(57)【要約】【課題】２種類の流体の接触界面と触媒との接触面積を増加し、触媒反応の効率を向上することができるマイクロ流体装置及びマイクロ流体装置の製造方法を提供する。【解決手段】マイクロ流体装置１は、２種類の原料液Ｘ，Ｙが注入され、それら原料液Ｘ，Ｙが反応して生成された反応液Ｚを排出する上段部２と、上段部２の下に設けられた中段部３と、中段部３の下に設けられた下段部４とから構成されている。下段部４は、原料液Ｘ，Ｙをそれぞれ分岐し、所定の方向に種類毎に交互に配列された複数の分岐流を中段部３が有する触媒担持構造体１０に排出する。触媒担持構造体１０は、下段部４から排出された複数の分岐流を所定の方向に交差する方向にそれぞれ分岐する複数の触媒担持板１０１と、複数の触媒担持板１０１の分岐流側に形成された触媒担持層１０３Ａ〜１０３Ｃとを有する。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入された２種類の流体をそれぞれ分岐し、所定の方向に種類毎に交互に配列された複数の分岐流を排出する第１の分岐部と、
前記第１の分岐部から排出された前記複数の分岐流を前記所定の方向に交差する方向にそれぞれ分岐する複数の分岐板、及び前記複数の分岐板の前記分岐流側に形成された触媒層を有する第２の分岐部とを備えたマイクロ流体装置。
【請求項２】
前記第２の分岐部は、洗浄化された接合面同士を直接接触して接合された複数の薄膜から構成された請求項１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項３】
前記第２の分岐部は、前記複数の分岐板間に配置されて、前記複数の分岐板間を一定の間隔に保持する柱状の複数の支柱をさらに備え、
前記複数の支柱は、前記複数の支柱の断面形状に対応した前記薄膜により形成された請求項２に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４】
導入された２種類の流体をそれぞれ分岐し、所定の方向に種類毎に交互に配列された複数の分岐流を排出する第１の分岐部と、ドナー基板上に複数の薄板部材と、前記複数の薄板部材間を一定の間隔に保持する複数の支柱の断面形状に対応する複数の薄膜パターンとを準備し、
ターゲット基板側と前記複数の薄板部材及び前記複数の薄膜パターンとの接合面を清浄化し、
前記ターゲット基板側と前記ドナー基板上の前記複数の薄板部材及び前記複数の薄膜パターンとの接離動作を繰り返すことにより、前記接合面同士を直接接触させて、前記ターゲット基板側に前記複数の薄板部材及び前記複数の薄膜パターンを順次転写して積層状態で接合させ、
前記積層状態で接合された前記複数の薄板部材の表面に触媒を担持させて第２の分岐部を形成し、
前記第１の分岐部から排出された前記複数の分岐流が前記複数の薄板部材により前記所定の方向に交差する方向にそれぞれ分岐されるように前記第１及び第２の分岐部を組み付けるマイクロ流体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体装置及びマイクロ流体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、触媒反応を効率よく行うためのマイクロリアクタが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このマイクロリアクタは、１０μｍ〜５００μｍの幅及び高さからなるマイクロチャンネルを有し、そのマイクロチャンネルの壁面に触媒機能を有する有機分子を固定させたものである。したがって、マイクロチャンネルに注入された２種の反応液は、マイクロチャンネル内を通過中に、その壁面に固定された触媒の作用により化学反応が効率よく行われる。
【０００４】
また、複数の副流を得て、得られた副流を接触させるマイクロリアクタが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
このマイクロリアクタは、２種類の原料液のそれぞれを分割された流路に導入することによって複数の副流を得て、その得られた副流を接触させた後、スリットへと導入することによって２種類の原料液を混合するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６０３５１号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、２種類の流体の接触界面と触媒との接触面積を増加し、触媒反応の効率を向上することができるマイクロ流体装置及びマイクロ流体装置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】
