JP7100473B2 - 合成装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、合成装置に関する。

タンパク質、ペプチド、核酸等の物質を化学合成により生成するための合成装置は公知である。特許文献１には、そうした合成装置の一例として、特定の溶液（試薬溶液）を各々収容する複数の収容容器（貯留器）と、各収容容器から供給された溶液が化学合成を行う複数の反応容器（バイアル）と、を備えたものが開示されている。

特許文献１に開示された合成装置では、所定の収容容器および反応容器と、それとは別の収容容器および反応容器とが、互いにパラレルに接続されるようになっており、各々が独立した経路を形成するようになっている。

特表２００２－５１８５２６号公報

ところで、前記特許文献１に記載されているように、収容容器と反応容器とを相互にパラレルに接続すると、収容容器から反応容器へと至る経路にバラツキが生じる可能性がある。その結果、供給量など、溶液の供給状況が容器毎に不均一となり、ひいては、反応生成物の合成環境にバラツキが生じる可能性がある。品質の均一化という観点からは、合成環境のバラツキは望ましくない。

一般に、複数の反応容器を備えた場合、各反応容器において同一の物質を合成する必要はない。しかしながら、各反応容器において異なる物質を合成する場合であったとしても、各反応生成物の信頼性を高めるためには、それぞれの合成環境を可能な限り均一にすることが求められる。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、収容容器および反応容器を複数個ずつ備えた合成装置において、合成環境のバラツキを低減し、反応生成物の品質の均一化を実現することにある。

本開示に係る合成装置は、複数種類の溶液を各々収容する複数の収容容器と、収容容器の各々に接続されているとともに、収容容器の各々から供給された溶液を計量する計量機構と、計量機構で計量された溶液が選択的に供給されて化学合成する複数の反応容器と、一端側は計量機構に接続され、他端側は分岐して反応容器の各々に接続された分岐回路と、分岐回路と反応容器との途中に設けられ、計量機構から反応容器への溶液の供給を制御する切替バルブと、を備える。

この構成によれば、各収容容器から反応容器へと至る各経路は、一旦、計量機構にて集約する。そして、計量機構にて集約した経路は、分岐回路を介して各反応容器へと接続されることになる。

このように、収容容器と、それに対応する反応容器とを直に接続するのではなく、その途中で集約させることにより、収容容器から各反応容器へと至る経路の一部を共有させることができる。これにより、収容容器と反応容器とを相互にパラレルに接続した構成と比較して、収容容器から反応容器へと至る経路のバラツキによる、反応生成物の品質の不均一性を低減することができる。

すなわち、収容容器と反応容器とをパラレルに接続すると、流路長や流路断面積のズレに起因して、反応容器毎に、溶液の供給状況が不均一となる。対して、収容容器から各反応容器へと至る経路の一部を共有させると、その共有させた部分においては、流路長や流路断面積のズレが解消されるため、完全にパラレルに接続した構成に比して、経路のバラツキを低減することができる。そうして、溶液の供給状況を相対的に均一にし、ひいては合成環境のバラツキを低減することができる。そのことで、反応生成物の品質の均一化を実現することが可能となる。

さらに、上記の構成によれば、計量機構にて各経路を集約させると、計量機構の共通化を図ることが可能となる。仮に、反応容器毎に個別に計量機構を設けてしまうと、溶液の計量に際して、各計量機構に固有のバラツキが生じる可能性がある。対して、上記のように、共通の計量機構によって溶液を計量すると、そうしたバラツキが発生しないため、溶液の供給状況を相対的に均一にすることができる。これにより、反応生成物の品質の均一化を実現する上で有利になる。

さらに、上記の構成によれば、計量機構にて各経路を集約させると、仮に、各収容容器から計量機構へと至るまでの区間において溶液の供給量にバラツキが生じたとしても、計量機構によって溶液を計量した上で各反応容器へと供給することで、前記のようなバラツキを減殺することが可能となる。これにより、溶液の供給状況を均一にし、ひいては合成環境のバラツキを低減する上で有利になる。

また、上記合成装置は、計量機構から反応容器に供給される溶液を検知するセンサを備え、溶液の通過が完了したことが前記センサによって検知されたときに、該検知結果を示す検知信号に基づいて、切替バルブの作動を制御してもよい。

この構成によれば、溶液の供給対象を自動的に切り替えることができる。例えば、所定の反応容器に対する溶液の供給が完了すると、別の反応容器に対する供給を自動的に開始することが可能となる。このことは、各反応容器の稼働率を高める上で有効である。

また、反応容器の各々には、各反応容器の一次側又は二次側の圧力を調整する圧力調整部が設けられていてもよい。

ここで、「一次側」の語は、溶液の流れ方向上流側という意味で用いる。

また、「二次側」の語は、溶液の流れ方向下流側という意味で用いる。

この構成によれば、反応容器毎に、溶液の供給を個別に調整することができるため、例えば、反応容器毎に溶液の流量や流速を個別に変更し、溶液の反応性に応じた化学合成を実施することが可能となる
また、反応容器の各々の一次側には、計量機構から分岐回路を介して供給される溶液が流入する受入タンクが設けられていてもよい。

