RU2849756C2 - Mixing device - Google Patents
Mixing deviceInfo
- Publication number
- RU2849756C2 RU2849756C2 RU2024104381A RU2024104381A RU2849756C2 RU 2849756 C2 RU2849756 C2 RU 2849756C2 RU 2024104381 A RU2024104381 A RU 2024104381A RU 2024104381 A RU2024104381 A RU 2024104381A RU 2849756 C2 RU2849756 C2 RU 2849756C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing chamber
- mixing
- inlet
- mixing device
- outlet
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Настоящее изобретение относится к области фармацевтики и относится к смесительному устройству, более конкретно, к смесительному устройству для получения наночастиц.The present invention relates to the field of pharmaceuticals and relates to a mixing device, more particularly to a mixing device for producing nanoparticles.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯPREREQUISITES FOR THE CREATION OF THE INVENTION
В области производства лекарств в химической и фармацевтической отрасли проблема, существующая при масштабировании, связанном с получением наночастиц, для промышленного производства, заключается в необходимости сохранения физико-химических свойств наночастиц и воспроизводимости при переходе от партии к партии во время производства.In the field of drug manufacturing in the chemical and pharmaceutical industries, the challenge that exists in scaling up nanoparticle production for industrial production is the need to maintain the physicochemical properties of the nanoparticles and reproducibility from batch to batch during manufacturing.
В конкретном случае клинических и доклинических исследований на ранней стадии разработки достаточным является малое количество продукта, и, следовательно, при таком мелкосерийном производстве можно обеспечить значительную воспроизводимость посредством наночастиц с соответствующими характеристиками.In the specific case of clinical and preclinical studies at the early stage of development, a small amount of product is sufficient, and therefore, in such small-scale production, significant reproducibility can be achieved through nanoparticles with appropriate characteristics.
Однако, когда требуется крупносерийное производство, затруднен контроль воспроизводимости при переходе от партии к партии и полидисперсности наночастиц, при этом данные затруднения могут привести к существенным изменениям физико-химических свойств наночастиц в разных партиях. Это может вызвать отбраковку партий и увеличенные производственные затраты.However, when large-scale production is required, batch-to-batch reproducibility and nanoparticle polydispersity control are difficult to control. These difficulties can lead to significant changes in the physicochemical properties of nanoparticles across batches. This can lead to batch rejections and increased production costs.
Изменчивость физико-химических свойств наночастиц может также вызывать нежелательные воздействия на пользователей или пациентов, вследствие чего требуется более продолжительное время испытаний до того, как будет обеспечено крупносерийное промышленное производство.Variability in the physicochemical properties of nanoparticles may also cause adverse effects on users or patients, requiring longer testing times before large-scale industrial production can be achieved.
Как правило, существуют два подхода к получению наночастиц: подход на основе технологии «сверху вниз» и подход на основе технологии «снизу вверх». В рамках технологического метода «сверху вниз» образуют объекты нанометрового размера из структур большего размера посредством таких способов, как измельчение, в то время как в технологическом методе «снизу вверх» используются компоненты меньшего размера, которые соединяются для формирования функциональных структур большего размера, как, например, при полимеризации мономеров.Generally, there are two approaches to producing nanoparticles: top-down and bottom-up. Top-down processes form nanometer-sized objects from larger structures using methods such as milling, while bottom-up processes use smaller components that are combined to form larger functional structures, such as through the polymerization of monomers.
В технологии изготовления лекарственных нанопрепаратов могут потребоваться самые разные процессы, такие как высокоскоростная гомогенизация, лизис с помощью ультразвука, измельчение, эмульгирование, образование сетчатых структур, испарение органических растворителей, центрифугирование, фильтрация и/или лиофилизация. Следовательно, производство лекарственных нанопрепаратов предусматривает не просто добавление и смешивание отдельных компонентов. Вместо этого требуются точно определенные этапы промышленного производства, точный анализ и строгий контроль качества получаемых продуктов, что приводит к очень высоким производственным затратам.The production of nanopharmaceuticals can require a wide variety of processes, such as high-speed homogenization, ultrasonic lysis, milling, emulsification, cross-linking, evaporation of organic solvents, centrifugation, filtration, and/or lyophilization. Consequently, the production of nanopharmaceuticals involves more than simply adding and mixing individual components. Instead, it requires precisely defined industrial production steps, precise analysis, and strict quality control of the resulting products, resulting in very high production costs.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯESSENCE OF THE INVENTION
Настоящее изобретение решает вышеуказанные проблемы посредством смесительного устройства согласно пункту 1 формулы изобретения и способа получения наночастиц согласно пункту 15 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения определены предпочтительные варианты осуществления изобретения.The present invention solves the above-mentioned problems by means of a mixing device according to claim 1 and a method for producing nanoparticles according to claim 15. The dependent claims define preferred embodiments of the invention.
В соответствии с первым аспектом изобретения предложено смесительное устройство для получения наночастиц посредством смешивания по меньшей мере двух текучих сред, при этом смесительное устройство содержит:According to a first aspect of the invention, a mixing device is provided for producing nanoparticles by mixing at least two fluid media, wherein the mixing device comprises:
смесительную камеру, содержащую основание и по меньшей мере одну стенку;a mixing chamber comprising a base and at least one wall;
два впускных трубопровода, выполненных с возможностью подачи текучей среды в смесительную камеру, при этом каждый впускной трубопровод имеет впускную часть, имеющую множество впускных отверстий, впускные части расположены внутри смесительной камеры на расстоянии друг от друга и так, что впускные отверстия ориентированы для подачи текучей среды в смесительную камеру по существу по касательной к внутренней поверхности стенки; иtwo inlet conduits configured to supply fluid into the mixing chamber, each inlet conduit having an inlet portion having a plurality of inlet openings, the inlet portions being located within the mixing chamber at a distance from each other and such that the inlet openings are oriented to supply fluid into the mixing chamber substantially tangentially to the inner surface of the wall; and
выпускной трубопровод, имеющий выпускное отверстие, при этом выпускной трубопровод выполнен с возможностью его размещения так, чтобы выпускное отверстие было расположено в смесительной камере в месте, находящемся на большей высоте, чем место расположения впускных отверстий.an outlet pipeline having an outlet opening, wherein the outlet pipeline is configured to be positioned so that the outlet opening is located in the mixing chamber at a location that is at a greater height than the location of the inlet openings.
Каждый из впускных трубопроводов смесительного устройства по настоящему изобретению выполнен с возможностью его соединения с источником текучей среды для подачи текучей среды в смесительную камеру. Внутренняя поверхность основания и внутренняя поверхность данной по меньшей мере одной стенки смесительной камеры определяют конфигурацию внутреннего пространства для приема указанных текучих сред.Each of the inlet conduits of the mixing device according to the present invention is configured to be connected to a fluid source for supplying the fluid into the mixing chamber. The inner surface of the base and the inner surface of the at least one wall of the mixing chamber define the configuration of the internal space for receiving said fluids.
Во время использования различные текучие среды подаются в смесительную камеру посредством впускных трубопроводов. Ввод текучих сред в смесительную камеру по существу по касательной к внутренней поверхности стенки через множество впускных отверстий вызывает легкое завихрение/перемешивание текучих сред внутри смесительной камеры, что способствует их смешиванию и, в частности, соответствует получению наночастиц посредством наноосаждения при отсутствии потребности в дополнительных средствах перемешивания. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в получении более простого устройства, чем устройства по уровню техники, которые требуют функционирования дополнительных элементов для обеспечения перемещения текучей среды.During use, various fluids are fed into the mixing chamber via inlet conduits. Introducing the fluids into the mixing chamber, essentially tangentially to the inner wall surface through multiple inlet openings, causes gentle swirling/mixing of the fluids within the mixing chamber, which facilitates their mixing and, in particular, facilitates the production of nanoparticles through nanoprecipitation without the need for additional mixing means. This provides the advantage of producing a simpler device than prior art devices, which require additional components to ensure fluid movement.
«По существу по касательной» понимается как ввод текучей среды в смесительную камеру в направлении, удовлетворяющем условию, при котором касательная составляющая больше остальных двух перпендикулярных составляющих. В варианте осуществления, в котором данная по меньшей мере одна стенка смесительной камеры выполнена с формой, по существу подобной поверхности вращения, указанные другие две перпендикулярные составляющие данного направления представляют собой радиальное направление и аксиальное направление. «По касательной к внутренней поверхности стенки» понимается как в направлении по касательной в точке внутренней поверхности стенки, ближайшей к впускному отверстию."Substantially tangential" is understood as the introduction of fluid into the mixing chamber in a direction satisfying the condition that the tangential component is greater than the other two perpendicular components. In an embodiment in which at least one wall of the mixing chamber is formed with a shape substantially similar to a surface of revolution, the other two perpendicular components of this direction are the radial direction and the axial direction. "Tangential to the inner surface of the wall" is understood as the direction tangential at the point on the inner surface of the wall closest to the inlet.
Когда уровень текучей среды внутри смесительной камеры, содержащей заданный продукт, превысит уровень выпускного отверстия, образованные наночастицы поступают в выпускной трубопровод и выходят из смесительной камеры. Таким образом, получение наночастиц может происходить в непрерывном процессе, при этом сохраняется ввод текучих сред при одновременном получении образованного продукта на выходе, и при этом также обеспечивается возможность регулирования технологического потока как исходного материала, поступающего в смесительную камеру, так и конечного продукта при получении необходимой реакции.When the fluid level inside the mixing chamber containing the desired product exceeds the outlet, the resulting nanoparticles enter the outlet pipeline and exit the mixing chamber. This allows for continuous nanoparticle production, maintaining fluid input while simultaneously producing the resulting product at the outlet. This also allows for the ability to regulate the process flow of both the starting material entering the mixing chamber and the final product to achieve the desired reaction.
Выпуск за счет перелива через край выпускного отверстия обеспечивает возможность отвода наночастиц без приложения какой-либо силы к ним. Это является предпочтительным, поскольку приложение силы к наночастицам, например, посредством перекачивания, может резко повлиять на их свойства, особенно в случае пористых наночастиц. Кроме того, выпуск посредством перелива через край выпускного отверстия обеспечивает возможность получения любого количества наночастиц - от малых до огромных объемов производства, при этом количество зависит от времени, в течение которого поддерживается производственный процесс в смесительном устройстве по изобретению.Discharge by overflow allows for the removal of nanoparticles without applying any force to them. This is advantageous because applying force to nanoparticles, such as by pumping, can dramatically affect their properties, especially in the case of porous nanoparticles. Furthermore, discharge by overflow allows for the production of any quantity of nanoparticles—from small to large production volumes—with the quantity depending on the time the production process is maintained in the mixing device according to the invention.
Размер наночастиц можно регулировать посредством регулирования давления и скорости потока текучих сред, подаваемых в смесительную камеру. Когда требуется больший размер наночастиц, используются более низкие скорости потока и давления в отличие от случая, когда желателен меньший размер наночастиц. Такое регулирование обеспечивают посредством конфигурации впускных трубопроводов, по которым осуществляется подача первичных текучих сред в смесительную камеру.Nanoparticle size can be controlled by adjusting the pressure and flow rate of the fluids fed into the mixing chamber. When larger nanoparticle sizes are desired, lower flow rates and pressures are used, as opposed to when smaller nanoparticle sizes are desired. This control is achieved by configuring the inlet pipelines that feed the primary fluids into the mixing chamber.
Смесительное устройство по настоящему изобретению обеспечивает возможность получения наночастиц посредством наноосаждения в непрерывном процессе, который пригоден для производства как в лабораторном масштабе, так и в промышленном масштабе. Указанный непрерывный процесс обеспечивается посредством вышеупомянутой конфигурации, которая предусматривает наличие отдельных впускных каналов для требующихся текучих сред, а также соответствующего выпускного канала для получаемого продукта, при этом подобный выпускной канал выполнен с возможностью отвода указанного продукта из внутреннего пространства смесительной камеры, в котором происходит смешивание исходных материалов, поступающих из впускных каналов, при этом указанный продукт представляет собой наночастицы, получаемые посредством вышеупомянутой процедуры наноосаждения.The mixing device of the present invention enables the production of nanoparticles via nanoprecipitation in a continuous process suitable for both laboratory and industrial scale production. Said continuous process is achieved by the aforementioned configuration, which provides separate inlet channels for the required fluids, as well as a corresponding outlet channel for the resulting product. Said outlet channel is configured to remove said product from the interior of the mixing chamber, wherein the raw materials entering from the inlet channels are mixed. Said product is nanoparticles obtained via the aforementioned nanoprecipitation procedure.
В варианте осуществления для получения наночастиц посредством наноосаждения с помощью смесительного устройства по настоящему изобретению используются два растворителя, поддающихся смешиванию, а именно первый растворитель, представляющий собой хороший растворитель для материала, который будет образовывать наночастицы, и второй растворитель, который представляет собой антирастворитель для указанного материала. Материал, который будет образовывать основу наночастиц (например, полимер, белок или любое другое соединение или комбинации вышеуказанного), растворяется в первом растворителе (например, органическом растворителе), образуя сольвентную фазу. Первый растворитель и второй растворитель подаются в смесительную камеру, при этом каждый из них подается по одному впускному трубопроводу. Когда сольвентная фаза смешивается с антирастворителем (например, водой), растворитель имеет тенденцию диффундировать в антирастворитель, вызывая отделение растворителя от материала и последующее «схлопывание» материала для образования наночастиц. Когда сольвентная фаза включает в себя активный ингредиент, указанный активный ингредиент будет капсулирован в наночастицах.In an embodiment for producing nanoparticles by nanoprecipitation using a mixing device according to the present invention, two miscible solvents are used, namely, a first solvent, which is a good solvent for the material that will form the nanoparticles, and a second solvent, which is an antisolvent for said material. The material that will form the basis of the nanoparticles (e.g., a polymer, protein, or any other compound or combination thereof) is dissolved in the first solvent (e.g., an organic solvent), forming a solvent phase. The first solvent and the second solvent are fed into a mixing chamber, each fed through a single inlet conduit. When the solvent phase is mixed with an antisolvent (e.g., water), the solvent tends to diffuse into the antisolvent, causing the solvent to separate from the material and the subsequent "collapse" of the material to form nanoparticles. When the solvent phase includes an active ingredient, said active ingredient will be encapsulated in the nanoparticles.
Смесительное устройство по настоящему изобретению обеспечивает возможность экономичного и надежного промышленного получения наночастиц посредством вышеупомянутого наноосаждения, при этом могут быть получены партии наночастиц с разными размерами и воспроизводимостью при переходе от партии к партии в непрерывном процессе.The mixing device according to the present invention enables the economical and reliable industrial production of nanoparticles by means of the above-mentioned nanoprecipitation, whereby batches of nanoparticles with different sizes and reproducibility from batch to batch in a continuous process can be obtained.
В варианте осуществления впускные трубопроводы расположены с возможностью подачи текучей среды в смесительную камеру в одном и том же направлении, то есть в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки. Вихревое движение текучих сред предпочтительно создается посредством такого ввода текучих сред внутрь смесительной камеры, который не вызывает чрезмерной турбулентности в пространстве, доступном для образования наночастиц. Таким образом, движение, создаваемое за счет ориентации впускных трубопроводов, которые обеспечивают направление потока текучей среды внутри смесительной камеры, является достаточным для содействия образованию наночастиц без обеспечения такого движения текучей среды, которое ухудшает качество получаемого продукта.In one embodiment, the inlet conduits are arranged to feed fluid into the mixing chamber in the same direction, i.e., clockwise or counterclockwise. The vortex motion of the fluids is preferably created by introducing the fluids into the mixing chamber in a manner that does not cause excessive turbulence in the space available for nanoparticle formation. Thus, the motion created by the orientation of the inlet conduits, which direct the fluid flow within the mixing chamber, is sufficient to facilitate nanoparticle formation without creating a fluid motion that would degrade the quality of the resulting product.
В варианте осуществления по меньшей мере часть выпускного трубопровода расположена вдоль продольной оси смесительной камеры, то есть вдоль направления, определяющего наибольший размер смесительной камеры, что предпочтительно создает возможность оптимизации пространства, доступного внутри камеры для регулируемого движения текучих сред, введенных в нее, и образования наночастиц посредством указанного движения текучих сред.In an embodiment, at least a portion of the outlet pipe is located along the longitudinal axis of the mixing chamber, i.e. along the direction that determines the largest dimension of the mixing chamber, which preferably makes it possible to optimize the space available inside the chamber for the controlled movement of fluids introduced into it and the formation of nanoparticles by means of said movement of fluids.
В варианте осуществления продольная ось смесительной камеры расположена в направлении действия силы тяжести.In an embodiment, the longitudinal axis of the mixing chamber is located in the direction of gravity.
В варианте осуществления выпускной трубопровод расположен в центральном месте в смесительной камере. В соответствии с данным вариантом осуществления впускные трубопроводы расположены с возможностью подачи текучих сред в смесительную камеру в направлении по касательной к внутренней поверхности стенки, следовательно, вокруг выпускного трубопровода. Данный вариант осуществления обеспечивает возможность улучшенного смешивания текучих сред, введенных внутрь смесительной камеры, посредством перемешивания, необходимого для инициирования образования наночастиц, и последующего перелива через край выпускного отверстия, расположенного в смесительной камере в месте, равноудаленном от внутренней поверхности стенки.In one embodiment, the outlet conduit is located centrally within the mixing chamber. According to this embodiment, the inlet conduits are arranged to feed fluids into the mixing chamber in a direction tangential to the inner wall surface, thus surrounding the outlet conduit. This embodiment enables improved mixing of the fluids introduced into the mixing chamber by agitation necessary to initiate nanoparticle formation and subsequent overflow of the outlet opening, which is located equidistant from the inner wall surface in the mixing chamber.
В варианте осуществления впускной трубопровод расположен так, что множество впускных отверстий распределены вдоль направления, по существу параллельного продольной оси смесительной камеры.In an embodiment, the inlet conduit is arranged such that a plurality of inlet openings are distributed along a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the mixing chamber.
В варианте осуществления внутренняя поверхность данной по меньшей мере одной стенки смесительной камеры имеет форму, по существу подобную поверхности вращения. Внутренняя поверхность стенки смесительной камеры предпочтительно имеет по существу форму цилиндра, в результате чего вместе с основанием она обеспечивает получение цилиндрической камеры.In one embodiment, the inner surface of the at least one wall of the mixing chamber has a shape substantially similar to a surface of revolution. The inner surface of the wall of the mixing chamber preferably has a substantially cylindrical shape, resulting in a cylindrical chamber together with the base.
В варианте осуществления выпускной трубопровод расположен вдоль оси вращения поверхности вращения или вдоль линии, параллельной ей. В данном варианте осуществления ось вращения предпочтительно представляет собой продольную ось смесительной камеры.In one embodiment, the outlet conduit is located along the axis of rotation of the rotating surface or along a line parallel to it. In this embodiment, the axis of rotation is preferably the longitudinal axis of the mixing chamber.
В варианте осуществления, в котором внутренняя поверхность данной по меньшей мере одной стенки смесительной камеры имеет форму, по существу подобную поверхности вращения, каждый впускной трубопровод расположен так, что множество впускных отверстий распределены вдоль направления, по существу параллельно оси вращения поверхности вращения. В данном варианте осуществления ось вращения предпочтительно представляет собой продольную ось смесительной камеры.In an embodiment in which the inner surface of at least one wall of the mixing chamber has a shape substantially similar to a surface of rotation, each inlet conduit is arranged such that the plurality of inlet openings are distributed along a direction substantially parallel to the axis of rotation of the surface of rotation. In this embodiment, the axis of rotation is preferably the longitudinal axis of the mixing chamber.
В варианте осуществления расстояние от выпускного отверстия до основания смесительной камеры является регулируемым. Регулирование расстояния от выпускного отверстия до основания может обеспечиваться разными способами. В варианте осуществления выпускной трубопровод выполнен с возможностью его перемещения относительно смесительной камеры для регулирования положения выпускного отверстия внутри смесительной камеры. В качестве альтернативы или дополнения в варианте осуществления выпускной трубопровод имеет регулируемую длину, что обеспечивает возможность размещения выпускного отверстия на желательном расстоянии относительно основания смесительной камеры. Регулирование расстояния от выпускного отверстия до основания смесительной камеры обеспечивает возможность точного позиционирования выпускного отверстия относительно впускных отверстий, что оказывает влияние на движение текучей среды внутри смесительной камеры, а также возможность регулирования перелива получаемого продукта через край для управления производственным процессом и объемом получаемой партии. Кроме того, доступный объем внутри смесительной камеры зависит от объема, занимаемого выпускным трубопроводом, и влияет на физико-химические свойства наночастиц.In an embodiment, the distance from the outlet to the base of the mixing chamber is adjustable. Adjustment of the distance from the outlet to the base can be achieved in various ways. In an embodiment, the outlet conduit is movable relative to the mixing chamber to adjust the position of the outlet within the mixing chamber. Alternatively or additionally, in an embodiment, the outlet conduit has an adjustable length, which allows the outlet to be positioned at a desired distance relative to the base of the mixing chamber. Adjustment of the distance from the outlet to the base of the mixing chamber allows for precise positioning of the outlet relative to the inlet openings, which affects the movement of the fluid within the mixing chamber, as well as the ability to control the overflow of the resulting product to control the production process and the volume of the resulting batch. In addition, the available volume within the mixing chamber depends on the volume occupied by the outlet conduit and affects the physicochemical properties of the nanoparticles.
В варианте осуществления впускные трубопроводы расположены на расстоянии от стенки.In an embodiment, the inlet pipes are located at a distance from the wall.
В варианте осуществления один впускной трубопровод расположен в месте нахождения струи из другого впускного трубопровода, когда смесительное устройство находится в рабочем режиме. В соответствии с данным вариантом осуществления каждый впускной трубопровод расположен на пути потока текучей среды, вводимой в смесительную камеру посредством другого впускного трубопровода, что улучшает смешивание обеих текучих сред.In one embodiment, one inlet conduit is located at the location of the jet from the other inlet conduit when the mixing device is in operation. According to this embodiment, each inlet conduit is located along the flow path of the fluid introduced into the mixing chamber via the other inlet conduit, which improves the mixing of both fluids.
В варианте осуществления каждое впускное отверстие содержит распылительное сопло, имеющее отверстие сопла.In an embodiment, each inlet port comprises a spray nozzle having a nozzle opening.
В варианте осуществления каждое распылительное сопло содержит средства регулирования размера, предназначенные для регулирования размера отверстия сопла. Регулирование размера отверстия сопла предпочтительно обеспечивает возможность регулирования эффекта перемешивания, создаваемого внутри смесительной камеры, посредством давления, с которым текучая среда вводится внутрь смесительной камеры, а также возможность адаптации размера отверстия сопла к конкретным скоростям потоков и/или используемым текучим средам. Кроме того, данный вариант осуществления обеспечивает возможность закрывания одного или нескольких из впускных отверстий впускного трубопровода для обеспечения возможности ввода текучей среды в смесительную камеру только через выбранные впускные отверстия, что обеспечивает лучшее регулирование параметров, определяющих процесс получения наночастиц.In one embodiment, each spray nozzle comprises size-controlling means for adjusting the nozzle orifice size. Adjusting the nozzle orifice size advantageously allows for adjusting the mixing effect created within the mixing chamber by the pressure with which the fluid is introduced into the mixing chamber, as well as the ability to adapt the nozzle orifice size to specific flow rates and/or fluids used. Furthermore, this embodiment allows for closing one or more of the inlet openings of the inlet pipeline to allow fluid to be introduced into the mixing chamber only through selected inlet openings, which allows for better control of the parameters determining the nanoparticle production process.
В варианте осуществления каждый впускной трубопровод содержит расходомер.In an embodiment, each inlet manifold comprises a flow meter.
В варианте осуществления смесительное устройство содержит крышку, выполненную с возможностью ее присоединения к верхней части смесительной камеры для закрывания внутреннего пространства, ограниченного смесительной камерой.In an embodiment, the mixing device comprises a cover adapted to be attached to the upper portion of the mixing chamber to close the internal space defined by the mixing chamber.
В варианте осуществления смесительное устройство содержит опорную конструкцию, выполненную с возможностью обеспечения опоры для смесительной камеры. Указанная опорная конструкция обеспечивает возможность размещения смесительной камеры в надлежащем месте для сбора полученных наночастиц. В варианте осуществления опорная конструкция содержит множество опорных стоек. Опорные стойки предпочтительно содержат средства регулировки высоты для улучшения стабилизации смесительного устройства.In one embodiment, the mixing device comprises a support structure configured to support the mixing chamber. Said support structure allows the mixing chamber to be positioned in an appropriate location for collecting the resulting nanoparticles. In one embodiment, the support structure comprises a plurality of support legs. The support legs preferably include height-adjustable means to improve stabilization of the mixing device.
В соответствии с изобретением также предложена смесительная система, содержащая смесительное устройство согласно любому из вариантов осуществления, соответствующих первому аспекту изобретения.According to the invention, there is also provided a mixing system comprising a mixing device according to any of the embodiments corresponding to the first aspect of the invention.
В варианте осуществления смесительная система содержит камеру-сборник, сообщающуюся по текучей среде со смесительной камерой посредством выпускного трубопровода. Камера-сборник предпочтительно расположена ниже смесительной камеры для приема частиц из смесительной камеры, полученных в ней.In one embodiment, the mixing system comprises a collection chamber in fluid communication with the mixing chamber via an outlet pipe. The collection chamber is preferably located below the mixing chamber to receive particles produced therein.
В варианте осуществления смесительная система содержит изогнутую часть, соединенную с выпускным трубопроводом и выполненную с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде с камерой-сборником.In an embodiment, the mixing system comprises a curved portion connected to the outlet pipeline and configured to provide fluid communication with the collection chamber.
В варианте осуществления смесительное устройство содержит уплотнительные средства, выполненные с возможностью уплотнения соединения между выпускным трубопроводом и изогнутой частью, так что поток продукта, получаемого из смесительной камеры, надлежащим образом отводится в камеру-сборник.In an embodiment, the mixing device comprises sealing means configured to seal the connection between the outlet pipe and the curved portion so that the product flow obtained from the mixing chamber is properly diverted into the collection chamber.
В варианте осуществления смесительная система содержит два резервуара, каждый из которых соединен с впускным трубопроводом. В резервуарах хранятся требуемые текучие среды, подлежащие подаче в смесительную камеру посредством упомянутых впускных трубопроводов. Дополнительное регулирование производственного процесса может выполняться посредством регулирования уровней текучих сред в резервуарах и подачи текучих сред в смесительную камеру.In one embodiment, the mixing system comprises two tanks, each connected to an inlet pipeline. The tanks contain the required fluids, which are then fed into the mixing chamber via the inlet pipelines. Further control of the production process can be achieved by regulating the fluid levels in the tanks and the fluid feed into the mixing chamber.
В варианте осуществления смесительная система содержит насосные средства для подачи по меньшей мере одной текучей среды в смесительную камеру. В конкретном варианте осуществления насосные средства расположены так, что они могут обеспечивать отвод текучей среды из резервуара и ее прохождение по впускному трубопроводу с заданными давлением и скоростью, посредством чего регулируется расход такой текучей среды, поступающей в смесительную камеру.In one embodiment, the mixing system comprises pumping means for feeding at least one fluid into the mixing chamber. In a particular embodiment, the pumping means are arranged to ensure that the fluid is withdrawn from the reservoir and passed through the inlet pipeline at a predetermined pressure and velocity, thereby regulating the flow rate of such fluid entering the mixing chamber.
В соответствии со вторым аспектом изобретения определен способ получения наночастиц посредством использования смесительного устройства согласно любому из вариантов осуществления изобретения или смесительной системы согласно любому из вариантов осуществления изобретения, при этом способ включает следующие этапы:According to a second aspect of the invention, a method for producing nanoparticles is defined by using a mixing device according to any of the embodiments of the invention or a mixing system according to any of the embodiments of the invention, wherein the method comprises the following steps:
(а) обеспечение наличия первого растворителя, содержащего материал, который будет образовывать наночастицы, и активный ингредиент;(a) providing a first solvent containing a material that will form nanoparticles and an active ingredient;
(b) обеспечение наличия второго растворителя, при этом второй растворитель представляет собой антирастворитель для материала, который будет образовывать наночастицы;(b) providing a second solvent, wherein the second solvent is an anti-solvent for the material that will form the nanoparticles;
(с) подачу первого растворителя в смесительную камеру посредством первого впускного трубопровода и подачу второго растворителя в смесительную камеру посредством второго впускного трубопровода;(c) feeding a first solvent into the mixing chamber via a first inlet pipeline and feeding a second solvent into the mixing chamber via a second inlet pipeline;
(d) обеспечение возможности такого уровня текучей среды внутри смесительной камеры, при котором происходит перелив через край выпускного отверстия, так что образованные наночастицы поступают в выпускной трубопровод и выходят из смесительной камеры.(d) allowing the fluid level within the mixing chamber to overflow the outlet opening so that the formed nanoparticles enter the outlet conduit and exit the mixing chamber.
В варианте осуществления первый растворитель и/или второй растворитель подают в смесительную камеру, используя насосные средства.In an embodiment, the first solvent and/or the second solvent are fed into the mixing chamber using pumping means.
В варианте осуществления материал, который будет образовывать наночастицы, представляет собой или содержит полимер, белок или любое другое соединение, или их комбинации.In an embodiment, the material that will form the nanoparticles is or comprises a polymer, a protein, or any other compound, or combinations thereof.
В варианте осуществления первый растворитель представляет собой органический растворитель.In an embodiment, the first solvent is an organic solvent.
В варианте осуществления второй растворитель представляет собой воду.In an embodiment, the second solvent is water.
Все признаки/элементы, описанные в данном описании (включая формулу изобретения, описание и чертежи), и/или все этапы описанного способа могут быть скомбинированы в любой комбинации за исключением комбинаций таких взаимно исключающих признаков/элементов и/или этапов.All features/elements described in this description (including the claims, description and drawings) and/or all steps of the described method may be combined in any combination except for combinations of such mutually exclusive features/elements and/or steps.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS
Эти и другие признаки и преимущества изобретения станут хорошо понятными с учетом подробного описания изобретения, которое станет очевидным из предпочтительного варианта осуществления изобретения, приведенного со ссылкой на чертежи только в качестве примера и не ограничивающего изобретение.These and other features and advantages of the invention will become well understood in view of the detailed description of the invention, which will become apparent from the preferred embodiment of the invention, given with reference to the drawings only as an example and not limiting the invention.
Фиг.1 показывает вид спереди смесительного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения и детализированный вид.Fig. 1 shows a front view of a mixing device according to an embodiment of the present invention and a detailed view.
Фиг.2 показывает выполненный с частичным разрезом вид сбоку смесительного устройства по фиг.1.Fig. 2 shows a partially sectioned side view of the mixing device of Fig. 1.
Фиг.3 показывает вид спереди смесительного устройства по фиг.1 при удаленной крышке.Fig. 3 shows a front view of the mixing device of Fig. 1 with the cover removed.
Фиг.4 показывает вид сверху в разрезе смесительной камеры смесительного устройства по фиг.1.Fig. 4 shows a top sectional view of the mixing chamber of the mixing device of Fig. 1.
Фиг.5 показывает детализированные виды впускного трубопровода согласно варианту осуществления изобретения.Fig. 5 shows detailed views of an inlet manifold according to an embodiment of the invention.
Фиг.6 показывает вид сверху смесительного устройства по фиг.1.Fig. 6 shows a top view of the mixing device of Fig. 1.
Фиг.7 показывает блок-схему смесительной системы согласно настоящему изобретению.Fig. 7 shows a block diagram of a mixing system according to the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Фиг.1 и 2 показывают соответственно вид спереди и выполненный с частичным разрезом вид сбоку смесительного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Смесительное устройство (1) содержит смесительную камеру (2), два впускных трубопровода (3, 4) и выпускной трубопровод (5).Fig. 1 and 2 show, respectively, a front view and a partially sectioned side view of a mixing device according to an embodiment of the present invention. The mixing device (1) comprises a mixing chamber (2), two inlet pipes (3, 4) and an outlet pipe (5).
Смесительная камера (2) имеет основание (12) и по меньшей мере одну стенку (13). Внутренняя поверхность основания (12) и внутренняя поверхность данной по меньшей мере одной стенки (13) смесительной камеры (2) ограничивают внутреннее пространство, конфигурированное для приема текучих сред, поступающих из двух впускных трубопроводов (3, 4). В показанном варианте осуществления смесительная камера (2) имеет одну стенку (13) с внутренней поверхностью, по существу имеющей форму, подобную поверхности вращения, а именно по существу цилиндрическую форму, в результате чего смесительная камера (2) имеет конфигурацию по существу цилиндрической камеры. Однако в других вариантах осуществления смесительная камера (2) может иметь несколько стеновых частей и/или может быть конфигурирована с другой формой. В данном варианте осуществления смесительная камера (2) открыта на ее верхнем конце, то есть конце, противоположном основанию (12), так что обеспечивается возможность доступа к внутреннему пространству смесительной камеры (2).The mixing chamber (2) has a base (12) and at least one wall (13). The inner surface of the base (12) and the inner surface of the at least one wall (13) of the mixing chamber (2) define an inner space configured to receive fluids coming from two inlet conduits (3, 4). In the illustrated embodiment, the mixing chamber (2) has one wall (13) with an inner surface substantially having a shape similar to a surface of revolution, namely a substantially cylindrical shape, as a result of which the mixing chamber (2) has the configuration of a substantially cylindrical chamber. However, in other embodiments, the mixing chamber (2) may have several wall parts and/or may be configured with a different shape. In this embodiment, the mixing chamber (2) is open at its upper end, that is, the end opposite the base (12), so that access to the inner space of the mixing chamber (2) is provided.
Впускные трубопроводы (3, 4) выполнены с возможностью их соединения с источником текучей среды, таким как резервуар или хранилище (22, 23), схематически показанный (-ое) на фиг.7, и с возможностью подачи текучей среды в смесительную камеру (2). Каждый впускной трубопровод (3, 4) имеет впускную часть, имеющую множество впускных отверстий (11). Как показано на фиг.2, в данном варианте осуществления впускные отверстия (11) по существу выровнены вдоль части впускных трубопроводов (3, 4). Во время использования смесительного устройства (1) впускные части впускных трубопроводов (3, 4), имеющие впускные отверстия (11), расположены в смесительной камере (2) на расстоянии друг от друга и так, что впускные отверстия (11) ориентированы для подачи текучей среды в смесительную камеру (2) по существу по касательной к внутренней поверхности стенки (13). В данном варианте осуществления впускные трубопроводы (3, 4) расположены с возможностью подачи текучей среды в смесительную камеру (2) в одном и том же направлении, а именно в направлении против часовой стрелки. Кроме того, в данном варианте осуществления впускные трубопроводы (3, 4) расположены так, что множество впускных отверстия (11) распределены вдоль направления, по существу параллельного оси вращения по существу цилиндрической смесительной камеры, при этом указанная ось вращения также представляет собой продольную ось смесительной камеры (2) и при использовании расположена по существу в направлении действия силы тяжести. В данном варианте осуществления впускные трубопроводы (3, 4) расположены на расстоянии от стенки (13).The inlet conduits (3, 4) are configured to be connected to a fluid source, such as a tank or storage (22, 23), schematically shown in Fig. 7, and to supply the fluid to the mixing chamber (2). Each inlet conduit (3, 4) has an inlet portion having a plurality of inlet openings (11). As shown in Fig. 2, in this embodiment, the inlet openings (11) are substantially aligned along a portion of the inlet conduits (3, 4). During use of the mixing device (1), the inlet portions of the inlet conduits (3, 4) having the inlet openings (11) are arranged in the mixing chamber (2) at a distance from each other and so that the inlet openings (11) are oriented to supply the fluid to the mixing chamber (2) substantially tangentially to the inner surface of the wall (13). In this embodiment, the inlet conduits (3, 4) are arranged to supply fluid to the mixing chamber (2) in the same direction, namely in a counterclockwise direction. Furthermore, in this embodiment, the inlet conduits (3, 4) are arranged so that a plurality of inlet openings (11) are distributed along a direction substantially parallel to the rotation axis of the substantially cylindrical mixing chamber, wherein said rotation axis also represents the longitudinal axis of the mixing chamber (2) and, in use, is located substantially in the direction of gravity. In this embodiment, the inlet conduits (3, 4) are arranged at a distance from the wall (13).
Данное расположение впускных трубопроводов (3, 4) схематически показано на фиг.4, которая показывает вид сверху в разрезе смесительной камеры (2) с предлагаемой конфигурацией впускных трубопроводов (3, 4).This arrangement of the inlet pipes (3, 4) is shown schematically in Fig. 4, which shows a top view in section of the mixing chamber (2) with the proposed configuration of the inlet pipes (3, 4).
Выпускной трубопровод (5) имеет выпускное отверстие (6) и выполнен с возможностью его размещения так, чтобы выпускное отверстие (6) было расположено в смесительной камере (2) в месте, находящемся выше, чем место расположения впускных отверстий (11), то есть в месте, находящемся выше, чем место расположения впускного отверстия (11), расположенного наиболее высоко. В данном варианте осуществления выпускной трубопровод (5) расположен вдоль центральной продольной оси смесительной камеры (2), которая соответствует оси вращения по существу цилиндрической смесительной камеры, и выполнен с возможностью перемещения вдоль указанной продольной оси. Это схематически показано на фиг.2, на которой выпускной трубопровод (5) показан в двух разных положениях, а именно в первом (верхнем) положении, в котором выпускное отверстие (6) расположено в смесительной камере (2) в месте, находящемся выше, чем место расположения впускных отверстий (11), и во втором (нижнем) положении, в котором выпускное отверстие (6) расположено на меньшей высоте по сравнению с первым положением. На фиг.2 второе положение выпускного трубопровода (5) показано пунктирными линиями, чтобы отличить его от первого положения. Также возможны другие положения выпускного трубопровода (5), отличные от показанных, например, промежуточные положения указанного выпускного трубопровода (5).The outlet conduit (5) has an outlet opening (6) and is configured to be positioned so that the outlet opening (6) is located in the mixing chamber (2) at a location higher than the location of the inlet openings (11), that is, at a location higher than the location of the inlet opening (11) that is located highest. In this embodiment, the outlet conduit (5) is located along the central longitudinal axis of the mixing chamber (2), which corresponds to the rotation axis of the substantially cylindrical mixing chamber, and is configured to move along said longitudinal axis. This is shown schematically in Fig. 2, in which the outlet conduit (5) is shown in two different positions, namely in the first (upper) position, in which the outlet opening (6) is located in the mixing chamber (2) at a location higher than the location of the inlet openings (11), and in the second (lower) position, in which the outlet opening (6) is located at a lower height compared to the first position. In Fig. 2, the second position of the exhaust pipe (5) is shown with dotted lines to distinguish it from the first position. Other positions of the exhaust pipe (5) other than those shown are also possible, for example, intermediate positions of said exhaust pipe (5).
В данном варианте осуществления основание (12) смесительной камеры (2) имеет отверстие для обеспечения возможности вставки части выпускного трубопровода (5). Посредством перемещения выпускного трубопровода (5) в продольном направлении можно регулировать длину того участка выпускного трубопровода (5), который вставлен внутрь смесительной камеры (2), и, следовательно, место, из которого полученные наночастицы отводятся из смесительной камеры (2) после их получения. Как только заданный участок выпускного трубопровода (5) будет размещен внутри смесительной камеры (2), выпускной трубопровод (5) фиксируют с возможностью расфиксации, и он остается соединенным со смесительной камерой (2) до тех пор, пока не потребуется последующая расфиксация выпускного трубопровода (5). Предпочтительно предусмотрены уплотнительные средства для гарантирования уплотнения в месте соединения выпускного трубопровода (5) и основания (12) смесительной камеры (2). Конец выпускного трубопровода (5), противоположный выпускному отверстию (6), расположен снаружи смесительной камеры (2) и обеспечивает возможность выпуска произведенного продукта из смесительной камеры (2). Смесительное устройство (1) может содержать изогнутую часть (9), соединенную с указанным концом выпускного трубопровода (5) для улучшения выпуска произведенного продукта, например, посредством обеспечения сообщения по текучей среде с камерой-сборником (21). В других вариантах осуществления выпуск произведенного продукта выполняется непосредственно через конец выпускного трубопровода (5) или с помощью других средств.In this embodiment, the base (12) of the mixing chamber (2) has an opening for allowing a portion of the outlet conduit (5) to be inserted. By moving the outlet conduit (5) in the longitudinal direction, it is possible to adjust the length of that portion of the outlet conduit (5) which is inserted inside the mixing chamber (2), and consequently the location from which the produced nanoparticles are discharged from the mixing chamber (2) after their production. As soon as a given portion of the outlet conduit (5) is positioned inside the mixing chamber (2), the outlet conduit (5) is releasably fixed and remains connected to the mixing chamber (2) until further releasability of the outlet conduit (5) is required. Preferably, sealing means are provided for ensuring a seal at the junction of the outlet conduit (5) and the base (12) of the mixing chamber (2). The end of the outlet conduit (5) opposite to the outlet opening (6) is located outside the mixing chamber (2) and allows the produced product to be discharged from the mixing chamber (2). The mixing device (1) may comprise a curved portion (9) connected to said end of the outlet pipeline (5) to improve the release of the produced product, for example by providing fluid communication with the collection chamber (21). In other embodiments, the release of the produced product is performed directly through the end of the outlet pipeline (5) or by other means.
В качестве альтернативы или дополнения к выпускному трубопроводу (5), выполненному с возможностью перемещения относительно смесительной камеры (2) для регулирования места расположения выпускного отверстия (6) внутри смесительной камеры (2), в варианте осуществления выпускной трубопровод (5) имеет телескопическую часть с регулируемой длиной. Таким образом, посредством регулирования длины телескопической части выпускное отверстие (6) может быть размещено на заданном расстоянии относительно основания смесительной камеры (2).As an alternative or in addition to the outlet conduit (5), which is movable relative to the mixing chamber (2) to adjust the location of the outlet opening (6) within the mixing chamber (2), in an embodiment the outlet conduit (5) has a telescopic portion with an adjustable length. Thus, by adjusting the length of the telescopic portion, the outlet opening (6) can be positioned at a predetermined distance relative to the base of the mixing chamber (2).
В показанном варианте осуществления каждое впускное отверстие (11) впускных трубопроводов (3, 4) содержит распылительное сопло, имеющее отверстие сопла. Распылительные сопла содержат средства регулирования размера, предназначенные для регулирования размера отверстия сопла. Фиг.5 показывает детализированные виды впускного трубопровода согласно данному варианту осуществления изобретения.In the embodiment shown, each inlet opening (11) of the inlet manifolds (3, 4) comprises a spray nozzle having a nozzle opening. The spray nozzles comprise size-adjusting means for adjusting the size of the nozzle opening. Fig. 5 shows detailed views of the inlet manifold according to this embodiment of the invention.
В показанном варианте осуществления смесительное устройство (1) содержит крышку (10), выполненную с возможностью ее присоединения к верхней части смесительной камеры (2) для закрывания смесительной камеры. Крышка (10) видна на фиг.1, 2 и 6, в то время как фиг.3 показывает смесительное устройство с удаленной крышкой (10). В данном варианте осуществления крышка (10) присоединена с возможностью отсоединения к смесительной камере (2) посредством фиксирующих болтов (15). Фиксирующие болты (15) зафиксированы с возможностью поворота относительно соответствующих выступов (18), расположенных в зоне верхней части смесительной камеры (2). Посредством поворота фиксирующих болтов (15) из положения, в котором они не присоединены (показанного на фиг.3), в положение, в котором они присоединены (показанное на фиг.1 и 6), фиксирующие болты (15) вставляются в пазы (19), выполненные в крышке (10), и крышка (10) соединяется со смесительной камерой (2). Положение, в котором фиксирующие болты (15) присоединены, показано на увеличенном фрагменте фиг.1. Также возможны дополнительные или альтернативные фиксирующие средства между крышкой (10) и верхней частью смесительной камеры (2).In the embodiment shown, the mixing device (1) comprises a cover (10) adapted to be connected to the upper portion of the mixing chamber (2) to close the mixing chamber. The cover (10) is visible in Figs. 1, 2 and 6, while Fig. 3 shows the mixing device with the cover (10) removed. In this embodiment, the cover (10) is detachably connected to the mixing chamber (2) by means of fixing bolts (15). The fixing bolts (15) are fixed so as to be pivoted relative to corresponding projections (18) located in the area of the upper portion of the mixing chamber (2). By rotating the fixing bolts (15) from the position in which they are not connected (shown in Fig. 3) to the position in which they are connected (shown in Figs. 1 and 6), the fixing bolts (15) are inserted into the grooves (19) formed in the cover (10), and the cover (10) is connected to the mixing chamber (2). The position in which the fixing bolts (15) are attached is shown in the enlarged portion of Fig. 1. Additional or alternative fixing means between the cover (10) and the upper part of the mixing chamber (2) are also possible.
Могут быть предусмотрены уплотнительные средства (непоказанные) для уплотнения соединения между крышкой (10) и смесительной камерой (2). На фиг.4 видна кольцевая канавка (17), расположенная в верхней части смесительной камеры (2) для приема уплотнительных средств.Sealing means (not shown) may be provided to seal the connection between the cover (10) and the mixing chamber (2). Fig. 4 shows an annular groove (17) located in the upper part of the mixing chamber (2) for receiving the sealing means.
В данном варианте осуществления крышка (10) имеет два отверстия, через которые впускные трубопроводы (3, 4) введены в смесительную камеру (2) так, чтобы впускные части впускных трубопроводов (3, 4) были расположены внутри смесительной камеры (2). Дополнительная часть впускных трубопроводов (3, 4) остается снаружи смесительной камеры (2) и имеет соединительную часть (16) для соединения с источником текучей среды и приема текучей среды из источника текучей среды. Могут быть предусмотрены уплотнительные средства для уплотнения соединения между впускными трубопроводами (3, 4) и отверстиями, выполненными в крышке (10).In this embodiment, the cover (10) has two openings through which the inlet pipelines (3, 4) are introduced into the mixing chamber (2) so that the inlet portions of the inlet pipelines (3, 4) are located inside the mixing chamber (2). An additional portion of the inlet pipelines (3, 4) remains outside the mixing chamber (2) and has a connecting portion (16) for connecting to a fluid source and receiving fluid from the fluid source. Sealing means may be provided for sealing the connection between the inlet pipelines (3, 4) and the openings made in the cover (10).
В данном варианте осуществления крышка (10) также включает в себя окно (26), через которое можно видеть внутреннее пространство смесительной камеры (2), даже когда она закрыта крышкой (10).In this embodiment, the cover (10) also includes a window (26) through which the interior of the mixing chamber (2) can be seen even when it is closed by the cover (10).
Как показано на фиг.1-3, в данном варианте осуществления смесительное устройство (1) содержит опорную конструкцию, выполненную с возможностью обеспечения опоры для смесительной камеры (2). Опорная конструкция содержит множество опорных стоек (7), предусмотренных со средствами (8) регулировки высоты для улучшения стабилизации смесительного устройства (1) и его размещения в соответствующих местах. Смесительное устройство (1) также включает в себя изогнутую часть (9), соединенную с концом выпускного трубопровода (5), расположенным снаружи смесительной камеры, для улучшения направления полученных произведенных продуктов, то есть наночастиц, из смесительной камеры (2) в камеру-сборник (21), в которой они могут храниться или подвергаться дополнительной обработке.As shown in Fig. 1-3, in this embodiment, the mixing device (1) comprises a support structure configured to provide support for the mixing chamber (2). The support structure comprises a plurality of support posts (7) provided with height adjustment means (8) to improve the stabilization of the mixing device (1) and its placement in appropriate locations. The mixing device (1) also includes a curved portion (9) connected to the end of the outlet pipe (5) located outside the mixing chamber to improve the direction of the obtained manufactured products, i.e., nanoparticles, from the mixing chamber (2) to the collection chamber (21), in which they can be stored or subjected to further processing.
В данном варианте осуществления смесительное устройство включает в себя вентиляционную трубу (14) для отвода газа из смесительной камеры (2).In this embodiment, the mixing device includes a vent pipe (14) for removing gas from the mixing chamber (2).
В варианте осуществления смесительное устройство содержит выпускной патрубок (27), расположенный в нижней части смесительной камеры (2). Выпускной патрубок (27) содержит закрывающие средства для открывания/закрывания выпускного патрубка (27) при необходимости. Выпускной патрубок (27) обеспечивает возможность легкого извлечения такого содержимого из смесительной камеры (2), остающегося внутри указанной смесительной камеры (2) в конце процесса, как наночастицы, которые не были выпущены по выпускному трубопроводу (5) посредством перелива через край выпускного отверстия (6), или текучие среды. Выпускной патрубок (27) также обеспечивает возможность отбора проб во время производственного процесса. Кроме того, выпускной патрубок (27) обеспечивает возможность отвода содержимого из смесительной камеры (2) в случае наличия избыточного давления. Это может иметь место, например, когда скорость входящего потока больше скорости потока, выходящего по выпускному трубопроводу (5).In an embodiment, the mixing device comprises an outlet pipe (27) located in the lower part of the mixing chamber (2). The outlet pipe (27) comprises closing means for opening/closing the outlet pipe (27) if necessary. The outlet pipe (27) allows for easy extraction of such contents from the mixing chamber (2) remaining inside said mixing chamber (2) at the end of the process, such as nanoparticles that were not released through the outlet pipe (5) by overflowing over the edge of the outlet opening (6), or fluids. The outlet pipe (27) also allows for sampling during the production process. In addition, the outlet pipe (27) allows for the removal of contents from the mixing chamber (2) in the event of excess pressure. This may occur, for example, when the incoming flow velocity is greater than the flow velocity exiting through the outlet pipe (5).
Фиг.7 показывает блок-схему смесительной системы (20) согласно настоящему изобретению.Fig. 7 shows a block diagram of a mixing system (20) according to the present invention.
Фиг.7 схематически показывает смесительную систему (20), содержащую смесительное устройство (1) согласно изобретению, камеру-сборник (21), первый (22) и второй (23) резервуары и насосные системы (24, 25). Каждый резервуар (22, 23) сообщается по текучей среде с одним впускным трубопроводом (3, 4) смесительного устройства (1), и камера-сборник (21) сообщается по текучей среде со смесительной камерой (2) посредством выпускного трубопровода (5). Насосные системы (24, 25) расположены с возможностью подачи текучей среды из резервуаров (22, 23) в смесительную камеру (2) посредством впускных трубопроводов (3, 4).Fig. 7 schematically shows a mixing system (20) comprising a mixing device (1) according to the invention, a collection chamber (21), first (22) and second (23) reservoirs and pump systems (24, 25). Each reservoir (22, 23) is in fluid communication with one inlet pipeline (3, 4) of the mixing device (1), and the collection chamber (21) is in fluid communication with the mixing chamber (2) via an outlet pipeline (5). The pump systems (24, 25) are arranged to supply fluid from the reservoirs (22, 23) to the mixing chamber (2) via the inlet pipelines (3, 4).
Для получения наночастиц с помощью смесительного устройства по настоящему изобретению используют два растворителя, поддающихся смешиванию, а именно первый растворитель и второй растворитель. Первый растворитель представляет собой хороший растворитель для материала, который будет образовывать наночастицы, и содержит материал, который будет образовывать наночастицы, и активный ингредиент. Второй растворитель представляет собой антирастворитель для материала, который будет образовывать наночастицы.To produce nanoparticles using the mixing device of the present invention, two miscible solvents are used: a first solvent and a second solvent. The first solvent is a good solvent for the material that will form the nanoparticles and contains the material that will form the nanoparticles and the active ingredient. The second solvent is an antisolvent for the material that will form the nanoparticles.
Первый этап состоит во вводе первого растворителя и второго растворителя соответственно в первый (22) и второй (23) резервуары, которые соединены со смесительной камерой посредством впускного трубопровода (3, 4). После этого растворители, содержащиеся в первом (22) и втором (23) резервуарах, закачивают в смесительную камеру со скоростью потока, подходящей для образования наночастиц с заданными физико-химическими характеристиками. Для этого насосная система (24, 25) размещена между каждым резервуаром (22, 23) и смесительной камерой (2).The first step consists of introducing the first solvent and the second solvent into the first (22) and second (23) reservoirs, respectively, which are connected to the mixing chamber via an inlet pipeline (3, 4). After this, the solvents contained in the first (22) and second (23) reservoirs are pumped into the mixing chamber at a flow rate suitable for the formation of nanoparticles with the desired physicochemical characteristics. For this purpose, a pumping system (24, 25) is placed between each reservoir (22, 23) and the mixing chamber (2).
Потоки первого растворителя и второго растворителя регулируют посредством регулирования давления и скорости. После установления надлежащих скоростей потоков для каждого растворителя насосные системы (24, 25) приводят в действие, и растворители вводят в смесительную камеру (2), при этом каждый растворитель вводят посредством отдельного впускного трубопровода (3, 4).The flows of the first and second solvents are regulated by adjusting the pressure and velocity. After the appropriate flow rates for each solvent have been established, the pump systems (24, 25) are activated, and the solvents are introduced into the mixing chamber (2), with each solvent introduced through a separate inlet pipeline (3, 4).
Впускные трубопроводы (3, 4) расположены так, что их впускные части находятся внутри смесительного устройства (1) для подачи текучей среды в смесительную камеру (2) в одном и том же направлении (например, в направлении против часовой стрелки). Вихревое движение текучих сред создается посредством такого ввода текучих сред внутрь смесительной камеры (2), который не вызывает избыточной турбулентности и является достаточным для содействия образованию наночастиц, но при этом не возникает движение текучей среды, которое ухудшает качество получаемого продукта.The inlet pipelines (3, 4) are arranged so that their inlet portions are located within the mixing device (1) for feeding the fluid into the mixing chamber (2) in the same direction (e.g., counterclockwise). The vortex motion of the fluids is created by introducing the fluids into the mixing chamber (2) in such a way that does not cause excessive turbulence and is sufficient to facilitate the formation of nanoparticles, but at the same time does not create a fluid motion that would degrade the quality of the resulting product.
Когда текучая среда внутри смесительной камеры (2), содержащая заданный продукт, достигает такого уровня, при котором происходит переливание через край выпускного отверстия (6), образованные наночастицы поступают в выпускной трубопровод (6) и выходят из смесительной камеры (2), при этом наночастицы отводятся/извлекаются без приложения какой-либо силы к ним.When the fluid medium inside the mixing chamber (2) containing the desired product reaches such a level that it overflows the edge of the outlet opening (6), the formed nanoparticles enter the outlet pipeline (6) and exit the mixing chamber (2), whereby the nanoparticles are removed/extracted without any force being applied to them.
В завершение, образованные наночастицы подаются в камеру-сборник (21), в которой они могут храниться или подвергаться обработке на последующем этапе.Finally, the formed nanoparticles are fed into a collection chamber (21), where they can be stored or processed at a subsequent stage.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP21382667.0 | 2021-07-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024104381A RU2024104381A (en) | 2024-03-18 |
| RU2849756C2 true RU2849756C2 (en) | 2025-10-29 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586331C2 (en) * | 2011-10-28 | 2016-06-10 | Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани | Fabric care compositions |
| RU2669628C1 (en) * | 2014-10-04 | 2018-10-12 | Окри Б.В. | Method of preparation of emulsion, device for preparing the described emulsion and vehicle |
| RU2686193C1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Jet microreactor with colliding pulsating jets and method of controlling it |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586331C2 (en) * | 2011-10-28 | 2016-06-10 | Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани | Fabric care compositions |
| RU2669628C1 (en) * | 2014-10-04 | 2018-10-12 | Окри Б.В. | Method of preparation of emulsion, device for preparing the described emulsion and vehicle |
| RU2686193C1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Jet microreactor with colliding pulsating jets and method of controlling it |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10300409B2 (en) | High-density fine bubble-containing liquid producing method and high-density fine bubble-containing liquid producing apparatus | |
| JP7320852B2 (en) | Devices, systems, and methods for continuous production of nanomaterials and high-purity chemicals | |
| CN106140340B (en) | Micro-fluidic chip based on flow focusing type microchannel synthesis micro emulsion drop | |
| CN105050718B (en) | Apparatus and method for forming relatively monodisperse droplets | |
| JP5876650B2 (en) | Methods and structures for generating particles using subcritical fluids | |
| CN101982229B (en) | Gravity driven microfluidic device for preparing monodispersed emulsion and method thereof | |
| US6986846B2 (en) | Method and apparatus for enhanced size reduction of particles using supercritical fluid liquefaction of materials | |
| JP2016518966A (en) | Apparatus assembly and method for processing particles | |
| CN104971673A (en) | Liquid-liquid heterogeneous mixing-reaction-separation integrated short-contact cyclone reactor | |
| Hwang et al. | Robust Production of Well‐Controlled Microdroplets in a 3D‐Printed Chimney‐Shaped Milli‐Fluidic Device | |
| Bolze et al. | Continuous Production of Lipid Nanoparticles by Ultrasound‐Assisted Microfluidic Antisolvent Precipitation | |
| RU2849756C2 (en) | Mixing device | |
| WO2021181342A1 (en) | Monodispersed microbubbles production using a modified micro-venturi bubble generator | |
| KR20140124539A (en) | Method for Fabrication of Multiple Emulsion | |
| CN112584920B (en) | Fluid mixing unit and fluid mixing method | |
| CN201823514U (en) | Gravity-driven microfluid device for preparing monodispersed emulsion | |
| EP4373605B1 (en) | Mixing device | |
| JP2002539914A (en) | Material separation method and apparatus | |
| Li et al. | Universality in microdroplet nucleation during solvent exchange in Hele-Shaw-like channels | |
| EP3546059B1 (en) | Apparatus and arrangement for introducing a gas into a main medium in particular in waste water treatment | |
| US6238110B1 (en) | Apparatus and a method for preparing a processing bath, a manifold, and a use of a manifold | |
| Yang et al. | A high throughput co-flow millifluidic device for homogeneous nanoparticle synthesis | |
| Yazdanparast et al. | Co-flow Droplet Generator with a Deformable Wall | |
| SU1452538A1 (en) | Heat-mass exchange apparatus | |
| CN119702100A (en) | A microfluidic method for controllable construction of multiphase microdispersed emulsion system |