JP2004154717A - マイクロ単位操作用容器及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造が容易で安価なマイクロ単位操作用容器、及びアルミナ表面を有する、安価なマイクロ単位操作用容器の製造方法を提供すること。
【解決手段】表面に数ｍｍ〜１μｍの幅の連続した溝を有する陽極酸化可能な板の前記溝の上端を閉じてなり、該溝に流体を流し得る容器であって、前記溝が陽極酸化されてなるアルミナ層を有することを特徴とするマイクロ単位操作用容器。
【選択図】 図３
【解決手段】表面に数ｍｍ〜１μｍの幅の連続した溝を有する陽極酸化可能な板の前記溝の上端を閉じてなり、該溝に流体を流し得る容器であって、前記溝が陽極酸化されてなるアルミナ層を有することを特徴とするマイクロ単位操作用容器。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ単位操作用容器に関し、特に、基材に形成された液体流路表面がアルミナ表面である、製造容易で安価なマイクロ単位操作用容器、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の急速な科学技術の発展に伴い、バイオ関連技術を中心にミクロの世界を対象とする研究開発が盛んになり、マイクロ単位操作のための機器の開発も進んでいる。特に、反応器径が数ｍｍ以下のマイクロリアクターに関する研究開発が急増している。この場合に使用するマイクロリアクターは、シリコーン基板に流路を設けてなるが、この流路の形成は半導体技術を応用したものであり、製造作業行程が多く、煩雑である上製造コストも高いという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、従来のかかる欠点を解決するために鋭意検討した結果、アルミニウム板表面に流状物質が流れる流路を形成し、この流路を有する表面を陽極酸化した後、流路以外の表面を研摩し、必要に応じて流路のアルミナ表面に触媒または吸着剤を担持させ、次いで流路を有する表面に板状またはシート状物質を貼着して流路の上面を閉鎖することにより、容易且つ安価にマイクロ単位操作用容器を得ることができることを見出し、本発明に到達した。
従って本発明の第１の目的は、製造が容易で安価なマイクロ単位操作用容器を提供することにある。
本発明の第２の目的は、アルミナ表面を有する、安価なマイクロ単位操作用容器の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の諸目的は、表面に数ｍｍ〜１μｍの幅の連続した溝を有する陽極酸化可能な板の前記溝の上端を閉じてなり、前記溝の一端部から他端部に流体を流し得る容器であって、前記溝が陽極酸化されてなるアルミナ層を有することを特徴とするマイクロ単位操作用容器及びその製造方法によって達成された。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明における陽極酸化可能な板は、アルミニウム板に限定されることなく、陽極酸化によってアルマイト表面が形成されるアルミニウム合金やチタン、あるいはステンレスやニッケルクロム合金、その他表面にアルミニウム層を設けることのできる金属表面に、非水メッキ、圧着、蒸着、どぶ付け、溶射、圧延等の方法によって、アルミニウム表面を設けた金属板等の中から適宜選択することができる。
【０００６】
本発明においては、陽極酸化可能な板の表面に、数ｍｍ〜１μｍの幅で、数１０ｍｍ〜１μｍ深さの溝を形成する。溝の幅や深さは、本発明のマイクロ単位操作用容器を、リアクター、セパレーター、エバポーター、ミキサー等の用途や、使用対象によって適宜設計することができる。また、溝の形成方法は、公知のドリル等を用いたＮＣ工作機械によっても、化学的エッチングによっても良いが、深さが１０μｍを越えるような溝を形成させる場合には機械的方法を用いた方が効率的である。
溝はすべて連続していることが必要であるが、リアクター、セパレーターまたはミキサー等に使用する場合には、入口側または出口側の少なくとも一方を複数本に分岐させたり、エバポレーターに使用する場合には、入口側を閉じて天上部に別の注入口を設ける等、用途に応じて種々の形に設計することができる。
【０００７】
上記の様にして溝を形成させた後、本発明においては、該溝を有する全表面を、必要に応じてアルカリ水溶液及び／又は酸性水溶液を用いて清浄にした後、公知の方法、条件によって陽極酸化する。本発明では、陽極酸化後、必要に応じて３５０℃以上で１時間以上、好ましくは、４５０℃〜５５０℃で焼成を行うことが好ましい。これにより陽極酸化皮膜をγ−アルミナ層とし、触媒担体表面として好ましいものとすることができる。
【０００８】
本発明においては、陽極酸化皮膜表面のＢＥＴ表面積を増大させると共に耐熱性を改善する為に、酸性水溶液を用いて陽極酸化皮膜中の細孔を拡大させる細孔拡大処理を行うことが好ましい。ここで使用する酸性水溶液としては、前記陽極酸化時に使用する処理液と同じものの中から適宜選択して使用することが出来る。従って、陽極酸化の後、同じ処理液中で引き続き細孔拡大処理をすることも出来る。この細孔拡大処理の温度と時間は、処理液として使用する酸の種類や濃度によって適宜設定すれば良い。好ましい条件はｐＨ３〜６である。例えば４重量％の蓚酸を２０℃で用いる場合には、約９０分以上必要であるが１２０分で十分である。
【０００９】
本発明においては、細孔拡大処理した後、次いで水和処理することが好ましい。上記水和処理は、水蒸気又は５〜１００℃、好ましくは４０〜１００℃の温水を用いて行うことが好ましい。処理温度及び処理時間は適宜設定することが出来る。水は、蒸留水又はイオン交換水であることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、溝表面以外の表面はアルミナ表面である必要がないので、表面強度を確保するために、溝部以外の表面から剥離し易い表層部を削り取り、必要に応じて更に研摩することが好ましい。この操作は、前記した水和処理や細孔拡大処理あるいは焼成処理等の前後、いずれの工程で行っても良い。
【００１１】
このようにして、少なくとも溝表面部を最適化されたアルミナ表面とした後に、マイクロリアクターとする場合には該アルミナ表面に、公知の方法によって触媒を担持させ、マイクロセパレータとする場合には吸着剤を担持させる。
最後に、溝を有する表面に板状又はフィルム状の物質を貼着したり、或いは、ミラーイメージ状に溝を設け、その表面を陽極酸化して作製した他の一枚を、溝同士が重なるように貼着して、本発明のマイクロ単位操作用容器を完成する。上記板状又はフィルム状の物質は、耐熱性を有する限り特に限定されず、金属、セラミック、耐熱性高分子、又はこれらを組み合わせたものでも良い。
使用に際しては、加熱手段を用いて該容器全体を加熱すれば良いが、必要に応じて加熱手段とマイクロ単位操作用容器を一体的に構成しても良い。
【００１２】
【発明の効果】
本発明のマイクロ単位操作用容器は、アルミニウムのような柔らかな表面に溝を形成し、陽極酸化することが主な製造工程であるので製造が容易である。また、容器材料も安価であるので、容器自体が安価であるだけでなく、例えば１０ｃｍ四方の板の中に１ｍ以上の流路を形成することも容易であるので、極めて有用である。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
図１は、表面にアルミナ層を有する溝を流路として有する陽極酸化可能な板の平面図であり、図２は、流路として設けられた溝の断面概念図である。この断面形状は長方形状に限られるものではなく、例えば、底部の角がとれて丸くなっていても良い。尚、図中の符号１は陽極酸化可能な板、２は溝、３は、溝に設けられたアルマイト層である。
図３は、本発明のマイクロ単位操作用容器の完成直前の状態を表す説明図であり、図４は、溝の上端が閉鎖された流路の概念図である。図中の符号１〜３は図１及び図２と同じであり、符号４は、溝の上端を閉鎖するための板状物質である。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面にアルミナ層を有する溝を流路として有する陽極酸化可能な板の平面図である。
【図２】流路として設けられた溝の断面概念図である。
【図３】マイクロ単位操作用容器の完成直前の状態を表す説明図である。
【図４】溝の上端が閉鎖された流路の概念図である。
【符号の説明】
１．陽極酸化可能な板
２．溝
３．アルマイト層
４．板状物質
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ単位操作用容器に関し、特に、基材に形成された液体流路表面がアルミナ表面である、製造容易で安価なマイクロ単位操作用容器、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の急速な科学技術の発展に伴い、バイオ関連技術を中心にミクロの世界を対象とする研究開発が盛んになり、マイクロ単位操作のための機器の開発も進んでいる。特に、反応器径が数ｍｍ以下のマイクロリアクターに関する研究開発が急増している。この場合に使用するマイクロリアクターは、シリコーン基板に流路を設けてなるが、この流路の形成は半導体技術を応用したものであり、製造作業行程が多く、煩雑である上製造コストも高いという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、従来のかかる欠点を解決するために鋭意検討した結果、アルミニウム板表面に流状物質が流れる流路を形成し、この流路を有する表面を陽極酸化した後、流路以外の表面を研摩し、必要に応じて流路のアルミナ表面に触媒または吸着剤を担持させ、次いで流路を有する表面に板状またはシート状物質を貼着して流路の上面を閉鎖することにより、容易且つ安価にマイクロ単位操作用容器を得ることができることを見出し、本発明に到達した。
従って本発明の第１の目的は、製造が容易で安価なマイクロ単位操作用容器を提供することにある。
本発明の第２の目的は、アルミナ表面を有する、安価なマイクロ単位操作用容器の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の諸目的は、表面に数ｍｍ〜１μｍの幅の連続した溝を有する陽極酸化可能な板の前記溝の上端を閉じてなり、前記溝の一端部から他端部に流体を流し得る容器であって、前記溝が陽極酸化されてなるアルミナ層を有することを特徴とするマイクロ単位操作用容器及びその製造方法によって達成された。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明における陽極酸化可能な板は、アルミニウム板に限定されることなく、陽極酸化によってアルマイト表面が形成されるアルミニウム合金やチタン、あるいはステンレスやニッケルクロム合金、その他表面にアルミニウム層を設けることのできる金属表面に、非水メッキ、圧着、蒸着、どぶ付け、溶射、圧延等の方法によって、アルミニウム表面を設けた金属板等の中から適宜選択することができる。
