[发明专利]具有阀门的微流体设备

说明书

一种包括至少一个被动阀门（PV，120，130）的微流体设备（100），被动阀门由以下的序列构成：具有提供用于流体流动的通路（P1）的孔的第一载体层（CL1）、具有第一开口的第一结合层（BL1）、具有通孔（TH）的柔性层（FL）、具有第二开口的第二结合层（BL2）、以及第二载体层（CL2）。而且，柔性层（FL）可以在由开口构成的阀门腔室（VC）内移动。取决于跨被动阀门（PV）的压力差，柔性层（FL）可以朝向第一载体层（CL1）弯曲并且关闭孔，而其在相反方向上弯曲时打开通路（P1）。两个这样的适当取向的被动阀门连同中间主动阀门（AV）可以构成单冲程泵。还公开了用于制造这样的流体设备的方法。

技术领域

本发明涉及具有至少一个被动阀门的流体设备，其特别地以微流体药筒的形式。而且，其涉及用于制造这样的流体设备的方法。

背景技术

US7942160 B2公开了包括具有入口和出口的流体路径中的阀门的微流体系统。流体路径中的关闭构件在其松弛状态中和在流体流动方向改变时阻挡入口。US 2002/0155010 A1公开了一种具有使用两个微流体单向阀门的泵的微流体设备。阀门包括可以关闭相邻蜡纸层中的通过区的蜡纸层中所切割的活板。US 2004/0052657 A1公开了一种流体流动设备，包括通过包含支持晶片、绝缘材料层、硅层和关闭晶片的堆叠而实现的被动阀门。硅层可以移动以便关闭支持晶片中的管道。

发明内容

将合期望的是具有被动阀门和微流体设备的可替换设计，特别是具有高鲁棒性和可靠性和/或可以容易地制造的设计。

这些关注点通过根据权利要求1的流体设备来解决。优选实施例在从属权利要求中公开。

根据本发明的实施例的流体设备可以进行特别设计和尺寸设定以用于处理小体积的流体，特别地小于约100μl或甚至小于10μl的体积。设备因而还可以称为“微流体设备”。其可以特别地设计为其中可以进行关于样品流体（诸如生物液体）的测量的药筒。流体设备包括具有以下层序列的至少一个被动阀门：

a）在下文中称为“第一载体层”并且具有提供用于流体的（第一）通路的孔的层。

b）在下文中称为“第一结合层”并且具有“第一开口”的层。

c）具有至少一个通孔的“柔性层”。

d）具有“第二开口”的“第二结合层”。

e）“第二载体层”。

而且，这些层的设计和布置应当使得朝向第一载体层推动柔性层关闭通路，而朝向第二载体层（CL2）推动它打开通路（P1）。

柔性层的前述推动要理解为由流体系统中的流体施加的推动，推动的方向取决于流体中的压力分布。推动将通常仅影响暴露于流体的柔性层的部分，特别是围绕通孔的部分。当打开时，通路将通常以某种方式经由柔性层中的通孔而连续。

术语“被动阀门”应当指代取决于流动方向（或跨单元的压力差的符号）而改变其在流体的流动通道中的流动阻力的单元，其中该改变由流体自身单独引起而没有外部能量或控制的应用。典型地，被动阀门是单向阀门或止回阀门，其仅允许一个方向（“前向”）上的流体流动并且在压力使得流体流动将反向时进行阻挡。

流体设备的层优选地直接部署在彼此之上而其间没有另外的中间层。然而，其中存在一个或多个中间层的实施例也应当由本发明所包括。

第一和第二结合层的“开口”优选地为这些层的切口，即穿过整个层厚度的孔洞。开口通常在大小方面大于第一载体层中的孔和柔性层中的通孔。

术语“层”应当一般是指具有平坦几何形状的元件或单元，所述平坦几何形状具有大幅大于其厚度的宽度和长度。而且，厚度优选地跨整个层而唯一，尽管具有厚度变化的层也由本发明所包括。厚度变化可以例如用于实现流体结构，诸如流动通道或处理腔室。