微流通道,其实施方法,和包括微流通道的微流系统
专利汇可以提供微流通道,其实施方法,和包括微流通道的微流系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及实施具有变化位高层的 微流通道 (6)，其包括通道柱(2a，2b)和通道桥(3)，所述微流通道(6)把位于包括微流系统的 底板 (1，11)的第一位高层中的通道(4a，4b)与所述底板(1，11)的第二位高层连接。具有无棱缘横截面的纵向空腔部分作为通道柱(2a，2b)，在一端被连接至要被连接的通道(4a，4b)的端部，且所述通道(4a，4b)形成在所述底板(1，11)的第一位高层中，而且，所述的通道桥(3)——其在所述底板(1，11)的第二位高层上形成且具有与通道柱(2a，2b)匹配的横截面——被之后所填充的填充材料(7)所围绕，且—倒圆形成在所述通道桥(3)的连接端部和延伸至第二位高层的所述通道柱(2a，2b)的端部的连接处。，下面是微流通道,其实施方法,和包括微流通道的微流系统专利的具体信息内容。
1.具有变化位高层的微流通道(6)，其包括通道柱(2a，2b)和通道桥(3)，所述具有变化位高层的微流通道(6)把位于包括微流系统的底板(1，11)的第一位高层中的通道(4a，4b)与所述底板(1，11)的第二位高层连接，
其特征在于，具有无棱缘横截面的纵向空腔部分--优选地为圆柱形钻孔--作为通道柱(2a，2b)，在一端被连接至要被连接的通道(4a，4b)的端部，且所述通道(4a，4b)形成在所述底板(1，11)的第一位高层中，而所述纵向空腔部分的轴线有利地在垂直方向上从所述底板(1，11)的表平面朝向第二位高层延伸，而且，所述的通道桥(3)--其在所述底板(1，11)的第二位高层上形成且具有与通道柱(2a，2b)匹配的横截面--被之后所填充的填充材料(7)所围绕，且一倒圆形成在所述通道桥(3)的连接端部和延伸至第二位高层的所述通道柱(2a，2b)的端部的连接处。
2.根据权利要求1的微流通道，其特征在于，所述第一位高层建立在被盖板密封的所述底板(1，11)的表平面上。
3.根据权利要求1或2的微流通道，其特征在于，所述第一位高层和第二位高层是平行的。
4.根据权利要求1的微流通道，其特征在于，围绕所述通道桥(3)的所述填充材料(7)是弹性的。
5.根据权利要求4的微流通道，其特征在于，材料空出部分(8)形成在围绕所述通道桥(3)的或至少在所述通道桥(3)的两侧的所述填充材料(7)的部分中。
6.实施具有变化位高层的微流通道(6)的方法，所述具有变化位高层的微流通道(6)，通过从所述底板(1，11)的第一位高层上冒出，把位于包括微流系统的所述底板(1，11)的第一位高层中的通道(4a，4b)与所述底板(1，11)的第二位高层连接，其中，所述通道(4a，4b)优选地位于被盖板密封的所述底板(1，11)的表平面上；且所述具有变化位高层的微流通道(6)包括通道柱(2a，2b)和通道桥(3)，
其特征在于，纵向无棱缘的空腔部分--优选地为圆柱形钻孔--作为通道柱(2a，2b)被形成，所述通道柱(2a，2b)从底板(1，11)的第一位高层上冒出，优选地从其主通道网络的平面上冒出，并且，所述空腔部分的轴线优选地与所述底板(1，11)成直角，然后，为了形成通道桥(3)，通过切削--优选地倾斜地切削，在底板(1，11)中在通道柱(2a，2b)的延伸至底板(1，11)的第二位高层的端部处形成一空腔部分，且模型化成型件--优选地为杆(9)--被插入所述被切削的通道柱(2a，2b)的孔中，所述模型化成型件为可去除材料制成且被端部倒圆，并具有配合于所述通道柱(2a，2b)的截面处形成的孔的横截面，然后，在模型化成型件和通道柱(2a，2b)的周围，使用适于与底板(1，11)配合的填充材料(7)填充在空腔部分处的保持材料空出的底板(1，11)部分，然后，进行凝固填充材料(7)所必需的处理，且然后，采用化学的或物理的方法去除模型化成型件。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述通道桥(3)形成在与所述底板(1，11)的所述第一位高层平行的第二位高层上。
8.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述底板(1，11)是沿这样的截面平面(5a，5b)被切削的，所述截面平面(5a，5b)与所述通道柱(2a，2b)的纵向轴线和要形成的通道桥(3)的纵向轴线限定的平面垂直，其中，所述截面平面(5a，5b)与所述通道柱(2a，2b)的纵向轴线之间的以及与底板的第一位高层的平面之间的最小角度(α)基本为45°。
9.根据权利要求6或7的方法，其特征在于，所述底板(1，11)沿锥面被切削。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述通道柱(2a，2b)的切削和空腔部分的形成与所述底板(1，11)的通道网络的形成是同时的。
11.根据权利要求6的方法，其特征在于，为了确保建立阀功能的可能性，材料空出部分(8)形成在填充材料(7)中在围绕所述模型化成型件--优选地为杆(9)--的一部分中，所述模型化成型件构成通道桥(3)，所述材料空出部分(8)围绕所述成型件或至少在所述成型件的两侧旁边。
12.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述底板(1，11)由液态聚合物填充，所述液态聚合物作为适于所述底板(1，11)的填充材料(7)，在冷却下来或使用其它方法处理时，继续凝固和硬化。
13.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述模型成型件通过化学侵蚀或通过熔化被去除。
14.微流系统，其包括底板(1，11)，在所述底板中形成试剂容器(14a，14b，14c，14d)、样品入口和空气出口(12a，12b)；还包括形成在所述底板(1，11)中的连接通道网络，在所述底板的第一位高层上，在所述底板的表面上，具有变化位高层的微流通道(6)把第一位高层连接至位于所述底板(1，11)的内部的第二位高层；并且还包括盖板，所述盖板把所述底板(1，11)密封在其表面上，其中，多个元件形成在底板(1，11)中，它们的位置和它们的相互连接可在任何时候根据具体目的来实现，
其特征在于，具有变化位高层的微流通道(6)按这样的方式开发：具有无棱缘截面的纵向空腔部分--优选地为圆柱形钻孔--作为通道柱(2a，2b)，在其一端被连接至要被连接的通道(4a，4b)的端部，且所述通道(4a，4b)位于所述底板(1，11)的第一位高层中，而所述纵向空腔部分的轴线在垂直方向上从所述底板(1，11)的表平面朝向第二位高层延伸，继续地，所述通道桥(3)--其在所述底板(1，11)的第二位高层上形成且具有与通道柱(2a，2b)匹配的横截面--被随后填充的填充材料(7)所围绕，并且，一倒圆形成在所述通道桥(3)的连接端部和所述通道柱(2a，2b)的延伸至第二位高层的端部的连接处。
15.根据权利要求14的微流系统，其特征在于，围绕所述通道桥(3)的所述填充材料(7)是弹性的。
16.根据权利要求14的微流系统，其特征在于，所述材料空出部分(8)在围绕所述通道桥(3)的或至少在所述通道桥(3)的横截面的两个相对侧上的所述弹性填充材料(7)的部分的周围形成，借助于所述材料空出部分(8)，围绕所述通道桥(3)的弹性填充材料(7)的部分可由合适的工具一起被挤压。
17.根据权利要求14的微流系统，其特征在于，所述底板(1，11)在其相对于所述盖板的表平面处是弹性材料，至少在试剂容器(14a，14b，14c，14d)上方是弹性材料。
技术领域
本发明涉及具有变化位高层的微流通道，该微流通道把位于包括微流系统的底板的第一位高层中的通道连接至所述底板的第二位高层，且所述微流通道包括通道柱和通道桥。另外，本发明是涉及实施具有变化位高层的所述微流通道的方法。而且，我们的发明是涉及具有所述变化位高层的微流通道的微流系统，所述微流系统包括：底板；试剂容器；形成在所述底板中的样品入口和空气出口；形成在所述底板的第一位高层上的连接通道网络；在所述底板的第一位高层的表面上，把第一位高层连接至第二位高层的具有变化位高层的通道，所述通道位于所述底板的内部；和盖板，所述盖板把底板密封在其表面上，所述表面与底板的第一位高层相邻，在所述底板的第一位高层上，多个元件形成在底板中，它们的位置和它们的相互连接可在任何时候根据具体目的来实现。
背景技术
发明内容
根据本发明，我们可通过从单片基质底板出发来形成管道来实现所确定的目标，取代使用由多个层相互堆叠制成的夹层结构。这可按以下方式解决：形成具有变化位高层的通道的柱形部分，其形成方式是例如通过钻孔在底板中制成具有无棱缘的横截面的空腔部分，同时，构成连接至通道柱的桥状部分的通道部分通过在通道柱处立体地挖空底板至所必需的程度来制成，其挖空方式是既切削通道柱，且把可去除材料制成的具有端部倒圆的模型化的成型件作为桥接体安装到通道柱上，然后，使用填充材料围绕模型化的成型件填充底板的挖空部分，之后填充材料被硬化，然后，使用化学的或物理的方法去除模型化的成型件。还很容易为由这种方式形成的通道桥设置阀功能。
因此，本发明也如所附权利要求书所描述的那样是涉及具有变化位高层的微流通道，该微流通道把位于包括微流系统的底板的第一位高层中的通道连接至所述底板的第二位高层，且包括通道柱和通道桥，其中，具有无棱缘横截面的纵向空腔部分——优选地为圆柱形钻孔——作为通道柱，在一端被连接至要被连接的通道的端部，且所述通道形成在所述底板的第一位高层中，而所述纵向空腔部分的轴线有利地在垂直方向上从所述底板的表平面朝向第二位高层延伸，而且，所述的通道桥——其在所述底板的第二位高层上形成且具有与通道柱匹配的横截面——被之后所填充的填充材料所围绕，且一倒圆形成在所述通道桥的连接端部和延伸至第二位高层的所述通道柱的端部的连接处。
优选地，所述第一位高层建立在被盖板密封的所述底板的表平面上。
优选地，所述第一位高层和第二位高层是彼此平行的。
在包围通道桥的填充材料是弹性的情况下，且如果在包围通道桥的弹性材料的周围或至少在通道桥旁边的两侧具有材料空出的空腔空间，那么，就可能在通道桥处形成能够打开或关闭通道的阀结构。
而且，本发明是涉及实施具有变化位高层的微流通道的方法，所述具有变化位高层的微流通道，通过从所述底板的第一位高层上冒出，把位于包括微流系统的底板的第一位高层中的通道与所述底板的第二位高层连接，其中，所述微流通道优选地位于被盖板密封的所述底板的表平面上；且所述具有变化位高层的微流通道包括通道柱和通道桥，其中，具有纵向无棱缘横截面的空腔部分——优选地为圆柱形钻孔——作为通道柱被形成，所述通道柱从底板的第一位高层上冒出，优选地从其主通道网络的平面上冒出，并且，所述空腔部分的轴线优选地与所述底板成直角，然后，为了形成通道桥，通过优选地倾斜地切削，在底板中在通道柱的延伸至底板的第二位高层的端部处形成一空腔部分，且模型化成型件——优选地为杆——被插入切削出的通道柱的孔中，所述模型化成型件为可去除材料制成且被端部倒圆，并具有配合到在通道柱的截面上形成的孔中的横截面。然后，在模型化成型件和通道柱的周围，使用适于与底板配合的填充材料填充在空腔部分处的保持材料空出的底板部分。然后，进行凝固填充材料所必需的处理，且然后，采用化学的或物理的方法去除模型化成型件。
优选地，所述通道桥形成在与所述底板的所述第一位高层平行的第二位高层上。
有利的是，所述底板是沿这样的截面平面切削的，所述截面平面与所述通道柱的纵向轴线和要形成的通道桥的纵向轴线限定的平面垂直，其中，所述截面平面和所述通道柱的纵向轴线之间的以及与底板的第一位高层的平面之间的最小角度基本为45°。
从制造技术方面，用锥形的表面近似所述截面表面是有利的，即，沿锥形的表面实施底板的切削。
可能合适的是，通道柱的切削和空腔部分的形成不是与底板的通道网络的形成相继进行，而是与之同时进行的。
