特許 5718905 モジュール式反応器およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5718905

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】モジュール式反応器およびシステム

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/00 20060101AFI20150423BHJP

   B81B 1/00 20060101ALI20150423BHJP

   C12M 1/00 20060101ALN20150423BHJP

【ＦＩ】

   B01J19/00 321

   B81B1/00

   !C12M1/00 Z

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-510921(P2012-510921)

(86)(22)【出願日】2010年5月11日

(65)【公表番号】特表2013-526400(P2013-526400A)

(43)【公表日】2013年6月24日

(86)【国際出願番号】US2010034336

(87)【国際公開番号】WO2010132412

(87)【国際公開日】20101118

【審査請求日】2013年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100090468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐久間 剛

(72)【発明者】

【氏名】グレメ，スィルヴァン エム

(72)【発明者】

【氏名】ギシャルド，オレリー

(72)【発明者】

【氏名】ギダ，ロラン

(72)【発明者】

【氏名】ロベ，オリヴィエ

(72)【発明者】

【氏名】ポワスィ，ステファーヌ

(72)【発明者】

【氏名】ウォール，ピエール

【審査官】 宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００５−５０７７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４７８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２２４７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５０３２６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の微小構造と、延在構造支持部材と、接続支持構造とを有する反応器システムであって、各微小構造が、
少なくとも第１の内部流体通路と、
入口側および該入口側とは反対側の出口側を有する外面と、
前記微小構造の前記入口側を通って前記第１の内部流体通路へと延びる入口ポートと、
前記第１の内部流体通路から前記出口側を通って延びる出口ポートと、
第１の縁部および該第１の縁部とは反対側の第２の縁部であって、前記入口側から前記出口側へと延びる第１および第２の縁部と、
を備え、
前記複数の微小構造の２以上が、互いに流体連通するよう接続されるとともに、前記延在構造支持部材に支持され、
各前記微小構造について、前記入口ポートおよび前記入口側を通る１以上の他のポートが、前記第２の縁部よりも前記第１の縁部に近い位置に、あるパターンで配置され、前記入口ポートと前記出口ポートとが同心であり、
全ての微小構造が、同じパターンで配された、前記入力ポートおよび前記入口側を通る１以上の他のポートを有し、
少なくとも２つの直線変位自由度において調節可能な個々の前記接続支持構造によって、各微小構造が前記延在構造支持部材（４０）にそれぞれ独立して支持され、前記２つの直線変位自由度の１つが前記延在構造支持部材の長手方向に平行であり１つが前記延在構造支持部材（４０）の長手方向に垂直であることを特徴とする反応器システム。

【請求項2】

第２の内部流体通路のための入口ポートおよび出口ポートが前記入口側を通って延びることを特徴とする請求項１記載のシステム。

【請求項3】

前記入口側を通って前記第１の内部流体通路へと延びる少なくとも１つの更なる入口ポートを更に備えることを特徴とする請求項１または２記載のシステム。

【請求項4】

前記入口ポートおよび前記入口側を通る前記１以上の他のポートの存在する全てのポートが一列に配置されることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のシステム。

【請求項5】

前記複数の微小構造がそれぞれ異なるサイズを有することを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載のシステム。

【請求項6】

前記複数の微小構造のうちの少なくとも第１、第２および第３の微小構造が、次々に連通するように流体的に接続され、前記第１、第２および第３の微小構造のそれぞれが、
少なくとも第１の内部流体通路と、
入口側および該入口側とは反対側の出口側を有する外面と、
前記微小構造の前記入口側を通って前記第１の内部流体通路へと延びる入口ポートと、
前記第１の内部流体通路から前記出口側を通って延びる出口ポートと、
第１の縁部および該第１の縁部とは反対側の第２の縁部であって、前記入口側から前記出口側へと延在する第１および第２の縁部と、
を有し、
前記第１、第２および第３の微小構造のそれぞれについて、前記入口ポートおよび前記出口ポートが前記微小構造の前記第２の縁部よりも前記第１の縁部に近い位置に配置され、前記第１の微小構造の前記出口側が前記第２の微小構造の前記入口側に面し、前記第１の微小構造の前記出口ポートが前記第２の微小構造の前記入口ポートと同心に配置され、前記第２の微小構造の前記出口側が前記第３の微小構造の前記入口側に面し、前記第２の微小構造の前記出口ポートが前記第３の微小構造の前記入口ポートと同心に配置され、前記第１、第２および第３の微小構造の前記第１の縁部が互いに位置合わせされ、前記第１の微小構造の前記出口ポートから前記第２の微小構造の前記入口ポートへと第１の流体コネクタが延び、前記第２の微小構造の前記出口ポートから前記第３の微小構造の前記入口ポートへと第２の流体コネクタが延びることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【優先権の主張】

【0001】

本願は、２００９年５月１１日に出願された「モジュール式反応器およびシステム（Modulator Reactor and System）」という名称の欧州特許出願第０９３０５４２０．３号による優先権を主張する。

【技術分野】

【0002】

本発明は、モジュール式微小構造反応器および反応器システムに関する。具体的には、ガラス、ガラスセラミックおよびセラミックの微小流体素子およびシステム、並びにモジュール式反応器を構成するためのそれらの接続および相互接続に関する。

【背景技術】

【0003】

微小構造の特徴を有する流体素子、より具体的にはガラス、ガラスセラミックおよびセラミックの微小流体素子（微小構造）は、例えば特許文献１等の多くの特許に記載されている。

【0004】

反応物のための導入口および排出口、並びに、典型的には熱流体の導入口および排出口を設けるために、微小流体素子の後面または（および）前面は穿孔され得る。具体的な接続システムは既に説明されている。

【0005】

このような接続システムは、特許文献２および特許文献３（いずれの文献にもポリマーシールを有するマルチポートコネクタが記載されている。面接続を確実にするものであるが、これは微小構造に対する機械的応力を生じる）、並びに特許文献４（この文献に記載されている接続は、雌部と雄部の協働を暗示している）および特許文献５（この文献におけるコネクタは、機械的手段（ねじ、ペグ等の固定具）によって微小反応器に固定されている）により具体的に説明されている。本出願人も、特許文献６において、具体的な接続システムを提案している。この具体的な接続システムは、添付の従来技術の図１〜図５に示されている。

【0006】

図１の断面図に示されるように、特許文献６によれば、各導入口および排出口における流体接続はＯ‐リング５６を用いて達成される。Ｏ‐リング５６は、流体コネクタ３０のＯ‐リング溝５８内に拘束され、ねじ切りされたジョイント６４によって生じる張力の調節を容易にするためのグリップ面またはレンチ面６２を有するねじ切りされた接続部品の形態の調節可能なテンショナー６０によって、微小構造１１の入口面１８に押し付けられて保持される。一般的にＣ字クランプ５２の形態の張力または力伝達手段は、少なくとも部分的に微小構造１１の外面１６の両側１８、２０の周囲に達しており、パッド６６（一般的にはエラストマーパッド）を、Ｏ‐リング５６とは反対側の表面２０に押し付け可能になっている。従って、Ｏ‐リングの圧迫によって微小構造１１にかかる力は圧迫力に限られ、微小構造１１の好ましい材料であるガラス、ガラスセラミックおよびセラミックが十分に耐えることができる。

【0007】

図２の左側に示されるように、微小構造１１の反対側の表面２０を、パッド６６の代わりに、もう１つのＯ‐リングおよび流体コネクタ３０に接触させてもよい。個々のＣ字クランプ５２は、これらのＯ‐リング位置間でせん断力が生じないようにする。図３Ａおよび３Ｂに示されているように、Ｃ字クランプ５２は一般的にフレーム５０内に固定される。図４に示されるように、フレーム５０は、微小構造１１を最適に位置合わせするための付加的な支持梁７０であり得るより大きな構造支持フレーム６８内に取り付けられる。図５に示されるように、複数の構造支持フレーム６８を組み合わせてフレームアセンブリ７２にすることにより、より大きなモジュール式反応器を構成することができる。

【0008】

図１〜図５に反映されている特許文献６の接続および相互接続システムは汎用であるが、図３Ａおよび３Ｂに示される２通りの非常に異なるＣ字クランプパターン等といった、複数のカスタム部品またはカスタムアセンブリ構成を必要とし得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許第７，００７，７０９号明細書

【特許文献2】仏国特許出願公開第２８２１６５７号明細書

【特許文献3】国際公開第２００５/１０７９３７号パンフレット

【特許文献4】欧州特許出願公開第１９２５３６４号明細書

【特許文献5】米国特許出願公開第２００７/２８０８５５号明細書

【特許文献6】欧州特許出願公開第１８５４５４３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

従って、柔軟且つ簡単な相互接続を提供するモジュール式反応器および反応器システムが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、一態様において、複数の微小構造（１１ａ〜１１ｊ）を有する反応器および反応器システム（１０）を提供する。各微小構造は、第１の縁部（２６）と、第２の縁部（２８）と、入口側（１８）とを有し、入口側（１８）を通る入口ポート（２２）および１以上の他のポート（３２ａ、３２ｂ、３４ａ〜３４ｄ）を有し、入口側（１８）を通る全てのポートが、第２の縁部（２８）よりも第１の縁部（２６）に近い位置に標準的なパターンで配置される。入口ポート（２２）と出口ポート（２４）とは同心であるのが望ましい。

【0012】

本発明の長所および更なる特徴は以下の詳細な説明で述べられ、部分的には、その説明から当業者に自明であり、或いは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲および添付の図面を含む本願明細書に記載されているように本発明を実施することによって認識される。

【0013】

上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に本発明の実施形態を示すものであり、特許請求される本発明の性質および特性を理解するための概観や骨組みの提供を意図するものであることを理解されたい。添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するものであり、本明細書に組み込まれてその一部を構成するものである。これらの図面は本発明の様々な実施形態を示しており、明細書と共に、本発明の原理および作用を説明するためのものである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】微小構造に対する流体接続の断面図（従来技術）

【図2】図１に示されているタイプの流体接続の更の別の実施形態の断面図（従来技術）

【図3A】図１および図２に示されているタイプの流体接続と共に用いられるフレームの概略斜視図（従来技術）

【図3B】図１および図２に示されているタイプの流体接続と共に用いられるフレームの概略斜視図（従来技術）

【図4】図１〜３図のフレームおよび微小構造と共に用いられる構造フレームの概略斜視図（従来技術）

【図5】図４に示されているタイプのフレームのアセンブリの概略斜視図（従来技術）

【図6A】フレーム内に嵌め込まれた、本発明の一態様による微小構造または微小構造モジュールの概略斜視図

【図6B】フレーム内に嵌め込まれた、本発明の一態様による微小構造または微小構造モジュールの概略斜視図

【図6C】本発明の１以上の態様に従って接続され支持されたモジュール式反応器または反応器システムの概略斜視図

【図7】全てのポートが他方の縁部よりも一方の縁部に近い微小構造または微小構造モジュールの概略斜視図

【図8】全てのポートが他方の縁部よりも一方の縁部に近く、全てのポートが共通の線上にある微小構造または微小構造モジュールの別の実施形態の概略部分平面図

【図9】全てのポートが他方の縁部よりも一方の縁部に近く、全てのポートが共通の線上にある微小構造または微小構造モジュールの更に別の実施形態の概略部分平面図

【図10】複数の微小構造を有する微小構造モジュールの概略断面図

【図11】異なるサイズの複数の微小構造１１または微小構造モジュール１２を用いた本発明の一実施形態による反応器システムの概略図

【図12】導入口ポートおよび排出口ポートの相対的な位置が異なる微小構造または微小構造モジュールの概略断面図

【図13】導入口ポートおよび排出口ポートの相対的な位置が異なる微小構造または微小構造モジュールの概略断面図

【図14】図１３の微小構造または微小構造モジュールで有用な流体コネクタの斜視断面図

【図15A】図６Ｃに示されている構造部材の一部分の下から見た平面図

【図15B】図１５に示されている構造部材の一部分の断面図

【図16】接続支持構造の上側から見た斜視図

【図17】図１６の接続支持構造の下側から見た斜視図

【図18】異なるサイズの複数の微小構造１１または微小構造モジュール１２を用いた、本発明の一実施形態による別の反応器システムの概略図

【図19】別の接続支持構造の上側から見た斜視図

【図20】モジュール式反応器または反応器システムの別の実施形態の概略斜視図

【図21】モジュール式反応器または反応器システムの別の変形例の概略斜視図

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付の図面に例示されている、本発明の現時点において好ましい実施形態を詳細に参照する。図面を通して、可能な場合には常に、同一または類似の部分は同一の参照番号を用いて示されている。

【0016】

本願明細書において、「微小構造」とは、数ミリメートルから１ミリメートル未満の範囲の断面寸法を特徴とする内部通路を有する微小流体素子を指す。微小構造には、例えば、「微小流体素子およびその製造（A Microfluidic Device and Manufacture Thereof」という名称の米国特許第７００７７０９号に開示されている方法または他の方法によって製造された、同特許に開示され説明されている素子およびそれらに類似の素子が含まれ得る。「反応器」とは、化学的プロセス若しくは物理的プロセスまたはそれらの組み合わせを行うための装置を指し、本願明細書の文脈においては、この装置は、互いに連通するよう接続された２以上の微小構造を含む。「微小構造モジュール」とは、単一の微小構造、または、重ねられて若しくは他の構成において流体的且つ機械的に一体に接続された２以上の微小構造を指す。

【0017】

図１〜図５（従来技術）については上述した。

【0018】

図６Ａは、フレーム５０内に嵌め込まれた、本発明の一態様による微小構造１１または微小構造モジュール１２の概略斜視図であり、図６Ｂはその側面図である。各図において、微小構造１１または微小構造モジュール１２は、少なくとも第１の内部流体通路（ここでは図示しないが、図１２および図１３に関して図示して後述する）を有する。各微小構造１１または微小構造モジュール１２は、入口側１８および該入口側１８とは反対の出口側２０を有する外面１６を有する。各微小構造１１または微小構造モジュール１２は、微小構造１１または微小構造モジュール１２の入口側１８を通って第１の内部流体通路へと延びる入口ポート２２と、第１の内部流体通路から出口側２０を通って延びる出口ポート２４とも有する。各微小構造１１または微小構造モジュール１２は、第１の縁部２６および該第１の縁部２６とは反対側の第２の縁部２８も有し、第１および第２の縁部２６、２８は入口側１８から出口側２０へと延在している。

【0019】

本発明の一変形例によれば、各微小構造１１について、入口側１８を通って延びる入口ポート２２および１以上の他のポート（一般的に熱制御流体に用いられるポート３２ａおよび３２ｂ、並びに３４ａ〜３４ｄ等）は、第２の縁部２８よりも第１の縁部２６に近い位置に標準的なパターンで配置されており、入口ポート２２と出口ポート２４とは同心である。この標準的なパターンは、第１の縁部２６から所定の距離にある線であるのが望ましい場合がある。そのような線は５〜３０ｍｍの距離にあるのが望ましく、２〜１０個のポートの範囲を含むのが望ましい。全てのポートの直径は１〜１０ｍｍ、好ましくは１．５〜５ｍｍのサイズ範囲にあるのが望ましく、熱流体ポートに関しては、２〜５ｍｍのサイズ範囲がより望ましく、３〜５ｍｍのサイズ範囲が最も望ましい。

【0020】

微小構造１１の第１の縁部２６にまっすぐに向いた平面図である図６Ｂから特に理解され得るように、ポート２２、３２ａおよび３２ｂの全てが一方の縁部（第１の縁部２６）に近いことで、微小構造１１または微小構造モジュール１２への流体接続に容易に接近可能になっている。この一方の縁部２６から、全ての流体コネクタ３０と、関連付けられたＣ字クランプをフレーム５０内に固定するのに用いられているねじ７４とに直接接近可能である。図６Ｂにはねじの頭７６も見えており、このねじの頭は、後述するように、延在構造支持部材４０上にフレームを支持するために協働するものである。

【0021】

図６Ｃはモジュール式反応器または反応器システムの概略斜視図であり、そのような延在構造支持部材４０が示されている。少なくとも２つの直線変位自由度４４、４６（１つが延在部材４０の長手方向に平行であり、１つが延在部材４０の長手方向に垂直である）において調節可能な個々の接続支持構造４２によって、複数の微小構造１１ａ〜１１ｊまたは微小構造モジュール１２ａ〜１２ｊのそれぞれが独立して延在部材４０上に支持されている。この構成は、微小構造１１ａ〜１１ｊまたは微小構造モジュール１２ａ〜１２ｊの組み立てを容易にすると共に、個々の微小構造１１ａ〜１１ｊまたは微小構造モジュール１２ａ〜１２ｊの交換を容易にすることができる。

【0022】

図６からは、延在支持部材の有無に関わらず有用な本発明の他の有利な態様も理解され得る。例えば、図６のモジュール式反応器または反応器システム１０においては、複数の微小構造１１ａ〜ｊまたは微小構造モジュール１２ａ〜ｊが一列に接続されており、少なくとも第１、第２および第３の微小構造モジュール（例えば１２ａ〜１２ｃ）が次々に連通するように流体的に接続されている。第１、第２および第３のモジュールはそれぞれ、少なくとも第１の内部流体通路１４（後で示す）と、入口側１８および該入口側１８とは反対側の出口側２０を有する外面１６とを有し、モジュール１２ａ〜１２ｃまたは微小構造１１ａ〜１１ｃの入口側１８を通って第１の内部流体通路１４へと入口ポート２２が延びていると共に、第１の内部流体通路１４から出口側２０を通って出口ポート２４が延びている。図面中、第１の縁部２６および該第１の縁部とは反対側の第２の縁部２８に標示が付されており、第１および第２の縁部２６、２８は入口側１８から出口側２０へと延在している。

【0023】

第１、第２および第３のモジュール１２ａ〜１２ｃまたは微小構造１１ａ〜１１ｃのそれぞれについて、入口ポート２２および出口ポート２４は、モジュール１２ａ〜１２ｃの第２の縁部２８よりも第１の縁部２６の近くに配置されると共に、第１のモジュール１２ａの出口側２０は第２のモジュール１２ｂの入口側１８に面し、第１のモジュール１２ａの出口ポート２４は第２のモジュール１２ｂの入口ポート２２と同心であるかまたは該入口ポート２２から特定の距離だけオフセットされているのが特に有利である。同様に、第２のモジュール１２ｂの出口側２０は第３のモジュール１２ｃの入口側１８に面し、第２のモジュール１２ｂの出口ポート２４は第３のモジュール１２ｃの入口ポート２２と同心であるかまたは該入口ポート２２から上記と同じ特定の距離だけオフセットされている。第１、第２および第３のモジュール１２ａ〜１２ｃの第１の縁部２６は互いに位置合わせされており、第１の流体コネクタ３０ａが第１のモジュール１２ａの出口ポート２４から第２のモジュール１２ｂの入口ポート２２まで延びており、第２の流体コネクタ３０ｂが第２のモジュール１２ｂの出口ポート２４から第３のモジュール１２ｃの入口ポート２２まで延びている。

【0024】

この結果、多くの流体接続を一列に設けて、側面から全ての流体接続に十分に接近可能とし、全ての流体接続が標準的な流体コネクタ３０を用いることが可能になる。第１のモジュール１２ａの出口ポート２４が第２のモジュールの入口ポート２２と同心である場合には、図１２の断面図に示されているもの等の微小構造１１または微小構造モジュール１２が好ましく用いられる。ここでは、モジュールの入口側１８を通る入口ポート２２は、３つの層の中心に主に留まっている第１の流体経路１４とつながっている。熱制御流体に有用な第２の流体経路３６は、外側の層の残りの部分に見出される。第１の縁部が図６Ａのように位置合わせされ、第１の縁部に隣接した縁部も位置合わせされた状態では、出口ポート２４は入口ポート２２と直接位置合わせされるかまたは入口ポート２２と同心である。これにより、簡単で直接的でまっすぐな流体コネクタ３０を各モジュール１２間で用いることができる。

【0025】

第１のモジュール１２ａの出口ポート２４が第２のモジュールの入口ポート２２から特定の距離だけオフセットされている場合には、図１３の断面図に示されているもののような微小構造１１または微小構造モジュール１２が好ましく用いられる。ここでは、モジュールの入口側１８を通る入口ポート２２は、図１２の実施形態のような入口ポート２２および出口ポート２４に必要な内部容積間の対立が無いためにより容易に３つの層の中心に留まることが可能な第１の流体経路１４とつながっている。図１３の実施形態では、図１２のように、熱制御流体に有用な第２の流体経路３６は、第１の流体経路１４が用いていない外側の層の一部に見出される。第１の縁部２６が図６Ａのように位置合わせされ、第１の縁部２６に隣接した縁部も位置合わせされた状態では、出口ポート２４は入口ポート２２と位置合わせされているが、特定の距離５４だけオフセットされている。この同じ量、即ち特定の距離５４の流体経路の平行移動は、図１４の斜視断面図に示される別の流体コネクタ３０に組み込まれている。従って、図１４のコネクタ３０は、オフセットに相等する特定の距離５４が維持される限り、連続した各モジュール１２間での直接的でまっすぐな流体コネクタ３０の使用を可能にするものである。

【0026】

図７〜図９には、ポート２２、３２ａ、３２ｂ、３４ａ〜３４ｄの現時点において好ましい幾つかの構成が示されている。図１２を参照して説明したように、図７の斜視図に示されている本発明による現時点において好ましい一代替例では、（第１の流体経路１４の）入口ポート２２（小さい丸として示されている）および出口ポート２４（大きい黒い丸として示されている）は、同心であるが、微小構造１１または微小構造モジュール１２のそれぞれ反対側１８、２０に配置されるのが望ましい。第２の流体経路の入口および出口ポート３２ａ、３２ｂは、モジュール１２の同じ側、この例では前側１８（図面中では後に向いている側）に配置されるのが望ましい。ポート２２、２４、３２ａおよび３２ｂの全ては、本願明細書では第１の縁部２６として示されている一方の縁部の近く（少なくとも第２の縁部２８よりも第１の縁部２６の近く）にあるのが望ましい。これらのポートは、縁部２８よりも縁部２６にかなり（２倍、３倍、可能であればそれ以上）近いのが望ましい。

【0027】

図８は、微小構造１１または微小構造モジュール１２の別の実施形態の概略部分平面図であり、ここでは入口側１８が前を向いており、全てのポートが他方の縁部よりも一方の縁部（第１の縁部２６）に近いが、このケースでは、全てのポートが共通の線３８上に特定のパターンで配置されている。（線３８は物理的な構造物である必要はなく、単に幾何学的なものであることも意図される。）図７に既に図示して述べたポートと比べて、図８の実施形態は、第１の内部流体通路１４（ここでは図示せず）に更なる入口ポート３４ａを追加するものである。或いは、ポート３４ａは、微小構造を垂直に通るまっすぐなライン以外の、モジュールのどの内部通路にも入らずに、モジュールまたは微小構造をまっすぐに通過する貫通ポートであってもよい。

【0028】

図９は、図８のものと類似の、微小構造１１または微小構造モジュール１２の別の実施形態の概略部分平面図であるが、ここでは、図８の１つのみではなく、複数の更なる入口ポート３４ａ〜３４ｄが第１の内部流体通路（ここでは図示せず）に追加されている。いずれの実施形態でも、ポートは標準的な分布で配置されるのが望ましい。そのような標準的な分布の１つは、図８および図９の実施形態に共通のポートによって示されているものであり得る。図９の更なるポートは同一線上にあるが、図８のモジュールのポートに対応するポートの位置は変わっていない。標準的な分布は、微小構造またはモジュールの一端または両端においてグループ化されてもよく、或いは、第１の縁部に沿ってほぼ均等に広がっていてもよい。所望であれば、通路１４から出口側２０を通る１以上の更なる出口ポート（図示せず）も用いられ得る。

【0029】

上述したように、微小構造モジュールは１または複数の微小構造であってよく、複数の微小構造は、重ねられて若しくは他の構成において流体的且つ機械的に一体に接続されている。図１０は、複数の微小構造１１ａ〜１１ｅを有するそのような微小構造モジュール１２の概略断面図である。モジュール１２は、流体を微小構造１１ａ〜１１ｅに通すポート３２ａ、３２ｂ、２２、２４を有する。微小構造１１ａ〜１１ｅは、ガスケットまたはより長持ちする手段を含む任意の適切な手段によって、機械的に且つ流体的に密封された状態で一体に接続され得る。図示されるように、第１の微小構造１１ａの入口側の面はモジュール１２の入口側１８になり、同様に、最後の微小構造１１ｄの出口側はモジュール１２の出口側２０になる。

【0030】

図１１は、本発明の一実施形態による、異なるサイズの複数の微小構造１１または微小構造モジュール１２を用いた反応器システムの概略図である。同一の延在構造支持部材４０から、異なるサイズの複数のフレーム５０が懸架され得る。この実施形態では、矢印で示されるように、システム１０内に一緒に配置されたモジュール１２/微小構造１１の長さおよび／または幅がそれぞれ異なっているにも関わらず、入口および出口ポートは同心に位置合わせされる。

【0031】

図１５Ａは図６Ｃに示されている延在構造支持部材４０の一部を下から見た平面図であり、図１５Ｂはその断面図である。これらの実施形態では、支持部材４０は押出成形された金属レール４１の形態であり得る。レール４１の図示されている部分には、直交方向の３つの押出成形されたレール片４５が取り付けられ、個々の接続支持構造４２によって長いレール４１に接続されている。

【0032】

図１６は接続支持構造４２の上側から見た斜視図であり、図１７は図１６の接続支持構造４２の下側から見た斜視図である。使用の際には、構造４２は、関連付けられた直交方向のレール片にしっかりと固定され、下部レール係合部材４９は、関連付けられた直交方向のレール４５の中心の凹部と位置合わせされている。構造４２の上端には、ねじの頭（図示せず）が突出した状態で残されており、このねじの頭は、押出成形された長いレール４１のチャネル内に捕えられて、レール４１の長さに沿った移動の自由があるしっかりとした取り付けを提供するようになっている。このようにして、延在構造支持部材４０の長さに平行な方向への移動の自由、即ち、直線変位の自由度４４が生じる（その方向を示す標示を付された矢印については図６を参照）。大きな上部レール係合部材は、レール４１の下側の中心スロットと位置合わせされ且つ該中心スロットの中へと上に延びて、固定(binding)を防止する一助となる。

【0033】

図１８は、本発明の別の実施形態による、異なるサイズの複数の微小構造１１または微小構造モジュール１２を用いた別の反応器システムの概略図である。矢印で示されるように、同心に位置合わせされた入口および出口ポートは、これらのモジュール１２または微小構造１１の第１の縁部２６の中心に存在し得る。従って、図示されるように、同一の延在構造支持部材４０から異なるサイズの複数のフレーム５０が異なる高さに懸架され得る。図１８において構造４２の様々な垂直断面によって象徴的に示されるように、これらの異なる高さは、必要に応じて、それぞれ厚さが異なる複数の接続支持構造４２によって設けられ得る。図１９の斜視図には、高さを増加させた構造４２の一例が示されている。

【0034】

当然ながら、押出成形されたレール４１以外の支持部材４０も用いられ得る。その一代替例が、図２０のモジュール式反応器またはシステム１０に示されており、ここでは、長尺の構造支持部材４０はロッド３９の形態であり、その上に、個々の接続支持構造４２の一部として、個々のリニア軸受４３が担持されている。このような構成は、微小構造または微小構造モジュールを、支持部材４０の長さに平行な方向４４に低摩擦で容易に移動可能にするものである。そのような低摩擦の支持は、反応器の動作中に、まっすぐな流体コネクタ３０の熱膨張に対応するために、フレーム５０が互いに対して僅かに動くことも可能にする。

【0035】

本発明のモジュール式反応器および反応器システムには多くの長所がある。その幾つかは全ての変形例に共通であり、他のものは特定の変形例に限定される。その大半は当業者に認識されるであろう。

【0036】

そのような長所の１つは図２１に関して示され得るものである。図２１は、平行に且つ略同じ高さに配置された２つの延在構造支持部材を有するモジュール式反応器または反応器システムの概略斜視図であり、各延在構造支持部材には複数のモジュール１２または微小構造１１が懸架されている。この構成において特に長所となるのは、全てのモジュール１２または微小構造１１の第１の縁部が外側を向いていることである。従って、複数のモジュール１２または微小構造１１は（図面中、反応器/システム１０の中央から下の位置に）互いに非常に近接して配置されてもよく、そのように配置されても、組立作業者、技術者、オペレータまたは修理担当者が所望によりまたは必要に応じて流体接続の調節および保守並びに微小構造１１またはモジュール１２の交換を行うために、それらに完全に近づくことができる。当然ながら、反応器の設置場所をコンパクトにするために、これらの二列の構成を垂直方向に複数重ねてもよい。

【0037】

他の長所としては以下のものが含まれるが、それらに限定されない。

【0038】

使い易さおよびトラブルシューティングが向上する。図６Ｃに示されるように、反応器または列の片側で全ての導入口および排出口が見えるようになっている、本発明の（本発明のシステム内で設けることができる）モジュール式反応器の簡単なレイアウトにより、所与の反応器の理解または把握が遥かに容易になる。トラブルシューティングを片側（前側）から行うことができるので、反応器の四方の側の全てに近づけるようにすることはもはや必要ない。反応器の後側を壁に接触させて置いても、メンテナンス上の問題が生じない。そのような反応器を覆いの中に配置することも、多少の制約はあるとしても、全く可能である。

【0039】

組み立て時間が短縮される。全ての微小構造またはモジュールが同じやり方で取り付けられ、全ての接続が同じやり方で実装されるので、反応器の組み立て時間が大きく短縮される。

【0040】

機械的構造が簡素化され、機械的複雑さが低減される。機能に関わらず、全ての微小構造に対して同じ接続パターンを有することにより、（図４ａおよび４ｂとは異なり）全体を通して同じ機械的インターフェイスが用いられ得るため、固有の機械部品の数の減少が達成される。

【0041】

微小構造の製造において、より高い標準化が達成される。

【0042】

全ての異なる流体設計に対して接続パターンを標準化することにより、異なる穿孔パターンの数が低減される。それにより、様々な微小構造設計を、より標準化された形態でより容易に行うことができる。

【0043】

微小構造間の短くまっすぐな接続が達成される。

【0044】

生成物の排出口が、反応物導入口の正面に同心にまたは所定のオフセットで配置されていることにより、２つのモジュール間または微小構造間の短くまっすぐな接続が可能になる。これにより、接続のために管を曲げる必要がなくなり、多様なカスタム接続部品の必要性が大きく低減される。従って、ＦＤＡ認証を容易に受けられる材料のみを用いて、まっすぐで短い接続（微小構造間またはモジュール間の相互接続）を容易に設けることができる。例えば、コネクタ３０またはコネクタ３０の流体と接触する部分の全体を、ＰＴＦＥまたは特定の等級のＰＦＡから加工することができる。

【0045】

小型化が向上する。生成物の排出口が、主要な反応物導入口に対して同軸にまたは所定の小さいオフセットで配置されていることにより、接続位置を合わせるために微小構造をずらしたりすることを必要とせずに、全ての微小構造を位置合わせして、まっすぐで短い接続を設けることができる。この反応器は、より高い小型化を達成する点で有益である。（図６）
従来技術と異なり、標準的な接続パターンを用いているので、同一の反応器内において異なるサイズの複数の微小構造を関連付けるのに便利である。

【0046】

本願明細書に開示された使用方法および／または装置は、一般的に、微小構造内で流体または流体混合物（流体の多相混合物、および固形物も含む流体の多相混合物を含む流体または流体混合物を含む）の混合、分離、抽出、結晶化、沈降等を含む任意のプロセスを行うのに有用である。プロセスは、物理的プロセス、有機、無機、または有機および無機の両方の種の相互変換を生じるプロセスとして定義される化学反応、生化学的プロセス等を含み得る。開示された方法および／または装置を用いて、以下のリスト（本発明を限定するものではない）の反応が行われ得る。酸化、還元、置換、除去、付加、配位子交換、金属交換およびイオン交換。より具体的には、開示された方法および／または装置を用いて、以下のリスト（本発明を限定するものではない）の任意の反応が行われ得る。重合、アルキル化、脱アルキル化、ニトロ化、過酸化、スルホキシド化、エポキシ化、アンモ酸化、水素化、脱水素化、有機金属反応、貴金属化学/均一触媒反応、カルボニル化、チオカルボニル化、アルコキシ化、ハロゲン化、脱ハロゲン化水素、脱ハロゲン化、ヒドロホルミル化、カルボキシル化、脱カルボキシル化、アミノ化、アリール化、ペプチド結合、アルドール縮合、環状縮合、脱水素環化、エステル化、アミド化、複素環合成、脱水、アルコール分解、加水分解、アンモニア分解、エーテル化、酵素合成、ケタール化、鹸化、異性化、四級化、ホルミル化、相間移動反応、シリル化、ニトリル合成、リン酸化、オゾン分解、アジド化学、メタセシス、ヒドロシリル化、カップリング反応、および酵素反応。

【符号の説明】

【0047】

１０ システム
１１ 微小構造
１２ 微小構造モジュール
１４ 第１の内部流体通路
１６ 外面
１８ 入口側
２０ 出口側
２２ 入口ポート
２４ 出口ポート
２６ 第１の縁部
２８ 第２の縁部
３０ 流体コネクタ
３６ 第２の流体経路
４０ 延在構造支持部材
４２ 接続支持構造
４４、４６ 直線変位自由度
５０ フレーム

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】