さらに、受入タンクには、反応容器の一次側の圧力を調整する圧力調整部が設けられていてもよい。

この構成によれば、計量機構から供給された溶液を、受入タンクにて一時的に蓄えることが可能となる。受入タンクに蓄えられた溶液は、圧力調整部を介して反応容器へ供給することができる。そのため、計量機構からの溶液の供給とは独立して、反応容器毎に溶液の供給を個別に制御することが可能となる。

また、上記合成装置は、計量機構から反応容器へ溶液を供給する送液手段をさらに備え、圧力調整部は、送液手段とは独立して作動することにより、反応容器へ溶液を供給してもよい。

また、上記合成装置は、分岐回路に残留した溶液を廃液として排出する排出機構を備えていてもよい。

この構成によれば、分岐回路の共有部に残留した溶液を廃液として排出することができるため、残留した溶液が別の反応容器へ混入するのを防止することができ、化学合成を適切に実施する上で有利になる。

また、分岐回路は、交換可能な部品によって構成されていてもよい。

この構成によれば、分岐回路を適切なタイミングで交換することで、分岐回路のコンタミに係るリスクを低減することができる。

本発明によれば、収容容器および反応容器を複数個ずつ備えた合成装置において、合成環境のバラツキを低減し、反応生成物の品質の均一化を実現することができる。

図１は、合成装置の構成を例示する概略図である。 図２は、計量機構の構成を例示する概略図である。 図３は、反応部の詳細について例示する図である。 図４は、合成装置の制御系を例示するブロック図である。 図５は、コントローラによって実行される制御プロセスの一例である。 図６は、コントローラによって実行される制御プロセスの他例である。 図７は、第２の実施形態に係る合成装置を一部省略して示す図である。 図８は、第３の実施形態に係る合成装置を一部省略して示す図である。

以下、合成装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明は、合成装置の一例である。図１は、合成装置の構成を例示する概略図である。

本実施形態に係る合成装置１は、タンパク質、ペプチド、核酸等を化学合成するための装置であって、反応容器３１に複数種類の溶液（試薬）を順に供給し、この反応容器３１において化学合成を進めるようになっている。用いられる溶液の数は、合成物の種類に応じて適宜決められる。これら溶液を選択的に反応容器３１へ送ると、その溶液に含まれる分子材料によって合成物（例えば核酸）が生成される。この合成装置１は、コントローラ１００（図４にのみ図示）から出力された制御信号を受けて作動する。

例えば核酸を合成する場合、反応容器３１内にビーズを多数設け、この反応容器３１に溶液を順次供給しながら、脱トリチル化、カップリング、酸化、及びキャッピングの処理を繰り返し行って、ビーズから例えば塩基のような分子材料を次々と結合させる。

合成装置１は、溶液の種類と同数の収容容器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・を備えている。なお、図１では、簡単のため、３つの収容容器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのみを図示しており、その他の容器については図示を省略している。

－収容容器－
収容容器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、いわゆる試薬瓶として構成されており、複数種類の溶液を各々収容している。そして、各収容容器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃには、ガスを導入するための導入管１２と、溶液を導出するための導出管１３とが接続されている。各導入管１２は、ガスタンク１４に接続された配管１５から分岐している。一方、各導出管１３は、それぞれ計量機構２へ接続されている。以下の記載では、複数個の収容容器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを単に「収容容器１１」と総称する場合がある。

配管１５には、レギュレータ１６と、開閉バルブ１７とが設けられている。

収容容器１１から溶液を送る送液手段１０は、圧送方式のものであり、ガスタンク１４、導入管１２、配管１５、レギュレータ１６および開閉バルブ１７によって構成されている。すなわち、ガスタンク１４に充填されている加圧ガス（例えば、不活性ガス等）は、開閉バルブ１７の開閉状況に応じて、配管１５および導入管１２を通って各収容容器１１へ供給される。そのときに、レギュレータ１６を介して各収容容器１１の内圧が調整される。これにより、収容容器１１の内圧が高まると、その収容容器１１に収容された溶液は、導出管１３を介して圧送される。各導出管１３は、計量機構２を構成する中間容器２２へと通じている。

本実施形態に係る送液手段１０は、各収容容器１１と中間容器２２（厳密には密閉容器２４）との差圧を利用して溶液を送るように構成されている。詳しくは、各収容容器１１及び密閉容器２４は、ガスタンク１４から供給された加圧ガスによって加圧されており、密閉容器２４の内圧に比して各収容容器１１の内圧の方が大きくなるように、レギュレータ１６及び第２のレギュレータ１９を介して調整されている。送液時には導出管１３のバルブ２１を開くことにより、収容容器１１と密閉容器２４との差圧に基づいて、各収容容器１１から密閉容器２４へと溶液が圧送される。このように、送液の度に圧力を増減させのではなく、常時、一定の圧力に調整しておくことで、圧力の急峻な変動が抑制され、送液量のバラツキを抑制することができる。

－計量機構－
計量機構２は、収容容器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、…の各々から導出管１３を介して供給された溶液を受け入れる中間容器２２と、中間容器２２内の溶液を計量する計量センサ２３と、中間容器２２を収容する密閉容器２４と、を有している。計量センサ２３によって計量された溶液は、配管２５から導出される。

各導出管１３は、互いに合流することなく、中間容器２２に対して個別に接続されている。また、各導出管１３には、ピンチバルブ等のバルブ２１が設けられている。

導出管１３毎に設けられた複数のバルブ２１の中から、特定のバルブ２１を選択的に開状態とすることで、複数の収容容器１１の中から送るべき溶液が収容されたものを選択し、所定の溶液を選択的に中間容器２２へと圧送することができる。

中間容器２２は、図２に示すように、各溶液を溜めることができる容器であり、その上端部は開口し、その底部には配管２５が接続されている。上端側の開口部２２ａには、複数の導出管１３の下流端部が集約して設けられている。このため、導出管１３を通じて選択的に送られた溶液は、開口部２２ａを通じて導入されて、その内部に溜められる。

計量センサ２３は、この構成例では重量センサである。具体的に、計量センサ２３は、ひずみ式のロードセルによって構成されており、中間容器２２に貯留している溶液の重量を測定することができる。なお、ひずみ式のロードセルに代えて、電磁式、圧電素子式、静電容量型、磁歪式、ジャイロ式など、様々な方式のロードセルを使用することができる。また、重量センサではなく、中間容器２２に貯留している溶液の液面の高さを検知してもよい。

この計量機構２は、中間容器２２を計量容器として機能させる。計量センサ２３によって計量された溶液は、配管２５を通じて計量機構２の外部へと送られる。配管２５を通過した溶液は、中継配管２７と分岐回路４を介して反応容器３１Ａ、３１Ｂ、…のいずれかへと至る。中継配管２７には、開閉バルブ２６が設けられている。計量センサ２３によって溶液を計量するとき、この開閉バルブ２６は閉状態とされる。

合成装置１は、多数の反応容器３１Ａ、３１Ｂ、…を備えている。図１では、簡単のため、３つの反応容器３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃのみを図示しており、その他の容器については、図示を省略している。以下の記載では、複数個の反応容器３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを単に「反応容器３１」と総称する場合がある。

各反応容器３１には、計量機構２により計量された溶液が、選択的に供給されるようになっている。合成装置１は、反応容器３１毎に、２つのセンサ３２、３３と、排出部６を有している。

以下の記載では、所定の反応容器３１と、それに対応する上流側センサ３２、下流側センサ３３及び排出部６とをまとめて、「反応部３」と称する場合がある。

また、以下の記載では、反応容器３１Ａを有する反応部３を「第１反応部３Ａ」と呼称したり、反応容器３１Ｂを有する反応部３を「第２反応部３Ｂ」と呼称したり、反応容器３１Ｃを有する反応部３を「第３反応部３Ｃ」と呼称する場合がある。

なお、中間容器２２から反応容器３１へと溶液を送る手段は、ガスタンク１４の加圧ガスを用いた圧送方式である。つまり、前述の送液手段１０は、収容容器１１から溶液を送る手段と、中間容器２２から溶液を送る手段とを兼ねている。中間容器２２から溶液を圧送するときには、開閉バルブ２６が開状態となる。この圧送のために、計量機構２は、中間容器２２を気密状に収容する密閉容器２４を備えている。また、密閉容器２４とガスタンク１４との間には、加圧ガス用の配管１８が設けられている。この配管１８には、第２のレギュレータ１９と、第２の開閉バルブ２０とが設けられている。

密閉容器２４内へ配管１８を通じて加圧ガスを供給すると、その加圧ガスが、中間容器２２内に貯留している溶液の液面に圧力を及ぼす。そして、密閉容器２４と反応容器３１との差圧に応じて、中間容器２２に貯留している溶液が、中継配管２７および分岐回路４を介して反応容器３１へと圧送される。

詳しくは、密閉容器２４及び各反応容器３１は、ガスタンク１４から供給された加圧ガスによって加圧されており、各反応容器３１の内圧に比して密閉容器２４の内圧の方が大きくなるように、レギュレータ１６及び第２のレギュレータ１９を介して調整されている。送液時には、中継配管２７の開閉バルブ２６と後述の切替バルブ５とを開くことにより、密閉容器２４と各反応容器３１との差圧に基づいて、密閉容器２４から反応容器３１へ溶液が圧送される。このように、送液の度に圧力を増減させのではなく、常時、一定の圧力に調整しておくことで、圧力の急峻な変動が抑制され、送液量のバラツキを抑制することができる。

－分岐回路－
分岐回路４は、計量機構２によって計量された溶液を、対応する反応部３へと導くための配管である。詳しくは、分岐回路４の一端（上流端）側は、中継配管２７に接続されている。対して、分岐回路４の他端（下流端）側は、反応部３と同数に分岐して、各反応部３を成す反応容器３１へと接続されている。なお、分岐回路４を構成する配管は、交換可能な部品（いわゆるシングルユース品）によって構成されている。

さらに詳しくは、分岐回路４は、中継配管２７との接続部から下流側へと向かう途中で、第１反応部３Ａへ向かう分岐配管４１と、第２反応部３Ｂへと向かう分岐配管４１と、第３反応部３Ｃへ向かう分岐配管４１とに分岐する。そして、分岐回路４の下流端には、廃液が貯留する貯留部４９が接続されている。

