[发明专利]微流体装置中选择性的粘结性降低

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年9月30日提交的美国临时专利申请US61/247,026的优先权，将其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明主要涉及层状复合材料和装置的制造。更具体地，本发明涉及选择性粘结两个表面的方法，该方法通过在粘结之前选择性改性或者涂覆至少一个表面以降低或者防止在所选择区域的粘结。本发明的领域还延伸至聚合物复合材料和装置的制造，特别是用于在微流体应用中使用的那些。

本发明还涉及在微流体装置中用于光学成像的结构、装置和制造方法，其在检测流动池内部使用多孔材料。

背景技术

多项产业已经开始使用层状材料以利用由这样的复合结构所提供的增强的材料特性和功能。在某些实例中，由层状材料制备的装置可以通过堆叠并粘结多个已经分别被机械制造或者加工的层形成三维(3D)组件来简化制造工艺。在微流体领域中，材料的成层对于密封该微结构是尤其重要的。

在聚合物微流体的制备中，将很多制造方法限定为形成二维或者二维半的结构。这些方法中最常用的为电脑数字控制(CNC)的微碾磨、注射模塑或者热模压印，其仅可以产生非常有限的特征复杂性。三维复合部件的制备通常需要若干个分别机械制造的部件的组装。然而，这些通常为当组装微部件时具有校准难题的一系列制备工艺，其导致具有相对低的生产能力以及相关的高生产成本的劳动密集型工艺。

近来另一种制备聚合物微流体装置的方法为堆叠、校准并粘结多个薄的、已经被构造为薄膜的层。该成层的方法允许使用相对简单的二维制造技术(如模压、冲切以及激光加工)以及已有的粘结技术来制造三维复合材料或者装置。这样的三维设计方法特别适合于使用卷盘到卷盘工艺的大体积制造，正如最近由Mehalso(Robert Mehalso，“The Microsystems road in the USA”Mstnews，第4/02卷，6-8页(2002))、Schuenemann等人(Matthias Schuenemann，David Thomson，Micah Atkin，Sebastiaan Gars，Abdiraham Yussuf，Matthew Solomon，Jason Hayes，Erol Harvey，“Packaging of Disposable Chips for Bioanalytical Applications”IEEE Electronic Components & Technology Conference，Nevada，USA 2004)、以及WO 2007/085043所描述的。

在聚合物微流体中，由于需要在形成良好密封性的同时保持微结构完整性，因此粘结表现为一个特别难以解决的问题。

可以将粘结技术主要划分为两种类型：两个基材的整个表面被粘合在一起的面粘结，和表面上选择性区域被粘结在一起的选择性粘结。这两种技术都可以应用于微流体粘结。通常地，选择性粘结对于制造的实施是更为昂贵的技术，但是粘结密封性的空间控制可以更好，从而降低了干扰微结构的风险。

粘合剂粘结通常是聚合物微流体中最常用的方法。所述方法需要另一种材料作为连接剂将两个表面粘结在一起。典型的粘合剂包括：腈基丙烯酸酯、硅树脂、环氧树脂以及丙烯酸基材料。在制造中，可以通过喷雾、缄锭、刮刀、辊容易地将固化粘合剂涂覆在整个表面上，或者作为片材或条带铺放。此外，寿命性能、毒性以及表面相互作用均为十分重要的考虑因素，特别是对于表面与体积的比值非常大的微流体装置。这些经常会导致将其中的粘合剂暴露于微流体通道的这些装置失败。因此在很多微流体应用中，选择匹配的粘合剂或者能够进行选择性粘合的控制是十分重要的。可以通过印刷技术将有限量的粘合剂选择性地沉积，如使用热熔粘合剂，或者利用图案化(patterned)的粘合剂片材或者条带。然而，由于合适的粘合剂和沉积技术的选择适用性，在成批制造装配(setting)中选择性地沉积粘合剂可能是困难的。众多问题中的一些包括粘合剂粘性的需求、在粘合之前的粘合剂寿命、沉积的速度以及沉积的控制。