(57)【要約】【課題】低コストで簡単に液滴を製造することができ、かつ、液滴の生成速度を高くすることできる液滴製造キットおよび液滴の製造方法を提供する。【解決手段】液滴製造キット１は、基板１０Ｂが貼り合わせられたチップ本体１０Ａを備えるマイクロ流体チップ１０と、ガスを吸蔵し得る合成樹脂で形成されたガス吸蔵部材２０とを備える。チップ本体１０Ａは、連続相となる液体を溜める第１の液溜１１Ａと、分散相となる液体を溜める第２の液溜１１Ｂと、液滴を捕集する第３の液溜１１Ｃと、液溜１１Ａ〜１１Ｃの底部から延びて互いに連結したマイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃとを有する。ガス吸蔵部材２０は、チップ本体１０Ａに積層されたときに、第３の液溜１１Ｃを覆って当該液溜１１Ｃ内の空間に連続する拡張空間を形成する拡張空間形成部２２を有する。拡張空間形成部２２は、第３の液溜１１Ｃの側面の面積に比べて大きい表面積を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体チップと、ガスを吸蔵し得る合成樹脂で形成された板状のガス吸蔵部材とを備え、
前記マイクロ流体チップは、板状のチップ本体と、前記チップ本体の下面に貼り合わせられた基板とを備え、
前記チップ本体は、連続相となる液体を溜める第１の液溜と、分散相となる液体を溜める第２の液溜と、液滴を捕集する第３の液溜と、それぞれ前記第１〜第３の液溜の底部から延びて一点で互いに連結した第１〜第３のマイクロ流路とを有し、
前記ガス吸蔵部材は、前記チップ本体に積層されたときに、上方に開口している前記第３の液溜を覆うとともに、前記第３の液溜内の空間に連続する拡張空間を形成する拡張空間形成部を有し、
前記拡張空間形成部は、前記第３の液溜の側面の面積に比べて大きい表面積を有している
ことを特徴とする液滴製造キット。
【請求項２】
前記拡張空間形成部は、前記ガス吸蔵部材の下面に形成された凹部と、前記凹部の周縁を取り囲む突部とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の液滴製造キット。
【請求項３】
前記拡張空間形成部は、前記凹部に形成された複数のマイクロピラーをさらに含む
ことを特徴とする請求項２に記載の液滴製造キット。
【請求項４】
前記チップ本体と前記ガス吸蔵部材との間に積層される板状のスペーサーをさらに備え、
前記スペーサーは、前記チップ本体に比べて高い剛性を有している
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴製造キット。
【請求項５】
前記チップ本体は、ガスを吸蔵し得る合成樹脂で形成されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液滴製造キット。
【請求項６】
マイクロ流体チップを用いて液滴を生成する液滴の製造方法であって、
（Ａ）板状のチップ本体と、前記チップ本体の下面に貼り合わせられた基板とを備え、前記チップ本体が、連続相となる液体を溜める第１の液溜と、分散相となる液体を溜める第２の液溜と、液滴を捕集する第３の液溜と、それぞれ前記第１〜第３の液溜の底部から延びて一点で互いに連結した第１〜第３のマイクロ流路とを有するマイクロ流体チップを準備し、
（Ｂ）前記チップ本体に積層されたときに、上方に開口している前記第３の液溜を覆うとともに、前記第３の液溜内の空間に連続する拡張空間を形成する拡張空間形成部を有し、前記拡張空間形成部は、前記第３の液溜の側面の面積に比べて大きい表面積を有し、ガスを吸蔵し得る合成樹脂で形成された板状のガス吸蔵部材を準備し、
（Ｃ）脱気した前記ガス吸蔵部材を前記マイクロ流体チップに積層し、前記第３の液溜内のガスを前記拡張空間から前記ガス吸蔵部材が吸蔵して、前記第１および第２の液溜から連続相となる液体および分散相となる液体を前記第１および第２のマイクロ流路を通じて前記第３の液溜に向けて流し、前記第３のマイクロ流路内に液滴を形成し、前記第３の液溜に分散相の液滴を連続相の液体とともに捕集する
ことを特徴とする液滴の製造方法。
【請求項７】
（Ｄ）前記チップ本体と前記ガス吸蔵部材との間に積層され、前記チップ本体に比べて高い剛性を有している板状のスペーサーを準備し、前記（Ｃ）の工程の前に前記スペーサーを前記マイクロ流体チップに積層し、
