JP2007098237A - Manufacturing apparatus for substance and chemical reactor equipped with it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は物質の製造装置であるマイクロリアクタに係り、特に流路からの流体漏洩を検出可能なマイクロリアクタを備えた化学反応装置に関する。 The present invention relates to a microreactor which is a substance manufacturing apparatus, and more particularly to a chemical reaction apparatus provided with a microreactor capable of detecting fluid leakage from a flow path.
流体の漏洩を検出する従来の装置の例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載の検出装置では、直接流体と接触せずに管内流体監視するために、計測装置の誘電負荷の一部となる計測配管を設け、この計測配管部の誘電負荷の変動を検出している。その際、共振形電磁式感知装置を用いて振動周波数を測定し、測定した周波数の変化から流体圧力ならびに流体中の空気及びその他のガスの存在を含む組成を決定している。
An example of a conventional apparatus for detecting fluid leakage is described in
流体漏洩を検出する他の方法が、特許文献2に記載されている。この公報に記載のリーク判定装置では、ノイズがあっても流体のリークを判定できるように、センサが受信した音響信号の周波数スペクトルから求めた面積が、予め定めた関数から求めた面積よりも所定量だけ大きくなったら、リークしたものと判定している。さらに、マイクロリアクタからの圧力漏れを防止するために、マイクロリアクタを高圧容器内に設置することが、特許文献3に記載されている。 Another method for detecting fluid leakage is described in US Pat. In the leak determination device described in this publication, the area obtained from the frequency spectrum of the acoustic signal received by the sensor is larger than the area obtained from a predetermined function so that a fluid leak can be determined even in the presence of noise. If the amount increases by a certain amount, it is determined that there is a leak. Further, Patent Document 3 describes that a microreactor is installed in a high-pressure vessel in order to prevent pressure leakage from the microreactor.
上記特許文献1及び2に記載の装置では、小型の装置であるマイクロリアクタへの適用を考慮していないので、マイクロリアクタに適用しようとすると装置が大型化するという不具合があった。しかも、マイクロリアクタの流路内では、微小な流路内で液体と反応物質とが直接接触して化学反応を生じるので、電磁波や超音波、赤外線、紫外線などを作用させると所定の反応以外の反応が生じて、反応過程や生成物などに悪影響を及ぼす恐れがある。
The devices described in
また、特許文献1に記載の誘電反応を利用しようとしても、マイクロリアクタ内の流体及び反応物質が必ずしも有意な誘電特性を有しているとは限らず、誘電性を示さない場合も想定される。さらに、温度調節のために恒温槽にマイクロリアクタ全体を収容するような場合には、特許文献2に記載のリーク判定方法を用いても恒温層が遮蔽体になり、マイクロリアクタから漏洩する流体のリーク音を検出するのが困難である。
Further, even if the dielectric reaction described in
特許文献3に記載のマイクロリアクタは、確かに高圧下での反応の場合には有効であるが、必ずしもすべての反応を高圧下で生じさせるわけではなく、また高圧化するためには全ての容器等を圧力容器とせざるを得ず、装置が大型化する。なお、マイクロリアクタを用いて反応系をマイクロ化すると、バルクとは異なる性状を示すことがある。例えば、バルクでは耐腐食性を有していても、マイクロ化した状態では耐腐食性を喪失する場合もある。このような材料をマイクロリアクタに用いると、流路内部で発生する恐れのある腐食を、マイクロリアクタ外から検出することは困難である。 The microreactor described in Patent Document 3 is effective in the case of a reaction under high pressure, but does not necessarily cause all reactions to occur under high pressure. Inevitably becomes a pressure vessel, and the apparatus becomes larger. Note that when the reaction system is micronized using a microreactor, properties different from the bulk may be exhibited. For example, even if it has corrosion resistance in the bulk, it may lose corrosion resistance in a micronized state. When such a material is used for a microreactor, it is difficult to detect corrosion that may occur inside the flow channel from outside the microreactor.
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、簡単な構成でマイクロリアクタからの流体の漏洩を検出することにある。本発明の他の目的は、マイクロリアクタの反応用流路の構成を変えることなく、流体の漏洩を検出することにある。 The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to detect leakage of fluid from a microreactor with a simple configuration. Another object of the present invention is to detect fluid leakage without changing the configuration of the reaction channel of the microreactor.
上記目的を達成する本発明の特徴は、第1、第2の溶液を混合させて流通させる流路が形成された第1の基板と、この第1の基板に気密に取り付けられた第2の基板とを有する物質の製造装置において、第1の基板に形成された流路の近傍に、この流路からの第1、第2の溶液またはその反応生成物溶液の漏洩を検出する漏洩検出用流路を形成したことにある。 A feature of the present invention that achieves the above object is that a first substrate having a flow path for mixing and circulating the first and second solutions, and a second substrate hermetically attached to the first substrate. In a manufacturing apparatus for a substance having a substrate, in the vicinity of a flow path formed on the first substrate, leakage detection for detecting leakage of the first and second solutions or their reaction product solutions from the flow path This is because a flow path is formed.
