用于在流体介质中进行化学转化的设备和方法技术

本发明专利技术提供了用于在流体中进行化学转化的设备，具有流动分配器(11)，所述流动分配器具有至少一个流体介质入口(11)、至少一个流体介质出口(15)和至少一个约束区(13)，在所述约束区中进行所述化学转化，以及用于旋转、摇晃、摇摆或振动所述设备的装置。至少一个约束区可以装备有用于提供热量、冷却、声音、光或其他类型辐射的提供器，这样的提供器通过致动器轴(14)与外部的源接触。所述流动分配器(11)可以具有与中央安置的流体介质入口(12)和指定的外周流体介质出口(15)连接的扇区。用于旋转、摇晃、摇摆或振动所述设备的装置可以是产生磁场的元件，或机械地连接到外部的致动装置的轴(14)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于进行生物学或化学转化或进行物理或化学捕获的设备，包括一个或多个约束区，其中通过旋转、摇晃、摇摆或振动所述设备产生经过所述约束区的所想要的流体流。
技术介绍
化学和生物技术中的异质的过程包括固体成分(包括但不限于，固定化的化学试剂、催化剂、清除剂、反应支持物、或捕获吸附剂、或固定化的生物材料，例如，细胞或其片段)接触流体介质，所述介质带有反应物或其他试剂、样品溶质、和/或流体运送的试剂与固体成分交互式处理的产物，这样的过程关键地依赖于对流流体以实现两个相之间必需的物质传递。因而这样的系统常常以连续流通方式操作，在这种情况下，具有适合的设计的常规装填柱常常是优选的形式，用于密封会被反应介质穿过或渗透的固体成分。然而，许多过程不适合连续处理。尤其是必需连续添加试剂和/或脱除副产品或所期望的产物的过程，·或在固体成分处理的过程期间必需改变物理或化学条件的过程也是这样。在这些情况中，分批的处理方式常常是优选的。这样的分批的异质过程可以通过在搅动下将固体成分作为颗粒材料直接悬浮在流体介质中来进行，在该过程结束后将通常要求过滤或沉降步骤以分离各个相。做为选择，通过特别设计的、包含泵和/或阀门等的流动系统的方式，流体介质可以从分批反应器循环通过含有固体成分的装填的储存器，以实现发生反应所需的对流传质。这样的反应器通常是相当复杂的，常常必需为了特定目的来构建。例如，通过将固体成分作为旋转设备外表面上的包被,以及在包被有固体成分的狭窄管道的内侧面上，用常规的泵使流体介质通过，已经解决了建立固体和液体相之间高效的对流传质的挑战。虽然这些产品可以适合于它们为之设计的分析采样目的，可以被包括的固体成分的数量在系统中是严重受限的，其中仅外部或内部表面被修饰以作为固体成分。进一步的，固体成分仅沉积在表面上，由于表面积不随着反应器的体积线性地提高，这样的系统也不适合于规模扩大。US 2007/0189115公开了空心的磁性搅拌器，被设计以在旋转时产生内部流动。搅拌子未被设计成容纳任何固体用于进行生物或化学转化，或物理或化学捕获。美国专利6，857，774B2代表了最接近的现有技术，公开了用于空穴混合和泵送的设备。这份现有技术中描述的设备的性能部分地基于与本专利技术的设备相同的原理，即，使用向心力场产生流动。然而，根据US 6，857，774B2的设备不包含约束区，所述约束区可以容纳固体成分用于进行转化和/或捕获作用，这是在此公开的本专利技术的范围，在所述现有技术中描述的设备的目的基础上是不同的，即，促进空穴化以建立匀质溶液中的声化学反应条件。专利技术概沭本专利技术涉及的基本原理用于设计适合于各种大小的容器中的分批或连续式异质过程的设备，包括在内部约束区中含有一种或多种固体成分的实体，通过所述实体，当被包埋在流体介质中时，通过旋转、摇晃、摇摆或振动所述设备简单地建立穿过内部含有的固体成分产生流体介质对流流体的挑战。由于固体成分被包含在内部约束区中，固体成分的体积将随着总体反应器体积线性地扩大，因此与固体成分仅包被在表面上的，现有技术已知的主动旋转采样设备相比提供了实质上更好的可扩大性。通过设备中的固体成分的约束区，本专利技术还提供了重要的设计优点，这有效地消除了不含有固体成分的设备所固有的问题，例如，由沉积在外表面上的包被物的磨损所引起的出口和滤器的堵塞。