RU2849756C2 - Смесительное устройство - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к области фармацевтики и относится к смесительному устройству, более конкретно к смесительному устройству для получения наночастиц. Смесительное устройство (1) для получения наночастиц посредством смешивания по меньшей мере двух текучих сред содержит: смесительную камеру (2), содержащую основание (12) и по меньшей мере одну стенку; два впускных трубопровода (3, 4), выполненных с возможностью подачи текучей среды в смесительную камеру (2), при этом каждый впускной трубопровод (3, 4) имеет впускную часть, имеющую множество впускных отверстий (11), впускные части расположены внутри смесительной камеры (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; и выпускной трубопровод (5), имеющий выпускное отверстие (6), при этом выпускной трубопровод (5) выполнен с возможностью его размещения так, чтобы выпускное отверстие (6) было расположено в смесительной камере (2) в месте, находящемся на большей высоте, чем место расположения впускных отверстий (11). Технический результат изобретения - получение наночастиц с разными размерами и воспроизводимостью. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области фармацевтики и относится к смесительному устройству, более конкретно, к смесительному устройству для получения наночастиц.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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.

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.

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.

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.

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.

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.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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.

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:

смесительную камеру, содержащую основание и по меньшей мере одну стенку;

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; и

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.

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.

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.

«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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

В варианте осуществления продольная ось смесительной камеры расположена в направлении действия силы тяжести.

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.

В варианте осуществления впускной трубопровод расположен так, что множество впускных отверстий распределены вдоль направления, по существу параллельного продольной оси смесительной камеры.

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.

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.

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.

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.

В варианте осуществления впускные трубопроводы расположены на расстоянии от стенки.

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.

В варианте осуществления каждое впускное отверстие содержит распылительное сопло, имеющее отверстие сопла.

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.

В варианте осуществления каждый впускной трубопровод содержит расходомер.

В варианте осуществления смесительное устройство содержит крышку, выполненную с возможностью ее присоединения к верхней части смесительной камеры для закрывания внутреннего пространства, ограниченного смесительной камерой.

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.

В соответствии с изобретением также предложена смесительная система, содержащая смесительное устройство согласно любому из вариантов осуществления, соответствующих первому аспекту изобретения.

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.

В варианте осуществления смесительная система содержит изогнутую часть, соединенную с выпускным трубопроводом и выполненную с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде с камерой-сборником.

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.

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.

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.

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:

(а) обеспечение наличия первого растворителя, содержащего материал, который будет образовывать наночастицы, и активный ингредиент;

(b) обеспечение наличия второго растворителя, при этом второй растворитель представляет собой антирастворитель для материала, который будет образовывать наночастицы;

(с) подачу первого растворителя в смесительную камеру посредством первого впускного трубопровода и подачу второго растворителя в смесительную камеру посредством второго впускного трубопровода;

(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.

В варианте осуществления первый растворитель и/или второй растворитель подают в смесительную камеру, используя насосные средства.

В варианте осуществления материал, который будет образовывать наночастицы, представляет собой или содержит полимер, белок или любое другое соединение, или их комбинации.

В варианте осуществления первый растворитель представляет собой органический растворитель.

В варианте осуществления второй растворитель представляет собой воду.

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.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

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.

Фиг.1 показывает вид спереди смесительного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения и детализированный вид.

Фиг.2 показывает выполненный с частичным разрезом вид сбоку смесительного устройства по фиг.1.

Фиг.3 показывает вид спереди смесительного устройства по фиг.1 при удаленной крышке.

Фиг.4 показывает вид сверху в разрезе смесительной камеры смесительного устройства по фиг.1.

Фиг.5 показывает детализированные виды впускного трубопровода согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.6 показывает вид сверху смесительного устройства по фиг.1.

Фиг.7 показывает блок-схему смесительной системы согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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).

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).

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).

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).

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).

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.

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).

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.

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).

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.

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).

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).

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.

В данном варианте осуществления смесительное устройство включает в себя вентиляционную трубу (14) для отвода газа из смесительной камеры (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).

Фиг.7 показывает блок-схему смесительной системы (20) согласно настоящему изобретению.

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).

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.

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).

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).

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.

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.

В завершение, образованные наночастицы подаются в камеру-сборник (21), в которой они могут храниться или подвергаться обработке на последующем этапе.

Claims (22)

1. Смесительное устройство (1) для получения наночастиц посредством смешивания по меньшей мере двух текучих сред, при этом смесительное устройство (1) содержит:

смесительную камеру (2), содержащую основание (12) и по меньшей мере одну стенку (13);

два впускных трубопровода (3, 4), выполненных с возможностью подачи текучей среды в смесительную камеру (2), при этом каждый впускной трубопровод (3, 4) имеет впускную часть, имеющую множество впускных отверстий (11), впускные части расположены внутри смесительной камеры (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); и

выпускной трубопровод (5), имеющий выпускное отверстие (6), при этом выпускной трубопровод (5) выполнен с возможностью его размещения так, чтобы выпускное отверстие (6) было расположено в смесительной камере (2) в месте, находящемся на большей высоте, чем место расположения впускных отверстий (11).

2. Смесительное устройство (1) по п. 1, в котором по меньшей мере часть выпускного трубопровода (5) расположена вдоль продольной оси смесительной камеры (2).

3. Смесительное устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором расстояние от выпускного отверстия (6) выпускного трубопровода (5) до основания (12) смесительной камеры (2) является регулируемым.

4. Смесительное устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором один впускной трубопровод (3) расположен в месте нахождения струи из другого впускного трубопровода (4), когда смесительное устройство (1) находится в рабочем режиме.

5. Смесительное устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором внутренняя поверхность стенки (13) смесительной камеры (2) имеет форму, по существу подобную поверхности вращения, предпочтительно форму, по существу подобную цилиндрической.

6. Смесительное устройство (1) по предшествующему пункту, в котором ось вращения поверхности вращения представляет собой продольную ось смесительной камеры.

7. Смесительное устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором каждый впускной трубопровод (3, 4) расположен так, что множество впускных отверстий распределены вдоль направления, по существу параллельного продольной оси смесительной камеры (2).

8. Смесительное устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором каждое впускное отверстие (11) содержит распылительное сопло, имеющее отверстие сопла, при этом распылительные сопла предпочтительно содержат средства регулирования размера, предназначенные для регулирования размера отверстия сопла.

9. Смесительное устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее крышку (10), выполненную с возможностью присоединения к верхней части смесительной камеры (2).

10. Смесительное устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один впускной трубопровод (3,4) содержит расходомер.

11. Смесительная система (20), содержащая смесительное устройство по любому из предшествующих пунктов и камеру-сборник (21), сообщающуюся по текучей среде со смесительной камерой (2) посредством выпускного трубопровода (5).

12. Смесительная система (20) по предшествующему пункту, дополнительно содержащая изогнутую часть (9), соединенную с выпускным трубопроводом (5) и выполненную с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде с камерой-сборником.

13. Смесительная система (20) по любому из пп. 11 или 12, дополнительно содержащая два резервуара (22, 23), каждый из которых соединен с одним впускным трубопроводом (3, 4).

14. Смесительная система (20) по любому из пп. 11-13, дополнительно содержащая насосные средства (24, 25) для подачи по меньшей мере одной текучей среды в смесительную камеру (2).

15. Способ получения наночастиц посредством использования смесительного устройства (1) по любому из пп. 1-10 или смесительной системы по любому из пп. 11-14, при этом способ включает следующие этапы:

(а) обеспечение наличия первого растворителя, содержащего материал, который будет образовывать наночастицы, и активный ингредиент;

(b) обеспечение наличия второго растворителя, при этом второй растворитель представляет собой антирастворитель для материала, который будет образовывать наночастицы;

(с) подачу первого растворителя в смесительную камеру (2) посредством первого впускного трубопровода (3) и подачу второго растворителя посредством второго впускного трубопровода (4);

(d) обеспечение возможности такого уровня текучей среды внутри смесительной камеры (2), при котором происходит перелив через край выпускного отверстия (6), так что образованные наночастицы поступают в выпускной трубопровод (6) и выходят из смесительной камеры (2).