專利名稱：一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工機(jī)械，尤其是微反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
微化工技術(shù)由于其超強(qiáng)的傳熱、傳質(zhì)能力，將在化學(xué)、化工、能源、環(huán)境等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其核心部件為完全或部分采用微加工技術(shù)制造出的微型化工系統(tǒng)，通道特征尺度在數(shù)微米至數(shù)百微米范圍。針對(duì)不同的應(yīng)用背景，已派生出具有各種功能的微化工器件， 如微全分析系統(tǒng)、微換熱器、微混合器、微反應(yīng)器等。微小型化學(xué)化工機(jī)械系統(tǒng)將在越來(lái)越多的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)是微小型化學(xué)化工機(jī)械系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。加強(qiáng)對(duì)微觀流體力學(xué)在化學(xué)合成和過(guò)程處理中的理論和應(yīng)用研究，對(duì)深入了解在微小型化學(xué)化工機(jī)械系統(tǒng)中連續(xù)流動(dòng)的微反應(yīng)過(guò)程是非常重要的。在微尺度反應(yīng)器中，混合對(duì)反應(yīng)過(guò)程有極其重要的影響?！拔⒎磻?yīng)器 (microreactor) ”最初是指一種用于催化劑評(píng)價(jià)和動(dòng)力學(xué)研究的小型管式反應(yīng)器，其尺寸約為10 mm。隨著本來(lái)發(fā)展用于電路集成的微制造技術(shù)逐漸推廣應(yīng)用于各種化學(xué)領(lǐng)域， 前綴“micro”含義發(fā)生變化，專門(mén)修飾用微加工技術(shù)制造的化學(xué)系統(tǒng)。此時(shí)的“微反應(yīng)器” 是指用微加工技術(shù)制造的一種新型的微型化的化學(xué)反應(yīng)器，但由小型化到微型化并不僅僅是尺寸上的變化，更重要的是它具有一系列新特性，隨著微加工技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用而發(fā)展并為人所重視。微反應(yīng)器有一個(gè)根本特點(diǎn)，那就是把化學(xué)反應(yīng)控制在盡量微小的空間內(nèi)，化學(xué)反應(yīng)空間的尺寸數(shù)量級(jí)一般為微米甚至納米。一個(gè)好的微反應(yīng)器必須解決以下幾個(gè)問(wèn)題，一、確保反應(yīng)物的充分混合；二、確保反應(yīng)室的精度；三、微反應(yīng)器應(yīng)具有較高的耐腐蝕性；四、確保微反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性且易于制造；五、反應(yīng)室不易堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種解決上述問(wèn)題的方案，提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可充分混合、具有高耐腐蝕性且易于制造的毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種解決上述問(wèn)題的方案，提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可充分混合、具有高耐腐蝕性且易于制造的毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其包括反應(yīng)板，所述反應(yīng)板上設(shè)置有毛細(xì)微通道，所述毛細(xì)微通道包括至少一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，其特征在于所述毛細(xì)微通道包括兩個(gè)波浪形反應(yīng)通道，兩所述反應(yīng)通道錯(cuò)位交叉在一起。優(yōu)選的，所述毛細(xì)微通道呈腸形排列設(shè)置在所述反應(yīng)板一側(cè)表面。優(yōu)選的，所述毛細(xì)微通道是利用化學(xué)腐蝕雕刻工藝在所述反應(yīng)板上加工出的半通槽。優(yōu)選的，所述反應(yīng)板兩側(cè)均設(shè)置有蓋板，所述反應(yīng)板和所述蓋板均由鋼化玻璃制
3成。優(yōu)選的，所述反應(yīng)板和所述蓋板之間相接觸的表面均進(jìn)行過(guò)拋光處理。優(yōu)選的，所述蓋板的外側(cè)均設(shè)置有由金屬材料制成的薄片形壓板，所述壓板的外側(cè)均設(shè)置有框形結(jié)構(gòu)的固定板。優(yōu)選的，所述固定板、壓板、蓋板和反應(yīng)板通過(guò)螺栓固定在一起。優(yōu)選的，所述反應(yīng)板設(shè)置有所述毛細(xì)微通道的一側(cè)平行設(shè)置有板形的滯留區(qū)板， 所述滯留區(qū)板上靠近所述反應(yīng)板一側(cè)的表面設(shè)置有滯留區(qū)通道，所述滯留區(qū)通道是設(shè)置在所述滯留區(qū)板上的半通槽，其呈腸形設(shè)置在所述滯留區(qū)板的一側(cè)且其走向與所述毛細(xì)微通道相同。