JP2022519811A - 化学反応器のためのフィルタ - Google Patents

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Abstract

基板上に実装される化学反応器は、流体および/またはガスを受容するための入口を備え、入口は第1の深さdhighを有し、キャピラリを収容するように調整されており、材料が供給される流体および/またはさらに離れて位置する化学反応器の部分に供給されるガスに詰まりを引き起こすのを低減または防止するためのフィルタ要素を備え、流体および/またはガスを輸送および/または処理するためにさらに離れて位置する部分を備え、さらに離れて位置する部分は、入口の深さdhighよりも小さい深さdlowを有する。フィルタ要素は、第1のダクト部分と第2のダクト部分と、を含み、第1のダクト部分は、第2のダクト部分よりも入口に対してより近くに位置付けられ、第1のダクト部分は、第2のダクト部分よりも深く、第1のダクト部分は、拡がり幅を有し、かつピラー構造を含まず、第2のダクト部分は、フィルタピラーで充填されている。【選択図】図1

Description

本発明の範囲
本発明は、概して、例えば、クロマトグラフィシステムなどの化学反応器に関する。より具体的には、本発明は、化学反応器のための入口、例えば、ピラー構造を有するダクトの入口に関する。
液体伝搬を利用するシステムは、化学成分の製造、ナノ粒子の合成、成分の分離および/または抽出等を含む、多数の用途を有する。混合物を分離するための分離技術、例えば、それらを正確に分析することができるための具体的な例は、クロマトグラフィである。ガスクロマトグラフィ、ゲルクロマトグラフィ、薄被覆クロマトグラフィ、吸着クロマトグラフィ、親和性クロマトグラフィ、液体クロマトグラフィなど、様々なクロマトグラフィの形態がある。液体クロマトグラフィは、典型的には、分析および製造の両方の用途のために、薬学および化学で使用される。液体クロマトグラフィでは、移動相および固定相を有する様々な物質の溶解度の差を利用する。各物質は、固定相に対して独自の「結合力」を有するため、移動相に沿って速くまたは遅く移動し、したがって、特定の物質は、他の物質から分離され得る。原理的には、材料の蒸発を必要とせず、かつ温度の変動がわずかな効果しか有しないという利点を有する、いかなる接続にも適用可能である。
液体クロマトグラフィの典型的な例は、位相の分離が実用化のために達成され得る直列に相互接続された複数のダクトに基づくクロマトグラフィカラムに基づいたものである。
これらのダクトの入口に様々な問題が現れ得ることは既知である。
既知の問題の1つは、例えば、基板上に実装される化学反応器内の入口ダクトに関連して、ダクト内に流体を供給するキャピラリを取り付けるように、クロマトグラフィカラム内に様々な構成要素を正確に取り付けることである。
第2の既知の問題は、ダクトの入口側での入口をその一部をまたは部分的に詰まらせることに関する。この現象は、分離が発生するダクトの幅まで流体プラグを広げる機能を有するディストリビュータのレベルでしばしば発生する。
本発明による実施形態の目的は、材料を分離するための良好なシステムを製造することである。
本発明のいくつかの実施形態の利点は、最先端によるシステムの1つまたはいくつかの問題が解決されることである。
上記の目的は、本発明の実施形態によるデバイスによって達成され得る。
第1の態様では、本発明は、基板に実装される化学反応器であって、
・流体および/またはガスを受容するための入口であって、第1の深さdhighを有し、キャピラリを収容するように調整されている入口と、
・材料が、さらに離れて位置する化学反応器の部分に供給される流体および/またはガスにおける詰まりを引き起こすのを低減または防止するためのフィルタ要素と、
・流体および/またはガスを輸送および/または処理するためにさらに離れて位置する部分であって、入口の深さdhighよりも小さい深さdlowを有する、さらに離れて位置する部分と、を備え、
フィルタ要素が、第1のダクト部分と第2のダクト部分と、を備え、第1のダクト部分が、第2のダクト部分よりも入口に対してより近くに位置付けられ、第1のダクト部分が、第2のダクト部分よりも深く、言い換えれば、第1のダクト部分が、第2のダクト部分の深さよりも大きい深さを有し、第1のダクト部分が、拡がり幅を有し、かつピラー構造を含まず、第2のダクト部分が、フィルタピラーで充填される、ことを特徴とする、化学反応器に関する。ここで、第1のダクト部分の拡がり幅は、第1のダクト部分の幅を下流方向、すなわち、ダクト入口からさらに離れて位置する部分に向かって拡大することである。
