微针和芯片制造技术

公开了用于流体的提取的微针和芯片。设置在基片(102)上的微针(101)包括沿着纵向轴线从具有斜面(505)的远端(504)延伸至在基片上的近端(506)的长形体(503)；该长形体包括沿其纵向方向延伸并且限定了流体路径(508)的毛细管孔(507)；近端与基片一体地连接，并且毛细管孔与基片的流体通道(309)流体连通。毛细管孔在远端中的横截面面积大于毛细管孔在近端中的横截面面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微针和芯片
本专利技术总体上涉及用于体液取样的微针和芯片。本专利技术具体涉及设置在基片上的微针。该微针包括沿着纵向轴线从具有斜面的远端延伸至在基片上的近端的长形体，该长形体包括沿其纵向方向延伸并且限定了流体路径的毛细管孔，近端连接至基片，并且毛细管孔与基片的流体通道流体连通。
技术介绍
尽管微针有许多应用领域，但是绝大多数公开的微针涉及各种形式的药物递送。用于药物递送目的的微型针阵列的概念可以追溯到70年代的US3,964,482。科学文献中最早报道的微针之一是IEEETransBiomedEng.1991年8月；38(8):758-68,Campbell(坎贝尔)等人的“Asilicon-based,three-dimensionalneuralinterface:manufacturingprocessesforanintercorticalelectrodearray.(硅基三维神经接口：用于皮质内电极阵列的制造过程)”中的一种异平面硅针阵列，该异平面硅针阵列在4.2mm×4.2mm的区域上具有100个1.5mm长的针。最终，就像20世纪后半叶属于微电子学那样，21世纪将属于生物传感技术。集成电路(IC)对我们今天的日常生活已经产生了巨大的影响并且利用批量制造生物传感的相同的微型化和成本效益可能会使临床诊断和健康监测从昂贵的实验室转移至小型手持用户设备。待测量的分析物的取样是生物传感的先决条件。科学论文中描述的设计中的许多设计具有提取体液即血液或组织液ISF的目的。已经证明了通过在血管系统中使用自然的“超压”成功提取血液。然而，通过扩散或其他机制实现在不受压力的情况下成功提取ISF是极少的或者甚至是不存在的。
技术实现思路
本专利技术的目的是撇开先前已知的微针的上述缺点和不足并提供改进的解决方案。本专利技术的目的是提供一种改进的初始限定类型的微针，其允许容易地进行组织液ISF取样。本专利技术的目的分别由所附权利要求中限定的微针和芯片来满足。第一方面，本专利技术涉及一种微针，其设置在基片上，该微针包括：长形体，其沿着纵向轴线从具有斜面的远端延伸至在基片上的近端；该长形体包括沿其纵向方向延伸并限定了流体路径的毛细管孔，近端与基片一体地连接并且毛细管孔与基片的流体通道流体连通；其特征在于：毛细管孔在远端中的横截面面积大于毛细管孔在近端中的横截面面积。斜面被称为相对于毛细管孔的纵向轴线的斜切表面。第二方面，本专利技术涉及一种芯片，该芯片包括：多个微针，所述多个微针一体地形成在基片上，每个微针包括：长形体，其沿着纵向轴线从具有斜面的远端延伸至在基片上的近端；该长形体包括沿其纵向方向延伸并限定了流体路径的毛细管孔，其中，毛细管孔在远端中的横截面面积大于毛细管孔在近端中的横截面面积；近端与基片一体地形成，并且第一流体路径与基片的流体通道流体连通；并且基片具有形成流体路径的流体通道，其中，流体通道的宽度大于流体通道的深度。下面描述第一方面的附加或替代特征。微针的毛细管孔的横截面面积可以沿着纵向方向从远端朝向近端逐渐减小。这有助于借助于作用在毛细管孔中的流体上的毛细管力而增强通过毛细管孔的流体流动。毛细管孔的横截面(与纵向方向交叉)还可以包括至少一个圆角。这有助于毛细管孔的润湿，这对流体流动具有积极影响。毛细管孔可以具有三角形横截面。已经证明三角形横截面在毛细管孔中提供了非常好的流体流动。本申请中的三角形横截面包括具有大致三角形形状的横截面，即具有凸形或凹形形状或直线形状的边缘，具有锐角的拐角和具有钝角的拐角以及圆形拐角。毛细管孔的壁可以包括亲水表面，这增强了毛细管孔中的流体流动。流体通道可以构造成向毛细管孔提供相对于大气压力的负压，从而增强通过毛细管孔的流体流动。例如可以用连接至流体通道的注射器产生负压。微针的长形体还可以包括沿相对于纵向方向的径向方向延伸的横向孔，其中，横向孔与毛细管孔流体连通。这具有减小毛细管孔堵塞的风险的作用。下面描述第二方面的替代或附加特征。在芯片中，其中，毛细管孔的壁的至少一部分可以形成流体通道的壁的一部分，流体流动被增强。芯片的流体通道可以包括具有小于90度的角度θ的方向变化。通过避免流体通道的急剧弯曲，流体流动被增强。芯片还可以包括基部基片，该基部基片包括与流体通道流体连通的流体口，并且该流体口在基部基片的后侧中敞开。这为取样的流体提供了可以连接至传感器元件或其他流体通道的接入点。流体口可以包括沿口的纵向方向朝向基部基片的后部增大的区域。这允许与其他流体通道比如导管或注射器的流体密封连接。基部基片可以借助于阳极/直接键合操作性地连接至基片，这在不存在粘合剂堵塞流体通道的风险的情况下提供了强且不漏流体的密封。