CN103282766A - 混合型平面光流控集成 - Google Patents

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Abstract

构造了一种光流控平台以包括光学层和流控层的垂直集成。光学层使得光与液体能够相互作用用于包括粒子检测、控制和分析的各种目的。垂直集成使得各层永久地或临时地彼此附接。临时附接提供了使同一光学层与不同流控层的再利用的优点。最优选地，光学层包括反谐振反射式光学波导(ARROW)。此外，流控层可以配置成用作在光学层与附接在光学层上其它流控层之间的界面。此外，流控层可以配置成执行流控功能。光流控平台还可以包括保护层。因而，可以将液体溶液引入光流控平台中并且可以对液体溶液中的单粒子进行具有极高灵敏度的光学检测而不需要先进的显微镜设备。

Description

混合型平面光流控集成
相关申请的交叉引用
本申请依据35U.S.C.§119(e)要求2010年11月19日提交的发明名称为“Hybrid，Planar Optofluidic Integration”的美国临时申请第61/415,467号的权益(代理机构案号UCSC-0014(SC2011-261))，其全部内容通过引用合并到本文中。
技术领域
本发明一般涉及集成光学的领域，并且更具体地涉及用于光学粒子检测的光流控平台而不需要先进的显微镜设备。光流控平台包括光学层和多个流控层(fuidic layer)的垂直集成。光学层可以采用反谐振反射式光学波导，也称为ARROW或ARROW波导。此外，流控层可以配置成对引入光流控平台中的液体执行流控功能(fluidic function)。光流控平台还可以包括保护层。
背景技术
光流控学是涉及在显微尺度下处理光和流体(通常是液体)的相互作用的快速发展领域。目前，主要研究趋势包括由流体限定的光学器件、在液体中的光学粒子操控、以及光学粒子检测和分析，特别是在生物学和生物医学领域中的光学粒子检测和分析。
已经指出光流控方法的主要优点之一是在单个器件中具有不同功能性的垂直结合层的可能性。原理证明(proof-of-principle)的范例包括流控可调波导传输[1]和电与流控层的结合[2]。
发明内容
在此，我们描述了基于液芯波导的光流控集成的新方法。其新颖特征是：
·使用以用于垂直集成的完全平面光束路径为特征的液芯波导层；
·使用不同的材料以在各个层中实现期望的功能性。实例包括硅、PDMS、玻璃；
·垂直集成光流控系统的可重新配置装配。
在本发明的一个当前优选的实施方案中，光流控平台构造为包括光学层和流控层的垂直集成。光流控平台还可以包括保护层。垂直集成使得各层永久地或临时地彼此附接。临时地附接提供了对于不同的流控层再利用同一光学层的优点。
在一个实施方案中，光学层可以包括用于以极高灵敏度进行光学粒子检测的自备(self-contained)的平面光流控平台而不需要先进的显微镜设备。在另一实施方案中，光学层可以包括空芯反谐振反射式光学波导(ARROW)、实芯ARROW和流控储器。在光学层内不同部件的配置可以使得液体被引入到空芯ARROW中并且使得液体的亚皮升体积被光激发而用于单粒子的检测。
在一个实施方案中，流控层可以附接到光学层并且可以用作提供在保护层和光学层之间的液体密封的衬垫。在另一实施方案中，附接到光学层的流控层可以配置成恢复光学层的光学波导性能并且可以用作在光学层和附接在光学层上的其它流控层之间的界面层。另外，流控层可以配置成执行流控功能，如对在保护层处引入的液体进行过滤以及将其分配到光学层。
在一个实施方案中，保护层可以附接到流控层。保护层可以配置成使用注射器和注射泵将液体引入光流控平台中。
在一个实施方案中，光学层可以通过如下步骤来制造：在硅基底上沉积电介质层，使用牺牲材料以图案化成期望的空芯形状，使用另外电介质层覆盖牺牲材料，以及使用化学蚀刻以去除牺牲材料。此外，流控层可以由聚二甲基硅氧烷、聚合物或玻璃材料制成。保护层可以由丙烯酸玻璃制成。这些层可以经由标准氧等离子接合而永久性连接或可以在压力下使用临时性固定物进行组装。
下面描述本发明的说明性实施方案的其它方面。
附图说明
图1示出平面光流控平台；(a)示出示意性布局、波导横截面和已完成的芯片的图像；(b)示出用于产生液芯波导的关键微制造工艺步骤。
图2示出流控层的集成；(a)示出光流控层序列的示意性侧视图；(b)示出具有鲁尔(Luer)接头的已完成组合件的顶视图；(c)示出吸移到一个PDM开口中并且经由抽真空穿过液芯波导到达相反的开口中的量子点的荧光图像。
图3示出垂直光流控集成；(a)示出具有专用功能的光学层和流控层的多层混合型光流控集成的示意性侧视图(虚线：通道；粒子如所指示的流动)；(b)显示了示出在PDMS层中用于维持光学波导的气隙的结构的横截面图。
