(57)【要約】【課題】化学プロセスを制御するための機器及び方法を提供する。【解決手段】本発明は、化学プロセスを制御する方法であって、該方法は、（ｉ）第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する、第一流体の層流、第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する、第二流体の層流、及びバリア流体の層流、を供給する工程、並びに（ｉｉ）前記バリア流体が、前記第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成するように、前記第一流体と前記バリア流体とを互いに接触させる工程を含み、ここで前記工程（ｉｉ）が、前記バリア流体により包み込まれたか又は挟まれた前記第一流体のセグメントを形成することを含み、該セグメントが、前記第二流体により取り囲まれており、そして該バリア流体が、前記第一試薬及び前記第二試薬の一方又は両方に対して浸透性である、化学プロセスを制御する方法を提供する。本発明の方法を実施するための装置も提供される。【選択図】図１
2009519825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学プロセスを制御する方法であって、該方法は、
（ｉ）第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する、第一流体の層流、第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する、第二流体の層流、及びバリア流体の層流、を供給する工程、並びに
（ｉｉ）前記バリア流体が、前記第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成するように、前記第一流体と前記バリア流体とを互いに接触させる工程
を含み、
ここで前記工程（ｉｉ）が、前記バリア流体により包み込まれたか又は挟まれた前記第一流体のセグメントを形成することを含み、該セグメントが、前記第二流体により取り囲まれており、そして該バリア流体が、前記第一試薬及び前記第二試薬の一方又は両方に対して浸透性である、化学プロセスを制御する方法。
【請求項２】
前記第一試薬と前記第二試薬との間の化学反応を制御する方法を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セグメントの形成に先立って、前記第一流体が前記バリア流体により包み込まれるか又は挟まれるようにせしめることを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第二流体により前記バリア流体を包み込むか又は挟むのに先立って、前記バリア流体により前記第一流体を包み込むか又は挟むことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記バリア流体により前記第一流体を包み込むか又は挟む前に、前記バリア流体を前記第二流体と接触させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記バリア流体を横断して濃度勾配又は拡散勾配が存在し、該濃度勾配又は該拡散勾配が、該バリア流体を横断する前記第一試薬又は前記第二試薬の移動速度を制御する、請求項１ないし５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記バリア流体の複数の層流を供給し、該バリア流体の層流を、一つの側より多くの側から前記第一流体と接触させることを含む、請求項１ないし６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第二流体の複数の層流を供給することを含む、請求項１ないし７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第二流体の層流の各々が、前記バリア流体の層流と接続される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
分岐合流領域を有するマイクロ流体装置を備えていることからなる請求項１ないし９の何れか一項に記載の方法であって、該分岐合流領域において、前記バリア流体が前記第一流体と接触され得、該バリア流体が、一つの側より多くの側から前記第一流体と出会うことを可能にするように、該分岐合流部が配置されている方法。
【請求項１１】
第一試薬導管並びに第一側部試薬導管及び第二側部試薬導管を有するマイクロ流体装置を備えていることからなる請求項１ないし１０の何れか一項に記載の方法であって、該第一側部試薬導管及び第二側部試薬導管が、前記分岐合流領域において、該第一試薬導管と合流する方法。
【請求項１２】
重合反応及び酸−塩基反応の一方又は両方の制御及び実施において使用される、請求項１ないし１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記バリア流体が前記第二流体を含む、請求項１ないし１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第二流体の流速が、前記第一流体の流速よりも大きい前記バリア流体の流速よりも大きい、請求項１ないし１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一流体が前記第一試薬の前躯体を供給し、そして、前記段階（ｉ）が、前記第一試薬の別の前躯体を供給する、第四流体の層流を供給することを更に含み、前記段階（ｉｉ）に先立って前記第一流体の層流と前記第四流体の層流とが平行層流であり、前記第一流体と第四流体とが互いに接触する、請求項１ないし１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
化学プロセスを制御する方法であって、該方法は、
（ｉ）（第一試薬及び一種又はそれより多くのその前躯体から選択された）第一の種を供給する、第一流体の層流、（第二試薬及び一種又はそれより多くのその前躯体から選択された）第二の種を供給する、第二流体の層流、及びバリア流体の層流、を供給する工程、並びに
（ｉｉ）前記バリア流体が、前記第一の種（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二の種（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成するように、前記第一流体と前記バリア流体とを互いに接触させる工程
を含み、
ここで前記工程（ｉｉ）が、前記バリア流体により包み込まれたか又は挟まれた前記第一流体のセグメントを形成することを含み、該セグメントが、前記第二流体により取り囲まれ、そして該バリア流体が、前記第一の種及び前記第二の種の一方又は両方に対して浸透性である方法。
【請求項１７】
化学プロセスを制御する方法であって、該方法は、
（ｉ）第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する、第一流体の層流、第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する、第二流体の層流、及びバリア流体の層流を供給する工程、並びに
