CN113365725A - 用于化学反应器的过滤器 - Google Patents

用于化学反应器的过滤器 Download PDF

Info

Publication number
CN113365725A
CN113365725A CN202080012175.8A CN202080012175A CN113365725A CN 113365725 A CN113365725 A CN 113365725A CN 202080012175 A CN202080012175 A CN 202080012175A CN 113365725 A CN113365725 A CN 113365725A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chemical reactor
inlet
conduit
depth
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202080012175.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113365725B (zh
Inventor
J·欧普德贝克
B·克莱尔博特
P·雅各布
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pharmaceutical Fluid Co ltd
Original Assignee
Pharmaceutical Fluid Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pharmaceutical Fluid Co ltd filed Critical Pharmaceutical Fluid Co ltd
Publication of CN113365725A publication Critical patent/CN113365725A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113365725B publication Critical patent/CN113365725B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/60—Construction of the column
    • G01N30/6004—Construction of the column end pieces
    • G01N30/6017—Fluid distributors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/22—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the construction of the column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/006—Separating solid material from the gas/liquid stream by filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B01J8/0085—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction promoting uninterrupted fluid flow, e.g. by filtering out particles in front of the catalyst layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/60—Construction of the column
    • G01N30/6052—Construction of the column body
    • G01N30/606—Construction of the column body with fluid access or exit ports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/60—Construction of the column
    • G01N30/6095—Micromachined or nanomachined, e.g. micro- or nanosize
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00788—Three-dimensional assemblies, i.e. the reactor comprising a form other than a stack of plates
    • B01J2219/00792—One or more tube-shaped elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00801—Means to assemble
    • B01J2219/0081—Plurality of modules
    • B01J2219/00813—Fluidic connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00851—Additional features
    • B01J2219/00858—Aspects relating to the size of the reactor
    • B01J2219/0086—Dimensions of the flow channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00891—Feeding or evacuation
    • B01J2219/00896—Changing inlet or outlet cross-section, e.g. pressure-drop compensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00905—Separation
    • B01J2219/00909—Separation using filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N2030/022—Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
    • G01N2030/027—Liquid chromatography

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

应用于基材上的化学反应器包括：用于接收流体和/或气体的入口，其中入口具有第一深度d高并且已调整为容纳毛细管；包括：过滤器元件，用于减少或防止材料在位于更远处的化学反应器部件中导致所供应流体和/或所供应气体堵塞，并且包括：用于输送和/或处理流体和/或气体的位于更远处的部件，其中位于更远处的部件的深度d低小于入口的深度d高。过滤元件包括第一管道部件和第二管道部件，由此，第一管道部件比第二管道部件更靠近入口，第一管道部件比第二管道部件更深，第一管道部件具有发散宽度且无柱结构，而第二管道部件填充有过滤柱。

Description

用于化学反应器的过滤器
发明范围
本发明一般涉及化学反应器，例如，色谱系统。更具体地，本发明涉及用于化学反应器的入口，例如在具有柱结构的管道处的入口。
发明背景
利用液体传播的系统具有广泛的应用，包括化学成分生产、纳米颗粒合成、成分的分离和/或提取等。用于分离混合物(例如，能够准确分析混合物)的分离技术的特定实例是色谱法。色谱有多种形式，例如气相色谱、凝胶色谱、薄层色谱、吸附色谱、亲和色谱、液相色谱等。液相色谱通常用于药学和化学，并且用于分析应用以及生产应用两者。在液相色谱中，利用具有流动相和固定相的各种物质的溶解度差异。由于各物质具有自身对固定相的“粘附力”，因此其在流动相中的迁移速度会更快或更慢，从而使某些物质可以与其他物质分离。原则上，这可适用于任何连接，其优点在于，无需使材料蒸发，并且温度变化的影响可以忽略不计。
液相色谱法的典型示例是基于多个串联连通管道的色谱柱，其中，相的分离可用于实际应用。
众所周知，这些管道的入口处可能会出现各种问题。
已知问题之一是在色谱柱中准确地安装各种部件，例如安装在导管中供应流体的毛细管，其与应用于基材上的化学反应器中的入口导管有关。
第二个已知问题涉及一定程度或部分堵塞管道进入部的入口。这种现象经常发生在分配器的水平面，分配器的功能是将流体塞加宽至发生分离的管道的宽度。
发明内容
本发明一些实施方式的目的是生产良好的系统用于对材料进行分离。
本发明一些实施方式的优点在于，解决了现有技术系统的一个或多个问题。
上述目的可以通过本发明实施方式的装置来实现。
在第一方面中，本发明涉及一种应用于基材上的化学反应器，所述化学反应器包括：
-用于接收流体和/或气体的入口，其中入口具有第一深度d高并且已调整为容纳毛细管；
-过滤器元件，用于减少或防止材料在位于更远处的化学反应器部件中导致所供应流体和/或所供应气体堵塞；以及
-用于输送和/或处理流体和/或气体的位于更远处的部件，其中位于更远处的部件的深度d低小于入口的深度d高，
其特征在于，
过滤器元件包括第一管道部件和第二管道部件，其中，第一管道部件比第二管道部件更靠近入口，第一管道部件比第二管道部件更深，或者换言之，第一管道部件的深度大于第二管道部件的深度，第一管道部件具有发散宽度且没有柱结构，第二管道部件填充有过滤柱。由此，第一管道部件的发散宽度是在下游方向上第一管道部件宽度的加宽，即，从管道入口向着位于更远处的部件。
在相关方面，本发明还涉及如上所述用于化学反应器的设计。
本发明特定和优选方面已包括在所附独立和从属权利要求中。从属权利要求的特征可以与独立权利要求中的特征以及其它从属权利要求中的特征(例如所指示的并且不仅是权利要求中明确提出的特征)进行组合。
在第二方面中，本发明涉及一种应用于基材上的化学反应器，所述化学反应器包括：
入口管道，其进行调整以容纳用于将流体和/或气体供应到分离管道的毛细管；
分配器，其用于检查毛细管和分离管道之间的流体和/或气体塞的宽度过渡；以及
分离管道，其任选地包含柱结构，
由此，入口管道设置有止动元件，用于将毛细管精确定位在入口管道中。
在相关方面，本发明还涉及如上所述用于化学反应器的设计。
