JP2006055770A - 微小流路構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決の手段】2以上の流体が合流する合流部を有する微小流路において、合流部で合流する2以上の流体の各々の流体の圧力損失が実質的に等しくなる導入流路の流路長及び/又は流路断面積を有することを特徴とする微小流路構造体を用いる。
【選択図】なし
Description
ΔP=P2−P1=32μLu/d2 (式1)
となる。これをハーゲン−ポアズイユの式という。ここで、μ[Pa・s]は粘性係数、L[m]は流路長(34)である。今、図22に示すように微小流路(4)に2つの流体A(35)と流体B(36)が合流部(27)で合流する場合、それぞれの流体に(式1)が成り立ち、流体Aと流体Bの圧力損失ΔPAおよびΔPBは、それぞれ(式2)、(式3)で示される。
ΔPB=32μBLBuB/dB 2 (式3)
ここで、μA、uA、dA、LAは、それぞれ流体Aの粘性係数、線速度、導入流路内径、導入流路長であり、μB、uB、dB、LBは、それぞれ流体Bの粘性係数、線速度、導入流路内径、導入流路長である。
ここで(式4)に(式2)、(式3)を代入して、
μALAuAdB 2/μBLBuBdA 2=1 (式5)
となる。
0.9≦ μALAuAdB 2/μBLBuBdA 2 ≦1.1 (A)
(式中、μA、uA、dA、LAは、それぞれ、流体Aの粘性係数、線速度、導入流路内径、導入流路長であり、μB、uB、dB、LBは、それぞれ、流体Bの粘性係数、線速度、導入流路内径、導入流路長である。)
上記の式(A)の範囲は実際の流路製作上の公差、精度等を考慮したものであるが、さらに好ましくは、式(A)中の、μALAuAdB 2/μBLBuBdA 2の範囲が0.95以上1.05以下であることが好ましく、さらには実質的に1に等しくなることが好ましい。
本発明における実施例の概念図を図17、図18に示した。図18に示すように実施例1に用いた微小流路構造体(11)の構成は、1枚の微小流路基板(2)の表面と裏面にそれぞれ、第1の流体を供給する流体供給用構造体(25)と第2の流体を供給する流体供給用構造体(24)を接合して挟んだ構造とした。微小流路基板とその上下に接合した流体供給用構造体の材質は、直径5インチ、厚さ1.2mmのパイレックス(登録商標)基板を用いた。また、微小流路基板に形成した微小流路および流体供給用構造体に形成したリザーバータンクと供給流路は、一般的なフォトリソグラフィーとウェットエッチングにより形成し、微小流路基板と流体供給用構造体の接合は熱融着により接合した。なお、微小流路基板の微小流路の流体導入口及び流体導入口の貫通穴、第1の流体供給用構造体のリザーバータンクの貫通穴、及び第2の流体供給用構造体のリザーバータンクの貫通穴と流体排出口用の貫通穴は機械加工により直径1mmの貫通穴を形成した。
(実施例2)
実施例1で使用した図23に示した微小流路基板を2枚用いて熱接合により貼り合せ、貼り合せた基板の上下にさらに図25、図26に示す第1の流体を供給する流体供給用構造体(25)と第2の流体を供給する流体供給用構造体(24)を熱接合により接合して挟んだ構造とし、図19に示した構造体として図17の実験装置に設置した。
(比較例1)
実施例1と同様に製作した図13に示した1枚の微小流路基板の上下に図15、図16に示す第1の流体を供給する流体供給用構造体(25)と第2の流体を供給する流体供給用構造体(24)を熱接合により接合して挟んだ構造とし、図18に示した構造体として図17の実験装置に設置した。
(比較例2)
比較例1で使用した図13に示した微小流路基板を2枚用いて熱接合により貼り合せ、貼り合せた基板の上下にさらに図15、図16に示す第1の流体を供給する流体供給用構造体(25)と第2の流体を供給する流体供給用構造体(24)を熱接合により接合して挟んだ構造とし、図19に示した構造体として図17の実験装置に設置した。
2:微小流路基板
3:流体供給用構造体
4:微小流路
5:供給流路
6:流体導入口
7:流体排出口
8:貫通穴
