[发明专利]微流体光学流体传感器

说明书

背景技术

各种设备可用于感测流体成分。这样的流体成分感测设备常常很大、昂贵且包含需要彼此连接的多个独立部件。

附图说明

图1是示例性微流体光学流体传感器的示意图。

图2是用于形成微流体光学流体传感器的示例性方法的流程图。

图3是示意性地例示另一示例性微流体光学流体传感器的俯视图。

图4是示意性地例示另一示例性微流体光学流体传感器的俯视图。

图5是示意性地例示另一示例性微流体光学流体传感器的俯视图。

图6是示意性地例示另一示例性微流体光学流体传感器的俯视图。

图7是示意性地例示另一示例性微流体光学流体传感器的截面图。

图8是示意性地例示另一示例性微流体光学流体传感器的截面图。

图9是示意性地例示另一示例性微流体光学流体传感器的截面图。

图10是示意性地例示另一示例性微流体光学流体传感器的截面图。

图11-18是示意性地例示另一示例性微流体光学流体传感器的形成的截面图。

具体实施方式

图1是例示示例性微流体光学流体传感器20的截面图。如下文将要描述的，流体传感器20便于对单个微流体芯片或衬底上的流体和流体成分的感测。传感器20可以包括衬底22、微流体通道24、气泡喷射惯性泵(bubble jet inertial pump)26、光学传感器28和光发射器30。

衬底22包括基底或平台，在其上支撑传感器20的其余部件和相关联的电子器件。在一个实施方式中，衬底22包括硅。在其它实施方式中，衬底22可以包括其它材料。在一个实施方式中，衬底22被提供为晶圆的一部分，该晶圆是被切割成个体芯片的管芯。

微流体通道24包括形成于衬底22之上或之内的导管或通路，通过其导引被感测和分析的流体或液体。微流体通道24具有宽度和高度，其每者都是亚毫米尺度的。在一个实施方式中，微流体通道24具有宽度和高度，均具有介于5μm和200μm之间的尺度，标称地介于5μm和50μm之间的尺度。尽管被例示为直线的，但微流体通道24可以具有弯曲的、蜿蜒的、分支的或其它形状。

气泡喷射惯性泵26可以包括形成于衬底22之上的泵，其产生一开始膨胀的气泡，以使相邻流体移动离开气泡或驱动其离开气泡。气泡喷射泵的一个示例包括微型加热器，例如热喷射(TIJ)泵(thermal inkjet pump)。TIJ泵可以利用至少一个电阻器，电流从其中通过。当电流通过该至少一个电阻器时由该至少一个电阻器产生的热可以使靠近电阻器的流体蒸发以生成气泡。当这个气泡一开始被生成并膨胀时，气泡一开始可以驱动相邻流体离开气泡。气泡喷射惯性泵26可以位于沿着通道24靠近某一贮存器并远离不同贮存器或流体交互部件的地方。换言之，惯性泵与贮存器间隔开一距离，该距离小于贮存器与另一贮存器或流体交互部件之间的总流体路径的长度的一半。惯性泵可以利用通道之内的惯性和动量，该通道与其进行连接以产生流体流动的两个贮存器相比相对较窄。出于本公开的目的，术语“惯性泵”是指一种泵送设备，该泵送设备一开始在通道之内双向驱动流体，该通道对于其所连接的贮存器而言相对较窄，但其中，该泵送设备不对称地位于贮存器之间，以使得最终结果是向着两个贮存器中最远的方向驱动流体。

光学传感器28可以包括响应于或基于诸如光之类的电磁辐射对光学传感器22的照射而输出不同的逻辑信号。光学传感器可以形成于衬底22之上，并被定位为使得在光发射器30已经被导引或发射通过并穿过微流体通道24以及光路中微流体通道24之内包含的任何流体之后，被来自这种光发射器30的光照射。在一个实施方式中，光学传感器28与光发射器30位于正对面的位置。在又一个实施方式中，光学传感器28接收光或被光照射，该光被导引穿过微流体通道24并且沿着光导管或波导进一步传播。在一个实施方式中，光学传感器28包括光敏传感器，例如电荷耦合器件，该电荷耦合器件的一个示例为光电二极管。在一个实施方式中，光学传感器28可以包括一行个体光学感测元件或个体光学感测元件的二维阵列。