図面 (/)

技術 液滴生成用微小流路構造体、これを用いた液滴生成方法及びその生成物

出願人 東ソー株式会社
発明者 桐谷英昭片山晃治川井明
出願日 2002年12月2日 (18年0ヶ月経過) 出願番号 2002-349909
公開日 2004年6月3日 (16年6ヶ月経過) 公開番号 2004-154745
状態 拒絶査定
技術分野 マイクロカプセルの製造 物理的、化学的プロセスおよび装置
主要キーワード 層流形成 感温染料 流路部位 感温液晶 加圧溶着 液量調整 比重物質 熱膨張剤
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年6月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

微小流路内での液滴生成、複合カプセル多重カプセルの作成を容易にすると共に、工業的な量産にも対応できる液滴生成方法及びそのための微小流路構造体、さらにはこの方法により得られるマイクロカプセルゲルという生成物を提供する。

解決の手段

第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路と、第二の連続相流体を導入するための第二連続相導入口及び第二連続相導入流路と、分散相流体と連続相流体により生成された液滴を排出させるための排出流路及び排出口とを備えた微小流路を有する構造体であって、第一の連続相流体と分散相流体とが合流して層流を形成した後に第二の連続相流体が該層流と合流する構造の液滴生成用微小流路構造体、これを用いた液滴生成方法及びその生成物を用いる。

概要

背景

近年、数cm角のガラス基板あるいは樹脂製基板上に長さが数cm程度で、幅及び深さがサブμmから数百μmの微小流路を有する微小流路構造体を用いて、液体の送液による微小液滴の生成を行う研究が注目されている。

概要

微小流路内での液滴生成、複合カプセル多重カプセルの作成を容易にすると共に、工業的な量産にも対応できる液滴生成方法及びそのための微小流路構造体、さらにはこの方法により得られるマイクロカプセルゲルという生成物を提供する。第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路と、第二の連続相流体を導入するための第二連続相導入口及び第二連続相導入流路と、分散相流体と連続相流体により生成された液滴を排出させるための排出流路及び排出口とを備えた微小流路を有する構造体であって、第一の連続相流体と分散相流体とが合流して層流を形成した後に第二の連続相流体が該層流と合流する構造の液滴生成用微小流路構造体、これを用いた液滴生成方法及びその生成物を用いる。なし

目的

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、微小流路内での液滴生成、複合カプセルや多重カプセルの作成を容易にすると共に、工業的な量産にも対応できる液滴生成方法及びそのための微小流路構造体、さらにはこの方法により得られるマイクロカプセルやゲルという生成物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
8件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路と、第二の連続相流体を導入するための第二連続相導入口及び第二連続相導入流路と、分散相流体と連続相流体により生成された液滴を排出させるための排出流路及び排出口とを備えた微小流路を有する構造体であって、前記第一の連続相流体と前記分散相流体とが合流して層流を形成した後に第二の連続相流体が該層流と合流する構造となっていることを特徴とする液滴生成用微小流路構造体

請求項2

複数の第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、複数の分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路とを備えた微小流路を有する構造体であって、前記第一連続相導入流路と前記分散相導入流路とが流体の流れ方向に対して交互に配置されている構造となっていることを特徴とする請求項1記載の液滴生成用微小流路構造体。

請求項3

連続相流体と分散相流体とは実質的に相溶性がない流体であることを特徴とする請求項1又は2記載の液滴生成用微小流路構造体。

請求項4

連続相流体が水であり、分散相流体が油であることを特徴とする請求項3記載の液滴生成用微小流路構造体。

請求項5

連続相流体が油であり、分散相流体が水であることを特徴とする請求項3記載の液滴生成用微小流路構造体。

請求項6

第一の連続相流体と分散相流体とが合流して層流を形成し送液する流路部位レールまたは壁構造が施されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液滴生成用微小流路構造体。

請求項7

連続相流体及び/又は分散相流体の中に微小粉末を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の液滴生成用微小流路構造体。

請求項8

分散相流体と連続相流体により生成された液滴を硬化させる手段を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液滴生成用微小流路構造体。

請求項9

硬化させる手段が光照射手段又は加熱手段であることを特徴とする請求項8記載の液滴生成用微小流路構造体。

請求項10

分散相流体と第二の連続相流体連とが交わる交差部より排出口に至る排出流路中の一部の部位において、排出流路の幅が狭くなっていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の微小流路構造体

請求項11

排出流路の幅が狭くなっている部位が、排出流路中の交差部又はその近傍にあることを特徴とする請求項10に記載の微小流路構造体。

請求項12

排出流路の幅が狭くなっている部位が、排出流路の交差部の分散相の導入流路側にあることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の微小流路構造体。

請求項13

第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路と、第二の連続相流体を導入するための第二連続相導入口及び第二連続相導入流路と、分散相流体と連続相流体により生成された液滴を排出させるための排出流路及び排出口とを備えた微小流路を有する構造体を用いて液滴を生成させる方法であって、第一連続相導入口より第一の連続相流体を送液すると共に分散相導入流路より分散相流体を送液し、前記第一の連続相流体と前記分散相流体とが合流して層流を形成させた後に、第二の連続相流体を該層流と合流させることを特徴とする液滴生成方法

請求項14

前記分散相導入流路が流体の流れ方向に対して第一連続相導入流路の下流に配置されていることを特徴とする請求項13記載の液滴生成方法。

請求項15

複数の第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、複数の分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路とを備えた微小流路を有する構造体であって、前記第一連続相導入流路と前記分散相導入流路とが流体の流れ方向に対して交互に配置されている構造体を用いることを特徴とする請求項13又は請求項14記載の液滴生成方法。

請求項16

連続相流体と分散相流体とは実質的に相溶性がない流体であることを特徴とする請求項13〜15のいずれかに記載の液滴生成方法。

請求項17

連続相流体が水であり、分散相流体が油であることを特徴とする請求項16記載の液滴生成方法。

請求項18

連続相流体が油であり、分散相流体が水であることを特徴とする請求項16記載の液滴生成方法。

請求項19

連続相流体及び/又は分散相流体の中に微小な粉末を含むことを特徴とする請求項13〜18のいずれかに記載の液滴生成方法。

請求項20

生成された液滴を、微小流路を有する構造体中の微小流路内において硬化させることを特徴とする請求項13〜19のいずれかに記載の液滴生成方法。

請求項21

液滴に光照射又は加熱して硬化させることを特徴とする請求項20記載の液滴生成方法。

請求項22

請求項13〜21のいずれかに記載の液滴生成方法により得られるマイクロカプセル

請求項23

請求項20又は請求項21に記載の液滴生成方法により得られるゲル

技術分野

0001

本発明は、微小流路を有する微小流路構造体において、微小流路内液体の液滴化によって、カラム充填剤などの微小ゲル粒子や、医薬品、含酵素カプセル化粧品香料、表示・記録材料接着剤農薬等に好適に用いられる微小流路構造体、この微小流路構造体を用いた微小な液滴の生成方法、及びこれにより得られる生成物に関する。

0002

近年、数cm角のガラス基板あるいは樹脂製基板上に長さが数cm程度で、幅及び深さがサブμmから数百μmの微小流路を有する微小流路構造体を用いて、液体の送液による微小液滴の生成を行う研究が注目されている。

0003

この微小流路内における液滴生成技術において、分散相連続相の流れの速さを制御(コントロール)して送液を行うと、分散相と連続相が流路を通じて合流する地点(合流部)において極めて均一な微小液滴の生成が可能となる。また、分散相及び連続相の流量をコントロールすることで生成粒子径をコントロールすることも可能となる。(例えば、非特許文献1がある。)しかし、分散相及び連続相が、その合流部以降の流れにおいて層流となってしまうことがあり、結果として合流部において液滴生成が出来なくなってしまうという課題があった。

0004

この課題を解決し微小な液滴を生成させるためには、連続相を過剰に供給する必要があるが、微小な液滴を生成させてゲルやカプセル等を作成する場合には、分散相の使用量に対し連続相の使用量を過剰にすることが必要であること、また、複合カプセル多重カプセルの作成は困難であり、その改善が求められていた。

背景技術

0005

【非特許文献1】
西迫貴志ら、「マイクロチャネルにおける液中微小液滴生成」(第4回化学マイクロシステム研究会講演予稿集、59頁、2001年)

0006

以上のように従来の微小流路内における液滴生成技術は、微小流路において連続相と分散相の合流部で均一な液滴の生成が可能となるが、分散相及び連続相は層流を形成してしまうことがあり、合流部において液滴生成ができなくなることがあった。合流部で液滴を生成させるためには連続相を過剰に供給する必要があり、連続相の低コスト化、あるいは作成自体困難であるなどの課題があり、改善が求められていた。

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、微小流路内での液滴生成、複合カプセルや多重カプセルの作成を容易にすると共に、工業的な量産にも対応できる液滴生成方法及びそのための微小流路構造体、さらにはこの方法により得られるマイクロカプセルやゲルという生成物を提供することにある。

0008

本発明は上記課題を解決するものとして、あらかじめ第一の連続相と分散相とを合流させてこれらの相からなる層流を形成させておき、次いでこの層流に第一の連続相と同じあるいは異なる第二の連続相とを合流させて、分散相を含む液滴を形成させることにより、上記従来技術による課題を解決することができ、遂に本発明を完成するに至った。

0009

すなわち本発明は、第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路と、第二の連続相流体を導入するための第二連続相導入口及び第二連続相導入流路と、分散相流体と連続相流体により生成された液滴を排出させるための排出流路及び排出口とを備えた微小流路を有する構造体であって、前記第一の連続相流体と前記分散相流体とが合流して層流を形成した後に第二の連続相流体が該層流と合流する構造となっている液滴生成用微小流路構造体である。

0010

さらに本発明は、第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路と、第二の連続相流体を導入するための第二連続相導入口及び第二連続相導入流路と、分散相流体と連続相流体により生成された液滴を排出させるための排出流路及び排出口とを備えた微小流路を有する構造体を用いて液滴を生成させる方法であって、第一連続相導入口より第一の連続相流体を送液すると共に分散相導入流路より分散相流体を送液し、前記第一の連続相流体と前記分散相流体とが合流して層流を形成させた後に、第二の連続相流体を該層流と合流させる液滴生成方法である。

0011

また、上記の液滴生成方法により得られる生成物であるマイクロカプセルあるいはゲルも本発明の範囲に含まれる。

0012

以下、本発明を詳細に説明する。
<液滴生成用微小流路構造体>
本発明の液滴生成用微小流路構造体は、第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路と、第二の連続相流体を導入するための第二連続相導入口及び第二連続相導入流路と、分散相流体と連続相流体により生成された液滴を排出させるための排出流路及び排出口とを備えた微小流路を有する構造体であって、前記第一の連続相流体と前記分散相流体とが合流して層流を形成した後に第二の連続相流体が該層流と合流する構造となっている。

0013

ここで、本発明に用いられる連続相流体及び分散相流体とは、本発明の液滴生成用微小流路構造体により、第一の連続相流体と分散相流体とを合流させて層流を形成させ、その後に第二の連続相流体と合流させて液滴を生成するために用いられる液状物である。

0014

本発明においては、連続相流体として第一の連続相流体と第二の連続相流体との2種の連続相流体を用いるが、これらは同一種類組成の液状物であっても異なるものであっても差し支えない。また、第一の連続相流体については、採用される液滴生成用微小流路構造体の構造にもよるが、複数の液状物を用いることもできる。

0015

これら連続相流体と分散相流体とは、水と油のような、互いに実質的に相溶性がない流体である液状物であり、微小流路構造体中の流路を送液できるものであれば特に制限されず、さらに液滴を形成させることができればその成分は特に制限されず、例えば、連続相流体が水あるいは水を含んだ液状物であれば、分散相流体は油あるいは油を含んだ液状物であり、その逆の態様も可能である。また、連続相流体及び/又は分散相流体の中に微小な粉末を含むようなスラリー状のものや、流路より微小な実質的に分散相に相溶性のない液滴を含むものであっても差し支えない。また、分散相は第一の連続相流体に合流する以前に、所要の内容物を調合するための分散相流体どうしを合流、混合する流路を設けても良い。さらに、生成する液滴組成の観点からは、液滴の最外液有機相油相)の場合は水相、最外液が水相であれば、有機相(油相)を指す。単に実質的に相溶性のない液体同士、例えば、水とブタノールの組み合わせのどちらか一方や、また、実際にマイクロカプセルを作成する物理化学的または化学的方法、たとえば、界面重合法やinsitu重合法、コンプレックスコアセルベーション法等で用いられる水相と有機相(油相)の組み合わせのどちらか一方を指す。

0016

本発明が微小な液滴を生成させることを目的としており、この目的を達成させるためであれば微小流路構造体中の流路を送液できるものであれば特に制限されない。また、層流を成す層は、2つ以上の相であって、連続相と相溶する相を相溶しない相で挟み込む層流にすることにより、連続相合流部で液滴化し、多重カプセルや複合カプセルの作成も可能となる。

0017

このような流体を使い、微小流路を有した構造体により液滴を生成させるわけであるが、図1及び図2には本発明の液滴生成用微小流路構造体の一例を示す。図1では、微小流路基板(1)上に、第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口(2)と第一連続相導入流路(23)、分散相流体を導入するためのする分散相導入口(3)と分散相導入流路(8)、層流流路始点(4)より連続相合流部(7)までの層流流路(6)、第二の連続相流体を導入するための第二連続相導入口(5)と第二連続相導入流路(24)、連続相合流部(7)で第一の連続相流体と分散相流体とで形成される層流と第二の連続相流体とが合流後、液滴が生成され、この液滴を送液するための排出流路(9)と排出口(10)が形成されている。これらの流路形成は、一般的なフォトリソグラフィーウエットエッチングにより行うことができる。さらに図2には、図1基板(1)にカバー体(11)を熱融着等により接合して得られた微小流路構造体(12)が示されている。

0018

図1、2で示されるような液滴生成用微小流路構造体においては、分散相導入流路が流体の流れ方向に対して第一連続相導入流路の下流に配置するとよく、分散相導入流路と第一連続相導入流路とが合流して層流が形成された後、第二の連続相流体と合流することで、液滴が形成されることとなる。

0019

また、図4には本発明の液滴生成用微小流路構造体の別の一例を示す。図4では、微小流路基板(1)上に、第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口(2)と第一連続相導入流路(23)の各々2つ、分散相流体を導入するためのする分散相導入口(3)と分散相導入流路(8)、層流流路始点(4)より連続相合流部(7)までの層流流路(6)、第一の連続相流体を導入するための第二連続相導入口(5)と第二連続相導入流路(24)、連続相合流部(7)で第一の連続相流体と分散相流体とで形成される層流と第二の連続相流体とが合流後、液滴が生成され、この液滴を送液するための排出流路(9)と排出口(10)が形成されており、上記の2つの第一連続相導入流路(23)は分散相導入流路(8)と層流流路始点(4)で合流する構造となっている。これらの流路形成は、一般的なフォトリソグラフィーとウエットエッチングにより行うことができ、さらに図5には、図4の基板(1)にカバー体(11)を熱融着等により接合して得られた微小流路構造体(12)が示されている。

0020

本発明に用いられる連続相流体、分散相流体はそれぞれ1つのみ用いることもできるが、複数用いることもできる。複数用いる場合には、上記の液滴生成用微小流路構造体において、複数の第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、複数の分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路とを備えたものとし、第一連続相導入流路と分散相導入流路とが流体の流れ方向に対して交互に配置されている構造とすればよい。

0021

さらに、第一の連続相流体と分散相流体とが合流して層流を形成し送液する流路部位レールまたは壁構造を施すとよく、生成する液滴の特性等を制御することが可能となり、また、生成する液滴を均一にすることができる。

0022

排出流路の幅としては、分散相流体と第二の連続相流体とが交わる交差部より排出口に至る排出流路中の一部の部位において、排出流路の幅が狭くなっていることが好ましい。すなわち、液滴排出口に至るまでの間の内、導入流路と排出流路の合流部において部分的に狭くするあるいは分散相流路に沿った流路構成壁を凸上に形成することで送液流速を増加しても合流部において均一な液滴生成が可能でありかつ、送液圧力の上昇を緩和することが可能とすることができ、好ましい態様となる。

0023

さらに、この排出流路の幅が狭くなっている部位が、排出流路中の交差部又はその近傍にあることが好ましく、特に、排出流路の幅が狭くなっている部位が、排出流路の交差部の分散相の導入流路側にあることが好ましい。

0024

本発明においてはこれらの層流と連続相とを下記に説明する微小流路構造体へその導入流路より導入し、あらかじめ液滴を生成する前に第一の連続相流体と分散相流体との層流を形成し、連続相合流部で液滴を生成させるものであるが、層流を形成するための連続相流体と分散相流体の導入流路と、連続相を導入するための導入流路、層流形成部の連続相流体や分散相流体の合流する流路の角度や幅、流路を形成する材質は、カプセル化、液滴化できれば特に限定されない。

0025

各流体を導入するための導入口は流体を入れるための開口部を意味し、さらに、この導入口に適当なアタッチメントを備えて流体を連続的に導入する機構としてもよい。

0026

排出流路は上記の3つ以上の導入流路及び排出口と連通しており、層流が連続相との合流後、この排出流路に沿って送液され、排出口より排出される。排出口は、生成された液滴粒子を排出させるための開口部を意味し、さらにこの排出口に適当なアタッチメントを備えて生成された液滴粒子を含む相を連続的に排出する機構としてもよい。

0027

尚、これら流路は本明細書においては微小流路ということがある。

0028

本発明の液滴生成用微小流路構造体は、以上に述べた構造、性能を有しているが、連続相を導入するための1つの導入口及び導入流路と、層流を形成する流路に連続相流体や分散相流体の流体を導入するための2つ以上の導入口及び導入流路が交わる部分と、液滴を生成する連続相合流部と、流体を排出させるための排出流路及び排出口を備えた微小流路構造体が、少なくとも一方の面に微小流路が形成された基板と、微小流路が形成された基板面を覆うように、微小流路の所定の位置に、微小流路と微小流路構造体外部とを連通するための少なくとも4つの小穴が配置されたカバー体とが積層一体化されていてもよい。これにより、微小流路構造体外部から微小流路へ流体を導入し、再び微小流路構造体外部へ流体を排出することができ、流体が微小量であったとしても、流体を安定して微小流路内を通過させる事が可能となる。流体の送液は、マイクロポンプなどの機械的手段によって可能となる。

0029

微小流路が形成された基板及びカバー体の材質としては、微小流路の形成加工が可能であって、耐薬品性に優れ、適度な剛性を備えたものが望ましい。例えば、ガラス石英セラミックシリコン、あるいは金属や樹脂等であっても良い。基板やカバー体の大きさや形状については特に限定はないが、厚みは数mm以下程度とすることが望ましい。カバー体に配置された小穴は、微小流路と微小流路構造体外部とを連通し、流体の導入口または排出口として用いる場合には、その径が例えば数mm以下であることが望ましい。カバー体の小穴の加工には、化学的に、機械的に、あるいはレーザー照射イオンエッチングなどの各種の手段によって可能とされる。

0030

また本発明の液滴生成用微小流路構造体は、微小流路が形成された基板とカバー体は、熱処理接合あるいは光硬化樹脂熱硬化樹脂などの接着剤を用いた接着、または圧着等の手段により積層一体化することができる。

0031

さらに、本発明の液滴生成用微小流路構造体においては、液滴を生成させるのみならず、生成した液滴に対し、可視光線紫外線などの光を液滴に照射する光照射手段や、ヒーター等の加熱手段といった、硬化させる手段により液滴を硬化させ、マイクロカプセルやゲルを生成させることもできる。

0032

図7図10にはこのような液滴を硬化させる手段を備えた液滴生成用微小流路構造体の例を示す。図7では、上記のような微小流路を有した構造体にホルダー(13)を設置し、構造体の排出流路よりジョイント(16)を介し、チューブ(15)等の送液用部材を通じて液滴が排出容器ビーカー(14)等)に送液される構造となっている。ここで、送液用部材の途中にはヒーター(20)等の加熱手段が設けられており、送液された液滴はこの加熱部で硬化することになる。また、図8は加熱手段の代わりに光照射装置(21)等の光照射手段を備えたものである。

0033

図9では、上記のような微小流路を有した構造体にホルダー(13)を設置し、構造体に直接ヒーター(20)等の加熱手段が設けられたものであり、生成された液滴は排出流路においてこの加熱部で硬化することになる。また、図10には加熱手段の代わりに光照射装置(21)等の光照射手段を備えたものであり、この場合には光が構造体全体に照射するのを抑制するため、光遮蔽カバー(22)を設け、光照射すべき部分にのみに光が照射される構成とするとよい。

0034

これらの光照射手段や加熱遮断は、連続相流体と分散相流体より生成する液滴の組成等に応じて適宜公知の方法を採用すればよい。
<液滴生成方法>
本発明の液滴生成方法は、第一の連続相流体を導入するための第一連続相導入口及び第一連続相導入流路と、分散相流体を導入するための分散相導入口及び分散相導入流路と、第二の連続相流体を導入するための第二連続相導入口及び第二連続相導入流路と、分散相流体と連続相流体により生成された液滴を排出させるための排出流路及び排出口とを備えた微小流路を有する構造体を用いて液滴を生成させる方法であって、第一連続相導入口より第一の連続相流体を送液すると共に分散相導入流路より分散相流体を送液し、前記第一の連続相流体と前記分散相流体とが合流して層流を形成させた後に、第二の連続相流体を該層流と合流させるものである。

0035

本発明の液滴生成方法において用いられる微小流路を有する構造体の構成としては、上記した液滴生成用微小流路構造体と同様であり、また、用いられる連続相流体、分散相流体についても同様である。

0036

このようにして得られる液滴は、例えば分散度が20%以下というような分散度が極めて良好なものが得られる。

0037

さらに、本発明で用いられる微小流路構造体の流路表面濡れ性を考慮し、表面に樹脂を用いたり、シリカススパッタ法やゾルゲル法で表面に無機物皮膜を形成したり、シランカップ剤で親水化、フッ素系の皮膜をつけて疎水化するなどにより、得られる液滴の分散性等の特性を向上させることができる。これは、液滴を構成する分散相と流路の壁面との接触面積が減ることから、より均一なものができるものと推定される。

課題を解決するための手段

0038

また、このような本発明の液滴生成方法により、マイクロカプセルあるいはゲルが得られる。本発明のマイクロカプセルやゲルの用途としては、圧力測定フィルム、ノーカーボン感圧複写)紙、トナーシールロック剤などの接着剤、金属粒子絶縁粒子熱膨張剤熱媒体調光ガラスギャップ剤スペーサ)、サーモクロミック感温液晶感温染料)、磁気泳動カプセル、電気泳動カプセル、農薬、人工飼料人工種子芳香剤マッサージクリーム口紅ビタミン類カプセル、活性炭、含酵素カプセル、DDS(ドラッグデリバリーシステム)などが挙げられる。

0039

以下では、本発明の実施例を示し、更に詳しく発明の実施の形態について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。

0040

また、実施例においては1枚の基板上に1本の微小流路を形成したが、1枚の基板上に多数の微小流路を形成する、あるいは多数形成した1枚の基板を積層することも可能である。

0041

(実施例1)
第1の実施例として、図1に示すような4本の流路を持つ微小流路構造体を製作した。形成した微小流路(9)の幅は100μm、深さは40μmであり、流体導入口(2)(3)、および(2)、(3)と繋がる層流流路(4)と、(5)とつながる微小流路は、それぞれ44°の角度で合流させた。このような構造を持つ微小流路基板(1)は、70mm×38mm×1mm(厚さ)のパイレックス登録商標)基板に一般的なフォトリソグラフィーとウエットエッチングにより形成して微小流路基板とし、3つの流体導入口(2)(3)(4)と1つの流体排出口(10)の位置に直径0.6mmの貫通した小穴を機械的加工手段により設けた同サイズのパイレックス(登録商標)基板をカバー体(11)として熱融着により接合することで図2のように微小流路(1)を密閉した。この微小流路の流体導入口(3)から分散相として、有機相のモノマースチレン)、ジビニルベンゼン酢酸ブチル及び過酸化ベンゾイル混合溶液を送液し、流体導入口(2)から水相のポリビニルアルコール3%水溶液を送液しさらに、流体導入口(5)からから連続相として水相のポリビニルアルコール3%水溶液を送液した。送液は図3に示すように、マイクロシリンジ(17)、(18)に注入し、マイクロシリンジポンプ(19)で送液を行った。送液流速は(2)(3)からは5μl/min、(5)は10μl/minである。送液流速が共に安定した状態で、(2)と(3)の合流部(4)から、(7)の連続相合流部まで層流であった。また連続相合流部(7)で液滴生成を確認した。生成された粒子を観察すると平均粒子径110μmの均一な粒子であった。

0042

(実施例2)
第2の実施例として、図4のような5本の流路を持つ樹脂製の微小流路構造体を製作した。微小流路樹脂成形体の作成は、厚さ8mm直径200mmソーダガラス基板上にCr 20nm、Au 100nmをDCスパッタ法により形成した後、東京応化製8900Dレジスト8μmをスピンコート法により塗布し、ガラス原盤を作成した。本ガラス原盤上に、幅10μmの流路パターンが形成されたフォトマスクを設置しUV露光装置により一括露光を行い、現像処理してパターニング処理を行った。

0043

次に、パターニング処理して金薄膜面が露出した部分をヨウ素・ヨウ化アンモニウム混合液によりエッチングしCr面を露出させる。Cr薄膜硝酸セリウム硝酸アンモニウムセリウムCe(NH4)2(NO3)6溶液によりエッチング処理しガラス面を露出させた。該ガラス原盤を3%フッ酸水溶液に20分浸漬させ、幅100μm 深さ50μmの流路を形成した後、エッチングマスク膜である8900D、Au、Crを除去しガラス面のみ露出したガラス原盤を作成した。

0044

該ガラス原盤にNi薄膜をDCスパッタにより800nm形成した後、スルファミン酸Ni電鋳液に浸漬し電気鋳造法により300μmのNiスタンパを作成した。該Niスタンパを用い400℃で射出成形を行ないポリエーテルイミド(PEI)樹脂成形体を作成した。パターニング処理された樹脂成形基板に、図5のように予め所定の位置に1.0mm径貫通穴を作成した厚さ20mmのPEI樹脂製カバー体を210℃雰囲気下において加圧溶着した。

0045

形成した微小流路(9)の幅は100μm、深さは40μmであった。流体導入口(2)、(3)とつながる3本の微小流路は、22°の角度で合流させた。この微小流路の流体導入口(3)から分散相として、有機相のモノマー(スチレン)、ジビニルベンゼン、酢酸ブチル及び過酸化ベンゾイルの混合溶液を送液し、流体導入口(2)から水相のポリビニルアルコール3%水溶液を送液しさらに、流体導入口(5)からから連続相として水相のポリビニルアルコール3%水溶液を送液した。送液は、図6に示すようにマイクロシリンジ(17)、(18)に注入し、マイクロシリンジポンプ(19)で送液を行った。送液流速は(2)からは2μl/min、(3)は5μl/min、(5)からは10μm/minである。送液流速が共に安定した状態で、(2)と(3)の合流部から、(7)の液滴生成部まで層流であった。また液滴生成部(7)で液滴生成を確認した。生成された粒子を観察すると平均粒子径100μmの均一な粒子であった。これにより分散相と連続相を同一の送液流速にて行っているので、連続相を過剰に送液することなく、均一な液滴を生成することが可能となる。

0046

一方、この微小流路の流路導入口(5)と反対側に位置する流体導入口(2)から分散相として、有機相のモノマー(スチレン)、ジビニルベンゼン、酢酸ブチル及び過酸化ベンゾイルの混合溶液を送液し、流体導入口(3)および流路導入口(5)側に位置する流体導入口(2)から水相のポリビニルアルコール3%水溶液を送液しさらに、流体導入口(5)からから連続相として水相のポリビニルアルコール3%水溶液を送液した。送液は、図6に示すようにマイクロシリンジ(17)、(18)に注入し、マイクロシリンジポンプ(19)で送液を行った。送液流速は流路導入口(5)側に位置する流体導入口(2)からは2μl/min、(3)および流路導入口(5)側に位置する流体導入口(2)からは5μl/min、(5)からは10μm/minである。送液流速が共に安定した状態で、(2)と(3)の合流部から、(7)の液滴生成部まで層流であった。また液滴生成部(7)でも液滴が生成せず層流であった。

0047

(実施例3)
第3の実施例として、図11(a)に示すような4本の流路を持ち、且つ、分散相導入流路と排出流路との合流部に図11(b)の拡大図に示すような排出流路幅の一部を突起状にした微小流路構造体を製作した。形成した微小流路(9)の幅は110μm、深さは40μmであり、流体導入口(2)(3)、および(2)、(3)と繋がる層流流路(4)と、(5)とつながる微小流路は、それぞれ44°の角度で合流させた。

0048

また、突起のサイズは図11(b)示すB−B’幅として90μmとした。このような構造を持つ微小流路基板(1)は、70mm×38mm×1mm(厚さ)のパイレックス(登録商標)基板に一般的なフォトリソグラフィーとウエットエッチングにより形成して微小流路基板とし、3つの流体導入口(2)(3)(4)と1つの流体排出口(10)の位置に直径0.6mmの貫通した小穴を機械的加工手段により設けた同サイズのパイレックス(登録商標)基板をカバー体(11)として熱融着により接合することで図2のように微小流路(1)を密閉した。

0049

この微小流路の流体導入口(3)から分散相として、有機相のモノマー(スチレン)、ジビニルベンゼン、酢酸ブチル及び過酸化ベンゾイルの混合溶液を送液し、流体導入口(2)から水相のポリビニルアルコール3%水溶液を送液しさらに、流体導入口(5)からから連続相として水相のポリビニルアルコール3%水溶液を送液した。送液は図3に示すように、マイクロシリンジ(17)、(18)に注入し、マイクロシリンジポンプ(19)で送液を行った。送液流速は(2)からは5μl/min、(3)からは8μl/min、(5)は10μl/minである。送液流速が共に安定した状態で、(2)と(3)の合流部(4)から、(7)の連続相合流部まで層流であった。また連続相合流部(7)で液滴生成を確認した。

発明を実施するための最良の形態

0050

生成された粒子を観察すると平均粒子径100μmの均一な粒子であった。これにより排出流路内に突起を設けることにより良好な分散度を維持し、且つ分散相流体の速度を上げることにより生成液滴量を増加させることが可能となる。

0051

本発明によれば以下の効果を奏することができる。

0052

本発明の液滴生成用微小流路構造体は微小流路内での液滴生成、複合カプセルや多重カプセルの作成を容易にすると共に、工業的な量産にも対応できるものであり、流路構造バリエーションを変えることで好適な液滴を得ることができる。また、多層流を送液することもできるため、種々の組成を有した液滴の生成も可能となる。

0053

本発明の液滴生成方法は、上記のように構成された液滴生成用微小流路構造体の液滴生成部で均一な液滴生成が可能となる。また、液滴生成部では、微小流路内壁面と分散相との接触面積を減らすことにより、より均一な粒子生成が可能で、送液速度による液滴生成範囲が広くできるため、液滴粒径のコントロールも容易となる。

0054

本発明の液滴生成方法は、連続相が少量とすることができ経済的であり、また、液滴化と導入量を別に制御することで液量調整が容易となる。

0055

本発明の液滴生成方法は、種々の流体を同時に送液することで、異なる物質固体、液体)を内包した複合カプセル化が可能である。

発明の効果

0056

本発明の液滴生成方法は、生成した液滴に光照射したり加熱することで皮膜やゲルができるため、溶出しやすいものの場合は連続相を変えるなどの手段を講じることで、異比重物質、溶出し易いもののカプセル化が容易となる。

図面の簡単な説明

0057

本発明の方法により得られるマイクロカプセル、ゲルといった生成物は、均一な分散度を有しており、また、目的に応じた強度、徐放性を付与するために皮膜厚さを調整でき、種々用途に利用できる。

図1
本発明の液滴生成用微小流路を示す概略図であり、実施例1にても使用している。
図2
本発明の液滴生成用微小流路構造体を示す概略図であり、実施例1にても使用している。
図3
本発明の液滴生成状況を示す図であり、実施例1にても使用している。
図4
本発明の液滴生成用微小流路を示す概略図であり、実施例2にても使用している。
図5
本発明の液滴生成用微小流路構造体を示す概略図であり、実施例2にても使用している。
図6
本発明の液滴生成状況を示す図であり、実施例2にても使用している。
図7
液滴を硬化させる加熱手段を備えた液滴生成用微小流路構造体の概略図である。
図8
液滴を硬化させる光照射手段を備えた液滴生成用微小流路構造体の概略図である。
図9
液滴を硬化させる加熱手段を備えた液滴生成用微小流路構造体の概略図である。
図10
液滴を硬化させる光照射手段を備えた液滴生成用微小流路構造体の概略図である。
図11
実施例3における液滴生成用微小流路を示す概略図である。
【符号の説明】
1:微小流路基板
2:第一連続相導入口
3:分散相導入口
4:層流流路始点
5:第二連続相導入口
6:層流流路
7:連続相合流部
8:分散相導入流路
9:排出流路
10:排出口
11:流路カバー
12:微小流路構造体
13:ホルダー
14:ビーカー
15:テフロン(登録商標)チューブ
16:フィレットジョイント
17:マイクロシリンジポンプ(層流形成用)
18:マイクロシリンジポンプ(連続相)
19:マイクロシリンジ
20:加熱手段(ヒーター)
21:光照射手段(装置)
22:光遮蔽カバー
23:第一連続相導入流路
24:第二連続相導入流路

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