JP2004529749A - マイクロコンポーネント連結用デバイス - Google Patents
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Abstract
本発明は、好ましくはプレート状に設計され、かつ好ましくはケイ素からなるマイクロコンポーネント（２）、特にマイクロリアクタを連結するためのデバイスに関する。シールプレートが、マイクロコンポーネント（２）間に配設されている。このシールプレートには、マイクロコンポーネント（２）中の開口（６）に対応する開口（７）が設けられている。
Description
【０００１】
本発明は、好ましくはプレート形に設計され、かつ好ましくはケイ素からなるマイクロコンポーネント、特にマイクロリアクタを連結するためのデバイスに関する。
【０００２】
化学分野における新規な物質の開発と製造によって、しばしば大規模な一連の実験が必要となる。このために、それを用いることによって少量で実験を実施することのできる、マイクロコンポーネントが開示されている。これらのマイクロコンポーネント、例えば、様々な物質を処理するためのマイクロリアクタおよびその他のコンポーネントをモジュール式に構築することによって、特定のタスク用のシステムの簡易組み立てが促進される。この種のモジュール式化学マイクロシステムは、独国特許第１９９１７３９８Ａ１号に記載されている。このマイクロシステムにおいては、種々のマイクロコンポーネントが、制御接続(control connections)を介して制御バスに接続されると共に、物質接続(substance connections)を介して物質チャネルシステムに接続される。しかしながら、多種多様な物質接続の製作は極めて複雑である。特に、この場合には、１つのマイクロコンポーネントから隣接のマイクロコンポーネントへの物資移転も、物質チャネルシステムを介して行う必要がある。また、プレート形マイクロコンポーネント用の連結支持具が、独国特許第１９８５４０９６Ａ１に開示されている。
【０００３】
本発明の目的は、１つのマイクロコンポーネントから別のマイクロコンポーネントへの物質の簡易移転を促進することである。
この目的は、本発明によれば、マイクロコンポーネントの開口に対応する開口を有するシールプレートを、マイクロコンポーネント間に配設することによって達成される。マイクロコンポーネント内で処理されるそれぞれの媒体に耐性のある弾性材料からなるシールプレートを設けるのが好ましい。多数の処理すべき物質がある場合には、その材料をポリテトラフルオロエチレンとするのが有利である。
本発明によるデバイスは、液体物質および、場合によってはガス状物質を、移転させるための接続が、隣接するマイクロコンポーネント間で、非常に簡単、かつ確実にできるという利点がある。マイクロコンポーネントは、好ましくは破壊脆性のあるケイ素結晶からなるが、このマイクロコンポーネント側には、特殊な連結デバイスを必要とせず、簡単な穴で十分である。さらに、本発明によるデバイスによれば、必要な漏出緊密性が得られる。
【０００４】
個々のマイクロコンポーネントは、例えば、リアクタ、ポンプ、ミキサ、常駐域（residence zones）、抽出器または熱交換器であり、これらを構築キットとして組み立てることによって、複雑なマイクロシステムを形成することができる。この目的で、機能的に適正なそれぞれの開口の配設とは別に、マイクロコンポーネントとシールプレートとの交互階層化が必要である。
ポリテトラフルオロエチレンが、それぞれの物質に好適でない場合には、対応する耐薬品性を有すると共に、必要な機械的性質、特に弾性および表面品質を有するその他の材料も利用可能であり、それは例えば、過フルオロエラストマーまたはポリフッ化ビニリデンである。
【０００５】
本発明によるデバイスでは、有利な実施態様に従ってシールプレートの寸法が、本質的に、マイクロコンポーネントの隣接表面の寸法であれば、良好なシール作用が得られる。しかしながら、マイクロコンポーネントの平坦面が一部だけであり、その他の部分の表面に追加の構成要素が突出している場合には、本発明によるデバイスを、シールプレートが、隣接するマイクロコンポーネントの開口が設けられた領域を覆うと共に、隣接するマイクロコンポーネントのさらなる領域を覆いのない状態にするように改善することもできる。
【０００６】
マイクロコンポーネント間のシールプレートの配設は、様々な方法で達成可能である。装置全体を使い捨て装置として使用する場合には、接着接合、リベット接合および合成樹脂内への、または合成樹脂によるカプセル化などの永久接合技術が可能である。しかしながら、マイクロコンポーネントを互いに押し付けることによって、脱着可能でありながら、耐遺漏性のマイクロコンポーネント間の連結を達成することができる。この目的で、様々な技術が同様に利用可能であり、例えば、チェストロックと類似の、スプリング式スナップ嵌め連結、スプリング式またはねじ式クリップ、ボルト／バイヨネットロック、または電磁気式、空圧式、または静水圧式駆動の締結デバイスである。
