JP2004330008A - Micro-channel apparatus - Google Patents

Micro-channel apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2004330008A
JP2004330008A JP2003126268A JP2003126268A JP2004330008A JP 2004330008 A JP2004330008 A JP 2004330008A JP 2003126268 A JP2003126268 A JP 2003126268A JP 2003126268 A JP2003126268 A JP 2003126268A JP 2004330008 A JP2004330008 A JP 2004330008A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
suspension
flow path
microchannel device
branch
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003126268A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Okawara
真一 大川原
Kohei Ogawa
浩平 小川
Yoshitomo Azuma
良知 東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rikogaku Shinkokai
Original Assignee
Rikogaku Shinkokai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rikogaku Shinkokai filed Critical Rikogaku Shinkokai
Priority to JP2003126268A priority Critical patent/JP2004330008A/en
Publication of JP2004330008A publication Critical patent/JP2004330008A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro-channel apparatus in which a fine particle in a suspension can be classified/separated surely even when a very small amount of the suspension is supplied to this apparatus. <P>SOLUTION: This micro-channel apparatus is provided with an inlet port 16 for taking the suspension in this apparatus, a curved flow passage 13 one end of which is fit to the port 16, a plurality of branched flow passages 14, 15 each of which is fit to the downstream side of the passage 13 and a plurality of outlet ports 17, 18 each of which is fit to one end of any of the passages 14, 15 for discharging the suspension after made to pass through the passages 13, 14, 15. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、懸濁液に含まれる微粒子の分級・分離操作に用いられるマイクロチャンネル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ナノ・マイクロテクノロジーの進展に伴い、マイクロリアクターやマイクロ化学プラントなどの微小な装置が注目されている。この装置は、微粒子(固体微粒子やエマルションなど)を含む懸濁液の生成に用いられ、生成量が微量であるという点を特徴とする。この装置を以下の説明では「造粒装置」という。なお、微小な造粒装置では、物質や熱の移動速度の速さを利用して懸濁液を“微量生成”する。
【0003】
また、上記の微小な造粒装置で生成された懸濁液内の微粒子を製品として取り出すためには、分級(同じ種類のものを大きさで分ける)・分離(種類と大きさの異なるものを分ける)などの操作が必要であり、このような操作を行う装置も造粒装置と同様にマイクロサイズであることが望まれる。
そこで、既存装置のサイクロンをミニチュア化することが検討された(例えば特許文献1を参照)。この小型サイクロンは、直径が10mmであり、装置内で発生させた大きな遠心力を利用して微粒子の分級・分離操作を行う。
【0004】
【特許文献1】
Cillers, J.J. And S.T.L Harrison, ”The Application of mini−hydrocyclones in the concentration of yeast suspensions”, The Chemical Engineering Journal, 65,21−26(1997)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の小型サイクロンでは、装置内で大きな遠心力を発生させるために、大きな流量(例えば150l/h)が必要であった。つまり、多量の懸濁液サンプルが必要であった。このため、小型サイクロンへの懸濁液サンプルの供給量が少ないと、十分な遠心力を発生させることができず、結果として十分な分級・分離効果を得ることができない。
【0006】
小型サイクロンによる分級・分離効果を高めるためには、微小な造粒装置(マイクロリアクターなど)を長時間稼働させて多量の懸濁液を生成しなければならず、微小な造粒装置の“微量生成”という特徴を生かすことができない。
本発明の目的は、懸濁液の供給量が微量であっても懸濁液内の微粒子を確実に分級・分離できるマイクロチャンネル装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のマイクロチャンネル装置は、懸濁液を取り込む入口ポートと、前記入口ポートに一端が取り付けられた湾曲形状の流路と、前記流路の下流側に取り付けられた複数の分岐流路と、前記分岐流路それぞれの下流側の一端に取り付けられ、前記湾曲形状の流路と前記分岐流路を経た後の懸濁液を排出する複数の出口ポートとを備えたものである。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のマイクロチャンネル装置において、前記湾曲形状の流路が、円形状の一部分により構成されたものである。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のマイクロチャンネル装置において、前記湾曲形状の流路は、断面積をA、曲率半径をRとし、前記入口ポートに取り込まれる懸濁液の流量をQとするとき、次の条件式を満足するものである。
【0009】
(Q/A)/R > 9.8
請求項4に記載の発明は、 請求項1から請求項3の何れか1項に記載のマイクロチャンネル装置において、前記湾曲形状の流路は、下流側に向かって流れる懸濁液にディーン渦が発生し得る長さを有するものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4の何れか1項に記載したマイクロチャンネル装置において、前記入口ポートと前記湾曲形状の流路と前記複数の分岐流路と前記複数の出口ポートとからなるユニットを複数備え、前記複数のユニットが、互いに並列接続されたものである。
【0010】
請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項4の何れか1項に記載したマイクロチャンネル装置において、前記入口ポートと前記湾曲形状の流路と前記複数の分岐流路と前記複数の出口ポートとからなるユニットを複数備え、前記複数のユニットが、互いに直列接続されたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0012】
本実施形態のマイクロチャンネル装置10は、図1〜図6に示すように、2枚のアクリル板11,12の間に設けられたマイクロスケールの流路(13〜15)と、流路(13〜15)の上流側に取り付けられた1つの入口ポート16と、下流側に取り付けられた2つの出口ポート17,18とで構成されている。
なお、図1はマイクロチャンネル装置10を上方から見た図である。図2,図3は図1の点線枠10A,10Bの拡大図である。図4,図5は図1のA−A断面図,B−B断面図である。図6はマイクロチャンネル装置10の使用形態を示す概略図である。
【0013】
アクリル板11,12は、複数の貫通孔21を介して、例えばM8のステンレスボルトナット22によりシールされている(図5)。アクリル板11,12の大きさは、例えば一辺が10cmである。アクリル板11の厚さは例えば2cmである。アクリル板12の厚さは例えば1cmである。なお、アクリル板11,12のシールには、ボルトナット22による締め付けの他、接着や接合(融着)によるシール法を用いても構わない。
【0014】
流路(13〜15)は、アクリル板11の表面にストレートエンドミル(例えば径200μm)を用いて切削したものである。流路(13〜15)の断面は、矩形状である(図4,図5)。流路(13〜15)の形成には、ストレートエンドミルによる機械的な切削方法の他、エッチング法や、レーザによる微細加工を用いても構わない。
【0015】
また、流路(13〜15)は、上流側が円弧状であり、下流側で2つに分岐している。以下の説明では、上流側の円弧状の部分13を「円弧状流路13」、下流側で内側に分岐した後の直線部分14を「内側分岐流路14」、下流側で外側に分岐した後の直線部分15を「外側分岐流路15」という。内側とは曲率中心側に対応し、外側は曲率中心とは反対側に対応する。
【0016】
円弧状流路13は、曲率半径が約2cmの半円状の流路である。円弧状流路13の断面は、図4に示す幅Cが約200μm、深さDが約170μmである。円弧状流路13の上流側の一端には、入口ポート16が取り付けられている(図1,図5)。
内側分岐流路14は、断面の幅および深さが円弧状流路13と同じである。内側分岐流路14の下流側の一端には、出口ポート17が取り付けられている(図1,図5)。
【0017】
外側分岐流路15は、断面の幅が下流側で円弧状流路13,内側分岐流路14の2倍になっている(図3)。外側分岐流路15の深さは、円弧状流路13,内側分岐流路14と同じである。外側分岐流路15の下流側の一端には、出口ポート18が設けられている(図1,図5)。
入口ポート16は、アクリル板11に設けられた貫通孔(例えば径5.5mm)である。入口ポート16には、アクリル板11の裏面側にネジ式で嵌め込んだコネクター31を介してチューブ34(例えば径4mm)が取り付けられ、このチューブ34にはマイクロフィーダ37が取り付けられている。マイクロフィーダ37内の懸濁液は、チューブ34を通過した後、入口ポート16から内部に取り込まれる。
【0018】
出口ポート17は、アクリル板11に設けられた貫通孔(例えば径5.5mm)である。出口ポート17には、アクリル板11の裏面側にネジ式で嵌め込んだコネクター32を介してチューブ35(例えば径4mm)が取り付けられる。このチューブ35の先端は、サンプル瓶38の中に入っている。
同様に、出口ポート18は、アクリル板11に設けられた貫通孔(例えば径5.5mm)である。出口ポート18には、アクリル板11の裏面側にネジ式で嵌め込んだコネクター33を介してチューブ36(例えば径4mm)が取り付けられる。このチューブ36の先端は、サンプル瓶39の中に入っている。
【0019】
上記構成のマイクロチャンネル装置10において、入口ポート16から内部に取り込まれた懸濁液は、円弧状流路13を通過した後、内側分岐流路14と外側分岐流路15に分かれて進行する。ちなみに、円弧状流路13の内側を通過する懸濁液が内側分岐流路14に流れ込み、外側を通過する懸濁液が外側分岐流路15に流れ込む。
【0020】
本実施形態のマイクロチャンネル装置10では、図3に示すように、外側分岐流路15の断面の幅を下流側で内側分岐流路14の2倍とし、外側分岐流路15の断面の面積を内側分岐流路14の2倍とした。このため、外側分岐流路15に流れ込む懸濁液の流量を、内側分岐流路14に流れ込む懸濁液の流量の約2倍とすることができる。
【0021】
この場合、図7に示すように、円弧状流路13の最下流地点(内側分岐流路14,外側分岐流路15への分岐地点)では、断面のうち内側の約1/3の面積を占める領域Eの中の懸濁液が内側分岐流路14に流れ込み、外側の約2/3の面積を占める領域Fの中の懸濁液が外側分岐流路15に流れ込むことになる。
【0022】
そして、内側分岐流路14を通過した後の懸濁液は、出口ポート17から排出され、チューブ35を介して内側のサンプル瓶38に流れ込む。また、外側分岐流路15を通過した後の懸濁液は、出口ポート18から排出され、チューブ36を介して外側のサンプル瓶39に流れ込む。
次に、本実施形態のマイクロチャンネル装置10による懸濁液内の微粒子の分級・分離操作について図8(A)〜(C)を用いて説明する。ここでは、懸濁液内に大きさの異なる2種類の微粒子が含まれているとして説明を行う。微粒子は、固体微粒子やエマルション(液滴)、動物細胞、植物細胞、赤血球などである。
【0023】
入口ポート16から取り込まれた懸濁液は、円弧状流路13の最上流地点において未だ遠心力を受けていない。このため、図8(A)に示すように、大きさの異なる2種類の微粒子25,26は断面内で均一に分布している。
その後、これらの微粒子25,26は、円弧状流路13に沿って円周方向に流れながら半径方向の外向きの遠心力F1を受け、図8(B)に示すように、全体的に外側面3Aに寄っていく。ここで、円弧状流路13は断面積が小さいため、微少量の流れ(極めて小さな流量)でも、微粒子25,26の流速は非常に大きくなる。さらに、円弧状流路13の曲率半径も小さいため、非常に大きな遠心力F1が発生する。
【0024】
概算を例示すると、一辺(図7のC,D)が200μmの円弧状流路13に、懸濁液を6ml/minで送液すると、円弧状流路13内での断面平均速度は2.5m/sとなる。さらに、円弧状流路13の曲率半径が2cmの場合、遠心力F1は312.5m/sとなる。またレイノルズ数は500程度である(つまり層流状態)。
このように、円弧状流路13の断面では非常に大きな遠心力F1が発生し、2種類の微粒子25,26は共に外側面3Aに寄っていくが、ある地点よりも下流側の断面では、図8(C)に示すように、遠心力F1に起因した二次流、つまりディーン(Dean)渦F2,F3が発達する。ディーン渦F2,F3は、断面内の上下に発達する一対の流れ場である。
【0025】
ディーン渦F2,F3のうち上側の一方(F2)は、円弧状流路13の中ほどを半径方向の外向きに流れて、外側面3Aの近傍で上向きとなり、上壁面3Cの近傍で半径方向の内向きに流れて、内側面3Bの近傍で下向きとなる。すなわち、円弧状流路13の断面の上側半分を巡回する。
同様に、ディーン渦F2,F3のうち下側の一方(F3)は、円弧状流路13の中ほどを半径方向の外向きに流れて、外側面3Aの近傍で下向きとなり、下壁面3Dの近くで半径方向の内向きに流れて、内側面3Bの近傍で上向きとなる。すなわち、円弧状流路13の断面の下側半分を巡回する。
【0026】
円弧状流路13の断面にディーン渦F2,F3が発達すると、このディーン渦F2,F3の強さと遠心力F1のバランスによって次の現象が起きる。つまり、流れに乗りやすい小さな微粒子25はディーン渦F2,F3と一緒に断面内を巡回して均一化し、大きな微粒子26は流れに乗ることなく外側面3Aの近くに偏在したままとなる。その結果、円弧状流路13の断面の外側では、大きな微粒子26の濃度が高くなり、内側では小さな微粒子25の濃度が高くなる。
【0027】
このため、図8(C)と同様の分布状態で円弧状流路13の最下流地点(内側分岐流路14,外側分岐流路15への分岐地点)に到達した懸濁液は、小さな微粒子25を多く含む内側部分(図7の領域Eの中の懸濁液)が内側分岐流路14に流れ込み、大きな微粒子26を多く含む外側部分(図7の領域Fの中の懸濁液)が外側分岐流路15に流れ込むことになる。
【0028】
そして、内側分岐流路14を通過した後の懸濁液(小さな微粒子25が多い)は、出口ポート17から排出され、チューブ35を介して内側のサンプル瓶38に流れ込む。また、外側分岐流路15を通過した後の懸濁液(大きな微粒子26が多い)は、出口ポート18から排出され、チューブ36を介して外側のサンプル瓶39に流れ込む。
【0029】
したがって、本実施形態のマイクロチャンネル装置10によれば、極めて小さな流量(例えば6ml/min)でも、懸濁液内の微粒子を確実に分級・分離することができる。2種類の微粒子25,26の物質が同じ種類の場合には、図9に示すような分級(Classification)操作が行われたことになる。また、2種類の微粒子25,26の物質が異なる種類の場合には、図10に示すような分離(Separation)操作が行われたことになる。
【0030】
次に、本実施形態のマイクロチャンネル装置10による分級操作の具体的な実験例(図11,図12)を説明する。
ここでは、比重1.19で最頻粒径(モード粒径)9μmのアクリル粒子(綜研化学株式会社製商品名MR−10HG)をイオン交換水に懸濁させた試料(0.06wt%)を用意し、この懸濁液をレイノルズ(Re)数の範囲150〜600でマイクロフィーダ37から入口ポート16に送液した。懸濁液内に含まれる微粒子の径は、約1μm〜60μmの範囲で広く分布している(多分散系)。
【0031】
そして、マイクロチャンネル装置10の出口ポート17,18からサンプル瓶38,39の各々に流れ込んだ懸濁液について、微粒子の粒度分布(株式会社島津製商品名SALD−200VER Model−2)を測定した。例えばRe数が600の場合の測定結果は図11の通りである。図11は体積基準粒度分布を表している。
内側のサンプル瓶38に流れ込んだ懸濁液の微粒子の粒度分布は、図11の実線に示す通り、最頻粒径DINが7.5μm程度である。外側のサンプル瓶39に流れ込んだ懸濁液の微粒子の粒度分布は、図11の点線に示すとおり、最頻粒径DOUTが13.4μm程度である。
【0032】
つまり、内側のサンプル瓶38には小さい微粒子(DIN=7.5μm程度)が流れ込み、外側のサンプル瓶39には大きい微粒子(DOUT=13.4μm程度)が流れ込んだことが分かる。図11の測定結果から、本実施形態のマイクロチャンネル装置10による明確な分級効果が実証されたことになる。
【0033】
さらに、外側のサンプル瓶39での最頻粒径DOUTと内側のサンプル瓶38での最頻粒径DINとの比(=最頻粒径比DOUT/DIN)を計算し、図12に“◇”でプロットした。図12の横軸は、Re数である。図12の“◇”は、最頻粒径比DOUT/DINのRe数に対する依存性を示している。
図12の“◇”の測定結果から、最頻粒径比DOUT/DINは、Re数の変化に拘わらず同程度の値(1.3〜1.8)を示すことが分かった。これは、外側の最頻粒径DOUTが内側の最頻粒径DINの1.3〜1.8倍程度であり、マイクロチャンネル装置10による明確な分級効果を表している。ちなみに、最頻粒径比DOUT/DINの値が「1」のときは、内外のサンプル瓶38,39で最頻粒径が等しく、全く分級されなかったことになる。
【0034】
このように、本実施形態のマイクロチャンネル装置10によれば、極めて小さな流量で、Re数を変えた場合(範囲150〜600)でも、常に明確な分級効果を得ることができる(図11,図12◇参照)。
また、内外のサンプル瓶38,39に流れ込んだ各々の懸濁液について、その質量を測定した。内側のサンプル瓶38内の懸濁液の質量を測定することにより、内側の出口ポート17での流量QINを求めることができる。同様に、外側のサンプル瓶39内の懸濁液の質量を測定することにより、外側の出口ポート18での流量QOUTを求めることができる。
【0035】
そして、外側の出口ポート18での流量QOUTと内側の出口ポート17での流量QINとの比(=流量比QOUT/QIN)を計算し、図12に“○”でプロットした。図12の“○”は、流量比QOUT/QINのRe数に対する依存性を示している。この測定結果から、Re数の変化に拘わらず流量比QOUT/QINが同程度の値(2.0〜2.5)を示すことが分かった。
【0036】
さらに、内外のサンプル瓶38,39に流れ込んだ各々の懸濁液について、波長900nmにおける吸光度(APEL,PD−303)の測定も行った。吸光度を測定することにより、各々の懸濁液の濃度を求めることができる。ちなみに、吸光度は濃度にほぼ比例する。
【0037】
そして、外側のサンプル瓶39での吸光度IOUTと内側のサンプル瓶38での吸光度IINとの比(=吸光度比IOUT/IIN)を計算し、図12に“□”でプロットした。図12の“□”は、吸光度比IOUT/IINのRe数に対する依存性を示している。この測定結果から、Re数の変化に拘わらず吸光度比IOUT/IINが同程度の値(1.5〜2.0)を示すことが分かった。
【0038】
図12の“○”と“□”の測定結果は、図3で既に説明したように、外側分岐流路15の断面の幅を内側分岐流路14の2倍としたことに起因している。つまり、外側分岐流路15の断面の幅が2倍であるため、内側のサンプル瓶38と比較して外側のサンプル瓶39から、流量QOUTが2.0〜2.5倍で、濃度が1.5〜2.0倍の懸濁液を得ることができた。
【0039】
この場合、外側のサンプル瓶39に流れ込んだ微粒子の量(=流量QOUT(2.0〜2.5倍)×濃度(1.5〜2.0倍))は、内側のサンプル瓶38に流れ込んだ微粒子の量の3.0〜4.5倍程度である。つまり、内側と比較して外側から多量の微粒子を得ることができる。
なお、上記した図11,図12と同様の測定結果は、最頻粒径7μmのアクリル粒子を含む懸濁液や最頻粒径20μmのアクリル粒子を含む懸濁液でも得ることができた。
【0040】
上記したように、本実施形態のマイクロチャンネル装置10によれば、入口ポート16からの懸濁液の供給量が極めて微量であっても、懸濁液内の微粒子を確実に分級・分離することができる。
ただし、円弧状流路15の断面積をA[m]、曲率半径をR[m]、入口ポート16に取り込まれる懸濁液の流量をQ[m/s]とするとき、次の条件式(1)を満足することが好ましい。条件式(1)を満足する場合、少なくとも重力以上の遠心力を発生させることができため、懸濁液内の微粒子を分級・分離できる。
【0041】
(Q/A)/R > 9.8 …(1)
さらに、本実施形態のマイクロチャンネル装置10によれば、懸濁液に遠心力F1とディーン渦F2,F3を発生させる流路(円弧状流路13)を円形状の一部分により構成したため、流路(13)を短く構成することができ、効率よく分級・分離できる。
【0042】
また、本実施形態のマイクロチャンネル装置10によれば、マイクロフィーダー37から送液する懸濁液の流量に応じて、懸濁液内の微粒子の分級・分離精度を調整することができる。さらに、微粒子の径が異なる場合には、マイクロフィーダー37からの流量により対応できる。すなわち、微粒子の径に応じて流量を調整することで、微粒子の径に拘わらず一定の精度で分級・分離を行うことができる。
【0043】
また、本実施形態のマイクロチャンネル装置10によれば、マイクロフィーダー37からの流量を調整して、円弧状流路13の断面にディーン渦F2,F3が発生しないようにする(またはディーン渦F2,F3を弱くする)ことで、図13に示すように、懸濁液内の微粒子を濃縮することもできる(Concentration)。この場合、外側分岐流路15,出口ポート18を介して外側のサンプル瓶39から濃厚な懸濁液を得ることができる。
【0044】
さらに、本実施形態のマイクロチャンネル装置10は、図14に示すように、マイクロリアクターやマイクロ化学プラントなどの微小な造粒装置40の下流部分に直接接続することができる。この場合の造粒装置40は、原料液4A,4Bを各々の流路41,42を介して合流させるものである。そして造粒装置40の流路41,42の合流地点に、マイクロチャンネル装置10の円弧状流路13の上流側の一端が取り付けられている。円弧状流路13の中では、造粒装置40からの原料液4A,4Bにより懸濁液が生成され、その後、懸濁液内の微粒子が分級・分離される。この構成によれば、懸濁液の生成から微粒子の分級・分離までを連続的に処理可能なデッドスペース0のシステムを構築できる。
【0045】
なお、上記した実施形態では、入口ポート16と流路(13〜15)と出口ポート17,18からなるユニットを1つ備えたマイクロチャンネル装置10の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば図15(A),(B)に示すマイクロチャンネル装置45のように、複数のユニット46を厚さ方向に貼り合わせて並列接続してもよい。各々のユニット46は、入口ポート16どうしが連続的に形成され、出口ポート17どうしが連続的に形成され、出口ポート18どうしが連続的に形成されている。各々のユニット46の流路(13〜15)は独立している。
【0046】
上記構成のマイクロチャンネル装置45では、共通の入口ポート16から操作対象の懸濁液47が取り込まれ、各ユニット46の流路(13〜15)に分配される。そして、各ユニット46の内側分岐流路14を通過した後の懸濁液(小さい微粒子を多く含む)は、共通の出口ポート17で合流して排出される。また、各ユニット46の外側分岐流路15を通過した後の懸濁液(大きい微粒子を多く含む)は、共通の出口ポート18で合流して排出される。
【0047】
このように、マイクロチャンネル装置45によれば、多段並列操作が可能となり、懸濁液の処理量(流量)を増やすことができる(Numbering−up)。具体的にいうと、N段のユニット46からなる場合、懸濁液の処理量をN倍に増やすことができる。このとき、装置の分級・分離性能がユニット数により変化することはない。つまり、分級・分離性能を一定に保ったまま、懸濁液の処理量を増やすことができる。
【0048】
また、図16(A)〜(C)に示すマイクロチャンネル装置48のように、入口ポート16と出口ポート17,18を懸濁液の出し入れ面6Aとは反対側の面6Bまで貫通させ、この面6Bから貫通孔(16〜18)にロッド51〜53を挿入するように構成することもできる。この場合、貫通孔(16〜18)内でのロッド51〜53の挿入長さL1,L2を等しくする必要がある。
【0049】
マイクロチャンネル装置48では、共通の入口ポート16から懸濁液47が取り込まれても、反対側の面6Bからロッド51の先端までのユニット46には懸濁液が流れ込まないため、分級・分離操作に供される稼働ユニット数をロッド51〜53の挿入長さL1,L2に応じて任意に調節することができる。
したがって、例えば100段のユニット46を重ねて構成したマイクロチャンネル装置48の場合には、最大流量から最小流量までの範囲(100段階)で懸濁液47の流量が変化しても、その流量に応じてロッド51〜53の挿入長さL1,L2を調整し、稼働ユニット数を適切に設定することで、同じ分級・分離性能を維持できる。
【0050】
また逆に、マイクロチャンネル装置45,48に取り込む懸濁液47の流量をユニット数に拘わらず一定に保つ場合には、分級・分離性能を変えることができる。従来の小型サイクロンでは、流量を変えると性能(分級・分離できる粒子径)も変化してしまうが、上記の多段並列操作によれば、流量および性能のうち一方を一定に保ったまま他方を変えることが簡単に行える。
【0051】
さらに、図17に示すマイクロチャンネル装置55のように、複数のユニット46を厚さ方向に貼り合わせて直列接続してもよい。直列接続のため、隣り合うユニット46どうしの向きは交互に左右反転させてある。また、隣り合うユニット46のうち上流側(図中6Uの符号を付した)の外側の出力ポート18は、下流側(図中6Dの符号を付した)の入力ポート16に接続され、内側の出力ポート17は各ユニット46どうしで連続的に接続され、各ユニット46の流路(13〜15)は独立している。
【0052】
上記構成のマイクロチャンネル装置55では、1段目の入口ポート16から操作対象の懸濁液47が取り込まれ、小さい微粒子を含む懸濁液が各段の内側分岐流路14を介して内側の出口ポート17に合流する。また、大きな微粒子を含む懸濁液は外側分岐流路15を介して次の段の入口ポート16に流れ込む。この多段直列操作によれば、小さい微粒子の除去性能が向上し、装置の分級・分離精度が向上する(直列ナンバリングアップ)。
【0053】
また、図15〜図17のマイクロチャンネル装置45,48,55のように、複数のユニット46を貼り合わせてナンバリングアップする場合、各々のユニット46に形成される流路がマイクロスケールの極めて浅いものである(例えば170μm)ため、各々のユニット46を極めて薄くする(例えば1mm以下)ことができる。したがって、ナンバリングアップによる装置の大型化を回避することが可能となる。例えば1mmのユニット46を100段重ねた場合でも、装置全体の厚さを10cm程度に抑えることができる。
【0054】
また、上記した実施形態では、円弧状流路13の下流側に2つの分岐流路14,15を設けたが、分岐流路の数は3つ以上でもよい(図18,図19参照)。出口側の分岐流路の数に応じて、分級・分離の階数を調整することができる。
さらに、上記した実施形態では、円弧状流路13を半円状としたが、本発明はこれに限らない。円弧状流路13は、円形状の一部分(任意の長さ)により構成できる。ただし下流側に向かって流れる懸濁液にディーン渦が発生し得る長さを確保することが好ましい。また、円弧状流路13の形状は、円形状に限らず、楕円形状や放物線形状など湾曲形状であれば何でも構わない。
【0055】
また、上記した実施形態では、流路(13〜15)の断面形状を矩形状としたが、本発明はこれに限定されない。断面形状は、矩形以外(例えば円形)でもよい。断面のサイズは、十分な遠心力が得られるように、流路の少なくとも一辺が1mm以下であって断面積が十分に小さければ、任意に決めることができる。また、操作対象の懸濁液内の微粒子サイズに応じて断面のサイズを決めてもよい。
【0056】
さらに、上記した実施形態では、外側分岐流路15の幅を下流側で2倍にする例を説明したが、内側分岐流路14と幅を等しくしてもよい。各分岐流路の幅に応じて、各分岐流路における流量の比を任意にコントロールすることにより、分級の性能を変えることができる。流量比のコントロール法には、各分岐流路の幅を変える以外、各分岐流路の長さを変える方法や、出口ポート17,18にかける圧力を調整する方法などが考えられる。前者の場合、分岐流路の長さに応じて圧力損失が大きくなり、結果として、長い分岐流路における流量を減らすことができる。後者の場合、高い圧力をかけた出口ポートに連なる分岐流路の流量を減らすことができる。
【0057】
また、多分散系の懸濁液に限らず、実用上単分散とみなせるような極めて粒径の分布幅が小さい懸濁液にも、本発明を適用できる。
さらに、上記した実施形態では、2枚のアクリル板11,12の間にマイクロスケールの流路(13〜15)を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えばガラスや各種高分子、シリコンウエハ、銅、ステンレスなど、他の材料からなる2枚の板部材の間に、同様のマイクロスケールの流路を設けてもよい。
【0058】
また、上記した実施形態では、2枚の板部材のうち一方に溝を形成して、その溝を他方の板部材で蓋する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば1枚の板部材の中に直接、3次元的な中空状の閉じた流路を形成しても良い。この場合、流路を確実にシールできるという利点がある。したがって、懸濁液の性質に起因して操作圧力が高い場合には、1枚の板部材の中に中空状の流路を形成することが好ましい。この形成には例えばマイクロ光造形法を用いることができる。
【0059】
ただし、1枚の板部材の中に中空状の流路を形成すると、図15〜図17のマイクロチャンネル装置45,48,55のように複数のユニット46を貼り合わせる場合、装置の厚みという点で不利になる。このため、懸濁液の性質に起因して操作圧力が低い場合には、装置の大きさを優先してユニット46の表面に溝を形成することが好ましい。
【0060】
さらに、図17のマイクロチャンネル装置55(直列ナンバリングアップ)の変形例として、図20のマイクロチャンネル装置60のように構成することもできる。マイクロチャンネル装置60では、前段の内側分岐流路の出口ポート17と次段の入口ポート16が接続される。この構成により、大きな微粒子を除去する性能が向上する。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、懸濁液の供給量が微量であっても懸濁液内の微粒子を確実に分級・分離できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】マイクロチャンネル装置10の上面図である。
【図2】円弧状流路13の拡大図である。
【図3】流路(13〜15)の分岐地点および外側分岐流路15の拡大図である。
【図4】図1のAA断面図である。
【図5】図1のBB断面図である。
【図6】マイクロチャンネル装置10にマイクロフィーダ37とサンプル瓶38,39を取り付けた状態を示す図である。
【図7】円弧状流路13から内側分岐流路14と外側分岐流路15に流れ込む懸濁液を説明する断面図である。
【図8】円弧状流路13内で発生する遠心力F1とディーン渦F2,F3を説明する断面図である。
【図9】分級操作を説明する模式図である。
【図10】分離操作を説明する模式図である。
【図11】マイクロチャンネル装置10による分級操作の具体的な測定結果である。
【図12】マイクロチャンネル装置10による分級操作の具体的な測定結果である。
【図13】濃縮操作を説明する模式図である。
【図14】微小な造粒装置40との接続例を示す図である。
【図15】多段並列操作が可能なマイクロチャンネル装置45の外観構成を示す図(A)、模式的な概略構成を示す図(B)である。
【図16】多段並列操作が可能なマイクロチャンネル装置48の概略構成図である。
【図17】多段直列操作が可能なマイクロチャンネル装置55の概略構成図である。
【図18】分岐流路を3つ設けた場合の構成図である。
【図19】分岐流路を4つ設けた場合の構成図である。
【図20】マイクロチャンネル装置60の概略構成図である。
【符号の説明】
10 マイクロチャンネル装置
13 円弧状流路
14 内側分岐流路
15 外側分岐流路
16 入口ポート
17,18 出口ポート
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microchannel device used for classification / separation of fine particles contained in a suspension.
[0002]
[Prior art]
With the advancement of nano / micro technology, micro devices such as micro reactors and micro chemical plants are attracting attention. This apparatus is used for producing a suspension containing fine particles (solid fine particles, emulsion, etc.), and is characterized in that the amount of the generated fine particles is very small. This device is referred to as a “granulation device” in the following description. In the case of a fine granulation apparatus, the suspension is "generated in a very small amount" by utilizing the speed of movement of a substance or heat.
[0003]
In addition, in order to take out the fine particles in the suspension generated by the above-mentioned fine granulator as a product, classification (separating the same type by size) and separation (separating different types and sizes) are necessary. Separation) is required, and it is desired that the apparatus for performing such an operation be of a micro size as in the case of the granulating apparatus.
Therefore, miniaturization of a cyclone of an existing device has been studied (for example, see Patent Document 1). This small cyclone has a diameter of 10 mm, and classifies and separates fine particles by using a large centrifugal force generated in the apparatus.
[0004]
[Patent Document 1]