そしてこの特徴において、流路を蛇行状に形成し、漏洩検出用流路は、蛇行する流路間に分岐部を延在させた複数の流路から形成されていてもよく、流路を蛇行状に形成し、この蛇行流路を挟む2本の蛇行状の流路から漏洩検出用流路を形成してもよい。さらに、漏洩検出用流路の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力を予め定めた値と比較し溶液の漏洩を判定する圧力調整装置とを有し、この圧力調整装置は漏洩検出用流路を負圧に保持可能とするのが望ましい。 In this feature, the flow path may be formed in a meandering shape, and the leakage detection flow path may be formed of a plurality of flow paths in which branch portions extend between the meandering flow paths. The leakage detection channel may be formed from two serpentine channels sandwiching the serpentine channel. Furthermore, it has pressure detection means for detecting the pressure of the leakage detection flow path, and a pressure adjustment device for comparing the pressure with a predetermined value to determine the leakage of the solution. It is desirable to be able to maintain the path at negative pressure.
上記特徴において、漏洩検出流路に流体を封入し、この漏洩検出流路内の流体の気体の成分、空間熱伝導率、電気伝導率の少なくともいずれかを検出する検出手段を設けてもよく、漏洩検出流路を、負圧に維持可能な手段を設けてもよい。 In the above feature, a fluid may be enclosed in the leakage detection flow path, and a detection unit that detects at least one of a gas component, spatial thermal conductivity, and electrical conductivity of the fluid in the leakage detection flow path may be provided, Means capable of maintaining the leakage detection flow path at a negative pressure may be provided.
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、化学反応装置が、第1、第2の溶液を送液可能なポンプと、このポンプが送液する第1、第2の溶液の送液量を制御するポンプ制御装置と、第1、第2の溶液が供給され、この第1、第2の溶液を混合・反応させる流路が形成されたマイクロリアクタとを備え、マイクロリアクタは前記流路が形成された第1の基板とこの第1の基板に気密に結合する第2の基板とを有し、第1の基板に形成した流路の近傍にガスを負圧で封入した漏洩検出流路と、この漏洩検出流路の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段が検出した圧力を予め定めた値と比較し、第1、第2の溶液またはそれらの混合反応物溶液の漏洩を判断する圧力調整装置とを設けたことにある。 Another feature of the present invention that achieves the above object is that the chemical reaction apparatus is capable of feeding the first and second solutions, and the amount of the first and second solutions fed by the pump. And a microreactor in which first and second solutions are supplied and a channel for mixing and reacting the first and second solutions is formed. The microreactor has the channel formed therein. A leakage detection flow path including a first substrate formed and a second substrate airtightly coupled to the first substrate, wherein a gas is sealed at a negative pressure in the vicinity of the flow path formed in the first substrate. The pressure detection means for detecting the pressure of the leakage detection flow path and the pressure detected by the pressure detection means are compared with a predetermined value, and leakage of the first and second solutions or their mixed reaction product solution is detected. And a pressure adjusting device for determination.
本発明によれば、反応物溶液が流通する流路の近傍に漏洩検出用流路を設けたので、簡単な構成で、流路からの流体の漏洩を早期にかつ確実に検出することができる。 According to the present invention, since the leakage detection flow path is provided in the vicinity of the flow path through which the reactant solution circulates, the leakage of the fluid from the flow path can be detected early and reliably with a simple configuration. .
