(57)【要約】  本発明は、流体を球状にセグメント化したフローを形成する装置（１、３０１、５０１）を提供する。当該装置は機能流体を含む機能流体用導管（６、５０６）と、キャリア流体（１６、５１４）を輸送する各キャリア流体用導管（７、８、５０７、５０８）とを備え、機能流体用導管とキャリア流体用導管とが分流合流部で継合され、包囲状フロー用の導管（９ａ、５２９）を形成し、もって、機能流体がキャリア流体によって挟持状態（又は包囲状態）にされ、包囲状フローを形成する。包囲状フロー用導管は非連続性箇所（１０、５１０）を持ち、その結果、包囲状フローが、非連続性箇所の下流方向で、代わる代わる、セグメント球状体のフローへと形成される。当該装置は、包囲状フロー用導管（１１、５１１）の下流方向でセグメント化フロー用導管を備え、包囲状フロー用導管が断面において拡大部（２１、５１２）を備える。
2008528284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を球状にセグメント化したフローを形成する装置であって、
機能流体を含むように配置された機能流体用導管と、
それぞれが、キャリア流体を輸送するように配置された少なくとも二本のキャリア流体用導管とを備え、
包囲状フロー用導管を形成するように、分流合流部で、前記機能流体用導管と前記キャリア流体用導管とが継合され、もって包囲状フローが形成されるように、前記機能流体が前記キャリア流体によって挟持状態又は包囲状態にされ、
前記包囲状フローが、非連続性箇所の下流方向で、代わる代わるセグメント化された球状体のフローへと形成されるように、前記包囲状フロー用導管が当該非連続性箇所を持つ装置を有し、
前記包囲状フロー用導管の下流方向に、セグメント化フロー用導管が具備され、かつ、該セグメント化フロー用導管の断面において拡大部が具備されている装置。
【請求項２】
前記断面の拡大部が、基本的に前記非連続性箇所、又は前記非連続性箇所の下流方向の直近に具備されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記拡大部が、前記球状体のセグメントの形成を助長するために、前記非連続性箇所の十分近くに具備されている請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記非連続性箇所がしぼり形状にされている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記包囲状フロー用導管及び前記セグメント化フロー用導管が、一体化された導管によるものである請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記包囲状フロー用導管の深さ、又は前記拡大部の下流方向の直近のセグメント化フロー用導管の深さを２ａとすると、前記拡大部が、前記非連続性箇所の下流方向であって、０．５ａから１．５ａの距離に具備されている請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記包囲状フロー用導管の断面積、又は前記拡大部の下流方向の直近のセグメント化フロー用導管の断面積を４ａ２とすると、前記拡大部が、前記非連続性箇所の下流方向であって、０．５ａから１．５ａの距離に具備されている請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記包囲状フロー用導管の幅、又は前記拡大部の下流方向の直近のセグメント化フロー用導管の幅を２ａとすると、前記拡大部が、前記非連続性箇所の下流方向であって、０．５ａから１．５ａの距離に具備されている請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記包囲状フロー用導管、又は前記拡大部の下流方向の直近のセグメント化フロー用導管の断面積が、前記包囲状フロー用導管又は前記拡大部の上流方向の十分近くのセグメント化フロー用導管の断面積よりも、３．５から４．５倍大きいようにされている請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
基本的に前記非連続性箇所、又は前記非連続性箇所の下流方向の直近に、段部をさらに有する請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記非連続性箇所が球状体のセグメントの形成を助長するように、しぼり形状部、又は他の非連続性箇所に、十分近いように具備されている請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