【０００８】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下のマイクロ流体装置及びマイクロ流体装置の製造方法を提供する。
【０００９】
［１］導入された２種類の流体をそれぞれ分岐し、所定の方向に種類毎に交互に配列された複数の分岐流を排出する第１の分岐部と、前記第１の分岐部から排出された前記複数の分岐流を前記所定の方向に交差する方向にそれぞれ分岐する複数の分岐板、及び前記複数の分岐板の前記分岐流側に形成された触媒層を有する第２の分岐部とを備えたマイクロ流体装置。
【００１０】
［２］前記第２の分岐部は、洗浄化された接合面同士を直接接触して接合された複数の薄膜から構成された前記［１］に記載のマイクロ流体装置。
【００１１】
［３］前記第２の分岐部は、前記複数の分岐板間に配置されて、前記複数の分岐板間を一定の間隔に保持する柱状の複数の支柱をさらに備え、前記複数の支柱は、前記複数の支柱の断面形状に対応した前記薄膜により形成された前記［２］に記載のマイクロ流体装置。
【００１２】
［４］導入された２種類の流体をそれぞれ分岐し、所定の方向に種類毎に交互に配列された複数の分岐流を排出する第１の分岐部と、ドナー基板上に複数の薄板部材と、前記複数の薄板部材間を一定の間隔に保持する複数の支柱の断面形状に対応する複数の薄膜パターンとを準備し、ターゲット基板側と前記複数の薄板部材及び前記複数の薄膜パターンとの接合面を清浄化し、前記ターゲット基板側と前記ドナー基板上の前記複数の薄板部材及び前記複数の薄膜パターンとの接離動作を繰り返すことにより、前記接合面同士を直接接触させて、前記ターゲット基板側に前記複数の薄板部材及び前記複数の薄膜パターンを順次転写して積層状態で接合させ、前記積層状態で接合された前記複数の薄板部材の表面に触媒を担持させて第２の分岐部を形成し、前記第１の分岐部から排出された前記複数の分岐流が前記複数の薄板部材により前記所定の方向に交差する方向にそれぞれ分岐されるように前記第１及び第２の分岐部を組み付けるマイクロ流体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係るマイクロ流体装置によれば、２種類の流体の接触界面と触媒との接触面積を増加し、触媒反応の効率を向上することができる。
【００１４】
請求項２に係るマイクロ流体装置によれば、第２の分岐部を簡易に製作することができる。
【００１５】
請求項３に係るマイクロ流体装置によれば、第２の分岐部の剛性を向上することができる。
【００１６】
請求項４に係るマイクロ流体装置の製造方法によれば、２種類の流体の接触界面と触媒との接触面積を増加し、触媒反応の効率を向上することができるマイクロ流体装置を簡易に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】
【００１７】
［実施の形態］
図１Ａは、本発明の実施の形態に係るマイクロ流体装置を示す斜視図、図１Ｂは、その分解斜視図である。また、図２（ａ）は、図１ＡのＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１８】
このマイクロ流体装置１は、２種類の原料液Ｘ，Ｙが注入され、それら原料液Ｘ，Ｙが反応して生成された反応液Ｚを排出する上段部２と、上段部２の下に設けられた中段部３と、中段部３の下に設けられた下段部４とから構成されている。
【００１９】
上段部２は、例えば、面２ａ〜２ｆからなる直方体形状を有し、面２ａに設けられ、２種類の原料液Ｘ，Ｙが注入される第１及び第２の入口２０Ａ，２０Ｂと、同様に面２ａに設けられ、反応液Ｚを排出する出口２１と、面２ａから面２ｂに貫通して設けられている第１〜第３の上段流路２２Ａ〜２２Ｃとを備える。
【００２０】
第１及び第２の上段流路２２Ａ，２２Ｂは、第１及び第２の入口２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ接続され、第３の上段流路２２Ｃは、出口２１に接続されている。
【００２１】
中段部３は、例えば、面３ａ〜３ｆからなる直方体形状を有し、面３ａから面３ｂに貫通して設けられた第１及び第２の中段流路３０Ａ，３０Ｂと、同様に面３ａから面３ｂに貫通して設けられたはめ込み部３１とを備える。
【００２２】
第１及び第２の中段流路３０Ａ，３０Ｂは、第１及び第２の上段流路２２Ａ，２２Ｂに接続されており、第１及び第２の上段流路２２Ａ，２２Ｂから送られた２種類の原料液Ｘ，Ｙがそれぞれ流れる。
【００２３】
はめ込み部３１には、下段部４から送られる原料液Ｘ，Ｙを流通する触媒担持構造体１０がはめ込まれる。なお、触媒担持構造体１０は、第２の分岐部を構成し、その詳細については後述する。
【００２４】
下段部４は、例えば、面４ａ〜４ｆからなる直方体形状を有し、面４ａに設けられた分岐部４０を備える。
【００２５】
分岐部４０は、面４ａに対して所定の深さを有する側面４ｇ及び底面４ｈからなる溝であり、側面４ｇ及び底面４ｈにより形成された第１及び第２の下段流路４１Ａ、４１Ｂと、それら第１及び第２の下段流路４１Ａ、４１Ｂの間を隔てる壁面４２とを備える。なお、分岐部４０は、第１の分岐部を構成する。
【００２６】
壁面４２は、波状を有し、第１及び第２の下段流路４１Ａ、４１Ｂから導入された原料液Ｘ，Ｙをそれぞれ分岐する第１及び第２の分岐流路４３Ａ，４３Ｂを形成する。それら第１及び第２の分岐流路４３Ａ，４３Ｂは、原料液Ｘ，Ｙをそれぞれ分岐し、所定の方向に種類毎に交互に配列された複数の分岐流Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ４を中段部３の触媒担持構造体１０に排出する。
【００２７】
第１及び第２の分岐流路４３Ａ，４３Ｂの幅は、特に限定されないが、１０μｍ〜１００μｍが好ましく、１０μｍ〜５０μｍがさらに好ましい。また、第１及び第２の分岐流路４３Ａ，４３Ｂの深さは、特に限定されないが、１０μｍ〜５００μｍ程度が好ましい。
【００２８】
図３は、触媒担持構造体１０の詳細を例示する図である。図３（ａ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＥ部拡大図、図３（ｄ）は、図３（ｃ）のＦ部拡大図である。
【００２９】
触媒担持構造体１０は、両端に平行に設けられた２つの支持板１００と、２つの支持板１００の間に平行に設けられた３つの触媒担持板１０１と、隣接する支持板１００及び触媒担持板１０１を接合する複数の支柱１０２とにより構成されている。
【００３０】
支持板１００は、その内側、すなわち、分岐流Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ４が流れる側に触媒担持層１０３Ａを備える。
【００３１】
触媒担持板１０１は、第１及び第２の分岐流路４３Ａ，４３Ｂから排出された複数の分岐流Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ４を、その分岐流が配列された方向に交差する方向にそれぞれ分岐する分岐板である。
【００３２】
また、触媒担持板１０１は、所定の間隔で配置されており、図３（ｃ）に例示するように、その両面に触媒担持層１０３Ｂ，１０３Ｃを有する。なお、図３では、触媒担持板１０１が積層されている数は３層であるが、４層以上でもよく、１０層以上が好ましく、３０層以上がさらに好ましい。
【００３３】
支持板１００及び触媒担持板１０１の材料として、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属や、セラミックス、Ｓｉ、誘電体等の非金属等を用いることができる。本実施の形態では、Ａｌを用い、そのＡｌの表面上に、例えば、陽極酸化法により触媒担持層１０３Ａ〜１０３Ｃが形成されている。
【００３４】
触媒担持層１０３Ａ〜１０３Ｃは、図３（ｄ）に例示するように、ポーラスアルミナ１０３ａとノンポーラスアルミナ１０３ｂとからなる。ポーラスアルミナ１０３の表面には、接合面に垂直な方向に複数の細孔１０３ｃが形成されており、その細孔１０３ｃには、触媒１０４が担持されている。したがって、支持板１００及び触媒担持板１０１の材料として、陽極酸化が可能な材料が好ましい。このような材料として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ等を挙げることができる。
【００３５】
触媒担持層１０３Ａ〜１０３Ｃの細孔１０３ｃは、例えば、１０〜１００ｎｍの径を有する。触媒１０４には、例えば、細孔１０３ｃよりも細径の直径５〜１０ｎｍのパラジウム微粒子、白金微粒子等を用いることができる。
【００３６】
支柱１０２は、支持板１００及び触媒担持板１０１を所定の間隔で保持するための保持部材であり、例えば、直径２０μｍ、高さ４０μｍの円柱状を有し、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属や、セラミックス、Ｓｉ、誘電体等の非金属等からなる。本実施の形態では、Ｎｉを用いる。なお、支柱１０２の断面形状は、円形に限られず、例えば、多角形でもよいし、これらに限られない。
【００３７】
複数の支柱１０２は、図３（ｂ）に例示するように、触媒担持板１０１上に２次元状に配列されて、触媒担持板１０１と隣接する触媒担持板１０１、又は触媒担持板１０１と隣接する支持板１００とを接合する。
【００３８】
（製造方法）
次に、本発明の実施の形態に係るマイクロ流体装置の製造方法について説明する。
【００３９】
（１）触媒担持板の形成
まず、図４（ａ）に例示するように、ドナー基板１１Ａ上に離型層１２Ａを形成し、離型層１２Ａ上に、触媒担持板１０１用の素材としてＡｌ膜１３を着膜する。
【００４０】
ドナー基板１１Ａには、Ｓｉウェハ、石英基板、ガラス基板等を用いることができる。本実施の形態では、Ｓｉウェハを用いる。
【００４１】
離型層１２Ａは、例えば、ポリイミド、フッ化ポリイミド、酸化シリコン等の公知の材料を用いることができる。本実施の形態では、ポリイミドを用いる。なお、ドナー基板の熱酸化処理を行って形成される熱酸化膜を用いてもよい。離型層１２Ａのドナー基板１１Ａ上への形成は、スパッタリング法、分子線ビームエピタキシャル法、化学気相堆積法、真空蒸着法、スピン塗布法等の一般的な薄膜形成方法を用いることができる。
【００４２】
Ａｌ膜１３の着膜方法としては、例えば、電子ビーム加熱蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタリング法、化学蒸着法等の真空蒸着法、スピンコート法等を用いることができる。本実施の形態では、スパッタリング法によりＡｌ膜１３を１０μｍ着膜する。
【００４３】
次に、Ａｌ膜１３をパターニングすることにより、図４（ｂ），（ｃ）に例示するように、第１及び第２の触媒担持板１０１Ａ，１０１Ｂが形成される。パターニングとしては、例えば、リソグラフィー法、集束イオンビーム（ＦＩＢ）法、電子ビーム直接描画法等を用いることができるが、高い平面形状精度が得られ、量産性が高い点で、リソグラフィー法が好ましい。本実施の形態では、リソグラフィー法によりＡｌ膜１３をエッチング除去する。エッチングには、化学薬品を用いて被加工物を溶かし込むウエットエッチングや、イオンを利用して被加工物を気化して取り除くドライエッチング等を用いることができる。本実施の形態では、ドライエッチングを用いる。
【００４４】
（２）支柱の形成
次に、図５（ａ）に例示するように、ドナー基板１１Ｂ上に離型層１２Ｂを形成し、離型層１２Ｂ上に、支柱１０２用の素材としてＮｉ膜１４を着膜する。なお、ドナー基板１１Ｂ及び離型層１２Ｂは、上記触媒担持板１０１の形成に用いたドナー基板１１Ａ及び離型層１２Ａと同様のため、それらの説明を省略する。
【００４５】
Ｎｉ膜１４の着膜方法としては、Ａｌ膜１３と同様に、例えば、電子ビーム加熱蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタリング法、化学蒸着法等の真空蒸着法、スピンコート法等を用いることができる。本実施の形態では、スパッタリング法によりＮｉ膜１４を４０μｍ着膜する。
【００４６】
次に、Ｎｉ膜１４をパターニングすることにより、図５（ｂ），（ｃ）に例示するように、複数の支柱１０２からなる第１及び第２の支柱パターン１０５Ａ，１０５Ｂが形成される。
【００４７】
（３）触媒担持板と支柱の接合
複数の触媒担持板１０１Ａ，１０１Ｂが形成されたドナー基板１１Ａと、複数の支柱パターン１０５Ａ，１０５Ｂが形成されたドナー基板１１Ｂとを図示しない真空槽内の下部ステージ（図示せず）に配置し、ターゲット基板としての支持板１００を上部ステージ（図示せず）に配置する。なお、ターゲット基板は、支持板１００とは異なる別の基板を用いて、そのターゲット基板に支持板１００を固定してもよい。
【００４８】
下部ステージは、ｘ方向、ｙ方向、θ（ｚ軸周り）方向に移動可能となっており、上部ステージは、ｚ方向に移動可能となっている。次に、真空槽内を排気し、高真空状態あるいは超真空状態にする。
【００４９】
次に、図６（ａ）に例示するように、下部ステージを移動させて支持板１００をドナー基板１１Ｂの第１の支柱パターン１０５Ａ上に位置決めし、支持板１００の表面、及びドナー基板１１Ｂの表面、すなわち支柱パターン１０５Ａの表面をＦＡＢ(Fast Atom Beam)処理により清浄化する。ＦＡＢ処理とは、例えば、アルゴン、クリプトン、キセノン等の不活性ガスを高電圧で加速して接合面に照射し、接合面の酸化膜、不純物等を除去する処理をいう。本実施の形態では、不活性ガスとしてアルゴンを用いる。
【００５０】
次に、図６（ｂ）に例示するように、上部ステージを移動させて支持板１００を降下させ、支持板１００と第１の支柱パターン１０５Ａとを荷重を加えて圧接して常温接合する。次に、図６（ｃ）に例示するように、上部ステージを移動させて支持板１００を上昇させて第１の支柱パターン１０５Ａを支持板１００に転写させる。
【００５１】
ここで、「常温接合」とは、上記のＦＡＢによって清浄化された接合面同士を常温雰囲気で接触させ、原子同士を直接結合させる接合方法をいい，表面活性化接合ともいう。常温接合（表面活性化接合）の他に、清浄化された接合面同士が拡散を生じない程度の温度（例えば、１００℃程度）で加熱して接合してもよい。
【００５２】
次に、図６（ｄ）に例示するように、下部ステージを移動させて支持板１００をドナー基板１１Ａ上の第１の触媒担持板１０１Ａ上に位置決めし、支持板１００の表面、すなわち第１の支柱パターン１０５Ａの裏面（ドナー基板１１Ｂ側に接触していた面）、及びドナー基板１１Ａの表面、すなわち第１の触媒担持板１０１Ａの表面にＡｒビームを照射して清浄化する。
【００５３】
次に、図６（ｅ）に例示するように、上部ステージを移動させて支持板１００を降下させ、支持板１００に接合された第１の支柱パターン１０５Ａを第１の触媒担持板１０１Ａに圧接して常温接合する。
【００５４】
次に、図６（ｆ）に例示するように、上部ステージを移動させて支持板１００を上昇させて第１の支柱パターン１０５Ａを支持板１００に転写させる。
【００５５】
そして、同様の接離動作を繰り返すことにより、支持板１００Ａに複数の支柱パターンと触媒担持板とを順次接合し、最下部に接合された支柱パターンに支持板１００Ｂを接合することにより、図６（ｇ）に例示するように、複数の支柱パターンと触媒担持板とが積層された触媒担持構造体１０が形成される。
【００５６】
（４）触媒担持層の形成
【００５７】
次に、上記で形成した触媒担持構造体１０が有する支持板１００及び触媒担持板１０１のＡｌ表面を陽極酸化法により酸化させる。すなわち、電解液中においてＡｌ表面を陽極で電解して酸化させる。
【００５８】
陽極酸化を行う条件としては、例えば、電解液として１．５Ｗｔ％のシュウ酸を用い、摂氏２５度、電圧５０Ｖで６０分間行う。なお、電解液は、シュウ酸の他に、硫酸、リン酸等を用いることができる。また、給電点は、支持板１００及び触媒担持板１０１の端のどこでも良い。
【００５９】
そして、陽極酸化によって得られたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる触媒担持層（陽極酸化膜）１０３Ａ〜１０３Ｃは、厚さ方向に多数の細孔１０３ｃが形成される。
【００６０】
（５）触媒の担持
次に、上記のように触媒担持層１０３Ａ〜１０３Ｃが形成された触媒担持構造体１０に対して、触媒１０４を含む溶液を用いて、ディップ塗布を行う。これにより、触媒担持層１０３Ａ〜１０３Ｃの細孔１０３ｃに触媒１０４が担持される。
【００６１】
例えば、触媒１０４としてパラジウムを用いた場合には、トルエンに溶解したパラジウムアセチルアセトナート（Ｐｄ（ａｃａｃ）２）前駆体を用いてディップ塗布を行えばよい。なお、触媒担持層１０３Ａ〜１０３Ｃに触媒１０４を担持する方法として、スピンコート法、スパッタリング法、電解析出法等を用いてもよい。
【００６２】
（６）マイクロ流体装置の組み付け
上記のように形成した触媒担持構造体１０を、中段部３に設けられたはめ込み部３１にはめ込み、さらに中段部３を上段部２及び下段部４により挟むように組み付けることにより、マイクロ流体装置１を製造することができる。
【００６３】
（実施の形態の動作）
次に、本実施の形態に係るマイクロ流体装置１の動作について説明する。
【００６４】
上段部２に設けられた第１及び第２の入口２０Ａ，２０Ｂから第１及び第２の原料液Ｘ，Ｙを注入すると、第１及び第２の原料液Ｘ，Ｙは、第１及び第２の上段流路２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ流れ、中段部３に流入する。
【００６５】
次に、中段部３に流入した第１及び第２の原料液Ｘ，Ｙは、第１及び第２の中段流路３０Ａ，３０Ｂをそれぞれ流れ、下段部４に流入する。
【００６６】
そして、第１及び第２の原料液Ｘ，Ｙは、下段部４に設けられた第１及び第２の下段流路４１Ａ，４１Ｂに流れ込み、第１及び第２の分岐流路４３Ａ，４３Ｂにより、それぞれ４つの分岐流Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ４に分岐される。
【００６７】
次に、それぞれ原料液Ｘ，Ｙからなる分岐流Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ４は、下段部４から中段部３に取り付けられている触媒担持構造体１０に流入する。
【００６８】
ここで、図７は、分岐流Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ４が触媒担持構造体１０を流れる様子を示す図である。下段部４に設けられた第１及び第２の分岐流路４３Ａ，４３Ｂにより分岐された複数の分岐流Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ４は、触媒担持構造体１０に設けられた複数の触媒担持板１０１によりさらに複数の分岐流に分岐されている。
【００６９】
すなわち、それらの分岐流の１つである分岐流Ｘ１を例にとると、分岐流Ｘ１は、複数の触媒担持板１０１により、４つの分岐流Ｘ１１〜Ｘ１４に分岐されている。同様に、他の分岐流Ｘ２〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ４は、それぞれＸ２１〜Ｘ２４、Ｘ３１〜Ｘ３４、Ｘ４１〜Ｘ４４、Ｙ１１〜Ｙ１４、Ｙ２１〜Ｙ２４、Ｙ３１〜Ｙ３４、Ｙ４１〜Ｙ４４に分岐されている。
【００７０】
このように原料液Ｘ，Ｙがそれぞれ１６分岐された分岐流Ｘ１１〜Ｘ４４，Ｙ１１〜Ｙ４４は、触媒担持構造体１０内を移動し、原料液Ｘ，Ｙのそれぞれの界面で反応する。この反応は、触媒担持層１０３Ａ〜１０３Ｃに担持された触媒１０４によって促進され、その結果得られた反応液Ｚは、上段部２に設けられた第３の上段流路２２Ｃを介して出口２１から排出される。
【００７１】
ここで、図８は、比較例と本実施の形態に係るマイクロ流体装置１とを比較した図である。この比較例に係るマイクロ流体装置は、分岐部４０及び触媒担持構造体１０を備える代わりに、例えば、Ｙ型又はＴ型の内部に触媒が担持された流路を有する流路構造体を備え、２つの入口から注入された原料液Ｘ，Ｙが、その触媒が担持された流路内を流れるものである。すなわち、比較例では、図８に例示するように、原料液Ｘ，Ｙの界面１１０は、１面であり、界面と触媒とが接する触媒接触点１１１の数は、２点である。
【００７２】
一方、マイクロ流体装置１が有する触媒担持構造体１０の断面積が、比較例に係る流路構造体の断面積と同一とすると、図８に例示するように、本実施の形態では、原料液Ｘ，Ｙの界面１１０は、７面であり、触媒接触点１１１の数は、３５点である。
【実施例】
【００７３】
次に、本発明の実施例について説明する。この実施例では、鈴木−宮浦カップリング反応によりビフェニルを生成する際に、本実施の形態に係るマイクロ流体装置１を用いた。
【００７４】
反応条件として、第１の入口２０Ａから０．１ｍｏｌ／Ｌの４−ブロモベンゾニトリルの含水ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶液を１０μＬ／ｓｅｃ、２５秒間隔で注入し、第２の入口２０Ｂから０．１ｍｏｌ／Ｌの４−フェニルボロン酸の含水ＴＨＦ溶液を１０μＬ／ｓｅｃで連続で注入した。
【００７５】
その結果、比較例としてのＹ型又はＴ型の流路構造体を有するマイクロ流体装置では、６０％程度の収率で反応性生物であるビフェニルが得られた。一方、この実施例に係るマイクロ流体装置１では、６５〜７０％以上の収率でビフェニルが得られた。また、その際の反応時間は、比較例に係るＹ型又はＴ型のマイクロ流体装置に対して、実施例に係るマイクロ流体装置１では、１／１０程度であった。
【００７６】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、触媒担持構造体１０により形成される流路の断面形状は四角形であるが、円形でもよいし、他の多角形でもよいし、これらに限られない。
【００７７】
また、分岐部４０を、触媒担持構造体１０と同様に複数の薄膜パターンを接合して製作してもよい。例えば、材料となる薄膜を、上記の触媒担持板１０１を形成したのと同様にパターニングすることにより、図２（ｂ）に例示するような断面形状を有する複数の薄膜パターンを準備し、それら複数の薄膜パターンの接合面を清浄化し、清浄化した接合面同士を直接接触されることにより、複数の薄膜パターンを積層して、分岐部４０を製作してもよい。
【００７８】
また、分岐部４０と触媒担持構造体１０とを一体化した構造物として、例えば、複数の薄膜を常温接合により接合することにより、その一体化した構造物を製作してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態に係るマイクロ流体装置を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態に係るマイクロ流体装置を示す分解斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１ＡのＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３Ａ】図３（ａ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図３Ｂ】図３（ｃ）は、図３（ａ）のＥ部拡大図であり、図３（ｄ）は、図３（ｃ）のＦ部拡大図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）は、触媒担持板の製作工程を示す断面図、図４（ｃ）は、ドナー基板上に形成された触媒担持板を示す平面図である。
【図５】図５（ａ）、図５（ｂ）は、支柱パターンの製作工程を示す断面図、図５（ｃ）は、ドナー基板上に形成された支柱パターンを示す平面図である。
【図６Ａ】図６（ａ）〜（ｃ）は、触媒担持構造体の接合工程を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６（ｄ）〜（ｆ）は、触媒担持構造体の接合工程を示す断面図、図６（ｇ）は、接合工程により製作された触媒担持構造体を示す断面図である。
【図７】図７は、分岐流が触媒担持構造体を流れる様子を示す図である。
【図８】図８は、比較例と本実施の形態に係るマイクロ流体装置とを比較した図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  マイクロ流体装置
２  上段部
２ａ〜２ｆ  面
３  中段部
３ａ〜３ｆ  面
４  下段部
４ａ〜４ｆ  面
４ｇ  側面
４ｈ  底面
１０  触媒担持構造体
１１Ａ，１１Ｂ  ドナー基板
１２Ａ，１２Ｂ  離型層
１３  Ａｌ膜
１４  Ｎｉ膜
２０Ａ，２０Ｂ  入口
２１  出口
２２Ａ〜２２Ｃ  上段流路
３０Ａ，３０Ｂ  中段流路
３１  はめ込み部
４０  分岐部
４１Ａ，４１Ｂ  下段流路
４２  壁面
４３Ａ，４３Ｂ  分岐流路
１００，１００Ａ，１００Ｂ  支持板
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ  触媒担持板
１０２  支柱
１０３ａ  ポーラスアルミナ
１０３ｂ  ノンポーラスアルミナ
１０３ｃ  細孔
１０４  触媒
１０５Ａ，１０５Ｂ  支柱パターン
１１０  界面
１１１  触媒接触点
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
2009136847.tif 000006
【図３Ｂ】
2009136847.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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