CN102905836A - 具有扩散结合且表面改性的构件的层析设备 - Google Patents

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Abstract

用于通过色谱来分离样品的微流体装置包括接合在一起的扩散结合的金属薄板以在每个相邻的金属薄板之间形成气密密闭的界面而不会引入二次材料。分离通道封闭于扩散结合的薄板内，该分离通道可由入口或出口中的至少一个接近。分离通道被装填有微米大小的粒子，用作色谱分离中的固定相。分离通道的湿润表面包括至少一个单层厚的有机材料涂层。

Description

具有扩散结合且表面改性的构件的层析设备
技术领域
该技术通常涉及层析设备，且特定而言涉及高压液相层析仪器。
背景技术
在下文中给出对于层析的容量尺度及其对于流体路径实施的效果的简要讨论。在传统上使用分析柱来执行了高效液相层析（HPLC），分析柱具有约4.6毫米的成品内径（ID）或内孔，和通常在约5厘米至25厘米范围的长度。这样的柱通常是从谨慎地加工的构件组装而成。
柱管通常在每一端具有外螺纹，其接合着在相应柱端部配件或终端内的相对应的内螺纹。每个柱端部配件合并了对于成品柱的性能而言至关重要的特征。在这些特征中有烧结料和扩散器板，其协同工作以在柱床内固持住颗粒固定相（或填料），且使得液体流动在窄内孔输入/输出互连管件的几何形状（通常0.23毫米ID）与宽很多的直径尺寸的填料床（4.6毫米）之间过渡。每个柱端部配件还包括螺纹压缩端口，该螺纹压缩端口用于在柱与互连管之间建立起基本上防漏的接口。
传统4.6mm的ID HPLC柱可填充有合并了5微米的特征性填充粒子直径的固定相。以合适的移动相体积流率执行的该柱的操作将会导致通过该床结构的一种特征性移动相线性速度。如果该柱被良好地填充（即，基本上不存在空隙，桥或其它床缺陷），那么这种操作机制将会导致此系统的特征性分离“效率”，如通过使用一种或多种类型的探针化合物所表明的。特征性效率可被认为是可通过该系统而传播的层析区或带的窄度的量度。
在HPLC分析仪器中，通常需要以高效率来执行分离，由此通过提高干扰或近干扰区或带的分辨率来使得层析的信息含量最大。从上文所述的系统洗脱的带可预期具有基本上10秒的时间过程，以5西格玛测量（即，通过检测器的所述带的基本高斯浓度分布的转变，包括带顶点，以及在该顶点之前和之后的2.5西格玛的带）。
已知体积流率，能将以时间单位的带宽度转换为体积单位的宽度(在此示例中为167微升，这是对于每分钟1.0毫升的流率而言的）。在继续研究“柱外”体积对分离效率的影响时，以体积域来工作是特别有指导性的。柱外部的体积的存在（例如，在运输管中，在检测器中，且在喷射器中）通常仅可使得由柱所进行的分离的品质降级。
柱外变化量（变化量=西格玛2）贡献是说明了在存在着一种或多种类型的柱外贡献的情况下所指定的分离将会如何降级的一种非常有用的量度，因为变化量基本上为加的。有指导性地将层析系统的若干类别的特征性体积尺度进行制表，以认识到系统设计者所面对的是什么。在下文的表格中，假定所有系统将维持相同的效率值，且移动相线性速度通过填料床将维持恒定。因而，按照与柱床截面积的比例，因此与柱内径2成比例来调节了体积流率。
Figure 201180026008X100002DEST_PATH_IMAGE001
还将进一步认识到，当转变为使用更小的适当填充的粒子来构建层析柱床时，可实现更高的分离效率。如由Waters Corporation (Milford, MA, USA)使用标称1.7微米直径的粒子而实现商业化的这种机制一直被称作超高效液相层析TM（UPLCTM）。因而，在UPLC TM中的带或区比在HPLC中的其对等物更窄（在时间域和体积域两方面），对于柱外体积的减小和其区分散效果具有额外的要求。
表1的柱和流率范围说明了常规的管件和管件接口，其特别令人满意地用于常规尺度的HPLC中（其中特征性峰值体积为一毫升的相当大一部分），在何种程度上比诸如毛细管级或纳米级HPLC这样的应用中（其中特征性峰值体积在几微升至数十纳升的范围中、且因而基本上没有了柱外变化量“预算”）显著更快。换言之，在常规HPLC的实践中可接受的柱外体积和柱外变化量在毛细管和纳米级LC技术的实践中通常是不适当的。毛细管和纳米级技术目前在分离技术的最前沿，在很大程度上是因为它们适合与质谱法合作，特别是在用于分析的可用样品质量有限（样品有限的分析）的情况下。
实际上，很少（若有的话）制造商已表现出有能力在表1所述的特征性峰值体积的整个数量级上维持分离效率。此外，同时存在着使用更小填充粒度的倾向以实现更高的分离效率。这种更高的效率使得进一步减小了洗脱区或带的体积，进一步加剧了柱外效果的问题。用以最小化柱外体积和柱外变化量的平面流体回路方案看起来比较有吸引力，因为其能够增强功能且产生相对较短的路由路径，但迄今为止构造的材料（通常为玻璃、塑料或某些陶瓷）尚未允许该装置耐受现代小粒子分离的典型的内部液体静压力。在柱头处这些液体静压力可在100兆帕或更高的范围，对应于UPLC TM或极高压液相层析（VHPLC）的机制。
发明内容
一般而言，该技术的一方面需要包括于化学分离装置中的部分地或完全整合的微流体回路，化学分离装置为诸如HPLC、UPLC TM、VHPLC、超临界流体层析（SFC）或气相层析分析（GC）的仪器；这样的回路有利地至少部分地由具有基本上相似组成的扩散结合的金属层制成。在一个实施例中，很多种厚度的钛基板特别适用于制造和操作这样的仪器。某些实施例的特征在于不锈钢扩散结合的薄板。在本技术的某些示例性实施例中，从两个或更多个扩散结合的金属薄板以各种整合程度来制造层析仪器。两个或更多个扩散结合的金属薄板被接合以形成微流体装置，且在相邻的金属薄板之间有气密地密封的界面。可由入口和/或出口中至少一个接近的至少一个微流体通道被封闭于微流体装置内。某些实施例需要用于微流体通道的湿润表面的优选图案化方法和/或优选表面改性方法。某些实施例的特征在于微流体通道填充了用作层析分离中的固相的微米大小粒子。此外，某些实施例包括与填充的微流体通道成流体连通的粒子固持元件。某些实施例的特征在于整合的电喷射顶端用以从该装置递送流体。
在此应用中，术语“微粒体通道”将用于指通常适合用于支承或维持毛细管级或纳米级分离的流动路径特征，其中这样的通道的特征性横向尺寸将会通常是在数十微米至数百微米的范围。
在另一方面，本技术涉及一种包括以下步骤而制造的扩散结合产品：(a) 供应两个或更多个在组成上基本上类似的金属薄板，且金属薄板中每一个具有平坦主表面，在其上并没有引入用以促进结合的层；两个或更多个金属薄板中至少一个包括置于其中的微流体通道的至少一部分； (b)使两个或更多个金属薄板中每一个的平坦主表面与两个或更多个薄板中的至少一个成接触关系，由此形成界面、且形成并封闭了在介于这样的薄板之间的界面处的微流体通道，微流体通道具有至少一个进入端口和至少一个引出端口； (c)在真空炉或惰性气氛炉中加热所述接触薄板到显著低于这样的薄板的熔化温度的温度； (d) 在薄板被加热时在压缩应力下将接触薄板推压在一起，以通过造成两个或更多个金属板的晶粒跨越界面从一个薄板融合到另一个薄板而将这些薄板结合在一起； (e) 将结合的两个或更多个薄板冷却至约室温；以及 (f) 通过至少一个进入端口或至少一个引出端口中的至少一个来向封闭在结合的两个或更多个薄板之间的微流体通道涂覆至少有机涂层。
在本申请中，术语“湿润表面”将会用于标示在正常分析操作或使用期间将与分离的移动相流体直接接触的任何表面。此术语将这样的表面与预期不不被放置成与移动相流接触的一种结构的其它表面区分开来。
该技术的此方面的某些实施例包括以下特征中的一个或多个。制造了扩散结合的产品以还包括以下步骤：在冷却后、但在涂覆有机涂层之前利用蒸汽来对微流体通道的湿润表面进行表面处理。在某些实施例中，蒸汽将非晶硅沉积在湿润表面上。在某些实施例中，蒸汽将无机氧化物的层沉积到湿润表面上。两个或更多个基本上组成相似的金属薄板可由基本上相似的钛合金或较纯或基本上纯的钛形成。在一个实施例中，两个或更多个基本上组成相似的金属薄板中的第一薄板由商业纯（CP）钛薄板形成、且第二薄板由钛6AL-4V合金的薄板形成。在某些实施例中，两个或更多个基本上组成相似的金属薄板由奥氏体不锈钢AISI 300系列而形成。有机涂层可包括全氟化碳化合物。备选地或作为补充，有机涂层可包括烃化合物。有机涂层也可由有机材料形成，有机材料具所需疏水性或亲水性。通常选择所需疏水性或亲水性以在层析分离期间减小或防止分析物或样品与湿润表面相互作用。
在另一方面，本技术涉及一种通过层析来用于对样品进行分离的微流体装置。该装置包括扩散结合的金属薄板，每个金属薄板具有基本上相似的组成。扩散结合金属薄板被接合以在每个相邻的金属薄板之间形成气密密封界面、而不会引入二次材料且将分离通道封闭于扩散结合的金属薄板内，可由入口或出口中的至少一个接近所述封闭通道。利用至少一个单层厚的有机材料来涂覆分离通道的湿润表面，且分离通道被填充微米大小的粒子用作固定相以用于层析分离中。
该技术的此方面的某些实施例包括以下特征中的一个或多个。扩散结合的金属薄板是由基本上相似的钛合金或钛形成。在一个实施例中，扩散结合的金属薄板的第一薄板是由商业纯钛形成，且扩散结合的金属薄板的与第一薄板邻近的第二薄板是由钛6AL-4V合金形成。在另一实施例中，扩散结合的金属薄板是由奥氏体不锈钢AISI 300系列形成。某些实施例的特征在于，在有机材料与分离通道的湿润表面之间所沉积的非晶硅材料或层。某些实施例的特征在于，在有机材料与分离通道的湿润表面之间的无机氧化物的沉积层。有机材料可基本上为疏水的。备选地，有机材料可基本上为亲水性的。该装置还可包括或限定一种电喷射顶端。电喷射顶端与分离通道成流体连通。某些实施例的特征在于，粒子固持元件与分离通道成流体连通。粒子固持元件位于分离通道与通往扩散结合的金属薄板的外表面的出口之间。
在另一方面，本技术涉及一种制造用于对样品进行层析分离的微流体装置的方法。该方法包括： (a)通过对第一金属薄板的表面进行涂覆来图案化第一金属薄板以限定流体通道的至少一部分；选择性地移除涂层的一个或多个部分以暴露薄板的表面的一个或多个区域；将第一金属薄板至少部分地浸没于电解质中；以及在第一金属薄板与对电极之间施加电压差以通过阳极溶解来从一个或多个暴露的区域选择性地移除材料，来在第一金属薄板内形成流体通道的至少一部分；(b) 提供第二金属薄板，第二金属薄板具有基本上类似于第一金属薄板的组成；以及 (c) 将第一金属薄板扩散结合到第二金属薄板以形成一种具有第一金属薄板与第二金属薄板的直接金属接触的气密密封界面，来在界面处在第一金属薄板与第二金属薄板之间形成且封闭在第一金属薄板中至少部分地图案化的流体通道。
该技术的此方面的某些实施例包括以下特征中的一个或多个。在图案化步骤中涂覆到第一金属薄板的涂层可为聚合光致蚀刻剂。在另一实施例中，涂层可为二氧化钛层。通过光刻技术来选择性地移除该涂层，光刻技术合并了掩膜的使用、或者为无掩膜的（即，通过激光来选择性移除）。
该技术的此方面的该方法的某些实施例还包括利用材料来对通过使得第一金属薄板与第二金属薄板扩散结合而形成的所述流体通道的湿润表面进行涂覆以提供所述流体通道的表面改性。形成涂层的该材料可至少部分地由有机材料形成。形成涂层的材料可至少部分地由无机氧化物形成。形成涂层的材料可至少部分地由硅形成。可通过将一种或多种材料气相沉积到湿润表面上来沉积涂层。
该技术的此方面的该方法的某些实施例还可包括将第一金属薄板图案化为也包括与流体通道成流体连通的粒子保持特征。该方法还可包括以下步骤：利用多种微米大小的粒子来填充流体通道以提供层析分离的固定相介质。该方法的某些实施例包括将扩散结合的第一金属薄板和第二金属薄板的端部制成为用以形成一种与流体通道成流体连通的电喷射顶端。
存在着本技术的方面的许多优点，包括（但不限于）经济地制造能耐受高内压，特别是与现代小粒子层析分离相关联的高压的一种层析装置的能力。此外，本技术的某些方面提供有利的制造方法，其本身适于在商业生产中的可行的使用。另外，根据上述方面中的一个或多个方面所制造的方法和装置允许对准和保持在所制造的装置中的微流体特征。此外，根据本文所述的一个或多个方面的装置和方法提供更准确的层析数据，这归因于与装置的湿润表面的有所减小的样品相互作用。
附图说明
通过参考下文的描述，结合附图，上文所述的技术的优点以及另外的优点可更好地理解。附图未必按照比例绘制，而是重点通常放在说明本技术的原理。
图1为根据本技术的制造过程的三个不同步骤的装置的截面图。
图2示出钛薄板的截面图，其中已使用根据本技术的方面的方法制造了具有不同宽度和深度的两个通道。
图3为根据本技术的方面的流体装置的扩展透视图。
图4为根据本技术的方面的流体装置的另一扩展透视图。
图5A至图5B为示出根据本技术制造与分离通道成流体连通的烧结料的方法的侧视图。
图5C至图5D为分别沿着图5C中的线F-F和G-G所截取的截面图。
图6A和图6B为示出根据本技术制造与分离通道成流体连通的烧结料的另一方法的侧视图。
图6C为沿着图6B中的线H-H所截取的截面图。
图7A和图7B为示出根据本技术制造与分离通道成流体连通的烧结料的另一方法的侧视图。