因而，本专利技术提供了用于在流体介质中进行生物学或化学转化、或物理或化学捕获的设备，包括流动分配器，具有至少一个流体介质入口、至少一个流体介质出口、以及与所述入口和出口连接的至少一个约束区，在其中进行所述转化或捕获；以及旋转、摇晃、摇摆或振动所述设备的装置。所述约束区空间地布置在所述设备内，从而通过旋转、摇晃、摇摆或振动所述设备 建立离心力、流动诱导的压力差、和/或惯性力，从而迫使浸没所述设备的流体介质流动通过所述流动分配器的所述约束区。优选地，所述流动分配器具有一个或多个中央的流体介质进口。优选地，所述流动分配器具有一个或多个外周的流体介质出口。优选地，所述流动分配器的约束区容纳一种或多种固体成分，其参与或促进涉及随流体分布的至少一种试剂的生物学或化学转化，作为选择，引起所述试剂被固体成分捕-M-犾。术语“化学转化”和“化学反应”在此可互换地使用，意图包括化学和生物学转化作用，以及化学和物理的捕获。根据本专利技术的一个实施方式，所述约束区以所述流动分配器的中心轴对称地放置。根据本专利技术的另一个实施方式，所述一个或多个约束区外周地位于所述流动分配器中。根据本专利技术的一个实施方式，所述流动分配器具有一个流体介质入口，以及位于一平面中的一个或多个流体介质出口，所述平面高于所述流体介质入口的平面。根据本专利技术的一个优选的实施方式，所述流动分配器具有安置的约束区，从而流体介质在流向流体出口之前流动通过所述约束区。根据本专利技术的另一个实施方式，所述流动分配器具有从中央的流体介质入口到外周的出口基本上呈螺旋形的流体通道排布的约束区。根据本专利技术的一个实施方式，所述流动分配器由材料制成或包被，所述材料能够催化至少一种试剂经历化学反应。根据本专利技术的另一个实施方式，所述流动分配器具有作为包被物掺入的固体成分，其能够化学地转化被导入所述流体通道的至少一种试剂。根据本专利技术的又一个实施方式，所述流动分配器的横截面基本上是环形的，并具有多个扇区，每个扇区与中央安置的流体介质入口和指定的外周流体介质出口连接。优选地，所述流动分配器具有外部的或外周的静止部分以及内部的中心部分，所述静止部分具有多个扇区，所述中心部分适合于围绕用于搅动的装置来旋转。优选地，所述扇区具有相同的或不同的固体成分，所述固体成分由一材料制成，所述材料能够生物学或化学地转化、或捕获被导入所述扇区的至少一种试剂。根据本专利技术的一个实施方式，用于旋转、摇晃、摇摆或振动所述设备的装置是产生磁场的元件。根据本专利技术的另一个实施方式，用于旋转、摇晃、摇摆或振动所述设备的装置是机械地连接到外部致动设备的实心或空心的轴。优选地，至少一个约束区进一步具有用于提供物质或能量的交换的装置，例如，添加试剂或脱除产物和副产物、加热或冷却、或应用声能、紫外光或可见光或其他类型的电磁 辐射，所述提供器是用于通过致动器轴与外部源接触的物质或能量的交换。优选地，用于电磁能交换的提供器被用于提供微波辐射、紫外光或可见光和/或声能，以帮助反应在流动分配器中进行。优选地，用于物质交换的提供器被用于提供气体，所述气体可以与流体介质中包含的至少一种试剂反应，和/或与位于流动分配器中的至少一种试剂反应，所述气体通过所述致动器轴提供。根据本专利技术的一个实施方式，所述约束区含有固体成分，所述固体成分是催化剂。根据本专利技术的另一个实施方式，所述约束区含有固体成分，所述固体成分含有物理地捕获的或化学地结合的试剂，所述试剂能够进入与流体流转运的试剂的化学反应。根据本专利技术的又一个实施方式，所述约束区含有固体成分，所述固体成分是能够转化由流体流提供的试剂的、固定的生物学实体。根据本专利技术的又一个实施方式，所述约束区含有固体成分，所述固体成分是适合于进行固相合成的支持材料。根据本专利技术的又一个实施方式，所述约束区含有固体成分，所述固体成分是能够从流体流捕获物质的固体吸附剂。根据本专利技术的又一个实施方式，所述约束区含有固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：乔纳斯·佩尔松，谢尔·奥伯尔，弗雷德里克·阿尔姆奎斯特，克努特·伊尔加姆，
申请(专利权)人：诺迪克化学探索公司，
类型：
国别省市：