(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円芯流流路を有するマイクロ流路を用いた微粒子分散液の製造方法であって、
該マイクロ流路の最外の円芯流流路の外径が５０〜５，０００μｍであり、
最外の円芯流流路よりも内側の円芯流流路に粗大微粒子を含有する微粒子分散液を送液する工程、
最外の円芯流流路に、回収流体を送液する工程、
円芯流流路を層流にて送液することにより、最外の円芯流流路に微粒子分散液中の粗大微粒子を分離・除去する工程を含むことを特徴とする
微粒子分散液の製造方法。
【請求項２】
前記微粒子分散液及び前記回収流体は、円芯整流部を経て送液される、請求項１に記載の微粒子分散液の製造方法。
【請求項３】
前記回収流体が、前記微粒子分散液の媒体液体と同じ液体である、請求項１又は２に記載の微粒子分散液の製造方法。
【請求項４】
前記微粒子分散液の送液において、レイノルズ数が２，３００以下である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の微粒子分散液の製造方法。
【請求項５】
前記円芯流流路が２つの円芯流流路を有する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の微粒子分散液の製造方法。
【請求項６】
円芯流流路を有するマイクロ流路を用いた微粒子分散液の製造方法であって、
該マイクロ流路の最外の円芯流流路の外径が５０〜５，０００μｍであり、
最外の円芯流流路よりも内側の円芯流流路に不定形粒子を含有する微粒子分散液を送液する工程、
最外の円芯流流路に、回収流体を送液する工程、
円芯流流路を層流にて送液することにより、最外の円芯流流路に微粒子分散液中の不定形粒子を分離・除去する工程を含むことを特徴とする
微粒子分散液の製造方法。
【請求項７】
前記微粒子分散液及び前記回収流体は、円芯整流部を経て送液される、請求項６に記載の微粒子分散液の製造方法。
【請求項８】
前記回収流体が、前記微粒子分散液の媒体液体と同じ液体である、請求項６又は７に記載の微粒子分散液の製造方法。
【請求項９】
前記微粒子分散液の送液において、レイノルズ数が２，３００以下である、請求項６〜８のいずれか１つに記載の微粒子分散液の製造方法。
【請求項１０】
前記円芯流流路が２つの円芯流流路を有する、請求項６〜９のいずれか１つに記載の微粒子分散液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子分散液の製造方法に関し、特に、マイクロ流路を用いて微粒子分散液中の粗大微粒子及び／又は不定形微粒子を分離・除去する方法に関する。さらに、マイクロ流路を有する微粒子分散液の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粒子を分級する方法としては、乾式法と湿式法がある。
乾式法は、流体と微粒子の比重差が大きくなるため、高精度のものがある。
これに対し、湿式法では液体と微粒子の比重差は小さくなるが、液体中で微粒子が容易に分散するため、特に微粉域に対して高い分級精度が得られる。乾式法及び湿式法のいずれも、通常、回転部を有し、遠心力と慣性力のバランスで分級する方法が主流である。しかし、回転部があるため、磨耗によるコンタミや、清掃などの課題がある。乾式法では、回転部を有しない「コアンダ効果」利用の分級器が商品化されているが、湿式法では回転部を有しないで効率的な分級器は得られていない。
【０００３】
また、微粒子中に含まれる粗大微粒子を除去する方法としては、開口の均一なフィルターなどにより除去する方法があるが、バッチ式でしかも目詰まりが発生するため効率が悪く、長期使用で開口が拡大し、精度が低下する。
一方、近年マイクロ領域で化学反応、単位操作などを行う方法が種々研究されており、コンタミなどを生じることなく、効率良く微粒子の分級を行う方法・装置が検討されている。
非特許文献１では、微粒子の分級を行う方法・装置として、部分的に細くなった部分を有するマイクロチャネル（ピンチドチャネル）を用い、マイクロチャネル内の特徴的な流れのプロファイルを利用することで微粒子を導入するだけで流れと垂直な方向への分級を可能とする方法が提案されている。この方法では、１５μｍと３０μｍの微粒子の分離が可能であることが報告されている。
また、非特許文献２では、円弧状の矩形断面を有するマイクロチャンネルで分離・分級する方法が報告されている。
