(57)【要約】【課題】分離効率に優れたマイクロ流路デバイスを提供すること。【解決手段】流路の一部がフィルター状の隔壁により隔てられている微小流路を有し、前記微小流路は、１つの供給口及び２つの排出口を少なくとも有し、前記供給口と１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通して接続されており、前記供給口と他の１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通らず接続されており、前記フィルター状の隔壁は、微小流路の流路方向と平行に設けられていることを特徴とするマイクロ流路デバイス、前記マイクロ流路デバイスを備えた分離装置、及び、分離方法。【選択図】図８
2010115624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路の一部がフィルター状の隔壁により隔てられている微小流路を有し、
前記微小流路は、１つの供給口及び２つの排出口を少なくとも有し、
前記供給口と１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通して接続されており、
前記供給口と他の１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通らず接続されており、
前記フィルター状の隔壁は、微小流路の流路方向と平行に設けられていることを特徴とする
マイクロ流路デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ流路デバイスを備えた分離装置。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロ流路デバイスを使用して粒子分散液の分離を行う工程を含む分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路デバイス、分離装置、並びに、分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子分散液から粒子を分離したり濃縮する方法としてはフルイ、分離膜、フィルター等を用いる方法や、ローターとステーターなどからなる遠心力と慣性力のバランスで分級する方法等がある。
また、近年、特許文献１〜３や非特許文献１に記載されているようなマイクロデバイスを用いた分離・濃縮用装置も提案されている。
特許文献１には、懸濁液を取り込む入口ポートと、前記入口ポートに一端が取り付けられた湾曲形状の流路と、前記流路の下流側に取り付けられた複数の分岐流路と、前記分岐流路それぞれの下流側の一端に取り付けられ、前記湾曲形状の流路と前記分岐流路を経た後の懸濁液を排出する複数の出口ポートとを備えたことを特徴とするマイクロチャンネル装置が提案されている。
非特許文献１には、遠心力とフィルター効果を組み合わせたマイクロデバイスが提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、少なくとも１枚に凹部が形成された面を有する複数の基材と外部で作製した分離膜とを接合して得られる膜デバイスであって、該分離膜は分離膜の側部および一方の面の一部で、該基材のうちの１枚によって保持され、少なくとも保持された分離膜周辺部で分離膜および基材の接合面側を同一面としたことを特徴とする膜デバイスが提案されている。
さらに、特許文献３には、少なくとも１枚に凹部が形成された複数の基材で分離膜を挟み込むように接合して得られる膜デバイスであって、上流側と下流側の槽となる凹部が同一基材に形成されており、前記分離膜は、その内部を流体が面方向に移動することが可能であり、該流体が前記膜内を面方向に移動することにより前記上流側の凹部と前記下流側の凹部との間を前記流体が移動することを特徴とする膜デバイスが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３０００８号公報
【特許文献２】特開２００６−６１８７０号公報
【特許文献３】特開２００６−９５５１５号公報
【非特許文献１】Xu Ji et al., TRANSDUCERS & EUROSENSORS '07, 1865-1868.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、連続的に分離を行うことができ、分離効率に優れたマイクロ流路デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、下記＜１＞乃至＜３＞によって解決された。
＜１＞流路の一部がフィルター状の隔壁により隔てられている微小流路を有し、前記微小流路は、１つの供給口及び２つの排出口を少なくとも有し、前記供給口と１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通して接続されており、前記供給口と他の１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通らず接続されており、前記フィルター状の隔壁は、微小流路の流路方向と平行に設けられていることを特徴とするマイクロ流路デバイス、
＜２＞上記＜１＞に記載のマイクロ流路デバイスを備えた分離装置、
＜３＞上記＜１＞に記載のマイクロ流路デバイスを使用して粒子分散液の分離を行う工程を含む分離方法。
【発明の効果】
【０００７】
前記＜１＞に記載の発明によれば、フィルター状の隔壁が微小流路の流路方向と平行に設けられていない場合に比べて、分離効率に優れたマイクロ流路デバイスを提供することができる。
前記＜２＞に記載の発明によれば、フィルター状の隔壁が微小流路の流路方向と平行に設けられていない場合に比べて、分離効率に優れた分離装置を提供することができる。
前記＜３＞に記載の発明によれば、フィルター状の隔壁が微小流路の流路方向と平行に設けられていない場合に比べて、分離効率に優れた分離方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本実施形態のマイクロ流路デバイスは、流路の一部がフィルター状の隔壁により隔てられている微小流路を有し、前記微小流路は、１つの供給口及び２つの排出口を少なくとも有し、前記供給口と１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通して接続されており、前記供給口と他の１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通らず接続されており、前記フィルター状の隔壁は、微小流路の流路方向と平行に設けられていることを特徴とする。
本実施形態のマイクロ流路デバイスは、分離装置や分離方法における分離手段として好適に用いることができる。
【０００９】
本実施形態のマイクロ流路デバイスは、前記フィルター状の隔壁が微小流路の流路方向と平行に設けられていることにより、流体に含まれる粒子がフィルターに詰まりにくく、連続で長時間の使用が可能であり、また、フィルター通過前の大きな粒子側にフィルター通過後の粒子が戻ることが少なく、分離精度が向上するものと推定される。万一、目詰まりが生じた場合でも、前記フィルター状の隔壁を通して接続された排出口の１つから分散媒、或いは気体を供給して、他の排出口を塞ぎ供給口より排出させて流路内部を洗浄する、いわゆる逆洗によって、フィルターに詰まった粒子は除去される。
また、本実施形態のマイクロ流路デバイスは、マイクロ場を利用しているため、フィルターの比面積効果が大きく、分離効率が高く、さらに、フィルターとして使用するフィルター状の隔壁の面積が小さいため、損傷しにくく、開口率を極限まで上げることができるため圧損が小さくなり、処理量を増加することができるものと推定される。
【００１０】
本実施形態のマイクロ流路デバイスは、流路の一部がフィルター状の隔壁により隔てられている微小流路を有する。
前記微小流路は、１つの供給口及び２つの排出口を少なくとも有している。前記微小流路は、必要に応じ、２以上の供給口を有していてもよく、また、３以上の排出口を有していてもよい。
また、前記微小流路において、前記供給口と１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通して接続されており、前記供給口と他の１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通らず接続されている。すなわち、フィルター状の隔壁により隔てられている微小流路の少なくとも一部分には、１以上の供給口と１以上の排出口とを有しており、前記の部分とは異なるフィルター状の隔壁により隔てられている微小流路の他の少なくとも一部分には、１以上の排出口を有しているか、又は、１以上の排出口と、前記供給口とは異なる１以上の供給口とを有している。
本実施形態のマイクロ流路デバイスが２以上のフィルター状の隔壁を有する場合は、前記微小流路において、前記供給口と１つの前記排出口とは、少なくとも１つの前記フィルター状の隔壁を通して接続されており、前記供給口と他の１つの前記排出口とは、前記フィルター状の隔壁を通らず接続されている。
【００１１】
前記供給口及び前記排出口の形状は、特に制限はなく、丸孔、楕円孔、角孔、長孔、十字孔など、必要に応じた形状の開口部とすればよい。
また、前記供給口と前記排出口とは、本実施形態のマイクロ流路デバイスにおいて、形状的な差異は特に必要はなく、同一形状の開口部であっても、異なる形状の開口部であってもよい。
【００１２】
また、本実施形態のマイクロ流路デバイスは、例えば、いわゆる逆洗などを行うため、排出口から流体を流し、供給口から排出する操作を行ってもよい。
【００１３】
前記フィルター状の隔壁としては、パルプ繊維、プラスチック繊維や金属繊維を織ったメッシュ状フィルター、エッチングや電鋳法により精密加工してフィルター状とした金属フィルター、自己組織化によるプラスチック製のハニカムフィルター、セラミック製フィルターなど各種フィルターが好ましく使用できる。特に効率よく処理するためには、開口率の高いフィルターを用いることが好ましい。
【００１４】
ハニカムフィルムフィルターとしては、公知のものを用いることができ、例えば、特開２００１−１５７５７４号公報、特開２００５−２６２７７７号公報、特開２００７−２９１３６７号公報等に記載された開口率の高い自己組織化膜による樹脂製フィルムが例示できる。
製造の容易性の点から、ハニカムフィルムフィルターの孔径は０．１〜５０μｍであることが好ましく、また、厚さは２０μｍ以下であることが好ましい。
ハニカムフィルムフィルターの材質としては、種々のプラスチックを用いることができ、強度の点から、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリサルホン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、紫外線硬化性樹脂、ポリジメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサン、エポキシ、テフロン（登録商標）、およびポリイミド等が好ましい。
【００１５】
金属フィルターとしては、公知のものを用いることができる。
金属フィルターの作製方法としては、特に制限はなく、例えば、エッチング加工法や、エレクトロフォーミング加工法（電鋳法）により精密加工した薄膜パターンとして作製し、他の薄膜パターンと共に積層することにより、複雑な形状のマイクロ流路デバイスでも容易に製造することができる。電鋳法で金属フィルターを作製すると、膜厚を薄くでき、孔径の精度が高く、全体の均一性にも優れ、高精度な分離が可能となるため、好ましい。
金属フィルターの材質としては、種々の金属を用いることができ、また、合金であっても、複数種の金属層を積層したものであっても、表面処理をほどこしたものであってもよい。これらの中でも、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）又は銅（Ｃｕ）であることが好ましい。
前記電鋳法により金属フィルターを作製した場合、金属フィルターの膜厚は０．１〜５００μｍであることが好ましく、また、孔径は０．５〜１００μｍであることが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましい。
【００１６】
前記フィルター状の隔壁のフィルター孔の形状としては、特に制限はなく、円形、楕円形、多角形などが挙げられるが、これらの中でも、円形、四角形、三角形、及び／又は、六角形であることが好ましい。
前記フィルター状の隔壁のフィルター孔の形状パターンとしては、特に制限はなく、円形、楕円形、多角形などを並べたパターンが挙げられるが、例えば、図１に示すような円形のフィルター孔の形状、図２に示すような三角形のフィルター孔の形状、及び、図３に示すような六角形のフィルター孔の形状を好適に挙げることができる。
また、ほぼ球形の粒子を分級する場合、円形以外の形状の孔であると、フィルター孔が粒子により塞がっても、隙間が生じ、流体が完全に流れなくなることがないため、好ましい。
【００１７】
また、前記フィルター状の隔壁のフィルター孔の形状パターンとしては、図４や図５に示すように、フィルター孔１のない部分（補強部３）を前記フィルター状の隔壁の一部に設けることが好ましい。前記補強部を設けることにより、薄い膜厚のフィルター状の隔壁であっても強度を十分得ることができる。また、流路面のみフィルター孔の形状パターンを形成し、流路を形成しない部分は加工しないようにすることもできる。
【００１８】
本実施形態のマイクロ流路デバイスが２以上のフィルター状の隔壁を有する場合、供給口から排出口へに向かって、通過するフィルター状の隔壁の孔径が、順に小さくなることが好ましい。上記実施態様であると、種々の粒子径の粒子を含む粒子分散液の分級が一度に可能であり、また、より精度に優れた粒子の分級が可能になる。
また、本実施形態のマイクロ流路デバイスがｎ個のフィルター状の隔壁を有する場合、ｎ個のフィルター状の隔壁通過後の圧力をＰnとした場合、下記式を満たすことが好ましい。
Ｐ0≧Ｐ1≧Ｐ2≧・・・≧Ｐn
【００１９】
本実施形態のマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路（微小流路）とは、流路径が５，０００μｍ以下の流路をいう。なお、流路径とは、流路の断面積から求めた円相当径（直径）である。
マイクロ流路として、数〜数千μｍの流路径を有するデバイスが好ましく用いられる。前記デバイスのマイクロ流路の流路径は、１０〜５，０００μｍであることが好ましく、２０〜３，０００μｍであることがより好ましい。マイクロ流路デバイスは、マイクロスケールの複数の流路（チャネル）を有する反応装置である。デバイスの流路は、マイクロスケールであるので、寸法及び流速がいずれも小さく、レイノルズ数は２，３００以下である。したがって、マイクロ流路を有するデバイスは、通常のデバイスのような乱流支配ではなく層流支配のデバイスである。なお、フィルター状の隔壁周辺部分の流路内も層流支配であることが好ましい。
ここで、レイノルズ数（Ｒｅ）は、下記式で表されるものであり、２，３００以下のとき層流支配となる。
Ｒｅ＝ｕＬ／ν
（ｕ：流速、Ｌ：代表長さ、ν：動粘性係数）
本実施形態のマイクロ流路デバイスにおいて、複数の流路方向と平行に設けられているフィルター状の隔壁を有する流路の長さは、５〜３００ｍｍの範囲が好ましく、１０〜２００ｍｍの範囲がより好ましい。また、複数の流路の間隔は、１〜１０，０００μｍの範囲が好ましく、１０〜５，０００μｍの範囲がより好ましい。
【００２０】
なお、マイクロ流路の断面形状は、特に限定されず、円形、楕円形、多角形、だるま形状等、目的に応じて適宜選択することができる。これらの中でも、マイクロ流路の断面形状は円形、楕円形又は矩形であることが好ましく、円形又は矩形であることがより好ましい。
【００２１】
本実施形態のマイクロ流路デバイスは、分離用のマイクロ流路デバイスとして好適に使用することができ、粒子分離用のマイクロ流路デバイスとしてより好適に使用することができ、粒径が０．０１〜５００μｍの粒子分離用のマイクロ流路デバイスとしてさらに好適に使用することができる。
なお、本実施形態における「分離」には、分級や濃縮も含まれることは言うまでもない。
【００２２】
マイクロ流路デバイスの大きさは、使用目的に応じ適宜設定することができるが、１〜５００ｃｍ2の範囲が好ましく、１０〜３００ｃｍ2の範囲がより好ましい。また、マイクロ流路デバイスの厚さは、２〜５０ｍｍの範囲が好ましく、３〜３０ｍｍの範囲がより好ましい。
【００２３】
本実施形態のマイクロ流路デバイスは、その用途に応じて、上述した微小流路以外にも、他の微小流路や、反応、混合、精製、分析、洗浄等の機能を有する部位を有していてもよい。
【００２４】
本実施形態の分離装置は、本実施形態のマイクロ流路デバイスを備えた分離装置である。
本実施形態の分離方法は、本実施形態のマイクロ流路デバイスを使用して分離を行う工程を含み、本実施形態のマイクロ流路デバイスを使用して粒子分散液の分離を行う工程を含むことが好ましい。
また、本実施形態の分離方法は、本実施形態の分離装置を使用することが好ましい。
【００２５】
また、本実施形態の分離装置及び分離方法は、その用途に応じて、本実施形態のマイクロ流路デバイスを複数を組み合わせたり、反応、混合、分離、精製、分析、洗浄等の機能を有する装置や、送液装置、回収装置、他のマイクロ流路デバイス等を組み合わせ、分離装置を好適に構築することができる。
【００２６】
本実施形態の分離装置は、粒子の分級装置として好適に使用できる。すなわち、供給口から粒子分散液を供給し、排出口から分級された粒子を排出する分級装置として好適である。
分級する粒子は特に限定されず、樹脂粒子、無機粒子、金属粒子、顔料粒子、セラミック粒子等が例示できる。
前記粒子分散液中の粒子径は、０．０１μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。粒子径が上記範囲内であると、流路詰まりが抑制でき、かつ、良好な分級効率を得ることができるので好ましい。また、流路内壁への粒子の付着を生じにくいので好ましい。
【００２７】
粒子の形状は、特に限定されないが、粒子の長軸長と短軸長との比（長軸長／短軸長）は、１〜５０の範囲が好ましく、１〜２０の範囲がより好ましい。なお、粒径、粒子形状に合わせて、適宜流路幅を選択することが好ましい。
【００２８】
本実施形態の分離方法で用いられる粒子の種類は、以下に列挙したものが可能であるが、それらに限定されるものではない。例えば、高分子粒子（樹脂粒子）、顔料のごとき有機物の結晶あるいは凝集体、無機物の結晶あるいは凝集体、金属粒子、あるいは金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物のごとき金属化合物の粒子などである。また、ゴム類、ワックス類（粒子状ワックス）、中空粒子類などの粒子が挙げられる。
【００２９】
前記高分子粒子としては、具体的には、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、スチレン−メタクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、変性塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂等の粒子が挙げられる。
【００３０】
また、前記金属あるいは金属化合物の粒子としては、カーボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、あるいはその合金、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＭｇＯ、酸化鉄等の金属酸化物やこれらの化合物、窒化ケイ素などの金属窒化物などやそれらを組み合わせた粒子が挙げられる。
【００３１】
前記ゴム類の粒子としては、ニトリルゴム、スチレンゴム、イソブチレンゴムなどを粒子化したものを用いることができる。粒子化は、乳化重合や冷凍・冷却粉砕などの機械式で行うことができる。
前記粒子状ワックスとしては、樹脂を１９９５年３月高分子学会発行の反応工学研究界レポート−１「乳化・分散技術と高分子微粒子の粒子径制御 第三章」に記載の、乳化・分散機器等を用いた従来公知のいずれかの方法で微粒子化させたものを用いることができる。
【００３２】
また、前記粒子状ワックスは、加温時に相溶し、かつ室温では離型剤を溶解させない適当な溶剤に、離型剤を添加し加熱溶解させた後、室温まで徐々に冷却し、離型剤の微細粒子を析出させる方法（溶解析出法）や、ヘリウムなどの不活性ガス中で離型剤を加熱蒸発させ気相中で粒子を作製した後、この粒子を冷却したフィルム等に付着回収した後に、溶剤に分散させる方法（気相蒸発法）により得られる微粒子ワックス（離型剤）を用いることができる。上述の微粒子ワックスの作製では、さらにメデイア等を用いた機械的粉砕法と組み合わせるとさらに微細化させることが可能である。
【００３３】
前記粒子状ワックスの原料となる樹脂としては、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等の他、ロウ類及びワックス類として、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及び、パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラクタム等の石油ワックス等が挙げられる。またこれら天然ワックスのほかに、フィッシャー・トロプシュワックス等の合成炭化水素ワックスが挙げられる。前記粒子状ワックスの原料となる樹脂としては、これらの中でも低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等、カルナバワックス、パラフィンが好ましく用いられる。
【００３４】
前記中空粒子としては、無機系、有機系の中空粒子を用いることができる。無機系ではシリカ系、シリカ・アルミナ系、有機系では、樹脂系が好ましい。また、粒子内の空隙は一つでも複数でもよい。空隙率は特に限定されないが、２０％〜８０％であることが好ましく、３０％〜７０％であることがさらに好ましい。具体的には、例えば、無機系として、日本フィライト（株）のフィライト、巴工業（株）のセノライトが挙げられ、有機系としては、日本フィライト（株）のエクスパンセル、積水化学工業（株）製 ＡＤＶＡＮ ＣＥＬＬ、ＪＳＲ社製のＳＸ８６６（Ａ）、ＳＸ８６６（Ｂ）、日本ゼオン（株）製 Ｎｉｐｏｌ ＭＨ５０５５などが挙げられる。前記中空粒子としては、これらの中でも日本フィライト（株）のエクスパンセルが好ましく用いられる。特に、エクスパンセルＤＵなどの熱膨張性の粒子は、適度な加熱により、所望の大きさに膨張させて用いる。
【００３５】
さらに、これら粒子は、その製法は多岐に渉り、合成により液体媒体中で微粒子を作製し、そのまま粒子の分級を行ってもよく、塊状物を機械的に解砕して作製した粒子を液体媒体中に分散してもよい。この場合は、液体媒体中で解砕することが多く、そのまま分級される。
【００３６】
一方、乾式で作製された粒子（粉体）を分級する場合には、予め、液体媒体に分散しておく必要がある。媒体中に乾燥粉体を分散させる方法としては、サンドミル、コロイドミル、アトライター、ボールミル、ダイノーミル、高圧ホモジナイザー、超音波分散機、コボールミル、ロールミル等が挙げられるが、この際、分散によって１次粒子が粉砕されない条件で行うことが好ましい。
【００３７】
本実施形態において、前記粒子分散液における粒子の含有率は、０．００１〜４０体積％であることが好ましく、０．０１〜２５体積％であることがより好ましい。前記粒子分散液における粒子の割合が０．００１体積％以上であると、回収が良好であり、４０体積％以下であると、目詰まりを生じにくいので好ましい。
【００３８】
なお、本実施形態において、前記粒子の体積平均粒径は、下記粒径（５μｍ以下）の場合を除き、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（ベックマン・コールター社製）を用いて測定した値である。この場合、粒子の粒径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定した。しかし、粒子の粒径が５μｍ以下の場合は、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置（ＬＡ−９２０、（株）堀場製作所製）を用いて測定した。
