專利名稱：用于定量供應(yīng)流體的微流體箔結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)前述條款權(quán)利要求1的用于定量供應(yīng)微流體網(wǎng)絡(luò)中的流體的結(jié) 構(gòu)及用于制造這種結(jié)構(gòu)的方法及使用這種結(jié)構(gòu)定量供應(yīng)流體的方法。本發(fā)明具體涉及那些利用毛細(xì)效應(yīng)或壓力差傳送流體的微流體結(jié)構(gòu)和裝置，且其 中至少一些微流體結(jié)構(gòu)由板狀基板之上的箔形成的腔和/或通道構(gòu)成。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中閥結(jié)構(gòu)是已知的，其中彈性薄膜用于打開和/或關(guān)閉微流體閥。因此，US 2005/0205816 Al公開了一種用于微流體結(jié)構(gòu)的閥，具體地用于控制微 流體通道內(nèi)的流動的閥，其中可通過設(shè)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(jìn)入通道路徑并將其關(guān) 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(yīng)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(qū)域中形成腔和通道。US 5，811，291具體涉及一種試管。US 2006/0076068 Al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(jié)構(gòu)的薄膜形成。利用選擇性層疊制造閥，而薄膜在閥區(qū)域 中保持未貼附。US 2006/0057030 Al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(jié)構(gòu)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(dāng)施加充足壓力，例如將腔按壓到一起，導(dǎo) 致第一膜和第二膜之間的分離點(diǎn)打開并且壓縮空氣通過開口逃逸以將流體從貯存池轉(zhuǎn)移 到通道。US 6，902, 706 Bl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(qū)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(qū)動器能夠降低拱頂，從而關(guān)閉閥。US 2005/0037471 Al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(cè)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(yùn)載的流體能夠使第一 通道和第二通道之間的交叉點(diǎn)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 Al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(guān)閉或打開流動通道。為了獲得根據(jù)上述公開的閥結(jié)構(gòu)或定量供應(yīng)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(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)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(jié)構(gòu)化的沖模(die)的成本很高。另外，用于制作這種沖模的機(jī)械加工技術(shù)目前只能用于低至某一最小尺寸的結(jié) 構(gòu)。遠(yuǎn)小于1微米尺寸的結(jié)構(gòu)需要光技術(shù)方法以制造沖模，其進(jìn)一步增加了沖模的成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種制造方法和根據(jù)此制造方法能夠被經(jīng)濟(jì)地制 造的微流體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的是提供制造具有納米范圍或一位數(shù)的微米范圍的尺寸結(jié)構(gòu)的 微流體結(jié)構(gòu)的可選方法，以制造這種具有改進(jìn)的流動特性的結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，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(jié) 構(gòu)上并以松弛狀態(tài)關(guān)閉這些流動通道。通過施加內(nèi)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(jié)構(gòu)并將如此獲得的流體網(wǎng)絡(luò)放置在平坦 基板上。為了以目標(biāo)方式驅(qū)動和控制這些通道，例如一個或多個通道系統(tǒng)相互疊置并被氣 動或液壓擴(kuò)張，由此打開或關(guān)閉在另一平面中的通道。通常，需要費(fèi)力和昂貴的結(jié)構(gòu)化技術(shù) 以提供這種流體網(wǎng)絡(luò)。相對于此背景技術(shù)，目標(biāo)是提供制造這種結(jié)構(gòu)的簡單方法，其不需要任何基板，箔 或薄膜的預(yù)結(jié)構(gòu)化，并可以簡單的工作步驟實(shí)現(xiàn)要制造的流體閥。本發(fā)明的另一個目的是簡化諸如閥的微流體控制構(gòu)件的驅(qū)動，以制造具有改進(jìn)的 流體傳送特性的被動微流體控制元件。通過根據(jù)權(quán)利要求1的微流體結(jié)構(gòu)元件，根據(jù)權(quán)利要求13的制造這種微流體結(jié)構(gòu) 的方法，及根據(jù)權(quán)利要求37的以這種微流體結(jié)構(gòu)定量供應(yīng)流體的方法實(shí)現(xiàn)以上目的。根據(jù)本發(fā)明設(shè)想平坦的箔或膜應(yīng)被施加到平坦的基板或載體，更具體地密封到此 載體。通過放置疊置載體和膜實(shí)現(xiàn)密封，具體地層疊。接著為了層疊，掩模(加熱的沖 模)被放置于膜上。掩沖模有凹槽或開口 ；在該凹槽或開口區(qū)域，掩模(沖模)與膜之間沒 有接觸。由于加熱的作用和沖模的接觸壓力，膜和/或基板材料開始流動并且該材料移動 進(jìn)入凹槽和/或開口。結(jié)果，在凹槽或開口的內(nèi)邊緣區(qū)域，材料在基板和膜之間以楔形形式累積。本發(fā)明中的詞“楔形物”是指在膜和基板之間的未固定片上的邊緣區(qū)域的膜和/ 或基板材料的累積或堆積。該形狀可能與楔形的字面意義不同，結(jié)果楔形材料可采用珠形 (bead)、三角形、圓截形、橢圓形以及這些形狀的組合或截面的形式。如果使用多層膜，這有利地具有作為基板內(nèi)側(cè)的密封層的低熔點(diǎn)塑料材料和覆蓋 層/覆蓋膜形式的外部高熔點(diǎn)材料。密封膜材料例如可以是乙二醇二乙酸酯(ethylene vinyl acetate, EVA)或乙烯丙烯酸(ethylene acrylic acid，EAA)，且用于覆蓋膜的材料典型的為聚丙烯(PP)，或者聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚乙烯或丙烯酸鹽。有利的，EVA在層疊期間均勻熔化。這種在熔化期間具有低粘度的材料被壓入膜 下面的掩模的間隔內(nèi)，形成珠形物或楔形物并使得膜凸入開口和/或穩(wěn)定開口區(qū)域中的膜 的凸起。在固定部分之間的邊緣區(qū)域和非固定部分，楔形材料將膜從基板平面提升。有利的，具有60°C到190°C，特別是85°C到130°C的熔點(diǎn)溫度的塑料材料用于密封層。與密封層聯(lián)合使用的覆蓋層或覆蓋膜的熔化溫度應(yīng)當(dāng)不同于此并應(yīng)當(dāng)高于此。因此覆蓋膜材料應(yīng)當(dāng)達(dá)到150°C到400°C，特別是200°C到300°C的熔化溫度。為了實(shí)現(xiàn)塑料的粘接或交聯(lián)(cross-linking)，必須全部熔化?？蛇x的，如果密封 層在60°C到190°C (更特別的85°C到130°C )下軟化并交聯(lián)該軟化材料也是充分的。由于 在上述的溫度狀態(tài)之下材料軟化，也可能發(fā)生覆蓋膜的交聯(lián)或粘接。取決于使用的塑料的粘度，不熔化或黏化材料也可發(fā)生層疊。膜被加熱直到膜材 料軟化，其隨后以粘性方式流動?？蛇x的，也可通過使用溶劑執(zhí)行層疊。溶劑被施加到要被貼附的基板的區(qū)域。為 了選擇性施加，溶劑例如可通過掩模被噴射或涂刷或壓印。隨后將被層疊的膜放置于頂部并通過另外的掩?；驔_模按壓。此貼附也可在不施 加任何熱的環(huán)境溫度下執(zhí)行。在此實(shí)施例中，優(yōu)選層疊上預(yù)成形的膜。由于溶劑而開始溶 解的材料被按入膜的預(yù)成形的腔區(qū)域并形成楔形材料。在本發(fā)明中，詞“腔”是指三維成形的任何流體傳送結(jié)構(gòu)，諸如通向閥或袋(pouch) 的線路、細(xì)長的通道。使用的流體可以是流體和氣體。有利的，平滑的平坦基板被用作微流體裝置的基底。基底或基板也可由膜形成。微 流體結(jié)構(gòu)隨后僅由腔形成，具體地入口腔、樣本腔、比率腔(ratiochamber)以及通道，其形 成為膜中的三維結(jié)構(gòu)并被提升到未結(jié)構(gòu)化的基板平面之上。腔和通道形成基板表面之上的完整的微流體網(wǎng)絡(luò)。有利的，基板內(nèi)的流體傳送結(jié)構(gòu)也可被膜中的腔(諸如具體地基板中的通道部分 或開口)覆蓋?；逯械拈_口可連接到基板的頂部和底部的流體網(wǎng)絡(luò)，或通過樣本流體穿 過其可被引入微流體網(wǎng)絡(luò)的基板中的開口形成入口區(qū)域?；逯械拈_口嘴或通道端部終止于基板表面且，由于開口或通道延伸進(jìn)入基板， 對位于基板平面之上的膜的腔形成臺階。在由毛細(xì)裝置操作的微流體裝置中，這種臺階可形成毛細(xì)阻止。根據(jù)本發(fā)明，這種毛細(xì)阻止可被主動或被動地克服。為此，腔壁或腔底必須由基板 的臺階潤濕。膜中的腔或通道結(jié)構(gòu)以圓頂形式(更具體地拱形)方式被提升到基板平面以上。在腔壁和腔底之間的邊緣區(qū)域形成2°到90°的角度，有利的具體地5°到25° 的角度。由于小孔徑角，淺間隙形成在腔的邊緣。在腔的底部區(qū)域此淺間隙高度產(chǎn)生高的 毛細(xì)力。為了實(shí)現(xiàn)毛細(xì)阻止的被動克服，腔的外邊緣被設(shè)置于橫斷孔或通道末端的臺階邊 緣之上，使得在臺階邊緣與覆蓋臺階邊緣的腔壁之間留下1微米到50微米，更具體地10微米到50微米的毛細(xì)間隙。在操作期間，此毛細(xì)間隙能夠通過在臺階處聚積和凸出的流體前 峰而被克服。在另一實(shí)施例中，未示出，毛細(xì)阻止由疏水區(qū)域形成。這種毛細(xì)阻止例如可通過使 用疏水性塑料或涂層來產(chǎn)生。此毛細(xì)阻止也可被克服通過潤濕相鄰的膜壁。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，薄膜(membrane)被設(shè)置于膜和基板之間。這種薄膜可 被設(shè)置例如為了實(shí)現(xiàn)提供的樣本流體的分離或過濾。有利的，薄膜例如被設(shè)置于基板的通 流開口內(nèi)或之上，或被設(shè)置于對大氣打開的樣本流體的供應(yīng)腔中。薄膜可具體地被設(shè)置在膜和基板之間的間隙中，使得薄膜能夠橋接毛細(xì)阻止并用 作潤濕輔助。通過在臺階上向下按壓膜可主動克服毛細(xì)阻止，使得毛細(xì)間隙被降低到從基板的 流體傳送結(jié)構(gòu)開始潤濕腔的點(diǎn)。有利的，這種結(jié)構(gòu)可用作閥，穿過基板的通流開口被腔覆蓋。由通流開口形成的毛 細(xì)阻止抑制開口處的流體流動。如果隨后在腔的區(qū)域，膜(即，通流開口之上的腔壁)被壓下，則通過發(fā)生的潤濕 這種流體流可以繼續(xù)。彈性腔壁因此用作微流體網(wǎng)絡(luò)中的可逆彈性開口閥。由于它的回彈 尺寸的穩(wěn)定性，膜材料回到它的原始位置，使得一旦定量供應(yīng)的第一劑量的流體流出，另外 劑量的流體也能被定量供應(yīng)。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，膜被層疊到基板的頂部和底部并覆蓋那里的微流體結(jié) 構(gòu)或形成微流體腔。取代沖?；驔_頭或其他通過向下按壓腔壁使膜變形以潤濕的電動機(jī)械工具，也可 通過引入壓縮空氣或通過彎曲基板定量供應(yīng)流體。為此目的，彈性基板在基板載體上的接觸點(diǎn)或引導(dǎo)件處的一側(cè)或兩側(cè)被夾緊 并隨后被機(jī)械彎曲。當(dāng)基板具有正向彎曲和/或曲率時，與基板的變形中性核纖維 (deformation-neutral core fibre)相比，表面被拉伸，結(jié)果膜也被拉伸。這保證了腔壁相對于毛細(xì)臺階移動，從而導(dǎo)致潤濕。在彎曲較大處，通道或腔可被 完全關(guān)閉。在輔助容量中，基板也可在遠(yuǎn)離膜的基板側(cè)具有具體地楔形或切除部形式的凹 槽。當(dāng)基板彎曲時，在這些區(qū)域獲得高的彎曲半徑，從而對于腔壁產(chǎn)生特別高度的調(diào)整移 動。有利的，設(shè)置在彎曲期間基板被支撐在其上或用作可移動沖模并因此將彎曲引入 基板載體的支撐件(具體地砧)。在彎曲期間，根據(jù)彎曲的數(shù)學(xué)符號，通道或腔的橫截面區(qū)域變得更小或更大。通道 或腔內(nèi)的流動以這種方式可被有意縮限?？芍芷谛缘夭⒁苑较?qū)蚍绞綀?zhí)行通道或腔的打開和關(guān)閉，因此膜的通道或腔作 為泵操作。因此，例如在覆蓋兩個通道末端的膜腔的情況下，想到的是首先通過沖模向下按 壓腔壁形式的膜以關(guān)閉一個通道末端，然后朝向仍舊打開的第二通道末端移動該沖模并迫 使打開的腔封閉的流體量進(jìn)入第二通道。替代此泵機(jī)制，也可利用蠕動泵的原理，其中鼓在膜通道上的一個方向上移動。在 泵的線性實(shí)施例中，一個接一個設(shè)置的一系列的驅(qū)動器以波形運(yùn)動被驅(qū)動，這樣流體在管狀彈性膜通道中向前傳送。有利的，基板還可通過彎曲振動，例如基板或充滿流體的彈性膜系統(tǒng)的固有諧波 共振(harmonic inherent resonance)被激勵，使得橫波(特別是向前移動的立波)被壓 入流體柱并因此向前驅(qū)動流體或幫助克服毛細(xì)阻止。由于本發(fā)明，制造具有具體地0. 01微升、0. 1微升、0. 2微升、0. 5微升、1微升、3微 升、5微升、10微升和20微升的容積以及其他容積的非常小的容量的腔是可能的，特別是由 上述容量的組合得到的中間尺寸的腔也是可能的。形成膜中的腔優(yōu)選為盤形截面的，腔的橫截面寬度為腔高度的至少20倍。在一個實(shí)施例中，橫截面高度在橫截面頂點(diǎn)區(qū)域中為10到15微米，在邊緣區(qū)域與 最高點(diǎn)或頂點(diǎn)區(qū)域之間的中間橫截面區(qū)域中為5到10微米，且在邊緣區(qū)域中為0. 1微米到 5微米。如果其中不同尺寸的內(nèi)部粒子(例如1到4微米的血小板，7到8微米的紅血球) 被傳輸?shù)臉颖玖黧w流動穿過具有這種橫截面的通道，則白細(xì)胞累積在橫截面的頂點(diǎn)區(qū)域， 紅血球在中央?yún)^(qū)域且血小板在橫截面的邊緣區(qū)域。這樣能夠分離血液組分，特別是當(dāng)流動被分離時，S卩，例如當(dāng)橫截面相應(yīng)地分岔或 并入具有關(guān)聯(lián)的橫截面直徑的通道或通流開口時。在一個實(shí)施例中，設(shè)想腔的頂點(diǎn)或拱頂被降低。這確保微流體結(jié)構(gòu)中存在高的毛 細(xì)操作，不僅在膜腔的外部間隙區(qū)域而且在腔的中心。某些塑料材料可具有在熱效應(yīng)下改變和恢復(fù)它們的形狀的能力。為了利用這種形狀記憶性能，聚乙烯膜材料或聚酰胺被加熱到所謂的激活溫度之 上，且在此溫度下期望的形狀被給出。具體地，在此溫度下，腔和/或通道被引入膜中，具體 地通過根據(jù)本發(fā)明使這些腔成形，或者具體地通過熱成形被加熱的膜。然后該膜被快速冷 卻以使得該膜保持它的變形的形狀。后續(xù)加熱該膜至高于激活溫度使得它回復(fù)到它的原始形狀。通過局部加熱由形狀記憶塑料材料這樣處理的通道，該通道能夠沿加熱部分關(guān)閉 或打開。也能夠以這種方式制造關(guān)閉閥，腔通過其經(jīng)由通流開口或通道部分被關(guān)閉。以示例和圖形式，本發(fā)明的另外的特征可以從下面的實(shí)施例推得。


在圖中圖1示出具有在基板平面之上的腔的微流體結(jié)構(gòu)元件，圖2示出具有雙層膜的微流體結(jié)構(gòu)元件，圖3示出被膜覆蓋的通流開口，具有通向通道的毛細(xì)臺階，圖4示出根據(jù)圖3的激活的微流體閥元件，圖5示出用于分離懸浮液組分的微流體通道，圖6示出其中未固定的膜部分覆蓋兩個通道末端的閥元件，圖7示出通過彎曲基板被驅(qū)動的閥元件，圖8示出氣動操作的閥元件，
圖9和圖10示出可被機(jī)械縮限的彎曲條的截面上的通道元件，圖11示出制造期間的膜通道，圖12示出具有降低的中心的膜通道，圖13示出成形工具中的膜通道，圖14a和圖14b示出具有密封和壓力膜的膜通道。
具體實(shí)施例方式圖1示出用于定量供應(yīng)和操作流體的微流體結(jié)構(gòu)的橫截面。微流體結(jié)構(gòu)由基板⑴形成，基板⑴包括呈孔形式的缺口(breach)或開口⑶。膜(2)貼附到基板載體(1)的至少一部分或分離區(qū)域。在未貼附的部分或未貼附的區(qū)域中，膜凸出于平面基板表面之上使得未貼附的膜 部分形成腔(6)，特別的在平坦的基板平面(21)之上形成通道(5)。膜部分優(yōu)選以液體密封方式相對于外界環(huán)境密封腔(6)。作為基板中的開口(8)(具體為微流體網(wǎng)絡(luò)的入口開口)的替換，通道部分(5，20) 或腔(6)和閥空間也可通過膜在基板中被劃定，如下面的描述所示。有利地，微流體腔(6)和通道(5)可成形在未結(jié)構(gòu)化基板的表面之上的膜中，以避 免需要對基板載體(1)進(jìn)行昂貴的微結(jié)構(gòu)化。為了制造微流體裝置，由熱塑性塑料材料構(gòu)成的基板首先被加溫并澆鑄到模具 (mould)中，或者通過在可模制的塑料中印壓出模具的反結(jié)構(gòu)引入通道結(jié)構(gòu)。有利地，具有 至少部分平面的和/或平坦的表面的未結(jié)構(gòu)化基板片可用于這種微流體裝置?；迤钠?面的和/或平坦的表面區(qū)域可相對于彼此以臺階或梯田形式被布置，使得單獨(dú)的表面區(qū)域 相對于平均表面高度處于不同的高度。膜具體地通過層疊被貼附到基板的表面。圖11示出密封或?qū)盈B工藝，其中由塑料制成的平坦的未結(jié)構(gòu)化的基板(1)被支撐 在為層疊工藝形成反支撐的支撐片(31)上。熱塑性塑料材料膜(2)放置于該基板上并通 過可加熱的壓模(pressing die) (31)以壓力P向下壓?；宀牧蟽?yōu)選由純的聚烯烴或聚烯烴的混合物，具體地由聚乙烯、聚丙烯或具有 丙烯或乙烯的共聚物的它們的混合物構(gòu)成。對于膜材料，優(yōu)選使用基于苯乙烯/乙烯/ 丁烯的聚合物，EPR(基于乙烯和聚丙 烯的合成橡膠)，EPDM(基于乙烯丙烯二烯單體的三元共聚物)、聚酰胺(PA)與聚烯烴的合 金(alloy)、PP/EPR/PE、PP/EPDM或PE/EVA/EPDM的混合物、EAA或聚丙烯共聚物的熱塑性 彈性體(TPE)?？蛇x地，也可使用PTFE膜或PTFE混合物或以諸如青銅、玻璃或碳等填料作為膜材 料的PTFE，如果要采用不易潤濕的塑料。壓模(31)具有開口，因此接觸壓力P不施加于安置在開口區(qū)域的基板上的膜。壓模(31)放入處于加熱狀態(tài)的位置并導(dǎo)致膜材料和/或基板材料熔化，詞語“熔 化”是指材料沒有完全變成液體但達(dá)到了在壓力下流動的粘度，或在壓力下可塑性變形。由于層疊(即材料流動到一起和交聯(lián))取決于壓力和層疊溫度兩者，因此這些參 數(shù)可在寬范圍內(nèi)變化。
因而必須選擇壓模的按壓表面的幾何形狀、密封壓力、密封溫度以及密封時間，使 得實(shí)現(xiàn)膜(2)貼附到基板(1)上的期望的強(qiáng)度和貼附力。如果要將膜從模具上移除，應(yīng)調(diào)整層疊以提供2_5N/10mm的粘接強(qiáng)度以容易地移 除粘接劑或提供5-20N/10mm以更牢固的貼附粘接劑。對于固定的層疊，采用20-80N/10mm的貼附值，這些貼附值是基于采用IOmm寬的 測驗(yàn)片的拉伸測驗(yàn)。使用的接觸壓力P在70°C到170°C的密封溫度下具有0. 2-20N/mm2的 值。觀察的密封時間為從0. 2秒到200秒之間?；宀牧暇哂斜饶げ牧细叩娜刍瘻囟群?或玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)在選定的溫度 范圍內(nèi)執(zhí)行層疊時，這導(dǎo)致膜材料更大的軟化，從而致使在層疊條件下膜材料具有比基板 更高的流動能力。由于沖模(31)施加壓力P于膜(2)和基板⑴上，膜材料具體由于較低的剪切粘 度而流動。具體地，壓力和剪切力導(dǎo)致膜材料轉(zhuǎn)移到?jīng)_模(31)的沒有接觸壓力的區(qū)域中，且 由此在沖模的開口的邊緣區(qū)域中形成楔形材料(11)。優(yōu)選地，在沖模(31)的開口區(qū)域中不發(fā)生膜(2)和基板(1)的粘接，從而形成未 貼附區(qū)域(25)。由于材料的流動，材料在未貼附區(qū)域凸起并在基板和膜之間形成流體傳送 結(jié)構(gòu)。這些可能是如圖11中的通道(5)、或腔(6)或微閥。形成的楔形材料(11)促使膜在未貼附區(qū)域向上并支撐膜結(jié)構(gòu)。有利地，膜腔(6)可布置于基板(1)的孔(8)或通流(througflow)開口 (8)之上。 由于膜是彈性的它能夠容易地變形，其結(jié)果是能夠控制基板通道(5)中的或穿過位于基板 的頂和底之間的通流開口(8)的流動。正如圖1可以看出的，膜腔(6)可以通過被層疊貼附的區(qū)域(24)來密封，以使其 對外界為液體密封的。膜腔(5)或膜通道(5)的形狀既取決于膜材料的層疊狀況，諸如壓力、層疊時間和 溫度，又取決于壓模(31)的幾何形狀。圖12示出層疊工藝，其中使用了具有不同尺寸的開口的壓模(31)。在較小的右手 邊的開口區(qū)域中以及在位于壓模(31)中間的較大的凹槽區(qū)域中，膜(2)向上凸起且楔形材 料(11)被形成。在中心區(qū)域中，凸起導(dǎo)致膜(2)相對于基板⑴的波形橫截面，由此形成兩個通道 (5)。有利地，在通流開口(8)的區(qū)域中這種波結(jié)構(gòu)可用作膜(2)的凸入通流開口(8)的中 心區(qū)域(centre zone)，如圖12所示，這確保克服了由開口(8)形成的毛細(xì)阻塞，通過潤濕 下沉的(sagging)中心區(qū)域中的膜。如圖13和14所示，有利地設(shè)想最終的膜腔應(yīng)該通過壓模成形。為此目的，壓模 (31)在按壓表面具有半圓的凹槽。在按壓過程中，膜(2)向上凸起直到它鄰接凹槽的表面并因此恢復(fù)了如圖13所示 的半圓形狀。具有密封層的膜發(fā)生膜材料的特別強(qiáng)大的位移。如圖2所示，這種膜(2)由覆蓋膜(3)和密封膜⑷構(gòu)成。密封膜優(yōu)選由EVA制 成并具有比覆蓋膜⑶和基板⑴更低的熔點(diǎn)。
在加熱和施加壓力P期間，主要地，在選擇的層疊溫度下具有最低的剪切粘度的 密封膜材料位移到未貼附區(qū)域(25)并形成楔形物(11)。位移的材料的量、楔形材料的凸起 程度和尺寸取決于層疊時間、接觸壓力和溫度等參數(shù)。圖2、14a和14b顯示當(dāng)溫度保持恒定時，在不同的密封時間之后的用于制造流體 通道的層疊工藝或密封工藝。在第一密封時間tl之后，由密封膜(4)和覆蓋膜(3)構(gòu)成的膜結(jié)構(gòu)凸入根據(jù)圖 14a的半圓凹槽中并部分地充滿了它。來自密封膜(4)的材料呈楔形(11)累積并將膜提升離開基板表面。通過比較圖 14b和圖14a所示，密封膜(4)的材料厚度隨密封時間的增加而減小。在相對較長的密封時 間t2之后，密封膜(4)的厚度顯著減小，材料流入現(xiàn)已被覆蓋膜(3)完全填滿的壓模(31) 的半圓空腔。根據(jù)圖14b，由密封材料在其側(cè)面(至少在側(cè)區(qū)域和底區(qū)域)限制的初始的半圓通 道(5)在密封時間t2之后現(xiàn)大概呈圓形。由于密封膜(4)的材料的流動，形成在覆蓋膜(3)和基板⑴之間的間隔可被完 全填滿。有利地，中間間隔(6)的填充水平從0. 1 %到90 %，特別有利地從0. 1 %到30 %， 更特別地從0. 到5%被實(shí)現(xiàn)。楔形物的尺寸實(shí)質(zhì)性影響通道結(jié)構(gòu)(5)的邊緣區(qū)域中的毛細(xì)力。具有基板(1)與通道(5)的壁之間的1°到10°的開口角度，具有5°的孔徑角(aperture angle)和接近三角形的開口橫截面，250 μ m寬的通道 (5)內(nèi)可獲得約10微米的中間高度或頂點(diǎn)高度。在ΙΟμπι寬的邊緣區(qū)域內(nèi)，如果沒有楔形物(11)存在，則間隙高度將小于 Ium0這種數(shù)量級的邊緣間隙由于它的高度低將具有強(qiáng)大的毛細(xì)效應(yīng)并將形成前置尖頭 (preshooter)，即在它之前的毛細(xì)前峰(capillary fronts)。楔形物(11)的存在有利地導(dǎo)致這些高毛細(xì)邊緣區(qū)域被有意地填充，從而防止不 期望的前置尖頭效應(yīng)。因此，通過圖1所示的孔徑的角度和頂點(diǎn)(13)的高度，可以以目標(biāo)方式調(diào)整制造 期間的膜腔(6)和膜通道(5)的毛細(xì)性質(zhì)。有利地，膜腔(6)的成形可以由沖模(31)中的凹槽的幾何形狀影響，也可以由凹 槽的區(qū)域的沖模(31)的出口影響。反壓力能夠施加到出口，例如通過從外部向制造裝置中引入氣壓。以這種方式可 以控制凸起工藝的速度。圖3和4示出被膜覆蓋基板的頂和底的微流體裝置。通道(5)形成于基板(2)的 頂部和底部并穿過橫斷孔(8)而彼此流體連接。在橫斷孔(8)的頂上的出口處，存在邊緣或臺階(12)。穿過底部通道并在橫斷孔 (8)內(nèi)上升的流體形成凸入橫斷孔上端的膜腔(6)的彎液面(meniscus) (9)。凸出于腔內(nèi)部之上的膜初始地不與流體的彎液面接觸。因此孔(8)的邊緣用作對 在孔(8)內(nèi)上升的流體的毛細(xì)阻止。也可以無需臺階(12)而制造這種毛細(xì)阻止。膜與孔壁之間的距離必須使得結(jié)構(gòu)的潤濕在邊緣停止，S卩，存在毛細(xì)阻止。
當(dāng)使用彈性膜時，毛細(xì)阻止可通過使膜移動來克服。這樣，流體可以以受控方式被 定量供應(yīng)。為了克服毛細(xì)阻止，在通流開口⑶區(qū)域通過驅(qū)動器(10)以沖頭(punch)或活 塞形式向下按壓拱形的或凸起的膜O)，使得從彎液面(9)到膜壁發(fā)生潤濕。如果驅(qū)動器 (10)完全向下按壓，它也可有意終止定量供應(yīng)過程，因?yàn)楸粔合碌哪? 沿基板頂部以及 沿臺階關(guān)閉孔(8)，形成密封。如果驅(qū)動器(9)移回來，由于膜材料的彈性恢復(fù)力和/或由于待測流體的流體壓 力，腔(6)打開。在定量供應(yīng)過程期間被驅(qū)動的膜腔(6)可實(shí)現(xiàn)各種功能，即通過驅(qū)動器(10)打開 和/或關(guān)閉腔(6)的閥功能以及部分關(guān)閉的節(jié)流功能。通過控制打開和關(guān)閉還可獲得泵功 能。取代驅(qū)動器，也可利用某些塑料材料(諸如聚乙烯或聚酰胺)的形狀記憶性質(zhì)以
移動腔壁或通道壁。為此目的，在制造期間塑料材料被加熱到具體的激活溫度之上，這可通過層疊工 藝來完成。由此獲得的形狀，例如前述形狀中的一個，通過快速冷卻被凍結(jié)。如果材料后續(xù) 再被加熱到激活溫度之上的點(diǎn)，它恢復(fù)到它的原始形狀。具有半圓形凸面的膜壁接著失去它的拱形形狀，例如由于圖3所示的成形工藝關(guān) 閉橫斷孔⑶。也可通過變形實(shí)現(xiàn)腔壁的位移以克服毛細(xì)阻止?？赏ㄟ^熱電極、平坦的加熱沖模或一個或多個散熱器局部執(zhí)行加熱。由于對于低 于50°C范圍內(nèi)(具體從20°C到40°C)的激活溫度也可獲得這種材料，因此通過樣本材料的 熱激活也是可能的。為此，裝置被冷卻到低于激活溫度以下的溫度，例如到25°C，例如該激 活溫度為30°C。在高于激活溫度的溫度下，例如35°C，樣本流體被引導(dǎo)，并由此自動激活膜 壁的變形，由此打開和關(guān)閉微流體毛細(xì)阻止和閥。由于某些塑料以同樣的方式與UV光反應(yīng)，這種形狀記憶效應(yīng)也可通過UV光的照 射而被激活。例如通過受控遠(yuǎn)程UV激光器或通過使用光學(xué)纖維將光耦合進(jìn)入通道，可以局 部耦合入UV光以及激活膜的移動。在根據(jù)圖4的橫斷孔(8)處，可能的毛細(xì)阻止也可被被動克服。為此，腔頂點(diǎn)(13) 和腔壁被制造且被三維成形使得從1微米到20微米的毛細(xì)間隙，具體地從3微米到10微 米的毛細(xì)間隙，保持在橫斷孔(8)的邊緣之上。在橫斷孔(8)內(nèi)向上流動的流體形成橋接這種毛細(xì)間隙的彎液面(9)，并由此被 動關(guān)閉毛細(xì)阻止。有利地，膜腔(6)朝向臺階邊緣被布置，使得腔的邊緣區(qū)域的高毛細(xì)作用力被用 以形成毛細(xì)橋接。有利地，過渡區(qū)域還可由親水涂層給出以輔助潤濕。根據(jù)本發(fā)明的制造方法特別適用于制造位于基板之上的流體通道(5)，其寬度是 通道高度的倍數(shù)。通道寬度為通道高度的至少5倍，具體地通道高度的10到50倍。這種結(jié)構(gòu)可參見圖5。微流體通道( 在中心區(qū)域A(U)優(yōu)選具有10微米的高 度、在鄰接區(qū)域B內(nèi)具有5微米至10微米的高度以及在邊緣區(qū)域C內(nèi)具有2至5微米的高 度。由于膜通道(5)的有限垂直范圍，后者可被用以分離血液組分。在穿過通道流動時，諸 如紅血球的較大的血液粒子優(yōu)選置于區(qū)域A中，諸如血小板的中等粒子優(yōu)選置于區(qū)域B中，且小的血漿組分優(yōu)選置于區(qū)域C中。通過分離這些區(qū)域，例如通過流動區(qū)域中的相應(yīng)開口 將血液組分分流或轉(zhuǎn)移進(jìn)入橫斷孔，血液組分可被分類、分離或過濾。如果膜(2)上的定義點(diǎn)未貼附到基板且如果此區(qū)域流體連接到微流體系統(tǒng)，則該 結(jié)構(gòu)可被用作微流體閥。例如，通過適當(dāng)選擇膜的機(jī)械性質(zhì)，可以設(shè)定一定的壓力/體積流 動比率。此外，流動容量(fluidic capacity)和貯存池可以以受控方式引入系統(tǒng)。在根據(jù)圖6的閥中，彈性膜(2)沿基板的平面貼附到基板⑴上。在貼附之 后，彈性膜( 安置在未貼附區(qū)域0 的基板上。如果隨后流體以一定壓力被引導(dǎo)，膜(2) 在區(qū)域0 中擴(kuò)張，使得在基板中兩個通道末端OO)流體連接。使用壓縮空氣(30)在膜上施加一個附加的回復(fù)力。閥可通過壓縮空氣被打開和 關(guān)閉?？蛇x地，在此實(shí)施例中，如圖6中的虛線所示，制造之后也可獲得凸起的腔(6)，其 使通道(5)的末端彼此流體連接。在此實(shí)施例中，腔也可通過壓縮空氣或沖模被打開或關(guān) 閉。在根據(jù)圖7所示的另一實(shí)施例中，微流體裝置在接觸點(diǎn)被夾緊并如箭頭所示 方向彎曲。由于箔基板組合件的彎曲，要么，在向上彎曲的情況下，膜(2)被提升遠(yuǎn)離未貼 附表面05)并允許流體流動穿過，要么，在向下彎曲的情況下，膜(2)被拉伸并由此壓到未 貼附區(qū)域0 上。這樣，通過彎曲可實(shí)現(xiàn)閥、泵或節(jié)流功能。有利地，為了定位和強(qiáng)化彎曲， 在基板中設(shè)置凹槽。這被設(shè)置在將取得最大彎曲半徑的點(diǎn)處，即優(yōu)選在微流體定位元件的 下面。流體或粉末的貯存和釋放在芯片實(shí)驗(yàn)室(lab-on-a-chip)中是重要的課題。流體 或粉末從芯片被分別包封和貯存通常是有利的。如果必要，容器可被施加到芯片。然而，將容器流體耦合到芯片的流動系統(tǒng)上通常是成問題的。如圖8示出一個引導(dǎo)流體或懸浮液進(jìn)入微流體裝置(芯片)的實(shí)施例。在容器被充滿流體或懸浮液之后，容器或水泡0 被防擴(kuò)散膜密封。具體地，流 體可以是分析物。自粘接或自密封層或膜被施加到容器08)的密封膜上。容器在這種條 件下可被貯存。為了使用容器，它被放置于基板(1)的凹槽02)中，其上粘接層09)與基板實(shí)現(xiàn) 密封粘接。在此貼附或組裝期間，容器例如使用針(34)被打開。自粘接層與芯片接觸并密 封芯片和容器上的開口。在裝置的頂部，通道( 形成在基板中。針(34)是被固定到(具體地以粘接 劑)基板中的孔(8)中的空心針?？蛇x地，針(34)可在基板載體(1)的成型或注塑成型 (injection moulding)期間通過插入成型或注塑成型而形成。通道(5)經(jīng)由膜O)中的開口(8)流體連接到通道(5)。開口(8)被對氣體可滲 透且實(shí)質(zhì)上對水性流體不可滲透的疏水閥、疏水出口覆蓋。膜(2)通過其表面貼附到基板，具有位于針開口和通道末端處的未貼附區(qū)域。膜 安置在未貼附區(qū)域上以形成密封。通過引導(dǎo)壓縮空氣(30)，膜被制造成向上凸起，如圖8中 的虛線所示。壓縮空氣流動穿過第一空心針(34)進(jìn)入容器并使分析物穿過第二空針(34) 轉(zhuǎn)移到通道(5)中。圖10示出一個實(shí)施例，其中穿過通道的體積流量(volume flow)以受控方式被縮限。具有分級厚度的基板(1)在第一區(qū)域具有較大的厚度。在此區(qū)域存在入口(35) 和出口(36)。入口(35)和出口(36)可連接到微流體網(wǎng)絡(luò)(未示出)的其他流體結(jié)構(gòu)。入 口(35)和出口(36)的分支為在基板中延伸并被膜(2)覆蓋的兩個通道(5)。在相鄰區(qū)域 中，基板的厚度顯著減小，如根據(jù)圖9的橫截面所示。流體連接到第一區(qū)域中的通道的膜通 道( 形成在第二區(qū)域中，這些通道被提升到那點(diǎn)上為平坦的基板的平面之上。厚度減小的基板(1)安置在支撐構(gòu)件06)上，具體地砧。此基板區(qū)域可采用作用 到基板末端的驅(qū)動器(10)被彎曲。如圖10中所示，彎曲拉伸膜通道(5)，從而縮限膜通道
5)內(nèi)的體積流量。
參考標(biāo)號
1-基板
2-膜
3-覆蓋膜
4-密封膜
5-通道
6-腔
7-流體
8-孔/通流開口
9-彎液面
10-驅(qū)動器
11-楔形材料
12-臺階/邊緣
13-頂點(diǎn)
15-血小板
16-紅血球
17-血漿
20-通道末端
21-基板平面
22-凹槽/切除I
23-接觸點(diǎn)
24-貼附區(qū)域
25-未貼附區(qū)域
26-支撐構(gòu)件
27-疏水出口
28-容器/水泡
29-自粘接層
30-壓縮空氣
31-壓模
32-支撐板
33一出口
34一針
35一入口
36一出口
權(quán)利要求
1.微流體結(jié)構(gòu)，包括基板(1)以及平坦地貼附到具有未貼附部分0 的該基板(1)的 膜0)，使得腔(6)或通道( 形成在該未貼附部分0 中的基板平面之上，其特征 在于在該未貼附部分0 和貼附部分04)之間的邊緣區(qū)域中，楔形材料(11)通過在該 膜(2)被粘接到該基板(1)時該膜的材料的粘性流動形成，該楔形材料(11)在該腔的壁和 該基板(1)之間形成過渡并抬起該腔的壁離開該基板平面01)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該膜(2)是多層膜，具體為雙層膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該膜(2)包括設(shè)置于該基板上的密封 層(4)和設(shè)置于該密封層(4)之上的覆蓋層(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該密封層(4)具有比該覆蓋層(3)更 低的熔化和/或軟化溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該密封層的軟化溫度是60°C到 200°C，特別是 85°C到 IlO0Co
6.根據(jù)權(quán)利要求4的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該覆蓋層(3)的軟化溫度是150°C到 350 °C，特別是 200 °C 到 300 0C ο
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于微流體網(wǎng)絡(luò)在該基板平面之上 由該腔(6)和/或該通道(5)形成。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于通道(5)形式的凹槽02)形成 在該基板(1)中且該膜中的腔(6)或通道( 覆蓋該基板的通道部分(5)的一個末端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該基板(1)中的該通道部分的壁形成 通向該腔(6)的臺階或通向該膜(2)中的通道(5)的臺階。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或9之一的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該腔(6)或該通道(5)覆蓋 通流開口(8)，具體地，覆蓋穿過該基板(1)的橫斷孔(8)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該腔(6)的外邊緣設(shè)置于該橫斷孔 (8)之上，使得在該腔的壁和該臺階的邊緣(12)之間產(chǎn)生1微米到20微米，特別是3-10微 米的毛細(xì)間隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該通道(5)在頂部和底部通到 該橫斷孔⑶。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該膜(2)被設(shè)置于該基板的該頂部 和該底部。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該腔(6)和/或該通道(5)的 橫截面為盤形，具體為球截形，該橫截面的寬度至少為該橫截面的高度的20倍且在該橫截 面的邊緣區(qū)域中該腔的壁與該基板平面之間形成的角度是1°到20°，特別是5°到 12°。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該腔的高度在該腔的頂點(diǎn)(13)處的 第一橫截面區(qū)域中為10到15微米，在該頂點(diǎn)(1 和該邊緣之間的第二橫截面區(qū)域中為 5-10 μ m,且在第三邊緣區(qū)域中為0. 1 μ m到5 μ m，使得由于不同的橫截面高度，不同尺寸的 流體粒子置于不同的流動區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該流體是血液。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于紅血球主要流入該第一區(qū)域，血小板主要流入該第二區(qū)域，血漿主要流入該第三區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該基板平面的圓頂或拱頂?shù)闹?心(13)相對于外部區(qū)域被降低，使得該基板平面與該拱頂?shù)闹行牡木嚯x小于該拱頂 的壁與該基板平面之間的最大垂直距離的一半。
19.根據(jù)權(quán)利要求19的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于通道(5)或通流開口(8)，具體地橫 斷孔(8)被設(shè)置在該腔的拱頂(1 下面且降低的該拱頂?shù)闹行挠米髅?xì)初始點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求9至11之一的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該臺階的邊緣(12)形成毛 細(xì)阻止，而通過驅(qū)動該柔性的腔的壁，該腔的壁與該臺階的邊緣之間間隔的間隙可被改變 使得該間隙被潤濕。
21.根據(jù)權(quán)利要求14的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于形成在該基板中的至少兩個通道末 端被拱形形狀的腔覆蓋。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該基板(1)具有在未貼附的該膜下 面的區(qū)域中的凹槽(22)，具體地具有在遠(yuǎn)離該膜的該基板的底部的凹槽02)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該凹槽02)是楔形的或球形的或半 球形的或矩形的。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該基板(1)是柔性的，具體地可經(jīng)受 彎曲應(yīng)力，具體地可在楔形區(qū)域中以可逆方式彈性彎曲。
25.根據(jù)權(quán)利要求M的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該基板(1)包括機(jī)械夾緊裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該夾緊裝置是引導(dǎo)件和接觸點(diǎn)(23)。
27.根據(jù)權(quán)利要求1或2的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該基板材料是彈性的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該基板厚度沿該腔和/或該通道的 部分范圍減小，使得此區(qū)域在減小的彎曲力下變形，更具體地使該膜中流體腔或流體通道 的截面發(fā)生變化。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于支撐構(gòu)件( )，具體地砧，被設(shè)置在 基板(1)的下面，用于支撐該厚度減小的基板。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀或四的微流體結(jié)構(gòu)，其特征在于該流動通道形成可通過彎曲該 結(jié)構(gòu)被調(diào)整的縮限。
31.具體地根據(jù)前述權(quán)利要求構(gòu)造的微流體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中平坦的平面膜(2) 被層疊到平坦的片狀基板(1)上，其特征在于為了該層疊，具有至少一個凹槽02)或開口 的掩模(31)在壓力和/或熱效應(yīng)下被按壓到該基板上的膜( 上，其中該膜至少達(dá)到膜和 /或基板介質(zhì)粘性流動進(jìn)入該凹槽或開口的區(qū)域中的溫度，使得楔形材料(11)被形成且該 膜在該凹槽區(qū)域凸出以形成腔。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于盤狀掩模(31)被使用。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32的方法，其特征在于至少兩層的膜(2)被層疊到該基板上， 而鄰近該基板的該膜的層，具體地密封層G)，具有比外部覆蓋膜C3)更低的軟化點(diǎn)和/或 熔化點(diǎn)，且在層疊期間設(shè)定接近該密封膜的熔化和/或軟化溫度的溫度。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其特征在于設(shè)置70°C到350°C，具體地120°C到150°C 的層疊溫度。
35.根據(jù)權(quán)利要求31到34之一的方法，其特征在于該膜( 采用輥模形式的掩模層疊到該基板(1)上。
36.根據(jù)權(quán)利要求31到34之一的方法，其特征在于該膜通過沖模層疊器形式的掩模 層疊到該基板上
37.定量供應(yīng)微流體網(wǎng)絡(luò)中的至少一種流體的方法，其中該網(wǎng)絡(luò)具有至少一個流體傳 送通道( 和/或流體傳送腔(6)，其每個通過模制在基板平面之上的膜( 被形成，且其 中覆蓋通流開口或橫斷孔(8)的該通道(5)和/或該腔(6)形成毛細(xì)阻止，且其中通過激 活該膜，該腔的壁與該橫斷孔之間的間隙尺寸減小，以使得該膜由于毛細(xì)阻止的消除而被 潤濕。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其特征在于該腔(6)或通道的頂部在該通流開口(8)的 方向上使用沖模(10)被向下按壓。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其特征在于設(shè)置于該膜(2)與該基板(1)之間的薄膜 被向下按壓直到該薄膜被潤濕。
40.定量供應(yīng)微流體網(wǎng)絡(luò)中的至少一種流體的方法，其中該網(wǎng)絡(luò)具有至少一個流體傳 送通道( 和/或流體傳送腔(6)，其每個通過模制于基板平面之上的膜形成，其特征 在于通過彎曲該基板(1)，該流體傳送通道( 或該流體傳送腔(6)的高度至少是部分變 化的。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其特征在于該基板(1)在基板(1)中的凹槽0 的區(qū) 域中被彎曲。
42.根據(jù)權(quán)利要求40或41的方法，其特征在于通過彎曲該基板(1)，該橫截面被改 變，使得穿過該微流體結(jié)構(gòu)的流動速率能夠被調(diào)整且該結(jié)構(gòu)具體地用作縮限。
43.根據(jù)權(quán)利要求40或41的方法，其特征在于通過彎曲該基板(1)，該流體傳送結(jié)構(gòu) 的橫截面被關(guān)閉，結(jié)果該結(jié)構(gòu)被具體用作閥或泵。
44.根據(jù)權(quán)利要求40或41的方法，其特征在于通過固有的諧波共振的激勵實(shí)現(xiàn)該基 板(1)的彎曲。
45.根據(jù)權(quán)利要求40或41的方法，其特征在于該基板的彎曲通過橫波具體地在傳播 方向上輔助該流體傳輸和/或毛細(xì)潤濕的連續(xù)立波實(shí)現(xiàn)。
46.定量供應(yīng)微流體網(wǎng)絡(luò)中的至少一種流體的方法，其中該網(wǎng)絡(luò)具有至少一個流體傳 送通道( 或流體傳送腔(6)，其每個通過模制于基板平面之上的膜形成，其特征在 于該膜材料加熱到激活溫度之上并因此改變形狀，具體地通過材料的形狀記憶效應(yīng)改變 形狀。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其特征在于在形狀改變期間，閥被打開或關(guān)閉。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其特征在于通道(5)被打開或關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于定量供應(yīng)進(jìn)入微流體網(wǎng)絡(luò)的流體的微流體裝置。微流體通道或腔至少部分是通過在基板載體之上的膜中引入合適的結(jié)構(gòu)而形成的，使得穿過網(wǎng)絡(luò)的至少一些流體的流動發(fā)生在基板的平面之上。為了在膜中形成穩(wěn)定的通道結(jié)構(gòu)或腔結(jié)構(gòu)，設(shè)想在未貼附和貼附部分之間的邊緣區(qū)域中，楔形材料是通過膜粘接到基板上時膜材料的粘性流動形成的，此楔形物在腔壁和基板之間形成過渡并在基板平面之上提升腔壁。在完成的微流體結(jié)構(gòu)的一種制造方法中，平坦的平面膜層疊到平坦的片狀基板上。在層疊期間，具有至少一個凹槽或開口的掩模在一定壓力下和/或一定加熱效應(yīng)下被按壓到膜上以及按壓到基板上。膜由此被帶到一個溫度，在該溫度下膜和/或基板介質(zhì)粘性流動進(jìn)入凹槽或開口區(qū)域，使得形成楔形材料且膜在凹槽區(qū)域內(nèi)向上凸出以形成腔。本發(fā)明還涉及定量供應(yīng)微流體結(jié)構(gòu)的至少一種流體的方法，其中毛細(xì)阻止通過驅(qū)動膜而被克服，在毛細(xì)阻止被消除時膜被潤濕。
文檔編號F16K99/00GK102112229SQ200980130360
公開日2011年6月29日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者德克·庫羅斯基, 托比亞斯·羅登費(fèi)爾斯, 格特·布蘭肯斯滕, 瑪麗奧·亨普爾 申請人:貝林格爾英格海姆米克羅帕茨有限責(zé)任公司