在另一方面中，本发明还涉及化学反应器，其中，在通向位于更远处的化学反应器部件的管道中，局部提供了更高密度的柱结构。在相关方面，本发明还涉及如上所述用于化学反应器的设计。
附图的简短说明
图1显示了根据本发明实施方式的化学反应器的第一设计。
图2显示了根据图1的化学反应器对系统堵塞的影响。
图3显示了根据本发明实施方式的化学反应器的第二设计。
图4显示了根据图1的化学反应器对系统堵塞的影响。
图5显示了根据本发明实施方式的在管道中局部具有更高密度的柱结构的化学反应器。
附图仅是示意性的且是非限制性的。为了说明目的，附图中一些元素的尺寸可能是放大的，并且可能不是等比例绘制。该尺寸和相对尺寸不必然与本发明实施方式的尺寸和相对尺寸对应。权利要求书中所用的附图标记并不理解为对保护范围进行限制。
具体实施方式
本发明将结合具体实施方式和特定附图进行说明，但本发明不受其限制，仅由权利要求限制。
应注意，权利要求中使用的术语“包含”和“包括”不应解释为被限制为其后所述项目；这些术语并不排除任意其它元件或步骤。因此，其可以被理解为指出所述特征、值、步骤或组分/部件的存在，但这并不排除存在或添加一种或多种其他特征、值、步骤或组分/部件或其组合。因此，表述“包含项目A和B的装置”的范围不应仅限于仅由部件A和B构成的装置。这意味着就本公开而言，所述装置仅有的相关部件是A和B。
该说明书中提及的“一个实施方式”或“一种实施方式”是指连同实施方式描述的具体特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，在整个说明书中各处的表述“在一个实施方式中”或“在一种实施方式中”的出现不一定都指同一实施方式，但是可以指同一实施方式。此外，具体特征、结构或特性可以任何合适方式在一个或多个实施方式中组合，这对于本公开领域的技术人员而言是显而易见的。
类似地，应理解，在本发明的示例性实施方式的描述中，本发明的各种特征有时在单一实施方式、附图或其说明中集合在一起，这是为了简化公开内容并帮助理解本发明的一个或多个不同发明方面。因此，该公开的方法不应被解释为反映了本发明的意图，即本发明需要比各权利要求中明确指出的更多的特征。不同的是，如同所附权利要求所反映的那样，发明方面包括的特征可能会少于前述公开的一个单一实施方式的全部特征。因此，按照详细说明的权利要求书由此被明确地纳入该详细说明，并且各独立权利要求均为本发明的独立实施方式。
此外，当本文所述的一些实施方式包括一些特征但不包括其它实施方式中所包括的其它特征时，不同实施方式的特征的组合应意在包括在本发明范围内，并且其会形成不同的实施方式，这应被本领域技术人员所理解。例如，在之后的权利要求书中，任意所述实施方式可以任意组合形式使用。
在本发明的实施方式中，当提到深度时，是指垂直于应用化学反应器的基材所测量的尺寸。
在本发明的实施方式中，当提到位于更远处的部件时，是指位于化学反应器下游的部件。例如，这可能是一个捕集柱，但也可能是另一个微流体元件。
在本发明的实施方式中，当提到第一管道部件的发散宽度时，是指所有可能的管道部件，其入口处的宽度小于出口处的宽度。在一些实施方式中，宽度可在流动方向的方向上系统地增加，在一些实施方式中，一段管道部件中的宽度可以系统地增加，但是也可以出现非单调或严格单调的管道加宽，并且属于术语发散宽度。
在第一方面中，本发明涉及一种化学反应器。该化学反应器可以是色谱柱，但不限于色谱柱。可受益于本发明的化学反应器的其它实例可以是：富集过滤器或捕获柱，例如，具有(微)催化剂的反应器，多相反应器，燃料电池，电化学反应器、用于毛细管电色谱的反应器等。本发明涉及应用于基材上的化学反应器。
化学反应器包括：入口，用于接收流体和/或气体。该入口通常是微流体管道，其中，沿着向化学反应器供应流体和/或气体的方向引入毛细管。入口管道通常具有深度d高。
根据本发明的实施方式，化学反应器还包括：过滤器元件，用于减少或防止材料在位于更远处的化学反应器部件中导致所供应流体和/或所供应气体堵塞。由于堵塞是导致化学反应器不能精确运行的主要原因之一，该过滤器元件在与这些系统的效率以及这些系统的精确性有关的方面具有重要优势。
除过滤器元件外，还存在至少一个位于更远处的部件(与入口和过滤器元件相比位于更下游的部件)，其可用于输送和/或处理流体和/或气体，例如用于由流体和/或气体分为不同相。位于更远处的该部件的深度d低通常小于入口的深度d高。
根据本发明该第一方面的实施方式的进一步特征在于，过滤器元件包括第一管道部件和第二管道部件。第一管道部件比第二管道部件更靠近入口。此外，第一管道部件也比第二管道部件更深。第一管道部件还具有发散宽度，并且不含柱结构。第二管道部件填充有滤柱。
在一些实施方式中，过滤器元件在深度上出现突然跳跃(也称为台阶)，从而使过滤器元件产生过滤效果。本发明实施方式的优点在于，深度显示出突然跳跃的过滤器元件令人惊讶地相对于对该跳跃产生过滤效果。因此，在化学反应器生产期间产生的废料或其他干扰元素导致化学反应器堵塞的可能性较小，因为这些废料或这些干扰元素不会到达位于更远处的反应器部件中的细通道(因为其会在之前被挡回，例如在深度上的突然跳跃处)。
在一些实施方式中，对化学反应器进行调节，由此，入口和过滤器元件构造成当毛细管位于入口中时，由毛细管供应的流体和/或气体在过滤器元件的第一管道部件中具有液滴。毛细管通常胶合至入口中，以使得毛细管在系统每次运行时位于化学反应器中。本发明一些实施方式的优点在于，第一管道部件的深度可以根据所使用毛细管壁的厚度进行选择，以使得在第一管道部件中产生额外湍流。
入口和/或第一管道部件的深度可以为：例如，80μm至200μm，例如，100μm至150μm。第二管道部件的深度可以为：例如，10μm至60μm，例如，15μm至40μm。这可以与位于更远处的部件的深度匹配。各种深度之间的过渡可以是突然的，例如，一个或多个台阶。在一些实施方式中，过渡也可以逐步方式提供。
在一些实施方式中，第一管道部件的深度等于入口的深度d高，并且/或者第二管道部件的深度等于位于更远处的部件的深度d低。本发明实施方式的一个优点在于，必须在毛细管中产生的不同深度的数量可能受限。例如，当通过蚀刻产生这些深度时，优点在于，过滤器元件的管道部件可以具有与入口以及位于更远处的部件的相同深度。
在一些实施方式中，滤柱的长/宽纵横比为2至0.5，例如，1.2至0.8。其中，在本发明的实施方式中，提及长/宽纵横比是指，管道纵向方向上的柱尺寸(即，流体或气流流动的平均方向上的柱尺寸与管道宽度方向(即垂直于侧壁的方向)上的尺寸相比。
在一些实施方式中，滤柱是圆柱形的。本发明一些实施方式的优点在于，使用圆柱形滤柱允许在过滤器元件中产生大量的中间管道，而过滤所需的空间可能限制为有利于分离床的长度，例如，分离床在过滤器元件之后。
在一些实施方式中，在位于更远处的部件中也存在柱结构。滤柱和第二管道部件之间的最小距离至多是位于更远处的部件中的柱结构之间的距离。本发明一些实施方式的优点在于，过滤器元件中柱之间的具体距离可以导致反应器中位于更远处的部件中不会发生堵塞，其也基于柱结构。
在一些实施方式中，横向于从入口到达下游的管道的第一排中的滤柱数量至少为5个，例如至少7个，例如至少9个，例如至少11个，例如至少13个，例如至少15个。本发明一些实施方式的优点在于，流体和/或气体可以流过的管道数量最初很大，因此，一个或多个管道的堵塞不会导致整个反应器立即堵塞。
在一些实施方式中，第二管道部件包括靠近入口的第一组圆柱形滤柱，并且包括第二组圆柱形滤柱，与第一组相比，第二组圆柱形滤柱位于离入口更远处，其中，第一组包含更大的滤柱，其直径大于第二组中滤柱的直径。在本发明的实施方式中，也可以使用超过两组的具有不同直径的滤柱。
在一些实施方式中，位于更远处的部件是分离管道。
在一些实施方式中，分离管道填充有取向的细长柱，以使得纵向方向垂直于分离管道中的平均流动方向，或者分离管道填充有圆柱形柱。
在一些实施方式中，入口设置有止动元件，用于将毛细管精确定位在入口管道中。本发明一些实施方式的优点在于，将毛细管安装在化学反应器中可以受控方式进行，以限制损坏的风险。由于止动元件设置在入口管道中，当安装毛细管时，毛细管不会损坏分配器或分离管道的部件。
本发明一些实施方式的优点在于，将毛细管安装在化学反应器中可以高效方式进行。
在一些实施方式中，止动元件通过入口管道变窄来形成。
化学反应器可以包括色谱柱。化学反应器可以是色谱系统。色谱系统可以是高效液相色谱系统。
作为说明，参考图1到图4，显示了具有根据本发明过滤元件的化学反应器的两个示例，但是实施方式当然不限于此。
图1显示了化学反应器，所述化学反应器显示出入口110、具有第一管道部件122和第二管道部件124的过滤器元件120。在第二管道部件124(其是具有最小深度的过滤器元件120的部件)中，设置有滤柱结构126。在当前的示例中，位于更远处的部件130是捕集柱。在当前示例中，捕集柱本身也设置有柱(也称为柱结构)，其中，在本示例中的柱具有横向于流动方向取向的细长形式。然而，应注意，本发明不限于此，并且可以应用于位于离其它柱结构更远处的元件。
在本示例中，过滤器元件也是分配器，其确保待处理或分析的流体和/或气体塞扩大了(widen)由供应其的毛细管所确定的宽度以及捕集柱本身的宽度。在本示例中，部件122的深度与入口相同，而部件124的深度与捕集柱相同。在本示例中，第一管道部件的深度为约130μm，并且第二管道部件的深度为约20μm。结果，过滤器元件120提供深度上的过渡，从而产生过滤功能。在图1中，还提供了止动部件，用于将毛细管精确安装在化学反应器中。通常仅比入口直径略小的毛细管随后可滑入入口，并且在到达止动部件150时自发停止。
图2显示了图1中示意性显示的体系，材料粘在一起通常发生在第一管道部件中，因此，造成这种情况的材料或碎屑不会最终进入色谱柱本身，因此不会造成任何堵塞。照片中圈出部分显示了粘在一起的材料。
在图3中，显示了化学反应器的替代性示例。在该示例中，位于更远处的部件不是一个捕集柱，而是一个具有柱结构的管道。然而，由过滤器元件120提供的过滤器功能以相同的方式工作。
图4显示了图3中示意性显示的体系，材料粘在一起通常发生在第一管道部件中，因此，造成这种情况的材料或碎屑不会最终进入管道本身，因此不会造成任何堵塞。
在相关方面，本发明涉及如上述方面中所述的用于化学反应器的设计。
在另一方面中，本发明涉及一种应用于基材的化学反应器，所述化学反应器包括：
入口管，其进行调整以容纳用于将流体和/或气体供应到分离管道的毛细管；
分配器，其用于检查毛细管和分离管道之间的流体和/或气体塞的宽度过渡；以及
分离管道，其任选地包含柱结构，
由此，入口管道设置有止动元件，用于将毛细管精确定位在入口管道中。这是通常在安装时发生一次的操作。
本发明一些实施方式的优点在于，将毛细管安装在化学反应器中可以受控方式进行，以限制损坏的风险。由于止动元件设置在入口管道中，毛细管不会损坏分配器或分离管道的部件。
本发明一些实施方式的优点在于，将毛细管安装在化学反应器中可以高效方式进行。
止动元件可以通过入口管道变窄来形成。这可以通过局部给予入口管道不同蚀刻深度来形成。止动材料可由与制造入口管道的材料相同的材料构成，但这不是必需的。
入口管道可以比分离管道显著更深。
本发明一些实施方式的一个优点在于，入口管道可以容易地容纳毛细管。
尽管示出了用于图1和图3中所示的化学反应器的止动元件，但是根据本发明这一方面的化学反应器不得包括如先前方面中所述的任意过滤器元件。止动元件与之分开提供。
在相关方面，本发明还涉及如上所述用于化学反应器的设计。
在另一方面中，本发明还涉及化学反应器，其中，在通向位于更远处的化学反应器部件的管道中，局部提供了更高密度的柱结构。这可以实现，例如，通过在该部件中选择平均直径较小的柱结构来实现。柱结构优选地设置成在局部提供用于流体或气体的更多通道。作为图示，该结构显示于图5中，图5显示管道510、管道510中具有更高密度柱结构的部件520和位于更远处的部件530。例如，密度可以是两倍高、三倍高等。使用柱结构密度更高的部件的优点在于，流体和/或气体塞发生额外混合(由于更多数量的汇合点)，因此，即使在部件520的第一排柱的通道之一中发生堵塞，由于能够保持其全部功能，位于更远处的部件530(例如分配器)中的流体或气体塞的扩散也将以均匀方式进行。应当注意，通常使用圆柱形柱结构，但是本发明不限于此，并且也可以使用其他形式。在相关方面中，本发明还涉及根据上述方面用于化学反应器的设计。

Claims (16)

1.应用于基材上的化学反应器，所述化学反应器包括：
-用于接收流体和/或气体的入口(110)，其中入口(110)具有第一深度d高并且已调整为容纳毛细管；
-过滤器元件(120)，用于减少或防止材料在位于更远处的化学反应器部件中导致所供应流体和/或所供应气体堵塞；以及
-用于输送和/或处理流体和/或气体的位于更远处的部件(130)，其中位于更远处的部件(130)的深度d低小于入口(110)的深度d高，
其特征在于，
过滤器元件(120)包括第一管道部件(122)和第二管道部件(124)，其中
第一管道部件(122)比第二管道部件(124)更靠近入口，
第一管道部件(122)的深度比第二管道部件(124)的深度更深，
第一管道部件(122)具有发散的宽度，以使得第一管道部件从入口(110)向位于更远处的部件(130)的下游方向上的宽度加宽，并且第一管道部件(122)不含柱结构，并且，
第二管道部件(124)填充有滤柱(126)。
2.如权利要求1所述的化学反应器，其中，过滤器元件(120)在深度上出现突然跳跃，产生过滤效果。
3.如权利要求1或2所述的化学反应器，其中，入口和过滤器元件(120)构造成当毛细管位于入口(110)中时，由毛细管供应的流体和/或气体在过滤器元件(120)的第一管道部件(122)中具有液滴。
4.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，第一管道部件(122)的深度等于入口(110)的深度d高，并且/或者第二管道部件(124)的深度等于位于更远处的部件(130)的深度d低。
5.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，滤柱(126)的长/宽纵横比为2至0.5，例如，1.2至0.8。
6.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，滤柱(126)是基本圆柱形的。
7.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，柱结构也存在于位于更远处的部件(130)中，并且其中，第二管道部件(124)中滤柱之间的最小距离至多为位于更远处的部件(130)中柱结构之间的距离。
8.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，横向于从入口到达下游的管道的第一排中的滤柱数量至少为5个，例如至少7个，例如至少9个，例如至少11个，例如至少13个，例如至少15个。
9.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，第二管道部件(124)包括靠近入口(110)的第一组圆柱形滤柱(126)，并且包括第二组圆柱形滤柱(126)，与第一组相比，第二组圆柱形滤柱位于离入口(110)更远处，其中，第一组包含更大的滤柱，其直径大于第二组中滤柱的直径。
10.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，位于更远处的部件(130)是分离管道。
11.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，分离管道填充有取向的细长柱，以使得纵向方向垂直于分离管道中的平均流动方向，或者分离管道填充有圆柱形柱。
12.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，入口设置有止动元件，用于将毛细管精确定位在入口管道中。
13.如权利要求12所述的化学反应器，其中，止动元件通过入口管道变窄来形成。
14.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，化学反应器包括色谱柱。
15.如前述权利要求中任一项所述的化学反应器，其中，化学反应器是色谱系统。
16.如权利要求15所述的化学反应器，其中，色谱系统是高效液相色谱系统。
CN202080012175.8A 2019-01-31 2020-01-31 用于化学反应器的过滤器 Active CN113365725B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2019/5061 2019-01-31
BE20195061A BE1027013B1 (nl) 2019-01-31 2019-01-31 Filter voor chemische reactoren
PCT/IB2020/050796 WO2020157721A1 (en) 2019-01-31 2020-01-31 Filter for chemical reactors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113365725A true CN113365725A (zh) 2021-09-07
CN113365725B CN113365725B (zh) 2023-06-06

Family

ID=65440727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080012175.8A Active CN113365725B (zh) 2019-01-31 2020-01-31 用于化学反应器的过滤器

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20220057370A1 (zh)
EP (1) EP3917658A1 (zh)
JP (1) JP2022519811A (zh)
KR (1) KR20210119998A (zh)
CN (1) CN113365725B (zh)
BE (1) BE1027013B1 (zh)
CA (1) CA3124622A1 (zh)
WO (1) WO2020157721A1 (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5092989A (en) * 1989-10-19 1992-03-03 Skatron A/S Sheath fluid filtering in a closed-cycle flow cytometer system
US5908552A (en) * 1995-12-14 1999-06-01 Hewlett-Packard Company Column for capillary chromatographic separations
US6086825A (en) * 1997-06-06 2000-07-11 Caliper Technologies Corporation Microfabricated structures for facilitating fluid introduction into microfluidic devices
EP1942341A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-09 Danmarks Tekniske Universitet A device and a system for analysis of a fluid sample
CN101688854A (zh) * 2007-05-23 2010-03-31 Vrije布鲁塞尔大学 用于横跨微构分离通道分配试样和载液的设备
CN201903534U (zh) * 2010-11-30 2011-07-20 常州豪邦纳米科技涂料有限公司 气相色谱仪
CN203630097U (zh) * 2013-11-26 2014-06-04 王星 气相色谱仪进样过滤器
CN105102113A (zh) * 2013-02-05 2015-11-25 制药流体股份有限公司 化学反应器装置
CN106092691A (zh) * 2016-07-16 2016-11-09 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 固体含氢样品氢同位素在线样品制备装置
CN206930630U (zh) * 2017-06-09 2018-01-26 西华大学 一种气相色谱仪进样前置处理装置
CN107850582A (zh) * 2015-07-12 2018-03-27 制药流体股份有限公司 微流体装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5092989A (en) * 1989-10-19 1992-03-03 Skatron A/S Sheath fluid filtering in a closed-cycle flow cytometer system
US5908552A (en) * 1995-12-14 1999-06-01 Hewlett-Packard Company Column for capillary chromatographic separations
US6086825A (en) * 1997-06-06 2000-07-11 Caliper Technologies Corporation Microfabricated structures for facilitating fluid introduction into microfluidic devices
EP1942341A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-09 Danmarks Tekniske Universitet A device and a system for analysis of a fluid sample
CN101688854A (zh) * 2007-05-23 2010-03-31 Vrije布鲁塞尔大学 用于横跨微构分离通道分配试样和载液的设备
CN201903534U (zh) * 2010-11-30 2011-07-20 常州豪邦纳米科技涂料有限公司 气相色谱仪
CN105102113A (zh) * 2013-02-05 2015-11-25 制药流体股份有限公司 化学反应器装置
CN203630097U (zh) * 2013-11-26 2014-06-04 王星 气相色谱仪进样过滤器
CN107850582A (zh) * 2015-07-12 2018-03-27 制药流体股份有限公司 微流体装置
CN106092691A (zh) * 2016-07-16 2016-11-09 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 固体含氢样品氢同位素在线样品制备装置
CN206930630U (zh) * 2017-06-09 2018-01-26 西华大学 一种气相色谱仪进样前置处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210119998A (ko) 2021-10-06
US20220057370A1 (en) 2022-02-24
WO2020157721A1 (en) 2020-08-06
BE1027013A1 (nl) 2020-08-24
EP3917658A1 (en) 2021-12-08
CA3124622A1 (en) 2020-08-06
BE1027013B1 (nl) 2020-09-01
JP2022519811A (ja) 2022-03-25
CN113365725B (zh) 2023-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8132443B2 (en) Microfabricated gas chromatograph
US8123841B2 (en) Column design for micro gas chromatograph
EP1361912B1 (en) Method for packing capillary columns with particulate materials
US8312762B2 (en) Device and methods for reducing pressure and flow perturbations in a chromatographic system
JP5345136B2 (ja) 微細加工分離チャネルに試料及びキャリア液を分配する装置
AU2014213666B2 (en) Chemical reactor device
JPH11253775A (ja) ミキサー装置
US20060204400A1 (en) Process for separation of dispersions and an apparatus
CN113365725B (zh) 用于化学反应器的过滤器
CN107850582B (zh) 微流体装置
AU2013286194B2 (en) Multiphase flow mixing apparatus and method of mixing
Zhao et al. Research on performance optimization of gas–liquid ejector in multiphase mixed transportation device
US3436897A (en) Method of and apparatus for chromatographic separations
CN113226533B (zh) 化学反应器
CN113791016B (zh) 乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置、监测方法
Hsieh et al. Miniature circulatory column system for gas chromatography
Chmela et al. HDC-chip: an integrated micromachined separation system for polymers and particles
AU2018246354A1 (en) Flow distributor
JP3482865B2 (ja) 試料分離装置及び化学分析装置
WO2008067600A1 (en) Channel priming at channel junctions in a microfluidic system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant