[发明专利]薄膜阀器件及其控制装置

说明书

技术领域

本发明构思涉及控制诊断化验器件(diagnostic assay device)中流体的流量和流速，该诊断化验器件能够检测流体中痕量(trace amount)的材料。

本发明构思涉及用于控制流体的流量和流速的薄膜阀器件(thin filmvalve)和薄膜阀控制装置，更具体地，本发明构思涉及一种薄膜阀器件以及一种薄膜阀控制装置，在该薄膜阀器件中孔(hole)和阀由于离心力和热产生器件产生的热而打开和关闭。

根据本发明构思实施例的薄膜阀器件和薄膜阀控制装置可用于构造芯片上诊断实验室(diagnostic lab-on-a-chip)和可旋转生物盘(bio-disc)的阀及其控制装置，该芯片上诊断实验室能够检测流体中痕量的材料，诸如蛋白质芯片和DNA芯片的生物芯片集成在该生物盘中。例如，通过修改普通盘器件(common disc device)诸如CD-ROM和DVD，根据本发明构思实施例的薄膜阀器件和薄膜阀控制装置可应用于构造微阀器件，该微阀器件用于打开和关闭形成于主体中的沟道和孔，其中该主体形成为薄膜。

背景技术

到此为止，对于用于检测流体中少量分析物的大多数诊断化验装置，已经设计了多样品制备和试剂自动添加装置，或者用于同时(并行或串行处理)识别大量样品的多样品化验装置，以提高效率并降低成本。该自动试剂制备器件和自动化验装置通常集成到单个薄膜型装置中。该薄膜型诊断化验装置能够利用痕量的样品和试剂在一个小时内自动或半自动地准确分析数百个分析物。该薄膜型化验装置需要用于自动供应样品或试剂(酶和缓冲剂)的阀。然而，设计这种用于薄膜型化验装置的阀是复杂的。因此，需要设计一种适于薄膜型化验装置的简单的薄膜阀。

对于作为薄膜基板的CD和DVD，标准的CD由例如12cm的聚碳酸酯基板、反射金属层和保护漆涂层(protective lacquer coating)形成。DVD、CD和CD-ROM的格式在ISO 9660中描述。聚碳酸酯基板是光学质量的透明聚碳酸酯基板。DVD和CD中的数据层可以是聚碳酸酯基板的一部分，数据能够在注射成型工艺中通过压模(stamper)雕刻为一连串凹坑(pit)的形式。冲压母盘(stamping master)主要是玻璃。该聚碳酸酯基板可以被修改为薄膜型诊断化验装置(诸如生物盘)，其检测流体中痕量的材料。在此情形下，在注射成型工艺中，在盘的表面中，可以形成作为流体流动路径的沟道以及作为缓冲贮液器的腔室，而不形成凹坑。此外，需要一种能够平稳地控制流经形成于薄膜型盘中的通道的流体的流量和流速的薄膜型阀。

在下文中，检测流体中材料的痕量的芯片上诊断实验室、将薄膜阀与生物芯片(诸如蛋白质芯片和DNA芯片)集成在一起的盘以及其中集成薄膜阀并进行生物和化学处理以检测流体中痕量的材料的诊断盘被统称为“生物盘”或“薄膜阀器件”，其中这些器件通过修改普通盘诸如CD-ROM、DVD等制成。

利用离心力使注入到盘的注入孔中的流体样品在盘表面中流动的器件以及利用离心力使注入到盘的注入孔中的流体样品流动到通道和腔室中以分离样品的器件是众所周知的。然而，这些器件不能克服构造薄膜型结构的困难，从而不能确保对流速的精确控制。

利用电磁体的一般阀使用汽缸(cylinder)或活塞打开或关闭通道，其中汽缸或活塞由于磁力而移动。为了增强磁力以移动汽缸或活塞，需要适当尺寸的铁电芯(ferroelectric core)和缠绕在芯周围的多条线。此外，打开或关闭阀以及移动汽缸或活塞需要大量的电力。使用电磁体的阀由于电磁体的尺寸而不能构造为薄膜型阀。该阀由于消耗大量电力而产生过量热。因而，该阀不适于成为薄膜阀。

为了解决这些问题，在本发明构思的实施例中，除了利用由热产生装置产生的热之外，利用薄膜阀器件旋转时产生的离心力来打开阀。因此，减少了外部磁体的体积，并确保了打开阀的可靠性。此外，在打开孔而不是通道时，流体不接触阀。因而，在产生热时，流体的性质不太可能被改变。