液体処理装置および液体供給方法
【課題】流路構造体を有する液体処理装置において、流路構造体の内部への液体の導入時に、液体の内部に気泡が発生することを防止する。
【解決手段】液体処理装置１は、導入口から排出口に至る微細流路が形成されたマイクロリアクタ２、マイクロリアクタ２の導入口および排出口にそれぞれ接続される供給管３１および排出管４１、薬液を供給管３１を介してマイクロリアクタ２へと供給する送液ポンプ３２、並びに、排出管４１に接続される減圧ポンプ４３を備える。マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入時には、制御部１２が送液ポンプ３２および／または減圧ポンプ４３を駆動制御して、供給管３１内の薬液の第１圧力と排出口におけるガスの第２圧力との差が薬液の内部にて気泡が発生しない圧力差以下に維持される。これにより、液体処理装置１では薬液の内部における気泡の発生を防止することができる。
【解決手段】液体処理装置１は、導入口から排出口に至る微細流路が形成されたマイクロリアクタ２、マイクロリアクタ２の導入口および排出口にそれぞれ接続される供給管３１および排出管４１、薬液を供給管３１を介してマイクロリアクタ２へと供給する送液ポンプ３２、並びに、排出管４１に接続される減圧ポンプ４３を備える。マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入時には、制御部１２が送液ポンプ３２および／または減圧ポンプ４３を駆動制御して、供給管３１内の薬液の第１圧力と排出口におけるガスの第２圧力との差が薬液の内部にて気泡が発生しない圧力差以下に維持される。これにより、液体処理装置１では薬液の内部における気泡の発生を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路構造体に所定の液体を流して前記液体に処理を行う液体処理装置、および、液体処理装置において流路構造体の内部へと液体を供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、化学合成反応や生化学反応等の分野において、微量の試料流体に処理を行う（例えば、熱を付与したり、光を照射して反応させる）ための微小容器として、微細流路が設けられた流路構造体であるマイクロリアクタが利用されている。マイクロリアクタでは、一定条件下にてマイクロリットルオーダの微量の原料に処理を行うことが容易に実現され、また、不純物の混入が抑制されるとともに安全性も確保されることが知られている。なお、一般的なマイクロリアクタは、主面に微細な溝が形成された基板に他の部材を重ね合わせることにより形成される。
【０００３】
ところで、マイクロリアクタでは、処理対象の薬液に溶解していた空気が析出し、流路の壁面に気泡として付着して滞留することにより、マイクロリアクタ内に薬液を安定して供給することができず、薬液の反応がばらついてしまうことがある。通常、マイクロリアクタの微細流路では薬液の流速は遅くされるとともに、流路に垂直な断面において壁面に付着した気泡が占める面積に比べて気泡の壁面との接触面積は大きいため、気泡を壁面から剥離して押し流すことは容易ではない。そこで、特許文献１では、マイクロリアクタ内に微細流路から分岐するとともに、水不透過性かつ気体透過性を有する脱気隔壁が分岐点にて設けられる分岐路を形成し、分岐路内を減圧することにより微細流路内の液体を脱気する技術が開示されている。
【０００４】
なお、特許文献２では、マイクロリアクタにおいて、複数の供給部からそれぞれ供給される複数の流体を、別途設けられる吸引部からの吸引により共通の共通部へと流入させる技術が開示されており、特許文献３では、高濃度オゾン水製造装置において、マイクロリアクタ内のオゾンガスの圧力を調整することにより、高濃度のオゾン水を製造する技術が開示されている。また、特許文献４では、マイクロリアクタの内部において第２の流路から分岐する第３の流路を介して第１の流路へと液体を送出する際に、第２の流路と第１の流路との気圧の差を所定の圧力範囲に維持しつつ、第２流路において空気にて押し出すようにして液体を送出することにより、第３の流路の入口へと空気の相が到達したときに、液体の第１の流路への流入を停止しつつ第２の流路内の空気が第１の流路へと混入することを防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１８２７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３６１３１号公報
【特許文献３】特開２００３−２１０９５６号公報
【特許文献４】特開２００５−１７０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、マイクロリアクタ内において、薬液の流路の壁面の状態が粗い場合や、流路が分岐している場合等に、ポンプにて押し込むようにして薬液をマイクロリアクタの内部に導入するときには、薬液の流れが乱れて薬液の先端部の界面近傍におけるガス（例えば、空気）が薬液に取り込まれてしまう。すなわち、薬液に溶解していた空気が気泡として発生する以外にも、ガスが薬液内に気泡として取り込まれて気泡が微細流路内にて滞留してしまうことがあり、この場合も同様に、マイクロリアクタ内に薬液を安定して供給して処理を行うことが困難となる。ガスが気泡として取り込まれることを抑制するために、薬液を低速にてマイクロリアクタ内に導入することも考えられるが、薬液のマイクロリアクタ内への導入に長時間を要してしまう。また、特許文献１の手法を用いる場合であっても、マイクロリアクタ内への薬液の導入時に上記のようにガスが薬液に気泡として取り込まれることを防止することはできない。さらに、マイクロリアクタの微細流路に光を照射して薬液に処理を行う場合等、マイクロリアクタおよびその周囲の構造が複雑となる場合には、特許文献１の手法を採用することが困難となる。したがって、マイクロリアクタ内に薬液を適切に供給することが可能な新規な手法が必要となる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、流路構造体を有する液体処理装置において流路構造体内に液体を適切に供給することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、流路構造体に所定の液体を流して前記液体に処理を行う液体処理装置であって、導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体と、前記導入口に接続される供給管と、所定の液体を前記供給管を介して前記流路構造体へと供給する送液機構と、前記排出口に接続される排出管と、前記排出管に接続される減圧機構と、前記供給管における流体の第１圧力を取得する第１圧力計と、前記排出口における流体の第２圧力を取得する第２圧力計と、前記流路構造体の内部へと液体を供給する際に、前記送液機構および／または前記減圧機構を駆動制御することにより前記第１圧力と前記第２圧力との差を制御する制御部とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体処理装置であって、前記制御部が、前記流路構造体の内部への液体の導入時において、前記第１圧力と前記第２圧力との差を前記液体の内部にて気泡が発生する圧力差以下に維持する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の液体処理装置であって、前記制御部が、前記流路構造体の内部への液体の導入直前から導入が完了するまで、前記第１圧力と前記第２圧力との差を前記液体の内部にて気泡が発生する圧力差以下に維持する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記供給管にバルブが設けられており、前記第１圧力計が、液体が前記バルブを通過する前の前記バルブが閉じられた閉塞状態において、前記バルブの前記送液機構側のガスの圧力を前記第１圧力として取得し、前記制御部が、予め前記供給管の前記第１圧力計と前記送液機構との間の位置まで液体を導入しておき、前記閉塞状態にて前記減圧機構を駆動することにより、前記第２圧力を前記第１圧力よりも低くし、その後、前記バルブを開いて前記バルブの前記送液機構側を減圧するとともに前記送液機構を能動化する。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の液体処理装置であって、前記閉塞状態から前記バルブが開放される直前の前記第１圧力と前記第２圧力との差が、０．９気圧以下である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液体処理装置であって、前記バルブの開放開始後２秒以内に前記供給管内における前記液体の先端部の界面近傍の減圧が完了する。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記第１圧力計の前記送液機構側において液体を脱気する脱気モジュールをさらに備える。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記送液機構により前記流路構造体に供給される前の液体を貯溜する液体供給タンクと、前記流路構造体の内部への液体の導入時に、前記流路構造体の内部へと流入する液体の温度を前記液体供給タンク内における前記液体の温度よりも低くする液体温調部とをさらに備える。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体の内部へと流入する液体の流量を調整する流量調整部をさらに備える。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体の内部へと液体を供給する際に前記流路構造体に振動を付与する振動付与部をさらに備える。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体の温度を調整する構造体温調部をさらに備える。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体に光を照射する光照射部をさらに備え、前記流路構造体の少なくとも一部において、前記光照射部からの光が内部の前記微細流路まで導かれる。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記減圧機構が、気体および液体のいずれに対しても吸引可能なポンプである。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体から前記排出管への液体の流出を検出する液体検出部と、前記排出管から排出される液体を貯留する液体収容タンクとをさらに備え、前記排出管が、前記液体検出部による検出位置よりも前記液体収容タンク側にて分岐して前記減圧機構に接続される分岐路と、前記排出口から前記減圧機構に至る経路と前記排出口から前記液体収容タンクに至る経路とを切り替える切替弁とを有し、前記制御部が、前記液体検出部により液体の流出が検出された直後に前記切替弁を制御して前記液体を前記液体収容タンクへと導く。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体処理装置であって、それぞれが、前記流路構造体、前記供給管、前記排出管、前記第１圧力計および前記第２圧力計を備える複数の処理ユニットを備え、前記複数の処理ユニットの複数の供給管が結合されて前記送液機構に接続され、前記複数の処理ユニットの複数の排出管が結合されて前記減圧機構に接続される。
【００２２】
請求項１６に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体処理装置であって、それぞれが、前記送液機構、前記流路構造体、前記供給管、前記排出管、前記第１圧力計および前記第２圧力計を備える複数の処理ユニットを備え、前記複数の処理ユニットが直列に接続され、互いに隣接する２つの処理ユニットにおいて、下流側の処理ユニットの前記供給管に接続された前記送液機構が、上流側の処理ユニットの前記排出管に接続された前記減圧機構としての動作を行い、最下流の処理ユニットの前記排出管に前記減圧機構が別途接続される。
【００２３】
請求項１７に記載の発明は、請求項１ないし１６のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体が、直列または並列にて接続される複数の流路構造体であり、前記複数の流路構造体の温度が個別に調整される。
【００２４】
請求項１８に記載の発明は、導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体と、前記導入口に接続される供給管と、所定の液体を前記供給管を介して前記流路構造体へと供給する送液機構と、前記排出口に接続される排出管と、前記排出管に接続される減圧機構と、前記供給管における流体の第１圧力を取得する第１圧力計と、前記排出口における流体の第２圧力を取得する第２圧力計とを備える液体処理装置において、前記流路構造体の内部へと液体を供給する液体供給方法であって、前記流路構造体の内部へと液体を送出する工程と、前記液体を送出する工程にほぼ並行して前記送液機構および／または前記減圧機構を駆動制御することにより前記第１圧力と前記第２圧力との差を制御する工程とを備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、流路構造体の内部へと液体を供給する際に第１圧力と第２圧力との差を制御することにより、流路構造体内に液体を適切に供給することができる。
【００２６】
また、請求項２の発明では、流路構造体の内部への液体の導入時において、第１圧力と第２圧力との差を液体において気泡が発生する圧力差以下に維持することにより、液体の先端部の圧力と先端部の界面近傍のガスの圧力との差を液体において気泡が発生する圧力差以下として、液体内に気泡が発生することを防止することができる。
【００２７】
また、請求項４の発明では、流路構造体の内部に液体を導入する直前に液体の先端部の下流側のガスを減圧することにより、流路構造体の内部への液体の導入時に、液体の先端部の界面近傍におけるガスが液体内に気泡として取り込まれることを抑制することができる。
【００２８】
また、請求項７の発明では、液体中に溶解する気体の量を減少させることにより液体内に気泡が発生することを防止することができ、請求項８の発明では、液体における気体の溶解度を上昇させることにより、流路構造体内において液体中に気泡が発生することを防止することができる。
【００２９】
また、請求項１０の発明では、流路構造体の内部へと液体を供給する際に、万一、液体内に気泡が発生したり、ガスが気泡として液体内に取り込まれることにより流路構造体の微細流路の壁面に気泡が付着して残留する場合であっても、流路構造体に振動を付与することにより、当該気泡を剥離して除去することができる。
【００３０】
また、請求項１１および１７の発明では、液体処理装置において流路構造体の温度に依存する処理を行うことができ、請求項１２の発明では、液体処理装置において光の照射を伴う処理を行うことができる。
【００３１】
また、請求項１３の発明では、液体処理装置の構成を簡素化することができ、請求項１４の発明では、液体が減圧機構に流入することを防止することができる。
【００３２】
また、請求項１５の発明では、液体処理装置における液体の処理量を増大することができ、請求項１６の発明では、直列に接続される複数の流路構造体のそれぞれにおいて異なる処理を行いつつ、薬液を複数の流路構造体に容易に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る液体処理装置１の構成を示す図である。液体処理装置１は、微小流路が内部に形成された流路構造体に所定の薬液を流して薬液に処理を行うものである。
【００３４】
図１の液体処理装置１は、本体１１および本体１１に接続される制御部１２を備える。本体１１は、導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体であるマイクロリアクタデバイス（以下、単に「マイクロリアクタ」という。）２を備え、マイクロリアクタ２の導入口にはバルブ３１１を有する供給管３１が接続される。供給管３１のマイクロリアクタ２とは反対側には送液ポンプ３２が接続され、送液ポンプ３２により薬液供給タンク３３に貯溜された薬液が、供給管３１を介してマイクロリアクタ２内へと供給される。また、マイクロリアクタ２の排出口には排出管４１が接続され、排出管４１のマイクロリアクタ２とは反対側には排出管４１から流出する気体および液体を分離可能な気液分離部４２が設けられる。気液分離部４２は閉塞された空間を形成する生成物収容タンク４２１を有し、生成物収容タンク４２１の上部には減圧ポンプ４３に接続される排気管４３１が設けられる。排気管４３１には大気開放される分岐路４３２が切替弁４３３を介して設けられ、切替弁４３３により減圧ポンプ４３による生成物収容タンク４２１内の減圧と、分岐路４３２からの生成物収容タンク４２１内の大気開放とが切り替えられる。切替弁４３３により減圧ポンプ４３と生成物収容タンク４２１とが連通する状態において、減圧ポンプ４３は、排気管４３１および生成物収容タンク４２１を介して排出管４１に接続される。
【００３５】
供給管３１においてバルブ３１１の上流側（すなわち、送液ポンプ３２側）には供給管３１内の流体の圧力（以下、「第１圧力」という。）を取得する第１圧力計５１が設けられる。また、排出管４１には排出管４１内の流体の圧力（以下、「第２圧力」という。）を取得する第２圧力計５２が設けられ、第２圧力計５２の下流側（すなわち、気液分離部４２側）には、排出管４１内の流体の流量を取得する流量計（例えば、差圧式流量計、カルマン式流量計、あるいは、超音波式流量計等）４１１が取り付けられる。第１および第２圧力計５１，５２のそれぞれにて取得される第１および第２圧力、並びに、流量計４１１にて取得される流量は制御部１２に出力される。なお、第１および第２圧力計５１，５２のそれぞれは気体および液体の圧力が取得可能なものとされる。
【００３６】
図１に示すように、マイクロリアクタ２の近傍には、マイクロリアクタ２に超音波振動を付与する振動付与部６１、マイクロリアクタ２の温度を調整するリアクタ温調部６２、および、電力供給部６３１に接続されるとともにマイクロリアクタ２に向けて所定の波長の光（例えば、紫外線）を照射する光照射部６３が設けられる。光照射部６３には照度計６３２が設けられており、光照射部６３からの光の強度が一定となるように、照度計６３２の出力に応じて電力供給部６３１から光照射部６３へと供給される電力（実際には、インバータ出力）が調整される。なお、振動付与部６１としてモータを有するものが設けられ、モータの回転により生じる振動（もしくは流体を用いた機械的な振動）がマイクロリアクタ２に付与されてもよい。この場合、振動付与部６１では実質的に磁気を用いてマイクロリアクタ２に振動が付与されることとなる。
【００３７】
図２はマイクロリアクタ２を示す平面図であり、図３はマイクロリアクタ２近傍の構成を示す縦断面図である。図２に示すように、マイクロリアクタ２には前述の導入口２１および排出口２２が形成されており、導入口２１および排出口２２は図２中のＸＹ平面に平行な断面が略三角形となるマイクロリアクタ２の内部の導入部２１１および排出部２２１にそれぞれ接続する（図２中では、破線にてマイクロリアクタ２内の流路を図示している。）。導入部２１１と排出部２２１との間には、Ｘ方向に伸びる複数の微細流路２３が形成される。微細流路２３の断面は、例えば幅および高さが１ｍｍの矩形とされる。なお、図３では５個の微細流路２３のみを図示しているが、実際には、図２に示すように多数の微細流路２３が形成されている。
【００３８】
図３に示すように、マイクロリアクタ２は金属にて形成される板状のリアクタ本体２４を有し、リアクタ本体２４の図３中の（＋Ｚ）側の面（上面）には、それぞれが１つの微細流路２３の底面および側面を形成するとともにＸ方向に伸びる複数の溝部２４１が形成される。リアクタ本体２４の上面には光を拡散して透過する拡散板２５が取り付けられ、拡散板２５の外縁部において、拡散板２５とリアクタ本体２４との間にはＯリング２６が設けられる。拡散板２５はテフロン（登録商標）樹脂にて形成され、溝部２４１の（＋Ｚ）側の開口が拡散板２５により閉塞されて微細流路２３が構成される。マイクロリアクタ２では、拡散板２５のリアクタ本体２４とは反対側にガラス板６４が設けられ、光照射部６３から出射される光はガラス板６４および拡散板２５を介して内部の微細流路２３まで均一に導かれる。本実施の形態では微細流路２３の全体に光が照射されるが、マイクロリアクタ２の設計や薬液に対する処理によっては、マイクロリアクタ２の一部においてのみ光照射部６３からの光が微細流路２３に導かれてもよい。すなわち、液体処理装置１では、マイクロリアクタ２の少なくとも一部において、光照射部６３からの光が内部の微細流路２３まで導かれる。
【００３９】
また、マイクロリアクタ２の（−Ｚ）側にはリアクタ温調部６２の熱交換器６２１がマイクロリアクタ２の下面に当接して設けられ、ガラス板６４、マイクロリアクタ２および熱交換器６２１は固定部６５によりＺ方向に挟持される。熱交換器６２１には外部にて温調された熱媒体の流路が形成されており、マイクロリアクタ２では、例えば微細流路２３内で薬液の反応熱が生じる場合に、発生した熱が金属にて形成されるリアクタ本体２４を介して熱交換器６２１にて吸収される。なお、リアクタ温調部６２は熱交換器６２１を有するもの以外に、温度センサを有するとともに温度コントロールが可能なヒータやペルチェ素子をマイクロリアクタ２に当接して有するもの、あるいは、マイクロ波やレーザを用いてマイクロリアクタ２を加熱するもの等とされてもよい。また、液体状の熱媒体が保持される容器内にマイクロリアクタ２を浸漬し、熱媒体を外部で温調しつつ循環したり、容器内にて熱媒体をヒータやペルチェ素子にて直接温調して、マイクロリアクタ２の温度が調整されてもよい。さらに、マイクロリアクタは金属以外に、ガラス、セラミック、シリコン、樹脂等、有機材料または無機材料を問わず様々な材料にて形成されてよい。
【００４０】
図３のマイクロリアクタ２では拡散板２５が弾性変形することにより、拡散板２５とリアクタ本体２４との良好な密着性が実現され、ある微細流路２３を流れる液体が他の微細流路２３やマイクロリアクタ２の外部へと漏出することが防止される。また、マイクロリアクタ２ではＯリング２６も併用されることにより、仮に粘度の高い液体を高圧にして微細流路２３内を流す場合であっても、液体が外部に漏れることが防止される。
【００４１】
図１の液体処理装置１では、本体１１の各構成（送液ポンプ３２、第１圧力計５１、バルブ３１１、振動付与部６１、リアクタ温調部６２、光照射部６３、第２圧力計５２、流量計４１１、切替弁４３３および減圧ポンプ４３）が制御部１２に接続され、制御部１２の制御の下、マイクロリアクタ２内に薬液を流して薬液に対して所定の処理が行われる。
【００４２】
次に、液体処理装置１がマイクロリアクタ２に所定の薬液を流して薬液に処理を行う際の動作について図４を参照しながら説明を行う。なお、実際には、薬液に対する処理に係る所定の条件を取得するために事前準備としての実験が行われるが、この事前準備の詳細については液体処理装置１における薬液に対する処理の説明後に詳述する。また、以下の説明において、供給管３１からマイクロリアクタ２を介して排出管４１へと至る薬液の流路を薬液経路と総称する。
【００４３】
液体処理装置１では、例えば、薬液供給タンク３３において大気圧下にて薬液が貯溜され、鉛直方向に関して薬液供給タンク３３の液面よりも下方に送液ポンプ３２が配置されるとともに、液面よりも上方にバルブ３１１が配置されており、バルブ３１１を開放するとともに切替弁４３３を分岐路４３２側に開放して薬液経路内のガス（空気）を大気圧にすることにより、薬液の先端部（すなわち、薬液の最も下流側の部分）が第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで予め導入される。なお、送液ポンプに逆止弁が設けられ、送液ポンプを短時間だけ駆動することにより薬液の先端部が第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで導入されてもよい。
【００４４】
続いて、バルブ３１１が閉塞されるとともに、切替弁４３３が減圧ポンプ４３側に切り替えられ、この状態において制御部１２が減圧機構である減圧ポンプ４３の駆動を開始する。これにより、バルブ３１１が閉じられた閉塞状態にて、薬液経路のバルブ３１１よりも下流側（供給管３１の一部、マイクロリアクタ２の内部、排出管４１、生成物収容タンク４２１の内部および排気管４３１）が減圧される（ステップＳ１１）。
【００４５】
第１圧力計５１および第２圧力計５２では、それぞれ第１圧力および第２圧力が微小時間毎に繰り返し取得されており、減圧ポンプ４３の駆動により、供給管３１内のバルブ３１１よりも送液ポンプ３２側のガスの第１圧力が、排出管４１内のガスの第２圧力よりも低くなる。また、供給管３１内のバルブ３１１よりもマイクロリアクタ２側の圧力も排出管４１内の第２圧力とほぼ同じになる（正確には、マイクロリアクタ２の微細流路２３における圧力損失により、供給管３１内のバルブ３１１よりもマイクロリアクタ２側の圧力は排出管４１内の第２圧力よりも僅かに大きい。）。液体処理装置１では、制御部１２により減圧ポンプ４３の回転数が制御されることにより、減圧速度（単位時間当たりの圧力の変化量）や減圧による到達圧力がある程度の範囲にて制御可能とされるが、排出管４１に圧力調整が可能なバルブ（いわゆる、調圧バルブ）を別途設け、調圧バルブを制御することにより、減圧速度や到達圧力が制御されてもよい。
【００４６】
制御部１２では微小時間毎に第１圧力と第２圧力との差が求められ（ステップＳ１２）、この差が後述する設定圧力差と比較される（ステップＳ１３）。そして、第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１３）、制御部１２によりバルブ３１１が開かれて供給管３１内のバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。このとき、バルブ３１１の開放開始後、所定の設定減圧時間にて供給管３１内における薬液の先端部の界面（すなわち、薬液のバルブ３１１側の界面）近傍の減圧が完了するように、すなわち、設定減圧時間にて供給管３１内におけるバルブ３１１の上流側および下流側のガスの圧力がほぼ同じとなるようにバルブ３１１の開放動作（または、バルブ３１１の開口度）が制御される。液体処理装置１では、薬液の先端部の界面近傍の減圧が完了した直後において、第１圧力は第２圧力よりも僅かに大きくなっている。なお、設定圧力差および設定減圧時間については液体処理装置１における全体動作の説明後に詳述する。
【００４７】
供給管３１内における薬液の先端部の界面近傍の減圧が完了すると（または、減圧にほぼ並行して）、液体処理装置１では送液機構である送液ポンプ３２が能動化されて薬液の送出が開始される（ステップＳ１５）。これにより、薬液の先端部が供給管３１内をマイクロリアクタ２側へと移動し、バルブ３１１の位置を通過した後、導入口２１を介してマイクロリアクタ２の内部へと導入される。なお、供給管３１内における薬液の先端部の移動に際して、薬液の先端部が第１圧力計５１の位置を通過すると、第１圧力計５１により供給管３１内における薬液の圧力が第１圧力として取得されることとなる。
