JP5291343B2 - マイクロチップデバイス - Google Patents
マイクロチップデバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP5291343B2 JP5291343B2 JP2007542563A JP2007542563A JP5291343B2 JP 5291343 B2 JP5291343 B2 JP 5291343B2 JP 2007542563 A JP2007542563 A JP 2007542563A JP 2007542563 A JP2007542563 A JP 2007542563A JP 5291343 B2 JP5291343 B2 JP 5291343B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- flow path
- channel
- microchip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 464
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 135
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 82
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 80
- 230000002940 repellent Effects 0.000 claims description 17
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 243
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 24
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 16
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 13
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 11
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
- G01N27/44791—Microapparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502723—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502769—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B1/00—Devices without movable or flexible elements, e.g. microcapillary devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00783—Laminate assemblies, i.e. the reactor comprising a stack of plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00819—Materials of construction
- B01J2219/00837—Materials of construction comprising coatings other than catalytically active coatings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00851—Additional features
- B01J2219/00853—Employing electrode arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00851—Additional features
- B01J2219/00858—Aspects relating to the size of the reactor
- B01J2219/0086—Dimensions of the flow channels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00873—Heat exchange
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00889—Mixing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00891—Feeding or evacuation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/06—Fluid handling related problems
- B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/089—Virtual walls for guiding liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/18—Means for temperature control
- B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
- B01L2300/1827—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using resistive heater
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
- B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
- B01L2400/046—Chemical or electrochemical formation of bubbles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
- Y10T436/2575—Volumetric liquid transfer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Hematology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Micromachines (AREA)
Description
本願は、2005年10月24日に日本に出願された特願2005−308754号および2006年6月14日に日本に出願された特願2006−164823号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
気液分離を行なうマイクロチップデバイスとして、図22−図24に示すような構造を有したものが提案されている。
図22に示すように、マイクロチップデバイス1は、マイクロチップ3とマイクロチップ3上に積層配置されるカバー5とからなっている。
又、第1の液体口13から液体を、第1の気体口17から気体をそれぞれ導入すると、その流れにより生じた負圧により、気液界面Kを介して気体を円滑に吸収させることもできる(例えば、特許文献1参照)。
さらに、本発明は、気液界面を安定的に形成し、混合液体の加熱と冷却を行い、沸点の異なる複数の成分からなる混合液体の蒸留分離を可能にしたマイクロチップを有するマイクロチップデバイスを提供する。
本発明のマイクロチップデバイスにおいては、沸点の異なる複数の液体からなる混合液体のうちの低沸点成分を沸点以上に加熱可能な加熱機構を有してもよい。
図1−図4を用いて本発明の第1の実施形態を説明する。図1はマイクロチップデバイスの斜視図、図2は図1のカバーを取り除いたマイクロチップの平面図、図3は図2のB部分の拡大断面図、図4は図2の切断線C−Cでの断面図である。
の突部とした。
上記構成のマイクロチップデバイスの作動を説明する。第1の液体口99から液体98を送り込むと、液体98は液体流路63を流れ、第2の液体口100より排出される。
(ただし、ΔPはヤングラプラス圧力、γは液体98の界面張力、θは液体98の気体流路表面での接触角、wはギャップ部の幅(図3参照)を表す)
そして、液体98は第1のギャップ部71の撥液部83で気液界面Kを形成する。同様に、第2のギャップ部73の隙間も、液体98は通過できず、気体は通過できる隙間となる。そして、液体98は第2のギャップ部73の撥液部で気液界面Kを形成する。
(1)複数の第1のギャップ部71、第2のギャップ部73の隙間を気体は通過でき、液体98は通過できない隙間としたことにより、広い面積の気液界面Kを得ることができる。よって、気液分離効率、気体吸収効率がよい。
(2)ヤング−ラプラス圧力は、液体98の表面張力γと、表面(本形態例では、撥液部83)に対する液体98の接触角と、第1のギャップ部71、第2のギャップ部73の寸法(突部間の間隙の距離w(図3参照))とにより求められる。従って、第1のギャップ部71、第2のギャップ部73に形成する撥液部83の撥液性の程度、第1のギャップ部71、第2のギャップ部73の寸法を最適に設定することにより、広い面積の気液界面Kを得ることができる。
(3)撥液部83を形成したことにより、液体流路73を流れる液体の圧力を高くすることができ、気液界面Kからの気液分離量が多くなる。
(4)第1の突部59、第2の突部61の液体流路の方向と交差する方向に延びる長さd(図3参照)を長くすることにより、電極部81の大きさを大きくすることができ、電気分解処理量を大きくすることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図5に示すように、本発明の第2の実施形態においては、第1の実施形態に加えて、液体流路63を2分するように複数の第3の突部が設けられている。第3の突部68の間隔を適宜設定することにより、第1のギャップ部71に発生した第1の気体の気泡が第2のギャップ部73へ、又、第2のギャップ部73で発生した第2の気泡が第1のギャップ部71へ行くのを防止できる。図5に示す例において、第3の突部68は円柱状としているが、これらは板状(角柱状)としてもよい。
Si基板上に誘導結合高周波プラズマ−リアクティブイオンエッチング(ICP−RIE)のマスクとなる熱酸化膜もしくはレジストパターンを形成し、ICP−RIEにより、液体流路幅w2(片側)が100μm、気体流路幅w1(片側)が400μm、深さ50μm、流路長さ30mmの液体流路63および気体流路65および67を形成した。液体流路63の中心と気液分離部にある突部(ピラー)59,61および68の幅w4xw4は10μmx10μmである。液体流路63には電気分解用のCr/Au薄膜電極81を幅w3が30μmとなるように成膜、パターニングした。電極81の長さは10mm〜30mmとした。
図8に本発明の第3の実施形態を示す。本実施形態においては、第1の突部59、第2の突部61の形状がともに円柱状である。その他の構成については、第2の実施形態と同様であるので説明は省略する。
第1から第3の実施形態において、電極部81と第2の突部61の電極部とに、電圧を印加しない状態で、第1の液体口99から液体を、第1の気体口91および第3の気体口95から気体をそれぞれ導入してもよい。この場合には、導入された液体および気体の流れにより生じた負圧により、導入された液体へ気液界面Kを介して導入した気体を効率よく吸収させることもできる。
(第4の実施形態)
図9および図10を用いて、本発明の第4の実施形態を説明する。図9はマイクロチップデバイスの斜視図、図10は図9の切断線D−Dでの断面図である。
マイクロチップ103の液体流路111には、液体流路111に沿うように複数の貫通穴115が設けられている。この貫通穴115の一方の開口は、液体流路111の底部に設けられ、他方の開口がマイクロチップ103の液体流路111が形成された面と反対側の面に設けられる。
貫通穴115’が、液体流路111’と第2の気体流路113’との間に形成され、一方の開口が液体流路111’に臨み、他方の開口が第2の気体流路113’に臨む第2のギャップ部となっている。
図9および図10に示すように、カバー105には、第1の気体流路113の一方の端部に接続される第1の気体口131、第1の気体流路113の他方の端部に接続される第2の気体口133が形成されている。カバー105’には、第2の気体流路113’の一方の端部に接続される第3の気体口135、第2の気体流路113’の他方の端部に接続される第4の気体口137が形成されている。
(1)複数の貫通穴115、貫通穴115’を気体は通過でき、液体151は通過できない隙間としたことにより、広い面積の気液界面Kを得ることができる。よって、気液分離効率、気体吸収効率がよい。
(2)ヤング−ラプラス圧力は、液体151の表面張力、表面(本形態例では、 撥液部123,123')に対する液体151の接触角と、貫通穴115、115' の寸法(貫通穴115、115'の直径半径 r、(図10参照)、rは(1)式におけるwに相当する)より求められる。従って、貫通穴115,115'に形成する撥液部123、123'の撥液性の程度、貫通穴115,115'の寸法を最 適に設定することにより、広い面積の気液界面を得ることができる。
(3)撥液部123、123'を形成したことにより、液体流路111、111' を流れる液体151の圧力を高くすることができ、気液界面Kからの気液分離量 が多くなる。
(4)第1の突部59、第2の突部61の液体流路の方向と交差する方向に延びる長さ、即ち、貫通穴115、115’の深さh(図10参照)を深くすることにより、電極部121、121’の大きさを大きくすることができ、電気分解処理量を大きくすることができる。
次に、本発明の第5の実施形態を図11〜図13に基づいて説明する。
図11に示すように、マイクロチップデバイス201は、マイクロチップ202とマイクロチップ202上に積層配置されるカバー203とから構成されている。マイクロチップ202を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。また、マイクロチップ202の基板がシリコンで、カバー203の基板が耐熱ガラスの場合は、マイクロチップ202とカバー203とは陽極接合が有用である。それ以外の場合は、接着剤や熱圧着等により接合される。
第1の気体流路215と第2の気体流路216との端部同士は、互いに離反するように折曲し、マイクロチップ202の略四隅にそれぞれ位置している。
加熱用電極221、222は、スパッタリングや蒸着等の薄膜技術等により成膜した薄膜金属をマイクロマシン技術によりパターンニングするか、若しくはシリコンに不純物をドープする等して形成されたものである。
冷却用流路223、224は、気体流路215、216に対応する位置に、ドライエッチング技術等により冷却媒体が流れる流路が形成されたものである。
図11、図12に示すように、第1の液体口231から混合液体Mを供給すると、混合液体Mは混合液体流路213を流れ、第2の液体口232から排出される。このとき、加熱用電極221、222には電圧が印加されており、加熱されている。また、冷却用流路223、224には冷却媒体が流れている。
混合液体流路213を流れる混合液体Mが加熱用電極221、222により加熱される。混合液体Mは、混合液体Mに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Gとして蒸発し、蒸発した気体Gがギャップ部217、218を通過して気体流路215、216へと導かれる。ここで、加熱用電極221、222をギャップ部217、218の近傍に設置すると、蒸発により発生した気体Gがギャップ部217、218に取込まれやすく、安定した気液分離を行うことができる。
ただし、この場合、(1)式においてγは混合液体の界面張力、θは混合液体の気体流路表面での接触角である。
