ITBO20090808A1 - Sistema microfluidico - Google Patents
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Description
“SISTEMA MICROFLUIDICOâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad un sistema microfluidico.
Nel campo microfluidico à ̈ noto un tipo di sistema comprendente un canale, il quale include due tratti tra loro collegati da una valvola. La valvola solitamente include un setto disposto lungo il canale per separare i due tratti ed una membrana di un materiale elastomerico collegata ad una parete del canale in corrispondenza di due fori, ciascuno dei quali à ̈ disposto ad una estremità di un rispettivo tratto in corrispondenza del setto. La valvola, inoltre, comprende un attuatore pneumatico, il quale à ̈ atto: da un lato, a creare una depressione in modo da deformare la membrana e, quindi, mettere in comunicazione i due tratti del canale; da l’altro lato, ad esercitare una pressione per spingere la membrana contro la parete del canale in modo da chiudere i due fori ed isolare i due tratti.
Valvole e circuiti noti del tipo sopra indicato sono ad esempio descritti in WO2008115626 (si veda in particolare la figura 2) ed in WO2004061085 (si veda in particolare le figure 1A-1E) e presentano diversi inconvenienti.
Una prima serie di inconvenienti deriva dal fatto che à ̈ necessario che l’attuatore pneumatico sia sempre attivo (sia quando si vuole aprire, sia quando si vuole chiudere la valvola). Ciò determina un uso di energia ed un usura elevati. Si noti, inoltre, che attuatori pneumatici delle corrette dimensioni in grado di creare sia una depressione che una compressione sono relativamente complessi e costosi.
Inoltre, à ̈ importante notare che la preparazione di questo tipo di valvole à ̈ spesso complessa poiché à ̈ sovente necessario legare selettivamente la membrana alla parete del canale e non al setto.
Ulteriori limiti dello stato dell’arte sono legati al fatto che non à ̈ sempre possibile mantenere correttamente in posizione la membrana e/o ottenere un efficace accoppiamento tra la membrana ed il setto.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un sistema microfluidico, il quale permetta di superare, almeno parzialmente, gli inconvenienti dello stato dell’arte e sia, nel contempo, di facile ed economica realizzazione.
Secondo la presente invenzione, vengono forniti un sistema microfluidico secondo quanto licitato nella rivendicazione indipendente che segue e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti direttamente od indirettamente dalla rivendicazione indipendente.
A meno che non sia esplicitamente differentemente specificato, nel presente testo i seguenti termini presentano il significato indicato qui sotto.
Per diametro equivalente di una sezione si intende il diametro di un cerchio presentante la medesima area della sezione.
Per sezione di un canale o di un condotto si intende la sezione sostanzialmente perpendicolare all’estensione longitudinale del canale (o condotto) ovvero alla direzione di avanzamento del fluido nel canale (o condotto).
Per diametro equivalente di un foro si intende il diametro di un cerchio presentante la medesima area della sezione trasversale di minori dimensioni del foro stesso.
Per sistema microfluidico si intende un sistema comprendente almeno un canale microfluidico ed una valvola disposta lungo il canale.
Per canale microfluidico si intende un canale presentante una sezione con diametro equivalente inferiore a 0,5 mm.
L’invenzione viene di seguito descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi d’attuazione non limitativi, in cui:
- la figura 1 à ̈ una vista dall’alto con particolari asportati per chiarezza di un sistema microfluidico realizzato in accordo con la presente invenzione;
- la figura 2 Ã ̈ una sezione lungo il piano II-II del sistema microfluidico della figura 1;
- le figure 3 e 4 illustrano particolari della sezione della figura 2 in due diverse conformazioni operative;
- la figura 5 à ̈ una sezione di un’ulteriore forma d’attuazione di un sistema microfluidico realizzato in accordo con la presente invenzione;
- le figure 6 e 7 illustrano due fasi della realizzazione di componenti del sistema microfluidico della figura 5;
- la figura 8 illustra dei componenti del sistema delle figure 9 e 10;
- le figure 9 e 10 illustrano particolari di una sezione laterale di una forma d’attuazione di un sistema realizzato in accordo con la presente invenzione;
- le figure 11 e 12 illustrano una fase di assemblaggio di componenti del sistema microfluidico della figura 13;
- la figura 13 illustra particolari di una sezione laterale di una forma d’attuazione di un sistema realizzato in accordo con la presente invenzione;
- la figura 14 illustra un componente del sistema della figura 13;
- le figure 15 e 16 illustrano due fasi della realizzazione di componenti del sistema microfluidico della figura 17;
- la figura 17 illustra particolari di una sezione laterale di una forma d’attuazione di un sistema realizzato in accordo con la presente invenzione;
- le figure 18 e 19 illustrano due fasi della realizzazione dei componenti della figura 20;
- la figura 20 illustra componenti del sistema della figura 1; e
- le figure 21 e 22 illustrano due fasi della realizzazione del componente della figura 14.
Nella figure 1, con 1 à ̈ indicato nel suo complesso un sistema microfluidico comprendente un canale 2 microfluidico ed una valvola 3, la quale à ̈ atta a regolare il trasferimento di fluido (in particolare di liquido) da un tratto 4 ad un tratto 5 (e/o viceversa) del canale 2 stesso.
Il sistema 1 comprende una parete 6 di supporto, la quale funge da parete inferiore del canale 2; una parete 7 di copertura, la quale funge da parete superiore del canale 2; ed un elemento distanziatore 8 (parzialmente illustrato), il quale collega a tenuta di fluido la parete 6 e la parete 7 e delimita lateralmente ed alle estremità (non illustrate) il canale 2. In particolare, l’elemento distanziatore 8 comprende due porzioni di estremità (non illustrate); e due porzioni laterali (illustrate parzialmente nella figura 1), che si estendono senza soluzione di continuità , parallelamente al piano del foglio della figura 2, da bande opposte delle porzioni di estremità (non illustrate) in modo da collegare a tenuta di fluido la parete 6 e la parete 7. Le porzioni laterali sono trasversali (in particolare, sostanzialmente perpendicolari) e collegate a tenuta di fluido alle porzioni di estremità (non illustrate).
La parete 7 presenta un foro 9, il quale à ̈ disposto tra i tratti 4 e 5; e, secondo alcune forme d’attuazione, due fori di estremità (non illustrati), i quali sono disposti in corrispondenza di estremità opposte del canale 2 e sono atti a mettere in contatto il canale 2 con ulteriori condotti/canali (non illustrati) del sistema 1 o con l’esterno. La parete 7 presenta una superficie interna IS parzialmente (in particolare, superiormente) delimitante il canale 2.
Secondo alcune forme di attuazione, la parete 6 à ̈ di silicio; la parete 7 à ̈ di vetro; l’elemento distanziatore 8 à ̈ di un materiale photoresist.
Per materiale photoresist si intende un materiale ottenuto da un materiale che à ̈ sensibile alle radiazioni elettromagnetiche (in particolare, nel campo del visibile e dell’infrarosso) e che, se esposto a tali radiazioni elettromagnetiche, può diventare solubile (in questo caso il materiale photoresist à ̈ photoresist positivo) o insolubile (in questo caso il materiale photoresist à ̈ photoresist negativo) a particolari solventi (solitamente chiamati photoresist developer).
Secondo alcune forme d’attuazione, il materiale photoresist à ̈ photoresist negativo.
Secondo alcune forme d’attuazione, il materiale photoresist à ̈ scelto nel gruppo consistente di: polimero acrilico, polimetilglutarimide, SU-8 almeno parzialmente reticolato ed una miscela di diazonaftochinone con resina di fenolformaldeide. In particolare, il materiale photoresist à ̈ scelto nel gruppo consistente di: polimero acrilico, SU-8 almeno parzialmente reticolato.
Nel presente testo, per polimero acrilico si intende un polimero ottenuto dalla polimerizzazione di almeno un monomero acrilico. In particolare, per polimero acrilico si intende un polimero ottenuto dalla polimerizzazione di un monomero acrilico.
Il monomero acrilico à ̈ scelto tra esteri alchilici dell’acido acrilico o dell’acido metacrilico, in cui, in particolare, l’alchile presenta da uno a sei atomi di carbonio.
Secondo alcune forme d’attuazione, il monomero acrilico à ̈ scelto nel gruppo consistente di: metilmetacrilato (MMA), etilmetacrilato, propilmetacrilato, butilmetacrilato, metilacrilato, etilacrilato, butilacrilato. Vantaggiosamente, il monomero acrilico à ̈ scelto nel gruppo consistente di: metilacrilato, etilacrilato, butilacrilato. In particolare, il polimero acrilico à ̈ un polimetilacrilato.
Vantaggiosamente, il polimero acrilico à ̈ reticolato. Secondo specifiche forme d’attuazione, il photoresist à ̈ ottenuto mediante trattamento con radiazioni luminose del Dryresist Ordyl SY300 della Elga Europe
Secondo ulteriori forme d’attuazione, la parete 6, la parete 7 e l’elemento distanziatore 8 possono essere di materiale differenti da quelli sopra indicati.
Il canale 2 presenta una sezione con diametro equivalente da 10 mm a 0,5 mm. Secondo alcune forme di attuazione, la sezione del canale 2 Ã ̈ sostanzialmente costante.
Il foro 9 presenta un diametro equivalente da 100 mm a 1 mm. Vantaggiosamente, il foro 9 presenta un diametro equivalente da 200 mm a 1 mm. Secondo alcune forme di attuazione, il foro 9 presenta un diametro inferiore a 0,5 mm.
Le dimensioni indicate nel presente testo possono essere misurate in modo standard con dei profilometri.
Secondo alcune forme di attuazione il foro 9 presenta una forma scelta nel gruppo consistente di: sostanzialmente tronco-conica, sostanzialmente tronco-piramidale, sostanzialmente parallelepipeda, sostanzialmente cilindrica. Vantaggiosamente, i fori 9 presentano una forma sostanzialmente tronco-conica, sostanzialmente troncopiramidale (in particolare sostanzialmente tronco-conica -come nella forma d’attuazione illustrata nelle figure 1 e 2).
La valvola 3 include un elemento di chiusura 10 comprendente (in particolare, costituito di) un materiale sostanzialmente elastico (in particolare, un elastomero); ed un attuatore 11, il quale à ̈ atto a portare l’elemento di chiusura 10 da una conformazione di bloccaggio (illustrata nella figura 3) ad una posizione di apertura (illustrata nella figura 4).
Secondo alcune forme d’attuazione, l’attuatore 11 comprende un sistema aspirante (in particolare una pompa).
Secondo alcune specifiche forme di attuazione, l’elemento di chiusura 10 può essere costituito da un unico materiale elastomerico (vale a dire un elastomero) o da una combinazione (ad esempio una miscela) di più materiali elastomerici tra loro differenti.
Vantaggiosamente, l’elastomero comprende (in particolare consiste di) un silicone, in particolare una gomma siliconica. Secondo alcune forme di attuazione, il silicone presenta la seguente formula:
[R2SiO]n
in cui n à ̈ un numero intero maggiore di 4, ciascun R à ̈ scelto, indipendentemente dagli altri, nel gruppo consistente in: metile, etile, propile.
Secondo alcune forme di attuazione l’elastomero comprende (ovvero à ̈ costituito da) un solo silicone o, alternativamente, più siliconi tra loro differenti.
Vantaggiosamente, l’elastomero presenta un modulo elastico da 750 KPa a 2500 KPa.
Il sistema 1 microfluidico (in particolare, la valvola 3) comprende, inoltre, un setto 12 disposto all’interno del canale 2 microfluidico tra i tratti 4 e 5.
Il setto 12 à ̈ atto a separare tra loro i tratti 4 e 5. Quando l’elemento di chiusura 10 à ̈ nella conformazione di bloccaggio (figura 3), l’elemento di chiusura 10 à ̈ atto cooperare con il (in particolare à ̈ a contatto del) setto 12 per isolare a tenuta di fluido il tratto 4 rispetto al tratto 5. In particolare, nella conformazione di bloccaggio, l’elemento di chiusura 10 à ̈ atto a chiudere superiormente le estremità aperte dei tratti 4 e 5. Quando l’elemento di chiusura 10 à ̈ nella conformazione di apertura (figura 4), il setto 12 e l’elemento di chiusura 10 sono tra loro distanziati, ed il fluido (in particolare il liquido) può passare dal tratto 4 al tratto 5 (o viceversa) “scavalcando†il setto 12.
Vantaggiosamente, il setto 12 si estende dalla parete 6 per un’altezza sostanzialmente uguale alla distanza tra le pareti 6 e 7 in corrispondenza del foro 9. In questa maniera, in condizioni di riposo (vale a dire quando l’attuatore 11 non esercita pressione né negativa né positiva sull’elemento di chiusura 10), l’elemento di chiusura 10 à ̈ a contatto con il setto 12.
Secondo alcune vantaggiose forme d’attuazione, il setto 12 à ̈ collegato (in particolare forma un unico pezzo assieme) all’elemento distanziatore 8. Vantaggiosamente, (quindi) l’elemento distanziatore 8 ed il setto 12 sono del medesimo materiale. In particolare, il setto 12 à ̈ di un materiale photoresist.
L’elemento di chiusura 10 à ̈ legato alla parete 7 in corrispondenza del foro 9 e presenta una superficie di contrasto 13, la quale à ̈ in contatto con il setto 12 e si estende complanarmente alla detta superficie interna IS. Secondo alcune forme d’attuazione, l’elemento di chiusura 10 comprende una porzione di chiusura 14, la quale presenta la superficie di contrasto 13 ed à ̈ deformabile in modo da allontanarsi dal setto 12 quando l’attuatore 11 porta l’elemento di chiusura 10 nella conformazione di apertura; ed almeno una porzione laterale 15 che sia aggetta dal bordo della porzione di chiusura 14, verso l’esterno e lungo una superficie 16 di delimitazione del detto foro 9. Vantaggiosamente, la porzione di chiusura 14 à ̈ sostanzialmente una membrana.
Secondo alcune forme d’attuazione, la porzione laterale 15 si estende lungo tutto il bordo perimetrale della porzione di chiusura 14.
Secondo specifiche forme d’attuazione, l’elemento di chiusura 10 presenta una larghezza da 700mm a 2mm; la porzione di chiusura 14 presenta uno spessore da 100 a 200 mm; la porzione laterale 15 presenta un’altezza a partire dalla porzione di chiusura 14 da circa 110 mm a circa 700 mm.
Vantaggiosamente, la porzione laterale 15 si estende fino ad almeno un bordo esterno 17 di delimitazione del foro 9. In particolare, la porzione laterale 15 si estende lungo (almeno) tutta la superficie 16 di delimitazione del foro 9.
Secondo la forma d’attuazione illustrata nella figura 2, l’attuatore 11 à ̈ un sistema aspirante (in particolare una pompa) ed à ̈ collegato a tenuta di fluido al foro 9 mediante un condotto 18. Vantaggiosamente, in uso, l’attuatore 11 esercita una pressione positiva sull’elemento di chiusura 10 in modo da spingere l’elemento di chiusura 10 contro il setto 12 (figura 3 - conformazione di bloccaggio). In questa maniera viene migliorata la tenuta tra l’elemento di chiusura 10 ed il setto 12.
Secondo altre forme d’attuazione, l’attuatore à ̈ un sistema che agisce in modo meccanico sull’elemento di chiusura 10. L’azione meccanica può essere esercitata da un asta 21 (per apertura o chiusura) o da un pistone (solo per la chiusura). L’azione meccanica può essere determinata a sua volta da un sistema elettromeccanico (quale ad esempio un’elettrocalamita che determina uno spostamento dell’asta o pistone, o da un sistema a vite collegato ad un motore), o da un sistema puramente meccanico (quale ad esempio una molla).