【００４８】
液体処理装置１では、送液ポンプ３２による薬液の送出が開始されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が開始される（ステップＳ１６）。具体的には、制御部１２が順次取得される第１圧力および第２圧力に基づいて送液ポンプ３２および減圧ポンプ４３を駆動制御することにより、供給管３１内の薬液の圧力である第１圧力と排出管４１内のガスの圧力である第２圧力との差が、前述の設定圧力差以上、かつ、設定圧力差よりも大きい所定の上限圧力差以下の範囲内にて制御される。ここで、上限圧力差は、薬液内の圧力の変動に起因して薬液に溶解していた気体が析出して形成される気泡のうち、所定の値よりも大きい直径のもの（以下、単に「析出気泡」という。）が発生する圧力差として、後述する事前準備により求められる。上限圧力差については、設定圧力差および設定減圧時間と同様に液体処理装置１における全体動作の説明後に詳述する。
【００４９】
なお、前述のように、バルブ３１１の開放直前には、供給管３１のバルブ３１１よりも上流側のガスの第１圧力と排出管４１の第２圧力との差が設定圧力差とほぼ同じ（または、設定圧力差よりも僅かに高い値）とされて、第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差を超えないようにされていることにより、実質的には、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御は、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入直前から始まっているといえる。
【００５０】
マイクロリアクタ２の内部では、薬液の先端部が導入口２１および導入部２１１を介して微細流路２３の内部へと流入し、微細流路２３を通過した後、排出部２２１および排出口２２を介して排出管４１へと導かれてマイクロリアクタ２への薬液の導入が完了する。ここで、マイクロリアクタ２の内部の微細流路２３では、導入途上の薬液および薬液の先端部の下流側のガスに対して圧力損失が生じるため、先端部における薬液の圧力と薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力との差は、供給管３１における薬液の圧力（実質的には、導入口２１における薬液の圧力）である第１圧力と、排出口２２におけるガスの圧力である第２圧力との差よりも小さくなる。換言すれば、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入時において、先端部における薬液の圧力と薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力との差は上限圧力差よりも小さくなる。これにより、先端部における薬液の圧力と薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力との差が上限圧力差よりも大きくなって、薬液の内部にて析出気泡が発生することが防止される。
【００５１】
また、供給管３１から排出管４１に至る薬液の先端部の移動に際して、薬液の流路の壁面の状態の影響を受けたり（例えば、供給管３１や微細流路２３の内側面が粗い場合等）、導入口２１や、導入部２１１から微細流路２３への流入口近傍等において薬液の先端部の流れに乱れが生じることにより、先端部の界面近傍のガスが薬液内に気泡として取り込まれそうになったとしても、薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力（気圧）が減圧されていることにより、減圧が行われない場合に比べて薬液におけるガスの取り込みが抑制される。
【００５２】
液体処理装置１では、マイクロリアクタ２への薬液の導入完了後も送液ポンプ３２により薬液のマイクロリアクタ２への供給が継続される。そして、薬液の先端部が流量計４１１へと到達すると、制御部１２が切替弁４３３を分岐路４３２側に切り替えて生成物収容タンク４２１内を大気圧にするとともに減圧ポンプ４３も停止する。薬液の先端部は送液ポンプ３２の動作によりさらに移動して生成物収容タンク４２１内へと到達し、薬液が生成物収容タンク４２１に貯溜される。なお、以下の説明において、薬液の導入完了後のマイクロリアクタ２への薬液の継続的な供給を、継続供給と呼ぶ。
【００５３】
薬液のマイクロリアクタ２への継続供給時には、マイクロリアクタ２内において薬液に対して光照射部６３による光の照射を伴う処理、および、リアクタ温調部６２によるマイクロリアクタ２の温度に依存する処理が行われ（ステップＳ１７）、これらの処理を経た薬液（生成物）が生成物収容タンク４２１内に貯溜される。なお、マイクロリアクタ２内における薬液に対する処理は、薬液のマイクロリアクタ２への導入時にも行われてもよい。
【００５４】
マイクロリアクタ２内では、光照射部６３により一定の光量が薬液に付与されることにより、光の照射を伴う処理において光量不足による未反応物や光量過多による副生成物の生成が抑制される。また、マイクロリアクタ２では、リアクタ温調部６２により一定の温度環境下にて薬液を反応させることが実現されるため、反応時の温度の変動に起因する副生成物の発生を抑制して、生成物の純度を向上することができる。さらに、図３に示す拡散板２５が良好な潤滑性を示すテフロン（登録商標）樹脂にて形成されることにより、薬液と微細流路２３の拡散板２５側の側面との間に生じる摩擦力に起因する薬液の圧力損失が低減され、高性能な送液ポンプを使用したり、薬液を高圧にすることなく、微細流路２３内に薬液を滑らかに流すことができる。
【００５５】
液体処理装置１では、薬液のマイクロリアクタ２への継続供給時においても、送液ポンプ３２を駆動制御することにより、供給管３１における薬液の圧力（実質的には、導入口２１における薬液の圧力）として取得される第１圧力と、排出口２２における薬液の圧力として取得される第２圧力との差が上限圧力差を超えないように制御され、これにより、マイクロリアクタ２の内部にて上限圧力差を超える圧力の減少が生じて薬液の内部にて析出気泡が発生することが防止される。
【００５６】
本実施の形態では、薬液の導入完了直後に減圧ポンプ４３が停止されるが、薬液の継続供給時においても減圧ポンプ４３を継続して駆動し、送液ポンプ３２および減圧ポンプ４３を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差の制御が行われてもよい。この場合において、送液ポンプ３２が一時的に停止されてもよい。すなわち、液体処理装置１では、制御部１２が送液ポンプ３２および／または減圧ポンプ４３を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差が制御される。なお、液体処理装置１では、仮にマイクロリアクタ２が非常に長い微細流路２３を有する場合であっても、薬液の継続供給時に減圧ポンプ４３も駆動することにより、送液ポンプ３２により薬液を過度に高圧にすることなく、薬液をマイクロリアクタ２内に滑らかに連続供給することが可能となる。
【００５７】
また、制御部１２では第１圧力と第２圧力との差を確認することにより、マイクロリアクタ２の流路の状態（例えば、微細流路２３の閉塞の有無）の監視も行われる。なお、マイクロリアクタ２の上流側にも流量計を設けることにより、この流量計および下流側の流量計４１１を、例えばマイクロリアクタ２における薬液の漏れ等の監視に利用することも可能である。
【００５８】
さらに、液体処理装置１では、薬液の送出開始から先端部がマイクロリアクタ２から排出管４１へと排出されるまでの薬液のマイクロリアクタ２への導入時、および、その後の継続供給時に、万一、ガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、薬液内にて析出気泡が発生してマイクロリアクタ２内の微細流路２３の壁面に気泡が付着して残留する場合であっても、振動付与部６１によりマイクロリアクタ２に超音波振動を常時付与することにより当該気泡を剥離して薬液を除去する（押し流す）ことができる。その結果、薬液を各微細流路２３内にておよそ一定の流速で流して、薬液に対して均一な処理を行うことができる。
【００５９】
このようにして、液体処理装置１では薬液に対して処理が施されて生成物収容タンク４２１に必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに（ステップＳ１８）、送液ポンプ３２による薬液の送出も停止され（ステップＳ１９）、液体処理装置１における処理が終了する。
【００６０】
次に、事前準備である所定の実験により予め決定される上限圧力差、設定圧力差および設定減圧時間について説明する。図５は、上限圧力差、設定圧力差および設定減圧時間を決定する際に準備される実験用の装置１０の構成を示す図である。
【００６１】
実験用の装置１０において、マイクロリアクタ２の上流側では液体処理装置１と同様に、バルブ３１１を有する供給管３１によりマイクロリアクタ２と送液ポンプ３２とが接続され、送液ポンプ３２は薬液供給タンク３３に接続される。また、マイクロリアクタ２の下流側には排出管４１が接続され、排出管４１のマイクロリアクタ２とは反対側にはシリンダおよびピストンを有する注射器７１が着脱可能に接続される。また、排出管４１には第２圧力計５２が設けられる。このように、実験用の装置１０は、液体処理装置１の構成を簡略化したものとなっている。
【００６２】
図５に示す実験用の装置１０が準備されると、まず、バルブ３１１を開放するとともに、注射器７１を排出管４１から外した状態で、送液ポンプ３２により薬液（ただし、所定のガスの（飽和）溶解度が薬液と同等となる代替の液体が用いられてもよく、ここでは２５℃の水が用いられる。）が導入され、マイクロリアクタ２の導入部２１１（図２参照）が薬液にてほぼ満たされる。このとき、薬液の先端部は微細流路２３内に僅かに進入した位置とされ、第２圧力計５２にて取得される第２圧力は大気圧（ここでは、１気圧（ａｔｍ））となる。そして、注射器７１が排出管４１の先端に取り付けられ、注射器７１を用いて薬液の下流側（すなわち、マイクロリアクタ２の内部の一部分および排出管４１）のガスが減圧される。これにより、液体処理装置１における図５のステップＳ１４の処理において、バルブ３１１を開放して供給管３１内における薬液の先端部の界面近傍を減圧する状態とおよそ同等の状態が、マイクロリアクタ２内にて実現される。
【００６３】
上限圧力差、設定圧力差および設定減圧時間を決定する本実験は、注射器７１による減圧後のガスの到達圧力が複数通りの目標気圧に変更されるとともに、減圧の開始後目標気圧となるまでの時間（以下、「到達時間」という。）も複数通りに変更して行われる。ここでは、目標気圧は０．５、０．２、０．１、０．０５ａｔｍとされ、各目標気圧に対する到達時間も１、２、４秒とされる（すなわち、減圧の開始後、１、２または４秒にて各目標気圧となるようにピストンが引かれる。）。そして、注射器７１による減圧時に導入部２１１内を観察して薬液の内部に発生する気泡の大きさ（直径）が測定される。なお、マイクロリアクタ２では、拡散板２５を介して導入部２１１内が観察可能となっている。
【００６４】
図６は、各目標気圧に対する到達時間と測定される気泡の大きさ（直径）との関係を示す図である。図６中では、目標気圧０．５ａｔｍの場合を菱形、目標気圧０．２ａｔｍの場合を正方形、目標気圧０．１ａｔｍの場合を三角形、目標気圧０．０５ａｔｍの場合を丸にてそれぞれ示している。図６より、目標気圧が小さいほど薬液の内部に発生する気泡の直径が大きくなることが判る。換言すれば、減圧前後の圧力差が大きいほど発生する気泡の直径が大きくなる。また、同じ目標気圧で見ると、到達時間が短いほど気泡の直径は小さくなる。
【００６５】
ところで、一般的なマイクロリアクタ２の微細流路２３の幅および高さは共に１ｍｍ程度とされることにより、仮に導入部２１１にて１ｍｍより大きい直径の気泡が発生すると、この気泡により微細流路２３の導入部２１１側が閉塞されてしまう可能性がある（微細流路２３内にて気泡が発生する場合も同様。）。したがって、薬液の内部にて発生する気泡の直径が１ｍｍ以下となることが重要となる。図６では、目標気圧０．５ａｔｍの場合には到達時間が１、２、４秒のいずれのときにも気泡の直径が１ｍｍ以下となり、目標気圧０．２ａｔｍの場合には到達時間が３秒以下、目標気圧０．１ａｔｍの場合には到達時間が２秒以下であれば気泡の直径は１ｍｍ以下となることが判る。すなわち、１気圧の状態からの減圧後の目標気圧が０．１ａｔｍ以上とされ、かつ、目標気圧への到達時間が２秒以下とされる限り、発生する気泡の直径を１ｍｍ以下とすることが可能となる。なお、圧力差が０．５ａｔｍの場合には、到達時間が４秒であっても発生する気泡の直径は０．３ｍｍ以下となる。
【００６６】
図１の液体処理装置１では、バルブ３１１が閉じられた閉塞状態でバルブ３１１の下流側を減圧した後に、バルブ３１１の開放によりバルブ３１１の上流側を減圧する際には、通常、短時間にて減圧を完了させることが可能であるため、バルブ３１１の上流側のガスの第１圧力が１ａｔｍである場合にバルブ３１１の閉塞状態からバルブ３１１が開放される直前の第２圧力が０．１ａｔｍ以上、すなわち、第１圧力と第２圧力との差を０．９ａｔｍ以下とすることにより、バルブ３１１の開放による減圧の完了直後において薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力を確実に０．１ａｔｍ以上として、供給管３１内の薬液中に発生する気泡の直径を１ｍｍ以下とすることが実現される。一方で、微小な直径の気泡が微細流路の壁面に付着した場合に、一般的に流路に垂直な断面において気泡が占める面積に比べて気泡の壁面との接触面積が大きくなるため、マイクロリアクタの設計によっては壁面から剥離して除去することが困難となり、付着した気泡の影響により複数の微細流路間にて薬液の流速にばらつきが生じてしまうことがある。図６では、目標気圧が０．１ａｔｍ以上の場合において到達時間が１秒未満では発生する気泡の大きさが微小となると想定されるため、図１の液体処理装置１において、極端に小さい直径の気泡の発生を防止して、複数の微細流路２３にて流速を一定にするには、バルブ３１１の開放開始後、薬液の先端部の界面近傍の減圧が完了するまでの時間は１秒以上とされることが好ましい。ただし、この場合においても、閉塞状態からバルブ３１１が開放される直前の第１圧力と第２圧力との差を０．９ａｔｍ以下として発生する気泡の直径を１ｍｍ以下とする観点では、バルブ３１１の開放開始後、供給管３１内における薬液の先端部の界面近傍の減圧が完了するまでの時間が２秒以内とされることが重要となる。
【００６７】
ところで、前述のように、ガスが薬液内に気泡として取り込まれることを抑制するという観点では、薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力は低いほど好ましいと考えられる。また、実際に析出気泡として捉えられる気泡は、任意の値（ただし、マイクロリアクタ２の微細流路２３の幅および高さ以下の値とされる。）よりも大きい直径のものとされる。したがって、上記実験結果に基づいて、発生する気泡の直径が析出気泡として捉えられる大きさ以下となり、かつ、極端に小さい直径の気泡の発生が防止されるように、バルブ３１１を開放する際の上限となる圧力差（すなわち、上限圧力差）および設定減圧時間が決定される。実際には、バルブ３１１の開放動作に多少の時間的な遅れが生じても第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差を超えないように、この圧力差よりもある程度小さい値が設定圧力差として決定される。
【００６８】
本実験では、図１の液体処理装置１においてマイクロリアクタ２の内部へと薬液を導入する際に、バルブ３１１の開放前後における薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力差と、薬液内に発生する気泡の大きさとの関係が実質的に取得されるが、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入時および継続供給時における、薬液の先端部の圧力と薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力との差と、薬液内に発生する気泡の大きさとの関係も同様に考えることができる。したがって、図１の液体処理装置１におけるマイクロリアクタ２への薬液の導入時においては、薬液の第１圧力とガスの第２圧力との差を上限圧力差以下に維持することにより、先端部における薬液の圧力と先端部の界面近傍のガスの圧力との差を析出気泡が発生する圧力差以下として、薬液の先端部において析出気泡が発生することを防止することができ、マイクロリアクタ２への薬液の継続供給時においても、薬液の第１圧力と薬液の第２圧力との差を上限圧力差以下に維持することにより、薬液の圧力の変動に起因して生じる析出気泡の発生を防止することができる。なお、図６に示す実験結果は水に対するものであるが、薬液として比較的粘度の高いものが用いられる場合には、一般的に発生する気泡の大きさは小さくなる。また、実質的に設定圧力差、設定減圧時間および上限圧力差が求められるのであるならば、上記実験は同条件の他の簡便な手法にて行われてもよい。
【００６９】
以上に説明したように、図１の液体処理装置１では、薬液をマイクロリアクタ２の内部に導入する直前に、薬液が通過する前のバルブ３１１を閉塞した状態において、減圧ポンプ４３を駆動して薬液経路のバルブ３１１よりも下流側のガスを減圧し、薬液経路のバルブ３１１よりも下流側の圧力がバルブ３１１よりも上流側の第１圧力よりも低くされる。これにより、このような減圧が行われない場合に比べて、薬液のマイクロリアクタ２への導入時に薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれることを抑制することができる。また、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入直前から導入が完了するまで、および、薬液の継続供給時に、送液ポンプ３２および／または減圧ポンプ４３を駆動制御して第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差以下に維持されることにより、薬液の内部における析出気泡の発生も防止することができる。このように、液体処理装置１ではマイクロリアクタ２の内部へと薬液を供給する際に（すなわち、マイクロリアクタ２への薬液の導入直前、導入時、および、継続供給時に）、第１圧力と第２圧力との差が制御されることにより、マイクロリアクタ２内に薬液を適切に供給して薬液に対して安定して処理を行うことが実現される。
【００７０】
ここで、既述の特許文献１の手法を応用して、マイクロリアクタ内の微細流路の全体に面するように脱気隔壁を設け、微細流路内の気泡を除去することも考えられるが、脱気隔壁の耐圧性には一定の限界があるため、粘度の高い薬液を処理する場合にはマイクロリアクタ内への薬液の供給が困難となる。これに対し、液体処理装置１では、第１圧力と第２圧力との差の制御によりガスの取り込みによる気泡および析出気泡の発生が抑制されるため、粘度の高い薬液をある程度高圧にてマイクロリアクタ２内に供給することができる。また、液体処理装置１ではマイクロリアクタ２への導入時における薬液の流速を速くして薬液をマイクロリアクタ２に短時間に導入する（マイクロリアクタ２を液密にする）ことも可能となる。
【００７１】
液体処理装置１では、リアクタ温調部６２によりマイクロリアクタ２の温度に依存する薬液の処理が行われるとともに、光照射部６３により光の照射を伴う薬液の処理が実現される。ここで、仮に、図７．Ａに示すように、リアクタ本体２４に比較的深い溝部２４１ａが形成され、かつ、溝部２４１ａが一般的なガラス板２５ａにて閉塞される場合には、光照射部６３からの光が照射されない領域（図７．Ａ中にてクロスハッチングを付す領域）が存在してしまい、微細流路２３（溝部２４１ａの内部）を流れる薬液に光の照射に係る処理を均一に施すことができなくなってしまう。これに対し、液体処理装置１では、図７．Ｂに示すように、光照射部６３からの光が拡散板２５にて拡散されて微細流路２３（溝部２４１ａの内部）へと照射されることにより、マイクロリアクタ２において薬液への光の照射に係る処理を均一に施すことができる。
【００７２】
図８は他の例に係る液体処理装置の本体１１ａを示す図である。図８の液体処理装置の排出管４１では、マイクロリアクタ２とは反対側の端部が生成物収容タンク４４に接続されるとともに、流量計４１１よりも下流側（マイクロリアクタ２よりも反対側）にて分岐して減圧ポンプ４３に接続される分岐路４１２が設けられる。排出管４１の分岐点には切替弁４１３が取り付けられ、切替弁４１３によりマイクロリアクタ２の排出口から減圧ポンプ４３に至る経路と、排出口から生成物収容タンク４４に至る経路とが切り替えられる。他の構成は図１の液体処理装置１と同様であり、同符号を付している。ただし、図８の液体処理装置（並びに、後述の図９ないし図１１並びに図１４ないし図１７の液体処理装置）では、マイクロリアクタ２における処理に係る構成（振動付与部６１、リアクタ温調部６２および光照射部６３）の図示を適宜省略している。
【００７３】
図８の液体処理装置における処理では、薬液を第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで導入させた状態にて、バルブ３１１が閉塞されるとともに、切替弁４１３により排出口が減圧ポンプ４３に連通され、この状態において第１圧力および第２圧力を取得しつつ制御部１２（図１参照）が減圧ポンプ４３の駆動を開始して薬液経路のバルブ３１１よりも下流側が減圧される（図４：ステップＳ１１）。第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、バルブ３１１が開放されてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の送出が開始されるとともに（ステップＳ１５）、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御も開始され（ステップＳ１６）、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することを防止しつつ、薬液がマイクロリアクタ２の内部へと導入される。
【００７４】
そして、薬液の先端部がマイクロリアクタ２から排出されて流量計４１１へと到達すると、減圧ポンプ４３が停止されるとともに切替弁４１３が生成物収容タンク４４側へと切り替えられ、薬液が生成物収容タンク４４へと導かれる。これにより、薬液が減圧ポンプ４３に流入することが防止される。また、マイクロリアクタ２の内部では薬液に対して所定の処理が行われており（ステップＳ１７）、薬液が継続して供給されることにより、生成物収容タンク４４に必要な量の処理後の薬液（生成物）が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに（ステップＳ１８）、薬液の送出が停止され（ステップＳ１９）、液体処理装置における処理が終了する。
【００７５】
以上に説明したように、図８の液体処理装置では、マイクロリアクタ２へと薬液が導入され、液体検出部である流量計４１１によりマイクロリアクタ２から排出管４１への薬液の流出が検出された直後に切替弁４１３が制御されて薬液が生成物収容タンク４４へと導かれる。ここで、図１の液体処理装置１のように気液分離部４２が用いられる場合には、減圧ポンプ４３に薬液が流入することがないため切替弁４１３が不要となり、これに伴う制御も省略されるという利点がある一方で、生成物収容タンク４２１が気液分離部４２の一部とされるため、生成物収容タンク４２１の交換が煩雑となってしまう。これに対し、図８の液体処理装置では、生成物収容タンク４４を排出管４１から取り外すのみで、容易に交換することが実現される。なお、マイクロリアクタ２の排出口から減圧ポンプ４３に至る経路と、排出口から生成物収容タンク４４に至る経路とを切替弁４１３にて切り替える上記構成は、後述する図９ないし図１１並びに図１４および図１５の液体処理装置にて設けられてもよい。
【００７６】
図９はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｂを示す図である。図９の液体処理装置では、供給管３１の第１圧力計５１よりも送液ポンプ３２側に液体を脱気する脱気モジュール３４が設けられ、脱気モジュール３４は脱気用排気管３４１を介して排気管４３１の切替弁４３３よりも減圧ポンプ４３側に接続される。他の構成は図１の液体処理装置１と同様であり、同符号を付している。
【００７７】
図９の液体処理装置における処理では、薬液を第１圧力計５１と脱気モジュール３４との間の位置まで導入させた状態にて、バルブ３１１が閉塞されるとともに、切替弁４３３により減圧ポンプ４３が生成物収容タンク４２１に連通される。そして、この状態において制御部１２（図１参照）が減圧ポンプ４３の駆動を開始することにより、薬液経路のバルブ３１１よりも下流側が減圧されるとともに（図４：ステップＳ１１）、脱気モジュール３４において内部に存在する液体の脱気が開始される。第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、バルブ３１１が開かれてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の送出が開始されて薬液がマイクロリアクタ２の内部へと導入され（ステップＳ１５）、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御も開始される（ステップＳ１６）。そして、薬液の先端部が流量計４１１へと到達すると、切替弁４３３により生成物収容タンク４２１の内部が大気開放される。このとき、制御部１２が減圧ポンプ４３を駆動させたままとすることにより、マイクロリアクタ２へと順次供給される薬液の脱気が継続される。
【００７８】
マイクロリアクタ２の内部では、順次供給される薬液に対して所定の処理が行われており（ステップＳ１７）、処理後の薬液（すなわち、生成物）は生成物収容タンク４２１へと導かれて貯溜される。生成物収容タンク４２１に必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに、送液ポンプ３２および減圧ポンプ４３が停止されて薬液の送出が停止され、液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１８，Ｓ１９）。
【００７９】
以上に説明したように、図９の液体処理装置では、マイクロリアクタ２へと供給される薬液が脱気モジュール３４により脱気される。これにより、薬液のマイクロリアクタ２への導入に際して、薬液中に溶解する気体の量を減少させ、マイクロリアクタ２内における反応熱の影響等により薬液の温度が上昇して薬液内に析出気泡が発生し易い状態となった場合であっても、析出気泡が発生することを防止することができる。なお、図８の液体処理装置（並びに、後述する図１４ないし図１７の液体処理装置）においても脱気モジュール３４が設けられてもよい。
