CN112569881A - 一种反应装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反应装置及其加工方法，其中反应装置包括主体结构层和封装层，所述主体结构层集成有液珠的槽，所述封装层叠置于所述主体结构层的一侧；其中，所述主体结构层与所述封装层采用同种材料制成，且所述主体结构层的熔融温度高于所述封装层的熔融温度，所述主体结构层与所述封装层通过热键合方式连接。本发明提供的反应装置，具有一体化、结构稳定、强度高等优点，显著提升液珠生成的稳定性，同时具备制作效率高、质量好、适合批量化生产等优点，对于反应装置应用在临床诊断、药物分析、环境监测、食品开发等领域具有重大意义。

Description

一种反应装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及反应装置设计技术领域，具体涉及一种反应装置及其加工方法。

背景技术

目前在精密机械精加工、热压法等小批量制备微结构加工方面，可以实现亚微米、多级结构、多孔道集成等反应装置设计。但是对于热塑性聚合物反应装置的加工与键合技术在制作效率、制作质量、制作精度、方法的适应性等方面存在主要问题，也是目前反应装置批量化实现生产的主要瓶颈问题，其技术难度主要表现在：键合需要同时解决连接与密封问题、反应装置材质的整体机械强度、槽塌陷与变形、批量化生产的一致性等问题。因此急需开发一种可实现批量化生产的反应装置。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提供了一种反应装置，其特征在于，包括主体结构层和封装层，所述主体结构层集成有液珠的槽，所述封装层叠置于所述主体结构层的一侧；

其中，所述主体结构层与所述封装层采用同种材料制成，且所述主体结构层的熔融温度高于所述封装层的熔融温度，所述主体结构层与所述封装层通过热键合方式连接。

较佳地，所述主体结构层内集成有流动聚焦型槽。

较佳地，所述流动聚焦型槽包括有主槽、分散相槽和两连续相槽，两所述连续相槽对称设置，所述分散相槽设置在两所述连续相槽之间；两所述连续相槽、所述分散相槽同一侧的一端均连接到所述主槽的一端上并与之连通，所述主槽的另一端向远离所述分散相槽、连续相槽一侧延伸。

较佳地，所述连续相槽、分散相槽、主槽的直径比例为1∶（0.2~1）∶（1~1.5）。

较佳地，所述连续相槽远离所述主槽的一端设置连续相进料口，所述分散相槽远离所述主槽的一端设置有分散相进料口，所述主槽远离所述分散相槽、连续相槽的一端设置有主槽出料口。

较佳地，所述连续相进料口、分散相进料口、主槽出料口贯穿所述主体结构层，且所述连续相进料口、分散相进料口、主槽出料口的一端通过所述封装层密封。

较佳地，两所述连续相槽远离所述主槽的一端相连通并共用一个所述连续相进料口。

较佳地，所述分散相在槽进料口的直径与所述分散相槽的直径比例为1：1~2；所述连续相槽进料口的直径与所述连续相槽的直径比例为1：1~2。

较佳地，所述分散相进料口通过连接槽与所述分散相槽连通，且所述连接槽的直径大于所述分散相槽的直径。

较佳地，所述连接槽与所述分散相槽连接处呈斜面连接，且该斜面的倾斜角度为30~60°。

较佳地，所述主槽出料口内侧孔径大于外侧孔径。

较佳地，所述主槽出料口为一阶梯孔或喇叭形孔。

较佳地，还包括有支持层，所述支持层叠置于所述封装层背向所述主体结构层的一侧上。

较佳地，所述主体结构层、封装层与支持层的材料厚度比例为1：（0.05~0.5）：（1~3）。

较佳地，所述支持层与所述主体结构层、所述封装层采用同种材料制成。

较佳地，所述主体结构层与所述封装层采用热塑性聚合物材料。

较佳地，所述主体结构层与所述封装层采用环烯烃聚合物。

本发明还提供了一种反应装置的加工方法，用于加工如上所述的反应装置，加工制作方法为：

S1、采用同种材料分别加工出所述主体结构层和封装层，并通过控制材料的聚合度，使得加工获得的所述封装层的熔融温度高于所述主体结构层的熔融温度；

S2、加工好的所述主体结构层和封装层通过热键合方式进行连接。

较佳地，步骤S2进一步包括：所述主体结构层和封装层在真空条件下通过热键合方式进行连接。

较佳地，步骤S2进一步包括：热键合温度低于所述主体结构层的熔融温度，且高于或等于所述封装层的熔融温度。

较佳地，所述热键合温度与所述主体结构层的熔融温度相差0.1~10％。

较佳地，步骤S2进一步包括：热键合温度范围为90~160℃。

较佳地，步骤S2进一步包括：热键合时间范围为3~30min。

较佳地，步骤S2进一步包括：热键合连压力范围为20~200kg。

较佳地，所述封装层背向所述主体结构层的一侧上设置有所述支持层，所述支持层与所述封装层之间采用胶连接的方式进行连接。

较佳地，所述支持层与所述封装层之间的粘合压力范围为1~10kg。

较佳地，所述支持层与所述封装层之间的粘合时间范围为3~30s。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本发明提供的反应装置，主体结构层和封装层采用同种材料制成，一方面提高了反应装置的整体机械强度，另一方面为两层之间的热键合连接提供理论支持，还可避免引入杂质；本发明进一步的限定了主体结构层的熔融温度高于封装层的熔融温度，在热键合连接过程中只要热键合温度达到封装层的熔融温度即可实现连接的功能，此时热键合温度还可实现低于主体结构层的熔融温度，从而防止在热键合连接过程中由于热键合温度高导致其内的形成槽的槽塌陷、变形的问题，有利于保证批量生产的一致性，适用于批量生产。

本发明的提供的反应装置，具有一体化、结构稳定、强度高等优点，显著提升液珠生成的稳定性，同时具备制作效率高、质量好、适合批量化生产等优点，对于反应装置应用在临床诊断、药物分析、环境监测、食品开发等领域具有重大意义。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明实施例提供的反应装置的加工方法的流程示意图。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示( 诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态( 如附图所示) 下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

实施例1

本发明提供了一种反应装置，包括主体结构层和封装层，主体结构层集成有液珠的槽槽，封装层叠置于主体结构层的一侧；其中，主体结构层与封装层采用同种材料制成，且主体结构层的熔融温度高于封装层的熔融温度，主体结构层与封装层通过热键合方式连接。

本发明提供的反应装置，主体结构层和封装层采用同种材料制成，一方面提高了反应装置的整体机械强度，另一方面为两层之间的热键合连接提供理论支持，还可避免引入杂质；本发明进一步的限定了主体结构层的熔融温度高于封装层的熔融温度，在热键合连接过程中只要热键合温度达到封装层的熔融温度即可实现连接的功能，此时热键合温度还可实现低于主体结构层的熔融温度，从而防止在热键合连接过程中由于热键合温度高导致其内的形成槽的槽塌陷、变形的问题，有利于保证批量生产的一致性，适用于批量生产。

本发明的提供的反应装置，具有一体化、结构稳定、强度高等优点，显著提升液珠生成的稳定性，同时具备制作效率高、质量好、适合批量化生产等优点，对于反应装置应用在临床诊断、药物分析、环境监测、食品开发等领域具有重大意义。

在本实施例中，主体结构层内集成有流动聚焦型槽；当然在其他实施例中主体结构层内也可集成有其他类型的槽，例如T型槽等其他的现有槽类型，可根据具体需要进行他选择。

具体的，流动聚焦型槽包括有主槽、分散相槽和两连续相槽，连续相槽、连续相槽对称设置，分散相槽设置在连续相槽、连续相槽之间；连续相槽、连续相槽、分散相槽同一侧的一端均连接到主槽的一端上并与之连通，主槽的另一端向远离连续相槽、连续相槽、分散相槽一侧延伸。

进一步的，两连续相槽远离主槽的一端设置连续相进料口，分散相槽远离主槽的一端设置有分散相进料口，主槽远离分散相槽、连续相槽的一端设置有主槽出料口。液体自连续相进料口、分散相进料口分别进入到连续相槽、分散相槽内并在其与主槽交汇处在剪切力的作用下稳定生成液珠经由主槽的主槽出料口输出。连续相进料口、分散相进料口、主槽出料口的设置实现了流体在反应装置中的引入和导出，完成流体进样、槽清洗等功能。

进一步的，两连续相槽远离主槽的一端相连通并共用一个连续相进料口；当然，在其他实施例中两连续相槽远离主槽的一端也可不连通，其端部分别设置有独立的连续相进料口，根据具体需要进行调整，此处不做限制。

进一步的，分散相槽进料口的直径与分散相槽的直径比例为1：1~2，连续相槽进料口的直径与连续相槽的直径比例为1：1~2。

进一步的，连续相进料口、分散相进料口、主槽出料口贯穿主体结构层，且连续相进料口、分散相进料口、主槽出料口朝向封装层的一端通过封装层密封，另一端实现进出料。

在本实施中，连续相槽、分散相槽、主槽的直径比例为1∶（0.2~1）∶（1~1.5）；例如，流动相槽直径为50-1200um，分散相槽的直径为50-1000um，主槽的直径为50-1500um；其中，具体比例值、以及各自的具体取值可根据具体需要进行选择，此处不做限制。

