(57)【要約】【課題】合成樹脂やガラス、シリコン等の基板に形成した流路の内壁面に液体を流し、その液体のキャピラリ数（＝粘度×流速／界面張力）を調整する事により、流路の内壁面を洗浄するだけでなく、塗工もできる流路内壁面の洗浄方法または塗工方法を提供することを目的とする。【解決手段】流路の相当直径が１．５ｍｍ以下である１本の流路の内壁面に液体を注入して流路の内壁面を洗浄する流路内壁面の洗浄方法であって、前記液体のキャピラリ数（＝粘度×流速／界面張力）を調整する事により流路の内壁面が洗浄されることを特徴とする流路内壁面の洗浄方法または同様の方法で流路の内壁面を塗工する塗工方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路の相当直径が１．５ｍｍ以下である１本の流路の内壁面に液体を注入して流路の内壁面を洗浄する流路内壁面の洗浄方法であって、前記液体のキャピラリ数（＝粘度×流速／界面張力）を調整する事により流路の内壁面が洗浄されることを特徴とする流路内壁面の洗浄方法。
【請求項２】
前記流路の内壁面に注入される液体は混和しない２種類以上が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の流路内壁面の洗浄方法。
【請求項３】
流路の相当直径が１．５ｍｍ以下である１本の流路の内壁面に液体を注入して流路の内壁面を塗布する流路内壁面の塗布方法であって、前記液体のキャピラリ数（＝粘度×流速／界面張力）を調整する事により流路の内壁面が塗布されることを特徴とする流路内壁面の塗布方法。
【請求項４】
前記流路の内壁面に注入される液体は混和しない２種類以上が連結されていることを特徴とする請求項３に記載の流路内壁面の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相当直径１．５ｍｍ以下の流路の内壁面を洗浄または塗布する際に用いる、液体のキャピラリ数（＝粘度×流速／界面張力）を調整する事により、流路の内壁面を洗浄または塗布する流路内壁面の洗浄方法または塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミリサイズ以下での流路の内壁面の洗浄方法としては、洗浄液を流路の内壁面に流し、流動のせん断力や化学反応を利用した方法が用いられている。
【０００３】
例えば、分岐における合流後の流路において、流路に洗浄液を流し、層流、若しくは層流から乱流への遷移領域の流れにおいて発生する渦、また洗浄流体に気体を混入させて流路の内壁面を洗浄する方法が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、マイクロ反応器もしくはミニ反応器を、制御装置を用いてガス圧のサージを伴う制御された圧力の増加により流路の内壁面を洗浄する方法も知られている。（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
以下に先行技術文献を示す。
【特許文献１】特開２００５−５０１６９６号公報
【特許文献２】特開２００６−２７２２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来、流路の内壁面の洗浄方法は、上述したように洗浄流体に気体を混入させて流路の内壁面を洗浄するか、または、制御装置を用いてガス圧のサージを伴う制御された圧力の増加により流路の内壁面を洗浄するなど、あくまでも流路の内壁面の洗浄方法であった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、合成樹脂やガラス、シリコン等の基板に形成した流路の内壁面に液体を流し、その液体のキャピラリ数（＝粘度×流速／界面張力）を調整する事により、流路の内壁面を洗浄するだけでなく、塗工もできる流路内壁面の洗浄方法または塗工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、
流路の相当直径が１．５ｍｍ以下である１本の流路の内壁面に液体を注入して流路の内壁面を洗浄する流路内壁面の洗浄方法であって、前記液体のキャピラリ数（＝粘度×流速／界面張力）を調整する事により流路の内壁面が洗浄されることを特徴とする流路内壁面の洗浄方法である。
