CN101291729A - 微型芯片装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微型芯片装置，其具有：微型芯片，其形成液体流过的液体流路(98)；气体流路(65、67)，其设置为沿着该液体流路；以及多个间隙部(71、73)，其形成于前述液体流路与前述气体流路之间，一个开口面向前述液体流路，另一个开口面向前述气体流路，使该间隙部的间隙成为气体可以通过而前述液体无法通过的间隙，在前述间隙部处形成气液界面。

Description

微型芯片装置
技术领域
本发明涉及一种微型芯片装置，其具有形成液体流过的液体流路和气体流过的气体流路的微型芯片。
本发明要求2005年10月24日在日本申请的特愿2005-308754号及2006年6月14日在日本申请的特愿2006-164823号的优先权，在这里引用其内容。
背景技术
与使用烧杯或试管的化学反应相比，由于反应速度快、目标生成物的收效高、以及可以减少药液量的优点，作为结果可以提高分析精度的微型芯片得到关注。
在使用微型芯片进行液体的化学反应或电解的情况下，因为容易由于气泡引起流路堵塞，所以必须高效地将液体与气体分离。
作为进行气液分离的微型芯片装置，提出具有图22-图24所示的构造的装置。
图22是微型芯片装置的斜视图，图23是去除图22的罩的微型芯片的俯视图，图24是图23的剖断线A-A处的剖视图。
如图22所示，微型芯片装置1由微型芯片3和叠层配置在微型芯片3上方的罩5构成。
如图23所示，在微型芯片3的叠层有罩5的表面上，并列设置液体流过的液体流路9、和气体流过的气体流路11，该气体流路11比该液体流路9浅。
液体流路9的两端部、气体流路11的两端部，分别位于微型芯片3的四角。在罩5上形成：第1液体口13，其与液体流路9的一个端部连接；第2液体口15，其与液体流路9的另一个端部连接；第1气体口17，其与气体流路11的一个端部连接；以及第2气体口19，其与气体流路11的另一个端部连接。并且，液体流路9的中央部与气体流路11的中央部紧贴，形成接触部7。
如图24所示，在接触部7的剖面形状中，在液体流路9的中央部与气体流路11的中央部的交界上形成凸条10，气体流路11的底面形成疏液部12，其形成由疏液性材质构成的层。
在上述结构的微型芯片装置中，如果从第1液体口13输送液体21，则液体21流经液体流路9，从第2液体口15排出。此时，如果适当地设定输送液体21的压力，则如图24所示，液体21由于其表面张力而不会越过凸条11，形成稳定的气液界面K。
因此，液体21内的气体经由气液界面K分离，分离后的气体经由气体流路11，从第1气体口17、第2气体口19排出。
另外，如果分别从第1液体口13导入液体，从第1气体口17导入气体，则利用由其流动而产生的负压，可以经由气液界面K平滑地吸收气体(例如，参照专利文献1)。
此外，当前已知将由沸点不同的多种成分构成的混合液体加热气化，使以低沸点成分为主体的蒸汽凝结，分离混合液体成分的多种蒸馏方法。(例如，参照专利文献2)
专利文献1：特开2005-169386公报(第11页-第12页，图1)
专利文献2：特开2002-102601号公报
发明内容
但是，在图22-图24所示的结构中，因为气液界面K的高度是凸条10与罩5之间的距离，所以高度较低，气液界面K的面积较小。因此，存在气液分离效率及气体吸收率较差的问题。
另外，当前在μTAS、生物MEMS、大型反应器等的微型芯片中，并不知道关于可以进行专利文献2所述的蒸馏的微型芯片装置。
本发明是鉴于上述问题点提出的，本课题在于提供一种气液分离效率、气体吸收效率良好的微型芯片装置。
另外，本发明提供一种具有下述芯片的微型芯片装置，其可以稳定地形成气液界面，进行混合液体的加热和冷却，并可以对由沸点不同的多种成分构成的混合液体进行蒸馏分离。
本发明的微型芯片装置的特征在于，具有：微型芯片，其形成液体流过的液体流路；气体流路，其设置为沿着前述液体流路；以及多个间隙部，其形成于前述液体流路与前述气体流路之间，一个开口面向前述液体流路，另一个开口面向前述气体流路，使前述间隙部的间隙成为气体可以通过而前述液体无法通过的间隙，在前述间隙部处形成气液界面。
在本发明的微型芯片装置上，还具有加热机构，其可以将由沸点不同的多种液体构成的混合液体中的低沸点成分加热到大于或等于沸点。
发明的效果
根据本发明，利用上述结构，可以得到较宽面积的气液界面。由此，气液分离效率、气体吸收效率良好。
此外，根据本发明的实施方式，因为可以更多地蒸发混合液体中的低沸点成分，所以，具有可以从混合液体中分离更多的低沸点成分的效果。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的微型芯片装置的斜视图。
图2是表示图1所示的微型芯片装置的去除罩后的微型芯片的俯视图。
图3是表示图2的B部分的放大剖视图。
图4是表示图2的剖断线C-C处的剖面的剖视图。
图5是表示本发明的第2实施方式的斜视图。
图6是表示图5所示的第2实施方式的俯视图。
图7是表示图5所示的第2实施方式的作用的图。
图8是表示本发明的第3实施方式的斜视图。
图9是表示本发明的第4实施方式的微型芯片装置的斜视图。
图10是表示图9的剖断线D-D处的剖面的剖视图。
图11是表示本发明的第5实施方式的微型芯片装置的斜视图。
图12是表示图11所示的第5实施方式中的微型芯片的俯视图。
图13是表示图11所示的第5实施方式中的微型芯片的一部分的俯视图。
图14是表示本发明的第6实施方式的微型芯片的俯视图。
图15是表示本发明的第7实施方式的微型芯片装置的剖视图。
图16是表示本发明的第8实施方式的微型芯片装置的剖视图。
图17是表示本发明的第9实施方式的微型芯片装置的剖视图。
图18是表示本发明的第10实施方式的微型芯片装置的剖视图。
图19是表示图18所示的第10实施方式的微型芯片装置的作用的示意图。
图20是表示本发明的第11实施方式的微型芯片装置的剖视图。
图21是表示图20所示的第11实施方式的微型芯片装置的作用的示意图。
图22是表示现有的微型芯片装置的斜视图。
图23是表示图22所示的微型芯片装置的去除罩后的微型芯片的俯视图。
图24是表示图23中的剖断线A-A处的剖面的剖视图。
具体实施方式
(第1实施方式)
使用图1-图4说明本发明的第1实施方式。图1是微型芯片装置的斜视图，图2是去除图1的罩后的微型芯片的俯视图，图3是图2的B部分的放大剖视图，图4是图2的剖断线C-C处的剖视图。
如图1所示，微型芯片装置51由微型芯片53和叠层配置在微型芯片53上方的罩55构成。在本实施例中，微型芯片53、罩55是使用微加工技术在硅基板或玻璃基板上制成的。
如图2所示，在微型芯片53的叠层有罩55的表面上，形成流路用凹部57。在该流路用凹部57的底部，沿着流路用凹部57大致平行地形成多个第1凸部59和多个第2凸部61。由此，在流路用凹部57上形成由这些第1凸部59、第2凸部61分隔开的3个流路。这3个流路中，由第1凸部59和第2凸部61所夹的流路成为液体流过的液体流路63。液体流路63的第1凸部59侧的流路成为第1气体流过的第1气体流路65，液体流路63的第2凸部61侧的流路成为第2气体流过的第2气体流路67。在本实施例中，第1凸部59、第2凸部61为板状的凸部，其配置在与液体流路63的液体流动方向相交叉的方向上。
在多个第1凸部59中，在相邻的第1凸部59之间的空间内，形成多个第1间隙部71，其一个开口面向液体流路63，另一个开口面向第1气体流路65。同样地，在多个第2凸部61中，在相邻的第2凸部61之间的空间内形成多个第2间隙部73，其一个开口面向液体流路63，另一个开口面向第2气体流路67。
如图3、图4所示，在第1间隙部71的内壁面、在本实施例中为第1凸部59的与液体流路63的液体流动方向相交叉的面59a上，从液体流路63侧开始形成电极部81、疏液部83。另外，虽然在图中未图示，但与第1间隙部71同样地，在第2间隙部73的内壁面、在本实施例中为第2凸部61的与液体流路63的液体流动的方向相交叉的表面上，从液体流路63侧开始形成电极部、疏液部。
回到图1，第1气体流路65、第2气体流路67的各端部之间以相互远离的方式弯折，分别位于微型芯片53的四角。在罩55上形成：第1气体口91，其与第2气体流路65的一个端部连接；第2气体口93，其与第1气体流路65的另一个端部连接；第3气体口95，其与第2气体流路67的一个端部连接；以及第4气体口97，其与第2气体流路67的另一个端部连接。
另外，在罩55上形成：第1液体口99，其与液体流路63的一个端部连接，以及第2液体口100，其与液体流路63的另一个端部连接。
说明上述结构的微型芯片装置的动作。如果从第1液体口99送入液体98，则液体98流经液体流路63，从第2液体口100排出。
通过使流经图2所示的液体流路63的液体压力、与流经气体流路的气体压力之差，小于或等于由杨-拉普拉斯公式求得的杨-拉普拉斯压力，从而第1间隙部71的间隙成为液体98无法通过而气体可以通过的间隙。杨-拉普拉斯压力可由下述杨-拉普拉斯公式求得。
ΔP＝2γcosθ/w...(1)
(其中，ΔP表示杨-拉普拉斯压力，γ表示液体98的表面张力，θ表示液体98在气体流路表面的接触角，w表示间隙部的宽度(参照图3))。
并且，液体98在第1间隙部71的疏液部83处形成气液界面K。同样地，第2间隙部73的间隙也成为液体98无法通过而气体可以通过的间隙。并且，液体98在第2间隙部73的疏液部处形成气液界面K。
向第1凸部59的电极部81和第2凸部61的电极部施加电压。由此，进行液体98的电解，在第1间隙部71处产生第1气体的气泡，在第2间隙部73处产生第2气体的气泡。经由第1间隙部71的气液界面，第1气体向第1气体流路65分离，经由第2间隙部73的气液界面K，第2气体向第2气体流路67分离。第1气体流经第1气体流路65，从第1气体口91、第2气体口93排出。第2气体流经第2气体流路67，从第3气体口95、第2气体口97排出。
根据上述结构，可以得到以下的效果。
(1)通过使多个第1间隙部71、第2间隙部73的间隙成为气体可以通过而液体无法通过的间隙，可以得到较宽面积的气液界面K。由此，气液分离效率、气体吸收效率较高。
(2)杨-拉普拉斯压力根据液体98的表面张力γ、液体98相对于表面(在本实施例中为疏液部83)的接触角、第1间隙部71、第2间隙部73的尺寸(凸部间的间隙的距离w(参照图3))求得。因此，通过将在第1间隙部71、第2间隙部73中形成的疏液部83的疏液性的程度、第1间隙部71、第2间隙部73的尺寸设定为最佳，可以得到较宽面积的气液界面K。
(3)通过形成疏液部83，可以提高流经液体流路63的液体压力，增加来自气液界面K的气液分离量。
(4)通过增加第1凸部59、第2凸部61的在与液体流路的方向相交叉的方向上延伸的长度d(参照图3)，可以增大电极部81的大小，增加电解处理量。
(第2实施方式)
下面，对本发明的第2实施方式进行说明。
如图5所示，在本发明的第2实施方式中，在第1实施方式的基础上，为了将液体流路63分为2条而设置多个第3凸部。通过适当设定第3凸部68的间距，可以防止在第1间隙部71处产生的第1气体的气泡向第2间隙部73移动，以及防止在第2间隙部73处产生的第2气泡向第1间隙部71移动。在图5所示的例子中，第3凸部68为圆柱状，但它们也可以采用板状(棱柱状)。
参照图6详细地说明本发明的第2实施例。在图6所示的例子中，表示使第3凸部68为棱柱状的例子。
在Si基板上，形成作为感应耦合高频等离子体反应离子蚀刻(ICP-RIE)的掩模的热氧化膜或抗蚀图形，利用ICP-RIE形成液体流路宽度w2(单侧)为100μm、气体流路宽度w1(单侧)为400μm、深度为50μm、流路长度为30mm的液体流路63及气体流路65及67。位于液体流路63的中心和气液分离部的凸部(支柱)59、61及68的宽度w4×w4为10μm×10μm。在液体流路63中，以使电解用的Cr/Au的薄膜电极81的宽度w3为30μm的方式成膜并形成图形。电极81的长度为10mm～30mm。
在利用上述微型反应器进行水的电解时，作为液体，使用1wt％的硫酸水溶液。为了稳定地生成气液界面，使用液压泵使上述水溶液以0.001～0.01ml/分钟流动，向气体流路65及67施加0.05～0.1kgf/cm2的压力。在上述条件下，如果施加2.8～3.0V电压，则流过0.2mA的电流，如图7所示，可以确认在电极81上有气泡50的产生，确认水的电解。
通过水的电解而在水中产生的气泡50，通过气液界面迅速地向气体流路67侧移动，可以确认气液分离。
(第3实施方式)
图8表示本发明的第3实施方式。在本实施方式中，第1凸部59、第2凸部61的形状均为圆柱状。对于其它结构，因为与第2实施方式相同，所以说明省略。
在从第1至第3实施方式中，可以在未向电极部81和第2凸部61的电极部施加电压的状态下，分别从第1液体口99导入液体，从第1气体口91及第3气体口95导入气体。该情况下，可以利用由导入的液体及气体的流动产生的负压，使导入的液体经由气液界面K高效地吸收导入的气体。
(第4实施方式)
使用图9及图10说明本发明的第4实施方式。图9是微型芯片装置的斜视图，图10是图9的剖断线D-D处的剖视图。
如图9及图10所示，微型芯片装置101由以下部分构成：2块微型芯片103、103’，其为叠层的相同构造；以及2个相同构造的罩105、105’，其以隔着这些芯片103、103’的方式叠层配置。
如图10所示，微型芯片103、罩105和微型芯片103’、罩105’，为相对于微型芯片103和微型芯片103’的分界面成为面对称的形状。因此，以下，进行微型芯片103、罩105的说明，对微型芯片103’、罩105’的与微型芯片103、罩105相同的部位，标注对微型芯片103、罩105标注的标号上加(’)后的标号，重复的说明省略。
在微型芯片103的与微型芯片103’正对的表面上形成液体流路111。
在微型芯片103的液体流路111上，以沿着液体流路111的方式设置多个通孔115。该通孔115的一个开口设置于液体流路111的底部，另一个开口设置在微型芯片103的形成有液体流路111的表面相反一侧的表面上。
在罩105的与微型芯片103正对的表面上，以沿着液体流路111并覆盖通孔115的另一个开口的方式，形成第1气体流路113。
因此，通孔115形成在液体流路111和第1气体流路113之间，成为一个开口面向液体流路111，另一个开口面向第1气体流路113的第1间隙部。
另一方面，在微型芯片103’的与微型芯片103正对的表面上，也形成液体流路111’。通过使微型芯片103和微型芯片103’叠层，由液体流路111和液体流路111’形成密闭的液体流路。
在微型芯片103’上也形成多个通孔115’，在罩105’上也形成第2气体流路113’。
通孔115’形成在液体流路111’和第2气体流路113’之间，成为一个开口面向液体流路111’，另一个开口面向第2气体流路113’的第2间隙部。
在通孔115、通孔115’的内壁面上，从液体流路111、111’侧开始形成电极部121、疏液部123。
如图9及图10所示，在罩105上形成：第1气体口131，其与第1气体流路113的一个端部连接；以及第2气体口133，其与第1气体流路113的另一个端部连接。在罩105’上形成：第3气体口135，其与第2气体流路113’的一个端部连接；以及第4气体口137，其与第2气体流路113’的另一个端部连接。
在微型芯片103、103’的与液体流路111、111’的一个端部正对的表面上，形成与液体流路111、111’连接的第1液体口141、141’。在微型芯片103、103’的与液体流路111、111’的另一个端部正对的表面上，形成与液体流路111、111’连接的第2液体口143、143’。
说明上述结构的微型芯片装置的动作。如果使液体151从第1液体口141、141’流入，则液体151流经液体流路111、111’，从第2液体口143、143’排出。
此时，通过使流经液体流路111、111’的液体151的压力与流经气体流路的气体的压力之差，小于或等于由杨-拉普拉斯公式求得的杨-拉普拉斯压力，从而作为第1间隙部的通孔115成为液体151无法通过而气体可以通过的间隙。液体151在通孔115的疏液部123处形成气液界面K。同样地，作为第2间隙部的通孔115’也成为液体151无法通过而气体可以通过的间隙。并且，液体151在通孔115’的疏液部123’处形成气液界面K。
向通孔115的电极部121和通孔115’的电极部121’施加电压。由此，可以进行液体151的电解，在通孔115中产生第1气体的气泡，在通孔115’中产生第2气体的气泡。产生的气泡经由通孔115的气液界面K而使第1气体向第1气体流路113分离，经由通孔115’的气液界面k而使第2气体向第2气体流路113’分离。第1气体流经第1气体流路113，从第1气体口131、第2气体口133排出。第2气体流经第2气体流路113’，从第3气体口135、第4气体口137排出。
根据这种结构，可以得到以下的效果。
(1)通过使多个通孔115、通孔115’成为气体可以通过而液体151无法通过的间隙，可以得到较宽面积的气液界面K。由此，气液分离效率、气体吸收效率较高。
(2)杨-拉普拉斯压力可以根据液体151的表面张力、液体151相对于表面(在本实施例中为疏液部123、123’)的接触角、多个通孔115、通孔115’的尺寸(通孔115、通孔115’的半径r(参照图10)，r相当于式(1)中的w)求得。因此，通过将形成在通孔115、通孔115’处的疏液部123、123’的疏液性的程度、通孔115、通孔115’的尺寸设定为最佳，可以得到较宽面积的气液界面K。
(3)通过形成疏液部123、123’，可以提高流经液体流路111、111’的液体151的压力，使来自气液界面K的气液分离量增多。
(4)通过增加第1凸部59、第2凸部61的在与液体流路的方向相交叉的方向上延伸的长度，即通孔115、通孔115’的深度h(参照图10)，可以增大电极部121、121’的大小，增大电解处理量。
另外，在本实施方式中，可以在未向电极部121、121’施加电压的状态下，分别从第1液体口141、141’导入液体，从第1气体口131、第3气体口135导入气体。该情况下，可以使导入的液体经由气液界面高效地吸收导入的气体。
(第5实施方式)
下面，根据图11～图13说明本发明的第5实施方式。
如图11所示，微型芯片装置201由微型芯片202和叠层配置于微型芯片202上的罩203构成。作为制作微型芯片202的基板，使用通过干蚀刻而进行了深雕加工的硅基板或通过湿蚀刻而进行了槽加工的玻璃基板等。另外，在微型芯片202的基板为硅，罩203的基板为耐热玻璃的情况下，使微型芯片202和罩203通过阳极接合是有效的。在其它情况下，利用粘接剂或热压接等使其接合。
如图12所示，在微型芯片202的叠层有罩203的表面上，形成流路用凹部210。在该流路用凹部210上，沿着流路用凹部210大致平行地形成大致棱柱形状的多个第1支柱211和多个第2支柱212。因此，在流路用凹部210上，形成由第1支柱211和第2支柱212分隔成的三条流路。这3个流路中，被第1支柱211和第2支柱212所夹的流路，构成混合液体M流过的混合液体流路213。另外，第1支柱211外侧的流路构成为气体流过的第1气体流路215，第2支柱212外侧的流路构成为第2气体流路216。
第1气体流路215与第2气体流路216的端部，以相互远离的方式弯折，分别位于微型芯片202的大致四角处。
在多个第1支柱211中，在相邻的支柱之间的间隙内，形成多个第1间隙部217，其一个开口面向混合液体流路213，另一个开口面向第1气体流路215。同样地，在多个第2支柱212中，在相邻的支柱之间的间隙内，形成多个第2间隙部218，其一个开口面向混合液体流路213，另一个开口面向第2气体流路216。
并且，在混合液体流路213内，在各支柱211、212的下部，以与混合液体流路213重叠的方式，形成由加热器等构成的第1加热用电极221及第2加热用电极222，其用于使供给的混合液体M中的低沸点成分更多地蒸发。在这里，第1加热用电极221配置在第1支柱211的附近，第2加热用电极222配置在第2支柱212附近，它们与混合液体M流动的方向大致平行。而且，加热用电极221、222的两端部配置在微型芯片202的四角，其构成为，通过施加电压而使加热器进行加热。具体地说，加热用电极221、222两端部，以相互远离的方式弯折，以不与气体流路215、216的两端部重叠的方式，分别位于微型芯片202的大致四角。
加热用电极221、222是通过微加工在利用喷镀或蒸镀等薄膜技术等而成膜的薄膜金属上形成图形，或在硅中掺杂杂质等而形成。
并且，在第1气体流路215上，以大致平行地重叠的方式形成第1冷却用流路223，其用于使蒸发的含有更多低沸点成分的气体冷却，在第2气体流路216上，以大致平行地重叠的方式，形成第2冷却用流路224。冷却用流路223、224的两端部，向与混合液体M流动的方向相交叉的方向弯折，分别位于不与微型芯片202内的其它端部重叠的位置上。
冷却用流路223、224是在与气体流路215、216对应的位置上，利用干蚀刻技术等形成冷却介质流过的流路。
如图11所示，在罩203的表面上，以大致圆形形成与第1气体流路215的两端部连接的第1馏出口227及第2馏出口228，以大致圆形形成与第2气体流路216的两端部连接的第3馏出口229及第4馏出口230。另外，以大致圆形形成与混合液体流路213的两端部连接的第1液体口231及第2液体口232。此外，以大致圆形形成与第1冷却用流路223的两端部连接的第1冷却口233及第2冷却口234，以大致圆形形成与第2冷却用流路224的两端部连接的第3冷却口235及第4冷却口236。
如图13所示，对第1间隙部217的内壁面、即第1支柱211的与混合液体流路213的混合液体M流动的方向正交的面，实施疏液性加工，形成疏液面237。同样地，对第2间隙部218的内壁面也实施疏液性加工，形成疏液面237。
下面，说明微型芯片装置201的作用。
如图11、图12所示，如果从第1液体口231供给混合液体M，则混合液体M流经混合液体流路213，从第2液体口232排出。此时，向加热用电极221、222施加电压，进行加热。另外，在冷却用流路223、224中流过冷却介质。
流经混合液体流路213的混合液体M被加热用电极221、222加热。混合液体M通过被加热到大于或等于混合液体M中含有的低沸点成分的沸点，作为含有更多低沸点成分的气体G而蒸发，蒸发后的气体G通过间隙部217、218，被导向气体流路215、216。在这里，如果将加热用电极221、222设置在间隙部217、218的附近，则通过蒸发而产生的气体G容易地进入间隙部217、218内，可以进行稳定的气液分离。
通过使流经混合液体流路213的混合液体M的压力与流经气体流路215、216的气体G的压力之差，小于或等于由杨-拉普拉斯公式求得的杨-拉普拉斯压力，从而使间隙部217、218的间隙成为混合液体M无法通过而蒸发的含有更多低沸点成分的气体G可以通过的间隙。杨-拉普拉斯压力由前述的杨-拉普拉斯公式(1)求得。其中，该情况下，在(1)式中，γ为混合液体的表面张力，θ为混合液体在气体流路表面的接触角。
如果这样设定，则混合液体M在间隙部217、218的疏液面237处形成气液界面。
在冷却用流路223、224中，流过温度低于由混合液体M蒸发得到的低沸点成分的沸点的液体或气体等冷却介质。因此，含有更多低沸点成分的气体G在气体流路215、216中被冷却，下降到低于沸点的温度从而凝结并液化。含有更多低沸点成分的液体从第1～第4馏出口227～230被馏出。
而且，从第2液体口232排出的混合液体M，因为蒸发了一定量的低沸点成分，所以成为高沸点成分的浓度增加了的混合液体M而被排出。
在这里，在未设置冷却用流路223、224的微型芯片202中，含有更多低沸点成分的气体G未被凝结，而是保持气体G的状态而从第1～第4馏出口227、228、229、230被馏出。然后，可以通过另外将馏出的气体G冷却，将高浓度的低沸点成分液化。
根据上述第5实施方式，通过将多个间隙部217、218的间隙设定为气体G可以通过而混合液体M无法通过的间隙，可以稳定地形成较宽面积的气液界面。另外，通过将混合液体M加热，使高浓度的低沸点成分蒸发，然后，通过使该蒸发后的气体G凝结并液化，可以将沸点不同的混合液体M蒸馏分离。
(第6实施方式)
下面，根据图14说明本发明的第6实施方式。
对于与第5实施方式相同的基本结构，对相同部分标注相同标号，省略说明。
如图14所示，微型芯片装置241由微型芯片242和叠层配置在微型芯片242上方的未图示的罩构成。作为制作微型芯片242的基板，使用通过干蚀刻而进行了深雕加工的硅基板或通过湿蚀刻而进行了槽加工的玻璃基板等。
在微型芯片242的叠层有罩的表面上，形成流路用凹部210。在该流路用凹部210中，与微型芯片242的某一边大致平行且等间距地形成大致棱柱形的多个支柱243，设置多个该支柱的列。因此，在流路用凹部210上，形成由多个支柱243分隔成的多个流路。多个流路交互构成混合液体M流过的混合液体流路213和气体G流过的气体流路215。
在多个支柱243中，在相邻的支柱间的间隙中形成多个间隙部217，其一个开口面向混合液体流路213，另一个开口面向气体流路215。
并且，在混合液体流路213内，以与混合液体流路213重叠的方式形成加热用电极221。加热用电极221与混合液体M流经的方向大致平行地形成。在这里，通过向加热用电极221的两端部施加电压使加热器进行加热。
另外，在气体流路215内，以与气体流路215重叠的方式形成冷却用流路223。冷却用流路223形成为与气体G流动方向大致平行。
向间隙部217的内壁面、即支柱243的与混合液体流路213的混合液体M流动的方向正交的面，实施疏液性加工，形成疏液面237。
另外，在未图示的罩上，与第5实施方式同样地，形成与各气体流路215的两端部连接的多个馏出口。并且，形成与混合液体流路213的两端部连接的多个第1液体口、多个第2液体口，形成与冷却用流路223的两端部连接的多个冷却口。
下面，对于微型芯片装置241的作用进行说明。
如果从多个第1液体口供给混合液体M，则混合液体M流经混合液体流路213，从多个第2液体口排出。
流过混合液体流路213的混合液体M，由加热用电极221加热。混合液体M通过被加热到大于或等于混合液体M中含有的低沸点成分的沸点，作为含有更多低沸点成分的气体G而蒸发，蒸发后的气体G通过间隙部217，被导向相邻的气体流路215。
通过使流经混合液体流路213的混合液体M的压力与流经气体流路215的气体G的压力之差，小于或等于杨-拉普拉斯压力，从而使间隙部217的间隙成为混合液体M无法通过而蒸发的含有更多低沸点成分的气体G可以通过的间隙。如果这样设定，则混合液体M在间隙部217的疏液面237处形成气液界面。
在冷却用流路223中，流过温度低于由混合液体M蒸发得到的低沸点成分的沸点的液体或气体等冷却介质。因此，含有更多低沸点成分的气体G通过在气体流路215中被冷却，下降到低于沸点的温度而凝结并液化。含有更多低沸点成分的液体从多个馏出口被馏出。
而且，从第2液体口排出的混合液体M，因为蒸发了一定量的低沸点成分，所以成为高沸点成分的浓度增加了的混合液体M而被排出。
根据上述第6实施方式，通过将多个间隙部217、218设定为气体G可以通过而混合液体M无法通过的间隙，可以稳定地形成较宽面积的气液界面。另外，通过将混合液体M加热，使更高浓度的低沸点成分蒸发，然后，使蒸发后的气体G凝结并液化，可以将沸点不同的混合液体M蒸馏分离。
另外，在本实施方式中，可以通过在混合液体流路213的下部设置一列加热用电极221，从而用简单的构造高效地进行加热。另外，通过在平面上交互并行地设置多个混合液体流路213和气体流路215，与第5实施方式相比，可以同时供给更多的混合液体M。因此，可以在短时间内高效地进行蒸馏。
(第7实施方式)
下面，根据图15说明本发明的第7实施方式。
在这里，对于与第5实施方式相同的基本结构，对相同部分标注相同标号，省略说明。
如图15所示，微型芯片装置251由微型芯片252和叠层配置在微型芯片252上方的罩253构成。作为制作微型芯片252的基板，使用通过干蚀刻进行了深雕加工的硅基板或通过湿蚀刻进行了槽加工的玻璃基板等。
在微型芯片252的叠层有罩253的表面上，形成流路用凹部210。该流路用凹部210作为混合液体M的混合液体流路213而构成。在该流路用凹部210的上部，形成大致四边形或大致圆形的多个通孔254。多个通孔254构成为多个间隙部217，其一个开口(下方侧的开口)面向混合液体流路213，另一个开口(上方侧的开口)面向气体流路215。
另外，在混合液体流路213的下部形成由加热器等构成的加热用电极221，其用于更多地蒸发供给的混合液体M中的低沸点成分。加热用电极221形成为与混合液体M流动的方向大致平行。另外，其构成为通过施加电压而使加热器加热。
并且，在罩253的下表面形成流路用凹部257。该流路用凹部257构成为气体G的气体流路215，该气体G为从微型芯片252内的混合流体M蒸发而上升的、含有更多低沸点成分的气体。
另外，在罩253的内部，以与气体流路215重叠的方式形成冷却用流路223，其用于将含有更多低沸点成分的气体G冷却。冷却用流路223是在与气体流路215对应的位置，利用干蚀刻技术等形成冷却介质流过的流路。
在罩253的表面，以大致圆形形成与气体流路215的两端部连接的未图示的馏出口。另外，以大致圆形形成与混合液体流路213的两端部连接的未图示的第1液体口及第2液体口。并且，以大致圆形形成与冷却用流路223的两端部连接的未图示的冷却口。
对间隙部217的内壁面、即通孔254的圆周面实施疏液性加工，形成疏液面237。
下面，说明微型芯片装置251的作用。
如果从第1液体口供给混合液体M，则混合液体M流经混合液体流路213，从第2液体口被排出。
流经混合液体流路213的混合液体M由加热用电极221加热。混合液体M通过被加热到大于或等于混合液体M中含有的低沸点成分的沸点，作为含有更多低沸点成分的气体G而蒸发，蒸发的气体G上升，通过间隙部217，被导向气体流路215。
通过使流经混合液体流路213的混合液体M的压力与流经气体流路215的气体G的压力之差，小于或等于杨-拉普拉斯压力，使间隙部217的通孔254成为混合液体M无法通过而蒸发的含有更多低沸点成分的气体G可以通过的间隙。混合液体M在间隙部217的疏液面237处形成气液界面。
在冷却用流路223中，流过温度低于由混合液体M蒸发得到的低沸点成分的沸点的液体或气体等冷却介质。因此，含有更多低沸点成分的气体G在气体流路215中被冷却，下降到低于沸点的温度而凝结并液化。含有更多低沸点成分的液体从多个馏出口被馏出。
而且，从第2液体口排出的混合液体M，因为蒸发了一定量的低沸点成分，所以成为高沸点成分的浓度增加了的混合液体M而被排出。
在这里，在未设置冷却用流路223的微型芯片252中，含有更多低沸点成分的气体G不会被凝结，而是保持气体G的状态从馏出口被馏出。然后，可以通过将馏出的气体G另外冷却，使高浓度的低沸点成分液化。
根据上述第7实施方式，通过将作为多个间隙部217构成的通孔254设定为气体G可以通过而混合液体M无法通过的尺寸，可以稳定地形成较宽面积的气液界面。另外，通过将混合液体M加热，使更高浓度的低沸点成分蒸发，然后，使蒸发得到的G凝结并液化，可以将沸点不同的混合液体M蒸馏分离。
另外，通过在上下方向形成混合液体流路213和气体流路215，可以可靠地分离并蒸馏蒸发后的高浓度的低沸点成分。
(第8实施方式)
下面，根据图16说明本发明的第8实施方式。
对于与第5及第7实施方式相同的基本结构，对相同部分标注相同标号，省略说明。
如图16所示，微型芯片装置261构成为，使微型芯片252和叠层配置在微型芯片252上的罩253成为一组，将其叠层多层。
在微型芯片252上形成流路用凹部210。该流路用凹部210构成为混合液体M的混合液体流路213。在该流路用凹部210的上部形成多个通孔254。
多个通孔254构成为多个间隙部217，其一个开口(下方侧的开口)面向混合液体流路213，另一个开口(上方侧的开口)面向气体流路215。
另外，在混合液体流路213的下部形成加热用电极221。其构成为，通过施加电压，使加热器进行加热。
并且，在罩253的下表面，形成流路用凹部257。该流路用凹部257构成为气体流路215。并且，以与气体流路215重叠的方式形成冷却用流路223。
对间隙部217的内壁面、即通孔254的周面实施疏液性加工，形成疏液面237。
在微型芯片装置261的侧面，形成多个馏出口262、第1液体口263、第2液体口264及冷却口265。
下面，说明微型芯片装置261的作用。
如果从多个第1液体口供给混合液体M，则混合液体M流经混合液体流路213，从第2液体口264被排出。此时，流经混合液体流路213的混合液体M，被加热用电极221加热。混合液体M通过被加热到大于或等于混合液体M中含有的低沸点成分的沸点，作为含有更多低沸点成分的气体G而蒸发，蒸发的气体G上升，通过间隙部217，被导向气体流路215。
在这里，通过使流经混合液体流路213的混合液体M的压力与流经气体流路215的气体G的压力之差，小于或等于杨-拉普拉斯压力，使间隙部217的通孔254成为混合液体M无法通过而蒸发的含有更多低沸点成分的气体G可以通过的间隙。混合液体M在间隙部217的疏液面237处形成气液界面。
在冷却用流路223中，流过温度低于由混合液体M蒸发得到的低沸点成分的沸点的液体或气体等冷却介质。因此，含有更多低沸点成分的气体G在气体流路215中被冷却，下降到低于沸点的温度从而凝结并液化。含有更多低沸点成分的液体从馏出口262被馏出。
而且，从第2液体口264排出的混合液体M，因为蒸发了一定量的低沸点成分，所以成为高沸点成分的浓度增加了的混合液体M而被排出。
在这里，在未设置冷却用流路223的微型芯片262中，含有更多低沸点成分的气体G不会被凝结，而是保持气体G的状态从馏出口被馏出。然后，可以通过将馏出的气体G另外冷却，将更高浓度的低沸点成分液化。
根据上述第8实施方式，通过将构成为多个间隙部217的通孔254设定为气体G可以通过而混合液体M无法通过的尺寸，可以稳定地形成较宽面积的气液界面。另外，通过将混合液体M加热，使高浓度的低沸点成分蒸发，然后，使蒸发得到的气体G凝结并液化，可以将沸点不同的混合液体M蒸馏分离。
另外，通过在上下方向形成混合液体流路213和气体流路215，可以可靠地分离含有更多低沸点成分的气体G。并且，通过使将微型芯片252和罩253组合为一体的部分立体地叠层多层，与第7实施方式相比，可以同时供给更多的混合液体M。因此，可以在短时间内高效地进行蒸馏。
(第9实施方式)
下面，根据图17说明本发明的第9实施方式。
在这里，对于与第5及第7实施方式相同的基本结构，对相同部分标注相同标号，省略说明。
如图17所示，微型芯片装置271由以下部分构成：上部微型芯片272；上罩273，其叠层配置在上部微型芯片272上；珀尔帖元件274，其配置在上部微型芯片272的下部；下部微型芯片275，其配置在珀尔帖元件274的下部；以及下罩276，其配置在下部微型芯片275的下部。
在上部微型芯片272的叠层有上罩273的表面上，形成流路用凹部210。该流路用凹部210构成为混合液体M的混合液体流路213。在该流路用凹部210上部形成多个通孔254。
多个通孔254构成为多个间隙部217，其一个开口(下方侧的开口)面向混合液体流路213，另一个开口(上方侧的开口)面向气体流路215。
对间隙部217的内壁面、即通孔254的周面实施疏液性加工，形成疏液面237。
在上罩273的下表面形成流路用凹部257。该流路用凹部257构成为气体G的气体流路215。
下部微型芯片275的叠层下罩276的面，形成多个叶片283。另外，下罩276的叠层下部微型芯片275的面，形成流路用凹部284，该流路用凹部284构成为凝结通路285。
在上部微型芯片272与上罩273的接合部侧面的一侧形成第1连结口278。在下部微型芯片275与下罩276的接合部的一个侧面形成馏出口277。另外，在形成馏出口277的表面相反一侧的表面上形成第2连结口279。第1连结口278和第2连结口279由连结管280连通。
另外，在上部微型芯片的侧面的一侧，形成供给混合液体M的第1液体口281，在另一侧形成第2液体口282。
在上部微型芯片272和下部微型芯片275之间夹持珀尔帖元件274。珀尔帖元件274以上侧为高温部而下侧为低温部的方式配置。珀尔帖元件是使具有不同热电性能的两种金属接合的装置，如果使电流通过其中，则会出现一侧放热而另一侧吸热的现象。
下面，说明微型芯片装置271的作用。
如果从第1液体口供给混合液体M，则混合液体M流经混合液体流路213，从第2液体口282被排出。此时，流经混合液体流路213的混合液体M，通过与珀尔帖元件274的高温侧接触而被加热。混合液体M通过被加热到大于或等于混合液体M中含有的低沸点成分的沸点，作为含有更多低沸点成分的气体G而蒸发，蒸发的气体G上升，通过间隙部217，被导向气体流路215。
在这里，通过使流经混合液体流路213的混合液体M的压力与流经气体流路215的气体G的压力之差，小于或等于杨-拉普拉斯压力，从而使间隙部217的通孔254成为混合液体M无法通过而蒸发的含有更多低沸点成分的气体G可以通过的间隙。混合液体M在间隙部217的疏液面237处形成气液界面。
蒸发的气体G被导入气体流路215，然后，从第1连结口278，通过连结管280，利用第2连结口279被导向凝结通路285。下部微型芯片275，通过与珀尔帖元件274的低温部接触而保持为低于低沸点成分的沸点的温度。气体G在凝结通路285中，通过与形成在下部微型芯片275上的多个叶片283接触而被冷却，下降为低于沸点的温度从而凝结并液化。含有更多低沸点成分的液体从馏出口277被馏出。
另外，从第2液体口282排出的混合液体M，因为蒸发了一定量的低沸点成分，所以成为高沸点成分的浓度增大的混合液体M而被排出。
根据上述第9实施方式，通过将构成为多个间隙部217的通孔254设定为气体G可以通过而混合液体M无法通过的尺寸，可以稳定地形成较宽面积的气液界面。另外，通过将混合液体M加热，使更高浓度的低沸点成分蒸发，然后，使蒸发得到的气体G凝结并液化，可以将沸点不同的混合液体M蒸馏分离。
另外，通过使用珀尔帖元件作为加热机构和冷却机构，可以用简单的结构可靠地进行加热、冷却，可以很容易地进行蒸馏。
(第10实施方式)
下面，根据图18、图19说明本发明的第10实施方式。
如图18所示，微型芯片装置301由微型芯片302和叠层配置于微型芯片302上的未图示的罩构成。作为制作微型芯片302的基板，使用通过干蚀刻而进行了深雕加工的硅基板或通过湿蚀刻而进行了槽加工的玻璃基板等。另外，在微型芯片302的基板为硅，罩的基板为耐热玻璃的情况下，微型芯片302和罩通过阳极接合是有效的。在其它情况下，可以利用粘接剂或热压接等使其接合。
在微型芯片302的叠层有罩的表面上，形成流路用凹部305。在该流路用凹部305上，沿着流路用凹部305，大致平行且等间距地形成大致棱柱形状的多个第1支柱311、第2支柱312、第3支柱313及第4支柱314。因此，在流路用凹部305上，形成由从第1支柱311至第4支柱314分隔成的五条流路。
在第1支柱311的外侧，形成第1流路316，在第1支柱311与第2支柱312之间形成第2流路317，在第2支柱312与第3支柱313之间形成第3流路318，在第3支柱313与第4支柱314之间形成第4流路319，在第4支柱314的外侧形成第5流路320。
在第1～第5流路316～320中，交互设置使相邻的流路的端部连通的回流流路，在第1流路316与第2流路317之间形成第1回流流路321，在第2流路317与第3流路318之间形成第2回流流路322，在第3流路318与第4流路319之间形成第3回流流路323，在第4流路319与第5流路320之间形成第4回流流路324。因此，第1流路316～第5流路320，以蛇行的方式构成为一条流路。
在相邻的流路之间，在与设置第1～第4回流流路321～324侧的相反一侧，设置阻挡壁325。
在多个第1支柱311中，在相邻的支柱之间的间隙内，形成多个第1间隙部327，其一个开口面向第1流路316，另一个开口面向第2流路317。同样地，在多个第2支柱312中，在相邻的支柱之间的间隙内，形成多个第2间隙部328，其一个开口面向第2流路317，另一个开口面向第3流路318。同样地，在多个第3支柱313中，在相邻的支柱之间的间隙内，形成多个第3间隙部329，其一个开口面向第3流路318，另一个开口面向第4流路319。同样地，在多个第4支柱314中，在相邻的支柱之间的间隙内，形成多个第4间隙部330，其一个开口面向第4流路319，另一个开口面向第5流路320。
并且，在第2流路317内，以与第2流路317重叠的方式形成由加热器等构成的第1加热用电极332，其用于使供给的混合液体M中的低沸点成分更多蒸发。第1加热用电极332形成为与混合液体M流动的方向大致平行。同样地，以与第3流路318重叠的方式形成第2加热用电极333，以与第4流路319重叠的方式形成第3加热用电极334，以与第5流路320重叠的方式形成第4加热用电极335。第2～第4加热用电极333、334、335形成为与混合液体M流动的方向大致平行。并且，第1～第4加热用电极332～335分别在各第2～第5流路317～320的各自的整个全长范围内配置。另外，第1～第4加热用电极332～335构成为，通过施加电压使加热器加热。
第1～第4加热用电极332～335为，通过微加工使利用阴极真空喷镀或蒸镀等薄膜技术等而成膜的薄膜金属形成图形，或在硅中掺杂杂质等而形成。
并且，以与第1流路316重叠的方式形成第1冷却用流路337，其用于使蒸发的更高浓度的低沸点成分冷却，以与第2流路317重叠的方式，形成第2冷却用流路338。同样地，以与第3流路318重叠的方式，形成第3冷却用流路339，以与第4流路319重叠的方式，形成第4冷却用流路340。另外，第1～第4冷却用流路337～340，形成为与混合液体M流动的方向大致平行。另外，第1～第4冷却用流路337～340分别在各第1～第4流路316～319的各自的大致全长范围内配置。第1～第4冷却用流路337～340为，在与第1～第4流路316～319对应的位置的基板的背面等上，利用干蚀刻技术等形成使冷却介质流过的流路。
在微型芯片302的侧面形成供给混合液体M的进入口342，在进入口342上连接供给管343，在第3流路318附近，设置供给管343的端部的供给口344。另外，在微型芯片302的侧面，以与第1流路316相连的方式设置使蒸馏的馏出液排出的馏出口345，以与第5流路320连接的方式，设置残液出口346，其排出从混合液体M中低沸点成分蒸发而高沸点成分的浓度变高的残液。
对第1～第4间隙部327～330的内壁面、即第1～第4支柱311～314的与混合液体流路213的混合液体M流动的方向正交的表面，实施疏液性加工，形成疏液面237。
下面，说明微型芯片装置301的作用。
如果从进入口342注入供给混合液体M，则通过了供给管343的混合液体M从供给口344向微型芯片302内供给。混合液体M向各流路流出，但此时，利用第1～第4加热用电极332～335进行加热，利用第1～第4冷却用流路337～340进行冷却。
混合液体M通过被加热到大于或等于混合液体M中含有的低沸点成分的沸点，作为含有更多低沸点成分的气体G而蒸发，蒸发后的气体G通过第1～第4间隙部327～330，被导向相邻的流路。例如，在第3流路318内被加热，蒸发的含有更多低沸点成分的气体G通过第2间隙部328，被导向第2流路317。
在这里，通过使流经第1～第5流路316～320的混合液体M的压力与气体G的压力之差，小于或等于由杨-拉普拉斯公式求得的杨-拉普拉斯压力，从而使第1～第4间隙部327～330的间隙成为混合液体M无法通过而蒸发的含有更多低沸点成分的气体G可以通过的间隙。杨-拉普拉斯压力由前述的杨-拉普拉斯公式(1)求得。其中，该情况下，在(1)式中，γ为混合液体的表面张力，θ为混合液体在气体流路表面的接触角。
混合液体M在第1～第4间隙部327～330的疏液面347处形成气液界面。
在第1～第4冷却用流路337～340中，流过温度低于由混合液体M蒸发得到的低沸点成分的沸点的液体或气体等冷却介质。因此，含有更多低沸点成分的气体G通过在第1～第4流路316～319中被冷却，下降到低于沸点的温度而凝结液化。
在本实施方式中，其构成为，在第1流路316中仅冷却，在第2～第4流路317、318、319中加热和冷却，在第5流路320中仅加热。在这里，通过将加热温度设定为
(第1加热用电极332)＜(第2加热用电极333)＜(第3加热用电极334)＜(第4加热用电极335)，
将冷却温度设定为
(第1冷却用流路337)＜(第2冷却用流路338)＜(第3冷却用流路339)＜(第4冷却用流路340)，
从而，低沸点成分的浓度成为
(第1流路316)＞(第2流路317)＞(第3流路318)＞(第4流路319)＞(第5流路320)。
因此，含有更多低沸点成分的液体从馏出口345被排出，含有更多高沸点成分的残液从残液出口346被排出。
另外，如果使该加热、冷却的次数增加，则可以得到更高浓度的馏出液、残液。
图19示意地表示上述内容。图中的标号使以下关系式成立。
(混合液体的流量)F＝(馏出流量)D+(残液流量)W
(蒸发量)V1＝(回流量)L1+(馏出流量)D
(回流量)L1+(蒸发量)V2+(混合液体的流量)F＝(蒸发量)V1+(回流量)L2
(回流量)L2＝(蒸发量)V2+(残液流量)W
也就是说，供给的混合液体M反复加热、冷却后，最终成为馏出液和残液被排出。
在这里，因为第1流路316仅进行冷却，所以其作为凝结冷凝器起作用，因为第5流路320仅进行加热，所以其作为蒸发再沸器起作用。另外，第3流路318作为供给混合液体M的供给器起作用。
根据上述第10实施方式，通过将多个第1～的4间隙部327～330设定为气体G可以通过而混合液体M无法通过的间隙，可以稳定地形成较宽面积的气液界面。另外，通过将混合液体M加热，使更高浓度的低沸点成分蒸发，然后，使蒸发得到的G凝结并液化，可以将沸点不同的混合液体M蒸馏分离。
另外，在本实施方式中，通过分段地改变温度条件而反复进行加热和冷却，可以得到更高浓度的低沸点成分的馏出液。相反，残留液可以作为含有更多高沸点成分的残液得到。也就是说，在微型芯片装置中，可以进行高精度的蒸馏。
(第11实施方式)
下面，根据图20、图21说明本发明的第11实施方式。
对于与第10实施方式相同的基本结构，对相同部分标注相同标号，省略说明。
如图20所示，微型芯片装置351由微型芯片352和叠层配置于微型芯片352上方的未图示的罩构成。作为制作微型芯片352的基板，使用通过干蚀刻而进行了深雕加工的硅基板或通过湿蚀刻而进行了槽加工的玻璃基板等。
在微型芯片352的叠层有罩的表面上，形成流路用凹部305。在该流路用凹部305上，沿着流路用凹部305大致平行且等间距地形成大致棱柱形状的多个第1支柱311、第2支柱312、第3支柱313及第4支柱314。因此，在流路用凹部305上，形成由从第1支柱311至第4支柱314分隔成的第1～第5流路316～320。
在这里，在本实施方式中，第1～第4支柱311～314仅设置在相对于第1～第5流路316～320的长度为大致一半的区域内。在其余大致一半的区域内形成第1阻挡壁353。
在第1～第5流路316～320中，交互设置连通相邻的流路的端部的第1～第4回流流路321～324。因此，第1流路316～第5流路320，以蛇行的方式构成为一条流路。
在相邻的流路之间，在设置第1～第4回流流路321～324侧的相反侧，设置第2阻挡壁354。
在多个第1支柱311中，在相邻的支柱之间的间隙内，形成多个第1间隙部327，其一个开口面向第1流路316，另一个开口面向第2流路317。同样地，形成多个第2～第4间隙部328、329、330。
并且，在第2流路317内，以与第2流路317重叠的方式形成第1加热用电极332。第1加热用电极332，与混合液体M流动的方向大致平行，仅在形成第1支柱311的范围内形成。同样地，以与第3流路318重叠的方式形成第2加热用电极333，以与第4流路319重叠的方式形成第3加热用电极334，以与第5流路320重叠的方式形成第4加热用电极335。第2～第4加热用电极333、334、335与混合液体M流动的方向大致平行，仅在形成第2～第4支柱312、313、314的范围内形成。另外，第1～第4加热用电极332～335构成为，通过施加电压使加热器加热。
并且，在第1流路316内，以与第1流路316重叠的方式，形成第1冷却用流路337，以与第2流路317重叠的方式，形成第2冷却用流路338。同样地，以与第3流路318重叠的方式，形成第3冷却用流路339，以与第4流路319重叠的方式，形成第4冷却用流路340。另外，第1～第4冷却用流路337～340，与混合液体M流动的方向大致平行，仅在形成第1～第4支柱311～314的范围内形成。
在微型芯片352的侧面形成供给混合液体M的进入口342，在进入口342上连接供给管343，在第3流路318上设置供给管343的端部的供给口344。另外，在微型芯片352的侧面，以与第1流路316相连的方式设置使蒸馏的馏出液排出的馏出口345，以与第5流路320相连的方式设置残液出口346，其排出从混合液体M中低沸点成分蒸发而高沸点成分的浓度变高的残液。
对第1～第4间隙部327～330的内壁面、即第1～第4支柱311～314的与混合液体流路213的混合液体M流动的方向正交的面，实施疏液性加工，形成疏液面347。
下面，说明微型芯片装置351的作用。
如果从进入口342注入混合液体M，则通过供给管343的混合液体M从供给口344向微型芯片302供给。混合液体M向各流路流出，但此时，利用第1～第4加热用电极332～335进行加热，利用第1～第4冷却用流路337～340进行冷却。
混合液体M通过被加热到大于或等于混合液体M中含有的低沸点成分的沸点，作为含有更多低沸点成分的气体G而蒸发，蒸发后的气体G通过第1～的4间隙部327～330，被导向相邻的流路。例如，在第3流路318内被加热，则蒸发的含有更多低沸点成分的气体G通过第2间隙部328，被导向第2流路317。
在这里，通过使流经第1～第5流路316～320的混合液体M的压力与流经气体流路215、216的气体G的压力之差，小于或等于由杨-拉普拉斯公式求得的杨-拉普拉斯压力，从而使第1～第4间隙部327～330的间隙成为混合液体M无法通过而蒸发的含有更多低沸点成分的气体G可以通过的间隙。杨-拉普拉斯压力由前述的杨-拉普拉斯公式(1)求得。其中，该情况下，在(1)式中，γ为混合液体的界面张力，θ为混合液体在气体流路表面的接触角。
混合液体M在第1～第4间隙部327～330的疏液面347处形成气液界面。
在第1～第4冷却用流路337～340中，流过温度低于由混合液体M蒸发得到的低沸点成分的沸点的液体或气体等冷却介质。因此，含有更多低沸点成分的气体G在第1～第4流路316～319中被冷却，下降到低于沸点的温度从而凝结并液化。
在本实施方式中，其构成为，在第1流路316中仅进行冷却。在第2～第4流路317、318、319中，在各流路内各划分大致一半的区域进行加热和冷却。在第5流路320中仅进行加热。在这里，通过将加热温度设定为
(第1加热用电极332)＜(第2加热用电极333)＜(第3加热用电极334)＜(第4加热用电极335)，
将冷却温度设定为
(第1冷却用流路337)＜(第2冷却用流路338)＜(第3冷却用流路339)＜(第4冷却用流路340)，
则低沸点成分的浓度成为
(第1流路316)＞(第2流路317)＞(第3流路318)＞(第4流路319)＞(第5流路320)。
因此，含有更多低沸点成分的液体从馏出口345被排出，含有更多高沸点成分的残液从残液出口346被排出。
另外，如果使该加热、冷却的次数增加，可以得到更高浓度的馏出液、残液。
图21示意地表示上述内容。图中的标号使以下关系式成立。
(混合液体的流量)F＝(馏出流量)D+(残液流量)W
(蒸发量)V1＝(回流量)L1+(馏出流量)D
(回流量)L1+(蒸发量)V2+(混合液体的流量)F＝(蒸发量)V1+(回流量)L2
(回流量)L2＝(蒸发量)V2+(残液流量)W
也就是说，供给的混业液体M，反复加热、冷却后，最终作为馏出液和残液被排出。
在这里，因为第1流路316仅进行冷却，所以其作为凝结冷凝器起作用，因为第5流路320仅进行加热，所以其作为蒸发再沸器起作用。另外，第3流路318作为供给混合液体M的供给器起作用。
根据上述第11实施方式，通过将多个第1～的4间隙部327～330的间隙设定为气体G可以通过而混合液体M无法通过的间隙，可以稳定地形成较宽面积的气液界面。另外，通过将混合液体M加热，使更高浓度的低沸点成分蒸发，然后，使蒸发得到的气体G凝结并液化，可以将沸点不同的混合液体M蒸馏分离。
另外，在本实施方式中，通过分段改变温度条件反复进行加热和冷却，可以得到更高浓度的低沸点成分的馏出液。也就是说，在微型芯片装置中，可以进行高精度的蒸馏。
另外，在本实施方式中，在第2～第4流路317、318、319的各流路内，通过将加热区域和冷却区域各划分大致一半进行，不会出现浪费的能量消耗，可以高效地进行加热、冷却，可以进行高精度·高效率的蒸馏。
另外，本发明不限于上述实施方式，也可以采用以下方式。
在第5实施方式中，在微型芯片的下部设置罩，也可以在下侧设置冷却用流路。
在第5实施方式中，线对称地形成气体流路，但也可以仅设置一条气体流路。
在第5实施方式中，冷却用流路也可以利用干蚀刻技术等，在基板背面的与气体流路对应的位置，设置冷却介质流过的流路。
在第5实施方式中，支柱的形状以棱柱形状进行了说明，但是圆柱或其它满足功能的形状都可以。
在第6及第8实施方式中，连续的流路的数量也可以增减。
在第9实施方式中，因为叶片的构造是为了增加接触面积而设置的，所以只要是起同样作用的形状都可以。
在第10及第11实施方式中，说明了使流路数量为设置第1～第5流路的情况，但流路的数量也可以增减。
在第10及第11实施方式中，以平面构成的情况进行了说明，但也可以由同样的结构立体地构成。
工业实用性
本发明的微型芯片装置，适用于液体的化学反应或电解、及分离混合液体成分的蒸馏等的化学分析，可以提高气液分离效率、气体吸收效率，另外，可以使混合液体中的低熔点成分更大量地蒸发。

Claims (16)

1.一种微型芯片装置，其特征在于，具有：
微型芯片，其形成液体流过的液体流路；
气体流路，其设置为沿着前述液体流路；以及
多个间隙部，其形成于前述液体流路与前述气体流路之间，一个开口面向前述液体流路，另一个开口面向前述气体流路，
使前述间隙部的间隙成为气体可以通过而前述液体无法通过的间隙，在前述间隙部处形成气液界面。
2.如权利要求1所述的微型芯片装置，其特征在于，还具有：
流路用凹部，其形成在前述微型芯片上；以及
多个凸部，其在前述流路用凹部的底部，沿着前述流路用凹部形成，
使用前述凸部间的空间作为前述间隙部，
使由前述凸部分隔开的一个流路为前述液体流路，使另一个流路为前述气体流路。
3.如权利要求1所述的微型芯片装置，其特征在于，
前述间隙部是形成于前述微型芯片上的通孔，其一个开口开设在前述微型芯片的前述液体流路的底部，另一个开口开设在前述微型芯片的与形成液体流路的表面相反一侧的表面上。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的微型芯片装置，其特征在于，
在前述间隙部的内壁面上形成疏液部。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的微型芯片装置，其特征在于，
前述气体流路由设置于前述液体流路的两侧的第1气体流路和第2气体流路构成，
前述间隙部由多个第1间隙部和多个第2间隙部构成，前述第1间隙部在前述液体流路与前述第1气体流路之间，其一个开口面向前述液体流路，另一个开口面向前述第1气体流路，前述第2间隙部在前述液体流路与前述第2气体流路之间，其一个开口面向前述液体流路，另一个开口面向前述第2气体流路，
在前述第1间隙部的内壁面上形成第1电极，在前述第2间隙部的内壁面形成第2电极。
6.如权利要求5所述的微型芯片装置，其特征在于，
前述凸部是板状的凸部，其配置在与前述液体流路的液体流动方向相交叉的方向上。
7.如权利要求5或6所述的微型芯片装置，其特征在于，
在前述第1间隙部或前述第2间隙部中的至少一个间隙部的内壁面上，从前述液体流路侧开始依次形成电极部及疏液部。
8.如权利要求1所述的微型芯片装置，其特征在于，
具有加热机构，其可以将由沸点不同的多种液体构成混合液体中的低沸点成分加热到大于或等于沸点。
9.如权利要求8所述的微型芯片装置，其特征在于，
具有冷却机构，其将含有更多前述低沸点成分的蒸汽冷却到小于或等于前述低沸点成分的沸点。
10.一种微型芯片装置，其特征在于，
在前述液体流路与前述气体流路之间设置多个支柱，相邻的前述支柱间的间隙构成为前述间隙部。
11.如权利要求10所述的微型芯片装置，其特征在于，
交互并行地设置多个前述液体流路和前述气体流路。
12.如权利要求8或9所述的微型芯片装置，其特征在于，
前述间隙部由在前述微型芯片的前述液体流路上部形成的通孔构成。
13.如权利要求12所述的微型芯片装置，其特征在于，
前述微型芯片由多片叠层而成。
14.如权利要求9所述的微型芯片装置，其特征在于，
前述加热机构和前述冷却机构使用珀尔帖元件而形成。
15.一种微型芯片装置，其特征在于，具有：
混合液体流路，其含有排列的多个流路部分而以蛇行形成，成为混合液体的流路；
间隙部，其使相邻的前述流路部分之间开口；
第1加热机构，其设置在前述混合液体流路的一端侧，将通过前述流路部分的前述混合液体中含有的低沸点成分加热到大于或等于沸点；
第1冷却机构，其设置在前述混合液体流路的另一端侧，将前述流路部分的含有更多前述低沸点成分的蒸汽冷却到小于或等于前述低沸点成分的沸点；
第2加热机构及第2冷却机构，其设置在除了前述混合液体流路的前述一端侧及前述另一端侧以外的前述流路部分的附近；以及
前述混合液体的供给口，其配置在前述混合液体流路的一部分上。
16.如权利要求15所述的微型芯片装置，其特征在于，
使并列设置前述第2加热机构及前述第2冷却机构的前述流路部分构成为，分配为仅配置前述第2加热机构的加热区域、和仅配置前述第2冷却机构的冷却机构。
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