上述のように設定すると、混合液体Mはギャップ部217、218の疎液面237で気液界面を形成する。
更に、第2の液体口232から排出される混合液体Mは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Mとなって排出される。
次に、本発明の第6の実施形態を図14に基づいて説明する。
第5の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図14に示すように、マイクロチップデバイス241は、マイクロチップ242とマイクロチップ242上に積層配置される図示しないカバーとから構成されている。マイクロチップ242を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。
複数のピラー243において、隣接するピラー間の間隙に、一方の開口が混合液体流路213に臨み、他方の開口が気体流路215に臨む複数のギャップ部217が形成されている。
更に、気体流路215内に、冷却用流路223が気体流路215と重なるように形成されている。冷却用流路223は、気体Gが流れる方向と略平行に形成されている。
ギャップ部217の内壁面、つまりピラー243における混合液体流路213の混合液体Mの流れる方向と直交する面は疎液性加工が施され、疎液面237が形成されている。
また、図示しないカバーには、第5の実施形態と同様に、各気体流路215の両端部に接続される複数の留出口が形成されている。更に、混合液体流路213の両端部に接続される複数の第1の液体口、複数の第2の液体口が形成されており、冷却用流路223の両端部に接続される複数の冷却口が形成されている。
複数の第1の液体口から混合液体Mを供給すると、混合液体Mは混合液体流路213を流れ、複数の第2の液体口から排出される。
混合液体流路213を流れる混合液体Mが加熱用電極221により加熱される。混合液体Mは、混合液体Mに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Gとして蒸発し、蒸発した気体Gがギャップ部217を通過して隣接する気体流路215へと導かれる。
混合液体流路213を流れる混合液体Mの圧力と気体流路215を流れる気体Gの圧力との差をヤングラプラス圧力以下にすることで、ギャップ部217の間隙を混合液体Mが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Gは通過できる間隙となる。このように設定すると、混合液体Mはギャップ部217の疎液面237で気液界面を形成する。
更に、第2の液体口から排出される混合液体Mは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Mとなって排出される。
更に、本実施形態では、加熱用電極221を混合液体流路213の下部に一列で設けたことにより簡易な構造で効率よく加熱することができる。また、平面的に混合液体流路213と気体流路215とを交互に並行して複数設けたことにより、第5の実施形態よりも同時に多くの混合液体Mを供給することが可能となる。したがって、短時間で効率よく蒸留を行うことができる。
次に、本発明の第7の実施形態を図15に基づいて説明する。
ここで、第5の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図15に示すように、マイクロチップデバイス251は、マイクロチップ252とマイクロチップ252上に積層配置されるカバー253とから構成されている。マイクロチップ252を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。
また、混合液体流路213の下部に供給した混合液体Mのうちの低沸点成分をより多く蒸発させるためのヒータ等からなる加熱用電極221が形成されている。加熱用電極221は、混合液体Mが流れる方向と略平行に形成されている。また、電圧を印加することでヒータが加熱されるように構成されている。
更に、カバー253の内部に、低沸点成分をより多く含んだ気体Gを冷却させるための冷却用流路223が気体流路215と重なるように形成されている。冷却用流路223は、気体流路215に対応する位置に、ドライエッチング技術等により冷却媒体が流れる流路が形成されたものである。
ギャップ部217の内壁面、つまり貫通孔254の周面は疎液性加工が施され、疎液面237が形成されている。
第1の液体口から混合液体Mを供給すると、混合液体Mは混合液体流路213を流れ、第2の液体口から排出される。
混合液体流路213を流れる混合液体Mが加熱用電極221により加熱される。混合液体Mは、混合液体Mに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Gとして蒸発し、蒸発した気体Gが上昇してギャップ部217を通過して気体流路215へと導かれる。
混合液体流路213を流れる混合液体Mの圧力と気体流路215を流れる気体Gの圧力との差をヤングラプラス圧力以下にすることで、ギャップ部217の貫通孔254を混合液体Mが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Gは通過できる間隙となる。混合液体Mはギャップ部217の疎液面237で気液界面を形成する。
更に、第2の液体口から排出される混合液体Mは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Mとなって排出される。
更に、混合液体流路213と気体流路215を上下方向に形成することにより、確実に蒸発したより高濃度の低沸点成分を分離して、蒸留することができる。
次に、本発明の第8の実施形態を図16に基づいて説明する。
第5および第7の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図16に示すように、マイクロチップデバイス261は、マイクロチップ252とマイクロチップ252上に積層配置されるカバー253を一組としたものが複数積層された構成となっている。
マイクロチップ252には、流路用凹部210が形成されている。この流路用凹部210は、混合液体Mの混合液体流路213として構成されている。この流路用凹部210の上部に複数の貫通孔254が形成されている。
複数の貫通孔254は、一方の開口(下方側の開口)が混合液体流路213に臨み、他方の開口(上方側の開口)が気体流路215に臨む複数のギャップ部217として構成されている。
また、混合液体流路213の下部に加熱用電極221が形成されている。電圧を印加することでヒータが加熱されるように構成されている。
ギャップ部217の内壁面、つまり貫通孔254の周面は疎液性加工が施され、疎液面237が形成されている。
マイクロチップデバイス261の側面には、留出口262、第1の液体口263、第2の液体口264及び冷却口265が複数形成されている。
複数の第1の液体口263から混合液体Mを供給すると、混合液体Mは混合液体流路213を流れ、第2の液体口264から排出される。このとき、混合液体流路213を流れる混合液体Mが加熱用電極221により加熱される。混合液体Mは、混合液体Mに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Gとして蒸発し、蒸発した気体Gが上昇してギャップ部217を通過して気体流路215へと導かれる。
ここで、混合液体流路213を流れる混合液体Mの圧力と気体流路215を流れる気体Gの圧力との差をヤングラプラス圧力以下にすることで、ギャップ部217の貫通孔254を混合液体Mが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Gは通過できる間隙となる。混合液体Mはギャップ部217の疎液面237で気液界面を形成する。
更に、第2の液体口264から排出される混合液体Mは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Mとなって排出される。
更に、混合液体流路213と気体流路215を上下方向に形成することにより、確実に低沸点成分をより多く含んだ気体Gを分離することができる。その上、マイクロチップ252とカバー253とを組み合わせて一体としたものを立体的に複数積層することで、第7の実施形態よりも同時に多くの混合液体Mを供給することが可能となる。したがって、短時間で効率よく蒸留を行うことができる。
次に、本発明の第9の実施形態を図17に基づいて説明する。
ここで、第5および第7の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図17に示すように、マイクロチップデバイス271は、上部マイクロチップ272と、上部マイクロチップ272上に積層配置される上カバー273と、上部マイクロチップ272の下部にペルチェ素子274が配置され、ペルチェ素子274の下部には下部マイクロチップ275と、下部マイクロチップ275の更に下部に下カバー276とから構成されている。
上部マイクロチップ272の上カバー273が積層される面には、流路用凹部210が形成されている。この流路用凹部210は、混合液体Mの混合液体流路213として構成されている。この流路用凹部210の上部に複数の貫通孔254が形成されている。
複数の貫通孔254は、一方の開口(下方側の開口)が混合液体流路213に臨み、他方の開口(上方側の開口)が気体流路215に臨む複数のギャップ部217として構成されている。
ギャップ部217の内壁面、つまり貫通孔254の周面は疎液性加工が施され、疎液面237が形成されている。
上カバー273の下面には、流路用凹部257が形成されている。この流路用凹部257は、気体流路215として構成されている。
下部マイクロチップ275における下カバー276が積層される面は、多数のフィン283が形成されている。また、下カバー276における下部マイクロチップ275が積層される面は、流路用凹部284が形成されており、この流路用凹部284は凝縮路285として構成されている。
また、上部マイクロチップの側面の一方には混合液体Mが供給される第1の液体口281が形成され、他方には第2の液体口282が形成されている。
上部マイクロチップ272と下部マイクロチップ275との間にはペルチェ素子274が挟持されている。ペルチェ素子274は、上側が高温部に下側が低温部になるように配置されている。ペルチェ素子は、異なった熱電能を有する二種類の金属を接合したものであり、これに電流を流すと、一方が放熱し、もう一方が吸熱する現象を起こすものである。
第1の液体口281から混合液体Mを供給すると、混合液体Mは混合液体流路213を流れ、第2の液体口282から排出される。このとき、混合液体流路213を流れる混合液体Mがペルチェ素子274の高温側に接することにより加熱される。混合液体Mは、混合液体Mに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Gとして蒸発し、蒸発した気体Gが上昇してギャップ部217を通過して気体流路215へと導かれる。
ここで、混合液体流路213を流れる混合液体Mの圧力と気体流路215を流れる気体Gの圧力との差をヤングラプラス圧力以下にすることで、ギャップ部217の貫通孔254を混合液体Mが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Gは通過できる間隙となる。混合液体Mはギャップ部217の疎液面237で気液界面を形成する。
また、第2の液体口282から排出される混合液体Mは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Mとなって排出される。
更に、加熱機構と冷却機構とをペルチェ素子を用いることで、単純な構成で確実に加熱、冷却ができ、容易に蒸留を行うことができる。
次に、本発明の第10の実施形態を図18、図19に基づいて説明する。
図18に示すように、マイクロチップデバイス301は、マイクロチップ302とマイクロチップ302上に積層配置される図示しないカバーとから構成されている。マイクロチップ302を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。また、マイクロチップ302の基板がシリコンで、カバーの基板が耐熱ガラスの場合は、マイクロチップ302とカバーとは陽極接合が有用である。それ以外の場合は、接着剤や熱圧着等により接合される。
第1のピラー311の外側には第1の流路316が形成され、第1のピラー311と第2のピラー312との間には第2の流路317が形成され、第2のピラー312と第3のピラー313との間には第3の流路318が形成され、第3のピラー313と第4のピラー314との間には第4の流路319が形成され、第4のピラー314の外側には第5の流路320が形成されている。
隣接する流路間において、第1〜第4の還流流路321〜324が設けられている側の反対側は、障壁325が設けられている。
第1〜第4の加熱用電極332〜335は、スパッタリングや蒸着等の薄膜技術等により成膜した薄膜金属をマイクロマシン技術によりパターンニングするか、若しくはシリコンに不純物をドープする等して形成されたものである。
第1〜第4のギャップ部327〜330の内壁面、つまり第1〜第4のピラー311〜314における混合液体Mの流れる方向と直交する面は疎液性加工が施され、疎液面347が形成されている。
取入口342から混合液体Mを注入すると、供給管343を通過した混合液体Mは、供給口344よりマイクロチップ302内に供給される。混合液体Mは、各流路に流れ出ていくが、その際に第1〜第4の加熱用電極332〜335により加熱され、第1〜第4の冷却用流路337〜340により冷却される。
混合液体Mは、混合液体Mに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Gとして蒸発し、蒸発した気体Gが第1〜第4のギャップ部327〜330を通過して隣接する流路へと導かれる。例えば、第3の流路318で加熱され、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Gは、第2のギャップ部328を通過して、第2に流路317へと導かれる。
混合液体Mは第1〜第4のギャップ部327〜330の疎液面347で気液界面を形成する。
本実施形態においては、第1の流路316では冷却のみ、第2〜第4の流路317、318、319では加熱と冷却、第5の流路320では加熱のみを行うように構成されている。ここで、加熱温度を
(第1の加熱用電極332)<(第2の加熱用電極333)<(第3の加熱用電極334)<(第4の加熱用電極335)
と設定し、冷却温度を
(第1の冷却用流路337)<(第2の冷却用流路338)<(第3の冷却用流路339)<(第4の冷却用流路340)
と設定することで、低沸点成分の濃度が
(第1の流路316)>(第2の流路317)>(第3の流路318)>(第4の流路319)>(第5の流路320)
となる。したがって、留出口345からは低沸点成分をより多く含む留出液が排出され、缶出口346からは高沸点成分をより多く含む缶出液が排出される。
また、この加熱、冷却の回数を多くすると、より高濃度の留出液、缶出液を得ることができる。
(混合液体の流量)F=(留出流量)D+(缶出流量)W
(蒸発量)V1=(還流量)L1+(留出流量)D
(還流量)L1+(蒸発量)V2+(混合液体の流量)F=(蒸発量)V1+(還流量)L2
(還流量)L2=(蒸発量)V2+(缶出流量)W
つまり、供給される混合液体は、加熱、冷却を繰り返しながら最終的には留出液と缶出液として排出されることとなる。
ここで、第1の流路316は冷却のみを行うため凝縮コンデンサとして機能し、第5の流路320は加熱のみを行うため蒸発リボイラとして機能する。また、第3の流路318は混合液体Mが供給されるフィーダとして機能している。
更に、本実施形態では、加熱と冷却を段階的に温度条件を変えながら繰り返すことにより、より高濃度の低沸点成分の留出液を得ることが可能となる。逆に残液は高沸点成分をより多く含む缶出液として得ることができる。つまり、マイクロチップデバイスにおいて高精度の蒸留をすることが可能となる。
