一种用于瞬态光谱探测的无窗片流动样品池

摘要

一种用于瞬态光谱探测的无窗片流动样品池，包括支承板、喷嘴、钨丝观测窗及回收池，支承板上开有半圆形凹槽和窗口，喷嘴和回收池通过螺钉紧固在支承板的凹槽中，二者同轴设置；喷嘴和回收池的一端均位于支承板的窗口所在的区域内；观测窗由两根钨丝构成，钨丝两端分别过喷嘴和回收池并紧贴于喷嘴和回收池内壁，钨丝通过螺钉紧固在支承板上，形成稳定的无窗片流动样品池。本实用新型采用无窗片设计，避免了窗片引起的生物大分子样品团聚且清洗困难的问题。本实用新型结构简洁，耐高温、耐腐蚀、易操作和维护，样品需求量低，且根据不同的瞬态光谱需求在宽度、厚度和流速上自由调节，实现多种生物化学动力学反应的探测。

说明书

技术领域

本实用新型属于光谱检测技术辅助领域，涉及生物化学试样的检测器件，具体用于光触发反应后的时间分辨光谱探测的流动样品池器件。

背景技术

瞬态光谱探测技术，包括瞬态吸收、瞬态荧光、pH阶跃红外光谱等，是以超短激光脉冲作用于样品，通过时间分辨光谱表征其动力学反应过程的研究手段。对于某些激光诱导的动力学过程，如质子化、异构化等，由于其过程不可逆，在瞬态光谱的探测中需要使用流动样品池。现有流动样品池主要分为“窗片-垫片-窗片”的三明治结构（https://www.spectral-systems.com/product-category/liquid-cells/super-sealed-liquid-flow-cells/）和基于PDMS的微流控芯片（Lab Chip,2019,19,2598, DOI: 10.1039/c9lc00182d）两类。前者的问题在于垫片与窗片的贴合度较差，样品流动过程中易渗漏、垫片通道较宽（毫米量级），且窗片易导致某些生物大分子样品团聚。后者虽然通过光刻技术与等离子键合技术，解决了上述几个问题，但是样品池清洗困难、易损耗，且由于PDMS自身的吸光特性，该样品池适用的光谱探测范围有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种可用于光谱探测的流动样品池器件，该器件是一种无窗片流动样品池，可以实现对液体膜宽度、厚度及流动速度的的控制，具有便携、易加工、易清洁的特点。本实用新型将样品的光诱导反应与探测集成在超薄液体膜内（微米量级），进而可以最大程度降低样品需求量，解决了窗片对生物大分子稳定性的干扰，实现探测过程的低成本化。

本实用新型的技术方案：

一种用于瞬态光谱探测的无窗片流动样品池，包括支承板、喷嘴、钨丝观测窗及回收池，支承板上开有半圆形凹槽和窗口，喷嘴和回收池通过螺钉紧固在支承板的凹槽中，二者同轴设置；喷嘴和回收池的一端均位于支承板的窗口所在的区域内；观测窗由两根钨丝构成，钨丝两端分别过喷嘴和回收池并紧贴于喷嘴和回收池内壁，钨丝通过螺钉紧固在支承板上，形成稳定的无窗片流动样品池。

一种用于瞬态光谱探测的无窗片流动样品池，包括支承板、喷嘴、钨丝观测窗及回收池；支承板上开有半圆形凹槽和窗口，喷嘴和回收池通过螺钉紧固在支承板的凹槽中，二者同轴设置；喷嘴和回收池的相邻端位于支承板的窗口所在的区域内；观测窗由两根钨丝构成，钨丝两端分别过喷嘴和回收池并紧贴于喷嘴和回收池的内壁，钨丝通过螺钉紧固在支承板上，形成稳定的无窗片流动样品池。

所述支承板的材质为不锈钢，其上开的窗口包括矩形窗口和门形窗口。不锈钢材质可以保证螺纹孔的耐磨度，提升钨丝观测窗结构的稳定性。

所述喷嘴的材质为聚醚醚酮（PEEK）管，优势在于耐高温、耐腐蚀。喷嘴的外径为1.6mm，内径为65μm-1.4mm，方便调节钨丝观测窗的宽度。

所述钨丝直径在10-300μm范围内，根据所需液体膜厚度进行选择。

所述回收池由聚丙烯材质的锥形漏斗与PEEK管通过快干胶粘接而成，PEEK管的内径与喷嘴的内径一致。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型采用无窗片设计，避免了窗片引起的生物大分子样品团聚且清洗困难的问题。

2.本实用新型通过双通道蠕动泵同步喷射与回收，实现在平行钨丝间形成稳定厚度的液体样品薄膜。薄膜厚度可由钨丝直径和蠕动泵流速调控，可实现的调节范围在10-300μm。薄膜宽度可根据探测所用的激光光斑大小，由PEEK管内径（65μm-1.4mm）和钨丝直径（10-400μm）进行调节，范围在45-1380μm。

3.本实用新型可通过蠕动泵调控样品在钨丝观测窗内的流动速度，以满足不同瞬态光谱探测的时间窗口要求。蠕动泵通常设定流速为3μL/min,即连续一小时测量的样品量仅为180μL，且样品通过回收池可循环使用。

4.本实用新型结构简洁，耐高温、耐腐蚀、易操作和维护，样品需求量低，且可根据不同的瞬态光谱需求在宽度、厚度和流速上自由调节，能够实现多种生物化学动力学反应的探测。

附图说明

图1是本实用新型的无窗片流动样品池的三维结构视图。

图2是本实用新型的无窗片流动样品池的俯视图。

图3是本实用新型的无窗片流动样品池的侧视图。

图4是本实用新型的回收池的剖面图。

图中：1支承板；2喷嘴；3观测窗；4回收池；5螺钉。

实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。

参见图1-3所示，本实用新型为一种用于瞬态光谱探测的无窗片流动样品池，包括支承板1、喷嘴2、观测窗3及回收池4；支承板1上开有半圆形凹槽和窗口，喷嘴2和回收池4通过螺钉5紧固在支承板1的凹槽中，二者同轴设置；喷嘴2和回收池4的相邻端位于支承板1的窗口所在的区域内；观测窗3由两根钨丝构成，钨丝两端分别过喷嘴2和回收池并紧贴于喷嘴2和回收池4的内壁，钨丝通过螺钉5紧固在支承板1上，形成稳定的无窗片流动样品池。

支承板1材质为304不锈钢，长度为75毫米，宽度为52毫米，厚度为2毫米。支撑板1上开有一个矩形窗口、一个门形窗口、两个半圆形凹槽和四个M1.2螺纹孔，具体尺寸参数如下：

矩形窗口作为钨丝观测窗，窗口长42毫米，宽10毫米。

门型窗口作为回收池与硅胶管连接的窗口，窗口距支撑板长8毫米，宽10毫米。

半圆形凹槽用于嵌入喷嘴2和回收池4的PEEK管。凹槽直径为1.6毫米，长度分别为15毫米（喷嘴端）和10毫米（回收池端）。

螺纹孔用于拉紧并固定螺钉5。螺纹孔适用于M1.2螺丝，位于凹槽两侧，中心位置距离凹槽边缘1毫米。

喷嘴2材质为PEEK管，外径为1.6mm，内径在65μm-1.4mm范围内可选。喷嘴2嵌入支承板半圆形凹槽中，通过螺钉5平头紧固。

回收池4由聚丙烯材质的锥形漏斗与PEEK管通过快干胶粘接而成，PPEK管内径与喷嘴2一致，嵌入支承板半圆形凹槽中，通过螺钉5平头紧固。

观测窗由两段平行的钨丝构成，钨丝直径在10-300μm范围内可选。钨丝两端分别穿过喷嘴2和回收池4的PEEK管，再穿过上下两组螺纹孔，拉紧后由螺钉5紧固。最终，钨丝将贴紧上下两段PEEK管内壁，形成稳定的矩形观测窗。

回收池4的剖面图如图4所示，由200微升移液枪头与和PEEK管组成。PEEK管外径为1.6毫米，下端通过硅胶软管接入蠕动泵，通过蠕动泵将液体样品回收至废液池。移液枪头的内壁为平滑的锥形面，最大开口直径为5毫米，便于将液体样品及时排出，避免形成液滴，进而破坏钨丝间的液体薄膜的稳定性。

本实用新型工作方式如下：使用硅胶软管（内径1.6mm）分别连接喷嘴2和样品瓶，通过蠕动泵通道1定速向钨丝观测窗泵送样品；使用另一硅胶软管（内径1.6mm）分别连接回收池4的PEEK管和废液瓶，通过蠕动泵通道2定速回收样品至废液瓶。蠕动泵流速可根据瞬态光谱的探测需求设定，且蠕动泵通道1和蠕动泵通道2设定的流速应保持一致，从而在钨丝观测窗中形成厚度稳定的流动液体薄膜。

本实用新型采用无窗片构型，提供一种可用于瞬态光谱探测的流动样品池器件。通过改变PEEK管、钨丝、蠕动泵流速，实现对液体膜宽度、厚度及流动速度的精确调控，解决了窗片对生物大分子稳定性的干扰，实现探测过程的低成本化。