しかし、前者は流路内の層流幅を粒子径以下に絞る必要があり、実用上問題が多い。一方、後者は、渦流が生じて、最外流流路に粒子径の小さい微粒子が混入してしまうために、より大きな粒子径を有する微粒子（大粒径粒子）のみを分離することができない課題がある。
また、より不定形の微粒子を分離する要求もあるが、実用化されている方法はない。
【０００４】
特許文献１には、反応生成物の流壁への付着防止が可能で、高効率の生産が可能な流体の混合あるいは分離装置が記載されている。しかし、本装置・システムではミクロンオーダーの微粒子分散液に含まれる大粒径粒子のみを分離する方法については述べられていない。さらに、特に、より不定形の粒子のみを効率良く分離する方法も述べられていない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４４８７７号公報
【非特許文献１】化学工学会第６９年回予稿集  Ｎｏ．２０１「マイクロチャネル層流系を用いた微粒子の連続分級法の開発」（関ら）
【非特許文献２】化学工学会第６９年回予稿集  Ｎｏ．２０２「Ｅｕｌｅｒ−Ｌａｇｒａｎｇｅ法によるマイクロ分離分級器内挙動の検討」（大川原ら）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決することを目的とする。即ち、本発明は分散液中の微粒子を分散液の流れに安定させた状態で、流路の詰まりや閉塞を起こさず、さらに摩耗成分などのコンタミを発生させずに、高い分離・回収効率で粗大微粒子及び／又は不定形微粒子を分離・回収方法を提供することである。さらに、本発明の他の目的は、粗大微粒子及び／又は不定形微粒子を分離・除去した微粒子分散液の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の＜１＞または＜２＞に記載された手段によって達成された。
＜１＞  円芯流流路を有するマイクロ流路を用いた微粒子分散液の製造方法であって、該マイクロ流路の最外の円芯流流路の外径が５０〜５，０００μｍであり、最外の円芯流流路よりも内側の円芯流流路に粗大微粒子を含有する微粒子分散液を送液する工程、最外の円芯流流路に微粒子分散液中の粗大微粒子を分離・除去する工程を含むことを特徴とする微粒子分散液の製造方法、
＜２＞  円芯流流路を有するマイクロ流路を用いた微粒子分散液の製造方法であって、該マイクロ流路の最外の円芯流流路の外径が５０〜５，０００μｍであり、最外の円芯流流路よりも内側の円芯流流路に不定形粒子を含有する微粒子分散液を送液する工程、最外の円芯流流路に微粒子分散液中の不定形粒子を分離・除去する工程を含むことを特徴とする微粒子分散液の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、微粒子分散液中の粗大微粒子を高精度に分離・除去することができる。さらに、微粒子分散液中の不定形微粒子を高精度に分離・除去できる。また、これらの分離・除去を連続で処理することができる。
本発明によれば、壁面への微粒子の付着や微粒子同士の凝集が無いので、微粒子による流路の閉塞がなく、高い分離効率で粗大微粒子や不定形微粒子を分離することができる。
本発明によれば、高精度に粗大微粒子及び／又は不定形微粒子を分離・除去した微粒子分散液を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１の微粒子分散液の製造方法は、円芯流流路を有するマイクロ流路を用いた微粒子分散液の製造方法であって、該マイクロ流路の最外の円芯流流路の外径が５０〜５，０００μｍであり、最外の円芯流流路よりも内側の円芯流流路に粗大微粒子を含有する微粒子分散液を送液する工程、最外の円芯流流路に微粒子分散液中の粗大微粒子を分離・除去する工程を含むことを特徴とする。
本発明において、粗大微粒子とは、粒径分布を有する微粒子の中で大きい粒径を有する成分をいい、その微粒子の体積平均粒子径Ｄｖに対し、特に２．５倍以上の微粒子をいう。
本発明において、微粒子の体積平均粒子径の測定には、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を使用することができる。この場合、微粒子の粒子径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定する。測定した微粒子の粒子径は体積平均粒子径で表す。
また、微粒子の粒径がおよそ５μｍ以下の場合は、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置（ＬＡ−７００、堀場製作所製）を用いて測定する。さらに、微粒子を取り出せない場合は、顕微鏡画像から任意に５０個選び、計測し、体積平均粒子径を計算することができる。