【０００９】
次に、本発明の請求項２に係る発明は、
前記流路の内壁面に注入される液体は混和しない２種類以上が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の流路内壁面の洗浄方法である。
【００１０】
次に、本発明の請求項３に係る発明は、
流路の相当直径が１．５ｍｍ以下である１本の流路の内壁面に液体を注入して流路の内壁面を塗布する流路内壁面の塗布方法であって、前記液体のキャピラリ数（＝粘度×流速／界面張力）を調整する事により流路の内壁面が塗布されることを特徴とする流路内壁面の塗布方法である。
【００１１】
次に、本発明の請求項４に係る発明は、
前記流路の内壁面に注入される液体は混和しない２種類以上が連結されていることを特徴とする請求項３に記載の流路内壁面の塗布方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流路内壁面の洗浄または塗布方法は以上の構成からなるの液体のキャピラリ数を調整する事により、流路の内壁面を容易に、且つ、洗浄または塗工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の流路内壁面の洗浄または塗布方法を実施の形態に沿って以下に詳細に説明する。
【００１４】
本発明の流路内壁面の洗浄または塗布方法は流路となる内壁面を形成前に、内壁面を洗浄または塗布する条件をあらかじめ後述する実施例１に示すように数値計算によって求めておく事が好ましい。
【００１５】
このとき、数値計算に必要なデータは、モデルの形状と寸法、液体の密度、界面張力、表面張力、粘度、液量、流路内壁面における接触角、境界条件、初期条件等である。
【００１６】
前記流路の内壁面４〜７の形成は、例えば、シリコン基板やガラス基板の場合、半導体の微細加工技術により作製される。また、ポリプロピレン等に代表される合成樹脂の場合は、熱転写や成形加工等によって作製される。
【００１７】
また、流路の内壁面４〜７に２種類の連結した液体を注入する場合、前方に流す液体の表面張力が後方より小さい液体を流す事が好ましい。さらに、液体は、ニュートン流体が好ましい。
【００１８】
前記数値計算によって求めたキャピラリ数により、一本の流路の内壁面４〜７を洗浄または塗布する。このとき、温度が一定で且つニュートン流体であれば、界面張力と、粘度は、ほぼ一定であるので、流速を変えてキャピラリ数を調整する。
【実施例１】
【００１９】
以下に、本発明の具体的実施例を挙げて、さらに詳しく説明するが、それに限定されものではない。
【００２０】
本発明の流路内壁面４〜７の洗浄または塗布方法は上述したように洗浄または塗布する条件を数値計算によってあらかじめ求めておく事が好ましい。以下に、計算例を示す。
【００２１】
前記計算に際し、解析ソフトとして、Ｆｌｕｅｎｔ  ｉｎｃ．社製のＦｌｕｅｎｔ  Ｒｅｌｅａｓｅ  ６．２．１６を使用した。また、数値計算に必要なデータは、モデルの形状と寸法、液体の密度、界面張力、表面張力、粘度、液量、流路表面における接触角、境界条件、初期条件等である。そして、今回、温度は計算しない。
【００２２】
また、今回、図１または図２に示すような流路に、混和しない２つの連結した液体を流
した。このときの、キャピラリ数の違いによる液体の流れ方の計算結果例を以下に示す。また、液体１は、水の物性値とした。
【００２３】
＜計算モデル、液体の物性値、初期条件を以下に示す＞
・流路寸法
長方形断面形状１．０ｍｍ（Ａ）×０．５ｍｍ（Ｂ）×３０ｍｍ（Ｃ）（図１、図２に示す。）。
・各液体の物性値
液体１の物性値：密度９９８ｋｇ／ｍ3、粘度１．０  ｍＰａ・ｓ。
液体２の物性値：密度８４０ｋｇ／ｍ3、粘度２４．０  ｍＰａ・ｓ。
・液量
液体１：１．５μＬ、液体２：３．５μＬ。
・表面張力
液体１  ７０．０ｍＮ／ｍ。
液体２  ２０．０ｍＮ／ｍ。
【００２４】
＜空気に対する接触角＞
液体１  ９５°（全ての面）、液体２  １２°（全ての面）。
液体２に対する液体１の接触角：１７０°（面１から３）、９０°（面４）。
・液体２と液体１の界面張力
２０から５０ｍＮ／ｍ。
・初期条件と境界条件条件
図３に示す。
【００２５】
＜キャピラリ数＞
・キャピラリ数は以下の式のとおりである。
キャピラリ数＝η×Ｖ／γ
η：液体２の粘度、Ｖ：流速、γ：界面張力。
【００２６】
また、パラメータとして液体１と液体２の界面張力と流速を変えて計算した。そして、キャピラリ数により流路表面を洗浄または塗布する条件を求めた。
【００２７】
＜洗浄または塗布する条件＞
・条件Ａ：キャピラリ数が４．８×１０-2以上のとき。
液体１は液体２の後方にあり、液体２が壁面に付着しながら移動する。そのため液体１の前方にある液体２は、進むにつれ減少する。
【００２８】
＜条件Ａのときの計算例＞
界面張力５０ｍＮ／ｍ、流速１００ｍｍ／ｓ、キャピラリ数４．８×１０-2のときの計算例を図４から図６に示す。また、図６に示すように断面図を見ると、上に２つの通路が出来る。この通路から液体２が壁面に付着しながら進んでいく。
・条件Ｂ：キャピラリ数が２．８×１０-2未満のとき。
液体１は液体２を追い越さないで連結したまま進む。
【００２９】
＜条件Ｂのときの計算例＞
また、界面張力２０ｍＮ／ｍ、流速４．４４ｍｍ／ｓ、キャピラリ数５．３２８×１０-3、連結された２つの液体が出口付近まで進んだときの計算結果を図７から図９に示す。条件Ａと違い図９の断面を見ると通路ができない流路を進んでも液体２が後方に行くことなく、また、流路表面に、ほとんど付着することなく進んでいく。
【００３０】
＜計算結果＞
この計算結果より、条件Ａのとき流路表面を塗布、条件Ｂのとき流路表面を洗浄する条件となる。また、温度が一定で且つニュートン流体であれば、界面張力、粘度は、ほぼ一定であるので、流速を変えてキャピラリ数を調整し、流路の内壁面を洗浄または塗布する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の流路内壁面の洗浄または塗布方法の流路内壁面の一実施例の断面を示す断面図である。
【図２】本発明の流路内壁面の洗浄または塗布方法の流路の一実施例の概略を示す概略図である。
【図３】本発明の流路内壁面の洗浄または塗布方法の計算初期状態と境界条件の一実施例を説明するための概略図である。
【図４】本発明の流路内壁面の塗布方法の流路の内壁面を塗布するときの計算別条件等を説明するための説明図（界面張力５０ｍＮ／ｍ、流速１００ｍｍ／ｓ、０．１７１６９ｓのときの計算結果その１）である。
【図５】本発明の流路内壁面の塗布方法の流路の内壁面を塗布するときの計算別条件等を説明するための他の説明図（界面張力５０ｍＮ／ｍ、流速１００ｍｍ／ｓ、０．１７１６９ｓのときの計算結果その２）である。
【図６】本発明の流路内壁面の塗布方法の流路の内壁面を塗布するときの計算別条件等を説明するためのまた他の説明図（界面張力５０ｍＮ／ｍ、流速１００ｍｍ／ｓ、０．１７１６９ｓのときの流路断面）である。
【図７】本発明の流路内壁面の洗浄方法の流路の内壁面を洗浄するときの計算別条件等を説明するためのさらにまた他の説明図（界面張力２０ｍＮ／ｍ、流速４．４４ｍｍ／ｓ、２．００１２ｓのときの計算結果その１）である。
【図８】本発明の流路内壁面の洗浄方法の流路の内壁面を洗浄するときの計算別条件等を説明するためのまたさらに他の説明図（界面張力２０ｍＮ／ｍ、流速４．４４ｍｍ／ｓ、２．００１２ｓのときの計算結果その２）
【図９】本発明の流路内壁面の洗浄方法の流路の内壁面を洗浄するときの計算別条件等を説明するためのまた他の説明図（界面張力２０ｍＮ／ｍ、流速４．４４ｍｍ／ｓ、２．００１２ｓのときの流路断面）である。
【符号の説明】
【００３２】
１…液体
２…液体
３…空気
４…面１
５…面２
６…面３
７…面４
Ａ…幅（１ｍｍ）
Ｂ…高さ（０．５ｍｍ）
Ｃ…長さ（３０ｍｍ）
Ｄ…液体１（３ｍｍ）
Ｅ…液体２（７ｍｍ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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