前記（Ｃ）の工程において、脱気した前記ガス吸蔵部材を、前記スペーサーを介して前記マイクロ流体チップに積層する
ことを特徴とする請求項６に記載の液滴の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体チップを用いて液滴を生成する液滴製造キットおよび液滴の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のマイクロフルイディクスを利用したナノテクノロジーの発達に伴って、バイオテクノロジーや薬品製造等の分野では、微小な液滴（エマルジョン）が、極微小反応容器やマイクロカプセルの形成材等として広く用いられている。
【０００３】
微小な液滴の製造方法としては、マイクロ流体チップを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、ガスを吸蔵し得る合成樹脂から形成されたチップ本体と、チップ本体の下面に貼り合わせられた基板とを備えるマイクロ流体チップが記載されている。チップ本体は、連続相となる液体を溜める第１の液溜と、分散相となる液体を溜める第２の液溜と、液滴を捕集する第３の液溜と、それぞれ第１〜第３の液溜の底部から延びて一点で互いに連結する第１〜第３のマイクロ流路とを有している。ガラス板からなる蓋が第３の液溜に被せられた状態でマイクロ流体チップを脱気し、脱気したマイクロ流体チップを大気圧下に置くことで、チップ本体によるガスの吸蔵に起因する第３の液溜内の減圧を図り、第１および第２の液溜内の液体が、第１および第２のマイクロ流路、さらに第３のマイクロ流路を通じて第３の液溜に向けて流れる。その際に、第３のマイクロ流路内に液滴が形成され、第３の液溜には、分散相の液滴が連続相の液体とともに捕集される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２１１９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の構成を採用した場合は、低コストで簡単に液滴を製造することができるものの、１秒間あたりに生成される液滴の個数が最大で約１０個であり、液滴の生成速度が低いという欠点があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題は、低コストで簡単に液滴を製造することができ、かつ、液滴の生成速度を高くすることできる液滴製造キットおよび液滴の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、マイクロ流体チップと、ガスを吸蔵し得る合成樹脂で形成された板状のガス吸蔵部材とを備え、前記マイクロ流体チップは、板状のチップ本体と、前記チップ本体の下面に貼り合わせられた基板とを備え、前記チップ本体は、連続相となる液体を溜める第１の液溜と、分散相となる液体を溜める第２の液溜と、液滴を捕集する第３の液溜と、それぞれ前記第１〜第３の液溜の底部から延びて一点で互いに連結した第１〜第３のマイクロ流路とを有し、前記ガス吸蔵部材は、前記チップ本体に積層されたときに、上方に開口している前記第３の液溜を覆うとともに、前記第３の液溜内の空間に連続する拡張空間を形成する拡張空間形成部を有し、前記拡張空間形成部は、前記第３の液溜の側面の面積に比べて大きい表面積を有していることを特徴とする。
【０００８】
また、上記構成において、前記拡張空間形成部は、前記ガス吸蔵部材の下面に形成された凹部と、前記凹部の周縁を取り囲む突部とを含むことが好ましい。
【０００９】
また、上記構成において、前記拡張空間形成部は、前記凹部に形成された複数のマイクロピラーをさらに含むことが好ましい。
【００１０】
また、上記構成を備えた液滴製造キットは、前記チップ本体と前記ガス吸蔵部材との間に積層される板状のスペーサーをさらに備え、前記スペーサーは、前記チップ本体に比べて高い剛性を有していることが好ましい。
【００１１】
また、上記構成において、前記チップ本体は、ガスを吸蔵し得る合成樹脂で形成されていることが好ましい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明は、マイクロ流体チップを用いて液滴を生成する液滴の製造方法であって、（Ａ）板状のチップ本体と、前記チップ本体の下面に貼り合わせられた基板とを備え、前記チップ本体が、連続相となる液体を溜める第１の液溜と、分散相となる液体を溜める第２の液溜と、液滴を捕集する第３の液溜と、それぞれ前記第１〜第３の液溜の底部から延びて一点で互いに連結した第１〜第３のマイクロ流路とを有するマイクロ流体チップを準備し、（Ｂ）前記チップ本体に積層されたときに、上方に開口している前記第３の液溜を覆うとともに、前記第３の液溜内の空間に連続する拡張空間を形成する拡張空間形成部を有し、前記拡張空間形成部は、前記第３の液溜の側面の面積に比べて大きい表面積を有し、ガスを吸蔵し得る合成樹脂で形成された板状のガス吸蔵部材を準備し、（Ｃ）脱気した前記ガス吸蔵部材を前記マイクロ流体チップに積層し、前記第３の液溜内のガスを前記拡張空間から前記ガス吸蔵部材が吸蔵して、前記第１および第２の液溜から連続相となる液体および分散相となる液体を前記第１および第２のマイクロ流路を通じて前記第３の液溜に向けて流し、前記第３のマイクロ流路内に液滴を形成し、前記第３の液溜に分散相の液滴を連続相の液体とともに捕集することを特徴とする。
【００１３】
また、上記構成において、（Ｄ）前記チップ本体と前記ガス吸蔵部材との間に積層され、前記チップ本体に比べて高い剛性を有している板状のスペーサーを準備し、前記（Ｃ）の工程の前に前記スペーサーを前記マイクロ流体チップに積層し、前記（Ｃ）の工程において、脱気した前記ガス吸蔵部材を、前記スペーサーを介して前記マイクロ流体チップに積層することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低コストで簡単に液滴を製造することができ、かつ、液滴の生成速度を高くすることできる液滴製造キットおよび液滴の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る液滴製造キットに含まれるマイクロ流体チップ、ガス吸蔵部材、および、スペーサーの斜視図である。
【図２】同実施形態に係るマイクロ流体チップが有する液溜およびマイクロ流路の配置を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は合流部の部分拡大図である。
【図３】同実施形態に係るガス吸蔵部材を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線切断部の端面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の拡大図である。
【図４】同実施形態に係る液滴製造キットの使用態様を示す斜視図である。
【図５】同実施形態に係る液滴製造キットの使用態様を示す切断端面図である。
【図６】（Ａ）は、実施例に係るマイクロ流体チップを用いて生成される液滴の生成速度の時間変化を示すグラフであり、（Ｂ）は、生成された液滴の総数の時間変化を示したグラフである。
【図７】実施例に係るマイクロ流体チップを用いて生成される液滴の平均粒径の時間変化を示すグラフである。
【図８】他の実施形態に係る液滴製造キットの使用態様を示す斜視図である。
【図９】変形例に係るガス吸蔵部材を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線切断部の端面図である。
【図１０】他の変形例に係るガス吸蔵部材を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線切断部の端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明に係る液滴製造キット１の構成部品を示している。
図１に示すように、液滴製造キット１は、マイクロ流体チップ１０と、ガス吸蔵部材２０と、スペーサー３０とを備えている。
【００１７】
マイクロ流体チップ１０は、一定厚の板状のチップ本体１０Ａと、チップ本体１０Ａの下面に貼り合わせられた一定厚の基板１０Ｂとを備えている。チップ本体１０Ａは、ガスを吸蔵し得る合成樹脂であるＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）から形成され、基板１０Ｂは、ガラスから形成されている。チップ本体１０Ａを形成するＰＤＭＳの強い自己吸着性により、チップ本体１０Ａおよび基板１０Ｂを互いに接触させるだけで、両者を気密シールした状態で貼り合わせることができる。チップ本体１０Ａは、連続相となる液体を溜める第１の液溜１１Ａと、分散相となる液体を溜める第２の液溜１１Ｂと、分散相の液滴を連続相の液体とともに捕集する第３の液溜１１Ｃとを有している。液溜１１Ａ〜１１Ｃは、それぞれ、チップ本体１０Ａの下面から上面に貫通する円柱状の穴により形成されている。第１の液溜１１Ａの容積は、第２の液溜１１Ｂの容積よりも大きく、第３の液溜１１Ｃの容積は、第１の液溜１１Ａの容積と第２の液溜１１Ｂの容積とを足し合わせたものよりも大きい。