在本实施例中，分散相进料口通过连接槽与分散相槽连通，且连接槽的直径大于分散相槽的直径。当然在其他实施例中也可省略连接槽的设置，可根据具体需要进行调整，此处不做限制。

进一步的，连接槽与分散相槽连接处呈斜面连接，且该斜面的倾斜角度A为30~60°；倾斜角度的具体取值可根据具体需要进行调整，此处不做限制。

在本实施例中，主槽出料口内侧孔径大于外侧孔径，这样设计有助于流体压力稳定释放，更能增加反应装置的机械强度。具体的，可通过将主槽出料口设计为一阶梯孔或喇叭形孔等形式来实现，此处不做限制。

进一步的，主槽出料口的最小孔径与主槽的直径比例为1~1.5∶1。

在本实施例中，该反应装置还包括有支持层，支持层叠置于封装层背向主体结构层的一侧上，支持层的尺寸大于封装层、主体结构层；支持层主要用于后续反应装置被夹具夹持时，支持层与夹具配合实现定位夹紧。当然在其他实施例中，也可省略支持层或者支持层与封装层合二为一，可根据具体需要进行调整，此处不做限制。

其中，优选的支持层与主体结构层、封装层采用同种材料制成，有利于增加整体机械强度。当然，在其他实施例中支持层也可与主体结构层、封装层采用不同的材料制成，此处不足限制

其中，支持层采用胶连接方式实现与主体结构层的连接，其胶类型可选择双面胶、光敏胶、溶剂胶等，此处不做限制，可根据具体需要进行选择；胶连接的方式具有粘合法简单、成本低、无需加热等优点，当然在其他实施例中也可根据需要选择其他连接方式，此处不做限制。

在本实施例中，主体结构层、封装层与支持层的材料厚度比例为1：（0.05~0.5）：（1~3）。进一步的，主体结构层、封装层与支持层的平整度低于0.01mm，以保证相互之间的紧密牢固连接。

在本实施例中，主体结构层与封装层采用热塑性聚合物材料，同一类热塑性聚合物材料含有不同聚合度，使其具有不同的熔融温度；热塑性聚合物材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、环烯烃聚合物等聚合物，可进行反应装置表面疏水或者亲水化涂层处理，以应对不同类型微球的生产需求；

其中，优选的主体结构层与封装层1采用环烯烃聚合物，其具有该材料具有从90℃-160℃较宽范围的玻璃化转变温度（即熔融温度），从而有利于主体结构层与封装层选择热塑性聚合物材料的不同聚合度，进一步区分开两者的熔融温度。

实施例2

本发明提供了一种反应装置的加工方法，如图1所示，用于加工权利要求实施例1中所述的反应装置。

该反应装置的加工方法具体为：

S1、采用同种材料分别加工出实施例1中所述的主体结构层和封装层，并通过控制材料的聚合度，使得加工获得的封装层的熔融温度高于主体结构层的熔融温度；

S2、加工好的所述主体结构层和封装层通过热键合方式进行连接。

其中，主体结构层和封装层在真空条件下通过热键合方式进行连接，有利于避免杂质的引入。

其中，热键合温度低于主体结构层的熔融温度，且高于或等于封装层的熔融温度，以保证在使得封装层融化达到封装效果的同时，有避免了主体结构层内的槽的塌陷或变形。

其中，热键合温度与主体结构层的熔融温度相差0.1~10％。

其中，热键合温度范围为90~160℃，热键合时间范围为3~30min，热键合连压力范围为20~200kg；加工过程中热键合的温度、时间以及压力均可根据具体需要进行选择，例如键合的压力为60kg、温度为130℃、键合时间为10min，此处不做限制。

在本实施例中，当封装层背向主体结构层的一侧上还设置有支持层时，支持层与封装层之间采用胶连接的方式进行连接。

其中，支持层与封装层之间的粘合压力范围为1~10kg，粘合时间范围为3~30s。加工过程中胶合的时间以及压力均可根据具体需要进行选择，例如粘合的压力范围3kg，粘合时间为5s，此处不做限制。

本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (27)

1.一种反应装置，其特征在于，包括主体结构层和封装层，所述主体结构层集成有液珠的槽，所述封装层叠置于所述主体结构层的一侧；

其中，所述主体结构层与所述封装层采用同种材料制成，且所述主体结构层的熔融温度高于所述封装层的熔融温度，所述主体结构层与所述封装层通过热键合方式连接。

2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述主体结构层内集成有流动聚焦型槽。

3.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述流动聚焦型槽包括有主槽、分散相槽和两连续相槽，两所述连续相槽对称设置，所述分散相槽设置在两所述连续相槽之间；两所述连续相槽、所述分散相槽同一侧的一端均连接到所述主槽的一端上并与之连通，所述主槽的另一端向远离所述分散相槽、连续相槽一侧延伸。

4.根据权利要求3所述的反应装置，其特征在于，所述连续相槽、分散相槽、主槽的直径比例为1∶（0.2~1）∶（1~1.5）。

5.根据权利要求3所述的反应装置，其特征在于，所述连续相槽远离所述主槽的一端设置连续相进料口，所述分散相槽远离所述主槽的一端设置有分散相进料口，所述主槽远离所述分散相槽、连续相槽的一端设置有主槽出料口。

6.根据权利要求5所述的反应装置，其特征在于，所述连续相进料口、分散相进料口、主槽出料口贯穿所述主体结构层，且所述连续相进料口、分散相进料口、主槽出料口的一端通过所述封装层密封。

7.根据权利要求5所述的反应装置，其特征在于，两所述连续相槽远离所述主槽的一端相连通并共用一个所述连续相进料口。

8.根据权利要求5所述的反应装置，其特征在于，所述分散相槽进料口的直径与所述分散相槽的直径比例为1：1~2；所述连续相槽进料口的直径与所述连续相槽的直径比例为1：1~2。

9.根据权利要求5所述的反应装置，其特征在于，所述分散相进料口通过连接槽与所述分散相槽连通，且所述连接槽的直径大于所述分散相槽的直径。

10.根据权利要求9所述的反应装置，其特征在于，所述连接槽与所述分散相槽连接处呈斜面连接，且该斜面的倾斜角度为30~60°。

11.根据权利要求5所述的反应装置，其特征在于，所述主槽出料口内侧孔径大于外侧孔径。

12.根据权利要求11所述的反应装置，其特征在于，所述主槽出料口为一阶梯孔或喇叭形孔。

13.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，还包括有支持层，所述支持层叠置于所述封装层背向所述主体结构层的一侧上。

14.根据权利要求13所述的反应装置，其特征在于，所述主体结构层、封装层与支持层的材料厚度比例为1：（0.05~0.5）：（1~3）。

15.根据权利要求13所述的反应装置，其特征在于，所述支持层与所述主体结构层、所述封装层采用同种材料制成。

16.根据权利要求1或13所述的反应装置，其特征在于，所述主体结构层与所述封装层采用热塑性聚合物材料。

17.根据权利要求16所述的反应装置，其特征在于，所述主体结构层与所述封装层采用环烯烃聚合物。

18.一种反应装置的加工方法，其特征在于，用于加工权利要求1-17中任意一项所述的反应装置，加工制作方法为：

S1、采用同种材料分别加工出所述主体结构层和封装层，并通过控制材料的聚合度，使得加工获得的所述封装层的熔融温度高于所述主体结构层的熔融温度；

S2、加工好的所述主体结构层和封装层通过热键合方式进行连接。

19.根据权利要求18所述的反应装置的加工方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：所述主体结构层和封装层在真空条件下通过热键合方式进行连接。

20.根据权利要求18所述的反应装置的加工方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：热键合温度低于所述主体结构层的熔融温度，且高于或等于所述封装层的熔融温度。

21.根据权利要求20所述的反应装置的加工方法，其特征在于，所述热键合温度与所述主体结构层的熔融温度相差0.1~10％。

22.根据权利要求20所述的反应装置的加工方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：热键合温度范围为90~160℃。

23.根据权利要求18所述的反应装置的加工方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：热键合时间范围为3~30min。

24.根据权利要求18所述的反应装置的加工方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：热键合连压力范围为20~200kg。

25.根据权利要求18所述的反应装置的加工方法，其特征在于，所述封装层背向所述主体结构层的一侧上设置有所述支持层，所述支持层与所述封装层之间采用胶连接的方式进行连接。

26.根据权利要求25所述的反应装置的加工方法，其特征在于，所述支持层与所述封装层之间的粘合压力范围为1~10kg。

27.根据权利要求25所述的反应装置的加工方法，其特征在于，所述支持层与所述封装层之间的粘合时间范围为3~30s。

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