JP2019005700A

JP2019005700A - 液滴製造用マイクロ流体チップ

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Publication number: JP2019005700A
Application number: JP2017123166A
Authority: JP
Inventors: 橋本　雅彦; Masahiko Hashimoto; 雅彦橋本; 悠悟田中; Yugo Tanaka
Original assignee: Doshisha Co Ltd
Current assignee: Doshisha Co Ltd
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2037-06-23
Also published as: JP6949356B2

Abstract

【課題】液滴を低コストで短時間に大量生産できるマイクロ流体チップを提供する。【解決手段】気体を吸蔵し得る合成樹脂からなるチップ本体１と、チップ本体の一面１ａに密着状態で接合された第１の基板８を備える。チップ本体の他面１ｂに、連続相となる液体を貯める第１の液溜ｍ１と、分散相となる液体を貯める第２の液溜ｍ２と、液滴を捕集する第３の液溜ｍ３が開口する。チップ本体にそれぞれ第１〜第３の液溜の底部からのびて一点で連結する第１〜第３の管路ｎ１〜ｎ３が設けられる。チップ本体の他面に、グリッド状の微細な溝９が形成される。グリッド状の微細な溝は、第３の液溜に接続するが、第１〜第２の液溜の開口縁及びチップ本体の他方の面の外縁には達しない。チップ本体の他方の面に密着状態で接合された第２の基板１０を備える。第２の基板にはそれぞれ第１〜第２の液溜に整合する第１〜第２の貫通穴１１、１２が設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、液滴製造用マイクロ流体チップに関するものである。

バイオテクノロジーや薬品製造等の分野では、分散相と連続相が共に液体である分散系溶液（エマルション）中の分散相（液滴）が、極微小反応容器およびマイクロセルの形成材等として広く使用されている。

そして、通常、液滴の製造にはマイクロ流体チップが用いられており、液滴製造用マイクロ流体チップとして、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１に記載されたマイクロ流体チップは、気体を吸蔵し得る合成樹脂から形成された板状のチップ本体と、チップ本体の一方の面に気密シールされた状態で接合された基板とを有している。
チップ本体には、第１〜第３の液溜と、それぞれ第１〜第３の液溜の底部からのび一点で互いに連結する第１〜第３の管路とが設けられている。

そして、マイクロ流体チップが、第３の液溜に蓋が被せられた状態で、減圧下において脱気され、脱気後、第３の液溜に蓋が被せられたままで大気圧下に置かれ、第１の液溜に連続相となる液体が注入される一方、第２の液溜に分散相となる液体が注入される。

こうして、合成樹脂のガス吸蔵作用によって、第１の液溜から連続相となる液体が第１の管路を通じて第３の液溜に向けて送液されると同時に、第２の液溜から分散相となる液体が第２の管路を通じて第３の液溜に向けて送液され、第１および第２の管路と第３の管路との連結部においてエマルションが形成されて、第３の液溜に、分散相となる液体の液滴が連続相となる液体とともに捕集される。

この液滴製造用マイクロ流体チップによれば、連続相となる液体および分散相となる液体それぞれの第１および第２の液溜への送液のためのシリンジポンプその他のマイクロポンプが不要となるので、低コストで簡単に液滴を製造することができる。
しかしながら、１秒間に製造可能な液滴数が最大で１０個程度であり、液滴の生産性が非常に低いという問題があった。

特開２０１５−２１１９３１号公報

したがって、本発明の課題は、液滴を低コストで短時間に大量生産できるマイクロ流体チップを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、気体を吸蔵し得る合成樹脂から形成された板状のチップ本体と、前記チップ本体の一方の面に密着状態で接合された第１の基板と、を備え、前記チップ本体の他方の面に、連続相となる液体を貯める第１の液溜と、分散相となる液体を貯める第２の液溜と、液滴を捕集する第３の液溜とが開口し、前記チップ本体には、それぞれ第１〜第３の液溜の底部からのびて一点で互いに連結する第１〜第３の管路が設けられ、さらに、前記チップ本体の前記他方の面に密着状態で接合された第２の基板を備え、前記第２の基板には、それぞれ前記第１および第２の液溜に整合する第１および第２の貫通穴が設けられ、さらに、前記チップ本体の内部、または前記チップ本体および前記第２の基板間、またはそれらの両方に形成され、前記第３の液溜に連通する閉じた微細構造空間を備えたものであることを特徴とする液滴製造用マイクロ流体チップが提供される。

