本发明涉及一种流路装置以及液滴形成方法。
背景技术：
以往，已知有具备用于让连续相与分散相流通而在连续相中形成分散相的液滴粒子的流路的流路装置。下述专利文献1及专利文献2中示出了此种流路装置的一例。
下述专利文献1中公开的流路装置具备彼此交叉而配置且彼此相连的多个微通道。在该流路装置中，分散相从一个微通道汇流于在另一微通道流动的连续相，在其汇流部位，在连续相中形成分散相的液滴。而且，该专利文献1中示出了在将形成微通道的基材设为丙烯酸制的情况下，通过将油用作连续相，并将水用作分散相，从而能够形成在连续相的油中分散有水的粒子的乳液。另外，该专利文献1中示出了如果通过对微通道的汇流部位(交叉部)附近的微通道的内表面进行亲水化处理来改变该内表面对水性的连续相的润湿性，就能生成在连续相的水中分散有油的粒子的乳液。
下述专利文献2中公开的流路装置具备微小流路，该微小流路具有连续相被导入并流通的连续相导入流路和分散相被导入并流通的分散相导入流路。连续相导入流路的出口与分散相导入流路的出口在汇流部相连，排出流路与该汇流部的下游侧相连。在与汇流部相连的排出流路的入口，以从其宽度方向的两侧突出的方式设置有突起部。由此，在排出流路的入口，即在连续相导入流路的出口以及分散相导入流路的出口，流路宽度局部变窄。在该流路宽度变窄的部分，连续相的流动暂时受到阻拦而流动方向改变，由此，分散相被剪切而成为粒子。结果在连续相中形成分散相的液滴。
在利用由形成流路的基材的性质产生的流路内壁面的润湿性来形成分散相的液滴的情况下，可形成的液滴的水性或油性的性质根据基材的性质而受到限定。即，在基材为亲水性的情况下，被限定为使用水性的连续相和油性的分散相，在水性的连续相中形成油性的分散相的液滴。另一方面，在基材为亲油性的情况下，被限定为使用油性的连续相和水性的分散相，在油性的连续相中形成水性的分散相的液滴。
另外，在通过流路内壁面的表面处理来改变该内壁面的润湿性的情况下，可形成的液滴的水性或油性的性质不会根据基材的性质而受到限定，但用于流路内壁面的表面处理的作业变得繁琐。
另外，在利用具有流路宽度局部变窄的部分的流路来形成分散相的液滴的情况下，流路在该流路宽度变窄的部分发生堵塞的风险高，此外，还会发生压力损失增大的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公报第4166590号
专利文献2：日本专利公报第4186637号
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种流路装置以及液滴形成方法，不受形成流路的基材的性质的限制且无需对划定流路的内壁面进行表面处理，就能形成水性及油性的任何液滴，且能够抑制流路堵塞的风险以及压力损失的增大。
本发明一方面所涉及的流路装置是在内部具有用于让连续相的液体与分散相的液体流通而在连续相的液体中形成分散相的液滴的至少一个流路的流路装置，其中，所述流路具有容许所述连续相的液体流通的主流路以及连接于所述主流路的两端之间的规定部位且将所述分散相的液体向所述主流路引导的副流路，所述流路装置具有包围所述主流路的周围而划定所述主流路的内壁面，所述主流路具有被形成在所述内壁面且与所述副流路连通的连接口，所述内壁面具有被设置在所述主流路中的所述连接口的下游侧的位置的扩大面，该扩大面向所述主流路的外侧扩大，以促使从所述副流路通过所述连接口流入所述主流路并附着于所述内壁面的所述分散相的液体从所述内壁面剥离。
本发明另一方面所涉及的液滴形成方法是形成分散相的液滴的方法，其包括液滴形成工序，让连续相的液体和分散相的液体在所述流路装置内的所述流路中流通，从而在连续相的液体中形成分散相的液滴，其中，所述液滴形成工序包含流通工序，在该流通工序，使所述连续相的液体在所述主流路中流通，并且，使所述分散相的液体从所述副流路通过所述连接口流入所述主流路内，从而使该分散相的液体在所述主流路中流通，在所述流通工序，以如下方式让所述连续相的液体和所述分散相的液体在所述主流路中流通，即，让流入所述主流路内的所述分散相的液体附着于所述内壁面并被所述连续相的液体流推压而向下游侧移动，在到达所述扩大面时从所述内壁面剥离而向下游侧流动并被剪切，从而成为所述分散相的液滴。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的流路装置的立体图。
图2是沿图1所示的流路装置的基板的层叠方向以及主流路的延伸方向的剖视图。
图3是构成流路装置的第一基板的背面的俯视图。
图4是构成流路装置的第二基板的表面的俯视图。
