DE69901996T2

DE69901996T2 - Parallel-festbett-reaktor sowie gerät und verfahren zum einführen des fluids

Info

Publication number: DE69901996T2
Application number: DE69901996T
Authority: DE
Inventors: Shenheng Guan; Robert C. Haushalter; Ravi Srinivasan; Lynn Vanerden; Xuejun Jason Wang; Xiao Ping Ziiou
Original assignee: Symyx Technologies Inc
Current assignee: Symyx Technologies Inc
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: DE29924905U1; ATE372829T1; DE69901996T4; US7241424B2; DE69937124T2; WO1999064160A1; JP3377988B2; DE69901996D1; DE69937124D1; US6869799B1; US6149882A; CA2297725C; ATE219968T1; EP1245281A3; EP1245281B1; EP1001846B1; US6395552B1; US20020141900A1; ES2178442T3; DE1001846T1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme zur Hochgeschwindigkeitsanalyse von kombinatorischen Bibliotheken durch gleichzeitiges Kontaktieren einer Vielzahl von Bibliothekselementen mit einem Testfluid, und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bewerten von Bibliothekselementen hinsichtlich der Fähigkeit jedes Elements, die Umwandlung von fluiden Reaktanden zu katalysieren.

Diskussion

Die kombinatorische Chemie bezieht sich auf Verfahren zum Erschaffen chemischer Bibliotheken - sehr große Sammlungen von Verbindungen unterschiedlicher Eigenschaften - die getestet und bewertet werden, um einen Teilsatz versprechender Verbindungen zu identifizieren. In Abhängigkeit davon, wie sie erstellt werden, können Bibliotheken aus Substanzen frei in Lösung, gebunden an feste Träger oder angeordnet auf einer festen Oberfläche bestehen.
Das Aufkommen der kombinatorischen Chemie verspricht, die Entdeckung und Entwicklung neuer und nützlicher Materialien zu ändern. Beispielsweise haben Mitarbeiter in der pharmazeutischen Industrie solche Techniken erfolgreich eingesetzt, um die Geschwindigkeit der Medikamentenforschung dramatisch zu steigern. Materialwissenschaftler haben kombinatorische Verfahren verwendet, um neue Hochtemperatur-Supraleiter, magnetoresestive Materialien und Leuchtstoffe zu entwickeln. Kürzlich haben Wissenschaftler kombinatorische Verfahren bei der Katalysatorentwicklung angewendet. Siehe beispielsweise die anhängige US-Patentanmeldung Nr. 08/327,513 "The Combinatorial Synthesis of Novel Materials" (veröffentlicht als WO 96/11878) und die anhängige US-Patentanmeldung Nr. 08/898.715 "Combinatorial Synthesis and Analysis of Organometallic Compound and Catalysts" (veröffentlicht als WO 98/03521).
Sobald ein Forscher eine kombinatorische Bibliothek anlegt, muss er oder sie dutzende, hunderte oder selbst tausende Verbindungen bewerten. Vorhandene analytische Verfahren und Vorrichtungen, die ursprünglich dazu bestimmt waren, eine relativ kleine Anzahl Verbindungen zu charakterisieren, sind häufig zur Bewertung kombinatorischer Bibliotheken schlecht geeignet. Dieses gilt bei der Katalysatorforschung, wo bislang wenig Notwendigkeit bestand, große Anzahlen von Verbindungen gleichzeitig schnell zu testen oder zu charakterisieren.
Bei der traditionellen Katalysatorentwicklung synthetisieren beispielsweise die Forscher große Mengen einer Kandidaten-Verbindung. Sie testen dann die Verbindung, um zu ermitteln, ob sie ein weiteres Studium verlangt. Bei Katalysatoren in fester Phase umfaßt das anfängliche Testen das Einschließen der Verbindung in einem Druckbehälter und dann das Kontaktieren der Verbindung mit einem oder mehreren Reaktanden in fluider Phase bei spezieller Temperatur, Druck und Strömungsrate. Wenn die Verbindung ein gewisses minimalen Maß an Reaktand- umwandlung zu einem gewünschten Produkt erzeugt, wird die Verbindung einer sorgfältigen Ermittlung ihrer Eigenschaften in einem späteren Schritt unterworfen.
Weil die Synthese einen großen Teil des Entwicklungszyklus bei traditionellen Katalysatorstudien ausmacht, haben Forscher wenig Zeit darauf verwendet, den Bewertungsschritt zu beschleunigen. Obgleich Testreaktoren über die Jahre ständig verbessert worden sind, wurden also die meisten nur einfach automatisiert, um die zum Betrieb derselben notwendige Arbeit zu vermindern. Selbst automatisierte Katalysator-Bewertungsvorrichtungen, die aus mehreren Reaktionsbehältern bestanden, wurden nacheinander betrieben, so dass eine Reaktionszeit für eine Gruppe von Kandidatenverbindungen etwa die gleiche war, wie sie mit einem Reaktor mit nur einem Gefäß erzielt werden konnte.
Konventionelle Katalysator-Bewertungsvorrichtungen weisen auch andere Probleme auf. Beispielsweise erfordern traditionelle Versuchsreaktoren mit festem Bett relativ große Katalysatorproben. Dieses macht sie zu Bewertung kombinatorischer Bibliotheken unpraktisch. Bei kombinatorischen Verfahren erhält man eine gesteigerte Diversifizierung auf Kosten der Probengröße. Einzelne Bibliothekselemente können daher aus nicht mehr als einem Milligramm (mg) o. ä. Material bestehen. Hingegen fordern konventionelle Reaktoren mit festem Bett typischerweise 10 g oder mehr von jeder Kandidatenverbindung.
Die vorliegende Erfindung überwindet oder minimiert wenigstens eines oder mehrere der o. g. Probleme.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden Vorrichtungen zum Bewerten von Elementen einer kombinatorischen Bibliothek durch Kontaktieren von Bibliothekselementen mit einem Testfluid angegeben, die die Merkmale der Ansprüche 1 oder 2 aufweisen. Die Vorrichtung enthält mehrere Behälter zur Aufnahme der Bibliothekselemente, einen Detektor zum Analysieren von Änderungen im Testfluid im Anschluss an den Kontakt mit Bibliothekselementen, und ein Fluidleitsystem, das dazu eingerichtet ist, Testfluid etwa gleichmäßig unter den Behältern aufzuteilen. Das Fluidleitsystem enthält ein Eintrittssteuervolumen und ein Austrittssteuervolumen, die in Fluidverbindung mit den Einlässen bzw. Auslässen der Behälter sind. Mehrere Strömungsdrosseleinrichtungen schaffen eine Fluidverbindung zwischen den Behältern und entweder im Eintrittssteuervolumen oder dem Austrittssteuervolumen. Während der Bewertung wird ein höherer Druck im Eintrittssteuervolumen als im Austrittssteuervolumen aufrechterhalten, so dass Testfluid vom Eintrittssteuervolumen zum Austrittssteuervolumen durch die Behälter fließt. Das Testfluid wird etwa gleichmäßig zwischen den Behältern aufgeteilt, weil der Widerstand gegen die Fluidströmung in den Strömungsdrosseleinrichtungen am größten ist, zwischen den einzelnen Strömungsdrosseleinrichtungen wenig variiert und sehr viel größer ist als der Widerstand gegen die Fluidströmung in den Behältern und anderen Komponenten des Fluidleitsystems.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Fluidleitsystem auch mehrere Auslassleitungen und ein Wählventil, wobei die Auslassleitungen eine Fluidverbindung zwischen den Behälterauslässen und dem Wählventil herstellen. Das Wählventil ist dazu eingerichtet, Fluid von einem ausgewählten Behälter zu einem Proben-Bypass abzuleiten, während das Fluid aus den nicht ausgewählten Behältern über einen gemeinsamen Auslassanschluss zu einem Austrittssteuervolumen strömen kann. Eine Rückführleitung läßt das Meiste des Testfluids im Proben-Bypass in das Austrittssteuervolumen aus, obgleich ein kleiner Bruchteil zur Analyse zum Detektor gesandt wird. Fluid im Proben-Bypass wird zwischen dem Austrittssteuervolumen und dem Detektor aufgeteilt, indem ein Probennahmeventil verwendet wird, das eine selektive Fluidverbindung zwischen dem Proben-Bypass und dem Austrittssteuervolumen sowie zwischen dem Proben-Bypass und dem Detektor herstellt. Während der Bewertung wird im Eintrittssteuervolumen ein höherer Druck aufrechterhalten, als im Austrittssteuervolumen, so dass Testfluid vom Eintrittssteuervolumen durch die Behälter zum Austrittssteuervolumen strömt. Das Testfluid wird etwa gleichmäßig zwischen den Behältern aufgeteilt, weil der Widerstand gegen die Fluidströmung in den Strömungsdrosseleinrichtungen am größten ist, unter den einzelnen Strömungsdrosseleinrichtungen wenig schwankt und sehr viel größer ist, als der Widerstand gegen die Fluidströmung in den anderen Komponenten des Fluidleitsystems.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während der Bewertung ein höherer Druck in dem Eintrittssteuervolumen als im Austrittssteuervolumen aufrechterhalten, so dass Testfluid vom Eintrittssteuervolumen durch die Behälter zum Austrittssteuervolumen strömt. Das reaktive Fluid wird etwa gleichmäßig zwischen den Behältern verteilt, weil der Strömungswiderstand in den Strömungsdrosseleinrichtungen am größten ist, unter den einzelnen Strömungsdrosseleinrichtungen wenig schwankt und sehr viel größer ist als der Strömungswiderstand sonst im Fluidleitsystem.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Verfahren zum Bewerten von Elementen einer kombinatorischen Bibliothek angegeben, umfassend die Schritte nach den Ansprüchen 27 oder 28.
Änderungen im Tesffluid werden auf eine interessierende Eigenschaft, wie katalytische Aktivität und Selektivität bezogen. Der Kontaktierungsschritt und der Detektorschritt werden für wenigstens zwei der eingeschlossenen Bibliothekselemente gleichzeitig ausgeführt, und die Menge an Testfluid, die durch jedes Behälter pro Zeiteinheit strömt, ist etwa gleich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung zum schnellen Bewerten von Elementen einer kombinatorischen Bibliothek.
Fig. 2 ist eine Schemazeichnung eines Fluidleitsystems der Bewertungsvorrichtung.
Fig. 3 bis 6 zeigen vier verschiedene Einstellungen eines ersten Ventilteils und eines zweiten Ventilteils eines Fluidverteilungsventils.
Fig. 7 zeigt schematisch einen Strömungssensor und eine Steuervorrichtung zum gleichmäßigen Aufteilen von Fluid zwischen Behältern der Bewertungsvorrichtung.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Bodenansicht einer ersten Ausführungsform einer Behältergruppe.
Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Behältergruppe.
Fig. 10 zeigt ausschnittsweise eine Querschnittsansicht der Mulden und Behälter.
Fig. 11 zeigt ein Temperatursteuersystem.
Fig. 12 zeigt eine Explosionsdarstellung im Schnitt einer weiteren Ausführungsform einer Behältergruppe und eines vereinfachten Fluidleitsystems.
Fig. 13 zeigt schematisch Strömungswege für das in Fig. 2 dargestellte Fluidleitsystem.
Fig. 14 zeigt die Gasverteilung und Temperatursteuerung über der Zeit für eine Bewertungsvorrichtung mit 48 Behältern.
Fig. 15 zeigt die Probenerfassungs- und Detektorzeiten für eine Bewertungsvorrichtung mit 48 Behältern unter Verwendung von zwei 3-Kanal-Gaschromatographen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Gesamtdarstellung von Bewertungsvorrichtung und -verfahren

Die vorliegende Erfindung gibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum schnellen Bewerten der Elemente einer kombinatorischen Bibliothek an. Eine Bewertung mit hohem Durchsatz wird durch Kontaktierung von Bibliothekselementen mit etwa gleichen Mengen eines Testfluides erreicht. Die Bewertung kann gleichzeitig für zwei oder mehr Bibliothekselemente ausgeführt werden oder kann nacheinander in einer sehr schnellen Weise durchgeführt werden. Änderungen im Testfluid, die aus dem Kontakt mit den Bibliothekselementen herrühren, werden dazu verwendet, Elemente zu identifizieren, die eine weitere Untersuchung lohnen. In der nachfolgenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck "Fluid" auf alle Substanzen, die sich unter der Wirkung einer Scherkraft kontinuierlich verformen und umfaßt sowohl Gase als auch Flüssigkeiten.
Die Vorrichtung und das Verfahren können dazu verwendet werden, Bibliothekselemente auf der Grundlage jeder Eigenschaft zu bewerten, die bestimmt werden kann, indem Änderungen in einem Testfluid durch den Kontakt mit einem Bibliothekselement erfaßt oder gemessen werden. Beispielsweise können Bibliothekselemente auf katalytische Aktivität bewertet werden, indem jedes Bibliothekselement mit einem reaktiven Fluid in Berührung gebracht wird. Die am besten wirkenden Bibliothekselemente sind jene, die zur höchsten Konzentration eines gewünschten Reaktionsprodukts im Testfluid im Anschluss einen Kontakt führen.
Die beschriebene Erfindung ist nicht auf die Bewertung von Katalysatoren begrenzt, sondern kann auch für die schnelle Bewertung vieler verschiedener Arten von Materialien verwendet werden. Beispielsweise können das Verfahren und die Vorrichtung dazu verwendet werden, Bibliothekselemente auf der Grundlage ihrer Fähigkeit zu bewerten, spezielle Gassorten auszufiltern oder zu absorbieren. Die Konzentration jener Gasart in einem Fluidstrom im Anschluss an den Kontakt mit einem speziellen Bibliothekselement ist umgekehrt proportional zu der Leistung des speziellen Materials. In gleicher Weise können Polymermaterialien, die unter Verwendung von kombinatorischen Verfahren synthetisiert worden sind, auf thermische Stabilität bewertet werden, indem die Konzentration gasförmiger Zersetzungsprodukte in einem inerten Fluidstrom in Kontakt mit erhitzten Bibliothekselementen gemessen wird. Die Menge an Zersetzungsprodukt, die von einem speziellen Polymermaterial entwickelt worden ist, stellt ein Maß für die thermische Stabilität dieses Materials dar.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum schnellen Bewerten von Elementen einer kombinatorischen Bibliothek. Die Bewertungsvorrichtung 10 besteht aus mehreren Behältern 12 zur Aufnahme von Elementen der kombinatorischen Bibliothek. Jeder der Behälter 12 ist in Fluidverbindung mit einem Eintrittssteuervolumen 14 und einen Austrittssteuervolumen 16 über Strömungsdrosseleinrichtungen 18 bzw. Auslassleitungen 20. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Behälter in direktem Fluidkontakt mit dem Eintrittssteuervolumen, und die Strömungsdrosseleinrichtungen ersetzen die Auslassleitungen.
Elemente einer kombinatorischen Bibliothek werden bewertet, indem ein Teilsatz der Bibliothekselemente gleichzeitig mit annähernd gleichen Mengen des Testfluides in Berührung gebracht werden. Das Testfluid wird in einer Fluidmischeinheit 22 zubereitet, die in Fluidverbindung mit dem Eintrittssteuervolumen 14 ist. Während der Bewertung wird ein höherer Druck im Eintrittssteuervolumen 14 als im Austrittssteuervolumen 16 aufrechterhalten. Als Folge davon strömt Testfluid vom Eintrittssteuervolumen 14 über die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 und durch jeden der Behälter 12.
Die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 sind dazu bestimmt, der Fluidströmung längs der Strömungswege zwischen den Eintritts- und Austrittssteuervolumen 14 und 16 den größten Widerstand entgegenzusetzen. Die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 können jeden Aufbau haben, der Fluidströmung einschränkt, einschließlich Kapillarröhren, Mikrokanäle und Nadellochengstellen in einer Leitung.
Weil der Fluidströmungswiderstand - Druckverlust - in den Strömungsdrosseleinrichtungen 18 am größten ist und zwischen den einzelnen Drosseleinrichtungen 18 wenig schwankt, wird das Testfluid etwa gleichmäßig auf alle Behälter 12 verteilt. Dieses ist wichtig, weil der Umfang der Änderung im Testfluid im Anschluss an einen Kontakt mit einem Bibliothekselement u. a. von der Zeit abhängt, die einer gegebenen Menge des Testfluids zur Verfügung steht, das Bibliothekselement zu kontaktieren.
Typischerweise werden feste Bibliothekselemente jedem der Behälter 12 in Form eines festen Betts zugeführt: die Bibliothekselemente werden entweder auf festen Partikeln gehalten oder sind selbst granulare oder poröse Feststoffe. In solchen Fällen strömt das Testfluid durch die Zwischenräume im festen Bett, was einen innigen Kontakt zu dem Testfluid und dem Bibliothekselement sicherstellt. In gleicher Weise sind flüssige Bibliothekselemente innerhalb der Behälter 12 durch Kapillarkräfte eingeschlossen, und Fluidkontakt tritt auf, indem Testgas in Form vom Bläschen durch die Behälter 12 gelassen wird. Im Anschluss an den Kontakt Fluid/Feststoff oder Fluid/Fluid verläßt das Tesffluid jeden der Behälter 12 durch die Auslassleitungen 20, die das Testfluid zum Austrittssteuervolumen 16 leiten.
Der meiste Behälterausfluss fällt direkt in das Austrittssteuervolumen 16. Jedoch wird Testfluid aus ausgewählten Behältern 12 von den Auslassleitungen 20 durch einen Proben-Bypass 24 zu einem Detektor 26 geleitet, der Änderungen im Testfluid misst, die von dem Kontakt mit einem Bibliothekselement herrühren. Fast das gesamte Fluid im Proben-Bypass 24 wird über eine Rückführleitung 28 zum Austrittssteuervolumen 16 rückgeführt; nur ein kleiner Bruchteil wird wirklich zum Detektor 26 für die Analyse gesamt. Obgleich die Bewertungsvorrichtung 10 nach Fig. 1 zwei Detektoren 26 aufweist und jeder Detektor 26 Behälterausfluss von drei Behältern 12 gleichzeitig analysieren kann, kann die Anzahl der Detektoren 26 anders sein. Außerdem hängt die Fähigkeit eines jeden Detektors 26, Testfluid von mehr als einem der Behälter 12 gleichzeitig zu analysieren, von der Art des Detektors 26 ab. Ein nützlicher Detektor 26 zum Bewerten von Katalysatoren ist ein Gaschromatograph (GC), der die Konzentration eines gewünschten Reaktionsprodukts in einem Behälterausfluss messen kann. Andere nützliche Detektoren sind Massenspektrometer sowie Ultraviolett-, Tageslicht- und Infrarot-Spektrometer.

Fluidleitsystem

Die Fluidmischeinheit 22, das Eintrittssteuervolumen 14 und das Austrittssteuervolumen 16 bilden ein Fluidleitsystem. Weitere Details einer Ausführungsform des Fluidleitsystems 50 sind in Fig. 2 gezeigt. Aus Gründen der Klarheit zeigt Fig. 2 ein Fluidleitsystem 50, das für die Bewertung möglicher Katalysatoren geeignet ist. Das System kann jedoch auch dazu verwendet werden, Bibliothekselemente auf der Grundlage jedes Kriteriums zu bewerten, das durch Erfassung von Änderungen in einem Testfluid im Anschluss an einen Kontakt mit Bibliothekselementen unterscheidbar ist.
Das Testfluid wird in der Fluidmischeinheit 22 zubereitet, die Testfluidquellen 52 aufweist, die in Fluidverbindung mit konventionellen Massenströmungsreglern 54 sind. Die Massenströmungsregler 54 stellen die Menge jedes Testfluidbestandteils ein. Trennventile 56 erlauben es, jede Fluidquelle von der Leitung abzuschalten. Fluide strömen von den einzelnen Quellen 52 durch die Massenströmungsregler 54 und werden in einer Zweigleitung 58 miteinander kombiniert.
Von dort strömt das Testfluid in das Eintrittssteuervolumen 14 durch eine Zuführleitung 60. Falls notwendig, kann das Testfluid durch einen Auslassanschluss 62 abgelassen werden.
Das Eintrittssteuervolumen 14 versorgt die Behälter 12 mit Testfluid unter konstantem Druck. Ein Zuführleitungsregelventil 64 stellt die Strömungsrate des Testfluides, das in das Eintrittssteuervolumen 14 von der Testfluidmischeinheit 62 eintritt, ein. Ein Paar Zuführleitungswandler 66 beobachten den Druck unmittelbar stromaufwärts und stromabwärts des Regelventils 64. Beide Druckwandler 66 und das Regelventil 64 kommunizieren mit einem (nicht gezeigten) Prozessor. Druckdaten von den Wandlern 64 werden periodisch zum Prozessor gesandt. Auf der Grundlage dieser Daten überträgt der Prozessor ein Signal zum Regelventil 64, das die Testfluidströmungsrate durch die Zuführleitung 60 einstellt und den Testfluiddruck im Eintrittssteuervolumen 14 konstant hält.
Das Eintrittssteuervolumen 14 in Fig. 2 versorgt ggf. die Behälter 12 mit einem inerten Fluid unter dem gleichen Druck wie das Tastfluid (die Verwendung des inerten Fluids wird unten erläutert). Ein Inertfluid-Regelventil 68 stellt die Fluidrate des inerten Fluides, das in das Eintrittssteuervolumen 14 von der Inertfluidquelle 70 eintritt, ein. Ein Inertfluid-Zuführleitungswandler 72 überwacht den Druck unmittelbar stromabwärts des Regelventils 68. Der Wandler 72 und das Regelventil 68 kommunizieren mit einem (nicht gezeigten) Prozessor. Druckdaten vom Wandler 72 werden periodisch zum Prozessor gesandt, der auf der Grundlage der Druckdaten ein Signal zum Regelventil 68 abgibt. In Abhängigkeit von dem Signal stellt das Regelventil 68 die Strömungsrate des Inertfluides, das in das Eintrittssteuervolumen 14 eintritt, ein und hält dadurch den gewünschten Druck aufrecht. Ein Differenzdruckwandler 74, der sowohl mit dem Testfluidstrom als auch mit dem Inertfluidstrom innerhalb des Eintrittssteuervolumens 14 in Verbindung ist, liefert ein Maß über die Druckdifferenz zwischen den zwei Fluidströmen. Idealerweise sollte die Druckdifferenz vernachlässigbar sein.
Die Eigenschaften einiger Bibliothekselemente können sich ändern, während sie dem Testfluid ausgesetzt sind. Beispielsweise kann eine Probe eine starke katalytische Aktivität während des Anfangskontaktes mit einem reaktiven Fluid zeigen, jedoch kurze Zeit später einer zunehmenden Abfall der Aktivität aufweisen. Umgekehrt kann eine Probe eine Zunahme der katalytischen Aktivität mit zunehmender Kontaktzeit zeigen. In solchen Fällen muss man sicherstellen, dass die Zeit vom anfänglichen Kontakt mit dem Testfluid bis zur Erfassung von Änderungen im Testfluid für jede Probe etwa gleich ist; ansonsten würde bei der Verwendung einer Kombination aus paralleler und serieller Bewertung das wahrgenommene Verhalten einer Probe von der Position innerhalb des Bewertungszyklus abhängen.
Das Fluidleitsystem 50 nach Fig. 2 hat wahlweise ein Fluidverteilungsventil 76, das sicherstellt, dass das Zeitintervall zwischen dem anfänglichen Kontakt und der Erfassung für jede Probe etwa gleich ist. Zu Beginn eines Bewertungszyklus richtet das Verteilungsventil 76 inertes Fluid in jeden der Behälter 12 über Strömungsdrosseleinrichtungen 18. Zu vorgewählten Zeiten richtet das Verteilungsventil 76 nacheinander Testfluid in jeden der Behälter. Die Zeitpunkte, zu welchen der Detektormesswert sich im Testfluid von jedem der Behälter ändert, sind mit den vorgewählten Startzeiten synchronisiert.
Das Fluidverteilungsventil 76 besteht aus einem ersten Ventilabschnitt 78 und einem Ventilabschnitt 80. Der erste Ventilabschnitt 78 schafft selektiv eine Fluidverbindung zwischen dem Testfluid und den Strömungsdrosseleinrichtungen 18 sowie zwischen dem Testfluid und mehreren Auslassleitungen 82. Der zweite Ventilabschnitt 80 richtet selektiv eine Fluidverbindung zwischen dem inerten Fluid und den Strömungsdrosseleinrichtungen 18 sowie zwischen dem Inertfluid und Auslassleitungen 82 ein. Die Auslassleitungen 82 haben den gleichen Strömungswiderstand wie die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 und sie kanalisieren Fluid in das Austrittssteuervolumen 16. Weil der Widerstand gegen Fluidströmung in den einzelnen Strömungsdrosseleinrichtungen 18 und den Auslassleitungen 82 etwa gleich ist, werden sowohl das Testfluid als auch das inerte Fluid etwa gleichmäßig unter den Strömungsdrosseleinrichtungen 18 und den Auslassleitungen 82 verteilt.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen den Betrieb einer Ausführungsform des Fluidverteilungsventils 76. Testfluid und inertes Fluid treten in das Verteilungsventil 76 vom Eintrittssteuervolumen über einen Testfluidanschluss 84 und einen Inertfluidanschluss 86 ein. Das Verteilungsventil 76 teilt die zwei Fluidströme etwa gleichmäßig auf erste Auslassanschlüsse 78, die Fluid in die Strömungsdrosseleinrichtungen (nicht gezeigt), und zweite Auslassanschlüsse 90, die Fluid in die Auslassleitungen (nicht dargestellt) leiten, auf. Obgleich das in den Zeichnungen gezeigte Verteilungsventil 76 sechzehn Auslassanschlüsse aufweist, die gleichmäßig auf die ersten und zweiten Auslassanschlüsse 88 und 90 verteilt sind, kann die Anzahl der Auslassanschlüsse variieren.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen vier verschiedene Einstellungen des ersten Ventilabschnitts 78 und des zweiten Ventilabschnitts 80. In einer ersten, in Fig. 3 gezeigten Einstellung leitet der erste Ventilabschnitt 78 das gesamte Testfluid durch die zweiten Auslassanschlüsse 90, und der zweite Ventilabschnitt 80 leitet das gesamte inerte Fluid durch die ersten Auslassanschlüsse 88. In einer zweiten, in Fig. 4 gezeigten Einstellung, sind der erste Ventilabschnitt 78 und der zweite Ventilabschnitt 80 im Uhrzeigersinn derart gedreht, dass Inertfluid durch sieben der ersten Auslassanschlüsse 88 und einen der zweiten Auslassanschlüsse 90 strömt und das Testfluid durch sieben der zweiten Auslassanschlüsse 90 und einen der ersten Auslassanschlüsse 88 strömt. Eine Weiterdrehung im Uhrzeigersinn der ersten und zweiten Ventilabschnitte 798 und 80 führt zu einer dritten Einstellung, in der, wie in Fig. 5 gezeigt, inertes Fluid durch sechs der ersten Auslassanschlüsse 88 und zwei der zweiten Auslassanschlüsse 90 strömt und Testfluid durch sechs der zweiten Auslassanschlüsse 90 und zwei der ersten Auslassanschlüsse 88 strömt. Eine Drehung der ersten und zweiten Ventilabschnitt 78 und 80 um 180º führt zu einer vierten Einstellung, die in Fig. 6 gezeigt ist, in der das gesamte Testfluid durch die ersten Auslassanschlüsse 88 und das gesamte inerte Fluid durch die zweiten Auslassanschlüsse 90 strömt.
Wieder Bezug nehmend auf Fig. 2 verläßt Testfluid das Verteilungsventil 76 über die ersten Auslassanschlüsse 88, strömt durch die Drosseleinrichtungen 18 in die Behälter 12, wo es die einzelnen Bibliothekselemente kontaktiert. Das Testfluid tritt aus den Behältern 12 durch Auslassleitungen 20 aus und wird ggf. in das Austrittssteuervolumen 16 abgelassen. Jede der Auslassleitungen 20 ist in Fluidverbindung in einem von mehreren Einlassanschlüssen 92 eines Wählventils 94. Das Wählventil leitet selektiv das meiste der Behälterausflussströme direkt in das Austrittssteuervolumen 16 über einen gemeinsamen Auslassanschluss 96. Das Wählventil 94 feitet jedoch selektiv Fluid von einem der Behälter 12 durch einen Proben-Bypass 24 zu einem (nicht gezeigten) Detektor, der Änderungen im Testfluid mißt, die vom Kontakt mit einem Buchhaltungselement herrühren. Fluid in dem Proben-Bypass 24 wird zum Austrittssteuervolumen 16 durch eine Rückführleitung 28 rückgeleitet. Obgleich das Wählventil 94, das in Fig. 2 gezeigt ist, Fluid aus acht Behältern 12 empfängt, kann das Wählventil 94 so gestaltet sein, dass es mehr oder weniger Behälter 12 verkraftet. Darüber hinaus kann das Fluidleitsystem 50 mehr als ein Wählventil 94 aufweisen, so dass Fluid von zwei oder mehr Behältern 12 gleichzeitig analysiert werden kann, indem entweder mehrere Detektoren oder ein mehrkanaliger Detektor verwendet werden.
Das Fluidleitsystem 50 nach Fig. 2 verwendet ein Probennahmeventil 98, um ein festes Volumen an Fluid zum Detektor zu schicken, ohne die volumetrische Strömungsrate des Restes des Fluidleitsystems 50 zu beeinträchtigen. Das Probennahmeventil 98 ist in Fluidverbindung mit einem ersten Messrohr 100 und einen zweiten Messrohr 102 und ist dazu eingerichtet, zwischen einem ersten Strömungsnetz 104 und einem zweiten (nicht gezeigten) Strömungsnetz umzuschalten. Das erste Messrohr 100 und das zweite Messrohr 102 haben etwa gleiche Volumina.
Das erste Strömungsnetz 104 schafft einen Strömungsweg von einem der Behälter 12 zum Austrittssteuervolumen 16 über den Proben-Bypass 24, das Probennahmeventil 98, das erste Messrohr 100 und die Rückführleitung 28. Das erste Strömungsnetz 104 schafft auch einen Strömungsweg von einer Trägerfluidquelle 106 zu einem Detektoreinlassanschluss 108 durch das Probennahmeventil 98 und das zweite Messrohr 102. Hingegen schafft das zweite Strömungsnetz einen Strömungsweg von einem der Behälter 12 zum Austrittssteuervolumen 16 über den Proben-Bypass 24, das Probennahmeventil 98, das zweite Messrohr 102 und die Rückführleitung 28 und schafft einen Strömungsweg von der Trägerfluidquelle 106 zum Detektoreinlassanschluss 108 über das Probennahmeventil 98 und das erste Messrohr 100.
Das Probennahmeventil 98 sendet ein festes Volumen an Fluid zum Detektor entweder durch Umschaltung zwischen den ersten Strömungsnetz 104 und dem zweiten Strömungsnetz oder durch Umschaltung zwischen den zweiten Strömungsnetz und dem ersten Strömungsnetz 104. Wenn beispielsweise das Probennahmeventil 98 auf das erste Strömungsnetz 104 geschaltet ist, dann fließt Fluid aus einem der Behälter 12 durch das erste Messrohr 100, während Trägerfluid durch das zweite Messrohr 102 strömt. Nach einer Zeit wird das Probennahmeventil 98 auf das zweite Strömungsnetz umgeschaltet, so dass das Volumen an Fluid im ersten Messrohr 100 durch das Trägerfluid durch den Detektoranschluss 108 zum Detektor ausgespült wird. In der Zwischenzeit strömt Fluid von einem weiteren Behälter 12 durch das zweite Messrohr 102. Nach einer Zeit wird das Probennahmeventil 98 auf das erste Strömungsnetz umgeschaltet, so dass das Volumen an Fluid im zweiten Messrohr 102 durch das Trägerfluid durch den Detektoreinlassanschluss zum Detektor ausgespült wird. Dieser Vortritt wird fortgesetzt, bis Fluid aus allen Behältern 12 analysiert ist.

Strömungserfassung und -steuerung

Wieder Bezug nehmend auf Fig. 1 ist ein bedeutender Aspekt der Bewertungsvorrichtung 10, dass sie das Testfluid etwa gleichmäßig auf alle Behälter 12 aufteilt. Dieses ist wichtig, weil das Ausmaß der Änderung im Testfluid im Anschluss an einen Kontakt mit einem Bibliothekselement u. a. von der Zeitdauer abhängt, die einer gegebenen Testfluidmenge für den Kontakt mit dem Bibliothekselement zur Verfügung gestellt worden ist.
Das Testfluid wird auf die Behälter 12 auf wenigstens zwei Wegen gleichmäßig aufgeteilt. Zunächst sind Strömungsdrosseleinrichtungen 18 zwischen das Eintrittssteuervolumen 14 und die Behälter 12 eingefügt. Weil der Fluidströmungswiderstand in den Strömungsdrosseleinrichtungen 18 am größten ist und zwischen den einzelnen Drosseleinrichtungen 18 wenig schwankt, wird das Testfluid etwa gleichmäßig auf alle Behälter 12 aufgeteilt. Weil weiterhin die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 stromaufwärts der Behälter 12 in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform angeordnet sind, ist die Strömungsrate durch die Behälter 12 hauptsächlich eine Funktion des im Eintrittssteuervolumen 14 herrschenden Drucks, und der Druck in jedem der Behälter 12 ist etwa gleich dem Druck im Austrittssteuervolumen 16. Der Druck im Behälter 12 kann daher durch Einstellung des Drucks im Austrittssteuervolumen 16 beeinflusst werden, im allgemeinen unabhängig von der Strömungsrate durch die Behälter 12.
Es sei jedoch angemerkt, dass man die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 auch stromabwärts der Behälter 12 anordnen kann. In diesem Falle wird der Druck in jedem der Behälter 12 durch den im Eintrittssteuervolumen 14 herrschenden Druck gesteuert und ist diesem etwa gleich. Obgleich die Anordnung der Strömungsdrosseleinrichtungen 18 stromabwärts der Behälter 12 zu einer engeren Kopplung des Drucks in den Behältern 12 mit der Strömungsrate führt, bietet eine solche Anordnung, wie unten erläutert, gewisse Vorteile, einschließlich eines einfacheren Fluidleit- und Erfassungssystems.
Zweitens kann das Fluid auf die Behälter 12 etwa gleichmäßig aufgeteilt werden, indem jeder der Strömungsdrosseleinrichtungen 18 mit individuellen Strömungsreglern ausgestattet wird. Wenn im Zusammenhang mit Strömungsdrosseleinrichtungen 18 verwendet, können die Strömungsregler unmittelbar stromaufwärts oder stromabwärts der Strömungsdrosseleinrichtungen 18 angeordnet werden.
Ein Strömungsregler 120 für einen einzelnen Fluidstrom 122 ist schematisch in Fig. 7 gezeigt. Die Vorrichtung 120 besteht aus einem Strömungssensor 124, der mit einem Strömungssteuerer 126 in Verbindung ist. Der Strömungssensor 124 ermittelt die Massenströmungsrate des Fluidstroms 122 durch Erfassung einer Temperaturdifferenz zwischen zwei Sensorelementen 128, die stromaufwärts des Strömungssteuerers 126 angeordnet sind.
Die zwei Sensorelemente 128 befinden sich benachbart Drahtspulen 130, die den Fluidstrom 122 umgeben und zwei Zweige einer Wheatstone-Brücke 132 bilden. Die Sensorelemente 128 wirken als Heizer und Temperatursensoren. Ein konstanter elektrischer Strom wird durch die zwei Drahtspulen 130 geleitet und wird aufgrund des elektrischen Widerstandes des Drahtes in Wärme umgewandelt. Weil der elektrische Widerstand der Drahtspulen 130 sich mit der Temperatur ändert, funktionieren die Spulen auch als Widerstands-Temperaturdetektoren oder RTDs, die die Temperatur des Fluidstroms 122 messen.
In einem statischen Fluid führt Wärme von den Drahtspulen 130 zu einem gleichförmigen axialen Temperaturgradienten um einen Mittelpunkt zwischen den zwei Drahtspulen 130. Der Fluidstrom transportiert jedoch die an den Drahtspulen 130 erzeugte Wärme stromabwärts, wodurch der Temperaturgradient so gestört wird, dass sich eine Temperaturdifferenz zwischen den zwei Sensorelementen 128 entwickelt. Die Temperaturdifferenz führt zu einer Änderung im Widerstand der zwei Sensorelemente 128 und erzeugt ein Ungleichgewicht in der Brücke 132. Ein Verstärker 134 arbeitet dieses Signal auf und verstärkt es, typischerweise auf 0 bis 5 Volt Gleichstrom. Ein A/D-Wandler und ein Mikroprozessor 136 wandeln das 0-5 Volt-Gleichstromsignal in Strömungsratendaten um. Auf der Grundlage dieser Daten überträgt der Mikroprozessor 136 ein digitales Signal 138 zum Strömungssteuerer 126.
Der Strömungssteuerer 126 stellt die Strömungsrate in Abhängigkeit von dem digitalen Signal 138 ein, indem er den Wärmefluss zum Fluidstrom 122 in einer Heizzone 140 ändert. Weil die Viskosität eines Gases, und daher der Strömungswiderstand mit der Temperatur zunimmt kann die Massenströmung durch die Heizzone 140 des Fluidstroms 122 durch Steigerung (Verminderung) der Temperatur des Fluidstroms 122 gesteigert (vermindert) werden. Beispielsweise hat Luft bei 0ºC eine Viskosität von 170,8 u-Poise, während Luft bei 74ºC eine Viskosität von 212,2 u-Poise hat. Bei einem engen zylindrischen Rohr ist die volumetrische Strömungsrate umgekehrt proportional zu Gasviskosität. Für Luft verursacht daher eine Änderung von 74º für einen gegebenen Druckgradienten eine Abnahme der Strömungsrate von etwa 10%. Der Strömungssteuerer 126 kann daher bis etwa 15% des Strömungsbereiches steuern, obgleich er nicht in der Lage ist, die Strömung vollständig zu unterbrechen.

Paralleler Behälter/Reaktorblock

Fig. 8 zeigt eine Bodenansicht einer ersten Ausführungsform einer Behältergruppe 150, die die Behälter enthält. Die Behälter werden innerhalb einer rechteckigen Gruppe von Mulden gehalten, die in Fig. 9 gezeigt sind und unten beschrieben werden. Obgleich die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform aus acht Reihen 152 besteht, von denen jede sechs Mulden und sechs Behälter aufweist, kann die Anzahl der Reihen 152 und die Anzahl der Mulden innerhalb einer jeden Reihe 152 auch anders sein. Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform können ein Vielfaches von sechs Bibliothekselementen - bis zu und einschließlich achtundvierzig Elementen - gleichzeitig bewertet werden.
Jede der Reihen 152 hat ein gesondertes Basissegment 152 und Deckelsegment 156, das beim Einbau und beim Austausch beschädigter oder verstopfter Mulden hilft. Wenn Basissegmente 154 und Deckelsegmente 156 unter Verwendung von Zugstäben 158 zusammengespannt sind, bilden sie einen Basisblock 160 bzw. einen Deckelblock 162. Diese Konstruktion ermöglicht es, den Deckelblock als einen einzelnen Körper zu entfernen; der Basisblock 160 und der Deckelblock 162 sind unter Verwendung geschraubter Befestiger, die in Schraublöcher 164 eingefügt sind, zusammengespannt. Jedes Basissegment 154 hat mehrere Behältereinlassanschlüsse 166 und Behälterauslassanschlüsse 168, die Fluidströmungswege von außerhalb der Behältergruppe 150 durch das Basissegment 154 und in die Mulden und Behälter schaffen. Drähte 170 verbinden Thermoelemente, Sensoren und dgl. über Instrumentenanschlüsse 172 in jedem Basissegment 154.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt der Behältergruppe 150 längs der Betrachtungsebene "A" in Fig. 8. Die Behältergruppe 150 besteht aus dem Deckelsegment 156, das auf dem Basissegment 154 angeordnet ist. Die Deckel- und Basissegmente 156 und 154 sind in einer Isolierung 182 eingeschlossen, um Wärmeverluste beim Bewerten zu verringern und Temperaturgradienten zu verhindern. Das Basissegment 154 der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform besteht aus sechs Mulden 184, die jeweils einen der Behälter 12 aufnehmen.
Details der Mulden 184 und Behälter 12 kann man in Fig. 10 sehen, die eine Ausschnittsdarstellung des Querschnitts "B" von Fig. 9 ist. Jeder der Behälter 12 kann 10 bis 100 mg einer Probe 186 aufnehmen, je nach Dichte der Probe 186. Die Behälter 12 bestehen aus Edelstahl oder Quarz, obgleich jedes Material, das vergleichbare mechanische Festigkeit, chemische Widerstandsfähigkeit und thermische Stabilität hat, verwendet werden kann. Die in den Fig. 9 und 10 gezeigten Behälter 12 sind hohle, gerade, kreisförmige Zylinder, die jeweils ein fluiddurchlässiges oberes Ende 188 und ein unteres Ende 190 haben. Eine Quarzpapierfritte 192 im unteren Ende 190 eines jeden der Behälter 12 hält die Probe 186 am Platz, ermöglicht aber einen Durchgang von Fluid. Schraubbefestiger 194 halten das Deckelsegment 156, das Basissegment 154 und somit die Behälter am Platz.
Fig. 10 zeigt auch Elemente zum Verhindern von Fluidleckagen. Das untere Ende 190 von jedem der Behälter 12 hat eine polierte, abgeschrägte Oberfläche, die zusammen mit einem oberen Ende 196 eines jeden der Auslassanschlüsse 160 einen Hohlraum zur Aufnahme eines Miniatur-O-Rings 198 aus Gold bildet. Eine Druckfeder 200 drückt gegen einen Behälterdeckel 202 und das obere Ende 188 eines jeden der Behälter 12 und drückt dabei den O-Ring 198 zusammen. Der Behälterdeckel 202 und das Basissegment 154 haben Messerkanten 204, die eine Kupferdichtung 206 berühren, die in einer Rille 208 auf dem Basissegment 154 sitzt. Tellerfedern 210, die aus INCONEL bestehen, um einen Kriechen unter hoher Temperatur und Last zu verhindern, drücken gegen eine Endwand 212 eines Hohlraums 214 im Deckelsegment 156, was dazu führt, dass die Messerkanten 204 in die Dichtung 106 einschneiden. Die Federringe 210 liefern eine Dichtungskraft von etwa 2224 N (500 Pfund) pro Dichtung 206. Um die Handhabung loser Teile zu beseitigen, begrenzen Anschläge 206 den Weg des Behälterdeckels 202 und der Federringe 210, die in dem Deckelsegmenthohlraum 214 gehalten werden.
Fig. 9 und 10 zeigen die Wechselwirkung des Fluidleitsystems mit der Behältergruppe 150. Fluid tritt in die Behältergruppe 150 über die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 ein, die durch die Behältereinlassanschlüsse 116 gefädelt sind. Druckfittings 218 bilden einen fluiddichten Abschluss, wo jeder der Strömungsdrosseleinrichtungen 18 die Einlassanschlüsse 166 durchdringt. Eine winkelige Bohrung 220 kanalisiert Fluid von den Strömungsdrosseleinrichtungen 18 zum oberen Ende 188 eines jeden der Behälter 12. Von dort strömt Fluid nach unten durch die Probe 186, durch die Fritte 192 und in die Auslassleitungen 20. Die Druckfittings 218 verhindern, dass Fluid an der Grenzfläche zwischen jeder der Auslassleitungen 20 und den Auslassanschlüssen 168 herausleckt.
Weil es im allgemeinen notwendig ist, die Temperatur zu regeln, bei der Fluid die Proben beim Bewerten kontaktiert, ist die Behältergruppe mit einem Temperaturregelsystem 240 ausgerüstet, das in Fig. 11 gezeigt ist. Das Regelsystem besteht aus länglichen ersten, zweiten und dritten Heizelementen 242, 244 bzw. 246, die in Spalten 248 (siehe auch Fig. 8) zwischen benachbarten Basissegmenten 154 (in Figur in Phantomlinien gezeigt) angeordnet sind. Die Heizelemente 242, 244, 246 stehen mit PID-Reglern 250 in Verbindung, die die Wärmeabgabe in Abhängigkeit von Daten einstellen, die von (nicht gezeigten) Temperatursensoren erhalten werden, die in Hohlräumen benachbart jeder der Mulden 184 angeordnet sind. Unabhängige Regelung der Heizer 242, 244, 246 vermindert die maximale Temperaturdifferenz zwischen jeweils zwei Mulden 184 auf geringe 4ºC bei 350ºC und ermöglicht wesentlich linearere Temperaturgradienten längs einer Reihe Mulden 184.
Fig. 12 zeigt eine explodierte Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Behältergruppe 270, die ein einfacheres Fluidleitsystem aufweist. Die Behältergruppe 270 besteht aus einem Behälterhalter 272, der sandwichartig zwischen einem Deckelblock 274 und einem Basisblock 276 angeordnet ist. Der Behälterhalter 272 hat planare obere und untere Flächen 278 und 280 und mehrere Mulden 282 senkrecht zu den planaren Flächen 278, 280. Die Behälter 12, die Proben enthalten, befinden sich innerhalb der Mulden 282.
Im zusammengebauten Zustand paßt der Behälterhalter 272 in einen Hohlraum 284 im Basisblock 276. Schrauben (nicht dargestellt) sind durch Löcher 286 geschraubt, die längs der Ränder des Deckelblocks 274 und des Basisblocks 276 angeordnet sind, und bringen eine Drucckraft auf, die den Behälterhalter 272 innerhalb der Behältergruppe 270 festhält. Eine Gruppe Löcher 288 im Deckelblock 274, die im wesentlichen in axialer Ausrichtung mit den Mulden 282 sind, schaffen ein Strömungsweg zwischen Strömungsdrosseleinrichtungen und den Behältern 12.
Wegen seiner einfachen Gestaltung hat die Behältergruppe 270 nur geringe Dichtungsanforderungen. Der Deckelblock 270 und der Basisblock 276 haben Messerkanten 290, die in eine Kupferdichtung 292 einschneiden, um zu verhindern, dass Fluid an den Mulden 282 und den Behältern 12 vorbeiläuft. Außerdem ist eine Quarzpapierdichtung 294 auf der oberen Fläche 278 des Behälterhalter 272 angeordnet, um eine Diffusion zwischen Mulden zu verhindern. Die Zugstäbe bringen ausreichend Druckkraft auf, um den Behälterhalter 272 festzuhalten und die Dichtungen 292, 294 zu dichten.
Während der Bewertung tritt Fluid in die Behältergruppe 270 über einen Fluidanschluss 296 ein. Der Innenraum der Behältergruppe 270, ausgenommen die Mulden 282, definiert ein Eintrittssteuervolumen 298 konstanten Drucks. Vorsprünge 300 an der Unterseite 280 des Behälterhalters 272 schaffen einen Spalt zwischen dem Basisblock 276 und den Behälterhalter 272 und stellen sicher, dass wenig oder kein Druckgradient zwischen dem Fluidanschluss 296 und jeder der Mulden 282 existiert. Vom Eintrittssteuervolumen 298 strömt das Fluid aufwärts durch die Mulden 282 und die Behälter 12, wo es die Proben kontaktiert. Löcher 288 im Deckelblock 274 kanalisieren das Fluid aus der Behältergruppe 270 heraus und in die Strömungsdrosseleinrichtungen 18, wie das Fluid in ein Auslasssteuervolumen 302 ablassen. Das Auslasssteuervolumen 302 ist im allgemeinen ein druckgeregelter Bereich außerhalb der Behältergruppe 270.
Weil die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 stromaufwärts der Behälter 12 angeordnet sind, hat eine Bewertungsvorrichtung, die die in Fig. 12 gezeigte Behältergruppe verwendet, ein einfaches Fluidleitsystem. Beispielsweise kann das Fluidverteilungsventil 76 von Fig. 2 nicht mit der in Fig. 12 gezeigten Behältergruppe 270 verwendet werden, weil die Behälter 12 Fluid direkt aus dem Eintrittssteuervolumen 298 aufnehmen. Ohne das Verteilungsventil 76 besteht auch keine Notwendigkeit für eine Inertfluidquelle 70 in Fig. 2. Weil außerdem Testfluid kontinuierlich durch jeden der Behälter 12 während eines Bewertungszyklus strömt, ist die Behältergruppe 270 zur Bewertung von Bibliothekselementen, deren Verhalten sich sehr schnell im Anschluss an den ersten Kontakt mit dem Testfluid ändert, weniger nützlich. Die Behältergruppe 70 kann jedoch selbst sich sehr schnell ändernde Bibliothekselemente bewerten, wenn jeder Behälter einen separaten Detektor aufweist oder wenn Änderungen im Verhalten des Elements über eine Zeitskala auftreten, die sehr viel größer ist, als die Zeit, die notwendig ist, den Ausfluss aus einzelnen Behältern 12 zu analysieren.
Erneut auf Fig. 12 Bezug nehmend, Testfluid aus den Strömungsdrosseleinrichtungen 18 wird direkt in das Auslasssteuervolumen 302 abgelassen. Eine hohle Sonde 304, die einen Innendruck hat, der geringer als der des Auslasssteuervolumen 302 ist, kann über den Enden 306 der Strömungsdrosseleinrichtungen 18 angebracht werden, um eine Probe von einem Behälterausfluss zu nehmen und sie zu einem Detektor (nicht dargestellt) zu leiten. Alternativ können die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 in Einlassanschlüsse 92 des Wählventils 94 von Fig. 2 auslassen, um selektiv Fluid von einem der Behälter 12 zum Detektor zu leiten, während Fluid von den übrigen Behältern 12 direkt in das Auslasssteuervolumen 302 abgelassen wird. In jedem Falle kann die Bewertungsvorrichtung das Probennahmeventil 98 von Fig. 2 verwenden, um ein festes Fluidvolumen zum Detektor zu senden, ohne die volumetrische Strömungsrate irgendwo im Fluidleitsystem zu beeinträchtigen.

