WO2003099428A1

WO2003099428A1 - Dispositif pour processeur de fluides et son dispositif d'etablissement d'itineraire d'ecoulement des fluides, processeur de fluides, et procede de traitement des fluides

Info

Publication number: WO2003099428A1
Application number: PCT/JP2003/006592
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Akema; Tsuyoshi Yamakoshi
Original assignee: Jsr Corporation
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2003-12-04
Also published as: EP1508368A4; EP1508368A1; TW200409668A; US20050161099A1; US7537028B2; AU2003241796A1

Description

明細書流体プロセッサー用デバイスおよびその流体流通経路設定装置、流体プロセッサー並びに流体処理方法技術分野

本発明は、微小流路において液状またはガス状の流体の流通が制御される流体プロセッサー、例えば、液体流通経路が設定されて液体による化学反応などを実行するためのマイクロリアクターとして有用な流体プロセッサーを形成するためのデパイスに関し、当該流体プロセッサー用デパイスにおいて流体流通経路を設定するための流通経路設定装置に関する。また、本発明は、流体プロセッサー並びに流体処理方法に関する。背景技術

最近においては、微量の液 { 式薬を反応させるマイクロリアクターが注目されており、それは、所期の反応の実行に要する液体試薬が微量でよいなどの微小サィズによる利点のみでなく、反応に要する時間がきわめて短時間でよいために、例えば、迅速性が求められる医療の分野における生体の検査などにおいて、きわめて便利だからである。

しかしながら、実際に実行されるべき微量反応の夕イブは、その目的によってきわめて多様である。例えば、最も単純なものは 2種の反応用液体を単に接触させる反応であるが、複数の接触反応を順次に行うことや重層的に行うことが要請される場合もある。

従来、微量反応を実行するためのマイクロリアクターとしては、例えば、板状の基材にマイクロチャンネルとも称される微小流路を形成したものが提案されている。

然るに、従来のマイクロリアクターは、特定のタイプの微量反応を行うためのものとして構成されており、従って、当然のことながら、異なるタイプの微量反応には用いることができない。

このように、従来のマイクロリアクターは、いわば専用型のものとして提供されているため、多くのタイプの微量反応を実行することが要請される場合には、必要とされる微量反応のタイプに応じて、多種のマイクロリアクターを予め用意しておくことが必要とされるが、これは、不可避的に多くの無駄が伴うこととなる。

また、或る微量反応において、一部の変更が望まれる場合が少なくないが、従来のマイクロリアクターでは、その反応経路が固定されているため、そのような要請に応えることができなレ、。発明の開示

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その基本的な目的は、複数の流路部分よりなる微小流路において、各流路部分における流体の流通が制御された流体プロセッサーを形成する流体プロセッサー用デパイスを提供することにある。

本発明の主たる目的は、いわば汎用型の流体流路系を有してなり、実行すべき処理の内容に応じて、必要な流体流通経路を大きな自由度で設定することができる流体プロセッサー用デパイスを提供することにある。

本発明の他の目的は、上記の構成の流体プロセッサー用デパイスにおいて、実際に流体が流通される流体流通経路を設定するための流通経路設定装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、上記の流体プロセッサー用デバイスより得られる流体プロセッサーを提供することにある。

本発明の目的は、流体プロセッサー用デバイスにおいて実行すべき流体処理に応じて流体流通経路が設定され、この流体流通経路内の被処理流体に、当該流体処理に対応して刺激を付与することができる流体プロセッサーを提供することにある。

本発明の目的は、実際の流体プロセッサー用デバイスにおいて、被処理流体について目的とする処理がなされるべき目標処理時間の長さに応じて流体処理用流通経路を設定することができ、ここに得られる流体プロセッサーによつて被処理流体に対する所期の処理を確実に実行することのできる、流体プロセッサ一による流体処理方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、実際の流体プロセッサー用デパイスにおいて、被処理流体について目的とする処理がなされるべき目標処理時間の長ざに応じて、実際の流過時間がそのような長さとなる流体処理用流通経路を設定することができ、従つて、ここに得られる流体プロセッサ一により、被処理流体に対して目的とする処理を厳密に精確に実行することのできる、流体プロセッサーによる流体処理方法を提供することにある。発明の概要

〔1〕本発明の流体プロセッサー用デバイスは、板状の基材と、この基材にその面方向に伸びるよう形成された流体流通用の微小流路と、この微小流路に設けられた、当該微小流路を閉止するバルブと、このパルプをその閉止状態と開放状態との間で制御するパルプ制御機構とを備えてなり、

パルプ制御機構によつてバルブの状態が制御されることにより、微小流路の開閉状態が制御された流体プ口セッサ一が形成されることを特徴とする。

〔2〕本発明の流体プロセッサー用デバイスは、板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、

微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、この微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には、当該流路部分を閉止するパルプが設けられると共に、当該パルプの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなり、

選択された流路部分以外の流路部分に係るパルプが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口と、この流体入口に通ずる少なくとも 1つの流体出口とを有する流体流通経路が設定され、これにより、設定された流体流通経路に流体が流通されることによって目的とする処理が実行される流体プ口セッサ一が形成されることを特徴とする。

〔3〕本発明の流体プロセッサー用デパイスは、板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、

微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、第 1の微小流路と第 2の微小流路との交差点には当該交差点に係る流路部分より径の大きい空間による、流路部分よりの流体が一時的に滞留して保持される流体滞留部が形成され、当該流体滞留部の各々から伸びる複数の流路部分の各々には、当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するパルプ制御機構を備えてなり、

選択された流路部分以外の流路部分に係るバルブが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口と、この流体入口に通ずる少なくとも 1つの流体出口とを有する流体流通経路が設定され、これにより、設定された流体流通経路に流体が流通されることによって目的とする処理が実行される流体プ口セッサ一が形成されることを特徴とする。

〔4〕上記の流体プロセッサー用デパイスにおいて、パルブは、微小流路に形成されたバルブ室と、このバルブ室内に配置されたバルブ粒子を有し、

バルブ制御機構は、パルプ粒子を当該パルプ室内において駆動することにより、当該バルブ室に連通する微小流路の開口を閉止状態または開放状態とする機能を有するものとすることができる。

〔5〕また、パルプ制御機構は、磁性を有するバルブ粒子に磁場を作用させる磁場作用機構、または、電荷を有するバルブ粒子に電場を作用させる電場作用機構とすることができる。

〔6〕本発明の流体プロセッサー用デバイスの流体流通経路設定装置は、上記〔 2〕の流体プロセッサー用デバイスのための流体流通経路設定装置であって、当該流体プロセッサー用デパィスにおけるすべてのパルプに係るパルプ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構と、当該流体プロセッサー用デパイスの微小流路網情報およびパルプの位置に関する情報が記憶されたコンピュータとを備えてなり、

前記コンピュータに対する流体流通経路設定指示により、選択された流路部分以外の流路部分に係るバルブが閉止状態となるよう流路部分開閉機構が駆動されることを特 ί敫とする。

〔7〕本発明の流体プロセッサ一は、上記〔2〕の流体プロセッサー用デパイスにおいて、

少なくとも 2つの流体入口を有する流体流通経路が設定されており、当該 2つの流体入口から流入される流体が交差点において接 ^¾されるマイクロリアクターが構成されていることを特徴とする。

〔8〕本発明の流体プロセッサ一は、上記〔7〕の流体プロセッサーの複数が接続されてなり、一の流体プロセッサーから排出された流体がこれに続く後続の流体プロセッサーに供給されることを特徴とする。

〔9〕本発明の流体プロセッサ一は、

. 板状の基材と、この基材に形成された流体が流通する第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する第 2の微小流路と、第 1の微小流路および第 2の微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々を閉止するためのバルブと、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構とを備えてなる流体プ口セッサ一用デバイスを具えてなり、

当該流体プロセッサー用デバイスにおける微小流路内の流体に刺激を付与する刺激付与機構が設けられていることを特徴とする。

〔1 0〕本発明の流体プロセッサ一は、

板状の基材と、この基材に形成された流体が流通する第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する第 2の微小流路と、当該第 1の微小流路および第 2の微小流路の交差点に形成された、当該交差点に係る微小流路より径の大きい空間による、微小流路よりの流体が一時的に滞留して保持される流体滞留部と、この流体滞留部の各々から伸びる複数の流路部分の各々を閉止するためのパルプと、当該パルプの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するパルプ制御機構とを備えてなる流体プロセッサー用デパイスを具えてなり、

当該流体プ口セッサ一用デバイスにおける微小流路ぉよび zまたは流体滞留部内の流体に刺激を付与する刺激付与機構が設けられていることを特徴とする。

〔1 1〕上記の流体プロセッサーにおいて、刺激付与機構は、熱的刺激付与機構および輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方とすることができる。

〔1 2〕また、刺激付与機構が熱的刺激付与機構であり、当該熱的刺激付与機構が、流体プロセッサー用デパイスの微小流路および/または流体滞留部における少なくとも一部に近接した状態で基材に形成された、熱交換媒体が供給される熱交換媒体流通路よりなるものである構成とすることができる。

〔1 3〕本発明の流体プロセッサ一は、上記〔2〕または〔3〕の流体プロセッサー用デバイスの複数と、それらの流体プロセッサー用デパイスに共通の刺激付与機構とにより構成されていることを特徴とする。

〔1 4〕上記の流体プロセッサーにおいて、刺激付与機構は、熱的刺激付与機構およぴ輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方とすることができる。

〔1 5〕本発明の流体プロセッサ一は、上記〔2〕または〔3〕のデパイスの複数が接続されると共に、流体プロセッサー用デバイスの少なくとも 1つに刺激付与機構が設けられてなり、一の流体プロセッサ一から排出された流体がこれに続く後続の流体プロセッサ一に供給されることを特徴とする。

〔1 6〕刺激付与機構は、熱的刺激付与機構および輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方とすることができる。

〔1 7〕本発明の流体プロセッサーによる流体処理方法は、

板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、当該微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には当該流路部分を閉止するパルプが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなる流体プロセッサー用デパイスを用い、 03 06592

当該流体プロセッサー用デパイスにおいて、被処理流体の目的とする処理に適した目標処理時間の長さに応じて、選択された流路部分以外の流路部分に係るバルブが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口とこの流体入口に通ずる流体出口とを有する流体処理用流通経路を設定することにより、流体プ口セッサ一を構成し、

この流体プロセッサ一の流体処理用流通経路に被処理流体を流通させることにより、当該被処理流体について目的とする処理を実行することを特徴とする。

〔1 8〕本発明の流体プロセッサーによる流体処理方法は、

板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、当該微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなる流体プロセッサー用デパイスを用い、