【００８０】
図１０はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｃを示す図である。図１０の液体処理装置の供給管３１には、図９の液体処理装置と同様の脱気モジュール３４が設けられ、脱気モジュール３４と第１圧力計５１との間にはマイクロリアクタ２の内部へと流入する薬液の流量を調整するとともに流量計を有する流量調整部（例えば、マスフローコントローラ）３５が取り付けられる。また、供給管３１のマイクロリアクタ２とは反対側の端部は薬液供給タンク３３に接続され、薬液供給タンク３３の上部には圧力調整バルブ３６１を有するガス供給管３６２が接続される。ガス供給管３６２は高圧ガス供給部３６３に接続されており、圧力調整バルブ３６１により所定の圧力にて送液用のガスが薬液供給タンク３３内に供給されることにより薬液供給タンク３３内の薬液が供給管３１へと送液される。すなわち、本体１１ｃでは、圧力調整バルブ３６１、ガス供給管３６２および高圧ガス供給部３６３により、薬液を供給管３１を介してマイクロリアクタ２へと供給する送液機構３６が実現される。なお、図１、図８および図９の液体処理装置（並びに、後述する図１１および図１４ないし図１７の液体処理装置）においても送液ポンプ３２に替えて送液機構３６が設けられてもよい。
【００８１】
図１０の液体処理装置における処理では、例えば、脱気モジュール３４と流量調整部３５との間の位置まで薬液を導入した状態で薬液経路のバルブ３１１よりも下流側が減圧され（図４：ステップＳ１１）、第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、バルブ３１１が開かれて供給管３１内のバルブ３１１の上流側が減圧される（ステップＳ１４）。このとき、流量調整部３５を介して薬液の界面近傍の減圧が行われる。
【００８２】
そして、送液機構３６が能動化されて薬液の送出が開始され（ステップＳ１５）、制御部１２（図１参照）による第１圧力と第２圧力との差の制御も開始される（ステップＳ１６）。薬液のマイクロリアクタ２への導入の際には、流量調整部３５により薬液の流量が所定の値まで緩やかに増大し、その後一定となるように調整される。そして、薬液の先端部がマイクロリアクタ２の排出口から排出管４１へと排出されて流量計４１１へと到達すると、切替弁４３３により生成物収容タンク４２１の内部が大気開放される。このとき、減圧ポンプ４３の駆動を継続させることにより薬液の脱気も引き続き行われる。薬液の先端部は生成物収容タンク４２１へと導かれる。
【００８３】
液体処理装置では薬液のマイクロリアクタ２への供給が継続され、マイクロリアクタ２の内部では、順次供給される薬液に対して所定の処理が行われ（ステップＳ１７）、処理後の薬液（すなわち、生成物）は生成物収容タンク４２１にて貯溜される。このとき、万一、マイクロリアクタ２において薬液の漏れが発生した場合でも、制御部１２では流量調整部３５が有する流量計が示す流量と、流量計４１１が示す流量とを比較することにより薬液の漏れが検出され、制御部１２が有する表示部に薬液の漏れを示す警告が表示されるとともに、送液ポンプ３２が停止される。なお、マイクロリアクタ２において光照射部６３（図１参照）からの光の照射を伴う処理が薬液に対して行われる場合には、照度計６３２にて取得される光の強度に合わせて、薬液に付与される光量が一定となるようにマイクロリアクタ２の微細流路２３における薬液の単位時間当たりの流量が流量調整部３５により調整されてもよい。
【００８４】
生成物収容タンク４２１に必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに、送液ポンプ３２による薬液の送出が停止される（ステップＳ１８，Ｓ１９）。また、減圧ポンプ４３の駆動も停止され、液体処理装置における処理が終了する。
【００８５】
以上に説明したように、図１０の液体処理装置では、マイクロリアクタ２の内部へと流入する薬液の流量を調整する流量調整部３５が設けられる。これにより、薬液のマイクロリアクタ２への導入に際して、薬液が急激にマイクロリアクタ２の内部へと流入して薬液の先端部にて流れが乱れることが抑制され、薬液の先端部の界面近傍のガスが薬液内に気泡として取り込まれることをさらに抑制することができる。なお、図１０の液体処理装置では、薬液のマイクロリアクタ２への継続供給時において、流量調整部３５を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差の制御を行うことも可能である。また、流量調整部３５は、図１、図８および図９（並びに、図１４、図１５および図１７）の液体処理装置に設けられてもよい。
【００８６】
図１１はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｄを示す図である。図１１の液体処理装置では、供給管３１がマイクロリアクタ２とは反対側（上流側）にて送液ポンプ３２に接続され、送液ポンプ３２は切替弁３７１により薬液を貯溜する薬液供給タンク３３側、または、リンス液（例えば、アセトン）を貯留するリンス液供給タンク３７２側に接続される。薬液供給タンク３３には、内部の薬液の温度を一定に保つタンク温調部３３１が設けられる。また、供給管３１には送液ポンプ３２側からマイクロリアクタ２に向かって順に、別途準備される補助ポンプ３４２に接続された脱気モジュール３４、供給管３１内を流れる液体の温度を調整する液体温調部３８、供給管３１内の液体の温度を取得する温度センサ５３、供給管３１内の液体または気体の圧力を取得する補助圧力計５４、フィルタ３９、流量調整部３５、第１圧力計５１およびバルブ３１１が設けられる。液体処理装置では、薬液のマイクロリアクタ２への供給の際に、補助圧力計５４にて取得される薬液の圧力と第１圧力計５１にて取得される薬液の圧力との差が求められ、この差が所定の値以上となると、制御部１２（図１参照）が有する表示部にフィルタ３９の交換を求める警告が表示される。
【００８７】
排出管４１のマイクロリアクタ２とは反対側には、気体および液体のいずれに対しても吸引可能な吸引ポンプ４６（例えば、プランジャポンプ）が設けられ、吸引ポンプ４６は切替弁４７１により生成物収容タンク４４側、または、マイクロリアクタ２の内部を流れたリンス液を回収するリンス液回収タンク４７２側に接続される。生成物収容タンク４４には、内部の生成物の温度を一定に保つタンク温調部４４１が設けられる。また、排出管４１にはマイクロリアクタ２側から吸引ポンプ４６に向かって順に第２圧力計５２、流量計４１１、排出管４１内を流れる液体の温度を調整する液体温調部４８、および、排出管４１内の液体の温度を取得する温度センサ５４が設けられる。
【００８８】
図１１の液体処理装置における処理では、切替弁３７１により送液ポンプ３２を薬液供給タンク３３側に接続させて薬液を送液ポンプ３２と第１圧力計５１との間の位置（例えば、液体温調部３８と温度センサ５３との間の位置）まで導入させ、この状態にてバルブ３１１が閉塞されるとともに、切替弁４７１により吸引ポンプ４６が生成物収容タンク４４に連通される。そして、制御部１２が減圧機構である吸引ポンプ４６の駆動を開始する（図４：ステップＳ１１）。このとき、生成物収容タンク４４の内部は大気開放されており、吸引ポンプ４６により薬液経路のバルブ３１１よりも下流側が減圧される。また、補助ポンプ３４２を駆動することにより、脱気モジュール３４において供給管３１内を流れる液体の脱気が可能とされる。
【００８９】
第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、バルブ３１１が開かれてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の送出が開始され、薬液がマイクロリアクタ２に向かって移動してマイクロリアクタ２の内部へと導入される（ステップＳ１５）。また、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が開始される（ステップＳ１６）。このとき、液体温調部３８によりマイクロリアクタ２の内部へと流入する（導入される）薬液の温度が、送液ポンプ３２によりマイクロリアクタ２に供給される前の薬液供給タンク３３内における薬液の温度よりも低くされることにより、液体における気体の（飽和）溶解度が増大して、マイクロリアクタ２内において薬液内に析出気泡が発生することがさらに防止される。また、フィルタ３９により薬液が濾過されるため、万一薬液内に不要物が混在する場合であっても、マイクロリアクタ２内への不要物の流入が防止され、マイクロリアクタ２内における薬液への処理に支障が生じることが防止される。
【００９０】
薬液のマイクロリアクタ２からの排出が流量計４１１により検出されると吸引ポンプ４６が停止され、排出管４１内の薬液は生成物収容タンク４４へと導かれる。液体処理装置では薬液の供給が継続され、マイクロリアクタ２の内部では供給される薬液に対して所定の処理が行われることにより（ステップＳ１７）、当該処理による生成物が生成物収容タンク４４にて貯溜される。このとき、供給管３１内では液体温調部４８により生成物が所定の温度に調整（例えば、冷却）され、生成物収容タンク４４においてもタンク温調部４４１により生成物の温度が一定に保たれるため、生成物が温度により変質してしまう場合であっても、生成物の質の低下を防止することができる。なお、薬液や生成物の温度調整に伴って供給管３１や排出管４１に結露が生じる可能性がある場合には、これらの管に断熱材を巻き付けて結露を抑制したり、管の結露を検知して操作者に知らせるシステム、あるいは、結露水を排出する排水部等が設けられる。また、供給管３１や排出管４１に設けられる液体温調部３８，４８は、熱交換器、ヒータ、ペルチェ素子を用いるもの、あるいは、金属にて形成される供給管３１または排出管４１を中心として巻回されるコイルに高周波電流を付与することにより供給管３１または排出管４１を加熱するものであってもよい。
【００９１】
図１１の液体処理装置では薬液の継続供給時においても、制御部１２が送液ポンプ３２を制御して第１圧力と第２圧力との差が制御されことにより、析出気泡の発生が防止される。なお、必要に応じて、薬液の継続供給時においても吸引ポンプ４６を継続して駆動し、送液ポンプ３２および吸引ポンプ４６を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差の制御が行われてもよく、この場合において、送液ポンプ３２が一時的に停止されてもよい。すなわち、液体処理装置１では、制御部１２が送液ポンプ３２および／または吸引ポンプ４６を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差が制御される。
【００９２】
生成物収容タンク４４にて必要な量の生成物が貯溜されると、供給管３１の切替弁３７１がリンス液供給タンク３７２側に、排出管４１の切替弁４７１がリンス液回収タンク４７２側にそれぞれ切り替えられる。これにより、液体処理装置において、供給管３１からマイクロリアクタ２を経由して排出管４１へと至る薬液経路の洗浄が行われる。その後、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が停止され（リンス液の供給前に停止されてもよい。）（ステップＳ１８）、送液ポンプ３２が停止されて液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１９）。
【００９３】
なお、液体処理装置において薬液の温度に依存する処理が行われる場合には、マイクロリアクタ２に流入する薬液の温度を薬液供給タンク３３内の薬液の温度よりも低くする液体温調部３８による処理は、薬液の導入時にのみ行われ、その後の薬液の継続供給時においては供給管３１およびマイクロリアクタ２内における薬液が、所望の生成物の生成に適した温度にされる。この場合、切替弁４７１が切り替えられることにより、薬液の導入時に取得される生成物（析出気泡が発生しにくい温度にてマイクロリアクタ２に流入した薬液から生成される生成物）はリンス液回収タンク４７２側へと導かれ、その後、切替弁４７１が再度切り替えられることにより、薬液の継続供給時において生成された生成物のみが、生成物収容タンク４４に貯溜される。
【００９４】
以上に説明したように、図１１の液体処理装置では、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入時に、薬液の温度が薬液供給タンク３３内の薬液の温度よりも低くされる。これにより、薬液をマイクロリアクタ２の内部へと供給する際に、薬液の圧力の変動に起因して薬液内に気泡が発生することをさらに防止することができる。なお、液体温調部３８は、マイクロリアクタ２の内部へと流入する薬液の温度を、生成物収容タンク４４内の薬液の温度よりも低くすることが可能である限り、生成物収容タンク４４とマイクロリアクタ２との間の図１１とは異なる位置に配置されてもよい。また、液体温調部３８は、図１および図８ないし図１０（並びに、図１４ないし図１７）の液体処理装置に設けられてもよい。
【００９５】
液体処理装置では、気体および液体のいずれに対しても吸引可能な吸引ポンプ４６が設けられることにより、図１の液体処理装置１のように気液分離部４２を設けたり、図８の液体処理装置のように気体のみが吸引可能な減圧ポンプ４３の使用に必要な構成（分岐路４１２および切替弁４１３）を別途設けることなく、液体処理装置の構成の簡素化を図ることが実現される。また、図１および図８ないし図１０（並びに、図１４ないし図１６）の液体処理装置において、減圧ポンプ４３に替えて吸引ポンプ４６が設けられてもよい。なお、図１１の液体処理装置では、薬液の供給前にリンス液をマイクロリアクタ２に供給し、リンス液の導入の際に上記手法が利用されてマイクロリアクタ２内にリンス液を充填し、その後、供給される液体が薬液に切り替えられてもよい。また、液体処理装置では、送液ポンプ３２に替えて流量コントロール機能を有する定量ポンプが設けられ、流量調整部３５を省略しつつ、マイクロリアクタ２へと流入する薬液の流量を調整することも可能である。
【００９６】
次に、図１１の液体処理装置においてバルブ３１１のみが省略された場合について、図４の処理の流れに準じて説明する。本液体処理装置における処理では、薬液を第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで導入させた状態にて切替弁４７１により吸引ポンプ４６が生成物収容タンク４４に連通され、制御部１２が吸引ポンプ４６の駆動を開始する（ステップＳ１１）。
【００９７】
ここで、供給管３１のバルブ３１１が省略された液体処理装置において、吸引ポンプ４６を駆動させた際に、仮に後述の薬液の供給を行わない場合の第１圧力および第２圧力の変化について述べる。図１２は、薬液を供給しない場合における第１圧力および第２圧力の変化を示す図である。図１２において、三角形が第１圧力を示し、菱形が第２圧力を示す。図１２に示すように、本実施の形態にて用いられるマイクロリアクタ２では、微細流路２３にて比較的大きな圧力損失が発生することにより、吸引ポンプ４６による減圧の開始直後では、排出管４１におけるガスの第２圧力と供給管３１におけるガスの第１圧力とに大きな差が生じる。
【００９８】
実際には、制御部１２では微小時間毎に供給管３１におけるガスの第１圧力と排出管４１におけるガスの第２圧力との差が求められ（ステップＳ１２）、第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差よりも小さい所定の圧力差（例えば、０．２ａｔｍ）となった時点で（ステップＳ１３）、送液ポンプ３２が能動化されて薬液の送出が開始されるとともに（ステップＳ１５）、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が開始される（ステップＳ１６）。なお、図４のステップＳ１４におけるバルブ３１１を開放する処理は省略される。
【００９９】
図１３は、第１圧力および第２圧力の変化を示す図である。図１３において、三角形が第１圧力を示し、菱形が第２圧力を示す。また、図１３中の符号Ｔ１を付して示す時刻が、送液ポンプ３２が能動化されて薬液の送液が開始された時刻である（実際には、減圧の開始から約０．３秒後）。薬液の送液が開始されると、薬液の先端部の移動により薬液経路内のガスが圧縮されるが、吸引ポンプ４６を駆動制御しつつ供給管３１内が下流側から減圧されることにより、第１圧力と第２圧力との差が一定に保たれる。
【０１００】
図１３中の符号Ｔ２を付す時刻には、薬液の先端部が第１圧力計５１の位置を通過して、第１圧力計５１による圧力の取得対象が薬液に切り替わって第１圧力が１ａｔｍから約１．６ａｔｍまで上昇し、その後一定となる。このとき、第２圧力計５２が設けられる排出管４１においても薬液の移動により薬液経路内のガスが圧縮され、吸引ポンプ４６による吸引量を一時的に低減させることにより、第２圧力が第１圧力との差を一定に保ったまま同様に上昇する。そして、その後においても第１圧力と第２圧力との差がほぼ一定となるように、制御部１２により送液ポンプ３２および吸引ポンプ４６が駆動制御される。これにより、薬液のマイクロリアクタ２への導入時において、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することが防止される。
【０１０１】
液体処理装置では薬液の供給が継続され、制御部１２が第１圧力と第２圧力との差を制御することにより、薬液のマイクロリアクタ２への継続供給時においても、析出気泡の発生が防止される。また、マイクロリアクタ２の内部では薬液に対して所定の処理が行われており（ステップＳ１７）、生成物収容タンク４４にて必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに（ステップＳ１８）、送液ポンプ３２による薬液の送出が停止され、液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１９）。
【０１０２】
以上に説明したように、供給管３１のバルブ３１１が省略された液体処理装置では、薬液のマイクロリアクタ２への導入直前において、マイクロリアクタ２内の微細流路２３におけるガスの圧力損失により第２圧力が第１圧力よりも低くされる。そして、第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差よりも小さい所定の圧力差となった段階で、送液ポンプ３２が能動化されて薬液の導入が開始され、その後、制御部１２が送液ポンプ３２および吸引ポンプ４６を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差が当該圧力差にて一定に維持される。これにより、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することを防止することができる。
【０１０３】
以上の液体処理装置では、１種類の薬液をマイクロリアクタ２に供給して薬液に対する処理が行われるが、マイクロリアクタの設計によっては、複数種類の薬液を混合する処理が行われてもよい。また、複数のマイクロリアクタ２同士を接続してより高度な処理を薬液に対して行うことも可能であり、以下、このような液体処理装置の一例について述べる。
【０１０４】
図１４はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｅを示す図である。図１４の液体処理装置では、複数の（３つの）マイクロリアクタ（ただし、図１４中の最も左側のマイクロリアクタから右側に向かってそれぞれ符号２ａ，２ｂ，２ｃを付している。）が設けられ、複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃは１つの筐体９１内に収容される。詳細には、図１４中の最も左側のマイクロリアクタ２ａには、２つの導入口が設けられ、各導入口には供給管３１が接続される。各供給管３１のマイクロリアクタ２ａとは反対側には送液ポンプ３２を介して薬液供給タンク３３が接続され、供給管３１の送液ポンプ３２とマイクロリアクタ２ａとの間には、送液ポンプ３２側から順に第１圧力計５１およびバルブ３１１が設けられる。一方の薬液供給タンク３３には所定の液体状のモノマーが貯溜され、他方の薬液供給タンク３３には当該モノマーに対する重合開始剤が貯溜される。
【０１０５】
また、マイクロリアクタ２ａには１つの排出口が設けられ、他の２つのマイクロリアクタ２ｂ，２ｃのそれぞれには、１つの導入口および１つの排出口が設けられる。マイクロリアクタ２ａの排出口と中央のマイクロリアクタ２ｂの導入口との間、および、中央のマイクロリアクタ２ｂの排出口と最も右側のマイクロリアクタ２ｃの導入口との間のそれぞれには接続管９２（例えば、内側の直径が１／１６インチであって、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）にて形成されたもの）が取り付けられる。各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃには温度センサを有するリアクタ温調部（ただし、図１４中の最も左側のリアクタ温調部から右側に向かってそれぞれ符号６２ａ，６２ｂ，６２ｃを付している。）がリアクタ本体２４（図３参照）に当接するようにして設けられる。各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃ（のリアクタ本体２４）は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）等の良好な熱伝導率を有する金属にて形成されており、リアクタ温調部６２ａ〜６２ｃによりマイクロリアクタ２ａ〜２ｃの温度が効率よく調整される。
【０１０６】
筐体９１内において各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃおよび対応するリアクタ温調部６２ａ〜６２ｃは断熱材９３１にて覆われており、互いに隣接する２つのマイクロリアクタ２ａ〜２ｃ間には、断熱隔壁９３２が設けられる。これにより、複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃは、筐体９１内において断熱隔壁９３２により仕切られて形成される複数の空間（チャンバ）にそれぞれ配置されることとなる。各空間には吸気口９４および排気口９５が設けられて個別に換気される。また、最も右側のマイクロリアクタ２ｃの排出口には排出管４１が接続される。なお、排出管４１に設けられる各構成については、図１の液体処理装置１と同様である。
【０１０７】
図１４の液体処理装置における処理では、図１の液体処理装置１と同様に、各バルブ３１１を閉塞させた閉塞状態において減圧ポンプ４３を駆動することにより薬液経路（この場合は、樹脂モノマーおよび重合開始剤の薬液経路であり、実際には、これらの薬液経路はマイクロリアクタ２ａにて１つになる。）の各バルブ３１１よりも下流側が減圧される（図４：ステップＳ１１）。このとき、２つの第１圧力計５１にて取得される圧力はともに同じ圧力（例えば、大気圧）とされる。第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、２つのバルブ３１１が同時に開かれてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。そして、各送液ポンプ３２が同時に能動化されることにより、モノマーおよび重合開始剤の送出が開始され、それぞれ異なる導入口からマイクロリアクタ２ａの内部へと導入される（ステップＳ１５）。また、制御部１２（図１参照）による一方の供給管３１における第１圧力と第２圧力との差、および、他方の供給管３１における第１圧力と第２圧力との差の制御が開始される（ステップＳ１６）。
【０１０８】
マイクロリアクタ２ａ〜２ｃ内では、モノマーに対して所定の処理が行われる（ステップＳ１７）。具体的には、マイクロリアクタ２ａはリアクタ温調部６２ａにより約５０℃に加熱されており、マイクロリアクタ２ａ内において、この温度環境下にてモノマーおよび重合開始剤が混合される（すなわち、マイクロリアクタ２ａがミキサーとしての役割を果たす。）。続いて、混合された後の液体が、接続管９２を介して中央のマイクロリアクタ２ｂへと導入する。マイクロリアクタ２ｂは、例えばセラミックヒータを有するリアクタ温調部６２ｂにより約２００℃に加熱されており、マイクロリアクタ２ｂ内にてモノマーの重合が促進される。そして、重合後の液体（ポリマー）がマイクロリアクタ２ｃへと導入され、例えばペルチェ素子を有するリアクタ温調部６２ｃによりマイクロリアクタ２ｃを約３０℃に保持することにより重合反応を停止させた後、生成物である液体が排出口から排出管４１へと排出され、生成物収容タンク４２１にて貯溜される。生成物収容タンク４２１にて必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了され（ステップＳ１８）、送液ポンプ３２による薬液の送出が停止されて液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１９）。
【０１０９】
以上に説明したように、図１４の液体処理装置では複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃが直列に接続されるとともに、複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃの温度が個別に調整される。これにより、薬液のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃへの供給の際に、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することを防止しつつ、複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃのそれぞれにおいて混合後の液体に対して温度に依存する処理を行うことができる。また、液体処理装置では、各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃを断熱材９３１にて覆い、かつ、断熱隔壁９３２により形成される空間に配置して各空間を個別に換気することにより、高温にされるマイクロリアクタ２ｂからの熱により他のマイクロリアクタ２ａ，２ｃにおいてモノマーの重合が促進されて生成後のポリマーの分子量の均一性が低くなったり、特に微細な流路を有し、かつ、低温での混合が必要とされるマイクロリアクタ２ａ内にて過剰な重合が生じて流路が閉塞されることが防止される。なお、各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃにおける処理に対して影響が生じない場合には、断熱材９３１のみを設け、断熱隔壁９３２を省略することも可能である。また、図１４の液体処理装置において、供給管３１、接続管９２および排出管４１に断熱材を巻き付けることにより、処理対象の液体に対する外部からの熱の影響が抑制されてもよい。さらに、モノマーおよび重合開始剤はシリンジポンプにより送出されてもよい。
