专利名称:用于显示和光发射的化学的－生物的装置的制作方法
发明领域本发明涉及显示装置。更具体地，本发明涉及采用化学的和/或生物的反应来产生光发射的显示装置。
发明内容本发明的目的是，实现能产生选择性的、受控制的和高效率的光发射的显示装置。
根据本发明，由于在所附权利要求
书中具体选出的解决方案，实现了该目的。权利要求
书形成根据本发明在此提供的技术说明的完整部分。
本发明涉及显示装置，其包含一系列的微量反应室，后者起象素的功能，在其中发生产生光发射的反应。
在本发明的一个实施方案中，显示装置包含小型化的平台，其中存在微室，后者含有多孔的基质，能在特定点实现产生受控制的光发射的反应的生物的/化学的元件固定化在所述基质的孔中。
为了分配“发光”反应必需的溶液，该装置呈现装载和卸载微通道的有结构的组织。装载微通道将下述物质分配到所有涉及的区域a)催化剂或生物介质(例如，生物元件)，和b)反应溶液。卸载微通道执行从微量反应室去除反应产物的功能，所述反应产物如果允许发生积累，则可能对效率具有负面影响，且可能危害反应动力学本身。
在本发明的一个不同的实施方案中，可以通过微阀(micro-valves)和棱镜(对辐射透明的均匀材料的光学装置)控制光发射。(测微尺寸的)微阀调节微量反应室的打开和关闭，并调节涉及的溶液的流动，位于微量反应室附近的棱镜以优先的方向折射发光的光束。
在另一个实施方案中，根据本发明的装置包含移动流体的微泵系统。该解决方案能解决反应溶液在其中流动的微通道的粘度和摩擦的问题。
附图简述现在，将参考附图，详细描述本发明，作为没有限制意图的简单的实例，其中图1是解释了根据本发明的装置的一个实施方案的横截面结构的图；图2和3显示了根据本发明的装置的2个实施方案的横截面结构的图。
发明详述由于它的特殊的结构特征，根据本发明的装置提供许多优点1)它是小型化的显示装置，其尺寸量级为毫米-微米；2)它是低成本的系统；3)它是可以回收利用的装置，因为洗涤循环使该装置能够用于连续应用；4)它是具有较低技术复杂度的系统，因为它使用已知的易于实现的技术。
参考图1、2和3，根据本发明的显示装置1包含小型化的平台，其中存在含有多孔基质2a的微量反应室，能催化产生光发射的反应的生物的/化学的元件22固定化在所述基质的孔中。
装置1呈现不同的装载微通道3和卸载微通道4的有结构的组织，其将反应溶液分配到微量反应室中。卸载微通道4执行从微量反应室2去除反应产物的功能。为每个微室2，提供了至少一个装载通道3和一个卸载通道4。微量反应室2，优选地由玻璃或硅制成，可以呈现可变的几何形状，且可以特征在于，在上游存在试剂的混合室7。这样的微室7的存在，使得反应试剂能够均匀地混合。
从它们的实现的观点看，微量反应室2可以细分成2个半-微室基底结构20和覆盖结构10。实际上，可能分开构建2个半-微量反应室，并装配它们，例如利用固态扩散结合技术。支持结构20和覆盖结构10提供一个或多个装载和卸载通道，且连接起来以形成微通道3和4。作为一个替代方案，且为了进一步简化生产工艺，可以仅仅在单一基质上实现微室和微通道，并使第二个基质保持完整，以作为覆盖结构。
在图1至3所示的实施方案中，装置1装配有在装载微通道3上的微阀5和棱镜6，其中(测微尺寸的)微阀5调节微量反应室2的打开和关闭、以及反应溶液的流动，且棱镜6以优先的方向折射发光的光束。
微量反应室2、混合室7和微通道3和4的几何形状和组织，可以随需要而变化；为了它们的实现，可能采用例如光刻工艺，其能使具有需要的几何形状的结构绘制在适当的材料上，例如玻璃。这样的结构将被保护，以免受随后的能生成所述的微环境或微区域的化学攻击(蚀刻)的过程。
存在于微量反应室2中的多孔基质2a，由例如阳极化的具有通孔(through pores)的多孔氧化铝构成。多孔氧化铝基质的实现以及它的应用的优点，已经记载在以本申请人的名义的专利申请TO2003A000409、EP-A-1 484 599和US-A-2005/0019799中。
借助于称作“阳极化”的电化学工艺，从金属铝开始实现多孔氧化铝基质。如果需要高度规则的结构，其具有优先的生长区域，则必须执行连续的阳极化工艺，随后是通过用酸溶液的化学腐蚀(蚀刻)，减少由此形成的不规则的多孔氧化铝膜的阶段。通过改变金属铝的阳极化条件(电解溶液，物理和化学参数)，可以控制孔的尺寸和数目。通常，孔的直径为50-500nm，而它们的深度大约是1-200微米。
选择金属铝作为原材料来实现多孔的基质2a提供了显著的优点通过蒸发技术，可以将铝沉积在任意的表面，然后阳极化。在本发明的显示装置1的情况下，可以在基底结构20与各自的覆盖结构10装配之前，在其半-反应室的内部沉积金属铝，并将其阳极化。而且，孔的直径，其与可见光的波长近似相同，选择可透过的波长(由微量反应室2中的反应生成)，并阻断更长的波长，包括红外线(IR)的波长。
由用对温度变化敏感的SMA或聚合物-磁性材料实现的微阀5，代表着可行的调节装载微通道3和/或卸载微通道4的打开和关闭的方式。热类型的信号，实际上能诱导制成微阀的材料的加热，并从而调节通道的关闭/打开。关于更详细的描述，请参考以本申请人的名义的专利申请TO2003A000390和EP-A-1 481 705。
