JP2011525967A - ポリマー合成中の機能進化をモニタリングする方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
2007年10月1日に出願された米国特許出願第11/865,589号及び2007年10月1日に出願された国際特許出願PCT/US/2007/80116は、引用を以て本願に組み込まれるものとする。
2006年9月29日に出願された米国仮特許出願第61/827,559号及び2007年1月12日に出願された米国仮特許出願第60/884,821号は、引用を以て本願に組み込まれるものとする。
本願は、いかなる特許出願の継続、一部継続又は分割出願ではない。
本発明は、“第2世代のACOMP(Automatic Continuous Online Monitoring Polymerazaton reactions)”(重合反応の自動連続オンラインモニタリング)に関するものである。本願は、SMSLS(simultaneous multiple sample light scattering)(同時複数試料光の散乱,チュレーン社が保有するリード特許第6,618,144号)に結合されたACOMP(米国特許第6,653,150号)の原理と使用を初めて利用し、特定の設定変更を介して、SMSLSの使用を拡大するものである。
従来の方法は、多大な時間を必要とし、煩雑で、非効率的である。それらは、現代のハイスループットシステムでもそうであるが、通常は、様々な機能性特徴付けが行われ、場合によっては標準ポリマーの特徴付け方法が施される所定最終生成物又は一連の最終生成物の合成を含んでいる。多くの場合、最終生成物の調製だけでも、著しく時間を要し、最終生成物の析出、精製、凍結乾燥、再分解、透析などのステップを必要とする。通常のACOM法は、“流体−流体”試料処理を置き換えることにより、広範囲の態様においてこれらのステップをうまく回避できることが示されている[W.F.Reed, US Patent #6,653,150“Automatic mixing and dilution methods for online characterization of exuilibrium and non-equilibrium properties of solutions containing polymers and/or colloids”; and A.M.Alb,M.F.Drenski,W.F.Reed,“Automatic continuous online monitoring of polymerization reactions(ACOMP)”,Polymer International,57,390-396,2008)参照]。つまり、リアクター流体は、連続的に抽出され、他の流体で希釈され、調整されて、リアクター内容物のて連続測定可能な流体試料が生成される。中間固相は、通常は使用されず、しばしば高レベルの希釈(希釈要因は何千もに及ぶ)は、元の溶媒を希釈溶媒に僅かに混合することで、溶媒に効果的な変化をもたらすことができる。そのような抽出/希釈/調整は、典型的には、数十秒乃至数分の時間範囲で行われる。従来方法における一連の取扱方法では、1時間、1日、場合によっては数週間も要していた。
LCST、ミセル化、バイオコンジュゲーションを示すいくつかの追加の参考文献は次のとおりである:
−Macromolecular ChemistryII, University of Bayreuth, Bayreuth, Germany.
Abstracts of Papers, 235th ACS National Meeting, New Orleans, LA, United State, April 6-10. 2008(2008). POLY-599. Publisher: American Chemical Society, Washington, D.C.:
−Abstracts of Papers, 233rd ACN National Meeting, Chicago,IL, United States, March 25-29, 2007(2007);
−Polymer (2003),44(22),6815-6823;
−Polymer preprints (American Chemical Society, Division of Polymer Chemistry)(2003),44(1),646-647;
−Abstracts of Papers, 235th ACS National Meeting, New Orleand, LA, United States, April 6-10,2008(2008), POLY-596
−ACS Symposium Series (2008), 977(Polymers for Biomedical Applications),78-94.Publisher:American Chemical Society;
−Soft matter(2007),3(6),725-731;
−Macromolecules(Washington,DC,United States)(2007),40(14),4772-4779;Abstracts of Papers, 231 st ACS National Meeting,Atlanta,GA,United States,March26-3-, 2006(2006), PMSE-224;
−Macromolecules(1999),32(21),6917-6924;
−Polymer Preprints(American Chemical Society,Dicision of Polymer Chemistry)(2002),43(2),969-970
−PMSE Preprints(2002),87 247-238.Publisher:American Chemical Society,CODEN:PPMRA9 ISSN:1550-6703. Journal;Computer Optical Disk written in English
<ポリマー特性(例えば質量及び組成)及びあらゆる重合後改質を含む合成中の刺激応答(例えば相転移、ミセル化、立体配座の変化、マイクロゲル化、他の物質(例えば、薬剤等)との相互作用能力>
SG-ACOMPは、合成(天然産物から抽出されたポリマー及びコロイドの重合後反応及び改質を含む)中のどのポイントでポリマー及びコポリマーが刺激反応性になるかを、それが鋭い場合と緩やかな場合とは関係なく特定できる世界中で唯一の器具であり、例えば、進展中のポリマーのLCST(下限臨界溶液温度)に対する溶媒種の影響及びポリマー組成と分子量分配との関係を決定することができる。LCSTでの転移は、自動的に検出され、ポリマー刺激応答の閾値特性が定量化されることができる。
システムのこの部分は、多重光散乱及び他の検出器を利用しており、これはReedの先行特許のうちの一特許(SMSLS(同時多重静的光の散乱))の概念に基づいて構築されている。これにより、複数の独立したSMSLSフローセルは、異なる条件下(例えば、温度、溶媒イオン強度、及び誘電率など)で、高度に希釈された重合化試料流れを同時に測定することが可能になる。
コポリマーのコアシェルミセル化及び相転移は、連続してモニターされるだろう。水媒体中ででミセルに自己集合する両親媒性ブロックコポリマーについて広く研究が行われ、‘ナノ−コンテナ’のそれら特性が有効に活用される。
異なる分極率での光散乱検出がカスタマイズされ、異なる形状の粒子の粒子寸法の測定が可能となる。
