微流体装置制造方法及图纸

一种微流体装置(10)。该装置(10)包括附接到流体供给源(18)的半导体衬底(12)。衬底(12)包括至少一个蒸发加热器(14)、一个或更多个气泡泵(16)、流体供给入口和蒸汽出口。气泡泵用于将来自流体供给源(18)的流体供应给所述至少一个蒸发加热器(14)，流体供给入口从流体供给源(18)开始与所述至少一个气泡泵中的每个气泡泵(16)流体流动连通，蒸汽出口与所述至少一个蒸发加热器(14)蒸汽流动连通。所述至少一个气泡泵中的每个气泡泵(16)具有从供给入口至所述至少一个蒸发加热器(14)的流体流动路径，流体流动路径选自直线路径、螺旋路径、迂回路径以及它们的组合。

Microfluidic device

A microfluidic device (10). The device (10) includes a semiconductor substrate (12) attached to a fluid supply source (18). The substrate (12) comprises at least one evaporation heater (14), one or more bubble pumps (16), a fluid supply inlet and a steam outlet. The bubble pump is used to supply the fluid from the fluid supply source (18) to the at least one evaporation heater (14). The fluid supply inlet is connected from the fluid supply source (18) to each bubble pump (16) fluid flow in at least one of the at least one bubble pump, and the steam outlet is connected with the vapor flow of at least one evaporation heater (14). Each bubble pump (16) in at least one bubble pump has a fluid flow path from the supply inlet to at least one evaporation heater (14), and the fluid flow path is selected from a straight line path, a spiral path, a circuitous path, and a combination of them.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流体装置
本专利技术涉及用于计量流体并使流体蒸发的设备和方法，特别是，涉及一种微流体装置，其包含多个微流体泵以及用于蒸发由微流体泵提供的流体的一个或更多个蒸发加热器。
技术介绍
微流体装置用于操纵微型尺寸结构内的微量体积的液体。这样装置的应用包括精确液体分配、给药、即时诊断、工业和环境监测、以及芯片实验室装置。芯片实验室装置相对于传统的、基于非微流体的技术能够提供诸多优点，诸如化学试剂效率更高，分析速度快，产出量高，便携性好，以及单位装置的生产成本低等。在诸如液体分配、即时诊断或芯片实验室等许多微流体应用中，微流体泵的任务在于操纵微型通道内的微量体积的液体。微流体泵通常分成两组：机械泵和非机械泵。机械泵使用运动部件，运动部件将压力施加到液体上，将液体从供给源移动到目的地。压电泵、热气动泵和电渗透泵包括在该组中。电渗透泵使用表面电荷，表面电荷在液体接触固体时自发地产生。在施加电场时，空间电荷沿着电场的方向拖拽一定体量的液体。非机械泵的另一示例是利用热气泡的泵。通过用扩散器使气泡膨胀和破裂或者以协同方式使多个气泡膨胀和破裂，热气泡泵可以将液体输送通过通道。在本领域内已经知晓有几种类型的热气泡泵。通常使用微流体气泡泵将微量的流体从供给位置移动至目的地，使得计量好数量的液体被传送至目的位置。然而，对于包括蒸汽治疗、加香电子烟、化学气相反应等各种应用，有将计量好数量的蒸发液体从供给位置传送至目的地的需要。
技术实现思路