图4示出垂直光流控集成：样品传送；(a)示出将样品混合并且分配到三个光学波导中(白色：在PDMS层中的微流控通道)；(b)示出将三个样品分配到三个光学波导通道中。注意：为了清楚起见，未示出PDMS1。
图5示出垂直光流控集成：样品过滤；(a)示出在流控层中过滤位置(虚线平行四边形)的概图；(b)示出具有用于为大分析物组分提供机械屏障的PDM支柱的过滤器截面的近摄图。
具体实施方式
我们已经发明了基于液芯光学波导的平面光流控方法，其使光与样品分析物之间的相互作用最大化。基于产生空芯反谐振反射式光学波导(ARROW)，我们已经开发了用于以极高灵敏度进行光学粒子检测的自备平面光流控平台而不需要先进的显微镜设备[3]。在图1中示出这种平台的基本布局以及用于形成空芯波导的制造步骤。
在图1的底部中心的扫描电子图像示出空芯尺寸为5μm×12μm的这种波导的横截面。此外，实芯ARROW波导(参见图1a的右下方的SEM)连接到液芯的不同点。这产生了用于液体和光进入主通道中的分开的进入路径，并且也可以用来限定具有亚皮升体积的光激发区域以实现单分子灵敏度。图1a描绘了其中激发光(绿色；指向光流控平台中的箭头)进入穿过正交实芯ARROW的液芯的典型实验布局。在芯片平面内垂直地收集产生的光(红色；从光流控平台中向外指的箭头)并且将产生的光引导到芯片边缘用于检测。在通道端部处的流控储器使得能够容易地填充通道和插入电极以诱导电动粒子运动。在图1a左下方的照片中示出已完成光流控芯片的紧凑尺寸。
在图1b中示出制造方法包括(i)在硅基底上沉积适当厚度的电介质层(例如，SiO2和SiN)；(ii)将牺牲材料(例如，SU-8)图案化成期望的空芯形状；(iii)使用另外的ARROW导向层覆盖牺牲层；以及(iv)在通过等离子蚀刻使牺牲芯的端部露出之后用化学蚀刻移除牺牲芯。可以灵活地使用该方法以显微尺度精度来限定多种光学和流控布局。
在图1中示出的平台已经成功地用于多种分子的检测和分析，包括单一染料分子的荧光检测、脂质体和核糖体的荧光相关性分析、以及罗丹明6G分子的表面增强拉曼检测[3]。
我们还对光流控层的混合垂直对准进行了原理证明研究。主要意图是证实硅基ARROW芯片可以与传统上用于微流控装置的材料如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚合物、或玻璃相结合。图2a示出该测试方法的示意性侧视图。PDMS层附接在ARROW芯片的顶部，然后用丙烯酸塑料覆盖。该PDMS层用作衬垫，所述衬垫通过顺应芯片上的突起波导结构来在丙烯酸与硅层之间提供液体密封(参照图1)。
为了实现这个功能，按照标准软光刻方法制造PDMS，并且直接倾注到ARROW芯片上。将临时性隔开圆筒(standoff cylinder)放置到通向液芯ARROW的开口上方以在PDMS中产生贯通孔并且在PDMS热固化之后移除临时性隔开圆筒。在丙烯酸片中钻出通道并且端接于鲁尔接头以用于利用注射器和注射器泵将液体引入液芯波导中(图2b)。图2c示出没有顶部丙烯酸片的芯片的自顶向下的图像。将荧光染料引入到PDMS孔之一中并且经由抽真空穿过波导进入相反的开口中。仅在两个储器中观察到鲜红色荧光证明了成功实施这个基本的微流控功能性而在PDMS与ARROW芯片之间没有任何泄漏。
对于光流控集成的多层方法具有可以使每一层的期望功能性最优化的优点。虽然我们的硅基器件已经示出优异的光学性能，但是从封装的角度来看它们都不太理想。一个可能的用于混合集成的优选方法是在单个器件中使流控层和光学层相结合，如图3a所示的。该优选的实施使硅基光学层与柔软的聚二甲基硅氧烷(PDMS)的两个流控层相结合，用硬通路层(例如，丙烯酸塑料)封盖以用于附接流控连接(注射器、泵)。这些层或者可以通过标准的氧气等离子接合而永久性连接或者可以在压力下使用临时性固定装置来组装。在压力下使用临时性固定装置组装的方法的优点在于各层可以交换，例如，不同的流控通道设计可以与单个光学芯片一起使用。
在ARROW芯片上直接铸造PDMS具有如下缺点：将高折射率PDMS放置到ARROW波导顶部并且破坏光学波导性能。多层方法克服了这个问题，这是因为第一PDMS层在对光学引导至关重要的区域中包含顺应波导几何结构的形状的空气通道。这将导致波导周围的气隙，其恢复了所需的折射率截面(index profile)，如图3b所示的。
