CN114029099A - 基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台 - Google Patents

基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台 Download PDF

Info

Publication number
CN114029099A
CN114029099A CN202111201775.1A CN202111201775A CN114029099A CN 114029099 A CN114029099 A CN 114029099A CN 202111201775 A CN202111201775 A CN 202111201775A CN 114029099 A CN114029099 A CN 114029099A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dimensional
module
pdms
vacuum
platform
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.)
Granted
Application number
CN202111201775.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114029099B (zh
Inventor
王俊尧
陈星宇
孙功臣
李云鹏
郎天鸿
崔博文
王锐
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.)
Northeast Electric Power University
Original Assignee
Northeast Dianli University
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 Northeast Dianli University filed Critical Northeast Dianli University
Priority to CN202111201775.1A priority Critical patent/CN114029099B/zh
Publication of CN114029099A publication Critical patent/CN114029099A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114029099B publication Critical patent/CN114029099B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

本发明提供基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台，其包括三维热成型模块，PDMS真空定型模块，溶解制备模块。其三维热成型模块包括电磁加热装置，圆形高温平台，三维移动支架，热成型材料喷口，电机驱动装置。通过电机驱动热成型材料喷口在三维移动支架上进行移动。PDMS真空定型模块包括高温定型装置及真空装置。通过真空装置进行抽真空处理，并通过高温定型完成芯片制备。其溶解制备模块，通过溶解槽，由柠檬烯溶液进行溶解完成芯片制备。发明所设计的平台能够完成微米级别三维微流控芯片制作，并且采用模块化设计，将整体装置进行简化，降低了机械结构的复杂性。具有工作精度高，结构装置简单的优点。适用于微米级别微流控芯片制作要求。

