整合紙基微流控芯片的紙質食藥包裝盒的制作方法

本發明為整合紙基微流控芯片的紙質食藥包裝盒，屬于微流控技術與包裝工程技術的交叉領域。具體的講，是在包裝盒內壁加工微流道，可用于生命體征檢測、食品安全檢測、環境檢測領域。

背景技術：

微流控技術是指在微米尺度控制流體的技術，可在一塊芯片上完成多種檢測過程，并且其檢測速度、精度和制作成本大大低于傳統方法，廣泛應用于分析化學、生命科學和醫療診斷等領域。

紙基微流控芯片是在其基礎上的進一步發展，以過濾性紙張為基材，運用光刻、噴蠟印刷等技術加工出流道，經處理后可用于比色分析、化學分析等。在紙上控制流體的主要方法是改變流道與其他區域的親疏水性，流體在紙纖維中的毛細現象向親水區域擴散。例如在濾紙上用蠟(疏水)將流道圍住，則流體只能在流道內擴散而不會滲出蠟以外的區域。紙基微流控芯片加工成本更加低廉，且攜帶方便、操作簡單、分析速度快，既能滿足實驗需要，也可用于家庭分析。

現今包裝技術特別是食藥包裝主要目的是保護產品免受外界侵襲，防止揮發、滲漏、溶化、碰撞等損失，美化商品，引導消費。新型包裝材質的發展也主要側重于包裝材料的回收利用，如利用pet、pp等可回收材質。總體來講，包裝盒的作用還是較為局限、單一，例如，對于食藥包裝，包裝紙僅能以自身阻隔性延長產品保質期，而產品保質期的測定是抽樣后實驗測得，具有一定誤差，若應用微流控檢測技術，在包裝盒內側加工微流控芯片，則能實時檢測產品質量。除此之外，微流控技術與包裝技術的結合也可用于其它多種指標的檢測。

技術實現要素：

為了更高效的利用包裝盒，為消費者提供更加多樣、便捷的消費體驗，本發明將微流控技術與包裝技術相結合，在加工完包裝紙盒的盒型后，在包裝紙盒的表面加工出微流控芯片，此過程根據檢測目標不同而采用不同的微流控芯片設計，并對微流控芯片的流道進行相應的生物、化學處理，以用于不同目標成分的檢測，此發明適用于大多數現有的食藥紙包裝應用。

整合紙基微流控芯片的紙質食藥包裝盒，該包裝盒分為紙包裝盒基體和紙基微流控芯片兩個部分，在紙包裝盒基體的任何表面整合一塊或多塊具有特定功能的紙基微流控芯片。

紙包裝盒基體為通用包裝紙、特殊包裝紙、食品包裝紙及包裝紙板等具有纖維狀內部結構的植物和合成纖維紙張。

將紙基微流控芯片整合于紙包裝盒基體中，加工在食藥包裝盒上的紙基微流控芯片以用于生命體征檢測、食品安全檢測、環境檢測。

紙基微流控芯片的加工手段包括蠟打印、噴墨打印、3d打印、激光/紫外光表面改性等方法。

使用微流控技術制作可檢測ph值的醫藥包裝盒，作為本發明的優選實施例，包括以下步驟：

步驟一：選定包裝盒盒型，繪制二維包裝盒結構圖，設計包裝盒外側圖案。

步驟二：在包裝結構體板內側設計微流道。

步驟三：選取高光紙為基材，基材的高光外面打印包裝盒外圖案，內側以蠟打印機打印流道。

步驟四：加熱處理打印后的流道。

步驟五：在打印的流道四個末端儲液槽中滴加酚酞指示劑，烘干。

步驟六：裁剪、折疊包裝盒。

以飽和碳酸鈉溶液為例，通過包裝盒內體板整合的微流控通道檢測其ph值。

步驟三中以蠟打印技術改變紙張親疏水性，只做示例，其它多種改變紙張親疏水的方法也可以達到本例效果。

本例只簡單介紹了整合紙基微流控芯片的紙質食藥包裝盒的一種應用，除此之外，其它檢測應用不逐一贅述。與傳統改進包裝盒自身質量的發展方向相比，本發明以多學科交叉為基礎，旨在增強包裝盒的多用途化、便捷化，以低成本、反應迅速等多種優點增強產品性價比。

附圖說明

圖1為本發明包裝盒實例的二維平面結構圖。

圖2為本發明包裝盒實例體板內側紙基微流控芯片結構圖。

圖中：1、紙包裝盒基體，2、紙基微流控芯片。

具體實施方式

以下說明本發明的實施例。但下列實施例僅限于解釋本發明，本發明的保護范圍應包括權利要求的全部內容，而且通過以下實施例對該領域的技術人員即可以實現本發明權利要求的內容。

實施例1

1)繪制包裝盒二維結構圖，正面設計圖案，反面體板繪制二維流道結構圖。

2)用普通打印機打印出包裝盒正面圖案，并用蠟打印機打印出內體板微流道。

3)用加熱板加熱微流道，使蠟熔化向紙張內部滲透，加工出親水微通道。

4)待紙張冷卻后，在微流道四角上的儲液槽內分別滴加微量酚酞指示劑，烘干。

5)裁剪、折疊紙盒。

6)此樣品測試ph值過程方法：用注射器吸取微量飽和碳酸鈉溶液，滴在微流道中心，待碳酸鈉溶液由于紙張纖維間的毛細現象滲透至四角時，與酚酞作用使酚酞變紅。

技術特征：

技術總結
本發明公開了整合紙基微流控芯片的紙質食藥包裝盒，屬于微流控技術與包裝工程技術的交叉領域。為整合紙基微流控芯片的紙質食藥包裝盒，把微流控技術與包裝技術相結合，在加工完盒型后，在紙盒體板上加工微流道，并利用微流控檢測技術完成包裝內容物或內容物衍生產物的檢測需求。此發明可顯著提高包裝盒的用途，在食品、藥品產業均可應用，并且制造成本低，使用方便，具有大規模商業化的巨大潛力。

技術研發人員：范一強;劉士成;張亞軍
受保護的技術使用者：北京化工大學
技術研發日：2017.05.23
技術公布日：2017.10.03