JPH11165062A - 積層マイクロチャネルアレイ装置並びに同装置を用いた濾過・分級方法及びエマルションの製造方法 - Google Patents
積層マイクロチャネルアレイ装置並びに同装置を用いた濾過・分級方法及びエマルションの製造方法Info
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- JPH11165062A JPH11165062A JP9331506A JP33150697A JPH11165062A JP H11165062 A JPH11165062 A JP H11165062A JP 9331506 A JP9331506 A JP 9331506A JP 33150697 A JP33150697 A JP 33150697A JP H11165062 A JPH11165062 A JP H11165062A
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/41—Emulsifying
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
- B01F25/3132—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
- B01F25/441—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits
- B01F25/4412—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the slits being formed between opposed planar surfaces, e.g. pushed again each other by springs
- B01F25/44121—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the slits being formed between opposed planar surfaces, e.g. pushed again each other by springs with a plurality of parallel slits, e.g. formed between stacked plates
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/30—Micromixers
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のマイクロチャネルアレイ装置では、多
量の液体を一度に処理できない。 【解決手段】 光学研磨されたシリコン単結晶基板３の
表面に、貫通孔１１を有する凹部６と、この凹部６を取
り囲む土手部８を形成し、この土手部８の突出表面に、
微細加工等によって微細な多数の溝１０を刻設し、同一
加工した複数の基板３の向きを揃えて密着して積層する
ことで、各密着部に多数の微細流路が形成されるように
する。そして貫通孔１１を通して液体を供給し、微細流
路を流通させることで、エマルションを製造し、または
粒子分散液の濾過・分級を行う。この際、所定側端部の
基板３を透明板４に密着させ、光学観察装置５で微細流
路内の流れを観察しつつ行う。
量の液体を一度に処理できない。 【解決手段】 光学研磨されたシリコン単結晶基板３の
表面に、貫通孔１１を有する凹部６と、この凹部６を取
り囲む土手部８を形成し、この土手部８の突出表面に、
微細加工等によって微細な多数の溝１０を刻設し、同一
加工した複数の基板３の向きを揃えて密着して積層する
ことで、各密着部に多数の微細流路が形成されるように
する。そして貫通孔１１を通して液体を供給し、微細流
路を流通させることで、エマルションを製造し、または
粒子分散液の濾過・分級を行う。この際、所定側端部の
基板３を透明板４に密着させ、光学観察装置５で微細流
路内の流れを観察しつつ行う。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、濾過・分級または
エマルションの製造に適したマイクロチャネルアレイ装
置並びに同装置を用いた濾過・分級方法及びエマルショ
ンの製造方法に関する。
エマルションの製造に適したマイクロチャネルアレイ装
置並びに同装置を用いた濾過・分級方法及びエマルショ
ンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】粒子の濾過・分級或いはエマルションの
製造のため従来からミリポア、ニュークリポア等のフィ
ルタ膜が用いられているが、これらのフィルタ膜のポア
の形状、サイズは均一でないため、分離能や作製される
エマルションの粒子サイズの均一性等の性能は不十分で
ある。また濾過・分級の過程、またはエマルションの製
造過程は直接観察できないため、ポアの閉塞やポアの狭
小化等のフィルタ膜の性能劣化等は、圧損の増加や、作
製物のサイズの変化等から間接的にしか把握できない。
製造のため従来からミリポア、ニュークリポア等のフィ
ルタ膜が用いられているが、これらのフィルタ膜のポア
の形状、サイズは均一でないため、分離能や作製される
エマルションの粒子サイズの均一性等の性能は不十分で
ある。また濾過・分級の過程、またはエマルションの製
造過程は直接観察できないため、ポアの閉塞やポアの狭
小化等のフィルタ膜の性能劣化等は、圧損の増加や、作
製物のサイズの変化等から間接的にしか把握できない。
【０００３】そこで、上記の不具合を無くすため、本発
明者は、半導体微細加工技術を用いて基板に溝を微細加
工し、この基板を透明板で覆って微細流路を形成する方
法を開発している。（特公平２−１３０４７１号、特許
第２５３２０７号） この技術によって微細流路の形状、サイズを均一化する
ことができ、また透明板を介して流路内の実際の流れを
直接観察することが可能になるとともに、微細流路の径
と長さの比、間隔、出入口の形状等を目的に合せてデザ
インすることも可能になった。そしてこの技術は、細胞
の分画（特許第２６８５１１９号）及びエマルションの
作製（特願平８−３１８８２号）に応用されている。
明者は、半導体微細加工技術を用いて基板に溝を微細加
工し、この基板を透明板で覆って微細流路を形成する方
法を開発している。（特公平２−１３０４７１号、特許
第２５３２０７号） この技術によって微細流路の形状、サイズを均一化する
ことができ、また透明板を介して流路内の実際の流れを
直接観察することが可能になるとともに、微細流路の径
と長さの比、間隔、出入口の形状等を目的に合せてデザ
インすることも可能になった。そしてこの技術は、細胞
の分画（特許第２６８５１１９号）及びエマルションの
作製（特願平８−３１８８２号）に応用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記改
良技術では、微細流路の数がフィルタ膜のポアの数に較
べて少ないため、処理できる量が少ないという問題があ
る。
良技術では、微細流路の数がフィルタ膜のポアの数に較
べて少ないため、処理できる量が少ないという問題があ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、微細流路の形状及びサイズの均一性、直接観
察可能という利点を保ちつつ、微細流路の数を増加させ
ることで一度に処理できる量を増やし、改良技術の実用
性を高めることを目的とし、複数の基板の向きを揃えて
密着状に積重ね、密着面に多数の微細な液体流路を形成
するような積層マイクロチャネルアレイ装置を構成し、
基板の表面には、液体供給口に連通する凹部と、この凹
部を取り囲み且つ突出表面に多数の微細な溝を備えた土
手部を形成した。そしてこの基板の表面を基板の裏面に
密着させると、土手部の溝によって凹部内と凹部外が連
通する微細な液体流路が形成されるようにした。このよ
うに複数の基板を密着して積重ね、各密着面に微細な流
体通路が形成されるようにすれば、流体通路の数が増
え、同時に処理できる量が増える。
本発明は、微細流路の形状及びサイズの均一性、直接観
察可能という利点を保ちつつ、微細流路の数を増加させ
ることで一度に処理できる量を増やし、改良技術の実用
性を高めることを目的とし、複数の基板の向きを揃えて
密着状に積重ね、密着面に多数の微細な液体流路を形成
するような積層マイクロチャネルアレイ装置を構成し、
基板の表面には、液体供給口に連通する凹部と、この凹
部を取り囲み且つ突出表面に多数の微細な溝を備えた土
手部を形成した。そしてこの基板の表面を基板の裏面に
密着させると、土手部の溝によって凹部内と凹部外が連
通する微細な液体流路が形成されるようにした。このよ
うに複数の基板を密着して積重ね、各密着面に微細な流
体通路が形成されるようにすれば、流体通路の数が増
え、同時に処理できる量が増える。
【０００６】ここで、前記液体供給口に連通する手段
を、凹部内に穿設される貫通孔によって構成し、複数の
基板を密着させて積重ねた際、各基板の凹部同士が貫通
孔によって連通状態となり液体供給口に連通するように
すれば、シンプルな形態にすることができる。
を、凹部内に穿設される貫通孔によって構成し、複数の
基板を密着させて積重ねた際、各基板の凹部同士が貫通
孔によって連通状態となり液体供給口に連通するように
すれば、シンプルな形態にすることができる。
【０００７】また、前記基板として、シリコン単結晶に
て形成すれば、本発明を最も容易に実施することができ
る。そして、前記複数の基板のうち、所定側の一番端の
基板の表面側が密着する部分を透明板にすれば、透明板
を通して流体流路を直接観察することができ、適切な処
置がとれる。
て形成すれば、本発明を最も容易に実施することができ
る。そして、前記複数の基板のうち、所定側の一番端の
基板の表面側が密着する部分を透明板にすれば、透明板
を通して流体流路を直接観察することができ、適切な処
置がとれる。
【０００８】また本発明に係る濾過・分級方法として、
上記のような積層マイクロチャネルアレイ装置を用い
て、流体流路に粒子浮遊液を流通させて粒子の分別を行
うようにした。この際、例えば前記透明板を通して、少
なくとも一部の流体流路の分別過程を光学的に観察しつ
つ濾過・分級を行えば、濾過・分級の制御を適切に行え
る。
上記のような積層マイクロチャネルアレイ装置を用い
て、流体流路に粒子浮遊液を流通させて粒子の分別を行
うようにした。この際、例えば前記透明板を通して、少
なくとも一部の流体流路の分別過程を光学的に観察しつ
つ濾過・分級を行えば、濾過・分級の制御を適切に行え
る。
【０００９】また本発明に係るエマルションの製造方法
として、上記のような積層マイクロチャネルアレイ装置
を用いて、流体流路を通して第１の液体を前記凹部内か
ら凹部外に送り出し、凹部外に供給され且つ前記第１の
液体に溶け合わない第２の液体中に分散させるようにし
た。この際、例えば前記透明板を通して、少なくとも一
部の流体流路のエマルション製造過程を光学的に観察し
つつエマルションの製造を行えば、エマルションの製造
の制御を適切に行える。
として、上記のような積層マイクロチャネルアレイ装置
を用いて、流体流路を通して第１の液体を前記凹部内か
ら凹部外に送り出し、凹部外に供給され且つ前記第１の
液体に溶け合わない第２の液体中に分散させるようにし
た。この際、例えば前記透明板を通して、少なくとも一
部の流体流路のエマルション製造過程を光学的に観察し
つつエマルションの製造を行えば、エマルションの製造
の制御を適切に行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る積層マイ
クロチャネルアレイ装置の基本的構成を示す概要図、図
２は基板の一例図、図３は積層した基板を収容するホル
ダの構成例図、図４は土手部に形成される溝の各種構成
例図である。
図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る積層マイ
クロチャネルアレイ装置の基本的構成を示す概要図、図
２は基板の一例図、図３は積層した基板を収容するホル
ダの構成例図、図４は土手部に形成される溝の各種構成
例図である。
【００１１】図１に示すように、本発明に係る積層マイ
クロチャネルアレイ装置１は、ホルダ２内に密着状に積
層される複数の基板３を備えており、ホルダ２の液体供
給口２ｈから供給される液体を、基板３、３の密着面に
形成される微細な液体流路を通して流通させることで、
液体に含まれる細胞等の粒子を濾過・分級し、またはエ
マルションを製造するようにしている。
クロチャネルアレイ装置１は、ホルダ２内に密着状に積
層される複数の基板３を備えており、ホルダ２の液体供
給口２ｈから供給される液体を、基板３、３の密着面に
形成される微細な液体流路を通して流通させることで、
液体に含まれる細胞等の粒子を濾過・分級し、またはエ
マルションを製造するようにしている。
【００１２】そして、密着して積層される基板３のう
ち、所定側の一番端の基板３が密着する部分は、ガラス
板等の透明板４とされ、光学観察装置５によって流体流
路の流れが直接観察できるようにされている。
ち、所定側の一番端の基板３が密着する部分は、ガラス
板等の透明板４とされ、光学観察装置５によって流体流
路の流れが直接観察できるようにされている。
【００１３】前記基板３は、両面を光学研磨したシリコ
ン単結晶に微細加工を施して、図２のような形態に形成
されている。すなわち、基板３の表面側中央部には、略
正方形の凹部６が形成されるとともに、基板の四辺の周
縁部には窪み７が形成され、凹部６と窪み７の境界部に
は土手部８が形成されている。そしてこの土手部８の突
出表面には、多数の微細な溝１０が凹部６と窪み７を連
通させる方向に刻設され、更に凹部６内には、表面側か
ら裏面側に向けて貫通する貫通孔１１が穿設されてい
る。
ン単結晶に微細加工を施して、図２のような形態に形成
されている。すなわち、基板３の表面側中央部には、略
正方形の凹部６が形成されるとともに、基板の四辺の周
縁部には窪み７が形成され、凹部６と窪み７の境界部に
は土手部８が形成されている。そしてこの土手部８の突
出表面には、多数の微細な溝１０が凹部６と窪み７を連
通させる方向に刻設され、更に凹部６内には、表面側か
ら裏面側に向けて貫通する貫通孔１１が穿設されてい
る。
【００１４】また基板３の裏面側は、基板３の表面側を
密着させた際に、凹部６と窪み７と溝１０を除いた土手
部８の表面に密着するようにしており、溝１０部分によ
って微細な流体流路が形成されるようにしている。この
際、基板３の両面は光学研磨されているため、接触面は
完全に密着し液体洩れがない。
密着させた際に、凹部６と窪み７と溝１０を除いた土手
部８の表面に密着するようにしており、溝１０部分によ
って微細な流体流路が形成されるようにしている。この
際、基板３の両面は光学研磨されているため、接触面は
完全に密着し液体洩れがない。
【００１５】以上のような同一加工を施した基板３を多
数枚準備し、各基板３の表面（加工面）を他の基板３の
裏面に密着させて重ねるとともに、これをホルダ２内に
収容し、一番端の基板３の表面を透明板４に密着させれ
ば、図１に示すような積層マイクロチャネルアレイ装置
１の基本的構成が完成する。そしてこのホルダ２の液体
供給口２ｈから液体を供給すれば、各基板３の貫通孔１
１を通して各凹部６内に液体が流れ、それぞれの微細な
流体流路を通して液体が凹部６外に流通する。そして光
学観察装置５によって、最も端部側の微細な流体流路の
流れを観察するが、各基板３の微細な流体流路は並列的
な構造に構成されているため、観察する流体流路は、全
体の流体流路の流れを代表したものになる。
数枚準備し、各基板３の表面（加工面）を他の基板３の
裏面に密着させて重ねるとともに、これをホルダ２内に
収容し、一番端の基板３の表面を透明板４に密着させれ
ば、図１に示すような積層マイクロチャネルアレイ装置
１の基本的構成が完成する。そしてこのホルダ２の液体
供給口２ｈから液体を供給すれば、各基板３の貫通孔１
１を通して各凹部６内に液体が流れ、それぞれの微細な
流体流路を通して液体が凹部６外に流通する。そして光
学観察装置５によって、最も端部側の微細な流体流路の
流れを観察するが、各基板３の微細な流体流路は並列的
な構造に構成されているため、観察する流体流路は、全
体の流体流路の流れを代表したものになる。
【００１６】次に、図３に基づき、具体的なホルダ２Ａ
の構成例についてより詳細に説明する。このホルダ２Ａ
は、積層した基板３の径より大きい内径部を備えた筒体
１２と、透明板１３を収容可能な下キャップ１４と、積
層した基板３を透明板１３に向けて押圧するブロック体
１５と、このブロック体１５を筒体１２に固定する上キ
ャップ１６を備えており、筒体１２の下面には、透明板
１３に当接するＯリング１７が設けられるとともに、ブ
ロック体１５の下面及び外周面には、基板３に当接する
Ｏリング１８と、筒体１２の内径部に当接するＯリング
１９が設けられている。
の構成例についてより詳細に説明する。このホルダ２Ａ
は、積層した基板３の径より大きい内径部を備えた筒体
１２と、透明板１３を収容可能な下キャップ１４と、積
層した基板３を透明板１３に向けて押圧するブロック体
１５と、このブロック体１５を筒体１２に固定する上キ
ャップ１６を備えており、筒体１２の下面には、透明板
１３に当接するＯリング１７が設けられるとともに、ブ
ロック体１５の下面及び外周面には、基板３に当接する
Ｏリング１８と、筒体１２の内径部に当接するＯリング
１９が設けられている。
【００１７】そして、下キャップ１４と筒体１２の間に
透明板１３を挟み込んで固定し、筒体１２の内部に表面
側を下向きにした基板３を積重ねるとともに、最上段の
基板３の上方からブロック体１５を挿入し、最下段の基
板３を透明板１３に向けて圧着状態にして上キャップ１
６を被せ固定するようにしている。この際、筒体１２下
面のＯリング１７は透明板１３に密着して同部をシール
するとともに、各基板３の表面側と裏面側は密着状態と
なり、またブロック体１５下面のＯリング１８は最上段
の基板３の裏面側に密着し、ブロック体１５と筒体１２
の間はＯリング１９でシールされる。
透明板１３を挟み込んで固定し、筒体１２の内部に表面
側を下向きにした基板３を積重ねるとともに、最上段の
基板３の上方からブロック体１５を挿入し、最下段の基
板３を透明板１３に向けて圧着状態にして上キャップ１
６を被せ固定するようにしている。この際、筒体１２下
面のＯリング１７は透明板１３に密着して同部をシール
するとともに、各基板３の表面側と裏面側は密着状態と
なり、またブロック体１５下面のＯリング１８は最上段
の基板３の裏面側に密着し、ブロック体１５と筒体１２
の間はＯリング１９でシールされる。
【００１８】この際、筒体１２とブロック体１５の間の
シールは、筒体１２の内周面であるため、基板３の積み
上げ段数が変化してＯリング１９の位置が変化してもシ
ール状態が保たれ、またブロック体１５に設けたノック
ピン２０を筒体１２のノック孔２１に係合させるように
しているため、上キャップ１６を回転させてもブロック
体１５が連れ回りするようなことがない。
シールは、筒体１２の内周面であるため、基板３の積み
上げ段数が変化してＯリング１９の位置が変化してもシ
ール状態が保たれ、またブロック体１５に設けたノック
ピン２０を筒体１２のノック孔２１に係合させるように
しているため、上キャップ１６を回転させてもブロック
体１５が連れ回りするようなことがない。
【００１９】次に、基板３の加工方法等の細部について
説明する。図２に示す基板３の凹部６、窪み７、溝１０
は、フォトリソグラフィー及びエッチングの技法を用い
て加工することができる。また貫通孔１１は、金属マス
クを用いたサンドブラスト法で加工することができる。
そしてこのような加工方法によって、同一加工を施した
基板３を多数枚成形することができる。
説明する。図２に示す基板３の凹部６、窪み７、溝１０
は、フォトリソグラフィー及びエッチングの技法を用い
て加工することができる。また貫通孔１１は、金属マス
クを用いたサンドブラスト法で加工することができる。
そしてこのような加工方法によって、同一加工を施した
基板３を多数枚成形することができる。
【００２０】ここで、溝１０の形状は、例えば図４
（Ａ）に示すように、断面Ｖ型溝をストレートに刻設し
たもの、また図４（Ｂ）に示すように、入口と出口部分
を広げた形状のもの、更に図４（Ｃ）に示すように断面
逆台形状の溝形状にしたもの等種々の形状に加工でき
る。また異方性ウェットエッチングで作製される断面Ｖ
型または逆台形状の溝に加えて、異方性ドライエッチン
グを用いて断面矩形の溝を作製することも可能である。
更に、帯状のフレキシブルな基板を連続加工し、それを
切断して用いることや、ロール状に巻いて積層構造にす
ることもできる。
（Ａ）に示すように、断面Ｖ型溝をストレートに刻設し
たもの、また図４（Ｂ）に示すように、入口と出口部分
を広げた形状のもの、更に図４（Ｃ）に示すように断面
逆台形状の溝形状にしたもの等種々の形状に加工でき
る。また異方性ウェットエッチングで作製される断面Ｖ
型または逆台形状の溝に加えて、異方性ドライエッチン
グを用いて断面矩形の溝を作製することも可能である。
更に、帯状のフレキシブルな基板を連続加工し、それを
切断して用いることや、ロール状に巻いて積層構造にす
ることもできる。
【００２１】ところで、以上のような図２の基板３は、
流体の流れのすべてが微細流路に到達する方式、いわゆ
るデッドエンドフロー方式と呼ばれる方式であるが、図
５に示すようないわゆるクロスフロー方式を採用した基
板３Ａにすることも可能である。すなわち、この基板３
Ａの貫通孔１１から送り込まれた液体は、主流の一部か
ら分岐する分岐流が微細流路を通過する流れとなり、主
流と分岐流がクロスするためクロスフロー方式と呼ばれ
る。
流体の流れのすべてが微細流路に到達する方式、いわゆ
るデッドエンドフロー方式と呼ばれる方式であるが、図
５に示すようないわゆるクロスフロー方式を採用した基
板３Ａにすることも可能である。すなわち、この基板３
Ａの貫通孔１１から送り込まれた液体は、主流の一部か
ら分岐する分岐流が微細流路を通過する流れとなり、主
流と分岐流がクロスするためクロスフロー方式と呼ばれ
る。
【００２２】そして、デッドエンドフロー方式およびク
ロスフロー方式のどちらにおいても、例えば図６に示す
ように、微細流路数を数多く備えた基板３Ｂを成形する
ことができる。すなわち、１つの基板で微細流路数を増
やすためには、溝１０が形成される土手部８の長さを長
くする必要があるため、土手部８を蛇行させるように折
返して長さを長くしている。そしてこのような基板３Ｂ
を積層すれば、微細流路数を一層増やすことができる。
ロスフロー方式のどちらにおいても、例えば図６に示す
ように、微細流路数を数多く備えた基板３Ｂを成形する
ことができる。すなわち、１つの基板で微細流路数を増
やすためには、溝１０が形成される土手部８の長さを長
くする必要があるため、土手部８を蛇行させるように折
返して長さを長くしている。そしてこのような基板３Ｂ
を積層すれば、微細流路数を一層増やすことができる。
【００２３】次に、以上のような積層マイクロチャネル
アレイ装置を使用した時の流量増加の実験結果について
図７に基づき説明する。ここで図７は、横軸に基板数
（枚）、縦軸に流量（μｌ／sec）を表わしており、１
つの基板に、等価径６マイクロメータ、長さ１００マイ
クロメータの微細流路が２６００本並列に形成されるも
のを使用し、２０cm水柱の圧力差で、生理食塩水の流量
を測定したものである。この結果から、全流量は、単純
に枚数に比例して増減することが確認された。
アレイ装置を使用した時の流量増加の実験結果について
図７に基づき説明する。ここで図７は、横軸に基板数
（枚）、縦軸に流量（μｌ／sec）を表わしており、１
つの基板に、等価径６マイクロメータ、長さ１００マイ
クロメータの微細流路が２６００本並列に形成されるも
のを使用し、２０cm水柱の圧力差で、生理食塩水の流量
を測定したものである。この結果から、全流量は、単純
に枚数に比例して増減することが確認された。
【００２４】ところで図８は、以上のような積層マイク
ロチャネルアレイ装置１を使用して濾過・分級を行うよ
うにしたシステムの一例である。このシステムは、積層
マイクリチャネルアレイ装置１の液体供給口に接続され
る粒子浮遊液容器２３と、二ヵ所の出口に各電磁弁２
４、２５を介して接続される濾過液容器２６及び液体容
器２７を備えており、積層マイクロチャネルアレイ装置
１の近傍には、微細流路の液体流れを観察する顕微鏡２
８、テレビカメラ２９、テレビモニタ３０が設けられて
いる。
ロチャネルアレイ装置１を使用して濾過・分級を行うよ
うにしたシステムの一例である。このシステムは、積層
マイクリチャネルアレイ装置１の液体供給口に接続され
る粒子浮遊液容器２３と、二ヵ所の出口に各電磁弁２
４、２５を介して接続される濾過液容器２６及び液体容
器２７を備えており、積層マイクロチャネルアレイ装置
１の近傍には、微細流路の液体流れを観察する顕微鏡２
８、テレビカメラ２９、テレビモニタ３０が設けられて
いる。
【００２５】そして濾過液容器２６側の電磁弁２４は三
方弁とされ、この電磁弁２４の下流には、更に微細流路
の径の小さい積層マイクロチャネルアレイ装置１を主体
とする同様なシステムが接続されている。尚、液体容器
２７内には、粒子浮遊液の粒子浮遊に用いられる液体を
貯溜している。
方弁とされ、この電磁弁２４の下流には、更に微細流路
の径の小さい積層マイクロチャネルアレイ装置１を主体
とする同様なシステムが接続されている。尚、液体容器
２７内には、粒子浮遊液の粒子浮遊に用いられる液体を
貯溜している。
【００２６】このようなシステムにおいて、電磁弁２４
を開いて積層マイクロチャナルアレイ装置１と濾過液容
器２６を連通させれば、粒子浮遊液容器２３内の粒子浮
遊液は、濾過液容器２６内の液面との差圧によって自重
で微細流路を流動し、濾過が行われる。この時、粒子浮
遊液容器２３内を加圧するか、または濾過液容器２６内
を負圧にすれば、その分だけ差圧が増大する。
を開いて積層マイクロチャナルアレイ装置１と濾過液容
器２６を連通させれば、粒子浮遊液容器２３内の粒子浮
遊液は、濾過液容器２６内の液面との差圧によって自重
で微細流路を流動し、濾過が行われる。この時、粒子浮
遊液容器２３内を加圧するか、または濾過液容器２６内
を負圧にすれば、その分だけ差圧が増大する。
【００２７】また濾過液容器２６側の電磁弁２４を閉じ
て、液体容器２７側の電磁弁２５を開き、液体容器２７
内を加圧すれば、積層マイクロチャネルアレイ装置１に
逆圧がかかって微細流路に詰った物とか付着した物を取
り除くことができる。そしてこのような微細流路の流れ
は、顕微鏡２８、テレビカメラ２９、テレビモニタ３０
等で観察することができ、適切な制御等が可能である。
て、液体容器２７側の電磁弁２５を開き、液体容器２７
内を加圧すれば、積層マイクロチャネルアレイ装置１に
逆圧がかかって微細流路に詰った物とか付着した物を取
り除くことができる。そしてこのような微細流路の流れ
は、顕微鏡２８、テレビカメラ２９、テレビモニタ３０
等で観察することができ、適切な制御等が可能である。
【００２８】尚、濾過液容器２６側の電磁弁２４を切換
えて、濾過液を更に下流の積層マイクロチャネルアレイ
装置１に送り込むようにすれば、更に濾過を進めること
ができ、またそれによって分級も可能である。
えて、濾過液を更に下流の積層マイクロチャネルアレイ
装置１に送り込むようにすれば、更に濾過を進めること
ができ、またそれによって分級も可能である。
【００２９】次に、図９は積層マイクロチャネルアレイ
装置１を、エマルション製造のシステムに適用するよう
にした一例である。このシステムは、お互いに溶け合わ
ない第２の液体中に第１の液体を微細粒子として分散さ
せるためのものであり、積層した基板３を収容するホル
ダ３１の第２液体供給口３２から第２の液体を供給する
とともに、第１液体供給口３３から第１の液体を加圧状
態で送り込み、微細流路を通して第１の液体を一定の粒
径の微細粒子にして第２の液体中に分散させるようにし
たものである。
装置１を、エマルション製造のシステムに適用するよう
にした一例である。このシステムは、お互いに溶け合わ
ない第２の液体中に第１の液体を微細粒子として分散さ
せるためのものであり、積層した基板３を収容するホル
ダ３１の第２液体供給口３２から第２の液体を供給する
とともに、第１液体供給口３３から第１の液体を加圧状
態で送り込み、微細流路を通して第１の液体を一定の粒
径の微細粒子にして第２の液体中に分散させるようにし
たものである。
【００３０】この場合も、透明板３４を通して顕微鏡３
５等の光学機器で観察しながら行うことができる。
５等の光学機器で観察しながら行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明に係る積層マイクロ
チャネルアレイ装置は、複数の基板の向きを揃えて密着
状に積重ね、密着面に多数の微細な液体流路を形成する
ようにしたため、微細流路の形状及びサイズの均一性を
保持しつつ微細流路の数を大幅に増やすことができる。
また、液体供給口に連通する手段として、凹部内に穿設
される貫通孔によって構成し、複数の基板を密着させて
積重ねた際、各基板の凹部同士が貫通孔によって連通状
態となって液体供給口に連通するようにすれば、シンプ
ルな形態にすることができる。
チャネルアレイ装置は、複数の基板の向きを揃えて密着
状に積重ね、密着面に多数の微細な液体流路を形成する
ようにしたため、微細流路の形状及びサイズの均一性を
保持しつつ微細流路の数を大幅に増やすことができる。
また、液体供給口に連通する手段として、凹部内に穿設
される貫通孔によって構成し、複数の基板を密着させて
積重ねた際、各基板の凹部同士が貫通孔によって連通状
態となって液体供給口に連通するようにすれば、シンプ
ルな形態にすることができる。
【００３２】また、基板として、シリコン単結晶にて形
成すれば、本発明を最も容易に実施することができ、更
に、複数の基板のうち、所定側の一番端の基板の表面側
が密着する部分を透明板にすれば、透明板を通して微細
流路の流れを直接観察することができ、適切な処置がと
れる。
成すれば、本発明を最も容易に実施することができ、更
に、複数の基板のうち、所定側の一番端の基板の表面側
が密着する部分を透明板にすれば、透明板を通して微細
流路の流れを直接観察することができ、適切な処置がと
れる。
【００３３】また本発明に係る濾過・分級方法として、
上記のような積層マイクロチャネルアレイ装置を用い
て、流体流路に粒子浮遊液を流通させて粒子の分別を行
うようにすれば、粒子のサイズ、形状を均一に濾過・分
別することができ、この際、少なくとも一部の流体流路
の分別過程を光学的に観察しつつ濾過・分級を行えば、
濾過・分級の制御を適切に行える。
上記のような積層マイクロチャネルアレイ装置を用い
て、流体流路に粒子浮遊液を流通させて粒子の分別を行
うようにすれば、粒子のサイズ、形状を均一に濾過・分
別することができ、この際、少なくとも一部の流体流路
の分別過程を光学的に観察しつつ濾過・分級を行えば、
濾過・分級の制御を適切に行える。
【００３４】更に本発明に係るエマルションの製造方法
として、上記のような積層マイクロチャネルアレイ装置
を用いて、流体流路を通して第１の液体を凹部内から凹
部外に送り出し、凹部外に供給され且つ前記第１の液体
に溶け合わない第２の液体中に分散させれば、粒径、形
状等が均一で良質なエマルションを製造することがで
き、この際、少なくとも一部の流体流路のエマルション
製造過程を光学的に観察しつつエマルションの製造を行
えば、エマルションの製造の制御を適切に行える。
として、上記のような積層マイクロチャネルアレイ装置
を用いて、流体流路を通して第１の液体を凹部内から凹
部外に送り出し、凹部外に供給され且つ前記第１の液体
に溶け合わない第２の液体中に分散させれば、粒径、形
状等が均一で良質なエマルションを製造することがで
き、この際、少なくとも一部の流体流路のエマルション
製造過程を光学的に観察しつつエマルションの製造を行
えば、エマルションの製造の制御を適切に行える。
【図１】本発明に係る積層マイクロチャネルアレイ装置
の基本的構成を示す概要図
の基本的構成を示す概要図
【図２】基板の一例図
【図３】積層した基板を収容するホルダの構成例図
【図４】土手部に形成される溝の各種構成例図
【図５】基板の微細流路をクロスフロー方式にする場合
の構成例図
の構成例図
【図６】１つの基板の微細流路を増やす場合の構成例図
【図７】基板の積層に伴う流量変化を実験したデータ図
【図８】積層マイクロチャネルアレイ装置を用いた濾過
・分級システムの構成例図
・分級システムの構成例図
【図９】積層マイクロチャネルアレイ装置を用いたエマ
ルション製造システムの構成例図
ルション製造システムの構成例図
１…積層マイクロチャネルアレイ装置、２ｈ…液体供給
口、３…基板、４…透明板、５…光学観察装置、６…凹
部、８…土手部、１０…溝、１１…貫通孔。
口、３…基板、４…透明板、５…光学観察装置、６…凹
部、８…土手部、１０…溝、１１…貫通孔。
Claims (8)
- 【請求項１】 複数の基板の向きを揃えて密着状に積重
ね、密着面に多数の微細な液体流路を形成するようにし
た積層マイクロチャネルアレイ装置であって、前記基板
の表面には、液体供給口に連通する凹部と、この凹部を
取り囲み且つ突出表面に多数の微細な溝を備えた土手部
が形成されるとともに、この基板の表面を他の基板の裏
面に密着させた状態で、前記土手部の溝によって前記凹
部内と凹部外を連通する微細な液体流路が形成されるよ
うにしたことを特徴とする積層マイクロチャネルアレイ
装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の積層マイクロチャネル
アレイ装置において、前記液体供給口への連通手段は、
凹部内に穿設された貫通孔によって構成され、複数の基
板を密着させて積重ねた状態で、各基板の凹部同士が前
記貫通孔によって連通状態となり液体供給口に連通する
ことを特徴とする積層マイクロチャネルアレイ装置。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の積層マイ
クロチャネルアレイ装置において、前記基板は、シリコ
ン単結晶にて形成されることを特徴とする積層マイクロ
チャネルアレイ装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３に記載の積層マイ
クロチャネルアレイ装置において、前記複数の基板のう
ち、所定側の一番端の基板の表面側が密着する部分を透
明板にすることを特徴とする積層マイクロチャネルアレ
イ装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項４に記載の積層マイ
クロチャネルアレイ装置を用いた濾過・分級方法であっ
て、前記流体流路に粒子浮遊液を流通させて粒子の分別
を行うことを特徴とする積層マイクロチャネルアレイ装
置による濾過・分級方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の積層マイクロチャネル
アレイ装置による濾過・分級方法において、前記多数の
流体流路のうち、少なくとも一部の流体流路の分別過程
を光学的に観察しつつ濾過・分級を行うことを特徴とす
る積層マイクロチャネルアレイ装置による濾過・分級方
法。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項４に記載の積層マイ
クロチャネルアレイ装置を用いたエマルションの製造方
法であって、前記流体流路を通して第１の液体を前記凹
部内から凹部外に送り出し、凹部外に供給され且つ前記
第１の液体に溶け合わない第２の液体中に分散させるこ
とを特徴とする積層マイクロチャネルアレイ装置による
エマルションの製造方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載のエマルションの製造方
法において、前記多数の流体流路のうち、少なくとも一
部の流体流路のエマルション製造過程を光学的に観察し
つつエマルションの製造を行うことを特徴とするエマル
ションの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09331506A JP3089285B2 (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | 積層マイクロチャネルアレイ装置並びに同装置を用いた濾過・分級方法及びエマルションの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09331506A JP3089285B2 (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | 積層マイクロチャネルアレイ装置並びに同装置を用いた濾過・分級方法及びエマルションの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11165062A true JPH11165062A (ja) | 1999-06-22 |
| JP3089285B2 JP3089285B2 (ja) | 2000-09-18 |
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ID=18244410
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09331506A Expired - Fee Related JP3089285B2 (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | 積層マイクロチャネルアレイ装置並びに同装置を用いた濾過・分級方法及びエマルションの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002046355A1 (fr) * | 2000-12-07 | 2002-06-13 | Effector Cell Institute | Unite cupulaire pour detecter la chimiotaxie cellulaire et separer les cellules chimiotactiques |
| WO2002046356A1 (fr) * | 2000-12-07 | 2002-06-13 | Effector Cell Institute | Dispositif pour traiter de microquantites d'echantillons |
| JP2002282678A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | マイクロカプセルの製造方法および感熱記録材料 |
| JP2002282679A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | マイクロカプセルの製造方法および感熱記録材料 |
| JP2002292275A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-08 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | マイクロチップパイルアップ型化学反応システム |
| JP2005185877A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Tosoh Corp | 微粒子製造装置及びこれを利用した微粒子の製造方法 |
| JP2005211857A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | National Food Research Institute | 樹脂製マイクロチャネル基板及びその製造方法 |
