[go: up one dir, main page]

JP3012608B1 - マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの製造方法 - Google Patents

マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの製造方法

Info

Publication number
JP3012608B1
JP3012608B1 JP10262849A JP26284998A JP3012608B1 JP 3012608 B1 JP3012608 B1 JP 3012608B1 JP 10262849 A JP10262849 A JP 10262849A JP 26284998 A JP26284998 A JP 26284998A JP 3012608 B1 JP3012608 B1 JP 3012608B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
continuous phase
microchannel
substrate
phase
emulsion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP10262849A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000084384A (ja
Inventor
光敏 中嶋
浩志 鍋谷
佑二 菊池
ラルグエゼ クリストフ
Original Assignee
農林水産省食品総合研究所長
生物系特定産業技術研究推進機構
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 農林水産省食品総合研究所長, 生物系特定産業技術研究推進機構 filed Critical 農林水産省食品総合研究所長
Priority to JP10262849A priority Critical patent/JP3012608B1/ja
Priority to US09/260,417 priority patent/US6281254B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3012608B1 publication Critical patent/JP3012608B1/ja
Publication of JP2000084384A publication Critical patent/JP2000084384A/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30—Micromixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3142—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/06—Mixing of food ingredients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/21—Mixing of ingredients for cosmetic or perfume compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/22—Mixing of ingredients for pharmaceutical or medical compositions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S366/00—Agitating
    • Y10S366/03—Micromixers: variable geometry from the pathway influences mixing/agitation of non-laminar fluid flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S516/00—Colloid systems and wetting agents; subcombinations thereof; processes of
    • Y10S516/924—Significant dispersive or manipulative operation or step in making or stabilizing colloid system
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0329—Mixing of plural fluids of diverse characteristics or conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87571—Multiple inlet with single outlet
    • Y10T137/87652—With means to promote mixing or combining of plural fluids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 微細で均一なマイクロスフィアが混合された
エマルションを製造する。 【解決手段】 マイクロチャネル１の部分に連続相側に
伸びる仕切壁４を形成し、これら仕切壁４，４間に流路
５を形成している。したがって、図１に示すように、各
マイクロチャネル１の部分を通って連続相側に送り出さ
れる分散相は仕切壁４，４間の流路５を通る間に、ほぼ
完全な球体になり、連続相側に送り出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は食品工業、医薬或い
は化粧品製造等に利用されるエマルションの生成を行う
マイクロチャネル装置と、このマイクロチャネル装置を
用いたエマルションの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】水相と有機相のように熱力学的には分離
している状態が安定状態である二相系を乳化によって準
安定なエマルションとする技術が従来から知られてい
る。一般的な乳化方法としては、エマルションの科学
（朝倉書店：１９７１）に記載されるように、ミキサ
ー、コロイドミル、ホモジナイザー等を用いる方法や音
波で分散させる方法等が知られている。
【０００３】前記した一般的な方法にあっては、連続相
中の分散相粒子の粒径分布の幅が大きいという欠点があ
る。そこで、ポリカーボネイトからなる膜を用いて濾過
を行う方法（Biochmica etBiophysica Acta,557(1979)
North-Holland Biochemical Press）、ＰＴＦＥ（ポリ
テトラフルオロエチレン）膜を用いて繰り返し濾過を行
う方法（化学工学会第２６回秋期大会 講演要旨集：１
９９３）、更には均一な細孔を持つ多孔質ガラス膜を通
して連続相に送り込み均質なエマルションを製造する方
法（特開平２−９５４３３号公報）も提案されている。
また、ノズルや多孔板を用いるエマルションの製造方法
として、層流滴下法（化学工学第２１巻第４号：１９５
７）も知られている。
【０００４】ポリカーボネイトからなる膜を用いて濾過
を行う方法とＰＴＦＥ膜を用いて繰り返し濾過を行う方
法にあっては、原理的に膜の細孔より大きいものは製造
できず、膜の細孔より小さいものは分別できないという
問題点がある。従って、特にサイズの大きいエマルショ
ンを製造する場合には適さない。更に、膜を用いる方法
にあっては、エマルションを工業的に量産する場合には
適さない。また、均一な細孔を持つ多孔質ガラス膜を用
いる方法にあっては、膜の平均細孔径が小さい場合には
粒径分布が広がらず、均質なエマルションを得ることが
できるが、膜の平均細孔径を大きくすると粒径分布が広
がり、均質なエマルションを得ることができない。更
に、層流滴下法では１０００μｍ以上の粒径となり、分
布も広く、均質なエマルションが得られない。
【０００５】そこで、本発明者等は国際公開ＷＯ９７／
３０７８３号公報に連続的に均質なエマルションを製造
し得る装置を提案している。図１０及び図１１に当該装
置の構造を示す。図１０は同装置の縦断面図、図１１は
基板とプレートを分解して示した図である。エマルショ
ンの製造装置は、本体１００の側壁に連続相（Ｗ）の供
給口１０１を形成し、また本体１００の上部開口を閉塞
する蓋体１０２の中央に分散相（Ｏ）の供給口１０３を
形成し、中央から外れた箇所にエマルション（Ｅ）の取
出し口１０４を形成し、蓋体１０２と基板１０５との間
に設けた隔壁部材１０６にて分散相（Ｏ）の供給口１０
１とエマルション（Ｅ）の取出し口１０４とを隔離し、
更に、基板１０５の中央部には分散相（Ｏ）の供給口１
０７が形成され、基板１０５と対向して配置されたプレ
ート１０８との間に隙間１０９が形成され、また基板１
０５に設けた境界部１１０にて分散相（Ｏ）と連続相
（Ｗ）とを分けるとともに、境界部１１０に形成したマ
イクロチャネル１１１にて分散相（Ｏ）と連続相（Ｗ）
とを接触せしめた構成としている。そして、供給口１０
３を介して隔壁部材１０６の内側に供給された分散相
（Ｏ）は基板１０５の供給口１０７を介してプレート１
０８との隙間に入り、更に、境界部１１０を通過して連
続相（Ｗ）に入り込んでエマルションが形成される。
【０００６】更に本発明者等は国際公開ＷＯ９７／３０
７８３号公報に開示された装置の改良として、特願平１
０−８３９４６号及び特願平１０−１８７３４５号とし
てマイクロチャネル装置を提案している。特願平１０−
８３９４６号に提案した装置は、装置全体を縦方向或い
は傾斜せしめることで、分散相と連続相の比重差を利用
してエマルションの回収を簡単に行えるようにしたもの
であり、特願平１０−１８７３４５号に提案した装置
は、連続して流れる連続相に側方から分散相を送り込む
ようにしたクロスフロータイプのもので、連続的なエマ
ルションの生成に極めて有効である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１２は上述した国際
公開ＷＯ９７／３０７８３号公報、特願平１０−８３９
４６号及び特願平１０−１８７３４５号に開示される装
置のマイクロチャネルの部分の拡大図である。
【０００８】マイクロチャネル１１１は突部１１２，１
１２間に形成されており、各マイクロチャネル毎の寸法
の相違やマイクロチャネルの形成位置等に起因して、各
マイクロチャネル毎にブレイクスルー圧力（マイクロス
フィアの生成が開始される圧力）が異なる。その結果、
分散相に加える圧が低い場合には図１２に示すように、
１つ若しくは特定のマイクロチャネルからのみマイクロ
スフィア（分散相の微粒子）が生成される。この場合に
は特定のマイクロチャネルのみからマイクロスフィアが
形成されるので、粒度は極めて均一である。しかしなが
ら、残りの多くのマイクロチャネルはマイクロスフィア
の生成に関与しないので、これでは量産には向かない。
【０００９】一方、量産するために圧力を高め、全ての
マイクロチャネルからマイクロスフィアを生成しようと
分散相に加える圧力を高めると、図１３（ａ）及び
（ｂ）に示すように、隣接するマイクロスフィア同士が
接触し、合体して大きく成長してしまう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、成長過程
にあるマイクロスフィア、即ち、完全な球体になってい
ないマイクロスフィア同士が接触した場合には、合体し
やすく、逆に完全な球体になった後のマイクロスフィア
同士は接触しても合体しにくいという知見に基づいて本
発明を成したものである。
【００１１】即ち、請求項１に係るマイクロチャネル装
置は、分散相と連続相との境界部に一定幅の多数のマイ
クロチャネルを設け、このマイクロチャネルを介して分
散相を連続相へ送り込むようにしたマイクロチャネル装
置であって、前記マイクロチャネルを微小な突部間に形
成し、この突部から連続相に向かって仕切壁が設けられ
た構成とした。
【００１２】このように、仕切壁を設けることで、マイ
クロチャネルから送り出されるマイクロスフィアが完全
な球体に近い状態になって隣接するマイクロチャネルか
ら送り出されるマイクロスフィアと接触するので、マイ
クロスフィア同士が合体しにくく、均一且つ細かなマイ
クロスフィアを大量に製造することができる。
【００１３】請求項３に係るマイクロチャネル装置は、
請求項１のマイクロチャネルの形態を、国際公開ＷＯ９
７／３０７８３号公報に開示される装置に応用したもの
であり、具体的には、分散相の供給口が形成された基板
を備え、この基板と対向して配置されるプレートとの間
に連続相が供給される隙間が形成され、またこの連続相
が供給される隙間と分散相が供給される空間とを画成す
る境界部が基板の周縁に形成され、この境界部に分散相
を連続相へ送り込むマイクロチャネルが形成された構成
としている。
【００１４】請求項４に係るマイクロチャネル装置は、
請求項１のマイクロチャネルの形態を、特願平１０−８
３９４６号に提案したクロスフロー型の装置に応用した
ものであり、具体的には、垂直方向または傾斜して配置
されるとともに連続相の供給口が形成された基板を備
え、この基板と対向して配置されるプレートとの間に連
続相が供給される隙間が形成され、またこの連続相が供
給される隙間と分散相が供給される空間とを画成する境
界部が基板の周縁に形成され、この境界部のうち分散相
の微小粒子をその比重に応じて、浮上または沈降により
回収し得る箇所に一定幅のマイクロチャネルが形成され
た構成とした。
【００１５】請求項４に係るマイクロチャネル装置は、
請求項１のマイクロチャネルの形態を、特願平１０−８
３９４６号に提案したクロスフロー型の装置に応用した
ものであり、具体的には、垂直方向または傾斜して配置
される基板と、この基板に対向配置されるプレートを備
え、前記基板には分散相の供給口が形成され、また前記
基板のプレートとの対向面には分散相が供給される空間
と連続相が供給される空間とを画成する境界部が形成さ
れ、この境界部のうち分散相の微小粒子をその比重に応
じて、浮上または沈降により回収し得る箇所に一定幅の
マイクロチャネルが形成された構成とした。
【００１６】上記請求項１〜４に記載した構成のマイク
ロチャネル装置にあっては、例えば、エマルションの回
収孔からエマルションを供給し加圧することで、マイク
ロチャネルを介して、分散相と連続相に分離したり、分
級することも可能である。
【００１７】また、前記プレートをガラス板等の透明板
とすることで、外部からエマルションの生成をＣＣＤカ
メラを用いて監視することができ、また、マイクロチャ
ネルの形成方法としては、機械的に切削することで形成
することも可能であるが、微細なマイクロスフィアを生
成するには、フォトリソグラフィ技術を利用した湿式エ
ッチング若しくはドライエッチングが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の要旨と
なるマイクロチャネル部の平面図、（ｂ）は（ａ）の基
になる拡大写真、図２（ａ）はマイクロチャネルの拡大
平面図、（ｂ）はマイクロチャネルの拡大断面図であ
る。
【００１９】マイクロチャネル１は突起２，２間に形成
され、突起２は連続相と分散相との境界部となるテラス
３の上に形成されている。また、各突起２の両端から連
続相及び分散相に向かって仕切壁４が形成されている。
仕切壁４は互いに平行で、その間に流路５を形成してい
る。尚、仕切壁４の長さはテラス３の端部に若干届かな
い長さとしているが、これに限定されるものではなく、
テラス３の端部に届く長さとしてもよい。
【００２０】前記突起２及び仕切壁４の形成手段として
は、半導体に集積回路を形成する過程で利用されるフォ
トリソグラフィによる湿式エッチングなどが好適であ
る。また、マイクロチャネル１及び突起２の具体的な寸
法としては、例えば、突起２の幅（Ｔ１）は９μｍ、長
さ（Ｔ２）は２０μｍ、高さ（Ｔ３）は４．６μｍ、マ
イクロチャネル１の上部の幅（Ｔ４）は８．７μｍ、底
部の幅（Ｔ５）は１．３μｍ程度である。但し、上記し
た突起の形状及び寸法は１例であり、突起の形状及び寸
法はこれに限定されず任意である。
【００２１】図３は上記のマイクロチャネルの構造を適
用したマイクロチャネル装置のうちクロスフロー型装置
の平面図、図４は図３のＡーＡ線に沿って切断したクロ
スフロー型マイクロチャネル装置の断面図、図５は図３
のＢーＢ線に沿って切断したクロスフロー型マイクロチ
ャネル装置の断面図、図６はマイクロチャネル装置内に
組み込まれる基板とプレートを分解して示した図、図７
は基板に形成されたマイクロチャネル部の拡大斜視図で
ある。
【００２２】クロスフロー型マイクロチャネル装置はケ
ース１１の一面側に凹部１２を形成し、この凹部１２内
に基板１３を配置し、この基板１３には流路１４を形成
し、前記凹部１２及び基板１３に形成された流路１４が
開口する面をガラス板等のプレート１５にて液体が漏れ
ないように閉じている。
【００２３】また、前記ケース１１の上面には連続相の
供給孔１６、分散相の供給孔１７及びエマルションの回
収孔１８が形成され、連続相の供給孔１６にはポンプ１
９を備えた連続相（水）供給配管２０が接続され、分散
相の供給孔１７にはポンプ２１を備えた分散相（油）供
給配管２２が接続され、エマルションの回収孔１８には
エマルション回収管２３が接続されている。尚、連続相
の供給経路にはリザーバ２４を設け、一定圧で連続相を
供給できるようにしており、分散相の供給経路にはマイ
クロフィーダ２５を設け、分散相の供給量を調整できる
構造になっている
【００２４】また、前記基板１３は流路２４がプレート
１５に対向するように配置され、流路２４がプレート１
５によって液密に閉塞されるべく、基板１３とケース１
１内面との間にシリコンラバーからなるシート２６を介
在させ、基板１３をプレート１５側に弾性的に押し付け
ている。
【００２５】また、基板１３を上下反転した図６に示す
ように、基板１３に形成された前記流路２４の一端側に
は前記連続相の供給孔１６に対応する連続相の供給口２
８が、流路２４の他端側には前記エマルションの回収孔
１８に対応するエマルションの回収口２９が形成され、
連続相の供給口２８にはシート２６に形成した開口を介
して前記連続相の供給孔１６が接続し、エマルションの
回収口２９にはシート２６に形成した開口を介して前記
エマルションの回収孔１８が接続している。
【００２６】而して、基板１３に形成した流路２４内は
連続相が流れ、基板１３外側とケース１１の凹部１２内
側との間は分散相が満たされた部分となる。
【００２７】また、基板１３の側面には内側に向かって
徐々に狭くなるテーパ状の切欠３０が形成され、この切
欠３０が最も狭くなった部分に図１及び図２で示したマ
イクロチャネル１を形成している。
【００２８】以上の装置を用いて、エマルションを生成
するには、ポンプ１９，２１を駆動し、連続相供給管２
０、連続相の供給孔１６及び連続相の供給口２８を介し
て流路２４に連続相を供給し、分散相供給管２２及び分
散相の供給孔１７を介して基板１３外側とケース１１の
凹部１２内側との間の空間に分散相を供給する。する
と、分散相には所定の圧力が作用しているため、マイク
ロチャネル１を介してマイクロスフィア（微細粒子）と
なって連続相に混合されエマルションが形成され、この
エマルションはエマルションの回収口２９、エマルショ
ンの回収孔１８及びエマルション回収管２３を介してタ
ンク等に回収される。
【００２９】ところで、本発明にあっては、各マイクロ
チャネル１の部分に連続相側に伸びる仕切壁４を形成
し、これら仕切壁４，４間に流路５を形成している。し
たがって、図１に示すように、各マイクロチャネル１の
部分を通って連続相側に送り出される分散相は仕切壁
４，４間の流路５を通る間に、ほぼ完全な球体になり、
連続相側に送り出される。そして、ほぼ完全な球体をな
すマイクロスフィアは互いに反発して合体しにくく、し
たがって、均一で微細なマイクロスフィアと連続相から
なるエマルションが得られる。
【００３０】一方、以上の装置を用いてエマルションの
分離を行うことも可能である。この場合には、前記した
装置の連続相の供給孔１６にエマルションの供給管を接
続し、分散相の供給孔１７に連続相の回収管を接続し、
エマルションの回収孔１８に分散相若しくはエマルショ
ンの回収管を接続し、ポンプで加圧されたエマルション
を基板１３の流路２４に送り込む。すると、マイクロチ
ャネル部において連続相のみ、或いはマイクロチャネル
の幅よりも小さな分散相粒子と連続相がマイクロチャネ
ルを透過し回収され、また流路内に残った粒径の大きな
分散相或いは粒径の大きな分散相を含んだエマルション
は分散相若しくはエマルションの回収管から回収され
る。
【００３１】図８及び図９はマイクロチャネル部の別実
施例を示す拡大斜視図であり、図８に示す実施例にあっ
ては、分散相側に張り出したテラス３の上には仕切壁を
形成せず、連続相に張り出したテラス３の上にのみ仕切
壁４を形成し、また、図９に示す実施例にあっては、マ
イクロチャネル１を画成する突起２の形状を前記したよ
うな平面視で長円形乃至紡垂形状ではなく、分散相側の
形状を直線状にしている。
【００３２】また、上述した本発明の要旨となるマイク
ロチャネル部については、クロスフロー型のマイクロチ
ャネル装置に限らず、図１０に示した従来型のマイクロ
チャネル装置のマイクロチャネル部として適用してもよ
く。更に図１０に示した従来型のマイクロチャネル装置
を上下方向に配置し、連続相と分散相のの比重差を利用
してエマルションを回収するようにしたマイクロチャネ
ル装置のマイクロチャネル部として適用することができ
る。
【００３３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係るマ
イクロチャネル装置によれば、マイクロスフィアを生成
するマイクロチャネルに仕切壁を設けたので、マイクロ
スフィアがほぼ完全な球体に成長するまで、隣接するマ
イクロチャネルにて生成されたマイクロスフィアと合体
することがなく、したがって、微細且つ均一なマイクロ
スフィア（エマルション）を製造することができる。ま
た、分散相にかける圧力を高め、全てのマイクロチャネ
ルがエマルションの製造に関与するようにしても、マイ
クロスフィアが合体しないので、製造効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の要旨となるマイクロチャネル
部の平面図、（ｂ）は（ａ）の基になる拡大写真
【図２】（ａ）はマイクロチャネルの拡大平面図、
（ｂ）はマイクロチャネルの拡大断面図
【図３】本発明に係るマイクロチャネル装置のうちクロ
スフロー型の装置の平面図
【図４】図３のＡーＡ線に沿って切断したクロスフロー
型マイクロチャネル装置の断面図
【図５】図３のＢーＢ線に沿って切断したクロスフロー
型マイクロチャネル装置の断面図
【図６】マイクロチャネル装置内に組み込まれる基板と
プレートを分解して示した図。
【図７】基板に形成されたマイクロチャネル部の拡大図
【図８】マイクロチャネル部の別実施例を示す拡大図
【図９】マイクロチャネル部の別実施例を示す拡大図
【図１０】図１０は従来のマイクロチャネル装置の縦断
面図
【図１１】図１１は図１０に示した装置の基板とプレー
トを分解して示した図
【図１２】従来のマイクロチャネルの１つからマイクロ
スフィアが生成されている状態を示した図
【図１３】（ａ）は従来のマイクロチャネルで生成され
たマイクロスフィアが合体した状態を示した図、（ｂ）
は（ａ）の基になった拡大写真
【符号の説明】
１…マイクロチャネル、２…突起、３…テラス、４，６
…仕切壁、５…流路、１１…ケース、１２…凹部、１３
…基板、１４…流路、１５…プレート、１６…連続相の
供給孔、１７…分散相の供給孔、１８…エマルションの
回収孔、１９，２１…ポンプ、２０…連続相（水）供給
配管、２２…分散相（油）供給配管、２３…エマルショ
ン回収管、２４…リザーバ、２５…マイクロフィーダ、
２６…シート、２８…連続相の供給口、２９…エマルシ
ョンの回収口、３０…切欠。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 佑二 茨城県竜ケ崎市久保台４−１−10−２− 506 (72)発明者 クリストフ ラルグエゼ 茨城県つくば市観音台２−１−２ 農林 水産省食品総合研究所内 (56)参考文献 特開 平９−225291（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−1854（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−220382（ＪＰ，Ａ) 特公 平８−2416（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01F 3/00 - 3/22 B01F 5/00 - 5/26 B01J 13/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分散相と連続相との境界部に一定幅の多
    数のマイクロチャネルを設け、このマイクロチャネルを
    介して分散相を連続相へ送り込むようにしたマイクロチ
    ャネル装置において、前記マイクロチャネルは微小な突
    部間に形成され、この突部から連続相に向かって仕切壁
    が設けられていることを特徴とするマイクロチャネル装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のマイクロチャネル装置
    において、このマイクロチャネル装置は、ケース内に収
    納される基板と、この基板の一面側に取付けられて基板
    との間に流路を形成するプレートを備え、前記ケースに
    は連続相の供給孔、分散相の供給孔及びエマルションの
    回収孔が形成され、前記基板には前記連続相の供給孔に
    対応する連続相の供給口、前記エマルションの回収孔に
    対応するエマルションの回収口及び流路の側面に開口す
    るマイクロチャネル部が形成されていることを特徴とす
    るマイクロチャネル装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のマイクロチャネル装置
    において、このマイクロチャネル装置は、連続相の供給
    口が形成された基板を備え、この基板と対向して配置さ
    れるプレートとの間に連続相が供給される隙間が形成さ
    れ、またこの連続相が供給される隙間と分散相が供給さ
    れる空間とを画成する境界部が基板の周縁に形成され、
    この境界部に分散相を連続相へ送り込むマイクロチャネ
    ルが形成されていることを特徴とするマイクロチャネル
    装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載のマイクロチャネル装置
    において、このマイクロチャネル装置は、垂直方向また
    は傾斜して配置されるとともに連続相の供給口が形成さ
    れた基板を備え、この基板と対向して配置されるプレー
    トとの間に連続相が供給される隙間が形成され、またこ
    の連続相が供給される隙間と分散相が供給される空間と
    を画成する境界部が基板の周縁に形成され、この境界部
    のうち分散相の微小粒子をその比重に応じて、浮上また
    は沈降により回収し得る箇所に一定幅のマイクロチャネ
    ルが形成されていることを特徴とするマイクロチャネル
    装置。
  5. 【請求項５】 請求項２乃至請求項４に記載のマイクロ
    チャネル装置において、前記プレートは透明であること
    を特徴とするマイクロチャネル装置。
  6. 【請求項６】 請求項２乃至請求項４に記載のマイクロ
    チャネル装置において、前記マイクロチャネルは基板に
    フォトリソグラフィを利用した精密加工手法を施すこと
    で形成されることを特徴とするマイクロチャネル装置。
  7. 【請求項７】 一定幅の多数のマイクロチャネルを介し
    て、加圧された分散相を連続相中に強制的に送り込むよ
    うにしたエマルションの製造方法において、前記各マイ
    クロチャネルを通して連続相中に送り込む分散相を、マ
    イクロチャネル間に設けられる仕切壁間を通過せしめる
    ことで、ほぼ完全な球体にした後に連続相中に送り込む
    ことを特徴とするエマルションの製造方法。
JP10262849A 1998-09-17 1998-09-17 マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの製造方法 Expired - Lifetime JP3012608B1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10262849A JP3012608B1 (ja) 1998-09-17 1998-09-17 マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの製造方法
US09/260,417 US6281254B1 (en) 1998-09-17 1999-03-01 Microchannel apparatus and method of producing emulsions making use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10262849A JP3012608B1 (ja) 1998-09-17 1998-09-17 マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP3012608B1 true JP3012608B1 (ja) 2000-02-28
JP2000084384A JP2000084384A (ja) 2000-03-28

Family

ID=17381484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10262849A Expired - Lifetime JP3012608B1 (ja) 1998-09-17 1998-09-17 マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6281254B1 (ja)
JP (1) JP3012608B1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002068104A1 (en) * 2001-02-23 2002-09-06 Japan Science And Technology Corporation Process for producing emulsion and microcapsules and apparatus therefor
JP2004237177A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Japan Science & Technology Agency ダブルエマルション・マイクロカプセル生成装置

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19911776A1 (de) * 1999-03-17 2000-09-21 Merck Patent Gmbh Verpackungssysteme für kosmetische Formulierungen
US7668913B1 (en) * 1999-11-05 2010-02-23 Decentrix, Inc. Method and apparatus for generating a web site with dynamic content data from an external source integrated therein
US7294503B2 (en) * 2000-09-15 2007-11-13 California Institute Of Technology Microfabricated crossflow devices and methods
DE10159985B4 (de) * 2001-12-06 2008-02-28 Schwesinger, Norbert, Prof.Dr.-Ing. Mikroemulgator
US7459127B2 (en) * 2002-02-26 2008-12-02 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Method and apparatus for precise transfer and manipulation of fluids by centrifugal and/or capillary forces
US7718099B2 (en) * 2002-04-25 2010-05-18 Tosoh Corporation Fine channel device, fine particle producing method and solvent extraction method
DE10219523A1 (de) * 2002-05-02 2003-11-13 Wella Ag Verfahren zur technischen Produktion haar- oder hautkosmetischer Produkte unter Verwendung von Apparaturen mit Mikrostruktureinheiten
US20050243647A1 (en) * 2002-07-16 2005-11-03 Mixtek System, Llc Aerosol mixing system with columns
US7103977B2 (en) * 2002-08-21 2006-09-12 Eveready Battery Company, Inc. Razor having a microfluidic shaving aid delivery system and method of ejecting shaving aid
CN100402412C (zh) * 2002-09-11 2008-07-16 克雷多实验室 材料的高剪切混合和反应方法及装置
US20060121122A1 (en) * 2002-09-18 2006-06-08 Yuu Koyama Process for producing microcapsule
FR2845619B1 (fr) * 2002-10-15 2005-01-21 Christophe Dominique No Arnaud Dispositif et procede de fabrication d'un melange, d'une dispersion ou emulsion d'au moins deux fluides reputes non miscibles
JP4186637B2 (ja) * 2002-11-06 2008-11-26 東ソー株式会社 粒子製造方法及びそのための微小流路構造体
US7125711B2 (en) * 2002-12-19 2006-10-24 Bayer Healthcare Llc Method and apparatus for splitting of specimens into multiple channels of a microfluidic device
US7094354B2 (en) * 2002-12-19 2006-08-22 Bayer Healthcare Llc Method and apparatus for separation of particles in a microfluidic device
US7041481B2 (en) 2003-03-14 2006-05-09 The Regents Of The University Of California Chemical amplification based on fluid partitioning
WO2005003180A2 (en) 2003-04-10 2005-01-13 Pr Pharmaceuticals A method for the production of emulsion-based micro particles
US20070207211A1 (en) * 2003-04-10 2007-09-06 Pr Pharmaceuticals, Inc. Emulsion-based microparticles and methods for the production thereof
EP1875959B1 (en) 2003-05-16 2012-11-28 Velocys, Inc. Process for forming an emulsion using microchannel process technology
DE602004009681T2 (de) * 2003-05-16 2008-08-14 Velocys, Inc., Plain City Verfahren zur erzeugung einer emulsion durch verwendung einer mikrokanalverfahrentechnologie
US7485671B2 (en) * 2003-05-16 2009-02-03 Velocys, Inc. Process for forming an emulsion using microchannel process technology
US7435381B2 (en) * 2003-05-29 2008-10-14 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Packaging of microfluidic devices
EP1651136B1 (en) * 2003-07-15 2017-03-08 Evonik Corporation Method for the preparation of controlled release formulations
EP1656115A4 (en) * 2003-07-23 2009-07-08 Pr Pharmaceuticals COMPOSITIONS WITH CONTROLLED RELEASE
US7347617B2 (en) * 2003-08-19 2008-03-25 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Mixing in microfluidic devices
JP4520166B2 (ja) * 2004-02-02 2010-08-04 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 樹脂製マイクロチャネル基板及びその製造方法
JP4700003B2 (ja) * 2004-08-12 2011-06-15 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 マイクロチャネルアレイ
EP1804964A1 (en) * 2004-10-01 2007-07-11 Velocys Inc. Multiphase mixing process using microchannel process technology
JP3723201B1 (ja) * 2004-10-18 2005-12-07 独立行政法人食品総合研究所 貫通孔を有する金属製基板を用いたマイクロスフィアの製造方法
WO2006046200A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Preparation of dispersions of particles for use as contrast agents in ultrasound imaging
CN102580593A (zh) * 2004-11-17 2012-07-18 万罗赛斯公司 使用微通道处理技术的乳化方法
DE102005060280B4 (de) * 2005-12-16 2018-12-27 Ehrfeld Mikrotechnik Bts Gmbh Integrierbarer Mikromischer sowie dessen Verwendung
JP5045874B2 (ja) * 2006-02-27 2012-10-10 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 マイクロスフィアの製造装置
US7794136B2 (en) * 2006-05-09 2010-09-14 National Tsing Hua University Twin-vortex micromixer for enforced mass exchange
JP4911592B2 (ja) * 2006-11-01 2012-04-04 財団法人生産技術研究奨励会 エマルジョンの製造方法及びその製造装置
US7985058B2 (en) * 2007-01-12 2011-07-26 Mark Gray Method and apparatus for making uniformly sized particles
US8633015B2 (en) 2008-09-23 2014-01-21 Bio-Rad Laboratories, Inc. Flow-based thermocycling system with thermoelectric cooler
US9132394B2 (en) 2008-09-23 2015-09-15 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for detection of spaced droplets
US9492797B2 (en) 2008-09-23 2016-11-15 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for detection of spaced droplets
US9598725B2 (en) * 2010-03-02 2017-03-21 Bio-Rad Laboratories, Inc. Emulsion chemistry for encapsulated droplets
US9764322B2 (en) 2008-09-23 2017-09-19 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for generating droplets with pressure monitoring
US12090480B2 (en) 2008-09-23 2024-09-17 Bio-Rad Laboratories, Inc. Partition-based method of analysis
US8709762B2 (en) 2010-03-02 2014-04-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for hot-start amplification via a multiple emulsion
US9417190B2 (en) 2008-09-23 2016-08-16 Bio-Rad Laboratories, Inc. Calibrations and controls for droplet-based assays
US12162008B2 (en) 2008-09-23 2024-12-10 Bio-Rad Laboratories, Inc. Partition-based method of analysis
US11130128B2 (en) 2008-09-23 2021-09-28 Bio-Rad Laboratories, Inc. Detection method for a target nucleic acid
US9156010B2 (en) 2008-09-23 2015-10-13 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet-based assay system
US10512910B2 (en) 2008-09-23 2019-12-24 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet-based analysis method
US8951939B2 (en) 2011-07-12 2015-02-10 Bio-Rad Laboratories, Inc. Digital assays with multiplexed detection of two or more targets in the same optical channel
US9222128B2 (en) 2011-03-18 2015-12-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. Multiplexed digital assays with combinatorial use of signals
WO2011120024A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Quantalife, Inc. Droplet generation for droplet-based assays
AU2009297108B2 (en) 2008-09-23 2015-02-12 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet-based assay system
CA3106547C (en) 2009-09-02 2022-07-05 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for mixing fluids by coalescence of multiple emulsions
ES2764971T3 (es) * 2009-12-22 2020-06-05 Evonik Corp Proceso basado en emulsión para la preparación de micropartículas y conjunto de cabezal de trabajo para su uso con el mismo
CA2767114A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet transport system for detection
EP2550351A4 (en) 2010-03-25 2014-07-09 Quantalife Inc DETECTION SYSTEM FOR DROPLET-BASED ANALYZES
EP3574990B1 (en) 2010-11-01 2022-04-06 Bio-Rad Laboratories, Inc. System for forming emulsions
US12097495B2 (en) 2011-02-18 2024-09-24 Bio-Rad Laboratories, Inc. Methods and compositions for detecting genetic material
WO2012149042A2 (en) 2011-04-25 2012-11-01 Bio-Rad Laboratories, Inc. Methods and compositions for nucleic acid analysis
EP2737089B1 (en) 2011-07-29 2017-09-06 Bio-rad Laboratories, Inc. Library characterization by digital assay
US8716050B2 (en) 2012-02-24 2014-05-06 The Hong Kong University Of Science And Technology Oxide microchannel with controllable diameter
WO2013155531A2 (en) 2012-04-13 2013-10-17 Bio-Rad Laboratories, Inc. Sample holder with a well having a wicking promoter
EP2703497B1 (en) * 2012-08-31 2016-06-22 Roche Diagniostics GmbH Microfluidic chip, device and system for the generation of aqueous droplets in emulsion oil for nucleic acid amplification
US9790546B2 (en) 2012-08-31 2017-10-17 Roche Molecular Systems, Inc. Microfluidic chip, device and system for the generation of aqueous droplets in emulsion oil for nucleic acid amplification
FR2996545B1 (fr) 2012-10-08 2016-03-25 Ecole Polytech Procede microfluidique de traitement et d'analyse d'une solution contenant un materiel biologique, et circuit microfluidique correspondant.
CN103342339B (zh) * 2013-06-27 2016-04-13 高诗白 一种微通道形成的方法
WO2015157567A1 (en) 2014-04-10 2015-10-15 10X Genomics, Inc. Fluidic devices, systems, and methods for encapsulating and partitioning reagents, and applications of same
US9975122B2 (en) 2014-11-05 2018-05-22 10X Genomics, Inc. Instrument systems for integrated sample processing
EP3708256B1 (en) 2015-04-22 2022-11-30 Stilla Technologies Contact-less priming method for loading a solution in a microfluidic device and associated system
CN105413772B (zh) * 2015-12-15 2018-03-16 浙江大学 基于集成微通道的单/多组份液滴制备装置及其控制方法
WO2017197338A1 (en) 2016-05-13 2017-11-16 10X Genomics, Inc. Microfluidic systems and methods of use
US11130120B2 (en) 2018-10-01 2021-09-28 Lifeng XIAO Micro-pipette tip for forming micro-droplets
KR102173231B1 (ko) * 2018-11-23 2020-11-03 부산대학교 산학협력단 고분자 입자 제조용 마이크로유체시스템 및 이를 이용한 고분자 입자 제조 방법
CN115382445B (zh) * 2022-08-19 2023-12-01 天津大学 一种基于台阶式微通道装置的复杂流体乳化装置和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4201691A (en) * 1978-01-16 1980-05-06 Exxon Research & Engineering Co. Liquid membrane generator
US4533254A (en) * 1981-04-17 1985-08-06 Biotechnology Development Corporation Apparatus for forming emulsions
JPH082416B2 (ja) 1988-09-29 1996-01-17 宮崎県 エマルションの製造方法
WO1993000156A1 (en) * 1991-06-29 1993-01-07 Miyazaki-Ken Monodisperse single and double emulsions and production thereof
US5247957A (en) * 1991-10-24 1993-09-28 H. B. Fuller Company Modular lubrication multiple concentration control apparatus
DE4405005A1 (de) * 1994-02-17 1995-08-24 Rossendorf Forschzent Mikro-Fluiddiode
DE19511603A1 (de) * 1995-03-30 1996-10-02 Norbert Dr Ing Schwesinger Vorrichtung zum Mischen kleiner Flüssigkeitsmengen
JP2975943B2 (ja) 1996-02-20 1999-11-10 農林水産省食品総合研究所長 エマルションの製造方法及びエマルションの製造装置
US5842787A (en) * 1997-10-09 1998-12-01 Caliper Technologies Corporation Microfluidic systems incorporating varied channel dimensions

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002068104A1 (en) * 2001-02-23 2002-09-06 Japan Science And Technology Corporation Process for producing emulsion and microcapsules and apparatus therefor
JP2004237177A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Japan Science & Technology Agency ダブルエマルション・マイクロカプセル生成装置

Also Published As

Publication number Publication date
US6281254B1 (en) 2001-08-28
JP2000084384A (ja) 2000-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3012608B1 (ja) マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの製造方法
JP2981547B1 (ja) クロスフロー型マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの生成または分離方法
JP2975943B2 (ja) エマルションの製造方法及びエマルションの製造装置
Kawakatsu et al. Production of monodispersed oil-in-water emulsion using crossflow-type silicon microchannel plate
US6177479B1 (en) Continuous manufacturing method for microspheres and apparatus
JP5530100B2 (ja) ウィッキング構造内での混合およびマイクロチャネルデバイス内のウィック内での向上した混合の使用
Kobayashi et al. Straight-through microchannel devices for generating monodisperse emulsion droplets several microns in size
EP1197262B1 (en) Method and apparatus for manufacturing microspheres
US10632479B2 (en) Droplet generator based on high aspect ratio induced droplet self-breakup
Vladisavljević et al. Effect of dispersed phase viscosity on maximum droplet generation frequency in microchannel emulsification using asymmetric straight-through channels
US10792638B2 (en) Microfluidic droplet generator with controlled break-up mechanism
Kobayashi et al. Microchannel emulsification for mass production of uniform fine droplets: integration of microchannel arrays on a chip
JP3030364B1 (ja) 単分散固体脂質マイクロスフィアの製造方法
Lee et al. A droplet-based microfluidic system capable of droplet formation and manipulation
Chen et al. Formation of microdroplets in liquids utilizing active pneumatic choppers on a microfluidic chip
Kawakatsu et al. Effect of microchannel structure on droplet size during crossflow microchannel emulsification
van Dijke et al. Simultaneous formation of many droplets in a single microfluidic droplet formation unit
Cohen et al. Parallelised production of fine and calibrated emulsions by coupling flow-focusing technique and partial wetting phenomenon
Kobayashi et al. Production of monodisperse water-in-oil emulsions consisting of highly uniform droplets using asymmetric straight-through microchannel arrays
JP3772182B2 (ja) マイクロスフィアの製造装置および製造方法
JP5045874B2 (ja) マイクロスフィアの製造装置
JP2006239594A (ja) 乳化装置、連続乳化装置、及び乳化方法
JP4752173B2 (ja) 微小流路構造体
JP2006021111A (ja) 粒子形成方法、粒子、多重粒子形成方法、多重粒子
Langevin Surface energy and surface rheology relation to foam properties

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term