气动微液滴发生器及其制备工艺制造技术

本发明专利技术属于流体力学技术领域，具体涉及气动微液滴发生器及其制备工艺。气动微液滴发生器包括进气板、底板、腔室芯板、第一超薄防水胶带和第二超薄防水胶带；所述进气板通过第一超薄防水胶带与腔室芯板粘合；所述腔室芯板通过第二超薄防水胶带与底板粘合。制备工艺包括S1，对腔室芯板进行激光烧蚀，使喷嘴微流通道和分支脉冲通道成型；S2，对喷嘴微流通道进行疏水处理；S3，将进气板通过第一超薄防水胶带与腔室芯板粘合；将腔室芯板通过第一超薄防水胶带与底板粘合，完成气动微液滴发生器制备。本发明专利技术具有能有效防止细胞损伤，且制备工艺简单，成本低廉的特点。成本低廉的特点。成本低廉的特点。

【技术实现步骤摘要】
气动微液滴发生器及其制备工艺


[0001]本专利技术属于流体力学
，具体涉及气动微液滴发生器及其制备工艺。

技术介绍

[0002]目前，随着生物、医疗、材料等科学研究领域的快速发展，对能够提供一种可控微米级液滴发生器的需求显得极为迫切。如，在生物细胞3D打印领域，需要精准可控地利用微液滴运输喷出定量细胞。在现有的3D打印技术当中，细胞依据输送方式的不同主要分为两类：微挤出式以及液滴式。微挤出式打印技术，利用机械力或气压等驱动力直接通过微喷头连续挤出生物材料和细胞构建三维生物学结构体，液滴式的打印方法主要分为热气泡式、压电式、静电式以及激光直写，对于喷墨打印的方式，无论热汽泡或者压电的驱动方法，虽然打印式精度较高，但是喷嘴直径较小，易产生堵塞。而激光直写的打印方式则打印效率较低，且系统更为的复杂，对工艺参数的要求较高。
[0003]利用以上原理设计的液滴发生器装置一般有两种，第一种如专利公告号为CN112895722A的文献描述的内容是利用针管滴液，此种液滴发生装置产生的液滴直径在2.7毫米左右，难以控制滴出液滴的尺寸；第二种如专利公告号为CN103899518A的文献描述的内容是利用压电陶瓷产生脉冲振动进而利用机械压力来喷射液滴，虽然此项技术对液滴直径大小也达到微米级控制，但是其滴落精度不高且制备工艺复杂，并且对细胞造成一定损害。
[0004]因此，设计一种能有效防止细胞损伤，且制备工艺简单，成本低廉的气动微液滴发生器及其制备工艺，就显得十分必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了克服现有技术中，保护细胞在现有设备的输送过程中容易受损伤的问题，提供了一种能有效防止细胞损伤，且制备工艺简单，成本低廉的气动微液滴发生器及其制备工艺。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]气动微液滴发生器，包括进气板、底板、腔室芯板、第一超薄防水胶带和第二超薄防水胶带；所述进气板通过第一超薄防水胶带与腔室芯板粘合；所述腔室芯板通过第二超薄防水胶带与底板粘合。
[0008]作为优选，所述进气板的顶部呈矩形，所述进气板的底部呈梯形；所述进气板采用PMMA板；所述进气板的顶部边缘设有液滴输入孔；所述进气板的底部边缘设有脉冲气流孔。
[0009]作为优选，所述底板的顶部呈矩形，所述底板的底部呈梯形；所述底板采用PMMA板。
[0010]作为优选，所述腔室芯板上设有喷嘴储液腔室、喷嘴微流通道和分支脉冲通道。
[0011]作为优选，所述喷嘴储液腔的顶部呈矩形；所述喷嘴储液腔的底部呈锥形；所述喷嘴储液腔的底部与所述喷嘴微流通道相连。
[0012]作为优选，所述喷嘴微流通道含有若干个转折处。
[0013]作为优选，所述分支脉冲通道与喷嘴微流通道的连接角度为45
°
。
[0014]本专利技术还提供了气动微液滴发生器制备工艺，包括如下步骤：
[0015]S1，对腔室芯板进行激光烧蚀，使喷嘴微流通道和分支脉冲通道成型；
[0016]S2，对喷嘴微流通道进行疏水处理；
[0017]S3，将进气板通过第一超薄防水胶带与腔室芯板粘合；将腔室芯板通过第一超薄防水胶带与底板粘合，完成气动微液滴发生器制备。
[0018]作为优选，所述激光烧蚀的移动速度为12mm/s。
[0019]作为优选，气动微液滴发生器制备工艺还包括如下步骤：
[0020]在激光烧蚀前将腔室芯板粘连第一超薄防水胶带和第一超薄防水胶带；
[0021]激光烧蚀结束后，对腔室芯板冷却，揭开第一超薄防水胶带与进气板粘合，揭开第二超薄防水胶带与底板粘合。
[0022]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：(1)本专利技术中气动微液滴发生器制备工艺步骤简单，利用激光雕刻机雕刻相应形状，直接利用防水双面胶进行粘合，即可制作；(2)本专利技术制作成本低，所用材料，价格低廉且容易获取，所用加工设备简单，进一步降低成本；(3)本专利技术中气动微液滴发生器制备周期短，短时间内可以同时进行大量微液滴发生器雕刻，利用简单的工艺进行粘合即可投入使用。
附图说明
[0023]图1为本专利技术中气动微液滴发生器应用的微输送气路系统的一种原理框图；
[0024]图2为本专利技术中气动微液滴发生器的一种结构示意图；
[0025]图3为本专利技术中气动微液滴发生器内腔室的一种结构示意图。
[0026]图中：脉冲电源1、电磁阀2、第一压力表3、第一调压阀4、第二调压阀5、气泵6、第二压力表7、储液罐8、气动微液滴发生器9、进气板10、第一超薄防水胶带11、腔室芯板12、第二超薄防水胶带13、底板14、喷嘴储液腔室15、第一直流道16、缩口17、弯折流道18、第二直流道19、分支脉冲通道20。
具体实施方式
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0028]实施例1：
[0029]如图1所示的微输送气路系统，包含脉冲电源1、储液罐8、气泵6(3.7V微型负压泵)、第一调压阀4、第二调压阀5(SMINI
‑
SX20调压阀，耐压100KPa)、第一压力表3、第二压力表7(量程100KPa)、电磁阀2(6V微型电磁水阀)以及本专利技术中的气动微液滴发生器9。
[0030]微输送气路系统分为两条，一条经由气泵到第一调压阀再到电磁阀给气动微液滴发生器的进气口供气，另一条由气泵出发经由第二调压阀调压，为储液罐内提供一定的气压，气体压力将储液罐中的细胞悬浮液压入气动微液滴发生器的进液口。气路系统中的电
磁阀为单向电磁阀，电磁阀在脉冲电流的作用下间歇开断形成气体脉冲，进而驱动喷嘴喷出微液滴。
[0031]如图2和图3所示的气动微液滴发生器，包括进气板10、底板14、腔室芯板12、第一超薄防水胶带11和第二超薄防水胶带13；所述进气板通过第一超薄防水胶带与腔室芯板粘合；所述腔室芯板通过第二超薄防水胶带与底板粘合。
[0032]进一步的，所述进气板的顶部呈矩形，所述进气板的底部呈梯形；所述进气板采用PMMA板；所述进气板的顶部边缘设有液滴输入孔；所述进气板的底部边缘设有脉冲气流孔。
[0033]进一步的，所述底板的顶部呈矩形，所述底板的底部呈梯形；所述底板采用PMMA板。
[0034]进一步的，所述腔室芯板上设有喷嘴储液腔室15、喷嘴微流通道和分支脉冲通道20。
[0035]进一步的，所述喷嘴储液腔的顶部呈矩形；所述喷嘴储液腔的底部呈锥形；所述喷嘴储液腔的底部与所述喷嘴微流通道相连。
[0036]进一步的，所述喷嘴微流通道含有若干个转折处。
[0037]进一步的，所述分支脉冲通道与喷嘴微流通道的连接角度为45
°
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.气动微液滴发生器，其特征在于，包括进气板、底板、腔室芯板、第一超薄防水胶带和第二超薄防水胶带；所述进气板通过第一超薄防水胶带与腔室芯板粘合；所述腔室芯板通过第二超薄防水胶带与底板粘合。2.根据权利要求1所述的气动微液滴发生器，其特征在于，所述进气板的顶部呈矩形，所述进气板的底部呈梯形；所述进气板采用PMMA板；所述进气板的顶部边缘设有液滴输入孔；所述进气板的底部边缘设有脉冲气流孔。3.根据权利要求1所述的气动微液滴发生器，其特征在于，所述底板的顶部呈矩形，所述底板的底部呈梯形；所述底板采用PMMA板。4.根据权利要求1所述的气动微液滴发生器，其特征在于，所述腔室芯板上设有喷嘴储液腔室、喷嘴微流通道和分支脉冲通道。5.根据权利要求4所述的气动微液滴发生器，其特征在于，所述喷嘴储液腔的顶部呈矩形；所述喷嘴储液腔的底部呈锥形；所述喷嘴储液腔的底部与所述喷嘴微流通道相连。6.根据权利要求4所述的气动微液滴发生器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪成，万菲，徐凯，白子豪，徐海浩，黄阿龙，张俐楠，吴立群，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：