本发明专利技术提供了微流体装置，其由材料层和在该材料层之中或其上形成的具有至少一个小于500μm的特征尺寸的流体输送部件组成，所述材料层主要在耐化学性、热稳定性和生物相容性上有改善。耐化学性、热稳定性和生物相容性多层涂层提供在微流体装置上并与之接触，其中所述多层涂层包含主要由氧化铪或氧化锆构成的一个或多个薄膜层和主要由氧化钽构成的一个或多个薄膜层，所述多层涂层位于流体输送部件的表面上。本发明专利技术中使用的耐腐蚀性膜是特别有利的，因为其能够使用产生覆盖复杂几何结构的共形膜的原子层沉积膜形成法在微流体装置的流体输送部件的表面上形成，从而使耐腐蚀性膜能够在与反应物、分析物、油墨或在微流体装置中使用的其他流体接触的微流体装置的流体输送部件的所有表面上形成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了微流体装置，其由材料层和在该材料层之中或其上形成的具有至少一个小于500μm的特征尺寸的流体输送部件组成，所述材料层主要在耐化学性、热稳定性和生物相容性上有改善。耐化学性、热稳定性和生物相容性多层涂层提供在微流体装置上并与之接触，其中所述多层涂层包含主要由氧化铪或氧化锆构成的一个或多个薄膜层和主要由氧化钽构成的一个或多个薄膜层，所述多层涂层位于流体输送部件的表面上。本专利技术中使用的耐腐蚀性膜是特别有利的，因为其能够使用产生覆盖复杂几何结构的共形膜的原子层沉积膜形成法在微流体装置的流体输送部件的表面上形成，从而使耐腐蚀性膜能够在与反应物、分析物、油墨或在微流体装置中使用的其他流体接触的微流体装置的流体输送部件的所有表面上形成。【专利说明】具有多层涂层的微流体装置专利
本专利技术主要涉及微流体装置领域，特别是其中将耐化学性薄膜层施加于该微流体装置的流体输送部件的微流体装置。专利技术背景 微流体技术涉及控制微小量的液体或气体流动通过具有小的特征尺寸的液体输送部件的一组技术，使得液体流动通过所述输送部件的体积通常以纳升和皮升计。出于输送和分析这种极小体积流体的目的，微流体装置包括使用微流体技术的大量不同类型的装置。在范围的较低值端时，一些微流体装置也可以称为纳流体装置，并且本文中使用的术语微流体装置意在包括这种纳流体装置。微流体装置中的流体输送通过以拓扑的基材部件形式的材料层中或其上形成的流体输送部件实现，所述拓扑的基材部件例如是提供让流体通过的装置的各个部件之间的流体输送和/或流体流通的通道、沟槽和孔隙。这样的流体输送部件通常具有至少一个小于500 μ m，更通常小于100 μ m的特征尺寸(例如通道或沟槽的长度、宽度或深度尺寸的至少一个，或孔隙的直径或长度，流体通过所述通道、沟槽或孔隙流动)。当此类典型的通道或沟槽和孔隙的特征尺寸在大约几十微米的范围内，则在有机(聚合物)基材或无机(例如硅晶圆)基材中的包含流体微通道和相互连接件的复杂网络的装置可以设置在几平方厘米尺寸内的微流体芯片上。微流体装置可以与用于将微观体积的流体从一个位置输送至另一个位置的单一组件一样简单，或其可以由连接在一起的几个组件构成使得全部组件为流体连通。因此，微流体装置可以由单一微流体组件(用于实现特定目的的单一组件)或组件的组装件(以特定顺序组装以实现特定目的的多个部件)构成。已经开发的一些更熟悉的微流体装置是喷墨打印机(通常为用于打印油墨液滴阵列的微流体装置的集成阵列形式)，包括按需滴式(drop on demand)打印机和连续式喷墨打印机,和“缩微晶片实验室”测定装置。微流体装置可以用于各种目的，包括混合、输送和递送特定化学试剂(液体和气体二者)至特定位置用于特定目的，包括血液分析、通过各种方法进行的DNA分析、化学分析、化学合成、图像形成等。开发用于化学分析和其他潜在应用的微流体技术(是指微流体装置设计和理论、工程和制造)背后的驱动力之一是微量化学反应的时程由于与小流体体积相关的独特物理性质(physics)而很快，和微流体装置可以容易地自动化以完成常规测定和样品制备。出于控制小流体体积流动的目的，微流体装置使用二维或三维结构。这些结构可以是复杂平面、沟壕或沟槽、密封沟壕或通道、和孔隙或孔洞或其他复杂三维结构，例如流动分离器、流动分割器、流动阻隔器(用于引起混合)、控制流体流动的阀、和具有包括可移动元件的各种部件的其他各种类型的微观结构，所述可移动元件可以用于各种目的，例如泵抽流体和控制流体流动。由于微流体装置涉及的极小尺寸和存在加速反应(由于与小流体体积相关的独特物理性质，微量反应发生更快)，包括腐蚀反应，微流体装置具有与化学稳定性(在很多情况下，为装置的生物相容性)相关的独特技术挑战。要求用于构造微流体装置的材料的化学稳定性和热稳定性能确保在微流体装置中使用的极小体积流体在使用期间不被装置本身污染。此外，使用微流体流体输送部件本身的性能操控和改变在这些微流体输送部件中的流体本身的性质(通过例如由于流体输送部件与在微流体装置中滞留的流体相互作用而在流体相形成微量和纳量自组装结构)可能由于疏忽的由装置本身导致的流体污染而复杂化，导致不可复制的结果。这种疏忽的污染使分析方法复杂化，并还可能在微流体装置获得的分析结果中引入过度偏差。在生物流体的所有分析中，高度优选微流体装置表面为高度生物相容和化学惰性的，并且对分析物和用于生物测定的任何试剂无污染。聚二甲基硅氧烷(PDMS)，一种用于制造微流体装置的常用材料，并且是高度生物相容的；然而，这种材料也是粘弹性的并且不是结构刚性的，由此导致在一些装置设计中的问题。PDMS也具有极高渗透性，使很多物质(包括气体、小分子和甚至聚合物)扩散进入和通过PDMS基体。换言之，用于微流体装置中的PDMS基体能够影响分析物中的材料浓度，因为分析物中的物质可以直接扩散进入该PDMS装置结构中。在流体和PDMS壁结构之间的界面发生的化学物质的浓度梯度提供用于将物质扩散进入PDMS壁结构中的有效的动力学致动力。用于微流体装置中的小流体体积将强烈地受到这些扩散过程的影响，并且对于微流体装置的可靠操作而言，这种情况是高度不期望的。已知各种表面改性方法包括等离子处理的使用和另外的膜和涂层在微流体装置上的施加。Mukhopadhyay 等人(Mukhopadhayay, S; Roy, S.S.; D’Sa, R.A.; Mathur, A.;Holmes, R.J.; McLaughlin, J.A.; Nanoscale Research Letters, 2011, 6:411)例如研究在由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制造的微流体装置上使用各种表面改性(包括空气中的电介质势垒放电表面改性、使用低压RF等离子体的氮气等离子体处理、无定形氢化碳涂层、和掺杂Si的氢化无定形碳的涂层)以观察这种处理怎样影响所述装置中的流体流动。微流体装置的生物应用也要求在这种装置上使用的任何膜或涂层显示出高度生物相容性。如果在活细胞和其他细胞结构的分析中使用微流体装置，则这尤其重要，所述活细胞和其他细胞结构的固有性质(例如酶活性或特定基材吸附)可能由于与结构的微流体装置材料的不利的相容性反应而变差。铪金属、氧化铪、锆金属、氧化锆、钽金属和氧化钽全部被检测过，并发现具有极高的生物相容性。Matsuno等人(Matsuno H,Yokoyama A, Watari F，Uo M, Kawasaki T, Biomaterials.2001 Jun;22 (11):1253-62)发现这三种材料全部为生物相容性的。S.Mohammadi等人(Journal of MaterialsScience: Materials in Medicine Volume 12, Number 7, 603-611，DO1: 10.1023/A: 1011237610299 “Tissue response to hafnium “ S.Mohammadi, M.Esposito, M.Cucu, L.E.Ericson and P.Thomsen)特别研究了铪并发现相同的结果。Ta的生物相容性是熟知的(参见例如 Robe本文档来自技高网...
【技术保护点】
微流体装置，其包括：材料层；流体输送部件，其在所述材料层之中或其上形成，具有至少一个小于500 μm的特征尺寸；和多层涂层，其包含主要由氧化铪或氧化锆构成的一个或多个薄膜层和主要由氧化钽构成的一个或多个薄膜层，所述多层涂层位于所述流体输送部件表面上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：KD西伯尔，
申请(专利权)人：伊斯曼柯达公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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