優(yōu)選的，所述滯留區(qū)板和所述反應(yīng)板之間設(shè)置有一板形隔離板，所述隔離板上設(shè)置有若干個(gè)貫通的連接所述毛細(xì)微通道和所述滯留區(qū)通道的圓孔。優(yōu)選的，所述滯留區(qū)板和所述隔離板均是由鋼化玻璃制成的。本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器的有益效果在于使用鋼化玻璃作為反應(yīng)板，具有美觀、耐腐蝕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易于加工，且可目測(cè)反應(yīng)過(guò)程，不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)；另外，采用多級(jí)加壓噴射結(jié)構(gòu)，可使得反應(yīng)物可以充分擊碎并混合、從而充分反應(yīng)。


圖1是本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是反應(yīng)板的正視圖； 圖5是反應(yīng)板的剖視圖6是本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器第三實(shí)施例的滯留區(qū)板的正視圖； 圖7是本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器第一實(shí)施例的正視圖； 圖8是本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器第一實(shí)施例的側(cè)視圖； 圖9是毛細(xì)微通道的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如圖1、圖4、圖5、圖7、圖8和圖9所示，本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器的第一實(shí)施例包括反應(yīng)板10，反應(yīng)板10的兩側(cè)依次疊放有蓋板12、壓板14和固定板16。其中反應(yīng)板10和蓋板12均為由透明的鋼化玻璃制成的方形薄片；它們之間相互接觸的表面均通過(guò)拋光工藝進(jìn)行拋光，以確保相互之間結(jié)合緊密，實(shí)現(xiàn)良好的密封。壓板14是不銹鋼制成的方形薄片，其上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)方形通孔形的觀察窗18。固定板16是由鋁合金制成的方框形結(jié)構(gòu)。固定板16、壓板14、蓋板12和反應(yīng)板10均通過(guò)螺栓固定疊放在一起。反應(yīng)板10上設(shè)置有毛細(xì)微通道20。毛細(xì)微通道20是通過(guò)化學(xué)刻蝕技術(shù)在反應(yīng)板 10—側(cè)表面上加工出來(lái)的半通槽，其整體呈腸形彎曲結(jié)構(gòu)設(shè)置在反應(yīng)板10表面上，化學(xué)腐蝕雕刻工藝使得毛細(xì)微通道20表面光滑，美觀。毛細(xì)微通道20是由反應(yīng)通道22和M組成的，兩反應(yīng)通道22、M均是腸形，即多個(gè)連續(xù)的S形；其中水平的部分為波峰和波谷均是直角的波浪形，反應(yīng)通道22和M波浪的部分錯(cuò)位交叉在一起。這種結(jié)構(gòu)使得兩種反應(yīng)液分別在反應(yīng)通道22和M中流動(dòng)時(shí)，不斷地相互混合、沖撞，從而充分混合、充分反應(yīng)。固定板16、壓板14和蓋板12上設(shè)置有2個(gè)貫穿的連通到反應(yīng)板10上的毛細(xì)微通道20的反應(yīng)液入口沈和1個(gè)供反應(yīng)液排出的出口 28，反應(yīng)通道22和M前端分開(kāi)形成入口 26，末端合并形成出口 28。如圖2和圖6所示，為了增加反應(yīng)液的容量和增加反應(yīng)時(shí)間，本發(fā)明的第二實(shí)施例還可以增加一個(gè)設(shè)置在反應(yīng)板10側(cè)邊的滯留區(qū)板30。滯留區(qū)板30是由鋼化玻璃制成的， 其靠近反應(yīng)板10 —側(cè)表面上設(shè)置有滯留區(qū)通道32，滯留區(qū)通道32是化學(xué)刻蝕工藝加工出來(lái)的半通槽，其呈和毛細(xì)微通道20走向一致的腸形。滯留區(qū)通道32的形狀可以和毛細(xì)微通道20的形狀一樣，也可以是如圖3所示的長(zhǎng)條形。滯留區(qū)板30和反應(yīng)板10之間設(shè)置有鋼化玻璃制成的隔離板34，隔離板34上設(shè)置有若干個(gè)連通毛細(xì)微通道20和滯留區(qū)通道32 的圓孔(未圖示)，使得反應(yīng)液能在毛細(xì)微通道20和滯留區(qū)通道32之間相互流動(dòng)。本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器在使用時(shí)，將兩種不同的反應(yīng)液分別從入口沈注入到毛細(xì)微通道20中，反應(yīng)液經(jīng)過(guò)在微反應(yīng)室22中不斷的被噴射混合，從而充分反應(yīng)，最好經(jīng)過(guò)出口觀排出。第二實(shí)施例中的滯留區(qū)通道32增加了反應(yīng)液的反應(yīng)空間，也增加了其反應(yīng)時(shí)間，從而達(dá)到更好的效果。