JP4339163B2 - マイクロデバイスおよび流体の合流方法 - Google Patents
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Description
迅速かつ均一な混合に関して向上したマイクロデバイスまたはマイクロデバイスを使用して流体を合流させる方法を提供すること、
混合の操作条件にフレキシブルに対応できるマイクロデバイスまたはマイクロデバイスを使用して流体を合流させる方法を提供すること、
また、これらのマイクロデバイスまたはマイクロデバイスを使用して流体を合流させる方法において、
閉塞を抑制して、安定して連続運転できるマイクロデバイスまたはマイクロデバイスを使用して流体を合流させる方法を提供すること、
コンパクトで種々の混合プロセスにフレキシブルに対応できるマイクロデバイスまたはマイクロデバイスを使用して流体を合流させる方法を提供すること。
流入した2種以上の流体をそれぞれ独立して合流領域に供給し、合流領域からこれらの流体を排出するマイクロデバイスを提供し、このマイクロデバイスは、
マイクロデバイスに流入した各流体を合流領域に供給する供給チャンネル、および合流した流体を合流領域からマイクロデバイスの外部に排出する排出チャンネルを有して成り、
少なくとも1種の流体を供給する供給チャンネルは、合流領域に流入する複数のサブチャンネルを有して成り(そして、これらのサブチャンネルが流体を合流領域に供給し)、
複数のサブチャンネルの少なくとも1つの中心軸と、そのサブチャンネルが供給する流体以外の他の種類の流体の内の少なくとも1種の流体を供給する供給チャンネル(サブチャンネルを有さない供給チャンネルが存在する場合)またはサブチャンネルの少なくとも1つの中心軸とが一点で交差するように、これらのサブチャンネルおよび供給チャンネルが形成されている
ことを特徴とする。中心軸が交差する点は、合流領域に位置するのが好ましい。
合流領域を有するマイクロデバイスを用いて2種以上の流体のストリームを別々に合流領域に供給してそこで合流させる方法を提供し、この方法は、
少なくとも1種の流体のストリームを複数のサブストリームに分割して合流領域に供給し、また、分割しない流体が存在する場合には、その流体のストリームを合流領域に供給し、
分割して供給する流体の内の少なくとも1種のサブストリームの少なくとも1つの中心軸と、その流体以外の他の種類の流体の内の少なくとも1種の流体の少なくとも1つのサブストリームまたはストリーム(分割しない流体が存在する場合)の中心軸とが一点で交差するように合流領域に供給する
ことを特徴とする。中心軸が交差する点は、合流領域に位置するのが好ましい。
環状チャンネル108の断面形状、幅、深さ、直径:
矩形断面、1.5mm、1.5mm、25mm
環状チャンネル110の断面形状、幅、深さ、直径:
矩形断面、1.5mm、1.5mm、20mm
ボア112の直径、長さ:1.5mm、10mm(円形断面)
ボア114の直径、長さ:1.5mm、10mm(円形断面)
ボア116の直径、長さ:0.5mm、4mm(円形断面)
ボア118の直径、長さ:0.5mm、4mm(円形断面)
マイクロチャンネル124の断面形状、幅、深さ、長さ:
矩形断面、200μm、200μm、12.5mm
マイクロチャンネル126の断面形状、幅、深さ、長さ:
矩形断面、200μm、200μm、10mm
ボア130の直径、長さ:500μm、10mm(円形断面)
16,16’…サブチャンネル、18…供給チャンネル、20…中心軸交差点、
22,22’…サブストリーム、24…ストリーム、26…排出チャンネル、
100…マイクロデバイス、102…供給要素、104…合流要素、106…排出要素、
108,110…環状チャンネル、112,114,116,118…ボア、
120…ボアの端部、122…合流要素の排出要素に対向する面、
124,126…マイクロチャンネル、128…中心、130,132,134…ボア、
136…開口部、138…合流流体ストリーム、140…シース流体供給要素、
142…筒状部分、144…シース流体供給チャンネル、146…ボア、
148…環状チャンネル、150…サブチャンネル、152…合流流体、
154…鞘状シース流体、156…シース流体供給要素の中心部。
Claims (17)
- 流入した2種以上の流体をそれぞれ独立して合流領域に供給し、合流領域からこれらの流体を排出するマイクロデバイスであって、
マイクロデバイスに流入した各流体を合流領域に供給する供給チャンネル、および合流した流体を合流領域からマイクロデバイスの外部に排出する排出チャンネルを有して成り、
少なくとも1種の流体を供給する供給チャンネルは複数のサブチャンネルを有して成り、これらのサブチャンネルは、同じ合流領域に合流し、
複数のサブチャンネルの少なくとも1つの中心軸と、そのサブチャンネルが供給する流体以外の他の種類の流体の内の少なくとも1種の流体を供給する供給チャンネルまたはサブチャンネルの少なくとも1つの中心軸とが一点で交差するように、これらのサブチャンネルおよび供給チャンネルが形成されている
ことを特徴とするマイクロデバイス。 - 合流領域において、2種以上の流体を混合するマイクロミキサーである請求項1に記載のマイクロデバイス。
- 該少なくとも1種の流体を供給する供給チャンネルは、途中で分岐して複数のサブチャンネルを形成し、これらのサブチャンネルに供給された流体を合流領域に供給する請求項1または2に記載のマイクロデバイス。
- 該複数のサブチャンネルは、実質的に同じ断面形状を有する請求項1〜3のいずれかに記載のマイクロデバイス。
- 各流体用に複数のサブチャンネルを有する請求項1〜4のいずれかに記載のマイクロデバイス。
- 該2種以上の流体は2種の流体であり、これらの流体の一方を供給する複数のサブチャンネルを有し、複数のサブチャンネルの少なくとも1つの中心軸および他方の流体の供給チャンネルの中心軸が一点にて交差する請求項1〜5のいずれかに記載のマイクロデバイス。
- 該2種以上の流体は2種の流体であり、各流体を供給する複数のサブチャンネルを有し、一方の流体の複数のサブチャンネルの少なくとも1つの中心軸および他方の流体の複数のサブチャンネルの少なくとも1つの中心軸が一点にて交差する請求項1〜5のいずれかに記載のマイクロデバイス。
- サブチャネルおよび供給チャンネルの相当直径は、合流領域に隣接する箇所において1μm〜1000μmの範囲内にある請求項1〜7のいずれかに記載のマイクロデバイス。
- サブチャンネルから合流領域に供給される流体は、そのサブチャンネルに最も近接する他のサブチャンネルまたは供給チャンネルから供給される流体と種類が異なる請求項1〜8のいずれかに記載のマイクロデバイス。
- 排出チャンネルの相当直径は、合流領域に隣接する箇所において1μm〜1000μmの範囲内にある請求項1〜9のいずれかに記載のマイクロデバイス。
- 合流領域において、少なくとも2種の流体を反応させるマイクロリアクターである請求項1〜10のいずれかに記載のマイクロデバイス。
- 供給チャンネルに流入する流体以外の流体を、合流した流体を包囲するように合流領域または排出チャンネルに供給するチャンネルまたはサブチャンネルを有する請求項1〜11のいずれかに記載のマイクロデバイス。
- 請求項1〜12のいずれかに記載のマイクロデバイスが複数直列に連結されたマイクロデバイスッセンブリであって、上流のマイクロデバイスの排出チャンネルがその直ぐ下流のマイクロデバイスの供給チャンネルとして機能するマイクロデバイスアッセンブリ。
- 合流領域を有するマイクロデバイスを用いて2種以上の流体のストリームを別々に合流領域に供給してそこで合流させる方法であって、
少なくとも1種の流体のストリームを複数のサブストリームに分割して同じ合流領域に供給し、また、分割しない流体が存在する場合には、その流体のストリームを合流領域に供給し、
分割して供給する流体の内の少なくとも1種のサブストリームの少なくとも1つの中心軸と、その流体以外の他の種類の流体の内の少なくとも1種の流体の少なくとも1つのサブストリームまたはストリーム(分割しない流体が存在する場合)の中心軸とが一点で交差するように合流領域に供給する
ことを特徴とする合流方法。 - 合流領域において、2種以上の流体を混合する請求項14に記載の合流方法。
- 合流領域において、2種以上の流体が反応する請求項14または15に記載の合流方法。
- 中心軸が一点で交差するように合流領域に供給することによって、2種以上の流体が衝突・接触し、それによって微細な流体塊に分割されることを特徴とする請求項14〜16のいずれかに記載の合流方法。
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