【００１８】
また、チップ本体１０Ａは、第１の液溜１１Ａの開口縁に連通する第１のマイクロ流路１２Ａと、第２の液溜１１Ｂの開口縁に連通する第２のマイクロ流路１２Ｂと、第３の液溜１１Ｃの開口縁に連通する第３のマイクロ流路１２Ｃとを有している。マイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃは、それぞれ、チップ本体１０Ａの下面に設けられた微細な溝により形成されている。液溜１１Ａ〜１１Ｃの底部から延びて一点（連結点Ｐ）で互いに連結している。チップ本体１０Ａの下面に基板１０Ｂが貼り合わせられることで、チップ本体１０Ａの下面に形成された液溜１１Ａ〜１１Ｃの開口およびマイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃの開口が塞がれている。すなわち、基板１０Ｂは、チップ本体１０Ａの下面に形成された液溜１１Ａ〜１１Ｃおよびマイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃを覆うようにチップ本体１０Ａに貼り合わせられている。マイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃの詳細な構成は、図２を参照して後述する。
【００１９】
ガス吸蔵部材２０は、チップ本体１０Ａと同様に、一定厚の板状のチップであって、ガスを吸蔵し得る合成樹脂であるＰＤＭＳから形成されている。ガス吸蔵部材２０は、第１の液溜１１Ａに接続される第１の貫通孔２１Ａと、第２の液溜１１Ｂに接続される第２の貫通孔２１Ｂと、第３の液溜１１Ｃ内の空間に連続する拡張空間を形成する拡張空間形成部２２とを有している。貫通孔２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ、ガス吸蔵部材２０の下面から上面に貫通する円柱状の穴により形成されており、第１の貫通孔２１Ａは、第１の液溜１１Ａと同じ径を有し、第２の貫通孔２１Ｂは、第２の液溜１１Ｂと同じ径を有している。本実施形態では、ガス吸蔵部材２０は、スペーサー３０を介してマイクロ流体チップ１０に積層され、拡張空間形成部２２は、第３の液溜１１Ｃ内の空間に連続する拡張空間を、ガス吸蔵部材２０とスペーサー３０との間に形成する。ガス吸蔵部材２０の詳細な構成については、図３を参照して後述する。
【００２０】
スペーサー３０は、チップ本体１０Ａとガス吸蔵部材２０との間に積層される一定厚の板状部材であって、剛性に優れた合成樹脂であるアクリル樹脂から形成されている。スペーサー３０は、第１の液溜１１Ａと第１の貫通孔２１Ａとを連通する第１の連通孔３１Ａと、第２の液溜１１Ｂと第２の貫通孔２１Ｂとを連通する第２の連通孔３１Ｂと、第３の液溜１１Ｃと拡張空間形成部２２とを連通する第３の連通孔３１Ｃとを有している。連通孔３１Ａ〜３１Ｃは、それぞれ、スペーサー３０の下面から上面に貫通する円柱状の穴により形成されている。第１の連通孔３１Ａは、第１の液溜１１Ａに比べて小さい径を有し、第２の連通孔３１Ｂは、第２の液溜１１Ｂに比べて小さい径を有し、第３の連通孔３１Ｃは、第３の液溜１１Ｃに比べて小さい径を有している。
【００２１】
図２は、マイクロ流体チップ１０が有する液溜１１Ａ〜１１Ｃおよびマイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃの配置を示す図である。
