已知一种通过激光加工塑料片制备毛细管网络芯片的技术，该技术在于 在塑料片表面聚焦和移动激光束，消融塑料材料形成毛细管。然而，这 种技术实施复杂，而且成本太高，要在塑料片上拼接或沉积电极和固定 分子矩阵前实现，以避免将其损毁或破坏。另外，激光加工塑料片还会 形成缺陷，如沿毛细管的外侧长边缘形成凸边。
还可以用适宜的材料片制备毛细管网络，如硅片，通过在材料片表 面上使用化学腐蚀剂，如一种酸或碱，通过化学侵蚀方式形成毛细管。 然而，这些化学试剂还会有与生物材料不相容的情况，必需用于无分子 探针矩阵的薄片以避免将其损毁。但是，这种技术效果有限，并且实施 成本高。另外，化学侵蚀形成毛细管还不能保证其尺寸准确、均匀，这 样，就限制了用这种技术得到的毛细管的应用。
总的来讲，已知的生产方法不能或很难生产复杂的毛细管，如容纳 大量不同的化学或生物分子，如容纳成千上万个分子的毛细管。

本发明的目的在于提供一种简单、有效、经济的解决这些问题的方法。
本发明建议一种芯片毛细管网络的生产方法，该方法在于包括下列步骤：
a)在一个载体薄片上放置至少一层可熔化或可聚合的工程材料以形成毛 细管的底部，
b)在工程材料层或每个工程材料层的预定区域上聚焦和移动激光束以分 别引发材料在所述区域熔化或聚合以形成毛细管的侧壁，和
c)在毛细管的侧壁上固定一个封口薄片，固化后，封口薄片形成毛细管 的顶部，
该方法还在于在步骤a)和/或c)前，在至少一个毛细管的底部和/或顶 部的位置，在载体薄片和/或封口薄片上固定化学或生物分子，并给所述分子 覆盖一层可溶解的保护材料层。
本发明方法比目前使用的技术实施更简单，所生产的芯片或生物芯片毛 细管网络既没有缺陷，尺寸又精确、均匀。本发明方法所生产的复杂的毛细 管网络，可以容纳大量的(如成千不同种类的矩阵分子)固定在毛细管中的 化学或生物分子，毛细管的复杂性取决于用途。
本发明方法生产的毛细管网络位于形成毛细管底部的下薄片和形成毛细 管顶部的上薄片之间。可以通过激光束在载体薄片上形成一或多层可熔化或 可聚合的工程材料层的毛细管侧壁。
在本申请中，壁或侧壁表示将每个毛细管中的介质与其他毛细管中的介 质并且必要时与芯片中的其他部件进行隔离的隔膜。尤其是，例如，该壁能 隔离两个相临的毛细管，或隔离芯片边缘的毛细管。另外，限定一个毛细管 的侧壁可以与相临毛细管的侧壁重合或分开。
本发明方法所使用的工程材料包括能用激光束熔化或聚合的所有类型的 材料。
在使用能熔化的工程材料时，用激光束加热材料和提供让其熔化所必需 的能量。工程材料的熔化所需要的能量取决于该材料的熔点温度。最好，从 熔点相对低(如约150℃-300℃)的材料中选取可熔化的工程材料，以限制 激光能量的消耗和避免热传导给载体薄片造成的损毁，和/或给薄片上固定的 分子可能带来的损毁。当载体薄片能承受很高的温度，而且不带有生物材料 时，工程材料的熔点温度可以达到1000℃，或更高的熔点温度。
作为变换方式，可以预加热可熔化的工程材料至低于其熔点温度，激光 只提供让其熔化的能量。
在本申请中，用语“可熔化的”表示激光束照射后可以熔化的一种化合 物。
用激光束熔化工程材料比将其置于容器内加热，如烤箱具有很多的优点。 由于小截面的激光束可以产生高密度的能量，这样用激光束就能得到快速、 准确地熔化工程材料的效果。
在使用可聚合的工程材料时，用激光束引发或促使材料的聚合。在这种 情况下，工程材料包括至少一种类型的单体和在一定波长的激光束照射下能 自分解并能引发材料聚合反应的光化学引发剂。激光束照射下，光化学引发 剂可以，如自分解成游离基，引发工程材料进行游离基聚合反应。
在本申请中，用语“可聚合的”表示在激光束照射下能引发或进行聚合 反应的一种方法。
通过激光束引发工程材料的聚合反应比用其他光源，如某种灯光引发的 聚合反应更具有很多优点。使用激光束能在材料层中增加聚合深度、提高聚 合度和缩短材料的聚合时间。另外，不需要在材料层上放置一个不透明壳， 让灯光穿过应该发生聚合的表面。另外，那种类型壳的制作需要的时间长， 实施成本高，只能放置在薄膜式工程材料上，并且不能用于凝胶或粉状的工 程材料上。
通常，本发明方法在于用工程材料和借助于激光束的能量形成毛细管网 络的侧壁，所使用的能量或用于可熔化的工程材料的熔化，或用于可聚合的 工程材料的聚合。
根据本发明，步骤a)在于在一个载体薄片上放置至少一层可熔化或可 聚合的工程材料层。
用语材料“层”表示材料的量，其足够充分以能全部或部分覆盖载体薄 片的表面以形成毛细管的底部。载体薄片表面全部覆盖工程材料层，或覆盖 两个或多个独立或非独立的共面材料层。
在第一个实施例中，载体薄片完全覆盖一层工程材料层，在这些层中形 成毛细管侧壁。
在第二个实施例中，载体薄片覆盖二层独立的工程材料共面层，在每个 材料层中，形成至少一个毛细管的侧壁。
在第三个实施例中，载体薄片覆盖二层材料层，两层相互连接，并且在 载体的至少一个区域叠置，在每个材料层中，形成至少一个毛细管的侧壁， 在上述区域，与另一个材料层中形成的至少一个毛细管的侧壁连接，以在这 些毛细管间建立流体联系。
根据本发明，步骤b)在于在工程材料层或每个工程材料层的预定区域 上聚焦和移动激光束以分别引发材料在所述区域熔化或聚合形成毛细管的侧 壁。
这些区域的每个区域相当于全部或部分工程材料层。
