[发明专利]具有大型表面处理孔口的垂直微流体探头

说明书

本发明的一个或多个实施例涉及一种垂直微流体探头，其包括中间材料层和两个外层。中间层包括两个相对的主表面，每个主表面开槽到与每个主表面邻接的相同边缘表面，从而在相对的每个主表面上形成两组n个微通道腔，n≥1。中间层还布置在两个外层之间，其(至少部分地)封闭在两个主表面上开槽的微通道腔。这样，形成两组n个微通道，每个微通道在边缘表面上开口，使得在边缘表面上形成两组相对的n个孔口。因此，孔径的长度不受中间层厚度的限制。

背景技术

本发明一般涉及微流体领域，尤其涉及垂直微流体探头(vertical microfluidicprobe heads)。

微流体处理小体积流体的行为，精确控制和操纵，这些流体通常限制在微米长度尺度通道和通常在亚毫升范围内的体积。微流体的突出特征源于液体在微米长度尺度上表现出的特殊行为。通过制造具有微米范围的横向尺寸的结构，可以处理和分析远低于1纳升的体积。可以加速大规模限制的反应(通过反应物的扩散)。最后，平行的液体流可以精确地和再生性被控制，允许在液/液和液/固界面进行化学反应和渐变(gradients)。

更具体地，微流体中的典型流体体积范围为10^-15L至10^-5L，并且以10^-7m至10^-4m的典型直径通过微通道运输、循环或更一般地移动。在微观尺度上，流体的行为可以与较大的，例如宏观尺度的行为不同，使得表面张力，粘性能量耗散和流体阻力可以成为流体流动的主要特征。比较流体动量和粘度的影响的雷诺数可以降低到液体流动变成层流而不是湍流的程度。

另外，在微观尺度下，由于没有湍流，流体不一定混乱地混合，并且相邻流体之间的分子或小颗粒的传输通常通过扩散进行。因此，某些化学和物理流体性质(例如浓度，pH，温度和剪切力)可能变得确定。这使得可能在单步和多步反应中获得更均匀的化学反应条件和更高等级的产物。

微流体装置通常指微制造装置，其用于泵送，取样，混合，分析和计量液体。微流体探针是用于沉积，回收，运输，输送和/或去除液体的装置，特别是含有化学和/或生化物质的液体。例如，微流体探针可用于诊断医学，病理学，药理学和分析化学的各种分支领域。微流体探针还可用于进行用于酶分析，脱氧核糖核酸(DNA)分析和蛋白质组学的分子生物学程序。

特别地，已知微流体装置的概念，其在文献中被称为“垂直微流体探头”，参见例如作者为GV Kaigala，RD Lovchik，U.Drechsler和E.Delamarche的“A VerticalMicrofluidic Probe”，Langmuir，2011,27(9)，pp 5686-5693。微流体探头包括主体，例如硅基底，其具有形成装置的处理表面的一部分的边缘表面。液体通道或微通道形成在两层之间的界面处，通过将主体开槽到边缘表面并用盖子将其封闭，这简化了探头的制造。特别地，这种装置可以包括液体分配器，其被设计成通过终止第一个通道的孔口(orifice)分配液体，以及液体抽吸器通过另一个孔口和第二个通道抽吸液体。

这种装置允许要获得的处理液的流体动力学流动限制(HFC)。换句话说，从孔口中分配层流的处理液，该液体在空间上限制在环境液体(或浸液)中。

微流体探针(MFPs)是已知的，其可以产生并维持具有大约100μm²的占用区域(footprint)的流体动力学流动限制(HFC)。要使用HFC处理大区域，当前的方法是按顺序扫描整个区域。这种顺序处理是耗时的。

有几种情况需要处理大面积区域，同时保留HFC的重要方面。例如，处理用于免疫组织学分析的组织切片(检测蛋白质表达水平)需要以cm-标度处理。例如，检测(“感知”)蛋白质表达谱对于一些医学决策和相关分析是重要的。

目前的垂直MFP不能在厘米长的尺度上维持HFC。更一般地，当前的垂直MFP不适合处理大面积区域。

发明内容