【００１０】
また、本発明の第２の微粒子分散液の製造方法は、円芯流流路を有するマイクロ流路を用いた微粒子分散液の製造方法であって、該マイクロ流路の最外の円芯流流路の外径が５０〜５，０００μｍであり、最外の円芯流流路よりも内側の円芯流流路に不定形粒子を含有する微粒子分散液を送液する工程、最外の円芯流流路に微粒子分散液中の不定形粒子を分離・除去する工程を含むことを特徴とする。
本発明において、不定形微粒子とは、その微粒子の平均形状係数ＳＦ１に対し、ＳＦ１が２０以上大きい微粒子をいう。
粒子の形状は形状係数ＳＦ１で定義され、一般に、球形に近い場合は１００〜１３０となり、不定形の場合、１３０を超える。本発明では、平均形状係数に対し、２０以上の形状係数の微粒子を効率良く分離できる。さらには、３０以上の粒子をより効率良く分離できる。ＳＦ１は以下のように定義される。
【００１１】
【数１】
0004835047.tif 000002
ここで、ＭＬは微粒子の絶対最大長、Ａは微粒子の投影面積である。
これらは、主に顕微鏡画像または走査電子顕微鏡画像をルーゼックス画像解析装置（ニレコ社製）によって解析することによって数値化される。
【００１２】
本発明者らは、微粒子分散液中の微粒子に粗大微粒子が存在し、または、不定形微粒子が存在する場合、マイクロ流路である円芯流流路の、最外の円芯流流路よりも内側の流路に該微粒子分散液を送液することにより、最外の円芯流流路に、粗大微粒子、あるいは、不定形微粒子が分離されることを見出した。さらに、その後の回収部において、微粒子分散液を送液したのとほぼ同じ径の回収口から微粒子分散液を取り出し、最外流路は別の回収口から取り出すことで、連続的に、精度良く、粗大微粒子や不定形微粒子を分離することが可能であることを見出した。また、このようにして粗大微粒子及び／又は不定形粒子を除去した微粒子分散液を製造することが可能であることを見出した。
【００１３】
流路に流体を送液した場合、壁面近傍の流速はほぼ０となり、中心が最も速くなる速度勾配が生じるということが一般に知られているが、さらに、円芯流流路では、速度勾配がより大きくなる。本発明は、これを、微粒子中の粗大微粒子や不定形微粒子の分離に応用したものであり、高精度に分離・除去できることを見出した。特に、従来は、不定形微粒子の分離・除去を連続的に行うことができなかったが、本発明により可能となった。
【００１４】
微粒子が粗大微粒子である場合、あるいは、粗大でなくとも形状がより不定形である場合などは、円芯流流路では微粒子の流れ方向に直交する断面の流体速度勾配が生じているため、微粒子は回転し、流速の遅い方向へ移動する力が発生し、壁面側に粗大微粒子や不定形微粒子が移動すると考えられる。その流れの下流方向に、微粒子分散液の流路の回収口を設けることにより、粗大微粒子あるいは不定形微粒子を分離した微粒子分散液を回収できる。
【００１５】
本発明において、微粒子分散液中の微粒子の体積平均粒子径をＤｖとした時、Ｄｖは０．１μｍ〜１，０００μｍであることが好ましく、０．１μｍ〜５００μｍであることがより好ましく、０．１μｍ〜２００μｍであることが更に好ましく、０．５μｍ〜５０μｍであることが特に好ましい。
微粒子の体積平均粒子径が上記範囲内であると、拡散の影響が出にくく、また、流路の閉塞を生じないので好ましい。
【００１６】
図１に本発明の製造方法に使用することができるマイクロ流路の概念図の一例を示す。
本発明において、マイクロ流路には、少なくとも２つの円芯流流路を形成する。図１は２つの円芯流流路を形成して粗大微粒子及び／又は不定形粒子を分離するマイクロ流路の概念図である。図２に図１のａ−ａ’断面のマイクロ流路の概念図を示す。
マイクロ流路には、最外円芯流流路１及び最外円芯流流路よりも内側の流路２が形成されており、最外円芯流流路よりも内側の流路には、微粒子分散液Ａが送液され、最外円芯流流路には粗大微粒子及び／又は不定形粒子回収流体Ｂ（以下、回収流体Ｂともいう。）が送液されている。
図１に、速度勾配１０を概念的に示す。円芯流において、円芯部の流速が早く、壁面部へ向かって同芯円状に流速が遅くなっていることを示す。
また、微粒子分散液と回収流体の界面部１１では、粗大微粒子や不定形微粒子が流速の遅い方向へ移動する力が発生し、壁面側に粗大微粒子や不定形微粒子が移動すると考えられる。
【００１７】
