CN112571718B - 一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置 - Google Patents

一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112571718B
CN112571718B CN202011266785.9A CN202011266785A CN112571718B CN 112571718 B CN112571718 B CN 112571718B CN 202011266785 A CN202011266785 A CN 202011266785A CN 112571718 B CN112571718 B CN 112571718B
Authority
CN
China
Prior art keywords
die
sub
array plate
micro
nested structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011266785.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112571718A (zh
Inventor
门涌帆
李雯
吴碧珠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN202011266785.9A priority Critical patent/CN112571718B/zh
Publication of CN112571718A publication Critical patent/CN112571718A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112571718B publication Critical patent/CN112571718B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/10—Centrifuges combined with other apparatus, e.g. electrostatic separators; Sets or systems of several centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3835—Designing moulds, e.g. using CAD-CAM
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/40—Plastics, e.g. foam or rubber
    • B29C33/405—Elastomers, e.g. rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/2602—Mould construction elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及封装注塑的技术领域，公开了一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，包括：制得第一母模和第二母模；通过第一母模形成软质的第一子模，第一子模包括第一凸台；通过第二母模形成软质的第二子模，第二子模包括第二凸台；将微通道阵列板放置于第一凸台或第二凸台上；对齐第一子模和第二子模合模，形成第一封闭腔室，同时第一凸台压紧在微通道阵列板上表面的中心区域，第二凸台压紧在微通道阵列板下表面的中心区域；对合模后的第一子模和第二子模形成的第一封闭腔室进行注塑，形成嵌套结构。制备简单，不需要特定设备和条件，而且能很好的保护嵌件表面不被注塑材料蒙蔽和保护嵌件不被压坏。

Description

一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置
技术领域
本发明涉及封装注塑的技术领域，具体涉及一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置。
背景技术
嵌件注塑工艺是指在注塑成型前，预先放入异材质嵌件，待其放置到位后注塑模具开始合模，继续成型，期间使熔融状态的注塑材料与嵌件相结合，成为一体化产品的特殊注塑工艺。以往行业中应用比较多的嵌件注塑都是嵌套金属件，这些产品种类往往属于大型器件设备，而目前，对于微小且成本较高的生物科研和医疗耗材的嵌套封装技术欠缺，生产较为困难，且技术方法繁琐，技术工艺要求较高，不利于微小版型的生物医疗耗材的封装和嵌件注塑。
另外，快速成型的封装技术，往往需要在特定的设备和条件(例如特殊波长光线/激光照射，温度，压力等)下进行。
