專利名稱：多腔體微型給藥系統(tǒng)的多功能熱壓成型一體機(jī)的制作方法
多腔體微型給藥系統(tǒng)的多功能熱壓成型一體豐幾技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)是屬于精密制造和醫(yī)藥化工領(lǐng)域的微型藥物控釋系統(tǒng)的加工裝置， 具體涉及一種多腔體微型給藥系統(tǒng)的多功能熱壓成型一體機(jī)。
技術(shù)背景目前多腔體微型給藥系統(tǒng)的制備采用的有微注射成型技術(shù)、軟壓印成 型技術(shù)和壓印成型技術(shù)。微注射成型技術(shù)是將固態(tài)的塑膠按照一定的熔點(diǎn)融化，通過注射機(jī)器 的壓力，用一定的速度注入模具內(nèi)，模具通過水道冷卻將塑膠固化而得到與 設(shè)計(jì)模腔一樣的產(chǎn)品。其具有加工速度快、效率高、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)， 但它適用于產(chǎn)品比較固定、單一的批量生產(chǎn)，對一些微器件的制造不如模壓 成型靈活，且成型溫度高(高于聚合物的熔點(diǎn))，并且其控制系統(tǒng)、模具系統(tǒng) 都比較復(fù)雜，制造成本高、開發(fā)周期長，許多現(xiàn)有的、成熟的注射成型技術(shù) 和理論并不適用于微注射成型技術(shù)，必須在理論和實(shí)踐上對微注射成型工藝 的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)和徹底的研究與探討。這些都使得其在應(yīng)用上有了一定 的限制。軟壓印成型技術(shù)這種方法是用一個(gè)表面上亥洧浮雕結(jié)構(gòu)圖案的彈性印 章，可以生成尺寸范圍在30nm 100um的特征結(jié)構(gòu)。這種方法已經(jīng)被廣泛應(yīng) 用于微納制造、尤其是在生物材料的制造上。該項(xiàng)技術(shù)的基本要素是彈性印 章(通常使用PDMS印章)，它是用標(biāo)準(zhǔn)的LIGA工藝制作而成。壓印時(shí)把PDMS 圖章平放在可降解聚合物的溶液上，并施加很小的壓力，在室溫下蒸發(fā)溶劑 24小時(shí)后，把成型的聚合物薄片剝離印章就可以得到所需的制品。這種技術(shù)溶劑的聚合物的低壓成型場合。但是，當(dāng)揮發(fā)性溶劑有毒 副作用時(shí)這種方法的使用就受到了限制。壓印成型技術(shù)熱壓印成型法是指在一定的皿條件下對模板與基板施 加一定壓力，并保持一段時(shí)間，從而制作出聚合物結(jié)構(gòu)的工藝過程。其過程 如下，將聚合合物板材放置在帶有微結(jié)構(gòu)的模具上加熱(高于玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫 度)使其軟化，加壓并保持一定的時(shí)間，然后在加壓的條件下，將模具和微 結(jié)構(gòu)一起冷卻到玻璃點(diǎn)轉(zhuǎn)化溫度以下脫模，就得到所需的微結(jié)構(gòu)，在聚合物 基片上制作出微通道。也可以將聚合物板材放在模板上加熱，然后模具下壓 成型。熱壓法具有能夠加工從100nin到 尺度的特征結(jié)構(gòu)、加工的微通道 結(jié)構(gòu)深寬比大(〉10)和模具安裝簡單等優(yōu)點(diǎn)。植入式多腔體微型藥物控釋系統(tǒng)是一組多層微型空腔陣列結(jié)構(gòu)，在多層 微型空腔內(nèi)封入所需要釋放的藥物，并將該系統(tǒng)植入人體內(nèi)。該系統(tǒng)可利用 微腔陣列實(shí)現(xiàn)不同藥物配比同時(shí)給藥，達(dá)到綜合治療的目的，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化 設(shè)計(jì)，控制降解過程，藥物可以在較長時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)線性釋放，而且是生 物可降解材料無需二次手術(shù)取出，可以大大減少病人的用藥次數(shù)，提高生活 質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種以控制位移為基礎(chǔ)的多腔體微型給藥系統(tǒng)的 多功能熱壓成型一體機(jī)，使多腔體微結(jié)構(gòu)的成型與封裝能夠在一臺機(jī)器上完 成，還使得多層封裝中不同層片材的對正問題得到解決，并且具有加熱均勻、 壓力穩(wěn)定、取樣方便，點(diǎn)，大大提高了產(chǎn)品加工的效率與成功率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括立柱以及設(shè)置在立柱 上的水平支撐板，在水平支撐板上設(shè)置有豎直支撐板，豎直支撐板上端安裝 有電機(jī)，電機(jī)的輸出軸上安裝有絲桿導(dǎo)軌，絲桿導(dǎo)軌自上而下依次設(shè)置有電陶瓷和帶有加熱和冷卻裝置的上模板，在水平支撐板的下端設(shè)置有X-Y運(yùn) 動平臺，X-Y運(yùn)動平臺的上端設(shè)置有用于控制電機(jī)運(yùn)行的稱重傳感器，在稱 重傳感器上設(shè)置有下模板座，帶有加熱和冷卻裝置的下+莫板固定在下模板座 上。本發(fā)明的下模板座通過定位柱固定在X-Y運(yùn)動平臺上；絲桿導(dǎo)軌的外側(cè) 還設(shè)置有壓縮彈簧。首先將材料制備成加工毛坯，制作方法經(jīng)過前期的分析與實(shí)驗(yàn)得知制 備一片結(jié)構(gòu)所需的材料重量，可以取適量高分子材料，使用無結(jié)構(gòu)形狀(表 面平整)的壓頭，利用此設(shè)備加工出平整的毛坯，此過程一是制作毛坯，二 者還可以制作封裝模。隨后再利用帶有結(jié)構(gòu)形狀的壓頭壓制毛坯，制作結(jié)構(gòu)。 制作結(jié)構(gòu)完成后，可以向結(jié)構(gòu)腔體中填入所需藥品，最后將封裝模放在結(jié)構(gòu) 上面，更換模具后進(jìn)行封裝工序。本發(fā)明由X-Y運(yùn)動平臺負(fù)責(zé)X-Y平面內(nèi)的位置調(diào)整，電機(jī)與絲桿則負(fù)責(zé)下壓運(yùn)動的宏位移驅(qū)動，壓電陶瓷負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)所需微位移的實(shí)現(xiàn)，上下模板分 別有一，度控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)控制，更加方便。而稱重傳感器則可以精 確測量對材料施加的壓力，可以形成壓力反饋，控制電機(jī)運(yùn)動。有效的提高 了制備的效率與成功率，在整個(gè)加工過程中沒有使用任何其它的添加材料， 有效了阻隔了它們的影響。禾擁本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了比以往更高的效率與成功率， 由于減少了人為因素的影響，大大地提高了它的可靠性。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，本發(fā)明包括立柱9以及設(shè)置在立柱9上的水平支撐板10，在水平支撐板10上設(shè)置有豎直支撐板8，豎直支撐板8上端安裝有電機(jī)1，電 機(jī)1的輸出軸上安裝有絲桿導(dǎo)軌2，絲桿導(dǎo)軌2自上而下依次設(shè)置有壓電陶 瓷3和帶有加熱和Jti卩裝置的上模板4，在絲桿導(dǎo)軌2的外側(cè)還設(shè)置有壓縮 彈簧13，在水平支撐板10的下端設(shè)置有X-Y運(yùn)動平臺7， X-Y運(yùn)動平臺7的 上端設(shè)置有用于控制電機(jī)1運(yùn)行的稱重傳感器6，在稱重傳感器6上設(shè)置有 下模板座11，下模板座11通過定位柱12固定在X-Y運(yùn)動平臺7上，帶有加 熱和冷卻裝置的下模板5固定在下模板座11上。本發(fā)明根據(jù)生物可降解材料的特性，實(shí)現(xiàn)了微型陣列式空腔結(jié)構(gòu)的加工 與鍵合，還可以用于微流控芯片的加工。通過電機(jī)1驅(qū)動來實(shí)m^位移，通 過壓電陶瓷3實(shí)現(xiàn)微位移，壓電陶瓷3的精度很高，這樣通過電機(jī)l與壓電 陶瓷3的互動便實(shí)現(xiàn)的位移的精確定位，保證微型多腔體結(jié)構(gòu)的尺寸。通過 X-Y運(yùn)動平臺7在X-Y平面內(nèi)可以自由移動，在腔體結(jié)構(gòu)制備完成后，可以 通過移動X-Y運(yùn)動平臺7，以方便進(jìn)行填藥工序，因此無需取下結(jié)構(gòu)，方便 了填藥完成后封裝工序的進(jìn)行，也大大增加了操作空間，使操作更方便。在 填藥完成后，可以通過更換壓制毛坯時(shí)使用的表面平整的壓頭實(shí)現(xiàn)快速鍵合 高效的加溫與降溫過程大大地縮短了加工所需的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，使 用循環(huán)水冷卻，也節(jié)約了冷卻水的使用。具體實(shí)施過程首先需通過X-Y運(yùn)動平臺7的運(yùn)動使下模板組件移動到 靠近操作者的位置，以方便添加材料，然后再通過X-Y運(yùn)動平臺7將下模板 組件移回加工位置，此時(shí)需開啟上下模板的加熱裝置，使材料皿達(dá)到粘流 態(tài)，如此可以大大減小加工B寸所需的壓九加快成型速度。在材料達(dá)到特定 溫度后，通過電機(jī)1帶動絲桿導(dǎo)軌2的宏驅(qū)動與壓電陶瓷3的微驅(qū)動來帶動 上模板4對材料施加壓力，當(dāng)壓力與位移到達(dá)一定值時(shí)，電機(jī)l停止運(yùn)動， 保壓一段時(shí)間讓材料充分充滿模具腔。隨后打開上、下模板的冷卻裝置，對上下模 行降溫，不過需要控制上下兩個(gè)模板降溫的速率以讓兩者之間產(chǎn)生一個(gè)溫度差，方便模具脫離材料。脫模后再起動X-Y運(yùn)動平臺7，使其運(yùn) 動到靠近操作者的位置，在材料上成形微腔體結(jié)構(gòu)。后繼封裝工藝過程的實(shí) 現(xiàn)方法如下，通過更換模具，然后如同前面的下壓過程一樣，但此時(shí)控制的 主要因素是壓力，使壓力達(dá)到一定值時(shí)就停止下壓，保壓一段時(shí)間后便向上 運(yùn)動離開材料。在這個(gè)下壓過程之前，先是也類似前面所述的分別對上下模 板進(jìn)行加熱與冷卻控制，最后封裝。本發(fā)明由電機(jī)1與絲杠導(dǎo)軌2進(jìn)行制導(dǎo)，提供熱壓成型的壓力，完成保 壓前的宏位移的定位，之后則由壓電陶瓷3來完成微位移，可以達(dá)到較高的 精度。下模板5用來定娜片，保證上模板4的準(zhǔn)確對位，同時(shí)是溫控裝置的 載體，負(fù)責(zé)傳遞加熱載體的熱量。壓縮彈簧13能夠有效降低被壓系統(tǒng)的彈性模量，因此S卩使上模板4出現(xiàn) 位移偏差或單片載體厚度不精確，仍可以保證保壓力變化不大；另外，在上 模板4位移定位，不再移動時(shí)，壓縮彈簧13保存的彈性勢能來提供穩(wěn)定的壓 力，從而彌補(bǔ)高聚合物蠕變引發(fā)的保壓力降低。稱重裝置6的作用是用來監(jiān)測模壓力的大小，并通過測得的壓力來控制 電機(jī)1的運(yùn)行。本發(fā)明在加工深腔結(jié)構(gòu)時(shí)保證了多層載體上下精確對齊，絲杠導(dǎo)軌保證 了上模板的定位位移；壓縮彈簧保證模壓力的恒定。
權(quán)利要求
1、多腔體微型給藥系統(tǒng)的多功能熱壓成型一體機(jī)，包括立柱(9)以及設(shè)置在立柱(9)上的水平支撐板(10)，在水平支撐板(10)上設(shè)置有豎直支撐板(8)，其特征在于豎直支撐板(8)上端安裝有電機(jī)(1)，電機(jī)(1)的輸出軸上安裝有絲桿導(dǎo)軌(2)，絲桿導(dǎo)軌(2)自上而下依次設(shè)置有壓電陶瓷(3)和帶有加熱和冷卻裝置的上模板(4)，在水平支撐板(10)的下端設(shè)置有X-Y運(yùn)動平臺(7)，X-Y運(yùn)動平臺(7)的上端設(shè)置有用于控制電機(jī)(1)運(yùn)行的稱重傳感器(6)，在稱重傳感器(6)上設(shè)置有下模板座(11)，帶有加熱和冷卻裝置的下模板(5)固定在下模板座(11)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔體微型給藥系統(tǒng)的多功能熱壓成型一體 機(jī)，其特征在于所說的下模板座(11)通過定位柱(12)固定在X-Y運(yùn)動 平臺(7)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔體微型給藥系統(tǒng)的多功能熱壓成型一體 機(jī)，其特征在于所說的絲桿導(dǎo)軌(2)的外側(cè)還設(shè)置有壓縮彈簧(13)。
全文摘要
多腔體微型給藥系統(tǒng)的多功能熱壓成型一體機(jī)，包括立柱以及設(shè)置在立柱上的水平支撐板，在水平支撐板上設(shè)置有豎直支撐板，豎直支撐板上端安裝有電機(jī)，電機(jī)的輸出軸上安裝有絲桿導(dǎo)軌，絲桿導(dǎo)軌自上而下依次設(shè)置有壓電陶瓷和帶有加熱和冷卻裝置的上模板，在水平支撐板的下端設(shè)置有X-Y運(yùn)動平臺，X-Y運(yùn)動平臺的上端設(shè)置有用于控制電機(jī)運(yùn)行的稱重傳感器，在稱重傳感器上設(shè)置有下模板座，帶有加熱和冷卻裝置的下模板固定在下模板座上。本發(fā)明有效的提高了制備的效率與成功率，在整個(gè)加工過程中沒有使用任何其它的添加材料，有效的阻隔了它們的影響。利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了比以往更高的效率與成功率，由于減少了人為因素的影響，大大地提高了它的可靠性。
文檔編號B29C43/52GK101323159SQ200810150259
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者睿 關(guān), 唐君強(qiáng), 娜 張, 王小鵬, 陳天寧 申請人:西安交通大學(xué)