(57)【要約】本発明は、概して、マイクロ流体工学に関し、噴霧乾燥および他の乾燥技法に関する。従来の噴霧乾燥技法の代わりに、または、それに加えて、マイクロ流体用チャネル内の流体を少なくとも部分的に乾燥させることによって、本発明の特定の局面において、乾燥プロセスのより良好な制御が達成されることができる。加えて、本発明の種々の実施形態は、概して、マイクロ流体用チャネル等のチャネル内に含まれる流体を乾燥させるためのシステムおよび方法を対象にする。例えば、収集領域内へ噴霧される前に、流体は、マイクロ流体用チャネル内で部分的または完全に乾燥させられ得る。
2016502632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を乾燥させることにおける使用のための噴霧乾燥機であって、前記噴霧乾燥機は、
物品であって、前記物品は、
第１のマイクロ流体用チャネルと、
第２のマイクロ流体用チャネルおよび第３のマイクロ流体用チャネルであって、前記第２のマイクロ流体用チャネルおよび前記第３のマイクロ流体用チャネルは、各々、第１の交差点において実質的に非直角で前記第１のマイクロ流体用チャネルに交差する、第２のマイクロ流体用チャネルおよび第３のマイクロ流体用チャネルと、
第４のマイクロ流体用チャネルおよび第５のマイクロ流体用チャネルであって、前記第４のマイクロ流体用チャネルおよび前記第５のマイクロ流体用チャネルは、各々、第２の交差点において実質的に非直角で前記第１のマイクロ流体用チャネルに交差する、第４のマイクロ流体用チャネルおよび第５のマイクロ流体用チャネルと
を備える、物品と、
前記第１のマイクロ流体用チャネルからアウトプットを受け取る収集領域と
を備える、噴霧乾燥機。
【請求項２】
前記第２の交差点は、前記第１の交差点の下流にある、請求項１に記載の噴霧乾燥機。
【請求項３】
前記第１の交差点における前記実質的非直角は、各々、鈍角である、請求項１または２のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項４】
前記第１の交差点における前記実質的非直角は、各々、約１３５°である、請求項１〜３のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項５】
前記第２の交差点における前記実質的非直角は、各々、鋭角である、請求項１〜４のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項６】
前記第２の交差点における前記実質的非直角は、各々、約４５°である、請求項１〜５のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項７】
前記噴霧乾燥機は、第６のマイクロ流体用チャネルおよび第７のマイクロ流体用チャネルをさらに備え、前記第６のマイクロ流体用チャネルおよび前記第７のマイクロ流体用チャネルは、各々、第３の交差点において実質的に非直角で前記第１のマイクロ流体用チャネルに交差する、請求項１〜６のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項８】
前記第３の交差点における前記実質的非直角は、各々、鋭角である、請求項７に記載の噴霧乾燥機。
【請求項９】
前記第３の交差点における前記実質的非直角は、各々、約４５°である、請求項７または８のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項１０】
前記噴霧乾燥機は、第８のマイクロ流体用チャネルおよび第９のマイクロ流体用チャネルをさらに備え、前記第８のマイクロ流体用チャネルおよび前記第９のマイクロ流体用チャネルは、各々、第４の交差点において実質的に非直角で前記第１のマイクロ流体用チャネルに交差する、請求項７〜９のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項１１】
前記噴霧乾燥機は、第１０のマイクロ流体用チャネルおよび第１１のマイクロ流体用チャネルをさらに備え、前記第１０のマイクロ流体用チャネルおよび前記第１１のマイクロ流体用チャネルは、各々、第４の交差点において実質的に非直角で前記第１のマイクロ流体用チャネルに交差する、請求項１０に記載の噴霧乾燥機。
【請求項１２】
前記第１のマイクロ流体用チャネルは、第１の液体源と流体連通し、前記第２のマイクロ流体用チャネルは、第２の液体源と流体連通する、請求項１〜１１のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項１３】
前記第１の液体源の液体と前記第２の液体源の液体とは、実質的に非混和性である、請求項１２に記載の噴霧乾燥機。
【請求項１４】
前記第３のマイクロ流体用チャネルは、流体源と流体連通する、請求項１〜１３のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項１５】
前記流体源は、液体源である、請求項１４に記載の噴霧乾燥機。
【請求項１６】
前記流体源は、ガス源である、請求項１４に記載の噴霧乾燥機。
【請求項１７】
前記ガス源は、空気源である、請求項１６に記載の噴霧乾燥機。
【請求項１８】
前記第１のマイクロ流体用チャネルは、前記収集領域に方向付けられた開口部を備える、請求項１〜１７のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項１９】
前記開口部は、約１：１の断面アスペクト比を有する、請求項１８に記載の噴霧乾燥機。
【請求項２０】
前記開口部は、少なくとも約３：１の断面アスペクト比を有する、請求項１８に記載の噴霧乾燥機。
【請求項２１】
前記収集領域は、乾燥領域である、請求項１〜２０のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項２２】
前記収集領域を加熱するための加熱器をさらに備える、請求項１〜２１のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項２３】
前記加熱器は、少なくとも約４０℃の温度に前記収集領域を加熱することができる、請求項２２に記載の噴霧乾燥機。
【請求項２４】
前記加熱器は、少なくとも約６０℃の温度に前記収集領域を加熱することができる、請求項２２または２３のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項２５】
前記収集領域は、少なくとも部分的に封入される、請求項１〜２４のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項２６】
前記収集領域は、チャンバに含まれる、請求項１〜２５のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項２７】
前記第１のマイクロ流体用チャネルは、約１ｍｍ未満の平均断面寸法を有する、請求項１〜２６のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項２８】
前記第１のマイクロ流体用チャネルは、約１：１の断面アスペクト比を有する、請求項１〜２７のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項２９】
前記第１のマイクロ流体用チャネルは、少なくとも約５：１の断面アスペクト比を有する、請求項１〜２７のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３０】
前記物品は、エラストマーポリマーを含む、請求項１〜２９のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３１】
前記物品は、本質的にエラストマーポリマーから構成される、請求項１〜３０のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３２】
前記物品は、ポリジメチルシロキサンを含む、請求項１〜３１のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３３】
前記物品は、実質的に平面状である、請求項１〜３２のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３４】
前記物品は、機械的に変形可能である、請求項１〜３３のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３５】
前記物品内のチャネルは、準２次元的であるように配列される、請求項１〜３４のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３６】
前記第１のマイクロ流体用チャネルの少なくとも一部分は、疎水性コーティングで被覆される、請求項１〜３５のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３７】
前記第１のマイクロ流体用チャネルの少なくとも一部分は、疎水性である、請求項１〜３６のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３８】
前記第１のマイクロ流体用チャネルの実質的に全体は、疎水性である、請求項１〜３７のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項３９】
前記マイクロ流体用チャネルの実質的に各々は、疎水性である、請求項１〜３８のいずれかに記載の噴霧乾燥機。
【請求項４０】
請求項１〜３９のいずれかに記載の少なくとも１０個の噴霧乾燥機を備える装置。
【請求項４１】
液体を蒸発させる方法であって、前記方法は、液体がマイクロ流体用チャネル内に含まれている間に前記液体の少なくとも約２０体積％が蒸発するように、前記液体を前記マイクロ流体用チャネルに通過させることを含む、方法。
【請求項４２】
前記液体は、液滴として存在する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記液体は、液体フィルムとして存在する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記液体は、ジェットとして存在する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記液体の少なくとも約７５体積％は、前記液体が前記マイクロ流体用チャネル内に含まれている間に蒸発する、請求項４１〜４４のいずれかに記載の方法。
【請求項４６】
前記液体は、水を含む、請求項４１〜４５のいずれかに記載の方法。
【請求項４７】
前記液体は、エタノールを含む、請求項４１〜４６のいずれかに記載の方法。
【請求項４８】
前記液体は、水中で混和性である、請求項４１〜４７のいずれかに記載の方法。
【請求項４９】
前記液体は、水中で非混和性である、請求項４１〜４７のいずれかに記載の方法。
【請求項５０】
前記流体液滴は、約１ｍｍ未満の全体平均断面寸法を有する、請求項４１〜４９のいずれかに記載の方法。
【請求項５１】
前記液体は、前記マイクロ流体用チャネルの壁に接触することなく、前記マイクロ流体用チャネルを通って流動する、請求項４１〜５０のいずれかに記載の方法。
【請求項５２】
前記マイクロ流体用チャネル内の前記液体は、ガスによって包囲される、請求項４１〜５１のいずれかに記載の方法。
【請求項５３】
前記ガスは、空気である、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記ガスは、前記液体との初期接触時に、少なくとも約４０℃の温度である、請求項５２または５３のいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
前記液体は、前記液体溶媒が前記液体から蒸発すると粒子に凝固する、請求項４１〜５４のいずれかに記載の方法。
【請求項５６】
前記液体は、前記マイクロ流体用チャネルから退出する前に粒子に凝固する、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記液体は、前記マイクロ流体用チャネルから退出した後に粒子に凝固する、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記粒子は、約１ｍｍ未満の平均断面寸法を有する、請求項５５〜５７のいずれかに記載の方法。
【請求項５９】
前記マイクロ流体用チャネルは、約１ｍｍ未満の平均断面寸法を有する、請求項４１〜５８のいずれかに記載の方法。
【請求項６０】
液体を噴霧乾燥させる方法であって、前記方法は、
前記液体の少なくとも約２５体積％がマイクロ流体用チャネル内で蒸発するように、前記液体を前記マイクロ流体用チャネルに通過させることと、
未蒸発液体を前記マイクロ流体用チャネルの外部の収集領域内へ噴霧することと
を含む、方法。
【請求項６１】
流体液滴を分散させる方法であって、前記方法は、マイクロ流体用チャネル内の流体液滴を加速させることによって、前記マイクロ流体用チャネル内に含まれる前記流体液滴をより小さい流体液滴に分散させることを含む、方法。
【請求項６２】
流体を前記マイクロ流体用チャネル内に導入することによって、前記流体液滴を加速させることを含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記チャネル内の複数の場所のうちの少なくともいくつかにおいて流体を前記マイクロ流体用チャネル内に導入することによって、前記複数の場所において前記流体液滴を加速させることを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記マイクロ流体用チャネル内の前記流体液滴の平均速度は、前記流体液滴を前記マイクロ流体用チャネル内に導入した後に少なくとも約２０％増加する、請求項６２または６３のいずれかに記載の方法。
【請求項６５】
前記マイクロ流体用チャネル内の前記流体液滴の平均速度は、前記流体を前記マイクロ流体用チャネル内に導入した後に少なくとも約５０％増加する、請求項６２〜６４のいずれかに記載の方法。
【請求項６６】
前記流体液滴は、前記マイクロ流体用チャネル内で前記流体液滴を加速させることによって、伸長し、より小さい流体液滴に分断される、請求項６１〜６５のいずれかに記載の方法。
【請求項６７】
前記流体液滴を電気的に加速させることを含む、請求項６１〜６６のいずれかに記載の方法。
【請求項６８】
前記流体液滴を磁気的に加速させることを含む、請求項６１〜６７のいずれかに記載の方法。
【請求項６９】
前記流体液滴は、液体を含む、請求項６１〜６８のいずれかに記載の方法。
【請求項７０】
前記流体液滴の加速中に、前記液体の少なくとも一部が蒸発する、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
方法であって、前記方法は、
マイクロ流体用チャネル内に含まれる過飽和流体液滴を提供することと、
表面において前記マイクロ流体用チャネルから外へ前記過飽和流体液滴を方向付けることと
を含む方法。
【請求項７２】
過飽和流体液滴を提供することは、
流体液滴を提供することと、
前記流体液滴が過飽和になるように前記液体を蒸発させることと
を含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記液体が蒸発させられることができるガスに前記流体液滴を曝露させることを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記表面は、収集チャンバの表面である、請求項７１〜７３のいずれかに記載の方法。
【請求項７５】
前記液体は、水を含む、請求項７１〜７４のいずれかに記載の方法。
【請求項７６】
前記流体液滴は、医薬品をさらに含む、請求項７１〜７５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、本明細書で参照によってその全体が援用される「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｓｐｒａｙ  Ｄｒｙｉｎｇ  ｉｎ  Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題された２０１２年９月２１日出願の米国仮特許出願第６１／７０４，４２２号の利益を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、概して、マイクロ流体に関し、噴霧乾燥および他の乾燥技法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
噴霧乾燥は、流体を乾燥させるために一般的に使用され、かつ、しばしば、食品（例えば、粉ミルク、コーヒー、茶、卵、シリアル、香辛料、香味料等）、医薬品（例えば、抗生物質、医学的成分、薬剤、添加剤等）、工業的化合物（例えば、塗料色素、セラミック材料、触媒等）、または、同等物の噴霧乾燥等の多様な用途で使用される技法である。噴霧乾燥において、乾燥させられるべき流体は、典型的に、流体の乾燥を生じさせるためにノズルから乾燥および／または加熱される領域内へ放出される。流体は、しばしば、液体であるが、他の流体または材料、例えば、湿潤またはスラッシュ状（ｓｌｕｓｈｙ）の固体材料もまた、乾燥させられ得る。乾燥のために使用される領域は、空気、窒素、または、他の不活性ガスを含み得、特定の場合において、加熱される。流体は、典型的に、露出表面積を増加させて流体の乾燥時間を減少させるように、例えばノズルを使用して、細かくされる。しかしながら、そのような乾燥技法は、例えば、乾燥製品の一貫性のあるサイズ分布が所望されるときに、制御することが困難であり得る。加えて、熱風の使用が、特定の場合において、噴霧乾燥製品の熱劣化の危険性を生じさせ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、概して、マイクロ流体工学に関し、噴霧乾燥および他の乾燥技法に関する。本発明の主題は、特定の場合において、相互関連生成物、特定の問題に対する代替解決策、および／または、１つ以上のシステムおよび／または物品の複数の異なる使用を伴う。
【０００５】
１つの局面において、本発明は、概して、液体を乾燥させることにおける使用のための噴霧乾燥機を対象にする。１つの組の実施形態において、噴霧乾燥機は、第１のマイクロ流体用チャネルと、各々が第１の交差点において実質的に非直角で第１のマイクロ流体用チャネルに交差する第２のマイクロ流体用チャネルおよび第３のマイクロ流体用チャネルと、各々が第２の交差点において実質的に非直角で第１のマイクロ流体用チャネルに交差する第４のマイクロ流体用チャネルおよび第５のマイクロ流体用チャネルとを備える物品を備える。噴霧乾燥機はまた、いくつかの実施形態において、第１のマイクロ流体用チャネルからアウトプットを受け取る収集領域を含み得る。
【０００６】
本発明は、別の局面において、概して、液体を蒸発させる方法を対象にする。１つの組の実施形態において、本方法は、液体がマイクロ流体用チャネル内に含まれている間に、液体の少なくとも約２０体積％が蒸発するように、液体をマイクロ流体用チャネルに通過させる行為を含む。
【０００７】
さらに別の局面において、本発明は、概して、液体を噴霧乾燥させる方法を対象にする。本方法は、１つの組の実施形態によると、液体の少なくとも約２５体積％がマイクロ流体用チャネル内で蒸発するように、液体をマイクロ流体用チャネルに通過させる行為と、マイクロ流体用チャネルの外部の収集領域内へ未蒸発液体を噴霧する行為とを含む。
【０００８】
別の局面によると、本発明は、概して、流体液滴を分散させる方法を対象にする。特定の実施形態において、本方法は、マイクロ流体用チャネル内の流体液滴を加速させることによって、マイクロ流体用チャネル内に含まれる流体液滴をより小さい流体液滴に分散させる行為を含む。
【０００９】
本方法は、なおも別の局面において、概して、マイクロ流体用チャネル内に含まれる過飽和流体液滴を提供する行為、および、表面においてマイクロ流体用チャネルから外へ過飽和流体液滴を方向付ける行為を対象にする。
【００１０】
さらに別の組の実施形態において、本発明は、概して、第１のマイクロ流体用チャネルと、各々が第１の共通交差点において非直角で第１のマイクロ流体用チャネルに交差する第１の一対のマイクロ流体用チャネルと、各々が第２の共通交差点において非直角で第１のマイクロ流体用チャネルに交差する第２の一対のマイクロ流体用チャネルとを備えるマイクロ流体用デバイスを対象にする。
【００１１】
マイクロ流体用デバイスは、なおも別の組の実施形態において、第１のマイクロ流体用チャネルと、鋭角で第１のマイクロ流体用チャネルに交差する第２のマイクロ流体用チャネルと、鈍角で第１のマイクロ流体用チャネルに交差する第３のマイクロ流体用チャネルとを備える。
【００１２】
別の組の実施形態によると、マイクロ流体用チャネルは、第１の液体加速器領域と第２の液体加速器領域とを備える。
【００１３】
本発明は、なおも別の局面において、概して、噴霧乾燥機を対象にする。１つの組の実施形態において、噴霧ドライバは、内部乾燥領域と、マイクロ流体用チャネルから放出される材料が表面に衝突するように位置付けられた表面とを備えるマイクロ流体用チャネルを備える。
【００１４】
噴霧乾燥機は、別の組の実施形態において、第１のマイクロ流体用チャネルと、実質的に非直角で第１のマイクロ流体用チャネルに交差する第２のマイクロ流体用チャネルとを備える物品を含む。いくつかの場合において、噴霧乾燥機はまた、第１のマイクロ流体用チャネルからアウトプットを受け取る収集領域を備え得る。
【００１５】
さらに別の組の実施形態において、噴霧乾燥機は、第１のマイクロ流体用チャネルと、各々が第１の交差点において実質的に非直角で第１のマイクロ流体用チャネルに交差する第２のマイクロ流体用チャネルおよび第３のマイクロ流体用チャネルとを備える物品を備える。いくつかの事例において、第２のマイクロ流体用チャネルおよび第３のマイクロ流体用チャネルの一方または両方は、加圧ガス源と流体連通し得る。噴霧乾燥機はまた、本発明の特定の実施形態において、第１のマイクロ流体用チャネルからアウトプットを受け取る収集領域を備え得る。
【００１６】
別の組の実施形態において、本方法は、剪断力を流体液滴に印加することによって、マイクロ流体用チャネル内に含まれる流体液滴をより小さい流体液滴に分散させる行為を含む。
【００１７】
別の局面において、本発明は、本明細書に説明される実施形態のうちの１つ以上、例えばマイクロ流体工学を伴う噴霧乾燥および他の乾燥技法を作製する方法を包含する。さらに別の局面において、本発明は、本明細書に説明される実施形態のうちの１つ以上、例えばマイクロ流体工学を伴う噴霧乾燥および他の乾燥技法の使用の方法を包含する。
【００１８】
本発明の他の利点および新規特徴は、添付の図と併せて検討されるとき、本発明の種々の非限定的実施形態の下記の発明を実施するための形態から明白になる。本明細書および参照によって援用された文書が、矛盾しかつ／または非一貫した開示を含む場合、本明細書が優先するべきである。参照によって援用された２つ以上の文書が、相互に対して、矛盾しかつ／または非一貫した開示を含む場合、より最新の発効日を有する文書が優先するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明の非限定的実施形態は、模式的であって正確な縮尺で描かれることが意図されない添付の図を参照して、例として説明される。図中、図示される各同一または略同一の構成要素は、典型的に、単一の数字で表される。明確性の目的のため、当業者が本発明を理解することを可能にするために、例証が必要ではない場合、全構成要素が全図において標識されるわけではなく、また、本発明の各実施形態の全構成要素が示されるわけでもない。
【００２０】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態による、流体を乾燥させるために使用されるチャネルを図示する。
【図２】図２Ａ〜２Ｃは、本発明の別の実施形態による、流体を乾燥させるためのマイクロ流体用デバイスを図示する。
【図３】図３Ａ〜３Ｂは、本発明の種々の実施形態において生成された噴霧乾燥粒子を図示する。
【図４】図４Ａ〜４Ｂは、本発明の特定の実施形態におけるチャネル中の液滴の加速を図示する。
【図５】図５Ａ〜５Ｃは、本発明の特定の実施形態による、空気速度および液滴サイズを図示する。
【図６Ａ】図６Ａ〜６Ｄは、本発明のさらなる実施形態において生成された噴霧乾燥粒子を図示する。
【図６Ｂ】図６Ａ〜６Ｄは、本発明のさらなる実施形態において生成された噴霧乾燥粒子を図示する。
【図６Ｃ】図６Ａ〜６Ｄは、本発明のさらなる実施形態において生成された噴霧乾燥粒子を図示する。
【図６Ｄ】図６Ａ〜６Ｄは、本発明のさらなる実施形態において生成された噴霧乾燥粒子を図示する。
【図７】図７Ａ〜７Ｂは、本発明のさらに別の実施形態におけるチャネルの内側の液滴のスピードを図示する。
【図８Ａ】図８Ａ〜８Ｅは、本発明の種々の実施形態に従って生成された粒子を図示する。
【図８Ｂ】図８Ａ〜８Ｅは、本発明の種々の実施形態に従って生成された粒子を図示する。
【図８Ｃ】図８Ａ〜８Ｅは、本発明の種々の実施形態に従って生成された粒子を図示する。
【図８Ｄ】図８Ａ〜８Ｅは、本発明の種々の実施形態に従って生成された粒子を図示する。
【図８Ｅ】図８Ａ〜８Ｅは、本発明の種々の実施形態に従って生成された粒子を図示する。
【図９】図９Ａ〜９Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、空気速度および液滴サイズを図示する。
【図１０】図１０Ａ〜１０Ｃは、本発明の特定の実施形態の流量特性を図示する。
【図１１】図１１Ａ〜１１Ｃは、本発明の特定の実施形態による、種々のチャネル高を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、概して、マイクロ流体に関し、噴霧乾燥および他の乾燥技法に関する。従来の噴霧乾燥技法の代わりに、または、それに加えて、マイクロ流体用チャネル内の流体を少なくとも部分的に乾燥させることによって、乾燥プロセスのより良好な制御が、本発明の特定の局面において達成されることができる。加えて、本発明の種々の実施形態は、概して、マイクロ流体用チャネル等のチャネル内に含まれる流体を乾燥させるためのシステムおよび方法を対象にする。例えば、流体が、収集領域内へ噴霧される前に、マイクロ流体用チャネル内で部分的または完全に乾燥させられ得る。いくつかの実施形態において、空気等のガスが、流体を含むチャネル内へ方向付けられ得、これは、流体の乾燥を容易にし得る。特定の場合において、流体は、チャネル内へのガスの導入によって加速され得、特定の実施形態において、流体の液滴は、結果としてより小さい液滴を形成するように分断され得る。特定の事例において、流体はまた、過飽和液滴を形成するように乾燥させられ得る。
【００２２】
したがって、本発明の特定の局面は、概して、例えば、微粒子またはナノ粒子等の粒子を生成するように、流体（典型的には液体）を少なくとも部分的に乾燥させるための噴霧乾燥機に関係付けられる。噴霧乾燥機において、少なくとも部分的に、例えばノズルを通して収集領域内へ、小液滴として流体を噴霧することによって、流体が乾燥させられる。しかしながら、いくつかの実施形態において、本明細書で議論されるように、流体は、収集領域内へ噴霧される前に、少なくとも部分的に乾燥させられ得る。例えば、空気等のガスが、（例えば液滴またはフィルムとして、チャネル内に存在し得る）流体を含むマイクロ流体用チャネル内へ方向付けられ得、これは、チャネル内の流体の少なくとも部分的に乾燥を引き起こし得、かつ／または、小さい液滴を形成するように液体を分断させられ得、これは、乾燥を増進させ得る。
【００２３】
いくつかの実施形態において、流体が、そのようなガスの導入によってチャネル内で加速され得る。特定の場合において、チャネル内の流体は、特定の条件下で伸長または分断させられ、例えば、より小さい液滴に分解し得る。これは、乾燥プロセスを迅速化または加速し得る。加えて、特定の実施形態において、チャネル内の空気が加熱される必要がないように、蒸発がチャネル内でより迅速に起こり得る。さらに、いくつかの事例において、チャネル内の流体は、超音速に達し、蒸発速度をさらに増加させ得る。したがって、例えば、液滴は、チャネル内で部分的または完全に乾燥し、例えば粒子を形成し得、かつ／または、液滴は、例えば従来の噴霧乾燥機の様式で、乾燥プロセスを終了するように、乾燥領域（例えば、加熱されかつ／または低減された湿度を有する領域）内へ放出され得る。
【００２４】
本明細書で議論されるもの等の噴霧乾燥技法は、乾燥が所望される種々の用途で使用され得る。例えば、噴霧乾燥は、熱的に敏感な材料または熱分解性材料を乾燥させるため、および／または、流体を乾燥させるために使用され得る。特定の場合において、噴霧乾燥はまた、例えば制御された速度での流体の乾燥によって、比較的一様な粒子を生成するために使用され得る。
【００２５】
ここで、本発明の実施形態の１つの例が、図１に関して説明されるが、例えば下記でさらに詳細に議論されるように、他の構成が他の実施形態で使用され得る。図１において、マイクロ流体システム１０は、特定の場合において加熱され得かつ／または比較的低い湿度を含み得る収集領域５０内へノズルから放出される前に、流体液滴３０が流動することができるマイクロ流体用チャネル２０を含む。マイクロ流体システムは、任意の好適な材料、例えばポリジメチルシロキサン等のポリマーから形成され得る。マイクロ流体用チャネル２０は、この図では真っ直ぐであるが、マイクロ流体用チャネル２０は、他の実施形態ではその必要はない。マイクロ流体用チャネル２０はまた、一定または様々な断面積、例えば下流で増加または減少する断面積を有し得る。加えて、明確性の目的のために、１つだけの流体液滴３０がここで議論されているが、他の実施形態において、１つよりも多くの流体液滴が、マイクロ流体用チャネル２０内に存在し得る。
【００２６】
特定の実施形態において、流体液滴３０がマイクロ流体用チャネル２０を通って流動する一方で、流体液滴３０からの少なくとも一部の流体は、蒸発し得る。例えば、流体液滴３０が（例えば、中に懸濁または溶解させられた）種を運ぶ液体を含む場合、液体の少なくとも一部が液滴から蒸発し得、特定の実施形態において、液体が凝固することができるように、例えば、その中にその種を含むか、または、本質的にその種から成りさえする粒子を形成することができるように、十分な液体が蒸発し得る。加えて、特定の場合において、流体液滴３０は、特定の場合において、液滴からの液体の乾燥および蒸発を容易にし得る超音速に達する比較的高速で流動し得る。対照的に、多くの他の噴霧乾燥システムにおいて、乾燥のほとんどは、流体液滴がノズルから乾燥領域内へ放出された後に起こる。加えて、本発明の特定の実施形態において、液滴は、必ずしも凝固せず、依然として少なくとも部分的に液体（単数または複数）のままであり得る。さらに、特定の実施形態において、液滴は、必ずしも粒子に凝固することなく、過飽和点まで乾燥し得る。
【００２７】
１つの組の実施形態において、蒸発プロセスは、マイクロ流体用チャネル２０を加熱することによって、かつ／または、蒸発液体が蒸発することができる空気等のガスに流体液滴３０を曝露させることによって容易にされ得る。ガスは、特定の場合において、加熱され得かつ／または乾燥させられ得る。しかしながら、いくつかの実施形態において、ガスは、加熱されない場合もあり、これは、例えば、感熱性材料の乾燥において有用であり得る。ガスは、流体液滴３０がそのマイクロ流体用チャネル内に導入されるときに、マイクロ流体用チャネル２０において存在し得、かつ／または、ガスは、流体液滴３０がチャネル内で流動する間に、１つ以上の場所でマイクロ流体用チャネル２０に導入され得る。例えば、図１に示されるように、複数の側方チャネル４０が、マイクロ流体用チャネル２０に交差する。側方チャネル４０は、各々、任意の好適な角度（例えば、直角、または、鋭角、鈍角等の非直角）でマイクロ流体用チャネル２０に交差し得、種々の側方チャネルは、各々、同一のまたは異なる角度で交差し得る。例えば、ここで示されるように、側方チャネル４０は、進入ガスがチャネル内の流体液滴３０の流動を支援することを可能にするように、（上流方向に対して）約４５°で位置付けられる。いくつかの実施形態において、進入ガスはまた、図１の液滴３３によって図示されるように、特定の条件下で、流体液滴３０がより小さい流体液滴に剪断または分断されるように、（チャネル内の増加する長さの矢印３１によって描写されるように）流体液滴３０をマイクロ流体用チャネル２０内で加速させ得る。
【００２８】
また、この図において、側方チャネル４０の上流でマイクロ流体用チャネル２０に交差する随意の側方チャネル４５も示されている。本例において、側方チャネル４５は、約１３５°の角度でチャネル２０に交差するが、他の角度（鋭角、直角、または、鈍角）が他の実施形態では可能である。側方チャネル４５は、存在するとき、例えば流動集束デバイスの様式で、ガスをマイクロ流体用チャネル２０に導入することにより、マイクロ流体用チャネル２０に進入する流体に流体液滴３０を形成し始めさせるために使用され得る。非限定的例として、側方チャネル４５は、マイクロ流体用チャネル２０内の液滴流をより急速に「滴下レジーム（ｄｒｉｐｐｉｎｇ  ｒｅｇｉｍｅ）」に進入させるために位置付けられ得、その滴下レジームにおいて、チャネル内の本質的に同じ位置でより小さい流体液滴３０を形成するように液滴が細かくなる。
【００２９】
上記の議論は、流体を乾燥させるために使用されることができる本発明の実施形態の非限定的例である。しかしながら、他の実施形態も可能である。例えば、本発明のいくつかの局面は、マイクロ流体用チャネル等のチャネル中の流体を乾燥させるか、または、それを別様に操作するシステムおよび方法を対象にする。特定の実施形態において、例えば、本発明は、例えば、粒子または固体を生成するように、または、乾燥を少なくとも促進するように、流体または他の流体もしくは材料を乾燥させることにおける使用のための噴霧乾燥機を、概して対象にする。いくつかの実施形態において、噴霧乾燥機は、マイクロ流体用チャネル等の１つ以上のチャネルを含む物品を含み、そのチャネルを通して、流体または他の流体が、その中で少なくとも部分的に乾燥させられる。
【００３０】
乾燥させられるべき液体または他の流体は、任意の好適な形態で、例えば、個々の液滴（以前に議論されたもの等）として、フィルム（例えば、チャネルの壁を被覆する）、ジェット、または、同等物として、噴霧乾燥機内のチャネル（例えば、図１におけるチャネル２０）内に存在し得る。液滴が存在するとき、液滴は、滴下挙動、ジェット挙動等を呈し得る。特定の事例において、本明細書で議論されるように、流体が液体として存在する場合、液体は、チャネル内で少なくとも部分的に蒸発し得る。したがって、例えば、液体（または他の流体）は、比較的揮発性であることにより、例えば、比較的高い蒸気圧または分圧を有し得る。加えて、特定の場合において、液体または他の流体は、特定の実施形態において、チャネル内で部分的または完全に乾燥させられることにより例えば粒子を形成し得る液滴を形成するように分断させられ得る。
【００３１】
