整合纸基微流控芯片的纸质食药包装盒的制作方法

本发明为整合纸基微流控芯片的纸质食药包装盒，属于微流控技术与包装工程技术的交叉领域。具体的讲，是在包装盒内壁加工微流道，可用于生命体征检测、食品安全检测、环境检测领域。

背景技术：

微流控技术是指在微米尺度控制流体的技术，可在一块芯片上完成多种检测过程，并且其检测速度、精度和制作成本大大低于传统方法，广泛应用于分析化学、生命科学和医疗诊断等领域。

纸基微流控芯片是在其基础上的进一步发展，以过滤性纸张为基材，运用光刻、喷蜡印刷等技术加工出流道，经处理后可用于比色分析、化学分析等。在纸上控制流体的主要方法是改变流道与其他区域的亲疏水性，流体在纸纤维中的毛细现象向亲水区域扩散。例如在滤纸上用蜡(疏水)将流道围住，则流体只能在流道内扩散而不会渗出蜡以外的区域。纸基微流控芯片加工成本更加低廉，且携带方便、操作简单、分析速度快，既能满足实验需要，也可用于家庭分析。

现今包装技术特别是食药包装主要目的是保护产品免受外界侵袭，防止挥发、渗漏、溶化、碰撞等损失，美化商品，引导消费。新型包装材质的发展也主要侧重于包装材料的回收利用，如利用pet、pp等可回收材质。总体来讲，包装盒的作用还是较为局限、单一，例如，对于食药包装，包装纸仅能以自身阻隔性延长产品保质期，而产品保质期的测定是抽样后实验测得，具有一定误差，若应用微流控检测技术，在包装盒内侧加工微流控芯片，则能实时检测产品质量。除此之外，微流控技术与包装技术的结合也可用于其它多种指标的检测。

技术实现要素：

为了更高效的利用包装盒，为消费者提供更加多样、便捷的消费体验，本发明将微流控技术与包装技术相结合，在加工完包装纸盒的盒型后，在包装纸盒的表面加工出微流控芯片，此过程根据检测目标不同而采用不同的微流控芯片设计，并对微流控芯片的流道进行相应的生物、化学处理，以用于不同目标成分的检测，此发明适用于大多数现有的食药纸包装应用。

整合纸基微流控芯片的纸质食药包装盒，该包装盒分为纸包装盒基体和纸基微流控芯片两个部分，在纸包装盒基体的任何表面整合一块或多块具有特定功能的纸基微流控芯片。

纸包装盒基体为通用包装纸、特殊包装纸、食品包装纸及包装纸板等具有纤维状内部结构的植物和合成纤维纸张。

将纸基微流控芯片整合于纸包装盒基体中，加工在食药包装盒上的纸基微流控芯片以用于生命体征检测、食品安全检测、环境检测。

纸基微流控芯片的加工手段包括蜡打印、喷墨打印、3d打印、激光/紫外光表面改性等方法。

使用微流控技术制作可检测ph值的医药包装盒，作为本发明的优选实施例，包括以下步骤：

步骤一：选定包装盒盒型，绘制二维包装盒结构图，设计包装盒外侧图案。

步骤二：在包装结构体板内侧设计微流道。

步骤三：选取高光纸为基材，基材的高光外面打印包装盒外图案，内侧以蜡打印机打印流道。

步骤四：加热处理打印后的流道。

步骤五：在打印的流道四个末端储液槽中滴加酚酞指示剂，烘干。

步骤六：裁剪、折叠包装盒。

以饱和碳酸钠溶液为例，通过包装盒内体板整合的微流控通道检测其ph值。

步骤三中以蜡打印技术改变纸张亲疏水性，只做示例，其它多种改变纸张亲疏水的方法也可以达到本例效果。

本例只简单介绍了整合纸基微流控芯片的纸质食药包装盒的一种应用，除此之外，其它检测应用不逐一赘述。与传统改进包装盒自身质量的发展方向相比，本发明以多学科交叉为基础，旨在增强包装盒的多用途化、便捷化，以低成本、反应迅速等多种优点增强产品性价比。

附图说明

图1为本发明包装盒实例的二维平面结构图。

图2为本发明包装盒实例体板内侧纸基微流控芯片结构图。

图中：1、纸包装盒基体，2、纸基微流控芯片。

具体实施方式

以下说明本发明的实施例。但下列实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例对该领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的内容。

实施例1

1)绘制包装盒二维结构图，正面设计图案，反面体板绘制二维流道结构图。

2)用普通打印机打印出包装盒正面图案，并用蜡打印机打印出内体板微流道。

3)用加热板加热微流道，使蜡熔化向纸张内部渗透，加工出亲水微通道。

4)待纸张冷却后，在微流道四角上的储液槽内分别滴加微量酚酞指示剂，烘干。

5)裁剪、折叠纸盒。

6)此样品测试ph值过程方法：用注射器吸取微量饱和碳酸钠溶液，滴在微流道中心，待碳酸钠溶液由于纸张纤维间的毛细现象渗透至四角时，与酚酞作用使酚酞变红。

技术特征：

技术总结
本发明公开了整合纸基微流控芯片的纸质食药包装盒，属于微流控技术与包装工程技术的交叉领域。为整合纸基微流控芯片的纸质食药包装盒，把微流控技术与包装技术相结合，在加工完盒型后，在纸盒体板上加工微流道，并利用微流控检测技术完成包装内容物或内容物衍生产物的检测需求。此发明可显著提高包装盒的用途，在食品、药品产业均可应用，并且制造成本低，使用方便，具有大规模商业化的巨大潜力。

技术研发人员：范一强;刘士成;张亚军
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2017.05.23
技术公布日：2017.10.03