【０００７】
モジュール化構築のために、故障発生時にモジュール化システム全体を交換することなく、個々のマイクロコンポーネントの交換または修理が可能である。
本発明によるデバイスの別の改良においては、マイクロコンポーネントを互いに押し付けるホルダに、その端部を加圧プレートにねじ止め可能な２つのアームを有する、マイクロコンポーネント用のＵ形収容部を備えることを提案する。これによって、シーリングに必要な力が、マイクロコンポーネントの表面全体に均一に分布して、破壊脆性のあるケイ素マイクロコンポーネントが破壊するのを防ぐ。
【０００８】
単一のホルダを用いて、厚さの異なるマイクロコンポーネントとシールプレートのスタックをクランプできるようにするために、有利な実施態様によれば、圧力プレートに厚みを増した中央部を設け、これがＵ形収容部のアーム間に適合するようにすることを提案する。
別の有利な実施態様では、圧力プレートと、Ｕ形収容部の圧力プレートと反対向する領域内に設けらた接続要素を収容するためのねじ穴を介して、外部への接続が可能となる。
本発明を説明するための実施態様を、以下により詳細に説明すると共に、いくつかの図を参照して、図面に示してある。
【０００９】
図１においては、それを介して１つのマイクロコンポーネントから次のマイクロコンポーネントへと物質を移転する開口６を有する、２つのマイクロコンポーネント２の準備をする。この目的で、開口６に対応する２つの開口７を有するシールプレート３が、２つのマイクロコンポーネント２間に配設される。マイクロコンポーネント２は、ホルダ内で互いに押し付けられる。
【００１０】
ホルダは、２つのアーム１１、１２を有するＵ形収容部１、および２つのアーム１１、１２を連結するベース部１３からなる。Ｕ形収容部１は、組み立てプレート１４上に配設され、この組み立てプレートを、穴１７を利用することにより、より大きな全体システムに取り付けることができる。アーム１１、１２の前面にねじ穴１５、１６が設けられており、これによって、貫通穴１８が設けられた圧力プレート４を、ねじ１９を用いて取り付けることが可能となる。
圧力プレート４は、アーム１１、１２間に貫入するように中央領域５で厚さを増してあり、これによって、異なる厚さのスタックを、アーム１１、１２によって同時誘導して、互いに確実に押し付けることができる。
【００１１】
ベース部１３および圧力プレート４に、ねじ穴２０が設けられ、このねじ穴内に、接続要素２１をねじ込むことができ、この接続要素２１が、上記のシステムの外部から、また外部への物質の供給および排出用の接続としての役割を果たす。接続要素は、それぞれその前面にシールディスクが設けられている。
図２は、本発明によるデバイスを組み立て状態で示しており、５つのマイクロコンポーネント２が、互いに連結されて、それぞれの間にシールプレート３が挿入されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるデバイスの部品の分解組立図である。
【図２】図３と比較してより多数のマイクロコンポーネントを設けた、本発明によるデバイスの部品を組み立て状態で示す図である。
本発明は、好ましくはプレート形に設計され、かつ好ましくはケイ素からなるマイクロコンポーネント、特にマイクロリアクタを連結するためのデバイスに関する。
【０００２】
化学分野における新規な物質の開発と製造によって、しばしば大規模な一連の実験が必要となる。このために、それを用いることによって少量で実験を実施することのできる、マイクロコンポーネントが開示されている。これらのマイクロコンポーネント、例えば、様々な物質を処理するためのマイクロリアクタおよびその他のコンポーネントをモジュール式に構築することによって、特定のタスク用のシステムの簡易組み立てが促進される。この種のモジュール式化学マイクロシステムは、独国特許第１９９１７３９８Ａ１号に記載されている。このマイクロシステムにおいては、種々のマイクロコンポーネントが、制御接続(control connections)を介して制御バスに接続されると共に、物質接続(substance connections)を介して物質チャネルシステムに接続される。しかしながら、多種多様な物質接続の製作は極めて複雑である。特に、この場合には、１つのマイクロコンポーネントから隣接のマイクロコンポーネントへの物資移転も、物質チャネルシステムを介して行う必要がある。また、プレート形マイクロコンポーネント用の連結支持具が、独国特許第１９８５４０９６Ａ１に開示されている。
【０００３】
本発明の目的は、１つのマイクロコンポーネントから別のマイクロコンポーネントへの物質の簡易移転を促進することである。
この目的は、本発明によれば、マイクロコンポーネントの開口に対応する開口を有するシールプレートを、マイクロコンポーネント間に配設することによって達成される。マイクロコンポーネント内で処理されるそれぞれの媒体に耐性のある弾性材料からなるシールプレートを設けるのが好ましい。多数の処理すべき物質がある場合には、その材料をポリテトラフルオロエチレンとするのが有利である。
本発明によるデバイスは、液体物質および、場合によってはガス状物質を、移転させるための接続が、隣接するマイクロコンポーネント間で、非常に簡単、かつ確実にできるという利点がある。マイクロコンポーネントは、好ましくは破壊脆性のあるケイ素結晶からなるが、このマイクロコンポーネント側には、特殊な連結デバイスを必要とせず、簡単な穴で十分である。さらに、本発明によるデバイスによれば、必要な漏出緊密性が得られる。
【０００４】
個々のマイクロコンポーネントは、例えば、リアクタ、ポンプ、ミキサ、常駐域（residence zones）、抽出器または熱交換器であり、これらを構築キットとして組み立てることによって、複雑なマイクロシステムを形成することができる。この目的で、機能的に適正なそれぞれの開口の配設とは別に、マイクロコンポーネントとシールプレートとの交互階層化が必要である。
ポリテトラフルオロエチレンが、それぞれの物質に好適でない場合には、対応する耐薬品性を有すると共に、必要な機械的性質、特に弾性および表面品質を有するその他の材料も利用可能であり、それは例えば、過フルオロエラストマーまたはポリフッ化ビニリデンである。
【０００５】
本発明によるデバイスでは、有利な実施態様に従ってシールプレートの寸法が、本質的に、マイクロコンポーネントの隣接表面の寸法であれば、良好なシール作用が得られる。しかしながら、マイクロコンポーネントの平坦面が一部だけであり、その他の部分の表面に追加の構成要素が突出している場合には、本発明によるデバイスを、シールプレートが、隣接するマイクロコンポーネントの開口が設けられた領域を覆うと共に、隣接するマイクロコンポーネントのさらなる領域を覆いのない状態にするように改善することもできる。
【０００６】
マイクロコンポーネント間のシールプレートの配設は、様々な方法で達成可能である。装置全体を使い捨て装置として使用する場合には、接着接合、リベット接合および合成樹脂内への、または合成樹脂によるカプセル化などの永久接合技術が可能である。しかしながら、マイクロコンポーネントを互いに押し付けることによって、脱着可能でありながら、耐遺漏性のマイクロコンポーネント間の連結を達成することができる。この目的で、様々な技術が同様に利用可能であり、例えば、チェストロックと類似の、スプリング式スナップ嵌め連結、スプリング式またはねじ式クリップ、ボルト／バイヨネットロック、または電磁気式、空圧式、または静水圧式駆動の締結デバイスである。
【０００７】
モジュール化構築のために、故障発生時にモジュール化システム全体を交換することなく、個々のマイクロコンポーネントの交換または修理が可能である。
本発明によるデバイスの別の改良においては、マイクロコンポーネントを互いに押し付けるホルダに、その端部を加圧プレートにねじ止め可能な２つのアームを有する、マイクロコンポーネント用のＵ形収容部を備えることを提案する。これによって、シーリングに必要な力が、マイクロコンポーネントの表面全体に均一に分布して、破壊脆性のあるケイ素マイクロコンポーネントが破壊するのを防ぐ。
【０００８】
単一のホルダを用いて、厚さの異なるマイクロコンポーネントとシールプレートのスタックをクランプできるようにするために、有利な実施態様によれば、圧力プレートに厚みを増した中央部を設け、これがＵ形収容部のアーム間に適合するようにすることを提案する。
別の有利な実施態様では、圧力プレートと、Ｕ形収容部の圧力プレートと反対向する領域内に設けらた接続要素を収容するためのねじ穴を介して、外部への接続が可能となる。
本発明を説明するための実施態様を、以下により詳細に説明すると共に、いくつかの図を参照して、図面に示してある。
【０００９】
図１においては、それを介して１つのマイクロコンポーネントから次のマイクロコンポーネントへと物質を移転する開口６を有する、２つのマイクロコンポーネント２の準備をする。この目的で、開口６に対応する２つの開口７を有するシールプレート３が、２つのマイクロコンポーネント２間に配設される。マイクロコンポーネント２は、ホルダ内で互いに押し付けられる。
【００１０】
ホルダは、２つのアーム１１、１２を有するＵ形収容部１、および２つのアーム１１、１２を連結するベース部１３からなる。Ｕ形収容部１は、組み立てプレート１４上に配設され、この組み立てプレートを、穴１７を利用することにより、より大きな全体システムに取り付けることができる。アーム１１、１２の前面にねじ穴１５、１６が設けられており、これによって、貫通穴１８が設けられた圧力プレート４を、ねじ１９を用いて取り付けることが可能となる。
圧力プレート４は、アーム１１、１２間に貫入するように中央領域５で厚さを増してあり、これによって、異なる厚さのスタックを、アーム１１、１２によって同時誘導して、互いに確実に押し付けることができる。
【００１１】
ベース部１３および圧力プレート４に、ねじ穴２０が設けられ、このねじ穴内に、接続要素２１をねじ込むことができ、この接続要素２１が、上記のシステムの外部から、また外部への物質の供給および排出用の接続としての役割を果たす。接続要素は、それぞれその前面にシールディスクが設けられている。
図２は、本発明によるデバイスを組み立て状態で示しており、５つのマイクロコンポーネント２が、互いに連結されて、それぞれの間にシールプレート３が挿入されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるデバイスの部品の分解組立図である。
【図２】図３と比較してより多数のマイクロコンポーネントを設けた、本発明によるデバイスの部品を組み立て状態で示す図である。
Claims (9)
- 好ましくはプレート形に設計され、かつ好ましくはケイ素からなるマイクロコンポーネント（２）、特にマイクロリアクタを連結するデバイスであって、前記マイクロコンポーネント（２）内の開口（６）に対応する開口（７）を有するシールプレート（３）が、前記マイクロコンポーネント（２）間に配設されていることを特徴とする、前記デバイス。
- シールプレート（３）が、マイクロコンポーネント（２）内で処理されるそれぞれの媒体に耐性のある弾性材料からなることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
- 材料が、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
- シールプレート（３）の寸法が、本質的に、マイクロコンポーネント（２）の隣接面の寸法であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のデバイス。
- シールプレートが、開口が設けられた隣接するマイクロコンポーネントの領域を覆うと共に、隣接するマイクロコンポーネントの他の領域を覆いのない状態にさせることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のデバイス。
- マイクロコンポーネント（２）が互いに押し付けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のデバイス。
- マイクロコンポーネントを互いに押し付けるためのホルダ（１、４）が、その端部を圧力プレート（４）にねじ止めすることのできる２つのアーム（１１、１２）を備えた、マイクロコンポーネント（２）用のＵ形収容部（１）を有することを特徴とする、請求項６に記載のデバイス。
- 圧力プレート（４）が、Ｕ形収容部（１）のアーム（１１、１２）の間に適合する、厚みを増した中央部（５）を有することを特徴とする、請求項７に記載のデバイス。
- 接続要素（２１）を収容するためのねじ穴（２０）が、圧力プレート（４）と、Ｕ形収容部（１）の前記圧力プレートと対向する領域とに設けられていることを特徴とする、請求項７または８に記載のデバイス。
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| DE10106996A DE10106996C2 (de) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | Einrichtung zur Verbindung von Mikrokomponenten |
| PCT/EP2002/000610 WO2002064247A1 (de) | 2001-02-15 | 2002-01-23 | Einrichtung zur verbindung von mikrokomponenten |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2004529749A5 JP2004529749A5 (ja) | 2006-01-05 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| KR (1) | KR100846639B1 (ja) |
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| DE (1) | DE10106996C2 (ja) |
| TW (1) | TWI268805B (ja) |
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