用于分子筛选、测量及分离的具有多孔薄膜的微流体装置的制作方法

专利名称：用于分子筛选、测量及分离的具有多孔薄膜的微流体装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及微流体装置，更具体地(但并非排他地)，涉及具有集成多孔硅(porous silicon)薄膜的微流体装置，所述薄膜用来过滤注入流的分子成分以测量和/或分离化学和/或生物分子。
背景技术：
随着微芯片制造技术的范围不断扩大，已经产生一种被称为微流体装置的与微型机件有关的新技术。微流体装置通常包括微型化的贮存器、泵、阀、滤波器、混合器、反应腔及互连所述微型组件的毛细网络，人们正在不断地对它们进行开发以使其在各种配置情况中使用。例如，微流体装置可设计成，通过提供在无人干预情况下执行数百项操作的能力(例如混合、加热、分离)，以在一个微仪器中执行多种反应和分析技术。在某些情况下，微流体装置可作为空气毒素侦测器、犯罪现场调查员所需的快速DNA分析器、和/或加速药品开发的新验药器。
虽然此类微流体装置的应用实际上并无限制，但是由于在技术上将某些微型组件集成到微流体系统中是困难的，因此限制了单个装置或组合装置可完成功能的范围。特别地，目前的微流体系统尚未将一个尺寸分离(size-separating)(或滤除)过滤器充分地集成到一个微流体芯片中。因此，分离一般是在外部包装的多孔媒体或基于聚合物的纳米孔(nanopore)薄膜中进行，从而增加了污染风险，并在分析或其他技术的执行中引入了额外的复杂性和人为干预。


附图中，在本发明的非限制性、非排他性的实施例的所有视图中，相同的元件符号代表相同的部件，其中
图1a-图1e示出了根据本发明一个实施例的一个微流体装置的各个视图，其中单个多孔硅薄膜整体地形成于一个衬底中；图2a-图2e示出了一个使用堆叠通道式结构的微流体装置的实施例的各个视图，其中多孔薄膜被放置在上微流体通道和下微流体通道的端部之间；图3a-图3e示出了一个微流体装置的实施例的各个视图，其中多个整体式多孔硅薄膜被放置于沿微流体通道的各点；图4a-图4d示出了一个具有层叠堆叠通道式结构的微流体装置的实施例的各个视图，其中所述平台衬底包括多个衬底层；图5a-图5e示出了一个具有层叠堆叠通道式结构的微流体装置的实施例的各个视图，其中所述平台衬底包括上衬底构件和下衬底构件；图6a-图6f示出了一个微流体通道的各种剖视图，其中MEMS铰链驱动器用于在通过位置和过滤位置之间旋转多孔硅薄膜；图7是一个流程图，其描述了根据本发明一个实施例而执行的操作，以在微流体通道内形成整体式多孔硅薄膜；图8是一个流程图，其描述了可用于制造根据本发明一个实施例的多孔薄膜的操作；以及参考图9a-图9f描述了对应于一种操作的各个处理阶段，所述操作是用于根据本发明一个实施例制造图6a-图6f的MEMS铰链驱动器及多孔硅薄膜。
具体实施例方式
在此详细说明了具有集成多孔硅薄膜的微流体装置及其制造和使用方法的实施例，所述集成多孔硅薄膜用于分子筛选、测量及分离。在以下说明中提供许多具体细节(例如各种系统组件的识别)，以便于全面了解本发明的实施例。但是，本领域技术人员应意识到，在不存在一个或多个所述具体细节的情况下，或者在使用其他方法、组件和材料等的情况下，仍然能够实施本发明的实施例。为了避免掩盖本发明实施例的特征，在有些情况下并未示出或详细说明公知的结构、材料或操作。
在整个说明书中所述的“一个实施例”或“实施例”是指，结合该实施例所阐述的特定功能、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此在整个说明书中各处所出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并非指相同的实施例。此外，所述特定特征、结构或特性可在一个或多个实施例中采用任一适合的方式进行组合。
