快速恒温微反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种快速恒温微反应器。本发明专利技术提供的快速恒温微反应器，包括样品池和设在样品池顶部的至少一个样品进出口；其中，样品池的底为惰性平板或微流控芯片，样品池的顶为惰性薄层，惰性平板和惰性薄层之间是由密封垫形成的样品池壁；惰性薄层之上设置有导热块和温度传感器，温度传感器包覆于所述导热块中；导热块之上设置有温控元件，温控元件之上设置有散热块；在所述导热块与温控元件的侧壁上包覆有绝热外壳；样品池的样品进出口通过管路与外界相通。本发明专利技术提供的微反应器体积小巧，可作为表面等离子体共振仪、共振光散射仪等分析仪器的样品池，实现被控单元中样品温度的快速变温及精确恒温控制，能够满足对温度敏感的生物样品的高精度测量使用要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种反应器，特别是一种快速恒温微反应器。
技术介绍
在现有的反应器中，反应样品的恒温都是通过间接热平衡来实现的。 一般都是用 恒温水浴箱或水泵，工作时反应池浸在水浴池中，水浴池通过控制反应池周围的水体的温 度来间接控制反应池内的温度。这类技术中存在以下几点不足 1、很难满足高精度温度控制分析或合成的需要。由于传统的恒温水浴或油浴都是 通过控制其作热交换的水(或油)的温度，即温度传感元件检测的是热交换介质的温度而 不是被控样品的温度。由于水浴使用大量的水，同时水的比热容也较大，使得水温对控制信 号的响应较慢，因此，系统对水浴中水的温度控制只有在一段较长的时间之后才能达到，而 在实际使用中一般等待的时间并不长，这就导致了水浴溶液的实际温度与设定温度之间的 差异。同时，系统没有直接测量样品温度，其恒温并不是对样品进行，所以只能保证水浴中 的水是恒温的，因此，这种体统只适合于对温度精度要求不高的情况。 2、由于传统方法实现中要用到大量的热交换介质，温控时需要消耗大量的热来实 现介质的升温和降温，因此要达到设定的目标温度所消耗的热平衡时间较长，如果要实现 高精度的目的，等待系统温度稳定将要花费更多的时间。对于温度变化较慢的情况这种系 统可以适用，但不适合于温度快速变化的控制环境。 3、传统的间接热交换控制，一般需要大量热导介质，体积大，附件多，不利于小型 化和微量分析的需要。 专利申请号为200810037840. X的中国专利申请中，描述了快速变温小型恒温样 品池，该样品池由金属材料制作，金属中央开孔作为样品腔，金属壳侧壁开有孔做通光用， 孔内装嵌透光材料，非通光侧面粘贴帕尔贴温度控制元件，金属壳底部开有凹槽用于放置 温度传感器，金属壳外套有绝热外框，同时在底部有用于搅拌的磁子。该系统的缺点在于样 品池只有一个样品进出口，这使得在换样品时要重新清洗样品池，同时其样品池体积受搅 拌磁子尺寸的限制，无法进一步縮小体积。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速恒温微反应器。 本专利技术提供的快速恒温微反应器，包括样品池和设在所述样品池顶部的至少一个 样品进出口 ；其中，所述样品池的底为惰性平板或微流控芯片，样品池的顶为惰性薄层，所 述惰性平板和惰性薄层之间是由密封垫形成的样品池壁；所述惰性薄层之上设置有导热块 和温度传感器，所述温度传感器包覆于所述导热块中；所述导热块之上设置有温控元件，所 述温控元件之上设置有散热块；在所述导热块与所述温控元件的侧壁上包覆有绝热外壳； 所述样品池的样品进出口通过管路与外界相通。 该反应器中，所述样品池与外界相通的管路开口于所述绝热外壳上。所述构成绝3热外壳的材料为高分子材料，优选聚四氟乙烯、酚醛树脂、环氧树脂或聚醚醚酮。 构成惰性平板和惰性薄层的材料必须与所述样品池中的样品不发生任何反应，所述构成惰性平板的材料为金属或非金属材料，优选不锈钢或玻璃；所述构成惰性薄层的材料为金属材料、非金属材料或高分子材料，优选玻璃、不锈钢或聚四氟乙烯。所述构成导热块的材料为金属，优选铜、铝和黄铜中的至少一种；所述构成密封垫的材料为高分子材料，优选硅橡胶或氟橡胶；所述构成样品池的样品进出口与外界相通的管路的材料为金属、无机非金属材料或高分子材料，优选不锈钢、石英、聚醚醚酮(PEEK)。所述温控元件为帕尔贴或热管器件。所述散热块的散热方式为风冷散热、水冷散热或热管散热。 本专利技术还提供了一种快速恒温微反应器，包括样品池和设在所述样品池顶部的至少一个样品进出口 ；其中，所述样品池为微流控芯片的微通道区域；所述微流控芯片之上设置有导热块和温度传感器，所述温度传感器包覆于所述导热块中；所述导热块之上设置有温控元件，所述温控元件之上设置有散热块；在所述导热块与所述温控元件的侧壁上包覆有绝热外壳；所述样品池的样品进出口通过管路与外界相通。 该微反应器中，所述管路开口于所述绝热外壳上。所述构成绝热外壳的材料为高 分子材料，优选聚四氟乙烯、酚醛树脂、环氧树脂或聚醚醚酮。 构成惰性平板和惰性薄层的材料必须与所述样品池中的样品不发生任何反应，所 述构成惰性平板的材料为金属或非金属材料，优选不锈钢或玻璃；所述构成惰性薄层的材 料为金属材料、非金属材料或高分子材料，优选玻璃、不锈钢或聚四氟乙烯。所述构成导热 块的材料为金属，优选铜、铝和黄铜中的至少一种；所述构成密封垫的材料为高分子材料， 优选硅橡胶或氟橡胶；所述构成样品池的样品进出口与外界相通的管路的材料为金属、无 机非金属材料或高分子材料，优选不锈钢、石英、聚醚醚酮(PEEK)。构成微流控芯片的材料 为玻璃、聚二甲基硅氧烷(P匿S)或聚甲基丙烯酸甲酯(P匿A)。所述温控元件为帕尔贴或热 管器件。所述散热块的散热方式为风冷散热、水冷散热或热管散热。 本专利技术提供的快速恒温微反应器中，微反应器的外形可为圆形或矩形，微反应器 内壁的样品池空腔可为圆形或矩形。在导热块上表面与温控元件相接触的部分可根据需要 涂覆导热脂。 在实际使用中，可对所述微反应器的绝热外壳与惰性平板适当施力，以保证样品 流动空间密封，设定所需温度后，温度传感器将微反应器内部流动空间的温度值反馈进入 单片机控制系统，并与温度的设定值进行比较，随后，单片机操作控制电路控制温度控制元 件(如帕尔贴或热管器件)对导热块进行制冷或加热。 本专利技术提供的微反应器中，选用高导热性的金属介质代替常用液体介质作为导热 块对样品进行恒温控制，由金属构成的导热块被加热或制冷时温度响应快速，同时系统能 够实时精确的控制导热块的温度，从而能够提供一种温度稳定可控的样品环境，且该样品 环境中的温度还具有很高的控制精度和速度，然而，由于金属没有较大热容，所以本专利技术提 供的这种微反应器对样品温度控制的精度和速度都优于目前常用的水浴溶液反应装置。 此外，可通过改变密封垫的厚度来改变样品池的大小。惰性薄层的设置可防止金 属与样品之间发生化学反应同时又保证较高导热率。该微反应器中可设置多个样品进出 口，以实现不同样品的连续更换及多种样品的在线混合。温控元件可使用至少一个，可根据 需要单个或多个，以获得不同的加热或制冷功率，从而实现更大的温度控制范围。该微反应器中所用温度传感器用于获得样品的实时温度，可为热电阻、热电偶或数字温度集成元件 等。温度传感器输出温度信号后，经信号放大器放大后再最终转换为数字信号，然后通过单 片机控制器进行数据处理、温度显示、控温操作模式选择等。同时，单片机还可以由串口与 上位机之间连接，由上位机进行控制操作，如设定温度，温度的实时显示等。惰性平板可用 透明材料制成，从而能够实现在对样品进行温度控制的同时，利用光学方法直接获得样品 的相关理化参数。 本专利技术提供的快速恒温微反应器具有变温迅速、稳定性好、精度高、体积小、使用 方便的特点。本专利技术选择金属介质作为热导介质，半导体制冷/制热器件作为温控元件，克 服了传统恒温水浴体积大，控温速度慢的缺点，减小了控温系统的体积，同时提高了温度控 制精度。该微反应器可方便的与其他仪器配合，可用于现场测量。该微反应器配以高精度 的温度控制电路，便能够快速将温度稳定在所需的值，其控制精度由温度控制电路决定，能 满足分析仪器对样品溶液恒温的要求。该微反应器作为表面等离子体共振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速恒温微反应器，包括样品池和设在所述样品池顶部的至少一个样品进出口；其特征在于：所述样品池的底为惰性平板，样品池的顶为惰性薄层，所述惰性平板和惰性薄层之间是由密封垫形成的样品池壁；所述惰性薄层之上设置有导热块和温度传感器，所述温度传感器包覆于所述导热块中；所述导热块之上设置有温控元件，所述温控元件之上设置有散热块；在所述导热块与所述温控元件的侧壁上包覆有绝热外壳；所述样品池的样品进出口通过管路与外界相通。

【技术特征摘要】
一种快速恒温微反应器，包括样品池和设在所述样品池顶部的至少一个样品进出口；其特征在于所述样品池的底为惰性平板，样品池的顶为惰性薄层，所述惰性平板和惰性薄层之间是由密封垫形成的样品池壁；所述惰性薄层之上设置有导热块和温度传感器，所述温度传感器包覆于所述导热块中；所述导热块之上设置有温控元件，所述温控元件之上设置有散热块；在所述导热块与所述温控元件的侧壁上包覆有绝热外壳；所述样品池的样品进出口通过管路与外界相通。2. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于所述管路开口于所述绝热外壳上。3. 根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于所述构成绝热外壳的材料为高分子材料；所述构成惰性平板的材料为金属或非金属材料；所述构成惰性薄层的材料为金属、非金属材料或高分子材料；所述构成密封垫的材料为高分子材料；所述构成样品池的样品进出口与外界相通的管路的材料为金属、无机非金属材料或高分子材料；所述构成导热块的材料为金属。4. 根据权利要求3所述的反应器，其特征在于所述构成绝热外壳的材料为聚四氟乙烯、酚醛树脂或环氧树脂；所述构成惰性平板的材料为不锈钢或玻璃；所述构成惰性薄层的材料为玻璃、聚四氟乙烯或不锈钢；所述构成密封垫的材料为硅橡胶或氟橡胶；所述构成样品池的样品进出口与外界相通的管路的材料为不锈钢、石英、聚醚醚酮或聚四氟乙烯；所述构成导热块的材料选自铜、铝和黄铜中的至少一种。5. 根据权利要求l-4任一所述的反应器，其特征在于所述温控元件为帕尔贴或热管器件；所述散热块的散热方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义，张轶鸣，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]