一种微针浇注系统及微针制备方法与流程

1.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：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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。
6.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。
7.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。


技术实现要素：

8.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。
9.为解决上述技术问题，本发明提供一种微针浇注系统，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；所述运动平台设置在所述真空腔室内，用于支撑微针浇注模具；所述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，所述运动平台与所述第一传动部件连接，所述第一传动部件在所述第一驱动部件驱动下带动所述运动平台沿着第一方向或/和第三方向移动；所述灌液针组件用于将制备微针的浇注溶液输送至真空腔室内，所述灌液针组件包括出液头和灌液针杆，所述灌液针杆的一端伸入所述真空腔室内，并与所述出液头连接；所述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，所述灌液针杆和所述第二传动部件连接，所述第二传动部件在所述第二驱动部件驱动下带动所述灌液针组件沿着第二方向移动；所述控制器与所述第一驱动部件和所述第二驱动部分别通信连接，所述控制器被配置为当所述真空腔室内为真空条件时，控制所述第二驱动部件驱动所述灌液针组件沿着第二方向靠近所述运动平台，控制所述灌液针组件输出制备所述微针的浇注溶液，控制所述第一驱动部件驱动所述运动平台沿着第一方向或/和第三方向移动；其中：所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直。
10.优选地，所述第一驱动部件为第一电机，所述第一电机具有输出端，所述电机轴的输出端与所述第一传动部件连接；所述第一传动部件包括支撑架、导向杆、第一螺杆和移动件，所述第一螺杆沿第一方向可转动的设置于所述支撑架，所述导向杆沿第一方向设置，且所述导向杆穿设于所述移动件，所述移动件通过与所述第一螺杆螺纹连接实现，并在导向杆和第一螺杆作用下沿第一方向移动，所述运动平台与所述移动件固定连接。
11.优选地，所述第一驱动部件位于所述真空腔室外，所述第一传动部件位于所述真空腔室内，所述第一驱动部件与所述第一传动部件之间通过连接机构连接；所述连接机构包括连接轴、第一联轴器和第二联轴器，所述连接轴的一端与所述第一电机的输出端通过所述第一联轴连接，所述连接轴的另一端穿过所述真空腔室的侧壁和支撑架，通过所述第二联轴器与所述第一螺杆连接，所述连接轴密封的可转动设置于所述真空腔室位于第一驱动部件、所述第一传动部件之间的侧壁上。
12.优选地，所述第一驱动部件为第一电机，所述第一电机具有输出端，所述电机轴的输出端与所述第一传动部件连接；所述第一传动部件包括支撑架、第二螺杆、第三螺杆和移动件，所述第二螺杆和所述第三螺杆沿第一方向可转动的设置于所述支撑架，所述移动件通过与所述第二螺杆、第三螺杆螺纹连接实现沿第一方向移动，所述运动平台与所述移动件固定连接。
13.优选地，所述第二螺杆具有与所述移动件螺纹连接的第二螺纹，所述第三螺杆具有与所述移动件螺纹连接的第三螺纹，所述第二螺杆和所述第三螺杆被驱使同向转动，且所述第二螺纹与所述第三螺纹的螺距相同，螺向相同；或者，
14.所述第二螺杆和所述第三螺杆被驱使以相反方向转动，且所述第二螺纹与所述第三螺纹的螺距相同，螺向相反。
15.优选地，所述第一驱动部件位于所述真空腔室外，所述第一传动部件位于所述真空腔室内，所述第一驱动部件与所述第一传动部件之间通过连接机构连接，连接机构包括连接轴和连接齿轮组，所述连接轴的一端与所述第一电机的输出轴连接，所述连接轴的另
一端穿过所述真空腔室的一侧壁和所述支撑架，并通过所述连接齿轮组与所述第一螺杆、所述第二螺杆连接，所述连接轴密封的可转动设置于所述真空腔室位于第一驱动部件、所述第一传动部件之间的侧壁上。
16.优选地，所述连接轴与所述真空腔室的所述位于第一驱动部件、所述第一传动部件之间的侧壁之间设置有轴承和密封圈，以实现密封的可转动设置于所述真空腔室位于第一驱动部件、所述第一传动部件之间的侧壁上。
17.优选地，所述第二驱动部件为第二电机，所述第二传动部件包括立柱、滑轨和滑块，所述立柱固定设置在所述真空腔室，所述滑轨沿第二方向布置于所述立柱上，所述滑块的一侧与所述滑轨可移动连接，所述滑块的另一侧与所述灌液针杆固定连接，所述滑轨在所述第二电机的驱动下，带动所述灌液针组件沿第二方向移动。
18.优选地，所述灌液针组件还包括减压阀，所述减压阀设置于所述灌液针杆内，用于实现浇注溶液的减压、稳压、回吸功能的一种或多种。
19.优选地，所述减压阀包括阀体，所述阀体内形成有内腔，所述内腔内沿轴向可间隔设置有第一滑阀和第二滑阀，所述第一滑阀和第二滑阀相对于所述内腔可移动，所述阀体上设置有流入流道、流入孔、流出孔和流出流道，所述流入流道和所述流出流道均为盲孔，且所述流入流道、所述流出流道沿轴向延伸设置于所述阀体上；所述流入流道和所述内腔通过所述流入孔连通，所述流出流道和所述内腔通过所述流出孔连通，根据所述流入孔和所述流出孔，所述内腔被依次分为第一腔室、空腔通道和第二腔室；所述第一滑阀被配置为：在初始状态时，受到第一弹性力作用，被保持在第一位置，并且抵接于所述流入孔以阻塞所述空腔通道与所述流入流道之间的连通；在受到大于第一弹性力的浇注溶液第一轴向压力时，克服第一弹性力作用沿轴向方向从第一位置向所述第一腔室移动，以使所述空腔通道与所述流入流道之间连通；所述第二滑阀被配置为在初始状态时，在第二弹性力作用下，被保持在第二位置，以阻塞所述第一滑阀和第二滑阀之间的所述空腔通道与所述流出通道的连通；当受到大于第二弹性力的浇注溶液第二轴向压力时，克服第二弹性力作用沿内腔轴向从第二位置向所述第二腔室移动，使所述第一滑阀和第二滑阀之间的所述空腔通道与所述流出通道连通。
20.优选地，所述第一滑阀还被配置为：在受到小于第一弹性力的浇注溶液的第一轴向压力或者不再受到浇注溶液的第一轴向压力时，在第一弹性力作用下重新回到所述第一位置；所述第二滑阀还被配置为：在受到小于第二弹性力的浇注溶液的第二轴向压力或者不再受到浇注溶液的第二轴向压力时，在第二弹性力作用下重新回到所述第二位置。
21.优选地，所述第一腔室的腔壁上还设置有阻尼孔，所述流出流道和所述第一腔室通过所述阻尼孔连通。
22.优选地，所述减压阀还包括第一固定件和第二固定件，所述内腔具有第三端和第四端，所述第一固定件固定于所述内腔的第三端的端部、第二固定件固定于所述内腔的第四端的端部；所述第一腔室内设置有第一弹性结构，用于提供所述第一弹性力，所述第一弹性结构的一端与所述第一滑阀抵接，所述第一弹性结构的另一端与所述第一固定件抵接；所述第二腔室内设置有第二弹性结构，用于提供所述第二弹性力，所述第二弹性结构的一端与所述第二滑阀抵接，所述第二弹性结构的另一端与所述第二固定件抵接。
23.优选地，所述第一滑阀包括第一滑阀主体，所述第一滑阀主体在所述第一腔室内
沿轴向延伸设置有空心的第一挡柱，所述第一弹性结构放置在所述第一挡柱内；所述第二滑阀包括第二滑阀主体，所述第二滑阀主体在所述第二腔室内沿轴向延伸设置有空心的第二挡柱，所述第二弹性结构放置在所述第二挡柱内。
24.优选地，所述第一固定件还设有第一凹槽，所述第一凹槽用于容纳所述第一档柱；第二固定件还设有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳所述第二档柱。
25.优选地，所述第一凹槽向所述第一滑阀方向延伸形成有第一凸起，所述第一弹性结构的另一端套设在所述第一凸起外；所述第二凹槽向所述第二滑阀方向延伸形成有第二凸起，所述第二弹性结构的另一端套设在所述第二凸起外。
26.优选地，所述第一腔室的腔壁上还设置有阻尼孔，所述流出流道和所述第一腔室通过所述阻尼孔连通；所述阻尼孔与所述第一位置之间的距离，大于所述第一挡柱的开放端与所述第一凹槽的底部之间的距离。
27.优选地，所述阀体上设置有第一阀座和第二阀座，所述第一阀座用于使所述第一滑阀保持在第一位置，阻止所述第一滑阀接近所述第二滑阀；所述第二阀座用于使所述第二滑阀保持在第二位置，阻止所述第二滑阀接近所述第一滑阀。
28.优选地，所述阀体上还设置有回吸孔，所述流出流道通过所述回吸孔和所述内腔连通，且所述回吸孔位于所述流出孔和所述流出流道的出口之间。
29.优选地，所述第一滑阀为活塞，所述活塞具有一斜面，用于使浇注溶液对所述活塞产生所述浇注溶液第一轴向压力。
30.优选地，所述灌液针组件还包括灌装泵，所述灌液针杆远离所述出液头的端部的一端与所述灌装泵连接，所述灌装泵与所述控制器通信连接。
31.优选地，还包括混料罐，所述混料罐与所述灌装泵连接，用于将制备微针的各种原料混合均匀，形成制备微针的浇注溶液。
32.优选地，所述灌液针杆的另一端连接泄压阀，所述泄压阀通过软管分别与所述灌液针杆、所述灌装泵连接，用于排除灌液针杆中的液体压力。
33.优选地，包括真空阀和真空泵，所述真空阀与所述真空腔室连通设置，所述真空泵通过所述真空阀作用于真空腔室，用于使所述真空腔室内维持负压状态。
34.优选地，包括真空放气阀，所述真空放气阀设置于所述真空腔室，用于完成所述真空腔室的破真空。
35.优选地，所述真空腔室连接设置有真空计，所述真空计与所述控制器通信连接，用于获取所述真空腔室的真空情况。
36.优选地，包括显示器，所述显示器与所述控制器通信连接，以显示所述系统的状态。