图5是构成流路装置的第三基板的表面的俯视图。
图6是沿垂直于基板的层叠方向的方向以及主流路的延伸方向的流路装置的局部剖视图，是表示液滴的形成过程的图。
图7是沿基板的层叠方向以及主流路的延伸方向的流路装置的局部剖视图，是表示液滴的形成过程的图。
图8是沿图6中的VIII-VIII线的流路装置的局部剖视图。
图9是沿图6中的IX-IX线的流路装置的局部剖视图。
图10是沿图6中的X-X线的流路装置的局部剖视图。
图11是沿图6中的XI-XI线的流路装置的局部剖视图。
图12是从表面侧观察使用于实验的比较例的流路装置的第二基板的俯视图，该实验用于研究基于主流路的扩大部的形状差异的液滴形成与否。
图13是本发明的一变形例的流路装置的相当于图9的局部剖视图。
图14是本发明的另一变形例的流路装置的相当于图9的局部剖视图。
图15是本发明的又一变形例所涉及的流路装置的相当于图9的局部剖视图。
图16是本发明的又一变形例的流路装置的相当于图9的局部剖视图。
图17是本发明的变形例的多层型流路装置的立体图。
图18是构成图17的流路装置的流路基板的表面的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一实施方式。
图1中示出了本发明的一实施方式的流路装置1。如图2所示，该流路装置1在内部具备用于让连续相的液体和分散相的液体流通而在连续相的液体中形成分散相的液滴的流路2。该流路装置1例如用于生成在连续相的液体中分散有分散相的微粒子的液滴的乳液，或生成包含分散相的液滴的微胶囊等。
流路装置1包括互相被层叠的第一基板11、第二基板12及第三基板13。这些各基板11、12、13是从垂直于其板面的方向观察时呈长方形状(矩形状)的平板。第二基板12被层叠在第三基板13的其中一个板面上，第一基板11被层叠在第二基板12中处于第三基板13的相反侧的板面上。在该状态下，通过第一基板11与第二基板12互相被接合且第二基板12与第三基板13互相被接合，从而形成长方体型的流路装置1。第一基板11、第二基板12及第三基板13使用由不锈钢或其他亲水性材料形成的基板，或者由丙烯酸树脂或其他亲油性材料形成的基板。
流路2是具有微小的流路直径的微通道。流路2具有主流路21、副流路22、主流路导入部24、副流路导入部25及排出部26。
主流路21容许连续相的液体流通。分散相的液体与在该主流路21内流动的连续相的液体汇流，形成由该分散相的微粒子形成的液滴，包含该液滴的连续相流向下游侧。流路装置1具有包围该主流路21的周围而划定该主流路21的内壁面20。
主流路21呈直线延伸。如图8所示，在垂直于主流路21的延伸方向的方向上的该主流路21的流路剖面呈圆形。主流路21通过第一基板11与第二基板12层叠并互相接合，从而形成在第一基板11的背面侧的第一槽31(参照图3)与形成在第二基板12的表面侧的第二表侧槽32(参照图4)重叠地相连而形成。
具体而言，如图3所示，在第一基板11的第二基板12侧即该第一基板11的背面侧形成有呈直线沿该第一基板11的长边方向延伸的第一槽31。另外，如图4所示，在第二基板12的第一基板11侧即该第二基板12的表面侧形成有呈直线沿该第二基板12的长边方向延伸的第二表侧槽32。第一槽31和第二表侧槽32分别被形成为垂直于其延伸方向的方向上的剖面呈半圆形。第二表侧槽32在第二基板12的背面被设置在当第一基板11被层叠在第二基板12的表面上时正好与第一槽31重叠的位置。第一基板11的背面与第二基板12的表面互相被接合，由此，第一基板11的背面上的第一槽31的开口与第二基板12的表面上的第二表侧槽32的开口相合，从而第一槽31与第二表侧槽32连通，形成流路剖面为圆形的主流路21。
如图2所示，主流路21具有连接口27、扩大部23、上游部70及下游部71。
连接口27被形成在划定主流路21的所述内壁面20。该连接口27被设置在主流路21的两端之间的规定部位。连接口27是与副流路22连通的部分。连接口27在垂直于主流路21的延伸方向的该主流路21的宽度方向上具有小于该主流路21的宽度(直径)的宽度。
扩大部23被设置在从连接口27稍向下游侧离开的位置。扩大部23是在垂直于主流路21的延伸方向的垂直方向上的主流路21的截面积扩大的部分。该扩大部23的详细结构将后述。
上游部70是主流路21中的位于扩大部23的上游侧的部分。另外，下游部71是主流路21中的位于扩大部23的下游侧的部分。这些上游部70及下游部71的具体结构也将后述。
副流路22与处于主流路21的两端之间的规定部位的连接口27相连。该副流路22向主流路21引导分散相的液体。副流路22具有第一部分、第二部分、第三部分及第四部分。
第一部分是从副流路22的上游侧的端部向下游侧沿第二基板12的背面与主流路21平行地延伸的部分。第二部分与第一部分下游侧的端部相连。该第二部分相对于第一部分垂直地被配置，并沿第二基板12的背面向主流路21侧呈直线延伸。第三部分在从基板11、12、13的层叠方向观察时与主流路21重叠的位置，连接于第二部分的下游侧的端部。该第三部分相对于第二部分垂直地被配置，并与主流路21平行地向主流路21的下游侧延伸。第四部分在从所述层叠方向观察时与连接口27重叠的位置，连接于第三部分的下游侧的端部。该第四部分相对于第三部分垂直地被配置，沿所述层叠方向从第三部分的下游侧的端部向主流路21侧延伸，并连接于主流路21的连接口27。
副流路22由第二背侧槽33(参照图4)和沿板厚方向贯穿第二基板12的连接部贯穿孔34(参照图4)形成，该第二背侧槽33被形成在第二基板12的第三基板13侧、即该第二基板12的背面侧。
具体而言，在第二基板12的背面侧形成有与副流路22的形状对应的弯曲形状的第二背侧槽33。另外，在第二基板12中的与副流路22的下游侧的端部对应的位置，即，第二背侧槽33中对应于在第二基板12的板厚方向上重叠于第一表侧槽32的端部的位置，形成有在板厚方向上贯穿第二基板12的连接部贯穿孔34。第二背侧槽33与连接部贯穿孔34相连。形成在第二基板12的背面上的第二背侧槽33及连接部贯穿孔34的两个开口由接合于第二基板12的背面的第三基板13密封，从而形成副流路22。通过连接部贯穿孔34，形成副流路22中的在所述层叠方向上向主流路21侧延伸且与主流路21的连接口27相连的部分。
主流路21的扩大部23为了使从副流路22通过连接口27流入主流路21内，并在连接口27的下游侧附着于内壁面20的分散相的液体从该内壁面20剥离而设置。扩大部23被设置在如下区域，该区域包含从副流路22通过连接口27流入主流路21内的分散相的液体在连接口27的下游侧附着于主流路21的内壁面的区域。
具体而言，划定主流路21的所述内壁面20具有扩大面23a、延设面23b及邻接内壁面28。扩大面23a被设置在主流路21中的处于连接口27的下游侧且从该连接口27稍微离开的位置，并向主流路21的径向外侧扩大。延设面23b从该扩大面23a向下游侧延伸。由该扩大面23a和延设面23b形成向主流路21的径向外侧鼓起的凹部(参照图9)。通过该凹部，所述垂直方向上的主流路21的截面积扩大，由此形成扩大部23。即，由扩大面23a和延设面23b划定扩大部23的外周的一部分。扩大部23具有如图10所示的剖面形状。即，从主流路21向外侧鼓起的该扩大部23的凹部在所述垂直方向上的剖面呈大致矩形状。
扩大面23a向主流路21的径向外侧扩大，以促使从副流路22通过连接口27流入主流路21并附着于内壁面20(邻接内壁面28)的分散相的液体从该内壁面20(邻接内壁面28)剥离。即，扩大面23a在主流路21的所述垂直方向的剖面上向外侧扩大。在从扩大面23a的下游侧向连接口27观察该扩大面23a的情况下，扩大面23a覆盖连接口27。具体而言，扩大面23a被设置在当从扩大面23a的下游侧向连接口27观察该扩大面23a时与连接口27重叠的区域、向该区域的两侧扩大的区域以及从该区域向主流路21的径向外侧扩大的区域。
邻接内壁面28是内壁面20中的与扩大面23a的上游侧邻接的部分，具体而言，是内壁面20中的处于连接口27与扩大面23a之间的部分。扩大面23a从该邻接内壁面28与该扩大面23a之间的边界29向主流路21的径向外侧延伸。从扩大面23a到邻接内壁面28的区域相对于主流路21的延伸方向的倾斜度以扩大面23a与邻接内壁面28之间的边界29为分界而不连续地变化。在本实施方式中，邻接内壁面28沿主流路21的延伸方向延伸，邻接内壁面28相对于该主流路21的延伸方向的倾斜度为0度。另一方面，扩大面23a沿垂直于主流路21的延伸方向的方向延伸，扩大面23a相对于主流路21的延伸方向的倾斜度为90度。该邻接内壁面28的倾斜度与扩大面23a的倾斜度之间的不连续的变化以边界29为分界而产生。
另外，在本实施方式中，邻接内壁面28与扩大面23a之间的角度α(参照图7)为90度。在主流路21的延伸方向上的扩大部23的尺寸L(参照图6)为0.1mm以上，优选5mm以上。在从基板11、12、13的层叠方向观察的情况下，扩大部23在垂直于主流路21的延伸方向的方向上向主流路21的两侧突出。
在主流路21的延伸方向上，该主流路21中的位于连接口27与扩大部23之间的部分在所述垂直方向上的截面积均相等。具体而言，该部分在所述垂直方向上的剖面均为相同形状。由主流路21的该部分以及比该部分更靠上游侧的部分形成的上游部70在所述垂直方向上的截面积小于扩大部23在所述垂直方向上的截面积。
另外，下游部71在所述垂直方向上的截面积小于扩大部23在所述垂直方向上的截面积。
扩大部23的凹部由在板厚方向上贯穿第二基板12的扩大部贯穿孔35(参照图4)形成。具体而言，在第二基板12中的相对于连接口27处于主流路21的下游侧的位置设置有扩大部贯穿孔35。扩大部贯穿孔35向第二表侧槽32的宽度方向两侧突出。
主流路导入部24与主流路21的上游侧的端部相连。该主流路导入部24是向主流路21引导连续相的液体的部分。即，连续相的液体通过该主流路导入部24而被导入到主流路21。主流路导入部24由在板厚方向上贯穿第二基板12的第一主导入孔37(参照图4)以及在板厚方向上贯穿第三基板13的第二主导入孔38(参照图5)形成。具体而言，在第二基板12中的与主流路21的上游侧的端部对应的位置设置有第一主导入孔37。另外，在第三基板13中的与第一主导入孔37重叠的位置设置有第二主导入孔38。第二基板12和第三基板13被层叠并接合，由此，第一主导入孔37与第二主导入孔38相连而形成主流路导入部24。
副流路导入部25与副流路22的上游侧的端部相连。该副流路导入部25是向副流路22引导分散相的液体的部分。即，分散相的液体通过该副流路导入部25被导入到副流路22。副流路导入部25由在板厚方向上贯穿第二基板12的第一副导入孔40(参照图4)以及在板厚方向上贯穿第三基板13的第二副导入孔41(参照图5)形成。具体而言，在第二基板12中的副流路22的上游侧的端部的位置设置有第一副导入孔40。另外，在第三基板13中的与第一副导入孔40重叠的位置设置有第二副导入孔41。第二基板12和第三基板13被层叠并接合，由此，第一副导入孔40与第二副导入孔41相连而形成副流路导入部25。
排出部26与主流路21的下游侧的端部相连，是从主流路21的下游侧的端部向流路装置1的外部引导由包含分散相的液滴的连续相形成的液体的部分。排出部26由在板厚方向上贯穿第二基板12的第一排出孔43(参照图4)以及在板厚方向上贯穿第三基板13的第二排出孔44(参照图5)形成。具体而言，在第二基板12中的主流路21的下游侧的端部的位置设置有第一排出孔43。另外，在第三基板13中的与主流路21的下游侧的端部对应的位置设置有第二排出孔44。即，在第三基板13中的与第一排出孔43重叠的位置设置有第二排出孔44。第二基板12和第三基板13被层叠并接合，由此，第一排出孔43与第二排出孔44相连而形成排出部26。
接下来，说明本实施方式的形成分散相的液滴的方法。
首先，准备包括所述结构的流路装置1。具体而言，将第一基板11、第二基板12及第三基板13加工为如上所述的结构，并层叠这些基板而使它们彼此接合，从而制作流路装置1。在该制作工序中，将扩大部23形成为使附着于内壁面20(邻接内壁面28)并向下游侧移动而到达该扩大部23的分散相的液体从内壁面20剥离的形状。此种扩大部23的具体形状如上所述。
接着，使用已准备的(已制作的)流路装置1，进行在连续相的液体中形成分散相的液滴的液滴形成工序。具体而言，进行如下的液滴形成工序。
通过主流路导入部24向主流路21导入连续相的液体，另一方面，通过副流路导入部25向副流路22导入分散相的液体。在生成水性液滴的情况下，将油性液体作为连续相而导入主流路21，并将水性液体作为分散相而导入副流路22。另外，在生成油性液滴的情况下，将水性液体作为连续相而导入主流路21，并将油性液体作为分散相而导入副流路22。
所述水性液体例如使用水、水溶性树脂、水性的聚合性单体、水溶性树脂的水溶液、或聚合性单体的水溶液。另外，所述油性液体例如使用植物性油脂、矿物性油脂、烃类溶剂、氟类溶剂、或以这些中的任一种液体为溶媒的溶液。
被导入主流路21的连续相的液体在该主流路21中流向下游侧。被导入副流路22的分散相在该副流路22中流向下游侧，并从连接口27被导入主流路21。在分散相的液体与形成有主流路21的基板11、12的材料之间的亲和性高的情况下，即，在基板11、12的材料为亲水性且分散相为水性液体的情况下，或在基板11、12的材料为亲油性且分散相为油性液体的情况下，如图7及图8所示，从连接口27被导入到主流路21的分散相的液体附着于连接口27的下游侧的内壁面20即邻接内壁面28，并被连续相的液体流推压而向下游侧移动。接着，如果附着于该内壁面20的分散相的液体越过边界29而到达扩大部23，则如图7及图10所示，从内壁面20剥离。然后，如图7及图11所示，分散相的液体在周围由连续相的液体覆盖的状态下，随着该连续相的液体向主流路21的下游侧较细地延伸，并被剪切而成为液滴。由包含如此形成的液滴的连续相形成的液体在主流路21中流向下游侧，并通过排出部26而向流路装置1的外部排出。
此外，在分散相的液体与形成主流路21的基板11、12的材料之间的亲和性低的情况下，即，在基板11、12的材料为亲水性且分散相为油性液体的情况下，或在基板11、12的材料为亲油性且分散相为水性液体的情况下，从连接口27被导入到主流路21的分散相的液体不会如上所述地附着于邻接内壁面28。在此情况下，分散相的液体刚被导入主流路21起，周围就被连续相的液体覆盖，在该状态下，随着连续相的液体流朝下游侧延伸而成为液滴。
如上所述，通过本实施方式的流路装置1形成液滴。
在本实施方式中，如上所述，在分散相的液体与形成有主流路21的基板11、12的材料之间的亲和性高的情况下，即，在基板11、12的材料为亲水性且分散相为水性液体的情况下，或在基板11、12的材料为亲油性且分散相为油性液体的情况下，从连接口27被导入到主流路21的分散相的液体附着于邻接内壁面28。由于在连接口27的下游侧设置有以促使附着于该邻接内壁面28的分散相的液体剥离的方式向主流路21的径向外侧扩大的扩大面23a，所以在与该扩大面23a对应的区域从内壁面20剥离的分散相的液体如上所述地随着主流路21内的连续相的液体流朝下游侧较细地延伸，并被剪切而成为液滴。
另外，如上所述，在分散相的液体与形成有主流路21的基板11、12的材料之间的亲和性低的情况下，即，在基板11、12的材料为亲水性且分散相为油性液体的情况下，或在基板11、12的材料为亲油性且分散相为水性液体的情况下，从连接口27被导入到主流路21的分散相的液体不附着于邻接内壁面28，而是在主流路21内成为液滴。
因此，在本实施方式中，无论形成有主流路21的基板11、12的材料是亲水性还是亲油性，另外，不进行用于使所述内壁面20对连续相的亲和性提高的该内壁面20的表面处理，均能够形成水性及油性的任何分散相的液滴。
另外，在本实施方式的流路装置1中，即使不像以往的流路装置那样在主流路中设置流路宽度局部变窄的部分也能形成液滴，因此，能够抑制主流路21堵塞的风险以及压力损失的增大。
另外，在本实施方式中，从扩大面23a到邻接内壁面28的区域的倾斜度以扩大面23a与邻接内壁面28之间的边界29为分界而不连续地变化。具体而言，扩大面23a与邻接内壁面28之间的角度α为90度。因此，当附着于邻接内壁面28的分散相的液体向下游侧移动并越过边界29时，能够容易地使该分散相的液体从内壁面20剥离。
另外，在本实施方式中，在从扩大面23a的下游侧向连接口27观察该扩大面23a的情况下，扩大面23a覆盖连接口27。由此，能够利用扩大面23a覆盖从连接口27流入主流路21并在连接口27的下游侧附着于邻接内壁面28的分散相的液体的附着范围。因此，能够提高分散相的液体的剥离可靠性。
另外，在本实施方式中，主流路21中相对于扩大部23位于下游侧的位置的下游部71在所述垂直方向上的截面积小于扩大部23在所述垂直方向上的截面积。因此，利用扩大面23a的作用，能够在扩大部23的下游侧将主流路21内形成的液滴的尺寸控制为较小的尺寸。
具体而言，相对于扩大部23位于下游侧的位置的下游部71在所述垂直方向上的截面积越大，则所形成的液滴的尺寸越大，该截面积越小，则所形成的液滴的尺寸越小。即，所形成的液滴的大小对应于下游部71在所述垂直方向上的截面积的大小。因此，如本实施方式，通过使下游部71在所述垂直方向上的截面积小于扩大部23在所述垂直方向上的截面积，从而能够将所形成的液滴的尺寸控制为较小的尺寸。
接下来，对实验的结果进行说明，该实验研究基于主流路21的扩大部23的形状差异的液滴形成与否。
准备结构与所述实施方式的流路装置1相同，且以如下方式设定了主流路21的内径和扩大部23的尺寸的流路装置作为实施例的流路装置。即，准备如下的流路装置作为实施例的流路装置，即，将主流路21的内径(主流路21的剖面的直径)设定为2mm，将主流路21的延伸方向上的扩大部23的尺寸(以下，称为扩大部23的长度)设定为2mm，将沿第二基板12的表面且在垂直于主流路21的延伸方向的方向上的扩大部23的尺寸(以下，称为扩大部23的宽度)设定为4mm。在该实施例的流路装置中，扩大部23的宽度大于主流路21的内径(宽度)，在从构成流路装置1的基板11、12、13的层叠方向观察的情况下，扩大部23向主流路21的宽度方向两侧突出(参照图4)。
