JP4713397B2 - 微小流路構造体及び微小液滴生成システム - Google Patents

Description

本発明は、一般的にマイクロリアクタ、マイクロ化学プロセスと総称される、数マイクロメートルから数ミリメートルの流路構造体を用いて流体を操作し、化学工学単位操作又は分析を短時間に安定的に実現する技術に関し、具体的には、微小流路構造体及び微小液滴生成システムに関する。
本発明は、画像表示素子（重合トナー、電気泳動型ペーパーライクディスプレイ用途のマイクロカプセル）、ドラッグデリバリー用途のエマルション、塗料、化粧品、その他エマルション、感光材料などに利用される微粒子や微粒子分散体及びその製造方法に応用することができる。

エマルション及びエマルションにおける分散相を固化して得られる微粒子又は液滴表面を固化して得られるカプセル微粒子は産業上様々な用途に用いられている。
現在、乳化分散体の工業的生産には以下の手法が用いられている。
（１）ホモジナイザーによる乳化（特許文献１等）
（２）超音波乳化（特許文献２等）
これらの技術は、連続相に、分散相として、微粒子化して分散させたい物質を投入し、機械的作用を与えることでせん断力を繰り返し与え、乳化分散体を得るのであるが、分散相に与えられるせん断力が、乳化位置によって不均一であるために、多分散な微粒子が生成する。
これに対し、
（３）多孔質ガラス膜を用いた乳化（特許文献３等）は、分散相と連続相を多孔質ガラス膜により仕切り、分散相を連続相側へ押し出すことにより分散相が膜を通過し、連続相に接触し表面張力がせん断力となり最終的に分散相が微粒子化し、乳化分散体を得る方法である。
ところが、生成される微粒子の粒子径は孔径の不均一さに依存し、多分散な微粒子が生成する。

高度な単分散性を有する乳化分散体や微粒子を製造する方法としては、
（４）マイクロチャネル乳化（特許文献４等）が挙げられる。分散相と連続相を区切る膜を人工的に一様な構造とし、（微粒子の直径の標準偏差／微粒子の平均直径）が０．０３以下の非常に単分散性の高い微粒子が得られるが、所望の大きさの粒子に対して各チャネルの大きさが小さいために含微粒子液体を分散相に用いた場合目詰まりの問題があると考えられる。
（５）特許文献５には、Ｙ字型のマイクロチャネルを複数用い、単分散マイクロ液滴の生成を行う方法が開示されている。しかし、多数の流路を形成し、同じ流量の流体を全てに導入することは困難である。また、１チャネルから単位時間あたりに発生する液滴の数は数千個程度であり、収量性が低い。
特許文献６には、膜乳化法によるトナーの製造方法が開示されている。

特許第３４７６２２３号公報 特許第３２１８４４５号公報 特許第２７３３７２９号公報 特開２０００−２７３１８８号公報 特開２００４−３５８３８６号公報 特開平７−１２０９７４号公報 特許第３５１１２３８号公報 特許第３６３５５７５号公報 特開２００４−２４３３０８号公報 特開２００４−１９７０８３号公報 特開２００５−１８５８７７号公報 特開２００５−２１３３３４号公報 特開２００５−２３８１１８号公報 特開２００４−０９８２２５号公報 Ｒａｙｌｅｉｇｈ， Ｌｏｒｄ "Ｏｎ ｔｈｅ Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｊｅｔｓ" Ｐｒｏｃ． Ｌｏｎｄｏｎ Ｍａｔｈ． Ｓｏｃ． １１０：４ ［１８７８］ Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ Ｊ． Ｍ．， Ｃ． Ｄ． Ｈｅｎｄｒｉｃｋｓ， Ｒｅｖ． Ｉｎｓｔｒｕｍ． ３５ （１０）， １３４９−５０ ［１９６４］ Ｌｉｎｄｂｌａｄ Ｎ． Ｒ． ａｎｄ Ｊ． Ｍ． Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ， Ｊ． Ｓｃｉ． Ｉｎｓｔｒｕｍ． ４２， ６３５ ［１９６５］

本発明は、簡単な構成のマイクロチャネルを用いた方式において、単分散性の高い微小液滴を生成できるとともに、生産量を大幅に向上できる微小流路構造体の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、微小液滴を生成する微小流路構造体において、液滴化される分散相の流体と、該分散相の流体とは相溶性が無く液滴を分散させる媒体としての連続相の流体とをそれぞれ個別に導入する流体導入流路と、これらの流体が合流する合流流路と、該合流流路からの流体の排出を可能とする共通出口部とを有し、前記合流流路には、流体間の界面に擾乱を誘起し、前記分散相の流体を液滴化するために、流路断面積が流体進行方向に周期的に変化する凹凸の周期構造を有する領域が存在し、前記領域には、凹凸の繰り返し回数が１０回以上となるように、凸構造又は凹構造が流体進行方向に等間隔に複数形成され、前記流体導入流路における前記分散相の流体を導入する流路の出口形状が、前記流体導入流路における複数の流路の配置方向を幅方向、該幅方向に対し垂直な方向を深さ方向とした場合、「深さ方向長さ／幅方向長さ」の値が１より大きい断面形状を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の微小流路構造体において、前記合流流路の流路断面積が流体進行方向に周期的に変化する領域は、前記深さ方向あるいは前記幅方向のいずれかひとつの方向の長さが異なるものであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の微小流路構造体において、前記流体導入流路が、流体の進行方向と直交する方向に流体の種類毎に交互に複数並列配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の微小流路構造体において、前記合流流路の壁面に接する端部の流体は連続相であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体において、前記凹凸の周期構造が、矩形波もしくは矩形波状の形状を有していることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体において、前記凹凸の周期構造が、異なる矩形波もしくは矩形波状の形状を組み合わせた形状を有していることを特徴とする。

請求項７に記載の発明では、請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体において、前記合流流路の壁面の硬度が流体の進行方向に間隔をおいて異なり、硬度の低い部分が流体の圧力で凹むことにより前記凹凸の周期構造が発現することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体において、前記領域の周期波長が、液滴化される流体の合流直前における円相当直径の３．０〜１０．０倍であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、微小液滴生成システムにおいて、請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体を有することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の微小液滴生成システムにおいて、前記微小流路構造体により生成された液滴の表面に膜を形成するための手段を有していることを特徴とする。

本発明によれば、流体の通過する断面積を変化させ、速度分布に擾乱を与えることができ、これにより圧電素子などによる機械的振動を与えることなく、簡単な構成で一方の流体の液滴化を誘起させることが可能となる。従って本発明の微小流路を用いることにより、より径の揃った液滴を供給することができる。
相溶性の無い２流体を交互に導入する流路を設け、合流させ、合流後流路に共通の断面積変化構造を設けることで、全ての流体に等しく擾乱を与えることが可能となる。これにより、全ての流路から単分散液滴を安定的に供給できる。
更に、流路断面積を周期的に変化させることによって流体に周期的に速度変動を生じ、より擾乱を安定的に誘起することができる。従って、従来技術のマイクロチャネル法による乳化法に較べてより安定的に、高速周期にて液滴を連続的に供給することが可能となる。

更に、周期構造が矩形波もしくは矩形波状の形状であることにより、流体の速度変動が急峻に変化することが可能となり、より安定的に液滴を連続的に供給することが可能となる。また、ウェットエッチング法等の微細形状形成手段により、矩形または矩形状は加工が容易である。
また、液物性及び速度条件によっては、サテライトと呼ばれる極微小粒子が生成する条件が見受けられるが、周期的凹凸構造が任意の矩形形状の組み合わせであることにより、サテライト発生を抑制することが可能となる。
複数の流体をそれぞれ導入口より交互に導入し、合流する部分において、合流流路壁に接する端部の流体が連続相であることにより、壁面と分散相との接触を低減でき、安定な液滴形成が可能となる。

周期構造の周期波長が、液滴化される流体の、円相当直径の３．０〜１０．０倍とすることで、壁面の一部または全体に設けられた周期構造により誘起される擾乱がレイリーの不安定性原理の周期領域と一致するため、極めて径の均一な液滴を形成することが可能となる。
液滴を形成する流路の後方に、液滴表面に膜を形成するための工程を備えることによって、マイクロカプセルを生成することが可能となる。

本発明の微小流路を用いて作成した液滴を固化することにより得られる微小粒子は極めて粒子径が均一であるため、トナーなどの表示微粒子として用いた場合、高精細な画質を現像することが可能となる。
マイクロカプセルの粒子径が均一となることでマイクロカプセルを電気泳動表示デバイスに用いた場合、再現画質が向上する。

液滴を形成するための流体（分散相）の流体導入流路の出口形状を、その「深さ方向長さ／幅方向長さ」の値が１より大きい断面形状とすることにより、合流流路においてその流体がもう一方の流体（連続相）で覆われている状況にすることができ、断面積変化構造により発生した攪乱を分散相全体に伝えることができる。従って、より揃った液滴を形成することができる。
また、合流流路における断面積変化構造を深さ方向あるいは幅方向のいずれかに形成しているので、精度良く作製することができる。従って、攪乱を均一に発生することができ、より揃った液滴を形成することができる。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、第１〜３の実施形態は参考例として示す。
図１乃至図３に基づいて第１の実施形態を説明する。まず、図３に基づいて、本実施形態における微小液滴生成システム１の概要を説明する。微小液滴生成システム１は、微小流路構造体２と、この微小流路構造体２に供給する流体が収容された流体タンク３、４と、各流体タンク３、４から流体を供給するポンプ５、６と、微小流路構造体２により生成された微小液滴を回収する回収タンク７を有している。
流路パターンを有する微小流路構造体２は、図１及び図２に示すように、２枚のパイレックス（登録商標）ガラス板８、９を張り合わせて構成されている。図１、図２においてハッチング表示はガラス間の融着面を表しており、図１では上側のガラス板９は分かりやすいように破線で表示している。

下側のガラス板８には、ガラスエッチング法により流路がパターニングされている。図１に示すように、中央部に１つの流体（分散相）を導入する流体導入流路１０が形成されており、流体導入流路１０の両側には、流体導入流路１０に導入される流体とは相溶性の無い（相溶性が実質的に無い場合を含む）流体（連続相）を導入する流体導入流路１１、１１が形成されている。

ここで、「相溶性の無い流体」とは、２種の流体の双方への溶解度が１０％以下である流体同士のことを示す。
「分散相」とは、本発明の液滴化手段により液滴化される流体のことを示す。「連続相」とは、本発明の液滴化手段で発生した液滴を分散させる媒体の流体のことを示す。
これらの流体導入流路１０、１１に連通して、各流体が合流する合流流路１２が形成されている。合流流路１２における合流始点１２ａの流体進行方向（矢印Ｆ方向）下流側近傍には、両側から台形状に突出して合流流路１２の流路断面積を変化させる（ここでは狭くする）凸構造１４が対向して形成されている。
凸構造１４の形成位置は、分散相の液柱が不安定となって液滴化する領域における、その液滴化をコントロールできる位置に設定されている。凸構造１４による微小液滴形成作用については、後の実施形態の中で説明する。流路断面積を変化させる構成は凹構造でもよい。
図２に示すように、上側のガラス板９には、上記流路パターンに対応して、流体導入流路１０に連通する流体導入口１５、流体導入流路１１、１１に連通する流体導入口１６、１６、共通出口部１３が形成されている。

流路材料は石英ガラスに限定するものではなく、連続相または分散相により溶解しない樹脂などでもよい。流路サイズは、最終生成物の用途によって異なるが、本発明の効果が発現するためには、流路の幅、深さが１０−１０００μｍの範囲である。
ガラスエッチング法により流路を形成する場合は、流路断面積を変化させる凹凸構造は、上述のように流路側面または流路底面、流路天井面に形成可能である。流路底面に形成する場合は２段エッチングにより作成することが可能である。
流路断面の形状は円形が望ましいが、流路を構成する部材の加工の都合により長方形などの多角形や略多角形などであってもよい。流路断面積は１０．０〜１０，０００［μｍ＾２］の間で変化することが望ましい。凹凸部における流路断面積は、流体導入口の断面積より大きくなっても小さくなってもよい。
また、液（流体）の供給はポンプによる圧力送液方式が適当である。図１に示すように、液滴分散体１７は、合流流路１２の下流側端部に位置する共通出口部１３より回収タンク７に回収される。

図４に第２の実施形態を示す。なお上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態おいて同じ）。
本実施形態では、流路天井面に合流流路１２の流路断面積を変化させる凸構造１８を形成している。すなわち、凸構造１８は上側のガラス板９に形成されている。
従って、本実施形態における微小流路構造体２は、凸構造１８、導入口１５、１６及び共通出口部１３をガラス板９に形成し、これを下側のガラス板８に貼り合わせた構成である。

図５に第３の実施形態を示す。本実施形態では、液滴化する流体の液柱を複数同時に導入し、微小液滴の生産性を上げることを目的としている。
分散相の流体導入流路１０と、連続相の流体導入流路１１が、流体の進行方向と直交する方向（ガラス板の幅方向）に流体の種類毎に交互に複数並列されている。また、その並列構成は、合流流路１２の壁面に接する端部の流体は連続相となるように設定されている。
導入流路が複数である場合、合流流路１２の流路断面積を変化させる凹凸構造は流路底面もしくは天井面に存在し、各流路に同等の流路断面積の変化を与えることが望ましい。
この観点から、本実施形態では、上側のガラス板９に凸構造２０を形成している。３つ流路に対して１つの凸構造２０が同等の流路断面積の変化（微小液滴化作用）を与える。

図６及び図７に第４の実施形態を示す。本実施形態では、合流流路１２に流路断面積が流体進行方向に周期的に変化する領域２１が存在することを特徴とする。
図６に示すように、領域２１には、凸構造２０が流体進行方向に等間隔に複数設けられており、その結果、凹凸構造が２回以上の周期構造をなしている。周期の繰り返し数は多い程望ましいが、液滴化が十分安定に行われるためには繰り返し回数は１０以上１００未満が望ましい。但し、これに限定されるものではない。
図７に示すように、微小流路において、合流流路１２の壁２２に接する端部の流体２３は必ず連続相である。

次に、合流流路１２における流路断面積の変化に基づく微小液滴化の作用を詳細に説明する。
本発明は、既に公知である、柱状流体の不安定化現象を微小流路内において効率よく実現させるものである。以下、図８を用いて液滴化現象を説明する。
（液滴化現象）
液柱の均一液滴化現象は、非特許文献１に説明されるように、静止流体中に、相溶性のない、無限に長い液柱が存在している場合、液柱が最も不安定になる波長条件λは、液柱直径ｄ（ｊｅｔ）を用いて下記の式（１）で表される。
λ＝４．５ｄ（ｊｅｔ）・・・・・（１）
これは、前記無限に長い液柱ではなく、ある貫通孔より排出された、初速度を持つ液体が静止または流動流体中に液柱状態として放出された場合にも成立する。ここで、発生する擾乱現象の周波数ｆは、液柱の速度をｖとした場合下記の式（２）で表すことができる。この不安定化により液柱はその形をとどめることが不可能となり、（１）の周期毎の液柱体積分が液滴となる。
ｆ＝ｖ／λ・・・・・（２）

また、非特許文献２で説明されるように、実験的に安定に均一粒子を形成する条件を導いた結果、下記の式（３）の条件において安定的に均一粒子を形成することが可能であるとしている。
３．５＜λ／ｄ（ｊｅｔ）＜７．０・・・・・（３）
式（３）における上限値（３．５）及び下限値（７．０）は、流体の種類により変動しうる値であり、上限値は３．０、下限値は１０．０程度でも成立するが、３．０〜３．５の間及び７．０〜１０．０の間の条件は遷移領域であり、液滴径がばらつく場合もあった。
更には、非特許文献３で説明されるように、エネルギー保存則を基に、貫通孔より排出される液が、液柱を形成する最小ジェットＶ（ｍｉｎ）速度は下記の式（４）のように表現される。
ｖ（ｍｉｎ）＝（８σ／ρｄ（ｊｅｔ））＾（１／２）・・・（４）
式（４）において、σは液の表面張力、ρは液密度、ｄ（ｊｅｔ）は液柱の直径を表す。式（１）から式（４）の条件式はこのような現象を再現するための条件を推定するために有用であるが、本発明者らは、これらの関係式は液物質の種類、混合物、分散物等によって変動し得ることを確認している。

