マイクロリアクター技術の最前線

第1章　生産用マイクロリアクター利用の基本概念とデバイス開発
1　マイクロリアクター利用の基本概念と大量生産化戦略　前　一廣
　　1.1　はじめに
　　1.2　マイクロリアクターの特長
　　1.3　マイクロ空間で発現する機能を利用した操作法
　　　1.3.1　基本的な考え方
　　　1.3.2　瞬間混合操作(ナノ粒子製造を例に)
　　　1.3.3　束縛された空間での精緻な流動を利用した操作
　　　1.3.4　大きな熱交換能力
　　　1.3.5　反応時間の厳密制御
　　1.4　マイクロリアクターの適用分野
　　1.5　大量生産プロセスへの開発戦略
　　1.6　おわりに
2　高効率マイクロリアクターの形状設計法　長谷部伸治
　　2.1　はじめに
　　2.2　設計時の留意点
　　2.3　コンパーメントモデルを用いた形状最適化
　　2.4　CFDシミュレーションと応答局面を用いた形状最適化
　　2.5　随伴変数法の適用
　　2.6　分配器の設計
　　2.7　おわりに
3　深溝型マイクロリアクター　外輪健一郎
　　3.1　深溝型流路による処理量増大の概念
　　3.2　作製精度と流動状態
　　3.3　混合性能の改良
　　3.4　応用例
　　3.5　実用化に向けて
4　工業用化学反応器として適合するマイクロリアクターの開発　近藤 賢
　　4.1　はじめに
　　4.2　スループットの向上
　　　4.2.1　既存マイクロリアクター単体のスループットの限界
　　　4.2.2　既存の内部ナンバリングアップとその限界
　　　4.2.3　1エレメントの能力アップがキー因子
　　4.3　混相系への適合性
　　　4.3.1　エマルジョン反応系への適合性
　　　4.3.2　気体混合系への適合性
　　　4.3.3　固体混合系への適合性
　　4.4　生産ツールとして備えるべきそのほかの重要な機能と拡張機能
　　　4.4.1　熱交換性
　　　4.4.2　滞留時間・反応時間範囲の拡張
　　　4.4.3　適用固体物サイズの拡張
　　4.5　プラント
　　　4.5.1　医薬品・ニトロ化
　　　4.5.2　ファインケミカル・アルキルニトロ化合物
　　　4.5.3　チューブ振動式フローリアクター Coflore ATR
　　4.6　まとめ
5　各種金属性マイクロリアクターの開発　妹尾典久
　　5.1　はじめに
　　5.2　界面反応型マイクロリアクター(マイクロミキサー)の開発
　　5.3　複合液滴生成用マイクロリアクターの開発
　　　5.3.1　サイド・バイ・サイド型マイクロリアクター
　　　5.3.2　シース・コア型マイクロリアクター
　　5.4　海・島型マイクロリアクター
　　5.5　多孔・多段式マイクロミキサー(カルマン型マイクロミキサー)
　　5.6　流体を微粒子にするマイクロリアクター
　　5.7　分配器
　　5.8　転相温度乳化装置およびその方法
　　5.9　参考資料
　　5.10　さいごに
6　中量産に向けたマイクロリアクターの開発　富樫盛典
　　6.1　はじめに
　　6.2　マイクロリアクターが適用可能なプロセス
　　6.3　「ナンバリングアップ」の概念
　　6.4　外部ナンバリングアップの中量産プラント
　　6.5　内部ナンバリングアップの中量産プラント
7　バルク生産用マイクロリアクター開発　野一色公二
　　7.1　はじめに
　　7.2　バルク生産用マイクロリアクターの基本概念
　　7.3　バルク生産用熱交換器から大容量MCRへ
　　7.4　大容量MCR　積層型多流路反応器(SMCR™)について
　　7.5　SMCR™の適用事例
　　　7.5.1　抽出用途への適用検討
　　　7.5.2　実験内容および結果
　　7.6　おわりに
8　モジュラー型マイクロリアクター開発　御手洗篤
　　8.1　はじめに
　　8.2　モジュラーマイクロ反応システムMMRS
　　8.3　プロセスコントロール
