JP2017537311A - 直列流れの中の溶液条件を変化させる装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一部は、全米科学財団によって授与されたEPS−1430280の下、米国政府の支援を受けてなされたものである。米国政府は、本発明に関して一定の権利を有する。
本出願は、米国特許法第119条(e)の下、2014年10月13日に出願された米国特許仮出願第62/063,020号の恩典を主張するものであり、その開示は、参照によって本明細書に組み込まれている。
本開示は、限定はされないが、電解質、酸、塩基、界面活性剤、小分子、蛍光染料、薬物、キレート剤、ポリマー、コロイドなどのフォーミュレーション添加物(formulation additive)の増分を直列に添加し、それぞれのフォーミュレーションステップにおいて、検出器段が、それぞれの添加物の効果をモニタリングすることを可能にする、直列経路での溶液条件のフォーミュレーションに関する。本開示は、特に、直列経路で流れている溶液の条件を変化させ、直列経路を溶液が流れているときに溶液の属性(property)を検出する装置および方法に関する。
第2世代のACOMPシステム(Second Generation ACOMP:「SGA」)は、刺激応答性ポリマーの合成中のポリマー刺激応答の始まりおよび進展を測定するように特に設計されている。WO2009/149328;McFaul, Colin A. et al., "Simultaneous Multiple Sample Light Scattering Detection Of LCST During Copolymer Synthesis", Polymer, 2011, 4825-4833; Reed, Wayne F. et al., "Online, continuous monitoring of the sensitivity of the LCST of NIPAM-Am copolymers to discrete and broad composition distributions", Polymer, 2014, 4899-4907を参照されたい。図1は、米国特許第6,653,150号、8,322,199号および6,052,184号に記載されているFGAシステムを示す。これらの特許はその全体が参照によって組み込まれている。このFGAシステムは、SGAに流れを供給する。この図は、(直列送達ポンプから発出する管路を用いる)直列動作モードを示し、このモードでは、N個の検出器列段の全体にわたって溶媒条件は同じままだが、温度、光による照射、超音波などの刺激は段ごとに変化しうる。この図はさらに、溶液条件を変化させる目的に使用される並列流れシステムを示し、この並列流れシステムは、完全に別個の流れ経路を含む。直列流れ経路と並列流れ経路は、ソレノイドダイバータ弁(図の「sol」)への信号によって切り換えることができる。並列流れ動作モードは、反応器から引き抜かれた液体が、並列送達ポンプに入ることを要求し、この並列送達ポンプは、その液体をN個の別個のストリームに分割する。Nは検出器列の数である。次いで、所望の異なる組成の溶媒をN個のストリームのそれぞれのストリームと個別に混合するために、マルチヘッド臑動ポンプが使用される。この並列法の使用は、直列法の使用のN倍の反応器から引き抜きを必要とする。Nは一般に8または16などの数であり、そのため、並列モードでの反応による消費は、直列モードのそれよりも1桁大きい。さらに、並列モードは、N個の異なる溶媒と混合するN個のストリームを並列に駆動することができる別個の送達ポンプを必要とする。
本開示の目的は、溶液の属性を決定する手段を提供することにある。この属性は、限定はされないが、溶液に含まれるポリマーまたはコロイドの状態を含む。
(a)試料を含むように適合された試料リザーバ(例えば化学反応器または注入ループ)と、
(b)(i)第1の混合室溶液を含むように適合された第1の混合室、(ii)試料を試料リザーバから第1の混合室内に送達するように適合された第1の試料ポンプ、(iii)第1の溶媒を含むように適合された第1の溶媒リザーバ、(iv)第1の溶媒を第1の溶媒リザーバから第1の混合室内に送達するように適合された第1の溶媒ポンプ、および(v)第1の混合室と流体連通する第1の検出器を含む第1のシステムと、
(c)第1のシステムに対して直列の第2のシステムであって、(i)第1の検出器の下流にあり第1の検出器と流体連通する第2の混合室であり、第2の混合室溶液を含むように適合された第2の混合室、(ii)第2の溶媒を含むように適合された第2の溶媒リザーバ、(iii)第2の溶媒を第2の溶媒リザーバから第2の混合室内に送達するように適合された第2の溶媒ポンプ、および(iv)第2の混合室と流体連通する第2の検出器を含む第2のシステムと
を含む装置を提供する。
いくつかの場合には、この装置が、直列経路で1つまたは複数の追加のシステムをさらに含み、この1つまたは複数の追加のシステムがそれぞれ、混合室、溶媒リザーバ、溶媒ポンプおよび少なくとも1つの検出器を含む。この装置に含まれるシステムの数は、この装置が使用されている特定の用途に依存する。この装置が直列経路で有することができるシステムの数に制限はない。
