(57)【要約】本発明は、少なくとも１つのマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのアナリシス及びアーカイビングのためのデバイス１０に関する。このデバイス１０は（ａ）少なくとも２つのビルディング・ブロック２０を保持する少なくとも２つのセクション１２を備えたマテリアルのアナリシス及び保持のための領域と、（ｂ）少なくとも１つのセクション１２へ媒質流体を供給し、及び／または、少なくとも１つのセクション１２から媒質流体を排出する媒質流体供給／排出手段と、（ｃ）デバイス１０またはマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのいずれか一方を、もしくは、デバイス１０及びマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリの両方を識別する識別手段とを備えている。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのアナリシス及びアーカイビングのためのデバイス（１０）において、
（ａ）少なくとも２つのビルディング・ブロック（２０）を保持する少なくとも２つのセクション（１２）を備えたアナリシス及びアップテイクのための領域と、
（ｂ）少なくとも１つのセクション（１２）へ媒質流体を供給し、及び／または、少なくとも１つのセクション（１２）から媒質流体を排出する媒質流体供給／排出手段と、
（ｃ）デバイス（１０）またはマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのいずれか一方を、もしくは、デバイス（１０）及びマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリの両方を識別する識別手段と、
を備えたことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記識別手段が、前記デバイス（１０）のポジションを識別する手段を提供していることを特徴とする請求項１記載のデバイス（１０）。
【請求項３】
少なくとも２つのセクション（１２）が、マテリアルの輸送または熱の輸送のいずれか一方に関して、もしくは、マテリアルの輸送及び熱の輸送の両方に関して、互いに分離されていることを特徴とする請求項１又は２記載のデバイス（１０）。
【請求項４】
前記媒質流体供給／排出手段が少なくとも１つの膜体（２２）を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項５】
前記膜体（２２）が多孔質膜体であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項６】
前記多孔質膜体が、前記媒質流体に関して圧力を等分配することのできる明確なテクスチャの孔を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項７】
前記孔の径が１〜５００μｍの範囲内にあり、また特に５〜３０μｍの範囲内にあり、好ましくは流体反応物を取扱うものであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項８】
前記孔の長さが１〜１０００μｍの範囲内にあり、また特に５０〜２００μｍの範囲内にあり、好ましくは流体反応物を取扱うものであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項９】
前記供給／排出手段の１つあたりの前記孔の個数が１〜１００個の範囲内にあり、また特に３〜２０個の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項１０】
封止及び開放する手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項１１】
低圧下及び／または高圧下で動作するための少なくとも１つのフィッティングを備えたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項１２】
シリコン、ガラス、金属、合金、セラミック、ポリマー、混合材料、及び複合材料から成る部類中から選択された材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項１３】
デバイスを識別する前記識別手段がコードであることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項１４】
前記コードが、機械的コード付け、光コード付け、磁気コード付け、放射コード付け、及び無線周波コード付けから成る部類中から選択されたコード付け手段によって付けられていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項１５】
デバイス（１０）を識別する前記識別手段が、更にデバイス（１０）のポジションを識別するのにも適していることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項１６】
デバイス（１０）を積み重ねる手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項１７】
ボーデンシュタイン数が２以上であり、好ましくは５以上であり、特に好ましくは１０以上であり、更に好ましくは１００以上であることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【請求項１８】
前記ボーデンシュタイン数に対応する流速が、１０ｍ／ｓ以下であり、より好ましくは０．１〜５ｍ／ｓの範囲内であり、特に好ましくは０．３〜３ｍ／ｓの範囲内であることを特徴とする請求項１７記載のデバイス（１０）。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れか１項記載のデバイス（１０）の自動取扱いのための手段。
【請求項２０】
請求項１９記載の手段の制御ないし操作のためのプログラム・コード手段から成るコンピュータ・プログラム。
【請求項２１】
請求項２０記載のコンピュータ・プログラムを記録したデータ記録媒体。
【請求項２２】
テーパ形状に形成され、そのテーパ形状が、角錐台、円錐台、または截頭回転楕円形であることを特徴とする吐出部（２４、２４’、２４”）。
【請求項２３】
前記吐出部の直径ないし差し渡し寸法が、リアクタの直径ないし差し渡し寸法の３５〜９５％の範囲内にあり、また特に、４５〜８５％の範囲内にあることを特徴とする請求項２２記載の吐出部（２４、２４’、２４”）。
【請求項２４】
前記吐出部のテーパ形状のすぼまり方の度合いが、ベース幅の７０〜１０％の範囲内にあることを特徴とする請求項２２記載の吐出部（２４、２４’、２４”）。
【請求項２５】
少なくとも２つのセクション（１２）が請求項２２乃至２４の何れか１項記載の吐出部（２４、２４’、２４”）を少なくとも１つ備えていることを特徴とする請求項１乃至１８の何れか１項記載のデバイス（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのアナリシス及びアーカイビングのためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係るデバイスは、例えば不均一系触媒作用の研究分野において自動化した流れ作業として実行する、高スループットのマテリアル・スクリーニングに用いたときなどに大きなフレキシビリティを提供することのできるデバイスである。本発明に係るデバイスは特に、スクリーニングに用いた際に多機能性を発揮することができ、また、大規模なマテリアル・ライブラリのアーカイビングに対応可能な潜在能力を備えているという特徴を有するものである。また、本発明に係るデバイスは、多機能性を発揮し得るものであることから、例えばコンビナトリアル触媒作用の研究分野などにおいて実行される、コンビナトリアル・テストないしコンビナトリアル・アナリシスの標準化及び自動化のための新たな可能性を提供するものである。
【０００３】
不均一系触媒のコンビナトリアル・テストについて記載されている文献としては、例えば、国際公開WO 99/41005などがある。同国際公開には、多数のマテリアルの触媒特性を試験するための並列試験の方法が記載されている。その方法によれば、チューブラ・バンドル・リアクタの、互いに隔離された多数の流路の中で、多数の反応性マテリアルを同一の抽出ガスと反応させるようにしている。そして、多数のマテリアルから得られる夫々の排気流中に含有されている生成物を、例えばガスクロマトグラフィなどの方法を用いて、分析的及び定量的に判別するようにしている。この方式は、構成がコンパクトであり、現実の条件に近い条件下で触媒を研究することができ、最大１００種類までのマテリアルを試験することができ、しかもその試験は高感度なものである。しかしながら、そこに記載されている種類のリアクタは大規模化することは殆ど不可能であり、なぜならば、大規模化することによって、リアクタの加熱及び冷却特性が緩慢になり、また、ガス消費量が膨大なものとなってしまうからである。更に、アナリシスに要する時間が許容できないほど長くなってしまうことも理由の１つである。
【０００４】
国際公開WO 00/51720には、触媒のアレイを取扱うマイクロリアクタについて記載されているが、しかしながら同特許公報では、反応ステップ以外のものは考慮されていない。同特許公報に記載されている方法は、吸着体のアナリシスに非常に適しており、スクリーニングの対象とするマテリアルは層状ないし膜状にして使用するようにしている。ライブラリの組み替えは容易でなく、即ち、組み替え作業はかなり面倒であり、しかも手作業で行わねばならない。更に、多くの場合オープン・ライブラリが使用されるため、格納のための領域が制約される。
【０００５】
国際公開WO 00/29844には質量分析法について記載されているが、その質量分析法は取扱いが面倒であり、その原因は、スクリーニングの対象とするマテリアルをペレット状にして使用しなければならないことにある。使用するリアクタの構造は、基本的に、ペレットの交換を頻繁に行わねばならない構造となっている。更に、その構造は、完全に２次元的ではない。マテリアルを格納しておくことは不可能であり、自動化し得る可能性は殆どない。
【０００６】
従来の文献に記載されている不均一系触媒反応のためのマイクロリアクタは、略々、製品を製造するためのマイクロリアクタを使用するものに限られている。並列カップリングの概念に言及しているのは、国際公開WO 00/51720だけである。マイクロリアクタを使用するときには、殆どの場合、触媒を塗布して、触媒活性層の形にするようにしている。また、バルク状の物質をマイクロパックして組み込むというアイデアは、MITのJensen研究室の研究報告（M. W. Losey, M. A. Schmidt, K. F. Jensen: A micro-packed bed reactor for chemical synthesis（化学合成のためのマイクロパック・ベッド・リアクタ）, in: W. Ehrfeld (Ed.): Microreaction Technology: Industrial Prospects, Proceedings of the 3rd International Conference on Microreaction Technology, Springer, 2000, 277-286 ）に記載されているが、ただし同文献においては、並列カップリングについては考慮されていない。
【０００７】
ガラス製リアクタについて記載した文献には、J. Antes, T. Tuercke, E. Marioth, K. Schmid, H. Krause, S. Loebbecke: Use of microreactors for nitration processes（硝酸塩処理におけるマイクロリアクタの使用）, 4th International Conference on Microreaction Technology, Topical Conference Proceedings, Atlanta/Ga, March 2000, 194-200がある。同文献では、ＩＲ透過法を用いて生成物分析を行っている。同文献の方法は、スクリーニングにも利用することができる。更に、マイクロリアクタとＩＲ分析法とを組み合わせることについて記載した文献として、以下の２件の研究報告論文がある。そのうちの１件は、T. M. Floyd, K. F. Jensen, M. A. Schmidt: Towards integration of chemical detection for liquid phase microchannel reactors（液相マイクロチャネル・リアクタのための化学物質検出法の統合へ向けて）, 4th International Conference on Microreaction Technology, Topical Conference Proceedings, Atlanta/Ga, March 2000, 461-466である。また、もう１件の研究報告論文は、A. E. Guber, W. Bier, K. Schubert: IR spectroscopic studies of a chemical reaction in various micromixer design（様々な構造のマイクロミキサにおける化学反応のＩＲ分光法の研究）, 2nd International Conference on Microreaction Technology, Topical Conference Preprints, New Orleans/La, March 1998, 284-289である。しかしながら、これら研究報告論文には、反応の進行についての評価以外のことは記載されていない。
【０００８】
更に、マイクロ技術を用いて調製した膜体を、マイクロリアクタ内の機能エレメントとして部分的に使用し得ることも周知である。しかしながら、そのような膜体はリアクタ内の異なった相の分離のために使用されているに過ぎない。
【０００９】
国際公開WO 00/32512には、互いに異なった物質（例えば、燃料電池内のＨ２とＣＯ）を分離するためのマイクロ技術を用いて調製したパラジウム系の膜体と、その膜体を通してその膜体の他方の側の液相の中へＨ２を透過させて水素生成を行うこととが記載されている。並列カップリングについては、スループットを増大させることに関連して触れられているだけであり、そこに来Ａ視されているのは、互いに同一の複数のリアクタを互いに同一の触媒に配列カップリングしているだけである。
【００１０】
マイクロリアクタに使用される抽出用マイクロストラクチャ膜体を記載した文献としては、W. E. Grotenhuis, R. J. Cameron, M. G. Butcher, P. M. Martin, R. S. Wegeng: Microchannel devices for efficient contacting of liquids in solvent extraction（溶剤抽出において効率的な液体接触を得るためのマイクロチャネル・デバイス）, 2nd International Conference on Microreaction Technology, Topical Conference Preprints, New Orlenans/La, March 1998, 329-334がある。同文献においては、２種類の液相を、かかる膜体を介して接触させることで、２つの液相を混合させることなく物質の交換を可能にしている。２つの液相に対する孔の濡れ特性が異なるため、各々の液相は膜体の決められた側にとどまるようになっている。
【００１１】
コンビナトリアル化学において、生物学的マテリアル、生化学的マテリアル、ないしは化学的マテリアルを保持するための「デバイス」として知られているのは、マイクロ・タイトレーション・プレート及びナノ・タイトレーション・プレートだけである。更に、固体状の担体に物質を固定し、それと同時にスクリーニングすることができるということが知られており、この場合の担体としては、例えば、特別に調整した濾紙から成る大型のシートが使用される（C. E. Mallouk et al., Science 280 (1998), 1735ffを参照のこと）。コンビナトリアル・マテリアル・サーチの研究分野では、そのような「デバイス」は知られていない。
【特許文献１】
国際公開WO 99/41005
【特許文献２】
国際公開WO 00/51720
【特許文献３】
国際公開WO 00/29844
【特許文献４】
国際公開WO 00/32512
【非特許文献１】
M. W. Losey, M. A. Schmidt, K. F. Jensen: A micro-packed bed reactor for chemical synthesis, in: W. Ehrfeld (Ed.): Microreaction Technology: Industrial Prospects, Proceedings of the 3rd International Conference on Microreaction Technology, Springer, 2000, 277-286
【非特許文献２】
J. Antes, T. Tuercke, E. Marioth, K. Schmid, H. Krause, S. Loebbecke: Use of microreactors for nitration processes, 4th International Conference on Microreaction Technology, Topical Conference Proceedings, Atlanta/Ga, March 2000, 194-200
【非特許文献３】
T. M. Floyd, K. F. Jensen, M. A. Schmidt: Towards integration of chemical detection for liquid phase microchannel reactors, 4th International Conference on Microreaction Technology, Topical Conference Proceedings, Atlanta/Ga, March 2000, 461-466
【非特許文献４】
A. E. Guber, W. Bier, K. Schubert: IR spectroscopic studies of a chemical reaction in various micromixer design, 2nd International Conference on Microreaction Technology, Topical Conference Preprints, New Orleans/La, March 1998, 284-289
【非特許文献５】
、W. E. Grotenhuis, R. J. Cameron, M. G. Butcher, P. M. Martin, R. S. Wegeng: Microchannel devices for efficient contacting of liquids in solvent extraction, 2nd International Conference on Microreaction Technology, Topical Conference Preprints, New Orlenans/La, March 1998, 329-334
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の目的は、マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのアナリシス及びアーカイビングのための、また場合によっては更にマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリを構成するための、デバイスを提供することにある。このデバイスを用いることによって、２つの個別のプロセス・ステップの間で１つまたは幾つかのマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのビルディング・ブロックを再配置するという補助的工程を省略できる可能性がある。このことは、従来の技術と大きく異なった点であり、これによってマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのアナリシス及びアーカイビングのスピードアップ及び最適化を達成でき、また場合によっては更にマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリを構成する作業のスピードアップ及び最適化も達成できる。従って、プロセスの全体を統合した方式で促進することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題は以下に開示するデバイスによって解決され、また更に、以下に開示するデバイスによってその他の課題も解決される。このデバイスは、少なくとも１つのマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのアナリシス及びアーカイビングのためのデバイスであって、
（ａ）少なくとも２つのビルディング・ブロックをアップテイクする少なくとも２つのセクションを備えたアナリシス及びアップテイクのための領域と、
（ｂ）少なくとも１つのセクションへ媒質流体を供給し、及び／または、少なくとも１つのセクションから媒質流体を排出する媒質流体供給／排出手段と、
（ｃ）デバイスまたはマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのいずれか一方を特定するか、もしくは、デバイス及びマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリの両方を共に特定する特定手段と、
を備えたことを特徴とするデバイスである。
【００１４】
本発明によれば、このデバイスは更に、少なくとも２つのセクションが少なくとも１つの吐出部を備えていることを特徴としている。
本願において使用する「マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリ」という用語は、マテリアルまたは化学化合物または化学化合物の混合物を複数取り揃えたアレイを意味しており、ここでいう複数とは、少なくとも２つであり、好ましくは１０以下であり、より好ましくは１００以下であり、また特に１０００以下であり、更に好ましくは１０万以下の数である。また、それらマテリアルまたは化学化合物または化合物の混合物は、本発明においては「ビルディング・ブロック」と呼ばれるものである。ビルディング・ブロックは、本発明に係るデバイスの互いに隔離され区画された複数のセクションの夫々に収容される。ビルディング・ブロックの数は１０万以上にしてもよく、それほどの多数とすることも十分に考えられる。
【００１５】
少なくとも２つのビルディング・ブロックを保持する夫々のセクションは、任意の適当な形状の開口を備えたものとすることが好ましい。本願において使用する「セクション」という用語は、本発明に係るデバイスの中の、例えばキャビティなどのセグメントであって、その座標を明確に定めてあるためにあらゆる状況下で取出しうるものである。セクション（即ちセグメント）は、ビルディング・ブロックを保持するのに適するように形成されており、それと同時に、反応チャンバとして機能するように形成することが好ましい。
【００１６】
セクションはこのデバイスの複数の構成部材によって画成することができ、それら構成部材は、例えば、板状部材ないし円板状部材とすることができる。セクションは少なくとも２枚の板状部材ないし円板状部材に亘って延在するようにすることが好ましく、また、１枚の板状部材ないし円板状部材がセクションの底部を画成し、別の１枚がセクションの中間部を画成し、別の１枚がセクションの頂部を画成するようにすることが好ましい。
【００１７】
それらセクションの全体集合によって、本発明におけるアナリシス及びアップテイクのための領域が形成される。
本発明によれば、デバイスは、少なくとも２つのビルディング・ブロックを保持する少なくとも２つのセクションが、マテリアルの流れと熱流との両方に関して、もしくは、マテリアルの流れと熱流とのいずれか一方に関して、互いに完全に分離されているという特徴を備えている。既述のごとく、デバイスの全てのセクションが、互いに完全にまたは部分的に分離しているようにすることが好ましく、ただし、互いに完全に分離してるようにする方が更に好ましい。
【００１８】
マテリアルの流れに関する分離は、セクションどうしを互いの間を気密封止状態とし、セクションどうしの間で媒質流体が交流しないようにすることで達成される。尚、気密封止状態とするための好ましい方法は、ビルディング・ブロックを装填した後に接着するという方法である。
【００１９】
セクションどうしの間の断熱は、デバイスの材料として、例えば伝熱特性などの熱的特性が適当なものを選択して使用することによって達成される。このことは、特に発熱反応の場合に必要である。更に、このデバイスを、セクションどうしの間にパッシブ・ヒート・シンク及び／またはアクティブ・ヒート・シンクを備えたものとしてもよい。
【００２０】
「ビルディング・ブロック」という用語は、本発明に係るデバイスが備えているマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリの個々に分離されたセクションの１つずつに装填される、素性の明確な単一のユニットを意味している。ビルディング・ブロックは１種類のマテリアルから成ることもあり、複数のマテリアルないし化合物から成ることもある。
【００２１】
本発明に関しては、ビルディング・ブロックは非気体状のマテリアルから成るものとすることが好ましく、例えば固体、液体、ゾル、ゲル、パラフィン系の物質ないし混合物、分散質、エマルジョン、または懸濁質から成るものとするのがよく、それらのうちでも特に、固体から成るものとすることが好ましい。本発明に関して用いられるマテリアルは、分子状または非分子状の化合物、形成物、混合物、またはマテリアルである。また、ここでいう「非分子状」とは、連続的に変化する物質であって、それゆえ「分子状」物質に対立するものであり、分子状物質の構造式は、例えば置換パターンを変化させることなどによって、非連続的に変化させることができるだけである。
【００２２】
ビルディング・ブロックの組成は、試験対象のマテリアルを構成している物質及び元素の化学量論比及び組み合わせによって表される。ビルディング・ブロックの組成は、マテリアルによって様々である。従って、本発明においては、マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリに収容する複数のマテリアルを試験対象として取り揃える際に、マテリアルを構成している元素の組み合わせが同一であって、それら構成要素の化学量論比が異なるような複数のマテリアルを取り揃えることもある。更に、マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリに収容する複数のマテリアルを、構成する元素の組み合わせが互いに異なる複数のマテリアルとすることもある。当然のことながら、それら複数のマテリアルを、化学量論比と元素の組み合わせとの両方において異なっているような複数のマテリアルとすることもある。更には、マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリに収容する複数のマテリアルを、元素の組み合わせ方と化学量論比との両方に関して互いに同一であって、ただし、プロセス・ステップを経た結果として物理的特性、化学的特性、または物理化学的特性が互いに異なるようになった複数のビルディング・ブロックから成るマテリアルとすることもある。尚、ここで使用している「元素」という用語は、周期律表に示されている元素を意味する。また「物質」という用語は、材料、成分、または、材料に至る前駆成分を意味する。
【００２３】
本発明に係る方法を用いることによって、ビルディング・ブロックの種類を、考えられる任意の変更方法で容易に変更することができる。ビルディング・ブロックには以下に示す種類のものが含まれ、また、以下に示す種類のものだけでなくその他の種類のものも含まれる。均一系触媒、不均一系触媒、発光体、圧電体、半導体、光電体、超伝導体、磁性体、それらのうちの２種類以上の物質の混合物、また特に、金属間化合物、酸化物、酸化物混合物、金属及び／または非金属のイオン結合化合物または共有結合化合物、合金、セラミック、有機金属化合物、複合材料、誘電体、熱電体、磁気抵抗材料、光磁気材料、更に、有機化合物、酵素、酵素混合物、医薬品、飼料、サプリメント飼料、食料、サプリメント食料、化粧品、また更に、以上に列挙したうちの２種類以上の物質の混合物。更に加えて、適当な種々の元素の組み合わせを選択した上で、殆ど同一であるが少なくとも１つの元素だけが互いに異なっているような数多くのマテリアルを調製することによって、マテリアルの全ての組み合わせを試験することも可能である。
【００２４】
マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリに収容する複数のマテリアルのビルディング・ブロックは、互いに同一のものとしてもよく、互いに異なったものとしてもよいが、好ましいのは後者の場合である。また、マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリに収容する複数のマテリアルのビルディング・ブロックは、塊状とすることが好ましく、その塊の形状は、例えば球体、直方体、円筒体などをはじめとする様々な形状とすることができる。
【００２５】
本発明に係るデバイスにおいて、ビルディング・ブロックを塊状とすることが好ましい理由は、そうすることによって、デバイスのセクションにビルディング・ブロックを装填する作業が容易になり、また、ビルディング・ブロックの識別が容易になるからである。デバイスにビルディング・ブロックを装填するプロセスは、デバイスのセクションへビルディング・ブロックを配給する配給工程に、その一部分として組み込むことが好ましい。ここで使用する「配給」という用語は、本発明に係るデバイスへビルディング・ブロックを物理的に輸送することを意味している。本発明においては、この工程は「インサート」工程という。インサートのプロセスにおいては、各々のセクションに１個ずつのビルディング・ブロックを装填することが好ましい。ただし、幾つかのセクションないし幾つかのセクション・アレイにビルディング・ブロックを装填しないようにすることや、各々のセクションに複数個ずつのビルディング・ブロックを装填するようにすること考えられる。
【００２６】
少なくとも２つのビルディング・ブロックを製造する場合に、また特に、多数のビルディング・ブロックを製造する際に、当業者には周知のあらゆる製造方法を用いることができる。それら製造方法は、例えば、コンビナトリアル・マテリアル・リサーチによって公知となっている。具体的に、これに関しては "Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Bausteinen einer Materialbibliothek"（マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリための多数のビルディング・ブロックの製造方法）という発明の名称の、ドイツ特許公開公報DE-A 100 59 890.0を参照されたい。尚、同ドイツ特許公開公報の内容は、その全体が、この言及をもって本願の開示に組込まれたものとする。更に、ドイツ特許公開公報DE-A 100 42 871.1及び国際公開WO 99/59716に記載されている製造方法も参照されたい。
【００２７】
ビルディング・ブロックの製造は、本発明に係るデバイスの内部で実行するようにしてもよく、外部で実行するようにしてもよい。また、製造工程の一部または前工程を本発明に係るデバイスの外部で実行し、本発明に係るデバイスの内部でビルディング・ブロックの製造を完了するようにしてもよい。この方式が適当であるのは、特に、ビルディング・ブロックを複数の成分から製造する場合などである。
【００２８】
好ましくは媒質流体を供給及び／または排出する手段である前述の供給／排出手段は、管状の開口として、即ちチャネルとして形成することが好ましく、例えば、チューブ、細管、穿孔、或いは多孔質層などで形成するとよい。供給／排出手段は、デバイスの赤道平面に対して角度を付けておくことが好ましく、特に好ましい角度は９０度である。更に、供給ラインの延在方向と排出ラインの延在方向とを平行とせずに角度を付けて、それらラインが互いに異なる平面内を延在するようにしてもよい。また、それらラインが同一平面内を延在し、しかもそれらラインの間の相対角度が９０度となるようにするのもよい。
【００２９】
ここで使用する「チャネル」という用語は、例えば板状部材や円板状部材などの部材を貫通して延在する連通路であって、当該部材の両側の表面に形成されている開口を相互に連通させ、それによって、例えば媒質流体が当該部材を貫通して輸送されるようにする連通路を意味している。従って、チャネルの形状は、任意の形状とすることができる。チャネルの断面形状は、チャネルの長手方向位置によって変化するようなものでもよく、変化せずに一定の断面形状を有するものとしてもよい。ただし好ましいのは、一定の断面形状を有するチャネルである。チャネルの断面形状は、例えば、楕円形、円形、多角形などとすることができ、更に、各辺を直線状とした多角形以外に、各辺を湾曲させた多角形とするようにしてもよい。好ましい断面形状は円形及び正多角形である。同一の部材に形成する複数のチャネルの全てが（断面形状と長さとの両方に関して）同一形状であって、しかも互いに平行に延在するようにすることが好ましい。
【００３０】
更に、本発明に係るデバイスは、媒質流体供給／排出手段が少なくとも１枚の膜体を備えていることを特徴としている。この膜体は、透過性または半透過性の封止部材または封止部材の一部であって、基本的に、その膜体を開閉する閉塞デバイスまたは遮断デバイスを装備し得るものである。
【００３１】
本発明に係るデバイスは、上述の膜体が多孔質膜体であって媒質流体圧力を等分配することのできる明確なテクスチャを備えているという特徴を備えたものとすることが好ましい。
【００３２】
本発明に関して使用する「多孔質膜体」という用語は、孔系（ポア・システム）を備えた膜体を意味するものである。また、その孔系は、孔が規則的に配列されたものであってもよく、不規則に分布しているものであってもよい。更に、その孔系は、方向性を有するものであってもよく、無方向性のものであってもよい。
【００３３】
孔の大きさ及び個数に関しては、媒質流体の供給及び／または排出が維持されさえすればよく、そのこと以外に何の制約もない。更に、孔は当然のことながら、例えば電磁波などの放射を透過させる性質を有しており、より具体的には、例えば磁界や、可視光、紫外線、Ｘ線、マイクロ波、熱放射などを透過させる性質を有するものである。
【００３４】
ただし、媒質流体として気体を使用する場合には、孔の径は１〜５００μｍの範囲内にあることが好ましく、また特に５〜３０μｍの範囲内にあることが好ましい。更に、その場合に、孔の長さは１〜１０００μｍの範囲内にあることが好ましく、また特に５０〜２００μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００３５】
液体以外の媒質流体を使用する場合には、孔の径及び長さをその媒体に適合するように定めるようにする。
供給／排出手段の１つあたりの孔の個数は１〜１０００個の範囲内にあることが好ましく、また特に３〜２０個の範囲内にあることが好ましい。
【００３６】
孔系は、孔の径の分布が単一モード分布であるものとすることが好ましい。ただし、孔の径の分布が多モード分布である孔系や、階層的に分布している孔系を採用することも考えられる。孔どうしが互いに平行に延在にしており、その延在方向が媒質流体の流れの方向と同じであるようにすることが好ましい。孔が直線状でなくても、孔どうしが互いに連結していればよく、そのような孔系を採用することも可能である。
【００３７】
以上のような孔系を採用することによって、全てのセクションに媒質流体を等分配することができる。また、それによって、バイナリ・ツリー構造やクォータナリ・ツリー構造とした場合と比べて、並列カップリングの並列性を高めることができる。
【００３８】
孔の製造方法としては、以上に説明した孔の製造に適した方法であれば当業者に周知のいかなる方法を用いてもよい。例えば、リソグラフ法、エッチング法、LIGA法、レーザ穿孔法、ボール盤、フライス盤、または研削盤を使用した穿孔法、ラップ盤を使用した穿孔法（例えば超音波ラッピング法など）、ECM法、シルクスクリーン印刷法、リソグラフィック・ガルバニック穿孔法、圧刻法、スタンピング法などを使用することができる。また更に、結晶法、及び／または、セラミック法、それに焼結法や、テンプレートを使用した方法などによっても、適当な多孔質膜体を製造することができる。以上の製造方法によって製造することのできる多孔質膜体には、例えば、発泡セラミック膜体、ゼオライト膜体、燒結金属フィルタ、ガラスフィルタ、無機多孔質フィルタ媒体などがあり、その他にも多くの膜体がある。
【００３９】
本発明によれば、このデバイスは更に、コードを利用してデバイスの識別を行える可能性を有することを特徴とするものである。デバイスにコードを付設するためのコード付け方法としては、機械的コード付け、光コード付け、磁気コード付け、放射コード付け、及び無線周波アナリシスから成る部類中から選択したコード付け方法を用いることが好ましい。
【００４０】
また、コード付け方法としては、基本的に、英数字コード方式、数字コード方式、または英字コード方式を用いた、当業者に周知の任意のコード付け方式を選択して用いればよい。コード付けをすることの目的は、様々な個別情報（ここでいう個別情報とは、例えばマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリの個々のビルディング・ブロックに関する情報、個々のビルディング・ブロックのプロセス履歴に関する情報、それにアナリシスによって得られた情報などであり、特にアナリシスによって得られる情報としては、性能特性試験によって得られる一次特性及び／または二次特性並びに触媒特性などがある）を、いわゆる集合情報（例えば、マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリの全体についての情報、プロセス履歴についての情報、または製造データに関する情報などである）にリンクさせることにある。また、これに関して重要なことは、そのコード付け方法をできる限り効率的なものとすること、並びに、論理データ・ストリームをエラー・フリーにすることである。また更に、そのコード付け方法によって付設されるコードが様々な反応条件下において完璧な読取確実性を有するようにすべきであるということも考慮すべきである。これらのことから、光バーコードを用いることが好ましいといえる。
【００４１】
本発明に係るデバイスを認識するための識別システムとして、個々のデバイスに固有のオブジェクト・スペシフィックな情報をエンコードしたコードを利用するようにした識別システムを使用することが好ましい。コード付けは、例えばシャフトの切り替えなどによって機械的に行うようにしてもよく、或いは、ＯＣＲキャラクタを使用して磁気的に行うようにしてもよく、或いは、バーコードによって行うようにしてもよいが、バーコードを使用するのが最も一般的な方法である。
【００４２】
バーコードはデバイスを識別するための好適な手段であり、ピクセル（ドットなどの形状を有する）から成るバーと「白」バーとが交互に並べられ、太い隙間や細い隙間が形成されており、また、それらバーないし隙間がコードのシンタックスによって定義されている特別のパターンに従って並べられている。バー、ドット、及び／または様々な形状のサインと、それらの間の隙間とは、そのバーコードに対応した凹部を基板材料に形成することによっても設けることができる。公知の種類のコードとしては、コード2/5、コード2/5i、コード39、EANコード、コード129、PDF417バーコード、CODEABLOCKバーコード、UPS MaxiCodeバーコード、micro-PDF417バーコード、standard 2 of 5バーコード、QR codeバーコード、data matrixバーコード、及びその他のバーコードがある。
【００４３】
識別品質を決定する要因は数多くあるが、それら要因のうちで特に重要なものは、細いバー、太いバー、ないしはバーの間の隙間の幅及び幅比（１：３が特に好適である）、幅の許容誤差、バーの黒色レベル、それに、バーの輪郭の鮮鋭度がある。
【００４４】
識別は、機械的な手段による形状認識、及び／または、インプリンティングによって行うことができる。
デバイスにバーコードを付設するための手段としては、基本的に、当業者に周知のあらゆる付設手段ないし刻印手段を採用することができるが、ただし、その手段を用いてバーコードを付設したときに、そのバーコードが、例えば高温や腐蝕性気体の存在などの支配的条件下において、十分な安定性を備えたものとならねばならないということを考慮すべきである。従って、最も重要な幾つかの基準のうちの１つとして、バーコードの読取確実性ということがある。バーコードを付設ないし刻印するための適当な方法としては、刻印法、印刷法、浮き出し印刷法、リソグラフ法、エッチング法、LIGA法、レーザ刻印法、ボール盤、フライス盤、または研削盤を使用した方法、ラップ盤を使用した方法（例えば超音波ラッピング法など）、ECM法、シルクスクリーン印刷法などがあり、更にその他の方法もある。
【００４５】
デバイスにバーコードを付設することに関して以上に列挙した方法は、デバイスそれ自体の製造方法としても適したものである。
識別のためのバーコードは、エッチング法を用いて、デバイスに刻設することが好ましい。
【００４６】
更に、本発明に係るデバイスを識別するために、例えばＥＥＰＲＯＭやＲＡＭなどのプログラム可能なデータ格納デバイスを備えるようにしてもよく、そうすることによって、輸送システム内におけるデータ・ストリームを低減することができ、ただしその場合に、そのデータ格納デバイスが反応条件下で機能し得るものであるようにしておく。
【００４７】
別の１つの好適実施例として、本発明に係るデバイスが、デバイスのポジションを識別する識別手段を備えているようにしてもよい。デバイスの外形形状を適当な形状とし、その外形形状をもってこの識別手段として利用することも可能であり、また、適当なポジション保持部材を使用するようにし、その部材をもってこの識別手段とすることも可能である。
【００４８】
本発明によれば、デバイスまたはマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのいずれか一方を、もしくは、デバイス及びマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリの両方を識別する識別手段は、更に、デバイスのポジションを識別する手段を含むものとすることができる。
【００４９】
更に、本発明に係るデバイスは、デバイスを識別する識別手段が、デバイスのポジションを識別するのにも適していることを特徴としている。
本発明によれば、デバイスは開閉手段を備えたことを特徴としている。この開閉手段としては、例えば、ネジ式キャップまたはバヨネット式キャップなどの機械的な密封デバイス、磁気的な密封構造、加熱除去が可能な接着剤を用いた構造、圧接によるもの、圧入によるもの、リベットによるもの、それに止着具によるものなどがあり、更にその他の開閉手段を使用することも可能である。
【００５０】
更に、この多機能のデバイスは、密封した後に、適当な収納ボックスに格納するようにしてもよく、それに使用する収納ボックスは、基本的に、通常のＣＤドライブのような形状のボックスや、ＣＤボックス、ＤＡＴボックス、或いはミニディスク・ボックスなどのような形状のボックスとすることができる。収納ボックスに格納することによって、例えば、有害な環境の影響から防護することができる（保護カプセルとして機能する）。このような外部保護媒体は、例えば、適当な箱状の形状として、この多機能のデバイスのセクションを保護するカプセルとして機能するものとし、反応プロセスの実行時には、それを除去するか、或いはその一部分を除去するようなものとすることが好ましい。一部分を除去できるようにするには、例えばその外部保護媒体を、デバイスを覆う開閉可能なカバーの形状のものとし、反応プロセスの実行時にはそのカバーを開けるようにすればよい。以上のようにしてアーカイビングするビルディング・ブロックは、そのアーカイビングのプロセスにおいて、一連の様々な条件下におくことができ、例えば、流体に接触させる、放射線に被爆させる、それに不活性状態にすることなどが可能であり、また更に、反応性ガス及び／または熱水が存在する条件下でのエイジングや、熱処理を施すことなども可能であり、更にその他の条件下におくことも可能である。
【００５１】
更に、本発明に係るデバイスは、低圧下及び／または高圧下で動作するための少なくとも１つのフィッティングを備えたことを特徴としている。この特徴によれば、例えば、ビルディング・ブロックに処理を施している間、ないしは、ビルディング・ブロックのアナリシスを行っている間、そのビルディング・ブロックを明確に定められた圧力条件下におくことができる。更に、かかるフィッティングは、媒質流体の供給及び／または排出のためにも利用することができる。
【００５２】
更に、本発明に係るデバイスは、耐熱材料で形成されていることを特徴としている。基本的に、適当な耐熱性を備えた材料であれば、当業者に周知のあらゆる材料を使用することができ、ただし、その耐熱材料の耐熱温度範囲は、−７８℃〜＋８００℃の温度範囲であることが好ましく、２０℃〜６００℃の温度範囲であれば特に好ましい。また、その耐熱材料は、シリコン、ガラス、金属、合金、セラミック、ポリマー、シリコンとガラスの組み合わせなどの様々な組み合わせ材料、及び様々な複合材料から成る部類中から選択した材料とすることが好ましい。
【００５３】
別の実施例においては、このデバイスが、デバイスを積み重ねるための手段を備えている。基本的に、デバイスを積み重ねるのに適したものとすることのできる部材ないし構造であれば、当業者に周知のあらゆる部材ないし構造を、この手段として用いることができる。
【００５４】
更に、このデバイスは、ボーデンシュタイン数が２以上であり、好ましくは５以上であり、特に好ましくは１０以上であり、更に好ましくは１００以上であることを特徴としている。また、かかるボーデンシュタイン数に対応する流速は、１０ｍ／ｓ以下であり、好ましくは０．１〜５ｍ／ｓの範囲内であり、特に好ましくは０．３〜３ｍ／ｓの範囲内である。
【００５５】
リアクタの寸法を拡大または縮小しようとする際に遭遇する大きな問題の１つに、リアクタのスケーラビリティがある。このスケーラビリティとは、プロセスの特性を記述するために定義されている重要な幾つかの無次元数と、それら無次元数から導出される幾つかの量とが、リアクタをスケールアップまたはスケールダウンした場合にも、実質的に変化しないようにしなければならないことを意味している。リアクタ内の流れ条件の特性を表す重要な量の１つに、いわゆるボーデンシュタイン数がある。ボーデンシュタイン数は、所与のリアクタ・システムで発生する流体相のバック・ミキシングを数値化したものである。高度に単純化するならば、以下の３通りの場合に区分けすることができる。
１．ボーデンシュタイン数が非常に小さく略々１である場合。これは、攪拌が不十分な状態で連続的に運転しているバッチ・リアクタに対応している。
２．ボーデンシュタイン数が５〜５０の範囲内にある場合。これは、十分に攪拌しつつ連続的に運転しているバッチ・リアクタに対応している。
３．ボーデンシュタイン数が５０〜１００の範囲内にある場合。これは、リアクタ内の流れの特性が管内流の特性となるようにして運転しているチューブラ・フロー・リアクタに対応している。
【００５６】
尚、ボーデンシュタイン数Boは、流れの線速度に管体の特性長さを乗じた値を軸心方向の拡散係数の値で除した、比の値として算出される。
特にリアクタをスケールダウンする場合には、ボーデンシュタイン数を大きな値に維持することが、良好な性能を得る上で重要であることが知られている。拡散に関する制約によって触媒試験の試験結果が歪められるのを確実に防止することができるのは、ボーデンシュタイン数の大きなリアクタだけである。
【００５７】
国際公開WO 00/51720、同WO 98/15969、及び同WO 00/29844に紹介されているリアクタ・システムでは、粉末状の触媒を包袋に詰めたものをリアクション・チャンバの底部に装填し、そのリアクション・チャンバ内に気体を流通させるようにしている。この主の構造は、理想的なものではなく、なぜならば、拡散に関する制約によって試験結果が歪められるおそれがあるからである。上記３件の国際公開に記載されているリアクタに関するデータからは、ボーデンシュタイン数が推定できるにすぎない。
【００５８】
コンビナトリアル化学の研究分野、並びに高スループット・リサーチの研究分野においては、リアクタをスケールダウンすることが強く求められており、その理由は、リアクタをスケールダウンすることによって、触媒及び反応物を装填するための１装填あたりの装填コストを大幅に低減できるからである。本発明の教示によれば、リアクタをスケールダウンした場合でも、大きなボーデンシュタイン数を得ることができ、従って、チューブラ・フロー・リアクタの特性に関連して殆どバック・ミキシングが発生しないようにすることができる。
【００５９】
特に重要な量としては、例えば成形体などとして形成されるビルディング・ブロックの寸法と、リアクタのキャビティの寸法に対するビルディング・ブロックの相対的な大きさとを適切に調整することに関連した量がある。成形体の寸法は、リアクタの寸法に適合した大きさでなければならない。即ち、リアクタの寸法に対する成形体の相対的な大きさが小さすぎてはならず、なぜならば、もし小さすぎたならば、大きなバック・ミキシングが発生するからである。また、リアクタの寸法に対する成形体の相対的な大きさが大きすぎてもならず、なぜならば、もし大きすぎたならば、リアクタの内壁と成形体との間の隙間が小さくなりすぎて、大きな圧力降下が発生するからである。これによって、リアクタの全体としての機能性が損なわれ、更に、流れ特性にも悪影響を及ぼすおそれもあるからである。
【００６０】
下の表に示した計算値は、次のデータに従って算出したものである。dz（リアクタの特性長さ、ここではチューブ径である）= 1200μｍ、p（圧力）= 1 bar、l（リアクタ長さ、ここではキャビティ長さである）、D（拡散係数、ここではブタンが空気中に拡散するときの拡散係数である）= 2.88×10-5 m2/s。下記の表は３通りの特性流速について求めたボーデンシュタイン数を示している。
【００６１】
【表１】
2004533914.tif 000003
【００６２】
この表から明らかなように、本発明に係る構成を採用することによって、気体の流速が小さい場合でもボーデンシュタイン数を１０〜１００の範囲内の値にすることができる。このことは、従来のこの種のリアクタでは不可能だったことであり（従来の技術を記載した文献を参照されたい）、従って、このことは、触媒研究に大きな利点をもたらすものである。
【００６３】
このデバイスは、自動取扱いのための手段を備えるものであり、それによって、このデバイスを、完全に自動化した流れ作業に取り込むことができるようにしている。
この自動取扱いのための手段の制御ないし操作は、プログラマブル・コードによるコンピュータ・コードを用いて達成することが好ましく、また、そのコードは、データ処理装置のデータ格納デバイスに格納することが好ましい。
【００６４】
本発明に係るデバイスを完全自動化システムに組込むことによって大きなロジスティック上の利点が得られ、なぜならば、例えば工程ｘから工程ｙへサンプルを輸送する際に、その輸送を単一の輸送方式で実行することができることから、従来は必要とされていた多数のサンプルの試験及び／または取扱いが、不要となるからである。
【００６５】
従って、本発明に係るデバイスは、そのいかなる実施例においても、数多くの要求条件を満足するものであり、それら要求条件のうちには、例えば、流体相どうしを接触させることのできる能力を備えることや、様々な化学的アナリシス、物理的アナリシス、ないしは物理化学的アナリシスを利用できること、それに、サンプルの識別並びにサンプルのフォーマットの識別を行えることなどがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
これより図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明して行く。
図１ａは、本発明に係るデバイス１０の１つの実施例を示した図であり、この実施例においては、３枚の板状部材を重層した３層構造の内部に中空の空間を画成することによって、複数のセクション１２を画成している。この３層構造は、第１シリコン層１４と、ガラス層１６と、第２シリコン層１８とで構成されている。それら３つの層の各々に、互いに形状が異なる穿孔部が形成されており、それらによって、図１に示したように、３つの層を重層したときに、断面形状が八角形のセクション１２が画成されるようにしてある。
【００６７】
図１ａに示した実施例の変更実施例として、ガラス層１６と第２シリコン層１８とを一体化して単一の層としてもよく、その場合には、その単一の層を、ガラス層とすることが好ましい。
【００６８】
図１ａに示した３つの層は、例えば高圧ないし高温を加えることによって、互いに融着させて接合することが好ましい。
第１シリコン層１４に形成した穿孔部と、第２シリコン層１８に形成した穿孔部とは、いずれもセクション１２の一部を成すものであり、それら穿孔部に、膜体２２を備えるようにしている。また、図示の実施例においては、膜体２２として、多孔質膜体を使用している。
【００６９】
図１ａには、個々のセクション１２の中に、夫々にビルディング・ブロック２０が装填されている状態が示されている。装填されたビルディング・ブロック２０は、第２シリコン層１８の部分に位置しており、吐出部２４の壁面に点接触して支持されている。吐出部２４の形状は角錐形とすることが好ましい。吐出部２４は、セクション１２の排出側の部分であり、この吐出部２４は、第２シリコン層１８に形成することが好ましい。
【００７０】
ビルディング・ブロック２０が、膜体２２によって直接支持されていると、流れ条件が不定となりやすい。例えば、ビルディング・ブロック２０が「壁際」に位置しているとき（即ち、ビルディング・ブロック２０が一方の壁面に接触しているとき）と、ビルディング・ブロック２０が「中央」に位置しているとき（即ち、ビルディング・ブロック２０が膜体の中央に載っているとき）とでは、流れ条件が全く異なったものとなる。従って、ビルディング・ブロック２０と膜体２２とが直接接触するような状態は、望ましいものではなく、そのような状態からは何の利点も得られない。
【００７１】
従って、ビルディング・ブロック２０と膜体２２とが直接接触することを防止して、ビルディング・ブロック２０の周囲を自由に流体が流れるようにすることのできる構造のセクション１２を提供するということも、本発明の目的の一部である。
【００７２】
本発明においては、吐出部２４を特別の形状とすることで、球体（ビルディング・ブロック２０）を特別の位置に保持できるようにすることによってこれを達成している。この場合、吐出部２４の形状は、例えば角錐形の凹部の形状としてもよく、或いは、その他の任意の多面体形の凹部の形状としてもよい。典型的な具体例としては、例えば、吐出部の差し渡し寸法を、リアクタ・チャンバの直径ないし差し渡し寸法（セクションの直径ないし差し渡し寸法）の３５〜９５％とし、４５〜８５％とすればなお好ましい。また、典型的な具体例においては、吐出部の形状を、ビルディング・ブロック２０に接触する部分から膜体２２の外周に隣接する部分へ向かって次第にすぼまるようなテーパ形状とするようにしている。この場合、例えば、吐出部の形状を、円錐台の形状などとすればよい。そのテーパ形状のすぼまり方の度合いはベース幅の７０〜１０％となるようにし、また、連続的にすぼまる形状とすることが好ましい。
【００７３】
吐出部の寸法及びビルディング・ブロックの寸法を最適化して、セクション１２（リアクタ・チャンバ）内の流れ条件を理想的なものとすることも本発明の目的の一部である。ボーデンシュタイン数をはじめとするリアクタの幾つかの特性数を計算で求めると共に、流れ条件の数値シミュレーションを行った結果、球体の直径がリアクタの直径ないし差し渡し寸法の９０％に達したときに、多くの壁面効果が発生して、悪影響を及ぼすということが判明した。吐出部の形状を角錐形の凹部の形状として、その角錐形の頂角をｘ度とするとき、球体の直径が吐出部の差し渡し寸法の７０％に達したときに、その球体の表面と（角錐形の）吐出部の表面とが、接面的な接触状態で当接するようになる。球体の直径がこれ以下であれば、球体は吐出部の中に落ち込み、吐出部を部分的に閉塞し、更に、膜体２２の上に載った状態になるおそれが生じる。従って総合的に判断するならば、球体の直径が、リアクタの直径ないし差し渡し寸法の９０％以上であったり、吐出部の直径ないし差し渡し寸法の７０％以下であると、有利な結果が得られず、従って好ましくない。
【００７４】
本発明においては、ビルディング・ブロック２０の表面にテクスチャリング処理を施すことによって、滞留時間分布を変化させることができる。この表面テクスチャリング処理は、ビルディング・ブロック２０に様々な形状の凹溝（窪み部や切り込み部）を刻設するなどして実施することができる。別法として、表面に皺を形成するようにしてもよい。基本的に、球体の表面の形状を理想的な球面形状から外れた形状にするための処理は全て、表面テクスチャリング処理であると見なすことができる。
【００７５】
更に、複数個のビルディング・ブロック２０（複数個の球体）を装填したり、円筒形のビルディング・ブロックを採用するようにしてもよく、それによって、流れ分布を変化させて、流れ特性をプラグ・フローににた特性にすることができる。更に、円筒形のビルディング・ブロックに流路開口を形成するようにするのもよい。
【００７６】
図１ｂは、図１ａに示した構造に変更を加えて構成した、デバイス１０の変更実施例を示した図である。この変更実施例では、排出側には、図１ａに示したように膜体２２を備えるのではなく、開口２６が形成されている。開口２６は、穿孔部によって形成することが好ましく、また、その形状は流路形状とすることが好ましい。
【００７７】
図１ｃもまた、図１ａに示した構造に変更を加えて構成した、変更実施例を示した図である。この変更実施例は、第２シリコン層１８に隣接させて排出案内部材２８を備えたものである。排出案内部材２８は、排出側の複数の膜体２２の各々対応した位置に夫々に穿孔部３０を形成した板状部材とすることが好ましい。基本的には、穿孔部３０の形状は任意の形状とすることができる。ただし、上述した「流路」に対応した形状とすることが好ましい。これは特に、断面形状についていえることである。また特に、アナリシスを行う上で好適な流れ条件を確立することのできる形状とすることが好ましい。
【００７８】
図１ｄは、図１ａに示した構造に変更を加えた、変更実施例を示した図である。この変更実施例は、図１ａに示した吐出部２４の寸法及び形状とは異なった寸法及び形状の吐出部２４’を備えている。
【００７９】
図２ａ〜図２ｄは、セクション１２の様々な断面形状を示した断面図である。尚、これら図２ａ〜図２ｄに示したのは、図１ａ〜図１ｄの断面図における切断面と直交する平面に沿って切断したセクション１２の切断面である。また、図２ａ〜図２ｄは、第１シリコン層１４を除去したデバイス１０の平面図であるということもできる。
【００８０】
図２ａに示したセクション１２は、その断面形状が円形であり、また、このセクション１２の吐出部２４の形状は角錐形である。図２ｂに示したセクション１２は、その断面形状が角形であり、正方形とすればなお好ましく、また、このセクション１２の吐出部２４の形状は角錐形である。図２ｃに示したセクション１２は、その断面形状が正多角形であり、また、このセクション１２の吐出部２４の形状は角錐形である。図２ｄに示したセクション１２は、その断面形状が円形であり、また、そのセクション１２の吐出部２４の形状は略々半球形である。
【００８１】
球形のビルディング・ブロック２０によって、略々半球形の吐出部２４”に隣接している開口２６または膜体２２が閉塞されてしまうという問題は、図２ｄに示したように補助穿孔部３２を形成することによって解決されている。即ち、補助穿孔部３２を形成したため、排出が確実に行われるようになっており、これによって、開口２６が詰まることや、膜体２２が閉塞状態になることが防止されている。
【００８２】
図３ａ〜図３ｃは、デバイス１０の様々な外形形状を示した図である。図３ａに示したデバイス１０は、その外形形状を円形としてあり、デバイスのポジションを識別するために利用することのできる当接部３４を備えている。図３ｂに示したデバイス１０は、その外形形状を正方形とし、四隅の角を落としてある。図３ｃに示したデバイス１０は、その外形形状を長方形とし、四隅の角を落としてある。
【００８３】
図３ｂ及び図３ｃに示した外形形状の、四隅の角を落とした部分の斜めの縁部は、その形状を適切に定めることによって、デバイスのポジションを識別するために利用することが可能となる。
【００８４】
更に、図３ａ〜図３ｃには、デバイス１０上における複数のセクション１２の配列の仕方の具体例も示されている。
更に、図３ａ〜図３ｃに示したデバイス１０は、バーコード３６によってコード付けがなされており、このバーコード３６は、デバイス１０またはマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリのいずれか一方を、もしくは、デバイス１０及びマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリの両方を識別する識別手段として利用し得るものである。更に、このバーコード３６は、デバイス１０及び／またはマテリアル・コンビナトリアル・ライブラリを識別する識別手段として利用すると同時にデバイス１０のポジションを識別する目的にも利用し得るものである。
【００８５】
図４ａは、本発明に係るデバイス１０の別の実施例の、２つのセクションの断面を示した図である。この実施例では、セクションの排出側の膜体２２を第２シリコン層２８に固定して取付けずに、取外し可能な膜体（図４ａでは不図示）としたものである。取外し可能な膜体は、図示した３つの層（板状部材）とは別の層（板状部材）の一部として構成することが好ましい。この構成によれば、デバイス１０のセクション１２の中に装填したビルディング・ブロック２０に直接アクセスすることができ、それを利用して、例えば、ビルディング・ブロック２０の識別などを行うことができる。
【００８６】
ビルディング・ブロックの識別を行うには、例えば、放射源３８と検出器４０とを使用すればよく、それらは互いの間に角度αを付けて配設することが好ましい。また、放射源から放射するものは、例えばＸＲＦとすればよい。
【００８７】
図４ｂに示したデバイス１０の実施例は、図４ａに示した実施例と類似した構造のものであるが、ただし、取外し可能な膜体の替わりに、取外し可能な排出案内部材２８を備えるようにしたことが相違している。
【００８８】
図５ａに示したデバイス１０の実施例は、図１ｄに示した実施例と類似した構造のものであるが、ただし、取外し可能な排出案内部材２８とセンサ（例えば細管式センサ）とを備えており、センサは３方向の全てに（３次元的に）位置調節可能である。センサは、排出される流体を取込むことができ、取込んだ流体を、またはその一部を、例えば質量分析計やガスクロマトグラフなどの分析装置へ導くものである。
【００８９】
図５ｂに示したデバイス１０の実施例は、図１ｄに示した実施例と類似した構造の更に別の実施例である。図１ｄに示した実施例ではセクションの排出側に膜体２２を備えているが、この膜体２２を使用せずに、開口２６としている点が相違している。
【００９０】
この図５ｂの構造は、例えばＩＲカメラなどの分析装置４２を使用して、マテリアル・コンビナトリアル・ライブラリを構成しているマテリアルのＩＲ分析を行う場合に、好適に利用し得るものである。実施することのできるその他の分析法としては、例えば、透過率分析法や、光音響分析法などがある。更にその他の分析法として、図５ｃに、吸着分析法を示した。図５ｂとは異なり、デバイス１０の排出側に熱交換器４４が取付けられている。
【００９１】
熱交換器４４は、デバイスを向いた側の側面にシール材４６を備え、それとは反対側の側面に濾紙などの吸着材４８を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１ａ】供給側と排出側との両方に膜体を備えたデバイスの２つのセクションの断面を示した模式図である。
【図１ｂ】供給側だけに膜体を備えたデバイスの２つのセクションの断面を示した模式図である。
【図１ｃ】供給側と排出側との両方に膜体を備え、更に排出案内部材を備えたデバイスの２つのセクションの断面を示した模式図である。
【図１ｄ】供給側と排出側との両方に膜体を備え、排出側の吐出部の寸法及び形状を変更したデバイスの２つのセクションの断面を示した模式図である。
【図２ａ】セクションの断面形状を円形とし、排出側の吐出部の形状を角錐形としたデバイスの複数のセクションを示した模式図である。
【図２ｂ】セクションの断面形状を角形とし、排出側の吐出部の形状を角錐形としたデバイスの複数のセクションを示した模式図である。
【図２ｃ】セクションの断面形状を正多角形とし、排出側の吐出部の形状を角錐形としたデバイスの複数のセクションを示した模式図である。
【図２ｄ】セクションの断面形状を円形とし、排出側の吐出部の形状を略々半球状とすると共に、その吐出部に放射状の穿孔部を形成したデバイスの、複数のセクションを示した模式図である。
【図３ａ】外形形状を円形とし、ポジションを識別するための当接部を備えたデバイスを示した模式図である。
【図３ｂ】外形形状を正方形としたデバイスを示した模式図である。
【図３ｃ】外形形状を長方形としたデバイスを示した模式図である。
【図４ａ】排出側に取外し可能な膜体を備えたデバイスの２つのセクションの断面を分析または識別のための装置と共に示した模式図である。
【図４ｂ】排出側に取外し可能な膜体を備えたデバイスの２つのセクションの断面を取外し可能な排出案内部材と共に示した模式図である。
【図５ａ】排出側と供給側との両方に膜体を備え、更に排出案内部材を備えたデバイスの２つのセクションの断面をセンサを含む分析装置と共に示した模式図である。
【図５ｂ】供給側に膜体を備えたデバイスの２つのセクションの断面を分析装置と共に示した模式図である。
【図５ｃ】供給側に膜体を備えたデバイスの２つのセクションの断面を別の分析装置と共に示した模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０  デバイス
１２  セクション
１４  第１シリコン層
１６  ガラス層
１８  第２シリコン層
２０  ビルディング・ブロック
２２  膜体
２４、２４’、２４”  吐出部
２６  開口
２８  排出案内部材
３０  穿孔部
３２  穿孔部
３４  当接部
３６  バーコード
３８  放射源
４０  検出器
４２  分析装置
４４  熱交換器
４６  シール材
４８  吸着材
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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