KR20160090859A - 높은 처리량의 어플리케이션을 위한 반응기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 처리량 어플리케이션을 위한 반응기 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 각각이 가압 유체를 유동형 반응기에 제공하기에 적합한 유체 공급원, 평면형 마이크로 유체칩을 포함하는 유량 분배기를 포함하는 다수의 반응기 집합체; 을 포함하되, 상기 마이크로 유체칩은 하나의 칩 유입 채널 및 다수의 칩 배출 채널을 가지며, 다수의 유량 제한기 채널을 더 포함하고, 상기 유량 제한기 채널은 칩 유입 채널로부터 연관된 칩 배출 채널로 연장되어 있으며, 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널 각각은 일정 직경을 가지며, 상기 칩 유입 채널의 직경은 상기 칩 유입 채널의 길이보다 작거나 같으며, 상기 칩 배출 채널의 직경은 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템에 관한 것이다.

Description

높은 처리량의 어플리케이션을 위한 반응기 시스템{REACTOR SYSTEM FOR HIGH THROUGHPUT APPLICATIONS}

본 발명은 높은 처리량의 어플리케이션을 위한 반응기 시스템에 관한 것으로, 예를 들어, 다중의 병렬 마이크로 반응기 상에서 화학적 실험 또는 화학 물질의 합성을 병렬적으로 수행하는 것과 같은 높은 처리량의 어플리케이션을 위한 반응기 시스템에 관한 것이다.

병렬적으로 또는 순차적으로 운행되는 다중 병렬 반응기를 포함하는 반응기 시스템은 널리 알려져 있다. 이와 같은 시스템에서는, 반응기로 용액을 균등하게 분배하는 것은 매우 중요하다. 종래의 경우, 이러한 문제를 해결하기 위하여 반응기 공급라인 내에 모세관(capillaries)과 같은 유량 제한기(flow restrictors)의 배치를 수반하는 것이 제안되었다. 이러한 유량 제한기는 공동의 유체를 유체 공급원으로부터 반응기로 가져올 수 있다.

이와 관련된 종래의 기술로 WO99/64160에서는 모세관들이 유체의 흐름에 대해 동일한 저항을 갖고 반응기 시스템 내에서 유체 흐름에 대해 가장 높은 저항을 가질 때, 유체가 반응기 전역에 균등하게 분배될 수 있음을 개시하고 있다.

최근, 유량 제한기로서 마이크로 유체칩(microfluidic chips)을 모세관을 대신해 사용하는 방안이 제안되었다. 마이크로 유체칩은 모세관보다 다루기 용이하며, 긴 유량 제한기 채널들이 요구될 때 보다 작은 공간이 요구되는 장점이 있다. 또한, 마이크로 유체칩은 유량 분배기(flow splitters)에 사용될 수 있다. 마이크로 유체칩은 단일 공동 유입포트, 다중 배출포트 및 공동 유입 포트 및 다중 배출 포트 중 어느 하나의 배출 포트 사이로 연장된 유량 제한기 채널을 갖는 유량 분배기에 적용된다.

본 발명에 따른 반응기 시스템에 사용될 수 있는 상기 마이크로 유체칩은 랩-온-칩(lab-on-chip)-목적으로 사용되는 마이크로 유체칩과는 다르다. 랩-온-칩(lab-on-chip)-목적을 위한 마이크로 유체칩에서는, 반응기로서 기능하기 위해 칩 내 하나 또는 그 이상의 채널이 있는 것이 적합하다. 반면, 본 발명의 반응기 반응기 시스템에 사용되는 마이크로 유체칩에서는 칩 내 채널들이 단순히 유체 흐름을 위한 도관으로서의 기능을 수행할 뿐 반응기로서의 기능을 수행하지 않는다: 시스템은 반응이 발생하는 하나 또는 그 이상의 분리된 반응기를 포함한다.

마이크로 유체칩은 가압하는 반응기 시스템에 적용될 때 예를 들어, 마이크로 유체칩의 내부 압력이 30 bar를 초과하는 반응기 시스템에 적용될 때 문제가 발생된다. 대부분의 높은 처리량 어플리케이션들은 30 bar이상의 운전압력이 요구되며, 때로는 심지어 100 bar 이상의, 예를 들어 300 bar까지의 높은 운전압력이 요구되기도 한다.

마이크로 유체칩은 평면형 형태일 수 있으며, 일반적으로 유리, 실리콘 또는 석영의 2층 또는 그 이상의 다층으로 만들어지며, 2층 또는 그 이상의 층들은 유량 채널(flow channel)이 하나 또는 그 이상의 층 내에 에칭된 후 결합된다. 이러한 소재들은 상기 층 내에 정확한 채널을 만들 수 있다.

채널에 고압 유량 흐름이 발생할 때, 마이크로 유체칩 내의 층들은 분할될 수 있다. 또한, 실리콘, 유리 또는 석영에서 형성될 수 있는 균열(cracks)의 위험이 있다. 상기와 같은 파손(failures)은 마이크로 유체칩의 누설을 야기시킬 수 있으며, 심지어 마이크로 유체칩이 파괴될 수도 있다.

금속 마이크로 유체칩과는 달리, 예를 들어, 유리, 실리콘 또는 석영 마이크로 유체칩은 취성이 강하고, 육안으로 보이지 않는 미세한 균열에 의해 경고 없이 파괴될 수 있다. 이러한 균열은 하중 압력 사이클 동안에 마이크로 유체칩에 형성될 수 있다.

마이크로 유체칩에 예를 들어 먼저 150 bar의 압력에서 테스트를 실시할 경우, 상기 마이크로 유체칩은 균열이 없어 보이지만, 이후 100 bar의 압력을 가했을 때, 상기 마이크로 유체칩은 파괴될 수 있다. 이는 150 bar의 압력으로 실시한 첫 번째 테스트를 진행하는 동안에 형성된 미세한 균열 때문이다.

가압하는 경우에 마이크로 유체칩의 사용과 관련된 또 다른 문제는 마이크로 유체칩 및 상기 마이크로 유체칩 내 채널을 공급하거나 상기 채널로부터 유체를 받는 유선(flow lines) 사이의 연결부에서 유체의 누수가 발생되지 않게 하기 어렵다는 것이다. 이와 같은 연결부에서의 누수를 방지하기 위해, 연결부를 접착시킬 수 있으나, 이 경우, 반응기 시스템 내의 마이크로 유체칩을 다른 것으로 교환하기가 어려운 단점이 있다.

반응기 시스템 내의 마이크로 유체칩은 다른 것으로 교환하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 유체 흐름에 대한 다른 저항이 요구될 때, 마이크로 유체칩 내의 채널이 막힐 때, 또는 상기 마이크로 유체칩이 누수되거나 또는 다른 파손이 발생될 때 다른 것으로 교환하는 것은 바람직할 수 있다.

이와 관련된 종래의 기술로 US2010/0144539에서는 유량 분배기로서 사용되는 마이크로 유체칩을 포함하는 병렬 반응기 시스템을 개시한 바 있다. 종래의 경우, 반응기 시스템을 가압하는 경우에 운전하기 위해 시스템을 하우징(housing)하는 방법이 제안된 바 있다. 반응기 도관(vessel), 밸브, 커플링(coupling), 피팅(fitting) 및 유량 분배기와 같은 압력 민감형 구성요소(The pressure sensitive components)들이 하우징 내에 배치된다. 이러한 하우징은 보조 가스, 예를 들어, 질소 가스(N2)를 이용하여 고압으로 가압할 수 있으며, 압력 민감형 구성요소가 매우 작은 압력 차이를 갖도록 할 수 있다.

하지만, 이와 같은 시스템은 매우 복잡하고, 고압인 하우징 내부가 매우 큰 부피를 갖기 때문에 하우징 내부에 배치되어 있는 구성요소 및 연결체 내 누수 부분을 검출하기 어려워 안전 위험을 초래할 수 있다. 또한, 이러한 하우징이 완전히 가압되기 전에 실험을 시작할 수 없어 가압하기 위한 시간이 필요한 단점이 있다.

WO99/64160 US2010/0144539

본 발명의 목적은

상기 언급된 문제들 중 적어도 하나 또는 그 이상을 해결하기 위한 높은 처리량의 어플리케이션을 위한 반응기 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은

각각이 반응기 유입구 및 반응기 배출구을 포함하며, 화학반응을 수용하기에 적합한 유동형 반응기(flow-through reactors), 제1 끝단 및 제2 끝단 포함하되, 상기 제2 끝단이 상기 유동형 반응기의 반응기 유입구에 연결되어 있으며, 유체를 상기 유동형 반응기에 공급하기에 적합한 반응기 공급라인(reactor feed line) 및 상기 유동형 반응기의 반응기 배출구에 연결되는 제1 끝단을 포함하며 상기 유동형 반응기로부터 반응기 배출물을 배출하기에 적합한 반응기 배출라인(reactor effluent line)을 포함하는 다수의 반응기 집합체;

가압 유체(pressurized fluid)를 상기 유동형 반응기에 제공하기에 적합한 유체 공급원(fluid source); 및

상기 유동형 반응기 내의 반응에 사용하기 위해 가압 유체를 상기 유체 공급원으로부터 상기 반응기 집합체로 전달하기에 적합하고, 상기 유체 공급원의 하류 및 상기 반응기 집합체의 상류에 배치되며, 평면형 마이크로 유체칩(microfluidic chip)을 포함하는 유량 분배기(flow splitter); 을 포함하고,

마이크로 유체칩은 칩 유입 채널 및 복수의 칩 배출 채널을 포함하고,

상기 칩 유입 채널과 칩 배출 채널은 각각 일정 길이를 갖고,

마이크로 유체칩은 다수의 유량 제한기 채널을 더 포함하되, 각각의 유량 제한 채널은 상기 칩 유입 채널로부터 연관된 칩 배출 채널로 연장되고,

상기 칩 유입 채널은 상기 유체 공급원과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 공급원으로부터 가압 유체를 수용하기에 적합하고,

각각의 칩 배출 채널은 연관된 반응기 집합체의 반응기 공급라인의 제1 말단과 유체상 상호작용하고, 가압 유체를 유체 공급원으로부터 연관된 반응기 집합체로 공급하여 상기 가압 유체가 유동형 반응기 내에서 반응에 참여할 수 있도록 하고,

상기 칩 유입 채널 및 상기 칩 배출 채널은 각각 일정 직경을 가지며,

상기 칩 유입 채널의 직경은 상기 유입 채널의 길이보다 작거나 같으며, 또한, 상기 칩 배출 채널의 직경은 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작거나 같으며,

마이크로 유체칩은 서로 연결되어 있어 있는 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트를 포함하되, 상기 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트는 일정 두께를 가지며, 상기 칩 유입 채널이 상기 제1 본체 플레이트 내부에 존재하고, 상기 제1 본체 플레이트의 두께를 통해 연장되고, 상기 칩 배출 채널이 상기 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트 내에 존재하고 상기 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트의 두께를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은

적어도 하나의 마이크로 유체칩이 칩 수용 용기에 배치되어 있으며, 상기 칩 수용 용기는

용기 본체;

상기 용기 본체 내부에 있으며, 상기 마이크로 유체칩을 수용하며, 2개의 평면형 벽 및 하나의 원주형 벽에 의해 구획되고, 상기 두 개의 평면형 벽이 대변에 배치된 칩 챔버;

상기 용기 본체 내부에 있으며, 유체 공급 채널 유입구 및 유체 공급 채널 배출구를 포함하며, 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인으로부터 유체를 받아 상기 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널로 공급하기에 적합하며, 상기 유체 공급 채널 유입구는 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 공급 채널 배출구는 상기 칩 유입 채널과 유체상으로 상호작용하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 채널;

상기 유체 공급 채널 배출구 둘레로 연장되며 상기 마이크로 유체칩과 결합된 유체 공급 채널 실(seal);

상기 용기 본체 내부에 있으며, 하나의 유체 배출 채널 유입구 및 하나의 유체 배출 채널 배출구를 포함하며, 유체를 상기 마이크로 유체칩의 칩 배출 채널로부터 받아 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인으로 공급하기에 적합하며, 상기 유체 배출 채널 유입구는 상기 칩 배출 채널과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 배출 배출구는 유량 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인과 유체상으로 상호작용하는 유체 배출 채널; 및

유체 배출 채널 유입구 둘레로 연장되며 마이크로 유체칩과 결합된 하나의 유체 배출 채널 실(seal);을 포함하고,

상기 칩 수용 용기는 유체 공급 채널 실(seal) 및 유체 배출 실(seal)용 시트(seat)를 포함하되, 상기 유체 공급 채널 실(seal) 및 유체 배출 실(seal)용 시트(seat)는 각각 원주형 벽, 원주형 바닥 및 개방형 상부를 포함하며, 상기 원주형 벽은 시트(seat)에 배치된 실(seal)을 지지하는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템을 제공한다.

본 발명의 높은 처리량의 어플리케이션을 위한 반응기 시스템은 다중의 병렬 마이크로 반응기 상에서 화학적 실험 또는 화학 물질의 합성을 병렬적으로 수행하는 것과 같은 높은 처리량의 어플리케이션에 적용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이고,
도 2는 본 발명에 따른 칩 수용 용기 내의 마이크로 유체칩의 단면도이며, 도 2A는 이를 상세히 나타낸 그림이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 칩 수용 용기의 마이크로 유체칩을 상세히 나타낸 그림이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 칩 수용 용기의 마이크로 유체칩을 나타낸 단면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이고,
도 10은 마이크로 유체칩이 배치된 칩 챔버를 포함하는 칩 수용 용기의 일 실시예를 나타낸 모식도이고,
도 11은 마이크로 유체칩이 배치된 칩 챔버를 포함하는 칩 수용 용기의 또 다른 실시예를 나타낸 모식도이다.

본 발명에 따른 반응기 시스템은 다수의 반응기 집합체를 포함한다.

각각의 반응기 집합체는 반응기 유입구 및 반응기 배출구를 포함하는 유동형 반응기를 포함한다. 각각의 반응기 집합체는 제1 끝단 및 제2 끝단을 갖는 반응기 공급라인을 더 포함한다. 상기 제2 끝단은 상기 반응기 집합체의 유동형 반응기의 반응기 유입구에 연결되어 있다. 상기 반응기 공급 라인은 유체를 유동형 반응기에 공급하기에 적합하다.

각각의 반응기 집합체는 제1 끝단 및 제2 끝단을 갖는 반응기 배출 라인을 더 포함한다. 상기 반응기 배출 라인의 제1끝단은 유동형 반응기의 반응기 배출구에 연결되어 있고, 반응기 배출물을 유동형 반응기로부터 배출하기에 적합하다.

본 발명에 따른 반응기 시스템은 유체 공급원을 더 포함하며, 상기 유체 공급원은 가압 유체를 상기 반응기 시스템의 유동형 반응기로 제공하기에 적합하다.

상기 유체 공급원은 가압 유체를 반응기 시스템 내의 모든 반응기들로 동시에 또는 순차적으로 공급하거나 또는 반응기 시스템 내의 일부 반응기로만 공급할 수 있다.

상기 가압 유체는 예를 들어, 반응 유체(reaction fluid), 퍼지 유체(purge fluid) 또는 희석 유체(dilution fluid)일 수 있다. 상기 가압 유체는 가스, 액체 또는 가스 및 액체의 혼합일 수 있다.

선택적으로, 본 발명에 따른 반응기 시스템은 다중 유체 공급원을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 다중 유체 공급원은 유체를 다른 그룹의 반응기 집합체에 공급할 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 반응기 집합체는 적어도 2개의 다른 유체를 받을 수 있다.

본 발명에 따른 반응기 시스템은 유량 분배기를 포함하며, 상기 유량 분배기는 가압 유체를 유체 공급원으로부터 반응기 집합체로 전달하기에 적합하다. 이에, 상기 가압 유체를 유동형 반응기 내의 반응에 사용될 수 있다. 상기 유량 분배기는 유체 공급원의 하류 및 반응기 집합체의 상류에 배치된다.

상기 유량 분배기는 평면형 마이크로 유체칩을 포함하며, 상기 마이크로 유체칩은 칩 유입 채널 및 다수의 칩 배출 채널을 포함한다. 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널은 각각 일정 길이를 갖는다. 상기 칩 유입 채널의 길이 및 상기 칩 배출 채널의 길이는 서로 같거나 다를 수 있다.

상기 마이크로 유체칩은 다수의 유량 제한기 채널을 더 포함한다. 상기 각각의 유량 제한기 채널은 칩 유입 채널로부터 연관된 칩 배출 채널로 연장되며, 일반적으로, 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널의 축 방향의-종종 수직인- 각도로 연장된다.