因此，需要一个简单快速的制作方法，实现对特殊材质形状的生物医疗材料的封装技术方法。
发明内容
鉴于上述的不足之处，本发明的目的在于提供一种微通道阵列板(Micro-ChannelArray，MiCA)的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置，使对微小且成本较高的生物医疗耗材的封装更为简单快速。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，所述微通道阵列板的中心区域包括微米级的通孔，包括：
制得第一母模和第二母模；
通过第一母模形成软质的第一子模，所述第一子模包括第一凸台；
通过第二母模形成软质的第二子模，所述第二子模包括第二凸台；
将所述微通道阵列板放置于所述第一凸台或第二凸台上；
对齐所述第一子模和第二子模合模，形成第一封闭腔室，同时所述第一凸台压紧在所述微通道阵列板上表面的中心区域，所述第二凸台压紧在所述微通道阵列板下表面的中心区域；
对合模后的第一子模和第二子模形成的第一封闭腔室进行注塑，形成嵌套结构。
进一步地，所述制备方法还包括：
在所述第一子模和第二子模上分别开设第一通孔，所述第一通孔与所述第一封闭腔室连通；
通过所述第一子模和/或第二子模的所述第一通孔向所述第一封闭腔室注入液态模型胶，使所述液态模型胶充满第一封闭腔室；
静置至液态模型胶固化后与所述微通道阵列板形成嵌套结构，打开第一子模和第二子模，脱模取出制成的嵌套结构。
进一步地，所述静置至液态模型胶固化的步骤在常温常压下进行。
进一步地，所述制得第一母模和第二母模的步骤中，包括：
根据所需的第一子模和第二子模的形状，通过计算机的建模软件设计出对应的设计图；
通过3D打印将设计图打印出，得到第一母模和第二母模。
进一步地，所述第一母模包括第一上母模和第一下母模，所述第二母模包括第二上母模和第二下母模；
所述制得第一母模和第二母模的步骤中，还包括：
在所述第一上母模的顶部开设至少两个第二通孔；
在所述第二上母模的顶部开设至少两个第三通孔。
进一步地，通过第一母模形成软质的第一子模包括步骤：
将第一上母模和第一下母模对齐合模，形成第二封闭腔室；
通过第二通孔向所述第二封闭腔室内注入聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合液；
静置后脱模形成第一子模；
通过第二母模形成软质的第二子模包括步骤：
将第二上母模和第二下母模对齐合模，形成第三封闭腔室；
通过第三通孔向所述第三封闭腔室内注入聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合液；
静置后脱模形成第二子模。
进一步地，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合液的形成步骤包括：
将聚二甲基硅氧烷和固化剂按照2：1-40：1的体积比例混合，搅拌均匀；
经过离心和抽真空脱泡。
进一步地，通过第一母模形成软质的第一子模包括步骤：
将第一上母模和第一下母模对齐合模，形成第二封闭腔室；
通过第二通孔向所述第二封闭腔室内注入模具硅胶和固化剂的混合液；
静置后脱模形成第一子模；
通过第二母模形成软质的第二子模包括步骤：
将第二上母模和第二下母模对齐合模，形成第三封闭腔室；
通过第三通孔向所述第三封闭腔室内注入模具硅胶和固化剂的混合液；
静置后脱模形成第二子模。
进一步地，所述模具硅胶和固化剂的混合液的形成步骤包括：
将模具硅胶和固化剂按照100：1-100：3的体积比例混合，搅拌均匀；
经过离心和抽真空脱泡。
进一步地，所述静置后脱模形成第一子模和第二子模的步骤包括：在25-140度的烘箱中静置15-45分钟。
进一步地，所述静置后脱模形成第一子模和第二子模的步骤包括：在室温下静置1-60小时。
进一步地，所述液态模型胶为聚氨酯树脂和固化剂的混合液，形成步骤包括：将聚氨酯树脂和固化剂按照1：1的体积比例混合，搅拌均匀。
进一步地，所述第一凸台与所述微通道阵列板的贴合面积小于所述微通道阵列板的上或下表面的面积；
所述第二凸台与所述微通道阵列板的贴合面积小于所述微通道阵列板的上或下表面的面积。
进一步地，所述微通道阵列板的直径为2-6mm，厚度为0.1-3mm。
本发明提供的技术方案为：一种液滴产生装置，包括收集装置、嵌套结构和离心装置，所述收集装置用于收集产生的液滴；所述嵌套结构设置于所述收集装置的开口处；所述离心装置用于产生离心力，所述嵌套结构可拆卸固定于所述离心装置上。
进一步地，所述收集装置与所述嵌套结构之间以过盈配合的方式固定。
有益效果：
