用于高通量应用的反应器系统的制作方法

文档序号:10627767
用于高通量应用的反应器系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于高通量应用的反应器系统,该反应器系统包括:多个反应器组件,每个反应器组件包括:流体源,该流体源适于将加压流体提供到流通式反应器;分流器,该分流器包括平面形微流体芯片,该微流体芯片具有一芯片入口通道和多个芯片出口通道,该微流体芯片进一步包括多个限流通道,其中每个限流通道从所述芯片入口通道延伸到关联的芯片出口通道,其中所述芯片入口通道和所述芯片出口通道各自具有直径,其中所述芯片入口通道的直径与所述芯片入口通道的长度相比相等或更小,并且其中每个芯片出口通道的直径与所述芯片出口通道的长度相比相等或更小。
【专利说明】
用于高通量应用的反应器系统
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种用于高通量应用(high throughput applicat1ns)的反应器系统,诸如用于在多个平行微反应器中执行平行化学实验或化学物质的合成。
【背景技术】
[0002]包括平行或顺序操作的多个平行反应器的反应器系统是众所周知的。在这种系统中,流体向反应器的均等分配是重要的。过去,已经提出的方案包括在将流体从公共流体源送至反应器的反应器供给管线中布置诸如毛细管的限流器。如果毛细管全部具有基本相同对流体流动的阻力并具有系统中最高的对流体流动的阻力,则流体将在反应器上均匀分配。这例如描述在W099/64160中。
[0003]近年来,已经提出将微流体芯片用作限流器来代替毛细管。微流体芯片比毛细管更容易处理并且当需要较长限流器通道时要求更少的空间。微流体芯片还用于分流器中,其中被应用的微流体芯片典型地具有单个公共入口端口和多个出口端口,限流器通道在公共入口端口与出口端口之一之间延伸。
[0004]本发明所属类型的反应器系统中使用的微流体芯片与用于“芯片实验室”目的的微流体芯片的不同在于:在用于“芯片实验室”目的的微流体芯片中,通常芯片中的一个或多个通道适于用作反应器。在本发明所属类型的反应器系统中的微流体芯片中,微流体芯片中的通道仅用作流体流动的管道而不用作反应器;系统包括发生发应的一个或多个独立的反应器。
[0005]微流体芯片当被应用于升高压力反应系统中时具有一些问题,例如用于其中微流体芯片内的压力超过30bar的系统时。很多高通量应用需要操作压力在30bar以上,有时甚至I OObar以上,高达例如300bar。
[0006]微流体芯片通常具有平面形状并大体由两层或更多层玻璃、硅或石英制成,在流动通道被蚀刻在一层或更多层中之后,两层或更多层玻璃、硅或石英被结合在一起。这些材料允许在其中精确地制造通道。当高压流体流动出现在通道中时,微流体芯片中的层可能会分层。另外,具有在硅、玻璃或石英中形成裂缝的风险。这些种类的故障可能导致微流体芯片的泄漏,甚至微流体芯片可能破损。与例如金属微流体芯片不同,玻璃、硅或石英微流体芯片较脆并且可能由于裸眼不能看见的微裂缝而毫无征兆地破损。这种裂缝可能在之前的微流体芯片上的负载压力循环期间已经形成。例如,当微流体芯片首先在例如150bar下测试时,微流体芯片可能在测试之后看起来不错,但是当之后仅施加10bar时其可能由于在150bar下测试期间形成的微裂缝而破损。
[0007]与在升高的压力下使用微流体芯片关联的另一问题在于,微流体芯片与供给微流体芯片中的通道或从微流体芯片中的通道接收流体的流动线之间的连接件难于使其流体密封。为了防止这些连接件的泄漏,这些连接件通常被胶合,但是这使得更难于将系统中的微流体芯片更换为另一微流体芯片。例如,如果期望不同的对流体流动的阻力、如果微流体芯片中的通道已被堵塞或者如果微流体芯片泄漏或者已经失效,可能期望将系统中的微流体芯片更换为另一微流体芯片。
[0008]US2010/0144539公开一种具有平行反应器的系统,其包括用作分流器的微流体芯片。为了能够在升高的压力下操作该系统,壳体被提供在该已知的系统中。系统的压力敏感部件,诸如反应器容器、阀、联接件、配件以及分流器,被布置在该壳体中。壳体借助例如,氮气(N2)的辅助气体被加压至高压,从而使得压力敏感部件仅承受较小的压差。
[0009]该已知系统相当复杂,由于承受高压的壳体内的容积相当大而造成了安全隐患,并且难于检测布置在壳体内的部件和连接件中的任意泄漏的位置。而且,在壳体被完全加压之前不能开始试验,这将需要一段时间。这增加了实施试验所需的时间。

【发明内容】

[0010]本发明的目的在于至少降低上面提及的一个或多个问题。
[0011]该目的利用权利要求1的反应器系统以及权利要求16的反应器系统实现。
[0012]根据本发明的反应器系统包括多个反应器组件。每个反应器组件包括流通式反应器,该流通式反应器包括反应器入口和反应器出口。
[0013]每个反应器组件进一步包括反应器供给线,该反应器供给线具有第一端和第二端。该第二端连接到相同反应器组件的流通式反应器的反应器入口。反应器供给线适于将流体供应到流通式反应器。
[0014]每个反应器组件进一步包括反应器流出线,该反应器流出线具有第一端。该第一端连接到相同反应器组件的流通式反应器的反应器出口。反应器流出线适于将反应器流出物从流通式反应器排出。
[0015]根据本发明的反应器系统进一步包括流体源,该流体源适于将加压流体提供到反应器系统的流通式反应器。流体源可将加压流体供应到反应器系统中的所有反应器,或者同时或者顺序地,或者仅供应到反应器系统中的一些反应器。加压流体例如为反应流体、清洁流体、稀释流体。加压流体可为气体、液体或气体和液体的组合。
[0016]可选地,根据本发明的反应器系统包括多个流体源。可选地,这些多个流体源将流体供应到不同组的反应器组件。可选地,至少一个反应器组件接收至少两种不同流体。
[0017]在本发明的一种形式中,反应器系统包括分流器,该分流器适于将所述加压流体从流体源传送到反应器组件,使得所述加压流体可在流通式反应器内的反应中使用。分流器布置在流体源的下游并在反应器组件的上游。
[0018]分流器包括平面形微流体芯片,该微流体芯片具有一芯片入口通道和多个芯片出口通道。芯片入口通道和芯片出口通道各自具有长度。芯片入口通道的长度和芯片出口通道的长度可彼此相同或彼此不同。
[0019]微流体芯片进一步包括多个限流通道。每个限流通道从所述芯片入口通道延伸到关联的芯片出口通道。所述限流通道通常与芯片入口通道和芯片出口通道的轴向方向成角度(通常垂直于)延伸。
[0020]芯片入口通道与流体源流体联通并且适于从流体源接收加压流体。每个芯片出口通道与关联的反应器组件的反应器供给线的第一端流体联通,并适于将加压流体从流体源提供到关联的反应器组件,由此使得所述加压流体能够在流通式反应器中反应。
[0021]通常,“关联的反应器组件”对于每个芯片出口通道来说为不同的反应器组件。通常,每个限流通道与不同的芯片出口通道流体联通,并且每个芯片出口通道进而与不同的反应器组件流体联通。
[0022]根据本发明,芯片入口通道和芯片出口通道各自具有直径,该直径与所述通道的长度相比相等或更小。所以,这些通道中的每个(或者芯片入口通道,或者芯片出口通道)具有直径,并且该直径与同一通道的长度相比相等或更小。
[0023]芯片入口通道与芯片出口通道的直径可相同或不同。
[0024]芯片入口通道的直径与芯片入口通道的长度相比相等或更小,导致芯片入口通道相当窄。观察到,当存在这种窄的芯片入口通道时,在加压流体流过微流体芯片时,微流体芯片的裂缝和分层发生得少得多,特别是在芯片入口通道的区域中。这允许将微流体芯片使用于高压应用。
[0025]同样地,每个芯片出口通道的直径与同一芯片出口通道的长度相比相等或更小,导致芯片出口通道相当窄。观察到,当存在这种窄的芯片出口通道时,在加压流体流过微流体芯片时,微流体芯片的裂缝和分层发生得少得多,特别是在芯片出口通道的区域中。这也允许将微流体芯片使用于高压应用。
[0026]在可能的实施例中,微流体芯片包括彼此连接的第一主体板和第二主体板。这些主体板例如由玻璃、硅或石英制成,并形成微流体芯片的“层”。所述第一主体板和所述第二主体板各自具有厚度。这些厚度可相同或不同。可选地,微流体芯片包括多于两个主体板,例如,第一主体板、第二主体板和第三主体板。
[0027]在该实施例中,芯片入口通道存在于第一主体板中并延伸穿过第一主体板的厚度。芯片出口通道存在于第一主体板和/或第二主体板和/或另外的主体板中并延伸穿过所述第一主体板和/或所述第二主体板和/或另外的主体板的厚度。所以,芯片入口通道和芯片出口通道由穿过第一主体板或所述第二主体板或另外的主体板的通孔形成。
[0028]通常,在芯片入口通道与一个芯片出口通道之间延伸的限流通道形成在第一主体板和/或第二主体板和/或另外的主体板的平面表面中。限流通道于是通常垂直于微流体芯片的相同主体板中存在的芯片入口通道和/或芯片出口通道延伸。
[0029]主体板例如具有1.0mm、0.7mm或0.5mm的厚度。如果主体板具有1.0mm的厚度,则延伸穿过所述主体板的厚度的芯片入口通道(如果存在)和任意芯片出口通道的直径例如具有在0.3mm与I.0mm之间的直径,可选在0.5mm与0.75mm之间。如果主体板具有0.7mm的厚度,则延伸穿过所述主体板的厚度的芯片入口通道(如果存在)和任意芯片出口通道的直径例如具有在0.2mm与0.7mm之间的直径,可选在0.3mm与0.4mm之间。如果主体板具有0.5mm的厚度,则延伸穿过所述主体板的厚度的芯片入口通道(如果存在)和任意芯片出口通道的直径例如具有在0.1mm与0.5mm之间的直径,可选在0.2mm与0.3mm之间。
[0030]在可能的实施例中,芯片入口通道和/或芯片出口通道通过喷砂形成。
[0031]当喷砂被用于产生芯片入口通道和/或芯片出口通道时,这些通道通常具有在其长度上变化的直径。特别地,它们将具有锥形形状。在这种情况下,关于本发明提及的“直径”将理解为平均直径。在可能的实施例中,具有变化直径的芯片入口通道或芯片出口通道的最大直径与同一通道的长度相等或更小。
[0032]在可能的实施例中,多个分流器存在于单个微流体芯片上。在这种实施例中,例如,一个分流器可用于将气体供应到反应器组件并且另一分流器用于将液体供应到反应器组件。一个分流器可选地连接到第一流体源且另一分流器连接到第二流体源。微流体芯片上限流通道的布局可选地使得在来自第一流体源的流体流被第一分流器分流以及来自第二流体源的流体流被第二分流器分流之后,例如通过提供第一分流器的限流通道与第二分流器的限流通道之间的流体联通,使来自第二分流器的流体被增加到来自第一分流器的流体。
[0033]在可能的实施例中,微流体芯片被布置在芯片保持容器中。芯片保持容器具有容器主体。
[0034]在容器主体中存在芯片腔室。该芯片腔室将微流体芯片容纳在其中。芯片腔室由两个大致平面壁和周向腔室壁界定。这些平面壁被布置在芯片腔室的相反侧。反应器被布置在芯片腔室外部。
[0035]容器主体进一步包括具有流体供应通道入口和流体供应通道出口的流体供应通道。流体供应通道适于从流体源接收流体并将所述流体供应到微流体芯片的芯片入口通道。流体供应通道入口与流体源流体联通并且流体供应通道出口与芯片入口通道流体联通。
[0036]芯片保持容器进一步包括流体供应通道密封件,流体供应通道密封件围绕流体供应通道出口延伸并接合微流体芯片。流体供应通道密封件例如为诸如O形环的环形密封件。
[0037]所述容器主体进一步包括多个流体排出通道。每个流体排出通道具有流体排出通道入口和流体排出通道出口。流体排出通道适于从关联的芯片出口通道接收流体并将所述流体供应到关联的反应器组件。每个流体排出通道入口与所述关联的芯片出口通道流体联通并且每个流体排出通道出口与所述关联的反应器组件流体联通。
[0038]芯片保持容器进一步包括多个流体排出通道密封件。每个流体排出通道密封件围绕流体排出通道入口延伸,并且每个流体排出通道密封件接合微流体芯片。
[0039]芯片保持容器包括用于流体供应通道密封件和流体排出通道密封件的座,所述座各自具有周向壁、底部和开放的顶部,周向壁支撑布置在所述座中的密封件(其或者是流体供应通道密封件或者是流体排出通道密封件)。
[0040]座的周向壁为密封件(其或者是流体供应通道密封件或者是流体排出通道密封件)提供额外的支撑,这帮助密封件更好地承受由系统中的加压流体(例如,反应流体、清洁流体或稀释流体)施加在其上的压力。座的周向壁还防止密封件由于该压力而过度变形,从而改进密封作用。
[0041]座例如可形成为在芯片腔室的平面壁中的凹部,或者通过芯片腔室的平面壁上形成的卡圈来形成。
[0042]在可能的实施例中,座的顶部与微流体芯片有一距离,该距离为200μπι或更小,但是大于Ομπι,优选在ΙΟμπι与150μηι之间,可选在30μηι与70μηι之间。例如,该距离在200μηι与50μηι之间。
[0043]如果用于流体供应通道密封件和流体排出通道密封件的座的顶部接触微流体芯片,由于在座的顶部与微流体芯片的接触点处或附近的局部应力集中使微流体芯片破坏的风险增加。而且,很多类型的密封件需要沿轴向被夹紧,以便获得适当的密封作用。当密封件的顶部在密封件被夹得足够紧之前接触微流体芯片时,可能不能保证这种适当的夹紧。
[0044]另一方面,如果密封件的座的顶部与微流体芯片之间的距离不太远离则是有利的。如果该距离太大,则密封件(其或者是流体供应通道密封件或者是流体排出通道密封件)在系统中加压流体的影响下在座的顶部与微流体芯片之间的区域中可能膨胀,因为在该区域其没有被座的周向壁所支撑。结果,密封件可能滑出其座,而导致泄漏。实践中,当座的顶部与微流体芯片之间的距离为约200μπι时,密封件不滑出座。
[0045]在可能的实施例中,入口芯片通道和/或至少一个出口芯片通道的直径为0.7mm或更小,优选0.5mm或更小,可选在0.2mm与0.4mm之间。
[0046]在可能的实施例中,芯片入口通道和/或至少一个芯片出口通道的直径在所述通道的长度上变化,并且其中所述通道的平均直径与所述通道的长度相同或更小,所述通道可选具有锥形形状。在这种实施例中,所述通道的平均直径应解释为“直径”。可选地,在芯片入口通道和/或至少一个芯片出口通道的直径在所述通道的长度上变化的实施例中,所述通道的最大直径与所述通道的长度相比相等或更小。
[0047]可选地,芯片保持容器由金属制成,优选不锈钢。
[0048]在可能的实施例中,芯片保持容器的容器主体包括:
[0049]基部,该基部包括芯片腔室的平面壁中的一个,并且该基部进一步包括第一密封表面;以及
[0050]盖,该盖包括芯片腔室的平面壁中的另一个,并且该盖进一步包括第二密封表面。
[0051]当第一密封表面与第二密封表面彼此接触时,基部和盖共同封闭芯片腔室。芯片保持容器进一步包括:周向密封件,该周向密封件与第一密封表面接触并与第二密封表面接触且围绕芯片腔室的圆周延伸。周向密封件帮助提供芯片保持容器的芯片腔室的适当密封,即使对于在操作期间芯片腔室意欲处于环境压力的那些实施例也是有利的,因为其能够实现泄漏的可靠检测。
[0052]芯片腔室的周向腔室壁可由基部或盖形成,或由基部和盖两者形成。
[0053]可选地,盖和/或基部由金属制成,例如不锈钢。可选地,盖和/或基部为整体的。
[0054]优选地,芯片保持容器完全封闭微流体芯片。
[0055]可选地,盖和基部借助一个或多个紧固件能彼此连接,例如,螺丝、螺栓、螺栓和螺母或一个或多个夹具。
[0056]在多数实施例中,根据本发明的芯片保持容器不需要主动和/或故意使芯片腔室加压的任何措施。
[0057]可选地,芯片保持容器或其部件(例如,芯片腔室)可温控、加热和/或冷却。例如,加热芯片保持容器或至少芯片腔室以便避免流过芯片保持容器中的微流体芯片的气态流体凝结,这可能是有利的。例如,芯片保持容器或至少芯片腔室可被加热至200°C-300 °C。可选地,根据本发明的反应器系统包括用于温控、加热和/或冷却芯片保持容器或其部件的热工设备。这种热工设备可布置在芯片腔室的内部或外部。合适的热工设备包括例如帕尔帖元件、电加热器。
[0058]优选地,泄漏检测器提供在该实施例中,因为由于加热或冷却在微流体芯片中可能发生热应力。例如,该实施例与如本申请中所述的泄漏检测器的一种或多种变型结合。
[0059]通常,如果微流体芯片被布置在芯片保持容器的芯片腔室中以使微流体芯片不承受弯曲,特别在反应器系统的操作期间,这是有利的。微流体芯片通常耐弯性差,特别当其由诸如玻璃、硅或石英的脆性材料制成时。
[0060]通过为微流体芯片提供一个或多个支撑表面可防止微流体芯片上的弯曲载荷。这些一个或多个支撑表面的位置优选考虑流体供应通道密封件和流体排出通道密封件接合微流体芯片的位置。这些密封件接合微流体芯片的外表面。支撑表面还优选在正好与流体供应通道密封件和流体排出通道密封件接合微流体芯片的位置相反的位置处接合微流体芯片的外表面。
[0061 ]在可能的实施例中,流体供应通道密封件与流体排出通道密封件均在一侧接合微流体芯片,并且芯片保持容器包括在与流体供应通道密封件和流体排出通道密封件接合微流体芯片的一侧相反的一侧处在整个外表面上接合微流体芯片的支撑表面。
[0062]在可能的实施例中,容器主体包括孔口,所述孔口将芯片腔室连接到环境压力容积(ambient pressure volume),从而在反应器系统的操作期间,芯片腔室中的压力大致为环境压力。所述环境压力容积可例如为大气、烟橱的内部容积、或废物容器、或处于大致环境压力的其它类型的容器。
[0063]该实施例使得能够检测发生在微流体芯片中或在与微流体芯片的流体连接件的泄漏。在泄漏的情况下,泄漏物质将经由孔口从所述芯片腔室逸出。这例如可通过流量检测器检测。替代地,芯片保持容器中的孔口可连接到检测导管,该导管具有与连接到芯片保持容器中的孔口的端部相反的开放端部。检测导管的该开放端部被浸没到流体中。当气态物质从微流体芯片或与微流体芯片的流体连接泄漏时,该气态物质将经由孔口和检测导管离开芯片保持容器。当所述气态物质经由开放端部离开检测导管时,将形成气泡。这些气泡于是可例如通过视觉被检测。
[0064]如果液态物质从微流体芯片或与微流体芯片的流体连接泄漏,则该物质将经由孔口以液滴或流的形式离开芯片保持容器。该液滴或流于是可例如通过视觉被检测。
[0065]在可能的实施例中,芯片腔室经由孔口与大气流体联通。
[0066]在可能的实施例中,反应器系统进一步包括废物容器,该废物容器经由孔口与芯片腔室流体联通。
[0067]在可能的实施例中,反应器系统进一步包括适于检测从芯片腔室通过孔口的流体流动的存在的流动检测器。
[0068]在可能的实施例中,芯片保持容器具有外表面,并且孔口从压力芯片腔室延伸到腔室外表面。
[0069]可选地,在该实施例中,压力芯片腔室经由孔口与大气流体联通(因此,大气为环境压力容积)。这确保芯片腔室中的压力确实基本为环境压力。实施例的这种变型当然仅适于如果非毒性或其它非有害流体流过微流体芯片和/或如果仅使用少量流体,因为在微流体芯片中或其与芯片保持容器的流体供给通道和/或流体排出通道的连接中泄漏的情况下,供给至微流体芯片的流体也可经由芯片保持容器中的孔口逸出。
[0070]在本发明的不同变型中,可选地,反应器系统进一步包括废物容器,例如,环境压力废物容器,该废物容器经由孔口与压力芯片腔室流体联通。如果有毒或有害的流体流过微流体芯片,这种变型是合适的,因为在微流体芯片中或其与芯片保持容器的流体供给通道和/或流体排出通道的连接中泄漏的情况下,供给至微流体芯片的流体可捕获在废物容器中。废物容器优选具有远大于泄漏流体的预期体积的内部容积,例如,至少10倍于泄漏流体的预期体积,从而泄漏流体的流入不会显著影响废物容器中的压力(可选为环境压力)。废物容器例如可通过安全流动线连接到芯片保持容器中的孔口。
[0071]可选地,反应器系统进一步包括适于检测从芯片腔室通过孔口的流体流动的存在的流动检测器。这种流体流动很可能指示泄漏的存在,所以流动检测器被用作泄漏检测器。可选地,流动检测器为热导检测器。
[0072]流动检测器可直接布置孔口中以检测流动,但是替代地,如果废物容器存在且经由安全流动线连接到芯片保持容器中的孔口,则流动检测器可布置在芯片保持容器与废物容器之间的该安全流动线中以检测流动。
[0073]在可能的实施例中,系统包括用于检测芯片腔室中压力的压力变化的芯片腔室压力检测器。这种压力改变很可能指示泄漏的存在,所以流动检测器被用作泄漏检测器。该实施例特别适合于孔口具有小直径并因此具有对流体流动的阻力从而防止所有泄漏流体从芯片腔室立刻流走,或者完全不存在这种孔口的实施例。
[0074]在大多数实施例中,供应到系统中的反应器的加压流体不进入芯片腔室,其流过流体供应通道至芯片入口通道、限流通道、芯片出口通道以及流体排出通道。流体供应通道密封件和流体排出通道密封件防止加压流体进入芯片腔室。
[0075]优选地,在该实施例中,芯片腔室在反应器系统的正常操作期间处于环境压力。然而,在微流体芯片中或与微流体芯片的流体连接中存在泄漏的情况下(例如,在流体供应通道密封件或流体排出通道密封件之一处),压力可在芯片腔室中累积,特别当芯片腔室为气密和/或液密时。优选地,反应器系统包括芯片腔室压力检测器,例如,压力传感器或压力计量器以检测芯片腔室中的压力变化,例如,压力累积,这为泄漏的指示。
[0076]在反应器系统的操作期间保持芯片腔室处于环境压力使得反应器系统比已知反应器系统更安全地操作,因为以这种方式操作根据本发明的反应器系统在高压下不包括相对大的容积。
[0077]在可能的实施例中,流体供应通道密封件和/或至少一个流体排出通道密封件具有带有中心孔的环形形状。在该实施例中,芯片保持容器进一步包括至少一个管状元件,该管状元件延伸穿过所述密封件的中心孔。该管状元件防止环形密封件以使得中心孔会闭合的方式变形。
[0078]通常,芯片保持容器仅包含微流体芯片并可选地包含芯片腔室内的一些密封件或连接件。反应器、阀等被布置在芯片保持容器外部。这允许充分地检测微流体芯片中或连接件中或来自微流体芯片的泄漏。
[0079]可选地,芯片保持容器完全封闭微流体芯片。已知芯片保持容器经常具有开口或窗口,所以通过限流通道的流体流可例如利用显微镜被观察或监控。通常,对于根据本发明的系统中的微流体芯片的应用这将是非必要的。
[0080]优选地,微流体芯片可释放地布置在反应器系统中。所以,例如微流体芯片优选没有被胶合到容器主体和/或包括例如流动线的非胶合连接件。
[0081]在该实施例中,微流体芯片可与另一微流体芯片容易地置换,例如如果微流体芯片损坏,如果限流通道中的一个或多个被阻塞,或者如果需要具有不同特性的微流体芯片用于新的试验。
[0082]在如权利要求1所描述的根据本发明的反应系统中,微流体芯片执行分流器的功能。然而,替代地或另外,在根据本发明的反应器系统中其他位置处也可以使用具有限流通道的微流体芯片,尽管在根据本发明的系统中,微流体芯片不用于容纳反应器。
[0083]在本发明的替代形式中,反应器系统为用于高通量应用的反应器系统,该反应器系统包括:
[0084]多个反应器组件,每个反应器组件包括:
[0085]流通式反应器,所述流通式反应器包括反应器入口和反应器出口,该流通式反应器适于容纳化学反应;
[0086]反应器供给线,该反应器供给线具有第一端和第二端,所述第二端连接到流通式反应器的反应器入口,所述反应器供给线适于将流体供应到流通式反应器;
[0087]反应器流出线,该反应器流出线具有第一端,该第一端连接到流通式反应器的反应器出口,所述反应器流出线适于将反应器流出物从流通式反应器排出;
[0088]流体源,该流体源适于将加压流体提供到流通式反应器;
[0089]流动路径控制器,该流动路径控制器适于将所述加压流体从流体源传送到反应器组件,从而所述加压流体可在流通式反应器内的反应中使用;
[0090]所述流动路径控制器布置在流体源的下游并在反应器组件的上游;
[0091]所述流动路径控制器包括流动路径控制器入口,流动路径控制器入口与流体源流体联通并适于从流体源接收加压流体;
[0092]所述流动路径控制器进一步包括多个流动路径控制器出口,每个流动路径控制器出口与关联的反应器组件的反应器供给线的第一端流体联通并适于将加压流体从流体源提供到关联的反应器组件;
[0093]其中在至少一个反应器组件的反应器供给线和/或反应器流出线中存在限流通道,该限流通道布置在平面形微流体芯片中,该微流体芯片进一步包括与限流通道流体联通的芯片入口通道和芯片出口通道,芯片入口通道在限流通道的上游并且芯片出口通道在限流通道的下游,所述芯片入口通道与所述芯片出口通道两者具有长度和直径,其中该直径与所述通道的长度相比相等或更小。
[0094]根据本发明的该替代反应器系统与根据权利要求1的反应器系统类似,但是微流体芯片存在于系统中的不同位置处。在根据本发明的该替代反应器系统中,微流体芯片存在于反应器供给线中和/或反应器流出线中。
[0095]根据本发明,该替代反应器系统包括一个或多个限流通道。在至少一个反应器组件的反应器供给线和/或反应器流出物线中存在限流通道,该限流通道布置在平面形微流体芯片中。该微流体芯片进一步包括与限流通道流体联通的芯片入口通道和芯片出口通道。芯片入口通道在限流通道的上游并且芯片出口通道在限流通道的下游。芯片入口通道与芯片出口通道两者具有长度和直径。根据本发明,这些芯片入口通道和芯片出口通道的直径与所述通道的长度相比相等或更小。
[0096]多个微流体芯片存在于根据本发明的替代反应器系统中是可能的,例如,每个反应器供给通道中一个微流体芯片、或者每个反应器流出通道中一个微流体芯片、或者每个反应器供给通道中一个微流体芯片并且每个反应器流出通道中一个微流体芯片。
[0097]根据本发明的替代反应器系统包括流动路径控制器,例如选择阀、分流器或者歧管。流动路径控制器布置在流体源的下游并在反应器组件的上游。流动路径控制器从流体源接收流体并将该接收的流体引至反应器组件。可选地,流动路径控制器将接收的流体同时引至所有反应器组件,或者同时引至一些反应器组件。替代地,流动路径控制器将接收的流体一次弓I至一个反应器组件,并顺序地弓I至所有反应器组件。
[0098]可选地,根据权利要求1的反应器系统与根据本发明的替代反应器系统被组合,在组合系统中,流动路径控制器是作为根据权利要求1的微流体芯片的分流器。
[0099]流动路径控制器包括与流体源流体联通的流动路径控制器入口。流动路径控制器入口适于从流体源接收加压流体。流动路径控制器入口与流体源流体联通。
[0100]流动路径控制器进一步包括多个流动路径控制器出口。每个流动路径控制器出口与关联的反应器组件流体联通,特别与关联的反应器组件的反应器供给线的第一端流体联通。每个流动路径控制器出口适于将加压流体从流体源提供到关联的反应器组件
[0101]在可能的实施例中,在根据本发明的替代系统中,至少一个微流体芯片布置在芯片保持容器中,该芯片保持容器包括:
[0102]容器主体,
[0103]在所述容器主体中的芯片腔室,所述芯片腔室将微流体芯片容纳在其中,所述芯片腔室由两个大致平面壁和周向腔室壁界定,所述平面壁布置在芯片腔室的相反侧;
[0104]在所述容器主体中的流体供应通道,所述流体供应通道具有流体供应通道入口和流体供应通道出口,所述流体供应通道适于从限流通道被布置在其中的反应器供给线或反应器流出线接收流体并将所述流体供应到微流体芯片的芯片入口通道,
[0105]其中流体供应通道入口与限流通道被布置在其中的反应器供给线或反应器流出线流体联通,并且流体供应通道出口与芯片入口通道流体联通;以及
[0106]流体供应通道密封件,该流体供应通道密封件围绕流体供应通道出口延伸,并接合微流体芯片;和
[0107]在所述容器主体中的流体排出通道,所述流体排出通道具有流体排出通道入口和流体排出通道出口,
[0108]所述流体排出通道适于从微流体芯片的芯片出口通道接收流体并将所述流体供应到限流通道被布置在其中的反应器供给线或反应器流出线,
[0109]其中流体排出通道入口与芯片出口通道流体联通并且流体排出通道出口与限流通道被布置在其中的反应器供给线或反应器流出线流体联通;以及
[0110]流体排出通道密封件,该流体排出通道密封件围绕流体排出通道入口延伸,其中所述流体排出通道密封件接合微流体芯片;并且
[0111]其中芯片保持容器包括用于所述流体供应通道密封件和用于流体排出通道密封件的座,所述座各自具有周向壁、底部和开放的顶部,该周向壁支撑布置在所述座中的密封件。
[0112]根据权利要求1的反应器系统的微流体芯片、芯片保持容器和其它元件的可选特征也为替代反应器系统中的可选特征。
[0113]例如,在替代反应器的可能实施例中,至少一个微流体芯片的入口芯片通道和/或出口芯片通道的直径为0.7mm或更小。优选地,该直径为0.5mm或更小,可选地在0.2mm与
0.4mm之间。
[0114]作为另一示例,在替代反应器的可能实施例中,微流体芯片的芯片入口通道和/或芯片出口通道的直径在所述通道的长度上变化,并且其中所述通道的平均直径与所述通道长度相比相同或更小,所述通道可选具有锥形形状。在这些实施例中,所述通道的平均直径应解释为“直径”。可选地,在芯片入口通道和/或至少一个芯片出口通道的直径在所述通道的长度上变化的实施例中,所述通道的最大直径与所述通道的长度相比相等或更小。