Cillers, J.M. J. And S. T. L. Harrison, "The Applications of mini-hydrocyclones in the concentration of last suspensions", The Chemical Engineering Journal, 1997, 2621-26.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional small cyclone, a large flow rate (for example, 150 l / h) was required to generate a large centrifugal force in the apparatus. That is, a large amount of suspension sample was required. For this reason, if the supply amount of the suspension sample to the small cyclone is small, sufficient centrifugal force cannot be generated, and as a result, sufficient classification and separation effects cannot be obtained.
[0006]
In order to increase the classification / separation effect of a small cyclone, a large amount of suspension must be generated by operating a minute granulator (microreactor, etc.) for a long time. It cannot take advantage of the characteristic of “generation”.
An object of the present invention is to provide a microchannel device capable of reliably classifying and separating fine particles in a suspension even when the supply amount of the suspension is very small.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The microchannel device according to claim 1, wherein the inlet port takes in the suspension, a curved flow path having one end attached to the inlet port, and a plurality of branched flows attached downstream of the flow path. And a plurality of outlet ports attached to one end of the branch flow path on the downstream side and configured to discharge the suspension having passed through the curved flow path and the branch flow path.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the microchannel device according to the first aspect, the curved flow path is constituted by a part of a circular shape.
According to a third aspect of the present invention, in the microchannel device according to the second aspect, the curved flow path has a sectional area of A, a radius of curvature of R, and a flow rate of the suspension taken into the inlet port. Is Q, the following conditional expression is satisfied.
[0009]
(Q / A) 2 /R>9.8
According to a fourth aspect of the present invention, in the microchannel device according to any one of the first to third aspects, the curved flow path has a Dean vortex in the suspension flowing downstream. It has a length that can occur.
According to a fifth aspect of the present invention, in the microchannel device according to any one of the first to fourth aspects, the inlet port, the curved flow path, the plurality of branch flow paths, and the plurality of branch flow paths are provided. A plurality of units each including an outlet port are provided, and the plurality of units are connected in parallel with each other.
[0010]
According to a sixth aspect of the present invention, in the microchannel device according to any one of the first to fourth aspects, the inlet port, the curved flow path, the plurality of branch flow paths, and the plurality of branch flow paths are provided. A plurality of units each including an outlet port are provided, and the plurality of units are connected in series to each other.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
As shown in FIGS. 1 to 6, the microchannel device 10 of the present embodiment includes a microscale channel (13 to 15) provided between two acrylic plates 11 and 12 and a channel (13). 15), one inlet port 16 attached to the upstream side, and two outlet ports 17, 18 attached to the downstream side.
FIG. 1 is a diagram of the microchannel device 10 as viewed from above. 2 and 3 are enlarged views of the dotted frames 10A and 10B of FIG. 4 and 5 are AA cross section and BB cross section of FIG. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a usage pattern of the microchannel device 10.
[0013]
The acrylic plates 11 and 12 are sealed by a stainless bolt nut 22 of, for example, M8 through a plurality of through holes 21 (FIG. 5). The size of the acrylic plates 11 and 12 is, for example, 10 cm on one side. The thickness of the acrylic plate 11 is, for example, 2 cm. The thickness of the acrylic plate 12 is, for example, 1 cm. Note that the acrylic plates 11 and 12 may be sealed by a sealing method using adhesion or joining (fusing) in addition to fastening with the bolts and nuts 22.
[0014]
The channels (13 to 15) are obtained by cutting the surface of the acrylic plate 11 using a straight end mill (for example, a diameter of 200 μm). The cross section of the flow path (13 to 15) is rectangular (FIGS. 4 and 5). The channels (13 to 15) may be formed by an etching method or laser micromachining, in addition to a mechanical cutting method using a straight end mill.
[0015]
In addition, the flow path (13 to 15) has an arc shape on the upstream side and is branched into two on the downstream side. In the following description, the arc-shaped portion 13 on the upstream side is “arc-shaped channel 13”, the straight portion 14 after branching inward on the downstream side is “inner branch channel 14”, and the branch is outward on the downstream side. The later straight portion 15 is referred to as “outside branch channel 15”. The inside corresponds to the center of curvature, and the outside corresponds to the side opposite to the center of curvature.
[0016]
The arc-shaped channel 13 is a semicircular channel having a radius of curvature of about 2 cm. The cross section of the arc-shaped channel 13 has a width C of about 200 μm and a depth D of about 170 μm shown in FIG. An inlet port 16 is attached to one end on the upstream side of the arc-shaped channel 13 (FIGS. 1 and 5).
The inner branch channel 14 has the same cross-sectional width and depth as the arc-shaped channel 13. An outlet port 17 is attached to one end on the downstream side of the inner branch flow path 14 (FIGS. 1 and 5).
[0017]
The outer branch channel 15 has a cross-sectional width twice as large as the arc-shaped channel 13 and the inner branch channel 14 on the downstream side (FIG. 3). The depth of the outer branch channel 15 is the same as the arc-shaped channel 13 and the inner branch channel 14. An outlet port 18 is provided at one end on the downstream side of the outer branch channel 15 (FIGS. 1 and 5).
The inlet port 16 is a through hole (for example, 5.5 mm in diameter) provided in the acrylic plate 11. A tube 34 (for example, a diameter of 4 mm) is attached to the inlet port 16 via a connector 31 fitted to the back side of the acrylic plate 11 with a screw, and a micro feeder 37 is attached to the tube 34. After passing through the tube 34, the suspension in the micro feeder 37 is taken into the inside from the inlet port 16.
[0018]
The outlet port 17 is a through hole (for example, 5.5 mm in diameter) provided in the acrylic plate 11. A tube 35 (e.g., 4 mm in diameter) is attached to the outlet port 17 via a connector 32 fitted on the back side of the acrylic plate 11 with a screw. The tip of the tube 35 is contained in a sample bottle 38.
Similarly, the outlet port 18 is a through hole (for example, 5.5 mm in diameter) provided in the acrylic plate 11. A tube 36 (e.g., 4 mm in diameter) is attached to the outlet port 18 via a connector 33 fitted on the back side of the acrylic plate 11 with a screw. The tip of the tube 36 is in a sample bottle 39.
[0019]
In the microchannel device 10 having the above-described configuration, the suspension taken into the inside from the inlet port 16 passes through the arc-shaped channel 13, and then advances to the inner branch channel 14 and the outer branch channel 15. Incidentally, the suspension passing through the inside of the arc-shaped flow path 13 flows into the inner branch flow path 14, and the suspension passing through the outside flows into the outer branch flow path 15.
[0020]
In the microchannel device 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the cross-sectional width of the outer branch flow path 15 is twice the width of the inner branch flow path 14 on the downstream side, and the cross-sectional area of the outer branch flow path 15 is reduced. It was twice as large as the inner branch flow path 14. For this reason, the flow rate of the suspension flowing into the outer branch flow path 15 can be about twice the flow rate of the suspension flowing into the inner branch flow path 14.
[0021]
In this case, as shown in FIG. 7, at the most downstream point of the arc-shaped flow path 13 (a branch point to the inner branch flow path 14 and the outer branch flow path 15), about one-third of the inner area of the cross section is reduced. The suspension in the occupied area E flows into the inner branch flow path 14, and the suspension in the area F occupying about / of the outer area flows into the outer branch flow path 15.
[0022]
Then, the suspension after passing through the inner branch flow path 14 is discharged from the outlet port 17 and flows into the inner sample bottle 38 via the tube 35. The suspension after passing through the outer branch channel 15 is discharged from the outlet port 18 and flows into the outer sample bottle 39 via the tube 36.
Next, an operation of classifying and separating fine particles in the suspension by the microchannel device 10 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, the description will be made on the assumption that two kinds of fine particles having different sizes are contained in the suspension. The fine particles are solid fine particles, emulsions (droplets), animal cells, plant cells, erythrocytes, and the like.
[0023]
The suspension taken in from the inlet port 16 has not yet received a centrifugal force at the most upstream point of the arc-shaped channel 13. Therefore, as shown in FIG. 8A, two kinds of fine particles 25 and 26 having different sizes are uniformly distributed in the cross section.
Thereafter, these fine particles 25 and 26 receive a radially outward centrifugal force F1 while flowing in the circumferential direction along the arc-shaped flow path 13, and as shown in FIG. I approach the side 3A. Here, since the arc-shaped flow path 13 has a small cross-sectional area, the flow velocity of the fine particles 25 and 26 becomes very large even with a very small flow (very small flow rate). Further, since the radius of curvature of the arc-shaped channel 13 is small, a very large centrifugal force F1 is generated.
[0024]
For example, when the suspension is fed at a rate of 6 ml / min into the arc-shaped channel 13 having one side (C and D in FIG. 7) of 200 μm, the average cross-sectional velocity in the arc-shaped channel 13 is 2. 5 m / s. Further, when the radius of curvature of the arc-shaped channel 13 is 2 cm, the centrifugal force F1 is 312.5 m / s. 2 It becomes. The Reynolds number is about 500 (that is, a laminar flow state).
As described above, a very large centrifugal force F1 is generated in the cross section of the arc-shaped flow path 13, and the two types of fine particles 25 and 26 both move toward the outer side surface 3A, but in the cross section downstream from a certain point, As shown in FIG. 8C, a secondary flow caused by the centrifugal force F1, that is, Dean vortices F2 and F3 develops. The Dean vortices F2 and F3 are a pair of flow fields that develop up and down in the cross section.
[0025]
One of the upper sides (F2) of the Dean vortices F2 and F3 flows radially outward in the middle of the arc-shaped channel 13 and becomes upward in the vicinity of the outer surface 3A, and radially in the vicinity of the upper wall 3C. Flows inward, and becomes downward in the vicinity of the inner side surface 3B. That is, it circulates in the upper half of the cross section of the arc-shaped channel 13.
Similarly, one of the lower sides (F3) of the Dean vortices F2 and F3 flows radially outward in the middle of the arc-shaped flow path 13 and becomes downward in the vicinity of the outer surface 3A. It flows radially inward near and becomes upward near the inner surface 3B. That is, it circulates in the lower half of the cross section of the arc-shaped channel 13.
[0026]
When the Dean vortices F2 and F3 develop in the cross section of the arc-shaped channel 13, the following phenomenon occurs due to the balance between the strength of the Dean vortices F2 and F3 and the centrifugal force F1. In other words, the small particles 25 that are easy to ride on the flow circulate in the cross section together with the Dean vortices F2 and F3, and the large particles 26 remain unevenly near the outer surface 3A without riding on the flow. As a result, the concentration of the large particles 26 increases outside the cross section of the arc-shaped channel 13, and the concentration of the small particles 25 increases inside the arc-shaped channel 13.
[0027]
For this reason, the suspension reaching the most downstream point (branch point to the inner branch flow path 14 and the outer branch flow path 15) of the arc-shaped flow path 13 in the same distribution state as in FIG. The inner part (suspension in the region E in FIG. 7) containing a large amount of 25 flows into the inner branch flow path 14, and the outer part (the suspension in the region F in FIG. 7) containing a large amount of large fine particles 26 is formed. It will flow into the outer branch channel 15.
[0028]
Then, the suspension (many small particles 25) after passing through the inner branch channel 14 is discharged from the outlet port 17 and flows into the inner sample bottle 38 via the tube 35. Further, the suspension after passing through the outer branch channel 15 (there are many large fine particles 26) is discharged from the outlet port 18 and flows into the outer sample bottle 39 via the tube 36.
[0029]
Therefore, according to the microchannel device 10 of the present embodiment, even at an extremely small flow rate (for example, 6 ml / min), the fine particles in the suspension can be reliably classified and separated. When the two types of fine particles 25 and 26 are of the same type, it means that a classification operation as shown in FIG. 9 has been performed. If the two types of particles 25 and 26 are different, it means that a separation operation as shown in FIG. 10 has been performed.
[0030]
Next, a specific experimental example (FIGS. 11 and 12) of a classification operation by the microchannel device 10 of the present embodiment will be described.
Here, a sample (0.06 wt%) in which acrylic particles (trade name: MR-10HG manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) having a specific gravity of 1.19 and a mode particle size (mode particle size) of 9 μm were suspended in ion-exchanged water. This suspension was supplied from the micro feeder 37 to the inlet port 16 in a Reynolds (Re) number range of 150 to 600. The diameter of the fine particles contained in the suspension is widely distributed in the range of about 1 μm to 60 μm (polydispersed system).
[0031]
Then, for the suspensions flowing into the sample bottles 38 and 39 from the outlet ports 17 and 18 of the microchannel device 10, the particle size distribution of fine particles (SALD-200 VER Model-2 manufactured by Shimadzu Corporation) was measured. For example, the measurement result when the Re number is 600 is as shown in FIG. FIG. 11 shows a volume-based particle size distribution.
The particle size distribution of the fine particles of the suspension flowing into the inner sample bottle 38 is shown by the solid line in FIG. IN Is about 7.5 μm. The particle size distribution of the fine particles of the suspension that has flowed into the outer sample bottle 39 is, as shown by the dotted line in FIG. OUT Is about 13.4 μm.
[0032]
In other words, small particles (D IN = 7.5 μm) and large fine particles (D OUT = 13.4 μm). From the measurement results in FIG. 11, a clear classification effect by the microchannel device 10 of the present embodiment has been demonstrated.
[0033]
Further, the mode particle diameter D in the outer sample bottle 39 OUT And the mode diameter D in the inner sample bottle 38 IN (= Mode particle size ratio D OUT / D IN ) Was calculated and plotted in FIG. The horizontal axis in FIG. 12 is the Re number. “◇” in FIG. 12 indicates the mode particle size ratio D OUT / D IN Shows the dependence on the Re number.
From the measurement result of “◇” in FIG. OUT / D IN Shows the same value (1.3 to 1.8) regardless of the change in the Re number. This is the outermost mode particle size D OUT Is the mode diameter D inside IN This is about 1.3 to 1.8 times that of the above, indicating a clear classification effect of the microchannel device 10. By the way, the most frequent particle size ratio D OUT / D IN Is "1", it means that the most frequent particle size is equal in the inner and outer sample bottles 38 and 39, and no classification is performed.
[0034]
As described above, according to the microchannel device 10 of the present embodiment, a clear classification effect can always be obtained with an extremely small flow rate even when the Re number is changed (range 150 to 600) (FIGS. 11 and 10). 12 ◇).
The mass of each of the suspensions flowing into the inner and outer sample bottles 38 and 39 was measured. By measuring the mass of the suspension in the inner sample bottle 38, the flow rate Q at the inner outlet port 17 is determined. IN Can be requested. Similarly, by measuring the mass of the suspension in the outer sample bottle 39, the flow rate Q at the outer outlet port 18 is determined. OUT Can be requested.
[0035]
And the flow rate Q at the outer outlet port 18 OUT And the flow rate Q at the inner outlet port 17 IN (= Flow ratio Q OUT / Q IN ) Was calculated and plotted with “○” in FIG. "O" in FIG. 12 indicates the flow ratio Q OUT / Q IN Shows the dependence on the Re number. From this measurement result, the flow ratio Q OUT / Q IN Shows the same value (2.0 to 2.5).
[0036]
Further, the absorbance (APEL, PD-303) at a wavelength of 900 nm was measured for each of the suspensions flowing into the inner and outer sample bottles 38, 39. By measuring the absorbance, the concentration of each suspension can be determined. Incidentally, the absorbance is almost proportional to the concentration.
[0037]
And the absorbance I in the outer sample bottle 39 OUT And the absorbance I in the inner sample bottle 38 IN (= Absorbance ratio I OUT / I IN ) Was calculated and plotted with “□” in FIG. “□” in FIG. 12 indicates the absorbance ratio I OUT / I IN Shows the dependence on the Re number. From this measurement result, the absorbance ratio I was obtained regardless of the change in the Re number. OUT / I IN Shows the same value (1.5 to 2.0).
[0038]
The measurement results of “O” and “□” in FIG. 12 are due to the fact that the width of the cross section of the outer branch flow path 15 is twice as large as that of the inner branch flow path 14 as already described with reference to FIG. . That is, since the width of the cross section of the outer branch channel 15 is twice, the flow rate Q from the outer sample bottle 39 is smaller than that of the inner sample bottle 38. OUT Was 2.0 to 2.5 times, and a suspension having a concentration of 1.5 to 2.0 times could be obtained.
[0039]
In this case, the amount of fine particles flowing into the outer sample bottle 39 (= flow rate Q OUT (2.0 to 2.5 times) × concentration (1.5 to 2.0 times)) is about 3.0 to 4.5 times the amount of the fine particles flowing into the inner sample bottle 38. That is, a large amount of fine particles can be obtained from the outside compared to the inside.
Note that the same measurement results as those in FIGS. 11 and 12 described above could be obtained with a suspension containing acrylic particles having a mode particle size of 7 μm and a suspension containing acrylic particles having a mode particle size of 20 μm.
[0040]
As described above, according to the microchannel device 10 of the present embodiment, even if the supply amount of the suspension from the inlet port 16 is extremely small, the particles in the suspension can be reliably classified and separated. Can be.
However, the cross-sectional area of the arc-shaped channel 15 is A [m 2 ], The radius of curvature is R [m], and the flow rate of the suspension taken into the inlet port 16 is Q [m 3 / S], it is preferable to satisfy the following conditional expression (1). When conditional expression (1) is satisfied, at least a centrifugal force equal to or higher than gravity can be generated, so that the fine particles in the suspension can be classified and separated.
[0041]
(Q / A) 2 /R>9.8 (1)
Furthermore, according to the microchannel device 10 of the present embodiment, the flow path (arc-shaped flow path 13) for generating the centrifugal force F1 and the Dean vortex F2, F3 in the suspension is constituted by a part of a circular shape. (13) can be shortened, and can be classified and separated efficiently.
[0042]
Further, according to the microchannel device 10 of the present embodiment, the classification and separation accuracy of the fine particles in the suspension can be adjusted according to the flow rate of the suspension sent from the microfeeder 37. Further, when the diameter of the fine particles is different, it can be dealt with by the flow rate from the micro feeder 37. That is, by adjusting the flow rate according to the diameter of the fine particles, classification / separation can be performed with constant accuracy regardless of the diameter of the fine particles.
[0043]
Further, according to the microchannel device 10 of the present embodiment, the flow rate from the microfeeder 37 is adjusted so that the Dean vortices F2 and F3 are not generated in the cross section of the arc-shaped channel 13 (or the Dean vortex F2). By weakening F3), the fine particles in the suspension can be concentrated as shown in FIG. 13 (Concentration). In this case, a thick suspension can be obtained from the outer sample bottle 39 via the outer branch channel 15 and the outlet port 18.
[0044]
Further, as shown in FIG. 14, the microchannel device 10 of the present embodiment can be directly connected to a downstream portion of a minute granulation device 40 such as a microreactor or a microchemical plant. In this case, the granulating apparatus 40 joins the raw material liquids 4A and 4B via the respective flow paths 41 and 42. The upstream end of the arc-shaped channel 13 of the microchannel device 10 is attached to the junction of the channels 41 and 42 of the granulation device 40. In the arc-shaped channel 13, a suspension is generated by the raw material liquids 4 </ b> A and 4 </ b> B from the granulating device 40, and thereafter, the fine particles in the suspension are classified and separated. According to this configuration, it is possible to construct a system with no dead space capable of continuously processing from generation of a suspension to classification and separation of fine particles.
[0045]
In the above embodiment, the example of the microchannel device 10 including one unit including the inlet port 16, the flow path (13 to 15), and the outlet ports 17, 18 has been described, but the present invention is not limited to this. Not done.
For example, as in a microchannel device 45 shown in FIGS. 15A and 15B, a plurality of units 46 may be attached in the thickness direction and connected in parallel. In each unit 46, the inlet ports 16 are continuously formed, the outlet ports 17 are continuously formed, and the outlet ports 18 are continuously formed. The channels (13 to 15) of each unit 46 are independent.
[0046]
In the microchannel device 45 having the above configuration, the suspension 47 to be operated is taken in from the common inlet port 16 and distributed to the channels (13 to 15) of each unit 46. Then, the suspensions (including many small particles) after passing through the inner branch passages 14 of the respective units 46 are merged and discharged at the common outlet port 17. Further, the suspension (including a large amount of fine particles) after passing through the outer branch channel 15 of each unit 46 is merged and discharged at the common outlet port 18.
[0047]
Thus, according to the microchannel device 45, multistage parallel operation becomes possible, and the throughput (flow rate) of the suspension can be increased (Numbering-up). Specifically, in the case where the unit 46 includes N units, the throughput of the suspension can be increased N times. At this time, the classification / separation performance of the apparatus does not change with the number of units. That is, the throughput of the suspension can be increased while keeping the classification / separation performance constant.
[0048]
Also, as in a microchannel device 48 shown in FIGS. 16A to 16C, the inlet port 16 and the outlet ports 17 and 18 are made to penetrate to the surface 6B opposite to the surface 6A for taking in and out the suspension. The rods 51 to 53 may be inserted from the surface 6B into the through holes (16 to 18). In this case, it is necessary to make the insertion lengths L1 and L2 of the rods 51 to 53 in the through holes (16 to 18) equal.
[0049]
In the microchannel device 48, even if the suspension 47 is taken in from the common inlet port 16, the suspension does not flow into the unit 46 from the opposite surface 6B to the tip of the rod 51. Can be arbitrarily adjusted according to the insertion lengths L1 and L2 of the rods 51 to 53.
Therefore, for example, in the case of the microchannel device 48 configured by stacking the units 46 of 100 stages, even if the flow rate of the suspension 47 changes in the range (100 steps) from the maximum flow rate to the minimum flow rate, By adjusting the insertion lengths L1 and L2 of the rods 51 to 53 accordingly and appropriately setting the number of operating units, the same classification / separation performance can be maintained.
[0050]
Conversely, if the flow rate of the suspension 47 taken into the microchannel devices 45 and 48 is kept constant regardless of the number of units, the classification / separation performance can be changed. In the conventional small cyclone, if the flow rate is changed, the performance (particle size that can be classified and separated) also changes. However, according to the above multistage parallel operation, one of the flow rate and the performance is changed while the other is kept constant. Things can be done easily.
[0051]
Further, as in a micro channel device 55 shown in FIG. 17, a plurality of units 46 may be attached in the thickness direction and connected in series. For series connection, the directions of the adjacent units 46 are alternately reversed left and right. The output port 18 on the upstream side (labeled 6U in the figure) of the adjacent unit 46 is connected to the input port 16 on the downstream side (labeled 6D in the figure), The output port 17 is connected continuously between the units 46, and the flow paths (13 to 15) of the units 46 are independent.
[0052]
In the microchannel device 55 having the above-described configuration, the suspension 47 to be operated is taken in from the first-stage inlet port 16, and the suspension containing small particles is supplied to the inner outlet through the inner branch channel 14 of each stage. Merge into port 17. Further, the suspension containing large fine particles flows into the inlet port 16 of the next stage through the outer branch channel 15. According to this multi-stage series operation, the performance of removing small particles is improved, and the classification / separation accuracy of the apparatus is improved (serial numbering up).