【０１１０】
図１５はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｆの一部を示す図である。図１５の液体処理装置は、それぞれが個別にリアクタ温調部６２が設けられる複数の（３つの）マイクロリアクタ２ｄを備え、各マイクロリアクタ２ｄは２つの導入口および１つの排出口を有する。液体処理装置は２つの供給管３１および１つの排出管４１を備え、一方の供給管３１はマイクロリアクタ２ｄ側にて分岐して各マイクロリアクタ２ｄの一の導入口に接続され、他方の供給管３１もマイクロリアクタ２ｄ側にて分岐して各マイクロリアクタ２ｄの他の導入口に接続される。また、排出管４１はマイクロリアクタ２ｄ側にて分岐して各マイクロリアクタ２ｄの排出口に接続される。各供給管３１の分岐点よりも上流側の構成、および、排出管４１の分岐点よりも下流側の構成は図１４の液体処理装置と同様である。
【０１１１】
図１５の液体処理装置においても、図１４の液体処理装置と同様の処理を行うことにより、薬液のマイクロリアクタ２ｄへの供給の際に、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することを防止しつつ、複数のマイクロリアクタ２ｄのそれぞれにおいて供給される薬液に対して温度に依存する処理を行うことができる。このように、並列に接続される複数のマイクロリアクタ２ｄの温度が個別に調整されることにより、各マイクロリアクタ２ｄの温度をより精度よく調整することが可能となり、生成物の品質を向上することが可能となる。
【０１１２】
なお、図１４の液体処理装置において直列に接続される複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃが１つのマイクロリアクタ群とされ、図１５の液体処理装置における各マイクロリアクタ２ｄが、このマイクロリアクタ群に置き換えられ、並列に接続される複数のマイクロリアクタ群を用いてより高度な処理が薬液に対して行われてもよい。また、図１および図８ないし図１１（並びに、後述の図１６および図１７）の液体処理装置において、図１４および図１５の液体処理装置のように直列または並列にて接続される複数のマイクロリアクタが設けられ、複数のマイクロリアクタの温度が個別に調整されてもよい。
【０１１３】
図１６は本発明の第２の実施の形態に係る液体処理装置の本体１１ｇを示す図である。図１６の液体処理装置では、複数のマイクロリアクタ２が並列に配置され、各マイクロリアクタ２の導入口には供給管３１が接続され、排出口には排出管４１が接続される。供給管３１には上流側（マイクロリアクタ２とは反対側）から順に流量調整部３５、第１圧力計５１およびバルブ３１１が設けられ、排出管４１には上流側（マイクロリアクタ２側）から順に第２圧力計５２および流量調整部４５が設けられる。このように、図１６の液体処理装置では、マイクロリアクタ２、供給管３１、排出管４１、第１および第２圧力計５１，５２および流量調整部３５，４５が１つの処理ユニット１３とされ、複数の処理ユニット１３が並列に配列される。そして、複数の処理ユニット１３において、複数の供給管３１が結合されて送液ポンプ３２に接続され、複数の排出管４１が結合されて減圧ポンプ４３に接続される。
【０１１４】
図１６の液体処理装置における処理では、薬液を第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置（複数の供給管３１への分岐前または分岐後のいずれの位置であってもよい。）まで導入させた状態にて、制御部１２（図１参照）が各処理ユニット１３のバルブ３１１を閉塞するとともに、減圧ポンプ４３の駆動を開始する（図４：ステップＳ１１）。液体処理装置では、制御部１２（図１参照）が複数の下流側の流量調整部４５を個別に駆動制御することにより、全ての処理ユニット１３において第１圧力計５１により取得される第１圧力と第２圧力計５２により取得される第２圧力との差がほぼ同時に設定圧力差以上となり（ステップＳ１２，Ｓ１３）、その後、全てのバルブ３１１が同時に開放されてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の送出が開始されるとともに（ステップＳ１５）、制御部１２による各処理ユニット１３における第１圧力と第２圧力との差の制御も開始される（ステップＳ１６）。なお、第１圧力と第２圧力との差の制御において、送液ポンプ３２および減圧ポンプ４３と共に、各流量調整部３５，４５の駆動制御が行われてもよい。
【０１１５】
薬液は各マイクロリアクタ２の内部へと導入され、その後、排出管４１へと排出される。そして、全ての流量調整部４５において薬液のマイクロリアクタ２から排出管４１への流出が検出されると、減圧ポンプ４３が停止されるとともに切替弁４１３により経路が切り替えられ、複数の排出管４１からの薬液が生成物収容タンク４２１へと導かれる。液体処理装置では、マイクロリアクタ２への薬液の供給が継続されるとともに、マイクロリアクタ２の内部にて薬液に対する所定の処理が行われ（ステップＳ１７）、処理後の薬液（生成物）が生成物収容タンク４２１にて貯溜される。
【０１１６】
このとき、複数のマイクロリアクタ２ではそれぞれ薬液の流れにおける圧力損失が異なるが、各流量調整部３５によりマイクロリアクタ２に流れる薬液の流量が一定にされるため、マイクロリアクタ２における薬液に対する処理を一定にして均一な生成物を生成することができる。また、各処理ユニット１３に対して、制御部１２により第１および第２圧力計５１，５２が示す圧力、並びに、流量調整部３５，４５が有する流量計が示す流量が監視されるため、マイクロリアクタ２内の流路に異常が生じた場合（例えば、マイクロリアクタ２に漏れが生じた場合や流路が閉塞しそうな場合）であっても、早期に異常を発見することが可能となり、生成物の質の低下を抑制することができる。なお、このようにマイクロリアクタ２内の流路に異常が生じた場合、異常が生じたマイクロリアクタ２を含む処理ユニット１３の流量調整部３５，４５により、供給管３１および排出管４１が閉塞されることにより、他のマイクロリアクタ２を用いた生成物の生成を継続して行うことができる。
【０１１７】
液体処理装置では、生成物収容タンク４２１に必要な量の生成物が貯溜されると、第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに（ステップＳ１８）、薬液の送出が停止され（ステップＳ１９）、液体処理装置における処理が終了する。
【０１１８】
以上に説明したように、図１６の液体処理装置では、それぞれがマイクロリアクタ２、供給管３１、排出管４１並びに第１および第２圧力計５１，５２を有する複数の処理ユニット１３が設けられ、複数の処理ユニット１３が１つの送液ポンプ３２および１つの減圧ポンプ４３に接続される。これにより、薬液をマイクロリアクタ２に供給する際に、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、薬液内に析出気泡が発生することを防止しつつ、液体処理装置における薬液の処理量を増大させることができる。
【０１１９】
また、図１６の液体処理装置において、それぞれが２つの導入口および１つの排出口を有する複数のマイクロリアクタが用いられてもよい。この場合、各マイクロリアクタの一方の導入口に、流量調整部３５、第１圧力計５１およびバルブ３１１を有する供給管３１が接続され、これらの供給管３１が結合されて１つの送液ポンプ３２に接続される。また、各マイクロリアクタの他方の導入口にも、流量調整部３５、第１圧力計５１およびバルブ３１１を有する供給管３１が接続され、これらの供給管３１が結合されて他の１つの送液ポンプ３２に接続される。このような液体処理装置では、例えば、一方の送液ポンプ３２により水が送出され、他方の送液ポンプ３２により油が送出されることによりエマルジョンが生成物として製造される（すなわち、マイクロリアクタがミキサーとしての役割を果たす。）。
【０１２０】
ところで、水と油とを混合してエマルジョンを製造する際には、ミキサーの温度がエマルジョンの品質に大きく影響するため、一般的には、実験によりエマルジョンの製造における適切なミキサーの温度が決定される。この場合に、通常、水と油とを混合するミキサーの温度を安定させてから水および油を送出して生成されたエマルジョンの品質が確認されるため、適切なミキサーの温度を決定するのに長時間を要してしまう。また、水と油との混合比やミキサー内における液体の流速等の適切な条件も決定する場合には、膨大な時間を要してしまう。
【０１２１】
これに対し、上記のエマルジョンの製造に利用可能な液体処理装置では、例えば、リアクタ温調部６２により一のマイクロリアクタの温度を５０℃としつつ、このマイクロリアクタに接続される２つの流量調整部３５を制御することにより１対２の混合比にて水と油とを混合して生成物が取得される。このとき、他のマイクロリアクタについては、液体がマイクロリアクタ内に流入しないように流量調整部３５，４５が閉塞される。続いて、温度５０℃にて予め安定させた別の１つのマイクロリアクタにおいて１対１の混合比にて水と油とを混合して生成物が取得され、別の生成物収容タンク４２１にて回収される。その後、温度１００℃にて予め安定させたさらに別のマイクロリアクタにおいて１対１の混合比にて水と油とを混合して生成物が取得される。このようにして、上記液体処理装置では複数の条件にて製造された生成物を短時間にて取得することができ、高品質なエマルジョンの製造に適した各種条件を短時間にて決定することが可能となる。
【０１２２】
図１７は本発明の第３の実施の形態に係る液体処理装置の本体１１ｈの一部を示す図である。図１７の液体処理装置ではそれぞれが供給管３１、排出管４１およびマイクロリアクタ２を有する複数の処理ユニット（図１７では２つの処理ユニット１３ａ，１３ｂ）が直列に設けられ、各処理ユニット１３ａ，１３ｂの供給管３１では、上流側から下流側に向かって順に送液ポンプ３２、第１圧力計５１、バルブ３１１が設けられ、排出管４１には第２圧力計５２が取り付けられる。互いに隣接する２つの処理ユニット１３ａ，１３ｂでは、上流側の処理ユニット１３ａの排出管４１の下流側に、他方の処理ユニット１３ｂの送液ポンプ３２が接続される。また、上流の処理ユニット１３ａの送液ポンプ３２には薬液供給タンク３３が接続され、下流の処理ユニット１３ｂの排出管４１には気体および液体のいずれに対しても吸引可能な吸引ポンプ４６が減圧機構として接続される。
【０１２３】
次に、図１７の液体処理装置における処理について図４に準じて説明を行う。まず、上流側の処理ユニット１３ａにおいて、薬液を第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで導入させた状態にて、処理ユニット１３ａのバルブ３１１が閉塞されるとともに、下流側の処理ユニット１３ｂのバルブ３１１が開放される。そして、制御部１２（図１参照）により処理ユニット１３ｂの送液ポンプ３２および吸引ポンプ４６の駆動が開始され、薬液供給タンク３３から吸引ポンプ４６に至る薬液経路において処理ユニット１３ａのバルブ３１１の下流側が減圧される（図４：ステップＳ１１）。処理ユニット１３ａにおいて第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、処理ユニット１３ａのバルブ３１１が開放されてこのバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、処理ユニット１３ａの送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液が上流側のマイクロリアクタ２の内部へと導入される（ステップＳ１５）。また、制御部１２により処理ユニット１３ａにおける第１圧力と第２圧力との差の制御も開始されることにより（ステップＳ１６）、薬液の処理ユニット１３ａのマイクロリアクタ２内への導入に際して、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することが防止される。その後、薬液は処理ユニット１３ａの排出管４１へと排出されて薬液の先端部が下流側の処理ユニット１３ｂの送液ポンプ３２の位置まで到達する。
【０１２４】
実際には、処理ユニット１３ｂの送液ポンプ３２と第１圧力計５１との間には流量計が設けられており、この位置まで薬液の先端部が移動したことが確認されると、処理ユニット１３ａ，１３ｂの送液ポンプ３２が一時的に停止されるとともに、処理ユニット１３ｂのバルブ３１１が閉塞され、薬液経路の処理ユニット１３ｂのバルブ３１１の下流側が減圧される（すなわち、処理ユニット１３ｂに対して図４のステップＳ１１が行われる。）。そして、処理ユニット１３ｂにおいて第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、処理ユニット１３ｂのバルブ３１１が開放されてこのバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、処理ユニット１３ａ，１３ｂの送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の先端部が処理ユニット１３ｂのマイクロリアクタ２の内部へと導入され（ステップＳ１５）、制御部１２により処理ユニット１３ｂにおける第１圧力と第２圧力との差の制御も開始される（ステップＳ１６）。そして、薬液の先端部が処理ユニット１３ｂの排出管４１へと排出され、吸引ポンプ４６を介して図示省略の生成物収容タンクに導かれる。
【０１２５】
液体処理装置では、直列に接続される２つのマイクロリアクタ２のそれぞれにおいて異なる処理が行われており（ステップＳ１７）、２つの処理ユニット１３ａ，１３ｂのマイクロリアクタ２による処理後の生成物が生成物収容タンクにて貯溜される。そして、所望の量の生成物が取得されると、処理ユニット１３ａ，１３ｂにおける第１圧力と第２圧力との差の制御が終了され（ステップＳ１８）、薬液の送出も停止されて液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１９）。
【０１２６】
以上に説明したように、図１７の液体処理装置では、それぞれが送液ポンプ３２、マイクロリアクタ２、供給管３１、排出管４１並びに第１および第２圧力計５１，５２を備える複数の処理ユニット１３ａ，１３ｂが直列に接続され、互いに隣接する２つの処理ユニット１３ａ，１３ｂにおいて、下流側の処理ユニット１３ｂの供給管３１に接続された送液ポンプ３２が、上流側の処理ユニット１３ａの排出管４１に接続されて減圧機構としての動作を行い、下流側の処理ユニット１３ｂの排出管４１には吸引ポンプ４６が別途接続される。ここで、直列に接続される２つのマイクロリアクタ２の間にポンプが設けられない場合に、仮に上流側の送液ポンプのみにより薬液を流すとすると、薬液を高圧にする必要が生じて高価なポンプが必要となるとともに、薬液の種類によっては溶媒に溶解した溶質が析出し易くなって所望の反応を均一に生じさせることが困難となり、さらには、マイクロリアクタの微細流路が析出物により閉塞されてしまう可能性もある。また、粘度の高い薬液を流す場合には上流側のマイクロリアクタに過度の負荷が与えられてしまう。これに対し、図１７の液体処理装置では、直列に接続される２つのマイクロリアクタ２の間にポンプが設けられることにより、粘度の高い薬液を流す場合であっても薬液を過度に高圧にすることなく、比較的安価なポンプを用いて薬液を直列に並ぶ複数のマイクロリアクタ２に容易に供給することができる。
【０１２７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【０１２８】
上記第１ないし第３の実施の形態において、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御は、マイクロリアクタの内部へと薬液を供給する際に行われるのであれば、薬液のマイクロリアクタ２への導入直前、導入時および継続供給時のいずれかのみにおいて行われてもよい。
【０１２９】
図１４に示す液体処理装置のように、複数のマイクロリアクタ２を直列に接続する場合に、液体処理装置の設計によっては接続管９２を省略してマイクロリアクタ２同士がほぼ直接的に接続されてもよい。例えば、図１８に示すように、一のマイクロリアクタ２の排出口に他のマイクロリアクタ２の導入口が専用のコネクタを用いて直接的に接続され、複数のマイクロリアクタ２同士が接続されて１つのマイクロリアクタ群２０とされてもよい。この場合、最も上流側のマイクロリアクタ２の導入口に供給管３１が接続され、最も下流側のマイクロリアクタ２の排出口に排出管４１が接続されて液体処理装置が構成される。ここで、互いに隣接する２つのマイクロリアクタ２間に管を設ける場合には、薬液に対する処理の種類によっては、当該管における放熱による薬液の温度低下を防止するために断熱材等を設けて保温を行う必要があるが、図１８に示すマイクロリアクタ群２０では、マイクロリアクタ２間の管を省略して、コンパクトな液体処理装置を実現することができる。
【０１３０】
上記第３の実施の形態では、２つの処理ユニット１３ａが直列に接続されるが、液体処理装置では３以上の処理ユニット１３ａが直列に接続されてもよい。この場合、３以上の処理ユニットのうち互いに隣接する２つの処理ユニットにおいて、下流側の処理ユニットの供給管３１に接続された送液ポンプ３２が、上流側の処理ユニットの排出管４１に接続されて減圧機構としての動作を行い、最下流の処理ユニット１３ｂの排出管４１に吸引ポンプ４６（または、減圧ポンプ４３）が別途接続される。
【０１３１】
また、上記実施の形態における液体処理装置において、１つのマイクロリアクタ２に対して複数のリアクタ温調部６２が設けられ、複数のリアクタ温調部６２によりマイクロリアクタ２の複数の部分がそれぞれ異なる温度に調整されてもよい。
【０１３２】
上記第１ないし第３の実施の形態における液体処理装置は様々な用途に用いることができる。例えば、２種類の液体の混合に利用されるマイクロリアクタが用いられる液体処理装置は流体分析機器の混合機部分等に利用することができる。もちろん、３以上の導入口が設けられたマイクロリアクタを用いることにより、液体処理装置が３種類以上の流体の混合、および反応に利用されても良い。また、液体処理装置は、燃料電池にも利用可能である。燃料電池として利用される場合には、マイクロリアクタには例えばイオン交換膜等の機能性膜を挟んで対向する２つの微細流路が形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】第１の実施の形態に係る液体処理装置の構成を示す図である。
【図２】マイクロリアクタを示す平面図である。
【図３】マイクロリアクタ近傍の構成を示す縦断面図である。
【図４】マイクロリアクタに薬液を流して薬液に処理を行う動作の流れを示す図である。
【図５】実験用の装置の構成を示す図である。
【図６】目標気圧に対する到達時間と気泡の大きさとの関係を示す図である。
【図７．Ａ】微細流路に光が照射される様子を示す図である。
【図７．Ｂ】微細流路に光が照射される様子を示す図である。
【図８】液体処理装置の他の例を示す図である。
【図９】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１０】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１１】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１２】第１圧力および第２圧力の変化を示す図である。
【図１３】第１圧力および第２圧力の変化を示す図である。
【図１４】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１５】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る液体処理装置の構成の一部を示す図である。
【図１７】第３の実施の形態に係る液体処理装置の構成の一部を示す図である。
【図１８】マイクロリアクタ同士が接続される様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 液体処理装置
２，２ａ〜２ｄ マイクロリアクタ
１２ 制御部
１３，１３ａ，１３ｂ 処理ユニット
２１ 導入口
２２ 排出口
２３ 微細流路
３１ 供給管
３２ 送液ポンプ
３３ 薬液供給タンク
３４ 脱気モジュール
３５ 流量調整部
３６ 送液機構
３８ 液体温調部
４１ 排出管
４３ 減圧ポンプ
４４ 生成物収容タンク
４６ 吸引ポンプ
５１ 第１圧力計
５２ 第２圧力計
６１ 振動付与部
６２，６２ａ〜６２ｃ リアクタ温調部
６３ 光照射部
３１１ バルブ
４１１ 流量計
４１２ 分岐路
４１３ 切替弁
Ｓ１５，Ｓ１６ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路構造体に所定の液体を流して前記液体に処理を行う液体処理装置、および、液体処理装置において流路構造体の内部へと液体を供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、化学合成反応や生化学反応等の分野において、微量の試料流体に処理を行う（例えば、熱を付与したり、光を照射して反応させる）ための微小容器として、微細流路が設けられた流路構造体であるマイクロリアクタが利用されている。マイクロリアクタでは、一定条件下にてマイクロリットルオーダの微量の原料に処理を行うことが容易に実現され、また、不純物の混入が抑制されるとともに安全性も確保されることが知られている。なお、一般的なマイクロリアクタは、主面に微細な溝が形成された基板に他の部材を重ね合わせることにより形成される。
【０００３】
ところで、マイクロリアクタでは、処理対象の薬液に溶解していた空気が析出し、流路の壁面に気泡として付着して滞留することにより、マイクロリアクタ内に薬液を安定して供給することができず、薬液の反応がばらついてしまうことがある。通常、マイクロリアクタの微細流路では薬液の流速は遅くされるとともに、流路に垂直な断面において壁面に付着した気泡が占める面積に比べて気泡の壁面との接触面積は大きいため、気泡を壁面から剥離して押し流すことは容易ではない。そこで、特許文献１では、マイクロリアクタ内に微細流路から分岐するとともに、水不透過性かつ気体透過性を有する脱気隔壁が分岐点にて設けられる分岐路を形成し、分岐路内を減圧することにより微細流路内の液体を脱気する技術が開示されている。
【０００４】
なお、特許文献２では、マイクロリアクタにおいて、複数の供給部からそれぞれ供給される複数の流体を、別途設けられる吸引部からの吸引により共通の共通部へと流入させる技術が開示されており、特許文献３では、高濃度オゾン水製造装置において、マイクロリアクタ内のオゾンガスの圧力を調整することにより、高濃度のオゾン水を製造する技術が開示されている。また、特許文献４では、マイクロリアクタの内部において第２の流路から分岐する第３の流路を介して第１の流路へと液体を送出する際に、第２の流路と第１の流路との気圧の差を所定の圧力範囲に維持しつつ、第２流路において空気にて押し出すようにして液体を送出することにより、第３の流路の入口へと空気の相が到達したときに、液体の第１の流路への流入を停止しつつ第２の流路内の空気が第１の流路へと混入することを防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１８２７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３６１３１号公報
【特許文献３】特開２００３−２１０９５６号公報
【特許文献４】特開２００５−１７０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、マイクロリアクタ内において、薬液の流路の壁面の状態が粗い場合や、流路が分岐している場合等に、ポンプにて押し込むようにして薬液をマイクロリアクタの内部に導入するときには、薬液の流れが乱れて薬液の先端部の界面近傍におけるガス（例えば、空気）が薬液に取り込まれてしまう。すなわち、薬液に溶解していた空気が気泡として発生する以外にも、ガスが薬液内に気泡として取り込まれて気泡が微細流路内にて滞留してしまうことがあり、この場合も同様に、マイクロリアクタ内に薬液を安定して供給して処理を行うことが困難となる。ガスが気泡として取り込まれることを抑制するために、薬液を低速にてマイクロリアクタ内に導入することも考えられるが、薬液のマイクロリアクタ内への導入に長時間を要してしまう。また、特許文献１の手法を用いる場合であっても、マイクロリアクタ内への薬液の導入時に上記のようにガスが薬液に気泡として取り込まれることを防止することはできない。さらに、マイクロリアクタの微細流路に光を照射して薬液に処理を行う場合等、マイクロリアクタおよびその周囲の構造が複雑となる場合には、特許文献１の手法を採用することが困難となる。したがって、マイクロリアクタ内に薬液を適切に供給することが可能な新規な手法が必要となる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、流路構造体を有する液体処理装置において流路構造体内に液体を適切に供給することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、流路構造体に所定の液体を流して前記液体に処理を行う液体処理装置であって、導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体と、前記導入口に接続される供給管と、所定の液体を前記供給管を介して前記流路構造体へと供給する送液機構と、前記排出口に接続される排出管と、前記排出管に接続される減圧機構と、前記供給管における流体の第１圧力を取得する第１圧力計と、前記排出口における流体の第２圧力を取得する第２圧力計と、前記流路構造体の内部へと液体を供給する際に、前記送液機構および／または前記減圧機構を駆動制御することにより前記第１圧力と前記第２圧力との差を制御する制御部とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体処理装置であって、前記制御部が、前記流路構造体の内部への液体の導入時において、前記第１圧力と前記第２圧力との差を前記液体の内部にて気泡が発生する圧力差以下に維持する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の液体処理装置であって、前記制御部が、前記流路構造体の内部への液体の導入直前から導入が完了するまで、前記第１圧力と前記第２圧力との差を前記液体の内部にて気泡が発生する圧力差以下に維持する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記供給管にバルブが設けられており、前記第１圧力計が、液体が前記バルブを通過する前の前記バルブが閉じられた閉塞状態において、前記バルブの前記送液機構側のガスの圧力を前記第１圧力として取得し、前記制御部が、予め前記供給管の前記第１圧力計と前記送液機構との間の位置まで液体を導入しておき、前記閉塞状態にて前記減圧機構を駆動することにより、前記第２圧力を前記第１圧力よりも低くし、その後、前記バルブを開いて前記バルブの前記送液機構側を減圧するとともに前記送液機構を能動化する。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の液体処理装置であって、前記閉塞状態から前記バルブが開放される直前の前記第１圧力と前記第２圧力との差が、０．９気圧以下である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液体処理装置であって、前記バルブの開放開始後２秒以内に前記供給管内における前記液体の先端部の界面近傍の減圧が完了する。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記第１圧力計の前記送液機構側において液体を脱気する脱気モジュールをさらに備える。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記送液機構により前記流路構造体に供給される前の液体を貯溜する液体供給タンクと、前記流路構造体の内部への液体の導入時に、前記流路構造体の内部へと流入する液体の温度を前記液体供給タンク内における前記液体の温度よりも低くする液体温調部とをさらに備える。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体の内部へと流入する液体の流量を調整する流量調整部をさらに備える。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体の内部へと液体を供給する際に前記流路構造体に振動を付与する振動付与部をさらに備える。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体の温度を調整する構造体温調部をさらに備える。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体に光を照射する光照射部をさらに備え、前記流路構造体の少なくとも一部において、前記光照射部からの光が内部の前記微細流路まで導かれる。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記減圧機構が、気体および液体のいずれに対しても吸引可能なポンプである。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体から前記排出管への液体の流出を検出する液体検出部と、前記排出管から排出される液体を貯留する液体収容タンクとをさらに備え、前記排出管が、前記液体検出部による検出位置よりも前記液体収容タンク側にて分岐して前記減圧機構に接続される分岐路と、前記排出口から前記減圧機構に至る経路と前記排出口から前記液体収容タンクに至る経路とを切り替える切替弁とを有し、前記制御部が、前記液体検出部により液体の流出が検出された直後に前記切替弁を制御して前記液体を前記液体収容タンクへと導く。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体処理装置であって、それぞれが、前記流路構造体、前記供給管、前記排出管、前記第１圧力計および前記第２圧力計を備える複数の処理ユニットを備え、前記複数の処理ユニットの複数の供給管が結合されて前記送液機構に接続され、前記複数の処理ユニットの複数の排出管が結合されて前記減圧機構に接続される。