总之，本发明的实施例提供了一种具有至少一个集成多孔硅薄膜的微流体装置，以从引入所述微流体装置的注入流中筛选、测量和/或分离分子成分。根据上述内容及所附的权利要求，并结合所述附图来理解详细说明及讨论，读者将明白该示例性实施例的其他特征。
现在参考所述附图，特别是参考图1a-图1e，其中示出了微流体装置100的实施例。微流体装置100使用了集成的纳米多孔薄膜102，所述薄膜被放置在形成于衬底106中的微流体通道104的一个区段中。所述微流体通道104包括一个与流入贮存器110连接的输入区段108和一个与流出贮存器114连接的输出区段112。在一个实施例中，所述装置进一步包括覆盖层(cover)116。覆盖层116一般可包括孔(例如孔110A和114A)，可通过所述孔来输入和/或汲取流体。或者，所述覆盖层可由易于穿孔的材料制成，以通过注射器或类似装置输入或汲取流体。
如此处所述，各种实施例的多孔薄膜包括一个多孔结构，所述结构可用以过滤、测量和/或分离化学和/或生物分子。所述多孔薄膜一般可以制造成使其孔隙率沿某一选定方向最大。此外，通过下述制造过程，可将孔尺寸从几纳米调整为数微米，从而能够对目标化学及生物分子进行筛选、测量及分离。
图2a-图2e所示为“堆叠通道”式微流体装置200的实施例，所述装置所使用的多孔薄膜202放置在上通道204和下通道206的端部之间。在图2a-图2e所描述的实施例的具体实施中，流入流体输入流入贮存器210中并流入上通道204。然后，所述流入流体的一部分穿过多孔薄膜202并流入下通道206。然后，穿过所述多孔薄膜的所述部分流体(包括流出流体)可被收集于流出贮存器214中。
在一个实施例中，微流体装置200包括一个三件式装配件，所述装配件包括一个上衬底构件220和一个下衬底构件222，它们被夹在多孔薄膜202的周围。一般，可在所述上衬底构件或所述下衬底构件中形成一个凹陷以容纳所述多孔薄膜，例如在上衬底构件220中形成凹陷224。给定贮存器的一部分可根据所述贮存器的构造，形成于各自衬底构件中，例如由部分210A和210B(对应于流入贮存器210)以及部分214A和214B(对应于流出贮存器214)所描述的。与上面对微流体装置100所述相类似，微流体装置200还可包括一个覆盖层，所述覆盖层包括贮存器孔或由适于与注射器或类似装置(未示出)一起使用的材料制成。
图3a-图3e所示的微流体装置300使用了多个集成多孔薄膜。在该示例性实施例中，微流体装置300包括形成于衬底306中的蛇形通道304。所述通道的输入端一般可连接至储存构件或用于所述流入流体的供应来源，例如流入贮存器(未示出)或输入端口330，经由所述输入端口来供应所述流入流体。类似地，所述通道的输出端可连接至用以储存所述流出流体(未示出)的构件，或可包括排出端口332，可经由所述排出端口并通过一个流出捕获构件来收集所述流出流体。
微流体装置300使用多个放置于沿通道304的多个位置的多孔薄膜，其包括多孔薄膜302A、302B、302C、302D、302E及302F。在一个实施例中，所述孔尺寸随所述流体遇到的每个多孔薄膜而减小，从而使所述被分析流体能够分离成各种化合物。在另一个实施例中，所述多孔薄膜的孔隙率基本近似，从而使目标分子得到更全面的过滤。
微流体装置300一般可采用或不采用一个覆盖层，例如覆盖层316。所述覆盖层可包括孔，用以存取所述通道各区段所包含的流体，或可包括一种材料，所述材料可轻易穿透以便能够通过注射器或类似器械来存取此类通道区段。
