一种热稳定可变容积微小反应器的制造方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及一种热稳定可变容积微小反应器，尤其是集成进样阀体的热稳定可变容积微小反应器。能够应用在生化分析、生物工程和化学合成、制备以及微型能量系统领域。
【背景技术】
[0002]微小反应器一般指流体通道在微米到毫米量级的反应系统，其独特优点是对质量和热量传递过程的强化以及流动方式的提高方面，在效能上要高出若干数量级，在生化分析、生物工程和化学合成、制备以及微型能量系统领域有着广泛的应用背景。
[0003]微小反应器的容积影响反应的强度，例如，用作分析的微小反应器容积会极大地影响信号峰的形状、高度和宽度等参数，需对不同的分析过程进行容积优化；针对在线多组分、多试样分析，可变容积存在需求，并可方便更换试剂和变化测试目的，还可以抽出以更换载体或填料，加强混合。
[0004]微小反应器内信号和参数的信噪比较低，热稳定性对内部反应的控制和内部温度场等参数的测量精度有着至关重要的影响。传统微小反应器的流程和布置对热稳定性的保持存在局限性，微小反应器与进样往往存在一定路径，中间管路、进样阀和定量管易受环境温度干扰，无法保温或恒温，对热稳定性尤其不利，通过改进绝缘、集成变容积进样装置可从根本上缓解问题，也可进一步消除微小反应器与进样间存在的管路残留，无死体积，容积精度提高。
[0005]常规进样阀和定量管配合实现体积变化，更换定量管需停止分析过程，重新稳定时间较长，并且多次拆装耗时长易导致接口泄露。
[0006]常规六通阀或十六通阀形式的进样阀以旋转方式进样，由于转子端面与管路轴线不相垂直，在进样时会造成较大的死体积；并且密封面为平面，要求阀芯的材质和精度较尚，易磨损。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是克服现有技术微小反应器无法实现可变容积和保持热稳定性存在的局限性，提供一种方便可变容积、能保持热稳定性的微小反应器，能够应用在生化分析、生物工程和化学合成、制备以及微型能量系统领域。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种热稳定可变容积微小反应器，包括反应器、柱塞、进样阀体、锥形阀塞、端盖和调节微珠，所述反应器为圆柱形，所述柱塞与反应器内壁滑动配合连接为一体，所述柱塞外端与往复驱动装置连接，所述柱塞外端面设有反应器出口和传感器安装接口，所述柱塞内端中心设有与反应器出口连通的流体通道，所述反应器进口侧设置进样阀体，所述进样阀体通过螺纹和法兰与所述反应器密封配合连接为一体，所述进样阀体中心设有与锥形阀塞配合的阀腔，所述锥形阀塞由端盖弹力压紧并保持在阀腔内，所述锥形阀塞外端与旋转驱动装置连接，所述进样阀体侧面间隔60。均匀分布有调节微珠流入孔和流出孔、样液流入孔和流出孔、载流流入孔A和流入孔B三组对置孔，所述三组对置孔分别于所述进样阀体外侧180。对置布置，所述锥形阀塞中间部分挖空，两侧保留部分能够有效遮盖且仅能遮盖所述三组对置孔的相邻两组对置孔，所述锥形阀塞的挖空容积作为进样容积，所述锥形阀塞内端中心设有与进样容积连通的流体通道，所述调节微珠置于进样容积内。
[0009]本发明解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现:
所述反应器、柱塞、进样阀体、锥形阀塞和端盖均由高化学惰性的热绝缘材料制成。
[0010]所述调节微珠是高化学惰性的合成材料制成的光滑表面的圆球。
[0011]所述往复驱动装置和所述旋转驱动装置的驱动方式可以采用手动、电动、气动和液动等方式。
[0012]所述反应器的容积调节通过沿轴向往复移动柱塞实现。
[0013]进样体积通过进样容积内置的调节微珠数目进行调节，旋转锥形阀塞，所述锥形阀塞保留部分遮盖样液流入孔和流出孔、载流流入孔和流出孔两组对置孔，调节微珠流入孔A和流入孔B与进样容积连通，按照进样体积要求，控制调节微珠在进样容积内的保持数目，进样体积为进样容积的大小减去调节微珠所占的容积大小。
[0014]旋转所述锥形阀塞，所述锥形阀塞保留部分遮盖载流流入孔A和流入孔B、体积调节微珠流入孔和流出孔两组对置孔，样液流入孔和流出孔与进样容积连通，样液以一定速度流过并充满进样容积，进行定量进样。
[0015]旋转所述锥形阀塞，所述锥形阀塞保留部分遮盖样液流入孔和流出孔、调节微珠流入孔和流出孔，载流流入孔A和流入孔B与进样容积连通，载流以一定速度流过并携带进样体积的样液流出，实现取样。
[0016]本发明的有益效果是微小反应器整体封闭结构，不受环境干扰，热稳定好，保证了内部反应的控制和内部温度场的准确；微小反应器在线可变容积，可对不同的反应过程进行容积优化，也可方便更换载体或填料，加强混合；微小反应器集成进样阀，无管路死体积和残留，并且绝热易保证；进样阀转子端面与管路轴线垂直，无死体积，密封面为锥面，配合紧密，不易泄露；进样阀通过增减微珠在线可变进样体积，消除更换定量管的干扰，保证了热稳定性，并能加强混合；本发明结构简单、加工容易、紧凑性好、重现性好、自动化程度高、适用性强，能实现变工况、多试样等复杂反应模式，能够应用在生化分析、生物工程和化学合成、制备以及微型能量系统领域，尤其适用于量热原理的测试和温度分布测量。
[0017]【附图说明】:
图1本发明的结构示意图。
[0018]图2进样阀体的结构示意图。
[0019]图3锥形阀塞的结构示意图。
[0020]其中:1、反应器，2、柱塞，3、进样阀体，4、锥形阀塞，5、端盖，6、调节微珠，7、反应器出口，8、传感器安装接口，9、垫片，10、高弹性胶垫或弹簧，11、垫圈，12、调节微珠流入孔，13、调节微珠流出孔，14、样液流入孔，15、样液流出孔，16、载流流入孔A，17、载流流入孔B。
[0021]【具体实施方式】:
本发明结合籍由以下结合的实施例来说明本发明之内容，而非限制本发明之范围。
[0022]本发明实施例的结构如附图1所示，一种热稳定可变容积微小反应器，包括反应器1、柱塞2、进样阀体3、锥形阀塞4、端盖5和调节微珠6，反应器I为圆柱形，柱塞2与反应器I内壁滑动配合连接为一体，柱塞2外端连接步进电机并驱动柱塞2往复运动，调节反应器I的容积，柱塞2外端面设有反应器出口 7和传感器安装接口 8，柱塞内端中心设有与反应器出口连通的流体通道，反应器I进口侧设置进样阀体3，进样阀体3通过螺纹和法兰与反应器I密封配合连接为一体，进样阀体3中心设有与锥形阀塞4配合的阀腔，锥形阀塞4由上端盖5弹力压紧并保持在阀腔内，上端盖5固定在进样阀体3上，锥形阀塞4和上端盖5间为垫片9和高弹性胶垫或弹簧10，保证锥形阀塞4和锥形阀腔之间既可以灵活地相对转动又使两者的锥面间有良好的密封性，锥形阀塞4的外端与步进电机动力轴相连，进样阀体3侧面设有调节微珠流入孔12和流出孔13、样液流入