[0053]
Also, when a plurality of units 46 are attached and numbered up as in the case of the microchannel devices 45, 48, and 55 in FIGS. 15 to 17, the flow channel formed in each unit 46 has an extremely shallow micro-scale. (For example, 170 μm), each unit 46 can be extremely thin (for example, 1 mm or less). Therefore, it is possible to avoid an increase in the size of the device due to numbering up. For example, even when 100 units of 1 mm units 46 are stacked, the thickness of the entire apparatus can be suppressed to about 10 cm.
[0054]
In the above-described embodiment, two branch channels 14 and 15 are provided on the downstream side of the arc-shaped channel 13. However, the number of branch channels may be three or more (see FIGS. 18 and 19). The classification / separation floor can be adjusted according to the number of outlet-side branch flow paths.
Further, in the above-described embodiment, the arc-shaped channel 13 is formed in a semicircular shape, but the present invention is not limited to this. The arc-shaped channel 13 can be constituted by a part (arbitrary length) of a circular shape. However, it is preferable to ensure a length in which the Dean vortex can be generated in the suspension flowing toward the downstream side. The shape of the arc-shaped flow path 13 is not limited to a circular shape, but may be any shape such as an elliptical shape or a parabolic shape.
[0055]
Further, in the above-described embodiment, the cross-sectional shape of the flow path (13 to 15) is rectangular, but the present invention is not limited to this. The cross-sectional shape may be other than rectangular (for example, circular). The size of the cross section can be arbitrarily determined as long as at least one side of the flow path is 1 mm or less and the cross sectional area is sufficiently small so that a sufficient centrifugal force can be obtained. The size of the cross section may be determined according to the size of the fine particles in the suspension to be operated.
[0056]
Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which the width of the outer branch flow path 15 is doubled on the downstream side, but the width may be equal to that of the inner branch flow path 14. Classification performance can be changed by arbitrarily controlling the flow rate ratio in each branch channel according to the width of each branch channel. As a method of controlling the flow ratio, a method of changing the length of each branch flow path, a method of adjusting the pressure applied to the outlet ports 17 and 18, and the like other than changing the width of each branch flow path can be considered. In the former case, the pressure loss increases according to the length of the branch flow path, and as a result, the flow rate in the long branch flow path can be reduced. In the latter case, the flow rate of the branch flow path connected to the outlet port to which a high pressure is applied can be reduced.
[0057]
In addition, the present invention is not limited to a polydisperse suspension, and can be applied to a suspension having a very small particle size distribution width that can be regarded as a monodisperse in practical use.
Furthermore, in the above-described embodiment, the micro-scale channels (13 to 15) are provided between the two acrylic plates 11 and 12, but the present invention is not limited to this. For example, a similar micro-scale channel may be provided between two plate members made of other materials such as glass, various polymers, silicon wafer, copper, and stainless steel.
[0058]
Further, in the above-described embodiment, an example in which a groove is formed in one of the two plate members and the groove is covered with the other plate member has been described, but the present invention is not limited to this. For example, a three-dimensional hollow closed channel may be formed directly in one plate member. In this case, there is an advantage that the flow path can be reliably sealed. Therefore, when the operating pressure is high due to the properties of the suspension, it is preferable to form a hollow channel in one plate member. For this formation, for example, a micro stereolithography method can be used.
[0059]
However, when a hollow flow path is formed in one plate member, when a plurality of units 46 are bonded like the microchannel devices 45, 48, and 55 in FIGS. At a disadvantage. For this reason, when the operating pressure is low due to the nature of the suspension, it is preferable to form a groove on the surface of the unit 46 giving priority to the size of the device.
[0060]
Further, as a modified example of the microchannel device 55 (serial numbering up) in FIG. 17, a configuration like the microchannel device 60 in FIG. 20 can be adopted. In the microchannel device 60, the outlet port 17 of the inner branch flow path at the previous stage is connected to the inlet port 16 at the next stage. With this configuration, the performance of removing large fine particles is improved.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the supply amount of the suspension is very small, the fine particles in the suspension can be reliably classified and separated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a microchannel device 10. FIG.
FIG. 2 is an enlarged view of an arc-shaped channel 13;
FIG. 3 is an enlarged view of a branch point of a flow path (13 to 15) and an outer branch flow path 15;
FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 5 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 1;
FIG. 6 is a view showing a state in which a micro feeder 37 and sample bottles 38 and 39 are attached to the micro channel device 10.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a suspension flowing from an arc-shaped channel 13 into an inner branch channel 14 and an outer branch channel 15;
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a centrifugal force F1 and Dean vortices F2 and F3 generated in the arc-shaped channel 13.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a classification operation.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a separation operation.
FIG. 11 shows specific measurement results of a classification operation performed by the microchannel device 10.
FIG. 12 shows specific measurement results of a classification operation performed by the microchannel device 10.
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a concentration operation.
FIG. 14 is a diagram showing an example of connection with a minute granulation device 40.
15A is a diagram illustrating an external configuration of a microchannel device 45 capable of performing multi-stage parallel operation, and FIG. 15B is a diagram illustrating a schematic configuration thereof.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a microchannel device 48 capable of performing multi-stage parallel operation.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a microchannel device 55 capable of performing multi-stage serial operation.
FIG. 18 is a configuration diagram when three branch flow paths are provided.
FIG. 19 is a configuration diagram when four branch flow paths are provided.
FIG. 20 is a schematic configuration diagram of a microchannel device 60.
[Explanation of symbols]
10 Microchannel device
13 Arc-shaped channel
14 Inside branch channel
15 Outside branch channel
16 entrance port
17, 18 exit port

Claims (6)

懸濁液を取り込む入口ポートと、
前記入口ポートに一端が取り付けられた湾曲形状の流路と、
前記流路の下流側に取り付けられた複数の分岐流路と、
前記分岐流路それぞれの下流側の一端に取り付けられ、前記湾曲形状の流路と前記分岐流路を経た後の懸濁液を排出する複数の出口ポートとを備えた
ことを特徴とするマイクロチャンネル装置。
An inlet port for taking in the suspension,
A curved flow path having one end attached to the inlet port,
A plurality of branch channels attached downstream of the channel,
A microchannel attached to one downstream end of each of the branch flow paths, comprising: the curved flow path; and a plurality of outlet ports for discharging a suspension after passing through the branch flow path. apparatus.
請求項1に記載のマイクロチャンネル装置において、
前記湾曲形状の流路は、円形状の一部分により構成される
ことを特徴とするマイクロチャンネル装置。
The microchannel device according to claim 1,
The microchannel device according to claim 1, wherein the curved flow path is constituted by a part of a circular shape.
請求項2に記載のマイクロチャンネル装置において、
前記湾曲形状の流路は、断面積をA、曲率半径をRとし、前記入口ポートに取り込まれる懸濁液の流量をQとするとき、次の条件式を満足する
(Q/A)/R > 9.8
ことを特徴とするマイクロチャンネル装置。
The microchannel device according to claim 2,
The curved flow path satisfies the following condition (Q / A) 2 /, where A is the cross-sectional area, R is the radius of curvature, and Q is the flow rate of the suspension taken into the inlet port. R> 9.8
A microchannel device characterized by the above-mentioned.
請求項1から請求項3の何れか1項に記載のマイクロチャンネル装置において、
前記湾曲形状の流路は、下流側に向かって流れる懸濁液にディーン渦が発生し得る長さを有する
ことを特徴とするマイクロチャンネル装置。
The microchannel device according to any one of claims 1 to 3,
The micro-channel device according to claim 1, wherein the curved flow path has a length capable of generating a Dean vortex in the suspension flowing toward the downstream side.
請求項1から請求項4の何れか1項に記載したマイクロチャンネル装置において、
前記入口ポートと前記湾曲形状の流路と前記複数の分岐流路と前記複数の出口ポートとからなるユニットを複数備え、
前記複数のユニットは、互いに並列接続される
ことを特徴とするマイクロチャンネル装置。
The microchannel device according to any one of claims 1 to 4,
A plurality of units comprising the inlet port, the curved flow path, the plurality of branch flow paths, and the plurality of outlet ports,
The plurality of units are connected in parallel with each other.
請求項1から請求項4の何れか1項に記載したマイクロチャンネル装置において、
前記入口ポートと前記湾曲形状の流路と前記複数の分岐流路と前記複数の出口ポートとからなるユニットを複数備え、
前記複数のユニットは、互いに直列接続される
ことを特徴とするマイクロチャンネル装置。
The microchannel device according to any one of claims 1 to 4,
A plurality of units comprising the inlet port, the curved flow path, the plurality of branch flow paths, and the plurality of outlet ports,
The plurality of units are connected in series with each other.
JP2003126268A 2003-05-01 2003-05-01 Micro-channel apparatus Pending JP2004330008A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003126268A JP2004330008A (en) 2003-05-01 2003-05-01 Micro-channel apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003126268A JP2004330008A (en) 2003-05-01 2003-05-01 Micro-channel apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004330008A true JP2004330008A (en) 2004-11-25

Family

ID=33503247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003126268A Pending JP2004330008A (en) 2003-05-01 2003-05-01 Micro-channel apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004330008A (en)

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009006211A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Hitachi Plant Technologies Ltd Micro-reactor system
JP2009113035A (en) * 2007-11-07 2009-05-28 Palo Alto Research Center Inc System and method for separating neutral buoyancy particle from fluid
JP2009162643A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Sony Corp Sending with flowing method and analysis method of fine particle, and substrate for analyzing fine particle
JP2009274064A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Palo Alto Research Center Inc Particle separation apparatus and method
JP2009274066A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Palo Alto Research Center Inc Particle separation system
JP2009279403A (en) * 2008-05-13 2009-12-03 Commissariat A L'energie Atomique Device and method for separating suspension
JP2009279404A (en) * 2008-05-13 2009-12-03 Commissariat A L'energie Atomique Method and device for extracting liquid phase from suspension
JP2010075843A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Fuji Xerox Co Ltd Classifier and classification method
JP2010538241A (en) * 2007-04-16 2010-12-09 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション ドゥーイング ビジネス アズ マサチューセッツ ジェネラル ホスピタル Systems and methods for particle focusing in microchannels
JP2011020062A (en) * 2009-07-16 2011-02-03 Fuji Xerox Co Ltd Liquid transporting method and classifying method
US8215490B2 (en) 2009-07-22 2012-07-10 Fuji Xerox Co., Ltd. Device for classifying particles and method for classifying particles
US8349273B2 (en) 2007-10-12 2013-01-08 Fuji Xerox Co., Ltd. Microreactor device
US8360243B2 (en) 2009-09-28 2013-01-29 Fuji Xerox Co., Ltd. Liquid transporting apparatus, classifying apparatus, and classifying method
US8418719B2 (en) 2006-07-18 2013-04-16 Fuji Xerox Co., Ltd. Microchannel device
JP2013522035A (en) * 2010-04-23 2013-06-13 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー Microreactor
US8585278B2 (en) 2009-03-16 2013-11-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Micro fluidic device and fluid control method
US8679336B2 (en) 2008-11-14 2014-03-25 Fuji Xerox Co., Ltd. Microchannel device, separation apparatus, and separation method
US8721992B2 (en) 2007-03-27 2014-05-13 Fuji Xerox Co., Ltd Micro fluidic device
JP2016526479A (en) * 2013-06-14 2016-09-05 パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッドPalo Alto Research Center Incorporated Hydrodynamic separation using high aspect ratio channels
US9433880B2 (en) 2006-11-30 2016-09-06 Palo Alto Research Center Incorporated Particle separation and concentration system
US9791412B2 (en) 2013-06-12 2017-10-17 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Sensing device
US9908123B2 (en) 2013-03-15 2018-03-06 Palo Alto Research Center Incorporated Method and system for stacking and sealing hydrodynamic separation layers

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8418719B2 (en) 2006-07-18 2013-04-16 Fuji Xerox Co., Ltd. Microchannel device
US9486812B2 (en) 2006-11-30 2016-11-08 Palo Alto Research Center Incorporated Fluidic structures for membraneless particle separation
US8931644B2 (en) 2006-11-30 2015-01-13 Palo Alto Research Center Incorporated Method and apparatus for splitting fluid flow in a membraneless particle separation system
US9433880B2 (en) 2006-11-30 2016-09-06 Palo Alto Research Center Incorporated Particle separation and concentration system
US8721992B2 (en) 2007-03-27 2014-05-13 Fuji Xerox Co., Ltd Micro fluidic device
US8807879B2 (en) 2007-04-16 2014-08-19 The General Hospital Corporation Systems and methods for particle focusing in microchannels
US9808803B2 (en) 2007-04-16 2017-11-07 The General Hospital Corporation Systems and methods for particle focusing in microchannels
JP2010538241A (en) * 2007-04-16 2010-12-09 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション ドゥーイング ビジネス アズ マサチューセッツ ジェネラル ホスピタル Systems and methods for particle focusing in microchannels
US9347595B2 (en) 2007-04-16 2016-05-24 The General Hospital Corporation Systems and methods for particle focusing in microchannels
US10549278B2 (en) 2007-04-16 2020-02-04 The General Hospital Corporation Systems and methods for particle focusing in microchannels
JP2013127468A (en) * 2007-04-16 2013-06-27 The General Hospital Corporation Dba Massachusetts General Hospital System and method for particle focusing in micro-channel
US8784012B2 (en) 2007-04-16 2014-07-22 The General Hospital Corporation Systems and methods for particle focusing in microchannels
JP2009006211A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Hitachi Plant Technologies Ltd Micro-reactor system
US8349273B2 (en) 2007-10-12 2013-01-08 Fuji Xerox Co., Ltd. Microreactor device
US10052571B2 (en) 2007-11-07 2018-08-21 Palo Alto Research Center Incorporated Fluidic device and method for separation of neutrally buoyant particles
JP2009113035A (en) * 2007-11-07 2009-05-28 Palo Alto Research Center Inc System and method for separating neutral buoyancy particle from fluid
JP2009162643A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Sony Corp Sending with flowing method and analysis method of fine particle, and substrate for analyzing fine particle
US8940176B2 (en) 2008-05-13 2015-01-27 Commissariat a l'Energie Atomique Centre National de la Recherche Scientifique Method and a device for extracting a liquid phase from a suspension
JP2009274064A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Palo Alto Research Center Inc Particle separation apparatus and method
JP2009274066A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Palo Alto Research Center Inc Particle separation system
JP2009279403A (en) * 2008-05-13 2009-12-03 Commissariat A L'energie Atomique Device and method for separating suspension
JP2009279404A (en) * 2008-05-13 2009-12-03 Commissariat A L'energie Atomique Method and device for extracting liquid phase from suspension
JP2010075843A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Fuji Xerox Co Ltd Classifier and classification method
JP4674625B2 (en) * 2008-09-25 2011-04-20 富士ゼロックス株式会社 Classification device and classification method
US8679336B2 (en) 2008-11-14 2014-03-25 Fuji Xerox Co., Ltd. Microchannel device, separation apparatus, and separation method
US8585278B2 (en) 2009-03-16 2013-11-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Micro fluidic device and fluid control method
US8226332B2 (en) 2009-07-16 2012-07-24 Fuji Xerox Co., Ltd. Liquid transporting method and classifying method
JP2011020062A (en) * 2009-07-16 2011-02-03 Fuji Xerox Co Ltd Liquid transporting method and classifying method
US8215490B2 (en) 2009-07-22 2012-07-10 Fuji Xerox Co., Ltd. Device for classifying particles and method for classifying particles
US8360243B2 (en) 2009-09-28 2013-01-29 Fuji Xerox Co., Ltd. Liquid transporting apparatus, classifying apparatus, and classifying method
JP2013522035A (en) * 2010-04-23 2013-06-13 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー Microreactor
US9908123B2 (en) 2013-03-15 2018-03-06 Palo Alto Research Center Incorporated Method and system for stacking and sealing hydrodynamic separation layers
US9791412B2 (en) 2013-06-12 2017-10-17 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Sensing device
JP2016526479A (en) * 2013-06-14 2016-09-05 パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッドPalo Alto Research Center Incorporated Hydrodynamic separation using high aspect ratio channels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004330008A (en) Micro-channel apparatus
US11123733B2 (en) Inertial droplet generation and particle encapsulation
Hung et al. Alternating droplet generation and controlled dynamic droplet fusion in microfluidic device for CdS nanoparticle synthesis
Conchouso et al. Three-dimensional parallelization of microfluidic droplet generators for a litre per hour volume production of single emulsions
Tang et al. Channel innovations for inertial microfluidics
Chang et al. Synthesis and post-processing of nanomaterials using microreaction technology
Maenaka et al. Continuous and size-dependent sorting of emulsion droplets using hydrodynamics in pinched microchannels
Russom et al. Differential inertial focusing of particles in curved low-aspect-ratio microchannels
JP6845246B2 (en) Multistage target cell enrichment using microfluidic devices
JP2020114585A (en) Process intensified microfluidic device
Sharp et al. On flow-blocking particle structures in microtubes
Dijkshoorn et al. A comparison of microfiltration and inertia-based microfluidics for large scale suspension separation
Johnston et al. Dean flow focusing and separation of small microspheres within a narrow size range
JP2014054635A (en) Device and method of processing particles in fluid, and method of forming spiral separation device
Tottori et al. Separation of main and satellite droplets in a deterministic lateral displacement microfluidic device
Reece et al. Staged inertial microfluidic focusing for complex fluid enrichment
Shen et al. Ultra-low aspect ratio spiral microchannel with ordered micro-bars for flow-rate insensitive blood plasma extraction
JP2005205387A (en) Continuous particle classification method
EP2033706B1 (en) An emulsification apparatus
JP2006263693A (en) Mechanism and device for continuously separating particulates
Cui et al. High-throughput preparation of uniform tiny droplets in multiple capillaries embedded stepwise microchannels
Ookawara et al. Process intensification of particle separation by lift force in arc microchannel with bifurcation
Lubbersen et al. Particle suspension concentration with sparse obstacle arrays in a flow channel
Rodriguez‐Mateos et al. Inertial focusing of microparticles, bacteria, and blood in serpentine glass channels
JP4982768B2 (en) Microchannel system for particle processing and particle processing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060427

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060606

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060606

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090929

A02 Decision of refusal

Effective date: 20100302

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02