混合を促進し、各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合すること及び／又は各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による流路構造体を備えた流路装置の斜視図である。
【図２】図１に示した流路装置の平面図である。
【図３】流路構造体を構成する基板の表面を示す図である。
【図４】図３に示した基板の裏面を示す図である。
【図５】流路構造体を構成する表側封止板の表面を示す図である。
【図６】流路構造体を構成する表側封止板、基板及び裏側封止板の積層構造のうち所定の流通路の主流路に対する第１副流路と第２副流路の合流部分近傍の主流路に沿った断面図である。
【図７】図６に示した積層構造のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】図６に示した積層構造のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】図６に示した積層構造のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による流路構造体を用いた抽出方法による抽出効率の向上効果を説明するためのイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
まず、図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態による流路構造体及びそれを備えた流路装置の構成について説明する。
【００２６】
本実施形態による流路装置Ｓは、第１流体と第２流体が互いに混合するようにそれらの流体を流通させるための流路構造体１と、複数のヘッダ１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１４とを備えている。
【００２７】
流路構造体１は、第１流体と第２流体を流通させるための複数の微小な流通路２（マイクロチャネル）と、熱媒を流通させるための複数の熱媒流路３０とを内部に有している。流路構造体１は、図１に示すように、基板４と、表側封止板６と、裏側封止板８と、熱媒流路封止板９とを備えている。これら各板４，６，８，９は、矩形状の平板によってそれぞれ形成されている。
【００２８】
基板４には、前記複数の流通路２が形成されている。各流通路２は、主流路１２と、第１副流路１４と、第１合流部１６と、第２副流路１８と、第２合流部２０と、第３副流路２２と、第３合流部２４とを有する。
【００２９】
主流路１２は、第１流体を基板４のうちその厚み方向において一方側を向く表面４ａ（図３参照）に沿って流すためのものであり、この基板４の表面４ａに形成されている。詳しくは、基板４の表面４ａには、複数の主溝部１２ａがエッチングによって形成されており、それら各主溝部１２ａの表面４ａ側の開口を封止するように表側封止板６が基板４の表面４ａを覆った状態でその表面４ａに接合されている。この主溝部１２ａの表面４ａ側の開口が表側封止板６によって封止されることにより、主流路１２が形成されている。各主流路１２は、基板４の表面４ａ内において蛇行するように延びている。また、各主流路１２は、基板４の表面４ａ内において並列に配置されている。各主流路１２の一端部は、矩形状の基板４の周縁部を構成する４辺のうちの所定の一辺に設けられており、その辺の端部近傍に配設されている。この一端部は、主流路１２に第１流体を導入するための第１主流路導入口１２ｂとなっている。各主流路１２は、当該主流路１２の一端部が設けられた基板４の所定の辺から向かい側の辺へ向かって直線的に延びた後、９０度屈曲して延び、その後、前記所定の辺側へ向かうようにさらに９０度屈曲して延び、そのような屈曲を繰り返して蛇行するように延びている。そして、各主流路１２の一端部に対して反対側の端部である他端部は、基板４の前記所定の辺の向かい側の辺のうち前記一端部から遠い側の端部近傍に配設されている。この他端部は、主流路１２から流体が導出される第１主流路導出口１２ｃとなっている。各主流路１２の延びる方向に直交する断面は、図７に示すように、基板４の裏面４ｂ側へ向かって凸となるように配置された略半円状を呈している。
【００３０】
第１副流路１４は、第２流体を基板４のうち表面４ａと反対方向を向く裏面４ｂ（図４参照）に沿って流すためのものであり、この基板４の裏面４ｂに形成されている。詳しくは、基板４の裏面４ｂには、前記主溝部１２ａと同数の第１副溝部１４ａがエッチングによって形成されており、それら各第１副溝部１４ａの裏面４ｂ側の開口を封止するように裏側封止板８が基板４の裏面４ｂを覆った状態でその裏面４ｂに接合されている。この第１副溝部１４ａの裏面４ｂ側の開口が裏側封止板８によって封止されることにより、第１副流路１４が形成されている。各第１副流路１４は、主流路１２の端部が設けられた基板４の各辺に直交する２辺のうち一方の辺に一端部を有する。この一端部は、第１副流路１４に第２流体を導入するための第１副流路導入口１４ｂとなっている。この第１副流路導入口１４ｂは、本発明の導入口の概念に含まれる。各第１副流路１４は、その第１副流路導入口１４ｂが設けられた基板４の辺から向かい側の辺へ向かって直線的に主流路１２に対して垂直に延び、対応する主流路１２の裏面４ｂ側の位置で９０度屈曲してその主流路１２に沿って下流側へ延びている。すなわち、各第１副流路１４の他端部（第１副流路導入口１４ｂと反対側の端部）は、基板４の表面４ａに垂直な方向から見て、対応する主流路１２と重なるように配置されている。各第１副流路１４の延びる方向に直交する断面は、図７に示すように、基板４の表面４ａ側へ向かって凸となるように配置された略半円状を呈している。
【００３１】
