整合紙基微流控芯片的紙質(zhì)食藥包裝盒的制作方法

本發(fā)明為整合紙基微流控芯片的紙質(zhì)食藥包裝盒，屬于微流控技術(shù)與包裝工程技術(shù)的交叉領(lǐng)域。具體的講，是在包裝盒內(nèi)壁加工微流道，可用于生命體征檢測、食品安全檢測、環(huán)境檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微流控技術(shù)是指在微米尺度控制流體的技術(shù)，可在一塊芯片上完成多種檢測過程，并且其檢測速度、精度和制作成本大大低于傳統(tǒng)方法，廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、生命科學(xué)和醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。

紙基微流控芯片是在其基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展，以過濾性紙張為基材，運用光刻、噴蠟印刷等技術(shù)加工出流道，經(jīng)處理后可用于比色分析、化學(xué)分析等。在紙上控制流體的主要方法是改變流道與其他區(qū)域的親疏水性，流體在紙纖維中的毛細(xì)現(xiàn)象向親水區(qū)域擴(kuò)散。例如在濾紙上用蠟(疏水)將流道圍住，則流體只能在流道內(nèi)擴(kuò)散而不會滲出蠟以外的區(qū)域。紙基微流控芯片加工成本更加低廉，且攜帶方便、操作簡單、分析速度快，既能滿足實驗需要，也可用于家庭分析。

現(xiàn)今包裝技術(shù)特別是食藥包裝主要目的是保護(hù)產(chǎn)品免受外界侵襲，防止揮發(fā)、滲漏、溶化、碰撞等損失，美化商品，引導(dǎo)消費。新型包裝材質(zhì)的發(fā)展也主要側(cè)重于包裝材料的回收利用，如利用pet、pp等可回收材質(zhì)。總體來講，包裝盒的作用還是較為局限、單一，例如，對于食藥包裝，包裝紙僅能以自身阻隔性延長產(chǎn)品保質(zhì)期，而產(chǎn)品保質(zhì)期的測定是抽樣后實驗測得，具有一定誤差，若應(yīng)用微流控檢測技術(shù)，在包裝盒內(nèi)側(cè)加工微流控芯片，則能實時檢測產(chǎn)品質(zhì)量。除此之外，微流控技術(shù)與包裝技術(shù)的結(jié)合也可用于其它多種指標(biāo)的檢測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了更高效的利用包裝盒，為消費者提供更加多樣、便捷的消費體驗，本發(fā)明將微流控技術(shù)與包裝技術(shù)相結(jié)合，在加工完包裝紙盒的盒型后，在包裝紙盒的表面加工出微流控芯片，此過程根據(jù)檢測目標(biāo)不同而采用不同的微流控芯片設(shè)計，并對微流控芯片的流道進(jìn)行相應(yīng)的生物、化學(xué)處理，以用于不同目標(biāo)成分的檢測，此發(fā)明適用于大多數(shù)現(xiàn)有的食藥紙包裝應(yīng)用。

整合紙基微流控芯片的紙質(zhì)食藥包裝盒，該包裝盒分為紙包裝盒基體和紙基微流控芯片兩個部分，在紙包裝盒基體的任何表面整合一塊或多塊具有特定功能的紙基微流控芯片。

紙包裝盒基體為通用包裝紙、特殊包裝紙、食品包裝紙及包裝紙板等具有纖維狀內(nèi)部結(jié)構(gòu)的植物和合成纖維紙張。

將紙基微流控芯片整合于紙包裝盒基體中，加工在食藥包裝盒上的紙基微流控芯片以用于生命體征檢測、食品安全檢測、環(huán)境檢測。

紙基微流控芯片的加工手段包括蠟打印、噴墨打印、3d打印、激光/紫外光表面改性等方法。

使用微流控技術(shù)制作可檢測ph值的醫(yī)藥包裝盒，作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，包括以下步驟：

步驟一：選定包裝盒盒型，繪制二維包裝盒結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計包裝盒外側(cè)圖案。

步驟二：在包裝結(jié)構(gòu)體板內(nèi)側(cè)設(shè)計微流道。

步驟三：選取高光紙為基材，基材的高光外面打印包裝盒外圖案，內(nèi)側(cè)以蠟打印機(jī)打印流道。

步驟四：加熱處理打印后的流道。

步驟五：在打印的流道四個末端儲液槽中滴加酚酞指示劑，烘干。

步驟六：裁剪、折疊包裝盒。

以飽和碳酸鈉溶液為例，通過包裝盒內(nèi)體板整合的微流控通道檢測其ph值。

步驟三中以蠟打印技術(shù)改變紙張親疏水性，只做示例，其它多種改變紙張親疏水的方法也可以達(dá)到本例效果。

本例只簡單介紹了整合紙基微流控芯片的紙質(zhì)食藥包裝盒的一種應(yīng)用，除此之外，其它檢測應(yīng)用不逐一贅述。與傳統(tǒng)改進(jìn)包裝盒自身質(zhì)量的發(fā)展方向相比，本發(fā)明以多學(xué)科交叉為基礎(chǔ)，旨在增強包裝盒的多用途化、便捷化，以低成本、反應(yīng)迅速等多種優(yōu)點增強產(chǎn)品性價比。

附圖說明

圖1為本發(fā)明包裝盒實例的二維平面結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明包裝盒實例體板內(nèi)側(cè)紙基微流控芯片結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1、紙包裝盒基體，2、紙基微流控芯片。

具體實施方式

以下說明本發(fā)明的實施例。但下列實施例僅限于解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容，而且通過以下實施例對該領(lǐng)域的技術(shù)人員即可以實現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求的內(nèi)容。

實施例1

1)繪制包裝盒二維結(jié)構(gòu)圖，正面設(shè)計圖案，反面體板繪制二維流道結(jié)構(gòu)圖。

2)用普通打印機(jī)打印出包裝盒正面圖案，并用蠟打印機(jī)打印出內(nèi)體板微流道。

3)用加熱板加熱微流道，使蠟熔化向紙張內(nèi)部滲透，加工出親水微通道。

4)待紙張冷卻后，在微流道四角上的儲液槽內(nèi)分別滴加微量酚酞指示劑，烘干。

5)裁剪、折疊紙盒。

6)此樣品測試ph值過程方法：用注射器吸取微量飽和碳酸鈉溶液，滴在微流道中心，待碳酸鈉溶液由于紙張纖維間的毛細(xì)現(xiàn)象滲透至四角時，與酚酞作用使酚酞變紅。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了整合紙基微流控芯片的紙質(zhì)食藥包裝盒，屬于微流控技術(shù)與包裝工程技術(shù)的交叉領(lǐng)域。為整合紙基微流控芯片的紙質(zhì)食藥包裝盒，把微流控技術(shù)與包裝技術(shù)相結(jié)合，在加工完盒型后，在紙盒體板上加工微流道，并利用微流控檢測技術(shù)完成包裝內(nèi)容物或內(nèi)容物衍生產(chǎn)物的檢測需求。此發(fā)明可顯著提高包裝盒的用途，在食品、藥品產(chǎn)業(yè)均可應(yīng)用，并且制造成本低，使用方便，具有大規(guī)模商業(yè)化的巨大潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：范一強;劉士成;張亞軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京化工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.23
技術(shù)公布日：2017.10.03