作为示例，当工程材料层完全覆盖载体薄片的表面时，只在未来毛细管 位置邻接区域、或在未来毛细管位置之间的区域、以及这些位置和载体薄片 边缘之间的位置聚焦和移动激光束。
在载体薄片表面有两或多层材料层时，通常，只在邻接未来毛细管位置 的区域或更广泛的区域聚焦和移动激光束。如果这些材料层放置在未来毛细 管位置之外，要在整个材料层上聚焦和移动激光束。
例如，用电流计量控制或压电控制透镜保证激光束的聚焦和移动。所使 用的激光可以是脉冲型，激光束的接触点尺寸的直径小于50μm，如介于20 μm-30μm之间。
根据本发明，步骤c)在于在毛细管的侧壁固化后，固定一个封口薄片。
毛细管侧壁的固化表明可聚合的工程材料的聚合已经结束，或可熔化的 工程材料已经冷却至环境温度。
封口薄片或载体薄片可以是相同或不同类型。
本发明方法在步骤c)前还包括一次或多次重复步骤a)和b)直到毛细 管的侧壁达到预定的高度。
步骤a)沉积的工程材料层的厚度或沉积的每个工程材料层的厚度约为1 μm-2000μm之间，毛细管的高度典型的为1μm-2000μm之间。毛细管侧 壁的形成可能需要放置一或多层工程材料层(一或多步骤a))，在放置外层 工程材料层前要对里层的材料层进行激光束照射(既步骤a)后直接进行步 骤b))。
本发明方法还包括一个用于去除未熔化或未聚合的工程材料的去除步 骤，该步骤在步骤c)前或每个步骤b)后进行，既在将封口薄片固定在毛细 管侧壁前进行，或在载体薄片放置一层工程材料层后并且激光束照射该层的 区域后，并在下一层叠置该层前进行。
将载体薄片浸渍在一个专用于分解所述材料的适宜浴槽中，通过激光消 融、机械抽取、给载体薄片喷洒压力液体或气体吹扫等去除未熔化或未聚合 的工程材料。
本发明方法还可以包括将化学或生物分子固定在载体薄片的固定步骤， 在步骤c)前，这些分子可以在毛细管中固定，或在步骤a)前，在未来毛细 管底部的位置固定。
可以用任何适宜的方法，如偶合方法将化学或生物分子固定在载体薄片 上，例如聚合、电聚合，或现场合成，用配备有针阀和/或压电型喷嘴的自动 系统等进行机械沉积。
通常，所有类型的偶合，如化学化合和色谱柱中用的强交互作用比较适 宜使用。载体薄片上固定的分子应该足够牢固，以耐受不同的处理，以及耐 受可能时为了在毛细管中迁移其他分子如靶分子而采用的电场。
化学或生物分子可以从下述核酸中，尤其从下述分子中选取：ADN(脱氧 核糖核酸)、RNA(核糖核酸)，、或PNA(核苷酸肽)、或可能附有标记的ADN /PNA混合物、或可能附有标记的RNA/PNA混合物，、聚肽化合物、化学 或生物配位体、抗体或抗体片段等。
本发明方法还包括在将化学或生物分子固定在载体薄片上后，在步骤c) 前，将化学或生物分子固定在封口薄片在未来毛细管顶部的位置上的一个固 定步骤。
载体薄片上固定的分子与封口薄片上固定的分子可以是独立的，但这些 分子间要相互作用。
作为变换方式，可以在载体薄片的一端固定分子，当封口薄片固定到毛 细管的侧壁时，另一端固定在封口薄片上或至少与封口薄片相互作用。
在另一个变换方式中，只在封口薄片上固定化学或生物分子。
最好，分子组织成光点状，相互均匀分布以形成光点矩阵。该矩阵由N 光点的P行或P光点的N列组成，每个光点行都位于一个毛细管的网络中， 光点行数相当于毛细管数(或每个光点列都位于毛细管的网络中，光点列数 相当于毛细管数)。
本发明方法在步骤c)前，还包括给至少一个毛细管充满一种能形成稳 定相的多孔单块物质的填充步骤，以形成色谱毛细管。
任何类型的适用于色谱的多孔单块物质都可以使用，通过现场聚合或其 他适宜的技术给色谱毛细管或每个色谱毛细管充满这种物质。
本发明方法在步骤c)，还包括将封口薄片，如用粘贴薄膜或拼接剂(如 聚二甲基硅氧烷-PDMS)活动固定到毛细管的侧壁上，以实现按意愿开启和关 闭毛细管网络。
根据本发明的一个具体实施例，方法在于，步骤a)用于在载体薄片上 放置至少一层可聚合的凝胶或薄膜状的工程材料，步骤b)用于在工程材料 层或每个工程材料层的预定区域聚焦和移动激光束，以在所述区域引发材料 的聚合形成毛细管的侧壁。
该方法还在于在步骤a)和/或c)前，在至少一个毛细管的底部和/或顶 部位置，给载体薄片和/或封口薄片固定化学或生物分子，并可选择给所述分 子覆盖一层可溶解的保护材料层。
用任何适宜的技术，如自动系统给载体薄片放置凝胶或薄膜状工程材料 层或每个工程材料层。
聚合这种类型的材料可以得到防水、密封和光滑的毛细管侧壁。
如DuPont公司以或出售的光影像薄膜特别适于生产 本发明方法的毛细管网络。用可见光照射引发这种类型薄膜发生聚合反应。 本发明方法在于在步骤b)使用能发射可见光(波长约为532nm)的激光。
工程材料聚合结束和毛细管侧壁硬化后，可以从载体薄片上除去未聚合 的工程材料。当载体薄片完全覆盖一层工程材料层时，更有必要从载体薄片 中除去未聚合的工程材料，以显露出毛细管。
在步骤c)将封口薄片固定到毛细管侧壁前，只要需要，可以一次或多 次重复步骤a)和步骤b)。
本发明方法还可以包括一个未熔化或未聚合的工程材料的清除步骤，该 步骤在步骤c)前或每个步骤b)后进行。
本发明方法还于在步骤c)前，还包括给至少一个毛细管充满一种能形 成稳定相的多孔单块物质的填充步骤，以形成色谱毛细管。
本发明方法在步骤c)，如用粘贴薄膜或拼接剂将封口薄片活动固定到毛 细管的侧壁上，按意愿开启和关闭毛细管网络。
本发明方法在于步骤c)用于：
c1)给毛细管的侧壁覆盖一层低熔点温度材料的薄膜，固化后，
c5)在材料薄膜上放置封口薄片，和
c6)在毛细管的侧壁的位置上聚焦和移动激光束，使薄膜在所述侧壁上熔 化，通过粘接方式将封口薄片固定到毛细管的侧壁上。
1μm-2μm厚的材料薄膜，如石蜡或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)薄膜，激光 照射后就地熔化，将封口薄片粘贴固定在毛细管侧壁上。用熔化材料膜粘贴 封口薄片优于用液体胶或凝胶式胶，因为后者倾向渗入毛细管，并将其堵塞。
优越地，该方法在于将封口薄片活动固定到毛细管侧壁上，按意愿开启 和关闭毛细管网络。可以手动或用适宜的工具将封口薄片从毛细管网络中拆 除，还可以通过熔化另一个置于毛细管侧壁上的可熔化薄膜或使用能满足多 次熔化都不会毁坏的旧薄膜，将封口薄片重新固定到毛细管侧壁上。
用于材料膜熔化而提供必要能量用的激光的类型可以与用于工程材料 (薄膜型)聚合用激光的类型相同或不同。
材料薄膜具有低熔点温度，既熔点温度足够低以避免热传导给毛细管侧 壁造成损坏。EVA共聚物(乙烯-醋酸乙烯酯)薄膜的熔点温度约为176℃。
激光束在毛细管侧壁的位置上聚焦和移动，穿过封口薄片，所选封口薄 片能通过这种波长的激光束。
可以沿毛细管的侧壁断续或连续熔化材料薄膜，引发材料薄膜熔化的激 光可以是脉冲型。
当材料薄膜覆盖毛细管并将其封堵时，本发明方法在于上述步骤c1)后， 还包括步骤：
c2)沿毛细管聚焦和移动激光束，在毛细管顶部位置去除材料薄膜，重 新显露毛细管。
例如为了避免材料薄膜和固定在载体薄片的毛细管中的化学或生物分子 和/或其他流动在毛细管中的分子相互干扰，有必要进行该步骤。为了避免材 料薄膜覆盖封口薄片上的电极而影响在毛细管网络中施加电场时，也同样需 要进行该步骤。
为了给毛细管固定化学或生物分子(如前所述)，被可熔化的材料薄膜 覆盖和堵塞的毛细管也必须重新显露出来。
去除材料薄膜用的激光与引发薄膜熔化用的激光可以是相同的类型，激 光束在每个毛细管中部聚焦，沿毛细管长边移动，引发薄膜熔化，从毛细管 的外侧长边清除熔化的薄膜。
可替代地，通过激光消融清除材料薄膜，既用适宜的激光来升华薄膜。
本发明方法在步骤c1)或c2)后和步骤c5)前，还包括步骤：
c3)将化学或生物分子固定在毛细管中的载体薄片上，和
c4)给所述分子覆盖一层可溶解的保护材料层。
保护材料用于包裹毛细管中的分子，以保护其不受任何物理、化学或热 侵蚀，尤其是保护其不受为将封口薄片粘贴固定到毛细管侧壁上而在毛细管 侧壁的位置上聚焦激光束所产生的光线和热量的影响。毛细管可以全部或部 分填充这种保护材料。
在本发明申请中，“溶解”表示化合物可以溶解在一种溶剂中，这种溶 剂要与毛细管中所用的化学或生物分子相兼容。
封口薄片一旦固定到毛细管侧壁上，保护材料可以作为毛细管中分子的 扩散介质使用，并且通过保护材料溶解在通过在载体薄片和/或封口薄片内形 成的沟槽或孔而注射给毛细管的适宜的溶剂中，并且通过所述沟槽或孔将溶 剂从毛细管网络排出，来去除保护材料。
在载体薄片和/或封口薄片内形成的这些沟槽或孔可以直接连通毛细管 或与毛细管连接的储存腔连通。
例如，可以使用聚丙烯酰胺或琼脂糖凝胶作为保护材料，毛细管封口后 保存在毛细管中，在分子通过简单扩散或通过电泳电场扩散时，这种类型的 凝胶特别适于调节和控制毛细管中分子的扩散。
作为变换或附加特征，在上述步骤C5)和C6)之间，用放置在封口薄片上 的摄影石印罩壳保护载体薄片上固定的化学或生物分子，罩壳具有毛细管网 络的形状，对穿过封口薄片来引发材料薄膜熔化的激光束形成不透明的屏障。 罩壳可以通过激光束熔化一种适宜的粉末在封口薄片上直接形成，如前所述， 例如打印机黑色调色剂。然后，喷射压缩空气，将未熔化的粉末清除出封口 薄片。
根据本发明的另外一个具体实施例，本发明方法在于，步骤a)用于在 载体薄片上放置至少一层粉末状的可熔化工程材料，和步骤b)用于在工程 材料层或每个工程材料层的预定区域聚焦和移动激光束，以在所述区域引发 材料的熔化形成毛细管的侧壁。
用任何适宜的技术，如自动系统将一层或每层粉状工程材料层放置在载 体薄片上。
作为变换方式，工程材料粉带有静电，载体薄片在未来毛细管侧壁位置 上带有电极，形成与工程材料粉相反电荷的静电场，以将粉末保持在载体薄 片上。步骤a)用于在整个载体薄片上放置一层工程材料粉，然后，很容易 如用压缩空气吹扫清除去受静电作用而未保持在载体薄片上的粉末。
当工程材料粉带有静电时，还可以通过一个鼓形的或平面的光电导部件 将其放置在载体薄片上的毛细管侧壁位置。该部件的待处理表面用激光束扫 描，用于在未来毛细管侧壁的位置形成静电荷。带有与该部件的待处理表面 相反电荷的粉末层放置在该表面，并通过该部位已经形成的静电荷保持在该 表面。然后，将该粉末层放置在载体薄片上，如上所述，通过在载体薄片上 形成的静电场将粉末层转移到载体薄片上。
可熔化的工程材料是有机、金属、塑料或陶瓷材料。工程材料粉的粒径 相对均匀，粒径最好约为0.1μm-20μm，如约0.5μm-10μm之间。熔化 这种粉末可以得到防水、密封并相对光滑的毛细管侧壁。
激光波长选择在能与工程材料吸收光谱相协调即可，如波长位于红外光 (IR：0，75μm-300μm)、可见光(400nm-800nm)或紫外光(UV：190nm -400nm)。
作为可熔化的有机材料，如可以使用：糖粉(用激光引发糖的熔化和/ 或炭化)；作为可熔化的塑料材料：聚甲基丙烯酸甲酯粉末、聚氯乙烯粉末、 聚乙烯粉末、聚氨酯粉末、EVA共聚物粉末(乙烯-醋酸乙烯酯)，ABS共聚物 粉末(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等；作为可熔化的陶瓷材料：氧化铝粉。
本发明方法还能制作毛细管网络的金属侧壁。用激光将金属片熔化形成 毛细管侧壁需要一定量的能量，生成大量的热量，热传导很可能造成载有金 属片的载体薄片的损毁，甚至造成该薄片上拼接或载带电极的损毁。相比之 下，用激光熔化金属粉，如钛合金粉，不需要太大的能量，减少了对载体薄 片或所载电极损毁的潜在危险。
当通过熔化载有电极的载体薄片上的金属粉形成毛细管侧壁时，本方法 包括一个附加步骤，用于给载体薄片(和封口薄片如果封口薄片也载有电极) 覆盖一层电绝缘材料材料薄膜，将电极与毛细管侧壁隔离。如该薄膜是以EVA 共聚物和/或聚酰亚胺，如为主的薄膜，如前所述，可以像清除材料 薄膜一样，这些薄膜可以从毛细管的底部或顶部清除。还要说明的是该薄膜 既不能自毁，又能耐受步骤a)放置其上的工程材料粉的熔点温度。
在将封口薄片固定在毛细管侧壁的步骤c)完成前，如果需要，可以重 复一次或多次步骤a)和b)。
本发明方法还包括一个未熔化或未聚合的工程材料的清除步骤，该步骤 在步骤c)前或每个步骤b)后进行。
本发明方法还可以包括在步骤c)前，给至少一个毛细管充满一种能形 成稳定相的多孔单块物质的填充步骤，以形成色谱毛细管。
本发明方法在步骤c)，如用粘贴薄膜或拼接剂将封口薄片活动固定到毛 细管的侧壁上，按意愿开启和关闭毛细管网络。
最好，在可熔化的工程材料放置载体薄片前，或激光照射前，本发明方 法还包括一个预加热可熔化的工程材料的附加步骤，以限制激光能量的消耗， 降低热传导对载体薄片的损坏。
作为示例，聚乙烯粉的粒径为1μm-10μm之间(如约3μm)，熔点温 度约为490℃，被放置在载体薄片前和被激光熔化前预加热至190℃，再用激 光升高粉末的温度至300℃，既从190℃升高至粉末的熔点温度(490℃)。
毛细管侧壁固化后，从载体薄片中清除未熔化的工程材料。当载体薄片 完全覆盖一层工程材料层时，更需要清除未熔化的工程材料，以便露出毛细 管。
封口薄片固定在毛细管侧壁前，如果需要，可以重复一次或多次步骤a) 和b)。
该方法还包括在步骤c)前，给毛细管中的载体薄片和/或封口薄片上固 定化学或生物分子，然后给所述分子覆盖一层可溶解的保护材料层。上述和 实施例中对保护材料使用步骤的介绍适用于本发明这种实施方式。
如前所述，保护材料用于包裹分子，尤其保护其在毛细管位置上不受为 在毛细管侧壁上粘贴封口薄片聚焦和移动激光束时发出的光线和带来的热量 的侵害。保护材料可以是聚丙烯酰胺或琼脂糖凝胶。也可以是糖或粉状或凝 胶状EDTA。
该方法还包括在步骤a)前，在未来毛细管底部的位置，在载体薄片上 固定化学或生物分子，然后给所述分子覆盖一层可溶解的保护材料层。
与前述的其他一些实施例有所不同，在毛细管侧壁形成前将化学或生物 分子固定在载体薄片上，要保护这些分子，以避免尤其是给载体薄片放置可 熔化工程材料的步骤时对分子的损毁。
因此，给所述分子覆盖一层可溶解的保护材料层。通过预先设置在载体 薄片上有预定形状、能接触分子的模具或罩壳给分子覆盖一层保护材料层。 用适宜的材料制备模具或罩壳，如用任何一种塑料，如聚酰亚胺( 等)。
在使用罩壳时，罩壳放在载体薄片上，并有间隙或透光部位，该部位相 当于载体薄片放置保护材料层即薄片固定有分子的部位。这时，保护材料层 放到了罩壳上，该保护材料层的一部分就通过罩壳的缝隙或透光部位覆盖载 体薄片上固定的分子。然后，去掉罩壳。
罩壳可以固定安装在载体薄片上，步骤a)用于给罩壳放置至少一层工 程材料层。罩壳可以由片制成，至少一面覆盖有一层EVA共聚物， 如前所述，用于通过激光粘接固定在载体薄片上。罩壳的透光部位或间隙可 以预先用激光切割，形成独立的毛细管网络，如下详述，用于流体连接通过 熔化或聚合罩壳上的工程材料而形成的毛细管网络。
在使用模具时，模具带有一个平面，用于与固定有分子的载体薄片的表 面接触，相当于覆盖有保护材料层的载体薄片的位置带有沟纹或凹槽。模具 的沟纹或凹槽充满保护材料，有沟纹或凹槽的这面与覆盖有分子的载体薄片 表面接触，以给这些分子覆盖一层保护材料层。然后，从载体薄片上去除模 具。
本发明方法还包括通过激光消融或任何其他适宜的技术去除那些多余的 未覆盖化学或生物分子的保护材料的步骤。
多余的保护材料指一定量的不能覆盖化学或生物分子、不再需要或可能 妨碍或影响毛细管侧壁形成的材料。
消融保护材料用激光的波长应确定为既不要给载体薄片，又不要给薄片 上可能载带的电极带来潜在的危险。
该步骤可以在用适宜的模具或罩壳放置保护材料层后进行，或在如用自 动系统放置保护材料层后进行。
当保护材料是可熔化的材料时，本发明方法还包括一个在全部或部分保 护材料层上聚焦和移动激光束使材料熔化的步骤。熔化保护材料后通过冷却 从而固化能稳定有效地保护载体薄片上固定的分子。
如上所述，熔化后多余的材料可以通过激光消融去除。
当可熔化保护材料的折射指数和颜色与载体薄片的指数和颜色接近时， 可以给保护材料混合一种颜料，以在特定的波长补偿光的吸收，这样就可以 避免载体薄片吸收激光发出的部分光。
在这种情况下，保护材料最好是粉状或凝胶状，如与生物或化学材料具 有良好亲水性和兼容性的糖或EDTA(乙二胺四乙酸)。保护材料颗粒没必要 均匀，其粒径约为1μm-10μm。
作为变换方式，当保护材料是可聚合的材料时，在全部或部分保护材料 层上聚焦和移动激光束引发材料进行聚合反应。
还可以通过载体薄片上载带的电极施加电场来引发保护材料的聚合反 应。在这种情况下，保护材料以吡咯(pyrole)为主。
在另一个变换方式中，本方法在于在适宜的溶剂中溶解保护材料，然后 放置在载体薄片上的分子位置。溶剂的自然或强迫蒸发附加步骤保证了保护 材料的干燥和固化。
保护材料通过冷却、聚合或蒸发而固化的优点是，这样处理的材料可以 作为步骤a)中用于放置工程材料的模具使用。
本发明方法在于，步骤a)用于：
c1)在毛细管的侧壁放置另一层可熔化的工程材料层，固化后，
c2)给所述材料层放置封口薄片，和
c3)在毛细管的侧壁位置聚焦和移动激光束，使薄膜在所述侧壁位置熔 化，用粘接方式将封口薄片固定到毛细管的侧壁上。
放置在毛细管侧壁上的工程材料层的厚度，例如可以约为1μm-2μm。
封口薄片固定到毛细管壁上后，如上所述，保护材料可以保存在毛细管 中，并和/或通过将保护材料溶解在通过载体薄片和/或封口薄片内形成的沟 槽或孔而注射到毛细管中的适宜的溶剂如水中，再通过这些同样的沟槽或孔 排出，来将保护材料从毛细管去除。
如上所述，封口薄片可以活动固定在毛细管侧壁上。
本发明还涉及包括具有毛细管网络的芯片，其特征在于包括一个载体薄 片和一个封口薄片，两薄片明显相互平行，中间延伸有通过激光熔化或聚合 工程材料而形成的毛细管侧壁，通过粘接层将封口薄片固定在毛细管侧壁上。
可以用粘贴薄膜、或拼接剂、或使用激光来熔化或聚合薄膜状或粉状材 料而形成该粘接层。最好，封口薄片活动固定在毛细管侧壁上。
芯片的载体薄片和封口薄片最好用与生物或化学分子相容的材料制成， 包括一个如玻璃、石英、塑料、或其他任何适宜材料制作的隔片。
封口薄片的材料选自透明的材料，至少具有激光的波长，激光用于引发 形成粘贴层的材料的熔化或聚合。
这些薄片可以带有如在隔片上刻制或沉积而成的薄层电极，相互隔离有 电介质部件，如氧化硅(SiO2)。在隔片上刻制电极在于如在隔片上放置一个 金属片，用石印、光石印或激光消融该金属片。
芯片电极能在毛细管中产生电场，通过电泳让分子在网络中从这点移向 另一点。这些电极还可以用于将分子关闭在毛细管中的某一区域，用来测定 阻抗的变化等。
电极可以用如氧化锡或氧化锌合金，如：ITO(Indium Tin Oxyde)，ATO (Ant imony Tin Oxyde)、FTO(Fluorine Tin Oxyde)、ZnO(Zinc Oxyde)。
载体薄片和封口薄片中的每个薄片都可以覆盖一层电绝缘材料层，将电 极和可能用金属制作的毛细管侧壁进行电隔离。
例如在分析靶分子(molecular target)混合物时，这些薄片中的至少一 个薄片要覆盖一层薄膜，以利于机械放置或现场聚合固定生物或化学分子， 如用于和靶分子杂化的分子探针，当混合物与探针接触时，形成探针-靶混合 物。该薄膜可以覆盖上述电极，以避免电极进行氧化-还原反应的潜在危险。
至少可以在一个毛细管中的载体薄片和/或封口薄片上固定化学或生物 分子。
作为实施例，芯片上的薄片或每个薄片都可以覆盖一层聚酰亚胺薄膜， 以利于化学或生物分子的固定。
至少一个薄片可以带有多种化学或生物分子，组织成光点状，相互分布 均匀，形成一个光点矩阵。
芯片的毛细管的典型高度和宽度为1μm-2000μm之间。在一个具体的 实施例中，毛细管具有方形截面，其高度和宽度为100μm。
芯片的毛细管网络可以连接至少一个存储腔，存储腔的侧壁在芯片的载 体薄片和封口薄片中间延伸。可以用本发明方法形成存储腔或每个存储腔的 侧壁。
在一个实施例中，毛细管壁明显相互平行，其中每个毛细管的一端都连 接一个存储腔。这些存储腔，如可以与将靶分子混合物注入到毛细管网和将 靶分子混合物从毛细管网去除的装置相连。
芯片毛细管网络，如可以包括至少一个色谱毛细管，其装满多孔单块物 质(porous monolithic substance)，以形成稳定相，和至少一个电泳毛细管，其 与色谱毛细管明显垂直连接。
最好，芯片的毛细管网络至少连接于一个LIBS(Laser Induced Breackdown Spectroscopy)作用的分析室，其侧壁在芯片的载体薄片和封口 薄片之间延伸。分析室或每个分析室的侧壁可以用本发明方法制作。
LIBS作用分析是对激光产生的原生质(plasma)所发射出光谱的一种分 析技术，用如脉冲型激光束在待分析样品表面上聚焦，产生构成样品特征组 成的原生质。所述原生质发出一种光线，分析这些原子和离子光线能分别知 道样品不同组分的浓度。
最后，本发明还涉及LIBS作用分析装置，包括一个上述芯片、激光束发 射装置(激光穿过芯片透明壁照射芯片分析室中的样品，在分析室中形成和 增加原生质)、对原生质从分析室透明壁发射的光进行测定和色谱分析的装 置(如该透明壁是石英透镜)。
本发明装置最好包括向分析室注射气体的装置，该气体最好是放大原生 质发射光学信号用的氩气或氮气。
通过下述介绍和作为示例的非限制性附图，就能更清楚地理解本发明的 其他细节、特征和优点，附图中：

图1表示本发明芯片的分解透视图；
图2表示沿图1中II-II线剖开的剖面图；
图3-10表示用本发明方法生产一个芯片毛细管网络的一个实施例所用 步骤的透视图；
图11-17表示本发明一种变换实施方法中所用步骤的透视图；
图18表示一个芯片的色谱毛细管和电泳毛细管网络所用实施方式的简 图；
图19表示图18的部分放大比例图。

图1和2表示的本发明芯片10具有矩形棱柱面(rectangular parallelepiped) 形状，包括一个毛细管12网络，位于称为载体薄片并能形成毛细管12底部 的下薄片14和称为封口薄片并能形成毛细管12顶部的上薄片16之间。薄片 14、16明显相互平行延伸。
毛细管12本身相互隔开，通过壁18与芯片10的边缘隔开，壁与薄片 14、16明显垂直延伸，如下所详述，通过激光聚合或熔化至少一层放置在薄 片14上的工程材料在载体薄片14上直接形成壁18。
通过激光聚合或熔化至少一层放置在薄片14上的工程材料在载体薄片 14上直接形成侧壁18，固化后，通过简单的粘接或锚固将侧壁18固定在薄 片14上。
而封口薄片16则通过粘接膜或拼接膜形成的粘接层20，或通过粉状或 薄膜状材料用激光熔化或聚合，将封口薄片16粘接在毛细管侧壁18上。
在所示的实施例中，毛细管12是4根，明显相互平行延伸，位于薄片 14、16之间形成的2个圆柱形存储腔22之间，薄片14构成存储腔的底部， 薄片16构成存储腔的顶部。存储腔22的侧壁18与毛细管12的侧壁18用相 同的材料并同时形成，如下详述。
存储腔22，如连接于给毛细管网络供应或注入靶分子混合物的装置，和 检测装置，如质谱检测装置。
载体薄片14和封口薄片16用与化学或生物分子相容的材料制成，每个 薄片在其表面上都具有电介质材料如玻璃、石英、氧化硅、塑料等制成的隔 片24，与毛细管接触(直接或间接)毛细管具有刻制或放置有用适宜技术制 作的薄层电极26、28、30。
这些电极26、28、30，例如可以在网络毛细管12中产生电场，通过电 泳使装载的分子在网络中从这点移向另一点，将分子封闭在毛细管网络的某 一区域，以测定不同的阻抗等。
例如，用金或氧化锡或氧化锌合金，如：ITO(Indium Tin Oxyde)，ATO (Antimony Tin Oxyde)、FTO(Fluorine Tin Oxyde)、ZnO(Zinc Oxyde)制 成这些电极，用电介质，如硅部件(图中未表示)相互隔离这些电极。
在所介绍的实施例中，每个薄片14、16包括4个平行的直线电极26， 其刻制或放置在薄片14和16的中间部位，这些电极26与芯片毛细管12明 显垂直延伸。
每个薄片14、16还包括2对电极28、30，其刻制或放置在薄片14和16 的端部。这些对电极的每对电极包括一个环形电极28，该环形电极28明显 位于存储腔22的底部或顶部的中间位置，和一个曲形电极30，该曲形电极 30位于环形电极28和直线电极26之间并绕存储腔的一部分延伸。
电极26、28、30在薄片14或16的边缘与适宜的装置连接，如与电流产 生装置、电阻抗测定等装置连接。
每个薄片14或16还包括一个薄膜32，以利于机械放置或现场聚合而在 毛细管中的薄片上固定化学或生物分子，该薄膜覆盖电极26、28、30，并用 于形成毛细管12和存储腔22的底部或顶部。
分子34可以固定在毛细管中的薄片14、16的一个或另一个上或两个薄 片上。可以根据情况，在电极26的位置或这些电极之间固定化学或生物分子。
薄片14、16的典型厚度约为1000μm，毛细管壁12和存储腔22的壁的 厚度约为1μm-2000μm，如约为100μm。毛细管的截面为正方形或长方形。
图3-10表示本发明生产一个芯片毛细管网络的第一个实施方式这所采 用的步骤，该方法在于在载体薄片14上放置至少一层可聚合的凝胶或薄膜状 的工程材料而形成芯片的毛细管侧壁12和存储腔22的侧壁。
在图4表示方法中的第一个步骤中，一种厚度约为75μm-150μm的 或型光-影像薄膜50通过适宜的技术，如手动、或自动系 统放置在载体薄片14的表面上，从而薄膜覆盖整个表面。
本发明方法的第二个步骤在于在薄膜50的预定区域54聚焦和移动激光 束52，以引发薄膜在所述区域聚合形成毛细管12和存储腔22的侧壁。
通过一个激光发生器(未表示)发射激光束52，波长约532nm(可见光)， 如脉冲型，重复频率约10kHz-50kHz，功率约1Watts-10Watts。在薄膜 50上，激光束的接触点尺寸典型的为直径20μm-30μm。
用电流计量控制或压电控制透镜保证激光束52在薄膜50的区域54移 动，这些区域在图4中用虚线和剖面线外的薄膜部分简示。
毛细管和存储腔的侧壁18固化后，本方法的第三步骤在于将载体薄片浸 入有0.1mol.L-1的碱液浴槽中，使未聚合的薄膜50材料溶解，并使毛细管12 和存储腔22显露(图5)。这些毛细管和存储腔形成在未受激光束52照射的 薄膜50上的那些部位，既相当于图4中虚线和剖面线部位。
在本发明方法的另一个步骤中，侧壁18覆盖一层低熔点温度的粘接层 55，由石蜡膜或EVA共聚物(乙烯-醋酸乙烯酯)构成，其厚度约为1μm-2 μm(图6)。
激光束56沿毛细管12，在EVA膜上的存储腔22位置上聚焦和移动，以 清除毛细管和存储腔顶部的EVA膜，既图6的虚线和剖面线部位。
用脉冲式激光发生器发射激光束56，波长为532nm(绿光)，重复频率 约10kHz，功率约1Watt，以引发EVA膜的熔化。激光束在毛细管中部聚焦， 沿毛细管长边移动，以引发膜的熔化和使熔化的膜在毛细管12的外侧长边收 缩(图7)。EVA膜的熔点温度约为176℃。
还可以发射1064nm波长的激光束56，以引发石蜡或EVA膜的熔化，既 为了消融该薄膜。
在图8所示的下一个步骤中，组织成光点状的化学或生物分子58固定在 毛细管中的载体薄片上，位于电极26的位置。每个毛细管网络包括一条线， 均匀分布着4个光点，每个毛细管的光点与另一个毛细管的光点对齐，以形 成一个4排4光点的矩阵。
然后，分子被覆盖聚丙烯酰胺或琼脂糖或EDTA凝胶(图9)，以在最后 步骤中保护分子，该方法的最后步骤在于在石蜡膜55上放置封口薄片16， 然后穿过封口薄片16，在毛细管和存储腔的侧壁18的位置上聚焦和移动激 光束62，以在这些侧壁上使薄膜熔化，以在侧壁18上粘接固定封口薄片16 (图10)。
用激光发生器发射激光束62，波长为532nm(绿光)，在毛细管和存储 腔的侧壁18的位置上聚焦和移动，即图10所示的虚线和剖面线外。
聚丙烯酰胺或琼脂糖凝胶最好保存在毛细管12和存储腔22中，当靶分 子通过简单的扩散或电泳施加电场迁移时，以形成其他分子如靶分子的扩散 介质。
凝胶如EDTA可以通过在毛细管中循环一种溶剂如水被清除出毛细管，该 溶剂用于溶解凝胶，然后排出毛细管。该溶剂通过至少一个薄片14、16内形 成的沟槽(图中未表示)注射到毛细管中或排出毛细管外，这些沟槽的一端 连通毛细管或存储腔，另一端连接溶剂的适宜喷射和排出装置。
图11-17表示本发明方法第二个实施例中的步骤，该方法在于在一个载 体薄片14上通过熔化至少一层粉末状的工程材料层形成芯片的毛细管12和 存储腔22的侧壁。
在图12所示方法的第一个步骤中，组织成光点的化学或生物分子70固 定在一个载体薄片14的表面，位于电极26和未来毛细管12的位置。
这些分子被覆盖一层EDTA粉层72(图13)以在形成毛细管和存储腔 侧壁时保护这些分子。
可以预先将EDTA溶解在水中形成凝胶，用适宜的技术覆盖在未来毛细 管底部位置的分子上。然后，载体薄片放在一个干燥箱中，蒸发EDTA的水 分，干燥和硬化。也可以自然蒸发水分。
如上所示，作为变换方式，用预先放在载体薄片表面上的适宜形状的模 具74将EDTA粉放置在载体薄片14的表面上，位于未来毛细管和存储腔的 底部的位置。
该方法的下一个步骤在于在层72上聚焦和移动激光束76，引发EDTA 熔化，形成一层硬化后相对坚硬、密实的层(图13)。激光发生器发射激光 束76，波长约为532nm或1064nm，功率约5Watts。
将约100μm-200μm厚的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉或过氯化聚氯乙 烯(CPVC)层78放置在载体薄片14上未覆盖有熔化有EDTA的部位。可以 用预先放置在熔化的EDTA层上的适宜形状的模具79实现该步骤(图14)。
届时，激光束80在整个层78上聚焦和移动，引发PMMA或CPVC粉熔化， 形成毛细管12和存储腔22的侧壁18(图15)。用激光发生器发射激光束 80，波长约为1064nm(IR)，功率约20Watts-200Watts。
然后，该方法在于重复图14、15的步骤，既在层78上放置一层约100 μm-200μm厚的PMMA或CPVC粉的附加层78′，固化后，再用激光束80′ 在整个层78′上聚焦和移动，引发其熔化，形成侧壁18。
在本发明方法的另一个步骤中，侧壁18覆盖一层低熔点温度的粘接层 84，形成另一个约1μm-3μm厚的PMMA或CPVC粉层。也可以用上述罩壳79 实现该步骤(图16)。
该方法的最后步骤在于在层84上放置封口薄片16，然后激光束86穿过 封口薄片16在毛细管和存储腔侧壁18的位置上聚焦和移动，在这些侧壁上 引发PMMA或CPVC粉熔化，将封口薄片16粘接固定在侧壁18上(图17)。
用激光发生器发射激光束86，波长约为1064nm(紫外)，在图17的虚 线和剖面线外的区域移动。
通过在毛细管中循环一种溶剂如水，将熔化的EDTA清除出毛细管网络。 如上所述，通过至少一个薄片14、16内形成的孔给毛细管注射该溶剂，孔的 另一端至少连通一个存储腔。
在一个未表示的变换方式中，在给载体薄片14固定化学或生物分子前， 本发明方法在于通过熔化至少一层粉状工程材料在载体薄片4上形成毛细管 12和存储腔22的侧壁18。
在该方法的第一个步骤中，约300μm厚的PMMA或CPVC粉层放在载体薄 片14的整个表面(如图4所示)，然后激光束在该表面的上述区域聚焦和移 动。
通过循环液体如水将未熔化的粉清除出载体薄片14，或通过给载体薄片 14喷射压缩气体如空气将未熔化的粉去除。
在下一个步骤中，如图8所示，化学或生物分子被组织成光点状固定在 毛细管中的载体薄片上。
然后，给这些分子覆盖一层EDTA粉层，以便在最后一个将封口薄片16 固定在毛细管和存储腔壁时的步骤中保护这些分子。
为此，形成的1μm-3μm厚的EVA膜放置在毛细管和存储腔的壁上。
然后，薄片16放在薄膜上，激光束穿过薄片16在毛细管和存储腔壁的 位置上聚焦和移动，引发EVA粉在上述这些壁的位置上熔化，将封口薄片粘 接固定在壁18上。
用激光发生器发射激光束，波长约为532nm或1064nm，功率约1Watts -50Watts。
在该方法的最后步骤中，如上所述，在毛细管网络中循环一种溶剂，以 清除EDTA凝胶。
在本发明的另一个变换实施方式中，用上述罩壳74将EDTA粉放置在 固定于载体薄片14的分子70上，通过罩壳的透光部位或缝隙放置EDTA粉， 这些透光部位或缝隙形成第二个毛细管网络和/或存储腔，用于使用激光熔化 或聚合工程材料而形成的毛细管网络建立流体联系。
罩壳可以制成三明治形状，包括一个片，位于两个EVA或 PDMS(聚二甲基硅氧烷)共聚物膜之间，总厚度约为10μm-2000μm，EVA 或PDMS的厚度约为1μm-2μm。
用激光切割(既消融结构片材料)在该结构片中形成第二个网络的毛细 管和/或存储腔，该网络可以在结构片的整个或部分厚度上形成。作为示例， 如果第二网络的形状与激光熔化或聚合工程材料而形成的网络的形状相似， 在结构片的整个厚度上形成存储腔22和毛细管12的中间部位，在结构片的 深度上形成的连接存储腔的毛细管端部占片厚度的95％；延伸在相 邻的两个毛细管之间的毛细管侧壁，通过片的剩余厚度(约5％)， 与结构片的剩余部分相连。
可以用激光消融片形成毛细管和存储腔，然后，给每个表面覆 盖一层EVA或PDMS膜。
在下述步骤中，结构片放置在载体薄片上，片的薄面(5％)位 于载体薄片这面。然后，激光穿过载体薄片，在EVA膜上聚焦和移动，膜熔 化将结构片固定在载体薄片上。在片覆盖有PDMS膜时，将 片压在载体薄片上固定。
如果需要，该方法还在于用激光消融法在EVA或PDMS膜位于载体薄 片相对的一面至少穿透一个孔，在第二个网络和毛细管网络(如存储腔位置) 之间形成流体循环通道，毛细管网络通过放置和熔化或聚合该薄膜上放置的 工程材料层形成。
作为变换方式，通过罩壳形成的毛细管网络的形状与激光熔化或聚合而 形成的毛细管网络形状不同。
在上述实施例中，封口薄片可以通过插入封口薄片和网络侧壁之间的粘 接层或拼接剂如PDMS膜活动固定在毛细管的侧壁上。给封口薄片施加压 力，将膜和薄片与侧壁压紧，通过简单的粘接或机械锚固，在侧壁和封口薄 片的粗糙处将其相互固定。
图18简示了一个芯片的毛细管网络的实施方式，该毛细管网络包括一个 色谱毛细管90、一个电泳毛细管92和一些LIBS(Laser Induced Breackdown Spectroscopy)作用的色谱分析室94，用本发明方法在载体薄片和封口薄片 之间形成毛细管和分析室侧壁。
色谱毛细管90装满多单块物质，形成稳定相，一端连接至少一种样品的 流动相供给装置(means for supplying it with a moving phase)和喷射装置，另一 端连接一个LIBS作用的分析室94。在分析室中，根据时间的推移，以已知 方式，该毛细管用于样品中各组分的分离、测定和定量。
在所示的实施例中，电泳毛细管92明显呈S形，包括一个垂直连接于色 谱毛细管90的中间部位，电泳毛细管92的端部分别连接一个阴极和一个阳 极，以在毛细管中形成电场。电泳毛细管92的末端也连接于LIBS作用的分 析室94。
根据分子在这些馏分中带正电荷还是带负电荷，喷射到色谱毛细管90 的样品洗提馏分被引导进一个或另一个电泳毛细管92的分析室94。含有大 部分负电荷的分子馏分进入与正极(+)连接的毛细管92端部的分析室94， 含有正电荷的分子馏分进入与正极(-)连接的毛细管92端部的分析室94。 没有带电分子的馏分会继续在色谱毛细管90洗提，并在毛细管分析室94中 被测定和定量分析。
图19简示了一个LIBS作用的分析室94，该分析室一端连接于电泳毛细 管92(或色谱毛细管90)的开口段，另一端连接一个石英透镜106，通过透 镜和毛细管的开口，激光束98在毛细管中馏分的迁移介质表面上聚焦。透镜 可以用透过一定波长的激光束，如紫外光的塑料材料制成。
当样品的一个馏分经过分析室透镜106前时，激光束98通过透镜聚焦在 迁移介质表面上，在分析室中产生一种该馏分的特殊组成原生质100。该原 生质(plasma)发出一种光线，供适宜的装置104分析和检测，以分别测定该 馏分的不同组分的浓度。作为示例，在样品中含有核酸时，检测装置104用 于测定样品馏分中磷的浓度。
分析室还与向室内喷射气体如氩气或氮气的喷射装置102连接，以避免 迁移介质从毛细管的开口段进入分析室。
作为变换方式，毛细管90或92的开口段充满多孔单块物质，如金属或 多孔矿物质，以减少迁移介质在毛细管开口段占据的空间，并提高在该开口 段馏分中分子的浓度，以有利于检测和分析。
另外，分析室94还可以带有一对连接一个电源的电极，适当地安置在分 析室中，以在毛细管的(开口)段产生电场，该电场最好垂直于毛细管中馏 分的迁移方向，，，以将馏分中带电的分子引向激光聚焦的迁移介质的表面。 这样，有利于增加被通过透镜发射的激光所照射的分子数量，因而，改善了 样品的分析和测定质量。
通过热泵送作用，在迁移介质表面进行激光束照射同样也能加速毛细管 中馏分的迁移。