專利名稱：微射流系統(tǒng)中的微射流部件的實現(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在微射流級下處理流體樣品的微射流系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于在微射流系統(tǒng)中實現(xiàn)微射流功能的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
微射流器件和系統(tǒng)提供了執(zhí)行化學(xué)、生物化學(xué)和生物學(xué)分析和合成的改進(jìn)的方法。微射流器件和系統(tǒng)允許在芯片基微化學(xué)分析系統(tǒng)中執(zhí)行多步驟、多類型的化學(xué)操作。芯片基微射流系統(tǒng)通常包括傳統(tǒng)的“微射流”元件，其尤其能夠處理和分析化學(xué)和生物學(xué)樣本。通常來說，本領(lǐng)域中的用語“微射流”是指具有通過通道相連的處理節(jié)點、腔室和儲槽的網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)或器件，其中這些通道的典型截面尺寸處于約1.0微米到約500微米的范圍內(nèi)。在本領(lǐng)域中，具有這些截面尺寸的通道稱為“微通道”。
在化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)和制藥行業(yè)中，以高度并行的方式執(zhí)行大量的化學(xué)操作如反應(yīng)、分離和后續(xù)檢測步驟已經(jīng)變得是迫切需要的。(生物)化合物的高產(chǎn)量的合成、篩選和分析使得能夠經(jīng)濟地發(fā)現(xiàn)新的藥物和候選藥物，并且能實現(xiàn)復(fù)雜的醫(yī)療診斷設(shè)備。對于在這些應(yīng)用中所需的化學(xué)操作的改進(jìn)而言，重要的是提高速度，增強可再現(xiàn)性，降低昂貴樣品和試劑的消耗，并且減少材料的浪費。
在生物技術(shù)尤其是細(xì)胞學(xué)和藥品篩選的領(lǐng)域中，需要有高產(chǎn)量的粒子過濾。需要過濾的粒子的例子有各類細(xì)胞，例如血小板、白血球、腫瘤細(xì)胞和胚細(xì)胞等。在細(xì)胞學(xué)的領(lǐng)域中這些粒子尤其引人關(guān)注。其它粒子有(大)分子種類，例如蛋白質(zhì)、酶和多聚核苷酸。在新藥開發(fā)期間的藥物篩選的領(lǐng)域中，這類粒子尤其引人關(guān)注。
發(fā)明概要本發(fā)明提供了一種用于將微射流部件集成到微射流系統(tǒng)中以便使微射流系統(tǒng)可執(zhí)行選定的微射流功能的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明使用了包括有可執(zhí)行微射流功能的微射流元件的封蓋模塊。該封蓋模塊堆疊在具有微射流管道的微射流襯底上，以便將微射流功能集成到系統(tǒng)中。
根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供了一種微射流芯片中的微過濾系統(tǒng)，其用于將經(jīng)過毛細(xì)尺寸的封閉通道系統(tǒng)的物質(zhì)如化合物分離成不同的組分。本發(fā)明的過濾系統(tǒng)提供了過濾模塊，其可以較低的成本來裝配，同時能提供每單位時間過濾較大量化合物的精確手段。微過濾系統(tǒng)將傳統(tǒng)的薄膜過濾技術(shù)集成到由玻璃、塑料或其它適當(dāng)材料形成的微射流系統(tǒng)中。微制造的過濾系統(tǒng)可包括設(shè)計用于插入到標(biāo)準(zhǔn)的微射流系統(tǒng)中以提供片上過濾的子系統(tǒng)。一個示例性的過濾系統(tǒng)包括被薄膜分隔開的兩條流動路徑，薄膜通過尺寸判定分離出了流經(jīng)第一流動路徑的物質(zhì)。在薄膜的兩側(cè)形成有與流動路徑相通的儲槽。在薄膜上連接了微制造的蓋子，從而限定了薄膜上方的儲槽。
根據(jù)另一方面，可采用其中形成有電磁閥部件的封蓋結(jié)構(gòu)來將電磁閥集成到微射流系統(tǒng)中。電磁閥部件包括用于選擇性地阻擋經(jīng)過襯底中的一個或多個連通端口的流動的薄膜，以及用于控制薄膜位置的促動組件。
附圖簡介

圖1顯示了微射流系統(tǒng)，其包括有用于將微射流功能集成到微射流系統(tǒng)中的封蓋結(jié)構(gòu)。
圖2顯示了適用于包括有根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的微過濾系統(tǒng)的診斷微射流芯片。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的圖2所示芯片中的微過濾系統(tǒng)的透視截面圖。
圖4是圖3所示微過濾系統(tǒng)上的薄膜的詳細(xì)視圖。
圖5顯示了圖3所示微過濾系統(tǒng)的微制造的蓋子。
圖6是圖3所示微過濾系統(tǒng)的頂視圖。
圖7是在裝配微過濾系統(tǒng)之前的圖2所示診斷芯片的頂視圖。
圖8是在裝配微過濾系統(tǒng)之后的圖2所示診斷芯片的頂視圖。
圖9a是根據(jù)本發(fā)明一個備選實施例的兩端口式直接微過濾系統(tǒng)的頂視圖。
圖9b是圖9a所示微過濾系統(tǒng)的透視截面圖。
圖10a是根據(jù)本發(fā)明一個備選實施例的三端口式直接微過濾系統(tǒng)的頂視圖。
圖10b是圖10a所示微過濾系統(tǒng)的透視截面圖，其中微制造的蓋子被取下。
圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的結(jié)合到微射流系統(tǒng)中的電磁閥。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明提供了一種用于允許對樣品進(jìn)行片上過濾、凈化或分離的微制造的過濾系統(tǒng)。微制造的過濾系統(tǒng)可用在許多種應(yīng)用中，包括但不限于血液分離和過濾、微量滲析、需要過濾或滲析子系統(tǒng)的微化學(xué)分析和合成應(yīng)用，以及其它微射流應(yīng)用。在下文中將針對一個示例性實施例來描述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明可在多種不同的應(yīng)用和實施例中實施，并且不能將其應(yīng)用具體地限制在本文所述的特定實施例中。
本文所使用的用語“微射流的”指一種用于裝卸、處理、噴出和/或分析流體樣品的包括有至少一個具有微量尺寸的通道的系統(tǒng)或器件。
本文所使用的用語“通道”和“流動通道”指一種形成或貫穿于介質(zhì)中并允許流體如液體和氣體運動的路徑。微射流系統(tǒng)中的通道優(yōu)選具有處于約1.0微米到約500微米范圍內(nèi)的截面尺寸，其更理想地處于約25微米到約250微米的范圍內(nèi)，最好處于約50微米到約150微米的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員具備確定流動通道的合適體積和長度的能力。這些范圍包括上述值作為上限或下限。流動通道可具有任何選定的形狀或設(shè)置，它們的例子包括線性或非線性的構(gòu)造，以及U形構(gòu)造。
本文所使用的用語“微射流元件”指用于執(zhí)行微射流功能的微射流系統(tǒng)中的部件，其包括但不限于被動止回閥、主動閥、壓力傳感器、連接通道、薄膜過濾單元、用于外部連接管的螺紋塞、壓縮腔、泵，以及本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的其它部件。
本文所使用的用語“薄膜”或“過濾器”指可用來通過尺寸排除或其它措施來分離或過濾物質(zhì)的任何適當(dāng)成分和大小的材料。
本文所使用的用語“襯底”指其中形成有用來傳送流體的通道的支撐結(jié)構(gòu)。
本文所使用的用語“蓋子”或“封蓋模塊”指一種具有與襯底相同大小或稍小一些的尺寸、具有由任何選定材料形成的任何選定尺寸或形狀并且具有微射流元件的結(jié)構(gòu)。封蓋模塊構(gòu)造成堆疊在襯底上或可與之通信，從而完全地或部分地完成流體路徑。
本文所使用的用語“物質(zhì)”指用在微射流工藝中的任何材料，包括但不限于化合物、分子、病毒、細(xì)胞、粒子、珠粒、緩沖劑，或者任何其它可用在微射流工藝中的材料。
本文所使用的用語“微射流功能”指對微射流系統(tǒng)中的流體或樣品執(zhí)行或施加的任何操作、功能或工藝，包括但不限于過濾、滲析、泵送、流體流動調(diào)節(jié)、控制流體流量等。
本文所使用的用語“端口”指可在兩個元件之間提供流體連通的結(jié)構(gòu)。
本文所使用的用語“泵”指用于吸入和排出流體的裝置，其可具有不同的尺寸，包括微量尺寸，這里稱為“微泵”。
本發(fā)明允許采用具有可執(zhí)行微射流功能的微射流元件的封蓋模塊來將不同的微射流功能實現(xiàn)在微射流芯片中。如圖1所示，適于實現(xiàn)本發(fā)明一個實施例的微射流芯片10包括襯底11，其具有一個或多個設(shè)于其中的顯示為微通道的流動通道3。流動通道可傳送流體經(jīng)過微射流系統(tǒng)10，以便對流體樣品進(jìn)行處理、裝卸和/或執(zhí)行任何其它合適的操作。微射流系統(tǒng)10可包括任何適當(dāng)數(shù)量的用來傳送流體經(jīng)過微射流系統(tǒng)10的流動通道3。
如圖1所示，流動通道3形成于襯底11中，并可經(jīng)由一個或多個連通端口13a，13b與襯底表面相連。在襯底11上設(shè)有封蓋模塊15以形成封閉的流體路徑，該封蓋模塊包括用于執(zhí)行微射流功能的微射流元件18，例如過濾器、一個或多個閥、壓力傳感器或其它部件。根據(jù)一個備選實施例，封蓋模塊可包括用于再次引導(dǎo)流體流經(jīng)另一結(jié)構(gòu)周圍的微通道的連接通道。該示例性襯底11包括兩個連通端口13a，13b，各端口將流動通道3的不相連部分3a，3b與襯底表面相連，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，可在連通端口和流動通道的大小、數(shù)量和結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行修改。
該示例性封蓋模塊15可包括與襯底的連通端口交界的連接端口，和/或用來在第一連接端口和第二連接端口之間提供射流路徑的腔12或通道。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，封蓋模塊可具有其它的結(jié)構(gòu)，并不限于圖1所示的實施例。
采用封蓋模塊15就可將例如過濾、滲析、泵送、流動控制等微射流功能集成到微射流系統(tǒng)10中，不需要對襯底11進(jìn)行顯著的改進(jìn)。包括有任何數(shù)量或設(shè)置的用來傳送流體的導(dǎo)管或通道3的襯底可變換成功能性射流回路，這是通過選擇一個或多個帶有功能性微射流元件18的封蓋模塊15并將其設(shè)置在襯底即芯片上來實現(xiàn)的。根據(jù)一個示例性實施例，可采用與用來制造集成電路的相同的自動化“拾放(pick and place)”表面安裝設(shè)備技術(shù)并利用各種封蓋結(jié)構(gòu)來在具有微通道的襯底上形成射流回路。適當(dāng)?shù)氖胺旁O(shè)備例如可以由Manncorp，Inc.(Huntingdon Valley，PA)制造。
為了制造射流回路，襯底11中的通道3可由芯片微制造技術(shù)來制造。通道或管道可這樣來制出，即在第一襯底中蝕刻出半通道，然后粘合和/或?qū)訅旱诙r底以封閉這些半通道，從而形成微通道。如果需要更復(fù)雜的射流網(wǎng)絡(luò)的話，襯底可由含有蝕刻通道的一層或多層形成。然后可在襯底中制出連通端口，以便將微通道與襯底的外表面相連。用于制造連通端口的適當(dāng)技術(shù)包括鉆孔、激光蝕刻、粉末爆破或本領(lǐng)域中已知的其它技術(shù)。在制造了襯底和連通端口之后，將具有所需功能性的封蓋模塊粘合到襯底上，形成較大微射流回路中的微射流部件。
可將不同數(shù)量和尺寸的封蓋模塊粘合到襯底上，以便施加各種微射流功能而形成微射流系統(tǒng)。封蓋模塊可被取下和更換，以便能夠重新使用襯底。
根據(jù)一個示例性實施例，封蓋模塊具有處于約1毫米到約5厘米之間的截面尺寸，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，本發(fā)明并不限于這一范圍。封蓋模塊可由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?，包括但不限于塑料、玻璃、硅和本領(lǐng)域已知的其它材料。
圖2顯示了可根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容而制出的一個示例性微射流診斷芯片的體系結(jié)構(gòu)。診斷芯片20可包括一個或多個微射流部件，其可單獨地或組合起來地構(gòu)造成能夠促進(jìn)樣品的處理。例如如圖所示，診斷芯片20包括微過濾系統(tǒng)100，其可分離溶液中的物質(zhì)，例如從細(xì)胞或懸浮液中分離出選定的粒子或其它粒子。診斷芯片20還可包括一個或多個用于存儲和供應(yīng)樣品、試劑或其它化合物給系統(tǒng)的儲槽90，以及一個或多個用于聚集樣品廢液的廢液儲槽91。診斷芯片還可包括一個或多個測定用量、混合和培育部件，例如片上樣品稀釋系統(tǒng)，其用于處理樣品，例如執(zhí)行特定量樣品和試劑的混合。例如該示例性系統(tǒng)包括混合部件60和培育區(qū)域61。芯片還可包括用于分析來自微過濾系統(tǒng)100中的濾后物的檢測器70。檢測器70可利用任何適當(dāng)?shù)臋z測手段，包括但不限于熒光、電化學(xué)分析、介電電泳、表面血漿共振(SPR)、射頻、熱分析及其組合。芯片10可采用用來選擇性控制經(jīng)過通道的流體流量的閥，以及一個或多個設(shè)置在芯片上或芯片外的用來驅(qū)動流體運動經(jīng)過芯片上的通道3的驅(qū)動單元。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，微射流系統(tǒng)并不限于圖2所示的診斷芯片，根據(jù)本發(fā)明，可以對各種微射流部件的結(jié)構(gòu)、位置、數(shù)量和組合進(jìn)行修改。
本發(fā)明的微過濾系統(tǒng)100利用封蓋模塊將傳統(tǒng)的薄膜過濾技術(shù)集成到微射流芯片中。過濾系統(tǒng)可插入到現(xiàn)有的微射流芯片中，以便對懸浮液中的粒子、細(xì)胞或其它物質(zhì)進(jìn)行過濾，不需要對芯片結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯著的或成本昂貴的改進(jìn)。
圖3、4和6顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的適用于實現(xiàn)在圖2所示微射流系統(tǒng)中的微制造的過濾子系統(tǒng)100。圖5顯示了用來制造根據(jù)本發(fā)明一個實施例的過濾系統(tǒng)100的封蓋模塊15。過濾子系統(tǒng)用來通過薄膜110分離物質(zhì)，例如包含有粒子和流體的混合物的樣品，并之后收集被分離出來的組分。根據(jù)一個示例性實施例，采用過濾子系統(tǒng)來從血漿中分離血細(xì)胞，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，本發(fā)明還包括有其它應(yīng)用。根據(jù)其它的應(yīng)用，可采用該過濾系統(tǒng)來從細(xì)胞中分離病毒，從細(xì)胞中分離珠粒，以及分離化合物、分子或其它可用薄膜來分離的物質(zhì)。如圖所示，過濾子系統(tǒng)100直接形成在微射流芯片上，從而為芯片增添了過濾性能，而不要求進(jìn)行顯著的或成本昂貴的改進(jìn)。
過濾子系統(tǒng)100利用傳統(tǒng)的薄膜過濾器110來在襯底11中分離出兩個流動路徑，以便提供樣品的微小體積控制過濾。該示例性過濾系統(tǒng)是四端口式橫向過濾器，其包括用來向過濾系統(tǒng)提供物質(zhì)、例如粒子和流體的混合物的第一流體流動路徑120，以及用來接受和傳送來自過濾系統(tǒng)的濾后物(即濾液)的第二流體流動路徑130。第一流體流動路徑120包括第一連通端口，其顯示為在第一入口121a處與過濾系統(tǒng)相交的第一入口通道121。第一流體流動路徑120包括第二連通端口，其顯示為第一出口通道122，它包括源于過濾腔的出口122a，用來接受和傳送來自過濾系統(tǒng)的保留物質(zhì)。第二流體流動路徑包括在第二入口處與薄膜110下方的過濾腔相交的入口通道131，以及用來傳送來自過濾系統(tǒng)的濾后物的第二出口通道132。第二流體流動路徑130可包括用來傳送濾后物的載流流體。流體源驅(qū)動混合物流經(jīng)過濾系統(tǒng)，以實現(xiàn)經(jīng)過薄膜的組分分離。流體源可包括芯片外部的注射泵、微制造的蠕動泵、微制造的注射器，或者本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)?shù)牧黧w源，例如在題為“微射流系統(tǒng)和部件”的美國臨時專利申請No.60/391868(代理人檔案號CVZ-019-2)中所述的那些流體源，該申請的內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。
該示例性微制造的過濾系統(tǒng)100具有較小的底面積(小于約1平方毫米)，導(dǎo)致了緊湊的結(jié)構(gòu)、較低的成本和相對簡單的制造。該粒子分離器還提供了具有很少或沒有堵塞的相對較低的變形率。如果需要的話，所保持的流體量可以很大，另外如果需要的話，該設(shè)計可針對額外的分析步驟按比例縮放和重復(fù)。
本發(fā)明的過濾子系統(tǒng)可通過提供包括有兩個流動通道120，130的相交部分101的微射流芯片來形成。裝配工藝僅為集成批量制出的部件，其相對簡單，并且可在大容量下實現(xiàn)低成本。根據(jù)一個示例性實施例，芯片形成有在相交部分101處與第二流動路徑130相通的凹槽140。第一流動路徑120最初通過凹槽140被分離或分開。采用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┗蚱渌m當(dāng)?shù)倪B接機構(gòu)來將適當(dāng)?shù)谋∧?10附著在微射流芯片上，以便覆蓋凹槽，從而在薄膜的下方形成了用來容納濾后物并傳送濾后物經(jīng)過第二流動路徑130的儲槽。該薄膜可包括本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)?shù)倪^濾薄膜。
圖4所示的該示例性微制造的封蓋模塊15固定在薄膜110的上方，從而形成了一個與第一流動路徑120相通的過濾腔161。蓋子15可采用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┗蚱渌m當(dāng)?shù)倪B接機構(gòu)來連接。該示例性封蓋模塊15包括與過濾腔連通的入口162和出口163，以便將第一流動路徑120與過濾腔161相連，并實現(xiàn)待過濾組合物經(jīng)由薄膜上方的過濾腔的流動?；蛘撸∧?10直接固定在封蓋模塊15上，而封蓋模塊連接在襯底上，從而將過濾系統(tǒng)集成在襯底上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，封蓋模塊并不限于該示例性實施例，可根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容而進(jìn)行變更。
圖7顯示了微射流系統(tǒng)10，其包括在裝配具有薄膜110的封蓋模塊15之前便形成于其中的通道3。圖8是具備過濾性能的封蓋式微射流系統(tǒng)10的頂視圖。
待過濾組合物從入口通道引入到過濾子系統(tǒng)中，并進(jìn)入過濾腔中和薄膜110之上。物質(zhì)的組分被薄膜110所分離，較小的組分如血漿流經(jīng)薄膜進(jìn)入到儲槽140中，并流經(jīng)第二流動路徑130。其余部分如血細(xì)胞流經(jīng)過濾腔而到達(dá)第一流動路徑120的出口。
根據(jù)該示例性實施例，微射流芯片的襯底可由玻璃、塑料、硅、石英、陶瓷或任何其它適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?。在由玻璃制成的微射流芯片中，芯片可包括兩層，即芯片和固定到芯片上以形成過濾子系統(tǒng)的蓋子。在由塑料形成的微射流芯片中，這些部件可壓制到塑料襯底中。
如圖9a和9b所示，根據(jù)一個備選實施例，微過濾子系統(tǒng)可包括雙端口式直接過濾器180，其包括插入到流體流動路徑181中的薄膜110。如圖所示，雙端口式直接過濾器包括形成在微射流襯底中的流體流動路徑181，其被分成兩個部分181a，181b。第二部分181b形成了凹槽182，薄膜110粘附在凹槽上，形成了用于接受濾后物的過濾腔。包括形成了過濾腔的凹槽186的微制造的蓋子15在薄膜的上方連接到襯底上，以便與流動路徑181相連。待過濾物質(zhì)經(jīng)由流體流動路徑181傳送到過濾腔186中，并且流經(jīng)薄膜110。薄膜110通過捕集較大的分子來分離物質(zhì)，由剩余分子構(gòu)成的濾后物沿著流體流動路徑181流經(jīng)薄膜并進(jìn)入到凹槽182中，并且流出微過濾系統(tǒng)以供進(jìn)一步的分析、處理和收集等。
如圖10a和10b所示，根據(jù)另一實施例，微過濾系統(tǒng)可包括三端口式直接過濾器190。該三端口式直接過濾器190包括用來將兩種樣品輸入到過濾腔195中的兩個入口流動通道191，192，以及用來將濾后物傳送出過濾器190的一個出口通道193。該三端口式直接過濾器包括限定了過濾腔的微制造的蓋子15，以及將過濾腔與出口通道193分開的薄膜110。在操作中，經(jīng)由入口通道191，192提供兩種樣品。樣品在過濾腔195中混合在一起，樣品混合物經(jīng)薄膜過濾，該薄膜可分離樣品混合物的組分。流經(jīng)薄膜的濾后物被傳送通過出口通道，以用于進(jìn)一步的處理、分析和收集等。
