(57)【要約】本発明は、好ましくはプレート形に設計され、かつ好ましくはケイ素からなる、マイクロリアクタに関する。本発明のねらいは、反応させようとする物質の混合を改善することである。これを達成するために、リアクタには、少なくとも１つの機械振動発生装置（２４）が設けられている。本発明はさらに、マイクロリアクタの温度を制御するための装置にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
好ましくはプレート形に設計され、かつ好ましくはケイ素からなるマイクロリアクタにおいて、少なくとも１つの機械振動の発生装置（６、１２、２４）に機械的に結合されていることを特徴とする、前記マイクロリアクタ。
【請求項２】
少なくとも１つの振動発生装置（６、１２、２４）が、マイクロリアクタの少なくとも片側に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロリアクタ。
【請求項３】
振動発生装置（６、１２、２４）が接着接合されていることを特徴とする、請求項２に記載のマイクロリアクタ。
【請求項４】
振動発生装置が、圧電式トランスデューサ（６、１２、２４）であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項５】
振動発生装置（６、１２、２４）が、５００Ｈｚ〜５００００Ｈｚ、好ましくは７５０Ｈｚ〜１６０００Ｈｚの範囲の周波数で加振が可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項６】
長さが本質的に０．３０ｍであり、体積が本質的に８０μｌである反応チャネル（２）が、マイクロリアクタ内に配設されていることを特徴とする、請求項５に記載のマイクロリアクタ。
【請求項７】
マイクロミキサ（１０）が、マイクロリアクタ（１１）の上流に設置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項８】
さらに、少なくとも片側に温度制御用装置が設置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項９】
温度制御用装置が、抵抗式ヒータ、好ましくは導体路（２５）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。
【請求項１０】
温度制御用装置が、ペルチエ素子である、請求項８に記載のマイクロリアクタ。
【請求項１１】
好ましくはプレート形に設計され、かつ好ましくはケイ素からなるマイクロリアクタにおいて、温度制御用装置（２５）が、少なくとも片側に設置されていることを特徴とする、前記マイクロリアクタ。
【請求項１２】
抵抗ヒータとして作用する導体路（２５）が、蛇行形状にされてマイクロリアクタの表面の少なくとも一部を占めていることを特徴とする、請求項１１に記載のマイクロリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、好ましくはプレート形に設計され、かつ好ましくはケイ素からなるマイクロリアクタに関する。
【０００２】
化学の分野における新規物質の開発と製造においては、一連の大規模な実験がしばしば必要となる。このために、それを用いることによって、少量での実験を実施することのできるマイクロコンポーネントが開示されている。これらのマイクロコンポーネント、例えばマイクロリアクタや様々な物質を処理するための他の構成要素をモジュール化して構築することによって、それぞれのタスク用のシステムの組み立てが容易に可能となる。この種のモジュール式化学マイクロシステムが、独国特許第１９８５４０９６Ａ１号および独国特許第１９９１７３９８Ａ１号に記載されている。
【０００３】
互いに混和性のない流体相で反応を実施するためには、大きな境界面積の形成を伴う強力な混合を必要とする。これは、通常、相を互いに集中的に接触させる、高い撹拌速度によって達成される。
本発明の目的は、マイクロコンポーネントの使用時においても、異なる流体相の強力な混合を助長にすることである。
【０００４】
本発明によれば、この目的は、少なくとも１つの機械振動発生装置に機械的に結合することによって達成される。この場合に、少なくとも１つの振動発生装置を、マイクロリアクタの少なくとも片側に配設するのが好ましい。本発明は、ケイ素以外の微細構造化可能な材料、例えばガラス、セラミック、金属またはプラスチックで製作されたマイクロリアクタにも好適である。
【０００５】
音響エネルギーを導入することによって、流体相は、大きな境界面積を形成して、互いに強力に混合するようになる。溶解した液相中にすべての物質が残存し、マイクロコンポーネントを通過中にこれらが析出しないことを保証できるのであれば、すべての２相または多相系を使用して、反応を実施することができる。これらは特に、水／水不溶性液体（塩化メチレン、クロロホルム、テトラクロロメタン、またはその他のハロゲン化（フッ素化）炭化水素、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンおよび高級脂肪族化合物などの脂肪族化合物、およびベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族化合物、ベンジン、エーテル、当業者には周知の系）である。反応種類の例としては、市販の試薬および溶媒、特に、
−アルキル化剤としてのアルキル、アリル、プロパギル、およびアリールメチルのハロゲン化物およびスルホン酸塩類、
−水不混和溶媒としての、塩素化炭化水素類、
−基剤としての水溶性アルカリ類、
−触媒としての、第３アンモニウム化合物
を使用する、すべてのアルキル化反応およびエーテル化反応があげられる。
【０００６】
ミクロ流体システムにおいてアルキル化およびエーテル化を行う利点は、質量および熱移動の改善、反応時間の制御の向上、危険物質の取り扱いにおける安全性の向上がある。これは、システム内に存在する試薬が非常に少量であることによるものである。本発明によって達成される試薬どうしの良好な混合と、ミクロ流体システムの使用によって助長される連続的工程は、反応状態の制御を改善することに大きな効果がある。ガス保護状態（protective-gas conditions）の導入も、システムの寸法が小さいことにより効果的に行うことができる。
【０００７】
本発明によるマイクロリアクタには、振動発生装置を接着接合するのが好ましい。特に好適な接着剤は、急速硬化エポキシ接着剤である。しかしながら、その他の技術、例えば厚膜技術（thick-film techniques）も好適である。
本発明によるマイクロリアクタの有利な実施態様は、振動発生装置が圧電式トランスデューサとした場合には、小型、頑強かつ簡単に製造することができる。
【０００８】
別の有利な実施態様は、振動発生装置が、５００〜５００００Ｈｚ、好ましくは７５０〜１６０００Ｈｚの範囲の周波数で加振が可能なように構成される。マイクロリアクタの形状寸法およびその中にある空洞に応じて、その他の周波数を用いることもできる。
上記の周波数範囲は、長さが本質的に０．３ｍで、容積が本質的に８０μｌの反応チャネルを、マイクロリアクタ内に配設した設計において、有効であることが証明されている。本発明によるマイクロリアクタにおいては、マイクロリアクタの上流にマイクロミキサを設置するのが好ましい。
【０００９】
化学リアクタをさらに改良するために、本発明によるマイクロリアクタに、温度制御用装置を少なくとも片側にさらに設置することもできる。
この実施態様においては、温度制御用装置は、抵抗ヒータ、好ましくは導体路、またはペルチエ素子とすることができる。
【００１０】
特別の混合手段を必要としないが、ある温度が有利であるか、または必須である反応に対しては、機械振動発生装置を用いず、温度制御用装置を少なくとも片側に設置するように、本発明を設計してもよい。この場合には、抵抗ヒータの役割を果たす導体路が、蛇行形状にされて、マイクロリアクタの表面の少なくとも一部を占有するのが好ましい。
以下の記述において、本発明の説明のための実施態様について、より詳細に説明すると共に、いくつかの図を参照してそれらを図面に示す。
図中で、同一の部品には同一の参照符号が付けられている。
【００１１】
図２の説明のための実施態様は、異方性エッチングによって製造されるチャネル２を備えたケイ素プレート１で形成されたマイクロコンポーネント１によって構成される。接続開口８、９を備えるチャネル２の経路を図３に示してある。単一のチャネルを有するマイクロコンポーネントは、常駐域（residence zone）の役割をすると共に、本発明によれば、音響エネルギを使用することによって、リアクタとして使用される。このために、図４において２つの入口と１つの出口を有する静的ミキサ１０を、マイクロコンポーネント１１の上流に設置することができる。しかしながら、本発明によるミキサとマイクロリアクタの両方を、単一のケイ素プレート上に収容してもよい。
【００１２】
電気伝導層は、図１に示すマイクロコンポーネント１側に位置する。第１の電気伝導層３は、２次元設計がされており、いくつかの接触面４を備える。ストリップ形電導路５が、マイクロコンポーネント１の縁端に沿って通り、その端部に同様に接触面５’を有する。
圧電式トランスデューサ６が、導体層３に接着接合されている。その接続の１つが、電気伝導可能（図示せず）に導体層３に接続されている。マイクロコンポーネント１と反対向きの圧電式トランスデューサ６の接続が、リード線７を介して導体路５に接続されている。図１に示すマイクロリアクタを、接触スプリングを備えるホルダ、例えば独国特許第１９８５４０６９Ａ１号によるホルダ、に挿入することによって、発電器を用いて圧電式トランスデューサ６に交流電圧を供給することができる。
【００１３】
図４は、本発明によって設計された静的ミキサ１０およびリアクタ１１を示す図であり、このリアクタの圧電式トランスデューサ１２は、交流発電機１３に接続されている。混合しようとする物質は、貯蔵容器１４、１５からミキサに供給することができる。ミキサ１０およびリアクタ１１は、配線１６によって互いに接続されている。出発原料は、リアクタ１１から１７で、排出することができる。
【００１４】
図５は、第２の説明のための実施態様を示し、この実施態様においては、圧電式トランスデューサ２４に給電するための、導体路２２、２３に加えて、マイクロコンポーネント２１のヒータとして、蛇行形状の導体路２５が適用されている。接続２６、２７は、圧電式トランスデューサ用に設けられており、さらに接続２８、２９がヒータ用に設けられている。
図６は、説明のための一実施態様を示し、この実施態様においては、蛇行形状の導体路２５が、２つの接続２８、２９を備える、マイクロコンポーネント２１のヒータとして適用されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】説明のための第１の実施態様を示す図である。
【図２】説明のための第１の実施態様を示す図である。
【図３】説明のための第１の実施態様を示す図である。
【図４】本発明によるマイクロリアクタを備える装置を示す図である。
【図５】説明のための第２の実施態様を示す図である。
【図６】説明のための第３の実施態様を示す図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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