任意の好適な液体が、乾燥させられ得る。例えば、液体は、水性（例えば、水中で混和性）、または、油もしくは他の非水性液体（例えば、水中で非混和性）であり得る。水性液体の例は、水、アルコール（例えば、ブタノール（例えば、ｎ−ブタノール）、イソプロパノール（ＩＰＡ）、プロパノール（例えば、ｎ−プロパノール）、エタノール、メタノール、または、同等物）、生理食塩水、血液、酸（例えば、ギ酸、酢酸、または、同等物）、アミン（例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、または、同等物）、これらの混合物、および／または、他の類似流体を含むが、それらに限定されない。また、液体が下記の例および実施形態の多くで説明されるが、本発明は、液体および液体を乾燥させるための方法のみに限定されず、本発明のなおも他の実施形態において、他の流体または材料、例えば、湿潤またはスラッシュ状の固体材料、粘弾性固体、液体乳濁液、シロップ状材料、または、同等物の乾燥も包含することもまた、理解されるべきである。例えば、材料は、乾燥させられるべき液体または他の不揮発性流体を含み得る。
【００３２】
加えて、（例えば、液滴、フィルム等として存在する）チャネル内の流体を加速させるため、または、別様にその速度を変化させるために、例えば本明細書で記述されるような１つ以上の側方チャネルを通した、チャネル内への空気および／または他のガスの導入に加えて、種々の方法が使用されることができる。非限定的例として、第２の液体または流体が、流体を加速させるために使用され得、外力（例えば、重力、求心力等）が流体に印加され得、または、流体が磁気的または電気的に影響されやすい場合、好適な磁場または電場の印加が、それぞれ、例えば同一であっても異なってもよい１つ以上の加速器領域において、チャネル内の流体を加速させるために使用され得る。したがって、非限定的例として、チャネル内の液体（例えば、液滴または液体のフィルム）は、ガスまたは他の流体の導入を通して、第１の加速器領域において加速され得、（第１の加速器領域と同じであっても異なってもよい）ガスまたは他の流体、電場、磁場、重力、あるいは、同等物の導入を通して、第２の加速器領域において加速され得る。デバイス内に存在する任意の好適な数、例えば２、３、４、５、６、７、８個等の加速器領域が存在し得、使用される加速技法は、同じであっても異なってもよい。
【００３３】
本物品は、１つの組の実施形態によると、高分子、可撓性、および／または、エラストマーのポリマーおよび／または他の材料、例えば、ポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）等のシリコーンポリマーから形成されることができる。いくつかの実施形態において、本物品は、そのようなポリマーおよび／または他の材料を含んでもよく、または、それらから本質的に成ることさえもよい。潜在的に好適なポリマーおよび他の材料の他の例が、下記で詳細に議論される。本物品は、いくつかの実施形態において、平面状または非平面状（例えば、曲線状）であり得る。例えば、物品が工具を使用することなく平均的な個人によって機械的に見かけ上変形されることができるように、本物品は、特定の場合において、少なくとも部分的に機械的に変形可能である材料から形成されることができる。しかしながら、他の実施形態において、本物品が平均的な個人によって機械的に変形可能ではないように、本物品は、より比較的剛性がある材料で形成され得る。
【００３４】
記述されるように、１つの組の実施形態において、中を通って液体または他の流体が流動することができるチャネルは、１つ以上の側方チャネルによって交差され得る。任意の好適な数、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２等の側方チャネルが存在し得る。側方チャネルは、任意の好適な角度（例えば、直角、鋭角、鈍角等）で主要チャネルに交差することができ、側方チャネルは、各々、同じ角度または異なる角度で主要チャネルに交差することができる。例えば、交差の角度は、約２０°、約３０°、約４０°、約４５°、約５０°、約６０°、約７０°、約８０°、約９０°、約１００°、約１１０°、約１２０°、約１３０°、約１３５°、約１４０°、約１５０°、または、約１６０°であり得る。側方チャネルは、例えば側方チャネルから主要チャネルに進入するガスが液体または他の流体の加速および／または乾燥を引き起こすように、位置付けられ得、または、角度付けられ得る。したがって、例えば複数の側方チャネルが存在する場合、例えば側方チャネルのうちの１つ以上から進入するガスによって、液体または他の流体は、チャネル内の１つ以上の場所においてチャネル内で加速され得る。
【００３５】
１つの組の実施形態において、側方チャネルのうちの１つ以上が、主要チャネルに対して鋭角で位置付けられ、これは、主要チャネル内へのガスの進入を容易にし得、その結果として、例えば、主要チャネル内に含まれる液体または他の流体の速度を増加させるために使用され得るガスが主要チャネルにおいて下流に流動する。そのような側方チャネルの非限定的例は、主要チャネル２０に交差する側方チャネル４０を伴って、図１で見られ得る。特定の事例において、１つより多くのそのような側方チャネルを使用されることができる。例えば、特定の場合において、側方チャネルは、主要チャネルの両側にペアで位置付けられ得る。これは、例えば、一方の側または他方の側に押されることなく、主要チャネル内で流体を下流に移動させ続けるために有用であり得る。しかしながら、他の実施形態において、側方チャネルは、必ずしも主要チャネルに沿ってペアで交差しない場合がある。
【００３６】
また、図１には、側方チャネル４５も示されている。１つの組の実施形態において、そのような側方チャネルは、これらのチャネルが「流動集束」構成で配列されるように、主要チャネルに対して位置付けられ得、その流動集束構成において、例えば、第１のチャネルにおける第１の流体が、第２の流体内に含まれる離散液滴を第１の流体によって形成するために、側方チャネル（例えば、第２のチャネル、時として、第３のチャネルまたは追加のチャネル）を使用して送達される第２の流体によって覆われるかまたは包囲される。第１の流体および第２の流体は、混和性または非混和性であり得る。そのような離散液滴を生成するチャネル構成は、例えば、その全体で参照によって本明細書に援用される現在は２０１０年５月４日発行の米国特許第７，７０８，９４９号であるＳｔｏｎｅらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ」と題された２００４年１２月２８日出願の米国特許出願第１１／０２４，２２８号において見出され得る。
【００３７】
側方チャネル４０とは異なり、側方チャネル４５は、鋭角ではなく、図１において鈍角で主要チャネル２０に交差する。しかしながら、交差の角度はまた、他の実施形態において、例えば上記で議論されるような直角または鋭角であり得る（または、いくつかの実施形態において、そのような側方チャネル４５が存在しない場合もある）。任意のそのような角度、例えば同じ角度または異なる角度におけるチャネルが、使用され得る。例えば、交差の角度は、約２０°、約３０°、約４０°、約４５°、約５０°、約６０°、約７０°、約８０°、約９０°、約１００°、約１１０°、約１２０°、約１３０°、約１３５°、約１４０°、約１５０°、または、約１６０°等であり得る。
【００３８】
特定の場合において、図１１Ｂに示されるように、側方チャネル４５が交差すると、主要チャネルの寸法の変化があり得る。この図において、側方チャネルの交差時に、主要チャネルは、断面積を増加させる。面積の変化は、実施形態に応じて、任意の寸法、例えば、幅、長さ、または、両方の変化によってもたらされ得る。しかしながら、他の場合において、図１１Ａに示されるように、主要チャネルは、必ずしも断面積を変化させない場合がある。
【００３９】
いくつかの実施形態において、側方チャネルから進入するガスは、乾燥および／または加熱され得、これは、主要チャネル内の液体または他の流体の乾燥を容易にし得る。例えば、ガスは、少なくとも約４０℃、少なくとも約５０℃、少なくとも約６０℃、少なくとも約７０℃、少なくとも約８０℃、少なくとも約９０℃等の温度で、液体または他の流体に導入され得る。ガスは、１つ以上の好適な供給源から導入され得る。１つ以上のガスが使用され得、例えば、１つ以上のチャネルを通して導入され得る。加えて、同じまたは異なるガスが、種々の側方チャネルを通して導入され得る。いくつかの実施形態において、進入ガスは、蒸発液体では比較的不飽和であり、それによって、蒸発した液体を伴ったチャネル内のガスの飽和を伴わずに、チャネル内の液体が乾燥し続けることを可能にし得る。ガスは、任意の好適なガス、例えば、空気、窒素、アルゴン、二酸化炭素、ヘリウム等、および、これらの組み合わせ、ならびに／または、他のガスであり得る。ガスは周囲圧力であり得、または、ガスは、いくつかの事例では加圧され得る。例えば、進入ガスの圧力は、少なくとも約０．０１バール、少なくとも約０．０３バール、少なくとも約０．０５バール、少なくとも約０．０７バール、少なくとも約０．１バール、少なくとも約０．２バール、少なくとも約０．３バール、少なくとも約０．４バール、少なくとも約０．５バール、少なくとも約０．７バール、少なくとも約１バール、少なくとも約２バール、少なくとも約３バール、少なくとも約４バール、または、少なくとも約５バールであり得る。特定の場合において、ガスは、流体および／またはその中に含まれる種に対して不活性である。
【００４０】
加えて、１つの組の実施形態において、チャネル内の液体または他の流体は、チャネルの壁、または、チャネルの少なくとも一部分と接触することを妨げられ得る。いくつかの実施形態において、液体は、実質的にチャネルの長さの全体を通して、チャネルの壁と接触することを妨げられ得る。加えて、特定の場合において、チャネル内の１つ以上の壁または領域は、例えば本明細書で議論されるように、化学的に処理され得る。液滴がチャネルの壁に接触することを防止することによって、流体とチャネルの壁との間の反応または相互作用が、低減または排除され得る。例えば、流体は、種が壁と接触する場合にチャネルの壁と結合する（または「汚染する」）ことができる（例えば、その中に溶解または懸濁させられた）種を含み得、流体と壁との間の接触を防止、低減、または、最小化することによって、壁に結合する種の能力が低減または排除される。そのような結合は、特異的または非特異的であり得る。
【００４１】
いくつかの実施形態において、チャネル内の液体または他の流体は、チャネルの寸法または幾何学形状に基づいて、チャネルの壁と接触することを妨げられ得る。例えば、主要チャネルへの１つ以上の側方チャネルの交差時に、主要チャネルは、断面積の増加または減少を呈し得る。例えば、主要チャネルは、任意の寸法、例えば、幅、長さ、または、両方の変化を呈し得る。非限定的例として、図１１Ｄにおいて、最下の交差は、断面積のそのような変化を呈する。したがって、側方チャネルを通した液体または他の流体の導入時に、主要チャネルの壁に接触するためのそのような液体または他の流体の能力が、低減または排除され得る。
【００４２】
本発明の別の局面は、概して、マイクロ流体用チャネル等のチャネル内の流体を加速させるためのシステムおよび方法を対象にする。これは、噴霧乾燥機で、または、特定の場合において必ずしも噴霧乾燥機ではなく他のシステムまたはデバイス（例えば、任意の好適なマイクロ流体用デバイスで）で起こり得る。例えば、（例えば、液滴、ジェット、フィルム等として存在する）チャネル内の流体は、進入ガスによって加速され得、これは、いくつかの実施形態では流体をチャネル内でより速く流動させ得、その結果として、随意に、流体が分断または分散させられてより小さい液滴を形成する。チャネル内の流体を加速させる他の方法、例えば電気的または磁気的な技法もまた、可能である。
【００４３】
チャネル内の流体の平均速度は、本明細書で説明されるもの等の技法を使用して、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７５％、少なくとも約１００％等だけ増加させられ得る。加えて、速度のさらに高い増加が、特定の実施形態では達成され得、例えば、流体速度は、少なくとも約２倍、少なくとも約３倍、少なくとも約５倍、少なくとも約７倍、少なくとも約１０倍、少なくとも約２０倍、少なくとも約３０倍、少なくとも約５０倍、少なくとも約６０倍、少なくとも約７０倍、少なくとも約１００倍、少なくとも約２００倍、少なくとも約３００倍、少なくとも約５００倍、少なくとも約７００倍、少なくとも約１０００倍、少なくとも約２０００倍、少なくとも約３０００倍等だけ加速され得る。
【００４４】
流体の平均速度のこの増加は、ガスがマイクロ流体用チャネル内に導入される前に、流体の平均速度に対して決定されることができる。いくつかの実施形態において、チャネルは、比較的非弾性であって拡張することができない材料から形成され得る（ただし、特定の場合において、チャネルは、いくらかの拡張が例えば均質的に起こることを可能にする材料から形成され得る）。したがって、そのような条件下で、チャネル内の流体の流量は、例えばチャネル内の１つ以上の場所で、ガスがチャネルに進入すると増加し得、それによって、流体をチャネル内でより速く流動または移動させる。
【００４５】
加えて、いくつかの条件下で、増加した速度は、流体に対する剪断力を生成し得、特定の場合において、流体を分断させ、それによって、チャネル内でより小さい液滴を形成し得る。例えば、液滴に印加される力は、慣性力が液滴内の表面張力を克服するようなものであり得る。より小さい液滴はまた、収集領域内へ噴霧される前に、流体液滴の乾燥または液体の蒸発を容易にし得る。したがって、非限定的例として、チャネル内の流体を加速させることによって、流体の液滴またはフィルムが、より小さい液滴を形成するように分断または分散させられ得る。例えば、より小さい液滴サイズは、より小さい液滴について、より大きい表面積とより小さい体積対面積比とをもたらし、それによって、追加の乾燥を促進する。
【００４６】
種々の実施形態において、（分断前または後の）チャネル内の液滴は、約１ｍｍ未満、約５００マイクロメートル未満、約３００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約７５マイクロメートル未満、約５０マイクロメートル未満、約３０マイクロメートル未満、約２５マイクロメートル未満、約２０マイクロメートル未満、約１５マイクロメートル未満、約１０マイクロメートル未満、約５マイクロメートル未満、約３マイクロメートル未満、約２マイクロメートル未満、約１マイクロメートル未満、約５００ｎｍ未満、約３００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、または、約５０ｎｍ未満の平均直径を有し得る。液滴の平均直径はまた、特定の場合において、少なくとも約３０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍ、少なくとも約３００ｎｍ、少なくとも約５００ｎｍ、少なくとも約１マイクロメートル、少なくとも約２マイクロメートル、少なくとも約３マイクロメートル、少なくとも約５マイクロメートル、少なくとも約１０マイクロメートル、少なくとも約１５マイクロメートル、または、少なくとも約２０マイクロメートルであり得る。液滴の集合の「平均直径」は、液滴の直径の算術平均である。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態において、ガスの代わりに、かつ／または、それに加えて、他の材料が、側方チャネルのうちの１つ以上を通して導入され得る。導入され得る他の材料の例は、例えば、（例えば、チャネル内の流体を分断させるための）粒子、追加の流体、（例えば、流体および／または流体内に含まれる種と反応することができる）他の反応体、最終乾燥固体材料内への導入のため、または、それとの関連付けのための他の液体または材料、あるいは、同等物を含む。例えば、１つの組の実施形態において、塩、担体、緩衝剤、乳化剤、希釈剤、キレート剤、充填剤、乾燥剤、酸化防止剤、抗菌剤、防腐剤、結合剤、増量剤、シリカ、可溶化剤、または、安定剤等の、賦形剤または他の材料が、導入され得る。
【００４８】
加えて、本発明の種々の実施形態は、概して、例えば、マイクロ流体用チャネルから退出する（例えば、ノズルを通って収集領域内へ退出する）前に液滴がチャネル内に含まれている間に、液滴内の液体の少なくとも約１０体積％が蒸発するように、マイクロ流体用チャネル等のチャネル内の流体液滴（または他の流体液滴）を少なくとも部分的に乾燥させるためのシステムおよび方法を対象にする。いくつかの実施形態において、さらに大量の乾燥がチャネル内で起こり得、例えば、液体の少なくとも約２０体積％、少なくとも約３０体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約６０体積％、少なくとも約７０体積％、少なくとも約７５体積％、少なくとも約８０体積％、少なくとも約８５体積％、少なくとも約９０体積％、または、少なくとも約９５体積％が、液滴がチャネル内に含まれている間に液滴から蒸発し得る。記述されるように、いくつかの実施形態において、液滴は、液体がそこから蒸発すると、例えば粒子を形成するように、凝固し得る。例えば、液滴内に含まれる種は、液体が蒸発すると粒子を形成するようにとどまってもよい。特定の場合において、粒子の大部分が、種から形成され得る。粒子は、マイクロ流体用チャネル内で、および／または、収集領域内への流体液滴の放出時に形成し得る。固体粒子は、例えば、液滴または粒子が乾燥させられる時間量、および／または、液滴が粒子を形成するように乾燥および／または凝固する速さに応じて、結晶質であり得、または、特定の実施形態では非晶質であり得る。典型的に、液滴は、種の濃度が飽和限界に達するか、または、それを超えると、粒子を形成するが、特定の場合において、濃度は、例えば本明細書で議論されるように過飽和が起こるように、飽和限界を実質的に超えてもよい。
【００４９】