[0115]作为另一示例,在替代反应器的可能实施例中,微流体芯片包括彼此连接的第一主体板和第二主体板。这些主体板例如由玻璃、硅或石英制成,并形成微流体芯片的“层”。所述第一主体板和所述第二主体板各自具有厚度。这些厚度可相同或不同。可选地,微流体芯片包括两个以上的主体板,例如,第一主体板、第二主体板和第三主体板。
[0116]在该实施例中,芯片入口通道存在于第一主体板中并延伸穿过所述第一主体板的厚度。芯片出口通道存在于第一主体板和/或第二主体板和/或另外的主体板中并延伸穿过所述第一主体板和/或所述第二主体板和/或另外的主体板的厚度。所以,芯片入口通道和芯片出口通道通过穿过第一主体板或第二主体板或另外的主体板的通孔形成。
[0117]通常,在芯片入口通道与一个芯片出口通道之间延伸的限流通道产生在第一主体板和/或第二主体板和/或另外的主体板的平面表面中。限流通道于是通常垂直于微流体芯片的相同主体板中存在的芯片入口通道和/或芯片出口通道延伸。
[0?18] 主体板例如具有1.0mm、0.7mm或0.5mm的厚度。如果主体板具有1.0mm的厚度,则延伸穿过所述主体板的厚度的芯片入口通道(如果存在)和任意芯片出口通道的直径例如具有在0.3mm与I.0mm之间的直径,可选在0.5mm与0.75mm之间。如果主体板具有0.7mm的厚度,则延伸穿过所述主体板的厚度的芯片入口通道(如果存在)和任意芯片出口通道的直径例如具有在0.2mm与0.7mm之间的直径,可选在0.3mm与0.4mm之间。如果主体板具有0.5mm的厚度,则延伸穿过所述主体板的厚度的芯片入口通道(如果存在)和任意芯片出口通道的直径例如具有在0.1mm与0.5mm之间的直径,可选在0.2mm与0.3mm之间。
[0119]作为另一示例,在替代反应器的实施例中,其中至少一个微流体芯片布置在芯片保持容器中,该芯片保持容器、座的顶部与微流体芯片有一距离,该距离为200μπι或更小,但是大于Ομπι。优选在ΙΟμπι与150μηι之间,可选在30μηι与70μηι之间。例如,该距离在200μηι与50μηι之间。
[0120]可选地,根据本发明的替代反应器系统进一步包括阀系统,其允许阻挡流体流到泄漏被检测到的相关微流体芯片。
[0121]在根据本发明的替代反应器系统的可能实施例中,芯片保持容器包括单个芯片腔室,并且所述芯片腔室适于容纳单个微流体芯片。
[0122]在根据本发明的替代反应器系统的可能的实施例中,芯片保持容器包括单个芯片腔室,并且所述芯片腔室适于容纳多个微流体芯片。在该实施例中,芯片保持容器包括多个流体供应通道和多个流体排出通道,其中每个流体供应通道和每个流体排出通道与微流体芯片的限流通道关联。
[0123]在根据本发明的替代反应器系统的可能的实施例中,芯片保持容器包括多个芯片腔室,并且每个芯片腔室适于容纳单个微流体芯片。在该实施例中,芯片保持容器包括多个流体供应通道和多个流体排出通道,其中每个流体供应通道和每个流体排出通道与微流体芯片的限流通道关联。
【附图说明】
[0124]下面参照附图更详细地描述本发明,在附图中以非限制性方式示出本发明的示例性实施例。
[0125]附图示出:
[0126]图1:根据本发明的第一实施例反应器系统的示意概述图;
[0127]图2:根据本发明的芯片保持容器中的微流体芯片的示例的截面图,图2A示出细
-K-
T ;
[0128]图3:根据本发明的芯片保持容器的另一可能实施例中的微流体芯片的示例的细节图;
[0129]图4:根据本发明的芯片保持容器的另一可能实施例中的微流体芯片的示例;
[0130]图5:根据本发明第一实施例替代反应器系统的示意概述图;
[0131 ]图6:根据本发明的替代反应器系统的另一实施例;
[0132]图7:根据本发明的替代反应器系统的另一实施例;
[0133]图5:根据本发明的替代反应器系统的另一实施例;
[0134]图6:根据本发明的替代反应器系统的另一实施例;
[0135]图9:根据本发明的替代反应器系统的另一实施例;
[0136]图10:具有微流体芯片被布置在其中的芯片腔室的芯片保持容器的实施例;
[0137]图11:具有微流体芯片被布置在其中的芯片腔室的芯片保持容器的另一实施例。
【具体实施方式】
[0138]图1示出根据本发明的第一实施例反应器系统的示意概述图。
[0139]图1的反应器系统包括四个反应器组件I。然而,根据本发明的反应器系统可能包括任意其它数量的反应器组件,尽管通常存在一个以上的反应器组件。
[0140]每个反应器组件I包括流通式反应器2、反应器供给线5和反应器流出线8。流通式反应器2全部具有反应器入口 3和反应器出口 4。反应器供给线5全部具有第一端6和第二端7。反应器流出线8全部具有第一端9。在每个反应器组件I中,反应器供给线5的第二端7被连接到反应器入口 3,并且反应器流出线8的第一端9被连接到反应器出口 4。
[0141]图1的反应器系统进一步包括适于将加压流体向流通式反应器2提供的流体源12。根据本发明的反应器系统适于在高流体压压下操作,例如大约20bar或更高,大约30bar或更高,大约30bar到10bar,或者大约30bar到300bar反应器压力。反应器系统适于在这些高压下操作例如意味着与系统中的加压流体接触的结构元件的壁厚足够在这些高压下维持系统的结构整体性。进一步,例如,所使用的密封件和/或阀也适于高压操作。
[0142]根据图1的反应器系统进一步包括分离器15。如图1中可见,分离器15布置在流体源12的下游并在反应器组件的上游。分离器包括布置在芯片保持容器30的芯片腔室36中的平面形微流体芯片21。芯片保持容器30例如为图2中所示类型的芯片保持容器30。
[0143]在该实施例的分流器中使用的微流体芯片21包括与多个限流通道22流体联通的芯片入口通道23。限流通道22在该实施例中也布置在微流体芯片21中。每个限流通道22与芯片出口通道24流体联通。
[0144]芯片入口通道23与流体源12流体联通并适于从流体源接收加压流体。加压流体例如为反应流体、清洁流体或稀释流体。
[0145]每个芯片出口通道24与关联的反应器组件I的反应器供给线5的第一端6流体联通并适于从流体源提供加压流体至关联的反应器组件,由此使得所述加压流体可供于流通式反应器2中的反应。
[0146]芯片入口通道23和芯片出口通道24各自具有直径,该直径相等或小于所述通道
23、24的长度。
[0147]在该实施例中的芯片保持容器30具有流体供应通道37和多个流体排出通道38。流体供应通道37与芯片入口通道23流体联通。流体排出通道38与关联的芯片出口通道24流体联通。
[0148]流体供应通道37的入口与流体源12流体联通并从该流体源12接收加压流体。每个流体排出通道38的出口与关联的反应器组件I的反应器供给线5的第一端6流体联通。关联的反应器组件I通过关联的流体排出通道38的出口接收加压流体。
[0149]在图1的实施例中,反应器流出物通过流出线8从反应器2排出。例如,流出线连接到选择阀70,选择阀70将反应器2之一的流出物流引至分析器71并将其它流引至废物72。从而,一个接一个所有流出物流被引至分析器71,所以所有流出物流可连续地被单独分析。
[0150]在图1的实施例中,芯片保持容器30提供有孔口 39O该孔口 39可提供芯片腔室36与例如外部大气之间的流体联通。
[0151 ] 替代地,可选地反应器系统进一步包括废物容器50,该废物容器50经由孔口 39和安全线51与关联的芯片腔室36流体联通。这些可选特征在图1中示出。
[0152]可选地,安全流动线51装备有流动检测器52,例如,热导检测器,其适于检测从芯片腔室36通过安全流动线51至环境压力废物容器50的流体流动。这种流动指示在微流体芯片中或在其与芯片保持容器的流体供给通道和流体排出通道的连接中存在泄漏。
[0153]可选地,废物容器50为环境压力废物容器50。在根据本发明的反应器系统的操作期间,环境压力废物容器在环境压力或大致环境压力下操作。在微流体芯片中或在其与芯片保持容器的流体供给通道和流体排出通道的连接中存在泄漏的情况下,泄漏流体经由安全流动线51安全地排放到环境压力废物容器。
[0154]优选地,环境压力废物容器具有用于接收任何泄漏流体的大内部容积,从而泄漏流体的任何流入不会使得环境压力废物容器内的压力显著升高超过环境压力。在实践中,这例如可利用具有试验中所用流体的容积的至少十倍容积的环境压力废物容器来实现。
[0155]图2示出根据本发明的芯片保持容器30的第一可能实施例中的微流体芯片21的示例的截面图。
[0156]微流体芯片21在该示例中由耐流体材料的第一主体板27和第二主体板28制成,耐流体材料例如玻璃、石英、硅或金属。限流通道22已经制造在主体板27、28的交界处,例如,通过将通道蚀刻在一个或两个主体板内。第一主体板27和第二主体板28结合在一起以形成微流体芯片21。第一主体板27和第二主体板28的材料例如为玻璃、石英、硅或金属。
[0157]微流体芯片21进一步包括芯片入口通道23和多个芯片出口通道24(其中之一以虚线示出)。微流体芯片21进一步具有第一平面壁26和第二平面壁25。
[0158]在图2的示例中,芯片入口通道23和芯片出口通道24全部在限流通道22与第一平面表面26之间延伸。替代地,芯片入口通道23和芯片出口通道24两者可在限流通道22与第二平面表面25之间延伸,或者芯片入口通道23和芯片出口通道24中的一个或多个在限流通道22与第一平面表面26之间延伸并且芯片入口通道23和芯片出口通道24中的另一个或其它在限流通道22与第二平面表面25之间延伸。
[0159]芯片保持容器具有带有外表面45的主体47。芯片保持容器30包括主体47中的芯片腔室36,微流体芯片21被布置在芯片腔室36中。芯片腔室36在反应器系统的操作期间优选未加压,所以芯片腔室36在反应器系统的操作期间处于环境压力,而并非升高的压力。
[0160]芯片腔室30由第一平面腔室壁42、第二平面腔室壁43和周向腔室壁44界定。
[0161]芯片保持容器30的主体47进一步包括流体供应通道37和多个流体排出通道38,多个流体排出通道38中的一个在图2中示出。流体供应通道37包括流体供应通道入口 37a和流体供应通道出口 37b。每个流体排出通道38包括流体排出通道入口 38a和流体排出通道出口38b ο
[0162]流体供应通道37适于从流体源12接收流体并将所述流体供应到微流体芯片21的限流通道22。流体供应通道入口 37a与流体源12流体联通,并且流体供应通道出口 37b与芯片入口通道23流体联通。
[0163]每个流体排出通道38适于从微流体芯片21的限流通道22接收流体并将所述流体供应到关联的反应器组件I。通常,“关联的反应器组件”为对于每个流体排出通道38不同的反应器组件。通常,每个芯片出口通道24与不同的流体排出通道38流体联通,并且进而每个流体排出通道38与不同的反应器组件I流体联通。
[0164]流体排出通道入口 38a与芯片出口通道24流体联通,并且流体排出通道出口 38b与关联的反应器组件I流体联通。
[0165]如图2的实施例中所示,芯片保持容器30进一步包括流体供应通道密封件40。该流体供应通道40布置在流体供应通道出口与芯片入口通道23之间。该流体供应通道密封件40围绕流体供应通道出口延伸并接合微流体芯片21。例如,流体供应通道密封件40为环形形状,可选地为诸如O形环的可压缩密封件。
[0166]此外,芯片保持容器30进一步包括流体排出通道密封件41。该流体排出通道密封件41布置在芯片出口通道24与流体排出通道入口之间。该流体排出通道密封件41围绕流体排出通道入口延伸并接合微流体芯片21。例如,流体排出通道密封件41为环形形状,可选地为诸如O形环的可压缩密封件。
[0167]芯片保持容器30包括用于流体供应通道密封件和用于流体排出通道密封件的座48,所述座48各自具有周向壁48b、底部48c和开放顶部48a,周向壁48b支撑布置在所述座48中的密封件40、41。图2A更详细地示出细节。
[0168]优选地,座48的顶部48a与微流体芯片21有一距离,如图2A中D所指示。有利地,该距离D为200μηι或更小,但是大于Ομπι。优选地,该距离D在ΙΟμπι与150μηι之间,可选在30μηι与70Mi之间。
[0169]图2Α示出流体供应通道37、流体供应通道密封件40和芯片入口通道23的位置。该位置对于每个流体排出通道38、流体排出通道密封件41和芯片出口通道24来说是相同的或至少类似的。
[0170]图3示出其中芯片入口通道23具有在其长度上变化的直径的变型。根据本发明,芯片入口通道23的平均直径小于芯片入口通道的长度。在图3的变型中,即使芯片入口通道的最大直径仍小于芯片入口通道23的长度。替代地或另外地,芯片出口通道24中的一个或多个也可具有这种形状。在再一变型中,芯片出口通道24中仅一个或多个具有这种形状。
[0171]此外,在图3的变型中,流体供应通道入口密封件40为具有中心孔的环形O形环。存在延伸穿过密封件40的中心孔的管状元件57。管状元件确保密封件40中的中心孔保持打开。管状元件57还可存在于所示的任意其它实施例中,与流体供应通道密封件40结合和/或与流体排出通道密封件41结合。
[0172]图3的实施例的特征,特别是管状元件57和具有变化直径的芯片入口通道和/或芯片出口通道也可应用于芯片保持容器的不同实施例中,例如,图2和图4的实施例中。
[0173]在图2的实施例中,芯片保持容器30的主体进一步包括在芯片保持容器30的主体的外表面45与芯片腔室36之间延伸的孔口 39。孔口 39可例如与大气流体联通,或与将芯片保持容器30的芯片腔室36连接到废物容器50的安全流动线51流体联通。在一实施例中,流动检测器52被提供来监控经由孔口 39(例如,经由如图1中所示的流动线51)的腔室36的任何流出。
[0174]如在此例示的,芯片保持容器30的主体形成闭合的腔室36ο可选地,其经由主体中的孔口 39连接到环境压力容积。
[0175]如图2中所示,可选地,芯片保持容器30提供有芯片腔室压力传感器46。
[0176]在图2的实施例中,芯片保持容器30包括基部31和盖32。基部31具有第一密封表面
33。盖32具有第二密封表面34。当芯片保持容器30在使用时并封闭微流体芯片21时,第一密封表面33和第二密封表面34彼此接触。周向密封件35,例如诸如O形环的可压缩密封件,已经被提供来确保在微流体芯片中或其与芯片保持容器的流体供给通道和/或流体排出通道的连接件中泄漏的情况下,所有泄漏的流体或者待在芯片腔室36中或者经由孔口 39离开芯片腔室36。这有助于获得系统的安全操作,并且如在此解释的,可允许快速且可靠的泄漏检测。
[0177]基部31包括芯片腔室36的第一平面壁42,该壁42提供有用于流体供应通道密封件40和流体排出通道密封件41的座48。盖包括芯片腔室36的第二平面壁43,该壁43具有微流体芯片21抵靠的平面表面区域。这里盖和基部还各自形成周向腔室壁的一部分,但是该壁也可通过基部和盖中的仅一个形成,或者实施为芯片保持容器的主体的另一部分。
[0178]优选地,基部31和盖32两者由金属制成,例如,钢或不锈钢。优选地,基部31和盖32两者被制作为单个主体部件,以便减少接缝在芯片保持容器的主体中的存在。
[0179]基部31和盖32例如可借助螺钉、螺栓和/或一个或多个夹具彼此连接。
[0180]图4示出根据本发明的芯片保持容器30的第二可能实施例中的微流体芯片21的示例的截面图。
[0181]图4的实施例类似于图2的实施例,但是容器主体的第一平面壁42和第二平面壁43被不同地成型。
[0182]在第一平面壁42中,用于流体供应通道密封件40和流体排出通道密封件41的座48没有成型为类似图4的实施例中的凹部。而是,平面壁42被提供有形成座48并沿轴向和径向支撑密封件40、41的卡圈62。
[0183]在图4的实施例中,第二平面壁43在正好与流体供应通道密封件40和流体排出通道密封件41接合微流体芯片21的位置相对的位置处提供有支撑微流体芯片21的支撑表面
63。这防止微流体芯片21的弯曲,于是消除微流体芯片21潜在失效的重要原因。
[0184]在图4的实施例中,第二平面壁43进一步提供有凹部55,从而形成空间,例如,诸如加热器或冷却器的热工设备56可布置在该空间中。因为芯片保持容器通常具有小容积,所以其温度可非常容易且快速地改变。
[0185]图5示出根据本发明第一实施例的替代反应器系统的示意概述图。在根据本发明的替代反应器系统中,微流体芯片21存在于一个或多个反应器供给线或反应器流出线中。
[0186]图5的反应器系统包括四个反应器组件I。然而,根据本发明的反应器系统可能包括任意其它数量的反应器组件,尽管通常存在一个以上的反应器组件。
[0187]每个反应器组件I包括流通式反应器2、反应器供给线5和反应器流出线8。流通式反应器2全部具有反应器入口 3和反应器出口 4。反应器供给线5全部具有第一端6和第二端7。反应器流出线8全部具有第一端9。在每个反应器组件I中,反应器供给线5的第二端7连接到反应器入口 3,并且反应器流出线8的第一端9连接到反应器出口 4。
[0188]图5的反应器系统进一步包括适于将加压流体向流通式反应器2提供的流体源12。根据本发明的反应器系统适于在高流体压力下操作,例如大约20bar或更高,大约30bar或更高,大约30bar到10bar,或者大约30bar到300bar反应器压力。反应器系统适于在高压下操作例如意味着与系统中的加压流体接触的结构元件的壁厚足够维持系统在这些高压下的结构整体性。进一步,例如,所使用的密封件和/或阀也适于高压操作。
[0189]图5的反应器系统进一步包括流动路径控制器15。在图5的实施例中,流动路径控制器15为将来自流体源12的加压流体在反应器组件I上分配的歧管。在该实施例中,来自流体源12的加压流体被同时向所有反应器组件I提供。
[0190]流动路径控制器15包括流动路径控制器入口 16和多个流动路径控制器出口 17。每个流动路径控制器出口 17与关联的反应器组件I的反应器供给线5的第一端6流体联通。关联的反应器组件I通过流动路径控制器出口 17接收加压流体。
[0191]图5的反应器系统进一步包括在每个反应器供给线5中的限流通道22。限流通道22提供在平面的微流体芯片21中,其在图5中示意性示出。在图5的实施例中,存在多个微流体芯片21并且每个微流体芯片包括限流通道22、芯片入口通道和芯片出口通道。限流通道在限流通道平面中延伸。芯片入口通道和芯片出口通道基本垂直于限流器平面延伸。芯片入口通道的直径相同或小于芯片入口通道的长度。芯片出口通道的直径相同或小于芯片出口通道的长度。微流体芯片进一步包括第一平面表面和第二平面表面,该第一平面表面和第二平面表面位于微流体芯片的相反两侧并基本平行于限流通道平面延伸。
[0192]在图5的实施例中,每个微流体芯片21布置在关联的芯片保持容器30中,其在图5中示意性示出。图2、图3和图4更详细地示出芯片保持容器的可能实施例。当使用类似图2、图3或图4中所示的芯片保持容器时,芯片保持容器中的流体供应通道的数量将匹配芯片保持容器中存在的微流体芯片或多个微流体芯片的芯片入口通道的数量,并且芯片保持容器中的流体排出通道的数量将匹配芯片保持容器中存在的微流体芯片或多个微流体芯片的芯片出口通道的数量。芯片保持容器30全部具有微流体芯片被布置在其中的芯片腔室。
[0193]在图5的实施例中,可选地每个芯片保持容器30的芯片腔室经由安全流动线51与废物容器50流体联通。在根据本发明的反应器系统的操作期间,废物容器50优选在环境压力或大致环境压力下操作。在微流体芯片中或在其与芯片保持容器的流体供给通道和流体排出通道的连接中存在泄漏的情况下,泄漏流体经由安全流动线51安全地排放到废物容器50 ο
[0194]优选地,废物容器50具有用于接收任何泄漏流体的大内部容积,从而泄漏流体的任何流入不会使得废物容器50内的压力显著升高超过环境压力。在实践中,这例如可利用具有试验中所用流体的容积的至少十倍容积的环境压力废物容器来实现。
[0195]在图5的实施例中,可选地,安全流动线51装备有流动检测器52,例如,热导检测器,其适于检测从芯片腔室36通过安全流动线51到废物容器50的流体流动。这种流动指示在微流体芯片中或在其与芯片保持容器的流体供给通道和流体排出通道的连接中存在泄漏。
[0196]可选地,如图5中所示,提供阀系统以便减小一个或多个微流体芯片的泄漏效应。这种阀系统例如包括在每个反应器供给线5中的截止阀53,在与反应器供给线5中的芯片保持容器30关联的流动检测器52检测到泄漏的情况下,截止阀53可关闭阀53被布置在其中的同一反应器供给线5。例如,这些截止阀53基于来自流动检测器52的信号被电控,以当流动检测器52检测到流动时自动关闭供给线5。
[0197]在图5的实施例中,反应器流出物通过流出线8从反应器2排出。例如,流出线被连接到选择阀70,选择阀70将反应器2之一的流出物流引至分析器71并将其它流引至废物72。从而,一个接一个所有流出物流被引至分析器71,所以所有流出物流可连续地被单独分析。
[0198]图6示出根据本发明的替代反应器系统的另一实施例。
[0199]图6的实施例类似于图5的实施例,但是在图6的实施例中,存在包括多个限流通道22的微流体芯片21。图6的实施例可具有包括反应器系统的所有反应器供给线5中的所有限流通道22的单个微流体芯片21。替代地,存在多个微流体芯片21,多个微流体芯片21中的至少一个包括多个限流通道22。
[0200]在图6中所示的实施例中,限流通道22布置在反应器供给线5中。替代地或另外地,限流通道22可存在于反应器流出线8中。
[0201]图6的反应器系统包括四个反应器组件I。然而,根据本发明的反应器系统可能包括任意其它数量的反应器组件,尽管通常存在一个以上的反应器组件。
[0202]每个反应器组件I包括流通式反应器2、反应器供给线5和反应器流出线8。流通式反应器2全部具有反应器入口 3和反应器出口 4。反应器供给线5全部具有第一端6和第二端7。反应器流出线8全部具有第一端9。在每个反应器组件I中,反应器供给线5的第二端7连接到反应器入口 3,并且反应器流出线8的第一端9连接到反应器出口 4。
[0203]图6的反应器系统进一步包括适于将加压流体提供到流通式反应器2的流体源12。根据本发明的反应器系统适于在高流体压力下操作,例如大约20bar或更高,大约30bar或更高,大约30bar到10bar,或者大约30bar到300bar反应器压力。反应器系统适于在这些高压下操作例如意味着与系统中的加压流体接触的结构元件的壁厚足够维持系统在该高压下的结构整体性。进一步,例如,所使用的密封件和/或阀也适于高压操作。
[0204]图6的反应器系统进一步包括流动路径控制器15。在图6的实施例中,流动路径控制器15为将来自流体源12的加压流体在反应器组件I上分配的歧管。在该实施例中,来自流体源12的加压流体被同时提供到所有反应器组件I。
[0205]流动路径控制器15包括流动路径控制器入口 16和多个流动路径控制器出口 17。每个流动路径控制器出口 17与关联的反应器组件I的反应器供给线5的第一端6流体联通。关联的反应器组件I通过流动路径控制器出口 17接收加压流体。
[0206]图6的反应器系统进一步包括在每个反应器供给线5中的限流通道22。微流体芯片包括限流通道22、芯片入口通道和芯片出口通道。限流通道在限流通道平面中延伸。芯片入口通道和芯片出口通道基本垂直于限流器平面延伸。芯片入口通道的直径相同或小于芯片入口通道的长度。芯片出口通道的直径相同或小于芯片出口通道的长度。限流通道22被提供在布置于芯片保持容器30中的微流体芯片21中,其在图6中示意性示出。图2、图3和图4更详细地示出芯片保持容器的可能实施例。当使用类似图2、图3或图4中所示的芯片保持容器时,芯片保持容器中的流体供应通道的数量将匹配芯片保持容器中存在的微流体芯片或多个微流体芯片的芯片入口通道的数量,并且芯片保持容器中的流体排出通道的数量将匹配芯片保持容器中存在的微流体芯片或多个微流体芯片的芯片出口通道的数量。芯片保持容器具有微流体芯片被布置在其中的芯片腔室36。
[0207]在图6的实施例中,每个芯片保持容器30的芯片腔室36提供有孔口 39。可选地,芯片腔室36经由孔口 39与大气流体联通。替代地,反应器系统进一步包括环境压力废物容器,该环境废物容器经由孔口 39和安全线与芯片腔室流体联通,类似于图5中所示。
[0208]如果应用泄漏检测,例如,利用如前所述的流量传感器或压力传感器,微流体芯片中或与微流体芯片的一个或多个连接中的泄漏可被检测。通常,在该实施例中不可能确定芯片腔室36中的哪个限流通道或哪个与微流体芯片21的连接正在泄漏。
[0209]在图6的实施例中,反应器流出物通过流出线8从反应器2排放。例如,流出线被连接到选择阀70,选择阀70将反应器2之一的流出物流引至分析器71并将其它流引至废物72。从而,一个接一个所有流出物流被引至分析器71,所以所有流出物流可连续地被单独分析。
[0210]图7示出根据本发明的替代反应器系统的另一实施例。
[0211]图7的实施例类似于图5和图6的实施例,但是在图7的实施例中,多个微流体芯片21 (每个具有至少一个限流通道22)布置在芯片保持容器30的单个芯片腔室36中。
[0212]在图7所示的实施例中,微流体芯片21的限流通道22被布置在反应器供给线5中。替代地或另外地,限流通道可存在于反应器流出线8中。
[0213]图7的反应器系统包括四个反应器组件I。然而,根据本发明的反应器系统可能包括任意其它数量的反应器组件,尽管通常存在一个以上的反应器组件。
[0214]每个反应器组件I包括流通式反应器2、反应器供给线5和反应器流出线8。流通式反应器2全部具有反应器入口 3和反应器出口 4。反应器供给线5全部具有第一端6和第二端7。反应器流出线8全部具有第一端9。在每个反应器组件I中,反应器供给线5的第二端7连接到反应器入口 3,并且反应器流出线8的第一端9连接到反应器出口 4。
[0215]图7的反应器系统进一步包括适于将加压流体提供至流通式反应器2的流体源12。根据本发明的反应器系统适于在高流体压力下操作,例如大约20bar或更高,大约30bar或更高,大约30bar到10bar,或者大约30bar到300bar反应器压力。反应器系统适于在高压下操作例如意味着与系统中的加压流体接触的结构元件的壁厚足够维持系统在这些高压下的结构整体性。进一步,例如,所使用的密封件和/或阀也适于高压操作。
[0216]图7的反应器系统进一步包括流动路径控制器15。在图7的实施例中,流动路径控制器15为将来自流体源12的加压流体在反应器组件I上分配的歧管。在该实施例中,来自流体源12的加压流体被同时提供到所有反应器组件I。
[0217]流动路径控制器15包括流动路径控制器入口 16和多个流动路径控制器出口 17。每个流动路径控制器出口 17与关联的反应器组件I的反应器供给线5的第一端6流体联通。关联的反应器组件I通过流动路径控制器出口 17接收加压流体。
[0218]图7的反应器系统进一步包括在每个反应器供给线5中的限流通道22。包括限流通道22的微流体芯片21布置在单个芯片保持容器30中,其在图7中示意性例示。每个微流体芯片包括限流通道22、芯片入口通道和芯片出口通道。限流通道在限流通道平面中延伸。芯片入口通道和芯片出口通道基本垂直于限流器平面延伸。芯片入口通道的直径与芯片入口通道的长度相比相同或更小。芯片出口通道的直径与芯片出口通道的长度相比相同或更小。
[0219]图2、图3和图4更详细地示出芯片保持容器的可能实施例。当使用类似图2、图3或图4中所示的芯片保持容器时,芯片保持容器中的流体供应通道的数量将匹配芯片保持容器中存在的微流体芯片或多个微流体芯片的芯片入口通道的数量,并且芯片保持容器中的流体排出通道的数量将匹配芯片保持容器中存在的微流体芯片或多个微流体芯片的芯片出口通道的数量。
[0220]芯片保持容器具有微流体芯片被布置在其中的芯片腔室36。在图7的实施例中,每个芯片保持容器30的芯片腔室36提供有孔口 39。可选地,芯片腔室36经由孔口 39与大气流体联通。替代地,反应器系统进一步包括环境压力废物容器,该环境废物容器经由孔口 39和安全线与芯片腔室流体联通,类似于图5中所示。
[0221]如果应用泄漏检测,例如,利用如前所述的流量传感器或压力传感器,微流体芯片中或与微流体芯片的一个或多个连接中的泄漏可被检测。通常,在该实施例中不可能确定芯片腔室36中的哪个微流体芯片21或哪个与微流体芯片21的连接正在泄漏。
[0222]在图7的实施例中,反应器流出物通过流出线8从反应器2排放。例如,流出线连接到选择阀70,选择阀70将反应器2之一的流出物流引至分析器71并将其它流引至废物72。从而,一个接一个所有流出物流被引至分析器71,所以所有流出物流可连续地被单独分析。
[0223]图8示出根据本发明的替代反应器系统的另一实施例。
[0224]图8的实施例类似于图5、图6和图7的实施例,但是在图8的实施例中,芯片保持容器30包括多个芯片腔室36,每个芯片腔室36容纳一微流体芯片21。可选地,至少一个芯片腔室36容纳多个微流体芯片21。
[0225]在图8的实施例中,微流体芯片21的限流通道22布置在反应器供给线5中。替代地或另外地,限流通道22可存在于反应器流出线8中。
[0226]图8的反应器系统包括四个反应器组件I。然而,根据本发明的反应器系统可能包括任意其它数量的反应器组件,尽管通常存在一个以上的反应器组件。
