JP4111266B2

JP4111266B2 - 液体混合装置

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Publication number: JP4111266B2
Application number: JP2002321508A
Authority: JP
Inventors: 将嗣中田; 一慶伏信
Original assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Current assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP2004156964A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気浸透流を用いた液体混合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロリアクタやマイクロ化学トータル分析システム（μＴＡＳ）等の、微少量の液体を扱うマイクロマシンの分野では、μｍオーダの流路寸法を有するマイクロチャネルの内部で液体の移動、反応、分析を円滑に行なうための、種々の液体制御技術が提案されている。特に近年、マイクロチャネル内で微少量の液体を所望方向へ所望流量で移動させる送液方法として、ポンプ、バルブ等を用いた機械構造的手法に代えて、電気浸透流の原理を応用した電圧制御送液法が、実用化に向けて検討されている。
【０００３】
ところで、マイクロチャネル内での液体の流れは、粘性支配となって層流状態を維持するので、異種液体同士をマイクロチャネル内で混合させる場合には、それら液体の接触界面を通した分子拡散に依存して混合が進むことが判っている。したがって、上記した電気浸透流による電圧制御送液手段を有するマイクロマシンにおいても、このような分子拡散による異種液体の混合作用を促進するための工夫が必要となる場合がある。
【０００４】
電気浸透流を応用したこの種のマイクロマシンにおいて、それぞれに液体入口を有する一対の導入路と、それら導入路に一箇所で連通し、液体出口を有する混合路とを備え、両導入路及び混合路に収容された液体に、個々の液体入口から液体出口へ向かう電気浸透流を生起させるように構成した液体混合装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この液体混合装置は、両導入路のそれぞれの液体入口と混合路の液体出口との間に互いに異なる電界を形成する電界形成手段として、混合路内の液体に電位を与える電源と、両導入路内の液体を接地する接地ラインに個別に設けられる一対のスイッチとを備えている。そして、それらスイッチを個々に適当に開閉することにより、両導入路に供給される異種液体のそれぞれに適当な流量の電気浸透流を生起させて、混合路における異種液体同士の拡散混合を促進できるようになっている。
【特許文献１】
特開平８−２６１９８６号公報
【０００５】
また、一対の液体入口と、一端でそれら液体入口に連通し、他端に液体出口を有する混合室とを備え、両液体入口から混合室に導入された異種液体のそれぞれに、混合室内の特定領域を循環するように流れる電気浸透流を生起させるように構成した液体混合装置も知られている（例えば特許文献２参照）。この液体混合装置は、異種液体のそれぞれを混合室内で循環流動させるための２つの電界を形成する電界形成手段として、混合室内の異種液体のそれぞれに個別に接触する２組の電極と、各組の電極間に電圧を印加する２個の電源とを備えている。そして、両液体入口から混合室に導入された異種液体は、混合室内でそれぞれの特定領域を循環するように流れることにより、両者間の接触面積が増大し、それにより混合室内での拡散混合が促進されるようになっている。
【特許文献２】
米国特許第６０８６２４３号明細書
【０００６】
なお、電気浸透流を応用した液体混合装置における異種液体の拡散混合を促進するためには、上記したように、異種液体同士の接触面積を増加させることが有効である。こうした界面拡張策として、特許文献２記載の構成以外にも、マイクロポンプやピエゾダイアフラムを用いて異種液体の界面形態を積極的に乱したり、混合用の流路を蛇行させて異種液体の相互接触時間を実質的に延長したりする方策が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した電気浸透送液構造を有する従来の液体混合装置では、マイクロチャネルにおける異種液体の拡散混合を促進する目的で、異種液体のそれぞれに固有の電気浸透流を生起させるための異なる電界を形成する電界形成手段が採用されている。そのような電界形成手段は、特許文献１及び２に記載されるように、個々の電界に関連してスイッチ、電極、電源等の各種構成部品を装備することになるので、液体混合装置の部品点数を増加させ、製造工程を煩雑にする傾向がある。
【０００８】
また、異種液体同士の界面拡張策として、マイクロポンプやピエゾダイアフラムを用いる場合は、必然的に可動部分が形成されることになるから、液体混合装置における混合作用の安定性及び信頼性を確保することが困難になる危惧がある。さらに、混合流路を蛇行させるような流路形状の工夫によって界面を拡張する構成では、エッチング等による流路形成工程が複雑化することが懸念される。
【０００９】
本発明の目的は、電気浸透流を用いた液体混合装置において、マイクロチャネル内での異種液体の拡散混合を単純な構造で確実に促進でき、安定性及び信頼性に優れた混合作用を実現できる液体混合装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の液体入口と、それら液体入口に連通する混合路と、複数の液体入口から離れて混合路に設けられる液体出口と、混合路に収容された液体に、複数の液体入口から液体出口へ向かう電気浸透流を生起させる電界形成手段とを具備する液体混合装置において、複数の液体入口から供給された個々の液体の合流点の下流側で、それら液体に接触する混合路の壁面の状態を局所的に変化させて、混合路を流れる液体の電気浸透流の速度場に局部的変動を生じさせる壁面状態変更手段を具備し、電界形成手段は、混合路に収容される液体に作用する単一の電界を、複数の液体入口と液体出口との間に形成すること、を特徴とする液体混合装置を提供する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体混合装置において、壁面状態変更手段は、混合路の壁面を形成する互いに異なる複数の壁面材料を具備する液体混合装置を提供する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の液体混合装置において、複数の壁面材料は、予め定めた物性の液体に接触したときに互いに異なる表面電位を生じるものである液体混合装置を提供する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の液体混合装置において、複数の壁面材料は、予め定めた物性の液体に接触したときに正の表面電位を生じるものと負の表面電位を生じるものとを含む液体混合装置を提供する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の液体混合装置において、混合路を形成した基体を具備し、複数の壁面材料は、混合路の壁面の一部分に露出する基体の材料と、基体上で混合路の壁面の他部分を形成する第２材料とを含む液体混合装置を提供する。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の液体混合装置において、壁面状態変更手段は、混合路の壁面の温度を局所的に変化させる温度調整装置を具備する液体混合装置を提供する。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液体混合装置において、温度調整装置が、混合路の壁面を局所的に加熱するマイクロヒータからなる液体混合装置を提供する。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の液体混合装置において、壁面状態変更手段は、混合路の壁面の電子状態を局所的に変化させるレーザ光照射装置を具備する液体混合装置を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。
