“芯片实验室”的制造--两台机器和一条洁净通道

newmaker    来源：KUNSTSTOFFE INTERNATIONAL杂志

欢迎访问e展厅 展厅 1 注塑机展厅 注塑机, 立式注塑机, 二手注塑机, 真空成型机, 发泡注塑机, ... 针对制造“芯片实验室”，两家项目合作方完成了多级双组分注塑成型和组装流程的设计。制造单元包含由洁净通道连接的两个微型注塑机。注塑件由通过集成在这个单元上的Scara机器手实现传送和连接。 在彻底改变电子产业后，很早一段时期前，微型化趋势就触及到了化学领域。随着近期微流体技术的发展，化学分析能以超乎想象的速度、在如同信用卡大小的塑料基板上完成，从而也成就了“芯片实验室”。这一新工具不仅用于传统化学领域，同样也用于医疗诊断。微流体通道类似于微电子中的导带，构成了袖珍实验室的核心组成部分。通道不到发丝粗细，用于实现纳米级试剂的传输、混合和分离。 微型系统优势显而易见。首先，只需要微量探针和检测试剂；液体通过毛细作用在不同的反应腔和分析腔中传输。另外，复杂的分析也能在数分钟内当场完成。医生将不再需要将血样送往实验室，而是在诊室中直接将检验结果呈现给病人。 集微型通道、分析室和光学于一体 在去年10月德国杜塞尔多夫国际塑料及橡胶展览会（K展）上，来自奥地利科廷布伦的威猛巴顿菲尔公司和英国Micro Systems公司奥地利分公司共同展示了如何通过双组分注塑成型和组装流程制造即用微型化学实验室。两台由威猛巴顿菲尔公司制造的封装微型注塑机（型号：MicroPower 15/10）通过洁净室通道相互连接。 由于兼容了洁净室功能，全电动微功率机成为理想的医疗应用产品，并针对极小型和微型部件注塑进行了特别设计。均匀加热的复合材料通过双级螺杆活塞注塑单元射出，每次射出量为0.05-4cm3。制造商表示，该设计可确保部件品质高、生产稳定性、周期时间短。 展会上采用的不符合医疗要求的ABS塑料被替换成高度透明的、光学纯聚苯乙烯或嵌段共聚物（如COC），两台注塑机之一以1+1多型腔模具（由Micro Systems公司生产）制造出“芯片实验室”的两个主要部件：底板及合适的顶部元件。底板包含300μm注塑微型通道和分析室，具有静态混合器功能。同时，底板集成了光学透镜，通过诸如摄像机在内的设备自动检查结果。 顶部元件带有三个Luer锥体。其中两个连接处经由第三个连接处将液体试样输入系统中，通过施加真空加强毛细效应，从而提高流速。Micro Systems技术经理Gerald Plöchl在接受Kunstoffe的采访时解释道，如果不做这种设计，塑料表面就必须具有亲水性。 在移除两个部件并分离浇道后，摄像机会仔细检查注塑件，确保尺寸稳定性、光学纯度、不含飞边。奥地利维也纳Wittmann Kunststoffgeräte公司制造的Scara机器手（型号：W8VS2）先组装部件，将其放置在传送模块上，再通过洁净通道传递到第二台机器。这时，搬运系统提取“微型实验室”，放入单腔模具中。热塑性弹性体（TPE）经二次成型包覆在模具中，成为微型板和盖板之间的衬垫和把手部件，与分析台一起被嵌入测量仪。最后一道摄像机控制流程后，机器手将双组分成品放入收集容器。 从技术角度来看，“芯片实验室”系统可被看成微电子机械系统子类别，实现了微型传感器与微流体的结合。技术难点主要在于表面结构、表面纹理、电气特性改性以及相互连接的机器与机器人组成的控制工程的配置。 内置防伪措施的纳米结构 2013年K展后几星期，两家项目合作方在德国COMpamed医疗贸易展上进一步展示了该系统。虽然一台微型注塑机只制造了两种预装透明部件，但却将300 nm的纳米结构以全息图形式，集成到Micro System公司标志的“O”（直径0.8 mm）字母中。这一全息图商标表面由德国卡尔斯鲁厄Nano 4 U公司提供。 Gerald Plöchl表示，展示的目的是为了让参观者了解高精度的微型部件和微细表面可重复性地生产，同时将防伪措施完美地融入到产品中。这一主题也构成了医疗和医药行业最重要的议程。

文章内容仅供参考 (投稿) (9/23/2014)