带有至少一个保持装置的微流体装置的制作方法

专利名称：带有至少一个保持装置的微流体装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于在微流体装置上对物质进行化学、物理和/或生物方式的分析、分离或合成的微流体试验技术。它特别涉及用于对流体进行成分分离的微流体装置。更具体地说，本发明涉及用于微流体装置的微流体色谱柱过滤器和电泳柱过滤器，和/或保持装置。此外，本发明还涉及生产微流体装置的方法。
背景技术：
例如，在通常的细胞内有几千种功能不同的蛋白质。现已提出了多种技术用于对这些细胞蛋白进行分析，例如二维电泳或液相色谱，随后进行质谱分析。
本领域已知多种色谱技术，例如反相液相色谱法、等度液相色谱法、梯度液相色谱法等。在流动相携带样品分子经过色谱床(固定相)时，样品分子与固定相表面相互作用，发生色谱分离。
在本领域中进行了很多努力以使分离系统小型化，因为这种小型系统通常具有更好的分析性能特性。它们具有比较简单的结构，并且在理论上制造便宜。实际上，这种小型微流体装置必须满足各种要求，例如在尽可能恒定的截面情况下死体积较小且流路较短、高耐用性以及稳定的质量。为了实现这些要求，必须采用精密并因此比较昂贵的生产工艺，例如必须将固定相尽可能稠密地插入微流体装置。用于执行分离处理的装置例如US2003/0017609A1中所述。液相色谱技术通常需要使液相流体在压力驱动下经过固定相。通常采用机械泵或其他类型的泵来产生压力驱动样品经过柱。由于在填充柱内有巨大的压降，所以需要相当高的压力来对样品进行洗提。在对样品进行引入和/或分析期间，固定相可能发生不期望的位移。为了解决这些问题，提出了微流体装置，例如US2003/0150792A1、US6267884B1、美国申请(2004年4月9日提交，尚未公开，律师号为10030363)或WO01/38865A1中所述。不过可以看到，尽管进行了这些努力，但是提出的解决方案还不够有效。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的小型微流体装置。此外，本发明的另一个目的是提供微流体装置的一种改进的生产工艺。发明目的是通过独立权利要求而实现的。从属权利要求给出了优选实施方式。
本发明涉及一种微流体装置，它包括至少一个输入端口、连接到输入端口的至少一条流路以及连接到流路的至少一个流体分离元件。流体分离元件包括填充材料并适于对流体中的不同成分进行分离。该装置的特征在于适于保持住流体分离元件中填充材料的至少一个保持装置。
实施方式可以包括以下的一项或多项。在本申请中，保持装置被理解为用于将填充材料保持和/或限制和/或维持在微流体装置中适当位置的任何装置和/或设计。应当理解，在说明书全文中，无论何处使用了术语封闭、密封、关闭等对保持装置进行说明，都应当理解，可以通过使用半渗透性材料或流体可渗过的材料进行选择性的封闭、密封、关闭。流体分离元件可以包括液相色谱或电泳所用的固定相，固定相包括填充材料。保持装置可以将作为固定相的填充材料维持在柱中的适当位置，并可以使填充材料避免例如由颗粒引起的任何污染，所述颗粒例如分析流路中先前的分析设备磨损和/或制备不当的样品所造成的污染物颗粒。保持装置可以用于任何种类的微流体设备。在优选实施例中，流体分离元件包括柱，所述的柱适于执行液相色谱处理并含有粒状或颗粒形式的和/或多孔的材料。
实施方式还可以包括下面的一项或多项。粒状材料可以通过烧结、键合、胶合、热处理、分解和/或辐射而填塞、维持在适当位置。好处是这样可以改变用于形成保持装置的粒状材料的结构、情况和/或状态。优选地，可以在微流体装置内的流体分离元件中改变粒状材料特别是玻璃、硅胶或聚合物粉末的结构、情况和/或状态。粒状材料可以由多孔单体聚合材料包裹或与之相接以实现保持装置。
实施例可以包括下面的一项或多项。微流体装置的流路可以包括至少一个收窄段以填塞填充材料。填充材料在收窄段形成堵塞。填充材料由此固定在柱中并避免受到任何不期望的位移或被固体材料污染。填充材料包括具有平均颗粒尺寸的颗粒。流路的直径，特别是截面的最大尺寸，在收窄段至少减小到粒状材料最小颗粒尺寸的5倍，特别是2倍，优选为大于0.1倍以便造成填充物质的填塞并形成堵塞。除了填充材料中的分析材料，例如玻璃珠、硅胶珠或聚合粉末等过滤材料也可以成为堵塞。优选地，流路包括至少两条并行连接的冗余收窄段。在这些收窄段中任意一个发生阻塞的情况下，还可以由另一条来保证连接到收窄段的微流体柱的功能。
