JP4992201B2 - マイクロ流体制御方法、マイクロ流体素子およびその製造方法 - Google Patents

マイクロ流体制御方法、マイクロ流体素子およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、複数の流体を制御するマイクロ流体制御方法、およびそのマイクロ流体制御方法を用いたマイクロ流体素子およびその製造方法に関する。
マイクロ流路を形成して、2種類以上の流体(液体および気体)を接触させて流し、その界面で各種化学反応(合成、洗浄など)を行う試みが広く行われている。このような従来のマイクロ流体素子として、同心円状流路を用いたマイクロミキサーが知られていいる(例えば、特許文献1参照。)
このマイクロミキサーは、一方の流体Aをもう一方の流体Bが同心円状に取り囲むように流路を形成したものであり、流体Aと流体Bとは層流となって流れるので、中央を流れる流体Aは流路壁に接触することがなく、流体Aが微粒子を含む場合には壁面での閉塞がなくなり都合が良い。
また、マイクロ流路では、2つの液体は層流を形成するため、反応を活発に行わせるためには積極的に攪拌するための工夫が必要となる。このような攪拌構造を有する従来のミキサー装置として、ジグザグ状のバーを2層以上有し、金属鋳造法により製作されたセグメントを用いて2つの液体を混合するものが知られている(例えば、特許文献2参照。)
一方、従来、比重差や浮力差を利用して分級を行う分級装置が知られている(例えば、特許文献3参照。)。
この分級装置は、微粒子を環状導入スリットから円盤状の上下のディスク間の分級領域に導入し、外周から分級領域の中心に向かって空気を流入すると、特定流径の微粒子だけが下部のディスクに設けた環状スリットに達し、分級されて引出ダクトからその分級された微粒子を取り出すものである。
特開2003−210959号公報 特開2000−037618号公報([0032]、図7) 特開2002−276661号公報([0004]、図4)
従来の同心円状流路を用いたマイクロミキサーによると、2つの流体が軸方向に層流で流れる構成では、一定の反応を得るには長い流路が必要となり、大型化するという欠点がある。また、従来のミキサー装置によると、液体を混合するための構造物の形状が複雑であり、作製が難しい。従来の分級装置では、重力や浮力を利用するもので、長い流路が必要となり、また、比重差や浮力差を利用するため分級の精度があまり良くない。
従って、本発明の目的は、小型化が図れ、高精度な分級が可能なマイクロ流体制御方法およびマイクロ流体素子を提供することにある。
また、本発明の目的は、製造が容易なマイクロ流体素子の製造方法を提供することにある。
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、互いに接触して同心円状に軸方向に流れる内側流体と外側流体の一方を螺旋状に流すマイクロ流体制御方法であって、螺旋状に流れる前記内側流体または前記外側流体は、複数の整流板を円周方向に所定の角度ずつ変位させた整流部に流体を流すことにより得られることを特徴とするマイクロ流体制御方法を提供する。
上記流体制御方法によれば、内側流体と外側流体間に流体が流れる方向の違いや流速差等が生じて様々な処理を行うことが可能となる。内側流体と外側流体の流速は、目的とする処理に応じて設定される。「流体」には、液体や気体、粒子を含む液体や気体が含まれる。
また、流体を螺旋状にするための特別な駆動源が必要ないため、構成の簡素化を図ることができる。
前記内側流体と前記外側流体の接触は、前記内側流体と前記外側流体との間で所定の処理を行わせてもよい。「所定の処理」には、混合、反応、合成、希釈、洗浄、濃縮等が含まれる。
前記内側流体と前記外側流体の接触は、前記内側流体および前記外側流体のうち一方の流体に含まれる粒子を前記粒子が含まれていない他方の流体に移動させてもよい。これにより、粒子を分級することができる。粒子を含まない流体を粒子を含む流体よりも流速を速くして流路に導入してもよい。これにより、粒子の移動が加速される。
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、同心円状に形成され、内側流体が流れる内側流路、および外側流体が流れる外側流路と、前記内側流路および前記外側流路に連通し、前記内側流体と前記外側流体が接触して流れる共通流路と、前記内側流路または前記外側流路に設けられ、前記内側流体または前記外側流体に円周方向に沿う流速を付与する整流部とを備え、前記整流部は、円周方向に所定の角度ずつ変位させた複数の整流板を備えたことを特徴とするマイクロ流体素子を提供する。
上記マイクロ流体素子によれば、内側流体または外側流体に円周方向に沿う流速を付与すると、円周方向に沿う流速が付与された内側流体または外側流体が螺旋状に流れ、内側流体と外側流体とが共通流路で互いに接触する。共通流路を流れる内側流体と外側流体間に流体が流れる方向の違いや流速差等が生じて様々な処理を行うことが可能となる。
また、この構成により、流体が各整流板の表面に沿って移動し、円周方向に沿う流速が与えられる。
前記内側流路および前記外側流路は、複数の前記内側流路および前記外側流路が所定の間隔を有して直列に配設されたものであり、前記共通流路は、前記複数の内側流路および外側流路のそれぞれに連通された複数の共通流路であり、前記整流部は、前記複数の内側流路および外側流路の前記内側流路または前記外側流路にそれぞれ設けられた構成としてもよい。この構成によれば、螺旋状に流れる流体の速度低下を防ぐことが可能となる。
前記内側流路および前記外側流路は、複数の前記内側流路および前記外側流路が並列に配設されたものであり、前記共通流路は、前記複数の内側流路および外側流路に共通して連通され、前記整流部は、前記複数の内側流路および外側流路の前記内側流路または前記外側流路にそれぞれ設けられた構成としてもよい。この構成によれば、例えば、2種類以上の流体を混合させることができる。
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、第1の基板上に目的とするマイクロ流体素子の各断面形状に対応した複数の薄膜パターンを形成し、前記複数の薄膜パターンが形成された前記第1の基板と第2の基板との接合、離間を繰り返すことにより前記第1の基板上の前記複数の薄膜パターンを前記第2の基板上に転写して上記マイクロ流体素子を製造することを特徴とするマイクロ流体素子の製造方法を提供する。
上記マイクロ流体素子の製造方法によれば、薄膜パターンを積層することにより、複雑な形状のマイクロ流体素子でも容易に製造することが可能となる。
前記第1の基板上への前記複数の薄膜パターンの形成は、電鋳法を用いて行ってもよい。電鋳法を用いる場合は、第1の基板として、金属製基板、あるいは非金属製基板上に金属膜を着膜したものを用いる。
前記第1の基板上への前記複数の薄膜パターンの形成は、半導体プロセスを用いて行ってもよい。半導体プロセスを用いる場合は、第1の基板として、例えば、Siウェハ、ガラス基板、石英基板等を用いる。
前記第1の基板と前記第2の基板との接合は、常温接合によるのが好ましい。「常温接合」とは、室温で原子同士を直接接合することをいう。常温接合によれば、常温接合される薄膜の形状や厚みの変化が少なく、高精度な機械デバイスが得られる。薄膜を接合する前に、その表面に中性原子ビーム、イオンビーム等を照射して表面を清浄化するのが好ましい。清浄化により表面が活性化して強固な接合が得られる。
本発明のマイクロ流体制御方法およびマイクロ流体素子によれば、小型化が図れ、高精度な分級が可能となる。
本発明のマイクロ流体素子の製造方法によれば、マイクロ流体素子を容易に製造することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロ流体素子を示し、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。このマイクロ流体素子1は、貫通穴20を有する略ボックス状の素子本体2と、素子本体2の貫通穴20に同心円状に配置された内側管3とを備える。
内側管3は、管内に内側流体Lが流れる内側流路Rが形成されており、管内の後端側に内側流体Lに円周方向に沿う流速を付与して螺旋流に整形する整形部4を配置し、取付部材5により素子本体2の貫通穴20に取り付けられている。
整形部4は、十字形状を有する複数の整流板40からなり、各整流板40は、図1(a)に示すように、内側流体Lの進行方向に進むに従って内側管3の内壁への接続位置が少しずつ回転方向にずれて内側管3の内壁に接続されている。
素子本体2の貫通穴20は、内側管3との間に外側流体Lを導入する外側導入口21を形成する大径部20aと、内径が大径部20aよりも小さく、内側管3よりも大きい小径部20bとからなる。また、外側導入口21から小径部20bと内側管3との間に延びるように外側流路Rが形成され、その後段に内側流体Lと外側流体Lとが接触する共通流路Rが形成され、小径部20bの後端が第1および流体L,Lの排出口22となっている。
(第1の実施の形態の製造方法)
次に、第1の実施の形態に係るマイクロ流体素子1の製造方法を図2および図3を参照して説明する。図2は、ドナー基板を示し、図3(a)〜(f)は、積層工程を示す。
(1)ドナー基板の作製
ここでは、ドナー基板を電鋳法を用いて作製する。まず、所定の表面粗さを有するステンレス等からなる金属基板101を準備し、金属基板101の上に厚膜フォトレジストを塗布し、作製するマイクロ流体素子1の各断面形状に対応したフォトマスクにより露光し、フォトレジストを現像して、各断面形状のポジネガ反転したレジストパターンを形成する。次に、このレジストパターンを有する金属基板101をめっき浴に浸漬し、フォトレジストに覆われていない金属基板101の表面にニッケルめっきを成長させる。
次に、レジストパターンを除去することにより、図2に示すように、金属基板101上にマイクロ流体素子1の各断面形状に対応した薄膜パターン10A,10A,・・・、10B,10B,・・・、10C,10C,10C,10C,・・・、10D,10D,・・・(以下、これらを薄膜パターン10ともいう。)を形成する。金属基板101上に薄膜パターン10が形成されたものを、以下ドナー基板100Aという。
薄膜パターン10A,10A,・・・は、内側管3が素子本体2から突出している部分に対応するものであり、薄膜パターン10B,10B,・・・は、大径部20aが位置する部分に対応するものであり、薄膜パターン10C,10C,10C,10C,・・・は、整形部4が位置する部分に対応するものであり、薄膜パターン10D,10D,・・・は、共通流路Rが位置する部分に対応するものである。
(2)薄膜パターンの積層
次に、図3(a)に示すように、上記ドナー基板100Aを真空槽内の図示しない下部ステージ上に配置し、ターゲット基板110を真空層内の図示しない上部ステージ上に配置する。続いて、真空槽内を排気して高真空状態あるいは超高真空状態にする。次に、下部ステージを上部ステージに対して相対的に移動させてターゲット基板110の直下にドナー基板100Aの1層目の薄膜パターン10を位置させる。次に、ターゲット基板110の表面、および第1層目の薄膜パターン10の表面にアルゴン原子ビームを照射して清浄化する。
次に、図3(b)に示すように、上部ステージを下降させ、所定の荷重力(例えば、10kgf/cm2)でターゲット基板110とドナー基板100Aとを所定の時間(例えば、5分間)押圧し、ターゲット基板110と1層目の薄膜パターン10とを常温接合する。なお、薄膜パターン10の積層順序は、断面積が比較的多い順に積層するのが好ましい。本実施の形態では、薄膜パターン10D、10C、10B、10Aの順に積層する。
次に、図3(c)に示すように、上部ステージを上昇させると、1層目の薄膜パターン10が金属基板101から剥離し、ターゲット基板110側に転写される。これは、薄膜パターン10とターゲット基板110との密着力が薄膜パターン10と金属基板101との密着力よりも大きいからである。
次に、図3(d)に示すように、下部ステージを移動させ、ターゲット基板110の直下にドナー基板100A上の2層目の薄膜パターン10を位置させる。次に、ターゲット基板110側に転写された薄膜パターン10の表面(金属基板101に接触していた面)、および2層目の薄膜パターン10の表面を前述したように清浄化する。
次に、図3(e)に示すように、上部ステージを下降させ、1層目と2層目の薄膜パターン10を接合させ、図3(f)に示すように、上部ステージを上昇させると、2層目の薄膜パターン10が金属基板101から剥離し、ターゲット基板110側に転写される。
他の薄膜パターン10も同様に、ドナー基板100Aとターゲット基板110との位置決め、接合、離間を繰り返すことにより、マイクロ流体素子1の各断面形状に対応した複数の薄膜パターン10がターゲット基板110上に転写される。ターゲット基板110上に転写された積層体を上部ステージから取り外し、ターゲット基板110を除去すると、図1に示したマイクロ流体素子1が得られる。
(微粒子の分級動作)
図4は、内側流体および外側流体の流れを示す図である。内側管3に微粒子6を含む内側流体Lを所定の流速で導入し、外側導入口21に外側流体Lを所定の流速で導入すると、内側流体Lは、整形部4によって螺旋流となって共通流路Rに進み、外側流体Lと接触する。内側流体Lが共通流路Rを進むうちに重量、大きさ等の所定の規格外の微粒子6は、遠心力あるいは流体L,Lの流れる方向の違い、流速差等により外側の外側流体L中に移動し、内側流体Lおよび外側流体Lは、排出口22から排出される。排出口22から排出された内側流体Lには、規格内の微粒子6のみが含まれる。このようにして微粒子6が分級される。なお、外側流体Lの流速を内側流体Lよりも速くしてもよい。これにより、規格外の微粒子6の内側流体Lから外側流体Lへの移動が加速される。
(第1の実施の形態の効果)
第1の実施の形態によれば、内側を流れる内側流体Lを螺旋流とし、この内側流体Lと同心円状に外側を流れる外側流体Lとを接触させるという、遠心力分離あるいは回転分離により微粒子を重さや径等に応じて分級することで、短い流路で高精度の分級を行うことができる。また、薄膜パターン10を積層するだけでマイクロ流体素子1が得られるので、マイクロ流体素子1を容易に製造することができる。
[第2の実施の形態]
図5は、本発明の第2の実施の形態に係るマイクロ流体素子を示し、(a)は正面図、(b)は(a)のB−B線断面図である。この第2の実施の形態は、整形部14を内側管3と素子本体2の小径部20bとの間に配置したものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。
整形部14は、内側管3から放射状に延びて素子本体2の小径部20bに接続された帯状の複数の整流板41からなり、各整流板41は、図5(a)に示すように、外側流体Lの進行方向に進むに従って小径部20bへの接続位置が少しづつ回転方向にずれて小径部20bに接続されている。
(第2の実施の形態の製造方法)
次に、第2の実施の形態に係るマイクロ流体素子1の製造方法を図6を参照して説明する。図6は、ドナー基板を示す。
(1)ドナー基板の作製
第1の実施の形態と同様に電鋳法を用いて、図6に示すように、金属基板101上にマイクロ流体素子1の断面形状に対応した薄膜パターン11A,11A,・・・、11B,11B,・・・、11C,11C,11C,11C,・・・、11D,11D,・・・(以下、これらを薄膜パターン11ともいう。)を形成する。このようにして薄膜パターン11が形成されたものを、以下ドナー基板100Bという。
薄膜パターン11A,11A,・・・は、内側管3が素子本体2から突出している部分に対応するものであり、薄膜パターン11B,11B,・・・は、大径部20aが位置する部分に対応するものであり、薄膜パターン11C,11C,11C,11C,・・・は、整形部14が位置する部分に対応するものであり、薄膜パターン11D,11D,・・・は、共通流路Rが位置する部分に対応するものである。
(2)薄膜パターンの積層
次に、上記ドナー基板100Bを真空槽内に配置し、第1の実施の形態で説明したように、ターゲット基板とドナー基板100Bとの位置決め、接合、離間を繰り返すことにより、図6に示す薄膜パターン11が金属基板101側から剥離し、ターゲット基板側に転写され、マイクロ流体素子1の各断面形状に対応した複数の薄膜パターン11がターゲット基板上に転写される。ターゲット基板上に転写された積層体を上部ステージから取り外し、ターゲット基板を除去すると、図5に示したマイクロ流体素子1が得られる。
(微粒子の分級動作)
図7は、内側流体および外側流体の流れを示す図である。内側管3に微粒子6を含む内側流体Lを所定の流速で導入し、外側導入口21に外側流体Lを所定の流速で導入すると、外側流体Lは、整形部14によって螺旋流となって共通流路Rに進み、内側流体Lと接触する。外側流体Lの螺旋状の動きに引きずられて内側流体Lも螺旋状に流れる。内側流体Lが共通流路Rを進むうちに大きさ、重量等の所定の規格外の微粒子6は、遠心力あるいは流体L,Lの流れる方向の違い、流速差等により外側の外側流体L中に移動し、内側流体Lおよび外側流体Lは、排出口22から排出される。排出口22から排出された内側流体Lには、規格内の微粒子6のみが含まれる。このようにして微粒子6が分級される。なお、外側流体Lの流速を内側流体Lよりも速くしてもよい。これにより、規格外の微粒子6の内側流体Lから外側流体Lへの移動が加速される。
(第2の実施の形態の効果)
第2の実施の形態によれば、外側を流れる外側流体Lを螺旋流とし、この外側流体Lと同心円状に内側を流れる内側流体Lとを接触させて微粒子を分級することで、短い流路で高精度の分級を行うことができる。また、薄膜パターン11を積層するだけでマイクロ流体素子1が得られるので、マイクロ流体素子1を容易に製造することができる。