薄膜分離領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，這里所述的過濾系統(tǒng)可用來實現(xiàn)所有類型的包括薄膜的片上分離，其包括通過大小來分離分子，或者從分子中分離出珠粒，或者從大粒子中分離出小粒子，或者從細(xì)胞中分離出病毒，或者用來實現(xiàn)本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的其它分離。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可采用封蓋模塊15來將電磁閥結(jié)合到微射流系統(tǒng)中。在圖11中顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容在微射流系統(tǒng)中實現(xiàn)的容納于封蓋結(jié)構(gòu)中的電磁閥的一個例子。如圖所示，電磁模塊150包括蓋子15，其形成了內(nèi)腔151、用來選擇性地堵塞經(jīng)由襯底中的一個或兩個連通端口的流動的薄膜154，以及用于使薄膜154偏轉(zhuǎn)的促動組件160。根據(jù)該示例性實施例，促動組件包括線圈162和磁體164。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，可以使用其它可使薄膜偏轉(zhuǎn)的適當(dāng)裝置，包括壓電執(zhí)行機構(gòu)。
電磁封蓋模塊110可堆疊在襯底11上，使得薄膜在偏轉(zhuǎn)時能夠阻塞連通端口13a，13b中的一個或多個。因此，電磁封蓋模塊110集成了用于選擇性地阻塞經(jīng)過通道3到微射流流動路徑中的流動的閥。如上所述，電磁封蓋模塊可通過使用自動化的“拾放”設(shè)備或者本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)裝置而安放在襯底上。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，封蓋模塊不限于該示例性實施例，可采用其它元件來增添其它的微射流功能，作為過濾和流量控制的附加或替代。
本發(fā)明的微過濾系統(tǒng)可有利地結(jié)合具備微制造/微結(jié)構(gòu)的微射流系統(tǒng)中所固有的小體積動態(tài)流量控制的傳統(tǒng)薄膜技術(shù)的功能和范圍。本發(fā)明提供了將任何適當(dāng)?shù)木酆衔锉∧づc微射流網(wǎng)絡(luò)的成本效率合算的混合。該微過濾系統(tǒng)增設(shè)到微射流系統(tǒng)上是簡單且成本較低的，這是因為將微過濾系統(tǒng)裝配到微射流芯片中的額外成本對于微射流系統(tǒng)本身的成本來說相對較低。
根據(jù)本發(fā)明的微射流系統(tǒng)可單獨地或與其它部件相結(jié)合地包括有一個或多個上述部件。
在上文中已經(jīng)針對一個示例性實施例來描述了本發(fā)明。由于可在不脫離本發(fā)明范圍的前提下對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的變更，因此包含在上述描述中或顯示于附圖中的所有上述內(nèi)容均應(yīng)被解釋為示例性的，不具備限制性意義。
應(yīng)當(dāng)理解，下述權(quán)利要求覆蓋了這里所述發(fā)明的所有通用的和具體的特征，本發(fā)明范圍的所有陳述在語言上均屬于其中。
權(quán)利要求
1.一種微射流系統(tǒng)，包括形成于襯底中的第一微通道；將所述第一微通道與所述襯底的表面相連的第一連通端口；和具有用于執(zhí)行微射流功能的微射流元件的封蓋模塊，其中，所述封蓋模塊可堆疊在所述襯底上并設(shè)置成與所述微通道連通，從而將所述微射流功能引入到所述微射流系統(tǒng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括將第二微通道與所述襯底的表面相連的第二連通端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述封蓋模塊包括用來將所述第一微通道與所述第二微通道相連的腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微射流元件包括薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微射流元件包括用于調(diào)節(jié)經(jīng)過所述微通道的流體流量的閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微射流元件包括壓力傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微射流元件包括微射流泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述封蓋模塊還包括用于選擇性地阻塞所述連通端口的薄膜，以及用于控制所述薄膜的位置的促動組件。
9.一種用于微射流系統(tǒng)的封蓋模塊，包括襯底；和設(shè)于所述襯底上的用于執(zhí)行微射流功能的微射流元件，其中所述封蓋模塊可堆疊在其中形成有微通道的微射流系統(tǒng)上，使得所述微射流元件設(shè)置成與所述微通道連通，從而將所述微射流功能引入到所述微射流系統(tǒng)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的封蓋模塊，其特征在于，所述封蓋模塊還包括形成在所述襯底中的腔，所述腔設(shè)置成在所述封蓋模塊堆疊在所述微射流系統(tǒng)上時與所述微通道流體連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微射流元件包括薄膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微射流元件包括閥。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微射流元件包括壓力傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微射流元件包括微射流泵。
15.一種微射流系統(tǒng)，包括形成于襯底中的微通道；將所述微通道與所述襯底的表面相連的連通端口；和具有凹槽和覆蓋了所述凹槽以便形成腔的薄膜的封蓋模塊，所述蓋可裝配在所述襯底上，使得所述薄膜覆蓋了所述連通端口。
16.一種制造微射流系統(tǒng)的方法，包括步驟在第一襯底中蝕刻出半通道；粘合第二襯底以封住所述半通道，從而形成微通道；在所述第一和第二襯底中之一內(nèi)加工出連通端口，以便將所述微通道與所述第一和第二襯底中之一的外表面相連；和將具有微射流元件的封蓋結(jié)構(gòu)粘合到所述第一和第二襯底中之一上。
17.一種制造射流回路的方法，包括提供襯底，其具有形成于其中的微通道，以及將所述微通道與所述襯底外表面相連的一個或多個連通端口；和將具有微射流元件的封蓋元件堆疊到所述襯底上以覆蓋所述連通端口。
18.一種微射流系統(tǒng)，包括具有多個形成于其中的微通道的襯底，其中各微通道包括一個或多個用來將所述微通道與所述襯底的表面相連的連通端口；和多個微射流的封蓋模塊，各所述封蓋模塊具有與之相關(guān)的用于執(zhí)行微射流功能的微射流元件，一個或多個所述微射流的封蓋模塊用于放置在所述襯底上并與一個或多個微通道流體連通，以便將所述相關(guān)的微射流功能結(jié)合到所述系統(tǒng)中。
19.一種微射流系統(tǒng)中的微制造的過濾系統(tǒng)，包括用于將物質(zhì)分離成第一和第二組分的薄膜；用于傳送所述物質(zhì)的第一流動路徑；設(shè)置在所述薄膜之上并與所述第一流動路徑連通以接受所述物質(zhì)的第一儲槽；設(shè)置在所述薄膜之下以接受所述物質(zhì)的第一組分的第二儲槽；用于接受所述物質(zhì)的第二組分的第二流動路徑；和與所述第一體動路徑連通以引入所述物質(zhì)中的流動的第一流體源。
20.一種微射流系統(tǒng)中的微制造的過濾系統(tǒng)，包括襯底；用于傳送物質(zhì)的處于所述襯底中的第一流動路徑；與所述第一流動路徑相交以接受和傳送所述物質(zhì)的濾后組分的第二流動路徑；形成于所述襯底中并與所述第二流動路徑連通的凹槽；用于將所述物質(zhì)分離成濾后組分和保留組分的薄膜，其設(shè)置在所述凹槽之上以形成過濾腔；設(shè)置在所述薄膜之上以形成保留物腔的蓋子；用于接受和傳送所述物質(zhì)的保留組分的第三流動路徑。
全文摘要
一種用于將微射流部件集成到微射流系統(tǒng)中的系統(tǒng)和方法，其可使該微射流系統(tǒng)執(zhí)行選定的微射流功能。封蓋模塊包括用于執(zhí)行微射流功能的微射流元件。封蓋模塊堆疊在具有微射流管道的微射流襯底上，從而將該微射流功能結(jié)合到該系統(tǒng)中。
文檔編號B01L99/00GK1694756SQ03824980
公開日2005年11月9日 申請日期2003年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月9日
發(fā)明者J·R·吉爾伯特, M·德什潘德 申請人:塞通諾米公司