第１合流部１６は、第１副流路１４に流れる第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させるためのものであり、基板４をその表面４ａ側から裏面４ｂ側へ当該基板４の厚み方向に貫通するように形成されている。具体的には、各第１合流部１６は、基板４のうち各主流路１２と各第１副流路１４の前記他端部とが重なる位置に形成されている。この第１合流部１６は、図８に示すように、基板４の表面４ａに形成された略半円状断面の第１合流部表側溝部１６ａの頂部と、基板４の裏面４ｂに形成された略半円状断面の第１合流部裏側溝部１６ｂの頂部とが繋がることによって基板４を貫通するように形成されている。第１合流部表側溝部１６ａは、主溝部１２ａと重なり且つ幅方向の中心が一致するように形成されており、第１合流部裏側溝部１６ｂは、第１副溝部１４ａの下流側の端部と重なり且つ幅方向の中心が一致するように形成されている。また、第１合流部１６は、第１副流路１４における第２流体の流通方向の下流側に位置し、その第１副流路１４から当該第１合流部１６に流入する第２流体の流れに対向するように配置された壁面１６ｄを有する。この壁面１６ｄは、基板４の厚み方向（基板４の表面４ａ及び裏面４ｂに対して垂直な方向）に延びている。第１副流路１４から第１合流部１６に流入した第２流体は、この壁面１６ｄに当たって基板４の裏面４ｂ側から表面４ａ側へ向かうようにその流通方向を変える。
【００３２】
第２副流路１８は、第１副流路１４と同様に第２流体を基板４の裏面４ｂに沿って流すためのものである。なお、この第２副流路１８に流す第２流体は、必ずしも第１副流路１４に流す第２流体と同じ種類の流体である必要はなく、第１副流路１４に流す第２流体と異なる種類の流体であってもよい。第２副流路１８は、基板４の裏面４ｂのうち第１副流路１４に対して主流路１２の下流側の位置に形成されている。具体的には、基板４の裏面４ｂには、前記主溝部１２ａと同数の第２副溝部１８ａが形成されている。この各第２副溝部１８ａの裏面４ｂ側の開口がその裏面４ｂに接合された裏側封止板８によって封止されることにより、第２副流路１８が形成されている。各第２副流路１８は、第１副流路導入口１４ｂが設けられた基板４の辺のうち第１副流路導入口１４ｂに対して前記主流路導入口１２ｂが設けられた辺と反対側の位置に一端部を有する。この一端部が第２副流路１８に第２流体を導入するための第２副流路導入口１８ｂとなっている。この第２副流路導入口１８ｂは、本発明の導入口の概念に含まれる。第２副流路１８の上記以外の構成は、前記第１副流路１４の構成と同様である。なお、各第２副流路１８の他端部は、主流路１２のうち第１副流路１４の前記他端部と重なる位置からその主流路１２に沿って下流側に間隔を置いた位置で、基板４の表面４ａに垂直な方向から見て、主流路１２と重なるように配置されている。
【００３３】
第２合流部２０は、第２副流路１８に流れる第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させるためのものであり、基板４をその表面４ａ側から裏面４ｂ側へ当該基板４の厚み方向に貫通するように形成されている。この第２合流部２０の構造は、第１合流部１６の構造と同様であり、基板４のうち各主流路１２と各第２副流路１８の前記他端部とが重なる位置に形成されている。すなわち、各第２合流部２０は、その第２合流部２０が含まれる流通路２の第１合流部１６からその流通路２の主流路１２に沿って下流側へ間隔を置いた位置に配置されている。
【００３４】
第３副流路２２は、前記副流路１４，１８と同様に第２流体を基板４の裏面４ｂに沿って流すためのものである。この第３副流路２２に流す第２流体は、前記副流路１４，１８にそれぞれ流す第２流体のうちのいずれか一方と同じ種類の流体であってもよいし、それら両副流路１４，１８に流す第２流体のいずれとも異なる流体であってもよい。基板４の裏面４ｂには、前記主溝部１２ａと同数の第３副溝部２２ａが形成されており、この各第３副溝部２２ａの裏面４ｂ側の開口がその裏面４ｂに接合された裏側封止板８によって封止されることにより、第３副流路２２が形成されている。各第３副流路２２は、主流路導入口１２ｂが設けられた基板４の辺と同じ辺の中央部近傍に一端部を有する。この一端部が第３副流路２２に第２流体を導入するための第３副流路導入口２２ｂとなっている。この第３副流路導入口２２ｂは、本発明の導入口の概念に含まれる。第３副流路導入口２２ｂと、第１副流路導入口１４ｂと、第２副流路導入口１８ｂとは、互いに独立して設けられている。各第３副流路２２は、その第３副流路導入口２２ｂが設けられた基板４の辺から向かい側の辺へ向かって直線的に延びている。各第３副流路２２は、対応する主流路１２の裏面４ｂ側に配置されている。すなわち、各第３副流路２２は、対応する主流路１２のうちその第３副流路２２の表面４ａ側に位置する部位に沿って同方向に延びている。これ以外の第３副流路２２の構成は、前記第１副流路１４の構成と同様である。なお、各第３副流路２２の他端部は、主流路１２のうち第２副流路１８の前記他端部と重なる位置からその主流路１２に沿って下流側に間隔を置いた位置で、基板４の表面４ａに垂直な方向から見て、主流路１２と重なるように配置されている。
【００３５】
第３合流部２４は、第３副流路２２に流れる第２流体を主流路１２に流れる第１流体に合流させるためのものであり、基板４をその表面４ａ側から裏面４ｂ側へ当該基板４の厚み方向に貫通するように形成されている。この第３合流部２４の構造は、第１合流部１６及び第２合流部２０の構造と同様であり、基板４のうち各主流路１２と各第３副流路２２の前記他端部とが重なる位置に形成されている。すなわち、各第３合流部２４は、その第３合流部２４が含まれる流通路２の第２合流部２０からその流通路２の主流路１２に沿って下流側へ間隔を置いた位置に配置されている。
【００３６】
表側封止板６は、その厚み方向において一方側を向く表面６ａ（図５参照）と、その表面６ａと反対方向を向く裏面６ｂとを有する平板である。表側封止板６の裏面６ｂは、基板４の表面４ａに接合されている。表側封止板６の表面６ａには、熱媒を流通させるための複数の熱媒流路３０が形成されている。詳しくは、表側封止板６の表面６ａには、複数の熱媒溝部３０ａがエッチングによって形成されており、それら各熱媒溝部３０ａの表面６ａ側の開口を封止するように熱媒流路封止板９が表側封止板６の表面６ａに接合されている。この熱媒溝部３０ａの表面６ａ側の開口が熱媒流路封止板９によって封止されることにより、熱媒流路３０が形成されている。熱媒流路３０は、流通路２と同数設けられている。各熱媒流路３０は、前記各主流路１２を左右反転させた形状で表側封止板６の表面６ａ内において蛇行するように延びている。各熱媒流路３０の一端部は、矩形状の表側封止板６の周縁部を構成する４辺のうちの一辺に設けられており、表側封止板６が基板４の表面４ａに接合された状態で前記主流路導入口１２ｂの向かい側の位置に配置されている。この一端部が、熱媒流路３０に熱媒を導入するための熱媒導入口３０ｂとなっている。また、各熱媒流路３０の他端部は、表側封止板６においてその熱媒流路３０の一端部が設けられた辺の向かい側の辺に設けられており、表側封止板６が基板４の表面４ａに接合された状態で前記主流路導出口１２ｃの向かい側の位置に配置されている。この他端部が、熱媒流路３０から熱媒が導出される熱媒導出口３０ｃとなっている。各熱媒流路３０のうち熱媒導入口３０ｂが設けられた表側封止板６の辺から向かい側の辺へ向かって直線的に延びる各部分は、表側封止板６が基板４の表面４ａに接合された状態で主流路１２の対応する各部分と重なって同方向に延びるように配置される。各熱媒流路３０に熱媒が流通することにより、その熱媒と主流路１２を流れる流体との熱交換が行われ、その主流路１２を流れる流体が温められるようになっている。
【００３７】
裏側封止板８は、その厚み方向において一方側を向く表面８ａと、その表面８ａと反対方向を向く裏面８ｂとを有する平板である。この裏側封止板８の表面８ａが、基板４の裏面４ｂに接合されている。
【００３８】
主供給ヘッダ１０２は、各主流路１２に第１流体を供給するためのものである。この主供給ヘッダ１０２は、全ての主流路導入口１２ｂと接続されるように流路構造体１のうち主流路導入口１２ｂが設けられた端面に取り付けられている。主供給ヘッダ１０２には、図略の流体供給装置から第１流体が供給され、当該主供給ヘッダ１０２は、その供給された第１流体が各主流路導入口１２ｂに所定流量ずつ導入されるように分配する。
【００３９】
第１副供給ヘッダ１０４は、各第１副流路１４に第２流体を供給するためのものである。この第１副供給ヘッダ１０４は、全ての第１副流路導入口１４ｂと接続されるように流路構造体１のうち第１副流路導入口１４ｂが設けられた端面に取り付けられている。第１副供給ヘッダ１０４には、図略の流体供給装置から第２流体が供給され、当該第１副供給ヘッダ１０４は、その供給された第２流体が各第１副流路導入口１４ｂに所定流量ずつ導入されるように分配する。
【００４０】
第２副供給ヘッダ１０６は、各第２副流路１８に第２流体を供給するためのものである。この第２副供給ヘッダ１０６は、全ての第２副流路導入口１８ｂと接続されるように流路構造体１のうち第２副流路導入口１８ｂが設けられた端面に取り付けられている。第２副供給ヘッダ１０６のこれ以外の構成は、前記第１副供給ヘッダ１０４の構成と同様である。
【００４１】
第３副供給ヘッダ１０８は、各第３副流路２２に第２流体を供給するためのものである。この第３副供給ヘッダ１０８は、全ての第３副流路導入口２２ｂと接続されるように流路構造体１のうち第３副流路導入口２２ｂが設けられた端面に取り付けられている。第３副供給ヘッダ１０８のこれ以外の構成は、前記第１副供給ヘッダ１０４の構成と同様である。
【００４２】
流体回収ヘッダ１１０は、各主流路１２の主流路導出口１２ｃから排出される流体を回収するためのものである。この流体回収ヘッダ１１０は、全ての主流路導出口１４ｃと接続されるように流路構造体１のうち主流路導出口１４ｃが設けられた端面に取り付けられている。流体回収ヘッダ１１０は、図略の貯留部又は図略の下流側機器と接続されており、当該流体回収ヘッダ１１０によって回収された流体は、それらの貯留部又は下流側機器へ送られるようになっている。
【００４３】
熱媒供給ヘッダ１１２は、各熱媒流路３０に熱媒を供給するためのものである。この熱媒供給ヘッダ１１２は、全ての熱媒導入口３０ｂと接続されるように流路構造体１のうち熱媒導入口３０ｂが設けられた端面に取り付けられている。熱媒供給ヘッダ１１２には、図略の熱媒供給装置から昇温された熱媒が供給され、当該熱媒供給ヘッダ１１２は、その供給された熱媒が各熱媒導入口３０ｂに所定流量ずつ導入されるように分配する。
【００４４】
熱媒回収ヘッダ１１４は、各熱媒流路３０の熱媒導出口３０ｃから排出される熱媒を回収するためのものである。この熱媒回収ヘッダ１１４は、全ての熱媒導出口３０ｃと接続されるように流路構造体１のうち熱媒導出口３０ｃが設けられた端面に取り付けられている。この熱媒回収ヘッダ１１４は、図略の熱媒供給装置と接続されており、当該熱媒回収ヘッダ１１４によって回収された熱媒は、熱媒供給装置へ戻されるようになっている。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の流路構造体１では、流通路２において主流路１２と各副流路１４，１８，２２とが対応する合流部１６，２０，２４を通じて主流路１２の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置で連通するため、主流路１２に流れる第１流体に対してその流通方向に沿って間隔を置いた各位置で第２流体をそれぞれ合流させることができる。これにより、第１流体に対して第２流体を多段階で合流させて混合することができる。
【００４６】
