用于在流體介質中進行化學轉化的設備和方法技術

本發明專利技術提供了用于在流體中進行化學轉化的設備，具有流動分配器(11)，所述流動分配器具有至少一個流體介質入口(11)、至少一個流體介質出口(15)和至少一個約束區(13)，在所述約束區中進行所述化學轉化，以及用于旋轉、搖晃、搖擺或振動所述設備的裝置。至少一個約束區可以裝備有用于提供熱量、冷卻、聲音、光或其他類型輻射的提供器，這樣的提供器通過致動器軸(14)與外部的源接觸。所述流動分配器(11)可以具有與中央安置的流體介質入口(12)和指定的外周流體介質出口(15)連接的扇區。用于旋轉、搖晃、搖擺或振動所述設備的裝置可以是產生磁場的元件，或機械地連接到外部的致動裝置的軸(14)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于進行生物學或化學轉化或進行物理或化學捕獲的設備，包括一個或多個約束區，其中通過旋轉、搖晃、搖擺或振動所述設備產生經過所述約束區的所想要的流體流。
技術介紹
化學和生物技術中的異質的過程包括固體成分(包括但不限于，固定化的化學試劑、催化劑、清除劑、反應支持物、或捕獲吸附劑、或固定化的生物材料，例如，細胞或其片段)接觸流體介質，所述介質帶有反應物或其他試劑、樣品溶質、和/或流體運送的試劑與固體成分交互式處理的產物，這樣的過程關鍵地依賴于對流流體以實現兩個相之間必需的物質傳遞。因而這樣的系統常常以連續流通方式操作，在這種情況下，具有適合的設計的常規裝填柱常常是優選的形式，用于密封會被反應介質穿過或滲透的固體成分。然而，許多過程不適合連續處理。尤其是必需連續添加試劑和/或脫除副產品或所期望的產物的過程，·或在固體成分處理的過程期間必需改變物理或化學條件的過程也是這樣。在這些情況中，分批的處理方式常常是優選的。這樣的分批的異質過程可以通過在攪動下將固體成分作為顆粒材料直接懸浮在流體介質中來進行，在該過程結束后將通常要求過濾或沉降步驟以分離各個相。做為選擇，通過特別設計的、包含泵和/或閥門等的流動系統的方式，流體介質可以從分批反應器循環通過含有固體成分的裝填的儲存器，以實現發生反應所需的對流傳質。這樣的反應器通常是相當復雜的，常常必需為了特定目的來構建。例如，通過將固體成分作為旋轉設備外表面上的包被,以及在包被有固體成分的狹窄管道的內側面上，用常規的泵使流體介質通過，已經解決了建立固體和液體相之間高效的對流傳質的挑戰。雖然這些產品可以適合于它們為之設計的分析采樣目的，可以被包括的固體成分的數量在系統中是嚴重受限的，其中僅外部或內部表面被修飾以作為固體成分。進一步的，固體成分僅沉積在表面上，由于表面積不隨著反應器的體積線性地提高，這樣的系統也不適合于規模擴大。US 2007/0189115公開了空心的磁性攪拌器，被設計以在旋轉時產生內部流動。攪拌子未被設計成容納任何固體用于進行生物或化學轉化，或物理或化學捕獲。美國專利6，857，774B2代表了最接近的現有技術，公開了用于空穴混合和泵送的設備。這份現有技術中描述的設備的性能部分地基于與本專利技術的設備相同的原理，即，使用向心力場產生流動。然而，根據US 6，857，774B2的設備不包含約束區，所述約束區可以容納固體成分用于進行轉化和/或捕獲作用，這是在此公開的本專利技術的范圍，在所述現有技術中描述的設備的目的基礎上是不同的，即，促進空穴化以建立勻質溶液中的聲化學反應條件。專利技術概沭本專利技術涉及的基本原理用于設計適合于各種大小的容器中的分批或連續式異質過程的設備，包括在內部約束區中含有一種或多種固體成分的實體，通過所述實體，當被包埋在流體介質中時，通過旋轉、搖晃、搖擺或振動所述設備簡單地建立穿過內部含有的固體成分產生流體介質對流流體的挑戰。由于固體成分被包含在內部約束區中，固體成分的體積將隨著總體反應器體積線性地擴大，因此與固體成分僅包被在表面上的，現有技術已知的主動旋轉采樣設備相比提供了實質上更好的可擴大性。通過設備中的固體成分的約束區，本專利技術還提供了重要的設計優點，這有效地消除了不含有固體成分的設備所固有的問題，例如，由沉積在外表面上的包被物的磨損所引起的出口和濾器的堵塞。因而，本專利技術提供了用于在流體介質中進行生物學或化學轉化、或物理或化學捕獲的設備，包括流動分配器，具有至少一個流體介質入口、至少一個流體介質出口、以及與所述入口和出口連接的至少一個約束區，在其中進行所述轉化或捕獲；以及旋轉、搖晃、搖擺或振動所述設備的裝置。所述約束區空間地布置在所述設備內，從而通過旋轉、搖晃、搖擺或振動所述設備 建立離心力、流動誘導的壓力差、和/或慣性力，從而迫使浸沒所述設備的流體介質流動通過所述流動分配器的所述約束區。優選地，所述流動分配器具有一個或多個中央的流體介質進口。優選地，所述流動分配器具有一個或多個外周的流體介質出口。優選地，所述流動分配器的約束區容納一種或多種固體成分，其參與或促進涉及隨流體分布的至少一種試劑的生物學或化學轉化，作為選擇，引起所述試劑被固體成分捕-M-犾。術語“化學轉化”和“化學反應”在此可互換地使用，意圖包括化學和生物學轉化作用，以及化學和物理的捕獲。根據本專利技術的一個實施方式，所述約束區以所述流動分配器的中心軸對稱地放置。根據本專利技術的另一個實施方式，所述一個或多個約束區外周地位于所述流動分配器中。根據本專利技術的一個實施方式，所述流動分配器具有一個流體介質入口，以及位于一平面中的一個或多個流體介質出口，所述平面高于所述流體介質入口的平面。根據本專利技術的一個優選的實施方式，所述流動分配器具有安置的約束區，從而流體介質在流向流體出口之前流動通過所述約束區。根據本專利技術的另一個實施方式，所述流動分配器具有從中央的流體介質入口到外周的出口基本上呈螺旋形的流體通道排布的約束區。根據本專利技術的一個實施方式，所述流動分配器由材料制成或包被，所述材料能夠催化至少一種試劑經歷化學反應。根據本專利技術的另一個實施方式，所述流動分配器具有作為包被物摻入的固體成分，其能夠化學地轉化被導入所述流體通道的至少一種試劑。根據本專利技術的又一個實施方式，所述流動分配器的橫截面基本上是環形的，并具有多個扇區，每個扇區與中央安置的流體介質入口和指定的外周流體介質出口連接。優選地，所述流動分配器具有外部的或外周的靜止部分以及內部的中心部分，所述靜止部分具有多個扇區，所述中心部分適合于圍繞用于攪動的裝置來旋轉。優選地，所述扇區具有相同的或不同的固體成分，所述固體成分由一材料制成，所述材料能夠生物學或化學地轉化、或捕獲被導入所述扇區的至少一種試劑。根據本專利技術的一個實施方式，用于旋轉、搖晃、搖擺或振動所述設備的裝置是產生磁場的元件。根據本專利技術的另一個實施方式，用于旋轉、搖晃、搖擺或振動所述設備的裝置是機械地連接到外部致動設備的實心或空心的軸。優選地，至少一個約束區進一步具有用于提供物質或能量的交換的裝置，例如，添加試劑或脫除產物和副產物、加熱或冷卻、或應用聲能、紫外光或可見光或其他類型的電磁 輻射，所述提供器是用于通過致動器軸與外部源接觸的物質或能量的交換。優選地，用于電磁能交換的提供器被用于提供微波輻射、紫外光或可見光和/或聲能，以幫助反應在流動分配器中進行。優選地，用于物質交換的提供器被用于提供氣體，所述氣體可以與流體介質中包含的至少一種試劑反應，和/或與位于流動分配器中的至少一種試劑反應，所述氣體通過所述致動器軸提供。根據本專利技術的一個實施方式，所述約束區含有固體成分，所述固體成分是催化劑。根據本專利技術的另一個實施方式，所述約束區含有固體成分，所述固體成分含有物理地捕獲的或化學地結合的試劑，所述試劑能夠進入與流體流轉運的試劑的化學反應。根據本專利技術的又一個實施方式，所述約束區含有固體成分，所述固體成分是能夠轉化由流體流提供的試劑的、固定的生物學實體。根據本專利技術的又一個實施方式，所述約束區含有固體成分，所述固體成分是適合于進行固相合成的支持材料。根據本專利技術的又一個實施方式，所述約束區含有固體成分，所述固體成分是能夠從流體流捕獲物質的固體吸附劑。根據本專利技術的又一個實施方式，所述約束區含有固本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：喬納斯·佩爾松，謝爾·奧伯爾，弗雷德里克·阿爾姆奎斯特，克努特·伊爾加姆，
申請(專利權)人：諾迪克化學探索公司，
類型：
國別省市：