用于形成和用于拆卸气密性密封腔室的方法技术

多个实施例总体上涉及用于形成和拆卸气密性密封腔室的方法。在一个实施例中，该方法包括使用室温激光结合来在第一衬底(204)与第二衬底(206)之间产生气密密封(210)以形成腔室。该气密密封的结合界面被配置成允许使用释放技术在受控条件下打开该气密密封。在一个实施例中，该腔室被形成在微流体芯片内，并且该腔室被配置成保持流体。在一个实施例中，芯片包括第一气密密封(175)和第二气密密封，该第一气密密封将第一衬底和第二衬底结合以产生第一腔室，该第二气密密封结合第三衬底(155)以产生包绕该腔室(180)的体积(166)。该第一气密密封能够通过机械或热技术的应用独立于该第二气密密封来破裂打开。

Method for forming and disassembling airtight sealed chambers

Several embodiments generally relate to methods for forming and disassembling airtight sealing chambers. In one embodiment, the method includes the use of room temperature laser combination to generate an airtight seal (210) between the first substrate (204) and the second substrate (206) to form a chamber. The combination interface of the airtight seal is configured to allow the use of release technology to open the airtight seal under controlled conditions. In one embodiment, the chamber is formed in a microfluidic chip, and the chamber is configured to hold fluid. In one embodiment, the chip includes a first airtight seal (175) and a second airtight seal, which combines the first substrate and the second substrate to produce a first chamber, and the second airtight seal combines the third substrate (155) to produce a volume (166) enclosing the chamber (180). The first airtight seal can be broken and opened by mechanical or thermal application independent of the second airtight seal.