Strömungsabstimmung

Bezug nehmend wieder auf Fig. 1 werden die Elemente einer kombinatorischen Bibliothek durch simultanes Kontaktieren eines Teilsatzes der Bibliothekselemente nahezu gleichen Testfluidmengen bewertet. Das Testfluid strömt in der Richtung abnehmenden Drucks: vom Eintrittssteuervolumen 14 durch die Strömungsdrosseleinrichtungen 18 und Behälter 12 in das Auslasssteuervolumen 13 über Auslassleitungen 20. Ein Proben-Bypass 24 zweigt Testfluid von ausgewählten Behältern zu Detektoren 26 ab. Weil der Strömungswiderstand für das Fluid am größten in den Strömungsdrosseleinrichtungen 18 ist und zwischen den einzelnen Drosseleinrichtungen wenig schwankt, wird das Testfluid auf die Behälter 12 annähernd gleichmäßig aufgeteilt. Wie oben erläutert, ist dieses wichtig, weil das Ausmaß der Änderung beim Testfluidkontakt mit einem Bibliothekselement u. a. von der Zeit abhängt, für die eine gegebene Menge an Testfluid das Bibliothekselement kontaktiert.
Neben der Sicherstellung, dass der größte Strömungswiderstand in den Strömungsdrosseleinrichtungen 18 auftritt, kann man die Genauigkeit der Bewertung durch Abgleich der Strömungsraten in jedem Strömungsweg zwischen dem Eintrittssteuervolumen 14 und dem Austrittssteuervolumen 16 verbessern. Dieses wird erreicht, indem die Konduktanz eines jeden Strömungswegs gleichgemacht wird. Konduktanz, das in der Einheit ml/min angegeben wird, ist das Verhältnis des Fluidflusses in Druck-Volumen-Einheiten zur Druckdifferenz zwischen den Enden eines Strömungssegments. Konduktanz ist eine Funktion der Segmentgeometrie und eine Funktion des Drucks, der Temperatur und der Eigenschaften des Gases. Wenn zwei oder mehr Segmente parallel miteinander verbunden sind, dann ist die Gesamtkonduktanz C durch die Gleichung gegeben:
C = Σ Ci (I)
Wenn zwei oder mehr Segmente in Serie geschaltet sind, dann ist die Gesamtkonduktanz gegeben durch die Gleichung:
1/C = Σ (1/Ci) (II)

BEISPIELE

Die folgenden Beispiele sollen nur der Illustration dienen und nicht beschränken, und sie stellen spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar.

Beispiel 1. Strömungsabgleich

Fig. 13 zeigt schematisch Strömungswege für das Fluidleitsystem nach Fig. 2. Das Wählventil 94 in Fig. 13 zweigt Fluid in zwei Gruppen Fluidströme ab: einen ersten Strömungsweg 320, der den Proben-Bypass 24, das Probennahmeventil 98, das erste Messrohr 100 und die Rückführleitung 28 enthält, und ein zweiter Strömungsweg 322, der Fluid direkt über den gemeinsamen Auslassanschluss 96 in das Auslasssteuervolumen 16 abläßt.
Tabelle 1 listet die Konduktanz für jedes Segment der zwei Strömungswege auf der Grundlage von Luft bei Standardtemperatur und Standarddruck auf. Konduktanz für das Wählventil 94 und das Probennahmeventil 98, ein Injektorventil mit acht Anschlüssen, wurden aus Daten berechnet, die man vom Hersteller, VALCO, für Ventile erhielt, die 0,15 cm (1/16 Zoll) Fittings und 0,075 cm (0,030 Zoll) Durchmesser Bohrungsgröße haben. Nach VALCO führt die Zuführung von Druck bei 5 psig über jedes Ventil zu einem Fluss von 1000 atm · ml · min&supmin;¹, was einer Konduktanz für einen Durchlauf von 1000 · 14,7/5 ml · min&supmin;¹ oder 3000 ml · min&supmin;¹ entspricht. Die Konduktanz von erstem Messrohr 100, Proben-Bypass 24 und Auslassanschluss 96 wurden aus einer allgemein bekannten Gleichung für Viskoseströmung von Luft bei 298 K in langen Zylinderrohren berechnet:
C = (10,8 · 10&sup6; D&sup4;)P/L, ml · min&supmin;¹ III
In Gleichung III ist D der Innendurchmesser des Rohrs, L ist seine Länge und P ist der mittlere Druck in Torr, der hier mit 760 Torr angenommen wird.
Tabelle I. Konduktanz, C, von Luft bei 298 K für jedes Strömungssegment, enthaltend den ersten Strömungsweg 320 und den zweiten Strömungsweg 322
¹ Berechnet aus Gleichung IV, um die Strömung in jedem der Strömungswege 320, 322 abzugleichen.
Um die Konduktanz in jedem Strömungsweg abzugleichen, erfordern die Gleichungen I und II, dass für einen ersten Strömungsweg 320 und jeden der sieben zweiten Strömungswege 322 in Fig. 13 gilt:
3/3000 + 1/2200 + 1/5600 + 1/CR = 1/(3000/7) 1/(88 · 10³/7) IV
wobei der erste Term auf der linken Seite der Gleichung IV der Strömungsimpedanz aufgrund eines Durchlaufs durch das Wählventil 94 und zweier Durchläufe durch das Probennahmeventil 98 entspricht, und wobei CR die Konduktanz der Rückführleitung 28 ist. Die Auflösung der Gleichung IV nach CR ergibt eine Strömungskonduktanz von etwa 1300 ml · min&supmin;¹, das nach Substitution in die Gleichung III ergibt, dass ein Rohr mit D = 0,0375 cm (0,0125 Zoll) und L = 13 cm dazu verwendet werden kann, die Strömung in jedem der Strömungswege 320, 322 abzugleichen.
Es ist anzumerken, dass die Konduktanz der Strömungsdrosseleinrichtungen 18 und der Behälter 12 sehr viel geringer als die Konduktanz der Strömungssegmente ist, die in Tabelle 1 aufgelistet sind. Beispielsweise läßt eine Edelstrahlfritte, die von VALCO unter dem Handelsnamen 2FR2 erhältlich ist and die einen Außendurchmesser von 0,31 cm (0,128 Zoll), eine Dicke von 1 mm und eine Porengröße von 2 um hat, 60 ml · min&supmin;¹ Luft bei 298 K aufgrund einer Druckdifferenz über der Fritte von 1 at durch. Eine Beladung jeder der Behälter 12 mit Bibliothekselementen kann die Konduktanz der Behälter 12 auf etwa 30 ml · min&supmin;¹ halbieren, was noch immer sehr viel weniger ist, als die Konduktanz der in Tabelle 1 aufgelisteten Segmente. In gleicher Weise führt die Verwendung von Strömungsdrosseleinrichtungen 18 aus einem Kapillarrohr mit einem D = 0,0125 cm (0,005 Zoll) und L = 100 cm zu einer Konduktanz von 4,3 ml · min&supmin;¹, was sehr viel kleiner ist, als die Konduktanz der Behälter 12 oder der Strömungssegmente, die in Tabelle 1 aufgelistet sind.

Beispiel 2. Bewertungsmethodik bei Verwendung einer Bewertungsvorrichtung mit 48 Behältern

Fig. 14 zeigt eine Gasverteilung und Temperaturregelung als Funktion der Zeit für die in Fig. 1 gezeigte Bewertungsvorrichtung 10 mit 48 Behältern. Die Bewertungvorrichtung mit 48 Behältern verwendet ein Fluidleitsystem, eine Behältergruppe und das Temperaturregelsystem, wie in Fig. 2, Fig. 8 bis 10, bzw. Fig. 11 gezeigt. Die Behälter sind in acht Reihen angeordnet, wobei jede der Reihen sechs Behälter hat. Somit entsprechen die acht Behälter 12, die in Fig. 2 gezeigt sind, dem ersten von sechs Behältern einer jeden Reihe. Weiterhin verbinden Strömungsdrosseleinrichtungen 18 jeden der ersten Auslassanschlüsse 88 mit den andren fünf Behältern (nicht gezeigt) in jeder Reihe. Auf diese Weise strömt Fluid von einem einzelnen Auslassanschluss 88 zu allen sechs Behältern einer speziellen Reihe gleichzeitig.
Die Kontaktierung Reihe um Reihe ist schematisch in Fig. 14 gezeigt. Vertikale Linien 340 geben die Zeit an, bei der das Verteilungsventil 76 von Fig. 2 beginnt, Testfluid in eine spezielle Behälterreihe einzulassen. Erste horizontale Linien 342 geben die Strömung eines inerten Fluides durch eine Behälterreihe an, während zweite horizontale Linien die Strömung eines Testfluides durch eine Behälterreriche angibt. In gleicher Weise geben dritte horizontale Linien 346 und vierte horizontale Linien 348 keine Heizung bzw. Heizung einer Behälterreihe an.
Fig. 15 zeigt die Probennahme- und Erfassungszeitpunkte für die Bewertungsvorrichtung mit 48 Behältern unter Verwendung von zwei 3-Kanal-Gaschromatographen (GCs). Da die Bibliothekselemente einer Kontaktierung Reihe um Reihe unterworfen sind, verwendet die Bewertungsvorrichtung sechs Wählventile 94, sechs Probennahmeventile 98 und sechs erste und zweite Messrohre 100 bzw. 102 der in Fig. 2 gezeigten Art. Vertikale Linien geben den Zeitpunkt an, zu welchem das Probennahmeventil das erste oder das zweite Messrohr mit dem Testfluid füllt, und den Zeitpunkt, zu welchem das Probennahmeventil Testfluid von dem ersten oder dem zweiten Messrohr in eine GC-Trennsäule eindüst. Erste und zweite horizontale Linien 362 und 364 zeigen die GC-Trennung bzw. Datenreduktion. In Fig. 15 entspricht das Zeitintervall zwischen jeder vertikalen Linie 360 vier Minuten. Es erfordert daher 36 Minuten, um die Bewertung und Erfassung von 48 Bibliothekselementen abzuschließen. Die mittlere Zeit zur Auswertung eines Bibliothekselement beträgt somit etwa 36/48 oder 0,75 Minuten.

Beispiel 3, Katalysatorbewertung

Eine Bewertungsvorrichtung mit sechs Behältern wurde dazu verwendet, Bibliothekselemente auf der Grundlage ihrer Fähigkeit zu bewerten, die Umwandlung von Ethan in Ethylen zu katalysieren. Die Vorrichtung verwendete Fluidleit- und Temperaturregelsysteme ähnlich jenen, die in Fig. 2 bzw. Fig. 11 gezeigt sind. Darüber hinaus enthielt die Bewertungsvorrichtung ein Basissegment 154 der Behältergruppe 150 von Fig. 8.
Hochreines Ethan und 14,4% O&sub2; in N&sub2; stammten von MATHESON: Reines N&sub2; erhielt man aus einer vorhandenen Zuführleitung. Nach dem Eingeben der Katalysatoren wurde das Fluidleitsystem über zehn Minuten mit N&sub2; gespült, um O&sub2; zu entfernen. Als nächstes wurde das Fluidleitsystem mit Ethan über weitere zehn Minuten gefüllt. Eine GC-Erfassung wurde ausgeführt, um sicherzustellen, dass der Ethan-Pegel 95% erreicht hatte. Das O&sub2;/N&sub2;-Gemisch wurde dann so hinzugefügt, dass die Reaktand-Strömungsrate 1,04 sccm pro Reaktorbehälter war und die Gaszusammensetzung 40% Ethan, 8,6 O&sub2; und 51,4% N&sub2; war. Die Stabilität der Gasströmung wurde periodisch durch Gaschromatographie gemessen.
Die Bewertungsvorrichtung verwendete zwei 3-Kanal-GCs vom Typ VARIAN 3800, um Ethylen im Behälterausfluss zu erfassen. Jeder der drei Kanäle enthielt HAYESEP-Säulen von sechs Inch, Methanisierer und Flammionisationsdetektoren. Kohlenmonixid, CO&sub2;, Ethylen und Ethan wurden auf Basislinie in drei Minuten getrennt.
Die Antworten des Flammionisationsdetetors und des Methanisierers wurden unter Verwendung einer Standardgasmischung kalibriert, die 2,0% CO, 2,0% CO&sub2;, 6,0% Ethylen, 30% Ethan, 4% O&sub2; und als Rest N&sub2; enthielt. Fünf Kalibrierversuche wurden ausgeführt, um Kalibrierkoeffzienten zu erzeugen.
Die Reaktor-(Behälter)-Temeperatur wurde auf 300ºC geregelt, und Reaktionen wurden bei 103 · 10&sub3; Pa (15 psia) durchgeführt.
Tabelle 2 listet die Umwandlung und die Selektivität für die Dehydrierung von Ethan auf. 100 mg des gleichen Katalysators wurden in jeden der sechs Reaktionsbehälter gegeben. Die Umwandlung- und Selektivitätsdaten stimmen mit verfügbaren Daten für den gleichen Katalysator und die gleichen Reaktionsbedingungen überein. Darüber hinaus wurden die vorliegenden Daten unter Verwendung von 140 mal weniger Katalysator erzielt Tabelle 2. Ergebnisse der Katalysatorbewertung unter Verwendung eines ersten Katalysators.
In einem zweiten Versuch wurden wieder Katalysatoren in Behältern 4-6 vom vorangehenden Versuch verwendet. Sie wurden auf Umgebungstemperatur gekühlt und kurz Luft ausgesetzt. Die anderen drei Behälter 1-3 wurden mit einem zweiten, frischen Katalysator beladen. Tabelle listet Daten für den zweiten Satz Reaktionen auf, die zeigen, dass die Verwendung des zweiten Katalysators zu einer um eine Größenordnung geringeren Umwandlung führt. Tabelle 3, Ergebnisse der Katalysatorbewertung unter Verwendung eines ersten und eines zweiten Katalysators

Claims

1. Verfahren zum Bewerten der katalytischen Leistung von Elementen einer Katalysator-Bibliothek, wobei die Vorrichtung umfasst:

eine Reaktionsbehälter-Anordnung, die eine Vielzahl von Reaktionsbehältern umfasst, die Katalysator-Bibliothek-Elemente aufnehmen, wobei jeder der Vielzahl von Behältern einen Einlass und einen Auslass aufweist;

ein Fluid-Leitsystem, das Fluidströmung gleichzeitig durch die Vielzahl von Behältern erzeugt; und

einen Detektor zum Analysieren von Behälter-Abfluss,

wobei das Fluid-Leitsystem ein Eintritts-Steuervolumen, das mit dem Einlass jedes der Vielzahl von Behältern in Fluidverbindung steht, eine Vielzahl von Strömungs- Drosseleinrichtungen und ein Austritts-Steuervolumen, das mit dem Auslass jedes der Vielzahl von Behältern in Fluidverbindung steht, umfasst, wobei es sich bei jeder der Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen nicht um einen Strömungsregler handelt und sie stromauf von einem der Vielzahl von Behältern so angeordnet sind, dass jede der Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen Fluidverbindung zwischen einem der Vielzahl von Behältern und dem Eintritts-Steuervolumen herstellt, und wobei Fluidströmung durch die Behälter daraus resultiert, dass ein Druck in dem Eintritts-Steuervolumen höher gehalten wird als der in dem Austritts- Steuervolumen,

wobei die Strömungs-Drosseleinrichtungen so ausgeführt sind, dass der Widerstand gegenüber Fluidströmung in den Strömungs-Drosseleinrichtungen am größten ist und der Widerstand gegenüber Fluidströmung in jeder der Strömungs- Drosseleinrichtungen annähernd der gleiche ist, so dass Fluidströmung durch die Behälter annähernd gleichmäßig zwischen jedem der Vielzahl von Behältern aufgeteilt wird.

2. Vorrichtung zum Bewerten der katalytischen Leistung von Elementen einer Katalysator-Bibliothek, wobei die Vorrichtung umfasst:

einen Detektor zum Analysieren von Behälter-Abfluss,

wobei das Fluid-Leitsystem ein Eintritts-Steuervolumen, das mit jedem der Vielzahl von Behältern in Fluidverbindung steht, eine Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen und ein Austritts-Steuervolumen, das mit dem Auslass jedes der Vielzahl von Behältern in Fluidverbindung steht, umfasst, wobei es sich bei jeder der Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen um Kapillarröhren oder mikrobearbeitete Kanäle handelt, und sie stromauf oder stromab von einem der Vielzahl von Behältern angeordnet sind, und wobei jede der Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen Fluidverbindung zwischen einem der Vielzahl von Behältern und dem Eintritts-Steuervolumen oder dem Austritts-Steuervolumen herstellt, und wobei Fluidströmung durch die Behälter daraus resultiert, dass ein Druck in dem Eintritts-Steuervolumen höher gehalten wird als der in dem Austritts-Steuervolumen,

wobei die Strömungs-Drosseleinrichtungen so ausgeführt sind, dass der Widerstand gegenüber Fluidströmung in den Strömungs-Drosseleinrichtungen am größten ist und dass der Widerstand gegenüber Fluidströmung in jeder der Strömungs-Drosseleinrichtungen annähernd der gleiche ist, so dass Fluidströmung durch die Behälter annähernd gleichmäßig zwischen jedem der Vielzahl von Behältern aufgeteilt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren eine Probenentnahme- Sonde umfasst, die wahlweise positioniert wird, um Proben aus dem Behälter- Abfluss zu entnehmen, und so ausgeführt ist, dass sie das als Probe entnommene Fluid zu dem Detektor transportiert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fluid-Leitsystem des Weiteren ein Wahlventil umfasst, das wahlweise Fluidverbindung zwischen dem Auslass eines ausgewählten Behälters und dem Detektor herstellt, so dass ein Testfluid sequenziell von dem ausgewählten Behälter zu dem Detektor geleitet werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fluid-Leitsystem des Weiteren umfasst:

eine Vielzahl von Auslassleitungen und ein Wahlventil, wobei die Auslassleitungen Fluidverbindung zwischen dem Auslass jedes der Vielzahl von Behältern und dem Wahlventil herstellen,

eine Proben-Umgehungsleitung und ein Probenentnahme-Ventil, wobei die Proben-Umgehungsleitung Fluidverbindung zwischen dem Wahlventil und dem Probenentnahme-Ventil herstellt, und

eine Rückführleitung, die Fluidverbindung zwischen dem Probenentnahme-Ventil und dem Austritts-Steuervolumen herstellt,

wobei das Wahlventil so ausgeführt ist, dass es Fluid von einem ausgewählten Behälter zu der Proben-Umgehungsleitung ableitet, und gleichzeitig Fluid von nicht ausgewählten Behältern zu dem Austritts-Steuervolumen strömen lässt,

wobei das Probenentnahme-Ventil so ausgeführt ist, dass es wahlweise Fluidverbindung zwischen der Proben-Umgehungsleitung und der Rückführleitung sowie zwischen der Proben-Umgehungsleitung und dem Detektor herstell.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fluid-Leitsystem des Weiteren ein Fluid-Verteilungsventil umfasst, das wahlweise Fluidverbindung zwischen dem Eintritts-Steuervolumen und dem Einlass eines ausgewählten Behälters herstellt, so dass das Fluid sequenziell in den ausgewählten Behälter geleitet werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Fluid-Leitsystem des Weiteren eine Vielzahl von Ablassleitungen umfasst, die Fluidverbindung zwischen dem Fluid-Verteilungsventil und dem Austritts-Steuervolumen erzeugen, wobei:

das Fluid-Verteilungsventil einen ersten Ventilabschnitt und einen zweiten Ventilabschnitt umfasst, wobei der erste Ventilabschnitt wahlweise Fluidverbindung zwischen einer Testfluid-Quelle und den Strömungs-Drosseleinrichtungen sowie zwischen der Testfluid-Quelle und den Ablassleitungen herstellt, wobei der zweite Ventilabschnitt wahlweise Fluidverbindung zwischen einer Inertfluid-Quelle und den Strömungs-Drosseleinrichtungen sowie zwischen der Inertfluid-Quelle und den Ablassleitungen herstellt,

wobei der Widerstand gegenüber Fluidströmung in jeder der Vielzahl von Ablassleitungen annähernd der gleiche ist und ungefähr dem Widerstand gegenüber Fluidströmung in jeder der Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen entspricht, so dass Fluidströmung annähernd gleichmäßig zwischen jedem der Vielzahl von Behältern und der Vielzahl von Ablassleitungen verteilt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Fluid-Leitsystem des Weiteren umfasst:

