JPH10507962A - 不混和性流体間の拡散移動のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 不混和性流体間の溶質のような存在物の拡散移動及びその後の混合を伴わない流体の分離を促進させるために、第１及び第２不混和性流体を保有し、流路が流体が互いに接触する界面領域（１６）で互いと連通して、安定な開放界面が形成される第１及び第２流体流路（１１、１２）を有する方法及び装置を開示する。拡散移動は界面を通して起こり、その後流体は混合することなく界面から流れ去る。界面に対して法線方向で測定される界面領域での流路の幅は、10〜500マイクロメートルである。

Description

【発明の詳細な説明】 不混和性流体間の拡散移動のための方法及び装置 発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は第１及び第２不混和性流体間での工程、例えばある流体から別の流体 への溶媒抽出を実施するための方法及び装置に関する。 従来の技術 化学産業において、化学物質を精製又は分析する一般的技法は交換法である。 溶媒抽出は、１つ又はそれ以上の成分の、その成分（溶質）が溶解している一相 （流体）から第２不混和性相への選択的移動に依る。通常、これは、重力を用い た２相の物理的混合とその後の分離により達成される。２相を十分に混合するほ ど、液滴が小さくなってその表面積がより大きくなり、且つ相内の拡散距離が短 くなるために、移動過程が迅速に進行することが判明している。しかしながら、 相の分離に要する時間は十分に混合するほど長くなり、それゆえ溶質移動の望ま しい効率に対して、分離時間は許容できないほど長くなる可能性があり、これが この方法の主な欠点である。 米国特許出願第3,758,404号は、繊維の表面に沿って膜として片方の液体を流 動させる一方で、他方の液体をこの膜と接触させて流動させることによる、ある 液体の成分の別の液体中への移動を開示している。この方法は２液の分離の問題 をある程度まで低減するが、液体は一緒に放出されるので、依然としてその後重 力分離を実施 する必要がある。抽出処理及びその後の分離処理の速度及び効率の点で、さらな る改良が望ましい。 仏国特許出願第2196831号は、有機溶液と水溶液との乳濁液の有機部分を分離 するための疎水性多孔質膜の使用を開示している。乳濁液の有機部分が膜の細孔 を通って流れ、一方、膜が水溶液に対するバリアを形成するように、圧力が加え られる。しかしながら、乳濁液を２つの純粋な成分に分離するのは元々難しく、 開示されている方法はおよその分離を提供し得るだけである。 多孔質膜は、種々の状況で、例えば血液透析、ミキサー−沈降タンクでの液／ 液抽出、遠心分離抽出器で用いられる（例えば、独国特許出願第3239290号、独 国特許出願第2039051号及び独国特許出願第0246061号参照）。このような系に伴 う問題は、概して、膜の孔との界面で液体が本質的に静止して淀み領域を生じて 、溶媒抽出工程が非効率的になることである。特に、これらの欠点は米国特許出 願第5114579号に示されており、その中で一方が水溶液を保有し他方が膜を透過 する炭化水素溶剤を保有する２つの溝間に位置する膜が開示されている。 本発明の要約 本発明の目的は、相互作用後の流体の分離を容易にするために流体間の物理的 混合を阻止しながら、相互作用するように第１不混和性流体と第２不混和性流体 とを接触させる方法及び手段を提供することである。 一観点において、本発明は第１不混和性流体と第２不混和性流体の間での工程 を実施するための装置であって、第１及び第２不混和性流体のそれぞれの流体流 れが通れる第１及び第２流路を具備し、流路の一部が互いに密着して又は隣接し て存在し、流体がそこに安 定な開放界面を形成することができるような領域で互いに連通し、界面領域内の 少なくとも第１流路が10〜500μmの範囲内の界面に対して法線方向の幅を有する 装置を提供する。 界面領域での流体流路に関しては、特別な関係のある３つの寸法がある。即ち 、流体流れの方向における長さ、界面に水平であり且つ長さ方向に対して法線方 向の高さ、及び界面に対して法線方向の幅である。「法線方向」とは、垂直な又 は直交する方向を意味する。 さらに別の観点では、本発明は第１不混和性流体と第２不混和性流体の間での 工程を実施する方法であって、以下の： １）互いに隣接又は密着して配置された部分を有し、且つ、流体が互いに接触 し得る領域で互いに連通する第１及び第２流路を提供すること； ２）少なくとも前記領域で両流体の流れが本質的に層状であり、且つ、安定な 開放界面が流体間に形成されるように、前記第１及び第２流路のそれぞれに第１ 及び第２不混和性流体を流すこと； ３）流体内の拡散輸送により流体間の前記界面で所望の存在物（entity）の実 質的な移動を可能にすること；そして ４）流体を混合させずにそれぞれの流路の界面領域から流体を流出させること ； を含む方法を提供する。 したがって、２つの液がその後に分離する必要のある混合物を形成することを 妨げながら、第１及び第２不混和性流体は厳密に制御された条件下で工程の実施 のために接触させられるが、本発明によれば、所望の処理を実施するための迅速 且つ非常に効率のよい方法及び手段が提供される。 界面領域では、流路を通る流体流れが界面にある流体を絶えず補 充するように、流路は互いに密着又は隣接する。界面に平行な界面での流れが阻 止又は制限される配置は、例えば慣用的な膜の孔におけるのと同様に、膜孔に保 持される非流動流体が移動中の存在物の拡散のための距離を延ばすので、相間輸 送にあまり好ましくない条件を提供する。さらに、このような淀み領域は、相間 輸送を妨げる破片や望ましくない生成物を蓄積し得る。最適流体力学のためには 、流体は平行な又は交差しない流動方向で一緒に接触するようにされるべきであ る；界面に流体流れの有意の成分が残存する限り、流路に間隔が開けられてもよ い。 流体流れのための流体を保持し得る限り、あらゆる種類の流路又は溝、例えば 導管、パイプ、管、側溝、溝、スリット、内腔、又は他のあらゆる種類の道又は 通路を用いることができる。 ２つの不混和性流体は、一般に液体、例えば水溶液と有機溶液である。しかし ながら、２つの流体が互いに不混和性であるかぎりは、一方の又は他方の流体は 気体又は超臨界流体であり得る。 ２つの流体間のあらゆる種類の相互作用が考えられ、そして既に溶媒抽出が言 及されてはいるが、他の相互作用、例えば熱伝達、光エネルギーの伝達、及びあ らゆる性質の化学反応、例えば滴定、並びに種々の測定法に必要な予備濃縮又は サンプリングを行うことができる。これらの例としては、装置と好都合に連結さ れ、同様の手段により、おそらくは同一支持体を使用して作られた微小工学処理 された構造物又はその他の構造物内で実施し得る、電気泳動及びクロマトグラフ ィーのような方法が挙げられる。本装置は、例えば遺伝物質又は他の生体物質の 流れが流体中に流入され、その間で所望の交換、付加又は結合が起こる生物学的 、生物医学的及び生物科学的用途にも用い得る。多数のこのような工程の一般的 特徴は、界面移動速度が各相内の存在物の界面への又は界面からの拡散移動速度 により実質的に制御されることである。 したがって、本発明は、（１）不混和性流体を、物理的混合物を形成すること なく接触させ、次いで迅速に分離させ、そして（２）一方又は両方の相中に溶解 されるかそうでなければ含有される１つ又はそれ以上の成分（存在物）の濃度が 相間移動及び１つ又はそれ以上の相での拡散輸送を伴う工程により実質的に変化 する方法及び手段を提供するという概念を基礎にする。 「存在物（entity）」とは、ある流体に溶解する物質を意味し、その例として は２つの流体における拡散輸送機構により２つの流体間での移動が可能な熱、電 荷、及び他のあらゆる成分又はパラメーターが挙げられる。 本発明に関しては、界面は、限定条件下で流体の移動にかかわらず流体がずっ と安定のまま互いに接触する部分に形成される。界面を乱すに十分な量で界面に 乱流が存在するべきでない。 表面張力により調整するために、以下で明らかになるように、界面の寸法及び 周囲構造物と接触する界面の性質は熱慮されねばならない。 操作効率のために、流体の処理量が最大になるように、流体の一部を短時間界 面領域で互いに接触したまま存在する必要がある。界面での流体の連続的更新は 、流体とその溶解成分との間の分解的副反応、例えば抽出剤の加水分解が低減さ れ、同様に界面での望ましくない生成物の蓄積も低減されるといった付加的利点 を有する。本発明によれば、流体部分は望ましくは１〜100秒間、一般的には0.1 〜100秒間互いに接触したまま存在する必要がある。 界面を通しての拡散移動を伴う工程に関する限り、流体間の成分濃度の実質的 変化には、界面を介して必要成分の拡散が起こるように流体の部分が十分長い間 界面領域に存在することが必要である。 安定した界面を形成させるのに要する制約は界面に隣接した層状流動領域の形成 を必要とするので、流動方向に対して法線方向の輸送は、通常、分子移動過程に よるものであり、最も一般的には拡散的である。実質的に拡散輸送が短い接触時 間（１〜100秒のオーダー）内に起こるように、輸送が起こる界面に直交する第 １流体に対する寸法は、接触時間内に移動した存在物の拡散により横断され得る 程度の距離に制限される。他の輸送形態、例えば界面を横切る電場勾配に沿う荷 電種の移動も起こり得る。 したがって、流路の横断面寸法を確定するに際しての主要因子は、該第１び第 ２流体内の移動する存在物の拡散係数である。概して、界面を通る存在物の移動 速度は、両流体中の移動する存在物の拡散係数に依っている。この状況は、結果 的に生じる電流を確定する場合に抵抗の和を考慮すべきである２つの直列抵抗器 を通る電流に多少似ている。 極端な場合、第２流体に関する拡散係数は非常に高く、例えば気体の場合には 第２流体の拡散速度は有意の因子たりえず、本質的には第１流体の拡散係数だけ を考慮する必要があり、それゆえ第１流体流路の幅のみが考慮される。他の極端 な場合、第２流体に関する拡散係数は非常に小さく、したがってそれは界面を通 過する拡散に対するバリアを効率よく形成するが、この場合有意の拡散には長時 間を要し、第２流体流路の幅は有意の因子ではない。 本発明によれば、一般項で公知の数学的変数を用いてより正確に本発明を表現 し得ることが認識された。拡散による物質の平衡分布に向かって進行する系に関 して、進行は拡散係数Ｄ、時間ｔ及び系の形状寸法（これは拡散輸送の方向の特 徴的長さｌで表される）の関数である。それは拡散過程の進展を示し、無次元変 数Ｄ^・ ｔ／ｌ²により表示し得る（The Mathematics of Diffusion-J．Crank -Second Edition 1975，Oxford University Press参照）。 本発明にしたがって起こる有意の拡散に関しては、分解副過程の不在下で非常 に長時間を要し、流体の接触により移動し得る移動可能存在物の少なくとも１％ 、好ましくは50％又はそれ以上の移動が起こる必要がある。 本発明によれば、Ｄｔ／ｌ²＞0.01である場合、移動は一般に平衡時の最大の １％〜10％の量であり、一方Ｄｔ／ｌ²＞0.1である場合には、移動は50％又はそ れ以上のオーダーである。したがって、移動する成分及び所望の移動時間の拡散 係数から、適切な系の寸法を確定できる。拡散係数は、種、媒質及び温度に依存 するが、液体媒質中の小〜中サイズの分子に関しては、Ｄ値は10^-9〜10^-11m² s^{- 1} のオーダーである傾向が認められる。いくつかのポリマーのような高分子量種 に関する液体媒質中での拡散係数は、かなり低く、例えば10^-13m² s^-1であり、 一方、気体の係数は一般に２〜３オーダー高い大きさである。一例として、拡散 係数〜10^-10m² s^-1の種の迅速（〜１秒）実質的移動（〜50％）に関しては、流 体間界面に対して垂直な寸法に対する適切な長さ１は、Ｄ及びｔに関する関連値 をＤｔ／ｌ²に代入し、その値が0.1に等しくなるまで近似することにより出され るべきである。この例はｌ＝32μmであるが、しかし実際上は10〜100μmの範囲 の寸法が適切である。一般に、迅速且つ実質的な拡散移動に関する上記の式Ｄｔ ／ｌ²を用いて算出される適切な寸法は、不混和性流体間の移動を実施するため の構造物の幅に関しては10〜500μmの範囲の平均値となることが分かる。 上記の式を書き直すと以下のようになる： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、ｘは上記のように0.1、0.01、あるいは0.005以上の値を 有する定数である）。 したがって、さらに別の観点によれば、本発明は、第１流体からの存在物を第 １流体と不混和性の第２流体に移動させる工程を実施するための装置であって、 それぞれ第１及び第２不混和性流体をそれを通って流動させるための第１及び第 ２流路を具備し、流路の一部が互いに隣接又は密着して配置されて、流体がそこ に安定な開放界面を形成し得るような領域で互いに連通しているが、この場合、 上記界面領域に隣接し、且つ、界面に対して法線方向の第１流路の幅（１）が以 下の不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第１流体中の移動する存在物の拡散係数であり、ｔは流体部分が界 面領域に位置を占める0.1〜100秒の時間であり、ｘは0.005以上の定数である） で示される装置を提供する。 さらに別の観点では、本発明は、第１流体から第１流体と不混和性の第２流体 に拡散性存在物を移動させ工程を実施する方法であって、 １）流体界面が形成され得る領域で互いに連通する第１及び第２流路を提供す ること； ２）少なくとも界面領域で両流体が本質的に層流であり、且つ、安定な開放界 面が流体間に形成されるように、前記の第１及び第２流路のそれぞれに第１及び 第２流体を流すこと； ３）界面領域で移動し得る前記拡散性存在物の総量の少なくとも１％が移動す る場合には、以下の不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第１流体中の拡散性存在物の拡散係数であり、ｔは界面領域に第１ 流体の一部が位置を占める0.1〜100秒の時間であり 、ｘは0.005以上の定数であり、そしてｌは前記界面領域に隣接し界面に対して 法線方向の第１溝の幅である） が適用され；そして ４）流体を混合させずにそれぞれの流路の界面領域から流体を流出させること ； を含む方法を提供する。 本発明の目的に関しては、第１流体としての一方の流体及び第２流体としての 他方の流体の選択は全く任意であり、これは第２流体にも同様に十分適用される と理解される。それは一般的に、両流体における拡散輸送が有意であるという場 合であり、この場合、第１及び第２流れの両方に関する幅の選択が同じ不等式に 従う。 一方の流路又は溝が他方の溝を流れる流体との相互作用に対して静的溜を有効 に形成するような寸法を有することは、本発明の範囲内である。しかしながら、 どちらかの又は両方の溝に流れが必要な場合には、流れを有する溝は、本質的に 層状の流れを界面に隣接した領域で強制的に起こさせるのに十分に小さい寸法で ある必要がある。液体間の界面は過度に乱されない限りにおいて、制御された程 度の乱流が一方又は両方の液体中に導入されることは、本発明の範囲内である。 乱流による流体間の界面の乱れはこのようにして阻止される。２つの流体の一方 が気体である場合、界面に密着したその流体内にやや中等度の乱れが存在するこ とは許容可能である。 界面領域は、２つの流体間の混合を促すことなく、種の移動を可能にする。ほ とんどの場合、両相は連続的に流動するとみなされる。しかしながら、一方又は 両方の相を律動的に送ることが選択的であることが立証されている状況がある。 ２つの流体相の系では、界面の安定性は２相間の差圧により制限される。この ような差圧は、溝の寸法と流体粘度の差から生じる流 れの方向での不正確に釣り合った圧力勾配から生じる。界面がゼロでない差圧を 安定して維持し得る寸法は２相間の界面張力、及び２相による溝壁材料の湿潤性 により限定される。操作寸法及び隣接する固体表面を制御することにより、界面 を安定化させることができる。 流体間の開放界面を安定化させるためには、２つの溝は、異なる湿潤特性を有 し、界面領域の表面の輪郭を作り、特に界面を狭くして流体間接触の外側寸法を 制限する異なる物質（例えばガラス、シリコン、スチール、ポリプロピレン、ナ イロン）で構成されるか、又は素子の組合せを用いて構成される。溝間の開口部 の又は開口部内の表面の型又は形状寸法の変化を整えることにより、界面を横切 る差圧の限定可能な間隔に関して、その接触の移動が全く又は非常に少ししかな いように、流体間界面の固体表面との接触の移動を動かないようにするか又は制 限し得る。これが実際にはどのように達成されるかを以下でさらに説明する。 界面の寸法は、溝の寸法、例えば並行して走る２つの溝間の壁を貫く開口部の 狭いスリット（単数又は複数）又は列よりはるかに小さいと考えられる。しかし ながら、本発明によれば、好ましくは存在する流体の量に関連してできるだけ大 きな界面が確実に利用できるようにして界面での迅速な相互作用を確保するため には、界面の幅が溝の対応する寸法と同じか、又は例えばその２０分の１より小 さくない。 界面領域の種々の形状が考えられる。例えば、好ましい一実施態様では、溝又 は流路は、その長さの全部又は大部分に亘って延びる界面とかなり長さを並行し て延びている。別の好ましい実施態様では、２つの溝は平行平面に配置され、各 々ジグザグ形の又は込み入った形状を有する。２つの溝が互いに上に重なる点で 、２液間の所 望の相互作用が多数の開口部で起こるように界面が形成される。 ２つの溝の間に界面が形成されるかぎり、２つの溝は３次元で互いに対してあ らゆる方向に延びていてよい。したがって、多溝系では、ある溝と異なる平面の 溝との多数の連結を有する３次元グリッド様構造を想致し得る。 第１及び第２溝又は流路は、流体に対する通路を画定する特徴が支持体表面の 溝又は他の構造、例えば畝、片持溝、あるいは導管又は管、延長くぼみ、側溝、 溝穴又は仕切線として、あるいは他の支持体層により封入された支持体層又はガ スケットを通るスリット又は道として、蝕刻され、圧縮され、切断されるか又は 他の方法で形成される支持体の集成又は並置により形成され得る。支持体は層状 形態を有するか、又は支持体ブロック内のそしておそらくはそれを通過する孔又 は内腔に挿入又は充填されるか、あるいは支持体ブロックの表面に形成される棒 又は他の角柱構造物を含むより複雑な立体構造物であって、孔又は内腔が所望に より対応するねじ山を有するこのような孔又は内腔に適合する螺刻された棒を含 む。このような棒、内腔及び螺刻された構造物は、流体間接触領域を有する溝の サブユニット成形品の集成を可能にするのに必要なこのような溝、畝又は他の構 造を保有し得る。 溝の寸法は、微小工学処理法と矛盾しない；適切な方法としては、化学エッチ ング、電気めっき、レーザー機械加工及び光加工可能なガラスの使用が挙げられ る。特定の方法を以下で説明する。 ２つ以上の流体を処理加工するのが望ましい場合、種々の溝と一緒に連結する ための種々の形状を想致し得る。ある配置では、２つの溝が第１及び第２流体間 の一次相互作用のための界面領域を構成し、この領域の下流では、第３流体を第 １又は第２流体と相互作用させるための第３溝を有するさらに別の界面が形成さ れる。別の配 置では、所望の成分が第１流体から第２流体を経て第３流体にうまく輸送される ように、３つの溝が共通の領域で互いに界面を形成する。本発明によれば、大体 においてあらゆる数の流体を処理することができる。 第２流体を保有する第２流路が反対側に流路を有して第１流路と別の界面を形 成する配置では、第１流路の幅は前述の限界より広く、実際２倍の広さであるが 、一方で、２つの向かい合う界面に対して２つの反対方向に第１流体中で拡散が 起こるため、依然として適切な拡散が保たれる。