TWI295273B - Mikrofluidik-chip - Google Patents

Description

1295273 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種微流體晶片，用於作生物、化學、 醫學的分析該微流體晶片内設有空腔及通道，這些2道將 空腔互相連通，且利用毛細管作用將分析及合成所需的= 體作運送，其中至少有一空腔為—反應室。 而、/文 【先前技術】 微流體構件使用毛細管力、親水性力量及嫌水性力 量’俾能不利用泵而將流體物質在一系統中移動，為此需 要分支器（Verzweiger)及混合器。但在今日存在的系統，2 不可能在一流體晶片（Fluidik-Chip)上將二股液體流交又Y 而不會造成混合。 但在相關的晶片’舉例而言，一種要研究的流體（血 液）先隨一「分析液體」一齊放在一反應室中，俾能利用 所觀察到的反應對所研究的物質作報告。 因此該徵流體晶片須建構成使該運送流體的通道與二歹 空腔（流體由這些空腔運送出來）須完全互相隔開。 如果該晶片的製造方式也能做出下切部 (Hinterschnitt，英：undercut)，則這種隔開作用可用簡單方 式達成。 【發明内容】 因此本發明達成其標的之目的的方法，係在於有一種 1295273 利用一種3D層模型由光硬化之親水性塑膠材料呈層狀構成 的構造，以及一個由嫌水性材料構成的覆蓋層，其中，在 該由嫌水性材料構成的層體中有來自不同空腔且不交叉地 延伸的通道開口於至少一反應室中。 這種一層層建構的構造是一種產生技術，其中，舉例 而言，在二個板間，一股光硬化的液體利用其表面張力而 保持住，其中一個板可通過電磁波，這種方法見於德專利 DE-PS 44 20 996 〇 舉例而言，該所要製造的層體的模型在一電腦中呈虛 擬的層方式儲存，這些虛擬層可漸漸地--叫出，並可藉 著遠二個板一層層地互相移離，以及將斯鮮材料補充流 入’而產生極薄的層，用這些極薄的層可產生極準確且極 小的構造，例如空腔、通道、以及利用框條部分地跨接的 空腔。用此方式，一方面該空腔可嚴密地互相隔開，另方 面该運送不同液體的通道同樣地可互相隔開。 在本發明一較佳實施例中，在晶片中產生一中心空 腔’它被該嫌水層覆蓋住，且被一環形設計的空腔圍住， 該環形空腔同樣地被該嫌水層覆蓋住，且具有被框條互相 隔開的開口，有一通道從這些開口通到一個與這些開口相 關的反應室，該反應室隨其他者繞該中心空腔及該環形空 腔呈星形排列，且另有一些通道從中心空腔通到各相關反 應室’這些通道在框條的表面通過，且跨接該環形空腔， 其中這些由環形空腔及由中心空腔出來的通道過渡到朝該 空腔内部空間開放的溝槽中，這些溝槽在該空腔的壁中垂 1295273 直上升。 在此，該產生性的或一層層式的建構之所用的方法有 一種危險，即··這些通道的邊緣在其從水平面過渡到垂直 線的位置可能做成極銳利，因此在嫌水性材料的場合，, 毛細管效果就非常顯著。 / 依本發明另一實施例，該垂直設在壁中的通道，其朝 向空腔底側的那一端與該底面交成一銳角。換言之，在此 位置，該垂直向下延伸的通道從空腔退返了短短的一段， 此實施例同樣地不可能一般的賦形方法。但這種設計對於 毛細管效果的最佳化而言則是很重要者。 為了將毛細管效果進一步最佳&，故該通道與空腔宜 分別用嫌水性層覆蓋。 依申請專利範圍第4項，這種嫌水層係如下方式產生： 首先由光硬化的塑膠材料產生一個 ^ ^ ^ ^ 卞厓玍爾由一個層或數個層構成 的膜’其中最後一層只部分地聚人 刀5 ^ 口 此聚合作用依習知方 式用電磁波照射達成。 字此所產生的具有该部分地聚合的層的膜放到先前 產生的微流體晶片上，然後使該迄今只部分聚合的層完全 1合’如此該晶片得到一種罩片彳 種早片式（早塊式）（m〇n〇lithisch) 構造。 用此方式可省卻粘著劑（它介 可W I匕們可在覆盍時加到該細通 道）。 為了要能將該相關之料、，☆辦曰 哪又铖抓體晶片以很多的件數生產， 故依申請專利範圍第5項，哕膜磕钵a 士 貝 °豕膜連績地在至少一對滾子間 1295273 產生’其中該光硬化的材料設在該二滾子之間，其中有一 滚子具有用於硬化的照射裝置，而如此所產生之遮蓋層同 樣地在連續的程序中放到該同樣的以很多的件數生產的微 流體晶片上並完成聚合作用。 茲配合圖式詳細說明。 【實施方式】 晶片有一中心空腔（1)，它被一環形空腔（2)圍住，且用 壁（3)與環形空腔（2)隔開。此環形空腔（2)有排列成星形的開 口（句’它們被框條（5)互相隔開。 通道（6)從中心空腔（1)的底垂直上升，這些通道（6)經框 條（5)—直通到另一空腔（7)為止。舉例而言，空腔（7)為一反 應室。 在此反應室中，舉例而言，一股由中心空腔（丨）經通道 (6)供應的液體與一種分析液體反應，該分析液體從該環形 空腔（2)經通道（8)供應。通道從環形空腔〇的底在此空腔 的壁中向上升，並且不交叉地從通道（6)通到空腔（7)。 液體利用該嫌水性材料的毛細管作用運送，微流體晶 片由這種材料構成。在此有一點很重要，即：一方面，該 圖中未示的覆蓋材料設計成嫌水性，另方面，通道的邊緣 在從垂直面過渡到水平面的過渡位置設計成極銳利。它們 係為一些邊緣〔該垂直上升的通道（6)與（8)在這些邊緣從各 空腔（1)與（2)通到各空腔（1)與（2)〕及另一些邊緣（這些垂直 通道在這些邊緣達到各空腔的底）。在這些位置，這些通 1295273 道伸進壁中一段進去，且在此處與底面交成一銳角。 舉例而言，這類晶片係由製造者在環形空腔中充以 一種分析液體。要作測試，係將所要測試的材料（例如血 液，或血液的成分）利用一吸量管（Pipette)或注射筒（Spritze) 經過覆蓋層（圖未示）注入中心空腔（1)中。如此，由於毛 細管力量，該二種液體進入反應室（7)。利用該處發生的反 應’可對所要測試的物質作出證實。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示一微流體晶片的高倍放大剖視圖，但其 中覆蓋層省略。 【主要元件符號說明】 (1) 中心空腔 (2) 環形空腔 (4) 開口 (5) 框條 (6) 通道 (7) 空腔（反應室） (8) 通道

Claims (1)

1. .................一…-..--1-.·‘“u: . t ....... 十、申請專利範圍： 1. 一種微流體晶片，用於作生物、化學、及醫學的分 析該微流體晶片内設有空腔及通道，這些通道將空腔互相 連通’且利用毛細管作用將分析及合成所需的液體作運 送，其中至少有一空腔為一反應室，其特徵在： 有一種利用一種3D層模型由光硬化之親水性塑膠材 料呈層狀構成的構造，以及一個由嫌水性材料構成的覆蓋 層，其中，在該由嫌水性材料構成的層體中有來自不同空 腔（1)(2)且不交叉地延伸的通道（6)(8)開口於至少一反應室 (7)中；在晶片中產生一中心空腔（1)，它被該嫌水層覆蓋住， 且被一環形設計的空腔（2)圍住，該環形空腔同樣地被該嫌 水層覆蓋住，且具有被框條（5)互相隔開的開口（4)，各有一 通逍（8)從這些開口（4)通到一個與這些開口相關的反應室 (7)’該反應室（7)隨其他者繞該中心空腔（丨）及該環形空腔（4) 呈星形排列，且另有一些通道從中心空腔通到各相關反 應室，這些通道在框條（5)的表面通過，且跨接該環形空腔 (2)，其中這些由環形空腔（2)及由中心空腔（1)出來的通道 過渡到朝該空腔内部空間開放的溝槽中，這些溝槽在該空 月工（1)(2)的壁中垂直上升；該垂直設在壁中的通道（6)(8)， 其朝向空腔底侧的末端係與該底面交成一銳角。 2·—種如申請專利範圍第j項的微流體晶片的製造方 法，其特徵在： 要製造該覆蓋層，先產生一個由一層或數層構的膜， 該膜由可光硬化的塑膠材料構成，其中該最後一層只部分 10 1295273 β 地本合，然後將如此所產生的具有該部分聚合的層的膜放 到先如產生的微流體晶片上，並使迄今只部分聚合的層完 全聚合，如此該晶片得到一種單晶式構造。 3 ·如申睛專利範圍第2項之方法，其中： 將該膜連續地在至少一對滾子之間產生，其中該光硬 匕材料设在S亥一滾子之間，其中有一滚子具有用於硬化的 照射裝置，並將如此所產生的覆蓋層同樣地以連續程序放 到該以大量件數生產的微流體晶片上並使之完全聚合。 十一、圖式： 如次頁 11 1295273 七、指定代表圓： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (1) 中心空腔 (2) 環形空腔 (4) 開口 (5) 框條 (6) 通道 ⑺ 空腔（反應室） (8) 通道