具有閥門(mén)的微流體設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有至少一個(gè)被動(dòng)閥門(mén)的流體設(shè)備，其特別地以微流體藥筒的形式。而且，其涉及用于制造這樣的流體設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]US7942160 B2公開(kāi)了包括具有入口和出口的流體路徑中的閥門(mén)的微流體系統(tǒng)。流體路徑中的關(guān)閉構(gòu)件在其松弛狀態(tài)中和在流體流動(dòng)方向改變時(shí)阻擋入口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]將合期望的是具有被動(dòng)閥門(mén)和微流體設(shè)備的可替換設(shè)計(jì)，特別是具有高魯棒性和可靠性和/或可以容易地制造的設(shè)計(jì)。
[0004]這些關(guān)注點(diǎn)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1和14的流體設(shè)備和通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求15的方法來(lái)解決。優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流體設(shè)備可以進(jìn)行特別設(shè)計(jì)和尺寸設(shè)定以用于處理小體積的流體，特別地小于約ΙΟΟμΙ或甚至小于10μ1的體積。設(shè)備因而還可以稱(chēng)為“微流體設(shè)備”。其可以特別地設(shè)計(jì)為其中可以進(jìn)行關(guān)于樣品流體(諸如生物液體)的測(cè)量的藥筒。流體設(shè)備包括具有以下層序列的至少一個(gè)被動(dòng)閥門(mén):
a)在下文中稱(chēng)為“第一載體層”并且具有提供用于流體的(第一)通路的孔的層。
[0006]b)在下文中稱(chēng)為“第一結(jié)合層”并且具有“第一開(kāi)口”的可選層。
[0007]c)具有至少一個(gè)通孔的“柔性層”。
[0008]d)具有“第二開(kāi)口”的可選“第二結(jié)合層”。第一結(jié)合層和第二結(jié)合層中的至少一個(gè)應(yīng)當(dāng)存在。
[0009]e) “第二載體層”。
[0010]而且，這些層的設(shè)計(jì)和布置應(yīng)當(dāng)使得朝向第一載體層推動(dòng)柔性層關(guān)閉通路，而朝向第二載體層(CL2)推動(dòng)它打開(kāi)通路(P1)。
[0011 ]柔性層的前述推動(dòng)要理解為由流體系統(tǒng)中的流體施加的推動(dòng)，推動(dòng)的方向取決于流體中的壓力分布。推動(dòng)將通常僅影響暴露于流體的柔性層的部分，特別是圍繞通孔的部分。當(dāng)打開(kāi)時(shí)，通路將通常以某種方式經(jīng)由柔性層中的通孔而連續(xù)。
[0012]術(shù)語(yǔ)“被動(dòng)閥門(mén)”應(yīng)當(dāng)指代取決于流動(dòng)方向(或跨單元的壓力差的符號(hào))而改變其在流體的流動(dòng)通道中的流動(dòng)阻力的單元，其中該改變由流體自身單獨(dú)引起而沒(méi)有外部能量或控制的應(yīng)用。典型地，被動(dòng)閥門(mén)是單向閥門(mén)或止回閥門(mén)，其僅允許一個(gè)方向(“前向”)上的流體流動(dòng)并且在壓力使得流體流動(dòng)將反向時(shí)進(jìn)行阻擋。
[0013]流體設(shè)備的層優(yōu)選地直接部署在彼此之上而其間沒(méi)有另外的中間層。然而，其中存在一個(gè)或多個(gè)中間層的實(shí)施例也應(yīng)當(dāng)由本發(fā)明所包括。
[0014]第一和第二結(jié)合層的“開(kāi)口”優(yōu)選地為這些層的切口，即穿過(guò)整個(gè)層厚度的孔洞。開(kāi)口通常在大小方面大于第一載體層中的孔和柔性層中的通孔。
[0015]術(shù)語(yǔ)“層”應(yīng)當(dāng)一般是指具有平坦幾何形狀的元件或單元，所述平坦幾何形狀具有大幅大于其厚度的寬度和長(zhǎng)度。而且，厚度優(yōu)選地跨整個(gè)層而唯一，盡管具有厚度變化的層也由本發(fā)明所包括。厚度變化可以例如用于實(shí)現(xiàn)流體結(jié)構(gòu)，諸如流動(dòng)通道或處理腔室。
[0016]所描述的流體設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn):其提供了一種被動(dòng)閥門(mén)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，其僅要求具有適當(dāng)尺寸設(shè)定和對(duì)準(zhǔn)的開(kāi)口或通孔的層序列。而且，閥門(mén)功能通過(guò)柔性層的彎曲來(lái)提供，其中該層的彎曲部分在其松弛狀態(tài)中可以與相鄰層間隔開(kāi)地定位，因?yàn)?多個(gè))結(jié)合層充當(dāng)(多個(gè))間隔物。因此可以實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的高可靠性，因?yàn)樗沙诘娜嵝詫訜o(wú)法偶然粘附到接觸層，這可能破壞正確閥門(mén)功能。
[0017]在下文中，將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例。
[0018]優(yōu)選地，在下文中稱(chēng)為“閥門(mén)腔室”的腔室由結(jié)合層的第一和/或第二開(kāi)口形成使得該閥門(mén)腔室提供通孔(TH)周?chē)娜嵝詫拥牟糠挚梢栽谄渲幸苿?dòng)的腔體。
[0019]柔性層的通孔或至少一個(gè)通孔(如果存在若干個(gè)的話(huà))優(yōu)選地靠近前述閥門(mén)腔室的邊界定位。通孔然后靠近(相鄰層之間的)柔性層的固定點(diǎn)，這喻示著通孔基本上處于靜態(tài)中。
[0020]第一載體層的孔優(yōu)選地靠近以上提到的閥門(mén)腔室的中心定位，即靠近第一結(jié)合層中的第一開(kāi)口和/或第二結(jié)合層中的第二開(kāi)口。在該位置處，柔性層具有用于彎曲運(yùn)動(dòng)(朝向第一載體層)的最大自由度并且因而可以最容易地到達(dá)孔并關(guān)閉它，因而中斷通路中的流體流動(dòng)。
[0021]由第一載體層中的孔提供的(第一)通路通常通過(guò)通孔和被動(dòng)閥門(mén)后面的某個(gè)“第二通路”而連續(xù)。實(shí)現(xiàn)這樣的第二通路的一種可能性是提供第二載體層中的通孔。已經(jīng)經(jīng)過(guò)被動(dòng)閥門(mén)的流體的進(jìn)一步移動(dòng)和處理然后將發(fā)生在第二載體層的下游側(cè)。
[0022]在另一實(shí)施例中，第二通路可以通過(guò)柔性層中的孔提供(其中已經(jīng)選擇術(shù)語(yǔ)“孔”以將該組件與柔性層的通孔區(qū)分開(kāi)來(lái);在技術(shù)上，在“通孔”與“孔”之間不應(yīng)當(dāng)存在實(shí)質(zhì)差異)。通過(guò)該孔，已經(jīng)經(jīng)過(guò)柔性層的通孔的流體可以返回，從而允許其中流體的處理基本上發(fā)生在柔性層的一側(cè)上的設(shè)計(jì)。
[0023]—般而言，流體設(shè)備的層可以由適合于考慮中的目的的任何材料制成，諸如玻璃或Si，盡管出于成本和制造原因，聚合物是優(yōu)選的。第一載體層和/或第二載體層可以例如包括選自包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚碳酸酯(PC)的組的材料。此外，可以使用PP、PE和聚酯。
[0024]如其名稱(chēng)所指示的，結(jié)合層典型地用于將兩個(gè)層連接到彼此，從而提供它們之間的某種間隔。相應(yīng)地，第一結(jié)合層和/或第二結(jié)合層可以?xún)?yōu)選地包括壓力敏感粘合劑或雙面膠帶。典型地，除諸如丙烯酸粘合劑、環(huán)氧樹(shù)脂膠合劑或硅橡膠之類(lèi)的粘合層之外，結(jié)合層可以具有聚合物載體(諸如聚酯、聚乙烯、聚烯烴、聚氨酯)或甚至A1箔。
[0025]柔性層由具有充足柔性和彈性以允許閥門(mén)腔室內(nèi)的所要求彎曲的材料制成。柔性層可以包括諸如TPE(熱塑性彈性體)或乳膠之類(lèi)的柔性橡膠。
[0026]總體流體設(shè)備將典型地包括比僅僅被動(dòng)閥門(mén)更多的單元和元件。其可以例如包括另外的被動(dòng)和主動(dòng)閥門(mén)、栗送元件、通道、腔室、流體入口或出口等。在優(yōu)選實(shí)施例中，其包括以上所描述的種類(lèi)的兩個(gè)或更多被動(dòng)閥門(mén)，其中所述閥門(mén)共享包括載體層、結(jié)合層和柔性層的組中的至少一層。將這些層中的至少一個(gè)用于構(gòu)成至少一個(gè)更多的被動(dòng)閥門(mén)(在層平面中的不同位置處)允許特別經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)。
[0027]在前述實(shí)施例的優(yōu)選變形中，至少兩個(gè)被動(dòng)閥門(mén)由所述層的不同位置處的相同載體層、結(jié)合層和柔性層形成。因而層的給定集合最優(yōu)地用于生成期望數(shù)目的被動(dòng)閥門(mén)。全部要做的是為層提供在不同位置處對(duì)準(zhǔn)以構(gòu)成所要求的被動(dòng)閥門(mén)的適當(dāng)通路、孔、通孔和開(kāi)
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[0028]根據(jù)另一實(shí)施例，流體設(shè)備此外包括具有栗送腔室的主動(dòng)閥門(mén)，所述栗送腔室具有用于流體的入口和出口，其中所述腔室的體積可以可控地改變(擴(kuò)大和縮小)。如名稱(chēng)“主動(dòng)閥門(mén)”所指示的，體積改變典型地通過(guò)作用于閥門(mén)元件上的某種外部力或能量的應(yīng)用來(lái)引起。栗送腔室體積的受控改變可以用于將流體主動(dòng)栗送通過(guò)流體設(shè)備。
[0029]在前述實(shí)施例的進(jìn)一步發(fā)展中，以上描述的種類(lèi)的第一被動(dòng)閥門(mén)部署在主動(dòng)閥門(mén)的上游，并且以上描述的種類(lèi)的第二被動(dòng)閥門(mén)部署在其下游。利用這些被動(dòng)閥門(mén)(即其流過(guò)方向)的適當(dāng)取向，可以實(shí)現(xiàn)第一被