（ｉｉ）前記バリア流体が、前記第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成するように、前記第一流体と前記バリア流体とを互いに接触させる工程
を含み、
該方法が、前記バリア流体により前記第一流体を包み込むか又は挟む前に、前記バリア流体を前記第二流体と接触させることを更に含む方法。
【請求項１８】
固体セグメントを造る方法であって、該方法は、
（ｉ）第一試薬（或いは一種又はそれより多くの該第一試薬の前躯体）を備えた、第一流体の層流を供給する工程、
（ｉｉ）第二試薬（或いは一種又はそれより多くの前記第二試薬の前躯体）を備えた、第二流体の層流を供給し、固体セグメントを形成するように、前記第一試薬と前記第二試薬とを反応させ、前記第一流体と前記第二流体とは互いに不混和性である工程、
（ｉｉｉ）前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）に対して浸透性である、バリア流体の層流を提供する工程、
（ｉｖ）前記バリア流体が、前記第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成する
ように、前記第一流体と前記バリア流体とを互いに接触させる工程、並びに
（ｖ）前記バリア流体により封入された前記第一流体のセグメントであって、前記第二流体により取り囲まれているセグメントを形成する工程
を含む方法。
【請求項１９】
第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第一流体を移送するための第一移送導管、
第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第二流体を移送するために、分岐合流領域において前記第一試薬移送導管と合流する、第一側部移送導管及び第二側部移送導管
を有するマイクロ流体装置であって、
ここで前記第一側部移送導管及び第二側部移送導管の各々が、前記第二流体用入口及びバリア流体用入口を含み、そして該装置は、該装置が、前記第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成することが可能なように、配列されているマイクロ流体装置。
【請求項２０】
前記バリア流体用入口が各々の側部移送導管の一端に接続され、そして対応する前記第二流体用入口が各々の側部移送導管の他端に接続されており、
ここで前記各々の側部移送導管の一端が、前記各々の側部移送導管の他端の上流の前記第一移送導管に分岐合流している、請求項１９に記載のマイクロ流体装置。
【請求項２１】
前記バリア流体により包み込まれたか又は挟まれた前記第一流体のセグメントの流れを生じさせるために、狭窄部又は他の不連続部により、分岐合流領域が形成されるか、又は備えられている、請求項１９又は２０に記載のマイクロ流体装置。
【請求項２２】
第一試薬及び第二試薬を運び去るために前記分岐合流領域から延長している機能性導管を更に含む、請求項１９ないし２１の何れか一項に記載のマイクロ流体装置。
【請求項２３】
前記機能性導管が、前記分岐合流領域の下流に、断面積の拡大で備えられている、請求項２１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項２４】
前記第一移送導管に接続された複数の入口導管であって、該入口導管の少なくとも二つは、（ａ）分岐合流部と合流して該第一移送導管を形成しているか、又は、（ｂ）入口導管分岐合流領域において前記第一移送導管と合流しているか、の何れかである入口導管を更に含む、請求項１９ないし２３の何れか一項に記載のマイクロ流体装置。
【請求項２５】
前記機能性導管が、一つ又はそれより多くの屈曲部を含む、請求項１９ないし２４の何れか一項に記載のマイクロ流体装置。
【請求項２６】
前記第一移送導管が、一つ又はそれより多くの屈曲部を含む、請求項１９ないし２５の何れか一項に記載のマイクロ流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学プロセス（好ましくは、しかし排他的でなく、化学反応）を実施及び／又は制御するための方法及び、該方法を行うための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プロセス（例えば、化学反応）の制御は、とりわけ、このようなプロセスが迅速である場合には、しばしば、困難であることが証明されている。例えば、前記反応が危険なものである場合には、例えば、二種類の反応性種を非制御下で混合することが望ましくない幾つかの場合が存在する。
特定のマイクロ流体装置が知られており、そして、第二流体の流れの中に配置された第一流体のセグメントを造るために使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の装置及び方法は、これらの問題の一つ又はそれより多くを解決するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一観点は、
第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第一流体を移送するための第一移送導管、
第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第二流体を移送するために、分岐合流領域において前記第一試薬移送導管と合流する、第一側部移送導管及び第二側部移送導管
を有するマイクロ流体装置であって、
ここで前記第一側部移送導管及び第二側部移送導管の各々が、前記第二流体用入口及びバリア流体用入口を含み、そして該装置は、該装置が、前記第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリア流体がバリアを形成することが可能なように、配列されているマイクロ流体装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本明細書において使用されている用語”流体”は、液体、気体及び超臨界流体を含むことを意図している。流体が液体であるのが好ましい。用語”第一試薬”及び用語”第二試薬”における”試薬”なる記載は、第一試薬と第二試薬とが必ずしも互いに反応することを意味しない。用語”第一試薬”及び用語”第二試薬”における用語”試薬”は更に、反応以外の化学プロセスを受ける第一の種及び第二の種を含む。例えば、二つの種は、互いに接触して、結晶化を引き起こす。この場合には、第一試薬及び第二試薬の一つが貧溶媒であってよく、そして他方が、貧溶媒の存在下で結晶化を起こす種であってよい。
【０００６】
装置はマイクロ流体装置であり、そして、それ故、制御された方法で、非常に少量の物質を互いに反応させることが可能である。これは潜在的には、危険な反応を研究し、実施し又は制御することを可能にする。このようなマイクロ流体装置における導管は、典型的には、２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、そしてより好ましくは０．１ｍｍないし０．５ｍｍの幅を有する。前記導管の深さは、典型的には、２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、そしてより好ましくは０．１ｍｍないし０．５ｍｍである。流体の流速は、とりわけ、導管の断面積に依存し、そして本明細書において与えられた好ましい値は、１ｍｍ未満