関連する態様では、本発明は、上述の化学反応器の設計にも関する。
本発明の具体的かつ好ましい態様は、添付の独立および従属特許請求の範囲に含まれている。従属特許請求の範囲の特徴は、独立特許請求の範囲の特徴と組み合わされてもよく、特許請求の範囲で明示的に提起されているだけでなく、示されているような他の従属特許請求の範囲の特徴と組み合わされてもよい。
第2の態様では、本発明は、基板上に実装される化学反応器であって、
流体および/またはガスを分離ダクトに供給するためのキャピラリを収容するように調整された入口ダクトと、
キャピラリと分離ダクトとの間の流体および/またはガスプラグの幅の遷移を確認するディストリビュータと、
任意選択的にピラー構造を備える分離ダクトと、を備え、
入口ダクトが、入口ダクト内にキャピラリを正確に位置決めするための停止要素に設けられる、化学反応器に関する。
関連する態様では、本発明は、上述の化学反応器の設計にも関する。
別の態様では、本発明はまた、化学反応器に関し、より遠くに位置する化学反応器の部分につながるダクトにおいて、より高い密度のピラー構造が局所的に提供される。関連する態様では、本発明は、上述の化学反応器の設計にも関する。
本発明の一実施形態による化学反応器の第1の設計を示す。 システム内の閉塞に対する、図1に従った化学反応器の効果を示す。 本発明の実施形態に従った化学反応器の第2の設計を示す。 システム内の閉塞に対する図1による化学反応器の効果を示す。 本発明の一実施形態による、ダクト内のより高い密度のピラー構造を局所的に有する化学反応器を示す。
図はあくまでも概略図であり、限定的ではない。説明目的で、いくつかのコンポーネントの寸法が誇張され、図面にスケールで表されない可能性がある。寸法および相対寸法は、必ずしも本発明の実用的な実施形態からの寸法および相対寸法に対応するとは限らない。特許請求の範囲で使用される参照番号は、保護の範囲を制限すると解釈され得ない。
本発明は、特定の実施形態および特定の図面を参照して説明されるが、本発明はそれらによって制限されず、特許請求の範囲によってのみ制限される。
特許請求の範囲で使用される「含有する」および「含む」という用語は、その後記載される項目に限定されるものとして解釈されるべきではなく、これらの用語は、任意の他の要素またはステップを除外しないことに留意されたい。したがって、それらは、参照されるが、1つまたはいくつかの他の特徴、値、ステップまたはコンポーネント、またはそれらのグループの存在または追加を除外しない、指示される特徴、値、ステップまたはコンポーネントの存在を特定すると解釈され得る。したがって、「項目AおよびBを含むデバイス」という表現の範囲は、構成要素AおよびBのみからなるデバイスに限定されるべきではない。これは、本発明に関して、AおよびBがデバイスの唯一の関連する構成要素であることを意味する。
本明細書全体を通して、「一実施形態」または「一実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造または特徴が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本明細書を通じて様々な場所における「一実施形態において」または「一実施形態において」という表現の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を参照する必要はないが、そうし得る。さらに、特定の特徴、構造、または特徴は、任意の好適な様式で、1つまたは複数の実施形態では、本公開に基づいて、当業者には明らかとなるように、組み合わせてもよい。
同様に、本発明のサンプル実施形態の説明において、本発明の様々な特徴は、刊行物を合理化し、様々な発明的態様のうちの1つまたはいくつかの理解を助けることを意図した1つの単一の実施形態、図またはその説明において一緒にグループ化されることがあることが理解されるべきである。したがって、この公開方法は、本発明が各特許請求の範囲で明示的に言及されるよりも多くの特徴を必要とするという意図の反映と解釈されない。むしろ、以下の特許請求の範囲が示すように、本発明の態様は、1つの以前に公表された実施形態のすべての特徴よりも少ない。したがって、詳細な説明から続く特許請求の範囲は、この詳細な説明に明示的に含まれており、すべての独立した特許請求の範囲は、本発明の別個の実施形態である。
