專利名稱：薄膜閥器件及其控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明構(gòu)思涉及控制診斷化驗器件(diagnostic assay device)中流體的流量和 流速，該診斷化驗器件能夠檢測流體中痕量(trace amount)的材料。本發(fā)明構(gòu)思涉及用于控制流體的流量和流速的薄膜閥器件(thin filmvalve)和 薄膜閥控制裝置，更具體地，本發(fā)明構(gòu)思涉及一種薄膜閥器件以及一種薄膜閥控制裝置，在 該薄膜閥器件中孔(hole)和閥由于離心力和熱產(chǎn)生器件產(chǎn)生的熱而打開和關(guān)閉。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件和薄膜閥控制裝置可用于構(gòu)造芯片上診斷 實驗室(diagnostic lab-on-a-chip)和可旋轉(zhuǎn)生物盤(bio-disc)的閥及其控制裝置，該 芯片上診斷實驗室能夠檢測流體中痕量的材料，諸如蛋白質(zhì)芯片和DNA芯片的生物芯片集 成在該生物盤中。例如，通過修改普通盤器件(common disc device)諸如⑶-ROM和DVD， 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件和薄膜閥控制裝置可應(yīng)用于構(gòu)造微閥器件，該微閥器 件用于打開和關(guān)閉形成于主體中的溝道和孔，其中該主體形成為薄膜。
背景技術(shù)：
到此為止，對于用于檢測流體中少量分析物的大多數(shù)診斷化驗裝置，已經(jīng)設(shè)計了 多樣品制備和試劑自動添加裝置，或者用于同時(并行或串行處理)識別大量樣品的多樣 品化驗裝置，以提高效率并降低成本。該自動試劑制備器件和自動化驗裝置通常集成到單 個薄膜型裝置中。該薄膜型診斷化驗裝置能夠利用痕量的樣品和試劑在一個小時內(nèi)自動或 半自動地準(zhǔn)確分析數(shù)百個分析物。該薄膜型化驗裝置需要用于自動供應(yīng)樣品或試劑(酶和 緩沖劑)的閥。然而，設(shè)計這種用于薄膜型化驗裝置的閥是復(fù)雜的。因此，需要設(shè)計一種適 于薄膜型化驗裝置的簡單的薄膜閥。對于作為薄膜基板的⑶和DVD，標(biāo)準(zhǔn)的⑶由例如12cm的聚碳酸酯基板、反射金 屬層和保護漆涂層(protective lacquer coating)形成。DVD、CD和CD-ROM的格式在ISO 9660中描述。聚碳酸酯基板是光學(xué)質(zhì)量的透明聚碳酸酯基板。DVD和CD中的數(shù)據(jù)層可以是 聚碳酸酯基板的一部分，數(shù)據(jù)能夠在注射成型工藝中通過壓模(stamper)雕刻為一連串凹 坑(Pit)的形式。沖壓母盤(stamping master)主要是玻璃。該聚碳酸酯基板可以被修改 為薄膜型診斷化驗裝置(諸如生物盤)，其檢測流體中痕量的材料。在此情形下，在注射成 型工藝中，在盤的表面中，可以形成作為流體流動路徑的溝道以及作為緩沖貯液器的腔室， 而不形成凹坑。此外，需要一種能夠平穩(wěn)地控制流經(jīng)形成于薄膜型盤中的通道的流體的流 量和流速的薄膜型閥。在下文中，檢測流體中材料的痕量的芯片上診斷實驗室、將薄膜閥與生物芯片 (諸如蛋白質(zhì)芯片和DNA芯片)集成在一起的盤以及其中集成薄膜閥并進行生物和化學(xué)處 理以檢測流體中痕量的材料的診斷盤被統(tǒng)稱為“生物盤”或“薄膜閥器件”，其中這些器件通 過修改普通盤諸如⑶-ROM、DVD等制成。利用離心力使注入到盤的注入孔中的流體樣品在盤表面中流動的器件以及利用 離心力使注入到盤的注入孔中的流體樣品流動到通道和腔室中以分離樣品的器件是眾所周知的。然而，這些器件不能克服構(gòu)造薄膜型結(jié)構(gòu)的困難，從而不能確保對流速的精確控 制。利用電磁體的一般閥使用汽缸(cylinder)或活塞打開或關(guān)閉通道，其中汽 缸或活塞由于磁力而移動。為了增強磁力以移動汽缸或活塞，需要適當(dāng)尺寸的鐵電芯 (ferroelectric core)和纏繞在芯周圍的多條線。此外，打開或關(guān)閉閥以及移動汽缸或活 塞需要大量的電力。使用電磁體的閥由于電磁體的尺寸而不能構(gòu)造為薄膜型閥。該閥由于 消耗大量電力而產(chǎn)生過量熱。因而，該閥不適于成為薄膜閥。為了解決這些問題，在本發(fā)明構(gòu)思的實施例中，除了利用由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱 之外，利用薄膜閥器件旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力來打開閥。因此，減少了外部磁體的體積，并確 保了打開閥的可靠性。此外，在打開孔而不是通道時，流體不接觸閥。因而，在產(chǎn)生熱時，流 體的性質(zhì)不太可能被改變。要求生物盤將液相材料儲存在腔室中以在整個循環(huán)周期(period ofcirculation)中都是穩(wěn)定的。然而，對于長時間的循環(huán)，生物盤的主體由于環(huán)境因素諸 如溫度而收縮和膨脹，這會在閥中導(dǎo)致間隙。因此，存儲在腔室中的流體通過閥中的間隙蒸 發(fā)，這降低了閥密封的可靠性。為了解決該問題，本發(fā)明構(gòu)思的實施例提供了一種如下所述 關(guān)閉和打開孔的薄膜閥器件。涂覆有粘合劑(膠水試劑)的珠(球)塞、非磁性塞、磁性塞 或熱收縮塞或者薄膜膠帶附接到孔以在循環(huán)期間緊密地封閉孔。此外，當(dāng)打開孔時，粘合劑 的粘接強度(粘合力)利用由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而降低，然后珠(球)塞、非磁性塞、磁 性塞、熱收縮塞或者薄膜膠帶利用流體的液壓力而與孔分離，該液壓力由于離心力而產(chǎn)生。在下文中，用于打開和關(guān)閉孔的珠(球)塞、非磁性塞、磁性塞、熱收縮塞以及由薄 膜膠帶形成的孔封閉膜被統(tǒng)稱為薄膜閥。薄膜閥形成為薄膜。此外，用作薄膜閥的涂覆試劑的粘合劑是柔性的以適應(yīng)薄膜 閥器件的主體根據(jù)環(huán)境因素諸如溫度的膨脹和收縮，從而在循環(huán)周期期間防止由于主體的 膨脹和收縮而引起的密封問題。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件包括薄膜形式的閥。此外，更大量的閥可以 集成在單元區(qū)域中。因而，薄膜閥器件可應(yīng)用于構(gòu)造諸如芯片上實驗室或DNA芯片的薄膜 診斷器件的閥，該薄膜診斷器件能夠檢測流體中痕量的材料。例如，通過修改公共盤器件諸 如CD-ROM、DVD等，薄膜閥器件可應(yīng)用于構(gòu)造閥器件，以打開和關(guān)閉薄膜閥器件的主體中的 通道和孔或者控制流體的流速。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件和薄膜閥控制裝置可應(yīng)用于構(gòu)造芯片上診 斷實驗室和可旋轉(zhuǎn)生物盤的閥及其控制裝置，其中芯片上診斷實驗室能夠檢測流體中痕量 的材料，在可旋轉(zhuǎn)生物盤中集成有生物芯片，諸如蛋白質(zhì)芯片和DNA芯片。技術(shù)方案本發(fā)明構(gòu)思的實施例包括一種薄膜閥器件，該薄膜閥器件利用離心力和由熱產(chǎn)生 裝置產(chǎn)生的熱來打開由珠(球)塞、熱收縮塞、非磁性塞或磁性塞封閉的孔。本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例包括一種薄膜閥器件，該薄膜閥器件利用由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱、離心力和/或磁力來打開由磁性塞封閉的孔。本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例包括一種具有可逆的打開/封閉功能的薄膜閥器件，該 可逆的打開/封閉功能包括利用由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來弱化磁性塞的粘結(jié)強度以及然 后利用位于主體下方的可移動永磁體來打開由磁性塞封閉的孔；以及利用由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn) 生的熱來恢復(fù)磁性塞的粘結(jié)強度并同時利用設(shè)置在孔上方的永磁體與磁性塞之間的吸引 力而再次封閉孔。 本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例包括一種薄膜閥器件，該薄膜閥器件利用由熱產(chǎn)生裝置 產(chǎn)生的熱來打開被熱收縮塞封閉的孔或通道。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，珠(球)塞、熱收縮塞、磁性塞和非磁性塞的表面 可以用粘合劑涂覆。在下文，在本發(fā)明構(gòu)思的整個說明書中，粘合劑、薄膜膠帶和膠帶可以互換地使用。本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例包括一種薄膜閥器件，其中孔被由薄膜膠帶形成的孔封 閉膜封閉，并且在孔封閉膜由于流體自身的液壓力(或水壓力)而破裂時被打開，其中流體 自身的液壓力(或水壓力)由于熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱以及離心力而產(chǎn)生。熱產(chǎn)生裝置可以包括局部的UV照射單元、UV光源和激光束產(chǎn)生裝置。珠(球)塞可以選自由鐵磁珠、順磁珠、抗磁珠、金屬珠、涂覆金屬的塑料珠和玻璃 珠組成的組。珠塞可以具有Iym至Imm的直徑。珠塞和熱收縮塞可以具有球形顆粒或非 球形顆粒。球形顆粒的示例包括薄膜圓柱形顆粒、圓柱形顆?；虮∧に倪呅晤w粒。薄膜膠帶可以包含在任意膠帶諸如單面膠帶、雙面膠帶等中使用的粘合劑。粘合 劑可以是諸如熱熔粘合劑、硅粘合劑、橡膠基粘合劑、改性硅基粘合劑、丙烯酸粘合劑、聚酰 胺粘合劑、聚烯烴粘合劑、聚四氟乙烯基粘合劑、環(huán)氧粘合劑、UV固化粘合劑、UV粘合劑、熱 塑性樹脂、凝膠、蠟、等的材料。例如，粘合劑可以是熱熔膠帶、熱固性膠帶或熱塑性膠帶。凝膠可以是聚丙烯酰 胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯或聚乙烯胺。熱塑性樹脂可以是COC、PMMA、PC、PS、POM、 PFA、PVC、PP、PET、PEEK、PA、PSU或PVDF。蠟可以是石臘、合成蠟或微晶蠟。粘合劑可以由于 熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而熔化或失去其粘合強度。熱熔膠帶、熱塑性膠帶或UV固化粘合劑可 以由于熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而熔化并失去粘合強度。粘合劑還可以包括多個微尺寸熱產(chǎn)生 顆粒，該多個微尺寸熱產(chǎn)生顆粒通過吸收由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的能量而產(chǎn)生熱。由于來自熱 產(chǎn)生裝置的輻射而產(chǎn)生熱的多個微尺寸熱產(chǎn)生顆?？梢源龠M粘合劑的熔化和膨脹，從而弱 化粘合劑的粘結(jié)強度。微尺寸熱產(chǎn)生顆?？梢允沁x自鐵磁材料和金屬氧化物之間的至少之 一。鐵磁材料可以是選自由Fe、Ni、Cr以及這些元素的氧化物組成的組的至少之一。金屬 氧化物可以選自由Al203、Ti02、Ta203、Fe203、Fe304和HfO2組成的組。單面膠帶或雙面膠帶可 以通過用特定的粘合劑(或膠粘劑)涂覆紙、乙烯基、聚酯膜、聚乙烯膜、聚對苯二甲酸乙二 醇酯(PET)膜或合成襯墊(backing)的表面或兩個表面而形成?？梢愿鶕?jù)需要選擇使用具 有高密封和緩沖性能、振動減輕(vibration relief)效應(yīng)、沖擊容限(shock tolerance)、 耐熱、吸收性能、粘結(jié)強度等的粘合劑材料。熱收縮塞可以選自聚四氟乙烯基材料、硅基材 料和聚烯烴基材料的材料。熱收縮材料可以具有50%至350%的彈性。本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例包括一種薄膜閥器件，該薄膜閥器件包括至少一個腔室，存儲需要用于生物、生物化學(xué)或化學(xué)化驗的流體并在其中進行生物、化學(xué)或生物化學(xué)反 應(yīng)；通道，連接至少一個腔室；化驗場所(assay site)或生物化學(xué)反應(yīng)室，在該化驗場所中 樣品經(jīng)受生物、化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)；孔，位于通道的中部，并與通道互連；薄膜閥，打開和 封閉孔；主體，在該主體中集成至少一個腔室、通道、化驗場所、生物化學(xué)反應(yīng)室、孔和薄膜閥。生物、化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)可以指特定的結(jié)合反應(yīng)、配體受體反應(yīng)、抗原抗體反 應(yīng)、免疫反應(yīng)、雜交反應(yīng)或兩種生物材料之間的生物化學(xué)反應(yīng)或者根據(jù)反應(yīng)在三維結(jié)構(gòu)中 的變化。生物化學(xué)反應(yīng)可以包括用于化驗血液中的GOT、GPT、ALP、LDH、GGT、CPK、淀粉酶、 T_蛋白質(zhì)、白蛋白、葡萄糖、T-膽固醇、甘油三酸酯、T-膽紅素、D-膽紅素、BUN、肌酸酐、 I-磷、鈣、尿酸等的反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件可以應(yīng)用于用于檢測流體中痕量的生 物或化學(xué)材料的診斷化驗器件，例如，其中應(yīng)用ELISA/CLISA化驗方法的芯片上實驗室；其 中使用快速測試方法的芯片上實驗室；或者用于檢查食物中的毒細(xì)菌、殘留抗菌素、殘留農(nóng) 藥、污染水中的重金屬、轉(zhuǎn)基因食品、食物過敏(food allergies)、污染材料、細(xì)菌諸如大腸 菌和沙門氏菌，用于親子鑒定、確定肉的類型以及識別起源(origin)的芯片上實驗室。細(xì)菌檢查包括檢查大腸菌、銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、葡萄球菌 (staphylococcus)、弧菌和沙門氏菌。檢查殘留農(nóng)藥可以包括檢查在用于蔬菜和水果的農(nóng) 藥中廣泛使用的有機磷酸酯和氨基甲酸鹽殺蟲劑。生物材料(樣品)可以包括選自DNA、 寡核苷酸(oligonucleotide)、RNA、PNA、配位體、受體、抗原、抗體、牛奶、尿、唾液、毛發(fā)、農(nóng) 作物和蔬菜樣品、肉類樣品、魚類樣品、鳥類樣品、污染水、家畜樣品、食物材料、食物樣品、 口腔細(xì)胞(mouth cell)、組織單元、精液、蛋白質(zhì)和其它生物材料的一種或多種。食物材料 可以包括用于制備食物的材料，可以包括例如用于燉肉的材料、用于面條的材料、用于朝鮮 泡菜的材料、用于湯的材料以及包含液體的食物材料。當(dāng)檢查尿時，薄膜閥器件可以化驗白 細(xì)胞、血液、蛋白質(zhì)、腈、PH、比重、葡萄糖、酮、抗壞血酸維生素C、尿膽素原(urobilinogen) 和膽紅素。在檢查毛發(fā)時，相對于血液和尿化驗，由人體中營養(yǎng)物和有毒材料(包括礦物質(zhì) (mineral))的積累而得出的歷史記錄能夠被更精確地測量。此外，無機材料的長期過量和 缺乏能夠被準(zhǔn)確得知，它能用作查明有毒重金屬的量的樣品。薄膜閥器件的主體可以包括具有120mm、80mm、60mm或32mm的直徑的圓盤。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，薄膜閥器件的主體可以通過依次地(upon one another)層疊兩個或三個基板并將這些基板結(jié)合在一起而形成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，主體可以通過依次地層疊上基板、中間基板和下 基板并將這些基板結(jié)合在一起而形成，通道、孔和腔室可以形成在主體中。例如，一個腔室 以及連接該腔室和孔的上通道可以形成為在上基板中凹入一深度，另一腔室以及連接該腔 室和孔的下通道可以形成為在下基板中凹入一深度。該孔可以形成在中間基板中。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，通道可以是薄膜通道。薄膜通道可以通過薄膜膠 帶形成，而不是凹入地形成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，薄膜通道可以通過具有通道圖案的薄膜膠帶形成 在基板的層之間。利用薄膜膠帶將基板結(jié)合成一體。在該情形下，薄膜通道可以形成在基 板之間沒有附著薄膜膠帶的區(qū)域中。薄膜通道可以形成為窄的，這可以導(dǎo)致使流體更易于流動的毛細(xì)現(xiàn)象。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，主體還可以包括通風(fēng)孔，空氣通過該通風(fēng)孔流通 以使流體平穩(wěn)的流動。在此情形下，通風(fēng)孔可以沿與其中流體流動或施加離心力的方向相 反的方向形成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，主體還可以包括限制凹槽(confininggroove)或 限制通道以防止珠塞、熱收縮塞、非磁性塞或磁性塞自由地離開孔。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，主體可以由選自硅、塑料、氣凝膠、聚甲基丙烯酸 甲酯(PMMA)、玻璃、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯、環(huán)烯烴共聚物(COC)和聚碳酸 酯組成的組的材料形成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，主體可以由硅、聚丙烯、COC或聚碳酸酯形成。此 夕卜，主體的表面可以用鋁或鋁片涂覆以防止存儲在腔室中的流體蒸發(fā)。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，通道和孔可以形成在主體中相鄰的腔室之間?？?可以被薄膜閥封閉，并且可以通過利用由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來弱化薄膜閥的粘結(jié)強度以 及然后通過利用主體旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力而被打開。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，通道和孔可以形成在主體中相鄰的腔室之間?？?可以被薄膜閥封閉，并且可通過利用主體旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力和熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來弱 化薄膜閥的粘結(jié)強度而被打開。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，通道和孔可以形成在主體中相鄰的腔室之間?？?可以被薄膜閥封閉，并可以通過利用熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱或利用熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱和離 心力來弱化薄膜閥的粘結(jié)強度，以及然后通過利用磁性塞和位于主體下方的可移動永磁體 之間的吸引力而被打開。磁性塞可以是永磁體。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，薄膜膠帶可以通過將單面膠帶(或雙面膠帶)附 著在基板的表面上然后去除保護帶而被涂覆為基板表面上的薄膜粘合劑?？蛇x地，薄膜粘 合劑可以通過利用分配器(dispenser)、噴射(spray)或絲網(wǎng)印刷來印刷粘合劑而被涂覆 在基板的表面上。換言之，薄膜膠帶指粘合劑自身(膠粘劑)并可以用該粘合劑涂覆在基板 上。薄膜膠帶可以包括孔封閉膜，使得孔封閉膜可以在去除保護帶之后保留在孔周圍?？?封閉膜形成在孔周圍并在基板被結(jié)合成一體時封閉孔。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，其上粘合劑被涂覆成薄膜的多個基板可以被結(jié)合 成一體。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，多個熱產(chǎn)生裝置可以安裝在主體中以分別對應(yīng)于 薄膜閥。安裝在主體的孔附近的熱產(chǎn)生裝置可以是熱線(hot-wire)或金屬熱產(chǎn)生元件，其 基于材料的電阻特性制成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，熱收縮材料可以被成形為圓柱形式。熱收縮材料 會由于熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而收縮，使得孔或通道被打開。本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例提供了一種薄膜閥控制裝置，該薄膜閥控制裝置利用離 心力和由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來打開和關(guān)閉薄膜閥器件的閥。薄膜閥控制裝置包括主軸 馬達(dá)，旋轉(zhuǎn)薄膜閥器件；滑塊，空間性地移動熱產(chǎn)生裝置，該熱產(chǎn)生裝置安裝在滑塊上；以 及滑塊馬達(dá)，控制滑塊的移動。安裝在滑塊上的熱產(chǎn)生裝置可以是激光束產(chǎn)生裝置或發(fā)光二極管(LED)光源。熱產(chǎn)生裝置安裝在滑塊上。熱產(chǎn)生裝置相對于薄膜閥沿徑向方向的移動可以領(lǐng)先于沿其它方 向的移動。其上利用磁性塞施加吸引力的永磁體還可以安裝在滑塊上。安裝在滑塊上的激 光束產(chǎn)生裝置可以沿徑向方向空間移動，然后產(chǎn)生脈沖束或連續(xù)束以弱化粘合劑的粘結(jié)強 度。安裝在滑塊上的激光束產(chǎn)生裝置可以沿徑向方向空間移動然后產(chǎn)生脈沖束或連續(xù)束以 使熱收縮塞收縮。安裝在滑塊上的激光束產(chǎn)生裝置可以沿徑向方向空間移動然后通過控制 輻射激光束時脈沖束的負(fù)載(duty)、連續(xù)激光束的強度或薄膜閥器件的旋轉(zhuǎn)速度來弱化粘 合劑的粘結(jié)強度。當(dāng)薄膜閥器件旋轉(zhuǎn)且安裝在滑塊上的激光束產(chǎn)生裝置對應(yīng)于特定的薄膜 閥時，激光束照射到薄膜閥上。照射到薄膜閥上的激光束的量是薄膜閥器件的旋轉(zhuǎn)速度和 激光束的強度的函數(shù)。在下文中，在薄膜閥器件旋轉(zhuǎn)時將激光束周期性地照射到薄膜閥上 的操作被稱為“脈沖束”操作。當(dāng)由于薄膜閥器件旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力而使具有高粘度的 流體移動到相應(yīng)的腔室中時，可應(yīng)用脈沖束操作。具有高粘度的流體(諸如血漿)即使在 薄膜閥打開時也趨于幾乎不流動。在該情形下，如果當(dāng)旋轉(zhuǎn)薄膜閥器件時孔被打開，則流體 會由于離心力而易于移動。在薄膜閥器件停止的狀態(tài)下，在安裝于滑塊上的激光束產(chǎn)生裝 置被對準(zhǔn)以面對相應(yīng)的薄膜閥之后，當(dāng)輻射激光束到薄膜閥上時，輻射到薄膜閥上的激光 束的量是激光束的強度和輻射持續(xù)時間的函數(shù)。在該情形下，激光束的強度可以通過控制 激光束的焦點、激光束產(chǎn)生裝置與薄膜閥之間的距離、激光束產(chǎn)生裝置中的電流量或激光 束的占空比(on-off duty)而變化。在下文中，在薄膜閥停止旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，對準(zhǔn)激光束產(chǎn) 生裝置和薄膜閥以及輻射激光束以弱化薄膜閥的粘結(jié)強度(結(jié)合力)的操作被稱為“掃描 束”操作。由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱可以通過“脈沖束”或“掃描束”操作被供應(yīng)到薄膜閥。有利的效果如上所述，本發(fā)明構(gòu)思的一個或多個實施例提供了一種薄膜閥器件以及用于控制 該薄膜閥器件的薄膜閥控制裝置，其中薄膜閥器件使用涂覆有粘合劑、熱收縮材料或薄膜 膠帶的塞來控制流體的流量或流速。在薄膜閥器件中，薄膜閥器件的主體中的孔和通道可 以由于離心力和由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而被打開和關(guān)閉。例如，薄膜閥器件可以應(yīng)用于用 于檢測流體中痕量的材料的芯片上診斷實驗室、其中集成有諸如蛋白質(zhì)芯片或DNA芯片的 生物芯片的可旋轉(zhuǎn)生物盤。例如，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件和薄膜閥控制裝置 可以是通過修改普通盤器件諸如⑶-ROM和DVD而制成的用于打開和關(guān)閉通道和孔的微閥 器件及其控制裝置。


圖1至圖3示出了使用薄膜膠帶的薄膜閥器件的實施例；圖4和圖5示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的使用熱收縮塞的薄膜閥器件的操作狀 態(tài)；圖6至圖8示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的使用非磁性塞的薄膜閥器件；圖9至圖11示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的使用磁性塞的薄膜閥器件；圖12至圖16示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的使用珠(球)塞的薄膜閥器件；圖17至圖20示出了用于控制薄膜閥器件的操作的薄膜閥控制裝置的實施例。附圖中主要元件的簡單解釋1 上基板；la、lb、2a 薄膜膠帶層
2 中間基板；2a 薄膜膠帶層3 下基板；4a、4b、4c、5a 永磁體10、10a、IOb 孔；IOc 珠(球)塞；12 通風(fēng)孑L13a、13b 孔封閉膜；20、21 腔室；22 通道；23 輔助通道；60 珠(球)塞61b 珠(球)；70a 熱收縮塞；70b 非磁性塞；70c 磁性塞；80 粘合劑81 非磁性或磁性材料；82 環(huán)形孔(donut-hole) ；98a 參考孔；98b 參考反射器99 光檢測器(或方位角檢測器)；99a、99b 光耦合器 100 薄膜閥器件的主體；IOOa 薄膜閥控制裝置；101 中央控制單元102 主軸馬達(dá)；101a、101b、101c 限制凹槽(confining groove) ；102a:壓力鉗 (pressure jaw) ； 103 上/下移動控制單元104:壓縮元件；107:熱產(chǎn)生裝置(或激光束產(chǎn)生裝置)；108 照明單元；108a、 108b 滑動臂；109 滑塊馬達(dá)；109a、109b 蝸輪連接單元110 射頻產(chǎn)生單元；IlOa 針座或束(harness) ； IlOb 柔性電纜110a、110b、110c、110d 螺釘(110a、IlOb被設(shè)計用于不同的元件)；111 輸入/輸
出單元121 樣品注入孔；140 電路板；170 孔(aperture) ；181 轉(zhuǎn)盤130、131、132、133、140、141、142、143 腔室188 具有內(nèi)置存儲器的無線RF IC ； 189 太陽能電池200a、200c 熱固性粘合劑層；200d 熱塑性粘合劑層；200b =PET襯墊(backing)211 滑塊(slider) ；VI、V2、V3、V4、V5、V6、V7 閥；300 薄膜閥控制裝置的主體
具體實施例方式在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明構(gòu)思。圖1至圖3示出了使用薄膜膠帶的薄膜閥器件的實施例。圖1是沿線a_b截取的截面圖和分解圖，其示出了在薄膜閥器件的主體100中的 薄膜閥，其中薄膜閥由薄膜膠帶形成。主體100可以包括上基板1、中間基板2和下基板3。 當(dāng)上基板1、中間基板2和下基板3通過注射成型形成時，可以形成作為流動路徑的通道 (channel) 22、作為緩沖貯液器(bufferreservoir)的腔室20和22以及連接通道22的孔 10。上基板1、中間基板2和下基板3可以使用薄膠帶層結(jié)合在一起以形成單一主體100。 例如，下基板3和中間基板2形成腔室20和21。在下基板3中，連接腔室20和21的通道 22形成為凹進至一深度。連接腔室20和21的孔10可以形成在通道22的端部中?？?0 可以被孔封閉膜13a封閉。當(dāng)上基板1、中間基板2和下基板3在裝配工藝中被結(jié)合在一起 時，孔封閉膜13a可以通過薄膜膠帶10形成在孔10周圍。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，孔封閉膜13a可以是熱塑性粘合 齊IJ，每個基板的除了孔封閉膜13a之外的基板結(jié)合部分可以利用熱固性粘合劑形成為薄膜 膠帶層。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，孔封閉膜13a可以是由熱熔性粘 合劑形成的薄膜膠帶層，每個基板的基板結(jié)合部分可以使用丙烯酸粘合劑形成為薄膜膠帶層。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，熱固性粘合劑可以具有120度或 更高的軟化溫度，熱塑性粘合劑可以具有60至80度的軟化溫度。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，形成孔封閉膜13a的粘合劑的軟 化點可以低于每個基板的其余基板結(jié)合部分的粘合劑的軟化點。孔封閉膜13a可以是熱 塑性膠帶，每個基板的其余基板結(jié)合部分可以使用熱固性膠帶材料形成為薄膜膠帶層。因 而，當(dāng)將上基板1、中間基板2和下基板3結(jié)合在一起時，三個基板可以被整體加熱或預(yù)加 熱至等于或高于熱塑性膠帶的軟化溫度的溫度。在該情形下，由于熱固性膠帶的軟化點遠(yuǎn) 遠(yuǎn)高于熱塑性膠帶的軟化點，所以可以使用熱固性膠帶來結(jié)合基板結(jié)合部分而不考慮加熱 (irrespective of heating)。由于從熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱，孔封閉膜13a可能易于變軟， 其粘接強度變?nèi)酰湎噜彽牟糠趾推溆嗷褰Y(jié)合部分被熱固性膠帶結(jié)合，因而它們的粘 接強度不會由于從熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而變?nèi)酢Ｓ捎诳?0被孔封閉膜13a封閉，所以孔10 能夠在整個循環(huán)期間被完全封閉。當(dāng)使用薄膜閥器件時，由于從熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱、在主 體100高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力以及存儲在腔室20中的流體的液壓力，孔封閉膜13a破 裂，使得孔10被打開并且流體能夠移動到腔室21中?？追忾]膜13b是柔性的，因而能響應(yīng) 環(huán)境因素諸如溫度而膨脹和收縮。因此，在循環(huán)周期期間不會發(fā)生諸如可能由于密封問題 而導(dǎo)致的問題，諸如流體的蒸發(fā)。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，當(dāng)上基板1、中間基板2和下基板 3在裝配工藝中使用薄膜膠帶層la和2a結(jié)合時，孔封閉膜13b可以形成在孔10周圍。圖2示出了圖1的薄膜膠帶層la和lb的示例。在圖2的示例中，通過用熱固性粘合劑層200a和200c分別涂覆聚對苯二甲酸乙 二醇酯(PET)膜或襯墊200b的上表面和下表面，可以形成薄膜膠帶層la和lb。附圖標(biāo)記 200a表示涂覆在PET膜200b的上表面上的熱固性粘合劑層，附圖標(biāo)記200c表示涂覆在PET 膜200b的下表面上的熱固性粘合劑層。通過在形成于PET膜200b的上表面上的熱固性粘 合劑層200d上額外地涂覆熱塑性粘合劑層200d，可以形成孔封閉膜13a。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，利用暴露將形成孔封閉層13a的 部分的掩模圖案，用于孔封閉膜13a的熱塑性粘合劑層200d可通過絲網(wǎng)印刷、分散工藝或 噴墨印刷形成。掩模圖案可以具有僅暴露將成為孔封閉膜13a的部分的開口。附圖標(biāo)記63 表示通過薄膜膠帶形成的薄膜通道。圖3示出了一種狀態(tài)，其中由于主體100旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力、流體(未示出)自 身的液壓力以及由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱，孔封閉膜13a破裂使得孔10被打開并且存儲在腔 室20中的流體移到腔室21中。圖4和圖5是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器 件的操作狀態(tài)的截面圖。附圖標(biāo)記1、2和3表示構(gòu)成主體100的基板。主體100可以包括 上基板1、中間基板2和下基板3。當(dāng)通過注射成型形成上基板1、中間基板2和下基板3 時，可以形成作為流動路徑的通道22、作為緩沖貯液器的腔室20和22以及連接通道22的 孔10。上基板1、中間基板2和下基板3被結(jié)合在一起以形成單一主體100。圖4示出了孔10被熱收縮塞70a塞上從而阻擋通道22的狀態(tài)。圖5示出了熱收 縮塞70a由于從熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而收縮使得孔10被打開的狀態(tài)。在該情形下，相鄰的 腔室20和21可以通過通道22互連。此外，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，由于形成在主體100中的通道22是窄的，所以通風(fēng)孔12形成在上基板1中以允許流體不 受阻力地平穩(wěn)地流過通道22。此外，可以形成限制凹槽IOla以在孔10被打開時限制熱收 縮塞70a被推動而接觸下基板3。限制凹槽IOla可以向熱收縮塞70a提供可移動的空間以 防止已經(jīng)被打開的孔10被熱收縮塞70a封閉。在本發(fā)明構(gòu)思的當(dāng)前實施例中，限制凹槽IOla可以具有比已經(jīng)收縮的熱收縮塞 70a的直徑大20% -70%的直徑。在本發(fā)明構(gòu)思的當(dāng)前實施例中，限制凹槽IOla還可以包括沿限制凹槽IOla的邊 緣(rim) 的壓力鉗(pressure jaw) 102a，壓力鉗102a的直徑小于沒有收縮的熱收縮塞70a 的原始直徑。當(dāng)裝配主體100時，熱收縮塞70a由于形成在下基板3中的壓力鉗102a而被 推到外部孔IOa中，使得熱收縮塞70a封閉孔10a。附圖標(biāo)記10表示熱收縮塞70a和中間 基板2彼此接觸的區(qū)域。這個接觸區(qū)域被成形為對應(yīng)于熱收縮塞70a的形狀，從而在孔10 被封閉時防止流體泄露。因而，在制造薄膜閥器件的工藝中，當(dāng)施加外部壓力時，孔10能夠 由于壓力鉗102而被封閉。附圖標(biāo)記IOa表示在熱收縮塞70a與中間基板2之間的接觸區(qū)域的外邊界(外部 孔)，附圖標(biāo)記IOb表示接觸區(qū)域的內(nèi)邊界(“內(nèi)部孔”)。當(dāng)外部孔IOb與熱收縮塞70a之 間的接觸區(qū)域更大時，更可能防止流體泄露。隨著外部孔IOb和內(nèi)部孔IOa的直徑之間的 差異越大，熱收縮塞70a與中間基板2之間的接觸區(qū)域變大，從而能夠防止流體泄露。在本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例中，熱收縮塞70a可以具有0. Imm至5mm的直徑以及 0. 5mm至2mm的厚度。此外，為了在熱收縮塞70a封閉孔10時增強熱收縮塞70a的密封能 力，熱收縮塞70a可以涂覆有粘合劑。圖6至圖8示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件，其使用非磁性塞70b。附 圖標(biāo)記1、2和3分別表示形成主體100的上基板、中間基板和下基板。圖8是非磁性塞70b 或磁性塞70c的詳細(xì)視圖。根據(jù)由附圖標(biāo)記81表示的元件的材料，在圖8中示出的塞可以 是非磁性塞70b或磁性塞70c。非磁性塞70b或磁性塞70c的表面可以涂覆有粘合劑80。涂 覆有粘合劑80的表面可以接觸中間基板20中的孔10以封閉孔10。粘合劑80可以是熱塑 性粘合劑。圖6示出了當(dāng)孔10被非磁性塞70b封閉時通道22被阻擋的狀態(tài)。圖7示出了 當(dāng)非磁性塞70b由于熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱和主體100旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力而與孔10分離 時孔10被打開的狀態(tài)。在該情形下，相鄰的腔室20和21可以通過通道22互連。此外，限 定凹槽IOlb可以形成在下基板3中以當(dāng)孔10被打開時將非磁性塞70b穩(wěn)定地限定在下基 板3中。限定凹槽IOlb可以防止與孔10分離的非磁性塞70b遠(yuǎn)離孔自由地移動。在本發(fā) 明構(gòu)思的當(dāng)前實施例中，限定凹槽IOlb的直徑可以比非磁性塞70b的直徑大20% -70%。 非磁性元件或磁性元件81可以是圓柱形薄膜或環(huán)形(donut-shaped)薄膜形式的金屬材 料。圖8是非磁性塞70b或磁性塞70c的詳細(xì)視圖。圖8示出了非磁性塞70b或磁性 塞70c的實施例，其包括環(huán)形薄膜形式的金屬元件。對于包括環(huán)形薄膜形式的金屬元件的 磁性塞70c，激光束可以穿過金屬元件的環(huán)形孔82照射，使得磁性塞70能夠被保護而不被 激光束去磁。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，磁性元件81可以由磁性材料形 成，該磁性材料的居里點(居里溫度)遠(yuǎn)高于粘合劑80的軟化點。
圖9至圖11示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件，其使用磁性塞70c。附 圖標(biāo)記1、2和3分別表示形成主體100的上基板、中間基板和下基板。磁性塞70c在圖8 中詳細(xì)地示出。磁性元件81可以是圓柱形薄膜或環(huán)形薄膜形式的金屬材料或永磁體。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件，其中通道22和孔10形成在薄 膜閥器件的主體100中的相鄰腔室20與21之間。在圖9中，還示出了孔10被磁性塞70c 封閉，以及通過使用由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱然后使用位于主體100下方的永磁體5a來 弱化磁性塞70的粘接強度而打開孔20，使得相鄰腔室20和22的通道22互連。圖9中的 上圖示出了當(dāng)孔10被磁性塞70c封閉時通道22被阻擋。圖9中的下圖示出當(dāng)磁性塞70c 由于(i)離心力以及熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱，( )由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱以及在永磁體 5a和磁性塞70c之間的吸引力，或(iii)由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱、離心力以及永磁體 5a與磁性塞70c之間的吸引力而使磁性塞70c與孔10分離時，孔10被打開。在該情形下， 相鄰腔室20和21可以通過通道22互連。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，永磁體5a和熱產(chǎn)生裝置107可以 安裝在可移動的滑塊(Slider)211上，使得永磁體5a和熱產(chǎn)生裝置107能夠在空間上朝向 孔10移動。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件，其具有可逆的打開/封閉功 能。在圖10的薄膜閥器件中，通道22和孔10形成在薄膜閥器件的主體100中的相鄰 通道20和21之間。圖10的薄膜閥器件的可逆的打開/封閉功能包括使用磁性塞70c封 閉孔10 ；通過使用由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱以及然后使用位于主體100下方的永磁體5a 弱化磁性塞70的粘接強度而打開孔10，使得相鄰腔室20和22的通道22互連；以及通過 使用由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱恢復(fù)磁性塞70c的粘接強度然后通過移動永磁體5c遠(yuǎn)離 孔10的中心，使得設(shè)置在主體100的上部上的永磁體4a(在下文中，稱為上永磁體4a)吸 引磁性塞70c而再次封閉孔10。從圖10上部數(shù)的第一個圖示出了當(dāng)孔10被磁性塞70c封閉時通道22被阻擋。 從圖10上部數(shù)的第二個圖示出了由于⑴離心力以及熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱，(ii)由熱產(chǎn) 生裝置107產(chǎn)生的熱以及在永磁體5a和磁性塞70c之間的吸引力，或(iii)由熱產(chǎn)生裝置 107產(chǎn)生的熱、離心力以及永磁體5a與磁性塞70c之間的吸引力而使得磁性塞70c與孔10 分離時，孔10打開。在該情形下，相鄰腔室20和21可以通過通道22互連。從圖10的上 部數(shù)的第三圖示出了由于由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱以及上永磁體4a與磁性塞70c之間 的吸引力而使得孔10被磁性塞70c再次封閉。換言之，一旦粘性劑80的粘接強度由于從 熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱而恢復(fù)，則關(guān)閉熱產(chǎn)生裝置107并使滑塊211遠(yuǎn)離孔10的中心移 動，使得上永磁體4a 能夠吸引磁性塞70c以通過施加在上永磁體4a與磁性塞70c之間的 吸引力而封閉孔10。然后，隨著粘合劑80硬化，磁性塞70c緊密地封閉孔10。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思另一實施例的薄膜閥器件，其具有可逆的打開/封閉 功能。在圖11的薄膜閥器件中，通道22和孔10形成在薄膜閥器件的主體100中的相鄰腔 室20與21之間?？?0可以在循環(huán)期間被磁性塞70c封閉。當(dāng)使用薄膜閥器件時，通過使 用由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱來弱化磁性塞70的粘接強度然后使用位于主體100下方的 永磁體5a，可以打開孔20，使得相鄰腔室20和22的通道22互連。通過遠(yuǎn)離孔10的中心移動永磁體5a使得設(shè)置在主體100的上部分上的永磁體4a能夠吸引磁性塞70c，孔10可 以被再次封閉?？?0能夠由于上永磁體4a與磁性塞70c之間的吸引力而被再次封閉。通 過使位于主體100下方的永磁體5a朝向孔10的中心移動，孔10可以被再次打開。薄膜閥 器件的可逆的打開/封閉功能如上所述。換言之，當(dāng)自從循環(huán)期間第一次打開孔10時，使 用由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱以及磁性塞70c與下永磁體5a之間的吸引力。然而，一旦已 經(jīng)第一次打開孔10，則可以僅使用磁性塞70c與上永磁體4a或者下永磁體5a之間的吸引 力而再次打開孔10，而不需要熱產(chǎn)生裝置107的幫助?？?0需要被粘合劑緊密地密封以防 止循環(huán)期間在腔室中存儲的流體蒸發(fā)。為了第一次打開具有被緊密地密封的孔10的薄膜 閥器件，可能需要從熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱。從圖11的上部數(shù)的第一圖示出了在循環(huán)期間當(dāng)孔10被磁性塞70c封閉時通道22 被阻擋。從圖10的上部數(shù)的第二圖示出當(dāng)磁性塞70c由于(i)離心力以及熱產(chǎn)生裝置產(chǎn) 生的熱，(ii)由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱、離心力以及在永磁體5a和磁性塞70c之間的吸 引力，或(iii)由熱產(chǎn)生裝置107產(chǎn)生的熱、離心力以及永磁體5a與磁性塞70c之間的吸 引力而與孔10分離時，孔10被第一次打開。在該情形下，相鄰腔室20和21可以通過通道 22互連。從圖11的上部數(shù)的第三圖示出了孔10由于上永磁體4a與磁性塞70c之間的吸 引力而被磁性塞70c再次封閉。從圖11的上部數(shù)的第四圖示出了當(dāng)磁性塞70c由于下永 磁體5a與磁性塞70c之間的吸引力而與孔10分離時孔10被再次打開。在下文中，薄膜閥 器件的可逆的打開和封閉操作如圖11的第三圖和第四圖所示。為了封閉孔10以阻擋通道22，如圖11的第三圖所示，下永磁體5a遠(yuǎn)離孔10的中 心移動，使得磁性塞70c能夠由于上永磁體4a的磁力而被向上吸引并封閉孔10。換言之， 孔10可以由于在上永磁體4a與磁性塞70c之間施加的吸引力而被封閉。同時，為了打開 孔10，如圖11的第二圖和第四圖所示，下永磁體5a朝向孔10的中心移動，使得磁性塞70c 能夠被永磁體5a向下吸引。換言之，當(dāng)下永磁體5a與磁性塞70c之間的吸引力變得比上 永磁體4a與磁性塞70c之間的吸引力強時，孔10能夠被打開。這可以通過降下永磁體5a 設(shè)計為具有比上永磁體4a強的磁力或者通過將下永磁體5a設(shè)置得比上永磁體4a更靠近 磁性塞70c而實現(xiàn)。參照圖9至圖11，限制凹槽101c可以形成在下基板3中以當(dāng)孔10被打開時將磁 性塞70c穩(wěn)定地限制在下基板3中。限制凹槽101c可以防止與孔10分離的磁性塞70c遠(yuǎn) 離孔自由地移動。在本發(fā)明構(gòu)思的當(dāng)前實施例中，限制凹槽101c的直徑可以比磁性塞70c 的直徑大20% -200%。圖12和圖16示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的使用珠(球)塞的薄膜閥器件。具體地，圖12和圖13示出了使用圓柱形珠(球)塞的薄膜閥器件，圖14至圖16 示出了使用球形珠(球)塞的薄膜閥器件。主體100可以包括上基板1、中間基板2和下 基板3。當(dāng)通過注射成型形成上基板1、中間基板2和下基板3時，可以形成作為流動路徑 的通道22、作為緩沖貯液器的腔室20和22以及連接通道22的孔10。上基板1、中間基板 2和下基板3被結(jié)合在一起以形成薄膜閥器件的單一主體100。孔10在循環(huán)期間被插在孔 10附近的珠(球)塞60完全封閉。此外，當(dāng)使用薄膜閥器件時，珠(球)塞60由于離心力 和從熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而朝向輔助通道23移動，使得孔10被打開。圖13示出了圖12的薄膜閥器件的操作。
圖13中的左圖示出了當(dāng)孔10被珠(球)塞60封閉時通道22被阻擋的狀態(tài)。圖 13中的右圖示出了當(dāng)珠(球)塞60由于主體100旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力以及由熱產(chǎn)生裝置 產(chǎn)生的熱而與孔10分離時孔10被打開的狀態(tài)。圖14和圖15示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的薄膜閥器件，其使用球形珠(球)塞60。在孔10被珠(球)塞封閉的狀態(tài)下，珠(球)塞60與孔10分離然后由于離心力以 及從熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而朝向輔助通道23移動。在該情形下，為了使珠(球)塞60易 于從孔10分離，與珠(球)塞60的曲率一致的珠(球)通道IOc可以形成在輔助通道23 中。輔助通道23和珠(球)通道IOc可以用于容納或移動與孔10分離的珠(球)塞60。 圖14和圖15中的左圖示出了當(dāng)孔10被珠(球)塞60封閉時通道22被阻擋的狀態(tài)。圖 14和圖15中的右圖示出了當(dāng)珠(球)塞60由于主體100旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力以及從熱產(chǎn) 生裝置產(chǎn)生的熱而與孔10分離并朝向輔助通道23移動時孔10被打開的狀態(tài)。圖16示出了珠(球)通道10c。附圖標(biāo)記IOa表示在珠(球)塞60與中間基板 2之間的接觸區(qū)域的外邊界(“外部孔”)，附圖標(biāo)記IOb表示接觸區(qū)域的內(nèi)邊界(“內(nèi)部 孔”)。隨著外部孔IOa和內(nèi)部孔IOb的直徑之間的差異變大，珠(球)塞60與中間基板2 之間的接觸區(qū)域變大，從而能夠防止流體泄露。附圖標(biāo)記61a表示涂覆在珠(球)61b上的 粘合劑。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，用于薄膜閥器件的粘合劑可以是 熱塑性粘合劑，用于結(jié)合基板的薄膜膠帶層可以是熱固性粘合劑。在該情形下，薄膜閥上的 熱塑性粘合劑很可能由于從熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱而易于軟化，其粘接強度變?nèi)?，而其相?的部分和其余基板結(jié)合部分被熱固性粘合劑結(jié)合，因而它們的粘接強度不會由于從熱產(chǎn)生 裝置產(chǎn)生的熱而變?nèi)?。在根?jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，熱塑性粘合劑(膠帶)可以是熱 熔性粘合劑，熱固性粘合劑(膠帶)可以是丙烯酸粘合劑。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思當(dāng)前實施例的薄膜閥器件中，熱固性膠帶(粘合劑)可以具有 120度或更高的軟化溫度，熱塑性膠帶(粘合劑)可以具有60至80度的軟化溫度。薄膜 閥上的粘合劑是熱塑性粘合劑，基板的基板結(jié)合部分形成為包含熱固性粘合劑的薄膜膠帶 層。因而，薄膜閥被預(yù)加熱至等于或高于熱塑性粘合劑的軟化溫度的溫度，然后接觸中間基 板2中的孔10。然后，上基板1和下基板3結(jié)合在一起。由于熱固性膠帶的軟化點高于熱 塑性膠帶的軟化點，所以可以對基板的形成為熱固性膠帶的部分進行結(jié)合，而不考慮加熱。圖17至圖20示出了薄膜閥控制裝置的實施例，其用于控制上述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思 的一個實施例的薄膜閥器件的操作。圖17示出了本發(fā)明構(gòu)思的實施例，其中激光束產(chǎn)生裝置用作熱產(chǎn)生裝置。圖17示出了用于控制薄膜閥器件100的薄膜閥控制裝置IOOa的實施例，腔室、通 道和薄膜閥集成在薄膜閥器件100中，其中腔室儲存用于化驗的各種緩沖溶液并用作各種 化學(xué)反應(yīng)的空間，通道是流體和緩沖溶液的流動路徑，薄膜閥打開和關(guān)閉通道和孔。薄膜閥 控制裝置IOOa控制薄膜閥器件100的旋轉(zhuǎn)以及永磁體5a和激光束產(chǎn)生裝置107的空間移 動以選擇性地打開和關(guān)閉多個薄膜閥。附圖標(biāo)記100表示薄膜閥器件的主體，其通過依次 層疊上基板1、中間基板2和下基板3而形成。當(dāng)通過注射成型形成上基板1、中間基板2 和下基板3時，形成作為流動路徑的通道、作為緩沖貯液器的腔室以及連接通道的多個孔。上基板1、中間基板2和下基板3被結(jié)合在一起以形成單一主體100。腔室130、131、132、 133、140、141、142和143的閥操作可以通過薄膜閥V1、V2、V3、V4、V5、V6和V7來進行，其中 在上述的其它類型的薄膜閥中薄膜閥V1、V2、V3、V4、V5、V6和V7使用圖11的磁性塞70c。 薄膜閥VI、V2、V3、V4、V5、V6和V7可以被分別地控制以通過上永磁體4a、4b和4c以及可 移動永磁體5a的磁力打開或關(guān)閉。附圖標(biāo)記120表示樣品注入元件，諸如分配器、吸液管 (pipette)、注射器(syringe)或柳葉刀(lancet) 0附圖標(biāo)記121表示樣品注入孔，附圖標(biāo) 記170表示圓盤孔。附圖標(biāo)記130表示用于由將被化驗的化驗材料(生物材料)制備樣 品的制備室，附圖標(biāo)記131表示用于擴增樣品、稀釋或混合樣品或者標(biāo)注樣品的緩沖室，附 圖標(biāo)記132表示用于生物、化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)的腔室，其是化驗場所(site)，在該化驗場 所處用于化驗緩沖室中的樣品的捕獲探針通過固定元件附著到或固定在基板上，附圖標(biāo)記 133表示用于收集由清洗工藝產(chǎn)生的廢棄物(waste)的廢料室。捕獲探針可以被附著或固 定成陣列以從單個化驗材料或樣品檢測多個分析物。DNA芯片、蛋白質(zhì)芯片、多孔膜(porous membrane)或96孔板可以集成在化驗場所132中。多孔膜的示例包括引起樣品擴散的硝化 纖維(NC)膜、尼龍膜或碳納米管。96孔板、384孔板或1536孔板可以用于生物化學(xué)和分子 生物化驗以篩選新的藥物或材料。制備室130可以用于從血液提取DNA，以在主體100高速 旋轉(zhuǎn)時通過離心分離而從血液提取血清或血漿，或者從農(nóng)產(chǎn)品提取農(nóng)藥、細(xì)菌或重金屬成 分。擴增工藝(amplification process)可以包括擴增DNA的聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)工藝或 在富集培養(yǎng)基(enrichment culture medium)中繁殖細(xì)菌的工藝。附圖標(biāo)記140、141、142 和143可以儲存用于從化驗材料提取樣品的萃取溶液、包括用于擴增工藝的聚合酶和引物 (primer)的酶、用于雜交的酶、用于稀釋樣品的稀釋溶液、標(biāo)記材料和用于生物化學(xué)反應(yīng)的 生物化學(xué)材料、清洗溶液等。附圖標(biāo)記102表示用于旋轉(zhuǎn)薄膜閥器件100的主軸馬達(dá)。附 圖標(biāo)記211表示安裝有可移動的永磁體和激光束產(chǎn)生裝置107的滑塊，可移動的永磁體和 激光束產(chǎn)生裝置107的操作可以通過滑塊馬達(dá)109以及蝸輪連接單元109a和109b來控 制。在每個工藝(制備工藝、擴增工藝、混合工藝、稀釋工藝、標(biāo)記工藝、生物、化學(xué)或生物化 學(xué)反應(yīng)工藝或清洗工藝)的起點和終點，薄膜閥的打開和關(guān)閉可以由于安裝在滑塊211上 的永磁體5a和激光束產(chǎn)生裝置107相對于相應(yīng)的薄膜閥的空間移動以及由于主體100旋 轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力而被控制。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，當(dāng)打開或關(guān)閉薄膜閥時，可以先進行相對于薄膜 閥沿徑向和方位角方向的空間移動(空間尋址)?？臻g尋址(spatialaddressing)包括相 對于薄膜閥的徑向和方位角尋址(azimuthal addressing)。相對于薄膜閥沿徑向方向的空間移動可以通過滑塊馬達(dá)109執(zhí)行，滑塊馬達(dá)109 沿徑向方向雙向地移動滑塊?；瑝K211可以通過滑塊馬達(dá)109沿徑向方向從主體100的中 心向外移動或者從外部向主體100的中心移動。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，一旦完成沿徑向方向的空間移動，通過將從激光 束產(chǎn)生裝置107輸出的脈沖束或連續(xù)束輻射到旋轉(zhuǎn)主體100上，可以執(zhí)行相對于薄膜閥沿 方位角方向的空間移動。在激光束產(chǎn)生裝置107在相應(yīng)的薄膜閥的方位位置被周期性地 打開時，可以產(chǎn)生脈沖束，其中方位位置基于由方位角檢測器99獲得的參考觸發(fā)信號來計 算。參考觸發(fā)信號表示主體100的參考方位角。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，脈沖束或連續(xù)束的溫度可以類似于熱塑性粘合劑的軟化溫度。脈沖束或連續(xù)束可以加熱用于結(jié)合基板的粘合劑以及在孔周圍的粘合劑，并 弱化粘合劑的粘接強度。然而，實際上，由于熱固性粘合劑的軟化溫度高于孔周圍的熱塑性 粘合劑的軟化溫度，所以脈沖束或連續(xù)束不太可能弱化結(jié)合基板的熱固性粘合劑的粘接強度。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，方位角檢測器99可以實施為光耦合器。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，方位角檢測器99可以是反射或透射光檢測器。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，當(dāng)用于打開或關(guān)閉薄膜閥的激光束產(chǎn)生裝置107 和永磁體5a安裝在滑塊211上時，滑塊211沿徑向和方位方向空間地移動以選擇性地(單 獨地)或獨立地控制多個薄膜閥的打開和關(guān)閉。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，永磁體5a可以通過上/下移動控制元件103而 向上和向下移動，從而控制主體100與永磁體5a之間的間隙。上/下移動控制元件103 可以通過控制齒輪的旋轉(zhuǎn)和流經(jīng)電磁體的電流量來控制永磁體5a向上和向下移動。附 圖標(biāo)記IlOb表示柔性電纜，用于傳輸安裝在滑塊211上的上/下移動控制元件103和 激光束產(chǎn)生裝置107需要的各種控制信號。柔性電纜IlOb可以通過針座(wafer)或束 (harness) IlOa連接到中央控制單元101。附圖標(biāo)記181表示其上將放置薄膜閥器件100 的轉(zhuǎn)盤。薄膜閥器件100能夠通過圓盤孔(disc aperture) 170前裝載(front-loaded)或 頂裝載(top-loaded)在轉(zhuǎn)盤181上。附圖標(biāo)記188表示具有內(nèi)置存儲器的無線射頻集成 電路(RFIC)，其可以包括用于薄膜閥器件100的協(xié)議、化驗算法、參考控制值、化驗場所的 位置信息、生物信息學(xué)信息和自診斷相關(guān)的信息。此外，可以存儲薄膜閥器件的個人加密信 息和ID信息以防止未經(jīng)授權(quán)的使用。無線RFIC 188可以是智能IC卡。存儲在無線RFIC 188中的信息可以被無線地提供到中央控制單元101，并可以用于加密(encrypt)個人數(shù) 據(jù)。附圖標(biāo)記110表示用于供應(yīng)電力到無線RFIC 188的射頻產(chǎn)生單元。根據(jù)弗萊明法則， 當(dāng)無線RFIC 188中的感應(yīng)線圈響應(yīng)由射頻產(chǎn)生單元110產(chǎn)生的波時，產(chǎn)生足夠量的電，并 且該足夠量的電可以被供應(yīng)到無線RFIC 188。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，薄膜閥控制裝置還可以包括供應(yīng)電力到無線RFIC 188的太陽能電池189。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，薄膜閥控制裝置還可以包括用于供應(yīng)光能到薄膜 閥器件100中的太陽能電池189的照明單元108。照明單元108可以包括燈或集成有多個 高亮度LED的高亮度發(fā)光二極管(LED)模塊。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，當(dāng)薄膜閥器件100裝載到薄膜閥控制裝置IOOa上 時，薄膜閥器件100的ID可以通過無線RFIC 188被無線地傳輸?shù)街醒肟刂茊卧?01，使得 中央控制單元101能夠?qū)?dāng)前裝載的圓盤識別為薄膜閥器件。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，薄膜閥控制裝置還可以包括輸入/輸出單元111。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，輸入/輸出器件111可以遵守通用串行總線 (USB)、IEEE1394、ATAPI、SCSI、IDE或有線/無線互聯(lián)網(wǎng)連接的通信標(biāo)準(zhǔn)。圖18示出了光檢測器99的實施例。如果光檢測器99是透射式光檢測器，則光檢 測器99可以在旋轉(zhuǎn)主體100的參考孔98a經(jīng)過光耦合器99a和99b之間時產(chǎn)生參考觸發(fā) 信號，并將參考觸發(fā)信號提供到中央控制單元101。如果光檢測器99是反射式光檢測器，則 當(dāng)旋轉(zhuǎn)主體100上的參考反射器98b經(jīng)過光耦合器99a和99b上方時，光檢測器99可以產(chǎn)生參考觸發(fā)信號，并將該參考觸發(fā)信號提供到中央控制單元101。僅當(dāng)特定的薄膜閥對應(yīng)于 激光束產(chǎn)生裝置100設(shè)置使得在主體100旋轉(zhuǎn)時相應(yīng)的薄膜閥被選擇性地加熱時，中央控 制單元101可以與參考觸發(fā)信號同步地開啟激光束產(chǎn)生裝置107。圖19示出了滑塊211的實施例，激光束產(chǎn)生裝置107、永磁體5a和上/下移動控 制元件103安裝在滑塊211上。滑塊211的移動可以由渦輪連接單元109a和109a來控制， 渦輪連接單元109a和109a連接到滑塊馬達(dá)109的軸(shaft)?；瑝K211能夠利用滑動臂 108a和108b作為引導(dǎo)(guide)而平穩(wěn)地移動?；瑒颖?08a和108b可以通過螺釘110a、 110b、110c和110d耦接到薄膜閥控制裝置100a的主體。附圖標(biāo)記100b表示柔性電纜，其 能夠通過與針座或束110a的連接而連接到中央控制單元101。附圖標(biāo)記181表示被主軸馬 達(dá)102旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤。圖20示出了薄膜閥控制裝置100a的實施例，用于控制如上所述的根據(jù)本發(fā)明構(gòu) 思的一個實施例的薄膜閥器件的薄膜閥的打開和關(guān)閉。附圖標(biāo)記300表示支撐薄膜閥控制 裝置100a的主體。電路板140 (其形成薄膜閥控制裝置100a的底部)結(jié)合到薄膜閥控制 裝置100a的主體300。用于控制薄膜閥控制裝置1001的中央控制單元101、射頻產(chǎn)生單元 110、照明單元108以及輸入/輸出單元111可以布置在電路板140上。中央控制單元101 可以控制主軸馬達(dá)102以旋轉(zhuǎn)或停止薄膜閥器件100，可以控制滑塊馬達(dá)109以空間地移動 激光束產(chǎn)生裝置107，并可以在薄膜閥位于方位角位置時控制激光束產(chǎn)生裝置107以周期 性地輸出脈沖束，其中該方位角位置基于由方位角檢測器99獲得的參考觸發(fā)信號而計算。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例，中央控制單元101還可以包括聲音合成元件，以 根據(jù)裝載在薄膜閥控制裝置100a上的薄膜閥器件的類型而向用戶提供用戶指南和每個工 藝的額外解釋。附圖標(biāo)記104表示壓縮裝載在圓盤孔周圍的薄膜閥器件100的壓縮元件。 壓縮元件104可以被設(shè)計成對轉(zhuǎn)盤181施加磁性吸引力的空閑轉(zhuǎn)盤，使得薄膜閥器件100 能夠由于該磁性吸引力而被壓縮，并允許薄膜閥器件100的垂直移動和空轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
一種薄膜閥器件，包括至少一個腔室，存儲生物或生物化學(xué)化驗所需要的流體，并在所述腔室中進行生物或生物化學(xué)反應(yīng)；樣品注入元件，用于注入樣品；通道，連接所述至少一個腔室，并且所述流體通過該通道移動；孔，位于所述通道的中部，并使所述通道的上部分和下部分互連；薄膜閥，封閉所述孔并涂覆有粘合劑；至少一個基板，包括所述通道、所述孔和所述至少一個腔室；薄膜膠帶，將所述至少一個基板結(jié)合在一起；主體，通過使用所述薄膜膠帶結(jié)合所述至少一個基板而形成，所述通道、所述孔、所述至少一個腔室、所述樣品注入元件和所述薄膜閥集成在所述主體中；以及熱產(chǎn)生裝置，將熱輻射到所述薄膜閥上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述孔通過如下方式打開利用所述主體旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力以及由所述熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來弱化所述粘合 劑的粘接強度而使所述薄膜閥與所述孔分離；利用由所述熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱然后利用所述主體旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力來弱化所述 粘合劑的粘接強度而使所述薄膜閥與所述孔分離；利用由所述熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱和磁力來弱化所述粘合劑的粘接強度而使所述薄膜 閥與所述孔分離；利用由所述熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來弱化所述粘合劑的粘接強度以及利用所述磁力使 所述薄膜閥與所述孔分離；利用所述主體旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力以及所述熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來弱化所述粘合劑 的粘接強度以及利用所述磁力使所述薄膜閥與所述孔分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述至少一個腔室包括 制備室，用于由即將被化驗的化驗材料(生物材料)制備樣品的工藝； 緩沖室，用于擴增所述樣品、稀釋或混合所述樣品或標(biāo)記所述樣品的工藝；用于生物或生物化學(xué)反應(yīng)的腔室，其是化驗場所，在該化驗場所處用于化驗所述緩沖 室中的樣品的捕獲探針通過固定元件被附著到或固定在所述基板上；以及 廢料室，用于收集由清洗工藝產(chǎn)生的廢棄物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜閥器件，其中所述捕獲探針被粘接或固定為陣列以從單 個化驗材料或樣品檢測多個分析物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜閥器件，其中生物芯片、多孔膜或孔板集成在所述化驗 場所中，所述生物芯片包括DNA芯片和蛋白質(zhì)芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述至少一個通道包括由所述薄膜膠帶形 成的薄膜通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述至少一個基板包括依次層疊的上基 板、中間基板和下基板；以及所述主體通過以下步驟被裝配通過在所述至少一個基板上粘接所述薄膜膠帶或者利 用分配器、噴射或絲網(wǎng)印刷來印刷所述薄膜膠帶，從而用所述薄膜膠帶涂覆所述至少一個基板的表面；以及依次層疊所述至少一個基板并結(jié)合在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜閥器件，其中所述薄膜膠帶包括孔封閉膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中當(dāng)所述至少一個基板被結(jié)合在一起以裝配 所述主體時，所述薄膜膠帶在所述孔周圍形成孔封閉膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜閥器件，其中所述薄膜膠帶包括所述孔封閉膜和基板 結(jié)合部分，其中所述孔封閉膜由熱塑性粘合劑形成，所述基板結(jié)合部分由熱固性粘合劑膜 形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜閥器件，其中所述薄膜膠帶包括所述孔封閉膜和基板 結(jié)合部分，其中所述孔封閉膜由熱熔性粘合劑形成，所述基板結(jié)合部分由丙烯酸粘合劑形 成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜閥器件，其中形成所述孔封閉膜的粘合劑的軟化點低 于形成基板結(jié)合部分的粘合劑的軟化點。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜閥器件，其中通過在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的 上表面和下表面上涂覆熱固性粘合劑形成所述薄膜膠帶，通過在所述孔周圍另外地涂覆熱 塑性粘合劑形成所述孔封閉膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜閥器件，其中通過使用絲網(wǎng)印刷、分配器工藝或噴射印 刷并利用掩模圖案在所述薄膜膠帶上涂覆熱塑性粘合劑來形成所述孔封閉膜，該掩模圖案 具有僅暴露出即將成為所述孔封閉膜的區(qū)域的開口。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述薄膜閥選自由珠(球)塞、熱收縮塞、 非磁性塞、磁性塞和由所述薄膜膠帶形成的孔封閉膜組成的組。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜閥器件，其中所述非磁性塞由圓柱形薄膜或環(huán)形薄膜 形式的金屬材料形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜閥器件，其中所述磁性塞由圓柱形薄膜或環(huán)形薄膜形 式的磁性材料或永磁材料形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的薄膜閥器件，其中所述磁性材料的居里點(居里溫度)高 于所述粘合劑的軟化點。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜閥器件，其中所述主體還包括限制凹槽或限制通道， 該限制凹槽或限制通道用于防止所述薄膜閥自由移動遠(yuǎn)離所述孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的薄膜閥器件，其中所述限制凹槽還包括壓力鉗，該壓力鉗 的直徑大于所述熱收縮塞在收縮之后的直徑并且小于所述熱收縮塞在收縮之前的原始直 徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜閥器件，具有可逆的打開/封閉操作，該可逆的打開/ 封閉操作包括利用由所述熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來弱化所述磁性塞的粘接強度然后利用因?qū)⑽挥谒?述主體下方的永磁體朝向所述孔的中心移動而施加的磁力，從而打開被所述磁性塞封閉的 所述孔；利用由所述熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來恢復(fù)所述磁性塞的粘接強度然后通過將位于所述 孔下方的所述永磁體遠(yuǎn)離所述孔的中心移動使得設(shè)置在所述孔上方的永磁體的磁力被施 加在所述磁性塞上以封閉所述孔，從而再次封閉所述孔。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜閥器件，具有可逆的打開/封閉操作，該可逆的打開/ 封閉操作包括利用由所述熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱來弱化所述磁性塞的粘接強度然后利用因?qū)⑽挥谒?述主體下方的永磁體朝向所述孔的中心移動而施加的磁力，從而第一次打開被所述磁性塞 封閉的所述孔；通過將位于所述孔下方的所述永磁體遠(yuǎn)離所述孔的中心移動使得設(shè)置在所述孔上方 的永磁體的磁力被施加在所述磁性塞上，從而利用所述磁性塞來封閉所述孔；以及通過將位于所述主體下方的所述永磁體朝向所述孔的中心移動使得所述磁力被施加 在所述磁性塞上以打開所述孔，從而再次打開所述孔。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜閥器件，其中所述主體還包括用于移動或容納與所述 孔分離的珠(球)塞的輔助通道或珠(球)通道。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中涂覆在所述薄膜閥上的粘合劑包括熱塑 性粘合劑，粘結(jié)所述至少一個基板的所述薄膜膠帶包括熱固性粘合劑。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的薄膜閥器件，其中所述熱塑性粘合劑包括熱熔性粘合劑， 所述熱固性粘合劑包括丙烯酸粘合劑。
26.根據(jù)權(quán)利要求10或24所述的薄膜閥器件，其中所述熱固性粘合劑具有約120度或 更高的軟化溫度，所述熱塑性粘合劑具有約60至約80度的軟化溫度。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述主體還包括無線射頻集成電路 (RFIC)或用于供應(yīng)電力到無線射頻集成電路(RFIC)的太陽能電池。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中在循環(huán)期間所述薄膜閥因設(shè)置在所述孔 上方的永磁體的磁力以及所述粘合劑的粘接強度而被封閉。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中在循環(huán)期間所述薄膜閥因所述粘合劑的 粘接強度而被封閉。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述粘合劑選自由熱熔性粘合劑、硅粘合 劑、橡膠基粘合劑、改性硅基粘合劑、丙烯酸粘合劑、聚酰胺粘合劑、聚烯烴粘合劑、聚四氟 乙烯基粘合劑、環(huán)氧粘合劑、UV固化粘合劑、UV粘合劑、熱塑性樹脂、凝膠、蠟、熱固性膠帶 和熱塑性膠帶組成的組。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的薄膜閥器件，其中所述凝膠包括選自由聚丙烯酰胺、聚丙 烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和聚乙烯胺組成的組的材料。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的薄膜閥器件，其中所述熱塑性樹脂包括選自由COC、PMMA、 PC、PS、POM、PFA、PVC、PP、PET、PEEK、PA、PSU 和 PVDF 組成的組的材料。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的薄膜閥器件，其中所述蠟包括選自由石臘、合成蠟和微晶 蠟組成的組的材料。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述粘合劑還包括通過吸收由所述熱產(chǎn) 生裝置產(chǎn)生的能量而產(chǎn)生熱的多個微尺寸熱產(chǎn)生顆粒。
35.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜閥器件，其中所述熱收縮塞包括選自由聚四氟乙烯基 材料、硅基材料和聚烯烴基材料組成的組的材料。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述主體由選自由硅、塑料、氣凝膠、聚甲 基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯、環(huán)烯烴共聚物(C0C)和聚碳酸酯組成的組的材料形成。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥器件，其中所述主體的表面用鋁或鋁片涂覆以防止 存儲在所述至少一個腔室中的流體蒸發(fā)。
38.一種薄膜閥控制裝置，包括權(quán)利要求1至37中任一項所述的薄膜閥器件；主軸馬達(dá)，旋轉(zhuǎn)所述薄膜閥器件；滑塊，移動所述熱產(chǎn)生裝置和所述永磁體，其中所述熱產(chǎn)生裝置和所述永磁體安裝在 所述滑塊上；滑塊馬達(dá)，控制所述滑塊沿徑向方向的移動；以及中央控制單元，控制所述熱產(chǎn)生裝置、所述滑動馬達(dá)和所述主軸馬達(dá)的操作，并執(zhí)行相 對于所述薄膜閥的空間尋址，其中所述薄膜閥器件中的所述孔被選擇性地打開和關(guān)閉。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的薄膜閥控制裝置，其中所述熱產(chǎn)生裝置選自由激光束產(chǎn)生 裝置、發(fā)光二極管(LED)光源和紫外(UV)光源組成的組。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的薄膜閥控制裝置，其中所述空間尋址包括相對于所述薄膜 閥的徑向和方位角尋址。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的薄膜閥控制裝置，其中在相對于所述薄膜閥的徑向?qū)ぶ分?后，安裝在所述滑塊上的所述激光束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生脈沖束或連續(xù)束以弱化所述粘合劑的粘 接強度。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的薄膜閥控制裝置，其中一旦完成所述徑向?qū)ぶ?，?dāng)由所述 激光束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的脈沖束或連續(xù)束照射到旋轉(zhuǎn)的主體上時，進行相對于所述薄膜閥的 方位角尋址。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的薄膜閥控制裝置，還包括方位角檢測器，其中當(dāng)所述激光 束產(chǎn)生裝置在所述薄膜閥的方位角位置處周期性地打開時產(chǎn)生所述脈沖束，其中所述方位 角位置基于由所述方位角檢測器獲得的參考觸發(fā)信號來計算。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的薄膜閥控制裝置，還包括射頻產(chǎn)生單元，供應(yīng)電力到無線射頻集成電路(RFIC)；或照明單元，供應(yīng)光能到所述太陽能電池。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的薄膜閥控制裝置，其中所述中央控制單元無線地接收所述 薄膜閥器件的ID并將當(dāng)前裝載的圓盤識別為薄膜閥器件，當(dāng)所述薄膜閥器件裝載在所述 薄膜閥控制裝置上時所述薄膜閥器件的ID從所述無線RFIC發(fā)送。
46.根據(jù)權(quán)利要求38所述的薄膜閥控制裝置，還包括輸入/輸出器件，該輸入/輸出器 件遵守通用串行總線(USB)、IEEE1394、ATAPI、SCSI、IDE或有線/無 線互聯(lián)網(wǎng)連接的通信 標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜閥器件和薄膜閥控制裝置，其中在薄膜閥器件的主體中的孔或通道利用由熱產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱和離心力而被打開和關(guān)閉。薄膜閥器件和薄膜閥控制裝置可應(yīng)用于例如芯片上診斷實驗室和可旋轉(zhuǎn)生物盤等，其中芯片上診斷實驗室能夠檢測流體中痕量的材料，可旋轉(zhuǎn)生物盤中集成有生物芯片諸如蛋白質(zhì)芯片和DNA芯片。
文檔編號B01D45/12GK101873885SQ200880117518
公開日2010年10月27日 申請日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者柳在泉 申請人:三星電子株式會社