しかも、本実施形態では、基板４の表面４ａに沿って主流路１２に流れる第１流体に対して、各合流部１６，２０，２４により第２流体を基板４の厚み方向において合流させることができる。このような合流形態では、従来の流路構造体のように両流体を平行に流しながら合流させる場合と異なり、両流体の合流時にそれら両流体の攪拌が行われるため、両流体同士の混合を促進することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、第１副流路導入口１４ｂと、第２副流路導入口１８ｂと、第３副流路導入口２２ｂとが互いに独立して設けられているため、それら各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂを通じて、異なる種類の第２流体を各副流路１４，１８，２２に導入したり、異なる流量の第２流体を各副流路１４，１８，２２に導入したりすることができる。その結果、各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４から主流路１２に流れる第１流体に対して異なる種類の第２流体をそれぞれ合流させて混合させたり、各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４から主流路１２中の第１流体に対して合流・混合させる第２流体の流量を個別に制御したりすることができる。
【００４８】
また、本実施形態の流路構造体１は、各種の化学操作方法（混合、抽出、又は反応等）に用いることができるが、目的とする化学操作方法の種類に応じて主流路１２及び各副流路１４，１８，２２にそれぞれ流す流体の流速や各合流部１６，２０，２４の開口部の形状を変化させることによって、流体の合流後の流動状態を制御することができる。具体的には、合流後に２相流となる場合にはその２相流の流動状態を制御することができ、合流後にスラグ流となる場合にはそのスラグ流のスラグ間隔を制御することができる。このような合流後の流体の流動状態の制御によって、流体同士の接触界面の面積を制御することもできる。
【００４９】
また、本実施形態では、主流路導入口１２ｂ及び各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂは、基板４の周縁部に配置されているため、主流路導入口１２ｂに主供給ヘッダ１０２を接続しやすく、各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂに対応する供給ヘッダ１０４，１０６，１０８を接続しやすい。
【００５０】
また、本実施形態では、基板４の表面４ａに各流通路２の主流路１２が並列に配置される。また、基板４の裏面４ｂに、各流通路２の第１副流路１４同士が並列に配置されるとともに、各流通路２の第２副流路１８同士が並列に配置され、さらに各流通路２の第３副流路２２同士が並列に配置される。このため、基板の一方の面に各流通路の主流路と副流路が共に設けられるような構成に比べて、基板４の表面４ａ及び裏面４ｂに平行な方向において複数の流通路２をより密に配置することができる。その結果、同じ大きさの流路構造体１であっても、より多くの流通路２をその内部に設けることができる。従って、本実施形態によれば、流路構造体１の大型化を抑制しつつ、多数の流通路２により第１流体と第２流体との混合の処理量を増加することができる。
【００５１】
（第１実施例）
次に、本発明の第１実施例として、上記の流路構造体１を用いた抽出方法について説明する。
【００５２】
この抽出方法では、上記流路構造体１の主流路１２に、抽出対象物を含む被抽出流体を導入する。この被抽出流体は、液体である。主流路１２に導入された被抽出流体は、主流路１２内を下流側へ流れる。
【００５３】
一方、流路構造体１の各副流路１４，１８，２２に、被抽出流体から抽出対象物を抽出するための流体である抽出媒体をそれぞれ導入する。この際、各副流路１４，１８，２２には、同じ種類の抽出媒体を導入する。第１副流路１４と第２副流路１８には、被抽出流体から全量の抽出対象物を抽出するのに要する抽出媒体の必要量の３０％の量の抽出媒体をそれぞれ導入し、第３副流路２２には、前記必要量の４０％の量の抽出媒体を導入する。
【００５４】
第１副流路導入口１４ｂから第１副流路１４に導入された抽出媒体は、主流路１２側へ向かって流れた後、主流路１２に沿って下流側へ流れ、第１合流部１６に流入する。第１合流部１６に流入した抽出媒体は、基板４の厚み方向（基板４の裏面４ｂ側から表面４ａ側へ向かう方向）にその流通方向を変え、その方向において、主流路１２に流れる被抽出流体に合流する。すなわち、抽出媒体は、被抽出流体の流通方向に対して直交する方向においてその被抽出流体に合流する。これにより、抽出媒体は、被抽出流体と攪拌されるように混合され、抽出媒体と被抽出流体との接触界面の更新が活発に行われる。被抽出流体と抽出媒体との混合流体は、主流路１２内を下流側へ流れ、その過程で、被抽出流体中の抽出対象物が被抽出流体と抽出媒体との接触界面を通じて抽出媒体へ抽出される。
【００５５】
次に、第２副流路導入口１８ｂから第２副流路１８に導入された抽出媒体は、第２副流路１８から第２合流部２０を通じて、主流路１２に流れる被抽出流体と抽出媒体との混合流体に合流する。この際の第２副流路１８における抽出媒体の流通形態及び第２合流部２０を通じての前記混合流体への抽出媒体の合流形態は、上記第１副流路１４における抽出媒体の流通形態及び第１合流部１６を通じての被抽出流体への抽出媒体の合流形態と同様である。この合流によって、上記第１合流部１６での合流と同様に、被抽出流体と抽出媒体との混合が行われ、抽出媒体と被抽出流体との接触界面の更新が活発に行われる。被抽出流体と抽出媒体との混合流体は、主流路１２内をさらに下流側へ流れ、その過程で、被抽出流体中の抽出対象物が被抽出流体と抽出媒体との接触界面を通じて抽出媒体へさらに抽出される。
【００５６】
次に、第３副流路導入口２２ｂから第３副流路２２に導入された抽出媒体は、第３副流路２２から第３合流部２４を通じて、主流路１２に流れる被抽出流体と抽出媒体との混合流体に合流する。この際、抽出媒体は、第３副流路２２内を直線的に下流側へ流れ、上記抽出媒体Ａが第１合流部１６を通じて被抽出流体に合流した形態と同様の合流形態で、主流路１２に流れる被抽出流体及び抽出媒体の混合流体に第３合流部２４を通じて合流する。これにより、上記の各合流と同様に、被抽出流体と抽出媒体との混合が行なわれ、抽出媒体と被抽出流体との接触界面の更新が活発に行われる。被抽出流体と抽出媒体の混合流体は、主流路１２内をさらに下流側へ流れ、その過程で、被抽出流体中の抽出対象物が被流出流体と抽出媒体との接触界面を通じて抽出媒体へさらに抽出される。
【００５７】
