与硅基传感器集成的注射成型的微流体/流体盒制造技术

微流体设备包含基板、传感器、以及一个或多个层合膜。基板的顶表面可包含形成第一开启通道的第一凹槽，并且塑料基板的底表面可包含第一凹腔与形成第二开启通道的第二凹槽。第一层合膜可与塑料基板的顶表面黏附，以形成第一闭合通道。第二层合膜可与塑料基板的底表面黏附，以形成第二闭合通道。传感器可位于基板的底表面上，使得传感器覆盖第一凹腔，以形成流通池，其中传感器顶表面面向内。第一闭合通道可与第二闭合通道流体连接，并且第一或第二闭合通道可以与流通池流体连接。

Microfluidic / fluid box for injection molding integrated with silicon-based sensors

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与硅基传感器集成的注射成型的微流体/流体盒相关申请的交叉引用本申请要求于2017年9月1日提交的、名称为“ANINJECTIONMOLDEDMICROFLUIDIC/FLUIDICCARTRIDGEINTEGRATEDWITHSILICON-BASEDSENSOR,”的美国临时申请No.62/553,614的权益，其通过引用整体并入本文。
本公开的一些方面整体上涉及微流体设备与方法，且尤其是，包含整合传感器与阀控制技术的微流体技术。
技术实现思路
示例性的微流体设备包含基板、传感器、以及一个或多个层合膜。基板的顶表面可包含形成第一开启通道的第一凹槽，并且塑料基板的底表面可包含第一凹腔与形成第二开启通道的第二凹槽。第一层合膜可与塑料基板的顶表面黏附，以形成第一闭合通道。第二层合膜可与塑料基板的底表面黏附，以形成第二闭合通道。传感器可位于基板的底表面上，使得传感器覆盖第一凹腔，以形成流通池(flowcell)，其中传感器顶表面(能够接收信号)面向内。第一闭合通道可与第二闭合通道流体连接，并且第一或第二闭合通道可以与流通池流体连接。在一个方面，本公开的实施方案包括微流体设备，所述微流体设备包含塑料基板，所述塑料基板具有第一表面与第二表面，其中第一表面与第二表面设置在塑料基板的相对侧上。微流体设备还可包含传感器，所述传感器具有第一表面与第二表面，其中第一表面包含电子电路层。微流体设备可进一步包含层合膜。所述塑料基板的第一表面可具有输入凹槽与输出凹槽。所述塑料基板的第二表面可包含凹腔。所述层合膜可黏附至塑料基板的第一表面并覆盖输入凹槽与输出凹槽，使得通过层合膜与输入凹槽形成输入闭合通道，且通过层合膜与输出凹槽形成输出闭合通道。所述传感器可覆盖凹腔，使得通过传感器的第一表面与凹腔形成流通池。所述输入闭合通道可与流通池流体连接，且输出闭合通道可与流通池流体连接。在一些情况下，设备可包含弹性体间隔垫，弹性体间隔垫设置在基板与传感器之间的凹腔中，使得通过传感器的第一表面、凹腔以及弹性体间隔垫形成流通池。在一些情况下，弹性体间隔垫可在传感器的第一表面与基板的第二表面之间提供空间。流通池的深度在组装后可由弹性体间隔垫的厚度限定。在另一方面，微流体设备可进一步包含第二层合膜。塑料基板的第二表面可具有第二输入凹槽与第二输出凹槽。层合膜可被黏附至塑料基板的第二表面并覆盖输入凹槽与输出凹槽，使得第二层合膜与第二输入凹槽形成第二输入闭合通道，且第二层合膜与第二输出凹槽形成第二输出闭合通道。输入闭合通道可流体性地与第二输入闭合通道连接，且输出闭合通道可流体性地与第二输出闭合通道连接，使得输入闭合通道在第二输入闭合通道与流通池之间提供流体连通，且输出闭合通道在第二输出闭合通道与流通池之间提供流体连通。在一些情况下，输入闭合通道通过定位在塑料基板内的输入通孔流体性地与第二输入闭合通道连接，且输出闭合通道通过定位在塑料基板内的输出通孔流体性地与第二输出闭合通道连接。在一些情况下，塑料基板包含注射成型塑料。在一些情况下，塑料基板是光学透明的。在一些情况下，微流体设备可进一步包含印刷电路板，印刷电路板耦合于传感器的第二表面。在一些情况下，微流体设备可进一步包含接合线，其中塑料基板的第二表面进一步包含接收接合线的凹部。在另一方面中，微流体设备可进一步包含阀组件，阀组件控制通过输入闭合通道与输出闭合通道的流。阀组件可包含：岐管，岐管包含输入控制缝隙与输出控制缝隙；弹性片，弹性片设置在岐管与塑料基板的上表面之间；以及凸起结构，凸起结构从塑料基板的上表面延伸朝向弹性片。凸起结构可具有输入近端脊部、输入远端脊部、定位在输入近端脊部与输入远端脊部之间的输入杆、输出近端脊部、输出远端脊部、以及定位在输出近端脊部与输出远端脊部之间的输出杆。弹性片可被岐管压向输入近端脊部与输入远端脊部以及输出近端脊部与输出远端脊部，由此在输入近端脊部与输入杆之间形成输入近端通道，在输入杆与输入远端脊部之间形成输入远端通道，在输出近端脊部与输出杆之间形成输出近端通道，以及在输出杆与输出远端脊部之间形成输出远端通道，在一些情况下，输入杆与输入控制缝隙对齐，且输出杆与输出控制缝隙对齐。在一些情况下，在弹性片位于默认密封配置中时，弹性片接触输入杆与输出杆，从而防止输入远端通道与输入近端通道之间以及输出远端通道与输出近端通道之间的流体连通。在一些情况下，在输入控制缝隙中存在负压时，接触片与输入杆分离，从而允许输入远端通道与输入近端通道之间的流体连通。在一些情况下，在输出控制缝隙中存在负压时，接触片与输出杆分离，从而允许输出远端通道与输出近端通道之间的流体连通。在又一方面中，本公开的实施方案涵盖用于微流体设备的阀组件。示例性阀组件包含凸起结构、岐管、以及弹性片。凸起结构可具有底板、从底板延伸的近端脊部、从底板延伸的远端脊部、以及从底板延伸的杆。杆可被定位在近端脊部与远端脊部之间。岐管可具有控制缝隙。弹性片可被设置在凸起结构与岐管之间。弹性片可被岐管压向近端脊部与远端脊部，从而在近端脊部与杆之间形成近端通道，并且在杆与远端脊部之间形成远端通道。输入杆可与输入控制缝隙对齐。在弹性片位于密封配置中时，弹性片可接触杆，从而防止远端通道与近端通道之间的流体连通。在控制缝隙中存在负压时，接触片可与杆分离，从而允许远端通道与近端通道之间的流体连通。在一些情况下，阀组件可进一步包含与控制缝隙流体连通的压力源。在一些情况下，压力源可为正压力源。在一些情况下，阀组件可进一步包含螺钉，岐管可具有接收螺钉的缝隙，且螺钉可操作以压缩弹性片于岐管与近端脊部与远端脊部之间。在一些情况下，阀组件可进一步包含卡扣，且卡扣可操作以压缩弹性片于岐管与近端脊部与远端脊部之间。在一些情况下，远端通道与微流体设备的通道流体连通。在另一方面中，本公开的实施方案涵盖使样本流动通过微流体设备的方法。示例性方法可包含：使样本流动至微流体设备的输入闭合通道；使样本从输入闭合通道流动至微流体设备的流通池；以及使样本从流通池流动至微流体设备的输出闭合通道。在一些情况下，输入闭合通道由层合膜与塑料基板的输入凹槽形成。在一些情况下，流通池由传感器与塑料基板的凹腔形成。在一些情况下，输出闭合通道由层合膜与塑料基板的输出凹槽形成。在一些情况下，输入凹槽与输出凹槽被设置在塑料基板的第一表面。在一些情况下，凹腔被设置在塑料基板的第二表面，其中第一表面与第二表面设置在塑料基板的相对侧上。在一些情况下，传感器包含电子电路层，且电子电路层面向流通池的内部。在又一方面中，本公开的实施方案涵盖使控制微流体设备中的样本流动的方法。示例性方法包含：使样本流入微流体设备的近端通道；由在密封配置中的阀防止样本从近端通道流到远端通道；以及由在开启配置中的阀允许样本从近端通道流到远端通道。近端通道可被形成在近端脊部与杆之间。近端脊部与杆可从凸起结构的底板延伸。在一些情况下，密封配置由弹性片接触杆来限定，远端通道形成在远端脊部与杆之间，远端脊部从凸起结构的底板延伸，弹性片设置在岐管与凸起结构之间，凸起结构包含底板、近端脊部、远端脊部、以及杆。在一些情况下，开启配置是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流体设备，其包含：/n塑料基板，所述塑料基板具有第一表面与第二表面，所述第一表面与所述第二表面设置在所述塑料基板的相对侧上；/n传感器，所述传感器具有第一表面与第二表面，所述第一表面包含电子电路层；以及/n层合膜；/n其中所述塑料基板的所述第一表面包含输入凹槽与输出凹槽，/n其中所述塑料基板的所述第二表面包含凹腔，/n其中所述层合膜被黏附至所述塑料基板的所述第一表面并且覆盖所述输入凹槽和所述输出凹槽，使得通过所述层合膜与所述输入凹槽形成输入闭合通道，并且通过所述层合膜与所述输出凹槽形成输出闭合通道，/n其中所述传感器覆盖所述凹腔，使得通过所述传感器的所述第一表面与所述凹腔形成流通池，/n其中所述输入闭合通道与所述流通池流体性连接，以及/n其中所述输出闭合通道与所述流通池流体性连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170901 US 62/553,6141.一种微流体设备，其包含：
塑料基板，所述塑料基板具有第一表面与第二表面，所述第一表面与所述第二表面设置在所述塑料基板的相对侧上；
传感器，所述传感器具有第一表面与第二表面，所述第一表面包含电子电路层；以及
层合膜；
其中所述塑料基板的所述第一表面包含输入凹槽与输出凹槽，
其中所述塑料基板的所述第二表面包含凹腔，
其中所述层合膜被黏附至所述塑料基板的所述第一表面并且覆盖所述输入凹槽和所述输出凹槽，使得通过所述层合膜与所述输入凹槽形成输入闭合通道，并且通过所述层合膜与所述输出凹槽形成输出闭合通道，
其中所述传感器覆盖所述凹腔，使得通过所述传感器的所述第一表面与所述凹腔形成流通池，
其中所述输入闭合通道与所述流通池流体性连接，以及
其中所述输出闭合通道与所述流通池流体性连接。


2.根据权利要求1所述的微流体设备，其进一步包含第二层合膜，
其中所述塑料基板的所述第二表面包含第二输入凹槽和第二输出凹槽，
其中所述第二层合膜黏附至所述塑料基板的所述第二表面上并且覆盖所述输入凹槽和所述输出凹槽，使得通过所述第二层合膜和所述第二输入凹槽形成第二输入闭合通道，并且通过所述第二层合膜和所述第二输出凹槽形成第二输出闭合通道，以及
其中所述输入闭合通道与所述第二输入闭合通道流体性连接，而所述输出闭合通道与所述第二输出闭合通道流体性连接，使得所述输入闭合通道在所述第二输入闭合通道与所述流通池之间提供流体连通，而所述输出闭合通道在所述第二输出闭合通道与所述流通池之间提供流体连通。


3.根据权利要求2所述的微流体设备，其中所述输入闭合通道通过定位在所述塑料基板内的输入通孔流体性地与所述第二输入闭合通道连接，且所述输出闭合通道通过定位在所述塑料基板内的输出通孔流体性地与所述第二输出闭合通道连接。


4.根据权利要求1所述的微流体设备，其中所述塑料基板包含注射成型塑料。


5.根据权利要求1所述的微流体设备，其中所述塑料基板包含选自由环烯烃聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和聚丙烯(PP)组成的群组的成分。


6.根据权利要求1所述的微流体设备，其中所述塑料基板是光学透明的。


7.根据权利要求1所述的微流体设备，其进一步包含印刷电路板，所述印刷电路板与所述传感器的所述第二表面耦合。


8.根据权利要求1所述的微流体设备，其进一步包含接合线，其中所述塑料基板的所述第二表面进一步包含接收所述接合线的凹部。


9.根据权利要求1所述的微流体设备，其进一步包含阀组件，所述阀组件控制通过所述输入闭合通道与所述输出闭合通道的流，所述阀组件包含：
岐管，所述岐管包含输入控制缝隙与输出控制缝隙；
弹性片，所述弹性片设置在所述岐管与所述塑料基板的所述上表面之间；以及
凸起结构，所述凸起结构从所述塑料基板的所述上表面朝向所述弹性片延伸，所述凸起结构包含输入近端脊部、输入远端脊部、定位在所述输入近端脊部与所述输入远端脊部之间的输入杆、输出近端脊部、输出远端脊部、以及定位在所述输出近端脊部与所述输出远端脊部之间的输出杆，
其中所述弹性片被所述岐管压向所述输入近端脊部与所述输入远端脊部以及所述输出近端脊部与所述输出远端脊部，由此在所述输入近端脊部与所述输入杆之间形成输入近端通道，在所述输入杆与所述输入远端脊部之间形成输入远端通道，在所述输出近端脊部与所述输出杆之间形成输出近端通道，以及在所述输出杆与所述输出远端脊部之间形成输出远端通道，
其中所述输入杆与所述输入控制缝隙对齐，并且所述输出杆与所述输出控制缝隙对齐，
其中在所述弹性片位于默认密封配置中时，弹性片接触所述输入杆与所述输出杆，从而防止所述输入远端通道与所述输入近端通道之间以及所述输出远端通道与所述输出近端通道之间的流体连通，
其中在所述输入控制缝隙中存在负压时，所述接触片与所述输入杆分离，从而允许所述输入远端通道与所述输入近端通道之间的流体连通，以及
其中在所述输出控制缝隙中存在负压时，所述接触片与所述输出杆分离，从而允许所述输出远端通道与所述输出近端通道之间的流体连通。


10.根据权利要求1所述的微流体设备，其进一步包含成组的辅助通道群组，每个辅助通道群组包含辅助通道，所述辅助通道将试剂入口流体性地耦合至阀，其中每个阀流体性地耦合至所述输入闭合通道并能在开启状态与闭合状态之间被致动，所述开启状态准许流体流动通过所述阀，且所述闭合状态限制流体流动通过所述阀。


11.根据权利要求1所述的微流体设备，其中所述成组的辅助通道群组中的至少一者包含额外辅助通道，所述额外辅助通道将额外试剂入口流体性地耦合至所述阀。


12.根据权利要求10所述的微流体设备，其中所述阀中的每一者设置为环形围绕共同通道的圆形部分，所述共同通道流体性地耦合至所述输入闭合通道。


13.根据权利要求10所述的微流体设备，其中所述成组的辅助通道群组包含第一辅助通道群组子集与第二辅助通道群组子集，其中所述第一子集不同于所述第二子集，其中所述第一辅助通道群组子集通过第一分支通道流体性地耦合至共同通道，其中所述第二辅助通道群组子集通过第二分支通道流体性地耦合至所述共同通道，并且其中所述共同通道流体性地耦合至所述输入闭合通道。


14.根据权利要求1所述的微流体设备，其进一步包含膜阀，所述膜阀控制通过所述输入闭合通道的流体流，所述膜阀包含：
缝隙，所述缝隙在所述基板的选自由所述第一表面与所述第二表面组成的群组的表面中，其中柔性膜在所述缝隙上方固定至所述表面；
阀座，所述阀座定位在所述缝隙内；
所述塑料基板的第一通道与所述塑料基板的第二通道，所述第一通道与所述第二通道通过通路流体性地耦合通过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晨，诚·弗兰克·钟，刘宇，欧阳伊雯，
申请(专利权)人：深圳华大智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44