CZ20021926A3 - Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií a způsob jejich výroby - Google Patents

Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií a způsob jejich výroby Download PDF

Info

Publication number
CZ20021926A3
CZ20021926A3 CZ20021926A CZ20021926A CZ20021926A3 CZ 20021926 A3 CZ20021926 A3 CZ 20021926A3 CZ 20021926 A CZ20021926 A CZ 20021926A CZ 20021926 A CZ20021926 A CZ 20021926A CZ 20021926 A3 CZ20021926 A3 CZ 20021926A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
membrane
thick
film printing
components
dimensional structure
Prior art date
Application number
CZ20021926A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ297082B6 (cs
Inventor
Jan Rndr. Krejčí
Original Assignee
Ing. Ilja Krejčí-Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ing. Ilja Krejčí-Engineering filed Critical Ing. Ilja Krejčí-Engineering
Priority to CZ20021926A priority Critical patent/CZ297082B6/cs
Priority to AU2003273551A priority patent/AU2003273551A1/en
Priority to PCT/CZ2003/000031 priority patent/WO2003101887A2/en
Priority to EP03755891A priority patent/EP1513762A2/en
Priority to US10/516,161 priority patent/US20050204939A1/en
Publication of CZ20021926A3 publication Critical patent/CZ20021926A3/cs
Publication of CZ297082B6 publication Critical patent/CZ297082B6/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00444—Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate
    • B81C1/0046—Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate using stamping, e.g. imprinting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/18—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/24—Dialysis ; Membrane extraction
    • B01D61/28—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/081—Manufacturing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/088—Microfluidic devices comprising semi-permeable flat membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04—Pumps having electric drive
    • F04B43/043—Micropumps
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6845—Micromachined devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704—Details; Accessories
    • G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
    • G01N27/4473—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by electric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
    • G01N27/44791—Microapparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0645—Electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0681—Filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0874—Three dimensional network
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887—Laminated structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0418—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic electro-osmotic flow [EOF]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0421—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic electrophoretic flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0264—Pressure sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0127—Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
    • B81C2201/019—Bonding or gluing multiple substrate layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Printing Methods (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologii a způsob jejich výroby
Oblast techniky
Vynález se týká součástek s trojrozměrnou strukturou připravených tlustovrstvou technologií a způsobu jejich výroby.
Dosavadní stav techniky
Tlustovrstvá technologie je technologie vytváření plošných struktur tiskem a následným vytvrzením. Pro tisk se nejčastějí používá sítotisk. Je známo i použití tampónového tisku nebo tryskového tisku. Vytvrzení je klasicky prováděno výpalem, při němž jsou odstraněny těkavé složky zabezpečující technologické vlastnosti vhodné pro tisk. Vytvrzení vrstev je možné sušením za normální teploty.
Tlustovrstvá technologie je nejvíce používána v elektronice pro výrobu speciálních elektronických obvodů. Vodivé sítě, odpory a kondenzátory jsou vytvořeny tiskem past, které obsahují nosnou organickou část a aktivní kovový nebo dielektrický materiál, na korundovou podložku. Řízeným výpalem dojde k rozkladu organického pojivá a vazbě aktivní složky na podložku. Aktivní elektronické součástky jsou dodatečně vsazovány do obvodu a kontaktovány k vodivé síti. (M.R. Haskard & K. Pitt, Thick film Technology and Applications Electrochemical publications Ltd. 1997).
Nověji jsou klasické materiály tlustovrstvé technologie doplňovány materiály, kde nosič aktivní složky zajišťuje adhezi a pevnost tištěné vrstvy. Jsou známy materiály, které lze vytvrdit teplem nebo UV zářením.
V poslední době nalézá tlustovrstvá technologie velmi silné uplatnění při výrobě senzorů. Je známa celá řada senzorů vyrobených tlustovrstvou technologií. Zejména to jsou senzory tlaku, teploty. Široké uplatnění nachází tlustovrstvá technologie v oblasti chemických senzorů. Hlavní výhodou je možnost velmi reprodukovatelného nanášení velmi malých množství látek. Není technickým problémem nanášet množství až 10 pl (ca 10 pg)
To umožňuje široké použití nákladných chemických látek jako například enzymů, protilátek, segmentů DNA apod. Cena těchto látek se pohybuje v rozmezí od 10 000 až 10,000 000,- Kč za gram, Tlustovrstvá technologie umožňuje použití tak malých množství, že cena výrobku není výrazně ovlivněna cenou chemických složek.
« 4 • 4 * · 4 4 4 · 4 4 4 44 «4 · • · *·· «4 444 4 4
4«·· «444 444
44 44 44 «4 44 4444
Na druhé straně použití velmi malých množství chemických látek vyvolává nutnost měření velmi malých signálů. Další výhodou tlustovrstvé technologie je, že umožňuje integraci vyhodnocovací elektronické jednotky velmi blízko měřenému místu a tím i měření velmi malých signálů (například OverView of Chemical sensors, G. Huyberechts, Imec 1995, Brno 1995, Sensors and sensorssystems).
Příkladem známých chemických senzorů vyráběných tlustovrstvou technologií jsou senzory glukózy (patent EP 078636, WO 97/02487, USP 5 762 770, CA 2 224 308, WO 99/30152), substráty pro biosenzory (CZ patenty .... PV 864-94, PV 3780-96). Velké množství senzorů je popsáno v literatuře (např. Biosensors, Fundamentals and Applications, edited by A.P.F.Turner, I. Karube & G.S.Wilson, Oxford university press, 1987, dále v časopise Biosensors and bioelectronics, Elsevier Advanced Tchnology, Ltd).
Nevýhodou všech těchto chemických senzorů je to, že neumožňují integraci složitějších chemických procesů. Při těchto stanoveních je nutná příprava vzorku - filtrace, separace, přidání reagencií. Chemický senzor musí obsahovat nejen elektrické vodivé cesty, ale i cesty vodivé pro chemické látky a jejich roztoky.
Jsou činěny pokusy o vytvoření těchto struktur jednak cestou LTCC (Low temperature cofired ceramic) (Etching and Exfoliation techniques for the Fabrication of 3-D Meso-Scales Structures on LTCC Tapes, J. Park, P. Espinoza-Vallejos, L. Sola-Laguna and J. SantiagoAviles, Proceeding of IMAPS'99, San Diego, USA 29.10.-3.11.1998), jednak cestou lepení horní vrstvy na plošný tvar kanálu (Thick Films Microchannels: Design and Fabrication, D. Filippini, L. Fraigi & S. Gwire, Microelectronics No. 40, May 1996). Nevýhodou prvního příkladu je vysoká technologická náročnost a obtížná možnost výroby složitějších struktur. Nevýhodou druhého způsobu je velmi nízká spolehlivost lepených částí a zalévaní lepidel do aktivní struktury senzoru.