ein Wahlventil, das wahlweise Fluidverbindung zwischen einem ausgewählten Behälter und dem Detektor herstellt, so dass ein Testfluid sequenziell von dem ausgewählten Behälter zu dem Detektor geleitet werden kann.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Anordnung aus Reaktionsbehältern einen Trägerblock und einen Abdeckungsblock umfasst, der abnehmbar an dem Trägerblock angebracht ist, wobei der Trägerblock eine Oberseite mit einer Vielzahl darauf ausgebildeter Mulden enthält, der Abdeckungsblock eine Unterseite enthält, die auf der Oberseite des Trägerblocks angeordnet ist und eine Vielzahl von daran ausgebildeten Vertiefungen aufweist, wobei jede der Vielzahl von Vertiefungen im Wesentlichen auf eine der Mulden ausgerichtet ist, so dass die aufeinander ausgerichteten Vertiefungen und Mulden Hohlräume zur Aufnahme der Behälter bilden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die des Weiteren einen Druckregler in dem Eintritts-Steuervolumen oder sowohl in dem Eintritts-Steuervolumen als auch dem Austritts-Steuervolumen umfasst.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Fluid-Leitsystem des Weiteren Durchflussregler umfasst.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei jede der Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen Fluidverbindung zwischen dem Eintritts-Steuervolumen und einem der Vielzahl von Behältern herstell.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei jede der Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen Fluidverbindung zwischen einem der Vielzahl von Behältern und dem Austritts-Steuervolumen herstellt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei es sich bei den Strömungs- Drosseleinrichtungen um Kapillarröhren handelt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Fluid-Leitsystem ein Gasleitsystem ist, das Gasströmung gleichzeitig durch die Vielzahl von Behältern erzeugt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Fluid-Leitsystem ein Flüssigkeitsleitsystem ist, das Flüssigkeitsströmung gleichzeitig durch die Vielzahl von Behältern erzeugt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, das des Weiteren ein System zum Regulieren der Temperatur jedes der Vielzahl von Behältern umfasst.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Detektor aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Gaschromatographen, einem Massenspektrometer, einem Spektrometer für sichtbares Licht, einem Ultraviolett-Spektrometer und einem Infrarot-Spektrometer besteht.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei die Anordnung, die die Behälter aufnimmt, des Weiteren Einlassanschlüsse und Auslassanschlüsse umfasst, die an der Unterseite der Trägerabdeckung angeordnet sind, wobei jeder der Einlassanschlüsse Fluidverbindung mit dem Einlass lediglich eines der Behälter herstellt und jeder der Auslassanschlüsse Fluidverbindung mit dem Auslass lediglich eines der Behälter herstellt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei die Anordnung, die die Behälter aufnimmt, des Weiteren einen Einlassanschluss, der an der Unterseite des Trägerblocks angeordnet ist, und Auslassanschlüsse, die an der Oberseite des Abdeckungsblocks angeordnet sind, umfasst, wobei der Einlassanschluss Fluidverbindung mit einem Eintritts-Steuervolumen herstellt, das Fluidverbindung mit den Einlassen der Behälter herstellt, und wobei jeder der Behälter-Auslassanschlüsse Fluidverbindung mit dem Auslass lediglich eines der Behälter herstellt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Vielzahl von Behältern sechs Behälter umfasst und die Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen sechs Strömungs-Drosseleinrichtungen umfasst.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Vielzahl von Behältern achtundvierzig Behälter umfasst und die Vielzahl von Strömungs-Drosseleinrichtungen achtundvierzig Strömungs-Drosseleinrichtungen umfasst.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, die des Weiteren ein Bibliothek- Element in jedem der Vielzahl von Behältern umfasst.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Reaktionsbehälter- Anordnung, die die Reaktionsbehälter enthält, einen Trägerblock und einen Abdeckungsblock umfasst, der abnehmbar an dem Trägerblock angebracht ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, die des Weiteren einen unterschiedlichen Katalysator in jedem der Vielzahl von Reaktionsbehältern umfasst.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die Reaktionsbehälter Festbetten unterschiedlicher fester Katalysator-Bibliothek-Elemente umfassen.

27. Verfahren zum Durchmustern von Elementen einer kombinatorischen Bibliothek, wobei das Verfahren umfasst:

Bereitstellen einer Vielzahl von Behältern und einer Vielzahl von Strömungs- Drosseleinrichtungen,

wobei jeder der Vielzahl von Behältern mit einer entsprechenden der Strömungs- Drosseleinrichtungen in Fluidverbindung steht, es sich bei den Strömungs-Drosseleinrichtungen nicht um Strömungsregler handelt und sie stromab von den Behältern angeordnet sind, wobei die Strömungs-Drosseleinrichtungen ungefähr den gleichen Widerstand gegenüber Fluidströmung haben und den höchsten Widerstand gegenüber Fluidströmung erzeugen, wenn ein Fluid durch einen der Behälter und die entsprechende Strömungs-Drosseleinrichtung strömt,

Einschließen einer Vielzahl von Bibliothek-Elementen in der Vielzahl von Behältern, wobei die Menge an Bibliothek-Elementen in jedem Behälter ungefähr die gleiche ist,

gleichzeitiges Leiten eines Testfluids durch wenigstens zwei der Vielzahl von Behältern und die damit verbundenen Strömungs-Drosseleinrichtungen,

gleichzeitiges Herstellen von Kontakt von wenigstens zwei der Vielzahl von eingeschlossenen Bibliothek-Elementen mit dem Testfluid, das durch jeden der Vielzahl von Behältern strömt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Testfluids in jedem der Vielzahl von Behältern ungefähr die gleiche ist,

Erfassen von Veränderungen des Testfluids nach Kontakt mit jedem der Vielzahl von eingeschlossenen Bibliothek-Elementen, und

Korrelieren der Veränderungen des Testfluids zu einer Eigenschaft jedes der Bibliothek-Elemente.

28. Verfahren zum Durchmustern von Elementen einer kombinatorischen Bibliothek, wobei das Verfahren umfasst:

wobei jeder der Vielzahl von Behältern mit einer der Strömungs-Drosseleinrichtungen in Fluidverbindung steht, es sich bei den Strömungs-Drosseleinrichtungen um Kapillarröhren oder mikrobearbeitete Kanäle handelt und sie stromauf oder stromab von den Behältern angeordnet sind, wobei die Strömungs-Drosseleinrichtungen ungefähr den gleichen Widerstand gegenüber Fluidstrom haben und den höchsten Widerstand gegenüber Fluidströmung erzeugen, wenn ein Fluid durch einen der Behälter und die entsprechende Strömungs-Drosseleinrichtung fließt,

Einschließen einer Vielzahl von Bibliothek-Elementen in der Vielzahl von Behältern, wobei die Menge an Bibliothek-Elementen in jedem Behälter ungefähr die - gleiche ist,

gleichzeitiges Letten eines Testfluids durch wenigstens zwei der Vielzahl von Behältern und die damit verbundenen Strömungs-Drosseleinrichtungen,

Korrelieren der Veränderungen des Testfluid zu einer Eigenschaft jedes der Bibliothek-Elemente.

29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, wobei die Zeit vom ersten Kontakt eines Bibliothek-Elementes mit dem Testfluid bis zum Erfassen von Veränderungen des Testfluids für jedes der Vielzahl von eingeschlossenen Bibliothek-Elementen annähernd die gleiche ist.

30. Verfahren nach Anspruch 27, 28 oder 29, wobei mit dem Erfassungsschritt Änderungen der Zusammensetzung des Testfluids bestimmt werden.

31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei mit dem Erfassungsschritt Veränderungen der Zusammensetzung des Testfluids unter Verwendung von Gaschromatographie, Massenspektrometrie, Spektrometrie mit sichtbarem Licht, Ultraviolett-Spektrometrie oder Infrarot-Spektrometrie bestimmt werden.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 27-31, wobei es sich bei den Behältern um Reaktionsbehälter handelt, die so ausgeführt sind, dass sie Bibliothek-Elemente aufnehmen, das Testfluid eine oder mehrere Reagenzien umfasst und es sich bei den Bibliothek-Elementen um Katalysatoren handelt, und wobei das Verfahren des Weiteren Erzeugen von Reaktion der Reagenzien beim Vorhandensein der Katalysator-Bibliothek-Elemente umfasst.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32, wobei die Vielzahl von Bibliothek- Elementen sechs Bibliothek-Elemente umfasst.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32, wobei die Vielzahl von Bibliothek- Elementen achtundvierzig Bibliothek-Element umfasst.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, wobei die Vielzahl von Bibliothek- Elementen wenigstens sechs Bibliothek-Elemente beträgt und die Gesamtzeit zum Durchmustern der wenigstens sechs Bibliothek-Elemente weniger als ungefähr sechs Minuten beträgt.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, wobei die Vielzahl von Bibliothek- Elementen wenigstens sechs Bibliothek-Elemente beträgt und die Gesamtzeit zum Durchmustern der wenigstens sechs Bibliothek-Elemente weniger als ungefähr drei Minuten beträgt.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, wobei die Vielzahl von Bibliothek- Elementen wenigstens achtundvierzig Bibliothek-Elemente beträgt und die Gesamtzeit zum Durchmustern der wenigstens achtundvierzig Bibliothek-Elemente weniger als ungefähr achtundvierzig Minuten beträgt.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, wobei die Vielzahl von Bibliothek- Elementen wenigstens achtundvierzig Bibliothek-Elemente beträgt, und die Gesamtzeit zum Durchmustern der wenigstens achtundvierzig Bibliothek-Elemente weniger als ungefähr vierundzwanzig Minuten beträgt.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 38, wobei die Vielzahl von eingeschlossenen Bibliothek-Elementen einer einheitlichen Temperatur oder einem linearen Temperaturgefälle ausgesetzt sind.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 39, wobei die Veränderungen des Testfluids nach Kontakt mit jedem der Vielzahl von eingeschlossenen Bibliothek- Elementen gleichzeitig erfasst werden.

41. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 40, wobei verschiedene Katalysator- Bibliothek-Elemente in den Reaktionsbehältern in Form von Festbetten eingeschlossen sind.

42. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Fluid-Leitsystem ein Wahlventil, das wahlweise Fluidverbindung zwischen einem ausgewählten Behälter und dem Detektor herstellt, so dass ein Testfluid sequenziell von dem ausgewählten Behälter zu dem Detektor geleitet werden kann, und

ein Fluid-Verteilungsventil umfasst, dass wahlweise Fluidverbindung zwischen dem Eintritts-Steuervolumen und dem Einlass eines ausgewählten Behälters herstellt, so dass ein Testfluid in den ausgewählten Behälter geleitet werden kann,

wobei das Zeitintervall zwischen dem ersten Kontakt des Testfluids mit einem Bibliothek-Element und der Erfassung des Testfluids für jedes der Vielzahl von Bibliothek-Elementen ungefähr das gleiche ist.