发明名称 多功能并行独立式多反应槽化学合成仪器
摘要 提供一种多功能并行独立式多反应槽化学合成仪器,其系一种藉由提供能在配置在同一仪器上之多个反应槽同时(即并行)或分别执行多种功能之单一仪器处理能力,以提高或加强在实验台进行少量之化学及物理合成反应之独立仪器。上述多种功能包括:加热、冷却及其他五种功能性能力。尤其是一种能提供多功能及多个反应槽矩阵,附带进一步能提供每一反应槽之即时反应能量变化资料之上述仪器。如此,仪器能对每一个反应槽提供加热、冷却、回流、惰性气体保护、抽真空、搅拌及挥发等功能之任一种或部份或全部。(在此所称之「反应槽」也可指「微反应器」或「反应器」,一般指所谓从事实验之化学家、生化学家、物理学家、生物学家、研究医师等所使用之实验台规模之烧瓶、烧杯及其他反应器)。在有些实施例中,仪器还包括独特藉助相变冷却剂注入之冷却装置。在其他实施例中,仪器包括多孔回流止塞。仪器也可以包括相变冷却剂系统及多孔回流止塞两者之装置。
申请公布号 TWI276466 申请公布日期 2007.03.21
申请号 TW094125098 申请日期 2005.07.25
申请人 亚克瑞比公司 发明人 杨立
分类号 B01L7/00(2006.01) 主分类号 B01L7/00(2006.01)
代理机构 代理人 张毓秀 台北市中山区长安东路2段52号8楼
主权项 1.一种多功能并行独立式多反应槽化学合成仪器, 该仪器包括: (a)主外壳,具有至少三个独立的工作站,每一个工 作站适于收纳一个反应槽; (b)至少一个冷却组,功能性地连接至上述至少三个 独立工作站中之每一个,以对其施以可控制之冷却 ,上述每一冷却组包括: (i)冷却元件,设于接近上述至少三个独立工作站中 之每一个,且具有一个用以注入相变冷却剂之入口 ,一个热吸收区及一个用以排出上述相变冷却剂之 出口;及 (ii)注入器,用以将液态之上述相变冷却剂经由上 述入口注入上述冷却元件内; (c)至少一个加热组,功能性地连接至上述至少三个 独立工作站中之每一个,以对其施以可控制加热; (d)至少一个搅拌机构,连接上述至少三个独立工作 站中之每一个; (e)控制装置,连接每一个冷却组及每一个加热组以 及每一个搅拌机构,用以可程式化自动控制上述注 入器以分别控制其开/关流程及流率中之至少一种 ,分别控制开/关加热及加热率中之至少一种,分别 控制每一搅拌机构,而该控制装置包括一可规划程 式元件; 其中该控制装置包含软体,而该系统包括注入器, 实体之控制装置,用以周期性开/关其控制动作以 建立至少一个包含多种不同可程式规划温度高低 范围之预设温度变化顺序。 2.依请求项1之仪器,该仪器进一步包括:一上述相 变冷却剂之远距储槽,藉管路连至每一个上述注入 器及入口,其中该储槽内装有加压之液态相变冷却 剂。 3.依请求项2之仪器,其中该相变冷却剂系一种对环 境为惰性之材料,在蒸发之际会吸收热量及在大气 压下具有沸点低于室温。 4.依请求项3之仪器,其中该相变冷却剂系选自包含 惰性气体、二氧化碳及氮气。 5.依请求项1之仪器,该仪器进一步包括: (f)至少一回流机构,用于每一个上述独立工作站; (g)至少一个惰性气体保护机构,用于每一个上述独 立工作站。 6.依请求项1之仪器,其中一该每一个独立工作站包 括:减压功能产生装置及对反应槽产生真空压力功 能之装置。 7.依请求项1之仪器,其中该每一个独立工作站具有 上部及下部皆形成凹部,且每一个冷却组系连接于 对应之每一个工作站之上部,该每一个冷却组包括 : (i)述反应槽之上部近旁之冷却元件,具有一入口用 以注入相变冷却剂,热量吸收区域,及一出口用以 排出上述相变冷却剂; (ii)连接上述入口之注入器,适用于可程式规划控 制注入相变冷却剂至上述冷却元件。 (iii)连接上述注入装置之相变冷却剂供应源,其内 部容纳有加压下液态相变冷却剂; 及每一个加热组系连接于每一个工作站之下部,并 适于程式规划及控制地传递热量。 8.依请求项1之仪器,其中该控制装置包括:可独立 对于每一个工作站可规划程式之能力,以预设多个 所需要之温度设定及对应于该需要之温度设定所 需要之时间;至少一个功能性连接一个反应槽之温 度感测器;及充份之软体,以辨认来自该反应槽之 温度并藉由控制上述加热组及上述冷却组,以达成 该所需温度设定及所需时间在预定之能接受之偏 差范围内来回应。 9.依请求项1之仪器,其中该控制装置系设于上述主 外壳内部,该主外壳包括一输入机构,连接至上述 控制装置可规划程式元件。 10.依请求项9之仪器,其中该主外壳包括用来为每 一工作站指示多种功能之独立开/关指示器。 11.一种多功能并行独立式多反应槽化学合成仪器, 该仪器包括: (a)主外壳,具有至少三个独立的工作站,每一个工 作站适于收纳一个反应槽; (b)至少一个冷却组,功能性地连接至上述至少三个 独立工作站中之每一个,以对其施以可控制冷却, 上述每一冷却组包括: (i)冷却元件,设于接近上述至少三个独立工作站中 之每一个,且具有一个用以注入相变冷却剂之入口 ,一个热吸收区及一个用以排出上述相变冷却剂之 出口;及 (ii)注入器,用以将液态之上述相变冷却剂经由上 述入口注入上述冷却元件内; (c)至少一个加热组,功能性地连接至上述至少三个 独立工作站中之每一个,以对其施以可控制加热; (d)至少一个搅拌机构,连接上述至少三个独立工作 站中之每一个; (e)至少一个上述工作站,容纳有一个微反应器反应 槽于其中,该反应槽具有一圆筒形开口颈部及一预 定容积之贮存区,用以进行化学处理过程; (f)多孔回流止塞,功能性地插接于上述反应槽之颈 部,该多孔回流止塞具有: (i)止塞本体,具有顶壁、底壁及外侧壁,并设有一 自顶壁贯穿底壁之中央孔,该中央孔位于顶壁之中 央部位,且包含一调流孔,而在中央孔之周围还设 有多个同样自顶壁贯通底壁之外侧孔; (ii)密封构件,设在该止塞本体之外侧壁上以使止 塞对反应槽之开口能紧密相接; (g)控制装置,连接每一个冷却组及每一个加热组以 及每一个搅拌机构,用以可程式化自动控制上述注 入器以分别控制其开/关流程及流率中之至少一种 ,分别控制开/关加热及加热率中之至少一种,及分 别控制每一搅拌机构,而该控制装置包括一可规划 程式元件; 其中该控制装置包含软体,而该系统包括注入器, 物理控制装置,用以周期性开/关其控制动作以建 立至少一个包含种种不同可程式规划温度高低范 围之预设温度顺序。 12.依请求项11之仪器,其中该止塞之指管构件为至 少含二支管之一组同心管,每支管皆具有上端及下 端,其中上述每支管之下端皆呈开口,且每支管皆 功能性地连接至该仪器之上端部。 13.依请求项11之仪器,其中该指管构件为一组含内 外二支管之同心管,每支管皆具有上端及下端,其 中该内侧管具有开口下端,而在内侧管外围之外侧 管则具有闭口下端。 14.依请求项11之仪器,该仪器进一步包括:一上述相 变冷却剂之远距储槽,藉管路连至每一个上述注入 器及入口,其中该储槽内装有加压之液态相变冷却 剂。 15.依请求项14之仪器,其中该相变冷却剂系一种环 境惰性材料,在挥发之际会吸收热量及在大气压下 具有沸点低于室温。 16.依请求项15之仪器,其中该相变冷却剂系选自包 含惰性气体、二氧化碳及氮气中之任一者。 17.依请求项11之仪器,该仪器进一步包括: (a)至少一回流机构,用于每一个上述独立工作站; (b)至少一个惰性气体保护机构,用于每一个上述独 立工作站。 18.依请求项11之仪器,其中该每一个独立工作站包 括:减压挥发功能产生装置及对反应槽产生真空压 力功能之装置。 19.