另外，准备仅扩大部23的宽度与实施例的流路装置不同的流路装置作为比较例的流路装置。即，准备如下的流路装置作为比较例的流路装置，即，将主流路21的内径(主流路21的剖面的直径)设定为2mm，将扩大部23的长度设定为2mm，将扩大部23的宽度设定为与主流路21的内径相等的2mm。在该比较例的流路装置中，扩大部23的宽度与主流路21的内径(宽度)相等，在从构成流路装置1的基板11、12、13的层叠方向观察的情况下，如图12所示，扩大部23收敛在主流路21的宽度内。
此外，为了能够观察到是否在主流路21中形成了液滴，构成实施例及比较例的流路装置的各基板11、12、13使用了透明材质的基板。
接着，在相同条件下，使连续相和分散相分别在实施例的流路装置的流路和比较例的流路装置的流路中流通。具体而言，使作为连续相的油性溶液以40ml/分钟的流量流入主流路21，并使作为分散相的水性溶液以1ml/分钟的流量流入副流路22。结果判明，在实施例中，从副流路22通过连接口27流入主流路21内的作为分散相的水性溶液表现出了如所述实施方式中说明的举动，在主流路21内形成了该水性溶液的液滴。相对于此，在比较例中，从副流路22通过连接口27导入主流路21内的作为分散相的水性溶液即使到达扩大部23，也不从内壁面20剥离，以附着于内壁面20的状态向扩大部23的下游侧移动，未形成该水性溶液的液滴。
根据该实验结果可知，为了在主流路21内形成液滴，优选扩大部23的宽度大于主流路21的内径(宽度)。
本发明的流路装置并不一定限定于如所述实施方式的流路装置。本发明的流路装置的结构例如可采用如下所述的结构。
主流路在所述垂直方向上的剖面的形状并不一定限定于圆形，可采用圆形以外的各种形状作为该剖面的形状。
扩大部的形状并不一定限定于所述形状，可采用所述形状以外的各种形状作为扩大部的形状。图13～图16中示出了各种变形例的扩大部在所述垂直方向上的剖面形状。
在图13所示的变形例中，扩大部23具有所述垂直方向上的该扩大部23的剖面的外周部，该外周部呈沿所述垂直方向上的主流路21的圆形状剖面的外周部的圆弧状。另外，在该变形例中，扩大部23被设置在主流路21在所述垂直方向上的剖面的半周部分的区域。
在图14所示的变形例中，与图13的变形例同样，扩大部23具有所述垂直方向上的该扩大部23的剖面的外周部，该外周部呈沿所述垂直方向上的主流路21的圆形状剖面的外周部的圆弧状。但是，在该图14的变形例中，与图13的变形例相比，扩大部23被设置在主流路21的周向的狭窄区域。主流路21的周向上的扩大部23的区域的大小根据分散相的液体附着于内壁面20的区域的大小设定即可。即，设置扩大部23的区域只要能够覆盖分散相的液体附着于内壁面20的区域即可。由此，在分散相的液体附着于内壁面20的区域在主流路21的周向上较大的情况下，以能够覆盖该分散相的液体附着的区域的方式增大设置扩大部23的区域，在分散相的液体附着于内壁面20的区域在主流路21的周向上较小的情况下，可在能够覆盖该分散相附着的区域的范围内减小设置扩大部23的区域。
在图15所示的变形例中，扩大部23的宽度小于所述垂直方向上的所述实施方式的扩大部23的宽度。如此地，也可任意地设定扩大部23的宽度。另外，还可任意地设定扩大部23的垂直于宽度的方向上的深度。
在图16所示的变形例中，扩大部23被设置成在主流路21的整周向该主流路21的径向外侧扩大。该扩大部23在所述垂直方向上的剖面的外形为矩形状。此外，在该变形例中，扩大部23的剖面的外形例如也可以是与主流路21同心的圆形，另外，还可以是除此以外的形状。
另外，流路装置也可具备并列地设置有多个流路的流路层。而且，流路装置也可具备多个此种流路层，并具有层叠有该多个流路层的结构。图17中示出了具有此种结构的变形例的流路装置1。
该变形例的流路装置1具备多个流路基板51、多个密封板52、主供应头53、副供应头54及排出头55。
各流路基板51及各密封板52是当从垂直于其板面的方向观察时呈长方形状(矩形状)的同形的平板。流路基板51与密封板52交替地被层叠并互相被接合。据此，形成由多个流路基板51和多个密封板52形成的长方体型的层叠体。
流路基板51是本发明中的流路层的一例。如图18所示，流路基板51中并列地设置有多个流路2。各流路2具有主流路21、副流路22及扩大部23。