Description

基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台
技术领域
本发明涉及微流控芯片制备领域，具体为一种基于高分子溶解技术的三维微流控芯片一体化制作平台及制作方法。属于微装配和微操作技术领域。
背景技术
在现代工业生产中，微流控芯片本身就是不可缺少的一部分。而与传统的工业生产不同的是，在微流控芯片生产领域，高分子溶解材料也渐渐的发挥了相当重要的作用，由于微流控芯片技术在生物、化学、医学等领域巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。而微流控芯片的一种重要的制作材料就是PDMS材料。其中最重要的设备就是高性能的真空加热固化装置。普通微流控芯片的生产设备决定了微流控芯片的产量，而新的微流控芯片制作的技术水平也在很大程度上决定了微流控芯片的质量。微流控芯片的生产质量与材料技术水平的进步息息相关。对此，新的微流控芯片标准对芯片质量提出了更高的要求。
目前主流的采用制作芯片的方式为热模法，热模压法主要是通过制作基片和盖片，并将基片和盖片通过例如热压键合形成具有封闭通道的芯片。目前的微流控芯片热压键合过程中，在芯片的上下面均通过一个金属板或者陶瓷板等硬质压板来施加压力。由于现有硬质压板的上下面很难做到绝对配平，所以会导致施加在芯片上下表面上的压力不均匀，导致芯片内部微结构的塌陷或者形变过大。由于温度的急剧变化以及微结构存在的缘故，会导致芯片的微小翘曲，而芯片的厚度不均匀或者产生微小的翘曲会导致加压方式施加在芯片上下面的压力不均匀，这样就会导致芯片键合不均匀，在温度达到塑料的软化点之后将会导致芯片内部微结构的较大程度塌陷或者形变过大导致阻塞，使获得的芯片无法使用。
基于以上技术问题，本发明提供了一种基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台，设计了一套基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台，其包括实现三维微流控芯片制备装置及真空加热溶解装置。三个模块通过相同平台框架装配，保证装置能够完整贴合。为平台配平提供保证，结构设计的较为简单，并且有很强的制备性能。能够实现微米级别的芯片制备。
发明内容
本发明的目的是提供一套基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台，该系统具有制备流程简单、制备精度高的优点，可于制作三维微纳流控芯片的一体化制作平台。
为实现上述目的，本发明采用如下方案：基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台及制作方法。实现热成型材料的高温成型。三维热成型模块(1)，通过三维移动装置能够实现三维形状的制备。PDMS真空定型模块(9)，可以通过PDMS材料喷口(10)注入PDMS材料，将完成注入的芯片放置入真空定型模块中。其真空定型模块具有抽真空及高温加热功能，通过真空加热方式完成固化PDMS材料三维芯片，溶解制备模块(11)主体固定在平台底部为同样具有高温加热功能。通过高分子柠檬烯溶液料在高温条件下进行热成型结构的溶解，最终得到具有三维结构的内部空心的三维微流控芯片。
进一步，作为优选，装置所涉及三维热成型装置(1)具有三组组梁结构移动装置，能够进行三维方向上的热成型材料喷口(6)运动，在三维结构制备过程中能够实现多位置的精确位移。当装置开始工作时，通过在加热平台上进行热成型材料固定，通过控制三维移动装置。实现三维结构的形状调整。
进一步，作为优选，PDMS真空定型模块所采用的固化方法为真空高温固化法。其装置包括有抽真空装置，通过抽真空处理，能够实时得到真空的PDMS 芯片，采用高温加热装置能够在真空条件下进行高温固化，提高了芯片制作精度。
进一步，作为优选，装置所涉及芯片溶解部分采用高温溶解槽，通过高分子材料能够进行三维材料溶解形成沟道，最终实现三维微流控芯片制备，并且使得整体芯片装置结构复杂程度降低。
基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台，其特征在于，其制作方法包含以下步骤：
第一步:通过基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台三维热成型模块(1)打印出初始三维沟道模具，其中初始三维沟道模具的材料可选为抗冲击聚苯乙烯树脂。
其中电磁加热装置能够保证三维移动装置带动喷口进行三维结构制备过程，平台全程保证温度在200℃。能够将热定型材料进行固定。
在三维结构制备完成后，同过在装置底部的滑轨将完成制备的三维结构运动到PDMS材料喷口处。
第二步：将加入固化剂的PDMS溶液注入制备好的圆形平台(8)中，其中浇筑PDMS厚度为2mm。浇筑完成后对三维微流控芯片，通过PDMS真空定型模块(9)进行抽真空处理六次，抽真空处理完成后在80℃条件下加热20min进行烘干。完成固化。
其中需要保证在制备过程中全程保证真空处理加热。
第三步：将已经固化完的三维微流控芯片放置在溶解模块中通过柠檬烯溶液高温充分浸泡6个小时，最终形成带有三维结构的微米级微流控芯片。
最终形成带有三维结构的微米级微流控芯片。需要通过清水进行冲洗，冲掉表面的柠檬烯材料。
第四步：将制备完成的微流控芯片取出，能够得到三维微流控芯片。
本发明的有益效果：
本发明所设计的基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台具有可操作性强、制作芯片精度高的优点，适用于采用高分子溶解法制作微纳流控芯片。具体为，可以实现对三维结构的精确制备。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1是本发明的基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台整体示意图；
图2是整体三维热成型模块示意图；
图3是PDMS真空定型模块的结构示意图；
图4是PDMS喷口装置示意图；
图5是三维热成型模块电磁加热装置示意图；
图6是溶解制备模块结构示意图；
其中，三维热成型模块(1)，PDMS真空定型模块(2)，溶解制备模块(3)。其三维热成型模块包括三维移动装置(4)、驱动伺服电机(5)、热成型材料喷口(6)、电磁加热装置(7)、圆形高温平台(8)。
具体实施方式
本发明的目的是提供一套基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台，该系统具有制备流程简单、制备精度高的优点，可于制作三维微纳流控芯片的一体化制作平台。
为实现上述目的，本发明采用如下方案：基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台。实现热成型材料的高温成型。三维热成型模块(1)，通过三维移动装置能够实现三维形状的制备。PDMS真空定型模块(9)，可以通过PDMS 材料喷口(10)注入PDMS材料，将完成注入的芯片放置入真空定型模块中。其真空定型模块具有抽真空及高温加热功能，通过真空加热方式完成固化PDMS材料三维芯片，溶解制备模块(11)主体固定在平台底部为同样具有高温加热功能。通过高分子柠檬烯溶液料在高温条件下进行热成型结构的溶解，最终得到具有三维结构的内部空心的三维微流控芯片。
进一步，作为优选，装置所涉及三维热成型装置(1)具有三组组梁结构移动装置，能够进行三维方向上的热成型材料喷口(6)运动，在三维结构制备过程中能够实现多位置的精确位移。当装置开始工作时，通过在加热平台上进行热成型材料固定，通过控制三维移动装置。实现三维结构的形状调整。
进一步，作为优选，PDMS真空定型模块所采用的固化方法为真空高温固化法。其装置包括有抽真空装置，通过抽真空处理，能够实时得到真空的PDMS 芯片，采用高温加热装置能够在真空条件下进行高温固化，提高了芯片制作精度。
进一步，作为优选，装置所涉及芯片溶解部分采用高温溶解槽，通过高分子材料能够进行三维材料溶解形成沟道，最终实现三维微流控芯片制备，并且使得整体芯片装置结构复杂程度降低。
基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台制作方法，其特征在于，其制作方法包含以下步骤：
第一步:通过基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台三维热成型模块(1)打印出初始三维沟道模具，其中初始三维沟道模具的材料可选为抗冲击聚苯乙烯树脂。
其中电磁加热装置能够保证三维移动装置带动喷口进行三维结构制备过程，平台全程保证温度在200℃。能够将热定型材料进行固定。
在三维结构制备完成后，同过在装置底部的滑轨将完成制备的三维结构运动到PDMS材料喷口处。
第二步：将加入固化剂的PDMS溶液注入制备好的圆形平台(8)中，其中浇筑PDMS厚度为2mm。浇筑完成后对三维微流控芯片，通过PDMS真空定型模块(9)进行抽真空处理六次，抽真空处理完成后在80℃条件下加热20min进行烘干。完成固化。
其中需要保证在制备过程中全程保证真空处理加热。
第三步：将已经固化完的三维微流控芯片放置在溶解模块中通过柠檬烯溶液高温充分浸泡6个小时，最终形成带有三维结构的微米级微流控芯片。
最终形成带有三维结构的微米级微流控芯片。需要通过清水进行冲洗，冲掉表面的柠檬烯材料。
第四步：将制备完成的微流控芯片取出，能够得到三维微流控芯片。

