專利名稱：一種用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，屬于機械加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著微流控技術(shù)在生物、化工、機械、藥物等不同領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，通過微通道結(jié)構(gòu)對微量液體或樣品在微觀尺度上進行控制和處理的技術(shù)受到了國內(nèi)外的普遍重視。利用微通道技術(shù)不僅可制備出單分散性好、粒徑和形態(tài)可控的微細乳液或顆粒，還可制備出納米級靶向或控釋給藥載體、細胞固定化微細載體、尺寸均一的生物分離介質(zhì)、亞微米催化劑顆粒及生物能源轉(zhuǎn)化用固定化載體等，且微通道技術(shù)的應(yīng)用范圍還在不斷擴大。因此，微通道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、微通道的加工制備、裝配及放大等問題變得日益重要。然而，現(xiàn)有微通道制備技術(shù)一般是針對實驗室應(yīng)用，主要采用電火花放電、化學(xué)蝕刻、激光加工、陰陽模印制、雕刻機雕刻等制備技術(shù)；且在現(xiàn)有技術(shù)中用于微流控的微通道的基材主要采用聚合物材料、玻璃、碳板及硅材等。這些微通道制備方法因其加工方法的限制或因加工過程不易控制等因素而常常遇到諸如微通道尺寸難以精確控制、通道尺寸不均勻、表面粗糙、難于規(guī)模化放大等問題；且使用現(xiàn)有技術(shù)中用于微流控的微通道的基材(聚合物、硅材、玻璃等)制備的微通道不容易實現(xiàn)放大，在工業(yè)應(yīng)用中受限。隨著工業(yè)應(yīng)用中對微通道成粒技術(shù)規(guī)模化放大需求的迅速增加，因此迫切需要適于工業(yè)化放大的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，本方法制備出的板載微通道結(jié)構(gòu)即可適于實驗室應(yīng)用又可適于工業(yè)應(yīng)用，本制備方法工藝簡單、耗時少、生產(chǎn)成本低、加工精度高、微通道尺寸可控性好。為達成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，至少包括以下步驟(1)在要加工的基板上開設(shè)定位孔、螺栓孔、液體注入孔、進氣孔；(2)將基板放置在銑床工作臺上，利用基板上的定位孔對基板進行定位確定需加工微通道的位置，用夾具將基板固定；(3)用微銑刀對基板的一面進行微通道銑削加工，通過控制銑床主軸上下運動的位移控制微通道的深度，通過控制銑床工作臺的位移控制微通道的方向及長度，加工出所需要的微通道；(4)對所形成微通道進行拋光；(5)在基板上加蓋一層開有與基板上的各孔對應(yīng)孔的密封板，使密封板上的定位孔與基板上的定位孔對準；在密封板上加蓋一層開有與基板上的各孔對應(yīng)孔及視窗的蓋板，使蓋板上的定位孔與密封板及基板上的定位孔對準；用螺栓依次穿過基板、密封板及蓋板上的螺栓孔將這三者固定連接在一起。
在銑削微通道之前對基板及蓋板進行預(yù)處理，使各板的上、下表面平行。步驟(1)中開設(shè)的定位孔、螺栓孔、液體注入孔、進氣孔是用鉆孔方式進行加工?；鍨檫m于銑削的金屬板，蓋板的材料與基板的材料相同，密封板為硬度比基板低的惰性材料透明板。所述基板為不銹鋼板或碳鋼板。所用微銑刀為兩刃硬質(zhì)合金銑刀，直徑為200 400 μ m。銑床的轉(zhuǎn)速高于10000r/min。所形成微通道的截面為矩形或正方形。步驟中對微通道的底部進行拋光是采用纖維油石和相應(yīng)拋光液進行拋光。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法具有以下優(yōu)點1.本方法制備出的板載微通道結(jié)構(gòu)即可適于實驗室應(yīng)用又可適于工業(yè)應(yīng)用。2.本制備方法工藝簡單、耗時少、生產(chǎn)成本低、加工精度高、微通道尺寸可控性好。3.本制備方法特別適于金屬材料的微通道加工。
具體實施例方式下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明提供的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法做進一步詳細說明。本方法至少包括以下步驟(1)在要加工的基板上開設(shè)定位孔、螺栓孔、液體注入孔、進氣孔；(2)將基板放置在銑床工作臺上，利用基板上的定位孔對基板進行定位確定需加工微通道的位置，用夾具將基板固定；(3)用微銑刀對基板的一面進行微通道銑削加工，通過控制銑床主軸上下運動的位移控制微通道的深度，通過控制銑床工作臺的位移控制微通道的方向及長度，加工出所需要的微通道；(4)對所形成微通道進行拋光；(5)在基板上加蓋一層開有與基板上的各孔對應(yīng)孔的密封板，使密封板上的定位孔與基板上的定位孔對準；在密封板上加蓋一層開有與基板上的各孔對應(yīng)孔及視窗的蓋板，使蓋板上的定位孔與密封板及基板上的定位孔對準；用螺栓依次穿過基板、密封板及蓋板上的螺栓孔將這三者固定連接在一起。實施例1 在本實施例中，在轉(zhuǎn)速為lOOOOr/min的銑床上用直徑為400 μ m的硬質(zhì)合金微銑刀對尺寸為280mmX80mmX IOmm(長X寬X厚)的不銹鋼基板進行微銑削加工，得到可進行流體聚焦帶的“十”字交叉對沖微通道，其中主通道尺寸為 400ymX400ymX210mm(寬X深X長)，微通道截面為正方形，表面粗糙度為0. 10 μ m。 所用密封板為聚丙烯板，所用蓋板為不銹鋼板，依次將密封板及蓋板加蓋到基板上所形成的板載微通道結(jié)構(gòu)可用于固體脂質(zhì)納米粒藥物包埋載體的制備。以Softisan脂質(zhì)體的醇溶液為油相，氮氣為氣相，表面活性劑水溶液為水相，于水相流速0. 6m/s、油相流速0. 04m/ s、氣相流速0. lm/s下制備得到固體脂質(zhì)納米粒藥物包埋載體平均粒徑145nm，多分散系數(shù) 0. 18。
實施例2 在本實施例中，在轉(zhuǎn)速為15000r/min的銑床上用直徑為200 μ m的硬質(zhì)合金微銑刀對尺寸為100mm X 40mm X IOmm(長X寬X厚)的碳鋼基板進行微銑削加工，得到“T”型微通道，其中主通道尺寸為200μπιΧ400μπιΧ70πιπι(寬X深X長)，微通道截面為矩形，表面粗糙度為0. 1 μ m。所用密封板為聚四氟乙烯板，所用蓋板為碳鋼板，依次將密封板及蓋板加蓋到基板上所形成的板載微通道結(jié)構(gòu)可用于聚丙烯酰胺基生物分離介質(zhì)顆粒的制備。以丙烯酰胺-甲雙叉丙烯酰胺反應(yīng)體系溶液為水相，表面活性劑油溶液為油相，于水相流速 0. 9mm/s和油相流速0. 08mm/s下制備得到介質(zhì)顆粒的平均粒徑320 μ m,多分散系數(shù)0. 3。實施例3 在本實施例中，在轉(zhuǎn)速為MOOOr/min的銑床上用直徑為200 μ m的硬質(zhì)合金微銑刀對尺寸為^OmmXSOmmX IOmm的不銹鋼基板進行微銑削加工，得到可進行流體聚焦的 “十”字交叉對沖微通道，其中主通道尺寸為300 μ mX 100 μ mX 215mm(寬X深X長)，微通道截面為矩形，表面粗糙度為0. Ιμπι。所用密封板為聚丙烯板，所用蓋板為不銹鋼板，依次將密封板及蓋板加蓋到基板上所形成的板載微通道結(jié)構(gòu)可用于固定化酶載體聚合物顆粒的制備。以丙烯酰胺-甲雙叉丙烯酰胺反應(yīng)體系溶液為水相，表面活性劑油溶液為油相， 于水相流速0. 7mm/s和油相流速0. 05mm/s下制備得到介質(zhì)固定化酶聚合物顆粒的平均粒徑460 μ m，多分散系數(shù)0. 27。實施例4 在本實施例中，在轉(zhuǎn)速12000r/min的銑床上用直徑為400 μ m的硬質(zhì)合金微銑刀對尺寸為^OmmXSOmmX IOmm的不銹鋼基板進行微銑削加工，得到“Y”型微通道，其中主通道尺寸為400μπιΧ200μπιΧ215πιπι(寬X深X長)，微通道截面為矩形，表面粗糙度為 O-Ium0所用密封板為聚四氟乙烯板，所用蓋板為不銹鋼板，依次將密封板及蓋板加蓋到基板上所形成的板載微通道結(jié)構(gòu)可用于微液滴的成形制備。以丙烯酰胺-甲雙叉丙烯酰胺反應(yīng)體系溶液為水相，表面活性劑油溶液為油相，于水相流速0. 6mm/s和油相流速0. 02mm/s 下制備得到介質(zhì)顆粒的平均粒徑260 μ m，多分散系數(shù)0. 2。
權(quán)利要求
1.一種用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于至少包括以下步驟(1)在要加工的基板上開設(shè)定位孔、螺栓孔、液體注入孔、進氣孔；(2)將基板放置在銑床工作臺上，利用基板上的定位孔對基板進行定位確定需加工微通道的位置，用夾具將基板固定；(3)用微銑刀對基板的一面進行微通道銑削加工，通過控制銑床主軸上下運動的位移控制微通道的深度，通過控制銑床工作臺的位移控制微通道的方向及長度，加工出所需要的微通道；(4)對所形成微通道進行拋光；(5)在基板上加蓋一層開有與基板上的各孔對應(yīng)孔的密封板，使密封板上的定位孔與基板上的定位孔對準；在密封板上加蓋一層開有與基板上的各孔對應(yīng)孔及視窗的蓋板，使蓋板上的定位孔與密封板及基板上的定位孔對準；用螺栓依次穿過基板、密封板及蓋板上的螺栓孔將這三者固定連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于在銑削微通道之前對基板及蓋板進行預(yù)處理，使各板的上、下表面平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于步驟 (1)中開設(shè)的定位孔、螺栓孔、液體注入孔、進氣孔是用鉆孔方式進行加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于基板為適于銑削的金屬板，蓋板的材料與基板的材料相同，密封板為硬度比基板低的惰性材料透明板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于所述基板為不銹鋼板或碳鋼板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于所用微銑刀為兩刃硬質(zhì)合金銑刀，直徑為200 400 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于銑床的轉(zhuǎn)速高于10000r/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于所形成微通道的截面為矩形或正方形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于步驟(4)中對微通道的底部進行拋光是采用纖維油石和相應(yīng)拋光液進行拋光。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于微流控的板載微通道結(jié)構(gòu)制備方法，至少包括以下步驟在基板上開設(shè)所需孔；將基板置于銑床工作臺上，對其進行定位并固定；用微銑刀對基板的一面進行微通道銑削加工，控制微通道的深度、方向及長度，加工出所需微通道；拋光微通道；在基板上加蓋一層密封板，使密封板上的定位孔與基板上的定位孔對準；在密封板上加蓋一層蓋板，使蓋板上的定位孔與密封板及基板上的定位孔對準；用螺栓將基板、密封板及蓋板固定連接在一起。本方法制備出的板載微通道結(jié)構(gòu)即可適于實驗室應(yīng)用又可適于工業(yè)應(yīng)用，本制備方法工藝簡單、耗時少、生產(chǎn)成本低、加工精度高、微通道尺寸可控性好。
文檔編號B23P15/00GK102225506SQ20111011447
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者張瑋, 徐林紅 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢), 浙江工業(yè)大學(xué)