[發(fā)明專利]一種微納毛細(xì)管等內(nèi)徑刻蝕制備不同形貌尖端的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610046786.X
• 申請(qǐng)日: 2016-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN105731816B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪夏燕;邵云龍;李若男;王琳;郭廣生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C15/00
• 分類號(hào): C03C15/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

一種微納毛細(xì)管等內(nèi)徑刻蝕制備不同形貌尖端的方法及系統(tǒng)，屬于微加工領(lǐng)域。氫氟酸刻蝕艙、水浴加熱套管、循環(huán)水浴泵、導(dǎo)管、管內(nèi)氣壓控制裝置。本發(fā)明的刻蝕方法包括：雙套管刻蝕，單套管刻蝕，裸管刻蝕和液面刻蝕四種。本發(fā)明可制備，錐形長(zhǎng)度為1～10mm，錐尖外徑1～500μm，內(nèi)徑為0.1～450μm的等內(nèi)徑毛細(xì)管尖端，精確取液的下限體積為飛升級(jí)。在等內(nèi)徑下，取樣體積與液段長(zhǎng)度線性相關(guān)，大大簡(jiǎn)化了體積計(jì)算和取樣壓力控制過程，實(shí)現(xiàn)了取樣體積可視化，提高了取液精度。本法所得毛細(xì)管尖端具有多種用途如：用于動(dòng)植物細(xì)胞活體取樣，作為質(zhì)譜進(jìn)樣針使用等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微納毛細(xì)管等內(nèi)徑刻蝕制備不同形貌尖端的方法及系統(tǒng)，屬于微加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

分析系統(tǒng)的微型化，分析樣品的微量化是分析化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。其中如何實(shí)現(xiàn)納升級(jí)、皮升級(jí)甚至飛升樣品的精確移取，成為現(xiàn)代分析化學(xué)尤其是為微納流控分析、生物分析領(lǐng)域亟待解決的問題。

針對(duì)上述問題，現(xiàn)存解決方式多為：以一端帶有錐形尖端的毛細(xì)管作移液管，另一端連接微量注射器或電滲泵作為壓力推進(jìn)裝置，以此實(shí)現(xiàn)微量體積液體的可控移取。對(duì)于毛細(xì)管錐形尖端的制備現(xiàn)存主流方法為加熱拉制法，即以激光、高溫電弧等加熱源局部加熱石英毛細(xì)管使之軟化，同時(shí)在毛細(xì)管兩端施以拉力使毛細(xì)管內(nèi)外徑同時(shí)自然收縮變細(xì)直至斷裂制得。該法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化操作，雖然制備快速、尖端形貌可控，但該法致命的缺點(diǎn)在于：所得毛細(xì)管尖端內(nèi)外徑均為錐形，且受機(jī)器所限，錐形內(nèi)徑形態(tài)不可避免的存在個(gè)體差異。這樣便使得取液體積的精確計(jì)算和取液時(shí)的壓力控制變得非常困難。

參考Chemical Science,2015,6,3334，錐形內(nèi)外徑尖端取液體積及所需壓力計(jì)算如下：

體積V計(jì)算公式：

RO是尖端端口外徑，θ是尖端錐角度數(shù)，L是取樣液體段長(zhǎng)度。

尖端單位時(shí)間取液量W與進(jìn)樣壓差△P的關(guān)系計(jì)算：

RL是所取液段廣口端面半徑，ρ是液體密度，μ是液體粘度。

采用微納毛細(xì)管等內(nèi)徑刻蝕制備不同形貌尖端的方法及系統(tǒng)在改變內(nèi)徑的情況下，同樣可以快速可控地獲得尖端外徑為微米級(jí)甚至納米級(jí)尺寸的毛細(xì)管錐形尖端。而且從根本上避免了復(fù)雜的體積計(jì)算和壓力控制過程，幾乎無差別的內(nèi)徑以及在等內(nèi)徑下簡(jiǎn)單的壓力傳遞規(guī)律也保證了取樣的準(zhǔn)確度和重復(fù)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種微納毛細(xì)管等內(nèi)徑刻蝕制備不同形貌尖端的方法及系統(tǒng)，能夠利用氫氟酸將彈性石英毛細(xì)管可控刻蝕獲得多種形貌的等內(nèi)徑尖端。

為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下。

一種微納毛細(xì)管等內(nèi)徑刻蝕制備不同形貌尖端的系統(tǒng)，其特征在于：包括氫氟酸刻蝕艙(1)、水浴加熱套管(2)、循環(huán)水浴泵(3)、導(dǎo)管(4)、管內(nèi)氣壓控制裝置(5)；水浴加熱套管(2)通過導(dǎo)管(4)與控制溫度的循環(huán)水浴泵(3)連接，構(gòu)成循環(huán)加熱系統(tǒng)；氫氟酸刻蝕艙(1)穿過水浴加熱套管(2)預(yù)設(shè)的加熱管道，氫氟酸刻蝕艙(1)的兩端分別與管內(nèi)氣壓控制裝置(5)連接；