依请求项11之仪器,其中该每一个独立工作站具 有上部及下部皆形成凹部,且每一个冷却组系连接 于对应之每一个工作站之上部,该每一个冷却组包 括: (i)设在上述反应槽之上部近旁之冷却元件,具有一 入口用以注入相变冷却剂,热量吸收区域,及一出 口用以排出上述相变冷却剂; (ii)连接上述入口之注入器,适用于可程式规划控 制注入相变冷却剂至上述冷却元件; (iii)连接上述注入装置之相变冷却剂供应源,其内 部容纳有加压下液态相变冷却剂; 及每一个加热组系连接于每一个工作站之下部,并 适于可程式规划及控制地施加热量。 20.依请求项11之仪器,其中该控制装置包括:可独立 对于每一个工作站可规划程式之能力,以预设多个 所需要之温度设定及对应于该需要之温度设定所 需要之时间;至少一个功能性连接一个反应槽之温 度感测器;及足够之软体,以分辨来自该反应槽之 温度,并藉由控制上述加热组及上述冷却组,以达 成该所需温度设定及所需时间在预定之可接受偏 差范围内来做回应。 图式简单说明: 第一图至第三图分别表示使用本发明仪器一实例 之各种特性曲线图。其中第一图表示为完成第二 图之冷却温度-时间定序关系之时间定序-冷却注 入器开闭周期之代表性曲线图;第三图则表示配合 第一图所示冷却注入器开闭周期定序以达成第一 图之冷却温度-时间定序特性所用冷却注入器之注 入率百分比时间-定序之特性曲线图。 第四图表示本发明反应系统之方块示意图。 第五图及第六图分别表示第四图之反应系统之二 种反应槽代表例简略示意图。 第七图表示本发明之多孔回流止塞一实施例之俯 视图。 第八图表示第七图所示本发明多孔回流止塞之纵 剖侧视图。 第九图表示本发明所示多孔回流止塞之另一实施 例之纵剖侧视图。 第十图表示本发明所示多孔回流止塞之再一实施 例之纵剖侧视图。 第十一图及第十二图分别表示本发明多孔回流止 塞及其加装指管之配置情形之透视图。 第十三图表示本发明之延伸构件之一实施例示意 图。 第十四图表示本发明所用夹具之一实施例俯视图 。 第十五图表示本发明装置之微反应器具有三支不 同功用之连接管线之配置例透视图。 第十六图表示本发明装置具有延伸构件及五个用 于不同功用之管路连接孔之透视图。 第十七图表示第十六图所示之微反应器再增加一 个功能之管线配置例透视图。 第十八图表示本发明之多功能多反应槽化学合成 仪器尚未装上反应槽及配管之整体外貌一实施例 之透视图。 第十九图表示第十八图所示本发明仪器已装上反 应槽绝缘盖于定位之整体透视图。 第二十图表示第十八图所示本发明仪器之主要单 元部份之透视图。 第二十一图表示已具有管线及回流止塞而可做为 本发明仪器之一单元组件使用之反应槽组件一例 之透视图。 第二十二图表示第十八图所示本发明仪器之另一 主要单元部份之透视图。 第二十三图表示将第二十至二十二图所示反应槽 与各组件组合使用时之分解图。 第二十四图表示同第十八图所示本发明之仪器已 具有三个反应槽辅助系统可分别用于在惰性气体 覆盖下进行室温反应、在无气体覆盖下进行室温 反应及在高温下进行反应之一实施例透视图。 第二十五图表示同第二十四图所示本发明之仪器, 但多增加一个用以溶剂挥发浓缩过程之反应槽辅 助系统之透视图。 第二十六图表示同第二十五图所示本发明之仪器, 但再增加一个用以回流反应、在惰性气体下进行 室温之反应及在高温下进行气敏反应之透视图。 第二十七图至三十三图分别表示第二十六图所示 本发明仪器之各个反应槽之不同配置关系与详细 构迼之局部放大透视图。 第三十四图表示本发明之仪器具有二个反应槽互 相连结以在不同之反应槽中依顺序进行单一过程 中之多个步骤之透视图。 第三十五图至四十一图表示使用本发明之仪器实 施各种化学及物理反应过程中之化学变化例。
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