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マイクロ液滴・気泡生成デバイス 新技術説明会

国内特許コード P210017562
整理番号 (S2018-0164-N0)
掲載日 2021年5月10日
出願番号 特願2020-503634
出願日 平成31年2月28日(2019.2.28)
国際出願番号 JP2019007953
国際公開番号 WO2019168130
国際出願日 平成31年2月28日(2019.2.28)
国際公開日 令和元年9月6日(2019.9.6)
優先権データ
  • 特願2018-036014 (2018.2.28) JP
発明者
  • 西迫 貴志
  • 鳥取 直友
出願人
  • 国立大学法人東京工業大学
発明の名称 マイクロ液滴・気泡生成デバイス 新技術説明会
発明の概要 本発明は、液滴または気泡生成用流路に対応する個別の貫通孔を必要としないマイクロ液滴・気泡生成デバイスを提供する。従来のデバイスにおいて液滴生成流路が二次元平面に配置されていたのと異なり、三次元的に配列することにより、従来よりも高密度に配置された流路を提供する。スリットと複数のマイクロ流路の列を備えるマイクロ液滴・気泡生成デバイスにおいて、スリットは,連続相供給用スリット,分散相供給用スリット,排出用スリットのいずれかであり,複数のマイクロ流路はスリットの終端と両脇の2つの供給口、または供給口と排出口、を互いに接続するように配置されており,マイクロ流路とスリットの接続箇所において,連続相の流れを駆動力として分散相をせん断し,分散相の液滴または気泡が生成され,排出口から回収される,ように構成してなる。
従来技術、競合技術の概要

マイクロ流路の分岐構造を用いたマイクロ液滴・気泡生成法は、単分散性に優れたエマルション液滴や気泡を生成できるため、化学・生化学分析をはじめ、様々な分野で応用されている。しかしながら、この方法を生産技術に応用する場合、所要の生産量、例えば数トン/年、を単一のマイクロ流路で実現することは難しい(非特許文献1および2)。

このような状況下で、液滴や気泡の生成量を大幅に増加(スケールアップ)させるために、多数のマイクロ流路を並列配置する試みが報告されている(非特許文献3および4)。マイクロ流路の分岐構造を用いたマイクロ液滴・気泡生成では、分散相と連続相の流量により生成される液滴や気泡のサイズが変化するため、サイズの揃った液滴や気泡の生成には、並列配置されたマイクロ流路に、分散相および連続相をそれぞれ均一に分配供給する必要がある。従来の並列化デバイスでは、各生成流路に対して、対称に分岐した分配流路を接続した構造(非特許文献3~5)や、生成流路のサイズに対して十分に大きい流路をはしご状に接続する構造(非特許文献5~7)により、各生成流路への均等な流量分配が実現されている。これまでに、対称分岐構造による分配流路を用いて、円環状に最大512個の十字型液滴生成流路を並列化した事例(非特許文献8)や、はしご状の液体分配流路を用いて、行列状に最大1000個の液滴生成流路を並列化した事例(非特許文献9)が報告されている。同様の装置を用いた気泡の大量生産の事例も報告されている(非特許文献10)。また、液体供給流路と液滴生成流路を着脱可能な装置も提案されている(非特許文献2および3)。

一方、従来の並列化デバイスでは、液体または気体分配用流路と各液滴または気泡生成用流路を接続するために、各液滴または気泡生成用流路に対応する個別の貫通孔を作製しているため、複雑なデバイス作製工程が必要であった。

産業上の利用分野

本発明は、マイクロ流路を用いたマイクロ液滴・気泡生成デバイスに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
スリット(3,4,5)と複数のマイクロ流路(9)の列を備えるマイクロ液滴・気泡生成デバイス(100)であって,
該スリット(3,4,5)は,連続相供給用スリット(4),分散相供給用スリット(3),排出用スリット(5)のいずれか1つ以上であり,
該スリット(3,4,5)の少なくとも1つは,分散相供給口(6),連続相供給口(7),排出口(8)のいずれか2つに挟まれるように配置され,
該複数のマイクロ流路(9)は,上記の挟まれて配置されたスリットの終端の存在する,スリットに垂直な面において,該スリットの終端と,両脇の2つの供給口、または供給口と排出口、を接続するように配置され,
分散相(1)は分散相供給口(6)から供給され,連続相(2)は連続相供給口(7)から供給され,
分散相(1)と連続相(2)のいずれか一方または両方は,複数のマイクロ流路(9)に分配され,
上記の挟まれて配置されたスリットとマイクロ流路(9)の接続箇所において,連続相(2)の流れを駆動力として分散相(1)をせん断し,分散相(1)の液滴または気泡が生成され,生成物は排出口から回収される,
ように構成してなるマイクロ液滴・気泡生成デバイス。

【請求項2】
該分散相供給口(6),該連続相供給口(7)及び該排出口(8)の該複数のマイクロ流路(9)との接続部である終端がいずれもスリット状である,請求項1に記載されたマイクロ液滴・気泡生成デバイス。

【請求項3】
該スリット(3,4,5)が,板状のスリットである,請求項1または2に記載されたマイクロ液滴・気泡生成デバイス。

【請求項4】
該スリット(3,4,5)が,環状のスリットである,請求項1または2に記載されたマイクロ液滴・気泡生成デバイス。

【請求項5】
複数のスリットを備えた部品(20,22,24)と,表面に複数の微細溝の列が加工された平板部品(10、12、14)とを,互いに位置あわせして,該複数のスリットの終端の面と、該平板部品の該微細溝が加工された側の面とを貼り合せることで構成される,請求項3または4に記載されたマイクロ液滴・気泡生成デバイス。

【請求項6】
複数のスリットを備えた部品(21、23)の表面に複数の微細溝(11-1,13-1)の列が加工されており,別の平板部品(11、13)によって該微細溝(11-1,13-1)の封止を行うことで複数のマイクロ流路の列が形成される,請求項3または4に記載されたマイクロ液滴・気泡生成デバイス。

【請求項7】
該マイクロ流路(9)の大きさが,幅1~200μm,高さ1~200μmである請求項5または6に記載されたマイクロ液滴・気泡生成デバイス。

【請求項8】
該スリット(3,4,5)の終端における幅が10~500μmである請求項5または6に記載されたマイクロ液滴・気泡生成デバイス。

【請求項9】
該分散相(1)が気相であり,該連続相(2)が液相である請求項7または8に記載のマイクロ気泡生成デバイス。

【請求項10】
該分散相(1)と該連続相(2)がともに液相である請求項7または8に記載のマイクロ液滴生成デバイス。

【請求項11】
該マイクロ流路(9)の内壁が疎水性表面で構成され,該分散相(1)が水相,該連続相(2)が有機相である,請求項10に記載のマイクロ液滴生成デバイス。

【請求項12】
該マイクロ流路(9)の内壁が親水性表面で構成され,該分散相(1)が有機相,該連続相(2)が水相である,請求項10に記載のマイクロ液滴生成デバイス。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2020503634thum.jpg
出願権利状態 公開
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