したがって、概して、界面領域 で、第１及び第２流体間の１つ以上の界面が存在するように第２流体流路が形成 される場合には、第１流体流路は、第１流体流路がいずれも（ｉ）最も近い界面 から10〜500μm、又は（ｉｉ）不等式ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1（式中、記号は前記と 同様である）で確定される距離（１）以上の界面領域にはないように存在する。 相対的に大量の液体を処理する必要がある場合又は以下で詳述するように他の 複雑な処理環境で処理する必要がある場合、多数の界面領域を形成する多数の流 体流路を用い得るが、各々の界面領域は、本明細書中では処理加工素子と呼ばれ 、したがって多数の顕微鏡的量の流体を同時に処理加工し得る。本発明の多数の 装置は、非常に廉価に製造可能であり、したがって、それは大量の液体を処理加 工するための実際的解決法である。 したがって、本発明のさらに別の観点において、多数の処理加工素子を備えた 第１及び第２不混和性流体を処理加工するための装置であって、各処理加工素子 がそこを通るそれぞれ第１及び第２不混和性流体の流体流れを可能にするための 第１及び第２流路を具備する装置を備え、流路の一部が互いに密着又は隣接して 配置されて流体がそこに安定な開放界面を形成し得るような領域で互いに連通し 、少なくとも界面領域の第１流路が（ｉ）10〜500μmの範囲内の、又は（ｉｉ） 不等式ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1（式中、記号は前記と同様である）で確定される距離 （１）内の界面に法線方向に幅を有する装置が提供される。 本発明のさらに別の観点では、第１及び第２不混和性流体間の処理を実施する 方法であって、以下の： １）互いに隣接又は密着して配置された部分を有し、且つ、流体が互いに接触 し得る領域で互いに連通する第１及び第２流路を提供すること； ２）少なくとも前記領域で両流体の流れが本質的に層状であり、且つ、安定な 開放界面が流体間に形成されるように、前記第１及び第２流路のそれぞれに第１ 及び第２不混和性流体を流すこと； ３）２つの流体間の前記界面で所望の存在物を有意に移動させること； ４）流体を混合させずにそれぞれの流路の界面領域から流体を流出させること ；そして ５）前記界面領域が単一の処理工程素子を形成する場合には、各処理加工素子 内の流体の同時処理加工を可能にする多数のこのような処理加工素子を提供する こと； を含む方法が提供される。 図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施態様を、図面を参照しながら説明する： 図１ａ及び１ｂは、第一の実施態様の平面図であって、図１ｂは図１ａの線Ａ −Ａ及びＢ−Ｂでの溝の横断面を示す。 図２ａ及び２ｂは、本発明の第二の実施態様の平面図であって、図２ｂは図２ ａの線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂでの溝の横断面を示す。 図３ａ及び３ｂは、本発明の第三の実施態様の平面図であって、図３ｂは図３ ａの線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂでの溝の横断面を示す。 図４〜６は、溝間の所望の位置に液体界面の位置を固定するための配置の略図 である。 図７は、上記の実施態様を形成するための方法を説明する図である。 図８ａ及び８ｂは、本発明の第四の実施態様の透視及び断面図である。 図９ａ及び９ｂは、本発明の第五の実施態様の平面図であって、図９ｂは図９ ａの線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂでの溝の横断面を示す。 図１０は、電極構造物を組み込んだ本発明の第六の実施態様の略図である。 図１１ａ〜１１ｆは、多数の溝及び界面領域を含む実施態様の略図である。 図１２は、多数の界面領域を有する２つの溝を含む本発明のさらに別の実施態 様を示す。 図１３は、一連の平行立体構造の多数の処理加工素子を用いた本発明のさらに 別の実施態様の略図であって、図１３ａは別々の支持体の流体流路を示し、図１ ３ｂは処理加工素子を形成するために重ねられた支持体及び流路を示す。 図１４は、平行流配置で多数の処理加工素子を用いる本発明の最後の実施態様 の分解透視図である。 好ましい実施態様の説明 図１に示した本発明の第一の好ましい実施態様を参照すると、シリコン支持体 １３に形成された第１溝１１及び第２溝１２が示されている。溝の上面はシリコ ン支持体１３に接着されたガラス板１４ で密閉されている。図に示すように、溝は流入領域１５に集中してカーブし、長 さ約500ミクロンの接触領域１６で互いに平行に隣接して延びて、流出領域１７ で逸れてカーブしている。接触領域１６において、横断面は、図１ｂに示すよう に、幅200ミクロン、高さ100ミクロンの単純な長方形であり、一方集中及び散開 領域の溝の横断面が幅100ミクロン、高さ100ミクロンの正方形であるように、溝 間の仕切り壁を除去する。 使用に際しては、第１溝１１を通る層流条件下で流れる第１液を、第２溝中の 層流条件下で流れる不混和性流体と接触させる。接触領域１６の２液間に形成さ れる安定な開放界面は、それにより拡散過程が起こる手段を提供し、例えば一方 の液から他方の液への溶質の物質移動（溶媒抽出）が起こる。その条件は、一方 の液体中に存在する少なくとも１％の溶質が界面を通って他方の液へ拡散すると いうものである。液体はその後、流出領域１７で、混合することなく界面領域か ら流れ出る。 図２を参照すると、第二の実施態様は図１と同様であり、同様の部分が同一参 照番号で示されている。しかしながら、溝の横断面は、幅100ミクロン、深さ50 ミクロンのほぼ半円のくぼみに変更されている。接触領域１６は、図２ｂに示す 横断面を有し、中心畝１８を有するよう変更されている。横断面はカーブして、 支持体表面から50ミクロンの深さで、接触壁から50ミクロンの２つの底１９と、 中心に底から25ミクロンの高さの畝１８を有する。横断面のこの変形により、以 下で詳述するように、２つの流体間の安定接触のための条件が第１及び第２流体 の物理的混合を伴わずに確実に用意されるように、界面安定性が接触領域で改良 される。 図１及び図２の実施態様では、界面の長さは500ミクロンと示されている。し かしながら、２液間の適切な接触時間を生じさせるた めには、これより大きく、１mmか又は２cmまでの長さにすることができる。 不混和性流体を接触させ、次いで分離させる場合、流体及び界面の形状寸法が 束縛される必要がある。層の厚みはcmのオーダーを有して十分に大きく、そして 流体相の形状寸法及び界面位置は一般に重力により支配され、低密度流体はより 密度の高い流体の上に重なり、界面の平面は実質的に重力場の方向に対して直角 である、ということはありふれた観察である。液体／気体系を含めた不混和性流 体に関して便宜上受入れ易い密度差及び界面張力の範囲に関しては、表面張力作 用は数ミリメートル以下の寸法に対しては優勢になる傾向があり、そして10〜50 0ミクロン範囲に層厚を実質的に制御することは本発明を適用するにあたって重 要である。したがって、迅速拡散輸送に適した層寸法に関しては、流体間界面位 置は界面張力及び接触角度といった表面張力作用により大々的に制御される。所 望の界面位置を達成するためにこれらの作用を用いるには、選択された構造及び 寸法を、そして選択された接触角度範囲を有する物質を用いる必要がある。界面 位置の固定は、くびれを備えることにより、そして接触角度を変化させることに より、及びこれらの因子の組合せによって達成し得る。 流体が流動するためには、流路を通して圧力勾配を提供することが必要であり 、なんらかの差圧が界面を通して生じることは不可避である。一方の流体に対す るもう一方の流体による過度の閉塞を伴わずに、そして一方の流体の他方の流体 内での小滴又は気泡生成を伴わずに、それらの使用中に生じるように、界面湾曲 を発現させてこのような差圧を維持することが望ましい。これは、下記のような くびれ及び／又は材料表面変化によって達成し得る。 用いられる２つの溶剤はしばしば水及び炭化水素溶剤であるので 、疎水性表面を有する物質から一方の溝を、親水性表面を有する物質から他方を 形成することにより、又は一方の溝を疎水性層で、他方を親水性層でコーティン グすることにより、界面領域を安定化し得る。その場合、水の流れは自然に接触 領域の親水性側に、炭化水素溶剤の流れは疎水性側に画定される傾向がある。 図３を参照すると、第三の実施態様は多くの点で第一及び第二実施態様と同様 であり、同様の部分は同一参照番号で示されている。大きな差は、第１溝３１が より深くシリコン支持体１３に形成されており、その内面に疎水性物質のコーテ ィング３２で被覆されていることである。第２溝３３は上部ガラス支持体３４に 形成され、その表面は当然親水性である。図３ｂに認められるように、接触領域 １６では、界面領域がその間で水平に延びるように、第１及び第２溝は一方が他 方の上に重なっている。各溝は50ミクロン四方の単純矩形として示されているが 、しかし別の例では半球である。 図３の界面領域の条件を、図４により正確に示すが、これは紙面に垂直に流れ 、上記のように重力の影響を無視し得ない十分に短い距離ｄで分けられる平行壁 ４６、４８により画定された２つの液４２、４４の界面４０を通る横断面を示す 。この場合、壁材又は壁表面４７、４９は所望の界面位置を境にして異なる。図 ４では、２つの液はそれぞれ圧力Ｐ₁及びＰ₂を有し、界面４０は曲率半径ｒを有 する。圧力の差△Ｐ＝（Ｐ₁−Ｐ₂）は曲率半径に逆比例し、流れの方向に延びる ２液間の界面に対しては、以下のように表される： △Ｐ＝γ／ｒ（式中、γは２液に関する界面張力である）。 さらに、離隔ｄで壁間に画定された２つの流体間の静止界面について流体界面 と壁材との間の平衡接触角度がθである場合の条件を以下に示す： △Ｐ＝γｄ／（２ｃｏｓθ） したがって、差圧△Ｐの単一値のみが存在し、このため、壁離隔ｄ及び接触角 度θが単一値に固定される場合には、界面は不動である。