図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、マイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃは、互いにＴ字状に連結しており、それぞれ、その全長にわたって同じ高さ（深さ）を有するとともに、合流部である連結点Ｐに向かって先細り状に形成されている。具体的には、同一直線上で延びたマイクロ流路１２Ａ，１２Ｃは、連結点Ｐで互いに連結しており、第２のマイクロ流路１２Ｂは、マイクロ流路１２Ａ，１２Ｃに対して直交するように連結点Ｐでマイクロ流路１２Ａ，１２Ｃに連結している。マイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃは、それぞれ、幅Ｄ１〜Ｄ３が一定であって連結点Ｐに向けて直線状に延びた幅広部分１３と、長さＬ１〜Ｌ３が一定であって幅広部分１３から連結点Ｐに向けて次第に幅が狭くなるように形成されたテーパー部分１４と、幅Ｄ４〜Ｄ６および長さＬ４〜Ｌ６が一定であってテーパー部分１４の先端から連結点Ｐまで直線状に延びた狭小部分１５とを有している。
【００２２】
図３（Ａ）は、ガス吸蔵部材２０の平面図であって、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線切断部の端面を示している。また、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の拡大図である。
図３に示すように、拡張空間形成部２２は、ガス吸蔵部材２０の下面に設けられている。図３（Ｂ）に示すように、拡張空間形成部２２は、ガス吸蔵部材２０の下面に形成された凹部２３と、凹部２３の周縁を取り囲む突部２４とを含んでいる。拡張空間形成部２２により形成される拡張空間は、拡張空間の容積（Ｖ）に対する拡張空間形成部２２の表面積（ＳＡ）の比（ＳＡ／Ｖ：Surface-Area-to-Volume ratio）の値（以下「ＳＶＲ」という）が大きくなるように形成されていることが好ましい。すなわち、凹部２３は、ガス吸蔵部材２０の下面において浅く広く形成されることで、拡張空間形成部２２の表面積が大きく、拡張空間の容積が小さいことが好ましい。
【００２３】
また、拡張空間形成部２２は、ＳＶＲを大きくするために、凹部２３に形成された複数のマイクロピラー２５をさらに含んでいる。マイクロピラー２５は、凹部２３から下方に突出した四角柱状の突起であって、下方から見て正方形状に形成されている。マイクロピラー２５は、それぞれ一定の幅Ｅ１を有するとともに、互いに直交する縦方向および横方向において所定の間隔Ｅ２をあけて並べて設けられている。本実施形態では、マイクロピラー２５の高さＥ３は、凹部２３の深さ、すなわち突部２４の高さと同じであって、ガス吸蔵部材２０がチップ本体１０Ａに積層されたとき、マイクロピラー２５の下端面はスペーサー３０に当接する。したがって、拡張空間を形成する拡張空間形成部２２は、凹部２３の表面と、マイクロピラー２５の側面とにより構成される。
【００２４】
なお、ガス吸蔵部材２０の上面、すなわち拡張空間形成部２２が設けられていない面には、図示しない裏板（以下「裏板Ｆ」という）が予め貼り合わされている。裏板Ｆは、一定厚の板状部材であって、剛性に優れた合成樹脂であるアクリル樹脂から形成されている。裏板Ｆは、ガス吸蔵部材２０の貫通孔２１Ａ，２１Ｂを塞がないように形成されており、貫通孔２１Ａ，２１Ｂと重なる位置に、貫通孔２１Ａ，２１Ｂと同じ径を有した貫通孔を有している。ガス吸蔵部材２０の上面に裏板Ｆを貼り合わせることによって、ガス吸蔵部材２０の上面からガスが吸蔵されることを防ぐことができる。また、ガス吸蔵部材２０に裏板Ｆを張り合わせ、裏板Ｆを下にしてガス吸蔵部材２０をデシケータ（図示略）内に載置することで、脱気したガス吸蔵部材２０をデシケータから容易に取り出すことができる。
【００２５】
図４は、液滴製造キット１の使用態様を示している。
図４に示すように、本実施形態では、液滴を生成する際には、マイクロ流体チップ１０上にスペーサー３０が置かれ、スペーサー３０上にガス吸蔵部材２０が置かれる。こうして、マイクロ流体チップ１０、スペーサー３０、および、ガス吸蔵部材２０が、積層されることによって、第１の貫通孔２１Ａから、第１の液溜１１Ａに連続相となる液体を注入することが可能となり、第２の貫通孔２１Ｂから、第２の液溜１１Ｂに分散相となる液体を注入することが可能となる。また、ガス吸蔵部材２０が、上方に開口している第３の液溜１１Ｃを覆うようにスペーサー３０を介してチップ本体１０Ａに積層され、ガス吸蔵部材２０とスペーサー３０との間において、第３の液溜１１Ｃ内の空間に連続する拡張空間が拡張空間形成部２２により形成される。
【００２６】
図５は、図４に示す液滴製造キット１を切断したときの端面図である。
図５に示すように、ガス吸蔵部材２０が、上方に開口している第３の液溜１１Ｃを覆うようにチップ本体１０Ａに積層されることで、第３の液溜１１Ｃは、第３の連通孔３１Ｃを介して、拡張空間形成部２２に連通する。脱気したガス吸蔵部材２０で、第３の液溜１１Ｃを覆うことにより、ガス吸蔵部材２０が、第３の連通孔３１Ｃ内および第３の液溜１１Ｃ内のガスを、スペーサー３０とガス吸蔵部材２０との間に形成された拡張空間に吸引して、拡張空間形成部２２を構成する凹部２３およびマイクロピラー２５から吸蔵する。
【００２７】
液滴製造キット１を用いた液滴の製造方法は、以下の工程（Ｓ１）〜（Ｓ４）を備える。
（Ｓ１）板状のチップ本体１０Ａと、チップ本体１０Ａの下面に貼り合わせられた基板１０Ｂとを備え、チップ本体１０Ａが、連続相となる液体を溜める第１の液溜１１Ａと、分散相となる液体を溜める第２の液溜１１Ｂと、液滴を捕集する第３の液溜１１Ｃと、それぞれ液溜１１Ａ〜１１Ｃの底部から延びて一点で互いに連結したマイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃとを有するマイクロ流体チップ１０を準備する工程
（Ｓ２）チップ本体１０Ａに積層されたときに、上方に開口している第３の液溜１１Ｃを覆うとともに、第３の液溜１１Ｃ内の空間に連続する拡張空間を形成する拡張空間形成部２２を有し、拡張空間形成部２２は、第３の液溜１１Ｃの側面の面積に比べて大きい表面積を有し、ガスを吸蔵し得る合成樹脂で形成された板状のガス吸蔵部材２０を準備する工程
（Ｓ３）チップ本体１０Ａとガス吸蔵部材２０との間に積層され、チップ本体１０Ａに比べて高い剛性を有している板状のスペーサー３０を準備し、下記の工程（Ｓ４）の前にスペーサー３０をマイクロ流体チップ１０に積層する工程
（Ｓ４）脱気したガス吸蔵部材２０を、スペーサー３０を介してマイクロ流体チップ１０に積層し、第３の液溜１１Ｃ内のガスを拡張空間からガス吸蔵部材２０が吸蔵して、液溜１１Ａ，１１Ｂから連続相となる液体および分散相となる液体をマイクロ流路１２Ａ，１２Ｂを通じて第３の液溜１１Ｃに向けて流し、第３のマイクロ流路１２Ｃ内に液滴を形成し、第３の液溜１１Ｃに分散相の液滴を連続相の液体とともに捕集する工程
【００２８】
本実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）第３の液溜１１Ｃを覆うようにチップ本体１０Ａにガス吸蔵部材２０を積層することで、ガス吸蔵部材２０が第３の連通孔３１Ｃ内および第３の液溜１１Ｃ内のガスを拡張空間形成部２２の表面から吸蔵するため、第３の液溜１１Ｃ内の減圧を図ることができる。また、第３の液溜１１Ｃ内の空間に連続する拡張空間は、第３の液溜１１Ｃの側面の面積に比べて大きい表面積を有しているため、このような拡張空間が形成されない構成に比べて、ガス吸蔵部材２０によるガスの吸蔵速度を増加させることができる。したがって、ガス吸蔵部材２０による第３の液溜１１Ｃの真空度を高めて、第３の液溜１１Ｃに通じるマイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃでの液体の流れを速くし、液滴の生成速度を高くすることができる。
【００２９】
また、マイクロ流体チップ１０にスペーサー３０を介してガス吸蔵部材２０を積層するだけで、液滴の生成を行うことができるため、送液手段として電動ポンプ装置を必要とする液滴製造装置に比べて、低コストで簡単に液滴を製造することができる。
【００３０】
また、上述の特許文献１に記載の構成では、分散相の液滴および連続相の液体が第３の液溜に捕集されていくと、第３の液溜の側面を構成するチップ本体の表面が液体で次第に覆われていくため、チップ本体によるガスの吸蔵速度が低下し、液滴の生成速度が低下するという欠点があった。一方、本実施形態では、スペーサー３０を介してチップ本体１０Ａに積層されたガス吸蔵部材２０により第３の液溜１１Ｃ内のガスを吸蔵するため、第３の液溜１１Ｃが液滴および液体を捕集することに起因する液滴の生成速度の低下を防ぐことができる。
【００３１】
（２）拡張空間形成部２２は、ガス吸蔵部材２０の下面に形成された凹部２３と、凹部２３の周縁を取り囲む突部２４とを含むため、チップ本体１０Ａにガス吸蔵部材２０を積層することで形成される拡張空間の密閉性を高めることができる。したがって、ガス吸蔵部材２０による第３の液溜１１Ｃ内のガスの吸蔵速度を高めて、液滴の生成速度をさらに高くすることができる。
【００３２】
（３）拡張空間形成部２２は、凹部２３に形成された複数のマイクロピラー２５をさらに含むため、マイクロピラー２５により拡張空間形成部２２の表面積を大きくすることができる。したがって、ガス吸蔵部材２０による第３の液溜１１Ｃ内のガスの吸蔵速度を高めて、液滴の生成速度をさらに高くすることができる。
【００３３】
（４）チップ本体１０Ａとガス吸蔵部材２０との間に積層されるスペーサー３０は、チップ本体１０Ａに比べて高い剛性を有しているため、拡張空間の減少を防止することができる。すなわち、自己吸着性の高いチップ本体１０Ａおよびガス吸蔵部材２０が直接積層されないため、チップ本体１０Ａとガス吸蔵部材２０との密着に起因する拡張空間の消失を防止して、液滴の生成速度の低下を防止することができる。
【００３４】
（５）チップ本体１０Ａは、ガスを吸蔵し得る合成樹脂で形成されているため、マイクロ流体チップ１０を予め脱気しておくことで、チップ本体１０Ａも第３の液溜１１Ｃ内のガスを吸蔵し、第３の液溜１１Ｃ内の一層の減圧を図ることができ、液滴の生成速度をさらに高くすることができる。
【実施例】
【００３５】
［マイクロ流体チップの作製］
図１および図２に示したものと同様の構成を備えるマイクロ流体チップ１０を作製した。本実施例に係るマイクロ流体チップ１０の各部の寸法は次のとおりである。
・チップ本体１０Ａ：縦５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ４ｍｍ
・基板１０Ｂ：縦５２ｍｍ×横７６ｍｍ×厚さ１ｍｍ
・第１の液溜１１Ａの径：６ｍｍ
・第２の液溜１１Ｂの径：４ｍｍ
・第３の液溜１１Ｃの径：８ｍｍ
・マイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃの各々の高さ：５０μｍ
・マイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃの幅広部分１３の幅Ｄ１〜Ｄ３：２５０μｍ
・マイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃの狭小部分１５の幅Ｄ４〜Ｄ６：５０μｍ
・マイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃのテーパー部分１４の長さＬ１〜Ｌ３：３００μｍ
・マイクロ流路１２Ａ，１２Ｂの狭小部分１５の長さＬ４，Ｌ５：２００μｍ
・第３のマイクロ流路１２Ｃの狭小部分１５の長さＬ６：２ｍｍ
【００３６】
［ガス吸蔵部材の作製］
図３に示したものと同様の構成を備えるガス吸蔵部材２０を作製して、ガス吸蔵部材２０を減圧下に置くことで脱気した。本実施形態に係るガス吸蔵部材２０の各部の寸法は次の通りである。また、凹部２３の広さ（面積）は、拡張空間形成部２２のＳＶＲが１５．６ｍｍ−１になるように設定した。こうして、拡張空間形成部２２のＳＶＲが、第３の液溜１１Ｃ内の容積（６４πｍｍ３）に対する第３の液溜１１Ｃの側面の面積（３２πｍｍ２）の比の値（０．５ｍｍ−１）に比べて、十分大きくなるようにした。また、ガス吸蔵部材２０の上面には、縦５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ２ｍｍの裏板Ｆを貼り合わせた。
・ガス吸蔵部材２０：縦５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ４ｍｍ
・凹部２３の深さ（突部２４の高さ）：１５０μｍ 
・マイクロピラー２５の幅Ｅ１：１５０μｍ
・マイクロピラー２５の間隔Ｅ２：１５０μ
・マイクロピラー２５の高さＥ３：１５０μｍ
【００３７】
［スペーサーの作製］
図１に示したものと同様の構成を備えるスペーサー３０を作製した。本実施例に係るスペーサー３０の各部の寸法は次のとおりである。
・スペーサー３０：縦５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ２ｍｍ
・第１の連通孔３１Ａの径：４．２ｍｍ
・第２の連通孔３１Ｂの径：２．８ｍｍ
・第３の連通孔３１Ｃの径：５．６ｍｍ
【００３８】
［液滴生成速度の測定］
液滴製造キット１の液滴の生成速度を評価するために、高速度カメラで第３のマイクロ流路１２Ｃを撮影して、微小秒間当たりに第３のマイクロ流路１２Ｃを通過する液滴の個数をカウントした。そして、そのカウント数に基づき、１秒間当たりに生成される液滴の個数を液滴生成速度［単位：Ｈｚ］として算出した。液滴生成速度の時間変化を図６（Ａ）に示し、液滴の生成総数の時間変化を図６（Ｂ）に示す。
【００３９】
図６（Ａ）に示すように、液滴生成速度は、測定時間内において３００Ｈｚ以上であって、従来に比べて液滴を高速に生成することができた。液滴生成速度は、測定時間内において徐々に高くなり、図６（Ｂ）に示すように、５分間で生成された液滴の総数は１．２×１０５個以上になった。
【００４０】
［平均粒径の測定］
液滴製造キット１により生成される液滴の直径（以下、「粒径」という）を評価するために、微小時間に生成された複数の液滴の粒径を測定し、その平均粒径を算出した。また、これを３０秒間隔で行った。液滴の平均粒径の時間変化を図７に示す。図７に示すように、液滴の平均粒径は、測定時間内において変動が少なく、約７３μｍであった。
【００４１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記構成を適宜変更することもできる。例えば、マイクロ流体チップ１０とガス吸蔵部材２０との間において、第３の液溜１１Ｃ内の空間に連続する拡張空間を形成することができるのであれば、図８に示すように、スペーサー３０を省略してもよい。この場合、チップ本体１０Ａとガス吸蔵部材２０との密着に起因する拡張空間の消失を防止するために、マイクロ流体チップ１０は、自己吸着性が低く剛性に優れた材料（例えばガラス）から形成されることが好ましい。また、スペーサー３０を省略する場合には、液滴の製造方法において、上記の工程（Ｓ３）が省略され、工程（Ｓ４）で、脱気したガス吸蔵部材２０を、スペーサー３０を介さずにマイクロ流体チップ１０に直接積層する。また、マイクロ流体チップ１０とガス吸蔵部材２０との間に、複数のスペーサーを積層してもよい。また、スペーサー３０の形成材料や、連通孔３１Ａ〜３１Ｃの寸法および形状等を変更してもよい。
【００４２】
また、マイクロ流体チップ１０とガス吸蔵部材２０との間において、液滴の生成速度を高める拡張空間を形成することができるのであれば、ガス吸蔵部材２０の構成を適宜変更してもよい。例えば、拡張空間形成部２２の寸法および形状を適宜変更してもよい。例えば、マイクロピラー２５の寸法および形状を変更してもよい。
【００４３】
具体的には、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、拡張空間形成部２２は、ＳＶＲを大きくするために、凹部２３に形成された複数の円柱状ピラー２６を含んでもよい。また、凹部２３を浅く広く形成することでＳＶＲを十分大きくすることができるのであれば、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、凹部２３にピラーを形成しない構成を採用してもよい。
【００４４】
また、ガス吸蔵部材２０の上面に貼り合わせる裏板Ｆの形成材料、寸法、および形状を変更してもよい。また、ガス吸蔵部材２０の上面に裏板Ｆを貼り合わせなくてもよい。すなわち、ガス吸蔵部材２０の上面に貼り合わせる裏板Ｆを省略してもよい。
【００４５】
また、液滴を生成することができるのであれば、マイクロ流体チップ１０の構成を適宜変更してもよい。例えば、チップ本体１０Ａおよび基板１０Ｂの形成材料を適宜変更してもよい。また、マイクロ流体チップ１０が有する液溜１１Ａ〜１１Ｃおよびマイクロ流路１２Ａ〜１２Ｃの寸法および形状等を変更してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  液滴製造キット
１０  マイクロ流体チップ
１０Ａ  チップ本体
１０Ｂ  基板
１１Ａ  第１の液溜
１１Ｂ  第２の液溜
１１Ｃ  第３の液溜
１２Ａ  第１のマイクロ流路
１２Ｂ  第２のマイクロ流路
１２Ｃ  第３のマイクロ流路
２０  ガス吸蔵部材
２２  拡張空間形成部
２３  凹部
２４  突部
２５  マイクロピラー
３０  スペーサー
【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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【図１０】
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