[发明专利]微流体装置以及用于制造微流体装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流体装置、用于制造微流体装置的方法以及微流体装置的用途。

背景技术

微流体装置在分子诊断的实验应用范围内例如用作芯片实验室系统。使用这种微流体装置不仅实现了大型实验室或医疗中的诊断，而且病人例如也可以借助于微流体装置在家里自行实施检测，例如对指标或者血糖水平进行检测。

这种微流体装置例如由带有集成的通道和/或空穴的聚合物板制成，从而输送并且/或者过滤流体以及类似物。为了能够用流体或压缩空气对微流体装置进行加载，该微流体装置经由软管与提供流体的装置连接。通过软管提供流体的装置能够有针对性地使通道和/或空穴以压力加载并且有由此使流体运动。此外，能够气动控制微流体的泵和/或阀门。为了能够有针对性地实施微流体装置的单个功能，需要不同的压力或压力水平。该压力或者压力水平由微流体装置外部的气动装置产生并且通过微流体装置的额外的接口提供该压力或者压力水平。

由WO 2007109375 A2公开了一种用于微流体装置的微流体的止回阀。微流体的止回阀在此包括一个入口、至少三个薄膜阀，包括阀门入口、阀门出口、阀门控制机构和弹性体薄膜。在用压力或者真空对阀门控制机构进行加载时偏转弹性体薄膜，从而调整流体的流动。其中两个阀门如此与第三个阀门连接，使得微流体的止回阀的入口上足够大的真空导致打开第三阀门并且在微流体的止回阀的入口上提供足够的压力，从而关闭第三阀门。

由US 200770166199 A1公开了一种微流体系统，其包括带有开口的气动的多重分配器以及带有通道的芯片分配器，从而将气动信号从相应的开口送入微流体芯片中可压力操作的薄膜处。在此，所述通道根据可压力操作的薄膜在微流体芯片中确定的配置来输送气动信号。该微流体的芯片同样包括用于存储流体试剂的试剂存储器以及用于存储流体试剂的反应产物的输出存储器。

发明内容

在权利要求1中定义了微流体装置，其包括至少两个相互上下布置的层、布置在所述两个层之间弹性的薄膜、布置在所述两个层之一中的空穴以及至少一个在所述至少两个层的另外一个层中的用于以压力加载薄膜的通道，其中薄膜可布置成可延展到至少一个预先给出的排挤体积中。

在权利要求12中定义了用于制造按权利要求1到11中至少一项所述的微流体装置的方法，其中借助于铣削、注塑和/或热压来至少形成空穴和/或通道。

在权利要求14中定义了将按权利要求1到11中至少一项所述的微流体装置用作芯片实验室系统的用途。

在权利要求15中定义了具有多个按权利要求1-11中至少一项所述的微流体装置的微流体系统。

通过预先给出的排挤体积能够以简单的方式在具有多个微流体装置的微流体系统内部提供空穴的不同的压力水平，其中只需从外面为微流体系统或者微流体装置提供单个压力水平。

本发明的基本构思在于，为了限制空穴中的压力变化，虽然存在通过由外面提供的更高或更低的压力或者虽然以该压力加载薄膜，但是该薄膜还是延展并且如此改变空穴中的压力，然而没有超过预先确定的值。通过薄膜的延展降低了空穴的整个体积，由此使得空穴中的压力增加。在此，空穴中在达到薄膜最大延展时实现的压力独立于外部提供的压力，只要外部压力的压力水平大得足以将薄膜完全偏转到预先给出的排挤体积中。当在外面施加的压力在用于薄膜完全延展的最小压力上方摆动时，例如由于不稳定的外部压力发生器，在薄膜完全延展时空穴中的压力也是恒定的。以这种方式一方面提高通过薄膜在空穴中提供压力的可靠性，另一方面由此也实现了更有利的压力发生器用于为微流体装置提供外部压力。

本发明同样提供了以下优点，即对于微流体系统来说能够放弃用于提供不同压力的外部的压力发生器，因为借助于薄膜、空穴以及限制机构能够在微流体系统内部产生降低的压力。由此能够成本特别有利地控制微流体系统以及微流体装置。也可以显著更紧凑地构造提供流体的装置：如果需要在微流体系统中非常精确地预先给出确定的压力，那么需要通常麻烦的并且由此成本高的外部压力发生器，以能够提供精确的压力。由于限制机构，可以尤其经由薄膜的排挤体积的预先给出的尺寸特别精确地预先给出空穴中所希望的压力。

此外，本发明也提供了以下优点，即也简单并且可靠地实现了非常小的超压。通过构造限制机构，尤其通过限制机构提供了用于薄膜的相应小的排挤体积，也能够简单并且可靠地提供最小的超压。最后，本发明也提供了以下优点，即能够降低外部的压力发生器与微流体系统之间接口的数量。不仅引起制造成本的降低，而且也引起更少的易错性以及更少的维护成本。