本發(fā)明采用強(qiáng)化玻璃作為微反應(yīng)通道22的載體，其具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于加工，美觀而且透明、易于觀察反應(yīng)進(jìn)程等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，增加了金屬材質(zhì)的蓋板12，既增強(qiáng)了整個(gè)裝置的強(qiáng)度，而且其上的觀察窗18正好設(shè)置在微反應(yīng)室22對(duì)應(yīng)的位置，從而又不影響觀察整個(gè)反應(yīng)的過(guò)程。本發(fā)明的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，整體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)127mm，寬85mm，厚24mm，可應(yīng)用于樣品的保存、各種酶的保存、酶反應(yīng)、核酸和蛋白質(zhì)的變性處理、分子克隆實(shí)驗(yàn)中各步驟反應(yīng)、 PCR反應(yīng)前加樣、凝膠回收、電泳的預(yù)變性及血清凝固等，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)用性。以上實(shí)施例僅為本發(fā)明其中的一種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其包括反應(yīng)板，所述反應(yīng)板上設(shè)置有毛細(xì)微通道，所述毛細(xì)微通道包括至少一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，其特征在于所述毛細(xì)微通道包括兩個(gè)波浪形反應(yīng)通道，兩所述反應(yīng)通道錯(cuò)位交叉在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其特征在于所述毛細(xì)微通道呈腸形排列設(shè)置在所述反應(yīng)板一側(cè)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其特征在于所述毛細(xì)微通道是利用化學(xué)腐蝕雕刻工藝在所述反應(yīng)板上加工出的半通槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)板兩側(cè)均設(shè)置有蓋板，所述反應(yīng)板和所述蓋板均由鋼化玻璃制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)板和所述蓋板之間相接觸的表面均進(jìn)行過(guò)拋光處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其特征在于所述蓋板的外側(cè)均設(shè)置有由金屬材料制成的薄片形壓板，所述壓板的外側(cè)均設(shè)置有框形結(jié)構(gòu)的固定板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其特征在于所述固定板、壓板、蓋板和反應(yīng)板通過(guò)螺栓固定在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)板設(shè)置有所述毛細(xì)微通道的一側(cè)平行設(shè)置有板形的滯留區(qū)板，所述滯留區(qū)板上靠近所述反應(yīng)板一側(cè)的表面設(shè)置有滯留區(qū)通道，所述滯留區(qū)通道是設(shè)置在所述滯留區(qū)板上的半通槽，其呈腸形設(shè)置在所述滯留區(qū)板的一側(cè)且其走向與所述毛細(xì)微通道相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其特征在于所述滯留區(qū)板和所述反應(yīng)板之間設(shè)置有一板形隔離板，所述隔離板上設(shè)置有若干個(gè)貫通的連接所述毛細(xì)微通道和所述滯留區(qū)通道的圓孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其特征在于所述滯留區(qū)板和所述隔離板均是由鋼化玻璃制成的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種毛蟲(chóng)型微反應(yīng)器，其包括反應(yīng)板，所述反應(yīng)板上設(shè)置有毛細(xì)微通道，所述毛細(xì)微通道包括至少一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，其特征在于所述毛細(xì)微通道包括兩個(gè)波浪形反應(yīng)通道，兩所述反應(yīng)通道錯(cuò)位交叉在一起。本發(fā)明的有益效果在于使用鋼化玻璃作為反應(yīng)板，具有美觀、耐腐蝕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易于加工，且可目測(cè)反應(yīng)過(guò)程，不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)；另外，采用多級(jí)加壓噴射結(jié)構(gòu)，可使得反應(yīng)物可以充分擊碎并混合、從而充分反應(yīng)。
文檔編號(hào)B01J19/00GK102240535SQ20111021811
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者周勝, 鄒學(xué)文 申請(qǐng)人:利穗科技(蘇州)有限公司