【技术实现步骤摘要】
用于形成和用于拆卸气密性密封腔室的方法本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2015/024776，国际申请日为2015年4月7日，进入中国国家阶段的申请号为201580020575.2，专利技术名称为“用于形成和用于拆卸气密性密封腔室的方法”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请涉及于2011年8月11日提交的被公开为美国专利公开号2013/0112650的美国申请号13291956，该专利申请通过引用以其全文结合在此。背景在微流体芯片上存储、插入、或管理流体的方法目前依赖于外部储存器(例如，注射器)，流体可以通过连接组件(例如，鲁尔适配器)由该外部储蓄器递送，或者类似于用于封装和分配药剂的大规模版本地依赖于使用芯片内储存器(例如“泡罩型包装”)。前一种方法的主要缺点包括器件的相对大的占用面积和操作不便性。后一种方法的缺点典型地包括与流体的化学不相容问题(尤其当泡罩型包装是由聚合物制成并且使用粘合剂产生密封时)、粘合剂或垫片卡夹的不良气密性、以及在需要时该方法对释放流体的不良控制。类似的考量适用于管理除了流体之外的可能需要封装在芯片上的材料，举例包括：包括灵敏的电子器件、放射性物质、医疗放射性物质、生物试剂等等的材料。因此所期望的是提供一种用于为在芯片上的材料产生气密性密封封装或腔室的方法，该方法避免使用聚合物或粘合剂并且可以容易地与用于产生这些芯片的微制造技术整合，其中可以在需要时使形成封装的一个或多个结合部打开、破裂、分拆、或解除密封。此外，所期望的是提供一种用于在需要时实现对封装材料的受控释放或曝露的方法。该芯片可以是微流体芯片或流动池。在此披露中，术语“打开”、“破裂”、“分拆”、“解除密封”、“解除结合”、“裂开”及其变体是很大程度伤可互换地使用的并且被限定为指对形成在所讨论的芯片的两个元件之间的结合进行故意拆卸，其中拆卸可以涉及在构成结合本身的材料内的结合界面处的破裂、或在紧邻结合界面的芯片元件中的一者或两者的体材料中的破裂。贯穿本披露使用的词语“密封”被限定成指例如通过室温激光结合处理、或熔焊处理、或使用低温玻璃熔块结合处理将两个衬底熔融在一起所在的结合接点或结合界面。概述本专利技术包括一种用于形成气密性密封腔室的方法，该方法包括使用室温激光结合来在第一元件与第二元件之间产生气密密封，从而形成腔室。该气密密封的结合界面被配置成允许使用释放技术在受控条件下打开该气密密封。在一个方面中，该腔室被形成在芯片内。在另一个方面中，该芯片是微流体芯片，该微流体芯片包括被连接至该腔室的通孔，其中该腔室被配置成保持流体。在又另一个方面中，该释放技术包括在该结合界面处产生足以克服该结合界面的强度的拉伸或剪切力的机械技术。在一个方面中，芯片包括第一气密密封和第二气密密封，该第一气密密封将第一元件和第二元件结合以产生第一腔室，该第二气密密封将第三元件和第四元件结合以产生包绕该第一腔室的第二腔室。该第一气密密封可以通过机械或热技术独立于该第二气密密封来破裂打开。在另一个方面中，一种有助于打开被包括在器件中的气密性密封腔室的设备包括固定装置和系统，该固定装置被配置成保持该器件，该系统被配置成在该结合界面处产生足够的拉伸或剪切应力以打开该气密性密封腔室的结合界面。在另一个方面中，一种用于打开在形成腔室的第一元件与第二元件之间的气密密封的方法包括使用释放技术，该释放技术在该腔室的气密密封的结合界面处产生足以打开该气密密封的拉伸或剪切应力。该释放技术包括在该工具与该腔室内的任何材料之间没有产生任何接触地将工具引入到该结合界面的附近，并且该气密密封的破裂引起该第一元件与该第二元件的完全分离。附图的简要说明图1是根据一个实施例的用于形成气密性密封腔室的具有多个处理步骤的流程图。图2A至图2C展示了根据一个实施例的被制造成包括气密性密封腔室的芯片的三个视图。图3A和图3B展示了根据一个实施例的被制造成包括气密性密封腔室和多个通孔的微流体芯片或流动池的两个视图。图4展示了根据一个实施例的使芯片内腔室周围的气密密封破裂打开的方法。图5展示了根据一个实施例的有助于打开芯片内气密密封的设备。图6展示了根据一个实施例的使芯片内腔室周围的气密密封破裂打开的方法。图7展示了根据另一个实施例的使芯片内腔室周围的气密密封破裂打开的方法。图8展示了根据又另一个实施例的使芯片内腔室周围的气密密封破裂打开的方法。图9展示了根据一个实施例的有助于打开在芯片内腔室周围的气密密封的设备。图10A至图10C展示了根据三个相关实施例的包括有助于打开气密密封的特征的芯片。图11展示了根据一个实施例的包括有助于打开气密密封的特征的芯片。图12A至图12C展示了根据一个实施例的用于使得图11的芯片中的气密密封解除结合的设备。图13展示了根据一些实施例的具有可以打开的主要腔室和次级腔室的微流体芯片。图14展示了根据一个实施例的包括内部腔室的多衬底微流体流动池。图15展示了根据另一个实施例的包括内部腔室的多衬底微流体流动池。详细说明参照图1至图15可以更容易地理解本专利技术提供其优点的方式。图1是根据本专利技术的一个实施例的用于气密性封装芯片上的材料的方法100的处理步骤流程图。在步骤102处，将热量吸收层应用到芯片的第一元件的顶部表面的区域，该区域包括将开放空腔定界的区域。该第一元件可以是芯片的底部衬底或例如形成悬吊在芯片的底部衬底上方的搁板的内部衬底。该第一元件可以是由出于其相对于待封装的材料的化学惰性并且出于其对于以下将描述的室温激光结合技术的适用性而被选择的玻璃或另一种物质制成的。上文引用的美国专利公开号2013/0112650在后者方面讨论了可以是适当选择的许多材料。在步骤104处，将待封装的材料引入到空腔中。在步骤106处，将第二元件放置成在所期望的结合区域处与第一元件相接触，使得空腔关闭，从而形成腔室。第二元件可以是芯片的顶部罩盖或者是按顺序在芯片制造的稍后阶段将被覆盖的内部罩盖。第二元件可以由玻璃或另一种适当的惰性物质制成。在步骤108处，在可以部分透明的固定装置中将第一元件和第二元件卡夹在一起。在步骤110处，使激光穿过第一元件和第二元件来聚焦在所期望的结合区域上。在步骤112处，将激光能施加到所期望的结合区域上以在腔室周围形成气密密封，从而使材料封闭。在芯片是流动池的一些实施例中，可以省去步骤104并且替代地执行步骤114，使得通过密封形成的腔室最初不含所感兴趣的材料，而是在稍后的时候利用连接至腔室的至少一个入口通孔将材料引入。在这种情况下，可以随后从流动池的另一个区域将材料引入到腔室。在上文引用的专利公开2013/0112650中披露了在方法100(暗含在步骤102和106至112中)中使用的室温激光结合技术的全部细节。室温激光结合与本专利技术最相关的优点来自于其在包括相对惰性的材料(例如玻璃)的元件之间产生气密密封而不强加高温的能力。对于被设计成保持流体的腔室、并且如果待封装的材料包括例如活细胞培养的生物材料时，这种特征是明显期望的。在一些实施例中，代替以上描述的步骤102，可以在第二元件被放置成与第一元件相接触以形成腔室之前将热量吸收层应用到第二元件的面对的表面的区域上。与之前一样执行以上描述的步骤104至112(或步骤106至114)。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片，包括：第一气密密封，该第一气密密封将第一元件和第二元件结合以产生第一腔室；以及第二气密密封，该第二气密密封将第三元件和第四元件结合以产生包绕该第一腔室的第二腔室；其中该第一气密密封能够通过机械或热技术的应用独立于该第二气密密封来破裂打开。

【技术特征摘要】
2014.05.05 US 14/270,2651.一种芯片，包括：第一气密密封，该第一气密密封将第一元件和第二元件结合以产生第一腔室；以及第二气密密封，该第二气密密封将第三元件和第四元件结合以产生包绕该第一腔室的第二腔室；其中该第一气密密封能够通过机械或热技术的应用独立于该第二气密密封来破裂打开。2.如权利要求1所述的芯片，其中该芯片是微流体芯片，并且其中该第一腔室被配置成保持流体。3.如权利要求2所述的芯片，进一步包括被连接至该第一腔室的通孔。4.如权利要求2所述的芯片，其中该第一气密密封以弯曲的构型保持该第一元件，使得如果该第一气密密封破裂以在该第一腔室中形成开口，在该第一元件中释放机械能，增加开口的尺寸使得流体可容易地离开该第一腔室。5.一种微流体芯片，包括：气密密封，该气密密封将第一元件和第二元件结合以在芯片内产生腔室，该腔室被配置成保持流体；其中该气密密封可在受控条件下使用释放技术破裂打开。6.如权利要求5所述的微流体芯片，其中该释放技术包括在该结合界面处产生足以打开该气密密封的拉伸或剪切应力的机械技术。7.如权利要求6所述的微流体芯片，还包括被制造到该芯片中的结构特征，该结构特征有助于在该结合界面处产生足以打开该气密密封的拉伸或剪切应力的机械技术的应用。8.如权利要求7所述的微流体芯片，其中该结构特征包括在该结合界面处或靠近该结合界面的凹口，该凹口被配置成接收工具的插入以破裂打开该气密密封。9.如权利要求5所述的微流体芯片，其中该第一元件的特征在于第一膨胀系数，并且该第二元件的特征在于与该第一膨胀系数不同的第二膨胀系数，使得响应于热改变，这些元件的尺寸将以充分不同的速率改变，从而在结合界面处引起导致气密密封破裂的剪切应力。10.一种有助于打开被包括在器件中的气密性密封腔室的设备，该设备包括：被配置成保持器件的固定装置；以及系统，该系统被配置成在该腔室的气密密封的结合界面处产生足够的拉伸或剪切应力以在受控条件下打开气密密封。11.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德·米勒·卡拉姆，托马斯·魏恩，安东尼·托马斯·霍博特，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US