[发明专利]一种用于微流控芯片PDMS材料的打孔装置

摘要

本发明公开了一种用于微流控芯片PDMS材料的打孔装置，属于微流控芯片加工制造领域，该装置由定位机构、打孔机构和排屑机构三部分组成，所述定位机构用以确定芯片的打孔位置；所述打孔机构用以保证打孔针头保持竖直并完成打孔；排屑机构用以保证打孔结束后，对残留在打孔针头里的碎屑进行清理；本设计可以同时实现准确定位、竖直打孔、自动排屑等功能，同时结构简单可靠，加工成本低，可以有效提高微流控芯片的加工效率，该打孔器可以广泛应用于微流控芯片制造的打孔过程，特别针对软质高分子聚合物聚二甲基硅氧烷醇(PDMS)和其他软质材料的打孔需求，可以有效改善打孔质量，提高打孔效率，为发展微流控技术做出贡献。

主权项

1.一种用于微流控芯片PDMS材料的打孔装置，其特征在于：该装置由定位机构、打孔机构和排屑机构三部分组成，所述定位机构用以确定芯片的打孔位置，所述定位机构由LED强光灯(1)、电源、硬质滑动底板(4)、通光孔(2)、软质滑动底板(5)和底座(13)组成；所述打孔机构用以保证打孔针头保持竖直并完成打孔，所述打孔机构由机架(11)、竖直滑孔(14)、打孔针头(6)、打孔针管(7)、弹簧(10)和按压旋钮(12)组成；排屑机构用以保证打孔结束后，对残留在打孔针头里的碎屑进行清理，排屑机构由排屑活塞(9)和单向气阀(8)组成；底座(13)为基础部件，对整个装置起支撑作用，在底座(13)的中心位置设有中心孔，在中心孔内安装LED强光灯(1)，LED强光灯(1)通过外接电源线进行供电工作，在LED强光灯(1)的上部即底座(13)的上表面安装有两个能够往复水平滑动的底板，两个底板分别为硬质滑动底板(4)和软质滑动底板(5)，硬质滑动底板(4)和软质滑动底板(5)并行布置；两个底板通过滑槽及滑动副与底座(13)发生移动，在硬质滑动底板(4)的中心处设有一个通光孔(2)；打孔机构的机架(11)由不锈钢材料制成并焊接在底座(13)上，机架(11)的横梁上设有竖直滑孔(14)，竖直滑孔(14)内放置一个能够上下移动的打孔针管(7)，打孔针管(7)的底部与打孔针头(6)通过螺纹连接，在打孔针管(7)的顶端凸台和机架(11)的横梁处安装有一个压缩弹簧(10)，打孔针管(7)的上部套着一个按压旋钮(12)；排屑机构由排屑活塞(9)和单向气阀(8)组成，排屑活塞(9)插在打孔针管(7)内，排屑活塞(9)能够沿打孔针管(7)的内壁进行滑动摩擦，在打孔针管(7)内形成一个能够吸气或排气的腔体，在排屑活塞(9)的表面安装有单向气阀(8)；该打孔装置工作过程如下，打孔作业时，将电源插头插入插座，打开LED强光灯(1)开关，LED强光灯(1)发出强光，这时将底座(13)滑槽内的硬质滑动底板(4)沿着滑槽移动到LED强光灯(1)的一侧，此时硬质滑动底板(4)上的通光孔(2)刚好处于LED强光灯(1)的正上方，通光孔(2)的中心轴线和上方打孔针头(6)的轴线处于同一中轴线上，以保证LED强光灯(1)发出的光透过通光孔(2)产生一个与打孔针头(6)同轴且竖直向上的定位光束，当把需要打孔的微流控芯片(3)放在通光孔(2)上方时，从通光孔(2)发出的强光会在微流控芯片(3)的下表面形成光斑；在打孔过程中，将需要打孔的软质透明的微流控芯片(3)放在硬质滑动底板(4)上，然后将活动底板移动到LED强光灯(1)的上方，使其通光孔(2)刚好与打孔针管(7)同轴，然后手动移动微流控芯片(3)，将需要打孔的位置移动到通光孔(2)上方的光斑处，完成定位工序；然后手动下压打孔机构中的按压旋钮(12)，按压旋钮(12)向下移动，带动打孔针管(7)向下移动，打孔针管(7)带动打孔针头(6)向下运动，此时固定在机架(11)上的排屑活塞(9)随着打孔针管(7)的向下运动，打孔针管(7)内部空间逐步扩大内部形成负压，然后外部空气从活塞上的单向气阀(8)进气，完成打孔针管(7)吸气的过程；随着打孔针管(7)继续向下运动打孔针头扎入微流控芯片(3)中，当打孔针头(6)扎入微流控芯片(3)中间位置时，停止下压，然后移动软质滑动底板(5)，将软质滑动底板(5)移动到微流控芯片(3)下方继续下压打孔针头(6)，使打孔针头(6)完全打透微流控芯片(3)，并将打孔针头(6)完全压入软质滑动底板(5)内，保证完全打通微流控芯片(3)，此时打孔切除的碎屑残留在打孔针头(6)内；打孔完成后，打孔针管(7)会在压缩弹簧(10)的弹力下回弹并向上移动，进而带动打孔针头(6)向上移动，由于打孔针管(7)内部的排气活塞杆与机架(11)相连，并且固定不动，随着打孔针管(7)的向上运动，打孔针管(7)内部空间逐步压缩，内部形成高压，由于排屑活塞(9)上的单向气阀(8)只能进气不能向外排气，所以内部高压气体只能从堵塞排屑的打孔针头(6)排出，当打孔针管(7)内部压强增加到一定值时，便将堵塞在针头内的碎屑排出，完成碎屑清理作业。