JP6093016B2 - マイクロ流体混合装置 - Google Patents
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Description
上述したように、マイクロ流体混合装置は、食品産業、生物産業、製薬産業、及び化学産業などの種々の産業ないし工業において重要な役割を果たしている。したがって、混合性能を改善し、かつ、混合結果を得るために使用される空間を小さくすることを共通の目標として、これまでに多くのマイクロ流体混合装置が開発されてきた。しかしながら、マイクロ流体混合装置は層流方式で動作するために、ほとんどの装置は、拡散性の混合(拡散混合)に依存している。拡散混合は、ゆっくりした混合であって、混合成分の非ゼロの拡散率(ないし拡散係数)に依存し、一般に、大きな流路及び容積と共に長い混合時間を必要とする。
図1は、本開示の1実施形態にしたがう、(本明細書において全体的に開示されている)マイクロ流体混合装置及びコントローラによって実施される混合方法を実施するのに適したマイクロ流体混合システム100を示している。例示的なマイクロ流体混合システム100は、マイクロ流体混合装置102、及び、流体の成分/サンプル及び/または溶液を混合するために該混合装置102に供給するための外部の流体槽(流体容器)104を備えている(以下、外部の流体槽を外部流体槽という)。いくつかの実施例では、マイクロ流体混合システム100は、外部のポンプ(外部ポンプ)105を、外部流体槽104の一部として、もしくは独立型のポンプ105として備えることができる。マイクロ流体混合装置102を、マイクロ流体混合チャネル106を備えるチップベースの混合装置として実施することができ、この場合、チャネル106は、2つ以上の流体がチャネル106を通って流れるときにそれらの流体を混合するためのものであり、及び/または、単一のホスト流体(host fluid)がチャネル106を通って流れるときに、該ホスト流体内の顔料(ないし色素)もしくは粒子を混合するためのものである。一般に、チップベースのマイクロ流体混合装置102の構造及び構成要素を、電鋳法、レーザーアブレーション、異方性エッチング、スパッタリング、ドライエッチング、ウェットエッチング、写真平板(フォトリソグラフィー)、キャスティング、成形(モールディング)、スタンピング、機械加工、スピンコーティング、積層法などの従来の集積回路微細加工技術を用いて作製することができる。
Claims (9)
- 混合チャネルと、
前記混合チャネルに流体を通すための流体導入室と、
前記混合チャネルの中心軸上に対称に配置されたポンプアクチュエーターと、
前記流体が前記混合チャネルを通って流れるときに該流体を混合する流体変位を生じさせるために、前記混合チャネル内に組み込まれた軸非対称混合アクチュエーターと、
混合された前記流体を受けるための排出室
を備え、
前記軸非対称混合アクチュエーターは、第1の軸非対称混合アクチュエーターと第2の軸非対称混合アクチュエーターを含み、前記第1の軸非対称混合アクチュエーターと前記第2の軸非対称混合アクチュエーターは、前記混合チャネルの互いに異なる側に配置され、かつ、前記混合チャネルの長さ方向に沿った位置が同じとなるように該混合チャネルの中心軸に沿って互いに整列して配置され、
前記第1及び第2の軸非対称混合アクチュエーターは、前記混合チャネル内に前記流体変位を生じさせる蒸気泡を生成するために交互に作動する抵抗器であり、
前記ポンプアクチュエーターは、前記流体導入室から前記排出室へ向かう方向に前記混合チャネルを通る流体流れを生じさせ、
前記第1及び第2の軸非対称混合アクチュエーターの前記交互の作動によって生じる前記流体変位は、前記流体導入室から前記排出室へ向かう方向に前記混合チャネルを流れている前記流体流れを妨げて前記流体の経路を揺動させ、これによって前記流体を混合するように作用することからなる、マイクロ流体混合装置。 - 前記流体導入室の幅が、前記混合チャネルへの入口の幅よりも大きい、請求項1の装置。
- 前記ポンプアクチュエーターは、前記混合チャネルの入口と前記第1及び第2の軸非対称混合アクチュエーターとの間において、前記混合チャネルの入口の近くに配置される、請求項1または2の装置。
- 前記ポンプアクチュエーターは、前記第1及び第2の軸非対称混合アクチュエーターと前記排出室との間において、前記排出室よりも前記混合チャネルの入口に近い側に配置される、請求項1または2の装置。
- 流体混合チャネルを含むマイクロ流体混合装置と、
前記流体混合チャネルを通して前記流体を送り出すための流体ポンプと、
流体が前記流体混合チャネルを通って流れるときに該流体を混合するために、前記流体混合チャネル内に組み込まれた軸非対称混合アクチュエーター
を備え、
前記流体ポンプは、前記流体混合チャネルの一方の端部の近くで、かつ、該流体混合チャネルの中心軸上にあり、
前記軸非対称混合アクチュエーターは、第1の軸非対称混合アクチュエーターと第2の軸非対称混合アクチュエーターを含み、前記第1の軸非対称混合アクチュエーターと前記第2の軸非対称混合アクチュエーターは、前記流体混合チャネルの互いに異なる側に配置され、かつ、前記流体混合チャネルの長さ方向に沿った位置が同じとなるように該流体混合チャネルの中心軸に沿って互いに整列して配置され、
前記第1及び第2の軸非対称混合アクチュエーターは、前記流体混合チャネル内に流体変位を生じさせる蒸気泡を生成するために交互に作動する抵抗器であり、
前記流体ポンプは、前記流体混合チャネルの前記一方の端部から他方の端部へと一方向に通る流体流れを生じさせ、
前記第1及び第2の軸非対称混合アクチュエーターの前記交互の作動によって生じる前記流体変位は、前記一方の端部から前記他方の端部へ向かう方向に前記流体混合チャネルを流れている前記流体流れを妨げて前記流体の経路を揺動させ、これによって前記流体を混合するように作用することからなる、マイクロ流体混合システム。 - 前記軸非対称混合アクチュエーターの作動シーケンス及び作動タイミングを制御するためのコントローラをさらに備える、請求項5のシステム。
- 請求項1〜4のいずれかのマイクロ流体混合装置を動作させるための命令を格納している非一時的なプロセッサ可読媒体であって、
前記命令は、プロセッサによって実行されると、該プロセッサに、
少なくとも2つの異なる流体を前記混合チャネルに送り出すために前記ポンプアクチュエーターを作動させるステップと、
前記少なくとも2つの異なる流体が前記混合チャネルを通るときにそれらの流体を混合する前記流体変位を生じさせるために、前記第1の軸非対称混合アクチュエーターと前記第2の軸非対称混合アクチュエーターを交互に作動させるステップ
を実施させることからなる、プロセッサ可読媒体。 - 前記第1の軸非対称混合アクチュエーターと前記第2の軸非対称混合アクチュエーターを交互に作動させる前記ステップが、
前記第1の軸非対称混合アクチュエーターを作動させることと、
前記第1の軸非対称混合アクチュエーターを作動させた直後に、前記第2の軸非対称混合アクチュエーターを作動させること
を含むことからなる、請求項7のプロセッサ可読媒体。 - 前記第1の軸非対称混合アクチュエーターと前記第2の軸非対称混合アクチュエーターを交互に作動させる前記ステップが、
前記第1の軸非対称混合アクチュエーターを作動させることと、
前記第1の軸非対称混合アクチュエーターを作動させた後にある時間遅れを設けることと、
前記時間遅れが経過した後に、前記第2の軸非対称混合アクチュエーターを作動させること
を含むことからなる、請求項7のプロセッサ可読媒体。
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