微流体装置及其制造方法和应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于处理化学和/或生物物质的微流体装置（10）。所述装置（10）包括聚合物盒（100）和至少另一个组件（200），其中所述另一个组件（200）通过至少一个微流体接口（101、102、103）连接到所述聚合物盒（100）上。103）连接到所述聚合物盒（100）上。103）连接到所述聚合物盒（100）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流体装置及其制造方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种用于处理化学和/或生物物质的微流体装置以及一种用于制造这种微流体装置的方法。此外，本专利技术还涉及这种装置的应用。

技术介绍

[0002]微流体的分析系统、尤其是所谓的Lab-on-Chip（芯上型实验室）或者LoC允许对于化学或者生物物质的自动化的、可靠的、紧凑的并且成本低廉的处理，例如用于医学诊断。通过组合多个用于有针对性地操纵流体的操作，可以实现复杂的微流体的过程流程。在这种情况下，试样可以在一个被设计为一次性用品的封闭的盒中进行处理。可以使用不同的聚合物材料来成本低廉地制造这种盒。通常，这些聚合物材料在此是指具有疏水表面和仅略微亲水表面的材料，这些表面阻碍用水溶液进行润湿。为了克服微流体装置的通道和空腔中的毛细力，从外面经常使用压力或者例如旋转力，从而可以控制流体流动。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供如下一种微流体装置，该微流体装置设置用于处理化学的和/或生物物质。在此，该装置具有聚合物盒并且此外具有至少另一个组件，其中所述另一个组件通过至少一个微流体接口连接到聚合物盒上。通过微流体装置的这种设计方案，可以为所述装置设有其它的功能并且由此提供一种装置，该装置以特别有利的方式适合于在所述装置中复杂并且优选自动化地执行处理过程。以特别优选的方式，所述另一个组件被微结构化并且具有例如不同的空腔和/或通道，它们适合于待执行的微流体的和/或化学的或生化的过程，例如聚合酶链式反应（PCR）或其它过程。在此情况下，可以有针对性地充分利用用于处理的毛细力，以便实现流体流动。充分利用毛细力尤其适合于处理具有高的表面-体积比的最小液体体积（例如直到10
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l）。通过相应地构造微流体装置和微结构化，液体的处理在此不仅主动地通过从外部施加的力（例如通过施加的压力或旋转）而且被动地通过毛细力来控制处理。
[0004]在装置的一种特别有利的设计方案中，所述另一个组件具有比聚合物盒更高的导热能力。尤其地，在此另一个组件的特征在于特别高的导热能力。这允许对处于装置中并且尤其处于另一个组件内的液体进行有效的调温。这种调温、尤其是加热但也可以是冷却对于不同的过程是必要的，尤其是对于酶促过程、例如对于执行聚合酶链式反应是必要的。所述另一个组件适宜地具有至少一个温度交换接口。为此，例如可以设置一个用于邻接的加热和/或冷却元件的接触面，从而可以以有利的方式进行最佳的温度交换和液体的快速调温。此外，所述另一个组件可以具有光学接口，例如通过透明材料，例如以用于执行酶促过程的光学激励和/或评估。
[0005]有利地，所述另一个组件由特别适合于微结构化的材料制成，例如由硅和/或玻璃和/或半导体材料和/或金属制成。在此，所述另一个组件可以部分地、基本上或完全地由这样的材料或这样的材料的复合物构成。例如，硅以特别的方式适合于微结构化，其中，微结
构化可以基于半导体技术和/或微系统技术的所建立的过程而高精度地并且成本低廉地执行。因此，可以产生非常小的结构尺寸，其允许处理位于
µ
l范围及其下的非常小的液体体积。例如，可以提供用于试样液体的高度并行的处理的合适的等分结构，从而可以实现用于分子诊断测试的高度复用。
[0006]在一种特别优选的设计方案中，所述另一个组件设计有可预先给定的表面特性，所述表面特性匹配于待执行的过程的相应的要求。在此，表面特性可以是亲水的或疏水的或者在部分区域中是亲水的和/或疏水的，由此尤其可以有针对性地控制与液体的可润湿性并且可以充分用于流体流动。
[0007]限定的表面特性，特别是亲水特性或在部分区域中为亲水特性而在其他部分区域中为疏水特性，在此允许试样液体的附加的通过毛细力诱导的微流体处理，使得这样的表面特性可以用于实现或简化试样液体的通过毛细力辅助的微流体处理。优选有针对性地产生这种限定的表面特性，尤其是当期望液体自发地在相应的位置处前进时。表面特性的限定的改性在此例如可以通过对表面的适当的涂层、沉积、氧化或等离子体处理来进行。此外，能够规定表面特性的另一种限定的改性，表面特性尤其能够包括生物的和/或生化的功能化。例如，合适的捕集分子可以固定在相应结构内的表面上，如其从免疫反应的应用中已知的那样。其它功能可以通过彼此不同的流体的相互作用来实现，所述流体尤其是不能彼此混合或者仅能少量地彼此混合，其方式是，例如用第一流体填充空腔并且随后用第二流体覆盖所述空腔。这例如允许第一流体的等分，其中，第一流体由于存在于微流体装置中的毛细力而保留在相应的空腔中。总之，根据本专利技术的装置因此允许集成提供特殊的微流体功能的组件和/或允许执行特殊的分析、净化或处理方法的组件。
[0008]通过为另一个组件选择合适的材料，可以实现另外的特别有利的功能，例如高化学惰性、高生物相容性、低自发荧光、高光学透射率或反射率或低表面粗糙度或这类特性的组合。以这种方式例如可以在所述装置的另一个组件和外部的处理设备之间建立光学接口。
[0009]聚合物盒本身以本身已知的方式配备有用于试样液体和用于必要时前置的液体的合适的空腔和通道。因此，聚合物盒可以具有用于预存试剂的凹部（空腔或腔室），或者聚合物盒可以包括具有液体试剂的容器。此外，聚合物盒可以具有如下空腔或腔室，在所述空腔或腔室中可以执行彼此独立的反应，例如聚合酶链反应或其他反应。
[0010]聚合物盒可以由普通材料，像比如聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、环烯烃共聚物（COP/COC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚二甲基丙烯酸甲酯（PDMS）或热塑性弹性体（TPE），例如聚氨酯（TPU）或苯乙烯-嵌段共聚物（TPS）制成。这种聚合物多数具有疏水或仅微弱亲水的特性，并由此防止自发润湿。这可以是期望的效果，并且例如可以通过例如用铁氟龙给聚合物表面涂层得到进一步强化，从而防止盒中液体（流体）的不期望的自发前进，并且仅可以通过来自外部的有目的的干扰或主动控制（例如通过施加压力）来实现液体输送。对于聚合物盒来说，以与针对另一个组件在上面所描述可比的方式，也可以进一步有针对性地影响表面特性和改性表面。
[0011]聚合物盒例如可以由至少两个聚合物层形成，所述聚合物层包围位于其间的弹性的膜片或者通过弹性的膜片相互连接。以这种方式可以通过向微流体装置上施加压力使弹性的膜片在盒的凹部、例如空腔或通道中偏移，从而可以通过弹性的膜片的偏移从聚合物
层中的凹部中可控地挤压液体，从而实现液体的限定的处理。在一种有利的实施方式中，膜片是光学吸收性的并且具有与两个光学上必要时透明的聚合物层类似的熔点。膜片和聚合物层的这些特性于是允许借助于激光透射焊接来接合（verf
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gen）聚合物盒。以这种方式可以实现微流体装置的简单且成本低廉的可制造性。
[0012]微流体装置的一个特别的优点是，该微流体装置以特别的方式可供自动化使用。有利地，微流体装置在此被设置用于在一个或必要时多个外部的处理单元中进行处理。为此，可以使用相应的实验室设备，这种盒可以被置入到所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理化学和/或生物物质的微流体装置（10），其特征在于，所述装置（10）具有聚合物盒（100）和至少另一个组件（200），其中所述另一个组件（200）通过至少一个微流体接口（101、102、103）连接到所述聚合物盒（100）上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述另一个组件（200）是微结构化的。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述另一个组件（200）具有比所述聚合物盒（100）更高的导热能力。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述另一个组件（200）具有至少一个温度交换接口，尤其是用于邻接的加热和/或冷却元件（310）的接触面（23）。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述另一个组件（200）具有至少一个光学接口。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述另一个组件（200）包括硅和/或玻璃和/或半导体材料和/或金属或者基本上由其构成。7.根据前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：