带有独立流体管的微机械加工流通池制造技术

一种微机械加工流通池，包括基底(102)，和在其中界定了流体导管(800)且由基底(102)的材料整体成型的独立管(104)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有独立流体管的微机械加工流通池
本专利技术涉及一种流通池 （flow cell)。
技术介绍
在液相色谱分析中，流体分析物可以被泵出通过导管和柱，该柱中含有能够对流 体分析物的不同组分进行分离的材料。这种材料（通常称作珠粒，其可包括硅胶）可以填 充到通过导管连接到其他的元件（如控制单元、包含样品和/或缓冲剂的容器）的柱形管。 当流体样品被泵送通过柱形管时，它被分离成不同的部分。分离的流体可以被泵 入到流通池，在流通池内基于光学检测机理来识别出不同的组分。 US 5, 423, 513公开了一种使用弯曲毛细管流通池来分析流体样品的方法，该方法 中外部的紫外/可见光射束（ray beam)从流通池的弯曲部分被导引到流通池的纵长部分， 该入射光射束被限制到固体受光角。该固体受光角被确定为使得进入纵长部分的光线大部 分贯穿其纵轴，即穿过流体样品，来提供改善的信噪比。透镜装置（如球透镜）可以用在纵 长部分的入口和出口侧。提供一种弯曲的毛细管流通池，其中纵长部分与垂直于支撑模板 的平坦侧面的直线偏离了一定的角度。 US 5, 184, 192公开了用于容纳流体样品和使流体样品暴露于光的流通池，该流通 池包含具有无定形含氟聚合物形成的光滑内壁的导管，该无定形含氟聚合物的折射率低于 水的折射率，所述无定形含氟聚合物具有至少与光波长一样大的厚度，从而使得当所述导 管充满水时，可见光和紫外光可以沿着所述导管的轴线通过全内反射透射出去。 常见流通池在制造上较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种可以合理制造的流通池（特别是有非常小容积的流通 池，例如小于一微升）。该目标通过独立权利要求来解决。进一步的实施例由从属权利要求 示出。 根据本专利技术示例性实施例，提供了一种微机械加工流通池，其包括基底和在其中 界定了流体导管的独立管，并且该独立管由基底的材料整体成型。 根据另一个示例性实施例，提供了一种用来测量流体样品的流体设备，其中流体 设备包括被适用于处理流体样品的处理单元，和具有以上所述特征的流通池，并且该流通 池与处理单元流体连通以从处理单元接收已处理的流体样品（特别是用于样品检测）。 根据另一个示例性实施例，提供了一种微机械加工流通池的制造方法，其中该方 法包括：提供基底，以及用基底的材料整体成型界定了流体导管的独立管。 在本申请的上下文中，术语流通池可以具体表示为流体样品能够通过其流动的 管子所界定的流体导管，该流体样品可能已经被分离。在流通池中，电磁辐射被引入，随后 可以通过检测流体样品对电磁辐射的吸收，或者通过检测该流体样品在初级电磁辐射的激 励下所发出的荧光辐射来对该流体样品的特征进行描述。术语电磁辐射可以具体表示 为全体光子（ensemble of photons)。电磁福射例如可以是在可见光、紫外福射、或红外福 射范围内。辐照到流体样品的初级电磁辐射，以及响应于该初级电磁辐射从流体样品接收 的次级电磁辐射就波长而言可以有差别或者可以没有差别。这样的初级电磁辐射和次级电 磁辐射可以是单色或多色的。 在本申请的上下文中，术语流体样品可以具体表示任何液体、任何气体、液体气 体的任意混合物，可选地包含固体颗粒。这样的流体样品（例如，生物样品）可以进行分析， 并且具体地可以在流通池中分开地检测到流体样品的经分离部分。 在本申请的上下文中，术语微机械加工可以具体表示用于生产微机电系统 (MEMS)的工艺。微机械加工的应用技术包括体微机械加工和表面微机械加工。体微机械加 工通过在基底内部进行选择性蚀刻来定义结构。表面微机械加工使用一系列的薄膜淀积和 选择性蚀刻。表面微机械加工创建基底顶部的结构，而体微机械加工产生基底内部的结构。 本专利技术的实施例可使用体微机械加工和可选的表面微机械加工。对于制造，可以应用诸如 光刻、干法刻蚀、湿法刻蚀、淀积等等的过程。 在本申请的上下文中，术语基底可以具体表示晶片或其他固体，例如长方体或 盘，其被处理以便形成具有流通池功能的微机械加工设备。 在本申请的上下文中，术语用基底的材料整体成型可以具体表示独立管可以被 形成为经处理的基底的整体部分。因此，基底和独立管彼此是不可分离的，即只可通过破坏 流通池才能将基底和独立管分开。 在本申请的上下文中，术语独立管可以具体表示，被形成为至少在截面方向上 自由悬挂的桥式结构的管。这样的独立管可以水平延伸。该独立管可以在头尾处被连接至 相邻的巨大的基底部分，但可以保有连续或不被打扰地连接到更低的基底部分的自由。 根据本专利技术示例性实施例，具体用于诸如液相色谱设备之类的生命科学仪器的流 通池被提供，该流通池具有用基底材料整体成型的独立管。这样的布置允许流通池具有非 常紧凑的尺寸和坚固的构造，同时防止了泄漏和相关问题，这是因为由于流通池的整体成 型而避免了不同材质的流体接口。此外，考虑到独立管周围的空气或气体环境，流通池适合 用作全内反射流通池，其中电磁辐射在外部管表面和周围气体环境之间的边界处被反射。 在下文中，描述了流通池的进一步示例性实施例。然而，这些实施例也适用于流体 设备和方法。 在实施例中，基底和独立管由相同的材料组成，特别是由相同的化学成分组成。这 避免了不同材料间的流体接口以及不同的热膨胀系数带来的任何问题。 在实施例中，基底包含熔融硅石或者由熔融硅石组成。熔融硅石是一种光学透明 且又可以结合到另一同种材质体的材料，从而可以通过结合形成独立管，也可以形成熔融 硅石/空气界面，在此界面处可以实现全内反射。 在实施例中，独立管至少沿其一部分由气体包围，尤其是由空气包围。通过用具有 低折射系数的气体介质来包围管，在独立管与气体环境之间的边界处发生全内反射，由此 获得全内反射池。 在实施例中，被独立管界定的流体导管具有约lnl到约lOOOnl之间的范围内的内 部容积，特别是约l〇nl和约100nl之间。鉴于流通池是通过微机械加工或微机械加工处理 制造的，因此能够制造出满足现代液相色谱分析设备的要求的非常紧凑的低流通池。 在实施例中，基底具有沟槽（trench)。独立管可以沿着沟槽延伸并可连接到界定 沟槽的基底的两接口表面。通过在固体基底的沟槽中形成独立管，独立管被置于隐藏的位 置，从而对于独立管上的机械负荷，独立管得到保护，而不受环境影响。此外，通过在沟槽中 嵌入独立管，盖板可以覆盖流通池并覆盖到沟槽，以用于提高流通池的机械稳定性和简化 设备的侧边后处理。 在实施例中，两表面部分之间的独立管基本上是U型的。通过将流体导管U型化， 可以经由U型管的第一支脚向流通池供应流体样品（例如已经由色谱分析设备分离的样 品），并且经由U型管平行的第二支脚将检测之后的流体样品（例如，废弃物（waste))引导 至目的地。在U型流体导管两支脚之间的中心部分可以与电磁辐射路径对齐并暴露于电磁 辐射路径，沿着该路径电磁辐射可以与流经流体导管的流体样品进行相互作用。 在实施例中，基底中形成有整体成型的两个流体通道，即供给通道和排出通道。这 些流体通道中的每个通道可以流体耦合（特别是直接流体耦合）到两表面部分中的相应一 个表面部分。因此，独立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机械加工流通池(100)，包括：基底(102)；独立管(104)，尤其是薄壁管(104)，在所述独立管中界定了流体导管(800)并且所述独立管是由基底(102)的材料整体成型的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1. 一种微机械加工流通池（1〇〇)，包括： 基底（102); 独立管（104)，尤其是薄壁管（104)，在所述独立管中界定了流体导管（800)并且所述 独立管是由基底（102)的材料整体成型的。2. 根据权利要求1所述的流通池（100)，其中所述基底（102)和所述独立管（104)由 相同材料组成，尤其是由相同的化学成份组成。3. 根据权利要求1或2所述的流通池（100)，其中所述基底（102)包括熔融硅石或者 由熔融硅石组成。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的流通池（100)，其中所述独立管（104)至少沿 所述独立管的一部分被气体包围，尤其是被空气包围。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的流通池（100)，其中由所述独立管（104)界定 的流体导管（800)具有lnl和lOOOnl之间的范围内的内部容积，尤其是在10nl和100nl 之间。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的流通池（100)，其中所述基底（102)具有沟槽 (106)，其中所述独立管（104)沿着所述沟槽（106)延伸并被连接，尤其是被无缝连接，到界 定了所述沟槽（106)的基底（102)的两个表面部分（116,118)，尤其是两个相对坚直壁部 分。7. 根据权利要求6所述的流通池（100)，其中所述两个表面部分（116,118)之间的独 立管（104)基本上是U型的。8. 根据权利要求6或7所述的流通池（100)，其中所述基底（102)中形成有两个流体 通道（120,122)，其中流体通道（120,122)中的每个流体通道被直接地，尤其是无缝地，流 体耦合到所述两个表面部分（116,118)中相应的一个表面部分。9. 根据权利要求8所述的流通池（100)，其中所述两个流体通道（120,122)中的每个 流体通道终止于所述基底（102)的两个流体接口（124,126)中相应的一个流体接口处。10. 根据权利要求9所述的流通池（100)，其中所述两个流体接口（124，126)中的至少 一个流体接口相比于所述两个流体通道（120,122)中相应的一个流体通道在空间上延伸， 尤其是帽状的或圆柱状的。11. 根据权利要求1至10中任一项所述的流通池（100)， 还包括另一基底（102)和另一独立管（104)，尤其是另一薄壁管（104)，在所述另一独 立管中界定了另一流体导管（800)并且所述另一独立管由所述另一基底（102)的材料整体 成型； 其中所述基底（102)和所述另一基底（102)被坚直堆叠。12. 根据权利要求11所述的流通池（100)，其中所述流体导管（800)被流体耦合到所 述另一流体导管（800)。13. 根据权利要求11或12所述的流通池（100)，其中所述基底（102)与所述另一基底 (102)具有相同的外部轮廓。14. 根据权利要求6至13中任一项所述的流通池（100)，包括以下各项中的至少一个： 附接到所述基底（102)上表面以用于覆盖所述沟槽（106)的盖板（150)，和附接到所述基底 (102)下表面的底板。15. 根据权利要求1至14中任一项所述的流通池（100)，包括至少一个另一独立管 (400)，在所述另一独立管中界定了至少一个另一流体导管（800)并且如所述独立管（104) 那样所述另一独立管由同一基底（102)的材料整体成型。16. 根据权利要求15所述的流通池（100)，其中所述至少一个另一流体导管（800)与 所述流体导管（800)串行地流体连接或者与所述流体导管（800)并行地流体连接。17. 根据权利要求15或16所述的流通池（100)，其中所述至少一个另一流体导管 (800)具有与所述流体导管（800)不同的另一长度，从而使得：传播通过各自流体导管 (800)的电磁辐射与流经各自流体导管（800)的流体样品进行相互作用所沿的有效相互作 用长度（L1，L2)对于不同的流体导管（800)是不同的。18. 根据权利要求1至17任一项所述的流通池（100)，其中所述独立管（104)和所述 独立管的周围被配置为使得：传播通过所述流体导管（800)的电磁辐射束在所述独立管 (104)处完全反射，尤其是在所述独立管（104)的外表面处。19. 根据权利要求1至18中任一项所述的流通池（100)，其中所述独立管（104)具有 被成形为包括以下各种形状的群组中的一种形状的外表面：矩形、圆形、六边形、带有圆角 边缘的多边形、以及通过两个相对弯曲部分连接两个平行线性部分的形状。20. 根据权利要求1至19中任一项所述的流通池（100)，其中所述独立管（104)具有 被成形为包括以下各种形状的群组中的一种形状的内表面：矩形、带有圆角边缘的矩形、圆 形、和椭圆形。21. 根据权利要求1至20中任一项所述的流通池（100)，包括以下特征中的至少一个： 所述流通池（100)包括第一光耦合器元件（130,163)，尤其是光纤件，所述第一光耦合 器元件至少部分地集成于所述基底（102)中以便经由所述第一光耦合器元件（130,163)将 电磁辐射耦合到所述流体导管（800); 所述流通池（100)包括第二光耦合器元件（132,164)，尤其是光纤件，所述第二光耦合 器元件至少部分地集成于所述基底（102)中以便将电磁辐射从所述流体导管（800)耦合到 所述第二光耦合器元件（132,164)。22. 根据权利要求1至21中任一项所述的流通池（100)，包括电磁辐射源（402)，该 电磁辐射源（402)被适用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·曼尼恩，凯文·济伦，卡斯特恩·卡埃扎克，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US