具有可变体积材料的微流控装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微流控装置，包括：至少一个第一板（１１２），其形成基板并具有至少一个穿孔（１１３），在第一板（１１２）每一侧上的至少几个位置处具有用于限定通道部分的材料；在至少一个所述位置处，所述材料包括能通过被活化而改变其体积的可活化材料，所述材料在所述位置处基于如下设置方式设置以使其能够：在第一阶段中，通过对包含可活化材料的至少一个位置进行活化而使其从第一构型转变为第二构型，从而相应改变三维网状结构；在该第二构型中，根据在第一阶段中所选择的被活化的位置，三维网状结构至少在所述第一板（１１１２）的每一侧上包括不同的液体路径，液体路径具有几个设置在与第一板（１１２）的平面平行的偏移平面内的通道部分（１１７，１１９），并且至少一个穿孔（１１３）位于在所述通道部分之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于液体流通的微流控装置(microfluidic device)。更 具体地，本专利技术涉及一种用于化学、生物、生化及医学等领域的小型装置中 的液体通路的应用。
技术介绍
近年来，这种类型的微流控系统的应用日益增多，原因是其尺寸小、仅 需使用有限体积的液体，因而具有许多的优点。这种小型设备比较容易以有 限的成本进行大量生产，在较小的总体尺寸中结合了多种功能，并且十分可 靠。特别地，对于利用反应来执行分析，这些小型装置提供了高的灵敏性和 快速的分析，并且能够容易地搬运。已经利用半导体产业中传统上应用的技术和材料来生产出能实现这些 目标的微流控装置。人们要求这类微流控装置能够被更广泛的应用，液体流 通路径并不被完全地预先限定，以便由用户从多个选项中最终确定液体流通 路径。这种模块性意味着同一微流控装置能满足多种需求。专利文献WO2004/050242提出一种微流控装置，其使用由板构成的叠 合件，利用外部指令，根据需要形成多个微流控网状结构(mkrofluidic network)之一。为在两个腔室或通道之间提供流体连通，利用被定目标的 (targeted)电磁射线将两者之间的壁穿透。对液体施加离心力以使其流动。然而，这类技术具有许多缺点。需要外部装置来使微流控装置转动，以 产生离心力，这使实施变得极其复杂。而且，离心力只能使液体沿一个方向 流动。可活化材料(activatable material)的体积在被活化时，尤其是热活化时 能局部地改变，尤其是增大。例如，参阅B. Samel， P. Griss， G. Stemme发表的"PDMS基体中所包 含的可膨胀的微球体 一种用于微流控应用中的液体处理的新型热复合致动器"，《换能器》第3期，第1558页—第1561页，2003"("五x戶"&We w/cmyp/zeres /"co厂/ orafe(i a尸Z)MS"附W,/x.' " wove/ / e，fl/ cow/ a$7'/e一"6/ OW3J )，该文中论证了通过在叠合件中使用由复合材料形成的层 来填充微流控装置中的小空隙或较大的贮液腔的可行性，该复合材料是由聚 合物、特别是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，或硅树脂，与可膨胀的微球体、 特别是ExpancdTM微球体混合而产生。在本专利申请中，这种聚二甲基硅氧 烷与ExpancelTM微球体的混合物被称为XBPDMS。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种微流控装置，该微流控装置能提供多个选项以 形成包括通道和/或阀和/或腔室的三维液体网状结构。因此，该微流控装置 能够成为一种在制造方面标准化的装置，最终用户能够根据需要，通过在一 个或多个步骤中对设在该装置中的可活化材料的一个或多个区域进行活化， 而在上述选项之间进行选择。术语"三维液体网状结构"是指在该装置的叠合件内形成处于不同高度 的液体路径，这增加了同时使用的液体路径的数量但不会增大装置的尺寸， 由于所述路径是在不同高度处交叉，尤其是在不同的层中交叉，因此这些路 径能够相互交叉而不会相互连通。为此，本专利技术提出一种微流控装置，该微流控装置包括第一板，其形 成基板并包括一个或多个穿孔，在该第一板的每一侧上，在一个以上的位置 处，适用于限定多个通道部分的材料在所述位置中的一个或多个位置处由能 通过被活化而改变体积的可活化材料形成，所述材料在所述位置处以如下方 式设置在第一阶段中，通过对包含所述可活化材料的一个或多个位置进行 活化，使第一构型转变为第二构型，从而改变三维网状结构；在该第二构型 中，根据在第一阶段中所选择的被活化的位置，该三维网状结构至少在所述 第一板的每一侧上包括不同的液体路径，所述液体路径具有设置在与第一板 的平面平行的偏移平面内的几个通道部分，所述一个或多个所述穿孔位于所 述通道部分之间，由此液体流过所述偏移平面中的所述通道部分之间的所述 穿孔之一。显然，通过在第一阶段期间，选择对可活化材料进行活化的位置，通过 在靠近第一板的穿孔处，在第一板的一侧或两侧上形成或关闭一个或多个通 道部分来改变三维液体网状结构。由于被活化区域的体积发生变化(体积增 大或减小)，所以通过对对应于或围绕着待形成或待关闭的通道部分的、所 选择的区域进行活化，能简单地实现这种改变。于是，从单类型的启动装置 着手，根据需要生产所涉及的应用所需的三维网状结构。术语"三维网状结构"是指在该装置的叠合件内形成有处于不同高度的 液体路径，从而使得大量的液体能够从第一位置流向第二位置。特别地，将 根据多个选项形成单一路径与形成共存于三维液体网状结构中的多个液体 路径相结合。形成多个液体路径增加了同时使用的液体路径的数量，但不会 增大装置的尺寸；并且由于所述路径在叠合件的不同的层中交叉，因此这些 路径能够交叉而不会相互连通。除了易于实施外，该方案还具有其它优点，即使用在制造方面标准化的 装置以通过利用一个或多个液体路径来执行不同的功能。非常容易按照所定 目标的方式来控制可活化材料的体积的变化。或者仅第一板的每一侧上的材料的一部分是所述可活化材料，或者第一 板的每一侧上的全部材料均为所述可活化材料。在可活化材料仅形成一部分时，其可形成第一板的一侧或两侧上的所有 位置，或仅形成这些位置中的某些位置。所述可活化材料还可设置在所述第一板的每一侧上的一个或多个位置处。所述可活化材料既可以属于在被活化时体积增大的类型，又可以属于在 被活化时体积减小的类型。根据可活化材料的种类，所使用的材料为通过热、化学或电磁激励方式 被活化。当然，在同一装置中可以使用一种以上类型和/或种类的可活化材料。 在形成基板的板(一个或多个)的每一表面上的、覆盖有可活化材料的 位置(一个或多个)能够被局部化在板(一个或多个)的表面上，或者所述 位置能够覆盖较大的区域，并且特别是板(一个或多个)的整个表面。当覆 盖整个表面时，所述可活化材料采用覆盖该第一板的一个或多个层的形式。本专利技术使得能够利用小型装置来实现液体的三维流动，特别是形成大量 的通道和/或空腔，这些通道和/或空腔能够相互交叉而不会互相连通。此外， 从给定的装置结构着手，用户可在进行满足其需求的制造布局之后使装置适 用。在第一实施例中，对材料进行活化，就产生在初始叠合件中不存在的通 道。这既可以通过对与被活化时体积减小的可活化材料的通道对应的区域进 行活化来实现，也可以通过对围绕用于形成被活化时体积增大的可活化材料 的通道的区域进行活化来实现。在此类情况下，在第一阶段中的从该第一构型转变为该第二构型的过程 中，通过三维网状结构的改变在被活化的位置之间形成所述通道，所述通道 与所述穿孔一起构成所述三维网状结构。打开这些通道使液体能够到达该装 置的、在第一阶段的转变之前液体不能到达的部分。有利地，可活化材料为使得在第二阶段中，先前未活化的位置被活化， 先前在该第一阶段中形成的通道被填充，由此关闭该三维网状结构的至少一 部分。关闭这些通道或通道部分使得液体能够从这些通道沿该装置的在第二 阶段的转变之前未填充有液体的另一部分的方向流出。在本专利技术的第一实施例的第一变型中，液体在三维网状结构中基本上平 行于第一板的平面中流动，在该装置由叠合件形成且该叠合件的液体路径部 分仅使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控装置（１１０；１２０；２００），包括：第一板（１１２；１２２；２１２），其形成基板并包括一个或多个穿孔（１１３；１２５１；２１３）；在该第一板（１１２；１２２；２１２）的每一侧上，在一个以上的位置处，适用于限定多个通道部分的材料在所述位置中的一个或多个位置处由能通过被活化而改变体积的可活化材料（１１４；１１６；１２６；１２７；２１４；２１６）形成，所述材料在所述位置处以如下方式设置：在第一阶段中，通过对包含所述可活化材料的一个或多个位置进行活化，使第一构型转变为第二构型，从而改变三维网状结构；在该第二构型中，根据在第一阶段中所选择的被活化的位置，该三维网状结构至少在所述第一板（１１２；１２２；２１２）的每一侧上包括不同的液体路径，所述液体路径具有多个通道部分（１１７；１１９；１２６４；１２６５；１２６６；１２７３；１２７４；２１７；２１９），所述通道部分设置在与所述第一板（１１２；１２２；２１２）的平面平行的偏移平面内，并且所述一个或多个所述穿孔（１１３；１２５１；２１３）位于所述通道部分之间。

【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：韦罗妮克瓦莱，弗雷德里克内特尔，洛朗多米尼克皮韦托，尼克劳斯施内贝格尔，
申请(专利权)人：生物技术公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]