次に、本発明の第11の実施形態を図20、図21に基づいて説明する。
第10の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図20に示すように、マイクロチップデバイス351は、マイクロチップ352とマイクロチップ352上に積層配置される図示しないカバーとから構成されている。マイクロチップ352を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。
ここで、本実施形態では、第1〜第4のピラー311〜314が第1〜第5の流路316〜320の長さに対して略半分の領域にのみ設けられている。残りの略半分の領域には、第1の障壁353が形成されている。
第1〜第5の流路316〜320において、隣接する流路の端部を連通する第1〜第4の還流流路321〜324が交互に設けられている。したがって、第1の流路316〜第5の流路320までは、蛇行するように一本の流路として構成されている。
隣接する流路間において、第1〜第4の還流流路321〜324が設けられている側の反対側は、第2の障壁354が設けられている。
次に、第2の流路317内に、第1の加熱用電極332が第2の流路317と重なるように形成されている。第1の加熱用電極332は、混合液体Mが流れる方向と略平行で第1のピラー311が形成されている範囲のみに形成されている。同様に、第2の加熱用電極333が第3の流路318と重なるように形成され、第3の加熱用電極334が第4の流路319と重なるように形成され、第4の加熱用電極335が第5の流路320と重なるように形成されている。第2〜第4の加熱用電極333、334、335は混合液体Mが流れる方向と略平行で第2〜第4のピラー312、313、314が形成されている範囲のみに形成されている。また、第1〜第4の加熱用電極332〜335は、電圧を印加することでヒータが加熱されるように構成されている。
第1〜第4のギャップ部327〜330の内壁面、つまり第1〜第4のピラー311〜314における混合液体Mの流れる方向と直交する面は疎液性加工が施され、疎液面347が形成されている。
取入口342から混合液体Mを注入すると、供給管343を通過した混合液体Mは、供給口344よりマイクロチップ302に供給される。混合液体Mは、各流路に流れ出ていくが、その際に第1〜第4の加熱用電極332〜335により加熱され、第1〜第4の冷却用流路337〜340により冷却される。
混合液体Mは、混合液体Mに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Gとして蒸発し、蒸発した気体Gが第1〜第4のギャップ部327〜330を通過して隣接する流路へと導かれる。例えば、第3の流路318で加熱され、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Gは、第2のギャップ部328を通過して、第2に流路317へと導かれる。
混合液体Mは第1〜第4のギャップ部327〜330の疎液面347で気液界面を形成する。
本実施形態においては、第1の流路316では冷却のみ行われる。第2〜第4の流路317、318、319では加熱又は冷却が各流路内において略半分ずつ領域を区分して行われる。第5の流路320では加熱のみ行われるように構成されている。ここで、加熱温度を
(第1の加熱用電極332)<(第2の加熱用電極333)<(第3の加熱用電極334)<(第4の加熱用電極335)
と設定し、冷却温度を
(第1の冷却用流路337)<(第2の冷却用流路338)<(第3の冷却用流路339)<(第4の冷却用流路340)
と設定することで、低沸点成分の濃度が
(第1の流路316)>(第2の流路317)>(第3の流路318)>(第4の流路319)>(第5の流路320)
となる。したがって、留出口345からは低沸点成分をより多く含む留出液が排出され、缶出口146からは高沸点成分をより多く含む缶出液が排出される。
また、この加熱、冷却の回数を多くすると、より高濃度の留出液、缶出液を得ることができる。
(混合液体の流量)F=(留出流量)D+(缶出流量)W
(蒸発量)V1=(還流量)L1+(留出流量)D
(還流量)L1+(蒸発量)V2+(混合液体の流量)F=(蒸発量)V1+(還流量)L2
(還流量)L2=(蒸発量)V2+(缶出流量)W
つまり、供給される混合液体は、加熱、冷却を繰り返しながら最終的には留出液と缶出液として排出されることとなる。
ここで、第1の流路316は冷却のみを行うため凝縮コンデンサとして機能し、第5の流路320は加熱のみをおこなうため蒸発リボイラとして機能する。また、第3の流路318は混合液体Mが供給されるフィーダとして機能している。
更に、本実施形態では、加熱と冷却とを段階的に温度条件を変えながら繰り返すことにより、より高濃度の低沸点成分の留出液を得ることが可能となる。逆に残液は高沸点成分をより多く含む缶出液として得ることができる。つまり、マイクロチップデバイスにおいて高精度の蒸留をすることが可能となる。
また、本実施形態では、第2〜第4の流路317、318、319の各流路内において、加熱領域と冷却領域を略半分ずつ区分して行うことにより、無駄なエネルギー消費をすることなく効率的に加熱、冷却を行うことができ、高精度・高効率の蒸留をすることが可能となる。
第5の実施形態において、マイクロチップの下部にカバーを設けて、冷却用流路を下側に設けてもよい。
第5の実施形態において、線対称に気体流路を形成したが、気体流路が一本のみであってもよい。
第5の実施形態において、冷却用流路は基板裏面の気体流路に対応する位置にドライエッチング技術等により冷却媒体が流れる流路を設けてもよい。
第5の実施形態等において、ピラーの形状は角柱形状で説明したが、円柱やその他機能を満たすものであれば形状は拘らない。
第6および第8の実施形態において、連続させる流路の数は増減してもよい。
第9の実施形態において、フィンの構造は接触面積を増加させるために設けているため、同様の機能を果たすものであれば形状は拘らない。
第10および第11の実施形態において、流路の数を第1〜第5の流路を設けたもので説明したが、流路の数は増減してもよい。
第10および第11の実施形態において、平面的に構成した場合で説明したが、同様の構成で立体的に構成してもよい。
Claims (14)
- 液体が流れる液体流路が形成されたマイクロチップと、
前記液体流路に沿うよう、且つ前記液体流路の両側に設けられた第1及び第2の気体流路と、
前記液体流路と前記第1の気体流路との間に形成され、一方の開口が前記液体流路に臨み、他方の開口が前記第1の気体流路に臨む複数の第1のギャップ部と、
前記液体流路と前記第2の気体流路との間に形成され、一方の開口が前記液体流路に臨み、他方の開口が前記第2の気体流路に臨む複数の第2のギャップ部と、
前記第1のギャップ部の内壁面に形成された第1の電極と、
前記第2のギャップ部の内壁面に形成された第2の電極とを有し、
前記第1及び第2のギャップ部各々の隙間を、気体は通過でき前記液体は通過できない隙間とし、前記第1及び第2のギャップ部各々に気液界面を形成するマイクロチップデバイス。 - 前記マイクロチップに形成された流路用凹部と、
前記流路用凹部の底部に、前記流路用凹部に沿って形成された複数の第1及び第2の突部とをさらに有し、
前記第1の突部間の空間を前記第1のギャップ部として用い、前記第2の突部間の空間を前記第2のギャップ部として用い、
前記液体流路は前記第1の突部と前記第2の突部とに挟まれ、前記第1の気体流路は前記第1の突部側に設けられ、前記第2の気体流路は前記第2の突部側に設けられる請求項1記載のマイクロチップデバイス。 - 前記マイクロチップは、互いに積層された第1及び第2のマイクロチップからなり、前記第1及び第2のマイクロチップ各々が第1の面及び該第1の面と反対側の第2の面とを有し、前記第1及び第2のマイクロチップの前記第1の面は互いに対向しており、
前記液体流路は、前記第1の面に設けられ、
