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WO2012008497A1 - 微小液滴の製造装置 - Google Patents

微小液滴の製造装置 Download PDF

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Publication number
WO2012008497A1
WO2012008497A1 PCT/JP2011/066004 JP2011066004W WO2012008497A1 WO 2012008497 A1 WO2012008497 A1 WO 2012008497A1 JP 2011066004 W JP2011066004 W JP 2011066004W WO 2012008497 A1 WO2012008497 A1 WO 2012008497A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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phase
droplet
liquid
dispersed phase
holder
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/066004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
西迫　貴志
Original Assignee
国立大学法人東京工業大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人東京工業大学 filed Critical 国立大学法人東京工業大学
Priority to EP11806827.9A priority Critical patent/EP2594332B1/en
Priority to CA 2805217 priority patent/CA2805217C/en
Priority to US13/261,564 priority patent/US9200938B2/en
Priority to JP2012524579A priority patent/JP5665061B2/ja
Publication of WO2012008497A1 publication Critical patent/WO2012008497A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
    • G01F11/28—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with stationary measuring chambers having constant volume during measurement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30—Micromixers
    • B01F33/301—Micromixers using specific means for arranging the streams to be mixed, e.g. channel geometries or dispositions
    • B01F33/3011—Micromixers using specific means for arranging the streams to be mixed, e.g. channel geometries or dispositions using a sheathing stream of a fluid surrounding a central stream of a different fluid, e.g. for reducing the cross-section of the central stream or to produce droplets from the central stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/71755—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using means for feeding components in a pulsating or intermittent manner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/04—Making microcapsules or microballoons by physical processes, e.g. drying, spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00783—Laminate assemblies, i.e. the reactor comprising a stack of plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00783—Laminate assemblies, i.e. the reactor comprising a stack of plates
    • B01J2219/00786—Geometry of the plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00891—Feeding or evacuation
    • B01J2219/00903—Segmented flow

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for producing microdroplets, and more particularly to an apparatus for producing microdroplets (emulsions) using a microchannel and having excellent monodispersibility.
  • the present inventors have developed a method for producing an emulsion using the cross shape of fine channels as a method for producing fine droplets (emulsion) having excellent size uniformity (monodispersity) (WO02 / 068104).
  • This technology makes it possible to produce an emulsion of uniform size, and to control the droplet size and production speed of the emulsion flexibly by manipulating the flow speed in the flow path. Then, this technique includes the generation of a multiphase emulsion (JP 2004-237177 A), the preparation of spherical solid fine particles (JP 2004-059802 A, JP 2004-067953 A), and the preparation of colored solid fine particles ( Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-197083).
  • the above-described technique has a problem that there is an upper limit on the flow rate at which droplets can be generated in one fine channel crossing structure, and the amount that can be processed is small.
  • several development examples of a device in which a large number of micro flow paths are arranged in parallel have been reported. For example, a total of three layers, (a) a dispersed-phase distribution microchannel layer, (a) a continuous-phase liquid distribution microchannel layer, and (c) a droplet-generating Y-shaped microchannel layer are pasted.
  • a combined fine channel substrate has been reported (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-243308).
  • the inventors of the present invention have disclosed a microchannel having a microchannel substrate in which a large number of microchannels for generating droplets are arranged and a hierarchical structure for controlling the distribution of liquid to each microchannel.
  • An apparatus consisting of a holder for holding a substrate is being developed (WO2007 / 026564, Lab Chip, 2008, 8, 287-293).
  • a microfluidic flow path corresponding to a plurality of inlets (liquid supply ports) for supplying a dispersed phase and a continuous phase from the outside of the substrate to each channel of the microchannel substrate is provided. It is necessary to provide a plurality of liquid supply paths in the path substrate holding holder. This structure has the following problems.
  • the holder for holding the microchannel substrate is manufactured by machining, but the processing of a large number of microholes is technically difficult, leading to high costs.
  • fine hole processing is performed densely in the holder for holding the fine flow path substrate, it becomes difficult to process the supply port of the dispersed phase or the continuous phase from the side surface of each layer passing through the gap of the vertical hole.
  • one holder for holding a microchannel substrate cannot be used for microchannel substrates having different liquid supply port arrangements, and it is difficult to be versatile.
  • an object of the present invention is to provide a microdroplet manufacturing apparatus using microchannels that can efficiently produce microdroplets at lower cost, efficiently, and in large quantities. Furthermore, an object of the present invention is to obtain fine particles by curing the obtained fine droplets.
  • the apparatus includes a microchannel substrate and a holder for holding the microchannel substrate, and the microchannel substrate is formed in a central portion.
  • M (where M is an integer of 1 or more) circles or polygons around the outlet of the micro droplets, which are connected to the outlet of the micro droplets by a fine channel.
  • a plurality of microdroplet generators arranged on the circumference of the first to Mth circles or polygons from the inside, and a circle or a polygon around the microdroplet outlet from the inside.
  • a microchannel for supplying the first to Nth liquids to the plurality of microdroplet generation units,
  • the plate holding holder has N circular rings for distributing the flow of the first to Nth liquids evenly to the liquid inlets of the microchannel substrate, with the microdroplet outlet being the central axis, or
  • An apparatus for producing microdroplets characterized by having a multi-tube structure having a polygonal annular channel.
  • the holder for holding the micro-channel structure is provided with a third part disposed at the lower part of the micro-channel substrate and having an inlet to the continuous phase holder, and an inlet to the dispersed phase holder.
  • a second part that forms an annular or polygonal annular flow path for supplying a continuous phase to the fine flow path substrate by combining with the third part, and a fine flow of the dispersed phase by combining with the second part.
  • the above-described (2) or (3) which includes a first part that includes an annular path for supplying to the road substrate and includes a cylinder having a discharge port for the fine liquid droplets from the fine flow path substrate at the center.
  • a micro-channel structure holding holder is disposed at a lower part of the micro-channel substrate, and includes a third component having an inlet to the dispersed phase holder and an inlet to the continuous phase holder.
  • a second part that forms an annular or polygonal annular channel for supplying the dispersed phase to the fine channel substrate by combining with the third component, and a discharge port from the holder of the generated droplets
  • a cylinder having an annular or polygonal annular channel for supplying a continuous phase to the microchannel substrate by combining with the second part, and a discharge port for microdroplets from the microchannel substrate at the center.
  • the apparatus for producing microdroplets according to the above (1) which is composed of a second dispersed phase.
  • N 3
  • the first liquid is the continuous phase
  • the second liquid is the first dispersed phase
  • the third liquid is the second dispersed phase
  • the generated droplets are the first dispersed phase.
  • the apparatus for producing microdroplets according to the above (1) which is composed of a second dispersed phase.
  • the apparatus for producing microdroplets according to (9), wherein M 2, and the generated droplet is a double emulsion having the first dispersed phase as an innermost phase and the second dispersed phase as an intermediate phase.
  • the plurality of innermost phase droplet generation units alternately merge the innermost phase from both sides with respect to the intermediate phase, thereby generating the plurality of intermediate phase droplets.
  • the unit (first micro droplet generating unit) is the micro droplet manufacturing apparatus according to (10), wherein the continuous phase joins from both sides to the intermediate phase including the innermost phase droplet.
  • (12) The apparatus for producing fine droplets according to (9), wherein M 2, and the generated droplet is a double emulsion having the first dispersed phase as an intermediate phase and the second dispersed phase as an innermost phase.
  • the plurality of innermost phase droplet generation units join the intermediate phase from both sides to the innermost phase, and the plurality of intermediate phase droplet generation units (
  • the first microdroplet generation unit is the microdroplet manufacturing apparatus according to (12), in which the continuous phase joins from both sides to the intermediate phase including the innermost phase droplet.
  • a fourth part having a holder for the second dispersed phase, the holder for holding the fine channel structure disposed at a lower part of the fine channel substrate, and a holder for the first dispersed phase
  • a third part forming an annular or polygonal annular flow path for supplying the second dispersed phase to the fine flow path substrate by combining with the fourth part, and a continuous phase holder
  • a second part having an inlet and forming an annular or polygonal annular channel for supplying the first dispersed phase to the fine channel substrate by being combined with the third part;
  • An annular or polygonal annular channel for supplying a continuous phase to the fine channel substrate is formed by combining with the second part, and a discharge port is provided.
  • N 4
  • the first liquid is a continuous phase
  • the second liquid is a first dispersed phase
  • the third liquid is a second dispersed phase
  • the fourth liquid is a third dispersed phase.
  • a first intermediate phase from both sides with respect to the first intermediate phase including the innermost phase droplet, and a plurality of second intermediate phase droplet generation units includes the liquid liquid according to (16), wherein the continuous phase merges from both sides with respect to the second intermediate phase containing the first medium phase droplet including the innermost phase liquid droplet.
  • the plurality of innermost phase droplet generation units alternately join the innermost phase from both sides with respect to the second intermediate phase, and the plurality of first intermediate phase droplets
  • the first intermediate phase joins the first intermediate phase including the innermost phase droplet from both sides to generate the plurality of second intermediate phase droplets.
  • the unit (first micro droplet generation unit) is characterized in that the continuous phase joins from both sides with respect to the second intermediate phase containing the first intermediate phase droplet including the innermost phase droplet ( The apparatus for producing microdroplets according to 18).
  • a fifth part having a holder for the third dispersed phase, wherein the holder for holding the microchannel structure is disposed below the microchannel substrate, and the holder for the second dispersed phase.
  • a fourth component forming an annular or polygonal annular channel for supplying the third dispersed phase to the fine channel substrate by combining with the fifth component, and a holder for the first dispersed phase
  • a third part forming an annular or polygonal annular channel for supplying the second dispersed phase to the fine channel substrate by combining with the fourth component, and a continuous phase holder.
  • the apparatus includes a microchannel substrate and a holder for holding the microchannel substrate, and the microchannel substrate is a microdroplet formed in a row.
  • the microchannel substrate holding holder includes a microchannel for supplying the first and second liquids, and the microchannel substrate holding holder includes the microdroplet discharge port array and the first and second liquid introduction port arrays.
  • An apparatus for producing microdroplets characterized by having a hierarchical structure.
  • the fine liquid droplets can be produced efficiently and mass-produced at a lower cost. It is possible to provide an apparatus for producing microdroplets using flow paths and fine particles obtained therefrom.
  • FIG. 3 is an exploded view (cross-sectional view) of the holder for holding a fine channel structure according to the present invention. The procedure of setting the fine channel structure (chip) to the holder for holding the fine channel structure of the present invention is shown.
  • the state immediately before setting the alignment component, the fine channel structure (chip), and the window cover is shown by (b).
  • generation in this invention is shown.
  • maintenance of the microdroplet manufacturing apparatus which show another example of this invention.
  • FIG. 12 is a top view showing an example of a fine channel structure (chip) of the microdroplet manufacturing apparatus of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a top view showing an example of a holder for holding a microchannel structure in the microdroplet manufacturing apparatus of FIG. 12.
  • the top view which shows another example of the microchannel structure (chip) of the manufacturing apparatus of the microdroplet of this invention.
  • 15 shows a procedure for setting the fine channel structure (chip) shown in FIG. 14 to a stainless steel (SUS 304) holder.
  • SUS 304 stainless steel
  • an apparatus for producing microdroplets includes a microchannel substrate and a microchannel substrate holding holder, and the microchannel substrate discharges microdroplets formed at the center. Connected to the outlet and the outlet of this microdroplet by a fine channel, on each circumference of M (M is an integer of 1 or more) circular or polygonal center around the outlet of this microdroplet. A plurality of microdroplet generating portions on the circumference of the first to Mth circles or polygons from the inside, and a circle or a polygon around the microdroplet outlet are arranged.
  • a first liquid introduction port, and liquid introduction ports up to Nth (N is an integer of 2 or more, M ⁇ N ⁇ 1) sequentially arranged on the outer circumference of the circle or polygon;
  • the holder for holding the micro-channel substrate has an outlet for discharging micro droplets as a central axis, and N for distributing the flow rates of the first to Nth liquids evenly to the liquid inlets of the micro-channel substrate. It has a multi-tube structure having a single annular or polygonal annular channel. The integer N is preferably 2-5.
  • FIG. 1 is a top view showing an example of a fine channel structure (chip) of a microdroplet production apparatus according to the second aspect of the present invention (1 is a dispersed phase, 2 is a continuous phase, and 3 is a discharge phase). Exit).
  • FIG. 2 is a schematic partial enlarged view showing an example of generation of microdroplets in a microchannel, where 1 is a dispersed phase, 2 is a continuous phase, and after the continuous phase liquid and the dispersed phase liquid merge, Drops are generated by the micro droplet generator.
  • FIG. 1 is a fine channel structure (chip) of a microdroplet production apparatus according to the second aspect of the present invention
  • 1 is a dispersed phase
  • 2 is a continuous phase
  • Drops are generated by the micro droplet generator.
  • 211 and 212 are outlets of the continuous phase liquid
  • 261 and 262 are branch portions of the continuous phase liquid delivered from the outlets 211 and 212
  • 311 to 314 are branched by the branch portions 261 and 262.
  • the fine flow path of a continuous phase liquid is shown.
  • Reference numerals 221 to 224 denote outlets of the dispersed phase liquid
  • 271 to 274 denote branch parts of the dispersed phase liquid sent from the outlets 221 to 224.
  • the dispersed phase liquid branches 271 to 274 are branched dispersed phases. Liquid fine flow paths 321 to 328 are branched and formed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of micro droplet generation in the cross flow path of the micro droplet manufacturing apparatus in the third embodiment of the present invention, where 1 is a dispersed phase and 2 is a continuous phase.
  • the microdroplet manufacturing apparatus is a continuous phase in which the holder for holding the microchannel structure is disposed below the microchannel substrate.
  • a third part having an inlet to the holder and an annular or polygonal ring having an inlet to the holder of the dispersed phase and supplying the continuous phase to the microchannel substrate in combination with the third part
  • Combining the second part forming the flow path and the second part forms an annular path for supplying the dispersed phase to the fine flow path substrate, and discharges a fine droplet from the fine flow path substrate in the center.
  • a first part comprising a cylinder having an outlet is provided.
  • FIGS. 5A to 5C are diagrams for holding the microchannel structure of the present invention. An exploded view of the holder is shown.
  • a plurality of microdroplet generation units join the continuous phase from both sides to the dispersed phase. This is a mode in which the dispersed phase and the continuous phase are exchanged in FIG.
  • the microdroplet manufacturing apparatus is a dispersed phase holder in which a holder for holding a microchannel structure is disposed below the microchannel substrate.
  • An annular or polygonal annular flow for supplying a disperse phase to a fine flow path substrate by combining a third part with an inlet to the inlet and a inlet for a continuous phase holder and combining with the third part
  • An annular or polygonal annular channel for supplying a continuous phase to the fine channel substrate by combining the second component forming the path and a discharge port from the holder of the generated droplet and combining with the second component.
  • a first part includes a cylinder that is formed and has a discharge port from a fine flow path substrate for fine droplets in the center. This is a mode in which the dispersed phase and the continuous phase are exchanged in FIG. 4 and FIGS. 5 (a) to 5 (c).
  • N 3
  • the first liquid is a continuous phase
  • the second liquid is a first dispersed phase
  • the third liquid is the second dispersed phase
  • the generated droplet is composed of the first dispersed phase and the second dispersed phase.
  • FIG. 6 is a top view of a fine channel structure (chip) of a microdroplet producing apparatus showing an example of the ninth aspect of the present invention.
  • a plurality of innermost phase droplet generation units (second microdroplet generation units)
  • the innermost phase alternately merges from both sides
  • the plurality of intermediate phase droplet generation units (first micro droplet generation units) have a continuous phase from both sides with respect to the intermediate phase including the innermost phase droplets.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of microdroplet generation in this embodiment.
  • the generated liquid droplets have the first dispersed phase as the intermediate phase and the second dispersed phase as the innermost. It is a double emulsion used as a phase. This corresponds to the case where the positions of the first dispersed phase and the second dispersed phase are exchanged in FIG.
  • a plurality of innermost phase droplet generation units are arranged in the innermost phase.
  • the intermediate phase merges from both sides, and the plurality of intermediate phase droplet generation units (first micro droplet generation units) merge the continuous phase from both sides with respect to the intermediate phase including the innermost phase droplets.
  • the microchannel structure holding holder is disposed below the microchannel substrate.
  • a fourth component having an inlet to the holder of the dispersed phase; an inlet to the holder of the first dispersed phase; and for supplying the second dispersed phase to the microchannel substrate by combining with the fourth component A third part for forming an annular or polygonal annular flow path; a circle for providing a first dispersed phase to the fine flow path substrate by being combined with the third part and having an inlet to the continuous phase holder A second part forming an annular or polygonal annular flow path; and an annular shape for supplying a continuous phase to the fine flow path substrate by combining with the second part, and a discharge port from the holder of the generated droplets Forms a polygonal annular channel and is in the center
  • First component comprising a cylindrical or polygonal tube having an outlet from the fine channel substrate microdroplets comprises a.
  • N 4
  • the first liquid is a continuous phase
  • the second liquid is a first dispersed phase
  • the third liquid is the second dispersed phase
  • the fourth liquid is the third dispersed phase
  • the generated droplets are composed of three phases, the first dispersed phase, the second dispersed phase, and the third dispersed phase.
  • FIG. 8 is a top view of a fine channel structure (chip) of a microdroplet producing apparatus showing an example of the fifteenth aspect of the present invention.
  • a plurality of innermost phase droplet generation units (third microdroplet generation units)
  • the second intermediate phase merges from both sides
  • a plurality of first intermediate phase droplet generation units (second micro droplet generation units) are formed from both sides with respect to the first intermediate phase including the innermost phase droplets.
  • the first intermediate phase merges
  • the plurality of second intermediate phase droplet generation units include a second intermediate phase droplet including the innermost phase droplet.
  • the continuous phase merges from both sides with respect to the intermediate phase.
  • FIG. 8 is also a top view of a fine channel structure (chip) of a micro droplet manufacturing apparatus showing an example of the seventeenth aspect of the present invention.
  • a plurality of innermost phase droplet generation units are provided in the second intermediate phase.
  • the innermost phase alternately joins from both sides, and the plurality of first intermediate phase droplet generation units (second micro droplet generation units) are connected to the first intermediate phase including the innermost phase droplets.
  • the first intermediate phase merges from both sides, and the plurality of second intermediate phase droplet generation units (first micro droplet generation units) contain the first intermediate phase droplets including the innermost phase droplets.
  • the continuous phase merges from both sides with respect to the second intermediate phase.
  • a microchannel structure holding holder is disposed below the microchannel substrate.
  • a fifth component having an inlet to the holder of the dispersed phase; an inlet to the holder of the second dispersed phase, and supplying the third dispersed phase to the microchannel substrate by combining with the fifth component
  • a fourth part forming an annular or polygonal annular flow path; including an inlet for the holder of the first dispersed phase and supplying the second dispersed phase to the fine flow path substrate by combining with the fourth part
  • a second part forming an annular or polygonal annular channel;
  • it has a discharge port from the holder of the generated droplets and is combined with the second part to form an annular
  • an apparatus for producing microdroplets using a microchannel includes the microchannel substrate and a holder for holding the microchannel substrate, and the microchannel substrates are formed in a line.
  • a plurality of micro-droplet outlets, and micro-droplet generators connected to the micro-droplet outlets by a micro-channel and arranged in a row in parallel to the micro-droplet outlets;
  • the holder for holding the fine channel substrate forms slit portions corresponding to the rows of the outlets of the microdroplets and the rows of the inlets of the first and second liquids.
  • the discharge layer having the outlet, and the first and second liquid introduction layers having the first and second liquid introduction ports introduce the first and second liquids into the respective liquids of the microchannel substrate. It has a hierarchical structure so that the flow rate is evenly distributed to the mouth.
  • the microchannel substrate and the holder for holding the microchannel substrate have a matrix type arrangement instead of the circumferential type, but have the same advantages as the circumferential type.
  • a plurality of liquids are also provided in the holder for holding the microchannel substrate.
  • the slit portion is provided so as to be connected to the discharge port and the liquid introduction port.
  • FIG. 13 to be described later shows an example of such a slit portion (each slit portion is independent).
  • a U-shape in which two slit portions 10 and 11 are coupled at the end may be used. it can.
  • the fine channel structure (chip) of the microdroplet manufacturing apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1 described above.
  • 36 continuous-phase liquid inlets on the outermost side and 72 dispersed-phase liquid inlets on the inner side are arranged at positions on concentric circles centered on the outlet of the fine liquid droplets.
  • a micro-droplet generating section consisting of a branch flow path of the dispersed phase liquid and 72 cross-flow paths (i.e., 144 T-shaped paths) where micro-droplets are generated is formed on the innermost side.
  • a structure is configured. That is, the continuous phase liquid and the disperse phase liquid are crossed from the peripheral portion in a cross shape, and microdroplets are generated at 72 crossroads (144 T-junctions). It will be led to the discharge port of the minute droplets and discharged.
  • FIG. 5 (c).
  • a discharge layer having a discharge port 7 around the discharge port 3 for the fine liquid droplets located at the center of the fine flow path substrate at the bottom of the alignment component 6 of the cover 4 with window and the fine flow path substrate 5.
  • a disperse phase 1 (first liquid) introduction layer having an annular flow path for supplying a disperse phase on the outside of the discharge layer 7 ′ with a circular wall separated from the tubular wall of the discharge layer 7 ′.
  • a third part which is a continuous phase 2 (second liquid) introduction layer provided with a second part 1 ′ and further having an annular flow path for supplying a continuous phase outside the annular wall.
  • a multi-pipe structure arranged so that 2 'is provided is provided in such a manner that a plurality of cylindrical parts are fitted together.
  • FIG. 5C shows a state in which the components are combined in the procedure shown in FIG. 5B (FIG. 4 and a state immediately before the alignment component 6, the fine channel structure (chip) 5 and the windowed cover 4 are set.
  • the dispersed phase liquid or continuous phase is formed by the dispersed phase flow path I and the continuous phase flow path II formed in the clearance.
  • the liquid can pass through.
  • the dispersed phase flow path I which is an annular flow path through which the dispersed phase liquid flows
  • the continuous phase flow path II which is an annular flow path through which the continuous phase liquid flows, reach the fine flow path substrate, and are different concentric circles on the fine flow path substrate. Connected to the inlet of the dispersed phase liquid or the continuous phase liquid.
  • the flow rate is evenly distributed to the dispersed phase liquid inlet or the continuous phase liquid inlet on the fine channel substrate without subjecting the holder for holding the fine channel structure to many fine holes. It becomes possible to distribute. Thereby, a micro droplet manufacturing apparatus can be provided more easily and at low cost.
  • the liquid inlets on the microchannel substrate may be arranged so as to be aligned with the annular channel of the holder for holding the microchannel substrate, and the number of liquid inlets on the microchannel substrate is not limited. Absent. That is, if the circle where the liquid inlet is arranged and the position of the annular channel of the holder match, one holder can be used for various fine channel substrates having different channel shapes and different numbers of liquid inlets. It can be expected to greatly improve versatility.
  • FIG. 11 shows a top view (a) and a side view (b) of the fine channel structure (chip) and the holder for holding the fine channel structure
  • FIG. 12 shows the fine channel structure (chip).
  • FIG. 13 is a top view showing an example of the holder for holding the fine channel structure.
  • the discharge port of the micro droplet located at the center of the fine channel substrate is used as the central axis.
  • 8 and 9 show the inlet of the 1st and 2nd liquid, respectively.
  • the holder for holding the microchannel substrate is the row of the microdroplet outlets 7 and the first and second in FIGS. 11B and 12.
  • a slit portion corresponding to the row of the liquid inlets 8 and 9 is formed, and as described above, the discharge layer 7 ′ having the microdroplet outlet and the introduction of the first and second liquids
  • the first introduction layer and the second liquid introduction layers 1 ′ and 2 ′ having the openings have a hierarchical structure so that the flow rates of the first and second liquids are evenly distributed to the introduction openings of the respective liquids of the microchannel substrate.
  • reference numerals 10 to 12 denote slit portions corresponding to the discharge port 7, the first liquid introduction port 8, and the second liquid introduction port 9 and the discharge port 7, respectively.
  • the branch structure of the fine channel is not particularly limited, but is preferably selected from a cross road, a T-junction or a Y-junction.
  • the size of the fine channel can be determined according to the purpose, but is usually selected from about 0.1 to 1000 ⁇ m, preferably from about 10 to 500 ⁇ m.
  • the material of the material forming the fine channel may be any of, for example, plastic, ceramic, metal, etc.
  • the wall surface of the fine channel is made hydrophobic, acrylic resin, silicone resin, etc. are suitable, In the case of making it hydrophilic, quartz glass, silicon, borosilicate glass (for example, “Pyrex” (trademark)) and the like are suitable.
  • the shape and size of the material forming the fine channel can be appropriately selected depending on the intended use and the like, and examples thereof include a plate-like body (for example, several centimeters square) having a processed channel.
  • the liquid forming the continuous phase is an organic compound or water, while the liquid forming the dispersed phase is a curable liquid.
  • the organic compound is not particularly limited, but is preferably alkanes such as decane and octane, halogenated hydrocarbons such as chloroform, aromatic hydrocarbons such as toluene, and fatty acids such as oleic acid. Etc.
  • the curable liquid is not particularly limited as long as it is a liquid that can be cured by heat or light.
  • a known polymerizable monomer, oligomer, or polymer can be mentioned, and preferably an acrylate monomer, a styrene monomer, etc. as described later.
  • a plurality of dispersed phases such as the first dispersed phase and the second dispersed phase are used, different colorants are contained as will be described later, and the curable liquids constituting these dispersed phases are the same or different. It may be.
  • the combination of the dispersed phase and the continuous phase can be generally O / W, O / O type, and W / O type.
  • the dispersed phase merges with the continuous phase in a laminar flow and is sequentially transformed into spherical microdroplets, and the microdroplets are cured simultaneously or with a time difference to form fine particles.
  • the flow rate of the dispersed phase and the continuous phase is usually selected from about 1 ⁇ m to about 1000 mL / hour, although it depends on the type and the like.
  • the dispersed phase in the present invention can be divided into two colors, for example, as a first dispersed phase and a second dispersed phase.
  • different colorants are added to one or both, and charging is performed as necessary.
  • an additive for magnetism may be used.
  • the colorant include two-color phase separation hues selected from achromatic white and black, or chromatic red, blue, green, purple, yellow, and the like.
  • the dye / pigment for forming such a hue is not particularly limited, and various dyes such as oil solubility or various inorganic / organic pigments can be used. These dyes and pigments can be appropriately selected and used according to the dispersibility in the curable component and the color tone desired in the intended use of the resulting dichroic fine particles.
  • the colorant can also be used in only one dispersed phase.
  • the amount of the dye / pigment added as the colorant is not particularly limited, but it is usually suitably used in the range of about 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the curing component.
  • the curable components that have been phase-separated into these two colors can be formed of components that are charged positively and negatively different from each other using a charge imparting agent.
  • the chargeability in the present invention described above may be a monomer species that tends to exhibit ( ⁇ ) chargeability and (+) chargeability, respectively. it can.
  • (-) chargeable polymerizable monomers include (meth) acrylic acid aryl esters such as phenyl (meth) acrylate, epoxy group-containing polymerizable compounds such as glycidyl (meth) acrylate, ( And hydroxy group-containing polymerizable compounds such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and styrene monomers such as methylstyrene.
  • examples of the (+) chargeable polymerizable monomer include amide group-containing vinyl monomers such as methacrylamide.
  • the present invention by dispersing the magnetic powder, it is possible to magnetize the fine liquid droplets divided into two hues in different positive and negative directions.
  • the fine droplets obtained by the method of the present invention can be cured by heat, light such as UV, etc. to obtain fine particles.
  • a photopolymerization initiator such as acetophenone can be used.
  • thermal decomposition type polymerization of organic peroxides or the like is initiated. Agents can also be used.
  • a microchannel chip as shown in FIG. 1 was fabricated by processing into a glass substrate (synthetic quartz). A fine groove (width 100 ⁇ m, depth is 100 ⁇ m in all areas) having a rectangular cross section was processed on the substrate by dry etching and cut into 15 mm ⁇ 15 mm. Fine channel chip by bonding by heat welding to another substrate of the same area with through holes drilled for liquid supply port (diameter 0.25mm, 108 locations) and discharge port (diameter 4.5mm, 1 location) Formed. This was used by setting it in a stainless steel (SUS 304) holder produced by machining as shown in FIG.
  • SUS 304 stainless steel
  • 1,6 hexanediol diacrylate (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.) was used as the dispersed phase, and a 2% aqueous solution of polyvinyl alcohol (GL-03 manufactured by Nippon Gosei Kagaku) was used as the continuous phase.
  • one syringe pump KDScientific, KDS200 was used for each of the dispersed phase and the continuous phase.
  • the flow rate of the disperse phase was 180 mL / hr and the flow rate of the continuous phase was 270 mL / hr
  • the liquid was fed at regular intervals in all 72 crossroads (144 T-junctions) inside the chip.
  • T-shaped paths (100 ⁇ m in both width and depth) for generating colored droplets were arranged.
  • 10 is a fine channel chip
  • 11 to 20 are outlets for the continuous phase liquid
  • 61 to 70 are branch portions of the continuous phase liquid delivered from the outlets 11 to 20
  • 111 to 130 are branch portions 61 to The fine flow path of the continuous phase liquid branched by 70 is shown.
  • 21 to 40 are outlets for the second dispersed phase liquid
  • 71 to 90 are branch portions of the second dispersed phase liquid sent from the outlets 21 to 40
  • 41 to 60 are outlets for the first dispersed phase liquid
  • 91 to Reference numeral 110 denotes a branch portion of the first dispersed phase liquid delivered from the outlets 41 to 60.
  • the branch portions 71 to 90 of the second dispersed phase liquid and the branch portions 91 to 110 of the first dispersed phase liquid are branched.
  • the second dispersed phase liquid fine flow path and the branched first dispersed phase liquid fine flow path are respectively formed by branching in the same manner as the continuous phase liquid fine flow paths 111 to 130.
  • Acrylic monomer colored red
  • silicone oil colorless
  • 0.3 wt% aqueous solution of SDS sodium dodecyl sulfate

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Abstract

　本発明は、微小液滴をより低コストで、効率的に、しかも大量生産することができる微細流路を用いた微小液滴の製造装置を提供する。　本発明の微小液滴の製造装置は、微細流路基板と微細流路基板保持用ホルダーを備え、微細流路基板が、中央部に形成される微小液滴の排出口と、この微小液滴の排出口に微細流路によって接続され、この微小液滴の排出口を中心としたＭ個の円形または多角形のそれぞれの周上に複数配置される微小液滴生成部と、微小液滴の排出口を中心とした円形または多角形の周上に配置される第１の液体の導入口と、さらにその外側の円形または多角形の周上に順次配置される第Ｎ（ただしＮは２以上の整数、Ｍ≦Ｎ－１）までの液体の導入口と、複数の微小液滴の生成部に第１～第Ｎの液体を供給する微細流路を有し、微細流路基板保持用ホルダーが、第１～第Ｎの液体を微細流路基板の各液体の導入口に均等に流量配分するためのＮ個の環状流路を有する多重管構造を有する。

Description

微小液滴の製造装置
　本発明は微小液滴の製造装置に関し、さらに詳しくは微細流路を用いた、単分散性に優れる微小液滴（エマルション）の製造装置に関する。
　本発明者らは、サイズの均一性（単分散性）に優れた微小液滴（エマルション）の生成手法として、微細流路の交差形状を利用したエマルションの生成手法を開発している（WO02/068104）。
　この技術により、均一サイズのエマルションを生成することができ、またエマルションの液滴径や生成速度を流路内の流れの速さを操作することで柔軟に制御できるようになった。そして、この技術は、多相エマルションの生成（特開2004-237177号公報）、球状固体微粒子の調製（特開2004-059802号公報、特開2004-067953号公報）、着色固体微粒子の調製（特開2004-197083号公報）などに応用されている。
　しかしながら、上記の技術には、１つの微細流路交差構造では液滴を生成できる流量に上限があり、処理できる量が少ないという問題がある。この問題を解決するために、微細流路を多数並列化させた装置の開発例がいくつか報告されている。例えば、（ａ）分散相分配用微細流路の層、（ａ）連続相液体分配用微細流路の層および（ｃ）液滴生成用Ｙ字微細流路の層、の計３層を貼り合わせた微細流路基板が報告されている（特開2004-243308号公報）。
　一方、本発明者らは、液滴生成用の微細流路の交差形状を多数並べた微細流路基板と各微細流路への液体の分配を制御するための階層構造を備えた微細流路基板保持用ホルダーから成る装置を開発している（WO2007/026564，Lab Chip，2008，8，287-293）。
　しかしながら、上記の微小液滴の製造装置では、微細流路基板の各流路に基板外部から分散相および連続相を供給するための複数の導入口（液体供給口）に対応して、微細流路基板保持用ホルダーにも複数の液体供給経路を設ける必要がある。この構造は以下のような問題を有する。
　まず、微細流路基板に並列化させる流路の数の増大に伴い、微細流路基板の液体供給口の数も増加させる必要があるが、それに応じて、微細流路基板保持用ホルダーの各階層にも対応する位置に多数の液体供給経路を設ける必要がある。また、微細流路基板により密に流路を並べて単位面積あたりの流路数を増加させることが基板面積の有効利用の観点から望ましいが、これには微細流路基板に加工する液体供給口のサイズ、および対応する微細流路基板保持用ホルダーの液体供給経路の穴サイズをより小さくする必要がある。通常、微細流路基板保持用ホルダーの作製は機械加工によって行うが、多数の微細穴の加工は技術的に困難であり、高コストにつながる。また、微細流路基板保持用ホルダーに密に微細穴加工を行った場合には、縦穴の隙間を通る、各階層の側面からの分散相あるいは連続相の供給口の加工が困難となる。
　また、１つの微細流路基板保持用ホルダーは、液体供給口の配置が異なる微細流路基板に対して用いることができず、汎用性に欠けるのが難点である。
WO02/068104 特開2004-237177号公報 特開2004-059802号公報 特開2004-067953号公報 特開2004-197083号公報 特開2004-243308号公報 WO2007/026564
Lab Chip，2008，8，287-293
　本発明は、上記状況に鑑みて、微小液滴をより低コストで、効率的に、しかも大量生産することができる微細流路を用いた微小液滴の製造装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の目的は、得られる微小液滴を硬化させて微粒子を得ることである。
　本願発明は、上記の課題を解決するために以下の発明を提供する。
　（１）微細流路を用いた微小液滴の製造装置において、該装置が微細流路基板と微細流路基板保持用ホルダーを備え、微細流路基板が、中央部に形成される微小液滴の排出口と、この微小液滴の排出口に微細流路によって接続され、この微小液滴の排出口を中心としたＭ個（Ｍは１以上の整数）の円形または多角形のそれぞれの周上に複数配置される、内側から第１～第Ｍの円形または多角形の周上の微小液滴生成部と、前記微小液滴の排出口を中心とした円形または多角形の周上に配置される第１の液体の導入口と、さらにその外側の円形または多角形の周上に順次配置される第Ｎ（ただしＮは２以上の整数、Ｍ≦Ｎ－１）までの液体の導入口と、前記複数の微小液滴の生成部に前記第１～第Ｎの液体を供給する微細流路を有し、微細流路基板保持用ホルダーが、微小液滴の排出口を中心軸とし、前記第１～第Ｎの液体を微細流路基板の各液体の導入口に均等に流量配分するためのＮ個の円環状または多角環状流路を有する多重管構造を有することを特徴とする微小液滴の製造装置。
　（２）Ｎ＝２（このときＭ＝１）であり、且つ第１の液体が分散相、第２の液体が連続相である上記（１）に記載の微小液滴の製造装置。
　（３）複数の微小液滴の生成部は、連続相液体に対して両側から分散相液体が交互に合流する上記（２）に記載の微小液滴の製造装置。
　（４）微細流路構造体保持用ホルダーが、微細流路基板の下部に配置される、連続相のホルダーへの導入口を備えた第３部品と、分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、前記第２部品と組み合わせることで分散相を微細流路基板に供給するための円環状経路を形成し且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒を備える第１部品を具備する上記（２）または（３）に記載の微小液滴の製造装置。
　（５）Ｎ＝２（このときＭ＝１）であり、且つ第１の液体が連続相、第２の液体が分散相である上記（１）に記載の微小液滴の製造装置。
　（６）複数の微小液滴の生成部は、前記分散相に対して両側から連続相が合流する上記（５）に記載の微小液滴の製造装置。
　（７）微細流路構造体保持用ホルダーが、前記微細流路基板の下部に配置される、分散相のホルダーへの導入口を備えた第３部品と、連続相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、生成液滴のホルダーからの排出口を備え、且つ前記第２部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成し、且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒を備える第１部品を具備する上記（５）または（６）に記載の微小液滴の製造装置。
　（８）Ｎ＝３であり、且つ第１の液体が第１分散相であり、第２の液体が第２分散相、第３の液体が連続相であり、生成液滴が第１分散相と第２分散相から構成される上記（１）に記載の微小液滴の製造装置。
　（９）Ｎ＝３であり、且つ第１の液体が連続相であり、第２の液体が第１分散相、第３の液体が第２分散相であり、生成液滴が第１分散相と第２分散相から構成される上記（１）に記載の微小液滴の製造装置。
　（１０）Ｍ＝２であり、生成液滴が、第１分散相を最内相、第２分散相を中間相とするダブルエマルションである上記（９）に記載の微小液滴の製造装置。
　（１１）複数の最内相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記中間相に対して両側から最内相が交互に合流し、前記複数の中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、最内相液滴を含む中間相に対して両側から連続相が合流する上記（１０）に記載の微小液滴の製造装置。
　（１２）Ｍ＝２であり、生成液滴が、第１分散相を中間相、第２分散相を最内相とするダブルエマルションである上記（９）に記載の微小液滴の製造装置。
　（１３）複数の最内相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記最内相に対して両側から中間相が合流し、前記複数の中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む中間相に対して両側から連続相が合流する上記（１２）に記載の微小液滴の製造装置。
　（１４）微細流路構造体保持用ホルダーが、前記微細流路基板の下部に配置される、第２分散相のホルダーへの導入口を備えた第４部品と、第１分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第４部品と組み合わせることで第２分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第３部品と、連続相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで第１分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、生成液滴のホルダーからの排出口を備え、且つ前記第２部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成し、且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒または多角筒を備える第１部品を具備する上記（９）～（１３）のいずれかに記載の微小液滴の製造装置。
　（１５）Ｎ＝４であり、且つ第１の液体が連続相であり、第２の液体が第１分散相、第３の液体が第２分散相、第４の液体が第３分散相であり、生成液滴が第１分散相、第２分散相、および第３分散相の三相から構成される上記（１）に記載の微小液滴の製造装置。
　（１６）Ｍ＝３であり、生成液滴が第１分散相を第１中間相（連続相と接する相）、第２分散相を第２中間相（第１中間相の内側に位置する相）、第３分散相を最内相とするトリプルエマルションである上記（１５）に記載の微小液滴の製造装置。
　（１７）複数の最内相液滴の生成部（第３微小液滴生成部）は、最内相に対して両側から第２中間相が合流し、複数の第１中間相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相に対して両側から第１中間相が合流し、前記複数の第２中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相液滴を内包する第２中間相に対して両側から連続相が合流する上記（１６）に記載の微小液滴の製造装置。
　（１８）Ｍ＝３であり、生成液滴が第１分散相を第１中間相、第２分散相を最内相、および第３分散相を第２中間相とするトリプルエマルションである上記（１５）に記載の微小液滴の製造装置。
　（１９）複数の最内相液滴の生成部（第３微小液滴生成部）は、第２中間相に対して両側から交互に最内相が合流し、複数の第１中間相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相に対して両側から第１中間相が合流し、前記複数の第２中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相液滴を内包する第２中間相に対して両側から連続相が合流することを特徴とする上記（１８）に記載の微小液滴の製造装置。
　（２０）微細流路構造体保持用ホルダーが、前記微細流路基板の下部に配置される、第３分散相のホルダーへの導入口を備えた第５部品と、第２分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第５部品と組み合わせることで第３分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第４部品と、第１分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第４部品と組み合わせることで第２分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第３部品と、連続相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで第１分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、生成液滴のホルダーからの排出口を備え、且つ前記第２部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成し、且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒または多角筒を備える第１部品を具備する上記（１５）～（１９）のいずれかに記載の微小液滴の製造装置。
　（２１）微細流路を用いた微小液滴の製造装置において、該装置が微細流路基板と微細流路基板保持用ホルダーを備え、微細流路基板が、一列に形成される微小液滴の複数の排出口と、この微小液滴の排出口に微細流路によって接続され、この微小液滴の排出口に平行に一列に複数配置される微小液滴生成部と、前記微小液滴の排出口に平行に一列に配置される第１の液体の複数の導入口と、さらにその外側に同様に配置される第２の液体の複数の導入口と、前記複数の微小液滴の生成部に前記第１および第２の液体を供給する微細流路を有し、微細流路基板保持用ホルダーが、該微小液滴の排出口の列ならびに該第１および第２の液体の導入口の列に対応するスリット部を形成してなり、微小液滴の排出口を有する排出層、ならびに第１および第２の液体の各導入口を有する第１液体導入層および第２液体導入層が、第１および第２の液体を微細流路基板の各液体の導入口に均等に流量配分するように階層構造を有することを特徴とする微小液滴の製造装置。
　本発明によれば、微細孔加工を必要としないで、チップの孔、流路間隔を自由に設定できるので、微小液滴をより低コストで、効率的に、しかも大量生産することができる微細流路を用いた微小液滴およびこれから得られる微粒子、の製造装置を提供し得る。
本発明の１例を示す微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）の上面図。 微細流路における微小液滴生成の１例を示す模式部分拡大図。 本発明の微小液滴の製造装置の十字流路における微小液滴生成の模式図。 本発明の微小液滴の製造装置の微細流路構造体保持用ホルダーの断面図。 本発明の微細流路構造体保持用ホルダーの分解図（断面図）。 本発明の微細流路構造体保持用ホルダーへの微細流路構造体（チップ）のセットの手順を示す。 上記（ｂ）により位置合わせ部品、微細流路構造体（チップ）および窓付きカバーをセットする直前の状態を示す。 本発明の１例を示す微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）の上面図。 本発明における微小液滴生成の１例の模式図を示す。 本発明の１例を示す微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）の上面図。 微小液滴が生成される様子を示す図。 微小液滴が生成される様子を示す図。 本発明のもう１つの１例を示す微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）および微細流路構造体保持用ホルダーの上面図（ａ）および側面図（ｂ）。 図１１の微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）の１例を示す上面図。 図１２の微小液滴の製造装置の微細流路構造体保持用ホルダーの１例を示す上面図。 本発明の微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）のもう１つの１例を示す上面図。 図１４に示す微細流路構造体（チップ）をステンレス（SUS 304）製のホルダーにセットする手順を示す。 図１４のＡ部の拡大図。 図１４のＢ部の拡大図。
　本発明の第１の態様において、微小液滴の製造装置は、微細流路基板と微細流路基板保持用ホルダーを備え、その微細流路基板は、中央部に形成される微小液滴の排出口と、この微小液滴の排出口に微細流路によって接続され、この微小液滴の排出口を中心としたＭ個（Ｍは１以上の整数）の円形または多角形のそれぞれの周上に複数配置される、内側から第１～第Ｍの円形または多角形の周上の微小液滴生成部と、前記微小液滴の排出口を中心とした円形または多角形の周上に配置される第１の液体の導入口と、さらにその外側の円形または多角形の周上に順次配置される第Ｎ（ただしＮは２以上の整数、Ｍ≦Ｎ－１）までの液体の導入口と、前記複数の微小液滴の生成部に前記第１～第Ｎの液体を供給する微細流路を有する。
　一方、微細流路基板保持用ホルダーは、微小液滴の排出口を中心軸とし、前記第１～第Ｎの液体を微細流路基板の各液体の導入口に均等に流量配分するためのＮ個の円環状または多角環状流路を有する多重管構造を有する。整数Ｎは、好適には２～５である。
　本発明の第２の態様において、上記の第１の態様の微小液滴の製造装置は、Ｎ＝２（このときＭ＝１）であり、かつ第１の液体が分散相、第２の液体が連続相である。図１は、本発明の第２の態様の微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）の１例を示す上面図である（１は分散相、２は連続相、３は排出口）。図２は、微細流路における微小液滴生成の１例を示す模式部分拡大図であり、１は分散相、２は連続相であり、連続相液体と分散相液体が合流した後に、微小液滴が微小液滴生成部で生成されている。図２において、２１１、２１２は連続相液体の送出口、２６１、２６２は送出口２１１、２１２から送出される連続相液体の分岐部、３１１～３１４は分岐部２６１、２６２で分岐される分岐される連続相液体の微細流路を示す。２２１～２２４は分散相液体の送出口、２７１～２７４は送出口２２１～２２４から送出される分散相液体の分岐部を示し、分散相液体の分岐部２７１～２７４においては、分岐される分散相液体の微細流路３２１～３２８が分岐して形成される。
　さらに、本発明の第３の態様において、上記の第２の態様の微小液滴の製造装置は、複数の微小液滴の生成部は、連続相液体に対して両側から分散相液体が交互に合流する。図３は、本発明の第３の態様において、微小液滴の製造装置の十字流路における微小液滴生成の１例の模式図を示し、１は分散相、２は連続相である。
　さらに、本発明の第４の態様において、上記の第２の態様の微小液滴の製造装置は、微細流路構造体保持用ホルダーが、微細流路基板の下部に配置される、連続相のホルダーへの導入口を備えた第３部品と、分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、前記第２部品と組み合わせることで分散相を微細流路基板に供給するための円環状経路を形成し且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒を備える第１部品を具備する。図４は、本発明の微小液滴の製造装置の微細流路御構造体保持用ホルダーの断面図、そして図５（ａ）～図５（ｃ）は本発明の微細流路構造体保持用ホルダーの分解図を示す。
　本発明の第５の態様において、上記の第１の態様の微小液滴の製造装置は、Ｎ＝２（このときＭ＝１）であり、且つ第１の液体が連続相、第２の液体が分散相である。これは、図１において、分散相と連続相を交換した態様である。
　本発明の第６の態様において、上記の第５の態様の微小液滴の製造装置は、複数の微小液滴の生成部が、前記分散相に対して両側から連続相が合流する。これは、図３において、分散相と連続相を交換した態様である。
　本発明の第７の態様において、上記の第５の態様の微小液滴の製造装置は、微細流路構造体保持用ホルダーが、前記微細流路基板の下部に配置される、分散相のホルダーへの導入口を備えた第３部品と、連続相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、生成液滴のホルダーからの排出口を備え、且つ前記第２部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成し、且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒を備える第１部品を具備する。これは、図４および図５（ａ）～図５（ｃ）において、分散相と連続相を交換した態様である。
　本発明の第８の態様において、上記の第１の態様の微小液滴の製造装置は、Ｎ＝３であり、かつ第１の液体が連続相であり、第２の液体が第１分散相、第３の液体が第２分散相であり、生成液滴が第１分散相と第２分散相から構成される。
　本発明の第９の態様において、上記の第８の態様の微小液滴の製造装置は、Ｍ＝２であり、生成液滴が、第１分散相を最内相、第２分散相を中間相とするダブルエマルションである。図６は、本発明の第９の態様の１例を示す微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）の上面図である。
　本発明の第１０の態様において、上記の第９の態様の微小液滴の製造装置は、複数の最内相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）が、前記中間相に対して両側から最内相が交互に合流し、前記複数の中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、最内相液滴を含む中間相に対して両側から連続相が合流する。図７は、この態様における微小液滴生成の模式図を示す。
　本発明の第１１の態様において、上記の第８の態様の微小液滴の製造装置は、Ｍ＝２であり、生成液滴が、第１分散相を中間相、第２分散相を最内相とするダブルエマルションである。これは、図６において、第１分散相、第２分散相の位置を交換した場合にあたる。
　本発明の第１２の態様において、上記の第１１の態様の微小液滴の製造装置は、複数の最内相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）が、前記最内相に対して両側から中間相が合流し、前記複数の中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む中間相に対して両側から連続相が合流する。
　本発明の第１３の態様において、上記の第８～１２の態様の微小液滴の製造装置は、微細流路構造体保持用ホルダーが、前記微細流路基板の下部に配置される、第２分散相のホルダーへの導入口を備えた第４部品；第１分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第４部品と組み合わせることで第２分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第３部品；連続相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで第１分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品；ならびに生成液滴のホルダーからの排出口を備え、且つ前記第２部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成し、且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒または多角筒を備える第１部品、を具備する。
　本発明の第１４の態様において、上記の第１の態様の微小液滴の製造装置は、Ｎ＝４であり、且つ第１の液体が連続相であり、第２の液体が第１分散相、第３の液体が第２分散相、第４の液体が第３分散相であり、生成液滴が第１分散相、第２分散相、および第３分散相の三相から構成される。
　本発明の第１５の態様において、上記の第１４の態様の微小液滴の製造装置は、Ｍ＝３であり、生成液滴が第１分散相を第１中間相（連続相と接する相）、第２分散相を第２中間相（第１中間相の内側に位置する相）、第３分散相を最内相とするトリプルエマルションである。図８は、本発明の第１５の態様の１例を示す微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）の上面図である。
　本発明の第１６の態様において、上記の第１５の態様の微小液滴の製造装置は、複数の最内相液滴の生成部（第３微小液滴生成部）は、最内相に対して両側から第２中間相が合流し、複数の第１中間相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相に対して両側から第１中間相が合流し、前記複数の第２中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相液滴を内包する第２中間相に対して両側から連続相が合流する。
　本発明の第１７の態様において、上記の第１４の態様の微小液滴の製造装置は、Ｍ＝３であり、生成液滴が第１分散相を第１中間相、第２分散相を最内相、および第３分散相を第２中間相とするトリプルエマルションである。図８は、本発明の第１７の態様の１例を示す微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）の上面図でもある。
　本発明の第１８の態様において、上記の第１７の態様の微小液滴の製造装置は、複数の最内相液滴の生成部（第３微小液滴生成部）が、第２中間相に対して両側から交互に最内相が合流し、複数の第１中間相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相に対して両側から第１中間相が合流し、前記複数の第２中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相液滴を内包する第２中間相に対して両側から連続相が合流する。
　本発明の第１９の態様において、上記の第１４～１８の態様の微小液滴の製造装置は、微細流路構造体保持用ホルダーが、前記微細流路基板の下部に配置される、第３分散相のホルダーへの導入口を備えた第５部品；第２分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第５部品と組み合わせることで第３分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第４部品；第１分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第４部品と組み合わせることで第２分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第３部品；連続相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで第１分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品；ならびに生成液滴のホルダーからの排出口を備え、且つ前記第２部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成し、且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒または多角筒を備える第１部品、を具備する。
　本発明の第２０の態様において、微細流路を用いた微小液滴の製造装置は、該装置が微細流路基板と微細流路基板保持用ホルダーを備え、微細流路基板が、一列に形成される微小液滴の複数の排出口と、この微小液滴の排出口に微細流路によって接続され、この微小液滴の排出口に平行に一列に複数配置される微小液滴生成部と、前記微小液滴の排出口に平行に一列に配置される第１の液体の複数の導入口と、さらにその外側に同様に配置される第２の液体の複数の導入口と、前記複数の微小液滴の生成部に前記第１および第２の液体を供給する微細流路を有する。一方、微細流路基板保持用ホルダーが、該微小液滴の排出口の列ならびに該第１および第２の液体の導入口の列に対応するスリット部を形成してなり、微小液滴の排出口を有する排出層、ならびに第１および第２の液体の各導入口を有する第１液体導入層および第２液体導入層が、第１および第２の液体を微細流路基板の各液体の導入口に均等に流量配分するように階層構造を有する。この態様においては、微細流路基板と微細流路基板保持用ホルダーは、円周型ではなく、行列型の配置を有するが、円周型と同様な利点を有する。すなわち、微細流路基板の各流路に基板外部から分散相および連続相を供給するための複数の導入口（液体供給口）に対応して、微細流路基板保持用ホルダーにも複数の液体供給流路を設ける必要はない。上記スリット部は、後述するように上記排出口および液体の導入口に接続するように対応して設けられる。後述する図１３は、このようなスリット部の例（各スリット部は独立している。）を示すが、たとえば２つのスリット部１０および１１が端で結合したコの字型等とすることもできる。
　本発明の微小液滴の製造装置の微細流路構造体（チップ）を、前述の図１により、さらに詳しく説明すると、その微細流路チップには、微小液滴の排出口３を中心として、最も外側に３６箇所の連続相液体の導入口を、その内側に７２箇所の分散相液体の導入口を、微小液滴の排出口を中心とした同心円上の位置にそれぞれ配置し、連続相液体および分散相液体の分岐流路と、微小液滴が生成される７２箇所の十字流路（すなわち１４４箇所のＴ字路）からなる微小液滴生成部を最も内側に形成して、微細流路構造体が構成されている。すなわち、周縁部から連続相液体と分散相液体とを十字に交差させて、７２箇所の十字路（１４４箇所のＴ字路）で微小液滴を生成し、その生成された微小液滴は、中心の微小液滴の排出口に導かれ、排出されることになる。
　次に、本発明の１つの実施例を示す、微細流路を用いた微小液滴の製造装置の、微細流路構造体保持用ホルダーの多重管構造について、前述の図４および図５（ａ）～図５（ｃ）とともにさらに詳しく説明する。ここでは、窓付カバー４および微細流路基板５の位置合わせ部品６の下部に、微細流路基板の中心に位置する微小液滴の排出口３を中心軸として、排出口７を有する排出層である第１部品７’が設けられ、その排出層７’の円管状の壁を隔てたその外側に分散相供給用の円環状流路を有する分散相１（第１の液体）導入層である第２部品１’が設けられ、さらにその円環状の壁を隔てたその外側に、連続相供給用の円環状流路を有する連続相２（第２の液体）導入層である第３部品２’が設けられるように配置された多重管構造を、複数の円筒部品を互いにはめ合わせる形で設けている。図５（ｂ）に示す手順で部品を組み合わせた状態（図４、ならびに位置合わせ部品６、微細流路構造体（チップ）５および窓付きカバー４をセットする直前の状態を示す図５（ｃ））では、分散相１の液体および連続相２の液体の供給部品の中心に位置する円筒の内壁と、その円筒の内側に位置し、下層部品から伸びている円筒の外壁の間には、円環状のすきまが生じるように設計されており、図４および図５（ｃ）に示されるように上記すきまに形成された分散相流路Ｉおよび連続相流路ＩＩによって分散相液体あるいは連続相液体が通れるようになっている。分散相液体が流れる円環状流路である分散相流路Ｉ、および連続相液体が流れる円環状流路である連続相流路ＩＩは微細流路基板まで達し、微細流路基板上の異なる同心円状に設けられた、分散相液体あるいは連続相液体の導入口に接続するように構成されている。
　このような多重管構造により、微細流路構造体保持用ホルダーに微細穴加工を多数施すことなく、微細流路基板上の分散相液体導入口あるいは連続相液体導入口に、それぞれ均等に流量を分配することが可能となる。これにより、より容易かつ低コストに微小液滴製造装置を提供することができる。また、微細流路基板上の液体導入口は、微細流路基板保持用ホルダーの円環状流路に位置が合うよう配置されていれば良く、微細流路基板上の液体導入口の個数は問わない。すなわち、液体導入口が配置されている円とホルダーの円環流路の位置が合えば、１つのホルダーを異なる流路形状および異なる液体導入口個数を有するさまざまな微細流路基板に使用することができ、汎用性の大幅な向上が見込まれる。
　つぎに、図１１～１３とともに、本発明の第２０の態様について、さらに詳細に説明する。図１１は、この微細流路構造体（チップ）および微細流路御構造体保持用ホルダーの上面図（ａ）および側面図（ｂ）を示し、図１２は、その微細流路構造体（チップ）の１例を示す上面図、図１３は、その微細流路御構造体保持用ホルダーの１例を示す上面ずである。
　図１１（ｂ）に示されるように、窓付カバー４および微細流路基板５の位置合わせ部品６の下部に、微細流路基板の中心に位置する微小液滴の排出口を中心軸として、排出口７を有する排出層７’、その排出層７’の上の分散相（第１の液体）１の導入層１’、そしてその上に連続相（第２の液体）２の導入層２’が設けられるように配置されている。図１１（ｂ）において、８および９は、それぞれ第１および第２の液体の導入口を示す。図１１（ａ）および図１３に示されるように、微細流路基板保持用ホルダーは、図１１（ｂ）および図１２における、該微小液滴の排出口７の列ならびに該第１および第２の液体の導入口８および９の列に対応するスリット部を形成してなり、上記のように、微小液滴の排出口を有する排出層７’、ならびに第１および第２の液体の各導入口を有する第１導入層および第２液体導入層１’および２’が、第１および第２の液体を微細流路基板の各液体の導入口に均等に流量配分するように階層構造を有する。図１３において、１０～１２は、それぞれ排出口７、第１液体の導入口８、および第２の液体の導入口９および排出口７に対応するスリット部を示す。
　本発明において、微細流路の分岐構造としては、特に制限されないが、好適には十字路、Ｔ字路もしくはＹ字路から選ばれる。微細流路の大きさは、目的に応じて決定しうるが、通常０．１～１０００μｍ程度、好ましくは１０～５００μｍ程度から選ばれる。微細流路を形成する材料の材質は、たとえばプラスチック、セラミック、金属等のいずれでもよく、たとえば微細流路の壁面を疎水性とする場合にはアクリル樹脂、シリコーン樹脂等が好適であり、一方、親水性にする場合には石英ガラス、シリコン、ホウケイ酸ガラス（たとえば「パイレックス」（商標））等が好適である。微細流路を形成する材料の形状、大きさは目的とする用途等により適宜選定し得、たとえば、加工した流路を有する板状体（たとえば～数センチ角）が挙げられる。
　本発明方法において、連続相を形成する液体は、有機化合物または水であり、一方分散相を形成する液体は、硬化性液体である。有機化合物としては、有機相としては、特に制限されないが、好適にはデカン、オクタン等のアルカン類、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類、トルエン等の芳香族炭化水素類、オレイン酸等の脂肪酸類等が挙げられる。
　硬化性液体としては、熱または光等で硬化し得る液体であれば特に制限されない。たとえば、公知の重合性モノマー、オリゴマーまたはポリマーが挙げられ、好適には後述するようなアクリレート系モノマー、スチレン系モノマー、等が挙げられる。第１分散相と第２分散相等の複数の分散相を用いる場合には、後述するように相異なる着色剤を含有し、それらの分散相を構成する硬化性液体は、同一であっても異なっていてもよい。
　分散相および連続相の組み合わせは、通常Ｏ/Ｗ、Ｏ/Ｏ型、Ｗ/Ｏ型とすることができる。流路中で、分散相は層流で連続相と合流し、順次球状の微小液滴に変形され、同時または時間差で微小液滴が硬化されて微粒子が形成される。
　分散相および連続相の流速は、その種類等にもよるが、通常１μｍ～１０００ｍＬ/時間程度から選ばれる。
　本発明における分散相は、たとえば第１分散相および第２分散相として、２色に色相を分相させることができ、たとえば一方に、または両方に異なる着色剤が添加され、必要に応じて帯電または帯磁のための添加剤を用い得る。着色剤としては、無彩色の白および黒、又は有彩色の赤、青、緑、紫、黄等から選ばれる、２色の分相色相を挙げることができる。このような色相を形成させる染顔料としては、特に制限されず、油溶性等の各種染料、または各種の無機・有機顔料等を使用することができる。これらの染料及び顔料は、硬化性成分への分散性、得られる２色性微粒子の用途で所望する色調等に応じて適宜選んで使用することができる。着色剤は、一方の分散相のみに使用することもできる。
　これら着色剤としての染顔料の添加量は、特に限定されるものではないが、通常、硬化成分１００重量部当たり、０．１～１０重量部程度の範囲で適宜使用される。
　また、本発明において、この２色に分相させた硬化性成分に、帯電付与剤を用いて、互いに異なる正負に帯電する成分で形成させることができる。あるいは、重合性モノマーとして、その官能基又は置換基の種類によって、既に上述する本発明における帯電性は、それぞれ（－）帯電性と（＋）帯電性を示す傾向にあるモノマー種を挙げることができる。たとえば、（－）帯電性の傾向にある重合性モノマーとして、（メタ）アクリル酸フェニル等の（メタ）アクリル酸アリールエステル類、（メタ）アクリル酸グリシジル等のエポキシ基含有重合性化合物類、（メタ）アクリル酸－２－ヒドロキシエチル等のヒドロキシ基含有重合性化合物類、メチルスチレン等のスチレン系モノマー、等が挙げられる。一方、（＋）帯電性の傾向にある重合性モノマーとして、例えば、メタクリルアミド等のアミド基含有ビニル単量体類等が挙げられる。
　また、本発明においては、磁性体粉を分散させることにより、２色相に分相させた微小液滴を、互いに異なる正負に帯磁させることができる。
　本発明方法により得られる微小液滴は、熱、ＵＶ等の光、等により硬化させて微粒子を得ることができる。
　本発明において、ＵＶ照射下に重合硬化させる場合には、アセトフェノン類等の光重合開始剤を使用することができ、加熱下に重合硬化させる場合、有機パーオキサイド類等の熱分解型の重合開始剤も使用することができる。
　以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（具体例１）
　図１に示すような微細流路チップを、ガラス基板（合成石英）への加工により作製した。ドライエッチングにより基板上に矩形断面を有する微細溝（幅１００μｍ、深さは全域１００μｍ）を加工し、１５mm×１５mmに切断した。液体供給口（直径０．２５mm、１０８箇所）および排出口（直径４．５mm、１箇所）用に貫通穴加工をほどこした同一面積の別基板と熱溶着による貼り合わせを行い、微細流路チップを形成した。これを機械加工によって作製したステンレス（SUS 304）製のホルダーに図４のようにセットして用いた。分散相として１、６ヘキサンジオールジアクリレート（新中村化学工業）を、連続相としてポリビニルアルコール（日本合成化学製GL-03）２％水溶液を用いた。送液にはシリンジポンプ（KDScientific社、KDS200）を分散相、連続相にそれぞれ１台ずつ用いた。分散相の流量を１８０mL/hr、連続相の流量を２７０mL/hrとして送液を行ったところ、チップ内部の７２箇所の十字路（１４４箇所のＴ字路）全てにおいて均一なサイズの液滴が規則正しい時間周期で連続生成される様子を図９のように観察することができた。得られた液滴の平均径は９５．４μｍ、変動係数は１．３％であった。
（具体例２）
　分散相の流量を１４４mL/hrとする以外は具体例１と同様に行ったところ、同様に全ての流路において均一なサイズの液滴が規則正しい時間周期で連続生成される様子を確認することができた（図１０）。得られた液滴の平均径は９５．２μｍ、変動係数は１．７％であった。
（具体例３）
　具体例１と同様にして、図１４に示すような微細流路チップを形成し、これを機械加工によって作製したステンレス（SUS 304）製のホルダーに図１５に示すようにセットして用い、２色液滴を生成するＴ字路（幅、深さともに１００μｍ）を４０個配置した。図１４において、１０は微細流路チップ、１１～２０は連続相液体の送出口、６１～７０は送出口１１～２０から送出される連続相液体の分岐部、１１１～１３０は分岐部６１～７０で分岐される分岐される連続相液体の微細流路を示す。２１～４０は第２分散相液体の送出口、７１～９０は送出口２１～４０から送出される第２分散相液体の分岐部、４１～６０は第１分散相液体の送出口、９１～１１０は送出口４１～６０から送出される第１分散相液体の分岐部を示し、第２分散相液体の分岐部７１～９０および第１分散相液体の分岐部９１～１１０においては、分岐される第２分散相液体の微細流路、分岐される第１分散相液体の微細流路が、連続相液体の微細流路１１１～１３０と同様にそれぞれ分岐して形成される。
　第２分散相としてアクリルモノマー（赤色に着色）、第１分散相としてシリコンオイル（無色）および連続相としてＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）０．３ｗｔ％水溶液を用いた。第１分散相および第２分散相の流量を１０mL/hr、連続相の流量を４０mL/hrとして送液を行ったところ、チップ内部の４０箇所のＴ字路全てにおいて均一なサイズの２色液滴が規則正しい時間周期で連続生成されることが観察された（図１６および１７）。図１６および１７は、それぞれ図１４のＡ部およびＢ部の拡大図である。
　本発明によれば、微小液滴をより低コストで、効率的に、しかも大量生産することができる微細流路を用いた微小液滴、およびこれから得られる微粒子、の製造装置を提供し得る。
　１　　分散相
　２　　連続相
　３　　排出口
　４　　窓付カバー
　５　　微細流路基板

Claims (21)

  1. 　微細流路を用いた微小液滴の製造装置において、
    　該装置が微細流路基板と微細流路基板保持用ホルダーを備え、
    　微細流路基板が、中央部に形成される微小液滴の排出口と、この微小液滴の排出口に微細流路によって接続され、この微小液滴の排出口を中心としたＭ個（Ｍは１以上の整数）の円形または多角形のそれぞれの周上に複数配置される、内側から第１～第Ｍの円形または多角形の周上の微小液滴生成部と、前記微小液滴の排出口を中心とした円形または多角形の周上に配置される第１の液体の導入口と、さらにその外側の円形または多角形の周上に順次配置される第Ｎ（ただしＮは２以上の整数、Ｍ≦Ｎ－１）までの液体の導入口と、前記複数の微小液滴の生成部に前記第１～第Ｎの液体を供給する微細流路を有し、
    　微細流路基板保持用ホルダーが、微小液滴の排出口を中心軸とし、前記第１～第Ｎの液体を微細流路基板の各液体の導入口に均等に流量配分するためのＮ個の円環状または多角環状流路を有する多重管構造を有することを特徴とする微小液滴の製造装置。
  2. 　Ｎ＝２（このときＭ＝１）であり、且つ第１の液体が分散相、第２の液体が連続相である請求項１に記載の微小液滴の製造装置。
  3. 　複数の微小液滴の生成部は、連続相液体に対して両側から分散相液体が交互に合流する請求項２に記載の微小液滴の製造装置。
  4. 　微細流路構造体保持用ホルダーが、微細流路基板の下部に配置される、連続相のホルダーへの導入口を備えた第３部品と、分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、前記第２部品と組み合わせることで分散相を微細流路基板に供給するための円環状経路を形成し且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒を備える第１部品を具備する請求項２または３に記載の微小液滴の製造装置。
  5. 　Ｎ＝２（このときＭ＝１）であり、且つ第１の液体が連続相、第２の液体が分散相である請求項１に記載の微小液滴の製造装置。
  6. 　複数の微小液滴の生成部は、前記分散相に対して両側から連続相が合流する請求項５に記載の微小液滴の製造装置。
  7. 　微細流路構造体保持用ホルダーが、前記微細流路基板の下部に配置される、分散相のホルダーへの導入口を備えた第３部品と、連続相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、生成液滴のホルダーからの排出口を備え、且つ前記第２部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成し、且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒を備える第１部品を具備する請求項５または６に記載の微小液滴の製造装置。
  8. 　Ｎ＝３であり、且つ第１の液体が第１分散相であり、第２の液体が第２分散相、第３の液体が連続相であり、生成液滴が第１分散相と第２分散相から構成される上記（１）に記載の微小液滴の製造装置。
  9. 　Ｎ＝３であり、且つ第１の液体が連続相であり、第２の液体が第１分散相、第３の液体が第２分散相であり、生成液滴が第１分散相と第２分散相から構成される請求項１に記載の微小液滴の製造装置。
  10. 　Ｍ＝２であり、生成液滴が、第１分散相を最内相、第２分散相を中間相とするダブルエマルションである請求項９に記載の微小液滴の製造装置。
  11. 　複数の最内相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記中間相に対して両側から最内相が交互に合流し、前記複数の中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、最内相液滴を含む中間相に対して両側から連続相が合流する請求項１０に記載の微小液滴の製造装置。
  12. 　Ｍ＝２であり、生成液滴が、第１分散相を中間相、第２分散相を最内相とするダブルエマルションである請求項９に記載の微小液滴の製造装置。
  13. 　複数の最内相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記最内相に対して両側から中間相が合流し、前記複数の中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む中間相に対して両側から連続相が合流する請求項１２に記載の微小液滴の製造装置。
  14. 　微細流路構造体保持用ホルダーが、
    　前記微細流路基板の下部に配置される、第２分散相のホルダーへの導入口を備えた第４部品と、
    　第１分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第４部品と組み合わせることで第２分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第３部品と、
    　連続相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで第１分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、
    　生成液滴のホルダーからの排出口を備え、且つ前記第２部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成し、且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒または多角筒を備える第１部品を具備する請求項９～１３のいずれかに記載の微小液滴の製造装置。
  15. 　Ｎ＝４であり、且つ第１の液体が連続相であり、第２の液体が第１分散相、第３の液体が第２分散相、第４の液体が第３分散相であり、生成液滴が第１分散相、第２分散相、および第３分散相の三相から構成される請求項１に記載の微小液滴の製造装置。
  16. 　Ｍ＝３であり、生成液滴が第１分散相を第１中間相（連続相と接する相）、第２分散相を第２中間相（第１中間相の内側に位置する相）、第３分散相を最内相とするトリプルエマルションである請求項１５に記載の微小液滴の製造装置。
  17. 　複数の最内相液滴の生成部（第３微小液滴生成部）は、最内相に対して両側から第２中間相が合流し、複数の第１中間相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相に対して両側から第１中間相が合流し、前記複数の第２中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相液滴を内包する第２中間相に対して両側から連続相が合流する請求項１６に記載の微小液滴の製造装置。
  18. 　Ｍ＝３であり、生成液滴が第１分散相を第１中間相、第２分散相を最内相、および第３分散相を第２中間相とするトリプルエマルションである請求項１５に記載の微小液滴の製造装置。
  19. 　複数の最内相液滴の生成部（第３微小液滴生成部）は、第２中間相に対して両側から交互に最内相が合流し、複数の第１中間相液滴の生成部（第２微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相に対して両側から第１中間相が合流し、
    　前記複数の第２中間相液滴の生成部（第１微小液滴生成部）は、前記最内相液滴を含む第１中間相液滴を内包する第２中間相に対して両側から連続相が合流することを特徴とする請求項１８に記載の微小液滴の製造装置。
  20. 　微細流路構造体保持用ホルダーが、
    　前記微細流路基板の下部に配置される、第３分散相のホルダーへの導入口を備えた第５部品と、
    　第２分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第５部品と組み合わせることで第３分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第４部品と、
    　第１分散相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第４部品と組み合わせることで第２分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第３部品と、
    　連続相のホルダーへの導入口を備え、且つ前記第３部品と組み合わせることで第１分散相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成する第２部品と、
    　生成液滴のホルダーからの排出口を備え、且つ前記第２部品と組み合わせることで連続相を微細流路基板に供給するための円環状または多角環状流路を形成し、且つ中央に微小液滴の微細流路基板からの排出口を有する円筒または多角筒を備える第１部品を具備する請求項１５～１９のいずれかに記載の微小液滴の製造装置。
  21. 　微細流路を用いた微小液滴の製造装置において、該装置が微細流路基板と微細流路基板保持用ホルダーを備え、
    　微細流路基板が、一列に形成される微小液滴の複数の排出口と、この微小液滴の排出口に微細流路によって接続され、この微小液滴の排出口に平行に一列に複数配置される微小液滴生成部と、前記微小液滴の排出口に平行に一列に配置される第１の液体の複数の導入口と、さらにその外側に同様に配置される第２の液体の複数の導入口と、前記複数の微小液滴の生成部に前記第１および第２の液体を供給する微細流路を有し、
    　微細流路基板保持用ホルダーが、該微小液滴の排出口の列ならびに該第１および第２の液体の導入口の列に対応するスリット部を形成してなり、微小液滴の排出口を有する排出層、ならびに第１および第２の液体の各導入口を有する第１液体導入層および第２液体導入層が、第１および第２の液体を微細流路基板の各液体の導入口に均等に流量配分するように階層構造を有することを特徴とする微小液滴の製造装置。
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