物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するための装置のような装置を含む流体フロー装置、アセンブリ、物理化学系の少なくとも１つの特性を測定するプロセス及びスクリーニング法
小型のプレート（２）と、このプレート内に切削した、連結用の少なくとも１つの流れチャンネル（２０）と、連結用チャンネルから伸延する少なくとも１つの貯蔵用チャンネル（２２1〜２２6）と、相当する貯蔵用チャンネル内の流体の流動を許容し又は停止させるために好適な弁（Ｖ1〜Ｖ6）とを含む装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するための装置のような装置を含む流体フロー装置、アセンブリ、物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するプロセス及びスクリーニング法に関する。
本発明の物理化学系は、例えば、純物質あるいは、溶剤中に溶解した１つ以上の溶質のような化合物、または、幾つかの純物質の混合物であり得る少なくとも１つの特性を決定するためのものである。本発明は、特に、熱力学的極限、詳しくは、溶解度曲線のような相図、または、２つの液体の混合物の混和性極限のような特性曲線を特性とするものである。
本発明は、詳しくは、これに限定しないが、そうした物理化学系の溶解度を調べることを特に意図したものである。溶媒中の溶質の溶解度とは、所定温度下に溶媒中に溶解し得る溶質の最大濃度のことである。従って、本発明に従う物理化学系を構成する溶質の溶解度曲線は、温度の関数としてのそうした溶解度の変動に一致するものとなる。
【背景技術】
【０００２】
溶解度曲線は従来より様々な方法で決定されており、従来の決定法では、少なくとも１つのパラメータとして、特に溶質の濃度及び又は温度を変化させる。一般に、従来の決定法は本来系統的で、実施時間が非常に長いものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｄ．Ｃ．ＤＵＦＦＹ，Ｊ．Ｃ．ＭｃＤＯＮＡＬＤ，Ｏｌｉｖｅｒ Ｊ．Ａ． ＳＣＨＵＥＬＬＥＲ，Ｇｅｏｒｇｅ Ｍ．ＷＨＩＴＥＳＩＤＥＳ，ＡＮＡＬ．ＣＨＥＭ．，７０（１９９８）第４９７４−４９８４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この状況に鑑み、本発明はそうした従来法の問題点を軽減することを目的としたものであり、特には、物理化学系の少なくとも１つの特性を信頼下に決定し、且つまた、従来法に関わる処理時間を相当に短縮させることをその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的上、添付した請求項１はその主題を流体フロー装置とするものである。
請求項２〜１２には本発明の他の有益な特性が記載される。
請求項１３には、物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するためのアセンブリが記載される。
請求項１４には物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するための方法が記載される。
請求項１５〜２９には本発明の他の有益な特性が記載される。
請求項３０にはスクリーニング法が記載される。
【発明の効果】
【０００６】
前述の従来法の問題点を軽減する、特には、物理化学系の少なくとも１つの特性を信頼下に決定し、且つまた、従来法に関わる処理時間を相当に短縮させるプロセス及びスクリーニング法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明に従う決定用アセンブリの概略正面図である。
【図２Ａ】図２Ａは図１の決定用アセンブリを備える弁の２つの位置の一方を例示する側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図１の決定用アセンブリを備える弁の２つの位置の他方を例示する側面図である。
【図３】図３は本発明により決定する溶解度曲線のグラフ図である。
【図４Ａ】図４Ａは本発明の決定法のある段階を例示する、図１と類似の概略正面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは本発明の決定法のある段階を例示する、図１と類似の概略正面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは本発明の決定法のある段階を例示する、図１と類似の概略正面図である。
【図５】図５は図４の拡大図である。
【図６】図６は本発明に従い入手した曲線をプロットした、図３と類似のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１には本発明に従う決定用アセンブリが例示され、全体を番号１で示す流体フロー装置（以下、装置１）を含み、装置１は、既知の、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）製のプレート２を含んでいる。しかしながら、プレートはその他の好適な材料、例えば、ガラス、シリコン、ＰＭＭＡ（ポリ（メチルメタクリレート））、又はＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社製のタイプＳＵ−８の感光性樹脂で形成され得るものとする。
【０００９】
プレート２は代表的には長さと幅が５〜１０ｃｍの間であり、代表的には厚さが５ｍｍであり、１９９８年の”Ｄ．Ｃ．ＤＵＦＦＹ，Ｊ．Ｃ．ＭｃＤＯＮＡＬＤ，Ｏｌｉｖｅｒ Ｊ．Ａ． ＳＣＨＵＥＬＬＥＲ，Ｇｅｏｒｇｅ Ｍ．ＷＨＩＴＥＳＩＤＥＳ，ＡＮＡＬ．ＣＨＥＭ．，７０”の第４９７４−４９８４頁に説明される従来手順に従う色々のマイクロチャンネルが食刻されている。
図示例では、これらのマイクロチャンネルの特性的な断面積は代表的には１００μｍ2（例えば、１０μｍ×１０μｍ）〜１ｍｍ2（例えば、１ｍｍ×１ｍｍ）である。断面積がこの大きである場合、これらのマイクロチャンネル内には代表的には、レイノルズ数が１０未満の層流が生じる。こうしたマイクロチャンネルの特性についての研究には、Ｓｔｅｐｈａｎｅ ＣＯＬＩＮによるＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｑｕｅ（Ｈｅｒｍｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓから発行されたＥＧＥＭ ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ ｓｅｒｉｅｓ）がある。
【００１０】
然し乍ら、本発明は断面積が前述の値よりも大きいミリ流体流れチャンネルに対しても適用され得る。そうしたミリ流体流れチャンネルの断面積は、例えば９ｍｍ2、または３ｍｍ×３ｍｍに近い、または、例えば２５ｍｍ2、または５ｍｍ×５ｍｍに近いものである。
図１には、プレート２上に刻設したマイクロチャンネルの詳細が示される。２本の送給用マイクロチャンネル４及び６が、２つの入口８及び１０に関連する２つの第１成分を送給する。各入口は図示されないチューブの第１端を受けるようになっており、チューブの他端はやはり図示されない注射器に連結される。各注射器により投与する成分の流量は図示されない注射器ポンプにより従来様式下に制御される。
【００１１】
また、何れも図示されないチューブ、注射器、注射器ポンプ、と相互作用する入口１４と関連するマイクロチャンネル１２が設けられる。マイクロチャンネル１２は、２本の枝チャンネル１６に分離して略正方形状を成した後、交差部１８位置で再合流する。送給用マイクロチャンネル４及び６の各下流側端部は、交差部１８と相互作用する混合用マイクロチャンネル１９内に開口する。
交差部１８の下流側、即ち図１で交差部１８よりも手前側には連結用マイクロチャンネル２０と称するチャンネルが長手方向、本図では縦方向に伸延される。連結用マイクロチャンネル２０は随意的には出口２０’が設けられ、貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6と称する何本かのチャンネルと相互作用する。ここで、“何本かの”とは、“少なくとも２本”を意味するものとする。
【００１２】
図示例では前記貯蔵用マイクロチャンネルは水平方向、即ち、相互に平行に且つ連結用マイクロチャンネル２０とは直交して伸延する。然し乍ら、貯蔵用マイクロチャンネルは連結用チャンネルと直交させず、また相互に平行にしなくとも良く、かくして円状に配置できる。
図１に示すように、連結用マイクロチャンネル２０及び貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6は、その基底部を連結用チャンネルが形成し、櫛歯部分を貯蔵用マイクロチャンネルが形成する櫛状形態を画定する。かくして各貯蔵用マイクロチャンネルは、連結用チャンネルから平行状態下に電気のように伸延する。
【００１３】
連結用チャンネルと貯蔵用マイクロチャンネルとは、その一辺を連結用マイクロチャンネル２０が形成し、他の２辺を貯蔵用マイクロチャンネル２２1及び２２6が画定し、最後の一辺を、連結用マイクロチャンネル２０と平行な、各貯蔵用マイクロチャンネルの下流側出口に繋がるセグメントが画定する四辺形を画定するようにもできる。図示例では四辺形は矩形である。
【００１４】
図示例では貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6は６本であるが、実際は２〜１５本、好ましくは５〜１０本を使用し得、また、１本のみを使用することも可能である。
図１で右側の下流側端部位置に於て、各貯蔵用マイクロチャンネルは、略示される弁Ｖ1及びＶ6と相互作用する。弁Ｖ1は図２Ａ及び図２Ｂにその詳細を示す。貯蔵用マイクロチャンネル２２1の開口２２’1にはフッ化エチレンプロピレン（商標名ＴｅｆｌｏｎＦＥＰ）またはポリエーテルテルケトン（商標名ＰＥＥＫ）で作製した、剛性の、つまり、液体流動時に半径方向にそれ程変形しない剛性チューブ２４が接続される。剛性チューブ２４は、弁Ｖ1と関連する、例えばＰＶＣまたはシリコーン製の可撓性チューブ２６内に開口する。弁Ｖ1は既知のタイプのチューブピンチ式のソレノイド弁である。
【００１５】
剛性チューブ２４と可撓性チューブ２６とは、貯蔵用マイクロチャンネル２２1の開口２２’1と弁Ｖ1とを繋ぐ連結部材を構成する。この連結部材はプレートとは別個のものであり、開口２２’1の壁部分に、特には着脱自在の様式下に嵌装され得る。この点は、プレート２を、弁の種類やその連結用部材とは無関係に任意の材料から作製できると言う意味で有益である。
弁Ｖ1には、可撓性チューブ２６を支持体３０内に押し込むための、図示されないコイルにより作動されるようにしたピストン２８を従来様式下に設ける。可撓性チューブ２６の、剛性チューブ２４との連結部とピストン２８によってピンチされる部分との間の長さｌは非常に短く、例えば２ｍｍに近いようなものである。これにより、弁動作時の各マイクロチャンネル内での流体の振動が制限され得る。
【００１６】
図２Ａ及び図２Ｂに示す弁の構造は、可撓性チューブ２６により弁が各貯蔵用マイクロチャンネル内の流体から物理的に隔絶される利点を有し、更には、信頼性がありしかも比較的低コストである。
以下にもっと明瞭に説明するように、本発明では、各貯蔵用マイクロチャンネル２２の画定するｘ軸方向と、連結用マイクロチャンネル２０の画定するｙ軸方向とに夫々沿った２つの勾配を持たせ、本実施例では、特に動作条件での、ｘ方向の、特には温度、湿度、照度、または他の成分の濃度、に勾配を持たせる。
【００１７】
この条件に於て、本発明に従う決定用アセンブリは、貯蔵用マイクロチャンネル２２に沿ってそうした勾配を持たせ得るようにする手段を含む。図示例ではこれらの手段は温度勾配を持たせ得るようにする２つのペルチェ効果モジュール３２1及び３２2を含む。ペルチェ効果モジュールは、既知の様式下において当該モジュールへの印加電流の関数として温度変化を生じさせ得る。これに限定しないが、Ｍｅｌｃｏｒ社が販売する参照番号ＣＰＩ４−７１−０６Ｌの相当モジュールを使用できる。
ペルチェ効果モジュール３２1は、貯蔵用マイクロチャンネル２２の、図１で左側に例示する上流側端部付近に位置付けられ、ペルチェ効果モジュール３２2は、これらの２つのモジュールを一点鎖線で示した、図１で右側に示す、貯蔵用マイクロチャンネル２２の下流側端部付近に位置付けられる。以下にもっと詳しく説明するように、ペルチェ効果モジュール３２1及び３２2は、本発明の方法の各ステップに応じて、高温源または低温源を構成し得る。
【００１８】
決定用アセンブリには、プレート２に形成した各マイクロチャンネルの内容物を分析するために好適な手段を設ける。図示例では、各貯蔵用マイクロチャンネル２２にそのビームを向けた画像分析手段、即ち、略示される顕微鏡３４を含む。顕微鏡３４は図示されない観察装置と関連付けされ、従来様式下にプロセス処理用コンピューター３６に接続される。
上述した本発明に従う決定用アセンブリの操作を以下に説明する。
【００１９】
本実施例では図３に示すような、溶媒中の溶質の溶解度曲線の決定が意図される。図３では溶媒中の溶質濃度Ｃをｙ座標で表示し、温度Ｔのプロット値をｘ座標で表示する。従って、溶解度曲線ＣＳの下側及び右側の各部分では溶質は全て液体であり、同上側及び左側の各部分では溶液中に溶質の結晶が形成され得る。
本発明において、溶質Ａは、送給用マイクロチャンネル４に導入される、本発明の研究対象である物理化学系を成し、溶質Ｂは、送給用マイクロチャンネル６を通して送られ、溶媒と混合して物理化学系複合体（ｐｈｙｓｉｃｏ−ｃｈｅｍｉｃａｌ ｗｈｏｌｅ）を成す。最後に、溶質及び溶媒の混合物とは不混和性の、油のようなキャリヤ相Ｐをマイクロチャンネル１２を通して送る。
【００２０】
予備ステップにおいて、各連結用マイクロチャンネル２０及び貯蔵用マイクロチャンネル２２に、剛性チューブ２４及び可撓性チューブ２６を含めて、油または、空気の圧縮性に基づく問題を排除し得る任意の好適な液体を充填し、弁Ｖ1〜Ｖ6は閉じておく。次いで、弁Ｖ1のみを開放し（図４Ａ）て溶質Ａと溶媒Ｂとを送給用マイクロチャンネル４及び６を通して送り、マイクロチャンネル１２を通して油を送る。
【００２１】
図４Ａに示すように、交差部１８の下流側には既知の様式下に一連の液滴Ｇ1が形成され、各液滴は最初の貯蔵用マイクロチャンネル２２1に配向される。各液滴は、溶質Ａと溶媒Ｂ、即ち、先に定義した物理化学系複合体から構成される。各液滴Ｇ1は、これらの液滴とは不混和性のキャリヤ相Ｐを構成する油部分から、従来法により相互に分離される。このステップ中、液滴Ｇ1内で溶質を完全に液化させる、つまり、図３の曲線ＣＳの下側及び右側部分に移行させるに充分な高温が付与される。
送給用マイクロチャンネル４及び６を通して流れる溶質及び溶媒の各流量から、各液滴Ｇ1内の溶質濃度Ｃ1が分かる。この場合、溶質及び溶媒の各流量の合計値は０．１ｍＬ／時及び５ｍＬ／時の間、特には０．５ｍＬ／時及び１ｍＬ／時の間であり、マイクロチャンネル１２を通して流れる油の流量は０．５ｍＬ／時及び１０ｍＬ／時の間、特には１ｍＬ／時及び５ｍＬ／時の間である。
【００２２】
貯蔵用マイクロチャンネル２２1に液滴Ｇ1を充満させた後、図２Ｂに示す手順に従い弁Ｖ1を閉鎖し、一方、図２Ａの手順に従い弁Ｖ2を開ける（図４Ｂ）。次いで、溶質及び溶媒の各流量を調節して、先に説明した溶質濃度Ｃ1と異なる溶質濃度Ｃ2を持つ液滴Ｇ2を形成させる。
次いで、液滴Ｇ2を図４Ｂに例示するように貯蔵用マイクロチャンネル２２2に充填させる。上記操作を繰り返し、各貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6に各溶質濃度がＣ1〜Ｃ6の、異なる各液滴Ｇ1〜Ｇ6を夫々充填させる。
【００２３】
各貯蔵用マイクロチャンネル２２における溶質濃度はｙ軸方向に沿って変化することが有益である。溶質濃度は、各マイクロチャンネルのｙ座標で画定され得る様式、特には単調な、例えば直線的、指数関数的または対数的様式下において変化され得る。
上記各ステップ（図４Ｃ）の終了時に於て、各貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6は各液滴Ｇ1〜Ｇ6で充填される。かくして、液滴Ｇi内の溶質濃度Ｃiは、同じ貯蔵用マイクロチャンネル２２i（ｉ＝１〜６）内では同一に、そして貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6内では各濃度Ｃ1〜Ｃ6が異なることになる。
【００２４】
先に説明したように、各貯蔵用マイクロチャンネル２２への充填は高温下に実施され、各液滴Ｇ1〜Ｇ6が完全に液状になるようにしている。各貯蔵用マイクロチャンネル２２におけるこの高い温度は、これらの液滴内の溶質を結晶化させるべく、図３の曲線Ｃの図で上方及び左側の部分に向かって徐々に低くなるようにする。こうした温度変化は、ペルチェ効果モジュール３２1及び３２2への印加電流を好適に変化させることにより得られる。
次いで、各貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6に沿って温度勾配を持たせる。この目的上、図で左側のペルチェ効果モジュール３２1をその表面温度が例えば１０℃に近い比較的低温となるように調節し、一方、図で右側のベルチェ効果モジュール３２2をその表面温度が例えば６０℃近辺の比較的高温になるように調節する。こうした異なる温度により、プレート２は、各貯蔵用マイクロチャンネル２２に沿って略直線的な温度勾配特性を持つようになる。従って、プレートの上流側端部位置及び下流側端部位置の各温度は、夫々ペルチェ効果モジュール３２1及び３２2によって付加される温度に近い温度となる。
【００２５】
各貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6に異なる物理化学系複合体を充填することにより、ｙ軸方向に沿った溶質濃度を変化させ、そしてペルチェ効果モジュール３２1及び３２2により、ｘ軸方向に沿った温度を連続的に変化させることが可能となる。本発明によれば、図３に示すグラフのそれと同様に溶質濃度値Ｃ1〜Ｃ6をｙ軸上に示す、図５に示すような基準系が再構築される。
次いで、分析ステップを実施し、各貯蔵用マイクロチャンネル２２内の、結晶を含む各液滴を識別する。分析は顕微鏡３４を使用して視覚的に行なう。顕微鏡３４はプレート全体を一度に観察できるような広視野のものが良い。そうした顕微鏡の一例には双眼顕微鏡がある。
【００２６】
例えば、分析器に偏光子を交差させて観察すれば復屈折結晶を直接検出することができる。結晶が十分大きい場合は復屈折法を使用しなくとも検出可能であろう。
図５でｉ＝１〜６の各貯蔵用マイクロチャンネルの場合、液滴Ｇi’は結晶を有し、Ｇi”は結晶を持っていない。１つの且つ同じ貯蔵用マイクロチャンネルにおいて、結晶を含む液滴は図で左側、即ち最低温度部分に位置付けられる。
【００２７】
ｉ＝１〜６の各貯蔵用マイクロチャンネルにおいて、Ｇi’（１）及びＧi”（１）は、一方が結晶を含み他方が含まない、隣り合う異なる２つの液滴を示す。換言すると、液滴Ｇi’（１）は結晶を含む全ての液滴の中で温度が最高のものであり、液滴Ｇi”（１）は結晶を含まないものの中で温度が最低のものである。次いで、識別した各液滴の２つの温度Ｔi及び’Ｔi”を求め、次いで、各溶質濃度Ｃiについて溶解温度Ｔiを求める。
Ｔi＝（Ｔi’＋Ｔi”）／２
ここで、ｉ＝１〜６とする。
【００２８】
次いでコンピューター３６を使用して、溶質濃度Ｃ1〜Ｃ6について得た各温度Ｔ1〜Ｔ6を図６のグラフ上に表示させる。各温度点から、図６に示すような、図３の溶解度曲線ＣＳのそれと類似の溶解度曲線ＣＳ’を得る。
上述した実施例では、溶解度曲線は６つの各貯蔵用マイクロチャンネルに相当する６つの点位置を繋いだものであるが、本発明の方法の精度は、貯蔵用マイクロチャンネル数を増やして溶解度曲線上の点位置数を相当量増やすことにより向上させ得る。１つの且つ同じ貯蔵用マイクロチャンネル内の液滴数を増大させて、隣り合う２つの液滴間距離を低減させれば溶解温度上の精度をも改善させ得る。
【００２９】
上述した各ステップを終えると、調査対象となる物理化学系の特性、即ち、その溶解度曲線を決定可能となる。その後、同じ溶媒に関連付けされることで同じ濃度及び同じ温度勾配を維持させた別の物理化学系に関して、これら一連のステップを再開することができる。各ステップを物理化学系全体に関して反復実施し、そうして実施したスクリーニング法の最後において、目的用途に関する有益な、少なくとも１つの物理化学系が識別され得る。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本実施例ではｙ軸方向に沿って溶質濃度が変化する、つまり異なるマイクロチャンネル毎に変化するものとしたが、物理化学系の、本発明の調査対象とする他のパラメーターが変化するようにもできる。
【００３０】
従って、送給用マイクロチャンネル４に溶質と第１形式の溶媒とを含む第１液体を流し、送給用マイクロチャンネル６には同じ溶質と、第１形式の溶媒とは不混和性の第２形式の溶媒とを含む第２液体を流すことができる。これらのマイクロチャンネル内への射出流量を調節することにより、溶質濃度は一定であるが上記２つの各溶媒の比率が可変である物理化学系複合体を各貯蔵用マイクロチャンネルに充填させ得る。
【００３１】
他の実施例では、ｙ軸方向に沿って、溶質と溶媒とから成る物理化学系複合体中の不純物割合を変化させることができる。この場合、所定濃度の溶質を含む溶液を送給用マイクロチャンネル４に注入し、他方、送給用マイクロチャンネル６には、ナノ粒子または分子を添加した同じ溶液を注入する。かくして、各液滴中の不純物濃度は流量比に従って変化するようになる。
【００３２】
他の実施例では、例えば、エタノールヘキサデカンにおける液・液平衡相のダイヤグラムを調査対象とすることができる。一方の液体における他方の液体に対する比率がｙ軸方向に沿って変化し、ｘ軸方向に沿って温度勾配が示される。次いで、均質の液滴と、不混和性の２液から成る液滴との間における極限値を観察する。
説明及び図示した各実施例では、各貯蔵用マイクロチャンネルに沿って、つまりｘ軸方向に沿って温度が変化するものとしたが、他の成分に関する相対湿度、照度または濃度変化の如き別の操作条件を変化させるようにしても良い。
【００３３】
説明及び図示した各実施例では、顕微鏡３４を使用して視覚的に分析を実施するものとしたが、他の実施例では別の形式の分析法、特には、ラマン分光法、赤外分光法、ＵＶまたは可視光分析法を使用可能である。
他の実施例において、例えばラマン分光装置のような分析装置を使用して各液滴を調査できる。そうした調査は、既知形式の、電動式のプログラム可能なテーブル（ｘ、ｙ）上にプレートを配置し、分析装置の正面に各液滴を順次位置付けるようにすることで自動化させ得る。
【００３４】
説明及び図示した各実施例では、異なる２つの状況、即ち、結晶及び非結晶の各状況を有する各液滴を識別するものとしたが、本発明に従い識別するこうした異なる状況は、形式の相違、即ち、例えば、一方が単純液体であり、他方が相互に不混和性の２つの液体を含むものであり得る。かくして、溶解度曲線とは異なる特性の曲線、即ち、液・液平衡の場合における不混和性極限曲線を入手し得る。
【００３５】
他の実施例では、化学反応の２次元マップを創生可能でもある。反応体を異なる濃度下において貯蔵用マイクロチャンネルに充填し、その間、ｘ軸方向に沿った温度または照度を変化させる。相当反応によって得た生成物を、例えばラマン分光法により観察する。
説明及び図示した各実施例では、順次する各液滴と、スラグ形成とは各貯蔵用マイクロチャンネルに関するものであるが、キャリヤ相を介さずに溶質及び溶媒の混合物を直接注入することができる。
本発明によれば先に言及した目的が達成される。
【００３６】
詳しくは、本発明に従う各貯蔵用マイクロチャンネルの充填操作時間は、従来技術に於て順次実施するべき各操作におけるそれよりも明らかに短く、更には、特には簡易な視覚的分析法により、目的特性を直読可能である。
本発明はまた、特小容積の液滴を形成し得、そうした液滴が、大きさが一定である故に均質性を有し、従って、肉眼式システムの場合に必要な攪拌操作が不要である真のマイクロリアクターである点で有益であり、また、この液滴寸法が熱平衡を素早く達成させる。
【００３７】
また、顕微鏡スケールを使用することで、不純物が不意に出現する恐れも制限され、かくして高精度下の決定が提供される。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３８】
１ 流体フロー装置
２ プレート
４、６ 送給用マイクロチャンネル
８、１０、１４ 入口
１２ マイクロチャンネル
１６ 枝チャンネル
１８ 交差部
１９ 混合用マイクロチャンネル
２０’ 出口
２０ 連結用マイクロチャンネル
２２’1 開口
２２1〜２２6 貯蔵用マイクロチャンネル
２４ 剛性チューブ
２６ 可撓性チューブ
２８ ピストン
３０ 支持体
３２1及び３２2 ペルチェ効果モジュール
３６ プロセス処理用コンピューター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するための装置のような装置を含む流体フロー装置、アセンブリ、物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するプロセス及びスクリーニング法に関する。
本発明の物理化学系は、例えば、純物質あるいは、溶剤中に溶解した１つ以上の溶質のような化合物、または、幾つかの純物質の混合物であり得る少なくとも１つの特性を決定するためのものである。本発明は、特に、熱力学的極限、詳しくは、溶解度曲線のような相図、または、２つの液体の混合物の混和性極限のような特性曲線を特性とするものである。
本発明は、詳しくは、これに限定しないが、そうした物理化学系の溶解度を調べることを特に意図したものである。溶媒中の溶質の溶解度とは、所定温度下に溶媒中に溶解し得る溶質の最大濃度のことである。従って、本発明に従う物理化学系を構成する溶質の溶解度曲線は、温度の関数としてのそうした溶解度の変動に一致するものとなる。
【背景技術】
【０００２】
溶解度曲線は従来より様々な方法で決定されており、従来の決定法では、少なくとも１つのパラメータとして、特に溶質の濃度及び又は温度を変化させる。一般に、従来の決定法は本来系統的で、実施時間が非常に長いものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｄ．Ｃ．ＤＵＦＦＹ，Ｊ．Ｃ．ＭｃＤＯＮＡＬＤ，Ｏｌｉｖｅｒ Ｊ．Ａ． ＳＣＨＵＥＬＬＥＲ，Ｇｅｏｒｇｅ Ｍ．ＷＨＩＴＥＳＩＤＥＳ，ＡＮＡＬ．ＣＨＥＭ．，７０（１９９８）第４９７４−４９８４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この状況に鑑み、本発明はそうした従来法の問題点を軽減することを目的としたものであり、特には、物理化学系の少なくとも１つの特性を信頼下に決定し、且つまた、従来法に関わる処理時間を相当に短縮させることをその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的上、添付した請求項１はその主題を流体フロー装置とするものである。
請求項２〜１２には本発明の他の有益な特性が記載される。
請求項１３には、物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するためのアセンブリが記載される。
請求項１４には物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するための方法が記載される。
請求項１５〜２９には本発明の他の有益な特性が記載される。
請求項３０にはスクリーニング法が記載される。
【発明の効果】
【０００６】
前述の従来法の問題点を軽減する、特には、物理化学系の少なくとも１つの特性を信頼下に決定し、且つまた、従来法に関わる処理時間を相当に短縮させるプロセス及びスクリーニング法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明に従う決定用アセンブリの概略正面図である。
【図２Ａ】図２Ａは図１の決定用アセンブリを備える弁の２つの位置の一方を例示する側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図１の決定用アセンブリを備える弁の２つの位置の他方を例示する側面図である。
【図３】図３は本発明により決定する溶解度曲線のグラフ図である。
【図４Ａ】図４Ａは本発明の決定法のある段階を例示する、図１と類似の概略正面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは本発明の決定法のある段階を例示する、図１と類似の概略正面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは本発明の決定法のある段階を例示する、図１と類似の概略正面図である。
【図５】図５は図４の拡大図である。
【図６】図６は本発明に従い入手した曲線をプロットした、図３と類似のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１には本発明に従う決定用アセンブリが例示され、全体を番号１で示す流体フロー装置（以下、装置１）を含み、装置１は、既知の、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）製のプレート２を含んでいる。しかしながら、プレートはその他の好適な材料、例えば、ガラス、シリコン、ＰＭＭＡ（ポリ（メチルメタクリレート））、又はＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社製のタイプＳＵ−８の感光性樹脂で形成され得るものとする。
【０００９】
プレート２は代表的には長さと幅が５〜１０ｃｍの間であり、代表的には厚さが５ｍｍであり、１９９８年の”Ｄ．Ｃ．ＤＵＦＦＹ，Ｊ．Ｃ．ＭｃＤＯＮＡＬＤ，Ｏｌｉｖｅｒ Ｊ．Ａ． ＳＣＨＵＥＬＬＥＲ，Ｇｅｏｒｇｅ Ｍ．ＷＨＩＴＥＳＩＤＥＳ，ＡＮＡＬ．ＣＨＥＭ．，７０”の第４９７４−４９８４頁に説明される従来手順に従う色々のマイクロチャンネルが食刻されている。
図示例では、これらのマイクロチャンネルの特性的な断面積は代表的には１００μｍ2（例えば、１０μｍ×１０μｍ）〜１ｍｍ2（例えば、１ｍｍ×１ｍｍ）である。断面積がこの大きである場合、これらのマイクロチャンネル内には代表的には、レイノルズ数が１０未満の層流が生じる。こうしたマイクロチャンネルの特性についての研究には、Ｓｔｅｐｈａｎｅ ＣＯＬＩＮによるＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｑｕｅ（Ｈｅｒｍｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓから発行されたＥＧＥＭ ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ ｓｅｒｉｅｓ）がある。
【００１０】
然し乍ら、本発明は断面積が前述の値よりも大きいミリ流体流れチャンネルに対しても適用され得る。そうしたミリ流体流れチャンネルの断面積は、例えば９ｍｍ2、または３ｍｍ×３ｍｍに近い、または、例えば２５ｍｍ2、または５ｍｍ×５ｍｍに近いものである。
図１には、プレート２上に刻設したマイクロチャンネルの詳細が示される。２本の送給用マイクロチャンネル４及び６が、２つの入口８及び１０に関連する２つの第１成分を送給する。各入口は図示されないチューブの第１端を受けるようになっており、チューブの他端はやはり図示されない注射器に連結される。各注射器により投与する成分の流量は図示されない注射器ポンプにより従来様式下に制御される。
【００１１】
また、何れも図示されないチューブ、注射器、注射器ポンプ、と相互作用する入口１４と関連するマイクロチャンネル１２が設けられる。マイクロチャンネル１２は、２本の枝チャンネル１６に分離して略正方形状を成した後、交差部１８位置で再合流する。送給用マイクロチャンネル４及び６の各下流側端部は、交差部１８と相互作用する混合用マイクロチャンネル１９内に開口する。
交差部１８の下流側、即ち図１で交差部１８よりも手前側には連結用マイクロチャンネル２０と称するチャンネルが長手方向、本図では縦方向に伸延される。連結用マイクロチャンネル２０は随意的には出口２０’が設けられ、貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6と称する何本かのチャンネルと相互作用する。ここで、“何本かの”とは、“少なくとも２本”を意味するものとする。
【００１２】
図示例では前記貯蔵用マイクロチャンネルは水平方向、即ち、相互に平行に且つ連結用マイクロチャンネル２０とは直交して伸延する。然し乍ら、貯蔵用マイクロチャンネルは連結用チャンネルと直交させず、また相互に平行にしなくとも良く、かくして円状に配置できる。
図１に示すように、連結用マイクロチャンネル２０及び貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6は、その基底部を連結用チャンネルが形成し、櫛歯部分を貯蔵用マイクロチャンネルが形成する櫛状形態を画定する。かくして各貯蔵用マイクロチャンネルは、連結用チャンネルから平行状態下に電気のように伸延する。
【００１３】
連結用チャンネルと貯蔵用マイクロチャンネルとは、その一辺を連結用マイクロチャンネル２０が形成し、他の２辺を貯蔵用マイクロチャンネル２２1及び２２6が画定し、最後の一辺を、連結用マイクロチャンネル２０と平行な、各貯蔵用マイクロチャンネルの下流側出口に繋がるセグメントが画定する四辺形を画定するようにもできる。図示例では四辺形は矩形である。
【００１４】
図示例では貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6は６本であるが、実際は２〜１５本、好ましくは５〜１０本を使用し得、また、１本のみを使用することも可能である。
図１で右側の下流側端部位置に於て、各貯蔵用マイクロチャンネルは、略示される弁Ｖ1及びＶ6と相互作用する。弁Ｖ1は図２Ａ及び図２Ｂにその詳細を示す。貯蔵用マイクロチャンネル２２1の開口２２’1にはフッ化エチレンプロピレン（商標名ＴｅｆｌｏｎＦＥＰ）またはポリエーテルテルケトン（商標名ＰＥＥＫ）で作製した、剛性の、つまり、液体流動時に半径方向にそれ程変形しない剛性チューブ２４が接続される。剛性チューブ２４は、弁Ｖ1と関連する、例えばＰＶＣまたはシリコーン製の可撓性チューブ２６内に開口する。弁Ｖ1は既知のタイプのチューブピンチ式のソレノイド弁である。
【００１５】
剛性チューブ２４と可撓性チューブ２６とは、貯蔵用マイクロチャンネル２２1の開口２２’1と弁Ｖ1とを繋ぐ連結部材を構成する。この連結部材はプレートとは別個のものであり、開口２２’1の壁部分に、特には着脱自在の様式下に嵌装され得る。この点は、プレート２を、弁の種類やその連結用部材とは無関係に任意の材料から作製できると言う意味で有益である。
弁Ｖ1には、可撓性チューブ２６を支持体３０内に押し込むための、図示されないコイルにより作動されるようにしたピストン２８を従来様式下に設ける。可撓性チューブ２６の、剛性チューブ２４との連結部とピストン２８によってピンチされる部分との間の長さｌは非常に短く、例えば２ｍｍに近いようなものである。これにより、弁動作時の各マイクロチャンネル内での流体の振動が制限され得る。
【００１６】
図２Ａ及び図２Ｂに示す弁の構造は、可撓性チューブ２６により弁が各貯蔵用マイクロチャンネル内の流体から物理的に隔絶される利点を有し、更には、信頼性がありしかも比較的低コストである。
以下にもっと明瞭に説明するように、本発明では、各貯蔵用マイクロチャンネル２２の画定するｘ軸方向と、連結用マイクロチャンネル２０の画定するｙ軸方向とに夫々沿った２つの勾配を持たせ、本実施例では、特に動作条件での、ｘ方向の、特には温度、湿度、照度、または他の成分の濃度、に勾配を持たせる。
【００１７】
この条件に於て、本発明に従う決定用アセンブリは、貯蔵用マイクロチャンネル２２に沿ってそうした勾配を持たせ得るようにする手段を含む。図示例ではこれらの手段は温度勾配を持たせ得るようにする２つのペルチェ効果モジュール３２1及び３２2を含む。ペルチェ効果モジュールは、既知の様式下において当該モジュールへの印加電流の関数として温度変化を生じさせ得る。これに限定しないが、Ｍｅｌｃｏｒ社が販売する参照番号ＣＰＩ４−７１−０６Ｌの相当モジュールを使用できる。
ペルチェ効果モジュール３２1は、貯蔵用マイクロチャンネル２２の、図１で左側に例示する上流側端部付近に位置付けられ、ペルチェ効果モジュール３２2は、これらの２つのモジュールを一点鎖線で示した、図１で右側に示す、貯蔵用マイクロチャンネル２２の下流側端部付近に位置付けられる。以下にもっと詳しく説明するように、ペルチェ効果モジュール３２1及び３２2は、本発明の方法の各ステップに応じて、高温源または低温源を構成し得る。
【００１８】
決定用アセンブリには、プレート２に形成した各マイクロチャンネルの内容物を分析するために好適な手段を設ける。図示例では、各貯蔵用マイクロチャンネル２２にそのビームを向けた画像分析手段、即ち、略示される顕微鏡３４を含む。顕微鏡３４は図示されない観察装置と関連付けされ、従来様式下にプロセス処理用コンピューター３６に接続される。
上述した本発明に従う決定用アセンブリの操作を以下に説明する。
【００１９】
本実施例では図３に示すような、溶媒中の溶質の溶解度曲線の決定が意図される。図３では溶媒中の溶質濃度Ｃをｙ座標で表示し、温度Ｔのプロット値をｘ座標で表示する。従って、溶解度曲線ＣＳの下側及び右側の各部分では溶質は全て液体であり、同上側及び左側の各部分では溶液中に溶質の結晶が形成され得る。
本発明において、溶質Ａは、送給用マイクロチャンネル４に導入される、本発明の研究対象である物理化学系を成し、溶質Ｂは、送給用マイクロチャンネル６を通して送られ、溶媒と混合して物理化学系複合体（ｐｈｙｓｉｃｏ−ｃｈｅｍｉｃａｌ ｗｈｏｌｅ）を成す。最後に、溶質及び溶媒の混合物とは不混和性の、油のようなキャリヤ相Ｐをマイクロチャンネル１２を通して送る。
【００２０】
予備ステップにおいて、各連結用マイクロチャンネル２０及び貯蔵用マイクロチャンネル２２に、剛性チューブ２４及び可撓性チューブ２６を含めて、油または、空気の圧縮性に基づく問題を排除し得る任意の好適な液体を充填し、弁Ｖ1〜Ｖ6は閉じておく。次いで、弁Ｖ1のみを開放し（図４Ａ）て溶質Ａと溶媒Ｂとを送給用マイクロチャンネル４及び６を通して送り、マイクロチャンネル１２を通して油を送る。
【００２１】
図４Ａに示すように、交差部１８の下流側には既知の様式下に一連の液滴Ｇ1が形成され、各液滴は最初の貯蔵用マイクロチャンネル２２1に配向される。各液滴は、溶質Ａと溶媒Ｂ、即ち、先に定義した物理化学系複合体から構成される。各液滴Ｇ1は、これらの液滴とは不混和性のキャリヤ相Ｐを構成する油部分から、従来法により相互に分離される。このステップ中、液滴Ｇ1内で溶質を完全に液化させる、つまり、図３の曲線ＣＳの下側及び右側部分に移行させるに充分な高温が付与される。
送給用マイクロチャンネル４及び６を通して流れる溶質及び溶媒の各流量から、各液滴Ｇ1内の溶質濃度Ｃ1が分かる。この場合、溶質及び溶媒の各流量の合計値は０．１ｍＬ／時及び５ｍＬ／時の間、特には０．５ｍＬ／時及び１ｍＬ／時の間であり、マイクロチャンネル１２を通して流れる油の流量は０．５ｍＬ／時及び１０ｍＬ／時の間、特には１ｍＬ／時及び５ｍＬ／時の間である。
【００２２】
貯蔵用マイクロチャンネル２２1に液滴Ｇ1を充満させた後、図２Ｂに示す手順に従い弁Ｖ1を閉鎖し、一方、図２Ａの手順に従い弁Ｖ2を開ける（図４Ｂ）。次いで、溶質及び溶媒の各流量を調節して、先に説明した溶質濃度Ｃ1と異なる溶質濃度Ｃ2を持つ液滴Ｇ2を形成させる。
次いで、液滴Ｇ2を図４Ｂに例示するように貯蔵用マイクロチャンネル２２2に充填させる。上記操作を繰り返し、各貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6に各溶質濃度がＣ1〜Ｃ6の、異なる各液滴Ｇ1〜Ｇ6を夫々充填させる。
【００２３】
各貯蔵用マイクロチャンネル２２における溶質濃度はｙ軸方向に沿って変化することが有益である。溶質濃度は、各マイクロチャンネルのｙ座標で画定され得る様式、特には単調な、例えば直線的、指数関数的または対数的様式下において変化され得る。
上記各ステップ（図４Ｃ）の終了時に於て、各貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6は各液滴Ｇ1〜Ｇ6で充填される。かくして、液滴Ｇi内の溶質濃度Ｃiは、同じ貯蔵用マイクロチャンネル２２i（ｉ＝１〜６）内では同一に、そして貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6内では各濃度Ｃ1〜Ｃ6が異なることになる。
【００２４】
先に説明したように、各貯蔵用マイクロチャンネル２２への充填は高温下に実施され、各液滴Ｇ1〜Ｇ6が完全に液状になるようにしている。各貯蔵用マイクロチャンネル２２におけるこの高い温度は、これらの液滴内の溶質を結晶化させるべく、図３の曲線Ｃの図で上方及び左側の部分に向かって徐々に低くなるようにする。こうした温度変化は、ペルチェ効果モジュール３２1及び３２2への印加電流を好適に変化させることにより得られる。
次いで、各貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6に沿って温度勾配を持たせる。この目的上、図で左側のペルチェ効果モジュール３２1をその表面温度が例えば１０℃に近い比較的低温となるように調節し、一方、図で右側のベルチェ効果モジュール３２2をその表面温度が例えば６０℃近辺の比較的高温になるように調節する。こうした異なる温度により、プレート２は、各貯蔵用マイクロチャンネル２２に沿って略直線的な温度勾配特性を持つようになる。従って、プレートの上流側端部位置及び下流側端部位置の各温度は、夫々ペルチェ効果モジュール３２1及び３２2によって付加される温度に近い温度となる。
【００２５】
各貯蔵用マイクロチャンネル２２1〜２２6に異なる物理化学系複合体を充填することにより、ｙ軸方向に沿った溶質濃度を変化させ、そしてペルチェ効果モジュール３２1及び３２2により、ｘ軸方向に沿った温度を連続的に変化させることが可能となる。本発明によれば、図３に示すグラフのそれと同様に溶質濃度値Ｃ1〜Ｃ6をｙ軸上に示す、図５に示すような基準系が再構築される。
次いで、分析ステップを実施し、各貯蔵用マイクロチャンネル２２内の、結晶を含む各液滴を識別する。分析は顕微鏡３４を使用して視覚的に行なう。顕微鏡３４はプレート全体を一度に観察できるような広視野のものが良い。そうした顕微鏡の一例には双眼顕微鏡がある。
【００２６】
例えば、分析器に偏光子を交差させて観察すれば復屈折結晶を直接検出することができる。結晶が十分大きい場合は復屈折法を使用しなくとも検出可能であろう。
図５でｉ＝１〜６の各貯蔵用マイクロチャンネルの場合、液滴Ｇi’は結晶を有し、Ｇi”は結晶を持っていない。１つの且つ同じ貯蔵用マイクロチャンネルにおいて、結晶を含む液滴は図で左側、即ち最低温度部分に位置付けられる。
【００２７】
ｉ＝１〜６の各貯蔵用マイクロチャンネルにおいて、Ｇi’（１）及びＧi”（１）は、一方が結晶を含み他方が含まない、隣り合う異なる２つの液滴を示す。換言すると、液滴Ｇi’（１）は結晶を含む全ての液滴の中で温度が最高のものであり、液滴Ｇi”（１）は結晶を含まないものの中で温度が最低のものである。次いで、識別した各液滴の２つの温度Ｔi及び’Ｔi”を求め、次いで、各溶質濃度Ｃiについて溶解温度Ｔiを求める。
Ｔi＝（Ｔi’＋Ｔi”）／２
ここで、ｉ＝１〜６とする。
【００２８】
次いでコンピューター３６を使用して、溶質濃度Ｃ1〜Ｃ6について得た各温度Ｔ1〜Ｔ6を図６のグラフ上に表示させる。各温度点から、図６に示すような、図３の溶解度曲線ＣＳのそれと類似の溶解度曲線ＣＳ’を得る。
上述した実施例では、溶解度曲線は６つの各貯蔵用マイクロチャンネルに相当する６つの点位置を繋いだものであるが、本発明の方法の精度は、貯蔵用マイクロチャンネル数を増やして溶解度曲線上の点位置数を相当量増やすことにより向上させ得る。１つの且つ同じ貯蔵用マイクロチャンネル内の液滴数を増大させて、隣り合う２つの液滴間距離を低減させれば溶解温度上の精度をも改善させ得る。
【００２９】
上述した各ステップを終えると、調査対象となる物理化学系の特性、即ち、その溶解度曲線を決定可能となる。その後、同じ溶媒に関連付けされることで同じ濃度及び同じ温度勾配を維持させた別の物理化学系に関して、これら一連のステップを再開することができる。各ステップを物理化学系全体に関して反復実施し、そうして実施したスクリーニング法の最後において、目的用途に関する有益な、少なくとも１つの物理化学系が識別され得る。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本実施例ではｙ軸方向に沿って溶質濃度が変化する、つまり異なるマイクロチャンネル毎に変化するものとしたが、物理化学系の、本発明の調査対象とする他のパラメーターが変化するようにもできる。
【００３０】
従って、送給用マイクロチャンネル４に溶質と第１形式の溶媒とを含む第１液体を流し、送給用マイクロチャンネル６には同じ溶質と、第１形式の溶媒とは不混和性の第２形式の溶媒とを含む第２液体を流すことができる。これらのマイクロチャンネル内への射出流量を調節することにより、溶質濃度は一定であるが上記２つの各溶媒の比率が可変である物理化学系複合体を各貯蔵用マイクロチャンネルに充填させ得る。
【００３１】
他の実施例では、ｙ軸方向に沿って、溶質と溶媒とから成る物理化学系複合体中の不純物割合を変化させることができる。この場合、所定濃度の溶質を含む溶液を送給用マイクロチャンネル４に注入し、他方、送給用マイクロチャンネル６には、ナノ粒子または分子を添加した同じ溶液を注入する。かくして、各液滴中の不純物濃度は流量比に従って変化するようになる。
【００３２】
他の実施例では、例えば、エタノールヘキサデカンにおける液・液平衡相のダイヤグラムを調査対象とすることができる。一方の液体における他方の液体に対する比率がｙ軸方向に沿って変化し、ｘ軸方向に沿って温度勾配が示される。次いで、均質の液滴と、不混和性の２液から成る液滴との間における極限値を観察する。
説明及び図示した各実施例では、各貯蔵用マイクロチャンネルに沿って、つまりｘ軸方向に沿って温度が変化するものとしたが、他の成分に関する相対湿度、照度または濃度変化の如き別の操作条件を変化させるようにしても良い。
【００３３】
説明及び図示した各実施例では、顕微鏡３４を使用して視覚的に分析を実施するものとしたが、他の実施例では別の形式の分析法、特には、ラマン分光法、赤外分光法、ＵＶまたは可視光分析法を使用可能である。
他の実施例において、例えばラマン分光装置のような分析装置を使用して各液滴を調査できる。そうした調査は、既知形式の、電動式のプログラム可能なテーブル（ｘ、ｙ）上にプレートを配置し、分析装置の正面に各液滴を順次位置付けるようにすることで自動化させ得る。
【００３４】
説明及び図示した各実施例では、異なる２つの状況、即ち、結晶及び非結晶の各状況を有する各液滴を識別するものとしたが、本発明に従い識別するこうした異なる状況は、形式の相違、即ち、例えば、一方が単純液体であり、他方が相互に不混和性の２つの液体を含むものであり得る。かくして、溶解度曲線とは異なる特性の曲線、即ち、液・液平衡の場合における不混和性極限曲線を入手し得る。
【００３５】
他の実施例では、化学反応の２次元マップを創生可能でもある。反応体を異なる濃度下において貯蔵用マイクロチャンネルに充填し、その間、ｘ軸方向に沿った温度または照度を変化させる。相当反応によって得た生成物を、例えばラマン分光法により観察する。
説明及び図示した各実施例では、順次する各液滴と、スラグ形成とは各貯蔵用マイクロチャンネルに関するものであるが、キャリヤ相を介さずに溶質及び溶媒の混合物を直接注入することができる。
本発明によれば先に言及した目的が達成される。
【００３６】
詳しくは、本発明に従う各貯蔵用マイクロチャンネルの充填操作時間は、従来技術に於て順次実施するべき各操作におけるそれよりも明らかに短く、更には、特には簡易な視覚的分析法により、目的特性を直読可能である。
本発明はまた、特小容積の液滴を形成し得、そうした液滴が、大きさが一定である故に均質性を有し、従って、肉眼式システムの場合に必要な攪拌操作が不要である真のマイクロリアクターである点で有益であり、また、この液滴寸法が熱平衡を素早く達成させる。
【００３７】
また、顕微鏡スケールを使用することで、不純物が不意に出現する恐れも制限され、かくして高精度下の決定が提供される。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３８】
１ 流体フロー装置
２ プレート
４、６ 送給用マイクロチャンネル
８、１０、１４ 入口
１２ マイクロチャンネル
１６ 枝チャンネル
１８ 交差部
１９ 混合用マイクロチャンネル
２０’ 出口
２０ 連結用マイクロチャンネル
２２’1 開口
２２1〜２２6 貯蔵用マイクロチャンネル
２４ 剛性チューブ
２６ 可撓性チューブ
２８ ピストン
３０ 支持体
３２1及び３２2 ペルチェ効果モジュール
３６ プロセス処理用コンピューター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体フロー装置であって、
プレート（２）と、
プレートに形成した少なくとも１つの連結用チャンネル（２０）と、
連結用チャンネルから伸延する幾つかの貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）と、
相当する貯蔵用チャンネル内への流体の流入を許容または停止させるようにした幾つかの弁（Ｖ1−Ｖ6）と、
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に沿った少なくとも１つの条件に勾配を持たせるようにした手段（３２1、３２2）と、
を含む流体フロー装置。
【請求項２】
連結用チャンネル（２０）と、各貯蔵用チャンネル（２２）内に、キャリヤ相（Ｐ）において順次するスラグ（Ｇ1−Ｇ6）を形成する手段（４、６、１２、１８）を更に含む請求項１の流体フロー装置。
【請求項３】
スラグ形成手段が、該スラグの単数または複数の成分のための、少なくとも第１の送給用チャンネル（４、６）と、該第１の送給用チャンネルとの交差部を形成する、キャリヤ相のための第２の送給用チャンネル（１２）とを含む請求項２の流体フロー装置。
【請求項４】
連結用チャンネル（２０）及び各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）の断面積が１００μｍ2〜２５ｍｍ2の間である請求項１〜３の何れかの流体フロー装置。
【請求項５】
連結用チャンネルと各貯蔵用チャンネルとがマイクロチャンネル（２０、２２1−２２6）であり、マイクロチャンネルの断面積が１００μｍ2〜１ｍｍ2の間である請求項４の流体フロー装置。
【請求項６】
各弁（Ｖ1−Ｖ6）がチューブピンチ式のものである請求項１〜５の何れかの流体フロー装置。
【請求項７】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）の開口（２２’1）が、プレート（２）とは無関係の連結用部材（２４、２６）を介して、相当する弁（Ｖ1−Ｖ6）と連結される請求項１〜６の何れかの流体フロー装置。
【請求項８】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）の、連結用チャンネル（２０）と対向する端部が、相当するチューブピンチ式の弁（Ｖ1−Ｖ6）と協働するようにした可撓性チューブ（２６）内に開口した剛性チューブ（２４）に連結される請求項６及び７の何れかの流体フロー装置。
【請求項９】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）が相互に平行である請求項１〜８の何れかの流体フロー装置。
【請求項１０】
相互に平行な各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）が連結用チャンネル（２０）と直交する請求項９の流体フロー装置。
【請求項１１】
貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）数が２〜１５、好ましくは５〜１０間である請求項１〜１０の何れかの流体フロー装置。
【請求項１２】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に沿った少なくとも１つの条件に勾配を持たせるようにした手段（３２1、３２2）が、貯蔵用チャンネルの第１端部に接近して配置した第１ソース（３２1）と、貯蔵用チャンネルの第２端に接近して配置した第２ソース（３２2）とを含み、第１及び第２の各ソースが異なる条件、特には異なる温度を付与するようになっている請求項１〜１１の何れかの流体フロー装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかに従う流体フロー装置を含み、物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するための決定用アセンブリであって、
各貯蔵用チャンネル内の、物理化学系または当該物理化学系を含む物理化学系複合体の少なくとも２つの異なる状態を識別するようになっている分析手段（３４）と、該分析手段（３４）に接続したプロセス処理手段（３６）とを含む決定用アセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３の決定用アセンブリを使用して物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するための方法であって、
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に物理化学系（Ａ）の画分を注入し、他方、注入する当該物理化学系（Ａ）または、各チャンネル内の、該物理化学系を含む物理化学系複合体（Ｇ1−Ｇ6）の少なくとも１つのパラメーターを変化させ、他方、１つの且つ同じ貯蔵用チャンネルにおける当該パラメーターを不変に維持すること、
物理化学系の各画分を不動化すること、
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に沿って少なくとも１つの勾配を持たせること、
各貯蔵用チャンネル内の、物理化学系または物理化学系複合体（Ｇ1−Ｇ6）の少なくとも２つの異なる状態を識別すること、
物理化学系の各特性を導出すること、
を含む方法。
【請求項１５】
変化させるパラメーターが、物理化学系または該物理化学系を含む物理化学系複合体の成分である請求項１４の方法。
【請求項１６】
変化させるパラメーターが、物理化学系複合体内の物理化学系の濃度である請求項１５の方法。
【請求項１７】
物理化学系複合体が、特には溶質である物理化学系と、特には溶剤である添加物と、の混合物から形成され、変化されるパラメーターが、添加物における、物理化学系複合体内の物理化学系を同じ濃度に保持させる性質である請求項１４の方法。
【請求項１８】
物理化学系または該物理化学系を含む物理化学系複合体のパラメーターが、各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）の分離距離に比例して、特には直線的に変化する請求項１４〜１７の何れかの方法。
【請求項１９】
作動条件、特には、温度、相対湿度または照度に勾配を持たせるようにした請求項１４〜１８の何れかの方法。
【請求項２０】
物理化学系及び又は物理化学系複合体の異なる相に相当する異なる２つの状態を有する請求項１４〜１９の何れかの方法。
【請求項２１】
異なる各相が、物理化学系複合体内の、物理化学系により形成される結晶の有無に各相当する請求項２０の方法。
【請求項２２】
物理化学系及び又は物理化学系複合体がスラグ形態下において、それらスラグとは不混和性のキャリヤ相（Ｐ）内に、特には液滴（Ｇ1−Ｇ6）形態下に注入される請求項１４〜２１の何れかの方法。
【請求項２３】
物理化学系を、第１の値のパラメータに於て第１の貯蔵用チャンネル（２２1）に注入し、その間、当該貯蔵チャンネルに関連する第１の弁（Ｖ1）を開放させ、他方、弁（Ｖ2−Ｖ6）を閉鎖させ、次いで、第１の弁を閉鎖させ、第２の弁（Ｖ2）を開放させ、第２の値のパラメーターに於て物理化学系を第２の貯蔵用チャンネル（２２2）に注入し、次いで、別の値のパラメーターに於て別の貯蔵用チャンネルに物理化学系を注入することを反復することを含む請求項１４〜２２の何れかの方法。
【請求項２４】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に第１の状態状況下、特には液体態下の物理化学系及び又は物理化学系複合体を充填し、当該物理化学系及び又は物理化学系複合体をを第２の状態、特には結晶化状態に持ち来し、物理化学系及び又は物理化学系複合体の一部分のみが最初の第１の状態に戻るようにする勾配条件を持たせること、を含む請求項１４〜２３の何れかの方法。
【請求項２５】
少なくとも２つの異なる状態を、貯蔵用チャンネルに注入した物理化学系の各画分を分析して識別することを含む請求項１４〜２４の何れかの方法。
【請求項２６】
視覚的分析を、特には視察装置と関連する顕微鏡（３４）を使用して実施する請求項２５の方法。
【請求項２７】
分光分析法、特にはラマン分光法または赤外分光法を実施する請求項２５の方法。
【請求項２８】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に対して隣り合う２つの値（Ｔ’i（１）Ｔ”ｉ’（１））のパラメーターが識別され、識別された各パラメーターがスラグ（Ｇ1−Ｇ6）の異なる２つの状態に相当し、各貯蔵用チャンネルに関する当該パラメーターの特性値（Ｔi）を入手するための、前記２つの相対の中間値が生成される請求項２２〜２７の何れかの方法。
【請求項２９】
物理化学系の特性が、当該物理化学系の特性曲線であり、当該特性曲線が各特性値（Ｔ1ーＴ6）から求められる請求項２８の方法。
【請求項３０】
幾つかの物理化学系をスクリーニングする方法であって、
幾つかの物理化学系を準備し、
各物理化学系の少なくとも１つの特性を請求項１４〜２９の何れかに記載するように決定し、
少なくとも１つの好ましい特性を有する少なくとも１つの好ましい物理化学系を識別する方法。
【請求項１】
流体フロー装置であって、
プレート（２）と、
プレートに形成した少なくとも１つの連結用チャンネル（２０）と、
連結用チャンネルから伸延する幾つかの貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）と、
相当する貯蔵用チャンネル内への流体の流入を許容または停止させるようにした幾つかの弁（Ｖ1−Ｖ6）と、
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に沿った少なくとも１つの条件に勾配を持たせるようにした手段（３２1、３２2）と、
を含む流体フロー装置。
【請求項２】
連結用チャンネル（２０）と、各貯蔵用チャンネル（２２）内に、キャリヤ相（Ｐ）において順次するスラグ（Ｇ1−Ｇ6）を形成する手段（４、６、１２、１８）を更に含む請求項１の流体フロー装置。
【請求項３】
スラグ形成手段が、該スラグの単数または複数の成分のための、少なくとも第１の送給用チャンネル（４、６）と、該第１の送給用チャンネルとの交差部を形成する、キャリヤ相のための第２の送給用チャンネル（１２）とを含む請求項２の流体フロー装置。
【請求項４】
連結用チャンネル（２０）及び各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）の断面積が１００μｍ2〜２５ｍｍ2の間である請求項１〜３の何れかの流体フロー装置。
【請求項５】
連結用チャンネルと各貯蔵用チャンネルとがマイクロチャンネル（２０、２２1−２２6）であり、マイクロチャンネルの断面積が１００μｍ2〜１ｍｍ2の間である請求項４の流体フロー装置。
【請求項６】
各弁（Ｖ1−Ｖ6）がチューブピンチ式のものである請求項１〜５の何れかの流体フロー装置。
【請求項７】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）の開口（２２’1）が、プレート（２）とは無関係の連結用部材（２４、２６）を介して、相当する弁（Ｖ1−Ｖ6）と連結される請求項１〜６の何れかの流体フロー装置。
【請求項８】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）の、連結用チャンネル（２０）と対向する端部が、相当するチューブピンチ式の弁（Ｖ1−Ｖ6）と協働するようにした可撓性チューブ（２６）内に開口した剛性チューブ（２４）に連結される請求項６及び７の何れかの流体フロー装置。
【請求項９】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）が相互に平行である請求項１〜８の何れかの流体フロー装置。
【請求項１０】
相互に平行な各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）が連結用チャンネル（２０）と直交する請求項９の流体フロー装置。
【請求項１１】
貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）数が２〜１５、好ましくは５〜１０間である請求項１〜１０の何れかの流体フロー装置。
【請求項１２】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に沿った少なくとも１つの条件に勾配を持たせるようにした手段（３２1、３２2）が、貯蔵用チャンネルの第１端部に接近して配置した第１ソース（３２1）と、貯蔵用チャンネルの第２端に接近して配置した第２ソース（３２2）とを含み、第１及び第２の各ソースが異なる条件、特には異なる温度を付与するようになっている請求項１〜１１の何れかの流体フロー装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかに従う流体フロー装置を含み、物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するための決定用アセンブリであって、
各貯蔵用チャンネル内の、物理化学系または当該物理化学系を含む物理化学系複合体の少なくとも２つの異なる状態を識別するようになっている分析手段（３４）と、該分析手段（３４）に接続したプロセス処理手段（３６）とを含む決定用アセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３の決定用アセンブリを使用して物理化学系の少なくとも１つの特性を決定するための方法であって、
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に物理化学系（Ａ）の画分を注入し、他方、注入する当該物理化学系（Ａ）または、各チャンネル内の、該物理化学系を含む物理化学系複合体（Ｇ1−Ｇ6）の少なくとも１つのパラメーターを変化させ、他方、１つの且つ同じ貯蔵用チャンネルにおける当該パラメーターを不変に維持すること、
物理化学系の各画分を不動化すること、
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に沿って少なくとも１つの勾配を持たせること、
各貯蔵用チャンネル内の、物理化学系または物理化学系複合体（Ｇ1−Ｇ6）の少なくとも２つの異なる状態を識別すること、
物理化学系の各特性を導出すること、
を含む方法。
【請求項１５】
変化させるパラメーターが、物理化学系または該物理化学系を含む物理化学系複合体の成分である請求項１４の方法。
【請求項１６】
変化させるパラメーターが、物理化学系複合体内の物理化学系の濃度である請求項１５の方法。
【請求項１７】
物理化学系複合体が、特には溶質である物理化学系と、特には溶剤である添加物と、の混合物から形成され、変化されるパラメーターが、添加物における、物理化学系複合体内の物理化学系を同じ濃度に保持させる性質である請求項１４の方法。
【請求項１８】
物理化学系または該物理化学系を含む物理化学系複合体のパラメーターが、各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）の分離距離に比例して、特には直線的に変化する請求項１４〜１７の何れかの方法。
【請求項１９】
作動条件、特には、温度、相対湿度または照度に勾配を持たせるようにした請求項１４〜１８の何れかの方法。
【請求項２０】
物理化学系及び又は物理化学系複合体の異なる相に相当する異なる２つの状態を有する請求項１４〜１９の何れかの方法。
【請求項２１】
異なる各相が、物理化学系複合体内の、物理化学系により形成される結晶の有無に各相当する請求項２０の方法。
【請求項２２】
物理化学系及び又は物理化学系複合体がスラグ形態下において、それらスラグとは不混和性のキャリヤ相（Ｐ）内に、特には液滴（Ｇ1−Ｇ6）形態下に注入される請求項１４〜２１の何れかの方法。
【請求項２３】
物理化学系を、第１の値のパラメータに於て第１の貯蔵用チャンネル（２２1）に注入し、その間、当該貯蔵チャンネルに関連する第１の弁（Ｖ1）を開放させ、他方、弁（Ｖ2−Ｖ6）を閉鎖させ、次いで、第１の弁を閉鎖させ、第２の弁（Ｖ2）を開放させ、第２の値のパラメーターに於て物理化学系を第２の貯蔵用チャンネル（２２2）に注入し、次いで、別の値のパラメーターに於て別の貯蔵用チャンネルに物理化学系を注入することを反復することを含む請求項１４〜２２の何れかの方法。
【請求項２４】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に第１の状態状況下、特には液体態下の物理化学系及び又は物理化学系複合体を充填し、当該物理化学系及び又は物理化学系複合体をを第２の状態、特には結晶化状態に持ち来し、物理化学系及び又は物理化学系複合体の一部分のみが最初の第１の状態に戻るようにする勾配条件を持たせること、を含む請求項１４〜２３の何れかの方法。
【請求項２５】
少なくとも２つの異なる状態を、貯蔵用チャンネルに注入した物理化学系の各画分を分析して識別することを含む請求項１４〜２４の何れかの方法。
【請求項２６】
視覚的分析を、特には視察装置と関連する顕微鏡（３４）を使用して実施する請求項２５の方法。
【請求項２７】
分光分析法、特にはラマン分光法または赤外分光法を実施する請求項２５の方法。
【請求項２８】
各貯蔵用チャンネル（２２1−２２6）に対して隣り合う２つの値（Ｔ’i（１）Ｔ”ｉ’（１））のパラメーターが識別され、識別された各パラメーターがスラグ（Ｇ1−Ｇ6）の異なる２つの状態に相当し、各貯蔵用チャンネルに関する当該パラメーターの特性値（Ｔi）を入手するための、前記２つの相対の中間値が生成される請求項２２〜２７の何れかの方法。
【請求項２９】
物理化学系の特性が、当該物理化学系の特性曲線であり、当該特性曲線が各特性値（Ｔ1ーＴ6）から求められる請求項２８の方法。
【請求項３０】
幾つかの物理化学系をスクリーニングする方法であって、
幾つかの物理化学系を準備し、
各物理化学系の少なくとも１つの特性を請求項１４〜２９の何れかに記載するように決定し、
少なくとも１つの好ましい特性を有する少なくとも１つの好ましい物理化学系を識別する方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１０−５０６１８５（Ｐ２０１０−５０６１８５Ａ）
【公表日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３１８７７（Ｐ２００９−５３１８７７）
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００７／００１６６７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０４６９８９
【国際公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（５０８０７６５９８）ロディア オペレーションズ (98)
【氏名又は名称原語表記】ＲＨＯＤＩＡ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＳ
【住所又は居所原語表記】４０ ｒｕｅ ｄｅ ｌａ Ｈａｉｅ Ｃｏｑ Ｆ−９３３０６ Ａｕｂｅｒｖｉｌｌｉｅｒｓ ＦＲＡＮＣＥ
【出願人】（５０６３６９９４４）サントル ナスィオナル ド ラ ルシェルシュ スィアンティフィク (45)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００７／００１６６７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０４６９８９
【国際公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（５０８０７６５９８）ロディア オペレーションズ (98)
【氏名又は名称原語表記】ＲＨＯＤＩＡ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＳ
【住所又は居所原語表記】４０ ｒｕｅ ｄｅ ｌａ Ｈａｉｅ Ｃｏｑ Ｆ−９３３０６ Ａｕｂｅｒｖｉｌｌｉｅｒｓ ＦＲＡＮＣＥ
【出願人】（５０６３６９９４４）サントル ナスィオナル ド ラ ルシェルシュ スィアンティフィク (45)
【Ｆターム（参考）】
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