图4a-图4d所示为多层堆叠通道式微流体装置400，其采用多个多孔薄膜402A、402B、402C及402D，所述薄膜被分别放置在各自的衬底层406A、406B、406C、406D及406E之间。多个堆叠式微流体通道被限定在所述衬底层中，以便所述被分析流体(的部分)以层叠形式流经所述多孔薄膜，所述通道包括上微流体通道404A、404B、404C及404D，以及下微流体通道406A、406B、406C及406D。所述装置进一步包括多个贮存器410A、410B、410C、410D及410E，所述贮存器被放置在所述多孔薄膜之间，其中所述流体的分离部分可被储存和存取。如上所述，微流体装置400还可包括一个覆盖层(未示出)，若所述流体量很小则可能需要所述覆盖层。所述多孔薄膜一般可放置在形成于衬底层中的连接上微流体通道或下微流体通道的凹陷中，例如凹陷424A、424B、424C及424D。如上所述，所述多孔薄膜可以具有不同的孔隙率(例如，用于越来越细的过滤)或类似的孔隙率(用于在单个装置内提供多次过滤循环)。
图5a-图5e所示为堆叠通道式微流体装置500，其使用上衬底构件和下衬底构件520及522而非多个衬底层。应注意到，微流体装置400及500中最后两位数字相同的各种组件和特征在这两个实施例中执行基本类似的功能。
多孔薄膜制造及特性根据本发明的一个方面，此处所使用的多孔薄膜包括多孔结构，所述结构可用于过滤、测量和/或分离化学和/或生物分子。多孔薄膜一般可以制造成使其孔隙率沿某一选定方向最大。此外，经由下面所述的制造过程，所述孔尺寸可从几纳米调整为几微米，从而使目标化学及生物分子的筛选、测量及分离能够进行。
一般，用于所述集成实施例(即微流体装置100及300)的多孔薄膜由与所述衬底相同的材料制成。在所述堆叠通道式实施例(即微流体装置200、400及500)的情况下，可用于制造所述多孔薄膜的材料范围较广，在所述材料中可形成纳米及微多孔结构，而与所述衬底层或构件所用的材料无关。例如此类材料包括但不限于单晶多孔硅(porous silicon，PSi)、多孔多晶硅(porous polysilicon，PPSi)、多孔硅石、沸石、光阻材料、多孔晶体/聚合体等。
在一个实施例中，多孔硅被用于所述多孔薄膜。多孔硅是一种特性良好的材料，其是在存在HF(氢氟酸)的情况下通过电磁静电、化学或光化学蚀刻工艺制成的(A.G.Cullis，et al.，J.Appl.Phys.，1997，82，909.)。一般可通过电化学蚀刻或染色蚀刻将多孔硅制成硅层中的复杂、各向异性纳米晶体结构(参考http//chemfaculty.ucsd.edu/sailor)，以形成多孔硅。孔的尺寸和方向可通过蚀刻条件(例如电流密度等)和衬底类型及其电学化特性来控制(R.L.Smith，et al.，″Porous siliconformation mechanisms″，J.Appl.Phys.，1992，71，R1；P.M Fauchet，″Pitsand PoresFormation，and Significance for Advanced LuminescentMaterials″，P.Schmuki et al.，eds.Pennington，NJElectrochem.Soc.，1997，27)。一般地，中线(median)孔尺寸范围从约50埃至约10微米，并且硅中的孔在数毫米的距离上保持高纵横比(约250)。
另一类多孔硅可通过电火花腐蚀而形成(R.E Hummel，et al.，″Onthe origin of photoluminescence in spark-eroded(porous)silicon″，Appl.Phys.Lett.，1993，63，2771)，从而形成一个Si表面，所述表面具有以微米至纳米为尺度的各种尺寸的凹陷及凸面。Si纳米结构可在各向异性蚀刻后通过氧化而产生(A.G.Nassiopoulos，et al.，″Light emission formsilicon nanostructures produced by conventional lithographic and reactiveion etching techniques″，Phys.Stat.Sol.(B)，1995，1990，91；S.H.Zaidi，et al.，″Scalable fabrication and optical characterization of nm Si structures″.In Proc.Symp.Mater.Res.Soc.，1995，358，957.)。虽然氧化了通过化学气相沉积而沉积的微晶膜，但是Si微晶可通过SiO而钝化以形成纳米晶体结构(H.Tamura，et al.，″Origin of the green/blue luminescence fromnanocrystalline silicon″，Appl.Phys.Lett.，1994，65，92)。
参考流程7，用于微流体装置100和300的集成多孔薄膜可按如下流程进行制造。在方块700中，可采用标准微电子技术在硅衬底中制造微流体通道区段，其由一个或多个各自独立的间隙(gap)分隔开。然后，在方块702中，所述硅间隙可通过电化学蚀刻或染色蚀刻进行蚀刻，以形成多孔硅。可通过适当的蚀刻条件(例如电流密度等)和衬底类型及其电阻率来控制所述孔的尺寸和方向。
参考图8的流程，根据本发明一个实施例的所述堆叠通道式实施例的多孔薄膜(例如多孔薄膜212、402及502)的制造过程按如下进行。首先在方块800中，多孔硅通过电化学或染色蚀刻而被蚀刻在厚度一般为约0.01至50微米的硅层中，以形成多孔硅。在另一个实施例中，根据方块802，多孔多晶硅(PPSi)通过低压化学气相沉积(LPCVD)来沉积。孔的尺寸和方向、孔隙率、粒度、厚度等可经由适当的蚀刻条件(例如电流密度、电流时间等)、沉积条件(例如温度、压力等)、还包括衬底类型及其电化学特性等来控制。
下一步，在方块804中，PSi膜(或PPSi膜)可通过电解抛光“剥离”而与PSi蚀刻或PPSi沉积硅物理地分离，并悬浮在溶液中。或者，PPSi膜可在直接沉积于衬底(例如硅、石英等)上时形成，并可通过各种标准蚀刻或微机械加工技术来物理地分离，或保存作为原始结构的一部分，以立即用以进一步蚀刻、微机械加工等。然后，在方块806中，所述PSi或PPSi膜被固定在一个对应的凹陷中，所述凹陷形成于衬底中，其接近交叉通道区域的一半处。
制造后，所述多孔薄膜被装配以被放置在所述上或下衬底构件或衬底层中的各自独立的凹陷内。所述衬底构件和层一般可由各种衬底材料制成，所述材料包括但不限于晶体衬底(例如硅)及聚合物。在一个实施例中，所述衬底材料包括聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane；PDMS)。
采用MEMS驱动器的多孔薄膜的动态定位根据本发明的一个方面，可制造使用多孔薄膜的实施例，该多孔薄膜被放置在一个微流体通道内并可与所述衬底旋转式耦合。例如，图6a-图6f显示了对应微流体装置600的所述实施例的通道的细节。在该实施例中，多孔硅薄膜602经由微机电系统(MEMS)铰链驱动器640被旋转式耦合到通道604底座中的衬底606。在一个实施例中，所述装置进一步使用可选的位置锁定MEMS驱动器642，所述驱动器形成于覆盖层616的下侧。
图6a及图6b显示了MEMS驱动器640及642的最初位置。在图6c和图6d中，所述MEMS铰链驱动器640为电启动，引起多孔硅薄膜602旋转至垂直“过滤”位置，从而阻塞通道604。在此位置，所述多孔硅薄膜按上面参照多孔薄膜102和302所述的方式提供了一个半透屏障。在一个实施例中，所述多孔薄膜被旋转，直至其到达一个停止点，所述点从覆盖层616的下侧向下延伸，或从所述通道的两侧向外延伸(两者均未示出)。在该示例性实施例中，所述多孔硅薄膜的位置通过位置锁定MEMS驱动器642的电启动而锁定在适当位置，如图6e和图6f所示。
MEMS组件一般包括具有对应纳米或微米级尺寸的集成机电元件或系统。可采用公知的微制造技术将MEMS组件制造在一个公共平台上，例如基于硅的或等效衬底(例如，Voldman，et al.，Ann.Rev.Biomed.Eng，1401-425，1999)。可采用集成电路(integrated circuit；IC)工艺来制造MEMS组件，例如互补性金属氧化物半导体(CMOS)、双极(Bipolar)或双极互补性金属氧化物半导体(BICOMS)工艺及类似工艺。其可采用在电脑芯片制造中公知的光微影恶和蚀刻方法来图案化。所述微机械组件可采用兼容的“微机械加工”工艺而制造，微机械加工工艺选择性地将部分硅晶圆蚀刻掉或添加新的结构层，以形成所述机械和/或机电组件。MEMS制造中的基本技术包括将薄膜材料沉积在衬底上，通过光蚀法成像或其他已知的光刻法将图案化掩模施加在所述膜的顶部上，并选择性地蚀刻所述膜。所用的沉积技术可包括化学工艺，例如化学气相沉积(CVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、电极沉积、外延法(epitaxy)及热氧化，以及物理工艺，例如物理气相沉积(PVD)及铸造。
参考图9a-图9f，根据本发明的一个实施例的微流体装置600的MEMS铰链/多孔硅薄膜结构的制造过程按如下进行。最初，适当的微流体通道部分604形成于衬底606中，其中通道底座650在图9a中描述。然后，凹陷652及654进一步形成于所述衬底中。所述通道及凹陷可采用各种公知的微机械加工技术中的一种来形成，如上所述。下一步次，如图9b所示，填料656中的一层沉积于凹陷654中。此层最好应由可采用蚀刻剂而轻易蚀刻的材料制成，所述蚀刻剂对其他结构层将不会有影响或仅有最小影响。
在施加了所述填料后，所述MEMS铰链驱动器即形成。在一个实施例中，MEMS铰链驱动器可采用压电陶瓷双压电晶片夹层结构而制造。简言之，压电陶瓷双压电晶片夹层元件可用于引起所述元件弯曲或变形的驱动器是公知的。所述双压电晶片夹层一般包含导体及压电陶瓷材料的交替层。横跨所述夹层的电位启动后，所述(等)压电陶瓷层引起膨胀或收缩，同时所述导电层基本上保持不受影响。结果，所述驱动器因所述(等)压电陶瓷层的长度变化而引起弯曲，弯曲方式与曝露于各种温度时的一个双金属带的弯曲相类似。
参考图9c，导体层658被放置在接近于凹陷652的位置，以便与某一预定图案中的填料656的一部分重叠。所述导体层一般可包括各种金属(例如铜或铝)中的一种。其次，压电陶瓷层660被放置于导体层658上，如图9d所示。取决于所用双压电晶片元件的特定特性，可采用类似方式新增额外交替导体及压电陶瓷层(未示出)。此产生用于MEMS铰链驱动器640的结构。
此时，所述多孔硅薄膜即形成。在一个实施例中，多孔硅薄膜602根据用于形成上述纳米多孔多晶硅的方法经由多晶硅的沉积而形成。图9e显示此操作的结果。所述处理通过将填料656蚀刻掉而完成，从而在所述多孔硅薄膜及MEMS铰链驱动器640的一部分下面留下空隙662，如图9f所示。此使MEMS铰链驱动器及所述多孔硅薄膜的一部分不受衬底606约束，从而致动所述多孔硅薄膜在所述MEMS铰链驱动器的电启动后旋转。
实施例的操作上述各种实施例一般用于过滤和分离生物及化学分子。例如，在微流体装置100(图1a-图1e)中，包括流入流体的被分析物会流入输入通道部分108，并在此遇到集成多孔薄膜102。随着所述被分析物穿过所述多孔薄膜，较小分子能较快穿过所述孔矩阵，从而留下较大分子在所述薄膜的孔中受较长时间的限制。此产生了过滤的流出流体，具流入输出贮存器114，在此其可被收集。
类似处理采用微流体装置200(图2a-图2e)来进行。在此情况下，被分析流体被引入上微流体通道204，而且穿过多孔薄膜202。如上所述，所述较小分子能较快穿过所述孔隙矩阵，从而使所述较大分子在所述薄膜孔隙中受较长时间的限制。然后，所述过滤流出流体可从输出贮存器214收集。
在微流体装置300、400及500中用的层叠过滤器方法中，所述流入流体穿过多个多孔薄膜。如上所述，在某些实施例中，将配置多孔薄膜以便使由所述流体遇到的每个多孔薄膜的孔的标称尺寸较小。此产生了分离效果，其中保留在顺序的多孔薄膜之间的流体可选择性地过滤以限制一个较小范围的分子尺寸。此外，这种选择性过滤流体可从各种通道部分汲取(例如用于微流体装置300)，或从放置于所述多孔薄膜之间的贮存器汲取(例如用于微流体装置400及500)。
虽然本文已经就有限数量的实施例来说明和阐述本发明，但是，本发明可以具体实施为各种形式，而不脱离本发明实质特征的精神。所以，本文已阐述且说明的实施例(包含发明摘要中所述的)都应视为解释性的而非限制性的。本发明的范围由所附的权利要求来限定而非由前面的说明来限定，而且其包括了在所述权利要求等同物的意义和范围内的所有变化。
权利要求
1.一种微流体装置，其包括一个衬底，其具有形成于其中的一个微流体通道；以及一个多孔薄膜，其被放置于所述微流体通道中以在所述微流体通道的一个输入区段与输出区段之间形成一个半透屏障，并具有多个孔隙以选择性地过滤可被引入所述微流体通道的所述输入区段中的流入流体，从而在所述微流体通道的所述输出区段产生已过滤的流出流体。
2.根据权利要求1所述的微流体装置，进一步包括一个形成于所述衬底中的流入贮存器，其与所述微流体通道的所述输入区段以流体连通方式连接。
3.根据权利要求1所述的微流体装置，进一步包括一个形成于所述衬底中的流出贮存器，其与所述微流体通道的所述输出区段以流体连通方式连接。
4.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述多孔薄膜由所述衬底整体地形成。
5.根据权利要求1所述的微流体装置，进一步包括一个覆盖层，所述覆盖层被放置于所述微流体通道的至少一部分上。
6.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述多孔薄膜具有多个孔，所述孔具有一个在约50埃至约10微米范围内的中线直径。
7.一种微流体装置，其包括一个衬底平台，其包括一个上衬底构件，其具有形成于其中的一个上微流体通道；一个下衬底构件，其具有形成于其中的一个下微流体通道；和一个多孔薄膜，其被放置于所述上微流体通道和所述下微流体通道的端部之间，所述多孔薄膜包括一个半透屏障，所述屏障具有多个孔以选择性地过滤引入所述上微流体通道的流入流体，从而在所述下微流体通道中产生已过滤的流出流体。
8.根据权利要求7所述的微流体装置，其中所述多孔薄膜包括多孔纳米结晶硅。
9.根据权利要求7所述的微流体装置，其中所述多孔薄膜包括多孔多晶硅。
10.根据权利要求7所述的微流体装置，其中所述多孔薄膜的中线厚度在约10纳米至约50微米的范围内。
11.根据权利要求7所述的微流体装置，其中所述多孔薄膜具有多个孔，所述孔的中线直径在约50埃至约10微米的范围内。
12.根据权利要求7所述的微流体装置，其中所述衬底包括一个聚二甲基硅氧烷衬底。
13.根据权利要求7所述的微流体装置，进一步包括形成于所述平台衬底中的至少一个各自独立的贮存器，所述贮存器与所述上微流体通道和所述下微流体通道中的至少一个以流体连通方式连接。
14.一种微流体装置，其包括一个衬底，其具有形成于其中的一个微流体通道；以及置于所述通道内的多个多孔硅薄膜，其定义了多个通道区段，每个多孔硅薄膜在所述多孔薄膜相对侧上的各自的通道区段之间形成一个半透屏障，并具有多个孔，经由所述孔来选择性地过滤在一个多孔硅薄膜的一个输入侧所提供的流入流体，从而在所述多孔硅薄膜的一个输出侧产生已过滤的流出流体。
15.根据权利要求14所述的微流体装置，其中所述多个多孔薄膜中的每一个皆由所述衬底整体地形成。
16.根据权利要求14所述的微流体装置，进一步包括一个覆盖层，所述覆盖层被放置在所述微流体通道的至少一部分上。
17.根据权利要求14所述的微流体装置，其中所述微流体通道的结构基本上为蛇形通道。
18.根据权利要求14所述的微流体装置，其中沿一个经由所述微流体通道的流动路径顺序地配置所述多个多孔薄膜，以便沿所述流动路径遇到的每个相继的多孔薄膜都具有比先前的多孔薄膜小的标称孔尺寸。
19.根据权利要求14所述的微流体装置，其中所述多个多孔薄膜具有基本类似的标称孔尺寸。
20.一种微流体装置，其包括一个衬底平台，其中形成了多个层叠的微流体通道，其分别包括一对上微流体通道和下微流体通道；以及多个多孔薄膜，每个皆被放置于各自独立的一对上微流体通道和下微流体通道的端部，并包括一个具有多个孔的半透屏障以选择性地过滤可引入其输入侧上微流体通道中的流入流体，从而在其输出侧的所述下微流体通道中产生已过滤的流出流体。
21.根据权利要求20所述的微流体装置，其中所述衬底平台包括多个衬底层，每个衬底层具有形成于其中的上微流体通道和下微射通道中的至少一个。
22.根据权利要求20所述的微流体装置，其中所述衬底平台包括一个上衬底构件和一个下衬底构件，装配时，这些衬底构件被夹在所述多个多孔衬底的周围。
23.根据权利要求20所述的微流体装置，进一步包括多个贮存器，所述贮存器沿一个通过所述多个层叠微流体通道的流动路径放置。
24.一种微流体装置，其包括一个衬底，其具有形成于其中的微流体通道；以及一个多孔薄膜，其被放置于所述微流体通道内并与所述衬底旋转式耦合，以便当所述多孔薄膜被旋转至一个过滤位置时，起到半透屏障的作用，所述半透屏障具有多个孔，以选择性地过滤可被引入所述多孔薄膜输入侧的微流体通道中的流入流体，以在所述多孔薄膜的输出侧产生已过滤的流出流体，并且当所述多孔薄膜被旋转至一个通过位置时，流经所述微流体通道的流体可自由绕过所述多孔薄膜。
25.根据权利要求24所述的微流体装置，其中所述多孔薄膜与所述衬底经由第一微机电系统(MEMS)驱动器而旋转式耦合。
26.根据权利要求24所述的微流体装置，进一步包括一个覆盖层，所述覆盖层与所述衬底耦合，并被放置在所述微流体通道的至少一部分上。
27.根据权利要求24所述的微流体装置，进一步包括一个第二MEMS驱动器，其用于将所述多孔薄膜锁定在所述过滤位置中。
28.一种用于制造微流体装置的方法，其包括在一个硅衬底中形成一个微流体通道，所述衬底包括多个通道区段，所述多个通道区段由一个或多个硅间隙分隔开；以及蚀刻所述一个或多个硅间隙，以形成一个或多个相应的多孔薄膜，所述薄膜被放置在所述通道区段之间的微流体通道中。
29.根据权利要求28所述的微流体装置，其中所述一个或多个多孔薄膜包括多个多孔薄膜，其分别具有沿所述微流体通道的流动路径减小的孔隙率。
30.根据权利要求28所述的微流体装置，其中所述一个或多个硅间隙是采用电化学蚀刻或染色蚀刻而蚀刻的。
全文摘要
用于所分析流体的分子筛选、测量及分离的具有多孔薄膜的微流体装置。一方面，一个微流体装置包括一个具有输入和输出微流体通道区段的衬底，所述区段由一个多孔薄膜分隔开，所述多孔薄膜被集成到所述衬底中而形成。另一方面，所述多孔薄膜可包括夹在上衬底构件和下衬底构件之间的一个薄膜。所述微流体装置可包括一个或多个多孔薄膜。在一个实施例中，孔逐渐减小的多个多孔薄膜被沿一个微流体通道的部分而放置。在另一个实施例中，使用层叠的一系列上通道和下通道，其中每个上通道/下通道的界面皆由一个相应的多孔薄膜分离。另一方面，多孔薄膜经由微机电系统(MEMS)驱动器旋转式地耦合到微流体通道内的衬底，以使所述多孔薄膜能够被放置在过滤和通过位置中。
文档编号B01L3/00GK1681596SQ03821301
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月5日 优先权日2002年9月17日
发明者S·陈, N·桑德拉拉珍, A·贝林, 山川峰雄 申请人:英特尔公司