マルチ分光分析装置
【課題】 連続処理システムにおける処理流体を、リアルタイムで精度良く分析して、製造ラインを高い精度で監視することができるマルチ分光分析装置を提供する。
【解決手段】 このマルチ分光分析装置１は、、複数の波長の異なる光源２４ａ〜２４ｇを有する光源部２４と、被測定液を流通させるフローセル１４を構成するケーシング１０と、フローセル１４において被測定液に近接する複数の発光部２０と受光部２２と、受光部２２から得られた各波長の分光を個々に行う分光器２８ａ〜２８ｇを有する分光部２８と、分光器２８ａ〜２８ｇで得られた被測定液の分光情報を演算制御して出力する制御部３２とを具備する。
【解決手段】 このマルチ分光分析装置１は、、複数の波長の異なる光源２４ａ〜２４ｇを有する光源部２４と、被測定液を流通させるフローセル１４を構成するケーシング１０と、フローセル１４において被測定液に近接する複数の発光部２０と受光部２２と、受光部２２から得られた各波長の分光を個々に行う分光器２８ａ〜２８ｇを有する分光部２８と、分光器２８ａ〜２８ｇで得られた被測定液の分光情報を演算制御して出力する制御部３２とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小空間内で流体どうしを連続流れの場で反応させるマイクロリアクタ装置に用いるマルチ分光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
数十から数百μｍクラスの微小空間流路内ではレイノルズ数は小さく、流れは層流になり、分子拡散による混合が律速になる。有機合成系反応や生化学系反応において、２種類以上の流体を混合させ反応させるプロセスでは反応速度が速い反応では、微小空間を使用した層流拡散の方が従来型機械式攪拌混合よりも混合効率がよい。混合効率が向上すれば、従来の反応釜を使用したバッチ式有機合成反応に比べ、副反応を抑制することができるため反応収率、選択性が格段に向上する。従って、マイクロリアクタは、医薬品やそれに類する製品の製造に好適なものとして、用いられるようになっている。
【０００３】
ところで、医薬品やそれに類する製品の製造には、当然のことながら充分な品質管理が要求される。このような場合の管理手法については、例えば、ＦＤＡ（米国食品医薬品局）においてＧＭＰ（適正製造基準）として明文化されてきている。ＧＭＰの基本的考えは品質再現性の保証であり、ロット内では品質は均一でなければならい、という点にある。
【０００４】
従来のバッチ処理では、技術的に反応釜内の同じロットは品質が均一であることが推定されるので、これを確認するためのサンプリング調査を行えばよかった。しかしながら、マイクロリアクタのような連続処理では、品質が均一であることの推定は働きにくい。そこで、製造された液体製品をリアルタイムに分析する手段が必要となる。そこで、例えば光源から光を照射し、波長吸収特性を測定する分光分析装置を用いることが考えられる。しかしながら、単一の光源を用いる分光分析装置では、光はある波長領域に集中して分布するので、周辺領域における感度は低下するため、予期しにくい副反応生成物の生成等を充分に監視することができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、マイクロリアクタのような連続処理システムにおける処理流体を、リアルタイムで精度良く分析して、製造ラインを高い精度で監視することができるマルチ分光分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のマルチ分光分析装置は、医薬品製薬製造ラインおよび医薬品開発段階の有機合成反応結果を評価するためのマルチ分光分析装置であって、複数の波長の異なる光源を有する光源部と、被測定液を流通させるフローセルを構成するケーシングと、上記フローセルにおいて被測定液に近接する複数の発光部と受光部と、受光部から得られた各波長の分光を個々に行う分光器を有する分光部と、分光器で得られた被測定液の分光情報を演算制御して出力する制御部とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明においては、光源部から波長領域の異なる複数の光を発光させ、これを異なる分光器で受光して、被測定液を通過した各波長の分光が個々に行われる。このような複数の分析情報を組み合わせることにより、精度の高い、漏れの無い分析が行われる。
【０００８】
請求項２に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１に記載の発明において、前記光源部は、紫外光、可視光、近赤外光、赤外光、遠赤外光のうち、少なくとも２つ以上の波長領域をカバーする光源を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明においては、光源部からの、紫外光、可視光、近赤外光、赤外光、遠赤外光のうち、少なくとも２つ以上の波長領域をカバーする光源を組み合わせて用いることにより、処理対象や目的に応じた分析情報を得ることができる。
【０００９】
請求項３に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記フローセルが複数形成され、各フローセルに発光部と受光部がそれぞれ配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記ケーシングは、仕切によって内部に複数のフローセルを形成するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発明において、前記ケーシングは、内部に１つのフローセルを形成するように構成され、複数の前記ケーシングが基板上に着脱自在に取り付け可能となっていることを特徴とする。
請求項６に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、可視領域から近赤外領域の光源を一つの光源で兼用し、異なる受光部に導くように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発明において、前記発光部と受光部間の距離を調整可能であることを特徴とする。
請求項８に記載のマイクロリアクタは、反応領域の下流側に、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のマルチ分光分析装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１ないし請求項７に記載のマルチ分光分析装置によれば、光源部から波長領域の異なる複数の光を異なる分光器で受光して、被測定液を通過した各波長の分光が個々に行うことにより、マイクロリアクタのような連続処理システムにおける処理流体を、リアルタイムで精度良く分析して、製造ラインを精度を高い精度で監視することができる。
【００１３】
請求項８に記載のマイクロリアクタによれば、マルチ分光分析装置によって得られる精度の高い分析情報を基に、各種の措置を迅速に執ることができ、信頼性の高い製品を産出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明の一実施の形態のマルチ分光分析装置１を模式的に示すもので、例えば、一対の基板によって構成されるケーシング１０の中に構成されている。この分光分析装置１は、後述する図１０に示すように、マイクロリアクタ２の下流側部分を構成する部材の一部に組み込まれ、使用される。
【００１５】
ケーシング１０には、マイクロリアクタ２の下流側の流路（反応生成物が流れる流路）１２につながる複数のフローセル１４が形成されている。フローセル１４は全体として矩形平板状の内部空間１６を複数の仕切１８で区画することにより形成され、その両側には発光部２０と受光部２２とが対向して配置されている。この実施の形態では、複数のフローセル１４を一つのケーシング１０内の内部空間１６に収めることにより寸法を小さくすることができ、また流量のばらつきを抑制して分析精度を向上させることが可能になる。フローセル１４内の流路は、できるだけ滞流や通過抵抗が無いような形状とするのが好ましい。
【００１６】
ケーシング１０を構成する材料は、熱伝導性に優れ、-４０〜１５０℃の広い温度範囲に耐えるものが好ましい。さらに、フローセル１４の流路を構成する材料は、液体の高圧に耐えうるものであることが好ましい。これらの点を考慮し、流路を構成する材料の好ましい例として、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４、Ｔｉ、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス等の硬質ガラス、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＶＣ（polyvinylchloride）、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）、Ｓｉ、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）、ＰＣＴＦＥ（Polychlorotrifluoroethylene）、およびＰＦＡ（perfluoroalkoxylalkane）などの樹脂が挙げられる。
【００１７】
異なる波長域の光を出力する複数の光源２４ａ〜２４ｇを有する光源部２４が、フローセル１４の近傍の所定箇所に設置されており、それぞれの出力光は光ファイバ２６によって発光部２０に導かれている。この実施の形態では、紫外光を出力する光源２４ａは重水素ランプであり、可視光から近赤外光を出力する光源２４ｂ〜２４ｅはハロゲンランプであり、赤外光はニクロム赤外光源２４ｆである。可視光から近赤外光までを１個のハロゲンランプで賄ってもよい。このようにすることにより、装置の大きさをよりコンパクトにすることができる。
【００１８】
受光部２２は光ファイバ２６によって、フローセル１４の近傍に設置された分光器２８ａ〜２８ｇを有する分光部２８に結合されている。分光器２８ａ〜２８ｇは、例えば、ＣＣＤ素子によって構成され、それぞれが受光した光を波長帯域ごとに分けて強度を測定することができるようになっている。この実施の形態では７個の分光器２８ａ〜２８ｇを設置しており、各分光器２８ａ〜２８ｇの分担する波長範囲は、200〜400nm（紫外分光器２８ａ）、400〜700nm（可視光分光器２８ｂ）、700〜1000nm（第１近赤外分光器２８ｃ）、1000〜1700nm（第２近赤外分光器２８ｄ）、1700〜2200nm（第３近赤外分光器２８ｅ）、2200〜25000nm（赤外分光器２８ｆ）及び波長25000nmを超える波長領域（遠赤外分光器２８ｇ）のようになっている。これらの組合せは測定物質によってはすべて網羅する必要はなく、２つ以上の適宜の数の組合せであればよい。
【００１９】
この実施の形態では発光部２０と受光部２２の間の光路は流体の流れ方向に形成されており、流路幅に関係なく所定の光路長に合わせて設定することができる。また、各区分流路ごとの光路長の調整は、発光部２０と受光部２２の突出長さを変えることにより行うことができる。たとえば紫外分光器２８ａでは、通常サンプル液を希釈してオフラインで分析するが、インライン測定では、濃度が濃い状態のままの測定となるので、不要な反応を回避するために光路長を短くして測定する（たとえば１mm以下）。また、近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅでは比較的感度が弱いため光路長は長めにしておく（５〜１０mm）。後述するように、吸収波長の幅の広い複数の成分を瞬時に同時に測定するには、各波長域の得失に合わせてフローセル１４の形状・寸法を設定することが必要である。
【００２０】
各分光器２８ａ〜２８ｇからは、事前に設定された波長領域毎の受光強度が出力され、ＡＤ変換器３０を介して制御部３２に入力される。制御部３２は、このデータと、事前に入力された各光源２４ａ〜２４ｇの波長領域毎の強度分布データに基づいて透過率（吸収率）を算出し、さらにこれを基に、目的とする反応生成物（正規の製品）の生成量と、反応副生成物の生成量を求め、その結果としてさらに、収率や転化率、及び副次的に溶媒濃度も求める。
【００２１】
反応生成物と反応副生成物は、実験段階でなければ事前に絞り込まれているので、生成が予定される成分に対応した波長吸収に備えた光源２４ａ〜２４ｇと分光器２８ａ〜２８ｇの組合せを用いればよい。この場合、反応副生成物が複数有って、生成する可能性が低いものでも、例えばＦＤＡ（米国食品医薬品局）のＧＭＰ（適正製造基準）をクリアするためには設置することが望ましい。
【００２２】
一方、医薬品の開発段階では、試薬の種類や濃度、温度、流速など条件を種々振って、いわゆるスクリーニングと言われる可能性のある反応を見つける作業がある。このように、どのような反応生成物が生じるか予測ができない場合には、任意の生成物を検出可能なように、予め全波長領域の光源２４ａ〜２４ｇと分光器２８ａ〜２８ｇを設置しておき、データが蓄積されてから、不要なものを外したり、適当なものと入れ替える等の措置を行う。
【００２３】
制御部３２は、反応生成物や反応副生成物の生成量、収率や転化率等のデータをディスプレイ３４に表示し、記憶装置３６へ記憶するとともに、これらのデータが予め設定した閾値を超えた場合に警報装置３８により警報を発生し、さらに閾値を超えた場合には処理を自動的に中止する等の処置を執る。さらに、上記のようなデータと反応条件の相関関係を事前に求めておき、検出データに基づいてマイクロリアクタの反応条件、例えば反応温度、流量、圧力等を制御するようにしてもよい。
【００２４】
一般に、単一の光源を用いる分光分析装置１では、光はある波長領域に集中して分布するので、周辺領域における感度は低下する。このマルチ分光分析装置１では、複数の波長域の異なる光源２４ａ〜２４ｇと分光器２８ａ〜２８ｇを設けているので、広い波長領域に渡って正確なデータを得ることができる。以下、各分光器２８ａ〜２８ｇの特徴と、それに基づく組合せの方法を、表１を参照しつつ説明する。表１は、それぞれの官能基、分子等の吸収スペクトル波長を例示する。
【００２５】
【表１】
【００２６】
紫外分光器２８ａは、全成分の吸収スペクトル傾向を読み、収率変化や不純物量変化を検知するのに適している。赤外分光器２８ｆは、個々の物質の多くの有機官能基に対応可能であるが、強度が強すぎて妨害物質が出る場合が有る。その場合は近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅを代用する。また、溶媒が水の場合には、赤外分光器２８ｆでは水が妨害物質になる場合がある。可視光分光器２８ｂは、クロロフィルやカロチンなど有色物質を検出するのに好適である。この実施の形態において、３つの近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅを使い分けしている理由は、近赤外の領域700〜2200ｎｍの範囲で測定能力の弱い部分を作らず、たとえば反応によって共役系が長くなったり、結合の微妙な変化によるピークの小さなシフトを、精度良く読み取るためある。
【００２７】
以下、さらに具体的な反応について、図２を参照して説明する。図２（ａ）の反応は、溶媒ピリジン中で行われるオーバーリアクション反応で、マイクロ流路効果に基づいて正反応が行われればモノベンゾイルレゾルシノールが生じるが、マイクロ流路中の濃度のアンバランスが生じるとさらに反応が進んで副反応であるジベンゾイルレゾルシノ−ルが生じる。ベンゼン環、CO、OH、などの官能基の生成を吸収域を測定することにより求めて、モノ体とジ体の比を検出することができる。ベンゼン環は赤外分光器２８ｆで測定可能であるが、溶媒ピリジンがバックグランドとして検出される可能性が有り、測定不能、またはピークが重なり合って判別しにくい場合も有る。その場合は、近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅを用いればよい。
【００２８】
なお、上記の場合、ベンゾイル基の個数が1個と２個の場合で吸収強度の差が充分に出るような特定の波長領域が、例えば近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅまたは赤外分光器２８ｆの領域に存在する場合には、これを選択すればよい。この場合も、反応系全体液の吸収スペクトルは紫外分光器２８ａで監視し、反応の変化があった場合は警報を発したり、処理を停止する等の処置を執る。
【００２９】
図２（ｂ）の反応は、ベンジルフェニールアラニンをメタノール中で水素ガスと反応させ、還元してフェニールアラニンメチルエステルを生じさせる。これは、保護基の接触水素による脱保護反応であって、Pd触媒が使用される。NH2とNHの比を読めば、反応率が分かる。強度のあるNH2は近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅで、弱いNHは赤外分光器２８ｆで読むことが可能であり、妨害物質のオーバーラップ次第で近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅと赤外分光器２８ｆを使い分けすることが可能である。もちろん、両成分を個別にそれぞれの波長域で測定してもよい。この場合も、全体液の吸収スペクトルは紫外分光器２８ａで監視し、反応の変化があった場合は、警報を発したり、処理を停止する等の処置を執る。
【００３０】
図２（ｃ）の反応は、ポリペプチド合成の一工程で、グリシン無水物に水が加わり、塩酸が触媒になってグリシルグリシンに変わる加水分解反応である。生成物中に水が存在する反応であるので、水が吸収妨害しやすい赤外分光器２８ｆを避け、近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅ領域の弱い感度でかつ水の影響を受けない領域を使用して測定すればよい。
【００３１】
図３は、図１の実施の形態の変形例を示すもので、フローセル１４をケーシング１０内に個別に形成し、流体流路を各フローセル１４に分岐して導くようにしたものである。これにより、各フローセル１４が他のフローセル１４の影響を受けず、流路抵抗も少ないので流体の流れがより均一になる。また、図示するように、フローセル１４への分岐流路４０には流量調整弁４２を個別に設置することにより、各分光器２８ａ〜２８ｇの特性に合わせて適当な流量に調整することができる。
【００３２】
図４は、同じく図１の実施の形態の変形例を示すもので、フローセル１４をケーシング１０内に個別に形成しているが、各分岐流路４０に開閉弁４４が設置されている。これにより、必要な波長のフローセル１４の開閉弁４４のみを開とし、不要なフローセル１４の開閉弁４４を閉じることで、余分な流路抵抗の発生を防止している。また、図５の実施の形態は、各フローセル１４を直列につなげたものである。この実施の形態では、分流の必要がないので流路抵抗さえ配慮すれば扱いやすいという利点が有る。
【００３３】
図６は、他の実施の形態のマルチ分光分析装置１の構造を示すもので、内部に１つのフローセル１４を構成するケーシング４６が基板４７上に複数配置されている。各ケーシング４６はたとえば石英ガラスのような透明な素材で形成され、内部に流路４８が形成され、この流路４８は側面で開口して継手部５０となっている。ケーシング４６内には、流路４８を挟んで発光部２０と受光部２２が置かれ、これらは光ファイバ２６により外部の光源と分光器（図示略）に連結されている。
【００３４】
この場合は流路４８の幅が光が横断する光路長になる。継手部５０はマイクロリアクタ等と配管により接続する。ケーシング４６の材料は耐薬品性を持ったPCTFE、PTFE、PEEKでもよく、この場合の発光部２０、受光部２２は直接接液せぬよう石英で保護される。この実施の形態では、流路４８への接続は継手部５０を介して行うので、接続は自由に変更することができる。各フローセル１４への流体の流れは並列分流でもよく、直列でもよく、フローセル１４個々に開閉弁４４を設け選択的に流しても良い。
【００３５】
図７は、図６の変形例を示すもので、光路長を短く設定するために、発光部２０と受光部２２を流路４８中に突出させているものである。この場合フローセル１４内の滞流や流路抵抗を少なくするために、流路４８を徐々に拡径するテーパ部４９を形成している。
【００３６】
図８は、図６の変形例を示すもので、基板４７上に複数配置された各ケーシング４６において、光路長を自由に調整することが可能になっている。フローセル１４中の流路４８を挟んで発光ケース５２と受光ケース５４を対向させて配置されている。発光ケース５２、受光ケース５４とも石英で作られ、発光ケース５２内には発光部２０が、受光ケース５４内には受光部２２が取り付けられる。発光ケース５２、受光ケース５４の外形は少なくとも一方がねじになっており、ケース４６の外面に取り付けられた固定ナット５６に螺合されている。これにより、光路長の長さを自在に調節することが可能である。片側固定で反対側調整してもいいし、両側とも調整可能にしてもよい。これによって、各波長域の感度、分子濃度、溶媒物質の情報から個別に現場で自在に調節することが可能になる。インラインで一般に濃度の高い液を分析するので、光路長は、オフラインの場合より短くし、10mm〜0.1ｍｍ、好ましくは５mm〜0.5mmに設定する。
【００３７】
図９（ａ）は、この発明のマルチ分光分析装置１の用い方の実施の形態を示すもので、マイクロリアクタ２の混合・反応部５８の下流側に、反応の継続を停止させるために急冷を行うマイクロクエンチ部６０を設置したものである。マイクロクエンチ部６０は、例えば、図示するように水冷ジャケット６１の構造とすることができる。この実施の形態では、混合・反応部５８とマイクロクエンチ部６０の間にマルチ分光分析装置１を設置することにより、反応の進行度合いを確認した上でマイクロクエンチを行うことで、目的とする製品を安定に製造することができる。
【００３８】
図９（ｂ）は、この発明のマルチ分光分析装置１の用い方の他の実施の形態を示すもので、マイクロリアクタ２の混合・反応部５８の下流側に、マルチ分光分析装置１を設置し、さらにその下流側に３方切換弁６２を設置している。３方切換弁６２はマルチ分光分析装置１からのラインを通常の製品貯蔵ライン６４と、予備タンク６６につながる予備ライン６８に選択的に接続するように切り換えるものである。マルチ分光分析装置１の出力信号は制御部３２に送られ、制御部３２が成分に異常が有ると判断した場合には、３方切換弁６２を予備タンク６６側に切り換える。これにより、異常成分が製品貯蔵ライン６４に混入するのを防止することができる。
【００３９】
次に、上述した本発明の一実施形態に係るマルチ分光分析装置１を組み込んだ流体反応装置（マイクロリアクタ）２について説明する。図１０ないし図１２（ｂ）はこの流体反応装置２の全体構成を示す図である。なお、以下に述べる流体反応装置２は、２種類またはそれ以上の液体を混合し、反応させるために用いられる装置である。
【００４０】
図１０，図１１，図１２（ａ），および図１２（ｂ）に示すように、流体反応装置２は、全体が１つの設置スペースに設置されてパッケージ化されている。この構成例では、この設置スペースは長方形であり、長手方向に沿って４つの領域に区画される。すなわち、一端側の第１の領域は、原料液を貯留する複数の貯留容器１１０（図１０では２つの貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂのみを示す）が設置された原料貯留部１０１であり、それに隣接する第２の領域は、貯留容器１１０の原料液を移送するポンプ１１６Ａ，１１６Ｂなどが設置された配液部１０２となっている。第２の領域に隣接する第３の領域は、原料液を混同させる混合部（混合チップ）１４０および混合された原料液を反応させる反応部（反応チップ）１４２を有する処理部１０３となっている。他端側の第４の領域は、処理の結果得られた生成物を導出して貯留する生成物貯留部（回収容器設置スペース）１０４である。
【００４１】
また、この流体反応装置２は、各部の動作の制御を行うコンピュータである動作制御部１０６と、温度調整ケース１４６に熱媒体を流して処理部１０３の温度調整を行う熱媒体コントローラ１０７を備えている。また、動作制御部１０６には、図１０に示すように、液体の流量と温度をモニタできる流量モニタ２７０および温度モニタ２７２が搭載されている。なお、この構成例では、動作制御部１０６と熱媒体コントローラ１０７は流体反応装置２と別置きになっているが、勿論一体でも良い。図１１に示すように、第２〜第４の領域の床下部分には配管室１０５が形成され、ここには混合部１４０および反応部１４２へ加熱又は冷却用の熱媒体を送るための配管が設けられている。動作制御部１０６とマルチ分光分析装置１の制御部３２は別になっているが、勿論一体でも良い。
【００４２】
このように、上流側から下流側へと各部を配置することによって液体の流れを円滑にし、かつ装置全体をコンパクトにまとめることができる。この構成例では、各部の配列を直線状にしたが、例えば、全体が正方形に近いスペースであれば、各部を液体の流れがループを形成するように構成してもよい。
【００４３】
図１１において、符号２５０は装置下部に設けられた液溜めパンであり、符号２５２は液溜めパン２５０上に設置された漏液センサを示す。またこの装置例では、配液部１０２、処理部１０３、生成物貯留部１０４は隔壁２５４，２５６により区画されており、各部にはカバー２５８，２６０，２６２が取り付けられて装置外部とこれらを隔離している。符号２６４は排気ポートであり、図示しない排気ファンに接続されている。そして、装置内の圧力を装置外より負とすることで装置内の有毒ガスが外部に漏出することを防いでいる。
【００４４】
図１０に示す原料貯留部１０１には、２つの貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂが設置されているが、必要に応じて３つまたはそれ以上の貯留容器を使用してもよい。例えば、同じ液体を２つの貯留容器に収容し、これらを交互に切り換えて用いることにより、処理を継続的に行うことができる。なお、原料貯留部１０１に、ライン洗浄用のアセトンなどの有機溶剤、塩酸、純水などが入った洗浄液容器１１２や、パージ用の窒素ガスが封入された圧力源１１４を設けてもよい。また、廃液容器１３６を原料貯留部１０１に置いてもよい。
【００４５】
配液部（導入部）１０２には、貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂに輸送管１２１Ａ，１２１Ｂを介して接続されたポンプ１１６Ａ，１１６Ｂが設置されている。図１０におけるポンプ１１６Ａ，１１６Ｂには遠心式ポンプが使用されている。また、配液部１０２は、ポンプ１１６Ａ，１１６Ｂの下流側に配置された流量調整装置３００Ａ，３００Ｂ、リリーフ弁１２２Ａ，１２２Ｂ、圧力測定センサ１２４Ａ，１２４Ｂ、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂ、および逆洗ポンプ１３０を有している。流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂは、輸送管１２１Ａ，１２１Ｂの他に、洗浄液容器１１２や、圧力源１１４にそれぞれ接続されている。逆洗ポンプ１３０は、混合部１４０や反応部１４２の流路内が生成物によって閉塞した場合に用いられる。逆洗ポンプ１３０は洗浄液を貯留する洗浄液容器１１２に接続され、さらに流路切換弁１３２を介して反応部１４２の出口に接続される。逆洗ポンプ１３０により移送される洗浄液は通常の流れと逆に流れる。すなわち、洗浄液は、反応部１４２の出口から混合部１４０の入口に向かって流れ、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂを経て廃液口１３４から図示しない配管を通って廃液貯留容器１３６に入れられる。
【００４６】
逆洗ポンプ１３０は吐出圧力が高く、洗浄液に脈動を起こさせて生成物を除去することが可能なように１本ピストン型のポンプが好ましい。洗浄液としては、有機溶剤、塩酸、硝酸、りん酸、有機酸、純水などが好適に用いられる。有機溶剤の例としては、アセトン、エタノール、メタノールなどが挙げられる。図１０に示す導入口２４０は、外部から純水や水素水を導入する場合に設けられたもので、洗浄液容器１１２内の洗浄液の代わりに洗浄に使用できる。
【００４７】
図１３は、原料液の予備加熱（予備温度調整）と混合を行うための混合部１４０を示すもので、３枚の薄板状の基材である上板１４４ａ、中板１４４ｂ、下板１４４ｃが接合されて全厚さ５ｍｍの混合部１４０が形成されている。なお、以下に説明する流路はいずれも中板１４４ｂの表面に形成された溝である。上板１４４ａを貫通して形成された２つの流入ポート１４７Ａ，１４７Ｂは、中板１４４ｂの上面に形成されたそれぞれ２つの予備加熱流路１４８Ａ，１４８Ｂに連通する。これらの予備加熱流路１４８Ａ，１４８Ｂはそれぞれ途中で分岐しかつそれぞれ拡大し、再度合流する。さらに、予備加熱流路１４８Ａ，１４８Ｂはそれぞれ出口流路１５０Ａ，１５０Ｂに連通し、これらの出口流路１５０Ａ，１５０Ｂは合流部１５２に通じている。出口流路１５０Ａは、中板１４４ｂの上面に、出口流路１５０Ｂは中板１４４ｂの下面に形成されている。
【００４８】
図１４は図１３に示す合流部の拡大図である。図１４に示すように、合流部１５２は、出口流路１５０Ａ，１５０Ｂに通じる円弧状の溝として中板１４４ｂの上下面にそれぞれ形成されたヘッダ部１５４，１５５と、このヘッダ部１５４，１５５から円弧の中心に向かって延びる複数の分液流路１５６，１５７と、これらの分液流路１５６，１５７が合流する合流空間１５８とを有している。分液流路１５６，１５７と合流空間１５８は中板１４４ｂの上面に形成され、分液流路１５６，１５７は交互に配置されている。下面側のヘッダ部１５５と分液流路１５７とは、中板１４４ｂを貫通する連絡孔１５７ａにより連通している。合流空間１５８は、下流側に向けて幅が徐々に小さくなるように形成され、中板１４４ｂおよび下板１４４ｃを貫通して形成された流出ポート１６０に連通している。
【００４９】
図１４に示す例では、合流空間１５８の入口側の開口面１５９において分液流路１５６が５本、分液流路１５７が４本、交互に配置されている。分液流路１５６，１５７からそれぞれ流出した２種類の液体は、合流空間１５８内で縞状の流れを形成しつつ下流側に流れ、合流空間１５８の流路幅が徐々に縮小するに従い、強制的に両液が混合される。この例では、合流空間１５８の流路幅は最終的に４０μｍに達する。加工技術精度を上げれば、流路幅を１０μｍにすることも可能である。
【００５０】
図１５（ａ）は図１０に示す反応部を示す平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示す反応部の断面図である。この例では、２枚の基材１４４ｄ，１４４ｅが接合されて厚さ５ｍｍの反応部１４２が構成されている。この反応部１４２では、反応流路１６２が蛇行しており、長い流路を効率的に提供している。反応流路１６２は、入口ポート１６４および出口ポート１６５にそれぞれつながる連絡部１６２ａ，１６２ｃと、連絡部１６２ａ，１６２ｃに連通する蛇行部分１６２ｂとを有しており、連絡部１６２ａ，１６２ｃの幅は狭く、蛇行部分１６２ｂの幅が広く形成されている。したがって、出入口部分では液体が急速に流れ、副生成物の付着を防止しており、蛇行部分１６２ｂでは緩やかに流れて、加熱と反応の時間を長く取ることができるようになっている。
【００５１】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すのは、反応流路の幅が除々に小さくなる部分１６３ａと除々に大きくなる部分１６３ｂを持つ反応部の他の構成例である。この反応部１４２ａには、基材１４４ｄ，１４４ｅの間に、幅寸法が最大ａから最小ｂの範囲で増減する反応流路１６３が形成されている。幅寸法の増減に合わせ、深さを増減させてもよい。この例では、反応流路１６３の断面積が一定になるよう深さが最大ｃから最小ｄの範囲で変化するようになっている。
【００５２】
図１６（ｃ）は、反応流路の他の構成例を示す横断面図である。この反応部１４２ｂでは、反応流路１６３ｃは、その幅ｅが深さｆより大きい扁平形状を有しており、熱触媒からの熱の伝達方向（矢印で表示）に交差する広い伝熱面を有するので、反応流路１６３ｃ内の液体に熱の伝達が有効に行われる。なお、合流空間１５８や反応流路１６２，１６３に、適当な触媒を配置することは反応を促進するために有効である。このような触媒は反応の種類に応じて選択される。配置の仕方は、例えば、流路の内面に塗布したり、後述するような流路の障害物として配置することができる。
【００５３】
混合部１４０および反応部１４２の少なくとも流路を形成する素材としては、例えば、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４、Ｔｉ、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス等の硬質ガラス、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＶＣ（polyvinylchloride）、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）、Ｓｉ、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）、ＰＣＴＦＥ（PolyChloroTriFluoroEthylene）の内から、耐薬品性、耐圧性、熱伝導性、耐熱性等を考慮して、好ましいものを選択する。混合部１４０および反応部１４２の接液部の材質は、表面からの溶出が少なく表面触媒修飾が可能で、ある程度の耐薬品性を持ち、−４０〜１５０?の広い温度範囲に耐えるものが望ましい。
【００５４】
図１７は、混合部および反応部の温度を調整する温度調整ケースの構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、反応部１４２の温度を調整する温度調整ケース１４６についてのみ述べるが、混合部１４０のための温度調整ケース１４６も同様の構成を有しており、その重複する説明を省略する。温度調整ケース１４６は、内部に反応部１４２を収容する空間１７０が形成されたケース本体１７２と該空間１７０を覆う蓋部１７４とを備えており、これらの内面には、平行に延びる複数の熱媒体流路を構成する溝１７６が形成されている。ケース本体１７２には、溝１７６に連通する給液路１７８と排液路１８０（図１０参照）が形成され、これらの給液路１７８と排液路１８０はそれぞれ熱媒体コントローラ１０７に接続されている。給液路１７８は、蓋部１７４の溝１７６に開口１７９を介して連通し、排液路１８０も蓋部１７４の溝１７６に図示しない開口を介して連通している。この例では、溝１７６を流れる熱媒体は反応部１４２の表裏面に直接接触し、反応部１４２は温度調整ケース１４６に完全に収容された状態で加熱（または冷却）される。
【００５５】
図示しないが、熱媒体コントローラ１０７には、熱媒体の温度を制御する制御機構と熱媒体を移送するポンプが内蔵されている。図１０に示すように、熱媒体は熱交換器１８２を通過後、混合部１４０および反応部１４２の温度調整ケース１４６に供給されるようになっている。熱交換器１８２は例えば冷却用の市水の量を変えることで混合部１４０および反応部１４２に供給される熱媒体の温度を独立に変えられるようになっている。
【００５６】
図１８（ａ）ないし図１８（ｄ）には、温度調整ケース１４６の他の例が示されており、ここでは、熱媒体流路１９２はケース本体１７２と蓋部１７４のそれぞれの内部に形成されている。給液路１７８は、図１８（ｃ）に示すように、給液配管１８８の先端が挿入された二重管の構成となっており、細い連通路１９０を介して熱媒体流路１９２に連通している。排液側も同様の構成である。図１８（ｂ）に示すように、混合部１４０を収容する温度調整ケース１４６と反応部１４２を収容する温度調整ケース１４６とは、ボルト１９４、ナット１９５およびスペーサ１９６を介して積層して結合されている。
【００５７】
図１８（ｂ）には、温度調整ケース１４６に収容された混合部１４０および反応部１４２への液体の供給・排出の経路が示されている。すなわち、それぞれの液体は、温度調整ケース１４６を貫通して形成された流通路１９８を介して混合部１４０へ流出入する。また、混合部１４０と反応部１４２との間の液体の流通は、温度調整ケース１４６の流通路１９８を連絡する連絡通路２００を介して行う。図１８（ｄ）には、反応部１４２の液の流入部と流出部の構造が説明されている。液の流れを下方向へ向かわせるために、通常は混合部１４０および反応部１４２の液の入口は上面に、出口は下面にそれぞれ形成する。
【００５８】
図１０に示すように、反応部１４２の流出口２０２は、回収配管２０４を介して生成物貯留部１０４に接続されている。生成物貯留部１０４には、冷却用の熱交換器２０６、流路切換弁１３２の下流側に回収容器２０８が設けられている。回収容器２０８が置かれる生成物貯留部１０４は、他の領域から温度等の影響を受けないように、また生成物から発生する可能性のある有毒ガスが外部に漏洩しないように隔離されている。
【００５９】
図１９は、生成物貯留部１０４の他の構成例を示すもので、複数の回収容器２０８が回転テーブル２１２上に設置されている。この例では、回収容器２０８は２個であり、回転テーブル２１２を移動させるアクチュエータ２１４は１８０度回転型ロータリーアクチュエータである。勿論、回収容器２０８の数やアクチュエータ２１４の種類は適宜に選択可能である。図１０に示す動作制御部１０６は、回収容器２０８の液面を検知する液面検知センサ２１１ｂからの信号により、回収容器２０８の交換時期を判断し、流路切換弁１３２（図１０参照）により液流を止め、回収口２１０の下流に設けた光学的流体検知センサ２１１ａにより液流の停止を確認して、アクチュエータ２１４を作動させて他の回収容器２０８を回収口２１０の下方に移動させる。
【００６０】
次に、上記のように構成された流体反応装置２により、薬液等の液体（原料液）を反応させる工程について説明する。なお、流体反応装置２の動作は基本的に動作制御部１０６によって自動制御される。まず、原料貯留部１０１において、原料液を貯留した貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂに用意しておく。熱媒体コントローラ１０７により熱媒体の温度を設定し、熱交換器１８２を通過させる市水の量を調整して各熱媒体の温度をそれぞれ調整し、混合部１４０および反応部１４２の温度調整ケース１４６へ熱媒体を流通させてこれらを所定の温度に維持する。熱媒体の温度は、温度調整ケース１４６の入口に設けた温度センサ２１６，２１８により測定される。
【００６１】
この例では、原料液を処理部１０３に供給する前に、混合部１４０および反応部１４２内の流路に純水等の洗浄液を流して予め洗浄する。流路を洗浄している間、洗浄液の温度を混合部１４０の出口の温度センサ２２０および反応部１４２の出口の温度センサ２２２で測定し、洗浄液の温度を熱媒体コントローラ１０７にフィードバックする。このようにして、混合部１４０および反応部１４２を所定の温度に調整する。
【００６２】
混合部１４０および反応部１４２の温度が調整され、流路の洗浄を終えてから、流路切換弁１３２を切り換え、ポンプ１１６Ａ，１１６Ｂを駆動して、貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂ内の原料液をそれぞれ移送する。原料液は、流量調整装置３００Ａ，３００Ｂにより所定の流量に調整され、その後、混合部１４０、反応部１４２、流出口２０２、回収口２１０を経て回収容器２０８に至る。なお、流路切換弁１３２はアクチュエータにより作動する自動弁としており、この動作は自動運転も可能である。
【００６３】
混合部１４０においては、原料液は予備加熱流路１４８Ａ，１４８Ｂ（図１３参照）において所定の温度に加熱された後、合流部１５２において合流し、混合する。その際、各液は、図１４に示すように、ヘッダ部１５４，１５５から分液流路１５６，１５７を経由して合流空間１５８に流入する。合流空間１５８の断面は下流へ向かうに従い徐々に減少するので、マイクロサイズの流れが規則的に混在し、フィックの法則に則って迅速に混合する。その状態で、所定の温度に維持された反応部１４２の反応流路１６２に流入すると、反応は、物質移動や熱伝導の制約を受けずに迅速に進行する。したがって、量産手段として充分実用的であるとともに、反応速度の早い爆発性の反応でも低温下で行う必要がなくなる。また、この例では、反応流路１６２の幅が合流空間１５８の幅に比べて充分広く形成されているので、反応速度が遅い場合でも充分な時間をかけて行うことができ、高い収率を得ることができる。
【００６４】
得られた生成物は、反応流路１６２の流出口２０２から回収配管２０４を経由してマルチ分光分析装置１に送られ、光源部２４から波長領域の異なる複数の光を異なる分光部２８で受光して、被測定液を通過した各波長の分光が行われ、その結果に基づいてその含有成分が測定され、さらにその結果に基づいて、記述したような種々の措置が執られる。
【００６５】
マルチ分光分析装置１を通過した処理液体は、熱交換器２０６に送られ、ここで冷却されて、回収口２１０より回収容器２０８に流入する。貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂが空になったり、回収容器２０８が満杯になったら、動作制御部１０６によりポンプ１１６Ａ，１１６Ｂの運転を停止させて処理を終了させる。この場合、貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂの他に、追加の貯留容器を原料貯留部１０１に予め用意しておけば、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂを切り換えることにより、運転を停止させることなく連続的な処理が可能である。なお、反応に時間が掛かる場合には、混合部１４０および反応部１４２内に液を一定時間閉じ込めてバッチ運転することも可能である。流路切換弁１２６Ａ、１２６Ｂも自動弁であるのでこれらの動作は自動運転も可能である。
【００６６】
バッチ運転の方法は、ポンプ１１６Ａ，１１６Ｂを一時停止してもよいし、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂを切り換えて、処理部１０３への液体の流入を停止させてもよい。これにより、液体の反応時間が長い場合でも反応流路１６２の長さを長くする必要がなくなる。バッチ運転の際は、合流空間１５８および／または反応流路１６２に液体が充満されたことを検知する充満検知手段を用いて運転制御を行うことが好ましい。これは、例えば、図１９に示すような光学的流体検知センサが用いられる。これにより、合流空間１５８および／または反応流路１６２に液体が充満されたと判断した時点で、ポンプ１１６Ａ，１１６Ｂを停止させまたは第１の流路切換弁を切換え、液体を反応終結時間に適応する一定時間合流空間１５８および／または反応流路１６２に滞留させておく。
【００６７】
図２０（ａ）および図２０（ｂ）は、混合部１４０における合流部の他の構成例を示すものである。この合流部１５２ａは、Ｙ字状の合流空間１５８ａに、障害物２２４を一定間隔ａで所定の距離Ｌに亘って配置したものである。この例では、直径５０μｍ以下である柱状の障害物２２４を、合流点からＬ＝５ｍｍに亘って配置した。図２０（ｂ）に示すように、各障害物２２４は隣接するものが流れ方向にピッチの半分だけずれるように、千鳥状に配置されている。これによって液体Ａおよび液体Ｂの界面１２５が蛇行するので２つの液体の界面面積（接触面積）を大きくすることができる。図２１に示す合流部１５２ｂでは、合流空間１５８ｂの中央部に一列の障害物２２４を流れ方向に沿って千鳥状に配置したもので、同様に界面面積を大きくすることができる。これは、狭い合流空間１５８ｂで採用するのに好適である。
【００６８】
図２２は、流体反応装置２の処理部１０３の他の構成例を示すものである。これは、図１０の処理部１０３において、混合部１４０と反応部１４２との組み合わせをそれぞれ有する２系統Ｒ１，Ｒ２設け、さらに配液部１０２の流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂを用いて２種類の原料液をいずれの系統Ｒ１，Ｒ２にも供給可能にしたものである。このように、２系統を用いることで、必要に応じて処理量を増やすことができるが、その他にも種々の使用方法が有る。例えば、反応生成物が固体粒子を析出しやすく、配管途中で詰まりやすい場合などでは、一方の系統を予備として使用する。また、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂで移送ラインを交互に切り換えて、上述したバッチ運転を連続的に行うことができる。勿論、３系統以上の移送ラインを適宜に並列して設けることができる。この場合も流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂは自動操作が可能である。
【００６９】
図２３は、処理部１０３において反応部を複数直列に配置した例を示す。この例では、１つの混合部１４０と３つの反応部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃが直列に接続されており、それぞれに温度センサ２２０，２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃが設けられている。この例では、反応の段階に応じて反応部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃを独立して温度制御することが可能となっている。この構成は、生化学反応のように反応時間と反応温度を大胆に且つ瞬時に変化させたい反応に適している。たとえば反応部１４２ａでは１００℃で反応させ、反応部１４２ｂでは−２０℃で反応させるというような反応もこのシステムでは可能になる。
【００７０】
図２４は、処理部１０３において混合部を複数設けた例である。この構成例では、Ａ液とＢ液を混合し反応させる第１の混合部１４０および反応部１４２が設けられ、この反応部１４２の下流側に第２の混合部１４０ａが設けられている。この混合部１４０ａではポンプ１１６Ｃから輸送された第３の原料液または反応剤であるＣ液がＡ液とＢ液と合流し、混合する。これらの２つの混合部１４０，１４０ａと１つの反応部１４２の温度は個別に制御される。なお、Ｃ液は反応停止剤でもよい。
【００７１】
この構成例では、インライン収率評価器２２６が第２の混合部１４０ａの流出口２０２に直接接続されている。これにより、化学反応の結果の収率をリアルタイムで確認でき、直ぐにプロセスパラメータへフィードバックすることが可能となる。インライン収率評価器２２６としては、被測定物を分離せずに測定可能な方法として赤外分光、近赤外分光、紫外吸光等の方法がある。
【００７２】
この構成例では、さらに、反応生成物の中から不要な物質と必要な物質を分離する分離抽出部２２８が第２の混合部１４０ａの下流側に設けられている。図示するように、分離抽出部２２８は、Ｙ字形の分離流路２３４を有している。第２の混合部１４０ａからの液体は分離流路２３４により２つの流れに分岐され、１つは物質内の疎水性分子のみを通過させる疎水性壁面２３０から形成された流路に、他方は物質内の親水性分子のみを通過させる親水性壁面２３２から形成された流路に流れ込む。分離した物質は、それぞれ回収配管２０４，２０４ａを介して回収容器２０８，２０８ａに回収される。分離抽出部２２８としては、その他に、疎水性物質だけを吸着可能な膜やポーラスフリットを使用することも考えられる。
【００７３】
図２５は、混合・反応と分離抽出を繰り返して連続処理するための構成例である。すなわち、Ａ液とＢ液を処理する混合部１４０ａ、反応部１４２ａ、および分離抽出部２２８ａが上流側に配置され、分離抽出部２２８ａから抽出された液体とＣ液を処理する混合部１４０ｂ、反応部１４２ｂ、および分離抽出部２２８ｂが下流側に配置されている。Ａ液とＢ液が反応した後の不要物質は分離抽出部２２８ａの排出口２３４ａから系外に出され、Ｃ液を加えた第２の反応における不要物質は分離抽出部２２８ｂの排出口２３４ｂから系外に出される。さらに、分離抽出部２２８ｂから抽出された液体と第４の液であるＤ液を混合させる混合部１４０ｃが設けられている。なお、Ｄ液は反応停止剤でもよく、他の原料溶液でも良い。混合部１４０ｃの下流側にインライン収率評価器２２６を設けても良い。
【００７４】
図２６（ａ）には、図２５の各部を積層化した構成が示されている。液体は下方へ流れる。混合部１４０ａ、反応部１４２ａ、分離抽出部２２８ａ、混合部１４０ｂ、反応部１４２ｂ、分離抽出部２２８ｂ、および混合部１４０ｃは、温度調整ケース１４６にそれぞれ収容され、さらにボルト１９４、ナット１９５、スペーサ１９６によって所定の間隔をおいて積層化されている。各部間の液の移動は連絡通路２００（図１３（ｂ）参照）を介して行われる。各部の間には空気を介在させ、空気の断熱性を利用して他の部の熱影響を受けないようにして、温度制御の精度を向上させている。図２６（ｂ）に示すように、各温度調整ケース１４６の周りを気泡を含んだクリーンなシリコン部材２３６等の断熱材で覆うのが好ましい。
【００７５】
この流体反応装置２に導入される流体は液体、気体であり、回収される物質は液体、気体、固体またはこれらの混合体である。導入物質が粉体などの固体の場合は原料貯留部１０１に粉体溶解器を設置することも可能である。図２７は、２つの原料液のうち、一方が粉体を溶解した溶液、他方は元々液体の場合の原料貯留部１０１の構成例である。原料の粉体と溶媒は粉体溶解器２４０の原料導入口２４２から導入される。この例では、原料粉体をヒータ２４４による加熱と攪拌器２４６による攪拌によって溶解し、生成した原料液を、取出し口１４８に引き込まれた配管２４９より、ポンプ１１６Ａによって、混合部１４０および反応部１４２に送り込むようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】この発明の一実施の形態のマルチ分光分析装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】この装置で分析する反応の例を示す図である。
【図３】この発明のマルチ分光分析装置の他の実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図４】この発明のマルチ分光分析装置の他の実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図５】この発明のマルチ分光分析装置の他の実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図６】この発明のマルチ分光分析装置の他の実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図７】図６の実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【図８】図６の実施の形態の他の変形例の構成を示す図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、この発明の一実施の形態のマルチ分光分析装置の使用形態を模式的に示す図である。
【図１０】流体反応装置の全体を示す模式図である。
【図１１】図１０の流体反応装置の全体の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）は図１０の流体反応装置の全体の構成を示す平面図、図１２（ｂ）は正面図である。
【図１３】図１３（ａ）は混合部の構成を示す平面図、図１３（ｂ）は断面図である。
【図１４】混合部の合流部を拡大して示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は反応部の構成を示す平面図、図１５（ｂ）は断面図である。
【図１６】図１６（ａ）は反応部の他の構成を示す縦断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）におけるXVIII-XVIII線断面図、図１６（ｃ）は反応部のさらに他の構成を示す横断面図である。
【図１７】温度調整ケースの構成を示す斜視図である。
【図１８】図１８（ａ）は処理部の平面断面図、図１８（ｂ）は側面断面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）の部分拡大図、図１８（ｄ）は図１８（ｂ）の部分拡大図である。
【図１９】生成物貯留部の他の構成を示す図である。
【図２０】図２０（ａ）は合流部の他の構成を示す平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の要部を拡大して示す図である。
【図２１】合流部のさらに他の構成を示す平面図である。
【図２２】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【図２３】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【図２４】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【図２５】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【図２６】図２５の処理部の構成を示す斜視図である。
【図２７】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ マルチ分光分析装置
２ マイクロリアクタ（流体反応装置）
１０ ケーシング
１４ フローセル
１６ 内部空間
１８ 仕切
２０ 発光部
２２ 受光部
２４ 光源部
２４ａ-２４ｇ 光源
２６ 光ファイバ
２８ 分光部
２８ａ-２８ｇ 分光器
２８ａ 紫外分光器
２８ｂ 可視光分光器
２８ｃ-２８ｅ 近赤外分光器
２８ｆ 赤外分光器
２８ｇ 遠赤外分光器
３０ ＡＤ変換器
３２ 制御部
３４ ディスプレイ
３６ 記憶装置
３８ 警報装置
４０ 分岐流路
４２ 流量調整弁
４４ 開閉弁
４６ ケーシング
４７ 基板
４８ 流路
５０ 継手部
５２ 発光ケース
５４ 受光ケース
５６ 固定ナット
５８ 混合・反応部
６０ マイクロクエンチ部
６１ 水冷ジャケット
６２ ３方切換弁
６４ 製品貯蔵ライン
６６ 予備タンク
６８ 予備ライン
１４０ 混合部
１４２ 反応部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小空間内で流体どうしを連続流れの場で反応させるマイクロリアクタ装置に用いるマルチ分光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
数十から数百μｍクラスの微小空間流路内ではレイノルズ数は小さく、流れは層流になり、分子拡散による混合が律速になる。有機合成系反応や生化学系反応において、２種類以上の流体を混合させ反応させるプロセスでは反応速度が速い反応では、微小空間を使用した層流拡散の方が従来型機械式攪拌混合よりも混合効率がよい。混合効率が向上すれば、従来の反応釜を使用したバッチ式有機合成反応に比べ、副反応を抑制することができるため反応収率、選択性が格段に向上する。従って、マイクロリアクタは、医薬品やそれに類する製品の製造に好適なものとして、用いられるようになっている。
【０００３】
ところで、医薬品やそれに類する製品の製造には、当然のことながら充分な品質管理が要求される。このような場合の管理手法については、例えば、ＦＤＡ（米国食品医薬品局）においてＧＭＰ（適正製造基準）として明文化されてきている。ＧＭＰの基本的考えは品質再現性の保証であり、ロット内では品質は均一でなければならい、という点にある。
【０００４】
従来のバッチ処理では、技術的に反応釜内の同じロットは品質が均一であることが推定されるので、これを確認するためのサンプリング調査を行えばよかった。しかしながら、マイクロリアクタのような連続処理では、品質が均一であることの推定は働きにくい。そこで、製造された液体製品をリアルタイムに分析する手段が必要となる。そこで、例えば光源から光を照射し、波長吸収特性を測定する分光分析装置を用いることが考えられる。しかしながら、単一の光源を用いる分光分析装置では、光はある波長領域に集中して分布するので、周辺領域における感度は低下するため、予期しにくい副反応生成物の生成等を充分に監視することができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、マイクロリアクタのような連続処理システムにおける処理流体を、リアルタイムで精度良く分析して、製造ラインを高い精度で監視することができるマルチ分光分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のマルチ分光分析装置は、医薬品製薬製造ラインおよび医薬品開発段階の有機合成反応結果を評価するためのマルチ分光分析装置であって、複数の波長の異なる光源を有する光源部と、被測定液を流通させるフローセルを構成するケーシングと、上記フローセルにおいて被測定液に近接する複数の発光部と受光部と、受光部から得られた各波長の分光を個々に行う分光器を有する分光部と、分光器で得られた被測定液の分光情報を演算制御して出力する制御部とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明においては、光源部から波長領域の異なる複数の光を発光させ、これを異なる分光器で受光して、被測定液を通過した各波長の分光が個々に行われる。このような複数の分析情報を組み合わせることにより、精度の高い、漏れの無い分析が行われる。
【０００８】
請求項２に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１に記載の発明において、前記光源部は、紫外光、可視光、近赤外光、赤外光、遠赤外光のうち、少なくとも２つ以上の波長領域をカバーする光源を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明においては、光源部からの、紫外光、可視光、近赤外光、赤外光、遠赤外光のうち、少なくとも２つ以上の波長領域をカバーする光源を組み合わせて用いることにより、処理対象や目的に応じた分析情報を得ることができる。
【０００９】
請求項３に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記フローセルが複数形成され、各フローセルに発光部と受光部がそれぞれ配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記ケーシングは、仕切によって内部に複数のフローセルを形成するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発明において、前記ケーシングは、内部に１つのフローセルを形成するように構成され、複数の前記ケーシングが基板上に着脱自在に取り付け可能となっていることを特徴とする。
請求項６に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、可視領域から近赤外領域の光源を一つの光源で兼用し、異なる受光部に導くように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載のマルチ分光分析装置は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発明において、前記発光部と受光部間の距離を調整可能であることを特徴とする。
請求項８に記載のマイクロリアクタは、反応領域の下流側に、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のマルチ分光分析装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１ないし請求項７に記載のマルチ分光分析装置によれば、光源部から波長領域の異なる複数の光を異なる分光器で受光して、被測定液を通過した各波長の分光が個々に行うことにより、マイクロリアクタのような連続処理システムにおける処理流体を、リアルタイムで精度良く分析して、製造ラインを精度を高い精度で監視することができる。
【００１３】
請求項８に記載のマイクロリアクタによれば、マルチ分光分析装置によって得られる精度の高い分析情報を基に、各種の措置を迅速に執ることができ、信頼性の高い製品を産出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明の一実施の形態のマルチ分光分析装置１を模式的に示すもので、例えば、一対の基板によって構成されるケーシング１０の中に構成されている。この分光分析装置１は、後述する図１０に示すように、マイクロリアクタ２の下流側部分を構成する部材の一部に組み込まれ、使用される。
【００１５】
ケーシング１０には、マイクロリアクタ２の下流側の流路（反応生成物が流れる流路）１２につながる複数のフローセル１４が形成されている。フローセル１４は全体として矩形平板状の内部空間１６を複数の仕切１８で区画することにより形成され、その両側には発光部２０と受光部２２とが対向して配置されている。この実施の形態では、複数のフローセル１４を一つのケーシング１０内の内部空間１６に収めることにより寸法を小さくすることができ、また流量のばらつきを抑制して分析精度を向上させることが可能になる。フローセル１４内の流路は、できるだけ滞流や通過抵抗が無いような形状とするのが好ましい。
【００１６】
ケーシング１０を構成する材料は、熱伝導性に優れ、-４０〜１５０℃の広い温度範囲に耐えるものが好ましい。さらに、フローセル１４の流路を構成する材料は、液体の高圧に耐えうるものであることが好ましい。これらの点を考慮し、流路を構成する材料の好ましい例として、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４、Ｔｉ、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス等の硬質ガラス、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＶＣ（polyvinylchloride）、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）、Ｓｉ、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）、ＰＣＴＦＥ（Polychlorotrifluoroethylene）、およびＰＦＡ（perfluoroalkoxylalkane）などの樹脂が挙げられる。
【００１７】
異なる波長域の光を出力する複数の光源２４ａ〜２４ｇを有する光源部２４が、フローセル１４の近傍の所定箇所に設置されており、それぞれの出力光は光ファイバ２６によって発光部２０に導かれている。この実施の形態では、紫外光を出力する光源２４ａは重水素ランプであり、可視光から近赤外光を出力する光源２４ｂ〜２４ｅはハロゲンランプであり、赤外光はニクロム赤外光源２４ｆである。可視光から近赤外光までを１個のハロゲンランプで賄ってもよい。このようにすることにより、装置の大きさをよりコンパクトにすることができる。
【００１８】
受光部２２は光ファイバ２６によって、フローセル１４の近傍に設置された分光器２８ａ〜２８ｇを有する分光部２８に結合されている。分光器２８ａ〜２８ｇは、例えば、ＣＣＤ素子によって構成され、それぞれが受光した光を波長帯域ごとに分けて強度を測定することができるようになっている。この実施の形態では７個の分光器２８ａ〜２８ｇを設置しており、各分光器２８ａ〜２８ｇの分担する波長範囲は、200〜400nm（紫外分光器２８ａ）、400〜700nm（可視光分光器２８ｂ）、700〜1000nm（第１近赤外分光器２８ｃ）、1000〜1700nm（第２近赤外分光器２８ｄ）、1700〜2200nm（第３近赤外分光器２８ｅ）、2200〜25000nm（赤外分光器２８ｆ）及び波長25000nmを超える波長領域（遠赤外分光器２８ｇ）のようになっている。これらの組合せは測定物質によってはすべて網羅する必要はなく、２つ以上の適宜の数の組合せであればよい。
【００１９】
この実施の形態では発光部２０と受光部２２の間の光路は流体の流れ方向に形成されており、流路幅に関係なく所定の光路長に合わせて設定することができる。また、各区分流路ごとの光路長の調整は、発光部２０と受光部２２の突出長さを変えることにより行うことができる。たとえば紫外分光器２８ａでは、通常サンプル液を希釈してオフラインで分析するが、インライン測定では、濃度が濃い状態のままの測定となるので、不要な反応を回避するために光路長を短くして測定する（たとえば１mm以下）。また、近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅでは比較的感度が弱いため光路長は長めにしておく（５〜１０mm）。後述するように、吸収波長の幅の広い複数の成分を瞬時に同時に測定するには、各波長域の得失に合わせてフローセル１４の形状・寸法を設定することが必要である。
【００２０】
各分光器２８ａ〜２８ｇからは、事前に設定された波長領域毎の受光強度が出力され、ＡＤ変換器３０を介して制御部３２に入力される。制御部３２は、このデータと、事前に入力された各光源２４ａ〜２４ｇの波長領域毎の強度分布データに基づいて透過率（吸収率）を算出し、さらにこれを基に、目的とする反応生成物（正規の製品）の生成量と、反応副生成物の生成量を求め、その結果としてさらに、収率や転化率、及び副次的に溶媒濃度も求める。
【００２１】
反応生成物と反応副生成物は、実験段階でなければ事前に絞り込まれているので、生成が予定される成分に対応した波長吸収に備えた光源２４ａ〜２４ｇと分光器２８ａ〜２８ｇの組合せを用いればよい。この場合、反応副生成物が複数有って、生成する可能性が低いものでも、例えばＦＤＡ（米国食品医薬品局）のＧＭＰ（適正製造基準）をクリアするためには設置することが望ましい。
【００２２】
一方、医薬品の開発段階では、試薬の種類や濃度、温度、流速など条件を種々振って、いわゆるスクリーニングと言われる可能性のある反応を見つける作業がある。このように、どのような反応生成物が生じるか予測ができない場合には、任意の生成物を検出可能なように、予め全波長領域の光源２４ａ〜２４ｇと分光器２８ａ〜２８ｇを設置しておき、データが蓄積されてから、不要なものを外したり、適当なものと入れ替える等の措置を行う。
【００２３】
制御部３２は、反応生成物や反応副生成物の生成量、収率や転化率等のデータをディスプレイ３４に表示し、記憶装置３６へ記憶するとともに、これらのデータが予め設定した閾値を超えた場合に警報装置３８により警報を発生し、さらに閾値を超えた場合には処理を自動的に中止する等の処置を執る。さらに、上記のようなデータと反応条件の相関関係を事前に求めておき、検出データに基づいてマイクロリアクタの反応条件、例えば反応温度、流量、圧力等を制御するようにしてもよい。
【００２４】
一般に、単一の光源を用いる分光分析装置１では、光はある波長領域に集中して分布するので、周辺領域における感度は低下する。このマルチ分光分析装置１では、複数の波長域の異なる光源２４ａ〜２４ｇと分光器２８ａ〜２８ｇを設けているので、広い波長領域に渡って正確なデータを得ることができる。以下、各分光器２８ａ〜２８ｇの特徴と、それに基づく組合せの方法を、表１を参照しつつ説明する。表１は、それぞれの官能基、分子等の吸収スペクトル波長を例示する。
【００２５】
【表１】
【００２６】
紫外分光器２８ａは、全成分の吸収スペクトル傾向を読み、収率変化や不純物量変化を検知するのに適している。赤外分光器２８ｆは、個々の物質の多くの有機官能基に対応可能であるが、強度が強すぎて妨害物質が出る場合が有る。その場合は近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅを代用する。また、溶媒が水の場合には、赤外分光器２８ｆでは水が妨害物質になる場合がある。可視光分光器２８ｂは、クロロフィルやカロチンなど有色物質を検出するのに好適である。この実施の形態において、３つの近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅを使い分けしている理由は、近赤外の領域700〜2200ｎｍの範囲で測定能力の弱い部分を作らず、たとえば反応によって共役系が長くなったり、結合の微妙な変化によるピークの小さなシフトを、精度良く読み取るためある。
【００２７】
以下、さらに具体的な反応について、図２を参照して説明する。図２（ａ）の反応は、溶媒ピリジン中で行われるオーバーリアクション反応で、マイクロ流路効果に基づいて正反応が行われればモノベンゾイルレゾルシノールが生じるが、マイクロ流路中の濃度のアンバランスが生じるとさらに反応が進んで副反応であるジベンゾイルレゾルシノ−ルが生じる。ベンゼン環、CO、OH、などの官能基の生成を吸収域を測定することにより求めて、モノ体とジ体の比を検出することができる。ベンゼン環は赤外分光器２８ｆで測定可能であるが、溶媒ピリジンがバックグランドとして検出される可能性が有り、測定不能、またはピークが重なり合って判別しにくい場合も有る。その場合は、近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅを用いればよい。
【００２８】
なお、上記の場合、ベンゾイル基の個数が1個と２個の場合で吸収強度の差が充分に出るような特定の波長領域が、例えば近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅまたは赤外分光器２８ｆの領域に存在する場合には、これを選択すればよい。この場合も、反応系全体液の吸収スペクトルは紫外分光器２８ａで監視し、反応の変化があった場合は警報を発したり、処理を停止する等の処置を執る。
【００２９】
図２（ｂ）の反応は、ベンジルフェニールアラニンをメタノール中で水素ガスと反応させ、還元してフェニールアラニンメチルエステルを生じさせる。これは、保護基の接触水素による脱保護反応であって、Pd触媒が使用される。NH2とNHの比を読めば、反応率が分かる。強度のあるNH2は近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅで、弱いNHは赤外分光器２８ｆで読むことが可能であり、妨害物質のオーバーラップ次第で近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅと赤外分光器２８ｆを使い分けすることが可能である。もちろん、両成分を個別にそれぞれの波長域で測定してもよい。この場合も、全体液の吸収スペクトルは紫外分光器２８ａで監視し、反応の変化があった場合は、警報を発したり、処理を停止する等の処置を執る。
【００３０】
図２（ｃ）の反応は、ポリペプチド合成の一工程で、グリシン無水物に水が加わり、塩酸が触媒になってグリシルグリシンに変わる加水分解反応である。生成物中に水が存在する反応であるので、水が吸収妨害しやすい赤外分光器２８ｆを避け、近赤外分光器２８ｃ〜２８ｅ領域の弱い感度でかつ水の影響を受けない領域を使用して測定すればよい。
【００３１】
図３は、図１の実施の形態の変形例を示すもので、フローセル１４をケーシング１０内に個別に形成し、流体流路を各フローセル１４に分岐して導くようにしたものである。これにより、各フローセル１４が他のフローセル１４の影響を受けず、流路抵抗も少ないので流体の流れがより均一になる。また、図示するように、フローセル１４への分岐流路４０には流量調整弁４２を個別に設置することにより、各分光器２８ａ〜２８ｇの特性に合わせて適当な流量に調整することができる。
【００３２】
図４は、同じく図１の実施の形態の変形例を示すもので、フローセル１４をケーシング１０内に個別に形成しているが、各分岐流路４０に開閉弁４４が設置されている。これにより、必要な波長のフローセル１４の開閉弁４４のみを開とし、不要なフローセル１４の開閉弁４４を閉じることで、余分な流路抵抗の発生を防止している。また、図５の実施の形態は、各フローセル１４を直列につなげたものである。この実施の形態では、分流の必要がないので流路抵抗さえ配慮すれば扱いやすいという利点が有る。
【００３３】
図６は、他の実施の形態のマルチ分光分析装置１の構造を示すもので、内部に１つのフローセル１４を構成するケーシング４６が基板４７上に複数配置されている。各ケーシング４６はたとえば石英ガラスのような透明な素材で形成され、内部に流路４８が形成され、この流路４８は側面で開口して継手部５０となっている。ケーシング４６内には、流路４８を挟んで発光部２０と受光部２２が置かれ、これらは光ファイバ２６により外部の光源と分光器（図示略）に連結されている。
【００３４】
この場合は流路４８の幅が光が横断する光路長になる。継手部５０はマイクロリアクタ等と配管により接続する。ケーシング４６の材料は耐薬品性を持ったPCTFE、PTFE、PEEKでもよく、この場合の発光部２０、受光部２２は直接接液せぬよう石英で保護される。この実施の形態では、流路４８への接続は継手部５０を介して行うので、接続は自由に変更することができる。各フローセル１４への流体の流れは並列分流でもよく、直列でもよく、フローセル１４個々に開閉弁４４を設け選択的に流しても良い。
【００３５】
図７は、図６の変形例を示すもので、光路長を短く設定するために、発光部２０と受光部２２を流路４８中に突出させているものである。この場合フローセル１４内の滞流や流路抵抗を少なくするために、流路４８を徐々に拡径するテーパ部４９を形成している。
【００３６】
図８は、図６の変形例を示すもので、基板４７上に複数配置された各ケーシング４６において、光路長を自由に調整することが可能になっている。フローセル１４中の流路４８を挟んで発光ケース５２と受光ケース５４を対向させて配置されている。発光ケース５２、受光ケース５４とも石英で作られ、発光ケース５２内には発光部２０が、受光ケース５４内には受光部２２が取り付けられる。発光ケース５２、受光ケース５４の外形は少なくとも一方がねじになっており、ケース４６の外面に取り付けられた固定ナット５６に螺合されている。これにより、光路長の長さを自在に調節することが可能である。片側固定で反対側調整してもいいし、両側とも調整可能にしてもよい。これによって、各波長域の感度、分子濃度、溶媒物質の情報から個別に現場で自在に調節することが可能になる。インラインで一般に濃度の高い液を分析するので、光路長は、オフラインの場合より短くし、10mm〜0.1ｍｍ、好ましくは５mm〜0.5mmに設定する。
【００３７】
図９（ａ）は、この発明のマルチ分光分析装置１の用い方の実施の形態を示すもので、マイクロリアクタ２の混合・反応部５８の下流側に、反応の継続を停止させるために急冷を行うマイクロクエンチ部６０を設置したものである。マイクロクエンチ部６０は、例えば、図示するように水冷ジャケット６１の構造とすることができる。この実施の形態では、混合・反応部５８とマイクロクエンチ部６０の間にマルチ分光分析装置１を設置することにより、反応の進行度合いを確認した上でマイクロクエンチを行うことで、目的とする製品を安定に製造することができる。
【００３８】
図９（ｂ）は、この発明のマルチ分光分析装置１の用い方の他の実施の形態を示すもので、マイクロリアクタ２の混合・反応部５８の下流側に、マルチ分光分析装置１を設置し、さらにその下流側に３方切換弁６２を設置している。３方切換弁６２はマルチ分光分析装置１からのラインを通常の製品貯蔵ライン６４と、予備タンク６６につながる予備ライン６８に選択的に接続するように切り換えるものである。マルチ分光分析装置１の出力信号は制御部３２に送られ、制御部３２が成分に異常が有ると判断した場合には、３方切換弁６２を予備タンク６６側に切り換える。これにより、異常成分が製品貯蔵ライン６４に混入するのを防止することができる。
【００３９】
次に、上述した本発明の一実施形態に係るマルチ分光分析装置１を組み込んだ流体反応装置（マイクロリアクタ）２について説明する。図１０ないし図１２（ｂ）はこの流体反応装置２の全体構成を示す図である。なお、以下に述べる流体反応装置２は、２種類またはそれ以上の液体を混合し、反応させるために用いられる装置である。
【００４０】
図１０，図１１，図１２（ａ），および図１２（ｂ）に示すように、流体反応装置２は、全体が１つの設置スペースに設置されてパッケージ化されている。この構成例では、この設置スペースは長方形であり、長手方向に沿って４つの領域に区画される。すなわち、一端側の第１の領域は、原料液を貯留する複数の貯留容器１１０（図１０では２つの貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂのみを示す）が設置された原料貯留部１０１であり、それに隣接する第２の領域は、貯留容器１１０の原料液を移送するポンプ１１６Ａ，１１６Ｂなどが設置された配液部１０２となっている。第２の領域に隣接する第３の領域は、原料液を混同させる混合部（混合チップ）１４０および混合された原料液を反応させる反応部（反応チップ）１４２を有する処理部１０３となっている。他端側の第４の領域は、処理の結果得られた生成物を導出して貯留する生成物貯留部（回収容器設置スペース）１０４である。
【００４１】
また、この流体反応装置２は、各部の動作の制御を行うコンピュータである動作制御部１０６と、温度調整ケース１４６に熱媒体を流して処理部１０３の温度調整を行う熱媒体コントローラ１０７を備えている。また、動作制御部１０６には、図１０に示すように、液体の流量と温度をモニタできる流量モニタ２７０および温度モニタ２７２が搭載されている。なお、この構成例では、動作制御部１０６と熱媒体コントローラ１０７は流体反応装置２と別置きになっているが、勿論一体でも良い。図１１に示すように、第２〜第４の領域の床下部分には配管室１０５が形成され、ここには混合部１４０および反応部１４２へ加熱又は冷却用の熱媒体を送るための配管が設けられている。動作制御部１０６とマルチ分光分析装置１の制御部３２は別になっているが、勿論一体でも良い。
【００４２】
このように、上流側から下流側へと各部を配置することによって液体の流れを円滑にし、かつ装置全体をコンパクトにまとめることができる。この構成例では、各部の配列を直線状にしたが、例えば、全体が正方形に近いスペースであれば、各部を液体の流れがループを形成するように構成してもよい。
【００４３】
図１１において、符号２５０は装置下部に設けられた液溜めパンであり、符号２５２は液溜めパン２５０上に設置された漏液センサを示す。またこの装置例では、配液部１０２、処理部１０３、生成物貯留部１０４は隔壁２５４，２５６により区画されており、各部にはカバー２５８，２６０，２６２が取り付けられて装置外部とこれらを隔離している。符号２６４は排気ポートであり、図示しない排気ファンに接続されている。そして、装置内の圧力を装置外より負とすることで装置内の有毒ガスが外部に漏出することを防いでいる。
【００４４】
図１０に示す原料貯留部１０１には、２つの貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂが設置されているが、必要に応じて３つまたはそれ以上の貯留容器を使用してもよい。例えば、同じ液体を２つの貯留容器に収容し、これらを交互に切り換えて用いることにより、処理を継続的に行うことができる。なお、原料貯留部１０１に、ライン洗浄用のアセトンなどの有機溶剤、塩酸、純水などが入った洗浄液容器１１２や、パージ用の窒素ガスが封入された圧力源１１４を設けてもよい。また、廃液容器１３６を原料貯留部１０１に置いてもよい。
【００４５】
配液部（導入部）１０２には、貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂに輸送管１２１Ａ，１２１Ｂを介して接続されたポンプ１１６Ａ，１１６Ｂが設置されている。図１０におけるポンプ１１６Ａ，１１６Ｂには遠心式ポンプが使用されている。また、配液部１０２は、ポンプ１１６Ａ，１１６Ｂの下流側に配置された流量調整装置３００Ａ，３００Ｂ、リリーフ弁１２２Ａ，１２２Ｂ、圧力測定センサ１２４Ａ，１２４Ｂ、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂ、および逆洗ポンプ１３０を有している。流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂは、輸送管１２１Ａ，１２１Ｂの他に、洗浄液容器１１２や、圧力源１１４にそれぞれ接続されている。逆洗ポンプ１３０は、混合部１４０や反応部１４２の流路内が生成物によって閉塞した場合に用いられる。逆洗ポンプ１３０は洗浄液を貯留する洗浄液容器１１２に接続され、さらに流路切換弁１３２を介して反応部１４２の出口に接続される。逆洗ポンプ１３０により移送される洗浄液は通常の流れと逆に流れる。すなわち、洗浄液は、反応部１４２の出口から混合部１４０の入口に向かって流れ、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂを経て廃液口１３４から図示しない配管を通って廃液貯留容器１３６に入れられる。
【００４６】
逆洗ポンプ１３０は吐出圧力が高く、洗浄液に脈動を起こさせて生成物を除去することが可能なように１本ピストン型のポンプが好ましい。洗浄液としては、有機溶剤、塩酸、硝酸、りん酸、有機酸、純水などが好適に用いられる。有機溶剤の例としては、アセトン、エタノール、メタノールなどが挙げられる。図１０に示す導入口２４０は、外部から純水や水素水を導入する場合に設けられたもので、洗浄液容器１１２内の洗浄液の代わりに洗浄に使用できる。
【００４７】
図１３は、原料液の予備加熱（予備温度調整）と混合を行うための混合部１４０を示すもので、３枚の薄板状の基材である上板１４４ａ、中板１４４ｂ、下板１４４ｃが接合されて全厚さ５ｍｍの混合部１４０が形成されている。なお、以下に説明する流路はいずれも中板１４４ｂの表面に形成された溝である。上板１４４ａを貫通して形成された２つの流入ポート１４７Ａ，１４７Ｂは、中板１４４ｂの上面に形成されたそれぞれ２つの予備加熱流路１４８Ａ，１４８Ｂに連通する。これらの予備加熱流路１４８Ａ，１４８Ｂはそれぞれ途中で分岐しかつそれぞれ拡大し、再度合流する。さらに、予備加熱流路１４８Ａ，１４８Ｂはそれぞれ出口流路１５０Ａ，１５０Ｂに連通し、これらの出口流路１５０Ａ，１５０Ｂは合流部１５２に通じている。出口流路１５０Ａは、中板１４４ｂの上面に、出口流路１５０Ｂは中板１４４ｂの下面に形成されている。
【００４８】
図１４は図１３に示す合流部の拡大図である。図１４に示すように、合流部１５２は、出口流路１５０Ａ，１５０Ｂに通じる円弧状の溝として中板１４４ｂの上下面にそれぞれ形成されたヘッダ部１５４，１５５と、このヘッダ部１５４，１５５から円弧の中心に向かって延びる複数の分液流路１５６，１５７と、これらの分液流路１５６，１５７が合流する合流空間１５８とを有している。分液流路１５６，１５７と合流空間１５８は中板１４４ｂの上面に形成され、分液流路１５６，１５７は交互に配置されている。下面側のヘッダ部１５５と分液流路１５７とは、中板１４４ｂを貫通する連絡孔１５７ａにより連通している。合流空間１５８は、下流側に向けて幅が徐々に小さくなるように形成され、中板１４４ｂおよび下板１４４ｃを貫通して形成された流出ポート１６０に連通している。
【００４９】
図１４に示す例では、合流空間１５８の入口側の開口面１５９において分液流路１５６が５本、分液流路１５７が４本、交互に配置されている。分液流路１５６，１５７からそれぞれ流出した２種類の液体は、合流空間１５８内で縞状の流れを形成しつつ下流側に流れ、合流空間１５８の流路幅が徐々に縮小するに従い、強制的に両液が混合される。この例では、合流空間１５８の流路幅は最終的に４０μｍに達する。加工技術精度を上げれば、流路幅を１０μｍにすることも可能である。
【００５０】
図１５（ａ）は図１０に示す反応部を示す平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示す反応部の断面図である。この例では、２枚の基材１４４ｄ，１４４ｅが接合されて厚さ５ｍｍの反応部１４２が構成されている。この反応部１４２では、反応流路１６２が蛇行しており、長い流路を効率的に提供している。反応流路１６２は、入口ポート１６４および出口ポート１６５にそれぞれつながる連絡部１６２ａ，１６２ｃと、連絡部１６２ａ，１６２ｃに連通する蛇行部分１６２ｂとを有しており、連絡部１６２ａ，１６２ｃの幅は狭く、蛇行部分１６２ｂの幅が広く形成されている。したがって、出入口部分では液体が急速に流れ、副生成物の付着を防止しており、蛇行部分１６２ｂでは緩やかに流れて、加熱と反応の時間を長く取ることができるようになっている。
【００５１】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すのは、反応流路の幅が除々に小さくなる部分１６３ａと除々に大きくなる部分１６３ｂを持つ反応部の他の構成例である。この反応部１４２ａには、基材１４４ｄ，１４４ｅの間に、幅寸法が最大ａから最小ｂの範囲で増減する反応流路１６３が形成されている。幅寸法の増減に合わせ、深さを増減させてもよい。この例では、反応流路１６３の断面積が一定になるよう深さが最大ｃから最小ｄの範囲で変化するようになっている。
【００５２】
図１６（ｃ）は、反応流路の他の構成例を示す横断面図である。この反応部１４２ｂでは、反応流路１６３ｃは、その幅ｅが深さｆより大きい扁平形状を有しており、熱触媒からの熱の伝達方向（矢印で表示）に交差する広い伝熱面を有するので、反応流路１６３ｃ内の液体に熱の伝達が有効に行われる。なお、合流空間１５８や反応流路１６２，１６３に、適当な触媒を配置することは反応を促進するために有効である。このような触媒は反応の種類に応じて選択される。配置の仕方は、例えば、流路の内面に塗布したり、後述するような流路の障害物として配置することができる。
【００５３】
混合部１４０および反応部１４２の少なくとも流路を形成する素材としては、例えば、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４、Ｔｉ、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス等の硬質ガラス、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＶＣ（polyvinylchloride）、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）、Ｓｉ、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）、ＰＣＴＦＥ（PolyChloroTriFluoroEthylene）の内から、耐薬品性、耐圧性、熱伝導性、耐熱性等を考慮して、好ましいものを選択する。混合部１４０および反応部１４２の接液部の材質は、表面からの溶出が少なく表面触媒修飾が可能で、ある程度の耐薬品性を持ち、−４０〜１５０?の広い温度範囲に耐えるものが望ましい。
【００５４】
図１７は、混合部および反応部の温度を調整する温度調整ケースの構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、反応部１４２の温度を調整する温度調整ケース１４６についてのみ述べるが、混合部１４０のための温度調整ケース１４６も同様の構成を有しており、その重複する説明を省略する。温度調整ケース１４６は、内部に反応部１４２を収容する空間１７０が形成されたケース本体１７２と該空間１７０を覆う蓋部１７４とを備えており、これらの内面には、平行に延びる複数の熱媒体流路を構成する溝１７６が形成されている。ケース本体１７２には、溝１７６に連通する給液路１７８と排液路１８０（図１０参照）が形成され、これらの給液路１７８と排液路１８０はそれぞれ熱媒体コントローラ１０７に接続されている。給液路１７８は、蓋部１７４の溝１７６に開口１７９を介して連通し、排液路１８０も蓋部１７４の溝１７６に図示しない開口を介して連通している。この例では、溝１７６を流れる熱媒体は反応部１４２の表裏面に直接接触し、反応部１４２は温度調整ケース１４６に完全に収容された状態で加熱（または冷却）される。
【００５５】
図示しないが、熱媒体コントローラ１０７には、熱媒体の温度を制御する制御機構と熱媒体を移送するポンプが内蔵されている。図１０に示すように、熱媒体は熱交換器１８２を通過後、混合部１４０および反応部１４２の温度調整ケース１４６に供給されるようになっている。熱交換器１８２は例えば冷却用の市水の量を変えることで混合部１４０および反応部１４２に供給される熱媒体の温度を独立に変えられるようになっている。
【００５６】
図１８（ａ）ないし図１８（ｄ）には、温度調整ケース１４６の他の例が示されており、ここでは、熱媒体流路１９２はケース本体１７２と蓋部１７４のそれぞれの内部に形成されている。給液路１７８は、図１８（ｃ）に示すように、給液配管１８８の先端が挿入された二重管の構成となっており、細い連通路１９０を介して熱媒体流路１９２に連通している。排液側も同様の構成である。図１８（ｂ）に示すように、混合部１４０を収容する温度調整ケース１４６と反応部１４２を収容する温度調整ケース１４６とは、ボルト１９４、ナット１９５およびスペーサ１９６を介して積層して結合されている。
【００５７】
図１８（ｂ）には、温度調整ケース１４６に収容された混合部１４０および反応部１４２への液体の供給・排出の経路が示されている。すなわち、それぞれの液体は、温度調整ケース１４６を貫通して形成された流通路１９８を介して混合部１４０へ流出入する。また、混合部１４０と反応部１４２との間の液体の流通は、温度調整ケース１４６の流通路１９８を連絡する連絡通路２００を介して行う。図１８（ｄ）には、反応部１４２の液の流入部と流出部の構造が説明されている。液の流れを下方向へ向かわせるために、通常は混合部１４０および反応部１４２の液の入口は上面に、出口は下面にそれぞれ形成する。
【００５８】
図１０に示すように、反応部１４２の流出口２０２は、回収配管２０４を介して生成物貯留部１０４に接続されている。生成物貯留部１０４には、冷却用の熱交換器２０６、流路切換弁１３２の下流側に回収容器２０８が設けられている。回収容器２０８が置かれる生成物貯留部１０４は、他の領域から温度等の影響を受けないように、また生成物から発生する可能性のある有毒ガスが外部に漏洩しないように隔離されている。
【００５９】
図１９は、生成物貯留部１０４の他の構成例を示すもので、複数の回収容器２０８が回転テーブル２１２上に設置されている。この例では、回収容器２０８は２個であり、回転テーブル２１２を移動させるアクチュエータ２１４は１８０度回転型ロータリーアクチュエータである。勿論、回収容器２０８の数やアクチュエータ２１４の種類は適宜に選択可能である。図１０に示す動作制御部１０６は、回収容器２０８の液面を検知する液面検知センサ２１１ｂからの信号により、回収容器２０８の交換時期を判断し、流路切換弁１３２（図１０参照）により液流を止め、回収口２１０の下流に設けた光学的流体検知センサ２１１ａにより液流の停止を確認して、アクチュエータ２１４を作動させて他の回収容器２０８を回収口２１０の下方に移動させる。
【００６０】
次に、上記のように構成された流体反応装置２により、薬液等の液体（原料液）を反応させる工程について説明する。なお、流体反応装置２の動作は基本的に動作制御部１０６によって自動制御される。まず、原料貯留部１０１において、原料液を貯留した貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂに用意しておく。熱媒体コントローラ１０７により熱媒体の温度を設定し、熱交換器１８２を通過させる市水の量を調整して各熱媒体の温度をそれぞれ調整し、混合部１４０および反応部１４２の温度調整ケース１４６へ熱媒体を流通させてこれらを所定の温度に維持する。熱媒体の温度は、温度調整ケース１４６の入口に設けた温度センサ２１６，２１８により測定される。
【００６１】
この例では、原料液を処理部１０３に供給する前に、混合部１４０および反応部１４２内の流路に純水等の洗浄液を流して予め洗浄する。流路を洗浄している間、洗浄液の温度を混合部１４０の出口の温度センサ２２０および反応部１４２の出口の温度センサ２２２で測定し、洗浄液の温度を熱媒体コントローラ１０７にフィードバックする。このようにして、混合部１４０および反応部１４２を所定の温度に調整する。
【００６２】
混合部１４０および反応部１４２の温度が調整され、流路の洗浄を終えてから、流路切換弁１３２を切り換え、ポンプ１１６Ａ，１１６Ｂを駆動して、貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂ内の原料液をそれぞれ移送する。原料液は、流量調整装置３００Ａ，３００Ｂにより所定の流量に調整され、その後、混合部１４０、反応部１４２、流出口２０２、回収口２１０を経て回収容器２０８に至る。なお、流路切換弁１３２はアクチュエータにより作動する自動弁としており、この動作は自動運転も可能である。
【００６３】
混合部１４０においては、原料液は予備加熱流路１４８Ａ，１４８Ｂ（図１３参照）において所定の温度に加熱された後、合流部１５２において合流し、混合する。その際、各液は、図１４に示すように、ヘッダ部１５４，１５５から分液流路１５６，１５７を経由して合流空間１５８に流入する。合流空間１５８の断面は下流へ向かうに従い徐々に減少するので、マイクロサイズの流れが規則的に混在し、フィックの法則に則って迅速に混合する。その状態で、所定の温度に維持された反応部１４２の反応流路１６２に流入すると、反応は、物質移動や熱伝導の制約を受けずに迅速に進行する。したがって、量産手段として充分実用的であるとともに、反応速度の早い爆発性の反応でも低温下で行う必要がなくなる。また、この例では、反応流路１６２の幅が合流空間１５８の幅に比べて充分広く形成されているので、反応速度が遅い場合でも充分な時間をかけて行うことができ、高い収率を得ることができる。
【００６４】
得られた生成物は、反応流路１６２の流出口２０２から回収配管２０４を経由してマルチ分光分析装置１に送られ、光源部２４から波長領域の異なる複数の光を異なる分光部２８で受光して、被測定液を通過した各波長の分光が行われ、その結果に基づいてその含有成分が測定され、さらにその結果に基づいて、記述したような種々の措置が執られる。
【００６５】
マルチ分光分析装置１を通過した処理液体は、熱交換器２０６に送られ、ここで冷却されて、回収口２１０より回収容器２０８に流入する。貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂが空になったり、回収容器２０８が満杯になったら、動作制御部１０６によりポンプ１１６Ａ，１１６Ｂの運転を停止させて処理を終了させる。この場合、貯留容器１１０Ａ，１１０Ｂの他に、追加の貯留容器を原料貯留部１０１に予め用意しておけば、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂを切り換えることにより、運転を停止させることなく連続的な処理が可能である。なお、反応に時間が掛かる場合には、混合部１４０および反応部１４２内に液を一定時間閉じ込めてバッチ運転することも可能である。流路切換弁１２６Ａ、１２６Ｂも自動弁であるのでこれらの動作は自動運転も可能である。
【００６６】
バッチ運転の方法は、ポンプ１１６Ａ，１１６Ｂを一時停止してもよいし、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂを切り換えて、処理部１０３への液体の流入を停止させてもよい。これにより、液体の反応時間が長い場合でも反応流路１６２の長さを長くする必要がなくなる。バッチ運転の際は、合流空間１５８および／または反応流路１６２に液体が充満されたことを検知する充満検知手段を用いて運転制御を行うことが好ましい。これは、例えば、図１９に示すような光学的流体検知センサが用いられる。これにより、合流空間１５８および／または反応流路１６２に液体が充満されたと判断した時点で、ポンプ１１６Ａ，１１６Ｂを停止させまたは第１の流路切換弁を切換え、液体を反応終結時間に適応する一定時間合流空間１５８および／または反応流路１６２に滞留させておく。
【００６７】
図２０（ａ）および図２０（ｂ）は、混合部１４０における合流部の他の構成例を示すものである。この合流部１５２ａは、Ｙ字状の合流空間１５８ａに、障害物２２４を一定間隔ａで所定の距離Ｌに亘って配置したものである。この例では、直径５０μｍ以下である柱状の障害物２２４を、合流点からＬ＝５ｍｍに亘って配置した。図２０（ｂ）に示すように、各障害物２２４は隣接するものが流れ方向にピッチの半分だけずれるように、千鳥状に配置されている。これによって液体Ａおよび液体Ｂの界面１２５が蛇行するので２つの液体の界面面積（接触面積）を大きくすることができる。図２１に示す合流部１５２ｂでは、合流空間１５８ｂの中央部に一列の障害物２２４を流れ方向に沿って千鳥状に配置したもので、同様に界面面積を大きくすることができる。これは、狭い合流空間１５８ｂで採用するのに好適である。
【００６８】
図２２は、流体反応装置２の処理部１０３の他の構成例を示すものである。これは、図１０の処理部１０３において、混合部１４０と反応部１４２との組み合わせをそれぞれ有する２系統Ｒ１，Ｒ２設け、さらに配液部１０２の流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂを用いて２種類の原料液をいずれの系統Ｒ１，Ｒ２にも供給可能にしたものである。このように、２系統を用いることで、必要に応じて処理量を増やすことができるが、その他にも種々の使用方法が有る。例えば、反応生成物が固体粒子を析出しやすく、配管途中で詰まりやすい場合などでは、一方の系統を予備として使用する。また、流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂで移送ラインを交互に切り換えて、上述したバッチ運転を連続的に行うことができる。勿論、３系統以上の移送ラインを適宜に並列して設けることができる。この場合も流路切換弁１２６Ａ，１２６Ｂは自動操作が可能である。
【００６９】
図２３は、処理部１０３において反応部を複数直列に配置した例を示す。この例では、１つの混合部１４０と３つの反応部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃが直列に接続されており、それぞれに温度センサ２２０，２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃが設けられている。この例では、反応の段階に応じて反応部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃを独立して温度制御することが可能となっている。この構成は、生化学反応のように反応時間と反応温度を大胆に且つ瞬時に変化させたい反応に適している。たとえば反応部１４２ａでは１００℃で反応させ、反応部１４２ｂでは−２０℃で反応させるというような反応もこのシステムでは可能になる。
【００７０】
図２４は、処理部１０３において混合部を複数設けた例である。この構成例では、Ａ液とＢ液を混合し反応させる第１の混合部１４０および反応部１４２が設けられ、この反応部１４２の下流側に第２の混合部１４０ａが設けられている。この混合部１４０ａではポンプ１１６Ｃから輸送された第３の原料液または反応剤であるＣ液がＡ液とＢ液と合流し、混合する。これらの２つの混合部１４０，１４０ａと１つの反応部１４２の温度は個別に制御される。なお、Ｃ液は反応停止剤でもよい。
【００７１】
この構成例では、インライン収率評価器２２６が第２の混合部１４０ａの流出口２０２に直接接続されている。これにより、化学反応の結果の収率をリアルタイムで確認でき、直ぐにプロセスパラメータへフィードバックすることが可能となる。インライン収率評価器２２６としては、被測定物を分離せずに測定可能な方法として赤外分光、近赤外分光、紫外吸光等の方法がある。
【００７２】
この構成例では、さらに、反応生成物の中から不要な物質と必要な物質を分離する分離抽出部２２８が第２の混合部１４０ａの下流側に設けられている。図示するように、分離抽出部２２８は、Ｙ字形の分離流路２３４を有している。第２の混合部１４０ａからの液体は分離流路２３４により２つの流れに分岐され、１つは物質内の疎水性分子のみを通過させる疎水性壁面２３０から形成された流路に、他方は物質内の親水性分子のみを通過させる親水性壁面２３２から形成された流路に流れ込む。分離した物質は、それぞれ回収配管２０４，２０４ａを介して回収容器２０８，２０８ａに回収される。分離抽出部２２８としては、その他に、疎水性物質だけを吸着可能な膜やポーラスフリットを使用することも考えられる。
【００７３】
図２５は、混合・反応と分離抽出を繰り返して連続処理するための構成例である。すなわち、Ａ液とＢ液を処理する混合部１４０ａ、反応部１４２ａ、および分離抽出部２２８ａが上流側に配置され、分離抽出部２２８ａから抽出された液体とＣ液を処理する混合部１４０ｂ、反応部１４２ｂ、および分離抽出部２２８ｂが下流側に配置されている。Ａ液とＢ液が反応した後の不要物質は分離抽出部２２８ａの排出口２３４ａから系外に出され、Ｃ液を加えた第２の反応における不要物質は分離抽出部２２８ｂの排出口２３４ｂから系外に出される。さらに、分離抽出部２２８ｂから抽出された液体と第４の液であるＤ液を混合させる混合部１４０ｃが設けられている。なお、Ｄ液は反応停止剤でもよく、他の原料溶液でも良い。混合部１４０ｃの下流側にインライン収率評価器２２６を設けても良い。
【００７４】
図２６（ａ）には、図２５の各部を積層化した構成が示されている。液体は下方へ流れる。混合部１４０ａ、反応部１４２ａ、分離抽出部２２８ａ、混合部１４０ｂ、反応部１４２ｂ、分離抽出部２２８ｂ、および混合部１４０ｃは、温度調整ケース１４６にそれぞれ収容され、さらにボルト１９４、ナット１９５、スペーサ１９６によって所定の間隔をおいて積層化されている。各部間の液の移動は連絡通路２００（図１３（ｂ）参照）を介して行われる。各部の間には空気を介在させ、空気の断熱性を利用して他の部の熱影響を受けないようにして、温度制御の精度を向上させている。図２６（ｂ）に示すように、各温度調整ケース１４６の周りを気泡を含んだクリーンなシリコン部材２３６等の断熱材で覆うのが好ましい。
【００７５】
この流体反応装置２に導入される流体は液体、気体であり、回収される物質は液体、気体、固体またはこれらの混合体である。導入物質が粉体などの固体の場合は原料貯留部１０１に粉体溶解器を設置することも可能である。図２７は、２つの原料液のうち、一方が粉体を溶解した溶液、他方は元々液体の場合の原料貯留部１０１の構成例である。原料の粉体と溶媒は粉体溶解器２４０の原料導入口２４２から導入される。この例では、原料粉体をヒータ２４４による加熱と攪拌器２４６による攪拌によって溶解し、生成した原料液を、取出し口１４８に引き込まれた配管２４９より、ポンプ１１６Ａによって、混合部１４０および反応部１４２に送り込むようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】この発明の一実施の形態のマルチ分光分析装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】この装置で分析する反応の例を示す図である。
【図３】この発明のマルチ分光分析装置の他の実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図４】この発明のマルチ分光分析装置の他の実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図５】この発明のマルチ分光分析装置の他の実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図６】この発明のマルチ分光分析装置の他の実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図７】図６の実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【図８】図６の実施の形態の他の変形例の構成を示す図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、この発明の一実施の形態のマルチ分光分析装置の使用形態を模式的に示す図である。
【図１０】流体反応装置の全体を示す模式図である。
【図１１】図１０の流体反応装置の全体の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）は図１０の流体反応装置の全体の構成を示す平面図、図１２（ｂ）は正面図である。
【図１３】図１３（ａ）は混合部の構成を示す平面図、図１３（ｂ）は断面図である。
【図１４】混合部の合流部を拡大して示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は反応部の構成を示す平面図、図１５（ｂ）は断面図である。
【図１６】図１６（ａ）は反応部の他の構成を示す縦断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）におけるXVIII-XVIII線断面図、図１６（ｃ）は反応部のさらに他の構成を示す横断面図である。
【図１７】温度調整ケースの構成を示す斜視図である。
【図１８】図１８（ａ）は処理部の平面断面図、図１８（ｂ）は側面断面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）の部分拡大図、図１８（ｄ）は図１８（ｂ）の部分拡大図である。
【図１９】生成物貯留部の他の構成を示す図である。
【図２０】図２０（ａ）は合流部の他の構成を示す平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の要部を拡大して示す図である。
【図２１】合流部のさらに他の構成を示す平面図である。
【図２２】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【図２３】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【図２４】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【図２５】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【図２６】図２５の処理部の構成を示す斜視図である。
【図２７】流体反応装置の他の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ マルチ分光分析装置
２ マイクロリアクタ（流体反応装置）
１０ ケーシング
１４ フローセル
１６ 内部空間
１８ 仕切
２０ 発光部
２２ 受光部
２４ 光源部
２４ａ-２４ｇ 光源
２６ 光ファイバ
２８ 分光部
２８ａ-２８ｇ 分光器
２８ａ 紫外分光器
２８ｂ 可視光分光器
２８ｃ-２８ｅ 近赤外分光器
２８ｆ 赤外分光器
２８ｇ 遠赤外分光器
３０ ＡＤ変換器
３２ 制御部
３４ ディスプレイ
３６ 記憶装置
３８ 警報装置
４０ 分岐流路
４２ 流量調整弁
４４ 開閉弁
４６ ケーシング
４７ 基板
４８ 流路
５０ 継手部
５２ 発光ケース
５４ 受光ケース
５６ 固定ナット
５８ 混合・反応部
６０ マイクロクエンチ部
６１ 水冷ジャケット
６２ ３方切換弁
６４ 製品貯蔵ライン
６６ 予備タンク
６８ 予備ライン
１４０ 混合部
１４２ 反応部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医薬品製薬製造ラインおよび医薬品開発段階の有機合成反応結果を評価するためのマルチ分光分析装置であって、
複数の波長の異なる光源を有する光源部と、
被測定液を流通させるフローセルを構成するケーシングと、
上記フローセルにおいて被測定液に近接する複数の発光部と受光部と、
受光部から得られた各波長の分光を個々に行う分光器を有する分光部と、
分光器で得られた被測定液の分光情報を演算制御して出力する制御部とを具備したことを特徴とするマルチ分光分析装置。
【請求項２】
上記光源部は、紫外光、可視光、近赤外光、赤外光、遠赤外光のうち、少なくとも２つ以上の波長領域をカバーする光源を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチ分光分析装置。
【請求項３】
前記フローセルが複数形成され、各フローセルに発光部と受光部がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチ分光分析装置。
【請求項４】
前記ケーシングは、仕切によって内部に複数のフローセルを形成するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマルチ分光分析装置。
【請求項５】
前記ケーシングは、内部に１つのフローセルを形成するように構成され、複数の前記ケーシングが基板上に着脱自在に取り付け可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のマルチ分光分析装置。
【請求項６】
可視領域から近赤外領域の光源を一つの光源で兼用し、異なる受光部に導くように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のマルチ分光分析装置。
【請求項７】
前記発光部と受光部間の距離を調整可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマルチ分光分析装置。
【請求項８】
反応領域の下流側に、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のマルチ分光分析装置を有することを特徴とするマイクロリアクタ。
【請求項１】
医薬品製薬製造ラインおよび医薬品開発段階の有機合成反応結果を評価するためのマルチ分光分析装置であって、
複数の波長の異なる光源を有する光源部と、
被測定液を流通させるフローセルを構成するケーシングと、
上記フローセルにおいて被測定液に近接する複数の発光部と受光部と、
受光部から得られた各波長の分光を個々に行う分光器を有する分光部と、
分光器で得られた被測定液の分光情報を演算制御して出力する制御部とを具備したことを特徴とするマルチ分光分析装置。
【請求項２】
上記光源部は、紫外光、可視光、近赤外光、赤外光、遠赤外光のうち、少なくとも２つ以上の波長領域をカバーする光源を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチ分光分析装置。
【請求項３】
前記フローセルが複数形成され、各フローセルに発光部と受光部がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチ分光分析装置。
【請求項４】
前記ケーシングは、仕切によって内部に複数のフローセルを形成するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマルチ分光分析装置。
【請求項５】
前記ケーシングは、内部に１つのフローセルを形成するように構成され、複数の前記ケーシングが基板上に着脱自在に取り付け可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のマルチ分光分析装置。
【請求項６】
可視領域から近赤外領域の光源を一つの光源で兼用し、異なる受光部に導くように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のマルチ分光分析装置。
【請求項７】
前記発光部と受光部間の距離を調整可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマルチ分光分析装置。
【請求項８】
反応領域の下流側に、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のマルチ分光分析装置を有することを特徴とするマイクロリアクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００７−１１３９７９（Ｐ２００７−１１３９７９Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０３８５０（Ｐ２００５−３０３８５０）
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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