本発明の好ましい実施例によれば、前記微細構造空間が、前記チップ本体の前記他方の面上に網目状に形成された微細な溝から形成され、前記網目状の微細な溝は、前記第３の液溜に接続するが、前記第１および第２の液溜の開口縁および前記他方の面の外縁には達しないように形成されている。
本発明の別の好ましい実施例によれば、前記網目状の微細な溝は、グリッド状の微細な溝からなっている。

本発明によれば、マイクロ流体チップのチップ本体を、気体を吸蔵し得る合成樹脂から形成し、チップ本体の両面に第１および第２の基板を密着状態に接合し、また、チップ本体の内部、またはチップ本体および第２の基板間、またはそれらの両方に、第３の液溜に連通する閉じた微細構造空間を形成して、第３の液溜の内部空間を微細構造空間によって拡張した。

それによって、マイクロ流体チップを減圧下に置くと、チップ本体が脱気されるとともに、第１〜第３の液溜（微細構造空間を含む）および第１〜第３の管路の内部からも空気が外部に放出される。
次いで、脱気したマイクロ流体チップを大気圧下に置くと、第１および第２の液溜から第１〜第３の管路を通じて第３の液溜（微細構造空間を含む）に向けて空気が流入するが、このとき、第１および第２の液溜にそれぞれ連続相となる液体および分散相となる液体を注入すると、連続相となる液体が自律的に第１の管路を通って第３の液溜に向けて送液されると同時に、分散相となる液体が自律的に第２の管路を通って第３の液溜に向けて送液され、第１および第２の管路と第３の管路との連結部においてエマルションが形成されて、第３の液溜に分散相となる液体の液滴が連続相となる液体と共に捕集される。

この送液およびエマルション生成のプロセスは、第３の液溜（微細構造空間を含む）内に残された密閉空間が減圧状態に維持される間持続する。
ところで、減圧のレベルは、密閉空間内の空気のチップ本体内への溶解（吸蔵）速度が大きいほど高くなり、減圧のレベルが高いほど送液およびエマルション生成の速度が大きくなる。

この場合、密閉空間の体積をＶとし、密閉空間に占めるチップ本体の面積をＳとして、Ｓ／Ｖ比が大きいほど、密閉空間内の空気のチップ本体内への溶解（吸蔵）速度が大きくなり、それに伴って送液およびエマルション生成の速度が大きくなる。

そして、本発明によれば、第３の液溜に微細構造空間を連通させて第３の液溜を拡張することで、第３の液溜単独の場合よりもＳ／Ｖ比を大幅に増大させており、それによって、液滴を短時間に大量生産することが可能となった。

本発明の１実施例による液滴製造用マイクロ流体チップの斜視図である。図１の液滴製造用マイクロ流体チップを部分的に分解した斜視図である。図１の液滴製造用マイクロ流体チップの液溜および管路の配置を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大した図である。図１の液滴製造用マイクロ流体チップの第３の液溜付近の縦断面図である。図１の液滴製造用マイクロ流体チップのグリッド状の微細な溝を示す図であり、（Ａ）は当該溝の形成領域の大きさを示す平面図であり、（Ｂ）は当該溝の一部を拡大した図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。実験結果を示すグラフであり、（Ａ）は本発明の液滴製造用マイクロ流体チップによる液滴生成速度および液滴生成総数の時間変化を示すグラフであり、（Ｂ）は微細構造空間を備えない液滴製造用マイクロ流体チップによる液滴生成速度および液滴生成総数の時間変化を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の構成を好ましい実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の１実施例による液滴製造用マイクロ流体チップの斜視図であり、図２は、図１の液滴製造用マイクロ流体チップを部分的に分解した斜視図である。図３Ａは、図１の液滴製造用マイクロ流体チップの液溜および管路の配置を示す平面図であり、図３Ｂは、図３Ａの一部を拡大した図である。また、図４は、図１の液滴製造用マイクロ流体チップの第３の液溜付近の縦断面図である。

図１および図２を参照して、本発明による液滴製造用マイクロ流体チップは、気体を吸蔵し得る合成樹脂から形成された一定厚の板状のチップ本体１を有している。この実施例では、チップ本体１を形成する合成樹脂としてポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が用いられる。

チップ本体１には、その一方の面１ａ側から他方の面１ｂ側に貫通する３つの円柱状の穴２〜４が設けられている。この場合、３つの穴２〜４の径は、第１の穴２の容積と第２の穴３の容積との合計値が、第３の穴４の容積よりも小さくなるような大きさに設定されている。

チップ本体１の一方の面１ａには、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１の穴２の開口縁に接続する微細な第１の溝５と、第２の穴３の開口縁に接続する微細な第２の溝６と、第３の穴４の開口縁に接続する微細な第３の溝７が設けられ、第１〜第３の溝５〜７は互いに一点Ｐで連結している。

第１〜第３の溝５〜７は、それぞれ、連結点Ｐの手前から当該連結点Ｐに向かって先細り状に形成されている。
この実施例では、第１〜第３の溝５〜７のそれぞれが、その全長にわたって同じ深さを有し、かつ、関係する穴２〜４から連結点Ｐの手前までのびる幅広の部分５ａ〜７ａと、幅広の部分５ａ〜７ａの先端に接続した次第に幅が狭くなるテーパー部分５ｂ〜７ｂと、テーパー部分５ｂ〜７ｂの先端から連結点Ｐまでのびる狭小な部分５ｃ〜７ｃとからなっている。

さらに、連結点Ｐにおいて、第１〜第３の溝５〜７が、第１および第２の溝５、６のうちの一方（この実施例では、第１の溝５）と第３の溝７が一直線となり、第１および第２の溝５、６のうちの他方（この実施例では、第２の溝６）が、第３の溝７に対して直交する配置で互いにＴ字状に連結している。

図１、図２および図４を参照して、チップ本体１の第１〜第３の溝５〜７が設けられた面（一方の面１ａ）には、第１の基板８が、密着状態で接合されている。この場合、チップ本体１を形成するＰＤＭＳの強い自己吸着性により、チップ本体１と第１の基板８を互いに接触させるだけで、両者を密着状態で接合することができる。

第１の基板８は、この実施例では、アクリル板からなっている。
なお、第１の基板８の形成材料はこの実施例に限定されず、第１の基板８をアクリル樹脂とは別の種類の合成樹脂またはチップ本体１を形成する樹脂と同じ種類の合成樹脂から形成してもよいし、第１の基板８としてガラス板を用いることもできる。

チップ本体１と第１の基板８との接合によって、チップ本体１の第１〜第３の穴２〜４のそれぞれの一端開口（一方の面１ａ側の開口）が封閉されて、マイクロ流体チップの第１〜第３の液溜ｍ_１〜ｍ_３が形成され、また、チップ本体１の第１〜第３の溝５〜７のそれぞれの上部開口が封閉されて、マイクロ流体チップの第１〜第３の管路ｎ_１〜ｎ_３が形成される。

そして、第１の液溜ｍ_１は連続相となる液体の貯留用の液溜として機能し、第２の液溜ｍ_２は分散相となる液体の貯留用の液溜として機能し、第３の液溜ｍ_３は液滴の捕集用の液溜として機能する。

なお、第１〜第３の液溜ｍ_１〜ｍ_３および第１〜第３の管路ｎ_１〜ｎ_３の２次元的な配置は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形例が可能である。
例えば、上記実施例では、マイクロ流体チップに第１〜第３の液溜ｍ_１〜ｍ_３を１組だけ設けているが、第１〜第３の液溜ｍ_１〜ｍ_３の組を複数組設けてもよい。

また、上記実施例では、第１〜第３の管路ｎ_１〜ｎ_３が互いにＴ字状に連結しているが、第２の液溜ｍ_２からのびる第２の管路ｎ_２を一対設け、連結点Ｐにおいて、第１の管路ｎ_１の組と、第２および第３の管路ｎ_２、ｎ_３の組を互いに十字状に連結してもよい。
あるいは、チップ本体１に、２つの第１の液溜ｍ_１と、各１つの第２および第３の液溜ｍ_２、ｍ_３を設けるとともに、２つの第１の液溜ｍ_１からそれぞれのびる２本の第１の管路ｎ_１の組と、第２および第３の管路ｎ_２、ｎ_３の組を一点で互いに十字状に連結してもよい。

図５Ａは、グリッド状の微細な溝９の形成領域の大きさを示す平面図であり、図５Ｂは、グリッド状の微細な溝９の一部を拡大した図であり、図５Ｃは、図５ＢのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
図２および図５Ａ〜図５Ｃを参照して、チップ本体１の他方の面１ｂには、微細な溝９がグリッド状に形成されている。

グリッド状の微細な溝９は、第３の液溜ｍ_３に接続するが、第１〜第２の液溜ｍ_１、ｍ_２の開口縁および他方の面１ｂの外縁には達しないようになっている。
この実施例では、グリッド状の微細な溝９は、レーザーマーカーによって、チップ本体１の他方の面１ｂに縦横方向の微細溝加工を施したものからなっている。なお、グリッド状の微細な溝９の形成方法は、この実施例に限定されない。
また、微細な溝９の２次元的な形成パターンは、特に限定されず、網目状となっておれば、どのような形状であってもよい。

図１および図２に示すように、チップ本体１の他方の面１ｂ（グリッド状の微細な溝９が形成された面）には、第２の基板１０が密着状態で接合され、第２の基板１０には、それぞれ第１および第２の液溜ｍ_１、ｍ_２に整合する第１および第２の貫通穴１１、１２が設けられている。
この場合も、第１の基板８の場合と同様、チップ本体１を形成するＰＤＭＳの強い自己吸着性により、チップ本体１と第２の基板１０を互いに接触させるだけで、両者を密着状態で接合することができる。

第２の基板１０は、この実施例では、アクリル板からなっている。
なお、第２の基板１０の形成材料はこの実施例に限定されず、第２の基板１０をアクリル樹脂とは別の種類の合成樹脂またはチップ本体１を形成する樹脂と同じ種類の合成樹脂から形成してもよいし、第２の基板１０としてガラス板を用いることもできる。また、第２の基板１０が第１の基板８とは異なる材料から形成されていてもよい。

図４に示すように、チップ本体１と第２の基板１０との接合により、グリッド状の微細な溝９の上部開口が封閉されて、チップ本体１および第２の基板１０間に、第３の液溜ｍ_３に連通する閉じた微細構造空間ｆが形成される。微細構造空間ｆによって、第３の液溜ｍ_３の内部空間が拡張される。

次に、本発明の液滴製造用マイクロ流体チップの使用態様を説明する。
まず、マイクロ流体チップが減圧下に置かれて、チップ本体１が脱気されるとともに、第１〜第３の液溜ｍ_１〜ｍ_３（微細構造空間ｆを含む）および第１〜第３の管路ｎ_１〜ｎ_３の内部からも空気が外部に放出される。

次いで、脱気されたマイクロ流体チップが大気圧下に置かれる。それによって、空気のチップ本体１内への溶解（吸蔵）が開始されるとともに、第１および第２の液溜ｍ_１、ｍ_２から第１〜第３の管路ｎ_１〜ｎ_３を通じて第３の液溜ｍ_３（微細構造空間ｆを含む）に向けて空気が流入するが、このとき、第１および第２の液溜ｍ_１、ｍ_２にそれぞれ連続相となる液体および分散相となる液体が注入される。

こうして、連続相となる液体が自律的に第１の管路ｎ_１を通って第３の液溜ｍ_３に向かって送液されると同時に、分散相となる液体が自律的に第２の管路ｎ_２を通って第３の液溜ｍ_３に向かって送液され、第１および第２の管路ｎ_１、ｎ_２と第３の管路ｎ_３との連結点Ｐにおいてエマルションが形成されて、第３の液溜ｍ_３に分散相となる液体の液滴が連続相となる液体と共に捕集される。

この送液およびエマルション生成のプロセスは、第３の液溜ｍ_３（微細構造空間ｆを含む）内に残された密閉空間が減圧状態に維持される間持続する。
ところで、減圧のレベルは、密閉空間内の空気のチップ本体１内への溶解（吸蔵）速度が大きいほど高くなり、減圧のレベルが高いほど送液およびエマルション生成の速度が大きくなる。

この場合、密閉空間の体積をＶとし、密閉空間に占めるチップ本体１の面積をＳとして、Ｓ／Ｖ比が大きいほど、密閉空間内の空気のチップ本体内への溶解（吸蔵）速度が大きくなり、それに伴って送液およびエマルション生成の速度が大きくなる。

本発明によれば、第３の液溜ｍ_３に微細構造空間ｆを連通させて第３の液溜ｍ_３を拡張し、第３の液溜ｍ_３単独の場合よりもＳ／Ｖ比を大幅に増大させることで、送液およびエマルション生成の速度を増大させたので、液滴を短時間に大量生産することが可能となった。

また、本発明によれば、連続相となる液体および分散相となる液体をそれぞれ第１および第２の液溜から第３の液溜に向けて送液するためのシリンジポンプ等のマイクロポンプが不要となり、また、第１および第２の液溜にそれぞれ連続相となる液体および分散相となる液体を注入すれば、それぞれの液体が自律的に第３の液溜に向かって流れるので、各液体の送液流量を制御する必要もない。こうして、液滴を簡単にかつ低コストで製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明の構成は上記実施例に限定されず、添付の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変形例を案出できる。
例えば、上記実施例では、チップ本体１の他方の面１ｂ上に形成したグリッド状の微細な溝９によってチップ本体１および第２の基板１０間に微細構造空間ｆを形成したが、微細構造空間ｆは、チップ本体１の内部、またはチップ本体１および第２の基板１０間、またはそれらの両方に形成され、第３の液溜ｍ_３に連通する閉じた空間でありさえすればどのような構成であってもよく、この場合、できるだけ大きなＳ／Ｖ比が得られるような構成であることが好ましい。

［実験］
次に、本発明の効果を確認すべく、実験を行ってその結果を評価した。
実験においては、マイクロ流体チップとして、図１〜図５に示したものと同様の構成のものを作成した。マイクロ流体チップの各部の寸法は次のとおりである。
（i）チップ本体１：縦５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ４ｍｍ
（一方の面１ａ側）
・第１の液溜ｍ_１の径：ｄ_１＝６ｍｍ
・第２の液溜ｍ_２の径：ｄ_２＝４ｍｍ
・第３の液溜ｍ_３の径：ｄ_３＝８ｍｍ
・チップ本体横方向の、第１の液溜ｍ_１の中心および点Ｐ間の距離：Ｌ_１＝７ｍｍ
・チップ本体横方向の、第２の液溜ｍ_２の中心および点Ｐ間の距離：Ｌ_２＝７ｍｍ
・チップ本体縦方向の、第２の液溜ｍ_２（第１の液溜ｍ_１）の中心および点Ｐ間の距離Ｌ_３＝７．５ｍｍ
・チップ本体縦方向の、第３の液溜ｍ_３の中心および点Ｐ間の距離Ｌ_４＋Ｌ_５＝７．５ｍｍ
・チップ本体縦方向の、第３の液溜ｍ_３の中心および第３の管路ｎ_３との接続点間の距離：Ｌ_５＝１ｍｍ
・第１〜第３の管路ｎ_１〜ｎ_３の深さ：５０μｍ
・第１〜第３の管路ｎ_１〜ｎ_３の幅広の部分５ａ、６ａ、７ａのそれぞれの幅：ｄ_４＝２５０μｍ
・第１〜第３の管路ｎ_１〜ｎ_３のテーパー部分５ｂ、６ｂ、７ｂのそれぞれの長さ：ｄ_５＝３００μｍ
・第１〜第３の管路ｎ_１〜ｎ_３の狭小な部分５ｃ、６ｃ、７ｃのそれぞれの幅：ｄ_６＝５０μｍ
・第１の管路ｎ_１の狭小な部分５ｃの長さｄ_７＝０．２ｍｍ
・第２の管路ｎ_２の狭小な部分６ｃの長さｄ_８＝０．２ｍｍ
・第３の管路ｎ_３の狭小な部分７ｃの長さｄ_９＝２ｍｍ
（他方の面１ｂ側）
・グリッド状の微細な溝９の形成領域の大きさ（図５Ａ参照）
Ｌ_６＝５０ｍｍ、Ｌ_７＝３４ｍｍ、Ｌ_８＝２５ｍｍ、Ｌ_９＝２５ｍｍ、Ｌ_１０＝１７ｍｍ、Ｌ_１１＝１７ｍｍ
・グリッド状の微細な溝９を構成する溝部分の幅ｄ_１０＝４０μｍ
・グリッド状の微細な溝９を構成する溝部分の深さｄ_１１＝５μｍ
・グリッド間の間隔ｄ_１２＝１２０μｍ
（ii）第１の基板８：縦５２ｍｍ×横７６ｍｍ×厚さ２ｍｍ
（iii）第２の基板１０：縦５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ２ｍｍ
・第１の貫通穴１１の径：６ｍｍ
・第２の貫通穴１２の径：４ｍｍ

上記の設計仕様においては、グリッド状の微細な溝９に基づく微細構造空間ｆの総体積（Ｖ）が２．２２×１０^−３ｃｍ^３となり、この微細構造空間ｆに占めるチップ本体１（ＰＤＭＳ）の占める面積（Ｓ）が９．６０×１０^−１ｃｍ^２となるので、Ｓ／Ｖ＝４３２ｃｍ^−１となる。
また、第３の液溜ｍ_３については、Ｓ／Ｖ＝５．０ｃｍ^−１となる。
よって、微細構造空間ｆによって拡張された第３の液溜ｍ_３のＳ／Ｖは、９．６ｃｍ^−１である。

このマイクロ流体チップを、ポンプ内蔵真空デシケータ内に収容し、ポンプを作動させてデシケータ内を減圧し、デシケータ内が所定の圧力値に達した時点でポンプを停止させて、９０分間デシケータ内を減圧状態に維持し、マイクロ流体チップを脱気した。

脱気終了後、デシケータ内に外気を導入するとともに、デシケータ内において素早く、第１の液溜ｍ_１に油相（２％Ｐｉｃｏ−Ｓｕｒｆ（登録商標）１を含むＮｏｖｅｃ７５００）１５０μＬを注入し、第２の液溜ｍ_２に水相（０．１８（ｗ／ｖ）％インジコカルミン溶液）２０μＬを注入した。

そして、第１および第２の管路ｎ_１、ｎ_２と第３の管路ｎ_３との連結点Ｐにおいて油中水滴（エマルション）を生成し、第３の液溜ｍ_３に捕集した。
このとき、倒立型蛍光顕微鏡（ＷＲＡＹＭＥＲ、ＡＸＪ−５３００ＴＰＨＦＬＭＯＤＥＬ）に接続した高速度カメラ（ＤＩＴＥＣＴ、ＨＡＳ−Ｄ７１）を用いて、連結点Ｐにおける油中水滴の生成の様子を記録した。

油中水滴の生成プロセスが終了した後、記録した画像を解析することにより、油相と液相とが連結点Ｐで交差した時点を基準として、液滴の生成速度の時間変化を測定した。さらに、得られた生成速度を積分することによって、液滴の生成総数の時間変化を算出した。
結果を図６Ａのグラフに示す。図６Ａのグラフ中、縦軸は液滴生成速度（Ｈｚ）または液滴生成総数を示し、横軸は時間（ｍｉｎ）を示している。また、曲線Ｉは液滴の生成速度を表し、曲線IIは液滴の生成総数を表している。

次に、比較例として、図１〜図５に示したものと、グリッド状の微細な溝９を有しない点のみが異なるマイクロ流体チップを準備し、このマイクロ流体チップを用いて、上と同様にして液滴の製造を行い、マイクロ流体チップの連結点Ｐにおける油中水滴の生成の様子を高速度カメラに記録した。

そして、前と同様に、記録した画像を解析することによって、油相と液相とが連結点Ｐで交差した時点を基準として、液滴の生成速度の時間変化を測定した。さらに、得られた生成速度を積分することによって、液滴の生成総数の時間変化を算出した。
結果を図６Ｂのグラフに示す。図６Ｂのグラフ中、縦軸は液滴生成速度（Ｈｚ）または液滴生成総数を示し、横軸は時間（ｍｉｎ）を示している。また、曲線Ｉは液滴の生成速度を表し、曲線IIは液滴の生成総数を表している。

図６Ａのグラフと図６Ｂのグラフの比較から、第３の液溜ｍ_３を微細構造空間によって拡張することで、液滴の生成速度が飛躍的に増大し、それに伴って一定時間当たりの液滴の生成総数も大幅に増加することが確認できた。

１チップ本体
１ａ一方の面
１ｂ他方の面
２第１の穴
３第２の穴
４第３の穴
５第１の溝
６第２の溝
７第３の溝
８第１の基板
９グリッド状の微細な溝
１０第２の基板
１１第１の貫通穴
１２第２の貫通穴
ｆ微細構造空間
ｍ_１第１の液溜
ｍ_２第２の液溜
ｍ_３第３の液溜
ｎ_１第１の管路
ｎ_２第２の管路
ｎ_３第３の管路
Ｐ連結点

Claims

気体を吸蔵し得る合成樹脂から形成された板状のチップ本体と、
前記チップ本体の一方の面に密着状態で接合された第１の基板と、を備え、
前記チップ本体の他方の面に、連続相となる液体を貯める第１の液溜と、分散相となる液体を貯める第２の液溜と、液滴を捕集する第３の液溜とが開口し、
前記チップ本体には、それぞれ第１〜第３の液溜の底部からのびて一点で互いに連結する第１〜第３の管路が設けられ、さらに、
前記チップ本体の前記他方の面に密着状態で接合された第２の基板を備え、
前記第２の基板には、それぞれ前記第１および第２の液溜に整合する第１および第２の貫通穴が設けられ、さらに、
前記チップ本体の内部、または前記チップ本体および前記第２の基板間、またはそれらの両方に形成され、前記第３の液溜に連通する閉じた微細構造空間を備えたものであることを特徴とする液滴製造用マイクロ流体チップ。
前記微細構造空間が、前記チップ本体の前記他方の面上に網目状に形成された微細な溝から形成され、前記網目状の微細な溝は、前記第３の液溜に接続するが、前記第１および第２の液溜の開口縁および前記他方の面の外縁には達しないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴製造用マイクロ流体チップ。
前記網目状の微細な溝は、グリッド状の微細な溝からなっていることを特徴とする請求項２に記載の液滴製造用マイクロ流体チップ。