实施例还可以包括下列的一项或多项。优选地，微流体装置包括用于向装置填入材料的开口。开口可以连接到流体分离元件，例如大致在流体分离元件的中部。流体分离元件可以在两个端点由两个串联的收窄段关闭。收窄段通过流体分离元件串联。收窄段包括由流体分离元件内填充材料构成的流体可渗过的堵塞，用于实现将流体分离元件的填充材料维持在适当位置的过滤器或保持装置。在填充流体分离元件之后，可以用合适的封闭物将开口封闭。优选地，开口提供了微流体装置的输入端口。填充材料可以经过该开口填充例如注入流体分离元件中。优选地，开口包括圆锥形部分。该部分可以是微流体装置的一体组成部分，也可以是在将填充材料填入流体分离元件之后镶嵌在输入端口中的。填充材料可以在该部分形成堵塞以封闭流体分离元件的第一端点。流体分离元件的第二端点可以通过例如一个收窄段或通过至少两个并行连接的冗余收窄段来密封。成对的、至少两个并行连接的冗余收窄段可以经过流体分离元件或流体分离元件的终点串联。
实施例还可以包括下面的一项或多项。保持装置可以由微流体筛实现，特别是包括具有微孔、多孔聚酰亚胺和/或平板压延箔的结构板。样品可以经过筛，但是填充材料不能。作为附加的外部部件，筛可以牢固地压靠到微流体装置和/或通过键合、粘接、胶合、附着等方式连到微流体装置，并将填充材料维持在适当位置而不影响流体分离元件中固定相的功能。筛还可以保护微流体装置免受可能对其造成污染的颗粒的影响。对流体分离元件进行填充所需的比较大的开口可以由所述的筛容易地覆盖。
本发明还涉及一种方法，用于生产带有保持装置过滤器的微流体装置。首先，经过微流体装置的开口将粒状材料填入流体分离元件，例如微流体装置的柱中。此后，至少在两个端点处密封微流体装置，然后通过密封或使用盖子进行封闭。实施例可以包括下面的一项或多项。开口的尺寸要大到向微流体装置的流体分离元件填入填充材料所需的大小。填充材料不必经过连接到流体分离元件的端口和流路进行传输。端口和流路的尺寸可以根据微流体装置要执行的微流体处理的规范来定。优选地，直径小于5μm的微流体流路和端口对于传输本领域已知的填充材料来填充流体分离元件就太窄了。可以通过烧结、键合、胶合、分解、热处理、化学处理和/或辐射处理来就地或在装置中改变粒状材料的状态，以使流体分离元件的填充材料或固定相固定下来。优选地，只为此对靠近流体分离元件端点的材料进行处理。或者，可以就把材料填塞在终点处来封闭流体分离元件或实现保持装置。
本发明还涉及用于生产带有保持装置的微流体装置的另一种方法。首先，经过微流体装置的开口将分析材料填入流体分离元件，例如微流体装置的柱中。此后，经过开口填入密封材料或过滤材料用于密封流体分离元件。随后，通过光引发的或热引发的聚合过程改变过滤材料的结构和/或状态。实施例可以包括下面的一项或多项。优选地，通过暴露于紫外辐射使过滤材料的结构和/或状态改变。经过改变的材料构成了保持装置或用于封闭微流体装置流体分离元件的过滤器。过滤材料可以在液态容易地施加。通过光致聚合过程使该材料改变以形成多孔固态单体过滤材料。
实施例可以包括下列的一项或多项。第一步，经过开口，用填充材料填充流体分离元件，例如装置的液相色谱柱。随后，将粒状聚合材料填入开口。最后，通过热处理使粒状聚合材料的结构和/或状态改变。优选地，在将材料填入开口之前，通过紫外辐射对表面进行活化，使表面处聚合材料的熔点降低。优选地，将聚醚醚酮(PEEK)用于此处理。可以用使表面材料在低至100℃的温度下熔化的方式使聚合物表面活化。可以对材料进行改性，例如通过使整个微流体装置在低至100℃的温度下回火的方式，形成多孔单体过滤材料用于密封流体分离元件。保持装置就地形成且不会危害微流体装置的其他部件。
本发明还涉及用于生产带有保持装置的微流体装置的另一种方法。首先，经过装置的开口填充包括多孔珠子的粒状材料。随后，使靠近开口的珠子分解。最后，已分解珠子的那些组分被吸附结合到未分解的珠子。从而提供了一种用于流体分离元件填充材料的保持装置。可以维持流动相的流动。实施例可以包括下列的一项或多项。优选地，通过化学处理和/或热处理使珠子分解和吸附，特别是通过红外激光引发的热处理。
本发明还涉及用于生产带有保持装置和流体分离元件的微流体装置的另一种方法。首先，将两种单体的混合物填入流体分离元件。随后，开始聚合过程。最后，冲走聚合混合物的成分。这样得到的单体多孔材料提供了流体分离元件的固定相。由于进行的是现场聚合，所以使单体多孔材料通过形封闭物固定在流体分离元件中。


参考下面对优选实施例的详细说明并结合附图，可以更容易地明白并更好地理解本发明的其他目的以及各种实施例的许多伴随优点。实体上或功能上相同或相似的特征由相同的标号表示。