Nevýhody známých řešení odstraňují součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem a způsob jejich výroby podle předloženého vynálezu. Známá řešení jsou většinou na úrovni základního výzkumu a prvních pokusů. Jejich společnou nevýhodou je obtížné převedení do hromadné výroby a v mnoha případech i vysoká cena. Pro jednotlivá známá řešení jsou nevýhody:
Mikroobrábění - velmi drahé miniaturní nástroje, dlouhé výrobní časy.
Leptání - předpoklad hromadné výroby, avšak dlouhé výrobní časy a komplikovaná a nákladná technologie.
Laserové obrábění - velmi nákladné základní technologické vybavení.
• 4 4 4 · 4 · 4 4 *
44« 4>44· 44 4
4 44· ·4 444 4 4 · « « · 4 4 4 4 4 4 β ·· 44 44 44 44 4444
Monolitická technologie - velmi nákladná technologie z hlediska vývoje. Geometrické limity jsou příliš nízké pro aplikace v mikrosenzorech s fluidickými obvody.
Podstata vynálezu
Předmětem předloženého vynálezu jsou součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem, jejichž podstata spočívá v tom, že mezi tištěnými vrstvami je vložená alespoň jedna membrána. Dalším význakem součástky podle vynálezu je, že membrána je přítomna alespoň v části výsledného výrobku. Význakem dále je, že membrána je opatřena otvory nezbytnými pro další technologické kroky. Vkládané membrány mohou mít póry o velikosti 50 pm až 10 nm a tloušťku 1 až 200 pm.
Způsob výroby součástek s trojrozměrnou strukturou tlustovrstvou technologii tiskem podle vynálezu spočívá v tom, že mezi některé tištěné vrstvy se vkládá vhodná membrána, která umožňuje nanášení dalších vrstev bez ovlivnění vrstev předchozích. Tisk může být prováděn sítotiskem.
Vložená membrána může být vyrobena například ze stejného materiálu, z jakého je připraveno pojivo nanášené vrstvy. V tomto případě je membrána v průběhu technologického procesu odstraněna tím způsobem, že se tepelně rozloží stejně jako pojivo a není přítomna ve všech částech výsledného produktu. Může být vyrobena také z materiálu, který lze rozložit chemicky a pak membrána není přítomna ve všech částech výsledného produktu. Jako membrána, která se dá rozložit tepelně může být použita membrána vyrobena například z acetátu celulózy, která má průměr pórů 1 - 0,001 pm a tloušťku 0,1 - 50 pm.
Vložená membrána může být připravena z inertního materiálu a zůstane přítomná a funkční po dokončení všech technologických kroků. Vhodná membrána je například připravena z polyethylentereftalátu perforovaného neutrony, přičemž průměr pórů je 5 - 0,05 pm a její tloušťka je 2-20 pm.
Základním požadavkem membrán je porézní struktura, která je optimálně navržena vzhledem k vlastnostem použitého materiálu tiskové pasty. Pasta musí proniknout do struktury membrány v důsledku povrchového napětí. Nesmí však z membrány vytékat. Tím lze dosáhnout toho, že vznikne kompaktní trojrozměrný celek, který může obsahovat kanálky, filtry a směšovací členy, případně další aktivní elementy.
Membrána může být vkládána i předtvarovaná nebo připravená s průchozími a pomocnými otvory. Porézní struktura membrány může být jen v její části, která je ve styku s tištěnými vrstvami. Taková membrána je připravena z kompaktního neporézního materiálu, * 9
999
9999 9999 99·
99 9» ·* ·· 9999 který je v místech styku membrány s tištěnou vrstvou perforován tak, že nejmenší vzdálenost mezi otvory je menší než pětinásobek tloušťky tištěné vrstvy. Membrána může být z kovu.
Pod označením součástky jsou v rámci předloženého vynálezu zahrnuté senzory, elementy, prvky a moduly tvořící základní část zařízení popsaných v příkladech. Originální postup výroby těchto zařízení zahrnující tisk jednotlivých vrstev ajejich motivů je znázorněn na přiložených výkresech.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je dále podrobněji objasněn na příkladech provedení, znázorněných na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je schematicky uveden postup výroby průtokového filtru, na obr.2 je schéma výsledného mikrofiltru připraveného postupem na obr.l, , na obr. 3 kapilární elektroforézy s vodivostní detekci, na obr. 4 schéma mikro-dialyzační jednotky a na obr. 5 postup její výroby, na obr. 6 postup výroby senzoru pro měření kinetiky chemických reakcí, na obr. 7 postup exaktně definované referenční elektrody, na obr. 8 planární kyslíkové elektrody, na obr. 9 výroba elektrody pro elektrokardiograf s gelem, na obr 10 průtokoměru pro plyny, na obr. 11 průtokoměru pro kapaliny, na obr. 12 kapacitního snímače tlaku, na obr. 13 snímače zrychlení, na obr. 14 akčního členu membránové pumpy, na obr. 15 zpětného ventilu, na obr. 16 membránového čerpadla a na obr. 17 kapilární elektroforézy na Si čipu s přípravou vzorku, na obr. 18 rtuťové míkroelektrody a na obr. 19 biosenzoru s definovanou bioaktivní vrstvou.
Příklady provedení vynálezu
Příklady provedení vynálezu jsou doplněny obrázky, které se ve většině případů skládají ze dvou částí: tvaru šablony, která je použita pro tisk a je umístěna v levé části obrázku;
celkového uspořádání výrobku po příslušném tisku nebo vložení membrány, který je umístěn vpravo a je zobrazen plošně nebo v řezu.
Příklad 1
Průtokový filtr vyrobený tlustovrstvou technologií
Postup výroby průtokového filtru je popsán na obrázcích la až ly. V prvním kroku (obr. la) je na keramickou podložku P natištěna vrstva T, která vytváří kanál pro vstup
4 • 9 4 filtrované kapaliny a sběrný kanál odvodu filtrátu. Je použita například polymerní pasta Du Pont 5483. Šířka kanálu je 250 pm, výška kanálu je 15 pm.
Na nevytvrzený tisk předchozí vrstvy je vložena porézní membrána M vyrobená např, z polyetylentereftalátu neucleopor spory o velikosti lpm a tloušťce 10 pm (viz obr. lb-1 ), která je opatřena čtyřmi otvory O pro přívod kapaliny a odvod filtrátu. V důsledku povrchového napětí se pasta částečně vsaje do membrány v místech styku membrány s pastou (obr. lb-2) a vznikne homogenní spojení s tištěnou vrstvou T. V místech kde je kanál zůstávají póry membrány volné (viz obr. lbí).
V třetím kroku (obr. lc) je natištěn kanál pro odvod filtrátu a kanály pro vstup filtrované kapaliny. Ve čtvrtém kroku (obr. Id) je vložena membrána M analogicky jako v druhém kroku (obr. lb).