さまざまな実施形態で、それぞれの検出器は、光散乱、紫外/可視吸収、赤外吸収、屈折率測定、粘度、伝導率、pH、旋光測定、濁度、蛍光、円偏光二色性、ラマン散乱および複屈折からなるグループから選択されたタイプの検出器である。いくつかの場合には、この装置のそれぞれのシステム(例えば第1のシステム、第2のシステム、第3のシステム)が、少なくとも2つの検出器を含む。いくつかの実施形態では、この少なくとも2つの検出器が、光散乱および粘度を検出する。さまざまな実施形態で、この少なくとも2つの検出器は、同じ属性を異なる条件下で(例えば異なる温度で)検出する。
さまざまな場合に、試料は、ポリマー、モノマー、塩、酸、塩基、界面活性剤、ナノ粒子、タンパク質、多糖、コロイド、細胞もしくは細胞の断片、細胞器官、ミセル、凝集体、ミクロゲル、微結晶、リポソーム、ベシクル、乳濁液、小分子、金属イオン、キレート剤、蛍光染料またはこれらの組合せを含む。例えば、試料は、ポリマー、モノマーまたはこれらの組合せを含むことができる。
別の態様では、本開示が、(a)試料リザーバから第1の混合室に試料を流入させること、(b)第1の混合室に第1の溶媒を流入させること、(c)試料と第1の溶媒とを混合して、第1の混合室溶液を形成すること、(d)第1の混合室溶液の流れを第1の検出器に通して、第1の混合室溶液の属性を検出すること、(e)第1の混合室溶液を第1の検出器から第2の混合室に流すこと、(f)第1の溶媒とは同一でない第2の溶媒を第2の混合室に流入させること、(g)第1の混合室溶液と第2の溶媒とを混合して、第2の混合室溶液を形成すること、および(h)第2の混合室溶液の流れを第2の検出器に通して、第2の混合室溶液の属性を検出することを含む方法を提供する。
さまざまな実施形態で、この方法は、(i)第2の混合室溶液を第2の検出器から第3の混合室に流すこと、(j)第3の溶媒を第3の混合室に流入させること、(k)第2の混合室溶液と第3の溶媒とを混合して、第3の混合室溶液を形成すること、および(l)第3の混合室溶液の流れを第3の検出器に通して、第3の混合室溶液の属性を検出することをさらに含む。いくつかの実施形態では、この方法が、試料溶液の流れを、直列経路での4つ以上の追加のシステム(例えば4、5、6、7、8、9もしくは10個または10個よりも多くのシステム)に通すことをさらに含む。試料溶液の流れが通されるシステムの数は、この方法が実施されている特定の用途に依存する。直列経路で試料溶液の流れを通すことができる混合室の数および溶液条件の数に制限はない。
いくつかの実施形態では、この方法が、混合室溶液(例えば第1の混合室溶液、第2の混合室溶液、第3の混合室溶液(存在するとき)をFGAに流すことをさらに含む。
さまざまな場合に、化学反応器からの試料は、ポリマー、モノマー、塩、酸、塩基、界面活性剤、ナノ粒子、タンパク質、多糖、コロイド、細胞もしくは細胞の断片、細胞器官、ミセル、凝集体、ミクロゲル、微結晶、リポソーム、ベシクル、乳濁液、小分子、蛍光染料、キレート剤、金属イオンまたはこれらの組合せを含む。例えば、化学反応器からの試料は、ポリマー、モノマーまたはこれらの組合せを含むことができる。
いくつかの実施形態では、第1の混合室溶液が、第2の混合室溶液とは異なる条件を有し、この条件が、温度、イオン強度、pH、溶媒極性、純粋な溶媒の混合物、溶液組成、試料濃度(例えば希釈された反応器液体の濃度)、照明および放射からなるグループから選択される。例えば、この異なる条件を、イオン強度またはpHとすることができる。さまざまな実施形態で、それぞれの混合室は、別の混合室とは異なる状態を有する。
いくつかの実施形態では、化学反応器が重合反応を含む。
さまざまな場合に、少なくとも1つの溶媒の組成が、その溶媒が混合室に流入する前に少なくとも1つの検出器によって検出された属性に基づいて変更される。
図示され以下で説明される発明のある種の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲において示されるが、本発明が、指定された詳細に限定されることは意図されていない。これは、本発明の趣旨からいかなる形であれ逸脱することなく、示された発明の形態および詳細ならびに示された発明の動作のさまざまな省略、改変、置換および変更を実施することができることを当業者は理解するためである。「不可欠」または「必須」と特に明示されていない限り、本発明の特徴は不可欠でもまたは必須でもない。
本明細書で使用されるとき、用語「送達するように適合された」は、何か、例えば液体を別の物体まで運び、運搬しまたは輸送する物体の能力を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「〜と連絡する」は、2つ以上の構成要素間の任意の形態の相互作用を指し、この相互作用は、機械的、電気的、磁気的および電磁気的な相互作用を含む。2つの構成要素は互いに接続されていてもよく、互いに直接に接触していなくてもよく、2つの構成要素間に中間装置があってよい。
