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マイクロミキサー コモンズ

国内特許コード P110005340
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2007-068745
公開番号 特開2010-012363
登録番号 特許第5232983号
出願日 平成19年3月16日(2007.3.16)
公開日 平成22年1月21日(2010.1.21)
登録日 平成25年4月5日(2013.4.5)
発明者
  • 吉澤 秀和
  • 神尾 英治
出願人
  • 国立大学法人 岡山大学
発明の名称 マイクロミキサー コモンズ
発明の概要

【課題】小型でありながら構造が比較的単純で、かつ混合効率を有効に高めることができるマイクロミキサーを提供する。
【解決手段】第1流体7が第1方向xに指向した流れになるように案内する第1区画溝102と、第1区画溝102の下流側部分の流路スペースS1よりも狭い流路スペースS2をもつ第2区画溝103と、前記第1流体7と第2流体8とを向流で衝突させて得られる混合流体9を、前記第1方向xと同じ向きに指向した流れに案内するとともに、前記混合流体9の流量を減じて流体圧力を高める第3区画溝104と、該第3区画溝104と連通し、前記第3区画溝104から吐出される混合流体9の流体圧力を下げ、これに伴って生じる渦流により混合流体9の混合を促進させる混合促進空間5と、該混合促進空間5内の混合流体9を所定の回収手段へ案内する案内部材106とを有することを特徴とする。
【選択図】図4

従来技術、競合技術の概要


マイクロミキサーの構造に関する従来技術としては、例えば特許文献1に記載されているように、Y字状に微小流路を形成した基板を用いたマイクロミキサーや、特許文献2に記載されているように、T字状に微小流路を形成した基板を用いたマイクロミキサーが知られている。

【特許文献1】特開2006-205080号公報

【特許文献2】特開2006-7063号公報



これらY字状やT字状の微小流路を形成したマイクロミキサー内では、流れは層流状態である。よって、2つの供給口から供給された溶液は、微小流路では2層の流れとなり、これら2層の撹拌・混合は拡散に支配されるため、完全混合を短時間で行うことは難しく、ある程度の時間が必要であるという問題がある。



また、混合時間の短縮を目的として、2液の界面の面積を大きくするための手段としては、例えば2層の流れを平面上で多数に分割して、多数の層流を形成し、混合・撹拌効率を向上させる方法が挙げられる。しかしながら、かかる方法は、流れを多数に分割するため、精密加工技術を用いて複雑なマルチ流路の形成が必要であり、これは、加工コストの高騰を招くため好ましくない。また、マルチ流路を用いた場合であっても、やはり平面的に形成された微小流路であるので、流体は依然として層流であり、撹拌・混合は拡散で支配されるため、混合効率に関して改良の余地があった。加えて、マルチ流路を平面上に形成するには、ある程度、大きな基板面積が必要となり、これは、マイクロミキサー全体を小型化する用途には使用できないという問題もあった。



さらに、他のマイクロミキサーの従来技術としては、多孔フィルターを用いたミキサー、多層ミキサー、流体のらせん流れを利用したカオス混合によって混合を行うミキサー、流路壁に衝突させることで発生する擬似乱流を利用するミキサー、超音波、電場、磁場、微小な撹拌子を利用したマイクロミキサー(例えば特許文献3)等の多種多様なマイクロミキサーが報告されているが、これらのマイクロミキサーはいずれも、流路パターンや装置構成が複雑であるため、高価となり、大量生産には適さないという問題がある。

【特許文献3】特開2006-320877号公報

産業上の利用分野


この発明は、例えば、欧州ではμ-TAS(Micro Total Analysis Systemの略)、米国ではLab-on-A-chipと称されるマイクロリアクターに代表される微細構造をもつマイクロ流体素子を用いて行う、2種類の微量流体の混合・撹拌を可能にする新規なマイクロミキサーに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
少なくとも3本の管状部材を連結して形成してなり、
第1流体が第1方向に指向した流れになるように案内する第1管状部材と、
該第1管状部材の下流側部分に挿入されているとともに前記第1方向とは逆向きに指向した流れになるよう第2流体を案内する管状先端部を有し、該管状先端部が第1管状部材の下流側部分の流路スペースよりも狭い流路スペースをもつ第2管状部材と、
前記第1管状部材の下流側部分と前記第2管状部材管状先端部とで区画され、第1管状部材内を流れる第1流体と第2管状部材内を流れる第2流体とを向流で衝突させて得られる混合流体を、前記第1方向と同じ向きに指向した流れに案内するとともに、前記混合流体の圧力を高める第1環状空間と、
該第1環状空間と連通し、前記第1環状空間から吐出される混合流体の圧力を下げ、これに伴って生じる渦流により混合流体の混合を促進させる、第2管状部材の流入口と吐出口の間に位置するブロック状部材内に形成された圧力緩和空間と、
圧力緩和空間内の混合流体を所定の回収手段へ案内する第3管状部材
を有し、前記第2管状部材は前記圧力緩和空間を貫くように構成されていることを特徴とするマイクロミキサー。

【請求項2】
少なくとも2枚の板状部材の積層体からなり、
第1板状部材に、底壁と第1溝壁とで区画形成され、平面視で略長方形状をなし、第1流体が第1方向に指向した流れになるように案内する第1区画溝と、
前記第1板状部材に、前記第1区画溝の下流側部分内に第2溝壁で区画形成され前記第1方向とは逆向きに指向した流れになるよう第2流体を案内する先端溝部をもち、該先端溝部が第1区画溝の下流側部分の流路スペースよりも狭い流路スペースを持つ第2区画溝と、
前記第1区画溝の下流側部分と前記第2区画溝の先端溝部とで区画され、第1区画溝を流れる第1流体と第2区画溝を流れる第2流体とを向流で衝突させて得られる混合流体を、前記第1方向と同じ向きに指向した流れに案内するとともに、前記混合流体の圧力を高める第3区画溝と、
前記第1板状部材の第3区画溝から吐出される混合流体の流入が可能な位置に前記第1板状部材とともに重ね合わされた第2板状部材に形成され、前記第3区画溝から吐出される前記混合流体の圧力を下げ、これに伴って生じる渦流により混合流体の混合を促進させる圧力緩和空間と、
前記第2板状部材の圧力緩和空間から流出する混合流体を所定の回収手段へ案内する案内部材と
を有することを特徴とするマイクロミキサー。
産業区分
  • 混合分離
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007068745thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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