図１は、本発明の第１実施形態による液体混合装置１０の模式図、図２及び図３は、液体混合装置１０における異種液体の混合作用を説明する図である。液体混合装置１０は、微少量の液体を扱うマイクロマシンの一種であり、μｍオーダの流路寸法を有するマイクロチャネル内で液体試薬の前処理、反応、分析等を自動的に行なうマイクロリアクタとして、ＤＮＡ分析や蛋白質合成等の化学ないし生化学処理に応用することができる。
【００１９】
液体混合装置１０は、２個の液体入口１２と、それら液体入口１２に連通する混合路１４と、両液体入口１２から離れて混合路１４に設けられる液体出口１６と、混合路１４に収容された液体に、両液体入口１２から液体出口１６へ向かう電気浸透流を生起させる電界形成手段１８とを備える。２個の液体入口１２はそれぞれ、混合路１４に連通する一対の導入路２０の一端（図で左端）に形成される。液体出口１６は、それら導入路２０から離れた側で混合路１４の一端（図で右端）に形成される。一対の導入路２０は、いずれも直線状に延びてそれらの他端で合流し、直線状に延びる混合路１４の他端に接続される。それにより、２個の液体入口１２と１個の液体出口１６とを流路端に有するＹ字形のマイクロチャネルが形成される。
【００２０】
混合路１４及び一対の導入路２０を含むＹ形マイクロチャネルは、ガラス等の誘電材料からなるチップ２２の表面に凹設される。この場合、混合路１４及び導入路２０をいずれも直線導管状の形態とするために、図示しないカバーがそれら混合路１４及び導入路２０を覆うようにしてチップ２２に固定される。これらチップ２２及びカバー（図示せず）は、混合路１４及び導入路２０を含むＹ形マイクロチャネルを所定位置に形成した基体を構成する。そして、液体入口１２及び液体出口１６は、基体を構成するチップ２２及びカバー（図示せず）の少なくとも一方に形成される。なお、チップ２２及びカバー（図示せず）は、混合路１４における液体反応状況の観察を容易にするために、透明な材料から作製されることが好ましい。液体混合装置１０の製造工程については、さらに後述する。
【００２１】
電界形成手段１８は、液体入口１２の近傍で両導入路２０の一端に設置される２個の電極２４と、液体出口１６の近傍で混合路１４の一端に設置される１個の電極２６と、両電極２４と電極２６との間に電圧を印加する直流電源２８と、両電極２４、電極２６及び直流電源２８を導通接続する導線３０とを備える。図示実施形態では、液体入口１２側の２個の電極２４が正極を構成し、液体出口１６側の電極２６が負極を構成している。それにより、両導入路２０及び混合路１４内に、両液体入口１２から液体出口１６に向かう方向への単一の電界Ｅが、それら導入路２０及び混合路１４の内壁面に平行に形成される。この単一電界Ｅは、後述するように、両導入路２０及び混合路１４に収容された液体（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）に作用して、当該液体に電気浸透流Ｆを生起させる。なお、電界Ｅの方向は、両導入路２０及び混合路１４のそれぞれの壁面材料並びにそれらに収容される液体の物性（例えばｐＨ）に応じて、適宜決定される。
【００２２】
本発明の特徴的構成として、液体混合装置１０は、液体に接触する混合路１４の壁面１４ａの状態を局所的に変化させる壁面状態変更手段３２を備える。壁面状態変更手段３２によって得られる「混合路１４の壁面状態の局所的変化」は、混合路１４を流れる液体の速度場に局部的変動を生じさせる結果に至るような変化様態として規定され、後述する種々の壁面状態変更手段３２によって実現される。
【００２３】
