[发明专利]具有可变体积材料的微流控装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于液体流通的微流控装置(microfluidic device)。更具体地，本发明涉及一种用于化学、生物、生化及医学等领域的小型装置中的液体通路的应用。 

背景技术

近年来，这种类型的微流控系统的应用日益增多，原因是其尺寸小、仅需使用有限体积的液体，因而具有许多的优点。这种小型设备比较容易以有限的成本进行大量生产，在较小的总体尺寸中结合了多种功能，并且十分可靠。特别地，对于利用反应来执行分析，这些小型装置提供了高的灵敏性和快速的分析，并且能够容易地搬运。 

已经利用半导体产业中传统上应用的技术和材料来生产出能实现这些目标的微流控装置。人们要求这类微流控装置能够被更广泛的应用，液体流通路径并不被完全地预先限定，以便由用户从多个选项中最终确定液体流通路径。这种模块性意味着同一微流控装置能满足多种需求。 

专利文献WO2004/050242提出一种微流控装置，其使用由板构成的叠合件，利用外部指令，根据需要形成多个微流控网状结构(microfluidicnetwork)之一。为在两个腔室或通道之间提供流体连通，利用被定目标的(targeted)电磁射线将两者之间的壁穿透。对液体施加离心力以使其流动。 

然而，这类技术具有许多缺点。需要外部装置来使微流控装置转动，以产生离心力，这使实施变得极其复杂。而且，离心力只能使液体沿一个方向流动。 

可活化材料(activatable material)的体积在被活化时，尤其是热活化时能局部地改变，尤其是增大。 

例如，参阅B.，P.Griss，G.Stemme发表的“PDMS基体中所包含的可膨胀的微球体：一种用于微流控应用中的液体处理的新型热复合致动 器”，《换能器》第3期，第1558页—第1561页，2003”(“Expandablemicrospheres incorporated in a PDMS matrix：a novel thermal compositeactuator for liquid handling in microfluidic applications”，Transducers’03，1558—1561(2003))，该文中论证了通过在叠合件中使用由复合材料形成的层来填充微流控装置中的小空隙或较大的贮液腔的可行性，该复合材料是由聚合物、特别是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，或硅树脂，与可膨胀的微球体、特别是Expancel^TM微球体混合而产生。在本专利申请中，这种聚二甲基硅氧烷与Expancel^TM微球体的混合物被称为XBPDMS。 

发明内容

本发明的目的是提出一种微流控装置，该微流控装置能提供多个选项以形成包括通道和/或阀和/或腔室的三维液体网状结构。因此，该微流控装置能够成为一种在制造方面标准化的装置，最终用户能够根据需要，通过在一个或多个步骤中对设在该装置中的可活化材料的一个或多个区域进行活化，而在上述选项之间进行选择。 

术语“三维液体网状结构”是指在该装置的叠合件内形成处于不同高度的液体路径，这增加了同时使用的液体路径的数量但不会增大装置的尺寸，由于所述路径是在不同高度处交叉，尤其是在不同的层中交叉，因此这些路径能够相互交叉而不会相互连通。 

为此，本发明提出一种微流控装置，该微流控装置包括：第一板，其形成基板并包括一个或多个穿孔，在该第一板的每一侧上，在一个以上的位置处，适用于限定多个通道部分的材料在所述位置中的一个或多个位置处由能通过被活化而改变体积的可活化材料形成，所述材料在所述位置处以如下方式设置：在第一阶段中，通过对包含所述可活化材料的一个或多个位置进行活化，使第一构型转变为第二构型，从而改变三维网状结构；在该第二构型中，根据在第一阶段中所选择的被活化的位置，该三维网状结构至少在所述第一板的每一侧上包括不同的液体路径，所述液体路径具有设置在与第一板的平面平行的偏移平面内的几个通道部分，所述一个或多个所述穿孔位于所述通道部分之间，由此液体流过所述偏移平面中的所述通道部分之间的所述穿孔之一。