[发明专利]快速恒温微反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应器，特别是一种快速恒温微反应器。

背景技术

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，无法进一步缩小体积。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速恒温微反应器。

本发明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。

本发明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。