CN100464858C

CN100464858C - 快速反应器

Info

Publication number: CN100464858C
Application number: CNB2005100840039A
Authority: CN
Inventors: 阎桂荣
Original assignee: SHENZHEN SCIFORD TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Sciford Technology Co., Ltd.
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: CN1895783A

Abstract

本发明公开一种快速反应器，包括具有容量孔的测量装置、具有反应孔的反应装置及用于将测量装置与反应装置进行拼装的固定装置，加入反应孔内的物质的量根据容量孔的体积来控制。在使用所述快速反应器时，首先在容量孔内加入物质A，在测量装置与反应装置拼装之后将物质A传送到反应装置中，随后将测量装置与反应装置分离，重复上述步骤以将物质B、C等物质逐一加入反应装置中，从而实现两两物质或者多种物质混合、反应。因此本发明快速反应器的结构简单，无需精确称量仪即可实现多组分不同比例的混合，并且在一个反应期间能进行多比例组分的反应，有利于节约时间、节省成本，且大大缩短了实验所需时间。

Description

快速反应器

技术领域

本发明涉及一种反应器，尤其涉及一种实现多组分快速分配、混合及反应的快速反应器。

背景技术

目前在进行新材料、新配方和新药物等的研制开发过程中，或者在生命科学、化学、物理等基础研究领域中，通常会涉及到不同物质间的混合与反应，即把不同的物质按照不同的比例混合、反应在一起，然后测试其性能。例如测试新材料的机械性能或抗老化性能、药物的活性、蛋白质的构象等，从而达到筛选新物质、优化组分或发现新规律等目的。这一反应物(或原料)混合的过程往往涉及到各组成物质的计算与称量，这不但会浪费科研人员的宝贵时间，并且往往难以避免因操作或计算的错误而造成错误的结果。并且每一个组分逐一分别反应容易因为实验条件不一致而造成不正确的实验结果，例如因为每次反应室内的温度、大气压力等不同而造成实验结果不正确，则会带来较大的经济损失。此外，物质的称量还要用到精确的数字式天平等贵重仪器设施，液体组分要用到精确移液器，甚至是昂贵的自动化装置，如全自动液体分装系统(liquidhandling system)，但此类装置不仅昂贵而且对于粘性液体则较难以转移，从而带来很大误差。而且在上述过程中，每一次不同组分的物质混合、反应均需要称量、转移，因此除了上述的结果不准确、所需仪器昂贵、有些物质不容易被转移外，还存在称量的效率低、步骤麻烦等缺陷。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题在于提供一种结构简单、操作方便且效率高的快速反应器。

为了解决上述的一个技术问题，本发明采用以下技术方案：本发明快速反应器，包括测量装置、反应装置、及将测量装置与反应装置拼装起来的固定装置，所述测量装置上开设有容量孔，所述反应装置上开设有反应孔。

优选的，所述容量孔的直径相同，深度不同或者直径不同，深度相同。

优选的，所述反应孔的开口形状、直径为便于物质传输的形状和直径。

优选的，所述反应装置上还设置有覆盖反应装置的盖子。

优选的，所述盖子面向反应孔的一面设置多个分别伸入反应孔内的搅拌柱。

优选的，所述测量装置的容量孔开口位置设置有向测量装置内缩进的门，且测量装置上还设置控制门开关的按钮，或者测量装置的容量孔为注射器式或活塞式。

优选的，所述测量装置的每一容量孔的开口处设置有在关闭时密封容量孔内部空间的密封盖。

优选的，所述快速反应装置还包括进气装置，所述进气装置包括伸入测量装置的每一容量孔内的空心针。

优选的，所述进气装置包括进气通道与出气通道，所述进气通道、出气通道均为一端封闭一端开口，上述空心针包括分别与进气通道、出气通道连通的空心针。

优选的，所述反应装置由底座及主体部构成，所述反应孔开设在主体部上，所述快速反应器还包括与反应装置的主体部配合并便于出料的出料器。

相对于现有技术，本发明的优点在于：本发明快速反应器无需称量计算，大大节省了组分混合、制备前的准备时间，而且由于加入的物质量由容量孔的容积控制并且每一组分由所处位置决定，因此相较于现有技术中需要多次称量而言，避免了由于人为因素导致的多次误差，结果较为精确；本发明可以有效处理多种不同形态物质，从低粘度液体，高粘度液体，到固体，甚至气体，皆可适用，并且能够达到快速混合多元(二元，三元或四元等)组分的目的；并且混合后可以达到多组分快速分配、混合、反应一体化的目的，比现有技术极大的节约了时间，而且多种比例组分的反应在同一时间内进行，同样可以避免由于实验室内不同时间的温度、压力影响而导致实验结果不正确的缺陷；另外，本发明的结构较为简单，且可以由多种材料制成，相对于目前实验所需要的多种精确称量器具，应用本发明快速反应器还可以有效降低实验成本。

附图说明

以下参照附图，对本发明作进一步描述。

图1为本发明快速反应器的组合示意图。

图2为图1的分解示意图。

图3A-3C为测量装置的示意图。

图4A-4C为反应装置的示意图。

图5为本发明快速反应器的工作原理示意图。

图6为反应装置应用带有搅拌柱的盖子的分解示意图。

图7为图6的组合示意图。

图8为进气装置的示意图。

图9为本发明反应器应用于三元物质体系的示意图。

图10为本发明快速反应器的第二实施方式分解示意图。

图11A-11B为本发明快速反应器的反应装置的另一实施方式的示意图。

图12为本发明快速反应器的出料装置的示意图。

图13为出料装置与反应装置配合的示意图。

图14为出料装置与反应装置配合且其内存在有反应生成物的示意图。

图15为出料装置的示意图，其中反应生成物容纳在出料装置内。

具体实施方式

请参照图1-图2所示，以二元物质混合反应的快速反应器100为例，所述快速反应器100包括测量装置1、反应装置2、将测量装置1、反应装置2安装于一起的固定装置3组成。

以图3A-3C为例对本发明的测量装置1进行说明，所述测量装置1大致为纵长型，且其上开设有若干容量孔11，所述容量孔11的容积各不相同，在本实施方式中，以容量孔11的直径相同而深度不同为例，所述两两相邻容量孔11的深度差值是相同的，为描述方便，将两两相邻容量孔11之间深度差值的梯度称为步长。

以图4A-4C为例对本发明的反应装置2进行说明，所述反应装置2的外轮廓与上述测量装置1的外轮廓相同，所述反应装置2上开设有若干反应孔21，所述每一反应孔21的体积相同，所述反应孔21的开口形状、直径可以与其相应配接的容量孔11的开口形状、直径相同。当然，所述反应孔21的开口形状、直径只要便于物质在容量孔11与反应孔21之间传输即可。

所述测量装置1、反应装置2可以通过固定装置3固定到一起，并且测量装置1的容量孔11与反应装置2的反应孔21是对应的。所述固定装置3可以是螺丝、螺栓等常见连接件，将测量装置1、反应装置2上先开设固定孔(未图示)，螺丝等连接件穿过固定孔将上述两元件相对固定，所述固定元件3也可以是夹持件，即在测量装置1、反应装置2对齐后，将夹持件的两端分别夹设到测量装置1、反应装置2的底表面上对上述两元件施加相对的压力，从而确保二者之间的固定，另外，所述固定元件3也可以不是单独设置的元件，而是由从测量装置1或者反应装置2上凸伸而成的卡钩，及设置在反应装置2或者测量装置1上以与卡钩卡合的卡槽组成。

可以理解的，上述测量装置1、反应装置2的外轮廓也可以是圆柱形、梯形体、或者其他的形状。测量装置1的容量孔11的直径可以不同，而深度相同，或者是直径与深度均不相同，以确保两两相邻的容量孔11之间的容积差是相同的。当然，反应装置2的反应孔21的容积可以不同，或者直径、深度均不同而容积相同，如此均可以实现本发明的目的。在图3A-图4C中，容量孔11、反应孔21以圆形为例，实际上，所述容量孔11、反应孔21的截面形状根据实际需要可以设计为多边形、椭圆形或者其他形状。

请参照图5，以本发明快速反应器100对二元物质进行混合、反应为例进行说明。其中第一种物质为A，第二种物质为B，在此例中以物质A、B均为固体物质为例进行说明。

首先在测量装置1中的每一容量孔11内加满物质A，由于容量孔11的容积是递减的，因此加入在容量孔11内的物质A的体积也是递减的。之后将测量装置1与反应装置2拼装起来，并且使容量孔11与反应孔21一一对应，通过加热或者震荡等方式，使物质A在测量装置1、反应装置2中传输，并且最终所有的物质A均落入反应装置2的反应孔21内，并且由于容量孔11内的容积是递减的，因此物质A进入反应孔21之后，在各反应孔21内也呈阶梯状分布。在测量装置1的容量孔11内再加入物质B，然后将测量装置1与反应装置2拼装，使物质B再次进入反应装置2的反应孔21，然后使物质A与物质B进行混合、反应。当然，可以根据需要调整容量孔11与反应孔21的对应关系，最后得到配方为A_xB_(1-x)的任意一组分。在图5所示实施方式中，测量装置1被取下，使反应装置2保持敞口状态，反应孔21内的物质A、物质B在一般情况下进行混合、反应。

可以理解的，在使物质A、物质B混合、反应时，根据需要，可以将测量装置1与反应装置2保持拼装的状态，或者在测量装置1被取下后，在反应装置2上覆上盖子4，使盖子4能够覆盖所有的反应孔21。优选的，如图6、图7所示，所述盖子4面向反应孔21的一侧可以设置有分别伸向不同反应孔21的搅拌柱41，这样在物质A、物质B混合、反应时盖子4上的搅拌柱41可以对物质A、物质B进行搅拌以加快混合、反应的速度。

以上为本发明快速反应器100中加入固体物质混合、反应的例子，当然本发明快速反应器100也可以应用液态或者气态物质在其中混合、反应。例如，在液态物质加入到容量孔11后，将液态物质固化，待测量装置1与反应装置2拼装后，再通过震动或者加热等方式将物质恢复为液态并传送到反应装置2的反应孔21内。也可以采用如下方式，将测量装置1的容量孔11的开口位置设置向测量装置1内缩进的门(未图示)，测量装置1上还设置控制门开关的按钮(未图示)，在液体物质注入容量孔11后，将门关闭，并且在测量装置1的容量孔11与反应装置2的反应孔21对齐后，按动按钮，将门打开，使容量孔11内的液体物质流入到反应孔21内。另外，所述测量装置1的容量孔11也可以设置为活塞式或者注射器式，从而方便将物质从容量孔11压入或者射入反应孔21内，当然这种活塞式或者注射器式的容量孔11同样适用于固态物质或者气态物质。

当然，如图8所示，本发明快速反应器100还可以包括进气装置5，所述进气装置5包括进气通道52、出气通道53、分别自进气通道52、出气通道53延伸而出的空心针522、532。上述进气通道52、出气通道53在进气装置5内平行延伸，但却不在一个平面内，且所述进气体通道52的进气端521伸入装有气态物质的容器(未图示)内，另一端为封闭端，所述出气通道53的出气端531伸入外界环境中或者其他气态物质容器中，另一端为封闭端。所述进气装置5应用到本发明快速反应器100时，测量装置1的每一容量孔11内分别容纳有一对空心针522、532，所述空心针522的一端通过进气通道52同时接入同一个装有气态物质的容器中，测量装置1在需要加入气体时有密封盖(未图示)将容量孔11盖住，所述密封盖可以设置为在高压下不会漏气的密封盖，因此在需要气体混合、反应时，将出气通道53的出气端531封闭使其不泄露气体，用空心针522将容量孔11内填充满第一种气体后，将第一种气体注入到反应孔21内，之后再在容量孔11内注入第二种气体，同样将第二种气体注入反应孔21内，使二者混合、反应，这里采用的测量装置1的容量孔11可以是注射器式或者活塞式，以便将气体推入或者注入到反应孔21内。当然。所述进气装置5不仅可以用于向测量装置1内输入要混合、反应的反应气体，还可以输入在快速反应器100内起保护作用的保护气体，在输入保护气体时，进气通道52的进气端521输入保护气体，通过空心针522注入到各反应孔21内，保护气体随后又通过空心针532自出气通道53的出气端531排出，以对反应孔21内混合、反应的物质起保护作用。

因此，根据上述描述，本发明的快速反应器100可以进行特殊条件下的物质混合、反应，如高压，或无水无氧等极端条件下的反应。

上面所描述的实施方式中，测量装置1的容量孔11的容积各不相同，当然，根据实际的需要，所述容量孔11的容积也可以是完全相同(如图9所示)的，或者测量装置1的部分容量孔11的容积相同，而其他容量孔11的容积可以相同，也可以不同。

以上为二元(两种)物质混合、反应为例对本发明的快速反应器100进行说明，本发明的快速反应器100还可以应用于三元(三种)、多元(多种)物质体系。图9所示为本发明快速反应器100应用于三元物质体系的一个例子，如图9所示，在反应装置2的反应孔21内已经加入物质A、物质B后，再通过测量装置1的容量孔11再增加一种物质C，然后将测量装置1与反应装置2拼装，从而使此物质A、B、C混合、反应，从而使得本发明快速反应器100可以应用于三元物质体系。

图10所示为本发明快速反应器100的第二实施方式示意图，其中相同的标号表示与图1所示实施方式中的相同元件。所述测量装置1的容量孔11与反应装置2的反应孔21均设置为两排，根据需要，可以首先在测量装置1的容量孔11内加入第一种、第二种物质并添加到反应孔21后，再在不同的容量孔11内按一定排列方式分别加入第二、第三种物质，然后对测量装置1及反应装置2进行拼装，从而使得两次拼装即可实现第一种、第二种物质、第一种、第三种及第二种、第三种物质的混合、反应。