さらに、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれるいくつかの特徴を含有するが、他の特徴ではないが、様々な実施形態からの特徴の組み合わせは、本発明の範囲内であることを意図し、それらは、当業者によって理解されるように、様々な実施形態を形成する。例えば、以下の特許請求の範囲において、記載される実施形態のいずれかは、任意の組み合わせで使用され得る。
本発明の実施形態では、深さを参照する場合、化学反応器が実装される基板に対して垂直に測定される寸法を参照する。
本発明の実施形態では、さらに離れて位置する部分を参照する場合、化学反応器内の下流にある一部分を参照する。これは、例えば、トラッピングカラムであってもよいが、別のマイクロ流体要素であってもよい。
本発明の実施形態では、第1のダクト部分の拡がり幅を参照する場合、その幅が出口側の幅よりも入り口側で小さいすべての取り得るダクト部分を参照する。いくつかの実施形態では、流れの方向の幅は、系統的に増加してもよく、いくつかの実施形態では、ダクト部分の一片内の幅は、系統的に増加してもよいが、ダクトの非単調または厳密に単調な広がりが生じてもよく、拡がり幅という用語に該当する。
第1の態様では、本発明は、化学反応器に関する。このような化学反応器は、クロマトグラフィカラムであってもよいが、これに限定されない。本発明から利点を得ることができる化学反応器の他の例は、濃縮フィルタまたはとラッピングカラム、例えば、(マイクロ)触媒を有する反応器、多相反応器、燃料電池、電気化学反応器、キャピラリエレクトロクロマトグラフィのための反応器などであり得る。本発明は、基板上に実装される化学反応器に関する。
化学反応器は、流体および/またはガスを受容するための入口を備える。このような入口は、典型的には、流体および/またはガスが化学反応器内に供給されるキャピラリが導入されるマイクロ流体ダクトである。入口ダクトは、典型的には、深さdhighを有する。
本発明の実施形態によれば、材料が、さらに離れて位置する化学反応器の部分に供給される流体および/または供給されるガスにおける詰まりを引き起こすのを低減または防止するためのフィルタ要素を有する。詰まりは、化学反応器が正確に機能しない主な原因の1つであるため、このフィルタ要素は、これらのシステムの効率性ならびにこれらのシステムの精度に関連する重要な利点をもたらす。
フィルタ要素に加えて、例えば、流体および/またはガスを輸送および/または処理するために、例えば、流体および/またはガスから異なる相を分離するために使用され得る、さらに離れて位置する少なくとも1つの部分(入口およびフィルタ要素と比較してさらに下流に位置する部分)も存在する。さらに離れて位置するこの部分は、典型的には、入口の深さdhighよりも小さい深さdlowを有する。
本発明のこの第1の態様による実施形態は、フィルタ要素が第1のダクト部分および第2のダクト部分を備えることをさらに特徴とする。第1のダクト部分は、第2のダクト部分よりも入口に対してより近くに位置付けられる。さらに、第1のダクト部分も第2のダクト部分よりも深い。第1のダクト部分はまた、拡がり幅を有し、ピラー構造を含まない。第2のダクト部分は、フィルタピラーが充填されている。
いくつかの実施形態では、フィルタ要素は、フィルタ要素がフィルタリング効果を誘発するような深さでの、ステップとしても記載される急峻なジャンプを示す。急峻な深さジャンプを示すフィルタ要素が、驚くほどこのジャンプにフィルタリング効果を誘発することは、本発明の実施形態の利点の1つである。その結果、化学反応器または他の干渉要素の製造中の廃棄物が化学反応器内で詰まりを引き起こす可能性は、この廃棄物またはこれらの干渉要素が、さらに離れて位置する反応器の部分内の細かい通路に到達しないので、より低い(それらが、例えば、急峻な深さジャンプにおいて先に保持されるため)。
いくつかの実施形態では、化学反応器が調整され、キャピラリが入口に位置付けられると、キャピラリによって供給される流体および/またはガスがフィルタ要素の第1のダクト部分に滴下するように、入口およびフィルタ要素が構築されている。キャピラリは通常、システムが機能するたびに化学反応器にキャピラリが位置付けられるように、入口に接着される。使用されるキャピラリ壁の厚さに応じて第1のダクト部分の深さを選択してもよく、これにより、第1のダクト部分に追加の乱流が生じることは、本発明の実施形態の利点の1つである。
入口のおよび/または第1のダクト部分の深さは、例えば、80μm~200μm、例えば、100μm~150μmであり得る。第2のダクト部分の深さは、例えば、10μm~60μm、例えば、15μm~40μmであり得る。これは、さらに離れて位置する部分の深さと一致し得る。様々な深さの間の遷移は、急峻な、すなわち、1つまたはいくつかのステップによるものでもよい。いくつかの実施形態では、遷移はまた徐々に提供されてもよい。
いくつかの実施形態では、第1のダクト部分の深さは、入口の深さdhighに等しく、および/または第2のダクト部分の深さは、さらに離れて位置する部分の深さdlowに等しい。キャピラリ内で生成されなければならない異なる深さの数が制限され得ることは、本発明の実施形態の利点の1つである。これらが、例えば、エッチングによって生成されるとき、フィルタ要素のダクト部分は、入口およびさらに離れて位置する部分と同じ深さを有し得るという利点の1つである。
いくつかの実施形態では、フィルタピラーは、2~0.5、例えば、1.2~0.8の長さ/幅のアスペクト比を有する。本発明の実施形態では、長さ/幅のアスペクト比を参照する場合、ダクトの長手方向における、すなわち、ダクトの幅方向、すなわち、側壁に垂直な方向の寸法と比較した流体またはガスの流れの平均方向における、ピラーの寸法を参照する。
いくつかの実施形態では、フィルタピラーは、円筒形である。円筒形フィルタピラーの使用により、フィルタ要素内に多数の中間ダクトが生成されることを可能にする一方で、フィルタリングに必要な空間は、例えば、フィルタ要素の後に続く分離ベッドの長さに有利に制限され得ることは、本発明の実施形態の利点の1つである。
いくつかの実施形態では、さらに離れて位置する部分にもピラー構造が存在する。フィルタピラーと第2のダクト部分との間の最小距離は、最大でも、さらに離れて位置する部分におけるピラー構造間の距離である。フィルタ要素内のピラー間の特定の距離が、またピラー構造に基づく、反応器内のさらに離れて位置する部分において詰まりが発生しないという事実をもたらし得ることは、本発明の実施形態の利点の1つである。
いくつかの実施形態では、入口から下流に到達するダクトに対して横方向にある最初の列のフィルタピラーの数は、少なくとも5個、例えば、少なくとも7個、例えば、少なくとも9個、例えば、少なくとも11個、例えば、少なくとも13個、例えば、少なくとも15個である。流体および/またはガスが流れ得るダクトの数が最初に多いため、1つまたはいくつかのダクトの詰まりが反応器全体の即時の詰まりにつながらないことは、本発明の実施形態の利点の1つである。
いくつかの実施形態では、第2のダクト部分は、入口に対してより近くに位置付けられた第1のセットの円筒形フィルタピラーを含み、第1のセットと比較して入口からさらに離れて位置付けられた第2のセットの円筒形フィルタピラーを含み、第1のセットは、第2のセットのフィルタピラーの直径よりも大きな直径を有するより大きなフィルタピラーを含む。本発明の実施形態では、異なる直径を有する3つ以上のフィルタピラーのセットを使用し得る。
いくつかの実施形態では、さらに離れて位置する部分は、分離ダクトである。
いくつかの実施形態では、分離ダクトは、長手方向が分離ダクト内の流れの平均方向に垂直であるように、または分離ダクトが円筒形ピラーで充填されるように配向される細長いピラーで充填される。
いくつかの実施形態では、入口には、入口ダクト内にキャピラリを正確に位置決めするための停止要素が設けられる。損傷のリスクが制限されるように、化学反応器内のキャピラリの取り付けが制御された方法で行われ得ることは、本発明の実施形態の利点の1つである。入口ダクトに停止要素が設けられているため、キャピラリを設置する際に、キャピラリがディストリビュータの一部または分離ダクトの一部に損傷を与え得ない。
化学反応器内のキャピラリの取り付けが効率的に行われ得ることは、本発明の実施形態の利点の1つである。
いくつかの実施形態では、停止要素は、入口ダクトの狭窄によって形成される。
化学反応器は、クロマトグラフィカラムを含み得る。化学反応器は、クロマトグラフィシステムであり得る。クロマトグラフィシステムは、高性能流体クロマトグラフィシステムであり得る。
例示として、図1~図4を参照して、本発明によるフィルタ要素を有する化学反応器の2つの実施例が示されるが、実施形態は、当然のことながら、これによって制限されない。
図1は、入口110と、第1のダクト部分122および第2のダクト部分124を有するフィルタ要素120と、を示す、化学反応器を示す。最小の深さを有するフィルタ要素120の部分である第2のダクト部分124には、フィルタピラー構造126が設けられる。本例では、さらに離れて位置する部分130は、トラッピングカラムである。本例では、トラッピングカラム自体にも、ピラー構造とも呼ばれるピラーが設けられ、本例のピラー構造は、流れの方向に横方向に配向された細長い形態を有する。しかしながら、本発明は、これによって制限されるものではなく、他のピラー構造からさらに離れて位置する要素に対して適用され得ることに留意されたい。
本例では、フィルタ要素はまた、処理または分析される流体および/またはガスのプラグが、それが供給されるキャピラリによって決定される幅およびトラッピングカラム自体の幅を拡大することを保証するディストリビュータである。本例では、部分122は、入口と同じ深さを有し、部分124は、トラッピングカラムと同じ深さを有する。本例では、第1のダクト部分の深さは、約130μmであり、第2のダクト部分の深さは、約20μmである。これにより、フィルタ要素120は、フィルタ機能が発現するように、深さでの遷移を提供する。図1では、化学反応器にキャピラリを正確に取り付けるための停止部分が設けられている。典型的には、入口の直径よりもわずかに小さいキャピラリは、次いで、入口内に摺動され得、停止部分150に到達すると、自発的にブロックされる。
図2は、図1に概略的に示されているシステムについて、材料の貼り合わせが典型的には、第1のダクト部分で発生し、それを引き起こす材料またはデブリがカラム自体に終わらず、それらが何らかの詰まりを引き起こすことができないことを示す。写真に描かれた部分は、貼り合わされた材料を示す。
図3には、化学反応器の代替例が示されている。この例では、さらに離れて位置する部分は、トラッピングカラムではなく、ピラー構造を備えたダクトである。しかしながら、フィルタ要素120が提供するフィルタ機能も同様に機能する。
図4は、図3に概略的に示されているシステムについて、材料の貼り合わせが典型的には、第1のダクト部分で発生し、それを引き起こす材料またはデブリがダクト自体に終わらず、それらが何らかの詰まりを引き起こすことができないことを示す。
関連する態様では、本発明は、上記態様に記載される化学反応器の設計に関する。
別の態様では、本発明は、基板上に実装される化学反応器であって、
流体および/またはガスを分離ダクトに供給するためのキャピラリを収容するように調整された入口ダクトと、
キャピラリと分離ダクトとの間の流体および/またはガスプラグの幅の遷移を確認するディストリビュータと、
任意選択的にピラー構造を備える分離ダクトと、を備え、
入口ダクトが、入口ダクト内にキャピラリを正確に位置決めするための停止要素に設けられる、化学反応器に関する。これは典型的には、設置時に一度発生するアクションである。
損傷のリスクが制限されるように、化学反応器内のキャピラリの取り付けが制御された方法で行われ得ることは、本発明の実施形態の利点の1つである。入口ダクトに停止要素が設けられているため、キャピラリがディストリビュータの一部または分離ダクトの一部に損傷を与えることはできない。
化学反応器内のキャピラリの取り付けが効率的に行われ得ることは、本発明の実施形態の利点の1つである。
停止要素は、入口ダクトの狭窄によって形成され得る。これは、入口ダクトに異なるエッチング深さを局所的に与えることによって形成され得る。停止材料は、入口ダクトが作製される材料と同じ材料から構築され得るが、これは必須ではない。
入口ダクトは、分離ダクトよりも実質的に深くてもよい。
入口ダクトがキャピラリを容易に収容し得ることは、本発明の実施形態の利点の1つである。
図1および図3に示す化学反応器の停止要素を例示しているが、本発明のこの態様による化学反応器は、前の態様で説明したように、任意のフィルタ要素を備える必要はない。停止要素は、これとは別々に設けられ得る。
関連する態様では、本発明は、上述の化学反応器の設計にも関する。
さらに別の態様では、本発明はまた、化学反応器に関し、より遠くに位置する化学反応器の部分につながるダクトにおいて、より高い密度のピラー構造が局所的に提供される。これは、例えば、この部分のピラー構造のより小さい平均直径を選択することによって起こり得る。ピラー構造は、流体またはガスのためのより多くの通路が局所的に設けられるように配置されることが好ましい。例示として、この構造は、ダクト510、より高い密度のピラー構造を有するダクト510内の部分520、およびさらに離れて位置する部分530を示す図5に示される。密度は、例えば、2倍、3倍などの高いものであり得る。より高いピラー構造の密度を有する部分の使用の利点は、部分520からの最初の列のピラーの通路の1つにおいて詰まりが発生しても、さらに離れて位置する部分530、例えば、ディストリビュータ内の流体またはガスのプラグの拡散が、その完全な機能性を保持することが可能であることに起因して均一な方法で生じるように、流体および/またはガスのプラグの追加の混合が生じる(合流点の数が多いことに起因して)という事実である。なお、円筒ピラー構造を用いることが多いが、本発明はこれに限定されず、他の形態も用いてもよい。関連する態様では、本発明は、上記態様による化学反応器のための設計にも関する。

Claims (16)

  1. ・基板上に実装される化学反応器であって、
    ・流体および/またはガスを受容するための入口(110)であって、第1の深度dhighを有し、キャピラリを収容するように調整されている入口(110)と、
    ・材料が、さらに離れて位置する前記化学反応器の部分に供給される前記流体および/またはガスにおける詰まりを引き起こすのを低減または防止するためのフィルタ要素(120)と、
    ・前記流体および/または前記ガスを輸送および/または処理するためにさらに離れて位置する部分(130)であって、前記入口(110)の深さdhighよりも小さい深さdlowを有する、さらに離れて位置する部分(130)と、
    を備え、
    フィルタ要素(120)が、第1のダクト部分(122)と第2のダクト部分(124)と、を備え、
    前記第1のダクト部分(122)が、前記第2のダクト部分(124)よりも前記入口に対してより近くに位置付けられ、
    前記第1のダクト部分(122)が、前記第2のダクト部分(124)の深さよりも大きい深さを有し、
    前記第1のダクト部分(122)が、前記第1のダクト部分が、前記ダクト入口(110)からさらに離れて位置する前記部分(130)に向かって下流方向に前記幅を拡大し、かつ前記第1のダクト部分(122)がピラー構造を含まないように、拡がり幅を有し、
    前記第2のダクト部分(124)が、フィルタピラー(126)で充填されていることを特徴とする、化学反応器。
  2. ・前記フィルタ要素(120)が、フィルタリング効果を誘発する急峻な深さステップを示す、請求項1に記載の化学反応器。
  3. ・前記入口および前記フィルタ要素(120)が、前記キャピラリが前記入口(110)に位置付けられたときに、前記キャピラリによって供給される前記流体および/または前記ガスが、前記フィルタ要素(120)の前記第1のダクト部分(122)に滴下するように構成されている、請求項1または2に記載の化学反応器。
  4. ・前記第1のダクト部分(122)の深さが、前記入口(110)の深さdhighに等しく、および/または前記第2のダクト部分(124)の深さが、さらに離れて位置する前記部分(130)の深さdlowに等しい、請求項1~3のいずれか一項に記載の化学反応器。
  5. ・前記フィルタピラー(126)が、2~0.5、例えば、1.2~0.8の長さ/幅のアスペクト比を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の化学反応器。
  6. ・前記フィルタピラー(126)が、実質的に円筒形である、請求項1~5のいずれか一項に記載の化学反応器。
  7. ・さらに離れて位置する前記部分(130)にはピラー構造も存在し、前記第2のダクト部分(124)の前記フィルタピラー間の最小距離が、さらに離れて位置する前記部分(130)の前記ピラー構造間の最大距離である、請求項1~6のいずれか一項に記載の化学反応器。
  8. ・前記入口から下流に到達する前記ダクトに対して横方向にある最初の列のフィルタピラーの数は、少なくとも5個、例えば、少なくとも7個、例えば、少なくとも9個、例えば、少なくとも11個、例えば、少なくとも13個、例えば、少なくとも15個である、請求項1~7のいずれか一項に記載の化学反応器。
  9. ・前記第2のダクト部分(124)が、前記入口(110)に対してより近くに位置付けられた第1のセットの円筒形フィルタピラー(126)を含み、前記第1のセットと比較して前記入口(110)からさらに離れて位置付けられた第2のセットの円筒形フィルタピラー(126)を含み、前記第1のセットが、前記第2のセットの前記フィルタピラーの直径より大きな直径を有するより大きなフィルタピラーを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の化学反応器。
  10. ・さらに離れて位置した前記部分(130)が、分離ダクトであってもよい、請求項1~9のいずれか一項に記載の化学反応器。
  11. ・前記分離ダクトが、長手方向が前記分離ダクト内の流れの平均方向に垂直であるように、または前記分離ダクトが円筒形ピラーで充填されるように配向される細長いピラーで充填されている、請求項10に記載の化学反応器。
  12. ・前記入口には、前記入口ダクト内の前記キャピラリを正確に位置決めするための停止要素が設けられている、請求項1~11のいずれか一項に記載の化学反応器。
  13. ・前記停止要素が、前記入口ダクトの狭窄によって形成される、請求項12に記載の化学反応器。
  14. ・前記化学反応器が、クロマトグラフィカラムを含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の化学反応器。
  15. ・前記化学反応器が、クロマトグラフィシステムである、請求項1~14のいずれか一項に記載の化学反応器。
  16. ・前記クロマトグラフィシステムが、高性能流体クロマトグラフィシステムである、請求項15に記載の化学反応器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO894161L (no) * 1989-10-19 1991-04-22 Flowtech A S Foeringsvaeskesystem for vaeskestroemcytofotometer.
EP0779512B1 (en) * 1995-12-14 2001-10-31 Hewlett-Packard Company, A Delaware Corporation Column for capillary chromatographic separations
US6090251A (en) * 1997-06-06 2000-07-18 Caliper Technologies, Inc. Microfabricated structures for facilitating fluid introduction into microfluidic devices
EP1942341A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-09 Danmarks Tekniske Universitet A device and a system for analysis of a fluid sample
CN101688854A (zh) * 2007-05-23 2010-03-31 Vrije布鲁塞尔大学 用于横跨微构分离通道分配试样和载液的设备
DE102009022368C5 (de) * 2009-05-22 2020-12-17 Dionex Softron Gmbh Steckereinheit und Verbindungssystem für das Verbinden von Kapillaren, insbesondere für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie
CN201903534U (zh) * 2010-11-30 2011-07-20 常州豪邦纳米科技涂料有限公司 气相色谱仪
BE1022314B1 (nl) * 2013-02-05 2016-03-15 PharmaFluidics N.V. Chemische reactor inrichting
JP6055922B2 (ja) * 2013-08-08 2016-12-27 パナソニック株式会社 マイクロ流体デバイス
CN203630097U (zh) * 2013-11-26 2014-06-04 王星 气相色谱仪进样过滤器
BE1023273B1 (nl) * 2015-07-12 2017-01-19 PharmaFluidics N.V. Microfluïdische inrichting
CN106092691B (zh) * 2016-07-16 2019-05-28 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 固体含氢样品氢同位素在线样品制备装置
CN206930630U (zh) * 2017-06-09 2018-01-26 西华大学 一种气相色谱仪进样前置处理装置

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