L’attuatore permette di commutare tra valvola aperta e valvola chiusa, secondo uno dei seguenti metodi o combinazioni dei medesimi:
1. chiusura:
a. Pneumatica, mediante un condotto atto a creare una pressione sul lato esterno dell’elemento di chiusura;
b. Meccanica, mediante un’asta o pistone, atti ad esercitare una pressione sull’elemento di chiusura;
c. Mediante pre-tensionamento dell’elemento di chiusura 10, che ne determina un accoppiamento a tenuta di fluido con il setto 12;
2. apertura:
a. pneumatica (mediante un condotto atto a creare una depressione sul lato esterno dell’elemento di chiusura)
b. meccanica (mediante un’asta o pistone, atti ad esercitare una depressione sull’elemento di chiusura) c. Mediante pre-tensionamento dell’elemento di chiusura 10, che ne determina, a riposo, una deflessione verso l’esterno del canale microfluidico, creando un cammino per il fluido al di sopra del setto 12;
Quando si desidera mettere in collegamento i tratti 4 e 5, il funzionamento dell’attuatore 11 viene invertito. L’attuatore 11 esercita (quindi) una pressione negativa (aspirazione) sull’elemento di chiusura 10 in modo da deformare l’elemento di chiusura 10 stesso e separarlo dal setto 12 (figura 4 - conformazione di apertura). In questo modo, i tratti 4 e 5 sono posti in collegamento tra loro.
Secondo alcune forme d’attuazione, l’elemento di chiusura 10 e la parete 7 presentano tra loro un collegamento scelto nel gruppo consistente di: collegamento ad incastro, collegamento adesivo, collegamento a contrasto ed una loro combinazione. Vantaggiosamente, tale collegamento à ̈ sostanzialmente a tenuta di fluido.
Come illustrato per le forme d’attuazione delle figure 1-4 e 17, la porzione laterale 15 e la superficie 16 di delimitazione del foro 9 sono tra loro legate mediante un collegamento adesivo. Vantaggiosamente, il collegamento adesivo à ̈ ottenuto per trattamento al plasma. Secondo alcune forme d’attuazione, il collegamento adesivo à ̈ ottenuto per polimerizzazione o indurimento (reticolazione) in situ (vale a dire all’interno del foro 9) di un materiale almeno parzialmente polimerizzabile o induribile (reticolabile) per ottenere l’elemento di chiusura 10.
La forma d’attuazione illustrata nella figura 17 differisce dalla forma d’attuazione delle figure 1-4 essenzialmente per la forma dell’elemento di chiusura 10, il quale, in questo caso, presenta una porzione 20 in rilevo che si estende lungo il bordo della porzione di chiusura 14. La porzione 20 funge da guarnizione e permette di migliorare il collegamento a tenuta di fluido con il condotto 18.
Secondo alcune forme d’attuazione (si veda ad esempio la figura 13), la porzione laterale 15 presenta ad una propria estremità opposta alla porzione di chiusura 14 una sede 19, la quale à ̈ impegnata dal bordo esterno 17 di delimitazione del foro 9 in modo da definire un collegamento ad incastro.
Secondo alcune forme d’attuazione, come ad esempio quelle illustrate nelle figure 13, 9, e 10, il foro 9 à ̈ rastremato dal canale 2 microfluidico verso l’esterno (in altre parole, si allarga verso l’interno) in modo da definire assieme alla porzione laterale 15 un collegamento a contrasto. In particolare, si noti che l’elemento di chiusura 10 rimane correttamente all’interno del foro 9 grazie alla cooperazione della superficie 16 di delimitazione e del setto 12.
Nella variante illustrata nelle figure 9 e 10, l’attuatore 11 comprende un’asta 21 d’azionamento la quale presenta una testa incastrata in una sede 22 dell’elemento di chiusura 10.
Si noti che, vantaggiosamente, la porzione laterale 15 presenta una forma complementare a quella del foro 9 ed, in particolare, della superficie 16 delimitazione.
Il sistema 1 in accordo con la presente invenzione risulta presentare diversi vantaggi rispetto allo stato della tecnica.
In particolare, non à ̈ necessario che l’attuatore 11 sia sempre attivo. A questo riguardo, si può notare che l’inusuale geometria del sistema 1 (ed in particolare, dell’elemento di chiusura 10 e del setto 12) fa sì che, in condizioni di riposo (vale a dire, quando l’attuatore 11 non esercita né una pressione negativa né una pressione positiva), l’elemento di chiusura 10 coopera con il setto 12 in modo sufficiente da isolare i tratti 4 e 5. Inoltre, quando viene esercitata una pressione positiva sull’elemento di chiusura 10, l’accoppiamento tra l’elemento di chiusura 10 ed il setto 12 risulta particolarmente efficace.
Un ulteriore vantaggio del sistema 1 in accordo con la presente invenzione à ̈ legato al fatto che l’accoppiamento tra l’elemento di chiusura 10 e la parete 7 à ̈ particolarmente semplice e stabile.
Il sistema 1 in accordo con la presente invenzione può essere vantaggiosamente utilizzato in un apparato per la separazione di particelle come ad esempio descritto in una delle domande di brevetto italiano e le loro eventuali corrispondenti estere: BO2009A000152, BO2009A000153, BO2009A000154, BO2009A000155.
A meno che non sia esplicitamente indicato il contrario, il contenuto dei riferimenti (articoli, testi, domande di brevetto ecc.) citati in questo testo à ̈ qui integralmente richiamato per completezza di descrizione. In particolare i menzionati riferimenti sono qui incorporati per riferimento.
Ulteriori caratteristiche della presente invenzione risulteranno dalla descrizione che segue di alcuni esempi meramente illustrativi e non limitativi della realizzazione del sistema 1 microfluidico.
Esempio 1
Questo esempio descrive la realizzazione dell’elemento di chiusura 10 della forma d’attuazione delle figure 1-4.
L’elemento di chiusura 10 viene realizzato in PDMS (polidimetilsilossano) (Sylgard 184<®>della Dow Corning - si noti, tuttavia, che altri materiali possono essere utilizzati).
L’agente indurente del PDMS (tetrametiltetravinilciclotetrasilossano) e la base vengono miscelati in rapporto 1:10 e la miscela così ottenuta viene versata in uno foro 9 (figura 18) di una parete 7 di copertura, il quale foro 9 à ̈ chiuso inferiormente da uno stampo di base 23. Il PDMS viene degassato in una camera a vuoto per un ora. Un coperchio 24 viene disposto sul foro 9 per rimuovere l’eccesso di PDMS e confrormare l’elemento di chiusura 10 (figura 19). La parete 7 viene inserita in un forno per 2 ore ad 80°C. L’elemento di chiusura 10 viene, quindi, ottenuto già legato alla parete 7.
Esempio 2
Questo esempio descrive una realizzazione alternativa dell’elemento di chiusura 10 della forma d’attuazione delle figure 1-4.
L’elemento di chiusura 10 viene realizzato in PDMS (polidimetilsilossano) (Sylgard 184<®>della Dow Corning - si noti, tuttavia, che altri materiali possono essere utilizzati).
L’agente indurente del PDMS (tetrametiltetravinilciclotetrasilossano) e la base vengono miscelati in rapporto 1:10 e la miscela così ottenuta viene versata in uno stampo che riproduce in negativo la forma dell’elemento di chiusura 10. Il PDMS viene degassato in una camera a vuoto per un ora. Un coperchio viene disposto sullo stampo 26 per rimuovere l’eccesso di PDMS. Lo stampo coperto viene inserito in un forno per 2 ore ad 80°C. L’elemento di chiusura 10 viene, quindi estratto dallo stampo utilizzando un cutter.
L’elemento di chiusura 10 e la parete 7 vengono trattati in un reattore al plasma (Gambetti Plasma, Modello Tucano) utilizzando i parametri riportati in tabella 1 in miscela di O2/N2.
Tabella 1
Attivazione al plasma
Potenza, W 40
Voltaggio, V 360
Pressione, mbar 0,3-0,4
Tempo, sec 35
L’elemento di chiusura 10 viene quindi inserito nel foro 9 e si à ̈ legato alla superficie 16 delimitazione grazie al menzionato trattamento al plasma.
Esempio 3
Questo esempio descrive la realizzazione dell’elemento di chiusura 10 della forma d’attuazione della figura 5.
Seguendo la procedura descritta nell’esempio 1 ed utilizzando uno stampo di base 23, un coperchio 24 ed una parete 7 all’uopo e come illustrato nelle figure 6 e 7 viene ottenuto l’elemento di chiusura 10 della figura 5.
Esempio 4
Questo esempio descrive la realizzazione dell’elemento di chiusura 10 della forma d’attuazione della figura 17.
Seguendo la procedura descritta nell’esempio 1 ed utilizzando uno stampo di base 23, un coperchio 24 ed una parete 7 all’uopo e come illustrato nelle figure 15 e 16 viene ottenuto l’elemento di chiusura 10 della figura 17.
Esempio 5
Questo esempio descrive la realizzazione dell’elemento di chiusura 10 della forma d’attuazione della figura 13 (ovvero 14).
Seguendo la procedura descritta nell’esempio 2 ed utilizzando uno stampo di base 23, un coperchio 24 ed uno stampo intermedio 25 all’uopo e come illustrato nelle figure 6 e 7 viene ottenuto l’elemento di chiusura della figura 13.
La combinazione dell’elemento di chiusura 10 con la relativa parete 7 viene ottenuta per incastro come illustrato nelle figure 11 e 12.
Esempio 6
Questo esempio descrive la realizzazione del sistema 1 microfluidico illustrato nelle figure 1-4.
Sulla parete 6 di silicio (figura 11) (spessore 600 mm) viene laminato a 90° uno strato di foto-polimero (Dryresist in particolare Ordyl SY300, Elga Europe) (spessore 90 mm). Lo strato viene, quindi, parzialmente protetto da una maschera fotolitografica (una trasparenza -slide - trasparente stampata con una risoluzione di 24000 DPI) (figura 12) e sottoposto a radiazioni UV (150W) per 15 secondi in modo che le aree dello strato esposte (vale a dire non coperte dalle parti scure della maschera) polimerizzino. Una volta effettuata selettivamente la polimerizzazione, la parte non polimerizzata viene rimossa immergendo la parete 6 laminata in uno sviluppatore (developer) (BMR developer - miscela di xilene, 2-butossietilacetato, miscela di isomeri).
A questo punto, la parete 6 con il relativo elemento distanziatore 8 ed il setto 12 così ottenuti vengono messi in un forno a 50°C per 1 ora per ottenere un essiccamento.
Uno strato in vetro della parete 7 (spessore 500mm) viene realizzato mediante fresatura. I fori 9 e di estremità presentano una forma tronco-conica con la parte inferiore avente diametro di 700 mm e la parte superiore avente diametro di 1200 mm.
Il menzionato strato in vetro viene combinato con l’elemento di chiusura 10 in accordo con quanto descritto nell’esempio 1.
La parete 7 viene premuta contro l’elemento distanziatore 8 per 80 minuti alla temperatura di 95°C per ottenere un legame termico.
Esempio 7
La procedura dell’esempio 6 viene ripetuta per ciascuna combinazione elemento di chiusura 10 - parete 7 descritta negli esempi da 2 a 5 in modo da ottenere rispettivi sistemi microfluidici.
Claims (1)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Sistema microfluidico comprendente almeno un canale (2) microfluidico, il quale presenta una sezione con un diametro equivalente inferiore ad 0,5 mm ed a sua volta comprende un primo tratto (4), almeno un secondo tratto (5) ed almeno una parete (7), che à ̈ dotata di almeno un foro (9) disposto tra il primo ed il secondo tratto (4, 5) e presenta una superficie interna (IS) almeno parzialmente delimitante il canale (2) microfluidico; ed almeno una valvola (3), la quale à ̈ disposta lungo il canale (2) microfluidico in corrispondenza del foro (9) e comprende un attuatore (11), un elemento di chiusura (10) comprendente almeno un materiale sostanzialmente elastico ed un setto (12) disposto all’interno del canale (2) microfluidico, tra il primo ed il secondo tratto (4, 5); l’attuatore à ̈ atto a movimentare l’elemento di chiusura (10) tra una conformazione di bloccaggio, nella quale l’elemento di chiusura (10) coopera con il setto (12) in modo da sostanzialmente isolare tra loro il primo ed il secondo tratto (4, 5), ed una conformazione di apertura, nella quale il primo ed il secondo tratto (4, 5) sono tra loro in comunicazione; il sistema (1) essendo caratterizzato dal fatto che l’elemento di chiusura (10) à ̈ legato alla parete (7) in corrispondenza del foro (9) e presenta una superficie di contrasto (13), la quale à ̈ a contatto con il setto (12) e si estende complanarmente alla detta superficie interna (IS). 2.- Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui l’elemento di chiusura (10) e la parete (7) presentano un collegamento sostanzialmente a tenuta di fluido scelto nel gruppo consistente di: collegamento ad incastro, collegamento adesivo, collegamento a contrasto ed una loro combinazione. 3.- Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’elemento di chiusura (10) comprende una porzione di chiusura (14), la quale presenta la detta superficie di contrasto (13) ed à ̈ deformabile in modo da allontanarsi dal setto (12) quando l’attuatore (11) porta l’elemento di chiusura (10) nella conformazione di apertura; ed almeno una porzione laterale (15) che sia estende dal bordo della porzione di chiusura (10) verso l’esterno lungo una superficie (16) di delimitazione del detto foro (9). 4.- Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui la porzione di chiusura (14) à ̈ sostanzialmente a forma di membrana; la porzione laterale (15) estendendosi fino ad almeno un bordo esterno (17) di delimitazione del foro (9); in particolare, la porzione laterale (15) estendendosi lungo almeno tutta la superficie (16) di delimitazione. 5.- Sistema secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui la porzione laterale (15) e la superficie (16) di delimitazione del foro (9) sono tra loro legate mediante un collegamento adesivo. 6.- Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui il collegamento adesivo à ̈ ottenuto per trattamento al plasma. 7.- Sistema secondo una delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui la porzione laterale (15) presenta ad una propria estremità opposta alla porzione di chiusura (14) una sede (19), la quale à ̈ impegnata da un bordo esterno (17) di delimitazione del foro (9) in modo da definire un collegamento ad incastro. 8.- Sistema secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, in cui il foro (9) à ̈ rastremato dal canale (2) microfluidico verso l’esterno in modo da definire assieme alla porzione laterale (15) un collegamento a contrasto. 9.- Sistema secondo una delle rivendicazioni da 3 a 8, in cui la porzione laterale (15) si estende lungo tutto il bordo perimetrale della porzione di chiusura (14). 10.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il foro (9) presenta una forma scelta nel gruppo consistente di: sostanzialmente tronco-conica, sostanzialmente tronco-piramidale. 11.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il canale (2) microfluidico presenta una sezione con diametro equivalente superiore a 10 mm. 12.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il foro (9) presenta un diametro equivalente inferiore ad 1 mm, in particolare superiore a 100 mm. 13.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’elemento di chiusura (10) comprende (in particolare à ̈ costituito da) almeno un elastomero. 14.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’elastomero comprende un silicone, in particolare una gomma siliconica. 15.- Sistema secondo la rivendicazione 14, in cui il silicone presenta la seguente formula: [R2SiO]n in cui n à ̈ un numero intero maggiore di 4, ciascun R à ̈ scelto, indipendentemente dagli altri, nel gruppo consistente di: metile, etile, propile. 16.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’elastomero presenta un modulo elastico da 750 KPa a 2500 KPa. 17.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto attuatore (11) permette di commutare tra valvola aperta e valvola chiusa, secondo uno dei seguenti metodi o combinazioni dei medesimi: I. chiusura: d. Pneumatica, mediante un condotto atto a creare una pressione sul lato esterno dell’elemento di chiusura; e. Meccanica, mediante un’asta o pistone, atti ad esercitare una pressione sull’elemento di chiusura; f. Mediante pre-tensionamento dell’elemento di chiusura (10), che ne determina un accoppiamento a tenuta di fluido con il setto (12); II. apertura: g. pneumatica (mediante un condotto atto a creare una depressione sul lato esterno dell’elemento di chiusura); h. meccanica (mediante un’asta o pistone, atti ad esercitare una depressione sull’elemento di chiusura); i. Mediante pre-tensionamento dell’elemento di chiusura (10), che ne determina, a riposo, una deflessione verso l’esterno del canale microfluidico, creando un cammino per il fluido al di sopra del setto (12).
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