【００３９】
以下に図面を参照しながら、本実施形態について述べる。
図６は、本実施形態の分離装置の一実施態様を示す概念図である。
図６に示す分離装置１０は、本実施形態のマイクロ流路デバイス１２を有する。前記マイクロ流路デバイス１２は、１つの供給口１４及び２つの排出口１６及び１８を有する。前記供給口１４には、流路Ｌ１を介して容器２０中の流体Ａが供給される。前記排出口１６には、流路Ｌ２が接続されており、分離された流体Ｂを容器２２に貯めることができる。また、前記排出口１８には、流路Ｌ３が接続されており、分離された流体Ｃを容器２０へと戻すことができる。
図６に示す分離装置１０は、本実施形態のマイクロ流路デバイス１２を用いることにより、流体Ａを流体Ｂ及び流体Ｃへと分離することができる分離装置である。なお、前記供給口１４と前記排出口１６とは、フィルター状の隔壁を通して接続されており、前記供給口１４と前記排出口１８とは、フィルター状の隔壁を通さず接続されている。
【００４０】
容器２０は、撹拌手段等を備えていてもよく、例えば、図６に示すような撹拌翼２４及び回転軸２６を備えたモーター２８などが例示できる。
また、容器２０は、供給手段等を備えていてもよく、図６に示す分離装置では、流路Ｌ４により所望の流体や固体等を供給することができる。
流路Ｌ１〜Ｌ４は、圧力調節手段を備えることができる。例えば、図６に示すように、前記Ｌ１にはポンプＰ、圧力検出器ＰＩ、弁３０、安全弁３２及び背圧弁３４が備えられている。また、各流路Ｌ２〜Ｌ４には、弁３０が備えられており、流路Ｌ２にはさらに圧力検出器ＰＩが備えられている。
【００４１】
図７は、本実施形態のマイクロ流路デバイスの一実施態様であるマイクロ流路デバイス１２を示す模式図である。
図７に示すマイクロ流路デバイス１２は、薄膜パターン基板ａ１〜ａ７を順に積層したものであり、薄膜パターン基板ａ１側の面には供給口１４及び排出口１８を有し、薄膜パターン基板ａ７側の面には排出口１６（不図示）を有する。
マイクロ流路デバイス１２は、後述する電鋳法により薄膜パターン基板を積層し、容易に作製することができる。以下、「薄膜パターン基板」を単に「薄膜パターン」ともいう。
【００４２】
図８は、マイクロ流路デバイス１２を形成する薄膜パターンａ１〜ａ７を示す模式図である。
図９は、図７に示すマイクロ流路デバイス１２を排出口１６及び１８を通るｘ1−ｘ2面で切断した断面模式図である。
図１０は、図７に示すマイクロ流路デバイス１２をマイクロ流路デバイスの中央部分を通るｙ1−ｙ2面で切断した断面模式図である。
【００４３】
薄膜パターンａ１には、断面が円形の２つの開口部（供給口１４及び排出口１８）が設けられている。
薄膜パターンａ２には、断面が長方形の２つの開口部（流路５０及び５２）が設けられている。流路５０は、その中央部において供給口１４と接続するように設けられており、また、流路５２は、その中央部において排出口１８と接続するように設けられている。
薄膜パターンａ３には、断面が長方形の５つの開口部（流路５４ａ〜５４ｅ）が設けられている。流路５４ａ〜５４ｅはそれぞれ、端部で流路５０及び５２と接続するように設けられている。また特に、流路５４ａは、流路５０の端部及び流路５２の端部と接続するように設けられており、流路５４ｅは、流路５０の前記とは反対側の端部及び流路５２の前記とは反対側の端部と接続するように設けられている。
薄膜パターンａ４には、フィルター状の隔壁５６ａ〜５６ｅが設けられている。フィルター状の隔壁５６ａ〜５６ｅは、流路５４ａ〜５４ｅとそれぞれ同様の形状である。
薄膜パターンａ５には、断面が長方形の５つの開口部（流路５８ａ〜５８ｅ）が設けられており、その位置や形状は薄膜パターンａ３と同じである。
薄膜パターンａ６には、断面が長方形の１つの開口部（流路６０）が設けられている。流路６０は、流路５８ａ〜５８ｅの端部とそれぞれ接続するように設けられており、特に、流路５８ａとは、流路６０の端部と接続するように設けられており、流路５８ｅとは、流路６０の前記とは反対側の端部と接続するように設けられている。
薄膜パターンａ７には、断面が円形の１つの開口部（排出口１６）が設けられている。排出口１６は、流路６０の中央部と接続するように設けられている。
【００４４】
図１１は、本実施形態の分離装置の他の一実施態様を示す概念図である。
図１１に示す分離装置１００は、本実施形態のマイクロ流路デバイス１０２を有する。前記マイクロ流路デバイス１０２は、１つの供給口１０４及び３つの排出口１０６、１０８及び１１０を有する。前記供給口１０４には、流路Ｌ５を介して容器１１２中の流体Ｄが供給される。前記排出口１０６には、流路Ｌ６が接続されており、分離された流体Ｅを容器１１４に貯めることができる。前記排出口１０８には、流路Ｌ７が接続されており、分離された流体Ｆを容器１１６に貯めることができる。また、前記排出口１１０には、流路Ｌ８が接続されており、分離された流体Ｇを容器１１２へと戻すことができる。
図１１に示す分離装置１００は、本実施形態のマイクロ流路デバイス１０２を用いることにより、流体Ｄを流体Ｅ、流体Ｆ及び流体Ｇへと分離することができる分離装置である。なお、前記供給口１０４と前記排出口１０６とは、２つのフィルター状の隔壁を通して接続されており、前記供給口１０４と前記排出口１０８とは、１つのフィルター状の隔壁を通して接続されており、前記供給口１０４と前記排出口１１０とは、フィルター状の隔壁を通さず接続されている。
【００４５】
容器１１２は、撹拌手段等を備えていてもよく、例えば、図１１に示すような撹拌翼１１８及び回転軸１２０を備えたモーター１２２などが例示できる。
また、容器１１２は、供給手段等を備えていてもよく、図１１に示す分離装置では、流路Ｌ９により所望の流体や粒子等を供給することができる。
流路Ｌ５〜Ｌ９は、圧力調節手段を備えることができる。例えば、図１１に示すように、前記Ｌ５にはポンプＰ、圧力検出器ＰＩ、弁１２４、安全弁１２６及び背圧弁１２８が備えられている。また、各流路Ｌ６〜Ｌ９には、弁１２４が備えられており、流路Ｌ６及び流路Ｌ７にはさらに圧力検出器ＰＩが備えられている。
【００４６】
図１２は、本実施形態のマイクロ流路デバイスの他の一実施態様であるマイクロ流路デバイス１０２を示す模式図である。
図１２に示すマイクロ流路デバイス１０２は、薄膜パターンｂ１〜ｂ９を順に積層したものであり、薄膜パターンｂ１側の面には供給口１０４及び排出口１１０を有し、薄膜パターンｂ９側の面には排出口１０６及び１０８（不図示）を有する。
マイクロ流路デバイス１０２は、後述する電鋳法により薄膜パターンを積層し、容易に作製することができる。
【００４７】
図１３は、マイクロ流路デバイス１０２を形成する薄膜パターンｂ１〜ｂ９を示す上面模式図である。
図１４は、図１２に示すマイクロ流路デバイス１０２をマイクロ流路デバイスの中央部分を通るｘ3−ｘ4面で切断した断面模式図である。
図１５は、図１２に示すマイクロ流路デバイス１０２をマイクロ流路デバイスの中央部分を通るｙ3−ｙ4面で切断した断面模式図である。
【００４８】
薄膜パターンｂ１には、２つの断面が円形の開口部、すなわち、２つの円筒形の開口部（供給口１０４及び排出口１１０）が設けられている。
薄膜パターンｂ２には、長方形の中央部が円形状に膨らんだ形状の断面である２つの開口部（流路１５０及び１５２）が設けられている。流路１５０は、その中央部の円形状部分において供給口１０４と接続するように設けられており、また、流路１５２は、その中央部の円形状部分において排出口１１０と接続するように設けられている。
薄膜パターンｂ３には、断面が長方形の２つの開口部（流路１５４及び１５６）が設けられており、流路１５４と流路１５６とを接続する断面が長方形の５つの開口部（流路１５８ａ〜１５８ｅ）が設けられている。各流路１５８ａ〜１５８ｅ間の間隔は、均等である。また、流路１５４は、流路１５０と接続するように設けられており、また、流路１５６は、流路１５２と接続するように設けられている。
薄膜パターンｂ４には、流路１５８ａ〜１５８ｅと同様の形状である、断面が長方形の５つのフィルター状の隔壁１６０ａ〜１６０ｅが設けられている。各フィルター状の隔壁１６０ａ〜１６０ｅはそれぞれ、流路１５８ａ〜１５８ｅと接続するように設けられている。
【００４９】
薄膜パターンｂ５には、断面が長方形の５つの開口部（流路１６２ａ〜１６２ｅ）が設けられており、さらに、流路１６２ａ〜１６２ｅの各端部で接続する、長方形の両端部が円形状に膨らんだ形状の断面である１つの開口部（流路１６４）が設けられている。各流路１６２ａ〜１６２ｅはそれぞれ、フィルター状の隔壁１６０ａ〜１６０ｅと接続するように設けられている。
薄膜パターンｂ６には、各フィルター状の隔壁１６０ａ〜１６０ｅの一方の端部から長辺の長さが短くなっている以外は同様の形状である、断面が長方形の５つのフィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅが設けられている。各フィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅはそれぞれ、流路１６２ａ〜１６２ｅと接続するように設けられている。また、薄膜パターンｂ６には、断面が円形の２つの開口部（流路１６８及び１７０）が設けられている。流路１６８及び１７０は、流路１６４における円形状に膨らんだ２つの端部とそれぞれ接続するように設けられている。
前記フィルター状の隔壁１６０ａ〜１６０ｅの孔径は、前記フィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅの孔径よりも大きい。
【００５０】
薄膜パターンｂ７には、各フィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅと同様の形状である、断面が長方形の５つの開口部（流路１７２ａ〜１７２ｅ）が設けられており、さらに、流路１７２ａ〜１７２ｅの各端部で接続する、断面が長方形の１つの開口部（流路１７４）が設けられている。各流路１７２ａ〜１７２ｅはそれぞれ、フィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅと接続するように設けられている。また、薄膜パターンｂ７には、長方形の中央部及び両端部が円形状に膨らんだ形状の断面である１つの開口部（流路１７６）が設けられている。流路１７６は、流路１６８及び１７０と端部においてそれぞれ接続するように設けられている。
薄膜パターンｂ８には、長方形の中央部が円形状に膨らんだ形状の断面である１つの開口部（流路１７８）が設けられている。流路１７８は、流路１７４と接続するように設けられている。また、薄膜パターンｂ８には、断面が円形の１つの開口部（流路１８０）が設けられている。流路１８０は、流路１７６における円形状に膨らんだ中央部と接続するように設けられている。
薄膜パターンｂ９には、断面が円形の２つの開口部（排出口１０６及び１０８）が設けられている。排出口１０６は、流路１７８における円形状に膨らんだ中央部と接続するように設けられており、また、排出口１０８は、流路１８０と接続するように設けられている。
【００５１】
図１３に示すマイクロ流路デバイス１０２を用いることにより、例えば、フィルター状の隔壁１６０ａ〜１６０ｅのフィルター孔径を大きいものとし、フィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅのフィルター孔径を小さいものとし、種々の粒径の粒子を含む流体を供給口１１０から導入した場合、排出口１０６からは平均粒径の小さい粒子を含む流体が、排出口１０８からは平均粒径が中程度の粒子を含む流体が、排出口１１０からは平均粒径の大きい粒子を含む流体がそれぞれ排出される。
【００５２】
図１６は、本実施形態のマイクロ流路デバイスの他の一実施態様であるマイクロ流路デバイスを形成する薄膜パターンｃ１〜ｃ５を示す上面模式図である。
前記マイクロ流路デバイスは、薄膜パターンｃ１〜ｃ５を順に積層したものであり、薄膜パターンｃ１側の面には供給口２０２及び排出口２０４を有し、薄膜パターンｃ５側の面には排出口２０６を有する。
前記マイクロ流路デバイスは、特に、樹脂製ハニカムフィルムフィルターのように弾力性があり、密着性の高いフィルターを使用する場合には、図１６に示すような流路パターンを有する２枚の基板の間にフィルターを挟みこんで、固定治具で締付けて固定することにより容易に製造することができる。
図１６に示すマイクロ流路デバイスは、流路が波状になっているが、流路方向と平行にフィルター状の隔壁が設けられている。また、流路を波状にすることにより、マイクロ流路デバイスにおける面積あたりの流路長を長くすることができ、分離効率をより向上することができる。
【００５３】
薄膜パターンｃ１には、断面が円形の２つの開口部（供給口２０２及び排出口２０４）が設けられている。
薄膜パターンｃ２には、２つの端部が円形状に膨らんでおり、かつ幅が一定の波形の断面形状である１つの開口部（流路２０８）が設けられている。流路２０８は、各端部においてそれぞれ供給口２０２及び排出口２０４と接続するように設けられている。
薄膜パターンｃ３は、その全てがフィルター状の隔壁２１０である。
薄膜パターンｃ４は、薄膜パターンｃ２と同一の形状であり、流路２０８と同一の形状の、２つの端部が円形状に膨らんでおり、かつ幅が一定の波形の断面形状である１つの開口部（流路２１２）が設けられている。
薄膜パターンｃ５には、断面が円形の１つの開口部（排出口２０６）が設けられている。排出口２０６は、流路２１２の１つの端部と接続するように設けられている。
【００５４】
本実施形態のマイクロ流路デバイスの製造方法は、特に限定されず、公知のいずれの方法により作製してもよい。
本実施形態のマイクロ流路デバイスは、固体基板上に微細加工技術により作製することもできる。
固体基板として使用される材料の例としては、金属、シリコン、テフロン（登録商標）、ガラス、セラミックス及びプラスチックなどが挙げられる。中でも、金属、シリコン、テフロン（登録商標）、ガラス及びセラミックスが、耐熱、耐圧、耐溶剤性及び光透過性の観点から好ましく、特に好ましくはガラスである。
【００５５】
流路を作製するための微細加工技術は、例えば、「マイクロリアクタ−新時代の合成技術−」（２００３年、（株）シーエムシー出版刊、監修：吉田潤一）、「微細加工技術  応用編−フォトニクス・エレクトロニクス・メカトロニクスへの応用−」（２００３年、（株）エヌ・ティー・エス刊、高分子学会  行事委員会編）等に記載されている方法を挙げることができる。
【００５６】
代表的な方法を挙げれば、Ｘ線リソグラフィを用いるＬＩＧＡ技術、ＥＰＯＮ  ＳＵ−８を用いた高アスペクト比フォトリソグラフィ法、マイクロ放電加工法（μ−ＥＤＭ）、Ｄｅｅｐ  ＲＩＥによるシリコンの高アスペクト比加工法、Ｈｏｔ  Ｅｍｂｏｓｓ加工法、光造形法、レーザ加工法、イオンビーム加工法、及び、ダイアモンドのような硬い材料で作られたマイクロ工具を用いる機械的マイクロ切削加工法などがある。これらの技術を単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。好ましい微細加工技術は、Ｘ線リソグラフィを用いるＬＩＧＡ技術、ＥＰＯＮ  ＳＵ−８を用いた高アスペクト比フォトリソグラフィ法、マイクロ放電加工法（μ−ＥＤＭ）、及び、機械的マイクロ切削加工法である。
【００５７】
本実施形態に用いられる流路は、シリコンウエハ上にフォトレジストを用いて形成したパターンを鋳型とし、これに樹脂を流し込み固化させる（モールディング法）ことによっても作製することができる。モールディング法には、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）又はその誘導体に代表されるシリコーン樹脂を使用することができる。
【００５８】
また、本実施形態のマイクロ流路デバイスを製造する際、接合技術を用いることができる。通常の接合技術は大きく固相接合と液相接合に分けられ、一般的に用いられている接合方法としては、固相接合として圧接や拡散接合、液相接合として溶接、共晶接合、はんだ付け、接着等が代表的な接合方法として挙げられる。
【００５９】
さらに、接合に際しては高温加熱による材料の変質や変形による流路等の微小構造体の破壊を伴わない寸法精度を保った高度に精密な接合方法が望ましく、その技術としてはシリコン直接接合、陽極接合、表面活性化接合、水素結合を用いた直接接合、ＨＦ水溶液を用いた接合、Ａｕ−Ｓｉ共晶接合、ボイドフリー接着などが挙げられる。
【００６０】
本実施形態のマイクロ流路デバイスは、パターン基板（薄膜パターン基板）を積層して形成することが好ましい。なお、パターン基板の厚さは１〜５０μｍであることが好ましく、５〜３０μｍであることがより好ましい。
本実施形態のマイクロ流路デバイスは、所定の二次元パターンが形成されたパターン基板が積層されて形成されたものあることが好ましく、パターン基板の面同士が直接接触して接合された状態で積層されていることがより好ましい。
【００６１】
本実施形態のマイクロ流路デバイスの好ましい製造方法としては、エレクトロフォーミング加工法（電鋳法）を用いて作製することが好ましく、例えば、
（ｉ）第１の基板上に目的とするマイクロ流路デバイスの各断面形状に対応した複数のパターン基板を形成する工程（ドナー基板作製工程）、及び、
（ii）前記複数のパターン基板が形成された前記第１の基板と第２の基板との接合及び離間を繰り返すことにより前記第１の基板上の前記複数のパターン基板を前記第２の基板上に転写する工程（接合工程）、
を含むことを特徴とするマイクロ流路デバイスの製造方法が例示でき、また、特開２００６−１８７６８４号公報に記載の製造方法を参照できる。
【００６２】
本実施形態のマイクロ流路デバイスの製造方法についてさらに詳述する。
ドナー基板作製工程におけるドナー基板とは、第１の基板上に目的とするマイクロ流路デバイスの各断面形状に対応した複数のパターン基板が形成された基板である。第１の基板は、金属、セラミックス又はシリコンから形成されていることが好ましく、ステンレス等の金属が好適に使用できる。
まず、第１の基板を準備し、第１の基板上に厚膜フォトレジストを塗布し、作製するマイクロ流路デバイスの各断面形状に対応したフォトマスクにより露光し、フォトレジストを現像して各断面形状のポジネガ反転したレジストパターンを形成する。次に、このレジストパターンを有する基板をめっき浴に浸漬し、フォトレジストに覆われていない金属基板の表面に例えばニッケルめっきを成長させる。パターン基板は電鋳法を用いて、銅又はニッケルにより形成されていることが好ましい。
次に、レジストパターンを除去することにより、第１の基板上にマイクロ流体デバイスの各断面形状に対応したパターン基板を形成する。
【００６３】
接合工程とは、複数のパターン基板が形成された前記第１の基板（ドナー基板）と第２の基板（ターゲット基板）との接合及び離間を繰り返すことにより前記ドナー基板上の前記複数のパターン基板を前記ターゲット基板上に転写する工程である。接合は、常温接合により行われることがより好ましい。「常温接合」とは、室温で原子同士を直接接合することをいう。常温接合によれば、常温接合される薄膜の形状や厚みの変化が少なく、高精度な機械デバイスが得られる。
また、薄膜パターン基板を接合する前に、その表面に中性原子ビーム、イオンビーム等を照射して表面を清浄化するのが好ましい。清浄化により表面が活性化して強固な接合が得られる。
【００６４】
図１７（ａ）から（ｆ）は、本実施形態に好適に使用できるマイクロ流路デバイスの製造方法の一実施態様を示す製造工程図である。
次に、図１７（ａ）に示すように、上記ドナー基板４０５を真空槽内の図示しない下部ステージ上に配置し、ターゲット基板４１０を真空層内の図示しない上部ステージ上に配置する。続いて、真空槽内を排気して高真空状態あるいは超高真空状態にする。次に、下部ステージを上部ステージに対して相対的に移動させてターゲット基板４１０の直下にドナー基板４０５の１層目のパターン基板４０１Ａを位置させる。次に、ターゲット基板４１０の表面、及び第１層目のパターン基板４０１Ａの表面にアルゴン原子ビームを照射して清浄化する。
【００６５】
次に、図１７（ｂ）に示すように、上部ステージを下降させ、所定の荷重力（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ2）でターゲット基板４１０とドナー基板４０５とを所定の時間（例えば、５分間）押圧し、ターゲット基板４１０と１層目のパターン基板４０１Ａとを常温接合（表面活性化接合）する。本実施の形態では、パターン基板４０１Ａ、４０１Ｂ・・・の順に積層する。
【００６６】
次に、図１７（ｃ）に示すように、上部ステージを上昇させて、ドナー基板４０５とターゲット基板４１０を離間させると、１層目のパターン基板４０１Ａが金属基板（第１の基板）４００から剥離し、ターゲット基板４１０側に転写される。これは、１層目のパターン基板４０１Ａとターゲット基板４１０との密着力が１層目のパターン基板４０１Ａと金属基板（第１の基板）４００との密着力よりも大きいからである。
【００６７】
次に、図１７（ｄ）に示すように、下部ステージを移動させ、ターゲット基板４１０の直下にドナー基板４０５上の２層目のパターン基板４０１Ｂを位置させる。次に、ターゲット基板４１０側に転写された１層目のパターン基板４０１Ａの表面（金属基板４００に接触していた面）、及び、２層目のパターン基板４０１Ｂの表面を前述したように清浄化する。
【００６８】
次に、図１７（ｅ）に示すように、上部ステージを下降させ、１層目のパターン基板４０１Ａと２層目のパターン基板４０１Ｂを接合させ、図１７（ｆ）に示すように、上部ステージを上昇させると、２層目のパターン基板４０１Ｂが金属基板（第１の基板）４００から剥離し、ターゲット基板４１０側に転写される。
【００６９】
他のパターン基板も同様に、ドナー基板４０５とターゲット基板４１０との位置決め、接合及び離間を繰り返すことにより、マイクロ流路デバイスの各断面形状に対応した複数のパターン基板がターゲット基板上に転写される。ターゲット基板４１０上に転写された積層体を上部ステージから取り外し、ターゲット基板４１０を除去すると、マイクロ流路デバイスが得られる。
【００７０】
上記各実施の形態では、ドナー基板を、電鋳法を用いて作製したが、半導体プロセスを用いて作製してもよい。例えば、Ｓｉウェハからなる基板を準備し、この基板上にポリイミドからなる離型層をスピンコーティング法により着膜し、この離型層の表面にマイクロ流路デバイスの構成材料となるＡｌ薄膜をスパッタ法により着膜し、Ａｌ薄膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ドナー基板を作製することもできる。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例及び比較例に基づいて本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において「部」は「重量部」を意味する。
【００７２】
＜図７〜図１０に示すマイクロ流路デバイスの作製＞
前記電鋳法によって、材質としてＡｌを使用し、図７〜図１０に示すマイクロ流路デバイスを作製した。また、各薄膜パターン基板の接合は、常温接合により行った。
各薄膜パターン基板ａ１〜ａ７の外形は、３０ｍｍ×１５ｍｍ×０．５ｍｍｔとした。
薄膜パターン基板ａ１には、供給口１４及び排出口１８として、薄膜パターン基板ａ１の短辺方向中央（端から７．５ｍｍ）で長辺方向の端から４．５ｍｍの位置を断面の円の中心とし、それぞれ２ｍｍφ、１．５ｍｍφの断面の円形である貫通孔を設けた。
薄膜パターン基板ａ２には、流路５０及び５２として、薄膜パターン基板ａ２の短辺方向の両端から２．５ｍｍ、長辺方向の端から４ｍｍに貫通孔端部が位置するように、それぞれ１０ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍｔの孔（貫通孔）を設けた。
薄膜パターン基板ａ３における流路５４ａ〜５４ｅの大きさは、２２ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍｔの大きさの貫通孔とした。流路５４ａ〜５４ｅの長辺方向の端部は、薄膜パターン基板ａ３の長辺方向の両端部からそれぞれ４ｍｍの位置とした。流路５４ａ及び５４ｅの短辺方向の端部は、薄膜パターン基板ａ３の短辺方向の両端部からそれぞれ２．５ｍｍの位置とした。また、流路５４ａ〜５４ｅにおける短辺方向の４つの間隔は、それぞれ同一の間隔とした。
薄膜パターン基板ａ４におけるフィルター状の隔壁５６ａ〜５６ｅは、薄膜パターン基板ａ３における流路５４ａ〜５４ｅとそれぞれ同一の形状で設けた。フィルター状の隔壁５６ａ〜５６ｅの孔径は、１５μｍとした。また、フィルター状の隔壁５６ａ〜５６ｅの孔の形状は、円形とした。このフィルターの開口率は４７％だった。
薄膜パターン基板ａ５における流路５８ａ〜５８ｅは、薄膜パターン基板ａ３における流路５４ａ〜５４ｅとそれぞれ同一の形状で設けた。
薄膜パターン基板ａ６には、流路６０として、薄膜パターン基板ａ６の短辺方向の一端から２．５ｍｍ、長辺方向の端から４ｍｍに貫通孔端部が位置するように、１０ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍｔの孔（貫通孔）を設けた。
薄膜パターン基板ａ７には、排出口１６として、薄膜パターン基板ａ７の短辺方向中央（端から７．５ｍｍ）で長辺方向の一端から４．５ｍｍの位置を断面の円の中心とし、１．５ｍｍφの断面の円形である貫通孔を設けた。
【００７３】
＜図１２〜図１５に示すマイクロ流路デバイスの作製＞
前記電鋳法によって、材質としてＮｉを使用し、図１２〜図１５に示すマイクロ流路デバイスを作製した。また、各薄膜パターン基板の接合は、常温接合により行った。
各薄膜パターン基板ｂ１〜ｂ９の外形は、３０ｍｍ×１５ｍｍ×０．５ｍｍｔとした。
薄膜パターン基板ｂ１には、供給口１０４及び排出口１１０として、薄膜パターン基板ｂ１の短辺方向中央（端から７．５ｍｍ）で長辺方向の端から４．５ｍｍの位置を断面の円の中心とし、それぞれ１．５ｍｍφの断面の円形である貫通孔を設けた。
薄膜パターン基板ｂ２には、流路１５０及び１５２として、薄膜パターン基板ｂ２の短辺方向の両端から２．５ｍｍ、長辺方向の端から４ｍｍに貫通孔端部が位置する１０ｍｍ×１ｍｍの断面が長方形の孔の中央を断面が１．５ｍｍφの円で膨らませた形状の貫通孔をそれぞれ設けた。
薄膜パターン基板ｂ３には、流路１５４及び１５６として、薄膜パターン基板ｂ３の短辺方向の両端から２．５ｍｍ、長辺方向の端から４ｍｍに貫通孔端部が位置するように、それぞれ１０ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍｔの貫通孔をそれぞれ設けた。
また、薄膜パターン基板ｂ３には、流路１５８ａ〜１５８ｅとして、流路１５４と流路１５６との間に、流路１５４及び１５６と接続した２０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍｔの貫通口を薄膜パターン基板ｂ３の長手方向と平行に５つ、流路間の間隔が１ｍｍで設けた。
【００７４】
薄膜パターン基板ｂ４におけるフィルター状の隔壁１６０ａ〜１６０ｅは、薄膜パターン基板ｂ３における流路１５８ａ〜１５８ｅとそれぞれ同一の形状で設けた。フィルター状の隔壁１６０ａ〜１６０ｅの孔径は、１５μｍとした。また、フィルター状の隔壁１６０ａ〜１６０ｅの孔の形状は、三角形とした。このフィルターの開口率は５５％だった。
薄膜パターン基板ｂ５における流路１６２ａ〜１６２ｅは、薄膜パターン基板ｂ３における流路１５８ａ〜１５８ｅとそれぞれ同一の形状で設けた。
薄膜パターン基板ｂ５には、流路１６４として、薄膜パターン基板ｂ５の短辺方向の両端から２．５ｍｍ、長辺方向の端から４ｍｍに貫通孔端部が位置するように、１０ｍｍ×１ｍｍの断面が長方形の孔の両端部を断面が１．５ｍｍφの円で膨らませた形状の貫通孔を設けた。
薄膜パターン基板ｂ６におけるフィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅは、大きさが２０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍｔであり、かつ長辺方向の端の位置が、薄膜パターン基板ｂ６の長辺方向の一端から５ｍｍ、他端から１０ｍｍの位置であること以外は、薄膜パターン基板ｂ３における流路１５８ａ〜１５８ｅとそれぞれ同一の形状で設けた。フィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅの孔径は、１０μｍとした。また、フィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅの孔の形状は、正六角形とした。このフィルターの開口率は６５％だった。
薄膜パターン基板ｂ６には、流路１６８及び１７０として、薄膜パターン基板ｂ６の短辺方向の各端から２．５ｍｍで長辺方向の一端から４．５ｍｍの位置を断面の円の中心とし、それぞれ１．５ｍｍφの断面の円形である貫通孔を設けた。
【００７５】
薄膜パターン基板ｂ７における流路１７２ａ〜１７２ｅは、薄膜パターン基板ｂ６におけるフィルター状の隔壁１６６ａ〜１６６ｅとそれぞれ同一の形状で設けた。
薄膜パターン基板ｂ７における流路１７４は、薄膜パターン基板ｂ７の短辺方向の一端から２．５ｍｍ、長辺方向の端から９ｍｍに貫通孔端部が位置するように、１０ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍｔの孔（貫通孔）を設けた。
薄膜パターン基板ｂ７には、流路１７６として、薄膜パターン基板ｂ７の短辺方向の両端から２．５ｍｍ、長辺方向の一端から４ｍｍに貫通孔端部が位置する１０ｍｍ×１ｍｍの断面が長方形の孔の中央及び両端部を、断面が１．５ｍｍφの円で膨らませた形状の貫通孔を設けた。
薄膜パターン基板ｂ８には、流路１７８として、薄膜パターン基板ｂ８の短辺方向の両端から２．５ｍｍ、長辺方向の一端から９ｍｍに貫通孔端部が位置する１０ｍｍ×１ｍｍの断面が長方形の孔の中央を、断面が１．５ｍｍφの円で膨らませた形状の貫通孔を設けた。
薄膜パターン基板ｂ８には、流路１８０として、薄膜パターン基板ｂ８の短辺方向中央（端から７．５ｍｍ）で長辺方向の一端から４．５ｍｍの位置を断面の円の中心とし、１．５ｍｍφの断面の円形である貫通孔を設けた。
薄膜パターン基板ｂ９には、排出口１０６として、薄膜パターン基板ｂ９の短辺方向中央（端から７．５ｍｍ）で長辺方向の一端から９．５ｍｍの位置を断面の円の中心とし、１．５ｍｍφの断面の円形である貫通孔を設けた。
薄膜パターン基板ｂ９には、排出口１０８として、薄膜パターン基板ｂ９の短辺方向中央（端から７．５ｍｍ）で長辺方向の一端から４．５ｍｍの位置を断面の円の中心とし、１．５ｍｍφの断面の円形である貫通孔を設けた。
【００７６】
＜図１６に示すマイクロ流路デバイスの作製＞
材質としてＣｕを使用し、図１６に示すマイクロ流路デバイスの薄膜パターン基板ｃ１、ｃ２、ｃ４及びｃ５を作製した。
図１８に示す特開２００７−２９１３６７号公報の実施例１記載の方法により作製した多孔フィルム（ハニカムフィルム）を走査型電子顕微鏡で測定したフィルター孔径Ｄ１が１０μｍ、孔径の変動係数が３．５％、孔の間隔Ｌ２が１３μｍ、開口率５３％、膜の厚さＬ１が９．５μｍのポリアルキルアクリルアミドとポリ（ε−カプロラクトン）とからなる樹脂製多孔フィルムを薄膜パターン基板ｃ３として使用した。ここで、各薄膜パターン基板の接合は、各薄膜パターン基板ｃ１〜ｃ５をネジ（不図示）で締め付けて固定するように締め付け治具（不図示）を用いて固定し、多孔フィルムから液漏れが生じないようにして使用した。
【００７７】
（実施例１）
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート樹脂粒子分散液（組成比７５：２５、重量平均分子量３５，０００）の分級を行った。前記樹脂の比重は１．０８であり、平均粒子径５μｍ、１０μｍ、そして２０μｍの粒子を、それぞれ体積比８：１：１の割合で混合して、イオン交換水と分散処理し、濃度１０体積％の樹脂粒子分散液とした。コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（ベックマン−コールター社製）により測定した前記樹脂粒子分散液の粒度分布データは、大きい５μｍのピークと１０μｍ及び２０μｍの小さい２つのピークを有する粒度分布を示した。
図６に示す分離装置を用いて、前記樹脂粒子分散液の分離濃縮処理を行った。マイクロ流路デバイスは、前記で作製した図７〜図１０に示すマイクロ流路デバイスを使用した。ポンプは、モーノポンプ（ＣＹ０４Ｆ型：兵神装備（株）製）を使用し、配管バルブを調整して、Ｐ１、Ｐ２の圧力がそれぞれ１００ｋＰａ、５０ｋＰａとなるように送液した。図６の容器２２に回収された樹脂粒子分散液の粒度分布を前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により測定した結果、２０μｍの粒子ピークがなく、小さい１０μｍと大きい５μｍの２つの粒子ピークを有する粒度分布を示した。
【００７８】
（実施例２）
図１１に示す分離装置を用いて、前記樹脂粒子分散液の分離濃縮処理を行った。マイクロ流路デバイスは、前記で作製した図１２〜図１５に示すマイクロ流路デバイスを使用した。実施例１と同様に、前記無脈動定量ポンプを使用し、配管バルブを調整して、流路Ｌ５での圧力Ｐ１、流路Ｌ７での圧力Ｐ２、流路Ｌ６での圧力Ｐ３がそれぞれ２００ｋＰａ、１００ｋＰａ、７０ｋＰａとなるように送液した。図１１の容器１１６及び容器１１４に回収された樹脂粒子分散液の粒度分布を前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により測定した結果、容器１１６に回収された樹脂粒子分散液は２０μｍの粒子ピークがなく、小さい１０μｍと大きい５μｍの２つの粒子ピークを有する粒度分布を示し、容器１１４に回収された樹脂粒子分散液は１０μｍと２０μｍの粒子ピークがない５μｍの粒子ピークのみの分布を示した。
【００７９】
（実施例３）
図６に示す分離装置を用いて、マイクロ流路デバイスは、前記で作製した図１６に示すマイクロ流路デバイスを用いた。実施例１と同様に、前記モーノポンプを使用し、配管バルブを調整して、流路Ｌ１での圧力Ｐ１、流路Ｌ２での圧力Ｐ２がそれぞれ１０ｋＰａ、５ｋＰａとなるように送液した。図６の容器２２に回収された樹脂粒子分散液の粒度分布を前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により測定した結果、２０μｍの粒子ピークがなく、１０μｍの非常に小さいピークと５μｍの大きいピークを有する粒度分布を示した。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施形態のマイクロ流路デバイスにおけるフィルター状の隔壁のフィルター孔の形状パターンの一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態のマイクロ流路デバイスにおけるフィルター状の隔壁のフィルター孔の形状パターンの他の一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態のマイクロ流路デバイスにおけるフィルター状の隔壁のフィルター孔の形状パターンの他の一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態のマイクロ流路デバイスにおけるフィルター状の隔壁のフィルター孔の形状パターンの他の一例を示す模式図である。
【図５】本実施形態のマイクロ流路デバイスにおけるフィルター状の隔壁のフィルター孔の形状パターンの他の一例を示す模式図である。
【図６】本実施形態の分離装置の一実施態様を示す概念図である。
【図７】本実施形態のマイクロ流路デバイスの一実施態様であるマイクロ流路デバイス１２を示す模式図である。
【図８】マイクロ流路デバイス１２を形成する薄膜パターンａ１〜ａ７を示す模式図である。
【図９】図７に示すマイクロ流路デバイス１２を排出口１６及び１８を通るｘ1−ｘ2面で切断した断面模式図である。
【図１０】図７に示すマイクロ流路デバイス１２をマイクロ流路デバイスの中央部分を通るｙ1−ｙ2面で切断した断面模式図である。
【図１１】本実施形態の分離装置の他の一実施態様を示す概念図である。
【図１２】本実施形態のマイクロ流路デバイスの他の一実施態様であるマイクロ流路デバイス１０２を示す模式図である。
【図１３】マイクロ流路デバイス１０２を形成する薄膜パターンｂ１〜ｂ９を示す上面模式図である。
【図１４】図１２に示すマイクロ流路デバイス１０２をマイクロ流路デバイスの中央部分を通るｘ3−ｘ4面で切断した断面模式図である。
【図１５】図１２に示すマイクロ流路デバイス１０２をマイクロ流路デバイスの中央部分を通るｙ3−ｙ4面で切断した断面模式図である。
【図１６】本実施形態のマイクロ流路デバイスの他の一実施態様であるマイクロ流路デバイスを形成する薄膜パターンｃ１〜ｃ５を示す上面模式図である。
【図１７】本実施形態に好適に使用できるマイクロ流路デバイスの製造方法の一実施態様を示す製造工程図である。
【図１８】実施例３で使用したフィルター孔径１０μｍの樹脂製多孔フィルム５００の模式図である。（Ａ）は多孔フィルム５００の一部を示す上面模式図である。（Ｂ）は（Ａ）におけるｂ−ｂ断面模式図である。（Ｃ）は（Ａ）におけるｃ−ｃ断面模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
１：フィルター孔、２：フィルター基材、３：補強部、
１０：分離装置、１２：マイクロ流路デバイス、１４：供給口、１６，１８：排出口、２０，２２：容器、２４：撹拌翼、２６：回転軸、２８：モーター、３０：弁、３２：安全弁、３４：背圧弁、５０，５２，５４ａ〜５４ｅ，５８ａ〜５８ｅ，６０：流路、５６ａ〜５６ｅ：フィルター状の隔壁、Ｐ：ポンプ、ＰＩ：圧力検出器、Ｌ１〜Ｌ４：流路、Ａ〜Ｃ：流体、ａ１〜ａ７：薄膜パターン基板、
１００：分離装置、１０２：マイクロ流路デバイス、１０４：供給口、１０６，１０８，１１０：排出口、１１２，１１４，１１６：容器、１１８：撹拌翼、１２０：回転軸、１２２：モーター、１２４：弁、１２６：安全弁、１２８：背圧弁、１５０，１５２，１５４，１５６，１５８ａ〜１５８ｅ，１６２ａ〜１６２ｅ，１６４，１６８，１７０，１７２ａ〜１７２ｅ，１７４，１７６，１７８，１８０：流路、１６０ａ〜１６０ｅ，１６６ａ〜１６６ｅ：フィルター状の隔壁、Ｌ５〜Ｌ９：流路、Ｄ〜Ｇ：流体、ｂ１〜ｂ９：薄膜パターン基板、
２０２：供給口、２０４，２０６：排出口、２０８，２１２：流路、２１０：フィルター状の隔壁、ｃ１〜ｃ５：薄膜パターン基板、
４００：金属基板、４０１Ａ：１層目の薄膜パターン基板、４０１Ｂ：２層目の薄膜パターン基板、４０５：ドナー基板、４１０：ターゲット基板、
５００：多孔フィルム、５０２：孔、５０４：樹脂基材部、Ｄ１：孔径、Ｌ１：多孔フィルムの厚さ、Ｌ２：孔の間隔。
【図１】
2010115624.tif 000003
【図２】
2010115624.tif 000004
【図３】
2010115624.tif 000005
【図４】
2010115624.tif 000006
【図５】
2010115624.tif 000007
【図６】
2010115624.tif 000008
【図７】
2010115624.tif 000009
【図８】
2010115624.tif 000010
【図９】
2010115624.tif 000011
【図１０】
2010115624.tif 000012
【図１１】
2010115624.tif 000013
【図１２】
2010115624.tif 000014
【図１３】
2010115624.tif 000015
【図１４】
2010115624.tif 000016
【図１５】
2010115624.tif 000017
【図１６】
2010115624.tif 000018
【図１７】
2010115624.tif 000019
【図１８】
2010115624.tif 000020