前記第1の気体流路は、前記第1のマイクロチップの前記第2の面上に設けられ、
前記第2の気体流路は、前記第2のマイクロチップの前記第2の面上に設けられ、
前記第1のギャップ部は、前記第1のマイクロチップに設けられ、前記第1のマイクロチップの前記液体流路の底部に設けられた第1の開口及び前記第1のマイクロチップの前記第2の面に設けられた第2の開口を有し、前記第1及び第2のマイクロチップの積層方向に沿って延びる第1の貫通穴であり、
前記第2のギャップ部は、前記第2のマイクロチップに設けられ、前記第2のマイクロチップの前記液体流路の底部に設けられた第1の開口及び前記第2のマイクロチップの前記第2の面に設けられた第2の開口を有し、前記第1及び第2のマイクロチップの積層方向に沿って延びる第2の貫通穴である請求項1記載のマイクロチップデバイス。 - 前記第1及び第2のギャップ部各々の内壁面に、撥液部を形成した請求項1乃至3のいずれかに記載のマイクロチップデバイス。
- 前記第1の電極と前記第2の電極とには電圧が印加される請求項1乃至4のいずれかに記載のマイクロチップデバイス。
- 前記第1及び第2の突部は、前記液体流路の液体が流れる方向と交差する向きに配置された板状の突部である請求項5記載のマイクロチップデバイス。
- 前記第1のギャップ部及び前記第2のギャップ部の少なくとも一方のギャップ部の内壁面に、前記液体流路側から順に電極部及び撥液部を形成した請求項5又は6に記載のマイクロチップデバイス。
- 液体が流れる液体流路が形成されたマイクロチップと、
前記液体流路の上部に沿うよう設けられた気体流路と、
前記液体流路と前記気体流路との間に形成され、一方の開口が前記液体流路に臨み、他方の開口が前記気体流路に臨む貫通孔からなる複数のギャップ部と、
沸点の異なる複数の液体からなる混合液体のうちの低沸点成分を沸点以上に加熱可能な加熱機構とを有し、
前記ギャップ部の隙間を、気体は通過でき前記液体は通過できない隙間とし、前記ギャップ部に気液界面を形成するマイクロチップデバイス。 - 前記低沸点成分をより多く含む蒸気を前記低沸点成分の沸点以下に冷却する冷却機構を有する請求項8に記載のマイクロチップデバイス。
- 前記マイクロチップが複数枚積層された請求項8又は9に記載のマイクロチップデバイス。
- 前記加熱機構と前記冷却機構とがペルチェ素子を用いて形成された請求項9に記載のマイクロチップデバイス。
- 前記液体流路の底部側に、前記気体流路から前記低沸点成分をより多く含む蒸気が導かれる凝縮路を備えており、
前記ペルチェ素子は、前記液体流路と前記凝縮路との間に、電流の供給によって前記加熱機構として作用する放熱部を前記液体流路に対向させ、且つ電流の供給によって前記冷却機構として作用する吸熱部を前記凝縮路に対向させて配置される請求項11に記載のマイクロチップデバイス。 - 整列した複数の流路部分を含んで蛇行して形成され、混合液体の流路となる混合液体流路と、
隣接する前記流路部分の間を開口するギャップ部と、
前記混合液体流路の一端側に設けられ、前記流路部分を通過する前記混合液体に含まれる低沸点成分を沸点以上に加熱する第1の加熱機構と、
前記混合液体流路の他端側に設けられ、前記流路部分における前記低沸点成分をより多く含む蒸気を前記低沸点成分の沸点以下に冷却する第1の冷却機構と、
前記混合液体流路の前記一端側および前記他端側以外の前記流路部分の近傍に設けられた第2の加熱機構および第2の冷却機構と、
前記混合液体流路の一部に配置された前記混合液体の供給口と
を有するマイクロチップデバイス。 - 前記第2の加熱機構および前記第2の冷却機構が併設された前記流路部分を、前記第2の加熱機構のみが配置された加熱領域と、前記第2の冷却機構のみが配置された冷却機構とに分割構成した請求項13に記載のマイクロチップデバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007542563A JP5291343B2 (ja) | 2005-10-24 | 2006-10-23 | マイクロチップデバイス |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005308754 | 2005-10-24 | ||
JP2005308754 | 2005-10-24 | ||
JP2006164823 | 2006-06-14 | ||
JP2006164823 | 2006-06-14 | ||
PCT/JP2006/321065 WO2007049559A1 (ja) | 2005-10-24 | 2006-10-23 | マイクロチップデバイス |
JP2007542563A JP5291343B2 (ja) | 2005-10-24 | 2006-10-23 | マイクロチップデバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2007049559A1 JPWO2007049559A1 (ja) | 2009-04-30 |
JP5291343B2 true JP5291343B2 (ja) | 2013-09-18 |
Family
ID=37967671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007542563A Expired - Fee Related JP5291343B2 (ja) | 2005-10-24 | 2006-10-23 | マイクロチップデバイス |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8323587B2 (ja) |
EP (1) | EP1941941A1 (ja) |
JP (1) | JP5291343B2 (ja) |
KR (1) | KR101306214B1 (ja) |
CN (1) | CN101291729B (ja) |
TW (1) | TWI315213B (ja) |
WO (1) | WO2007049559A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020045551A1 (ja) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | アッセイ装置 |
KR20200043846A (ko) * | 2018-10-18 | 2020-04-28 | 연세대학교 산학협력단 | Mems 기반의 응축 입자 계수기 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5309312B2 (ja) * | 2007-11-01 | 2013-10-09 | Jfeテクノス株式会社 | マイクロチップ、マイクロチップデバイス及びマイクロチップを用いた蒸発操作方法 |
US20110226339A1 (en) | 2007-12-21 | 2011-09-22 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc., | Microchip and liquid sending method for microchip |
US8435387B2 (en) | 2008-11-14 | 2013-05-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Small-scale method and apparatus for separating mixtures |
DE102009024801A1 (de) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Mikrofluidische Trennvorrichtung für Flüssigkeitsgemische |
JP5456785B2 (ja) | 2009-09-09 | 2014-04-02 | 三井化学株式会社 | ガス生成装置およびガス生成方法 |
GB2505706A (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-12 | Univ Leiden | Apparatus comprising meniscus alignment barriers |
US10076751B2 (en) | 2013-12-30 | 2018-09-18 | General Electric Company | Systems and methods for reagent storage |
CN106999933B (zh) * | 2014-11-19 | 2019-10-18 | Imec 非营利协会 | 微泡产生器装置、系统及其制造方法 |
WO2016143278A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | Sony Corporation | Microchip, analysis apparatus, and analysis method |
JP6665548B2 (ja) | 2015-03-06 | 2020-03-13 | ソニー株式会社 | マイクロチップ、並びに分析装置及び分析方法 |
GB201614150D0 (en) * | 2016-08-18 | 2016-10-05 | Univ Oxford Innovation Ltd | Microfluidic arrangements |
EP3449990B1 (en) * | 2016-04-28 | 2021-07-14 | IHI Corporation | Separating device |
CA3073358A1 (en) * | 2017-08-31 | 2019-03-07 | miDiagnostics NV | An arrangement for mixing fluids in a capillary driven fluidic system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001515216A (ja) * | 1997-08-13 | 2001-09-18 | シーフィード | 流体試料を操作するための微小構造体 |
JP2002361002A (ja) * | 2001-06-04 | 2002-12-17 | Minolta Co Ltd | 抽出方法および装置、分離方法および装置 |
WO2003008981A1 (fr) * | 2001-07-10 | 2003-01-30 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Structure integree a microcanaux d'ecoulement multicouche et procede de fonctionnement d'un ecoulement multicouche a l'aide de cette derniere |
JP2003172736A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Toyo Kohan Co Ltd | 化学反応用マイクロチップ |
JP2005034827A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-02-10 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | マイクロチャンネル・ピラー構造体 |
JP2005516770A (ja) * | 2002-02-14 | 2005-06-09 | バッテル メモリアル インスティテュート | シートを積み重ねて装置を作製する方法及びこうした装置を用いて単位操作を実行する手順 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0946749A1 (en) * | 1996-11-20 | 1999-10-06 | The Regents Of The University Of Michigan | Microfabricated isothermal nucleic acid amplification devices and methods |
US6368871B1 (en) * | 1997-08-13 | 2002-04-09 | Cepheid | Non-planar microstructures for manipulation of fluid samples |
JP2002102601A (ja) | 2000-09-29 | 2002-04-09 | Shuzo Matsumura | 棚段塔の多段トレー及び該トレーを用いた異相系接触方法 |
GB0103441D0 (en) * | 2001-02-13 | 2001-03-28 | Secr Defence | Microchannel device |
TW593122B (en) | 2001-02-13 | 2004-06-21 | Qinetiq Ltd | Microchannel device |
CN1172183C (zh) * | 2001-08-21 | 2004-10-20 | 浙江大学 | 一种用于微分析芯片液体引入的装置 |
US7338760B2 (en) * | 2001-10-26 | 2008-03-04 | Ntu Ventures Private Limited | Sample preparation integrated chip |
JP2004167607A (ja) | 2002-11-15 | 2004-06-17 | Tama Tlo Kk | マイクロ流体素子とその製造方法 |
JP4523386B2 (ja) | 2003-11-17 | 2010-08-11 | 財団法人神奈川科学技術アカデミー | マイクロチャンネル内表面の部分化学修飾方法とマイクロチャンネル構造体 |
WO2006039568A1 (en) | 2004-10-01 | 2006-04-13 | Velocys Inc. | Multiphase mixing process using microchannel process technology |
US8361414B2 (en) * | 2005-01-06 | 2013-01-29 | Shimadzu Corporation | Gas exchange chip |
JP2006233118A (ja) | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Sumitomo Chemical Co Ltd | アンテナ用樹脂組成物 |
-
2006
- 2006-10-23 CN CN2006800394308A patent/CN101291729B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-23 TW TW095138957A patent/TWI315213B/zh not_active IP Right Cessation
- 2006-10-23 JP JP2007542563A patent/JP5291343B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-23 WO PCT/JP2006/321065 patent/WO2007049559A1/ja active Application Filing
- 2006-10-23 KR KR1020087010344A patent/KR101306214B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-10-23 US US12/091,095 patent/US8323587B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-23 EP EP06822076A patent/EP1941941A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001515216A (ja) * | 1997-08-13 | 2001-09-18 | シーフィード | 流体試料を操作するための微小構造体 |
