CN101611100B - 新产品 - Google Patents

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Abstract

一种微加工装置或其部件，如微米流体或纳米流体装置，所述装置或其部件具有通过离子化或活化技术(如等离子处理)在其表面上形成的均匀非湿润或非吸收改性聚合物涂层或表面，以产生小于15mNm-1的表面能。处理增强液体在使用期间通过装置自由流动的性质。

Description

新产品
本发明涉及微加工装置，具体地讲，涉及经处理以在其上提供非湿润、非吸收涂层的微米流体或纳米流体装置及其制造方法。
在电子工业用微加工技术针对日益微型化的电子装置制造一些物品已有很长时间，如集成电路板或印刷电路板(PCBs)。这些技术在其他技术领域也得到应用。
纳米技术是在纳米尺度对多种应用设计、合成和表征材料和装置的快速发展的技术领域，例如用于微电子、半导体、光电子、医药/药物、诊断、催化、过滤、能量存储、化学或核工业等。
被分类为纳米技术装置的材料和装置通常小于100纳米大小。它们一般用以下两种基础方法之一制造，第一种方法包括一个分子接一个分子地小心构造装置，以得到所需结构。第二种方法包括将材料从原有的结构逐渐剥离或蚀刻，并且主要是基于原有的微加工技术，如常规半导体领域所使用的技术。
微米流体或纳米流体装置为具有用于容纳流体和流体流动的室和隧道的微型化装置。
可将微米流体装置限定为具有一个或多个沟道，所述沟道的至少一个尺寸小于1mm，而纳米流体装置一般具有更小沟道。利用以微米级量度的装置和以纳升和皮升量度的流体，可将微米流体装置广泛用于例如生物技术或生物化学。
可用这些装置处理多种液体样品类型。然而，它们特别适用于生物化学研究或诊断，特别为临床诊断，其中可用它们处理液体，如血样(包括全血或分血，如血浆)、细菌细胞悬液、蛋白质或抗体溶液和其他试剂(包括有机溶剂、缓冲剂和盐)。根据微米流体装置的性质和布置，可将微米流体装置用于多种分析技术和方法，包括例如测定分子扩散系数、流体粘度、pH、化学结合系数和酶反应动力学。微米流体装置的其他应用包括毛细管电泳、等电聚焦、免疫测定、流式细胞术、用于质谱分析的蛋白质样品注入、例如用扩增反应扩增核酸(例如聚合酶链反应(PCR))、DNA和蛋白质分析、细胞操作、细胞分离、细胞图形化和化学梯度形成、高通过量筛选、微化学制造、候选药物的细胞基础试验、患者监测、蛋白质组学和基因组学、化学微反应、蛋白质结晶、药物递送、药物的放大-制造、安全和防御。
在进行生物医学研究和分析中使用微米流体装置有多个显著优点。首先，由于在这些沟道内的流体体积很小，通常数纳升，因此所用试剂和分析物的量很少。这对昂贵试剂或试剂有害的情况具有尤其重要的意义，例如在一些诊断应用或法医DNA分析中。
构造微米流体装置使用的制造技术可能相对廉价，并且很适用于高精细、多元装置和大规模生产两者。以类似于微电子的方式，微米流体技术使得能够制造在相同晶体基片上完成多种不同功能的高集成装置。因此，这些装置可产生所谓的“芯片实验室”装置，这种装置可用作例如医生外科或医院使用的便携式临床诊断装置，或甚至在家用作现场护理装置，从而减少对实验室分析过程的需要。
微米流体装置可用多种微加工技术由多种材料制造，如硅、玻璃、金属或聚合物或这些材料的混合物。具体技术的选择在很大程度上取决于基片材料的性质。根据预期用途，可能需要基片很刚性或很硬，或者具有具体的耐化学品或温度循环性，以保证任何必需的尺寸稳定性。
例如，可通过在基片(具体为硅基片)上涂铺光致抗蚀剂(正性或负性)进行制造。使光致抗蚀剂通过具有所需装置图案的高分辨掩模紫外曝光，以允许在曝光的区域发生聚合。将过量的未聚合光致抗蚀剂洗掉，并将基片放入湿的化学蚀刻浴，以在未由光致抗蚀剂保护的位置对基片进行各向异性蚀刻。结果得到其中蚀刻微沟道的基片，如硅晶片。用盖片(例如玻璃盖片)完全封闭沟道，并在玻璃中钻孔，以允许接近用于样品的微沟道。
可用深反应离子蚀刻(DRIE)作为此类型湿化学蚀刻的供选方法，此方法特别在需要较直边缘和较深蚀刻深度时有用。
也可通过模制方法，用热固性或其他可固化聚合物制备微米流体装置。这种聚合物的具体实例为硅氧烷聚合物、聚二甲基硅氧烷(PDMS)，但也可使用在本领域常用的其他聚合物。液态聚合物倒在模上或倒入模内(通常为硅或光致抗蚀剂)，并经固化以使聚合物交联。PDMA产生可在其他固化的聚合物片上堆叠以形成复杂三维几何结构的光学透明、相对柔韧材料。
或者，可使聚合物或塑料经过热压花技术，以将适合的图案压入塑料的表面。可用注塑产生复杂结构。
可由分层的聚合物片制备一些微米流体装置。可用激光切割工具(如二氧化碳激光器)在光学透明的塑料薄片(如MylarTM)中切割微米流体装置的轮廓。用薄粘合剂层将这些层粘合在一起，以产生三维结构。
所有这些技术均可使用，因此微米流体装置在以上所述的多种应用中大有希望。
然而，所涉及的小体积意味着液体易受表面影响，特别是在沟道内湿润或吸附。如果不充分的液体能够沿着沟道通过，则装置一般不如大量试验敏感，并且易于失效。然而，在这些装置中使用不同性质的基片意味着保证这不发生很难。
已用于解决此问题的技术包括在装置上喷溅Teflon类涂层，或在结构中使用氟化的硅烷。然而，这些技术还表现其他复杂情况，如不良的粘合品质、缺乏耐久性和薄膜厚度控制低效。
现已用反应原子或分子(如离子或自由基)产生并与表面接触的离子化技术或活化技术使表面改性。此类技术的实例包括等离子处理(包括等离子沉积和等离子活化)、中子活化、电子束或热离子化技术。它们相当广泛地用于将聚合物涂料沉积到一定范围的表面上，特别是沉积到织物表面上。
具体地讲，等离子聚合被公认为一种与常规湿化学方法相比产生很少废物的清洁干燥技术。一般利用此方法从经过电场的有机分子产生等离子。在基片存在下进行时，等离子中化合物的基团在基片上反应形成聚合物薄膜。
常规的聚合物合成法倾向于产生包含携带很强类似于单体物质的重复单元的结构，而用等离子产生的聚合物网络由于大量单体碎裂可能极为复杂。所得涂层的性质可取决于基片的性质、所用单体的性质及其沉积条件。
WO03/082483描述在装置上沉积不均匀等离子聚合物表面，以取得某些具体技术效果，如控制局部湿润性、粘着力和摩擦/磨损性质。
以前没有人描述为了整体减小湿润和增加可靠性使均匀聚合物涂层等离子沉积于微加工装置上，特别是微米流体或纳米流体装置。因此，不清楚是否以此方式施加的涂层在这一水平对排除吸附问题有效。
发明人已发现，通过在使用期间与液体接触的至少微加工装置表面经过使表面改性以给予非湿润性质的离子化或活化方法(如等离子)，可显著提高微加工装置的可靠性和稳健性。
本发明一方面提供一种设备，所述设备选自微加工装置或其部件，其中其至少一个表面具有通过离子化或活化技术在上面形成的均匀非湿润或非吸收改性涂层或表面，以产生小于15mNm-1的表面能值。
可用这些技术得到的超低表面能可小于12mNm-1，例如8-10mNm-1(其中mNm-1为毫牛顿/米)。
在一个实施方案中，所用离子化或活化技术为等离子处理。具体地讲，微加工装置或部件的表面具有通过等离子沉积在上面形成的均匀非湿润或非吸收聚合物涂层。
本文所用表达词语“微加工装置”是指微型化装置或纳米技术装置，特别是分别具有小于1mm或100纳米沟道等的微米流体或纳米流体装置。经处理以呈现非湿润或非吸收性质的微加工装置或部件的表面适合为在使用时与液体接触的表面。然而，如果方便或需要，也可如此处理另外的表面或甚至是整个装置。
可在微加工装置制备的任何合适阶段用离子化或活化技术处理，以便能够处理装置整体或装置的单独部件、元件或组件。例如，在基片中已刻入或另外形成沟道时，可使基片经过处理，此处理在整个基片上产生均匀的涂层，并保证沟道的整个表面为适当非湿润或非吸收性。类似可在装配前处理在装置结构中使用的盖片或层状材料。应了解，可在从坯料(blank)形成元件、部件或组件之前或之后在微加工装置的元件、部件或组件的表面上形成聚合物层，因此，本文所用术语“元件”包括用以制造部件的坯料。然而，申请人已发现，即使在完全制造时，装置经过离子化或活化技术(特别是等离子)也允许单体分子和被活化的物质穿透预成形的沟道和其他复杂三维结构，并在沟道的表面上原位聚合。
例如，通过使表面暴露于包含小分子的等离子，如CF4和多种饱和及不饱和烃以及氟碳化合物，可将表面等离子处理成非湿润或非吸收性质(参见，例如“Plasma Polymerisation”(等离子聚合)，AcademicPress Inc.(London)Ltd.1985)。也可用较长链的半氟化和全氟化化合物给予非湿润或非吸收性质。
可适合使用经过等离子聚合或表面改性以在微加工装置表面上形成非湿润或非吸收、斥水改性聚合物涂层或表面的任何单体化合物或气体。可使用的适合单体包括在本领域已知能够通过等离子聚合在基片上产生斥水聚合物涂层的那些单体，包括例如具有反应性官能团的含碳化合物(特别是实质-CF3占优势的全氟化合物(参见WO97/38801)、全氟化烯烃(Wang等人，Chem Mater 1996，2212-2214)、任选包含卤素原子的含氢不饱和化合物或至少10个碳原子的全卤化有机化合物(参见WO 98/58117)、包含两个双键的有机化合物(WO99/64662)、具有至少5个碳原子的任选用杂原子插入的任选取代的烷基链的饱和有机化合物(WO 00/05000)、任选取代的炔烃(WO00/20130)、聚醚取代的烯烃(US 6,482,531B)和包含至少一个杂原子的大环(US 6,329,024B)，所有这些专利的内容均通过引用结合到本文中。
根据一个实施方案，本发明提供一种微加工装置或其部件，所述装置或其部件具有通过使装置的至少一个表面暴露于等离子足以允许在表面上形成聚合物层的足够时间形成的聚合物涂层，所述等离子包含式(I)的化合物
其中R1、R2和R3独立选自氢、烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基；R4为基团-X-R5，其中R5为烷基或卤代烷基，并且X为键；式-C(O)O-的基团；式-C(O)O(CH2)nY-的基团，其中n为1至10的整数，Y为氨磺酰基；或基团-(O)PR6(O)q(CH2)t-，其中R6为任选由卤素取代的芳基，p为0或1，q为0或1，并且t为0或1至10的整数，其条件为当q为1时，t不为0。
本文所用术语“卤”或“卤素”指氟、氯、溴和碘。特别优选的卤素基团为氟。术语“芳基”是指芳族环状基团，如苯基或萘基，特别为苯基。术语“烷基”是指适合最多20个碳原子长度的碳原子的直链或支链。术语“烯基”是指适合具有2至20个碳原子的不饱和直链或支链。“卤代烷基”是指包含至少一个卤素取代基的如上定义的烷基链。
适用于R1、R2、R3和R5的卤代烷基为氟代烷基。烷基链可以为直链或支链，并且可包括环状部分。
对于R5，烷基链适合包含2或更多个碳原子，适合2-20个碳原子，优选4至12个碳原子。
对于R1、R2和R3，烷基链一般优选具有1至6个碳原子。
优选R5为卤代烷基，更优选为全卤代烷基，特别为式CmF2m+1的全氟烷基，其中m为1或更大的整数，适合1-20，优选4-12，如4、6或8。
适用于R1、R2和R3的烷基具有1至6个碳原子。
在一个实施方案中，R1、R2和R3的至少一个为氢。在一个具体实施方案中，R1、R2、R3均为氢。然而，在另一个实施方案中，R3为烷基，如甲基或丙基。
在X为基团-C(O)O(CH2)nY-时，n为提供适合间隔基的整数。具体地讲，n为1至5，优选约2。
适用于Y的氨磺酰基包括式-N(R7)SO2 -的那些基团，其中R7为氢或烷基，如C1-4烷基，特别为甲基或乙基。
在一个实施方案中，式(I)的化合物为式(II)的化合物：
CH2＝CH-R5 (II)
其中R5如上关于式(I)所限定。
在式(II)的化合物中，式(I)中的X为键。
然而在一个优选的实施方案中，式(I)的化合物为式(III)的丙烯酸酯
CH2＝CR7C(O)O(CH2)nR5 (III)
其中n和R5如上关于式(I)所限定，R7为氢、C1-10烷基或C1-10卤代烷基。具体地讲，R7为氢或C1-6烷基，如甲基。式(III)化合物的具体实例为式(IV)的化合物
其中R7如上所限定，特别为氢，x为1至9的整数，例如4至9，优选为7。在那种情况下，式(IV)的化合物为丙烯酸1H，1H，2H，2H-十七氟癸酯。
根据另一方面，本发明通过使微加工装置的至少一个表面暴露于等离子足以允许在表面上形成聚合物层的足够时间形成聚合物涂层，所述等离子包含一种或多种有机单体化合物，其至少一种包含两个碳-碳双键。
具有多于一个双键的化合物适合包括式(V)的化合物
其中R8、R9、R10、R11、R12和R13全部独立选自氢、卤素、烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基；并且Z为桥连基团。
式(V)化合物中所用的适合桥连基团Z的实例为在聚合物领域已知的那些聚合物。具体地讲，它们包括可用氧原子插入的任选取代的烷基。用于桥连基团Z的适合任选的取代基包括全卤烷基，特别为全氟烷基。
在一个特别优选的实施方案中，桥连基团Z包括一个或多个酰氧基或酯基。具体地讲，式Z的桥连基团为子式(VI)的基团
其中n为1至10的整数，适合为1至3，R14和R15分别独立选自氢、烷基或卤代烷基。
R8、R9、R10、R11、R12和R13适合为卤代烷基(如氟代烷基)或氢。特别是它们全部为氢。
式(V)的化合物适合包括至少一个卤代烷基，优选全卤烷基。
式(V)化合物的具体实例包括以下化合物：
其中R14和R15如上所限定，其条件为至少一个不为氢。一个具体实例为式B的化合物
另一方面，本发明通过使微加工装置的至少一个表面暴露于等离子足以允许在表面上形成聚合物层的足够时间形成聚合物涂层，所述等离子包括包含饱和有机单体化合物的化合物，所述化合物包含至少5个碳原子的任选用杂原子插入的任选取代的烷基链。
本文所用术语“饱和”是指单体不在不是芳族环的部分的两个碳原子之间包含重键(即双键或叁键)。术语“杂原子”包括氧、硫、硅或氮原子。当烷基链由氮原子插入时，它应被取代以形成仲胺或叔胺。同样，硅应适当例如用两个烷氧基取代。
特别适合的有机单体化合物为式(VII)的化合物：
其中R16、R17、R18、R19和R20独立选自氢、卤素、烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基；R21为基团X-R22，其中R22为烷基或卤代烷基，并且X为键；式-C(O)O(CH2)xY-的基团，其中x为1至10的整数，Y为键或氨磺酰基；或基团-(O)PR23(O)s(CH2)t-，其中R23为任选由卤素取代的芳基，p为0或1，s为0或1，并且t为0或1至10的整数，其条件为当s为1时，t不为0。
适用于R16、R17、R18、R19和R20的卤代烷基为氟代烷基。烷基链可以为直链或支链，可包括环状部分，并且具有例如1至6个碳原子。
对于R22，烷基链适合包含1或更多个碳原子，适合1-20个碳原子，优选6至12个碳原子。
优选R22为卤代烷基，更优选为全卤代烷基，特别为式CzF2z+1的全氟烷基，其中z为1或更大的整数，适合1-20，优选6-12，如8或10。
在X为基团-C(O)O(CH2)yY-时，y为提供适合间隔基的整数。具体地讲，y为1至5，优选约2。
适用于Y的氨磺酰基包括式-N(R23)SO2 -的那些基团，其中R23为氢、烷基或卤代烷基，如C1-4烷基，特别为甲基或乙基。
本发明方法所用的单体化合物优选包括任选由卤素取代的C6-25烷烃，特别为全卤烷烃，尤其是全氟烷烃。
根据另一方面，本发明通过使微加工装置的至少一个表面暴露于等离子足以允许在表面上形成聚合物层的足够时间形成聚合物涂层，所述等离子包含任选取代的炔烃。
本发明方法所用的炔烃化合物适合包括包含一个或多个碳-碳叁键的碳原子链。链可任选用杂原子插入，并且可携带包含环和其他官能团的取代基。适合的链可为直链或支链，具有2至50个碳原子，更适合6至18个碳原子。它们可存在于用作原料的单体中，或者可在等离子应用时在单体中产生，例如通过开环。
特别适合的有机单体化合物为式(VIII)的化合物：
R24-C≡C-X1-R25 (VIII)
其中R24为氢、烷基、环烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基；
X1为键或桥连基团；并且
R25为烷基、环烷基或任选由卤素取代的芳基。
适合的桥连基团X1包括式-(CH2)s-、-CO2(CH2)p-、-(CH2)pO(CH2)q-、-(CH2)pN(R26)CH2)q-、-(CH2)pN(R26)SO2-的基团，其中s为0或1至20的整数，p和q独立选自1至20的整数，并且R26为氢、烷基、环烷基或芳基。用于R26的具体烷基包括C1-6烷基，特别为甲基或乙基。
在R24为烷基或卤代烷基时，一般优选具有1至6个碳原子。
适用于R24的卤代烷基包括氟代烷基。烷基链可以为直链或支链，并且可包括环状部分。然而，优选R24为氢。
优选R25为卤代烷基，更优选为全卤代烷基，特别为式CrF2r+1的全氟烷基，其中r为1或更大的整数，适合1-20，优选6-12，如8或10。
在一个优选的实施方案中，式(VIII)的化合物为式(IX)的化合物
CH≡C(CH2)s-R27 (IX)
其中s如上所限定，R27为卤代烷基，特别为全卤代烷基，如C6-12全氟基团，如C6F13。
在一个供选的优选实施方案中，式(VIII)的化合物为式(X)的化合物
CH≡C(O)O(CH2)pR27 (X)
其中p为1至20的整数，R27如上关于式(IX)所限定，特别为基团C8F17。优选在此情况下p为1至6的整数，最优选约2。
式(I)化合物的其他实例包括式(XI)的化合物
CH≡C(CH2)pO(CH2)qR27， (XI)
其中p如上所限定，特别为1，q如上所限定，特别为1，R27如关于式(IX)所限定，特别为基团C6F13；
或式(XII)的化合物
CH≡C(CH2)pN(R26)(CH2)qR27 (XII)
其中p如上所限定，特别为1，q如上所限定，特别为1，R26如上所限定，特别为氢，R27如关于式(IX)所限定，特别为基团C7F15；
或式(XIII)的化合物
CH≡C(CH2)pN(R26)SO2R27 (XIII)
其中p如上所限定，特别为1，R26如上所限定，特别为乙基，R27如关于式(IX)所限定，特别为基团C8F17。
在一个供选的实施方案中，本发明方法所用的炔烃单体为式(XIV)的化合物
R28C≡C(CH2)nSiR29R30R31 (XIV)
其中R28为氢、烷基、环烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基，R29、R30和R31独立选自烷基或烷氧基，特别为C1-6烷基或烷氧基。
优选基团R28为氢或烷基，特别为C1-6烷基。
优选基团R29、R30和R31为C1-6烷氧基，特别为乙氧基。
一般将待处理物件与要以气态沉积的物质一起放入等离子室内，并在室内引发辉光放电，并施加可脉冲的适合电压。
可在脉冲等离子沉积和连续波等离子沉积两种条件产生非湿润或非吸收聚合物涂层，但脉冲等离子优选。
本文所用表达词语“气态”是指单独或混合的气体或蒸气及气溶胶。
以此方式处理的微加工装置显示增强的非湿润或非吸收性质，并可有利用于多种过程，如微米流体过程，以使与吸附有关的问题(如敏感性降低或甚至失败)最大限度地减小。
以有效方式进行等离子聚合的精确条件取决于多种因素，如聚合物的性质、微加工装置或其元件、部件或组件等，并用常规方法和/或技术确定。
本发明方法所用的适合等离子包括非平衡等离子，如由射频(Rf)、微波或直流(DC)产生的等离子。它们可在大气压或低于大气压压力操作，这些在本领域已知。然而，它们可特别由射频(Rf)产生。
可用各种形式的设备产生气态等离子。通常这些包括其中可产生等离子的容器或等离子室。此类设备的具体实例描述于例如WO2005/089961和WO02/28548，但也可使用很多其他常规等离子发生装置。
等离子室内存在的气体可包括单独的单体化合物蒸气，但如果需要，可与载气组合，特别为惰性气体，如氦或氩。具体地讲，氦为优选的载气，因为氦能够使单体碎裂最大限度地减小。
在用作混合物时，单体蒸气与载气的相对量适合根据本领域常用的方法确定。所加单体的量在一定程度上取决于所用具体单体的性质、正被处理基片的性质和等离子室的尺寸等。通常，在常规室的情况下，单体以50-250mg/min的量输送，例如以100-150mg/min的速率。然而，应了解，速率取决于所选择的反应器大小和要同时处理的基片数；这又取决于例如所需年产量和资本花费等因素。
载气(如氦)适合以例如5-90sccm的恒定速率加入，例如15-30sccm。在某些情况下，单体与载气之比为100∶0至1∶100，例如10∶0至1∶100，特别为约1∶0至1∶10。所选择的精确比例应保证达到方法所需的流速。
在某些情况下，可在室内触发初始连续功率等离子例如15秒至10分钟，例如2-10分钟。这可作为表面预处理步骤保证单体自身容易附着到表面上，以便在聚合发生时涂层在表面上“生长”。可在单体引入室之前，只在惰性气体存在下进行预处理步骤。
然后适当将等离子切换到脉冲等离子，以允许至少在单体存在时进行聚合。
在所有情况下，适合通过施加高频电压引发辉光放电，例如13.56MHz。这利用可在室内部或外部的电极施加，但在较大室的情况下一般在内部。
气体、蒸气或气体混合物适合以至少1标准立方厘米/分钟(sccm)的速率提供，优选1至100sccm。
在单体蒸气的情况下，适合根据单体的性质在施加脉冲电压的同时以80-300mg/min的速率提供，例如约120mg/min。然而，工业规模使用更适合具有固定总单体输送，这要随限定的过程时间而变化，并且同样根据单体性质和所需技术效果而定。
可用任何常规方法将气体或蒸气送入等离子室。例如，可将它们抽入、注入或泵送进入等离子区域。具体地讲，在使用等离子室时，可由室内减压(通过使用排气泵产生)将气体或蒸气抽入室中，或者将它们泵送、喷、滴、静电离子化或注入室中，这在液体处理中是常见的。
聚合适合用在0.1至400毫托(适合在约10-100毫托)保持的例如式(I)化合物的蒸气进行。
所加场适合为5至500W功率，例如20至500W，适合在约100W峰功率，可作为连续或脉冲场施加。使用时，脉冲适合以产生很低平均功率的序列施加，例如其中接通时间∶断开时间之比为1∶500至1∶1500的序列。此序列的具体实例为电源接通20-50μs(例如约30μs)和断开1000μs至30000μs(特别为约20000μs)的序列。以此方式得到的一般平均功率为0.01W。
根据式(I)化合物的性质和基片，如微加工装置或其元件、部件或组件，场适合施加30秒至90分钟，优选5至60分钟。
所用等离子室适合为足以容纳多个微加工装置或其元件、部件或组件的足够体积。
根据本发明制造微加工装置的特别适合的设备和方法描述于WO2005/089961，其内容通过引用结合到本文中。
具体地讲，在使用此类型高体积室时，用电压作为脉冲场以0.001至500w/m3平均功率产生等离子，例如0.001至100w/m3，适合为0.005至0.5w/m3。
这些条件特别适合在大室内沉积优良品质的均匀涂层，例如在等离子区域具有大于500cm3体积的室中，例如等离子区域0.1m3或更大，例如0.5m3-10m3，适合为约1m3。以此方式形成的层具有优良机械强度。
应选择室的尺寸，以容纳被处理的具体微加工装置或其元件、部件或组件。例如，一般立方体室可适用于多种应用，但如果必要，可构造伸长的或长方形室，或实际圆柱形或任何其他适合形状。
室可以为可密封容器，以顾及分批方法，或者可包含适用于微加工装置或元件、部件或组件的入口和出口，以允许其在连续方法中用作线内系统。具体地讲，在后一种情况下，在室内产生等离子放电所必需的压力条件用高体积泵保持，这在例如具有“啸漏”的装置中是常见的。然而，也可在大气压或接近大气压处理微加工装置或元件、部分或组件，以排除需要“啸漏”。
另一方面，本发明提供一种增强液体通过微米流体或纳米流体装置的自由流动性质的方法，所述方法包括使用一种微米流体或纳米流体装置，其中至少接触液体的表面(如沟道或孔的内表面)包括通过离子化或活化技术(如等离子处理)形成的非湿润或非吸收改性聚合物涂层或表面，并且具有小于15mNm-1的表面能。
微米流体或纳米流体装置或组件适当放入等离子沉积室，在所述室内引发辉光放电，并施加电压作为脉冲场。
本方法所用的适合单体和反应条件如上所述。
实施例1
将完全构造的微米流体装置(包括在透明基片上由一系列沟道互连的一系列孔)放入等离子室，等离子室具有～300升处理体积。室适当通过质量流量控制器和/或液体质量流量计和混合注射器或单体储器连接到所需的气体和或蒸气源。
在使氦以20sccm进入室直至达到80毫托压力之前，将室抽至3-10毫托基础压力。然后使用RF以13.56MHz在300W触发连续功率等离子4分钟。
在此阶段后，将下式的丙烯酸1H，1H，2H，2H-十七氟癸酯(CAS#27905-45-9)
以120毫克/分钟的速率引入室中，将等离子切换到30微秒接通时间和20毫秒断开时间脉冲等离子经历40分钟，峰功率为100W。在40分钟完成时，将等离子电源与处理气体和蒸气一起断开，并将室抽回到基础压力。然后将室排至大气压力，并将装置移出。
已发现，包括沟道和孔的装置用非湿润或非吸收聚合物层覆盖，此聚合物层防止液体吸附到表面上，从而增强液体样品通过装置自由流动的性质。
然后利用本领域的常规荧光信号传导系统，在酶活性动力学测定中使用以此方式获得的装置。用类似方法对大样进行类似测定。多个测定的结果显示可比性能。在微型化种类中避免了界面和蒸发问题。
也以大量方法和如上所述制备的微型化装置进行荧光酶抑制测定。在大装置和微型化装置两者中再次获得可比结果。
显然，用如上所述制备的微米流体装置得到的结果提供可靠和精确结果。

Claims (32)

1.一种设备，所述设备为微加工装置，所述微加工装置包含提供用于容纳流体和流体流动的室和隧道的微米流体或纳米流体装置，其中所述室和隧道均具有至少一个尺寸少于1mm，并且其中在使用所述设备时，所述室和隧道的至少接触液体的整个表面提供通过等离子处理形成的均匀非湿润或非吸收改性聚合物涂层或表面，以及在使用所述设备时所述室和隧道的接触液体的表面具有小于15mNm-1的表面能值，其中为了产生改性涂层或表面，所述装置暴露于初始连续等离子以预处理所述在使用所述设备时所述室和隧道的接触液体的表面，从而一种或多种单体可附着在该表面，然后通过允许进行所述单体聚合的另外的等离子使得所述涂层在该使用所述设备时所述室和隧道的接触液体的表面以具有小于15mNm-1的表面能值的均匀涂层生长。
2.权利要求1的设备，其中在使用所述设备时，所述室和隧道的至少接触液体的表面具有小于12mNm-1的超低表面能。
3.权利要求1的设备，其中在使用所述设备时，所述室和道的至少接触液体的表面具有8-10mNm-1的超低表面能。
4.权利要求1-3中任一项的设备，其中微米流体或纳米流体装置的整个表面提供均匀非湿润或非吸收改性聚合物涂层或表面。
5.权利要求1-3中任一项的设备，其中允许所述单体聚合的另外的等离子为脉冲等离子。
6.权利要求1-3中任一项的设备，其中在等离子沉积室内在所述装置上形成所述改性聚合物涂层或表面。
7.权利要求1-3中任一项的设备，其中一种或多种单体为式(I)的化合物
其中R1、R2和R3独立选自氢、烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基；R4为基团-X-R5，其中R5为烷基或卤代烷基，并且X为键；或X为式-C(O)O-的基团；或X为式-C(O)O(CH2)nY-的基团，其中n为1至10的整数，Y为氨磺酰基；或X为基团-(O)PR6(O)q(CH2)t-，其中R6为任选由卤素取代的芳基，p为0或1，q为0或1，并且t为0或1至10的整数，其条件为当q为1时，t不为0。
8.权利要求7的设备，其中式(I)的化合物为式(II)的化合物：
CH2=CH-R5 (II)
其中R5如权利要求7所限定，
或式(III)的化合物
CH2=CR7C(O)O(CH2)nR5 (III)
其中n和R5如权利要求7所限定，并且R7为氢、C1-10烷基或CI-10卤代烷基。
9.权利要求8的设备，其中式(I)的化合物为式(III)的化合物。
10.权利要求9的设备，其中式(III)的化合物为式(IV)的化合物
其中R7如权利要求8所限定，x为1至9的整数。
11.权利要求10的设备，其中式(IV)的化合物为丙烯酸1H，1H，2H，2H-十七氟癸酯。
12.权利要求1-3中任一项的设备，其中一种或多种单体为式(V)的化合物
其中R8、R9、R10、R11、R12和R13全部独立选自氢、卤素、烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基；并且Z为桥连基团。
13.权利要求1-3中任一项的设备，其中一种或多种单体为式(VII)的化合物
其中R16、R17、R18、R19和R20独立选自氢、卤素、烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基；R21为基团X-R22，其中R22为烷基或卤代烷基，并且X为键；式-C(O)O(CH2)xY-的基团，其中x为1至10的整数，Y为键或氨磺酰基；或基团-(O)PR23(O)s(CH2)t-，其中R23为任选由卤素取代的芳基，p为0或1，s为0或1，并且t为0或1至10的整数，其条件为当s为1时，t不为0。
14.权利要求1-3中任一项的设备，其中一种或多种单体为式(VIII)的化合物
R24-C≡C-X1-R25 (VIII)
其中R24为氢、烷基、环烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基；
X1为键或桥连基团；并且
R25为烷基、环烷基或任选由卤素取代的芳基。
15.一种增强液体通过微米流体或纳米流体装置的自由流动性质的方法，所述微米流体或纳米流体装置提供用于容纳流体和流体流动的室和隧道，其中所述室和隧道均具有至少一个尺寸少于1mm，所述方法包括使用微米流体或纳米流体装置，其中由于存在通过等离子处理在上面形成的均匀非湿润或非吸收改性涂层或表面，其中在使用所述设备时，所述室和隧道的至少接触液体的整个表面具有小于15mNm-1的表面能值，其中为了产生改性涂层或表面，所述装置暴露于初始连续等离子以预处理在使用所述设备时所述室和隧道的接触液体的表面，从而一种或多种单体可附着在该表面，然后通过允许进行所述单体聚合的另外的等离子使得该涂层在使用所述设备时所述室和隧道的接触液体的表面以均匀涂层生长。
16.权利要求15的方法，其中允许所述单体聚合的另外的等离子为脉冲等离子。
17.权利要求15的方法，其中所述接触液体的表面已在上面沉积聚合物涂层，所述聚合物涂层通过使所述表面暴露于包含气态式(I)的化合物的脉冲等离子足以允许在表面上形成聚合物层的足够时间来形成，
其中R1、R2和R3独立选自氢、烷基、卤代烷基或任选由卤素取代的芳基；R4为基团-X-R5，其中R5为烷基或卤代烷基，并且X为键；或X为式-C(O)O-的基团；或X为式-C(O)O(CH2)nY-的基团，其中n为1至10的整数，Y为氨磺酰基；或X为基团-(O)PR6(O)q(CH2)t-，其中R6为任选由卤素取代的芳基，p为0或1，q为0或1，并且t为0或1至10的整数，其条件为当q为1时，t不为0。
18.权利要求15-17中任一项的方法，其中将装置放入等离子沉积室，在所述室内引发辉光放电，并施加电压作为脉冲场。
19.权利要求18的方法，其中所施加电压的功率为5至500W。
20.权利要求18的方法，其中电压以接通时间∶断开时间之比为1∶500至1∶1500的序列脉冲。
21.权利要求20的方法，其中电压以电源接通20-50μs和断开1000μs至30000μs的序列脉冲。
22.权利要求18的方法，其中电压作为脉冲场施加30秒至90分钟。
23.权利要求22的方法，其中电压作为脉冲场施加5至60分钟。
24.权利要求15的方法，其中初始连续等离子在惰性气体存在下进行。
25.权利要求18的方法，其中在施加脉冲电压的同时将气态的一种或多种单体以80-300mg／min的速率加入等离子。
26.权利要求15-17中任一项的方法，其中等离子用处于0.001至500w／m3平均功率的电压产生。
27.权利要求26的方法，其中等离子用处于0.001至100w／m3平均功率的电压产生。
28.权利要求27的方法，其中等离子用处于0.005至0.5w／m3平均功率的电压产生。
29.权利要求17的方法，其中式(I)的化合物为式(II)的化合物
CH2=CH-R5 (II)
其中R5如权利要求17所限定，
或式(III)的化合物
CH2=CR7C(O)O(CH2)nR5 (III)
其中n和R5如权利要求17所限定，并且R7为氢、C1-10烷基或C1-10卤代烷基。
30.权利要求29的方法，其中式(I)的化合物为式(III)的化合物。
31.权利要求30的方法，其中式(III)的化合物为式(IV)的化合物
其中R7如权利要求29所限定，x为1至9的整数。
32.权利要求31的方法，其中式(IV)的化合物为丙烯酸1H，1H，2H，2H-十七氟癸酯。
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