２本以上のフィーダー用導管が、前記機能流体用導管を形成するように継合している請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記機能流体用導管が、そこに含まれる流体の混合を可能とするような形状及び寸法を有している請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
セグメント化フロー用導管を有する請求項１から１３のいずれか１項に記載の装置であって、
前記セグメント化フロー用導管の一部が照射ゾーンを備え、当該装置がさらに使用時に、前記照射ゾーンを照射するように配置された外部照射源を有する装置。
【請求項１５】
マイクロ流体装置であって、
機能流体を輸送するための機能流体用導管と、
キャリア流体を輸送するための、分流合流領域に配置された、前記機能流体用導管と合流する第１及び第２の側方キャリア流体用導管と、を有し、
当該装置が、前記分流合流領域から延在する他の導管を具備し、及び、
前記キャリア流体に分散された機能流体の、球状体のセグメントのフローを形成するしぼり形状部、又はもう一つの非連続性箇所を具備し、
該しぼり形状部又は他の非連続性箇所が、基本的に前記分流合流部、又はその下流方向に配置されており、さらに別の導管が、前記しぼり形状部、又はこれらの下流方向に他の拡大部を備えている装置。
【請求項１６】
前記包囲状フロー用導管が、基本的に前記しぼり形状部、他の非連続性箇所、又はこれらのいずれかの下流方向の十分近くに拡大部を断面に備えている請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記しぼり形状部又は他の非連続性箇所が、球状体のセグメントの形成を助長するように、前記しぼり形状部又は他の非連続性箇所に十分近くに具備されている請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
流体を球状体にセグメント化したフローを形成する方法であって、
機能流体を機能流体用導管に導き、かつ、キャリア流体をキャリア流体用導管に導き、
前記キャリア流体が、前記機能流体を挟持状態又は包囲状態とするように、前記キャリア流体を前記機能流体に接触させ、
前記包囲状フローが非連続性箇所を通過するにつれて縮流効果が達成され、もって前記包囲状フローを球状体のセグメントへと形成させるように、前記非連続性箇所を、前記挟持状態又は包囲状態にされたフローの流れの中に具備させ、
当該方法は、球状体のセグメントの形成を助長するように、基本的に前記非連続性箇所、前記非連続性箇所の下流方向の直ぐ近く又は前記非連続性箇所の十分近くに、拡張部を断面部にさらに提供する方法。
【請求項１９】
流体を球状体にセグメント化したフローを形成する装置であって、
キャリア流体を輸送するように配置された、非連続性箇所を持つ外側導管と、
機能流体を輸送するように配置され、前記外側導管が前記非連続性箇所の前に開口端を持つ内側導管と、を備え、
もって、機能流体のフローが、前記非連続性箇所前のキャリア流体のフローによって包囲される一方、前記外側導管の中を流れるようにされており、
前記包囲状フローの前記非連続性箇所通過後、前記外側導管にある機能流体及びキャリア流体が、代わる代わる球状体のセグメントのフローへと形成され、前記外側導管が、球状体のセグメントの形成を助長するように、基本的に前記しぼり形状部、その下流方向の十分近く、又は前記しぼり形状部若しくは他の非連続性箇所の十分近くに、拡大部を前記外側導管の断面に具備している装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体をセグメント化したフローを形成する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セグメント化したフローを形成する従来の装置の短所は、一般に、各セグメントの流体の成分が、ユーザが要求するよりも早く混合されてしまうことにある。このような早すぎる混合処理は反応プロセスにとって不利益をもたらす。
【０００３】
ゆえに、本発明の目的は、上記不利益の少なくともいくつかを解消することにある。
【０００４】
さらに、本発明の他の目的は、流体のセグメント化フローを形成する装置及び方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の第１実施形態によれば、流体を球状にセグメント化したフローを形成する装置であって、
機能流体を含むように配置された機能流体用導管と、
それぞれが、キャリア流体を輸送するように配置された少なくとも二本のキャリア流体用導管とを備え、
包囲状フロー用導管を形成するように、分流合流部で、前記機能流体用導管と前記キャリア流体用導管とが継合され、もって包囲状フローが形成されるように、前記機能流体が前記キャリア流体によって挟持状態又は包囲状態にされ、