　　8.4　スタンドアローン・モジュール
　　8.5　スケールアップ戦略
　　8.6　おわりに
第2章　マイクロリアクターを用いた各種物質製造技術
1　マイクロリアクターを使った環境調和型有機合成,高分子合成技術　吉田潤一,永木愛一郎
　　1.1 はじめに
　　1.2　フローマイクロリアクターの特長
　　1.3　マイクロリアクターの特長を活かした有機合成
　　　1.3.1　選択性よくほしい生成物を得る
　　　1.3.2　低温反応のエネルギー消費を抑える
　　　1.3.3　保護基を用いない合成
　　　1.3.4　マイクロリアクターの特長を活かした高分子合成
　　1.4　まとめ
2　高温高圧マイクロリアクターを用いた化学物質の高効率製造法　川波　肇
　　2.1　はじめに
　　2.2　高温高圧水
　　2.3　高温高圧水―マイクロリアクター
　　　2.3.1　高温高圧―マイクロリアクター
　　　2.3.2　高温高圧水―マイクロリアクターを用いた反応例
　　　2.3.3　炭素―炭素カップリング反応
　　2.4　おわりに
3　フロー系マイクロリアクターを用いる高効率・高選択的光化学反応　水野一彦
　　3.1　はじめに
　　3.2　フロー系マイクロリアクターを用いる光化学反応の特長
　　3.3　光化学反応装置
　　3.4　均一系光化学反応―その1
　　3.5　均一系光化学反応―その2
　　3.6　不均一系および界面を用いる光化学反応
　　3.7　おわりに
4　マイクロリアクターを用いたフッ素系ファインケミカル製品の合成　中谷英樹,平賀義之
　　4.1　はじめに
　　4.2　フッ素化合物とフッ素ファインケミカル製品
　　4.3　フッ素化合物の合成方法
　　4.4　フッ素系ケミカル製品のマイクロリアクターを用いた事例
　　　4.4.1　マイクロリアクターを用いた直接フッ素化反応
　　　4.4.2　マイクロリアクターを用いたビルディングブロック法
　　　4.4.3　マイクロリアクターを用いたエポキシ化反応
　　　4.4.4　マイクロリアクターを用いたハロゲン―リチウム交換反応
　　　4.4.5　マイクロリアクターの生産設備としての利用可能性
　　4.5　おわりに
5　マイクロリアクター技術による直接法過酸化水素製造プロセス開発　井上朋也
　　5.1　はじめに
　　5.2　過酸化水素について
　　5.3　過酸化水素製造へのマイクロリアクター技術の適用
　　　5.3.1　MEMS技術によるマイクロリアクター製作・評価
　　　5.3.2　ガラス製マイクロリアクターを用いた過酸化水素製造法へ
　　　5.3.3　ナンバリングアップに向けた取り組み
　　　5.3.4　マイクロリアクターに適した触媒
　　5.4　実用化に向けて　
6　高選択率を目指したスワン酸化反応の素反応制御　川口達也
　　6.1 はじめに
　　6.2　スワン酸化反応について
　　6.3　結果
　　　6.3.1　マイクロフロー法とバッチ法の比較
　　　6.3.2　反応温度,滞留時間検討
　　　6.3.3　混合方式比較
　　　6.3.4　スケールアップ検討
　　6.4　おわりに
7　マイクロフローリアクターと数百グラムオーダーの有機合成　時實昌史,福山高英,柳　日馨
　　7.1　はじめに
　　7.2　触媒反応によるフロー合成とフローマイクロプラント
　　7.3　ラジカル反応によるフロー合成
　　7.4　光反応による合成
　　7.5　カチオン反応によるフロー合成
　　7.6　アニオン反応によるフロー合成
　　7.7　フルオラス溶媒を用いた臭素化反応
　　7.8　おわりに
8　マイクロチューブリアクターを用いたバイオディーゼル合成　草壁克己
　　8.1　はじめに
　　8.2　マイクロチューブリアクターによる反応促進効果
　　8.3　BDF合成条件の最適化
　　8.4　マイクロチューブリアクター内の流動状態と反応特性
　　8.5　マイクロチューブリアクターを用いた新規BDF合成
　　8.6　おわりに
9　気液マイクロリアクターを用いたピルビン酸の製造　安川隼也
　　9.1　はじめに
　　9.2　マイクロリアクターの適用
　　9.3　乳酸エチルの酸化反応へのマイクロリアクターの適用
　　9.4　気液スラグ流の流動状態と反応成績
　　　9.4.1　気液流量比の変更に伴うスラグ長さの変化
　　　9.4.2　スラグ長さ変更に伴う反応成績の変化
　　9.5　スケールアップを目的とした反応解析と安定操作法の探索
　　　9.5.1　乳酸エチル酸化反応の速度解析
　　　9.5.2　気液スラグの安定操作条件の探索
　　9.6　まとめ
10　マイクロリアクターを用いたラジカル重合,カチオン重合　岩崎　猛
　　10.1　はじめに
　　10.2　マイクロリアクターを用いたラジカル重合
　　　10.2.1　装置・実験方法
　　　10.2.2　マイクロリアクターの熱交換特性の評価
　　　10.2.3　重合評価の結果
　　10.3　ナンバリングアップリアクターと連続運転
　　　10.3.1　ナンバリングアップリアクターの設計
　　　10.3.2　パイロット装置による連続運転
　　10.4　マイクロリアクターを用いたカチオン重合
　　　10.4.1　装置・実験方法
　　　10.4.2　ビニルエーテルの重合結果
　　10.5　まとめ
11　マイクロリアクターを用いたポリイミドナノ構造体の連続作製　石坂孝之,川波　肇,鈴木敏重
　　11.1　はじめに
　　11.2　マイクロリアクターを用いた微粒子の作製
　　11.3　迅速な逐次操作に注目したナノ材料作製
　　11.4　マイクロリアクターを用いたポリイミドナノ構造体の作製
　　　11.4.1　ポリイミドとは
　　　11.4.2　ポリイミドナノ粒子の作製
　　　11.4.3　ポリイミドナノ構造体の作製
　　11.5　おわりに
12　マイクロミキサーを用いた機能性微粒子合成　渡邉　哲,宮原　稔
　　12.1　はじめに
　　12.2　マイクロミキサーを用いたPtナノ粒子の合成
　　12.3　マイクロミキサーを用いたAu@SiO2粒子の合成
　　12.4　まとめ
13　多重管型マイクロリアクターによる酸化物ナノ粒子の合成　木俣光正
　　13.1　はじめに
　　13.2　多重管型マイクロリアクター
　　13.3　金属アルコキシドの加水分解法による粒子合成
　　13.4　多重円管型マイクロリアクターによるナノ粒子合成
　　　13.4.1　二酸化チタンナノ粒子
　　　13.4.2　亜酸化銅ナノ粒子
　　　13.4.3　複合酸化物ナノ粒子
　　13.5　おわりに
14　マイクロ流路による多相エマルション生成と微粒子作製　西迫貴志
　　14.1　はじめに
　　14.2　マイクロ流路デバイスを用いた多相エマルション生成技術
　　　14.2.1　マイクロ流路分岐の連結構造を用いた手法
　　　14.2.2　多重管ノズルを用いた多相エマルション生成技術
　　14.3　単分散多相エマルションを基材とした微粒子調整
　　　14.3.1　マイクロカプセル粒子の作製
　　　14.3.2　コアシェル粒子の作製
　　14.4　ナンバリングアップによる生産量スケールアップ
　　14.5　おわりに
15　マイクロリアクターによる乳化・エマルション調整の微細化　小野　努
　　15.1　はじめに
　　15.2　マイクロ流路分岐乳化法によるエマルション調整の微細化
　　15.3　転相温度(PIT)乳化法を利用したナノエマルション調整
　　15.4　マイクロ流路内超音波照射を利用したナノエマルション調整
　　15.5　おわりに
16　マイクロチャネルデバイスを用いた非球形微小液滴・微粒子の製造　小林　功
　　16.1　はじめに
　　16.2　分岐構造を持つMCデバイスを利用した非球形単分散微小液滴・微粒子の製造
　　　16.2.1　非球形単分散微小液滴の製造に関する基本的特性
　　　16.2.2　非球形単分散微粒子の製造
　　16.3　MCアレイデバイスを用いた非球形微小液滴・微粒子の製造
　　　16.3.1　MCアレイデバイス
　　　16.3.2　クロスフロー型MCアレイデバイスを用いた単分散非球形微小液滴・微粒子の製造
　　16.4　おわりに
第3章　マイクロ化学プロセス開発
1　マイクロ化学プロセスの生産プラント化へのアプローチ 　竹島弘昌
　　1.1　はじめに
　　1.2　マイクロ化学プラントの基本的装置構成
　　　1.2.1　ポンプ
　　　1.2.2　デバイス
　　　1.2.3　センサ
　　1.3　ラボ試験からのマイクロ技術ノウハウの蓄積
　　　1.3.1　プロセス適用可能性試験
　　　1.3.2　試験における課題
　　　1.3.3　スケールアップ基礎試験
　　　1.3.4　試験からの開発ニーズとその展開
　　1.4　マイクロ量産化の手法とその実施例
　　　1.4.1　スケールアップ基礎試験
　　　1.4.2　ナンバリングアップ基礎試験(分配性能および安定化確認)
　　　1.4.3　スケールアップとナンバリングアップの組合せ
　　　1.4.4　全工程の連続フロー化
　　　1.4.5　マイクロの洗浄性
　　1.5　おわりに
2　ニトロ化合物の安全高効率製造　太田俊彦
　　2.1　はじめに
　　2.2　現在のニトロ化合物の工業的な製造方法とその特徴
　　2.3　ニトロ化合物製造プロセスをマイクロ化するメリット
　　2.4　マイクロ空間におけるニトロ化合物の生成反応
　　2.4.1　攪拌回転型マイクロリアクターによるニトロ化合物製造の研究と開発
　　2.5　おわりに
3　医薬品製造のためのマイクロリアクターの工業化設計とスケールアップ戦略　Dominique Roberge,早川道也
　　3.1　概略
　　3.2　はじめに
　　3.3　工業用マイクロリアクター設計のための反応分類
　　3.4　スケールアップコンセプト
　　3.5　マイクロリアクター技術の工業的利用
　　3.6　まとめ
4　過酸化水素酸化反応によるビタミンK3製造プロセス開発　夕部邦夫
　　4.1　はじめに
　　4.2　過酸化水素酸化反応によるビタミンK3合成
　　4.3　過酢酸を酸化剤に用いたビタミンK3合成
　　4.4　マイクロ連続反応システムによるビタミンK3合成
　　4.5　ビタミンK3合成におけるマイクロ化学プロセス適用のメリット
　　4.6　おわりに
5　トイレタリー高機能製品の製造　松山一雄
　　5.1　はじめに
　　5.2　“micro in macro”に基づく汎用マイクロミキサー開発
　　5.3　マイクロ空間の特性を利用した新しい乳化プロセスの提案
　　5.4　“micro in macro”の実現による高機能製品の製造
　　5.5　おわりに
6　有機顔料微粒子製造　長澤英治
　　6.1　はじめに
　　6.2　研究開発の動向
　　6.3　当社における有機顔料微粒子製造プロセスの開発
　　　6.3.1　狙いとする有機顔料微粒子分散液
　　　6.3.2　水系有機顔料微粒子分散液製造
　　　6.3.3　溶剤系有機顔料微粒子形成法
　　6.4　おわりに
7　電子ペーパー用ツイストボール製造　滝沢容一
　　7.1　はじめに
　　7.2　ツイストボールの製作方法
　　7.3　マイクロチャンネル法での粒径制御
　　7.4　スケールアップについて
　　7.5　ツイストボールの設計
　　7.6　電子ペーパーへの応用
　　7.7　おわりに
8　洋上GTLプラントの開発　内田正之
　　8.1　はじめに
　　8.2　GTLとは
　　8.3　洋上GTLプラントが必要とされる背景
　　8.4　Velocys社およびそのマイクロチャンネルリアクターの特徴
　　8.5　マイクロGTLプラント
　　8.6　開発の状況
　　8.7　商業プラントの概念設計
　　8.8　おわりに