【００２２】
請求項１６に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体処理装置であって、それぞれが、前記送液機構、前記流路構造体、前記供給管、前記排出管、前記第１圧力計および前記第２圧力計を備える複数の処理ユニットを備え、前記複数の処理ユニットが直列に接続され、互いに隣接する２つの処理ユニットにおいて、下流側の処理ユニットの前記供給管に接続された前記送液機構が、上流側の処理ユニットの前記排出管に接続された前記減圧機構としての動作を行い、最下流の処理ユニットの前記排出管に前記減圧機構が別途接続される。
【００２３】
請求項１７に記載の発明は、請求項１ないし１６のいずれかに記載の液体処理装置であって、前記流路構造体が、直列または並列にて接続される複数の流路構造体であり、前記複数の流路構造体の温度が個別に調整される。
【００２４】
請求項１８に記載の発明は、導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体と、前記導入口に接続される供給管と、所定の液体を前記供給管を介して前記流路構造体へと供給する送液機構と、前記排出口に接続される排出管と、前記排出管に接続される減圧機構と、前記供給管における流体の第１圧力を取得する第１圧力計と、前記排出口における流体の第２圧力を取得する第２圧力計とを備える液体処理装置において、前記流路構造体の内部へと液体を供給する液体供給方法であって、前記流路構造体の内部へと液体を送出する工程と、前記液体を送出する工程にほぼ並行して前記送液機構および／または前記減圧機構を駆動制御することにより前記第１圧力と前記第２圧力との差を制御する工程とを備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、流路構造体の内部へと液体を供給する際に第１圧力と第２圧力との差を制御することにより、流路構造体内に液体を適切に供給することができる。
【００２６】
また、請求項２の発明では、流路構造体の内部への液体の導入時において、第１圧力と第２圧力との差を液体において気泡が発生する圧力差以下に維持することにより、液体の先端部の圧力と先端部の界面近傍のガスの圧力との差を液体において気泡が発生する圧力差以下として、液体内に気泡が発生することを防止することができる。
【００２７】
また、請求項４の発明では、流路構造体の内部に液体を導入する直前に液体の先端部の下流側のガスを減圧することにより、流路構造体の内部への液体の導入時に、液体の先端部の界面近傍におけるガスが液体内に気泡として取り込まれることを抑制することができる。
【００２８】
また、請求項７の発明では、液体中に溶解する気体の量を減少させることにより液体内に気泡が発生することを防止することができ、請求項８の発明では、液体における気体の溶解度を上昇させることにより、流路構造体内において液体中に気泡が発生することを防止することができる。
【００２９】
また、請求項１０の発明では、流路構造体の内部へと液体を供給する際に、万一、液体内に気泡が発生したり、ガスが気泡として液体内に取り込まれることにより流路構造体の微細流路の壁面に気泡が付着して残留する場合であっても、流路構造体に振動を付与することにより、当該気泡を剥離して除去することができる。
【００３０】
また、請求項１１および１７の発明では、液体処理装置において流路構造体の温度に依存する処理を行うことができ、請求項１２の発明では、液体処理装置において光の照射を伴う処理を行うことができる。
【００３１】
また、請求項１３の発明では、液体処理装置の構成を簡素化することができ、請求項１４の発明では、液体が減圧機構に流入することを防止することができる。
【００３２】
また、請求項１５の発明では、液体処理装置における液体の処理量を増大することができ、請求項１６の発明では、直列に接続される複数の流路構造体のそれぞれにおいて異なる処理を行いつつ、薬液を複数の流路構造体に容易に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る液体処理装置１の構成を示す図である。液体処理装置１は、微小流路が内部に形成された流路構造体に所定の薬液を流して薬液に処理を行うものである。
【００３４】
図１の液体処理装置１は、本体１１および本体１１に接続される制御部１２を備える。本体１１は、導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体であるマイクロリアクタデバイス（以下、単に「マイクロリアクタ」という。）２を備え、マイクロリアクタ２の導入口にはバルブ３１１を有する供給管３１が接続される。供給管３１のマイクロリアクタ２とは反対側には送液ポンプ３２が接続され、送液ポンプ３２により薬液供給タンク３３に貯溜された薬液が、供給管３１を介してマイクロリアクタ２内へと供給される。また、マイクロリアクタ２の排出口には排出管４１が接続され、排出管４１のマイクロリアクタ２とは反対側には排出管４１から流出する気体および液体を分離可能な気液分離部４２が設けられる。気液分離部４２は閉塞された空間を形成する生成物収容タンク４２１を有し、生成物収容タンク４２１の上部には減圧ポンプ４３に接続される排気管４３１が設けられる。排気管４３１には大気開放される分岐路４３２が切替弁４３３を介して設けられ、切替弁４３３により減圧ポンプ４３による生成物収容タンク４２１内の減圧と、分岐路４３２からの生成物収容タンク４２１内の大気開放とが切り替えられる。切替弁４３３により減圧ポンプ４３と生成物収容タンク４２１とが連通する状態において、減圧ポンプ４３は、排気管４３１および生成物収容タンク４２１を介して排出管４１に接続される。
【００３５】
供給管３１においてバルブ３１１の上流側（すなわち、送液ポンプ３２側）には供給管３１内の流体の圧力（以下、「第１圧力」という。）を取得する第１圧力計５１が設けられる。また、排出管４１には排出管４１内の流体の圧力（以下、「第２圧力」という。）を取得する第２圧力計５２が設けられ、第２圧力計５２の下流側（すなわち、気液分離部４２側）には、排出管４１内の流体の流量を取得する流量計（例えば、差圧式流量計、カルマン式流量計、あるいは、超音波式流量計等）４１１が取り付けられる。第１および第２圧力計５１，５２のそれぞれにて取得される第１および第２圧力、並びに、流量計４１１にて取得される流量は制御部１２に出力される。なお、第１および第２圧力計５１，５２のそれぞれは気体および液体の圧力が取得可能なものとされる。
【００３６】
図１に示すように、マイクロリアクタ２の近傍には、マイクロリアクタ２に超音波振動を付与する振動付与部６１、マイクロリアクタ２の温度を調整するリアクタ温調部６２、および、電力供給部６３１に接続されるとともにマイクロリアクタ２に向けて所定の波長の光（例えば、紫外線）を照射する光照射部６３が設けられる。光照射部６３には照度計６３２が設けられており、光照射部６３からの光の強度が一定となるように、照度計６３２の出力に応じて電力供給部６３１から光照射部６３へと供給される電力（実際には、インバータ出力）が調整される。なお、振動付与部６１としてモータを有するものが設けられ、モータの回転により生じる振動（もしくは流体を用いた機械的な振動）がマイクロリアクタ２に付与されてもよい。この場合、振動付与部６１では実質的に磁気を用いてマイクロリアクタ２に振動が付与されることとなる。
【００３７】
図２はマイクロリアクタ２を示す平面図であり、図３はマイクロリアクタ２近傍の構成を示す縦断面図である。図２に示すように、マイクロリアクタ２には前述の導入口２１および排出口２２が形成されており、導入口２１および排出口２２は図２中のＸＹ平面に平行な断面が略三角形となるマイクロリアクタ２の内部の導入部２１１および排出部２２１にそれぞれ接続する（図２中では、破線にてマイクロリアクタ２内の流路を図示している。）。導入部２１１と排出部２２１との間には、Ｘ方向に伸びる複数の微細流路２３が形成される。微細流路２３の断面は、例えば幅および高さが１ｍｍの矩形とされる。なお、図３では５個の微細流路２３のみを図示しているが、実際には、図２に示すように多数の微細流路２３が形成されている。
【００３８】
図３に示すように、マイクロリアクタ２は金属にて形成される板状のリアクタ本体２４を有し、リアクタ本体２４の図３中の（＋Ｚ）側の面（上面）には、それぞれが１つの微細流路２３の底面および側面を形成するとともにＸ方向に伸びる複数の溝部２４１が形成される。リアクタ本体２４の上面には光を拡散して透過する拡散板２５が取り付けられ、拡散板２５の外縁部において、拡散板２５とリアクタ本体２４との間にはＯリング２６が設けられる。拡散板２５はテフロン（登録商標）樹脂にて形成され、溝部２４１の（＋Ｚ）側の開口が拡散板２５により閉塞されて微細流路２３が構成される。マイクロリアクタ２では、拡散板２５のリアクタ本体２４とは反対側にガラス板６４が設けられ、光照射部６３から出射される光はガラス板６４および拡散板２５を介して内部の微細流路２３まで均一に導かれる。本実施の形態では微細流路２３の全体に光が照射されるが、マイクロリアクタ２の設計や薬液に対する処理によっては、マイクロリアクタ２の一部においてのみ光照射部６３からの光が微細流路２３に導かれてもよい。すなわち、液体処理装置１では、マイクロリアクタ２の少なくとも一部において、光照射部６３からの光が内部の微細流路２３まで導かれる。
【００３９】
また、マイクロリアクタ２の（−Ｚ）側にはリアクタ温調部６２の熱交換器６２１がマイクロリアクタ２の下面に当接して設けられ、ガラス板６４、マイクロリアクタ２および熱交換器６２１は固定部６５によりＺ方向に挟持される。熱交換器６２１には外部にて温調された熱媒体の流路が形成されており、マイクロリアクタ２では、例えば微細流路２３内で薬液の反応熱が生じる場合に、発生した熱が金属にて形成されるリアクタ本体２４を介して熱交換器６２１にて吸収される。なお、リアクタ温調部６２は熱交換器６２１を有するもの以外に、温度センサを有するとともに温度コントロールが可能なヒータやペルチェ素子をマイクロリアクタ２に当接して有するもの、あるいは、マイクロ波やレーザを用いてマイクロリアクタ２を加熱するもの等とされてもよい。また、液体状の熱媒体が保持される容器内にマイクロリアクタ２を浸漬し、熱媒体を外部で温調しつつ循環したり、容器内にて熱媒体をヒータやペルチェ素子にて直接温調して、マイクロリアクタ２の温度が調整されてもよい。さらに、マイクロリアクタは金属以外に、ガラス、セラミック、シリコン、樹脂等、有機材料または無機材料を問わず様々な材料にて形成されてよい。
【００４０】
図３のマイクロリアクタ２では拡散板２５が弾性変形することにより、拡散板２５とリアクタ本体２４との良好な密着性が実現され、ある微細流路２３を流れる液体が他の微細流路２３やマイクロリアクタ２の外部へと漏出することが防止される。また、マイクロリアクタ２ではＯリング２６も併用されることにより、仮に粘度の高い液体を高圧にして微細流路２３内を流す場合であっても、液体が外部に漏れることが防止される。
【００４１】
図１の液体処理装置１では、本体１１の各構成（送液ポンプ３２、第１圧力計５１、バルブ３１１、振動付与部６１、リアクタ温調部６２、光照射部６３、第２圧力計５２、流量計４１１、切替弁４３３および減圧ポンプ４３）が制御部１２に接続され、制御部１２の制御の下、マイクロリアクタ２内に薬液を流して薬液に対して所定の処理が行われる。
【００４２】
次に、液体処理装置１がマイクロリアクタ２に所定の薬液を流して薬液に処理を行う際の動作について図４を参照しながら説明を行う。なお、実際には、薬液に対する処理に係る所定の条件を取得するために事前準備としての実験が行われるが、この事前準備の詳細については液体処理装置１における薬液に対する処理の説明後に詳述する。また、以下の説明において、供給管３１からマイクロリアクタ２を介して排出管４１へと至る薬液の流路を薬液経路と総称する。
【００４３】
液体処理装置１では、例えば、薬液供給タンク３３において大気圧下にて薬液が貯溜され、鉛直方向に関して薬液供給タンク３３の液面よりも下方に送液ポンプ３２が配置されるとともに、液面よりも上方にバルブ３１１が配置されており、バルブ３１１を開放するとともに切替弁４３３を分岐路４３２側に開放して薬液経路内のガス（空気）を大気圧にすることにより、薬液の先端部（すなわち、薬液の最も下流側の部分）が第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで予め導入される。なお、送液ポンプに逆止弁が設けられ、送液ポンプを短時間だけ駆動することにより薬液の先端部が第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで導入されてもよい。
【００４４】
続いて、バルブ３１１が閉塞されるとともに、切替弁４３３が減圧ポンプ４３側に切り替えられ、この状態において制御部１２が減圧機構である減圧ポンプ４３の駆動を開始する。これにより、バルブ３１１が閉じられた閉塞状態にて、薬液経路のバルブ３１１よりも下流側（供給管３１の一部、マイクロリアクタ２の内部、排出管４１、生成物収容タンク４２１の内部および排気管４３１）が減圧される（ステップＳ１１）。
【００４５】
第１圧力計５１および第２圧力計５２では、それぞれ第１圧力および第２圧力が微小時間毎に繰り返し取得されており、減圧ポンプ４３の駆動により、供給管３１内のバルブ３１１よりも送液ポンプ３２側のガスの第１圧力が、排出管４１内のガスの第２圧力よりも低くなる。また、供給管３１内のバルブ３１１よりもマイクロリアクタ２側の圧力も排出管４１内の第２圧力とほぼ同じになる（正確には、マイクロリアクタ２の微細流路２３における圧力損失により、供給管３１内のバルブ３１１よりもマイクロリアクタ２側の圧力は排出管４１内の第２圧力よりも僅かに大きい。）。液体処理装置１では、制御部１２により減圧ポンプ４３の回転数が制御されることにより、減圧速度（単位時間当たりの圧力の変化量）や減圧による到達圧力がある程度の範囲にて制御可能とされるが、排出管４１に圧力調整が可能なバルブ（いわゆる、調圧バルブ）を別途設け、調圧バルブを制御することにより、減圧速度や到達圧力が制御されてもよい。
【００４６】
制御部１２では微小時間毎に第１圧力と第２圧力との差が求められ（ステップＳ１２）、この差が後述する設定圧力差と比較される（ステップＳ１３）。そして、第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１３）、制御部１２によりバルブ３１１が開かれて供給管３１内のバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。このとき、バルブ３１１の開放開始後、所定の設定減圧時間にて供給管３１内における薬液の先端部の界面（すなわち、薬液のバルブ３１１側の界面）近傍の減圧が完了するように、すなわち、設定減圧時間にて供給管３１内におけるバルブ３１１の上流側および下流側のガスの圧力がほぼ同じとなるようにバルブ３１１の開放動作（または、バルブ３１１の開口度）が制御される。液体処理装置１では、薬液の先端部の界面近傍の減圧が完了した直後において、第１圧力は第２圧力よりも僅かに大きくなっている。なお、設定圧力差および設定減圧時間については液体処理装置１における全体動作の説明後に詳述する。
【００４７】
供給管３１内における薬液の先端部の界面近傍の減圧が完了すると（または、減圧にほぼ並行して）、液体処理装置１では送液機構である送液ポンプ３２が能動化されて薬液の送出が開始される（ステップＳ１５）。これにより、薬液の先端部が供給管３１内をマイクロリアクタ２側へと移動し、バルブ３１１の位置を通過した後、導入口２１を介してマイクロリアクタ２の内部へと導入される。なお、供給管３１内における薬液の先端部の移動に際して、薬液の先端部が第１圧力計５１の位置を通過すると、第１圧力計５１により供給管３１内における薬液の圧力が第１圧力として取得されることとなる。
【００４８】
液体処理装置１では、送液ポンプ３２による薬液の送出が開始されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が開始される（ステップＳ１６）。具体的には、制御部１２が順次取得される第１圧力および第２圧力に基づいて送液ポンプ３２および減圧ポンプ４３を駆動制御することにより、供給管３１内の薬液の圧力である第１圧力と排出管４１内のガスの圧力である第２圧力との差が、前述の設定圧力差以上、かつ、設定圧力差よりも大きい所定の上限圧力差以下の範囲内にて制御される。ここで、上限圧力差は、薬液内の圧力の変動に起因して薬液に溶解していた気体が析出して形成される気泡のうち、所定の値よりも大きい直径のもの（以下、単に「析出気泡」という。）が発生する圧力差として、後述する事前準備により求められる。上限圧力差については、設定圧力差および設定減圧時間と同様に液体処理装置１における全体動作の説明後に詳述する。
【００４９】
なお、前述のように、バルブ３１１の開放直前には、供給管３１のバルブ３１１よりも上流側のガスの第１圧力と排出管４１の第２圧力との差が設定圧力差とほぼ同じ（または、設定圧力差よりも僅かに高い値）とされて、第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差を超えないようにされていることにより、実質的には、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御は、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入直前から始まっているといえる。
【００５０】
マイクロリアクタ２の内部では、薬液の先端部が導入口２１および導入部２１１を介して微細流路２３の内部へと流入し、微細流路２３を通過した後、排出部２２１および排出口２２を介して排出管４１へと導かれてマイクロリアクタ２への薬液の導入が完了する。ここで、マイクロリアクタ２の内部の微細流路２３では、導入途上の薬液および薬液の先端部の下流側のガスに対して圧力損失が生じるため、先端部における薬液の圧力と薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力との差は、供給管３１における薬液の圧力（実質的には、導入口２１における薬液の圧力）である第１圧力と、排出口２２におけるガスの圧力である第２圧力との差よりも小さくなる。換言すれば、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入時において、先端部における薬液の圧力と薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力との差は上限圧力差よりも小さくなる。これにより、先端部における薬液の圧力と薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力との差が上限圧力差よりも大きくなって、薬液の内部にて析出気泡が発生することが防止される。
【００５１】
また、供給管３１から排出管４１に至る薬液の先端部の移動に際して、薬液の流路の壁面の状態の影響を受けたり（例えば、供給管３１や微細流路２３の内側面が粗い場合等）、導入口２１や、導入部２１１から微細流路２３への流入口近傍等において薬液の先端部の流れに乱れが生じることにより、先端部の界面近傍のガスが薬液内に気泡として取り込まれそうになったとしても、薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力（気圧）が減圧されていることにより、減圧が行われない場合に比べて薬液におけるガスの取り込みが抑制される。
【００５２】
液体処理装置１では、マイクロリアクタ２への薬液の導入完了後も送液ポンプ３２により薬液のマイクロリアクタ２への供給が継続される。そして、薬液の先端部が流量計４１１へと到達すると、制御部１２が切替弁４３３を分岐路４３２側に切り替えて生成物収容タンク４２１内を大気圧にするとともに減圧ポンプ４３も停止する。薬液の先端部は送液ポンプ３２の動作によりさらに移動して生成物収容タンク４２１内へと到達し、薬液が生成物収容タンク４２１に貯溜される。なお、以下の説明において、薬液の導入完了後のマイクロリアクタ２への薬液の継続的な供給を、継続供給と呼ぶ。
【００５３】
薬液のマイクロリアクタ２への継続供給時には、マイクロリアクタ２内において薬液に対して光照射部６３による光の照射を伴う処理、および、リアクタ温調部６２によるマイクロリアクタ２の温度に依存する処理が行われ（ステップＳ１７）、これらの処理を経た薬液（生成物）が生成物収容タンク４２１内に貯溜される。なお、マイクロリアクタ２内における薬液に対する処理は、薬液のマイクロリアクタ２への導入時にも行われてもよい。
【００５４】
マイクロリアクタ２内では、光照射部６３により一定の光量が薬液に付与されることにより、光の照射を伴う処理において光量不足による未反応物や光量過多による副生成物の生成が抑制される。また、マイクロリアクタ２では、リアクタ温調部６２により一定の温度環境下にて薬液を反応させることが実現されるため、反応時の温度の変動に起因する副生成物の発生を抑制して、生成物の純度を向上することができる。さらに、図３に示す拡散板２５が良好な潤滑性を示すテフロン（登録商標）樹脂にて形成されることにより、薬液と微細流路２３の拡散板２５側の側面との間に生じる摩擦力に起因する薬液の圧力損失が低減され、高性能な送液ポンプを使用したり、薬液を高圧にすることなく、微細流路２３内に薬液を滑らかに流すことができる。
【００５５】
液体処理装置１では、薬液のマイクロリアクタ２への継続供給時においても、送液ポンプ３２を駆動制御することにより、供給管３１における薬液の圧力（実質的には、導入口２１における薬液の圧力）として取得される第１圧力と、排出口２２における薬液の圧力として取得される第２圧力との差が上限圧力差を超えないように制御され、これにより、マイクロリアクタ２の内部にて上限圧力差を超える圧力の減少が生じて薬液の内部にて析出気泡が発生することが防止される。
【００５６】
本実施の形態では、薬液の導入完了直後に減圧ポンプ４３が停止されるが、薬液の継続供給時においても減圧ポンプ４３を継続して駆動し、送液ポンプ３２および減圧ポンプ４３を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差の制御が行われてもよい。この場合において、送液ポンプ３２が一時的に停止されてもよい。すなわち、液体処理装置１では、制御部１２が送液ポンプ３２および／または減圧ポンプ４３を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差が制御される。なお、液体処理装置１では、仮にマイクロリアクタ２が非常に長い微細流路２３を有する場合であっても、薬液の継続供給時に減圧ポンプ４３も駆動することにより、送液ポンプ３２により薬液を過度に高圧にすることなく、薬液をマイクロリアクタ２内に滑らかに連続供給することが可能となる。
【００５７】
また、制御部１２では第１圧力と第２圧力との差を確認することにより、マイクロリアクタ２の流路の状態（例えば、微細流路２３の閉塞の有無）の監視も行われる。なお、マイクロリアクタ２の上流側にも流量計を設けることにより、この流量計および下流側の流量計４１１を、例えばマイクロリアクタ２における薬液の漏れ等の監視に利用することも可能である。
【００５８】
さらに、液体処理装置１では、薬液の送出開始から先端部がマイクロリアクタ２から排出管４１へと排出されるまでの薬液のマイクロリアクタ２への導入時、および、その後の継続供給時に、万一、ガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、薬液内にて析出気泡が発生してマイクロリアクタ２内の微細流路２３の壁面に気泡が付着して残留する場合であっても、振動付与部６１によりマイクロリアクタ２に超音波振動を常時付与することにより当該気泡を剥離して薬液を除去する（押し流す）ことができる。その結果、薬液を各微細流路２３内にておよそ一定の流速で流して、薬液に対して均一な処理を行うことができる。
