JP2005034827A - Micro channel pillar structure - Google Patents
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Description
この出願の発明は、マイクロチャンネル・ピラー構造体に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、低流速下においてもマイクロチャンネル内に安定した多相層流を形成し、高効率での抽出や反応等の操作を行うことのできる、新しいマイクロチャンネル・ピラー構造体に関するものである。 The invention of this application relates to a microchannel pillar structure. More specifically, the invention of this application is a new microchannel pillar that can form a stable multiphase laminar flow in a microchannel even at a low flow rate, and perform operations such as extraction and reaction with high efficiency. It relates to a structure.
従来より、ガラス基板等を用いたマイクロチップの微細流路（マイクロチャンネル）内において多相層流を実現して、抽出や相間移動反応を効率的に行うことが試みられている。 Conventionally, attempts have been made to efficiently perform extraction and phase transfer reactions by realizing a multiphase laminar flow in a microchannel (microchannel) of a microchip using a glass substrate or the like.
抽出・相間移動反応を、マイクロチャンネル内での多相層流を利用して行う上で、各流体の流速を低くする、極端な場合、一つあるいは複数の流体を静止させることができれば、溶液間の接触時間を長くとり、抽出効率・反応効率を飛躍的に向上させることができることになる。しかしながら、マイクロチャンネル内多相層流が安定に存在するための流速条件範囲は、各流体の物性・マイクロチャンネルの形状などにより規定されており、極端に低い流速での安定化は困難であった。 When performing extraction / phase transfer reactions using multiphase laminar flow in microchannels, the flow rate of each fluid is reduced. In extreme cases, if one or more fluids can be stopped, The contact time between them can be made longer, and the extraction efficiency and reaction efficiency can be dramatically improved. However, the flow rate condition range for the stable existence of multiphase laminar flow in the microchannel is defined by the physical properties of each fluid, the shape of the microchannel, etc., and it was difficult to stabilize at extremely low flow rates. .
たとえばこれまでにも、マイクロチャンネル内での安定した多相層流を実現させるための方策がこの出願の発明者らによって開発されている。その第１のものは、マイクロチャンネル内にガイド構造を形成するものである。マイクロチャンネルの底面にガイド突条状構造を構築することで、多相層流を安定化させ、ある程度低い流速でも多相層流の安定化を可能としている（非特許文献１）。だが、この場合には、流速を低くすることにはおのずと限界があり、安定した多相層流の形成においてはさらなる改善が求められていた。 For example, to date, measures have been developed by the inventors of this application to achieve a stable multiphase laminar flow in a microchannel. The first is to form a guide structure in the microchannel. By constructing a guide ridge structure on the bottom surface of the microchannel, the multiphase laminar flow is stabilized, and the multiphase laminar flow can be stabilized even at a low flow rate (Non-patent Document 1). In this case, however, there is a limit to lowering the flow rate, and further improvement has been demanded in the formation of a stable multiphase laminar flow.
また第２のものは、マイクロチャンネル内を疎水・親水表面処理によってパターニングを行うものである（非特許文献２）。すなわち、マイクロチャンネルを形成したガラス基板に疎水処理したものと、未処理のものとを、双方のマイクロチャンネルの位置が一致するように重ね合わせて物理的に圧着して一本のマイクロチャンネルを形成する。これによって、水・油の２相層流に関して、流体の低流速条件下、静止条件下、さらには向流条件下でも２相を安定化させられる。しかしながら、このようなパターニングの場合には、物理的に圧着してチャネルを形成しているので、基板の間から液漏れが起きる可能性がある。また、原理上、作製可能なマイクロチャンネル構造が、上下の基板に彫られた溝をそれぞれ親水部・疎水部とするものに限られ、より複雑なチャネル構造へ発展させることは困難である。また、処理された表面の安定性のため、使用できる溶液の性質が限定されてしまうという制約がある。
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの従来技術の問題点を解消し、極端に低い流速であっても安定した多相層流を形成することができ、抽出効率や相間移動反応等を高効率に行うことを可能とする、改善された新しい技術手段を提供することを課題としている。 Therefore, the invention of this application solves the problems of the prior art as described above, can form a stable multiphase laminar flow even at an extremely low flow rate, and can improve extraction efficiency, phase transfer reaction, etc. It is an object to provide new and improved technical means that can be performed with high efficiency.
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、マイクロチップに配設したマイクロチャンネル内に、その流路方向に、マイクロチャンネル底面より、もしくはマイクロチャンネルのカバー体より立設されたピラー状突起が設けられていることを特徴とするマイクロチャンネル・ピラー構造体を提供する。 In order to solve the above problems, the invention of this application firstly stands in the microchannel disposed on the microchip in the direction of the flow path from the bottom surface of the microchannel or the cover body of the microchannel. Provided is a microchannel pillar structure characterized in that a provided pillar-shaped protrusion is provided.
そして、第２には、マイクロチャンネル流路の合流域および分岐域の少くともいずれかにピラー状突起が設けられていることを特徴とする前記のマイクロチャンネル・ピラー構造体を、第３には、ピラー状突起が流路方向に複数配列されていることを特徴とするマイクロチャンネル・ピラー構造体を、第４には、複数のピラー状突起相互の間、およびマイクロチャンネル流路の合流点または分岐点とピラー状突起との間の少くともいずれかには、ガイド突条が配設されていることを特徴とするマイクロチャンネル・ピラー構造体を提供する。 Second, the microchannel-pillar structure described above is characterized in that a pillar-shaped protrusion is provided in at least one of the junction area and the branch area of the microchannel flow path. A plurality of pillar-shaped protrusions arranged in the direction of the flow path, fourthly, between the plurality of pillar-shaped protrusions and between the junctions of the micro-channel flow paths or A microchannel pillar structure is provided in which a guide protrusion is disposed at least between the branch point and the pillar-shaped protrusion.
また、この出願の発明は、ピラー状突起の相互間の距離は、マイクロチャンネル最大深さの２倍以上であることを特徴とするマイクロチャンネル・ピラー構造体を提供し、第６には、ピラー状突起の高さは、マイクロチャンネル最大深さの０．７５〜１．０倍であることを特徴とするマイクロチャンネル・ピラー構造体を、第７には、ガイド突条の最低高さは、マイクロチャンネル最大深さの０．１〜０．７５倍であって、ピラー状突起よりも低いことを特徴とするマイクロチャンネル・ピラー構造体を提供する。 The invention of this application also provides a microchannel pillar structure characterized in that the distance between the pillar-shaped protrusions is at least twice the maximum depth of the microchannel. The height of the projection is 0.75 to 1.0 times the maximum depth of the microchannel, and seventhly, the minimum height of the guide protrusion is Provided is a microchannel pillar structure characterized by being 0.1 to 0.75 times the maximum depth of the microchannel and lower than the pillar-shaped protrusion.
さらに、この出願の発明は、第８には、以上のいずれかの構造体であることを特徴とするマイクロチップを提供する。第９には、この構造体において、複数の流体の少くともいずれかが低流速もしくは停止状態にあることを特徴とするマイクロチップを提供する。 Furthermore, according to an eighth aspect of the present invention, there is provided a microchip characterized by being any one of the structures described above. Ninth, in this structure, a microchip is provided in which at least one of a plurality of fluids is at a low flow rate or in a stopped state.
以上のようなこの出願の発明のマイクロチャンネル・ピラー構造体においては、従来は困難であったマイクロチャンネル内での低流速あるいは実質的に一方もしくは双方の相の静止の条件下で液−液相、気−液相等の多相層流の安定化が容易に可能とされる。これを一因として、相間の接触時間を長くとることができるので、高効率での抽出や相間移動反応等が可能になる。 In the microchannel pillar structure of the invention of the present application as described above, the liquid-liquid phase can be obtained under the low flow rate in the microchannel or the stationary condition of one or both phases, which has been difficult in the past. It is possible to easily stabilize the multiphase laminar flow such as gas-liquid phase. For this reason, the contact time between the phases can be increased, so that highly efficient extraction, phase transfer reaction, and the like are possible.
この出願の発明は、上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。 The invention of this application has the features as described above, and an embodiment thereof will be described below.
この出願の発明のマイクロチャンネル・ピラー構造体は、ガラス、シリコン、樹脂等の素材からなる１または２以上の基板とこれらの基板もしくは基板積層体の表面に一体化配設される同様の素材のカバー体とにより構成されるマイクロチップにおいて、基板面に形成された微細流路であるマイクロチャンネル内に、その流路方向に１または２以上のピラー状、つまり柱状の突起が配設されていることを特徴としている。この突起は、マイクロチャンネルの底部に立設された構造を有している。また、この出願の発明のマイクロチャンネル・ピラー構造体では、マイクロチャンネルの底部ではなく、マイクロチャンネルを覆う前記カバー体にマイクロチャンネル内に向けてピラー状、つまり柱状の突起が、流路方向に１または２以上立設された構造を有してよいし、前記のマイクロチャンネル底部での柱状突設の立設と、このカバー体での立設とを組合わせた構造を有していてもよい。 The microchannel-pillar structure of the invention of this application is made of one or more substrates made of materials such as glass, silicon, and resin, and a similar material that is integrally disposed on the surface of these substrates or substrate laminates. In a microchip constituted by a cover body, one or two or more pillar-shaped, that is, columnar projections are arranged in a microchannel, which is a microchannel formed on a substrate surface, in the direction of the channel. It is characterized by that. This protrusion has a structure standing on the bottom of the microchannel. Further, in the microchannel pillar structure of the invention of this application, a pillar-shaped protrusion, that is, a columnar protrusion is provided in the flow channel direction on the cover body covering the microchannel instead of the bottom of the microchannel. Alternatively, it may have a structure in which two or more are erected, or may have a structure in which the columnar protrusion at the bottom of the microchannel is combined with the erection at this cover body. .
たとえば図１は、この出願の発明のマイクロチャンネル・ピラー構造体のマイクロチャンネル（１）とその内部に配設された複数のピラー状突起（２）を模式的に例示した要部斜視図である。この例では、複数のピラー状突起（２）が、マイクロチャンネル（１）の流路方向に沿って配列されている。 For example, FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a main part of a microchannel (1) of a microchannel / pillar structure according to the present invention and a plurality of pillar-shaped protrusions (2) disposed therein. . In this example, a plurality of pillar-shaped protrusions (2) are arranged along the flow channel direction of the microchannel (1).
この図１の例のように、複数のピラー状突起（２）を配設することにより、例えば液体相（Ａ）と液体相（Ｂ）の流れがピラー状突起（２）の間で安定した層流の状態を形成し、この層流は、例えば、液体相（Ａ）（Ｂ）の双方もしくは一方が極低速であっても、さらには一方もしくは双方が実質的に物質移動として静止状態であっても安定に保たれることになる。これは、複数のピラー状突起（２）を配設することにより、マイクロチャンネル（１）内壁面との相互作用がより強い方の液体相（ＡまたはＢ）がピラー状突起（２）に密着し、液体相（Ａ）（Ｂ）間の界面がピラー状突起（２）位置に固定されるようになるためである。また、複数のピラー状突起（２）で界面を分断されているため、流れに変位が生じても分断されていない（つまり、ガイド突条（３）のみの）場合に比べ、界面の曲率変化が大きくなり、界面の状態を復元しようとする張力が大きくなって、大きな乱れに発展しにくくなるためである。この出願の発明のマイクロチャンネル・ピラー構造体からなるマイクロチップにおいては、複数の流体の一部または全てが、マイクロチャンネル・ピラーの存在によって低流速、あるいは停止状態にコントロールすることが可能になる。 By arranging a plurality of pillar-shaped protrusions (2) as in the example of FIG. 1, for example, the flow of the liquid phase (A) and the liquid phase (B) is stabilized between the pillar-shaped protrusions (2). A laminar flow state is formed, and this laminar flow is, for example, that even if one or both of the liquid phases (A) and (B) are extremely slow, one or both are substantially stationary as mass transfer. Even if it exists, it will be kept stable. This is because the liquid phase (A or B) having the stronger interaction with the inner wall surface of the microchannel (1) is in close contact with the pillar-shaped protrusion (2) by arranging a plurality of pillar-shaped protrusions (2). This is because the interface between the liquid phases (A) and (B) is fixed at the position of the pillar-shaped protrusion (2). Further, since the interface is divided by a plurality of pillar-shaped protrusions (2), the curvature change of the interface is changed as compared with the case where the flow is displaced but not divided (that is, only the guide protrusion (3)). This is because the tension increases to restore the state of the interface, and it becomes difficult to develop a large disturbance. In the microchip comprising the microchannel pillar structure of the invention of this application, a part or all of a plurality of fluids can be controlled to a low flow rate or a stopped state by the presence of the microchannel pillar.
そして、このような安定性は、図１に例示したように、ピラー状突起（２）の間にガイド突条（３）を設ける場合にはさらに良好になる。 Such stability is further improved when the guide protrusion (3) is provided between the pillar-shaped protrusions (2) as illustrated in FIG.
一般的には、この出願の発明のマイクロチャンネル・ピラー構造体では、マイクロチャンネル（１）の幅（Ｗ）は、その最大深さ（ｄ）の４倍以上であることが、また、最大深さは、流れの制御やエッチングによるマイクロチャンネル（１）の加工性等を考慮すると、２０〜１００μｍの範囲とすることが好適である。そして、ピラー状突起（２）の相互間の距離やピラー形状、その高さ等の配置寸法については、流れの対象とする流体の表面張力などの物質を考慮して最適化することができる。 Generally, in the microchannel pillar structure of the invention of this application, the width (W) of the microchannel (1) is at least four times its maximum depth (d), and the maximum depth In consideration of the flow control and the workability of the microchannel (1) by etching, it is preferable that the range is 20 to 100 μm. Further, the distance between the pillar-shaped protrusions (2), the pillar shape, and the arrangement dimensions such as the height thereof can be optimized in consideration of substances such as the surface tension of the fluid to be flowed.
一般的な目安としては、たとえば相互の間の距離、すなわちピッチ（Ｐ）は、前記のマイクロチャンネル（１）の最大深さ（ｄ）の２倍とすることが好ましく、２倍未満の場合には多相層流は不安定になりやすい。また、ピッチ（Ｐ）は、最大深さ（ｄ）の６倍以下とすることが好ましい。過度にピッチが大きい場合にも不安定になりやすい。もちろん、ピッチ（Ｐ）は、液体相（Ａ）（Ｂ）の性質によって適宜調整してもよい。 As a general guideline, for example, the distance between each other, that is, the pitch (P) is preferably twice the maximum depth (d) of the microchannel (1), and is preferably less than twice. Multiphase laminar flow tends to be unstable. Further, the pitch (P) is preferably 6 times or less of the maximum depth (d). Even if the pitch is excessively large, it tends to be unstable. Of course, the pitch (P) may be appropriately adjusted depending on the properties of the liquid phases (A) and (B).
複数のピラー状突起（２）を配列させる場合には、各々のピラー状突起（２）の高さは相違していてもよいが、流れの安定化、および一方もしくは双方の相の停止状態における相分離の安定化のためには実質的に、つまり加工作成上の誤差を除いて同一高さとすることが望ましい。 In the case of arranging a plurality of pillar-shaped protrusions (2), the height of each pillar-shaped protrusion (2) may be different, but the flow is stabilized and one or both phases are stopped. In order to stabilize the phase separation, it is desirable to have the same height substantially, that is, excluding errors in processing.
また、ピラー状突起（２）は、多相層流間の界面を分断できればよいため、その大きさは加工可能な範囲であればよく、とくに限定されない。本発明者らは、例えば、エッチングが進行しすぎてピラー状突起（２）の上端面が溶けても、残存するピラー状突起（２）の頂点とマイクロチャンネル（１）の天井との間の隙間が十分に小さければ、ピラー状突起（２）として作用することを実験的に確認している。また、反対に、ピラー状突起（２）があまり大きな場合には、送液速度（流速）が大きいときに多相層流が不安定になりやすく、液体相（Ａ）（Ｂ）間の接触面積が減少するため、抽出や反応の効率が低下しやすいことも明らかになっている。 Moreover, since the pillar-shaped protrusion (2) only needs to be able to break the interface between the multiphase laminar flows, the size of the pillar-shaped protrusion (2) is not particularly limited as long as it can be processed. The inventors of the present invention, for example, even if etching progresses too much and the upper end surface of the pillar-shaped protrusion (2) melts, between the apex of the remaining pillar-shaped protrusion (2) and the ceiling of the microchannel (1). If the gap is sufficiently small, it has been experimentally confirmed that it acts as a pillar-shaped protrusion (2). On the other hand, if the pillar-shaped protrusion (2) is too large, the multiphase laminar flow tends to become unstable when the liquid feeding speed (flow velocity) is large, and the contact between the liquid phases (A) and (B). It has also been clarified that the efficiency of extraction and reaction tends to decrease because the area decreases.
したがって、ピラー状突起（２）の大きさとしては、加工可能な範囲で小さいことが望ましく、例えば、ピラー状突起（２）の頂点の幅がマイクロチャンネル（１）の幅（Ｗ）の１〜２割程度とすることができる。また、ピラー状突起（２）のその底面からの高さは、マイクロチャンネル（１）の最大深さ（ｄ）の０．７５〜１．０倍にすることが、ピラー状突起（２）間に前記のようにガイド突条（３）を設ける場合には、その最低高さ（ｈ）は、マイクロチャンネル（１）の最大深さ（ｄ）の０．１〜０．７５倍であって、ピラー状突起（２）の高さより低いことが望ましい。 Therefore, it is desirable that the size of the pillar-shaped protrusion (2) is as small as possible in the processable range. For example, the width of the apex of the pillar-shaped protrusion (2) is 1 to 1 of the width (W) of the microchannel (1). It can be about 20%. Further, the height of the pillar-shaped protrusion (2) from the bottom surface is set to be 0.75 to 1.0 times the maximum depth (d) of the microchannel (1). When the guide protrusion (3) is provided as described above, the minimum height (h) is 0.1 to 0.75 times the maximum depth (d) of the microchannel (1). It is desirable that the height is lower than the height of the pillar-shaped protrusion (2).
ピラー状突起（２）の外観形状については各種であってよいが、錐状や筒状等として、その外表面が湾曲した滑めらかな外表面を有していることが望ましい。もちろん、その水平断面は厳密に円形でなくてもよい。長円形、あるいは正方や長方形等でもよい。 The appearance of the pillar-shaped protrusion (2) may be various, but it is desirable to have a smooth outer surface with a curved outer surface, such as a cone or a cylinder. Of course, the horizontal cross section need not be strictly circular. It may be oval, square or rectangular.
ピラー状突起（２）の平面配置については、マイクロチャンネル（１）の流路内であれば、抽出や反応等の目的に応じて適宜な箇所に配置してよく、また、たとえば図２の平面図に例示したように、マイクロチャンネル（１）流路の合流域（１１）および分岐域（１２）の少くともいずれかに１以上のピラー状突起（２）が配置されることや合流点（１１０）と隣接のピラー状突起（２）との間、分岐点（１２０）と隣接のピラー状突起（２）との間に前記のガイド突条（３）を配置することも考慮される。 The planar arrangement of the pillar-shaped protrusions (2) may be arranged at an appropriate location depending on the purpose of extraction, reaction, etc., as long as it is within the flow path of the microchannel (1). As illustrated in the figure, one or more pillar-shaped protrusions (2) are arranged in at least one of the junction area (11) and the branch area (12) of the microchannel (1) flow path, 110) and the adjacent pillar-shaped protrusion (2), and the guide protrusion (3) is also considered between the branch point (120) and the adjacent pillar-shaped protrusion (2).
以上のようなピラー状突起（２）の構造については、たとえば等方的なウェットエッチング特性を考慮し、ピラー状突起（２）の構造となるべき部分が残るようにマスクパターンをデザインし、ウェットエッチング法によりガラス基板等にマイクロチャンネル（１）を作製することで実現することができる。具体的には、ガラス基板上に金属保護膜およびフォトレジストを順に成膜し、マスクパターンを露光した後、露光部分を溶出させ（現像）、露出した部分から弗酸を用いてガラスをエッチングすることにより、マイクロチャンネル（１）を作製できる。また、アモルファスなガラスが等方的にエッチングされることを考慮して、マイクロチャンネル（１）の中にピラー状突起（２）として残したい部分をマスクし、弗酸による処理時間を制御すれば、ピラー状突起（２）を作製できる。さらに、ピラー状突起（２）のマスク間を線状に繋いだマスクパターンを用いれば、ピラー状突起（２）の間にガイド条突（３）を有するマイクロチャンネル（１）が作製できる。 With regard to the structure of the pillar-shaped protrusion (2) as described above, for example, in consideration of isotropic wet etching characteristics, a mask pattern is designed so that a portion that should become the structure of the pillar-shaped protrusion (2) remains, and wet This can be realized by manufacturing the microchannel (1) on a glass substrate or the like by an etching method. Specifically, a metal protective film and a photoresist are sequentially formed on a glass substrate, the mask pattern is exposed, the exposed portion is eluted (development), and the glass is etched using hydrofluoric acid from the exposed portion. Thus, the microchannel (1) can be produced. Further, considering that the amorphous glass is isotropically etched, a portion to be left as the pillar-shaped protrusion (2) in the microchannel (1) is masked, and the treatment time with hydrofluoric acid is controlled. A pillar-shaped protrusion (2) can be produced. Furthermore, if a mask pattern in which the masks of the pillar-shaped protrusions (2) are linearly connected is used, the microchannel (1) having the guide protrusions (3) between the pillar-shaped protrusions (2) can be produced.
形成されたこの出願の発明のマイクロチャンネル・ピラー構造体は、マイクロチップとして、超微量物質の分析や化合合成、あるいは生化学合成等のための、安定した多相層流における抽出や相間移動反応等の操作として有効に使用することができる。 The formed microchannel pillar structure of the invention of this application is used as a microchip for extraction and phase transfer reaction in a stable multiphase laminar flow for analysis of ultra-trace substances, chemical synthesis, biochemical synthesis, etc. It can be used effectively as an operation such as.
以上のようなマイクロチャンネル・ピラー構造体は従来同様のマイクロチップにおいて構成されてよく、このマイクロチップには、前記マイクロチャンネル（１）内での流体の流れとその制御のための手段、さらには加熱、冷却等のための手段、温度や含有成分等の検出手段等適宜に具備されていてよいことは言うまでもない。 The microchannel pillar structure as described above may be configured in a conventional microchip, and the microchip includes a fluid flow in the microchannel (1), a means for controlling the fluid, Needless to say, a means for heating, cooling, etc., a detecting means for detecting temperature, components, etc. may be provided as appropriate.
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。 Therefore, an example will be shown below and will be described in more detail. Of course, the invention is not limited by the following examples.
ガラス基板上に、金属保護膜とフォトレジストを順に成膜し、マスクパターンを露光した後、露光部分を溶出させ、露出した部分からガラスを弗酸でエッチングした。図１のように、幅（Ｗ）２００μｍ、深さ（ｄ）５０μｍのマイクロチャンネル（１）内に、相互の間隔、ピッチ（Ｐ）が４００μｍで、複数の、高さ５０μｍのピラー状突起（２）を形成した。ピラー状突起（２）の形状は、流路（流線）方向に船の舳先形のエッジができるようにし、ピラー状突起（２）の相互の間を、高さ（ｈ）１０μｍのガイド突条（３）で連結した。 A metal protective film and a photoresist were sequentially formed on a glass substrate, and after exposing the mask pattern, the exposed portion was eluted, and the glass was etched with hydrofluoric acid from the exposed portion. As shown in FIG. 1, in a microchannel (1) having a width (W) of 200 .mu.m and a depth (d) of 50 .mu.m, a plurality of pillar-shaped projections (50 .mu.m in height) having a mutual spacing and pitch (P) of 400 .mu.m. 2) was formed. The shape of the pillar-shaped protrusions (2) is such that the edge of the ship's tip is formed in the flow path (streamline) direction, and a guide protrusion with a height (h) of 10 μm is formed between the pillar-shaped protrusions (2). Connected in Article (3).
このピラー状突起（２）を有するマイクロチップにおいて、マイクロチャンネル（１）内に、水と酢酸エチルを送液した後、水を静止状態とし、酢酸エチルを０．３μｍ/分で流した。その様子を図３に例示した。安定した多相層流が実現されていることが確認された。 In the microchip having the pillar-like projections (2), water and ethyl acetate were fed into the microchannel (1), and then the water was kept stationary and ethyl acetate was allowed to flow at 0.3 μm / min. This is illustrated in FIG. It was confirmed that a stable multiphase laminar flow was realized.
同様に、空気を５μｍ/分で、酢酸エチルを０．３μｍ/分で流した場合についても、図４のように、気液界面において安定した多相層流が実現されていることが確認された。 Similarly, when air was flowed at 5 μm / min and ethyl acetate was flowed at 0.3 μm / min, it was confirmed that a stable multiphase laminar flow was realized at the gas-liquid interface as shown in FIG. It was.
また、図３の例として実際に、長い接触時間を利用した抽出を行うことができた。 In addition, as an example of FIG. 3, it was actually possible to perform extraction using a long contact time.
そして、上記と同様の構造を持つマイクロチャンネルを利用し、イソアミルアルコールへの鉄（II）パソフェナントロリン錯体の水溶液からの抽出、また、相間移動反応として、５−メチルレゾルシノール酢酸エチル溶液と４−ニトロベンゼンジアゾニウムテトラフルオロボレート水溶液の相間移動反応によるアゾ色素合成を行うことができた。 Then, using a microchannel having the same structure as described above, extraction of an iron (II) pasophenanthroline complex into isoamyl alcohol from an aqueous solution, and a phase transfer reaction include a 5-methylresorcinol ethyl acetate solution and 4-nitrobenzene. The synthesis of azo dyes by phase transfer reaction of diazonium tetrafluoroborate aqueous solution was achieved.
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、従来技術の問題点を解消し、極端に低い流速であっても安定した多相層流を形成することができ、抽出効率や相間移動反応等を高効率に行うことを可能とする、改善された新しい技術手段が提供される。 As explained in detail above, the invention of this application can solve the problems of the prior art, and can form a stable multiphase laminar flow even at an extremely low flow rate, and the extraction efficiency, phase transfer reaction, etc. New and improved technical means are provided that enable high efficiency.
１ マイクロチャンネル
１１ 合流域
１１ 合流点
１２ 分岐域
１２０ 分岐点
２ ピラー状突起
３ ガイド突条
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