图1示出了带有微流体保持装置的微流体装置的局部俯视图，该微流体保持装置包括三个并行连接的收窄段；图2示出了带有另一种微流体保持装置的另一种微流体装置的局部俯视图，该微流体保持装置包括三个并行连接的收窄段；图3示出了带有分解珠子的保持装置的局部详细示意图；图4示出了具有微流体分离元件的微流体装置的局部俯视示意图，该微流体分离元件带有两个保持装置；图5示出了具有微流体分离元件的微流体装置的俯视示意图；图6示出了微流体装置的纵向剖视图；图7示出了另一种微流体装置的纵向剖视图；图8示出了另一种微流体装置的局部纵向剖视图；
图9示出了另一种微流体装置的纵向剖视图；图10示出了另一种微流体装置的纵向剖视图；图11示出了用于提供过滤器的带微孔的板的俯视图。
具体实施例方式
图1示出了带有保持装置2的微流体装置1，保持装置2具有三个并行连接的收窄段3。每个并行连接的收窄段3在第一端点5处连接到流路7，并在第二端点9处连接到流体分离元件10，流体分离元件10在此实施例中包括微流体柱11。
保持装置2连接到微流体装置1的流路7以及微流体柱11，用于维持流体分离元件10的填充材料13固定在适当位置并保护微流体装置1以免残留物污染被分析物。在实施例中，微流体柱11的填充材料13包括图1中由小圈所示的粒状材料15。采用粒状材料15的填充材料13为微流体色谱处理提供固定相。可以如双箭头17所示以任何方向经过保持装置2、流路7和微流体柱11传输液体，例如待分析液体(流动相)或用于对微流体柱11进行冲洗的液体。保持装置2防止填充材料13发生任何不期望的位移。
保持装置2并行连接的收窄段3中的两段以大致垂直于双箭头17所示液体流动方向的方式连接到保持装置2。并行连接收窄段3中第三段在微流体柱11的端点19处沿流动方向连接到保持装置2，并布置在另外两个并行连接收窄段3之间。微流体柱11朝向其端点19逐渐变细。
保持装置2包括三条流路，它们在三叉21处连接到微流体装置1的流路7。保持装置2的流路彼此部分平行。在其他实施例中，流路当然也可以具有其他任何形状或路程。并行连接的收窄段3的直径，特别是截面的最大尺寸，在各实施例中可以不同。收窄段3处至少缩至粒状材料最小颗粒尺寸的5倍，特别是2倍，优选为小于5倍且大于0.1倍，可以选择为小于3倍并大于0.5倍，以使填充材料卡住并形成堵塞。阻塞可以将微流体柱11封闭并防止微流体柱11的填充材料13发生任何不期望的位移。微流体柱11通过填充材料13本身的保持作用而封闭。流动相——即待分析的液体——可以从微流体柱11中堵塞的粒状材料15通过。
微流体柱11可以由填充材料13部分填充或完全填满。在其他实施例中，堵塞可以由另外的材料来实现，例如粒状的和/或多孔的过滤材料。
图2示出了另一种保持装置2，它具有与图1所述基本相同的功能。因此，只对其不同之处进行说明。
保持装置2与图1所述不同之处在于，三个并行连接的收窄段3的路径从保持装置2的三叉21朝向微流体柱11呈直线放射状。
保持装置2的并行连接收窄段3中的两个相对于由双箭头17所示液体流动方向倾斜地连接到微流体柱11。并行连接收窄段3中第三个沿流动方向连接到微流体柱11并布置在其余两个并行连接收窄段3之间。在一些实施例中，保持装置2包括的并行连接收窄段可以多于或少于3个，也可以只包括一个收窄段3。
图3示出了保持装置23的局部详细示意图，该保持装置23带有珠子25和已分解的珠子27。珠子25包括多个组分29。在一些实施例中，珠子25包括附着组分29。保持装置23包括烧结的珠子25以及附着到未分解珠子25的已分解珠子27的组分29。
未分解的珠子25可以包括与已分解珠子27同样的组分29，也可以包括另外的材料。在一些实施例中，组分29也可以附着到包括其他材料的珠子25。
珠子27通过箭头31所代表的化学处理和/或热处理而分解，并吸附到未分解的珠子25。在其他实施例中，热处理是通过红外激光引发的。可以通过将组分29附着或堵塞在未分解珠子25之间，而使组分29吸附到珠子25。
图4示出了微流体装置33的局部示意图，其中微流体装置33具有微流体分离元件10，微流体分离元件10带有两个图1所述的保持装置2。因此只对不同之处进行说明。
与图1所述微流体装置1不同，微流体装置33包括连接到流体分离元件10的两个保持装置2。在此实施例中，流体分离元件10包括两端都变细的柱35，例如图4所示的椭圆形柱。两端变细的柱35在第一端点19和第二端点37处连接到保持装置2。各个保持装置2均等地如图1所述连接到两端变细的柱35。带有并行连接收窄段3的保持装置2经过两端变细的柱35串联。保持装置2可以在端点19、37处封闭两端变细的柱35。两端变细的柱35的填充材料13可以由保持装置2维持在适当位置，或者说防止发生任何不期望的位移。