最外円芯流流路の外径Ｌｂは５０〜５，０００μｍである。好ましくは、１００〜２，０００μｍであり、より好ましくは、２００〜１，０００μｍである。最外円芯流流路の外径が５０μｍ未満であると、閉塞などが生じる。また、５，０００μｍを越えると、流速にもよるが、層流が安定化せず、問題となる。
【００１８】
微粒子分散液は、最外の円芯流流路よりも内側の円芯流流路に送液される。
微粒子分散液流路径ＬａはＬｂより小さい範囲で自由に設定できるが、微粒子分散液流路径Ｌａは、微粒子分散液に含有する微粒子の体積平均粒子径の１０倍以上にすることが好ましい。３０倍以上にすることがより好ましく、５０倍以上にすることがさらに好ましい。微粒子分散液流路径Ｌａが微粒子の体積平均粒子径の１０倍以上であると、マイクロ流路の閉塞が生じないので好ましい。
粒子分散液流路径Ｌａは、マイクロスコープなどによる観察から求めることができる。
【００１９】
マイクロ流路が３層以上の層流である場合、微粒子分散液は、最外の円芯流流路より内側のいずれの層にも送流することが可能であるが、最外の円芯流流路から１つ内側の流路に送流されることが好ましい。
また、マイクロ流路が３層以上の層流である場合、微粒子分散液が送液される層よりも内側にさらに円芯流流路を有する場合がある。この場合、上述のＬａは微粒子分散液が送液される層の厚みを意味する。
【００２０】
マイクロ流路における流速は、好ましくは１ｍｍ／ｓ〜１，０００ｍｍ／ｓであり、より好ましくは１０ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓである。流速が上記範囲内であると、実用性に優れ、また層流が安定であるので好ましい。
流速は、流量と流路径から計算で求めることができる。
【００２１】
本発明の製造方法には、以下に説明する微粒子の製造装置を用いることができる。
本発明で使用できる製造装置としては、微粒子分散液中の粗大微粒子及び／又は不定形微粒子を分離・除去した微粒子分散液の製造装置であって、微粒子分散液及び回収流体を導入する導入口と、分離部と、排出口と、分離された粗大微粒子及び／又は不定形微粒子を回収する回収口とを有するマイクロ流路からなる装置が例示できる。
微粒子分散液導入口が、前記分離部より重力方向で上に位置し、かつ前記回収口が前記分離部より重力方向で下に位置することが好ましい。このように位置することにより、流路を安定化することができるので好ましい。
【００２２】
発明において好ましく用いられる装置は、マイクロリアクターであって、マイクロスケールの複数の流路（チャンネル）、例えば、数〜数千μｍの幅の流路を有する装置である。
マイクロリアクターの流路は、マイクロスケールであるので、寸法およ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、マイクロスケールの流路を有する装置は、通常の装置のような乱流支配ではなく層流支配の装置である。
ここで、レイノルズ数（Ｒｅ）は、以下の式にて定義される。
Ｒｅ＝ｕＬ／ν
（ｕ：流速、Ｌ：代表長さ、ν：動粘性係数）
【００２３】
本発明に使用することができる微粒子分散液の製造装置の一例を図３〜図４を用いて説明する。図３は、本発明に使用することができる製造装置の一実施形態を示す概略図を示す展開斜視図である。図４は、図３における製造装置において、三液が混合・分離されることを示す模式的な側面断面図である。
図３、４には、本発明に使用することのできる微粒子分散液の製造装置であるマイクロリアクター３３０が示されている。マイクロリアクターは、上述のように数〜数千μｍの幅の流路を有するマイクロリアクターである。図３においては、３液を同芯円状に層流化することにより、２層の円芯流流路を形成している。
２層の円芯流流路は、流路径が上述のＬａ及びＬｂを満たすように構築されている。
【００２４】
マイクロリアクター３３０は、第１プレート（円芯整流部）３３２（図５も参照）と、第１プレート３３２の上流側及び下流側にそれぞれ配置されて第１プレート３３２を挟持する第１蓋部材３３４及び混合流路部材（流体混合部）３３６と、を備えている。第１プレート３３２及び第１蓋部材３３４は、マイクロリアクターに着脱自在になっている。
円芯整流部は、注入された流体を種類数に対応した円芯流として流出させる。円芯整流部の流出口の形状は特に限定せず、流出する流体を円芯流とすることができるいずれの形状も選択することができる。
円芯整流部３３２にそれぞれ流入した流体は、同芯円状に流出し、流体混合部３３６に流入して混合される。その際、円芯整流部にそれぞれ流入させる流体の流量、流速、流体濃度等を調整して、層流として同芯円状に流出させる。
【００２５】
第１蓋部材３３４の上流側には、３本の流入用の配管（導入部）２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃが設けられている。第１プレート３３２には、配管２０Ａ〜Ｃから流出する流体を同芯円状に層流化する第１微細流路３４４が形成されている。
配管２０Ａ及び２０Ｃからは粗大微粒子及び／又は不定形粒子回収流体Ｂ（以下、回収流体Ｂともいう。）を導入し、配管２０Ｂには微粒子分散液Ａを導入する。
ここで微粒子分散液Ａ及び回収流体Ｂの導入は、マイクロシリンジ、ロータリーポンプ、スクリューポンプ、遠心ポンプ、ピエゾポンプ等で圧入することが好ましい。
【００２６】
図５は、図３における製造装置を構成する第１プレートの流入側を示す部分斜視図である。図５に示すように、第１プレート３３２には、第１蓋部材から貫通するプレート貫通孔１２Ａが設けられている。プレート貫通孔１２Ａの内径は、プレート貫通孔１２Ａ内を流体が層流となって流れるように（すなわち、レイノルズ数が２３００以下になるように）決められている。また、第１蓋部材の貫通孔とプレート貫通孔１２Ａとは径が同じにされており、第１蓋部材の貫通孔とプレート貫通孔１２Ａとの間に段差が生じないようにされている。
また、プレート貫通孔１２Ａの周囲にスリット状に形成されたスリット円筒状貫通孔１２Ｂが設けられている。導入部２０Ａ及び２０Ｃから送流された流体は、径方向流路１３Ｂを経由してスリット円筒状貫通孔１２Ｂに流入する。
【００２７】
また、混合流路部材３３６には、第１微細流路３４４から流出した二液を同時に送流する混合流路３３６Ｆが形成されており、第１微細流路３４４から流出した二液が同芯状に層流を維持しながら、微粒子分散液中の粗大微粒子及び／又は不定形粒子の分離が進行するようになっている。
【００２８】
更に、マイクロリアクター３３０は、混合流路部材３３６の下流側に配置された第２プレート（分流部）３３７（図６も参照）と、第２プレート３３７を混合流路部材３３６とで挟持する第２蓋部材３３９と、を備えている。第２プレート３３７及び第２蓋部材３３９は、マイクロリアクター３３０に着脱自在になっている。
【００２９】
図３及び４を参照すれば、第２プレート３３７には、混合流路３３６Ｆから層状の円芯流３４０で流出する流体のうち、流路芯側を流れる芯側流体３４１と、流路壁側（流路周側）を流れる最外円芯流流体３４３と、を分離して取出すための第２微細流路３４６が形成されている。第２蓋部材３３９には、第２微細流路３４６によって分離して流出した芯側流体３４１及び最外円芯流流体３４３をそれぞれ送り出す流出路３３９Ａ、Ｂ、Ｃが形成されている。
流出路３３９Ｂより流出された微粒子分散液は、粗大微粒子及び／又は不定形微粒子が分離・除去されている。一方、分離された粗大微粒子及び／又は不定形微粒子は流出路３３９Ａ及びＣから流出される。
【００３０】
図６は、図３における製造装置を構成する第２プレートの流入側を示す部分斜視図である。前記の第２微細流路３４６を形成するために、第２プレート３３７には、図６に示すように、層状の円芯流３４０が流入する流入口３４８と、この流入口３４８内にリング状の抽出口３５０Ｉを有する抽出用隔壁板部３５０と、が形成されている。
【００３１】
第２蓋部材３３９と第２プレート３３７との組み合わせは、第１プレート３３２と第１蓋部材３３４との組み合わせの鏡面対称型（面対称）になっており、三液を同芯円状の二層流に形成し、混合流路３３６Ｆを通過した層状の円芯流３４０を３液に分離することが可能になっている。
【００３２】
なお、第２プレート３３７のセンター孔径（抽出用隔壁板部３５０の内径）を第１プレート３３２のそれとほぼ同径とすることが好ましい。また、第１プレートのそれと比較して若干量大きくすることで、抽出物質である芯側流体３４１から得られる微粒子の分離・回収率を向上させることができる。一方、第２プレート３３７のセンター孔径を第１プレート３３２のそれより若干小さくすると、芯側流体３４１から得られる微粒子の粒度分布をよりシャープとし、粗大微粒子や不定形微粒子の含有率の低い微粒子を得ることができる。
【００３３】
図７は、本発明に使用できる製造装置を鉛直向きに配置したことを示す模式図である。
本形態では、図４に示すように、混合流路３３６Ｆが水平になる向きにマイクロリアクター３３０が設置されている例を示したが、図７に示すように、混合流路３３６Ｆが鉛直向きとなるようにマイクロリアクター３３０を設置することで、重力による層状の円芯流の乱れを抑制できる。この結果、比重が大幅に異なる流体や、分散している粒子が大きな場合でも、層状の円芯流を安定して形成できる。
【００３４】
また、本形態では、第１蓋部材３３４、第１プレート３３２、混合流路部材３３６、第２プレート、及び、第２蓋部材３３９をネジで結合し、流体のリーク防止用にオーリングを用いているが、組立方法は、これに限定するものではなく、互いの部材表面の分子間力を利用した直接接合を利用することも可能である。直接接合を利用することにより、オーリングを用いない構成にすることが可能となり、ゴム系の材料を腐食する流体にも適用できるようになる。さらに、真空中でアルゴンイオンビーム等を部材に照射して、部材の表面を原子レベルで洗浄し、常温で加圧接合する常温直接接合（表面活性化接合技術）を利用することにより、部材の熱変形の影響を抑えることが可能となる。この常温直接接合技術は、第１プレート３３２と第１蓋部材３３４とを互いに異なる材質の部材で構成する場合や、第２プレート３３７と第２蓋部材３３９とを互いに異なる材質で構成する場合に、線膨張係数の違いによる熱応力の発生を抑える上で有効である。
【００３５】
また、本形態では、第１プレートは、層流した３液を２層の円芯流とするものであるが、第１プレート３３２の第１微細流路３４４を適宜選択することによって、３層の円芯流とすることも可能である。同様に、第２プレート３３７の第２微細流路３４６を適宜選択することによって、３層の円芯流を分離することも可能である。
【００３６】
図８は、本発明に使用できる製造装置の他の一実施形態の概略図を示す展開斜視図である。図８は、流体の導入部から混合流路部材までを図示している。図８に示す製造装置は、送流した２液を、より簡便に２層の円芯流とすることができる。
製造装置（マイクロリアクター）４００は、微粒子分散液を導入する配管（導入部）４１０及び、回収用流体を導入する配管（導入部）４２０を有している。
微粒子分散液を導入する配管４１０は、円筒状貫通管４３０に直結されており、円筒状貫通管４３０は第１プレート（円芯整流部）４４０を貫通している。また、配管４２０より導入された回収用流体は、第１プレートに設けられた送流孔４５０Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを通って、混合流路部材（液体混合部）４６０に送流される。
図８に示す製造装置では、第１プレートの構造が単純であり、少数の部材から形成することができる。
【００３７】
本発明の製造装置であるマイクロリアクターの材質としては、金属、セラミックス、プラスチック、ガラス、など一般的に用いられているものが可能であり、送液する媒体液体により、適宜選択することが好ましい。
【００３８】
本発明で用いられる微粒子分散液について説明する。
微粒子分散液は、微粒子が媒体液体に分散していれば、媒体液体と微粒子の比重はいかなるものも使用することができるが、微粒子が媒体液体に分散しており、該微粒子の比重が該媒体液体の比重の０．８７〜２１倍であることが好ましく、１．０１〜２１倍であることがより好ましい。
微粒子は、樹脂微粒子、無機微粒子、金属微粒子、セラミック微粒子等の何れでも構わない。固形パラフィンのような室温で固体のメタン列炭化水素も微粒子を形成するための材料として使用できる。また、微粒子自体の比重は、いずれのものを使用することもでき、例えば、比重が約０．９の固形パラフィンや、比重が０．９６のポリエチレン微粒子を使用することもできるし、比重が１以上の高分子微粒子を使用することもできる。
【００３９】
前記微粒子の種類は、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、高分子微粒子、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、金属微粒子、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微粒子などである。
【００４０】
前記高分子微粒子としては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、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微粒子が挙げられる。
【００４１】
また、前記金属あるいは金属化合物の微粒子としては、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合せた微粒子が挙げられる。
【００４２】
これら微粒子の製法は多岐に渉るが、合成により媒体中で微粒子を作製し、そのまま微粒子の処理を行う場合が多い。塊状物を機械的に解砕して作製した微粒子を媒体中に分散し処理する場合もある。この場合は、媒体中で解砕することが多く、この場合はそのまま処理される。
【００４３】
一方、乾式で作製された粉体（微粒子）を処理する場合には、予め、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なうことが好ましい。
【００４４】
前記微粒子の比重は前記媒体液体の比重の０．８７〜２１倍であることが好ましく、１．０１〜２１倍であることがより好ましい。１．０５〜１２倍であることがさらに好ましく、１．０５〜５倍であることが特に好ましい。微粒子の比重が上記範囲内であると、粗大微粒子及び／又は不定形微粒子の分離が良好に行われるので好ましい。
【００４５】
換言すれば、前記媒体液体は、上述のように、前記微粒子の比重が該媒体液体の比重の０．９５〜２１倍となるものであることが好ましく、例えば、水、あるいは水系媒体、有機溶剤系媒体などが挙げられ、上記比重となるよう、適宜選択することが好ましい。
【００４６】
前記水としては、イオン交換水、蒸留水、電解イオン水などが挙げられる。また、前記有機溶剤系媒体としては、具体的には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸ｎ−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン、キシレンなど、及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
【００４７】
また、好ましい媒体液体は前記微粒子の種類によって異なる。前記微粒子の種類別の好ましい前記媒体液体としては、高分子微粒子（一般的に比重が約０．８７〜約１．６である。）と組み合わされる媒体液体として、微粒子を溶解させない水系、アルコール類、キシレンなどの有機溶媒、酸あるいはアルカリ水などが好ましく挙げられる。
また、金属あるいは金属化合物の微粒子（一般的に比重が約２〜約１０である。）と組み合わされる媒体液体としては、金属などを酸化、還元などで侵さない水、アルコール類、キシレンなどの有機溶媒、あるいは油類が好ましく挙げられる。
【００４８】
本発明において、より好ましい微粒子と媒体液体との組み合わせとしては、高分子微粒子と水系媒体との組み合わせ、金属あるいは金属化合物と低粘度油性媒体との組み合わせが挙げられ、この中でも高分子微粒子と水系媒体との組み合わせが特に好ましい。
好ましい微粒子と媒体液体との組み合わせとしては、スチレン-アクリル系微粒子と水系媒体、スチレン-メタクリル系微粒子と水系媒体、ポリエステル系微粒子と水系媒体が挙げられる。
【００４９】
また、前記微粒子分散液における微粒子の含有率は、０．１〜６０体積％であることが好ましく、５〜３０体積％であることがより好ましい。前記微粒子分散液における微粒子の割合が０．１体積％未満であると、回収が問題となる場合があり、６０体積％を超えると、流路に詰まる可能性が高くなる場合がある。
【００５０】
前記微粒子の比重は、気相置換法（ピクノメータ法）により、湯浅アイオニクス社製ウルトラピクノメータ１０００を用いて測定することができる。
また、前記媒体液体の比重は、エーアンドディー社の比重測定キットＡＤ−１６５３を用い測定することができる。
【００５１】
回収流体は、微粒子を含まない液体であり、本発明においては、前記媒体液体と該回収流体とが同じ液体であることが好ましい。
また、前記回収流体は、前記媒体液体と異なる場合、該媒体液体の具体例として挙げられている液体であることが好ましい。
更に、前記回収流体の前記微粒子に対する比重の好ましい態様は、前記媒体液体の前記微粒子に対する比重の好ましい態様と同様である。
【実施例１】
【００５２】
（実施例１）
＜微粒子分散液Ａ１＞
微粒子分散液Ａ１は、体積平均径６μｍの球形（ＳＦ１＝１１０）スチレン-アクリル系樹脂微粒子（組成：スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体（重量比７０：３０）、比重１．０５）含有の２０ｗｔ％水分散液であり、１５μｍ以上の粗大微粒子を全粒子に対して０．５ｗｔ％含有していた。
＜回収流体＞
回収流体として水を使用した。
【００５３】
