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微反应器系统的制作方法

2022-08-13 05:40:16 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种具有将流体混合的微反应器的微反应器系统。


背景技术:

2.近年来,在生物相关、医药品、化学制品等制造领域中,正在推进微反应器的利用。微反应器是具有μm级的微流道的流动式的反应器,用于流体彼此之间的混合和反应。微反应器一般是利用模塑成形、光刻等微加工技术制作的,可更换的拆卸式、假设只使用一次的一次性产品也在研究之中。
3.另外,微反应器将微流道(微小流路)作为反应场,因此,能够迅速地通过分子扩散进行流体的混合。另外,与使用传统的大型反应器的批次法相比较,相对于流体的体积的表面积的效果增大,因此,具有传热、导热、化学反应等效率提高的特征。根据这种特征,在各种领域中能够期待通过应用微反应器来缩短反应时间以及提高反应产率。
4.另外,微反应器提供封闭系统的小反应场,因此适用于处理腐蚀性物质、反应性物质、其它危险物等、以及带有危险的反应的处理。而且,由于其占有体积小,在进行数增放大(numbering up)时自由度高,能够简化化学工程方面的研究从而实现物质的量产。因此,预计微反应器应用于广泛领域的趋势会进一步加快。
5.一般而言,微反应器与泵、配管、温度调节装置等一同被系统化,各种操作半自动化完成。在医药品等的制造领域中,要求符合gmp(good manufacturing practice:关于医药品的制造管理及品质管理的标准),因此,对于微反应器系统也要求适应规则。
6.具体而言,不仅微反应器自身的设计、组装、维护等,对于所有的配管等液体接触部,都需要保证其无菌性和非溶出性,以及不发生原料和中间体等的变质和污染的性能。另外,还要求工艺的再现性,也需要能应对控制用的软件的变化、泄漏对策等的故障检修。
7.目前,对于微反应器系统,进行了关于流体的输送(送液)的研究。
8.例如,在专利文献1中记载了具有微反应器、泵、流体检测器等的微反应器系统。在该微反应器系统中,将各流体向微反应器输送,在通向微反应器的管路变成被流体充满的状态后,将各流体导入微反应器内。通过这样的流体输送来控制各流体到达微反应器内的汇流点的时间。
9.另外,在专利文献2中,作为微反应器系统的一个例子,记载了具有流道选择切换阀的液体反应装置(参照权利要求45等)。流道选择切换阀在混合基板及反应基板的温度被调节、流道被清洗之后进行切换。通过切换流道选择切换阀,构成从原料储存容器通过泵、混合基板、反应基板、流出口、回收口到达回收容器的处理流道。
10.现有技术文献
11.专利文献
12.专利文献1:日本特开2019-042713号公报
13.专利文献2:国际公开第2006/043642号


技术实现要素:

14.发明所要解决的课题
15.目前,在通常的微反应器系统中,通过软管等配管将在贮罐等容器中准备的流体导入微反应器中。一般而言,准备有流体的容器是从上部插入配管的构造。在向微反应器输送流体时,利用从容器的上部插入的配管向上方抽吸在容器中准备好的流体。
16.在这种传统的送液法中,存在当微反应器的运转结束时流体残留在容器内的缺点。完全抽吸残留在容器的底部附近的流体并非易事,而且也要求不抽吸容器内的气体。因此,当微反应器的运转结束时容器中通常会残留一定程度的流体。
17.通常,残留在容器中的流体有可能受到污染或劣化,因此,不再继续使用而是将其废弃。因此,如果是流体容易残留在容器中的送液法,则流体的浪费就会增加。使其在微反应器中混合、反应的原料的流体价格越高、数量越稀少,成本效率和生产效率就越差。另外,在原料的流体是毒性物质或危险物的情况下,导致因废弃时的接触而产生的风险和后处理的成本增加。
18.在微反应器中,有时也会进行混合比偏向于其中一个流体的混合。在进行这样的混合时,对于所输送的流体控制成彼此不同的流量。对于低流量侧的流体,根据与混合比的关系,能够相对地减少在容器中所准备的量。但是,实际上,为了不抽吸容器内的空气,需要准备额外的量。因此,所输送的流体的流量越低,流体的浪费就越容易增加。
19.另外,在现有的送液法中,存在当微反应器的运转结束时,输送过程中的流体残留在微反应器内或配管内的缺点。通常,针对流体的反应时间和混合时间而将微反应器和配管设置成足够的容积。例如,在反应时间为30分钟的情况下,在下游侧确保与30分钟的流量对应的内容积。另外,从确保生产性的观点等来看,对于流量有最低限的要求。
20.通常,残留在微反应器内和配管内的流体有可能会受到污染或劣化,因此不再继续使用而是将其废弃。因此,如果流体残留在微反应器内或配管内,则与容器的情况同样,流体的浪费会增加。从作业的安全性的观点来看,拆卸并废弃残留有大量流体的微反应器和配管并不现实。如果在微反应器内和配管内残留流体,则不仅成本效率和生产效率会变差,因废弃时的接触而产生的风险和后处理的成本也会增大。
21.因此,本发明的目的在于提供一种能够高效地利用原料的流体的微反应器系统。
22.用于解决课题的技术方案
23.为了解决上述课题,本发明的微反应器系统包括:微反应器,其具有用于导入流体的两个流入口和使所述流体汇流的流道,将从一个所述流入口导入的第1流体与从另一个所述流入口导入的第2流体在所述流道中混合;用于准备所述第1流体的第1容器;用于准备所述第2流体的第2容器;将所述第1流体向所述流入口输送的第1泵;将所述第2流体向所述流入口输送的第2泵;第1测量部件,其用于测量所述第1容器内的所述第1流体的量;第2测量部件,其用于测量所述第2容器内的所述第2流体的量;和切换部件;其将向所述微反应器输送的所述第1流体和所述第2流体中的至少一者切换成与所述第1流体和所述第2流体不同的流体。
24.发明效果
25.本发明的微反应器系统能够高效地利用原料的流体。
26.通过以下的实施方式的说明,其它课题、结构和效果会更加明确。
附图说明
27.图1是第1实施方式的微反应器系统的示意图。
28.图2是表示微反应器的一个例子的图。
29.图3是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
30.图4是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
31.图5是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
32.图6是第2实施方式的微反应器系统的示意图。
33.图7是第3实施方式的微反应器系统的示意图。
34.图8是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
35.图9是第4实施方式的微反应器系统的示意图。
36.图10是第5实施方式的微反应器系统的示意图。
37.图11是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
38.图12是第6实施方式的微反应器系统的示意图。
39.图13a是表示将3d储袋载置于支架的台状部的方法的图。
40.图13b是表示将2d储袋悬挂在支架上的方法的图。
41.图13c是表示将3d储袋用支架的框状部抱持的方法的图。
具体实施方式
42.<第1实施方式>
43.首先,参照附图对本发明的第1实施方式的微反应器系统进行说明。此外,对于在以下的各图中共用的结构标注相同的附图标记,并省略重复的说明。
44.图1是第1实施方式的微反应器系统的示意图。
45.如图1所示,第1实施方式的微反应器系统1具有:第1流体用容器(第1容器)101、第2流体用容器(第2容器)102、第3流体用容器(第3容器)103、第4流体用容器(第4容器)104、第1流体用泵(第1泵)105、第2流体用泵(第2泵)106、微反应器107、回收用容器108、管109、第1流体传感器(第1测量部件)110、第2流体传感器(第2测量部件)111、第1切换器(第1切换部件)112、第2切换器(第2切换部件)113。
46.微反应器系统1通过在微反应器107中对流体彼此进行混合,生成由流体彼此混合而得的混合物或因流体彼此反应而产生的反应生成物(混合流体)。微反应器107是流动型的反应器,其具有:导入各个流体的两个流入口、使流体彼此汇流而混合的微小流道、以及使汇流后的混合流体流出的流出口。
47.在微反应器系统1中,在利用流体用泵105、106将在各流体用容器101、102中准备的原料的流体向微反应器107输送的过程中,利用流体传感器110、111测量在流体用容器101、102中剩余的流体的量。当测量出流体用容器101、102内的流体用尽时,将该流体、乃至该流体和另一个流体切换成其它流体,将其它流体向微反应器107输送。
48.在以下的说明中,作为在微反应器107中混合、反应的原料的流体,举例表示使用液体的第1流体和液体的第2流体的情况。
49.如图1所示,第1流体用容器101和第1流体用泵105经由管109与微反应器107的一个流入口连接。第1流体用容器101与第1流体用泵105连接。第1流体用泵105与微反应器107
所具有的一个流入口连接。
50.第1流体用容器101是准备第1流体的容器。第1流体用泵105是将第1流体向微反应器107的一个流入口输送的泵。在第1流体被切换成其它的流体的情况下,第1流体用泵105将该流体向微反应器107输送。
51.另外,第2流体用容器102和第2流体用泵106经由管109与微反应器107的另一个流入口连接。第2流体用容器102与第2流体用泵106连接。第2流体用泵106与微反应器107所具有的另一个流入口连接。
52.第2流体用容器102是准备第2流体的容器。第2流体用泵106是将第2流体向微反应器107的另一个流入口输送的泵。在第2流体被切换成其它的流体的情况下,第2流体用泵106将该流体向微反应器107输送。
53.另外,回收用容器108经由管109与微反应器107的流出口连接。回收用容器108是用于回收流体彼此混合后的混合物或因流体之间的反应而产生的反应生成物的容器。
54.管109例如由聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene:ptfe)、全氟烷氧基烷烃(perfluoroalkoxyalkane:pfa)等形成。管109经由未图示的接头与微反应器107和泵、容器等连接。
55.作为第1流体用泵105和第2流体用泵106,例如使用管泵、柱塞泵、隔膜泵、螺旋泵等适当的泵。作为泵所具有的管、注射器、隔膜等液体接触部的材料,能够列举以聚二甲基硅氧烷(polydimethylsi loxane:pdms)、硅树脂、pe(聚乙烯)、pp(聚丙烯)、ptfe为代表的氟树脂等树脂材料。
56.此处,对在微反应器系统1中能够使用的微反应器107的具体例子进行说明。
57.图2是表示微反应器的一个例子的图。
58.如图2所示,作为使原料的流体混合、反应的微反应器107,能够使用流道体积在流体之间非对称地设置的微反应器200。
59.微反应器200具有:将流体导入的两个流入口(210、211)、使各个导入的流体汇流而混合的微小流道(220、221、222)、以及使在汇流点230汇流后的混合流体向外部流出的流出口240。
60.微反应器200通过将上侧板201与下侧板202重叠而形成。在上侧板201实施槽加工,以盖住槽的方式使下侧板202与其重叠,在同一平面上形成微小流道(220、221、222)。但是,并非必须在上侧板201实施槽加工。也可以在下侧板202实施槽加工,以盖住槽的方式使上侧板201与其重叠,在同一平面上形成微小流道(220、221、222)。
61.在下侧板202,在与微小流道(220、221、222)的各终端重叠的位置设置有贯通孔。作为贯通孔,高流量侧流入口210、低流量侧流入口211及流出口240在相反侧的面开口。
62.下侧板202的贯通孔被设置成比微小流道(220、221、222)大的直径。在贯通孔中形成有未图示的螺纹槽。管109经由能够与该螺纹槽螺合的接头与其连接。但是,贯通孔也并非必须设置成比微小流道(220、221、222)大的直径。例如,也可以不在贯通孔中形成螺纹槽,而是将管109直接与贯通孔连接。
63.微小流道(220、221、222)由从高流量侧流入口210至汇流点230的高流量侧流道220、从低流量侧流入口211至汇流点230的低流量侧流道221、从汇流点230至流出口240的排出流道222构成。
64.高流量侧流道220、低流量侧流道221以及排出流道222的流道宽度及流道深度优选设置为2mm以下。特别地,从进行迅速的混合的观点来看,汇流点230的跟前(即将到达汇流点的部分)或排出流道222的流道宽度及流道深度优选设置为数十μm以上且1mm以下的范围。
65.高流量侧流道220是为了使混合的流体中的混合比高且设定为相对高的流量的流体流过而使用的。另一方面,低流量侧流道221是为了使混合比低且设定为相对低的流量的流体流过而使用的。
66.高流量侧流道220以总流道体积大于低流量侧流道221的方式设置。例如,将高流量侧流道220的流道长度设置成比设为同等的流道宽度及流道深度的低流量侧流道221长。根据这种构造,混合比偏向一方的流体侧,在流体彼此被控制成相互迥异的流量的情况下,能够缩小各流体到达汇流点230的时间偏差。
67.另外,高流量侧流道220在中间部分支成两条对称的分支流道220a、220b,在汇流点230彼此汇流。低流量侧流道221从两条分支流道220a、220b之间与汇流点230连接。在汇流点230,从相同侧流入的低流量的流体与高流量的流体流向位于相反侧的排出流道222。根据这种构造,由于是在低流量的流体被高流量的流体夹着的状态下开始混合,因此能够扩大流体间的界面的面积,从而提高混合的效率。
68.微反应器107采用化学上稳定、与流体的反应性和溶出性低,且具有加工性和机械性的适当材料形成。作为微反应器107的材料,例如能够列举不锈钢、硅、金、玻璃、哈氏合金、陶瓷、硅树脂、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、pe(聚乙烯)、pp(聚丙烯)、pmp(聚甲基戊烯)、pdms(聚二甲基硅氧烷)、abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂、pc(聚碳酸酯)、丙烯酸树脂、各种氟树脂等。另外,也可以是实施了搪玻璃、对镍、金等的涂层、对硅等的氧化处理而得的材料。
69.如图1所示,在微反应器系统1中,作为准备与第1流体及第2流体不同的流体的容器,具有:与从第1流体用容器101延伸的第1系统连接的第3流体用容器103;和与从第2流体用容器102延伸的第2系统连接的第4流体用容器104。
70.在微反应器系统1中,在连接有第1流体用容器101的第1系统的管109中,在第1流体用容器101与第1流体用泵105之间具有第1切换器112。第1切换器112经由管109与第3流体用容器103连接。
71.第3流体用容器103是准备与第1流体及第2流体不同的第3流体的容器。第1切换器112是用于将输送到微反应器107的第1流体切换成与第1流体及第2流体不同的其它流体(第3流体)的阀。
72.第1切换器112以能够切换成以下两种状态的方式设置:开放从第1流体用容器101至微反应器107的流道,并且关闭从第3流体用容器103至微反应器107的流道的状态;关闭从第1流体用容器101至微反应器107的流道,并且开放从第3流体用容器103至微反应器107的流道的状态。
73.另外,在微反应器系统1中,在连接有第2流体用容器101的第2系统的管109中,在第2流体用容器102与第2流体用泵106之间具有第2切换器113。第2切换器113经由管109与第4流体用容器104连接。
74.第4流体用容器104是准备不同于第1流体及第2流体的第4流体的容器。第2切换器
113是用于将输送到微反应器107的第2流体切换成不同于第1流体及第2流体的其它流体(第4流体)的阀。
75.第2切换器113以能够切换成以下两种状态的方式设置:开放从第2流体用容器102至微反应器107的流道,并且关闭从第4流体用容器104至微反应器107的流道的状态;关闭从第2流体用容器102至微反应器107的流道,并且开放从第4流体用容器104至微反应器107的流道的状态。
76.在图1中,作为切换器112、113具有三向阀。但是,作为切换器112、113,只要能够切换向微反应器107输送的流体,可以具有适当的设备。作为切换器112、113,例如也可以组合使用多个双向阀。另外,也可以使用具有阀功能的可拆卸的无菌连接接头等。
77.第3流体和第4流体是当各流体用容器101、102中所准备的原料的第1流体和第2流体用尽时,代替这些流体向反应器107输送的流体。通过输送第3流体、第4流体,微反应器107的内部和管109的内部的流体被向排出侧推压。另外,通过切换所输送的流体,能够防止各流体用容器101、102内部的空气流入微反应器107中。
78.作为第3流体和第4流体,与第1流体及第2流体不同,使用不包含原料的成分的流体。作为第3流体和第4流体,只要不与第1流体、第2流体、原料的成分等发生明显的反应,就可以使用适当的流体。第3流体和第4流体既可以是彼此相同的流体,也可以是彼此不同的流体。
79.作为第3流体和第4流体的具体例子,能够列举用于第1流体和第2流体的溶剂、清洗液、缓冲液、生理盐水、离子交换水、纯水等。作为清洗液,能够列举乙醇、乙醇水溶液等乙醇类液体、其它有机溶剂、添加了表面活性剂等清洗剂的溶液等。作为缓冲液,能够列举酸性缓冲液、碱性缓冲液等ph缓冲液。
80.作为第3流体和第4流体,优选不易与原料的成分、因混合/反应而产生的混合物或反应生成物反应的流体。另外,作为第3流体和第4流体,优选不与第1流体和第2流体相溶的二相的流体。当使用这种流体时,即使在切换流体时所切换的流体彼此接触,反应和混合也不易发生,因此原料的流体的利用效率不易降低。
81.另外,在微反应器系统1中,第1流体用容器101具有第1流体传感器110。第2流体用容器102具有第2流体传感器111。第1流体传感器110是用于测量第1流体用容器101内部的第1流体的量的传感器。第2流体传感器111是用于测量第2流体用容器102内部的第2流体的量的传感器。
82.在图1中,作为传感器110、111具有电子天平,各流体用容器101、102被载置于试剂盘上。使用电子天平,根据与初始重量的比较,能够求出各容器内的流体的余量。但是,作为流体传感器110、111,只要能够求出各流体用容器101、102内部的流体的量,可以根据液体的种类和液体量等设置适当的装置。
83.流体传感器110、111既可以是直接测量各流体用容器101、102内部的流体的量的装置,也可以是通过测量而间接求出流体的量的装置。例如,可以在各流体用容器101、102中准备已知量的流体之后,测量从各流体用容器101、102排出的流体的量,根据与已知量的差值求出流体的余量。
84.作为流体传感器110、111的具体例子,除了电子天平之外,还可以列举测量载重的变化的载重传感器、测量液位的液面检测传感器、测量向微反应器107输送的流量的流量传
感器等。
85.另外,根据第1流体用泵105及第2流体用泵106的规格,在第1流体用容器101、第2流体用容器102、第3流体用容器103、以及第4流体用容器104的内部变成较大的负压时,不能输送第1流体、第2流体、第3流体和第4流体,因此也可以设置用于对第1流体用容器101、第2流体用容器102、第3流体用容器103和第4流体用容器104进行加压的机构。具体而言,既可以将第1流体用容器101、第2流体用容器102、第3流体用容器103和第4流体用容器104分别放入能够加压的压力容器中,也可以从外部进行物理压迫而对各容器加压。
86.根据这种微反应器系统1,第3流体用容器103与连接有第1流体用容器101的第1系统连接,第4流体用容器104与连接有第2流体用容器102的第2系统连接,因此,对于第1系统和第2系统中的任一系统,都能将在各流体用容器101、102中准备的原料的流体切换成其它流体。用于准备其它流体的流体用容器103、104对第1系统和第2系统单独设置。因此,关于所切换的流体,能够选择考虑了对于各个原料流体的相溶性等的种类。另外,还可以单独地进行准备、更换、废弃等。
87.接着,对微反应器系统1的具体的运转方法进行说明。
88.图3是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
89.在图3中表示以下的运转方法:在微反应器系统1中,在开始第1流体和第2流体的输送之后,当测量到第1流体用容器101和第2流体用容器102中的一个容器内的流体用尽时,将剩余量用尽侧的该流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体或第4流体),不将剩余量未用尽的另一个容器内的流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体或第4流体),结束第1流体和第2流体的输送。
90.在该运转方法中,在各流体用容器101、102、103、104中分别加入第1流体、第2流体、第3流体和第4流体,然后开始系统的运转(步骤s301)。第1切换器112处于开放来自第1流体用容器101的流道、且关闭来自第3流体用容器103的流道的状态。第2切换器113处于开放来自第2流体用容器102的流道、且关闭来自第4流体用容器104的流道的状态。
91.接着,开始利用第1流体用泵105输送第1流体,并且利用第2流体用泵106输送第2流体(步骤s302)。通过启动各流体用泵105、106,开始从各流体用容器101、102向微反应器107输送流体。
92.在启动各流体用泵105、106之后,通过管109将第1流体和第2流体向微反应器107的内部的汇流点输送(步骤s303)。例如,在微反应器200(参照图2)的情况下,当第1流体被相对地控制为高流量时,第1流体被导入高流量侧流入口210中,第2流体被导入低流量侧流道221中。第1流体流经高流量侧流道220,到达汇流点230。第2流体流经低流量侧流道221,到达汇流点230。
93.当进行向微反应器107的输送时,第1流体和第2流体在微反应器107的内部开始混合、反应(步骤s304)。例如,在微反应器200(参照图2)的情况下,开始混合、反应的混合流体流向汇流点230的下游。
94.接下来,将第1流体和第2流体开始混合、反应后的混合流体从微反应器107排出(步骤s305)。例如,在微反应器200(参照图2)的情况下,在汇流点230汇流后的混合流体流经排出流道222,通过流出口240排出。从微反应器107排出的混合流体一边继续混合、反应一边通过管109,最终被回收到回收用容器108中。
95.当继续进行各流体的输送时,第1流体用容器101和第2流体用容器102中的任一流体的剩余量会用尽(步骤s306),因此通过测量流体的量而检测出该状态。在系统运行期间,利用各流体传感器110、111按照适当的时间间隔测量各流体用容器101、102内部的流体的量。
96.当测量出任一容器内的流体已用尽时,将剩余量用尽侧的该流体切换成其它流体(步骤s307)。当容器内的流体的量低于接近零的阈值时,能够视作已经用尽而进行流体的切换。根据各流体传感器110、111进行的测量来控制切换器112、113所进行的流道的切换。
97.在容器内的剩余量先用尽的流体是第1流体的情况下,向微反应器107输送的第1流体被切换成第3流体。另一方面,在容器内的剩余量先用尽的流体是第2流体的情况下,向微反应器107输送的第2流体被切换成第4流体。
98.在切换向微反应器107输送的流体之后,在从微反应器107排出的混合流体的回收结束的阶段,结束利用第1流体用泵105进行的输送和利用第2流体用泵106进行的输送(步骤s308)。通过停止各流体用泵105、106来中止各流体的输送。然后结束系统的运转(步骤s309)。
99.如此,根据仅将剩余量先用尽侧的流体切换成其它流体的运转方法,即使在泵工作期间容器内部的流体用尽,也能够向微反应器输送其它流体。通过输送其它流体,已经向微反应器输送的流体被向排出侧推压。另外,即使容器内的气体被抽吸,通过切换所输送的流体,也能防止气体流入微反应器中。
100.因此,能够使在容器内准备的原料的流体在微反应器中进行混合、反应直到最后。即,不会使原料的流体大量残留在容器内,能够将其用于混合、反应直至容器的底部附近。
101.于是,根据这种运转方法,能够高效地利用原料的流体。在流体用容器的内部、微反应器的内部和配管的内部,原料的流体不会大量残留,因此即使原料的流体是毒性物质、危险物等,也能减少因丢弃时的接触而产生的风险以及后处理的成本。
102.图4是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
103.在图4中表示下述运转方法:在微反应器系统1中,在开始第1流体和第2流体的输送之后,当测量第1流体用容器101和第2流体用容器102中的一个容器内的流体用尽(用完)时,将没有剩余量侧的该流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体或第4流体),并且将剩余量未用尽的另一个流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体或第4流体)。
104.在该运转方法中,与前述的运转方法(参照图3)同样,进行系统的运转的开始(步骤s401)、第1流体和第2流体的输送的开始(步骤s402)、向微反应器107的汇流点的输送(步骤s403)、在微反应器107的内部的混合、反应(步骤s404)、混合流体从微反应器107的排出(步骤s405)。
105.当继续进行各流体的输送时,第1流体用容器101和第2流体用容器102中的某一个流体的剩余量会用尽(步骤s406),因此,通过测量流体的量来检测出变成该状态的情况。在系统运行期间,利用各流体传感器110、111按照适当的时间间隔测量各流体用容器101、102内部的流体的量。
106.当测量出任一个容器内的流体用尽了时,将剩余量用尽(无剩余量)侧的该流体和剩余量未用尽的另一个流体两者都切换成其它流体(步骤s407)。当容器内的流体的量低于
接近零的阈值时,能够视作流体已经用尽而进行流体的切换。根据各流体传感器110、111进行的测量来控制切换器112、113进行的流道的切换。
107.在容器内的剩余量先用尽的流体是第1流体的情况、以及在先用尽的流体是第2流体的情况这两种情况下,向微反应器107输送的第1流体被切换成第3流体,并且向微反应器107输送的第2流体被切换成第4流体。
108.在切换向微反应器107输送的流体后,在从微反应器107排出的混合流体的回收结束的阶段,结束由第1流体用泵105进行的输送和由第2流体用泵106进行的输送(步骤s408)。通过停止各流体用泵105、106来中止各流体的输送。然后结束系统的运转(步骤s409)。
109.如此,根据将剩余量已用尽侧的流体和剩余量未用尽侧的另一个流体两者都切换成其它流体的运转方法,即使在泵工作期间容器内的流体用尽,也向微反应器输送其它流体。通过输送其它流体,已经向微反应器输送的流体被向排出侧推压。另外,即使容器内的气体被抽吸,通过切换所输送的流体,也能防止气体流入微反应器中。
110.于是,根据这种运转方法,能够高效地利用原料的流体。此时,由于剩余量未用尽侧的另一个流体也被同步切换成其它流体,因此即使对于剩余量未用尽侧,也能用其它流体将已经向微反应器输送的流体向排出侧推压。即,对于任一个系统,都能在混合/反应结束之前从微反应器的内部和配管的内部排除原料的流体。因此,即使原料的流体是毒性物质、危险物等,对于任一个系统也都能减少因丢弃时的接触而产生的风险以及后处理的成本。
111.图5是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
112.在图5中表示以下的运转方法:在微反应器系统1中,在开始第1流体和第2流体的输送之后,当测量出第1流体用容器101和第2流体用容器102中的一个容器内的流体用尽时,将剩余量先用尽侧的流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体或第4流体),在切换了剩余量先用尽侧的流体之后,当测量出另一个容器内的流体用尽时,将剩余量后用尽侧的该流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体或第4流体)。
113.在该运转方法中,与前述的运转方法(参照图3)同样,进行系统的运转的开始(步骤s501)、第1流体和第2流体的输送的开始(步骤s502)、向微反应器107的汇流点的输送(步骤s503)、在微反应器107的内部的混合/反应(步骤s504)、混合流体从微反应器107的排出(步骤s505)。
114.当持续进行各流体的输送时,第1流体用容器101和第2流体用容器102中的任一个流体的剩余量会用尽(步骤s506),因此,通过测量流体的量来检测出成为该状态的情况。在系统运行期间,利用各流体传感器110、111按照适当的时间间隔测量各流体用容器101、102内部的流体的量。
115.当测量出任一容器内的流体已经用尽时,将剩余量先用尽侧的该流体切换成其它流体(步骤s507)。当容器内的流体的量低于接近零的阈值时,能够视作流体已经用尽而进行流体的切换。根据各流体传感器110、111的测量来控制切换器112、113所进行的流道的切换。
116.在容器内的剩余量先用尽的流体是第1流体的情况下,向微反应器107输送的第1流体被切换成第3流体。另一方面,在容器内的剩余量先用尽的流体是第2流体的情况下,向
微反应器107输送的第2流体被切换成第4流体。
117.当继续进行各流体的输送时,第1流体用容器101和第2流体用容器102中的另外一个流体的剩余量会用尽(步骤s508),因此,通过测量流体的量检测出变成该状态的情况。
118.当测量出流体剩余侧的容器内的流体已经用尽时,将剩余量后用尽侧的该流体切换成其它流体(步骤s509)。
119.在切换向微反应器107输送的流体后,在从微反应器107排出的混合流体的回收结束的阶段,结束第1流体用泵105进行的输送和第2流体用泵106进行的输送(步骤s510)。通过停止各流体用泵105、106来中止各流体的输送。然后,结束系统的运转(步骤s511)。
120.如此,根据在将剩余量先用尽侧的流体切换成其它流体之后,将剩余量后用尽侧的流体切换成其它流体的运转方法,即使在泵工作期间容器内的流体用尽,也向微反应器输送其它流体。通过输送其它流体,已经向微反应器输送的流体被向排出侧推出。另外,即使容器内的气体被抽吸,通过切换所输送的流体,也能防止气体流入微反应器中。
121.于是,根据这种运转方法,能够高效地利用原料的流体。此时,由于仍有剩余量一侧的另一个流体之后也被切换成其它流体,因此,对于仍有剩余量的一侧,也能够将在流体用容器中准备的原料的流体排出直至容器的底部附近。另外,还能用其它流体将已经向微反应器输送的流体向排出侧挤压。即,对于任一个系统,都能从微反应器的内部和配管的内部排除原料的流体直至混合、反应结束。因此,即使原料的流体是毒性物质、危险物等,对于任一个系统也都能减少因丢弃时的接触产生的风险以及后处理的成本。
122.此外,微反应器107也可以是单次使用后废弃的一次性的微反应器(一次性/废弃式)。作为一次性的微反应器107的材料,能够列举pe、pp、pmp、pdms、pc、丙烯酸树脂、氟树脂等。另外,除了微反应器107之外,各流体用容器101、102、103、104、回收用容器108、管109、各切换器112、113、接头等、以及其它液体接触部也可以采用一次性产品。
123.至少第1流体用容器101、第2流体用容器102、第3流体用容器103和第4流体用容器104中的一个以上、第1切换器112、第2切换器113、与这些部件连接的管109优选采用一次性产品。如果这些部件采用一次性产品,则即使原料的流体是毒性物质、危险物等,也能够与剩余的流体一起进行后处理,因此,能够减少因丢弃时的接触而产生的风险以及后处理的成本。另外,作为切换器112、113,使用可拆卸的无菌接头,由此废弃时能够将其分解成易携带的尺寸。
124.《第2实施方式》
125.接下来,参照附图对本发明的第2实施方式的微反应器系统进行说明。
126.图6是第2实施方式的微反应器系统的示意图。
127.如图6所示,第2实施方式的微反应器系统2与前述的微反应器系统1同样,具有:第1流体用容器(第1容器)101、第2流体用容器(第2容器)102、第3流体用容器(第3容器)103、第1流体用泵(第1泵)105、第2流体用泵(第2泵)106、微反应器107、回收用容器108、管109、第1流体传感器(第1测量部件)110、第2流体传感器(第2测量部件)111、第1切换器(第1切换部件)112、第2切换器(第2切换部件)113。
128.微反应器系统2与前述的微反应器系统1的不同之处在于,作为准备与第1流体和第2流体不同的其它流体的容器,其具有与第1系统和第2系统两者连接的第3流体用容器103。
129.在微反应器系统2中,在连接有第1流体用容器101的第1系统的管109中,在第1流体用容器101与第1流体用泵105之间具有第1切换器112。第1切换器112经由管109与第3流体用容器103连接。
130.另外,在连接有第2流体用容器102的第2系统的管109中,在第2流体用容器102与第2流体用泵106之间具有第2切换器113。第2切换器113经由管109与第3流体用容器103连接。
131.在微反应器系统2中,第1切换器112以能够切换成以下两种状态的方式设置:开放从第1流体用容器101至微反应器107的流道、且关闭从第3流体用容器103至微反应器107的流道的状态;关闭从第1流体用容器101至微反应器107的流道、且开放从第3流体用容器103至微反应器107的流道的状态。
132.另外,第1切换器113以能够切换成以下两种状态的方式设置:开放从第2流体用容器102至微反应器107的流道、且关闭从第3流体用容器103至微反应器107的流道的状态;关闭从第2流体用容器102至微反应器107的流道、且开放从第3流体用容器103至微反应器107的流道的状态。
133.在微反应器系统2中,能够使用以下的运转方法(参照图3):在开始第1流体和第2流体的输送之后,当测量出第1流体用容器101和第2流体用容器102中的一个容器内的流体用尽时,将剩余量用尽侧的该流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体),而不将剩余量未用尽的另一个容器内的流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体),结束第1流体和第2流体的输送。
134.另外,在微反应器系统2中,也能够使用以下的运转方法(参照图4):在开始第1流体和第2流体的输送之后,当测量出第1流体用容器101和第2流体用容器102中的一个容器内的流体用尽时,将剩余量用尽侧的该流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体),并且将剩余量未用尽的另一个流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体)。
135.另外,在微反应器系统2中,也能够使用以下的运转方法(参照图5):在开始第1流体和第2流体的输送之后,当测量出第1流体用容器101和第2流体用容器102中的一个容器内的流体用尽时,将剩余量先用尽侧的该流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体),在切换剩余量先用尽侧的流体之后,当测量出另一个容器内的流体用尽时,将剩余量后用尽侧的该流体切换成与第1流体和第2流体不同的其它流体(第3流体)。
136.根据这种微反应器系统2,由于第3流体用容器103与连接有第1流体用容器101的第1系统以及连接有第2流体用容器102的第2系统连接,因此,对于第1系统和第2系统中的任一个系统,能够将在各流体用容器101、102中准备的原料的流体切换成其它流体。将准备有其它流体的流体用容器103集成为一个,且对于第1系统和第2系统共用。因此,能够简化整体的结构,实现系统的紧凑化。另外,能够简单地进行其它流体的准备、更换、废弃等。
137.《第3实施方式》
138.接下来,参照附图对本发明的第3实施方式的微反应器系统进行说明。
139.图7是第3实施方式的微反应器系统的示意图。
140.如图7所示,第3实施方式的微反应器系统3具有:初级的微反应器107a、次级以后(包括次级)的多个微反应器107b、107c、107d。在图7中,表示了将共计四级的微反应器
107a、107b、107c、107d以串列(串联)状配置的方式。
141.微反应器系统3具有:流体a用容器(初级第1流体用的容器)701、流体b用容器(初级第2流体用的容器)702、流体c用容器(被混合流体用的容器)703、流体d用容器(被混合流体用的容器)704、流体e用容器(被混合流体用的容器)705、流体f用容器706。
142.另外,还具有:流体a用泵(初级第1流体用的泵)707、流体b用泵(初级第2流体用的泵)708、流体c用泵(被混合流体用的泵)709、流体d用泵(被混合流体用的泵)710、流体e用泵(被混合流体用的泵)711。
143.另外,还具有:构成初级的第1微反应器107a、构成次级的第2微反应器107b、构成第三级的第3微反应器107c、构成第四级的第4微反应器107d、回收用容器108、管109。
144.另外,还具有:流体a传感器(初级第1流体用的测量部件)712、流体b传感器(次级第2流体用的测量部件)713、流体c传感器(被混合流体用的测量部件)714、流体d传感器(被混合流体用的测量部件)715、流体e传感器(被混合流体用的测量部件)716。
145.另外,微反应器系统3还具有:流体a切换器(初级第1流体用的切换部件)717、流体b切换器(初级第2流体用的切换部件)718、流体c切换器(被混合流体用的切换部件)719、流体d切换器(被混合流体用的切换部件)720、流体e切换器(被混合流体用的切换部件)721。
146.微反应器系统3具有相互串联连接的多个微反应器107a、107b、107c、107d。微反应器系统3将依次导入多个微反应器107a、107b、107c、107d中的流体彼此混合,产生由流体彼此混合而成的混合物、流体彼此反应而成的反应生成物(混合流体)。
147.第1微反应器107a、第2微反应器107b、第3微反应器107c以及第4微反应器107d分别具有:导入流体的两个流入口、使各个导入的流体汇流而混合的微小流道、以及使汇流后的混合流体流出的流出口。作为这些微反应器107a、107b、107c、107d,优选使用图2所示的微反应器200。
148.在第1微反应器107a中,从一个流入口导入流体a(初级第1流体)。另外,从另一个流入口导入流体b(初级第2流体)。在第1微反应器107a中,流体a与流体b混合而产生一次混合流体(流体a b)。第2微反应器107b经由管109与第1微反应器107a的流出口连接。
149.在第2微反应器107b中,从一个流入口导入一次混合流体(流体a b)。另外,从另一个流入口引入流体c(被混合流体)。在第2微反应器107b中,一次混合流体与流体c混合而产生二次混合流体(流体a b c)。第3微反应器107c经由管109与第2微反应器107b的流出口连接。
150.在第3微反应器107c中,从一个流入口导入二次混合流体(流体a b c)。另外,从另一个流入口导入流体d(被混合流体)。在第3微反应器107c中,二次混合流体与流体d混合而产生三次混合流体(流体a b c d)。第4微反应器107d经由管109与第3微反应器107c的流出口连接。
151.在第4微反应器107d中,从一个流入口导入三次混合流体(流体a b c d)。另外,从另一个流入口导入流体e(被混合流体)。在第4微反应器107d中,三次混合流体与流体e混合而产生四次混合流体(流体a b c d e)。回收用容器108经由管109与第4微反应器107d的流出口连接。
152.如图7所示,在微反应器系统3中,作为准备与流体a、流体b、流体c、流体d及流体e不同的流体f的容器,具有流体f用容器706,其与包括从流体a用容器701延伸的流体a系统、
从流体b用容器702延伸的流体b系统、从流体c用容器703延伸的流体c系统、从流体d用容器704延伸的流体d系统、以及从流体e用容器705延伸的流体e系统的所有系统连接。
153.在微反应器系统3中,在连接着流体a用容器701的流体a系统的管109中,在流体a用容器701与流体a用泵707之间具有流体a切换器717。流体a切换器717经由管109与流体f用容器706连接。
154.另外,在连接着流体b用容器702的流体b系统的管109中,在流体b用容器702与流体b用泵708之间具有流体b切换器718。流体b切换器718经由管109与流体f用容器706连接。
155.另外,在连接着次级以后的各流体用容器703、704、705的各流体系统的管109中,在各流体用容器703、704、705与各流体用泵709、710、711之间具有切换器719、720、721。各切换器719、720、721经由管109与流体f用容器706连接。
156.在微反应器系统3中,流体a切换器717以能够切换成以下两种状态的方式设置:开放从流体a用容器701至第1微反应器107a的流道、且关闭从流体f用容器706至第1微反应器107a的流道的状态;关闭从流体a用容器701至第1微反应器107a的流道、且开放从流体f用容器706至第1微反应器107a的流道的状态。
157.另外,流体b切换器718以能够切换成以下两种状态的方式设置:开放流体b用容器702至第1微反应器107a的流道、且关闭从流体f用容器706至第1微反应器107a的流道的状态;关闭从流体b用容器702至第1微反应器107a的流道、且开放从流体f用容器706至第1微反应器107a的流道的状态。
158.另外,次级以后的各切换器719、720、721以能够切换成以下两种状态的方式设置:开放从各流体用容器703、704、705至各微反应器107b、107c、107d的流道、且关闭从流体f用容器706至各微反应器107b、107c、107d的流道的状态;关闭从各流体用容器703、704、705至各微反应器107b、107c、107d的流道、且开放从流体f用容器706至各微反应器107b、107c、107d的流道的状态。
159.流体a、流体b、流体c、流体d及流体e是用于各微反应器107a、107b、107c、107d中的混合、反应的原料的流体。流体f是当在各流体用容器701、702、703、704、705中准备的原料的流体用尽时,取代这些流体向各微反应器107a、107b、107c、107d输送的流体。
160.作为流体a、流体b、流体c、流体d及流体e,根据混合、反应的目的,使用适当的流体。作为流体f,与前述的第3流体和第4流体同样,使用与原料的流体不同且不包含原料的成分的流体。
161.另外,在微反应器系统3中,在流体a用传感器701具有用于测量容器内的流体a的量的流体a传感器712。在流体b用容器702具有用于测量容器内的流体b的量的流体b传感器713。在流体c用容器703具有用于测量容器内的流体c的量的流体c传感器714。在流体d用容器704具有用于测量容器内的流体d的量的流体d传感器715。在流体e用容器705中具有用于测量容器内的流体e的量的流体e传感器716。
162.作为流体a传感器712、流体b传感器713、流体c传感器714、流体d传感器715以及流体e传感器716,与前述的流体传感器110、111同样,除了电子天平之外,还可以使用负载传感器、液面检测传感器、流量传感器等。
163.此外,根据各流体用泵707、708、709、710、711的规格,当各流体用容器701、702、703、704、705、706的内部变成较大的负压时,就不能输送流体a、流体b、流体c、流体d、流体e
及流体f,因此,也可以设置对各流体用容器701、702、703、704、705、706进行加压的机构。具体而言,既可以将各流体用容器701、702、703、704、705、706分别放入能够进行加压的压力容器中,也可以从外部进行物理压迫而对各容器加压。
164.根据这种微反应器系统3,由于具有多个微反应器107a、107b、107c、107d,因此,能够在流动式的工艺过程中进行多阶段的混合、反应。由于在连接有各流体用容器701、702、703、704、705的各个系统连接有流体f用容器706,因此,对于任一系统,都能将在各流体用容器701、702、703、704、705中准备的原料的流体切换成其它流体。将准备有其它流体的流体f用容器706集成为一个,并且对于各个系统共用。因此,能够简化整体的结构,实现系统的紧凑化。另外,能够简单地进行其它流体的准备、更换、废弃等。
165.图8是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
166.在图8中表示以下的运转方法:在微反应器系统3中,在开始流体a、流体b、流体c、流体d及流体e的输送之后,当测量流体a用容器701、流体b用容器702、流体c用容器703、流体d用容器704以及流体e用容器705中的任一个容器内的流体用尽时,将流体a、流体b、流体c、流体d及流体e的所有流体切换成与流体a、流体b、流体c、流体d及流体e或混合流体不同的其它流体(流体f)。
167.在该运转方法中,将流体a、流体b、流体c、流体d、流体e及流体f分别放入各流体用容器701、702、703、704、705、706中,开始系统的运转(步骤s801)。各切换器717、718、719、720、721处于开放来自准备了原料的流体的各流体用容器701、702、703、704、705的流道、且关闭来自流体f用容器706的流道的状态。
168.接着,开始利用各流体用泵707、708、709、710、711输送流体a、流体b、流体c、流体d及流体e(步骤s802)。通过启动各流体用泵707、708、709、710、711,开始从各流体用容器701、702、703、704、705向微反应器107a、107b、107c、107d输送流体。
169.在启动各流体用泵707、708、709、710、711之后,将流体a、流体b、流体c、流体d及流体e通过管109向各微反应器107a、107b、107c、107d的内部的汇流点输送(步骤s803)。按照混合时间、反应时间将流体a、流体b、流体c、流体d及流体e依次导入各微反应器107a、107b、107c、107d。
170.当向微反应器107a、107b、107c、107d进行输送时,流体a、流体b、流体c、流体d及流体e在各微反应器107a、107b、107c、107d的内部开始混合、反应(步骤s804)。在各微反应器107a、107b、107c、107d中,伴随着各流体的输送,依次开始混合、反应。
171.接着,各流体彼此之间开始混合、反应后的混合流体从各微反应器107a、107b、107c、107d排出(步骤s805)。按照混合时间、反应时间从各微反应器107a、107b、107c、107d依次地排出混合流体。所排出的混合流体一边继续混合/反应一边流过管109,最终被回收到回收用容器108中。
172.当继续进行各流体的输送时,流体a用容器701、流体b用容器702、流体c用容器703、流体d用容器704及流体e用容器705中的任一流体的剩余量会用尽(步骤s806),因此,通过测量流体的量来检测出变成该状态的情况。在系统运行期间,利用各流体传感器712、713、714、715、716按照适当的时间间隔测量各流体用容器701、702、703、704、705内部的流体的量。
173.当测量出任一容器内的流体用尽时,将流体a、流体b、流体c、流体d及流体e的所有
流体都切换成与流体a、流体b、流体c、流体d及流体e不同的其它流体(步骤s807)。当容器内的流体的量低于接近零的阈值时,能够视作流体已经用尽而进行流体的切换。根据各流体传感器712、713、714、715、716的测量来控制切换器717、718、719、720、721所进行的流道的切换。
174.在切换向微反应器107a、107b、107c、107d输送的流体之后,在从最后一级的第4微反应器107d排出的混合流体的回收结束的阶段,结束由各流体用泵707、708、709、710、711进行的输送(步骤s808)。通过停止各流体用泵707、708、709、710、711来中止各流体的输送。然后结束系统的运转(步骤s809)。
175.如此,根据将剩余量用尽的所有的流体都切换成其它流体的运转方法,即使在泵工作期间容器内的流体用尽,也向微反应器输送其它流体。通过输送其它流体,已经向微反应器输送的流体被向排出侧推出。另外,即使容器内的气体被抽吸,通过切换所输送的流体,也能防止气体流入微反应器中。
176.于是,根据这种运转方法,能够高效地利用原料的流体。此时,剩余量未用尽侧的剩余的流体也同步被切换成其它流体,因此,对于剩余量未用尽的剩余部分,也能够用其它流体将已经向微反应器输送的流体向排出侧推出。即,对于任一系统,都能够从微反应器的内部和配管的内部排除原料的流体。因此,即使原料的流体是毒性物质、危险物等,对于任一系统,均能够减少因丢弃时的接触而产生的风险以及后处理的成本。
177.此外,在微反应器系统3中也能使用以下的运转方法(参照图3):在开始流体a、流体b、流体c、流体d及流体e的输送之后,当测量出流体a用容器701、流体b用容器702、流体c用容器703、流体d用容器704以及流体e用容器705中的任一个容器内的流体用尽时,将剩余量用尽的一部分的该流体切换成与流体a、流体b、流体c、流体d及流体e不同的其它流体(流体f),而不将剩余量未用尽的容器内的剩余流体切换成与流体a、流体b、流体c、流体d及流体e不同的其它流体,结束流体a、流体b、流体c、流体d及流体e的输送。
178.另外,在微反应器系统3中也能使用以下的运转方法(参照图5):在开始流体a、流体b、流体c、流体d及流体e的输送之后,当测量出流体a用容器701、流体b用容器702、流体c用容器703、流体d用容器704以及流体e用容器705中的任一个容器内的流体用尽时,将剩余量先用尽的一部分的该流体切换成与流体a、流体b、流体c、流体d及流体e不同的其它流体(流体f),在切换剩余量先用尽的一部分流体之后,当测量出其余的容器内的流体用尽时,将剩余量后用尽的剩余的该流体切换成与流体a、流体b、流体c、流体d及流体e不同的其它流体(流体f)。
179.《第4实施方式》
180.接下来,参照附图对本发明的第4实施方式的微反应器系统进行说明。
181.图9是第4实施方式的微反应器系统的示意图。
182.如图9所示,第4实施方式的微反应器系统4与前述的微反应器系统3同样,具有:多个微反应器107a、107b、107c、107d、回收用容器108、管109、流体用容器701、702、703、704、705、706、流体用泵707、708、709、710、711、流体传感器712、713、714、715、716。
183.微反应器系统4与前述的微反应器系统3的不同之处在于,在最后一级的第4微反应器107d的下游具有流体检测传感器901。
184.在微反应器系统4中,在连接有回收用容器108的回收系统的管109具有流体检测
传感器901。流体检测传感器901是能够测量最终要回收的混合流体中的成分的传感器。
185.作为流体检测传感器901,根据流体的种类和目标成分而使用适当的检测器。例如,能够使用检测图像、光的吸收、折射、反射、散射、电的导通、电阻、静电电容、压力、温度、超声波、磁等的变化的检测器。检测器也可以是通过紫外线光谱法、红外线光谱法、拉曼光谱法等进行特定成分的检测、或通过浊度等进行检测的设备。
186.流体检测传感器901能够将检测信号传送给未图示的控制装置。控制装置通过从流体检测传感器901输入检测信号来控制各流体用泵707、708、709、710、711的动作。
187.根据这种微反应器4,利用流体检测传感器901能够准确地检测出微反应器中的混合、反应的结束。一般而言,在微反应器这种微小流道中进行流动式的处理的情况下,能够根据整个流道的内体积,求出混合流体的量。即,能够根据整个流道的内体积、混合流体的流量来判断处理工艺的结束时间。
188.但是,在采用这种判断方法的情况下,有可能受到微反应器的流道的内体积和管的内径的产品误差的影响。如果在适当的时间不结束处理工艺,则目标物的回收率会变低,未反应的杂质混入其中。对此,如果由流体检测传感器901检测出混合/反应的结束,则能够有效地、高纯度地回收混合流体中的目标成分。
189.《第5实施方式》
190.接下来,参照附图对本发明的第5实施方式的微反应器系统进行说明。
191.图10是第5实施方式的微反应器系统的示意图。
192.如图10所示,第5实施方式的微反应器系统5与前述的微反应器系统4同样,具有:多个微反应器107a、107b、107c、107d、回收用容器108、管109、流体用容器701、702、703、704、705、706、流体用泵707、708、709、710、711、流体传感器712、713、714、715、716、流体检测传感器901。
193.微反应器系统5与前述的微反应器系统4的不同之处在于,在最后一级的第4微反应器107d的下游,除了回收用容器108之外,还连接有废弃用容器1001,在向回收用容器108分支的管109具有回收用阀1002,在向废弃用容器1001分支的管109具有废弃用阀1003。
194.管109在第4微反应器107d的下游分支,在分支的一个流道设置有回收用阀1002。在回收用阀1002的下游连接有回收用容器108。在回收用容器108中回收在微反应器107a、107b、107c、107d中进行多步骤的混合、反应后的混合流体。
195.另一方面,在分支后的另一个流道设置有废弃用阀1003。在废弃用阀1003的下游连接有废弃用容器1001。在废弃用容器1001中,为了进行废弃,而回收在微反应器107a、107b、107c、107d中没有以适当的混合比而混合的流体等。
196.图11是表示微反应器系统的运转方法的一个例子的流程图。
197.在图11中表示以下的运转方法:在微反应器系统5中,将由多级的微反应器107a、107b、107c、107d所生成的预期的目标物回收到回收用容器108中,将未按照适当的混合比而混合的废弃物回收到废弃用容器1001中。
198.在该运转方法中,将流体a、流体b、流体c、流体d、流体e及流体f分别放入各流体用容器701、702、703、704、705、706中,开始系统的运转(步骤s1101)。回收用阀1002处于开放通向回收用容器108的流道的状态。废弃用阀1003处于关闭通向废弃用容器1001的流道的状态。
199.接着,与前述的运转方法(参照图8)同样,进行系统的运转的开始(步骤s1101)、各流体的输送的开始(步骤s1102)、向微反应器107a、107b、107c、107d的汇流点的输送(步骤s1103)、在微反应器107a、107b、107c、107d的内部的混合、反应(步骤s1104)、混合流体从微反应器107a、107b、107c、107d的排出(步骤s1105)、剩余量用尽的检测(步骤s1106)、流体的切换(步骤s1107)。
200.如果在切换向微反应器107a、107b、107c、107d输送的流体之后继续各流体的输送,则不会从最后一级的第4微反应器107d中排出所预期的目标物(步骤s1108),因此,通过成分的测量来检测变成该状态的情况。在系统运行期间,利用流体检测传感器901按照适当的时间间隔来测量目标成分的量。
201.当测量出预期的目标物没有被排出时,将与最后一级的第4微反应器107d的下游连接的容器从回收用容器108切换成废弃用容器1001(步骤s1109)。根据流体检测传感器901的测量,将回收用阀1002控制在关闭通向回收用容器108的流道的状态。根据流体检测传感器901的测量,将废弃用阀1003控制在开放通向废弃用容器1001的流道的状态。
202.在切换成废弃用容器1001之后,结束由各流体用泵707、708、709、710、711进行的输送(步骤s1110)。通过停止各流体用泵707、708、709、710、711来中止各流体的输送。也可以根据流体检测传感器901的测量,在测量出原料的各流体没有被排出时停止各流体用泵707、708、709、710、711。然后结束系统的运转(步骤s1111)。
203.根据这种微反应器系统5,由于在最后一级的第4微反应器107d的下游切换回收用容器108和废弃用容器1001,因此,能够高效地、高纯度地回收按照适当的混合比混合了的目标物,而且能够将没有按照适当的混合比混合的不需要的物质、或毒性物质、危险物等原料流体作为废弃物安全地回收。由于能够降低因废弃时的接触而产生的风险,因此能够安全地处理不需要的流体。
204.《第6实施方式》
205.接下来,参照附图对本发明的第6实施方式的微反应器系统进行说明。
206.图12是第6实施方式的微反应器系统的示意图。
207.如图12所示,第6实施方式的微反应器系统6与前述的微反应器系统5同样,具有:多个微反应器107a、107b、107c、107d、回收用容器108、管109、流体用容器701、702、703、704、705、706、流体用泵707、708、709、710、711、流体传感器712、713、714、715、716、流体检测传感器901、废弃用容器1001、回收用阀1002、废弃用阀1003。
208.微反应器系统6与前述的微反应器系统5的不同之处在于,各流体用容器701、702、703、704、705、706被支承在下方开放的形状的支架1201上,以将各流体向铅垂下方排出的方式设置。
209.支架1201在其自身的接地面的上方支承流体用容器,所支承的流体用容器的下方设置成开放的形状。根据这种支架1201,在支承在底部设置有排出口的流体用容器的状态、使排出口设置于顶部的流体用容器反转而支承的状态下,能够进行配管与排出口的连接、容器内的流体的排出。能够利用重力将包含容器的底部附近的流体排出,因此,原料的流体的利用效率不易降低。
210.关于支架1201,只要流体用容器的下方开放,在流体用容器的排出口能够连接管109等配管即可,对流体用容器的支承方法并没有特别的限制。作为流体用容器的支承方
法,也可以是载置于台座状部、网状部等、悬挂于架设部等、用框部件等抱持、以及支承部件的抓持和夹持等。
211.图13是表示设置流体用容器的方法的图。图13a是表示将3d储袋载置于支架的台座状部的方法的图。图13b是表示将2d储袋悬挂于支架的方法的图。图13c是表示使3d储袋在架子的框状部抱持的方法的图。
212.在图13a、图13b及图13c中,附图标记1301是流体用容器的一个例子,表示以三维形状设置的3d储袋,附图标记1302是流体用容器的一个例子,表示以扁平的二维形状设置的2d储袋。在3d储袋1301中,在底面的中央附近设置有排出部1311。同样,在2d储袋1302中,在底面的中央附近设置有排出部1321。这些排出部1311、1321能够与管109等配管连接。
213.如图13a所示,支承流体用容器的支架1201能够设置为具有台座状部的台式支架1201a。台式支架1201a具有:平板状的底板部1211、左右一对的平板上的侧板部1212、平板上的顶板部1213。
214.底板部1211、侧板部1212和顶板部1213形成正面和后面开口的长方体状的支架。在顶板部1213,从一边的中央附近至主面的中心附近设置有缺口1214。缺口1214被设置成能够进行连接配管的作业程度的宽度。
215.如图13a所示,在台式支架1201a的顶板部1213,能够以排出部1311与缺口1214重叠的方式载置3d储袋1301。顶板部1213被侧板部1212支承在接地的底板部1211的上方。因此,3d储袋1301的下方是开放的构造。
216.另外,如图13b所示,支承流体用容器的支架1201能够设置为具有架设部的悬挂型支架1201b。悬挂型支架1201b具有:形成矩形的底部和顶部的骨架的框部件1221、用于支承矩形的顶部的顶点的柱部件1222、横穿地架设在矩形的顶部的架设部件1223、用于勾住支承对象物的挂钩1224。
217.框部件1221和柱部件1222以长方体状组装而形成骨骼状的支架。架设部件1223的两端固定于框部件1221,形成横穿顶面的架设部。挂钩1224以位于横穿顶面的架设部的中央附近的方式安装于架设部件1223。
218.如图13b所示,在悬挂型支架1201b的挂钩1224上,能够悬挂设置有悬挂用的卡止部的2d储袋1302。柱部件1222的长度、挂钩1224的高度设置成比2d储袋1302长。因此,形成2d储袋1302下方开放的构造。
219.另外,如图13c所示,支承流体用容器的支架1201能够设置为具有框状部的框座式支架1201c。框座式支架1201c具有:形成矩形的底部的骨架的底部件1231、用于支承矩形的顶部的顶点的柱部件1232、形成矩形的顶部的骨架的框部件1233。
220.底部件1231、柱部件1232和框部件1233以长方体状组装而形成骨架状的支架。为了从下方支承3d储袋1301的外缘部,框部件1233以其矩形的顶部的骨架的内尺寸比3d储袋1301的纵向宽度和横向宽度略小的方式设置。
221.如图13c所示,在框座式支架1201c的框部件1233上,以排出部1311朝向下方的方式,并且以3d储袋1301的周围被支承的方式能够将储袋抱持。框部件1233被柱部件1232支承在接地的底部件1231的上方。因此,形成3d储袋1301的下方开放的构造。
222.如果使用这种台式支架1201a、悬挂型支架1201b、框座式支架1201c,则能够将流体用容器内部的流体向铅垂下方排出。因此,在微反应器系统5等中,不会在流体用容器的
内部大量地残留在流体用容器中准备的原料的流体,能够将其利用直至容器的底部附近。与从流体用容器的上部插入管等配管,然后从上部抽吸容器内的流体的情况相比,能够更有效地利用容器内的流体。
223.台式支架1201a、悬挂型支架1201b、框座式支架1201c的任一个,能够与3d储袋1301、2d储袋1302等流体用容器一同搭载于电子天平。由于这些支架是骨架状或中空状的,因此能够设置成轻量型,容易减少因支架自身的重量而引起的测量的误差。
224.以上,对本发明的实施方式及变形例进行了说明,但是本发明并非限定于上述的方式,在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变更。例如,本发明并不限定于具有上述的实施方式所具有的全部构造。也能够将某个实施方式的构造的一部分替换成其他的实施方式的构造,或者将某个实施方式的构造的一部分添加到其他的实施方式中,或者省略某个实施方式的构造的一部分。
225.例如,前述的微反应器系统1也可以采用将多个微反应器串联连接的构造。即,在前述的微反应器系统3中,也可以对每个流体系统单独准备切换用的流体。另外,在前述的微反应器系统3中,也可以对于一部分的流体系统单独准备切换用的流体,对于其余的流体系统准备共用的切换用的流体。
226.另外,在前述的微反应器系统1、2、3、4、5、6中,串联连接的微反应器的级数也可是1以上的任意数。在各级的微反应器中,也可以混合两种以上的任意种类数的流体。
227.另外,前述的流体检测传感器901、废弃用容器1001、回收用阀1002、废弃用阀1003、支架1201也可以配置在前述的微反应器系统1、2等中。
228.另外,对于流体用容器、回收用容器、废弃用容器、流体用泵、流体传感器、切换器、支架等,只要不损坏其功能,其设置位置既可以变更,也可以省略一部分的设置。作为在流体用容器中准备的流体,既可以使用液体,也可以使用气体,既可以使用包含固体的液体,也可以使用包含气体的液体,还可以使用液体和气体的组合,能够使用可作为流体处理的各种流体。
229.另外,对于前述的微反应器系统1、2、3、4、5、6所具有的微反应器,只要具有至少混合两个流体的微小流道,就可以是适当的形状。例如,既可以设置成平面看为y字型、t字型等适当的形状,也可以设置成流体形成多层流而汇流的形状。两个流体流入直至汇流前的流道体积既可以偏于一方,也可以没有偏倚。
230.附图标记的说明
231.1、2、3、4、5、6微反应器系统
232.101第1流体用容器(第1容器)
233.102第2流体用容器(第2容器)
234.103第3流体用容器(第3容器)
235.104第4流体用容器(第4容器)
236.105第1流体用泵(第1泵)
237.106第2流体用泵(第2泵)
238.107微反应器
239.108回收用容器
240.109管
241.110第1流体传感器(第1测量部件)
242.111第2流体传感器(第2测量部件)
243.112第1切换器(第1切换部件)
244.113第2切换器(第2切换部件)
245.200微反应器
246.210高流量侧流入口
247.211低流量侧流入口
248.220高流量侧流道(微小流道)
249.221低流量侧流道(微小流道)
250.222排出流道(微小流道)
251.230汇流点
252.240流出口
253.701流体a用容器(初级第1流体用的容器)
254.702流体b用容器(初级第2流体用的容器)
255.703流体c用容器(被混合流体用的容器)
256.704流体d用容器(被混合流体用的容器)
257.705流体e用容器(被混合流体用的容器)
258.706流体f用容器
259.707流体a用泵(初级第1流体用的泵)
260.708流体b用泵(初级第2流体用的泵)
261.709流体c用泵(被混合流体用的泵)
262.710流体d用泵(被混合流体用的泵)
263.711流体e用泵(被混合流体用的泵)
264.712流体a传感器(初级第1流体用的测量部件)
265.713流体b传感器(初级第2流体用的测量部件)
266.714流体c传感器(被混合流体用的测量部件)
267.715流体d传感器(被混合流体用的测量部件)
268.716流体e传感器(被混合流体用的测量部件)
269.717流体a切换器(初级第1流体用的切换部件)
270.718流体b切换器(初级第2流体用的切换部件)
271.719流体c切换器(被混合流体用的切换部件)
272.720流体d切换器(被混合流体用的切换部件)
273.721流体e切换器(被混合流体用的切换部件)
274.901流体检测传感器
275.1001废弃用容器
276.1002回收用阀
277.1003废弃用阀
278.1201支架
279.1301 3d储袋
280.13022d储袋。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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