两端变细的柱35通过保持装置2连接到流路7和流路39。流路7、39可以连接到微流体馈送装置以及试验装置(二者均未示出)，用于经过微流体装置33传输液体以对液体进行分析和/或对液体成分进行分离。以此为目的的微流体装置是本领域公知的，因此不再进行详细说明。
微流体装置33包括开口41，用于将填充材料填入微流体装置33中。在一些实施例中，经过开口41，首先将过滤材料特别是粒状材料，然后将粒状分析材料，填入两端变细的柱35。两端变细的柱35可以在端点19、37处由过滤材料封闭。两端变细的柱35其余部分可以由粒状分析材料或者说填充材料13填充。在保持装置2附近，可以通过烧结、键合、胶合、分解、热处理和/或辐射处理而将过滤材料的状态变为单体多孔材料以封闭两端变细的柱35。这种处理可以现场在微处理装置33中进行。在一些实施例中，可以不用保持装置2而只由经过改变的材料来封闭两端变细的柱35。
图5示出了微流体装置43的俯视示意图。在此实施例中，微流体柱11中微流体分离元件10的开口41位于微流体柱11的端点37附近。在用图5中未示出的填充材料13填充流体分离元件10之后，可以通过适当的流体渗透性封闭物或者通过对流体分离元件内部的材料进行上述处理而将开口41封闭。在此实施例中，开口41提供了微流体装置43的输入端口45。微流体柱11经过流路39和保持装置2，在微流体装置11的端点19处连接到喷嘴47。喷嘴47可以插入试验装置，用于将被分析的液体喷射到该装置中。
图6到图8示出了微流体装置49、51、53不同实施例的纵向剖视图。下面将参考图6到图8对其差异进行说明。
微流体装置49、51、53包括三个层，即顶层55、中间层57和底层59。各个层55、57和59可以是层叠形式。多层微流体装置(例如微流体芯片)的制造工艺和主要结构是本领域公知的，因此不再详细说明。各层55、57、59包括装置49、51、53的不同功能性元件。
顶层55包括开口41，在此实施例中开口41由通孔61实现。通孔61连接到流体分离元件10、微流体柱11。
图6所示微流体装置49包括保持装置2，保持装置2带有连接到流路39的并行连接收窄段3。中间层57包括微流体柱11。微流体柱11可以由中间层57中的任何通孔或槽(例如狭缝63，或中间层57中的贯通长孔)来实现。微流体装置49的顶层55中提供微流体装置49的保持装置2。保持装置2的并行连接收窄段3可以通过例如插入微流体装置49顶层55或中间层57中的槽来实现。中间层57的狭缝63和插入微流体装置49顶层55中的槽在重叠区域65重叠，用于使微流体柱11连接到保持装置2。
流路39可以通过槽67来实现，所述槽67的截面积例如与三个并行连接收窄段3总的截面积相同。
图7所述微流体装置51包括底层59中的槽69来提供微流体柱11。微流体柱11经过通孔61连接到开口41，通孔61也插到微流体装置51的中间层57。通孔61和微流体柱11可以如上所述由粒状材料15、填充材料13经过开口41填充。
图6和图7所示微流体装置49、51还包括微流体筛71来提供保持装置73。在一些实施例中，保持装置73位于微流体装置49、51外部，面向微流体装置49、51的输入端口45或者开口41并将其覆盖。在其他实施例中，筛以键合、层叠或类似方式连到微流体装置49、51。在一些实施例中，筛71由具有微孔、多孔聚合物的结构板和/或平板压延箔(sheet-calendered foil)来实现。筛71可渗过流体，但是微流体柱11中填充材料15的粒状材料15不能渗透，避免了粒状材料15在微流体装置49、51中产生不期望的位移。
图7所示微流体装置51包括第二保持装置75，第二保持装置75具有第二微流体筛77。在一些实施例中，第二微流体筛77作为单独的部件插入微流体装置51的中间层57。在另外的实施例中，微流体筛77是中间层57的一体组成部分。第二微流体筛77可以具有与上述微流体筛71同样的特征和功能。
参考图7，顶层55的流路39、中间层57的第二微流体筛77以及底层59的微流体柱11在重叠区域65重叠，以使微流体柱11经过第二微流体筛77连接到流路39。
图8所述微流体装置53的开口41包括圆锥形部分79，以提供微流体装置53的输入端口45和保持装置81。在一些实施例中，部分79可以是微流体装置53的一体组成部分。在优选实施例中，圆锥形部分79通过由虚线图示的嵌入结构83来实现。嵌入结构83插入开口41或者开口41的通孔61。可以在用填充材料填入流体分离元件10之后将嵌入结构83嵌入到开口41中。填充材料可以在部分79形成堵塞85以封闭流体分离元件10的端点37。在一些实施例中，嵌入结构83在插入微流体装置53的开口41之前包括过滤材料。
在优选实施例中，用填充材料13和/或经过前述阻塞和/或处理的过滤材料86对第二柱部分79进行就地填充，以提供微流体装置53的保持装置81或者保持装置81的堵塞85。在一些实施例中，过滤材料86包括粒状材料，例如聚合物粉末、玻璃珠或硅胶珠。
图9和图10示出了从微流体装置1的区域65处剖切所得的各个微流体装置1的局部剖视图。微流体装置1与图6和图7所述微流体装置49、51种类相同。
图9和图10示出了如何能够将流体分离元件10连接到虚线所示的其他功能元件87。功能元件87可以由插入到各层55、57、59中至少一层的任何种类的槽、凹陷、狭缝和/或流路来实现。为了与流体分离元件10连接，功能元件87与微流体装置1另外层中的流体分离元件10重叠，或者在相同的层中实现并直接连接到流体分离元件。功能元件87(例如流路)可以具有从小于5μm2直到2500μm2的截面积，并例如通过激光或其他合适的方法插入到这些层中。小的截面可以形成尽可能小体积的通道，正如微流体领域通常的做法，这有利于较小流体体积的处理。大的截面可以形成流体阻力较小即压降较低的通道，这有利于某些通道功能，例如废液通道。通常的柱具有2500μm2的截面积。柱的截面积可以减小到小于100μm2的值。本领域已知填充材料的平均颗粒尺寸在1.8μm到5.0μm之间变化。取决于将来的生产工艺和可用的填充材料，也可以考虑更小的尺度。
图11示出了带有微孔91的结构板89的俯视图，它提供对上述微流体装置中流体分离元件10进行封闭的筛。微孔91可以通过激光或其他合适的方法插入结构板89，其直径可以大于1μm并小于25μm。微孔91可以沿流动方向或逆着流动方向变细。由此，微孔91的直径沿流动方向或逆着流动方向减小。微孔91的直径是适当选择的，优选为相当于或小于填充材料的填充直径。结构板89提供了有效保持装置2，微流体柱11的粒状材料15不能渗过。结构板89可以连接到多路切换阀(未示出)的转子，后者带有槽用于对微流体装置1的端口进行连接和/或切换。因此，结构板89可以覆盖微流体装置1的不止一个端口。
在一些实施例中，保持装置2包括单体的、现场聚合的多孔材料。保持装置2的现场聚合多孔材料可以是流体分离元件10的填充材料13。保持装置2和填充材料13结合成一个功能单元。可以通过例如至少一个收窄段、微流体柱11中的至少一个弯曲、微流体柱11中至少一个突起，而将现场聚合多孔材料保持在适当位置。在一些实施例中，聚合多孔材料与微流体装置1是形封闭(form-closed)的。
在一些实施例中，填充材料13适于执行电泳处理，并包括例如凝胶体。
现在参考图1到图11，对如何能够容易地生产微流体装置或者改进的保持装置2进行说明。
为了生产微流体装置1，可以经过微流体装置1、33、43、49、51和/或53中比较大的开口41将粒状材料15容易地填充到微流体装置的柱11中。此后，可以至少在两个端点19、37处将柱11封闭。在一些实施例中，为了实现保持装置2，可以填塞粒状材料15。在另外的实施例中，为了实现保持装置2，可以用烧结、键合、胶合、分解、热处理和/或辐射等处理对粒状材料15进行处理。较有利的方式是可以在微流体装置1中就地执行这些处理。
根据一些实施例，可以经过微流体装置的开口41将填充材料13填入微流体装置的柱11中。此后，可以经过开口41填充过滤材料86例如聚醚醚酮(PEEK)来封闭柱11。最后，可以改变过滤材料86的结构和/或状态。在这些实施例中，可以通过光致聚合处理(例如使用紫外辐射)和/或通过热处理来改变过滤材料86的结构和/或状态。在一些实施例中，可以通过用紫外辐射对表面进行改性而降低表面处粒状聚合材料(例如过滤材料86)的熔点。在这些实施例中较有利的方式是，可以在低至100℃的温度下对经过表面改性的粒状聚合材料进行回火，特别是在装置内部温度更低，不会损坏装置的任何其他元件。经过表面改性的粒状聚合材料熔化成多孔的可渗过流体的单体过滤器，从而封闭微流体装置的微流体柱11。在这些实施例中，微流体柱11的填充材料13完全熔化以形成多孔的可渗过流体的单体过滤器。
在一些实施例中，填入微流体装置中的材料包括珠子25，珠子25包括附着组分29。此后，可以例如通过化学处理和/或热处理而使开口41附近的珠子27分解。热处理可以通过红外激光进行。最后，可以吸附已分解珠子27的组分29，使之附加到未分解的珠子25以封闭柱11。
在另外的实施例中，将两种单体的混合物填入流体分离元件10，并开始聚合处理。最后，可以冲走经聚合的混合物中一种成分。这样得到了微流体装置中微流体柱11的多孔单体填充材料13。流体分离元件10可以以形封闭的方式固定在微流体装置中。
在一些实施例中，微流体装置可以设计为微流体芯片，例如包括聚合物层的芯片，例如包括聚酰亚胺。微流体芯片可以适用于执行分析处理，并可以包括检测区域和/或到分析装置的接口。微流体芯片是本领域公知的，因此不再详细说明。
在其他实施例中，可以将不同特征——特别是不同附图中公开的不同保持装置——合并到一个微流体装置中。
应当理解，上述发明不限于所述装置的具体组成部分或者所述方法的具体处理步骤，装置和处理同样是可以变化的。还应理解，此处所用术语只是为了描述具体的实施例，不应解释为限制性。还必须明白，说明书和权利要求书中所用的单数形式“一个”和“所述”包括复数个被修饰物的情形，除非上下文明显指示了不同情况。因此，只要在本发明的某方面而言是合理的，则例如涉及“一个保持装置”可以包括两个或更多个这样的保持装置，“一条流路”也可以包括两条或更多条通道。
权利要求
1.一种微流体装(1；33；43；49；51；53)，包括至少一个输入端口(45)、连接到所述输入端口(45)的至少一条流路(7、39)以及连接到所述流路(7、39)的至少一个流体分离元件(10)，其中所述流体分离元件(10)包括填充材料(13)并适于对流体的不同成分进行分离，其中，所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)包括至少一个保持装置(2；23；73；75；81)，所述保持装置适于保持住所述流体分离元件(10)的填充材料(13)。
2.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述保持装置(2；23；73；75；81)能够在现场在所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)中安装和实现。
3.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述流体分离元件(10)包括带有固定相的柱(11)。
4.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述保持装置(2；23；73；75；81)包括至少一个堵塞(85)，所述堵塞实现微流体过滤器。
5.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述流路(7、39)，特别是所述固定相和/或所述保持装置(2；23；73；75；81)，包括粒状材料(15)。
6.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述流体分离元件(10)，特别是所述柱(11)的固定相，包括粒状分析材料；其中所述保持装置(2；23；73；75；81)，特别是所述微流体过滤器，包括粒状过滤材料(86)。
7.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述过滤材料(86)包括玻璃和/或聚合物粉末和/或硅胶。
8.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述流路(7、39)，特别是所述保持装置(2；23；73；75；81)，包括填塞形式的所述粒状材料。
9.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)包括多孔材料，所述多孔材料具有彼此附着的颗粒。
10.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述粒状材料的颗粒通过键合、胶合、热处理、辐射和/或化学处理工艺而彼此附着。
11.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)包括珠子(25)，所述珠子具有多个组分，特别是多个附着组分。
12.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述保持装置(2；23；73；75；81)包括所述珠子(25)和已分解珠子(27)的组分(29)，特别是那些附着到未分解珠子(25)的组分和/或填塞在所述未分解珠子(25)之间的组分。
13.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述流路(7、39)包括至少一个收窄段(3)。
14.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述流路(7、39)的直径，特别是截面的最大尺寸，在所述收窄段(3)处至少减小到所述粒状材料最小颗粒尺寸的5倍，特别是1倍，优选为小于5倍且大于0.1倍，特别是小于3倍并大于0.5倍。
15.根据权利要求13或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述流路(7、39)包括至少两个并行连接的收窄段(3)。
16.根据权利要求13或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述收窄段(3)连接到所述柱(11)。
17.根据权利要求13或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述流路(7、39)包括至少两个串联的收窄段(3)。
18.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述两个收窄段(3)经过所述柱(11)串联。
19.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)包括开口(41)，特别是实现输入端口(45)的开口，用于将材料填入所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)中。
20.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述流路(7、39)包括圆锥形部分(79)，特别是在所述开口(41)附近。
21.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述保持装置(2；23；73；75；81)包括至少一个微流体筛(71；77)。
22.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述筛(71；77)通过下列特征中至少一项来实现具有微孔(91)的结构板(89)，特别是直径大于1μm且小于25μm的微孔(91)；多孔聚酰亚胺；平板压延箔。
23.根据权利要求21或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述筛(71)设成靠着所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)的所述输入端口(45)，特别是所述开口(41)。
24.根据权利要求21或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述筛(71)键合到所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)。
25.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述保持装置(2；23；73；75；81)包括单块的现场聚合的多孔材料。
26.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述保持装置(2；23；73；75；81)和所述填充材料(13)结合成一个功能单元。
27.根据上述权利要求所述的微流体装置，其中，所述流体分离元件(10)包括下列特征中至少一项，以将所述保持装置(2；23；73；75；81)的现场聚合的多孔材料或所述柱(11)的填充材料(13)形封闭地保持在适当位置收窄段(3)；弯曲的流路(7、39)；突起。
28.根据权利要求1或上述任意一项所述的微流体装置，其中，所述填充材料(13)，特别是所述流体分离元件(10)中所述柱(11)的固定相，由所述保持装置(2；23；73；75；81)保持和/或限制，以将其维持在所述微流体装置中适当的位置。
29.一种方法，用于生产带有保持装置(2；23；73；75；81)的微流体装置，特别是根据权利要求1或上述任何一项权利要求所述的微流体装置(1；33；43；49；51；53)，所述方法包括下列步骤经过所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)的开口(41)将粒状材料填入所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)的柱(11)；至少在两个端点(19、37)处封闭所述柱(11)，以及封闭所述开口(41)。
30.根据上述权利要求所述的方法，还包括下列步骤中的至少一项，以改变所述粒状材料状态或对所述粒状材料进行处理填塞；键合；胶合；分解；热处理；暴露于辐射。
31.根据上述权利要求所述的方法，还包括就地对所述粒状材料进行处理或改变的步骤。
32.一种方法，用于生产带有保持装置(2；23；73；75；81)的微流体装置，特别是根据权利要求1或上述任何一项权利要求所述的微流体装置(1；33；43；49；51；53)，所述方法包括下列步骤经过所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)的开口(41)将分析材料填入所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)的柱(11)；经过所述开口(41)填充过滤材料(86)以封闭所述柱(11)，所述过滤材料特别是粒状聚合物材料，优选为聚醚醚酮；以及改变所述过滤材料(86)的结构和/或状态。
33.根据上述权利要求所述的方法，还包括下列步骤通过光致聚合处理，特别是使用紫外辐射，改变所述过滤材料(86)的结构和/或状态。
34.根据权利要求32或上述任何一项权利要求所述的方法，还包括下列步骤通过热处理改变所述过滤材料(86)特别是所述粒状聚合物材料的结构和/或状态。
35.根据权利要求32或上述任何一项权利要求所述的方法，还包括下列步骤通过用紫外辐射使表面活化并在低至100℃，特别是低于100℃的温度下对所述活化的粒状聚合物材料进行回火，而降低所述表面处所述粒状聚合物材料的熔点。
36.一种方法，用于生产带有保持装置(2；23；73；75；81)的微流体装置，特别是根据权利要求1或上述任何一项权利要求所述的微流体装置(1；33；43；49；51；53)，所述方法包括下列步骤经过所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)的开口(41)填充包括多孔珠子(25)的材料；使所述开口(41)附近的珠子(27)分解；将所述被分解珠子(27)的组分吸附到未分解的珠子(25)以封闭所述柱(11)。
37.根据上述权利要求所述的方法，还包括下列步骤通过化学处理和/或热处理，特别是通过由红外激光引发的热处理，使所述珠子(27)分解和吸附。
38.一种方法，用于生产带有保持装置(2；23；73；75；81)以及流体分离元件(10)的微流体装置，特别是根据权利要求1或上述任何一项权利要求所述的微流体装置(1；33；43；49；51；53)，所述方法包括下列步骤将两种单体的混合物填入所述流体分离元件(10)；开始聚合处理；以及将经过聚合的混合物的成分冲走。
39.根据上述权利要求所述的方法，还包括下列步骤将所述流体分离元件(10)以形封闭方式固定在所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)内。
全文摘要
本发明公开了一种微流体装置(1；33；43；49；51；53)，包括至少一个输入端口(45)、连接到所述输入端口(45)的至少一条流路(7、39)以及连接到所述流路(7、39)的至少一个流体分离元件(10)，其中所述流体分离元件(10)包括填充材料(13)并适于对流体的不同成分进行分离，其中，所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)包括至少一个保持装置(2；23；73；75；81)，用于将所述流体分离元件(10)的填充材料(13)固定在适当位置并保护所述微流体装置(1；33；43；49；51；53)以免残余物污染被分析物。
文档编号G01N30/60GK1964788SQ200580018374
公开日2007年5月16日 申请日期2005年2月3日 优先权日2004年6月24日
发明者简·艾克霍夫, 帕特里克·米勒, 乔斯·莫拉-弗拉特, 卡斯特恩·卡埃扎克, 凯文·济伦, 洪峰·尹 申请人:安捷伦科技有限公司