为了确保建立阀功能的可能性，有利的是，材料空出部分形成在围绕模型化成型件的填充材料部分处，该模型化成型件优选地为杆，该模型化成型件构成通道桥，材料空出部分围绕通道桥或至少在其两侧上。
有利的是，所述底板由液态聚合物填充，作为适于所述底板的填充材料，例如，所述填充材料在冷却下来或使用其它方法处理时，继续凝固和硬化。
根据其自身的材料和填充材料，以及底板的材料性质，通过化学侵蚀或熔化，去除模型化成型件。
而且，我们的发明是涉及微流系统，其包括底板，在所述底板中形成试剂容器、样品入口和空气出口；还包括形成在所述底板中的连接通道网络，在所述底板的第一位高层上，在所述底板的表面上，具有变化位高层的微流通道把第一位高层连接至位于所述底板的内部的第二位高层；并且还包括盖板，所述盖板把所述底板密封在其表面上，其中，多个元件形成在底板中，它们的位置和它们的相互连接可在任何时候根据具体目的来实现，其中，具有变化位高层的微流通道按这样的方式开发：具有无棱缘截面的纵向空腔部分——优选地为圆柱形钻孔——作为通道柱，在其一端被连接至要被连接的通道的端部，且所述通道位于所述底板的第一位高层中，而所述纵向空腔部分的轴线在垂直方向上从所述底板的表平面朝向第二位高层延伸，继续地，所述通道桥——其在所述底板的第二位高层上形成且具有与通道柱匹配的横截面——被随后填充的填充材料所围绕，并且，一倒圆形成在所述通道桥的连接端部和所述通道柱的延伸至第二位高层的端部的连接处。
为了确保建立阀的可能性，有利的是，围绕通道桥的填充材料是弹性的，以允许阀结构形成在通道桥处。
在另一个优选实施例中，所述材料空出部分在围绕所述通道桥的或至少在所述通道桥的横截面的两个相对侧上的所述弹性填充材料的部分的周围形成，借助于所述材料空出部分，围绕所述通道桥的弹性填充材料的部分可由合适的工具一起被挤压。
在底板至少在通路的必要地方——即在其相对于盖板的表面上，至少在试剂容器之上是弹性材料，那么，微流系统可被形成，其中，试剂可通过手动地施加指尖压力在通道系统中移动。
通过根据本发明的具有变化位高层的微流通道、和其实施方法、和包括所述通道的微流系统，能够进行临床快速化验的微流系统可相对简单且经济有效地制造，同时，通过把湍流和死容积的产生的可能性保持为最小的事实来确保化验结果的准确性。
附图说明
下文将通过附图用优选实施例来展示我们的发明。
图1：根据本发明制成的具有变化位高层的微流通道的实施例，在垂直于底板的表平面的平截面中。
图2：根据图1的具有变化位高层的微流通道的准备过程的一个阶段示于示意性的轴测视图中。
图3：根据在上述视图中的本发明制成的微流系统的优选实施例。
具体实施方式
底板1的材料是聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其它材料，例如，在引言部分中提到的那些中的一种材料。具有变化位高层的微流通道6包括通道柱2a和2b和通道桥3。通道桥3大致高出底板1的表平面4mm。在我们的实施例中，通道柱2a和2b通过圆柱形的钻孔形成，所述钻孔垂直地钻出至底板1的表平面中。但是，所谓的热压技术也可用于所述制造，或者，钻孔也可通过注射成型与底板的制造一道制成。通过以图2所示的方式在通道柱2a，2b处切下底板1，并通过在钻孔的在所述切削发生侧的端部之间挖空底板1，并通过去除切下和挖空的底板材料，也具有圆形横截面的通道桥3位于延伸到底板1的内部的钻孔的端部之间与底板1的表平面平行地形成。接下来，杆9——其具有可去除的材料且优选地具有基本上与通道柱2a，2b的截面一致的截面——根据图2中的箭头被插入到通道柱2a，2b的孔中。然后，在切削和挖空发生处的保持材料空出的底板1部分，在杆9和钻孔的周围，使用液相填充材料7来填充，所述液相填充材料7与底板1相兼容且也在之后硬化。之后，进行必需的处理。在我们的情形中，我们只等待24小时或提供在120℃下1小时的热处理，来硬化填充材料，然后，采用化学或物理方法去除杆9。
底板1分别沿平截面5a和5b切削，平截面5a和5b垂直于由通道柱2a，2b的和通道桥3的纵向轴线所限定的平面，其中，平截面5a和5b和相应有通道柱2a和2b的纵向轴线之间的、以及平截面5a和5b和底板1的表平面之间的最小角度α分别为大约45°。
通过倾斜切削可实现的几何形状能以这样的方式来实现：例如，使用具有合适切削刃型部的铣刀，或者，通过三维快速原型制作打印机(prototyping printer)，或者通过与底板的制造一起注射成型。近似上文所描述的倾斜切削方法，可能的是，通过端铣削切削机——其具有根据所想要的锥形的切削刃型部，沿一个表面来切削和挖空底板，该表面是锥形的表面。
空腔部分的切削和形成可与微流底板的其它元件的形成同时进行，例如，在注射模制成型过程中同时进行，而无需去除材料。插入的杆9——其具有5mm的长度和0.6mm的半径——能通过可化学侵蚀的金属或塑料来制成，且所述杆9的端部按具有0.3mm半径的圆角方式被倒圆。为了确保良好的连接，杆9的直径可选择成与通道柱2a和2b的直径相比稍大，因此，这也隐含在措词“基本相同的截面”中。而且，为了改善连接，杆9的材料和底板1的材料也可选择为彼此在硬度方面是不同的。
填充材料是聚二甲基硅氧烷(PDMS)或在底板1的熔化温度之下熔化的另一种物质，使用该填充材料填充底板1，且在之后，填充材料被冷却、凝固和硬化。但是，在热量的影响下不硬化但在另一种参数的变化——例如时间的流失——的影响下硬化的其它材料也可考虑。
材料空出部分8在围绕通道桥3的填充材料7的一部分周围形成。这能够这样达成：例如通过在使用填充材料填充之前插入两个彼此相对的模型件来实现，且每个模型件的形状像凯旋门，该两个模型件在填充后可被移除，从而，围绕在杆9处形成的通道桥3的弹性填充材料7将被材料空出的空间围住。材料空出部分8也可成形为另一种形状，例如，形成在正好在通道桥3两侧上的填充材料7中的两个空腔部分可使得通道桥3被挤压。
取决于所选材料，通过化学侵蚀或熔化，杆9可被去除。
作为理所当然的事情，通道柱2a，2b的横截面和具有倒圆端部的杆9的截面可具有不是圆形的某种其它无棱缘的横截面，例如，椭圆形或某种其它卵圆的形状，而通道柱2a，2b并不一定要垂直于底板1的表平面。
通道柱和通道桥之间的精确的和光滑的连接可通过横截面形状和通道柱的和模型化杆的公差大小来调节，进一步还通过底板的和模型化杆的硬度以及弹性来调节，还有，通过杆端部的倒圆的形状来调节。
在图3中，示出微流系统，在我们的情况中，该微流系统包括：凹入到底板11的表平面中的试剂容器14a，14b，14c，14d；以及样品入口和空气出口12a和12b；没有任何单独的参照数字标记的但清楚可见的连接通道网络；具有变化位高层的微流通道6，其连接位于底板11的表平面处的连接通道，并从底板11的表平面朝向底板11的内部延伸。另外，它包括没有显示在图中的盖板，该盖板在其表面密封底板11并确保流体不会从系统中泄漏。自然地，根据任务和解决方式，可想到无数的不同于本实施例的微流系统。因此，底板中形成的元件的数量、它们的位置和它们的相互连接可根据具体目的随时实现。底板11在其上表平面在试剂容器处——也就是相对于盖板的一侧上的表平面处——由弹性材料制成。样品入口和空气出口12a，12b是通过底板11的钻孔。借助于例如压制、热压或注射成型或通过其它技术，通道网络形成在被盖板覆盖的底板11的表平面。具有变化位高层的桥接微流通道6如图1和2所示地形成。一个阀在围绕通道桥3的弹性填充材料7的周围设置，设置方式是，材料空出部分8围绕通道桥3在填充材料7的周围形成，因此，围绕通道桥3的弹性材料部分可借助于合适的工具一起被挤压。借助于所述阀，通道和试剂容器可被打开和关闭。
在此所展示的发明可以按与上文实例所描述的方案不同的许多实施例来实现，但仍旧在本发明的范围和设计思想之内，因此，我们的发明不能够被视作受限于所述实施例。
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