JP6594975B2 - マイクロバブル発生装置、システム、および製造方法 - Google Patents
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Description
物体を含む液体をその上に供給するための基板と、
基板の表面に配置され、液体が基板上に供給されると、その液体に直接接触する少なくとも1つのマイクロバブル発生要素を有するマイクロバブル発生器と、を含み、
それぞれが複数のマイクロバブルを発生させることにより、液体内の単一の物体を偏らせるよう、少なくとも1つのマイクロバブル発生要素が適用されることを特徴とする。
図1には、発熱体102をマイクロバブル発生器として含むマイクロ流体装置100の一例が示されており、この発熱体が、少なくとも1つのマイクロヒータ103をマイクロバブル発生要素として含み、これらの少なくとも1つのマイクロヒータ103が、複数のマイクロ構造体104をマイクロバブルの核生成サイトまたはマイクロバブルの発生サイトとして含む。このマイクロ流体装置100は、基板101を含み、この基板の上に液体が供給される。少なくとも1つのマイクロヒータ103を含む発熱体102は、この基板101の表面に配置される。液体が基板101上に供給されると、少なくとも1つのマイクロヒータ103が液体と直接接触する。これらの少なくとも1つのマイクロヒータ103は、液体の一部を移動させることにより、液体内に力を発生させるよう設計されている。複数のマイクロバブルを発生させることにより液体の一部を移動させる。したがって、フローがつくられる。発生したマイクロバブルの集合体により生じる液体内のフローの力は、液体に存在する物体を偏らせるのに適している。したがって、少なくとも1つのマイクロヒータ103は、複数のマイクロバブルの発生を通して液体内に力を発生させることにより、液体内の単一物体を偏らせるよう適用される。
例えば、電気分解などの他の手段により、マイクロバブルを発生させるよう、本発明のその他の実施形態を適用させることもできる。マイクロバブル発生器は、マイクロバブル発生要素として少なくとも1組の電極を含む電気分解ユニットを含むことができる。各組の電極は、例えば、その組の電極の中に存在するマイクロ構造体の形状により、複数のマイクロバブルを発生させるよう適用される。1組の電極には、その組の少なくとも2つの電極間に電位差(電圧)がかけられると、電気分解が行われるよう適用される少なくとも2つの電極が含まれる。その場合、マイクロ構造体を含む1組の電極の中で(例えば、少なくとも2つの電極の間)電圧を生成するようマイクロバブル発生要素間の接続を適用することができ、これに伴い、これらの電極と接触する液体内で電気分解を発生させ、マイクロバブルを発生させる。例えば、液体が水を含む場合、これらのマイクロバブルは酸素と水素を含み得る。
Claims (14)
- 液体内の物体を偏らせるためのマイクロ流体装置であって、
物体を含む液体をその上に供給するための基板と、
少なくとも1つのマイクロバブル発生要素を含むマイクロバブル発生器と、を含み、
前記マイクロバブル発生器は、前記基板の表面に配置され、前記物体を含む液体が前記基板上に供給されると、前記物体を含む液体と直接接触し、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、複数のマイクロバブルを発生させることにより、前記物体を含む液体内の単一の物体を偏らせるように形成され、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、第1の接続された一連のマイクロ構造体を含み、
接続された各マイクロ構造体は、前記マイクロバブル発生器が起動すると、前記物体を含む液体内にマイクロバブルを発生させるように形成され、
前記マイクロバブル発生器は発熱体であり、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、少なくとも1つのマイクロヒータを含み、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、前記少なくとも1つのマイクロヒータに電流が流れると、少なくとも2つの接続されたマイクロ構造体が同時に加熱されるような形状にされ、かつ、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、円形のミアンダ形状の構造体であり、
前記少なくとも2つの接続されたマイクロ構造体は、平行に電気的に接続されている、マイクロ流体装置。 - 前記マイクロバブル発生器は発熱体であり、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、少なくとも1つのマイクロヒータを含み、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、前記第1の接続した一連のマイクロ構造体と並列接続した第2の接続した一連のマイクロ構造体をさらに含み、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、前記少なくとも1つのマイクロヒータに電流が流れると、異なる接続した一連のマイクロ構造体のうち少なくとも2つのマイクロ構造体が同時に加熱されるような形状にされる、請求項1に記載のマイクロ流体装置。 - 液体内の物体を偏らせるためのマイクロ流体装置であって、
物体を含む液体をその上に供給するための基板と、
少なくとも1つのマイクロバブル発生要素を含むマイクロバブル発生器と、を含み、
前記マイクロバブル発生器は、前記基板の表面に配置され、
前記物体を含む液体が前記基板の上に供給された場合に、前記物体を含む液体と前記マイクロバブル発生器の間に配置される非導電層をさらに含み、
非導電層は、前記マイクロバブル発生器に通じる複数の空洞を含み、
前記複数の空洞のそれぞれは、対応する接続されたマイクロ構造体の1つと位置合わせされ、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、複数のマイクロバブルを発生させることにより、前記物体を含む液体内の単一の物体を偏らせるように形成され、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、第1の接続された一連のマイクロ構造体を含み、
接続された各マイクロ構造体は、前記マイクロバブル発生器が起動すると、前記物体を含む液体内にマイクロバブルを発生させるように形成され、
前記マイクロバブル発生器は発熱体であり、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、少なくとも1つのマイクロヒータを含み、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、前記少なくとも1つのマイクロヒータに電流が流れると、少なくとも2つの接続されたマイクロ構造体が同時に加熱されるような形状にされ、かつ、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、円形のミアンダ形状の構造体であり、