[0227]每个反应器组件I包括流通式反应器2、反应器供给线5和反应器流出线8。流通式反应器2全部具有反应器入口 3和反应器出口 4。反应器供给线5全部具有第一端6和第二端
7。反应器流出线8全部具有第一端9。在每个反应器组件I中,反应器供给线5的第二端7连接到反应器入口 3,并且反应器流出线8的第一端9连接到反应器出口 4。
[0228]图8的反应器系统进一步包括适于将加压流体提供到流通式反应器2的流体源12。根据本发明的反应器系统适于在高流体压力下操作,例如大约20bar或更高,大约30bar或更高,大约30bar到10bar,或者大约30bar到300bar反应器压力。反应器系统适于在高压下操作例如意味着与系统中的加压流体接触的结构元件的壁厚足够维持系统在这些高压下的结构整体性。进一步,例如,所使用的密封件和/或阀也适于高压操作。
[0229]图8的反应器系统进一步包括流动路径控制器15。在图8的实施例中,流动路径控制器15为将来自流体源12的加压流体在反应器组件I上分配的歧管。在该实施例中,来自流体源12的加压流体被同时提供到所有反应器组件I。
[0230]流动路径控制器15包括流动路径控制器入口 16和多个流动路径控制器出口 17。每个流动路径控制器出口 17与关联的反应器组件I的反应器供给线5的第一端6流体联通。关联的反应器组件I通过流动路径控制器出口 17接收加压流体。
[0231]图8的反应器系统包括在每个反应器供给线5中的限流通道22。这些限流通道22存在于其中的微流体芯片21布置在芯片保持容器30中,其在图8中示意性例示。每个微流体芯片包括限流通道22、芯片入口通道和芯片出口通道。限流通道在限流通道平面中延伸。芯片入口通道和芯片出口通道基本垂直于限流器平面延伸。芯片入口通道的直径与芯片入口通道的长度相比相同或更小。芯片出口通道的直径与芯片出口通道的长度相比相同或更小。
[0232]图2、图3和图4更详细地示出芯片保持容器的可能实施例。当使用类似图2、图3或图4中所示的芯片保持容器时,芯片保持容器中的流体供应通道的数量将匹配芯片保持容器中存在的微流体芯片或多个微流体芯片的芯片入口通道的数量,并且芯片保持容器中的流体排出通道的数量将匹配芯片保持容器中存在的微流体芯片或多个微流体芯片的芯片出口通道的数量。
[0233]芯片保持容器具有微流体芯片21被布置在其中的芯片腔室36。在图8的实施例中,每个芯片保持容器30的每个芯片腔室36提供有孔口 39。可选地,该芯片腔室36经由孔口 39与大气流体联通。替代地,反应器系统进一步包括环境压力废物容器,该环境废物容器经由孔口 39和安全线与关联的芯片腔室流体联通,类似于图8中所示。
[0234]如果应用泄漏检测,例如,利用如前所述的流量传感器或压力传感器,微流体芯片中或与微流体芯片的一个或多个连接中的泄漏可被检测。在图8的实施例中,能够设计泄漏检测,以使能够确定哪个微流体芯片21正在泄漏。这例如可通过为每个芯片腔室26提供有压力传感器、或者为每个孔口 39提供有流量传感器、或通过经由单独的安全线将每个孔口39连接到环境压力废物容器(或者共用的环境压力废物容器或者单独的环境压力废物容器)来实现,所述安全线各自提供有流量传感器。
[0235]在图8的实施例中,反应器流出物通过流出线8从反应器2排放。例如,流出线连接到选择阀70,选择阀70将反应器2之一的流出物流引至分析器71并将其它流引至废物72。从而,一个接一个所有流出物流被引至分析器71,所以所有流出物流可连续地单独分析。
[0236]图9示出根据本发明的替代反应器系统的另一实施例。
[0237]图9的实施例非常类似于图5的实施例。唯一的区别在于在图9的实施例中,流动路径控制器为选择阀85,而在图5的实施例中,流动路径控制器为歧管。
[0238]在图9所示的实施例中,反应器供给线5顺序提供有来自流体源12的加压流体。可选地,当反应器供给线5不从流体源12接收加压流体时,例如,无腐蚀性流体的不同流体被提供到反应器供给线5。
[0239]图10示出具有微流体芯片21被布置在其中的芯片腔室36的芯片保持容器30的实施例。
[0240]在图10的实施例中,芯片保持容器30的主体47包括基部31和盖32。基部31具有第一密封表面33。盖32具有第二密封表面34。当芯片保持容器30在使用时,第一密封表面33和第二密封表面34彼此接触。周向密封件35,例如诸如O形环的可压缩密封件,已经被提供来确保在微流体芯片中或其与芯片保持容器的流体供给通道和流体排出通道的连接中泄漏的情况下,所有泄漏的流体或者待在芯片腔室36中或者经由孔口 39离开芯片腔室36。这帮助获得可靠的泄漏检测。孔口 39在芯片腔室36与大气之间延伸,但是其可替代地被连接到例如结合图5的实施例描述的废物容器。
[0241]在图10中所示的实施例中,基部31和盖32可通过螺丝86彼此连接。
[0242]在图10的实施例中,微流体芯片包括多个限流通道22。每个限流通道22与芯片入口通道23和芯片出口通道24流体联通。每个芯片入口通道23与延伸穿过芯片保持容器30的基部31的流体供应通道37流体联通。替代地,流体供应通道37可延伸穿过芯片保持容器30的盖32。
[0243]每个芯片出口通道24与延伸穿过芯片保持容器30的基部31的流体排出通道(图10中未示出)流体联通。替代地,流体排出通道可延伸穿过芯片保持容器30的盖32。
[0244]在图10的实施例中,可选地,芯片保持容器30进一步包括用于每个流体供应通道的流体供应通道密封件40。该流体供应通道40布置在流体供应通道出口与其关联的芯片入口通道23之间。限流通道入口密封件40围绕流体供应通道出口延伸并接合微流体芯片。例如,流体供应通道密封件40为诸如O形环的可压缩密封件。
[0245]可选地,芯片保持容器30进一步包括用于每个流体排出通道的流体排出通道密封件41。该流体排出通道密封件41布置在芯片出口通道24与其关联的流体排出通道入口之间。流体排出通道密封件41围绕流体排出通道入口延伸并接合微流体芯片。例如,限流通道出口密封件41为诸如O形环的可压缩密封件。
[0246]图11示出具有微流体芯片21被布置在其中的芯片腔室36的芯片保持容器30的另一实施例。
[0247]在图11的实施例中,芯片保持容器30包括基部31和盖32。基部31具有第一密封表面33。盖32具有第二密封表面34。当芯片保持容器30在使用时,第一密封表面33和第二密封表面34彼此接触。周向密封件35,例如诸如O形环的可压缩密封件,已经被提供来确保在微流体芯片中或其与芯片保持容器的流体供给通道和流体排出通道的连接中泄漏的情况下,所有泄漏的流体或者待在芯片腔室36中或者经由孔口 39离开芯片腔室36。这帮助获得可靠的泄漏检测。孔口 39在芯片腔室36与大气之间延伸,但是可替代地其被连接到例如结合图5的实施例描述的废物容器。
[0248]在图11中所示的实施例中,基部31和盖32可通过螺丝86彼此连接。
[0249]在图11的实施例中,微流体芯片包括多个限流通道22。每个限流通道22与关联的芯片出口通道24流体联通,但是所有限流通道与一个且相同的芯片入口通道23流体联通。公用的芯片入口通道23与延伸穿过芯片保持容器30的基部31的流体供应通道(在图中未示出)流体联通。替代地,流体供应通道可延伸穿过芯片保持容器30的盖32。
[0250]每个芯片出口通道24与延伸穿过芯片保持容器30的基部31的流体排出通道流体联通。替代地,流体排出通道可延伸穿过芯片保持容器30的盖32。
[0251 ]在图11的实施例中,可选地,芯片保持容器30进一步包括流体供应通道密封件40。该流体供应通道密封件40布置在流体供应通道出口与芯片入口通道23之间。流体供应通道密封件40围绕流体供应通道出口延伸并接合微流体芯片。例如,流体供应通道密封件40为诸如O形环的可压缩密封件。
[0252]可选地,芯片保持容器30进一步包括用于每个限流通道22的流体排出通道密封件
41。该流体排出通道密封件41布置在芯片出口通道24与其关联的流体排出通道入口之间。流体排出通道密封件41围绕流体排出通道入口延伸并接合微流体芯片。例如,限流通道出口密封件41为诸如O形环的可压缩密封件。
【主权项】
1.一种用于高通量应用的反应器系统,该反应器系统包括: 多个反应器组件,每个反应器组件包括: 流通式反应器,所述流通式反应器包括反应器入口和反应器出口,该流通式反应器适于容纳化学反应; 反应器供给线,该反应器供给线具有第一端和第二端,所述第二端连接到所述流通式反应器的所述反应器入口,所述反应器供给线适于将流体供应到所述流通式反应器; 反应器流出线,该反应器流出线具有第一端,该第一端连接到所述流通式反应器的所述反应器出口,所述反应器流出线适于将反应器流出物从所述流通式反应器排出; 流体源,该流体源适于将加压流体提供到所述流通式反应器; 分流器,该分流器适于将所述加压流体从所述流体源传送到所述反应器组件,使得所述加压流体能够在所述流通式反应器内的反应中使用, 所述分流器布置在所述流体源的下游并在所述反应器组件的上游, 所述分流器包括平面形微流体芯片, 所述微流体芯片具有一芯片入口通道和多个芯片出口通道,其中所述芯片入口通道和所述芯片出口通道各自具有长度,所述微流体芯片进一步包括多个限流通道,其中每个限流通道从所述芯片入口通道延伸到关联的芯片出口通道, 其中所述芯片入口通道与所述流体源流体联通并且适于从所述流体源接收所述加压流体, 并且其中每个芯片出口通道与关联的反应器组件的反应器供给线的第一端流体联通,并适于将加压流体从所述流体源提供到关联的反应器组件,由此使得所述加压流体能够在所述流通式反应器中反应, 其中所述芯片入口通道和所述芯片出口通道各自具有直径,其中所述芯片入口通道的直径与所述芯片入口通道的长度相比相等或更小,并且其中每个芯片出口通道的直径与所述芯片出口通道的长度相比相等或更小, 其中所述微流体芯片包括彼此连接的第一主体板和第二主体板,其中所述第一主体板和所述第二主体板各自具有厚度, 其中所述芯片入口通道存在于所述第一主体板中并延伸穿过所述第一主体板的厚度,并且 其中所述芯片出口通道存在于所述第一主体板和/或所述第二主体板中并延伸穿过所述第一主体板和/或所述第二主体板的厚度。2.根据权利要求1所述的反应器系统,其中所述分流器的所述微流体芯片被布置在芯片保持容器中,该芯片保持容器包括: 容器主体; 在所述容器主体中的芯片腔室,所述芯片腔室将所述微流体芯片容纳在其中,所述芯片腔室由两个大致平面壁和周向腔室壁界定,所述平面壁被布置在所述芯片腔室的相反侧; 在所述容器主体中的流体供应通道,所述流体供应通道具有流体供应通道入口和流体供应通道出口,所述流体供应通道适于从所述流体源接收流体并将所述流体供应到所述芯片入口通道,其中所述流体供应通道入口与所述流体源流体联通并且所述流体供应通道出口与所述芯片入口通道流体联通;以及 流体供应通道密封件,所述流体供应通道密封件围绕所述流体供应通道出口延伸并接合所述微流体芯片;和 在所述容器主体中的多个流体排出通道,每个流体排出通道具有流体排出通道入口和流体排出通道出口,其中每个流体排出通道适于从关联的芯片出口通道接收流体并将所述流体供应到关联的反应器组件,其中每个流体排出通道入口与所述关联的芯片出口通道流体联通,并且每个流体排出通道出口与所述关联的反应器组件流体联通;以及 多个流体排出通道密封件,每个流体排出通道密封件围绕流体排出通道入口延伸,其中每个流体排出通道密封件接合所述微流体芯片; 其中所述芯片保持容器包括用于所述流体供应通道密封件和所述流体排出通道密封件的座,所述座各自具有周向壁、底部和开放的顶部,所述周向壁支撑布置在所述座中的密封件。3.根据权利要求2所述的反应器系统,其中所述座的顶部与所述微流体芯片有一距离,该距离为200μηι或更小,但是大于Ομπι,优选在ΙΟμπι与150μηι之间,可选在30μηι与70μηι之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的反应器系统,其中所述入口芯片通道和/或至少一个所述出口芯片通道的直径为0.7mm或更小,优选0.5mm或更小,可选在0.2mm与0.4mm之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的反应器系统,其中所述芯片入口通道和/或至少一个所述芯片出口通道的直径在所述通道的长度上变化,并且其中所述通道的平均直径与所述通道长度相比相同或更小,所述通道可选具有锥形形状。6.根据权利要求2-3中任一项所述的反应器系统,其中所述容器主体包括孔口,所述孔口将所述芯片腔室连接到环境压力容积,从而在所述反应器系统的操作期间,所述芯片腔室中的压力大致为环境压力。7.根据权利要求2、2、6中任一项所述的反应器系统,其中所述芯片保持容器的所述容器主体包括: 基部,该基部包括所述芯片腔室的所述平面壁中的一个,并且该基部进一步包括第一密封表面; 盖,该盖包括所述芯片腔室的所述平面壁中的另一个,并且该盖进一步包括第二密封表面, 当所述第一密封表面与所述第二密封表面彼此接触时所述基部和所述盖共同封闭所述芯片腔室, 其中所述芯片保持容器进一步包括: 周向密封件,该周向密封件与所述第一密封表面接触并与所述第二密封表面接触且围绕所述芯片腔室的圆周延伸。8.根据权利要求2、3、6、7中任一项所述的反应器系统,其中所述流体供应通道密封件和/或至少一个所述流体排出通道密封件具有带有中心孔的环形形状, 并且其中所述芯片保持容器进一步包括至少一个管状元件,该管状元件延伸穿过所述密封件的所述中心孔。9.根据权利要求6所述的反应器系统,其中所述芯片腔室经由所述孔口与大气流体联 通。10.根据权利要求8或9所述的反应器系统,其中所述反应器系统进一步包括废物容器,该废物容器经由所述孔口与芯片腔室流体联通。11.根据权利要求6、9和/或10中任一项所述的反应器系统,其中所述反应器系统进一步包括适于检测存在从所述芯片腔室通过所述孔口的流体流动的流动检测器。12.根据权利要求2、3、6-11中任一项所述的反应器系统,其中所述系统进一步包括用于检测所述芯片腔室中的压力的压力改变的芯片腔室压力传感器。13.根据权利要求2、3、6-12中任一项所述的反应器系统,其中在所述微流体芯片的外表面的一部分与所述芯片腔室的平面壁或周向壁之间存在空间,并且其中例如加热器或冷却器的热工设备布置在所述空间中。14.根据权利要求2、3、6-13中任一项所述的反应器系统,其中所述芯片保持容器完全封闭所述微流体芯片。15.—种用于高通量应用的反应器系统,该反应器系统包括: 多个反应器组件,每个反应器组件包括: 流通式反应器,所述流通式反应器包括反应器入口和反应器出口,所述流通式反应器适于容纳化学反应; 反应器供给线,该反应器供给线具有第一端和第二端,所述第二端连接到所述流通式反应器的所述反应器入口,所述反应器供给线适于将流体供应到所述流通式反应器; 反应器流出线,该反应器流出线具有第一端,该第一端连接到所述流通式反应器的所述反应器出口,所述反应器流出线适于将反应器流出物从所述流通式反应器排出; 流体源,该流体源适于将加压流体提供到所述流通式反应器; 流动路径控制器,该流动路径控制器适于将所述加压流体从所述流体源传送到所述反应器组件,使得所述加压流体能够在所述流通式反应器内的反应中使用, 所述流动路径控制器布置在所述流体源的下游并在所述反应器组件的上游, 所述流动路径控制器包括流动路径控制器入口,该流动路径控制器入口与所述流体源流体联通并适于从所述流体源接收所述加压流体, 所述流动路径控制器进一步包括多个流动路径控制器出口,每个流动路径控制器出口与关联的反应器组件的反应器供给线的第一端流体联通,并适于将加压流体从所述流体源提供到关联的反应器组件, 其中在至少一个反应器组件的反应器供给线和/或反应器流出线中存在限流通道,该限流通道被布置在平面形微流体芯片中,该微流体芯片进一步包括与所述限流通道流体联通的芯片入口通道和芯片出口通道,所述芯片入口通道在所述限流通道的上游并且所述芯片出口通道在所述限流通道的下游,所述芯片入口通道与所述芯片出口通道两者具有长度和直径,其中所述芯片入口通道的直径与所述芯片入口通道的长度相比相等或更小,并且其中所述芯片出口通道的直径与所述芯片出口通道的长度相比相等或更小, 其中所述微流体芯片包括彼此连接的第一主体板和第二主体板,其中所述第一主体板和所述第二主体板各自具有厚度, 其中所述芯片入口通道存在于所述第一主体板中并延伸穿过所述第一主体板的厚度,并且 其中所述芯片出口通道存在于所述第一主体板和/或所述第二主体板中并延伸穿过所述第一主体板和/或所述第二主体板的厚度。16.根据权利要求15所述的反应器系统,在所述系统中至少一个微流体芯片被布置在芯片保持容器中,该芯片保持容器包括: 容器主体, 在所述容器主体中的芯片腔室,所述芯片腔室将所述微流体芯片容纳在其中,所述芯片腔室由两个大致平面壁和周向腔室壁界定,该平面壁布置在所述芯片腔室的相反侧; 在所述容器主体中的流体供应通道,所述流体供应通道具有流体供应通道入口和流体供应通道出口,所述流体供应通道适于从所述限流通道被布置在其中的所述反应器供给线或所述反应器流出线接收流体,并将所述流体供应到所述微流体芯片的所述芯片入口通道,其中所述流体供应通道入口与所述限流通道被布置在其中的所述反应器供给线或所述反应器流出线流体联通,并且所述流体供应通道出口与所述芯片入口通道流体联通;以及 流体供应通道密封件,该流体供应通道密封件围绕所述流体供应通道出口延伸,并接合所述微流体芯片;和 在所述容器主体中的流体排出通道,所述流体排出通道具有流体排出通道入口和流体排出通道出口,所述流体排出通道适于从所述微流体芯片的所述芯片出口通道接收流体并将所述流体供应到所述限流通道被布置在其中的所述反应器供给线或所述反应器流出线,其中所述流体排出通道入口与所述芯片出口通道流体联通,并且所述流体排出通道出口与所述限流通道被布置在其中的所述反应器供给线或所述反应器流出线流体联通;以及 流体排出通道密封件,该流体排出通道密封件围绕流体排出通道入口延伸,其中所述流体排出通道密封件接合所述微流体芯片,并且 其中所述芯片保持容器包括用于所述流体供应通道密封件的座和用于所述流体排出通道密封件的座,所述座各自具有周向壁、底部和开放的顶部,所述周向壁支撑布置在所述座中的密封件。17.根据权利要求15-16中任一项所述的反应器系统,其中所述流动路径控制器为选择阀、分流器或岐管中的一个。18.根据权利要求15、16或17所述的反应器系统,其中所述芯片入口通道和/或至少一个所述芯片出口通道的直径在所述通道的长度上变化,并且其中所述通道的平均直径与所述通道长度相比相同或更小,所述通道可选具有锥形形状。19.根据权利要求15、16、17或18所述的反应器系统,其中所述入口芯片通道和/或至少一个所述出口芯片通道的直径为0.7mm或更小,优选0.5mm或更小,可选在0.2mm与0.4mm之间。20.根据权利要求16所述的反应器系统,其中所述座的顶部与所述微流体芯片有一距离,该距离为200μηι或更小,但是大于Ομπι,优选在ΙΟμπι与150μηι之间,可选在30μηι与70μηι之间。
【文档编号】B01J19/00GK105992641SQ201480064950
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2014年11月20日
【发明人】鲁兰杜什·亨德里克斯·威廉姆斯·穆宁, 本诺·哈尔托赫
【申请人】阿凡田技术有限公司
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