特定の実施形態において、（例えば、放出される前の）チャネル内の流体液滴は、液体がその中に含まれる種で飽和または過飽和させられる点まで乾燥させられ得る。特定の事例において、過飽和液滴は、例えば収集チャンバの表面で放出され得、１つ以上の粒子は、表面に衝突すると形成し得る。しかしながら、他の実施形態において、過飽和液滴は、例えば１つ以上の粒子を形成するように、放出される前に凝固し得る。
【００５０】
加えて、いくつかの局面によると、収集領域内へ、または、特定の場合において１つより多くの収集領域内へ液滴および／または粒子を放出するために使用されるチャネルのうちの１つ以上におけるノズル上に、１つ以上の開口部があり得る。開口部は、例えば、単純な開口部、または、チャネルの側面における穴、チャネルの開放端であることができ、または、乾燥領域（例えば、流体の流動を方向付けまたは改変するために使用されることができる様々な断面積を有するパイプまたは管）内へ放出される前に液滴および／または粒子が通過する開口部と関連付けられる追加の構造が、存在し得る。開口部は、中を通して液滴および／または粒子がチャネルから乾燥領域内へ放出されることができるノズルの役割を果たすことができる。開口部またはノズルは、チャネルと同じであるかまたは異なる断面アスペクト比を有し得る。特定の場合において、開口部またはノズルの断面アスペクト比は、約１：１、少なくとも約１：１、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、少なくとも約４：１、少なくとも約５：１、少なくとも約６：１、少なくとも約７：１、少なくとも約８：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約１２：１、少なくとも約１５：１、または、少なくとも約２０：１であり得る。特定の場合において、開口部は、流体に液滴の噴霧または霧を形成させるように構築および配列され得る。他の実施形態において、液滴は、液滴および／または粒子の規則的なまたは定常の流れとして、例えば液滴のシングルファイル流（ｓｉｎｇｌｅ  ｆｉｌｅ  ｓｔｒｅａｍ）として、放出されることができる。
【００５１】
特定の場合において、１つ以上のガスが、収集領域内への流体の放出時に流体を離散液滴に細分化させるように送達され得、特定の場合において、液滴の噴霧または霧が形成される。いかなる理論によっても拘束されることを望まないが、液滴が、慣性力が表面張力を超えるような力を受ける、すなわち、流体液滴によって感じられる外力が、表面張力下で液滴として一緒にそれ自体を保つための流体の固有の能力を超える場合に、流体細分化が起こり得ることが考えられる。しばしば、液滴によって感じられる加速が高くなるほど、細分化後に続いて形成される液滴が小さくなる。これはまた、溶媒蒸発が典型的に露出表面積に比例するので、溶媒蒸発を加速させ得る。例えば、ガスは、本明細書で説明されるガスのうちのいずれかであり得、かつ、本明細書で説明される圧力のうちのいずれかにおいてあり得る。ガスは、（例えば、チャネル内で加速および／または乾燥を引き起こすために使用される）チャネル内の他のガスと同じであっても異なってもよい。
【００５２】
したがって、次いで、（完全または部分的に凝固させられる）凝固液滴から形成される液滴および／または粒子は、好適な収集領域内へ噴霧（または噴霧乾燥）させられ得るか、または、別様に放出され得る。収集領域は、開放され得、例えば雰囲気に対して開放され得、または、閉鎖され得、例えば、中へ液滴および／または粒子が放出されるチャンバによって部分的または完全に包囲され得る。例えば、収集チャンバは、収集領域内へ放出される流体を乾燥させるための好適な乾燥ガスを少なくとも部分的に含有または封入するために使用されることができるガラス、プラスチック、または、任意の他の好適な材料で形成されることができる。収集領域は、任意の好適な容積を有し得る。乾燥ガスは、空気、窒素、二酸化炭素、アルゴン、または、他の好適なガスであり得る。いくつかの実施形態において、ガスは、放出された流体または他の材料に対して比較的不活性または非反応性であるよう選択されるが、他の実施形態において、ガスは、放出された流体または他の材料のうちの１つ以上と反応し得る。乾燥ガスはまた、種々の技法、例えば、冷蔵または凝縮サイクル、電子的技法（例えば、ペルチェ熱ポンプ）、乾燥剤（例えば、五酸化リン）、または、吸湿性材料を使用して除湿されることができる。いくつかの実施形態において、収集領域内の相対湿度は、約５０％以下、約４０％以下、約３５％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、または、約５％以下である。領域の相対湿度を制御するための他の技法が、当業者に公知である。
【００５３】
特定の場合において、収集領域は、例えば１つ以上の加熱器を使用して、加熱される。収集領域の温度は、特定の場合において、放出された流体または他の材料との有害な劣化または反応を引き起こすことなく、例えば、放出された流体または他の材料の部分的または完全な乾燥が（適用に応じて）起こることを可能にするように選択され得る。例えば、加熱器は、少なくとも約３０℃、少なくとも約４０℃、少なくとも約６０℃、少なくとも約８０℃、少なくとも約１００℃、少なくとも約１２５℃、少なくとも約１５０℃、少なくとも約２００℃、少なくとも約３００℃、少なくとも約４００℃、少なくとも約５００℃等の温度に収集領域を加熱するために使用され得る。任意の好適な方法が、収集領域を加熱するために使用され得る。例えば、収集領域は、誘導加熱、燃料の燃焼、放射（例えば、赤外線放射）への曝露、化学反応、または、同等物を使用して加熱され得る。
【００５４】
特定の場合において、液滴の集合が、チャネルから収集領域内への流体の放出時に形成される。この集合の平均直径は、収集領域内へ放出される前のチャネル内の平均液滴と同じである場合もあり、必ずしもそうではない場合もある。当業者は、例えばレーザ光散乱または他の既知の技法を使用して、液滴の集合の平均直径を決定することができる。そのように形成される液滴は、球形であり得、または、特定の事例では非球形であり得る。非球形液滴における液滴の直径は、非球形液滴と同じ体積を有する完全な数学的球形の直径と見なされ得る。液滴は、着実に形成され得、例えば、液滴の定常流または直線流を形成し、または、他の実施形態において、より多数の液滴が形成され得、例えば収集領域内で、例えば個々の液滴の霧または噴霧を生成する。
【００５５】
特定の場合において、以前に議論されたように、液体が液滴から蒸発し得、これは、いくつかの実施形態では液滴の平均直径を減少させ得る。特定の実施形態において、非限定的例として、液滴の平均直径は、約１ｍｍ未満、約５００マイクロメートル未満、約３００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約７５マイクロメートル未満、約５０マイクロメートル未満、約３０マイクロメートル未満、約２５マイクロメートル未満、約２０マイクロメートル未満、約１５マイクロメートル未満、約１０マイクロメートル未満、約５マイクロメートル未満、約３マイクロメートル未満、約２マイクロメートル未満、約１マイクロメートル未満、約５００ｎｍ未満、約３００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、または、約５０ｎｍ未満であり得る。液滴の平均直径はまた、特定の事例において、少なくとも約３０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍ、少なくとも約３００ｎｍ、少なくとも約５００ｎｍ、少なくとも約１マイクロメートル、少なくとも約２マイクロメートル、少なくとも約３マイクロメートル、少なくとも約５マイクロメートル、少なくとも約１０マイクロメートル、少なくとも約１５マイクロメートル、または、少なくとも約２０マイクロメートルであり得る。
【００５６】
特定の実施形態において、例えばチャネルから放出された後の、収集領域内の流体液滴は、実質的に単分散であり得る。例えば、流体液滴は、液滴の約５％以下、約２％以下、または、約１％以下が、複数の液滴の全体平均直径の約９０％未満（または約９５％未満、または、約９９％未満）でありかつ／または約１１０％よりも大きい（または約１０５％よりも大きい、または、約１０１％よりも大きい）直径を有するように、直径の分布を有し得る。しかしながら、他の実施形態において、収集領域内の流体液滴は、多分散である。
【００５７】
特定の場合において、個々の液滴内の流体の少なくとも一部分は、例えば、収集領域内および／またはマイクロ流体用チャネル内で硬化または凝固し得る。例えば、液滴のうちのいくつか、および／または、液滴のうちのいくつかの一部分は、粒子を形成するように硬化することができる。次いで、粒子は、後に収集されることができる。粒子は、いくつかの実施形態において、流体液滴と実質的に同じ形状を有し得、かつ／または、実質的に同じサイズであり得る。例えば、粒子は、例えば上記で議論されるように、単分散であり得、かつ／または、粒子は、球形、または、特定の事例では非球形であり得る。いくつかの場合において、粒子のうちのいくつかまたは全ては、微粒子および／またはナノ粒子であり得る。微粒子が、概して、（例えば、粒子の平均直径が典型的にマイクロメートルで測定されるように）約１ｍｍ未満の平均直径を有する一方で、ナノ粒子は、概して、（例えば、粒子の平均直径が典型的にナノメートルで測定されるように）約１マイクロメートル未満の平均直径を有する。特定の場合において、ナノ粒子は、約１００ｎｍ未満の平均直径を有し得る。特定の場合において、粒子は、液滴の少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、または、少なくとも約９９％が、粒子の平均直径と約１０％以下異なるか、約７％以下異なるか、約５％以下異なるか、約４％以下異なるか、約３％以下異なるか、約２％以下異なるか、または、約１％以下異なる直径を有するように、直径の分布を有し得る。
【００５８】
１つの組の実施形態において、粒子の平均直径は、約１ｍｍ未満、約５００マイクロメートル未満、約３００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約７５マイクロメートル未満、約５０マイクロメートル未満、約３０マイクロメートル未満、約２５マイクロメートル未満、約２０マイクロメートル未満、約１５マイクロメートル未満、約１０マイクロメートル未満、約５マイクロメートル未満、約３マイクロメートル未満、約２マイクロメートル未満、約１マイクロメートル未満、約５００ｎｍ未満、約３００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、または、約５０ｎｍ未満である。粒子の平均直径はまた、特定の事例において、少なくとも約３０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍ、少なくとも約３００ｎｍ、少なくとも約５００ｎｍ、少なくとも約１マイクロメートル、少なくとも約２マイクロメートル、少なくとも約３マイクロメートル、少なくとも約５マイクロメートル、少なくとも約１０マイクロメートル、少なくとも約１５マイクロメートル、または、少なくとも約２０マイクロメートルであり得る。
【００５９】
いくつかの局面において、チャネル内の流体は、化学物質、生化学物質、または、生物学的実体、細胞、粒子、ビーズ、ガス、分子、医薬品、薬剤、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、芳香剤、反応剤、殺生物剤、殺菌剤、殺虫剤、防腐剤、または、同等物等の種を含み得る。したがって、種は、流体に含まれることができ、かつ、種を含む流体と区別されることができる任意の物質であり得る。例えば、種は、流体中に溶解または懸濁させられ得る。種は、流体のうちの１つ以上の中に存在し得る。流体が液滴を含む場合、種は、液滴のうちのいくつかまたは全ての中に存在し得る。存在し得る種の追加の非限定的例は、例えば、ｓｉＲＮＡ、ＲＮＡｉ、および、ＤＮＡ等の核酸、タンパク質、ペプチド、または、酵素等の生化学種を含む。種のさらに他の例は、ナノ粒子、量子ドット、芳香剤、タンパク質、指示薬、染料、蛍光種、化学物質、または、同等物を含むが、それらに限定されない。さらに別の例として、種は、例えば疾患を治療するか症状を緩和するかまたは同様のことを行うために、摂取されるかまたは体内に別様に導入されるときに生理学的効果を有する薬剤、医薬品、または、他の種であり得る。いくつかの実施形態において、薬剤は、例えば約１０００Ｄａ未満または約２０００Ｄａ未満の分子量を有する、小分子薬剤であり得る。
【００６０】
本発明の他の局面は、下記を含む。本発明の特定の実施形態は、例えば新しい製剤の開発のための、多用途ツールを提示する。例えば、少量の薬剤、医薬品、または、（例えば、本明細書で議論されるような）他の種が、いくつかの場合に試験されることができる。特定の実施形態において、例えば、薬剤、医薬品、または、他の種は、比較的急速に、かつ／または、試験目的のために大きな初期量のサンプルを必要とすることなく、その噴霧乾燥特性について試験され得る。噴霧乾燥のための条件は、種々の製剤を実験または最適化するために、かつ、特定の場合において比較的大量の薬剤、医薬品、または、他の種を必要とすることなく、例えば噴霧乾燥実験前および／またはその最中に、比較的急速に変化させられ得る。例えば、約１００ｇ以下、約５０ｇ以下、約３０ｇ以下、約１０ｇ以下、約５ｇ以下、約３ｇ以下、約１ｇ以下、約５００ｍｇ以下、約３００ｍｇ、または以下、約１００ｍｇの薬剤、医薬品、または、他の種が、例えば粒子を生成するために、特定の実施形態では噴霧乾燥機において使用され得る。特定の場合において、比較的少数または小塊の粒子が、例えば上記で議論されるように、例えば条件が急速に変化させられることを可能にする、所与の噴霧乾燥実験において生成され得る。例えば、約１００ｇ以下、約５０ｇ以下、約３０ｇ以下、約１０ｇ以下、約５ｇ以下、約３ｇ以下、約１ｇ以下、約５００ｍｇ以下、約３００ｍｇ以下、または、約１００ｍｇ以下の粒子または固体が、噴霧乾燥機を使用して形成され得る。特定の場合において、例えば、噴霧乾燥機内への流体流を制御することによって、かつ／または、例えば液滴形成の直前に、異なる溶解物質を含む２つ以上の異なる流体流を１つに結合することによって、粒子の組成が容易に制御され得る。
【００６１】
加えて、いくつかの実施形態において、本明細書で議論されるような噴霧乾燥機は、比較的少ないデッドボリュームを有し得、したがって、これは、サンプルの無駄を低減し、かつ／または、最小量の薬剤、医薬品、または、他の種を使用する実験を容易にし得る。噴霧乾燥機のデッドボリュームは、噴霧乾燥機の正常動作中に噴霧乾燥機によって乾燥領域内へ放出されることができない流体の体積を含む、噴霧乾燥機内の容積を含む。
【００６２】
特定の場合において、懸濁液が、本明細書で議論されるもの等の噴霧乾燥機を使用して生成され得る。そのような懸濁液は、例えば疎水性薬剤の溶解速度および生物学的利用能を増進させるために、使用され得る。例えば、懸濁液は、流体を担体液体内へ噴霧することによって調製されることができる。いくつかの実施形態において、担体液体は、例えば溶液の場合のように、安定剤または界面活性剤を含み得る。しかしながら、他の実施形態においては、いかなる安定剤または界面活性剤も、担体液体中に存在しない場合がある。いくつかの場合において、放出されている流体は、担体液体に接触する前に粒子を生成するために十分に乾燥させられ得るが、他の場合において、流体は、例えば担体液体中で液体懸濁を形成するように、完全に乾燥させられていない溶液に進入し得る。
【００６３】
加えて、いくつかの実施形態において、噴霧乾燥機は、無駄、物理的または化学的性質の変更等を生じさせ得る中間処理および／または貯蔵（例えば、収集チャンバからバイアルへの流体の輸送または充填）を必ずしも必要とすることなく、バイアル、サンプルホルダ、アンプル等に直接接続され得る。例えば、１つ以上の比較的小型のバイアル（または他の収集チャンバ）が、噴霧乾燥機によって生成される材料を直接収集するために使用され得る。バイアルまたは他の収集チャンバは、比較的小さい容積、例えば、約１００ｍｌ未満、約５０ｍｌ未満、約３０ｍｌ未満、約２０ｍｌ未満、約１５ｍｌ未満、約１０ｍｌ未満、約５ｍｌ未満等を有し得る。いくつかの場合において、１つの収集チャンバが使用されるが、他の場合においては、１つより多くのチャンバが使用され得、その結果として、例えば、１つのチャンバが、特定の時間後、および／または、特定の量がその中に収集された後に、（手動で、または、自動的に）次のチャンバによって置き換えられる。
【００６４】
記述されるように、本発明の種々の局面において、流体液滴がチャネルを通過し得、ガスもまた、側方チャネルを通してチャネル内に導入され得る。主要チャネルおよび側方チャネルは、同じサイズであっても異なってもよく、一方または両方は、マイクロ流体用チャネルであり得る。これらのチャネルは、例えば、図１で描写されるように、比較的真っ直ぐであり得、または、チャネルのうちの１つ以上は、適用に応じて、湾曲状、曲線状、波状等であり得る。種々の実施形態において、チャネルは、一定の断面形状または面積、または、変動するもの、例えば下流で面積が増加または減少するものを呈し得る。加えて、物品内に任意の数のチャネルが存在し得、チャネルは、任意の好適な構成で配列され得る。チャネルは、全て相互接続され得、または、チャネルの１つより多くのネットワークが存在し得る。
【００６５】
したがって、非限定的例として、図１は、第１の（主要）チャネルと、種々の交差点で第１のチャネルに交差する第２の側方チャネル、第３の側方チャネル、第４の側方チャネル、第５の側方チャネル、第６の側方チャネル、第７の側方チャネル、第８の側方チャネル、第９の側方チャネル、第１０の側方チャネル、および、第１１の側方チャネル、すなわち、第１の交差点における第２のチャネルおよび第３のチャネル、第２の交差点における第４のチャネルおよび第５のチャネル、第３の交差点における第６のチャネルおよび第７のチャネル、第４の交差点における第８のチャネルおよび第９のチャネル、ならびに、第５の交差点における第１０のチャネルおよび第１１のチャネルとを図示する。前述のように、これは、例証としてのものにすぎず、より多いかまたは少ない側方チャネルが存在し得る他の実施形態において、それらの構成（例えば、交差角度、配向、交差点に存在する数等）は、変動し得る。
【００６６】
流体（例えば、本明細書で説明されるもの等の液体、ガス等）は、１つ以上の流体源から、上記で説明されるもの等のチャネル内へ送達され得る。任意の好適な流体源が使用されることができ、特定の場合において、１つより多くの流体源が使用される。例えば、ポンプ、重力、毛管作用、表面張力、電気浸透、遠心力等が、流体源から物品中の１つ以上のチャネル内へ流体を送達するために使用され得る。ポンプの非限定的例は、シリンジポンプ、蠕動ポンプ、加圧流体源、または、同等物を含む。本物品は、それと関連付けられる任意の数の流体源、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０等、または、それよりも多くの流体源を有することができる。流体源は、流体を同じチャネル内へ送達するために使用される必要はなく、例えば、第１の流体源が、第１の流体を第１のチャネルに送達することができる一方で、第２の流体源は、第２の流体を第２のチャネル等に送達することができる。
【００６７】
いくつかの実施形態において、流体は、例えば、比較的高い流量またはスピードで、チャネルを通って流動する。チャネル内の流動は、層流または乱流であり得る。特定の場合において、チャネルを通る流動は、流動のレイノルズ数が、少なくとも約０．００１、少なくとも約０．００３、少なくとも約０．００５、少なくとも約０．０１、少なくとも約０．０３、少なくとも約０．０５、少なくとも約０．１、少なくとも約０．３、または、少なくとも約０．５であるように起こる。より高いレイノルズ数、例えば、少なくとも約１、少なくとも約３、少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも約３０、少なくとも約５０、少なくとも約１００、少なくとも約３００、少なくとも約５００、または、少なくとも約１０００のレイノルズ数が、（例えば、乱流に対応する）他の実施形態において使用され得る。しかしながら、なおも他の実施形態において、チャネルを通る流動は、流動のレイノルズ数が、１０００未満、約３００未満、約１００未満、約３０未満、約１０未満、約３未満、または、約１未満であるように起こり得る。本発明のさらに他の実施形態において、チャネルを通る流体の体積流量は、少なくとも約０．０１ｍｌ／時間、少なくとも約０．０３ｍｌ／時間、少なくとも約０．０５ｍｌ／時間、少なくとも約０．１ｍｌ／時間、少なくとも約０．３ｍｌ／時間、少なくとも約０．５ｍｌ／時間、少なくとも約１ｍｌ／時間、少なくとも約３ｍｌ／時間、少なくとも約５ｍｌ／時間、少なくとも約１０ｍ／時間、少なくとも約３０ｍｌ／時間、少なくとも約５０ｍｌ／時間、または、少なくとも約１００ｍｌ／時間であり得る。
【００６８】
比較的高い流量が、例えば、チャネルを含む物品内の流体源のうちの１つ以上の間の圧力の差、および、噴霧乾燥機の乾燥領域内の圧力を増加または制御することによって、かつ／または、並列化を通して、達成され得る。例えば、乾燥領域内の圧力は周囲圧力（約１気圧）であり得、かつ／または、圧力は、より高くても低くてもよい。具体的な非限定的例として、乾燥領域内の圧力は、大気圧を約５０ｍｍＨｇ未満、約１００ｍｍＨｇ未満、約１５０ｍｍＨｇ未満、約２００ｍｍＨｇ未満、約２５０ｍｍＨｇ未満、約３００ｍｍＨｇ未満、約３５０ｍｍＨｇ未満、約４００ｍｍＨｇ未満、約４５０ｍｍＨｇ未満、約５００ｍｍＨｇ未満、少なくとも５５０ｍｍＨｇ、少なくとも６００ｍｍＨｇ、少なくとも６５０ｍｍＨｇ、約７００ｍｍＨｇ未満、または、約７５０ｍｍＨｇ未満下回り得る。別の例として、物品内の流体源のうちの１つ以上の圧力は、少なくとも約１バール、少なくとも約１．１バール、少なくとも約１．２バール、少なくとも約１．３バール、少なくとも約１．４バール、少なくとも約１．５バール、少なくとも約１．７バール、少なくとも約２バール、少なくとも約２．５バール、少なくとも約３バール、少なくとも約４バール、少なくとも約５バール等であり得る。
【００６９】
いくつかの実施形態において、物品内のチャネルのうちの少なくともいくつかは、マイクロ流体用チャネルである。「マイクロ流体用」は、本明細書において使用される場合、約１ｍｍ未満の断面寸法を有する少なくとも１つの流体チャネルを含むデバイス、物品、または、システムを指す。チャネルの「断面寸法」は、チャネル内の正味流体流の方向と垂直に測定される。したがって、例えば、物品における流体チャネルのうちのいくつかまたは全ては、約２ｍｍ未満、特定の場合においては約１ｍｍ未満の最大断面寸法を有することができる。１つの組の実施形態において、物品における全ての流体チャネルは、マイクロ流体用であり、かつ／または、約２ｍｍ以下または約１ｍｍの最大断面寸法を有する。特定の実施形態において、流体チャネルは、単一の構成要素（例えば、エッチングされた基材または成形されたユニット）によって部分的に形成され得る。当然ながら、本発明の他の実施形態において、より大きいチャネル、チューブ、チャンバ、リザーバ等が、流体を貯蔵しかつ／または流体を種々の要素またはシステムに送達するために使用されることができる。１つの組の実施形態において、物品におけるチャネルの最大断面寸法は、約１ｍｍ未満、約５００マイクロメートル未満、約３００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約７５マイクロメートル未満、約５０マイクロメートル未満、約３０マイクロメートル未満、約２５マイクロメートル未満、約２０マイクロメートル未満、約１５マイクロメートル未満、約１０マイクロメートル未満、約５マイクロメートル未満、約３マイクロメートル未満、約２マイクロメートル未満、約１マイクロメートル未満、約５００ｎｍ未満、約３００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、または、約５０ｎｍ未満である。
【００７０】
チャネルは、任意の断面形状（円形、卵形、三角形、不規則形、正方形または長方形、あるいは、同等物）を有することができ、被覆または非被覆されることができる。完全に被覆される実施形態において、チャネルの少なくとも１つの部分は、完全に封入された断面を有することができ、または、チャネル全体が、その入口および／または出口あるいは開口部を除き、その全長に沿って完全に封入され得る。開放チャネルは、概して、流体輸送に対する制御を容易にする特徴、例えば、構造的特性（細長いくぼみ）および／または物理的または化学的特性（疎水性  対  親水性）、あるいは、流体に対して力（例えば、含有力（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ））を及ぼすことができる他の特性を含む。チャネル内の流体は、チャネルを部分的または完全に充填し得る。特定の場合において、開放チャネルが使用される場合、流体は、例えば表面張力（すなわち、凹状または凸状のメニスカス）を使用して、チャネル内に保持され得る。
【００７１】
チャネルは、任意のサイズであって、例えば、約５ｍｍまたは２ｍｍ未満、あるいは、約１ｍｍ未満、約５００ミクロン未満、約２００ミクロン未満、約１００ミクロン未満、約６０ミクロン未満、約５０ミクロン未満、約４０ミクロン未満、約３０ミクロン未満、約２５ミクロン未満、約１０ミクロン未満、約３ミクロン未満、約１ミクロン未満、約３００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、あるいは、約１０ｎｍ未満の、正味流体流動に垂直な最大寸法を有し得る。特定の場合において、チャネルの寸法は、流体が物品または基材を通して自由に流動可能であるように、選択される。チャネルの寸法はまた、例えばチャネルにおける流体の特定の体積または線形流量を可能にするように、選択され得る。当然ながら、チャネルの数およびチャネルの形状は、当業者に公知の任意の方法によって変動させられることができる。特定の場合において、１つよりも多くのチャネルが、使用され得る。例えば、２つ以上のチャネルが使用され得、それらは、相互に隣接または近接して位置付けられる、相互に交差して位置付けられる等である。
【００７２】
１つの組の実施形態において、物品内のチャネルは、準２次元パターンで配列される。「準２次元パターン」において、物品内のチャネルは、少なくとも１つの平面が物品に対して画定されることができるように構築および配列され、その結果として、物品内のチャネルの全てが「陰にされる（ｓｈａｄｏｗｅｄ）」か、または、平面上に垂直に投影されるとき、流体的に接続されるように見えるいずれか２つのチャネルが、実際に流体的に接続される（すなわち、別個のチャネルにおいてこれらの流体を分離する「ブリッジ」が、物品内に存在しない）。そのような物品は、特定の事例において、例えばそれらの製造、作成、または、調製の容易さに起因して、有用である。
【００７３】
特定の実施形態において、物品内のチャネルのうちの１つ以上は、約１０ｃｍ未満の平均断面寸法を有し得る。特定の事例において、チャネルの平均断面寸法は、約５ｃｍ未満、約３ｃｍ未満、約１ｃｍ未満、約５ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、５００マイクロメートル未満、２００マイクロメートル未満、１００マイクロメートル未満、５０マイクロメートル未満、または、２５マイクロメートル未満である。「平均断面寸法」は、チャネル内の正味流体流動に垂直な平面において測定される。チャネルが非円形である場合、平均断面寸法は、チャネルの断面積と同じ面積を有する円の直径とみなされ得る。したがって、チャネルは、任意の好適な断面形状、例えば、円形、卵形、三角形、不規則形、正方形、長方形、四辺形、または、同等物を有し得る。いくつかの実施形態において、チャネルは、チャネル内に含まれる１つ以上の流体の層流が生じることができるようにサイズ決定される。
【００７４】
チャネルはまた、任意の好適な断面アスペクト比を有し得る。「断面アスペクト比」は、チャネルの断面形状について、断面形状上で相互に直交して行われる２つの測定の最大可能比率（ｌａｒｇｅｓｔ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ  ｒａｔｉｏ）（大対小）である。例えば、チャネルは、約２：１未満、約１．５：１未満、または、いくつかの場合においては（例えば、円形または正方形の断面形状について）約１：１の断面アスペクト比を有し得る。他の実施形態において、断面アスペクト比は、比較的大きくあり得る。例えば、断面アスペクト比は、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、少なくとも約４：１、少なくとも約５：１、少なくとも約６：１、少なくとも約７：１、少なくとも約８：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約１２：１、少なくとも約１５：１、または、少なくとも約２０：１であり得る。比較的大きい断面アスペクト比は、本明細書で議論されるような、いくつかの実施形態によると、チャネル内の流体とチャネル内の１つ以上の壁との間の接触を防止または最小化するために有用である。
【００７５】
述べられるように、チャネルは、物品内で任意の好適な構成に配列されることができる。異なるチャネル配列は、例えば、チャネル内の流体、液滴、および／または、他の種を操作するために使用され得る。例えば、物品内のチャネルは、液滴（例えば、離散液滴、片面乳剤、両面乳剤、または、他の複数の乳剤等）を生成するため、流体および／または液滴あるいはその中に含まれる他の種を混合するため、流体および／または液滴あるいはその中に含まれる他の種をスクリーニングまたは分類するため、流体および／または液滴を分裂または分割するため、反応を生じさせるため（例えば、２つの流体間、第１の流体および第２の流体によって搬送される種の間、または、２つの流体によって搬送される２つの種の間で生じさせる）、または、同等物のために配列されることができる。具体的な非限定的例として、２つ以上のチャネルは、チャネル内の異なる流体の「流動集束」を引き起こすことにより液滴を形成するように配列されることができる。
【００７６】
特定の場合において、物品中に存在する比較的多数および／または比較的大きい長さのチャネルが存在する。例えば、いくつかの実施形態において、物品内のチャネルは、一緒に加えられるとき、特定の場合において、少なくとも約１００マイクロメートル、少なくとも約３００マイクロメートル、少なくとも約５００マイクロメートル、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約３ｍｍ、少なくとも約５ｍｍ、少なくとも約１０ｍｍ、少なくとも約３０ｍｍ、少なくとも約５０ｍｍ、少なくとも約１００ｍｍ、少なくとも約３００ｍｍ、少なくとも約５００ｍｍ、少なくとも約１ｍ、少なくとも約２ｍ、または、少なくとも約３ｍの全長を有することができる。別の例として、物品は、少なくとも１本のチャネル、少なくとも３本のチャネル、少なくとも５本のチャネル、少なくとも１０本のチャネル、少なくとも２０本のチャネル、少なくとも３０本のチャネル、少なくとも４０本のチャネル、少なくとも５０本のチャネル、少なくとも７０本のチャネル、少なくとも１００本のチャネル等を有することができる。
【００７７】
チャネルはまた、いくつかの実施形態において被覆され得る。例えば、コーティングは、適用に応じて、チャネルの壁（またはその一部分）をより疎水性またはより親水性にし得る。具体的な非限定的例として、流体は比較的親水性であり得、チャネル壁は、比較的疎水性であり得、かつ／または、壁をより疎水性にするように被覆され得、その結果として、流体は、概して、チャネルの壁に弾かれ（壁を濡らさず）、それによって、流体チャネルを画定する疎水性壁に流体が接触することを防止することに役立つ。そのような構成は、例えば液滴形成について、有用であり得る。いくつかの実施形態において、例えばフィルム形成のために、チャネル壁は、（例えば、比較的親水性の流体については）比較的親水性、または、（例えば、比較的疎水性の流体については）比較的疎水性であるように選択され得る。
【００７８】
さらに別の例として、流体は、比較的疎水性であり得、チャネル壁は、比較的親水性であり得る。典型的に、「親水性」材料または表面は、水を濡らすものであり、例えば、そのような表面上の水が９０°未満の接触角を有する一方で、「疎水性」材料または表面は、９０°よりも大きい接触角を有する。しかしながら、疎水性はまた、相対的な意味で他の実施形態において決定され得、すなわち、第１の材料が第２の材料よりも親水性であり得る（例えば、より小さい接触角を有する）が、材料は、両方とも親水性、または、両方とも疎水性であり得る。
【００７９】
任意の好適な方法が、チャネルの壁（またはその一部分）を被覆または処理するために使用され得る。例えば、壁は、酸素プラズマ処理で処理されることができ、または、壁の疎水性を変更するために使用されることができるゾル・ゲル材料、シラン、高分子電解質等で被覆されることができる。ゾル・ゲルの一部分は、その疎水性を変更する化学反応をゾル・ゲルにおいて誘発するために使用されることができる紫外線等の光に曝露され得る。ゾル・ゲルは、光への曝露時にラジカルを生成する光開始剤を含むことができる。随意に、光開始剤は、ゾル・ゲル内のシランまたは他の材料に共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）させられる。そのように生成されたラジカルは、ゾル・ゲルの表面上で縮合または重合反応を生じさせ、したがって、表面の疎水性を変更するために使用され得る。別の非限定的例として、金属酸化物が、その疎水性を変更するために壁上に被覆され得る。なおも他の例は、下記で、ならびに、各々がその全体において参照によって本明細書に援用される、２００９年１０月１日にＷＯ  ２００９／１２０２５４号として公開されたＡｂａｔｅらによる「Ｓｕｒｆａｃｅｓ，  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ，  Ｗｉｔｈ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」と題された２００９年２月１１日出願の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０００８５０、および、２０１０年９月２３日に米国特許出願公開第２０１０／０２３９８２４号として公開されたＷｅｉｔｚらによる「Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ  ｏｎ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ」と題された２０１０年２月５日出願の米国特許出願第１２／７３３，０８６号において開示されている。
【００８０】
流体、液滴、および／または、他の種を操作するためのシステムの非限定的例が、下記に論じられる。好適な操作システムの追加の例はまた、各々がその全体において参照によって本明細書に援用される、２００６年７月２７日に米国特許出願公開第２００６／０１６３３８５号として公開されたＬｉｎｋらによる「Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｉｄｉｃ  Ｓｐｅｃｉｅｓ」と題された２００５年１０月７日出願の米国特許出願第１１／２４６，９１１号、現在は２０１０年５月４日発行の米国特許第７，７０８，９４９号であるＳｔｏｎｅらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ」と題された２００４年１２月２８日出願の米国特許出願第１１／０２４，２２８号、２００９年５月２１日に米国特許出願公開第２００９／０１３１５４３号として公開されたＷｅｉｔｚらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ」と題された２００７年８月２９日出願の米国特許出願第１１／８８５，３０６号、および、２００７年１月４日に米国特許出願公開第２００７／０００３４４２号として公開されたＬｉｎｋらによる「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｉｄｉｃ  Ｓｐｅｃｉｅｓ」と題された２００６年２月２３日出願の米国特許出願第１１／３６０，８４５号において見られることができる。
【００８１】
種々の材料および方法が、本発明の特定の局面によると、本明細書に説明されるもの等の物品または構成要素、例えば、マイクロ流体用チャネル等のチャネル、チャンバ等を形成するために使用されることができる。例えば、種々の物品または構成要素は、固体材料から形成されることができ、チャネルは、微細機械加工、スピンコーティングおよび化学蒸着等の膜堆積プロセス、レーザ加工、フォトリソグラフィ技法、湿式化学またはプラズマプロセスを含むエッチング法、および、同等物を介して、形成されることができる。例えば、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｍｅｒｉｃａｎ，  ２４８：４４−５５，１９８３（Ａｎｇｅｌｌ，  ｅｔ  ａｌ）を参照されたい。
【００８２】
１つの組の実施形態において、本明細書で説明される物品の種々の構造または構成要素は、ポリマー、例えば、ポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」またはＴｅｆｌｏｎ（登録商標））、あるいは、同等物等のエラストマーポリマーで形成されることができる。例えば、１つの実施形態によると、マイクロ流体用チャネルは、ＰＤＭＳまたは他のソフトリソグラフィ技法を使用して、流体システムを別個に製作することによって実装され得る（本実施形態のために好適なソフトリソグラフィ技法の詳細は、参考文献「Ｓｏｆｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」（Ｙｏｕｎａｎ  Ｘｉａ、および、Ｇｅｏｒｇｅ  Ｍ．  Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ著、Ａｎｎｕａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １９９８，  Ｖｏｌ．  ２８，  １５３−１８４頁に公開）、および、「Ｓｏｆｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ｉｎ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」（Ｇｅｏｒｇｅ  Ｍ．  Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，  Ｅｍａｎｕｅｌｅ  Ｏｓｔｕｎｉ，  Ｓｈｕｉｃｈｉ  Ｔａｋａｙａｍａ，  Ｘｉｎｇｙｕ  Ｊｉａｎｇ、および、Ｄｏｎａｌｄ  Ｅ．  Ｉｎｇｂｅｒ著、ｔｈｅ  Ａｎｎｕａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  ２００１，  Ｖｏｌ．  ３，  ３３５−３７３頁に公開）において論じられており、これらの参考文献はそれぞれ、参照によって本明細書に援用される）。
【００８３】
潜在的に、好適なポリマーの他の例は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリマー、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン、塩化ビニリデン、ビス−ベンゾシクロブテン（「ＢＣＢ」）、ポリイミド、ポリイミドのフッ素化誘導体、または、同等物を含むが、それらに限定されない。前述のものを含むポリマーを伴う組み合わせ、コポリマー、または、混成物もまた、想定される。デバイスはまた、複合材料、例えばポリマーおよび半導体材料の複合材から形成され得る。
【００８４】
いくつかの実施形態において、物品の種々の構造または構成要素は、ポリマーおよび／または可撓性および／またはエラストマー材料から製作され、都合よく、硬化性流体で形成されることにより、成形（例えば、レプリカ成形、射出成形、注型成形等）を介して製作を容易にされることができる。硬化性流体は、本質的に、流体ネットワーク中で、かつ、それとともに使用するために想定される流体を含有および／または輸送可能な固体に固化するように誘発され得るか、または、それに自発的に固化する任意の流体であり得る。１つの実施形態において、硬化性流体は、ポリマー液体または液体ポリマー前駆体（すなわち、「プレポリマー」）を含む。好適なポリマー液体は、例えば、それらの融点を超えて加熱された熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、ワックス、金属、あるいは、それらの混合物または複合材を含むことができる。別の例として、好適なポリマー液体は、好適な溶媒中の１つ以上のポリマーの溶液を含み得、その溶液は、例えば蒸発によって、溶媒の除去時に固体ポリマー材料を形成する。例えば、溶融状態から、または、溶媒蒸発によって固化させられることができるそのようなポリマー材料が、当業者に周知である。種々のポリマー材料（それらの多くがエラストマー性である）が、好適であり、また、モールド原版の一方または両方がエラストマー材料から構成される実施形態について、モールドあるいはモールド原版を形成するためにも好適である。そのようなポリマーの例の非限定的リストは、シリコーンポリマー、エポキシポリマー、および、アクリレートポリマーの一般的分類（ｇｅｎｅｒａｌ  ｃａｌｓｓ）のポリマーを含む。エポキシポリマーは、一般に、エポキシ基、１，２−エポキシド、または、オキシランと呼ばれる三員環状エーテル基の存在によって特徴付けられる。例えば、芳香族アミン、トリアジン、および、脂環骨格をベースとした化合物に加えて、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルが、使用されることができる。別の例は、公知のＮｏｖｏｌａｃポリマーを含む。本発明による使用のために好適なシリコーンエラストマーの非限定的例は、メチルクロロシラン、エチルクロロシラン、フェニルクロロシラン、ドデシルトリクロロシラン等のようなクロロシランを含む前駆体から形成されるものを含む。
【００８５】
シリコーンポリマー、例えばシリコーンエラストマーポリジメチルシロキサンが、特定の実施形態において使用される。ＰＤＭＳポリマーの非限定的例は、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｍｉｄｌａｎｄ，  ＭＩ）製の商標名Ｓｙｌｇａｒｄの下で販売されているもの、特に、Ｓｙｌｇａｒｄ  １８２、Ｓｙｌｇａｒｄ  １８４、および、Ｓｙｌｇａｒｄ  １８６を含む。ＰＤＭＳを含むシリコーンポリマーは、本発明の種々の構造の製作を単純化するいくつかの有益な特性を有する。例えば、そのような材料は、安価かつ容易に利用可能であり、熱を用いた硬化を介してプレポリマー液体から固化させることができる。例えば、ＰＤＭＳは、典型的に、例えば、約１時間、約３時間、約１２時間等の曝露時間にわたるおおよそ例えば約６５ｏＣ〜約７５ｏＣの温度へのプレポリマー液体の曝露によって硬化可能である。また、ＰＤＭＳ等のシリコーンポリマーは、エラストマー性であり得、したがって、本発明の特定の実施形態において必要である、比較的高いアスペクト比を伴う非常に小さい特徴を形成するために有用であり得る。可撓性（例えば、エラストマー性）モールドまたは原版が、この点において有利であり得る。
【００８６】
ＰＤＭＳ等のシリコーンポリマーからマイクロ流体用構造またはチャネル等の構造を形成することの１つの利点は、例えば空気プラズマ（ａｉｒ  ｐｌａｓｍａ）等の酸素含有プラズマへの曝露によって酸化されるそのようなポリマーの能力であり、その結果として、酸化構造は、その表面において、他の酸化シリコーンポリマー表面に、または、種々の他のポリマーおよび非ポリマー材料の酸化表面に架橋結合可能な化学物質を含む。したがって、構造が、製作され、次いで、酸化され、別個の接着剤または他の封止手段に対する必要性を伴わずに、本質的に、他のシリコーンポリマー表面に、または、酸化シリコーンポリマー表面と反応する他の基材の表面に不可逆的に封止されることができる。ほとんどの場合、封止は、補助圧力を印加することにより封止を形成する必要なく、単に酸化シリコーン表面を別の表面に接触させることによって、完成させられることができる。すなわち、酸化前シリコーン表面は、好適な嵌合表面に対して接触接着剤として作用する。具体的に、それ自体に不可逆的に封止可能であるかまたは結合されることに加えて、酸化ＰＤＭＳ等の酸化シリコーンはまた、例えば、ＰＤＭＳ表面と同様の態様で（例えば、酸素含有プラズマへの曝露を介して）酸化されたガラス、ケイ素、酸化ケイ素、石英、窒化ケイ素、ポリエチレン、ポリスチレン、ガラス状炭素、および、エポキシポリマーを含む、それ自体以外のある範囲の酸化材料に不可逆的に封止されることができる。本発明に照らして有用な酸化および封止の方法、ならびに、全体的成形技法は、当技術分野において、例えば、参照によって本明細書に援用される「Ｒａｐｉｄ  Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ」（Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．，  ７０：４７４−４８０，  １９９８  （Ｄｕｆｆｙ  ｅｔ  ａｌ．））と題された記事に説明されている。
【００８７】
したがって、特定の実施形態において、物品の設計および／または製作は、例えば、比較的周知のソフトリソグラフィと本明細書で説明されるもの等の他の技法とを使用することによって、比較的単純であり得る。加えて、いくつかの実施形態において、例えば幾何学形状に関して、物品の迅速かつ／またはカスタマイズされた設計が可能である。１つの組の実施形態において、本物品は、例えば、本物品が、放射性、毒性、有毒性、反応性、生物災害性等である物質とともに使用され、かつ／または、物質のプロファイル（例えば、毒物学的プロファイル、放射性プロファイル等）が不明である特定の実施形態において、使い捨てであるように生産され得る。酸化シリコーンポリマーからチャネルまたは他の構造（または、内部、流体接触表面）を形成することの別の利点は、これらの表面が、典型的エラストマーポリマーの表面よりもはるかに親水性であり得ることである（親水性内部表面が所望される場合）。そのような親水性チャネル表面は、したがって、典型的な非酸化エラストマーポリマーまたは他の疎水性材料から構成される構造が可能であるよりも容易に、水性溶液で充填されかつ濡らされることができる。
【００８８】
本発明の特定の局面は、概して、本明細書で議論されるもの等のデバイスを「拡大する」または「数を増やす」ための技法を対象にする。例えば、１つの組の実施形態において、チャネルは、収集領域内へ、または、１つより多くの収集領域内へ複数の液滴または粒子を放出するために使用され得る１つより多くの開口部またはノズルを有することができる。別の例として、物品は、収集領域内へ、または、１つより多くの収集領域内へ複数の液滴または粒子を放出するために使用され得る１つより多くのチャネルを含み得る。例えば、物品は、少なくとも２本のチャネル、少なくとも３本のチャネル、少なくとも５本のチャネル、少なくとも１０本のチャネル、少なくとも２５本のチャネル、少なくとも５０本のチャネル、少なくとも１００本のチャネルを含むことができ、それらのチャネルのうちのいくつかはまたは全ては、１つ以上の開口部またはノズルを有し得る。さらに別の例として、１つより多くの物品が存在し得、それらのうちのいくつかまたは全ては、中を通して液滴または粒子が、例えば、収集領域内へ、または、１つより多くの収集領域内へ放出される少なくとも１つの開口部を有し得る。例えば、複数の物品が、相互の隣に位置付けられ得、それらは、１つ以上の分配チャネルを介して接続され得る。特定の場合において、物品のうちのいくつかまたは全ては、本明細書で説明されるもの等の１つ以上の流体（例えば、液体、ガス等）の共通源を共有し得る。なおも別の例として、これらのうちのいずれかの組み合わせが存在し得る。
【００８９】
１つより多くの物品が存在する場合、物品は、独立して、実質的に同じであっても異なってもよい。いくつかの実施形態において、例えば、液滴または粒子のより多い生成が、単純に、液滴または粒子を生成するために使用される物品の追加の実質的に同一のコピーを追加することによって、達成されることができる。例えば、噴霧乾燥機は、収集領域内へ、または、１つより多くの収集領域内へ複数の液滴または粒子を放出するために使用され得る少なくとも２個の物品、少なくとも３個の物品、少なくとも５個の物品、少なくとも１０個の物品、少なくとも２５個の物品、少なくとも５０個の物品、少なくとも１００個の物品、少なくとも２５０個の物品、少なくとも５００個の物品、少なくとも１０００個の物品等を含み得る。物品は、いくつかの実施形態において、共通流体源または１つより多くの共通流体源から流体を引き出すことができる。特定の実施形態において、例えば、各物品は、各自の流体源を有することができる。
【００９０】
当業者は、本明細書で議論されるもの等のデバイスまたは物品を拡大するか、または、数を増やすために有用な他の技法を認識する。例えば、いくつかの実施形態において、流体分配器が、例えばもう１つのデバイスにおいて、１つ以上の入力から複数のアウトプットへ流体を分配するために使用されることができる。例えば、複数の物品が、３次元において接続され得る。特定の場合において、並列デバイス内の圧力変動が実質的に低減されることを可能にするチャネル寸法が選択される。好適な技法の他の例は、その全体において参照によって本明細書に援用される２０１０年１１月１６日にＷＯ  ２０１０／１０４５９７として公開されたＲｏｍａｎｏｗｓｋｙらによる「Ｓｃａｌｅ−ｕｐ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題された２０１０年３月１２日出願の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０００７５３において開示されたものを含むが、それらに限定されない。
【００９１】
下記の文書は、それらの全体が参照によって本明細書に援用される。すなわち、２００６年７月２７日に米国出願公開第２００６／０１６３３８５号として公開されたＬｉｎｋらによる「Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｉｄｉｃ  Ｓｐｅｃｉｅｓ」と題された２００５年１０月７日出願の米国特許出願第１１／２４６，９１１号、現在は２０１０年５月４日発行の米国特許第７，７０８，９４９号であるＳｔｏｎｅらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ」と題された２００４年１２月２８日出願の米国特許出願第１１／０２４，２２８号、２００９年５月２１日に米国出願公開第２００９／０１３１５４３号として公開されたＷｅｉｔｚらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ」と題された２００７年８月２９日出願の米国特許出願第１１／８８５，３０６号、２００７年１月４日に米国出願公開第２００７／０００３４４２号として公開されたＬｉｎｋらによる「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｉｄｉｃ  Ｓｐｅｃｉｅｓ」と題された２００６年２月２３日出願の米国特許出願第１１／３６０，８４５号、および、Ａｂａｔｅらによる「Ｓｐｒａｙ  Ｄｒｙｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」と題された２０１１年１２月２０日出願の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／００１９９３は、それらの各々がそれらの全体において参照によって本明細書に援用される。
【００９２】
下記の実施例は、本発明の特定の実施形態を図示することを意図されるが、本発明の全範囲を例示するものではない。
【実施例１】
【００９３】
多くの新たに開発された薬剤および健康補助食品の難水溶性は、それらの生物学的利用能、したがって、薬物療法としての有効性を限定する。疎水性部分の溶解速度は、概して、粒サイズが減少するとともに増加する。したがって、しばしば、難水溶性活性物質をナノ粒子として製剤化することは、それらが速い融解速度を必要とする用途のために意図される場合、有益である。
【００９４】
活性粒子のサイズを、しばしば、種々の製剤化を使用して調整することができる。噴霧乾燥は、その高いスループットおよび費用効果に起因して、経口投与および吸入用の薬剤粒子を製剤化するために頻繁に使用される方法である。市販の噴霧乾燥機は、典型的に、溶解活性物質を含む溶媒が微粒化されるノズルと、溶媒が定常空気流の下で蒸発させられる乾燥チャンバと、噴霧乾燥粒子の収率を増加させるように静電的に帯電させられることが随意にできる収集チャンバとを含む。
【００９５】
噴霧乾燥プロセス中に、活性ナノ粒子は、核を成し、乾燥チャンバ中の液滴の内側で成長する。液滴の内側の活性物質の濃度は、乾燥チャンバにおいて起こる溶媒蒸発中に着実に増加する。活性濃度が飽和濃度に達するとき、活性物質は、核を成して成長し始める。粒子は、溶媒が完全に蒸発させられるまで成長する。したがって、ナノ粒子成長時間が溶媒蒸発速度に正比例するため、粒サイズは、溶媒蒸発速度を増加させるとともに減少する。市販の噴霧乾燥機を使用して製剤化される粒子は、典型的に、直径が５００ｎｍ〜数マイクロメートルである。
【００９６】
噴霧乾燥粒子のサイズを減少させるために、溶媒蒸発速度を、しばしば、予熱した空気を蒸発チャンバ内に吹き込むことによって増加させる。しかしながら、熱風の使用は、製剤化プロセス中に感熱性物質の熱分解の危険性を導入する。代替として、噴霧乾燥機のノズルにおいて生成される液滴のサイズを減少させることによって、蒸発速度を増加させることができ、これは、溶媒蒸発を加速させる液滴のより高い表面対体積比をもたらす。従来の噴霧乾燥機の滴サイズは、ノズル設計および液体性質によって決定され、市販の噴霧乾燥機については、滴サイズは、３０マイクロメートル〜数百マイクロメートルの範囲である。
【００９７】
これらの実施例は、デバイス内で液滴を形成する「ネブレータ（ｎｅｂｕｌａｔｏｒ）」であるＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）ベースのマイクロ流体用噴霧乾燥機を例証する。連続相として使用される空気流の高速度によって、液滴を加速させる。高い空気流量はまた、マイクロ流体用チャネルの下流で、より小さい二次液滴への一次液滴のさらなる細分化につながり得る。これらの二次液滴の高い表面対体積比、および、超音速空気流によって引き起こされる高い対流は、高い溶媒蒸発速度につながり得る。本実施例で示されるようなマイクロ流体用ネブレータは、凝集していない非晶質の疎水性薬剤と、３０ｎｍを下回る直径を伴うＣａＣＯ３ナノ粒子とを生成するために使用することができる。
【００９８】
本実施例において使用するネブレータを、マイクロ流体用ＰＤＭＳデバイスから形成した。それを、３つのセクション、（Ａ）異なる溶液がチップ上で混合させられる液体混合ユニット、（Ｂ）それに続いて薄い液体フィルムまたは液滴が生成される噴霧化ユニット、および、（Ｃ）液滴が加速されてデバイス出口に到達する前に溶媒が部分的に蒸発させられる蒸発ユニットに分割することができる（図２）。マイクロ流体用ネブレータを、ソフトリソグラフィを使用して生産した。全てのチャネル壁の均質な圧力駆動拡張を確実にするために、ＰＤＭＳデバイスを、ＰＤＭＳ基材に結合した。デバイスノズルを、カミソリ刃を用いてデバイス出口をスライスすることによって形成した。ＰＤＭＳチャネル表面を、ドデシルトリクロロシランで処理することにより、それらを疎水性にした。動作中に、ガス調節器を通して、空気をネブレータに供給し、体積制御蠕動ポンプを使用して、分散液相をマイクロ流体用ネブレータ内へ送給した。
【００９９】
図２は、これらの実施例において使用するマイクロ流体用ネブレータの設定を示す。図２Ａは、マイクロ流体用ネブレータを示す。空気および液体を、それぞれ、連続相および分散相として使用した。それらを、ポリエチレン管材を使用して、マイクロ流体用デバイス内へ注入した。図２Ｂは、マイクロ流体用ネブレータの設計の概観を示し、図２Ｃは、それの接近概略図を示す。
【実施例２】
【０１００】
マイクロ流体用ネブレータの多用途性を示すために、本実施例において、下記で議論されるように、無機ＣａＣＯ３ナノ粒子を生成し、水性反応を実証し、有機フィノフィブラートナノ粒子を有機溶媒に基づくシステムにおいて製剤化した。ＣａＣＯ３粒子を栄養補助食品におけるＣａ２＋源として使用することができる一方で、フィノフィブラートは、血液中のトリグリセリド、低密度、超低密度リポタンパク質のレベルを低下させて高密度リポタンパク質の濃度を増加させる難水溶性薬剤である。
【０１０１】
５ｍＭのＣａＣｌ２およびＮａ２ＣＯ３を含む２つの水溶液を、それぞれ、２×１ｍｌ／時間の率でネブレータに同時注入することによって、ＣａＣＯ３ナノ粒子を合成した。乾燥ＣａＣＯ３ナノ粒子を、マイクロ流体用ネブレータの出口から２０ｃｍ離れて収集した。フィノフィブラートをエタノール中で溶解させ、１ｍｌ／時間の率でネブレータに注入した。乾燥フィノフィブラートナノ粒子を、デバイス出口から１０ｃｍ離れて収集した。別段記述しない限り、空気入口に印加する圧力を２．８バールに設定した。
【０１０２】
蒸発ユニットにおける空気入口の数と、噴霧化ユニットの幾何学形状とが、この特定の構成において噴霧乾燥ナノ粒子のサイズに影響を及ぼしたことを、見出した。ＣａＣＯ３およびフィノフィブラートのナノ粒子のサイズは、空気入口の数を増加させるとともに減少した。さらに、蒸発ユニットに１つだけの空気入口を含むネブレータは、マイクロメートルサイズの凝集体とｎｍサイズの粒子との組み合わせを生成した。対照的に、蒸発ユニットに４つの空気入口を伴うネブレータを用いて生成された粒子の大部分は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像（図３）上で見ることができるように、３０ｎｍを下回る直径を有した。
【０１０３】
液体流動方向に対する、噴霧化ユニットの空気入口における空気の流動方向もまた、噴霧乾燥ナノ粒子のサイズに影響を及ぼし得る。本明細書では共流（ｃｏ−ｆｌｏｗ）と呼ばれる、噴霧化ユニットの空気入口における空気の流動方向と液体の流動方向とが同じであったネブレータを、流動集束幾何学形状と呼ばれる、噴霧化ユニットの空気入口における空気の流動方向が液体流の方向とは反対であったデバイスと比較した。流動集束噴霧化ユニットを伴うネブレータにおいて生成した噴霧乾燥ＣａＣＯ３およびフィノフィブラートのナノ粒子は、共流噴霧化ユニットを伴うネブレータにおいて生成した粒子よりも小さいことを、見出した（図３）。
【０１０４】
特に、図３は、噴霧乾燥ナノ粒子の走査電子顕微鏡写真を示す。図３Ａは、それぞれの差し込み図に示されるように、異なるデバイス設計を伴うマイクロ流体用ネブレータを使用して噴霧乾燥させたＣａＣＯ３を示し、図３Ｂは、同様に噴霧乾燥させたフィノフィブラートナノ粒子を示す。図３Ａ、３Ｂの各々で示されるように、マイクロ流体用ネブレータは、流動集束噴霧化ユニットおよび蒸発ユニットにおける４つの空気入口（左パネル）、共流噴霧化ユニットおよび蒸発ユニットにおける４つの空気入口（中央パネル）、または、流動集束噴霧化ユニットおよび蒸発ユニットにおける１つの空気入口（右パネル）を含む。各パネルにおける差し込み図中の白い矢印は、噴霧化ユニットにおける空気の流動方向を示す。
【実施例３】
【０１０５】
噴霧乾燥ＣａＣＯ３ナノ粒子のサイズは、この特定の実施例において、滴下レジームでマイクロ流体用ネブレータを動作させることの容易さと相関することを、見出した。蒸発ユニットに１つの空気入口を伴うネブレータは、ジェット式レジームのみで動作させることができた。さらに、蒸発ユニットにおける空気入口の数にかかわらず、共流噴霧化幾何学形状を伴うネブレータについては、安定した滴下レジームに達することができなかった。対照的に、蒸発ユニットが少なくとも２つの空気入口を含んだ場合、流動集束幾何学形状を伴うネブレータを滴下レジームで動作させることができた（図４）。
【０１０６】
噴霧乾燥ナノ粒子サイズと、滴下レジームでネブレータを動作させる能力との良好な相関は、蒸発ユニットにおける液相の加速が、ジェットよりも液滴について大幅に高かったという事実によるものであったと考えられる（図４）。蒸発ユニットにおける液滴の強い加速は、液滴を、噴霧化ユニットで形成された液体ジェットまたは一次液滴と比較してより高い表面対体積比を有した小さい二次液滴に細分化した。より高い表面対体積比は、液体のより高い蒸発速度につながり、これは、ナノ粒子が成長することができる時間を低減し得、より小さいナノ粒子につながり得る。したがって、特定の実施形態において、液滴をマイクロ流体用ネブレータの内側で形成し得る。
【０１０７】
図３は、ａ）流動集束ユニット、および、ｂ）共流液滴生成ユニットを有したマイクロ流体用ネブレータの光学顕微鏡画像を含むマイクロ流体用ネブレータでの液滴形成のタイムラプス撮影画像を示す。印加した圧力は２．８バールであり、水の流量は１ｍｌ／時間であった。液滴形成の開始と画像が撮影される時間との間の時間を、画像上に表す。白い矢印は液滴を示す。スケールバーは２００マイクロメートルに対応する。
【０１０８】
マイクロ流体において、典型的にレイリー・プラトー不安定性を通したジェット式レジーム、または、液滴形成が絶対不安定性によって引き起こされる滴下レジームのいずれかにおいて、液滴を形成することができる。液体の不安定性は、連続相の動的粘度を掛けた速度が、分散相の動的粘度を掛けた時間に実質的に等しい停滞点で生じる。これは、滴下レジームでデバイスの動作を可能にする。
【０１０９】
本実施例において、噴霧化ユニットにおける液体速度は、０．１ｍ／秒のオーダーであった。滴下レジームにおけるネブレータの動作は、空気速度が約２ｍ／秒であることを要求した。空気速度は、圧力勾配に直接関係付けられた。ネブレータの異なるセクションにおける空気速度を決定するために、ＰＤＭＳベースのチャネルセクションの圧力依存性拡張（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）を測定することによって、圧力プロファイルをネブレータにおいて決定した。計算した空気速度を、光学顕微鏡に接続した高速カメラを用いて撮影した動画に基づいて測定した異なるチャネルセクションにおける液滴の速度と比較した。
【０１１０】
２つの隣接する空気入口の間の圧力降下は、連続的に減少し、空気入口番号１とデバイス出口との間で最大であり、噴霧化ユニットにおいて最小であることを、見出した（図７）。これは、チャネルセクション番号が減少するとともに増加する流体液滴の加速と一致する（表１）。さらに、それぞれのチャネルセクションにおける圧力降下は、ネブレータの空気入口の数に対する降下スピードの非感受性によって示されるように、デバイスが有する空気入口の数とは無関係であった（図７）。したがって、噴霧化ユニットにおける圧力降下は、この特定のシステムでは蒸発ユニットにおける空気入口の数を増加させるとともに減少することを、見出した。
【０１１１】
図７は、マイクロ流体用ネブレータの内側の液滴のスピードを示す。図７Ａは、異なるチャネルセクションの定義が示されているマイクロ流体用ネブレータの概略図を示す。図７Ｂは、マイクロ流体用ネブレータの異なるチャネルセクションにおける液滴のスピードを、流動集束噴霧化ユニットと、２つ（丸）、３つ（三角）、および、４つ（四角）の空気入口を伴う蒸発ユニットとを有するマイクロ流体用ネブレータについて測定していることを示す。
【０１１２】
圧力降下を噴霧化ユニットにおける空気速度に関係付けるために、デバイス出口における空気のスピードを、蒸発ユニットにおける空気入口の数の関数として決定した（表１）。噴霧化ユニットにおける空気速度は、それらの蒸発ユニットに１つの空気入口を伴うネブレータについての２８ｍ／秒から、それらの蒸発ユニットに４つの空気入口を伴うネブレータについての７ｍ／秒まで減少した（表２）。
【０１１３】
噴霧化ユニットにおける液体流と平行に方向付けられる空気速度ベクトルのｙ成分をさらに減少させるために、共流噴霧化ユニットを流動集束噴霧化ユニットと交換した。流動集束噴霧化ユニットにおいて、液体流と平行に方向付けられる空気の速度ベクトルのｙ成分は、空気流が１３５°ターンして主要チャネルに進入するときに停滞点を生成するために必要とされる値に達した。したがって、この非限定的実施例で示されるように、流動集束噴霧化ユニットと、蒸発ユニットにおける少なくとも２つの空気入口とを含むネブレータを、したがって、滴下レジームで操作することができる（図４）。
【表１】
2016502632.tif 000003
【表２】
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【実施例４】
【０１１４】
蒸発ユニットにおける液滴の加速に対する印加圧力の影響を詳述するために、二次液滴および噴霧乾燥ナノ粒子のサイズ、印加した圧力の関数としてのデバイス出口における空気のスピードを、本実施例で研究した（図５Ａおよび表３）。ネブレータノズルにおける滴サイズを、高速カメラを用いて撮影した動画に基づいて定量化した。
【表３】
2016502632.tif 000005
【０１１５】
デバイス出口における空気のスピードが、印加した圧力を増加させるとともに直線的に増加することを、見出した（図５Ａ）。デバイス出口における空気のスピードは超音速であったことに留意されたい。印加した圧力を増加させるとともに増加する空気速度は、蒸発ユニットにおける液滴の増加する加速をもたらし、二次液滴のサイズの減少につながった（図５Ｂ）。滴サイズが減少するとともに増加する表面対体積比は、印加した圧力を増加させるとともに噴霧乾燥ナノ粒子のサイズの減少を直接的に導いた（図５Ｃ）。印加した圧力を増加させるとともに減少した粒サイズを、より小さい液滴のより高い表面対体積比によって引き起こされる増加した液体蒸発速度に割り当てた。増加した液体蒸発速度は、ナノ粒子成長時間を限定し、したがって、より小さい噴霧乾燥ナノ粒子をもたらした。ＣａＣＯ３ナノ粒子は、回折透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像から見ることができるように非晶質であることを、見出した（図８）。
【０１１６】
図５Ａは、空気入口に印加した圧力の関数として、ネブレータ出口における空気速度を示す。マイクロ流体用ネブレータは、流動集束噴霧化幾何学形状と、４つの空気入口を伴う蒸発ユニットとを含んでいた。図５Ｂは、デバイスノズルにおいてポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）上で収集したＣａＣＯ３ナノ粒子を含む水滴の直径を示す。図５Ｃは、マイクロ流体用ネブレータの空気入口に印加した圧力の関数として、Ｓｉウエハ上でマイクロ流体用ネブレータ出口から２０ｃｍ離れて収集した噴霧乾燥ＣａＣＯ３ナノ粒子の直径を示す。マイクロ流体用ネブレータは、流動集束噴霧化ユニットを含み、その蒸発ユニットに４つの空気入口を有していた。２．８バールの定常圧力を、空気入口に印加し、水性ＣａＣｌ２およびＮａＣＯ３の水溶液の流量は、２×１ｍｌ／時間であった。
【０１１７】
図８は、噴霧乾燥ＣａＣＯ３ナノ粒子のＴＥＭ画像（図８Ａ）およびＳＥＭ画像（図８Ｂ〜８Ｅ）を示す。図８Ａ中の差し込み図は、ＣａＣＯ３ナノ粒子のＴＥＭ回折像を示す。流動集束噴霧化ユニットと、４つの空気入口を伴う蒸発ユニットとを含むネブレータを使用して、ＣａＣＯ３ナノ粒子を噴霧乾燥させた。ＣａＣｌ２およびＣａＣＯ３の水溶液の流量を、２×１ｍｌ／時間で一定に保った。空気入口における圧力は、２．８バール（図８Ａ〜８Ｂ）、２．４バール（図８Ｃ）、２．１バール（図８Ｄ）、および、１．７バール（図８Ｅ）であった。噴霧乾燥ナノ粒子を、マイクロ流体用ネブレータ出口から２０ｃｍ離れて収集した。
【実施例５】
【０１１８】
エタノールが、ＰＤＭＳチャネル壁を効果的に濡らし、特定の場合において、噴霧化ユニットにおける液滴形成を防止した。しかしながら、ＣａＣＯ３ナノ粒子と同様に、噴霧乾燥フィノフィブラート粒子のサイズは、蒸発ユニットにおける空気入口の数を増加させて印加圧力を増加させるとともに減少した（図９）。さらに、フィノフィブラートナノ粒子は、ＣａＣＯ３ナノ粒子（図３）と類似して、共流噴霧化ユニットと比較すると、流動集束ユニットを有したネブレータにおいて噴霧乾燥させられた場合に、より小さかった。蒸発ユニットにおける空気入口の数および印加圧力を増加させることに伴うフィノフィブラートナノ粒子のサイズの減少を、デバイス出口における空気の増加する速度に割り当てた。増加した空気速度は、液体フィルムのより高い加速、より多くの対流につながり、したがって、より高い溶媒蒸発速度につながった。
【０１１９】
図９において、流動集束噴霧化ユニットを含むマイクロ流体用ネブレータを用いて、フィノフィブラートナノ粒子を噴霧乾燥させた。図９Ａは、ネブレータが蒸発ユニットにおいて有する空気入口の数に対するフィノフィブラートナノ粒子サイズの依存性を示す。空気入口における圧力を、２．８バールで一定に保った。図９Ｂは、蒸発ユニットに４つの空気入口を伴うマイクロ流体用ネブレータを使用して、フィノフィブラートナノ粒子を噴霧乾燥させたことを示す。フィノフィブラートナノ粒子サイズを、空気入口に印加した圧力の関数として示す。フィノフィブラートを、５ｍｇ／ｍｌでエタノール中に溶解させ、ネブレータの動作中のエタノール流量を、１ｍｌ／時間で一定に保った。
【０１２０】
共流噴霧化ユニットと比較した、流動集束を含むネブレータを用いて噴霧乾燥させたフィノフィブラートナノ粒子のより小さいサイズについての可能性のある理由を解明するために、エタノールの流動プロファイルを、２つの異なる噴霧化ユニットについて調査した。エタノールをフルオレセインで標識し、蛍光画像をマイクロ流体用ネブレータの動作中に記録した。噴霧化ユニットにおけるチャネルにわたって測定した蛍光強度プロファイルは、エタノールが、流動集束噴霧化ユニットのチャネル壁を均質的に濡らした一方で、エタノールジェットが、共流噴霧化ユニットにおけるチャネル壁のうちの１つを優先的に濡らしたことを明らかにした（図１０）。流動集束噴霧化ユニットで生成されたこのエタノールフィルムは、共流噴霧化ユニットで生成されたジェットと比較して、より高い表面対体積比を有していた。これは、共流噴霧化ユニットを伴うものと比較した、流動集束ユニットを有したマイクロ流体用ネブレータにおける、より高いエタノール蒸発速度につながった。共流噴霧化ユニットと比較した、流動集束ユニットを含むネブレータを用いて噴霧乾燥させられたフィノフィブラートナノ粒子のより小さいサイズは、流動集束噴霧化ユニットを有するデバイスで達成されるより高いエタノール蒸発速度に起因した。
【０１２１】
フルオレセイン標識されたエタノールを、４ｍｌ／時間の流量でマイクロ流体用ネブレータに注入した。図１０は、流動集束ユニット（図１０Ａ）、および、共流噴霧化ユニット（図１０Ｂ）と、４つの空気入口を伴う蒸発ユニットとを伴うマイクロ流体用ネブレータに注入したエタノールの蛍光画像を示す。図１０Ｃに示す噴霧化ユニットにわたる蛍光断面図を、正方形で示す領域中で測定した。図１０Ｃは、噴霧化ユニットにおけるチャネルにわたるエタノールの蛍光強度プロファイルが、流動集束（正方形）噴霧化ユニットおよび共流（丸）噴霧化ユニットについてそれぞれ示されていることを示す。
【実施例６】
【０１２２】
マイクロ流体用ネブレータにおける３０ｎｍ以下のサイズのナノ粒子の生成は、ナノ粒子成長時間を限定し得る比較的速い溶媒蒸発に依拠した。したがって、それは、概して、水または揮発性溶媒に溶解させることができる化合物に適用可能であることが予期される。
【０１２３】
これを実証するために、本実施例ではマイクロ流体用ネブレータを使用して、３つの追加の疎水性薬剤、すなわち、クロトリマゾール、エストラジオール、および、ダナゾールを噴霧乾燥させた。フィノフィブラート、クロトリマゾール、エストラジオール、および、ダナゾールの平均ナノ粒子直径は、３０ｎｍを下回って２５＋／−５ｎｍ、２４＋／−８ｎｍ、２５＋／−８ｎｍ、および、２２＋／−７ｎｍであった（図６）。速い溶媒蒸発は、これらの薬剤の結晶化を防止し、図６Ａの差し込み図中の回折ＴＥＭ画像上で見ることができるように、非晶質ナノ粒子につながった。したがって、マイクロ流体用ネブレータは、概して、薬剤ナノ粒子の製剤化、および、３０ｎｍを下回る直径を伴う無機ナノ粒子の沈殿反応について適用可能であるとみられる。
【０１２４】
図６は、噴霧乾燥した疎水性薬剤ナノ粒子の電子顕微鏡画像を示す。難水溶性薬剤、すなわち、フィノフィブラート（図６Ａ）、クロトリマゾール（図６Ｂ）、ダナゾール（図６Ｃ）、および、エストラジオール（図６Ｄ）を、エタノールに溶解させ、流動集束噴霧化ユニットと蒸発ユニットにおける４つの空気入口とを伴うマイクロ流体用ネブレータを使用して、噴霧乾燥させた。２．８バールの圧力を空気入口に印加し、エタノール溶液を１ｍｌ／時間の率で注入する。ナノ粒子を、ネブレータ出口から１０ｃｍ離れて収集した。ナノ粒子を、ＳＥＭを用いて撮像し、加えて、ＴＥＭを使用してフィノフィブラートを分析した（差し込み図）。
【実施例７】
【０１２５】
本実施例は、これまでの実施例において使用した材料および方法について議論する。
【０１２６】
材料。Ｎａ２ＣＯ３、トリクロロドデシルシラン、フルオレセインナトリウム塩、および、ポリエチレングリコールモノアクリレート（ＰＥＧＭＡ）をＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから入手し、エタノールをＶＷＲから入手し、ＣａＣｌ２をＭａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ  Ｂａｋｅｒから入手し、Ｓｙｌｇａｒｄ  ＰＤＭＳをＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇから入手し、ＳＵ２１００をＭｉｃｒｏＣｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．から入手した。フィノフィブラート、クロトリマゾール、ダナゾール、および、エストラジオールをＢＡＳＦから入手した。
【０１２７】
デバイス製作。１００マイクロメートルのチャネル高を伴うマイクロ流体用ネブレータを、ソフトリソグラフィを使用して製作した。簡潔には、マスクを、ＡｕｔｏＣＡＤを使用して設計し、２０，０００ｄｐｉ（ドット／インチ、１インチは２．５４ｃｍである）の解像度で印刷した。片面研磨Ｓｉウエハ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｗａｆｅｒ）を、ＳＵ２１００でスピンコーティングした。フォトレジストを予備焼成した後に、マスクのパターンを、ＵＶ照射（ＯＡＩ  Ｍｏｄｅｌ  １５０）を通してＳＵ２１００被覆Ｓｉウエハ上に投影した。ＵＶ照射の後には、ＰＥＧＭＡを使用したフォトレジストの事後焼成および現像が続き、原版をもたらした。続いて、１０：１の重量比で基礎化合物および架橋剤を混合することによって、ＰＤＭＳレプリカを、これらの原版から作製した。ＰＤＭＳレプリカを、少なくとも１２時間にわたって６５℃で硬化させた。ＰＤＭＳおよびガラスの不均等な変形によって生じる剪断力を回避するために、ＰＤＭＳデバイスを、酸素プラズマ（Ｇａｌａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用して、平坦なＰＤＭＳ基材に結合した。チャネル壁を、エタノールで徹底的に洗浄して空気で乾燥させる前に、トリクロロドデシルシランで処理することによって疎水性にした。デバイスのノズルを、カミソリの刃を用いてデバイス出口をスライスすることによって形成した。
【０１２８】
デバイス動作。別段記述しない限り、空気入口における圧力を、２．８バール（４０ｐｓｉ）に設定した。０．３３ｍｍの内径を伴うポリエチレン管材（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｃｏｍｍｏｄｉｔｉｅｓ  Ｉｎｃ．）を使用して、液相および空気相をマイクロ流体用デバイスに注入した。３８，０００ｆｐｓのレートで動作させた高速カメラ（Ｐｈａｎｔｏｍ  Ｖ７．３）を使用して、マイクロ流体用ネブレータの動作をモニターした。
【０１２９】
ＣａＣＯ３ナノ粒子を、５ｍＭのＮａ２ＣＯ３およびＣａＣｌ２をそれぞれ含む水溶液から合成した。溶液を、体積制御蠕動ポンプ（Ｈａｒｖａｒｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ＰＨＤ２０００  Ｉｎｆｕｓｉｏｎ  Ｓｙｒｉｎｇｅ  Ｐｕｍｐｓ）を使用して、２×１ｍｌ／時間の流量でネブレータにおいて注入した。別段記述しない限り、フィノフィブラート、クロトリマゾール、ダナゾール、および、エストラジオールを、それらの飽和濃度の約９０％に対応する４５ｍｇ／ｍｌ、８０ｍｇ／ｍｌ、２５ｍｇ／ｍｌ、および、２０ｍｇ／ｍｌでエタノールに溶解させた。それらを、１ｍｌ／時間の率でネブレータ内に注入した。疎水性薬剤を、ネブレータ出口から１０ｃｍ離れて収集した一方で、ＣａＣＯ３ナノ粒子を、デバイス出口から２０ｃｍ離れて収集した。エタノールの液体流動プロファイルを可視化するために、エタノールを１ｍｇ／ｍｌフルオレセインナトリウム塩で染色した。
【０１３０】
サンプル特性化。走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）を用いて乾燥ナノ粒子を可視化するために、サンプルを研磨Ｓｉウエハの片側上で収集した。サンプルを、続いて、Ｐｔ／Ｐｄで被覆し、インレンズ検出器を使用して、５ｋＶの抽出電圧で動作させたＵｌｔｒａ５５  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ＳＥＭ（Ｚｅｉｓｓ）を用いて可視化した。ＴＥＭ分析のために、サンプルを炭素被覆３００メッシュＣｕグリッド（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）上で収集した。それらを、８０ｋＶで動作させたＪＥＯＬ２１００  ＴＥＭを用いて撮像した。
【実施例８】
【０１３１】
マイクロ流体用ネブレータの性能を市販の対応物に関係付けるために、本実施例は、ネブレータを市販のＮａｎｏ  Ｂｕｃｈｉ噴霧乾燥機と比較する。Ｎａｎｏ  Ｂｕｃｈｉ噴霧乾燥機は、マイクロメートル以下のサイズの噴霧乾燥ナノ粒子を生成するように設計されている。マイクロ流体用ネブレータを使用して製剤化されたナノ粒子は、Ｎａｎｏ  Ｂｕｃｈｉ噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥させられた粒子と比較して１０〜１００倍小さかった。マイクロ流体用ネブレータにおける空気流量は、Ｎａｎｏ  Ｂｕｃｈｉ噴霧乾燥機における空気流よりも３００〜５００倍低い２０ｌ／時間であった。約２ｍｌ／時間の水を乾燥させるマイクロ流体用ネブレータの能力は、Ｎａｎｏ  Ｂｕｃｈｉ噴霧乾燥機の能力を１００倍下回る。したがって、市販のＮａｎｏ  Ｂｕｃｈｉ噴霧乾燥機に匹敵するスループットに達するために、約１００個のマイクロ流体用ネブレータが並行して作動させられる必要がある。これは、マイクロ流体用ネブレータが並列化される場合に容易に達成されることができる。
【０１３２】
マイクロ流体用ネブレータを並列化することの実行可能性を示すために、高さ４５０マイクロメートル、幅１．５ｍｍの分配チャネルを伴う３つの隣接するネブレータを、本実施例で接続した。これは、３つのマイクロ流体用ネブレータの同時動作を可能にした。しかしながら、ここで用いられた並列化方略は、３つのマイクロ流体ネブレーを並列化することに限定されず、多くのネブレータを並列化するように拡張されることもできる。水ベースの溶液を噴霧乾燥する場合に滴下レジームでマイクロ流体用ネブレータを動作させる能力、マイクロ流体用ネブレータにおいて有機溶液中に溶解させられた活性物質をナノ粒子として製剤化する能力、および、ネブレータを並列化することによってナノ粒子の生成を拡大する可能性によって、本実施例で議論するマイクロ流体用ネブレータは、非集塊ナノ粒子についての生成のために有用である。
【０１３３】
本発明のいくつかの実施形態を本明細書で説明および図示したが、当業者は、本明細書で説明される機能を果たすため、および／または、結果および／または利点のうちの１つ以上を得るための種々の他の手段および／または構造を容易に想定し、そのような変形例および／または改変の各々は、本発明の範囲内であると見なされる。より一般的に、当業者は、本明細書で説明される全パラメータ、寸法、材料、および、構成が例示的であるように意味され、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または、構成が本発明の教示が使用される具体的適用（単数または複数）に依存することを、容易に理解する。当業者は、日常的な実験に過ぎないものを使用して、本明細書で説明される本発明の具体的実施形態の多くの同等物を認識するか、または、確認することができる。したがって、前述の実施形態は例としてのみ提示され、添付の特許請求の範囲およびその同等物の範囲内で、本発明は、具体的に説明および請求される以外の別の方法で実践され得ることが、理解されるべきである。本発明は、本明細書で説明される各個別特徴、システム、物品、材料、キット、および／または、方法を対象にする。加えて、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または、方法が相互に矛盾していなければ、２つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または、方法の任意の組み合わせは、本発明の範囲内に含まれる。
【０１３４】
全定義は、本明細書で定義および使用される場合、辞書的定義、参照によって援用された文書中の定義、および／または、定義された用語の通常の意味を支配することが、理解されるべきである。
【０１３５】
本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、「１つの」という不定冠詞は、明確にそれとは反対のことが示されない限り、「少なくとも１つの」を意味することが、理解されるべきである。
【０１３６】
本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、「および／または」という語句は、そのように結合される要素、すなわち、いくつかの場合において結合されて存在して他の場合では結合されずに存在する要素の「いずれかまたは両方」を意味することが、理解されるべきである。「および／または」を用いて列挙される複数の要素は、同じ態様で、すなわち、そのように結合される要素の「１つ以上」として解釈されるべきである。「および／または」という節によって具体的に識別される要素と関係するかまたは無関係であるかにかかわらず、それらの具体的に識別される要素以外に他の要素が随意に存在し得る。したがって、非限定的な例として、「Ａおよび／またはＢ」への参照は、「〜を備える」等の非制約的な用語と併せて使用される場合、１つの実施形態において、Ａのみ（Ｂ以外の要素を随意に含む）を指し、別の実施形態において、Ｂのみ（Ａ以外の要素を随意に含む）を指し、さらに別の実施形態において、ＡおよびＢの両方（他の要素を随意に含む）等を指すことができる。
【０１３７】
本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、「または」は、上記で定義されるような「および／または」と同じ意味を有することが、理解されるべきである。例えば、リスト中のアイテムを分離するときに、「または」あるいは「および／または」は、包括的なものとして解釈されるべきであり、すなわち、少なくとも１つを含むが、多数の要素または要素のリストのうちの１つよりも多くを含み、随意に、追加のリストされていないアイテムも含む。「〜のうちの１つのみ」または「〜のうちの正確に１つ」のように、明確にそれとは反対のことが示される用語のみ、または、特許請求の範囲において使用されるときに、「〜から構成される」が、多数の要素または要素のリストのうちの正確に１つの要素の包含を指す。一般に、本明細書において使用される場合に「または」という用語は、「いずれか」、「〜のうちの１つ」、「〜のうちの１つのみ」、または、「〜のうちの正確に１つ」等の排他性の用語によって先行される場合、排他的代替物（すなわち、「一方または他方であるが両方ではない」）を指すものとしてのみ解釈されるものである。「本質的に〜から構成される」は、特許請求の範囲において使用される場合、特許法の分野において使用されるようなその通常の意味を有するべきである。
【０１３８】
本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、１つ以上の要素のリストの参照における「少なくとも１つ」という語句は、要素のリスト中の要素のうちのいずれか１つ以上から選択される少なくとも１つの要素を意味するが、要素のリスト内で具体的にリストされる各々のまたはあらゆる要素のうちの少なくとも１つを必ずしも含むとは限らず、要素のリスト中の要素の任意の組み合わせを除外しないことが、理解されるべきである。この定義はまた、「少なくとも１つ」という語句が指す要素のリスト内で具体的に識別される要素と関係するかまたは無関係であるかにかかわらず、それらの具体的に識別される要素以外の要素が随意に存在し得ることを許容する。したがって、非限定的な例として、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」（または、同等に、「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」、または、同等に、「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも１つ」）は、１つの実施形態において、Ｂが存在しない（Ｂ以外の要素を随意に含む）少なくとも１つの（１つよりも多くを随意に含む）Ａを指し、別の実施形態において、Ａが存在しない（Ａ以外の要素を随意に含む）少なくとも１つの（１つよりも多くを随意に含む）Ｂを指し、さらに別の実施形態において、少なくとも１つの（１つよりも多くを随意に含む）Ａ、および、少なくとも１つの（１つよりも多くを随意に含む）Ｂ等（他の要素を随意に含む）を指すことができる。
【０１３９】
また、明確にそれとは反対のことが示されない限り、１つよりも多くのステップまたは作用を含む本明細書で請求される任意の方法において、方法のステップまたは作用の順序は、必ずしも、方法のステップまたは作用が列挙される順序に限定されないことが、理解されるべきである。
【０１４０】
特許請求の範囲および上記の明細書において、「〜を備える」、「〜を含む」、「〜を運ぶ」、「〜を有する」、「〜を含有する」、「〜を伴う」、「〜を保持する」、「〜から構成される」、および、同等物等の全ての移行句は、非制約的である、すなわち、〜を含むがそれらに限定されないことを意味することが、理解されるべきである。「〜から構成される」および「本質的に〜から構成される」という移行句のみが、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｏｆｆｉｃｅ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ，  Ｓｅｃｔｉｏｎ  ２１１１．０３に述べられているように、それぞれ、制約的または半制約的な移行句であるべきである。
【図１】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図２】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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