技术问题传统气泡泵的一个问题在于，气泡泵受到尺寸和流体流动约束的限制。增加气泡泵的数量和气泡泵的长度，会分别增加流出气泡泵的液体的体积和压力，并且也增加了从气泡泵分配液体所需要的面积。对于一些应用，气泡泵的尺寸至关重要。因此，在可能需要尺寸小但液体压力更高而且/或者液体流动体积增大的各种应用中，传统气泡泵可能不会有用。解决问题的方案鉴于前述情形，需要从尺寸减小的微流体喷射装置提供微量流体蒸汽。因此，在一个实施例中，提供了一种微流体装置。该装置包括附接到流体供给源的半导体衬底。衬底包括至少一个蒸发加热器、一个或更多个气泡泵、流体供给入口和蒸汽出口，所述一个或更多个气泡泵用于将来自流体供给源的流体供应给所述至少一个蒸发加热器，流体供给入口从流体供给源开始与所述一个或更多个气泡泵中的每个气泡泵流体流动连通，蒸汽出口与所述至少一个蒸发加热器蒸汽流动连通。所述一个或更多个气泡泵中的每个气泡泵具有从供给入口至所述至少一个蒸发加热器的流体流动路径，流体流动路径选自直线路径、螺旋路径、迂回路径以及它们的组合。在本专利技术的另一实施例中，提供了一种以微量流体量蒸发两种或更多种流体的方法。该方法包括：将两种或更多种流体供应给微流体装置，微流体装置包括附接到流体供给源的半导体衬底。衬底包括至少一个蒸发加热器、两个或更多个气泡泵、流体供给入口和蒸汽出口，所述两个或更多个气泡泵用于将来自流体供给源的流体供应给所述至少一个蒸发加热器，流体供给入口从流体供给源开始与所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵流体流动连通，蒸汽出口与所述至少一个蒸发加热器蒸汽流动连通，其中，所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵具有从供给入口至所述至少一个蒸发加热器的流体流动路径，流体流动路径选自直线路径、螺旋路径、迂回路径以及它们的组合。所述两个或更多个气泡泵受到激励，以将所述两种或更多种流体提供给所述至少一个蒸发加热器，用所述至少一个蒸发加热器蒸发所述两种或更多种流体。本专利技术的又一实施例提供了一种用于使微量流体量的两种或更多种不同流体反应并蒸发的方法。该方法包括：提供微流体装置，微流体装置包括附接到两个或更多个流体供给源的半导体衬底。衬底包括至少一个蒸发加热器、气泡泵、流体供给入口和蒸汽出口，气泡泵用于将来自所述两个或更多个流体供给源中每个流体供给源的流体供应给所述至少一个蒸发加热器，流体供给入口从所述两个或更多个流体供给源中每个流体供给源开始与每个气泡泵流体流动连通，蒸汽出口与所述至少一个蒸发加热器蒸汽流动连通，其中，每个气泡泵具有从供给入口至所述至少一个蒸发加热器的流体流动路径，流体流动路径选自直线路径、螺旋路径、迂回路径以及它们的组合。操作每个气泡泵以将所述两种或更多种不同流体提供给所述至少一个蒸发加热器。在所述至少一个蒸发加热器上使所述两种或更多种不同流体反应以提供反应产品；以及用所述至少一个蒸发加热器蒸发反应产品。因此，本专利技术的实施例提供了一种紧凑的微流体蒸发装置，其可以用于将液体混合和/或使液体反应并使液体蒸发，从而用于各种应用。该装置能够不增大装置尺寸的情况下，在比传统装置高的压力下泵送和蒸发液体，并且能够使更大量的液体蒸发。本专利技术的有益效果根据本专利技术的微流体装置可以从尺寸减小的微流体喷射装置提供微量流体蒸汽。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的气泡泵和蒸发装置以及流体容器的未按比例绘制的剖视示意图。图2是根据本专利技术一个实施例的顶部盖板被移除的衬底以及流体容器的未按比例绘制的透视图。图3是根据本专利技术一个实施例的包含多个气泡泵和蒸发装置的衬底的示意性俯视图。图4是根据本专利技术一个实施例的用于将流体供给蒸发装置的多个气泡泵的未按比例绘制的示意图。图5是具有单个单元尺寸的气泡泵结构的示意图。图6是尺寸为两个单个单元的的直线型气泡泵的示意图。图7是平行气泡泵的示意图，每个气泡泵的尺寸为单个单元。图8是平行气泡泵的示意图，每个气泡泵的尺寸为两个单个单元。图9是包含四个单个单元气泡泵的衬底的示意图。图10是对于四个双单元气泡泵而言太小的衬底的示意图。图11是对于四个双单元气泡泵而言太小的衬底的示意图。图12是根据本专利技术第一实施例的用于向蒸发装置供给液体的多个气泡泵的未按比例绘制的示意图。图13是根据本专利技术第二实施例的用于向蒸发装置供给液体的多个气泡泵的未按比例绘制的示意图。图14是根据本专利技术第三实施例的用于向蒸发装置供给液体的多个气泡泵的未按比例绘制的示意图。图15是根据本专利技术第四实施例的用于向蒸发装置供给液体的气泡泵的一种可替换供给布置的未按比例绘制的示意图。图16是根据本专利技术第五实施例的用于向蒸发装置供给液体的气泡泵的一种可替换供给的未按比例绘制的示意图。具体实施方式微流体气泡泵是微型电子装置，其可以用于将流体喷射到表面上。在本专利技术的情况下，气泡泵用于将预定量的一种或更多种流体提供给至少一个蒸发装置，以混合流体和/或使流体反应并提供蒸发的流体。蒸发的流体应用在各种装置中，包括但不限于蒸汽治疗、空气清香剂、给药、微观量级的芯片实验室、电子烟，等等。在一些实施例中，将两种或更多种不同流体提供给单个蒸发装置。在其他实施例中，将两种或更多种流体提供给不同的蒸发装置。在其他实施例中，将预定体积的单种流体提供给一个或更多个蒸发装置。在气泡泵和蒸发装置中增大流体的体积或压力或者使用两种或更多种不同流体，通常需要增大装置的尺寸。然而，本专利技术的实施例可以提供一种独特的气泡泵和蒸发装置布置，能够使装置的尺寸最小化。使用微流体气泡泵将流体泵送至蒸发装置是通过对流体进行超临界加热实现的。然而，在流体的超临界温度高于沸点时，只有一薄层的流体参与形成热蒸汽气泡。例如，在水的超临界温度为大约300℃时，可以通过将在加热器顶部上的厚度小于0.5μm的水层加热至超临界温度长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流体装置，包括附接到流体供给源的半导体衬底，衬底包括至少一个蒸发加热器、两个或更多个气泡泵、流体供给入口和蒸汽出口，所述两个或更多个气泡泵用于将来自流体供给源的流体供应给所述至少一个蒸发加热器，流体供给入口与所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵流体流动连通，蒸汽出口与所述至少一个蒸发加热器蒸汽流动连通，其中，所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵具有从供给入口至所述至少一个蒸发加热器的流体流动路径，流体流动路径选自直线路径、螺旋路径、迂回路径以及它们的组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.21 US 14/976,0361.一种微流体装置，包括附接到流体供给源的半导体衬底，衬底包括至少一个蒸发加热器、两个或更多个气泡泵、流体供给入口和蒸汽出口，所述两个或更多个气泡泵用于将来自流体供给源的流体供应给所述至少一个蒸发加热器，流体供给入口与所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵流体流动连通，蒸汽出口与所述至少一个蒸发加热器蒸汽流动连通，其中，所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵具有从供给入口至所述至少一个蒸发加热器的流体流动路径，流体流动路径选自直线路径、螺旋路径、迂回路径以及它们的组合。2.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，流体供给源设置在衬底的供给侧，衬底的供给侧与衬底的包含所述至少一个蒸发加热器和所述一个或更多个气泡泵的第一侧相反，其中，所述微流体装置还包括用于所述一个或更多个气泡泵中的每个气泡泵的流体入口通孔，流体入口通孔从衬底的流体供给侧至第一侧穿过衬底。3.根据权利要求1或2所述的微流体装置，其中，所述一个或更多个气泡泵中的每个气泡泵包括多个电阻加热器，电阻加热器用于将流体移动通过所述一个或更多个气泡泵中的每个气泡泵的流体流动路径。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的微流体装置，其中，两个或更多个气泡泵具有通向所述至少一个蒸发加热器的流体流动路径。5.根据权利要求4所述的微流体装置，其中，所述两个或更多个气泡泵的流体流动路径具有的长度对于每个流体流动路径而言是相同的。6.根据权利要求4或5所述的微流体装置，其中，所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵将相等体积的流体提供给所述至少一个蒸发加热器。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的微流体装置，其中，由气泡泵提供的压力由从流体供给入口至所述至少一个蒸发加热器的流体流动路径的长度确定。8.根据权利要求7所述的微流体装置，其中，由气泡泵提供的流体的体积由并联使用的气泡泵的数量确定。9.一种以微量流体量蒸发两种或更多种流体的方法，包括以下步骤：将两种或更多种流体供应给微流体装置，微流体装置包括附接到流体供给源的半导体衬底，衬底包括至少一个蒸发加热器、两个或更多个气泡泵、流体供给入口和蒸汽出口，所述两个或更多个气泡泵用于将来自流体供给源的流体供应给所述至少一个蒸发加热器，流体供给入口从流体供给源开始与所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵流体流动连通，蒸汽出口与所述至少一个蒸发加热器蒸汽流动连通，其中，所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵具有从供给入口至所述至少一个蒸发加热器的流体流动路径，流体流动路径选自直线路径、螺旋路径、迂回路径以及它们的组合；操作所述两个或更多个气泡泵，以将所述两种或更多种流体提供给所述至少一个蒸发加热器；以及用所述至少一个蒸发加热器蒸发所述两种或更多种流体。10.根据权利要求9所述的方法，其中，衬底包括用于所述两个或更多个气泡泵中的每个气泡泵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·D·巴克利，
申请(专利权)人：船井电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP