CN103934048B - 一种微流控芯片及基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微流控芯片及基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，一种微流控芯片包括液珠通道、聚合通道和集液池，所述液珠通道的流出端通过聚合通道连接至集液池的输入端，所述液珠通道与聚合通道的连接处垂直设有进样通道，所述聚合通道上垂直设有PH控制通道。本发明一种微流控芯片及基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法能精确地控制微胶囊的大小和形成，制备出均一大小的微胶囊，有效解决了由于粒径不均一给显示效果和驱动设计带来的困难，而且本发明结构简单，能大大减少生产成本。本发明可广泛应用于电泳电子纸产品中。
Description
技术领域
本发明涉及微胶囊制造技术，尤其涉及一种微流控芯片及基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法。
背景技术
目前，电泳电子纸在市场上已经有产品，其主要的原理是利用胶体化学中的电泳现象，在透明微胶囊的内部加入具有带电粒子的电泳颜料粒子，并将微胶囊封装成显示材料，显示屏幕由TFT控制。电泳电子纸显示频的原理是将带有不同电荷的颜料粒子包裹进微胶囊中，当上下极板间的像素格加载上电场时，带电的颜料粒子就会在电场的作用下发生电泳迁移，依据同性相斥，异性相吸的理论，两种不同颜色的颜料粒子就会发生分离，通过加载电压的时间又可以控制颜料粒子的移动，从而显示出图像需要的不同灰阶，以达到显示效果。
传统方法制备微胶囊，很难精确控制微胶囊的大小和尺寸，这会带来两个方面的问题。第一个是电压驱动方面，电泳显示时，由于不同粒径的微胶囊显示同一图像所需要的加压时间不一样，所以在设计驱动程序很难满足每一个屏幕的要求，特别是对于批量生产的屏幕来说，由于微胶囊本身的粒径不一样，每一批屏幕的驱动波形就不一致，使得驱动程序的设计存在很大困难。第二个存在的问题是，由于大小不一的微胶囊混合在一起，很难研究出胶囊粒径与显示效果之间的关系，如果能够制备出大小完全一致的微胶囊，则有利于研究出什么尺寸的胶囊更有利于图像的变化和图像的清晰度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能控制微胶囊尺寸大小，且结构简单的一种微流控芯片。
本发明的另一个目的是提供一种能控制微胶囊尺寸大小一致的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种微流控芯片，包括液珠通道、聚合通道和集液池，所述液珠通道的流出端通过聚合通道连接至集液池的输入端，所述液珠通道与聚合通道的连接处垂直设有进样通道，所述聚合通道上垂直设有PH控制通道。
作为所述的一种微流控芯片的进一步改进，所述液珠通道为单通道或Y型结构通道或阵列型结构通道。
作为所述的一种微流控芯片的进一步改进，所述液珠通道和聚合通道均是深度为50um和宽度为100um的通道。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，包括以下步骤：
A、将浓度为1%的明胶和阿拉伯胶等比例混合水溶液作为外相溶液；
B、将浓度为1.7%的颜料颗粒与四氯乙烯混合溶液作为内相溶液；
C、将外相溶液和内相溶液分别以不同的流速通过进样通道加入至液珠通道的透明分散介质中，生成得到直径均一的液珠；
D、通过PH控制通道加入流速为10ul/min的PH=3.9的醋酸水溶液至聚合通道的液珠中，得到酸化后的液珠；
E、将酸化后的液珠收集至集液池，并静置30min；
F、用去离子水对静置后的液珠进行清洗三遍或三遍以上，得到洗涤后的微胶囊水溶液；
G、将洗涤后的微胶囊水溶液降至10℃以下；
H、对降温后的微胶囊水溶液加入浓度为25%-50%的茂二醛溶液，并晃动搅拌，使得茂二醛与微胶囊能充分混合；
I、将混合后的溶液置于4℃的环境中冷藏10小时，形成得到固化微胶囊。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤F用去离子水对静置后的液珠进行清洗，包括：
F1、对静置后的液珠缓慢加入去离子水；
F2、将液珠静置直到微胶囊沉降；
F3、除去上层清液。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤A中的外相溶液还添加有浓度为0.02%的十二烷基硫酸钠作为稳定剂。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述颜料颗粒为耐晒翠绿色淀或二氧化钛或碳黑染料。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤B中的内相溶液还添加有浓度为1%的的山梨糖醇酐油酸酯作为表面活性剂。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤C中的外相溶液的流速为10ul/min，所述步骤C中的内相溶液的流速为1ul/min。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤C中的液珠的直径为50um。
本发明的有益效果是：
本发明一种微流控芯片能通过控制生成的液滴尺寸，从而实现制备出均一尺寸的微胶囊，而且本发明结构简单，能大大减少生产成本。
本发明的另一个有益效果是：
本发明一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法能精确地控制微胶囊的大小和形成，制备出均一大小的微胶囊，有效解决了由于粒径不均一给显示效果和驱动设计带来的困难。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明一种微流控芯片第一实施例的结构原理图；
图2是本发明一种微流控芯片第二实施例的结构原理图；
图3是本发明一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的步骤流程图。
具体实施方式
参考图1-图2，图1是本发明一种微流控芯片第一实施例的结构原理图，本发明一种微流控芯片，包括液珠通道1、聚合通道2和集液池3，所述液珠通道1的流出端通过聚合通道2连接至集液池3的输入端，所述液珠通道1与聚合通道2的连接处垂直设有进样通道4，所述聚合通道2上垂直设有PH控制通道5。
作为所述的一种微流控芯片的进一步改进，所述液珠通道1为单通道或Y型结构通道或阵列型结构通道。
作为所述的一种微流控芯片的进一步改进，所述液珠通道1和聚合通道2均是深度为50um和宽度为100um的通道。
图3是本发明一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的步骤流程图，本发明一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，包括以下步骤：
A、将浓度为1%的明胶和阿拉伯胶等比例混合水溶液作为外相溶液；
B、将浓度为1.7%的颜料颗粒与四氯乙烯混合溶液作为内相溶液；
C、将外相溶液和内相溶液分别以不同的流速通过进样通道4加入至液珠通道1的透明分散介质中，生成得到直径均一的液珠；
D、通过PH控制通道5加入流速为10ul/min的PH=3.9的醋酸水溶液至聚合通道2的液珠中，得到酸化后的液珠；
E、将酸化后的液珠收集至集液池3，并静置30min；
F、用去离子水对静置后的液珠进行清洗三遍或三遍以上，得到洗涤后的微胶囊水溶液；
G、将洗涤后的微胶囊水溶液降至10℃以下；
H、对降温后的微胶囊水溶液加入浓度为25%-50%的茂二醛溶液，并晃动搅拌，使得茂二醛与微胶囊能充分混合；
I、将混合后的溶液置于4℃的环境中冷藏10小时，形成得到固化微胶囊。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤F用去离子水对静置后的液珠进行清洗，包括：
F1、对静置后的液珠缓慢加入去离子水；
F2、将液珠静置直到微胶囊沉降；
F3、除去上层清液。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤A中的外相溶液还添加有浓度为0.02%的十二烷基硫酸钠作为稳定剂。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述颜料颗粒为耐晒翠绿色淀或二氧化钛或碳黑染料。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤B中的内相溶液还添加有浓度为1%的的山梨糖醇酐油酸酯作为表面活性剂。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤C中的外相溶液的流速为10ul/min，所述步骤C中的内相溶液的流速为1ul/min。
作为所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的进一步改进，所述步骤C中的液珠的直径为50um。
本发明一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法的另一个实施例是：
S1、将浓度为1%的明胶和阿拉伯胶等比例混合水溶液作为外相溶液；
S2、将浓度为1.7%的颜料颗粒与四氯乙烯混合溶液作为内相溶液；
S3、将外相溶液和内相溶液分别以不同的流速通过进样通道4加入至液珠通道1的透明分散介质中，生成得到直径均一的液珠；
S4、将液珠收集至集液池3，并将其稀释至10倍或10倍以上；
S5、以20ul/min-40ul/min的流速加入浓度为10%的醋酸水溶液，并同时一直搅拌，直到液珠溶液的PH值为3.9时停止加入醋酸水溶液，继续搅拌30min；
S6、将液珠溶液降温至10℃以下，对其搅拌并加入浓度为25%-50%的戊二醛溶液；
S7、将混合后的溶液置于4℃的环境中冷藏10小时；
S8、用去离子水对冷藏后的溶液进行清洗三遍或三遍以上后对其进行晾干，得到固态微胶囊。