上記条件式により推定された条件に基づいて液滴化を行う場合、一つの液柱において時間的に状態が変化したり、隣り合う液柱の状態がそれぞれ異なったりするため、その結果として不安定化の進行状態が刻々異なり、均一な径の微小液滴を大量に生産することは極めて困難である。
そこで、本発明は、合流流路１２の流路断面積を変化させて２流体の界面に擾乱を意図的且つ画一的に誘起し、微妙な条件変化による影響が生じる余地が存在しないようにし、これにより液滴径の安定均一化を実現しようとするものである。
換言すれば、柱状流体の不安定化現象を利用して、径の不均一さが発現する前にその現象をコントロールしようとするものである。
この考えの下、上記各実施形態における凸構造１４、凸構造１８、凸構造２０及び凹凸周期構造が形成されている。

図９に基づいて、凹凸構造による液滴化現象の原理を説明する。
図９（ａ）に示すように、流路を流れる流体の進行方向に法線を持つ平面で流路の断面を見たとき、一定流量で流路を通過する流体の速度は、流路の断面積に反比例する関係がある。すなわち、断面Ａでは流速は速くなり、断面Ｂでは遅くなる。
流路の壁面に凹凸構造が存在し、その影響により流路の断面積が位置によって変動するとき、前記流路に、流体を一定流量で通過させると、流体の速度は位置によって変動することになる。
前記凹凸構造を持つ微小流路に、図９（ｂ）に示すように、相溶性のない分散相流体及び連続相流体を流通させた場合に、上記断面積の変動によって両流体に速度変動をもたらす結果となった。
本発明は、この現象を利用し、上記柱状流体の不安定化現象を安定的に効率よく実現させるものである。

これを第４の実施形態における構成に当てはめて考えると、図１０に示すように、周期構造を有する流路に導入された分散相は連続相中で液柱を形成し、領域２１における凹凸周期構造によって２流体の界面に擾乱を誘起する。これによって、分散相２４は液滴化し、微小液滴２５が生成する。
図９では、流体の進行方向において対称に凹凸の周期構造が存在するモデルを示したが、合流流路１２の一側面、底面または天井面のいずれかに存在しても、流路断面積の変化による擾乱誘起作用は同様に生じる。
また、図１１に示すように、分散相および連続相が交互に配列された系においても凹凸周期構造によって同様の現象が成立する。
凹凸周期構造が各柱状流体に対して均等に作用するので、各分散相から生成する微小液滴は、均一な径となる。
周期構造に比べて単一の凸構造又は凹構造の場合には、径の均一化の精度は劣るが、上記「擾乱を意図的且つ画一的に誘起し」てなる作用による均一安定化機能は享受できる。

レイリーの不安定性原理によれば、最も液柱が不安定になる擾乱の波長は、分散相の液柱直径のおよそ４．５倍であり、３．０倍〜１０．０倍の間で液滴化は安定に成立するとされている。液柱の直径は、連続相の速度を増減させることによって減少させたり増加させたりすることが可能である。
従って、周期構造の波長が、分散相最細部（合流直前における円相当直径）の３．０〜１０．０倍の範囲となることが望ましい。より好ましくは３．５倍〜７．０倍の間である。

凹凸の周期構造の形状としては、図１２に示すように、一辺と隣接する一辺の角度が直角である矩形波形状はもちろんのこと、図１３に示す矩形波状の形状としてもよい。これらの形状は、所定の速度条件において、サテライトが影響しない領域になるよう適宜決定されるものである。
矩形波状とは、一辺と隣接する一辺の角度が直角ではない形状（例えば図１３（ａ））を含み、三角波形（例えば図１３（ｂ））、曲面波形（例えば図１３（ｃ））もこれに該当する。
図１４に示すように、２以上の任意の矩形波状の組み合わせとしてもよい。この場合、２以上の任意形状２６及び２７を組み合わせた一組２８をもって１周期構造とみなすものとする。これら形状も所定の速度条件において、サテライトが影響しない領域になるよう適宜決定されるものである。

図１５に第５の実施形態を示す。
本実施形態では、液滴形成流路の後方（流体進行方向下流）に、液滴表面に膜を形成するための工程を備えることを特徴とする。より具体的には、主流路２９に、分岐流路３０より膜形成材料３１を含む流体を導入する。このとき材料の液滴表面への析出や表面化学反応による膜形成手段を適用することができる。
既に説明した実施形態の構成において、分岐流路３０は周期構造の下流に設けられる。分岐流路３０と、膜形成材料３１を供給する図示しない手段とにより、液滴の表面に膜を形成するための手段が構成される。
膜形成工程は、必ずしも流路系で行う必要は無く、流路出口にて回収されたエマルションに、一般的なカプセル化工程を施してもよい。

液滴形成方法により作成された微小液滴を固化して作成された微粒子をトナーとして用いた場合、分散値が５％以下であれば画質の粒状性及び粉体としての流動性が優れたトナーを提供することが可能となる。
第５の実施形態における液滴形成方法により作成され、分散値が５％以下であるマイクロカプセルを電気泳動マイクロカプセルとして用いた場合、粒子径の均一性により、白色度の高い電子ペーパーを提供することが可能となる。

以下に本発明を実施する上での構成・材料に関する好適指針を示す。
（流路構造、流体導入口、流体排出口）
パイレックス（登録商標）ガラスに通常のガラスエッチング法により流路パターンを形成し、流体の出入り口を持つ、もう一枚のパイレックス（登録商標）ガラスを重ね合わせ、位置合わせ後、熱融着にて接合し、出入り口を有する流路が形成される。
（流体搬送ポンプ）
流体を搬送する手段としては、シリンジポンプ、不活性ガスによる加圧式送液方式、蠕動ポンプ、ダイアフラムポンプがあるが、これらに限られるものではない。マイクロメートルオーダーの流路に液体を導入するため、圧力損失がおよそ１００ｋＰａ−１０００ｋＰａ程度の加圧が可能なポンプを利用する。
以下の実施例においては、不活性ガスによる加圧式送液方式を用いた。不活性ガスとしては、使用する薬液に対し不活性であればよく、以下の実施例においては、窒素ガスを用いた。

（配管、接続）
配管は使用する薬液に不活性であり、溶解しないことが必要である。更に、耐圧性が必要である。薬液の種類に依存するが、材質としては、テフロン（登録商標）、各種金属、ＰＥＥＫ等があるが、これらに限られるものではない。以下の実施例においてはＰＥＥＫ製の配管を使用した。
配管と配管、配管と液タンク、配管と流路構造体などの接続には、使用する薬液に不活性であり、溶解しないこと、漏れのないことが必要である。更に、耐圧性が必要であり、使用条件によって選択される。
接続方式としては、ゴム製Ｏリング、テフロン（登録商標）樹脂製Ｏリングによる接続、接着剤による接続、フランジによる接続などがあるが、これらに限るものではない。材質としては、薬液の種類に依存するが、テフロン（登録商標）、各種金属、ＰＥＥＫ等があるが、これらに限られるものではない。以下の実施例においてはＰＥＥＫ製のフランジ式接続方式を使用した。これらは、高圧液体クロマトグラフィー等に用いられる一般的に入手可能なものを用いた。
（造粒工程概観）
図１６に、以下の実施例において用いた造粒工程の概要を示す。乾燥窒素による圧力送液機構１２１により連続相及び分散相が微小流路構造体１２２へと導入される。配管１２３と微小流路構造体１２２はコネクタにより接続されている。
生成したエマルションは回収容器１２４へ捕集された。連続相及び分散相の流量は圧力送液機構の配管に設置されたニードルバルブ１２５によって行った。各流体に与えられる圧力は圧力ゲージ１２６により確認した。更に、微小流路構造体及び配管、貯蔵タンクは温度調節機構により−２０度から１５０度まで温度を調節することが可能であった。

（分散相及び連続相材料、分散剤、界面活性剤）
本発明の方式においては、分散相及び連続相は、相溶性が１０％以下であれば適用可能であるが、１％以下の相溶性であることがより好ましい。液滴化の際には、通常の分散剤または界面活性剤を必要としないが、回収時に合一の可能性があるため、臨界濃度以上に含有させておく、または後工程によって添加することが望ましい。
分散剤の材料としては、ゼラチン、ポリビニルアルコールが挙げられる。更に、アルキルベンゼンスルホン酸塩、αーオレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリ
シンやＮーアルキルーＮ，Ｎージメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。

またフルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、３一［オメガーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］ー１ーアルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３ー［オメガーフルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）一Ｎーエチルアミノ］ー１−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、ＮープロピルーＮ一（２ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）ーＮーエチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる。

商品名としては、サーフロンＳー１１１、Ｓ−１１２、Ｓー１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣー９３、ＦＣー９５、ＦＣー９８、ＦＣーｌ２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ一１０１、ＤＳーｌ０２、（タイキン工莱社製）、メガファックＦーｌｌ０、Ｆーｌ２０、Ｆ一１１３、Ｆー１９１、Ｆー８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ一１０２、ｌ０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６一Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳーｌ２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳー２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦーｌ３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ一３００（ネオス社製）などが挙げられる。

高分子系保護コロイドにより分散液滴の安定化を調節しても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、αーシアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸β一ヒドロキシエチル、メタクリル酸β一ヒドロキシエチル、アクリル酸βーヒドロキシプロビル、メタクリル酸β一ヒドロキシプロピル、アクリル酸γーヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ一ヒドロキシプロピル、アクリル酸３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸３ークロロー２一ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎーメチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエ一テル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散剤を使用した場合は、分散剤が液滴表面に付着したまま使用することも可能であるが、液滴の絶縁性が重要である場合は、これを除去する場合がある。

（カプセル化工程）
コアセルべーション法、紫外線硬化法等が適用可能である。以下の実施例においては、単純コアセルべーション法を用いた。より具体的には、４５度に暖めた１０％ゼラチン水溶液中に、流路構造体より排出されたエマルションを導入し、これに徐々にエタノールを加える。エタノール濃度を５０％程度とし、これを冷却することによってコロイドはマイクロカプセル化した。
（液滴固化工程）
架橋反応可能なモノマー及びラジカル重合反応開始材を分散相に含有し、紫外線または熱により重合反応させ、固化することが可能である。
（粒子径評価手段）
回収された液滴またはカプセルを一部採取して、プレパラート上で顕微鏡により観察し、画像解析法を用いて１０００個の粒子画像より平均粒子径及び分散値（直径の標準偏差）／（直径の平均値）を求めた。
（並列化）
微小流路構造体１２２は、図１７に模式的に示すように、多数並列して稼働する場合、各構造体に均一に流体が送液されるよう、各構造体導入部手前で流量調節機構１３２を設けた。

さらに検討を重ねた結果、分散相と連続相の流路が合流する部分において、分散相流路の出口部分の形状が液滴の形成に関係することが新たに判明した。
すなわち、分散相と連続相の流路が配置されている方向を幅方向、該幅方向に垂直な方向を深さ方向とした場合、分散相の流路の出口形状（合流流路１２との境界形状）を、「深さ方向長さ／幅方向長さ」（アスペクト比）の値が１より大きい断面形状とすることにより、液滴が良好に形成できることを見出した。
第１の流路である流体導入流路１０に分散相、第２、３の流路である流体導入流路１１に連続相を導入し、深さ方向に凹凸を配置した様子を図２２に、流体導入流路１０に分散相、流体導入流路１１に連続相を導入し、幅方向に凹凸を配置した様子を図２３に示す。図２２、図２３において、分散相の流路が連続相の流路と合流する部分の、出口形状の深さ方向と幅方向との比が重要である。

この比（アスペクト比）による液滴形成の違いをシミュレーションにより求めた。シミュレーションには、熱流体解析ソフトであるＦＬＵＥＮＴを用いて行った。
図２４、２５、２６、２７にシミュレーション結果の一例を示す。図２４、２５は、図２２に対応した凹凸が深さ方向に配置されている場合で、図２４はアスペクト比が１．５、図２５はアスペクト比が０．５のときを示している。
図２６、２７は、図２３に対応した凹凸が幅方向に配置されている場合で、図２６はアスペクト比が４、図２７はアスペクト比が０．５のときを示している。
図２５、図２７に示すように、アスペクト比が０．５の場合、液滴２５が形成できない。図２４、図２６に示すようにアスペクト比がある程度大きい場合、液滴２５が形成できる。

このシミュレーションの結果より、アスペクト比が大きいときに液滴が形成できることがわかる。この理由を図２４と図２５に示すモデルを用いて説明する。
図２８（ａ）に示すように、流体導入流路１０においては、分散相２４は断面形状が流路と同じ形状であるが、連続相２３と合流して層流状態になると、図２８（ｂ）に示すように、表面張力により断面が円になろうとし、最終的に円柱を形成する。図２４の場合、高アスペクトの縦長の断面から円の断面になるため、深さ方向の上下に隙間が発生する。その隙間に連続相２３が入り込む。

これに対し、図２５の場合、図２９に示すように、低アスペクトの横長の断面から円の断面になるため、深さ方向の上下に隙間が発生しない。従って、上下に連続相２３が入り込むスペースが無い。
図２４の場合、図２８（ｂ）に示すように分散相２４が連続相２３で覆われている状況が発生する。図２５の場合、図２９（ｂ）に示すように分散相２４が連続相２３で覆われている状況にならない。液滴が形成されるには、分散相２４が連続相２３で覆われている状態が必要となる。
図２６、２７に示す場合も同様の関係となる。

ここで、どの程度のアスペクト比が液滴形成に必要かが重要である。アスペクト比と液滴形成の関係のシミュレーション結果を表１と表２に示す。表１は幅方向に凹凸がある場合、表２は深さ方向に凹凸がある場合で、連続相の粘度とアスペクト比による液滴形成性の結果である。

表１の幅方向に凹凸が配置されているときを説明する。アスペクト比が０．５の場合、液滴が形成されないことがわかる。表１のアスペクト比が１の場合より、連続相の粘度が大きいほど液滴が形成されやすくなることがわかる。連続相の粘度は、水の粘度（１ｃＳｔ）よりも小さくなることはない。
液滴が形成されやすくするため、水あるいはそれに準ずる液体に界面活性剤などを混合するので、粘度が大きくなる場合が多い。また、粘度が大きくなると流路に流しにくくなるので、連続相の粘度が１〜１０ｃＳｔは、シミュレーションの範囲として妥当である。アスペクト比が１より大きくなると、連続相の粘度に関係なく液滴が形成される。

表２の深さ方向に凹凸が配置されているときを説明する。表１の結果を考慮すると、アスペクト比が０．５で、連続相の粘度が大きい場合、液滴が形成不可能と推定される。また、アスペクト比が１より大きい場合、連続相の粘度に関係なく液滴が形成できると推定される。
今回、連続相の粘度との関係について表にまとめているが、分散相の粘度あるいは分散相と連続相の流速との関係についてもシミュレーションを行っている。連続相の粘度の場合、幅方向に凹凸がある場合のみ僅かに影響が見られたが、分散相の粘度あるいは分散相と連続相の流速については、影響がみられないことを確認している。
実際に液滴を形成する場合、連続相に水そのものを使用することはなく、水に界面活性剤など溶かすことや、水以外の液体を使用するので、粘度は１ｃＳｔよりも大きくなる。従って、凹凸が幅方向あるいは深さ方向のいずれにおいても、アスペクト比が１より大きければ液滴が形成されることがわかる。

以上のことより、請求項１においてアスペクト比を１より大きい範囲とした。
アスペクト比の上限に関しては、液柱の上下に隙間が発生すれば上下に連続相が入り込むので、大きいほど良いということになる。実際に高アスペクト比の流路を形成することは難しいので、実際上製造できる上限として捉えることができる。

（実施例１）
パイレックス（登録商標）ガラスにエッチングにより流路構造を施した、略矩形波形状凸部単一構造体（図４）を用い液滴化を行った。分散相導入口の断面形の、幅方向長さは２０μｍ、深さ方向長さは４０μｍであり、凸部の高さは４．９μｍ、凸部の幅は８．２μｍであった。連続相と分散相の合流部は、幅１００μｍ、深さ４０μｍであった。
分散相としては、アイソパーＧ（登録商標；エクソンモービル社）に顔料成分を分散した液を用いた。連続相としては、イオン交換水にゼラチンを２．０％溶解した液を用いた。以下の実施例、比較例において、分散相及び連続相の組成は上記のものを用いた。分散相流体に与えた圧力は１５０ｋＰａであった。また、連続相流体に与えた圧力は３２０ｋＰａであった。造粒を５時間継続し、得られた液滴の平均直径は４８．０μｍ、分散値は８．２％、収量は２１ｇであった。

（実施例２）
パイレックス（登録商標）ガラスにエッチングにより流路構造を施した、略矩形波形状周期構造体（図１８；第６の実施形態）を用い液滴化を行った。分散相導入口の断面形の、幅方向長さは２０μｍ、深さ方向長さは４０μｍであり、周期構造の周期は１００μｍであった。連続相と分散相の合流部は、幅１００μｍ、深さ４０μｍであった。
分散相流体に与えた圧力は１５０ｋＰａであった。連続相流体に与えた圧力は３２０ｋＰａであった。造粒を５時間継続し、得られた液滴の平均直径は４８．０μｍ、分散値は１．２％、収量は２５ｇであった。

（実施例３）
パイレックス（登録商標）ガラスにエッチングにより流路構造を施した、略矩形波形状周期構造体（図６）を用い液滴化を行った。分散相導入口の断面形の、幅方向長さは２０μｍ、深さ方向長さは４０μｍであり、周期構造の周期は１００μｍであった。連続相と分散相の合流部は、幅１００μｍ、深さ４０μｍであった。
分散相流体に与えた圧力は１５０ｋＰａであった。連続相としては、連続相流体に与えた圧力は３２０ｋＰａであった。造粒を５時間継続し、得られた液滴の平均直径は４５．０μｍ、分散値は１．８％、収量は１４２ｇであった。

（実施例４）
パイレックス（登録商標）ガラスにエッチングにより流路構造を施した、略矩形波形状周期構造体（図６）を、図１７のように１０枚並列で用い、液滴化を行った。分散相導入口の断面形の、幅方向長さは２０μｍ、深さ方向長さは４０μｍであり、周期構造の周期は１００μｍであった。連続相と分散相の合流部は、幅１００μｍ、深さ４０μｍであった。
分散相流体に与えた圧力は２５０ｋＰａであった。連続相としては、連続相流体に与えた圧力は４８０ｋＰａであった。造粒を５時間継続し、得られた液滴の平均直径は５２．０μｍ、分散値は４．８％、収量は５１２ｇであった。

（実施例５）
パイレックス（登録商標）ガラスにエッチングにより流路構造を施した、略矩形波形状周期構造体（図１９；第７の実施形態）を用い、液滴化を行った。分散相導入口の断面形の、幅方向長さは２０μｍ、深さ方向長さは４０μｍであり、周期構造の周期は１００μｍであった。連続相と分散相の合流部は、幅１００μｍ、深さ４０μｍであった。凹部は深さ５．０μｍ、長さ１２μｍであった。凸部は高さ８．０μｍ、長さは８８μｍであった。
分散相流体に与えた圧力は１１０ｋＰａであった。連続相としては、連続相流体に与えた圧力は３００ｋＰａであった。造粒を５時間継続し、得られた液滴の平均直径は４２．０μｍ、分散値は０．５％、収量は２０ｇであった。

（比較例１）Ｙ字流路
パイレックス（登録商標）ガラスにエッチングにより流路構造を施した、Ｙ字形状流路構造体５０（図２１）を用い液滴化を行った。分散相導入口の断面積の、円相当直径は６０μｍであった。連続相と分散相の合流部は、幅１００μｍ、深さ４０μｍであった。
分散相流体に与えた圧力は１００ｋＰａであった。連続相としては、連続相流体に与えた圧力は１２０ｋＰａであった。造粒を５時間継続し、得られた液滴の平均直径は７４．０μｍ、分散値は１．５％、収量は０．６ｇであった。

実施例１から５及び比較例１において得られた液滴の粒子径、分散値、収量等をそれぞれ表３に示す。

表３に示す結果から、以下のことが判る。
（１）流体の界面に擾乱を誘起する凹凸構造が存在する場合（実施例１〜５）、ない場合（比較例１）に比べて粒子径（微小液滴径）を小さくできる。
（２）凹凸構造が単一の場合（実施例１）に比べて、周期性がある場合には分散値が低く、径の均一性が高い。
（３）周期構造の中でも、異なる略矩形波の組み合わせの場合（実施例５）、径の均一性がさらに高まる。
（４）流体の界面に擾乱を誘起する凹凸構造が存在する場合（実施例１〜５）、ない場合（比較例１）に比べて収量性（生産性）が高い。
（５）周期構造を設け且つ液柱相数を増やすことにより、粒子径が小さく径の均一性が高い液滴の収量を増大させることができる（大量生産性）。

（実施例６）マイクロカプセル化
実施例５において作成した粒子を上記のコアセルべーション法によって皮膜を形成し、マイクロカプセルを作成した。マイクロカプセルの粒子径は４２μｍであり、分散値は１．５％であった。これをフィルム基板上に塗布したところ、非常に密な充填構造のカプセル膜を形成することができた。

上記各実施形態では、凹凸構造が合流流路１２の壁面に常設された構成としたが、必要時のみ凹凸構造が発現する構成としてもよい。例えば、流路構造体をゴム質系材料で形成し、合流流路１２の壁面の硬度が流体の進行方向に間隔をおいて異なるようにし、硬度の低い部分が流体の圧力で凹むことにより凹凸の周期構造が発現するようにしてもよい。
また、図２０に示すように、流路構造体４０の合流流路の壁面に硬度の低い軟質部４０ａを設け、この軟質部４０ａを制御される可動ロッド４１により押圧して内方に凹ませるようにしてもよい（第８の実施形態）。
可動ロッド４１のストロークを調整することにより、凹凸の深さを微調整できる。

本発明の第１の実施形態における微小流路構造体の斜視図である。 図１で示した微小流路構造体の詳細図で、（ａ）は上側のガラス板の平面図、（ｂ）は下側のガラス板の平面図、（ｃ）は縦断面図である。 図１で示した微小流路構造体を有する微小液滴生成システムの構成図である。 第２の実施形態における微小流路構造体の詳細図で、（ａ）は上側のガラス板の平面図、（ｂ）は下側のガラス板の平面図、（ｃ）は縦断面図である。 第３の実施形態における微小流路構造体の詳細図で、（ａ）は下側のガラス板の平面図、（ｂ）は上側のガラス板の平面図、（ｃ）は縦断面図である。 第４の実施形態における微小流路構造体の詳細図で、（ａ）は下側のガラス板の平面図、（ｂ）は上側のガラス板の平面図、（ｃ）は縦断面図である。 第４の実施形態における微小流路構造体の流体導入状態を示す平面図である。 一般的な液滴化現象を説明するための模式図である。 凹凸構造による液滴化現象を説明するための模式図である。 凹凸周期構造による液滴化現象を説明するための模式図である。 分散相と連続相が交互に配列された系における凹凸周期構造による液滴化現象を説明するための模式図である。 凹凸周期構造の形状を示す図である。 凹凸周期構造の他の形状を示す図である。 凹凸周期構造の更に他の形状を示す図である。 第５の実施形態における液滴表面に膜を形成する工程（手段）を示す図である。 造粒工程（微小液滴生成システム）の概要図である。 微小流路構造体を並列化して大量生産するシステムの構成図である。 第６の実施形態における微小流路構造体の詳細図で、（ａ）は上側のガラス板の平面図、（ｂ）は下側のガラス板の平面図、（ｃ）は縦断面図である。 第７の実施形態における微小流路構造体の詳細図で、（ａ）は上側のガラス板の平面図、（ｂ）は下側のガラス板の平面図、（ｃ）は縦断面図である。 第８の実施形態における微小流路構造体の要部平面図である。 比較例におけるＹ字流路を有する微小液滴生成システムの構成図である。 深さ方向に凹凸を配置した微小流路構造体の基本構成を示す図である。 幅方向に凹凸を配置した微小流路構造体の基本構成を示す図である。 深さ方向に凹凸を配置した構成で且つアスペクト比が１．５の場合の液滴形成動作のシミュレーション結果を示す図である。 深さ方向に凹凸を配置した構成で且つアスペクト比が０．５の場合の液滴形成動作のシミュレーション結果を示す図である。 幅方向に凹凸を配置した構成で且つアスペクト比が４の場合の液滴形成動作のシミュレーション結果を示す図である。 幅方向に凹凸を配置した構成で且つアスペクト比が０．５の場合の液滴形成動作のシミュレーション結果を示す図である。 図２４の構成における流体の合流動作を示す模式図で、（ａ）は合流前の状態を示す図、（ｂ）は合流後の状態を示す図である。 図２５の構成における合流動作を示す模式図で、（ａ）は合流前の状態を示す図、（ｂ）は合流後の状態を示す図である。

符号の説明

２ 微小流路構造体
１０、１１ 流体導入流路
１２ 合流流路
１３ 共通出口部
２１ 領域
２３ 連続相
２５ 微小液滴

Claims (10)

1. 微小液滴を生成する微小流路構造体において、
   液滴化される分散相の流体と、該分散相の流体とは相溶性が無く液滴を分散させる媒体としての連続相の流体とをそれぞれ個別に導入する流体導入流路と、これらの流体が合流する合流流路と、該合流流路からの流体の排出を可能とする共通出口部とを有し、
   前記合流流路には、流体間の界面に擾乱を誘起し、前記分散相の流体を液滴化するために、流路断面積が流体進行方向に周期的に変化する凹凸の周期構造を有する領域が存在し、
   前記領域には、凹凸の繰り返し回数が１０回以上となるように、凸構造又は凹構造が流体進行方向に等間隔に複数形成され、
   前記流体導入流路における前記分散相の流体を導入する流路の出口形状が、前記流体導入流路における複数の流路の配置方向を幅方向、該幅方向に対し垂直な方向を深さ方向とした場合、「深さ方向長さ／幅方向長さ」の値が１より大きい断面形状を有することを特徴とする微小流路構造体。
2. 請求項１に記載の微小流路構造体において、
   前記合流流路の流路断面積が流体進行方向に周期的に変化する領域は、前記深さ方向あるいは前記幅方向のいずれかひとつの方向の長さが異なるものであることを特徴とする微小流路構造体。
3. 請求項１又は２に記載の微小流路構造体において、
   前記流体導入流路が、流体の進行方向と直交する方向に流体の種類毎に交互に複数並列配置されていることを特徴とする微小流路構造体。
4. 請求項３に記載の微小流路構造体において、
   前記合流流路の壁面に接する端部の流体は連続相であることを特徴とする微小流路構造体。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体において、
   前記凹凸の周期構造が、矩形波もしくは矩形波状の形状を有していることを特徴とする微小流路構造体。
6. 請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体において、
   前記凹凸の周期構造が、異なる矩形波もしくは矩形波状の形状を組み合わせた形状を有していることを特徴とする微小流路構造体。
7. 請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体において、
   前記合流流路の壁面の硬度が流体の進行方向に間隔をおいて異なり、硬度の低い部分が流体の圧力で凹むことにより前記凹凸の周期構造が発現することを特徴とする微小流路構造体。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体において、
   前記領域の周期波長が、液滴化される流体の合流直前における円相当直径の３．０〜１０．０倍であることを特徴とする微小流路構造体。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載の微小流路構造体を有する微小液滴生成システム。
10. 請求項９に記載の微小液滴生成システムにおいて、
    前記微小流路構造体により生成された液滴の表面に膜を形成するための手段を有していることを特徴とする微小液滴生成システム。

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