第二步骤可以添加第二PDMS层(PDMS2)并且证明在该层中的必要流控器件功能，例如样品分配和机械过滤设备。图4示出样品分配布局的两个优选的实施例实施(请注意，为清楚起见，未示出PDMS1层)。在图4a中，PDMS2层被设计成用于装载具有相同样品混合物的三个ARROW波导的1进3(1-in-3)分配器，另一方面，图4b表示其中在三个波导通道中同时研究三个不同的样品的混合物的3进3(3-in-3)输入配置。这两种实施都能使检测平台的能力倍增，尽管以不同的方式也是如此。可以设想更多的配置，特别是随着液芯波导的数量增加时。请再次注意，使用相同的底层光学ARROW层实现了非常不同的功能性。如果改装置是在没有永久性接合的情况下进行组装，则这使得该平台可高度定制和可重新配置。
在微流控系统中样品制备总是关注的问题。对于这种功能性的一个实例是在芯片外裂解过程之后从分子水平的目标分离大的细胞成分的机械流控过滤步骤。在我们的实例中的约束通过在光学层中的液芯波导尺寸来设定，所述尺寸通常为约5μm×12μm。为了除去大于3μm的所有分析物内容物，可以向在PDMS2层中的输入歧管添加基于柱状物的过滤器结构，如图5所示的。几微米的必要分辨率可以使用SU-8模具光刻技术容易地实现。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于分析样品的光流控装置，包括：
包括多个波导的光学层；以及
多个流控层，其中所述多个流控层中的第一流控层附接到所述光学层并且配置成界面层，并且所述多个流控层中的第二流控层附接至所述第一流控层且配置为功能流控层。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括附接到所述多个流控层中的流控层的保护层。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个波导包括多个空芯波导和多个实芯波导。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个波导包括多个空芯反谐振反射式光学波导(ARROW)。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括与所述多个ARROW相交的多个实芯ARROW。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述多个实芯ARROW和所述多个ARROW垂直相交。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述多个ARROW和所述多个实芯ARROW配置成为液体和光提供分开的进入路径并且配置成限定具有亚皮升体积的光学激发区域以实现单分子灵敏度。
8.根据权利要求4所述的装置，其中所述空芯ARROW具有横截面尺寸为5μm×12μm的基本上矩形的空芯。
9.根据权利要求4所述的装置，其中所述空芯ARROW包括硅基底和配置成形成空芯形状的多个电介质层。
10.根据权利要求4所述的装置，其中在所述空芯ARROW的端部设置有流控储器。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学层是由与所述多个流控层不同的基底材料制成的。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述流控层包括在用于光学引导的区域中的其形状顺应所述多个波导的几何结构的空气通道。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一流控层配置成在用于光学导向的区域中在至少一个波导与所述第一流控层之间提供气隙。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个流控层是由聚二甲基硅氧烷、聚合物或玻璃材料制成的。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个流控层包括配置成将液体引入所述多个波导或从所述多个波导引出的开口。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个流控层配置成起为在所述光学层和所述保护层之间的液体提供密封的衬垫作用。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二流控层的至少一个功能包括将样品分配到所述多个波导。
18.根据权利要求1所述的装置，其还包括用于使所述多个波导装载样品的分配点。
19.根据权利要求1所述的装置，其中所述所述第二流控层的至少一个功能包括样品的机械过滤。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述第二流控层包括用于过滤样品内容物的基于柱状物的过滤器结构。
21.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一流控层和所述光学层是永久性附接的。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述永久性附接包括氧等离子体接合。
23.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一流控层和所述光学层是临时性附接的。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述临时性附接包括压力接合。
25.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一流控层与所述第二流控层的附接包括永久性附接或临时性附接。
26.根据权利要求2所述的装置，其中所述保护层是由丙烯酸塑料制成的。
27.根据权利要求2所述的装置，其中所述保护层包括用于引入液体的通道。
28.根据权利要求27所述的装置，其中所述通道末端接有配置成与注射器和注射器泵一起使用的鲁尔接头。
29.根据权利要求2所述的装置，其中所述保护层和所述多个流控层中的流控层的所述附接包括永久性附接或临时性附接。
30.根据权利要求1所述的装置，还配置成提供用于光学粒子检测的紧凑型的自备平面光流控平台。
31.一种用于制造光流控装置的方法，包括：
制备包括波导的光学层；
制备多个流控层；
制备保护层；
将所述光学层附接到所述多个层中的流控层；以及
将所述多个层中的流控层附接到所述保护层。
32.根据权利要求31所述的方法，其中制备所述光学层包括：
在硅基底上沉积电介质层；
将材料图案化为波导空芯形状；
用另外的电介质层覆盖所述材料；以及
去除所述材料。
33.根据权利要求32所述的方法，其中去除所述材料包括将所述材料的端部暴露于等离子蚀刻并且通过化学蚀刻去除所述材料。
34.根据权利要求31所述的方法，其中制备多个流控层包括：
用临时性隔开圆筒覆盖所述波导的开口；
使用软光刻法制备材料；
将所制备的材料倾注到所述光学层上；
使所倾注的材料固化；以及
去除所述临时性隔开圆筒。
35.根据权利要求34所述的方法，其中制备所述材料包括聚二甲基硅氧烷、聚合物、或玻璃材料。
36.根据权利要求31所述的方法，其中制备所述多个流控层包括产生配置成附接到所述光学层的至少一个流控层，所述至少一个流控层包括在用于光学引导的区域中其形状顺应所述波导的几何结构的空气通道。
37.根据权利要求31所述的方法，其中制备所述多个流控层包括产生配置成附接到所述光学层的至少一个流控层，所述至少一个流控层配置成在所述波导和所述至少一个流控层之间提供气隙。
38.根据权利要求31所述的方法，其中制备所述多个流控层包括产生配置成附接到所述保护层的至少一个流控层，所述至少一个流控层配置成执行包括将样品分配到所述波导、对样品内容物进行过滤、或其组合的流控功能。
39.根据权利要求31所述的方法，其中制备所述多个流控层包括配置至少一个流控层以起为在所述保护层和所述光学层之间的液体提供密封的衬垫作用。
40.根据权利要求31所述的方法，其中产生所述保护层包括使用用于所述保护层的丙烯酸塑料。
41.根据权利要求31所述的方法，其中产生所述保护层包括在所述保护层中钻出通道并且使所述通道末端接有鲁尔接头，所述通道和所述鲁尔接头配置成利用注射器和注射泵将液体引入所述波导中。
42.根据权利要求31所述的方法，其中将所述光学层附接到所述流控层包括永久性附接或临时性附接。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述永久性附接包括氧等离子接合。
44.根据权利要求42所述的方法，其中所述临时性附接包括压力接合。
45.根据权利要求31所述的方法，其中将所述流控层附接到所述保护层包括永久性附接或临时性附接。
46.根据权利要求31所述的方法，其中制备所述多个流控层包括将每个流控层永久性或临时性附接到另一流控层。
47.一种光流控装置，包括：
包括光学波导的光学层，所述光学波导包括空芯波导和实芯波导，所述空芯波导和所述实芯波导配置成垂直相交；
配置成提供流控功能的流控层；
保护层；
用于将所述光学层附接到所述流控层的装置；
用于恢复所述光学波导的光学指数的装置；
用于将所述流控层附接到所述保护层的装置；
用于使样品液体通过所述保护层注入到所述空芯波导中的装置；
用于向通过所述流控层的所注入的样品液体施加流控功能的装置；
用于将光注入所述实芯波导中的装置，其中所注入的光在所述实芯波导内被引导并且穿过注入所述空芯波导中的所述样品液体。
48.根据权利要求47所述的装置，其中所述光学波导包括ARROW。
49.根据权利要求47所述的装置，其中所述流控功能包括样品液体的分配和样品液体内容物的过滤。
50.根据权利要求47所述的装置，其中所述保护层包括用于利用注射器或注射泵来引入液体样品的装置。
51.根据权利要求47所述的装置，其中所述用于将所述光学层附接到所述流控层的装置包括永久性附接装置或临时性附接装置。
52.根据权利要求47所述的方法，其中所述用于恢复所述光学指数的装置包括在所述光学波导和所述流控层的附接流控层之间的气隙。
53.根据权利要求47所述的方法，其中所述用于将所述流控层附接到所述保护层的装置包括永久性附接装置或临时性附接装置。

Claims (54)

1.一种用于分析样品的光流控装置，包括：
包括多个波导的光学层；以及
多个流控层，其中所述多个流控层中的流控层附接到所述光学层。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括附接到所述多个流控层中的流控层的保护层。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个波导包括多个空芯波导和多个实芯波导。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个波导包括多个空芯反谐振反射式光学波导(ARROW)。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括与所述多个ARROW相交的多个实芯ARROW。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述多个实芯ARROW和所述多个ARROW垂直相交。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述多个ARROW和所述多个实芯ARROW配置成为液体和光提供分开的进入路径并且配置成限定具有亚皮升体积的光学激发区域以实现单分子灵敏度。
8.根据权利要求4所述的装置，其中所述空芯ARROW具有横截面尺寸为5μm×12μm的基本上矩形的空芯。
9.根据权利要求4所述的装置，其中所述空芯ARROW包括硅基底和配置成形成空芯形状的多个电介质层。
10.根据权利要求4所述的装置，其中在所述空芯ARROW的端部设置有流控储器。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学层是由与所述多个流控层不同的基底材料制成的。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述流控层包括在用于光学引导的区域中的其形状顺应所述多个波导的几何结构的空气通道。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述流控层配置成在用于光学导向的区域中在所述波导与所述流控层之间提供气隙。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个流控层是由聚二甲基硅氧烷、聚合物或玻璃材料制成的。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个流控层包括配置成将液体引入所述多个波导或从所述多个波导引出的开口。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述流控层配置成起为在所述光学层和所述保护层之间的液体提供密封的衬垫作用。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个流控层中的至少一个流控层配置成提供流控功能。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述流控功能包括将样品分配到所述多个波导。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述至少一个流控层包括用于使所述多个波导装载样品的分配点。
20.根据权利要求17所述的装置，其中所述流控功能包括样品的机械过滤。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述至少一个流控层包括用于过滤样品内容物的基于柱状物的过滤器结构。
22.根据权利要求1所述的装置，其中所述流控层和所述光学层是永久性附接的。
23.根据权利要求22所述的装置，其中所述永久性附接包括氧等离子体接合。
24.根据权利要求1所述的装置，其中所述流控层和所述光学层是临时性附接的。
25.根据权利要求24所述的装置，其中所述临时性附接包括压力接合。
26.根据权利要求1所述的装置，其中流控层与另一流控层的附接包括永久性附接或临时性附接。
27.根据权利要求2所述的装置，其中所述保护层是由丙烯酸塑料制成的。
28.根据权利要求2所述的装置，其中所述保护层包括用于引入液体的通道。
29.根据权利要求28所述的装置，其中所述通道末端接有配置成与注射器和注射器泵一起使用的鲁尔接头。
30.根据权利要求1所述的装置，其中所述保护层和所述流控层的所述附接包括永久性附接或临时性附接。
31.根据权利要求1所述的装置，还配置成提供用于光学粒子检测的紧凑型的自备平面光流控平台。
32.一种用于制造光流控装置的方法，包括：
制备包括波导的光学层；
制备多个流控层；
制备保护层；
将所述光学层附接到所述多个层中的流控层；以及
将所述多个层中的流控层附接到所述保护层。
33.根据权利要求32所述的方法，其中制备所述光学层包括：
在硅基底上沉积电介质层；
将材料图案化为波导空芯形状；
用另外的电介质层覆盖所述材料；以及
去除所述材料。
34.根据权利要求33所述的方法，其中去除所述材料包括将所述材料的端部暴露于等离子蚀刻并且通过化学蚀刻去除所述材料。
35.根据权利要求32所述的方法，其中制备多个流控层包括：
用临时性隔开圆筒覆盖所述波导的开口；
使用软光刻法制备材料；
将所制备的材料倾注到所述光学层上；
使所倾注的材料固化；以及
去除所述临时性隔开圆筒。
36.根据权利要求35所述的方法，其中制备所述材料包括聚二甲基硅氧烷、聚合物、或玻璃材料。
37.根据权利要求32所述的方法，其中制备所述多个流控层包括产生配置成附接到所述光学层的至少一个流控层，所述至少一个流控层包括在用于光学引导的区域中其形状顺应所述波导的几何结构的空气通道。
38.根据权利要求32所述的方法，其中制备所述多个流控层包括产生配置成附接到所述光学层的至少一个流控层，所述至少一个流控层配置成在所述波导和所述至少一个流控层之间提供气隙。
39.根据权利要求32所述的方法，其中制备所述多个流控层包括产生配置成附接到所述保护层的至少一个流控层，所述至少一个流控层配置成执行包括将样品分配到所述波导、对样品内容物进行过滤、或其组合的流控功能。
40.根据权利要求32所述的方法，其中制备所述多个流控层包括配置至少一个流控层以起为在所述保护层和所述光学层之间的液体提供密封的衬垫作用。
41.根据权利要求32所述的方法，其中产生所述保护层包括使用用于所述保护层的丙烯酸塑料。
42.根据权利要求32所述的方法，其中产生所述保护层包括在所述保护层中钻出通道并且使所述通道末端接有鲁尔接头，所述通道和所述鲁尔接头配置成利用注射器和注射泵将液体引入所述波导中。
43.根据权利要求32所述的方法，其中将所述光学层附接到所述流控层包括永久性附接或临时性附接。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述永久性附接包括氧等离子接合。
45.根据权利要求43所述的方法，其中所述临时性附接包括压力接合。
46.根据权利要求32所述的方法，其中将所述流控层附接到所述保护层包括永久性附接或临时性附接。
47.根据权利要求32所述的方法，其中制备所述多个流控层包括将每个流控层永久性或临时性附接到另一流控层。
48.一种光流控装置，包括：
包括光学波导的光学层，所述光学波导包括空芯波导和实芯波导，所述空芯波导和所述实芯波导配置成垂直相交；
配置成提供流控功能的流控层；
保护层；
用于将所述光学层附接到所述流控层的装置；
用于恢复所述光学波导的光学指数的装置；
用于将所述流控层附接到所述保护层的装置；
用于使样品液体通过所述保护层注入到所述空芯波导中的装置；
用于向通过所述流控层的所注入的样品液体施加流控功能的装置；
用于将光注入所述实芯波导中的装置，其中所注入的光在所述实芯波导内被引导并且穿过注入所述空芯波导中的所述样品液体。
49.根据权利要求48所述的装置，其中所述光学波导包括ARROW。
50.根据权利要求48所述的装置，其中所述流控功能包括样品液体的分配和样品液体内容物的过滤。
51.根据权利要求48所述的装置，其中所述保护层包括用于利用注射器或注射泵来引入液体样品的装置。
52.根据权利要求48所述的装置，其中所述用于将所述光学层附接到所述流控层的装置包括永久性附接装置或临时性附接装置。
53.根据权利要求48所述的方法，其中所述用于恢复所述光学指数的装置包括在所述光学波导和所述流控层的附接流控层之间的气隙。
54.根据权利要求48所述的方法，其中所述用于将所述流控层附接到所述保护层的装置包括永久性附接装置或临时性附接装置。
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