一種微流體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微流體器件，用于控制和/或處理和/或檢測微流體的一種或多種信號，其包括邏輯電路區(qū)域及流體區(qū)域，其中，在所述流體區(qū)域中包括至少一個貫穿所述器件的上下表面且允許所述微流體流過的流體通道。
【專利說明】一種微流體器件及其制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種器件及其制造工藝，尤其涉及一種用于控制和/或處理和/或檢測微流體的一種或多種信號的微流體器件及其制造工藝。

【背景技術】
[0002]目前，在生物、化學、材料等涉及流體操作的科學實驗中，如樣品DNA的制備、液相色譜、PCR反應、電泳檢測等都是在液相環(huán)境中進行，樣品制備、生化反應、結果檢測等步驟都集成在生物器件上，實驗所用流體的量就從毫升、微升級降至納升或皮升級。因此需要能夠精密控制與操作流體的微流體器件。
[0003]現(xiàn)有的流體器件往往是在器件的平面方向上布局流體，或在流體運動方向上的絕大部分路徑排布在器件平面內。對于日趨精密的流量控制以及復雜的后續(xù)操作、結果檢測、數(shù)據(jù)分析與存儲等要求，現(xiàn)有的器件技術很難全部滿足。


【發(fā)明內容】

[0004]為了克服上述技術缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提供精密測量的微流體器件。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種微流體器件，用于控制和/或處理和/或檢測微流體的一種或多種信號，其包括邏輯電路區(qū)域及流體區(qū)域，其特征在于，在所述流體區(qū)域中包括至少一個貫穿所述器件的上下表面且允許所述微流體流過的流體通道。
[0006]優(yōu)選地，在本發(fā)明中，所述每個流體通道內的內壁上都附著有至少一個傳感器，用于感測流過所述流體通道的微流體的一種或多種信號。
[0007]優(yōu)選地，在本發(fā)明中，在所述流體區(qū)域內包括由mxn個流體通道組成的流體陣列，其中m，η為自然數(shù)。
[0008]優(yōu)選地，在本發(fā)明中，所述邏輯電路區(qū)域中設置有具有行選擇器及列選擇器的邏輯電路，所述流體陣列中的每個流體通道的內壁上均附著有至少一個傳感器，所述傳感器與所述行選擇器和/或列選擇器相關聯(lián)。
[0009]優(yōu)選地，在本發(fā)明中，所述邏輯電路區(qū)域設置在所述流體區(qū)域的外圍。
[0010]優(yōu)選地，在本發(fā)明中，所述流體通道的孔徑及密度被設計成使所述微流體經(jīng)過所述流體通道分流之后的流量范圍在0.01皮升至10毫升之間。
[0011]另外，本發(fā)明提供一種用于制造如前所述的微流體器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0012]-提供一襯底；
[0013]-在所述襯底上沉積材料層；
[0014]-通過微電子加工工藝對所述材料層進行圖形化，以在所述流體區(qū)域內形成至少一個開口區(qū)域；
[0015]-通過通孔刻蝕技術或打孔技術對所述開口區(qū)域中的襯底進行刻蝕或打孔，以形成至少一個貫穿襯底上下表面的流體通道；
[0016]-去除所述材料層。
[0017]優(yōu)選地，在本發(fā)明中，所述襯底的材料選自導體材料、半導體材料、絕緣材料及高分子材料中的一種或多種。
[0018]基于上述設置，本發(fā)明所提供的微流體器件包含貫穿于器件的通道陣列，能夠對待處理微流體進行分流，形成更小量的流體，也可以對微流體進行檢查，同時該器件還能夠組合使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實施例提供的微流體器件的結構示意圖；
[0020]圖2a_2e為本發(fā)明一優(yōu)選實施例提供的微流體器件制造工藝流程圖；
[0021]圖2f為圖2e的立體圖。

【具體實施方式】
[0022]以下將結合具體實施例及附圖對本發(fā)明的優(yōu)點做進一步的描述。
[0023]請參見圖1，為本發(fā)明一優(yōu)選實施例提供的一種方形微流體器件100，其包括一大致呈方形的流體區(qū)域I1及在流體區(qū)域110周圍的邏輯電路區(qū)域120。流體區(qū)域110中包括一由mxn個貫穿器件上下表面的流體通道111組成的流體陣列，流體陣列中每個流體通道110的內壁上都設置有至少一個傳感器和/或探針(未示出)，用于控制、處理或檢測流過其流體的一個或多個信號。邏輯電路區(qū)域120中則包括相互連接的邏輯電路(未示出)及存儲器(未示出)，邏輯電路中具有與前述傳感器相關聯(lián)的行選擇器及列選擇器，用于精確定位每個流體通道所檢測到的信號，通過運算處理，從而提高信號強度及檢測的靈敏度。檢測結果被存放在存儲器中。
[0024]優(yōu)選地，流體通道111可垂直貫通于器件的表面。在其他優(yōu)選實施例中，流體通道111也能與器件表面的法線呈一定夾角，該夾角為銳角。另外，流體通道的截面形狀為圓形、矩形、三角形、橢圓形或為實現(xiàn)特定功能的其他形狀，以及不規(guī)則形狀。在通道陣列中，各通道截面可以具有一樣的大小與形狀，也可以是不同大小形狀的組合。
[0025]基于上述設置，待檢測的流體經(jīng)過流體通道之后，被分流成更小的流量，通過對流體通道孔徑和密度大小的設計，分流后流體的流量范圍在0.01皮升至10毫升之間。
[0026]本發(fā)明所提供的微流體器件適用于多種科學領域，例如生物、材料、化學等，流體通道中所能檢測的信號包括但不限于電學，磁學，電磁學，熱學，光學，聲學，生物學，化學，機電學，電化學，電光學，電學，熱學，電化學機械，生物化學，生物力學，生物光學，生物熱學，生物物理學，生物電力學，生物電化學，生物電光學，生物電熱學，生物機械光學，生物熱力學，生物熱光學，生物電化學光學，生物機電光學，生物電熱光學，生物電化力學，物理學或力學性質，或它們的組合。
[0027]如圖2a_2e所示，為本發(fā)明微流體器件的制造方法過程圖，其包括如下步驟:
[0028]-提供一襯底101 ；(圖 2a)
[0029]-在襯底101上沉積材料層102;(圖2b)
[0030]-通過微電子加工工藝對材料層102進行圖形化，以流體區(qū)域內形成至少一個開口區(qū)域103 ;(圖2c)
[0031]-通過通孔刻蝕技術或打孔技術對開口區(qū)域103中的襯底進行刻蝕或打孔，以形成至少一個貫穿襯底上下表面的流體通道111 ;(圖2d)
[0032]-去除材料層102。
[0033]在該制造過程中，襯底101的材料可以選自導體材料(如金屬)、半導體材料(如硅、砷化鎵)、絕緣材料(如玻璃、陶瓷)及高分子材料(如PDMS、PMMA)等的一種或多種。沉積材料層102為本領域常見沉積材料，如光刻膠等。
[0034]以硅襯底為例，通孔刻蝕技術的刻蝕速度通?？涛g速率范圍在0.1?20um/min，刻穿500um的硅襯底需要至少100分鐘?？涛g溫度根據(jù)不同設備，襯底溫度變化范圍很大，通常為(-120到200攝氏度)。打孔技術在同樣材料與厚度的襯底情況下，工藝溫度、時間與刻蝕技術相近?；诓煌幕?，本領域技術人員可以輕易理解的是，通孔刻蝕參數(shù)會略有不同，但是通過有限次實驗，以上述條件范圍為基礎，均能實施本發(fā)明所提供的通孔刻蝕技術。
[0035]應當注意的是，本發(fā)明的實施例有較佳的實施性，且并非對本發(fā)明作任何形式的限制，任何熟悉該領域的技術人員可能利用上述揭示的技術內容變更或修飾為等同的有效實施例，但凡未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種微流體器件，用于控制和/或處理和/或檢測微流體的一種或多種信號，其包括邏輯電路區(qū)域及流體區(qū)域，其特征在于，在所述流體區(qū)域中包括至少一個貫穿所述器件的上下表面且允許所述微流體流過的流體通道。
2.如權利要求1所述的微流體器件，其特征在于，所述每個流體通道內的內壁上都附著有至少一個傳感器，用于感測流過所述流體通道的微流體的一種或多種信號。
3.如權利要求1所述的微流體器件，其特征在于，在所述流體區(qū)域內包括由mxn個流體通道組成的流體陣列，其中m，η為自然數(shù)。
4.如權利要求3所述的微流體器件，其特征在于，所述邏輯電路區(qū)域中設置有具有行選擇器及列選擇器的邏輯電路，所述流體陣列中的每個流體通道的內壁上均附著有至少一個傳感器，所述傳感器與所述行選擇器和/或列選擇器相關聯(lián)。
5.如權利要求1所述的微流體器件，其特征在于，所述邏輯電路區(qū)域設置在所述流體區(qū)域的外圍。
6.如權利要求1-5中任一項所述的微流體器件，其特征在于，所述流體通道的孔徑及密度被設計成使所述微流體經(jīng)過所述流體通道分流之后的流量范圍在0.0l皮升至10毫升之間。
7.一種用于制造如權利要求1-6所述的微流體器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: -提供一襯底； -在所述襯底上沉積材料層； -通過微電子加工工藝對所述材料層進行圖形化，以在所述流體區(qū)域內形成至少一個開口區(qū)域； -通過通孔刻蝕技術或打孔技術對所述開口區(qū)域中的襯底進行刻蝕或打孔，以形成至少一個貫穿襯底上下表面的流體通道； -去除所述材料層。
8.如權利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述襯底的材料選自導體材料、半導體材料、絕緣材料及高分子材料中的一種或多種。
【文檔編號】B01L3/00GK104162457SQ201310180749
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年5月16日 優(yōu)先權日:2013年5月16日
【發(fā)明者】俞昌, 杜學東, 唐星 申請人:昌微系統(tǒng)科技(上海)有限公司