本発明では、化学反応装置100に用いるマイクロリアクタ106に、このマイクロリアクタ106の作動流体用の微細な流路103と、作動流体用流路103の状態を検出するために、作動流体用流路103と異なる監視用流路105を形成している。そして、作動流体用流路103からの流体の漏洩を、監視用流路105を監視することにより作動流体用流路103に非接触で検出している。
In the present invention, the
この具体的な漏洩検出システムを、以下に図面を用いて説明する。図1は、本発明に係る化学反応装置100の一実施例の模式図であり、図2はこの化学反応装置100が有するマイクロリアクタ106のX部の上面図、図3は図1に示した化学反応装置100が有するマイクロリアクタ106の分解斜視図である。図4は、化学反応装置100を操作するときの制御フローを示すフローチャートである。
This specific leak detection system will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a
化学反応装置100は、板状のマイクロリアクタ106を有する。このマイクロリアクタ106には、第1の物質を含む第1の溶液と第2の物質を含む第2の溶液とをマイクロ反応させるために、微細な流路103が形成されている。微細な流路103に第1、第2の反応物溶液101、102が供給可能なように、微細な流路103は流路103a、103bに分岐している。分岐した流路103a、103bの端部には、それぞれ供給ポート115a、115bが形成されている。各供給ポート115a、115bには、チューブ109a、109bの一端が接続されている。チューブ109aの他端にはシリンジ107aが、チューブ109bの他端にはシリンジ107bがそれぞれ接続されている。シリンジ107a、107bはポンプ108に接続されており、ポンプ108はポンプ制御装置113により制御されている。
The
反応した生成物をマイクロリアクタ106から取り出すために、微細流路の端部には吐出ポート117が形成されており、この吐出ポート117にはチューブ111が接続されている。チューブ111の端部は、溶液溜め110に導かれており、この溶液溜め110に反応生成物溶液104が溜められている。
In order to take out the reacted product from the
ここで本発明では、第1、第2の反応物溶液101、102および反応生成物溶液104が、マイクロリアクタ106から漏洩するのを検出するために、マイクロリアクタ106には、詳細を後述する漏洩検出流路105を微細な流路103、103a、103bの近傍に形成した。そして、この漏洩検出流路105の一端部にはポート116が、他端部にはポート118が形成されており、圧力調整装置112を介在させたチューブ114の両端部が、それぞれポート116、118に接続されている。圧力調整装置112は、ポンプ制御装置113により制御される。
Here, in the present invention, in order to detect leakage of the first and second
図2に、マイクロリアクタ106に形成した流路103、103a、103b、105の詳細を示す。図1では、流路103、103a,103b,105を模式的に示したが、この図2では流路103の中央部分Xを拡大して示している。他の流路103a,103bも、同様の構成である。
FIG. 2 shows details of the
図2(a)は、第1、第2の反応物溶液101、102が混合した混合溶液の流路103を、蛇行状に形成した場合である。蛇行する流路103の蛇行幅よりも外側に、一対の漏洩検出用の流路105l、105rを直線状に配置する。そして、蛇行する流路103における隣り合う2つの部分流路103i、103i+1(i=1,2,…)間に、この2つの部分流路103i、103i+1(i=1,2,…)と平行に、漏洩検出用の流路105i(i=1,2,…)を設ける。漏洩検出用の流路105i(i=1,2,…)は、蛇行流路103の外側に配置された一方の漏洩検出用流路105lまたは105rに連通している。また、漏洩検出用の流路105i(i=1,2,…)は、蛇行流路103とはわずかな間隔をおいて配置されている。
FIG. 2A shows the case where the
漏洩検出用流路105の他の例を、図2(b)に示す。この図の場合も、第1、第2の反応物溶液101、102が混合した混合溶液の流路103を、蛇行状に形成する。そして漏洩検出用流路105を、蛇行する流路103を挟む第1、第2の漏洩検出用流路105l、105rから形成する。すなわち、混合溶液の流れ方向に対して、第1の漏洩検出用流路105lが常に流路103よりも左側に位置するとともに流路103と同様の蛇行をし、第2の漏洩検出用流路105rが常に流路103よりも右側に位置するとともに、流路103と同様の蛇行をする。そして、第1、第2の漏洩検出用流路105l、105rは、流路103の近傍に位置する。
Another example of the
なお本実施例では、流路103の近傍に設けた漏洩検出用流路105を、流路103と同一平面に形成したが、必ずしも同一平面にする必要はなく、流路103から溶液が漏洩するのを検出できるのであれば、流路103と漏洩検出用流路105とを、それぞれ異なる平面に形成してもよい。また、漏洩検出用流路105を、左側の漏洩検出用流路105lと右側の漏洩検出用流路105rとから構成しているが、流路103内部の流れの状態または流路103の状態を検出できるのであれば、これらの漏洩検出用流路105l、105rの一方を省くこともできる。
In this embodiment, the leakage
また、漏洩検出までの時間を許容できるのであれば、図2(a)において、漏洩検出用流路105i(i=1,2,…)を省くこともできる。さらに、漏洩の恐れのある場所が予め知られているときは、流路103の全経路にわたって漏洩検出用流路105を形成する必要はなく、例えば、混合溶液の反応により流路103の腐食が発生しやすい部分にだけ漏洩検出用流路105を形成してもよい。これらのいずれの場合にも、漏洩検出用流路105の流路構造は、本実施例の場合より簡単になる。
Further, if the time until leak detection is acceptable, the leak detection flow path 105 i (i = 1, 2,...) Can be omitted in FIG. Furthermore, when a place where there is a risk of leakage is known in advance, it is not necessary to form the leakage
