[发明专利]具有互连的微流体器件

说明书

技术领域

本发明通常涉及微流体器件领域及其制作方法。特别地，针对设置有互连的微流体器件。

背景技术

微流体器件通常是指微加工器件，其用于抽吸、取样、混合、分析和配量液体。其突出的特性是源自液体显示在微米尺度的特殊行为(参见Brody J P,Yager P,Goldstein R E and Austin R H1996Biotechnology at low Reynolds Numbers Biophys.J.713430-3441以及Knight J B,Vishwanath A,Brody J P and Austin R H1998Hydrodynamic Focusing on a Silicon Chip:Mixing Nanoliter in Microseconds Phys.Rev.Lett.803863-3866)。液体在微流体器件中的流动通常是层流。远低于1纳升的体积可以通过制作横向尺寸在微米范围内的结构而达到。在大规模被限制(通过反应物的扩散)的反应可以被加速(参见Squires T M and Quake S R2005Microfluidics:Fluid physics at the nanoliter scale Rev.Mod.Phys.77977-1026)。最后，液体的并行流可能可以准确以及重现性控制，以允许化学反应以及在液/液和液/固界面安排梯度(Kenis P J A,Ismagilov R F and Whitesides G M1999Microfabrication Inside Capillaries Using Multiphase Laminar Flow Patterning Science28583-85)。微流体相应地被用于生命科学中各种应用。

很多微流体器件具有用户芯片界面和封闭的流动路径。封闭的流动路径促进了功能元件(例如，加热器、搅拌器、泵、UV检测器、阀等等)集成到一个器件，同时最小化有关泄漏和蒸发的问题。

在微流体器件中处理的液体通常使用流体互连引入。然而，这样的互连可能不适合所有的应用。

例如，如在N.H.Bings et al.,Anal.Chem.,71(15),pp3292-3296,1999揭露的解决方案依赖于部分钻入玻璃和插入其中的石英玻璃的孔。然而，所获得的互连是明显不适于高机械应力。

另一种解决方案(例如参见C.Chiou et al.,J.Micromech.Microeng.141484,2004)包括插入毛细管到聚四氟乙烯套管中，又将后者粘到钻孔中。然而，该解决方案需要复杂、昂贵的组件。

又一种解决方案(例如参见A.Puntambekar et al.,J.Micromech.Microeng.1235,2002)是使用利用聚合物凸缘插入件的复合管锁定系统。然而，该解决方案涉及到复杂的组装、复合材料并且是昂贵的。

此外，上述的各个解决方案都是劳动密集的。

出于完整性的考虑，其它解决方案已被开发，例如参见，

-D.Sabourin et al.,Microfluidics&Nanofluidics,vol.9,no.1,pp.87-93,2010；

-T.Thorsen et al.,Science,Vol.298no.5593pp.580-584,2002；

-C.F.Chen et al.,9(1):50-5,Lab Chip,2009；以及

-D.M.Hartmann et al.,Lab on a Chip,8,609-616,2008；

然而，这些解决方案不适于许多应用，即要么太复杂或太具体或劳动密集等等，不适合用于诸如玻璃、硅之类的多种材料。

最后，可能最广泛使用的解决方案依赖于可商业获得的被粘到微流体器件上的端口(例如参见，Upchurch Scientific)，例如参见www.idex-hs.com/。然而，该解决方案导致了大的占用面积并产生了大量的死区体积。它进一步需要在孔上对准端口，其可能是耗时的并需要仪器用于校准。

发明内容

根据第一方面，本发明被实施为微流体器件，其包括：第一层，第二层，第一层和第二层被组装以致面向彼此，在第二层中的微通道，具有渐缩部分的渐缩导管，其中渐缩部分在微通道的端部的水平处被插入形成在第一层中的相应形状的通孔中从而实现了微通道和导管之间的流体连通，以及通过组装的第一层和第二层的方式使渐缩部分被阻止在通孔中。