图7C和图7D为分别沿着图7B中的线I-I和J-J所截取的截面图。
图8A至图8C为示出制造位于流体装置端部处的电喷射顶端的透视图。
图8D为图8C所示的区域K-K的特写透视图。
具体实施方式
下文的描述预期是说明性的而非详尽的，下文的描述包括需求特定材料和制造步骤的某些实施例的描述。因此，此描述应被理解为不将本技术的装置和制造方法限制于任何特定设备、材料和过程步骤。
本文中的扩散结合指代着导致基本上金属构件直接结合的高温/升温处理。一般而言，组合地使用热和压缩应力来将两个或更多个构件推压在一起， 在结合步骤之前，任选地使用研磨和抛光工艺来实现配合的表面，配合的表面极为平坦（通常在数百纳米内）且其具有低于250纳米且优选地低于50纳米的表面粗糙度统计Ra。
假定金属的扩散结合需要在贴合表面处的原子水平/原子级接触，出现高温和适度压缩应力（例如，0.7至7.0兆帕全局平均应力）以通过使得局部表面微凸体或不平度（asperity）发生屈服以使得能进行必需的紧密接触，这些局部表面不平度原本将会倾向于保持贴合表面分开。在该温度给定时间，母体材料的晶粒边界重新分布以便基本上消除原始结合线的迹象。
在航空和航天工业内对机械测试样本的广泛测试表明，形成于钛和诸如Ti 6A1-4V这样的合金中的结合线基本上保持母体材料的强度和延展性。钛和诸如Ti 6A1-4V 这样的合金表现为特别适合于真空扩散结合，因为基体材料表现为在结合温度时易于能溶解其自身的表面氧化物层（钝化层）。因而，无需诉诸于不常见的协议以便消除这种钝化层、以及其对于所得到结合的影响。但将会当了解到，当采用适当条件来处理（多个）钝化层时大部分金属能扩散结合。
类似材料的扩散结合倾向于产生特征为很低残余应力的接合部，这与熔焊技术形成鲜明对比。在钛的扩散结合顺序中，并不使得贴合表面液化。应认识到所涉及的温度（例如840℃）足够高以促进局部表面不平度屈服。在大部分金属中，温度升高通常与屈服强度减小相关联。由于这些表面不平度通过屈服来对高局部应力做出响应，所得到的施加的应力值倾向于趋近于全局平均压缩应力值，其基本上终止于进一步屈服。当采用适当条件时，一旦这些部件返回到周围温度，两个或更多个钛基板的扩散结合应导致这些部件的尺寸基本上无净变化。这是适用的，因为诸如压缩端口这样的加工的细节可在初始机加工时被引入于构件中，且那些细节将会保持基本上为准确的，且可在结合过程之后使用。
仅仅是介绍，本技术的某些实施例利用两个或更多的金属材料的扩散结合层。“扩散结合”在下面实施例的上下文中是向由基本上相同金属形成的两个或更多的部件施加热和力，从而使得相邻的基本上平坦的主表面彼此成原子接触、且邻近于介于两个部件之间的界面的晶粒和/或晶粒边界本身重新布置以试图实现最低能量构象，且理想结果是，结合的部件并不表现出原始界面的迹象、且结合的区域具有与块状金属基本上相同的强度。
“相同金属”或“基本上相同金属”在本文中指具有基本上相似组成的金属。例如，商业纯钛部件可被结合到另一商业上较纯的钛部件，或者300系列的不锈钢部件可被结合到300系列的不锈钢部件（例如，304型结合到304型；316型结合到304型）；或者商业纯钛部件可被结合到钛合金部件，但钛部件不结合到不锈钢部件。因此，相同金属或基本上相同金属具有与相邻扩散结合的薄板基本上相同的组成。因而，薄板可被定义为基本上组成相似的金属薄板。
在本文所述的实施例中，最大结合温度通常处于基本上低于母体金属的熔化温度的温度。在一些实施例中，最大结合温度在熔化温度的50%与80%之间。在某些实施例中，最大结合温度为母体材料的熔化温度的大约90%。通常在斜坡上升持续数小时之后到达结合温度，且结合温度稳定水平之后通常为斜坡下降到周围温度，也持续若干小时。在结合期间施加到部件的力（压缩应力）设法尽可能小以便防止诸如通道和孔这样的内部特征变形。典型的结合压缩应力是在0.7至7.0兆帕的范围。
扩散结合优选地利用热、力和真空或基本上无氧气的惰性气氛。扩散结合具有显著优于诸如熔焊或钎焊这样的备选接合方法的优点。熔焊造成很高温度，其可使得精细加工特征变形且可在冷却之后引入残余应力。在以适当方式扩散结合的部件中基本上没有残余应力。钎焊在结合的部件之间引入二次材料或夹层。虽然这使得能在远低于诸如钛或不锈钢这样的金属的熔化温度的温度进行接合，结合的强度低于母体金属的结合强度、且引入不同金属造成从湿润表面的样品污染和到这些表面上的样品吸附的额外问题。此外，钎焊金属的暂时液化通常造成钎料进入到通道或其它细微结构内的不希望的流动的问题，造成堵塞。
在任何合适气氛中或在真空中执行了扩散结合。某些合适的气氛包括惰性气体，诸如氮气、氩气或氦气。在本技术的一些实施例中，与平面流体回路相关联，适当选择的结构金属的强度、刚度、延展性和断裂韧度允许该金属在平面流体回路实施方式中表现很好，其中，更脆的材料将会有断裂的风险，因为金属能对于应力集中做出局部响应，而不会传播可破坏该装置完整性的断裂。
金属层由任何合适材料组成，包括已知的金属材料。具有实施一些高压流体回路所需的强度、刚度、耐蚀性、延展性以及断裂韧性的结构金属的一种合适的类别为钛合金的类别（包括基本上较纯的钛）。例如，某些合适的钛材料可购自Allegheny Technologies Inc.'s AllVac Division (Monroe, North Carolina, USA)。这些材料包括ALLVAC® 30、40、55和70 CP（商业纯）钛等级，其可具有与不同的氧气水平相关联的不同屈服强度；以及，ALLVAC®钛6A1-4V和6A1-4V ELI合金（包括约6.3% Al、3.8% V和0.017% Fe）。并非有意合金化的某些形式的钛可以用商标CP（意为“商业纯”）销售。在钛层的扩散结合期间，钛在低于结合温度的特定温度溶解了其自己的氧化物层。
下文的描述集中探讨包括钛扩散结合构件的实施例。但本金属的某些原理可适用于由其它金属形成的扩散结合的构件。术语“钛”在下文中用于指基本上较纯的钛和合适钛合金。某些优选的实施例利用铁-合金结合的构件，使用例如不锈钢，其为AISI 300系列Cr/Ni合金的成员，AISI 300系列的成员包括例如316型外科手术级不锈钢、316L型超级低碳不锈钢、304型以及304L型。不锈钢316型和304型具有相似的机械性质但钼含量以百分之几的水平有所不同。316型增加的钼含量被认为赋予了略微更好的总体耐蚀性，以及在氯化物盐存在的情况下有所改进的点蚀或缝隙腐蚀抗性。虽然316型可表现出更佳的固有抗腐蚀性，本文所述的装置可由304型制成，且当施加适当表面改性时具有与如316型所形成的装置基本上相同的性能。在下文中提供了表面改性技术和程序。
在高压钛基或其它金属基流体回路中形成流体路径的合适方法包括例如光化学穿透蚀刻金属材料的薄板，或者光化学不穿透蚀刻金属材料的较厚的薄板。备选地，用以生成流体路径所需的材料移除可通过电化学铣削、激光烧蚀、利用氧气进给的激光烧蚀、放电机加工（“EDM”）、聚焦离子束（“FIB”）、电子束切割、反应性离子干式蚀刻、机械切割或任何备选的合适手段。在下文中更详细地描述某些制造方法。
平面流体路径任选地基本上实施于单个穿透蚀刻的薄层或箔中，其任选地随后被俘获于两个未蚀刻的面对着的层之间。备选地，流体路径可实施为一个材料层中的不穿透蚀刻（blind-etch），或者实施为在共享一种结合平面的两个材料薄板中所构造的镜像不穿透蚀刻。若需要，回路可合并流体路径，流体路径在中央箔中穿透蚀刻，作为存在于面对着的薄板中的不穿透蚀刻的流体路径构件的补充。
流体路径可存在于多个不同的层中，具有用于根据需要来在平面之间互连的通孔，类似于在印刷电路板（PCB）构造中见到的结构。金属的面对的薄板可构造为具有加工的特征，这些加工的特征允许向结合的组件做出高压不透流体的连接（例如，螺纹压缩端口），便利了将结合的组件同化为合并了高压泵、样品喷射器、检测器等的现实系统，由此克服了实施于其它材料中的现有技术平面流体回路的限制之一。
作为能高压分离的系统的构件，一种结合的钛流体路径元件任选地用于包含或实施认为其适合的系统的任何部分，包括例如填充了固定相的分离柱，串列的热交换器、检测器电池或电池构件、泵歧管和/或样品喷射器的构件。分离系统的完整的功能无需存在于单个结合装置上，而是，该功能任选地散布在具有一定大小和内部体积尺度以及适于它们指定任务的回路复杂性的多个装置上。
结合结构金属的某些适当方法易于在接合平面上产生能在高压下不透流体的密封而不会腐蚀位于接合平面内的或者与之紧邻的流体路径特征，且优选地不会引入二次材料到流体路径、或使二次材料向流体路径暴露。二次材料的某些示例为钎料（例如，镍-金-钎料）和熔点降低剂（例如，硼基熔点降低剂）。在钎焊的情况下，钎料在低于母体材料的熔化温度的温度实现熔化或液化。甚至诸如镍-金的高品质钎料表现出比诸如316或316L不锈钢这样的选定基板材料更弱的化学惰性。熔点降低剂为单独于钎料的材料类别且通过使得基板的很薄的浅层变得在块体基板材料的纯粹熔化温度以下的温度处熔化而有助于金属接合。存在着被称作瞬态液相（TLP）接合或结合的已确定类别的金属接合程序，其实践可合并这样的降低剂的使用。二次材料为引入的材料，诸如，钎料和熔点降低剂，且并不包括固有的氧化物层或其它天然材料。
如上文所示，钛和钛合金例如通过真空扩散结合而接合。任选地采用任何合适的扩散结合过程，包括已知的过程。目前在航空航天工业中利用某些合适的真空扩散结合过程。真空扩散结合允许适当制备的钛表面在规定的条件下直接地结合，规定的条件包括（例如）提供受控制的气氛、高温、在层压堆叠上的压缩应力、和时间；这样的条件通常并不需要使用介入的填充金属或钎料（即，二次材料）。钛和钛合金的真空扩散结合通常提供一体的构件，其中，毗邻层的晶粒界面和/或存在于层之间的（多个）界面处或附近的晶粒界面已转移以便跨越一个或多个原始结合平面。当适当设计时，多个层任选地一次结合，在一个真空炉“烤箱运行”的背景下。
作为示例，上文所提到的Ti-6AL-4V合金任选地以约0.7至7.0兆帕的标称平均压缩应力来扩散结合，且在数小时的过程中施加热，通常采用从室温条件到结合温度条件且从结合温度条件回落到室温的所用温度的浅线性斜坡。在结合循环期间到达的最大温度通常高于700℃且低于β转变温度（例如，对于Ti-6A1-4V而言980℃）。
优选地，接触层具有良好的表面光洁度，例如小于250纳米且优选地小于50纳米的表面粗糙度统计Ra。在任何合适的环境中发生结合，诸如惰性气体，或者1.0 x 10-5 托或更佳的真空中。优选地，该环境基本上无氧气。
堆叠组件的扩散结合将该堆叠转换为结合状态，形成基本上单体结构，其中原始地不同的金属层常常不再是可个别地辨别出来的。即，在层之间的界面（也被称作结合平面）被块体材料的典型的晶粒结构所替代，从而使得原始结合平面不再能看到。
如上文所述的那样，在毛细管级或纳米级液相层析（LC）系统中的易用性和可靠性问题中的许多问题是由于难以做出低的死体积互连而引起的。基于微流体的LC系统具有避免这些问题中的许多问题的可能性。至少某些LC构件被构造为微流体元件，且经由合适的微流体通道在这些元件之间做出所需互连。
作为能高压分离的系统的构件，扩散结合的钛流体路径元件任选地用于包含或实施认为其适合的系统的任何部分，包括微粒填充的分离柱和/或（多个）其它构件。分离系统的完整功能无需存在于单个结合装置上，而是，该功能任选地散布在具有一定大小和内部体积尺度以及适于它们指定任务的回路复杂性的多个装置上。
如上文所述，某些平面装置，在本文中被称作微流体装置，支持HPLC、UPLCTM和超高压液相层析（UHPLC）来允许分离小体积的样品，其中在该装置的液压构件之间具有减少的连接数和死体积且因此改进了性能和鲁棒性/可靠性。HPLC分离通常在高达约35兆帕的压力来进行。用于微流体应用的某些任选的材料，诸如玻璃、硅和聚合物，通常不能耐受35兆帕的内压，而是可断裂，例如在硅和玻璃的情况下通过脆断失效或者在聚合物的情况下通过分层。此外，本技术的实施例支持了在甚至更高的压力，高达135兆帕或甚至更高的压力下分离。
本技术的某些实施例为用于高压层析应用的平面装置，主要使用电化学微加工（EMM）和扩散结合而从金属制成。虽然并不限制用于制造该装置的金属，某些说明性示例为钛，优选地为ASTM级1、2、3、4或5钛和AISI 300系列不锈钢。例如，厚度为50微米至500微米的钛或不锈钢的薄板首先被抛光，从而使得它们的表面粗糙度Ra小于约250纳米以形成平坦的主表面。诸如通道、入口和出口孔、以及对准孔这样的几何结构特征使用特别适合于产生适当品质表面光洁度的技术来在这些薄板中加工，诸如在上文的部分地所描述的用于平面内通道的电化学微加工（EMM）。放电加工（EDM）和皮秒激光加工任选地用于在表面光洁度略微不太关键的情况下形成特征。
然后使用扩散结合来接合这些薄板以形成能够耐受超过135兆帕的内部液压以及较大外力和弯曲力矩的气密密封装置。此外，某些实施例利用湿润表面的表面改性来隔离样品分析物与例如钛和/或不锈钢金属壁、且防止样品吸附到壁上或金属浸出到样品内。这提供针对两个可能问题的解决方案：1）最适合制造的（多种）材料的选择和2）样品分析物与这（多种材料的相互作用。
在某些方案中，在金属基板中微流体通道和孔已通过湿化学蚀刻、准分子激光烧蚀和机械铣削和钻孔而形成；这些技术产生不适合于某些液相层析应用的粗糙表面。用于在钛中加工特征的另一任选技术是深反应离子蚀刻（DRIE）。虽然DRIE能产生具有良好表面光洁度的高度准确的特征，其可能较为缓慢且需要在洁净室环境中的昂贵制造工具。
从电化学加工（ECM）派生的电化学微加工（EMM）适合于以严密的公差在金属中产生高品质表面。在ECM中，使待加工的工件为包含电解质的电解质电池的阳极。使该工具为阴极，且在一任选的模式中，阴极形状可为将赋予给工件的形状的反形状。通过在工件与工具之间施加电压，金属原子从工件被阳极化牺牲且转换为液相离子，液相离子由电解质溶液溶剂化并运走。使该工具朝向工件移动可向该工件赋予所需形状，其可为任意的且为三维的。
如所提到的那样，EMM为ECM的变型，且任选地用于加工平面装置。根据本技术的一实施例的一种技术版本在图1中示出，其示出了在制造过程的三个不同步骤（在图1中标记为A、B和C）的装置的截面。光致蚀刻剂层101涂覆于金属基板100上，例如使用旋涂。通过光刻法来限定在光致蚀刻剂层中的开口102。使这部分为三电极电解质电池的阳极且浸没于电解质中，从而使得仅顶表面向电解质暴露。电解质电池额外地包含阴极且参考电极位于远离该部件处。在该部件与阴极之间施加电场。电流从阴极流到该部件。金属原子从该部件移除（“阳极溶解”）且形成液相离子，通过轻微搅拌电解质来移除液相离子。参考电极用来稳定所施加的电压。
通过阳极溶解来仅从光致蚀刻剂层的开放的区域移除材料，得到腔103。材料在竖直方向被移除但也在水平方向被移除，从而使得腔为倒圆的。腔的宽度和深度取决于在光致蚀刻剂层101中的开口102的宽度、和由被称作恒电位仪的电源所递送的电荷或电流的量。可控制腔的截面尺寸在数微米内或更佳。腔的位置的准确度基本上由光刻法的准确度来确定，其可取决于掩膜的准确度，但可实现数微米，当然小于10微米的位置准确度。
更一般而言，EMM也被称作通过光掩膜的“电蚀刻”或“电化学微加工”，且仅在表面上类似于通常用于电子工业中的被称作“光化学加工（PCM）”的湿化学蚀刻工艺。在PCM中的材料移除是由于化学蚀刻剂对金属基板的化学侵蚀，而这是由于在EMM中的电化学/阳极溶解。
PCM通常在硅或玻璃中提供平滑的蚀刻表面，但在金属中提供很粗糙的表面，因为酸性蚀刻剂倾向于侵蚀晶粒边界（即，“晶粒间侵蚀”）。在后一种情况下，所得到的蚀刻的侧壁表面通常并不比金属基板的特征性晶粒大小更平滑。这使得PCM并不特别适合于需要很平滑通道侧壁的层析中的某些应用。例如，这样的通道可能在被称作“填充”的过程中最终被填充有直径在1微米与5微米之间的固定相粒子，以便用作层析分离柱。产生致密且均匀的填充床对于实现良好的层析性能而言是至关重要的。具有平滑侧壁的通道优选地支持比具有粗糙侧壁的通道更好的填充且因此提供更好的层析性能。
在涉及高施加电压、低电解质和基板温度的某些条件下，EMM可导致极其平滑的表面，被称作“表面磨光/擦亮”，即一种也通常在电抛光中用于对金属部件的精整加工应用的现象。
图2示出了钛薄板的顶部，其中已使用EMM制造了具有不同宽度和深度的两个通道200和201。两个通道的截面都近似为半椭圆形。通过EMM所加工的侧壁很平滑，且具有如25纳米般低的平均表面粗糙度。在图1所描述的具体针对钛的过程的变型中，厚度大体上大于1微米的聚合光致蚀刻剂层101能用厚度为50至300纳米的钛氧化物层来替换。然后在无掩膜的光刻技术中选择性地移除氧化物层，在无掩膜的光刻技术中准分子激光移除了目标材料。
由于材料移除过程的各向同性性质，EMM并不适合于穿过厚度为50-500微米的金属薄板做出竖直孔。替代地，某些实施例使用若干其它技术之一：放电加工（EDM）、皮秒激光加工、或机械钻孔。入口端孔和出口端孔优选地具有50-30微米的直径且应具有平滑侧壁，因为它们为流体路径的部分且可能像分离通道那样被填充。对准孔可以大很多且并不需要平滑侧壁。EDM和皮秒激光加工可用于做出直径小于100微米具有良好表面光洁度的孔，而不需要二次精整加工操作。机械钻孔可用于做出直径大于100微米的孔，但可需要诸如去毛刺这样的精整加工操作且这是不合需要。应当指出的是，所有三种技术可用于做出通道以及孔，但通道侧壁不太可能会像利用EMM所获得的那些一样平滑。
在已加工了通道和孔之后，通常使用对准孔来堆叠和对准了金属薄板，且然后使用扩散结合来接合以形成具有气密密封内部通道的单块/整体部分。内部通道可为用于进行层析分离的微流体通道（即，分离通道）。内部通道可由至少入口和/或出口接近。在某些实施例中，内部通道可由多个入口和/或多个出口接近。在某些实施例中，在金属薄板的平坦主表面中形成（例如钻出）了入口和出口。在其它实施例中，入口和/或出口位于该装置的外边缘处两个相邻薄板的界面处。
参看图3，微流体装置包括两个金属薄板或层。顶层300包含通过微EDM、线EDM、机械钻孔或激光钻孔而制作的孔302、303、304、305、306、307和308和槽309。孔302和303具有50-300微米的直径且用作流体进入端口或通孔。孔304、305、306和307用于将配件附连到该装置的外边缘310处以提供到该装置的边缘或侧部310的流体接近/通路。底层301包含通过EMM或铣削制成的深度小于层301厚度的两个凹槽311和312，孔315、316、317、318和319以及槽320。在EMM用于做出凹槽311和312的实施例中，凹槽311和312分别对应于图2的通道200和201，且具有大约半椭圆形的截面。无论使用EMM还是使用铣削来做出凹槽311和312，设法得到高度的表面平滑度。需要小于250纳米的平均粗糙度Ra且优选小于50纳米的平均粗糙度Ra。
在机加工了所有的凹槽和孔之后，使用插入于孔308和319以及槽309和320的固定销来将顶层300的底表面和底层301的顶表面放置成接触且对准。堆叠的层300和301扩散结合使得凹槽311和312变成能在高液压下密闭地保持流体的流体通道（例如分离通道）。通道311的起始处在于313且位于孔302下方。通道311与通道312在位于孔303下方的314处配合。孔302和303因而限定了到通道311和312的流体通孔或接近端口（例如，入口）。此外，通道可延伸到结合部分的边缘（例如，310），限定另一流体接近端口，如在321处所示。当使用EMM时，通道的截面具有半圆形或半椭圆形状，且典型轴线长度为50-500微米且当使用铣削时通道的截面为矩形，且典型宽度和高度为50-500微米。