상기 칩 유입 채널은 유체 공급원과 유체상으로 상호작용하고, 가압 유체를 상기 유체 공급원으로부터 받기에 적합하다. 각각의 칩 배출 채널은 연관된 반응기 집합체의 반응기 공급라인의 제1 끝단과 유체상으로 상호작용하고, 가압 유체를 상기 유체 공급원에서 연관된 반응기 집합체로 제공하기에 적합하며, 이를 통해 가압 유체를 유동형 반응기 내의 반응에 이용하도록 할 수 있다.

일반적으로, “연관된 반응기 집합체”는 각각의 칩 배출 채널에 대한 각각 다른 반응기 집합체를 의미한다. 일반적으로 각각의 유량 제한기 채널은 다른 칩 배출 채널과 유체상으로 상호작용하며, 결과적으로, 각각의 칩 배출 채널은 각각 다른 반응기 집합체와 유체상으로 상호작용한다.

본 발명에 따른 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널은 각각 일정 직경을 가지며, 상기 직경은 상기 채널의 길이보다 작거나 같다. 따라서, 각각의 채널-칩 유입 채널 또는 칩 배출 채널-은 직경을 가지며, 상기 직경은 동일한 채널의 길이보다 작거나 같다.

상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널의 직경은 같거나 다를 수 있다.

상기 칩 유입 채널의 직경이 상기 칩 유입 채널의 길이보다 작을 때, 보다 좁은 칩 유입 채널이 형성된다. 이와 같은 좁은 칩 유입 채널이 있을 때 가압 유체가 마이크로 유체칩, 특히 상기 칩 유입 채널 영역을 통해 흐를 때, 보다 작은 크랙 및 마이크로 유체칩의 분열이 발생되는 것이 관찰되었다. 상기의 결과는 상기 마이크로 유체칩을 높은 압력의 어플리케이션에 사용할 수 있도록 한다.

상기와 같이, 각각의 칩 배출 채널의 직경이 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작을 때, 보다 좁은 칩 배출 채널이 형성된다. 상기와 같은 좁은 칩 배출 채널이 있을 때, 가압 유체가 상기 마이크로 유체칩, 특히 상기 칩 배출 채널의 영역을 통해 흐를 때, 보다 작은 크랙 및 마이크로 유체칩의 분열이 발생되는 것이 관찰 되었다. 상기와 같은 결과 또한 상기 마이크로 유체칩을 높은 압력의 어플리케이션에 사용할 수 있도록 한다.

일 실시예에 따른 마이크로 유체칩은 서로가 연결된 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트를 포함한다. 상기 본체 플레이트들은 예를 들어, 유리, 실리콘 또는 석영으로 제조될 수 있으며, 상기 마이크로 유체칩의 “층”을 형성한다. 상기 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트 각각은 두께를 가지며, 상기 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트의 두께는 같거나 다를 수 있다.

상기 마이크로 유체칩은 선택적으로 2개 이상의 본체 플레이트, 예를 들어 제1 본체 플레이트, 제2 본체 플레이트 및 제3 본체 플레이트를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 칩 유입 채널은 제1 본체 플레이트 내에 존재하고 상기 제1 본체 플레이트의 두께를 통해 연장된다. 칩 배출 채널은 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트 및/또는 또 다른 본체 플레이트 내에 존재하고 상기 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트 및/또는 또 다른 본체 플레이트의 두께를 통해 연장된다. 따라서, 상기 칩 유입 채널 및 상기 칩 배출 채널은 구멍을 통해 또는 상기 제1, 제2 또는 또 다른 본체 플레이트를 통해 형성된다.

일반적으로, 칩 유입 채널 및 상기 칩 유입 채널 중 하나 사이로 연장된 유량 제한기 채널은 상기 제1 및/또는 제2 본체 플레이트 및/또는 또 다른 본체 플레이트의 평면형 표면에 형성된다.

상기 유량 제한기 채널은 동일한 본체 플레이트에 있는 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널 및/또는 칩 배출 채널에 수직하게 연장될 수 있다.

상기 본체 플레이트는 예를 들어, 1.0 mm, 0.7 mm 또는 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 만약, 상기 본체 플레이트가 1.0 mm의 두께를 가질 때, 상기 본체 플레이트의 두께를 통해 연장된 칩 유입 채널(존재할 경우) 및 칩 배출 채널 중 어느 하나의 직경은 0.3 mm 내지 1.0 mm일 수 있으며 선택적으로 0.5 mm 내지 0.75 mm일 수 있다. 만약, 상기 본체 플레이트의 두께가 0.7 mm일 때, 상기 본체 플레이트의 두께를 통해 연장된 상기 칩 유입 채널(존재할 경우) 및 칩 배출 채널 중 어느 하나의 직경은 0.2 내지 0.7 mm의 직경을 가질 수 있으며, 선택적으로 0.3 mm 내지 0.4 mm일 수 있다. 만약, 상기 본체 플레이트의 두께가 0.5 mm일 때, 상기 본체 플레이트의 두께를 통해 연장된 상기 칩 유입 채널(존재할 경우) 및 칩 배출 채널 중 어느 하나의 직경은 0.1 내지 0.5 mm의 직경을 가질 수 있으며 선택적으로 0.2 내지 0.3 mm일 수 있다.

일 실시예에 따른 칩 유입 채널 및/또는 칩 배출 채널은 샌드 블라스팅(sand blasting)에 의해 형성될 수 있다.

상기 칩 유입 채널 및/또는 상기 칩 배출 채널을 형성하기 위해 샌드 블라스팅이 사용될 때, 상기 채널은 일반적으로 채널의 길이에 따라 다른 직경을 가질 수 있다. 특히, 원뿔 형태를 가질 수 있는데 이때, 본 발명에서의 “직경”은 평균 직경으로 이해될 수 있다.

일 실시예에 따른 다양한 직경을 갖는 칩 유입 채널 또는 칩 배출 채널의 최대 직경은 동일 채널의 길이보다 작거나 같다.

일 실시예에 따른 다중 유량 분배기가 단일 마이크로 유체칩에 존재할 수 있다. 상기의 경우, 예를 들어, 하나의 유량 분배기가 가스를 반응기 집합체에 공급할 수 있으며, 다른 유량 분배기가 액체를 반응기 집합체에 공급할 수 있다. 선택적으로, 하나의 유량 분배기는 제1 유체 공급원에 연결되고, 다른 유량 분배기가 제2 유체 공급원에 연결될 수 있다.

마이크로 유체칩에서의 유량 제한기 채널의 레이아웃(layout)은 선택적으로, 제1 유체 공급원으로부터 흐르는 유체가 제1 유량 분배기에 의해 분리되고 제2 유체 공급원으로부터 흐르는 유체가 제2 유량 분배기에 의해 분리되고 상기 제2 유량 분배기로부터 나온 유체가 제1 유량 분배기로부터 온 유체에 추가된 후, 예를 들어, 제1 유량 분배기의 유량 제한기 채널 및 제2 유량 분배기의 유량 제한기 채널 사이의 유체상으로 상호작용에 의해 분리될 수 있다.

일 실시예에 따른 마이크로 유체칩은 칩 수용 용기 내에 배치될 수 있다. 상기 칩 수용 용기는 용기 본체를 포함한다.

상기 용기 본체에는 칩 챔버가 포함되어 있다. 상기 칩 챔버는 상기 칩 챔버 내부에 마이크로 유체칩을 수용한다. 상기 칩 챔버는 일반적으로 2개의 평면형 벽 및 하나의 원주형 챔버 벽에 의해 구획된다. 상기 2개의 평면형 벽은 칩 챔버의 대변에 배치되어 있으며, 반응기들은 상기 칩 챔버의 외부에 배치된다.

용기 본체는 유체 공급 채널 유입구 및 유체 공급 채널 배출구를 포함하는 유체 공급 채널을 더 포함한다. 상기 유체 공급 채널은 유체를 유체 공급원으로부터 받아 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널로 공급하기에 적합하다. 상기 유체 공급 채널 유입구는 유체 공급원과 유체상으로 상호작용하며, 상기 유체 공급 채널 배출구는 칩 유입 채널과 유체상으로 상호작용한다.

칩 수용 용기는 유체 공급 채널 배출구로 연장되며 마이크로 유체칩과 결합하는 유체 공급 채널 실(seal)을 더 포함한다. 상기 유체 공급 채널 실은 예를 들어 오링(O-ring)과 같이 환형(annular shape)일 수 있다.

용기 본체는 다수의 유체 배출 채널을 더 포함할 수 있다. 각각의 유체 배출 채널은 유체 배출 채널 유입구 및 유체 배출 채널 배출구를 포함한다. 상기 유체 배출 채널은 유체를 연관된 칩 배출 채널로부터 받아 연관된 반응기 집합체에 공급하기에 적합하다. 각각의 유체 배출 채널 유입구는 상기 연관된 칩 배출 채널과 유체 간 상호작용하며, 각각의 유체 배출 채널 배출구는 상기 연관된 반응기 집합체와 유체상으로 상호작용한다.

칩 수용 용기는 유체 공급 채널 실 및 유체 배출 채널 실용 시트(seat)를 포함하며, 상기 시트(seat)는 각각 원주형 벽, 바닥 및 개방형 상부를 가지며, 상기 원주형 벽은 상기 시트 내에 배치된 실(유체 공급 채널 실 또는 유체 배출 채널 실)을 지지한다.

시트의 원주형 벽은 실(유체 공급 채널 실 또는 유체 배출 채널 실)을 추가적으로 지지하고, 상기 실이 시스템내의 가압 유체, 예를 들어, 반응 유체(reaction fluid), 퍼지 유체(purge fluid) 또는 희석 유체(dilution fluid)에 의해 상기 실에 가해지는 압력에 보다 잘 견디도록 돕는다. 상기 시트의 원주형 벽은 또한 상기 실이 압력에 의해 너무 많이 변형되는 것을 방지하고 밀폐 작용을 개선한다.

시트는 예를 들어 칩 챔버의 평면형 벽 내부에 리세스(recess)형태 또는 평면형 벽 위에 칼라(collar)형태로 형성될 수 있다.

일 실시예로, 마이크로 유체칩으로부터 시트의 상부까지의 거리가 200 μm 보다 작거타 같고, 0 μm보다 크거나 같다. 바람직하게는, 10 내지 150 μm일 수 있으며 선택적으로 30 내지 70 μm일 수 있다. 예를 들어, 상기 거리는 200 내지 50 μm일 수 있다.

만약, 유체 공급 채널 실 및 유체 매출 채널 실용 시트의 상부가 상기 마이크로 유체칩에 접촉할 경우, 상기 시트의 상부 및 마이크로 유체칩 사이에 접촉된 지점 또는 근처에서 국부적으로 응력이 집중되어 마이크로 유체칩이 파괴되는 위험이 증가될 수 있다. 또한, 적절한 밀폐 기능을 얻기 위해 다양한 형태의 실이 축 방향에 고정될 필요가 있는데, 상기 실이 충분히 단단하게 고정되기 전에 상기 시트의 상부가 마이크로 유체칩에 접촉하는 경우, 상기 고정이 유지되지 않을 수 있다.

반면, 마이크로 유체칩으로부터 실의 시트의 상부까지의 거리가 너무 크지 않을 때 이점이 있다. 만약, 상기 거리가 너무 클 경우, 시트의 상부 및 마이크로 유체칩 사이의 영역에서, 시트의 원주형 벽에 의해 상기 영역이 지지되지 않아, 시스템 내에서의 가압 유체의 영향으로, 실(유체 공급 채널 실 또는 유체 배출 채널 실)이 팽창될 수 있다. 그 결과, 상기 실이 시트로부터 벗어날 수 있고, 누수의 원인이 될 수 있다. 실제로, 상기 시트의 상부 및 마이크로 유체칩 사이의 거리가 약 200 μm일 때, 상기 실이 시트를 벗어나지 않는 것으로 나타난다.

일 실시예에 따른 유입구 칩 채널 및/또는 다수의 배출구 채널 중 적어도 하나의 직경은 0.7 mm 또는 그보다 작다. 상기 직경은 0.5 mm 또는 그보다 작은 것이 바람직하며, 선택적으로는 0.2 내지 0.4 mm일 수 있다.

일 실시예로, 칩 유입 채널 및/또는 다수의 칩 배출 채널 중 적어도 하나의 직경은 상기 채널의 길이에 따라 다르며, 상기 채널의 평균 직경은 상기 채널의 길이보다 작거나 같고, 상기 채널은 선택적으로 원뿔 형태일 수 있다. 이때, 채널의 평균 직경이 "직경”으로 해석된다.

일 실시예에 따른 칩 유입 채널 및/또는 칩 배출 채널의 적어도 하나의 직경은 선택적으로, 상기 채널의 길이에 따라 다르며, 상기 채널의 최대 직경은 상기 채널의 길이보다 작거나 같을 수 있으며, 상기 칩 수용 용기는 금속, 예를 들러 스테인리스로 만들어질 수 있다.

일 실시예에 따른 칩 수용 용기의 용기 본체는

하나의 칩 챔버의 평면형 벽 및 제1 밀폐 표면을 포함하는 베이스(base),

다른 하나의 칩 챔버의 평면형 벽 및 제2 밀폐 표면을 포함하는 커버(cover)를 포함하되, 상기 베이스 및 커버는 상기 제1 및 제2 밀폐 표면이 서로 접촉되어 있을 때 상기 칩 챔버를 둘러싼다.

상기 칩 수용 용기는 상기 제1 밀폐 표면 및 제2 밀폐 표면과 접촉하고, 상기 집 챔버의 둘레로 연장된 원주형 실(seal)을 더 포함한다.

상기 원주형 실은 상기 칩 수용 용기의 칩 챔버를 적절히 밀폐하도록 도우며, 누수 검출을 가능하게 함으로써, 칩 챔버가 운전하는 동안 대기압에 있도록 할 수 있다.

상기 칩 챔버의 원주형 챔버 벽은 베이스 또는 커버에 의해 형성될 수 있으며, 상기 베이스 및 커버 둘 다에 의해 형성될 수 있다.

상기 커버 및/또는 상기 베이스는 선택적으로, 금속, 예를 들어, 스테인리스 스틸(stainless steel)로 제조될 수 있으며, 일체형(monolithic)일 수 있다.

상기 칩 수용 용기는 상기 마이크로 유체칩을 전체적으로 둘러싸는 것이 바람직하다.

상기 커버 및 베이스는 선택적으로, 하나 또는 그 이상의 조임 장치, 예를 들어, 나사(screws), 볼트(bolts), 볼트 및 너트 또는 하나 또는 그 이상의 클램프(clamps)에 의해 서로 연결될 수 있다.

본 발명의 대부분의 실시예에서 따른 칩 수용 용기는 상기 칩 챔버를 적극적으로 또는 의도적으로 압력을 가하기 위한 어떠한 조건이 요구되지 않는다.

칩 수용 용기 또는 상기 칩 수용 용기의 일부(예를 들어, 칩 수용 챔버)는 선택적으로, 온도가 조절될 수 있으며, 가열 및/또는 냉각될 수 있다. 예를 들어, 상기 칩 수용 용기 내의 마이크로 유체칩을 통해 흐르는 가스 유체의 응축(condensation)을 피하기 위해 상기 칩 수용 용기 또는 적어도 칩 챔버를 가열할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 상기 칩 수용 용기 또는 적어도 칩 챔버를 200 내지 300 ℃까지 가열할 수 있다.

선택적으로, 본 발명에 따른 반응기 시스템은 칩 수용 용기 또는 그 일부의 온도 조절, 가열 및/또는 냉각하기 위한 열 소자를 포함할 수 있다. 상기 열 소자는 상기 칩 챔버의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 적절한 열소자로 예를 들어 펠티에 소자(Peltier element), 전열기(electric heater)가 포함될 수 있다.

일 실시예로, 가열 또는 냉각에 의해 열 응력이 마이크로 유체칩 내에 발생함으로써, 누수 검출이 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 일 실시예는 본 명세서 상에 나타낸 하나 또는 그 이상의 다양한 누수 검출과 결합될 수 있다.

일반적으로, 특히 반응기 시스템의 운전 동안, 마이크로 유체칩을 굽히지 않은 방법으로 칩 수용 용기의 칩 챔버 내에 배치되기 경우 유리하다. 마이크로 유체칩은 일반적으로 굽힘에 대한 저항력이 낮으며 특히, 유리, 실리콘 또는 성영과 같은 취성 물질(brittle materials)로 제조될 경우 더욱 낮다.

상기 마이크로 유체칩의 굽힘 하중은 상기 마이크로 유체칩에 하나 또는 그 이상의 지지 표면을 제공함으로써 방지할 수 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 지지 표면의 위치는 유체 공급 채널 실 및 유체 배출 채널 실이 마이크로 유체칩과 결합하는 지점으로 고려되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 실은 마이크로 유체칩의 외측 표면에 결합된다. 상기 지지 표면은 또한 마이크로 유체칩의 외측 표면, 바람직하게는 상기 유체 공급 채널 실 및 유체 배출 채널 실이 상기 마이크로 유체칩과 결합되는 지점의 바로 맞은 편에 결합된다.

일 실시예에 따른 모든 유체 공급 채널 실 및 유체 배출 채널 실은 마이크로 유체칩의 한쪽 면에 결합되고, 칩 수용 용기는 지지 표면을 포함하며, 상기 지지표면은 상기 마이크로 유체칩과 결합하는 유체 공급 채널 실 및 유체 배출 채널 실의 면의 맞은편 면에서 마이크로 유체칩의 외측 표면에 결합된다.

일 실시예에 따른 본체는 칩 챔버를 대기압 부피(ambient pressure volume)로 연결하는 조리개를 포함하며, -반응기 시스템의 운전 동안- 칩 챔버 내의 압력은 일반적으로 대기압일 수 있다. 대기압 부피는 예를 들어, 대기, 통기 월(fume cupboard) 또는 일반적으로 대기압에서의 패기물 용기 또는 다른 종류의 용기 내부 부피일 수 있다.

상기 실시예는 마이크로 유체칩 또는 마이크로 유체칩과 연결된 유체 내에서 발생한 누수의 검출이 가능하다. 누수가 발생할 경우, 누수된 물질은 조리개를 통해 칩 챔버로부터 빠져나갈 수 있다. 이것은 예를 들어, 유량 검출기에 의해 검출될 수 있다. 또한, 칩 수용 용기의 조리개는 칩 수용 용기의 조리개와 연결된 끝단과 반대 면에 개방 끝단을 갖는 검출 도관과 연결될 수 있다. 상기 검출 도관의 개방 끝단은 유체 내에 잠긴다. 가스 물질이 상기 마이크로 유체칩 또는 상기 마이크로 유체칩과 연결된 유체 연결체로부터 누수될 때, 상기 가스 물질은 상기 조리개 및 검출 도관을 통해 칩 수용 용기를 떠날 수 있다. 상기 가스 물질이 상기 개방 끝단을 통해 검출 도관을 떠날 때, 버블이 형성될 수 있으며 상기 버블은 예를 들어 육안으로 검출될 수 있다.

액체 물질이 마이크로 유체칩 또는 마이크로 유체칩의 유체 연결체로부터 누수된 경우, 상기 물질은 조리개를 통해 물방울 또는 연속 흐름의 형태로 칩 수용 용기를 떠날 수 있다. 상기 물방울 또는 연속 흐름은 예를 들어 육안으로 검출될 수 있다.

일 실시예에 따른 칩 챔버는 조리개를 통해 대기와 유체상으로 상호작용한다.

일 실시예에 따른 반응기 시스템은 조리개를 통해 칩 챔버와 유체상으로 상호작용하는 폐기물 용기를 더 포함한다.

일 실시예에 따른 반응기 시스템은 조리개를 통해 상기 칩 챔버를 통해 유체 흐름의 존재를 검출하기에 적합한 유랑 검출기를 더 포함한다.

일 실시예에 따른 칩 수용 용기는 외측 표면을 가지며, 조리개는 압력 칩 챔버로부터 챔버 외측 표면으로 연장된다.

상기과 같은 압력 칩 챔버는 선택적으로, 조리개를 통해 대기와 유체상으로 상호작용을 할 수 있다(이에, 상기 대기는 대기압 부피이다). 이것은 상기 칩 챔버 내의 압력이 대기압임을 보증한다.

또 상기 실시예의 변형은 상기 마이크로 유체칩을 통해 독성이 없는 또는 위험하지 않은 유체가 흐를 때 및/또는 매우 작은 부피의 유체가 사용될 때 적절하다. 왜냐하면, 마이크로 유체칩 또는 칩 수용 용기의 유체 공급 채널 및/또는 유체 배출로 연결하는 마이크로 유체칩의 연결체 내에 누수가 발생하는 경우, 상기 마이크로 유체칩으로 공급된 유체는 상기 칩 담은 용기 내의 조리개를 통해 빠져나가기 때문이다.

또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 선택적으로 조리개를 통해 압력 칩 챔버와 유체상으로 상호작용하는 폐기물 용기, 즉, 대기압 폐기물 용기를 더 포함할 수 있다.

상기 실시예는 독성 또는 다른 위험한 유체가 마이크로 유체칩을 통해 흐를 때 적절하다. 왜냐하면, 마이크로 유체칩 또는 칩 수용 용기의 유체 공급 채널 및 유체 배출 채널로 연결하는 상기 마이크로 유체칩의 연결체 내에 누수가 발생하는 경우, 상기 마이크로 유체칩으로 공급된 유체가 상기 폐기물 용기 내에 포획될 수 있기 때문이다. 상기 폐기물 용기는 바람직하게는 보다 큰 내부 부피(inner volume) 즉, 예상되는 누수된 유체의 부피보다 적어도 10배 큰 내부 부피를 가지며, 따라서, 누수된 유체의 유입이 상기 폐기물 용기의 압력(선택적으로, 대기압)에 영향을 주지 않는다. 상기 폐기물 용기는 예를 들어, 안전 유선(safety flow line)에 의해 칩 수용 용기 내 조리개에 연결될 수 있다.

반응기 시스템은 선택적으로, 조리개를 통해 칩 챔버로부터의 유체 흐름의 존재를 검출하기에 적당한 유량 검출기를 더 포함할 수 있다. 상기 유체의 흐름은 누수되는 지점을 나타내기 때문에 유량 검출기는 누수 검출기로서 사용될 수 있다.

선택적으로, 유량 검출기는 열전도성 검출기일 수 있다.

상기 유량 검출기는 조리개 내에서 유체의 흐름을 직접적으로 검출하기 위해 배치될 수 있으나, 폐기물 용기가 안전 유선을 통해 칩 수용 용기 내의 조리개에 연결되게 존재할 경우, 상기 유량 검출기는 칩 수용 용기 및 폐기물 용기 사이의 안전 유선 내의 유체의 흐름을 검출하도록 배치될 수 있다.

일 실시예에 따른 반응기 시스템은 칩 챔버 내의 압력의 변화를 검출하기 위한 칩 챔버 압력 검출기를 포함한다. 상기와 같은 압력 변화는 누수의 존재를 나타내기 때문에, 유량 검출기는 누수 검출기로 사용될 수 있다. 상기 실시예는 특히, 조리개가 작은 직경 및 칩 챔버로부터 흐르는 모든 누수된 유체를 즉각적으로 막는 유체 흐름에 대해 작은 저항을 갖거나, 존재하지 않을 때 적절할 수 있다.

대부분의 실시예에서, 반응기 시스템의 반응기로 공급되는 가압 유체는 칩 챔버를 통과하지 않는다: 상기 가압 유체는 유체 공급 채널을 통해 칩 유입 채널, 유량 제한기 채널, 칩 배출 채널 및 유체 배출 채널로 흐른다. 유체 공급 채널 실 및 유체 배출 채널 실은 상기 가압 유체가 칩 챔버를 통과하는 것을 막는다.

일 실시예에 따른 칩 챔버는 반응기 시스템의 정상 운전 동안 대기압(ambient pressure)에 있을 때 바람직하다. 그러나, 마이크로 유체칩 또는 상기 마이크로 유체칩과 연결된 유체 연결체(예를 들어, 유체 공급 채널 실 또는 유체 배출 채널 실들 중 하나) 내에 누수가 발생하는 경우, 특히, 상기 칩 챔버 가스가 새지 않고 및/또는 액체가 새지 않을 때, 칩 챔버 내에 압력이 상승할 수 있다.

반응기 시스템은 선택적으로, 칩 챔버 압력 검출기, 즉, 칩 챔버 내의 압력 변화, 예를 들어 압력이 상승하고 이것이 누수를 나타내는 등을 검출하기 위한 압력 센서 또는 압력 게이지를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 반응기 시스템의 경우, 반응기 시스템을 운전하는 동안, 칩 챔버를 대기압 상태로 유지하기 때문에, 높은 압력 하에서 상대적으로 큰 부피를 포함하지 않으므로, 종래의 반응기 시스템보다 안전하게 운전할 수 있다.

일 실시예에 따른 유체 공급 채널 실 및/또는 적어도 하나의 유체 배출 채널 실은 중앙에 구멍이 있는 환형일 수 있다. 일 실시예로 칩 수용 용기는 상기 실의 중앙 구멍을 통해 연장되는 적어도 하나의 나선형 발열체(tubular element)를 더 포함할 수 있다. 상기 나선형 발열체(tubular element)는 상기 환형 실이 상기 중앙 구멍을 막는 것과 같은 방법으로 변형되는 것을 막는다.

일반적으로, 칩 수용 용기는 단지 마이크로 유체칩 및 선택적으로 실 또는 칩 챔버 내부의 연결체를 포함한다. 반응기, 밸브 등은 칩 수용 용기 외부에 배치된다. 이를 통해 마이크로 유체칩 또는 상기 마이크로 유체칩에서 연결된 연결체 내의 누수를 충분히 검출할 수 있다.

칩 수용 용기는 선택적으로 마이크로 유체칩을 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 종래의 칩 수용 용기는 종종 틈(opening) 또는 창(window)을 가져 유량 제한기 채널을 통한 유체 흐름이 예를 들어, 현미경을 통해 관찰 또는 모니터링 될 수 있다. 일반적으로 이것은 본 발명에 따른 반응기 시스템 내의 마이크로 유체칩의 응용을 위해 필요하지 않는다.

상기 마이크로 유체칩은 느슨하게(releasably) 상기 반응기 시스템 내에 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어, 상기 마이크로 유체칩은 상기 용기 본체에 접착되지 않는 것 및/또는 예를 들어 유선에 접착된 연결체를 포함하지 않는 것이 바람직하다.

일 실시예에 따른 마이크로 유체칩은 다른 마이크로 유체칩으로 쉽게 교환될 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로 유체칩이 손상되거나, 하나 또는 그 이상의 유량 제한기 채널이 막히거나, 새로운 실험을 위해 마이크로 유체칩에 다른 특징이 요구될 때 다른 마이크로 유체칩으로 쉽게 교환될 수 있다.

청구항 1항에 따른 반응시 시스템에 있어서, 마이크로 유체칩은 유량 분배기의 기능을 수행한다. 그러나 대안적으로 또는 추가적으로, 비록 본 발명에 따른 시스템에서 마이크로 유체칩이 반응기를 수용하기 위해 사용되지는 않지만, 유량 제한기 채널을 포함하는 마이크로 유체칩은 본 발명에 따른 반응기 시스템의 다른 영역에서 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템이며, 상기 반응기 시스템은,

각각이 반응기 유입구 및 반응기 배출구를 포함하며, 화학반응을 수용하기에 적합한 유동형 반응기(flow-through reactors), 제1끝단 및 제2 끝단을 포함하되, 상기 제2 끝단이 상기 유동형 반응기의 반응기 유입구에 연결되어 있으며, 유체를 상기 유동형 반응기로 공급하기에 적합한 반응기 공급라인, 제1끝단 및 제2 끝단을 포함하되, 상기 제1 끝단이 상기 유동형 반응기의 반응기 배출구에 연결되어 있으며, 반응물 배출물을 상기 유동형 반응기로부터 배출하기에 적합한 반응기 배출라인을 포함하는 다수의 반응기 집합체;

가압 유체(pressurized fluid)를 상기 유동형 반응기에 제공하기에 적합한 유체 공급원(fluid source); 및

가압 유체를 상기 유동형 반응기에서의 반응에 사용하기 위해 상기 유체 공급원으로부터 상기 반응 집합체로 전달하기에 접합하고, 상기 유체 공급원의 하류 및 상기 반응기 집합체의 상류에 배치되어 있으며, 상기 유체 공급원과 유체상으로 상호작용하고 상기 유체 공급원으로부터 상기 가압 유체를 받기에 적합한 유로 조절기 유입구를 포함하며, 연관된 반응기 집합체의 반응기 공급라인의 제1 끝단과 유체상으로 상호작용하고, 상기 가압 유체를 상기 유체 공급원으로부터 연관된 반응기 집합체로 제공하기에 적합한 다수의 유로 조절기 배출구를 포함하는 유로 조절기(flow path controller);를 포함하고,

상기 반응기 공급라인 및/또는 적어도 하나의 반응기 집합체의 반응기 배출라인에 유량 제한기가 존재하며, 상기 유량 제한기는 평면형 마이크로 유체칩 내에 배치되어 있으며,

상기 마이크로 유체칩은 상기 유량 제한기 채널과 유체상으로 상호작용하는 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널을 더 포함하고, 상기 칩 유입 채널은 상기 유량 제한기 채널의 상류에 있고, 상기 칩 배출 채널은 상기 유량 제한기 채널의 하류에 있으며, 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널 두 모두는 일정 길이 및 직경을 가지며, 상기 칩 유입 채널의 직경은 상기 칩 유입 채널의 길이보다 작거나 같으며, 상기 칩 배출 채널의 직경은 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작거나 같다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 청구항 1항의 반응기 시스템과 유사하지만, 마이크로 유체칩이 시스템 내의 다른 영역에 위치하는 반응기 시스템이다. 상기 본 발명의 반응기 시스템에서, 마이크로 유체칩은 반응기 공급라인 및/또는 반응기 배출라인에 존재할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 하나 또는 그 이상의 유량 제한기 채널을 포함한다. 적어도 하나의 반응기 집합체의 반응기 공급라인 및/또는 반응기 배출라인에 유량 제한기 채널이 존재할 때, 상기 유량 제한기 채널은 평면형 마이크로 유체칩 내에 배치될 수 있다. 상기 마이크로 유체칩은 상기 유량 제한기 채널과 유체상으로 상호작용하는 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널을 더 포함한다. 상기 칩 유입 채널은 유량 제한기 채널의 상류에 있고, 상기 칩 배출 채널은 상기 유량 제한기 채널의 하류에 있으며, 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널을 모두 일정 길이 및 일정 직경을 갖는다. 본 발명에 따라, 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널의 직경은 각각의 채널의 길이보다 작거나 같다.

본 발명의 또 따른 실시예에 따른 반응기 시스템은 다중 마이크로 유체칩이 존재할 수 있으며, 예를 들어, 각각의 반응기 공급 채널 내에 있는 하나의 마이크로 유체칩. 또는 각각의 반응기 배출물 채널 내의 하나의 마이크로 유체칩 또는 각각의 반응기 공급 채널의 하나의 마이크로 유체칩 및 각각의 반응기 배출물 채널의 하나의 마이크로 유체칩이 존재할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 예를 들어 선택 백브, 유량 분배기 또는 매니폴드와 같은 유로 조절기를 포함한다. 상기 유로 조절기는 유체 공급원으로부터 유체를 받아 상기 받은 유체를 반응기 집합체로 보낸다. 선택적으로, 상기 유로 조절기는 받은 유체를 모든 반응기 집합체로 동시에 또는 일부 반응기 집합체로 동시에 보낸다. 또한, 상기 유로 조절기는 상기 받은 유체를 한 번에 하나의 반응기 집합체에 보내고, 순차적으로 모든 반응기 집합체에 보낸다.

청구항 1항에 따른 반응시 시스템에 있어서, 마이크로 유체칩은 유량 분배기의 기능을 수행한다. 그러나 대안적으로 또는 추가적으로, 비록 본 발명에 따른 시스템에서 마이크로 유체칩이 반응기를 수용하기 위해 사용되지는 않지만, 유량 제한기 채널을 포함하는 마이크로 유체칩은 본 발명에 따른 반응기 시스템의 다른 영역에서 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템이며, 상기 반응기 시스템은,

각각이 반응기 유입구 및 반응기 유출구를 포함하며, 화학반응을 수용하기에 적합한 유동형 반응기(flow-through reactors), 제1끝단 및 제2 끝단을 포함하되, 상기 제2 끝단이 상기 유동형 반응기의 반응기 유입구에 연결되어 있으며, 유체를 상기 유동형 반응기로 공급하기에 적합한 반응기 공급라인, 제1끝단 및 제2 끝단을 포함하되, 상기 제1 끝단이 상기 유동형 반응기의 반응기 유출구에 연결되어 있으며, 반응물 배출물을 상기 유동형 반응기로부터 배출하기에 적합한 반응기 배출라인을 포함하는 다수의 반응기 집합체;

가압 유체(pressurized fluid)를 상기 유동형 반응기에 제공하기에 적합한 유체 공급원(fluid source);

가압 유체를 상기 유동형 반응기에서의 반응에 사용하기 위해 상기 유체 공급원으로부터 상기 반응 집합체로 전달하기에 접합하고, 상기 유체 공급원의 하류 및 상기 반응기 집합체의 상류에 배치되어 있으며, 상기 유체 공급원과 유체 간 상호작용하고 상기 유체 공급원으로부터 상기 가압 유체를 받기에 적합한 유로조절기 유입구를 포함하며, 관련된 반응기 집합체의 반응기 공급라인의 제1 끝단과 유체 간 상호작용하고, 상기 가압 유체를 상기 유체 공급원으로부터 관련된 반응기 집합체로 제공하기에 적합한 다수의 유로조절기 배출구를 포함하는 유로 조절기(flow path controller);

상기 반응기 공급라인 및/또는 적어도 하나의 반응기 집합체의 반응기 배출라인에 존재하며, 평면형 마이크로 유체칩 내에 배치되어 있는 유량 제한기 채널; 및

상기 유량 제한기 채널과 유체 간 상호작용하는 칩 유입구 채널 및 칩 유출구 채널을 포함하되, 상기 칩 유입구 채널은 상기 유량 제한기 채널의 상류에 있고, 상기 칩 유출구 채널은 상기 유량 제한기 채널의 하류에 있으며, 칩 유입구 채널 및 칩 유출구 채널은 일정 길이 및 직경을 가지며, 상기 칩 유입구 채널의 직경은 상기 칩 유입구 채널의 길이보다 작거나 같으며, 상기 칩 유출구 채널의 직경은 상기 칩 유출구 채널의 길이보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 마이크로 유체칩;을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 청구항 1항의 반응기 시스템과 유사하지만, 마이크로 유체칩이 시스템 내의 다른 영역에 위치하는 반응기 시스템이다. 상기 본 발명의 반응기 시스템에서, 마이크로 유체칩은 반응기 공급라인 및/또는 반응기 배출라인에 존재할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 하나 또는 그 이상의 유량 제한기 채널을 포함한다. 적어도 하나의 반응기 집합체의 반응기 공급라인 및/또는 반응기 배출라인에 유량 제한기 채널이 존재할 때, 상기 유량 제한기 채널은 평면형 마이크로 유체칩 내에 배치될 수 있다. 상기 마이크로 유체칩은 상기 유량 제한기 채널과 유체 간 상호작용하는 칩 유입구 채널 및 칩 유출구 채널을 더 포함한다. 상기 칩 유입구 채널은 유량 제한기 채널의 상류에 있고, 상기 칩 유출구 채널은 상기 유량 제한기 채널의 하류에 있으며, 상기 칩 유입구 채널 및 칩 유출구 채널을 모두 길이 및 직경을 갖는다. 본 발명에 따라, 상기 칩 유입구 채널 및 칩 유출구 채널의 직경은 각각의 채널의 길이보다 작거나 같다.

본 발명의 또 따른 실시예에 따른 반응기 시스템은 다중 마이크로 유체칩이 존재할 수 있으며, 예를 들어, 각각의 반응기 공급 채널 내에 있는 하나의 마이크로 유체칩. 또는 각각의 반응기 배출물 채널 내의 하나의 마이크로 유체칩 또는 각각의 반응기 공급 채널의 하나의 마이크로 유체칩 및 각각의 반응기 배출물 채널의 하나의 마이크로 유체칩이 존재할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 예를 들어 선택 백브, 유량 분배기 또는 매니폴드와 같은 유로 조절기를 포함한다. 상기 유로 조절기는 유체 공급원으로부터 유체를 받아 상기 받은 유체를 반응기 집합체로 보낸다. 선택적으로, 상기 유로 조절기는 받은 유체를 모든 반응기 집합체로 동시에 또는 일부 반응기 집합체로 동시에 보낸다. 또한, 상기 유로 조절기는 상기 받은 유체를 한 번에 하나의 반응기 집합체에 보내고, 순차적으로 모든 반응기 집합체에 보낸다.

청구항 1항에 따른 반응기 시스템 및 본 발명의 실시예에 따른 반응기 시스템은 선택적으로 결합될 수 있다. 상기 결합된 시스템에서, 청구항 1항에 따른 유로 조절기는 마이크로 유체칩을 포함하는 유량분배기일 수 있다.

유로 조절기는 유체 공급원과 유체상으로 상호작용하는 유로 조절기 유입구를 포함한다. 상기 유로 조절기 유입구는 상기 유체 공급원으로부터 가압 유체를 받기에 적합하다. 상기 유로 조절기 유입구는 상기 유체 공급원과 유체가 상호작용한다.

상기 유로 조절기는 다수 개의 유로 조절기를 더 포함한다. 각각의 유로 조절기 배출구는 연관된 반응기 집합체, 특히 연관된 반응기 집합체의 반응기 공급라인의 제1 끝단과 유체상으로 상호작용한다. 각각의 유로 조절기 배출구는 가압 유체를 상기 유체 공급원으로부터 연관된 반응기 집합체로 제공하기에 적합하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라 적어도 하나의 마이크로 유체칩은 칩 수용 용기에 배치되어 있으며, 상기 칩 수용 용기는

용기 본체;

상기 용기 본체 내부에 있으며, 상기 마이크로 유체칩을 수용하며, 2개의 평면형 벽 및 하나의 원주형 벽에 의해 구획되고, 상기 두 개의 평면형 벽이 대변에 배치된 칩 챔버;

상기 용기 본체 내부에 있으며, 유체 공급 채널 유입구 및 유체 공급 채널 배출구를 포함하며, 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인으로부터 유체를 받아 상기 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널로 공급하기에 적합하며, 상기 유체 공급 채널 유입구는 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 공급 채널 배출구는 상기 칩 유입 채널과 유체상으로 상호작용하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 채널;

상기 유체 공급 채널 배출구 둘레로 연장되며 상기 마이크로 유체칩과 결합된 유체 공급 채널 실(seal);

상기 용기 본체 내부에 있으며, 하나의 유체 배출 채널 유입구 및 하나의 유체 배출 채널 배출구를 포함하며, 유체를 상기 마이크로 유체칩의 칩 배출 채널로부터 받아 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인으로 공급하기에 적합하며, 상기 유체 배출 채널 유입구는 상기 칩 배출 채널과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 배출 배출구는 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인과 유체상으로 상호작용하는 유체 배출 채널; 및

유체 배출 채널 유입구 둘레로 연장되며 상기 마이크로 유체칩과 결합된 하나의 유체 배출 채널 실(seal); 을 포함하고,

상기 칩 수용 용기는 상기 유체 공급 채널 실 및 유체 배출 채널 실용 시트를 포함하고, 상기 유체 공급 채널 실 및 유체 배출 채널 실용 시트 각각은 원주형 벽, 원주형 바닥 및 개방형 상부를 포함하며, 상기 원주형 벽은 시트(seat)에 배치된 실(seal)을 지지한다.

마이크로 유체칩, 칩 수용 용기 및 청구항 1항에 따른 반응기 시스템의 다른 요소들의 선택적인 특징 또한 또 다른 반응기 시스템 내에서의 선택적인 특일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기는 예를 들어, 적어도 하나의 마이크로 유체칩의 유입구 칩 채널 및/또는 배출구 칩 채널의 직경은 0.7 mm 또는 그보다 작을 수 있다. 바람직하게는 상기 직경이 0.5 또는 그보다 작을 수 있으며, 선택적으로 0.2 내지 0.4 mm일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기에서 예를 들어, 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널 및/또는 칩 배출 채널의 직경은 상기 채널의 길이에 따라 다를 수 있다. 상기 채널의 평균 직경이 상기 채널의 길이보다 작거나 같을 수 있으며, 상기 채널은 선택적으로 원뿔 형태일 수 있다. 상기의 실시예에서, 상기 채널의 평균 직경이 “직경”으로 해석된다.

칩 유입 채널 및/또는 적어도 하나의 칩 배출 채널의 직경은 선택적으로 상기 채널의 길에 따라 다를 수 있으며, 상기 채널의 최대 직경은 상기 채널의 길이보다 작거나 같을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 반응기의 다른 예로, 마이크로 유체칩은 서로 연결되어 있는 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트를 포함한다. 상기 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트는 예를 들어 유리, 실리콘 또는 석영으로 제조될 수 있으며, 상기 마이크로 유체칩의 “층”을 형성한다.

상기 제1 본체 플레이트 및 상기 제2 본체 플레이트는 각각 일정 두께를 가지며, 상기 제1 본체 플레이트 및 상기 제2 본체 플레이트의 두께는 서로 같거나 또는 다를 수 있다. 선택적으로, 상기 마이크로 유체칩은 2개 이상의 본체 플레이트를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 본체 플레이트를 포함할 수 있다.

상기 실시예에서, 칩 유입 채널은 제1 본체 플레이트 내에 존재하며, 상기 제1 본체 플레이트의 두께를 통해 연장된다. 상기 칩 배출 채널은 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트 및/또는 또 다른 본체 플레이트 내에 존재하며, 상기 채널은 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트 및/또는 또 다른 본체 플레이트의 두께를 통해 연장된다. 따라서, 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널은 제1 본체 플레이트, 제2 본체 플레이트 또는 또 다른 본체 플레이트 중 하나를 통하는 구멍을 통해 형성된다.

일반적으로, 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널들 중 하나 사이로 연장하는 유량 제한기 채널은 제1 및/또는 제2 본체 플레이트 및/또는 제3 본체 플레이트 중 어느 하나의 평면형 표면에 형성될 수 있다. 칩 유입 채널 및/또는 칩 배출 채널로 수직하게 연장되는 상기 유량 제한기 채널은 상기 마이크로 유체칩의 동일 본체 플레이트 내에 존재한다.

상기 본체 플레이트는 예를 들어, 1.0 mm, 0.7 mm 또는 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 만약, 상기 본체 플레이트가 1.0 mm의 두께를 가질 때, 상기 본체 플레이트의 두께를 통해 연장되는 칩 유입 채널(존재할 경우) 및 칩 배출 채널들 중 어느 하나의 직경은 예를 들어, 0.3 내지 1.0 mm일 수 있으며, 선택적으로 0.5 내지 0.75 mm일 수 있다. 만약, 상기 본체 플레이트가 0.7 mm의 두께를 가질 때, 상기 본체 플레이트의 두께를 통해 연장되는 칩 유입 채널(존재할 경우) 및 칩 배출 채널들 중 어느 하나의 직경은 0.2 내지 0.7 mm일 수 있으며, 선택적으로 0.3 내지 0.4 mm일 수 있다. 만약, 상기 본체 플레이트가 0.5 mm의 두께를 가질 때, 상기 본체 플레이트의 두께를 통해 연장되는 칩 유입 채널(존재할 경우) 및 칩 배출 채널들 중 어느 하나의 직경은 0.1 내지 0.5 mm일 수 있으며, 선택적으로 0.2 내지 0.3 mm일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 반응기에 있어서, 또 다른 예로, 적어도 하나의 마이크로 유체칩은 칩 수용 용기 내에 배치되어 있으며, 상기 칩 수용 용기에서, 상기 시트의 상부는 상기 마이크로 유체칩으로부터의 거리가 200 μm 또는 그보다 작고 0 μm보다 크다. 바람직하게는 상기 거리는 10 내지 150 μm이며, 선택적으로 30 내지 70 μm일 수 있다. 예를 들어, 상기 거리는 200 내지 50 μm일 수 있다.

선택적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템은 누수가 검출되는 것과 관련하여 마이크로 유체칩으로 흐르는 유체 흐름을 막는 밸브 시스템(valve system)을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템에서 칩 수용 용기는 단일 칩 챔버를 포함하며, 상기 칩 챔버는 다닝ㄹ 마이크로 유체칩을 수용하기에 적합하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템에서, 칩 수용 용기는 단일 칩 챔버를 포함하며, 상기 칩 챔버는 다중 마이크로 유체칩을 수용하기에 적합하다. 상기 실시예에서, 상기 칩 수용 용기는 다중 유체공급 채널 및 다중 유체 배출 채널을 포함하며, 상기 각각의 유체 공급 채널 및 각각의 유체 배출 채널은 마이크로 유체칩의 유량 제한기 채널과 관련되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템에서, 칩 수용 용기는 다중 칩 챔버를 포함하며, 상기 각각의 칩 챔버는 단일 마이크로 유체칩을 수용하기에 적합하다. 상기 실시예에서, 상기 칩 수용 용기는 다중 유체 공급 채널 및 다중 유체 배출 채널을 포함하며, 상기 각각의 유체 공급 채널 및 각각의 유체 배출 채널은 마이크로 유체칩의 유량 제한기 채널과 관련되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이다.

도 1의 반응기 시스템은 4개의 반응기 집합체(1)를 포함한다. 본 발명에 따른 반응기 시스템은 일반적으로 1개 이상의 반응기 집합체를 포함하지만, 상기 반응기 집합체의 개수가 이에 제한된 것은 아니다.

각각의 반응기 집합체(1)는 유동형 반응기(2), 반응기 공급라인(5) 및 반응기 배출라인(8)을 포함한다. 상기 유동형 반응기(2)는 모두 반응기 유입구(3) 및 반응기 배출구(4)를 포함한다. 상기 반응기 공급라인(5)은 모두 상기 제1끝단(6) 및 제2 끝단(7)을 포함한다. 상기 반응기 배출라인(8)은 모두 제1 끝단(9)을 갖는다. 각각의 반응기 집합체(1)에서, 상기 반응기 공급라인(5)의 제2 끝단(7)은 상기 반응기 유입구(3)와 연결되어 있으며, 상기 반응기 배출라인(8)의 제1 끝단(9)은 상기 반응기 배출구(4)와 연결되어 있다.

도 1의 반응기 시스템은 가압 유체를 유동형 반응기(2)에 제공하기에 적합한 유체 공급원(12)을 더 포함한다. 본 발명에 따른 반응기 시스템은 높은 유체 압력 예를 들어, 약 20 bar 또는 그 이사의 압력, 약 30 bar 또는 그 이상의 압력, 약 30 내지 100 bar 또는 30 내지 300 bar의 반응기 압력에서 운전하기에 적합한 반응기 시스템이다.

반응기 시스템이 이러한 높은 압력에서 운전하기 적합하다는 것은 예를 들어, 상기 시스템 내의 가압 유체와 접촉하는 구조 요소의 벽 두께가 상기의 높은 압력에서 시스템의 구조적 견고함을 유지하기에 충분하다는 것을 의미한다. 또한, 예를 들어, 사용되는 실 및/또는 밸브가 높은 압력 운전을 위해 적합하다는 것을 의미한다.

도 1에 따르는 반응기 시스템은 유량 분배기(15)를 더 포함한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 유량 분배기(15)는 유체 공급원의 하류 및 반응기 집합체의 상류에 배치된다. 상기 유량 분배기는 칩 수용 용기(30)의 칩 챔버(36)내에 배치되어 있는 평면형 마이크로 유체칩(21)을 포함한다. 상기 칩 수용 용기(30)는 예를 들어, 도 2에 나타낸 형태의 칩 수용 용기(30)일 수 있다.

일 실시예에 따른 유량분배기 내에 사용되는 마이크로 유체칩(21)은 다수의 유량 제한기 채널(22)과 유체상으로 상호작용하는 칩 유입 채널(23)을 포함한다. 일 실시예에 따른 유량 제한기 채널(22)는 상기 마이크로 유체칩(21)내에 배치되며, 각각의 유량 제한기 채널(22)은 칩 배출 채널(24)과 유체상으로 상호작용한다.

상기 칩 유입 채널(23)은 유체 공급원(12)과 유체상으로 상호작용하며 가압 유체를 상기 유체 공급원으로부터 받기에 적합하다. 상기 가압 유체는 예를 들어, 퍼지 유체(purge fluid) 또는 희석 유체(dilution fluid)일 수 있다.

각각의 칩 배출 채널(24)은 연관된 반응기 집합체(1)의 반응기 공급라인(5)의 제1 끝단(6)과 유체상으로 상호작용하며, 가압 유체를 상기 유체 공급원으로부터 연관된 반응기 집합체로 제공하기에 적합하다. 이를 통해 상기 가압 유체를 유동형 반응기(2) 내의 반응에 이용할 수 있다.

상기 칩 유입 채널(23) 및 칩 배출 채널(24) 각각의 직경은 각각의 채널(23,24)의 길이보다 작거나 같다.

일 실시예에 따른 상기 칩 수용 용기(30)는 하나의 유체 공급 채널(37) 및 다수의 유체 배출 채널(38)를 가진다. 상기 유체 공급 채널(37)은 상기 칩 유입 채널(23)과 유체상으로 상호작용한다. 상기 유체 배출 채널(38)은 연관된 칩 배출 채널(24)과 유체상으로 상호작용한다.

유체 공급 채널(37)의 유입구는 상기 유체 공급원(12)과 상호작용하여 가압 유체를 유체 공급원(12)으로부터 받는다. 각각의 유체 배출 채널(38)의 배출구는 연관된 반응기 집합체(1)의 반응기 공급라인(5)의 제1 끝단(6)과 유체상으로 상호작용한다. 상기 연관된 반응기 집합체(1)는 연관된 유체 배출 채널(38)의 배출구를 통해 상기 가압 유체를 받는다.

도 1의 실시예에서, 반응기 배출물은 배출 라인(8)에 의해 반응기(2)로부터 배출된다. 예를 들어, 상기 배출 라인은 선택 밸브(70)에 연결되어 있으며, 상기 선택 밸브(70)는 반응기(2)들 중 하나의 배출 흐름을 측정기(analyzer)(71)에 보내고 다른 흐름들을 폐수(waste)(72)로 보낸다. 순차적으로 하나씩 모든 배출 흐름은 측정기(71)로 보내지고, 이에 따라 모든 배출 흐름 각각은 순차적으로 측정된다.

도 1의 실시예에서, 칩 수용 용기(30)는 조리개(39)를 포함한다. 상기 조리개(39)는 칩 챔버(36) 및 예를 들어 외부 대기 사이에서 유체상으로 상호작용을 제공할 수 있다.

또한, 선택적으로 반응기 시스템은 폐기물 용기(50)를 더 포함하며, 상기 폐기물 용기(50)는 상기 조리개(39) 및 안전선(51)을 통해 연관된 칩 챔버(36)와 유체상으로 상호작용을 한다. 상기 선택적인 특징은 도 1에 나타나 있다.

안전 유선(51)에는 선택적으로 유량 검출기(52)가 설치될 수 있으며, 예를 들어, 열전 도성 검출기가 설치될 수 있다. 상기 열전도성 검출기는 칩 챔버(36)에서 대기압 폐기물 용기(50)로 안전 유선(51)을 통해 유체 흐름을 검출하기에 적합하다. 이러한 유체는 마이크로 유체칩 또는 칩 수용 용기의 유체 공급 채널 및 유체 배출 채널과 연결된 상기 마이크로 유체칩의 연결체 내의 누수의 존재를 나타낸다.

폐기물 용기(50)는 선택적으로 대기압 폐기물 용기(50)일 수 있다. 대기압 폐기물 용기는 본 발명에 따른 반응기 시스템의 운전 동안 대기압 또는 일반적 상압에서 운전된다. 마이크로 유체칩 또는 칩 수용 용기의 유체 공급 채널 및 유체 배출 채널과 연결된 상기 마이크로 유체칩의 연결체에서 누수 되는 경우, 상기 누수된 액체는 상기 안전 유선(51)을 통해 대기압 폐기물 용기로 안전하게 배출된다.

상기 대기압 폐기물 용기는 누수된 유체를 받기 위한 큰 내부 부피를 가지며, 이를 통해 누수된 유체의 어떠한 유입도 상기 대기압 폐기물 용기 내부의 압력을 대기압 이상으로 크게 오르게 하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 실제로, 실험하는 동안 사용된 유체의 부피의 적어도 10 배 이상의 부피를 갖는 대기압 폐기물 용기를 사용함으로써 실현되었다.

도 2는 본 발명의 첫 번째로 가능한 실시예에 따른 칩 수용 용기(30) 내의 마이크로 유체칩(21)의 단면도의 예를 나타낸 모식도이다.

상기 실시예에서 마이크로 유체칩(21)은 예를 들어 유리, 석영, 실리콘 또는 금속과 같은 유체 저항 물질의 제1 본체 플레이트(27) 및 제2 본체 플레이트(28)로 만들어진다.

유량 제한기 채널(22)은 상기 제1 본체 플레이트(27) 및 제2 본체 플레이트(28)의 중앙에 형성되며, 예를 들어 하나 또는 두 개의 본체 플레이트 내부에 상기 채널을 에칭 함으로써 형성된다. 상기 제1 본체 플레이트(27) 및 제2 본체 플레이트(28)은 상기 마이크로 유체칩(21)을 형성하기 위해 함께 결합된다. 상기 제1 본체 플레이트(27) 및 제2 본체 플레이트(28)의 물질은 예를 들어, 유리, 석영, 실리콘 또는 금속일 수 있다.

상기 마이크로 유체칩(21)은 하나의 칩 유입 채널(23) 및 다수의 칩 배출 채널(24)(그 중 하나를 도 2에 점선으로 표시)을 포함하나. 상기 마이크로 유체칩(21)은 제1 평면형 벽(26) 및 제2 평면형 벽(25)을 더 포함한다.

도 2의 실시예에서, 칩 유입 채널(23) 및 칩 배출 채널(24) 모두는 유량 제한기 채널(22) 및 제1 평면형 표면(26) 사이로 연장된다. 또한, 상기 칩 유입 채널(23) 및 칩 배출 채널(24) 모두는 상기 유량 제한기 채널(22) 및 제2 평면형 표면(25) 사이로 연장된다.

칩 수용 용기는 외측 표면(45)을 포함하는 본체(47)를 갖는다. 상기 칩 수용 용기(30)는 상기 본체(47) 내부에 칩 챔버(36)를 포함하며, 상기 칩 챔버(36) 내부에 마이크로 유체칩(21)이 배치된다. 상기 챕 챔버(36)는 상기 반응기 시스템이 운전하는 동안 가압되지 않는 것이 바람직하며, 이에, 상기 칩 챔버(36)는 상기 반응기 시스템이 운전하는 동안 대기압에 있으며, 가압되지 않는다.

상기 칩 챔버(36)는 제1 평면형 챔버 벽(42), 제2평면형 챔버 벽(43) 및 원주형 챔버 벽(44)에 의해 구분된다.

상기 칩 수용 용기(30)의 본체(47)는 유체 공급 채널(37) 및 다수의 유체 배출 채널(38)을 더 포함하며, 그 중 하나를 도 2에 도시되어있다. 상기 유체 공급 채널(37)은 유체 공급 채널 유입구(37a) 및 유체 배출 채널 배출구(38b)를 포함한다.

상기 유체 공급 채널(37)은 유체를 상기 유체 공급원(12)으로부터 받아 상기 마이크로 유체칩(21)의 유량 제한기 채널(22)로 공급하기에 적합하다. 상기 유체 공급채널 유입구(37a)는 상기 유체 공급원(12)과 유체상으로 상호작용하고 상기 유체 공급 채널 배출구(37b)는 상기 칩 유입 채널(23)과 유체상으로 상호작용한다.

각각의 유체 배출 채널(38)은 유체를 상기 마이크로 유체칩(21)의 유량 제한기 채널(22)로부터 받아서 연관된 반응기 집합체(1)로 공급하기에 적합하다.

일반적으로, "연관된 반응기 집합체”는 각각의 유체 배출 채널(38)마다 다르다. 일반적으로 각각의 칩 배출 채널(24)는 서로 다른 유체 배출 채널(38)과 유체상으로 상호작용하고, 그 다음, 각각의 유체 배출 채널(38)은 서로 다른 반응기 집합체(1)와 유체상으로 상호작용한다.

유체 배출 채널 유입구(38a)은 상기 칩 배출 채널(24)과 유체상으로 상호작용하고, 유체 배출 채널 배출구(38b)는 연관된 반응기 집합체(1)와 유체상으로 상호작용한다.

도 2의 실시예에 나타낸 바와 같이, 칩 수용 용기(30)는 유체 공급 채널 실(40)을 더 포함한다. 상기 유체 공급 채널 실(40)은 상기 유체 공급채널 배출구 및 칩 유입 채널(23) 사이에 배치된다. 상기 유체 공급 채널 실(40)은 상기 유체 공급 채널 배출구 둘레로 연장되어 마이크로 유체칩(21)과 결합된다. 예를 들어, 상기 유체 공급 채널 실(40)은 환형일 수 있으며, 선택적으로 오링(O-ring)과 같은 성 실일 수 있다.

상기 칩 수용 용기(30)는 또한 유체 배출 채널 실(41)을 더 포함한다. 상기 유체 배출 채널 실(41)은 상기 칩 배출 채널(24) 및 유체 배출 채널 유입구 사이에 배치된다. 상기 유체 배출 채널 실(41)은 상기 유체 배출 채널 유입구 둘레로 연장되어 상기 마이크로 유체칩(21)에 결합된다. 예를 들어, 유체 배출 채널 실(41)은 환형일 수 있으며, 선택적으로 오링(O-ring)과 같은 압축성 실일 수 있다.

상기 칩 수용 용기(30)는 유체 공급 채널 실용 및 유체 배출 채널실용 시트(seat) (48)를 포함하며, 상기 시트는 각각 원주형 벽(48b), 바닥(48c) 개방 상부(48)를 가지며, 상기 원주형 벽(48b)는 상기 시트(48)에 배치되어 있는 상기 실(40,41)을 지지한다. 도 2A는 이를 상세히 나타낸다.

상기 시트(48)의 상부(48a)는 마이크로 유체칩(21)으로부터 거리가 있는 것이 바람직하며, 상기 거리를 도 2A에 D로 나타내었다. 상기 거리(D)는 200 μm 또는 그 이하이고, 0 μm 보다 큰 것이 유리하다. 상기 거리(D)는 10 내지150 μm인 것이 바람직하며, 선택적으로 30 내지 70 μm일 수 있다.

도 2A는 유체 공급 채널(37), 유체 공급 채널 실(40) 및 칩 유입 채널(23)의 위치를 나타낸다. 상기 유체 배출 채널(38), 유체 배출 채널 실(41) 및 칩 배출 채널(24)의 위치는 동일하거나 또는 적어도 유사하다.

도 3은 채널의 길이에 따라 다른 직경을 갖는 변형된 칩 유입 채널(23)을 나타낸다. 본 발명에 따른 칩 유입 채널(23)의 평균 지름은 상기 칩 유입 채널의 길이보다 작다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 심지어 칩 유입 채널의 가장 큰 직경도 상기 칩 유입 채널(23)의 길이보다 작다. 또한, 하나 또는 그 이상의 칩 배출 채널(24)이 상기와 같은 형태를 가질 수 있다. 나아가, 의 오직 하나 또는 그 이상의 칩 배출 채널(24)이 상기 같은 형태를 가질 수 있다.

또한, 도 3의 실시예에서, 유체 공급 채널 실(40)은 중앙에 구멍이 있는 환형 오링(O-ring) 형태이다. 나선형 발열체(57)는 상기 실(40) 안에 있는 중앙의 구멍을 통해 연장되어 있다. 상기 나선형 발열체는 상기 실(40) 안에 있는 중앙의 구멍이 개방된 상태로 남도록 한다. 상기 나선형 발열체(57)는 유체 공급 채널 실(40) 및/또는 유체 배출 채널 실(41)과 결합하여 나타낼 수 있는 어떠한 다른 실시예에도 존재할 수 있다.

도 3의 실시예의 특징은 특히 상기 나선형 발열체(57) 및 다양한 직경을 갖는 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널은 칩 수용 용기의 다른 실시예, 예를 들어, 도 2 및 도 4의 실시예도 적용될 수 있다.

도 2의 실시예에서, 칩 수용 용기(30)의 본체는 상기 칩 수용 용기(3)의 본체의 외측 표면(45) 및 칩 챔버(36) 사이로 연장되는 조리개(39)를 더 포함할 수 있다. 상기 조리개(39)는 예를 들어, 대기, 또는 상기 칩 수용 용기(30)의 칩 챔버(39)를 폐기물 용기(50)와 연결하는 안전 유선(51)과 상호작용할 수 있다. 일 실시예로, 유량 검출기(52)는 흐름을 상기 조리개(36), 예를 들어 도 1에 나타나 있는 유선(51)을 통해 상기 챔버(36)밖으로 나가는 흐름을 관찰하기 위해 제공된다.

본 명세서에 나타낸 바와 같이, 칩 수용 용기(30)의 본체는 폐쇄형 챔버(36)를 형성하며, 선택적으로, 상기 본체의 조리개(39)를 통해 대기압 부피와 연결될 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 칩 수용 용기(30)는 선택적으로 칩 챔버 압력 센서(46)를 포함할 수 있다.

도 2의 실시예에서, 칩 수용 용기(30)는 베이스(31) 및 커버(32)를 포함한다. 상기 베이스(31)은 제1 밀폐 표면(33)을 갖는다. 상기 커버(32)는 제2 밀폐 표면(34)을 갖는다. 상기 제1 밀폐 표면(33) 및 제2 밀폐 표면(34)은 상기 칩 수용 용기(30)가 사용상태에 있고 마이크로 유체칩을 둘러쌀 때, 서로 접촉되어 있다.

원주형 실(35), 예를 들어 오링(O-ring)과 같은 압축성 실은 마이크로 유체칩 또는 칩 수용 용기의 유체 공급 채널 및 유체 배출 채널과 연결된 연결체 내에 누수가 발생하는 경우, 모든 누수된 유체가 칩 챔버(36) 내부에 머무르거나 또는 조리개(39)를 통해 상기 칩 챔버(36)를 떠나도록 제공된다. 시스템의 안전 운전을 위한 상기 지원은 본 명세서 상에 나타낸 바와 같이, 빠르고 신뢰성 있는 누수 검출을 하도록 한다.

상기 베이스(31)는 상기 칩 챔버(36)의 제1 평면형 벽(42)을 포함하며, 상기 벽(42)에는 유체 공급 채널 실(40) 및 유체 배출 채널 실(41)용 시트(48)가 있다.

상기 커버는 칩 챔버(36)의 제2 평면형 벽(43)을 포함하며, 상기 벽(43)은 상기 마이크로 유체칩(21)을 지지하기 위한 평면형 표면 영역을 갖는다. 또한, 상기 각각의 커버 및 베이스는 원주형 챔버 벽 부분을 형성하지만, 상기 벽 또한 단지 하나의 베이스 및 커버에 의해 형성되거나, 또는 칩 수용 용기의 본체의 다른 부분에 의해 형성될 수 있다.

상기 베이스(31) 및 커버(32)는 금속, 예를 들어 스틸(steel) 또는 스테인리스(stainless)로 제조되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 베이스(31) 및 커버(32)는 칩 수용 용기의 본체 내에서 연결부위(seam)를 줄이기 위해 일체형으로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 베이스(31) 및 커버(32)는 예를 들어 나사(screws), 볼트(bolts) 및/또는 하나 또는 그 이상의 클램프(clamps)에 의해 서로 연결될 수 있다.

도 4는 본 발명의 두 번째로 가능한 실시예에 따른 칩 수용 용기의 마이크로 유체칩(21)의 예시를 나타낸 단면도이다.

도 4의 실시예는 도 3의 실시예와 유사하지만, 용기 본체의 제1 평면형 벽(42) 및 제2 평면형 벽(43)이 다른 형태를 갖는다.

도 4의 제1 평면형 벽(42)에 있어서, 유체 공급 채널 실(40) 및 유체 배출 채널 실(41)용 시트(48)는 리세스(recess)와 같은 형태로 형성되어 있지 않는다. 그보단 상기 평면형 벽(42)은 시트(48)를 형성하고 축 및 지름 방향으로 실(40,41)을 지지하는 칼라(collar)(62)를 포함한다.

도 4의 실시예에서, 상기 제2 평변형 벽(43)은 유체 공급 채널 실(40) 및 유체 배출 채널 실(41)이 마이크로 유체칩(21)과 결합하는 위치의 바로 맞은 편의 마이크로 유체칩(21)을 지지하는 지지 표면(63)을 포함한다. 상기 지지표면은 마이크로 유체칩(21)의 굽힘을 방지하고 상기 마이크로 유체칩(21)에 발생할 수 있는 파손의 중요한 원인을 제거한다.

도 4의 실시예에서, 상기 제2 평면형 벽(43)은 리세스(recess)(55)를 더 포함하며, 이를 통해 공간이 형성되며, 상기 공간에는 예를 들어, 가열기 또는 냉각기와 같은 열 소자(56)가 배치될 수 있다. 상기 칩 수용 용기는 일반적으로 작은 부피를 갖기 때문에, 상기 칩 수용 용기의 온도는 쉽고 빠르게 변화될 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템에 있어서, 마이크로 유체칩(21)은 하나 또는 그 이상의 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인에 존재한다.

도 5의 반응기 시스템은 4개의 반응기 집합체(1)를 포함한다. 본 발명에 따른 반응기 시스템은 일반적으로 1개 이상의 반응기 집합체를 포함하지만, 상기 반응기 집합체의 개수가 이에 제한된 것은 아니다.

각각의 반응기 집합체(1)는 유동형 반응기(2), 반응기 공급라인(5) 및 반응기 배출라인(8)을 포함한다. 모든 유동형 반응기(2)는 반응기 유입구(3) 및 반응기 배출구(4)를 포함한다. 모든 반응기 공급라인(5)은 제1 끝단(6) 및 제2 끝단(7)을 포함한다. 모든 반응기 배출라인(8)은 제1 끝단(9)을 포함한다. 각각의 반응기 집합체(1)에 있어서, 상기 반응기 공급라인(5)의 제2 끝단(7)은 상기 반응기 유입구(3)와 연결되어 있고, 상기 반응기 배출라인(8)의 제1 끝단(9)은 상기 반응기 배출구(4)와 연결되어 있다.

도 5의 반응기 시스템은 유체 공급원(12)을 더 포함하며, 상기 유체 공급원은 가압 유체를 유동형 반응기(2)에 제공하기에 적합하다. 본 발명에 따른 반응기 시스템은 높은 유체 압력, 예를 들어, 약 20 bar 또는 그 이상, 약 30 bar 또는 그 이상, 약 30 내지 100 bar, 또는 약 30 내지 300 bar의 반응기 압력에서 운전하기에 적합하다. 반응기 시스템이 이러한 높은 압력에서 운전하기 적합하다는 것은 예를 들어, 상기 시스템 내의 가압 유체와 접촉하는 구조 요소의 벽 두께가 상기의 높은 압력에서 시스템의 구조적 견고함을 유지하기에 충분하다는 것을 의미한다. 또한, 예를 들어, 사용되는 실 및/또는 밸브가 높은 압력 운전을 위해 적합하다는 것을 의미한다. 또한, 예를 들어, 사용되는 실 및/또는 밸브가 높은 압력 운전을 위해 적합하다는 것을 의미한다.

도 5의 반응기 시스템은 유로 조절기(15)를 더 포함한다. 도 5의 실시예에서, 상기 유로 조절기(15)는 가압 유체를 유체 공급원(12)으로부터 반응기 집합체(1)로 분배하는 매니폴드이다. 상기 실시예에서, 상기 유체 공급원으로부터의 가압 유체는 모든 반응기 집합체(1)에 동시에 제공된다.

상기 유로 조절기(15)는 유로 조절 유입구(16) 및 다중 유로 조절기(17)를 포함한다. 각각의 유로 조절기 배출구(17)는 연관된 반응기 집합체(1)의 반응기 공급라인(5)의 제1 끝단(6)과 유체상으로 상호작용한다. 상기 연관된 반응기 집합체(1)는 상기 유로 조절기 배출구(17)를 통해 가압 유체를 받는다.

도 5의 반응기 시스템은 각각의 반응기 공급라인(5)에 유량 제한기 채널(22)을 더 포함한다. 상기 유량 제한기 채널(22)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 평면형 마이크로 유체칩(21)내에 제공되어 있다. 도 1의 실시예에서, 다중 마이크로 유체칩(21)이 존재하며, 각각의 마이크로 유체칩은 유량 제한기 채널(22), 칩유입구 채널 및 칩 배출 채널을 포함한다. 상기 유량 제한기 채널은 유량 제한기 채널 면에 연장된다. 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널은 유량 제한기 면에 상당히 수직하게 연장된다.

상기 칩 유입 채널의 직경은 상기 칩 유입 채널의 길이보다 작거나 같다. 상기 칩 배출 채널의 직경은 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작거나 같다. 마이크로 유체칩은 제1 평면형 표면 및 제2 평면형 표면을 더 포함하고, 상기 제1 평면형 표면 및 제2 평면형 표면은 마이크로 유체칩의 맞은편에 위치하며, 유량 제한기 채널 면에 상당히 평행하게 연장된다.

도 5의 반응기 시스템에서 각각의 마이크로 유체칩(21)은 연관된 칩 수용 용기(30)내에 배치되며, 이것은 도 5에 모식도로 나타내었다. 도 2, 3 및 4는 실시예에 따른 칩 수용 용기를 더욱 상세히 나타낸 그림이다. 도 2,3 및 4에 나타낸 것과 같은 칩 수용 용기를 사용할 경우, 상기 칩 수용 용기 내에 있는 유체 공급 채널의 개수는 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널의 수 또는 칩 수용 용기에 존재하는 마이크로 유체칩의 수에 매치될 수 있으며, 상기 칩 수용 용기 내에 있는 유체 배출 채널의 개수는 마이크로 유체칩의 칩 배출 채널의 개수 또는 칩 수용 용기 내에 존재하는 마이크로 유체칩의 수에 매치될 수 있다. 모든 칩 수용 용기(30)는 마이크로 유체칩이 배치된 칩 챔버를 포함한다.

도 5의 반응기 시스템에서, 각각의 칩 수용 용기(30)의 칩 챔버는 선택적으로 안전 유선(51)을 통해 폐기물 용기와 유체상으로 상호작용할 수 있다. 상기 폐기물 용기(50)는 본 발명에 따르는 반응기 시스템이 운전하는 도안, 대기압 또는 일반적 상압에서 운전되는 것이 바람직하다.

마이크로 칩 또는 칩 수용 용기의 유체 공급 채널 및 유체 배출 채널에 연결된 연결체 내에 발생하는 누수의 경우, 상기 누수하는 유체는 안전 유선(51)을 통해 폐기물 용기(50)로 안전하게 배출된다.

상기 폐기물 용기(50)는 어떠한 누수된 유체도 받기 위해 높은 내부 부피를 갖는 것이 바람직하며, 이를 통해, 어떠한 누수된 유체의 흐름도 폐기물 용기(50) 내부의 압력을 대기압 이상으로 상당하게 오르게 하지 않는다. 실제로, 이것은 예를 들어 실험하는 동안 사용되는 유체의 적어도 10배의 부피를 갖는 대기압 폐기물 용기를 사용해 실현하였다.

도 5의 반응기 시스템에서, 안전 유선(51)에는 선택적으로 안전 유선을 통해 칩 챔버로부터 폐기물 용기로의 유체 흐름을 검출하기에 적합한 유량 검출기(52), 예를 들어 열전도성 검출기가 설치될 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 마이크로 유체칩의 누수 영향을 줄이기 위해 밸브 시스템이 선택적으로 설치될 수 있다. 상기 밸브 시스템은 예를 들어 각각의 반응 라인(5)에 차단 밸브(53)를 포함할 수 있으며, 상기 차단 밸브(53)는 반응기 공급라인(5)에 있는 칩 수용 용기(30)와 연관된 유량 검출기(52)에 의해 누수가 검출된 경우에 상기 차단 밸브가 배치된 반응기 공급라인(5)을 닫을 수 있다. 예를 들어, 상기 차단 밸브(53)는 유체가 유량 검출기(52)에 의해 검출될 때 자동적으로 공급 라인(5)을 닫기 위하여, 유량 검출기(52)로부터 오는 신호를 기반으로 전기적으로 조절된다.

도 5의 반응기 시스템에서, 반응기 배출물은 배출 라인(8)에 의해 반응기 (2)로부터 배출된다. 예를 들어, 상기 배출 라인은 선택 밸브(70)에 연결되어 있으며, 상기 선택 밸브(70)는 반응기(2)들 중 하나의 배출 흐름을 측정기(analyzer)(71)에 보내고 다른 흐름들을 폐수(waste)(72)로 보낸다. 순차적으로 차례로 모든 배출 흐름은 측정기(71)로 보내지고, 이에 따라 모든 배출 흐름 각각은 순차적으로 측정된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이다.

도 6의 반응기 시스템은 도 5의 반응기 시스템과 유사하지만 도 6의 반응기 시스템은 마이크로 유체칩(21)은 다중 유량 제한기 채널(22)을 포함한다. 상기 도 6의 반응기 시스템은 상기 반응기 시스템의 모든 반응기 공급라인(5)에 모든 유량 제한기 채널(22)을 포함하는 단일 마이크로 유체칩(21)을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 마이크로 유체칩이 다중 유량 제한기 채널(22)을 포함하는 다중 마이크로 유체칩이 포함될 수 있다.

도 6의 반응기 시스템에서, 유량 제한기 채널(22)은 반응기 공급라인(5)에 배치된다. 추가로, 유량 제한기 채널(22)은 반응기 배출라인(8)에 배치될 수 있다.

도 6의 반응기 시스템은 4개의 반응기 집합체(1)를 포함한다. 본 발명에 따른 반응기 시스템은 일반적으로 1개 이상의 반응기 집합체를 포함하지만, 상기 반응기 집합체의 개수가 이에 제한된 것은 아니다.

각각의 반응기 집합체(1)는 유동형 반응기(2), 반응기 공급라인(5) 및 반응기 배출라인(8)을 포함한다. 상기 유동형 반응기(2)는 모두 반응기 유입구(3) 및 반응기 배출구(4)를 포함한다. 상기 반응기 공급라인(5)은 모두 상기 제1끝단(6) 및 제2 끝단(7)을 포함한다. 상기 반응기 배출라인(8)은 모두 제1 끝단(9)을 갖는다. 각각의 반응기 집합체(1)에서, 상기 반응기 공급라인(5)의 제2 끝단(7)은 상기 반응기 유입구(3)와 연결되어 있으며, 상기 반응기 배출라인(8)의 제1 끝단(9)은 상기 반응기 배출구(4)와 연결되어 있다.

도 6의 반응기 시스템은 유체 공급원(12)을 더 포함하며, 상기 유체 공급원(12)은 가압 유체를 유동형 반응기(2)로 제공하기에 적합하다. 본 발명에 따른 반응기 시스템은 높은 유체 압력, 예를 들어, 약 20 bar 또는 그 이사의 압력, 약 30 bar 또는 그 이상의 압력, 약 30 내지 100 bar 또는 30 내지 300 bar의 반응기 압력에서 운전하기에 적합하다.

반응기 시스템이 이러한 높은 압력에서 운전하기 적합하다는 것은 예를 들어, 상기 시스템 내의 가압 유체와 접촉하는 구조 요소의 벽 두께가 상기의 높은 압력에서 시스템의 구조적 견고함을 유지하기에 충분하다는 것을 의미한다. 또한, 예를 들어, 사용되는 실 및/또는 밸브가 높은 압력 운전을 위해 적합하다는 것을 의미한다.

도 6의 반응기 시스템은 유로 조절기(15)를 더 포함한다. 도 6의 실시예에서, 상기 유로 조절기(15)는 가압 유체를 유체 공급원(12)으로부터 반응기 집합체(1)로 분배하는 매니폴드이다. 상기 실시예에서, 상기 유체 공급원으로부터의 가압 유체는 모든 반응기 집합체(1)에 동시에 제공된다.

상기 유로 조절기(15)는 유로 조절 유입구(16) 및 다중 유로 조절기(17)를 포함한다. 각각의 유로 조절기 배출구(17)는 연관된 반응기 집합체(1)의 반응기 공급라인(5)의 제1 끝단(6)과 유체상으로 상호작용한다. 상기 연관된 반응기 집합체(1)는 상기 유로 조절기 배출구(17)를 통해 가압 유체를 받는다.

도 6의 반응기 시스템은 각각의 반응기 공급라인(5)에 유량 제한기 채널(22)을 더 포함한다. 마이크로 유체칩은 유량 제한기 채널(22), 칩유입구 채널 및 칩 배출 채널을 포함한다. 상기 유량 제한기 채널은 유량 제한기 채널 면으로 연장된다. 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널은 유량 제한기 면(flow restrictor plane)에 상당히 수직하게 연장된다.

상기 칩 유입 채널의 직경은 상기 칩 유입 채널의 길이보다 작거나 같다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 칩 배출 채널의 직경은 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작거나 같다. 상기 유량 제한기 채널(22)은 칩 수용 용기(30) 내에 배치된 마이크로 유체칩(21) 에 배치되어 있다. 도 2, 3 및 4는 칩 수용 용기의 실시예를 더욱 자세히 나타낸 것이다. 도 2, 3 및 4에 나타낸 것과 같은 칩 수용 용기가 사용될 때, 상기 칩 수용 용기 내의 유체 공급 채널의 개수는 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널 또는 상기 칩 다는 용기 내에 있는 마이크로 유체칩의 개수에 매치될 수 있으며, 상기 칩 수용 용기 내에 있는 유체 배출 채널의 개수는 마이크로 유체칩의 칩 배출 채널의 개수 또는 칩 수용 용기 내에 존재하는 마이크로 유체칩의 수에 매치될 수 있다. 칩 수용 용기는 마이크로 유체칩이 배치된 칩 챔버를 포함한다.

도 6의 반응기 시스템에서, 각각의 칩 수용 용기(30)의 칩 챔버(36)는 조리개(39)를 포함한다. 선택적으로, 상기 칩 챔버(36)는 상기 조리개(39)를 통해 대기와 유체상으로 상호작용한다.

또한, 상기 반응기 시스템은 대기압 폐기물 용기를 더 포함하며, 상기 대기 폐기물 용기는 도 5에서와 같이 상기 조리개(39) 및 안전선을 통해 칩 챔버와 유체상으로 상호작용한다.

누수 검출이 적용되는 경우, 예를 들어 이전에 나타낸 바와 같은 유량 센서 또는 압력 센서를 사용하는 경우, 마이크로 유체칩 또는 마이크로 유체칩과 연결된 하나 이상의 연결체 내에서의 누수가 검출될 수 있다. 일반적으로, 유량 제한기 채널 또는 칩 챔버(36) 내의 마이크로 유체칩(21)과 연결하는 연결체가 누수되는 것을 결정하는 것은 불가능할 것이다.

도 6의 반응기 시스템에서, 반응기 배출물은 배출 라인(8)에 의해 반응기(2)로부터 배출된다. 예를 들어, 상기 배출 라인은 선택 밸브(70)에 연결되어 있으며, 상기 선택 밸브(70)는 반응기(2)들 중 하나의 배출 흐름을 측정기(analyzer)(71)에 보내고 다른 흐름들을 폐수(waste)(72)로 보낸다. 순차적으로 하나씩 모든 배출 흐름은 측정기(71)로 보내지고, 이에 따라 모든 배출 흐름 각각은 순차적으로 측정된다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이다.

도 7의 반응기 시스템은 도 5 및 6의 반응기 시스템과 유사하지만 도 7의 반응기 시스템은 (각각이 적어도 하나의 유량 제한기 채널(22)을 갖는)다중 마이크로 유체칩(21)이 상기 칩 수용 용기(30)의 단일 칩 챔버(36)에 배치되어 있다.

도 7의 실시예의 경우, 마이크로 유체칩의 유량 제한기 채널(22)이 반응기 공급라인(5)에 배치되어 있다. 상기 유량 제한기 채널은 또한 반응기 배출라인(8)에 배치될 수 있다.

각각의 반응기 집합체(1)는 유동형 반응기(2), 반응기 공급라인(5) 및 반응기 배출라인(8)을 포함한다. 상기 유동형 반응기(2)는 모두 반응기 유입구(3) 및 반응기 배출구(4)를 포함한다. 상기 반응기 공급라인(5)은 모두 상기 제1끝단(6) 및 제2 끝단(7)을 포함한다. 상기 반응기 배출라인(8)은 모두 제1 끝단(9)을 갖는다. 각각의 반응기 집합체(1)에서, 상기 반응기 공급라인(5)의 제2 끝단(7)은 상기 반응기 유입구(3)와 연결되어 있으며, 상기 반응기 배출라인(8)의 제1 끝단(9)은 상기 반응기 배출구(4)와 연결되어 있다.

도 7의 반응기 시스템은 유체 공급원(12)을 더 포함하며, 상기 유체 공급원(12)은 가압 유체를 유동형 반응기(2)로 제공하기에 적합하다. 본 발명에 따른 반응기 시스템은 높은 유체 압력, 예를 들어, 약 20 bar 또는 그 이사의 압력, 약 30 bar 또는 그 이상의 압력, 약 30 내지 100 bar 또는 30 내지 300 bar의 반응기 압력에서 운전하기에 적합하다.

반응기 시스템이 이러한 높은 압력에서 운전하기 적합하다는 것은 예를 들어, 상기 시스템 내의 가압 유체와 접촉하는 구조 요소의 벽 두께가 상기의 높은 압력에서 시스템의 구조적 견고함을 유지하기에 충분하다는 것을 의미한다. 또한, 예를 들어, 사용되는 실 및/또는 밸브가 높은 압력 운전을 위해 적합하다는 것을 의미한다.

도 7의 반응기 시스템은 유로 조절기(15)를 더 포함한다. 도 7의 실시예에서, 상기 유로 조절기(15)는 가압 유체를 유체 공급원(12)으로부터 반응기 집합체(1)로 분배하는 매니폴드이다. 상기 실시예에서, 상기 유체 공급원으로부터의 가압 유체는 모든 반응기 집합체(1)에 동시에 제공된다.

상기 유로 조절기(15)는 유로 조절 유입구(16) 및 다중 유로 조절기(17)를 포함한다. 각각의 유로 조절기 배출구(17)는 연관된 반응기 집합체(1)의 반응기 공급라인(5)의 제1 끝단(6)과 유체상으로 상호작용한다. 상기 연관된 반응기 집합체(1)는 상기 유로 조절기 배출구(17)를 통해 가압 유체를 받는다.

도 7의 반응기 시스템은 각각의 반응기 공급라인(5)에 유량 제한기 채널(22)을 더 포함한다. 마이크로 유체칩은 도 7에서 나타낸 바와 같이, 단일 칩 수용 용기(20) 내에 배치된 유량 제한기 채널(22)을 포함한다. 각각의 마이크로 유체칩은 유량 제한기 채널(22), 칩유입구 채널 및 칩 배출 채널을 포함한다. 상기 유량 제한기 채널은 유량 제한기 채널 면으로 연장된다. 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널은 유량 제한기 면(flow restrictor plane)에 상당히 수직하게 연장된다.

상기 칩 유입 채널의 직경은 상기 칩 유입 채널의 길이보다 작거나 같다. 상기 칩 배출 채널의 직경은 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작거나 같다.

도 2, 3 및 4는 칩 수용 용기의 실시예를 더욱 자세히 나타낸 것이다. 도 2, 3 및 4에 나타낸 것과 같은 칩 수용 용기가 사용될 때, 상기 칩 수용 용기 내의 유체 공급 채널의 개수는 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널 또는 상기 칩 다는 용기 내에 있는 마이크로 유체칩의 개수에 매치될 수 있으며, 상기 칩 수용 용기 내에 있는 유체 배출 채널의 개수는 마이크로 유체칩의 칩 배출 채널의 개수 또는 칩 수용 용기 내에 존재하는 마이크로 유체칩의 수에 매치될 수 있다.

칩 수용 용기는 마이크로 유체칩이 배치된 칩 챔버(36)를 포함한다. 도 7의 반응기 시스템에서, 각각의 칩 수용 용기(30)의 칩 챔버(36)는 조리개(39)를 포함한다. 선택적으로, 상기 칩 챔버(36)는 상기 조리개(39)를 통해 대기와 유체상으로 상호작용한다. 또한, 상기 반응기 시스템은 대기압 폐기물 용기를 더 포함하며, 상기 대기 폐기물 용기는 도 5에서와 같이 상기 조리개(39) 및 안전선을 통해 칩 챔버와 유체상으로 상호작용한다.

누수 검출이 적용되는 경우, 예를 들어 이전에 나타낸 바와 같은 유량 센서 또는 압력 센서를 사용하는 경우, 마이크로 유체칩 또는 마이크로 유체칩과 연결된 하나 이상의 연결체 내에서의 누수가 검출될 수 있다. 일반적으로, 유량 제한기 채널 또는 칩 챔버(36)내의 마이크로 유체칩(21)과 연결하는 연결체가 누수되는 것을 결정하는 것은 불가능할 것이다.

도 7의 반응기 시스템에서 반응기 배출물은 배출 라인(8)에 의해 반응기(2)로부터 배출된다. 예를 들어, 상기 배출 라인은 선택 밸브(70)에 연결되어 있으며, 상기 선택 밸브(70)는 반응기(2)들 중 하나의 배출 흐름을 측정기(analyzer)(71)에 보내고 다른 흐름들을 폐수(waste)(72)로 보낸다. 순차적으로 하나씩 모든 배출 흐름은 측정기(71)로 보내지고, 이에 따라 모든 배출 흐름 각각은 순차적으로 측정된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이다.

도 8의 반응기 시스템은 도 5, 도 6 및 도 7의 반응기 시스템과 유사하지만, 도 8의 반응기 시스템은 각각이 마이크로 유체칩(21)을 수용하는 다중 칩 챔버(36)를 포함하는 칩 수용 용기(30)를 포함한다. 선택적으로, 적어도 하나의 칩 챔버(36)은 다수의 마이크로 유체칩(21)을 포함한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 마이크로 유체칩(21) 내에 있는 유량 제한기 채널(22)은 반응기 공급라인에 배치되어 있다. 추가적으로, 유량 제한기 채널(22)은 반응기 배출라인(8)에 배치될 수도 있다.

도 8의 반응기 시스템은 4개의 반응기 집합체(1)를 포함한다. 본 발명에 따른 반응기 시스템은 일반적으로 1개 이상의 반응기 집합체를 포함하지만, 상기 반응기 집합체의 개수가 이에 제한된 것은 아니다.

각각의 반응기 집합체(1)는 유동형 반응기(2), 반응기 공급라인(5) 및 반응기 배출라인(8)을 포함한다. 상기 유동형 반응기(2)는 모두 반응기 유입구(3) 및 반응기 배출구(4)를 포함한다. 상기 반응기 공급라인(5)은 모두 상기 제1끝단(6) 및 제2 끝단(7)을 포함한다. 상기 반응기 배출라인(8)은 모두 제1 끝단(9)을 갖는다. 각각의 반응기 집합체(1)에서, 상기 반응기 공급라인(5)의 제2 끝단(7)은 상기 반응기 유입구(3)와 연결되어 있으며, 상기 반응기 배출라인(8)의 제1 끝단(9)은 상기 반응기 배출구(4)와 연결되어 있다.

도 8의 반응기 시스템은 유체 공급원(12)을 더 포함하며, 상기 유체 공급원은 가압 유체를 유동형 반응기(2)에 제공하기에 적합하다. 본 발명에 따른 반응기 시스템은 높은 유체 압력, 예를 들어, 약 20 bar 또는 그 이상, 약 30 bar 또는 그 이상, 약 30 내지 100 bar, 또는 약 30 내지 300 bar의 반응기 압력에서 운전하기에 적합하다. 반응기 시스템이 이러한 높은 압력에서 운전하기 적합하다는 것은 예를 들어, 상기 시스템 내의 가압 유체와 접촉하는 구조 요소의 벽 두께가 상기의 높은 압력에서 시스템의 구조적 견고함을 유지하기에 충분하다는 것을 의미한다.

또한, 예를 들어, 사용되는 실 및/또는 밸브가 높은 압력 운전을 위해 적합하다는 것을 의미한다. 또한, 예를 들어, 사용되는 실 및/또는 밸브가 높은 압력 운전을 위해 적합하다는 것을 의미한다.

도 8의 반응기 시스템은 유로 조절기(15)를 더 포함한다. 도 8의 실시예에서, 상기 유로 조절기(15)는 가압 유체를 유체 공급원(12)으로부터 반응기 집합체(1)로 분배하는 매니폴드이다. 상기 실시예에서, 상기 유체 공급원으로부터의 가압 유체는 모든 반응기 집합체(1)에 동시에 제공된다.

상기 유로 조절기(15)는 유로 조절 유입구(16) 및 다중 유로 조절기(17)를 포함한다. 각각의 유로 조절기 배출구(17)는 연관된 반응기 집합체(1)의 반응기 공급라인(5)의 제1 끝단(6)과 유체상으로 상호작용한다. 상기 연관된 반응기 집합체(1)는 상기 유로 조절기 배출구(17)를 통해 가압 유체를 받는다.

도 8의 반응기 시스템은 각각의 반응기 공급라인(5)에 유량 제한기 채널(22)을 더 포함한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 유량 제한기 채널(22)이 있는 마이크로 유체칩은 칩 수용 용기(30)내에 배치되어 있다. 각각의 마이크로 유체칩은 유량 제한기 채널(22), 칩유입구 채널 및 칩 배출 채널을 포함한다. 상기 유량 제한기 채널은 유량 제한기 채널 면에 연장된다. 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널은 유량 제한기 면에 상당히 수직하게 연장된다. 상기 칩 유입 채널의 직경은 상기 칩 유입 채널의 길이보다 작거나 같다. 상기 칩 배출 채널의 직경은 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작거나 같다.

도 2, 3 및 4는 실시예에 따른 칩 수용 용기를 더욱 상세히 나타낸 그림이다. 도 2, 3 및 4에 나타낸 것과 같은 칩 수용 용기를 사용할 경우, 상기 칩 수용 용기 내에 있는 유체 공급 채널의 개수는 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널의 수 또는 칩 수용 용기에 존재하는 마이크로 유체칩의 수에 매치될 수 있으며, 상기 칩 수용 용기 내에 있는 유체 배출 채널의 개수는 마이크로 유체칩의 칩 배출 채널의 개수 또는 칩 수용 용기 내에 존재하는 마이크로 유체칩의 수에 매치될 수 있다.

상기 칩 수용 용기는 마이크로 유체칩이 배치된 다중 칩 챔버(36)를 포함한다. 도 8의 반응기 시스템에서, 각각의 칩 수용 용기(30)의 각각의 칩 챔버(36)는 조리개(39)를 포함한다. 선택적으로, 상기 칩 챔버(36)는 상기 조리개(39)를 통해 대기와 유체상으로 상호작용한다. 또한, 상기 반응기 시스템은 대기압 폐기물 용기를 더 포함하며, 상기 대기 폐기물 용기는 도 8에서와 같이 상기 조리개(39) 및 안전선을 통해 칩 챔버와 유체상으로 상호작용한다.

누수 검출이 적용되는 경우, 예를 들어 이전에 나타낸 바와 같은 유량 센서 또는 압력 센서를 사용하는 경우, 마이크로 유체칩 또는 마이크로 유체칩과 연결된 하나 이상의 연결체 내에서의 누수가 검출될 수 있다. 도 8의 반응기 시스템에서 마이크로 유체칩의 누수를 결정하기에 가능한 방법으로 누수 검출이 가능하게 설계할 수 있다. 예를 들어, 각각의 칩 챔버에 압력 센서를 포함하거나 또는 각각의 조리개(39)에 유량 센서를 포함하거나, 또는 각각의 조리개(29)를 유량 센서를 포함하는 각각의 안전선을 통해 대기압 폐물 용기에 연결함으로써 누수를 검출할 수 있다.

도 8의 반응기 시스템에서 반응기 배출물은 배출 라인(8)에 의해 반응기(2)로부터 배출된다. 예를 들어, 상기 배출 라인은 선택 밸브(70)에 연결되어 있으며, 상기 선택 밸브(70)는 반응기(2)들 중 하나의 배출 흐름을 측정기(analyzer)(71)에 보내고 다른 흐름들을 폐수(waste)(72)로 보낸다. 순차적으로 하나씩 모든 배출 흐름은 측정기(71)로 보내지고, 이에 따라 모든 배출 흐름 각각은 순차적으로 측정된다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응기 시스템을 나타낸 모식도이다.

도 9의 반응기 시스템은 도 8의 반응기 시스템과 매우 유사하다. 단지 차이점은 도 9의 반응기 시스템에서는 유로 조절기가 선택 밸브(85)인 반면, 도 5의 반응기 시스템에서는 유로 조절기가 매니폴드라는 것이다.

도 9에 나타낸 예시에서, 반응기 공급라인(5)은 순차적으로 유체공급원으로부터 가압 유체를 제공한다. 선택적으로, 반응기 공급라인이 가압 유체를 상기 유체 공급원(12)으로부터 받지 않을 때, 다른 유체, 예를 들어, 불활 액체(inert fluid)가 반응기 공급라인(5)으로 제공될 수 있다.

도 10은 마이크로 유체칩(21)이 배치된 칩 챔버(36)를 포함하는 칩 수용 용기(30)의 실시예를 나타낸 모식도이다.

도 10의 실시예에서, 상기 칩 수용 용기(30)의 본체(47)는 베이스(31) 및 커버(32)를 포함한다. 상기 베이스(31)는 제1 밀폐 표면(33)을 갖는다. 상기 커버(32)는 제2 밀폐 표면(34)를 갖는다. 제1 밀폐 표면(#3) 및 제2 밀폐 표면(34)는 상기칩 수용 용기(#0)가 사용될 때 서로 접촉한 상태에 있다. 원주형 실(35), 예를 들어 오링(O-ring)과 같은 압축성 실은 마이크로 유체칩 또는 상기 칩 수용 용기의 유체 공급 채널 및 유체 배출 채널로 연결되는 상기 마이크로 유체칩의 연결체 내에서의 누수가 발생하는 경우, 모든 누수된 유체가 상기 칩 챔버(36)에 남거나 또는 상기 조리개(39)를 통해 칩 챔버(36)를 떠나도록 하기 위해 제공된다. 이것은 신뢰성 있는 누수 검출을 얻기 위해 지원된다.

조리개(39)는 칩 챔버(36) 및 대기 사이로 연장되지만, 도 5의 실시예에 나타낸 바와 같이, 상기 조리개는 또한 폐기물 용기로 연결될 수 있다.

도 10의 실시예에서, 베이스(31) 및 커버(32)는 나사(86)에 의해 서로 연결될 수 있다.

도 10의 실시예에서, 마이크로 유체칩은 다수의 유량 제한기 채널(22)을 포함한다. 각각의 유량 제한기 채널(22)은 칩 유입 채널(23) 및 칩 배출 채널(24)과 유체상으로 상호작용한다. 각각의 칩유입구 채널(23)은 상기 칩 수용 용기(30)의 베이스(31)를 통해 연장된 유체 공급 채널(37)과 유체상으로 상호작용한다. 또한, 상기 유체 공급 채널(37)은 상기 칩 수용 용기(30)의 커버(32)를 통해 연장될 수 있다.

각각의 칩 배출 채널(24)은 상기 칩 수용 용기(30)의 베이스(31)를 통해 연장된 유체 배출 채널(도 10에 미도시)과 유체상으로 상호작용한다.

도 10의 실시예에서, 선택적으로 칩 수용 용기(30)은 각각의 유체 공급 채널에 대한 유체 공급 채널 실(40)을 더 포함할 수 있다. 상기 유체 공급 채널 실(40)은 상기 유체 공급 채널 배출구 및 이것과 연관된 칩 유입 채널(23) 사이에 배치된다.

상기 유체 공급 채널 실(40)은 유체 공급 채널 배출구 둘레로 연장되어 마이크로 유체칩과 결합된다. 예를 들어, 상기 유체 공급 채널 실(40)은 오링(O-ring)과 같은 압축성 실일 수 있다.

상기 칩 수용 용기(30)는 선택적으로 각각의 유체 배출 채널에 대한 유체 배출 채널 실(41)을 더 포함할 수 있다. 상기 유체 배출 채널 실(41)은 상기 칩 배출 채널(24) 및 이와 연관된 유체 배출 채널 유입구 사이에 배치된다. 상기 유체 배출 채널 실(41)은 상기 유체 배출 채널 유입구 둘레로 연장되어 마이크로 유체칩과 결합된다. 예를 들어, 유체 배출 채널 실(41)은 오링(O-ring)과 같은 압축성 실일 수 있다.

도 11은 마이크로 유체칩(21)이 배치된 칩 챔버(36)를 포함하는 칩 수용 용기(30)의 일 실시예를 나타낸 모식도이다.

도 11의 실시예에서, 상기 칩 수용 용기(30)는 베이스(31) 및 커버(32)를 포함한다. 상기 베이스(31)는 제1 밀폐 표면(33)을 갖는다. 상기 커버(32)는 제2 밀폐 표면(34)를 갖는다. 제1 밀폐 표면(33) 및 제2 밀폐 표면(34)는 상기 칩 수용 용기(30)가 사용될 때 서로 접촉한 상태에 있다. 원주형 실(35), 예를 들어 오링(O-ring)과 같은 압축성 실은 마이크로 유체칩 또는 상기 칩 수용 용기의 유체 공급 채널 및 유체 배출 채널로 연결되는 상기 마이크로 유체칩의 연결체 내에서의 누수가 발생하는 경우, 모든 누수된 유체가 상기 칩 챔버(36)에 남거나 또는 상기 조리개(39)를 통해 칩 챔버(36)를 떠나도록 하기 위해 제공된다. 이것은 신뢰성 있는 누수 검출을 얻기 위해 지원된다. 조리개(39)는 상기 칩 챔버(36) 및 새기로 연장되지만, 이것은 추가적으로 도 5에 나타낸 바와 같이, 폐기물 용기에 연결될 수 있다.

도 11의 실시예에서, 베이스(31) 및 커버(32)는 나사(86)에 의해 서로 연결될 수 있다.

도 11의 실시예에서, 마이크로 유체칩은 다수의 유량 제한기 채널(22)을 포함한다. 각각의 유량 제한기 채널(22)은 각각의 칩 배출 채널(24)과 유체상으로 상호작용한다. 그러나 모든 유량 제한기 채널은 하나 및 동일한 칩 유입 채널(23)과 유체상으로 상호작용한다. 공통의 칩 유입 채널(23)은 상기 칩 수용 용기(30)의 베이스(31)를 통해 연장된 유체 공급 채널(미도시)과 유체상으로 상호작용한다. 추가로, 상기 유체 공급 채널은 칩 수용 용기(30)의 커버(32)를 통해 연장될 수 있다.

각각의 칩 배출 채널(24)은 상기 칩 수용 용기(30)의 베이스(31)를 통해 연장된 유체 배출 채널과 유체상으로 상호작용한다. 추가로, 상기 유체 배출 채널은 상기 칩 수용 용기(30)의 커버(32)를 통해 연장될 수 있다.

도 11의 실시예에서, 칩 수용 용기(30)은 선택적으로 각각의 유체 공급 채널에 대한 유체 공급 채널 실(40)을 더 포함할 수 있다. 상기 유체 공급 채널 실(40)은 상기 유체 공급 채널 배출구 및 이것과 연관된 칩 유입 채널(23) 사이에 배치된다. 상기 유체 공급 채널 실(40)은 유체 공급 채널 배출구 둘레로 연장되어 마이크로 유체칩과 결합된다. 예를 들어, 상기 유체 공급 채널 실(40)은 오링(O-ring)과 같은 압축성 실일 수 있다.

상기 칩 수용 용기(30)는 선택적으로, 각각의 유체 배출 채널에 대한 유체 배출 채널 실(41)을 더 포함할 수 있다. 상기 유체 배출 채널 실(41)은 상기 칩 배출 채널(24) 및 이와 연관된 유체 배출 채널 유입구 사이에 배치된다. 상기 유체 배출 채널 실(41)은 상기 유체 배출 채널 유입구 둘레로 연장되어 마이크로 유체칩과 결합된다. 예를 들어, 유체 배출 채널 실(41)은 오링(O-ring)과 같은 압축성 실일 수 있다.

Claims (20)

1. 각각이 반응기 유입구 및 반응기 배출구을 포함하며, 화학반응을 수용하기에 적합한 유동형 반응기(flow-through reactors), 제1 끝단 및 제2 끝단 포함하되, 상기 제2 끝단이 상기 유동형 반응기의 반응기 유입구에 연결되어 있으며, 유체를 상기 유동형 반응기에 공급하기에 적합한 반응기 공급라인(reactor feed line) 및 상기 유동형 반응기의 반응기 배출구에 연결되는 제1 끝단을 포함하며 상기 유동형 반응기로부터 반응기 배출물을 배출하기에 적합한 반응기 배출라인(reactor effluent line)을 포함하는 다수의 반응기 집합체;
   가압 유체(pressurized fluid)를 상기 유동형 반응기에 제공하기에 적합한 유체 공급원(fluid source); 및
   상기 유동형 반응기 내의 반응에 사용하기 위해 가압 유체를 상기 유체 공급원으로부터 상기 반응기 집합체로 전달하기에 적합하고, 상기 유체 공급원의 하류 및 상기 반응기 집합체의 상류에 배치되며, 평면형 마이크로 유체칩(microfluidic chip)을 포함하는 유량 분배기(flow splitter); 을 포함하고,
   마이크로 유체칩은 칩 유입 채널 및 복수의 칩 배출 채널을 포함하고,
   상기 칩 유입 채널과 칩 배출 채널은 각각 일정 길이를 갖고,
   마이크로 유체칩은 다수의 유량 제한기 채널을 더 포함하되, 각각의 유량 제한 채널은 상기 칩 유입 채널로부터 연관된 칩 배출 채널로 연장되고,
   상기 칩 유입 채널은 상기 유체 공급원과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 공급원으로부터 가압 유체를 수용하기에 적합하고,
   각각의 칩 배출 채널은 연관된 반응기 집합체의 반응기 공급라인의 제1 말단과 유체상 상호작용하고, 가압 유체를 유체 공급원으로부터 연관된 반응기 집합체로 공급하여 상기 가압 유체가 유동형 반응기 내에서 반응에 참여할 수 있도록 하고,
   상기 칩 유입 채널 및 상기 칩 배출 채널은 각각 일정 직경을 가지며,
   상기 칩 유입 채널의 직경은 상기 유입 채널의 길이보다 작거나 같으며, 또한, 상기 칩 배출 채널의 직경은 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작거나 같으며,
   마이크로 유체칩은 서로 연결되어 있어 있는 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트를 포함하되, 상기 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트는 일정 두께를 가지며, 상기 칩 유입 채널이 상기 제1 본체 플레이트 내부에 존재하고, 상기 제1 본체 플레이트의 두께를 통해 연장되고, 상기 칩 배출 채널이 상기 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트 내에 존재하고 상기 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트의 두께를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유량 분배기의 마이크로 유체칩은 칩 수용 용기에 배치되어 있으며, 상기 칩 수용 용기는
   용기 본체;
   상기 용기 본체 내부에 있으며, 상기 마이크로 유체칩을 수용하며, 2개의 평면형 벽 및 하나의 원주형 벽에 의해 구획되고, 상기 두 개의 평면형 벽이 대변에 배치된 칩 챔버;
   상기 용기 본체 내부에 있으며, 유체 공급 채널 유입구 및 유체 공급 채널 배출구를 포함하며, 상기 유체 공급원으로부터 유체를 받아 상기 칩 유입 채널로 공급하기에 적합하며, 상기 유체 공급 채널 유입구는 상기 유체 공급원과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 공급 채널 배출구는 상기 칩 유입 채널과 유체상으로 상호작용하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 채널;
   상기 유체 공급 채널 배출구 둘레로 연장되며 상기 마이크로 유체칩과 결합된 유체 공급 채널 실(seal); 및
   상기 용기 본체 내부에 있으며, 각각이 하나의 유체 배출 채널 유입구 및 하나의 유체 배출 채널 배출구를 포함하며, 유체를 상기 연관된 칩 배출 채널로부터 받아 연관된 반응기 집합체로 공급하기에 적합하며, 상기 유체 배출 채널 유입구는 연관된 칩 배출 채널과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 배출 채널 배출구는 연관된 반응기 집합체와 유체상으로 상호작용하는 다수의 유체 배출 채널; 및
   유체 배출 채널 유입구 둘레로 연장되며 상기 마이크로 유체칩과 결합된 다수의 유체 배출 채널 실(seal); 을 포함하되,
   상기 칩 수용 용기는 유체 공급 채널 실(seal) 및 유체 배출 채널 실용 시트(seat)를 포함하고, 상기 시트는 각각이 원주형 벽, 원주형 바닥 및 개방형 상부를 포함하며, 상기 원주형 벽은 상기 시트(seat)에 배치된 실(seal)을 지지하는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 마이크로 유체칩으로부터 상기 시트(seat)의 상부까지의 거리는 0 내지 200 μm, 바람직하게는 10 내지 150 μm, 선택적으로 30 내지 70 μm인 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유입구 칩 채널 및/또는 상기 다수의 배출구 칩 채널의 적어도 하나의 직경은 0.7 mm이하, 바람직하게는 0.5 mm이하, 선택적으로 0.2 내지 0.4 mm인 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
   
5. 제1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 칩 유입 채널 및/또는 상기 다수의 칩 배출 채널의 적어도 하나의 직경은 상기 채널의 길이에 따라 변하며, 상기 채널의 평균 직경은 상기 채널의 길이보다 작거나 같으며, 상기 채널은 선택적으로 원뿔 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
   
6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 용기 본체는
   조리개(aperture)를 포함하며, 상기 조리개는 상기 칩 챔버를 대기압 부피로 연결하여 상기 반응기 시스템이 작동하는 동안 상기 칩 챔버의 압력이 대기압이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
   
7. 제2항, 제2항 및 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 칩 수용 용기의 상기 용기 본체는
   상기 칩 챔버의 하나의 평면형 벽 및 제1 밀폐 표면을 포함하는 베이스;
   상기 칩 챔버의 다른 하나의 평면형 벽 및 제2 밀폐 표면을 포함하는 커버;를 포함하되, 상기 제1 및 제2 밀폐 표면이 서로 접촉되어 있을 때 상기 베이스 및 커버가 상기 칩 챔버를 둘러싸며,
   상기 제1 및 제2 밀폐 표면과 접촉하고, 상기 칩 챔버의 둘레로 연장된 원주형 실(seal);을 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
   
8. 제2항, 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유체 공급 채널 실(seal) 및/또는 다수의 유체 배출 채널 실(seal)중 적어도 하나는 중앙에 구멍이 있는 환형 형태이며, 상기 칩 수용 용기는 적어도 하나의 나선형 발열체(tubular element)를 포함하며, 상기 나선형 발열체는 상기 실(seal)의 중앙의 구멍으로 연장되는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 칩 챔버는
   상기 조리개(aperture)를 통해 대기(atmosphere)와 유체상으로 상호작용하는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
   
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 반응기 시스템은
    상기 조리개를 통해 칩 챔버와 유체상으로 상호작용하는 폐기물 용기(waste vessel)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
11. 제6항, 제9항 및/또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응기 시스템은
    상기 조리개를 통해 상기 칩 챔버로부터 흐르는 유체의 존재를 검출하기에 적합한 유량 검출기(flow detector)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
12. 제2항, 제3항, 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은
    상기 칩 챔버의 압력 내에서의 압력 변화를 검출하기 위한 칩 챔버 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
13. 제2항, 제3항, 제6항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 유체칩의 외측 표면의 부분 및 상기 칩 챔버의 평면형 벽 또는 원주형 벽 사이에 공간이 존재하며, 상기 공간에 가열기(heater) 또는 냉각(cooler)기와 같은 열 소자(thermal device)가 배치되는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
14. 제2항, 제3항, 제6항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩 수용 용기는 상기 마이크로 유체칩 전체를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
15. 각각이 반응기 유입구 및 반응기 배출구를 포함하며, 화학반응을 수용하기에 적합한 유동형 반응기(flow-through reactors), 제1끝단 및 제2 끝단을 포함하되, 상기 제2 끝단이 상기 유동형 반응기의 반응기 유입구에 연결되어 있으며, 유체를 상기 유동형 반응기로 공급하기에 적합한 반응기 공급라인, 제1 끝단 및 제2 끝단을 포함하되, 상기 제1 끝단이 상기 유동형 반응기의 반응기 배출구에 연결되어 있으며, 반응물 배출물을 상기 유동형 반응기로부터 배출하기에 적합한 반응기 배출라인을 포함하는 다수의 반응기 집합체;
    가압 유체(pressurized fluid)를 상기 유동형 반응기에 제공하기에 적합한 유체 공급원(fluid source); 및
    가압 유체를 상기 유동형 반응기에서의 반응에 사용하기 위해 상기 유체 공급원으로부터 상기 반응 집합체로 전달하기에 접합하고, 상기 유체 공급원의 하류 및 상기 반응기 집합체의 상류에 배치되어 있으며, 상기 유체 공급원과 유체상으로 상호작용하고 상기 유체 공급원으로부터 상기 가압 유체를 받기에 적합한 유로조절기 유입구를 포함하며, 연관된 반응기 집합체의 반응기 공급라인의 제1 끝단과 유체상으로 상호작용하고, 상기 가압 유체를 상기 유체 공급원으로부터 연관된 반응기 집합체로 제공하기에 적합한 다수의 유로조절기 배출구를 포함하는 유로 조절기(flow path controller);를 포함하고,
    상기 반응기 공급라인 및/또는 적어도 하나의 반응기 집합체의 반응기 배출라인에 유량 제한기 채널이 존재하고, 상기 유량 제한기 채널은 평면형 마이크로 유체칩 내에 배치되어 있으며,
    상기 마이크로 유체칩은 상기 유량 제한기 채널과 유체상으로 상호작용하는 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널을 더 포함하고, 상기 칩 유입 채널은 상기 유량 제한기 채널의 상류에 있고, 상기 칩 배출 채널은 상기 유량 제한기 채널의 하류에 있으며, 상기 칩 유입 채널 및 칩 배출 채널 모두는 일정 길이 및 일정 직경을 가지며, 상기 칩 유입 채널의 직경은 상기 칩 유입 채널의 길이보다 작거나 같으며, 상기 칩 배출 채널의 직경은 상기 칩 배출 채널의 길이보다 작거나 같고,
    상기 마이크로 유체칩은 서로 연결되어 있어 있는 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트를 포함하되, 상기 제1 본체 플레이트 및 제2 본체 플레이트는 일정 두께를 가지며, 상기 칩 유입 채널이 상기 제1 본체 플레이트 내부에 존재하고 상기 제1 본체 플레이트의 두께를 통해 연장되고, 상기 칩 배출 채널이 상기 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트 내에 존재하고 상기 제1 본체 플레이트 및/또는 상기 제2 본체 플레이트의 두께를 통해 연장된 것을 특징으로 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
16. 제15항에 있어서,
    적어도 하나의 마이크로 유체칩이 칩 수용 용기에 배치되어 있으며, 상기 칩 수용 용기는
    용기 본체;
    상기 용기 본체 내부에 있으며, 상기 마이크로 유체칩을 수용하며, 2개의 평면형 벽 및 하나의 원주형 벽에 의해 구획되고, 상기 두 개의 평면형 벽이 대변에 배치된 칩 챔버;
    상기 용기 본체 내부에 있으며, 유체 공급 채널 유입구 및 유체 공급 채널 배출구를 포함하며, 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인으로부터 유체를 받아 상기 마이크로 유체칩의 칩 유입 채널로 공급하기에 적합하며, 상기 유체 공급 채널 유입구는 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 공급 채널 배출구는 상기 칩 유입 채널과 유체상으로 상호작용하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 채널;
    상기 유체 공급 채널 배출구 둘레로 연장되며 상기 마이크로 유체칩과 결합된 유체 공급 채널 실(seal);
    상기 용기 본체 내부에 있으며, 하나의 유체 배출 채널 유입구 및 하나의 유체 배출 채널 배출구를 포함하며, 유체를 상기 마이크로 유체칩의 칩 배출 채널로부터 받아 유량이기 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인으로 공급하기에 적합하며, 상기 유체 배출 채널 유입구는 상기 칩 배출 채널과 유체상으로 상호작용하고, 상기 유체 배출 배출구는 유량 제한기 채널이 배치된 상기 반응기 공급라인 또는 반응기 배출라인과 유체상으로 상호작용하는 유체 배출 채널; 및
    유체 배출 채널 유입구 둘레로 연장되며 마이크로 유체칩과 결합된 하나의 유체 배출 채널 실(seal);을 포함하고,
    상기 칩 수용 용기는 유체 공급 채널 실(seal) 및 유체 배출 실(seal)용 시트(seat)를 포함하되, 상기 유체 공급 채널 실(seal) 및 유체 배출 실(seal)용 시트(seat)는 각각 원주형 벽, 원주형 바닥 및 개방형 상부를 포함하며, 상기 원주형 벽은 시트(seat)에 배치된 실(seal)을 지지하는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
17. 제15 또는 16항에 있어서,
    상기 유로 조절기는 선택밸브(selection valve), 유량 분배기 또는 매니폴드(manifold)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 인 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
18. 제15항, 제16항 및 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩 유입 채널 및/또는 상기 다수의 칩 배출 채널 중 적어도 하나의 직경은 상기 채널의 길이에 따라 다르며, 상기 채널의 평균직경은 상기 채널의 길이보다 작거나 같고, 선택적으로, 상기 채널은 원뿔 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
19. 제15항, 제16항, 제17항 및 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유입구 칩 채널 및/또는 다수의 배출구 채널 중 적어도 하나의 직경은 0.7 mm이하, 바람직하게는 0.5 mm 이하, 선택적으로 0.2 내지 0.4 mm인 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.
    
20. 제16항에 있어서,
    상기 마이크로 유체칩으로부터 상기 시트(seat)의 상부까지의 거리가 0 내지 200 μm, 바람직하게는 10 내지 150 μm 선택적으로 30 내지 70 μm인 것을 특징으로 하는 높은 처리량 어플리케이션용 반응기 시스템.

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