其中，将微胶囊收集后，在体外控制反应条件。囊壁的厚度是关键，囊壁过厚会导致驱动电压加载后电泳显示效果不好，囊壁过薄会导致微胶囊固化风干后无法形成微胶囊粉末。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将浓度为1%的明胶和阿拉伯胶等比例混合水溶液作为外相溶液；
B、将浓度为1.7%的颜料颗粒与四氯乙烯混合溶液作为内相溶液；
C、将外相溶液和内相溶液分别以不同的流速通过进样通道（4）加入至液珠通道（1）的透明分散介质中，生成得到直径均一的液珠；
D、通过pH控制通道（5）加入流速为10ul/min的pH=3.9的醋酸水溶液至聚合通道（2）的液珠中，得到酸化后的液珠；
E、将酸化后的液珠收集至集液池（3），并静置30min；
F、用去离子水对静置后的液珠进行清洗三遍或三遍以上，得到洗涤后的微胶囊水溶液；
G、将洗涤后的微胶囊水溶液降至10℃以下；
H、对降温后的微胶囊水溶液加入浓度为25%-50%的戊二醛溶液，并晃动搅拌，使得戊二醛与微胶囊能充分混合；
I、将混合后的溶液置于4℃的环境中冷藏10小时，形成得到固化微胶囊。
2.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，其特征在于：所述步骤F用去离子水对静置后的液珠进行清洗，包括：
F1、对静置后的液珠缓慢加入去离子水；
F2、将液珠静置直到微胶囊沉降；
F3、除去上层清液。
3.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，其特征在于：所述步骤A中的外相溶液还添加有浓度为0.02%的十二烷基硫酸钠作为稳定剂。
4.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，其特征在于：所述颜料颗粒为耐晒翠绿色淀或二氧化钛或碳黑染料。
5.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，其特征在于：所述步骤B中的内相溶液还添加有浓度为1%的的山梨糖醇酐油酸酯作为表面活性剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，其特征在于：所述步骤C中的外相溶液的流速为10ul/min，所述步骤C中的内相溶液的流速为1ul/min。
7.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的电泳微胶囊制造方法，其特征在于：所述步骤C中的液珠的直径为50um。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jin Mingliang Inventor after: Zhu Yunfei Inventor after: Shui Lingling Inventor after: Albert Vandenberg Inventor after: Zhou Guofu Inventor before: Jin Mingliang Inventor before: Zhu Yunfei Inventor before: Shui Lingling Inventor before: Zhou Guofu |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 510631 Guangdong Institute of technology, South China Normal University, Guangzhou City, the Institute of color dynamic electronic paper display technology research institute Patentee after: South China Normal University Patentee after: Shenzhen Guohua Optoelectronics Tech. Co.,Ltd. Patentee after: SHENZHEN GUOHUA OPTOELECTRONIC Research Institute Address before: 510631 Guangdong Institute of technology, South China Normal University, Guangzhou City, the Institute of color dynamic electronic paper display technology research institute Patentee before: South China Normal University Patentee before: Shenzhen Guohua Optoelectronics Tech. Co.,Ltd. Patentee before: SHENZHEN GUOHUA PHOTOELECTRIC RESEACH INSTITUTE |