このように構成したマイクロリアクタ106を有する漏洩検出システムの動作を、以下に説明する。流路103の状態、または流路103の内部の状態を検出するために、圧力調整装置112を用いて、漏洩検出用流路105内を所定量だけ負圧にする。その後、ポンプ制御装置113がポンプ108を制御して、シリンジ107内の第1、第2の溶液101、102を送液する。第1、第2の溶液101、102は、シリンジ107とマイクロリアクタ106を接続するチューブ109を経由して流路103内に流入する。
The operation of the leak detection system having the microreactor 106 configured as described above will be described below. In order to detect the state of the
流路103内で、第1、第2の溶液101、102は混合・反応し反応生成物溶液104を生成する。生成された反応生成物溶液104は、溶液溜め110とマイクロリアクタ106を接続するチューブ111を経由して、生成物溶液104を回収するための溶液溜め110に送られる。
In the
ここで、第1、第2の溶液101、102を送液しているときに、圧力調整装置112は漏洩検出用流路105内の圧力を、図示しない圧力測定手段を用いて測定する。漏洩検出用流路105内を所定の負圧に保っているので、流路103から漏洩検出用流路105へ流体が漏洩すれば、第1、第2の溶液101、102、反応生成物溶液104、あるいは第1、第2の溶液101、102や反応生成物溶液104に含まれる物質が気化して、漏洩検出流路105内の圧力が増加する。
Here, when the first and
したがって、漏洩検出流路105内の圧力が変化しないときは、流路103から流体が漏洩していないことが分かる。逆に、漏洩検出流路105内の圧力が変化したときは、流路103から流体が漏洩していることが知られる。つまり、圧力調整装置112を用いて漏洩検出流路105内の圧力を測定すれば、流路103の内部の状態、もしくは流路103の状態を検出できる。
Therefore, when the pressure in the
上記実施例では、ポンプ108にシリンジポンプを用いているが、シリンジ107内の反応物溶液を物質の製造装置106に導入できるのであれば、手動でシリンジを押す構成にしてもよい。シリンジ107およびポンプ108を用いて、第1、第2の溶液101、102をマイクロリアクタ106に導入しているが、第1、第2の溶液101、102をマイクロリアクタ106に導入できるものであれば、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクリューポンプでもよい。また、水頭差を利用してもよい。
In the above embodiment, a syringe pump is used as the
チューブ109、111には、反応に悪影響を与えないもの、例えば、ステンレス、シリコン、ガラス、ハステロイ、シリコン樹脂などを用いる。または、グラスライニング、Ni、Au、Agなどで表面コーティングしたステンレスやシリコン、表面を酸化させたシリコンを用いて、耐食性を向上させる。
The
図1に示した状態検知システムを立ち上げるときや実験条件を変更するときに、第1、第2の溶液101、102を変えるために、マイクロリアクタ106を洗浄する場合がある。この場合、シリンジ107およびチューブ109、111、マイクロリアクタ106の内部から各溶液を廃液として回収する回収機構を付加するのが、望ましい。この場合、状態検知システムをさらに高機能化できる。
When the state detection system shown in FIG. 1 is started up or when experimental conditions are changed, the
流路103を予め定めた温度に制御するために、例えば、マイクロリアクタ106全体を収容可能な恒温槽を用いることが望ましい。または、マイクロリアクタ106を、ペルチェ素子や冷却または加温流体で温度制御したプレートで挟むようにしてもよい。マイクロリアクタ106に、温度制御用の流路を形成し、温度制御された流体を流すようにしてもよい。
In order to control the
上記実施例では、マイクロリアクタ106に形成した流路で、第1、第2の溶液101、102の2種類の溶液を混合しているが、3種類以上の溶液を混合してもよい。また、流路を多層構造にしてもよい。具体的には、マイクロリアクタ106に、第1、第2の溶液101、102を混合・反応させて生成物溶液104として排出させる機構の他に、例えば、複数の溶液を導入して流路103を経て第1の溶液101、第2の溶液102を得る機構、生成物溶液104といくつかの溶液をマイクロリアクタ106に導入して流路103で混合させ、他の反応生成物溶液として排出する機構、生成物溶液104等から抽出や蒸留により物質を精製する機構、などを設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the two types of solutions of the first and
マイクロリアクタ106内に流路を形成するときは、1対の基板を利用し、一方の基板にマイクロ加工技術により溝を形成し、他の平板な基板を重ね合わせて接合する。または、一方の基板にマイクロ加工技術により流路を形成し、他の基板を重ね合わせた後、ネジ止めする。このように流路を形成すると、マイクロリアクタ106を使用した後等に容易に基板同士を分解できる。
When the flow path is formed in the
マイクロリアクタ106には、反応に悪影響を及ぼさないステンレス、シリコン、金、ガラス、ハステロイ、またはシリコン樹脂を用いる。または、グラスライニング、Ni,Au,Ag等をコーティングした金属、表面を酸化させたシリコン等を用いて、耐食性を向上させる。
For the
マイクロリアクタ106に形成した流路103の幅は、バッチ法による実験において撹拌した結果生じる渦塊の直径より小さい幅とする。具体的には、1mm以下とする。流路103を微細にすると混合効率が向上する。ただし、流路103を微細にし過ぎると、流量すなわち生成量が減少し実用的ではない。また、不純物の混入や反応による晶析などにより、流路103が閉塞するおそれが高まるので、反応の種類や使用目的に応じて、流路103の幅を決定する。
The width of the
なお、上記実施例では、第1、第2の溶液101、102が混合する流路103の形状を、Y字型にしたが、第1、第2の溶液101、102を混合できる流路形状であれば、T字型でもよい。または、第1の溶液101が流れる流路の壁面に第2の溶液102を吐出するノズルを併置してもよく、第1の溶液101が流れる流路の底面に第2の反応物溶液102を吐出するノズルを併置してもよい。また、第1、第2の溶液101、102を入れ替えて導入してもよい。
In the above embodiment, the shape of the
上記実施例では、第1、第2の溶液101、102が混合した後の流路の形状を、直線にしているが、この流路を蛇行させてもよく、渦巻き状にしてもよい。これら形状の選択は、混合された第1、第2の溶液101、102から反応生成物溶液が生成される速度等を考慮して定める。
In the above embodiment, the shape of the flow path after the first and
上記実施例では、流路103とチューブ109、111をマイクロリアクタ106の上面側で接続しているが、マイクロリアクタ106の下面側や側面側で接続してもよい。漏洩検出流路105と圧力調整装置112を、マイクロリアクタ106の側面で接続しているが、マイクロリアクタ106の上面側や下面側で接続してもよい。これらの接続位置は、化学反応装置100の具体的構成により、選択的に選ばれる。
In the above embodiment, the
図3に、分解可能に構成したマイクロリアクタ106を、分解斜視図で示す。同図(a)で示す分解型のマイクロリアクタ106は、2枚のほぼ同一の外形形状を有する第1、第2の基板301、303を重ね合わせて構成されている。第1の基板301には、マイクロ加工技術などにより流路103および漏洩検出流路105が形成されている。第1の基板301上の流路103、105の周囲に、4フッ化エチレン樹脂製のシール材302aがパッキンとして埋め込まれている。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the
第2の基板303には第1の基板301に形成した流路103の形状に応じて貫通孔が形成されており、この貫通孔に第1、第2の溶液101、102を流路103に導入するチューブ109を接続する供給ポート115a,115bが、取り付けられている。また、流路103で生成された反応生成物溶液104をマイクロリアクタ106外に排出するチューブ111が接続される吐出ポート117が流路103の下流側の貫通孔に取り付けられている。第2の基板303には、さらに漏洩検出流路105と圧力調整装置112を接続するためのポート116,118も、第1の基板303の漏洩検出流路105に対応する位置に形成されている。
A through hole is formed in the
図3(b)に、流路103および漏洩検出流路105を取り囲むシール材302aの代わりに、中間基板として第3の基板302bを用いたマイクロリアクタ106の例を示す。2枚のほぼ同一外形形状の第1、第2基板301、303間に中間基板302bを積層して、マイクロリアクタ106を構成する。第1の基板301には、マイクロ加工技術により流路103および漏洩検出流路105が形成されている。漏洩検出流路105は、第1の基板301の短辺側まで延びており、その端部には漏洩検出流路105と圧力調整装置112を接続するためのポート116、118が形成されている。
FIG. 3B shows an example of the
第2の基板303には、貫通孔が形成されており、この貫通孔に第1、第2の溶液101、102をマイクロリアクタ106に導入するためのチューブ109および反応生成物溶液104を排出するためのチューブ111を接続する供給ポート115a、115bおよび吐出ポート117が取り付けられている。中間基板であるシート302bは、柔らかい材質であり、例えば4フッ化エチレン樹脂のシートである。このシート302bには、第2の基板303に形成された貫通孔と同じ位置に、貫通孔304a〜304cが形成されている。
A through hole is formed in the
ところで、上記実施例で示したマイクロリアクタ106では、漏洩検出流路105内の圧力の変化から、流路103の状態もしくは流路103の内部状態を検出する。そのため、流路103および漏洩検出流路105を、気密に保つ。本実施例では、マイクロリアクタ106を分解可能にするために繰り返し使用に耐えるよう、マイクロリアクタ106の第1、第2の基板301、303に、ステンレスやシリコン、金、ガラス、ハステロイなどの硬質材料を用いる。基板301、303にこれらの硬質材料を用いたときには、基板表面の粗さで基板の接触面圧とその均一さが決定される。基板表面の粗さが大きいと、十分な気密性を保持することが困難になり、流路103から漏洩検出流路105に第1、第2の溶液101、102や反応生成物溶液104が漏洩する。
By the way, in the
気密性を向上させるために、図3(a)に示す実施例においては、マイクロ加工技術により流路103、105を製作した基板301に、4フッ化エチレン樹脂等の柔らかい材質のシール材302aを嵌合している。シール材302aを、第2の基板303の底面側に嵌合してもよい。また図3(b)に示す実施例においては、第1、第2の基板301、303の間に、流路103と漏洩検出流路105を覆う第1、第2の基板大のシート302bを挟み込んでいる。
In order to improve the airtightness, in the embodiment shown in FIG. 3A, a soft
図4に、上記各実施例で示した漏洩検出システムの制御アルゴリズムを、フローチャートで示す。生産開始(ステップ401)にあたり、図1に示した化学反応装置100において、圧力調整装置112が漏洩検出流路105内を所定の負圧に制御する(ステップ402)。その後、ポンプ制御装置113が、ポンプ108を駆動して第1、第2の溶液101、102を流路103内に送液する(ステップ403)。
FIG. 4 is a flowchart showing the control algorithm of the leak detection system shown in the above embodiments. At the start of production (step 401), in the