Kroky lze dále opakovat, až je dosaženo optimálního počtu vrstev. Výrobní proces je ukončen vložením poslední membrány M (obr.lx) na níž je v kroku y natištěna uzavírající vrstva (obr. ly). Celek je plně vytvrzen zahřátím na 200 °C na 20 minut a jsou nalepeny vstup kapaliny a výstup filtrátu.
Uspořádání posledního mikrofiltru je zobrazeno na obrázku 2. Kapalina vstupuje vstupním náustkem 6 do rozváděcího kanálu 3 odkud prochází jednotlivými kanály opatřenými membránami M. Filtrát prošlý membránou je odváděn do sběrného kanálku i odkud je odváděn k výstupním náustkům 5. Vstupní a výstupní náustky jsou upevněny v držácích 4 a 2.
Výsledné parametry: Rozměry 10 x 20 mm, tloušťka aktivní vrstvy 1 mm, plocha aktivní membrány 50 mm2, průměr vstupní a výstupní trubice 1 mm.
Příklad 2
Kapilární elektroforéza s vodivostní detekcí
Postup výroby je znázorněn na obrázku 3a až obrázku 3f. V prvním kroku (obr. 3a) je na korundovou podložku P natištěn základní motiv vodivých drah vodivou např. Ag pastou Tesla 9220. V dalším kroku (obr. 3b) jsou natištěny elektrody pro elektroforézu a elektrody vodivostního detektoru E, např. zlatou pastou Du Pont 4140. Substrát je vypálen při 850 °C a vznikne základní elektrická síť. V kroku zobrazeném na obr. 3c je natištěna dielektrickou pastou 6 (například Du Pont 5483) struktura kanálů 5. Opakováním tohoto kroku je dosaženo vhodné výšky bočních stěn kanálu. V kroku zobrazeném na obr.3d je vložena membrána θ ·· ·· ·· ·· a· ·«·· z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikosti 1 μπι a tloušťce 20 μπι a opatřena otvory O. Výroba je ukončena natištěním horní krycí vrstvy (obr. 3e). Systém je vytvrzen při 200 °C 20 minut. Pro snadnější nanášení vzorku je nalepena vstupní část pro nanášení vzorku (obr. 3f)·
Systém je naplněn gelem.
Funkce: Do otvoru 2 je nanesena kapka vzorku. Připojením vysokého napětí mezí zlaté elektrody ve vstupech 2 a 4 se vzorek v důsledku elektroosmotického toku začne pohybovat z otvoru 2 do otvoru 4 kanálem V místě křížení kapilár vznikne zóna. Zapnutím vysokého napětí mezi I a 3 dojde k elektroforéze zóny z křížení 6 na kapiláře mezi 1 a 3. Průchod jednotlivých rozdělených zón je detekován vodivostním detektorem.
Příklad 3
Mikrodialyzační jednotka s biosenzorem
Postup výroby dle vynálezu může být s výhodou využit pro konstrukci mikrodialyzační jednotky pro kontinuální analýzu krve biosenzorem. Schéma jednotky je na obr.4. Přímo na injekční jehlu je integrován miniaturní systém o rozměrech 25 x 7 mm, který obsahuje tříelektrodový ampérometrický biosenzor a dialyzační celu, která umožňuje oddělení plazmy z krve a její naředění. Krev vstupuje do senzoru injekční jehlou i zavedenou do žíly pacienta. Dále protéká kanálem vytvořeným postupem dle předloženého vynálezu, přičemž od bodu 9 až po bod 8 je dno kanálu vytvořeno polopropustnou membránou. Krev je odváděná náustkem 2. Dialyzační kapalina vstupuje v místě 3 a je vedena kanálem, jehož strop je v úseku označeném 8 a 9 společný se dnem kanálu pro krev. Zde dochází k dialýze nízkomolekulárních látek z krve do dialyzačního roztoku. Dialyzační roztok prochází otvorem 10 na druhou stranu substrátu, kde je analyzován ampérometrickým enzymovým detektorem, který se skládá ze dvojice pomocných elektrod U, dvojice referenčních elektrod 12 a pracovní elektrody B pokryté enzymem. Dialyzační roztok prochází na druhou stranu Čipu otvorem 14 a z čidla je odváděn výstupem 4. Elektrody jsou připojeny kontakty 5, 6, 7.
Postup výroby dle vynálezu je znázorněn na obr. 5. Nejprve je na keramický substrát opatřený dvěma otvory natištěna struktura vodivých drah a měřících elektrod (obr. 5a). V dalším kroku (b) je natištěn základní tvar kanálku, který vymezí pracovní oblast elektrod v průtokovém uspořádání (obr. 5b). Další krok (c) využívá vynálezu a je vložena membrána z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 μπι a tloušťce 20 μιη s otvorem nad • φ « φ * *·· * · * φφφ φ φ · · φ · · y φφ «φ φφ · ·· ·*·· pracovní elektrodou (obr. 5c). Je natištěna krycí vrstva, která dokončí strop průtokového kanálku (obr. 5d). Otvor nad pracovní elektrodou je připraven pro nanesení enzymu a uzavřeni kanálku. Celek je vytvrzen. Další technologické kroky jsou provedeny na opačné straně substrátu.
V kroku (e) je natištěna struktura kanálu mezi dvěma průchozími otvory, kterým probíhá dialyzát (obr. 5e). V dalším kroku (f) je nanesena membrána (obr. 5f) připravena z acetátu celulózy (Cuprophan PM 150) o tloušťce 15 pm.
V kroku (g) je natištěn kanál pro krev (obr. 5g) a je překryt membránou z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 pm a tloušťce 20 pm v kroku (h) (obr. 5h).
V kroku (i) je vytvořen kompaktní strop struktury tiskem krycí pasty. Výroba je dokončena vsazením jehly pro vstup do žíly a náustků pro vstup a výstup dialyzátu a odvod krve (obr. 5j). Volbou výšky a šířky kanálů je možno nastavit poměr ředění dialýzované krve. Výroba je dokončena nanesením enzymu a zalepením nanášecího okénka.
Příklad 4
Senzor pro měření kinetiky chemických reakcí
V prvním kroku (a) je natištěna struktura elektrod, která se skládá z pole pracovních a referenčních elektrod (obr. 6a). V dalším kroku je vytištěna struktura kanálu, která jednak umožní míchání dvou měřených roztoků (obr. 6b), jednak vymezí pole pracovních elektrod. V kroku (c) je nanesena membrána z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 pm a tloušťce 20 pm se třemi otvory, které budou sloužit pro vstup reakčních roztoků a výstup směsi.
V kroku (d) je celý systém překryt krycí vrstvou, čímž jsou dokončeny kanálky a vstupy a výstupy kapalin.
V průtočném uspořádání senzor přímo měří časový průběh kinetiky reakce.
Příklad 5
Exaktně definovaná referenční elektroda na planárním čidle « · « · ·
Na substrát s výřezem 1 (viz obr. 7) je natištěna základní struktura elektrod (obr. 7a). V dalším tisku (b) je vytvořen kanálek pro spojení referenční elektrody se zásobníkem vnitřního elektrolytu. V dalším kroku (c) je umístěna membrána z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 pm a tloušťce 20 pm s vyříznutým otvorem pro pracovní a pomocnou elektrodu (viz obr. 7c).
V kroku (d) se provede tisk další struktury, která zpevní strop kanálu spojujícího referenční elektrodu se zásobníkem elektrolytu a upevní membránu vmiste kapalinového spoje referenční elektrody a měřeného vzorku.
Po vytvrzení je substrát obrácen. V kroku (e) je natištěna vrstva umožňující vytvoření stropu nad zásobníkem vnitřního elektrolytu referenční elektrody. Poté je do zásobníku nasypána směs Kel a CaCh. V dalším kroku (f) je nanesena membrána z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 pm a tloušťce 20 pm (obr.7f) a vytištěna krycí vrstva (obr. 7g). Pro naplnění senzoru vodou (například ponoření do vody a snižováním a zvyšováním tlaku) je senzor připraven k měření.
Příklad 6
Planární kyslíková elektroda (Clarkův článek)
Postup výroby je zcela stejný jako v příkladu 5 pouze s tím rozdílem, že v bodech b, c, d jsou použity odlišné motivy tisků, které jsou znázorněny na obr. 8, V kroku (b) (obr. 8b) je natištěna struktura, která umožňuje průchod elektrolytu do tří oblastí - oblasti referenční elektrody, oblasti pomocné elektrody a oblasti pracovní elektrody. V dalším kroku (c) je nanesena membrána (obr. 8c), která nemá žádné otvory. Struktura je uzavřena tiskem krycí vrstvy, která vymezí vstupní okénko pro vstup kyslíku. Plnění elektrolytem a dokončení zásobníku elektrolytu je provedeno podobně jako v příkladě 5 pouze s tím rozdílem, že zásobník elektrolytu je nejprve naplněn kapalinou a potom je jeho vstup uzavřen zalepením.
Příklad 7
Výroba elektrody pro elektrokardiograf s gelem
Nejprve je natištěna vrstva Ag/AgCl na plastovou podložku s kontaktem (obr. 9a). V dalším kroku (b) je natištěna podpůrná vrstva pro upevnění membrány. Struktura je ϊ ·”· · · * · · « · « · · ·»· · · · ·«* · * · · · · θ ·· ·· «· «· ·· fc·*· naplněna gelem a v kroku (d) je nanesena membrána např. z acetátu celulózy (Cuprophan PM 150) o tloušťce 15 pm (obr. 9d). Membrána je fixována tiskem poslední vrstvy v kroku (e) (viz obr. 9e).
Příklad 8
Průtokoměr pro plyny
V prvním kroku (a) (viz obr. 10a) je natištěna první vodivá struktura, která se skládá z vodičů a topného elementu 1.
V dalším kroku (b) je natištěna krycí vrstva z dielektrické pasty (obr. 10b). Celek je vypálen a připraven pro tisk měřícího můstku. Měřící můstek je vytvořen sítí vodičů a termistorů připravených tiskem termistorové pasty. Síť vytváří Wheastonův můstek, přičemž odpory 2 nejsou ovlivňovány prouděním a odpory 3 jsou ovlivňovány průtokem plynu. V dalším kroku (d) je odporová síť přikryta dielektrickou vrstvou, a to tak, že jsou otevřeny pouze měřící termistory a topný odpor (obr. lOd). V dalším kroku je vytvořen kanálek způsobem dle vynálezu. Nejprve jsou natištěny boční stěny kanálku (krok lOe). V dalším kroku je nanesena membrána z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 pm a tloušťce 20 pm (krok lOf), která je překryta krycím tiskem (krok lOg). Výrobek je dokončen vsazením náustků. Princip funkce je založen na nesymetrickém ohřevu v důsledku proudění plynu. Jeden termistor je ochlazován a druhý je ohříván. Rozvážení můstku je úměrné průtoku plynu.
Příklad 9
Průtokoměr pro kapaliny
Princip výroby průtokoměru pro kapaliny je analogický jako v předchozím případě. V prvním kroku je natištěna síť vodičů, termistorů (2, i) a vyhřívacího odporu 3 (viz obr. 11a). Struktura je překryta dielektrickou vrstvou, takže aktivní členy jsou chráněny před přímým vlivem kapaliny. Měřící kanál je připraven stejným způsobem jako v případě průtokoměru pro plyny (viz obr. 10, kroky c -h).
• »·* ♦ ♦ · · · · · 1**1
Princip funkce: Proudový puls přivedený do budícího topného odporu vytvoří v kapalině zónu se zvýšenou teplotou. Ta je v důsledku proudění přemístěna na první (2) a posléze nad druhý termistor (1). Ze známé vzdálenosti termistorů (2 a i), profilu kanálu a změřeného času průchodu teplotního pulzu mezi termistory i a 2 lze stanovit průtok kapaliny.
Příklad 10
Kapacitní snímač tlaku
Postup výroby kapacitního snímače je na obr. 12. V prvním kroku (a) je natištěna vodivá struktura s první elektrodou měřícího kondenzátoru (viz obr. 12a). V druhém kroku (b) je natištěna nosná vrstva membrány z dielektrické pasty. Současně je vytištěn i odvzdušňovací kanálek (obr. 12b). Ve třetím kroku jsou dvě možnosti výroby. Buďto je natištěna vrstva vodičů ve tvaru mezikruží (obr. 12c) nebo na syrovou vrstvu vytištěnou v kroku 12b je položena membrána např. z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 pm a tloušťce 20 pm dle způsobu podle vynálezu (obr. 12c 1). Ve čtvrtém kroku je do syrové vodivé pasty (obr. 12d) položena kovová membrána vyrobená z niklu o tloušťce 5pm, která je v místě styku se syrovou pastou perforována způsobem dle vynálezu (obr. 12d) nebo polymerní membrána např. z polyethylentereftalátu nucleopor spory o velikostí 1 pm a tloušťce 20 pm, umístěná v předchozím kroku, přetištěna vodivou pastou (viz obr. 12dl). Snímač je dokončen tiskem poslední krycí vrstvy. Odvětrávací kanálek slouží k vyrovnávání tlaku během výroby. Jakmile je celý senzor vytemperován, je kanálek zalepen a snímač je připraven k činnosti.
Postup výroby s využitím polymerní membrány je vhodný pro tlakové senzory s nižší životností a levnější. Postup s vloženou kovovou membránou je vhodnější pro senzory a kvalitnější a s vyšší životností.
Příklad 11 Kapacitní mikrofon
Jestliže je použit postup dle příkladu 10 (obr. 12) stím rozdílem, že v kroku (d) je vložena kovová membrána například niklová fólie tloušťky 5 pm, která je dostatečně tenká a :ι.<
• · • · *
Β· »* • * *· ··«· v konečné operaci otvor pro vyrovnání tlaku není uzavřen, lze při jejím dostatečném průměru dosáhnout tlakové změny způsobené vlivem chvění zvuku. Vzniká kapacitní mikrofon.