最外円芯流流路径Ｌｂは５００μｍ、微粒子分散液流路径Ｌａは２５０μｍとした。流速は１５ｍｍ／ｓとした。流路長さは３００ｍｍ、微粒子分散液回収口の径は２５０μｍとした。送液はマイクロシリンジポンプを用い、約３時間連続で送液した。
【００５４】
回収口から回収した微粒子分散液の粗大微粒子量を測定したところ、ほぼ０％であり、粗大粒子は粗大粒子回収流体中に回収されていることを確認した。また、流路内への微粒子の堆積や閉塞の兆候もなかった。微粒子の回収効率もほぼ１００％で非常によかった。
【００５５】
（実施例２）
実施例１の微粒子分散液Ａ１をＡ２に代えた以外は、実施例１と同様にして送液を行った。
＜微粒子分散液Ａ２＞
微粒子分散液Ａ２は、体積平均径６μｍの球形（ＳＦ１＝１１０）スチレン-アクリル系樹脂微粒子（組成：スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体（重量比７０：３０）、比重１．０５）含有の２０ｗｔ％水分散液であり、ＳＦ１＝１４５であり、体積平均粒子径約６μｍの不定形微粒子を全粒子に対して０．８ｗｔ％含有する。
【００５６】
微粒子分散液回収口から回収した微粒子分散液の不定形微粒子含有量を測定したところ、ほぼ０％であった。また、不定形微粒子は回収流体中に回収されていることを確認した。また、流路内への微粒子の堆積や閉塞の兆候もなかった。微粒子の回収効率もほぼ１００％で非常によかった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の微粒子分散液の製造方法に使用することができるマイクロ流路の概念図の一例である。
【図２】図１におけるマイクロ流路の概念図の断面図である。
【図３】本発明に使用できる製造装置の一実施形態の概略図を示す展開斜視図である。
【図４】図３における製造装置において、三液が混合・分離されることを示す模式的な側面断面図である。
【図５】図３における製造装置を構成する第１プレートの流入側を示す部分斜視図である。
【図６】図３における製造装置を構成する第２プレートの流入側を示す部分斜視図である。
【図７】本発明に使用できる製造装置を鉛直向きに配置したことを示す模式図である。
【図８】本発明に使用できる製造装置の他の一実施形態の概略図を示す展開斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１              最外円芯流流路
２              最外円芯流流路から１つ内側の流路
１０            速度勾配
１１            微粒子分散液と回収流体の界面部
１２Ａ          プレート貫通孔
１２Ｂ          円筒状貫通孔
１３Ｂ          径方向流路
２０Ａ、Ｂ、Ｃ  配管（導入部）
３３０          製造装置（マイクロリアクター）
３３２          第１プレート（円芯整流部）
３３４          第１蓋部材
３３６          混合流路部材（流体混合部）
３３６Ｆ        混合流路
３３７          第２プレート（分流部）
３３９          第２蓋部材
３３９Ａ、Ｂ、Ｃ  流出路
３４０          層状の円芯流
３４１          芯側流体
３４３          最外円芯流流体
３４４          第１微細流路（微細流路）
３４６          第２微細流路（微細流路）
３４８          流入口
３５０          抽出用隔壁板部（抽出用隔壁部）
３５０Ｉ        抽出口
３５３          貫通孔
４００          製造装置（マイクロリアクター）
４１０          配管
４２０          配管
４３０          円筒状貫通管
４４０          第１プレート（円芯整流部）
４５０Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  送流孔
４６０          混合流路部材（液体混合部）
Ａ              微粒子分散液
Ｂ              回収流体
Ｌａ            微粒子分散液流路径
Ｌｂ            最外円芯流流路の外径
【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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