本发明先设计制造出两套母模，再通过两套母模来分别制造出两个软质的子模，使得制造工艺更为简单方便，而且制造出来的软质子模的形状大小尺寸更加精确；之后再将微通道阵列板放置在第一凸台或第二凸台上，压紧两个子模，使两凸台将微通道阵列板压紧在中间，由于子模为软质的，不会因为压力过大对微通道阵列板产生损伤或损坏，并且可以对微通道阵列板的上下表面进行密封，从而防止在用两个子模进行注塑的时候注塑材料流到微通道阵列板的表面，在微通道阵列板的表面固化，由于微通道阵列板的通孔为微米级别的，很容易被堵住，从而防止微通道阵列板的功能受到影响或无法使用；由于制备嵌套结构的两个子模为软质的，在嵌套结构固化后方便于脱模取出，而且由于两个子模为软质的，具有较大的形变量，在制备好的嵌套结构取出之后，可以快速恢复到原型，直接重复利用制备下一个。这样使得整个制备工艺变得简单方便，而且可以根据所需灵活设计。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明的一实施例的一种嵌套结构的制备方法的流程示意图；
图2是本发明的一实施例的第一子模和第二子模的形成方法的流程示意图；
图3是本发明的另一实施例的一种嵌套结构的制备方法的流程示意图；
图4是本发明的一实施例的嵌套结构的制备状态的示意图；
图5是本发明的一实施例的一种液滴产生装置的示意图；
图6是本发明的一实施例的嵌套结构的示意图。
其中，100、嵌套结构；110、嵌件；111、微通道阵列板；120、注塑件；410、第一子模；411、第一凸台；420、第二子模；421、第二凸台；430、第一封闭腔室；440、第一通孔；500、液滴产生装置；510、收集装置；520、离心装置。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考附图和可选的实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明实施例公开了一种嵌套结构的制备方法，包括：
S1：通过3D打印技术制得第一母模和第二母模；
具体地，根据所需的第一子模和第二子模的形状，通过计算机的建模软件设计出对应的设计图，再通过3D打印将设计图打印出，得到第一母模和第二母模，3D打印只要先设计好第一母模和第二母模的图纸，就能快速成批量的打印出大量的第一母模和第二母模，生产效率高，生产速度快，而且3D打印工艺简单，材料便宜，成本低。所述第一母模包括第一上母模和第一下母模，所述第二母模包括第二上母模和第二下母模。
进一步地，所述第一母模包括第一上母模和第一下母模，所述第二母模包括第二上母模和第二下母模；在所述第一上母模的顶部形成两个第二通孔；在所述第二上母模的顶部形成两个第三通孔。合模后的所述第一上母模和第二上母模的其中一个通孔用于注入注塑材料，另一个通孔用于排气，在注塑材料注入的时候，注塑材料会往下沉，将空气从另一个通孔中挤出，保持模具内部气压，防止第一母模和第二母模在使用时模具内部由于注入注塑材料使得气压升高而产生阻力，难以注入注塑材料；第一上母模和第二上母模都设置通孔，不用对朝向进行区分，使用更方便。
S2：通过第一母模和第二母模分别形成软质的第一子模和第二子模；
其中，所述第一子模和第二子模为软质的材料，具有可变形性；
S3：将嵌件放入所述第一子模或第二子模的凹槽中，将所述第一子模和第二子模对齐合模形成第一封闭腔室，同时将所述嵌件压紧在所述第一子模和第二子模之间；
S4：向所述第一封闭腔室内注入液态模型胶，使所述液态模型胶充满第一封闭腔室；
S5：静置至液态模型胶固化后，打开第一子模和第二子模，脱模取出制成的嵌套结构。
具体地，将充满液态模型胶的合模后的第一子模和第二子模放置于常温常压下静置10分钟。本制备方法在常温常压下即可进行，不需要特定的设备和条件(例如特殊波长光线/激光照射，温度，压力等)下才能进行，制造工艺简单，在急需的时候，在第一母模和第二母模制备好的情况下，可以直接用手在现场制作所述嵌套结构，作应急使用，制作工艺简单方便。
在本实施例中，本发明先设计制造出两套母模，再通过两套母模来分别制造出两个软质的子模，使得制造工艺更为简单方便，而且制造出来的软质子模的形状大小尺寸更加精确；之后再通过两个子模将嵌件压紧，由于子模为软质的，不会因为压力过大对嵌件产生损伤或损坏，并且可以对嵌件的上下表面进行密封，从而防止在用两个子模进行注塑的时候注塑材料流到嵌件的表面，在嵌件的表面固化，使嵌件的功能受到影响或无法使用；由于制备嵌套结构100的两个子模为软质的，在嵌套结构固化后方便于脱模取出，而且由于两个子模为软质的，具有较大的形变量，在制备好的嵌套结构取出之后，可以快速恢复到原型，直接重复利用制备下一个。这样使得整个制备工艺变得简单方便，而且可以根据所需灵活设计。所述嵌套件与注塑材料之间为分子级的接合，因此嵌套效果更好，密封性更强，不会产生缝隙，嵌套件也不容易脱落。
如图2所示，在一实施例中，在步骤S2中，通过第一母模形成软质的第一子模包括步骤：
S21：将第一上母模和第一下母模对齐合模，形成第二封闭腔室；
S22：通过所述通孔向所述第二封闭腔室内注入聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合液；
S23：静置后脱模形成第一子模；
通过第二母模形成软质的第二子模包括步骤：
S24：将第二上母模和第二下母模对齐合模，形成第三封闭腔室；
S25：通过所述通孔向所述第三封闭腔室内注入聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合液；
S26：静置后脱模形成第二子模。
在S23和S26步骤中，静置的具体方式为：在常温常压下静置48小时。当然，如果为了更快的制备出第一子模和第二子模，还可以放在80度的烘箱中静置15-45分钟即可。在80度的烘箱中能加快混合液的固定，形成第一子模和第二子模。
在本实施例中，通过往第一母模和第二母模的封闭腔室内注入聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)和固化剂的混合液，对聚二甲基硅氧烷进行定型，在静置之后会形成所需形状尺寸的软质的固体形态的聚二甲基硅氧烷，用此种状态的聚二甲基硅氧烷作为第一子模和第二子模进行嵌套结构100的注塑，在第一子模和第二子模夹紧嵌件的时候，由于为软质的，可以很好地贴合于嵌件的表面，很好地对嵌件进行保护，密封住嵌件的两个表面，使嵌件的两个表面不与注塑材料接触，防止注塑材料流到嵌件表面固化，影响嵌件的性能，还能防止嵌件被压坏。当然，不限制于PDMS材料，其他具有可塑性和弹性的材料也可以。
其中，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合液的形成方法为：将聚二甲基硅氧烷和固化剂按照10：1的体积比例混合，搅拌均匀之后经过离心和抽真空脱泡。按10：1的体积比例混合能得出软硬程度和可变形性更好的PDMS材质的第一子模和第二子模；之后再经过离心和抽真空，将混合液中产生的气泡给排出去，防止在第一子模和第二子模内夹着气泡，使第一子模和第二子模变形，会影响到产出产品的质量。
在另一实施例中，在步骤S22和S25中，还可以通过所述通孔向所述第二封闭腔室和第三封闭腔室内注入模具硅胶和固化剂的混合液。模具硅胶的流动性更好，粘度低更容易操作，拉力好，不易变形。
其中，所述模具硅胶和固化剂的混合液的形成方法为：将模具硅胶和固化剂按照100：1-100：3的体积比例混合，搅拌均匀后经过离心和抽真空脱泡。能得出软硬程度和可变形性更好的第一子模和第二子模；之后再经过离心和抽真空，将混合液中产生的气泡给排出去，防止在第一子模和第二子模内夹着气泡，使第一子模和第二子模变形，会影响到产出产品的质量。
在一实施例中，所述液态模型胶为聚氨酯树脂和固化剂的混合液，形成步骤包括：将聚氨酯树脂和固化剂按照1：1的体积比例混合，搅拌均匀。制成的产品硬度更符合要求，对嵌件的密封性能也更好，提高产品的质量。
本发明实施例所公开的方案适用但不仅限于微通道阵列板、传感器、纤维滤膜或生物树脂，下面以微通道阵列版为例，针对不同点进一步进行说明，相同方案就不再赘述。
如图3和4所示，在一实施例中，公开了一种微通道阵列板作为嵌件的嵌套结构的制备方法，所述微通道阵列板是直径为2-6mm，厚度为0.1-3mm的光纤玻璃圆片，当然，形状并不局限于圆形，其他的形状也可以。微通道阵列板的中心位置有几个到几十个不等的等距六方密排列的微米级口径的微通孔，用以产生十微米级液滴。因此，如做核酸扩增检测，待检测核酸样品溶液以高离心转速通过该微通道阵列板后，进入承接的油相(硅油，矿物油，棕榈酸异丙酯等)，即可获得十微米级别的油包水液滴。液滴经过聚合酶链式反应(PCR)扩增，即可以液滴为单元，实现液滴数字PCR效果，得到核酸的绝对定量结果。
所述制备方法包括：
S1：通过3D打印技术制得第一母模和第二母模；
S6：通过第一母模形成软质的第一子模，所述第一子模包括第一凸台，位于所述第一子模的型腔中心；
S7：通过第二母模形成软质的第二子模，所述第二子模包括第二凸台，位于所述第二子模的型腔中心；
S8：在所述第一子模和第二子模上分别开设第一通孔；
其中，从第一子模410或第二子模420的第一通孔440注入注塑的材料，另一个所述第一通孔440用于排出空气，平衡模具型腔内的气压，方便于注塑材料的注入。
具体的，所述第一通孔440设置于所述第一子模410和第二子模420的侧边，所述第一通孔440为使用3mm打孔器打出的通孔，即孔径为3mm。
S9：将所述微通道阵列板放置于所述第一凸台或第二凸台上；
其中，所述第一凸台411与所述微通道阵列板111的贴合面积小于所述微通道阵列板111的上或下表面的面积；所述第二凸台421与所述微通道阵列板111的贴合面积小于所述微通道阵列板111的上或下表面的面积。在第一凸台411和第二凸台421压紧在微通道阵列板111上的时候，在微通道阵列板111的边缘留出一圈不进行贴合密封，在注入注塑材料之后，注塑材料会与边缘进行接合，将微通道阵列板111的边缘进行密封，增加贴合面积，防止产生缝隙通道，即使稍微有点缝隙，由于贴合的面积比较大，难以形成通道。
S10：对齐所述第一子模和第二子模合模，形成第一封闭腔室，同时所述第一凸台压紧在所述微通道阵列板上表面的中心区域，所述第二凸台压紧在所述微通道阵列板下表面的中心区域；所述第一封闭腔室与所述第一通孔连通；
S11：通过所述第一通孔向所述第一封闭腔室注入液态模型胶，使所述液态模型胶充满第一封闭腔室；
注入液态模型胶来形成微通道阵列板111的嵌套结构100，能更好的对微通道阵列板111的周围进行密封，防止产生缝隙通道，如果产生缝隙通道的话，随便都会比微通道阵列板111的通孔的孔径大，会使得微通道阵列板111的通孔失去效果，因此密封性很重要。
S12：静置至液态模型胶固化后与所述微通道阵列板形成嵌套结构，打开第一子模和第二子模，脱模取出制成的嵌套结构。
具体地，将充满液态模型胶的合模后的第一子模410和第二子模420放置于常温常压下静置10分钟。本制备方法在常温常压下即可进行，不需要特定的设备和条件(例如特殊波长光线/激光照射，温度，压力等)下才能进行，制造工艺简单，由于微通道阵列板111为很小的一个嵌件110，所形成的嵌套结构100也将会很小，在急需的时候，在第一母模和第二母模制备好的情况下，可以直接用手在现场制作所述嵌套结构100，作应急使用，制作工艺简单方便。
在本实施例中，先设计制造出两套母模，再通过两套母模来分别制造出两个软质的子模，使得制造工艺更为简单方便，而且制造出来的软质子模的形状大小尺寸更加精确；之后将微通道阵列板111放置在第一凸台411或第二凸台421上，压紧两个子模，形成第一封闭腔室430，使两凸台将微通道阵列板111压紧在中间，由于子模为软质的，不会因为压力过大对微通道阵列板111产生损伤或损坏，微通道阵列板111的价格较高，因此可以大大减少资金损失，并且可以对微通道阵列板111的上下表面进行密封，从而防止在用两个子模进行注塑的时候注塑材料流到微通道阵列板111的表面，在微通道阵列板111的表面固化，由于微通道阵列板111的通孔为微米级别的，很容易被堵住，从而防止微通道阵列板111的功能受到影响或无法使用；由于制备嵌套结构100的两个子模为软质的，在嵌套结构100固化后方便于脱模取出，而且由于两个子模为软质的，具有较大的形变量，在制备好的嵌套结构100取出之后，可以快速恢复到原型，直接重复利用制备下一个。这样使得整个制备工艺变得简单方便，而且可以根据所需灵活设计。所述微通道阵列板111与注塑材料之间为分子级的接合，因此嵌套效果更好，密封性更强，不会产生缝隙，嵌件110也不容易脱落。
目前是通过螺纹旋紧件将微通道阵列板111封装在卡套内，在所述微通道阵列板111与所述旋紧件之间垫上软质的垫圈防止旋紧件将微通道阵列板111压得损伤或碎裂，但是在旋紧的时候需要精确的操作，没拧够的话容易在微通道阵列板111的周围出现缝隙，液体样本从缝隙中流走，影响微通道阵列板111的使用效果，或者拧的太过的话，就容易将微通道阵列板111压裂，由于微通道阵列板111价格以及旋紧件和卡套造价比较贵，因此使用成本较高，同时旋紧件和卡套的配合体积大，无法直接进行安装使用；本实施例中直接将微通道阵列板111嵌件注塑到注塑件内形成嵌套结构100，在使用时直接将嵌套结构100套入使用即可，不需要组合安装，因此，使用更为简单方便，而且在使用时不存在将微通道阵列板111压裂的情况，并且微通道阵列板111的嵌件注塑的材料便宜和制备工艺简单，所以成本更低，同时，嵌套结构100体积小，可以直接进行安装使用。
在具体使用方面，所述微通道阵列板111用于生物医疗方面，一般需要有可抛弃性，不可重复反复利用，旋紧件和卡套的制作成本很高，需要几百元，因此不会直接抛弃，而是将旋紧件从卡套上拆下，将所述微通道阵列板111取出抛弃，再对旋紧件和卡套进行清洗，增加了清洗的步骤，提高了生物样品交叉污染的可能性，本实施例的嵌套结构100的注塑件成本很便宜，十几元可制备几百个，为一次性使用，无需反复拆装和清洗，避免了生物样品的交叉污染。
如图5和6所示，本发明实施例公开了一种液滴产生装置500，包括收集装置510、离心装置520和上述的嵌套结构100，所述收集装置510用于收集产生的液滴；所述嵌套结构100设置于所述收集装置510的开口处，与所述收集装置510过盈配合；所述离心装置520用于产生离心力，所述嵌套结构100与所述收集装置510装配好之后放入所述离心装置520中；其中，所述嵌套结构100包括微通道阵列板111和注塑件120，所述微通道阵列板111嵌套于所述注塑件120之中，所述微通道阵列板111包括多个微米级别的通孔，所述微通道阵列板111与所述离心装置520配合，利用离心装置520产生的离心力使嵌套结构100上的液体样本通过所述微通道阵列板111产生液滴，滴入到所述收集装置510中。上述的嵌套结构100密封性好，不会有缝隙，液体样本只能从微通道阵列板111的通孔中通过，形成的液滴更为均匀，不会产生过大的液滴。嵌套结构100与收集装置510的配合安装也简单，只需要挤进去即可。