【００５９】
このようにして、液体処理装置１では薬液に対して処理が施されて生成物収容タンク４２１に必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに（ステップＳ１８）、送液ポンプ３２による薬液の送出も停止され（ステップＳ１９）、液体処理装置１における処理が終了する。
【００６０】
次に、事前準備である所定の実験により予め決定される上限圧力差、設定圧力差および設定減圧時間について説明する。図５は、上限圧力差、設定圧力差および設定減圧時間を決定する際に準備される実験用の装置１０の構成を示す図である。
【００６１】
実験用の装置１０において、マイクロリアクタ２の上流側では液体処理装置１と同様に、バルブ３１１を有する供給管３１によりマイクロリアクタ２と送液ポンプ３２とが接続され、送液ポンプ３２は薬液供給タンク３３に接続される。また、マイクロリアクタ２の下流側には排出管４１が接続され、排出管４１のマイクロリアクタ２とは反対側にはシリンダおよびピストンを有する注射器７１が着脱可能に接続される。また、排出管４１には第２圧力計５２が設けられる。このように、実験用の装置１０は、液体処理装置１の構成を簡略化したものとなっている。
【００６２】
図５に示す実験用の装置１０が準備されると、まず、バルブ３１１を開放するとともに、注射器７１を排出管４１から外した状態で、送液ポンプ３２により薬液（ただし、所定のガスの（飽和）溶解度が薬液と同等となる代替の液体が用いられてもよく、ここでは２５℃の水が用いられる。）が導入され、マイクロリアクタ２の導入部２１１（図２参照）が薬液にてほぼ満たされる。このとき、薬液の先端部は微細流路２３内に僅かに進入した位置とされ、第２圧力計５２にて取得される第２圧力は大気圧（ここでは、１気圧（ａｔｍ））となる。そして、注射器７１が排出管４１の先端に取り付けられ、注射器７１を用いて薬液の下流側（すなわち、マイクロリアクタ２の内部の一部分および排出管４１）のガスが減圧される。これにより、液体処理装置１における図５のステップＳ１４の処理において、バルブ３１１を開放して供給管３１内における薬液の先端部の界面近傍を減圧する状態とおよそ同等の状態が、マイクロリアクタ２内にて実現される。
【００６３】
上限圧力差、設定圧力差および設定減圧時間を決定する本実験は、注射器７１による減圧後のガスの到達圧力が複数通りの目標気圧に変更されるとともに、減圧の開始後目標気圧となるまでの時間（以下、「到達時間」という。）も複数通りに変更して行われる。ここでは、目標気圧は０．５、０．２、０．１、０．０５ａｔｍとされ、各目標気圧に対する到達時間も１、２、４秒とされる（すなわち、減圧の開始後、１、２または４秒にて各目標気圧となるようにピストンが引かれる。）。そして、注射器７１による減圧時に導入部２１１内を観察して薬液の内部に発生する気泡の大きさ（直径）が測定される。なお、マイクロリアクタ２では、拡散板２５を介して導入部２１１内が観察可能となっている。
【００６４】
図６は、各目標気圧に対する到達時間と測定される気泡の大きさ（直径）との関係を示す図である。図６中では、目標気圧０．５ａｔｍの場合を菱形、目標気圧０．２ａｔｍの場合を正方形、目標気圧０．１ａｔｍの場合を三角形、目標気圧０．０５ａｔｍの場合を丸にてそれぞれ示している。図６より、目標気圧が小さいほど薬液の内部に発生する気泡の直径が大きくなることが判る。換言すれば、減圧前後の圧力差が大きいほど発生する気泡の直径が大きくなる。また、同じ目標気圧で見ると、到達時間が短いほど気泡の直径は小さくなる。
【００６５】
ところで、一般的なマイクロリアクタ２の微細流路２３の幅および高さは共に１ｍｍ程度とされることにより、仮に導入部２１１にて１ｍｍより大きい直径の気泡が発生すると、この気泡により微細流路２３の導入部２１１側が閉塞されてしまう可能性がある（微細流路２３内にて気泡が発生する場合も同様。）。したがって、薬液の内部にて発生する気泡の直径が１ｍｍ以下となることが重要となる。図６では、目標気圧０．５ａｔｍの場合には到達時間が１、２、４秒のいずれのときにも気泡の直径が１ｍｍ以下となり、目標気圧０．２ａｔｍの場合には到達時間が３秒以下、目標気圧０．１ａｔｍの場合には到達時間が２秒以下であれば気泡の直径は１ｍｍ以下となることが判る。すなわち、１気圧の状態からの減圧後の目標気圧が０．１ａｔｍ以上とされ、かつ、目標気圧への到達時間が２秒以下とされる限り、発生する気泡の直径を１ｍｍ以下とすることが可能となる。なお、圧力差が０．５ａｔｍの場合には、到達時間が４秒であっても発生する気泡の直径は０．３ｍｍ以下となる。
【００６６】
図１の液体処理装置１では、バルブ３１１が閉じられた閉塞状態でバルブ３１１の下流側を減圧した後に、バルブ３１１の開放によりバルブ３１１の上流側を減圧する際には、通常、短時間にて減圧を完了させることが可能であるため、バルブ３１１の上流側のガスの第１圧力が１ａｔｍである場合にバルブ３１１の閉塞状態からバルブ３１１が開放される直前の第２圧力が０．１ａｔｍ以上、すなわち、第１圧力と第２圧力との差を０．９ａｔｍ以下とすることにより、バルブ３１１の開放による減圧の完了直後において薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力を確実に０．１ａｔｍ以上として、供給管３１内の薬液中に発生する気泡の直径を１ｍｍ以下とすることが実現される。一方で、微小な直径の気泡が微細流路の壁面に付着した場合に、一般的に流路に垂直な断面において気泡が占める面積に比べて気泡の壁面との接触面積が大きくなるため、マイクロリアクタの設計によっては壁面から剥離して除去することが困難となり、付着した気泡の影響により複数の微細流路間にて薬液の流速にばらつきが生じてしまうことがある。図６では、目標気圧が０．１ａｔｍ以上の場合において到達時間が１秒未満では発生する気泡の大きさが微小となると想定されるため、図１の液体処理装置１において、極端に小さい直径の気泡の発生を防止して、複数の微細流路２３にて流速を一定にするには、バルブ３１１の開放開始後、薬液の先端部の界面近傍の減圧が完了するまでの時間は１秒以上とされることが好ましい。ただし、この場合においても、閉塞状態からバルブ３１１が開放される直前の第１圧力と第２圧力との差を０．９ａｔｍ以下として発生する気泡の直径を１ｍｍ以下とする観点では、バルブ３１１の開放開始後、供給管３１内における薬液の先端部の界面近傍の減圧が完了するまでの時間が２秒以内とされることが重要となる。
【００６７】
ところで、前述のように、ガスが薬液内に気泡として取り込まれることを抑制するという観点では、薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力は低いほど好ましいと考えられる。また、実際に析出気泡として捉えられる気泡は、任意の値（ただし、マイクロリアクタ２の微細流路２３の幅および高さ以下の値とされる。）よりも大きい直径のものとされる。したがって、上記実験結果に基づいて、発生する気泡の直径が析出気泡として捉えられる大きさ以下となり、かつ、極端に小さい直径の気泡の発生が防止されるように、バルブ３１１を開放する際の上限となる圧力差（すなわち、上限圧力差）および設定減圧時間が決定される。実際には、バルブ３１１の開放動作に多少の時間的な遅れが生じても第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差を超えないように、この圧力差よりもある程度小さい値が設定圧力差として決定される。
【００６８】
本実験では、図１の液体処理装置１においてマイクロリアクタ２の内部へと薬液を導入する際に、バルブ３１１の開放前後における薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力差と、薬液内に発生する気泡の大きさとの関係が実質的に取得されるが、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入時および継続供給時における、薬液の先端部の圧力と薬液の先端部の界面近傍のガスの圧力との差と、薬液内に発生する気泡の大きさとの関係も同様に考えることができる。したがって、図１の液体処理装置１におけるマイクロリアクタ２への薬液の導入時においては、薬液の第１圧力とガスの第２圧力との差を上限圧力差以下に維持することにより、先端部における薬液の圧力と先端部の界面近傍のガスの圧力との差を析出気泡が発生する圧力差以下として、薬液の先端部において析出気泡が発生することを防止することができ、マイクロリアクタ２への薬液の継続供給時においても、薬液の第１圧力と薬液の第２圧力との差を上限圧力差以下に維持することにより、薬液の圧力の変動に起因して生じる析出気泡の発生を防止することができる。なお、図６に示す実験結果は水に対するものであるが、薬液として比較的粘度の高いものが用いられる場合には、一般的に発生する気泡の大きさは小さくなる。また、実質的に設定圧力差、設定減圧時間および上限圧力差が求められるのであるならば、上記実験は同条件の他の簡便な手法にて行われてもよい。
【００６９】
以上に説明したように、図１の液体処理装置１では、薬液をマイクロリアクタ２の内部に導入する直前に、薬液が通過する前のバルブ３１１を閉塞した状態において、減圧ポンプ４３を駆動して薬液経路のバルブ３１１よりも下流側のガスを減圧し、薬液経路のバルブ３１１よりも下流側の圧力がバルブ３１１よりも上流側の第１圧力よりも低くされる。これにより、このような減圧が行われない場合に比べて、薬液のマイクロリアクタ２への導入時に薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれることを抑制することができる。また、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入直前から導入が完了するまで、および、薬液の継続供給時に、送液ポンプ３２および／または減圧ポンプ４３を駆動制御して第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差以下に維持されることにより、薬液の内部における析出気泡の発生も防止することができる。このように、液体処理装置１ではマイクロリアクタ２の内部へと薬液を供給する際に（すなわち、マイクロリアクタ２への薬液の導入直前、導入時、および、継続供給時に）、第１圧力と第２圧力との差が制御されることにより、マイクロリアクタ２内に薬液を適切に供給して薬液に対して安定して処理を行うことが実現される。
【００７０】
ここで、既述の特許文献１の手法を応用して、マイクロリアクタ内の微細流路の全体に面するように脱気隔壁を設け、微細流路内の気泡を除去することも考えられるが、脱気隔壁の耐圧性には一定の限界があるため、粘度の高い薬液を処理する場合にはマイクロリアクタ内への薬液の供給が困難となる。これに対し、液体処理装置１では、第１圧力と第２圧力との差の制御によりガスの取り込みによる気泡および析出気泡の発生が抑制されるため、粘度の高い薬液をある程度高圧にてマイクロリアクタ２内に供給することができる。また、液体処理装置１ではマイクロリアクタ２への導入時における薬液の流速を速くして薬液をマイクロリアクタ２に短時間に導入する（マイクロリアクタ２を液密にする）ことも可能となる。
【００７１】
液体処理装置１では、リアクタ温調部６２によりマイクロリアクタ２の温度に依存する薬液の処理が行われるとともに、光照射部６３により光の照射を伴う薬液の処理が実現される。ここで、仮に、図７．Ａに示すように、リアクタ本体２４に比較的深い溝部２４１ａが形成され、かつ、溝部２４１ａが一般的なガラス板２５ａにて閉塞される場合には、光照射部６３からの光が照射されない領域（図７．Ａ中にてクロスハッチングを付す領域）が存在してしまい、微細流路２３（溝部２４１ａの内部）を流れる薬液に光の照射に係る処理を均一に施すことができなくなってしまう。これに対し、液体処理装置１では、図７．Ｂに示すように、光照射部６３からの光が拡散板２５にて拡散されて微細流路２３（溝部２４１ａの内部）へと照射されることにより、マイクロリアクタ２において薬液への光の照射に係る処理を均一に施すことができる。
【００７２】
図８は他の例に係る液体処理装置の本体１１ａを示す図である。図８の液体処理装置の排出管４１では、マイクロリアクタ２とは反対側の端部が生成物収容タンク４４に接続されるとともに、流量計４１１よりも下流側（マイクロリアクタ２よりも反対側）にて分岐して減圧ポンプ４３に接続される分岐路４１２が設けられる。排出管４１の分岐点には切替弁４１３が取り付けられ、切替弁４１３によりマイクロリアクタ２の排出口から減圧ポンプ４３に至る経路と、排出口から生成物収容タンク４４に至る経路とが切り替えられる。他の構成は図１の液体処理装置１と同様であり、同符号を付している。ただし、図８の液体処理装置（並びに、後述の図９ないし図１１並びに図１４ないし図１７の液体処理装置）では、マイクロリアクタ２における処理に係る構成（振動付与部６１、リアクタ温調部６２および光照射部６３）の図示を適宜省略している。
【００７３】
図８の液体処理装置における処理では、薬液を第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで導入させた状態にて、バルブ３１１が閉塞されるとともに、切替弁４１３により排出口が減圧ポンプ４３に連通され、この状態において第１圧力および第２圧力を取得しつつ制御部１２（図１参照）が減圧ポンプ４３の駆動を開始して薬液経路のバルブ３１１よりも下流側が減圧される（図４：ステップＳ１１）。第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、バルブ３１１が開放されてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の送出が開始されるとともに（ステップＳ１５）、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御も開始され（ステップＳ１６）、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することを防止しつつ、薬液がマイクロリアクタ２の内部へと導入される。
【００７４】
そして、薬液の先端部がマイクロリアクタ２から排出されて流量計４１１へと到達すると、減圧ポンプ４３が停止されるとともに切替弁４１３が生成物収容タンク４４側へと切り替えられ、薬液が生成物収容タンク４４へと導かれる。これにより、薬液が減圧ポンプ４３に流入することが防止される。また、マイクロリアクタ２の内部では薬液に対して所定の処理が行われており（ステップＳ１７）、薬液が継続して供給されることにより、生成物収容タンク４４に必要な量の処理後の薬液（生成物）が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに（ステップＳ１８）、薬液の送出が停止され（ステップＳ１９）、液体処理装置における処理が終了する。
【００７５】
以上に説明したように、図８の液体処理装置では、マイクロリアクタ２へと薬液が導入され、液体検出部である流量計４１１によりマイクロリアクタ２から排出管４１への薬液の流出が検出された直後に切替弁４１３が制御されて薬液が生成物収容タンク４４へと導かれる。ここで、図１の液体処理装置１のように気液分離部４２が用いられる場合には、減圧ポンプ４３に薬液が流入することがないため切替弁４１３が不要となり、これに伴う制御も省略されるという利点がある一方で、生成物収容タンク４２１が気液分離部４２の一部とされるため、生成物収容タンク４２１の交換が煩雑となってしまう。これに対し、図８の液体処理装置では、生成物収容タンク４４を排出管４１から取り外すのみで、容易に交換することが実現される。なお、マイクロリアクタ２の排出口から減圧ポンプ４３に至る経路と、排出口から生成物収容タンク４４に至る経路とを切替弁４１３にて切り替える上記構成は、後述する図９ないし図１１並びに図１４および図１５の液体処理装置にて設けられてもよい。
【００７６】
図９はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｂを示す図である。図９の液体処理装置では、供給管３１の第１圧力計５１よりも送液ポンプ３２側に液体を脱気する脱気モジュール３４が設けられ、脱気モジュール３４は脱気用排気管３４１を介して排気管４３１の切替弁４３３よりも減圧ポンプ４３側に接続される。他の構成は図１の液体処理装置１と同様であり、同符号を付している。
【００７７】
図９の液体処理装置における処理では、薬液を第１圧力計５１と脱気モジュール３４との間の位置まで導入させた状態にて、バルブ３１１が閉塞されるとともに、切替弁４３３により減圧ポンプ４３が生成物収容タンク４２１に連通される。そして、この状態において制御部１２（図１参照）が減圧ポンプ４３の駆動を開始することにより、薬液経路のバルブ３１１よりも下流側が減圧されるとともに（図４：ステップＳ１１）、脱気モジュール３４において内部に存在する液体の脱気が開始される。第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、バルブ３１１が開かれてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の送出が開始されて薬液がマイクロリアクタ２の内部へと導入され（ステップＳ１５）、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御も開始される（ステップＳ１６）。そして、薬液の先端部が流量計４１１へと到達すると、切替弁４３３により生成物収容タンク４２１の内部が大気開放される。このとき、制御部１２が減圧ポンプ４３を駆動させたままとすることにより、マイクロリアクタ２へと順次供給される薬液の脱気が継続される。
【００７８】
マイクロリアクタ２の内部では、順次供給される薬液に対して所定の処理が行われており（ステップＳ１７）、処理後の薬液（すなわち、生成物）は生成物収容タンク４２１へと導かれて貯溜される。生成物収容タンク４２１に必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに、送液ポンプ３２および減圧ポンプ４３が停止されて薬液の送出が停止され、液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１８，Ｓ１９）。
【００７９】
以上に説明したように、図９の液体処理装置では、マイクロリアクタ２へと供給される薬液が脱気モジュール３４により脱気される。これにより、薬液のマイクロリアクタ２への導入に際して、薬液中に溶解する気体の量を減少させ、マイクロリアクタ２内における反応熱の影響等により薬液の温度が上昇して薬液内に析出気泡が発生し易い状態となった場合であっても、析出気泡が発生することを防止することができる。なお、図８の液体処理装置（並びに、後述する図１４ないし図１７の液体処理装置）においても脱気モジュール３４が設けられてもよい。
【００８０】
図１０はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｃを示す図である。図１０の液体処理装置の供給管３１には、図９の液体処理装置と同様の脱気モジュール３４が設けられ、脱気モジュール３４と第１圧力計５１との間にはマイクロリアクタ２の内部へと流入する薬液の流量を調整するとともに流量計を有する流量調整部（例えば、マスフローコントローラ）３５が取り付けられる。また、供給管３１のマイクロリアクタ２とは反対側の端部は薬液供給タンク３３に接続され、薬液供給タンク３３の上部には圧力調整バルブ３６１を有するガス供給管３６２が接続される。ガス供給管３６２は高圧ガス供給部３６３に接続されており、圧力調整バルブ３６１により所定の圧力にて送液用のガスが薬液供給タンク３３内に供給されることにより薬液供給タンク３３内の薬液が供給管３１へと送液される。すなわち、本体１１ｃでは、圧力調整バルブ３６１、ガス供給管３６２および高圧ガス供給部３６３により、薬液を供給管３１を介してマイクロリアクタ２へと供給する送液機構３６が実現される。なお、図１、図８および図９の液体処理装置（並びに、後述する図１１および図１４ないし図１７の液体処理装置）においても送液ポンプ３２に替えて送液機構３６が設けられてもよい。
【００８１】
図１０の液体処理装置における処理では、例えば、脱気モジュール３４と流量調整部３５との間の位置まで薬液を導入した状態で薬液経路のバルブ３１１よりも下流側が減圧され（図４：ステップＳ１１）、第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、バルブ３１１が開かれて供給管３１内のバルブ３１１の上流側が減圧される（ステップＳ１４）。このとき、流量調整部３５を介して薬液の界面近傍の減圧が行われる。
【００８２】
そして、送液機構３６が能動化されて薬液の送出が開始され（ステップＳ１５）、制御部１２（図１参照）による第１圧力と第２圧力との差の制御も開始される（ステップＳ１６）。薬液のマイクロリアクタ２への導入の際には、流量調整部３５により薬液の流量が所定の値まで緩やかに増大し、その後一定となるように調整される。そして、薬液の先端部がマイクロリアクタ２の排出口から排出管４１へと排出されて流量計４１１へと到達すると、切替弁４３３により生成物収容タンク４２１の内部が大気開放される。このとき、減圧ポンプ４３の駆動を継続させることにより薬液の脱気も引き続き行われる。薬液の先端部は生成物収容タンク４２１へと導かれる。
【００８３】
液体処理装置では薬液のマイクロリアクタ２への供給が継続され、マイクロリアクタ２の内部では、順次供給される薬液に対して所定の処理が行われ（ステップＳ１７）、処理後の薬液（すなわち、生成物）は生成物収容タンク４２１にて貯溜される。このとき、万一、マイクロリアクタ２において薬液の漏れが発生した場合でも、制御部１２では流量調整部３５が有する流量計が示す流量と、流量計４１１が示す流量とを比較することにより薬液の漏れが検出され、制御部１２が有する表示部に薬液の漏れを示す警告が表示されるとともに、送液ポンプ３２が停止される。なお、マイクロリアクタ２において光照射部６３（図１参照）からの光の照射を伴う処理が薬液に対して行われる場合には、照度計６３２にて取得される光の強度に合わせて、薬液に付与される光量が一定となるようにマイクロリアクタ２の微細流路２３における薬液の単位時間当たりの流量が流量調整部３５により調整されてもよい。
【００８４】
生成物収容タンク４２１に必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに、送液ポンプ３２による薬液の送出が停止される（ステップＳ１８，Ｓ１９）。また、減圧ポンプ４３の駆動も停止され、液体処理装置における処理が終了する。
【００８５】
以上に説明したように、図１０の液体処理装置では、マイクロリアクタ２の内部へと流入する薬液の流量を調整する流量調整部３５が設けられる。これにより、薬液のマイクロリアクタ２への導入に際して、薬液が急激にマイクロリアクタ２の内部へと流入して薬液の先端部にて流れが乱れることが抑制され、薬液の先端部の界面近傍のガスが薬液内に気泡として取り込まれることをさらに抑制することができる。なお、図１０の液体処理装置では、薬液のマイクロリアクタ２への継続供給時において、流量調整部３５を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差の制御を行うことも可能である。また、流量調整部３５は、図１、図８および図９（並びに、図１４、図１５および図１７）の液体処理装置に設けられてもよい。
【００８６】
図１１はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｄを示す図である。図１１の液体処理装置では、供給管３１がマイクロリアクタ２とは反対側（上流側）にて送液ポンプ３２に接続され、送液ポンプ３２は切替弁３７１により薬液を貯溜する薬液供給タンク３３側、または、リンス液（例えば、アセトン）を貯留するリンス液供給タンク３７２側に接続される。薬液供給タンク３３には、内部の薬液の温度を一定に保つタンク温調部３３１が設けられる。また、供給管３１には送液ポンプ３２側からマイクロリアクタ２に向かって順に、別途準備される補助ポンプ３４２に接続された脱気モジュール３４、供給管３１内を流れる液体の温度を調整する液体温調部３８、供給管３１内の液体の温度を取得する温度センサ５３、供給管３１内の液体または気体の圧力を取得する補助圧力計５４、フィルタ３９、流量調整部３５、第１圧力計５１およびバルブ３１１が設けられる。液体処理装置では、薬液のマイクロリアクタ２への供給の際に、補助圧力計５４にて取得される薬液の圧力と第１圧力計５１にて取得される薬液の圧力との差が求められ、この差が所定の値以上となると、制御部１２（図１参照）が有する表示部にフィルタ３９の交換を求める警告が表示される。
【００８７】
排出管４１のマイクロリアクタ２とは反対側には、気体および液体のいずれに対しても吸引可能な吸引ポンプ４６（例えば、プランジャポンプ）が設けられ、吸引ポンプ４６は切替弁４７１により生成物収容タンク４４側、または、マイクロリアクタ２の内部を流れたリンス液を回収するリンス液回収タンク４７２側に接続される。生成物収容タンク４４には、内部の生成物の温度を一定に保つタンク温調部４４１が設けられる。また、排出管４１にはマイクロリアクタ２側から吸引ポンプ４６に向かって順に第２圧力計５２、流量計４１１、排出管４１内を流れる液体の温度を調整する液体温調部４８、および、排出管４１内の液体の温度を取得する温度センサ５４が設けられる。
【００８８】
図１１の液体処理装置における処理では、切替弁３７１により送液ポンプ３２を薬液供給タンク３３側に接続させて薬液を送液ポンプ３２と第１圧力計５１との間の位置（例えば、液体温調部３８と温度センサ５３との間の位置）まで導入させ、この状態にてバルブ３１１が閉塞されるとともに、切替弁４７１により吸引ポンプ４６が生成物収容タンク４４に連通される。そして、制御部１２が減圧機構である吸引ポンプ４６の駆動を開始する（図４：ステップＳ１１）。このとき、生成物収容タンク４４の内部は大気開放されており、吸引ポンプ４６により薬液経路のバルブ３１１よりも下流側が減圧される。また、補助ポンプ３４２を駆動することにより、脱気モジュール３４において供給管３１内を流れる液体の脱気が可能とされる。
【００８９】
第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、バルブ３１１が開かれてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の送出が開始され、薬液がマイクロリアクタ２に向かって移動してマイクロリアクタ２の内部へと導入される（ステップＳ１５）。また、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が開始される（ステップＳ１６）。このとき、液体温調部３８によりマイクロリアクタ２の内部へと流入する（導入される）薬液の温度が、送液ポンプ３２によりマイクロリアクタ２に供給される前の薬液供給タンク３３内における薬液の温度よりも低くされることにより、液体における気体の（飽和）溶解度が増大して、マイクロリアクタ２内において薬液内に析出気泡が発生することがさらに防止される。また、フィルタ３９により薬液が濾過されるため、万一薬液内に不要物が混在する場合であっても、マイクロリアクタ２内への不要物の流入が防止され、マイクロリアクタ２内における薬液への処理に支障が生じることが防止される。
【００９０】
薬液のマイクロリアクタ２からの排出が流量計４１１により検出されると吸引ポンプ４６が停止され、排出管４１内の薬液は生成物収容タンク４４へと導かれる。液体処理装置では薬液の供給が継続され、マイクロリアクタ２の内部では供給される薬液に対して所定の処理が行われることにより（ステップＳ１７）、当該処理による生成物が生成物収容タンク４４にて貯溜される。このとき、供給管３１内では液体温調部４８により生成物が所定の温度に調整（例えば、冷却）され、生成物収容タンク４４においてもタンク温調部４４１により生成物の温度が一定に保たれるため、生成物が温度により変質してしまう場合であっても、生成物の質の低下を防止することができる。なお、薬液や生成物の温度調整に伴って供給管３１や排出管４１に結露が生じる可能性がある場合には、これらの管に断熱材を巻き付けて結露を抑制したり、管の結露を検知して操作者に知らせるシステム、あるいは、結露水を排出する排水部等が設けられる。また、供給管３１や排出管４１に設けられる液体温調部３８，４８は、熱交換器、ヒータ、ペルチェ素子を用いるもの、あるいは、金属にて形成される供給管３１または排出管４１を中心として巻回されるコイルに高周波電流を付与することにより供給管３１または排出管４１を加熱するものであってもよい。
【００９１】
図１１の液体処理装置では薬液の継続供給時においても、制御部１２が送液ポンプ３２を制御して第１圧力と第２圧力との差が制御されことにより、析出気泡の発生が防止される。なお、必要に応じて、薬液の継続供給時においても吸引ポンプ４６を継続して駆動し、送液ポンプ３２および吸引ポンプ４６を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差の制御が行われてもよく、この場合において、送液ポンプ３２が一時的に停止されてもよい。すなわち、液体処理装置１では、制御部１２が送液ポンプ３２および／または吸引ポンプ４６を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差が制御される。
【００９２】
生成物収容タンク４４にて必要な量の生成物が貯溜されると、供給管３１の切替弁３７１がリンス液供給タンク３７２側に、排出管４１の切替弁４７１がリンス液回収タンク４７２側にそれぞれ切り替えられる。これにより、液体処理装置において、供給管３１からマイクロリアクタ２を経由して排出管４１へと至る薬液経路の洗浄が行われる。その後、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が停止され（リンス液の供給前に停止されてもよい。）（ステップＳ１８）、送液ポンプ３２が停止されて液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１９）。
【００９３】
なお、液体処理装置において薬液の温度に依存する処理が行われる場合には、マイクロリアクタ２に流入する薬液の温度を薬液供給タンク３３内の薬液の温度よりも低くする液体温調部３８による処理は、薬液の導入時にのみ行われ、その後の薬液の継続供給時においては供給管３１およびマイクロリアクタ２内における薬液が、所望の生成物の生成に適した温度にされる。この場合、切替弁４７１が切り替えられることにより、薬液の導入時に取得される生成物（析出気泡が発生しにくい温度にてマイクロリアクタ２に流入した薬液から生成される生成物）はリンス液回収タンク４７２側へと導かれ、その後、切替弁４７１が再度切り替えられることにより、薬液の継続供給時において生成された生成物のみが、生成物収容タンク４４に貯溜される。
【００９４】
以上に説明したように、図１１の液体処理装置では、マイクロリアクタ２の内部への薬液の導入時に、薬液の温度が薬液供給タンク３３内の薬液の温度よりも低くされる。これにより、薬液をマイクロリアクタ２の内部へと供給する際に、薬液の圧力の変動に起因して薬液内に気泡が発生することをさらに防止することができる。なお、液体温調部３８は、マイクロリアクタ２の内部へと流入する薬液の温度を、生成物収容タンク４４内の薬液の温度よりも低くすることが可能である限り、生成物収容タンク４４とマイクロリアクタ２との間の図１１とは異なる位置に配置されてもよい。また、液体温調部３８は、図１および図８ないし図１０（並びに、図１４ないし図１７）の液体処理装置に設けられてもよい。
【００９５】
液体処理装置では、気体および液体のいずれに対しても吸引可能な吸引ポンプ４６が設けられることにより、図１の液体処理装置１のように気液分離部４２を設けたり、図８の液体処理装置のように気体のみが吸引可能な減圧ポンプ４３の使用に必要な構成（分岐路４１２および切替弁４１３）を別途設けることなく、液体処理装置の構成の簡素化を図ることが実現される。また、図１および図８ないし図１０（並びに、図１４ないし図１６）の液体処理装置において、減圧ポンプ４３に替えて吸引ポンプ４６が設けられてもよい。なお、図１１の液体処理装置では、薬液の供給前にリンス液をマイクロリアクタ２に供給し、リンス液の導入の際に上記手法が利用されてマイクロリアクタ２内にリンス液を充填し、その後、供給される液体が薬液に切り替えられてもよい。また、液体処理装置では、送液ポンプ３２に替えて流量コントロール機能を有する定量ポンプが設けられ、流量調整部３５を省略しつつ、マイクロリアクタ２へと流入する薬液の流量を調整することも可能である。
【００９６】
次に、図１１の液体処理装置においてバルブ３１１のみが省略された場合について、図４の処理の流れに準じて説明する。本液体処理装置における処理では、薬液を第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで導入させた状態にて切替弁４７１により吸引ポンプ４６が生成物収容タンク４４に連通され、制御部１２が吸引ポンプ４６の駆動を開始する（ステップＳ１１）。
【００９７】
ここで、供給管３１のバルブ３１１が省略された液体処理装置において、吸引ポンプ４６を駆動させた際に、仮に後述の薬液の供給を行わない場合の第１圧力および第２圧力の変化について述べる。図１２は、薬液を供給しない場合における第１圧力および第２圧力の変化を示す図である。図１２において、三角形が第１圧力を示し、菱形が第２圧力を示す。図１２に示すように、本実施の形態にて用いられるマイクロリアクタ２では、微細流路２３にて比較的大きな圧力損失が発生することにより、吸引ポンプ４６による減圧の開始直後では、排出管４１におけるガスの第２圧力と供給管３１におけるガスの第１圧力とに大きな差が生じる。
【００９８】
実際には、制御部１２では微小時間毎に供給管３１におけるガスの第１圧力と排出管４１におけるガスの第２圧力との差が求められ（ステップＳ１２）、第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差よりも小さい所定の圧力差（例えば、０．２ａｔｍ）となった時点で（ステップＳ１３）、送液ポンプ３２が能動化されて薬液の送出が開始されるとともに（ステップＳ１５）、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が開始される（ステップＳ１６）。なお、図４のステップＳ１４におけるバルブ３１１を開放する処理は省略される。
【００９９】
図１３は、第１圧力および第２圧力の変化を示す図である。図１３において、三角形が第１圧力を示し、菱形が第２圧力を示す。また、図１３中の符号Ｔ１を付して示す時刻が、送液ポンプ３２が能動化されて薬液の送液が開始された時刻である（実際には、減圧の開始から約０．３秒後）。薬液の送液が開始されると、薬液の先端部の移動により薬液経路内のガスが圧縮されるが、吸引ポンプ４６を駆動制御しつつ供給管３１内が下流側から減圧されることにより、第１圧力と第２圧力との差が一定に保たれる。
【０１００】
図１３中の符号Ｔ２を付す時刻には、薬液の先端部が第１圧力計５１の位置を通過して、第１圧力計５１による圧力の取得対象が薬液に切り替わって第１圧力が１ａｔｍから約１．６ａｔｍまで上昇し、その後一定となる。このとき、第２圧力計５２が設けられる排出管４１においても薬液の移動により薬液経路内のガスが圧縮され、吸引ポンプ４６による吸引量を一時的に低減させることにより、第２圧力が第１圧力との差を一定に保ったまま同様に上昇する。そして、その後においても第１圧力と第２圧力との差がほぼ一定となるように、制御部１２により送液ポンプ３２および吸引ポンプ４６が駆動制御される。これにより、薬液のマイクロリアクタ２への導入時において、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することが防止される。
【０１０１】
液体処理装置では薬液の供給が継続され、制御部１２が第１圧力と第２圧力との差を制御することにより、薬液のマイクロリアクタ２への継続供給時においても、析出気泡の発生が防止される。また、マイクロリアクタ２の内部では薬液に対して所定の処理が行われており（ステップＳ１７）、生成物収容タンク４４にて必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに（ステップＳ１８）、送液ポンプ３２による薬液の送出が停止され、液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１９）。
【０１０２】
以上に説明したように、供給管３１のバルブ３１１が省略された液体処理装置では、薬液のマイクロリアクタ２への導入直前において、マイクロリアクタ２内の微細流路２３におけるガスの圧力損失により第２圧力が第１圧力よりも低くされる。そして、第１圧力と第２圧力との差が上限圧力差よりも小さい所定の圧力差となった段階で、送液ポンプ３２が能動化されて薬液の導入が開始され、その後、制御部１２が送液ポンプ３２および吸引ポンプ４６を駆動制御することにより第１圧力と第２圧力との差が当該圧力差にて一定に維持される。これにより、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することを防止することができる。
【０１０３】
以上の液体処理装置では、１種類の薬液をマイクロリアクタ２に供給して薬液に対する処理が行われるが、マイクロリアクタの設計によっては、複数種類の薬液を混合する処理が行われてもよい。また、複数のマイクロリアクタ２同士を接続してより高度な処理を薬液に対して行うことも可能であり、以下、このような液体処理装置の一例について述べる。
【０１０４】
図１４はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｅを示す図である。図１４の液体処理装置では、複数の（３つの）マイクロリアクタ（ただし、図１４中の最も左側のマイクロリアクタから右側に向かってそれぞれ符号２ａ，２ｂ，２ｃを付している。）が設けられ、複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃは１つの筐体９１内に収容される。詳細には、図１４中の最も左側のマイクロリアクタ２ａには、２つの導入口が設けられ、各導入口には供給管３１が接続される。各供給管３１のマイクロリアクタ２ａとは反対側には送液ポンプ３２を介して薬液供給タンク３３が接続され、供給管３１の送液ポンプ３２とマイクロリアクタ２ａとの間には、送液ポンプ３２側から順に第１圧力計５１およびバルブ３１１が設けられる。一方の薬液供給タンク３３には所定の液体状のモノマーが貯溜され、他方の薬液供給タンク３３には当該モノマーに対する重合開始剤が貯溜される。
【０１０５】
また、マイクロリアクタ２ａには１つの排出口が設けられ、他の２つのマイクロリアクタ２ｂ，２ｃのそれぞれには、１つの導入口および１つの排出口が設けられる。マイクロリアクタ２ａの排出口と中央のマイクロリアクタ２ｂの導入口との間、および、中央のマイクロリアクタ２ｂの排出口と最も右側のマイクロリアクタ２ｃの導入口との間のそれぞれには接続管９２（例えば、内側の直径が１／１６インチであって、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）にて形成されたもの）が取り付けられる。各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃには温度センサを有するリアクタ温調部（ただし、図１４中の最も左側のリアクタ温調部から右側に向かってそれぞれ符号６２ａ，６２ｂ，６２ｃを付している。）がリアクタ本体２４（図３参照）に当接するようにして設けられる。各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃ（のリアクタ本体２４）は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）等の良好な熱伝導率を有する金属にて形成されており、リアクタ温調部６２ａ〜６２ｃによりマイクロリアクタ２ａ〜２ｃの温度が効率よく調整される。
【０１０６】
筐体９１内において各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃおよび対応するリアクタ温調部６２ａ〜６２ｃは断熱材９３１にて覆われており、互いに隣接する２つのマイクロリアクタ２ａ〜２ｃ間には、断熱隔壁９３２が設けられる。これにより、複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃは、筐体９１内において断熱隔壁９３２により仕切られて形成される複数の空間（チャンバ）にそれぞれ配置されることとなる。各空間には吸気口９４および排気口９５が設けられて個別に換気される。また、最も右側のマイクロリアクタ２ｃの排出口には排出管４１が接続される。なお、排出管４１に設けられる各構成については、図１の液体処理装置１と同様である。
【０１０７】
図１４の液体処理装置における処理では、図１の液体処理装置１と同様に、各バルブ３１１を閉塞させた閉塞状態において減圧ポンプ４３を駆動することにより薬液経路（この場合は、樹脂モノマーおよび重合開始剤の薬液経路であり、実際には、これらの薬液経路はマイクロリアクタ２ａにて１つになる。）の各バルブ３１１よりも下流側が減圧される（図４：ステップＳ１１）。このとき、２つの第１圧力計５１にて取得される圧力はともに同じ圧力（例えば、大気圧）とされる。第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、２つのバルブ３１１が同時に開かれてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。そして、各送液ポンプ３２が同時に能動化されることにより、モノマーおよび重合開始剤の送出が開始され、それぞれ異なる導入口からマイクロリアクタ２ａの内部へと導入される（ステップＳ１５）。また、制御部１２（図１参照）による一方の供給管３１における第１圧力と第２圧力との差、および、他方の供給管３１における第１圧力と第２圧力との差の制御が開始される（ステップＳ１６）。
【０１０８】
マイクロリアクタ２ａ〜２ｃ内では、モノマーに対して所定の処理が行われる（ステップＳ１７）。具体的には、マイクロリアクタ２ａはリアクタ温調部６２ａにより約５０℃に加熱されており、マイクロリアクタ２ａ内において、この温度環境下にてモノマーおよび重合開始剤が混合される（すなわち、マイクロリアクタ２ａがミキサーとしての役割を果たす。）。続いて、混合された後の液体が、接続管９２を介して中央のマイクロリアクタ２ｂへと導入する。マイクロリアクタ２ｂは、例えばセラミックヒータを有するリアクタ温調部６２ｂにより約２００℃に加熱されており、マイクロリアクタ２ｂ内にてモノマーの重合が促進される。そして、重合後の液体（ポリマー）がマイクロリアクタ２ｃへと導入され、例えばペルチェ素子を有するリアクタ温調部６２ｃによりマイクロリアクタ２ｃを約３０℃に保持することにより重合反応を停止させた後、生成物である液体が排出口から排出管４１へと排出され、生成物収容タンク４２１にて貯溜される。生成物収容タンク４２１にて必要な量の生成物が貯溜されると、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御が終了され（ステップＳ１８）、送液ポンプ３２による薬液の送出が停止されて液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１９）。
【０１０９】
以上に説明したように、図１４の液体処理装置では複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃが直列に接続されるとともに、複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃの温度が個別に調整される。これにより、薬液のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃへの供給の際に、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することを防止しつつ、複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃのそれぞれにおいて混合後の液体に対して温度に依存する処理を行うことができる。また、液体処理装置では、各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃを断熱材９３１にて覆い、かつ、断熱隔壁９３２により形成される空間に配置して各空間を個別に換気することにより、高温にされるマイクロリアクタ２ｂからの熱により他のマイクロリアクタ２ａ，２ｃにおいてモノマーの重合が促進されて生成後のポリマーの分子量の均一性が低くなったり、特に微細な流路を有し、かつ、低温での混合が必要とされるマイクロリアクタ２ａ内にて過剰な重合が生じて流路が閉塞されることが防止される。なお、各マイクロリアクタ２ａ〜２ｃにおける処理に対して影響が生じない場合には、断熱材９３１のみを設け、断熱隔壁９３２を省略することも可能である。また、図１４の液体処理装置において、供給管３１、接続管９２および排出管４１に断熱材を巻き付けることにより、処理対象の液体に対する外部からの熱の影響が抑制されてもよい。さらに、モノマーおよび重合開始剤はシリンジポンプにより送出されてもよい。
【０１１０】
図１５はさらに他の例に係る液体処理装置の本体１１ｆの一部を示す図である。図１５の液体処理装置は、それぞれが個別にリアクタ温調部６２が設けられる複数の（３つの）マイクロリアクタ２ｄを備え、各マイクロリアクタ２ｄは２つの導入口および１つの排出口を有する。液体処理装置は２つの供給管３１および１つの排出管４１を備え、一方の供給管３１はマイクロリアクタ２ｄ側にて分岐して各マイクロリアクタ２ｄの一の導入口に接続され、他方の供給管３１もマイクロリアクタ２ｄ側にて分岐して各マイクロリアクタ２ｄの他の導入口に接続される。また、排出管４１はマイクロリアクタ２ｄ側にて分岐して各マイクロリアクタ２ｄの排出口に接続される。各供給管３１の分岐点よりも上流側の構成、および、排出管４１の分岐点よりも下流側の構成は図１４の液体処理装置と同様である。
【０１１１】
図１５の液体処理装置においても、図１４の液体処理装置と同様の処理を行うことにより、薬液のマイクロリアクタ２ｄへの供給の際に、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することを防止しつつ、複数のマイクロリアクタ２ｄのそれぞれにおいて供給される薬液に対して温度に依存する処理を行うことができる。このように、並列に接続される複数のマイクロリアクタ２ｄの温度が個別に調整されることにより、各マイクロリアクタ２ｄの温度をより精度よく調整することが可能となり、生成物の品質を向上することが可能となる。
【０１１２】
なお、図１４の液体処理装置において直列に接続される複数のマイクロリアクタ２ａ〜２ｃが１つのマイクロリアクタ群とされ、図１５の液体処理装置における各マイクロリアクタ２ｄが、このマイクロリアクタ群に置き換えられ、並列に接続される複数のマイクロリアクタ群を用いてより高度な処理が薬液に対して行われてもよい。また、図１および図８ないし図１１（並びに、後述の図１６および図１７）の液体処理装置において、図１４および図１５の液体処理装置のように直列または並列にて接続される複数のマイクロリアクタが設けられ、複数のマイクロリアクタの温度が個別に調整されてもよい。
【０１１３】
図１６は本発明の第２の実施の形態に係る液体処理装置の本体１１ｇを示す図である。図１６の液体処理装置では、複数のマイクロリアクタ２が並列に配置され、各マイクロリアクタ２の導入口には供給管３１が接続され、排出口には排出管４１が接続される。供給管３１には上流側（マイクロリアクタ２とは反対側）から順に流量調整部３５、第１圧力計５１およびバルブ３１１が設けられ、排出管４１には上流側（マイクロリアクタ２側）から順に第２圧力計５２および流量調整部４５が設けられる。このように、図１６の液体処理装置では、マイクロリアクタ２、供給管３１、排出管４１、第１および第２圧力計５１，５２および流量調整部３５，４５が１つの処理ユニット１３とされ、複数の処理ユニット１３が並列に配列される。そして、複数の処理ユニット１３において、複数の供給管３１が結合されて送液ポンプ３２に接続され、複数の排出管４１が結合されて減圧ポンプ４３に接続される。
【０１１４】
図１６の液体処理装置における処理では、薬液を第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置（複数の供給管３１への分岐前または分岐後のいずれの位置であってもよい。）まで導入させた状態にて、制御部１２（図１参照）が各処理ユニット１３のバルブ３１１を閉塞するとともに、減圧ポンプ４３の駆動を開始する（図４：ステップＳ１１）。液体処理装置では、制御部１２（図１参照）が複数の下流側の流量調整部４５を個別に駆動制御することにより、全ての処理ユニット１３において第１圧力計５１により取得される第１圧力と第２圧力計５２により取得される第２圧力との差がほぼ同時に設定圧力差以上となり（ステップＳ１２，Ｓ１３）、その後、全てのバルブ３１１が同時に開放されてバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の送出が開始されるとともに（ステップＳ１５）、制御部１２による各処理ユニット１３における第１圧力と第２圧力との差の制御も開始される（ステップＳ１６）。なお、第１圧力と第２圧力との差の制御において、送液ポンプ３２および減圧ポンプ４３と共に、各流量調整部３５，４５の駆動制御が行われてもよい。
【０１１５】
薬液は各マイクロリアクタ２の内部へと導入され、その後、排出管４１へと排出される。そして、全ての流量調整部４５において薬液のマイクロリアクタ２から排出管４１への流出が検出されると、減圧ポンプ４３が停止されるとともに切替弁４１３により経路が切り替えられ、複数の排出管４１からの薬液が生成物収容タンク４２１へと導かれる。液体処理装置では、マイクロリアクタ２への薬液の供給が継続されるとともに、マイクロリアクタ２の内部にて薬液に対する所定の処理が行われ（ステップＳ１７）、処理後の薬液（生成物）が生成物収容タンク４２１にて貯溜される。
【０１１６】
このとき、複数のマイクロリアクタ２ではそれぞれ薬液の流れにおける圧力損失が異なるが、各流量調整部３５によりマイクロリアクタ２に流れる薬液の流量が一定にされるため、マイクロリアクタ２における薬液に対する処理を一定にして均一な生成物を生成することができる。また、各処理ユニット１３に対して、制御部１２により第１および第２圧力計５１，５２が示す圧力、並びに、流量調整部３５，４５が有する流量計が示す流量が監視されるため、マイクロリアクタ２内の流路に異常が生じた場合（例えば、マイクロリアクタ２に漏れが生じた場合や流路が閉塞しそうな場合）であっても、早期に異常を発見することが可能となり、生成物の質の低下を抑制することができる。なお、このようにマイクロリアクタ２内の流路に異常が生じた場合、異常が生じたマイクロリアクタ２を含む処理ユニット１３の流量調整部３５，４５により、供給管３１および排出管４１が閉塞されることにより、他のマイクロリアクタ２を用いた生成物の生成を継続して行うことができる。
【０１１７】
液体処理装置では、生成物収容タンク４２１に必要な量の生成物が貯溜されると、第１圧力と第２圧力との差の制御が終了されるとともに（ステップＳ１８）、薬液の送出が停止され（ステップＳ１９）、液体処理装置における処理が終了する。
【０１１８】
以上に説明したように、図１６の液体処理装置では、それぞれがマイクロリアクタ２、供給管３１、排出管４１並びに第１および第２圧力計５１，５２を有する複数の処理ユニット１３が設けられ、複数の処理ユニット１３が１つの送液ポンプ３２および１つの減圧ポンプ４３に接続される。これにより、薬液をマイクロリアクタ２に供給する際に、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、薬液内に析出気泡が発生することを防止しつつ、液体処理装置における薬液の処理量を増大させることができる。
【０１１９】
また、図１６の液体処理装置において、それぞれが２つの導入口および１つの排出口を有する複数のマイクロリアクタが用いられてもよい。この場合、各マイクロリアクタの一方の導入口に、流量調整部３５、第１圧力計５１およびバルブ３１１を有する供給管３１が接続され、これらの供給管３１が結合されて１つの送液ポンプ３２に接続される。また、各マイクロリアクタの他方の導入口にも、流量調整部３５、第１圧力計５１およびバルブ３１１を有する供給管３１が接続され、これらの供給管３１が結合されて他の１つの送液ポンプ３２に接続される。このような液体処理装置では、例えば、一方の送液ポンプ３２により水が送出され、他方の送液ポンプ３２により油が送出されることによりエマルジョンが生成物として製造される（すなわち、マイクロリアクタがミキサーとしての役割を果たす。）。
【０１２０】
ところで、水と油とを混合してエマルジョンを製造する際には、ミキサーの温度がエマルジョンの品質に大きく影響するため、一般的には、実験によりエマルジョンの製造における適切なミキサーの温度が決定される。この場合に、通常、水と油とを混合するミキサーの温度を安定させてから水および油を送出して生成されたエマルジョンの品質が確認されるため、適切なミキサーの温度を決定するのに長時間を要してしまう。また、水と油との混合比やミキサー内における液体の流速等の適切な条件も決定する場合には、膨大な時間を要してしまう。
【０１２１】