完全多段式のフロントエンドは、リアクター及び他の容器からの試料を(平衡系のために)抽出(extract)し、希釈(dilute)し、調整(condition)して、高度に希釈され調整された検出用試料の連続的流れを生成する。この汎用的フロントエンドは、低粘度エマルジョン重合流体から、粘度が106cPに近い純粋なバルク重合反応に至るまで抽出を可能にする。調整段階は、ろ過、除泡(debubbling)、モノマーの揮発、相の反転等を含んでいる。
−Qポンプ 2台(流体計測);
−Shimadzu HPLCポンプ5台;
−Shimadzu 四元ミキサー;
−Zenith ギヤーポンプ1台;
−フィードバック機能付きマイクロフローコントローラ;
−混合チャンバー/配管;
−National Instruments 汎用データインターフェース;
−ハードウエア及びGUI統合ソフトウエア;
−Software development;
−マルチヘッド蠕動ポンプ2台;
−SMSLSセルの機械加工;
−Nano-DLS (BIC)、動的光散乱;
−BI-MwA (BIC) 7角度の多角度光散乱;
−Shimadzu UV/可視ダイオードアレイフロー機能
−Shimadzu 屈折計;
−機器構築の技術サポート;
−偏光部品/アナライザー/光電子部品;
−GPCカラム、自動インジェクター;
−円二色性流れレディディテクター;
−熱画像カメラ
−光画像カメラ
号を付している。
実際、余分の検出器をシステムに結合して多重決定を行なうことができるので、この手法を、一種の“スクエアでのハイスループット”プラットフォームに転換することができる。この例として、SMSLS(Simultaneous Multiple Static Light Scattering, W.F. Reedによる特許)の使用があり[W.F. Reed US Patent No. 6,618,144, "Device and method of simultaneously measuring the light scattering from multiple liquid samples containing polymers and/or colloids"; M. F. Drenski, W.F. Reed, "Simultaneous Multiple Sample Light Scattering for Characterization of Polymer Solutions", J. App. Polym. ScL, vol. 92, 2724-2732, 2004]、フロー試料セルは、検出器トレインの中で異なる温度に保持される。この具体例において、異なる温度のLSCTフローセルと同じ多くのポリマー分子量及び組成に対して、LSCTを特定する(determine)ことができる。これらの後者は、製作が加比較的容易で安価であるので、現在のデータ収集システムは、多くの数を取り扱うことが可能である。もし、検出ファイバーが0°の検出用角度で取り付けられる場合、SMSLSフローセルを修正して、吸光度と濁度(散乱又はと蛍光とは対照的)を測定することができる。
SMSLSセルは、複数の蛍光を検出するフローセル(例えば、直角SMSLSセルに対して)に適用可能であり、光検知器(例えば、CCD)で光学ノッチフィルターを追加し、散乱光を排除し、蛍光だけを検出することは可能である。例えば、Newport Corporation(Irvine,CA)は、広範囲に亘る狭帯域通過光学フィルター(例えば、10BPF10−330)を販売している。2種類の直角ファイバー(例えば、セルの各側に1種類ずつ、又は同じ側に両方)を使用し、各ファイバーは異なる波長での蛍光強度の比を検出するノッチ又はカットオフ光学フィルターを具えており、これは例えばピレン等の蛍光プローブで行われている[Narrainen, Amilcar Pillay; Pascual, Sagrario; Haddleton, David M. "Amphiphilic diblock, triblock, and star block copolymers by living radical polymerization: synthesis and aggregation behavior." Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry (2002), 40(4), 439-450.]。入射光は、通常、SMSLSフローセルバンク内のレーザから供給されるが、単色レーザによるよりも広い範囲のUV/可視励起が必要とされる場合、広帯域紫外線及び可視光源(例えば、キセノン及び重水素ランプ)を用いることができる。そのような場合、励起波長選択のために、フィルター又は単色光分光器を用いることができる。
SMSLS検出プラットフォームのさらなる光学変化に関し、機能的進化のための追加のパワーは、偏光特性を用いることによって得られることができる。偏光保存ファイバー及びインラインファイバー光学ポラライザーは入手が容易であり、散乱光又は放出光について様々な状態の線形又は楕円偏光を検知することができる。例えば、Newport Corporation製のものは、インラインファイバー光学ポラライザーの全シリーズ(例えばF-ILP-1-N-SP-FP)がある。偏光感受性モニタリングが有用な分野では、限定するものではないが、脱偏光散乱に到る異方性構造の生成(例えば、ロッド状ミセルの自己集合)、及び、蛍光発光異方性に到る対称性又は非対称性プローブを含む構造の回転の抑制がある[Tusa, S.I; Sakakibara, a.; Yamammoto, T.; Morishima, Y. "Fluorescence Studies of pH-responsive unimolecular micelles formed from amphiphilic polysulfonates possessing long chain alkyl carboxyl pendants", Macromolecules (2002), 35, 10182- 10288) etc.]
この単一例でも同様に、合成中の同時測定を行なう他の多くの方法を想起できるであろう。例えば、一つのリアクターストリームは、関連ポリマーが進化する全ての特性(組成、質量、転換、線形電荷密度等)を特定する典型的なACOMP検出器トレインを供給することができる。一方では、別個のストリームが、引き出され、次に、例えば多重チャンネルの蠕動ポンプを用いて、一連の異なる希釈剤で独立して希釈されることができ、その各々に対するストリームは、1又は複数のSMSLSセルを通じて流れる。そのような多重チャンネルポンプは、広く入手可能であり、例えば Rainin 7103-058 RP-Iの8チャンネル蠕動ポンプがある。また、SMSLSセルは、安価で、単一コンピュータの制御下で大量に獲得されることができるので、各混合溶媒ストリームは、異なる温度で、一連のSMSLSセルを有することができる。従って、ポリマー特性がLCST閾値の場合、さらに、溶媒混合物の関数として決定することができる。閾値現象が溶液中のポリマー濃度に依存するとき、これと同じ二重又は多重の抽出ストリームを用いて、多重サブストリーム中のポリマー濃度を変化させて、LCT及び他の種類の刺激応答に対する濃度依存性の効果を求めることができる。
この方法の興味深い特徴は、Reedによって特許され、Tulaneが保有する機器及び方法プラットフォームを作り直すことである。本発明を利用する上で、少なくとも、特許されたACOMPプラットフォームを使用することが好ましい。単一ストリームで複数の温度を使用するために、又は多重ストリーム法においては、特許されたSMSLS装置を使用することが好ましい。
概説した原理は、天然産物の改良と使用という広大な領域に容易に適用されることができる。天然産物の改質は、化学的、酵素的又は光変性によって行われ、溶解度、生体適合性、ミセル化、ナノ構造などの特性が獲得される。また、天然産物が抽出され、改質され、処理されるとき、天然産物のこれら特性がどのように進化するかをモニタリングするためのハイスルプットプラットフォームとして用いられることができる。
ACOMPは、反応の結果を予測してフィードバックする(即ち、最適な反応プロセスを予測するのに、ACOMPにより提供される正確な反応動力学及び特性を用いる)ことにより、反応を制御できるところまで成熟してきている。これらのシナリオでは、所望の分子量及び組成分布、グラフティング度等の作成を案内するのにモニタリングが用いられる。
−リアクターからの抽出ポンプ。例えば、Zenith Corp.製ギヤポンプ;
−リアクターから抽出ポンプを通りリアクターに戻る再循環ループ;
−リアクター内容物の粘度を測定する循環ループ内の圧力トランスデューサー;
−循環ループから低圧力混合チャンバ(LPMC)へ制御可能な所定のピックオフを提供する質量流量コントローラ。例えば、Bronkhorst;
−LPMC。例えば、撹拌及び温度調節可能で、流体入口及び流体出口の入口接続部及び出口接続部を有するバイアル。リアクター流体は、LPMCの中で所望レベルまで希釈され、リアクターの中で発生した全ての気泡は大気中に放出されることが望ましい;
−LPMCレベルコントローラ。例えば、LPMC内の所定高さに抽出管を有する補助ポンプ;
−所望により、高レベルの希釈を達成するための高圧撹拌ステージ及びポンプ又はLPMC及びポンプ
−検出器トレインに導く毛細管チューブ
−他角度静的光散乱検出器。例えばBrookhaven Instruments Corp.製BI-MwA;
−動的光散乱検出器。例えばBrookhaven Instruments Corp.製nano−DLS;
−Mie光散乱検出器。例えば、Malvern Mastersizer;
−単一又は複数の毛細管粘度計。例えば、Validyneの圧力トランスデューサ;
−紫外線/可視分光光度計。例えば、Shimadzu Diode Arrasy SPD-M20A;
−示差屈折計。例えば、Shimadzu RID-10A:
−近赤外線又は中赤外線検出器。例えば、Shimadzu Diode Array SPD-M20A。
−検出器トレイン信号用に統合され機器制御デバイス及び信号プロセッサー。例えば、 the National Instruments NI Compact Field Point Model CFP-2020 Part#:188539G-03
−機器の制御を行ない、入力して分析されたデータのグラフィック表示の制御を行なうソフトウエアプログラム。例えば、Labviewソフトウェアモジュール;
−信号の数値データ分析を行なうソフトウェア。例えば、C++又は他のプログラミング言語(Power Basic, Visual Basic,Fortan)で書き込まれ、制御プログラム内に組み込まれ、又は制御プログラムと同時に動作する;
−コントローラ,データの収集及び分析ソフトウェアを動作させるコンピュータ。標準デスクトップ又はラップトップコンピュータで、例えば、Gateway、 Hewlett Packard、Apple又はDell。
−前述したストリームに接続され、SECカラムの中へ所定間隔(例えば、10分毎)で少量(例えば、100マイクロリットル)ずつ自動的に注入を行なうことができる自動インジェクターバルブ;
−高圧液体クロマトグラフィポンプ。例えば、Shimadzu LC10−AD;
−溶媒リザーバ。適当であれば、所望により溶媒リザーバ(4)と同じものでよい。
−1又は複数のSECカラム;
−周期的に注入される試料からデータを収集し、分析するためのソフトウェアプログラム;
−以下の検出器の任意の組合せ:多角度静的光散乱検出器(例えば、Brookhaven Instruments Corp.製のBI-MwA)、動的光散乱検出器(例えば、Brookhaven Instruments Corp.製のnano-DLS)、Mie光散乱検出器(例えば、Malvern Mastersizer)、単一又は複数の毛細管粘度計(例えば、Validyne圧力トランスデューサ)、紫外線/可視分光計(例えば、Shimadzu Diode Array)、示差屈折計(例えば、Shimadzu)、近赤外又は中赤外線検出器(例えば、Shimadzu)。
図4は、本発明を使用する具体的実施例であって、ブロック型、ランダム型又は勾配型のコポリマー多価電解質の合成中におけるミセル化、ポリマー寸法、相互作用の塩感受性を特徴づける実施例であるが、これら実施例は本発明の数多くの用途の中の一例にすぎない。
−リアクターからの抽出用Shimadzu HPLC ポンプ。
−HPLCポンプの出口フロー内に設けられ、毛細管を有し、リアクター内の希釈されていない内容物の粘度を測定する圧力トランスデューサ。
−自動温度調節可能で、入口チューブと出口チューブを有するバイアルからなるLPMC。入口チューブは、粘性液の分散を促進する出口オリフィスを有し、HPLCポンプによりリアクターの回収を行なうもので、出口チューブは、LPMC内の希釈された内容物を連続的に抽出するものであり、リアクター流体は、LPMCの中で所望レベルまで希釈され、LPMCは、リアクター内で発生した全ての気泡を大気中へ放出できることが望ましい。
−LPMC内で所定高さに固定された抽出管を具えるHPLC又は蠕動補助ポンプからなるLPMCレベル制御部。これは、反応全体と通じて、LPMC内を同じレベル及び容積に維持することを保証する。このレベル制御ポンプの出口は、廃棄物容器(108に連繋される。
−高圧混合ステージ、Upchurch Corp製で10マイクロリットルの高圧混合“T”。“T”の一端は、別個のHPLCポンプを用いて、LPMCを出て行く希釈された流体によって供給される。また、さらに別の他のHPLCポンプが、“T”の他端へ供給して、最終希釈レベルが得られるようにな、高圧混合“T”チャンバを出て行く毛細管を介して、検出器トレインへ供給する。
−他角度静的光散乱検出器。例えばBrookhaven Instruments Corp.製BI-MwA。これに対する拡張ボードは、好ましくは、他の全ての検出器からの信号を受ける;
−動的光散乱検出器。例えばBrookhaven Instruments Corp.製nano−DLS;
−Mie光散乱検出器。例えば、Malvern Mastersizer;
−単一の毛細管粘度計。例えば、Norwood及びReedの設計に基づくValidyne圧力トランスデューサを使用[Int. J. Polym. Ana. and Char., 4, 99-132,1997参照];
−2波長紫外線/可視分光光度計。例えば、Shimadzu Diode Arrasy;
−示差屈折計。例えば、Shimadzu。
−BI-MwA検出器のA/D拡張ボードを介して、入ってくるデータを分析し、分析されたデータを集め、グラフィック表示するBrookhaven Instruments Corp.製のソフトウェアプログラム。
−例えば、パワーベーシックで記載された信号の数値データ分析のためのソフトウェア。
−インテルコア2duoプロセッサ及びUSB接続を有するDELLマイクロコンピュータ。
−100μl試料ループが取り付けられた自動インジェクターバルブ。Rheodyne MXP 7900;