また、分岐回路４と、各反応容器３１との途中には、計量機構２から各反応容器３１への溶液の供給を制御するための複数の切替バルブ５が設けられている。切替バルブ５は、コントローラ１００からの制御信号を受けて開閉するように構成された開閉弁である。切替バルブ５としては、エアオペレイト式のピンチバルブ、及び電磁バルブ等を用いることができる。

これら切替バルブ５は、分岐回路４から各分岐配管４１へと分岐した直後の部位に設けられる第１切替バルブ５１と、各分岐配管４１の上流側に設けられる第２切替バルブ５２と、を有する。第１切替バルブ５１および第２切替バルブ５２は、送液手段１０および貯留部４９とともに、分岐回路４に残留した溶液を廃液として排出するための排出機構を構成している。

各分岐配管４１における第２切替バルブ５２の下流側には、上流側センサ３２が設けられている。各分岐配管４１の下流端部は、対応する反応容器３１に接続されている。

ここで、上流側センサ３２は、計量機構２から反応容器３１へ供給される溶液を検知するものであり、溶液の通過を検知して、その検知信号をコントローラ１００へと出力することができる。

反応容器３１は、その内部に多数のビーズを収容しており、複数種類の溶液が供給されると、その内部において化学合成が進行するようになっている。化学合成が完了すると、この反応容器３１を取り外し、合成された反応生成物を取り出すことができる。

前述のように、反応容器３１の上流側（一次側）には分岐配管４１の下流端部が接続されている。一方、反応容器３１の下流側（二次側）には二次側配管４２が接続されている。よって、分岐配管４１を通じて反応容器３１へと供給された溶液は、この反応容器３１を通過して、二次側配管４２を通じて排出される。

この二次側配管４２には、上流側から順に、下流側センサ３３と、開閉バルブ３４と、排出部６と、が設けられている。ここで、下流側センサ３３は、反応容器３１から排出部６へと供給される溶液を検知するものであり、溶液の通過を検知して、その検知信号をコントローラ１００へ出力することができる。また、開閉バルブ３４は、コントローラ１００から入力された制御信号に従って二次側配管４２を開閉する。

図３は、第１反応部Ａにおける排出部６の詳細を示す図である。図３に示すように、排出部６は、二次側配管４２を介して反応容器３１に接続されたサブカップ６１と、このサブカップ６１に接続された廃液タンク６２と、サブカップ６１内の圧力を調整するための背圧機構６３及び吸引機構６４とを有している。

サブカップ６１は、密閉容器であり、反応容器３１に供給される溶液の流量、及び、反応容器３１から排出される溶液（以下、「廃液」ともいう）の流量を調整することができる。すなわち、このサブカップ６１内の圧力を変更することにより、反応容器３１の下流側の圧力が調整される。そのことで、反応容器３１の上流側と下流側との差圧が調整され、これにより、反応容器３１に対する溶液の流速と流量を調整することができる。

また、サブカップ６１には、反応容器３１へ通じる二次側配管４２と、廃液タンク６２へ通じる廃液配管６５とが接続されている。廃液配管６５には、これを開閉する廃液開閉バルブ６６が設けられており、廃液開閉バルブ６６を開状態にすることにより、サブカップ６１と廃液タンク６２とを連通させることができる。これにより反応容器３１から排出される廃液は、二次側配管４２を通じてサブカップ６１へと流入し、廃液配管６５を通じて廃液タンク６２へ排出される。

廃液タンク６２は、反応容器３１に比べて大容量の容器であり、サブカップ６１から排出された廃液が流入するように構成されている。廃液タンク６２は、大気に連通しており、その内部は大気圧と同圧となっている。

背圧機構６３は、サブカップ６１の蓋部に接続されている背圧配管６３ａと、これを開閉する背圧バルブ６３ｂとを有している。具体的に、背圧バルブ６３ｂを開状態にすることにより、サブカップ６１には、予め設定された背圧が負荷されるようになっている。サブカップ６１に背圧が負荷されると、サブカップ６１内の圧力が上がる。そのため、背圧を負荷しない場合と比較して、反応容器３１の上流側との差圧が小さくなるように調整することができる。そうして、反応容器３１に流入させる溶液の流量および流速を低減することができる。

一方、吸引機構６４は、サブカップ６１に蓋部に接続されている吸引配管６４ａと、これを開閉する吸引バルブ６４ｂとを有している。具体的に、吸引バルブ６４ｂを開状態にすることにより、サブカップ６１には、予め設定された負圧が負荷されるようになっている。サブカップ６１に負圧が負荷されると、サブカップ６１内の圧力が上がる。そのため、負圧を負荷しない場合と比較して、反応容器３１の上流側との差圧が大きくなるように調整することができる。そうして、反応容器３１の上流側と下流側との差圧が大きくなるため、反応容器３１に流入させる溶液の流量および流速を増加させることができる。