主流路21在流路基板51的表面侧，沿该流路基板51的长边方向呈直线延伸。主流路21的上游侧的端部在配置有流路基板51的其中之一短边的流路装置1的侧面开口。主流路21的下游侧的端部在配置有主流路21的上游侧的端部的流路装置1的一侧面的相反侧的侧面开口。主流路21由形成在流路基板51的表面侧的表侧槽61形成。具体而言，流路基板51的表面上的表侧槽61的开口由接合于该表面的密封板52密封，从而形成主流路21。
副流路22具有第一部分、第二部分及第三部分。第一部分是在流路基板51的背面侧，从该流路基板51的其中之一长边向另一长边侧沿该流路基板51的短边方向呈直线延伸的部分。第二部分在与对应的主流路21重叠的位置连接于第一部分的下游侧的端部。第二部分相对于第一部分垂直地被配置，并沿对应的主流路21向下游侧延伸。第三部分与第二部分的下游侧的端部相连。该第三部分相对于第二部分垂直地被配置，且从第二部分的下游侧的端部向对应的主流路21侧延伸，并与该主流路21相连。副流路22的上游侧的端部在配置有该端部所处的流路基板51的长边的流路装置1的侧面开口。
副流路22由形成在流路基板51的背面侧的背侧槽62和在板厚方向上贯穿流路基板51的连接部贯穿孔63形成。具体而言，流路基板51的背面上的背侧槽62的开口以及连接部贯穿孔63的开口由接合于该背面的密封板52密封，由此，形成副流路22。另外，由连接部贯穿孔63形成与副流路22的下游侧的端部连接的主流路21的连接口27。
扩大部23与所述实施方式中的扩大部23同样地形成。即，结构与所述实施方式中的扩大部贯穿孔35相同的扩大部贯穿孔35在从主流路21的连接口27向下游侧稍微离开的位置形成于流路基板51。流路基板51的表面上的扩大部贯穿孔35的开口由接合于该表面的密封板52密封，并且，流路基板51的背面上的扩大部贯穿孔35的开口由接合于该背面的密封板52密封，由此，形成扩大部23。
该变形例中的主流路21、副流路22、扩大部23及连接口27的功能以及基本结构与所述实施方式中的主流路21、副流路22、扩大部23及连接口27的功能以及结构相同。
主供应头53用于向各主流路21供应连续相的液体。该主供应头53被安装在各主流路21上游侧的端部开口的流路装置1的侧面。主供应头53一并覆盖在安装有该主供应头53的流路装置1的侧面开口的所有主流路21的上游侧的端部。由此，主供应头53的内部空间与被设置在流路装置1的所有主流路21的上游侧的端部连通。在主供应头53连接有未图示的配管。连续相的液体通过该配管供应到主供应头53的内部空间，该被供应的连续相的液体从该主供应头53的内部空间分配到各主流路21而被导入。
副供应头54用于向各副流路22供应分散相的液体。该副供应头54被安装在各副流路22的上游侧的端部开口的该流路装置1的侧面。副供应头54一并覆盖在安装有该副供应头54的流路装置1的侧面开口的所有副流路22的上游侧的端部。由此，副供应头54的内部空间与被设置在流路装置1的所有副流路22的上游侧的端部连通。在副供应头54连接有未图示的配管。分散相的液体通过该配管供应到副供应头54的内部空间，该被供应的分散相的液体从该副供应头54的内部空间分配到各副流路22而被导入。
在该变形例的流路装置1，在流路2的主流路21中通过与所述实施方式的情况相同的处理，在连续相中形成分散相的液滴。
在该变形例的流路装置1中，能够在排列于流路基板51的多个流路2中并行地制造出液滴。而且，由于层叠有多个该流路基板51，所以能够并行地制造出大量的液滴。因此，能够显著提高液滴的制造效率。
另外，在该变形例的流路装置1中，在流路基板51并列地设置有多个流路2，并且，该流路基板51被层叠有多个。因此，能够抑制流路装置1的尺寸的增大，并且，能够在该流路装置1中汇集多个流路2。因此，在该变形例中，能够抑制流路装置1的尺寸的增大，并且，能够显著提高液滴的制造效率。
此外，本发明中的流路装置也可不必具备多个并列地设置有多个流路的流路基板。即，流路装置也可仅具备一个此种流路基板。
邻接内壁面与扩大面之间的角度并不一定限定于90度。即，只要是使附着于邻接内壁面的分散相在越过邻接内壁面与扩大面之间的边界向下游侧移动时从内壁面剥离的角度，邻接内壁面与扩大面之间的角度也可为任何角度。但是，根据容易使附着于内壁面的分散相剥离的观点，该角度优选135度以下，更优选90度以下。
另外，本发明的液滴形成方法也可不必包含准备流路装置的准备工序或作为该准备工序的一环的流路装置的制作工序。例如，本发明的液滴形成方法也可仅使用现有的流路装置来形成液滴。
[实施方式及变形例的概要]
概括所述实施方式及所述变形例，则如下所述。
