[發(fā)明專利]微流控芯片注塑模具V形槽的制備方法及其應(yīng)用和微流控芯片的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910185879.4
• 申請(qǐng)日: 2019-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN109877404B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇;王志強(qiáng);鐘昊;孔全存;劉國(guó)棟;徐濤;索軼平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)天津高端裝備研究院;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B23H3/00
• 分類號(hào): B23H3/00;B23H3/04;B01L3/00;B29C33/38
• 代理公司: 11371 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 劉蘭

本發(fā)明提供了一種微流控芯片注塑模具V形槽的制備方法及其應(yīng)用和微流控芯片的制備方法，涉及微流控芯片制造領(lǐng)域，包括先提供具有圓錐形尖端的第三微細(xì)圓錐電極以將工件加工制得V形槽的主體輪廓，然后再進(jìn)一步的將第三微細(xì)圓錐電極修整成圓錐高度和角度更小的第四尖端圓錐電極，以用于將V形槽的主體輪廓進(jìn)一步修飾，得到底端圓角更小的V形槽。該制備方法緩解了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺乏一種高質(zhì)量制造微流控芯片注塑模具V型槽的工藝的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控芯片制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種微流控芯片注塑模具V形槽的制備方法及其應(yīng)用和微流控芯片的制備方法。

背景技術(shù)

微流控芯片技術(shù)是把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過程中的樣品預(yù)處理、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊幾平方厘米大小的芯片上，并以微通道網(wǎng)絡(luò)貫穿各個(gè)操作環(huán)節(jié)，自動(dòng)完成分析全過程。微流控芯片具有液流可控、樣品消耗量小、反應(yīng)速度快、易于集成化等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)院手術(shù)、急診、重癥監(jiān)護(hù)、慢性病防治等臨床診斷和疾病篩查領(lǐng)域。考慮到可加工性、材料成本以及與試劑的生化反應(yīng)，醫(yī)用微流控芯片的材料一般是聚合物。聚合物微流控芯片的制造主要有微機(jī)械或激光直接加工聚合物成型、光刻電鑄復(fù)制(LIGA)成型、模具復(fù)制成型等方法。為了降低加工成本和保持加工一致性，批量生產(chǎn)聚合物微流控芯片一般采用注塑模具復(fù)制成型。注塑成型的關(guān)鍵在于注塑模具的加工。微流控芯片有多個(gè)功能區(qū)，在注塑模具上反映為對(duì)應(yīng)的宏觀結(jié)構(gòu)和局部微結(jié)構(gòu)。注塑模具宏觀結(jié)構(gòu)加工和普通模具加工方法基本一致，注塑模具加工的核心是微結(jié)構(gòu)的加工。

三角形凸起微結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)流、緩沖、攪拌和焊接等功能，在微流控芯片上具有廣泛的應(yīng)用。微流控芯片三角形凸起在其注塑模具上對(duì)應(yīng)為微小V型槽，V型槽截面尺寸為：深度25～100μm，頂邊寬度100～400μm，底端圓角大小60°～130°。V型槽長(zhǎng)度方向上為直線或曲線結(jié)構(gòu)。V型槽加工要求是尺寸誤差<±5％、表面粗糙度Ra<0.5μm。

V型槽結(jié)構(gòu)微小、形狀尖銳，一般都是采用成型車刀、成型砂輪、單點(diǎn)金剛石等成型刀具直接機(jī)械加工成形。而模具材料一般是金屬材料，包括鎳或者鎳合金、鋁合金、模具鋼等，常用的注塑模具模芯材料-S136模具鋼的硬度達(dá)到48～54HRC。在注塑模具模芯上利用成型刀具機(jī)械加工微小V型槽主要的問題有：微小成型刀具制作工藝復(fù)雜，成本較高；成型刀具機(jī)械加工模具鋼時(shí)，刀具磨損嚴(yán)重，甚至?xí)娜?；成型刀具通過機(jī)械力去除材料，加工表面會(huì)產(chǎn)生毛刺，表面粗糙度較大。利用電火花加工V形槽沒有直接接觸力的優(yōu)點(diǎn)，通過制作多個(gè)成型電極反復(fù)多次加工成型矩形溝槽。這種方法也可用于微小V型槽加工，但一方面電極損耗嚴(yán)重導(dǎo)致V型槽底端圓角較大，另一方面V型槽長(zhǎng)度較大，電極放電不均勻，容易導(dǎo)致長(zhǎng)度方向V型槽部分區(qū)域過加工而深度較大，部分區(qū)域欠加工而深度較小導(dǎo)致的長(zhǎng)度方向上深度一致性欠佳的問題。

綜上所述，微小V型槽加工目前多采用成形刀具機(jī)械加工和成型電極電火花加工的方法，但成型刀具機(jī)械加工存在微小成型刀具制作成本高、刀具磨損嚴(yán)重和加工表面質(zhì)量不高，成型電極電火花加工時(shí)底端圓角較大、深度一致性欠佳的問題。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種微流控芯片注塑模具V形槽的制備方法，該制備方法緩解了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺乏一種高質(zhì)量制造微流控芯片注塑模具V型槽的工藝的技術(shù)問題。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種使用上述微流控芯片注塑模具V形槽的制備方法制備得到的微流控芯片注塑模具。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種上述微流控芯片注塑模具V形槽的制備方法或上述微流控芯片注塑模具在制備微流控芯片中的應(yīng)用。

本發(fā)明的第四目的在于提供一種微流控芯片的制備方法，該方法使用上述微流控芯片注塑模具制造微流控芯片。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明特采用如下技術(shù)方案：