芯片上的所述多个微针可以被与微针的远端齐平的边缘围绕。这具有测试对象的膜在与微针的远端接合期间被张紧的效果。附图说明通过以下参照附图对实施方式的详细描述，对本专利技术的上述及其他特征和优点的更透彻的理解将是明显的，在附图中：图1是具有多个微针的芯片的示意性立体图；图2是具有多个微针的芯片的示意性俯视图；图3是具有流体通道的基片的仰视图；图4是沿着图2中的线C-C的横截面图；图5是微针的横截面图；图6是沿着微针的纵向轴线的横截面图；图7是具有流体通道的基片的仰视图；图8是基片上的微针的示意性立体图；以及图9是具有流体通道和毛细管孔的基片的后侧的示意性立体图。具体实施方式本专利技术基于以下见解。在仔细检查时，显然现有技术中的微针既不能以高产量制造，也不够坚固以允许哺乳动物的安全使用，或者实际提取是在以尽可能最小的字体描述的几个警告下执行的。现有技术中所描述的警告和免责声明的示例是例如仅在猪皮上、在对照研究中具有水泡或在提取之前除去最外皮层、角质层的哺乳动物上已证明提取。因此可以肯定地说，完全令人惊讶的是可以专利技术、设计和实现一种坚固的、批量生产的微针设计，其允许在仅使用毛细管力并且没有负压或吸力的情况下进行安全提取。根据本专利技术的某些实施方式，本专利技术涉及一种微针芯片组的设计，该微针芯片组包括以彼此间隔100μm但不大于1mm的最小距离组织成阵列或矩阵的多个针，针具有与围绕结构处于同一平面或略低于围绕结构的尖的稍端，并且其中，稍端具有54.7度的斜面并且针的中空孔具有允许在不发生堵塞的情况下进行提取的毛细管尺寸和长度超过200μm的轴以及允许毛细管力一直作用于至后侧通道中的未对准的孔连接的收集通道/空隙/腔的液体的内部尺寸和几何形状。根据本专利技术的一些实施方式，本专利技术的特征在于具有上述多个微针的芯片组，其中：·针具有由晶面限定的尖的稍端·每个针的斜面斜率由111个平面限定·每个微针可以包括毛细管孔，例如单个毛细管孔。由此可以通过微针、流体腔和流体出口借助于毛细管吸力来提取体液。·每个微针可以在远端处设置有罩以防止毛细管孔堵塞，由此在与微针的轴向或纵向延伸部分垂直的微针的横向方向上提供至少一个通向毛细管孔的开口。·每个微针的毛细管孔可以设置有亲水表面。由此可以有助于体液的毛细管流动。·每个微针可以包括沿着微针的纵向方向延伸的多个切割元件。由此皮肤可以被切割并打开以有利于体液的提取。·每个微针中的孔洞的伸出在针的斜面上的周界以稍端位于周界外侧的方式与稍端相距一定距离。·每个微针可以具有200-1000μm、优选地为400本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微针(101)，其设置在基片(102)上，所述微针(101)包括：长形体(503)，所述长形体(503)沿着纵向轴线从其具有斜面(505)的远端(504)延伸至在所述基片上的近端(506)，其中，所述长形体包括沿其纵向方向延伸并限定了流体路径(508)的毛细管孔(507)；所述近端连接至所述基片并且所述毛细管孔与所述基片的流体通道(309)流体连通；所述微针的特征在于，所述毛细管孔在所述远端中的横截面面积大于所述毛细管孔在所述近端中的横截面面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 SE 1530184-91.一种微针(101)，其设置在基片(102)上，所述微针(101)包括：长形体(503)，所述长形体(503)沿着纵向轴线从其具有斜面(505)的远端(504)延伸至在所述基片上的近端(506)，其中，所述长形体包括沿其纵向方向延伸并限定了流体路径(508)的毛细管孔(507)；所述近端连接至所述基片并且所述毛细管孔与所述基片的流体通道(309)流体连通；所述微针的特征在于，所述毛细管孔在所述远端中的横截面面积大于所述毛细管孔在所述近端中的横截面面积。2.根据权利要求1所述的微针，其中，所述毛细管孔的横截面面积沿着所述纵向方向从所述远端朝向所述近端逐渐减小。3.根据权利要求1或2所述的微针，其中，所述毛细管孔的横截面包括在相对于所述微针的所述纵向方向的垂直方向上的三角形横截面(610)。4.根据任一前述权利要求所述的微针，其中，所述毛细管孔的三角形横截面还包括至少一个圆形拐角(611)。5.根据任一前述权利要求所述的微针，其中，所述毛细管孔包括亲水表面。6.根据任一前述权利要求所述的微针，其中，所述流体通道构造成向所述毛细管孔提供相对于大气压力的负压，由此促进通过所述毛细管孔的流体流动。7.根据任一前述权利要求所述的微针，其中，所述长形体还包括来自所述微针的一侧并沿相对于所述纵向方向的径向方向延伸的横向孔，其中，所述横向孔与所述毛细管孔流体连通。8.一种芯片(115)，包括：多个微针(101)，所述多个微针(101)一体地形成在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·伦隆德，佩勒·朗斯滕，
申请(专利权)人：艾希莱恩公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE