專利名稱：微流體設(shè)備及其制造方法和合并這種微流體設(shè)備的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微流體設(shè)備。該設(shè)備可以是例如用于檢測樣本流體中目標(biāo)物質(zhì)的生物 傳感器或設(shè)備，或其一部分。應(yīng)用包括分子診斷生物傳感器、DNA陣列、藥物、環(huán)境和食品質(zhì)量傳感器。所公開 的設(shè)備可以適用于物質(zhì)的分離(色譜法)，例如用于DNA測序、從樣本中提取DNA或蛋白質(zhì) 以及分子篩選。
背景技術(shù)：
在例如分子診斷之類的領(lǐng)域中，生物傳感器用于針對一個或多個目標(biāo)物質(zhì)的存在 來測試或分析諸如血液或其他體液之類的樣本流體。這種目標(biāo)物質(zhì)包括例如抗原、微生物 和/或分子。為此，在一種類型的生物傳感器中，目標(biāo)物質(zhì)被固定在微流體設(shè)備內(nèi)的表面上 的捕獲物質(zhì)結(jié)合或捕獲。所述固定區(qū)域可被稱為斑點(spot)。該微流體設(shè)備典型地在其能 力方面用于處理通常幾乎不可獲得的少量樣本流體。通過附著標(biāo)簽使得目標(biāo)物質(zhì)的存在是 可感知的(tangible)，所述標(biāo)簽例如是熒光分子或任何其他創(chuàng)建可被檢測的物理效應(yīng)的標(biāo) 簽。光學(xué)標(biāo)簽是最常用的。為了允許復(fù)用感測，即利用一個生物傳感器在樣本流體內(nèi)順序 地或同時地感測多種目標(biāo)物質(zhì)，所述微流體設(shè)備可以包括固定在其表面之一處的一個或多 個斑點內(nèi)的多種捕獲物質(zhì)，它們或者被組織在陣列內(nèi)或者不是。已經(jīng)提出并實際使用了生物傳感器設(shè)備的兩種設(shè)置，即所謂的溢出(flow-over) 思想和所謂的流過(flow-through)思想。根據(jù)流過思想的生物傳感器使用具有小于1微米的平均孔大小的多孔膜。包括捕 獲物質(zhì)的所述斑點存在于該膜上。通過強迫樣本流體通過該膜，對于樣本流體中所包含的 生物分子來說擴散距離變得很小，從而擴散傳輸將不會限制吸附動力并且完成了對目標(biāo)物 質(zhì)的高效捕獲。W0-2007/060580-A1公開了一種包括被兩個外殼部分包圍的多孔膜的微流體設(shè) 備。該膜設(shè)有用于結(jié)合目標(biāo)物質(zhì)的固定捕獲物質(zhì)的斑點。這兩個外殼部分包括多個凹槽 (recess)。這兩個外殼部分的凹槽一起形成用于引導(dǎo)樣品流體的通道。所述斑點被提供在 所述通道與所述膜相交的位置的一個或多個處。被引導(dǎo)通過特定通道的樣本流體經(jīng)過該通 道的每個膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的微流體設(shè)備和合并所述微流體設(shè)備的傳感器設(shè)備。本發(fā)明由獨立權(quán)利要求限定。從屬權(quán)利要求限定了有利實施例。本發(fā)明的微流體設(shè)備結(jié)合了多個特征，從而使得它需要小的樣本體積，同時減少 或緩和了從一個凹槽內(nèi)的多孔材料通過不是所述通道的部分的路徑到另一個凹槽中的多 孔材料的樣本流體泄漏。例如，在W0-2007/060580-A1的設(shè)備中，樣本流體可以以此方式經(jīng)由所述膜本身泄漏，即樣本流體可以通過插在所述兩個外殼部分之間的多孔膜在不同于通 道方向的另一個方向上傳輸，即在多孔膜的平面中傳輸。因此，所述設(shè)備中所述膜的平均孔 大小被限制于這樣的大小使得樣本流體的泄漏被限于可接受的水平。本發(fā)明的微流體設(shè)備的設(shè)計是這樣的使得所述膜不互連，因為在所述通道方向 上在連續(xù)的膜之間沒有膜材料。因此，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的泄漏被全部阻止，并且本發(fā)明的設(shè)備 提供了更寬的適用領(lǐng)域。而且，本發(fā)明的微流體設(shè)備的設(shè)計將多孔材料集成在所述(部分)凹槽內(nèi)，從而使 得所述凹槽壁支持并保護所述多孔材料在使用期間免受破壞。于是所述設(shè)備更具魯棒性且 更加可靠并且提供更具魯棒性的可靠的運行。優(yōu)選地，所述凹槽基本上被完全填充。因此，例如根據(jù)用于將多孔材料設(shè)置在凹槽 中的相應(yīng)技術(shù)的精確性來填充凹槽?；就耆惶畛浔硎纠缰辽偻ǖ赖臋M截面(即凹槽 的橫截面)超過80%、優(yōu)選地超過90%、最優(yōu)選地超過95%充滿所述多孔材料。不是所有 的凹槽都需要充滿多孔材料。沿著所述通道，至少一個或多個凹槽被填充。優(yōu)選地，凹槽被 填充使得所述多孔材料接觸與通道內(nèi)的主流方向不平行的至少一個凹槽表面(即鄰接通 道的拐角)，從而將它定位在該凹槽的拐角中。在這種情況下，鄰接或接觸意味著附著到或 恰好處于物理接觸。在這種情況下，多孔材料在通道內(nèi)在流動方向上被所述通道壁支持。可 替換地或此外，所述多孔材料可被設(shè)置成使得其沿著通道內(nèi)的通道的長度方向(平行于 主流方向)的尺寸大于通道的橫截面方向上其尺寸的至少一個。所述通道內(nèi)的多孔材料的 拐角和/或幾何形態(tài)中的這些位置向多孔材料提供了增強的魯棒性，從而使得它現(xiàn)在可以 抵抗更大的壓力和或流速，實現(xiàn)了微流體設(shè)備和或使用該微流體設(shè)備的傳感器的操作速度 的增加。此外，更多粘性樣本可以被抽吸通過所述通道。可替換地，所述多孔材料的開孔率 (如下面定義的)可以增加，而不降低所述膜的魯棒性。例如，這允許減少設(shè)備內(nèi)使用的用 于引起流的壓力，并且/或者允許使用更多的粘性樣本而不必使用用于引起流的增加的壓 力。因此，一般地，由于多孔材料的多個部分被包圍在實心(solid)材料的腔內(nèi)，所以 減少了多孔材料的機械裝載并且所述多孔材料可能是易碎的且非常有空隙(open)。本文中 的易碎的和非常有空隙的表示所述多孔材料具有相對較低的實心分?jǐn)?shù)(fraction)。本發(fā)明 使得能夠使用易碎的多孔材料的非常薄的膜。US-2004/0053422-A1公開了具有用于分子篩選、分析物流體的計量和分離的多孔 膜的微流體設(shè)備。在一個方面，所述設(shè)備包括具有輸入部分和輸出部分的襯底，所述輸入部 分和輸出部分被集成到該襯底而形成的多孔膜分離。在另一方面，所述設(shè)備包括上部通道 和下部通道的級聯(lián)系列，其中每個上部/下部通道分界面被相應(yīng)的多孔膜分隔。US-2004/0053422-A1的設(shè)備中包含的多孔膜被設(shè)置在所述通道內(nèi)，其垂直于樣本 流體流動的方向。與本發(fā)明的形成對照，該現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)置缺乏用于抵抗如上所解釋的超 過某范圍的樣本流體流動的力的增加的抵抗力。而且，相對困難的是制作包括若干獨立式多孔膜的設(shè)備，例如 US-2004/0053422-A1中的設(shè)備，每個具有在100微米到幾毫米的范圍內(nèi)的厚度的膜在制造 期間將是脆弱的(vulnerable)。本文中的獨立式表示垂直于樣本流體流動而設(shè)置在所述通 道中的膜，其中膜邊緣被固定在所述通道壁中。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備不需要這種獨立式膜并且降低了所述設(shè)備的脆弱性，從而提高了產(chǎn)量。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述多孔材料具有的開孔率大于25%且小于80%，優(yōu)選地 在35%到70%之間，最優(yōu)選地在45%到60%之間。本文的術(shù)語“X%的開孔率”的意思是 所述多孔材料的體積的是空的。所述材料的孔彼此連接并且連接到所述材料的外表面。 術(shù)語“開孔率”表示其中流體流動將有效發(fā)生的多孔材料的總體積的分?jǐn)?shù)。在另一個實施例中，所述多孔材料的平均孔大小例如處于IOnm與10 μ m之間，優(yōu) 選地處于20nm與2 μ m之間，更優(yōu)選地處于25nm與1 μ m之間，且最優(yōu)地處于50nm與500nm 之間。優(yōu)選地所述孔大小分布非常小。FWHM例如小于平均孔大小的2倍(factor)。在一個實施例中，所述多孔材料包括各向同性的聚合材料。所公開的襯底技術(shù)允許使用更廣泛范圍的材料以及與改進的機械強度和堅固性 相結(jié)合的更薄的多孔結(jié)構(gòu)。后一種情況允許更容易地處理，例如在應(yīng)用生物分子捕獲探針 的斑點期間。本發(fā)明的設(shè)備允許使用期間樣本流體更高的壓力和流動速度。在一個實施例中，第一和第二凹槽位于不同的襯底中。關(guān)于微流體設(shè)備的制造，在 復(fù)雜性方面，這是有利的。兩個襯底可被獨立處理并且處理步驟之間的干擾被減少或者甚 至不存在。例如，當(dāng)?shù)谝话疾坌枰哂胁煌诘诙疾鄣牟东@探針時。因此，除了成本降低 之外，這將實現(xiàn)簡單的大批量生產(chǎn)以提供一次性(disposable)微流體設(shè)備。在一個實施例中，至少一些第二凹槽充滿另一種多孔材料。優(yōu)選地，用于結(jié)合目標(biāo) 物質(zhì)的另一種捕獲物質(zhì)被設(shè)置在至少一些第二凹槽的所述另一種多孔材料中或其上。所述 另一種多孔材料可以包括與第一多孔材料相同的材料，和/或其他多孔材料。本發(fā)明的設(shè) 備的構(gòu)造使得(render)可以設(shè)想多孔材料的任意組合。在一個實施例中，用于結(jié)合目標(biāo)物質(zhì)的捕獲物質(zhì)被設(shè)置在一個或多個第一凹槽的 多孔材料中或其上，和/或用于結(jié)合目標(biāo)物質(zhì)的另一種捕獲物質(zhì)被設(shè)置在一個或多個第二 凹槽的另一種多孔材料中或其上。包括捕獲物質(zhì)的每個斑點優(yōu)選地接觸相對的襯底的表 面。所述捕獲物質(zhì)與所述襯底表面之間的接觸改進了耦合，并且提高了例如在光輸出檢測 的情況下的信噪比。所述捕獲物質(zhì)例如包括在發(fā)光物質(zhì)的類中，發(fā)光物質(zhì)例如發(fā)熒光的或 發(fā)磷光的物質(zhì)。所述設(shè)備包括兩個襯底，它們都具有多孔材料與實心材料的交替區(qū)域。所述蜿蜒 而行的通道交替地遵循第一凹槽之一并且在第二凹槽之一中繼續(xù)，以此類推。具有交替的 實心和多孔區(qū)域與設(shè)有多孔材料壁的直通道相比具有優(yōu)點。所述捕獲探針或斑點可被更靠 近地印制，因為不同捕獲探針的混合被防止。而且，樣本流體的流動導(dǎo)向相應(yīng)的捕獲探針的 位置，即斑點。這導(dǎo)致溶液的更好的篩選并且導(dǎo)致目標(biāo)物質(zhì)(一種或多種)的結(jié)合率增加。在另一個實施例中，在第一襯底和第二襯底的分界面處提供壁，以用于在第一方 向上引導(dǎo)捕獲物質(zhì)的第一測量信號，并且/或者用于在第二方向上引導(dǎo)另一種捕獲物質(zhì)的 第二測量信號。優(yōu)選地，第二方向基本與第一方向相反。所述測量信號的相反方向改進了 光外耦合并且降低了信噪比。通過將多孔材料和斑點集成在兩個襯底中，利用相同的流動 通道設(shè)計，斑點密度可以加倍。在一個實施例中，第一多孔材料接觸第二襯底的第二表面。在另一個實施例中，第 二多孔材料接觸第一襯底的第一表面。因此所述多孔材料完全充滿通道高度并且防止樣本 流體超越(passing)多孔材料而通過，而非防止其穿過(going through)多孔材料。
所公開的設(shè)計允許改進所述設(shè)備的光學(xué)性能，因為由于襯底的構(gòu)造使得包括熒光 捕獲物質(zhì)的斑點可以是邊界明確的，即可以是可靠的和可再生的。本發(fā)明的設(shè)備利用多孔 結(jié)構(gòu)中的捕獲探針避免了對印制流體的未限定邊緣的依賴。在另一個實施例中，所述多孔材料能夠膨脹與樣本流體接觸。如果在襯底表面與 嵌入在多孔材料中的斑點之間存在一些空間，則樣本流體的一部分將能夠經(jīng)過斑點而沒有 相互作用，這將導(dǎo)致更低的感測信號。能夠膨脹的多孔材料關(guān)閉這種空間并阻止樣本流體 經(jīng)過斑點而沒有相互作用。在使用期間，所述樣本流體將使得所述多孔材料膨脹。所述材 料將抵著相對的襯底的表面壓嵌入其中的斑點，從而改進了相對的襯底表面與相應(yīng)的斑點 的接觸。在一個實施例中，淬滅器(quencher)物質(zhì)包含在所述多孔材料中。可替換地，第 一凹槽和或第二凹槽的底部設(shè)有吸收或反射層。所述淬滅器物質(zhì)和所述吸收或反射層降低 了發(fā)光背景噪聲，例如來源于背景熒光的噪聲。在一個實施例中，第一凹槽和/或第二凹槽具有錐形或斜面壁。該錐形或斜面壁 準(zhǔn)直(collimate)由所述斑點的捕獲物質(zhì)輸出的光。在另一個實施例中，第一凹槽和/或第二凹槽的側(cè)壁設(shè)有反射層。該反射層引導(dǎo) 由所述斑點的捕獲物質(zhì)輸出的光，以改進光輸出和信噪比。在一個實施例中，第一襯底和/或第二襯底基本是透明的。透明的第一或第二襯 底優(yōu)選地對于具有的波長的范圍為350nm到IOOOnm的輻射而言是半透明的。該范圍可以包 括可見光的范圍。透明襯底使得能夠使用例如熒光和或磷光之類的發(fā)光來檢測目標(biāo)物質(zhì)。根據(jù)另一方面，提供一種合并了所述微流體設(shè)備的傳感器和一種檢測器。該檢測 器用于檢測或感測由已經(jīng)被固定在微流體設(shè)備上的捕獲物質(zhì)捕獲的目標(biāo)分子生成的信號。 在一個實施例中，所述多孔材料可以用于恰在其他地點檢測之前執(zhí)行過濾功能。在另一個 實施例中，所述捕獲探針可以被提供給微流體設(shè)備的通道的多孔材料。所述傳感器設(shè)備受益于微流體設(shè)備的優(yōu)點，該優(yōu)點涉及通道內(nèi)增大的流速或可獲 得的壓力，其尤其(amongst others)轉(zhuǎn)化為增大的感測速度、感測靈敏度、增加的魯棒性和 /或使用和/或制造期間增加的可靠性。所述微流體設(shè)備可以是永久設(shè)置的傳感器設(shè)備的 一部分，即它可以形成傳感器設(shè)備的一個完整部件。在這種情況下，所述傳感器設(shè)備也受益 于由微流體設(shè)備的制造提供的優(yōu)點?？商鎿Q地，所述微流體設(shè)備可以是可從傳感器設(shè)備拆 卸的。在后者的情況下，所述樣本流體可以被提供給微流體設(shè)備，從而使得該設(shè)備在被插入 到傳感器設(shè)備之前執(zhí)行其對目標(biāo)物質(zhì)的過濾和/或捕獲的功能，以便執(zhí)行對處理過的樣本 流體的分析。所述傳感器設(shè)備可以是生物傳感器設(shè)備。本發(fā)明的設(shè)備將特別地有用于生物分子 技術(shù)領(lǐng)域，因為在該領(lǐng)域中待分析的流體(例如體液)或這樣的流體的制備(preps)將幾 乎不可獲得并且通常是少量的。而且，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在該技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用包括醫(yī)學(xué) 診斷和環(huán)境污染或食物中毒，這些應(yīng)用要求盡可能可靠和可再生地確定流體內(nèi)濃度通常很 低的相關(guān)目標(biāo)物質(zhì)。而且，通常大量的不同目標(biāo)物質(zhì)或分子必須以此方式同時被確定。所述靈敏度由固定目標(biāo)物質(zhì)的效率并由傳感器靈敏性原理來確定。固定目標(biāo)物質(zhì) 的效率依賴于目標(biāo)物質(zhì)的濃度、它們的擴散和反應(yīng)動力、捕獲物質(zhì)的表面積和其可接近性 (accessibility) 0所述傳感器的靈敏性原理主要由信號背景(包括所有類型的噪聲)確定，并且在光學(xué)檢測的情況下，由光子聚集的效率確定。樣本流體中濃度非常低的目標(biāo)物質(zhì)或分子的結(jié)合率受到傳感器襯底的擴散限制。 所述結(jié)合率對于具有更高分子量的分子而言甚至受限更多。本發(fā)明提供改進的流動特性， 其導(dǎo)致靈敏度和可靠性增加。根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種制造微流體設(shè)備的方法。一種低成本的卷軸式制造方法(可與例如⑶和DVD制造相比)可與用于制造本 發(fā)明的襯底。因此，生產(chǎn)成本可以是低的，以允許在經(jīng)濟上可行地生產(chǎn)一次性設(shè)備。本發(fā)明的微流體設(shè)備相對于現(xiàn)有技術(shù)的具有橫向溢出或多重并行設(shè)置的流過膜 的設(shè)備是有利的。這是由于下述事實通過抽吸(pump)樣本流體通過這種現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的 膜或多個膜，所有包括捕獲物質(zhì)的斑點同時暴露。然而，由于每個斑點僅僅篩選樣本流體體 積的非常有限部分(典型地少于或甚至更少)，所以溶液的消耗限制了可獲得的測量靈 敏度。用于流過系統(tǒng)的流體設(shè)置也可以限制用于光學(xué)組件的探針區(qū)域的可接近性，所述光 學(xué)組件是發(fā)光檢測所需要的。而且，膜的滲透性中的不均勻性可能導(dǎo)致每個斑點有效篩選 的樣本流體體積的強烈變化。盡管，在這種情況下，均勻性可以通過使樣本流體循環(huán)和或在 每次經(jīng)過所述膜之后逆轉(zhuǎn)流動來改進，這需要代價高的操作時間。此外，需要增加的樣本流 體體積以及附加的混合供給(provision)以確保均勻和高效的混合。在微流體通道中混合 是特別困難的，因為樣本流體的流動由于低雷諾數(shù)(Raynolds numbers)而基本是層狀的。 所述樣本流體必須重復(fù)循環(huán)以充分改進目標(biāo)物質(zhì)的篩選。然而，樣本流體的重復(fù)循環(huán)太不 切實際而不能充分地篩選所有目標(biāo)物質(zhì)的100%。所有這些缺陷可以通過本發(fā)明的微流體 設(shè)備減少或阻止。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將根據(jù)附圖而變得清楚，在附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的微流體設(shè)備的一個實施例的平面圖；圖2示出圖1實施例的截面圖；圖3示出本發(fā)明的設(shè)備的另一個實施例的截面圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個實施例的詳細(xì)截面圖；圖5示出本發(fā)明的設(shè)備的具有含錐形壁的凹槽的襯底的一個實施例的詳細(xì)截面 圖；圖6A-6D示出用于制作本發(fā)明的設(shè)備的襯底的示范性制作步驟；圖7示出用于制作第一襯底的掩模的平面圖；圖8示出用于制作第二襯底的掩模的平面圖；圖9示出圖7的掩模的細(xì)節(jié)；圖10示出本發(fā)明的設(shè)備的截面?zhèn)纫晥D；圖11示出第二襯底的截面平面圖；圖12示出本發(fā)明的設(shè)備的截面?zhèn)纫晥D；圖13示出適合用于本發(fā)明的設(shè)備的多孔材料的示意性描繪；圖14示出適合用于本發(fā)明的設(shè)備的多孔材料的示意性描繪；圖15示出適合用于本發(fā)明的設(shè)備的多孔材料的SEM顯微圖16示出適合用于本發(fā)明的設(shè)備的多孔材料的SEM顯微圖；圖17示出本發(fā)明的傳感器設(shè)備的示意性截面圖。
具體實施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的微流體設(shè)備100。該設(shè)備包括兩層的疊層 (laminate)，其包圍了用于引導(dǎo)樣本流體從入口 106到出口 108的通道104。入口 106和 出口 108具有比所述通道更大的橫截面，以便允許更容易地連接外部流體容器(未示出)。 通道104包括入口通道部分110和出口通道部分112、多孔材料區(qū)域114和多孔材料區(qū)域 114其間的空區(qū)域118。入口通道部分110和出口通道部分112以及空區(qū)域118為經(jīng)過通 道的氣體或液體樣本提供有空隙的通路(passage)。微流體設(shè)備100的所述兩層疊層結(jié)構(gòu)在圖2的橫截面視圖中被進一步闡釋，其中 示出了微流體設(shè)備100包括具有基本平坦的第一表面122、第一凹槽124的第一襯底120， 和具有基本平坦的表面126并且其中具有第二凹槽130的第二襯底128。第二表面126接 觸第一表面122，使得第一和第二襯底形成所述兩層疊層。在該疊層中，在第一和第二接 觸表面之間形成分界面(interface)，其中第一和第二凹槽位于分界面處。因此襯底中的 凹槽形成在橫截平面中蜿蜒而行的通道104。第一和第二凹槽優(yōu)選地成形為細(xì)長的溝槽 (groove)，即相對較淺、較窄且較長的溝槽(groove)。下面針對圖7-9描述所述凹槽的細(xì)節(jié) 和實例。圖2中表示的實施例的通道104跨越所述兩個襯底的接觸表面蜿蜒而行，因為第 一凹槽處于第一襯底中而第二凹槽處于第二襯底中。在另一個實施例中，所述整個通道位 于所述襯底之一內(nèi)。在該另一個實施例中，第一凹槽和第二凹槽都位于第一襯底中。第一 和第二凹槽相對于彼此定位成使得它們一起形成在設(shè)備的平面中蜿蜒而行的通道，即在垂 直于橫截面區(qū)域的方向上。在該實施例中，第二襯底不需要具有形成于其中的凹槽，以便在 設(shè)備中限定通道。第二襯底可以具有基本平坦的第二表面，從而使得當(dāng)它接觸第一襯底的 第一表面時用作罩或蓋子。根據(jù)本發(fā)明，至少一些第一凹槽124充滿多孔材料114。所述多孔材料的存在使得 微流體設(shè)備能夠用作微過濾器設(shè)備，凹槽內(nèi)具有多孔材料，以形成微過濾器?？商鎿Q地，所 述多孔材料可以使得與流過通道的氣體或液體樣本接觸的有效表面積放大。兩個目的也可 以在一個設(shè)備中同時或順序地達到。設(shè)備內(nèi)多孔材料的組合的多個變形是可能的，以便實現(xiàn)所有類型的過濾功能或有 效表面積的增大。因此，在一個實施例中，僅僅第一凹槽包括多孔材料，使得所述連續(xù)的、不 中斷的蜿蜒而行的通道104包括交替的多孔和空部分?？商鎿Q地，在圖3和4中示出的另 一個實施例中，多孔材料114集成在第一凹槽124和第二凹槽130中，從而使得形成多孔材 料的蜿蜒而行的連續(xù)通道。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，如由圖2、3和4的實施例所示范的，第一和第二襯底例如 被膠合、局部熔化或夾在一起，從而使得第一襯底120和第二襯底128彼此直接接觸。所述 多孔材料被布置成使得在襯底的接觸表面之間沒有插入的多孔材料的膜層，而流體可能穿 過所述多孔材料的膜層而發(fā)生泄露，在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中就會出現(xiàn)這種情況。取而代之，多孔 部分被隱藏在所述襯底內(nèi)，從而使得所述多孔部分形成結(jié)構(gòu)化襯底的構(gòu)成部分。因為所述多孔結(jié)構(gòu)是單獨的并且被包圍在實心材料的“腔”中，所以它們沒有暴露于有效機械負(fù)載并 且因此可以是脆弱的并且非常有空隙(低的實心分?jǐn)?shù))。所述多孔材料可被定位成使得與 通過通道壁提供所述多孔材料的改進的支持的通道拐角部分接觸。因此，所述微流體設(shè)備 提供改進的功能并且更具魯棒性。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述多孔材料具有的開孔率大于25%且小于80%，優(yōu)選地 在35%與70%之間，最優(yōu)選地在45%與60%之間。本文的術(shù)語“X%的開孔率”的意思是 所述多孔材料的體積的是空的。所述材料的孔彼此連接并且連接到所述材料的外表面， 使得實現(xiàn)從一個凹槽通過多孔材料到另一個凹槽的通道。術(shù)語“開孔率”表示其中流體流 動有效發(fā)生的多孔材料的總體積的分?jǐn)?shù)。在另一個實施例中，所述多孔材料的平均孔大小例如處于IOnm與10 μ m之間，優(yōu) 選地處于20nm與2 μ m之間，更優(yōu)選地處于25nm與1 μ m之間，且最優(yōu)地處于50nm與500nm 之間。優(yōu)選地所述孔大小分布非常小。FWHM例如小于平均孔大小的2倍(factor)。在一個實施例中，本發(fā)明的設(shè)備內(nèi)的所有多孔材料可以包括相同的多孔材料。例 如，所述多孔材料可以實現(xiàn)增加與流過所述設(shè)備內(nèi)的通道的氣體或液體樣本接觸的有效表 面積的功能。在一個可替代實施例中，不同凹槽可以具有不同的多孔材料和/或不同的孔 隙度，從而使得在通道的流動方向上所述孔大小減小。這具有以下優(yōu)點當(dāng)微流體設(shè)備被用 作用于過濾顆粒的微過濾器時，更大的顆粒不那么可能阻塞具有非常纖細(xì)的孔隙的非常纖 細(xì)的過濾器(多孔材料)。為了調(diào)整用于引起特定樣本通過多孔材料流動所必需的壓力，可 以調(diào)整所述孔隙度。因此，當(dāng)例如多孔材料的平均孔大小從一個凹槽到下一個凹槽減小時， 孔隙度可以增加以補償由減小孔大小導(dǎo)致的流速的減小?？状笮〉脑龃髮⑼ǔ０殡S著多孔 材料強度的減小，因為每個單位體積可用的材料更少。因此，對于這樣的設(shè)置，本發(fā)明的設(shè) 備提供了強度方面有利的增大。在由如圖1所示范的實施例中，在至少一些第一凹槽124中的多孔材料114設(shè)有 包括一個或多個捕獲物質(zhì)的斑點116。如果來自流過通道的氣體或液體樣本的目標(biāo)物質(zhì)可 被捕獲物質(zhì)捕獲，則這允許過濾所述目標(biāo)物質(zhì)。在圖3和圖4示出的可替代實施例中，第二 凹槽也設(shè)有攜帶捕獲物質(zhì)的斑點的多孔材料。由此，所述斑點密度相對于圖1所示的設(shè)備 被加倍，該圖1的設(shè)備具有相同的流動通道設(shè)計。所述捕獲物質(zhì)可以僅僅在凹槽的一部分中存在，或者所述捕獲物質(zhì)可以分布在凹 槽的整個體積上。而且，所述捕獲物質(zhì)可以設(shè)置在相應(yīng)的凹槽的底部，例如圖5所示。根據(jù)上述特征，根據(jù)本發(fā)明的微流體設(shè)備可以用在為傳感器提供過濾功能的傳感 器設(shè)備內(nèi)。然而，此外或可替換地，所述傳感器設(shè)備可以使用本發(fā)明給出一個感測特征。為 此，當(dāng)目標(biāo)分子被斑點內(nèi)的捕獲物質(zhì)捕獲時，所述斑點必須能夠提供測量信號，不管它們位 于具有多孔材料的凹槽中的何處。測量信號是指捕獲之前的開始情形與捕獲之后的所得情 形之間的任何差異，其可以由傳感器設(shè)備感測。因此，開始情形可以是測量到強信號的情 形，該強信號在捕獲之后減小，或反之亦然。例如，斑點116中的捕獲物質(zhì)如果與一個或多 個目標(biāo)物質(zhì)接觸，則發(fā)射射頻輻射，例如光輻射。該輻射可以源于斑點內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，即例 如化學(xué)發(fā)光。可替換地，所述輻射可以是諸如發(fā)光物種受激發(fā)而發(fā)射的熒光或磷光之類的 發(fā)光；其在利用激發(fā)輻射輻照(irradiation)斑點期間或之后發(fā)射。所述發(fā)光可以通過捕 獲物質(zhì)和目標(biāo)物質(zhì)的化學(xué)或物理復(fù)合或者與標(biāo)簽或標(biāo)記物種協(xié)同或者不與其協(xié)同地來輻照，標(biāo)簽或標(biāo)記物種用于提供例如發(fā)光屬性。任何在目標(biāo)物質(zhì)(利用或不利用外部刺激) 接觸捕獲物質(zhì)之后提供信號的過程都可以用在該過程中。所述信號也可以包括吸收或輻射 的改變，即在捕獲之后特定輻照的吸收減少或增加。這種改變在本領(lǐng)域是公知的。所述接 觸可以包括物理的和/或化學(xué)的結(jié)合。在一個實施例中，所述多孔材料區(qū)域包括例如固定到多孔材料114的顆粒的形式 的光學(xué)淬滅器物質(zhì)。在可能的感測行為期間，所述淬滅器物質(zhì)減少了不源于所述標(biāo)簽的光 學(xué)背景信號，所述標(biāo)簽用于確定由斑點內(nèi)的捕獲物質(zhì)捕獲目標(biāo)物質(zhì)是否已經(jīng)發(fā)生。在圖4所示的實施例中，設(shè)備300包括第一襯底120和第二襯底128。所述襯底分 別包括第一凹槽124和第二凹槽130，這兩個凹槽一起形成蜿蜒而行的通道104。這兩個凹 槽充滿了多孔材料114。在第一襯底120的凹槽124中的多孔材料區(qū)域114中間，所述設(shè)備 包括斑點116，其中固定了捕獲分子。這兩個襯底120、128被密封在一起，從而使得樣本流 體被迫遵循路徑132，在該路徑中第一凹槽124和第二凹槽130交替。后續(xù)的凹槽被壁或印 模(stamp) 134、135隔開，所述壁和印模是所述襯底的實心材料區(qū)域。盡管不需要，但是在 該實施例中，壁134接觸凹槽和/或斑點116中的捕獲物質(zhì)。如果斑點116中所包含的光 學(xué)標(biāo)簽或標(biāo)記被激發(fā)，則信號140將被外耦合通過透明第二襯底128的印模134。以此方 式，當(dāng)捕獲物質(zhì)捕獲目標(biāo)物質(zhì)時，壁134用于收集并引導(dǎo)源自斑點的信號140。這在感測期 間增強了靈敏度和特異性。在一個實施例中，提供一種附加的吸收或反射層136。該反射層可以用于減少不想 要的光學(xué)背景信號的目的。此外，反射層138被施加在凹槽130的側(cè)壁上，以用于引導(dǎo)由斑 點116發(fā)射的信號140。所述反射層可以具有不同于襯底材料的反射率，從而使得例如發(fā)生 全內(nèi)反射。所述反射層在提供多孔材料之前可以由金屬構(gòu)成，該金屬例如凹槽內(nèi)蒸發(fā)的鋁 或金。引導(dǎo)信號140增加了測量信號、減少了信噪比并且改進了光外耦合。斑點116與所謂的印模134之間的接觸優(yōu)選盡可能地良好，以改進信號的140的 耦合和引導(dǎo)。可以在凹槽的底部提供另一個反射層(圖4中未示出)，該凹槽具有多孔材料中的 斑點。該反射層可以在其中信號140離開襯底的方向上重定向輻照，由此增大待感測的信號。在一個實施例中，如圖4中所示實施例的襯底128內(nèi)的凹槽可以包括除例如在圖4 實施例中所示的已存在斑點之外的斑點。在這種情況下，壁135可以接觸襯底128中凹槽 的附加斑點。如關(guān)于圖4所闡釋，反射層可以有利地用于源自所述其他斑點的且在與信號 140相反的方向上離開襯底120的信號。所述反射層提供合適措施來將來自襯底128的斑 點生成的信號和/或激發(fā)輻射與襯底120的那些分離。在一個實施例中，多孔材料114在被樣本流體接觸的情況下能夠膨脹。如果斑點 116與壁134之間存在小空間，則樣本流體的一部分可以不與斑點的捕獲物質(zhì)相互作用地 經(jīng)過相應(yīng)斑點116，這將導(dǎo)致更低的測量信號強度。當(dāng)多孔材料114能夠膨脹時，多孔材料 將關(guān)閉斑點116與壁134之間的任何開口，從而阻止樣本流體不與捕獲物質(zhì)相互作用地經(jīng) 過。所述樣本流將迫使多孔材料膨脹。所述膨脹的多孔材料將抵著相對的襯底的表面壓迫 之，從而提供所述相對的襯底與相應(yīng)斑點的良好接觸。如圖5所示，第一和/或第二凹槽的側(cè)壁150、152可以是錐形或斜面的，即所述側(cè)壁可被設(shè)置為相對于凹槽的底部成小于90度的角。所述相對于凹槽底部或相對于襯底表 面的角度例如小于大約75或70度。圖5所示的側(cè)壁150、152可以在凹槽124的長度方向 上和/或在寬度方向上是錐形的。底部154和/或錐形側(cè)壁反射并準(zhǔn)直由斑點發(fā)射的(熒 光)輻射信號140。第一和/或第二襯底對于用于檢測捕獲事件的信號140的波長來說是透明的。在根據(jù)本發(fā)明的微流體設(shè)備中，在一個襯底內(nèi)具有實心134、135材料和多孔114 材料的交替區(qū)域是有利的。首先，不同的捕獲探針可以彼此更靠近地印制(print)，因為不 同捕獲探針的混合被實心邊界阻止。其次，將信號耦合到襯底可以通過尤其使用上述反射 層和/或凹槽結(jié)構(gòu)或形狀得以改進。這提高了信噪比。但是最重要的是，樣本流體的流動 被導(dǎo)向捕獲探針，從而阻止了通過另外的多孔部分134和/或135的泄漏，這提供了對樣本 流體的改進的篩選，并且因此增加了目標(biāo)物質(zhì)到捕獲物質(zhì)的結(jié)合速度。在另一個實施例中，第一和第二多孔材料的折射率被匹配到樣本流體的折射率以 避免光散射。避免光散射提高了目標(biāo)物質(zhì)檢測的靈敏度。在一個實踐實施例中，所述襯底包括例如大約120個凹槽的陣列。可以根據(jù)需要 和設(shè)計使用其他數(shù)量的凹槽。所述襯底將包括大約120個斑點。每個斑點具有大約200 μ m 的直徑。所述斑點和/或所述凹槽被設(shè)置為間距為大約400 μ m。該入口和出口通道110、 112以與流動通道104基本相同的方式被限定。入口和出口通道部分110、112被用作一個實例，該實例用于方便的互連以用于測 試本發(fā)明的設(shè)備。在實踐應(yīng)用中，輸入和輸出通道部分可以例如集成在柱(cartridge)(未 示出)中。所述盒帶可以提供例如關(guān)于樣本制備、DNA提取和放大的其他功能。本文前面描述的設(shè)備可以使用根據(jù)本發(fā)明的方法來制造。圖6A-6D示出了在所述 方法的后續(xù)步驟之后的結(jié)果。首先，凹槽124被設(shè)置在實心襯底120的表面122中(圖6A)。所述凹槽例如通過 將結(jié)構(gòu)從模子復(fù)制或模壓(embossing)成可變形(和/或活性)材料來微結(jié)構(gòu)化。這樣的 工藝包括例如噴射模塑和熱模壓。所述工藝可以機器制造薄柔性襯底以及較厚的、更硬的 襯底，如CD或DVD介質(zhì)?？商鎿Q地，使用蝕刻技術(shù)。特別地當(dāng)直徑如此之小使得模壓或復(fù) 制技術(shù)不再是有利時。包括凹槽124的所述結(jié)構(gòu)化的襯底120然后被第二材料156覆蓋(圖6B)，第二材 料156例如包括所謂非溶劑的聚合物溶液或混合物，所述非溶劑是不溶解襯底122的材料 的溶劑。過剩的材料156被移除，從而使得僅僅凹槽區(qū)域124充滿所述材料。在下一個步驟中，使材料156相分離(phase separate)。相分離例如是通過引起 化學(xué)反應(yīng)(例如熱或光致聚合作用)引發(fā)的。在相分離之后，一相被移除(例如通過提取)， 從而使得多孔結(jié)構(gòu)114得以保留(圖6C)。多孔材料114的孔大小可以通過所述制造條件 (濃度、溫度、溶劑等)在寬范圍中來變化。圖15和16示出多孔微結(jié)構(gòu)的典型實例，即分別 為UV固化的丙烯酸酯和熱固化的環(huán)氧樹脂。圖15和16中所示的材料適合用于相關(guān)應(yīng)用。在多孔相變干之后，如果在微流體設(shè)備內(nèi)需要捕獲探針116，可以應(yīng)用捕獲探針 116。具有固定的捕獲物質(zhì)的斑點例如被印制在多孔材料上。應(yīng)用斑點116涉及例如噴墨、 轉(zhuǎn)移和/或接觸印制?？商鎿Q地，所述多孔材料被浸在包括捕獲物質(zhì)的溶液中，從而使得多 孔材料吸收具有捕獲物質(zhì)的溶液，之后過剩溶液從襯底的非多孔部分移除。在應(yīng)用之后，可以應(yīng)用適當(dāng)?shù)暮笃谔幚?，以提供穩(wěn)定的和活性的捕獲探針116，其分布在多孔材料116的開 孔結(jié)構(gòu)中。第二襯底可以或者不包括凹槽、空凹槽，或者可以以與第一襯底基本相同的方式 被處理，以提供具有多孔材料的凹槽，其具有或沒有如所述針對第一凹槽提供的捕獲探針 斑點?？梢允褂脟娔≈苼矸奖愕靥峁┎煌陌唿c。當(dāng)對于第一和第二凹槽而言多孔材料 和或捕獲探針材料需要不同時，在不同襯底中具有第一和第二凹槽是有利的。然后應(yīng)用過 程將不會干擾，因為第一襯底和第二襯底可以獨立地被處理。根據(jù)選擇，反射層可被應(yīng)用于襯底的某些部分，例如凹槽的壁。這可以利用用于沉 積薄金屬(Al、Au、Ag、Cu等等)的合適技術(shù)(例如電鍍、蒸發(fā)印制等等)來完成?？梢允?用如本領(lǐng)域公知的合適的圖案化技術(shù)?？商鎿Q地或此外，可以通過在襯底上沉積具有不同 得足以進行全內(nèi)反射的折射率的層來創(chuàng)建鏡面反射層。也可以使用本領(lǐng)域公知的技術(shù)來沉 積吸收層。第一襯底和第二襯底可以被組裝以形成例如圖2或3中所示的閉合的微流體系 統(tǒng)。所述襯底可以被膠合或夾在一起，這依賴于襯底的機械屬性、整體設(shè)計和其他要求。如上所述，本發(fā)明設(shè)備的襯底可以通過使用主/模(master/mold)技術(shù)的復(fù) 制或模壓技術(shù)來制作。通過抗蝕劑(resist)在玻璃或硅襯底上的發(fā)展以及光刻曝光 (lithographic exposure)來開始制作。通過電鍍將在襯底上發(fā)展的抗蝕劑轉(zhuǎn)移到模子材 料(例如Ni)在隨后的步驟中，通過噴射模塑或模壓將所述結(jié)構(gòu)復(fù)制到聚合物中。所述制作技 術(shù)基本上相似于用于生產(chǎn)光學(xué)存儲介質(zhì)(例如CD)的技術(shù)。圖7和8示出掩模設(shè)計420、428，其分別用于制作第一襯底和第二襯底。圖9示出 圖7的微結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。所述掩模的部分434、435旨在用于形成相應(yīng)襯底的抬高的區(qū)域，部分424、430旨 在用于形成凹槽。多孔材料結(jié)構(gòu)隨后被設(shè)置在凹槽內(nèi)。部分410、412形成入口和出口通道 部分410,412,并且部分406,408形成入口和出口 406,408 例如使用具有SU-8抗蝕劑的光刻法并使用圖7和8的掩模來制作所述結(jié)構(gòu)。圖 7和8的掩模可以是低成本的印制的箔掩模。第一和第二掩模和/或襯底包括對準(zhǔn)標(biāo)記460、462，以允許校正第一襯底到第二 襯底上的對準(zhǔn)。另外，可以使用上述技術(shù)實現(xiàn)其他不同的襯底設(shè)計。所述(生物)斑點的 數(shù)量和大小可以在寬范圍中變化，該范圍在光刻的限制內(nèi)?？梢酝ㄟ^調(diào)適凹槽和微通道的幾何形態(tài)來優(yōu)化樣本流體的流動。例如，降低通道 高度將增大流阻。圖10-12提供關(guān)于凹槽的尺寸及其比率的實例。A和C表示壁或印模的長度。B和D分別表示第一和第二凹槽的長度。比率 A B (圖10)例如介于1 2與1 5之間。更優(yōu)選地，比率A B介于1 2. 5與1 4 之間。最優(yōu)選地，比率A B大約為1 3。比率C D、C B和A D可以處于相同的 范圍內(nèi)。本文中，A面對D，且C面對B。注意到，比率1 1將不起作用。在一個實踐實施例中，A和/或C例如在ΙΟμπι與500μπι之間，且更優(yōu)選地在 30 μ m與200 μ m之間。B和/或D例如在10 μ m與500 μ m之間，且更優(yōu)選地在30 μ m與200 μ m之間。Tl和T2分別表示第一和第二凹槽的深度或高度。比率Tl T2(圖10)優(yōu)選地在 1 3與3 1之間，更優(yōu)選地在1 2與2 1之間且最優(yōu)選地為大約1 1。Tl和或Τ2在ΙΟμπι與ΙΟΟΟμπι之間，優(yōu)選地在50μπι與200μπι之間。Wl和或W2在30μπι與1000 μ m之間，優(yōu)選地在100 μ m與500 μ m之間。在一個實施例中，形成通道的所述凹槽的高度處于20 μ m-200 μ m的范圍。所述凹 槽例如大約250μπι寬(圖11中所示的第二凹槽的寬度W2)且大約450 μ m長。在另一個 實施例中，所述凹槽基本為矩形以用于改進樣本流體流動。圖13示出橫跨通道的若干虛線11、12和13。在一個優(yōu)選實施例中，所述通道的 橫截面(即橫截面積F = T*W，假設(shè)所述通道具有矩形橫截面)在由線11、12和13指示的 位置處基本相同。即，所述通道橫截面的差異小于2倍(factor)。在另一個實施例中，所述 有效通道橫截面積的差異(其考慮孔隙率(作為因素)小于2倍(factor)。在一個改進實施例中，第一和第二襯底可以相對于彼此在平面方向上移位。平面 方向由X軸和y軸指示，其中X是通道的長度方向，而y是寬度方向。通過這樣做，(第一) 通道可以被中斷，例如通過在χ軸方向上移位，直到A到達C的頂部且B到達D的頂部(圖 10)。隨后，所述襯底可以在y方向上移位，以打開其他(第二)通道或者到第二通道的接 觸可被打開。所述一個或多個其他通道可以平行于上述第一通道延伸，或可以例如在y方 向上延伸。所述襯底的移位實現(xiàn)了例如更快的沖洗或清潔步驟。即，所述襯底可以在樣本流 體已經(jīng)完全通過第一通道之后移位。移位所述襯底也可以實現(xiàn)移除第一通道中的空氣/氣 體泡。圖13和14示意性示出膜類型的呈現(xiàn)的SEM圖片。圖15和16示出不同膜類型的 掃描電子顯微鏡圖片。圖13示出各向同性的尼龍膜。圖14示出各向異性的蝕刻的氧化鋁514，其具有孔516，該孔形成具有大約1微米 或更小的平均直徑的細(xì)長通道。圖15示出通過光致聚合引起的相分離制成的多孔膜的SEM顯微圖。圖16示出通過對環(huán)氧樹脂和PMMA的混合物的熱固化獲得的多孔環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)的 SEM圖片。PMMA相在反應(yīng)引起的相分離之后被移除。圖13、15和16中示出的材料的孔具有隨機結(jié)構(gòu)。可替換地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備內(nèi) 的多孔材料可以包括化學(xué)催化作用領(lǐng)域中公知的規(guī)則孔結(jié)構(gòu)。所述微流體設(shè)備可以是感測設(shè)備或分析設(shè)備的一部分。它可以永久固定在這種設(shè) 備中，使得它形成所述感測設(shè)備的構(gòu)成部分。可替換地，在感測設(shè)備中，它是可拆卸的/可 插入的。在后一種情況下，所述微流體設(shè)備可以是將用在更復(fù)雜和/或便宜的感測單元中 的一次性設(shè)備。圖17中示出了傳感器設(shè)備的一個實例。在一個實施例中，它可以包括如圖3或圖 4中所示的微流體設(shè)備300，這里將不會進一步進行解釋。所述傳感器設(shè)備進一步包括用于 通過折射或聚焦元件3 (例如透鏡)向一個或多個斑點116提供輸入輻射2的輻射源1。如 果目標(biāo)物種的捕獲發(fā)生，則由所述斑點輻照的輸出輻射通過元件3而被檢測并被通過分束器5而被發(fā)送到檢測器4 (在這種情況下，作為輸入輻射的分色鏡具有不同于輸出輻射的波 長區(qū)域)。所述設(shè)備可以裝備有如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的所有類型的光學(xué)元件。盡管沒有繪出，可以使用允許檢測更密集復(fù)用的微流體設(shè)備。在這種情況下，可以 例如使用圖3的微流體設(shè)備。它已經(jīng)在第一和第二凹槽的多孔材料中捕獲斑點。如前所 述，可以測量所述斑點。在一個有利實施例中，可以從第一方向測量第一凹槽的斑點，并且 可以從與第一方向相對的第二方向測量第二凹槽的斑點。第一方向可以是第一襯底的側(cè) 面。然而，可替換地且有利地，第一方向也可以是第二襯底的側(cè)面。這允許例如圖17中的 結(jié)構(gòu)，其中引導(dǎo)壁和/或壁的取向的信號被提供到所述部分135，如在圖4中它們被提供到 部分138。然后實現(xiàn)了高效信號分離和源于相鄰的、空間上接近的斑點(第一和第二凹槽) 的信號之間的串?dāng)_的降低。這增加了微流體設(shè)備上每個區(qū)域的斑點量，并且允許進一步使 微流體設(shè)備和/或傳感器或檢測器設(shè)備的小型化。本發(fā)明的設(shè)備可以用于多個目的，這取決于將要執(zhí)行的分析方法。因此通過抽吸 (pumping)特定樣本流體通過通道，它可以用作過濾器?？商鎿Q地或此外，所述設(shè)備可以展 示如上所述的目標(biāo)物質(zhì)捕獲能力并且因此執(zhí)行目標(biāo)特定過濾。此外或可替換地，所述設(shè)備 可以具有感測功能并形成檢測設(shè)備的一部分。本發(fā)明的設(shè)備例如適用于檢測生物樣本中蛋白質(zhì)的存在。而且，所述設(shè)備可以用 于選擇性捕獲和/或釋放生物分子，例如蛋白質(zhì)、激素、肽和/或單或雙標(biāo)準(zhǔn)寡核苷酸。一個或多個試劑可以設(shè)置在第一或第二凹槽中任意一個中的多孔材料中或其上。 一種試劑可以例如溶解在樣本流體中。溶解的試劑可以例如增強、支持或引起特定反應(yīng)，或 用作催化劑。生物測定程序，用戶將在樣本流體之前或之后抽吸例如緩沖溶液或空氣通過 通道104以實現(xiàn)更精確的測量。上述實施例說明而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠在不脫離所附權(quán)利 要求的范圍的情況下設(shè)計許多可替代實施例。在權(quán)利要求中，置于括號之間的任何附圖標(biāo) 記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制該權(quán)利要求。文字“包括”不排除除權(quán)利要求中所列之外的其他元 件或步驟的存在。元件之前的文字“一”不排除多個這樣的元件的存在。在列舉了若干個 裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的若干可以由同一項硬件實現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán) 利要求中敘述某些措施這個起碼事實。
權(quán)利要求
微流體設(shè)備，包括 第一襯底(120)，具有第一表面(122)； 第二襯底(128)，具有第二表面(126)；其中所述第二表面接觸所述第一表面，于是限定了所述第一襯底和第二襯底之間的分界面； 在所述分解面處提供的第一凹槽(124)和第二凹槽(130)；其中第一凹槽和第二凹槽形成在與所述分界面成直角的平面中蜿蜒而行的通道(104)；以及其中至少一些凹槽包括多孔材料(114)。
2.權(quán)利要求1的微流體設(shè)備，其中所述第一凹槽(124)被設(shè)置在第一表面(122)中并 且所述第二凹槽(130)被設(shè)置在第二表面(126)中。
3.權(quán)利要求1或2的微流體設(shè)備，其中至少一些凹槽(124，130)充滿另一種多孔材料。
4.前述權(quán)利要求中任一項的微流體設(shè)備，其中所述多孔材料(114)鄰接凹槽(124， 130)的拐角。
5.前述權(quán)利要求中任一項的微流體設(shè)備，其中在使用中，所述第一凹槽(124)中的多孔材料(114)接觸所述第二表面(126)，和/或其中在使用中，所述第二凹槽(130)中的多孔材料(114)接觸所述第一表面(122)。
6.前述權(quán)利要求中任一項的微流體設(shè)備，其中用于結(jié)合目標(biāo)物質(zhì)的捕獲物質(zhì)(116)被設(shè)置在一個或多個凹槽(124，130)的多孔 材料(114)中或其上。
7.權(quán)利要求6的微流體設(shè)備，其中在使用中，所述第一凹槽(124)中的捕獲物質(zhì)(116)接觸所述第二表面(126)，和/或其中在使用中，所述第二凹槽(130)中的捕獲物質(zhì)(116)接觸所述第一表面(122)。
8.前述權(quán)利要求中任一項的微流體設(shè)備，其中所述多孔材料(114)能夠膨脹與樣本流 體接觸。
9.權(quán)利要求6的微流體設(shè)備，其中壁(134，135)被提供在第一襯底(120)和第二襯底 (128)的分界面處，以用于在第一方向上引導(dǎo)捕獲物質(zhì)(116)的第一測量信號，和/或用于 在第二方向上引導(dǎo)另一種捕獲物質(zhì)的第二測量信號。
10.權(quán)利要求9的微流體設(shè)備，其中所述第二方向基本上與第一方向相反。
11.前述權(quán)利要求中任一項的微流體設(shè)備，其中第一凹槽(124)和/或第二凹槽(130) 具有錐形壁(150，152)。
12.前述權(quán)利要求中任一項的微流體設(shè)備，其中第一凹槽(124)和/或第二凹槽(130) 的底部設(shè)有吸收或反射層(136)。
13.前述權(quán)利要求中任一項的微流體設(shè)備，其中第一凹槽(124)和/或第二凹槽(130) 的側(cè)壁設(shè)有反射層(138)。
14.前述權(quán)利要求中任一項的微流體設(shè)備，其中所述多孔材料(114)包括至少一種用 于在樣本流體中溶解的試劑。
15.一種傳感器設(shè)備，包括前述權(quán)利要求中任一項的微流體設(shè)備，該傳感器設(shè)備進一步 包括用于測量微流體設(shè)備內(nèi)生成的響應(yīng)信號的檢測器(4)。
16.制造微流體設(shè)備的方法，包括以下步驟-在第一襯底(120)的第一表面(122)和/或第二襯底(128)的第二表面(126)內(nèi)提 供第一凹槽(124)和第二凹槽(130)；-向至少一些第一凹槽提供多孔材料(114)，并且可選地向至少一些第二凹槽提供另 一種多孔材料；以及_使所述第一表面與所述第二表面接觸，于是限定了第一襯底與第二襯底之間的分界 面，從而使得第一凹槽和第二凹槽形成在與所述分界面成直角的平面中蜿蜒而行的通道 (104)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微流體設(shè)備，例如用于分子篩選或用于檢測樣本流體中的目標(biāo)物質(zhì)。該設(shè)備包括具有基本平坦的設(shè)有第一凹槽(124)的第一表面的第一襯底(120)和具有基本平坦的設(shè)有第二凹槽(130)的第二表面的第二襯底(128)。至少一些第一凹槽充滿多孔材料(114)。交替的第一凹槽和第二凹槽形成用于樣本流體的蜿蜒而行的通道。第二凹槽可以充滿另一種多孔材料。在一個實施例中，用于結(jié)合目標(biāo)物質(zhì)的一種捕獲物質(zhì)被設(shè)置在所述多孔材料中或設(shè)置在其上。
文檔編號C12M1/34GK101903105SQ200880121205
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者E·皮特斯, R·庫爾特, R·彭特曼, R·溫伯格-弗里德爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司