前記包囲状フローが、代わる代わる（次と次と入れ替わり立ち代り；ａｌｔｅｒｎａｔｅ）セグメント化（断片化）された球状体のフローへと形成されるように、前記包囲状フロー用導管が当該非連続性箇所を持つ装置が提供される。
【０００６】
前記非連続性箇所（連続性がない部分）は、しぼり（くびれ）形状部の態様で提供可能である。
【０００７】
本願明細書で使用される語句「流体」は、液体、気体、及び超臨界流体を包むものであって、当業者に自明なものである。
【０００８】
各キャリア流体用導管内部の流体は同一であることが特に好ましい。一般的に、キャリア流体の導管内に含まれる流体は、機能流体用導管に含まれる流体とは混ざらないようにされている。
【０００９】
包囲状フロー用導管は、典型的にはセグメント化フロー用導管である（すなわち、ここでの当該セグメント化フロー用導管は、包囲状フロー用導管の下流方向にある）。このセグメント化フロー用導管は、基本的に非連続性箇所の直後に配置可能である。包囲状フロー用導管及びセグメント化フロー用導管は一体化された導管にすることが可能である。
【００１０】
セグメント化フロー用導管は、断面において拡大部を備えることが可能である。また、この断面の拡大部は、非連続性箇所又はこの非連続性箇所の下流方向に備えることが可能である。上記拡大部は、上記非連続性箇所の下流方向の十分近くに具備することが可能であり、又は球状体のセグメントの形成を助長するように上記非連続性箇所の十分近くに具備することも可能である。拡大部が、非連続性箇所からあまりに遠い下流方向にある場合は、拡大部が球状体のセグメントの形成に、ほとんど若しくはまったく有益な効果をもたらさない。
【００１１】
本願出願人は、非連続性箇所（例えば、しぼり形状部）から短い距離にある下流方向の断面の拡大部が、当該しぼり形状部の短い距離の下流方向の流速を減ずるにつれ球状体のセグメントの形成が助長されることを知見した。そして、本願出願人は、当該構造が拡大部又はこの拡大部の下流方向の十分近くに、圧力（流圧）の増加領域を引き起こすことを知見した。また、このことが球状体のセグメントの形成を助長するようにも考えられ、さらに、本願出願人は、これら球状体のセグメントのサイズ均一性を向上させることを知見した。ただし、本願出願人は、上記した内容は当該装置の動作態様であると考えてはいるが、本発明は、上記理解に拘束されないものとする。
【００１２】
非連続性箇所から短い距離にある下流方向の断面において拡大部が存在しない場合は、セグメントのサイズはより不均一となる。さらに、このような拡大部が存在により、フロー条件の範囲を増加させる。このフロー条件により球状体のセグメントを形成させ、すなわち、拡大部が当該装置の動作時の“包囲（包み込み；エンベロープ）”の寸法を増加させる。
【００１３】
拡大部の下流方向の十分近くの、セグメント化フロー用導管の深さが“２ａ”である場合は、拡大部が、非連続性箇所から下流方向に向かって５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備可能である。
【００１４】
拡大部の下流方向の直近の、セグメント化フロー用導管の断面積が“４ａ２”の場合は、拡大部が、非連続性箇所から下流方向に向かって５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備可能である。
【００１５】
拡大部の下流方向の直近の、セグメント化フロー用導管の幅が“２ａ”である場合は、拡大部が、非連続性箇所から下流方向に向かって５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備可能である。
【００１６】
一例を示すと、拡大部の下流方向の直近の、セグメント化フロー用導管は、“２ａ”の幅及び深さを持ち、断面において略正方形である。この例の場合、拡大部が、非連続性箇所から下流方向に向かって５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備されるようにすることが好適である。
【００１７】
拡大部の下流方向の直近の、セグメント化フロー用導管の断面積は、上記包囲状フロー用導管又は拡大部の上流方向（フローの川上方向）の直近のセグメント化フロー用導管の断面積よりも、１．５から１０倍、好適には２から５倍、さらに好適には３．５から４．５倍とすることが可能である。
【００１８】
このような拡大部によって、しばしば、球状体のセグメントの形成に有益となり得るセグメント化フロー用導管において、段部（ステップ部）が創出される。この段部は、断面において拡大部がない場合に具備可能である。よって、包囲状フロー用導管及びセグメント化フロー用導管のうち一方（好適には、後者のセグメント化フロー用導管）が、段部と共に具備可能である。該段部は、基本的に非連続性箇所又はこの非連続性箇所の下流方向に配置されるようにしてもよい。段部は、球状体のセグメントの形成が助長されるように、非連続性箇所の下流方向の直近又は上記非連続性箇所に十分近くに配置可能である。