[第3の実施の形態]
図8は、本発明の第3の実施の形態に係るマイクロ流体素子を示す断面図である。この第3の実施の形態は、第1の実施の形態において、整形部4を直列に複数箇所に設けたものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。
1段目の整流部4Aは、第1の実施の形態と同様の内側管3Aの内側に配置されており、2段目および3段目の整流部4B,4Cは、整流部4B,4Cの長さと同じ長さの内側管3B,3Cの内側にそれぞれ配置されている。内側管3B,3Cも内側管3Aと同様に取付部材5により素子本体2の小径部20bに取り付けられている。
この第3の実施の形態によれば、内側流体Lの螺旋流は内側管3A,3B,3Cあるいは整流部4A,4B,4C間の共通流路Rを進行する際に、内側管3の壁面との摩擦や外側流体Lとの接触により徐々に減衰するが、複数の整流部4A〜4Cを直列に配置することにより、内側流体Lの螺旋流を継続させることができる。
[第4の実施の形態]
図9は、本発明の第4の実施の形態に係るマイクロ流体素子を示す断面図である。この第4の実施の形態は、第1の実施の形態において、整形部4を並列に複数箇所に設けたものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。
複数の内側管3A〜3Dは、取付部材5によって素子本体2の小径部20bに取り付けられており、各内側管3A〜3Dの管内の後端側に整形部4A〜4Dを配置している。
素子本体2は、排出口22の直径を第1の実施の形態よりも小さくし、小径部20bに流入した内側流体L,外側流体Lを受け面20cに衝突させて乱流を起こして内側流体Lと外側流体Lとが混合され易くしている。
この第4の実施の形態において、各内側管3A〜3Dに同種の内側流体Lを所定の流速でそれぞれ導入し、外側導入口21に外側流体Lを所定の流速で導入すると、内側流体Lは、整形部4A〜4Dによって螺旋流となって共通流路Rに進み、外側流体Lと接触する。内側流体Lと外側流体Lは素子本体2の受け面20cに衝突し、乱流が起こり、内側流体Lと外側流体Lは混合されて排出口22から排出される。
この第4の実施の形態によれば、2種類の流体を混合することができる。また、2種類の流体が混合された流体を図9に示したのと同様のマイクロ流体素子に繰り返し導入することにより、3種類以上の流体を混合することも可能となる。なお、複数の内側流路と外側流路を並列に配置した構成を直列に複数配置してもよい。
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々な変形が可能である。また、発明の要旨を逸脱しない範囲内で各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。例えば、図8および図9に示す構成において、整流部を内側流路に設けずに外側流路に設けてもよい。
上記各実施の形態では、ドナー基板を電鋳法を用いて作製したが、半導体プロセスを用いて作製してもよい。例えば、Siウェハからなる基板を準備し、この基板上にポリイミドからなる離型層をスピンコーティング法により着膜し、この離型層の表面にマイクロ流体素子の構成材料となるAl薄膜をスパッタ法により着膜し、Al薄膜をフォトリソグラフィー法によりパターニングすることにより、ドナー基板を作製する。
内側流路と外側流路の両方に整流部を設けてもよい。この場合、螺旋方向は同一でも異なるものでもよい。螺旋方向を異ならせることにより、内側流体と外側流体間で円周方向の流速差が大きくなり、分級等の処理を加速させることが可能となる。
本発明の第1の実施の形態に係るマイクロ流体素子を示し、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。 第1の実施の形態に係るドナー基板を示を示す図である。 (a)〜(f)は、第1の実施の形態の製造工程図である。 第1の実施の形態における第1および外側流体の流れを示す図である。 本発明の第2の実施の形態に係るマイクロ流体素子を示し、(a)は正面図、(b)は(a)のB−B線断面図である。 第2の実施の形態に係るドナー基板を示を示す図である。 第2の実施の形態における内側流体および外側流体の流れを示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係るマイクロ流体素子の断面図である。 本発明の第4の実施の形態に係るマイクロ流体素子の断面図である。
符号の説明
1 マイクロ流体素子
2 素子本体
3,3A,3B,3C 内側管
4,4A,4B,4C 整流部
5 取付部材
6 微粒子
10,11 薄膜パターン
14 整形部
20 貫通穴
20a 大径部
20b 小径部
20c 受け面
21 外側導入口
22 排出口
40,41 整流板
100A,100B ドナー基板
101 金属基板
110 ターゲット基板
内側流体
外側流体
内側流路
外側流路
共通流路

Claims (9)

  1. 互いに接触して同心円状に軸方向に流れる内側流体と外側流体の一方を螺旋状に流すマイクロ流体制御方法であって、
    螺旋状に流れる前記内側流体または前記外側流体は、複数の整流板を円周方向に所定の角度ずつ変位させた整流部に流体を流すことにより得られることを特徴とするマイクロ流体制御方法。
  2. 前記内側流体と前記外側流体の接触は、前記内側流体および前記外側流体のうち一方の流体に含まれる粒子を前記粒子が含まれていない他方の流体に移動させることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ流体制御方法。
  3. 同心円状に形成され、内側流体が流れる内側流路、および外側流体が流れる外側流路と、
    前記内側流路および前記外側流路に連通し、前記内側流体と前記外側流体が接触して流れる共通流路と、
    前記内側流路または前記外側流路に設けられ、前記内側流体または前記外側流体に円周方向に沿う流速を付与する整流部とを備え
    前記整流部は、円周方向に所定の角度ずつ変位させた複数の整流板を備えたことを特徴とするマイクロ流体素子。
  4. 前記内側流路および前記外側流路は、複数の前記内側流路および前記外側流路が所定の間隔を有して直列に配設されたものであり、
    前記共通流路は、前記複数の内側流路および外側流路のそれぞれに連通された複数の共通流路であり、
    前記整流部は、前記複数の内側流路および外側流路の前記内側流路または前記外側流路にそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項に記載のマイクロ流体素子。
  5. 前記内側流路および前記外側流路は、複数の前記内側流路および前記外側流路が並列に配設されたものであり、
    前記共通流路は、前記複数の内側流路および外側流路に共通して連通され、
    前記整流部は、前記複数の内側流路および外側流路の前記内側流路または前記外側流路にそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項に記載のマイクロ流体素子。
  6. 第1の基板上に目的とするマイクロ流体素子の各断面形状に対応した複数の薄膜パターンを形成し、
    前記複数の薄膜パターンが形成された前記第1の基板と第2の基板との接合、離間を繰り返すことにより前記第1の基板上の前記複数の薄膜パターンを前記第2の基板上に転写して請求項乃至5のいずれか1項に記載のマイクロ流体素子を製造することを特徴とするマイクロ流体素子の製造方法。
  7. 前記第1の基板上への前記複数の薄膜パターンの形成は、電鋳法を用いて行うことを特徴とする請求項に記載のマイクロ流体素子の製造方法。
  8. 前記第1の基板上への前記複数の薄膜パターンの形成は、半導体プロセスを用いて行うことを特徴とする請求項に記載のマイクロ流体素子の製造方法。
  9. 前記第1の基板と前記第2の基板との接合は、常温接合によることを特徴とする請求項に記載のマイクロ流体素子の製造方法。
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4835047B2 (ja) * 2005-06-24 2011-12-14 富士ゼロックス株式会社 微粒子分散液の製造方法
JP4899681B2 (ja) 2006-07-18 2012-03-21 富士ゼロックス株式会社 マイクロ流路デバイス
JP5151204B2 (ja) 2007-03-27 2013-02-27 富士ゼロックス株式会社 マイクロ流路デバイス及びマイクロ流路デバイスの製造方法
JP5119848B2 (ja) 2007-10-12 2013-01-16 富士ゼロックス株式会社 マイクロリアクタ装置
JP5112835B2 (ja) * 2007-12-04 2013-01-09 株式会社ニフコ 燃料供給装置
EP2095872A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-02 Corning Incorporated Injector assemblies and microreactors incorporating the same
JP5150328B2 (ja) * 2008-03-26 2013-02-20 積水化学工業株式会社 マイクロ流体デバイス用液体供給カートリッジ
JP4798174B2 (ja) * 2008-05-21 2011-10-19 株式会社日立プラントテクノロジー 乳化装置
EP2350320A4 (en) 2008-11-12 2012-11-14 Caris Life Sciences Luxembourg Holdings METHODS AND SYSTEMS FOR USING EXOSOMES TO DETERMINE PHENOTYPES
JP2010115624A (ja) 2008-11-14 2010-05-27 Fuji Xerox Co Ltd マイクロ流路デバイス、分離装置、並びに、分離方法
JP5003702B2 (ja) 2009-03-16 2012-08-15 富士ゼロックス株式会社 マイクロ流体素子及びマイクロ流体制御方法
CA2791905A1 (en) 2010-03-01 2011-09-09 Caris Life Sciences Luxembourg Holdings, S.A.R.L. Biomarkers for theranostics
JP2013526852A (ja) 2010-04-06 2013-06-27 カリス ライフ サイエンシズ ルクセンブルク ホールディングス 疾患に対する循環バイオマーカー
US10942184B2 (en) 2012-10-23 2021-03-09 Caris Science, Inc. Aptamers and uses thereof
BR112015009138A2 (pt) 2012-10-23 2020-10-20 Caris Life Sciences Switzerland Holdings, S.A.R.L. métodos para caracterizar um câncer
AU2013361323B2 (en) 2012-12-19 2018-09-06 Caris Science, Inc. Compositions and methods for aptamer screening
JP2016533752A (ja) 2013-08-28 2016-11-04 カリス ライフ サイエンシズ スウィッツァーランド ホー オリゴヌクレオチドプローブおよびその使用
JP6646298B2 (ja) * 2014-12-16 2020-02-14 国立大学法人 東京大学 ロープ状構造体の製造方法
AU2016229076B2 (en) 2015-03-09 2022-01-20 Caris Science, Inc. Oligonucleotide probes and uses thereof
AU2016287499B2 (en) 2015-06-29 2022-08-04 Caris Science, Inc. Therapeutic oligonucleotides
US10941176B2 (en) 2015-07-28 2021-03-09 Caris Science, Inc. Therapeutic oligonucleotides
DE102015113432A1 (de) * 2015-08-14 2017-02-16 Karlsruher Institut für Technologie Strömungsleitelemente in einem Kanal
US9572555B1 (en) * 2015-09-24 2017-02-21 Ethicon, Inc. Spray or drip tips having multiple outlet channels
WO2017161357A1 (en) 2016-03-18 2017-09-21 Caris Science, Inc. Oligonucleotide probes and uses thereof
CA3025486A1 (en) 2016-05-25 2017-11-30 Caris Science, Inc. Oligonucleotide probes and uses thereof
KR20210111254A (ko) 2018-11-30 2021-09-10 캐리스 엠피아이, 아이엔씨. 차세대 분자 프로파일링
CN109621486B (zh) * 2018-12-29 2020-01-10 四川大学 一种在微通道内构建稳定环状流的方法
CN109692500B (zh) * 2018-12-29 2020-03-27 四川大学 一种提高微通道内稳定环状流传质速率的方法
CN109621487B (zh) * 2018-12-29 2020-05-12 四川大学 一种形成稳定环状流的三通组合式微通道装置
WO2021112918A1 (en) 2019-12-02 2021-06-10 Caris Mpi, Inc. Pan-cancer platinum response predictor
CN116920753B (zh) * 2023-09-13 2023-12-15 国科大杭州高等研究院 一种纳米材料自组装合成微反应器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1036758A (en) * 1911-02-21 1912-08-27 Frank D F Walters Oil-burner.
US2784948A (en) * 1951-05-18 1957-03-12 Crown Cork & Seal Co Liquid mixing device
US4050676A (en) * 1974-04-19 1977-09-27 Yasushi Morishima Mixing device and element therefor
US4065277A (en) * 1976-08-13 1977-12-27 American Air Filter Company, Inc. Inlet for cyclone-type particulate matter gas separator device
FR2377836A1 (fr) * 1977-01-25 1978-08-18 Rhone Poulenc Ind Procede et dispositif pour la mise en contact de produits sous forme de plusieurs phases et separation des produits du melange et application
US4109318A (en) * 1977-04-15 1978-08-22 General Signal Corporation Fluid injection and sampling device for an in-line blender
US4265741A (en) * 1980-05-15 1981-05-05 Im Chang J Apparatus and method for separating diverse particles of a slurry
US4407327A (en) * 1981-04-24 1983-10-04 Dresser Industries, Inc. Flow control valve
JPH08110096A (ja) * 1994-10-11 1996-04-30 Yunisun:Kk 蒸気と水の混合器
US5881756A (en) * 1995-12-22 1999-03-16 Institute Of Gas Technology Process and apparatus for homogeneous mixing of gaseous fluids
DE19827851A1 (de) * 1998-06-23 1999-12-30 Bayer Ag Statische Mischvorrichtung
JP4280809B2 (ja) 2000-03-29 2009-06-17 パナソニック株式会社 超微粒子分級装置
JP3727595B2 (ja) 2002-01-18 2005-12-14 富士写真フイルム株式会社 マイクロミキサー

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