圧力調整装置112が漏洩検出流路105内の圧力を測定し(ステップ404)、図示しない記憶手段に記憶した漏洩検出流路105内の圧力条件を参照して、第1、第2溶液101、102を流路103に送液し続けるか否かを判断する(ステップ405)。漏洩検出流路105内の圧力条件との比較において、漏洩検出流路105内の圧力が変化していないと判断したときには、流路103から溶液が漏れていないので、第1、第2の溶液101、102を送液し続ける(ステップ403)。第1、第2の溶液101、102を所定量送液するまで、ステップ403〜405を繰り返す。
The
ここで、漏洩検出流路105内の圧力条件は、厳密には、第1、第2の溶液101、102、または反応生成物溶液104そのもの、あるいは第1、第2の溶液101、102や反応生成物溶液104に含まれる揮発性の高い溶質および溶媒の少なくともいずれかが、漏洩検出流路105に漏洩した量と、漏洩検出流路105内の設定圧力における当該物質の蒸気圧から決まる。気化する物質が漏洩検出流路105へ漏洩する量を予測することは困難である。しかしながら、漏洩検出流路105を所定の負圧に維持しているので、流路103内を流れる溶液101、102、104中の物質は、すぐに気化して漏洩検出流路105内の圧力は急激に増加する。したがって、漏洩検出流路105内の圧力条件は、圧力調整装置112の性能に依存する。
Here, strictly speaking, the pressure condition in the
圧力調整装置112が、漏洩検出流路105内の圧力が変化したと判断したときには、流路103から流体が漏洩しているので、ポンプ制御装置113に漏洩情報をフィードバックし、ポンプ108を停止させる(ステップ406)。第1、第2の溶液101、102の送液が終了して、強制的に生産が終了する(ステップ407)。この強制生産終了においては、流路103や漏洩検出流路105に、第1、第2の溶液101、102や反応生成物溶液104が残存する。ただし、その場合であっても、反応生成物溶液104に成分の不明な溶液が混合することはない。また、圧力の変化は溶液101、102、104の漏洩とともに瞬時に生じるので、マイクロリアクタ106の外部に、溶液101、102、104が漏洩する量を最小限に抑えることができる。
When the
反応生成物溶液104に成分の不明な溶液が混合するのを防止するために、反応生成物溶液104を溜める溶液溜め110のほかに、廃液を溜める廃液溜めを設ける。漏洩検出流路105内の圧力が変化したと判断したら、圧力変化をポンプ制御装置113にフィードバックする。それとともに、反応生成物溶液104の貯留先を、溶液溜め110から廃液溜めに切り替える。第1、第2の溶液101、102の全量を、廃液溜めに送液する。流路103および漏洩検出流路105の両方に、少なくとも溶液101、102、104のいずれかが残存する。しかしながら、反応生成物溶液104に成分の不明な溶液が混入するおそれはない。
In order to prevent the solution of unknown components from being mixed with the
ただし、流路103が腐食しているときや、残存溶液101、102を送液し尽くそうとしているときに、さらに流路103が腐食したときは、マイクロリアクタ106の外部に、溶液101、102、104が漏洩するおそれがある。
However, when the
上記実施例では、漏洩検出流路105内を、圧力調整装置112を用いて所定の負圧に保っているが、所定の正圧であってもよい。例えば、漏洩検出流路105内を、予めヘリウムやアルゴン等の溶液101、102、104と反応しにくい不活性ガスで満たして、漏洩検出流路105内を、圧力調整装置112を用いて所定の圧力に保持する。そして、流路103から流体が漏洩して圧力が変化するのを検出するようにしてもよい。逆に、予め漏洩検出流路105内に溶液101、102、104と即座に反応する物質を封入し、圧力調整装置112を用いて所定の圧力に保つ。この場合、不純物との反応に起因する圧力の変化を測定すれば、流路103からの流体の漏洩を検出できる。
In the above embodiment, the leak
ただし、マイクロ加工技術などにより作成された流路を有する第1の基板と、第2の基板とを重ね合わせ、ネジ止めしてマイクロリアクタ106を構成した場合に、漏洩検出流路105内を正圧にすると、マイクロリアクタ106の隙間を増大させるように加圧力が作用する。したがって、漏洩検出流路105内の圧力を負圧に保つほうが、好ましい。
However, when the
流路103から溶液101、102、104がある程度漏洩するときは、ポンプ制御装置113が直接流路103内の圧力の変化を測定しても、漏洩を判断できる。この場合、微小な漏洩を把握するのは、困難になる。したがって、漏洩検出流路105を設け、この流路105内の圧力を圧力調整装置112が所定の負圧に維持すれば、流路103からの溶液の漏洩をより高精度に検出できる。
When the
なお上記実施例では、溶液の漏洩を漏洩検出流路105に導いて検出しているが、その際、溶液が揮発性の高い溶質および溶媒を含むときや溶液が気化しやすい場合には、圧力調整装置112の代わりにガス検知器を用いて溶液の漏洩を検出することもできる。
In the above embodiment, leakage of the solution is detected by guiding it to the
上記実施例において、圧力調整装置112の代わりに空間熱伝導率測定装置を用いて、流路103から漏洩検出流路105へ溶液の漏洩を検出してもよい。一般的に、熱伝導率は、気体、液体、固体、金属の順に高いので、溶液に液体、固体、金属が含まれる場合には、流路103からの溶液の漏洩を、熱伝導率の変化で精度よく監視することができる。予め漏洩検出流路105に溶液101、102、104または溶液101、102、104中の成分と反応しやすい物質を封入し、空間熱伝導率測定装置を用いて反応による空間熱伝導率の変化を測定して、流路103からの溶液の漏洩を検出することもできる。
In the above embodiment, the leakage of the solution from the
上記実施例において、圧力調整装置112の代わりに、電気伝導率測定装置を用いて、流路103から漏洩検出器105への溶液の漏洩を検出してもよい。電気伝導度は、金属およびイオンで大であるから、溶液が金属もしくはイオンを含む場合には、電気伝導率の変化から精度よく、溶液の漏れを監視できる。反応で生成する物質が金属もしくはイオンのときには、流路103からの反応生成物の漏洩を、電気伝導率の変化から精度よく検出できる。
In the above embodiment, the leakage of the solution from the
第1、第2の溶液101、102または反応生成物溶液104を着色した場合には、マイクロリアクタ106を、着色した溶液に対して耐腐食性があるガラスやシリコン樹脂等の無色透明もしくは無色透明に近い材質で作製する。この場合、圧力調整装置やガス検知器、空間熱伝導率測定装置、電気伝導率測定装置などを用いずに、流路103から漏洩検出流路105への溶液の漏洩を、漏洩検出流路105の色の変化から容易に判断できる。なお、溶液101、102、104そのものは着色されていなくても、漏洩検出流路105に封入した液体と反応して発色する性質を有しておれば、漏洩検出流路105内の液体との反応による色の変化から、流路103からの溶液の漏洩を容易に検出できる。
When the first and
上記実施例では、化学反応装置がマイクロリアクタ106を1個だけ有しているが、2個以上備えていてもよいことはいうまでもない。また、新たに付加するマイクロリアクタは、通常のバッチ法で用いられるものでもよい。マイクロリアクタを複数設けるときは、シリーズに配置してもよいし、並列に配置した複数のマイクロリアクタの中の特定のマイクロリアクタだけシリーズに配置していもよい。また、特定のマイクロリアクタに2種類のマイクロリアクタを接続してもよい。
In the above embodiment, the chemical reaction apparatus has only one
上記実施例では、第1の溶液101と第2の溶液102とを出発溶液としているが、第1の溶液101と第2の溶液102の少なくともいずれかを、他のマイクロリアクタで生成された反応生成物溶液としてもよい。また、第1、第2の溶液101、102の少なくともいずれかを、他のマイクロリアクタの目的生成物溶液としてもよい。
In the above embodiment, the
100…化学反応装置、101…第1の溶液、102…第2の溶液、103…流路、104…反応生成物溶液、105…漏洩検出流路、106…マイクロリアクタ(物質の製造装置)、107…シリンジ、108…ポンプ、109…チューブ、110…溶液溜め、111…チューブ、112…圧力調整装置、113…ポンプ制御装置、114…チューブ、115a、115b…供給ポート、116…ポート、117…吐出ポート、118ポート、301…第1の基板、302a…シール材、302b…シート(中間基板)、303…第2の基板、304…貫通孔。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011059069A1 (en) * | 2009-11-12 | 2011-05-19 | 旭硝子株式会社 | Microchannel structure and method for manufacturing emulsion and solid spherical grain |
JP2011185765A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Konica Minolta Holdings Inc | Chip for biochemical reaction and manufacturing method of the same |
JP2012058053A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Konica Minolta Holdings Inc | Chip for biochemical reaction and method for manufacturing the same |
US8221686B2 (en) | 2009-02-10 | 2012-07-17 | Hitachi, Ltd. | Particle manufacturing device |
CN110434483A (en) * | 2019-08-13 | 2019-11-12 | 湖州师范学院求真学院 | A kind of photovoltaic generating system automatically cuts finishing processing technology with substrate |
JP2022541658A (en) * | 2019-08-05 | 2022-09-26 | アカデミア シニカ | Microreactor and usage |
EP4492030A1 (en) | 2023-07-11 | 2025-01-15 | Yokogawa Electric Corporation | Apparatus, method, and program |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53121222A (en) * | 1977-03-31 | 1978-10-23 | Hitachi Ltd | Fluid flow passage plate |
JPS63215932A (en) * | 1987-03-04 | 1988-09-08 | Toshiba Corp | Leakage detector |
JPH0640722U (en) * | 1992-11-10 | 1994-05-31 | 株式会社日阪製作所 | Cool case |
JP2000111443A (en) * | 1998-10-02 | 2000-04-21 | Daiichi Giken:Kk | Method and device for inspecting leakage of container |
JP2002292275A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-08 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | Microchip pile-up type chemical reaction system |
JP2003227773A (en) * | 2001-11-27 | 2003-08-15 | Shinichiro Arima | Pressure measuring method and apparatus thereof |
JP2004354180A (en) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Kyocera Corp | Microchemical chip |
JP2005030999A (en) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Asahi Kasei Corp | Reaction mechanism |
-
2005
- 2005-10-03 JP JP2005289499A patent/JP2007098237A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53121222A (en) * | 1977-03-31 | 1978-10-23 | Hitachi Ltd | Fluid flow passage plate |
JPS63215932A (en) * | 1987-03-04 | 1988-09-08 | Toshiba Corp | Leakage detector |
JPH0640722U (en) * | 1992-11-10 | 1994-05-31 | 株式会社日阪製作所 | Cool case |
JP2000111443A (en) * | 1998-10-02 | 2000-04-21 | Daiichi Giken:Kk | Method and device for inspecting leakage of container |
JP2002292275A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-08 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | Microchip pile-up type chemical reaction system |
JP2003227773A (en) * | 2001-11-27 | 2003-08-15 | Shinichiro Arima | Pressure measuring method and apparatus thereof |
JP2004354180A (en) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Kyocera Corp | Microchemical chip |
JP2005030999A (en) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Asahi Kasei Corp | Reaction mechanism |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8221686B2 (en) | 2009-02-10 | 2012-07-17 | Hitachi, Ltd. | Particle manufacturing device |
WO2011059069A1 (en) * | 2009-11-12 | 2011-05-19 | 旭硝子株式会社 | Microchannel structure and method for manufacturing emulsion and solid spherical grain |
CN102686309A (en) * | 2009-11-12 | 2012-09-19 | 旭硝子株式会社 | Microchannel structure and method for manufacturing emulsion and solid spherical grain |
US8603412B2 (en) | 2009-11-12 | 2013-12-10 | Asahi Glass Company, Limited | Microchannel structure, and methods for producing emulsion and solid spherical particles |
CN102686309B (en) * | 2009-11-12 | 2015-04-08 | 旭硝子株式会社 | Microchannel structure and method for manufacturing emulsion and solid spherical grain |
JP5746632B2 (en) * | 2009-11-12 | 2015-07-08 | 旭硝子株式会社 | Microchannel structure, emulsion and method for producing solid spherical particles |
JP2011185765A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Konica Minolta Holdings Inc | Chip for biochemical reaction and manufacturing method of the same |
JP2012058053A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Konica Minolta Holdings Inc | Chip for biochemical reaction and method for manufacturing the same |
JP2022541658A (en) * | 2019-08-05 | 2022-09-26 | アカデミア シニカ | Microreactor and usage |
CN110434483A (en) * | 2019-08-13 | 2019-11-12 | 湖州师范学院求真学院 | A kind of photovoltaic generating system automatically cuts finishing processing technology with substrate |
CN110434483B (en) * | 2019-08-13 | 2020-12-04 | 湖州师范学院求真学院 | Full-automatic cutting, trimming and processing technology of substrate for photovoltaic power generation system |
EP4492030A1 (en) | 2023-07-11 | 2025-01-15 | Yokogawa Electric Corporation | Apparatus, method, and program |
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