一种微流控芯片的生产线

技术领域

本发明涉及微流控芯片生产技术领域，具体涉及一种微流控芯片的生产线。

背景技术

微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

高分子聚合物（PDMS）是一种用于制作微流控芯片的模型胶，它加工成型方便，原材料成本低，适于大批量制作。通过在微流控芯片复形模具上浇注液态高聚物，待其固化后将其与模具剥离，便能在高聚物表面形成与模具一致的图案。

目前常用的成型方法是，在模具中注入PDMS，通过注塑成型半成品，然后再对办成品进行光刻；或者直接向装有模板的模具内倒入PDMS，等待冷却固化，再用小刀切割得到芯片。

采用上述方式成型模具必须放置在完全水平的操作台上，否则芯片表面不平整，而且在成型的过程中受表面张力的影响，注塑液固化后其上表面呈曲面，并且不能进行批量生产。

由于微流控芯片的流道都比较窄，在注塑成型的过程中由于注塑液表面具有张力会使注塑液无法很好的贴合到模具表面，导致微流控芯片的流道表面凹凸不平，产品质量不合格，使用效果受到极大的影响；但是由于流道较为细小，且微流控芯片整体为透明，人眼无法很好的观测到这些缺陷，不仅影响生产效率，而且对产品的出货合格率造成极大的影响。

基于上述情况，本发明提出了一种微流控芯片的生产线，可有效解决以上一种或多种问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片的生产线。

本发明通过下述技术方案实现：

一种微流控芯片的生产线，包括成型模具和用于对所述成型模具进行注塑的注塑设备，所述注塑设备上设有用于夹取注塑件的取料装置；还包括检测装置和储料装置，所述检测装置与注塑设备之间设有第一传输带，所述检测装置和储料装置之间设有第二传输带；所述第一传输带和第二传输带之间还设有用于搬运注塑件的搬运装置。

优选的，所述成型模具包括上模结构和下模结构；所述上模结构包括上模和用于固定所述上模的上模固定板；所述上模的上方还设有注液组件；所述下模结构包括下模和用于安装所述下模的下模固定板；所述下模固定板的下方设有下模底板；所述下模底板与下模之间设有顶升组件；所述顶升组件的两侧还设有连接在所述下模固定板和下模底板之间的下模立板。

优选的，所述上模的底面上设有凸模；所述上模上设有若干流道；

所述凸模上设有若干个气孔；

所述注液组件包括注液板和分液板，所述注液板上连接有注液接口，且在所述注液接口内开设有漏斗状的注液口；

所述分液板的底部嵌入所述上模固定板中；所述分液板的顶部对应所述注液口设有进液口，所述分液板的底部对应每个所述流道均分别设有出液口，且每个所述出液口均连通至所述进液口。

优选的，所述下模滑动镶嵌在所述下模固定板内，并且在所述下模内设有多个第一通孔；

所述顶升组件包括顶升顶板和顶升底板，且再所述顶升顶板和顶升底板之间设有若干个导柱；所述顶升顶板上还对应每个所述第一通孔均分别设有第二通孔；

所述顶升顶板和顶升底板之间还设有升降板，且所述升降板滑动连接在所述导柱上；所述升降板的顶面上对应每个所述第二通孔均设有顶杆，在所述升降板的下方设有升降组件；

所述升降组件包括固定在所述升降板上的第一传动块和固定在所述顶升底板上的升降驱动件，且在所述升降驱动件上连接有用于驱动所述第一传动块升降的第二传动块；所述第一传动块和第二传动块之间通过斜面传动；

所述升降板的上方还设有环套在所述顶杆上的弹簧。

优选的，所述检测装置包括夹持结构和检测结构；所述夹持结构包括夹持安装架和设置在所述夹持安装架上的夹持组件；所述检测结构包括检测安装架和安装在所述检测安装架上的检测组件，所述检测安装架通过位移组件滑动连接在所述夹持安装架上；所述检测组件包括设置在所述夹持组件上方的若干组激光发射器组，每个所述激光发射器组内包括若干个激光发射器；所述检测组件还包括设置在所述夹持组件下方的信号接收板，所述信号接收板上设有若干感光元件。

优选的，所述检测组件和检测安装架之间通过转动座和转动安装条连接，所述转动安装条的底面为平面，且若干排所述激光发射器组安装在所述转动安装条的底面上；

所述转动安装条的一端设有旋钮；

所述信号接收板底面的两端均通过抬升结构连接到检测安装架上；

所述抬升结构包括设置在检测安装架上的第一转动座和若干个设置在所述信号接收板底面上的第二转动座；所述第一转动座上设有转动块，所述转动块上连接有调节杆，所述调节杆上套设有止退块，所述调节杆和止退块之间通过螺纹连接，且所述止退块卡接在所述转动块内；所述调节杆顶端连接有抬升连接件，且所述抬升连接件转动连接至第二转动座；所述调节杆的底端连接有旋转盘；

所述位移组件包括若干条相互平行的第二导轨，所述第二导轨上设有与所述检测安装架连接的第二滑块；所述位移组件还包括设置在所述检测安装架和夹持安装架之间的位移驱动件；

所述位移驱动件为直线电机。

优选的，所述夹持组件包括夹持盘和两个相互平行的夹持条，且在两个所述夹持条的内侧设有用于架起微流控芯片的凸条；所述夹持盘的底部设有矩形的通光窗口；所述夹持组件还包括两个相互平行的第一导轨，且两个所述第一导轨均垂直于所述夹持条；两个所述第一导轨分别设置在所述通光窗口的两端，且每个所述夹持条均通过第一滑块分别连接至两个所述第一导轨；

所述夹持盘的两端还均设有夹持驱动件，所述夹持驱动件上对应每个所述夹持条均设有驱动滑块，且所述驱动滑块和夹持条之间通过驱动连接件连接。

优选的，所述搬运装置包括架设在所述检测装置、第一传输带以及第二传输带上方的搬运轨道，且在所述搬运轨道上设有两个搬运机械手。

优选的，所述注塑设备为卧式注塑机或立式注塑机。

优选的，所述取料装置为三轴机械手。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明的微流控芯片的生产线生产高效，产品质量好，通过所述注塑设备和成型模具进行微流控芯片的注塑成型，并且通过检测装置对成型的微流控芯片进行检测，确保进入所述储料装置的微流控芯片都是合格品，实现了高效高质量的微流控芯片的生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明所述成型模具的结构示意图。

图3为本发明所述成型模具的剖面结构示意图。

图4为本发明所述分液板的结构示意图。

图5为本发明所述分液板另一角度的结构示意图。

图6为本发明所述上模和上模固定板的结构示意图。

图7为本发明所述上模和上模固定板另一角度的结构示意图。

图8为图7中A处的局部结构示意图。

图9为本发明所述下模和下模固定板的结构示意图。

图10为本发明所述顶升顶板的结构示意图。

图11为本发明所述下模结构部分结构的结构示意图。

图12为本发明所述升降板和升降组件的结构示意图。

图13为本发明所述检测装置的结构示意图。

图14为本发明所述检测装置部分结构的结构示意图。

图15为图14中B处的局部放大示意图。

图16为本发明所述夹持组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1至16所示，本发明提供了一种微流控芯片的生产线，包括成型模具1和用于对所述成型模具1进行注塑的注塑设备2，所述注塑设备2上设有用于夹取注塑件的取料装置3；还包括检测装置4和储料装置5，所述检测装置4与注塑设备2之间设有第一传输带6，所述检测装置4和储料装置5之间设有第二传输带7；所述第一传输带6和第二传输带7之间还设有用于搬运注塑件的搬运装置8。

本发明包括通过所述注塑设备2和成型模具1进行微流控芯片的注塑成型，并且通过检测装置4对成型的微流控芯片进行检测，确保进入所述储料装置5的微流控芯片都是合格品，实现了高效高质量的微流控芯片的生产。

在所述第一传输带6处可安排人工进行目视检测，若有明显缺陷可直接取出送至废品处。

在所述检测装置4和第二传输带7之间还设有废品箱9，在检测装置4中不合格的微流控芯片直接被所述搬运装置8送入废品箱中。

进一步地，在另一个实施例中所述成型模具1包括上模结构和下模结构；所述上模结构包括上模11和用于固定所述上模11的上模固定板12；所述上模11的上方还设有注液组件13；所述下模结构包括下模14和用于安装所述下模14的下模固定板15；所述下模固定板15的下方设有下模底板16；所述下模底板16与下模14之间设有顶升组件17；所述顶升组件17的两侧还设有连接在所述下模固定板15和下模底板16之间的下模立板161。

通过所述上模11和下模14，构成注塑用的模腔，注塑液在流入该模腔实现微流控芯片的注塑成型，且通过所述顶升组件17在注塑过程中通过抬升所述下模14，对模腔空间进行挤压进而保证注塑液能充满模腔，确保精密的注塑成型，保证较好的注塑效果。

所述下模立板161的两端均向内侧设有凸块，可以对所述顶升组件17起到限位作用。

进一步地，在另一个实施例中所述上模11的底面上设有凸模111；所述上模11上设有若干流道112。

所述凸模111上设有若干个气孔1111。

由于所述凸模111内会构成若干个独立的内部空间，在注塑液封住这些内部空间开口后，内部的空气就无法排出，导致注塑也无法充满模腔，工件无法成型；而通过所述气孔，可以及时的将内部空间内的空气排出，保证较好的注塑效果。

所述注液组件13包括注液板131和分液板132，所述注液板131上连接有注液接口1311，且在所述注液接口1311内开设有漏斗状的注液口13111。

采用漏斗状的所述注液口13111，可以更好将注塑液引入所述模具中；并且所述注液接口1311可进行更换，避免使用次数过多后由于所述注液接口1311损坏而导致模具的整体更换。

还可以通过更换所述注液接口1311满足不同需求的注塑成型。

所述分液板132的底部嵌入所述上模固定板12中；所述分液板132的顶部对应所述注液口13111设有进液口1321，所述分液板132的底部对应每个所述流道112均分别设有出液口1322，且每个所述出液口1322均连通至所述进液口1321。

通过所述分液板132，较好的将注塑液分流，确保可以快速的实现注塑液充满模腔，确保注塑工件成型的更均匀，保证较好的注塑效果。

进一步地，在另一个实施例中所述下模14滑动镶嵌在所述下模固定板15内，并且在所述下模14内设有多个第一通孔141。

将所述下模14滑动连接在所述下模固定板15上，确保所述下模14可以通过滑动的方式实现模腔空间的调整；在注塑过程中通过减少模腔空间实现对注塑液的加压，保证注塑液可以充满模腔，保证较好的注塑效果。

所述顶升组件17包括顶升顶板171和顶升底板172，且再所述顶升顶板171和顶升底板172之间设有若干个导柱173；所述顶升顶板171上还对应每个所述第一通孔141均分别设有第二通孔1711。

所述下模底板16的中部设有顶升孔，模具安装到注塑设备后，注塑设备上的气缸或液压缸的驱动杆会通过该顶升孔对顶升组件17进行升降，进而驱动所述下模14移动。

所述顶升顶板171和顶升底板172之间还设有升降板174，且所述升降板174滑动连接在所述导柱173上；所述升降板174的顶面上对应每个所述第二通孔1711均设有顶杆1741，在所述升降板174的下方设有升降组件175。

通过所述升降组件175驱动所述升降板174移动，且在所述升降板174上设有所述顶杆1741，在移动的过程中，所述顶杆1741会通过所述第二通孔1711和第一通孔141将注塑成型的工件顶起，起到较好的脱模效果。

所述升降组件175包括固定在所述升降板174上的第一传动块1751和固定在所述顶升底板172上的升降驱动件1752，且在所述升降驱动件1752上连接有用于驱动所述第一传动块1751升降的第二传动块1753；所述第一传动块1751和第二传动块1753之间通过斜面传动。

所述第一传动块1751为截面为直角梯形的四棱柱，且梯形的上底大于下底，当所述升降板174降至最低时，所述第一传动块1751能起到较好的支撑作用，确保所述顶杆1741不会因为晃动而影响注塑质量；所述第一传动块751还能起到定位作用，当升降板174降至最低时，所述顶杆1741的顶端与所述下模14内腔的底面平齐，保证较好的注塑效果；而所述第二传动块1753和第一传动块1751通过斜面传动，将所述第二传动块1753在水平方向上的运动转换为所述第一传动块1751的升降运动，而且驱动过程平稳。

所述升降驱动件1752可以为气缸、液压缸、滚珠丝杆、齿轮齿条组件等直线位移驱动结构中的一种。

所述升降板174的上方还设有环套在所述顶杆1741上的弹簧1754。

通过所述弹簧1754，确保升降板174可以正常回落，保证不会影响下一次的注塑效果。

进一步地，在另一个实施例中所述检测装置4包括夹持结构41和检测结构42；所述夹持结构41包括夹持安装架411和设置在所述夹持安装架411上的夹持组件412；所述检测结构42包括检测安装架421和安装在所述检测安装架421上的检测组件422，所述检测安装架421通过位移组件423滑动连接在所述夹持安装架411上；所述检测组件422包括设置在所述夹持组件412上方的若干组激光发射器组，每个所述激光发射器组内包括若干个激光发射器4221；所述检测组件422还包括设置在所述夹持组件412下方的信号接收板4222，所述信号接收板4222上设有若干感光元件。

通过所述夹持结构41将待检测的微流控芯片进行固定，保证在检测过程中不会发生偏移，确保检验结果的准确；通过所述检测结构42内的若干组激光发射器组和信号接收板4222的配合，对微流控芯片进行检测，可以准确检测出一些人眼无法看到的缺陷，确保较好的检测效果。

通过所述激光发射器4221发出激光，激光穿过微流控芯片后射到所述信号接收板4222上，并通过感光元件对激光照射到所述信号接收板4222上的位置进行采集，通过照射位置的偏移量得出微流控芯片上的厚度变化，并通过终端设备与预设数据进行对比，实现对微流控芯片的检测功能。

进一步地，在另一个实施例中所述检测组件422和检测安装架421之间通过转动座4251和转动安装条4252连接，所述转动安装条4252的底面为平面，且若干排所述激光发射器组安装在所述转动安装条4252的底面上。

所述转动安装条4252的一端设有旋钮4253。

通过所述检测组件422实现所述激光发射器组的角度调节功能；通过旋钮4253带动所述转动安装条4252转动，实现激光发射角度的可调节；设置所述旋钮4253，并在旋钮4253上设有转动角度的刻度，可以简单直观的对转动的角度进行控制。

通过转动所述转动安装条4252，调节所述激光发射器4221的出光角度，避免激光垂直射入微流控芯片而导致激光的折射方向不确定，保证测试结果不会受到影响。

为了减小检测装置的占用空间，在测试过程中将激光的入射角控制在5~30°之间，故所述转动安装条4252的转动角度限定在双向的30度之间。

当激光垂直与微流控芯片照射时，折射后的激光与射入的激光仍处于同一直线上，导致信号接收板4222采集到的接收点不会发生变化，故无法进行检测。

当激光倾斜射入微流控芯片后，折射后的激光与射入的激光不处于同一直线上，而且激光在射入微流控芯片和射出微流控芯片时都会产生折射，信号接收板4222采集到的接收点就会发生变化，然后终端设备通过激光发射器4221与微流控芯片的距离、微流控芯片与信号接收板4222的距离以及所述激光反射器4221的射出角度分析出微流控芯片在激光折射处的厚度，并建立数据组，将该数据组内的内容与预设数据进行对比即可得出微流控芯片的流道是否符合要求，达到检测的目的。

所述信号接收板4222底面的两端均通过抬升结构424连接到检测安装架421上。

通过设置在所述信号接收板4222两侧的抬升结构424，可对所述信号接收板4222和水平面之间的夹角进行调整。

由于微流控芯片在检测过程中是直接暴露在空气中的，而且微流控芯片的厚度较小，所以微流控芯片上下两侧的空气密度几乎一致，而激光在射入微流控芯片和射出微流控芯片时都会发射折射，这就导致从微流控芯片射出的激光与射入微流控芯片的激光相互平行；信号接收板4222在接收激光信号的过程中，当激光垂直射入激光接收板4222时的检测结果最准确，故在检测前需将抬升结构424调节至与激光垂直，保证更好的检测效果。

所述抬升结构424包括设置在检测安装架421上的第一转动座4241和若干个设置在所述信号接收板4222底面上的第二转动座4242；所述第一转动座4241上设有转动块4243，所述转动块4243上连接有调节杆4244，所述调节杆4244上套设有止退块4245，所述调节杆4244和止退块4245之间通过螺纹连接，且所述止退块4245卡接在所述转动块4243内；所述调节杆4244顶端连接有抬升连接件4246，且所述抬升连接件4246转动连接至第二转动座4242；所述调节杆4244的底端连接有旋转盘4247。

所述调节杆4244为螺杆，且与所述止退块4245之间通过螺纹传动连接，保证所述止退块4245不会移动的同时，通过转动所述旋转盘4247带动所述调节杆4244转动，所述调节杆4244会向上抬升，并通过所述抬升连接件4246推动所述信号接收板4222的一侧抬升实现所述信号接收板4222角度可调节的功能。

所述位移组件423包括若干条相互平行的第二导轨4231，所述第二导轨4231上设有与所述检测安装架421连接的第二滑块4232；所述位移组件423还包括设置在所述检测安装架421和夹持安装架411之间的位移驱动件4233。

所述位移驱动件4233为直线电机。

采用直线电机可以匀速稳定的驱动检测结构42移动，确保所述检测结构42在对微流控芯片扫描检测时具有更好的稳定性，保证更好的检测效果，确保检测结果准确。

进一步地，在另一个实施例中所述夹持组件412包括夹持盘4129和两个相互平行的夹持条4121，且在两个所述夹持条4121的内侧设有用于架起微流控芯片的凸条4122；所述夹持盘4129的底部设有矩形的通光窗口4128；所述夹持组件412还包括两个相互平行的第一导轨4123，且两个所述第一导轨4123均垂直于所述夹持条4121；两个所述第一导轨4123分别设置在所述通光窗口4128的两端，且每个所述夹持条4121均通过第一滑块4124分别连接至两个所述第一导轨4123。

通过所述夹持条4121可对微流控芯片的两个相对的侧面施加压力，起到固定的作用；为了保证更好的固定效果，在所述夹持条4121的下方增设凸条4122，进而在固定微流控芯片的过程中通过所述凸条4122为微流控芯片提供向上托举的力，简化固定过程，提高固定效果；并且由于所述凸条4122，每个微流控芯片的底面都贴合在所述凸条4122的顶面上，保证激光在每个微流控芯片上的入射角都是相同的，减少检测误差，保证更好的测试效果，提高测试结果的可信度。

所述夹持盘4129的两端还均设有夹持驱动件4125，所述夹持驱动件4125上对应每个所述夹持条4121均设有驱动滑块4126，且所述驱动滑块4126和夹持条4121之间通过驱动连接件4127连接。

所述夹持驱动件4125可采用滚珠丝杠、直线电机等直线驱动结构，本实施例中采用滚珠丝杠，并且驱动丝杠旋转的电机与终端设备连接，当终端设备检测到电机超负荷立即停止电机的转动，并且通过电机转速与转动时间计算出微流控芯片的宽度；采用滚珠丝杠可对所述夹持条的位置进行精细调节，并且保证较好的固定效果；两个所述夹持条4121所分别对应的两个驱动滑块4126与丝杆的配合方向相反，进而丝杠在转动时可同时驱动两个所述驱动滑块4126同时向内或向外移动。

进一步地，在另一个实施例中所述搬运装置8包括架设在所述检测装置4、第一传输带6以及第二传输带7上方的搬运轨道81，且在所述搬运轨道81上设有两个搬运机械手82。

进一步地，在另一个实施例中所述注塑设备2为卧式注塑机或立式注塑机。

进一步地，在另一个实施例中所述取料装置3为三轴机械手。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的微流控芯片的生产线，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。