[发明专利]一种微针浇注系统及微针制备方法

说明书

本发明公开了一种微针浇注系统及微针制备方法，包括真空腔室、运动平台、第一运动组件、灌液针组件、第二运动组件和控制器；运动平台设置在真空腔室内；第一运动组件包括相互连接的第一传动部件和第一驱动部件，运动平台与第一传动部件连接，第一传动部件在第一驱动部件驱动下带动运动平台沿着第一方向或/和第三方向移动；灌液针组件包括出液头和灌液针杆，灌液针杆的一端伸入真空腔室内，并与出液头连接；第二运动组件包括相互连接的第二传动部件和第二驱动部件，灌液针和第二传动部件连接，第二传动部件在第二驱动部件驱动下带动所述灌液针沿着第二方向移动；第一驱动部件或/和第二驱动部件与控制器通信连接。能够快速完成大平面微针浇注模具的均匀浇注。

技术领域

本发明涉及微针技术领域，尤其涉及一种微针浇注系统及微针制备方法。

背景技术

微模塑是一种借助微复制模具成型微结构的高精度微纳米制造技术。该技术具有复制精度高、成本低、残余应力小等优点，并且广泛用于应用于机械、医疗、生物等各个领域中的微齿轮、微针、微流控芯片、导光板等微纳米结构制备。而微模塑中最关键步骤是模具填充，即将复制液体材料高填充比地填充到模具凹槽中，这是影响微结构复制精度的关键因素。

常用的模具填充方式主要有压力填充、离心填充及真空填充等。压力填充是利用压力将填充材料压入模具凹槽内。金属一体成型的方法加工类似微针凹形槽等高深宽比、高精度结构的模具非常不易。因此，微凹槽磨具常采用硅材料或者聚合物材料制备。而硅微凹槽模具比较脆，聚合物微凹槽模具(如PDMS、SU-8胶模具)质地软，对压印力要求都较苛刻，不适宜大量生产。

相比之下，真空填充对模具材质、大小兼容性要求低，优势更为明显。现有用于微针的真空填充的方法常压下将浇注溶液平铺于模具表面，然后抽真空去除模具内部残余气体，浇注溶液进入模具微结构内部，完成填充复制。

中国专利文献CN106426687A提到一种微针模具高粘度液体真空填充装置。该装置先完成浇注溶液的平铺，随后在微针模具背面保持一定负压状态，从而使高粘度液体流入微针倒锥形图案中，达到较好的模具填充效果。但该种方法要求微针模具材料必须具有较好的隔液透气特性，模具厚度不能太厚，否则会影响到模具内部残余气体从模具背面吸出，降低模具填充质量；同时，若模具背面负压分布不均匀，也将进一步影响模具填充一致性。此外，这种负压环境较难保证溶液成分完全不进入模具材质内部，如若溶液中高分子(药物)渗入模具中，影响模具材料原有特性，将进一步影响模具重复使用寿命。

中国专利文献CN110582320A提到制造微针贴剂的方法。该方法同样引入隔液透气材料制作模具，即使用前先对模具抽一段时间真空，排除模具内部气体，随后向模具填充浇注液，利用模具内部气体回吸的特性，完成微针腔体填充。该方法对模具制作材质有特殊要求，同时抽完真空的模具在常压下浇注的过程，模具内部气体回吸时，同一模具不同部位以及不同模具之间较难保证可量化的一致性。整个浇注过程，包括前期模具抽真空排气和填充后气体回吸填充针体，时间相对较长，不利于大规模量产。

本领域还需要一种新的微针浇注系统以及微针制备方法，以解决上述问题中的一个或多个。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种微针浇注系统以及微针制备方法，能够快速完成大平面微针浇注模具的均匀浇注，实现微纳米级结构高精度快速复制，浇注溶液用量少，控制精准，浇注效率高，一致性好，成本可大幅降低。