図示実施形態では、壁面状態変更手段３２は、混合路１４の壁面１４ａを形成する互いに異なる２つの壁面材料３４、３６から構成される。それら壁面材料３４、３６は、チップ２２上での混合路１４の壁面１４ａの、予め定めた２つの隣接表面領域３４ａ、３６ａをそれぞれ形成している。また図示実施形態では、チップ２２上に形成された混合路１４の壁面１４ａの主要領域と両導入路２０の実質的全壁面２０ａ（図示しないカバーの壁面相当部分を除く）とが、壁面材料３４から形成され、混合路１４の壁面１４ａにおける特定の一領域が、壁面材料３６から形成されている。この場合、壁面材料３４を、チップ２２の材料の露出表面部分とし、壁面材料３６を、チップ２２の材料の所定位置に被着した第２材料（すなわちチップ２２及びカバーの材料とは異なる材料）として構成することが、製造工程を簡略化する点で有利である。或いは、壁面材料３４、３６の双方を、チップ２２及びカバーの材料とは異なる材料から構成することもできる。
【００２４】
混合路１４及び導入路２０に液体（電解質溶液）を満たすと、それら流路１４、２０の壁面１４ａ、２０ａと液体との間に電気二重層が形成される。それにより、壁面材料３４、３６の種類と液体の物性（特にｐＨ）とによって決まる正又は負の表面電位が、壁面１４ａ、２０ａに与えられる。液体混合装置１０においては、壁面状態変更手段３２として機能する壁面材料３４、３６は、予め定めた物性（ｐＨ）の液体に接触したときに互いに異なる表面電位を生じる素材から構成される。特に、所定の物性（ｐＨ）の液体に接触したときに、正の表面電位を生じる素材と負の表面電位を生じる素材とから、それら壁面材料３４、３６をそれぞれ構成することが、後述する拡散混合促進作用を向上させる観点で有利である。このような観点で、図示実施形態では、壁面材料３４にシリカ（ＳｉＯ_２）を使用し、壁面材料３６にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を使用している。シリカとアルミナとは、それぞれの電荷零点ｐＨ^０（表面電位が０になるときの媒質中のｐＨ値）が約２と約９とであり、このような電荷零点ｐＨ^０の差の結果として、所定物性（例えば２＜ｐＨ＜９）の液体に接触したときに互いに逆符号の表面電位を生じる。
【００２５】
次に、上記構成を有する液体混合装置１０による異種液体の拡散混合促進作用を、図２及び図３を参照して説明する。
単一の壁面材料３４からなる壁面２０ａを各々に有する一対の導入路２０に、液体入口１２を介して供給された互いに異なる種類（組成）の液体（電解質溶液）Ｌ１、Ｌ２（いずれも２＜ｐＨ＜９）は、単一の電界Ｅの下で壁面２０ａに沿った電気浸透流Ｆをそれぞれ生起して、混合路１４へ向かう方向へ流れる。このとき、各液体（電解質溶液）Ｌ１、Ｌ２の物性（ｐＨ）に応じて、各導入路２０の壁面２０ａは負に帯電しており、壁面２０ａ近傍の液体Ｌ１、Ｌ２は正に帯電している。なお、導入路２０の壁面材料３４に用いたシリカ（ＳｉＯ_２）は、電荷零点ｐＨ^０が約２であり、それを超えるｐＨの液体に接触したときに負の表面電位を生じる。各液体Ｌ１、Ｌ２は、それ自体の物性（比誘電率、粘性係数）、電界Ｅの強度及び壁面材料３４の表面電位の関数として得られる所定流速で、層流を維持しつつ流動する。
【００２６】
一対の導入路２０から混合路１４に導入された２種類の液体Ｌ１、Ｌ２は、引き続き、単一の電界Ｅの下で壁面１４ａに沿った電気浸透流Ｆを生起して、液体出口１６へ向かう方向へ流れる。ここで、両液体Ｌ１、Ｌ２は、それらの合流点付近では、鎖線で示す界面Ｐを混合路１４の略中央に形成して、攪拌されることなく徐々に拡散混合しながら、層流を維持しつつ所定流速で流動する。このとき、各液体Ｌ１、Ｌ２の物性（ｐＨ）に応じて、壁面材料３４からなる混合路１４の表面領域３４ａは負に帯電しており、表面領域３４ａ近傍の液体Ｌ１、Ｌ２は正に帯電している。
【００２７】
両導入路２０の合流点の下流側で混合路１４内に局所的に配置された壁面材料３６は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の電荷零点ｐＨ^０が約９であることから、それ未満のｐＨの液体に接触したときに正の表面電位を生じる。したがって、両導入路２０から導入された液体Ｌ１、Ｌ２（いずれも２＜ｐＨ＜９）が壁面材料３６の位置に到達すると、壁面材料３６の表面領域３６ａは正に帯電し、表面領域３６ａ近傍の液体Ｌ１、Ｌ２（図では液体Ｌ２）は負に帯電する。その結果、表面領域３６ａ近傍の液体Ｌ１、Ｌ２（図では液体Ｌ２）は、単一の電界Ｅの下で、電気浸透流Ｆとは逆向きの電気浸透流Ｆ´を表面領域３６ａに沿って生起することになる。この電気浸透流Ｆ´は、液体Ｌ１、Ｌ２（図では液体Ｌ２）の物性（比誘電率、粘性係数）、電界Ｅの強度及び壁面材料３６の表面電位の関数として得られる所定流速を有するものとなる。
【００２８】
このように、混合路１４内で壁面材料３４に沿った電気浸透流Ｆにより一方向（電界Ｅの方向）に流れていた液体Ｌ１、Ｌ２（図では液体Ｌ２）は、壁面材料３６の近傍に到達した段階で電気浸透流Ｆ´を生起して逆方向へ流れようとするので、互いに反対方向へ流れる液体Ｌ１、Ｌ２間の粘性作用により、壁面材料３６の近傍に局部的な循環流が発生する（すなわち液体の速度場に局部的変動が生じる）。このような局部的循環流は、異種液体Ｌ１、Ｌ２の界面形態を積極的に乱して、それら異種液体Ｌ１、Ｌ２同士の接触面積を増加させるように作用する。その結果、混合路１４内での異種液体Ｌ１、Ｌ２同士の拡散混合が自動的に促進され、壁面材料３６の下流側では、液体Ｌ１、Ｌ２が実質的均質に混合した液体Ｌ３が得られることになる。
【００２９】
以上の説明から明らかなように、液体混合装置１０では、混合路１４の壁面１４ａを互いに異なる２つの壁面材料３４、３６から形成することにより、壁面１４ａの状態（表面電位）を局所的に変化させて、混合路１４を流れる液体Ｌ１、Ｌ２の速度場に局部的変動を生じさせるようにしたから、混合路１４内の液体Ｌ１、Ｌ２に電気浸透流Ｆ、Ｆ´を生起させるための単一の電界Ｅを用意するだけで、混合路１４における異種液体Ｌ１、Ｌ２の拡散混合を確実に促進することができる。したがって、電界形成手段１８の構成が簡素化され、液体混合装置１０の部品点数の削減及び製造工程の簡略化が実現される。また、マイクロポンプやピエゾダイアフラムを用いる構成に比べて、可動部分を有しないので、液体混合装置１０における拡散混合作用の安定性及び信頼性を確保することができる。
【００３０】
さらに、上記構成によれば、混合対象の液体Ｌ１、Ｌ２の物性（比誘電率、粘性係数）、電界Ｅの強度及び壁面材料３４、３６の種類を適宜選定することにより、導入路２０及び混合路１４内での液体Ｌ１、Ｌ２の流速を制御できるだけでなく、混合路１４内での壁面材料３４、３６の位置及び面積比を適宜選定することによっても液体Ｌ１、Ｌ２の流速を制御できる。なお、壁面材料３４、３６の少なくとも一方を複数個に分断して、混合路１４の壁面１４ａの所望位置に分散配置することもできる。したがって、液体混合装置１０によれば、その拡散混合作用を比較的容易かつ自在に調整することができる。
【００３１】
上記構成において、混合路１４の壁面材料３４、３６は、所定の物性（ｐＨ）の液体に接触したときに、同一符号でも互いに異なる表面電位を生じる素材から構成されていれば、ある程度の拡散混合促進作用が奏される。この場合、壁面材料３６の表面領域３６ａの近傍では、単一の電界Ｅの下で、液体Ｌ２の電気浸透流Ｆの流速が局部的に変動し、それに伴い、互いに異なる速度で流れる液体Ｌ１、Ｌ２間の粘性作用によりやはり局部的な循環流が発生する。その結果、混合路１４内での異種液体Ｌ１、Ｌ２同士の拡散混合が自動的に促進される。
【００３２】
次に、図４を参照して、上記構成を有する液体混合装置１０の製造方法の一例を概説する。
まず、シリカガラスからなる略直方体形状のチップ２２を用意し、その一表面２２ａに、例えば蒸着クロム薄膜をマスクとしたフッ酸緩衝液エッチング等の適当なエッチング工程により、混合路１４と一対の導入路２０とからなるＹ形マイクロチャネルを形成する（図４（ａ））。次いで、混合路１４の壁面１４ａの所定位置に、所望パターンのアルミナ薄膜を蒸着（例えばスパッタ蒸着）し、壁面材料３６を形成する（図４（ｂ））。これにより、混合路１４の壁面１４ａが、２種類の壁面材料（シリカ）３４及び壁面材料（アルミナ）３６から形成されることになる。
【００３３】