Claims (4)

1.基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台，其包括三维热成型模块(1)，PDMS真空定型模块(2)，溶解制备模块(3)，其三维热成型模块包括三维移动装置(4)、驱动伺服电机(5)、热成型材料喷口(6)、电磁加热装置(7)、圆形高温平台(8)，其特征在于，实现热成型材料的高温成型。通过三维移动装置能够实现三维形状的制备，PDMS真空定型模块(9)，其特征在于，可以通过PDMS材料喷口(10)注入PDMS材料，将完成注入的芯片放置入真空定型模块中，其真空定型模块具有抽真空及高温加热功能，通过真空加热方式完成固化PDMS材料三维芯片，溶解制备模块(11)主体固定在平台底部为同样具有高温加热功能，通过高分子柠檬烯溶液料在高温条件下进行热成型结构的溶解，最终得到具有三维结构的内部空心的三维微流控芯片。
2.根据权利要求1所述的基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台三维热成型模块，其特征在于，所述三维热成型模块通过三组移动装置(4)，通过热成型材料喷口(6)，能够制备三维任意形状微米级别沟道，通过三组驱动电机(5)实现其三个方向的各向运动，在各个梁结构各向运动过程中，其相互作用使得热成型材料喷口能够在圆形高温平台(8)进行三维结构制备，其中圆形高温平台下安装电磁加热装置(7)，保证平台温度。
3.根据权利要求1所述的基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台PDMS真空定型模块(9)及溶解制备模块(11)，其特征在于，通过安置在平台的真空定型模块中，通过PDMS材料喷口(10)进行PDMS材料喷出，进而将初步打印的三维芯片放置入真空定型模块，通过真空驱动电机(12)进行下压，进行真空处理，在真空处理后通过装置上的加热轨道(13)进行高温PDMS固化，随后，通过放置入溶解模块中，其模块中放置高分子溶解材料，通过高温溶解热成型材料，最终完成PDMS微流控芯片的制备。
4.基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台制备流程，其特征在于，其制备流程包括下列步骤；
(1)通过三维微流控芯片一体化制作平台三维热成型模块(1)打印出初始三维沟道模具，其中初始三维沟道模具的材料可选为抗冲击聚苯乙烯树脂；
(2)将加入固化剂的PDMS溶液注入制备好的圆形平台(8)中，其中浇筑PDMS厚度为2mm，浇筑完成后对三维微流控芯片，通过PDMS真空定型模块(9)进行抽真空处理六次，抽真空处理完成后在80℃条件下加热20min进行烘干，完成固化；
(3)将已经固化完的三维微流控芯片放置在溶解模块中通过柠檬烯溶液高温充分浸泡6个小时，最终形成带有三维结构的微米级微流控芯片。
CN202111201775.1A 2021-10-15 2021-10-15 基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台 Active CN114029099B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111201775.1A CN114029099B (zh) 2021-10-15 2021-10-15 基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111201775.1A CN114029099B (zh) 2021-10-15 2021-10-15 基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114029099A true CN114029099A (zh) 2022-02-11
CN114029099B CN114029099B (zh) 2022-12-09

Family

ID=80135033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111201775.1A Active CN114029099B (zh) 2021-10-15 2021-10-15 基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114029099B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103285950A (zh) * 2013-05-27 2013-09-11 苏州扬清芯片科技有限公司 聚合物微流控芯片的制备方法
CN108554467A (zh) * 2018-03-24 2018-09-21 北京工业大学 一种制作三维微流控芯片的方法
CN109821583A (zh) * 2019-03-18 2019-05-31 南京师范大学 一种基于fdm三维打印的异型截面微流道芯片的加工方法
US10597289B1 (en) * 2017-07-17 2020-03-24 Adam Woolley 3D printer, resin, and interconnect
CN113306153A (zh) * 2021-05-19 2021-08-27 南京智能高端装备产业研究院有限公司 一种跨尺度圆截面流道的3d打印工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103285950A (zh) * 2013-05-27 2013-09-11 苏州扬清芯片科技有限公司 聚合物微流控芯片的制备方法
US10597289B1 (en) * 2017-07-17 2020-03-24 Adam Woolley 3D printer, resin, and interconnect
CN108554467A (zh) * 2018-03-24 2018-09-21 北京工业大学 一种制作三维微流控芯片的方法
CN109821583A (zh) * 2019-03-18 2019-05-31 南京师范大学 一种基于fdm三维打印的异型截面微流道芯片的加工方法
CN113306153A (zh) * 2021-05-19 2021-08-27 南京智能高端装备产业研究院有限公司 一种跨尺度圆截面流道的3d打印工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN114029099B (zh) 2022-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102962583A (zh) 一种基于激光加热的塑料件微结构成形方法和装置
CN104527038B (zh) 一种聚合物微流控芯片微通道模压成形装置及其方法
CN114029099B (zh) 基于高分子溶解技术三维微流控芯片制作平台
JP2018079652A (ja) 樹脂成形装置および樹脂成形方法
CN102001153B (zh) 注塑产品的生产设备及其生产工艺
CN105058770B (zh) 一种快速聚合物微结构等温平板热压印工艺
CN113608286B (zh) 一种基于微流控技术的微透镜阵列制作方法
CN216579088U (zh) 一种精密塑胶模具成型用快速冷却装置
CN108145910B (zh) 一种实现动模镶件平行切换的双色注塑模具及操作方法
CN213593513U (zh) 一种温控器外壳注塑模具
CN111923343B (zh) 一种具有模内组装功能的旋转式微注塑模具
CN210061732U (zh) 一种高分子粘合剂胶片用固化工装
CN107696363A (zh) 多层式亚克力板件制造方法及其使用制具
CN114228066A (zh) 一种柔性硅胶膜的自动化注塑脱模设备
CN212021460U (zh) 一种用于双色、包胶类滑板式注塑机
CN211307225U (zh) 一种注塑模具
CN111976132A (zh) 基于sla光固化技术的快速常温浇注装备及其方法
CN209812970U (zh) 一种新型注塑模具
CN219294658U (zh) 一种快速降温冷却的塑胶件注塑模具
CN219055146U (zh) 一种玩具生产用快速脱模模具
CN220562123U (zh) 一种笔记本散热底座生产用注塑模具
CN216544490U (zh) 一种短水口的注塑模结构
WO2022262086A1 (zh) 一种模具的制备装置及制备方法
CN219381469U (zh) 一种防粘模的注塑模具
CN215242509U (zh) 对称式一对二注塑模具

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