应了解，层300可包括以相同方式处理的两个或更多的相同金属的薄板或箔。
在图4所示的另一实施例中，微流体装置包括三个金属薄板或层且所有特征由EDM制成。顶层400与第一实施例的顶层300相同、且包含小通孔403，小通孔403由微EDM、线EDM、机械铣削或激光铣削而制成。中层401包含槽404和405，其切穿过整个层且由线EDM制成从而使得侧壁具有小于400纳米且优选地小于200纳米的表面粗糙度。顶层400、中层401和底层402还包含由常规线EDM制成的其它特征，诸如孔410、411和412和槽413、414和415，用于在扩散结合之前对准三个薄板。结合的部件形成通过端口403和406与外部环境接触的气密密封的流体通路或通道405和406。通道的截面为矩形，具有由中层厚度所限定的高度，不同于图1的倒圆的腔103。通道405和406的典型高度和宽度为50-500微米。
在制造和结合之后，通道404和405被填充微米大小的粒子，其将用作层析分离中的固定相。（应当指出的是图3所示的实施例中所形成的通道311和312也可被填充微米大小的粒子用于层析分离）。优选地提供当液体通过通道流动时防止粒子逸散出所述通道的器件。例如，固持结构或烧结料任选地形成于该柱的端部处，例如通过在较小的区域中烧结粒子，或者通过将柱的端部浸渍于聚合物溶液中、且使得聚合物固化来将粒子锁定就位。此外，EMM可在第一实施例的变型中用于在底层301中形成充当固持结构的机械特征。一般而言，这样的粒子保持元件可被称作堰。通过EMM所制造的粒子保持元件或特征的三个实施例在图5、图6和图7中示出且在下文中描述。
在第一实施例（图5A至图5E）中，待填充的通道终止于较窄的通道内，这形成将会固持住粒子的限制。第一层析操作形成掩膜开口500（图5A）。通过此开口的电蚀刻形成通道501，也在505中以截面图示出（图5D）。第二光刻操作（图5B）形成更窄的掩膜开口502。通过此开口的电蚀刻形成较窄通道503，也在506以截面图示出（图5E）。两个通道的形状和大小由光刻法所限定的掩膜开口的宽度以及由电源向电解质电池所提供的电荷的量来确定。通道506的深度可被制成如同1微米般大小的，且因而可为用于微米大小粒子的物理屏障。但是，这样的浅流动通路可易于被来自溶液的沉淀物或碎屑堵塞。备选地且为了防止流动堵塞，通道506可被给予介于5微米与10微米之间的略微更大的深度。当它们在通道501与窄通道503之间过渡时，1.5-5微米的粒度将“桥接”或锁定本身就位，有效地形成用于所述填充床的固持结构。
在第二实施例中（在图6A至图6C中所示），用于窄通道的掩膜开口601相对于通道600以小距离602略微移位（图6A）。如果适当地确定此距离，利用通过掩膜开口602的电蚀刻来在通道600与603之间形成颈部604。在金属薄板的顶平面605与颈部606的顶部之间的间隙理想地在1微米与5微米之间（图6C）。
在第三实施例（在图7A至图7D示出）中，在首先做出具有在705所看到的截面（在图7C中）待填充的通道700之后，第二光刻操作形成图案701（图7A）。带点的区域表示掩膜的开放部分（图7A），其被电蚀刻以形成深度为1-5微米的浅区域703（图7B）。掩蔽的特征702得到堰结构704，其充当粒子的固持结构。多个堰704降低了阻塞或流动堵塞的风险。在图7D中示出堰704的截面图。
层析分离柱的出口可指向至质谱仪的入口以进行分析，其为用于对液体样品进行电离/离子化的在电喷射喷嘴的顶端处形成泰勒锥的常用技术，也通常被称作电喷射顶端或发射器。在平面微流体层析装置的情况下，外部，诸如市场上可购买到的电喷射发射器可使用高品质低死体积的流体密封而连接到分离通道的出口。
备选地，某些实施例包括电喷射发射器作为该装置的集成部分。根据该技术的一个实施例的图示的金属装置包括使用EMM和EDM所制成的整合/集成的电喷射顶端（图8A至图8D）。装置800包含被填充了层析粒子的分离通道801，和并未被填充的较窄通道802（参看图8A）。通过使用配准/对齐孔803和本领域技术人员已知的配准/对齐特征来使得EDM线与该装置800准确地对准（图8A）。此EDM线用于切割所述顶端804（图8B）。
在切割所述顶端807之前，该装置800然后旋转且EDM线与顶表面805和底表面806（图8C）对准。顶端的末端以细节K-K示出（图8D）。目的是为了使得顶端末端808尽可能小从而使得由通道802递送的流体保持受约束到顶端末端808，且并不传播到顶端的其它表面809。对于本领域技术人员而言将会显而易见的是，EDM切割是一种用于制造很小且因此机械上易碎的顶端的适当技术，因为其在加工期间并不涉及到与经加工的表面的机械接触。
在此实施例中，顶端的末端808为矩形。备选地，顶端807可被电化学加工以产生倒圆顶端807和因此圆形的顶端末端808。在另一备选实施例中，该装置800可在线EDM切割期间旋转以产生倒圆顶端807。
表面行为和表面改性
随着分离的体积尺度减小，流体系统的表面积与体积比例增加。体积尺度的较大变化（例如，从常规尺度L到毛细管级或纳米级LC）暗示着伴随地表面积与体积比例的较大变化，其为分析流和（多个）包含装置的特征。
特定而言，当操纵生物分子来进行分离和分析时，这种表面积与体积比例的显著增加在实践中可变得有很多问题，这是由于生物分子（例如，蛋白质、肽/缩氨酸、碳水化合物、脂质和其组合）可与表面进行多种不同的相互作用模式。但是，所有分析物可能与表面相互作用，且如果相互作用的程度在一组分析物之中不同，这样的相互作用可在分析结果中产生特别不合需要的偏倚/偏斜。
具体示例如下。钛和其合金中的某些被认为是相对化学惰性的金属材料，且因此，用于可能遇到强腐蚀条件的化学处理工业中。钛的典型化学“惰性/钝性（passivity）”是由于存在TiO2的氧化物层（“钝化层”），当在与金属表面相邻的环境中有氧气可用时其自发地形成于金属的表面上。
在能维持氧化物层的条件下通常保持化学钝态（且在不能维持氧化物层和/或氧化物层不能自我修复的情况下化学钝态通常失去）。如上文所采用的术语“化学钝态”指的是在存在侵蚀性化学环境下观察到金属相对不存在金属腐蚀性降解和浸出（更一般而言，牺牲）。
但是，TiO2钝化层表现出用以结合磷肽化合物的明显趋势，且虽然这种结合不会使得底层金属本身降解，在磷肽包括进行分析的若干肽类别之一（或许多肽类别之一）的情况下其当然会使得分析结果有所偏倚。在纳米分离的情况下可展示作为化合物类别的磷肽的完全损失。当希望选择性地且知情地从混合物下拉磷肽时，呈微米微粒或纳米微粒配置的TiO2（其可被称作二氧化钛色素）实际上用于生物分析中。
纳米分离装置的壁可引起分析混合物磷肽组分的基本上完全失去（通过结合），表明了在微流体装置中表面积与体积比例较大的程度。从分析结果中，这种磷肽（作为一种化合物类别）不可避免的损失在进行肽的定性和定量分析的仪器中是不可接受的。
因此，认识到用于毛细管和纳米级分离装置的合适构造材料必须满足多种非常不同的要求，其中有对于湿润表面与旨在用于分离和分析的分析物之间最小程度相互作用的要求。因而，本技术的某些实施例运用湿润表面的表面改性作为“分而治之”方案的部分，其中，在结构上适合且适宜于图案化和结合的构造材料被进行表面改性来满足上文所述的与分析物的最小相互作用的需要。
表面改性也可起到进一步减轻对某些金属的腐蚀性侵蚀的作用（诸如从不锈钢观察到的铁浸出），某些金属的腐蚀性侵蚀可能会使得分析结果复杂或无效（与分析物结合分开）。
根据各种实施例，表面改性采取多种形式中的任何形式。在下文中讨论了两个示例。
根据一实施例，在向这样的装置进行任何微粒填充之前，表面改性使用向原本完全制成的平面流体回路施加的气相前体。气相通过通道的入口或出口中的至少一个而进入封闭于该装置内的通道（即，完全制成的平面回路）。在某些实施例中，气相通过多个入口或多个出口而进入。在某些实施例中，气相通过入口和出口二者而进入。气相形成沿着通道的湿润表面而沉积的材料。若必需，微流体装置的表面首先被化学清洗（液相溶剂清洗，例如无机酸清洗）以消除疏松地粘附的污染物覆盖层（最通常地是源自周围空气的烃污染物），这样的污染物覆盖层原本可能会干扰所计划的引入表面的结合。优选地利用氧等离子来执行最终清洁步骤，且此步骤在即将进行预期沉积步骤之前在处理腔室内直接地发生。以此方式，在氧等离子体处理与沉积处理之间，基板并不向大气暴露，即使短暂暴露。
在一实施例中，第一沉积为化学气相沉积（“CVD”）无机氧化物，通常为SiO2，其提供用于在随后沉积有机覆盖层的可反应的基础。该基础可对应于多个单层深度。CVD氧化物处理留下了一种表面，有机（烃，或可能氟碳化合物）材料可共价结合到该表面（此相任选地包括例如C8或C10脂族烃链）。
在一实施例中，通过使得非晶硅沉积物向氧气或者氧气和热量暴露而形成SiO2材料。在此实施例中，非晶硅沉积物的一部分被氧化。
在另一实施例中，在沉积有机材料之前沉积非晶硅层。
在沉积有机材料之前，但在扩散结合装置内制造了微流体通道之后，该装置被冷却到约室温（±5℃）。通常通过真空或惰性气氛炉的斜坡下降来执行冷却，之后从炉移除该装置、且使得该装置处于大气/室温持续一段时间。在本技术的实施例中，可通过切断到加热元件的电力，启动或不启动风扇或连接到该炉的额外冷却器件以规定的速率冷却该装置，来更迅速地冷却在该炉内的该装置。在任何情况下，在将有机材料沉积到微流体通道的湿润表面上之前，将该装置冷却到约室温。
在远高于室温的温度（例如，400℃和更高），可烧尽有机材料，且因此，如果湿润表面的温度太高，有机材料将不会涂覆或者将不能均匀地涂覆于这些湿润表面上。为了获得均匀涂层，在沉积之前，将该装置冷却到约室温。
有机材料或在某些实施例中有机覆盖层通常包括在液相层析用语中的“结合相”，其插置在该装置材料或基板与移动相流内的（多种）溶剂化的分析物之间。这种结合相的存在预期遮蔽了在分析物与原来的基板之间的直接相互作用。可通过明智地选择有机官能团，或者通过所存在的有机官能团的混合来调谐此结合相的疏水性或亲水性。
如果分析物由于与该相的疏水性相互作用而变得固定不动，过度疏水性的表面可为有害的。在那种情况下，仍可观察到不希望出现的“结合”行为，但结合机制可不同于固有基板所表现出的机制。使用在逆相层析中所利用的相同原理，通过要求更高百分比的有机移动相组成（更强的溶剂化），通常可“释放”疏水性相互作用。
任选地利用合适的市场上可购买到的装备/器械来执行上述表面改性的过程。例如，可购自Applied MicroStructures Inc. (San Jose, CA, USA)，通常被销售用于基于晶片的材料格式的MVD®沉积工具适合于某些沉积过程。
各种实施例解决了与现有设备和方法相关联的各种问题。例如，某些金属微流体装置提供两个关键特征：1）耐受HPLC、UPLCTM和VHPLC的典型高压的能力；以及2）具有高度准确尺寸和位置和很平滑通道壁、和/或钝化内表面的内部通道。
某些聚合微流体装置不能在高于约35兆帕的内压进行操作。某些陶瓷微流体装置，尽管能在高于35兆帕的压力操作，为脆性的、且当施加拉伸荷载或弯曲时可破裂，且它们的内部通道可具有显著的壁表面粗糙度，大约与它们所填充的粒子一样的数量级。基于钛的微流体装置可使用反应离子蚀刻（RIE）来制造，反应离子蚀刻为在半导体和MEMS（微机电系统）应用中常用的一种干式蚀刻技术。RIE能产生高度准确且平滑的特征，但需要很昂贵的装备/器械且为很缓慢的过程，对于如HPLC/UPLCTM/VHPLC/SFC消费品（柱）的应用而言， 这不利于其经济可行性。RIE通常也能应用于不锈钢结构。
对于具有在50微米与500微米之间的等效直径的通道截面的诸如HPLC/UPLC/SFC消费品这样的多种应用而言，任选地实施各种实施例。

Claims (35)

1.一种以包括以下步骤而制造的扩散结合产品：
供应两个或更多个在组成上基本上类似的金属薄板，且所述金属薄板中每一个具有平坦主表面，在其上并无用以促进结合的层；所述两个或更多个金属薄板中至少一个包括置于其中的微流体通道的至少一部分；
使所述两个或更多个金属薄板中每一个的所述平坦主表面与所述两个或更多个薄板中的至少一个成接触关系，由此形成界面、且形成并封闭在介于这样的薄板之间的界面处的微流体通道，所述微流体通道具有至少一个进入端口和至少一个引出端口；
在真空炉或惰性气氛炉中加热所述接触薄板到显著低于这样的薄板的熔点的温度；
在所述薄板受加热时，在压缩应力下将所述接触薄板推压在一起，以通过造成所述两个或更多个金属板的晶粒跨越所述界面从一个薄板融合另一个薄板，来将所述薄板结合在一起；
将所述结合的两个或更多个薄板冷却至大约室温；以及
通过所述至少一个进入端口或所述至少一个引出端口中的至少一个来向封闭在所述结合的两个或更多个薄板之间的微流体通道涂覆至少一种有机涂层。
2.根据权利要求1所述的扩散结合的产品，其特征在于，还包括以下步骤：
在冷却后但在涂覆所述有机涂层之前，利用蒸汽来对所述微流体通道的湿润表面进行表面处理。
3.根据权利要求2所述的扩散结合的产品，其特征在于，所述蒸汽将非晶硅沉积在所述微流体通道的所述湿润表面上。
4.根据权利要求2所述的扩散结合的产品，其特征在于，所述蒸汽将无机氧化物的层沉积到所述微流体通道的所述湿润表面上。
5.根据权利要求1所述的扩散结合的产品，其特征在于，所述两个或更多个基本上组成相似的金属薄板包括基本上相似的钛合金或钛。
6.根据权利要求5所述的扩散结合的产品，其特征在于，所述两个或更多个基本上组成相似的金属薄板中的第一薄板包括商业纯钛薄板，且所述两个或更多个基本上组成相似的金属薄板中的第二薄板包括钛6AL-4V合金薄板。
7.根据权利要求1所述的扩散结合的产品，其特征在于，所述两个或更多个基本上组成相似的金属薄板包括奥氏体不锈钢AISI 300系列。
8.根据权利要求1所述的扩散结合的产品，其特征在于，所述有机涂层包括全氟化碳化合物。
9.根据权利要求1所述的扩散结合的产品，其特征在于，所述有机涂层包括烃化合物。
10.根据权利要求1所述的扩散结合的产品，其特征在于，所述有机涂层包括具有所需疏水性或亲水性的有机材料。
11.一种用于通过层析来分离样品的微流体装置，所述微流体装置包括：
扩散结合的金属薄板，每个金属薄板具有基本上相似的组成，所述扩散结合金属薄板接合以在每个相邻的金属薄板之间形成气密密封界面、而不会引入二次材料，且将分离通道封闭于所述扩散结合的金属薄板内，可由通往所述分离通道的入口或出口中的至少一个接近；
利用至少一个单层厚的有机材料涂覆的所述分离通道的湿润表面，且所述分离通道填充有微米大小的粒子用作层析分离中的固定相。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述扩散结合的金属薄板包括基本上相似的钛合金或钛。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述扩散结合的金属薄板的第一薄板包括商业纯钛薄板，且所述扩散结合的金属薄板的与所述第一薄板邻近的第二薄板包括钛6AL-4V合金薄板。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述扩散结合的金属薄板包括奥氏体不锈钢AISI 300系列。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，沉积一种非晶硅材料以定位于所述有机材料与所述分离通道的湿润表面之间。
16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，无机氧化物的沉积层定位于所述有机材料与所述分离通道的湿润表面之间。
17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述有机材料为疏水性。
18.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述有机材料为亲水性的。
19.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述扩散结合的金属薄板限定一种电喷射顶端，所述电喷射顶端与所述分离通道成流体连通。
20.根据权利要求11所述的装置，其特征在于还包括：粒子固持元件，其与所述分离通道成流体连通，且定位于所述分离通道与通往所述扩散结合的金属薄板的外表面的出口之间。
21.一种制造用于对样品进行层析分离的微流体装置的方法，所述方法包括：
通过以下操作来图案化第一金属薄板以限定流体通道的至少一部分：
涂覆所述第一金属薄板的表面；
选择性移除所述涂层的一个或多个部分以暴露所述薄板的表面的一个或多个区域；
将所述第一金属薄板至少部分地浸没于电解质中；以及
在所述第一金属薄板与阴极之间施加电压以通过阳极溶解来从所述一个或多个暴露的区域选择性地移除材料，来在所述第一金属薄板内形成所述流体通道的至少一部分；
提供第二金属薄板，所述第二金属薄板具有基本上类似于所述第一金属薄板的组成；以及
将所述第一金属薄板扩散结合到所述第二金属薄板，以形成具有所述第一金属薄板与第二金属薄板的直接材料接触的气密密封界面、且在所述界面处在所述第一金属薄板与第二金属薄板之间形成且封闭在所述第一金属薄板中至少部分地图案化的流体通道。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述涂层为聚合光致蚀刻剂。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述涂层为二氧化钛层。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，通过光刻技术来选择性地移除所述涂层。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，通过光刻技术来选择性地移除所述涂层。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，通过无掩膜光刻技术来选择性地移除所述涂层。
27.根据权利要求21所述的方法，其还包括：
利用材料来涂覆通过将所述第一金属薄板扩散结合到所述第二金属薄板而形成的所述流体通道的湿润表面，以提供所述流体通道的表面改性。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述材料至少部分地包括有机材料。
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述材料至少部分地包括无机氧化物。
30.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述材料至少部分地包括硅。
31.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，涂层包括一种或多种材料的蒸气沉积。
32.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，涂层包括一个或多个材料层在所述湿润表面上的蒸气沉积。
33.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一金属薄板图案化为还包括与所述流体通道成流体连通的粒子保持特征。
34.根据权利要求33所述的方法，其还包括：
利用多种微米大小的粒子来填充流体通道，以提供所述层析分离的固定相介质。
35.根据权利要求21所述的方法，其还包括：
制造所述扩散结合的第一金属薄板和第二金属薄板的端部以形成与所述流体通道成流体连通的电喷射顶端。
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