これに対し、上記のエマルジョンの製造に利用可能な液体処理装置では、例えば、リアクタ温調部６２により一のマイクロリアクタの温度を５０℃としつつ、このマイクロリアクタに接続される２つの流量調整部３５を制御することにより１対２の混合比にて水と油とを混合して生成物が取得される。このとき、他のマイクロリアクタについては、液体がマイクロリアクタ内に流入しないように流量調整部３５，４５が閉塞される。続いて、温度５０℃にて予め安定させた別の１つのマイクロリアクタにおいて１対１の混合比にて水と油とを混合して生成物が取得され、別の生成物収容タンク４２１にて回収される。その後、温度１００℃にて予め安定させたさらに別のマイクロリアクタにおいて１対１の混合比にて水と油とを混合して生成物が取得される。このようにして、上記液体処理装置では複数の条件にて製造された生成物を短時間にて取得することができ、高品質なエマルジョンの製造に適した各種条件を短時間にて決定することが可能となる。
【０１２２】
図１７は本発明の第３の実施の形態に係る液体処理装置の本体１１ｈの一部を示す図である。図１７の液体処理装置ではそれぞれが供給管３１、排出管４１およびマイクロリアクタ２を有する複数の処理ユニット（図１７では２つの処理ユニット１３ａ，１３ｂ）が直列に設けられ、各処理ユニット１３ａ，１３ｂの供給管３１では、上流側から下流側に向かって順に送液ポンプ３２、第１圧力計５１、バルブ３１１が設けられ、排出管４１には第２圧力計５２が取り付けられる。互いに隣接する２つの処理ユニット１３ａ，１３ｂでは、上流側の処理ユニット１３ａの排出管４１の下流側に、他方の処理ユニット１３ｂの送液ポンプ３２が接続される。また、上流の処理ユニット１３ａの送液ポンプ３２には薬液供給タンク３３が接続され、下流の処理ユニット１３ｂの排出管４１には気体および液体のいずれに対しても吸引可能な吸引ポンプ４６が減圧機構として接続される。
【０１２３】
次に、図１７の液体処理装置における処理について図４に準じて説明を行う。まず、上流側の処理ユニット１３ａにおいて、薬液を第１圧力計５１と送液ポンプ３２との間の位置まで導入させた状態にて、処理ユニット１３ａのバルブ３１１が閉塞されるとともに、下流側の処理ユニット１３ｂのバルブ３１１が開放される。そして、制御部１２（図１参照）により処理ユニット１３ｂの送液ポンプ３２および吸引ポンプ４６の駆動が開始され、薬液供給タンク３３から吸引ポンプ４６に至る薬液経路において処理ユニット１３ａのバルブ３１１の下流側が減圧される（図４：ステップＳ１１）。処理ユニット１３ａにおいて第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、処理ユニット１３ａのバルブ３１１が開放されてこのバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、処理ユニット１３ａの送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液が上流側のマイクロリアクタ２の内部へと導入される（ステップＳ１５）。また、制御部１２により処理ユニット１３ａにおける第１圧力と第２圧力との差の制御も開始されることにより（ステップＳ１６）、薬液の処理ユニット１３ａのマイクロリアクタ２内への導入に際して、薬液の先端部の界面近傍におけるガスが薬液内に気泡として取り込まれたり、析出気泡が発生することが防止される。その後、薬液は処理ユニット１３ａの排出管４１へと排出されて薬液の先端部が下流側の処理ユニット１３ｂの送液ポンプ３２の位置まで到達する。
【０１２４】
実際には、処理ユニット１３ｂの送液ポンプ３２と第１圧力計５１との間には流量計が設けられており、この位置まで薬液の先端部が移動したことが確認されると、処理ユニット１３ａ，１３ｂの送液ポンプ３２が一時的に停止されるとともに、処理ユニット１３ｂのバルブ３１１が閉塞され、薬液経路の処理ユニット１３ｂのバルブ３１１の下流側が減圧される（すなわち、処理ユニット１３ｂに対して図４のステップＳ１１が行われる。）。そして、処理ユニット１３ｂにおいて第１圧力と第２圧力との差が設定圧力差以上となると（ステップＳ１２，Ｓ１３）、処理ユニット１３ｂのバルブ３１１が開放されてこのバルブ３１１の送液ポンプ３２側（上流側）が減圧される（ステップＳ１４）。続いて、処理ユニット１３ａ，１３ｂの送液ポンプ３２が能動化されることにより薬液の先端部が処理ユニット１３ｂのマイクロリアクタ２の内部へと導入され（ステップＳ１５）、制御部１２により処理ユニット１３ｂにおける第１圧力と第２圧力との差の制御も開始される（ステップＳ１６）。そして、薬液の先端部が処理ユニット１３ｂの排出管４１へと排出され、吸引ポンプ４６を介して図示省略の生成物収容タンクに導かれる。
【０１２５】
液体処理装置では、直列に接続される２つのマイクロリアクタ２のそれぞれにおいて異なる処理が行われており（ステップＳ１７）、２つの処理ユニット１３ａ，１３ｂのマイクロリアクタ２による処理後の生成物が生成物収容タンクにて貯溜される。そして、所望の量の生成物が取得されると、処理ユニット１３ａ，１３ｂにおける第１圧力と第２圧力との差の制御が終了され（ステップＳ１８）、薬液の送出も停止されて液体処理装置における処理が終了する（ステップＳ１９）。
【０１２６】
以上に説明したように、図１７の液体処理装置では、それぞれが送液ポンプ３２、マイクロリアクタ２、供給管３１、排出管４１並びに第１および第２圧力計５１，５２を備える複数の処理ユニット１３ａ，１３ｂが直列に接続され、互いに隣接する２つの処理ユニット１３ａ，１３ｂにおいて、下流側の処理ユニット１３ｂの供給管３１に接続された送液ポンプ３２が、上流側の処理ユニット１３ａの排出管４１に接続されて減圧機構としての動作を行い、下流側の処理ユニット１３ｂの排出管４１には吸引ポンプ４６が別途接続される。ここで、直列に接続される２つのマイクロリアクタ２の間にポンプが設けられない場合に、仮に上流側の送液ポンプのみにより薬液を流すとすると、薬液を高圧にする必要が生じて高価なポンプが必要となるとともに、薬液の種類によっては溶媒に溶解した溶質が析出し易くなって所望の反応を均一に生じさせることが困難となり、さらには、マイクロリアクタの微細流路が析出物により閉塞されてしまう可能性もある。また、粘度の高い薬液を流す場合には上流側のマイクロリアクタに過度の負荷が与えられてしまう。これに対し、図１７の液体処理装置では、直列に接続される２つのマイクロリアクタ２の間にポンプが設けられることにより、粘度の高い薬液を流す場合であっても薬液を過度に高圧にすることなく、比較的安価なポンプを用いて薬液を直列に並ぶ複数のマイクロリアクタ２に容易に供給することができる。
【０１２７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【０１２８】
上記第１ないし第３の実施の形態において、制御部１２による第１圧力と第２圧力との差の制御は、マイクロリアクタの内部へと薬液を供給する際に行われるのであれば、薬液のマイクロリアクタ２への導入直前、導入時および継続供給時のいずれかのみにおいて行われてもよい。
【０１２９】
図１４に示す液体処理装置のように、複数のマイクロリアクタ２を直列に接続する場合に、液体処理装置の設計によっては接続管９２を省略してマイクロリアクタ２同士がほぼ直接的に接続されてもよい。例えば、図１８に示すように、一のマイクロリアクタ２の排出口に他のマイクロリアクタ２の導入口が専用のコネクタを用いて直接的に接続され、複数のマイクロリアクタ２同士が接続されて１つのマイクロリアクタ群２０とされてもよい。この場合、最も上流側のマイクロリアクタ２の導入口に供給管３１が接続され、最も下流側のマイクロリアクタ２の排出口に排出管４１が接続されて液体処理装置が構成される。ここで、互いに隣接する２つのマイクロリアクタ２間に管を設ける場合には、薬液に対する処理の種類によっては、当該管における放熱による薬液の温度低下を防止するために断熱材等を設けて保温を行う必要があるが、図１８に示すマイクロリアクタ群２０では、マイクロリアクタ２間の管を省略して、コンパクトな液体処理装置を実現することができる。
【０１３０】
上記第３の実施の形態では、２つの処理ユニット１３ａが直列に接続されるが、液体処理装置では３以上の処理ユニット１３ａが直列に接続されてもよい。この場合、３以上の処理ユニットのうち互いに隣接する２つの処理ユニットにおいて、下流側の処理ユニットの供給管３１に接続された送液ポンプ３２が、上流側の処理ユニットの排出管４１に接続されて減圧機構としての動作を行い、最下流の処理ユニット１３ｂの排出管４１に吸引ポンプ４６（または、減圧ポンプ４３）が別途接続される。
【０１３１】
また、上記実施の形態における液体処理装置において、１つのマイクロリアクタ２に対して複数のリアクタ温調部６２が設けられ、複数のリアクタ温調部６２によりマイクロリアクタ２の複数の部分がそれぞれ異なる温度に調整されてもよい。
【０１３２】
上記第１ないし第３の実施の形態における液体処理装置は様々な用途に用いることができる。例えば、２種類の液体の混合に利用されるマイクロリアクタが用いられる液体処理装置は流体分析機器の混合機部分等に利用することができる。もちろん、３以上の導入口が設けられたマイクロリアクタを用いることにより、液体処理装置が３種類以上の流体の混合、および反応に利用されても良い。また、液体処理装置は、燃料電池にも利用可能である。燃料電池として利用される場合には、マイクロリアクタには例えばイオン交換膜等の機能性膜を挟んで対向する２つの微細流路が形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】第１の実施の形態に係る液体処理装置の構成を示す図である。
【図２】マイクロリアクタを示す平面図である。
【図３】マイクロリアクタ近傍の構成を示す縦断面図である。
【図４】マイクロリアクタに薬液を流して薬液に処理を行う動作の流れを示す図である。
【図５】実験用の装置の構成を示す図である。
【図６】目標気圧に対する到達時間と気泡の大きさとの関係を示す図である。
【図７．Ａ】微細流路に光が照射される様子を示す図である。
【図７．Ｂ】微細流路に光が照射される様子を示す図である。
【図８】液体処理装置の他の例を示す図である。
【図９】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１０】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１１】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１２】第１圧力および第２圧力の変化を示す図である。
【図１３】第１圧力および第２圧力の変化を示す図である。
【図１４】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１５】液体処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る液体処理装置の構成の一部を示す図である。
【図１７】第３の実施の形態に係る液体処理装置の構成の一部を示す図である。
【図１８】マイクロリアクタ同士が接続される様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 液体処理装置
２，２ａ〜２ｄ マイクロリアクタ
１２ 制御部
１３，１３ａ，１３ｂ 処理ユニット
２１ 導入口
２２ 排出口
２３ 微細流路
３１ 供給管
３２ 送液ポンプ
３３ 薬液供給タンク
３４ 脱気モジュール
３５ 流量調整部
３６ 送液機構
３８ 液体温調部
４１ 排出管
４３ 減圧ポンプ
４４ 生成物収容タンク
４６ 吸引ポンプ
５１ 第１圧力計
５２ 第２圧力計
６１ 振動付与部
６２，６２ａ〜６２ｃ リアクタ温調部
６３ 光照射部
３１１ バルブ
４１１ 流量計
４１２ 分岐路
４１３ 切替弁
Ｓ１５，Ｓ１６ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路構造体に所定の液体を流して前記液体に処理を行う液体処理装置であって、
導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体と、
前記導入口に接続される供給管と、
所定の液体を前記供給管を介して前記流路構造体へと供給する送液機構と、
前記排出口に接続される排出管と、
前記排出管に接続される減圧機構と、
前記供給管における流体の第１圧力を取得する第１圧力計と、
前記排出口における流体の第２圧力を取得する第２圧力計と、
前記流路構造体の内部へと液体を供給する際に、前記送液機構および／または前記減圧機構を駆動制御することにより前記第１圧力と前記第２圧力との差を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体処理装置であって、
前記制御部が、前記流路構造体の内部への液体の導入時において、前記第１圧力と前記第２圧力との差を前記液体の内部にて気泡が発生する圧力差以下に維持することを特徴とする液体処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体処理装置であって、
前記制御部が、前記流路構造体の内部への液体の導入直前から導入が完了するまで、前記第１圧力と前記第２圧力との差を前記液体の内部にて気泡が発生する圧力差以下に維持することを特徴とする液体処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記供給管にバルブが設けられており、
前記第１圧力計が、液体が前記バルブを通過する前の前記バルブが閉じられた閉塞状態において、前記バルブの前記送液機構側のガスの圧力を前記第１圧力として取得し、
前記制御部が、予め前記供給管の前記第１圧力計と前記送液機構との間の位置まで液体を導入しておき、前記閉塞状態にて前記減圧機構を駆動することにより、前記第２圧力を前記第１圧力よりも低くし、その後、前記バルブを開いて前記バルブの前記送液機構側を減圧するとともに前記送液機構を能動化することを特徴とする液体処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体処理装置であって、
前記閉塞状態から前記バルブが開放される直前の前記第１圧力と前記第２圧力との差が、０．９気圧以下であることを特徴とする液体処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液体処理装置であって、
前記バルブの開放開始後２秒以内に前記供給管内における前記液体の先端部の界面近傍の減圧が完了することを特徴とする液体処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記第１圧力計の前記送液機構側において液体を脱気する脱気モジュールをさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記送液機構により前記流路構造体に供給される前の液体を貯溜する液体供給タンクと、
前記流路構造体の内部への液体の導入時に、前記流路構造体の内部へと流入する液体の温度を前記液体供給タンク内における前記液体の温度よりも低くする液体温調部と、
をさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体の内部へと流入する液体の流量を調整する流量調整部をさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体の内部へと液体を供給する際に前記流路構造体に振動を付与する振動付与部をさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体の温度を調整する構造体温調部をさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体に光を照射する光照射部をさらに備え、
前記流路構造体の少なくとも一部において、前記光照射部からの光が内部の前記微細流路まで導かれることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記減圧機構が、気体および液体のいずれに対しても吸引可能なポンプであることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体から前記排出管への液体の流出を検出する液体検出部と、
前記排出管から排出される液体を貯留する液体収容タンクと、
をさらに備え、
前記排出管が、
前記液体検出部による検出位置よりも前記液体収容タンク側にて分岐して前記減圧機構に接続される分岐路と、
前記排出口から前記減圧機構に至る経路と前記排出口から前記液体収容タンクに至る経路とを切り替える切替弁と、
を有し、
前記制御部が、前記液体検出部により液体の流出が検出された直後に前記切替弁を制御して前記液体を前記液体収容タンクへと導くことを特徴とする液体処理装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体処理装置であって、
それぞれが、前記流路構造体、前記供給管、前記排出管、前記第１圧力計および前記第２圧力計を備える複数の処理ユニットを備え、
前記複数の処理ユニットの複数の供給管が結合されて前記送液機構に接続され、前記複数の処理ユニットの複数の排出管が結合されて前記減圧機構に接続されることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体処理装置であって、
それぞれが、前記送液機構、前記流路構造体、前記供給管、前記排出管、前記第１圧力計および前記第２圧力計を備える複数の処理ユニットを備え、
前記複数の処理ユニットが直列に接続され、互いに隣接する２つの処理ユニットにおいて、下流側の処理ユニットの前記供給管に接続された前記送液機構が、上流側の処理ユニットの前記排出管に接続された前記減圧機構としての動作を行い、最下流の処理ユニットの前記排出管に前記減圧機構が別途接続されることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体が、直列または並列にて接続される複数の流路構造体であり、
前記複数の流路構造体の温度が個別に調整されることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１８】
導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体と、前記導入口に接続される供給管と、所定の液体を前記供給管を介して前記流路構造体へと供給する送液機構と、前記排出口に接続される排出管と、前記排出管に接続される減圧機構と、前記供給管における流体の第１圧力を取得する第１圧力計と、前記排出口における流体の第２圧力を取得する第２圧力計とを備える液体処理装置において、前記流路構造体の内部へと液体を供給する液体供給方法であって、
前記流路構造体の内部へと液体を送出する工程と、
前記液体を送出する工程にほぼ並行して前記送液機構および／または前記減圧機構を駆動制御することにより前記第１圧力と前記第２圧力との差を制御する工程と、
を備えることを特徴とする液体供給方法。
【請求項１】
流路構造体に所定の液体を流して前記液体に処理を行う液体処理装置であって、
導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体と、
前記導入口に接続される供給管と、
所定の液体を前記供給管を介して前記流路構造体へと供給する送液機構と、
前記排出口に接続される排出管と、
前記排出管に接続される減圧機構と、
前記供給管における流体の第１圧力を取得する第１圧力計と、
前記排出口における流体の第２圧力を取得する第２圧力計と、
前記流路構造体の内部へと液体を供給する際に、前記送液機構および／または前記減圧機構を駆動制御することにより前記第１圧力と前記第２圧力との差を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体処理装置であって、
前記制御部が、前記流路構造体の内部への液体の導入時において、前記第１圧力と前記第２圧力との差を前記液体の内部にて気泡が発生する圧力差以下に維持することを特徴とする液体処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体処理装置であって、
前記制御部が、前記流路構造体の内部への液体の導入直前から導入が完了するまで、前記第１圧力と前記第２圧力との差を前記液体の内部にて気泡が発生する圧力差以下に維持することを特徴とする液体処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記供給管にバルブが設けられており、
前記第１圧力計が、液体が前記バルブを通過する前の前記バルブが閉じられた閉塞状態において、前記バルブの前記送液機構側のガスの圧力を前記第１圧力として取得し、
前記制御部が、予め前記供給管の前記第１圧力計と前記送液機構との間の位置まで液体を導入しておき、前記閉塞状態にて前記減圧機構を駆動することにより、前記第２圧力を前記第１圧力よりも低くし、その後、前記バルブを開いて前記バルブの前記送液機構側を減圧するとともに前記送液機構を能動化することを特徴とする液体処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体処理装置であって、
前記閉塞状態から前記バルブが開放される直前の前記第１圧力と前記第２圧力との差が、０．９気圧以下であることを特徴とする液体処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液体処理装置であって、
前記バルブの開放開始後２秒以内に前記供給管内における前記液体の先端部の界面近傍の減圧が完了することを特徴とする液体処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記第１圧力計の前記送液機構側において液体を脱気する脱気モジュールをさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記送液機構により前記流路構造体に供給される前の液体を貯溜する液体供給タンクと、
前記流路構造体の内部への液体の導入時に、前記流路構造体の内部へと流入する液体の温度を前記液体供給タンク内における前記液体の温度よりも低くする液体温調部と、
をさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体の内部へと流入する液体の流量を調整する流量調整部をさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体の内部へと液体を供給する際に前記流路構造体に振動を付与する振動付与部をさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体の温度を調整する構造体温調部をさらに備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体に光を照射する光照射部をさらに備え、
前記流路構造体の少なくとも一部において、前記光照射部からの光が内部の前記微細流路まで導かれることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記減圧機構が、気体および液体のいずれに対しても吸引可能なポンプであることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体から前記排出管への液体の流出を検出する液体検出部と、
前記排出管から排出される液体を貯留する液体収容タンクと、
をさらに備え、
前記排出管が、
前記液体検出部による検出位置よりも前記液体収容タンク側にて分岐して前記減圧機構に接続される分岐路と、
前記排出口から前記減圧機構に至る経路と前記排出口から前記液体収容タンクに至る経路とを切り替える切替弁と、
を有し、
前記制御部が、前記液体検出部により液体の流出が検出された直後に前記切替弁を制御して前記液体を前記液体収容タンクへと導くことを特徴とする液体処理装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体処理装置であって、
それぞれが、前記流路構造体、前記供給管、前記排出管、前記第１圧力計および前記第２圧力計を備える複数の処理ユニットを備え、
前記複数の処理ユニットの複数の供給管が結合されて前記送液機構に接続され、前記複数の処理ユニットの複数の排出管が結合されて前記減圧機構に接続されることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体処理装置であって、
それぞれが、前記送液機構、前記流路構造体、前記供給管、前記排出管、前記第１圧力計および前記第２圧力計を備える複数の処理ユニットを備え、
前記複数の処理ユニットが直列に接続され、互いに隣接する２つの処理ユニットにおいて、下流側の処理ユニットの前記供給管に接続された前記送液機構が、上流側の処理ユニットの前記排出管に接続された前記減圧機構としての動作を行い、最下流の処理ユニットの前記排出管に前記減圧機構が別途接続されることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれかに記載の液体処理装置であって、
前記流路構造体が、直列または並列にて接続される複数の流路構造体であり、
前記複数の流路構造体の温度が個別に調整されることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１８】
導入口から排出口に至る微細流路が内部に形成された流路構造体と、前記導入口に接続される供給管と、所定の液体を前記供給管を介して前記流路構造体へと供給する送液機構と、前記排出口に接続される排出管と、前記排出管に接続される減圧機構と、前記供給管における流体の第１圧力を取得する第１圧力計と、前記排出口における流体の第２圧力を取得する第２圧力計とを備える液体処理装置において、前記流路構造体の内部へと液体を供給する液体供給方法であって、
前記流路構造体の内部へと液体を送出する工程と、
前記液体を送出する工程にほぼ並行して前記送液機構および／または前記減圧機構を駆動制御することにより前記第１圧力と前記第２圧力との差を制御する工程と、
を備えることを特徴とする液体供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７．Ａ】
【図７．Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７．Ａ】
【図７．Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−３８０５８（Ｐ２００７−３８０５８Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２２５１９（Ｐ２００５−２２２５１９）
【出願日】平成１７年８月１日（２００５．８．１）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１日（２００５．８．１）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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