9:第1の流体を貯蔵するリザーバータンク
10:第1の流体を導入する流体導入口
11:微小流路構造体
12:第2の流体を導入する流体導入口
13:第1の流体を導入する導入用フレアフィットアダプター
14:涙型強度補強柱
15:キャピラリーチューブ
16:基板ホルダーA
17:基板ホルダーB
18:第1の流体の送液ポンプ
19:第2の流体の送液ポンプ
20:排出用フレアフィットアダプター
21:第2の流体を導入する導入用フレアフィットアダプター
22:固定ホルダーA
23:固定ホルダーB
24:第2の流体を供給する流体供給用構造体
25:第1の流体を供給する流体供給用構造体
26:第2の流体を貯蔵するリザーバータンク
27:合流部
28:第1の流体を導入する導入流路
29:第2の流体を導入する導入流路
30:直径d
31:水平円管
32:線速度u
33:円管端面
34:流路長
35:流体A
36:流体B
Claims (8)
- 2以上の流体が合流する合流部を有する微小流路において、前記合流部で合流する2以上の流体の各々の流体の圧力損失が実質的に等しくなる導入流路の流路長を有することを特徴とする微小流路構造体。
- 2以上の流体が合流する合流部を有する微小流路において、前記合流部で合流する2以上の流体の各々の流体の圧力損失が実質的に等しくなる導入流路の流路断面積を有することを特徴とする微小流路構造体。
- 2以上の流体が合流する合流部を有する微小流路において、前記合流部で合流する2以上の流体の各々の流体の圧力損失が実質的に等しくなる導入流路の流路長/流路断面積比を有することを特徴とする微小流路構造体。
- 流体Aと流体Bが合流する合流部を有する微小流路であって、下式を満たすことを特徴とする微小流路構造体。
0.9≦ μALAuAdB 2/μBLBuBdA 2 ≦1.1
(式中、μA、uA、dA、LAは、それぞれ、流体Aの粘性係数、線速度、導入流路内径、導入流路長であり、μB、uB、dB、LBは、それぞれ、流体Bの粘性係数、線速度、導入流路内径、導入流路長である。) - 2以上の流体を導入する2以上の流体導入口と、前記流体の化学処理を行うあるいは前記流体により微粒子を生成する1以上の微小流路と、前記化学処理を行った流体あるいは生成した微粒子を含有する1以上の流体を排出する1以上の流体排出口とを有する微小流路構造体であって、前記微小流路構造体は流体を微小流路に供給する2以上の流体供給用構造体と前記微小流路を有する1以上の微小流路基板とから構成されており、前記流体供給用構造体は、流体を導入する流体導入口となる2以上の貫通穴を有し、前記流体導入口と連通し導入する流体を一時的に蓄える貯蔵空間を有し、前記貯蔵空間から前記微小流路基板に形成された1以上の微小流路の各々の流体導入口に連通して前記微小流路に流体を供給する1以上の放射状に直線的及び/又は曲線的に形成された供給流路を有し、さらに前記流体供給用構造体の少なくとも1つには前記微小流路基板に形成された1以上の微小流路の各々の流体排出口と連通し流体を排出する流体排出口となる1以上の貫通穴を有する、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の微小流路構造体。
- 前記流体供給用構造体の貯蔵空間から前記微小流路を有する微小流路基板の流体導入口へ、それぞれの流体供給用構造体の供給流路と重ならずに配置され、個別に導入できることを特徴とする請求項5に記載の微小流路構造体。
- 前記化学処理を行うあるいは前記流体により微粒子を生成するための微小流路を有する微小流路基板が1以上重ね合わされて構成されており、かつ前記微小流路の各流体導入口が、前記流体供給用構造体の供給流路のいずれかに連通していることを特徴とする請求項5又は請求項6記載の微小流路構造体。
- 貯蔵空間の形状が円形状のくぼみ又は多角形状のくぼみであることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の微小流路構造体。
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