[发明专利]一种生物样品热量测试装置

说明书

本发明涉及生物科学研究领域，一种生物样品热量测试装置，包括测试腔、微流结构、微纳加热器、注射泵I、注射泵II、电压表、电源、计算机、变阻器I和变阻器II、输液管和电缆，能够用于对微量的生物样品进行热量测试实验，装置基于差分扫描量热方法，集成了高灵敏度热敏电阻以及具有微流体腔的弹性聚合物衬底，装置的热导率低，对样品的热学特征的测量灵敏度高，能量分辨率高，特别适用于生物样品如液态蛋白质样品等的表征，装置具有高灵敏度热敏电阻及微流体结构，适用于对生物样品等进行高能量分辨率表征。

技术领域

本发明涉及生物科学研究领域，尤其是一种用于对微量的生物样品进行热量测试实验的一种生物样品热量测试装置。

背景技术

动力学过程在物质属性的变化中扮演非常关键的角色，测量外界效应对物性变化的影响能够用于分析动力学过程的本质，其中第一步便是实时并精确地探测反应，热量度量学是一种广泛用于研究动力学过程及材料的热力学属性的方法，其中，量热学方法是一种常用的动态热力学测量方法，在使待测样品温度连续线性变化的同时测量其热容变化。现有技术中采用微纳加工技术使得热量计的体积减小，通常是将芯片状的热量计制备在薄膜上，其能够测量小体积样品的纳焦耳量级的热量，其优点是需要的样品量很少，并节省测量时间，但是，芯片热量计的制造较为困难，且某些现有的芯片热量计的热导率太大，从而限制了测量灵敏度，所述一种生物样品热量测试装置能够解决问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的热量测试装置基于差分扫描量热方法，集成了高灵敏度热敏电阻以及具有微流体腔的弹性聚合物衬底，热导率低，能够进行高灵敏度的测量，特别适用于生物样品如液态蛋白质样品等的表征。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种生物样品热量测试装置包括测试腔、微流结构、微纳加热器、注射泵I、注射泵II、电压表、电源、计算机、变阻器I和变阻器II、输液管和电缆，xyz为三维坐标系，注射泵I、注射泵II、电压表、电源和计算机均位于测试腔的外面，电压表和电源均电缆连接计算机，微流结构与微纳加热器自上而下紧密贴合且均位于测试腔内，微流结构包括微流结构上部、参考腔、样品腔、气体隔离腔、进液口I、进液口II、出液口I、出液口II、气体缓冲部分和微流结构下部，微流结构由微流结构上部和微流结构下部自上而下紧密贴合组成，微流结构下部具有参考腔、样品腔和气体缓冲部分，微流结构上部具有进液口I、进液口II、出液口I、出液口II和两个气体隔离腔，气体隔离腔为圆柱体腔，一个气体隔离腔位于参考腔的正上方、另一个气体隔离腔位于样品腔的正上方，进液口I通过输液管连接注射泵I，进液口II通过输液管连接注射泵II，进液口I和出液口I均连通参考腔，进液口II和出液口II均连通样品腔，参考腔和样品腔均为圆柱体腔，参考腔和样品腔的中心距为7毫米，参考腔及样品腔的侧面周围均各自环绕有气体缓冲部分，气体缓冲部分是厚度为500微米的空气间隙，作用是降低参考腔及样品腔周围的热导率；微纳加热器包括绝缘层、热电偶电极、热电偶、保护层、加热器、底层、绝缘垫脚和加热器电极，底层为正方形金属片，底层的下面连接有绝缘垫脚，两个圆片状的加热器位于底层的上表面，参考腔和样品腔分别位于两个加热器的正上方，两个加热器分别连接有两个加热器电极，加热器上面覆盖有保护层，保护层上方对应两个加热器的位置处均安装有一个热电偶，每个热电偶的上方均连接有两个热电偶电极，热电偶上方覆盖有绝缘层，四个加热器电极均电缆连接电源，四个热电偶电极均电缆连接电压表，计算机能够通过电源来调节两个加热器的加热功率，两个热电偶、变阻器I、变阻器II和电压表连接成惠斯通电桥电路形式，电压表测得的惠斯通电桥电路输出的差分电压能够传输至计算机；微流结构上部和微流结构下部均由硅氧烷材料通过微加工而成；气体隔离腔的底面直径为2.4毫米、高度为100微米；进液口I、进液口II、出液口I和出液口II的直径均为0.2毫米；参考腔和样品腔均是底面直径为2毫米、高度为250微米；微纳加热器的底层的边长为12毫米、厚度为0.5毫米；两个加热器的直径均为2.2毫米，两个加热器的中心距为7毫米；加热器上面的保护层的厚度为0.1毫米，保护层由绝缘高分子材料制成；热电偶由二氧化钒热敏电阻制成。