| WO2006016519A1 (ja) | 2004-08-12 | 2006-02-16 | National Agriculture And Food Research Organization | マイクロチャネルアレイ |
| US20060120213A1 (en) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Tonkovich Anna L | Emulsion process using microchannel process technology |
| JP2007124904A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Mc Laboratory Inc | 細胞マイクロレオロジー観察・測定用ディスポーザブルチップ |
| JP2008116254A (ja) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Foundation For The Promotion Of Industrial Science | エマルジョンアレイの作製方法、エマルジョンの製造装置、エマルジョンの製造方法及びそのエマルジョンのリリース方法 |
| JP2008149287A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Nsk Ltd | 物質分級装置及び物質分級方法 |
| US20080182910A1 (en) * | 2003-05-16 | 2008-07-31 | Dongming Qiu | Process for forming an emulsion using microchannel process technology |
| US7485671B2 (en) * | 2003-05-16 | 2009-02-03 | Velocys, Inc. | Process for forming an emulsion using microchannel process technology |
| JP2009166039A (ja) * | 2009-03-11 | 2009-07-30 | Tosoh Corp | 微粒子製造装置 |
| US7807451B2 (en) | 2003-04-09 | 2010-10-05 | Eci, Inc. | Apparatus for detecting cell chemotaxis |
| JP2012020286A (ja) * | 2011-10-05 | 2012-02-02 | Nsk Ltd | 物質分級装置及び物質分級方法 |
| TWI409459B (zh) * | 2005-03-07 | 2013-09-21 | Kuraray Co | 微導槽陣列及製法、及使用它之血液測定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4166590B2 (ja) * | 2003-02-04 | 2008-10-15 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ダブルエマルション・マイクロカプセル生成装置 |
-
1997
- 1997-12-02 JP JP09331506A patent/JP3089285B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2002046356A1 (fr) * | 2000-12-07 | 2002-06-13 | Effector Cell Institute | Dispositif pour traiter de microquantites d'echantillons |
| US7625719B2 (en) | 2000-12-07 | 2009-12-01 | Eci, Inc. | Microsample treatment apparatus |
| US7259008B2 (en) | 2000-12-07 | 2007-08-21 | Effector Cell Institute | Microsample treatment apparatus |
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| JP2002282678A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | マイクロカプセルの製造方法および感熱記録材料 |
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| WO2002078836A1 (fr) * | 2001-03-29 | 2002-10-10 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Systeme de reaction chimique du type empilement de puces |
| US7807451B2 (en) | 2003-04-09 | 2010-10-05 | Eci, Inc. | Apparatus for detecting cell chemotaxis |
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| JP2005211857A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | National Food Research Institute | 樹脂製マイクロチャネル基板及びその製造方法 |
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