具体的，所述收集装置510为0.2毫升的PCR管，所述PCR管套设于所述嵌套结构100上，以过盈配合的方式固定，所述嵌套结构100可以直接装配到PCR管上，所述PCR管内盛放有油(硅油、矿物油棕榈酸异丙酯等)，在使用时，将需要制备液滴的样本放入所述嵌套结构100中，然后将装配好的嵌套结构100和PCR管放入离心装置520中，在离心力的作用下，样品可通过微通道阵列板111上的微米级别的通孔形成液滴，进入PCR管盛放的油相中，形成油包水的样品液滴。
需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本发明的保护范围。以上内容是结合具体的可选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，所述微通道阵列板的嵌套结构应用于液体产生装置中，所述微通道阵列板的中心区域包括微米级的通孔，所述嵌套结构用于使所述嵌套结构中盛放的液体样本经所述微通道阵列板的通孔形成液滴，所述嵌套结构装配于收集装置的开口处，所述收集装置用于接收所述液滴，离心装置用于产生离心力，所述嵌套结构与所述收集装置装配好之后放入所述离心装置中；利用离心装置产生的离心力使嵌套结构上的液体样本通过所述微通道阵列板产生液滴；所述微通道阵列板为光纤玻璃圆片，其直径为2-6mm，厚度为0.1-3mm，其特征在于，所述方法包括：
制得第一母模和第二母模；
通过第一母模形成软质的第一子模，所述第一子模包括第一凸台和位于所述第一凸台外围的第一合模台，所述第一凸台和所述第一合模台之间设有第一凹槽；所述第一凸台的顶面与所述第一子模的基面之间的距离大于所述第一合模台的顶面与所述第一子模的基面之间的距离；
通过第二母模形成软质的第二子模，所述第二子模包括第二凸台和位于所述第二凸台外围的第二合模台，所述第二凸台和所述第二合模台之间有第二凹槽；所述第二凸台的顶面与所述第二子模的基面之间的距离小于所述第二合模台的顶面与所述第二子模的基面之间的距离；
将所述微通道阵列板放置于所述第一凸台或所述第二凸台上；
对齐所述第一子模和所述第二子模，使得所述第一合模台和所述第二合模台贴合，从而使所述第一子模和所述第二子模合模，形成第一封闭腔室，同时所述第一凸台压紧在所述微通道阵列板上表面的中心区域，所述第二凸台压紧在所述微通道阵列板下表面的中心区域；
所述第一凸台与所述微通道阵列板上表面的贴合面积小于所述微通道阵列板上表面的面积；所述第二凸台与所述微通道阵列板下表面的贴合面积小于所述微通道阵列板下表面的面积；
对合模后的所述第一子模和所述第二子模形成的第一封闭腔室进行注塑，形成所述嵌套结构；
所述嵌套结构包括所述微通道阵列板和注塑件，所述微通道阵列板嵌套于所述注塑件之中，所述注塑件包括与所述第一凹槽匹配的第一部分、与所述第二凹槽匹配的第二部分、与所述第一凸台和第二合模台所形成空间匹配的第三部分、与所述第二合模台和所述微通道阵列板的侧面所形成空间匹配的第四部分。
2.根据权利要求1所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，在所述第一子模和第二子模上分别开设第一通孔，所述第一通孔与所述第一封闭腔室连通；所述对合模后的所述第一子模和所述第二子模形成的第一封闭腔室进行注塑，形成所述嵌套结构；
包括：
通过所述第一子模和/或第二子模的所述第一通孔向所述第一封闭腔室注入液态模型胶，使所述液态模型胶充满第一封闭腔室；
静置至液态模型胶固化后与所述微通道阵列板形成嵌套结构，打开第一子模和第二子模，脱模取出制成的嵌套结构。
3.根据权利要求2所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，所述静置至液态模型胶固化的步骤在常温常压下进行。
4.根据权利要求1所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，所述制得第一母模和第二母模的步骤中，包括：
根据所需的第一子模和第二子模的形状，通过计算机的建模软件设计出对应的设计图；
通过3D打印将设计图打印出，得到第一母模和第二母模。
5.根据权利要求4所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，所述第一母模包括第一上母模和第一下母模，所述第二母模包括第二上母模和第二下母模；
所述制得第一母模和第二母模的步骤中，还包括：
在所述第一上母模的顶部开设至少两个第二通孔；
在所述第二上母模的顶部开设至少两个第三通孔。
6.根据权利要求5所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，通过第一母模形成软质的第一子模包括步骤：
将第一上母模和第一下母模对齐合模，形成第二封闭腔室；
通过第二通孔向所述第二封闭腔室内注入聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合液；
静置后脱模形成第一子模；
通过第二母模形成软质的第二子模包括步骤：
将第二上母模和第二下母模对齐合模，形成第三封闭腔室；
通过第三通孔向所述第三封闭腔室内注入聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合液；
静置后脱模形成第二子模。
7.根据权利要求6所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合液的形成步骤包括：
将聚二甲基硅氧烷和固化剂按照2：1-40：1的体积比例混合，搅拌均匀；
经过离心和抽真空脱泡。
8.根据权利要求5所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，通过第一母模形成软质的第一子模包括步骤：
将第一上母模和第一下母模对齐合模，形成第二封闭腔室；
通过第二通孔向所述第二封闭腔室内注入模具硅胶和固化剂的混合液；
静置后脱模形成第一子模；
通过第二母模形成软质的第二子模包括步骤：
将第二上母模和第二下母模对齐合模，形成第三封闭腔室；
通过第三通孔向所述第三封闭腔室内注入模具硅胶和固化剂的混合液；
静置后脱模形成第二子模。
9.根据权利要求8所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，所述模具硅胶和固化剂的混合液的形成步骤包括：
将模具硅胶和固化剂按照100：1-100：3的体积比例混合，搅拌均匀；
经过离心和抽真空脱泡。
10.根据权利要求6或8所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，所述静置后脱模形成第一子模和第二子模的步骤包括：在25-140度的烘箱中静置15-45分钟。
11.根据权利要求6或8所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，所述静置后脱模形成第一子模和第二子模的步骤包括：在室温下静置1-60小时。
12.根据权利要求2所述的一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法，其特征在于，所述液态模型胶为聚氨酯树脂和固化剂的混合液，所述方法步骤包括：将聚氨酯树脂和固化剂按照1：1的体积比例混合，搅拌均匀，形成所述液态模型胶。
13.一种液滴产生装置，其特征在于，包括：
收集装置，用于收集产生的液滴；
如权利要求1至12任意一项所述微通道阵列板的嵌套结构的制备方法制得的嵌套结构，设置于所述收集装置的开口处；
离心装置，用于产生离心力，所述嵌套结构可拆卸固定于所述离心装置上。
14.根据权利要求13所述的一种液滴产生装置，其特征在于，所述收集装置与所述嵌套结构之间以过盈配合的方式固定。
CN202011266785.9A 2020-11-13 2020-11-13 一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置 Active CN112571718B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011266785.9A CN112571718B (zh) 2020-11-13 2020-11-13 一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011266785.9A CN112571718B (zh) 2020-11-13 2020-11-13 一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112571718A CN112571718A (zh) 2021-03-30
CN112571718B true CN112571718B (zh) 2023-06-20

Family

ID=75122693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011266785.9A Active CN112571718B (zh) 2020-11-13 2020-11-13 一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112571718B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114889039A (zh) * 2022-04-19 2022-08-12 微智医疗器械有限公司 视网膜植入体柔性电极及其包胶模具、包胶方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7109574B2 (en) * 2002-07-26 2006-09-19 Stmicroelectronics, Inc. Integrated circuit package with exposed die surfaces and auxiliary attachment
CN104741158B (zh) * 2015-04-03 2019-04-12 北京天天极因科技有限公司 一种利用惯性力产生微液滴的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112571718A (zh) 2021-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112571718B (zh) 一种微通道阵列板的嵌套结构的制备方法和液滴产生装置
CN105277724B (zh) 一种微流控芯片装置及其制备方法
US7993548B2 (en) Method of manufacturing a vessel
US7601286B2 (en) Polymer-based platform for microfluidic systems
CN112549431B (zh) 一种用于液体产生装置中的嵌套结构的制备方法
WO2010025515A1 (en) Method for fabricating microstructured cell culture devices
CN108080044B (zh) 一种用于薄膜微流控芯片键合的pdms基片底座制作方法
Sabourin et al. Interconnection blocks: a method for providing reusable, rapid, multiple, aligned and planar microfluidic interconnections
US20120286454A1 (en) Device and method for producing a moulded body having microstructures
CN104199130A (zh) 一种pdms透镜的制作方法
EP1720695A1 (en) Process and installation for molding an optical lens
CN110241017A (zh) 数字化生物检测芯片及封装夹具
JP2010158889A5 (zh)
CN112473756A (zh) 一种pdms微流控芯片的加工方法
CN101821006A (zh) 微流通道,其实施方法,和包括微流通道的微流系统
KR20090105249A (ko) 미세 유체 칩 및 이를 제조하기 위한 사출 성형 몰드
CN213890909U (zh) 一种聚二甲基硅氧烷微流控芯片制备模具
Lee et al. A novel monolithic fabrication method for a plastic microfluidic chip with liquid interconnecting ports
CN212247006U (zh) 一种嵌套结构及制造其的模具和液滴产生装置
WO2022035513A1 (en) Pressed silicon carbide (sic) multilayer fluidic modules
US20120292804A1 (en) Apparatus and methods for forming polymeric devices
CN105233554A (zh) 一种有机微孔过滤体的加工方法及有机微孔过滤体
CN106671346A (zh) 一种聚二甲基硅氧烷微流控芯片的注射成型方法
EP3887118A1 (en) Thermoplastic forming tools, assemblages thereof, and methods of making and methods of use thereof
EP1602623B1 (en) Method of moulding a microfluidic structure and mould

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant