[發明專利]制造微流體器件的方法

無效

• 申請號: 200780038337.X
• 申請日: 2007-09-06
• 公開（公告）號: CN101522556A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: H·加斯孔;G·迪西;E·布呂內
• 申請（專利權）人: 法國圣-戈班玻璃公司
• 主分類號: B81B1/00
• 分類號: B81B1/00;B01L3/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 劉佳斐;蔡勝利

技術領域

本發明涉及一種制造微流體器件的方法。

背景技術

已知用于化學領域的微流體器件的結構，特別是用于以下領域中：

-微量反應，目的是從引入到微流體器件內的起始反應物中產生所有 種類的化合物(分子、顆粒、乳狀液等)，該微流體器件起合成反應器的作 用；和

-微量分析，目的是探測不同來源的樣品(特別是生物流體)中的特 定化合物，并且通常測量它們的含量。此處，微流體器件提供了該探測功 能。

然而，微流體器件的作用不限于上述功能。特別是，微流體器件可以 被設計成起換熱器、過濾器、混合器、萃取器、分離器(例如，通過電泳 現象來工作的那些器件)、用于產生給定尺寸的微滴或固體顆粒的器件的作 用，或者起用于執行特殊操作(細胞溶解作用、DNA擴增等)的器件的作用。

所述器件可以是“開放(open)”的，也就是說，它們可以僅是由單個 元件組成的，在該元件上，蝕刻或沉淀限定微觀結構的形體，例如微通道 和微貯存器。

更一般地，微流體器件是“封閉(closed)”的。它們包括板狀或片狀 的兩個元件，所述兩個元件是并置和連接在一起的，元件中的至少一個在 表面上被蝕刻或設有形體，該表面面對其他元件，以便形成微觀結構，該 微觀結構是不漏流體的。通常，微流體器件在所述元件中包括開口，其通 到一個或多個微觀結構內、用于導入和排出流體。

在所述微觀結構中儲存非常小的量的流體或者使非常小的量的流體流 過微觀結構，以用于使容納在所述流體中的化合物起反應(共同起反應或 與預先導入到微流體器件中的一種或多種化合物起反應)或混合或分離所 述微流體器件內部或外部的一部分流體的成分的目的，以便分析它們的化 學和/或物理性能。還可以簡單地使流體流過微觀結構，以便測量它們中的 一個的化學或物理性能。

通常，所述微觀結構具有大致正方形、矩形、梯形、橢圓形或圓形截 面，并且具有從1到1000μm變化的厚度，優選地從10到500μm。所述微 觀結構的尺寸是根據是否其為通道、貯存器或用于所述通道或所述貯存器 的連接元件而變化的。通常，所述寬度在10到1000μm之間，長度可以是 從幾毫米到幾厘米之間的范圍，并且面積可以從1到100平方厘米變化。

微流體器件可由不同性質的材料制成。

例如，它們可以是由聚合物、硅或金屬制成的。然而，這些材料不能 滿足許多考慮的問題：

-聚合物對有機溶劑敏感(它們傾向于溶解和膨脹)，在高于200-300 ℃的溫度下難以抵抗拉長處理，在壓力效應下變形，并且不是完全化學惰 性的(它們可以吸附存在于流體中的化合物，并且可能隨后將它們排出)。 此外，很難控制聚合物的表面光潔度，特別是因為它們經過一定時間的離 析。最后，由于某些聚合物可以產生擾動，所以通常它們不適合于光譜探 測技術，并且特別不適合于拉曼光譜法；

-硅是昂貴的，和某些流體是不相容的，是不透明的，并且其半導體 特性阻止了利用電動的和電滲透的泵技術。此外，用于形成微觀結構的方 法，例如光刻法和DRIE(深反應離子刻蝕)是昂貴的，因為它們需要在受 控環境下的保護室中工作；和

-金屬易于腐蝕并且既不透明又與某些生物流體不相容。

為了補救上述缺陷，已經提出利用玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷來制造微流 體器件。

這些材料由于其絕緣特性、化學惰性、它們優良的表面光潔度和能夠 以耐久方式被化學地表面修改而受到重視，該絕緣特性允許流體通過電動 或電滲過程被傳輸。

玻璃由于其成本、加工性能和透明性而被優選，其透明性允許利用光 學法來探測存在于流體中的化合物。

在玻璃元件中，可以通過物理蝕刻、特別是通過噴砂和通過借助于CO₂激光器的照射(JP-A-2000-298109)、或者通過玻璃或預先沉淀在玻璃上的 玻璃粉末基的強化層的直接化學蝕刻(JP-A-2003-299944)來獲得通道。

然而，物理和化學蝕刻工藝可以損害玻璃元件的表面，使其易于散射 光，以致不可能再使用光學探測法來可見地操作該類型的微流體器件。此 外，對于預期的應用來說腐蝕表面具有過高的粗糙度，必須通過應用額外 的處理來糾正，例如加熱或化學處理，或例如使用酸。