[发明专利]具有一个或多个过孔的微流体芯片

说明书

本文描述了可以包括薄衬底和/或高密度过孔的微流体芯片。一种装置，包括：包括多个过孔的硅器件层，所述多个过孔包括每平方厘米的硅器件层的表面上大于或等于约100个过孔以及每平方厘米的硅器件层的表面上小于或等于约100,000个过孔，并且所述多个过孔延伸穿过所述硅器件层；以及接合到硅器件层的密封层，其中所述密封层具有比硅器件层更大的刚度。在一些实施例中，所述硅器件层具有在约7微米和约500微米之间的厚度，而多个过孔中的一个过孔具有在约5微米和约5毫米之间的直径。

背景技术

本发明涉及微流体芯片，更具体地，涉及包括薄衬底和/或高密度过孔的微流体芯片。

从仅来自封闭系统微流体出版物的文献中目前可获得的数以万计的研究中，对芯片实验室(LOC)技术的广泛和增长的兴趣是显而易见的。微流体技术中如此广泛的兴趣代表了它们优于传统实验室方法的许多优点，例如以高分辨率和灵敏度进行分离和检测的能力，仅需要非常少量的样品和试剂，这些芯片包含的分析装置的占地面积小、制造成本低以及分析时间短。

由于这种巨大的潜在益处，已经探索了许多材料选择和技术来集成微流体特征和装置以分离、检测和操纵生物分析物。对于需要高密度平行化的微流体应用，引入到硅芯片中的生物样品和其它流体必须具有高填充密度的出口点或流体出口以收集材料。当流体过孔以低密度集成时，结构化玻璃(具有孔的玻璃)可以作为最后的工艺步骤接合到硅上或者在热塑性塑料中限定；然而，在高密度下，其中在小尺寸(例如，50微米(μm)直径或更小)下需要数百或数千个过孔，这些标准选择在物理上(例如，在硅中，由于蚀刻穿过标准200毫米(mm)或300mm晶片的厚度的困难)或实际上从成本角度(例如，由于结构化玻璃制造限制)不再可能。因此，需要一种能够实现这种技术特征的制造方法，以实现需要高密度过孔(例如，纳米级确定性横向位移(nanoDLD)阵列)来分离颗粒(例如，外来体)的应用。

当高密度过孔被实现到设计中时，硅中LOC制造的关键挑战是使过孔可流体地接近，并且消除半导体制造中常见的下游湿法处理，例如湿法清洗。湿法可通过毛细作用将这些流体吸入微流体装置中，使装置不能使用。

发明内容

以下给出了概述以提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。本发明内容不旨在标识关键或重要元素，或描绘本发明的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式提出概念作为序言，更详细的描述将在后面介绍。本文所述的本发明的实施例提供了具有高过孔密度的装置、方法和微流体芯片。

根据一个实施例，提供了一种装置。该装置包括硅器件层，该硅器件层包括多个过孔。所述过孔在器件层表面的每平方厘米上包括大于或等于100个且小于或等于100,000个过孔。所述过孔延伸穿过所述器件层。该装置还包括接合到所述器件层的密封层，所述密封层可以具有比器件层更大的刚性。

该装置还可以包括位于器件层的第二表面上的微流体元件。微流部件与所述过孔中的一个过孔流体连通。此外，所述微流体元件由所述器件层和所述密封层的组合封装。

根据本发明的另一实施例，提供了一种方法。该方法包括在器件层的第一表面上限定微射流元件。该方法还包括将密封层接合到所述器件层的所述第一表面。所述密封层和所述器件层的组合封装所述微流体元件。该方法还包括在接合之后在所述器件层内形成过孔。所述过孔从所述器件层的第二表面延伸到所述器件层的第一表面。而且，所述第二表面可以位于所述器件层的与所述第一表面相反的一侧上。该方法还可以包括在接合之后和形成过孔之前减薄所述器件层。

根据本发明的另一实施例，提供了一种装置。所述装置包括硅器件层，所述硅器件层包括过孔和微流体器件。该过孔延伸穿过所述器件层并且与微流体器件流体连通。此外，所述器件层具有大于或等于7微米且小于或等于500微米的厚度。该装置还包括接合到所述器件层的密封层。所述密封层可以具有比所述器件层更大的刚度。

该过孔可以在多个过孔内。所述过孔在所述器件层的与所述密封层相对表面的每平方厘米上可以包括大于或等于100个过孔且小于或等于100,000个过孔。