用于操纵流体的微流体的结构元件以及微流体的芯片的制作方法

专利名称：用于操纵流体的微流体的结构元件以及微流体的芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于操纵流体的微流体的结构元件以及一种微流体的芯片。
背景技术：
微流体技术研究在极小的空间上操纵流体也就是液体或者气体。在此使流体运动、将其混合、分开或者在其它方面对其进行处理。微型泵输送或者定量配送流体、微型阀确定所泵吸的流体的方向或者运动模式并且微型混合器能够有针对性地混合流体量。微流体的结构元件尤其用在生物技术及医疗技术中。从较旧的德国的专利申请DE 10 2008 002 336. 1_12中公开了一种夹管阀的形
式的微流体的结构元件，该微流体的结构元件具有第一、第二及第三基片，其中所述第三基 片由有弹性的材料构成并且布置在在所述第一与第二基片之间。所述第一基片在此与所述第三基片邻接并且在与所述第三基片邻接的一面上具有至少一个第一凹处。所述第二基片同样与所述第三基片邻接并且在与所述第三基片邻接的一面上具有至少一个第二凹处。所述第一凹处和所述第二凹处在此以彼此至少部分地对置的方式来布置。为了专利申请说明书的目的，将这篇较旧的申请全面地包括在本申请之内。

发明内容
本发明提供一种用于操纵流体的微流体的结构元件，尤其微型泵、微型阀或者微型混合器，该微流体的结构元件具有第一基片、第二基片和布置在所述第一基片与所述第二基片之间的由有弹性的材料构成的第三基片。在所述第一基片的朝向所述第三基片的一面上构造了至少一个第一凹处，所述第一凹处形成第一控制室。在所述第二基片的朝向所述第三基片的一面上构造了至少一个第二凹处，所述第二凹处形成用于有待操纵的流体的流体通道或者流体室并且所述第二凹处与所述第一控制室至少在部分区域中重叠。在所述第一基片中额外地构造了与所述第一控制室在空间上分开的第二控制室以及控制通道，其中所述控制通道将所述第一控制室与所述第二控制室连接起来。所述控制室和所述控制通道形成一个封闭的系统并且用控制流体来填充。所述第二控制室的至少一个侧壁由有弹性的材料构成并且能够通过激励器尤其激励器的机械的激活元件来如此变形，使得所述第二控制室的内部空间减小并且由此提高所述控制流体的压力。所述按本发明的微流体的结构元件以以下原理为基础，即所述有弹性的第三基片的布置在所述流体通道或者流体室与所述第一控制室之间的区域对于所述室中的不同的压力来说可以伸展到那个具有相应较小的压力的室里面。通过流体通道或者流体室的合适的布置及设计方案，可以以这种方式比如实现微型泵、微型阀或者微型混合器。所述第一控制室在此与所述第二控制室及所述将这两个室彼此连接起来的控制通道一起形成一个封闭的系统，其中所述第二控制室的一个侧壁由有弹性的材料构成。通过这面侧壁的变形，可以减小所述第二控制室的内部空间并且通过这种方式提高所述封闭的系统中的压力并且由此也提高所述第一控制室中的压力。所述第二控制室的能够变形的侧壁的为激活所述微流体的结构元件所必需的变形在此通过激励器来实现，该激励器比如可以以电气、磁性、压电的方式或者也通过电活性的聚合物来驱动。最终，所述按本发明的装置使所述微流体的结构元件的激励机构在空间上与有待操纵的流体的操纵区域也就是比如阀区域、泵区域或者混合区域分开。仅仅所述第一控制室布置在真正的微型泵、真正的微型阀或者真正的微型混合器的区域中，而所述第二控制室则可以设置在微流体的芯片尤其生物芯片上的其它任意的位置上，其中所述激励机构作用于所述第二控制室并且其中在所述微流体的芯片上实现了所述微流体的结构元件。在微流体的芯片上，当然也可以布置多个按本发明的微流体的结构元件。这种将所述激励机构在空间上与流体的真正的操纵地点分开的方式能够更好地将所述在芯片中包含控制流体的控制室和控制通道与所述在芯片中接纳着有待操纵的流体的流体通道及流体室拆分开来。由此又可以将所述第二控制室并且由此将所述激励器的作用点定位在微流体的芯片的预先定义的标准化的位置上，这能够用统一的激励机构来激活不同的应用方案也就是不同的微流体的结构元件。
在芯片上也可以以彼此间很小的间距来布置多个微流体的结构元件比如微型阀。由于激励机构经常比较大，在此在按传统直接在操纵地点进行激励的情况下会在芯片设计方面出现问题。这些问题通过所述激励机构与真正的微流体的结构元件的分开以及芯片的由此可能的拆分来解决。所述微流体的结构元件的通过所述第二控制室的侧壁的变形来实现的激励使得所述激励器再也不必直接集成到芯片中，而是能够有利地仅仅松动地与所述微流体的结构元件相连接。微流体的结构元件以及拥有所述微流体的结构元件的芯片尤其在用在生物技术及医疗技术领域中时经常构造为一次性筒。所述激励器的与所述微流体的结构元件之间的松动的可连接性以及这两个单元的在进行激活之后随之产生的可分开性能够以能够再利用的能够有利地携带的操作仪器的形式来构造所述激励机构。在相应地设计所述芯片尤其相应地布置所述布置在芯片上的微流体的结构元件的第二控制室的情况下，所述操作仪器甚至可以通用地用于不同的微流体的芯片，这显著降低了必需的成本开销。所述操作仪器在此可以包括一个唯一的可能具有多个激活元件的激励器，但是也可以包括多个各具有一个或者多个激活元件的激励器。按照本发明的一种实施方式，所述第二控制室通过一个第三凹处来构成，该第三凹处在与所述第一控制室隔开的情况下构造在所述第一基片的朝向所述第三基片的一面上。同样，所述控制通道也可以通过一个凹处来构成，该凹处在所述第一与第三凹处之间构造在所述第一基片的朝向所述第三基片的一面上。这种实施方式首先提供加工技术上的优点，因为所述凹处能够以微小的加工技术上的开销来实现。但是也可以设想，所述第二控制室和/或所述控制通道不是构造为所述第一基片的朝向所述第三基片的一面上的凹处，而是布置在所述第一基片的内部。仅仅必须从外面能够接近所述第二控制室的能够变形的侧壁。按照本发明的另一种实施方式，所述第二控制室的能够变形的侧壁通过所述第三基片来构成。将本来构造为有弹性的结构的第三基片用作所述第二控制室的能够变形的侧壁，由此能够实现所述按本发明的微流体的结构元件的一种特别简单的构造，这引起较小的制造成本。为了激励所述微流体的结构元件，要么可以在所述第二基片中设置直通孔，该直通孔至少部分地与所述第二控制室重叠并且通过该直通孔所述激励器可以直接以变形的方式作用于所述第三基片。要么作为替代方案，也可以在所述第二基片的背向所述第三基片的一面上设置一个凹处，该凹处至少部分地与所述第二控制室重叠并且如此确定其朝所述第三基片的方向的伸长，从而在所述凹处与所述第三基片之间产生所述第二基片的隔条状的区域，激励器可以以变形方式作用于其上。在这种情况下，所述用作第二控制室的侧壁的第三基片的变形间接地通过所述第二基片的隔条状的区域的变形来引起。不过，作为替代方案，所述第二控制室的能够变形的侧壁也可以直接通过所述第一基片的外壁来构成。在一些实施方式中所述激励器作用于所述第一或者第二基片的部分区域并且没有或者至少没有直接作用于所述第三基片，这些实施方式首先在所述用控制流体填充的封闭的系统内部需要较高的复位力的情况下是有利的。作为控制流体，不仅可以使用气体而且可以使用液体。按照一种优选的实施方式，将空气用作控制流体，从而以气动方式来激励所述微流体的结构元件。这提供了这样的优点，即可以放弃所述控制室及控制通道的麻烦的填充过程。在将不能压缩的或者几乎不能压缩的液体用作控制流体时，相对于用气体来填充的情况可以减小所述控制室的容积。另一方面，不过由此也产生较高的流动阻力，这导致转换时间的延长。在将空气用作控制流体时，为了对不同的高度层中的压差进行平衡-这经常也称为气压的压力平衡-所述微流体的结构元件可以具有额外的压力平衡阀，该压力平衡阀通过第一压力平衡通道(66)与所述第一控制室(4’)、第二控制室(8’)或者控制通道(9’)相连接并且通过第二压力平衡通道(67)与外部环境相连接。


本发明的实施方式的其它特征和优点从以下参照附图所作的说明中获得。附图示出如下
图I是按本发明的构造为微型阀的形式的微流体的结构元件的第一种实施方式的在未激活的状态中的示意性的横截面；
图2是按本发明的结构元件的在图I中示出的第一种实施方式的在激活的状态中的示意性的横截面；
图3是按本发明的构造为微型阀的形式的微流体的结构元件的第二种实施方式的在激活的状态中的示意性的横截面；
图4是按本发明的构造为微型阀的形式的微流体的结构元件的第三种实施方式的在未激活的状态中的示意性的横截面；并且
图5是按本发明的具有多个微流体的结构元件及所属的激励器的微流体的芯片的示意性的透视图。在附图中，相同的或者功能相同的组件分别用相同的附图标记来表示。
具体实施例方式图I示出了按本发明的构造为微型阀的形式的微流体的结构元件的第一种实施方式的在未激活的状态中的示意性的横截面。所示出的微型阀包括第一基片I、第二基片2和布置在所述第一基片I与所述第二基片2之间的第三基片3。所述第一及第二基片比如可以由热塑性塑料构成。所述第三基片3则由有弹性的材料尤其构造为热塑性的弹性体薄膜，并且尤其三明治状地布置在所述第一基片I与所述第二基片2之间。在此，所述第一基片I与所述第三基片3邻接并且在与所述第三基片邻接的一面上具有第一凹处4，该第一凹处形成第一控制室4’。同样，所述第二基片2与所述第三基片3邻接并且在与所述第三基片3邻接的一面上具有两个凹处5a和5b，这两个凹处形成用于有待操纵的流体的流体通道或者流体室5a’或者说5b’。所述凹处5a和5b在此相邻布置并且通过隔条6来分开，其中这两个凹处5a和5b至少部分地与所述第一凹处4重叠。在所示出的实施方式中，这涉及所谓的“Normally on (常开型)”微型阀。也就是说，所述在所示出的实施例中构造为夹管阀的微型阀在未激活的状态中也就是在所述第一控制室4’中存在正常压力时是打开的并且如在图2中示出的一样通过所述第一控制室4’中的压力升高来激活并且由此部分或者完全关闭。如在图I中示意性地示出的一样，所述凹处5a中的有待操纵的流体的压力升高使得所述有弹性的基片3朝所述第一凹处4中伸展并且通过这种方式能够使有待操纵的流体从所述凹处5a流到所述凹处5b中(通过箭头7勾画出来)。 在与所述第一凹处隔开的情况下，在所述第一基片I中设置了另一个凹处8，该凹处形成第二控制室8’。在所述第一凹处4与所述第三凹处8之间设置了第四凹处9，该第四凹处用作控制通道9’并且将所述第一控制室4’与所述第二控制室8’连接起来，使得所述两个控制室4’和8’与所述控制通道9’形成一个封闭的系统。有利地如此构成所述两个控制室，使得所述第二控制室8’具有比所述第一控制室4’大的内部空间。所述控制通道8，在其横截面方面小于所述两个控制室4’和8’。所述两个控制室4’和8’以及所述控制通道9’用可以构造为气态或者液态的控制流体来填充。作为控制流体，有利地使用空气，因为通过这种方式可以取消所述两个控制室4’和8，以及控制通道9’的麻烦的填充过程。在所述第二基片2中设置了直通孔10，该直通孔在所示出的实施例中刚好与所述第二控制室8’对置地布置。通过这个直通孔10，未进一步示出的激励器的比如构造为挺杆的形式的机械的激活元件11可以以变形的方式作用于所述有弹性的基片3。所述有弹性的基片3在图I和2所示出的实施例中形成所述第二控制室8，的能够弹性变形的侧壁。如果将所述激励器的机械的激活元件11沿箭头12的方向(图2)挤压到所述有弹性的基片3上，那么该基片就运动到所述第二控制室8’里面。由此减小所述第二控制室8’的内部空间，这又引起由所述两个控制室4’和8，以及控制通道9’构成的封闭的系统中的控制流体的压力升高。所述控制流体的这种压力升高引起这样的结果，即所述有弹性的基片3在所述第一控制室4’的区域中运动到所述两个凹处5a和5b的里面，这导致阀的磨损。在按本发明的微流体的结构元件的在图I和2中示出的实施方式中，如此构成所述直通孔10，使得其沿水平的方向也就是沿平行于所述有弹性的基片3的方向具有与所述第三凹处8相同的伸长并且刚好与这个凹处8对置地布置。不过，作为替代方案，所述直通孔10也可以沿水平的方向相对于所述凹处9移动并且/或者具有更小的或者更大的水平的伸长。对于所述功能能力来说，决定性的仅仅是，所述直通孔10至少部分地与所述凹处9重叠，使得所述激活元件11可以如此作用于所述有弹性的基片3，从而可以将所述有弹性的膜片3挤压到所述第三凹处8的区域中。所述直通孔10有利地关于其水平的伸长如此构成，使得其同时用作用于所述激励器的激活元件11的导向件。图3示出了按本发明的微流体的结构元件的一种作为替代方案的实施方式，该微流体的结构元件与图I和2相类似构造为微流体的夹管阀。但是，与所述第一种实施方式相反，在所述第二基片2中没有设置直通孔，因而所述有弹性的基片3不能用作所述第二控制室8’的能够弹性变形的侧壁。换而言之，在所述第一基片I中设置了第五凹处20，该第五凹处布置在所述第一基片的背向所述第三基片3的一面上并且更确切地说如此进行布置，使得其至少在部分区域中与所述第二控制室8’重叠。在此如此确定所述凹处的深度也就是说所述第五凹处20的朝有弹性的基片3的方向的伸长，从而在所述第五凹处20与所述第二控制室8’之间产生所述第一基片I的隔条状的区域21，该区域一方面形成所述第一基片I的外壁的一部分，不过另一方面也用作所述第二控制室8’的能够变形的侧壁。通过这种方式，激励器的激活元件22可以如此作用于所述第一基片的隔条状的区域21，从而将所述隔条状的区域21挤压到所述控制室8’的区域中。这又引起所述第二控制室8’的内部空间的减小，由此引起所述控制流体的压力的升高并且与所述第一种实施方式相类似由此最终引起所述阀的关闭。在图3所示出的实施方式中，所述第五凹处20的水平的伸长大于所述第三凹处8的水平的伸长。在这种实施方式中，作为替代方案所述第五凹处20的水平 的伸长也可以等于或者小于所述第二控制室8’的水平的伸长。对于所述功能能力来说，在这里决定性的也仅仅是，所述第五凹处20至少部分地与所述第三凹处8重叠，使得所述激活元件11可以如此作用于所述第一基片I的隔条状的区域21，从而将所述隔条状的区域21挤压到所述第三凹处8的区域中。图4示出了按本发明的微流体的结构元件的第三种实施方式，该微流体的结构元件与图I到3相类似构造为微流体的夹管阀。但是，与所述第一种实施方式相反，在所述第二基片2中没有设置直通孔，而仅仅设置了第六凹处30，该第六凹处布置在所述第二基片2的背向所述第三基片3的一面上并且更确切地说如此进行布置，使得其至少在部分区域中与所述第二控制室8’重叠。在此如此确定所述凹处的深度也就是说所述第六凹处30的朝所述有弹性的基片3的方向的伸长，从而在所述第六凹处30与所述第三基片之间产生所述第二基片2的隔条状的区域31，该区域形成所述第二基片2的外壁的能够变形的部分。激励器的激活元件32可以如此作用于所述第二基片2的隔条状的区域31，从而将所述隔条状的区域31朝所述第三基片3的方向挤压并且由此将所述第三基片3挤压到所述控制室8，的区域中。这引起所述第二控制室8’的内部空间的减小，并且由此引起所述控制流体的压力的升高并且与已经描述的实施方式相类似由此最终引起所述阀的关闭。除了在图I到4中所示出的实施方式之外，可以设想其它的作为替代方案的实施方式。最终决定性的仅仅总是，可以从外面要么直接地要么间接地比如通过所述第二基片的隔条状处于所述能够变形的侧壁上面的外壁来接近所述第二控制室的能够变形的侧壁，使得激励器或者激励器的激活元件可以作用于这面侧壁。已经在参照附图I到4的情况下示范性地为微流体的夹管阀对本发明进行了解释。不过，通过在所述流体通道或者说流体室5a和5b以及所述第一控制室4’的布置及设计方案方面进行的相应的调整，对本领域的技术人员来说也可以容易地实现其它的阀结构或者微型泵或者微型混合器。图5示意性地示出了微流体的芯片40尤其生物芯片的透视图，该微流体的芯片具有多个按本发明的微流体的结构元件41a-f。所述微流体的结构元件41a_c示范性地构造为微型泵并且所述微流体的结构元件41d_f构造为微型阀。在图5中，那些导引着有待操纵的流体的流体通道和流体室用虚线来示出。而导引着控制流体的室和通道则用实线来示出。通过按本发明的微流体的结构元件可以将所述控制性的元件从有待控制的元件上也就是从那些导引着有待操纵的流体的元件上拆分开来，这一点在此特别明显。因此所述第二控制室8a’到8f’示范性地布置在所述芯片的右侧上，其中激励机构的激活元件42a_f作用于所述第二控制室8a’到8f’，而用于有待操纵的流体的接口 43则设置在所述芯片的对置的左侧上。通过所述流体通道44和流体室45以及控制通道9a’到9f ’和第一控制室4a’到4f’的合适的结构化，可以通过这种方式在所述流体接头及用于激励机构的激活元件的作用点的定位保持相同时实现具有不同的布线结构也就是布置在所述芯片上的微流体的结构元件的不同的布置和/或设计方案的微流体的芯片。通过这种方式，可以用统一的具有激励机构的操作仪器来运行大量不同的微流体的芯片。有利地如此构成所述激励机构，使得其能够松动地与所述芯片或者单个的微流体的结构元件相连接，但是又能够从所述芯
片或者结构元件上分开。通过这种方式，所述芯片可以作为一次性筒来实现，这尤其在生物技术及医疗技术的使用范围内是惯例。而所述激励机构可以以能够再利用的尤其能够通用地再利用的操作仪器的形式来实现。在进行纯粹的气动的激励时也就是在用空气来填充所述控制室4和8以及所述控制通道9’时，所述操作仪器比如可以用蓄电池来运行并且可以在不依赖于压缩空气源或气泵的情况下运行。所述激励器及其激活元件可以以多种多样的方式构成。因此能够设想，设置一根轴50,该轴通过电动机51必要时也结合传动机构、转向机构、杠杆或者连杆来运行。所述轴50在此可以设有相应地构成的偏心轮，所述偏心轮用作激活元件42a-c。这样的激励机构比如能够用于具有连续的或者部分连续的运行方式的微型泵并且在图5中示范性地作为用于所述微型泵41a_c的激励机构来示出。在此也很清楚的是，激励器也可以具有多个用于激活多个微流体的结构元件的激活元件。此外，也可以使用如在图5中示范性地为微型阀41d-f示出的一样的磁性的激励器。此外，磁性的激励器也允许双稳态的使用。如此构成的激励器在图5中示意性地为所述微型阀41d示出。不过，除此以外也能够使用其它的激励器原理比如也基于压电的聚合物的压电激励器或者也能够使用电活性的聚合物(EAP )。在图5中也示出了用于有待操纵的流体的接头43’以及另一个激励器的可能的作用区域46，不过在所述芯片的所示出的布线结构中没有利用所述接头43’及所述另一个激励器的可能的作用区域46。如果作为控制流体来使用空气，那么所述按本发明的微流体的结元件可以额外地具有一个压力平衡阀，该压力平衡阀用于在所述由控制室4’、8’以及控制通道9’构成的气动的系统与外部环境之间进行压力平衡。这样的压力平衡阀的一种可能的实施方式在图6和7中示出。在此，图6示出了压力平衡阀60的处于打开的状态中的情况并且图7示出了所述压力平衡阀60的处于关闭的状态中的情况。为了简化示意图，在图6和7中仅仅示出了所述微流体的结构元件的相应的区域，在该区域中示出了所述压力平衡阀。按照所述压力平衡阀60的所示出的实施方式，所述第一基片I在与所述第三基片3邻接的一面上具有两个凹处61a和61b，这两个凹处形成用于所述控制流体也就是用于空气的流体通道61a’和61b’。所述凹处61a和61b在此相邻地布置并且通过隔条62来分开。在所述第二基片2中设置了另一个凹处63，该凹处布置在所述第二基片2的背向所述第三基片3的一面上并且更确切地说如此进行布置，使得其至少在部分区域中与所述两个凹处61a和61b重叠。在此如此确定所述凹处的深度也就是说所述另一个凹处63的朝有弹性的基片3的方向的伸长，从而在所述另一个凹处63与所述第三基片之间产生所述第二基片2的隔条状的区域64，该区域形成所述第二基片2的外壁的能够变形的部分。激励器的激活元件65可以如此作用于所述第二基片2的隔条状的区域64，从而将所述隔条状的区域64朝所述第三基片3的方向挤压并且由此将所述第三基片3挤压到所述两个凹处61a与61b之间的隔条62上。这又引起所述压力平衡阀的关闭。为了能够在所述气动的系统与外部环境之间实现压力平衡，所述凹处61a通过第一压力平衡通道66与外部环境相连接。这通过以下方式来实现，即所述第一压力平衡通道66 一直延伸到所述微流体的结构元件的边缘或者在使用芯片的情况下一直延伸到所述芯片的边缘。通过第二压力平衡通道67，所述凹处61b与所述气动的系统相连接，也就是说与所述控制室4’或者8，之一或者与所述控制通道9’相连接。通过这种方式，在所述压力平衡阀打开时在所述气动的系统与外部环境之间产生压力平衡。在启动也就是说激励所述微流体的结构元件或者芯片之前，所述压力平衡阀60而后可以关闭，从而保证了可靠的功倉泛。为了保证所述压力平衡阀60的可靠的关闭，可以在所述激活元件的朝向所述第二基片2的隔条状的区域64的一面上布置比如弹性体垫的形式的有弹性的成形体68。为了另一方面保证所述压力平衡阀60在打开的状态中可靠地允许外部环境与所述微流体的结构元件的气动的系统之间的空气流动，所述两个凹处61a与61b之间的隔条62可以构造为稍微弯曲的结构(参见图8)。在此如此设计所述弯曲度，使得所述隔条的当中的区域相对于所述第三基片3具有比外部的区域大的间距。就这一点而言，所述隔条62成形为凹入的结构。如此构成的隔条62在此比如可以借助于焊缝80与所述第一基片I相连接。除了所述压力平衡阀60的在图6到8中示出的实施方式之外，当然也可以设想其它的实施方式，本领域的技术人员可以通过在所述流体通道61a’和61b’及所述凹处63的布置及设计方案方面所作的相应的调整来容易地实现所述其它的实施方式。最后，图9示意性地示出了与按图5的微流体的芯片相类似的微流体的芯片90的透视图，其中设置了额外的压力平衡阀60a_f，所述压力平衡阀通过第一压力平衡通道66a-f与所述第二控制室8a’到8f’相连接并且通过第二压力平衡通道67a_f与芯片的外部环境相连接。为更好的理解，在所述压力平衡阀60a_f上也勾画出隔条62a_f，但是这些隔条在按图6和7的压力平衡阀的一种实施方式中在实际上由于所述第二基片2的隔条状的区域64而看不见。在此也示范性地示出了所述压力平衡阀的激活元件65之一包括弹性体垫68。当然也可以在所述芯片上的微流体的结构元件启动之前主动地关闭压力平衡阀。 但是，有利地如此构成所述压力平衡阀60、激活元件65和操作仪器，使得所述压力平衡阀60在放入到所述操作仪器中时自动地关闭。这比如可以通过过度弹回(iiberfederter)的销钉或者固定地安装的橡胶缓冲器的使用来实现。
权利要求
1.用于操纵流体的微流体的结构元件尤其微型泵、微型阀或者微型混合器，具有第一基片(I)、第二基片(2)和布置在所述第一基片(I)与所述第二基片(2)之间的由有弹性的材料构成的第三基片(3)，其中 -在所述第一基片(I)的朝向所述第三基片(3)的一面上构造了至少一个第一凹处(4)，所述第一凹处形成第一控制室(4’ )； -在所述第二基片(2)的朝向所述第三基片(3)的一面上构造了至少一个第二凹处(5a :5b)，所述第二凹处形成用于有待操纵的流体的流体通道或者流体室(5a’、5b’)并且所述第二凹处与所述第一控制室(4’ )至少在部分区域中重叠； -在所述第一基片(I)中构造了与所述第一控制室(4’)在空间上分开的第二控制室(8’)和将所述第一控制室(4’ )与所述第二控制室(8’ )连接起来的控制通道(9’ )； -所述控制室(4’、8’ )和所述控制通道(9’ )用控制流体来填充并且 -所述第二控制室(8’)的至少一个侧壁由有弹性的材料构成并且能够通过激励器尤其激励器的机械的激活元件(11)来如此变形，使得所述第二控制室(8’)的内部空间减小。
2.按权利要求I所述的微流体的结构元件，其中所述第二控制室(8’)通过第三凹处(8)构成，该第三凹处构造在所述第一基片(I)的朝向所述第三基片(3)的一面上。
3.按权利要求2所述的微流体的结构元件，其中所述控制通道(9’)通过第四凹处(9)构成，该第四凹处在所述第一凹处(4)与所述第三凹处(8)之间构造在所述第一基片(I)的朝向所述第三基片(3)的一面上。
4.按前述权利要求中任一项所述的微流体的结构元件，其中所述第二控制室(8’)的能够变形的侧壁通过所述第三基片(3)来构成。
5.按权利要求I到3中任一项所述的微流体的结构元件，其中所述第二控制室(8’)的能够变形的侧壁通过所述第一基片(I)的外壁来构成。
6.按前述权利要求中任一项所述的微流体的结构元件，其中作为控制流体使用气态的流体尤其空气。
7.按权利要求6所述的微流体的结构元件，其中作为控制流体使用空气并且在所述第一基片(I)的朝向所述第三基片(3)的一面上构造了至少一个第七凹处()，该第七凹处形成压力平衡阀，所述压力平衡阀通过第一压力平衡通道(66)与所述第一控制室(4’)、所述第二控制室(8’)或者所述控制通道(9’)相连接并且通过第二压力平衡通道(67)与外部环境相连接。
8.按前述权利要求中任一项所述的微流体的结构元件，其中所述微流体的结构元件能够松动地与所述激励器相连接。
9.按前述权利要求中任一项所述的微流体的结构元件，其中所述激励器以电气或者磁性或者压电的方式或者通过电活性的聚合物来驱动。
10.微流体的芯片尤其生物芯片，包括至少一个按权利要求I到9中任一项所述的微流体的结构元件。
11.按权利要求10所述的微流体的芯片，其中所述微流体的结构元件的第二控制室(8a’、8b’、8c’、8d，、8e ’、8f’)布置在所述芯片上的标准化的位置上。
12.按权利要求11所述的微流体的芯片，其中所述芯片能够通过通用的包括一个或者多个激励器的操作仪器来激励。
13.按权利要求12所述的微流体的芯片，其中所述至少一个微流体的结构元件作为控制流体使用空气并且具有压力平衡阀(60)，其中如此构成所述压力平衡阀(60)、所述压力平衡阀(60)的激励器的激活元件(65)以及所述操作仪器，使得所述压力平衡阀在放入到所述操作仪器中时自动地关闭。
全文摘要
本发明涉及一种用于操纵流体的微流体的结构元件，该微流体的结构元件具有第一基片(1)、第二基片(2)和布置在所述第一基片(1)与所述第二基片(2)之间的由有弹性的材料构成的第三基片(3)。在所述第一基片(1)的朝向所述第三基片(3)的一面上构造了至少一个第一凹处(4)，所述第一凹处形成第一控制室(4’)。在所述第二基片(2)的朝向所述第三基片(3)的一面上构造了至少一个第二凹处(5a；5b)，所述第二凹处形成用于有待操纵的流体的流体通道或者流体室(5a’；5b’)并且所述第二凹处与所述第一控制室(4’)至少在部分区域中重叠。在所述第一基片(1)中构造了与所述第一控制室(4’)在空间上分开的第二控制室(8’)和将所述第一控制室(4’)与所述第二控制室(8’)连接起来的控制通道(9’)。所述控制室(4’、8’)和所述控制通道(9’)用控制流体来填充并且所述第二控制室(8’)的至少一个侧壁由有弹性的材料构成并且能够通过激励器来如此变形，使得所述第二控制室(8’)的内部空间减小。
文档编号B01L3/00GK102713389SQ201080062847
公开日2012年10月3日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年2月1日
发明者P.罗特哈歇 申请人:罗伯特·博世有限公司