当該流体プロセッサー用デバイスにおいて、被処理流体の目的とする処理に適した目標処理時間の長さに応じて、選択された流路部分以外の流路部分に係るパルブが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口とこの流体入口に通ずる流体出口とを有する仮設流通経路を設定して前駆的流体プロセッサーを構成し、

この前駆的流体プロセッサ一の仮設流通経路に被処理流体を流通させて当該被処理流体が当該仮設流通経路を流過するに要する流過時間を求め、この流過時間と前記目標処理時間とを比較して当該流過時間と目標処理時間との差に応じて前記仮設流通経路の少なくとも一部を修正することにより、流体処理用流通経路が設定された流体プ口セッサ一を構成し、

この流体プロセッサーの流体処理用流通経路に被処理流体を流通させることにより、当該被処理流体について目的とする処理を実行することを特徴とする。〔1 9〕上記の流体処理方法において、被処理流体の流過時間を、仮設流通経路の流体出口からの流体流出速度と当該仮設流通経路の体積とによって求めることができる。

〔2 0〕上記の流体処理方法において、被処理流体についての目的とする処理が、混合処理、反応処理、熱的処理または輻射線照射処理とすることができる。

〔2 1〕上記の流体処理方法においては、流体プロセッサー用デバイスにおいて、第 1の微小流路と第 2の微小流路との交差点に、当該交差点に係る流路部分より径の大きい空間による、流路部分よりの流体が一時'的に滞留して保持される流体滞留部が形成されている構成とすることができる。

〔発明の作用〕

本発明の流体プロセッサー用デバイス（以下、単に「デバイス」ともいう。）によれば、その微小流路において、パルプ制御機構にり、当該微小流路における流体の流通が制御された流体プロセッサ一が得られる。

また、本発明のデバイスによれば、微小流路網を構成する微小流路に係るバルブの状態を選択的に制御することにより、大きな自由度で流体流通経路を設定することができ、その結果得られる流体流通経路により、所望の処理を実行することのできる例えばマイクロリアクターとなる流体プロセッサーを提供することができる。

すなわち、本発明によるデバイスは、いわゆる汎用型の反応経路系を有するものであり、実行すべき処理の種類に応じて必要な反応経路を設定することができるので、目的とする処理に適合した流体プロセッサ一が形成される。

また、デパイスにおいて、第 1の微小流路と第 2の微小流路との交差点に流体滞留部が形成された構成によれば、当該流体滞留部により、 2つの被処理流体について、有効な接触作用または混合作用もしくは攪拌作用が得られ、十分な接触処理を施すことができる。

本発明の流通経路設定装置によれば、コンピュータにおいて流体流通経路設定指示を行うことにより、適宜の流体流通経路をデパイスにおいて設定して、所望の処理を適切に実行することのできる流体プロセッサーを容易に得ることができる。

本発明の流体プロセッサ一は、上記のデバイスにより形成されるものであり、特にマイクロリアクターとして有用である。

本発明の流体プ口セッサ一によれば、微小流路網を有し流体流通経路が選択的に設定されるデバイスを具え、当該デバイスには刺激付与機構が備えられていることにより、流体流通経路内および/または流体滞留部内の被処理流体に、目的とする微量流体処理に応じた態様で種々の刺激が付与されるため、当該目的とする微量流体処理に対応して、処理条件の設定を実行することができる。従って、当該微量流体処理をきわめて大きい自由度と高い効率をもって実行することができ、しかも、種々の微量流体処理を実行することも可能となる。

本発明の流体プロセッサ一による流体処理方法によれば、流体流通経路を選択的に設定することのできる微小流路網を有するデバイスにおいて、被処理流体について目的とする処理がなされるべき目標処理時間の長さに応じて流体処理用流通経路を設定することにより流体プ口セッサ一を構成し、この流体プロセッサーによって被処理流体に対する処理が実行されるので、被処理流体は、その流過時間が厳密に精確に制御された状態で流通されることとなり、その結果、当該被処理流体の実際の処理時間を目標処理時間に実質的に一致させることができ、従つて、微少量の被処理流体に対して所期の処理を確実に実行することができる。また、デバイスにおいて、目標処理時間の長さに応じて仮設流通経路が設定された前駆的流体プロセッサーを構成し、当該仮設流通経路による被処理流体の流過時間を求め、この流過時間と前記目標処理時間とを比較して、例えば当該仮設流通経路の少なくとも一部が修正され、これにより流体処理用流通経路が設定された流体プロセッサーを構成するので、この流体プ口セッサ一を用いることにより、被処理流体の実際の処理時間が目標処理時間に実質的に一致された状態が実現され、従って、微少量の被処理流体に対して所期の処理を確実に実行することができる。

以上において、被処理流体の流過時間を、仮設流通経路の流体出口からの流体流出速度と仮設流通経路の体積によって求めることにより、当該デバイスにおい 6592

1 0 て、流過時間の長さが目標処理時間に厳密に精確に一致する状態の流体処理用流通経路を設定することができる。

被処理流体の目的とする処理は、複数の種類の流体の反応処理、熱的処理または輻射線照射処理とすることができ、これにより、被処理流体に対して所期の処理を目標処理時間に応じた長さで実行することができる。図面の簡単な説明

図 1は、マイクロリアクターとして用いられる本発明のデパイスの構成の一例を模式的に示す説明図である。

図 2は、本発明のデパイスにおけるパルプの具体的な構成の一例を示す説明用断面図である。

図 3は、図 1の例のデバイスにおける選択されたもの以外のバルブが閉止状態とされた状態の説明図である。

図 4は、図 1の例のデバイスにおいて、図 3の状態とされることにより設定された流体流通経路を示す説明図である。

図 5 (A) 〜（C) は、図 1の例のデバイスにおいて、 2種の流体を接触させることにより、排出流体を得るための種々の流体流通経路が設定された例を示す説明図である。

図 6 (A) 〜（C) は、図 1の例のデバイスにおいて、他の流体流通経路の例を示す説明図である。

図 7 (A) 〜（C) は、図 1の例のデバイスにおいて、更に他の流体流通経路の例を示す説明図である。

図 8は、本発明の流体プ口セッサ一を構成するデバイスであって、熱的刺激付与機構を備えた構成の一例を模式的に示す説明図である。

図 9は、縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、縦方向微小流路の延伸方向に垂直な断面で示す説明用断面図である。

図 1 0は、図 8のデパイスにおいて流体流通経路が形成された流体プロセッサ 6592

一を示す説明図である。

図 11は、複数のデバイスにより流体流通経路が形成されると共に、刺激付与機構が備えられた流体プ口セッサ一を示す説明図である。

図 12は、本発明において、流体プロセッサーの構成に用いられるデバイスの基本的な構成の一例を模式的に示す説明用斜視図である。

図 13は、 1つの流体滞留部と、当該流体滞留部に関連する 4つの流路部分および各流路部分におけるバルブの関係をイメージとして示す説明用斜視図である図 14は、 1つの流路部分におけるバルブと、当該流路部分の両端における流体滞留部を示す説明用断面図である。

図 15は、本発明の流体プロセッサーによる流体処理方法を具体的に説明するための流体プロセッサーの構成を模式的に示す説明用斜視図である。

図 16は、図 14に示されているデバイスの各部における寸法を示す説明図であ。

図 17は、図 15の流体プロセッサーが前駆的流体プロセッサーとされた場合において、その仮設流通経路が修正されて流体処理用流通経路が設定された状態の流体プロセッサーを示す説明用斜視図である。

〔符号の説明〕

10 流体プロセッサー用デバイス

12 基材

13 熱交換媒体流路

13 i 供給用開口

13 ο 排出用開口

HI, Η2 横方向微小流路

VI, V2 縦方向微小流路

HI i, H2 i 開口

HI o, H2 o 開口

VI i, V2 i 開口 2

V 1 o, V2 o 開口

X1〜X4 交差点

A、 B、 C 領域

a、 b、 c 領域

Hl a〜： Hl c、 H2 a〜H2 c バルブ

V 1 A〜V1 C、 V2A〜V2C バルブ

20 球状空間（バルブ室）

22 一方の細孔

24 他方の細孔

22 A 主部分

22 B 屈曲部分

23, 25 開口

28 ノレブボーノレ

30 可磁性化膜

31 微小空間部

35 A、 35 B 縦方向微小流路

36 A、 36 B 横方向微小流路

40 A、 40B、 40 C、 40 D、 40 E 流体プロセッサー

XA1〜XA4、 XB 1〜XB4、 XC 1〜XC4 流体滞留部

XD 1〜XD4、 XE 1〜XE4 流体滞留部

Al i、 A2 i、 Cl i、 Dl i、 El o 開口

LH 横方向微小流路 '

LV 縦方向微小流路

X 交差点

L S 流路部分

S 流体滞留部

V パルプ

22， 24 細孔 5 0 流体プロセッサー

E l， E 2 流体入口

E X 流体出口発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

〔流体プ口セッサ一用デパイス〕

図 1は、例えばマイクロリアクターとして用いられる、本発明の流体プロセッサー用デバイス 1 0の構成の一例を模式的に示す説明図である。

図において、 1 2は全体が矩形の板状の基材であって、例えばガラス、樹脂または金属など、微量反応等の目的とする処理を阻害しな、材質のものが用いられるが、製造が容易であることから、特に樹脂を用いることが好ましい。

図 1の例において、基材 1 2には、各々が当該基材 1 2の肉厚部内をトンネル状に面方向に伸ぴるよう、複数の微小流路（二重線で描かれている。）が互いに交差する状態に形成されており、これにより微小流路網が構成されている。具体的に説明すると、各々水平方向に伸びて両端が左右両側縁において開口する 2本の横方向微小流路 H 1および H 2が互いに上下方向に離間して形成されていると共に、各々垂直方向に伸びて両端が上下両端縁において開口する 2本の縦方向微小流路 V 1および V 2が互いに左右方向に離間して形成されており、合計 4つの交差点 X 1〜X 4が形成されている。

すなわち、上部の横方向微小流路（以下、「上部横流路」という。） H Iと左側の縦方向微小流路（以下、「左側縦流路」という。 ) V Iとが交差点 X Iにおいて交差しており、上部横流路 H Iと右側の縦方向微小流路（以下、「右側縦流路」という。） V 2とが交差点 X 2において交差し、下部の横方向微小流路（以下、「下部横流路」という。） H 2と左側縦流路 V Iとが交差点 X 3において交差し、また、下部横流路 H 2と右側縦流路 V 2とが交差点 X 4において交差している。

そして、上部横流路 H I、下部横流路 H 2、左側縦流路 V Iおよび右側縦流路 V 2の各々が、当該流路上における 2つの交差点によって分割され形成されている 3つの流路部分の各々には、当該流路部分を開閉するパルプが設けられている。

この図の例において、上部横流路 H 1および下部横流路 H 2で区画される上下に並ぶ 3つの領域を上から順に A、 Bおよび Cとし、また左側縦流路 V Iおよび右側縦流路 V 2で区画される左右に並ぶ 3つの領域を左から順に a、 bおよび c とし、各バルブを、それが位置する微小流路の符号と領域の符号とを連記することにより、特定することとする。

例えば、上部横流路 H Iの左側領域 aにおける流路部分におけるバルブは「パルプ H l a」のように表記される。

従って、上部横流路 H 1の各流路部分にはパルプ H 1 a， H I bおよび H 1 c 力下部横流路 H 2の各流路部分にはバルブ H 2 a， H 2 bおよび H 2 cが、左側縦流路 V Iの各流路部分にはバルブ V 1 A, V I Bおよび V 1 Cが、右側縦流路 V 2の各流路部分にはバルブ V 2 A， ¥ 2 8ぉょぴ¥ 2 ( が、それぞれ設けられている。

図 2は、バルブの具体的な構成を示す説明用断面図であって、斜線を付した部分は基材 1 2の肉厚部である。

基材 1 2の肉厚部中には、パルプ室を構成する比較的大きな内径を有する球状空間 2 Qが形成されており、各々、この球状空間 2 0に開口することによって互いに連通される一方の細孔 2 2と他方の細孔 2 4とにより、流路部分が形成されている。

一方の細孔 2 2は、基材 1 2の表面に沿って伸びる主部分 2 2 Aと、この主部分 2 2 Aに連続する「U」字状の屈曲部分 2 2 Bとを有してなり、屈曲部分 2 2 Bは、球状空間 2 0の上部において円形の開口 2 3を介して当該球状空間 2 0に連通している。この開口 2 3は、その周縁がバルブの弁座となるものである。また、他方の細孔 2 4は、基材 1 2の表面に沿って伸ぴ、球状空間 2 0の側部に開口 2 5において連通している。

球状空間 2 0内には、一方の細孔 2 2に係る開口 2 3および他方の細孔 2 4に係る開口 2 5の径のいずれよりも大きい外径を有する、パルプの弁体となるノ " レブ粒子を構成するバルブポール 2 8が配置されている。このバルブポール 2 8は磁場感応性物質、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性体よりなるものとされている。そして、このパルプボール 2 8を基材 1 2の厚さ方向に移動させるための可磁性化膜 3 0が、基材 1 2の表面の全体に設けられている。

ここで、バルブボール 2 8は、その表面に弾性物質よりなる弾性被膜層が形成されていてもよレヽ。弾性被膜層を備えたバルブボールによれば、当該弾性被膜層がシール用パッキングとして作用するために、被処理流体がガス状である場合にぉレヽてもパルプにおける高い気密性が確保される。

このような弾性物質の材質としては、適宜の弾性を有する物質であって、処理されるべき流体（被処理流体）に対して悪影響を与えないものが用いられればよレ、。

この可磁性化膜 3 0は、そのいずれかの球状空間 2 0に対向する部分を磁化させると、その結果当該部分に生ずる磁場の作用により、当該球状空間 2 0におけるバルブポール 2 8を吸引力によって一方の細孔 2 2に係る開口 2 3の周縁に押圧させ、これにより、当該開口 2 3を塞いで当該一方の細孔 2 2と球状空間 2 0 との連通を遮断し、もって当該流路部分を流体の流通が禁止された状態とするものである。すなわち、当該可磁性化膜 3 0は、当該バルブに対するバルブ制御機構としての作用を有するものであり、このバルブ制御機構が駆動されることにより、開放状態にあったバルブが閉止状態とされる。そして、ー且、閉止状態とされたバルブは、当該部分が消磁されるまでの間は、そのまま閉止状態を維持することができる。

可磁性化膜 3 0としては、例えば、磁気カードの処理に利用されているカードライターや、パソコンのハードディスクドライブの記憶方式によるものを用いることができる。

図 3の例では、パルプ H l a、 H l c、 H 2 b、 V 2 Bおよび V 2 Cが駆動されて閉止状態とされ、これら以外のバルブは開放状態とされている。

そして、この例の場合には、図 4に示されているように、二重線で示されている、上部横流路 H 1の流路部分 H 1 aおよび HI c、下部横流路 H 2の流路部分 H 2 bおよび H 2 c、並びに、右側縦流路 V 2の流路部分 V 2 Bおよび V 2 Cにおいては流体の流通が禁止され、太い実線で示されている、上部横流路 HIの流路部分 H 1 b、下部横流路 H 2の流路部分 H 2 a、左側縦流路 V 1の全部の流路部分 V1A、 V1Bおよび V1 C、並びに、右側縦流路 V 2の流路部分 V 2 Aにおいては、流体の流通が可能な状態が形成される。

この状態は、流体流通経路が設定された流体プロセッサーである。従って、基材 12の外周縁における開口から、流路部分 VI A、 V 2 Aおよび H 2 aにそれぞれ流体 Ll、 L 2および L 3を流入させると、流体 L 1および L2は交差点 X 1で合流して接触し、更に混合状態となって流路部分 V 1 Bを流れ、交差点 X 3 において流体 L 3が更に加えられ、その後に流路部分 VI Cを流れて、基材 12 の外周における開口から排出される排出流体 LPとなる。

ここに、基材 12の外周における開口から流体を流路部分に流入させるためには、マイクロポンプなどを利用することができる。

従って、流体 Ll、 L2および L3として液状反応試薬 Rl、 R2および R3 を用いれば、排出流体 LPは、次の反応式（1) および（2) による反応生成物 Pを含有するものとなる。すなわち、液状反応試薬 R1と R 2とが反応して中間生成物 R12が生成され、更にこれに液状反応試薬 R 3が加えられて最終生成物 P が得られる。

反応式（1) R 1 + R2 → R12

反応式（2) R12 + R3 → P

而して、上記の構成によるデバイス 10においては、選択された流路部分以外の流路部分に係るパルプを閉止状態とすることができるので、適宜の流路部分を選択することにより、この選択された流路部分により任意の流体流通経路を設定することができる。

図 5 (A) 〜（C) は、上記のデバイス 10において、 2種の流体 L1と L2 とを接触させることにより、排出流体 L Pを得るための種々の流体流通経路が設定された例を示す説明図である。この図 5 (A) および（B) に示されている流 6592

体流通経路によれば、流体 L 1と L 2とは接触した後に 2つの流路部分を流通するので、図 5 (C) に示されている流体流通経路よりも長い接触時間が得られ、従って長い反応時間を要する場合に有利である。

図 6 (A) 〜（C) は、上記のデバイス 1 0における他の流体流通経路の例を示す説明図である。この例では、 2種の流体 L 1と L 2とを接触させて混合流体 ( L 12) を得、これに他の流体 L 3を接触させて排出流体 L Pを得るための流体流通経路が設定されている。そして、図 6 (B ) に示されている流体流通経路によれば、流体 L 3を接触させた後に長い接触時間が得られる。また、図 6 (C) に示されている流体流通経路によれば、流体 1と L 2とが接触した後、流体 L 3が接触されるまでに長い接触時間が得られる。

図 7 (A) は、上記のデバイス 1 0における更に他の流体流通経路の例を示す説明図である。この例では、 2種の流体 L 1と L 2とを接触させて混合流体（L 12) を得、これに他の流体 L 3を接触させて混合流体（L 123 ) を得、これに更に他の流体 L 4を接触させて排出流体 L Pを得るための流体流通経路が設定されている。

図 7 (B) は、上記のデバイス 1 0における他の流体流通経路の例を示す説明図である。この例では、 2種の流体 L 1と L 2とを接触させて混合流体（L 12) を得、これに他の流体 L 3を接触させて混合流体（L 123 ) を得、これに更に他の流体 L 4を接触させて混合流体（L 1234) を得、その後、他の流体 L 5を接触させて排出流体 L Pを得るための流体流通経路が設定されてヽる。

図 7 (C) は、上記のデバイス 1 0における他の流体流通経路の例を示す説明図である。この例では、 2種の流体 L 1と L 2とを接触させて混合流体（L 12) を得る一方、 2種の流体 L 3と L 4とを接触させて混合流体（L34) を得、これらの 2種の混合流体を接触させて排出流体 L Pを得るための流体流通経路が設定されてヽる。

以上のように、本発明のデバイスにおいては、目的とする微量反応のタイプに応じて、当該微量反応に適した流体流通経路が設定されたマイクロリアクターとしての流体プロセッサーが形成されるので、これを用いることにより、当該目的とする微量反応を確実にかつ有利に実行することができる。

従って、単一の構成のデバイスでありながら、設定を変更すれば異なるタイプの微量反応に適したマイクロリアクターが得られ、種々のタイプの微量反応に適用することができるので、きわめて便利である。

本発明のデバイスについて、更に説明する。

( 1 ) 基材

基材については、その寸法、形状などの条件は自由に決定することができる。その一例を挙げると、縦 3 0 mm、横 3 0 mm、厚さ 2 mmの正方形である。

( 2 ) 微小流路

微小流路の数おょぴ各々の方向は、自由である。すなわち、微小流路の各々が直線状であって縦横に伸びるものであることは必須ではないが、通常、直線状であって、縦横に伸びる格子状に形成されていることが好ましい。

微小流路の各々は、例えば水もしくは水溶液などの液状の流体またはガス状の流体が流通することのできるものであればよく、流体が液体である場合には、例えば内径が 3 0 μ mの円形トンネノレ状とされ、この場合の液体の流量は、例えば 0 . 5 μ LZ分とされる。

横方向微小流路ぉよび縦方向微小流路が形成される場合において、それらの数は 2であることは必須ではなく、 3またはそれ以上であってもよく、また、横方向微小流路の数と、縦方向微小流路の数とが同一であることも必須ではない。更に、横方向微小流路と縦方向微小流路との交差角度が 9 0度であることも必須ではなく、鋭角または鈍角で交差するものであってもよい。

微小流路が鋭角に交差する交差点では、当該交差点に流入する各流体は例えば層流状態を保ったままで接触する場合があり、この場合には、必ずしも 2種の流体が「混合」されるものではない。し力し、 2種の流体が「接触」することにより、必要な処理結果を得ることが可能である。

( 3 ) バルブ

バルブの構成は、作動状態において、または非作動状態において、上記の微小流路における流体の流通を阻止する機能を有するものであればよく、その具体的な構成が限定されるものではない。例えば、電荷を有するバルブボールと、これを電場の作用によって移動させるバルブ制御機構を利用することもできる。図 2の例のパルプでは、球状空間 2 0の内径は例えば 8 0 μ mであり、バルブボール 2 8の^は例えば 4 0 μ πιである。バルブ室は球状空間に限定されるものではなく、他の形態であってもよい。

上記の例においては、バルブボールとして磁場感応性物質よりなるものが用いられると共に、可磁性ィ匕膜を利用したバルブ制御機構が採用されているが、この構成によれば、可磁性化膜の磁ィヒされた部分を消磁することによってパルプを開放状態とすることができるので、ー且形成された流体流通経路の設定状態をリセットすることができ、その結果、デバイス 1 0それ自体を繰り返し使用することが可能となる。

また、当該デバイス 1 0を磁化装置上で使用する場合には、流体流通経路がー且設定されたデバイス 1 0において微量反応などを実行しながら、適宜のバルブの開閉状態を制御することが可能となり、その結果、流体流通経路の変更を自由に行うことが可能となる。

上記のデバイスにおいて、或る流体流通経路を設定しょうとする場合に、いずれのパルプを開放状態として他のパルプを閉止状態とする力、複数の組合せが可能である場合があり、また、複雑な特定の流体流通経路を設定しなければならない場合もある。

従って、流体プロセッサーにおいて実際に流体流通経路を設定するためには、コンピュータを利用した流体流通経路設定装置を用いることが便利であり、実際的である。

( 4 ) 被処理流体

上記の流体プロセッサ一において処理されるものは、液状の流体またはガス状の流体であり、その種類が限定されるものではない。

〔流体流通経路設定装置〕

本発明の流体流通経路設定装置においては、対象となるデバイスにおけるすべてのバルブに係るバルブ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構が設けられると共に、当該デバイスの微小流路網情報およびバルブの位置に関する情報が記憶されたコンピュータが用いられる。そして、当該コンビュータに対して、適宜の形の信号による流体流通経路設定指示を与えることにより、選択された流路部分以外の流路部分に係るパルプが閉止状態となるよう流路部分開閉機構が駆動され、これにより、所要の流体流通経路が当該デバイスにおいて設定される。

〔流体プロセッサー〕

本発明のデパイスによる流体プロセッサ一は、上記のような化学反応以外の処理のためのマイクロリアクターとしても利用することができる。例えば、一度接触した 2種の流体が分離されて複数の排出流体が得られる場合に、一方の流体に含有される物質を他方の流体に移転抽出させる処理を行うことができる。

本発明のデバイスにおいては、微小流路の交差点に、当該交差点に係る流路部分より径の大きい空間による液体滞留部を設けることができる。この液体滞留部は、当該交差点に係る流路部分よりの液体が一時的に滞留して保持されるものであり、その形態は特に限定されるものではないが、例えば、円柱状または球状の空間とすることができる。

更に、本発明のデバイスによる流体プロセッサ一は、設定された特定の流体流通経路にぉ、ては流体の流入個所およぴ排出個所の関係が固定されるので、これを利用して、流体コンピューターともいうべき機能を有する装置として使用することが可能である。

すなわち、流体流通経路を構成する微小流路の一部または全部が異なる複数の流体プロセッサーを用いて、流体の排出個所を検出することにより、いずれの流入個所に流体が流入されたかを知ることができる。

〔流体プロセッサー接続体〕 '

本発明の流体プ口セッサ一は、基本的には単一のデバイスに液体流通経路が形成されてなるものであるが、単一のデパイスによる流体プロセッサ一の複数を、例えば同一平面に沿って並設し、または互いに積重して配設して接続することにより、接続体（または複合体）としての流体プロセッサーを構成することができる。 - このような流体プロセッサーにおいては、これを構成する順次の流体プロセッサ一において、一の流体プロセッサーから排出された流体がこれに続く後続の流体プロセッサーに供給されることとなり、被処理流体について順次の処理を施すことができる。

また、特にデパイスの複数を積重した態様で配設してなる流体プロセッサ一では、必要な設置面積は小さくてよい。

〔刺激付与機構を有する流体プ口セッサ一〕

本発明の流体プロセッサーには、適宜の刺激付与機構を設けることができる。例えば、下記に詳述するように、流体流通経路を構成する流路部分のうちの全部または一部のものに加熱手段などの熱的刺激付与機構、その他の刺激付与機構を設けることができる。このような流体プロセッサーによれば、実際の使用において、例えば目的とする化学反応を高い効率で生起させることができ、微量の流体試薬による化学反応のためのマイクロリアクターとしてきわめて有用である。図 8は、本発明の流体プロセッサーであって、熱的刺激付与機構を備えた構成の一例を、模式的に示す説明図である。

図 8の例において、デバイス 1 0は、全体が矩形の板状の基材 1 2において、その肉厚部内を、その面方向において各々水平方向に伸びて両端が左右両側縁において開口し、トンネル状の 2本の横方向微小流路 H I、 H 2が互いに上下方向に離間して形成されていると共に、当該面方向において各々垂直方向に伸びて両端が上下両端縁において開口する、トンネル状の 2本の縦方向微小流路 V I、 V 2が互いに左右方向に離間して形成されており、この横方向微小流路 H l、 H 2 およぴ縦方向微小流路 V I、 V 2力合計 4つの流体滞留部 X I、 X 2、 X 3および X 4において互いに交差する構成とされており、これにより微小流路網が形成されている。

図 9は、縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、縦方向微小流路の延伸方向に垂直な断面で示す説明用断面図である。図示する例においては、流体滞留部 3 1は、基材 1 2の肉厚部中において、上下方向に伸びる全体が円柱状の空隙により形成されている。この流体滞留部 3 1 の上部領域には、縦方向微小流路 3 5 Aおよび横方向微小流路 3 6 Aが開口し、また、下部領域には、縦方向微小流路 3 5 Bおよび横方向微小流路 3 6 Bが開口することによって 4つの流路部分が互、に連通されて流体流通経路が形成されている。

流体流通経路に形成された流体滞留部においては、微小流路から当該流体滞留部に流入する被処理流体 F aが一時的に滞留してその後当該流体滞留部から伸びる微小流路に流出することとなるが、当該流体滞留部に他の微小流路から他の被処理流体 F bが流入されると、当該流体滞留部において両方の被処理流体 F aおょぴ F bが流動しながら接触される結果混合され、被処理流体 F aおよび F bの混合被処理流体として流出することとなる。このように、流体滞留部により、有効な接触作用または混合作用もしくは攪拌作用が得られるので、 2つの被処理流体について十分に接触処理を施すことができる。

更に、このデバイス 1 0には、トンネル状の熱交換媒体流通路 1 3が基材 1 2 の肉厚部内において前記横方向微小流路 H 1、 H 2および縦方向微小流路 V 1、 V 2の各々に平行に沿った状態で近接して伸びることにより、前記微小流路網から独立した態様で形成されており、これにより、被処理流体に対して熱的刺激を付与する刺激付与機構としての熱的刺激付与機構がデバイス 1 0に備えられた構成とされている。

この図において、 H 1 i、 H 2 i、 V 1 iおよび V 2 iは、基材 1 2の左側縁および上側縁に位置された開口、 H l o、 H 2 o、 V 1 oおよび V 2 oは、基材 1 2の右側縁および下側縁に位置された開口、 1 3 iおよび 1 3 oは、それぞれ、基材 1 2の上側縁に位置された熱交換媒体流通路 1 3に係る供給用開口および排出用開口である。

具体的には、熱交換媒体流通路 1 3は、図示するように、当該熱交換媒体流通路 1 3に係る 2つの流路形成部分により微小流路 V I、 V 2、 H Iおよび H 2に係る各流路部分の両側において近接すると共に、流体滞留部 X 1乃至 X 4の各々にも近接した状態に伸びて、全体として独立した、供給用開口 1 3 iおよび排出用開口 1 3 oを有する 1本の流通路として形成されている。

そして、熱交換媒体流通路 1 3は、図示しない熱交換媒体供給機構により、その供給用開口 1 3 iから熱交換媒体が供給されることにより微小流路網内の被処理流体に対して加熱 ·冷却などの熱的な刺激を付与する刺激付与機構である熱的刺激付与機構を構成するものである。

ここで、熱交換媒体流通路 1 3は、適宜の熱交換媒体が流通することのできる構成を有するものであればよく、例えば内径が 1 0〜3 0 0 0 /z mの円形トンネル状とされる。

この熱交換媒体流通路 1 3に供給される熱交換媒体としては、当該熱交換媒体と基材 1 2との間に存在する熱勾配に従った熱伝導により当該基材 1 2を冷却する冷媒または当該基材 1 2を加熱する熱媒として作用するものであれば特に制限されるものではなく種々のものを利用することができる。

熱交換媒体の具体例としては、例えば水、水蒸気、過熱水蒸気、メタノール、ポリエチレングリコールなどのアルコール類、アルキルナフタレン類、アルキルベンゼン類などの芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、ェタン、エチレン、プロパン、プロピレン、などの飽和脂肪族炭化水素または不飽和脂肪族炭化水素、溶融塩類、フッ化炭化水素、フッ化ハロゲン化炭化水素、アンモニア、窒素、空気などを挙げることができ、これらは単独でまたは 2種以上を組み合わせて利用することができる。

基材 1 2を構成する材質としては、特に限定されるものではなく、微小流路を流通する流体の種類、備えられる刺激付与機構の種類、または当該刺激付与機構により設定される反応条件などに応じて、適宜選択されることが好ましい。具体的には、例えばガラス、樹脂または金属などを好ましく用いることができ、製造が容易であること力ら、特に樹脂を用いることが好ましい。

特に、基材 1 2の材質としては、例えばガラスまたは透明性樹脂などの光透過特½£を有するものを利用することが好ましく、これにより、流体滞留部などの目視による観察を可能とすることができる。そして、基材 12を樹脂により形成する場合には、加工成形が容易であることから、いわゆる光造形加工法を利用することが好まし、。

また、微小流路は、その内周壁面が、例えばフッ素系樹脂などによりコーティングされていてもよい。

以上のデバイス 10における基材 12に係る寸法、形状などの条件は自由に決定することができるが、その一例を挙げると、縦 30mm、横 30mm、厚さ 5 mmの正方形のものである。

また、微小流路の各々は、目的とする流体が流通することのできるものであればよく、例えば内径が 30/imの円形トンネル状とされ、この場合の流体の流量は例えば 0. 5 μ LZ分とされる。

流体滞留部 31としては、例えば 0. 0008〜20 1の容積を有するものとすることができ、例えば高さが 100〜3000 ^m, 特に好ましくは 200 〜 2000 μ mであり、直径が 100〜3000μπι、特に好ましくは 200〜 2000 tmである円柱状のものを好ましく用いることができるが、この流体滞留部の形態は、特に制限されるものではなく、目的とする反応に応じた大きさ、形状とすることができ、例えば球状、直方体形状としてもよい。

図 8に示す構成のデパイス 10よりなる流体プロセッサーにおいては、適宜のパルプにおける開閉状態が制御されて流体流通経路が形成されているが、例えば図示されていないマイクロポンプよりなる流体供給機構により適宜の開口から被処理流体が当該流体流通経路に供給されると共に、例えばマイクロポンプよりなる熱交換媒体供給機構により、供給用開口 13 iから熱交換媒体が熱交換媒体流通路 13に供給され、これにより、所望の微量流体処理が実行される。

この流体プロセッサーにおいては、先ず、基材 12力熱交換媒体と当該基材 12との間に存在する熱勾配に従った熱伝導によって所期の温度に調節される。これにより基材 12と被処理流体との間に熱勾配が形成され、その結果生じる熱伝導により、当該被処理流体に対して適宜の熱的刺激が間接的に付与されるものである。ここで、このような態様で熱交換媒体を利用した熱的刺激付与機構においては、当該熱交換媒体から被処理流体までの熱伝導が間接的であるため、熱伝導に伴う伝導損失を考慮して、熱交換媒体の温度を調節することが好ましい。具体的には、熱交換媒体流通路 1 3に熱交換媒体が供給されて基材 1 2の温度状態が設定される。また、例えば図 1 0に示すように、図 8に示されたデバイス 1 0において、パルプ H I b、 H l c、 H 2 c、 V 1 Bおよび V 1 Cが閉止状態とされると共にこれら以外のパルプが開放状態とされることにより、微小流路 V 2の全部、流路部分 H 2 aおよぴ流路部分 H 2 bにおいては被処理流体の流通が可能な状態が形成される。

この状態において、基材 1 2の外周縁における開口 V 2 iおよび H 2 iから、流路部分 V 2 Aおよび H 2 aにそれぞれ被処理流体である流体 L 1および L 2を流入させると、基材 1 2を介して熱的刺激が付与されて適宜の温度状態とされた流体 L 1およぴ流体 L 2が流体滞留部 X で合流して接触し、更に混合状態となつて流路部分 V 2 Cを流れ、基材 1 2の外周における開口 V 2 oから排出される排出流体 L Pとなる。

以上において、流体 1および流体 L 2として液体反応試薬 R 1および液体反応試薬 R 2を用いれば、排出液体 L Pは、次の反応式（3 ) による反応生成物 P

( 1 2 ) を含有するものとなる。

反応式（3 ) R 1 + R 2 → P ( 1 2 )

ここで、液体反応試薬 R 1および液体反応試薬 R 2は、その温度が所期の温度状態に設定された状態で混合されるため、上記反応式（3 ) による目的とする処理である反応が高レ、効率で実行されることとなる。

以上において、刺激付与機構としては、被処理流体に対して種々の刺激を付与することができるものであれば特に制限されるものではなく、例えば被処理流体に種々の輻射線を利用して刺激を付与する輻射線的刺激付与機構を好ましく利用することができる。

このような刺激付与機構としては、微小流路内を流通する被処理流体に直接的に作用することにより、当該被処理流体に直接的に刺激が付与されるものであつても、また、先ず基材に対して作用して当該基材自体を活性化し、この活性ィ匕された基材により被処理流体に対して刺激が付与される、いわば基材を媒介して被処理流体に間接的に刺激が付与されるものであってもよい。本発明の流体プロセッサ一は、例えば一つのデパイスに対して二つ以上の刺激付与機構が備えられた構成を有するものであってもよレ、。この場合には、当該二つ以上の刺激付与機構は、熱的刺激付与機構または輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方であることが好ましい。

また、流体プロセッサ一は、互いに独立した複数のデバイス、または互いに接続されて複合体とされた複数のデバイスに対して、例えば熱的刺激または輻射線的刺激の少なくとも一方を付与する刺激付与機構の少なくとも一つが共通に備えられた構成を有するものであってもよい。

一つのデバイスについて二つ以上の刺激付与機構が備えられた構成を有する流体プロセッサ一によれば、当該刺激付与機構の各々による例えば異なる種類の刺激が、被処理流体に対して同時に付与される流体処理を実行することが可能である。

以上において、刺激付与機構の具体例としては、例えばペルティエ効果素子を利用した放熱 ·吸熱シートよりなる温調機構、透明導電膜などによる抵抗発熱体による力口熱機構、赤外光照射機構、電磁波照射機構、紫外光照射機構またはレーザ一照射機構などを挙げることができる。

刺激付与機構として、ペルティエ効果素子を利用した放熱 ·吸熱シートよりなる温調機構を用いる場合には、当該シートを、デバイスにおける、その基材の一面または両面の全部または、例えば適宜の流路部分およぴ流体滞留部に係る近接領域部分などに配設すればよい。

刺激付与機構として輻射線的刺激付与機構を利用する場合には、被処理流体が輻射線吸収性を有するものであって、デバイスは、基材の全部または一部が輻射線透過性を有する材料により形成されているものであればよいが、製造が容易であると共に、得られるデバイスが高い汎用性を実現することができることから、基材の全部が輻射線透過性を有する材料により形成されているものを用いることが好ましい。基材の全部が輻射線透過性を有するデパイスを利用する場合には、必要に応じて、その表面に特定のパターンを有するマスクを配設することにより、被処理流体に輻射線的刺激が付与される領域を適宜選択することができる。そして、上記の態様によれば、当該輻射線による刺激が、被処理流体に直接的に、かつ、高い効率で付与される。

ここで、刺激付与機構として輻射線的刺激付与機構を利用する場合においては、デバイスとして、基材の全部または一部が輻射線吸収性を有する材料により形成されているものを利用することも可能である。

この場合には、当該輻射線による刺激は、基材を媒介して、いわば間接的に更被処理流体に付与されるため、被処理流体が輻射線吸収性を有するものである必要がない。

図 1 1は、複数のデバイスにより流体流通経路が形成されると共に、刺激付与機構が備えられた流体プ口セッサ一を示す説明図である。

この流体プロセッサ一は、各微小流路の流路部分に係るバルブの開放状態と閉止状態とが適宜制御されることにより各々特定の流体流通経路が形成されたデパイスにより構成された流体プロセッサー 4 0 A、 4 0 B、 4 0 C、 4 0 Dおよび 4 0 Eの 5つが、同一平面に沿って並設されて、いわば流体プロセッサー複合体として構成されている。具体的には、流体プロセッサー 4 O Aの一辺（図 1 1においては左辺）に流体プロセッサー 4 0 Bが隣接し、流体プロセッサー 4 0 Bの下辺に流体プロセッサー 4 0 Cが隣接し、流体プロセッサー 4 0 Cの右辺に流体プロセッサー 4 0 Dが隣接し、更に、流体プロセッサー 4 0 Dの右辺に流体プロセッサ一 4 0 Eが隣接し、これにより流体プロセッサー 4 0 D、 4 0じが、それぞれ流体プロセッサー 4 0 A、 4 0 Bの下辺に隣接するよう配設されている。ここで、流体プロセッサー 4 0 A、 4 0 B、 4 0 ( ぉょび4 0 £は、例えば図 8に示す構成の、熱的刺激付与機構が備えられたデバイスと同一の構成を有するものであり、その温度状態が、熱的刺激付与機構により、それぞれ、例えば 2 5 °C、 5 0 °C、 7 0 °Cおよび 2 5 °Cに制御されている。ただし、熱交換媒体流通路 1 3は示されていない。

また流体プロセッサー 4 0 Dは、例えば図 8に示す構成の、熱的刺激付与機構が備えられたデバイスに、更に、紫外光照射機構が備えられた構成を有するものであり、その温度状態が一 1 o°cに制御されていると共に、特定の波長を有する紫外光が流体滞留部 XD 2に照射されている。

ここで、流体プ口セッサ一 4 0 Dを構成するデバイスは、流体滞留部 X D 2に係る領域部分が、紫外光透過性を有する材料により形成された基材により構成されており、当該流体滞留部 XD 2を流過する、後述する中間混合物 R G ( 1 2 3 ) は、紫外光吸収を有する被処理流体である。

図 1 1に示す例においては、例えば以下のような処理が行われる。

すなわち、第 1の被処理流体である液状の反応試薬 R 1力流体プロセッサー 4 0 Aの開口 A 1 iから供給されて流体滞留部 X A 1を含む二つの流路部分を流過することによりその温度状態が 2 5 °Cとされた後、流体プ口セッサ一 4 0 Bにおける流体滞留部 X B 2および二つの流路部分を流過することによりその温度が 5 0 °Cに制御された状態で流体滞留部 X B 4に流入する。

また、第 2の液状の反応試薬 R 2が、流体プロセッサー 4 O Aの開口 A 2 iから供給されて流体滞留部 XA 2、流体滞留部 X A 4および流体滞留部 X A 3を含む四つの流路部分を流過することによりその温度状態が 2 5でとされた後、流体プロセッサー 4 0 Bにおける一つの流路部分を流過することによりその温度が 5 0 °Cに制御された状態で流体滞留部 X B 4に流入する。

これにより、流体滞留部 X B 4においては、反応試薬 R 1および R 2が、 5 0 °Cの反応条件の下に混合状態とされることとなり、その結果、当該両者による特定の反応が生起されて一次中間生成物 R ( 1 2 ) が生成される。

一次中間生成物 R ( 1 2 ) は、流体滞留部 X B 4から流体プロセッサー 4 0 C における一つの流路部分を流過することによりその温度が 7 0 °Cに制御された状態で流体滞留部 X C 2に流入する。

—方、第 3の被処理流体である液状の反試薬 R 3が、流体プロセッサー 4 0 Cに係る開口 C 1 iから供給され、流体滞留部 X C 1を含む二つの流路部分を流過することによりその温度が 7 0 °Cに制御された状態で流体滞留部 X C 2に流入する。これにより、流体滞留部 XC 2において、一次中間生成物 R (12) および反応試薬 R 3が、 70 °Cの反応条件の下に混合状態とされることとなり、その結果、当該両者による特定の反応が生起されて、二次中間生成物 (R123) が生成される。

次いで、二次中間生成物（R123) は、流体滞留部 XC 2から流体滞留部 X C 4を含む二つの流路部分を流過した後、流体プロセッサー 40Dにおける一つの流路部分を流過することによりその温度が一 10°Cに制御された状態で流体滞留部 XD 3に流入する。

また、第 4の被処理流体であるガス状の反応試薬 G1が、流体プロセッサー 4 0Dに係る開口 Dl iから供給され、一つの流路部分を流過することによりその温度が— 10^DCに制御された状態で流体滞留部 XD 3に流入する。

これにより、流体滞留部 XD 3において、二次中間生成物 R (123) および反応試薬 G1が、一 10°Cの反応条件の下に混合状態とされて、中間混合物 RG

(123) が組成される。

この中間混合物 RG (123) は、流体滞留部 XD1を含む二つの流路部分を流過して、その温度が一 10°Cに維持された状態で流体滞留部 XD 2に流入する。そして、この流体滞留部 XD 2において、当該中間混合物 RG (123) に適宜の波長を有する紫外光による刺激が付与され、これにより、当該中間混合物 R G (123) を組成する二次中間生成物 R (123) および反応試薬 G1による特定の光化学反応が励起され、その結果、排出流体 LPに含有された状態で最終生成物 Pが生成される。

最終生成物 Pを含有する排出流体 LPは、流体滞留部 XD 2から、当該流体プ口セッサ一 40Dにおける流体滞留部 XD 4を含む二つの流路部分および、流体プロセッサー 40 Eにおける流体滞留部 XE 3、流体滞留部 XE 1、流体滞留部 XE 2および流体滞留部 XE 4を含む五つの流路部分を流過することにより、その温度が 25 °Cに制御された状態で開口 E 1 oから排出され、当該最終生成物 P が得られる。

上記の流体プロセッサーによれば、流体プロセッサー用デパイスを具えると共 PC翻雇 92

3 0 に、当該流体プロセッサー用デパイスには刺激付与機構が設けられて構成されているため、目的とする流体処理に応じて被処理流体に所期の態様で種々の刺激を付与することが可能であるため、当該流体処理に係る化学反応などにおいて、例えば反応生成物の収率およぴ /または当該反応に係る速度について高い効率を得ることができ、しかも、刺激付与機構によって処理条件の設定を実行することができ、その結果、種々の新規な微量流体処理を実行することが可能である。以上、刺激付与機構を有する流体プロセッサーについて具体的な形態に基づいて説明したが、上述の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。

流体プロセッサーを利用した流体処理としては、特に制限されるものではなく、その具体例としては、例えば種々の化学反応、複数の流体の混合処理、細胞などを利用した細胞反応などを挙げることができる。

また、デバイスの複数が接続されてなる流体プロセッサーにおいて、デバイスの各々に個別の熱的刺激付与機構が設けられている場合には、当該流体プロセッサ一は、瞵接する流体プロセッサ一との間に例えば空気を利用した断熱層を介して配設されることが好ましい。これにより、当該流体プロセッサーにおいて、隣接して配設された他の流体プロセッサ一による熱的な影響を及ぼすことが抑制される。

流体プロセッサー用デパイスを構成する基材に、横方向微小流路および縦方向微小流路が形成される場合において、それらの数は 2であることは必須ではなく、 3またはそれ以上であってもよく、また、横方向微小流路の数と、縦方向微小流路の数とが同一であることも必須ではない。更に、横方向微小流路と縦方向微小流路との交差角度が 9 0度であることも必須ではなく、鋭角または鈍角で微小空間部に連通するものであってもよい。

流体プロセッサーにおいて、流体滞留部 3 1の内部には、種々の被処理物などを支持するが流体の透過を許容する膜状支持部材が、面方向に伸びて、当該流体滞留部 3 1の内部空間を上部空間おょぴ下部空間に分割するよう配設されていてもよく、この上部空間および下部空間の各々に例えば 2本の微小流路が開口する構成とされていてもよい。

そして、流体滞留部 3 1が、膜状支持部材を備えている場合には、流体滞留部 3 1に開口する、微小流路に係る開口部の各々においては、必要に応じて、例えば種々のメッシュ状部材よりなる被処理物流失防止部材（図示せず）が設けられていてもよく、これにより流体の流過が許容されると共に、流体滞留部 3 1内に位置された被処理物が流失することを防止することができる。

また、このような、微小流路の交差点に流体滞留部が形成されたデバイスによれば、例えば、当該流体滞留部の空間内に、培養すべき細胞などの生体を固定化しておき、当該交差点に係る微小流路を含む流体流通経路を設定することにより、生体用検査デバイスが得られる。

〔流体処理方法〕

図 1 2は、本発明の流体処理方法において、流体プロセッサーの構成に用いられる流体プロセッサー用デバイス 1 0の基本的な構成の一例を模式的に示す説明用斜視図である。

図 1 2の例において、基材 1 2には、各々が当該基材 1 2の肉厚部内を断面円形のトンネル状に面方向に伸びるよう、複数の微小流路（実線で描かれている。 ) が互いに交差する状態に形成されており、これにより微小流路網が構成されている。

具体的には、各々基材 1 2の横方向に伸びて両端が左右両側縁に開口する複数 (図の例では 4本）の横方向微小流路 LHが、基材 1 2に係る正方形を上下方向に均等に分割するライン（図の例では 5等分するライン）に沿って、互いに上下方向に離間して形成されていると共に、各々基材 1 2の縦方向に伸びて両端が上下両端縁において開口する複数（図の例では 4本）の縦方向微小流路 L Vが、基材 1 2に係る正方形を左右方向に均等に分割するライン（図の例では 5等分するライン）に沿って、互いに左右方向に離間して形成されている。

従って、横方向微小流路 L Hと縦方向微小流路 L Vとは互レ、に交差しており、この例では合計 1 6個の交差点 Xが形成されており、横方向微小流路 L Hおよび縦方向微小流路 L Vの各々は、当該微小流路上における =つの交差点 Xによって分割されることによって 5つの流路部分 L Sが形成されている。そして、 1つの横方向微小流路 L Hまたは縦方向微小流路 L Vにおいて、 4つの交差点 Xによつて分割して形成されている 5つの流路部分 L Sは、いずれも等しい長さのものとされている。

基材 1 2において、横方向微小流路 L Hと縦方向微小流路 L Vとの交差点の各々には、微小流路の径より大きい空間部が形成されることにより、流体滞留部 Sが設けられており、また、流路部分 L Sの各々には、当該流路部分を開閉するパルプ Vが設けられている。

図 1 3は、 1つの流体滞留部 Sと、当該流体滞留部 Sに関連する 4つの流路部分 L Sおよぴ各流路部分 L Sにおけるパルプ Vの関係をィメージとして示す説明用斜視図、図 1 4は、 1つの流路部分 L Sにおけるバルブ Vと、当該流路部分 L Sの両端における流体滞留部 Sを示す説明用断面図である。

これらの図に示されているように、流体滞留部 Sは、基材 1 2の厚さ方向に伸ぴる円柱状の空間によつて形成されており、各々断面円形の孔による流路部分 L Sの 4つが、この流体滞留部 Sの軸方向における中央のレベルにおいて、周方向に 9 0度の角度位置で流体滞留部 Sの周壁に開口して連通されている。

バルブ Vは、基材 1 2の肉厚部中に形成された流路部分 L Sの途中に介在する状態で形成された、当該流路部分 L Sより大きな内径を有する球状空間によるパルブ室 2 0と、このバルブ室 2 0内に配置された、パルプの弁体となるバルブ粒子を構成するパルプボール 2 8とにより構成されている。

パルブ室 2 0には、 1つの流路部分 L Sを形成する 2本の細孔 2 2および 2 4 が開口しており、一方の細孔 2 2は、基材 1 2の表面に沿って伸びる主部分 2 2 Aと、この主部分 2 2 Aに連続する U字状の屈曲部分 2 2 Bとを有してなり、屈曲部分 2 2 Bは、バルブ室 2 0の上部において円形の開口 2 3を介して当該バルブ室 2 0に連通している。この開口 2 3は、その周縁がバルブの弁座となるものである。また、他方の細孔 2 4は、基材 1 2の表面に沿って伸ぴ、ノルプ室 2 0 の側部に開口 2 5において連通している。そして、当該バルブ室 2 0と、これに 03 06592

3 3 開口することにより互いに連通された状態である一方の細孔 2 2および他方の細孔 2 4とにより、流路部分 L Sが形成されている。

以上において、 2本の細孔 2 2および 2 4の径は同一とされており、ノルブボール 2 8は、それら細孔 2 2および 2 4の径ょりも大きい外径を有するものとされている。このバルブボール 2 8は、磁場感応性物質、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性体よりなるものとされており、当該パルプボール 2 8を基材 1 2の厚さ方向（図の上下方向）に移動させるための可磁性化膜（図示せず）が基材 1 2の表面に設けられている。

実際のデバイスにおいて、基材の一例における形状は、例えば縦 5 0 mm、横 5 O mm、厚さ 3 mmであり、微小流路の径は、 1 0 μ π！〜 3 mm、一の微小流路における流量は、例えば 0 . 0 0 0 l〜5 m LZ¾である。これらの数値は例であって、限定されるものではない。

このようなデバイス 1 0においては、合計 4 0個の流路部分 L Sから順次に連続する適宜のものを選択し、ここに選択されたもの以外の流路部分 L Sにおけるバルブ Vを閉止状態とすることにより、当該選択された流路部分 L Sにより、各々基材 1 2の周縁に開口する流体入口およぴ流体出口を有する連続した流通経路を設定することができ、これにより、流体処理用流通経路が設定された流体プロセッサ一が構成される。なお、選択された流路部分 L Sによつて確定された流体処理用流通経路が形成されればよいので、選択されたもの以外の流路部分 L Sにおける全部のバルブ Vを閉止状態とすることが不要な場合もある。

このような流体プロセッサーにおいては、流体入口からマイクロポンプによつて被処理流体を送入すると、当該被処理流体は、設定された流体処理用流通経路を形成している、パルプ Vのバルブ室 2 0および流体滞留部 Sを含む流路部分 L

Sをを流通して流体出口から排出されるので、この流通の間に、被処理流体に適宜の処理を施すことが可能である。

被処理流体に対する処理としては、例えば、 2種またはそれ以上の被処理流体を混合する混合処理、 2種またはそれ以上の被処理流体を化学的または生物学的に反応させる反応処理、被処理流体を加熱または冷却する熱的処理、外部から光などの輻射線を照射する輻射線照射処理などを挙げることができるが、複数の処理が複合的に実行される場合もある。例えば、混合処理や反応処理が、熱的処理または輻射線照射処理などを伴って行われる場合がある。

流体プロセッサ一においては、実際に行われる処理に応じてヽくつかの条件が必要となる場合があり、例えば、混合処理や反応処理を行う場合に、流体処理用流通経路は、複数の被処理流体を送入するために 2またはそれ以上の流体入口を有するものとされる場合がある。また、熱的処理や輻射線照射処理などが行われる場合には、そのような処理のための機構が設けられることが必要であり、デバイスにおいても、そのような処理に適した条件が要求される。例えば、輻射線照射処理を行う場合には、当該デバイスは、基材が当該輻射線に透明な材質によつて形成されていることが必要である。

而して、本発明においては、上記のような流体プロセッサーを構成する場合において、被処理流体について目的とする処理が行われるために適した長さあるいは規定された長さの目標処理時間がある場合に、すなわち目標処理時間 Tだけ処理が実行されるべき場合に、流過時間が、この目標処理時間の長さに応じた長さとなるよう、流体処理用流通経路を設定する。

具体的には、被処理流体の流通速度と流体処理用流通経路の長さとによって定まる被処理流体の流過時間（すなわち、送入された被処理流体が、処理開始点から流体出口に到達するまでに要する時間） T 1を求め、この流過時間 T 1が目標処理時間 Tと一致するよう、あるいは流過時間 T 1と目標処理時間 Tとの差が最も小さくなって実質的に一致するよう、デバイス 1 0において流体処理用流通経路が設定される。

このようにして流体処理用流通経路が設定された流体プロセッサーにおいて、その流体処理用流通経路に係る流体入ロカゝら、例えば液状の被処理流体を例えばマイクロポンプで送入すると、送入された被処理流体は流体処理用流通経路を流通して流体出口から排出されるが、このときに被処理流体が実際に処理を受ける時間は、当該被処理流体の流過時間 T 1であり、この流過時間 T 1が目標処理時間 Tに一致し、あるいは実質的に一致しているので、流体出口から排出された被処理流体は、流通している間に処理が施された時間が目標処理時間 Tに一致し、あるいは実質的に一致したものとなり、結局、微少量の被処理流体について、所期の処理が確実に施された結果を得ることができる。

図 1 5は、本発明の流体プロセッサーによる流体処理方法を具体的に説明するための流体プロセッサー 5 0の構成を模式的に示す説明用,斜視図である。この流体プロセッサー 5 0に係るデパイスは、横方向微小流路 L Hおよび縦方向微小流路 L Vがいずれも 6本形成されているが、その他の構成は図 1 2に示されているデパイス 1 0と同様である。

図 1 5の流体プロセッサー 5 0において、横方向微小流路 L Hと縦方向微小流路 L Vとの合計 3 6個の交差点の各々について、上から m番目の横方向微小流路 L Hと、左から n番目の縦方向微小流路 L Vとの交差点を、文字 Xに続けて mおよび nの数字を連記することにより特定することとする。

例えば、上から 1番目の横方向微小流路 L Hと左から 6番目の縦方向微小流路 L Vとの交差点は「交差点 X 1 6」のように記載される。

図 1 5の流体プロセッサー 5 0においては、太線による流路部分おょぴ黒塗りされたバルブ Vおよび流体滞留部 Sで示されているように、交差点 X 6 2から交差点 X 6 6、交差点 X 6 6から交差点 X 1 6、交差点 X 1 6から交差点 X 1 1、および交差点 X I 1から交差点 X 2 1に至るラインに存在するすべての流路部分と、交差点 X 6 2、交差点 X 6 3および交差点 X 2 1に基材の周縁から直接通ずる流路部分とのすべてにおけるもののバルブ Vを開放状態とし、それら以外のバルブ Vを閉止状態とすることにより、流体処理用流通経路が設定されている。そして、交差点 X 6 2および交差点 X 6 3に直接通ずる流路部分の基材の周縁における開口が、それぞれ、被処理流体の流体入口 E 1および E 2とされると共に、交差点 X 2 1に直接通ずる流路部分の基材の周縁における開口が流体出口 E Xとされている。

この流体プロセッサ一は、 2つの流体入口からそれぞれ第 1の被処理流体およぴ第 2の被処理流体を送入することにより、両被処理流体を混合して反応させるためのものであって、処理開始点は、両方の被処理流体の混合が行われる交差点 X 63に係る流体滞留部であり、この交差点 X 63から流体出口 EXまでの間が、実際に処理が行われる有効流通路となる。ここに、この有効流通路は、流路部分 L Sを構成する細孔 22の入口力、らバルブ Vを介して連続する流体滞留部 Sの出口までの流路を「単位流路」とすると、合計 15個の単位流路によって形成されていることとなる。

図 16に、この流体プロセッサーのデパイス 50における各部の寸法が示されている。すなわち、円柱状の流体滞留部 Sの直径 aが 2mm、高さ bが 3mm、パルプ Vのバルブ室 20の直径 cが 2 mm、パルプボール 28の直径 d力 S 0. 5 mm、流路部分 L Sを構成する細孔 22， 24の内径 eが 0. 4mm、隣接する流体滞留部 Sから伸びて当該流体滞留部 Sに至る細孔 22における主部分 22A の長さ ίが lmm、主部分 22 Aに続く屈曲部分 22 Bの厚さ方向に伸びる第 1 部分の長さ gが 1. 6mm、面方向に伸びる第 2部分の長さ hが lmm、開口 2 3に至る厚さ方向に伸びる第 3部分の長さ iが 0. 6mm (細孔 22の中心軸線の長さが合計 3mm) 、細孔 24の長さ jが lmmのものとされている。

これらの数値から、この流体プロセッサーにおける、一の流体滞留部 Sの入口から隣接する流体滞留部 Sの入口までの単位流路の体積の大きさは 0. 0142 mLと計算され、 15個の単位流路よりなる有効流通路の体積は 0. 213mL となる。

この流体プロセッサー 50を用いて、目標処理時間 Tが 1. 42秒間である反応用の第 1の被処理流体 aと第 2の被処理流体 bとをそれぞれ流体入口 E 1およぴ E2力ら、送入速度が 0. 15 mL/秒の性能を有するものとされているマイクロポンプで連続的に送入した。

そして、実際に流体出口 EXから排出される被処理流体の排出量（排出速度）を測定したところ、その値は 0. 15mLZ秒であった。

このことは、被処理流体の有効流通路における実際の流過時間 T 1が 1. 42 秒間であることを意味し（0. 213mL÷0. 15mL/秒 =1. 42秒）、結局、この流体プロセッサー 50によれば、目標処理時間 Tと一致または実質的に一致した処理時間の処理を実行することができる。 6592

37 し力し、上記の流体プロセッサー 50と同一の基本的構成を有する他の流体プ口セッサ一に他のマイクロポンプを用いたものでは、実際に流体出口 EXから排出される被処理流体の排出量（排出速度）を測定すると 0. 16mLZ秒であつた。

このことは、当該流体プロセッサーにおける有効流通路における実際の流過時間 T1が 1. 33秒間であることを意味し（0. 213mL÷0. 16mL/秒 =1. 33秒）、目標処理時間 Tの 1. 42秒との間に 0. 09秒の差があることとなる。この理由は、マイクロポンプの性能および流体プロセッサー 50における設計値からの誤差が含まれているためである。

そこで、図 17に示すように、交差点 X 21に基材の周縁から直接通ずる流路部分におけるバルブ Vを閉止状態とし、交差点 X 21から交差点 X 31に至る流路部分と、当該交差点 X 31に基材の周縁から直接通ずる流路部分とにおけるバルブ Vを開放状態とすることにより、修正された流体処理用流通経路が設定された流体プロセッサーを得、これを用いて、上記と同様にして第 1の被処理流体 a およぴ第 2の被処理流体 bを送入したところ、被処理流体の排出速度は同じ 0. 16 mL/秒であった。

この修正後の流体処理用流通経路による流体プロセッサーにおいては、有効流通路の体積は 0. 228mLであることから、流過時間 T1は 1. 42秒であると計算される。

従って、このような修正された流体プロセッサーによれば、流過時間 T1が目標処理時間 Tに実質的に一致したものとなっているので、目的とする処理が確実に所期の処理時間で実行されることが理解される。

以上において、流体処理用流通経路が修正される前のものが前駆的流体プロセッサ一、その修正前の流体処理用流通経路が仮設流通経路としての意義を有し、この前駆的流体プロセッサ一の仮設流通経路に被処理流体が流通されて当該被処理流体が当該仮設流通経路を流過するに要する流過時間 T 1を、実際の流出速度から求め、この流過時間 T 1と目標処理時間 Tとが比較されて、両者の差に応じて仮設流通経路の一部が修正され、これにより、目的とする処理が実行される流体処理用流通経路が設定された流体プロセッサーを構成することができる。従って、このような手順によって流体処理用流通経路が設定された流体プロセッサ一によれば、被処理流体が微少量であっても、精確な処理時間で、目的とする処理を実行することができ、特に、被処理流体が液体である場合に有用である発明の効果

本発明の流体プロセッサー用デバイスによれば、その微小流路において、バルブ制御機構により、当該微小流路における流体の流通を自由に制御することができる流体プロセッサ一が得られる。

また、本発明のデバイスによれば、微小流路網を構成する微小流路に係るバルブの状態を選択的に制御することにより、大きな自由度で流体流通経路を設定することができ、その結果得られる流体流通経路により、所望の処理を実行することのできる例えばマイク口リアクターとなる流体プロセッサーを提供することができる。

すなわち、本発明によるデバイスは、いわゆる汎用型の反応経路系を有するものであり、実行すべき処理の種類に応じて必要な反応経路を設定することができるので、目的とする処理に適合した流体プ口セッサ一が形成される。

従って、単一の構成であっても、複数の流体プロセッサー用デバイスを用意しておくことにより、実行すべき処理のタイプに併せて必要なマイクロリアクターを容易に入手することができるので、実用上、きわめて便利である。

また、デバイスにおいて、第 1の微小流路と第 2の微小流路との交差点に流体滞留部が形成された構成によれば、当該流体滞留部により、 2つの被処理流体について、有効な接触作用または混合作用もしくは攪拌作用が得られ、十分な接触処理を施すことができる。

本発明の流通経路設定装置によれば、コンピュータにおいて流体流通経路設定指示を行うことにより、適宜の流体流通経路をデパイスにおいて設定して、所望の処理を適切に実行することのできる流体プロセッサーを容易に得ることができる。 03 06592

3 9 本発明の流体プ口セッサ一は、上記のデパイスにより形成されるものであり、特にマイクロリアクターとして有用である。

本発明の流体プ口セッサ一によれば、微小流路網を有し流体流通経路が選択的に設定されるデパイスを具え、当該デパイスには刺激付与機構が備えられていることにより、流体流通経路内および/または流体滞留部内の被処理流体に、目的とする微量流体処理に応じた態様で種々の刺激が付与されるため、当該目的とする微量流体処理に対応して、処理条件の設定を実行することができる。従って、当該微量流体処理をきわめて大きい自由度と高い効率をもって実行することができ、しかも、種々の微量流体処理を実行することも可能となる。

本発明の流体プロセッサーによる流体処理方法によれば、流体流通経路を選択的に設定することのできる微小流路網を有するデバイスにおいて、被処理流体について目的とする処理がなされるべき目標処理時間の長さに応じて流体処理用流通経路を設定することにより流体プロセッサーを構成し、この流体プロセッサーによって被処理流体に対する処理が実行されるので、被処理流体は、その流過時間が厳密に精確に制御された状態で流通されることとなり、その結果、当該被処理流体の実際の処理時間を目標処理時間に実質的に一致させることができ、従つて、微少量の被処理流体に対して所期の処理を確実に実行することができる。また、デバイスにおいて、目標処理時間の長さに応じて仮設流通経路が設定された前駆的流体プロセッサーを構成し、当該仮設流通経路による被処理流体の流過時間を求め、この流過時間と前記目標処理時間とを比較して、例えば当該仮設流通経路の少なくとも一部が修正され、これにより流体処理用流通経路が設定された流体プ口セッサ一を構成するので、この流体プ口セッサ一を用いることにより、被処理流体の実際の処理時間が目標処理時間に実質的に一致された状態が実現され、従って、微少量の被処理流体に対して所期の処理を確実に実行することができる。

以上において、被処理流体の流過時間を、仮設流通経路の流体出口からの流体流出速度と仮設流通経路の体積によって求めることにより、当該デパイスにおヽて、流過時間の長さが目標処理時間に厳密に精確に一致する状態の流体処理用流通経路を設定することができる。

被処理流体の目的とする処理は、複数の種類の流体の反応処理、熱的処理または輻射線照射処理とすることができ、これにより、被処理流体に対して所期の処理を目標処理時間に応じた長さで実行することができる。

Claims

ま求の

〔1〕板状の基材と、この基材にその面方向に伸びるよう形成された流体流通用の微小流路と、この微小流路に設けられた、当該微小流路を閉止するバルブと、このバルブをその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構とを備えてなり、

バルブ制御機構によつてバルブの状態が制御されることにより、微小流路の開閉状態が制御された流体プロセッサーが形成されることを特徴とする流体プロセッサー用デパイス。

〔2〕板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、

微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、この微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には、当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該パルプの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するパルプ制御機構を備えてなり、

選択された流路部分以外の流路部分に係るバルブが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口と、この流体入口に通ずる少なくとも 1つの流体出口とを有する流体流通経路が設定され、これにより、設定された流体流通経路に流体が流通されることによって目的とする処理が実行される流体プロセッサーが形成されることを特徴とする流体プロセッサー用デバイス。

〔3〕板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてな、

微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、第 1の微小流路と第 2の微小流路との交差点には当該交差点に係る流路部分より径の大きい空間による、流路部分よりの流体が一時的に滞留して保持される流体滞留部が形成され、当該流体滞留部の各々から伸びる複数の流路部分の各々には、当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなり、

選択された流路部分以外の流路部分に係るパルプが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口と、この流体入口に通ずる少なくとも 1つの流体出口とを有する流体流通経路が設定され、これにより、設定された流体流通経路に流体が流通されることによって目的とする処理が実行される流体プ口セッサ一が形成されることを特徴とする流体プ口セッサ一用デバイス。

〔4〕パルプは、微小流路に形成されたバルブ室と、このパルプ室内に配置されたパルプ粒子を有し、

パルプ制御機構は、バルブ粒子を当該バルブ室内において駆動することにより、当該バルブ室に連通する微小流路の開口を閉止状態または開放状態とする機能を有することを特徴とする請求項 1〜請求項 3のいずれかに記載の流体プロセッサー用デバイス。

〔5〕バルブ制御機構は、磁性を有するバルブ粒子に磁場を作用させる磁場作用機構、または、電荷を有するバルブ粒子に電場を作用させる電場作用機構であることを特徴とする請求項 4に記載の流体プ口セッサ一用デバイス。

〔6〕板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、

微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、この微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には、当該流路部分を閉止するパルプが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなり、

選択された流路部分以外の流路部分に係るバルブが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口と、この流体入口に通ずる少なくとも 1つの流体出口とを有する流体流通経路が設定され、これにより、設定された流体流通経路に流体が流通されることによって目的とする処理が実行される流体プロセッサーが形成される流体プ口セッサー用デパイスのための流体流通経路設定装置であつて、

当該流体プロセッサー用デバイスにおけるすべてのバルブに係るパルプ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構と、当該流体プロセッサー用デパイスの微小流路網情報およびバルブの位置に関する情報が記憶されたコンピュータとを備えてなり、

前記コンピュータに対する流体流通経路設定指示により、選択された流路部分以外の流路部分に係るパルプが閉止状態となるよう流路部分開閉機構が駆動されることを特徴とする流体プロセッサー用デバイスの流体流通経路設定装置。〔7〕板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてな、

微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、この微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には、当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなり、

選択された流路部分以外の流路部分に係るバルブが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口と、この流体入口に通ずる少なくとも 1つの流体出口とを有する流体流通経路が設定され、これにより、設定された流体流通経路に流体が流通されることによって目的とする処理が実行される流体プロセッサーが形成される流体プロセッサー用デパイスにおいて、

少なくとも 2つの流体入口を有する流体流通経路が設定されており、当該 2つの流体入口から流入される流体が交差点において接触されるマイクロリアクターが構成されていることを特徴とする流体プロセッサー。

[ 8 ] 請求項 7に記載の流体プロセッサーの複数が接続されてなり、一の流体プ口セッサ一から排出された流体がこれに続く後続の流体プロセッサーに供給されることを特徴とする流体プ口セッサ一。

〔9〕板状の基材と、この基材に形成された流体が流通する第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する第 2の微小流路と、第 1の微小流路および第 2の微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々を閉止するためのバルブと、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構とを備えてなる流体プロセッサー用デバィスを具えてなり、

当該流体プロセッサー用デバイスにおける微小流路内の流体に刺激を付与する刺激付与機構が設けられていることを特徴とする流体プロセッサー。

〔1 0〕板状の基材と、この基材に形成された流体が流通する第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する第 2の微小流路と、当該第 1の微小流路および第 2の微小流路の交差点に形成された、当該交差点に係る微小流路ょり径の大きい空間による、微小流路ょりの流体が一時的に滞留して保持される流体滞留部と、この流体滞留部の各々から伸びる複数の流路部分の各々を閉止するためのパルブと、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構とを備えてなる流体プ口セッサ一用デバイスを具えてなり、

当該流体プロセッサー用デパイスにおける微小流路および Zまたは流体滞留部内の流体に刺激を与する刺激付与機構が設けられていることを特徴とする流体プロセッサー。

〔1 1〕刺激付与機構が、熱的刺激付与機構および輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方であることを特徴とする請求項 9または請求項 1 0に記載の流体プロセッサ■ ~。

〔1 2〕刺激付与機構が熱的刺激付与機構であり、当該熱的刺激付与機構が、流体プロセッサー用デバイスの微小流路ぉよび Zまたは流体滞留部における少なくとも一部に近接した状態で基材に形成された、熱交換媒体が供給される熱交換媒体流通路よりなるものであることを特徴とする請求項 9または請求項 1 0に記載の流体プロセッサー。

〔1 3〕請求項 2または請求項 3に記載の流体プロセッサー用デパイスの複数と、それらの流体プロセッサー用デパイスに共通の刺激付与機構とにより構成されていることを特徴とする流体プロセッサー。

〔1 4〕刺激付与機構が、熱的刺激付与機構および輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方であることを特徴とする請求項 1 3に記載の流体プロセッサー。〔1 5〕請求項 2または請求項 3に記載の流体プロセッサー用デバイスの複数が接続されると共に、流体プロセッサー用デパイスの少なくとも 1つに刺激付与機構が設けられてなり、一の流体プロセッサーから排出された流体がこれに続く後続の流体プ口セッサ一に供給されることを特 ί敫とする流体プ口セッサ一。

〔1 6〕刺激付与機構が、熱的刺激付与機構および輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方であることを特徴とする請求項 1 5に記載の流体プロセッサー。

〔 1 7〕板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、当該微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するノルブ制御機構を備えてなる流体プロセッサー用デパイスを用い、

当該流体プロセッサー用デバイスにおいて、被処理流体の目的とする処理に適した目標処理時間の長さに応じて、選択された流路部分以外の流路部分に係るバルプが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口とこの流体入口に通ずる流体出口とを有する流体処理用流通経路を設定することにより、流体プ口セッサ一を構成し、

この流体プロセッサ一の流体処理用流通経路に被処理流体を流通させることにより、当該被処理流体について目的とする処理を実行することを特徴とする流体プロセッサーによる流体処理方法。

〔1 8〕板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、少なくとも 1本の第 1の微小流路と、この第 1の微小流路に交差する少なくとも 2本以上の第 2の微小流路とを有し、当該微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するパルプ制御機構を備えてなる流体プロセッサー用デバイスを用い、当該流体プロセッサー用デバイスにおいて、被処理流体の目的とする処理に適した目標処理時間の長さに応じて、選択された流路部分以外の流路部分に係るパルブが閉止状態とされることにより、少なくとも 1つの流体入口とこの流体入口に通ずる流体出口とを有する仮設流通経路を設定して前駆的流体プ口セッサ一を構成し、

この前駆的流体プロセッサ一の仮設流通経路に被処理流体を流通させて当該被処理流体が当該仮設流通経路を流過するに要する流過時間を求め、この流過時間と前記目標処理時間とを比較して当該流過時間と目標処理時間との差に応じて前記仮設流通経路の少なくとも一部を修正することにより、流体処理用流通経路が設定された流体プロセッサーを構成し、

この流体プロセッサーの流体処理用流通経路に被処理流体を流通させることにより、当該被処理流体について目的とする処理を実行することを特徴とする流体プロセッサーによる流体処理方法。

〔1 9〕被処理流体の流過時間を、仮設流通経路の流体出口からの流体流出速度と当該仮設流通経路の体積とによって求めることを特徴とする請求項 1 8に記載の流体プ口セッサ一による流体処理方法。

〔2 0〕被処理流体についての目的とする処理が、混合処理、反応処理、熱的処理または輻射線照射処理であることを特徴とする請求項 1 7〜請求項 1 9のいずれかに記載の流体プロセッサーによる流体処理方法。

〔2 1〕流体プロセッサー用デバイスにおいて、第 1の微小流路と第 2の微小流路との交差点に、当該交差点に係る流路部分より径の大きい空間による、流路部分よりの流体が一時的に滞留して保持される流体滞留部が形成されていることを特徴とする請求項 1 7〜請求項 1 9のいずれかに記載の流体プロセッサーによる流体処理方法。