37.本发明还提供一种微针制备方法，采用上述微针浇注系统，包括如下步骤：s1：将微针浇注模具放置于所述运动平台上，关闭所述真空腔室；并对所述真空腔室进行抽真空并维持真空状态；s2：所述第二驱动部件带动所述灌液针组件沿着第二方向移动运动到指定位置，并对所述灌液针组件进行灌液，同时所述运动平台带动所述微针浇注模具沿着第一方向或/和第三方向运动，当所述微针浇注模具浇注完成后，停止灌液；s3：使所述真空腔室恢复常压，开启所述真空腔室的腔室门，取出灌装后的微针浇注模具。
38.优选地，所述的微针浇注系统包括与所述控制器通信连接的显示器，与所述灌液
针杆连接的灌装泵，与所述灌装泵连接的混料罐，与所述真空腔室连接的真空阀、真空计，与所述真空阀连接的真空泵、真空放气阀，所述灌装泵、所述真空计、所述真空泵、所述真空放气阀、所述真空阀均与所述控制器通信连接，包括如下步骤：s11：在所述显示器上设置工艺参数，将溶液配置原料加入所述混料罐，混料完成后，将微针浇注模具放置于所述运动平台上，关闭所述真空腔室；s21：在所述显示器上点击开始浇注程序，打开所述真空阀，所述真空泵对所述真空腔室进行抽真空；s31：当所述真空计检测所述真空腔室的真空度数值达到第一设定值时，所述真空泵停止工作，同时关闭所述真空阀维持所述真空腔室内的真空状态；s41：所述第二驱动部件带动所述灌液针组件沿着第二方向移动运动到指定位置，所述灌装泵开始对所述灌液针组件进行灌液，同时所述运动平台带动所述微针浇注模具沿着第一方向或/和第三方向运动，当所述微针浇注模具浇注完成后，所述灌装泵停止工作，所述运动平台和所述灌液针组件复位至初始位置；s51：打开所述真空放气阀，使所述真空腔室恢复常压，开启所述真空腔室的腔室门，取出灌装后的微针浇注模具。
39.本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的微针浇注系统及微针制备方法，通过在真空腔室配置微针浇注模具的运动平台，可实现较宽范围灌装量下，大平面灌装模具平面的均匀平铺，实现微纳米级结构高精度快速复制，浇注溶液用量少，浇注效率高；通过真空腔室、灌液针、运动平台的搭配，使真空腔室能在维持高的负压状态下，完成不同黏度溶液的浇注，浇注后压差确保溶液均能流入模具表面下的微纳米结构，保证模具复制精度和一致性。特别是在灌液针内设置减压阀，能够在灌装不同粘度溶液时连续宽幅的喷液，保证较少浇注溶液在模具表面的平铺，相比其他浇注方式优势明显。真空腔室连接真空泵和真空计，在溶液灌装前或灌装时能对真空腔室进行抽真空，使真空腔室内维持高的负压状体，从而使浇注溶液流入模具表面下的微纳米结构，去除微结构内残余气体，保证模具复制精度。整个浇注过程由控制系统一体控制，用液少，效率高。
附图说明
40.图1为本发明实施例中微针浇注系统的整体结构示意图；
41.图2为本发明实施例中真空腔室的结构示意图；
42.图3为本发明一实施例中运动平台和灌液针出液头的局部结构示意图；
43.图4为本发明另一实施例中运动平台和灌液针出液头的局部结构示意图；
44.图5为本发明实施例中灌液针出液头的局部剖面示意图；
45.图6为本发明实施例中灌液针减压阀的剖面示意图；
46.图7为本发明实施例中灌液针减压阀的仰视图；
47.图8为本发明实施例中减压阀的整体结构示意图；
48.图9为本发明实施例中减压阀的剖面示意图；
49.图10为本发明实施例中减压阀的活塞的结构示意图；
50.图11为本发明实施例中减压阀的膜片的结构示意图；
51.图12为本发明实施例中微针浇注模具的结构示意图。
52.图中：
53.1-真空腔室，2-真空泵，3-控制器，4-显示器，5-混料罐，6-灌装泵，7-第一运动组件，8-运动平台，9-第二运动组件，10-真空计，11-灌液针组件，12-真空阀，13-真空放气阀，
14-微针浇注模具，71-第一电机，72-第一传动部件，73-连接轴，74-第一联轴器，75-第二联轴器，711-输出端，721-支撑架，722-第一导向杆，723-第二导向杆，724-移动件，725-第一螺杆，726-第二螺杆，727-第三螺杆，728-连接齿轮组，91-第二电机，92-立柱，93-滑轨，94-滑块，11-1出液头，11-2泄压阀，11-3减压阀，11-4灌液针杆，11-30，阀体，11-31活塞、11-32膜片、11-33流入流道、11-34流入孔、11-35流出孔、11-36阻尼孔、11-37流出流道，11-38外流孔，11-300空腔通道，11-301-第一固定部件，11-302-第二固定部件，11-391第一压簧，11-392第二压簧，11-310-活塞主体，11-311第一腔室，11-312活塞座，11-313第一挡柱，11-314第一凸起，11-315-斜面，11-320-膜片主体，11-321第二腔室，11-322膜片座，11-323第二挡柱，11-324第二凸起，11-371回吸孔，101-侧壁，102-顶壁，
54.141-凹腔，142-微针针体凹孔。
具体实施方式
55.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
56.本实施例提供了一种微针浇注系统，包括：真空腔室1，真空泵2，控制器3，显示系统4，混料罐5，灌装泵6，第一运动组件7，运动平台8，第二运动组件9，真空计10，灌液针组件11，真空阀12，真空放气阀13。
57.如图1所示，所述真空腔室1用于提供密闭的环境，以便于实现在真空的条件下制备微针。所述运动平台8设置于所述真空腔室1内。本实施例中，运动平台8为单向运动，用于支撑微针浇注模具14。如图8所示，所述微针浇注模具14包括制备微针的凹腔141，所述凹腔141底面密布微针针体凹孔142，所述微针针体凹孔142的形状、尺寸，排布形状、密度与需要制备的微针相匹配。本实施例对制备微针时的真空条件没有特别的限制，本领域技术人员可以根据微针的制备材料的性能，微针的结构、密度、尺寸等因素决定具体的真空条件。
58.如图1-3所示，所述第一运动组件7与控制器3通信连接，用于驱动所述运动平台8沿第一方向移动。在本实施例中，第一方向为图2的左右方向。进一步地，所述第一运动组件7包括第一驱动部件和第一传动部件72。第一驱动部件为第一电机71，在本实施例中，第一电机71做旋转运动。所述第一传动部件72用于将所述第一电机71的旋转运动转换为所述运动平台8在第一方向的直线移动。进一步，所述第一传动部件72包括支撑架721，第一导向杆722、第二导向杆723、移动件724和第一螺杆725。所述第一导向杆722、第二导向杆723沿第一方向设置于支撑架721，且第一导向杆722、第二导向杆723穿设于移动件724。所述第一螺杆725沿第一方向可转动的设置于支撑架721。所述移动件724与第一电机71传动连接，且所述第一螺杆725与移动件724螺纹连接。所述运动平台8固定在所述移动件724上，用于带动制备微针浇注模具14运动。具体地，第一电机71的输出端711做旋转运动时，带动第一螺杆725做旋转运动。由于移动件724与所述第一螺杆725螺纹连接，而且在所述第一导向杆722、第二导向杆723的约束作用下，所述移动件724可以被驱动在第一方向上做直线运动，进而带动固定在移动件724上的运动平台8在第一方向上做直线运动。更具体地，第一电机71位于真空腔室1外部，第一传动部件72位于真空腔室1内部，第一电机71和第一传动部件72之间通过连接机构连接。所述连接机构包括连接轴73、第一联轴器74和第二联轴器75。所述连接轴73的一端与所述第一电机71的输出端711通过第一联轴器74连接，所述连接轴73的另
一端穿过所述真空腔室1位于第一驱动部件、所述第一传动部件之间的侧壁101，通过第二联轴器75与第一螺杆725连接。连接轴73与真空腔室1位于第一驱动部件、所述第一传动部件之间的侧壁101之间设有轴承和密封圈，以实现密封转动连接。在一些替代实施例中，所述第一运动组件7被配置为带动运动平台8以第一方向、第三方向移动，其中第一方向和第三方向垂直，例如第一方向为图2的左右方向，第三方向为垂直于纸面的方向；本发明对此不做特别限制，本领域技术人员可以根据需要配置带动运动平台8做水平单向或多向运动。在其它实施例中，第一电机71也可放置于真空腔室1的内部，第一电机71可选步进或伺服电机等。在本实施例中，导向杆为两个，即第一导向杆722、第二导向杆723。在替代性实施例中，导向杆可以为一个或者多余两个。
59.在另一实施方式中，如图4所示，所述第一传动部件72包括支撑架721，第二螺杆726、第三螺杆727和移动件724。所述第二螺杆726、第三螺杆727沿第一方向可转动的设置于支撑架721，并与所述移动件724螺纹连接，以用于驱动所述移动件724沿第一方向移动。例如第二螺杆726、第三螺杆727上设置有外螺纹，所述移动件724设有内螺纹，且第二螺杆726、第三螺杆727的外螺纹螺距相等，螺向相同。具体地，第一电机71的输出端711做旋转运动时，带动第二螺杆726、第三螺杆727做旋转运动，由于移动件724与所述第二螺杆726、第三螺杆727螺纹连接，从而带动移动件724在第一方向上做直线运动，进而带动固定在移动件724上的运动平台8在第一方向上做直线运动。更具体地，第一电机71位于真空腔室1外部，第一传动部件72位于真空腔室1内部，第一电机71和第一传动部件72之间通过连接机构连接。所述连接机构包括连接轴73、第一联轴器74和连接齿轮组728。所述连接轴73的一端通过第一联轴器74与所述第一电机71的输出端711连接，所述连接轴73的另一端穿过所述真空腔室1位于第一驱动部件、所述第一传动部件之间的侧壁101，通过连接齿轮组728与第二螺杆726、第三螺杆727连接。所述第二螺杆726具有与所述移动件螺纹连接的第二螺纹，所述第三螺杆具有与所述移动件724螺纹连接的第三螺纹，所述第二螺杆726和所述第三螺杆727被驱使同向转动时，且所述第二螺纹与所述第三螺纹的螺距相同，螺向相同；或者，所述第二螺杆727和所述第三螺杆728被驱使以相反方向转动，且所述第二螺纹与所述第三螺纹的螺距相同，螺向相反。
60.请继续参见图1-2和图5，所述灌液针组件11包括灌液针杆11-4、灌装泵6和出液头11-1。所述灌液针组件11用于将制备微针的浇注溶液输送至真空腔室1内。具体而言，所述灌液针杆11-4包括第一端和第二端。灌液针杆11-4的第一端从所述真空腔室1的顶壁102穿过并进入真空腔室1内部和出液头11-1连接。灌液针杆11-4的第二端通过软管与灌装泵6连接，所述灌装泵6可选柱塞泵、螺杆泵、蠕动泵等。优选地，所述灌液针组件11还包括减压阀11-3。所述减压阀11-3设置于所述灌液针杆11-4的内部，可以实现浇注溶液的减压、稳压、回吸功能的一种或多种。所述减压阀11-3与所述灌液针杆11-4可选螺纹连接或者紧配固定。更优选地，如图3、图4和图5所示，出液头11-1为扁嘴头，所述出液头11-1与所述灌液针杆11-4之间可拆卸连接或呈一体结构，所述出液头11-1具有沿垂直于第三方向延伸的出液口，所述出液头11-1的出液口截面可以呈方形、矩形、花托、喇叭状等。所述出液头11-1尺寸可根据浇注溶液情况进行定制。优选地，所述出液头11-1在沿垂直于第三方向延伸的尺寸小于所述微针浇注模具14在第三方向上的尺寸，如此配置能够宽幅的喷液。更优选地，所述出液头11-1的出液口长度为1cm-40cm、宽度为0.05mm-5mm。
61.如图2所示，所述灌液针组件11在所述第二运动组件9的驱动下，沿第二方向靠近或远离运动平台8。所述第二方向与第一方向、第三方向均垂直。在本实施例中，所述第二方向为图2的竖直方向。所述第二运动组件9包括第二驱动部件和第二传动部件，所述第二驱动部件为第二电机91，所述第二传动部件包括立柱92，滑轨93和滑块94。所述立柱92可以置于机架或者固定在真空腔室1的顶壁102上；所述滑轨93沿第二方向布置于所述立柱92上，滑块94的一侧与滑轨93可移动连接，滑块94的另一侧与灌液针杆11-4固定连接。具体地，所述滑轨93在第二电机91的驱动下，带动所述滑块94沿第二方向移动，进而带动灌液针组件11沿第二方向移动。所述第二电机91可选步进或伺服电机等，所述灌液针组件11(例如出液头11-1)在第二方向上的升降范围优选为0-20cm。
62.请参见图6、图8和图9，在一实施例中，所述减压阀11-3包括阀体11-30，阀体11-30内形成有内腔，所述内腔内沿轴向间隔设置有第一滑阀和第二滑阀，第一滑阀和第二滑阀相对于内腔可移动。第一滑阀和第二滑阀可以为活塞或膜片，在本实施例中，以第一滑阀为活塞11-31、第二滑阀为膜片11-32进行详细说明。在其它实施方式中，可以根据实际需要进行灵活配置，如第一滑阀为膜片，第二滑阀为活塞，或者所述第一滑阀和第二滑阀均为活塞或膜片，对此本发明不做特别限制。
63.阀体11-30上设置有流入流道11-33、流入孔11-34、流出孔11-35、阻尼孔11-36、流出流道11-37。其中，流入流道11-33为盲孔，用于供浇注溶液流入，且流入流道11-33沿轴向延伸设置于阀体11-30上。优选地，流入流道11-33为多个，多个流入流道11-33沿周向均匀分布在阀体11-30上。本实施例对流入流道11-33、流入孔11-34的个数没有特别的限制，例如为一个、两个、四个、五个、六个、八个、十个。在图8、图9所示的实施例中，所述流入流道11-33的数量为两个。所述流入流道11-33的开口端更加接近于所述灌液针杆11-4的第二端。流入孔11-34设置在内腔的腔壁上，用于将流入流道11-33和所述内腔连通，流入孔11-34的数量与流入流道11-33的数量一致。
64.类似地，流出流道11-37为盲孔，用于供浇注溶液流出，且流出流道11-37沿轴向分布于所述阀体11-30上。进一步，减压阀还包括与流出流道11-37连通的外流孔11-38。所述流出流道11-37的开口端更加接近于所述灌液针杆11-4的第一端。流出孔11-35设置在内腔的腔壁上，用于将流出流道11-37与所述内腔连通。本实施例对流出孔11-35、流出流道11-37、外流孔11-38的个数没有特别的限制，例如为一个、两个、四个、五个、六个、八个、十个。优选地，流出流道11-37为多个，且沿周向均匀地分布在所述阀体11-30上。流出孔11-35、外流孔11-38的数量与流出流道11-37的数量可以相一致，此时流出流道11-37的出口可以与外流孔11-38直接连通。外流孔11-38的数量与流出流道11-37的数量可以不一致，优选，外流孔11-38的数量大于流出流道11-37的数量，以实现浇注溶液快速流出。在图7所示的实施例中，所述流出流道11-37的数量为两个，外流孔11-38的数量为八个。此时，流出流道11-37与外流孔11-38之间还设有流出流道11-37与外流孔11-38连通的环形凹槽。多个外流孔11-38在周向上的均匀分布。根据所述流入孔11-34、流出孔11-35的位置，内腔被依次分为第一腔室11-311、空腔通道11-300和第二腔室11-321。在本实施例中，所述内腔包括第三端和第四端。所述第三端相较于第四端更加接近于所述灌液针杆11-4的第二端。在第三端至流入孔11-34之间部分的内腔为第一腔室11-311，在流入孔11-34、流出孔11-35之间部分的内腔为空腔通道11-300，在流出孔11-35与第四端之间的内腔为第二腔室11-321。
65.所述活塞11-31被配置为，在初始状态时，在第一弹性力作用下，活塞11-31被保持在第一位置，活塞11-31抵接于所述流入孔11-34以阻塞所述空腔通道11-300与流入流道11-33之间的连通；当受到大于第一弹性力的浇注溶液的第一轴向压力时，所述活塞11-31克服第一弹性力作用沿轴向方向从第一位置向第一腔室11-311移动，以使所述空腔通道11-300与流入流道11-33之间连通。进一步，在受到小于第一弹性力的浇注溶液的第一轴向压力或者不再受到浇注溶液的第一轴向压力时，所述活塞11-31在第一弹性力作用下重新回到第一位置，抵接于所述流入孔11-34以阻塞空腔通道11-300与流入流道11-33之间连通。在一个优选实施例中，所述第一位置位于所述流入孔11-34和空腔通道11-300连通的位置。所述膜片11-32被配置为，在初始状态时，在第二弹性力作用下，膜片11-32被保持在第二位置，以阻塞活塞11-31和膜片11-32之间的空腔通道11-300与流出通道11-37的连通；当膜片11-32受到大于第二弹性力的浇注溶液第二轴向压力时，所述膜片11-32克服第二弹性力作用沿内腔轴向从第二位置向第二腔室11-321移动，使活塞11-31和膜片11-32之间的空腔通道11-300与流出通道11-37连通。同样，在受到小于第二弹性力的浇注溶液的第二轴向压力或者不再受到浇注溶液的第二轴向压力时，所述膜片11-32在第二弹性力作用下重新回到第二位置，以阻止所述活塞11-31和膜片11-32之间的空腔通道11-300与流出通道11-37连通。在一个优选实施例中，所述第二位置位于第一位置与流出孔11-35之间。所述第一轴向压力与第二轴向压力可以相等，也可以不相等。
66.在本实施例中，如图6和图9所示，所述活塞11-31位于所述膜片11-32的上方。相应的，第一腔室11-311位于空腔通道11-300的上方，空腔通道11-300位于第二腔室11-321的上方。所述减压阀11-3还包括第一固定件11-301和第二固定件11-302。所述第一固定件11-301固定于所述内腔的第三端的端部；第二固定件11-302固定于所述内腔的第四端的端部。因此，所述第一腔室11-311由第一固定件11-301和流入孔11-34共同限定；第二腔室11-321由第二固定件11-302和流出孔11-35共同限定。
67.所述减压阀11-3还包括第一阀座和第二阀座。所述第一阀座用于使第一滑阀保持在第一位置，阻止第一滑阀接近第二滑阀；所述第二阀座用于使第二滑阀保持在第二位置，阻止第二滑阀接近第一滑阀。在本实施例中，第一位置为所述流入孔11-34和空腔通道11-300连通的位置；第二位置设置在第一位置与流出孔11-35之间。所述第一阀座为活塞座11-312；所述第二阀座为膜片座11-322。所述活塞座11-312用于阻止活塞11-31接近膜片11-32；所述膜片座11-322用于阻止膜片11-32接近活塞11-31。具体地，所述活塞座11-312为设置在阀体11-30上的第一台阶部，所述第一台阶部的形状与所述活塞11-32的形状相匹配；所述膜片座11-322为设置在阀体11-30上的第二台阶部，所述第二台阶部的形状与所述膜片11-32的形状相匹配。进一步，如图10所示，活塞11-31具有斜面11-315，以使浇注溶液对其的第一作用力可以有轴向的分力。
68.请同时参见图6、图9和图10，所述第一腔室11-311内设置有第一弹性结构，例如第一压簧11-391，所述第一弹性结构用于提供第一弹性力。具体而言，所述第一压簧11-391的一端与活塞11-31抵接，所述第一压簧11-391的另一端与所述第一固定件11-301抵接。进一步地，活塞11-31包括活塞主体11-310，用于在第一位置上抵接流入流道11-33于空腔通道11-300一端的端部，实现阻塞所述空腔通道11-300与流入流道11-33之间的连通。活塞主体11-310除了包括斜面11-315之外，还向第一固定件11-301方向延伸设置有空心的第一挡柱
11-313。第一挡柱11-313的内径略大于第一压簧11-391的外径，以容纳所述第一压簧11-391，防止第一压簧11-391在径向上移动、晃动或扭曲。进一步，第一固定件11-301还设有第一凹槽，所述第一凹槽用于容纳所述第一档柱11-313。更进一步，所述第一凹槽的底部向活塞11-31方向延伸形成有第一凸起11-314。第一压簧11-391的端部套设在所述第一凸起11-314外侧，以进一步防止第一压簧11-391在径向上移动、晃动或扭曲。在初始状态下，第一挡柱11-313的开放端与所述第一凹槽的底部之间存在一定的间距，以确保活塞11-31能够在轴向上移动的空间。
69.请同时参见图6、图9和图11，所述第二腔室11-321内设置有第二弹性结构，例如第二压簧11-392，所述第二弹性结构用于提供第二弹性力。具体而言，所述第二压簧11-392的一端与膜片11-32抵接，所述第二压簧11-392的另一端与所述第二固定件11-302抵接。进一步地，膜片11-32包括膜片主体11-320，膜片主体11-320向第二固定件11-302方向延伸设置有空心的第二挡柱11-323。第二挡柱11-323的内径略大于第二压簧11-392的外径，以容纳所述第二压簧11-392，防止第二压簧11-392在径向上移动、晃动或扭曲。进一步，第二固定件11-302还设有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳所述第二档柱11-323。更进一步，所述第二凹槽的底部向膜片11-32方向延伸形成有第二凸起11-324。第二压簧11-392的端部套设在所述第二凸起11-324外侧，以进一步防止第二压簧11-392在径向上移动、晃动或扭曲。在初始状态下，第二挡柱11-323的开放端与所述第二凹槽的底部之间存在一定的间距，以确保膜片11-32能够在轴向上移动的空间。
70.进一步地，在第一腔室11-311的腔壁上设置阻尼孔11-36，且所述流出流道11-37和所述第一腔室11-311通过所述阻尼孔11-36连通。所述阻尼孔11-36用于实现在活塞11-31移动时活塞11-31和第一固定件11-301之间的第一腔室11-311内压力保持平稳。优选，所述阻尼孔11-36与第一位置之间的距离，大于第一挡柱11-313的开放端与所述第一凹槽的底部之间的距离，以防止活塞11-31阻塞所述阻尼孔11-36。
71.进一步地，在第二腔室11-321的腔壁上设置回吸孔11-371，流出流道11-37通过回吸孔11-371和所述第二腔室11-321连通。所述回吸孔11-371用于排出第二腔室11-321内回吸的浇注溶液。当所述膜片11-32复位到第二位置时，浇注溶液会倒流入所述膜片11-32与第二固定件11-302所限定的内腔，如果不及时排出，将导致膜片11-32无法向第二固定件11-302方向移动，因此需要在第二腔室11-321的腔壁上设置回吸孔11-371。优选，所述回吸孔11-371的位置被配置为在第二固定件11-302靠近膜片11-32的一端。
72.本实施例的减压阀11-3在使用时，浇注溶液通过所述减压阀11-3的流入流道11-33进入流入孔11-34，并对活塞11-31施加第一作用力；当第一作用力克服所述第一弹性力后，活塞11-31向第一固定件11-301方向移动至第一腔室11-311，流入孔11-34与空腔通道11-300连通，浇注溶液进入空腔通道11-300；随后空腔通道11-300内的浇注溶液对膜片11-32施加第二作用力；当第二作用力大于第二弹性力时，膜片11-32向第二固定件11-302方向移动至第二腔室11-321，流出孔11-35与空腔通道11-300连通，浇注溶液进入流出流道11-37，最后从外流孔11-38流出。在停止向减压阀11-3输送浇注溶液后，所述膜片11-32受到的第二作用力小于第二弹性力时，所述膜片11-32向所述活塞11-31方向移动，并保持在第二位置，以阻塞活塞11-31和膜片11-32之间的空腔通道11-300与流出孔11-35连通；所述活塞11-31受到的第一作用力小于第一弹性力时，所述活塞11-31向所述膜片11-32方向移动，并
保持在第一位置，以阻塞流入孔11-34与空腔通道11-300连通。
73.在本实施例中，通过溶液的轴向压力和第一弹性结构、第二弹性结构的弹性力相平衡，加上减压阀11-3内部节流作用实现浇注溶液的减压作用，并且可以防止浇注溶液在真空环境下从灌液针杆11-4流出时产生喷射现象。进一步，所述流出流道11-37与阻尼孔11-36连通，实现活塞11-31在向第一固定件方向运动时，第一腔室11-311通过流出流道11-37向外排压；以及外流孔11-38的压力通过流出通道11-37反馈给第一腔室11-311后进而反馈给活塞11-31，因此，阻尼孔11-36的设置使活塞11-31在轴向上往复运动时，浇注溶液的输出压力较为稳定。当停止浇注后，浇注管路中浇注液体压力消失后，所述活塞11-31和所述膜片11-32在第一弹性力和第二弹性力的作用下分别复位至第一位置、第二位置，复位的同时通过流出孔11-35实现溶液回吸，避免灌液针出液口悬挂液滴，极大的减少所述灌液针组件重复灌液时由于反复抽真空导致的滴液情况，提升灌液精度和微针质量。
74.更为优选地，所述灌液针杆11-4与灌装泵6之间连接有泄压阀11-2，所述泄压阀11-2通过软管分别与所述灌液针杆11-4、灌装泵6连接。且，泄压阀11-2被配置为与灌装泵6开关信号相反，但完全同步。当所述灌液针11完成单次灌装后，所述灌装泵6关停的同时，所述泄压阀11-2打开，以排除灌液针杆11-4中的液体压力。此时，所述活塞11-31和所述膜片11-32在第一弹性力、第二弹性力的作用下复位至初始位置，复位的同时实现溶液定量回吸，极大的减少所述灌液针组件11重复灌液时的滴液情况，提升灌液的精度和微针的质量。
75.所述混料罐5用于将制备微针的各种原料混合均匀，形成制备微针的浇注溶液。所述混料罐5可完成物料混合搅拌；更优选地，所述混料罐5可实现物料分散、均质、乳化等。所述灌装泵6与控制器3通信连接，并与混料罐5连接，以将混合后的浇注溶液泵送至所述出液头11-1。如此，混料罐5可持续向灌装泵6送料，完成连续批量浇注。
76.所述真空阀12设置于所述真空腔室1，用于开启或断开真空管路。所述真空泵2通过真空阀12作用于真空腔室1。并且所述真空泵2与控制器3通信连接。所述真空泵2用于在溶液灌装前和/或灌装时对真空腔室1进行抽真空，使真空腔室1内维持负压状态。灌装后，由于微针浇注模具14存在内外压差，使浇注溶液均能流入微针浇注模具14表面下的微针针体凹孔142，保证微针浇注模具14复制精度。所述真空泵2可选油泵或者干泵。
77.所述真空计10与所述控制器3通信连接，设置于所述真空腔室1，用于检测所述真空腔室1的真空情况，例如真空度，并将真空情况反馈于所述控制器3。所述真空放气阀13设置于所述真空腔室1，用于完成真空腔室1的破真空。所述真空泵2与所述真空计10配合，由所述控制器3整体控制所述真空腔室1的真空度。优选，所述真空阀12为电子真空阀，所述真空放气阀13为电子真空放气阀，均由所述控制器3控制。
78.所述显示器4作为系统的输入输出设备，并与所述控制器3通信连接，用于接受外部指令，并显示系统的状态。所述控制器3统一控制整个微针浇注系统运行。所述控制器3与第一驱动部件、第二驱动部件通信连接，且被配置为当真空腔室内1为真空条件时，控制所述第二驱动部件驱动所述灌液针组件沿着第二方向靠近所述运动平台，控制灌液针组件将输送微针制备材料至真空腔室内，控制所述第一驱动部件驱动所述运动平台沿着第一方向或/和第三方向移动。所述控制器3控制第一电机71、第二电机91、灌装泵6、真空泵2，实现整个微针浇注系统统一协同运作。本实施例对所述控制器3的具体类型没有特别的限制，所称控制器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、
数字信号处理器301(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该通用处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分。
79.本发明还提供了一种微针制备方法。采用上述的微针浇注系统，包括如下步骤：
80.s1：将微针浇注模具14放置于所述运动平台8上，关闭所述真空腔室1，并对所述真空腔室1进行抽真空并维持真空状态；
81.s2：所述第二驱动部件带动所述灌液针组件运动到指定位置，并对所述灌液针杆11-4进行灌液，同时所述运动平台带动所述微针浇注模具沿着第一方向或/和第三方向运动，当所述微针浇注模具14浇注完成后，停止灌液，所述运动平台8和所述灌液针组件11复位初始位置；
82.s3：使所述真空腔室1恢复常压，开启所述真空腔室1的腔室门，取出灌装后的微针浇注模具14。
83.具体地，使用上述设备时，操作者通过显示器4用户界面设置工艺参数，随后将微针的配置原料加入混料罐5。混料完成后，将微针浇注模具14放置于运动平台8上，关闭真空腔室1的腔室门。在显示器4上点击开始浇注程序，真空阀12打开，真空泵2对真空腔室1进行抽真空。当真空计10检测真空腔室1真空度数值达到第一设定值时，真空泵2停止工作，同时真空阀12自动关闭维持真空腔室1的真空状态。随后第二运动组件9带动灌液针组件11运动到指定位置，灌装泵6开始灌液，同时运动平台8带动微针浇注模具14运动。优选，当真空计10检测真空腔室1真空度数值低于第二设定值时，真空阀12打开，真空泵2对真空腔室1进行抽真空直至真空腔室1的真空度达到第一设定值。当微针浇注模具14浇注完成后，灌装泵6停止工作，运动平台8、灌液针组件11复位初始位置。随后，真空放气阀13打开，真空腔室1恢复常压，开启真空腔室1的腔室门，取出灌装后的微针浇注模具14，完成单次浇注任务。批量操作，重复以上过程即可。
84.因此，本发明提供的微针浇注系统，可在高真空度下快速完成大平面模具的均匀浇注，实现微纳米级结构高精度快速复制，浇注溶液用量少，浇注效率高。至少具有以下优点：
85.所述微针浇注系统设有混料罐，可持续向灌装泵送料，完成连续批量浇注；灌装泵末端连接插入真空腔室内的灌液针组件，灌液针组件可带真空防滴液、出液减压等功能，实现高真空度情况下的精确灌装；灌液针杆末端连接扁嘴出液头，宽幅的出液口能够连续宽幅的喷液，配合放置微针浇注模具的运动平台，可实现不同灌装量下，微针浇注模具平面的均匀平铺；真空腔室连接真空泵和真空计，在溶液灌装前或灌装时能对真空腔室进行抽真空，使真空腔室内维持高的负压状态，从而使浇注溶液流入微针浇注模具表面下的微纳米结构，去除微纳米结构内残余气体，保证微针浇注模具复制精度。整个浇注过程由控制系统一体控制，用液少，效率高。
86.虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。