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（１），包括具有减小的死体积的至少一个阀／泵单元（２），其中该微流控装置包括：基板（３），其中所述基板（３）的下表面上布置至少两个微通道（４）以引导基板（３）上的流体样品（５）流动，其中所述两个微通道（４）非端到端连接而是通过所述基板（３）的阀区域（６）分隔开；至少一个柔性膜（７），其中该柔性膜（７）布置在所述基板（３）的下表面上；致动件（８），具有与该柔性膜（７）相邻布置的上表面（９）；布置于该柔性膜（７）的下表面上的至少一个覆盖件（１０），其中该覆盖件（１０）包括用于容纳致动件（８）的至少一个贯穿切口（１１），使得所述致动件（８）的移动导致相邻布置的柔性膜区域的泵和／或阀动作，以产生或者停止所述基板（３）上引导的流体流；使得通过由覆盖该阀区域（６）的该柔性膜（７）形成的可临时成形通道（１２），所述两个非端到端连接的微通道之间的流体流在该基板（３）的下表面的该阀区域（６）和该柔性膜（７）的上表面之间被引导，由此致动件（８）朝向该基板下表面的移动导致阀动作，且与该基板下表面相反地移动释放了室（１３）内的空间，柔性膜（７）可以啮合到该空间内以形成临时通道（１２），该致动件（８）的上表面（９）在阀区域（６）至少部分地覆盖该膜表面（７）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括阀/泵单元的微流控装置(micro fluidic device), 根据本专利技术的包括所述阀/泵单元的微流控装置优选地用在分子诊断 中。
技术介绍
生物技术部门已经做出很大的努力来发展用于样品处理和分析的 微型化流体样品传输装置，诸如微流控器，常命名为芯片上实验室 (LOC)或微全分析系统(微TAS)。这些系统用于诸如DAN和蛋白 质的特定生物分子的检测和分析。一般而言，微系统装置包含流体、电学和机械功能，包括泵、阀、 混合器、加热器以及传感器，诸如光学、磁性和/或电学传感器。典型 的分子诊断化验包括诸如细胞溶菌作用、清洗、PCR扩增和/或检测的 处理步骤。集成微流控装置需要在单个模板上组合很多功能，例如过滤、混 合、流体致动、加热、冷却和光学、电学或磁性检测。依据模块概念， 不同的功能可以在例如硅或玻璃的分离功能基板上实现。这些功能需 要与通常由塑料制成的微流体通道系统组配。当使用小通道几何形状 时，这种集成方式变成十分具有挑战的处理。基板和通道板之间的界 面需要十分光滑和精确，且通道的几何形状需要可复制，同时功能基 板将具有最小基底面以提高成本效率。尤其在具有需要流体及电学接 口的功能时，湿界面的分离是十分关键的。键合技术必须与在功能基 板上存在的生物试剂及表面处理兼容。通过引用结合于此的US-A1 2003/0057391披露了一种低功率集成 泵浦和阀调阵列，其提供革命性的方法来执行微制作的流控系统中的 泵浦和阀调操作，以用于诸如医学诊断微芯片之类的应用。该方法将 低功率高压源与封闭在类似于微注射器的微通道中的聚合物、陶瓷或 金属栓塞集成。当压力源被激励时，聚合物栓塞在微通道内滑动，泵 浦栓塞的相对侧上的流体，而不允许流体在栓塞周围泄漏。该栓塞可用作微阀。然而，US-A1 2003/0057391的泵系统不提供足够小的死体积且也 不提供优化的快速流体传输。而且，栓塞必须绝对合适以避免样品流 体泄漏，因而，不能以低制造纵深提供低功率集成泵浦和阀调阵列。US 2005/0098749披露了 一种微阀和形成用于微阀的隔膜停止的方 法。该微阀包括第一层和隔膜组件以控制通过该微阀的流体的流动。 该方法包括以下步骤以从层的表面向内延伸而连续增大的深度，通 过使用激光移除一 系列区域中的材料，形成从该层的表面向内延伸的 波形凹槽。优选地，凹槽具有常顶形状，且可以通过经由运行在计算 机上的计算机辅助绘图程序操作的直写激光来形成。例如，可以产生 包括一组近似圆的同心多边形的CAD图稿文件以生成常顶结构。修改 多边形的偏移步长和使得某些线宽等同于等价激光工具定义可以控制 激光消融深度。优选地，激光工具定义与CAD图稿相结合，该CAD 图稿定义激光路径，使得所得的几何形状没有将导致阀的隔膜撕裂或 破裂的尖锐边缘。US 2005/0098749仅涉及微阀。因而，US 2005/0098749的微阀单元 并不同时在相同单元中集成泵和阀功能。而且，隔膜组件非柔性，使 得US 2005/0098749的微阀单元没有形成和重新形成临时通道，流体流 通过该临时通道引导。如US 2005/0098749中所披露的，隔膜组件在特 定气压下打开一孔，使得气体可以经过。然而，使用隔膜组件不能泵 浦气体。在近十年里，做出了大量的研究努力来研发用于微流控系统装置 的泵浦系统以减小流体的分析样品体积。尽管做出了这些努力，仍需要具有优化的减小死体积的阀/泵单元。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于微流控装置的阀/泵单元。 本专利技术的阀/泵单元提供微流控装置上的流体阀或泵浦动作，该微流控装置具有减小到最小，优选地减小到大约零的优化死体积。该目的使用包括至少一个阀/泵单元的微流控装置获得，其中该微流控装置包括基板，其中所述基板的下表面上布置至少两个微通道以引导基板上的流体样品流动，其中所述两个微通道非端到端连接而是通过所述基板的阀/泵单元区域分隔开；至少一个柔性膜，其中该柔性膜布置在所述基板的下表面上；致动件，具有与该柔性膜相邻布置的上表面；布置于该柔性膜的下表面上的至少一个覆盖件，其中该覆盖件包 括用于容纳致动件的至少一个贯穿切口 ，使得所述致动件的移动导致 相邻布置的柔性膜区域的泵和/或阀/泵单元动作，以产生或者停止所述 基板上引导的流体流；使得通过由覆盖该阀区域的该柔性膜形成的可临时成形通道，所述两 个非端到端连接的微通道之间的流体流在该基板的下表面的该阀区域 和该柔性膜的上表面之间被引导，由此致动件朝向该基板下表面的移 动导致阀动作，且与该基板下表面相反地移动释放了室内的空间，柔 性膜可以啮合到该空间内以形成临时通道，该致动件的上表面在阀区 域至少部分地覆盖该膜表面。根据本专利技术的阀/泵单元同时在相同单元中集成了泵和阀功能。优选地，微流控装置包括至少两个阀/泵单元，使得流体例如可以 被双向泵浦。根据本专利技术的微流控装置可用于通过永久通道和临时形成通道的 微通道系统将基板上的流体流引导到希望的区域，其中流体可以经受 例如50 mbar至lbar，优选地100 mbar至300 mbar的较低的过压。根据本专利技术的优选实施例，基板包括多个微通道且样品流体经由 阀区域从一个微通道引导到多个微通道。当前可用的技术允许在不同 反应室中并行地进行很多反应。通过操作阀/泵，本专利技术允许经由多个 微通道同时引导样品流体到多个反应室。根据本专利技术的另一优选实施例，阀区域包括流体腔，其中该流体 腔布置成^r存样品流体。贮存在流体腔中的样品流体经由微通道被分 配到不同反应室。所有反应室可以通过操作阀/泵单元一次填充以样品 流体。根据本专利技术的又一实施例，阀/泵附着到柔性箔，其中该柔性箔能面。致动件的这种移动导致从流体腔到多个非端到端连接微通道的流 体流。该柔性箔允许阀/泵单元的引导，而不限制阀/泵单元对准到基板。换句话说，阀/泵单元可以通过一个致动件来致动，该致动件将该阀/ 泵单元推向基板，关闭临时形成的通道。柔性膜可以是聚丙烯。根据本专利技术的又一 实施例，微通道放射状排列且从基板下表面的 底部从经过岡区域的中央开始且跨越到基板下表面的顶部。这种独特 的流体通道设计允许多个微通道与形成流体腔下表面的柔性膜的较简 单密封。随着致动件朝向基板下表面的移动，柔性膜关闭所有的微通 道。根据本专利技术的又一实施例，柔性膜布置成形成流体腔的下表面。 通过覆盖阀区域的柔性膜形成的可临时形成通道，流体流在基板下表 面的阀区域和柔性膜的上表面之间被引导，由此致动件朝向基板下表 面的移动导致阀动作且与基板下表面的相反地移动释放了室内空间， 柔性膜可以啮合到该空间内以形成临时通道，且致动件的上表面在阀 区域至少部分地覆盖膜表面。当在此使用时，术语"检测装置"或"检测件"指允许使用本领域中 公知的分析检测技术询问样品处理隔室内流体样品的任意装置、结构 或配置。因而，检测装置可以包括一个或多个孔径，细长孔径或凹槽， 这些孔径或凹槽与样品处理隔室相连，且可以允许外部检测设备或装 置与样品处理隔室相连以检测流经流体样品传输装置的流体样品，也 称为分析物。术语"流体样品"用于表示可以通过临时形成的通道系统泵浦的任 意化合物或组成。"流体样品"优选地是液体。当在本专利技术中使用时，术语"本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控装置（１），包括至少一个阀／泵单元（２），其中该微流控装置包括：　基板（３），其中所述基板（３）的下表面上布置至少两个微通道（４）以引导基板（３）上的流体样品（５）流动，其中所述两个微通道（４）非端到端连接而是通过所述基板（ ３）的阀区域（６）分隔开；　至少一个柔性膜（７），其中该柔性膜（７）布置在所述基板（３）的下表面上；　致动件（８），具有与该柔性膜（７）相邻布置的上表面（９）；　布置于该柔性膜（７）的下表面上的至少一个覆盖件（１０），其中 该覆盖件（１０）包括用于容纳致动件（８）的至少一个贯穿切口（１１），使得所述致动件（８）的移动导致相邻布置的柔性膜区域的泵和／或阀动作，以产生或者停止所述基板（３）上引导的流体流；使得　通过由覆盖该阀区域（６）的该柔性膜（７）形成的可 临时成形通道（１２），所述两个非端到端连接的微通道之间的流体流在该基板（３）的下表面的该阀区域（６）和该柔性膜（７）的上表面之间被引导，由此致动件（８）朝向该基板下表面的移动导致阀动作，且与该基板下表面相反地移动释放了室（１３）内的空间，柔性膜（７）可以啮合到该空间内以形成临时通道（１２），该致动件（８）的上表面（９）在阀区域（６）至少部分地覆盖该膜表面（７）。...

【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：C范哈格，RC德吉尔，AWDM范登比加特，GS斯坦，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]