專利名稱：一種微顆粒生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微顆粒的生產(chǎn)工藝，尤其是一種能夠?qū)ξ㈩w粒進(jìn)行批量化捕獲的設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，自然科學(xué)與工程技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢是朝微型化邁進(jìn)，微型化的器件和產(chǎn)品在我們的生活中日益增多。例如生物和醫(yī)藥領(lǐng)域廣泛研究的細(xì)胞、細(xì)菌、高分子微球等尺寸都在微米級；在手機(jī)、汽車等關(guān)系國計民生的領(lǐng)域，微型麥克風(fēng)、LED、微型汽車安全氣囊加速度計等芯片特征尺寸都在逐漸微米化；在軍事領(lǐng)域中，微型金屬加速度計，激光核聚變實(shí)驗中常用的靶球等其尺寸都在亞毫米，甚至微米量級尺度上。微小尺度器件的廣泛應(yīng)用，必然對操控、控制等作業(yè)裝備提出新的需求，特別是批量生產(chǎn)中的需求的批量化作業(yè)裝備。而目前對微小顆粒的操縱、控制主要針對單個個體的，利用夾持器夾持、真空吸附等方法，比如在中國專利:CN01113645中，揭示了一種使用探針對微顆粒進(jìn)行捕獲的方法。這種方法在面對批量化操縱需求時，存在明顯的不足:1、操縱效率低，無法滿足批量應(yīng)用需求；2、無法解決微小顆粒聚集問題；3、操縱后不易在線直接觀察和檢測。鑒于此，本專利提出一種可實(shí)現(xiàn)微小顆粒自動化批量操控的裝備，解決批量化微小顆粒操控的應(yīng)用需求。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提出了一種微顆粒的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)方法，能夠?qū)ξ㈩w粒實(shí)現(xiàn)自動化批量捕獲，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中微顆粒生產(chǎn)領(lǐng)域中只能對單一微顆粒進(jìn)行操控的不足。根據(jù)本實(shí)用新型的目的提出的一種微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，包括送液系統(tǒng)和鋪球系統(tǒng)，所述送液系統(tǒng)包括送液泵和送液管路，所述鋪球系統(tǒng)包括導(dǎo)流板、鋪顆粒臺和X軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，其中所述導(dǎo)流板裝載在所述X軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)上，該導(dǎo)流板沿所述鋪顆粒臺長度方向能動地立于該鋪顆粒臺上，且該導(dǎo)流板的板面與所述鋪顆粒臺的臺面之間成傾斜設(shè)置，所述鋪顆粒臺設(shè)有給臺面加熱的加熱裝置，所述送液管路的端口對準(zhǔn)該導(dǎo)流板，該送液管路送出的液體沿著導(dǎo)流板平鋪到鋪顆粒臺上。優(yōu)選的，所述鋪顆粒臺的臺面為平面結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述鋪顆粒臺的臺面上設(shè)有陣列孔，該陣列孔中每個孔的直徑小于待生產(chǎn)微顆粒的直徑。優(yōu)選的，所述導(dǎo)流板有液體流過的一面與所述鋪顆粒臺的臺面之間形成銳角。優(yōu)選的，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)所述鋪顆粒臺水平度的調(diào)平裝置，設(shè)置于該鋪顆粒臺的下方。優(yōu)選的，所述調(diào)平裝置包括4個伸縮柱，分別位于鋪顆粒臺的4個臺角下。[0012]優(yōu)選的，進(jìn)一步包括機(jī)座，該機(jī)座上設(shè)有用于放置所述鋪球系統(tǒng)的殼體，該殼體為至少一面透明的密閉結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述機(jī)座上進(jìn)一步設(shè)有用于控制送液系統(tǒng)送液和鋪球系統(tǒng)工作的操控面板。