图10以容量孔11、反应孔12顺序排列在测量装置1、反应装置2上为例，可以理解的，容量孔11、反应孔21可以是不规则排布方式排列在测量装置1、反应装置2上。而且容量孔11、反应孔21也可以不止两排，可以是三排、或者三排以上均可，并且，每一排的数目也不限于图示中的10或11个，而可以是任意多个。

请参照图11A、图11B所示，本发明快速反应器100的反应装置2也可以设置为分体式，即反应装置2包装主体部22、设置在主体部22的底座23。上述反应孔开设在主体部22内，主体部22与底座23连接为一体时，通过密封元件(未图示)将二者连接位置密封以防止泄露物质。

请参照图12所示，本发明快速反应器100还可以包括一个出料装置6，所述出料装置6由基座62、自基座62向上垂直延伸的若干柱状部61、及开设在柱状部61内的出料孔63。如图13-图15所示，使用时，出料装置6与反应装置2的主体部22配合，且柱状部61伸入主体部22内的反应孔21内。这样在反应装置2内的物质反应完毕所得的物质M即直接落入出料孔63内，从而有利于将反应所得的物质M从反应装置2中取出，这对快速反应器100中反应获得难取物质而言则更有好处。当然，可以理解的，上述出料装置6的柱状部61也可以是实心的，在反应装置2的反应孔22内生成物质M后，将反应装置2的主体部22与底座23分离，并将出料装置6与主体部22配合，柱状部61伸入反应孔22后以将反应生成物M从反应孔22中推出。

根据所要应用体系及物质混合、反应所需要的条件，本发明快速反应器可以由广泛原料制成，例如金属，合金，无机物，高分子材料等。

本发明快速反应器100可以迅速混合各组分，并进行快速的反应、合成。以二元物质体系为例，假设步长(单一组分的梯度)为5％(整体深度为100％)，采用本发明的快速反应器100，只需简单的物质转移而无需称量与计算，并且反应的时间也只是耗费相当于进行一个现有技术中对一种比例的二元物质混合、反应的周期。而如果用传统工艺，需要配制20个不同组分，需要进行2*20即40次的物质称量，并且如果每个组分单独反应，反应时间为本发明快速反应器100的20倍。

再以三元物质体系为例，假设步长(单一组分的梯度)为5％。采用本发明快速反应器100，同样也只需简单的物质转移而无需称量与计算，并且反应的时间也只是耗费相当于进行一个现有技术中对一种比例的三元物质混合、反应的周期、因此效果更加惊人。因为用传统工艺，需要配制20*20即400个不同组分，进行3*400即1200次物质称量，并且如果每个组分单独反应，反应时间为本发明快速反应器100的400倍。对于更多元体系，或更精细的步长则传统方式需要更漫长时间，而本发明则混合、反应的时间同样还是传统方式的一次反应周期。

另外，根据上面的描述，本发明快速反应器100的另一特点是可以有效处理多种不同形态物质，从低粘度液体，高粘度液体，到固体，甚至气体，皆可适用。而且由于加入的物质量由测量装置1的容量孔11的体积控制并且每一组分由所处位置决定，因此本发明的另一大优点是大大减少了人为错误发生的可能性。

以上所述为本发明的优选的实施方式，在不改变本发明的主要构思的范围下，可以通过上述实施例以外的方案对本发明进行变更、修改或添加特征，而这些变更、修改或者添加的特征也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种快速反应器，包括测量装置、反应装置和将测量装置与反应装置拼装起来的固定装置，所述测量装置上开设有容积各不相同的容量孔，所述反应装置上开设有反应孔。

2.如权利要求1所述的快速反应器，其特征在于：所述容量孔的直径相同、深度不同或者直径不同、深度相同。

3.如权利要求1所述的快速反应器，其特征在于：所述反应孔的开口形状为圆形。

4.如权利要求1所述的快速反应器，其特征在于：所述反应装置上还设置有覆盖反应装置的盖子。

5.如权利要求4所述的快速反应器，其特征在于：所述盖子面向反应孔的一面设置多个分别伸入反应孔内的搅拌柱。

6.如权利要求1所述的快速反应器，其特征在于：所述测量装置的容量孔开口位置设置有向测量装置内缩进的门，且测量装置上还设置控制门开关的按钮，或者测量装置的容量孔为注射器式或活塞式。

7.如权利要求1-6中任一项所述的快速反应器，其特征在于：所述测量装置的每一容量孔的开口处设置有密封容量孔内部空间的密封盖。

8.如权利要求1-6中任一项所述的快速反应器，其特征在于：所述反应装置由底座及主体部构成，所述反应孔开设在主体部上，所述快速反应器还包括与反应装置的主体部配合并便于出料的出料器。