前記少なくとも2つの接続されたマイクロ構造体は、平行に電気的に接続されている、マイクロ流体装置。 - 前記複数の空洞のうちの1つは、少なくとも1つの鋭い角を含む、請求項3に記載のマイクロ流体装置。
- 前記基板と平行な、前記複数の空洞の1つの断面は、三角形または長方形の形状を有する、請求項3に記載のマイクロ流体装置。
- 前記接続されたマイクロ構造体のそれぞれは、10マイクロメートル以下の断面寸法の部分を含む、請求項1に記載のマイクロ流体装置。
- 前記マイクロバブル発生器は、発熱体であり、前記マイクロバブル発生器は、金属層を1つだけ含む、請求項1に記載のマイクロ流体装置。
- 前記マイクロバブル発生器に接続した制御装置をさらに含み、前記制御装置は、マイクロバブルの発生に関連する、前記マイクロバブル発生器の少なくとも1つのパラメータを監視するよう構成される請求項1に記載のマイクロ流体装置。
- 前記マイクロバブル発生器は、発熱体であり、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、少なくとも1つのマイクロヒータであり、
前記制御装置は、前記発熱体の温度または前記発熱体の抵抗を監視するよう構成される、請求項8に記載のマイクロ流体装置。 - 前記マイクロバブル発生器は、前記マイクロバブル発生器の変形を防ぐためのSiC層をさらに含む、請求項1に記載のマイクロ流体装置。
- 物体をソーティングするためのシステムであって、
液体内の物体を偏らせるための第1のマイクロ流体装置を含み、前記第1のマイクロ流体装置は、
物体を含む液体をその上に供給するための基板と、
少なくとも1つのマイクロバブル発生要素を含むマイクロバブル発生器と、を含み、
前記マイクロバブル発生器は、前記基板の表面に配置され、前記物体を含む液体が前記基板上に供給されると、前記物体を含む液体と直接接触し、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、複数のマイクロバブルを発生させることにより、前記物体を含む液体内の単一の物体を偏らせるように形成され、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、第1の接続された一連のマイクロ構造体を含み、
接続された各マイクロ構造体は、前記マイクロバブル発生器が起動すると、前記物体を含む液体内にマイクロバブルを発生させるように形成され、
前記マイクロバブル発生器は発熱体であり、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、少なくとも1つのマイクロヒータを含み、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、前記少なくとも1つのマイクロヒータに電流が流れると、少なくとも2つの接続されたマイクロ構造体が同時に加熱されるような形状にされ、かつ、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、円形のミアンダ形状の構造体であり、
前記少なくとも2つの接続されたマイクロ構造体は、平行に電気的に接続され、
前記システムは、さらに、第1のマイクロ流体チャネルを含み、
前記第1のマイクロ流体装置は、マイクロバブルを発生させることにより、前記第1のマイクロ流体チャネル内を伝播する単一の物体を偏らせるように配置される、システム。 - 前記第1のマイクロ流体チャネルに流体接続する第2のマイクロ流体チャネルをさらに含み、
前記第1のマイクロ流体装置は、前記第2のマイクロ流体チャネル内に配置され、マイクロバブルを発生させることにより、前記第1のマイクロ流体チャネル内を伝播する単一の物体を偏らせるよう構成される、請求項11に記載のシステム。 - 前記第1のマイクロ流体チャネルに流体接続する第3のマイクロ流体チャネルをさらに含み、
前記第2のマイクロ流体チャネルと前記第3のマイクロ流体チャネルが位置を合わせ、前記第1のマイクロ流体チャネルの反対側に配置され、
前記システムは、さらに前記第3のマイクロ流体チャネル内に配置された第2のマイクロ流体装置を含み、
前記第1のマイクロ流体装置と前記第2のマイクロ流体装置は、前記第1のマイクロ流体チャネル内を伝播する単一の物体を偏らせるよう構成される、請求項12に記載のシステム。 - 液体内の物体を偏らせるためのマイクロ流体装置を製造する方法であって、
基板を供給する工程と、
前記基板の上部に導電層を供給する工程と、
少なくとも1つのマイクロバブル発生要素を含むマイクロバブル発生器を前記導電層内にパターンニングする工程と、を含み、
前記マイクロバブル発生器をパターンニングする工程は、一連の接続されたマイクロ構造体をパターンニングする工程を含み、
前記接続されたマイクロ構造体のそれぞれは、前記マイクロバブル発生器を起動すると、マイクロバブルを発生させるように形成され、
少なくとも1つのマイクロバブル発生要素を含む前記マイクロバブル発生器をパターンニングする工程は、前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素が起動すると、その形状により、前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素の少なくとも2つのマイクロ構造体が、マイクロバブルを同時に発生できるよう、前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素を製造する工程を含み、
少なくとも1つのマイクロバブル発生要素を含む前記マイクロバブル発生器をパターンニングする工程は、さらに、前記少なくとも1つのマイクロヒータに電流が流れると、その形状により、前記少なくとも1つのマイクロヒータの少なくとも2つのマイクロ構造体を同時が加熱されるように、少なくとも1つのマイクロヒータをパターンニングする工程を含み、
前記マイクロバブル発生器は発熱体であり、
前記少なくとも1つのマイクロバブル発生要素は、少なくとも1つのマイクロヒータを含み、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、前記少なくとも1つのマイクロヒータに電流が流れると、少なくとも2つの接続されたマイクロ構造体が同時に加熱されるような形状にされ、かつ、
前記少なくとも1つのマイクロヒータは、円形のミアンダ形状の構造体であり、
前記少なくとも2つの接続されたマイクロ構造体は、平行に電気的に接続された、方法。
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