JP2002326963A - 電場または磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそのためのマイクロチップ - Google Patents
電場または磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそのためのマイクロチップInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロチップ上での液液界面反応をより高
度に選択制御可能とする。 【解決手段】 マイクロチップ流路における液液界面反
応において、液液界面に電場または磁場を印加する。
度に選択制御可能とする。 【解決手段】 マイクロチップ流路における液液界面反
応において、液液界面に電場または磁場を印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、電場また
は磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそ
のためのマイクロチップに関するものである。
は磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそ
のためのマイクロチップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明の課題】従来より、マイクロチップ
に形成した微細流路（マイクロチャンネル）において化
学反応を行うことが提案されてきている。この出願の発
明者らによっても、このようなマイクロチップ上での化
学反応について、高効率での化学合成や高精度での分析
等を可能とすることが見出され、たとえば、錯体形成反
応、溶媒抽出、免疫反応、酵素反応、イオン対抽出など
のさまざまな化学反応系としてマイクロチップに集積化
することが提案されている。
に形成した微細流路（マイクロチャンネル）において化
学反応を行うことが提案されてきている。この出願の発
明者らによっても、このようなマイクロチップ上での化
学反応について、高効率での化学合成や高精度での分析
等を可能とすることが見出され、たとえば、錯体形成反
応、溶媒抽出、免疫反応、酵素反応、イオン対抽出など
のさまざまな化学反応系としてマイクロチップに集積化
することが提案されている。
【０００３】そして、発明者らによるこれらの提案は、
マイクロチップ上の流路という微小空間での液液界面反
応とその制御についての多面的観点からの検討により得
られた新規な知見に基づいている。
マイクロチップ上の流路という微小空間での液液界面反
応とその制御についての多面的観点からの検討により得
られた新規な知見に基づいている。
【０００４】このような検討の過程において、発明者ら
は、微小空間での液液界面反応をより高度に制御するた
めの方策を探索してきた。液液界面方法における反応基
質の反応部位の位置や立体配置を自在に選択制御できる
のであれば、反応効率を飛躍的に向上させることや、不
斉合成、立体選択的合成も可能になると期待されるから
である。
は、微小空間での液液界面反応をより高度に制御するた
めの方策を探索してきた。液液界面方法における反応基
質の反応部位の位置や立体配置を自在に選択制御できる
のであれば、反応効率を飛躍的に向上させることや、不
斉合成、立体選択的合成も可能になると期待されるから
である。
【０００５】この出願の発明は、以上のとおりの背景よ
りなされたものであって、マイクロチップ上の流路にお
ける液液界面反応をより高度に選択制御することのでき
る新しい技術手段を提供することを課題としている。
りなされたものであって、マイクロチップ上の流路にお
ける液液界面反応をより高度に選択制御することのでき
る新しい技術手段を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第１には、マイクロチッ
プ流路における液液界面反応において、液液界面に電場
または磁場を印加することを特徴とする電場または磁場
印加によるマイクロチップ液液界面反応方法を提供す
る。また、第２には、液液界面に平行に電場または磁場
を印加することを特徴とする電場または磁場印加による
マイクロチップ液液界面反応を提供する。
の課題を解決するものとして、第１には、マイクロチッ
プ流路における液液界面反応において、液液界面に電場
または磁場を印加することを特徴とする電場または磁場
印加によるマイクロチップ液液界面反応方法を提供す
る。また、第２には、液液界面に平行に電場または磁場
を印加することを特徴とする電場または磁場印加による
マイクロチップ液液界面反応を提供する。
【０００７】そして、この出願の発明は、第３には、マ
イクロチップ流路における液液界面反応において、液液
界面が形成される流路への試薬の導入路で電場または磁
場を印加することを特徴とするマイクロチップ液液界面
反応方法を提供する。
イクロチップ流路における液液界面反応において、液液
界面が形成される流路への試薬の導入路で電場または磁
場を印加することを特徴とするマイクロチップ液液界面
反応方法を提供する。
【０００８】また、この出願の発明は、第４には、上記
の反応方法のためのマイクロチップであって、電場を形
成するマイクロ電極または磁場を形成するマイクロマグ
ネットもしくはマイクロコイルが配設されていることを
特徴とするマイクロチップを提供する。
の反応方法のためのマイクロチップであって、電場を形
成するマイクロ電極または磁場を形成するマイクロマグ
ネットもしくはマイクロコイルが配設されていることを
特徴とするマイクロチップを提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】この出願の発明は上記のとおりの
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
【００１０】添付した図面の図１は、この発明の方法と
そのためのマイクロチップの要部について概要を例示し
た平面図であって、この例においては、試薬Ａと試薬Ｂ
との液液界面反応を行うための流路（マイクロチャンネ
ル）（１）において、たとえばマイクロチップの上下に
マイクロ電極を配設することによって、液液界面に平行
に電場が印加されるようにしている。また、この例にお
いては、試薬Ａと試薬Ｂの導入のための流路（２Ａ）
（２Ｂ）にも同様にマイクロ電極を配設して電場が印加
されるようにしている。
そのためのマイクロチップの要部について概要を例示し
た平面図であって、この例においては、試薬Ａと試薬Ｂ
との液液界面反応を行うための流路（マイクロチャンネ
ル）（１）において、たとえばマイクロチップの上下に
マイクロ電極を配設することによって、液液界面に平行
に電場が印加されるようにしている。また、この例にお
いては、試薬Ａと試薬Ｂの導入のための流路（２Ａ）
（２Ｂ）にも同様にマイクロ電極を配設して電場が印加
されるようにしている。
【００１１】液液界面が形成されて反応が進行する流路
（１）での電場の印加によって、反応の選択性が高めら
れることになる。試薬導入のための流路（２Ａ）（２
Ｂ）においては、試薬の分極化等のために適宜に電場が
印加されてよいが、このような電場の印加は必ずしも必
要ではない。
（１）での電場の印加によって、反応の選択性が高めら
れることになる。試薬導入のための流路（２Ａ）（２
Ｂ）においては、試薬の分極化等のために適宜に電場が
印加されてよいが、このような電場の印加は必ずしも必
要ではない。
【００１２】もちろん、電場の印加は、必要に応じて、
試薬の導入路（２Ａ）（２Ｂ）の少くともいずれかのみ
で行うようにしてもよい。
試薬の導入路（２Ａ）（２Ｂ）の少くともいずれかのみ
で行うようにしてもよい。
【００１３】電場の印加によって、反応試薬の活性基や
活性種の空間配置、分布が変更、制御され、反応の選択
性が高められる。マイクロチップ上の流路という微小空
間という特性によって、小さな外部電位で大きな電場
を、効率的に、しかも方向を均一に印加することができ
る。同様にして、電場に代えてマイクロマグネットやマ
イクロコイルを配設して磁場印加可能としたマイクロチ
ップにおいても、磁場感応性の選択的な反応が進行する
ことになる。
活性種の空間配置、分布が変更、制御され、反応の選択
性が高められる。マイクロチップ上の流路という微小空
間という特性によって、小さな外部電位で大きな電場
を、効率的に、しかも方向を均一に印加することができ
る。同様にして、電場に代えてマイクロマグネットやマ
イクロコイルを配設して磁場印加可能としたマイクロチ
ップにおいても、磁場感応性の選択的な反応が進行する
ことになる。
【００１４】電場や磁場の印加による反応においては、
反応生成物をマイクロチップから容易回収できることは
いうまでもなく、チップ上で多段反応を構成してもよい
し、流路において、光学顕微鏡、特にこの出願の発明者
らが提案している熱レンズ顕微鏡等の手段によって非接
触で分析することもできる。
反応生成物をマイクロチップから容易回収できることは
いうまでもなく、チップ上で多段反応を構成してもよい
し、流路において、光学顕微鏡、特にこの出願の発明者
らが提案している熱レンズ顕微鏡等の手段によって非接
触で分析することもできる。
【００１５】そこで、以下に実施例を示し、さらに詳し
く発明の実施の形態について説明する。もちろん、以下
の例によって発明が限定されることはない。
く発明の実施の形態について説明する。もちろん、以下
の例によって発明が限定されることはない。
【００１６】
【実施例】図２に示したとおりのマイクロチップは７×
３ｃｍ、厚さ１．４ｍｍ、チャネル幅２５０μｍ、深さ
１００μｍとし、導入された有機相溶液と水相溶液はＹ
字状に合流しチャネルに沿った平面状の液−液界面を形
成するようにした。チップの上下に電極を取り付け直流
電源によって０〜１７００Ｖ／ｃｍ（０〜２５０Ｖ）の
電場を液−液界面に対して平行に印加するようにした。
このマイクロチャネル中にレゾルシノール誘導体酢酸エ
チル溶液とｐ−ニトロペンゼンジアゾニウムテトラフル
オロボレート水溶液を導入しジアゾカップリング反応を
行った。平面状液−液界面を形成させた場合と、比較の
ため２相を１つの導入口から導入してランダムに混合
し、平面状の液−液界面を形成させなかった場合につい
てそれぞれ反応を行った。合成収率は反応液の酢酸エチ
ル相を採取してＨＰＬＣで評価した。
３ｃｍ、厚さ１．４ｍｍ、チャネル幅２５０μｍ、深さ
１００μｍとし、導入された有機相溶液と水相溶液はＹ
字状に合流しチャネルに沿った平面状の液−液界面を形
成するようにした。チップの上下に電極を取り付け直流
電源によって０〜１７００Ｖ／ｃｍ（０〜２５０Ｖ）の
電場を液−液界面に対して平行に印加するようにした。
このマイクロチャネル中にレゾルシノール誘導体酢酸エ
チル溶液とｐ−ニトロペンゼンジアゾニウムテトラフル
オロボレート水溶液を導入しジアゾカップリング反応を
行った。平面状液−液界面を形成させた場合と、比較の
ため２相を１つの導入口から導入してランダムに混合
し、平面状の液−液界面を形成させなかった場合につい
てそれぞれ反応を行った。合成収率は反応液の酢酸エチ
ル相を採取してＨＰＬＣで評価した。
【００１７】反応基質に４−エチルレゾルシノールを用
いた結果、主生成物の収率が、平面状界面が形成してい
ない場合では約１％でほぼ一定であるが、平面状界面の
形成時では電場強度に依存して１．０６％から１．４４
％にまで上昇するという、収率向上効果を見出した。ま
た５−メチルレゾルシノールを基質として行ったときに
は１０．４７％から１３．５５％まで上昇した。この理
由として、まずは電場印加による温度上昇の可能性を考
え、電場印加時の温度変化を熱電対を用いて測定した
が、これは誤差の範囲内であることが確認できた。この
ことから、電場印加による試薬の分子配向や濃度勾配の
形成等によるものと考えられる。この結果は、マイクロ
チップ中に形成される比界面積が大きく、かつ方向の規
制された液−液界面が、電場による反応制御に適用可能
であることを示しており、位置・立体選択的合成反応等
への展開が期待できる。
いた結果、主生成物の収率が、平面状界面が形成してい
ない場合では約１％でほぼ一定であるが、平面状界面の
形成時では電場強度に依存して１．０６％から１．４４
％にまで上昇するという、収率向上効果を見出した。ま
た５−メチルレゾルシノールを基質として行ったときに
は１０．４７％から１３．５５％まで上昇した。この理
由として、まずは電場印加による温度上昇の可能性を考
え、電場印加時の温度変化を熱電対を用いて測定した
が、これは誤差の範囲内であることが確認できた。この
ことから、電場印加による試薬の分子配向や濃度勾配の
形成等によるものと考えられる。この結果は、マイクロ
チップ中に形成される比界面積が大きく、かつ方向の規
制された液−液界面が、電場による反応制御に適用可能
であることを示しており、位置・立体選択的合成反応等
への展開が期待できる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、マイクロチップ上での液液界面反応がよ
り高度に選択的に制御可能となる。
発明によって、マイクロチップ上での液液界面反応がよ
り高度に選択的に制御可能となる。
【図１】この発明の方法とそのためのマイクロチップの
構成を例示した要部平面図である。
構成を例示した要部平面図である。
【図２】実施例について例示した概要斜視図である。
フロントページの続き (72)発明者 火原 彰秀 東京都北区昭和町１−11−12 リバティハ ウスＡ−201号 Ｆターム(参考） 4G075 AA13 BA10 BD01 BD15 BD22 CA14 CA42 DA02 EB21 EC06 EC21 4H006 AA02 AC59 BA91 BC14
Claims (4)
- 【請求項１】 マイクロチップ流路における液液界面反
応において、液液界面に電場または磁場を印加すること
を特徴とする電場または磁場印加によるマイクロチップ
液液界面反応方法。 - 【請求項２】 液液界面に平行に電場または磁場を印加
することを特徴とする請求項１記載の電場または磁場印
加によるマイクロチップ液液界面反応方法。 - 【請求項３】 マイクロチップ流路における液液界面反
応において、液液界面が形成される流路への試薬の導入
路で電場または磁場を印加することを特徴とするマイク
ロチップ液液界面反応方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の反
応方法のためのマイクロチップであって、電場を形成す
るマイクロ電極または磁場を形成するマイクロマグネッ
トもしくはマイクロコイルが配設されていることを特徴
とするマイクロチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136669A JP4954386B2 (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 電場または磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそのためのマイクロチップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136669A JP4954386B2 (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 電場または磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそのためのマイクロチップ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002326963A true JP2002326963A (ja) | 2002-11-15 |
| JP4954386B2 JP4954386B2 (ja) | 2012-06-13 |
Family
ID=18983906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001136669A Expired - Fee Related JP4954386B2 (ja) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | 電場または磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそのためのマイクロチップ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4954386B2 (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| WO2005009605A1 (ja) * | 2003-07-24 | 2005-02-03 | Ryoichi Aogaki | 磁気障壁により形成されたマイクロリアクタ |
| EP1747812A1 (en) | 2005-07-29 | 2007-01-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Microreactor |
| JP2008201723A (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Fuji Xerox Co Ltd | マイクロ流体デバイス、反応装置、及び、反応方法 |
| US7632470B2 (en) | 2004-12-28 | 2009-12-15 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Microstructure, microreactor, micro heat exchanger and method for fabricating microstructure |
| US7708950B2 (en) | 2004-12-28 | 2010-05-04 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Microfluidic device |
| US9539511B2 (en) | 2011-03-08 | 2017-01-10 | Nintendo Co., Ltd. | Computer-readable storage medium, information processing system, and information processing method for operating objects in a virtual world based on orientation data related to an orientation of a device |
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-
2001
- 2001-05-07 JP JP2001136669A patent/JP4954386B2/ja not_active Expired - Fee Related
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