Přiklad 12
Snímač zrychlení
Snímač je zhotoven stejným způsobem jako v případě snímače tlaku. V posledním kroku však není zalepen otvor pro odvzdušnění. Dále je doplněn krok, v němž je na membránu přilepena setrvačná hmotnost, která působí změny průhybu membrány v důsledku setrvačních sil (viz obr. 13). Snímač je schematicky znázorněn na obr. 13, kde 1 je elektroda kapacitního snímače, 2 setrvačná hmotnost, 3 membrána implementovaná dle vynálezu, 4 vodivá vrstva spojující membránu 3 s vnějším kontaktem, 5 krycí vrstva senzoru, 6 kontakty pro připojení senzoru.
Příklad 13
Akční člen membránové pumpy
Akční člen membránové pumpy lze zhotovit postupem podle obr. 14. V prvním kroku (a) (viz obr. 14a) je natištěna struktura přívodního a výstupního kanálu v němž dochází ke změně objemu, jehož důsledkem je čerpání. V dalším kroku je nanesena membrána . z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 pm a tloušťce 20 pm dle vynálezu opatřena otvorem a přetištěna vrstvou dielektrického materiálu (viz obr. 14b a 14c). Tím je dokončena struktura přívodních kanálů a čerpací prostor. V dalším kroku (d) (obr. 14d) je natištěna vodivá vrstva, která vytváří přívod k piezoelektrické membráně. V dalším kroku (e) (viz obr, 14e) je vložena piezoelektrická membrána. Membrána na obr. 14e je tvořena předtvarovanou kovovou membránou, která je na krajích perforovaná způsobem dle vynálezu, což umožňuje dobré vlastnosti po vložení do tištěného materiálu. Na vydutých částech membrány je nanesena piezokeramika a další vodivá vrstva. Membrána mění svůj tvar v důsledku elektrického pole vloženého na piezokeramiku.
V dalším kroku (f) je natištěn přívodní spoj na druhou elektrodu membrány (viz obr. 14f). Konečně v posledním kroku (g) (viz obr. 14g) je celá struktura přikryta krycí vrstvou, která strukturu zpevní a zapouzdří. Vložením střídavého napětí na přívody lze docílit změny « » ~· · 4 4 · • 4 · · « *«4 4 4 * ♦ · <···«···· · • · · · V 4 * · · 4 ·« ·· ·· ·* ···♦ pracovního objemu čerpadla a po případném spojení s ventilem dosáhnout Čerpání plynu nebo kapaliny.
Příklad 14
Zpětný ventil
Schéma výroby zpětného ventilu je znázorněno na obr. 15. V prvním kroku (a) je vytištěna geometrická struktura přívodního kanálu (viz obr. 15a). V druhém kroku (b) je struktura přikryta membránou z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 pm a o síle 20 pm (viz obr. 15b) a přetištěna další vrstvou (obr. 15c), čímž je dokončena struktura přívodního kanálu. V dalším kroku (d) je přiložena membrána vyrobena například z niklové fólie o tloušťce 50 pm, částečně perforovaná ve tvaru membránového ventilu (viz obr. 15d). V dalším kroku (e) je natištěna vrstva, která umožňuje pohyb chlopně ventilu a zpevňuje upevnění chlopně (viz obr. 15e). V dalším kroku (f) je natištěna geometrická struktura výstupního kanálu (obr. 15f), která je přikryta membránou z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 1 pm a o síle 20 pm (obr. 15g). Výroba je dokončena tiskem krycí vrstvy (h), která dokončí vstupní kanálek (obr. 15h) a zpevní celou strukturu a umístěním vstupního a výstupního náustku.
Příklad 15
Membránové čerpadlo
Kombinací zpětného ventilu dle příkladu 14 a akčního členu pumpy dle příkladu 13 lze připravit elektrickou membránovou pumpu poháněnou piezoelektrickým členem (viz obr. 16).
Kapalina nebo plyn vstupují do čerpadla náustkem 1, dále postupují přes zpětný ventil 2, jehož příprava je popsána např. v příkladu 14, do prostoru, kde je měněn objem piezoelektrickou membránou 3 (viz příklad 13). Průhybem membrány a zvýšením tlaku se uzavírá ventil 2 a otevírá ventil 4 a kapalina je vytlačena z čerpadla.
Je zřejmé, že kombinací mezi uvedenými příklady lze dosáhnout vytvoření dalších složitějších přístrojů. Spojením čerpadla dle příkladu 15, kapiláry, vstupní difúzní bariéry, •9 ·
9· » • 9
9 «9 99 99 »9
9*9 *99» • 9 9·« 9 9 *
99 9*9 9 9
9 · * 9 9 * ·· «· 9999 detektoru lze vytvořit metodu flow injection analysis. Spojením čerpadla a filtru lze vytvořit aktivní filtrační jednotku. Je zřejmé, že existuje celá řada dalších významných zařízení, která lze miniaturizovat s využitím postupu dle patentu a spojením výše zmíněných příkladů použití.
Další příklad uvádí použití nové technologie dle patentu pro kombinaci tlustovrstvé technologie s mikroelektronickým prvkem.
Příklad 16
Kapilární elektroforéza na Si čipu s přípravou vzorku
Jsou známy systémy, kdy struktura kapilární elektroforézy je realizovaná na Si čipu. Nevýhodou těchto systémů je natolik náročná příprava vzorku, že výsledná analýza je mnohdy nákladnější než klasická analýza s využitím makroanalytických přístrojů. Na druhé straně má technologie využívající přímo Si čipy význačné výhody. Jsou to: vyšší rozměrová přesnost, lepší chemické vlastnosti, lepší parametry z hlediska případných nečistot, které ovlivňují měření.
Způsob výroby dle vynálezu umožňuje odstranit nevýhodu náročné přípravy vzorku, aniž ovlivní pozitivní vlastnosti Si čipu tím způsobem, že umožňuje integrovat do nosiče čipu filtrační prvky, které umožní takovou přípravu vzorku, že k Si čipu a do jeho kanálků (o cca lpm) nemohou vstoupit nečistoty, které ovlivní měření. Příklad takového systému je na obr.
17.
Na keramickém substrátu 6 je vytištěna struktura vstupních kanálků 4, opatřených vstupními náustky 2 a výstupních kanálků 5 opatřených výstupními náustky 3. Ve dně vstupních a výstupních kanálků je filtrační membrána 7 integrovaná způsobem podle vynálezu. Průchodem přes tuto membránu jsou zachyceny nečistoty a vzorek vstupuje do sběrného kanálku 8, odkud je otvorem v keramice 9 přiváděn na vstup čipu 1 Vystupující kapalina vystupuje otvorem JO do rozváděcího kanálku JT, odkud se přes membránu 7 dostává k výstupu 3. Část membrány v místě výstupního kanálku 5 může být odstraněna, čímž je dosaženo nižšího hydrodynamického otvoru.
*· «««· «* * to · · toto* · · · · • · « to* >>· ·· * « · toto· to·*·** * . . ·<·······«·
Ί Λ ·· ·· ·· *· ·· ·«··
Příklad 17
Míkrochemický reaktor (lab. on chip)
Na korundovou základní podložku je natištěna základní struktura elektrod - viz obr. 17a. V dalším kroku (b) je natištěna dielektrickou pastou základní struktura kanálu (obr. 17b). Dále je přiložena membrána zpolyethylentereftalátu nucleopor spory o velikostí 0,1 pm a tloušťce 10 pm, která má 6 otvorů (krok (c) - obr. 3c). Otvory 1-4 umožňují přístup do kanálu mezi vstupy 1, 2, 3, 4. Otvory 5 a 6 umožňují prostup látek do vyšších vrstev, které budou připraveny v dalších krocích.
V dalším kroku (d) je natištěna dielektrická vrstva, která vytvoří strop kanálu mezi vstupy 1 a 2. V místě 7 je strop kanálu průchozí (obr. 17d).
V kroku (e) je proveden tisk dielektrické pasty, kterým je vytvořen kanál, který bude sloužit k míchání roztoků z kanálu 1 - 2 a 3 - 4 (obr. 17e).
V kroku (f) je nanesena další membrána z polyethylentereftalátu nucleopor s póry o velikostí 0,1 pm a tloušťce 10 pm, která je opatřena otvory a vytvoří strop míchacího kanálu (obr. 17f).
Vytvoření stropu horního kanálu je dokončeno tiskem vrstvy v kroku (g). Prostor 8 připraven pro nanesení elektrody pro elektroosmotické plnění obou pracovních kanálů a pro elektroosmotické míchání (obr. 17h - krok (h)).
Příprava je dokončena tiskem krycí vrstvy, která celou strukturu uzavře. Vzniklé kanálky je možno opatřit náustky, jak to bylo zmíněno v minulých příkladech (krok (i) - obr. 17i).
Příklad 18
Postup výroby rtuťové mikroelektrodyje na obr. 18. V prvním krokuje natištěna vodivá struktura elektrody (viz obr. 18a). V dalším kroku je struktura přikryta membránou postupem dle vynálezu např. membránou z polyethylentereftalátu o tloušťce 20 pm a o velikosti pórů 10 pm (viz obr. 18b). V posledním krokuje celá struktura překryta dielektrickou vrstvou s otvorem nad pracovní elektrodou 1. Hotová elektroda je ponořena do rtuti a po vyčerpání vzduchu je prostor mezi pracovní elektrodou a membránou vyplněn rtutí. Průřez hotovou elektrodou je na obr. 19. Na keramické podložce J. je elektroda 2. Prostor nad elektrodou 2 je vytvořen tiskem vrstvy 3 a překrytím membrány 4 dle vynálezu, která je • 4 • · • · • 4 • · · • 4 ·* «♦·« · · 4
4 ·*· • · 4 «· ·
4 · · · ·· >· • · 4 • 4 ♦··· zpevněna vrstvou 5. Prostor 6 nad elektrodou je vyplněn rtutí, která na vnější ploše membrány vytváří pole rtuťových mikroelektrod 7.
Příklad 19
Při konstrukci biosenzorůje často problémem vytvořit definovanou bioaktivní membránu. Je-li biosenzor připraven postupem podle příkladu 18, ale s tím rozdílem, že místo rtuti je prostor nad elektrodou zaplněn bioaktivní látkou, je možno získat elektrodu s definovanou bioaktivní vrstvou.

Claims (20)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem, vyznačující se tím, že mezi tištěnými vrstvami je vložená alespoň jedna membrána.
  2. 2. Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem podle nároku 1, vyznačující se tím, že membrána je přítomna alespoň v části výsledného výrobku.
  3. 3. Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem podle nároku 1, vyznačující se tím, že membrána je opatřena otvory.
  4. 4. Součástky (elementy, prvky, moduly, výrobky) s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem podle nároku 1, vyznačující se tím, že membrána je z kompaktního neporézního materiálu, který je v místech styku membrány s tištěnou vrstvou perforován tak, že nejmenší vzdálenost mezi otvory je menší než pětinásobek tloušťky tištěné vrstvy.
  5. 5. Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem podle nároku 4, vyznačující se tím, že membrána je z kovu.
  6. 6. Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem podle nároku 1, vyznačující se tím, že membrána má póry o velikosti 50 pm až lOnm a tloušťku 1 - 200 mikrometru.
  7. 7. Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem podle nároku 6, vyznačující se tím, že membrána je z polyethylentereftalátu perforovaného neutrony s průměrem pórů 5 - 0,05 pm a tloušťky 2-20 pm.
  8. 8. Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií tiskem podle nároku 2, vyznačující se tím, že membrána je z materiálu tepelně rozložitelného.
    • * 4
    4 · ·
    4 » 4 4
    4 4 4 4
    44 44 • · 44
    4 4 4 444 4 4 4
    4 4 « • 4
    4» • 4 4
    4 4
    4 4
    4 ·
    4444
  9. 9. Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 8, vyznačující se tím, že membrána je z acetátu celulózy s průměrem pórů 1 - Ο,ΟΟΙμπι a tloušťkou 0,1-50 pm.
  10. 10. Způsob výroby součástek s trojrozměrnou strukturou tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi některé tištěné vrstvy se vkládají membrány.
  11. 11. Způsob výroby součástek s trojrozměrnou strukturou tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 11, vyznačující se tím, že tisk se provádí technologií sítotisku.
  12. 12. Způsob výroby součástek tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 10, vyznačující se tím, že se vkládají membrány mající póry o velikosti 50 pm až lOnm.
  13. 13. Způsob výroby součástek tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 11, vyznačující se tím, že vkládaná membrána je vyrobena ze stejného materiálu jako pojivo sítotiskové pasty.
  14. 14. Způsob výroby součástek tlustovrstvou technologii tiskem podle 11, vyznačující se tím, že se vkládá membrána vyrobena z materiálu tepelně rozložitelného a membrána je poté přítomna jen v části výsledného výrobku.
  15. 15. Způsob výroby součástek tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 11, vyznačující se tím, že se vkládá membrána vyrobena z materiálu, který je chemicky rozložitelný a membrána je poté přítomná jen v části výsledného výrobku
  16. 16. Způsob výroby součástek tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 12, vyznačující se tím, že se vkládá membrána připravena z polyethylentereftalátu perforovaného neutrony jejíž průměr pórů je 5 - 0,05 pm a tloušťka je 2 - 20 pm.
  17. 17. Způsob výroby součástek tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 14, vyznačující se tím, že se vkládá membrána připravena z acetátu celulózy o průměru pórů 1 - 0,00 lpm a tloušťce 0,1 - 10 pm,
    4« ·4 44 «4 *4 >4 4 4 » 4 4 4 » 4 «* 4 4 4 444 4 4 4
    4 · 444 44 44* 4 ·
    4444 444« *44 ·· ·4 44 44 «4 44*4
  18. 18. Způsob výroby součástek tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 10, vyznačující se tím, že se vkládaná membrána je opatřena otvory nezbytnými pro další technologické kroky.
  19. 19. Způsob výroby součástek tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 10, vyznačující se tím, že mezi tištěné vrstvy vkládaná membrána je připravena z kompaktního neporézního materiálu, který je v místech styku membrány s tištěnou vrstvou perforován tak, že nejmenší vzdálenost mezi otvory je menší než pětinásobek tloušťky tištěné vrstvy.
  20. 20. Způsob výroby součástek tlustovrstvou technologii tiskem podle nároku 10, vyznačující se tím, že se vkládá membrána je z kovu.
CZ20021926A 2002-06-03 2002-06-03 Soucástky s trojrozmernou strukturou pripravené tlustovrstvou technologií a zpusob jejich výroby CZ297082B6 (cs)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20021926A CZ297082B6 (cs) 2002-06-03 2002-06-03 Soucástky s trojrozmernou strukturou pripravené tlustovrstvou technologií a zpusob jejich výroby
AU2003273551A AU2003273551A1 (en) 2002-06-03 2003-06-02 Three-dimentional components prepared by thick film technology and method of producing thereof
PCT/CZ2003/000031 WO2003101887A2 (en) 2002-06-03 2003-06-02 Three-dimentional components prepared by thick film technology and method of producing thereof
EP03755891A EP1513762A2 (en) 2002-06-03 2003-06-02 Three-dimentional components prepared by thick film technology and method of producing thereof
US10/516,161 US20050204939A1 (en) 2002-06-03 2003-06-02 Three-dimentional components prepared by thick film technology and method of producing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20021926A CZ297082B6 (cs) 2002-06-03 2002-06-03 Soucástky s trojrozmernou strukturou pripravené tlustovrstvou technologií a zpusob jejich výroby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20021926A3 true CZ20021926A3 (cs) 2004-01-14
CZ297082B6 CZ297082B6 (cs) 2006-09-13

Family

ID=29591588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20021926A CZ297082B6 (cs) 2002-06-03 2002-06-03 Soucástky s trojrozmernou strukturou pripravené tlustovrstvou technologií a zpusob jejich výroby

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20050204939A1 (cs)
EP (1) EP1513762A2 (cs)
AU (1) AU2003273551A1 (cs)
CZ (1) CZ297082B6 (cs)
WO (1) WO2003101887A2 (cs)

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6036924A (en) 1997-12-04 2000-03-14 Hewlett-Packard Company Cassette of lancet cartridges for sampling blood
US6391005B1 (en) 1998-03-30 2002-05-21 Agilent Technologies, Inc. Apparatus and method for penetration with shaft having a sensor for sensing penetration depth
US8641644B2 (en) 2000-11-21 2014-02-04 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Blood testing apparatus having a rotatable cartridge with multiple lancing elements and testing means
AU2002348683A1 (en) 2001-06-12 2002-12-23 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for lancet launching device integrated onto a blood-sampling cartridge
JP4209767B2 (ja) 2001-06-12 2009-01-14 ペリカン テクノロジーズ インコーポレイテッド 皮膚の性状の一時的変化に対する適応手段を備えた自動最適化形切開器具
DE60238119D1 (de) 2001-06-12 2010-12-09 Pelikan Technologies Inc Elektrisches betätigungselement für eine lanzette
AU2002344825A1 (en) 2001-06-12 2002-12-23 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for improving success rate of blood yield from a fingerstick
US9795747B2 (en) 2010-06-02 2017-10-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Methods and apparatus for lancet actuation
US8337419B2 (en) 2002-04-19 2012-12-25 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
US9226699B2 (en) 2002-04-19 2016-01-05 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Body fluid sampling module with a continuous compression tissue interface surface
US7981056B2 (en) 2002-04-19 2011-07-19 Pelikan Technologies, Inc. Methods and apparatus for lancet actuation
DE60234597D1 (de) 2001-06-12 2010-01-14 Pelikan Technologies Inc Gerät und verfahren zur entnahme von blutproben
US9427532B2 (en) 2001-06-12 2016-08-30 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
US7041068B2 (en) 2001-06-12 2006-05-09 Pelikan Technologies, Inc. Sampling module device and method
US7229458B2 (en) 2002-04-19 2007-06-12 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7547287B2 (en) 2002-04-19 2009-06-16 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7491178B2 (en) 2002-04-19 2009-02-17 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7297122B2 (en) 2002-04-19 2007-11-20 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US9795334B2 (en) 2002-04-19 2017-10-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US8784335B2 (en) 2002-04-19 2014-07-22 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Body fluid sampling device with a capacitive sensor
US7909778B2 (en) 2002-04-19 2011-03-22 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US9314194B2 (en) 2002-04-19 2016-04-19 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
US9248267B2 (en) 2002-04-19 2016-02-02 Sanofi-Aventis Deustchland Gmbh Tissue penetration device
US7198606B2 (en) 2002-04-19 2007-04-03 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for a multi-use body fluid sampling device with analyte sensing
US7371247B2 (en) 2002-04-19 2008-05-13 Pelikan Technologies, Inc Method and apparatus for penetrating tissue
US7892183B2 (en) 2002-04-19 2011-02-22 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for body fluid sampling and analyte sensing
US7232451B2 (en) 2002-04-19 2007-06-19 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8702624B2 (en) 2006-09-29 2014-04-22 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Analyte measurement device with a single shot actuator
US8579831B2 (en) 2002-04-19 2013-11-12 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US7648468B2 (en) 2002-04-19 2010-01-19 Pelikon Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7175642B2 (en) 2002-04-19 2007-02-13 Pelikan Technologies, Inc. Methods and apparatus for lancet actuation
US7976476B2 (en) 2002-04-19 2011-07-12 Pelikan Technologies, Inc. Device and method for variable speed lancet
US7901362B2 (en) 2002-04-19 2011-03-08 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7331931B2 (en) 2002-04-19 2008-02-19 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8267870B2 (en) 2002-04-19 2012-09-18 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for body fluid sampling with hybrid actuation
US7291117B2 (en) 2002-04-19 2007-11-06 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8221334B2 (en) 2002-04-19 2012-07-17 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US7717863B2 (en) 2002-04-19 2010-05-18 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7674232B2 (en) 2002-04-19 2010-03-09 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8574895B2 (en) 2002-12-30 2013-11-05 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus using optical techniques to measure analyte levels
WO2004107964A2 (en) 2003-06-06 2004-12-16 Pelikan Technologies, Inc. Blood harvesting device with electronic control
WO2006001797A1 (en) 2004-06-14 2006-01-05 Pelikan Technologies, Inc. Low pain penetrating
US8282576B2 (en) 2003-09-29 2012-10-09 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for an improved sample capture device
US9351680B2 (en) 2003-10-14 2016-05-31 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for a variable user interface
US7822454B1 (en) 2005-01-03 2010-10-26 Pelikan Technologies, Inc. Fluid sampling device with improved analyte detecting member configuration
WO2005065414A2 (en) 2003-12-31 2005-07-21 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for improving fluidic flow and sample capture
EP1751546A2 (en) 2004-05-20 2007-02-14 Albatros Technologies GmbH &amp; Co. KG Printable hydrogel for biosensors
US9820684B2 (en) 2004-06-03 2017-11-21 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for a fluid sampling device
US8652831B2 (en) 2004-12-30 2014-02-18 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for analyte measurement test time
EP2098167A1 (en) * 2006-12-19 2009-09-09 National Institute Of Advanced Industrial Science and Technology Biosensor cartridge, method of using biosensor cartridge, biosensor device and needle-integrated sensor
EP2265324B1 (en) 2008-04-11 2015-01-28 Sanofi-Aventis Deutschland GmbH Integrated analyte measurement system
US9375169B2 (en) 2009-01-30 2016-06-28 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Cam drive for managing disposable penetrating member actions with a single motor and motor and control system
CN102740976B (zh) 2010-01-29 2016-04-20 精密公司 取样-应答微流体盒
US8965476B2 (en) 2010-04-16 2015-02-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
DE102012007854B4 (de) * 2012-04-16 2015-12-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Referenzelektrode mit poröser keramischerMembran
AU2013313053B2 (en) 2012-09-05 2015-04-30 Aprecia Pharmaceuticals LLC Three-dimensional printing system and equipment assembly
US8888480B2 (en) 2012-09-05 2014-11-18 Aprecia Pharmaceuticals Company Three-dimensional printing system and equipment assembly
KR102102123B1 (ko) 2012-12-21 2020-04-20 퍼킨엘머 헬스 사이언시즈, 아이엔씨. 유체 공학 회로 및 관련 제조 방법
KR20150097764A (ko) 2012-12-21 2015-08-26 마이크로닉스 인코포레이티드. 휴대형 형광 검출 시스템 및 미량분석 카트리지
JP6935167B2 (ja) 2012-12-21 2021-09-15 ペルキネルマー ヘルス サイエンシーズ， インコーポレイテッド マイクロ流体使用のための低弾性フィルム
CN109908355B (zh) 2013-03-15 2022-11-15 阿普雷奇亚制药有限责任公司 包含左乙拉西坦的快速分散剂型
JP6484222B2 (ja) 2013-05-07 2019-03-13 マイクロニクス， インコーポレイテッド 核酸の調製および分析のためのデバイス
CA2911303C (en) 2013-05-07 2021-02-16 Micronics, Inc. Methods for preparation of nucleic acid-containing samples using clay minerals and alkaline solutions
US10386377B2 (en) 2013-05-07 2019-08-20 Micronics, Inc. Microfluidic devices and methods for performing serum separation and blood cross-matching
DE102015204793A1 (de) * 2015-03-17 2016-09-22 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten einer Zielzellen enthaltenden Probe biologischen Materials
CN107921471B (zh) 2015-08-21 2023-05-23 阿普雷奇亚制药有限责任公司 三维打印系统和设备组件
US10765658B2 (en) 2016-06-22 2020-09-08 Mastix LLC Oral compositions delivering therapeutically effective amounts of cannabinoids

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5517507B2 (cs) * 1972-06-29 1980-05-12
JPS5335163A (en) * 1976-09-14 1978-04-01 Hitachi Chemical Co Ltd Method of producing printed circuit board substrate having through hole from metallic material
US5312590A (en) * 1989-04-24 1994-05-17 National University Of Singapore Amperometric sensor for single and multicomponent analysis
GB9309797D0 (en) * 1993-05-12 1993-06-23 Medisense Inc Electrochemical sensors
US5617850A (en) * 1994-03-24 1997-04-08 Gold Standard Medical Corp. Gas probe
US5997817A (en) * 1997-12-05 1999-12-07 Roche Diagnostics Corporation Electrochemical biosensor test strip
CA2394275A1 (en) * 1999-12-15 2001-06-21 Motorola, Inc. Apparatus for performing biological reactions

Also Published As

Publication number Publication date
EP1513762A2 (en) 2005-03-16
AU2003273551A8 (en) 2003-12-19
WO2003101887A3 (en) 2004-09-23
WO2003101887A2 (en) 2003-12-11
US20050204939A1 (en) 2005-09-22
CZ297082B6 (cs) 2006-09-13
AU2003273551A1 (en) 2003-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20021926A3 (cs) Součástky s trojrozměrnou strukturou připravené tlustovrstvou technologií a způsob jejich výroby
US6287438B1 (en) Sampling system for analytes which are fluid or in fluids and process for its production
JP4213160B2 (ja) 膜タンパク質分析用平面脂質二重膜の形成方法とその装置
EP1429992B1 (en) Flexible structure with integrated sensor/actuator
US6790599B1 (en) Microfluidic devices and manufacture thereof
RU2243545C2 (ru) Электрохимический элемент
EP1291650B1 (en) Biosensor and method for manufacturing the same
EP3421982B1 (en) Heterogeneous membrane reference electrodes
CN101421616A (zh) 安培计检测优化的小型化生物传感器
US6022463A (en) Sensors with subminiature through holes
WO2014108082A1 (zh) 用于体液中物质实时检测的微型生物芯片
JPS61502419A (ja) 特異的反応性サンプルの収集及び試験デバイス並びにその製造方法
JP2005513500A (ja) マイクロバンド電極
CN101258397A (zh) 微流装置和制备及使用方法
WO2018152296A1 (en) Enhanced sensitivity and specificity for point-of-care (poc) micro biochip
EP0494382A1 (en) Cathode in a layered circuit and electrochemical cell for measurement of oxygen in fluids
JP2024119814A (ja) マイクロ流路構造体、マイクロ流路構造体の製造方法及びマイクロ流路デバイス
CN111051885A (zh) 检测系统及生产方法
Luo et al. An integrated low temperature co-fired ceramic-based Clark-type oxygen sensor
WO1998040731A1 (en) Method for fabricating wiring substrate with subminiature thru-holes
CN113454448B (zh) 具有可编程传感腔的生物传感器
JP2003503702A (ja) 汎用トランスデューサ
WO2018053108A1 (en) Microplates and open-channel microfluidics devices including coated and uncoated cellophane
WO1997043634A1 (en) Sensors with subminiature through holes, and method for fabricating such sensors
KR102088467B1 (ko) 지질막 제작용 필름 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20120603