最後に、各主流路導出口１２ｄから目標抽出率に達した流体が排出されて回収される。
【００５８】
以上説明したように、この抽出方法では、主流路１２に流す被抽出流体に抽出媒体を各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる各合流部１６，２０，２４を通じて多段階で合流させて混合することができるため、多段階での抽出操作を行うことができる。このような抽出操作では、一段階での抽出操作に比べて抽出効率を高めることができる。
【００５９】
具体的には、図１０に示すように、一段階での抽出操作（図１０中の破線参照）では、図中のＭ１時点において被抽出流体に対する抽出媒体の合流及び混合が行われると、その混合に起因する両流体の接触界面の更新により抽出率がα（％）まで急上昇するが、その後、混合状態の安定期間ｔ（ｓ）を経た後、抽出が進行しつつ、その抽出速度が低下していき、目標抽出率β（％）を越えた後は、抽出速度が非常に遅くなる。前記安定期間ｔ（ｓ）の後の抽出速度は、前記混合により抽出率がα（％）まで上昇する際の抽出速度に比べて遅くなる。これは、両流体の混合状態が安定し、両流体の接触界面の更新が滞ることに起因すると考えられる。
【００６０】
一方、多段階での抽出操作（図１０中の実線参照）では、前記Ｍ１時点において被抽出流体に対して抽出媒体の合流及び混合が行われて抽出率がα（％）まで急上昇し、安定期間ｔ（ｓ）を経て、抽出が少し進行した後、図中のＭ２時点において抽出媒体の合流及び混合が再度行われる。これにより、被抽出流体と抽出媒体との接触界面の更新が再度活性化されて抽出が促進され、抽出率が急激に上昇する。その結果、一段階での抽出操作に比べて、短時間で抽出率が目標抽出率β（％）に達する。従って、本実施例による抽出方法では、このような原理により、抽出操作の時間短縮が可能となり、全体としての抽出効率を高めることができる。
【００６１】
さらに、この抽出方法では、基板４の表面４ａに沿って主流路１２を流れる被抽出流体に対して抽出媒体が基板４の厚み方向において合流するため、その合流時に流体が攪拌されて被抽出流体と抽出媒体との混合が促進され、被抽出流体と抽出媒体との接触界面の更新がより活発に行われる。そのため、より抽出効率を高めることができる。
【００６２】
しかも、この抽出方法では、主流路１２に流す被抽出流体に対して抽出媒体を各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４を通じて所定流量ずつ多段階で合流させて混合することに起因して、主流路に流れる被抽出流体に全量の抽出媒体を一度に合流させる場合に比べて、主流路１２に流す流体の平均流量を低減することができる。このため、主流路１２における平均の圧力損失を低減することができる。
【００６３】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例として、上記の流路構造体１を用いた反応方法について説明する。
【００６４】
この反応方法では、上記流路構造体１の主流路１２に、その主流路導入口１２ｂから第１反応剤の流体を導入する。主流路１２に導入された第１反応剤は、主流路１２内を下流側へ流れる。
【００６５】
一方、上記流路構造体１の各副流路１４，１８，２２に、第１反応剤と化学反応させるための第２反応剤をそれぞれ導入する。この際、各副流路１４，１８，２２には、それぞれ異なった種類の第２反応剤を導入してもよい。また、各副流路１４，１８，２２に同じ種類の第２反応剤を所定流量ずつ分配して導入してもよい。また、副流路１４，１８，２２のうち２つの副流路に同じ種類の第２反応剤を所定流量ずつ分配して導入し、残りの副流路に異なった種類の第２反応剤を導入してもよい。
【００６６】
なお、主流路１２に導入する第１反応剤と、各副流路１４，１８，２２に導入する第２反応剤は、全て液体又は全て気体であってもよい。また、主流路１２に導入する第１反応剤と各副流路１４，１８，２２にそれぞれ導入する第２反応剤とのうちいくつかが液体でそれ以外が気体であってもよい。
【００６７】
第１副流路１４に導入された第２反応剤は、第１合流部１６を通じて、主流路１２に流れる第１反応剤に合流し、混合される。この際の第１副流路１４における第２反応剤の流通形態及び第１合流部１６を通じての第１反応剤への第２反応剤の合流形態は、上記第１実施例の抽出方法における抽出媒体Ａの流通形態及び第１合流部１６を通じての被抽出流体への合流形態と同様である。第１合流部１６から主流路１２に流れる第１反応剤に合流した第２反応剤は、その第１反応剤と攪拌されるように混合され、両反応剤同士の接触界面の更新が活発に行われる。両反応剤の混合流体は、主流路１２内を下流側へ流れ、その過程で両反応剤同士の化学反応が生じる。
【００６８】
次に、第２副流路１８に導入された第２反応剤が、第２合流部２０を通じて、主流路１２に流れる第１反応剤と第１合流部１６から合流した第２反応剤との混合流体に合流し、混合される。この際の第２反応剤の流通形態及び合流形態は、前記第１副流路１４及び前記第１合流部１６における第２反応剤の流通形態及び合流形態と同様である。第２合流部２０から主流路１２に流れる混合流体への第２反応剤の合流により、その第２反応剤は、主流路１２に流れる混合流体と攪拌されるように混合され、第１反応剤と第２反応剤との接触界面の活発な更新が再度行われる。これらの反応剤の混合流体は、主流路１２内を下流側へ流れ、その過程で第１反応剤と第２反応剤との化学反応が生じる。
【００６９】
次に、第３副流路２２に導入された第２反応剤が、第３合流部２４を通じて、主流路１２に流れる混合流体に合流し、混合される。この際の第３副流路２２及び第３合流部２４を通じての第２反応剤の流通形態及び合流形態は、上記第１実施例の抽出方法における第３副流路２２及び第３合流部２４を通じての抽出媒体Ｃの流通形態及び合流形態と同様である。第３合流部２４から主流路１２に流れる混合流体への第２反応剤の合流により、その第２反応剤は、主流路１２に流れる混合流体と攪拌されるように混合され、第１反応剤と第２反応剤との接触界面の活発な更新がさらに行われる。これらの反応剤の混合流体は、主流路１２内を下流側へ流れ、その過程で第１反応剤と第２反応剤との化学反応が生じる。
【００７０】
最後に、各主流路導出口１２ｄから反応生成物を含む流体が排出されて回収され、その流体から反応生成物が取り出される。
【００７１】
以上説明したように、この反応方法では、主流路１２に流す第１反応剤に対して第２反応剤を各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる各合流部１６，２０，２４を通じて所定流量ずつ多段階で合流させて混合することができる。これにより、各合流部１６，２０，２４から主流路１２への第２反応剤の合流のたびに第１反応剤と第２反応剤との接触界面の更新が行われ、そのたびに両反応剤同士の化学反応が促進される。その結果、全体での反応効率を高めることができる。
【００７２】
さらに、この反応方法では、基板４の表面４ａに沿って主流路１２を流れる第１反応剤に対して第２反応剤が基板４の厚み方向において合流するため、その合流時に両反応剤が攪拌されて両反応剤の混合が促進され、両反応剤同士の接触界面の更新がより活発に行われる。そのため、より反応効率を高めることができる。
【００７３】
また、この反応方法では、流通路２の互いに独立した各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂを通じて各副流路１４，１８，２２に異なる種類の第２反応剤を導入することが可能である。この場合には、主流路１２に流れる第１反応剤に対して各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４からそれぞれ異なった種類の第２反応剤を混合することができる。これにより、複数の異なった化学反応を段階的に生じさせることができる。なお、主流路１２に流れる第１反応剤に対して各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４から混合する第２反応剤の各流量を個別に制御することも可能である。
【００７４】
しかも、この反応方法では、主流路１２に流す第１反応剤に対して第２反応剤を各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４を通じて所定流量ずつ多段階で合流させることに起因して、上記第１実施例の抽出方法と同様、主流路１２における平均の圧力損失を低減することができる。
【００７５】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７６】
例えば、上記流路構造体１を第１流体と第２流体との混合のみを目的として用いてもよい。このような流体の混合方法では、第１流体を各主流路１２に導入し、第２流体を各副流路１４，１８，２２に導入する。各副流路１４，１８，２２に導入された第２流体は、上記第１実施例の抽出方法における被抽出流体への抽出媒体の合流形態と同様の合流形態で、主流路１２に流れる第１流体に合流し、両流体が混合される。
【００７７】
この流体の混合方法では、主流路１２に流す第１流体に各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４を通じて第２流体を所定流量ずつ多段階で合流させて、それらの流体を混合することができる。この混合方法では、主流路に流れる第１流体に対して全量の第２流体を一度に合流させる混合方法に比べて、主流路１２全体における流体の平均流量が小さくなる。このため、主流路１２における平均の圧力損失を低減することができる。しかも、この流体の混合方法では、基板４の表面４ａに沿って主流路１２を流れる第１流体に対して各第２流体を基板４の厚み方向において合流させるため、第１流体の流通方向に対して直交する方向においてその第１流体に第２流体を合流させることができる。このため、第１流体に対して平行に第２流体を合流させるような場合に比べて、第１流体と第２流体との合流時に両流体の混合を促進することができる。また、この流体の混合方法では、流通路２の各副流路１４，１８，２２に互いに独立した各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂを通じて異なる種類の第２流体をそれぞれ導入したり、各副流路に導入する第２流体の流量を個別に制御したりすることができる。その結果、主流路１２に流れる第１流体に対する各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４からの第２流体の各混合段階において異なった種類の第２流体を第１流体に混合したり、その各混合段階における第１流体への第２流体の混合流量を個別に制御したりすることができる。
【００７８】
このような流体の混合方法は、例えば、前記第１流体としての分散媒の液体に対して前記第２流体としての分散質の液体を混合することによってエマルションを得るエマルション化等に用いられる。
【００７９】
なお、上記の流体の混合方法において、各副流路１４，１８，２２には、それぞれ異なる種類の第２流体を導入してもよいし、同じ種類の第２流体を所定流量ずつ分配して導入してもよい。
【００８０】
また、基板４の表面４ａ内における主流路１２の形状と、基板４の裏面４ｂ内における副流路１４，１８，２２の形状は、上記した形状以外の種々の形状であってもよい。
【００８１】
また、流通路が有する副流路の数は、３つに限定されるものではない。すなわち、流通路は、２つ又は４つ以上の副流路を有していてもよい。
【００８２】
また、主流路に対して各副流路が合流部を通じて合流する位置は、上記実施形態で示した位置に限定されるものではなく、その合流位置は上記以外の位置であってもよい。
【００８３】
また、主流路、各副流路及び各合流部の断面形状は、上記以外の種々の断面形状であってもよい。
【００８４】
また、流路構造体は、熱媒流路を備えていなくてもよい。すなわち、上記流路構造体１において、熱媒流路封止板９を省略するとともに、表側封止板６の代わりに熱媒流路３０が形成されていない平板からなる表側封止板を基板４の表面４ａに接合してもよい。
【００８５】
また、流路装置において、上記流路構造体１が複数積層されていてもよい。この構成によれば、抽出や、化学反応、流体の混合等の処理効率をより高めることができる。
【００８６】
また、流路構造体内に設けられる流通路の数は、上記実施形態で示した数に限定されない。具体的には、上記実施形態で示した流通路の数よりも少ない数（例えば、１つ）の流通路、もしくは、上記実施形態で示した流通路の数よりも多数の流通路が、流路構造体内に設けられていてもよい。
【００８７】
また、主流路導入口、主流路導出口、各副流路の導入口は、基板の周縁に設けられていなくてもよい。例えば、それら導入口及び導出口が基板の面内に設けられていてもよい。この場合には、各流通路の導入口に繋がる貫通穴を基板に形成するとともに、封止板にその貫通穴と連通する貫通穴を形成し、封止板の表面側又は裏面側からその貫通穴を通じて導入口に対応する流体を導入するようにしてもよい。また、同様に、各主流路の主流路導出口に繋がる貫通穴を基板に形成するとともに、封止板にその貫通穴と連通する貫通穴を形成し、その貫通穴を通じて封止板の表面側又は裏面側で流体を回収するようにしてもよい。
【００８８】
また、抽出方法において、流通路２の互いに独立した各副流路導入口１４ｂ，１８ｂ，２２ｂを通じて各副流路１４，１８，２２に異なる種類の抽出媒体を導入してもよい。この場合には、主流路１２に流れる被抽出流体に対して各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４からそれぞれ異なった種類の抽出媒体を混合して抽出を行うことができる。このような抽出方法は、例えば、被抽出流体に複数の異なる種類の抽出対象物が含まれている場合に用いることができる。具体的には、被抽出流体に含まれる複数種類の抽出対象物の各々に適した抽出媒体を各副流路１４，１８，２２に個別に流して、主流路１２に流れる被抽出流体に各合流路１６，２０，２４からその各抽出媒体を合流させることにより、その各抽出媒体に適合する抽出媒体を抽出させることができる。なお、主流路１２に流れる被抽出流体に対して各副流路１４，１８，２２及びそれに繋がる合流部１６，２０，２４から合流させる抽出媒体の各流量を個別に制御することも可能である。
【００８９】
また、上記抽出方法において、主流路１２に抽出媒体を流し、各副流路１４，１８，２２に被抽出流体をそれぞれ所定流量ずつ流してもよい。
【００９０】
また、上記抽出方法において、被抽出流体に含まれる抽出対象物は１種類に限定されない。すなわち、複数種類の抽出対象物が被抽出流体に含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１ 流路構造体
２ 流通路
４ 基板
４ａ 表面
４ｂ 裏面
１２ 主流路
１４ 第１副流路（副流路）
１４ｂ 第１副流路導入口（導入口）
１６ 第１合流部（合流部）
１８ 第２副流路（副流路）
１８ｂ 第２副流路導入口（導入口）
２０ 第２合流部（合流部）
２２ 第３副流路（副流路）
２２ｂ 第３副流路導入口（導入口）
２４ 第３合流部（合流部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と第２流体が互いに混合するようにそれらの流体を流通させるための流路構造体であって、
前記第１流体と前記第２流体を流通させるための流通路が形成された基板を備え、
前記流通路は、前記基板の表面に形成され、前記第１流体を当該基板の表面に沿って流すための主流路と、前記基板の前記表面と反対方向を向く面である当該基板の裏面に形成され、前記第２流体を前記基板の前記裏面に沿って流すための複数の副流路と、前記基板をその表面側から裏面側へ当該基板の厚み方向に貫通し、複数の前記副流路に流れる前記第２流体を前記主流路に流れる前記第１流体に合流させるための複数の合流部とを含み、
前記流通路の前記各副流路は、前記第２流体をその副流路に導入するための導入口をそれぞれ有し、その各導入口は、互いに独立して設けられており、
前記各副流路の前記導入口と反対側の端部は、前記基板の前記表面に垂直な方向から見て、前記主流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置において前記主流路と重なるように配置され、
前記各合流部は、前記基板のうち前記主流路と前記各副流路の前記端部とが重なる位置に形成されてその主流路とその副流路の端部とを連通し、当該合流部と繋がる前記副流路に流れる前記第２流体の流通方向を前記基板の厚み方向に変化させてその第２流体を前記主流路に流れる前記第１流体に対して合流させる、流路構造体。
【請求項２】
前記各副流路の前記導入口は、前記基板の周縁部に配置されている、請求項１に記載の流路構造体。
【請求項３】
前記基板には、複数の前記流通路が形成され、
前記各流通路の前記主流路は、前記基板の前記表面において並列に配置され、
前記各流通路の複数の前記副流路のうちその流通路の上流側から下流側へ向かって同じ順番に位置する副流路は、前記基板の前記裏面において互いに並列に配置されている、請求項１又は２に記載の流路構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路構造体を用いて第１流体と第２流体とを混合する流体の混合方法であって、
前記基板の前記表面に沿って前記主流路に前記第１流体を流すとともに、その第１流体に前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記第２流体をそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合する、流体の混合方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路構造体を用いて抽出対象物を含む被抽出流体とその被抽出流体から前記抽出対象物を抽出するための抽出媒体とを混合し、前記被抽出流体から前記抽出媒体へ前記抽出対象物を抽出させる抽出方法であって、
前記被抽出流体と前記抽出媒体とのうち一方の流体である一流体を前記基板の前記表面に沿って前記主流路に流すとともに、前記被抽出流体と前記抽出媒体とのうち他方の流体である他流体を前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記主流路に流れる前記一流体にそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合し、
前記両流体の混合流体が前記主流路を下流側へ流れながら、その混合流体中で前記被流出流体から前記抽出媒体へ前記抽出対象物が抽出される、抽出方法。
【請求項６】
前記一流体は、前記被抽出流体であり、
前記他流体は、前記抽出媒体である、請求項５に記載の抽出方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路構造体を用いて第１反応剤と第２反応剤とを混合し、それら両反応剤同士を化学反応させる反応方法であって、
前記第１反応剤を前記基板の前記表面に沿って前記主流路に流すとともに、前記第２反応剤を前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記主流路に流れる前記第１反応剤にそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合し、
前記両反応剤の混合流体が前記主流路を下流側へ流れながら、それら両反応剤が互いに化学反応する、反応方法。
【請求項１】
第１流体と第２流体が互いに混合するようにそれらの流体を流通させるための流路構造体であって、
前記第１流体と前記第２流体を流通させるための流通路が形成された基板を備え、
前記流通路は、前記基板の表面に形成され、前記第１流体を当該基板の表面に沿って流すための主流路と、前記基板の前記表面と反対方向を向く面である当該基板の裏面に形成され、前記第２流体を前記基板の前記裏面に沿って流すための複数の副流路と、前記基板をその表面側から裏面側へ当該基板の厚み方向に貫通し、複数の前記副流路に流れる前記第２流体を前記主流路に流れる前記第１流体に合流させるための複数の合流部とを含み、
前記流通路の前記各副流路は、前記第２流体をその副流路に導入するための導入口をそれぞれ有し、その各導入口は、互いに独立して設けられており、
前記各副流路の前記導入口と反対側の端部は、前記基板の前記表面に垂直な方向から見て、前記主流路の延びる方向に沿って間隔を置いた各位置において前記主流路と重なるように配置され、
前記各合流部は、前記基板のうち前記主流路と前記各副流路の前記端部とが重なる位置に形成されてその主流路とその副流路の端部とを連通し、当該合流部と繋がる前記副流路に流れる前記第２流体の流通方向を前記基板の厚み方向に変化させてその第２流体を前記主流路に流れる前記第１流体に対して合流させる、流路構造体。
【請求項２】
前記各副流路の前記導入口は、前記基板の周縁部に配置されている、請求項１に記載の流路構造体。
【請求項３】
前記基板には、複数の前記流通路が形成され、
前記各流通路の前記主流路は、前記基板の前記表面において並列に配置され、
前記各流通路の複数の前記副流路のうちその流通路の上流側から下流側へ向かって同じ順番に位置する副流路は、前記基板の前記裏面において互いに並列に配置されている、請求項１又は２に記載の流路構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路構造体を用いて第１流体と第２流体とを混合する流体の混合方法であって、
前記基板の前記表面に沿って前記主流路に前記第１流体を流すとともに、その第１流体に前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記第２流体をそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合する、流体の混合方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路構造体を用いて抽出対象物を含む被抽出流体とその被抽出流体から前記抽出対象物を抽出するための抽出媒体とを混合し、前記被抽出流体から前記抽出媒体へ前記抽出対象物を抽出させる抽出方法であって、
前記被抽出流体と前記抽出媒体とのうち一方の流体である一流体を前記基板の前記表面に沿って前記主流路に流すとともに、前記被抽出流体と前記抽出媒体とのうち他方の流体である他流体を前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記主流路に流れる前記一流体にそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合し、
前記両流体の混合流体が前記主流路を下流側へ流れながら、その混合流体中で前記被流出流体から前記抽出媒体へ前記抽出対象物が抽出される、抽出方法。
【請求項６】
前記一流体は、前記被抽出流体であり、
前記他流体は、前記抽出媒体である、請求項５に記載の抽出方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路構造体を用いて第１反応剤と第２反応剤とを混合し、それら両反応剤同士を化学反応させる反応方法であって、
前記第１反応剤を前記基板の前記表面に沿って前記主流路に流すとともに、前記第２反応剤を前記各副流路及びその各副流路に繋がる前記合流部から前記主流路に流れる前記第１反応剤にそれぞれ前記基板の厚み方向において合流させて混合し、
前記両反応剤の混合流体が前記主流路を下流側へ流れながら、それら両反応剤が互いに化学反応する、反応方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９６５９９（Ｐ２０１２−１９６５９９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０７１７（Ｐ２０１１−６０７１７）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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