JP2002361002A (ja) * | 2001-06-04 | 2002-12-17 | Minolta Co Ltd | 抽出方法および装置、分離方法および装置 |
WO2003008981A1 (fr) * | 2001-07-10 | 2003-01-30 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Structure integree a microcanaux d'ecoulement multicouche et procede de fonctionnement d'un ecoulement multicouche a l'aide de cette derniere |
JP2003172736A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Toyo Kohan Co Ltd | 化学反応用マイクロチップ |
JP2005516770A (ja) * | 2002-02-14 | 2005-06-09 | バッテル メモリアル インスティテュート | シートを積み重ねて装置を作製する方法及びこうした装置を用いて単位操作を実行する手順 |
JP2005034827A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-02-10 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | マイクロチャンネル・ピラー構造体 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020045551A1 (ja) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | アッセイ装置 |
JPWO2020045551A1 (ja) * | 2018-08-31 | 2021-10-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | アッセイ装置 |
KR20200043846A (ko) * | 2018-10-18 | 2020-04-28 | 연세대학교 산학협력단 | Mems 기반의 응축 입자 계수기 |
KR102111715B1 (ko) | 2018-10-18 | 2020-05-15 | 연세대학교 산학협력단 | Mems 기반의 응축 입자 계수기 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2007049559A1 (ja) | 2009-04-30 |
KR101306214B1 (ko) | 2013-09-09 |
US20090263288A1 (en) | 2009-10-22 |
WO2007049559A1 (ja) | 2007-05-03 |
CN101291729A (zh) | 2008-10-22 |
CN101291729B (zh) | 2011-08-17 |
TWI315213B (en) | 2009-10-01 |
KR20080059413A (ko) | 2008-06-27 |
US8323587B2 (en) | 2012-12-04 |
TW200724215A (en) | 2007-07-01 |
EP1941941A1 (en) | 2008-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5291343B2 (ja) | マイクロチップデバイス | |
JP5627837B2 (ja) | マイクロチャネル技術を用いる蒸留プロセス | |
JP6648824B2 (ja) | ループヒートパイプ及びその製造方法並びに電子機器 | |
US7156159B2 (en) | Multi-level microchannel heat exchangers | |
JP6597892B2 (ja) | ループヒートパイプ及びその製造方法並びに電子機器 | |
EP3449990B1 (en) | Separating device | |
US6869462B2 (en) | Methods of contacting substances and microsystem contactors | |
US20100033933A1 (en) | Heat spreader, electronic apparatus, and heat spreader manufacturing method | |
JP6357882B2 (ja) | 分離装置 | |
US20210392781A1 (en) | Wick sheet for vapor chamber, vapor chamber, and electronic apparatus | |
JP2006272231A (ja) | マイクロ流路 | |
KR102381018B1 (ko) | 베이퍼 체임버 | |
JP6195211B2 (ja) | マイクロ流体デバイス | |
JP4424993B2 (ja) | 気液二相流でのマイクロチップ内濃縮方法とそのためのマイクロチップデバイス | |
US20220032247A1 (en) | Microfluidic devices | |
JP4591759B2 (ja) | マイクロ電気化学リアクタ | |
JP2005059157A (ja) | 接続装置及びその製造方法、並びにこの接続装置を備えたマイクロ流体装置及びマイクロ流体デバイスの集積方法 | |
US20100300869A1 (en) | Micro-fluidic separating device for liquid mixtures | |
JP4389559B2 (ja) | 微小流路構造体 | |
CN112827197A (zh) | 一种平板式再沸器 | |
JP2004089835A (ja) | 気液分配構造体 | |
JP2021032539A (ja) | 熱輸送プレートおよび熱輸送プレートの製造方法 | |
US20120051985A1 (en) | Method for manufacturing liquid droplet microarrays, microarrays prepared by using the same, a device for delivering materials and a method for delivering materials by using a device for delivering materials comprising the same | |
JP2006167527A (ja) | マイクロチャンネル構造体、それを用いたマイクロチップ、マイクロリアクター、及び向流接触方法 | |
JP2015114062A (ja) | プレートフィン熱交換器型凝縮器、及び、凝縮システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090722 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120710 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120823 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130521 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130607 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |