微管道芯片反应控制系统、包含它的微全反应系统以及微全分析系统技术方案

本发明专利技术的微管道芯片反应控制系统的特征是具备：具有将用于导入试剂溶液Ａ、Ｂ的至少两个微小流路１ａ、１ｂ以及它们接合而成的微小流路１ｃ的微管道芯片１；采样从微小流路１ｃ得到的生成物Ｃ并进行分析的分析部件２；以及基于从分析部件２得到的分析结果来控制微管道芯片１中的反应条件的控制部件３。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种微管道芯片反应控制系统，能够在具有用于导入试剂溶液的至少两个微小流路以及由该至少两个流路接合而成的微小流路，并用于进行在那里合流的试剂溶液间的化学反应、例如以规定的物质的生产为目的的合成反应或者以检查为目的的试剂与被检体的反应的微管道芯片中，控制试剂流量、浓度和/或反应温度等规定的反应条件。另外，本专利技术还涉及一种能够良好地控制温度条件的微管道芯片反应控制系统。
技术介绍
近年来，一边利用微小流路截面积的流路(微小流路)使试剂溶液流通一边使种种微小化学反应产生的微管道芯片(microchannelchip)引人注目。在这样的微管道芯片中，例如由于流路截面积微小，所以除了试剂溶液、检体的体积少量就足够以外，流经流路的比面积(每单位体积的表面积)变大，因此热交换效率极高、容易迅速地进行温度控制，所以就有相对于反应生成物的立体化学、几何同分异构、以及位置同分异构获得较高的选择性，能够有效地进行反应等优点。因此微管道芯片大多是被使用于进行以规定物质的生产为目的的合成反应(微反应系统)、或者以检查为目的的试剂溶液与检查体的反应的(微全分析系统、μTAS)。这里在一般的化学反应中，对每种反应存在理想的温度条件。这起因于若在化学反应中提高温度则溶液中的粒子热运动能量变大的缘故。为了产生化学反应，必须使原子、分子、离子等粒子碰撞并在粒子之间产生原子的重组。在粒子间产生的原子的重组并非在经过了碰撞的全部粒子中产生。如图1所示，在持有一定以上能量的具有被称为活化能的粒子之间，一旦能量较高的不稳定状态的活性络合体被制作，仅形成了活性络合体的粒子变化成生成物。此外，图1的纵轴表示能量，横轴表示反应的行进方向。这里在生成物的能量比反应物低的情况下为发热反应，在相反的情况下为吸热反应，图1表示发热反应的情况。因而在化学反应中就有若提高温度则反应速度增加的倾向。这一倾向也可通过下面公式1所示的阿雷尼厄斯方程式明确地表示。k=Aexp(-EaRT)]]>...(式1)(在这里A是频率因数、Ea是活化能，它们是反应所固有的常数。另外R是气体常数、T是绝对温度。进而k被称为速度常数，越大反应速度就越快)。但是，在极端高温的反应中，发生反应前的试剂化学分解等不好的现象。因此对每种化学反应存在理想的温度条件，反应区域中的温度管理非常重要。若温度管理不充分则化学反应无法按预定进行，而无奈成为目的主生成物的产额低下等生产性差的系统。可是，在如以往那样使用了烧瓶、烧杯、以及大反应槽的化学反应中，由于使用某种程度的量的试剂溶液使之进行化学反应所以对反应区域全部迅速、且均匀地进行温度调整非常困难。相对于此，在微管道芯片中的化学反应中，由于反应区域中的试剂溶液的质量极少，所以可迅速、且均匀地进行温度设定。为此就可获得对化学反应理想的温度条件。另外在化学反应中，在以规定物质的生成为目的进行混合之际试剂溶液的浓度和混合比等以理论化学式中的浓度以及混合比进行，在生成物的产额、以及选择性中也不可以说一定良好。另外，除了因反应区域的温度所造成的影响外，根据反应区域中的壁面的湿润性、接触角等配向因数、试剂溶液和生成物的粘度、密度、表面张力和有关流路的壁面与液体的界面张力等种种要素化学反应的行进也会微妙地变化。这些反应区域的温度、试剂溶液和生成物的物理特性的不同等所带来的对化学反应的影响，在使用了微管道芯片内的比面积较大的微小流路的反应中，可以预测差异将更为显著地产生，但此时的对应方针却尚未得以研究。进而在化学反应中，产生副生成物和中间体的情况较多。由于在这里副生成物还大多为固体(结晶)，所以附着于流路的该结晶使流路局部变窄，因此就成为流量减少的原因，如果原封不动放置就有成为流路闭塞等原因等问题。另外在化学反应之际还有发生氢和二氧化碳等、各种气体的情况。在微管道芯片中通过化学反应，即便在发生了少量的气体的情况下，也将产生试剂溶液以及生成物的逆流等深刻的问题。因此在使用微管道芯片的化学反应中，就要求迅速、且容易地决定反应区域的温度、试剂溶液的浓度以及流量等的、运转状态中的各种参数的技术。进而即便在装置运转时，为了对反应区域的温度进行管理，以对应生成物的良好产额和选择性的确保、以及各种各样的扰乱干扰，历来就希望精度良好地进行反应区域中的试剂溶液的流量和浓度控制等。作为对上述微管道芯片中的流量控制法的技术，例如列举出特开2003-43052号公报(专利文献1)等，由于这一技术是单一流路内的流量控制法，所以不能说是对两个或其以上的试剂溶液的浓度和混合比等进行调整、或者对生成物的总量进行增减、或者依照温度和压力的变化来进行流量控制的技术。另外，即便在上述专利文献以外也没有发现能够解决上述问题的技术。相对于此，在微管道芯片中的化学反应，由于反应区域中的溶液的质量极少，所以在原理上就能够迅速且均匀地进行温度设定，可以获得对化学反应理想的温度条件。但是，以对反应理想的温度来管理、控制微管道芯片中的极微小的反应区域的技术并未实现。专利文献1特开2003-43052号公报
技术实现思路
以往，由于有如上述那样的问题，所以在使用了微管道芯片的化学反应中，就需要操作反应区域的温度、压力、以及将要混合的试剂溶液的浓度和混合比等许多参数，且考虑试剂溶液和生成物的物理性能、以及通道截面的尺寸、形状，被通过庞大的预备试验来决定反应时的运转条件。进而在化学反应中的结晶析出和其他发生等中也需要迅速地对应。但是，在现有技术中并未对应这些问题，从而，关于微管道芯片中的反应控制存在诸多应当研究的课题。本专利技术就是鉴于上述课题而完成的，其课题是提供一种微管道芯片反应控制系统，能够不进行庞大的预备试验地、对干预微管道芯片的微小流路内的目的化学反应的各种条件、例如反应区域的温度条件以及试剂溶液的浓度和流量等理想地进行调整，并且还能够对应化学反应中析出的固体和发生的气体所引起的不良情况。另外，本专利技术还以提供一种在干预目的反应的条件中，还特别对微小的反应区域的温度精密地进行控制，并能够效率良好地生成、生产目的反应生成物的微管道芯片反应控制系统为课题。进而本专利技术还以提供一种能够使用上述的微管道芯片反应控制系统，效率良好地生产目的生成物的微反应系统、或者能够获得良好的检查结果的微全分析系统。为了解决上述课题，本专利技术的技术方案提供一种具有用于导入试剂溶液的至少两个微小流路以及由该至少两个微小流路接合而成的微小反应流路的微管道芯片的反应控制系统，包括用于对通过在上述微小反应流路内合流后的试剂溶液间的反应而生成的生成物进行分析的分析部件；以及基于从该分析部件得到的分析结果来控制干预上述微小反应流路内的反应的条件的控制部件。在本专利技术的微管道芯片反应控制系统的某种技术方案中，其控制部件可以控制上述微小流路内和/或微小反应流路内的各试剂溶液的流量、浓度、温度和/或压力，特别是最好可以控制温度。在上述系统的某种技术方案中，其控制部件还可以基于上述微管道芯片的周边温度和/或周边气压来控制上述微小流路内和/或微小反应流路内的各试剂溶液的流量、浓度、温度和/或压力。在上述系统的某种技术方案中，其分析部件可以测定上述微小反应流路内所生成的生成物中的成分比。另外，其分析部件也可以测定上述微小反应流路内所生成的生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有用于导入试剂溶液的至少两个微小流路以及由该至少两个微小流路接合而成的微小反应流路的微管道芯片的反应控制系统，其特征在于，包括：用于对通过在上述微小反应流路内合流后的试剂溶液间的反应而生成的生成物进行分析的分析部件；以及基于从该分析部件得到的分析结果来控制干预上述微小反应流路内的反应的条件的控制部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田和也，信田昌男，能见基彦，后藤彰，武田收功，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[]