本明細書で使用されるとき、用語「〜と流体連通する」は、流体の流れ、流体の移動および/もしくは輸送のためのルートおよび/またはルート系統、ならびに/または、関心の部分、セクションもしくは構成要素間を流体が流れる一般的な能力もしくは性能を指す。
本明細書に開示された直列流れ装置を使用して、溶液条件の変化に対してポリマーおよびコロイドがどのように応答するのかを決定することができる。大部分のポリマーおよびコロイドは、溶液条件の変化に対して何らかの形で応答する。例えば、高分子電解質鎖は、イオン強度が低下すると膨張することがあり、ポリ酸およびポリ塩基は、pHが変化すると立体配置的変化を受けることがあり、コロイドは、溶液条件が変化すると合体することがある。このカテゴリ内の他の焦点は、刺激応答性ポリマー(stimuli responsive polymer:「SRP」)または「スマートポリマー(smart polymer)」が、溶液条件の変化、主にそれらの合成中の溶液条件の変化に対してどのように応答するのかを測定することに関する。SRPは、全てのポリマーの空間内の比較的に小さなカテゴリであるが、表面修飾材料、自己回復材料および薬物送達剤などの機能を提供するSRPの開発は現在、強い関心を呼んでいる。本明細書で企図されるSRPの特定のいくつかの例は、限定はされないが、下限臨界溶液温度(lower critical solution temperature)を有するSRP、例えば、ポリ−N−イソプロピルアクリルアミド(pNIPAM)およびそのコポリマー;上限臨界溶液温度(upper critical solution temperature)を有するSRP;キャビタンド;デンドリマー;星形ポリマー;ミセル化し、超分子集合体を形成することができるブロックコポリマー;シクロデキストリン;生体ポリマーと混成体を形成した合成ポリマー、例えば、多糖に重合されたアクリル酸エステル、タンパク質または多糖にグラフト重合されたポリエチレングリコール;シリカのナノ粒子;金属;ポリマーがグラフト重合した絶縁体および半導体を含む。例えば参考文献42〜50を参照されたい。
他の実施形態では、本明細書に開示された装置が、1つまたは複数の直列希釈段を有する。基本的に段数に制限はなく、それよりも多くの希釈段を有する機器またはそれよりも少ない希釈段を有する機器を構築することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示された装置が、
(a)試料を含むように適合された試料リザーバ(例えば化学反応器または注入ループ)と、
(b)(i)第1の混合室溶液を含むように適合された第1の混合室、(ii)試料を試料リザーバから第1の混合室内に送達するように適合された第1の試料ポンプ、(iii)第1の溶媒を含むように適合された第1の溶媒リザーバ、(iv)第1の溶媒を第1の溶媒リザーバから第1の混合室内に送達するように適合された第1の溶媒ポンプ、および(v)第1の混合室と流体連通する第1の検出器を含む第1のシステムと、
(c)第1のシステムに対して直列の第2のシステムであって、(i)第1の検出器の下流にあり第1の検出器と流体連通する第2の混合室であり、第2の混合室溶液を含むように適合された第2の混合室、(ii)第2の溶媒を含むように適合された第2の溶媒リザーバ、(iii)第2の溶媒を第2の溶媒リザーバから第2の混合室内に送達するように適合された第2の溶媒ポンプ、および(iv)第2の混合室と流体連通する第2の検出器を含む第2のシステムと
を含む。
さまざまな実施形態で、この装置は、試料リザーバから流れ出た試料を試料リザーバ内に戻すことを可能にする再循環ループをさらに含む。いくつかの実施形態では、この装置が再循環ループを含まない。
さまざまな実施形態で、この装置のそれぞれのシステムは、異なる条件で動作する少なくとも2つ(例えば2、3または4つ)の検出器を含み、その少なくとも2つの検出器が検出する溶液は、同じ組成を有する。これらの実施形態では、装置内を流れている試料溶液を、混合室を出た後にいくつかの別個のストリームに分割することができ、それぞれの別個のストリームは、その別個のストリームの属性を検出するために別個の検出器に流れることができる。それらの別個のストリームは次いで、この検出ステップの後に、後続の混合室内で再結合して、直列流れ経路を進み続けることができる。例えば、pNIPAMおよびそのコポリマーは、特にイオン強度に依存する下限臨界溶液温度(「LCST」)を経る。本開示によれば、装置の混合室内で、pNIPAMコポリマーを含む試料溶液を調製することができる。特定の溶液条件およびポリマーの特定の合成状態の下でLCSTを決定することを可能にするため、混合室から流出する結果として生じる混合室溶液を2つ以上のストリームに分割し、それぞれ異なる温度にある2つ以上の光散乱検出器に送達することができる。イオン強度を変化させる後続の混合段も同様に、対応するイオン強度の下でLCSTを決定するため、それらの混合段の後に2つ以上の光散乱検出器を有することができる。合成のそれぞれの特定の瞬間におけるLCSTが測定されているため、イオン強度および組成、モル質量などのポリマー特性の関数としてのLCSTの包括的な図を、反応中に構築することができる。
いくつかの実施形態では、溶媒リザーバ内の溶媒のうちの少なくとも1つの溶媒が、装置内に存在する少なくとも1つの他の溶媒と同一ではない(または装置内に存在する他のどの溶媒とも同一ではない)(例えば第3の溶媒は、第1の溶媒または第2の溶媒のうちの少なくとも一方の溶媒と同一でない)。例えば、装置内に存在する溶媒のうちの2つの溶媒は、異なるpH値および/または異なるイオン強度を有することができる。いくつかの実施形態では、第1の溶媒と第2の溶媒が異なるイオン強度を有する。さまざまな場合に、第1の溶媒と第2の溶媒は異なるpH値を有する。
本明細書ではさらに、重合反応などの化学反応をモニタリングまたは制御する方法が開示される。この方法は、(a)試料リザーバから第1の混合室に試料を流入させること、(b)第1の混合室に第1の溶媒を流入させること、(c)試料と第1の溶媒とを混合して、第1の混合室溶液を形成すること、(d)第1の混合室溶液の流れを第1の検出器に通して、第1の混合室溶液の属性を検出すること、(e)第1の混合室溶液を第1の検出器から第2の混合室に流すこと、(f)第1の溶媒とは同一でない第2の溶媒を第2の混合室に流入させること、(g)第1の混合室溶液と第2の溶媒とを混合して、第2の混合室溶液を形成すること、および(h)第2の混合室溶液の流れを第2の検出器に通して、第2の混合室溶液の属性を検出することを含む。この方法は、流れている試料に対して実施された多数の測定に応答して、反応の条件を変化させることをさらに含む。反応条件のこのような変化は、限定はされないが、反応温度、撹拌速度、試薬の添加を含むことができる。この試薬は、限定はされないが、モノマー、開始剤、触媒、失活剤、枝分れ剤、空気および他の気体、小分子、例えば塩などである。
本明細書において以前に説明したとおり、いくつかの実施形態では、この方法が、混合室溶液(例えば第1の混合室溶液、第2の混合室溶液、第3の混合室溶液(存在するとき)をFGAに流すことをさらに含む。
いくつかの実施形態では、この方法が、混合室溶液を検出器に流す前に、その混合室溶液の条件を調節することを含むことをさらに含む。例えば、この方法は、対応するそれぞれの第1の検出器、第2の検出器または第3の検出器に通す前に、第1の混合室溶液、第2の混合室溶液または第3の混合室溶液(存在するとき)のうちの少なくとも1つの混合室溶液の条件を調節することを含むことができる。
いくつかの場合には、この方法の混合ステップを低圧または高圧で実施することができる。例えば、混合ステップ(c)、(g)および(k)(存在するとき)のうちの少なくとも1つの混合ステップが低圧で実施される。さまざまな場合に、混合ステップ(c)、(g)および(k)はそれぞれ高圧で実施される。
いくつかの実施形態では、化学反応器からの試料が、ポリマー、モノマー、塩、酸、塩基、界面活性剤、ナノ粒子、タンパク質、多糖、コロイド、細胞もしくは細胞の断片、細胞器官、ミセル、凝集体、ミクロゲル、微結晶、リポソーム、ベシクル、乳濁液、小分子、キレート剤、金属イオン、蛍光染料またはこれらの組合せなどの分子または添加物を含む。例えば、化学反応器からの試料は、ポリマー、モノマーまたはこれらの組合せを含むことができる。
さまざまな場合に、第1の溶媒または第2の溶媒のうちの少なくとも一方の溶媒は、ポリマー、モノマー、塩、酸、塩基、界面活性剤、ナノ粒子、タンパク質、多糖、コロイド、細胞もしくは細胞の断片、細胞器官、ミセル、凝集体、ミクロゲル、微結晶、リポソーム、ベシクル、乳濁液、小分子、キレート剤、金属イオン、蛍光染料またはこれらの組合せを含む。
いくつかの場合には、属性を検出するそれぞれの検出器が、光散乱、紫外/可視吸収、赤外吸収、屈折率測定、粘度、伝導率、pH、旋光測定、濁度、蛍光、円偏光二色性、ラマン散乱および複屈折からなるグループから選択されたタイプの検出器である。
さまざまな場合に、この方法は、少なくとも1つの溶媒の組成を、その溶媒が混合室に流入する前に少なくとも1つの検出器によって検出された属性に基づいて変更することをさらに含む。したがって、その中に提供された方法は、重合反応などの反応の制御を可能にする。
いくつかの実施形態において、本明細書に開示された装置および方法は、刺激応答性ポリマー(「SRP」)(すなわちスマートポリマー)が刺激(例えば、温度、湿度、pH、光、電場、磁場、別の分子、それ自体の濃度の変化)にさらされたときにSRPの物理的および化学的変化をモニタリングするのに有用である。SRPは、例えば、センシング、試剤のカプセル封入および放出、粘度制御、マイクロパターニング、医療用途(例えば生体共役反応させたポリマーとしての用途)、自己回復、感光性、光学部品および電子部品の電気属性、ナノワイヤならびに光起電力などのいくつかの用途に対して有用である。参考文献1〜8を参照されたい。
通常のポリマーおよびSRPの多くは、それらの合成に2種類以上のモノマーを含み、そのようなポリマーは「コポリマー」と呼ばれる。SRPおよび通常のポリマーに対する本明細書に開示された装置および方法の使用に包含されるものを超える、コポリマーに対するそれらの装置および方法の追加の使用は、限定はされないが、ランダムコポリマーおよびブロックコポリマーに関する溶液条件のモニタリングを含む。ランダムコポリマーの場合、溶解度、寸法、他の分子およびポリマーとの相互作用などはしばしば、コポリマー鎖中のコモノマーの比率に大きく依存する。例えば、ビニルピロリドンとポリクオタニウム−11(polyquaternium−11)とを共重合させた場合、水溶液中での溶解度は、コポリマーの組成と溶液のイオン強度の両方に強く依存する。本発明は、コポリマー集団の挙動を、それらの合成のそれぞれの瞬間においてN個の異なる溶液条件下でモニタリングして、溶液の挙動とコポリマーの組成および分子量との間の関係が明らかにされるようにすることを可能にする。同様に、ブロックコポリマーは、ミセルおよび他のナノおよびマイクロ構造体を形成する能力を獲得することができる。それらの構造体の属性は、コポリマー中の相対的なブロック長および組成と溶液条件の両方に依存する。したがって、本開示は、ブロックコポリマーの構造および組成とブロックコポリマー溶液の挙動との間の関係を明らかにする。
一実施形態では、本明細書に開示された装置および方法を使用して、コポリマーの下限臨界溶液温度(「LCST」)をモニタリングすることができる。例えば、N−イソプロピルアクリルアミド(「NIPAM」)と別のモノマー(例えばスチレンスルホネート)のLCSTを、鎖の長さおよび組成に基づいてモニタリングすることができる。15℃から90℃の範囲の8つの初期温度を選択することができる。それぞれの直列段に光散乱検出器を置くことができる。この光散乱検出器は、LCSTに到達したことを検出することができ、LCSTに到達したことは、散乱の急激な増大によって表される。合成中に、選択された範囲の一部分にわたってLCSTがなく、ある温度範囲にLCSTが集まっている場合、コントローラは、LCSTを明らかにしない範囲の温度を移動させて、LCSTが見つかった範囲の付近によりタイトに集めることができる。これは、合成中の組成、分子量または他の属性の関数としてLCSTを決定する際のより適切なデータおよび精度を与える。さらに、p−NIPAMおよびそのコポリマーのLCSTは、イオン強度に敏感であるため、少なくとも1つの段は、温度変化の代わりにまたは温度変化に加えて、イオン強度の変化を含むこともできる。同様に、イオン強度範囲を、最も大きなLCST効果を生じる範囲に調整するアルゴリズムを見つけることもできる。いくつかの実施形態では、温度変化とイオン強度変化の両方を達成するために、温度の自動コントローラおよびポンプ流量の自動コントローラが使用される。装置内で使用されるポンプは、外部制御のための特徴を提供し、この外部制御は普通、USB接続、Ethernetなどを介して達成される。
いくつかの実施形態では、電解質、酸、塩基の性質、ならびに使用する緩衝および賦形剤(例えばTRIS、塩酸グアニジン、アルギニン、ポリソルベート)材料に加えて、pHとイオン強度の両方を、さまざまな直列段において変化させる。
実施例:アクリルアミドとスチレンスルホネートの共重合のモニタリングおよび制御
図2に具体化されているものなどの本明細書に開示された発想を使用して、本発明の原型を設計および構築した。この装置の7つの段を構築した。これらの段はそれぞれ、特注の単一の毛細管粘度計および特注の90°光散乱フローセルを備える。これらの7つの粘度計は、Validyne(P55D−1−K−1−28−S−4)差圧変換器から構築した。この差圧変換器は、フローキャピラリのそれぞれの端を圧力変換器の高圧側および低圧側に接合するための「T」フィッティングを備える。圧力差信号は、電圧に比例しており、この電圧を、コンピュータに接続されたアナログ/ディジタル変換器に提供した。2Hzなどの所望の任意のサンプルレートを使用することができた。このタイプの粘度計は以前に記載されている。参考文献39を参照されたい。
130mM ISでは、光散乱がもはやピークを持たない。このことは、この場合、A3は無視できるほどに小さいが、A2は依然として効果を有することを示している。終わりにおける散乱レベルは、他のISにおけるLSよりも高い。これは、A2およびA3の値が、最も大きなISで最小になるためである。
これらのUV信号は、図5に示されたf、Finst,AmおよびFinst,SSにつながる。
図6は、206nmおよび254nmにおけるUV吸収を示す。このUV吸収はISから独立しており、単一のISだけで測定した。図6にはさらに、比粘度が、時間に対して示されている。ISを1mMから10mM、50mMに増大させると、比粘度は、どの時刻においても著しく低下する。
本出願は、米国特許出願第12/479,052号(Methods and Instrumentation for During−synthesis monitoring of polymer functional evolution)、ならびに米国特許第6,653,150号(Automatic Mixing and Dilution Methods for Online Characterization)および米国特許第8,322,199号(Two−Stage Polymer Analysis System and Method Using Automatic Dilution)を、参照によって本明細書に組み込む。
0179
本明細書では、一態様において、液体および液体の内容物の特性を測定する装置であって、
化学反応器と、
化学反応器から液体を自動的に抽出し、連続反応器流れを提供する手段と、
液体中への逐次直列添加(successive serial addition)を実施する手段と、
1つまたは複数の液体添加段間に挿入された1つまたは複数の測定機器であり、その中を液体が直列に流れる測定機器と
を備える装置が開示される。
0180
液体の内容物が、以下のうちの1つまたは複数である、段落[0179]に記載の装置;ポリマー、モノマー、ナノ粒子、コロイド、ミセル、凝集体、ミクロゲル、微結晶、リポソーム、ベシクル、乳濁液。
0181
液体中への直列添加が、液体の以下の特性のうちの1つまたは複数の特性を変化させる、段落[0179]に記載の装置:pH、イオン強度。
液体が、以下のうちの1つまたは複数を含む、段落[0179]に記載の装置;ポリマー、モノマー、ナノ粒子、コロイド、ミセル、凝集体、ミクロゲル、微結晶、リポソーム、ベシクルおよび乳濁液。
0183
液体が刺激応答性ポリマーを含む、段落[0179]に記載の装置。
0184
化学反応器が重合反応のために使用される、段落[0179]に記載の装置。
0185
化学反応器、および化学反応器から液体を自動的に抽出し、連続反応器液体流れを提供する手段が、ACOMPシステム(米国特許第6,653,150号)によって提供される、段落[0179]に記載の装置。
0186
液体が、条件調節および希釈される、段落[0179]に記載の装置。
0187
液体が、米国特許第6,653,150号に記載の装置および方法を使用して条件調節および希釈される、段落[0179]に記載の装置。
逐次直列添加を実施する手段が、液体の条件を変化させる、段落[0179]に記載の装置。
0189
変化させる液体の条件が、以下のうちの1つまたは複数を含む、段落[0188]に記載の装置:pH、イオン強度、添加された小分子、極性、溶媒組成、添加された界面活性剤、ポリマーおよび特定のイオン。
0190
前記1つまたは複数の測定機器が以下の中から選択された、段落[0179]に記載の装置:pH、伝導率、単一角度または多角度全強度光散乱、動的光散乱、ミー散乱、蛍光、濁度、粘度、屈折計、旋光計、円偏光二色性、近または中間赤外およびラマン検出。
1つまたは複数の測定機器が、流れているストリーム中のポリマーおよび/またはコロイドの特性を与える、段落[0179]に記載の装置。
0192
逐次直列添加を実施する手段が、累積フォーミュレーションステップを表す、段落[0179]に記載の装置。
0193
液体中のポリマーおよび/またはコロイドに対するフォーミュレーションステップの効果が、1つまたは複数の液体添加段の間に挿入された、その中を液体が直列に流れる前記1つまたは複数の測定機器によって測定される、段落[0192]に記載の装置。
0194
所望の希釈レベルを達成し、前記希釈された液体の流れている溶液を生成するために、流れている抽出された液体を第1の溶媒と混合する第1の希釈に対してLMPCが使用される、段落[0179]に記載の装置。
液体および液体の内容物の特性を測定する装置であって、
化学反応器と、
化学反応器から液体を自動的に抽出し、連続反応器流れを提供する手段と、
流れている抽出された液体中への逐次直列添加を実施する手段と、
1つまたは複数の液体添加段間に挿入された1つまたは複数の測定機器であり、その中を液体が直列に流れる測定機器と、
流れている抽出された液体中への逐次直列添加を実施する手段を自動的に調整および制御するために、前記1つまたは複数の測定機器の測定を評価する1つまたは複数の手段と
を備える装置。
0196
直列添加に対する自動調整が、ポンプ速度を制御することによって実施される、段落[0195]に記載の装置。
0197
逐次直列添加を実施する手段が、以下の中から選択される、段落[0195]に記載の装置:温度、pH、イオン強度、特定のイオンの存在、小分子、極性および界面活性剤。
0198
液体および液体の内容物の特性を測定する方法であって、
化学反応器から、液体の連続ストリームを自動的に抽出するステップと、
前記ストリームの第1の希釈を実施して、希釈された反応器内容物の連続的に流れているストリームを生成するステップと、
1つまたは複数の希釈段で液体を添加して、希釈された反応器内容物の流れているストリームの性質を変化させるステップと、
希釈された反応器内容物および液体ストリーム内容物の流れているストリームの属性を、前記1つまたは複数の希釈段間に挿入された機器を用いて測定するステップと
を含む方法。
化学反応器から、液体の連続ストリームを自動的に抽出するステップ、および前記ストリームの第1の希釈を実施して、希釈された反応器内容物の連続的に流れているストリームを生成するステップが、ACOMP装置(米国特許第6,653,150号)を使用することによって達成される、段落[0198]に記載の方法。
以上の説明は、明瞭な理解のためだけに示されたものである。当業者には本発明の範囲内の変更が明白であることがあるため、以上の説明から、不必要な限定を理解すべきでない。
用語「実質的に(substantially)」は、意図された目的に負の影響を与えない記述語からの逸脱を許す。たとえ語「実質的に」が明示的に示されていない場合であっても、その記述語は、用語「実質的に」によって修飾されているものと理解される。したがって、例えば、句「レバーが垂直に延びる」は、そのレバーがその機能を実行するために正確に垂直に配置される必要がある場合を除いて、「レバーが実質的に垂直に延びる」を意味する。
Claims (33)
- (a)試料を含むように適合された試料リザーバと、
(b)
(i)第1の混合室溶液を含むように適合された第1の混合室、
(ii)前記試料を前記試料リザーバから前記第1の混合室内に送達するように適合された第1の試料ポンプ、
(iii)第1の溶媒を含むように適合された第1の溶媒リザーバ、
(iv)前記第1の溶媒を前記第1の溶媒リザーバから前記第1の混合室内に送達するように適合された第1の溶媒ポンプ、および
(v)前記第1の混合室と流体連通する第1の検出器
を備える第1のシステムと、
(c)前記第1のシステムに対して直列の第2のシステムであって、
(i)前記第1の検出器の下流にあり前記第1の検出器と流体連通する第2の混合室であり、第2の混合室溶液を含むように適合された第2の混合室、
(ii)第2の溶媒を含むように適合された第2の溶媒リザーバ、
(iii)前記第2の溶媒を前記第2の溶媒リザーバから前記第2の混合室内に送達するように適合された第2の溶媒ポンプ、および
(iv)前記第2の混合室と流体連通する第2の検出器
を備える第2のシステムと
を備える装置。 - 前記第2のシステムに対して直列の第3のシステムをさらに備え、前記第3のシステムが、
(i)前記第2の検出器の下流にあり前記第2の検出器と流体連通する第3の混合室であり、第3の混合室溶液を含むように適合された第3の混合室、
(ii)第3の溶媒を含むように適合された第3の溶媒リザーバ、
(iii)前記第3の溶媒を前記第3の溶媒リザーバから前記第3の混合室内に送達するように適合された第3の溶媒ポンプ、および
(iv)前記第3の混合室と流体連通する第3の検出器
を備える、請求項1に記載の装置。 - 直列経路で1つまたは複数の追加のシステムをさらに備え、前記1つまたは複数の追加のシステムがそれぞれ、混合室、溶媒リザーバ、溶媒ポンプおよび少なくとも1つの検出器を備える、請求項1または2に記載の装置。
- 1つまたは複数の追加の検出器をさらに備え、前記1つまたは複数の追加の検出器がそれぞれ、
前記試料リザーバと前記第1の混合室の間に配置されており、前記試料リザーバおよび前記第1の混合室と流体連通しており、または
前記第1の混合室、前記第2の混合室もしくは前記第3の混合室(存在するとき)の下流に、前記第1の混合室、前記第2の混合室もしくは前記第3の混合室(存在するとき)と流体連通して配置されている、
請求項1から3までのいずれか1項に記載の装置。 - それぞれの検出器が、光散乱、紫外/可視吸収、赤外吸収、屈折率測定、粘度、伝導率、pH、旋光測定、濁度、蛍光、円偏光二色性、ラマン散乱および複屈折からなるグループから選択されたタイプの検出器である、請求項1から4までのいずれか1項に記載の装置。
- それぞれのシステムが少なくとも2つの検出器を備える、請求項1から5までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも2つの検出器が、同じ属性を異なる条件下で検出する、請求項6に記載の装置。
- 少なくとも2つの検出器が互いに連絡する、請求項1から7までのいずれか1項に記載の装置。
- それぞれの検出器が別の検出器と連絡する、請求項8に記載の装置。
- 混合室から検出器に混合室溶液を送達するように適合された少なくとも1つの追加の試料ポンプをさらに備える、請求項1から9までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの追加の試料ポンプが、前記第1の混合室から前記第1の検出器に前記第1の混合室溶液を送達し、または前記第2の混合室から前記第2の検出器に前記第2の混合室溶液を送達し、または(存在するときに)前記第3の混合室から前記第3の検出器に前記第3の混合室溶液を送達するように適合された、請求項10に記載の装置。
- 前記試料リザーバが化学反応器である、請求項1から11までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記試料リザーバが注入ループである、請求項1から11までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記試料が、ポリマー、モノマー、塩、酸、塩基、界面活性剤、ナノ粒子、タンパク質、多糖、コロイド、細胞もしくは細胞の断片、細胞器官、ミセル、金属イオン、凝集体、ミクロゲル、微結晶、リポソーム、ベシクル、乳濁液、小分子、蛍光染料、キレート剤またはこれらの組合せを含む、請求項1から13までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記試料が、ポリマー、モノマーまたはこれらの組合せを含む、請求項14に記載の装置。
- 第1世代の重合反応の自動連続オンラインモニタリング(「FGA」)システムと流体連通する、請求項1から15までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記FGAシステムが混合室と流体連通する、請求項16に記載の装置。
- (a)試料リザーバから第1の混合室に試料を流入させること、
(b)前記第1の混合室に第1の溶媒を流入させること、
(c)前記試料と前記第1の溶媒とを混合して、第1の混合室溶液を形成すること、
(d)前記第1の混合室溶液の流れを第1の検出器に通して、前記第1の混合室溶液の属性を検出すること、
(e)前記第1の混合室溶液を前記第1の検出器から第2の混合室に流すこと、
(f)前記第1の溶媒とは同一でない第2の溶媒を前記第2の混合室に流入させること、
(g)前記第1の混合室溶液と前記第2の溶媒とを混合して、第2の混合室溶液を形成すること、および
(h)前記第2の混合室溶液の流れを第2の検出器に通して、前記第2の混合室溶液の属性を検出すること
を含む方法。 - 前記第1の混合室に前記試料を流入させる前に、前記試料リザーバからの前記試料を検出器に流すことをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- (i)前記第2の混合室溶液を前記第2の検出器から第3の混合室に流すこと、
(j)第3の溶媒を前記第3の混合室に流入させること、
(k)前記第2の混合室溶液と前記第3の溶媒とを混合して、第3の混合室溶液を形成すること、および
(l)前記第3の混合室溶液の流れを第3の検出器に通して、前記第3の混合室溶液の属性を検出すること
をさらに含む、請求項18または19に記載の方法。 - 前記第1の混合室溶液、前記第2の混合室溶液または前記第3の混合室溶液(存在するとき)のうちの少なくとも1つの混合室溶液の流れを、1つまたは複数の追加の検出器に通すことをさらに含む、請求項18から20までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の混合室溶液、前記第2の混合室溶液または前記第3の混合室溶液(存在するとき)の流れがそれぞれ、少なくとも2つの検出器に通される、請求項21に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの検出器が、同じ属性を異なる条件下で検出する、請求項22に記載の方法。
- 少なくとも2つの検出器が互いに連絡する、請求項18から23までのいずれか1項に記載の方法。
- それぞれの検出器が別の検出器と連絡する、請求項24に記載の方法。
- 混合室溶液をFGAに流すことをさらに含む、請求項18から25までのいずれか1項に記載の方法。
- それぞれの前記第1の検出器、前記第2の検出器または前記第3の検出器に通す前に、前記第1の混合室溶液、前記第2の混合室溶液または前記第3の混合室溶液(存在するとき)のうちの少なくとも1つの混合室溶液の条件を調節することをさらに含む、請求項18から26までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記化学反応器からの前記試料が、ポリマー、モノマー、塩、酸、塩基、界面活性剤、ナノ粒子、タンパク質、多糖、コロイド、細胞もしくは細胞の断片、細胞器官、ミセル、金属イオン、キレート剤、凝集体、ミクロゲル、微結晶、リポソーム、ベシクル、乳濁液、小分子、蛍光染料またはこれらの組合せを含む、請求項18から27までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記化学反応器からの前記試料が、ポリマー、モノマーまたはこれらの組合せを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記第1の混合室溶液が、前記第2の混合室溶液とは異なる条件を有し、前記条件が、温度、イオン強度、pH、溶媒極性、純粋な溶媒の混合物、溶液組成、試料濃度、照明および放射からなるグループから選択された、請求項18から29までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記異なる条件がイオン強度またはpHである、請求項30に記載の方法。
- 前記第1の混合室溶液、前記第2の混合室溶液または前記第3の混合室溶液(存在するとき)の属性を検出する前記検出器が、光散乱、紫外/可視吸収、赤外吸収、屈折率測定、粘度、伝導率、pH、旋光測定、濁度、蛍光、円偏光二色性、ラマン散乱および複屈折からなるグループから選択されたタイプの検出器である、請求項18から29までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記化学反応器が重合反応を含む、請求項18から32までのいずれか1項に記載の方法。
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