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Title:
DEVICE FOR CONDUCTING A PLURALITY OF CHEMICAL, BIOCHEMICAL OR PHYSICAL PROCEDURES IN PARALLEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/057738
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for conducting a plurality of chemical, biochemical, or physical procedures in parallel. The inventive device comprises several switch blocks (1) to which a plurality of reaction vessels (5) are removably fixed. Liquids, gases and/or solids can be fed to or removed from the reaction vessels (5) through the switch blocks (1). Each switch block (1) has a gas duct plate (11) and a sliding functional plate (12) mounted thereon. The gas duct plate (11) has a plurality of through holes, a gas duct and a plurality of gas duct holes arranged between the gas duct and the functional plate (12). The functional plate (12) has a plurality of through holes and cavities which are open towards the gas duct plate (11). The through holes, cavities or closing surfaces of the functional plate (12) are situated opposite the through holes and gas duct holes in the gas duct plate (11), in accordance with the position of the plates.

Inventors:
GUELLER ROLF (CH)
MUNCH SERAPHIN (FR)
GEES THOMAS (CH)
TSCHIRKY HANSJOERG (CH)
Application Number:
PCT/CH1998/000253
Publication Date:
December 23, 1998
Filing Date:
June 11, 1998
Export Citation:
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Assignee:
CHEMSPEED LTD (CH)
GUELLER ROLF (CH)
MUNCH SERAPHIN (FR)
GEES THOMAS (CH)
TSCHIRKY HANSJOERG (CH)
International Classes:
B01F11/00; B01J19/00; B01J19/24; B01L3/00; B01L7/00; B01L9/06; C40B60/00; F16L39/02; F28F27/02; B01F15/00; C40B60/14; G01N35/02; (IPC1-7): B01J19/00; F16L39/02; B01L3/00; F28F9/26; B01L9/06; B01L7/00
Domestic Patent References:
WO1993017785A11993-09-16
WO1989010188A11989-11-02
WO1997009353A11997-03-13
WO1993024233A11993-12-09
Foreign References:
US4493476A1985-01-15
US5503805A1996-04-02
Attorney, Agent or Firm:
A. BRAUN BRAUN HERITIER ESCHMANN AG (Basel, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur parallelen Durchführung einer Vielzahl von chemischen, biochemischen oder physikalischen Verfahren, mit mindestens einem Schaltblock (1), an dem eine Vielzahl von Reaktionsgefässen (5,5') abnehmbar oder fix be festigt sind, wobei den Reaktionsgefässen (5,5') durch den Schaltblock (1) hindurch Flüssigkeiten, Gase und/oder Fest stoffe zuführbar und/oder entnehmbar sind, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schaltblock (1) mindestens eine Gaskanal platte (11) mit mindestens einem Gaskanal (112) und minde stens eine benachbarte Funktionsplatte (12) umfasst, wobei mindestens eine dieser Platten bezüglich der anderen ver schiebbar angeordnet ist und die Gaskanalplatte (11) bzw. platten und die Funktionsplatte (12) bzw.platten durchge hende Löcher (111,121), durchgehende Schlitze und/oder Ver tiefungen (122) aufweisen, die jeweils bei mindestens einer Plattenstellung einander so gegenüberliegen, dass a) zumindest einem Reaktionsgefäss (5,5') aber den bzw. mindestens einen Gaskanal (112) Gase und/oder Flüssig keiten zuführbar oder entnehmbar sind bzw. b) zumindest einem Reaktionsgefäss (5,5') sowohl durch die bzw. mindestens eine Gaskanalplatte (11) als auch durch die bzw. mindestens eine Funktionsplatte (12) hindurch Gase, Flüssigkeiten und/oder Feststoffe zuführbar oder entnehmbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass bei mindestens einer Plattenstellung die durchge henden Löcher (111,121), durchgehenden Schlitze und/oder Vertiefungen (122) der bzw. mindestens einer Gaskanalplatte (11) und der bzw. mindestens einer Funktionsplatte (12) ein ander so gegenüberliegen, dass zumindest einem Reaktionsge fäss (5,5') über den bzw. mindestens einen Gaskanal (112) Gase und/oder Flüssigkeiten und gleichzeitig sowohl durch die Gaskanalplatte (11) bzw.platten als auch durch die Funktionsplatte (12) bzw.platten hindurch Flüssigkeiten und/oder Feststoffe zuführoder entnehmbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass sie genau eine Funktionsplatte (12) und eine Gaskanalplatte (11) aufweist, wobei die Funktionsplat te (12) zwischen der Gaskanalplatte (11) und einer Gegen platte (13) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der bzw. einer Funktions platte (12) oder auf der Gegenplatte (13) ein Septum aus einem mit einer Nadel durchdringbaren Material angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Antrieb, insbesonde re Schrittmotor (15), zur Verschiebung der Funktionsplatte (12) bzw.platten aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Unterdrucks in den Reaktionsgefässen (5,5') eine Vakuumpumpe (2) aber ein Ventil (3) an den Gaskanal (112) angeschlossen ist, wo bei das Ventil (3) ein Mehrfachventil sein kann, über das der Gaskanal (112) und die Reaktionsgefässe (5, 5') mit min destens einem Gas beschickbar sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsgefässe (5,5') mittels beweglicher Kupplungen (4) am Schaltblock (1) be festigt sind, wobei die Kupplungen (4) zwischen einem reak tionsgefässseitigen Teil (42) und einem schaltblockseitigen Teil (41) einen Faltbalg (43), ein flexibles Rohr oder ein Kugelgelenk aufweisen können.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem der Reaktionsgefässe (5) und dem Schaltblock (1) ein abnehm barer Rückflusskühler (6) angeordnet ist, der ein Kühlrohr (61) aufweist, das so weit in das Reaktionsgefäss (5) hin einreicht, dass im Reaktionsgefäss (5) im Verbindungsbe reich (51) von Reaktionsgefäss und Rückflusskühler oder unterhalb davon gekühlt werden kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, dass das Kühlrohr (61) nur in der einen Hälfte des Öff nungsquerschnitts des Reaktionsgefässes (5) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Reaktionsgefässe (5,5') mit einem Rohr (52) verbunden sind, dessen erstes Ende in das eine Reaktionsgefäss (5') hineinragt und dessen zweites Ende in eine Fritte (53) im anderen Reaktionsgefäss (5) eingeschmolzen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schütteleinrichtung (7) und/oder eine Rühreinrichtung aufweist, mit der die Re aktionsgefässe (5,5') während der Zuführung oder Entnahme von Flüssigkeiten, Gasen und/oder Feststoffen schüttel bzw. rührbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung (21,22) zur Zuführung und Entnahme von Flüssigkeiten, Gasen und/ oder Feststoffen aufweist, die eine oder mehrere hohle Na deln umfasst.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (8) zur Steuerung der Zuführung und Entnahme von Flüssigkeiten, Ga sen und/oder Feststoffen, der Funktionsplatte bzw.platten (12) oder deren Motoren, des Ventils bzw. der Ventile (3), der Schütteleinrichtung (7) bzw.einrichtungen und/oder eines oder mehrerer Kryostaten (9,29) aufweist.
Description:
Vorrichtung zur parallelen Durchführung einer Vielzahl von chemischen, biochemischen oder physikalischen Verfahren Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur parallelen Durchführung einer Vielzahl von chemischen, biochemischen oder physikalischen Verfahren, wie sie im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 definiert ist.

In der chemischen Forschung der Pharmaindustrie und der Uni- versitäten wird es immer wichtiger, möglichst schnell eine grosse Anzahl von potentiellen Wirkstoffen ausfindig zu ma- chen und diese dann durchzutesten. Ein Teil der chemischen Forschung bezieht sich daher heutzutage auf kombinatorische Chemie, parallele Synthese und Hochgeschwindigkeitschemie.

Von zentraler Bedeutung ist hierbei die Möglichkeit, bekann- te oder neue chemische Reaktionstypen mit möglichst geringen Anpassungen möglichst breit einsetzen zu können.

Es wurden daher verschiedenartigste Vorrichtungen zur para- llelen Durchführung einer Vielzahl von chemischen, bioche- mischen oder physikalischen Verfahren geschaffen, die aber alle entweder nur für spezielle Anwendungen geeignet, zu kompliziert aufgebaut, zu gross oder bedienerunfreundlich sind und/oder mit Hilfe derer die einzelnen Verfahrens- schritte nicht genügend automatisiert werden können.

Von der Firma Bohdan Europe, Frankreich, wird unter der Be- zeichnung RAM Synthesizer BHD1524 eine derartige Vorrichtung vertrieben, die einen Schaltblock umfasst, an dem eine Viel-

zahl von Reaktionsgefässen abnehmbar befestigt sind. Den Re- aktionsgefässen werden durch einen Gaskanal in einer Reak- tionsgefässbefestigungsplatte Gase und mittels hohler Nadeln durch den Schaltblock hindurch Flüssigkeiten zugeführt und/ oder entnommen, wobei die Nadeln im Schaltblock angeordnete Septen durchstechen, die einen Verschluss der Reaktionsge- fässe bilden.

Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass zum Schütteln der Reaktionsgefässe der ganze Schaltblock zusammen mit den Reaktionsgefässen auf eine separate Schütteleinrichtung transferiert werden muss. Ein Schütteln während der Flüssig- keitszuführung, was oft notwendig oder sogar unabdingbar ist, ist nicht möglich. Zudem werden alle Reaktionen unter Septen durchgeführt, was insbesondere bei aggressiven Lö- sungsmitteln problematisch ist, da die Septen von diesen beeinträchtigt werden können. Dies kann einerseits zu einem Dichtigkeitsverlust der Septen und anderseits zu einer Ver- unreinigung des Reaktionsmediums führen. Des weiteren ver- lieren die Septen nach mehrmaligem Durchstechen an Dichtig- keit, so dass der Einsatz von Vakuum oder Überdruck ohne manuelle Eingriffe nicht in ausreichendem Masse möglich ist.

Ausserdem können die Reaktionsgefässe nicht automatisch vollständig geöffnet und geschlossen werden.

Angesichts der Nachteile der bisher bekannten, oben be- schriebenen Vorrichtungen liegt der Erfindung die folgende Aufgabe zugrunde. Zu schaffen ist eine Vorrichtung zur pa- rallelen Durchführung einer Vielzahl von chemischen, bio- chemischen oder physikalischen Verfahren der eingangs er- wähnten Art, mit der mehrere verschiedene Verfahrensschrit-

te, insbesondere der Einsatz von Vakuum oder Überdruck und die Zuführung und Entnahme von Flüssigkeiten, Gasen und/ oder Feststoffen vorgenommen werden können, ohne dass der bzw. die Schaltblöcke deplaziert oder umgebaut werden müs- sen.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Vorrichtung gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass bei einer Vor- richtung zur parallelen Durchführung einer Vielzahl von che- mischen, biochemischen oder physikalischen Verfahren, mit mindestens einem Schaltblock, an dem eine Vielzahl von Reak- tionsgefässen abnehmbar oder fix befestigt sind, wobei den Reaktionsgefässen durch den Schaltblock hindurch Flüssigkei- ten, Gase und/oder Feststoffe zuführbar und/oder entnehmbar sind, der Schaltblock mindestens eine Gaskanalplatte mit mindestens einem Gaskanal und mindestens eine benachbarte Funktionsplatte umfasst, wobei mindestens eine dieser Plat- ten bezüglich der anderen verschiebbar angeordnet ist. Die Gaskanalplatte bzw.-platten und die Funktionsplatte bzw.

-platten weisen durchgehende Löcher, durchgehende Schlitze und/oder Vertiefungen auf, die jeweils bei mindestens einer Plattenstellung einander so gegenüberliegen, dass a) zumindest einem Reaktionsgefäss aber den bzw. mindestens einen Gaskanal Gase und/oder Flüssigkeiten zuführ-oder r entnehmbar sind bzw. b) zumindest einem Reaktionsgefäss sowohl durch die bzw. mindestens eine Gaskanalplatte als auch durch die bzw.

mindestens eine Funktionsplatte hindurch Gase, Flüssig- keiten und/oder Feststoffe zuführ-oder entnehmbar sind.

Mit dieser Vorrichtung können je nach Plattenstellung allen oder einzelnen Reaktionsgefässen über den oder die Gaskanäle Flüssigkeiten oder Gase zugeführt oder entnommen und/oder ein Vakuum oder ein Überdruck in den Reaktionsgefässen er- zeugt und/oder durch einander gegenüberliegende durchgehende Löcher oder Schlitze in der oder den Gaskanalplatten und in der oder den Funktionsplatten den Reaktionsgefässen mit oder ohne Druckausgleich Gase, Flüssigkeiten und/oder Feststoffe zugeführt oder entnommen werden. Der Verschluss der Reak- tionsgefässe erfolgt durch die bzw. mindestens eine Funk- tionsplatte in bestimmten Plattenstellungen, so dass Septen nicht unbedingt notwendig sind. Auf den Einsatz eines Sep- tums kann daher verzichtet werden, oder es kann allenfalls so angeordnet werden, dass es nur in bestimmten Plattenstel- lungen als Verschluss für die Reaktionsgefässe dient. Damit können die oben erwähnten Probleme der Vorrichtungen des Standes der Technik vermieden werden, bei denen Septen stän- dig den Verschluss der Reaktionsgefässe bilden.

Dank der oder den Funktionsplatten können verschiedene Ver- fahrensschritte durchgeführt werden, ohne dass der betref- fende Schaltblock deplaziert oder umgebaut werden muss. Die Funktionsplatte bzw.-platten ermöglichen auch eine kompak- te Konstruktion der Schaltblöcke.

Zur Bedienung der Schaltblöcke und der Reaktionsgefässe können ein kommerziell erhältlicher Sampler kombiniert mit einem Dilutor, z. B. der Gilson ASPEC XL der Firma Gilson,

Frankreich, oder ein anderer Roboter bzw. eine andere Auto- mationseinheit eingesetzt werden, die eventuell an die er- findungsgemässen Schaltblöcke und Reaktionsgefässe ange- passt werden.

Mit Vorteil sind die Reaktionsgefässe mittels beweglicher Kupplungen am Schaltblock befestigt. Die Reaktionsgefässe können dann geschüttelt werden, ohne dass sich der betref- fende Schaltblock mitbewegt. Ausserdem liegt nicht das gan- ze Gewicht der Reaktionsgefässe inkl. Inhalt auf der Schut- teleinrichtung auf, so dass relativ schwache Schüttelein- richtungen ausreichen, die relativ geringe Vibrationen er- zeugen, was den Einsatz von vibrationsempfindlichen Peri- pheriegeräten, wie z. B. vibrationsempfindliche Sampler, Ro- boter oder andere Automationseinrichtungen zur Zuführung und/oder Entnahme von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen überhaupt erst ermöglicht. Ein wesentlicher Vorteil liegt zudem darin, dass auch während des Schüttelns problemlos mit einem Zuführ-und/oder Entnahmewerkzeug, wie z. B. hohle Nadel, Greifer oder Löffel, eine Flüssigkeit oder ein Fest- stoff einem Reaktionsgefäss zugegeben und/oder entnommen werden kann, was bei den bisher bekannten Vorrichtungen nicht der Fall ist.

Derartige Kupplungen weisen vorteilhafterweise zwischen einem reaktionsgefässseitigen Teil und einem schaltblock- seitigen Teil einen Faltbalg auf. Als Alternativen zum Faltbalg sind z. B. ein flexibles Rohr oder ein Kugelgelenk denkbar.

Für gewisse Anwendungen ist vorzugsweise zwischen mindestens

einem der Reaktionsgefässe und dem Schaltblock ein abnehmba- rer Rückflusskühler angeordnet, der ein Kühlrohr aufweist, das so weit in das Reaktionsgefäss hineinreicht, dass im Reaktionsgefäss im Verbindungsbereich von Reaktionsgefäss und Rückflusskühler oder unterhalb davon gekühlt werden kann. Mit Vorteil ist dabei das Kühlrohr nur in der einen Hälfte des Öffnungsquerschnitts des Reaktionsgefässes ange- ordnet.

Auf diese Weise kann gleichzeitig zur Rückflusskühlung z. B. mit einem Zuführwerkzeug oder über den bzw. einen Gaskanal dem Reaktionsgefäss eine Flüssigkeit zugeführt, ein Schutz- gas, gasförmiger Reaktand, gasförmiger Katalysator oder ein Feststoff zugegeben und/oder ein Druckausgleich erreicht werden. Alle diese Eingriffe in das Reaktionsgefäss erfol- gen durch die selbe Öffnung, was dazu beiträgt, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung relativ kompakt und kosten- günstig gebaut werden kann und wartungs-und bedienungs- freundlich ist.

Im folgenden wird die erfindungsgemässe Vorrichtung zur pa- rallelen Durchführung einer Vielzahl von chemischen, bio- chemischen oder physikalischen Verfahren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungs- beispiels detaillierter beschrieben. Es zeigen : Fig. 1-eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur paralle- len Durchführung einer Vielzahl von chemischen, biochemischen oder physikalischen Verfahren ;

Fig. 2-einen Schaltblock der Vorrichtung von Fig. 1 mit einer Kupplung und einem daran angebrachten Reak- tionsgefäss ; Fig. 3-den Schaltblock mit Kupplung von Fig. 2 in seine Einzelteile zerlegt ; Fig. 4-die Unterseite der Funktionsplatte des Schalt- blocks von Fig. 3 ; Fig. 5-eine alternative Ausführungsvariante der Oberseite der Funktionsplatte des Schaltblocks von Fig. 3 ; Fig. 6-die Unterseite der Gaskanalplatte des Schaltblocks von Fig. 3 ; Fig. 7-eine Seitenansicht der Gaskanalplatte von Fig. 6, wobei nicht sichtbare Teile gestrichelt dargestellt sind ; Fig. 8-eine Draufsicht auf die Gaskanalplatte von Fig. 6, wobei nicht sichtbare Teile gestrichelt dargestellt sind ; Fig. 9-eine Seitenansicht einer Kupplung ; Fig. 10-einen Schnitt durch die Kupplung von Fig. 9 ge- mäss der Linie A-A ; Fig. 11-einen zwischen einem Reaktionsgefäss und einer Kupplung angeordneten Rückflusskühler ;

Fig. 12-zwei mit einem Rohr verbundene Reaktionsgefässe mit einer Fritte in einem der beiden Reaktionsge- fässe und Fig. 13-ein schematisches Schaltbild einer erfindungsge- mässen Vorrichtung zur parallelen Durchführung einer Vielzahl von chemischen, biochemischen oder physikalischen Verfahren.

Figur 1 Das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäs- sen Vorrichtung zur parallelen Durchführung einer Vielzahl von chemischen, biochemischen oder physikalischen Verfahren umfasst ein Trägergestell 24, in das zwei Schaltblöcke 1 eingesetzt sind, zwischen denen noch Platz für drei weitere Schaltblöcke ist. Die Befestigung der Schaltblöcke 1 er- folgt mittels Schrauben, wofür das Trägergestell 24 Schrau- benlöcher 241 aufweist. Am Trägergestell 24 ist ausserdem ein Eduktgefässgestell 25 angeordnet, das zur Aufbewahrung von Eduktgefässen 250 dient. Zum Halten von zusätzlichen Eduktfläschchen oder Probeentnahmefläschchen sind zwei Hal- terungsblöcke 27 oder Auffangplatten vorgesehen. Lösungs- mittelzapfstellen 28 ermöglichen eine Entnahme von Lösungs- mitteln aus Lösungsmitteltanks.

Ein Arm 26 eines Samplers dient zum Tragen einer hohlen Na- del für das Handling von Ausgangsstoffen oder Produkten.

Die Eckpunkte der Zugriffsfläche der hohlen Nadel sind mit Nadeln 261 markiert.

Ebenfalls zur Vorrichtung gehören, aber nicht dargestellt, eine Schütteleinrichtung, eine Vakuumpumpe, mehrere Gaszu- führeinrichtungen, Ventile für die Gaszuführeinrichtungen bzw. die Vakuumpumpe, Kryostate, mehrere Steuereinheiten, ein Dilutor sowie eine Vielzahl von Reaktionsgefässen.

Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festle- gung. Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeu- tigkeit Bezugsziffern enthalten, aber im unmittelbar zuge- hörigen Beschreibungstext nicht erläutert, so wird auf de- ren Erwähnung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen.

Figuren 2 und 3 Ein in der Vorrichtung von Fig. 1 verwendeter Schaltblock 1 weist eine Gaskanalplatte 11, eine Funktionsplatte 12 in Form einer Schieberplatte, eine Gegenplatte 13 und eine Stützplatte 14 auf, die übereinander liegen. Die Stützplatte 14, die Gegenplatte 13 und die Gaskanalplatte 11 werden durch Schrauben 10 zusammengehalten, die in Schraubenlöchern 141,131 und 114 angeordnet sind. Eine Stirnplatte 16 mit Bolzenlöchern 162 und Schraubenlöchern 161 verbindet diese drei Platten zusätzlich mittels Bolzen 19 und nicht darge- stellten Schrauben. Die Funktionsplatte 12 ist verschiebbar zwischen der Gaskanalplatte 11 und der Gegenplatte 13 ange- ordnet. Sie wird von einem Schrittmotor 15 aber ein Ritzel 151 und eine Zahnstange 152 angetrieben. Mit der Bezugszif- fer 18 sind Befestigungs-, Distanz-und Positionierungsele- mente bezeichnet.

Die Stützplatte 14 weist neben den Schraubenlöchern 141 noch zwei Reihen durchgehender Löcher 142 auf, welche es einer Nadel oder einem sonstigen festen Gegenstand ermöglichen, die Platte zu durchdringen. Diese Platte dient vorwiegend zur Stabilisierung, zum Schutz und zum Halten der Antriebs- einrichtung für die Funktionsplatte 12. Daneben weist sie noch vier Löcher 143 auf, unter welchen Lichtschranken ange- ordnet sind. Diese können zur Steuerung der Funktionsplat- tenbewegung, beispielsweise durch eine Nadel ausgelöst, be- nutzt werden. Eine Platine 17 dient als Sammelstelle für die Lichtschrankensignale.

Die Gegenplatte 13 weist Schraubenlöcher 131 und durchge- hende Löcher 132 auf, die den Schraubenlöchern 141 und durchgehenden Löchern 142 der Stützplatte 14 gegenüberlie- gen. Sie besteht vorzugsweise aus einem hochwertigeren Ma- terial und vor allem ihre der Funktionsplatte 12 zugewandte Seite ist exakter beschaffen als die Stützplatte 14.

Die Funktionsplatte 12 ist schmaler als die Gegenplatte 13 und die Gaskanalplatte 11, so dass sie genau zwischen die Verbindungsschrauben dieser beiden Platten passt und von diesen Verbindungsschrauben auch gleich geführt wird. Sie umfasst durchgehende Löcher 121, deren Ränder gegenüber der Plattenoberfläche leicht erhöht sind und so für eine gute Abdichtung sorgen. Auf der Unterseite weist sie zudem noch Vertiefungen auf, die weiter unten im Zusammenhang mit Fig.

4 näher erläutert werden.

Die Gaskanalplatte 11 umfasst neben den Schraubenlöchern 114 und den durchgehenden Löchern 111 noch Gaskanallöcher

113, die in einem zentralen Gaskanal 112 enden. An das of- fene Ende des Gaskanals 112 können über ein Ventil, vor- zugsweise Mehrfachventil, eine entsprechende Anzahl Vakuum- pumpen und Gaszuführeinrichtungen angeschlossen werden.

Es besteht auch noch die Möglichkeit, zwischen der Gegen- platte 13 und Stützplatte 14 ein Septum aus einem mit einer Nadel durchdringbarem Material anzuordnen, welches als zu- sätzliche, fakultative Abdichtung der Reaktionsgefässöff- nungen bei einander gegenüberliegenden durchgehenden Lö- chern 111 bzw. 121 der Gaskanalplatte 11 bzw. Funktions- platte 12 wirken.

Weiter unten genauer beschriebene Kupplungen 4 dienen zum abnehmbaren Befestigen von Reaktionsgefässen 5 am Schalt- block 1. Jedem durchgehenden Loch 111 der Gaskanalplatte 11 kann ein Reaktionsgefäss 5 zugeordnet werden.

Die einzelnen Teile des Schaltblocks 1 und die Kupplungen 4 können beispielsweise aus Metall, insbesondere rostfreiem Stahl, Messing oder Titanlegierungen, Glas, insbesondere SiC2-Glas, Kunststoff, insbesondere Teflon, Polypropylen oder Polyethylen, Naturstein, insbesondere Granit oder Gneis, oder Keramik, insbesondere A103 oder MACOR, be- stehen.

Figur 4 Die Unterseite der Funktionsplatte 12 weist hier ein sich acht mal wiederholendes Muster auf. Ein einzelnes Muster umfasst vier verschiedene Anordnungen von durchgehenden Lö- chern 121, Vertiefungen 122 und Schliessflachen 123, die je

nach Plattenstellung den durchgehenden Löchern 111 und den Gaskanallöchern 113 der Gaskanalplatte 11 gegenüberliegen und so vier verschiedene Funktionsplattenfunktionen defi- nieren.

Die erste Anordnung weist zwei durchgehende Löcher 121 und zwischen diesen eine Vertiefung 122 auf. Die erste Funk- tionsplattenfunktion lässt also beide zugeordneten Reak- tionsgefässe 5 vollständig offen, d. h. sowohl für Zuführ- und/oder Entnahmewerkzeuge als auch gegenüber dem Gaskanal 112.

Bei der zweiten Anordnung ist eine einzige lange Vertiefung 122 vorhanden. Die zweite Funktionsplattenfunktion schliesst die beiden zugeordneten Reaktionsgefässe 5 für Zuführ-und/ oder Entnahmewerkzeuge ab, lässt sie aber gegenüber dem Gas- kanal 112 offen.

Die dritte Anordnung umfasst eine Vertiefung 122 und zwei Schliessflächen 123. Die dritte Funktionsplattenfunktion schliesst ein zugeordnetes Reaktionsgefäss 5 vollständig ab, während sie das andere zugeordnete Reaktionsgefäss 5 nur gegenüber dem Gaskanal 112 offen lässt.

Bei der vierten Anordnung sind zwei durchgehende Löcher 121 und drei Vertiefungen 122 vorhanden. Die vierte Funktions- plattenfunktion lässt die beiden zugeordneten Reaktionsgefäs- se 5 für Zuführ-und/oder Entnahmewerkzeuge offen, schliesst sie aber gegenüber dem Gaskanal 112 ab.

Die Ränder der durchgehenden Löcher 111, der Vertiefungen 122 und der Schliessflächen 123 sind insgesamt leicht über die Plattenoberfläche erhöht und sorgen so für eine gute Abdichtung.

Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen der durch- gehenden Löcher 111, der Vertiefungen 122 und der Schliess- flächen 123 und somit andere Funktionsplattenfunktionen oder andere Muster denkbar.

Figur 5 Diese Funktionsplatte 12'unterscheidet sich von der Funk- tionsplatte 12 in Fig. 3 dadurch, dass auf der Oberseite nicht nur gerade die Ränder der durchgehenden Löcher 121 über die Plattenoberfläche erhöht sind, sondern auch die Bereiche zwischen den durchgehenden Löcher 121.

Figuren 6 bis 8 Die dargestellte Gaskanalplatte 11 weist einen zur Gewähr- leistung eines genügenden Abflusses von eventuell konden- sierten Lösungsmitteln bis zum geschlossenen Ende, vom of- fenen Ende her leicht ansteigenden zentralen Gaskanal 112 auf, von dem aus sich Gaskanallöcher 113 zu der der Funk- tionsplatte 12 zugewandten Plattenoberfläche erstrecken. Die durchgehenden Löcher 111 sind in zwei parallelen Reihen ent- sprechend den durchgehenden Löchern 132 der Gegenplatte 13 und den durchgehenden Löchern 142 der Stützplatte 14 und die Schraubenlöcher 114 entsprechend den Schraubenlöchern 131 bzw. 141 dieser Platten angeordnet. Mit 115 sind Schrauben- löcher zur Befestigung der Stirnplatte 16 bezeichnet.

Am offenen Ende des Gaskanals 112 wird vorzugsweise ein Mehrfachventil angebracht, z. B. eingeschraubt, an das eine entsprechende Anzahl Vakuumpumpen und Einrichtungen zur Zu- führung von einem oder mehreren Gasen angeschlossen ist. In den Reaktionsgefässen 5 kann dann ein Unter-oder Überdruck erzeugt und/oder es können den Reaktionsgefässen 5 ver- schiedenste Gase zugeführt werden. Auf diese Weise können die mit den Funktionsplattenfunktionen erreichbaren Atmos- phären bzw. Bedingungen in den Reaktionsgefässen 5 verviel- facht werden.

Figuren 9 und 10 Die gezeigte Kupplung 4 umfasst einen schaltblockseitigen Teil 41 und einen reaktionsgefässseitigen Teil 42, zwischen denen ein Faltbalg 43 angeordnet ist, der dafür sorgt, dass der reaktionsgefässseitige Teil 42 gegenüber dem schalt- blockseitigen Teil 41 beweglich ist. Der schaltblockseitige Teil 41 ist mit einem Gewinde 411 versehen, so dass die Kupplung 4 an ein in seinem unteren Teil mit einem Innenge- winde versehenes durchgehendes Loch 111 der Gaskanalplatte 11 geschraubt werden kann. Der reaktionsgefässseitige Teil 42 umfasst einen Fixierbereich 421 für das Anbringen von Be- festigungsklammern und einen Normschliff 422 zur lösbaren Fixierung eines Reaktionsgefässes 5 oder eines Rückflussküh- lers.

Die Kupplung 4 besteht beispielsweise aus Teflon.

Figur 11 Der dargestellte Rückflusskühler 6 weist in seinem oberen Be- reich eine Normschliffinnenfläche 62 zur lösbaren Befestigung

des Rückflusskühlers 6 am Normschliff 422 einer Kupplung 4 und in seinem unteren Bereich eine Normschliffaussenflache 63 zur lösbaren Befestigung eines Reaktionsgefässes 5 auf. Er umfasst ausserdem ein Kühlrohr 61, das so weit in das Reak- tionsgefäss 5 hineinreicht, dass im Reaktionsgefäss 5 unter- halb des Verbindungsbereichs 51 von Reaktionsgefäss und Rück- flusskühler gekühlt werden kann. Damit wird erreicht, dass die Gasphase relativ weit unten im Reaktionsgefäss 5 konden- siert und das Kondensat im Reaktionsgefäss 5 verbleibt.

Das Kühlrohr 61 ist im Öffnungsquerschnitt des Reaktionsge- fässes 5 asymetrisch angeordnet, d. h. gegenüber der Rück- flusskühlermitte nach aussen hin verschoben, um Platz für die Einführung eines Zuführ-und/oder Entnahmewerkzeugs oder die Zugabe z. B. eines Schutzgases, gasförmigen Reak- tanden, gasförmigen Katalysators oder eines Feststoffes etc. in das Reaktionsgefäss 5 zu schaffen. Die Zu-und Weg- führung des Kühlmediums, z. B. Wasser, erfolgt gemäss den Pfeilen B bzw. C mittels flexibler Zu-und Wegführleitun- gen, die derart angeordnet und mit den Zu-und Wegführlei- tungen der Rückflusskühler 6 weiterer Reaktionsgefässe 5 verbunden sind, dass ihr Platzbedarf minimiert wird.

Figur 12 Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung können prinzipiell viele verschiedene Arten von Reaktionsgefässen 5 verwendet werden, die aber alle über eine Verbindungsmöglichkeit, wie z. B. Normschliff, zur lösbaren Befestigung des Reaktionsge- fässes 5 z. B. an einem Rückflusskühler 6 oder einer Kupplung 4 verfügen. Die Form und die aufnehmbaren Volumina der Reak- tionsgefässe 5 können abhängig vom verfügbaren Platz und der

gewünschten Anzahl an nebeneinander eingesetzten Reaktions- gefässen 5 in einem weiten Bereich variiert werden. So kom- men z. B. zylinderförmige Reaktionsgefässe 5 mit rundem oder flachem Boden, Rundkölbchen, Spitzkölbchen etc., insbesonde- re mit aufnehmbaren Volumina von 0,5 ml-200 ml, in Be- tracht.

Es können auch Reaktionsgefässe verwendet werden, an die eine zusätzliche Kammer mit einem Eingang und einem Ausgang angeschmolzen ist. Diese Kammern sind als Kühl-oder Heiz- kammern einsetzbar und vorzugsweise in platzsparender Weise miteinander verbunden.

Hier dargestellt sind zwei mit einem Rohr 52 verbundene Re- aktionsgefässe 5,5', die zur Filtration verwendet werden können. Das erste Ende des Rohres 52 ragt in den oberen Be- reich des Reaktionsgefässes 5'hinein, während das zweite Ende in eine Fritte 53, z. B. Glasfritte, im Bodenbereich des Reaktionsgefässes 5 eingeschmolzen ist. Durch Drucker- zeugung im Reaktionsgefäss 5 gemäss Pfeil D und/oder Va- kuumerzeugung im Reaktionsgefäss 5'gemäss Pfeil E kann durch die Fritte 53 hindurch eine Filtration vorgenommen werden.

Auch die Reaktionsgefässe 5 und 5'können mit zusätzlichen Kühl-oder Heizkammern versehen und/oder mit Rückflussküh- lern 6 kombiniert werden. Grundsätzlich sind verschieden- artigste Kombinationen dieser Elemente mit allen möglichen Reaktionsgefässarten denkbar.

Figur 13 Das vorliegende Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäs- sen Vorrichtung weist fünf Schaltblöcke 1 auf, unter denen eine Schütteleinrichtung 7 angeordnet ist. Der Zugang zum Gaskanal 112 der jeweiligen Gaskanalplatte 11 wird durch Mehrfachventile 3 geregelt, über die entweder mittels einer Vakuumpumpe 2 ein Unterdruck erzeugt oder mittels einer Einrichtung 22 zur Zuführung oder Entnahme von Gas zuge- führt oder entnommen werden kann. Beim dargestellten Aus- führungsbeispiel enthält die Gaszuführ-und-entnahmeein- richtung 22 einen Tank 23 für ein gasförmigen Stoff, z. B.

Argon, Wasserstoff etc.

Zur Versorgung der Kühlrohre 61 der Rückflusskühler 6 und der aufgeschmolzenen Kühlkammern der Reaktionsgefässe mit Kühlmedien sind zwei Kryostaten 9 bzw. 29 vorgesehen.

Das Handling der Ausgangsstoffe oder Produkte erfolgt mit- tels einer Einrichtung 21 zur Zuführung und Entnahme von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen, die eine oder mehrere hohle Nadeln oder andere Zuführ-und/oder Entnahmewerkzeuge umfasst. Die Ausgangsstoffe oder Produkte sind zum Teil in Gefässen gelagert, die im Gefässgestell 25 angeordnet sind.

Lösungsmittel-oder Lösungszapfstellen 28 ermöglichen eine Entnahme von Lösungsmitteln oder Lösungen aus Tanks.

Eine Steuereinheit 8, z. B. PC, dient zur Steuerung der Zu- führung und Entnahme von Flüssigkeiten, Gasen und/oder Fest- stoffen, d. h. der Einrichtung 21 zur Zuführung und Entnahme von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen, der Einrichtung 22 zur Zuführung und Entnahme von Gasen, der Vakuumpumpe 2, der

Mehrfachventile 3 und der Funktionsplatten 12 bzw. deren Mo- toren 15, sowie der Schütteleinrichtung 7 und der Kryostaten 9 und 29.

Zu der vorbeschriebenen Vorrichtung zur parallelen Durchfüh- rung einer Vielzahl von chemischen, biochemischen oder phy- sikalischen Verfahren sind weitere konstruktive Variationen realisierbar. Hier ausdrücklich erwähnt sei noch, dass die Verbindungen zwischen den Kupplungen 4, Rückflusskühlern 6 und Reaktionsgefässen 5 nicht unbedingt über Normschliffe erfolgen müssen, sondern beispielsweise auch Gewinde, Plan- schliffe etc. vorgesehen sein können.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht die Automation einer sehr breiten Palette von chemischen, biochemischen oder physikalischen Verfahren bzw. derer einzelnen Verfah- rensschritte. Es können eine grosse Anzahl verschiedener, gleicher oder ähnlicher Verfahren parallel, seriell, gleichzeitig oder zeitverschoben durchgeführt werden.




 
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