このように、排出部６は、対応する反応容器３１における二次側（流れ方向下流側）の圧力を調整するという点で、「圧力調整部」を例示している。

－コントローラ－
図４は、合成装置１の制御系を例示するブロック図である。

図４に示すコントローラ１００には、計量機構２の計量センサ２３、各反応部３の上流側センサ３２、及び、下流側センサ３３からの検知信号が入力されるよう構成されている。コントローラ１００にはまた、配管１５のレギュレータ１６及び開閉バルブ１７と、加圧ガス用の配管１８の第２のレギュレータ１９、及び、第２の開閉バルブ２０と、各導出管１３のバルブ２１と、中継配管２７の開閉バルブ２６と、分岐回路４の切替バルブ５と、各反応部３の開閉バルブ３４と、各排出部６の廃液開閉バルブ６６、背圧バルブ６３ｂ及び吸引バルブ６４ｂと、が電気的に接続されている。

コントローラ１００は、計量センサ２３等から入力された信号に基づいて制御信号を生成し、開閉バルブ２６等へ出力する。合成装置１は、その制御信号に従って作動し、溶液による化学合成を実行する。

以下、合成装置１によって実行される制御プロセスのうち、各反応部３の使い分けに関連した制御プロセスについて詳細に説明をする。図５は、コントローラ１００によって実行される制御プロセスを例示したフローチャートである。図５に示す制御プロセスは、例えば反応性に優れた溶液を用いた化学合成に適している。

まず、図５のステップＳ１０１に示すように、コントローラ１００は、予め規定された合成手順に従って、第１反応部３Ａへと供給するべき溶液が収容された収容容器１１とを選択する。なお、この例では、第１反応部３Ａへ溶液を供給する際の制御プロセスについて説明するが、溶液の供給対象は、第２反応部３Ｂや第３反応部３Ｃであってもよい。

続くステップＳ１０２において、コントローラ１００は、レギュレータ１６と、開閉バルブ１７と、ステップＳ１０１において選択された収容容器１１に接続された導出管１３のバルブ２１へと制御信号を出力することにより、計量機構２へと溶液を供給する。

前述のように、収容容器１１及び密閉容器２４は、密閉容器２４に比して各収容容器１１の方が高圧になるように加圧されている。導出管１３のバルブ２１を開くことにより、収容容器１１と密閉容器２４との差圧に基づいて、各収容容器１１から密閉容器２４へ溶液が圧送される。

続くステップＳ１０３において、コントローラ１００は、計量センサ２３からの検知信号に基づいて、溶液の計量を実行する。そして、溶液の供給量が適量となり次第、収容容器１１からの溶液の供給を停止する。

続くステップＳ１０４において、コントローラ１００は、中継配管２７に設けられた開閉バルブ２６と、分岐回路４に設けられた切替バルブ５とを開閉し、第１反応部３Ａの反応容器３１Ａへと溶液を圧送する。

続くステップＳ１０５において、コントローラ１００は、第１反応部３Ａに係る上流側センサ３２からの検知信号が途絶え（上流側センサ：ＯＦＦ）、かつ、下流側センサ３３からの検知信号が入力（下流側センサ：ＯＮ）されたか否かを判定し、この判定がＹＥＳのときにはステップＳ１０６へ進む一方、ＮＯのときにはステップＳ１０４へ戻る。なお、下流側センサ３３からの検知信号は必須ではない。少なくとも上流側センサ３２からの検知信号が途絶えたときに、ステップＳ１０６へ進むように構成することもできる。

ステップＳ１０６において、コントローラ１００は、溶液の通過が完了したものとして、計量機構２からの溶液の圧送を停止する。すなわち、コントローラ１００は、溶液の通過が完了するまで、その圧送を継続するようになっている。溶液の圧送停止に際して、コントローラ１００は、開閉バルブ２６および第２切替バルブ５２を閉状態にする。

コントローラ１００は、反応容器３１Ａへと圧送された溶液を、この反応容器３１Ａ内に所定時間にわたって滞留させる。その滞留時間を利用して、コントローラ１００は、ステップＳ１０７以降のプロセスを実行する。

ステップＳ１０７において、コントローラ１００は、分岐回路４の洗浄を実行する。具体的に、コントローラ１００は、分岐回路４に設けられた切替バルブ５のうち、各反応部３へと通じる経路上に配置されている第２切替バルブ５２を全て閉状態とし、貯留部４９へと通じる経路上に配置されている第１切替バルブ５１を全て開状態とする。続いて、コントローラ１００は、第２のレギュレータ１９へと制御信号を出力し、分岐回路４に残留している溶液を貯留部４９へと圧送する。

詳しくは、密閉容器２４及び貯留部４９は、ガスタンク１４から供給された加圧ガスによって加圧されており、貯留部４９の内圧に比して密閉容器２４の内圧の方が大きくなるように、第２のレギュレータ１９を介して調整されている。中継配管２７の開閉バルブ２６と、第１切替えバルブ５１とを開状態とした上で、第２切替バルブ５２を閉状態とすることにより、密閉容器２４と貯留部４９との差圧に基づいて、分岐回路４から貯留部４９へ溶液が圧送される。

続くステップＳ１０８において、コントローラ１００は、第２反応部３Ｂへと溶液を供給するためのプロセスを実行する。詳細は省略するが、前述のステップＳ１０１～Ｓ１０６と同様に、第２反応部３Ｂへと供給するべき溶液を決定し、その溶液を計量機構２によって計量しつつ、第２反応部３Ｂの反応容器３１Ｂへと圧送する。

その後、コントローラ１００は、他の反応部３に対しても同様の制御プロセスを実行する。そして、化学反応が完了した反応部３から順に、第２のレギュレータ１９を介してガスを圧送し、反応部３から溶液を排出させる（ステップＳ１０９）。

続いて、合成装置１によって実行される制御プロセスの他例について説明をする。図６は、制御プロセスの他例を示すフローチャートである。図６に示す制御プロセスは、例えば、反応性が相対的に悪い溶液を用いた化学合成に適している。

図５に示すフローと同様に、コントローラ１００は、第１反応部３Ａへと供給するべき溶液を決定し（ステップＳ２０１）、その溶液を計量機構２によって計量しつつ、第１反応部３Ａの反応容器３１Ａへと圧送する（ステップＳ２０２～Ｓ２０４）。

前述のように、コントローラ１００は、第１反応部３Ａに係る上流側センサ３２からの検知信号が途絶え、かつ、下流側センサ３３からの検知信号が入力され次第、計量機構２からの溶液の圧送を停止する（ステップＳ２０５～Ｓ２０６）。

続くステップＳ２０７において、コントローラ１００は、排出部６の背圧バルブ６３ｂ及び吸引バルブ６４ｂへと制御信号を出力し、計量機構２とは独立して、溶液の供給を制御する。これにより、反応容器３１Ａの内部に溶液を滞留させずに、その内部へと連続的に溶液を流入させる。そのことで、化学反応を促進させることができる。

そして、反応容器３１Ａの内部へと溶液を連続的に流入させつつ、コントローラ１００は、分岐回路４の洗浄を実行する（ステップＳ２０８）。それに続いて、コントローラ１００は、第２反応部３Ｂ、第３反応部３Ｃへと順次溶液を供給し、化学反応が完了した反応部３から順に、溶液を排出させる（ステップＳ２０９～Ｓ２１０）。

以上説明したように、各収容容器１１から反応容器３１へと至る各経路は、図１に示したように、一旦、計量機構２にて集約する。そして、計量機構２にて集約した経路は、分岐回路４を介して各反応容器３１へと接続されることになる。

このように、収容容器１１と、それに対応する反応容器３１とを直に接続するのではなく、その途中で集約させることにより、収容容器１１から各反応容器３１へと至る経路の一部を共有させることができる。これにより、収容容器１１と反応容器３１とを相互にパラレルに接続した構成と比較して、収容容器１１から反応容器３１へと至る経路のバラツキによる、反応生成物の品質の不均一性を低減することができる。

すなわち、収容容器１１と反応容器３１とをパラレルに接続すると、流路長や流路断面積のズレに起因して、反応容器３１毎に、溶液の供給状況が不均一となる。対して、収容容器１１から各反応容器３１へと至る経路の一部を共有させると、その共有させた部分においては、流路長や流路断面積のズレが解消されるため、完全にパラレルに接続した構成に比して、経路のバラツキを低減することができる。そうして、溶液の供給状況を相対的に均一にし、ひいては合成環境のバラツキを低減することができる。そのことで、反応生成物の品質の均一化を実現することが可能となる。

さらに、図１に示すように、計量機構２にて各経路を集約させると、計量機構２の共通化を図ることが可能となる。仮に、反応容器３１毎に個別に計量機構を設けてしまうと、溶液の計量に際して、各計量機構に固有のバラツキが生じる可能性がある。対して、上記のように、共通の計量機構２によって溶液を計量すると、そうしたバラツキが発生しないため、溶液の供給状況を相対的に均一にすることができる。これにより、反応生成物の品質の均一化を実現する上で有利になる。

また、図５のステップＳ１０５に示すように、コントローラ１００は、溶液の通過が完了したことが上流側センサ３２と下流側センサ３３とによって検知されたときに、切替バルブ５を介して溶液の圧送を停止する。これにより、溶液の供給対象を自動的に切り替えることができる。例えば、反応容器３１Ａに対する溶液の供給が完了次第、別の反応容器３１Ｂに対する供給を自動的に開始することが可能となる。このことは、各反応容器３１の稼働率を高める上で有効である。

また、図３に示す排出部６を設けたことによって、反応容器３１毎に、溶液の供給を個別に調整することができる。これにより、例えば反応容器３１毎に溶液の流量や流速を個別に変更し、化学合成を適切に実施することが可能となる。

また、収容容器１１から反応容器３１へと至る経路の一部を共有させた場合、その共有部に溶液が残留する可能性がある。別の反応容器３１への混入を考慮すると、溶液の残留は好ましくない。

本実施形態では、図３に示す貯留部４９を設けたことで、分岐回路４の共有部に残留した溶液を廃液として排出することができるため、化学合成を適切に実施する上で有利になる。

また、前述のように、分岐回路４は、交換可能な部品によって構成されている。これにより、分岐回路４を適切なタイミングで交換することで、分岐回路４のコンタミに係るリスクを低減することができる。

〈第２の実施形態〉
続いて、第２の実施形態に係る合成装置１’について説明する。なお、第２の実施形態に係る合成装置１’のうち、前記実施形態と同様に構成された部分については、前記実施形態と同じ符号を付し、その説明も省略する。

図７は、第２の実施形態に係る合成装置１’を一部省略して示す図である。図７に示すように、第２の実施形態に係る反応部３には、各反応容器３１の一次側（流れ方向上流側）の圧力を調整するガス供給部７（圧力調整部）が設けられている。図例では、１つの反応部３Ａのみを示しているが、ガス供給部７は、実際には各反応部３Ａ～３Ｃに設けられている。

具体的に、ガス供給部７は、分岐配管４１に接続された第２分岐路７１と、これを開閉する開閉バルブ７２と、第２分岐路７１に接続されたガスタンク７３と、第２分岐路７１において、開閉バルブ７２からガスタンク７３へと至る途中に設けられた第３レギュレータ７４と、を有している。

ガスタンク７３は、各導入管１２に接続されたガスタンク１４と同様に、大気圧よりも高圧のガスを充填している。このガスタンク７３には、第２分岐路７１の上流端部が接続されている。

第２分岐路７１は、ガスタンク７３から供給されたガスを、対応する反応容器３１の上流側へと供給するための配管である。具体的に、第２分岐路７１の上流端部はガスタンク７３に接続され、その下流端部は、分岐配管４１のうち、切替バルブ５と上流側センサ３２との間の部位に接続されている。開閉バルブ７２は、コントローラ１００から入力された制御信号に従って、この第２分岐路７１を開閉する。

すなわち、開閉バルブ７２を介して第２分岐路７１を開くと、反応容器３１の直上流側へ高圧ガスが流入する。この高圧ガスの流入により、反応容器３１の直上流側の圧力を高め、溶液の流速を高めることができる。

図６に示すフローと同様に、第２の実施形態に係るコントローラ１００は、第１反応部３Ａへと供給するべき溶液を決定し、その溶液を計量機構２によって計量しつつ、第１反応部３Ａの反応容器３１Ａへと圧送する。

前述のように、コントローラ１００は、第１反応部３Ａに係る上流側センサ３２からの検知信号が途絶え、かつ、下流側センサ３３からの検知信号が入力され次第、計量機構２からの溶液の圧送を停止する。

続いて、コントローラ１００は、ガス供給部７の開閉バルブ７２へと制御信号を出力し、計量機構２とは独立して、溶液の供給を制御する。これにより、反応容器３１Ａの内部に溶液を滞留させずに、その内部へと連続的に溶液を流入させる。そのことで、化学反応を促進させることができる。

そして、反応容器３１Ａの内部へと溶液を連続的に流入させつつ、コントローラ１００は、分岐回路４の洗浄を実行する。それに続いて、コントローラ１００は、第２反応部３Ｂへと溶液を供給するためのプロセスへと移行する。

このように、各反応部３にガス供給部７を設けたことによって、反応容器３１毎に、溶液の供給を個別に調整することができる。これにより、例えば反応容器３１毎に溶液の流量や流速を個別に変更し、溶液の反応性に応じた化学合成を実施することが可能となる。

すなわち、第２の実施形態に係るガス供給部７は、前述の送出手段１０に代わって、同手段１０が有する機能を発揮することできる。例えば、反応性が相対的に悪い（反応の遅い）溶液を供給する場合には、その溶液が反応容器３１に長時間滞留するように第３レギュレータ７４を制御する一方、反応性に優れた（反応の速い）溶液を供給する場合は、その溶液を反応容器３１から短時間で排出するように第３レギュレータ７４を制御することができる。このように、供給される溶液の反応性に応じて、反応容器３１における溶液の滞留時間を使い分けることができる。

しかも、ガス供給部７は、反応部３毎に個別に設けられており、このガス供給部７は、送出手段１０とは独立して制御されるよう構成されている。これにより、反応容器３１毎に、溶液の滞留時間を個別に調整することができ、その時間調整と並行して計量機構２による溶液の計量を行うことができる。このように、単に各反応容器３１の稼働率を高めるばかりでなく、各反応容器３１へ供給される溶液に適した反応プロセスを実現することができる。

〈第３の実施形態〉
続いて、第３の実施形態に係る合成装置１”について説明する。なお、第３の実施形態に係る合成装置１のうち、前記実施形態と同様に構成された部分については、前記実施形態と同じ符号を付し、その説明も省略する。

図８は、第３の実施形態に係る合成装置１”を一部省略して示す図である。図８に示すように、第３の実施形態に係る反応容器３１の一次側には、溶液を一時的に蓄える一時貯留部８が設けられている。図例では、１つの反応部３Ａのみを示しているが、一時貯留部８は、実際には各反応部３Ａ～３Ｃに設けられている。

具体的に、一時貯留部８は、分岐配管４１に介設された受入タンク８１と、受入タンク８１よりも下流側の分岐配管４１を開閉する開閉バルブ８２と、を有している。

受入タンク８１は、分岐配管４１を通じて反応容器３１へ至る途中に設けられており、計量機構２から分岐回路４を介して供給される溶液が流入するように構成されている。受入タンク８１へと流入した溶液は、この受入タンク８１にて、一次的に蓄えられる。受入タンク８１の蓋部には、受入タンク８１の一次側へとガスを供給するガス供給部９が接続されている。

ガス供給部９は、受入タンク８１に接続された第３分岐路９１と、第３分岐路９１に接続されたガスタンク９２と、受入タンク８１からガスタンク９２へと至る途中に設けられた第４レギュレータ９３と、を有している。

ガスタンク９２は、各導入管１２に接続されたガスタンク１４と同様に、大気圧よりも高圧のガスを充填している。このガスタンク９２には、第３分岐路９１の上流端部が接続されている。

第３分岐路９１は、ガスタンク９２から供給されたガスを、対応する受入タンク８１の上流側へと供給するための配管である。具体的に、第３分岐路９１の上流端部は、前述のようにガスタンク９２に接続され、その下流端部は、受入タンク８１の蓋部に接続されている。

第３分岐路９１のうち、第４レギュレータ９３から受入タンク８１へと至る途中の部位には第４分岐路９４が接続されている。第４分岐路９４は、大気に開放されている。

また、第３分岐路９１と第４分岐路９４との接続部には、三方弁９５が設けられている。コントローラ１００は、この三方弁９５を作動させることにより、ガスタンク９２から受入タンク８１へとガスを供給するための経路と、第４分岐路９４を介して受入タンク８１を大気に開放させるための経路とを切り替える。例えば、受入タンク８１に溶液を貯留するときには、受入タンク８１を大気に開放させておく。一方、溶液を用いて化学合成をするときには、ガスタンク９２から受入タンク８１へと高圧ガスを供給する。これにより、受入タンク８１内の溶液の液面に正圧が作用して、受入タンク８１から反応容器３１へと溶液を送り出すことができる。

このように、各反応部３に受入タンク８１を設けたことによって、計量機構２から供給された溶液を、受入タンク８１にて一時的に蓄えることが可能となる。受入タンク８１に蓄えられた溶液は、圧力調整部としてのガス供給部９から高圧ガスを供給することにより、対応する反応容器３１へと供給することができる。これにより、計量機構２からの溶液の供給とは独立して、反応容器３１毎に溶液の供給を個別に制御することが可能となる。そのことで、例えば反応容器３１毎に溶液の流量や流速を個別に変更し、溶液の反応性に応じた化学合成を実施することが可能となる。

１ 合成装置
１０ 送液手段
１１ 収容容器
２ 計量機構
３ 反応部
３１ 反応容器
３２ 上流側センサ（センサ）
３３ 下流側センサ（センサ）
４ 分岐回路
４９ 貯留部（排出機構）
５ 切替バルブ
７ ガス供給部（圧力調整部）
８ 一時貯留部
８１ 受入タンク
９ ガス供給部（圧力調整部）
１０ 送液手段
１００ コントローラ

Claims (9)

1. 複数種類の溶液を各々収容する複数の収容容器と、
   前記収容容器の各々に接続されているとともに、前記収容容器の各々から供給された溶液を計量する計量機構と、
   前記計量機構で計量された溶液が選択的に供給されて化学合成する複数の反応容器と、
   一端側は前記計量機構に接続され、他端側は分岐して前記反応容器の各々に接続された分岐回路と、
   前記分岐回路と前記反応容器との途中に設けられ、前記計量機構から前記反応容器への溶液の供給を制御する切替バルブと、を備え、
   前記分岐回路は、前記一端側から前記他端側へ向かう途中で、経路の一部が共有される共有部から前記反応容器の各々へと分岐し、
   前記分岐回路の前記他端には、前記共有部に残留した溶液を貯留する貯留部が直に接続されている
   ことを特徴とする合成装置。
2. 請求項１に記載の合成装置において、
   前記計量機構から前記反応容器に供給される溶液を検知するセンサを備え、
   溶液の通過が完了したことが前記センサによって検知されたときに、該検知結果を示す検知信号に基づいて、前記切替バルブの作動が制御される
   ことを特徴とする合成装置。
3. 請求項１又は２に記載の合成装置において、
   前記反応容器の各々には、各反応容器の一次側又は二次側の圧力を調整する圧力調整部が設けられている
   ことを特徴とする合成装置。
4. 請求項３に記載の合成装置において、
   前記計量機構から前記反応容器へ溶液を供給する送液手段をさらに備え、
   前記圧力調整部は、前記送液手段とは独立して作動することにより、前記反応容器へ溶液を供給する
   ことを特徴とする合成装置。
5. 請求項１又は２に記載の合成装置において、
   前記反応容器の各々の一次側には、前記計量機構から前記分岐回路を介して供給される溶液が流入する受入タンクが設けられている
   ことを特徴とする合成装置。
6. 請求項５に記載の合成装置において、
   前記受入タンクには、前記反応容器の一次側の圧力を調整する圧力調整部が設けられている
   ことを特徴とする合成装置。
7. 請求項６に記載の合成装置において、
   前記計量機構から前記反応容器へ溶液を供給する送液手段をさらに備え、
   前記圧力調整部は、前記送液手段とは独立して作動することにより、前記反応容器へ溶液を供給する
   ことを特徴とする合成装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の合成装置において、
   前記分岐回路に残留した溶液を廃液として排出する排出機構を備える
   ことを特徴とする合成装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の合成装置において、
   前記分岐回路は、交換可能な部品によって構成されている
   ことを特徴とする合成装置。

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