−周期的注入用バルブを制御するために用いられる調節可能なリサイクリングタイマー。AmperiteソリッドステートDFAシリーズ;
−SECカラム。Shodex 804;
−Shimadzu 高圧液体クロマトグラフィポンプ;
−溶媒リザーバ。例えば、容器(104)と同じ;
−周期的に注入された試料からデータを収集し、分析を行なうBI-MwAベースのプログラム
−以下の検出器:多角度静的光散乱検出器(例えば、Brookhaven Instruments Corp.製のBI-MwA)、動的光散乱検出器(例えば、Brookhaven Instruments Corp.製のnano-DLS)、光散乱検出器(例えば、Malvern Mastersizer)、単一毛細管粘度計、2波長紫外線/可視分光計(例えば、Shimadzu)、示差屈折計(例えば、Shimadzu)。
<ACOMPのバックグランド及び結果の要約>
重合反応の自動連続オンラインモニタリング(ACOMP)により、連続的モデル非依存性モノマー転換、重量平均質量Mw及び固有粘度 [η]w、モノマー転換、平均二乗旋回半径 のz平均<S2>Z、他分散性の測定、平均組成ドリフト及び分配、共重合反応の反応性比(RR)が得られる。それらは、特定の用途には含まれているが、サイズ排除クロマトグラフィ(SEC)又は他の分離技術を必要としない。ACOMPの原理は、リアクターから極く僅かなストリームを連続的又は略連続的に取り出し、それを、検出された信号が個々のポリマー分子の特性(それらの相互反応ではない)を表すところまで希釈することである。検出前に行なう試料ストリームの調整は、除泡、ろ過、位相反転、モノマー揮発などを含む。検出は、典型的には、多角度光散乱(MALS)、粘度、屈折率(RI)、紫外線/可視吸収(UV/Vis)を含むが、例えばMie及び動的光散乱(DLS)、伝導度σ等の他の検出器を使用することもできる。大量のデータ組が、獲得され、分析される。ACOMPは、近代のコンピュータ及びインターネットプラットフォームで利用可能な膨大な記憶、演算及びデータ転送能力を利用するものである。
プロジェクトは、コポリマーの合成化学について以前とは異なる分野及び多価電解質の物理化学的特性(v, vi, xii, xvii, xviii)に関連するもので、成功しつづけている(7/31/09終了)。フルスペクトルUVを用いてコモノマー転換をモニターするためにACOMPの新しい手段が開発され(i)、コポリマーの分子量を溶媒内での光散乱により求める従来法の問題は、ACOMPの連続的コモノマー濃度データを使用し、対応する数学式を展開することにより解決した(vii)。溶液伝導度σの進化は、共重合電解質線形電荷密度ξと関係づけられた(vi, xii, xvii)。例えば、図10は、カチオンのコモノマー(ビニルベンゼンスルホン酸Na+フォーム,VB)Finst,VBの瞬間的部分組成量を示している。上側の図は、幾つかの初期コモノマーの組成について、コモノマーがアクリルアミドと共にコポリマーに一体化されている。下の図は、ξデータを転換と組み合わせて得られたもので、ξとFinst,VBの関係を示しており、Finst,VBの増加と共に、対イオン凝縮が緩やかに増加することを表している。ACOMを用いて、ポリアクリルアミドが塩基加水分解(vi)を介して共重合電解質に転換される重合後反応(文献20)がモニターされる。
i. Macromolecules, 39, 5705-5713, 2006.
ii. Macromolecules, 39, 8283-8292, 2006.
iii. Macromolecules, 39, 8213-8215, 2006.
iv. Macromolecules, 40, 444-451, 2007.
v. J. Phys. Chem. B, 111, 8560-8566, 2007.
vi. Macromolecules, 40, 4409-4413, 2007.
vii. Macromolecules, 40, 8040-8049, 2007.
viii. Polymer International (invited), 57, 390-396, 2008.
ix. Macromolecules, 41, 332-338, 2008.
x. Macromolecular Symposia, (Modelling, Monitoring and Control of Polymer Properties),271, 15-25, 2008.
xi. Macromolecules, 41, 2406-2414, 2008.
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xvii. T. Kreft, W.F. Reed, "Cross-over from non-condensed to counterion condensed regimes during free rad. polyelectrolyte copolym. under high composition drift conditions", J. Phys. Chem. B, web edition, May 22, 2009.
xviii. L. Zheng, A. M. Alb, W. F. Reed, 'Online monitoring of reaction kinetics in the case of copolymeric polyelectrolytes produced by RAFT polymerization - novel approaches', in preparation.
完成した研究と進行中の研究により、ACOMPの適用は、重合の主要クラスの多くにまで拡大されており、最近では、共重合電解質に重点が置かれ、リビング反応及び不均質相反応にまで拡大されている。新しい用途は各々が、基本重合体科学問題を解決するのに有用である。提案された研究は、例えば、モニタリングを超えて反応制御にまで進んで‘オンコマンド(on-command)”のポリマーを作ったり、ACOMPプラットフォームをポリマーの刺激応答性にまで拡げてモニタリング及び制御を行なう等のように全く新しい挑戦を行なうので、“第2世代ACOMP”を開発することになるだろう。この研究の基本的次元は、重合反応の中でも特に不均一及びエマルジョン相反応における動力学及び機構、ポリマーの溶液中での自己組織化の熱力学、並びに適用された態様を取り扱うことであり、新規な装置及び方法のさらなる発展を必要とする。ACMは、コポリマー最終生成物の相転移及び自己組織化を特徴づける上で重要である。
{ポリマー反応のオンラインモニタリング及び制御の刺激応答性ポリマへの適用}
高分子材料の高度化は、新しい合成ルート及びプロセスが発展するにつれて、急速に増大している。改良ポリマー、さらには転移ポリマーが、高性能航空機及び船舶のコーティング、燃料電池のメンブレン、センサー、ナノ構造部材、薬剤、生体材料、水処理、製紙、油回収、生体模倣剤、自己回復材料の中で用いられている。そのようなポリマーの多くは刺激応答性である。
より高性能のポリマーの開発は、重合反応自体の制御、特に、ポリマー分子量、コポリマー組成、アーキテクチャ及び反応刺激の制御に関して、対応する進歩を必要とする。
精密に作られた複合体(complex)及び構造的に高性能なポリマーは、従来のポリマーよりも、”インテリジェント”な機能を実行することができ、21世紀の進歩したポリマー材料の最先端を占めるであろう。それらは、ミセル化し、凝集することができ、刺激(温度、光、溶媒極性、異なる溶媒及び溶媒混合物、特定試薬の存在、多価イオン、蛋白質、抗原、レセプタ等)(文献93,94,95,96,97)に対して応答することができる。用途には、試薬(例えば、薬剤)の検知、カプセル化及び放出、マイクロパターニング、医薬用のバイオコンジュゲートされたポリマー等が含まれる(文献98,99,100)。相転移と相互作用特性の挙動を良好にするために、ポリマーの“微調整(fine tuning)”に大きな関心が寄せられている(文献101,102,103)。そのような転移は、基本的で実用的な関心事である。それらの転移は複合系の熱力学から生じ、しばしば共同作用を伴う。これらの転移は、多くの要因に依存するもので、例えば、pH、IS、溶媒の種類及び極性、溶媒のカオトロピック性又はコスモトロピック性、温度、光による放射、相互作用剤(例えば、小分子、染料など)の添加による他、分子量分布(MWD)、共重合体組成及びポリマー自体のマイクロストラクチャーに依存する。他の例として、ポリマーと、他のポリマー、ミセル、エマルジョン、小嚢、リポソーム、タンパク質、ポリペプチド等との間で関連して起こり得る多くのものがある。これらは、静電気力、疎水性力、枯渇力、その他の力によって促進される超分子構造の生成をしばしば伴う(文献104,105,106,017,108,109,110,111,112,113)。
本発明の一実施例の概略は次のとおりである。セクションに番号を付しているが、これは単なる便宜上のものである。プロジェクトは高度に統合され、問題は全体に織り込まれている。例示として、n−イソプロピルアクリルアミト゛(NIPAM)及びコモノマーを参照試薬(reference reagents)として用いる。これは、制御原理から、重合の異なる機構及び相、刺激応答性に対する相互関連性を示すものである。しかしながら、プロジェクトは、NIPAM及びそのコモノマーに限定されない。プロジェクトの重要な次元の1つは、参照試薬を用いて、新しい分析、方法及び機器の実行可能性を確立することである。
<<セミバッチ式によるホモ重合反応及び共重合反応の予測制御>>
<i.均質相フリーラジカルホモ重合におけるMWの制御、並びに対応するエマルジョン相反応におけるMW及び粒子サイズの制御>
このステージは、リアクターにセミバッチ式で試薬が供給される条件下で、フリーラジカルホモ重合中、標的転換動力学とMWの定量的予測とオンライン検査に焦点を当てるものである。ACOMPによってもたらされる詳細な動力学パラメータは、予測制御のために定量的基礎を提供する。従って、ACOMPは、予測される反応軌跡のオンライン検証手段として直ちに供される。試薬の供給は、一定である必要はなく、“オンコマンド”のポリマーが得られるように計算された方法で、徐々に少なくしたり、調節することができる。重要なことは、均質相(homogeneous phase)と対応するエマルジョン相との反応の基本的動力学及び機構の対照である。エマルジョン重合におけるMWの制御については、粒子サイズ分布よりも発表されている文献ははるかに少ない。
パートiを基に、セミバッチ操作を、共重合における組成分布とMWを制御に拡大適用する。ACOMPでのコモノマーの転換速度及びRRを利用して、所望の組成ドリフト、ひいては組成分布を生成するのに必要な試薬の供給を算出することが可能である。その候補は、NIPAMとVBである。通常、反応条件に加えて、組成に関連するMW依存性があるので、MW範囲と組成分布の両方を標的とすることは可能であろう。最初の研究は、均質相で行われる。
パートiiの中で実施した予測セミバッチ制御の結果は、CRPにより生成されるポリマーの組成勾配の制御の指針として有用である。転換速度とRRは、通常は、対応するリビング共重合及びフリーラジカル共重合における所定のコモノマー対とペアと同様のものであるという事実は、CRPの研究の基礎となり得るものである。
CRPをエマルジョンへ適用すること自体は、程度は異なるがある程度の成功を収めている(文献142,143,144)。RAFTの反応条件は、典型的なフリーラジカル重合と同じ様にロバストである(文献145,146,147,148,149,150,151,152)から、特に、不均一な水系に適している。このグループでも、ACOMPの予備的な研究を、CSIRO(文献146)で構築された方法に基づいて行ない、エマルジョン中におけるBAのRAFT重合をモニタリングした。ここでの研究は、反応で起こり得る最もリビングな特性を得て、MWD制御を改良することに焦点が当てられる。このアプローチでは異なるモノマー(例えば、MA,BA,スチレン)を使用し、ファクターが異なると反応及び粒子サイズのリビング特性にどのような影響を及ぼすかを調べるものであり、前記ファクターは、鎖寸法、モノマーの水溶解度、モノマーの供給速度、RAFT試薬の重合部位の輸送、ラジカルのラテックス粒子への進入、ラジカルのラテックス粒子からの退出、コロイド安定性等である。
能動的制御は、この提案の主たる目的ではないが、幾つかの態様については、オンコマンドでのポリマー合成及び以下に記載するポリマー刺激応答性の両方に対して重要な結果をもたらすであろう。
反応転換の正確なモニタリングと制御は、特に最終段階においてしばしば必要とされる。環境及び安全性の規定により、ポリマーロット中の残留モノマーの量は制限される(典型的には、<10ppm)。多元ブロックコポリマーにおいてブロックを順次生成する前に、非常に高い転換がしばしば必要とされる。リアクターの効率的に使用するには、正確な反応時間を把握する必要がある。セミバッチ式又は連続式リアクターでは、生産率を求めて試薬リサイクルを行なうには、定常状態の転換レベルを知らなければならない。連続リアクターの中で、一の生成物の組成をへ他の組成に転換するには、いつ新しい組成に達するかを知らなければならない。
刺激応答性の進化は、連続的に変化するMW組成と、合成中にポリマーが進化する他の特性(例えば、多価電解質ξ、ポリマー分岐、架橋、‘クリック’反応等)と関係でモニターされることができる。この方法では、刺激応答性は最終生成物の連続体の等価物に対して評価されることができる。提案した新しい第2世代のACOMP形態は、好ましくは、MW、コポリマー転換等を特定する基本検出器トレインを含むが、刺激応答効果を調べるためにハイスループットマルチ検出器を加えることもできる。
まず最初、LCSTを有するポリマーを、方法を発展させるために使用する。NIPAMのLCSTは、約32℃である。異なる技術を用いて、LCST(文献158,159)と他の刺激応答(例えば、pH、IS、UVなど)(文献160,161)を有するポリマーを生成する。
(1) 重合リアクター
(2) 選択的リアクタープローブ
(3) ACOMPフロントエンド
(4) 溶剤リザーバ
(5) ACOMP検出器トレイン
(6) マイクロコンピュータ制御部
(7) 選択的な自動-SEC
(8) 廃棄物容器
(9) 所望の希釈/調整
(10) 多重検出モジュール
(11) 多重検出モジュール
(12) マルチヘッド蠕動ポンプ
(13) 混合‘Ts’
(14) 多重検出モジュール
(15) 第2蠕動ポンプ
(16) 希釈リザーバ
(101) ジャケット付重合リアクター
(102) リアクター伝導度センサ
(103) ACOMPフロントエンド
(104) 溶剤リザーバ
(105) ACOMP検出器トレイン
(106) マイクロコンピュータ制御部
(107) 自動-SEC
(108) 廃棄物容器
(110) 静電光散乱セル
A/D: アナログ・デジタル変換
ACM: 自動連続混合
ACOMP: 重合反応の自動連続オンラインモニタリング
ATRP: 原子移動ラジカル重合
BA: アクリル酸ブチル
BIC: Brookhacen Instruments Corp.
CCD: 電荷結合デバイス
CRP: 制御されたラジカル共重合
CSIRO: オーストラリアリサーチセンター
CTA: 連鎖移動剤
DLS: 動的光散乱
DMA: N,N'-ジメチルアクリルアミド
DP: 重合度
DSC: 示差走査熱量測定法
FTIR: フーリエ変換赤外分光
GPC: ゲル透過クロマトグラフィー
GUI: グラフィックユーザインターフェイス
HPLC: 高圧液体クロマトグラフィー
IS: イオン強度である。
LCST: 下限臨界溶液温度
LPMC: 低圧混合チャンバー
MA: アクリル酸メチル
MALDI: マトリックス支援レーザ脱離イオン化
MALS: 多角度光散乱
MMA: メタクリル酸メチル
MWD: 分子量分布
NIPAM: n−イソプロピルアクリルアミド
NMP: 窒素酸化物媒体重合
NMR: 核磁気共鳴
PolyRMC: ポリマー反応のモニタリングと特性化が行われるTulane Center
RAFT: 可逆的付加開裂連鎖移動
RI: 屈折率
ROMP: 開環メタセシス重合
RR: 反応性比
SEC: サイズ排除クロマトグラフィ
SG-ACOMP: 第2世代ACOMP
SMSLS: 同時多重静的光散乱
THF: テトラヒドロフラン
UV/Vis: 紫外線/可視吸収
VB: ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム+フォーム
前述の実施形態は、例示目的でのみ提供されるものである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。
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Claims (92)
- ポリマー及び/又はコロイドの合成中におけるポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化をモニタリングする方法であって、
a)ポリマー及び/又はコロイドが合成されるリアクターを配備し、
b)ポリマー及び/又はコロイドの合成中におけるポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性をモニタリングする手段を配備する、ことを含んでいる、方法。 - ポリマー及び/又はコロイドの合成中におけるポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化をモニタリングする方法であって、
a)ポリマー及び/又はコロイドが合成されるリアクターを配備し、
b)ポリマー及び/又はコロイドの合成中におけるポリマー及び/又はコロイドの特性の進化をモニタリングする手段を配備し、
c)ポリマー及び/又はコロイドの合成中におけるポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性をモニタリングする手段を配備する、ことを含んでいる、方法。 - ポリマー及び/又はコロイドはリアクターの反応性媒体の中で合成され、反応性媒体の特性を特定することをさらに含んでいる請求項1又は2の方法。
- 反応性媒体の特性は、検出器で特定される請求項3の方法。
- 反応性媒体の特性の特定は、サーモスタットで制御されたヒーター又はクーラーで温度設定を行なうこと、試薬及び他のコンポーネントの所望濃度を使用すること、及び撹拌を行なうことのうちの少なくとも1つによって行われる請求項3の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化のモニタリングは、所望の刺激特性を有するポリマー及び/又はコロイドの最終生成物の生成を制御するために用いられる請求項1の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、ポリマー及び/又はコロイド自体の特性の進化と相関関係がある請求項2の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの性質の進化とポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の相互関係は、所望のポリマー及び/又はコロイドの最終生成物の組成及び特性を画定するために用られる請求項7の方法。
- ポリマー及び又はコロイドの性質の進化に対するポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の相互関係は、所望のポリマー及び/又はコロイドの最終生成物の生成を制御するために用いられる請求項7の方法。
- 所望のポリマー及び/又はコロイドの生成は、セミバッチ運転により行われ、1又は複数の試薬をリアクターの中に添加され、温度等の反応媒体特性を変化させる請求項9の方法。
- コロイド及び/又はポリマーを特徴づけるシグナルの特性は、1又は複数の試薬のリアクター内への添加流入を自動的に制御するため、又は温度等の反応媒体特性を変化させるために用いられる請求項9の方法。
- 反応媒体特性は、温度、圧力、粘度、色、イオン強度、pH、溶媒の種類及び/又は溶媒の混合物、及び試薬の濃度からなる群のうちの1種である請求項11の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は連続的に測定される請求項1又は2の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化ほほぼ連続的に測定される請求項1又は2の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は1000秒毎に少なくとも1回モニターされる請求項14の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は100秒毎に少なくとも1回モニターされる請求項14の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は10秒毎に少なくとも1回モニターされる請求項14の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は1.0秒毎に少なくとも1回モニターされる請求項14の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は0.1秒毎に少なくとも1回モニターされる請求項14の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は0.01秒毎に少なくとも1回モニターされる請求項14の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性は、GPCを用いて間欠的に検出される請求項1乃至20の何れかの方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの特性は、GPCを用いて間欠的に検出される請求項1乃至21の方法。
- モニターされた刺激応答性は、ミセル化、凝集、超分子集合、自己組織化集合、分子内相転移、分子内立体配座構造変化、光増感、熱応答性、他の化学種とポリマー及び/又はコロイドの非共有結合、ポリマー及び/又はコロイドのそれら自体又は他の化学種との化学反応、色又は他の視覚的態様における変化からなる群からの現象のクラスの1又は複数の要素を含んでいる請求項13の方法。
- 刺激応答性は、Mie散乱によるものを含むあらゆる形態で分析される静的光散乱、動的光散乱、偏光静的光散乱及び/又は偏光動的光散乱、濁度、190nm〜1mmにおける任意範囲の電磁放射線の吸収、濁度、蛍光、伝導度、核磁気共鳴、電子スピン共鳴、光学活性、複屈折、線二色性及び楕円二色性、粘度、光学写真撮影及び感熱写真のうちの1又は複数の手段によってモニターされる請求項13の方法。
- 刺激応答性は、様々な条件下で同時にモニターされる請求項24の方法。
- 刺激応答性は、様々な条件下で略同時にモニターされる請求項24の方法。
- 様々な条件下で行われる測定は、1の測定と他の測定が1000秒以内で行われる請求項26の方法。
- 様々な条件下で行われる測定は、1の測定と他の測定が100秒以内で行われる請求項26の方法。
- 様々な条件下で行われる測定は、1の測定と他の測定が10秒以内で行われる請求項26の方法。
- 様々な条件下で行われる測定は、1の測定と他の測定が1秒以内で行われる請求項26の方法。
- 様々な条件下で行われる測定は、1の測定と他の測定が0.1秒以内で行われる請求項26の方法。
- 様々な条件下で行われる測定は、1の測定と他の測定が0.01秒以内で行われる請求項26の方法。
- 刺激応答性を生じさせるのに用いられる条件は、温度、圧力、流体力学的せん断、乱流、超音波、溶媒内の変化、溶媒混合物、pH、イオン強度、塩等の他の化学的試薬の存在、界面活性剤、有機分子、薬剤、生体細胞及び微生物を含む他の生物活性剤、オリゴマー、他のポリマー及びコロイド、190nm〜1mmの範囲の電磁放射による照射からなる群のうちの少なくとも1種を含んでいる請求項25の方法。
- 刺激応答性を生じさせるために用いられる処理は、リアクター液体を試薬が添加された純溶媒又は混合溶媒と混合することを含んでおり、試薬は、金属イオン、一価イオン、多価イオン、キレート剤、界面活性剤、蛍光分子、190nm〜1mmの範囲の放射を吸収する分子、ミセル、エマルション、小嚢、リポソーム、バイオポリマー及び合成ポリマーからなる群のうちの少なくとも1種である請求項25の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから1又は複数の液体流れを連続的に引き出し、該液体流れを、1又は複数の検出手段の試料セルを通って流すことによってモニターされる請求項13の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから液体流れを略連続的に引き出し、該液体流れを、1又は複数の検出手段の試料セルを通って流すことによってモニターされる請求項13の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから液体流れを1000秒毎に少なくとも1回引き出し、該液体流れを、1又は複数の検出手段の試料セルを通って流すことによってモニターされる請求項36の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから液体流れを100秒毎に少なくとも1回引き出し、該液体流れを、1又は複数の検出手段の試料セルを通って流すことによってモニターされる請求項36の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから液体流れを10秒毎に少なくとも1回引き出し、該液体流れを、1又は複数の検出手段の試料セルを通って流すことによってモニターされる請求項36の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから液体流れを1秒毎に少なくとも1回引き出し、該液体流れを、1又は複数の検出手段の試料セルを通って流すことによってモニターされる請求項36の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから液体流れを0.1秒毎に少なくとも1回引き出し、該液体流れを、1又は複数の検出手段の試料セルを通って流すことによってモニターされる請求項36の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから液体流れを0.01秒毎に少なくとも1回引き出し、該液体流れを、1又は複数の検出手段の試料セルを通って流すことによってモニターされる請求項36の方法。
- 刺激応答性は、温度、圧力、流体力学的せん断、乱流、超音波、溶媒内の変化、溶媒混合物、pH、イオン強度、塩等の他の化学的試薬の存在、界面活性剤、有機分子、薬剤、生体細胞及び微生物を含む他の生物活性剤、オリゴマー、他のポリマー及びコロイド、190nm〜1mmの範囲の電磁放射による照射からなる群のうちの少なくとも1の条件によって生じる請求項35の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから1又は複数の液体流れを連続的に引き出し、該液体流れを、応答刺激性を生じさせるのに用いられた溶媒又は溶媒混合物と混合することによってモニターされ、刺激応答性を生じさせるために用いられる処理又は条件は、リアクター液体を1又は複数の試薬が添加された純溶媒又は混合溶媒と混合することを含んでおり、試薬は、金属イオン、一価イオン、多価イオン、キレート剤、界面活性剤、蛍光分子、190nm〜1mmの範囲の放射を吸収する分子、ミセル、エマルション、小嚢、リポソーム、バイオポリマー及び合成ポリマーからなる群の中の試薬である請求項13の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから1又は複数の液体流れを略連続的に引き出し、該液体流れを、応答刺激性を生じさせるのに用いられた溶媒又は溶媒混合物と混合することによってモニターされ、刺激応答性を生じさせるために用いられる処理又は条件は、リアクター液体を1又は複数の試薬が添加された純溶媒又は混合溶媒と混合することを含んでおり、試薬は、金属イオン、一価イオン、多価イオン、キレート剤、界面活性剤、蛍光分子、190nm〜1mmの範囲の放射を吸収する分子、ミセル、エマルション、小嚢、リポソーム、バイオポリマー及び合成ポリマーからなる群の中の試薬である請求項13の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから1又は複数種の液体流れを引き出し、引き出された流れを、応答刺激性を生じさせるのに用いられた溶媒又は溶媒混合物と1000秒毎に少なくとも1回混合することによってモニターされる請求項45の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから1又は複数種の液体流れを引き出し、引き出された流れを、応答刺激性を生じさせるのに用いられた溶媒又は溶媒混合物と100秒毎に少なくとも1回混合することによってモニターされる請求項45の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから1又は複数種の液体流れを引き出し、引き出された流れを、応答刺激性を生じさせるのに用いられた溶媒又は溶媒混合物と10秒毎に少なくとも1回混合することによってモニターされる請求項45の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから1又は複数種の液体流れを引き出し、引き出された流れを、応答刺激性を生じさせるのに用いられた溶媒又は溶媒混合物と1秒毎に少なくとも1回混合することによってモニターされる請求項45の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから1又は複数種の液体流れを引き出し、引き出された流れを、応答刺激性を生じさせるのに用いられた溶媒又は溶媒混合物と0.1秒毎に少なくとも1回混合することによってモニターされる請求項45の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化は、リアクターから1又は複数種の液体流れを引き出し、引き出された流れを、応答刺激性を生じさせるのに用いられた溶媒又は溶媒混合物と0.01秒毎に少なくとも1回混合することによってモニターされる請求項45の方法。
- 刺激応答性は、温度、圧力、及び/又は190nm〜1mmの範囲の電磁放射による照射からなる群の内の少なくとも1つによって引き起こされる請求項44の方法。
- リアクターは、周期的に、及び間隔をあけて自動的に試料が採取される請求項1,2及び23−34の何れかの方法。
- リアクターは、合成中に少なくとも3回試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中に少なくとも6回試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中に少なくとも10回試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中に少なくとも100回試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中に少なくとも1000回試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中に少なくとも10000回試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中、少なくとも10000秒毎に試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中、少なくとも1000秒毎に試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中、少なくとも100秒毎に試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中、少なくとも10秒毎に試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中、少なくとも1秒毎に試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中、少なくとも0.1秒毎に試料が採取される請求項53の方法。
- リアクターは、合成中、少なくとも0.01秒毎に試料が採取される請求項53の方法。
- ポリマー及び/又はコロイドの進化のモニタリングは、ポリマー及び/又はコロイドの最終生成物の生成を、所望の刺激応答性で制御するために用いられる請求項53の方法。
- リアクターは、周期的に及び自動的に試料が採取される請求項2の方法。
- リアクターから周期的に引き出された試料は、自動的に希釈され調整される請求項68の方法。
- 希釈され調整された試料は、リアクター中のポリマー及び/又はコロイドの特徴づけに用いられる請求項69の方法。
- 前記特徴づけは、ポリマー分子重量平均又は分配、モノマー又はコモノマーの転換、ポリマーの固有粘度、ポリマーの流体力学半径及び化学組成物のドリフト及び分配等の特性を特定するのに必要なあらゆる器具(例えば、静的及び動的光散乱、紫外線及び可視吸収、屈折率、粘度測定)又は器具の組合せを含んでいる請求項70の方法。
- 請求項1乃至71の何れかの方法を実施する装置。
- 合成中のポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化をモニタリングする装置であって、
a)ポリマー及び/又はコロイドが合成されるリアクターと、
b)合成中のポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性をモニタリングする刺激応答性モニタリング器と、を具えている装置。 - 合成中のポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化をモニタリングする装置であって、
a)ポリマー及び/又はコロイドが合成されるリアクターと、
b)合成中のポリマー及び/又はコロイドの特徴の進化をモニタリングする特徴モニタリング器と、
c)合成中のポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性をモニタリングする刺激応答性モニタリング器と、を具えている装置。 - リアクター内の状態をモニターするリアクターモニターをさらに具えている請求項74の装置。
- 特徴モニタリング器及び刺激応答性モニタリング器から得られた情報に基づいてリアクターを制御するリアクターコントローラをさらに具えている請求項74の装置。
- 合成中のポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化をモニタリングする装置であって、
a)ポリマー及び/又はコロイドが合成されるリアクターと、
b)合成中のポリマー及び/又はコロイドの特徴の進化をモニタリングする少なくとも1つの特徴モニタリング器と、
c)合成中のポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性をモニタリングする少なくとも1つの刺激応答性モニタリング器と、を具えている装置。 - リアクター内の状態をモニターする少なくとも1つのリアクターモニターをさらに具えている請求項77の装置。
- 特徴モニタリング器及び刺激応答性モニタリング器から得られた情報に基づいてリアクターを制御するリアクターコントローラをさらに具えている請求項74の装置。
- 合成中のポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性の進化をモニタリングする装置であって、
a)合成中のポリマー及び/又はコロイドの特徴の進化をモニタリングする少なくとも1つの特徴モニタリング器と、
b)合成中のポリマー及び/又はコロイドの刺激応答性をモニタリングする少なくとも1つの刺激応答性モニタリング器と、を具えている装置。 - 合成が行われるリアクター内の状態をモニターする少なくとも1つのリアクターモニターをさらに具えている請求項80の装置。
- 少なくとも1つの特徴モニタリング器及び少なくとも1つの刺激応答性モニタリング器から得られた情報に基づいてリアクターを制御するリアクターコントローラをさらに具えている請求項80の装置。
- 少なくとも1つの特徴モニタリング器は、Mie散乱によるものを含むあらゆる形態で分析される静的光散乱、動的光散乱、190nm〜1mmにおける任意範囲の電磁放射線の吸収、伝導度、核磁気共鳴、電子スピン共鳴及び粘度からなる群の中に含まれており、
少なくとも1つの刺激応答性モニタリング器は、Mie散乱によるものを含むあらゆる形態で分析される静的光散乱、動的光散乱、偏光静的光散乱及び/又は偏光動的光散乱、濁度、190nm〜1mmにおける任意範囲の電磁放射線の吸収、濁度、蛍光、伝導度、核磁気共鳴、電子スピン共鳴、光学活性、複屈折、線二色性及び楕円二色性、粘度、光学写真撮影及び感熱写真からなる群の中に含まれている、請求項77又は80の装置。 - 少なくとも1つのリアクターモニターは、温度プローブ、圧力プローブ、伝導度プローブ、pHプローブ、近赤外線又は中赤外線プローブ、動画カメラ、Raman散乱プローブ、撹拌トルクセンサー及び回収ストリームにおける毛細管粘度計からなる群の中に含まれている請求項78又は81の装置。
- 少なくとも1つのリアクターコントローラは、温度自動調節器、試薬又は他の反応性液体成分の手動制御されたストリーム、試薬又は他の反応性液体成分のフィードバック制御されたストリームからなる群の中に含まれている請求項79又は82の装置。
- 反応は、フリーラジカル反応、制御されたラジカル反応、リビング反応(例えば、開環メタセシス重合、アニオン重合およびカチオン重合等)、重縮合及び他の逐次成長反応、後重合改質反応、グラフティング反応、架橋反応、ポリマー及び/又はコロイドの天然植物又は動物源からの抽出及び改質を含む反応、エマルジョン中の反応、懸濁液中の反応、バルク反応、溶媒中の反応、バッチ反応、セミバッチ反応及び連続式リアクターにおける反応からなる群の中の少なくとも1つである請求項1乃至85の何れかの装置。
- ポリマー及び/又はコロイドの合成は、天然産物に由来するポリマーの合成又は生成を含んでいる請求項1乃至86の何れかの装置。
- ポリマー及び/又はコロイドの合成又は生成は、天然産物に由来するポリマーの化学的、酵素的又は放射による改質を含んでいる請求項1乃至87の何れかの装置。
- ポリマー及び/又はコロイドの合成は、特定の官能基をポリマーに付着することによるポリマーの改質を含んでいる請求項1乃至88の何れかの装置。
- 連続した相ダイヤグラムは、合成中に得られたデータから構築される請求項1乃至89の何れかの装置。
- 連続した相ダイヤグラムは、合成中に得られたデータから自動的に構築される請求項1乃至90の何れかの装置。
- 実質的に図面に示され、明細書に記載された発明。
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