の深さ及び１ｍｍ未満の幅を有する導管に関するものである。第一試薬移送導管を通る第一流体の流速は、例えば、都合良くは、約０．０２ｍＬ／時間ないし５ｍＬ／時間、より好ましくは約０．１ｍＬ／時間ないし２ｍＬ／時間であってよい。バリア流体の流速は、約０．２ｍＬ／時間ないし１５ｍＬ／時間、好ましくは約１ｍＬ／時間ないし３ｍＬ／時間であってよい。第二流体の流速は、約０．４ｍＬ／時間ないし２５ｍＬ／時間、好ましくは約２ｍＬ／時間ないし５ｍＬ／時間であってよい。
【０００７】
第二流体の流速が、バリア流体の流速よりも大きく、バリア流体の流速が、更に、第一流体の流速よりも大きいのが好ましい。
【０００８】
用語”第一試薬を提供する第一流体”及び用語”第二試薬を提供する第二流体”は、第一流体及び／又は第二流体自体が、各々、第一試薬及び／又は第二試薬であり得る可能性を含む。その代わりに、第一試薬は、第一流体内に含まれ得る。例えば、第一試薬は、第一流体に溶解又は分散され得、第一流体内に含まれる。第一試薬と言う本明細書中の記載は、第一試薬の前躯体が第一流体内に含まれる場合を含むことが認識されるであろう。同様に、第二試薬は、第二流体内に含まれ得、例えば、第二試薬は、第二流体に溶解又は分散され得るか、又は、第二流体内に、試薬の前躯体が含まれ得る。
【０００９】
第一試薬（又は第二試薬）の前躯体は、時間経過又は別の種との接触により、第一試薬（又は第二試薬）を形成する種を含む。
【００１０】
上述のように、前記装置は、前記第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリア流体がバリアを形成せしめるように、配列されている。これは、分岐合流部の配列に連結されたバリア流体用及び第二流体用の入口の配列により達成される。
【００１１】
例えば、バリア流体用入口は、各々の側部移送導管の一端に接続され得、そして第二試薬用の対応する入口が各々の側部移送導管の他端に接続され得る。この配列において、バリア流体は、各々の側部移送導管の一端に導入され得、そして第二流体は、側部移送導管の他端に導入され得る。この場合において、各々の側部移送導管の一端を、各々の側部移送導管の他端の上流の第一移送導管に連結するのが好ましい。この配列は、第一流体がバリア流体により包み込まれるか又は挟み込まれることを促進するのに効果的である。
【００１２】
前記装置は、典型的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような低表面エネルギーポリマーから加工された一体の装置である。ポンプは、典型的には、前記装置を通して様々な流体を流すために使用される。
【００１３】
バリア流体は、第一試薬と第二試薬とが互いに接触する工程を制御することにより、第一試薬と第二試薬との間に起こる反応又はプロセスの制御を可能にする。従って、バリア流体は、第一試薬及び第二試薬（又は、ある場合には、それらの前躯体）の一方又は両方に浸透性であり得る。こうして、バリア流体を通る、試薬の一方又は両方（或いはそれらの前躯体の一方又は両方）の制御された通過を可能ならしめるので、その結果、二者の間に起こる反応又は他のプロセスが制御される。
【００１４】
その代わりに、バリア流体は、第一試薬及び第二試薬の一方又は両方に実質的に不浸透性であり得る。こうして、二種の反応性試薬（又は、ある場合には、それらの前躯体）は、別々に保持され、従って、前記二者の間に起こる如何なる不都合な反応又は他のプロセスも実質的に阻止される。
【００１５】
第一流体が、分岐合流領域内で、バリア流体により包み込まれるか又は挟まれるのが好
ましい。これは、分岐合流部において形成されており、そしてバリア流体により包み込まれているか又は挟まれている、第一流体からなる円錐形態を取り得る。このような配列は、バリア流体層により包み込まれている第一流体のビーズ又は球の形成を導き得る。
【００１６】
前記装置が、バリア流体が一端よりも多くで第一流体と合流することを可能にすることが、本発明において特に都合が良い。
【００１７】
第一側部移送導管及び第二側部移送導管により運ばれるバリア流体は、互いに同一であっても又は異なっていてもよい。更に、第一側部移送導管及び第二側部移送導管により運ばれる第二流体は、互いに同一であっても又は異なっていてもよい。
【００１８】
分岐合流領域は、バリア流体により包み込まれたか又は挟まれた第一流体のセグメントの流れを生じさせるために、狭窄部又は他の不連続部を形成し得るか、又は備え得る。
【００１９】
前記装置には、第一試薬及び第二試薬を運び去るために分岐合流領域から延長している機能性導管が備えられているのが好ましい。前記機能性導管は、バリア流体により包み込まれたか又は挟まれた第一流体のセグメントの流れを生じさせるために、狭窄部又は他の不連続部を備え得る。これは、第一流体が第二流体と混合することのできない場合に、都合良く達成される。
【００２０】
機能性導管は、分岐合流領域の下流に、断面積が拡大されて備えられ得る。このような拡大部は、バリア流体により包み込まれた第一流体の、実質的に球状のセグメントの形成を助け得る。拡大部の下流の機能性導管の深さが２ａである場合、その時には、断面積の拡大部は、分岐合流領域の下流（好ましくは、分岐合流領域の下流端）の５ａ（及び好ましくは０．５ａないし３ａ、より好ましくは０．５ａないし１．５ａ、そして最も好ましくは約１ａ）までの距離に配置され得る。その代わりに又は加えて、拡大部の下流の機能性導管の幅が２ａである場合は、その時には、断面積における拡大部は、分岐合流領域の下流（好ましくは、分岐合流領域の下流端）の５ａ（及び好ましくは０．５ａないし３ａ、より好ましくは０．５ａないし１．５ａ、そして最も好ましくは約１ａ）までの距離に配置され得る。更に、その代わりに又は加えて、拡大部の下流の機能性導管の断面積が４ａ2 である場合は、その時には、断面積における拡大部は、分岐合流領域の下流（好ましくは、分岐合流領域の下流端）の５ａ（及び好ましくは０．５ａないし３ａ、より好ましくは０．５ａないし１．５ａ、そして最も好ましくは約１ａ）までの距離に配置され得る。
【００２１】
機能性導管が、断面積において実質的に環状である場合には、その時には、前記導管の直径は、上述の幅及び深さの尺度を置き替えるべきである。
【００２２】
拡大部の下流の機能性導管の断面積は、拡大部の上流の機能性導管の断面積よりも、５倍まで大きくてよい。
【００２３】
断面における拡大部は、機能性導管に落差又は段差を造るように形成されるのが好ましい。これは、セグメント化された流れの形成を促進することが見出された。拡大部の下流の機能性導管の深さが２ａである場合には、落差又は段差は約０．１ａないし１ａであるのが好ましい。
【００２４】
機能性導管は、分岐合流領域の下流に一つの湾曲部、屈曲部又は複数の湾曲部、又は屈曲部を備え得る。このような特徴は、混合を助け得、そして試薬が装置出口に到達するために必要な時間を増加させ得る。
【００２５】
前記装置は、一体の装置であり得るか、或いは、融合又は一体に結合された複数の別個の導管から製造され得る。
【００２６】
