(57)【要約】【課題】できるだけ部品点数の少ないコンパクトな構成で複雑な化学反応プロセスを自動化する。【解決手段】流体制御システムは、複数の密閉可能な容器と、該複数の容器を互いに接続する流路と、上記容器の内圧を調節する圧力調節装置と、を有し、上記容器の内圧の差を利用して上記容器間にて溶液を移送させる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の密閉可能な容器と、該複数の容器を互いに接続する流路と、上記容器の内圧を調節する圧力調節装置と、を有し、上記容器の内圧の差を利用して上記容器間にて溶液を移送させることを特徴とする流体制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の流体制御システムにおいて、上記複数の容器のうち、溶液を供給する側の容器を大気に開放し、溶液を受け入れる側の容器を減圧し、他の容器を密閉することを特徴とする流体制御システム。
【請求項３】
請求項１記載の流体制御システムにおいて、上記複数の容器のうち、溶液を供給する側の容器の内圧を加圧し、溶液を受け入れる側の容器を大気に開放し、他の容器を密閉することを特徴とする流体制御システム。
【請求項４】
請求項１記載の流体制御システムにおいて、上記複数の容器のうち、所定の薬剤を貯蔵する複数の容器より順次、他の容器に上記薬剤を移送することによって、化学反応を起こさせることを特徴とする流体制御システム。
【請求項５】
請求項１記載の流体制御システムにおいて、上記複数の容器のうち、所定の薬剤を貯蔵する複数の容器より同時に、他の容器に上記薬剤を移送することによって、化学反応を起こさせることを特徴とする流体制御システム。
【請求項６】
請求項１記載の流体制御システムにおいて、上記複数の容器のうちの任意の１対の容器の間で溶液を往復移送させることにより攪拌することを特徴とする流体制御システム。
【請求項７】
複数の容器と該複数の容器を互いに接続する流路とを有する基板と、上記容器と大気圧を接続するための大気開放配管と上記容器を減圧源又は加圧源に接続する圧力調節配管とを備えたマニホールドと、を有し、上記容器の内圧の差を利用して上記容器間にて溶液を移送させることを特徴とする流体制御システム。
【請求項８】
請求項７記載の流体制御システムにおいて、上記大気開放配管と上記圧力調節配管にはそれぞれ圧電板を有する開閉バルブが設けられ、該開閉バルブは上記圧電板に電圧を印加しないことにより閉じる閉位置と上記圧電板に電圧を印加することにより開く開位置とを有することを特徴とする流体制御システム。
【請求項９】
請求項７記載の流体制御システムにおいて、上記基板は交換可能であることを特徴とする流体制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化学反応を起こさせるために薬剤等を操作する流体制御システムに関し、特に、微小な空間において薬剤等の流体を操作するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複雑かつ煩雑な化学プロセスの自動化に関心が寄せられている。μＴＡＳ（Micro Total Analysis System）の研究分野はその最先端に位置づけられる技術分野であり、半導体製造技術に基づくマイクロマシーニング技術を駆使してチップを製作し、そのチップ内に化学プロセスを集積化することを目指している。現在では世界各国の様々な研究グループからその成果が報告されており、μＴＡＳが目指す方向性のメリット、デメリットが次第に明らかになりつつある。チップ内の微小な空間でも、試験管やビーカの中で行われていた化学反応が実現できるものが多数あり、特に化学分析においては消費する試薬量を激減させられる事や、分析後の廃液を低減させることができる事、煩雑な分析操作が自動化されるといったメリットが報告されている。ただし、これらはμＴＡＳのメリットを強調した一面的な知見であり、サンプル、試薬、薬液等の流体駆動及び制御技術までを含めて考えると本来のマイクロ化の目標は達成されておらず、実用化はほとんどなされていない状態にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に化学生成物は複数の薬液を反応させて合成される。このような合成のプロセスは２つの薬液を反応させる単純なタイプのものから、２つ以上の薬液を反応させ生成された中間生成物に対してさらに別の薬液を反応させて次の中間生成物を生成させてといった段階的なカスケードタイプの複雑なものまである。プロセスが複雑になればなるほど、各プロセスで使われる薬液の駆動及び制御機構も複雑になってくる。この点は化学プロセスのマイクロ化、自動化を目指す上記μＴＡＳの分野においても同様な課題である。
【０００４】
本発明の第一の目的は、簡素な構成で複雑な化学プロセスを自動化するための流体制御デバイスを提供することにある。
【０００５】
本発明の第二の目的は、微量なサンプルと薬液同士の化学プロセスにも対応可能な上記流体制御デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、流体制御システムは、複数の密閉可能な容器と、該複数の容器を互いに接続する流路と、上記容器の内圧を調節する圧力調節装置と、を有し、上記容器の内圧の差を利用して上記容器間にて溶液を移送させる。
【０００７】
本発明によると、流体制御システムは、複数の容器と該複数の容器を互いに接続する流路とを有する基板と、上記容器と大気圧を接続するための大気開放配管と上記容器を減圧源又は加圧源に接続する圧力調節配管とを備えたマニホールドと、を有し、上記容器の内圧の差を利用して上記容器間にて溶液を移送させることを特徴とする流体制御システム。
【０００８】
更に、上記大気開放配管と上記圧力調節配管にはそれぞれ圧電板を有する開閉バルブが設けられ、該開閉バルブは上記圧電板に電圧を印加しないことにより閉じる閉位置と上記圧電板に電圧を印加することにより開く開位置とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、微量なサンプルと薬液同士の化学プロセスを実現できる。更に、複数の薬液を自動的に混合して生成物を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照して、本発明による流体制御システムの第１の例を説明する。本例の流体制御システムは、密閉可能な２つの容器１０１、１０２を有する。本例によると、２つの容器１０１、１０２の内圧の差を利用して、２つの容器１０１、１０２間にて溶液を移送する。
【００１１】
第１の容器１０１は薬剤を貯蔵する貯蔵容器、第２の溶液は薬剤を使用して反応を起こさせる反応容器であってよい。
【００１２】
２つの容器１０１、１０２の底面は流路１２１によって互いに接続されている。第１の容器の上面には大気開放用の開閉バルブ１１１が設けられている。第２の容器１０２の上面は排気管１３２によって真空ポンプ１３１に接続されている。排気管１３２には、開閉バルブ１３３が設けられている。
【００１３】
図１Ａでは、２つの開閉バルブ１１１、１３３は閉じられている。従って、２つの容器１０１、１０２は密閉状態にある。第１の容器１０１に溶液１０が貯蔵され、第２の容器１０２は空である。
【００１４】
図１Ｂに示すように、２つのバルブ１１１、１３３を開け、真空ポンプ１３１を運転する。第１の容器１０１内の圧力は大気圧となり、第２の容器１０２内の圧力は大気圧より小さくなる。従って、第１の容器１０１の溶液１０は流路１２１を介して第２の容器１０２に流れる。こうして、本例では、第１の容器１０１内の溶液１０を第２の容器１０２に供給することができる。
【００１５】
本例では、２つの容器１０１、１０２に内圧の差を生成するために、大気圧と真空ポンプを使用する。即ち、高圧空気源として大気圧を使用し、低圧空気源として真空ポンプを使用する。しかしながら、高圧空気源として加圧ポンプを使用し、低圧空気源として大気圧を使用してもよい。これは、以下の例についても同様である。
【００１６】
図２を参照して、本発明による流体制御システムの第２の例を説明する。本例の流体制御システムは、４つの容器１０１、１０２、１０３、１０４及び真空ポンプ１３１を有する。第１、第２及び第３の容器１０１、１０２、１０３は薬剤を貯蔵する貯蔵容器、第４の容器１０４は薬剤を使用して反応を起こさせる反応容器であってよい。３つの容器１０１、１０２、１０３の底面は流路１２１、１２２、１２３によって第４の容器１０４の底面に接続されている。
【００１７】
第１、第２、第３及び第４の容器の上面には大気開放用の開閉バルブ１１１、１１２、１１３、１１４が設けられている。第４の容器１０４の上面は排気管１３２によって真空ポンプ１３１に接続されている。排気管１３２には、開閉バルブ１３３が設けられている。
【００１８】
先ず、全ての開閉バルブ１１１、１１２、１１３、１１４、１３３は閉じられている。従って、４つの容器１０１、１０２、１０３、１０４は密閉状態にある。第１、第２及び第３の容器１０１、１０２、１０３は互いに異なる溶液１１、１２、１３が貯蔵され、第４の容器１０４は空である。
【００１９】
図２Ａに示すように、第１の容器１０１のバルブ１１１と排気管１３２のバルブ１３３を開け、真空ポンプ１３１を運転する。第１の容器１０１内の圧力は大気圧となり、第４の容器１０４内の圧力は大気圧より小さくなる。従って、第１の容器１０１の溶液１１は流路１２１を介して第４の容器１０４に流れる。第２及び第３の容器１０２、１０３のバルブ１１２、１１３は閉じたままであり、第２及び第３の容器１０２、１０３内の圧力は大気圧以上になることはない。従って、第２及び第３の容器１０２、１０３の溶液１２、１３が第４の容器１０４に流れることはない。
【００２０】
図２Ｂに示すように、第１の容器１０１の全ての溶液１１が第４の容器１０４に流出されると、次に、排気管１３２のバルブ１３３を開けたまま、且つ、第３の容器１０３のバルブ１１３は閉じたまま、第１の容器１０１のバルブ１１１を閉じ、第２の容器１０２のバルブ１１２を開ける。第２の容器１０２内の圧力は大気圧となる。第４の容器１０４内の圧力は大気圧より小さくなる。従って、第２の容器１０２の溶液１２は流路１２２を介して第４の容器１０４に流れる。
【００２１】
図示していないが、第２の容器１０２の全ての溶液１２が第４の容器１０４に流出されると、次に、排気管１３２のバルブ１３３を開けたまま、且つ、第１の容器１０１のバルブ１１１は閉じたまま、第２の容器１０２のバルブ１１２を閉じ、第３の容器１０３のバルブ１１３を開ける。第３の容器１０３内の圧力は大気圧となる。第４の容器１０４内の圧力は大気圧より小さくなる。従って、第３の容器１０３の溶液１３は流路１２３を介して第４の容器１０４に流れる。こうして、第４の容器１０４には、３つの容器１０１、１０２、１０３の溶液１１、１２、１３が流出され、混合される。
【００２２】
本例では、第４の容器１０４より下方に配置された容器に第４の容器１０４より混合溶液を送出することができる。例えば、第３の容器１０３に混合溶液を送出する場合を説明する。先ず、先ず真空ポンプ１３１を停止し、バルブ１３３を閉じる。第１及び第２の容器１０１、１０２のバルブ１１１、１１２を閉じ、第３の容器１０３のバルブ１１３と第４の容器１０４のバルブ１１４を開ける。第４の容器１０４内の混合液の液面は、第３の容器１０３内の液面より高いから、重力により、第４の容器１０４内の混合液は第３の容器１０３内に流出する。
【００２３】
図３を参照して、本発明による流体制御システムの第３の例を説明する。本例の流体制御システムは、６つの容器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６及び真空ポンプ１３１を有する。第１、第２及び第３の容器１０１、１０２、１０３は薬剤を貯蔵する貯蔵容器、第４の容器１０４は３つの薬剤を使用して中間生成物を生成させる反応容器、第５の容器１０５は中間生成物と薬剤を使用して最終生成物を生成させる反応容器、第６の容器１０６は薬剤を貯蔵する貯蔵容器であってよい。４つの容器１０１、１０２、１０３、１０４の構造は図２に示す第２の例と同様である。本例では、第４の容器１０４の底面は流路１２４によって第５の容器１０５の底面に接続され、第５の容器１０５の底面は流路１２５によって第６の容器１０６の底面に接続されている。第５の容器１０５は、排気管１３４を介して真空ポンプ１３１が接続されている。排気管１３４には、開閉バルブ１３５が設けられている。
【００２４】
先ず、第１、第２及び第３の容器１０１、１０２、１０３の溶液１１、１２、１３は、第４の容器１０４に導かれ、混合される。この動作は図２を参照して説明した。次に、第４の容器１０４内の混合液１４を第５の容器１０５に導く。第４の容器１０４のバルブ１１４を開け、第５の容器１０５のバルブ１１５を閉じる。バルブ１３３を閉じ、バルブ１３５を開け、真空ポンプ１３１を運転する。第４の容器１０４内の圧力は大気圧となり、第５の容器１０５内の圧力は大気圧より小さくなる。従って、第４の容器１０４から第５の容器１０５へ混合液１４が流れる。
【００２５】
第５の容器１０５内に所定の量の混合液１４が導かれると、次に、第６の容器１０６内の溶液１６を第５の容器１０５に導く。第４の容器１０４のバルブ１１４と第５の容器１０５のバルブ１１５を閉じ、第６の容器１０６のバルブ１１６を開ける。バルブ１３５を開け、真空ポンプ１３１を運転する。第５の容器１０５は密閉状態となり、大気圧より小さくなる。第６の容器１０６内の圧力は大気圧となる。従って、第６の容器１０６内の溶液１６は第５の容器１０５内に導かれる。
【００２６】
尚、第４の容器１０４内の混合液１４を第５の容器１０５に導く場合、２つの容器１０４、１０５の高さの差を利用して、即ち、重力を利用して混合液を移送してもよい。
【００２７】
図４を参照して本発明による流体制御システムの第４の例を説明する。本例の流体制御システムは、５つの容器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５及び真空ポンプ１３１を有する。第１、第２及び第３の容器１０１、１０２、１０３は薬剤を貯蔵する貯蔵容器、第４及び第５の容器１０４、１０５は３つの薬剤を混合させ混合液を生成させる攪拌容器であってよい。
【００２８】
先ず、第１、第２及び第３の容器１０１、１０２、１０３の溶液１１、１２、１３は、第４の容器１０４に導かれ、混合される。この動作は図２を参照して説明した。次に、第４の容器１０４内の混合液１４を第５の容器１０５に導く。図４Ａに示すように、第４の容器１０４のバルブ１１４を開け、第５の容器１０５のバルブ１１５を閉じる。バルブ１３３を閉じ、バルブ１３５を開け、真空ポンプ１３１を運転する。
【００２９】
第５の容器１０５は密閉状態となり、大気圧より小さくなる。第４の容器１０４内の圧力は大気圧となる。従って、第４の容器１０４内の溶液１４は第５の容器１０５内に導かれる。第４の容器１０４から第５の容器１０５に流れる溶液の流速が大きいと、第５の容器１０５内では、溶液１５は回転し、渦１５Ａを生成する。それにより、溶液は攪拌される。第５の容器１０５内に所定の量の溶液１５が導かれると、次に、第５の容器１０５内の溶液１５を第４の容器１０４に導く。
【００３０】
図４Ｂに示すように、第４の容器１０４のバルブ１１４を閉じ、第５の容器１０５のバルブ１１５を開ける。バルブ１３３を開け、バルブ１３５を閉じ、真空ポンプ１３１を運転する。
【００３１】
第４の容器１０４は密閉状態となり、大気圧より小さくなる。第５の容器１０５内の圧力は大気圧となる。従って、第５の容器１０５内の溶液１５は第４の容器１０４内に導かれる。第５の容器１０５から第４の容器１０４に流れる溶液の流速が大きいと、第４の容器１０４内では、溶液１４は回転し、渦１４Ａを生成する。それにより、溶液は攪拌される。
【００３２】
図５を参照して本発明による化学反応システムの第１の例を説明する。図５Ａは、ある化学反応の処理を示す。まず、最初のステップで薬液Ａと薬液Ｂを混合して反応させ、中間生成物Ｃを生成する。次のステップで、この中間生成物Ｃと薬液Ｄを混合して反応させ、中間性生物Ｅを生成する。最後のステップで、中間生成物Ｅと薬液Ｆおよび薬液Ｇを混合して反応させ、最終生成物Ｈを生成する。
【００３３】
図５Ｂは、図５Ａの３ステップからなる化学反応を実現するための化学反応システムを示す。本例の化学反応システムは、薬剤Ａを貯蔵する第１の貯蔵容器５０１、薬剤Ｂを貯蔵する第２の貯蔵容器５０２、第１の中間生成物Ｃを生成する第１の反応容器５０３、薬剤Ｄを貯蔵する第３の貯蔵容器５０４、第２の中間生成物Ｅを生成する第２の反応容器５０５、薬剤Ｆを貯蔵する第４の貯蔵容器５０６、薬剤Ｇを貯蔵する第５の貯蔵容器５０７、及び、最終生成物Ｈを生成する第３の反応容器５０８を有する。
【００３４】
貯蔵容器５０１、５０２、５０４、５０６、５０７の上面には、それぞれ大気開放用の開閉バルブ５１１、５１２、５１４、５１６、５１７が設けられ、第１、第２及び第３の反応容器５０３、５０５、５０８の上面には、それぞれ大気開放用の開閉バルブ５１３、５１５、５１８が設けられている。これらの開閉バルブは、基本的には、閉じている。第１、第２及び第３の反応容器５０３、５０５、５０８の上面には、更に、排気管５３３、５３５、５３８が接続されている。尚、貯蔵容器５０２の上面に、排気管５３２が接続されてよい。排気管５３２、５３３、５３５、５３８は、図示しない真空ポンプに接続されている。また、これらの排気管５３２、５３３、５３５、５３８には、図示しない開閉バルブが接続されている。
【００３５】
第１及び第２の貯蔵容器５０１、５０２の底面は流路５２１によって接続され、第２の貯蔵容器５０２と第１の反応容器５０３は流路５２２によって接続されている。第１の反応容器５０３と第３の貯蔵容器５０４の底面は流路５２３によって第２の反応容器５０５の底面に接続されている。第２の反応容器５０５、第４及び第５の貯蔵容器５０６、５０７の底面は、流路５２４、５２５によって第３の反応容器５０８の底面に接続されている。
【００３６】
以下に図５Ａの化学反応プロセスを生成する方法を説明する。先ず、第１の中間生成物Ｃを生成する方法を説明する。第２の貯蔵容器５０２の上面に排気管５１２を設けない場合には、第１及び第２の貯蔵容器５０１、５０２のバルブ５１１、５１２を開け、第１の反応容器５０３のバルブ５１３を閉じ、第１の反応容器５０３を真空排気する。それによって、第１及び第２の貯蔵容器５０１、５０２の薬剤Ａ、Ｂは、第１の反応容器５０３に導かれる。第１の反応容器５０３では、２つの薬剤Ａ、Ｂより、第１の中間生成物Ｃが生成される。第２の貯蔵容器５０２の上面に排気管５１２を設けた場合には、第２の貯蔵容器５０２を真空排気する。それによって、第１の貯蔵容器５０１内の薬剤Ａは第２の貯蔵容器５０２に導かれる。
【００３７】
次に、第２の中間生成物Ｅを生成する方法を説明する。第１の反応容器５０３と第３の貯蔵容器５０４のバルブ５１３、５１４を開け、第２の反応容器５０５のバルブ５１５を閉じ、第２の反応容器５０５を真空排気する。それにより、第１の反応容器５０３内の第１の中間生成物Ｃと第３の貯蔵容器５０４に貯蔵されている薬剤Ｄは、第２の反応容器５０５に流れる。第２の反応容器５０５では、第１の中間生成物Ｃと薬剤Ｄより、第２の中間生成物Ｅが生成される。
【００３８】
最後に、最終生成物Ｈを生成する方法を説明する。第２の反応容器５０５と第４及び第５の貯蔵容器５０６、５０７のバルブ５１５、５１６、５１７を開け、第３の反応容器５０８のバルブ５１８を閉じ、第３の反応容器５０８を真空排気する。それにより、第２の反応容器５０５内の第２の中間生成物Ｅと第４及び第５の貯蔵容器５０６、５０７の薬剤Ｆ、Ｇは、第３の反応容器５０８に迅速に流れる。こうして、第３の反応容器５０８では、第２の中間生成物Ｅと薬剤Ｆ、Ｇより、最終生成物Ｈが生成される。
【００３９】
図示のように、第１及び第２の貯蔵容器５０１、５０２の底面は第１の高さにあり、第１の反応容器５０３と第３の貯蔵容器５０４の底面は第２の高さにあり、第２の反応容器５０５、第４及び第５の貯蔵容器５０６、５０７の底面は第３の高さにあり、第３の反応容器５０８は第４の高さにある。第１、第２、第３、及び第４の高さは、この順番に低くなっている。このように高さの差を利用して、即ち、重力を利用して薬剤、中間生成物を移送してもよい。
【００４０】
図６及び図７を参照して本発明による化学反応システムの第２の例を説明する。本例の化学反応システムは、図５Ａの３ステップからなる化学反応を実現するための装置である。図６に示すように、本例の化学反応システムは、矩形の薄い板状の基板６００を有し、基板６００の上面６００Ａには、薬剤Ａを貯蔵する第１の貯蔵容器６０１、薬剤Ｂを貯蔵する第２の貯蔵容器６０２、第１の中間生成物Ｃを生成する第１の反応容器６０３、第２の中間生成物Ｅを生成する第２の反応容器６０４、薬剤Ｄを貯蔵する第３の貯蔵容器６０５、薬剤Ｆを貯蔵する第４の貯蔵容器６０６、薬剤Ｇを貯蔵する第５の貯蔵容器６０７、及び、最終生成物Ｈを生成する第３反応容器６０８を有する。これらの、貯蔵容器及び反応容器は、図示のように、基板６００の上面６００Ａに形成された円形の凹部であり、これらの凹部の底面は、円錐状をなしている。
【００４１】
基板６００の内部には、第１の貯蔵容器６０１の底面と第１の反応容器６０３の底面を接続する流路６２１、第２の貯蔵容器６０２の底面と第１の反応容器６０３の底面を接続する流路６２２、第１の反応容器６０３の底面と第２の反応容器６０４の底面を接続する流路６２３、第２の反応容器６０４の底面と第３の反応容器６０８の底面を接続する流路６２４、第３の貯蔵容器６０５の底面と第２の反応容器６０４の底面を接続する流路６２５、第４の貯蔵容器６０６の底面と第３の反応容器６０８の底面を接続する流路６２６、及び、第５の貯蔵容器６０７の底面と第３の反応容器６０８の底面を接続する流路６２７が設けられている。
【００４２】
図７は化学反応システムの第２の例の圧力制御装置を示す。この圧力制御装置は、図６の基板６００の上側に配置される。図７Ａに示すように、この圧力制御装置は、全ての貯蔵容器及び反応容器６０１〜６０８に接続される大気開放配管７０１、及び、第１、第２及び第３の反応容器６０３、６０４、６０８に接続される真空排気配管７０２を有する。大気開放配管７０１の端部には、それぞれ、開閉バルブ７０３が設けられている。真空排気配管７０２には、ぞれぞれ、開閉バルブ７０４が設けられ、その先端はチューブ７０６を介して真空ポンプ７０５に接続されている。
【００４３】
大気開放配管７０１及び真空排気配管７０２は、基板７００の内部に形成されたものであり、以下に、基板７００をマニホールドと称する。
【００４４】
図７Ｂに示すように、２つの基板６００、７００を接合することにより化学反応システムが形成される。開閉バルブ７０３、７０４の構造を説明する。開閉バルブ７０４は、真空排気配管７０２と出口通路７１１の間に形成された通路７１２を有し、この通路７１２に圧電板７１３が設けられている。この圧電板７１３は、真空排気配管７０２と出口通路７１１の間を遮断している。このこの圧電板７１３に電圧を印加することにより、この圧電板７１３は変形し、真空排気配管７０２と出口通路７１１の間が開通する。
【００４５】
他方の開閉バルブ７０３の構造も同様である。開閉バルブ７０３は、大気開放配管７０１と出口通路７２１の間に形成された通路７２２を有し、この通路７２２に圧電板７２３が設けられている。この圧電板７２３は、大気開放配管７０１と出口通路７２１の間を遮断している。このこの圧電板７２３に電圧を印加することにより、この圧電板７２３は変形し、大気開放配管７０１と出口通路７２１の間が開通する。
【００４６】
本例によると、基板６００は交換可能である。本例の化学反応システムを使用すると、基板６００の貯蔵容器、反応容器、及び、流路は、薬剤等によって汚れる。こうして一度使用した基板６００は廃棄してもよいが洗浄して再利用してもよい。本例では、基板６００は交換可能であるから、基板６００の廃棄又は再利用が容易である。
【００４７】
以上は複数の薬液を段階的に反応させるディスクリート型の化学合成プロセスを実現するための実施例であった。本発明の基本的な原理は、薬液を流した状態で連続的に反応させ、最終生成物を生成するフロー型の化学合成プロセスにも適用することができる。
【００４８】
図８を参照して本発明による化学反応システムの第３の例を説明する。図８Ａは、ある化学反応の処理を示す。薬液Ａ、薬液Ｂ及び薬剤Ｃを同時に混合して反応させ、最終生成物Ｄを生成する。
【００４９】
図８Ｂは、図８Ａの化学反応を実現するための化学反応システムを示す。本例の化学反応システムは、薬剤Ａを貯蔵する第１の貯蔵容器８０１、薬剤Ｂを貯蔵する第２の貯蔵容器８０２、薬剤Ｃを貯蔵する第３の貯蔵容器８０３、及び、最終生成物Ｄを生成する反応容器８０４を有する。
【００５０】
貯蔵容器８０１、８０２、８０３の上面には、それぞれ大気開放用の開閉バルブ８１１、８１２、８１３が設けられている。反応容器器８０４の上面は、排気管８３２を介して真空ポンプ８３１が接続されている。また、排気管８２３には開閉バルブ８３３が設けられている。
【００５１】
貯蔵容器８０１、８０２、８０３の底面には、流路８２１、８２２、８２３が接続され、これらの流路は１つの流路８２４に接続されている。流路８２４は反応容器８０４の底面に接続されている。
【００５２】
貯蔵容器８０１、８０２、８０３の開閉バルブ８１１、８１２、８１３を開け、反応容器器８０４を真空ポンプ８３１によって真空排気する。貯蔵容器８０１、８０２、８０３の圧力は大気圧になり、反応容器器８０４の圧力は大気圧より小さくなる。従って、３つの貯蔵容器８０１、８０２、８０３から同時に薬剤が流出し、流路８２４にて混合する。反応容器器８０４には、３つの薬剤Ａ、Ｂ、Ｃの混合液が供給される。
【００５３】
貯蔵容器８０１、８０２、８０３の開閉バルブ８１１、８１２、８１３の開度を調節することにより、貯蔵容器８０１、８０２、８０３の内圧を、互いに異なる値に設定することができる。例えば、第１の貯蔵容器８０１の開閉バルブ８１１を全開にし、第２の貯蔵容器８０２の開閉バルブ８１２を半開にし、第３の貯蔵容器８０３の開閉バルブ８１３を１／４開にする。それにより、３つの貯蔵容器８０１、８０２、８０３の内圧と反応容器器８０４の内圧の差は、互いに異なる値となる。こうして、貯蔵容器８０１、８０２、８０３から異なる流量の薬剤を流出させることができる。
【００５４】
図９を参照して本発明による化学反応システムの第４の例を説明する。本例の化学反応システムは、図８Ａの化学反応を実現するための装置である。図９に示すように、本例の化学反応システムは、矩形の薄い板状の基板９００を有し、基板９００の上面９００Ａには、薬剤Ａを貯蔵する第１の貯蔵容器９０１、薬剤Ｂを貯蔵する第２の貯蔵容器９０２、薬剤Ｃを貯蔵する第３の貯蔵容器９０３、及び、最終生成物Ｄを生成する反応容器９０４を有する。これらの、貯蔵容器及び反応容器は、図示のように、基板９００の上面９００Ａに形成された円形の凹部であり、これらの凹部の底面は、円錐状をなしている。
【００５５】
基板９００の内部には、第１の貯蔵容器９０１の底面に接続された流路９２１、第２の貯蔵容器９０２の底面に接続された流路９２２、第３の貯蔵容器９０３の底面に接続された流路９２３、３つの流路９２１、９２２、９２３と反応容器９０４の底面の間を接続する流路９２４が設けられている。
【００５６】
この基板９００の上側には図示しないマニホールドが接合される。マニホールドには、図７に示したような圧力制御装置が設けられている。この圧力装置は、全ての貯蔵容器及び反応容器９０１〜９０４に接続された大気開放配管、及び、反応容器９０４に接続された真空排気配管を有する。尚、本例の場合も、基板９００は交換可能である。
【００５７】
以上、本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による流体制御システムの第１の例を説明する図である。
【図２】本発明による流体制御システムの第２の例を説明する図である。
【図３】本発明による流体制御システムの第３の例を説明する図である。
【図４】本発明による流体制御システムの第４の例を説明する図である。
【図５】本発明による化学反応システムの第１の例を説明する図である。
【図６】本発明による化学反応システムの第２の例を説明する図である。
【図７】本発明による化学反応システムの第２の例を説明する図である。
【図８】本発明による化学反応システムの第３の例を説明する図である。
【図９】本発明による化学反応システムの第４の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１，１０２，１０３，１０４…容器、１１１，１１２，１１３…バルブ、１２１，１２２，１２３…流路、１３１…真空ポンプ、１３２…排気管、１３３…開閉バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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