優(yōu)選的,所述導(dǎo)流板與鋪顆粒臺之間間隔0.lmm-lmm。本實(shí)用新型提供的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，具體如下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):第一:通過配置而成的微顆粒懸浮液，使微顆粒懸浮在液體中，對該懸浮液進(jìn)行導(dǎo)流，使懸浮液能夠均勻地鋪設(shè)在平面上，從而實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)微顆粒的目的。第二:上述過程中，對于懸浮液的鋪設(shè)控制，全部通過電機(jī)自動化實(shí)現(xiàn)，使得整個生產(chǎn)過程具有高精度和高效率，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型的鋪球系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3第一實(shí)施方式下的鋪顆粒臺結(jié)構(gòu)示意圖；圖4第二實(shí)施方式下的鋪顆粒臺結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
正如背景技術(shù)中提到的，隨著微型化進(jìn)程的發(fā)展，對于微顆粒產(chǎn)品的生產(chǎn)需求也日益增大。然而現(xiàn)有技術(shù)中捕獲微顆粒的方法往往是采用單個的獲取手段，不僅生產(chǎn)效率極其低下，也會影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性，顯然不符合工業(yè)化生產(chǎn)的需求。本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提出了一種能夠用于批量化生產(chǎn)微顆粒的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)方法。該生產(chǎn)設(shè)備主要是將待生產(chǎn)的微顆粒配置成懸浮液，使微顆粒懸浮在液體中。然和針對該微顆粒懸浮液，通過導(dǎo)流板移動平鋪到一個平臺上，之后把懸浮液中的液體蒸發(fā)，等到一定規(guī)模的排布均勻的微顆粒，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的目的。下面，將詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的技術(shù)方案。請參見圖1和圖2，圖1是本實(shí)用新型的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備整體結(jié)構(gòu)圖，圖2是本實(shí)用新型的鋪球系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該生產(chǎn)設(shè)備10包括機(jī)座11，設(shè)置于該機(jī)座11上的送液系統(tǒng)12以及設(shè)置于該機(jī)座11中的鋪球系統(tǒng)13，進(jìn)一步地，由于本實(shí)用新型的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備所生產(chǎn)的微顆粒在微米至百微米量級，因此對環(huán)境要求也比較高，需要將鋪球系統(tǒng)13設(shè)置在一個能夠密閉的空間中，以減少空氣中的雜質(zhì)顆粒對產(chǎn)品引起的污染。為此，在機(jī)座11上設(shè)置一個殼體111，該殼體111為至少一面透明的密閉結(jié)構(gòu)，鋪球系統(tǒng)13被設(shè)置于該殼體111內(nèi)，殼體111的透明面可以用來觀察鋪球系統(tǒng)12的工作情況。另外，在殼體111上開設(shè)一扇可以開啟和關(guān)閉的門，用來提取產(chǎn)品。當(dāng)本實(shí)用新型的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備處于工作狀態(tài)時，殼體111內(nèi)的空間進(jìn)行抽真空，將殼體111內(nèi)的氣壓抽至IOOPa以下，確保生產(chǎn)過程中沒有雜質(zhì)的引入。在圖示的實(shí)施例中，送液系統(tǒng)12和鋪球系統(tǒng)13分別位于機(jī)座11的左右兩側(cè)，然而在其它實(shí)施方式中，送液系統(tǒng)12和鋪球系統(tǒng)13也可以采用上下關(guān)系或前后關(guān)系的設(shè)置，這種只是針對機(jī)座11做機(jī)械結(jié)構(gòu)上的調(diào)整，都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的主旨范圍內(nèi)。其中送液系統(tǒng)12包括送液泵和送液管路(圖中未示出)，該送液泵提供液體流動的動力，使得液體可以從送液泵流出送液管路，并從送液管路的端口以一定的速度流出。該送液管路的端口對準(zhǔn)導(dǎo)流板，該送液管路送出的液體沿著導(dǎo)流板平鋪到鋪顆粒臺上。這里液體的流速不能過快，不然容易從導(dǎo)流板上直接滴落。通常，將送液泵的送液速度設(shè)定為Iml/min 至 2ml/min。在本實(shí)用新型中，所述液體主要指將微顆粒摻入懸浮液體中，形成的微顆粒懸浮液。在一種實(shí)施方式中，該微顆粒懸浮液通過將直徑在IOOum至200um的微球摻入酒精中，形成微顆粒懸浮液。當(dāng)然也可以選取其它液體作為懸浮液，只要滿足如下要求即可:第一，選取的液體不會對微球產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)(腐蝕或溶液)；第二，該液體的粘度能夠在下述中的導(dǎo)流板上附著流動且不會直接滴落。鋪球系統(tǒng)13主要用來捕獲和收集由送液系統(tǒng)12提供的液體中的微顆粒，如圖2中所示，該鋪球系統(tǒng)13包括導(dǎo)流板131、鋪顆粒臺132和X軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)133。其中X軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)133包括用以夾持導(dǎo)流板131的夾持件1331、用以提供夾持件1331在X軸方向運(yùn)動的導(dǎo)軌1332、用以驅(qū)動夾持件1331運(yùn)動的電機(jī)1333以及用以調(diào)整夾持件旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)整件1334。導(dǎo)流板131裝載在所述X軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)的夾持件1331上，該導(dǎo)流板131沿鋪顆粒臺132長度方向能動地立于該鋪顆粒臺132上，且該導(dǎo)流板131的板面與所述鋪顆粒臺132的臺面之間成傾斜設(shè)置。導(dǎo)流板131選取親水性材質(zhì)或者在表面鍍有親水性薄膜，使得微顆粒懸浮液能夠附著在導(dǎo)流板131的表面。在一種實(shí)施方式中，該導(dǎo)流板131的材質(zhì)為玻璃。通過調(diào)整件1334的轉(zhuǎn)動，可以使得導(dǎo)流板131的板面與鋪顆粒臺132的臺面形成一定的傾斜角度。較佳地，導(dǎo)流板131有液體流過的一面與鋪顆粒臺132的臺面之間形成銳角，這樣一來，流經(jīng)導(dǎo)流板131的微顆粒懸浮液只受到重力以及與導(dǎo)流板之間的粘附力的作用，不僅減少液體在導(dǎo)流板131上的阻力，同時使得懸浮液中懸浮的微顆粒不宜沉積到導(dǎo)流板131的表面，減少了微顆粒行徑過程中的損失。該銳角的角度一般可以在30度至60度之間。進(jìn)一步地，為了不影響微顆粒懸浮液鋪設(shè)到鋪顆粒臺132上的均勻性，在該導(dǎo)流板131與鋪顆粒臺132之間設(shè)有一定的間隔，該間隔可以避免液體鋪設(shè)到鋪顆粒臺132上，因接觸到導(dǎo)流板131底部而被拉扯呈現(xiàn)不均勻性。通常，這個間隔設(shè)定為0.1mm-1mm左右。鋪顆粒臺132為水平平臺，其長度方向與X軸方向一致，導(dǎo)流板131將液體導(dǎo)流到該鋪顆粒臺132上的同時，通過點(diǎn)擊1333的帶到，沿著鋪顆粒臺132的長度方向移動，使液體能夠在該鋪顆粒臺132的臺面形成均勻的分布。該鋪顆粒臺132設(shè)有給臺面加熱的加熱裝置(圖中為示出)，當(dāng)微顆粒懸浮液被鋪設(shè)到鋪顆粒臺132之后，加熱裝置給臺面進(jìn)行加熱，使微顆粒懸浮液中的液體被蒸發(fā)，而微顆粒則沉積到該鋪顆粒臺132的臺面上。請參見圖3，在一種實(shí)施方式中，該鋪顆粒臺132的臺面為平面結(jié)構(gòu)。此時微顆粒沉積到該臺面之后，形成層狀的堆積結(jié)構(gòu)。通過這種結(jié)構(gòu)的鋪顆粒臺獲得的微顆粒產(chǎn)品，適用于需要緊密排列，且對顆粒排序要求不高的場合。[0033]請參見圖4，在另一種實(shí)施方式中，該鋪顆粒臺132的臺面上設(shè)有陣列孔，該陣列孔中每個孔的直徑小于待生產(chǎn)微顆粒的直徑。此時微顆粒沉積到鋪顆粒臺132之后，會對應(yīng)到每個孔上，形成與陣列孔排布規(guī)則相同的微顆粒陣列。進(jìn)一步地，通過在臺面下方增加一個抽負(fù)壓裝置，可以將微顆粒固定在陣列孔上。通過這種方式制得的微顆粒產(chǎn)品，具有較好的排布次序，容易操控。進(jìn)一步地，在鋪顆粒臺132的下方，還設(shè)有一個調(diào)平裝置134，用來調(diào)節(jié)鋪顆粒臺132的水平度，使鋪顆粒臺132能夠保持在一個較高的水平度上，這樣一來，鋪設(shè)在該鋪顆粒臺132上的液體就不會因為傾斜而在重力的影響下往比較低的地方流動。該調(diào)平裝置134具體包括4個可以由電機(jī)控制伸縮的伸縮柱，分別位于鋪顆粒臺132的4個臺角下。當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋪顆粒臺132的臺面不夠水平時，可以通過電機(jī)控制某一個伸縮柱進(jìn)行伸縮，使得比較低的一角調(diào)高，從而達(dá)到水平。進(jìn)一步地，機(jī)座11上還設(shè)有用于控制送液系統(tǒng)送液和鋪球系統(tǒng)工作的操控面板112。該操控面板包括若干開關(guān)按鈕以及參數(shù)設(shè)定按鈕，分別用來控制送液泵，X軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)、調(diào)平裝置、加熱裝置等器件的運(yùn)作。在使用上述的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行微顆粒生產(chǎn)時，包括步驟:I)制作微顆粒懸浮液，將該為顆粒溶液裝載至送液泵中；2)控制送液泵對導(dǎo)流板進(jìn)行送液，使該微顆粒懸浮液沿著導(dǎo)流板流到鋪顆粒臺上；3)控制導(dǎo)流板沿著鋪顆粒臺長度方向移動，使所述微顆粒懸浮液平鋪在鋪顆粒臺上；4)對鋪顆粒臺的臺面進(jìn)行加熱，將微顆粒懸浮液中的溶劑蒸發(fā)，使微顆粒沉積在鋪顆粒臺的臺面上；5)收集上述微顆粒，得到批量化、均與有序的微顆粒產(chǎn)品。其中，步驟I)中的微顆粒懸浮液選取直徑在IOOum至200um的微球兌入酒精中配置成微顆粒懸浮液。步驟2)中送液泵的送液速度為lml/min至2ml/min。所述步驟3)中導(dǎo)流板的移動速度為10mm/h至100mm/h。下面將通過兩個具體實(shí)施方式
對上述方法做出說明。實(shí)施方式一:層鋪式鋪顆粒采用尺寸為110mmX60mm平面板作為鋪顆粒臺，所制作的微顆粒為直徑ΙΟΟμπι微米的微球，采用酒精配置懸浮液，送液速度51 μ 1/min，導(dǎo)流板角度45-60°，X軸運(yùn)動速度為10mm/h，加熱溫度50°C，實(shí)現(xiàn)微球的層鋪操控。實(shí)施方式二:陣列式鋪顆粒采用100X50個微孔的陣列控板作為鋪顆粒臺，每個孔的直徑為100 μ m，所制作的微顆粒為直徑200 μ m微米的空心微球，采用酒精配置微顆粒懸浮液，送液速度I μ I/min，導(dǎo)流板角度30-45°，X軸運(yùn)動速度為100mm/h，真空壓力為lOOPa，加熱溫度50°C，實(shí)現(xiàn)5000個微球的陣列操控。綜上所述，本實(shí)用新型提出了一種微顆粒生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)方法，該微顆粒生產(chǎn)設(shè)備通過將待生產(chǎn)的微顆粒配置成懸浮液，使微顆粒懸浮在液體中。然和針對該微顆粒懸浮液，通過導(dǎo)流板移動平鋪到一個平臺上，之后把懸浮液中的液體蒸發(fā)，等到一定規(guī)模的排布均勻的微顆粒，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的目的。由于整個過程全部通過電機(jī)自動化實(shí)現(xiàn)，具有高精度和高效率，適合工業(yè)化生產(chǎn)。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，用于批量化生產(chǎn)微顆粒，其特征在于:包括送液系統(tǒng)和鋪球系統(tǒng)，所述送液系統(tǒng)包括送液泵和送液管路，所述鋪球系統(tǒng)包括導(dǎo)流板、鋪顆粒臺和X軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，其中所述導(dǎo)流板裝載在所述X軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)上，該導(dǎo)流板沿所述鋪顆粒臺長度方向能動地立于該鋪顆粒臺上，且該導(dǎo)流板的板面與所述鋪顆粒臺的臺面之間成傾斜設(shè)置，所述鋪顆粒臺設(shè)有給臺面加熱的加熱裝置，所述送液管路的端口對準(zhǔn)該導(dǎo)流板，該送液管路送出的液體沿著導(dǎo)流板平鋪到鋪顆粒臺上。
2.如權(quán)利要求1所述的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述鋪顆粒臺的臺面為平面結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述鋪顆粒臺的臺面上設(shè)有陣列孔，該陣列孔中每個孔的直徑小于待生產(chǎn)微顆粒的直徑。
4.如權(quán)利要求1所述的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述導(dǎo)流板有液體流過的一面與所述鋪顆粒臺的臺面之間形成銳角。
5.如權(quán)利要求1所述的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)所述鋪顆粒臺水平度的調(diào)平裝置，設(shè)置于該鋪顆粒臺的下方。
6.如權(quán)利要求5所述的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述調(diào)平裝置包括4個伸縮柱，分別位于鋪顆粒臺的4個臺角下。
7.如權(quán)利要求1所述的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:進(jìn)一步包括機(jī)座，該機(jī)座上設(shè)有用于放置所述鋪球系統(tǒng)的殼體，該殼體為至少一面透明的密閉結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)的壓強(qiáng)小于IOOpa0
8.如權(quán)利要求7所述的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述機(jī)座上進(jìn)一步設(shè)有用于控制送液系統(tǒng)送液和鋪球系統(tǒng)工作的操控面板。
9.如權(quán)利要求1所述的微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述導(dǎo)流板與鋪顆粒臺之間間隔 0.1mm-1mm0
專利摘要一種微顆粒生產(chǎn)設(shè)備，該微顆粒生產(chǎn)設(shè)備包括送液系統(tǒng)和鋪球系統(tǒng)，該鋪球系統(tǒng)包括導(dǎo)流板、鋪顆粒臺和X軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)。通過將待生產(chǎn)的微顆粒配置成懸浮液，使微顆粒懸浮在液體中。然和針對該微顆粒懸浮液，通過導(dǎo)流板移動平鋪到一個平臺上，之后把懸浮液中的液體蒸發(fā)，等到一定規(guī)模的排布均勻的微顆粒，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的目的。由于整個過程全部通過電機(jī)自動化實(shí)現(xiàn)，具有高精度和高效率，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B81C1/00GK202988706SQ20122064229
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者潘明強(qiáng), 劉吉柱, 王陽俊, 陳濤, 陳立國, 孫立寧 申請人:蘇州大學(xué)