CN111526943A - 微流体路由 - Google Patents

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Abstract

一种用于路由微流体流中的感兴趣对象(2)的微流体路由设备(1)，该设备包括衬底(3)；在所述衬底(3)上提供的第一层(4)，其中第一层(4)形成微流体通道(6)的底壁，其中穿过第一层(4)的至少两个孔分别形成微流体通道(6)的入口(11)和出口(12)；与第一层(4)间隔开的第二层(7)，其中第二层(7)形成微流体通道(6)的顶壁，其中所述第二层(7)被适配成使来自微流体通道(6)的光信号透射。该设备包括用于在微流体通道(6)的分选接合点中致动所述感兴趣对象(2)的致动器(13)。

Description

微流体路由
技术领域
本发明涉及微流体设备的领域。更具体地，本发明涉及用于路由微流体流中的感兴趣对象的微流体路由设备、相关的暗盒、相关的系统以及用于制造这种设备和/或暗盒的相关方法。
背景技术
微流体路由设备对各种应用有用，诸如用在用于检测、分选和/或特征化感兴趣的生物实体(例如，目标细胞)的细胞路由系统中。此类细胞路由系统可被用作通用或专用临床工具，例如用于目标细胞类型的量化和细胞表征。例如，检测到的给定目标类型的细胞的数目可以是用于治疗随访的重要临床标记，例如癌转移和/或微小残留病变的随访。细胞路由系统的示例性应用包括分析血液样本以用于慢性淋巴细胞白血病诊断或随访或者循环肿瘤细胞监测，分析骨髓样本以用于骨髓瘤诊断或随访，分析淋巴结活检以用于霍奇金病诊断或随访，分析尿样和/或样本浓缩以用于测序。
路由系统也可被用于浸没在微流体流中的感兴趣实体的检测和提纯。例如，感兴趣的生物实体(例如，目标细胞)可作为多种实体的混合物(例如从粗样获得的不同细胞类型的混合物)的组分被引入微流控流中。目标实体与背景实体的隔离可以是下游分析所优选或需要的，例如，目标细胞的具体分析，诸如细胞培养、免疫细胞化学、DNA和/或RAN荧光原位杂交和/或下一代测序分析。此类办法可在伴随诊断、细胞治疗以及病理研究中得到应用。例如，T细胞可以从血样中分选出以供应用于细胞治疗，或者特定精细胞可以从精液样本中选出以供应用于精子分离。
微流体路由系统(例如，细胞路由系统)可包括例如细胞路由暗盒的形式的微流体路由设备；以及仪器，路由设备可被装载在该仪器中以用于对样本的分析和/或处理。微流体路由设备可以是一次性的，例如可以是单次使用暗盒。微流体路由设备可包括用于在物理上处理样本的功能组件，例如样本和/或试剂箱、细胞准备组件、细胞路由元件和/或分选后处理组件。该仪器可包括用于促进微流体路由设备的操作的所有外围硬件和/或软件，例如用于系统级控制和提供用户界面以致动并控制路由设备中的流体学，用于光源的光检测和用于荧光检测和/或细胞成像的信号处理，用于控制和驱动路由设备的暗盒中的电子组件，和/或用于分选后细胞分发(例如，在分选细胞悬浊液中将经分选细胞转移到瓶或玻璃片上)。具体而言，该仪器的硬件可有利地被设计成避免与仪器物理接触，例如以在具有样本污染的最小可能性的情况下改进样本处理精度。
US 2006/165342公开了一种微流体光学传感器，其包括能够将光从光学输入端口传播到光学输出端口的光波导。该光波导包括光波导相互作用区域以及能够将流体从流体输入端口传导至流体输出端口的流体通道。流体通道包括通过插入的间隔材料与光波导相互作用区域分开的流体通道区域，插入的隔材料被配置成使光的渐逝场透射穿过光波导相互作用区域和流体通道区域之间的间隔材料。微流体光学传感器包括光学谐振器。
WO 2016/050837公开了一种用于对样本流体中的显微对象进行分析和/或分类的系统，该系统包括用于对显微对象进行光学检查的光学物镜。显微对象在样本流体的层流中传输，并提供了鞘液的两个层流和平面流。样本流体的流动通过鞘液来流体动力学地聚集在该系统的光学检查区域。样本流体流的聚集被控制以使得样本流体中的所有显微对象在系统的检查区域在一个单一平面中沿共同的流动方向传输，并且流体中的显微对象通过光学物镜进行光学检查。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供例如用于路由(例如，分选)流体中的感兴趣对象的设备和/或系统的用于微流体路由的良好且高效的装置。
以上目的由根据本发明的方法和设备来实现。
本发明的实施例的优点是提供适于在暗盒(例如，一次性的暗盒)中使用的紧凑且便宜的设备。
本发明的实施例的优点是提供用于将流体引入微流体通道的高效装置。
本发明的实施例的优点是提供为用于微流体流中的对象的分选仪供电的高效装置。
本发明的实施例的优点是能够容易地且经济地制造微流体路由设备。
本发明的实施例的优点是能够容易地向暗盒中的微流体路由设备提供输入光波、输入流体流和/或输入电信号。
本发明的实施例的优点是能够容易地从暗盒中的微流体路由设备采集输出光信号。
本发明的实施例的优点是内容容易地采集和处置引入暗盒(例如，一次性的暗盒)的流体样本。
本发明的实施例的优点是感兴趣对象能够被容易地捕获或采集在独立单元中。
本发明的实施例的优点是微流体路由设备能够通过例如在不显著增加一次性的暗盒组件的成本的情况下实现更大数量的并行通道来容易地扩展。
本发明的实施例的优点是通过将流体处置组件包装在基本独立的包装中，可以避免污染或大大降低污染风险。
本发明的实施例的优点是可以例如通过本质上提供用于(例如在分选过程期间)在物理地破坏或以其他方式对感兴趣对象产生不利影响的风险较低的情况下路由对象的非接触式机构来保持所路由的感兴趣对象的生存能力，例如完整性。因此，所路由(例如，所分选)的感兴趣对象此后可重用于其他用途和应用。
在第一方面，本发明提供了一种用于路由微流体流中的感兴趣对象的微流体路由设备。该设备包括衬底、在该衬底上提供的第一层以及与该第一层间隔开的第二层。第一层形成例如用于输送微流体流中的感兴趣对象的微流体通道的底壁。穿过第一层的至少两个孔分别形成微流体通道的入口和出口。第二层形成微流体通道的顶壁，其中该第二层被适配成使来自该微流体通道的光信号透射该设备包括用于在微流体通道的分选接合点中致动感兴趣对象的致动器。