前記装置は、第一移送導管に接続された複数の入口導管を更に含み得、該入口導管の少なくとも二つは分岐点で合流して、該第一移送導管を形成する。その代わりに、入口導管の少なくとも二つは、入口導管分岐合流領域において、第一移送導管に合流され得る。これは、第一移送導管に異なる種が別々に導入されることを可能にする。これは、これらの種が、例えば、混合する場合に危険であったり、又は、これらの二つの種の間の反応が迅速過ぎるので、装置への導入前の混合が望ましくない場合には、重要であり得る。
【００２７】
第一移送導管は、一つ又はそれより多くの屈曲部を含み得る。このような屈曲部は、導管の含有物の混合を助ける。
【００２８】
本発明の第二観点において、第一試薬と第二試薬との間のプロセス（好ましくは反応）を制御するためのマイクロ流体装置であって、該装置が、
第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第一流体を運ぶための第一移送導管、
バリア流体を運ぶための第一側部導管及び第二側部導管、
第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第二流体を運ぶための第三側部導管及び第四側部導管
分岐合流領域であって、それから、第一包み込み流れ導管が延長している分岐合流領域において、第一移送導管と合流している第一側部導管及び第二側部導管
を含み、
該装置（好ましくは分岐合流領域）が、バリア流体が、第一流体を包み込むか又は挟むことが可能なように配列されているマイクロ流体装置であって、
ここで前記第三側部導管及び第四側部導管が、分岐合流領域において、前記第一包み込み流れ導管と合流しており、
前記分岐合流領域が、バリア流体が、第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成することが可能なように配列されているマイクロ流体装置が提供される。
【００２９】
本発明の第三観点において、第一試薬と第二試薬との間のプロセス（好ましくは反応）を制御するためのマイクロ流体装置であって、該装置が、
第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第一流体を運ぶための第一内側移送導管、
バリア流体を運ぶための第一外側移送導管、
各々、第一包み込み流れ導管と流体接続している出口を有し、バリア流体が、前記第一包み込み流れ導管内において、前記第一流体を包み込むか又は挟むことが可能なように配列されている、第一外側移送導管及び第一内側移送導管、
第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第二流体を運ぶために、第二外側移送導管の内側に延長している第二内側移送導管を形成している前記第一包み込み流れ導管、
バリア流体が、第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成することが可能なように配列されている、各々出口を有する前記第一包み込み流れ導管及び前記第二外側移送導管を含むマイクロ流体装置が提供される。
【００３０】
本発明の第二観点の分岐合流配列の何れかは、本発明の第三観点において記載されたように、内側−外側導管配列により置き替えられ得る。
【００３１】
従って、本発明の第四観点において、第一試薬と第二試薬との間のプロセス（好ましくは反応）を制御するためのマイクロ流体装置であって、該装置が、
第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第一流体を移送するための内側移送導管、
バリア流体を移送するための外側移送導管、
バリア流体が、第一包み込み流れ導管内において、第一流体を包み込むか又は挟むことが可能なように配列されている、各々、第一包み込み流れ導管と流体接続している出口を有する第一外側移送導管及び第一内側移送導管、
第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第二流体を移送するための第一側部移送導管及び第二側部移送導管、
バリア流体が、第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成することが可能なように配列されている分岐合流領域において、第一包み込み流れ導管と合流している第一側部移送導管及び第二側部移送導管、
を含むマイクロ流体装置が提供される。
【００３２】
本発明の第五観点において、第一試薬と第二試薬との間のプロセス（好ましくは反応）を制御するためのマイクロ流体装置であって、該装置が、
第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第一流体を移送するための第一移送導管、
バリア流体を移送するための第一側部移送導管及び第二側部移送導管、
分岐合流領域であって、それから、第一包み込み流れ導管が延長している分岐合流領域において、第一移送導管と合流している第一側部移送導管及び第二側部移送導管、
バリア流体が、第一包み込み流れ導管内において、第一流体を包み込むか又は挟むことが可能なように配列されている分岐合流領域、
第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第二流体を移送するために、外側移送導管の内部に延長している内側導管を形成している第一包み込み流れ導管、
バリア流体が、第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成することが可能なように配列されている出口を各々有する第一包み込み流れ導管及び外側移送導管、
を含むマイクロ流体装置が提供される。
【００３３】
本発明の第六観点において、第一試薬と第二試薬との間のプロセス（好ましくは反応）を制御するためのマイクロ流体装置であって、該装置が、
第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第一流体を運ぶための第一内側移送導管、
バリア流体を運ぶための第一外側移送導管、
第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第二流体を運ぶための第二外側移送導管、
第一外側移送導管の内側に配置されており、そして該第一外側移送導管が、バリア流体が、第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成することが可能なように、第二外側移送導管の内側に配置されている第一内側移送導管、
を含むマイクロ流体装置が提供される。
【００３４】
本発明の第二、第三、第四、第五及び第六観点の装置は、本発明の第一観点に関して上に記載された前記特徴を有し得る。
【００３５】
本発明の第七観点において、
化学プロセスを制御する方法であって、該方法は、
（ｉ）第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する、第一流体の層流、第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する、第二流体の層流、及びバリア流体の層流、を供給する工程、並びに
（ｉｉ）前記バリア流体が、前記第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成するように、前記第一流体と前記バリア流体とを互いに接触させる工程
を含む方法が提供される。
【００３６】
用語”第一試薬”及び用語”第二試薬”における”試薬”なる記載は、第一試薬と第二試薬とが互いに反応する必要があることを意味しない。用語”第一試薬”及び用語”第二試薬”における用語”試薬”は更に、反応以外の化学プロセスを行う第一の種及び第二の種を含む。例えば、二つの種は、互いに接触して、結晶化を引き起こす。この場合には、第一試薬及び第二試薬の一つが貧溶媒であってよく、そして他方が、貧溶媒の存在下で結晶化を起こす種であってよい。
【００３７】
第一試薬は、第一流体自体であってよい。同様に、第二試薬は、第二流体自体であってよい。その代わりに、第一試薬は、第一流体内に含まれ得る。例えば、第一試薬は、第一流体に溶解又は分散され得る。第一流体内に含まれている第一試薬に対する本明細書中の記載は、第一試薬の前躯体が第一流体内に含まれている場合を含むことは明らかである。同様に、第二試薬は、第二流体内に含まれ得る。例えば、第二試薬は、第二流体に溶解又は分散され得るか、又は、第二流体内に、試薬の前躯体が含まれ得る。
【００３８】
第一試薬（又は第二試薬）の前躯体は、時間経過又は別の種と接触して、第一試薬（又は第二試薬）を形成する種を含む。例えば、段階（ｉ）は、第四流体の層流を供給すること、好ましくは、第一試薬及び第二試薬の前躯体を供給することを更に含み得る。この場合には、例えば、第一流体が第一試薬の前躯体を供給し、第一流体により供給される前躯体が、第四流体又は第四流体により供給される前躯体が存在する場合に、第一試薬を形成することが更に好ましい。第一流体の層流と第四流体の層流とが段階（ｉｉ）に先立って平行層流である場合には、第一流体と第四流体とが互いに接触することが更に好ましい。
前記方法が、第一試薬と第二試薬との間の化学反応を制御する方法であることが好ましい。
【００３９】
用語”層流の”は、２０００未満のレイノルズ数を有する流体の流れを示すことが意図されている。好ましくは、レイノルズ数は１０００未満、より好ましくは５００未満、更により好ましくは１０又はそれ未満、そして最も好ましくは５又はそれ未満である。
【００４０】
前記方法は、好ましくは、第一流体がバリア流体により包み込まれるか又は挟まれることを含む。”挟まれる”は、第一流体が、バリア流体の二つの部分又は流れの間に配置されることを含む。
【００４１】
前記方法は、第二流体を用いてバリア流体を包み込むか又は挟む前に、バリア流体を用いて第一流体を包み込むか又は挟むことを含み得る。
【００４２】
その代わりに、前記方法は、バリア流体を用いて第一流体を包み込むか又は挟む前に、バリア流体を第二流体と接触せしめることを含み得る。
【００４３】
バリア流体は、第一試薬と第二試薬とが互いに接触する手段を制御することにより、第一試薬と第二試薬との間で起こるであろう反応又はプロセスの制御を可能にする。従って、バリア流体は、第一試薬及び第二試薬（又は、ある場合には、それらの前躯体）の一方
又は両方に浸透性であり得る。こうして、バリア流体を通る、試薬の一方又は両方（或いはそれらの前躯体の一方又は両方）の制御された通過は、二者の間に起こる反応又は他のプロセスが制御されることを可能にする。
【００４４】
その代わりに、バリア流体は、第一試薬及び第二試薬の一方又は両方に実質的に不浸透性である。こうして、二つの反応性試薬（又は、ある場合には、それらの前躯体）は、別々に保持され、こうして、前記二者の間に起こる如何なる望ましくない反応も実質的に阻止される。
【００４５】
バリア流体を横断して濃度勾配又は拡散勾配が存在し、該濃度勾配又は該拡散勾配が、該バリア流体を横断する前記第一試薬又は前記第二試薬の移動速度を制御することが好ましい。
【００４６】
前記方法は、工程（ｉｉ）の前に、第二流体とバリア流体とを互いに接触させることを更に含み得る。これは、本発明方法の実施の好都合な手法であり、そして、単純な装置が前記方法を効率的にすることを可能にする。
【００４７】
その代わりに、前記方法は、第二流体をバリア流体と接触させる前に、第一流体とバリア流体とを互いに接触させる工程を含み得る。
【００４８】
前記方法は、バリア流体の複数の層流を供給することを含む。バリア流体の層流類が一つより多くの側から第一流体と接触することが好ましい。
【００４９】
前記方法は好ましくは、第二流体の複数の層流を供給することを含む。第二流体の層流類は、一つより多くの側からバリア流体と接触することが好ましい。
【００５０】
第二流体及びバリア流体の、一つ又はそれより多くからなる複数の層流の供給は、バリア流体を用いて第一流体を包み込むか又は挟むための都合の良い方法を提供する。
【００５１】
工程（ｉｉ）は、バリア流体により包み込まれたか又は挟まれた第一流体のセグメントを形成することを含み得る。前記セグメントは実質的に、形状が球形であり得る。この場合において、バリア流体は、第一流体を取り囲む実質的に球形の殻を形成するであろう。このようなセグメントは、第二流体により取り囲まれ得る。この場合において、第一流体は第二流体と混合することができないものであることが好ましい。前記方法は好ましくは、セグメントの形成に先立って、バリア流体により第一流体を包み込むか又は挟むことを含む。
【００５２】
その代わりに、工程（ｉｉ）は、第一流体、第二流体及びバリア流体の平行層流類を形成することを含み得る。第一流体の平行層流は、バリア流体により包み込まれ得る。前記方法は好ましくは、平行層流類の形成に先立って、バリア流体により第一流体を包み込むか又は挟むことを含む。
【００５３】
流体の流速は、とりわけ、導管の断面積に依存し、そして、本明細書で与えられた好ましい数値は、１ｍｍ未満の深さ及び１ｍｍ未満の幅を有する導管に関するものである。例えば、工程（ｉ）における第一流体の流速は、都合良くは、約０．０２ｍＬ／時間ないし５ｍＬ／時間、より好ましくは約０．１ｍＬ／時間ないし２ｍＬ／時間であってよい。バリア流体の流速は、約０．２ｍＬ／時間ないし１５ｍＬ／時間、好ましくは約１ｍＬ／時間ないし３ｍＬ／時間であってよい。第二流体の流速は、約０．４ｍＬ／時間ないし２５ｍＬ／時間、好ましくは約２ｍＬ／時間ないし５ｍＬ／時間であってよい。
【００５４】
第二流体の流速が、バリア流体の流速よりも大きく、バリア流体の流速が、更に、第一流体の流速よりも大きいのが好ましい。
【００５５】
前記方法が、バリア流体が第一流体と接触され得る分岐合流領域であって、分岐合流部が、バリア流体が一つよりも多くの側から第一流体と出会うことを可能にするように配置されている分岐合流領域を有する装置（好ましくは、マイクロ流体装置）を提供することを含むのが好ましい。
【００５６】
本発明の方法は、第一試薬導管並びに第一及び第二側部試薬導管を有し、該第一及び第二側部試薬導管が、分岐合流領域において、該第一試薬導管と合流している装置（好ましくは、マイクロ流体装置）を提供することを更に含み得る。第一流体は第一試薬導管に導入され得、そしてバリア流体の流れ（及び所望により、第二試薬を含む第二流体の流れ）が、第一及び第二側部試薬導管に導入され得る。第一流体が、分岐合流領域において、バリア流体により包み込まれているか又は挟まれているのが好ましい。
【００５７】
本発明の方法は、本発明の第一観点、第二観点、第三観点、第四観点、第五観点又は第六観点からなる反応装置を提供することを含み得る。
【００５８】
本発明の方法は、重合反応及び酸−塩基反応の一方又はそれより多くの制御及び実施の際に使用され得る。例えば、第一又は第二試薬は、水素イオンを含み得る。第一試薬又は第二試薬が水素イオンを含む場合には、第一及び第二試薬以外は、アニオン、例えば炭酸アニオン、炭酸水素アニオン、水酸化物アニオン、ハロゲン化物アニオン、燐酸アニオン、燐酸水素アニオン、アルギン酸アニオン、硝酸アニオン、亜硝酸アニオン、塩素酸塩、過塩素酸塩、亜硫酸塩、過硫酸塩及び硫酸塩を含み得る。第一及び第二試薬は、ポリマーのカチオン性又はアニオン性前躯体（例えば、アルギン酸イオン）を含み得る。第一及び第二試薬の一つは、カチオン、例えば金属（例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、リチウム、鉄（ＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）、銅（Ｉ）、銅（ＩＩ）、カドミウム、バリウム、錫、亜鉛、鉛及びマンガン）カチオン、又は、非金属（例えば、アンモニウム及び水素）カチオンを含み得る。
【００５９】
第一試薬又は第二試薬は、アニオン性開始剤により重合可能なモノマーを含み得る。このようなモノマーは、メチルメタクリレート、アクリロニトリル及びスチレンを含む。第一試薬及び第二試薬以外のものは、アニオン性開始剤、例えばアルキル／アリールリチウム試薬、アルカリ金属懸濁液、アルキルアルミニウム、有機基アニオン又はグリニャール試薬を含み得る。
【００６０】
第一試薬又は第二試薬は、カチオン性開始剤により重合可能なモノマーを含み得る。このようなモノマーは、イソブチレン、１，３−ブタジエン、ビニルエーテル、パラ置換スチレン及びα−メチルスチレン含む。第一試薬及び第二試薬以外のものは、カチオン性開始剤、例えば三弗化硼素、エーテル化三弗化硼素、四塩化チタン及び強い鉱酸を含み得る。
【００６１】
第一試薬及び第二試薬は、互いに反応した時には、沈澱反応を行う種を含み得る。第一試薬及び第二試薬の一つは、該第一試薬及び第二試薬以外のものに求核的又は求電子的攻撃を行う種を含み得る。第一試薬及び第二試薬は、電荷移動又はカップリング反応を行う種を含み得る。
【００６２】
バリア流体、第一流体及び第二流体の一つ又はそれより多くの流速が変更可能であるのが好ましい。
【００６３】
バリア流体が第二流体と同じであるのが好ましい。バリア流体は、この場合、第二試薬（又は、ある場合には、前躯体の一つ又はそれより多く）を実質的に除く。
【００６４】
流速は、前記方法の生成物の観察された性質（例えば、前記方法により製造された如何なるセグメント又はビーズの寸法）に応じて変更され得る。
【００６５】
本発明の方法は、流体の一部が、第二試薬を実質的に除く第二の流れを定義する限りは、二つの流れのみを使用して実施され得、一つの流れは第一試薬を含み、そして一つの流れは第二試薬を含む。従って、本発明の第八観点において、化学プロセスを制御する方法であって、該方法は、
（ｉ）第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第一流体の層流、第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）を供給する第二流体の層流を提供すること；ここで前記第二流体は、前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）が実質的に欠けているバリア領域を含む、並びに
（ｉｉ）前記バリア領域が、前記第一試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）と前記第二試薬（或いは一種又はそれより多くのその前躯体）との間にバリアを形成するように、前記第一流体と前記第二流体とを互いに接触させる工程
を含む方法が提供される。
【００６６】
当業者は、前記方法におけるバリア領域が、本発明の第七観点におけるバリア流体と同じであることを認識するであろう。
【００６７】
本発明の第八観点の方法は、本発明の第七観点の方法に対する言及において上に記載された前記特徴を取り込み得る。
【００６８】
本発明の方法は、本発明の装置を使用して実施され得る。
【００６９】
さて本発明を、下記図を単に参照した例により記載する。
図１は、本発明の方法が使用されている、本発明の第一観点による装置の概略構成図である。
図２は、本発明の方法が使用されている、本発明の第一観点による装置の別の概略構成図である。
図３は、本発明の第一観点による装置の変更された実施態様を示す。
図３ａは、図３の装置の一領域を非常に詳細に示す。
図４は、本発明の第二観点による装置の概略構成図である。
図５は、本発明の第三観点による装置の概略構成図である。
図６は、本発明の第六観点による装置の概略構成図である。
【００７０】
図１は、本発明の方法が使用されている、本発明の第一観点によるマイクロ流体リアクター装置の概略構成図である。リアクター装置１は、第一試薬（図示せず）を供給する第一流体３を移送するための第一移送導管２、並びに、第二試薬（図示せず）を供給する第二流体９を移送するための、分岐合流領域１４において第一移送導管２と合流する第一側部移送導管１１及び第二側部移送導管１３を含む。第一側部移送導管１１及び第二側部移送導管１３は、前記第二流体のための入口（Ｉ）及びバリア流体６のための入口（Ｉ）を各々含み、そして前記装置は、バリア流体６が、前記第一試薬と前記第二試薬との間にバリアを形成することを可能にするように配置されている。
【００７１】
さて、前記装置の操作を、図１を参照してより詳細に述べる。第一試薬を供給する第一流体３が、第一移送導管２に導入される。前記第一試薬は、第二流体９により供給される第二試薬と側部的に反応する。バリア流体６が、入口（Ｉ）を経由して、第一バリア流体
導管４及び第二バリア流体導管５に導入される。同様に、第二流体９が、第一試薬流体導管７及び第二試薬流体導管８に導入される。第一流体、第二流体及びバリア流体の流れは、実質的に層流である。各々のバリア流体導管４、５は、分岐合流部１０、１２において、各々の試薬流体導管７、８に出会う。バリア流体６の層流及び第二流体９の層流は、その後、図１に示されるように、第一側部移送導管１１及び第二側部移送導管１３に沿って動かされる。第一側部移送導管１１及び第二側部移送導管１３は、分岐合流領域１４において、第一移送導管２に出会う。
【００７２】
分岐合流領域１４は、流れ狭窄部として機能し、そして、第一流体３の円錐状又は楔状構造が、この構成を包み込むバリア流体６により形成された。バリア流体６により包み込まれた第一流体３の液滴が、機能性導管１５内の第二流体９の流れの中に形成された。第一流体３は、第二流体９及びバリア流体６と不混和性であるので、液滴が形成される。これらの液滴は、その後、機能性導管１５に沿って移送された。機能性導管１５には、分岐合流領域１４から短い距離下流の断面内に、拡大部１６が設けられている。断面における、１４’により示された分岐合流領域の下流端と前記拡大部との間の短い距離は、拡大部１６の下流の機能性導管１５の約半分の深さである。断面における前記拡大は、液滴の形成を促進する。拡大部１６は更に、機能性導管１５における落差又は段差を造る。前記落差又は段差は、液滴の形成に有利であることが予想された。機能性導管１５において、前記第一試薬及び前記第二試薬の一つ（又は、その代わりに、無し又は両方）が、該第一試薬及び該第二試薬が互いに反応性接触し、そして反応を起こすように、バリア流体６を横切って移送される。第一流体３の液滴を取り囲むバリア流体６の組成及び厚さは、前記第一試薬と前記第二試薬との間の反応を制御することを助ける。
【００７３】
当業者は、上述の楔状又は円錐状構造が静的な構造ではなく、それが動的な構造であることを認識するであろう。第一流体３の円錐又は楔形状が、分岐合流部において形成されるように見える。
【００７４】
図１の装置は、第一流体３、第二流体９及びバリア流体６が混和される場合に、反応を制御及び実施するために使用され得る。このような方法が、図２に示されている。各々の流体が、図１を参考にして記載された装置に導入される。分岐合流領域１４において、第一流体３の流れの狭窄が存在する。しかしながら、各々の流体の混和性に起因して、第一流体３の液滴は形成されない。この場合において、第一流体３、バリア流体６及び第二流体９の平行流が、機能性導管１５内に形成された。第一流体３は、バリア流体６により包み込まれていたか又は挟まれていて、前記バリア流体が、第一流体３と第二流体９との間にバリアを形成する。機能性導管１５において、前記第一試薬及び前記第二試薬の一つ（又は、その代わりに、無し又は両方）が、該第一試薬及び該第二試薬が、反応が起こるように互いに反応性接触するように、バリア流体６を横切って移送された。第一流体３を取り囲むバリア流体６の組成及び厚さは、前記第一試薬と前記第二試薬との間の反応を制御することを助けるであろう。
【００７５】
図１の装置は、該装置の選択された部分を加熱又は冷却するように（例えば、機能性導管１５を加熱又は冷却し、そして、如何なる他の導管も加熱又は冷却しないように）、選択的に配置され得るか又は選択的に作動され得る、加熱器又は冷却器を備え得る。例えば、二つの試薬が強い発熱反応を起こす場合には、機能性導管１５のための冷却器（例えば、ペルチェ冷却器）を設けることが好ましいであろう。
【００７６】
各々の流体は、ポンプにより、それらの各々の導管に導入され得る。
【００７７】
導管は、典型的には、低エネルギー材料、例えばポリテトラフルオロエチレン（しばしば、ＰＴＦＥとして知られている）のブロックから、チャネルを機械加工又はフライス加
工することにより形成される。基材から材料を除去する他の公知方法を使用してもよい。このようなチャネル又は導管は、典型的には、幅１０００μｍ未満である。導管は、実質的に四角形又は半円形の断面を有し得る。
【実施例】
【００７８】
本発明の装置及び方法を、下記実施例により、更に説明する。
【００７９】
実施例１
図１において、０．５質量／容量％炭酸カルシウム懸濁液を含むアルギン酸ナトリウム溶液３を、第一移送導管２に導入した。ひまわり油９中の５０ｍＭ酢酸溶液を、第一試薬流体導管７の入口（Ｉ）及び第二試薬流体導管８の入口（Ｉ）に導入した。ひまわり油６を、第一バリア流体導管４及び第二バリア流体導管５に導入した。バリア流体（この場合は、ひまわり油）及び第二試薬を含む流体（酢酸を含むひまわり油）を、第一側部移送導管１１及び第二側部移送導管１３を経由して、分岐合流領域１４に移送した。アルギン酸ナトリウム溶液３は、ひまわり油９及びバリア流体６と不混和性であり、そして球状セグメントが、分岐合流領域１４に形成された。前記セグメントは、その後、機能性導管１５に運び下ろされた。ひまわり油６は、炭酸カルシウムと酢酸との間にバリアを提供した。バリア流体として機能するひまわり油６を横切る濃度勾配が、初期に存在すると信じられている。濃度勾配により駆動されて、酢酸を含むひまわり油９から、バリア流体として機能するひまわり油６を横切って、アルギン酸塩溶液３に、酢酸が拡散するように見えた。炭酸カルシウムは、以下に示される反応式１に従って、酢酸と反応してカルシウムイオンを放出する。
ＣａＣＯ3 ＋２Ｈ+ →Ｃａ2+＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ  反応式１
カルシウムイオンは、アルギン酸塩においてナトリウムイオンと変換され、アルギン酸塩鎖を架橋して、固体ビーズを形成せしめる。
【００８０】
比較例１
ひまわり油バリア流体の不存在下においては、炭酸塩を含むアルギン酸塩溶液３及び酢酸を含むひまわり油９が、分岐合流領域１４において互いに接触し、酸と炭酸塩とが殆ど即座に反応し、その結果、分岐合流領域１４においてゲルを形成せしめた。これは、装置を閉塞せしめ、そして使用不能にした。
【００８１】
実施例２
アルギン酸ナトリウム溶液３を、第一移送導管２に導入した。硝酸カルシウム四水和物５３ｍＭ及びシクヘキサン酪酸カルシウム５ｍＭを含むオクタノール９を、第一試薬流体導管７及び第二試薬流体導管８に導入した。オクタノール６は、第一バリア流体導管４及び第二バリア流体導管５に導入した。バリア流体（この場合は、オクタノール）及び第二試薬を含む流体（カルシウム化合物を含むオクタノール）を、第一側部移送導管１１及び第二側部移送導管１３を経由して、分岐合流領域１４に移送した。アルギン酸ナトリウム溶液３は、オクタノール９及びバリア流体６と不混和性であり、そして球状セグメントが、分岐合流領域１４に形成された。前記セグメントは、その後、機能性導管１５に運び下ろされた。オクタノール６は、アルギン酸塩種と、カルシウムを含むオクタノール９中のカルシウムイオンとの間にバリアを提供した。バリア流体として機能するオクタノール６を横切る濃度勾配が、初期に存在すると信じられている。濃度勾配により駆動されて、カルシウムイオンを含むオクタノール９から、オクタノールバリア流体６を横切って、アルギン酸塩溶液３に、カルシウムイオンが拡散するように見えた。
カルシウムイオンは、アルギン酸塩においてナトリウムイオンと変換され、アルギン酸塩鎖を架橋して、固体ビーズを形成せしめる。
【００８２】
比較例２
バリア流体の不存在下においては、アルギン酸塩溶液３及びカルシウムイオンを含むオクタノール９が、分岐合流領域１４において互いに接触し、カルシウムイオンとアルギン酸塩種とが殆ど即座に反応し、その結果、分岐合流領域１４においてゲルを形成せしめた。これは、装置を閉塞せしめ、そして使用不能にした。
【００８３】
本発明の装置の代わりの実施態様を図３に示す。図３は、本発明の第一観点によるマイクロ流体反応装置を示す。
【００８４】
反応装置３１は、第一試薬（図示せず）を供給する第一流体３３を移送するための第一移送導管３２、並びに、第二試薬（図示せず）を供給する第二流体３９を移送するための、分岐合流領域４４において第一移送導管３２と合流する、第一側部移送導管４１及び第二側部移送導管４３を含む。第一側部移送導管４１及び第二側部移送導管４３は、前記第二試薬のための入口（Ｉ）及びバリア流体３６のための入口（Ｉ）を各々含み、そして前記装置は、バリア流体３６が、前記第一試薬と前記第二試薬との間にバリアを形成することを可能にするように配置されている。
【００８５】
さて、前記装置の操作を、図３を参照してより詳細に述べる。第一試薬（図示せず）を供給する第一流体３３を、第一移送導管３２に導入した。前記第一試薬は、第二流体３９により供給される第二試薬（図示せず）と側部的に反応する。バリア流体３６を、入口（Ｉ）を経由して、第一バリア流体導管３４及び第二バリア流体導管３５に導入した。同様に、第二流体３９を、第一試薬流体導管３７及び第二試薬流体導管３８に導入した。第一流体、第二流体及びバリア流体の流れは、実質的に層流である。各々のバリア流体導管３４、３５は、分岐合流部４０、４２において、各々の試薬流体導管に出会う。バリア流体３６の層流及び第二流体３９の層流は、その後、図１に示されるように、第一側部移送導管４１及び第二側部移送導管４３に沿って動かされる。第一側部移送導管４１及び第二側部移送導管４３は、分岐合流領域４４において、第一移送導管３２に出会う。
【００８６】
図３ａにおいて、分岐合流領域４４は流れ狭窄部として機能し、そして、第一流体３３の円錐状又は楔状構成が、この構成を包み込むバリア流体３６で形成された。バリア流体３６により包み込まれた第一流体３３の液滴が、機能性導管４５内の第二流体３９の流れの中に形成された。第一流体３３は、第二流体３９及びバリア流体３６と不混和性であるので、液滴が形成された。これらの液滴は、その後、機能性導管４５に沿って移送された。機能性導管４５において、第一試薬及び第二試薬の一つ（又は、その代わりに、無し又は両方）が、該第一試薬及び該第二試薬が、反応が起こるように互いに反応性接触するように、バリア流体３６を横切って移送された。第一流体３３の液滴を取り囲むバリア流体３６の組成及び厚さは、前記第一試薬と前記第二試薬との間の反応を制御することを助けるであろう。
【００８７】
分岐合流領域４４を取り囲む装置３１の部分を、図３ａにより詳細に示す。機能性導管４５には、分岐合流領域４４から短い距離下流の断面内に、拡大部４６が設けられている。破線５９により示された分岐合流領域の下流端と断面における拡大部との間のこの短い距離は、拡大部４６の下流の機能性導管４５の約半分の深さである。断面における前記拡大は、液滴の形成を促進する。拡大部４６は更に、機能性導管４５における落差又は段差を造った。落差又は段差は、液滴の形成に有利であることが予想された。
【００８８】
再び図３において、装置３１は、第一移送導管３２に接続される入口導管４７、４８を更に含み、該入口導管４７、４８は分岐合流領域４９において合流して、第一移送導管３２を形成する。これは、二つの混和性成分が、入口導管４７、４８を経由して添加される
ことを可能にする。第一移送導管３２は、一連の屈曲部を含む部分５６を備えている。前記屈曲部は、前記混和性成分の混合を助ける。
前記装置は、本質的に、図１に関して上に記載されたように操作される。
【００８９】
本発明の別の代わりの実施態様が、図４を参照して記載されている。図４は、第一試薬と第二試薬との間の反応を制御するためのマイクロ流体反応装置１０１を示しており、該装置は、第一試薬（図示せず）を供給する第一流体１０３を移送するための第一移送導管１０２を含む。装置１０１は、バリア流体１０６を移送するための第一側部移送導管１０４及び第二側部移送導管１０５を更に含む。第一側部移送導管１０４及び第二側部移送導管１０５は、分岐合流領域１１２において前記第一移送導管と合流され、該分岐合流領域１１２から、第一包み込み流れ導管１１３が延長しており、前記装置は、バリア流体１０６が、第一流体１０３を包み込むか又は挟むのを可能にするように配置されている。前記装置は、第二試薬（図示せず）を供給する第二流体１０９を移送するための第三移送導管１０７及び第四移送導管１０８を更に含む。第三移送導管１０７及び第四移送導管１０８は、分岐合流領域１１４において、第一包み込み流れ導管１１３と合流され、この分岐合流領域は、バリア流体１０６が、第一流体１０３と第二流体１０９との間にバリアを形成するのが可能なように配置されている。
【００９０】
この構造は、第一流体１０３と第二流体１０９とが混和性である場合に特に有用であり、そして、バリア流体１０６により挟まれたか又は包み込まれた第一流体１０３の平行流を造るために使用され得る。
【００９１】
本発明の別の代わりの実施態様が、図５を参照して記載されている。図５は、第一試薬と第二試薬との間の反応を制御するためのマイクロ流体反応装置２０１を示しており、該装置は、第一試薬（図示せず）を供給する第一流体２０３を移送するための第一内側移送導管２０２及び、バリア流体２０６を移送するための第一外側移送導管２０４を含む。第一内側移送導管２０２及び第一外側移送導管２０４は各々、第一包み込み流れ導管２１０との流体接続する際の出口（”ｅ”と表示した）を備えており、バリア流体１０６が、第一包み込み流れ導管２１０において第一流体２０３を包み込むか又は挟むのが可能なように配置されている。装置２０１は、第二試薬（図示せず）を供給する第二流体２０９を移送するための第二外側移送導管２０７を更に含む。第一包み込み流れ導管２１０は、第二外側移送導管２０７の内側に延長している第二内側移送導管を形成する。第一包み込み流れ導管２１０及び第二外側移送導管２０７は各々、出口（”ｆ”と表示した）を備えており、バリア流体２０６が、第一流体２０３と第二流体２０９との間にバリアを形成するのが可能なように配置されている。
【００９２】
この構造は、第一流体２０３と第二流体２０９とが混和性である場合に特に有用であり、そして、バリア流体２０６により挟まれたか又は包み込まれた第一流体２０３の平行流を造るために使用され得る。
【００９３】
当業者は、（バリア流体の移送のための）第一外側移送導管と（第一流体の存在下における第一試薬の移送のための）第一内側移送導管の配列を、図４の分岐合流領域配列１１２で置き替えることが可能であることを認識するであろう。同様に、第一包み込み流れ導管２１０と第二外側移送導管の配列を、図４の分岐合流領域配列１１４で置き替えることも可能である。
【００９４】
本発明の第六観点に基づく更なる代わりの実施態様が、図６に示されている。図６は、第一試薬（図示せず）と第二試薬（図示せず）との間のプロセス（好ましくは、反応）を制御するためのマイクロ流体反応装置３０１を示しており、装置３０１は、第一試薬を供給する第一流体３０３を運ぶ第一内側移送導管３０２を含む。装置３０１は、バリア流体
３０６を運ぶ第一外側移送導管３０４及び、第二試薬を供給する第二流体３０９を運ぶ第二外側移送導管３０７を更に含む。第一内側移送導管３０２は、第一外側移送導管３０４の内側に配置されており、そして第一外側移送導管３０４は、バリア流体３０６が、第一試薬と第二試薬との間にバリアを形成するのが可能なように、第二外側移送導管３０７の内側に配置されている。第一内側移送導管及び第一外側移送導管の端部は、”ｅ”と表記されている。
【００９５】
この構造は、第一流体３０３と第二流体３０９とが混和性である場合に特に有用であり、そして、バリア流体３０６により挟まれたか又は包み込まれた第一流体３０３の平行流を造るために使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】図１は、本発明の方法が使用されている、本発明の第一観点による装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の方法が使用されている、本発明の第一観点による装置の別の概略構成図である。
【図３】図３は、本発明の第一観点による装置の変更された実施態様を示す図である。
【図３ａ】図３ａは、図３の装置の一領域を非常に詳細に示す図である。
【図４】図４は、本発明の第二観点による装置の概略構成図である。
【図５】図５は、本発明の第三観点による装置の概略構成図である。
【図６】図６は、本発明の第六観点による装置の概略構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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