專利名稱：微流芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生物、化學(xué)及藥物學(xué)分析及合成的微流芯片，該芯片中設(shè)置有空穴以及使這些空穴相互連接的、由于毛細(xì)作用而輸送分析所需液體的通道，其中這些空穴的至少一個(gè)是反應(yīng)室。
背景技術(shù)：
微流元件利用毛細(xì)作用力、親水力及疏水力，從而在不使用泵的情況下使液體物質(zhì)在系統(tǒng)中移動(dòng)。為此需要分流器及混合器。但目前已有的系統(tǒng)中不可能使兩股液體流在流芯片上交叉而不發(fā)生混合。
但所述芯片例如必須在反應(yīng)室中才使待測(cè)液體(血液)與分析液體匯合，從而根據(jù)待觀察的反應(yīng)對(duì)待測(cè)物質(zhì)作出評(píng)價(jià)。
因此，微流芯片的構(gòu)成必須使輸送流體的通道以及從中輸送出液體的空穴完全相互分離。
若該芯片能夠以一種可實(shí)施后切割的方式制造，，則這可以簡(jiǎn)單的方式現(xiàn)實(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是通過(guò)根據(jù)三維層狀模型的光固化親水性塑料材料的層狀結(jié)構(gòu)以及疏水性材料的覆蓋層實(shí)現(xiàn)的，其中在由親水性材料構(gòu)成的層狀成型體中來(lái)自不同空穴的不交叉的通道通向至少一個(gè)反應(yīng)室中。
該層狀結(jié)構(gòu)是已知的生產(chǎn)技術(shù)，其中例如在兩個(gè)板之間由于其表面張力而保持一種光固化的液體。這些板中的一個(gè)是可透過(guò)電磁波的。DE-PS 4420996中描述了該方法。
待形成的成型體的模型例如在計(jì)算機(jī)中同樣存儲(chǔ)在虛擬的層中，將其逐步取出，通過(guò)以逐層的方式將兩個(gè)板分離并送入新鮮材料而可以形成極薄的層，這可以產(chǎn)生極精確且極小的結(jié)構(gòu)，例如空穴、通道以及通過(guò)隔板部分地橋接的空穴。以此方式一方面可以使空穴嚴(yán)格地相互分離，另一方面同樣可以使輸送不同液體的通道嚴(yán)格地相互分離。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施方案中，在該芯片中產(chǎn)生一個(gè)被疏水性層覆蓋的中央空穴，該中央空穴被一個(gè)環(huán)形空穴包圍，該環(huán)形空穴具有同樣被疏水性層覆蓋的由隔板相互分離的開口，從這些開口均經(jīng)過(guò)一個(gè)通道通向一個(gè)與開口相連的反應(yīng)室，該反應(yīng)室與其他反應(yīng)室一起呈放射形圍繞中央空穴及環(huán)形空穴排列，而在隔板的表面中從中央空穴經(jīng)過(guò)橋接環(huán)形空穴的通道通向每個(gè)相連的反應(yīng)室，其中來(lái)自環(huán)形空穴以及來(lái)自中央空穴的通道轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向在所述空穴的壁內(nèi)垂直上升、朝所述空穴的內(nèi)部空間開口的槽。
在此情況下，所用的產(chǎn)生或分層結(jié)構(gòu)的方法確保通道的邊緣在其從水平轉(zhuǎn)向垂直的位置上可以是極尖銳的，從而使親水性材料的毛細(xì)作用非常明顯。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方案，垂直地排列在壁中的通道在其空穴底端與底部表面形成銳角。
在一個(gè)具體實(shí)施方案中，在該位置上垂直向下的通道從該空穴退回一小段，這同樣通過(guò)常規(guī)成型法是不可能的。但是此類結(jié)構(gòu)對(duì)于最優(yōu)化毛細(xì)作用是重要的。
為了進(jìn)一步最優(yōu)化毛細(xì)作用，通道或空穴被疏水性層覆蓋是值得期待的。
根據(jù)本發(fā)明，以如下方式產(chǎn)生該疏水性層，首先由一層或更多層光固化塑料材料形成薄片，其中最后一層僅部分地聚合。該聚合反應(yīng)通過(guò)用電磁波照射而以已知的方式加以實(shí)施。
利用該部分聚合的層將如此形成的薄片覆蓋在預(yù)先形成的微流芯片上，然后使此時(shí)僅部分聚合的層完全聚合，從而獲得該芯片的整體結(jié)構(gòu)。
以此方式，能夠省略在覆蓋時(shí)可以添加至細(xì)通道的粘結(jié)劑等。
為了能夠大批量生產(chǎn)所述微流芯片，在至少一個(gè)軋輥對(duì)之間連續(xù)地形成薄片，其中在兩個(gè)軋輥之間設(shè)置有光固化材料，這兩個(gè)軋輥中的一個(gè)具有用于固化的照明設(shè)備，并且同樣在連續(xù)方法中將如此產(chǎn)生的覆蓋層覆蓋在大批量生產(chǎn)的微流芯片上，并實(shí)施完全聚合。


附圖所示為大比例放大的微流芯片的截面，但其中省略了覆蓋層。
具體實(shí)施例方式
該芯片具有一個(gè)中央空穴1，該中央空穴1被環(huán)形空穴2包圍并通過(guò)壁3與該環(huán)形空穴2分離。該環(huán)形空穴2具有呈放射形排列的開口4，該開口4由隔板5相互分離。
由中央空穴1的底部垂直上升的通道6經(jīng)過(guò)隔板5通向另一個(gè)空穴7。該空穴7例如是反應(yīng)室。
在該室中，從中央空穴1經(jīng)過(guò)通道6送入的液體與例如從環(huán)形空穴2經(jīng)過(guò)通道8送入的分析液體反應(yīng)。通道8從環(huán)形空穴2的底部向上升入該空穴的壁內(nèi)，然后不交叉地從通道6通向空穴7。
液體的輸送是通過(guò)構(gòu)成微流芯片的親水性材料的毛細(xì)作用進(jìn)行的。在此情況下重要的是，一方面未示出的覆蓋材料具有疏水性，另一方面通道的邊緣在從垂直轉(zhuǎn)向水平的位置上是極尖銳的。這一方面涉及從空穴1和2通向芯片表面的垂直上升的通道6和8的邊緣，還涉及各空穴底部上的這些垂直的通道的邊緣。在這些位置上，通道嵌入壁中一段，并與底部表面形成一個(gè)銳角。
此類芯片例如由制造者用分析液體在環(huán)形空間2中填充。利用移液管或注射器將待測(cè)材料，例如血液或血液成分，經(jīng)過(guò)未在此示出的覆蓋層充入中央空穴1中以進(jìn)行測(cè)試。然后由于毛細(xì)作用力，使兩種液體流入室7中。根據(jù)在那里發(fā)生的反應(yīng)，可以對(duì)待測(cè)材料作出評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求
1.用于生物、化學(xué)及藥物學(xué)分析的微流芯片，該芯片中設(shè)置有空穴以及使這些空穴相互連接的、由于毛細(xì)作用而輸送分析及合成所需液體的通道，其中這些空穴的至少一個(gè)是反應(yīng)室，其特征在于根據(jù)三維層狀模型的光固化親水性塑料材料的層狀結(jié)構(gòu)以及疏水性材料的覆蓋層，其中在由親水性材料構(gòu)成的層狀成型體中來(lái)自不同空穴(1、2)的不交叉的通道(6、8)通向至少一個(gè)反應(yīng)室(7)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流芯片，其特征在于，在該芯片中產(chǎn)生一個(gè)被疏水性層覆蓋的中央空穴(1)，該中央空穴(1)被一個(gè)環(huán)形空穴(2)包圍，該環(huán)形空穴(2)具有同樣被疏水性層覆蓋的由隔板(5)相互分離的開口(4)，從這些開口均經(jīng)過(guò)一個(gè)通道(8)通向一個(gè)與開口相連的反應(yīng)室(7)，該反應(yīng)室(7)與其他反應(yīng)室一起呈放射形圍繞所述中央空穴(1)及所述環(huán)形空穴(4)排列，而在所述隔板(5)的表面中從所述中央空穴(1)經(jīng)過(guò)橋接所述環(huán)形空穴(2)的通道(6)通向每個(gè)相連的反應(yīng)室(7)，其中來(lái)自所述環(huán)形空穴(2)以及來(lái)自所述中央空穴(1)的通道(6、8)轉(zhuǎn)向在所述空穴(1、2)的壁內(nèi)垂直上升、朝所述空穴(1、2)的內(nèi)部空間開口的槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微流芯片，其特征在于，垂直地排列在所述壁中的通道(6、8)在其空穴底端與底部表面形成銳角。
4.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的微流芯片的覆蓋層的方法，其特征在于，首先由一層或更多層光固化塑料材料形成薄片，其中最后一層僅部分地聚合，然后利用該部分聚合的層將如此形成的薄片覆蓋在預(yù)先產(chǎn)生的微流芯片上，并使此時(shí)僅部分聚合的層完全聚合，從而獲得該芯片的整體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在至少一個(gè)軋輥對(duì)之間連續(xù)地形成薄片，其中在兩個(gè)軋輥之間設(shè)置有光固化材料，這兩個(gè)軋輥中的一個(gè)具有用于固化的照明設(shè)備，并且同樣在連續(xù)方法中將如此產(chǎn)生的覆蓋層覆蓋在大批量生產(chǎn)的微流芯片上，并實(shí)施完全聚合。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生物、化學(xué)及藥物學(xué)分析的微流芯片，該芯片中設(shè)置有空穴以及使這些空穴相互連接的、由于毛細(xì)作用而輸送分析及合成所需液體的通道，其中這些空穴的至少一個(gè)是反應(yīng)室，其特征在于根據(jù)三維層狀模型的光固化親水性塑料材料的層狀結(jié)構(gòu)以及疏水性材料的覆蓋層，其中在由親水性材料構(gòu)成的層狀成型體中來(lái)自不同空穴的不交叉的通道通向至少一個(gè)反應(yīng)室中。
文檔編號(hào)B29C59/04GK1997453SQ200480043069
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2004年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者賴納·格岑 申請(qǐng)人:邁克羅泰克微技術(shù)有限公司