【０００６】
本発明においては、陽極酸化可能な板の表面に、数ｍｍ〜１μｍの幅で、数１０ｍｍ〜１μｍ深さの溝を形成する。溝の幅や深さは、本発明のマイクロ単位操作用容器を、リアクター、セパレーター、エバポーター、ミキサー等の用途や、使用対象によって適宜設計することができる。また、溝の形成方法は、公知のドリル等を用いたＮＣ工作機械によっても、化学的エッチングによっても良いが、深さが１０μｍを越えるような溝を形成させる場合には機械的方法を用いた方が効率的である。
溝はすべて連続していることが必要であるが、リアクター、セパレーターまたはミキサー等に使用する場合には、入口側または出口側の少なくとも一方を複数本に分岐させたり、エバポレーターに使用する場合には、入口側を閉じて天上部に別の注入口を設ける等、用途に応じて種々の形に設計することができる。
【０００７】
上記の様にして溝を形成させた後、本発明においては、該溝を有する全表面を、必要に応じてアルカリ水溶液及び／又は酸性水溶液を用いて清浄にした後、公知の方法、条件によって陽極酸化する。本発明では、陽極酸化後、必要に応じて３５０℃以上で１時間以上、好ましくは、４５０℃〜５５０℃で焼成を行うことが好ましい。これにより陽極酸化皮膜をγ−アルミナ層とし、触媒担体表面として好ましいものとすることができる。
【０００８】
本発明においては、陽極酸化皮膜表面のＢＥＴ表面積を増大させると共に耐熱性を改善する為に、酸性水溶液を用いて陽極酸化皮膜中の細孔を拡大させる細孔拡大処理を行うことが好ましい。ここで使用する酸性水溶液としては、前記陽極酸化時に使用する処理液と同じものの中から適宜選択して使用することが出来る。従って、陽極酸化の後、同じ処理液中で引き続き細孔拡大処理をすることも出来る。この細孔拡大処理の温度と時間は、処理液として使用する酸の種類や濃度によって適宜設定すれば良い。好ましい条件はｐＨ３〜６である。例えば４重量％の蓚酸を２０℃で用いる場合には、約９０分以上必要であるが１２０分で十分である。
【０００９】
本発明においては、細孔拡大処理した後、次いで水和処理することが好ましい。上記水和処理は、水蒸気又は５〜１００℃、好ましくは４０〜１００℃の温水を用いて行うことが好ましい。処理温度及び処理時間は適宜設定することが出来る。水は、蒸留水又はイオン交換水であることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、溝表面以外の表面はアルミナ表面である必要がないので、表面強度を確保するために、溝部以外の表面から剥離し易い表層部を削り取り、必要に応じて更に研摩することが好ましい。この操作は、前記した水和処理や細孔拡大処理あるいは焼成処理等の前後、いずれの工程で行っても良い。
【００１１】
このようにして、少なくとも溝表面部を最適化されたアルミナ表面とした後に、マイクロリアクターとする場合には該アルミナ表面に、公知の方法によって触媒を担持させ、マイクロセパレータとする場合には吸着剤を担持させる。
最後に、溝を有する表面に板状又はフィルム状の物質を貼着したり、或いは、ミラーイメージ状に溝を設け、その表面を陽極酸化して作製した他の一枚を、溝同士が重なるように貼着して、本発明のマイクロ単位操作用容器を完成する。上記板状又はフィルム状の物質は、耐熱性を有する限り特に限定されず、金属、セラミック、耐熱性高分子、又はこれらを組み合わせたものでも良い。
使用に際しては、加熱手段を用いて該容器全体を加熱すれば良いが、必要に応じて加熱手段とマイクロ単位操作用容器を一体的に構成しても良い。
【００１２】
【発明の効果】
本発明のマイクロ単位操作用容器は、アルミニウムのような柔らかな表面に溝を形成し、陽極酸化することが主な製造工程であるので製造が容易である。また、容器材料も安価であるので、容器自体が安価であるだけでなく、例えば１０ｃｍ四方の板の中に１ｍ以上の流路を形成することも容易であるので、極めて有用である。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
図１は、表面にアルミナ層を有する溝を流路として有する陽極酸化可能な板の平面図であり、図２は、流路として設けられた溝の断面概念図である。この断面形状は長方形状に限られるものではなく、例えば、底部の角がとれて丸くなっていても良い。尚、図中の符号１は陽極酸化可能な板、２は溝、３は、溝に設けられたアルマイト層である。
図３は、本発明のマイクロ単位操作用容器の完成直前の状態を表す説明図であり、図４は、溝の上端が閉鎖された流路の概念図である。図中の符号１〜３は図１及び図２と同じであり、符号４は、溝の上端を閉鎖するための板状物質である。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面にアルミナ層を有する溝を流路として有する陽極酸化可能な板の平面図である。
【図２】流路として設けられた溝の断面概念図である。
【図３】マイクロ単位操作用容器の完成直前の状態を表す説明図である。
【図４】溝の上端が閉鎖された流路の概念図である。
【符号の説明】
１．陽極酸化可能な板
２．溝
３．アルマイト層
４．板状物質
Claims (8)
- 表面に数ｍｍ〜１μｍの幅の連続した溝を有する陽極酸化可能な板の前記溝の上端を閉じてなり、該溝に流体を流し得る容器であって、前記溝が陽極酸化されてなるアルミナ層を有することを特徴とするマイクロ単位操作用容器。
- 前記溝の深さが、数１０ｍｍ〜１μｍである、請求項１に記載されたマイクロ単位操作用容器。
- 前記溝のアルミナ層表面に触媒が担持されてなるマイクロリアクター。
- 前記溝のアルミナ層表面に吸着剤が担持されてなるマイクロセパレータ。
- 前記溝が出口のみを有すると共に、天上部に１以上の液体注入口を有するマイクロエバポレーター。
- 前記流体の流入経路を２以上有する、マイクロミキサー。
- 流入経路の少なくとも１つが、天上部に設けられた注入口である、請求項６に記載されたミキサー。
- 陽極酸化可能な板の表面に、数ｍｍ〜１μｍ幅の溝を形成し、該溝を有する全表面を陽極酸化した後、必要に応じて前記溝以外の表面から剥離し易い部分を除去し、次いで、前記溝部分が流路となり得る如く、溝を有する表面に、板状またはシート状物質を貼着することを特徴とするマイクロ単位操作用容器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002324336A JP2004154717A (ja) | 2002-11-07 | 2002-11-07 | マイクロ単位操作用容器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002324336A JP2004154717A (ja) | 2002-11-07 | 2002-11-07 | マイクロ単位操作用容器及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004154717A true JP2004154717A (ja) | 2004-06-03 |
Family
ID=32803955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002324336A Pending JP2004154717A (ja) | 2002-11-07 | 2002-11-07 | マイクロ単位操作用容器及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004154717A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007530261A (ja) * | 2004-03-23 | 2007-11-01 | ヴェロシス インコーポレイテッド | マイクロチャネル装置及び触媒における保護された合金表面、アルミナ担持触媒、触媒中間体、並びに触媒及びマイクロチャネル装置形成方法 |
| JP2008023406A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Fuji Xerox Co Ltd | 一体型接続部を有するマイクロリアクター装置 |
| JP2008212811A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Fuji Xerox Co Ltd | 微細流路構造体およびその製造方法 |
| JP2010172850A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Nokodai Tlo Kk | マクロチップデバイス |
-
2002
- 2002-11-07 JP JP2002324336A patent/JP2004154717A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007530261A (ja) * | 2004-03-23 | 2007-11-01 | ヴェロシス インコーポレイテッド | マイクロチャネル装置及び触媒における保護された合金表面、アルミナ担持触媒、触媒中間体、並びに触媒及びマイクロチャネル装置形成方法 |
| JP2007530263A (ja) * | 2004-03-23 | 2007-11-01 | ヴェロシス インコーポレイテッド | マイクロチャネル装置における調整された均一なコーティング |
| JP4812746B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2011-11-09 | ヴェロシス インコーポレイテッド | マイクロチャネル装置及び触媒における保護された合金表面、アルミナ担持触媒、触媒中間体、並びに触媒及びマイクロチャネル装置形成方法 |
| JP4922156B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2012-04-25 | ヴェロシス インコーポレイテッド | マイクロチャネル装置における調整された均一なコーティング |
| JP2008023406A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Fuji Xerox Co Ltd | 一体型接続部を有するマイクロリアクター装置 |
| JP2008212811A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Fuji Xerox Co Ltd | 微細流路構造体およびその製造方法 |
| JP2010172850A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Nokodai Tlo Kk | マクロチップデバイス |
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