【００１９】
段部の下流方向の直近で、包囲状フロー用導管又はセグメント化フロー用導管の深さが、“２ａ”である場合は、段部が、非連続性箇所から下流方向に向かって５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備可能である。
【００２０】
段部の下流方向の十分近いところに、包囲状フロー用導管又はセグメント化フロー用導管の断面積が、“４ａ２”である場合は、段部が、非連続性箇所から下流方向に向かって５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備可能である。
【００２１】
段部の下流方向の十分近くの、包囲状フロー用導管又はセグメント化フロー用導管の幅が、“２ａ”である場合は、拡大部が、非連続性箇所から下流方向に向かって５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備可能である。
【００２２】
２本以上のフィーダー用の導管が機能流体用導管を形成するために継合することが想定される。典型的には各フィーダー用の導管が異なる液体を含むように配置される。各フィーダーに含まれる流体が混合可能であることが特に好適である。
【００２３】
機能流体へフィードするためのフィーダー用の導管数は、各セグメントにおいて合成（継合）することが望まれる流体数に依存することは、当業者に自明である。
【００２４】
機能流体用導管が、そこに含まれる流体の混合できるような形状及び寸法を有することは有益である。特に、２本以上のフィーダー用導管が、機能流体用導管を形成するために継合されることは特に有益である。機能流体用導管内の流体が、キャリア流体用導管との分流合流部の前で物理的及び／又は化学的変化が起こりうることが想定される。
【００２５】
機能流体用の導管は、（湾曲部、屈曲部、又は窪み部等によって）混合操作を助長するような形状又は寸法を有することが可能である。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態によれば、流体を球状体にセグメント化したフローを形成する装置であって、
キャリア流体を輸送するように配置された、非連続性箇所を持つ外側導管と、
機能流体を輸送するように配置され、前記外側導管が前記非連続性箇所の前に開口端を持つ内側導管と、を備え、
もって、機能流体のフローが、前記非連続性箇所前のキャリア流体のフローによって包囲される一方、前記外側導管の中を流れるようにされており、
前記内側導管が前記外側導管の内側に配置されている装置を提供する。
【００２７】
内側導管の内部に含まれる流体と外側導管の内部に含まれる流体とは、混合され得ないことが特に好ましい。
【００２８】
包囲状フローが、包囲状フローの非連続性箇所通過後に、機能流体とキャリア流体とからなるフローであって、代わる代わる球状体のセグメントフローへと形成されることが有益である。
【００２９】
外側導管が、その断面において拡大部を具備可能である。断面の拡大部は、基本的に非連続性箇所又はこの非連続性箇所の下流方向に具備可能である。拡大部は、球状体のセグメントの形成を助長するように、非連続性箇所の下流方向の十分近く又は非連続性箇所に十分近くに具備可能である。
【００３０】
段部の下流方向の十分近くの包囲状フロー用導管又はセグメント化フロー用導管の深さが、“２ａ”である場合は、拡大部が、非連続性箇所から下流方向の、５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備可能である。
【００３１】
段部の下流方向の直近の、包囲状フロー用導管又はセグメント化フロー用導管の断面積が、“４ａ２”である場合は、拡大部が、非連続性箇所から下流方向の、５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備可能である。
【００３２】
段部の下流方向の直近の、包囲状フロー用導管又はセグメント化フロー用導管の幅が、“２ａ”である場合は、拡大部が、非連続性箇所から下流方向に向かって５ａ（好適には０．５ａから３ａ、より好適には０．５ａから１．５ａ、最も好適には約１ａ）の距離に具備可能である。
【００３３】
第１及び第２実施形態の装置に関し、典型的には、非連続性箇所が、変化した表面エネルギーを持つ領域、又は変更された若しくは変更しうる接触角を持つ領域を含む。この非連続性箇所は、好適には外側導管の内側の構造又は包囲状フロー用導管の構造を含む。
【００３４】
当該装置がキャリア流体を、両側から機能流体に合流させることが本発明の特別な利点である。結果として、流体フローが非連続性箇所を通過するにつれ、流体フローの縮流効果が発生し、もって、機能流体の、球状体のセグメントのフローが創出される。機能流体が、包囲状フロー用導管又は外側導管の内部表面と接触しないようにすることが可能なことが有益な点である。すなわち、このことは、機能流体が、（流体と導管の内側表面との間の摩擦力によって）フロー導管の内部表面と反応するか、又は物理的な影響を受けて液体となることが可能なので、特に有益となり得る。
【００３５】
しぼり形状部又は他の非連続性箇所が、機能流体用導管とキャリア流体用導管とが継合する分流合流部に又はその近くにあることが好適である。
【００３６】
好ましくは、セグメント化フロー導管の一部が、典型的には非連続性箇所から下流方向の、反応ゾーン又は照射ゾーンが備わるような形状及び寸法を持つ。反応ゾーン又は照射ゾーンは、例えばＵＶ照射で露光されて、セグメント内の試薬が互いに反応し、もって、セグメントを硬化させる。反応ゾーン又は照射ゾーンは、好適にはセグメントが当該装置の出口を通過する前に反応を完了させるように設定する。
【００３７】
典型的には、セグメント化フロー用導管の内部に反射コーティングすることが可能である。この反射コーティングは“増露光（ｉｎｃｒｅａｓｅｄ−ｅｘｐｏｓｕｒｅ）”効果を高める点で有益である。
【００３８】
好適には、当該装置は、照射光を照射ゾーンに送るための外部照射光源をさらに含むようにすることが可能である。外部照射光源を、光ガイド（導光部）を通って送られるようにさらに好適に配置される光源とすることも可能である。そして該光ガイドが、コリメート（平行化）された光ビームを創出することも可能である。
【００３９】
照射ゾーンを除き、当該装置は反射シールドを用いてマスキングされることが特に好ましい（反射シールドは当該装置の内部にあってもなくてもよい）。該反射シールドが、機能流体用導管、キャリア流体導管、及び／又は包囲状フロー用導管内で、制御不可能な照射吸収を防ぐか、少なくとも減じることが有益である。
【００４０】
当該装置された一体製造が可能であり、又は溶融（融合）若しくは接合して形成される複数の分離した導管から製造可能である。
【００４１】
当該装置は、光化学反応的な反応用の従来の装置に対して、多くの利点をもたらす。例えば、反応時間が短縮できることが一つの利点である。このことは、当該装置内の流体回路の表面と体積との比が、高いことによる。さらに、ほんのナノリッター又はピコリッターの体積のいずれかが一時に照射源に曝されるで、当該反応が一フォトンにつき、より効率的に行われつつ、溶媒による入射光に関し、より小さい顕著な減衰があるのみである。さらに、効率的な混合が、均質化した反応混合物を創出しながら、外部からのかき混ぜ動作を必要とすることなく達成可能である。この均質化した反応混合物は、制御時間内で、調整された照射源に露光可能である。
【００４２】
本発明の第３実施形態によれば、マイクロ流体装置であって、
機能流体を輸送するための機能流体用導管と、
キャリア流体を輸送するための、分流合流領域に配置された、前記機能流体用導管と継合する第１及び第２の側方キャリア流体用導管と、を持ち、
当該装置が、前記分流合流領域から延在する他の導管を具備し、及び、
前記キャリア流体に分散された機能流体の、球状体のセグメントのフローを形成するためのしぼり形状部又は他の非連続性箇所を具備し、
該しぼり形状部又は他の非連続性箇所が、基本的に前記分流合流部又はその下流方向に配置されており、さらに別の導管が前記しぼり形状部又はこれらの下流方向に拡大部を備えている装置を提供する。
【００４３】
“マイクロ流体の（マイクロフルイディック；ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ）”の語句は当業者に公知である。このようなマイクロ流体装置内の導管は、典型的には２ｍｍ未満、好適には１ｍｍ未満、さらに好適には０．１から０．５ｍｍの幅を持つ。そして当該導管の深さは、典型的には２ｍｍ未満、好適には１ｍｍ未満、さらに好適には０．１から０．５ｍｍである。流体の流量は、とりわけ、上記導管の断面積に依存する。そして、ここで与えられる好適値は、１ｍｍ未満の深さと１ｍｍ未満の幅を持つ導管に関連するものである。例えば、機能流体用導管を通る機能流体の利点をもたらしうる流量は、１時間あたり約０．０２から５ｍｌ、さらに好適には１時間あたり約０．２から１５ｍｌである。また、キャリア流体の流量は１時間あたり約０．２から１５ｍｌ、さらに好適には１時間あたり１から３ｍｌである。
【００４４】
第３実施形態の装置は、第１及び第２実施形態に関して上述した特徴を併せ持つことが可能である。例えば、他の導管が、基本的にしぼり形状部又はその下流方向に拡大部を具備可能であり、又は他の非連続性箇所を、断面に具備可能である。この拡大部は、しぼり形状部、又は他の非連続性箇所の下流方向の十分近くに具備可能であり、又は球状体のセグメントの形成を助長するようにしぼり形状部又は他の非連続性箇所に十分近くに具備可能である。上記の他の導管と第１実施形態の装置のセグメント化したフロー用導管とを同様のものとすることも可能である。
【００４５】
第４実施形態によれば、流体を球状体にセグメント化したフローを形成する方法であって、機能流体を機能流体用導管に導き、かつ、キャリア流体をキャリア流体用導管に導き、キャリア流体が機能流体を挟持状態又は包囲状態となるように、機能流体とキャリア流体とを接触させ、包囲状フローが非連続性箇所を通過するにつれて、縮流効果が達成され、もって包囲状フローを球状体のセグメントへと形成するように、非連続性箇所を、挟持状態又は包囲状態となっている包囲状のフローの流れの中に具備させるようにした、流体を球状にセグメント化したフローを形成する方法を提供する。
【００４６】
さらに、当該方法は、球状体のセグメントの形成を助長するように、基本的に非連続性箇所、その非連続性箇所の下流方向の十分近く、又は非連続性箇所に十分近くに、拡張部を断面部に提供すること、をさらに有する方法を提供する。
【００４７】
当該方法は、既に上述したような装置で好適に実施可能である。
【００４８】
また、機能流体は、典型的には混合可能な１またはそれ以上の液体との混合が可能である。
【００４９】
本発明は、マイクロフォトケミカルリアクタが適用されうる多くの化学反応において利用可能である。限定的にリストアップするならば、以下の様な化学反応が挙げられる。
オキセタンの合成のためのペテルノ-ブチ反応（Ｐａｔｅｒｎｏ−Ｂｕｃｈｉ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｆｏｒｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｏｘｅｔａｎｅｓ）、ウッドウォード−ホフマン則（Ｗｏｏｄｗａｒｄ−Ｈｏｆｆｍａｎ）の非加熱付加の反応サイクルの反応（ｔｈｅｒｍａｌｌｙｄｉｓａｌｌｏｗｅｄ，ｃｙｃｌｏ−ａｄｄｉｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ）、ピナコールの合成（ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆ ｐｉｎａｃｏｌｓ）、オレフィンのエピマー化反応（ｏｌｅｆｉｎ ｅｐｉｍｅｒｉｓａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ）、ＵＶによるポリマー化（ＵＶ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｓ）、光酸化反応（ｐｈｏｔｏ−ｏｘｉｄａｔｉｏｎｓ）、光分解（ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ）、合成及び脱保護反応のための反応中間生成物を供給するための有機金属（ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ ｆｏｒ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄ ｄｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ）である。
【００５０】
本発明の実施形態を図面を参照した実施例を通じて下記に説明することとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
図１及び図２ｂを参照して以下説明する。当該装置は参照番号１で示される。機能流体用導管６を形成するために、第１のフィーダー用導管２と、第２のフィーダー用導管３とが、地点４で継合する。機能流体用導管６は、導管２及び３から機能流体体用導管６に流入する流体の混合を助けるために、複数の湾曲部及び屈曲部を持つ。
【００５２】
キャリア流体用導管７と８とが、図２ｂの破線で示された包囲状フロー用導管９ａを形成するために地点９で継合する。非連続性箇所１０（ここでは導管のしぼり（くびれ）形状の内部の断面領域で形成されているが）、導管６、７、及び８が継合する分流合流部に具備されている。キャリア流体用導管７及び８と、並びに機能流体用導管６とは互いに略同一の断面積を持つ。
【００５３】
非連続性箇所の下流方向にあるセグメント化フロー用導管１１の領域２０は、キャリア流体用導管、包囲状フロー用導管、及び機能流体用導管のそれぞれに対して、幅が約２倍で、深さも約２倍である。この構造により、基本的に非連続性箇所１０の下流方向の直近のセグメント化フロー用導管において拡大部が提供される。拡大部の領域は参照番号２１で示されている。この拡大部の存在により、球状体のセグメントの形成が促進される。セグメント化フロー用導管１１は照射ゾーン１２を通って延在しており、このセグメント化フロー用導管１１の内容物は照射ゾーン１２を通過した後、出口１４を通って排出される。
【００５４】
当該装置の使用時に、２つの混合可能な流体が導管２及び３に流入し、地点４で合流する。２つの混合可能な流体は、機能流体用導管６が曲がっているため、機能流体用導管６において混合される。地点９（すなわち、包囲状フロー用導管９Ａ）において、キャリア流体用導管７及び８に含まれているキャリア流体（これは機能流体と混合されないが）は、機能流体用導管６に存在する機能流体を包囲可能とし、その結果、機能流体１５及びキャリア流体１６からなる包囲状フローを形成する（図２ａ及び図２ｂ参照）。機能流体１５のコーン部は、包囲状流体用導管９Ａにおいてキャリア流体１６によって包囲される。
【００５５】
包囲状フローは、しぼり形状部１０へと流入し、その結果、当該包囲状流体に縮流効果をもたらす。この包囲状流体は、しぼり形状部１０から流出するにつれ、機能流体の球状体のセグメントが創出される。
【００５６】
球状体のセグメントは、例えば、球状体のセグメントや周辺パーツをキュア（熱硬化；
ｃｕｒｅ）するためにＵＶ照射に曝される照射ゾーン１２を通過しつつ進行する。このキュア済み球状体のセグメントは出口１４を通って当該装置から排出される。
【００５７】
図１で示されている各部と同様な箇所を指し示す参照番号が用いられている図３を参照し以下説明する。この図３では、参照番号３０１で示された本発明の第１実施形態の装置が示されている。しかし、照射ゾーン１２の前に追加の段部（ステップ）３１７がある。図１を参照して示されているように、非連続性箇所の下流方向にあるセグメント化フロー用導管１１の領域２０は、キャリア流体用導管、包囲状フロー用導管、及び機能流体用導管のそれぞれに対し、幅が約２倍、深さが２倍である。当該構造により非連続性箇所１０の下流方向の十分近くのセグメント化フロー用導管の中に拡大部が具備される。この構造は球状体のセグメントの形成を促進する。
【００５８】
図４を参照して以下説明する。図４には、参照番号４０１によって示されている球状にセグメント化したフローを創出する装置が示されている。この装置は典型的にはガラスから製造される。内側導管４０２が外側導管４０３の内側で配向されている。地点４０４で、内側導管が開口端において終端する。そして、しぼり形状部４０５が外側導管４０３に具備されている。しぼり形状部４０５後の外側導管４０３の断面積は、しぼり形状部前の外側導管４０３の断面積よりも小さい。
【００５９】
当該装置使用時には、機能流体が内側導管４０２の中を流れるが、その一方、キャリア流体が外側導管４０３中を流れる。内側導管４０２が終端する地点４０４で、機能流体が外側導管４０３の内側表面には接触しないように機能流体を包囲する。この包囲状流体がしぼり形状部４０４を通過するにつれ球状体のセグメントが創出される。
【００６０】
図５ａ及び図５ｂは、使用時の装置（参照番号５０１に示されている）の、分流合流部の周辺領域を示す。装置５０１は機能流体５１５を輸送する機能流体用導管５０６を具備する。この機能流体用導管５０６は、それぞれ、キャリア流体５２４を輸送する２本のキャリア流体用導管５０７及び５０８とが継合し、図５ａの破線で示される包囲状フロー用導管５２９を形成する。この包囲状フロー用導出管５２９中で、機能流体５１５が、略コーン形状部５２３を形成するように、キャリア流体５２４によって包囲される。さらに包囲状フロー用導出管５２９がしぼり形状部５１０を具備する。このしぼり形状部５１０における包囲状フロー用導管の幅は、機能流体用導管およびキャリア導管のそれぞれと同一であるが、効果的にフローしぼり形状部が存在する。すなわち機能流体用導管及び２本のキャリア用導管を通って流れる３つの“容積部”が、包囲状フロー導管の１つの“容積部”を通り過ぎようとしなければならない。このようにして、当該しぼり形状部が、このしぼり形状部の下流方向で球状体のセグメントを形成させるのである。
【００６１】
しぼり形状部５１０の下流方向にはセグメント化フロー用導管５１１がある。しぼり形状部５１０の下流方向の十分近くのセグメント化フロー用導管５１１の部分５１３は、上記キャリア流体用導管、包囲状フロー用導管、及び機能流体用導管のそれぞれと断面において形状及びサイズが略同一であり、ここでは、幅“ａ”及び深さ“ａ”の正方形の断面を持つ。しぼり形状部５１０の下流方向において略“ａ”の距離のところに、セグメント化フロー用の導出管５１１の断面領域において（参照番号５１２で示される）拡大部がある。この拡大部の下流方向にあるセグメント化フロー用の導出管５１１の部分５１４は断面において略正方形であり深さ“ｄ”及び幅“ｄ”を持つが、拡大部５１２の上流方向にあるセグメント化フロー用導出管５１１の部分５１３の深さ及び幅に対して２倍である。セグメント化フロー用導出管５１１は、それゆえに、断面において拡大部５１２を具備している。非連続性箇所５１０と拡大部５１２との間の距離は、約“ａ”であり、これは拡大部５１２の上流方向の、セグメント化フロー用導管５１１の深さでもある。非連続性箇所に近い拡大部５１２が存在すると、球状体のセグメントの形成を促進することが判っている。そして、このような拡大部をもたない装置と比較すると、本発明の装置では、球状体のセグメントのサイズの均一性が向上する。
【００６２】
図１、２、４、及び５の装置内の導管のすべては、低表面エネルギーのポリマー、この場合は、ポリテトラフルオロエチレンの導管を加工して作製された。一般に、ポンプが様々な流体を当該装置にフローさせるのに使用される。
【実施例１】
【００６３】
この実施例１では、図５（図５ａ、図５ｂ）の装置が、ポリマー化されたポリビニルアルコールヒドロジェル製の球状体のセグメントを製造するのに使われた。キャリア流体用導管５０７、５０８及び機能流体用導管５０６は、５００μｍの深さ及び幅をもち、断面が正方形である。しぼり形状部５１０の下流方向の直近のセグメント化フロー用導管５１１の部分５１３は、５００μｍの深さ及び幅をもち、断面が正方形である。拡大部５１２の下流方向の直近のセグメント化フロー用導管５１１の部分５１４は、１０００μｍの深さ及び幅をもち、断面が正方形である。この拡大部５１２は、しぼり形状部５１０の下流方向の約５００μｍにある。キャリア流体５２４は、毎分０．９ｍＬでフローするひまわり油を用いた。そして、機能流体５１５は、ポリビニルアルコールのマクロマ（Ｍｏｗｉａｌ  ４−９８、ｋｕｒａｒａｙ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ（欧州、ドイツ国））を、毎分０．０６ｍｌの流速でフローした。セグメント化された球状体が、続いて照射露光され、ひまわり油の中で分散された、架橋ポリビニルハイドロジェル球状体を製造した。ＵＶ照射で露光した球状体はその平均径が６００±１７μｍであった。
【実施例２】
【００６４】
この実施例２でも、実施例１と同様の装置が使われた。キャリア流体５２４は、毎分０．１７ｍＬでフローするひまわり油を用いた。そして、機能流体５１５は、機能流体用導管５０６を介して、毎分０．０３３ｍｌの流速でフローする溶融アガロースを用いた。セグメント化された球状体はひまわり油に分散され製造されたが、当該球状体は連続して冷却され、固体のアガロースハイドロジェル球状体であって、標準偏差が２０μｍ、平均径６６３μｍのものが得られた。
【００６５】
一定の環境下では、（図１及び図３ａで示されたような）非連続性箇所又はその下流方向の十分近いところに拡大部を配置するのとは異なり、（図５（図５ａ及び図５ｂ））で示されたような非連続性箇所からある一定の短い距離に拡大部を配置することも当該装置の利点である。球状体のサイズの均一性を向上させるために、このような非連続性箇所と拡大部とを分離することが判っている。そして、当該装置によれば、さらに（必要に応じて）より大きな球状体の形成も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明を使用する第１及び第３実施形態の装置を示す。
【図２ａ】図１のＡ−Ａラインに沿った導管の断面図を示す。
【図２ｂ】図１の装置の分流合流部領域のより詳細な図を示す。
【図３ａ】本発明の他の装置の使用時の図を示す。
【図３ｂ】図３ａの装置の分流合流部領域のより詳細な図を示す。
【図４】本発明の第２実施形態の装置を示す。
【図５ａ】本発明の第１及び第３実施形態の、別の装置の分流合流部領域の平面図を示す。
【図５ｂ】図５ａに示した装置の分流合流部領域の断面図を示す。
【符号の説明】
【００６７】
１、３０１，５０１  本発明の装置
６、５０６  機能流体用導管
７、８、５０７、５０８  キャリア流体用導管
９  分流合流部
９ａ、５２９  包囲状フロー用導管
１０、５１０  非連続性箇所
１１、５１１  セグメント化フロー用導管
１５、５１５  機能流体
２１、５１２  拡大部
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【国際調査報告】
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