多孔基质2a的孔可以是“功能化的”，这样做的目的是，提高与化学元件的结合，或催化微量反应室2中的“发光”反应的生物介质的固定化。作为没有限制意图的简单的实例，可以将酶“萤光素酶”有利地用作根据本发明的显示装置1范围中的生物介质。
有许多将生物分子固定化到多孔基质上的技术例如，可能在生物介质和多孔基质之间形成共价键或非共价键(例如，氢键、范德瓦耳斯键)，或者可以使用双功能的化合物，其能在一侧结合到多孔基质上，且在另一侧结合到涉及的生物介质上。需要使用非共价键来固定化生物介质的技术是优选的，因为它们不需要生物介质本身的化学修饰。作为一个简单的实例，可以用聚-L-赖氨酸(PLL)功能化阳极化的多孔氧化铝的孔，PLL被吸附到基质的孔的亲水表面上，且由于在它的侧链上存在-NH2基团，所以它能与生物介质的亲水基团配位，并产生氢键和/或范德瓦耳斯键。我们的能增加生物介质向氧化铝基质的粘附的化合物的第二个实例是聚异戊二烯基(polyprenyl)磷酸酯。磷酸酯基团起锚的作用，所述锚能吸附到基质的孔中，且异戊二烯基尾巴(其使氧化铝的表面更疏水)有利于这样功能化的基质和生物介质之间的非共价键的形成。
溶液形式的生物介质通过装载微通道3分配进微量反应室2中，以使它在其孔内能与多孔基质2a结合。通过重复的洗涤循环，从卸载微通道消除未结合的生物介质。已经固定化能催化反应的生物介质后，将反应试剂导入微量反应室2中。
在微量反应室2附近，可以存在一个或多个棱镜，其功能是，全部地或部分地折射在微量反应室中产生的光发射，其目的是减少侧向分散。具体地，当入射光线达到棱镜的表面时，这能以优先的方向引导折射的光线。
自然地，在不背离所附权利要求
书所定义的本发明的保护范围时，可以根据本文描述和解释的内容，广泛地改变实现的细节和实施方案。
权利要求
1.化学的-生物的显示装置(1)，其包含-至少一个微量反应室(2)，其结合有用于接受反应液体的入口(3a)和用于卸载反应产物的出口(4b)；-至少一个连接到所述入口(3a)的装载微通道(3)，和至少一个连接到所述出口(4b)的卸载微通道(4)；-位于所述微量反应室(2)内的多孔基质(2a)；-固定化在多孔基质(2a)上的至少一种化学的和/或生物的元件(22)，当与反应液体接触时，所述元件能产生光发射。
2.根据权利要求
1的装置，其特征在于，它还包含至少一个微阀(5)，所述微阀能控制微通道(3，4)的打开和关闭。
3.根据权利要求
1或权利要求
2的装置，其特征在于，它还包含至少一个光学装置(6)，所述光学装置能折射发射的光。
4.根据权利要求
3的装置，其特征在于，所述的光学装置(6)是光学棱镜。
5.根据上述权利要求
中的任一项的装置，其特征在于，所述装置(1)还包含至少一个调节反应液体的流动的微泵。
6.根据上述权利要求
中的任一项的装置，其特征在于，所述装置(1)还包含至少一个混合室(7)，其位于所述微量反应室(2)的上游，且与所述微量反应室(2)连通。
7.根据上述权利要求
中的任一项的装置，其特征在于，所述多孔基质(2a)提供通孔。
8.根据权利要求
2的装置，其特征在于，所述的微泵(5)由对温度变化敏感的SMA或聚合物-磁性材料实现。
9.根据上述权利要求
中的任一项的装置，其特征在于，所述的化学的和/或生物的元件(22)通过共价键或非共价键固定化到所述多孔基质(2a)上。
10.根据权利要求
9的装置，其特征在于，所述的化学的和/或生物的元件(22)和所述多孔基质(2a)之间的所述键，是通过双功能的化合物来实现的，所述化合物能在一侧结合到所述多孔基质(2a)上，且在另一侧结合到所述生物元件(22)上。
11.根据上述权利要求
中的任一项的装置，其特征在于，所述的微量反应室(2)包含基底结构(20)和覆盖结构(10)。
12.根据权利要求
11的装置，其特征在于，所述的基底结构(20)和所述的覆盖结构(10)通过结合技术连接到一起。
13.根据权利要求
11或权利要求
12的装置，其特征在于，至少一个所述的基底结构(20)和任选的所述的覆盖结构(10)提供一个或多个装载和卸载通道和一个或多个微室，它们连接起来以形成所述的装载微通道(3)和所述的卸载微通道(4)、所述的微量反应室(2)和所述的混合室(7)。
专利摘要
本发明涉及显示装置，其包含至少一个微量反应室(2)，其结合有用于接受反应液体的入口(3a)和用于卸载反应产物的出口(4b)；至少一个连接到所述入口(3a)的装载微通道(3)，和至少一个连接到所述出口(4b)的卸载微通道(4)；位于所述微量反应室(2)内的多孔基质(2a)；固定化在多孔基质(2a)上的至少一种化学的和/或生物的元件(22)，当与反应液体接触时，所述元件能产生光发射。
文档编号G09F9/30GK1991935SQ200610172493
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月30日
发明者F·瓦勒里奥, V·格拉索, V·G·兰伯蒂尼, M·帕德里, P·雷佩托, P·帕洛 申请人:C.R.F.阿西安尼顾问公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan