复合塑料制品制造技术

本发明专利技术提供复合塑料制品及其制造方法。所述制品可以是具有流体导管的流体或微流体装置，装置任选地具有对流体导管中的流进行调控的气动导管。所述制品包括第一衬底，该第一衬底涂覆了含有或者已在其上引入了活性基团的材料层。例如，衬底可以是以其上已引入羟基的氧化物或硅氧烷涂覆的塑料。这些制品共价结合至其他制品，所述其他制品在它们的表面上包含活性基团，例如经处理而具有硅烷醇基的聚硅氧烷。某些制品表面具有不结合至其他零件的特定位置。例如，可以在结合之前从这些位置清除涂层。这样的位置可以用作各种装置的功能元件，比如微流体装置的阀门中的阀座。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合塑料制品交叉引用本申请要求于2009年12月I日提交的美国临时申请61/265，579和于2010年8月27日提交的美国临时申请61/337，635以及于2010年11月18日提交的美国序列号12/949, 623的申请日的权益，这些申请全部通过引用而整体并入本文。联邦科研资助声明 无。
技术介绍
Mathies等人(美国专利公开2004-0209354，2004年10月21日)描述了一种微流体结构，包括包含气动通道的第一表面；包含流体通道的第二表面；以及位于第一表面与第二表面之间的弹性体膜，从而使得对气动通道施加压力或真空导致膜偏斜从而调节流体通道中的流体流。该专利还描述了通过在装配之前于紫外线臭氧清洁器中清洁晶片和PDMS膜而将晶片结合至PDMS层的方法。此类装置的流体导管中的流体流可通过导管中的隔膜阀来调控，所述隔膜阀包含让弹性体膜居于其上的阀座。当与阀座相接触时，弹性体膜阻断流体流通过流体导管。当与阀座脱离接触时，存在允许流体穿过阀门流通的通路。Mathies等人(同上)指出，所述装置可具有玻璃塑料或聚合物表面。Anderson等人(Nucleic Acids Res. 2000年6月15日；28(12) E60)描述了一种使用超声波焊接或胶粘剂而结合在一起的塑料装置。Samel ( “Novel Microfluidic Devices Based On AThermally Responsive PDMS Composite,，，School of Electrical Engineering, RoyalInstitute of Technology, Stockholm. Sweden, 2007 年 9 月 7 日)讨论了使用抗粘附图案来选择性地将衬底与PDMS结合。Jovanovich等人(W0 2008/115626,2008年9月25日)描述了由塑料组件制成的微流体芯片。该文献除涉及使用无基材胶带(transfer tape)或其他胶粘剂来结合塑料部件。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供一种制造装置的方法，包括a)提供塑料衬底，其包括涂覆有含轻基材料的表面；b)提供弹性衬底，其包括含有表面娃烧醇基的表面；以及c)使塑料衬底的表面上的羟基与弹性衬底的表面上的硅烷醇基反应，其中塑料衬底共价结合到弹性衬底。在一个实施方式中，该方法还包括d)提供第三衬底，其包括含有羟基的表面；以及e)使第三衬底的表面上的羟基与弹性衬底的第二表面上的硅烷醇基反应，其中第三衬底共价结合到弹性衬底的第二表面。在另一实施方式中，第三衬底包含涂覆有含羟基材料的塑料。在又一实施方式中，第三衬底包含玻璃或半导体材料(例如，硅或锗)。在另一实施方式中，反应包括将塑料衬底的表面与弹性衬底的表面相接触，并且对接触面施加压力和/或高于周围环境的温度。在又一实施方式中，塑料衬底包含碳基聚合物。在另一实施方式中，弹性衬底包含聚硅氧烷。在又一实施方式中，聚硅氧烷包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在另一实施方式中，材料包含氧化物。在又一实施方式中，氧化物为金属氧化物(例如，氧化铝或氧化钛)或者半导体氧化物(例如，氧化硅或氧化锗)。在另一实施方式中，材料包含覆盖有钛层的铬层。在又一实施方式中，材料包含硅氧烷。在另一实施方式中，通过使材料暴露于紫外线臭氧或氧等离子体而在塑料衬底表面上引入羟基。在又一实施方式中，提供塑料衬底包括提供塑料衬底并用可在其上引入羟基的材料来涂覆该塑料衬底的表面。在另一实施方式中，通过选自下组的方法来实现涂覆是化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、分子气相沉积(MVP)、通过热解反应的化学沉积、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、自装配单层(SAM)的沉积、物理气相沉积(PVD)、应用液体(例如，在表面上喷涂、浸溃、流淌液体或者通过刀刃涂覆)、使用光刻胶图案化的掩模、活化-钝化方法和印刷术。在又一实施方式中，通过使材料暴露于紫外线臭氧或氧等离子体而在弹性衬底表面上引入硅烷醇基。在另一实施方式中，通过使材料暴露于紫外线臭氧或氧等离子体而在第三衬底表面上引入羟基。在又一实施方式中，塑料衬底包括至少一个包含中断物的导管，并且在至少一个选定位置包含所述中断物的表面。在另一实施方式中，导管被包含在塑料衬底表面上的压痕之中。在又一实施方式中，塑料衬底或第三衬底中之一被配置成流体层，该流体层包含多个流体导管，所述多个流体导管包含发挥阀座功能的中断物，其中阀座不结合到弹性层。在另一实施方式中，塑料衬底或第三衬底中的另一个被配置成致动层，其包含至少一个致动导管，该致动导管被配置用于向与至少一个阀座相对的弹性层传递正压或负 压。在又一实施方式中，该方法包括在与弹性层相结合之前在阀座上清除涂层材料或者中和羟基。在另一实施方式中，通过消融或剥离过程来清除涂层。在又一实施方式中，阀座相对于流体层表面凹进，其中凹部阻止了阀座与弹性层之间的结合。在另一实施方式中，第三衬底包含涂覆了含羟基材料的碳基塑料。在又一实施方式中，流体层包含与流体导管相通的端口，并且致动层包含与致动导管相通的端口。在另一实施方式中，流体层包含多个层，其中外层包含通过内层中的镗孔与弹性层相通的流体导管。在又一实施方式中，该方法包括通过压花、蚀刻、磨蚀或者注塑成型而向塑料衬底的表面中引入至少一个凹部。在另一实施方式中，塑料衬底的表面上的选定位置不结合到弹性衬底。在另一方面，本专利技术提供一种装置，该装置包括塑料衬底，该塑料衬底包括(I)涂覆有材料的表面；以及(2)弹性衬底，该弹性衬底包括表面，其中上述两个表面通过甲硅烷氧基键结合在一起。在一个实施方式中，该装置还包括第三衬底，该第三衬底包括通过甲硅烷氧基键结合到弹性衬底反面的表面。在另一实施方式中，用于涂覆塑料衬底的材料包含氧化物或硅氧烷，并且弹性层包含聚硅氧烷。在又一实施方式中，上述多个表面在至少一个选定位置上不结合在一起。在又一方面，本专利技术提供一种微流体装置，其包括流体层、致动层以及夹在它们之间的弹性层，其中流体层和致动层通过甲硅烷氧基键共价结合到弹性层，并且其中流体层包含由不结合到弹性层的阀座所中断的多个流体导管，而致动层则包含至少一个致动导管，所述致动导管被配置用于向与至少一个阀座相对的弹性层传递正压或负压；并且流体层和致动层中之一或二者都包括涂覆有共价结合至弹性层的材料的塑料衬底。在一个实施方式中，甲硅烷氧基键包含硅氧烷键。在另一实施方式中，甲硅烷氧基键通过金属来结合。在又一实施方式中，流体层和致动层中的每个层包含塑料衬底，该弹性衬底涂覆有共价结合至弹性层的材料。在另一实施方式中，流体层包括涂覆有所述材料的塑料。在又一实施方式中，致动层包括涂覆有所述材料的塑料层。在另一实施方式中，聚合物为聚碳酸酯、烯烃共聚物(COC)(例如，Zeonor)、环烯烃共聚物(COP)、丙烯酸树脂、液晶聚合物、聚甲氧基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚丙烯或者聚硫醇。在又一实施方式中，所述材料包含选自金属氧化物(例如，氧化铝或氧化钛)和半导体氧化物(例如，氧化硅或氧化锗)的氧化物。在另一实施方式中，所述材料包含聚硅氧烷。在又一实施方式中，所述材料不在阀座处暴露于弹性层。在另一实施方式中，阀座从流体层的表面凹进。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：博里斯·科布兰，尤柳·I·布拉加，威廉·尼尔森，希泽·D·奇，埃兹拉·万格尔德，
申请(专利权)人：英特基因有限公司，
类型：
国别省市：