所述实施方式及所述变形例的流路装置是在内部具有用于让连续相的液体与分散相的液体流通而在连续相的液体中形成分散相的液滴的至少一个流路的流路装置，其中，所述流路具有容许所述连续相的液体流通的主流路以及连接于所述主流路的两端之间的规定部位且将所述分散相的液体向所述主流路引导的副流路，所述流路装置具有包围所述主流路的周围而划定所述主流路的内壁面，所述主流路具有被形成在所述内壁面且与所述副流路连通的连接口，所述内壁面具有被设置在所述主流路中的所述连接口的下游侧的位置的扩大面，该扩大面向所述主流路的外侧扩大，以促使从所述副流路通过所述连接口流入所述主流路并附着于所述内壁面的所述分散相的液体从所述内壁面剥离。
在该流路装置中，在连接口的下游侧设置有向主流路的外侧扩大的扩大面，以促使从连接口流入主流路并附着于内壁面的分散相的液体剥离，所以在扩大面从内壁面剥离的分散相的液体会随着主流路内的连续相的流动而向下游侧较细地延伸，并被剪切而形成该分散相的液滴。因此，在该流路装置中，无论形成流路的基材的性质如何，另外，不进行用于使内壁面对连续相的亲和性提高的该内壁面的表面处理，均能够形成水性及油性的任何分散相的液滴。另外，在该流路装置中，即使不像以往那样在主流路中设置流路宽度局部变窄的部分，也能形成液滴，因此，能够抑制流路堵塞的风险以及压力损失的增大。
在所述流路装置中，优选：所述内壁面具有与所述扩大面的上游侧邻接的邻接内壁面，所述内壁面的从所述扩大面到所述邻接内壁面的区域的倾斜度以所述扩大面与所述邻接内壁面之间的边界为分界而不连续地变化。
根据该结构，当附着于邻接内壁面的分散相的液体向下游侧移动，并越过所述边界而到达扩大面时，能够容易地使该分散相的液体从内壁面剥离。
在所述流路装置中，优选：在从所述扩大面的下游侧向所述连接口观察所述扩大面的情况下，所述扩大面覆盖所述连接口。
根据该结构，能够利用扩大面覆盖从连接口流入主流路并在连接口的下游侧附着于内壁面的分散相的液体的附着范围，因此，能够提高剥离分散相的液体的可靠性。
在所述流路装置中，优选：所述主流路具有扩大部和下游部，所述扩大部的外周的至少一部分被所述扩大面划定，所述扩大部在垂直于所述主流路的延伸方向的垂直方向上具有第一截面积，所述下游部位于所述扩大部的下游侧，且在所述垂直方向上具有第二截面积，所述第二截面积小于所述第一截面积。
根据该结构，能够利用扩大面的作用将主流路内形成的液滴的尺寸在扩大部的下游侧控制为较小的尺寸。具体而言，主流路下游侧的部分在所述垂直方向上的截面积越大，则所形成的液滴的尺寸越大，该截面积越小，则所形成的液滴的尺寸越小。即，所形成的液滴的大小成为对应于主流路下游侧的部分的截面积的大小。因此，如本结构这样，主流路中的位于扩大部下游侧的下游部的第二截面积小于扩大部的第一截面积，因此，能够将所形成的液滴的尺寸控制为较小的尺寸。
在所述流路装置中，优选：所述至少一个流路包含多个所述流路，所述流路装置具备并列地配置有所述多个流路的至少一个流路层。
根据该结构，能够在多个流路中并行地制造出液滴，因此，能够提高液滴的制造效率。另外，由于流路层中并列地设置有多个流路，所以能够防止流路层的尺寸大幅增大。因此，在该结构中，能够抑制流路装置的尺寸的增大，并且，能够提高液滴的制造效率。
在此情况下，优选：所述至少一个流路层包含互相被层叠的多个所述流路层。
根据该结构，能够在更多的流路中并行地制造出液滴，因此，能够进一步提高液滴的制造效率。另外，由于层叠有并列地设置有多个流路的多个流路层，所以能够以紧凑的尺寸，在流路装置中汇集多个流路。因此，在该结构中，能够抑制流路装置的尺寸的增大，并且，能够进一步提高液滴的制造效率。
另外，所述实施方式及所述变形例的液滴形成方法是形成分散相的液滴的方法，其包括液滴形成工序，让连续相的液体和分散相的液体在所述流路装置内的所述流路中流通，从而在连续相的液体中形成分散相的液滴，其中，所述液滴形成工序包含流通工序，在该流通工序，使所述连续相的液体在所述主流路中流通，并且，使所述分散相的液体从所述副流路通过所述连接口流入所述主流路内，从而使该分散相的液体在所述主流路中流通，在所述流通工序，以如下方式让所述连续相的液体和所述分散相的液体在所述主流路中流通，即，让流入所述主流路内的所述分散相的液体附着于所述内壁面并被所述连续相的液体流推压而向下游侧移动，在到达所述扩大面时从所述内壁面剥离而向下游侧流动并被剪切，从而成为所述分散相的液滴。
该液滴形成方法可获得与通过所述流路装置获得的效果相同的效果。
如以上的说明所述，根据所述实施方式及所述变形例，能够提供如下流路装置及液滴形成方法，无论形成流路的基材的性质如何，且无需流路内壁面的表面处理，均能够制造水性及油性的任何液滴，且能够抑制流路堵塞的风险以及压力损失的增大。