他方、シリコンゴム（例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ））等からなるカバー３８を用意し、その所定位置に、２個の液体入口１２及び１個の液体出口１６を貫通形成する。次いで、このカバー３８を、各液体入口１２及び液体出口１６が対応の導入路２０及び混合路１４にそれぞれ連通するように位置決めして、チップ２２の表面２２ａに、混合路１４及び導入路２０の全体を覆うように固着する（図４（ｃ））。このようにして、液体混合装置１０が完成する。
【００３４】
上記製造方法によれば、混合路１４の壁面１４ａに蒸着する壁面材料３６の位置、形状、寸法、個数等を比較的容易かつ自在に選定でき、以って、混合路１４における拡散混合促進効果を比較的容易かつ自在に調整することができる。なお、上記製造方法で使用したカバー３８は、導入路２０及び混合路１４に収容した液体に生起する電気浸透流に影響を及ぼさない材料（例えば収容液体のｐＨに略等しい電荷零点ｐＨ^０を有する材料）からなることが好ましい。或いは、カバー３８を、チップ２２の材料と同一の材料から形成することもできる。いずれの場合も、カバー３８の表面の、混合路１４の壁面１４ａに対向する所定位置に、壁面材料３６を蒸着することもできる。
【００３５】
図５は、本発明の第２実施形態による液体混合装置のマイクロチャネル部分を概略で示す。この実施形態は、壁面状態変更手段の構成以外は、前述した第１実施形態による液体混合装置１０と実質的同一の構成を有するものであり、したがって対応する構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
第２実施形態による液体混合装置では、壁面状態変更手段は、混合路１４の壁面１４ａの温度を局所的に変化させる温度調整装置４０から構成される。例えば温度調整装置４０は、混合路１４の壁面１４ａを局所的に加熱するマイクロヒータ４２から構成できる。この場合、マイクロヒータ４２は、チップ２２（図１）又はカバー３８（図４）の所望位置に設置され、隣接する混合路１４の特定表面領域４２ａを、その周囲の壁面１４ａよりも高温に維持する。
【００３７】
上記構成において、一対の導入路２０から導入された異種液体Ｌ１、Ｌ２がマイクロヒータ４２の位置に到達すると、表面領域４２ａの近傍を流れる液体Ｌ２の熱物性値が変化（例えば粘性が低下）し、その流速が変動（例えば増加）する。その結果、表面領域４２ａ近傍の液体Ｌ２は、単一の電界Ｅの下で、電気浸透流Ｆの流速を局部的に変動させ、それに伴い、互いに異なる速度で流れる液体Ｌ１、Ｌ２間の粘性作用により、表面領域４２ａの近傍に局部的な循環流が発生する。このような局部的循環流は、異種液体Ｌ１、Ｌ２の界面形態を積極的に乱して、それら異種液体Ｌ１、Ｌ２同士の接触面積を増加させるように作用する。その結果、混合路１４内での異種液体Ｌ１、Ｌ２同士の拡散混合が自動的に促進され、マイクロヒータ４２の下流側では、液体Ｌ１、Ｌ２が実質的均質に混合した液体Ｌ３が得られることになる。
【００３８】
なお、上記構成においては、マイクロヒータ４２によって加熱された混合路１４の表面領域４２ａは、その表面電位が周囲の壁面１４ａの表面電位に比べて変動することも期待される。したがって、第１実施形態における壁面状態変更手段３２と同等の、異なる電気浸透流の生起効果が得られる可能性もある。また、マイクロヒータ４２に代えて、混合路１４の表面領域４２ａを局所的に冷却する手段を、温度調整装置４０に適用することもできる。
【００３９】
図６は、本発明の第３実施形態による液体混合装置のマイクロチャネル部分を概略で示す。この実施形態は、壁面状態変更手段の構成以外は、前述した第１実施形態による液体混合装置１０と実質的同一の構成を有するものであり、したがって対応する構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
第３実施形態による液体混合装置では、壁面状態変更手段は、混合路１４の壁面１４ａの電子状態を局所的に変化させるレーザ光照射装置４４から構成される。この場合、レーザ光照射装置４４は、チップ２２（図１）又はカバー３８（図４）の所望位置にレーザ光４６を照射して、混合路１４の特定表面領域４６ａの電子状態を、その周囲の壁面１４ａに比べて変化させる。このような電子状態の変化は、表面領域４６ａの表面電位又は温度の変動を誘起することが期待される。すなわちレーザ光照射装置４４は、第１実施形態における壁面状態変更手段３２又は第２実施形態における温度調整装置４０と同様の機能を有すると見なすことができる。したがってこの構成によっても、混合路１４内での異種液体Ｌ１、Ｌ２同士の拡散混合を自動的に促進することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、請求項記載の範囲で様々な修正を施すことができる。例えば、混合路に連通する３個以上の液体入口（又は導入路）を有するマイクロチャネル構造にも、本発明に係る壁面状態変更手段を備えた液体混合装置の構成を適用できることは理解されよう。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電気浸透流を用いた液体混合装置において、マイクロチャネル内での異種液体の拡散混合を単純な構造で確実に促進でき、以って、安定性及び信頼性に優れた混合作用を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による液体混合装置の模式図である。
【図２】図１の液体混合装置における異種液体混合作用を示す部分拡大図である。
【図３】図１の液体混合装置における異種液体混合作用を示す模式図である。
【図４】図１の液体混合装置の製造方法の一例を示す図で、（ａ）マイクロチャネル形成ステップ、（ｂ）壁面材料形成ステップ及び（ｃ）完成状態をそれぞれ示す。
【図５】本発明の第２実施形態による液体混合装置における異種液体混合作用を示す部分拡大図である。
【図６】本発明の第３実施形態による液体混合装置における異種液体混合作用を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
１０…液体混合装置
１２…液体入口
１４…混合路
１６…液体出口
１８…電界形成手段
２０…導入路
２２…チップ
３２…壁面状態変更手段
３４、３６…壁面材料
３８…カバー
４０…温度調整装置
４２…マイクロヒータ
４４…レーザ光照射装置

Claims

複数の液体入口と、それら液体入口に連通する混合路と、該複数の液体入口から離れて該混合路に設けられる液体出口と、該混合路に収容された液体に、該複数の液体入口から該液体出口へ向かう電気浸透流を生起させる電界形成手段とを具備する液体混合装置において、
前記複数の液体入口から供給された個々の液体の合流点の下流側で、それら液体に接触する前記混合路の壁面の状態を局所的に変化させて、該混合路を流れる液体の前記電気浸透流の速度場に局部的変動を生じさせる壁面状態変更手段を具備し、
前記電界形成手段は、前記混合路に収容される液体に作用する単一の電界を、前記複数の液体入口と前記液体出口との間に形成すること、
を特徴とする液体混合装置。
前記壁面状態変更手段は、前記混合路の前記壁面を形成する互いに異なる複数の壁面材料を具備する請求項１に記載の液体混合装置。
前記複数の壁面材料は、予め定めた物性の液体に接触したときに互いに異なる表面電位を生じるものである請求項２に記載の液体混合装置。
前記複数の壁面材料は、予め定めた物性の液体に接触したときに正の表面電位を生じるものと負の表面電位を生じるものとを含む請求項３に記載の液体混合装置。
前記混合路を形成した基体を具備し、前記複数の壁面材料は、該混合路の前記壁面の一部分に露出する該基体の材料と、該基体上で該混合路の該壁面の他部分を形成する第２材料とを含む請求項２〜４のいずれか１項に記載の液体混合装置。
前記壁面状態変更手段は、前記混合路の前記壁面の温度を局所的に変化させる温度調整装置を具備する請求項１に記載の液体混合装置。
前記温度調整装置が、前記混合路の前記壁面を局所的に加熱するマイクロヒータからなる請求項６に記載の液体混合装置。
前記壁面状態変更手段は、前記混合路の前記壁面の電子状態を局所的に変化させるレーザ光照射装置を具備する請求項１に記載の液体混合装置。