このような条件下では 、任意の所望の位置に界面位置を固定するのは非常に難しい。実際には、現実系 に関する接触角度の値のヒステリシスは界面を一般的に最も望ましいという訳で はないが正しい位置に固定するようになる傾向がある。 図４では、表面４７及び４９を有する２つの流体に関する平衡接触角度は、そ れぞれθ_A及びθ_Bで示されている。物質の表面間４６（図４に示される界面位置 の左）では、差圧が△Ｐ_A＝γｄ／（２ｃｏｓθ_A）でなければ、界面は移動する 。同様に物質の表面間４９では、△Ｐ_B＝γｄ／（２ｃｏｓθ_B）以外は、界面は すべての差圧に関して移動性しうる。しかしながら、物質間接合部４７及び４９ では、接触角度に変化があり、したがって接触角度及び差圧の間隔が存在し、こ のため固体表面接触位置に対して界面は変化しない。この固定条件は、表面型θ_J の接合部での接触角度が有限差圧間隔に相当するθ_A〜θ_Bである間は適合しな い。したがって、固定化界面は、界面を横切る差圧Ｐ₁−Ｐ₂が以下の式を満たす 間は存在する： △Ｐ_A＜（Ｐ₁−Ｐ₂）＜△Ｐ_B すべての壁が同一物質であると解釈され、平衡接触角度θは変化せずそれぞれ の溝５２、５０中の流体５４、５６の差圧△Ｐ_A及び△Ｐ_Bは、広及び狭部におけ る不動性に関する単一値を示す場合の異なる幅ｄ_A、ｄ_Bを有する２つの溝５０、 ５２の間の接合部を通る横断面を示す同様に図５を参照すると、狭部への入口５ ７では、固定のための圧力間隔は次式で示される： △Ｐ_A＝γｄ_A／（２ｃｏｓθ）＜（Ｐ₁−Ｐ₂）＜△Ｐ_B＝γｄ_B／（２ｃｏｓ θ） 図２に示したように形成され、そして図６のように拡大して示されている構造 に関しては、前記のように界面を狭くすることにより安定性が達成されるが、し かし界面を狭くすることは図５の場合のように急に狭くするわけではないので、 界面の多少の移動が認められ、安定境界内の圧力変動を伴う。 図７を参照すると、図２及び６に示した溝構造の形成方法が示されている。初 期段階Ａでは、１mm厚のシリコン支持体７０が提供される。工程Ｂでは、シリコ ンオキシニトリドフィルム７２が支持体の両側を覆う。工程Ｃでは、固定工程に より支持体の上面に光硬化性樹脂層７４が蒸着される。工程Ｄでは、幅10ミクロ ンで50ミクロン間隔の隙間７６で示されるような基本的な溝立体構造を提供する ために、陽性レジストによるフォトリソグラフ処理加工によって光硬化性樹脂層 ７４上に所望のパターンが形成される。 工程Ｅでは、溝位置を明示するためにプラズマエッチングにより、シリコンオ キシニトリドフィルム７２を７７でと同様にエッチングし、工程Ｆでは光硬化性 樹脂層７４を除去して、Ｆの構造の平面図である図７ａに示すように、シリコン オキシニトリドフィルムに幅10ミクロンで50ミクロン間隔の蝕刻溝を残した。 工程Ｇに示すように、等方性エッチング法はギャップ７６中のシリコーンを蝕 刻して、シリコーン支持体に幅広のくぼみを作り（点線で示す）、最後にこれを 中心点７８で合するようにした。工程Ｈに示すように中心合流点７８が支持体上 面下の予定距離に達するまで、エッチング工程を継続した。次に、この構造を図 ２及び図６に示す。 工程Ｉでは、ガラスのカバープレート８０を、熱、圧力及び高電 圧を伴う公知の方法により支持体の表面に陽極的に接着させる。 図８を参照すると、本発明のさらに別の実施態様が示される。本実施態様は、 その中に管状内腔１０１を有し、嵌め合い管状ガラス棒１０２を挿入される金属 ブロック１００を包含する。内腔１０１はその周囲に軸方向に延び、第１流体流 路を形成するくぼみ１０３を有する。棒１０２は同様の形状のくぼみ１０４をそ の周囲に有し、これは第２流体流路を形成する。図８ｂに示すように、棒を内腔 に挿入すると、２つの流体流路は共通の界面領域１０５を画定する。図のように 、界面領域が流体流路の幅の半分にだけ延びるように、２つの流路を互いに食い 違わせる。溝のどちらかの幅より狭い界面領域１０５を形成する方法は、それが 界面領域での絞りを工学処理するというより単に流体流路の幾何学的形状に依っ ているため、界面領域を形成する簡単な方法である。 図８に示した実施態様に対しては種々の修正が可能である。例えば、くぼみ１ ０３、１０４は、棒及び内腔の表面周囲に延びるねじ山として形成し得る。ある いは、多数の軸方向に延びるくぼみを棒及び内腔中に形成し得るし、棒及び内腔 は図８に示す円形以外の横断面を取り得る。 図９ａ及び９ｂに示した実施態様を参照すると、第１流体流路がシリコン支持 体１１２に形成され、その内面に疎水性物質のコーティング１１３を有する。上 部ガラス支持体１１４は、半円形くぼみとしてその中に形成される第２及び第３ 流体流動溝１１５、１１６を有する。図９ａに示すように、流路１１１は真っ直 ぐで、一方、第２及び第３流路１１５、１１６は流入領域１１７で湾曲し、流出 領域１１８で逸れる。中央接触領域１１９では、３つの流路はすべて互いに平行 で、図９ｂに示すように、第２及び第３流路１１５、１１６は第１流路１１３と 部分的に重なり、第１及び第２界面領域 １２０及び１２１を限定する。第２及び第３流路１１５、１１６は、その表面に 疎水性コーティング１２３を有するランド領域１２２で分離される。 したがって、この実施態様は、２つの界面領域１２０、１２１の３つの流体間 の拡散輸送のために不混和性流体を互いに接触させる方法を提供する。中央接触 領域の流路１１１からの流路１１５、１１６の食い違い配置は、界面領域１２０ 、１２１の幅を幾何学的に決定するための簡単な方法を提供する。 本発明の方法及び装置の特定の例を以下に示す： 実施例 装置の形状寸法：ガラス層をシリコンシートの表面に接着させた。仕上面の蝕 刻流体流溝は部分的に重複して界面領域を生じた。ガラスを蝕刻し、88μｍx深 さ37μｍとした。シリコン溝は幅60μｍ、深さ53μｍであった。ガラス及びシリ コンを集成して、溝間の重なりを28μｍとし、界面の全長を１cmとした（実際に は４つのセクションに分かれる）。 化学的性質：トリブチルホスフェート５％（重量）及びキシレン95％の混合物 中にＦｅ（ＩＩＩ）を含有する有機相を接触器の一方の溝に流し、３M塩酸を第 ２溝に流した。入口で静水圧を用いて流速を制御した。有機相の流圧は約1cc/日 デ水性相はこの値の約半分であった。２相の混合は観察されなかった。ガラス溝 から流出する水性相の分析は、0.035MのＦｅ（ＩＩＩ）濃度を示した。ＴＢＰ／ キシレン／Ｆｅ（ＩＩＩ）相の比較のために、２：１の比で３M ＨＣｌを用いて 振盪した。その結果生じた乳濁液の分離後の水性相の分析は、0.16MのＦｅ（Ｉ ＩＩ）濃度を示した。したがって、接触器中の工程の効率は約22％であった。 図１０を参照すると、本発明のさらに別の実施態様が示される（図１と同様の 部分は同一参照番号で示す）。溝１１、１２はそれぞれ投入口１３０、１３１及 び出口１３２、１３３を有する。隣接する各口には、リード線１３４により端子 パッド１３６に連結される３つの電極ａ、ｂ、ｃを配置した。電極、リード線及 び端子パッドは、支持体１３の表面上に金属フィルムを蒸着して形成し、電極ａ 、ｂは白金を蒸着して、電極ｃはイリジウムを蒸着して形成した。この形状寸法 では、溶液の導電性は、白金電極ａ、ｂの対により確定し、一方イリジウム電極 ｃを用いて参照電極（示されていない）に対する電位を測定することにより局所 pHを確定した。白金電極ａ、ｂを用いて接触器のもう一つのアームのものに対す る、又は参照電極（示されていない）に対する溶液の電位を測定することができ る。同一電極を用いて、特定の種を酸化又は還元するのに必要な電荷を測定する 電流測定を実施することができる。 本発明の構造物は、電気的導電性、半導電性、又はイオン伝導性電極構造物、 あるいは流体流れと接触する接続部を備えている。これらは、検出又はモニタリ ングのための、あるいは接触器の機能、例えば分配係数に影響を及ぼす酸化還元 条件を制御する作用又は調整パラメーター用である。電極及び／又は導電性接続 部を伴う種々の工程を以下に示す。 電極又は導電接続は、流路を形成する溝壁又は支持体を形成し得るか、あるい は流路を形成する支持体物質の一部であるか、あるいはこのような支持体物質上 の連続コーティングである非導電物質の上又はそれを通したワイヤ、フィルム又 は溝として形成され、画定される。電極又は導電性接続部が形成され、流体間接 触が確立された開口部から離れた流路と接触する。その例としては、接触器に流 体を導入したり又は除去するために用いられるようなマニホールド の入口を介した流体との接続、並びにこのような入口と界面領域間の溝内での接 続が挙げられる。同様の電極又は導電性接続部は、流体間界面に隣接した又は接 触した流路の領域で形成されるか又はそこに位置する。 電極又は電極群、あるいは流路との導電性接続部は、電極間の溶液の導電性を 含む種々の手段による流れの存在又は流速の検出、電位の変化、並びに酸化又は 還元されたイオン、気泡又は生体細胞を含む粒子のような流れ内に存在する種の モニタリング及び／又はパルス発生に用いることができる。 電極又は電極群、あるいは流路との導電性接続部は、溶液導電率、酸化還元電 位、pH及びその他の濃度関連電位を測定することにより、あるいは電位走査工程 を用いて又は用いずに電流測定を実施することにより、流れ内の種々の種の存在 を検知し、モニタリングするために用いることができる。流れ内の粒子を含めた 異質物の数及び寸法は、時間に伴う電極間の導電性の変化を測定することにより 得られる。 電極又は電極群、あるいは流路との導電性接続部は、電気浸透及び関連する界 面動電作用により微細流溝の流速を落とすために用いることができる。界面領域 への又はそこからのイオンの流出又はパルス発生は、このような電極又は接続を 用いた電気泳動により生成又は修飾し得る。 流路内の流体と接触する電極を用いて、種の電気的還元又は電気的酸化により 、例えばＦｅ²⁺及びＦｅ³⁺間の変換により、流れ内の酸化還元条件を変えるのに 用い、それによって、流体中の種の濃度及び不混和性流体間の分配を変えること ができる。電極及び導電性接続部を用いて界面領域まで及び界面領域を横切る電 場を印加し、それにより所定の存在物、特にイオン種の界面への及び界面からの 輸送、並びに界面を通しての輸送を助けるか又は妨げることができる。 いくつかの種の吸収、界面張力及び固体表面との接触角度を含めた流体及び固 体の界面特性は、適用される場により又は酸化還元条件によって変更することが できる。したがって、電極又は導電性接続部を用いて、界面張力及び接触角パラ メーターを修正し、したがって界面の固定及び位置を変え、そして流動パターン を変更することができる。最後に、この作用を用いてある流体を別の流体に正常 に占められた溝を通過させて、流体切替え及び分節化流の生成のための手段を提 供する。 さらに導電性流体との電気的接続は、電流を通過させて、溶液及び溶液と接触 する表面の温度依存性パラメーターを修飾する局所加熱を提供するあるいは、流 路の構造内の又はそれと接触するが流体とは電気的に接触しない抵抗のある電気 接続具を用いて、装置の部分を加熱することができる。同様に、装置本体内の又 はそれに接触する適切な半導体接合部への接続の封入を用いて、装置の各部分を 加熱又は冷却することができる。 磁場を装置内に印加すると、装置内に組み込まれた界磁ガイドが、磁性微小粒 子に関連した種を含めた磁性物質又は種の輸送を変更し得る。磁気流体力学現象 を用いて流れを誘導し又は変更させることができる。 ガイド又は光学繊維による光学的連結具は、界面領域又は他の場所に隣接する 流体流との交差を引き起こし得る。これらは、種の同定、検知及びモニタリング に、並びに光励起及び光化学反応による種の発生のために用いることができる。 界面領域に密着した光化学的及び／又は電気化学的手段による短命種の発生によ り、その後の安定化又は反応のために第２流体へそれらは迅速に移動され得る。 図１１ａ及び１１ｂを参照すると、２つの外側溝１３８が第１流体を保有し、 第３中間溝１４０が第２不混和性流体を保有する本発明の実施態様が示される。 中央界面領域１４２（図１１ａに部分的に示される）では、第３溝１４０は２つ の界面１４４の２つの反対側の溝の各々で第１及び第３溝１３８と連通する。界 面領域の第３溝１４０の幅は1000マイクロメートルであり、一方、溝１３８の幅 は500マイクロメートルである。溝１４０はいずれも界面１４４から500マイクロ メートル以上離れていない。 図１１ｃ及び１１ｄは、多数の支持体層１５２を具備している長方形ブロック １５０で構成される３次元格子構造から成る実施態様の上面図及び側面図である 。第１流路１５４は鉛直方向に下方に向かって延びており、各流路はその長さに 沿って多数の界面領域１５６を有する。第２流路１５８は水平に延びて、各第２ 流路はその長さに沿って多数の界面領域１５６を有する。その結果、相対的に大 量の流体を処理するための非常にコンパクトな系である。 図１１ｅ及び１１ｆは、別の３次元格子様構造を示す。図１１ｅは間隔を置い た平行な２枚のプレート１６０、１６２の透視図で、各々そこに形成された開口 の列１６４、１６６を有し、反対側のプレートの開口は互いに一直線に並んでい る。図１１ｆはプレートの断片的断面図であって、プレートが等高表面を有する ことを示す。使用に際して、第１不混和性流体はプレート１６０、１６２の上及 び下の層１７２、１７４で流れ、第２不混和性液はプレート１６０、１６２間の 層１７６で流れる。整合している開口１６４、１６６のために、第１液を、適切 な条件下で、整合している開口を通して第１層１７２から層１７４へ連続的に流 して、安定な気泡状構造１７８を形成する。気泡１７８の外表面は第２液を有す る管状界面１８０を形成して、２液間の拡散輸送の工程を可能にする。寸法に関 しては、開口１６４、１６６の直径は100マイクロメートル以下で、プレート１ ６０、１６２間の間隔は液体の性質により決定される寸法であって、主たる目的 は、界面１８０を横切る有意量の拡散移動をさせながら、気泡１７８の安定性を 保持することである。管状界面１８０は、多数の素子界面域を効率よく作ると見 なされ、界面領域の第１流路はいずれも界面から500マイクロメートルより遠く にはない。 図１１は、大量の液体の処理加工を可能にするために非常に多数の界面領域を 有するコンパクトな系を提供するための装置を開示するが、各界面領域が一直線 で単一処理加工素子を形成する列に用いられるように、図１を参照しながら説明 したような実施態様に適用するのが望ましい。このような列に関しては２つの基 本的な立体構造がある： １．平行系 この配置が用いられるのは主に、物質の有意の流出を要する情況においてであ る。単一処理加工素子の収量は１時間当たりmgのオーダーか又はわずかにμgの オーダーであると思われるため、分析に用いる以外のほとんど全ての情況で多数 の平行した装置が必要である。本系が化学物質の収量を増大すると同時に、平行 系がさらに、多数の情況で望ましいことであるが、冗長度の可能性を切り開く。 ２．連続系 ２つの主な用途がある： ｉ）系を安定化させる方法 工程素子中の２つの流体間の接触長は、流体の流動特性、種々の種の輸送特性 及び物質移動反応の動力学により決定される。いくつかの情況では、単一処理加 工素子で必要な長さを達成できず、そこで界面を多数の部分に分割する必要があ る。いくつかの情況では、 これは多数の接触器を連続して連結することにより達成し得る。さらにいくつか の適用においては、液体の流動特性を順次変化させる高密度及び粘度の不混和性 相中で変化を引き起こす有意量の化学物質種が移動される。したがって、流体特 性がその間に中等度の変化しか受けない多数の段階に本工程を分割するのが望ま しい。各段階に用いられる微小接触器は、したがって、限定範囲の流体特性を最 適化し得る。 ｉｉ）逐次処理加工 いくつかの情況では、多数の逐次工程を要する。例えば、いわゆる水性相から 有機相への一次抽出後、移動種のいくつかを第２水性相に抽出し戻すのが望まし い。これは、一連の接触器を用いて達成することができる。別の例に関しては、 水性相から有機相への不完全な一次抽出後、新しい有機相を用いて水性相から再 び抽出するのが望ましく、できるならばこの工程を数回反復して、水性相からの 抽出を完了させる。これは一連の接触器を用いて達成することができる。他の情 況としては、不混和性流体界面を通した一連の溶液からの一連の試薬を投与して 、例えば酸性度を変え、化学滴定工程に指示薬を付加する場合が挙げられる。 上記の２（ｉ）に示した連続系の例を図１２に図示したが、この場合、第１溝 １９０は曲がりくねった形状を有し、多数の交差点１９４１、１９４２・・・・ １９４ｎで真っ直ぐな第２溝１９２と交差する。このような構造は１つの支持体 の上面に第１溝３０を有し、支持体の下面に第２溝１９２を有して、２つの支持 体を重ね合わせて形成される。したがって、２つの溝の間の界面は、一連の小界 面領域として形成され、各々が溝の幅（50マイクロメートル）と等しい矩形断面 を有する。各界面領域は処理加工素子と見なされる。このような構造は、低粘度 流体がそれより粘度の高い流体と接触さ れる場合に用いられる。高粘度流体は第２溝１９２を通って進み、一方曲がりく ねった溝を流れる低粘度流体は各界面領域で正しい差圧を保持し得る。したがっ て、各溝の長さに沿って圧力降下が認められ、圧力降下は既定長の溝に関しては 高粘度流体においてより大きい。したがって、低粘度流体に関しては各界面点間 に長い溝を配置することにより、装置全体の安定性が保持されるように差圧を適 合させることができる。 図１３に示した実施態様を参照すると、これは逐次処理加工について上記の２ （ｉｉ）に記載した一例であり、この場合、ある液相を二次相のいくつかの流れ に接触させる。溝２０２、２０４は、図１３ａに示すような２つのシリコン支持 体２０６、２０８のそれぞれの表面の溝として形成される。図１３ｂに示すよう に、支持体を別の支持体の上に載せて溝２０２、２０４が重なり合って２１０で のような界面領域を形成し、各界面領域は処理加工素子を構成する。したがって 、各溝２０２、２０４は所望の拡散性移動工程を実施して他の溝２０４又は２０ ２中の流体の流れを分離し得る一連の連結した処理加工素子の列を含有すること が分かる。 この配置の主な利点は、２相間を大きな面積で接触させることができることで ある。この場合、２つの相の各々の組成は、その相を含む全ての溝全体で同一で あると思われる。しかしながら、いくつかの情況では、ある相の特性を変えるた めに、例えば抽出し戻すことが有利である。例えば第一鉄から第二鉄を分離する 場合には、第二鉄を水性相から有機相に移した後、第二鉄を戻し抽出により第２ 水性相中に回収して酸性度又は酸性状態を変化させる。これは、別々の溝中の流 体の適切な選択により成し得る。 図１４に示した実施態様を参照すると、これは上記の１で説明した平行系の一 例であって、多数の接触器又は処理加工素子２２０を 一緒に平行に連結する有効な手段を提供する。それらが同一の圧力降下を経験し 、したがって同一の流動条件を有するような方法で処理加工素子を一緒に連結す るのが望ましい。さらに、粒状物質を含有する流体を用いる場合は、狭い溝が閉 塞されるという多少の危険性があり、そこでいかなる閉塞でも最小数の処理加工 素子しか影響を受けないような系を設計することが重要である。処理加工素子２ ２０を、金属、ガラス、セラミック、ポリマー又は生じる化学工程に適合するい くつかの他の物質から作られる多数の平面２２２上に組み立てる。各処理加工素 子２２０は、入口２２８、２３０及び出口２３２、２３４を有する第１及び第２ 流体流路２２４、２２６を備えている。中央界面領域２３６では、流路２２４、 ２２６は２液間に安定な開放界面が形成される界面領域で互いに接触する。立体 配置は図１に示したものと同様である。接触器の入口２２８、２３０及び出口２ ３２、２３４は、プレートを右方向に通り抜ける開口部として形成されている。 使用に際しては、接触器を備えている平面とほぼ直角に配向した広口導管２４０ を形成するように、プレートを開口部と一緒に（それらは透視できるよう間隔を 開けて示してある）直列に積み重ねる。次いで、締めつけ、接着剤による接着、 融合又は流体を確実に密封するための他のあらゆる適切な方法により、平面を一 緒に保持する。図面には１平面に１つの処理加工素子だけしか示していないが、 プレートの開口部の数を増大することにより、又は１つ以上の処理加工素子を各 開口部に連結することにより、多数のこのような処理加工素子を各プレート上に 組み立てることができるものとする。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１０月４日 【補正内容】 請求の範囲（請求の範囲翻訳文第30頁〜第38頁） 請求の範囲 １．第１不混和性流体と及び第２不混和性流体の間での拡散移動の工程を実施 するための装置であって、第１及び第２不混和性流体のそれぞれの層流を通過さ せることができる第１及び第２流路（１１、１２）を具備し、前記流路の一部が 互いに隣接して配置されて流体がそこに安定な開放界面（４０、５７）を形成し 得るような領域（１６）で互いに連通し、界面領域において少なくとも第１流路 が10〜500マイクロメートルの範囲内の界面に対して法線方向の幅を有し、そし て前記界面領域の外側の第１及び第２流路（１５、１７）が分かれていて第１流 体及び第２流体が混合することなく界面領域内に流入及び界面領域から流出する ようにすることを特徴とする装置。 ２．第２流体流路が10〜500マイクロメートルの範囲内の界面に対して方向の 幅を有する請求項１記載の装置。 ３．第１流体から第１流体とは不混和性の第２流体への存在物の拡散移動の工 程を実施するための装置であって、第１及び第２不混和性流体のそれぞれの層流 を通過させることができる第１及び第２流路（１１、１２）を具備し、溝の一部 が、互いに隣接して配置され、且つ流体がそこに安定な開放界面を形成し得るよ うな領域（１６）で互いに連通し、上記界面領域に隣接し、且つ、界面に対して 法線方向の少なくとも第１流路の幅（ｌ）が不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第１流体内の移動する存在物の拡散係数であり、ｔは流体部分が界 面領域に位置を占める0.1〜100秒の時間であり、ｘ は0.005以上の定数である）により決定され、そして前記界面領域の外側の第１ 及び第２流路（１５、１７）が分かれていて第１流体及び第２流体が混合するこ となく界面領域内に流入及び界面領域から流出するようにすることを特徴とする 装置。 ４．上記界面領域に隣接し、界面に対して法線方向の第２流路の幅（ｌ）が以 下の不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第２流体中の移動する存在物の拡散係数であり、ｔは流体部分が界 面領域に位置を占める0.1〜100秒の時間であり、ｘは0.005以上の定数である） により決定される請求項３記載の装置。 ５．ｘが0.01以上の値を有する請求項３又は４のいずれか一項に記載の装置。 ６．ｘが0.1以上の値を有する請求項３又は４のいずれか一項に記載の装置。 ７．拡散係数Ｄが10^-13m² s^-1〜10^-9m² s^-1の値を有する請求項３〜６のいず れか一項に記載の装置。 ８．拡散係数Ｄが10^-11〜10^-10m² s^-1の値を有する請求項７記載の装置。 ９．流体流れに対して法線方向の界面領域の高さが5〜200マイクロメートルで ある請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。 １０．界面領域の高さが5〜30マイクロメートルである請求項９記載の装置。 １１．界面が流体流れに対して法線方向に隣接流路の高さの２０分の１又はそ れ以上の高さを有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。 １２．界面を横切る第１及び第２液体間の差圧の範囲に対して界 面を安定化させるために、第１流路の表面と第２流路の表面が異なる湿潤特性を 有する異なる材料（３１、３２、３３）から成る請求項１〜１１のいずれか一項 に記載の装置。 １３．２つの流体間の界面を横切る差圧の範囲に対して界面を安定化させるた めに界面領域内の流路表面が界面の所望の位置に隣接して等高を示す（１８、１ ９）請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。 １４．第１及び第２流路が共通支持体（１３）の表面に溝として蝕刻されるか 別の方法で形成され、そして、第１及び第２流路を溝に限定するためにプレート 部材（１４）が支持体の表面に固定された請求項１〜１３のいずれか一項に記載 の装置。 １５．第１及び第２流路が形成された反対面を有する第１及び第２支持体部材 （１３、３４）を含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。 １６．第１流路が第１支持体部材の表面に溝又はくぼみとして形成され、第２ 流路が第２支持体部材の表面に溝又はくぼみとして形成され、上記表面が互いに 向かい合うように配置され、上記流路が少なくとも部分的に重なり合わさって界 面領域（１６；１２０、１２１）を画定している請求項１５記載の装置。 １７．第１及び第２流路を形成する上記溝又はくぼみが互いに部分的に分岐し て溝又はくぼみの寸法より小さい寸法の界面領域（１２０、１２１）を画定して いる請求項１６記載の装置。 １８．第１及び第２支持体部材が、所定距離（１６０、１６２）の間隔を置い て互いに平行に配置され、且つ、開口部の各第１及び第２列（１６４、１６６） を具備し、列を成す開口部を互いに整合させ、それにより整合している開口部間 に延びる第１流体流路（１７８）と支持体部材間を平行に延びる第２流体流路（ １７６）とを 画定する請求項１５記載の装置。 １９．第１流体と第２流体（１４２、１８０）の間の１つ以上の界面が界面領 域に存在するように第２流体流路が形成され、そして、界面領域における第１流 路の幅は、第１流路が最も近い界面からそれに法線方向で（ｉ）10〜500マイク ロメートル以内、又はそれに法線方向で（ｉｉ）不等式ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1（式 中、記号は前記と同様である）で決定される距離（ｌ）より遠くにないように存 在するようなものである装置。 ２０．第３流体を有する第３流路（１４０）を具備し、第１及び／又は第２及 び／又は第３流体間に所定の界面を提供するための１つ又はそれ以上の界面領域 （１４２）が提供された請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。 ２１．第３流体流路が第１及び／又は第２流体流路と同じ寸法で画定された請 求項２０記載の装置。 ２２．検知するか、モニタリングするか及び／又は電場、磁場又は電磁場を１ つ又はそれ以上の流体に印加するために流路内に又は流路に隣接して取り付けら れる電極手段（ａ，ｂ，ｃ）を具備する請求項１〜２１のいずれか一項に記載の 装置。 ２３．多数の処理加工素子（１９４ｎ、２１０、２３６）を具備し、各処理加 工素子が請求項１〜２２のいずれか一項に記載の装置を構成する多量の第１及び 第２不混和性流体を処理加工するための系。 ２４．流体を各処理加工素子の入口から出口に供給するためのマニホールド手 段（２４０）を具備する請求項２３記載の系。 ２５．上記処理加工素子が一連の積層した支持体（２２２）上に形成されたも のであり、各処理加工素子の第１及び第２流路がこの積層した支持体を通して延 びる流体口と連通している請求項２４記 載の系。 ２６．第一組の第１流体流路（２０２）及び第二組の第２流体流路（２０４） を具備し、第１流体流路に対してはその長さ方向に沿って間隔を置いて配置され た一連の界面領域（２１０）が存在するように組の流路が第２流体流路と連通し 合い、その逆も成り立つ請求項２３記載の系。 ２７．第１及び第２の重ね合わさった支持体（２０６、２０８）を具備し、第 一組の第１流体流路が１つの支持体の表面に形成され、第二組の流体流路が第２ 支持体の接触面に配置された請求項２６記載の系。 ２８．第２流体流路がジグザグの、曲がりくねった又は渦巻き状の形状（１９ ０）を有して第１流体流路（１９２）の長さに沿った一連の界面領域（１９４ｎ ）に第１流体流路を画定する請求項２８記載の系。 ２９．第１不混和性流体と第２不混和性流体の間の拡散移動の工程を実施する 方法であって、 １）互いに隣接して配置された部分を有し、且つ、流体が互いに接触し得る 領域（１６）で互いに連通する第１及び第２流路（１１、１２）を提供すること 、ただし、界面領域内の少なくとも第１流路が界面に法線方向に１０〜５００マ イクロメートルの幅を有する； ２）少なくとも前記領域で両流体の流れが本質的に層状であり、且つ、安定な 開放界面が流体間に形成されるように、前記第１及び第２流路のそれぞれに第１ 及び第２不混和性流体を流すこと； ３）流体内の拡散輸送により流体間の前記界面で所望の存在物の実質的な移 動を可能にさせること；そして ４）流体を混合させずにそれぞれの流路の界面領域に流体を流 入させ、そして界面領域から流出させること； を含む方法。 ３０．第１流体から第１流体と不混和性の第２流体への少なくとも１つの拡散 性存在物を移動させる工程を実施する方法であって、 １）流体界面が互いに接触し得る領域（１６）で互いに連通する第１及び第２ 流路（１１、１２）を提供すること； ２）少なくとも界面領域で両流体が本質的に層状であり、且つ、安定な開放界 面が流体間に形成されるように、前記第１及び第２流路のそれぞれに第１及び第 ２流体を流すこと； ３）界面領域で移動し得る前記拡散性存在物の総量の少なくとも１％が移動す る場合には、以下の不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第１流体中の拡散性存在物の拡散係数であり、ｔは界面領域に第１ 流体の一部が位置を占める0.1〜100秒の時間であり、ｘは0.005以上の定数であ り、１は前記界面領域に隣接し界面に対して法線方向の第１溝の幅である） が適用され；そして ４）流体を混合させずにそれぞれの流路の界面領域に流体を流入させ、そして 界面領域から流出させること； を特徴とする方法。 ３１．第２流体及び第２流体流路に関しては、以下の不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第２次流体中の拡散性存在物の拡散係数であり、１は前記界面領域 に隣接し、界面に対して法線方向の第２流路の幅である） 適用できる請求項３０記載の方法。 ３２．ｘの値が0.01以上である請求項３０又は３１のいずれか一 項に記載の方法。 ３３．ｘの値が0.1以上である請求項３０又は３１のいずれか一項に記載の方 法。 ３４．拡散係数Ｄが10^-13m² s^-1〜10^-9m² s^-1の値を有する請求項３０〜３３ のいずれか一項に記載の方法。 ３５．拡散係数Ｄが10^-11〜10^-10m² s^-1の値を有する請求項３４記載の方法。 ３６．界面領域、界面に対して法線方向の第２流路の幅が10〜500マイクロメ ートルである請求項２９に記載の方法。 ３７．界面領域で１つ以上の界面（１４２、１８０）が第１流体流路により形 成されるように第２流路が形成され、界面領域における第１流体流路の幅が、第 １流路の一部が（ｉ）10〜500マイクロメートル以内、又は（ｉｉ）上記不等式 で決定される距離（ｌ）より界面から遠くにないように存在するようなものであ る請求項３０〜３６のいずれか一項に記載の方法。 ３８．第３流体流路（１４０）を含み、第１、第２及び／又は第３流体流路間 に選択された界面領域（１４２）を提供し、前記第３流体流路に第３流体を流し て、そこを通る少なくとも１つの所定の存在物を拡散させるために第１、第２及 び第３流体間に選択された界面を形成させる請求項２９〜３７のいずれか一項に 記載の方法。 ３９．流体が、気体、超臨界流体及び液体から選択され、選択された流体が互 いに不混和性である請求項２９〜３８のいずれか一項に記載の方法。 ４０．第１、第２及び第３流体が各々液体である請求項３９記載の方法。 ４１．第１流体が水性液体溶液であり、且つ、第２流体が有機液体であるか、 又はその逆である、請求項２９〜４０のいずれか一項 に記載の方法。 ４２．工程が水性溶液から有機液体への又はその逆の少なくとも１つの溶質の 溶媒抽出である請求項４１記載の方法。 ４３．１つ又はそれ以上の流体が流路内で又は流路に隣接して電極手段により 検知又はモニタリングされる請求項２９〜４２のいずれか一項に記載の方法。 ４４．電場、磁場又は電磁場を１つ又はそれ以上の流体に印加することを含む 請求項３０〜４５のいずれか一項に記載の方法。 ４５．流体流れに対して法線方向の界面領域の高さが5〜200マイクロメートル である請求項２９〜４４のいずれか一項に記載の方法。 ４６．前記第１界面領域の高さが5〜30マイクロメートルである請求項４５記 載の方法。 ４７．界面が、流体流れに対して法線方向に、隣接する流路の高さの２０分の １又はそれ以上の高さを有する請求項２９〜４６のいずれか一項に記載の方法。 ４８．界面を横切る第１及び第２液体間の差圧の範囲に対して界面を安定化さ せるために、第１及び第２流路の表面が異なる湿潤特性を有する異なる材料（３ １、３２、３３）から成る請求項２９〜４７のいずれか一項に記載の方法。 ４９．２つの流体間の界面を横切る差圧の範囲に対して界面を安定化させるた めに界面領域内の流路表面が界面の所望の位置に隣接して等高を示す（１８、１ ９）請求項２９〜４８のいずれか一項に記載の方法。 ５０．上記領域が単一処理加工素子を形成し、各処理加工素子内で流体を同時 に処理加工し得る多数のこのような処理加工素子（１９４ｎ、１２０、２３６） を提供する請求項２９〜４９のいずれか 一項に記載の方法。 ５１．第一組の第１流体流路（２０２）及び第二組の第２流体流路（２０４） を具備し、第１流体流路に対してはその長さ方向に沿って間隔を置いて配置され た一連の界面領域が存在するように前記第１及び二組の流路が第３流体流路と連 通し合い（２１０）、その逆も成り立つ請求項５０記載の方法。 ５２．第２流体流路がジグザグの、曲がりくねった又は渦巻き状の形状（１９ ０）を有して第１流体流路の長さに沿った一連の界面領域（１９４）に第１流体 流路（１９２）を画定している請求項５０記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９５１１９０４．６ (32)優先日 1995年６月12日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＲＵ，ＵＡ，ＵＳ (72)発明者 ブル，アドリアン ジェームズ イギリス国，マンチェスター エム 28 ２ユーアール，ウォースレー，リディング フォールド レーン 67 (72)発明者 シンパー，アドリアン マーク イギリス国，ケンブリッジ シービー４ １エイチエックス，オフ キンバレリー ロード，バンハムズ クローズ ４ (72)発明者 シャー，ジョン エドワード アンドリュ ー イギリス国，ミドルセックス ユービー３ １エイチエイチ，ヘイズ，ダウリー ロ ード，セントラル リサーチ ラボラトリ ーズ（番地なし) (72)発明者 ブレナン，デビット エドワード イギリス国，ミドルセックス ユービー３ １エイチエイチ，ヘイズ，ダウリー ロ ード，セントラル リサーチ ラボラトリ ーズ（番地なし) (72)発明者 ターナー，ロバート エドワード イギリス国，ミドルセックス ユービー３ １エイチエイチ，ヘイズ，ダウリー ロ ード，セントラル リサーチ ラボラトリ ーズ（番地なし) (72)発明者 シンプソン，リチャード イアイン イギリス国，ミドルセックス ユービー３ １エイチエイチ，ヘイズ，ダウリー ロ ード，セントラル リサーチ ラボラトリ ーズ（番地なし) (72)発明者 ウエストウッド，リン イギリス国，プレストン ピーアール１ ０エヌエル，ペンワーソン，セントラル ドライブ 14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１不混和性流体と及び第２不混和性流体の間での工程を実施するための 装置であって、第１及び第２不混和性流体のそれぞれの流体流れを通過させるこ とができる第１及び第２流路を具備し、前記流路の一部が互いに密着又は隣接し て配置されて流体がそこに安定な開放界面を形成し得るような領域で互いに連通 し、界面領域において少なくとも第１流路が10〜500マイクロメートルの範囲内 の界面に対して法線方向の幅を有する装置。 ２．第２流体流路が10〜500マイクロメートルの範囲内の界面に対して法線方 向の幅を有する請求項１記載の装置。 ３．第１流体からの存在物を第１流体とは不混和性の第２流体に移動させる工 程を実施するための装置であって、第１及び第２不混和性流体のそれぞれの流体 流れを通過させることができる第１及び第２流路を具備し、溝の一部が、互いに 隣接又は密着して配置され、且つ流体がそこに安定な開放界面を形成し得るよう な領域で互いに連通し、上記界面領域に隣接し、且つ、界面に対して法線方向の 少なくとも第１流路の幅（ｌ）が不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第１流体内の移動する存在物の拡散係数であり、ｔは流体部分が界 面領域に位置を占める0.1〜100秒の時間であり、ｘは0.005以上の定数である） により決定される装置。 ４．上記界面領域に隣接し、界面に対して法線方向の第２流路の幅（ｌ）が以 下の不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第２流体中の移動する存在物の拡散係数であり、ｔは流体部分が界 面領域に位置を占める0.1〜100秒の時間であり、ｘ は0.005以上の定数である） により決定される請求項３記載の装置。 ５．ｘが0.01以上の値を有する請求項３又は４のいずれか一項に記載の装置。 ６．ｘが0.1以上の値を有する請求項３又は４のいずれか一項に記載の装置。 ７．拡散係数Ｄが10^-13m² s^-1〜10^-9m² s^-1の値を有する請求項３〜６のいず れか一項に記載の装置。 ８．拡散係数Ｄが10^-11〜10^-10m² s^-1の値を有する請求項７記載の装置。 ９．流体流れに対して法線方向の界面領域の高さが5〜200マイクロメートルで ある請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。 １０．界面領域の高さが5〜30マイクロメートルである請求項９記載の装置。 １１．界面が流体流れに対して法線方向に隣接流路の高さの２０分の１以上の 高さを有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。 １２．界面を横切る第１及び第２液体間の差圧の範囲に対して開口部内に界面 を固定するために、第１流路の表面と第２流路の表面が異なる湿潤特性を有する 異なる材料から成る請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。 １３．２つの流体間の界面を横切る差圧の範囲に対して界面を所望の位置に固 定させるために開口部の領域内の流路表面が界面の所望の位置に隣接して等高を 示す請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。 １４．第１及び第２流路が共通支持体の表面に溝として蝕刻されるか別の方法 で形成され、そして、第１及び第２流路を溝に限定す るためにプレート部材が支持体の表面に固定された請求項１〜１３のいずれか一 項に記載の装置。 １５．第１及び第２流路が形成された反対面を有する第１及び第２支持体部材 を含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。 １６．第１流路が第１支持体部材の表面に溝又はくぼみとして形成され、第２ 流路が第２支持体部材の表面に溝又はくぼみとして形成され、上記表面が互いに 向かい合うように配置され、上記流路が少なくとも部分的に重なり合わさって界 面領域を画定している請求項１５記載の装置。 １７．第１及び第２流路を形成する上記溝又はくぼみが互いに部分的に分岐し て溝又はくぼみの寸法より小さい寸法の界面領域を画定している請求項１６記載 の装置。 １８．第１及び第２支持体部材が、所定距離の間隔を置いて互いに平行に配置 され、且つ、開口部の各第１及び第２列を具備し、列を成す開口部を互いに整合 させ、それにより整合している開口部間に延びる第１流体流路と支持体部材間を 平行に延びる第２流体流路とを画定する請求項１５記載の装置。 １９．第１流体と第２流体の間の１つ以上の界面が界面領域に存在するように 第２流体流路が形成され、そして、界面領域における第１流路の幅は、第１流路 が最も近い界面から（ｉ）10〜500マイクロメートル以内、又は（ｉｉ）不等式 ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1（式中、記号は前記と同様である）で決定される距離（ｌ） より遠くにないように存在するようなものである装置。 ２０．第３流体を有する第３流路を具備し、第１及び／又は第２及び／又は第 ３流体間に所定の界面を提供するための１つ又はそれ以上の界面領域が提供され た請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。 ２１．第３流体流路が第１及び／又は第２流体流路と同じ寸法で画定された請 求項２０記載の装置。 ２２．検知するか、モニタリングするか及び／又は電場、磁場又は電磁場を１ つ又はそれ以上の流体に印加するために流路内に又は流路に隣接して取り付けら れる電極手段を具備する請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置。 ２３．多数の処理加工素子を具備し、各処理加工素子が請求項１〜２２のいず れか一項に記載の装置を構成する多量の第１及び第２不混和性流体を処理加工す るための系。 ２４．流体を各処理加工素子の入口から出口に供給するためのマニホールド手 段を具備する請求項２３記載の系。 ２５．上記処理加工素子が一連の積層した支持体上に形成され、各処理加工素 子の第１及び第２流路がこの積層した支持体を通して延びる流体口と連通する請 求項２４記載の系。 ２６．第一組の第１流体流路及び第二組の第２流体流路を具備し、第１流体流 路に対してはその長さ方向に沿って間隔を置いて配置された一連の界面領域が存 在するように組の流路が第２流体流路と連通し合い、その逆も成り立つ請求項２ ３記載の系。 ２７．第１及び第２の重ね合わさった支持体を具備し、第一組の第１流体流路 が１つの支持体の表面に形成され、第二組の流体流路が第２支持体の接触面に配 置された請求項２６記載の系。 ２８．第２流体流路がジグザグの、曲がりくねった又は渦巻き状の形状を有し て第１流体流路の長さに沿った一連の界面領域に第１流体流路を画定する請求項 ２８記載の系。 ２９．第１不混和性流体と第２不混和性流体の間の工程の実施する方法であっ て、 １）互いに隣接又は密着して配置された部分を有し、且つ、流 体が互いに接触し得る領域で互いに連通する第１及び第２流路を提供すること； ２）少なくとも前記領域で両流体の流れが本質的に層状であり、且つ、安定 な開放界面が流体間に形成されるように、前記第１及び第２流路のそれぞれに第 １及び第２不混和性流体を流すこと； ３）流体内の拡散輸送により流体間の前記界面で所望の存在物の実質的な移 動を可能にさせること；そして ４）流体を混合させずにそれぞれの流路の界面領域から流体を流出させるこ と； を含む方法。 ３０．第１流体から第１流体と不混和性の第２流体への少なくとも１つの拡散 性存在物を移動させる工程を実施する方法であって、 １）流体界面が互いに接触し得る領域で互いに連通する第１及び第２流路を提 供すること； ２）少なくとも界面領域で両流体が本質的に層状であり、且つ、安定な開放界 面が流体間に形成されるように、前記第１及び第２流路のそれぞれに第１及び第 ２流体を流すこと； ３）界面領域で移動し得る前記拡散性存在物の総量の少なくとも１％が移動す る場合には、以下の不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第１流体中の拡散性存在物の拡散係数であり、ｔは界面領域に第１ 流体の一部が位置を占める0.1〜100秒の時間であり、ｘは0.005以上の定数であ り、ｌは前記界面領域に隣接し界面に対して法線方向の第１溝の幅である） が適用され；そして ４）流体を混合させずにそれぞれの流路の界面領域から流体を流出させること ； を含む方法。 ３１．第２流体及び第２流体流路に関しては、以下の不等式： ｌ²＜Ｄ^・ ｔ^・ ｘ^-1 （式中、Ｄは第２次流体中の拡散性存在物の拡散係数であり、ｌは前記界面領域 に隣接し、界面に対して法線方向の第２流路の幅である） 適用できる請求項３０記載の方法。 ３２．ｘの値が0.01以上である請求項３０又は３１のいずれか一項に記載の方 法。 ３３．ｘの値が0.1以上である請求項３０又は３１のいずれか一項に記載の方 法。 ３４．拡散係数Ｄが10^-13m² s^-1〜10^-9m² s^-1の値を有する請求項３０〜３３ のいずれか一項に記載の方法。 ３５．拡散係数Ｄが10^-11〜10^-10m² s^-1の値を有する請求項３４記載の方法。 ３６．界面領域、界面に対して法線方向の第１及び／又は第２流路の幅が10〜 500マイクロメートルである請求項３０〜３５のいずれか一項に記載の方法。 ３７．界面領域で１つ以上の界面が第１流体流路により形成されるように第２ 流路が形成され、界面領域における第１流体流路の幅が、第１流路の一部が（ｉ ）10〜500マイクロメートル以内、又は（ｉｉ）上記不等式で決定される距離（ ｌ）より界面から遠くにないように存在するようなものである請求項３０〜３６ のいずれか一項に記載の方法。 ３８．第３流体流路を含み、第１、第２及び／又は第３流体流路間に選択され た界面領域を提供し、前記第３流体流路に第３流体を流して、そこを通る少なく とも１つの所定の存在物を拡散させるた めに第１、第２及び第３流体間に選択された界面を形成させる請求項２９〜３７ のいずれか一項に記載の方法。 ３９．流体が、気体、超臨界流体及び液体から選択され、選択された流体が互 いに不混和性である請求項２９〜３８のいずれか一項に記載の方法。 ４０．第１、第２及び第３流体が各々液体である請求項３９記載の方法。 ４１．第１流体が水性液体溶液であり、且つ、第２流体が有機液体であるか、 又はその逆である、請求項２９〜４０のいずれか一項に記載の方法。 ４２．処理が水性溶液から有機液体への又はその逆の少なくとも１つの溶質の 溶媒抽出である請求項４１記載の方法。 ４３．１つ又はそれ以上の流体が流路内で又は流路に隣接して電極手段により 検知又はモニタリングされる請求項２９〜４２のいずれか一項に記載の方法。 ４４．電場、磁場又は電磁場を１つ又はそれ以上の流体に印加することを含む 請求項３０〜４５のいずれか一項に記載の方法。 ４５．流体流れに対して法線方向の界面領域の高さが5〜200マイクロメートル である請求項２９〜４４のいずれか一項に記載の方法。 ４６．前記第１界面領域の高さが5〜30マイクロメートルである請求項４５記 載の方法。 ４７．界面が、流体流れに対して法線方向に、隣接する流路の高さの２０分の １又はそれ以上の高さを有する請求項２９〜４６のいずれか一項に記載の方法。 ４８．界面を横切る第１及び第２液体間の差圧の範囲に対して開口部内に界面 を固定するために、第１及び第２流路の表面が異なる 湿潤特性を有する異なる材料から成る請求項２９〜４７のいずれか一項に記載の 方法。 ４９．２つの流体間の界面を横切る差圧の範囲に対して界面を所望の位置に固 定する開口部の領域内の流路表面が界面の所望の位置に隣接して等高を示す請求 項２９〜４８のいずれか一項に記載の方法。 ５０．第１及び第２流路が共通支持体の表面に溝として蝕刻されるか別の方法 で形成され、そして第１及び第２流路を溝に限定するためにプレート部材が支持 体の表面に固定される請求項２９〜４９のいずれか一項に記載の方法。 ５１．第１及び第２流路が形成された反対面を有する第１及び第２支持体部材 を具備する請求項２９〜４９のいずれか一項に記載の方法。 ５２．第１流路が第１支持体部材の表面に溝又はくぼみとして形成され、第２ 流路が第２支持体部材の表面に溝又はくぼみとして形成され、上記表面が互いに 向かい合うように配置され、上記流路が少なくとも部分的に重なり合わされて界 面領域を画定している請求項５１記載の方法。 ５３．第１及び第２流路を形成する上記溝又はくぼみが互いに部分的に分岐し て溝又はくぼみの寸法より小さい寸法の界面領域を画定している請求項５２記載 の方法。 ５４．上記領域が単一処理加工素子を形成し、各処理加工素子内で流体を同時 に処理加工し得る多数のこのような処理加工素子を提供する請求項２９〜５３の いずれか一項に記載の方法。 ５５．流体を各処理加工素子の入口から出口に供給するためのマニホールド手 段を含む請求項５４記載の方法。 ５６．上記処理加工素子が一連の積層した支持体に形成され、各 処理加工素子の第１及び第２流路が積層した支持体を通して延びる流体口と連通 している請求項５５記載の方法。 ５７．第一組の第１流体流路及び第二組の第２流体流路を具備し、第１流体流 路に対してはその長さ方向に沿って間隔を置いて配置された一連の界面領域が存 在するように前記第１及び第２組の流路が第３流体流路と連通し合い、その逆も 成り立つ請求項５４記載の方法。 ５８．第１及び第２の重ね合わさった支持体を具備し、第一組の第１流体流路 が１つの支持体の表面に形成され、第二組の流体流路が第２支持体の接触面に配 置されている請求項５７記載の方法。 ５９．第２流体流路がジグザグの、曲がりくねった又は渦巻き状の形状を有し て第１流体流路の長さに沿った一連の界面領域に第１流体流路を画定している請 求項５４記載の方法。