[發明專利]用于定量供應流體的微流體箔結構

有效

• 申請號: 200980130360.0
• 申請日: 2009-06-02
• 公開（公告）號: CN102112229A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 德克·庫羅斯基;瑪麗奧·亨普爾;格特·布蘭肯斯滕;托比亞斯·羅登費爾斯
• 申請（專利權）人: 貝林格爾英格海姆米克羅帕茨有限責任公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;F04B43/04;F16K99/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 鄒宗亮

技術領域

本發明涉及根據前述條款權利要求1的用于定量供應微流體網絡中的流體的結構及用于制造這種結構的方法及使用這種結構定量供應流體的方法。

本發明具體涉及那些利用毛細效應或壓力差傳送流體的微流體結構和裝置，且其中至少一些微流體結構由板狀基板之上的箔形成的腔和/或通道構成。

背景技術

在現有技術中閥結構是已知的，其中彈性薄膜用于打開和/或關閉微流體閥。

因此，US?2005/0205816?A1公開了一種用于微流體結構的閥，具體地用于控制微流體通道內的流動的閥，其中可通過設置在部分的流動通道之上的柔性薄膜中斷流動。為此目的，壓縮空氣被施加到鄰近薄膜的腔，薄膜因此被彎曲使得它進入通道路徑并將其關閉。

US?5,811,291描述了一種通過彼此抵靠層疊兩個聚合物箔(特別是PE箔)制造的微流體裝置。由于壓力和熱的效應這些箔被部分連接到一起使得通過引入流體可在未連接的層疊區域中形成腔和通道。US?5,811,291具體涉及一種試管。

US?2006/0076068?A1公開了一種微流體泵和一種微流體閥及它們的制造方法，其中閥由覆蓋載體材料中的通道結構的薄膜形成。利用選擇性層疊制造閥，而薄膜在閥區域中保持未貼附。

US?2006/0057030?A1公開了一種微流體裝置，一種用于從貯存池傳輸流體的所謂的MEMS裝置，其中流體貯存池形成在基底板中。具有貯存池和作為流體傳送結構的通道的基底板被第一聚合物膜覆蓋。第一聚合物膜具有對貯存池和通道的開口。

另外，第二聚合物膜布置于第一聚合體膜之上，該第二膜呈部分拱形的，使得腔由凸起形成。這些腔彼此流體分離并被填充氣體，當施加充足壓力，例如將腔按壓到一起，導致第一膜和第二膜之間的分離點打開并且壓縮空氣通過開口逃逸以將流體從貯存池轉移到通道。

US?6,902,706?B1公開了一種用于控制分析芯片(analysis?chip)中的流體的閥。該閥包括覆蓋基板中的通道末端的箔。在通道末端區域中箔呈拱形凸起，并通過此拱形腔連接這些末端。通過氣動錐形驅動器能夠降低拱頂，從而關閉閥。

US?2005/0037471?A1公開了一種第一通道形成在平坦的彈性塑料片中的微流體閥或微流體泵的制造方法。第二工具用以形成第二彈性體層中的第二通道。第一片以通道側放置于第二層的平坦的平面表面上并貼附于其上。然后將較低的板例如被放置在諸如玻璃片的平坦的平面載體襯底上，第二通道仍舊打開。通過第一通道運載的流體能夠使第一通道和第二通道之間的交叉點處的彈性分離材料形成的薄膜可被彎曲并由此作為閥使用。

US?2005/02058816?A1公開了一種微流體薄膜閥，使用布置于流動通道之上的柔性薄膜。通過在鄰近薄膜的腔中引入氣壓或真空，薄膜被彎曲并關閉或打開流動通道。

為了獲得根據上述公開的閥結構或定量供應元件，一般的程序是可通過使彈性箔或彈性塑料片變形以形成通道結構。

缺點因此是必須在模制沖模中以高精度制造要形成的輪廓(contour)。制作這種三維微結構化的沖模(die)的成本很高。

另外，用于制作這種沖模的機械加工技術目前只能用于低至某一最小尺寸的結構。遠小于1微米尺寸的結構需要光技術方法以制造沖模，其進一步增加了沖模的成本。

發明內容

因此本發明的一個目的是提供一種制造方法和根據此制造方法能夠被經濟地制造的微流體結構。

本發明的另一目的是提供制造具有納米范圍或一位數的微米范圍的尺寸結構的微流體結構的可選方法，以制造這種具有改進的流動特性的結構。

根據現有技術，閥通常由元件形成，其中彈性薄膜倚靠在基板載體的流體傳送結構上并以松弛狀態關閉這些流動通道。

通過施加內部壓力到流體或外部施加壓力到閥元件，薄膜被彎曲并打開該流動路徑。

還已知在彈性片材料中形成流體傳送結構并將如此獲得的流體網絡放置在平坦基板上。為了以目標方式驅動和控制這些通道，例如一個或多個通道系統相互疊置并被氣動或液壓擴張，由此打開或關閉在另一平面中的通道。通常，需要費力和昂貴的結構化技術以提供這種流體網絡。

相對于此背景技術，目標是提供制造這種結構的簡單方法，其不需要任何基板，箔或薄膜的預結構化，并可以簡單的工作步驟實現要制造的流體閥。

本發明的另一個目的是簡化諸如閥的微流體控制構件的驅動，以制造具有改進的流體傳送特性的被動微流體控制元件。