基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置及成型方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置，包括用于夾持圓直的玻璃基微通道的夾持槽道、彈性壓板、第一運動平臺和第二運動平臺，所述玻璃基微通道通過彈性壓板壓緊在夾持槽道中，所述第一運動平臺與成型靠模連接，成型靠模與定位塊連接，成型靠模與定位塊配合夾持玻璃基微通道的一端，所述第二運動平臺與對玻璃基微通道進行加熱的加熱裝置連接；所述第一運動平臺和第二運動平臺分別與運動控制器連接。本發明的一種基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置及成型方法，針對微米量級玻璃基微通道，通過彎曲成型、軟化固定等工藝制備滿足需求微通道網絡結構，工藝簡單可靠且操作便捷，裝置結構簡單且成本低廉。
【專利說明】
基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置及成型方法
技術領域
[0001]本發明涉及基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置及成型方法，屬于微納加工與微流體器件技術及其裝備領域。【背景技術】
[0002]近年來，微流體系統應用需求持續增大，涉及生物醫療、化學化工、檢驗檢疫等生產生活和科學研究領域，其性能要求也越來越高。微通道網絡結構決定了微流體系統的性能與應用，如用于無痛藥物注射的錐形微針(Firas Sammoura，Kang JeongJin，Heo Young-Moo,et al.Polymeric microneedle fabricat1n using a microinject1n molding technique[J].Microsystem Technology,2007(13):517-522.)〇
[0003]基于玻璃軟化成型特性，玻璃毛細管可預熱拉制成玻璃基微通道，具有尺寸均勻、 截面規整圓形、壁面光滑、工藝可靠、成本低廉等特征，但玻璃基微通道的網絡結構單一，多為圓直線性(Zhu Li ,Hou L1-ya,Zhang ffe1-y1.A new fabricat1n method for glass microfluidic devices used in micro chemical system[J].Sensors and Actuators B:Chemical ,2010(148): 135-146.)。此外，在玻璃基微通道制作成不同立體形狀時，先加熱再制作成型，操作簡單、成本低廉，但是采用定點加熱不均勻、溫度難以控制、送料速度對成型質量有較大的影響。申請號:201510179831.4的專利公開了一種玻璃基微通道網絡的成型裝置及其加工方法，利用玻璃軟化特性，采用先局部加熱軟化，后變形，再冷卻固定。對于復雜的微通道網絡，加熱軟化次數繁多，工藝復雜，且局部加熱，使管道受熱不均勻，變形處管壁變薄，不利于封裝。因此，需結合應用需求研究微通道網絡結構成型裝置和加工工藝， 可有效提高微流體系統的流動性能和應用價值。
【發明內容】
[0004]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置及成型方法，針對微米量級玻璃基微通道，通過彎曲成型、軟化固定等工藝制備滿足需求微通道網絡結構，工藝簡單可靠且操作便捷，裝置結構簡單且成本低廉。
[0005]技術方案:為解決上述技術問題，本發明的一種基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置，包括用于夾持圓直的玻璃基微通道的夾持槽道、彈性壓板、第一運動平臺和第二運動平臺，所述玻璃基微通道通過彈性壓板壓緊在夾持槽道中，所述第一運動平臺與成型靠模連接，成型靠模與定位塊連接，成型靠模與定位塊配合夾持玻璃基微通道的一端，所述第二運動平臺與對玻璃基微通道進行加熱的加熱裝置連接;所述第一運動平臺和第二運動平臺分別與運動控制器連接。
[0006]作為優選，所述加熱裝置包含位于玻璃基微通道兩側的第一加熱套筒和第二加熱套筒，第一加熱套筒的上下兩側分別設有第一上加熱片和第一下加熱片，所述第二加熱套筒的上下兩側分別設有第二上加熱片和第二下加熱片，所述第一加熱套筒、第二加熱套筒、第一上加熱片、第一下加熱片、第二上加熱片和第二下加熱片分別與第二運動平臺連接，所述第一加熱套筒、第二加熱套筒、第一上加熱片、第一下加熱片、第二上加熱片和第二下加熱片分別通過電壓控制器與電源連接。
[0007]作為優選，所述電壓控制器與中心處理器連接，中心處理器與運動控制器連接。
[0008]作為優選，所述彈性壓板包含彈性片和柔性元件，所述彈性片固定于夾持槽道上形成閉合槽，柔性元件與彈性片連接，通過微小的彈性力夾持玻璃基微通道。
[0009]—種上述的基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置的成型方法，包括以下步驟:
[0010](a)安裝:清潔夾持槽道，并將玻璃基微通道安裝于夾持槽道內，利用彈性壓板固定，利用定位塊固定住玻璃基微通道的成型端，以便于后續操作；
[0011](b)彎曲成型:第一運動平臺帶動成型靠模及定位塊運動，玻璃基微通道在此運動下，形成指定的網絡成型；
[0012](c)軟化固定:利用第二運動臺將加熱裝置移到固定位置，啟動電源，加熱裝置工作，加熱并使玻璃軟化后，停止加熱，玻璃基微通道網絡冷卻固定；
[0013](d)保存:將成型的玻璃基微通道網絡取下以適當方法保存。
[0014]在本發明中，圓直的玻璃基微通道材料為石英玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鉛硅酸鹽玻璃中的任意一種，且內外徑尺寸處于毫米或微米量級。玻璃基微通道要具有一定的韌性和彎曲特性。加熱溫度要達到玻璃材料的軟化點，即溫度在700_1100°C。
[0015]有益效果:與現有技術與設備相比，本發明具有以下優點:
[0016]第一、加熱片對成型的玻璃基微通道網絡進行整體加熱，改變了局部加熱、彎曲的工藝，使繁瑣的步驟變得簡單，實現一次性加熱成型。
[0017]第二、裝置具有加熱片和加熱套筒兩種加熱方式，使二維和三維的微通道網絡都能夠均勻加熱，成型效果好。
[0018]第三、成型的微通道網絡變形處更加均勻、光滑。【附圖說明】
[0019]圖1為本發明所述玻璃基微通道網絡成型裝置的結構示圖；
[0020]圖2為圖1的A向視圖；[〇〇21] 圖3為圖1的B向視圖；[〇〇22] 圖4為圖1的C向視圖；
[0023]圖5為彈簧狀螺旋線形玻璃基微通道網絡的結構示圖；
[0024]圖6為回字形折線玻璃基微通道網絡的結構示圖。【具體實施方式】
[0025]如圖1至圖6所示，本發明的一種基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置，包括用于夾持圓直的玻璃基微通道3的夾持槽道1、彈性壓板2、第一運動平臺5和第二運動平臺12，夾持槽道1固定不動，玻璃基微通道3通過彈性壓板2壓緊在夾持槽道1中，彈性壓板2 包含彈性片18和柔性元件19,彈性片18固定于夾持槽道1上形成閉合槽，柔性元件19與彈性片18連接，柔性元件19通過微小的彈性力夾持玻璃基微通道3,第一運動平臺5與成型靠模8連接，成型靠模8與定位塊9連接，成型靠模8與定位塊9配合夾持玻璃基微通道3的一端，第二運動平臺12與對玻璃基微通道3進行加熱的加熱裝置連接;第一運動平臺5和第二運動平臺12分別與運動控制器14連接。
[0026]在本發明中，加熱裝置包含位于玻璃基微通道3兩側的第一加熱套筒4和第二加熱套筒16,第一加熱套筒4的上下兩側分別設有第一上加熱片6和第一下加熱片7,第二加熱套筒16的上下兩側分別設有第二上加熱片17和第二下加熱片15,第一上加熱片6與第二上加熱片17、第一下加熱片7與第二下加熱片15以及第一加熱套筒4與第二加熱套筒16均對稱分布，第一加熱套筒4、第二加熱套筒16、第一上加熱片6、第一下加熱片7、第二上加熱片17和第二下加熱片15分別與第二運動平臺12連接，第一加熱套筒4、第二加熱套筒16、第一上加熱片6、第一下加熱片7、第二上加熱片17和第二下加熱片15分別通過電壓控制器10與電源 11連接。電壓控制器10與中心處理器13連接，中心處理器13與運動控制器14連接。
[0027]以下以成型彈簧狀螺旋線形玻璃基微通道網絡和回字形折線玻璃基微通道網絡為例進行說明。
[0028]—種上述的基于玻璃基微通道3彎曲韌性的網絡成型裝置的成型方法，包括以下步驟:
[0029] (a)安裝:清潔夾持槽道1，并將玻璃基微通道3安裝于夾持槽道1內，利用彈性壓板 2固定，利用定位塊9固定住玻璃基微通道3的成型端，以便于后續操作；
[0030] (b)彎曲成型:在制作彈簧狀螺旋線形玻璃基微通道3網絡時，利用第一運動臺帶動成型靠模8及定位塊9的旋轉及向下運動，玻璃基微通道3在此運動下，逐漸形成螺旋狀， 如圖5所示;在制作回字形折線玻璃基微通道3網絡的成型，根據回字形第一圈兩點的距離， 利用成型靠模8固定住這兩點，利用第一運動臺帶動成型靠模8及定位塊9旋轉90°，依次利用成型靠模8固定住下一個點并旋轉90°，直到回字形折線玻璃基微通道3網絡成型，如圖6 所示；
[0031] (c)軟化固定:利用第二運動臺5將第一加熱套筒4、第二加熱套筒16、第一上加熱片6、第一下加熱片7、第二上加熱片17和第二下加熱片15移到固定位置，啟動電源11并利用電壓控制器10使加熱片第一上加熱片6、第一下加熱片7、第二上加熱片17、第二下加熱片15 或第一加熱套筒4、第二加熱套筒16工作，加熱并使玻璃軟化后，停止加熱，玻璃基微通道3 網絡冷卻固定；
[0032] (d)保存:將成型的玻璃基微通道3網絡取下以適當方法保存。
[0033]利用該方法制成的微通道網絡橫截面呈規整圓形，微通道各段間連接更加均勻， 封裝前微通道網絡具有一定的柔韌性，封裝后微通道網絡空間結構完全確定。
[0034]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置，其特征在于:包括固定不動且用 于夾持圓直的玻璃基微通道的夾持槽道、彈性壓板、第一運動平臺和第二運動平臺，所述玻 璃基微通道通過彈性壓板壓緊在夾持槽道中，所述第一運動平臺與成型靠模連接，成型靠 模與定位塊連接，成型靠模與定位塊配合夾持玻璃基微通道的一端，所述第二運動平臺與 對玻璃基微通道進行加熱的加熱裝置連接;所述第一運動平臺和第二運動平臺分別與運動 控制器連接。2.根據權利要求1所述的基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置，其特征在于:所 述加熱裝置包含位于玻璃基微通道兩側的第一加熱套筒和第二加熱套筒，第一加熱套筒的 上下兩側分別設有第一上加熱片和第一下加熱片，所述第二加熱套筒的上下兩側分別設有 第二上加熱片和第二下加熱片，所述第一加熱套筒、第二加熱套筒、第一上加熱片、第一下 加熱片、第二上加熱片和第二下加熱片分別與第二運動平臺連接，所述第一加熱套筒、第二 加熱套筒、第一上加熱片、第一下加熱片、第二上加熱片和第二下加熱片分別通過電壓控制 器與電源連接。3.根據權利要求2所述的基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置，其特征在于:所 述電壓控制器與中心處理器連接，中心處理器與運動控制器連接。4.根據權利要求1所述的基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置，其特征在于:所 述彈性壓板包含彈性片和柔性元件，所述彈性片固定于夾持槽道上形成閉合槽，柔性元件 與彈性片連接，通過微小的彈性力夾持玻璃基微通道。5.—種如權利要求1至4任一項所述的基于玻璃基微通道彎曲韌性的網絡成型裝置的 成型方法，其特征在于，包括以下步驟:(a)安裝:清潔夾持槽道，并將玻璃基微通道安裝于夾持槽道內，利用彈性壓板固定，利 用定位塊固定住玻璃基微通道的成型端，以便于后續操作；(b)彎曲成型:第一運動平臺帶動成型靠模及定位塊運動，玻璃基微通道在此運動下， 形成指定的網絡成型；(c)軟化固定:利用第二運動臺將加熱裝置移到固定位置，啟動電源，加熱裝置工作，加 熱并使玻璃軟化后，停止加熱，玻璃基微通道網絡冷卻固定；(d)保存:將成型的玻璃基微通道網絡取下以適當方法保存。
【文檔編號】C03B23/06GK106082606SQ201610388593
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月3日 公開號201610388593.2, CN 106082606 A, CN 106082606A, CN 201610388593, CN-A-106082606, CN106082606 A, CN106082606A, CN201610388593, CN201610388593.2
【發明人】田桂中, 景旭文, 單晶晶, 李純金, 李國超, 李磊, 劉金鋒, 周宏根
【申請人】江蘇科技大學