一種熱穩(wěn)定可變?nèi)莘e微小反應(yīng)器的制造方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種熱穩(wěn)定可變?nèi)莘e微小反應(yīng)器，尤其是集成進(jìn)樣閥體的熱穩(wěn)定可變?nèi)莘e微小反應(yīng)器。能夠應(yīng)用在生化分析、生物工程和化學(xué)合成、制備以及微型能量系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微小反應(yīng)器一般指流體通道在微米到毫米量級的反應(yīng)系統(tǒng)，其獨特優(yōu)點是對質(zhì)量和熱量傳遞過程的強化以及流動方式的提高方面，在效能上要高出若干數(shù)量級，在生化分析、生物工程和化學(xué)合成、制備以及微型能量系統(tǒng)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用背景。
[0003]微小反應(yīng)器的容積影響反應(yīng)的強度，例如，用作分析的微小反應(yīng)器容積會極大地影響信號峰的形狀、高度和寬度等參數(shù)，需對不同的分析過程進(jìn)行容積優(yōu)化；針對在線多組分、多試樣分析，可變?nèi)莘e存在需求，并可方便更換試劑和變化測試目的，還可以抽出以更換載體或填料，加強混合。
[0004]微小反應(yīng)器內(nèi)信號和參數(shù)的信噪比較低，熱穩(wěn)定性對內(nèi)部反應(yīng)的控制和內(nèi)部溫度場等參數(shù)的測量精度有著至關(guān)重要的影響。傳統(tǒng)微小反應(yīng)器的流程和布置對熱穩(wěn)定性的保持存在局限性，微小反應(yīng)器與進(jìn)樣往往存在一定路徑，中間管路、進(jìn)樣閥和定量管易受環(huán)境溫度干擾，無法保溫或恒溫，對熱穩(wěn)定性尤其不利，通過改進(jìn)絕緣、集成變?nèi)莘e進(jìn)樣裝置可從根本上緩解問題，也可進(jìn)一步消除微小反應(yīng)器與進(jìn)樣間存在的管路殘留，無死體積，容積精度提高。
[0005]常規(guī)進(jìn)樣閥和定量管配合實現(xiàn)體積變化，更換定量管需停止分析過程，重新穩(wěn)定時間較長，并且多次拆裝耗時長易導(dǎo)致接口泄露。
[0006]常規(guī)六通閥或十六通閥形式的進(jìn)樣閥以旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)樣，由于轉(zhuǎn)子端面與管路軸線不相垂直，在進(jìn)樣時會造成較大的死體積；并且密封面為平面，要求閥芯的材質(zhì)和精度較尚，易磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)微小反應(yīng)器無法實現(xiàn)可變?nèi)莘e和保持熱穩(wěn)定性存在的局限性，提供一種方便可變?nèi)莘e、能保持熱穩(wěn)定性的微小反應(yīng)器，能夠應(yīng)用在生化分析、生物工程和化學(xué)合成、制備以及微型能量系統(tǒng)領(lǐng)域。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種熱穩(wěn)定可變?nèi)莘e微小反應(yīng)器，包括反應(yīng)器、柱塞、進(jìn)樣閥體、錐形閥塞、端蓋和調(diào)節(jié)微珠，所述反應(yīng)器為圓柱形，所述柱塞與反應(yīng)器內(nèi)壁滑動配合連接為一體，所述柱塞外端與往復(fù)驅(qū)動裝置連接，所述柱塞外端面設(shè)有反應(yīng)器出口和傳感器安裝接口，所述柱塞內(nèi)端中心設(shè)有與反應(yīng)器出口連通的流體通道，所述反應(yīng)器進(jìn)口側(cè)設(shè)置進(jìn)樣閥體，所述進(jìn)樣閥體通過螺紋和法蘭與所述反應(yīng)器密封配合連接為一體，所述進(jìn)樣閥體中心設(shè)有與錐形閥塞配合的閥腔，所述錐形閥塞由端蓋彈力壓緊并保持在閥腔內(nèi)，所述錐形閥塞外端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置連接，所述進(jìn)樣閥體側(cè)面間隔60。均勻分布有調(diào)節(jié)微珠流入孔和流出孔、樣液流入孔和流出孔、載流流入孔A和流入孔B三組對置孔，所述三組對置孔分別于所述進(jìn)樣閥體外側(cè)180。對置布置，所述錐形閥塞中間部分挖空，兩側(cè)保留部分能夠有效遮蓋且僅能遮蓋所述三組對置孔的相鄰兩組對置孔，所述錐形閥塞的挖空容積作為進(jìn)樣容積，所述錐形閥塞內(nèi)端中心設(shè)有與進(jìn)樣容積連通的流體通道，所述調(diào)節(jié)微珠置于進(jìn)樣容積內(nèi)。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實現(xiàn):
所述反應(yīng)器、柱塞、進(jìn)樣閥體、錐形閥塞和端蓋均由高化學(xué)惰性的熱絕緣材料制成。
[0010]所述調(diào)節(jié)微珠是高化學(xué)惰性的合成材料制成的光滑表面的圓球。
[0011]所述往復(fù)驅(qū)動裝置和所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的驅(qū)動方式可以采用手動、電動、氣動和液動等方式。
[0012]所述反應(yīng)器的容積調(diào)節(jié)通過沿軸向往復(fù)移動柱塞實現(xiàn)。
[0013]進(jìn)樣體積通過進(jìn)樣容積內(nèi)置的調(diào)節(jié)微珠數(shù)目進(jìn)行調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)錐形閥塞，所述錐形閥塞保留部分遮蓋樣液流入孔和流出孔、載流流入孔和流出孔兩組對置孔，調(diào)節(jié)微珠流入孔A和流入孔B與進(jìn)樣容積連通，按照進(jìn)樣體積要求，控制調(diào)節(jié)微珠在進(jìn)樣容積內(nèi)的保持?jǐn)?shù)目，進(jìn)樣體積為進(jìn)樣容積的大小減去調(diào)節(jié)微珠所占的容積大小。
[0014]旋轉(zhuǎn)所述錐形閥塞，所述錐形閥塞保留部分遮蓋載流流入孔A和流入孔B、體積調(diào)節(jié)微珠流入孔和流出孔兩組對置孔，樣液流入孔和流出孔與進(jìn)樣容積連通，樣液以一定速度流過并充滿進(jìn)樣容積，進(jìn)行定量進(jìn)樣。
[0015]旋轉(zhuǎn)所述錐形閥塞，所述錐形閥塞保留部分遮蓋樣液流入孔和流出孔、調(diào)節(jié)微珠流入孔和流出孔，載流流入孔A和流入孔B與進(jìn)樣容積連通，載流以一定速度流過并攜帶進(jìn)樣體積的樣液流出，實現(xiàn)取樣。
[0016]本發(fā)明的有益效果是微小反應(yīng)器整體封閉結(jié)構(gòu)，不受環(huán)境干擾，熱穩(wěn)定好，保證了內(nèi)部反應(yīng)的控制和內(nèi)部溫度場的準(zhǔn)確；微小反應(yīng)器在線可變?nèi)莘e，可對不同的反應(yīng)過程進(jìn)行容積優(yōu)化，也可方便更換載體或填料，加強混合；微小反應(yīng)器集成進(jìn)樣閥，無管路死體積和殘留，并且絕熱易保證；進(jìn)樣閥轉(zhuǎn)子端面與管路軸線垂直，無死體積，密封面為錐面，配合緊密，不易泄露；進(jìn)樣閥通過增減微珠在線可變進(jìn)樣體積，消除更換定量管的干擾，保證了熱穩(wěn)定性，并能加強混合；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、緊湊性好、重現(xiàn)性好、自動化程度高、適用性強，能實現(xiàn)變工況、多試樣等復(fù)雜反應(yīng)模式，能夠應(yīng)用在生化分析、生物工程和化學(xué)合成、制備以及微型能量系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其適用于量熱原理的測試和溫度分布測量。
[0017]【附圖說明】:
圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2進(jìn)樣閥體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3錐形閥塞的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中:1、反應(yīng)器，2、柱塞，3、進(jìn)樣閥體，4、錐形閥塞，5、端蓋，6、調(diào)節(jié)微珠，7、反應(yīng)器出口，8、傳感器安裝接口，9、墊片，10、高彈性膠墊或彈簧，11、墊圈，12、調(diào)節(jié)微珠流入孔，13、調(diào)節(jié)微珠流出孔，14、樣液流入孔，15、樣液流出孔，16、載流流入孔A，17、載流流入孔B。
[0021]【具體實施方式】:
本發(fā)明結(jié)合籍由以下結(jié)合的實施例來說明本發(fā)明之內(nèi)容，而非限制本發(fā)明之范圍。
[0022]本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)如附圖1所示，一種熱穩(wěn)定可變?nèi)莘e微小反應(yīng)器，包括反應(yīng)器1、柱塞2、進(jìn)樣閥體3、錐形閥塞4、端蓋5和調(diào)節(jié)微珠6，反應(yīng)器I為圓柱形，柱塞2與反應(yīng)器I內(nèi)壁滑動配合連接為一體，柱塞2外端連接步進(jìn)電機并驅(qū)動柱塞2往復(fù)運動，調(diào)節(jié)反應(yīng)器I的容積，柱塞2外端面設(shè)有反應(yīng)器出口 7和傳感器安裝接口 8，柱塞內(nèi)端中心設(shè)有與反應(yīng)器出口連通的流體通道，反應(yīng)器I進(jìn)口側(cè)設(shè)置進(jìn)樣閥體3，進(jìn)樣閥體3通過螺紋和法蘭與反應(yīng)器I密封配合連接為一體，進(jìn)樣閥體3中心設(shè)有與錐形閥塞4配合的閥腔，錐形閥塞4由上端蓋5彈力壓緊并保持在閥腔內(nèi)，上端蓋5固定在進(jìn)樣閥體3上，錐形閥塞4和上端蓋5間為墊片9和高彈性膠墊或彈簧10，保證錐形閥塞4和錐形閥腔之間既可以靈活地相對轉(zhuǎn)動又使兩者的錐面間有良好的密封性，錐形閥塞4的外端與步進(jìn)電機動力軸相連，進(jìn)樣閥體3側(cè)面設(shè)有調(diào)節(jié)微珠流入孔12和流出孔13、樣液流入