根据本发明的实施例的微流体路由设备可包括间隔层，该间隔层用于将第二层与第一层间隔开并且用于限定微流体通道，例如用于限定微流体通道和分选接合点。间隔层可以处在第一层之上，例如与第一层直接接触并且直接处于第一层顶上。第二层可以处在间隔层之上，例如与间隔层直接接触并且直接处于间隔层顶上，以使得第二层形成微流体通道的顶壁。
在根据本发明的实施例的微流体路由设备中，第一层可包括用于传输光波的波导以及用于将光波从外部源(例如外部光源)耦合到波导中的输入光耦合器。
在根据本发明的实施例的微流体路由设备中，输入光耦合器可被适配成将光波从第一层的、与该第一层的邻接衬底的那一侧相对的一侧耦合到波导中。
在根据本发明的实施例的微流体路由设备中，第一层可包括用于将光耦合出波导并耦合到微流体通道中的输出光耦合器。
在根据本发明的实施例的微流体路由设备中，第二层可包括用于使光信号朝着设备之外的用于容纳光转换元件的预定空间区域折射和/或衍射的光学元件。
在根据本发明的实施例的微流体路由设备中，第一层可包括用于将光从波导耦合出并在微流体通道的对应的预定区域中将光耦合到微流体通道中的多个输出光耦合器，并且第二层可包括用于采集来自微流体通道的预定区域的光的对应的多个光学元件。
在根据本发明的实施例的微流体路由设备中，微流体通道中的预定区域可提供用于前向光散射、侧面散射、荧光检测、全息成像和/或常规显微成像的检测点。
在根据本发明的实施例的微流体路由设备中，致动器可被适配成经由通过衬底提供的至少一个电导体来接收供电和/或控制信号，其中该至少一个电导体可以在衬底的、与该衬底的其上提供微流体通道的那一侧相对的一侧上形成外部可触及的触点。
根据本发明的实施例的微流体路由设备可包括分选接合点中或者分选接合点上游的动量检测区域，其中该设备可被适配成在该动量检测区域中或者附近感测接近分选接合点的对象的线性力矩和/或速度，和/或其中动量检测器被适配成触发路由信号。
根据本发明的实施例的微流体路由设备可被适配成在校验检测区域中或附近检测离开分选接合点后的感兴趣对象。
根据本发明的实施例的微流体路由设备可包括用于捕获离开分选接合点后的感兴趣对象的捕获区域。
根据本发明的实施例的微流体路由设备可包括用于将流体流聚集在微流体通道中的微流体流聚集器。
在第二方面，本发明涉及一种一次性的微流体路由器暗盒，包括外壳以及根据本发明的第一方面的实施例的微流体路由设备，其中该设备被封装在该外壳中。
在第三方面，本发明涉及一种微流体路由系统，包括根据本发明的第二方面的实施例的微流体路由器暗盒以及仪器模块，其中该仪器模块和微流体路由器暗盒被适配成使该微流体路由器暗盒能够被安装到仪器模块中和/或仪器模块上，以使得能够对包括感兴趣对象的流体样本进行分析和/或处理。仪器模块包括光转换元件，其用于接收指示暗盒中的微流体路由设备的微流体通道中的感兴趣对象的光信号。
在第四方面，本发明涉及一种用于制造根据本发明的第一方面的实施例的微流体路由设备的方法。该方法包括提供衬底、在衬底上(例如与衬底直接接触且直接在衬底顶上)提供第一层，以及在第一层上(例如与第一层直接接触且直接在第一层顶上)提供间隔层，该间隔层用于将第二层与第一层间隔开并且用于例如在第一层和第二层之间限定微流体通道。该方法包括在间隔层上(例如与间隔层直接接触并且直接在间隔层顶上)提供第二层以使得第二层形成微流体通道的顶壁。第二层被适配成使来自微流体通道的光信号透射。该方法包括提供至少两个孔，该至少两个孔穿过第一层以分别形成微流体通道的入口和出口。该方法包括制造微流体通道中的分选接合点以及用于在所述分选接合点中致动所述感兴趣对象的致动器。
本发明的特定方面和优选方面在所附独立权利要求和从属权利要求中阐述。来自从属权利要求的特征可以在适当时与独立权利要求的特征以及其他从属权利要求的特征组合，而不仅仅是在这些权利要求中明确地阐述的。
根据此后所描述的(多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的，并且参考这些实施例阐明了本发明的这些方面和其他方面。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的第一示例性设备的侧视图。
图2示出了根据本发明的实施例的第二示例性设备的侧视图。
图3示出了根据本发明的实施例的第二示例性设备的俯视图。
图4示出了根据本发明的实施例的第三示例性设备。
图5示出了解说根据本发明的实施例的设备中的光学部件的详细视图。
图6示出了根据本发明的实施例的设备的示例性分层结构。
图7示出了根据本发明的实施例的设备中的示例性致动器结构。
图8示出了根据本发明的实施例的设备中的捕获结构。
图9示出了供在根据本发明的实施例的设备中使用的包括硅微柱的示例性捕获结构。
图10示出了供在根据本发明的实施例的设备中使用的包括聚合物微柱的示例性捕获结构。
图11示出了供在根据本发明的实施例的设备中使用的示例性流体动力捕获结构。
图12示出了根据本发明的实施例的系统。
图13示意性地示出了根据本发明的实施例的将光信号(例如，经由在真空或气体介质中自由传播的波)直接耦合在设备与仪器模块之间的三种不同的示例性装置。
图14示意性地示出了根据本发明的实施例的将光信号(例如，经由光纤)间接耦合在设备与仪器模块之间的两种不同的示例性装置。
图15示出了根据本发明的实施例的方法中的在衬底上限定热导体的步骤。
图16示出了根据本发明的实施例的方法中的制造加热器结构时的钝化蚀刻。
图17示出了根据本发明的实施例的方法中的在制造加热器结构时限定加热元件的步骤。
图18示出了根据本发明的实施例的方法中的在加热元件上提供附加钝化的步骤。
图19示出了根据本发明的实施例的方法中的附加钝化的平面化步骤。
图20示出了根据本发明的实施例的方法中的在附加钝化的平面化表面顶上形成波导的步骤。
图21示出了根据本发明的实施例的方法中的提供用于限定微流体通道的间隔层的步骤。
图22示出了根据本发明的实施例的方法中的在间隔层上提供第二层以用作微流体通道的顶壁的步骤。
图23示出了根据本发明的实施例的方法中的形成用于连接诸如加热器导体之类的电子组件的穿硅通孔的背面蚀刻步骤。
图24示出了根据本发明的实施例的方法中的提供至少一个光学元件(例如，平面镜)的步骤。
图25示出了根据本发明的实施例的方法中的将设备包装在暗盒中的步骤。
图26示出了根据本发明的实施例的方法中的限定细胞捕获结构的深蚀刻步骤。
图27示出了根据本发明的实施例的方法中的通过将间隔层限定在玻璃衬底中并将该玻璃衬底绑定到第一层来在第一层上提供间隔层并在间隔层上提供第二层的步骤。
图28示出了根据本发明的实施例的设备中的多个微流体通道的第一示例性配置。
图29示出了根据本发明的实施例的设备中的多个微流体通道的第二示例性配置。
图30示出了根据本发明的实施例的设备中的多个微流体通道的第三示例性配置。
图31示出了根据本发明的实施例的设备中的多个微流体通道的第四示例性配置。
这些附图仅是示意性而非限制性的。在附图中，出于解说目的，诸要素中的一些要素的尺寸可被放大且没有按比例绘制。
权利要求书中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的要素。
具体实施方式
将就具体实施例并且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性的并且是非限制性的。在附图中，出于解说目的，诸要素中的一些要素的尺寸可被放大且没有按比例绘制。尺寸和相对尺寸并不对应于对本发明实际的真实缩小。
此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其他方式描述顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的不同的顺序来进行操作。
此外，说明书和权利要求中的术语顶部、下方等等用于描述性目的并且不一定用于描述相对位置。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的取向不同的取向来进行操作。
应注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限制于其后列出的手段；它并不排除其他元件或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述“一种包括装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由组件A和B构成的设备。这意味着对于本发明，设备的仅有的相关组件是A和B。
贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部是指同一实施例，但是可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如根据本公开将对本领域普通技术人员显而易见的，特定的特征、结构或特性能以任何合适的方式进行组合。
类似地，应当领会，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助理解各发明性方面中的一个或多个发明性方面的目的，本发明的各种特征有时被一起编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，此种公开方法不应被解释为反映所要求保护的本发明需要比每项权利要求中所明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映，发明性方面在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征。因此，具体实施方式所附的权利要求书由此被明确并入到该具体实施方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。
此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是如本领域技术人员将理解的那样，不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均能以任何组合来使用。
在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本说明书的理解。
在第一方面，本发明涉及一种用于路由微流体流中的感兴趣对象的微流体路由设备。该设备包括衬底以及该衬底上的第一层，其中该第一层形成微流体通道的底壁。穿过第一层的至少两个孔分别形成微流体通道的入口和出口。该设备包括与第一层间隔开的第二层，其中该第二层形成微流体通道的顶壁。第二层被适配成使来自微流体通道的光信号透射。第一和第二层可具有相同或不同的尺寸，例如相同或不同的总横向尺寸。该微流体路由设备包括用于在微流体通道的分选接合点中致动感兴趣对象的致动器。微流体路由设备可包括间隔层，该间隔层用于将第二层与第一层间隔开并且用于限定微流体通道。
图1和图2示出了根据本发明的实施例的用于路由微流体流中的感兴趣对象2的示例性微流体路由设备1。
设备1包括衬底3。该衬底可包括半导体衬底(例如硅衬底)或者由另一合适的材料(例如，如本领域内已知的，诸如玻璃或石英)制成的衬底。衬底3可以例如包括塑料材料和/或设备1可被封装在塑料外壳中。例如，本发明的实施例可涉及暗盒(例如，一次性的暗盒)，该暗盒包括设备1以及外壳(例如，塑料外壳)。衬底3(例如塑料衬底)可形成部分外壳。
该设备还包括在衬底3上提供的第一层4，其中该第一层4形成微流体通道6的底壁。本领域技术人员应理解，第一层可以是多层，例如包括不同层的堆叠，例如包括不同的材料和/或单独地图案化的不同层。
该设备还包括与第一层4间隔开的第二层7，例如在该第一层的、与第一层的邻接衬底3的那一侧相对的一侧上与该第一层间隔开。第二层7形成微流体通道6的顶壁。本领域技术人员应理解，第二层可以是多层，例如包括不同层的堆叠，例如包括不同的材料和/或单独地图案化的不同层。
例如，设备1可包括间隔层14，该间隔层用于将第二层7与第一层4间隔开并且用于限定微流体通道6，例如用于限定微流体通道的侧壁。例如，可光图案化的粘合层可以绑定第一层和第二层，同时将这些层隔开。
穿过第一层4的至少两个孔分别形成微流体通道6的入口11和出口12。例如，第一孔(例如，第一穿孔)可形成入口11以使得微流体流能够从第一层4的、与该第一层4的其上布置微流体通道6的那一侧相对的一侧进入微流体通道。第二孔(例如，第二穿孔)可形成入口12以使得微流体流能够从第一层4的、与该第一层4的其上布置微流体通道6的那一侧相对的一侧进入微流体通道。
该设备可包括例如用于在分而治之并行方法中操作并处理流体样本的多个逻辑上并行的微流体通道。‘逻辑上’并行可以指不一定在物理上并行，但在流程图中可通过互相并行的路径来表示的布置。
例如，根据本发明的实施例的微流体路由设备可包括，例如在衬底的第一层中和/或在多个衬底的各第一层中例如可以互连的多个微流体通道。
根据本发明的实施例的微流体路由设备可以按不同的配置来组织，例如以便取决于预期应用来达成所需性能。图28示出了包括多个微流体通道的设备的第一示例性配置。
例如，不同类型的对象(例如不同类型颗粒的混合物)可以悬浮在通过入口11引入设备中的液体中。该设备可被适配成从流体中分选出一种特定类型的对象。该设备可包括多个微流体通道和与其相关联的路由元件。例如，在这一配置中，经由入口11接收到的微流体流可以分布在多个逻辑上并行的微流体通道中，其中每一分支可被基本上等同地配置，例如每一个颗粒检测和路由元件都可以根据相同的参数集来进行基本配置，诸如以便标识和路由目标类型的对象。
应用也可能需要辨别(例如分选出)不止一种类型的对象(不止一种颗粒类型)。参照图29，该设备还可根据多阶段路由配置(例如其中不同地组织分选元件)来配置。例如，各分选元件可以被串行连接，例如其中每一个路由阶段被适配成分选出一种或多种类型的对象，例如使得通过串行连接的多个阶段所有目标对象都被分选出。在这一配置中，串行连接的颗粒检测和路由元件可以例如根据不同参数来不同地配置，例如以便在不同阶段中检测并分选不同类型的对象。此外，串行路由树也可以并行化，例如以便提高要分选的对象类型的吞吐量或数量。
参照图30，根据本发明的实施例的两个设备也可串行连接。例如，经由第一设备的出口12提供的输出可被馈送到第二设备的入口11中。配置(例如，检测参数(诸如光波长、数量等)和/或路由参数(诸如流速、分选能力或分选机制、芯片结构))在多个串行连接的设备之间可以是相同的或者可以是不同的。例如，可使用不同的参数集来获取级联检测和路由，例如以便提供良好的路由产量和纯度。
图31示出了根据各实施例的设备的另一示例性配置，例如另一多阶段分选配置。在该示例中，第二阶段路由元件可以与第一阶段路由元件串行连接。第一和第二路由元件可以在同一芯片上实现。第一阶段路由元件的出口12可被馈送至第二阶段路由元件的入口11。
图6示出了根据本发明的实施例的设备的示例性分层结构。
第一层4可包括用于传输光波的波导5。片上光波导5可被适配成将光传播、分配和/或聚焦到微流体通道6中的流体中的对象2上。该波导或多个波导可被适配成将光传播、分布和/或聚焦到多个逻辑上并行的微流体通道6中的流体中的对象2上。
第一层4可包括氮化硅(SiN)光子层，例如波导5可包括SiN波导。
第一层4可包括用于将光耦合到波导5中的输入光耦合器8。例如，该输入光耦合器8可包括光栅。由此，外部光可通过耦合入结构来耦合到波导(例如，SiN波导)中，诸如以便沿该波导进一步传播。
例如，输入光耦合器8可使得能够将光从第一层4的、与该第一层4的邻接衬底3的那一侧相对的一侧耦合到波导5中。例如，第一层4可以延伸超过微流体通道以使得该第一层4的一部分不被该微流体通道覆盖，从而使得能将光从第一层4的该部分耦合到光耦合器8中。
替换地，输入光耦合器8可使得能够将光从第一层4的第一层4邻接衬底3的那一侧耦合到波导5中。例如，可提供穿过衬底3的附加孔以暴露第一层4的一部分，从而使得能够将光从第一层4的该部分耦合到光耦合器8中。
替换地，输入光耦合器8可使得能够将光从第一层4的、与该第一层4的邻接衬底3的那一侧正交的一侧耦合到波导5中。例如，第一层4的一边缘可使得能够将光从该边缘耦合到光耦合器8中。
替换地，输入光耦合器8可使得能够例如经由流体通道6内部或外部的区域将光穿过第二层7耦合到波导5中。
例如，如图1所示，输入光耦合器8可被适配成，例如通过接收在行进穿过自由介质(例如真空或气体)，例如穿过空气后照射在第一层上的光束，来接收通过自由空间照明耦合到波导5中的光。例如，在使用中，当仪器模块的光学子组件111相对于仪器模块(例如在仪器模块中或在仪器模块上)定位在微流体路由设备1的预定操作位置时，可以将光束发射并投射到输入光耦合器8上。
此外，如图2所示，输入光耦合器8可被适配成接收通过来自光纤112的照明来耦合到波导5中的光。例如，在使用中，光束可以在退出光纤(例如，作为仪器模块的一部分的光纤，如以下进一步讨论的)后照射在第一层上。
第一层4可包括用于将光耦合出波导5并耦合到微流体通道6中的输出光耦合器9。例如，该输出光耦合器9可包括光栅。例如，输出光耦合器9可以是聚焦光耦合器，例如聚焦光栅，例如用以将由波导传输的光波聚焦在微流体通道中的预定位置处的焦点处。例如，输出光路由器9可被适配成将光耦合出波导以形成到微流体通道中的预定形状的光栅，诸如以便在通过微流体通道时照射对象(例如以便照射经过的细胞)。
第二层7被适配成使来自微流体通道6的光信号透射到例如第二层7的、与该第二层7的其上提供微流体通道6的那一侧相对的一侧。
例如，第二层7可包括透明材料，例如玻璃。
第二层7可包括光学元件10，该光学元件用于使光信号朝着用于将光转换元件定位在其中的预定空间区域折射和/或衍射，例如朝着第二层7的、与该第二层7的与微流体通道6相邻的那一侧相对的一侧，该预定空间区域位于该设备之外。例如，该光学元件可被适配成形成图像以便由成像像素阵列在被置于预定空间区域中时获取。例如，光学元件可被适配成当在预定空间区域中提供光检测器时将来自微流体通道中的感兴趣区域的光投射到该光检测器上。例如，光学元件可包括折射和/或衍射光学器件，诸如微透镜或物镜，例如平面镜。光学元件(例如透镜)可被集成地形成为该设备的一部分，或者可被组装到该设备上。例如，图13示意性地示出了三个不同的示例性实施例。如图所示，设备1(例如被封装在暗盒中，如以下进一步描述的)可包括例如与平面镜113相组合的拒光滤镜22和/或滤色镜23。在另一示例性实施例中，如图13所示，设备1可包括平面镜113或微透镜114而不一定包括拒光滤镜22或滤色镜23。例如，此类滤镜22、23可替换地在如以下进一步描述的仪器模块160中实现，该仪器模块160被适配成容纳设备且与设备1协作。
另选地或另外地，第二层7可包括附加波导(例如，光子波导)，该附加波导用于在从微流体通道接收到光信号后(例如，在与微流体通道中的样本流体和/或目标对象相互作用后)传输该光信号。光学元件10由此还可包括用于将光信号耦合到该附加波导的输入耦合器(例如光栅耦合器)。第二层可包括例如被集成在该附加波导中或被配置成与由该附加波导传输的光相互作用的光子处理电路。第二层可包括用于将光耦合出附加波导的输出光耦合器。
有利的是，可以在设备的正面(即，远离衬底的一侧)提供光接收装置(例如，输入光耦合器8)以及光输出装置(例如，光学元件10)，同时可以在该设备的背面(即，靠近衬底的一侧)提供流体输入和输出装置(例如，入口11和出口12)。此外，还可以在背面提供用于接收电控制信号和/或电源电压和/或电流的电触点。由此，正面可被保留用于光学器件。因此，该设备可以是非常紧凑的，容易集成到暗盒中，并且在实践中可以容易地使用。
第一层4可包括多个输出光耦合器9，其用于将光耦合出波导5并且在微流体通道6的对应的预定区域中将光耦合到该微流体通道中。同样，第二层7可包括用于从微流体通道的对应的预定区域采集光的多个光学元件10。
例如，微流体通道中的预定区域19可提供用于前向散射信号检测、侧向散射检测、荧光检测、全息成像和/或常规显微成像的检测点。
例如，由微流体通道中的流体中的对象发出的荧光在被上述微流体通道中的预定区域之一中提供的光激发时可由光学元件10采集。该光学元件可准直发射光。
该设备还可包括例如用于移除激发光并使得感兴趣的发射光谱通过的滤光器，诸如拒光滤镜22和/或滤色镜23。然而，此类滤光器还可形成根据本发明的第二方面的实施例的暗盒的一部分或者根据本发明的第三方面的实施例的系统的仪器模块的一部分。
设备1还可包括用于在微流体通道6的分选接合点中致动感兴趣对象2的致动器13。
致动器13可经由通过衬底3提供的触点(例如，经由通过衬底3提供的导体，该导体在与衬底的其上提供微流体通道的一侧相对的该衬底的一侧上形成外部可触及的触点)接收电源和/或控制信号。
例如，在通过光学检测标识出对象后，可分选对象。例如，感兴趣对象2可通过控制致动器13来与微流体通道中的不同的有害对象分开例如，出口12可被适配成允许所浸入的感兴趣对象从微流体通道流出，同时该设备包括另一出口17，例如废弃物出口和/或用于采集所浸入的有害对象的废弃物容器。同样地，该设备可以包括多个出口12和多个致动器，以根据不同类型的感兴趣对象来分离微流体流中的流体，例如以便将流体及其浸入的对象分成由流体中所包含的物理表征的两个以上的不同部分。
例如，致动器13可包括如本领域内已知的射流致动元件。例如，该射流致动元件可包括热汽泡加热器，例如气泡喷射分选器、压电盘、微机械阀和/或通过外部能源的联轴器。
如图7示意性地示出的，这一射流致动元件可将快速射流6发射到要分选的对象上以偏转该对象的轨迹。由此，该对象可被路由(即分选)到所选择的分选后通道(例如，所选出口通道63)中。例如，射流致动元件可包括连接到微流体通道的射流产生室。
该设备可包括在分选接合点中或在分选接合点附近(例如，相对于分选接合点稍微上游)的动量检测区域18。分选接合点可以指微流体通道的其中致动器可有效地作用于感兴趣对象的部分。
该设备可被适配成在动量检测区域中或附近感测接近分选接合点的感兴趣对象的力矩(例如，线性力矩)和/或例如在与仪器模块相结合地使用时触发路由信号，如以下进一步描述的。
在动量检测区域中或附近，该设备(例如，第一和/或第二层)可包括光学检测装置(例如用于散射和/或荧光检测)和/或电气检测装置(例如，用以检测感兴趣对象的瞬变电流和/或阻抗)。
本领域技术人员应理解，该设备可以在动量检测区域中或附近包括用于将光例如从波导5耦合到微流体通道的在致动器13附近的预定区域的光耦合器以及用于将光从微流体通道中的预定区域投射向其中在设备操作时提供光转换元件的区域的集光光学器件，例如第二层7中的光学元件10。由此，动量检测区域可以仅仅指动量检测器的光导部分，其中整个动量检测器与在操作时连接到该设备的仪器模块中的检测和处理装置相结合地形成。
例如，在动量检测区域中或附近，第二层7可被适配成使来自微流体通道6的附加光信号透射，并且第一层4可包括用于将光耦合出波导5并耦合到微流体通道6中的附加输出光耦合器。因此，在本说明书中描述的涉及光信号透射穿过第二层7以及用于将光耦合出波导5并耦合到微流体通道中的输出光耦合器9的实施例的细节可等同地适用于与动量检测区域相关(例如，与附加输出光耦合器和/或附加光信号相关)的结构和/或功能特征。
另选地或另外地，在动量检测区域中或附近，第一层可包括电气检测装置，该装置例如用于与仪器模块协作地通过微流体通道6执行阻抗测量。
在动量检测区域中或附近，该设备被优选地适配成测量对象的速度。这一速度可被用来使路由发射定时与要分选的对象的流速适配。
如果微流体通道中的执行光学检测的位置(例如在由输出耦合器9和/或光学元件10限定的位置)距分选接合点太远，则对象2流动到该分选接合点所耗费的时间具有太大以至于无法准确地致动对象以实现高效且有效的分选的相关联的误差幅度。动量检测可以有利地通过在预定且准确的时刻触发致动控制以恰当地重定向要分选的对象来克服该限制。
该设备可包括用于聚集微流体通道中的流体的微流体流聚集器，例如以便将微流体通道中的流体中的对象的横向和/或垂直位置约束在分选接合点附近。微流体流聚集器由此可将对象(例如细胞)的流体局限在微流体通道的中间(例如局限在形成微流体通道的横截面的中心部分的区域中)，诸如已支持光学检测(例如，散射和/或荧光检测)和/或对微流体通道中的流体中的对象的成像和/或提高致动器的精度和/或对致动器的有效控制的便利性。可以在微流体通道中提供多个微流体流聚集器，例如重新聚集在微流体通道中的多个位置，例如微流体通道中的提供检测点的预定区域的下游(且在该预定区域附近)和/或分选接合点的下游(且在该分选接合点附近)，该检测点用于前向散射信号检测、侧面散射检测、荧光检测、全息成像和/或常规显微成像。
微流体流聚集器可包括流体动力聚集设备，该设备例如用于在对象2附近生成缓冲流以使该对象保持在微流体通道的中心区域中流动。参照图3，该设备可包括(诸)附加入口16和/或(诸)附加出口(例如，穿透衬底的孔)以用于缓冲流的进出。
微流体流聚集器可包括用于通过对对象施加力来聚集流体中的对象的声电泳和/或介电泳元件。例如，对于声电泳，诸如PZQ盘或压电元件之类的声换能器可以产生声场。对于介电泳，电极可以在聚集通道中建立AC电场。声电泳和/或介电泳元件可经由通过衬底提供的触点(例如，通过衬底提供的导体，该导体在与衬底的其上提供微流体通道的一侧相对的该衬底的一侧上形成外部可触及的触点)接收电源和/或控制信号。
该设备还可包括校验检测区域20，其用于检测在离开分选接合点后的所路由的对象，例如以确认通过控制致动器来分选的感兴趣对象已被正确且有效地致动。在校验检测区域中或附近，设备1可包括例如用于检测散射和/或荧光信号的光学检测装置和/或例如用于检测瞬变电流和/或阻抗的电气检测装置。例如，校验检测器20还可使得能够检测堵塞的出口。该设备在这一确认区域中或附近的结构和/或功能特征可以类似于或等价于本说明书中描述的与动量检测区域18有关的结构和/或功能特征。
参照例如图4和图8，根据本发明的数量的设备还可包括用于捕获路由后的感兴趣对象的捕获区域15。例如，可以有利地捕获经分选的细胞以用于就地进行下游分析，诸如细胞染色或成像。
例如，该捕获区域可位于路由接合点的下游，例如紧接在路由接合点的下游。由此，感兴趣对象(例如，经分选的细胞)可以在路由后被立即捕获。
例如，捕捉区域可位于致动器的下游。例如，在致动器附近的分选区域中，微流体通道可以分开(例如分叉)，并且捕获区域可位于该微流体通道的在该分选区域下游的至少一个分支中。
捕获区域可包括捕获结构，例如细胞捕获结构。例如，该捕获区域可以集成在第一层4和/或衬底3中。替换地，根据本发明的第二方面的实施例的暗盒可包括这些捕获结构，例如，这些捕获结构连接到设备1的出口12。
捕获结构可以包括贯穿芯片的微孔阵列或微柱阵列，其中孔直径或柱间间隔足够小以捕获目标对象，例如目标细胞。
例如，图9示出了由硅微柱形成的捕获区域15。例如，这些硅微柱可以集成在第一层4中。捕获区域15可包括例如集成在间隔层14中(例如，整体形成在且形成自间隔层中)的由高分子材料制成的微柱，例如，如图10所示。
捕获区域还可被适配成基于感兴趣对象的流体动力学特性，例如通过流体动力或旋涡捕获细胞来捕获感兴趣对象，例如，如图11所示。
在第二方面，本发明涉及一种微流体路由器暗盒(例如，一次性的微流体路由器暗盒)，包括外壳以及封装在该外壳中的根据本发明的第一方面的实施例的微流体路由设备，或由该外壳和微流体路由设备组成。
参考图11，示意性地示出了根据本发明的实施例的示例性微流体路由器暗盒110。暗盒110包括根据本发明的实施例的微流体路由设备1。
暗盒11可集成用于物理地处置流体样本的功能组件。
微流体路由器暗盒110可包括例如用于在引入微流体通道6之前操纵流体样本的预备模块120，例如至少一个预备组件。
微流体路由器暗盒可包括样本流体容器。例如，样本流体容器可以连接到入口11以允许样本流体在被容纳在该样本流体容器中时经由入口11流动到微流体通道6。例如，预备模块120可包括样本流体容器。微流体路由器暗盒可包括例如用于容纳至少一个试剂的、例如用于与流体样本混合和/或相互作用的至少一个试剂容器，该至少一个试剂例如，预备模块120可包括至少一个试剂容器。
微流体路由器暗盒可包括例如用于在从微流体通道6中提取后操纵流体样本(例如，通过分选获得的流体样本的所选部分)的至少一个后处理模块130，例如分选后处理组件。
例如，此类后处理可包括用于重检查所选部分(例如，经分选对象)的重检查单元140。重检查单元可被适配成对这些对象进行成像或促进其成像。重检查单元可被适配成将对象进行重路由。
暗盒110还可包括用于(例如在被路由设备选择之后)以合适的输出形式来分发对象的分发单元150。
在第三方面，本发明还涉及一种微流体路由系统100，例如(生物)细胞路由系统。具体而言，路由系统可涉及一套部件，例如至少包括由根据本发明的第二方面的实施例的暗盒组成的部件以及由如以下进一步描述的仪器模块组成的部件。
参考图12，示意性地示出了根据本发明的实施例的示例性微流体路由器系统100。
微流体路由器系统包括根据本发明的第二方面的实施例的微流体路由器暗盒110以及仪器模块160。
仪器模块160和微流体路由器暗盒110被适配成使得微流体路由器暗盒能被安装到仪器模块中和/或安装到仪器模块上，以使得能够对包括感兴趣对象2的流体样本进行分析和/或处理，例如以使得能够在被引入微流体路由设备中时对样本进行如由该仪器模块控制的分析或处理。仪器模块160包括光转换元件21，其用于接收指示暗盒110的微流体路由设备的微流体通道中的感兴趣对象2的光信号。
微流体路由器暗盒可以是一次性的(例如，单次使用暗盒)以防止污染，例如所分析的流体样本之间的交叉污染和/或流体样本对本地环境的污染。优选地，仪器模块中没有硬件是被潜在地暴露给流体样本的。仪器模块可以是可重用的。在提到“安装到”时，应当理解，这不一定暗示在安装位置的暗盒被完全容纳在仪器模块内，例如，各实施例还可以包括用于以相对于彼此固定和预定的相对配置相互接合暗盒和仪器模块的其他装置，诸如以使得暗盒和仪器模块能够进行联合操作。
仪器模块可包括用于促成对细胞路由器暗盒的操作的外围硬件和/或软件。
仪器模块可包括处理器，例如数字处理单元，例如中央处理单元。仪器模块可包括数字存储器，例如只读存储器、随机存取存储器和/或持久存储器，诸如硬盘和/或闪存。
仪器模块可被适配成提供系统级控制功能。
仪器模块可被适配成提供用户接口。
仪器模块可包括输入和/或输出装置，例如人类接口设备(诸如键盘和/或指针设备)和/或显示设备(诸如投影仪或监视器)。
仪器模块可包括至少一个光源，例如用于生成光波以使得该光波在微流体路由器暗盒被安装在仪器模块中时耦合到微流体路由系统中的输入光耦合器8中。例如，光源可以是发光二极管(LED)、激光器(例如，激光二极管)和/或广谱光源(例如，灯)光源可包括用于使得由至少一个光源产生的光的光分布成形的光学元件。光源可包括光纤。
该至少一个光源可被适配成发射相干光、部分相干光或不相干光。该至少一个光源可被适配成发射偏振光，部分偏振光或非偏振光。至少一个光源可被适配成发射至少部分线性偏振的光和/或至少部分椭圆(或圆形)偏振的光。至少一个光源可以包括偏振滤光器以用于偏振由非偏振光源发射的光。至少一个光源可被适配成发射具有范围从100nm到100μm(例如范围从300nm到1μm)的波长的光。至少一个光源可被适配成发射宽光谱(例如覆盖至少150nm的连续范围)和/或单个窄带或多个单独的光谱窄带的组合中的光，例如这个或每个窄光谱带的宽度(例如，FWHM)小于100nm，例如在5nm至50nm的范围内，例如在10nm至25nm的范围内。
替换地，该至少一个光源可被集成在微流体路由器暗盒中。
仪器模块可包括至少一个光转换元件21。例如，该光转换元件可位于第二层7中的光学元件10可以在该暗盒被安装在仪器模块中时向其折射和/或衍射光信号的预定空间区域中。
光转换元件可包括成像像素、成像像素阵列和/或光检测器。光转换元件可包括光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管(APD)、微型PMT和/或APD阵列和/或成像仪。例如，光转换元件可以基于CMOS技术，例如CMOS图像检测器。例如，光转换元件可以基于硅半导体材料，例如硅APD。
例如，光转换元件可以包括硅光电倍增管(SiPM)。SiPM的优点是，例如对于高吞吐量，可以达到95％甚至99％的分选精度，例如当每秒处理约1000个细胞(或流动中不同的微实体)时。例如，SiPM检测器可以具有有利的高信噪比(SNR)。
参照图13，光转换元件21可以，例如自由地从设备1传播到光转换元件的波的形式，例如在真空或气体介质(诸如空气)中，直接接收光信号。仪器模块可包括如图所示的拒光滤镜22和/或滤色镜23，或者此类拒光滤镜和/或滤色镜可以在设备1中实现，如以上讨论的。
替换地，光转换元件21可以，例如经由光纤115间接接收光信号，如由图14中的示例性实施例示出的。
仪器模块可包括信号处理器，其用于用于处理由该光转换元件响应于来自暗盒的光信号对光转换元件的曝光而转换的信号。例如，信号处理器可被适配成用于荧光检测和处理。例如，信号处理器可被适配成生成例如微流体通道6中的细胞的图像和/或对图像应用图像处理。
信号处理器可被适配成(例如被编程为)标识要分选的感兴趣的目标对象(例如目标细胞)。
信号处理器可被适配成经由图形用户界面来呈现信号和/或从该信号导出的信息。
仪器模块可包括用于驱动暗盒中的电子组件的控制器。该控制器可被适配成对路由器暗盒中的流体进行致动和/或控制。
例如，信号处理器可被适配成将一对象标识为感兴趣的目标对象，并且控制器可被适配成响应于标识为感兴趣的目标对象而激活致动器(例如，射流致动元件)以使该对象偏转到所选择的分选后通道(例如，分配给感兴趣的目标对象的出口通道)中。
例如，信号处理器可被适配成(例如将诸如信号振幅之类的指示检测到的荧光的信号电平与预定范围相比较)分析检测到的荧光信号以标识对象，例如以决定将在检测事件后的预定时间帧期间执行的分选动作。
控制器可被适配成接收来自动量检测区域的分选触发信号，例如来自设备的、在动量检测区域中或附近始发的光信号或电信号可由仪器模块中的动量检测器来接收，并且用于响应于对象被标识为感兴趣的目标对象以及对触发信号的后续接收而激活致动器，例如在接收到触发信号后的预定或计算出的延迟后激活致动器。
控制器和信号处理器可以是单独组件或集成在一起。例如，模块可以包括用于实现控制器和/或信号处理器的实时信号处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和/或微处理器。该模块还可以包括支持硬件，诸如数据存储器和/或输入/输出(I/O)处理器。该模块还可包括用于在硬件中执行时实现控制器和/或信号处理器的软件和/或固件。
仪器模块可以包括分选后分配器，其用于例如将经分选的细胞转移至小瓶(例如塑料小瓶)，或用于将经分选的细胞的悬浮液涂在玻片(例如载玻片)上。
仪器模块可被适配成例如在由分选后分发器分发到外部容器中之前对经分选的对象进行计数和/或寄存。例如，信号处理单元可处理源自校验检测区域20的信号(例如，又一光信号或另一电信号)以确认成功的分选动作并且对经分选的感兴趣对象进行计数。例如，计数值可用于控制分发器分发的对象数量。
在另一方面，本发明涉及一种用于制造根据本发明的第一方面的实施例的设备1的方法。以上提供的与根据本发明的实施例的设备相关的细节可被认为是同等地适用于根据实施例的制造该设备的方法，反之亦然。
该方法包括提供衬底3(例如硅晶片)并且在该衬底上提供第一层4。提供第一层4可包括在该第一层中形成用于在微流体通道6中的分选接合点中致动感兴趣对象2的致动器13。形成致动器13可包括在衬底3上的第一层4中形成加热器结构，例如用作欧姆加热器的导电结构。提供第一层4还可包括例如在第一层上提供加热器结构后在该第一层中制造至少一个波导。
该方法还包括在第一层4上提供间隔层14，该间隔层用于将第二层7与第一层4间隔开并且用于限定微流体通道6，例如用于限定该微流体通道的侧壁。例如，可光图案化的粘合层可以绑定第一层和第二层，同时将这些层隔开例如，间隔层114可以在第一层4上提供以使得第一层4形成在间隔层14中形成的微流体通道6的底壁。
该方法还包括在间隔层14上提供第二层7以使得第二层7形成微流体通道6的顶壁。第二层7被适配成使来自微流体通道6的光信号透射。
该方法还包括提供至少两个孔，该至少两个孔穿过第一层4以分别形成微流体通道6的入口和出口。
该方法包括制造微流体通道中的分选接合点以及用于在该分选接合点中致动感兴趣物体的致动器。
例如，本发明的实施例不限于此，提供加热器结构可包括以下步骤：
限定加热器结构可包括在衬底3上限定加热器导体201，如图15所示，例如在300nm厚度的钨层中。
参照图16，可提供分别对例如具有500nm的层厚度的SiN 202以及例如具有300nm的层厚度的SiC 203的钝化蚀刻，以钝化加热器导体201的将要暴露的部分周围的区域。
参照图17，在加热器结构201的暴露部分上并且在钝化层203上延伸预定边距的情况下，可限定加热器元件204，例如通过沉积Al/Ti/TiN层，例如具有700nm的厚度，并且随后在加热器导体的暴露部分周围的预定边距之外蚀刻沉积层。
参照图18，可以在上述各层之上提供附加钝化层，例如SiOx钝化层205，例如具有约1μm的厚度，例如用于保护加热器结构。
参照图19，限定加热器可包括平面化步骤，例如用以在沉积附加钝化层后例如使用氧化物化学机械平面化来平面化顶表面206。
参照图20，提供至少一个波导可包括例如在加热器结构的平面化的顶表面的顶上形成该至少一个波导，本发明的实施例不限于此。例如，可以在例如具有180nm厚度的波导材料层(例如，SiN层207)以及例如具有1μm厚度的对应的包层(例如，SiO2包层208)中限定(诸)波导。
参照图21，在第一层4上提供用于限定微流体通道6的间隔层14可包括提供可光图案化的粘合层208，例如使用石英与硅绑定。
参照图22，在间隔层14上提供第二层7可包括例如将玻璃衬底209绑定到该间隔层上。
替换地，如图27所示，在第一层4上提供间隔层14并且在间隔层14上提供第二层7可包括例如通过铣削或蚀刻来在玻璃衬底中限定例如用以限定微流体通道6的间隔层以及将该玻璃衬底绑定到第一层4。
提供分别形成微流体通道的入口和出口的穿过第一层的至少两个孔可包括对衬底和第一层的背面蚀刻。
在本发明的实施例中，在提供第一层后(例如在图19所示的平面化步骤后)和/或在提供至少一个波导之前(例如在图20所示的步骤之前)，还可蚀刻顶部电介质以限定入口和出口的开口。
此外，在本发明的实施例中，在提供第一层后(例如在图19所示的平面化步骤后)和/或在提供至少一个波导之前(例如在图20所示的步骤之前)，还可蚀刻顶部电介质以限定柱，如图10中的上图所示。另外地或另选地，该方法还可包括在提供第一层(如以上讨论的)后进行深(正面)蚀刻(例如，穿过第一层且部分地穿透到衬底中的深硅蚀刻)以限定细胞捕获结构212，如图26所示。
参照图23，在背面蚀刻步骤或附加的背面蚀刻步骤中，可形成用于连接电子组件(诸如加热器导体201)的穿硅通孔(TSV)210。例如，这种TSV可被插入导电材料以形成连接，并通过外部可触及的焊盘为加热器导体供电。
此外，在本发明的实施例中，提供第二层还可包括以下附加步骤：在玻璃衬底209的顶上例如通过管芯到管芯或管芯到晶圆的绑定来提供至少一个光学元件(例如，透镜，诸如平面镜211)，例如，如图24所示。
参照图25，根据本发明的实施例的方法还可包括以下步骤：例如通过将衬底绑定到塑料暗盒元件211(例如，注塑暗盒元件)来将该设备包装在暗盒中。

Claims (15)

1.一种用于路由微流体流中的感兴趣对象(2)的微流体路由设备(1)，所述设备包括：
衬底(3)；
在所述衬底(3)上提供的第一层(4)，其中所述第一层(4)形成微流体通道(6)的底壁，其中穿过所述第一层(4)的至少两个孔分别形成所述微流体通道(6)的入口(11)和出口(12)；
与所述第一层(4)间隔开的第二层(7)，其中所述第二层(7)形成所述微流体通道(6)的顶壁，其中所述第二层(7)被适配成使来自所述微流体通道(6)的光信号透射；以及
用于在所述微流体通道(6)的分选接合点中致动所述感兴趣对象(2)的致动器(13)。
2.如权利要求1所述的微流体路由设备，其特征在于，包括间隔层(14)，所述间隔层用于将所述第二层(7)与所述第一层(4)间隔开并且用于限定所述微流体通道(6)。
3.如权利要求1或权利要求2所述的微流体路由设备，其特征在于，所述第一层(4)包括用于传输光波的波导(5)以及用于将所述光波从外部源耦合到所述波导(5)中的输入光耦合器(8)。
4.如权利要求3所述的微流体路由设备，其特征在于，所述输入光耦合器(8)被适配成将所述光波从所述第一层(4)的、与所述第一层(4)邻接所述衬底(3)的那一侧相对的一侧耦合到所述波导(5)中。
5.如权利要求3或权利要求4所述的微流体路由设备，其特征在于，所述第一层(4)包括用于将光耦合出所述波导(5)并耦合到所述微流体通道(6)中的输出光耦合器(9)。
6.如前述权利要求中的任一项所述的微流体路由设备，其特征在于，所述第二层(7)包括用于使所述光信号朝着所述设备之外的用于容纳光转换元件的预定空间区域折射和/或衍射的光学元件(10)。
7.如权利要求6和权利要求4所述的微流体路由设备，其特征在于，所述第一层(4)包括多个输出光耦合器(9)，所述多个输出光耦合器用于将光耦合出所述波导(5)并且在所述微流体通道的对应的预定区域(19)中将光耦合到所述微流体通道(6)中，并且其中所述第二层(7)包括用于采集来自所述微流体通道的所述预定区域的光的对应的多个光学元件(10)。
8.如权利要求7所述的微流体路由设备，其特征在于，所述微流体通道中的所述预定区域(19)提供用于前向光散射、侧面散射、荧光检测、全息成像和/或常规显微成像的检测点。
9.如前述权利要求中的任一项所述的微流体路由设备，其特征在于，所述致动器(13)被适配成经由通过所述衬底(3)提供的至少一个电导体来接收供电和/或控制信号，其中所述至少一个电导体在所述衬底的、与所述衬底的其上提供所述微流体通道的那一侧相对的一侧上形成外部可触及的触点。
10.如前述权利要求中的任一项所述的微流体路由设备，其特征在于，包括在所述分选接合点中的或相对于所述分选接合点上游的动量检测区域(18)，其中所述设备(1)被适配成用于在所述动量检测区域中或附近感测接近所述分选接合点的对象的线性力矩和/或速度，和/或其中所述动量检测器被适配成触发路由信号。
11.如前述权利要求中的任一项所述的微流体路由设备，其特征在于，所述设备(1)被适配成用于在校验检测区域(20)中或附近检测离开所述分选接合点后的感兴趣对象(2)。
12.如前述权利要求中的任一项所述的微流体路由设备，其特征在于，包括用于捕获离开所述分选接合点后的所述感兴趣对象的捕获区域(15)。
13.一种一次性的微流体路由器暗盒(110)，包括外壳以及如前述权利要求中的任一项所述的微流体路由设备(1)，所述设备(1)被封装在所述外壳中。
14.一种微流体路由器系统(100)，包括如权利要求13所述的微流体路由器暗盒(110)以及仪器模块(160)，其中所述仪器模块(160)和所述微流体路由器暗盒(110)被适配成使所述微流体路由器暗盒能够被安装到所述仪器模块中和/或安装到所述仪器模块上，以使得能够对包括感兴趣对象(2)的流体样本进行分析和/或处理，所述仪器模块(160)包括光转换元件(21)，所述光转换元件用于接收指示所述暗盒(110)中的所述微流体路由设备的微流体通道中的感兴趣对象(2)。
15.一种用于制造如权利要求1到12中的任一项所述的微流体路由设备的方法，包括：
提供衬底(3)；
在所述衬底上提供第一层(4)；
在所述第一层(4)上提供间隔层(14)，所述间隔层用于将第二层(7)与所述第一层(4)间隔开并且用于限定微流体通道(6)；
在所述间隔层(14)上提供所述第二层(7)，其中所述第二层(7)形成所述微流体通道(6)的顶壁，其中所述第二层(7)被适配成使来自所述微流体通道(6)的光信号透射；
提供穿过所述第一层(4)的至少两个孔，所述至少两个孔分别形成所述微流体通道(6)的入口(11)和出口(12)；以及
制造所述微流体通道中的分选接合点以及用于在所述分选接合点中致动所述感兴趣物体的致动器。
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