專利名稱：用于實時生化分子檢測的具有集成多孔襯底/傳感器的微流體裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及微流體裝置，特別是涉及但不限于，用于過濾和檢測生物和/或化學分子的、具有帶集成傳感器的多孔薄膜的微流體裝置。
背景技術：
隨著微芯片制造技術的范圍持續(xù)地擴大，已經(jīng)產(chǎn)生一種與被稱為微流體裝置的微型機件有關的新技術。經(jīng)過不斷的研發(fā)，微流體裝置已經(jīng)可運用于各種情形中，所述裝置通常包括微型化的貯存器、泵、閥、過濾器、攪拌器、反應箱、以及連接所述微型組件的毛細網(wǎng)絡。例如，可將微流體裝置設計成能夠實施數(shù)百項作業(yè)(例如混合、加熱、分離)而沒有人為干預，以在一個微儀器中實施數(shù)種反應和分析。在一些情況中，微流體裝置可作為空氣毒素檢測器；犯罪調查員的快速DNA分析器；和/或加速藥品開發(fā)的新驗藥劑。
近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)可以制造多孔襯底(例如納米結晶硅(nanocrystalline silicon))，以檢測特定的生化結構。例如，研究人員已經(jīng)開發(fā)出可用于檢測十億分之一等級(ppb)的TNT和二硝基甲苯的多孔襯底(參看http//chem-faculty.ucsd.edu/sailor)。
雖然此類微流體裝置和傳感襯底的應用實際上并無限制，但是將部分微型組件集成到微流體系統(tǒng)中在技術上相當困難，因而限制了單個裝置或組合裝置可完成的功能范圍。具體地，當前的微流體系統(tǒng)并不能恰當?shù)貙⒁粋€尺寸分離(size-separating)(或濾除)過濾器集成到一個微流體芯片中。因此，通常必須在外部包裝的多孔媒體或基于聚合物的納米孔(nanopore)薄膜中來實行分離作業(yè)，從而提高了實施分析或其它技術時的污染風險，且增加了額外的復雜度以及人為干預。而且，傳感襯底也未被集成到芯片或類似元件中。


附圖中，在本發(fā)明的非限制性、非排他性的實施例的所有視圖中，相同的元件符號代表相同的部件，其中圖1a-圖1f是根據(jù)本發(fā)明實施例的微流體裝置的各種視圖，其中圖1a和圖1b是立體分解圖，圖1c是對應于剖切線1c-1c的剖面圖，圖1d是等視軸虛線圖，圖1e是包含復合剖面的等視軸圖，以及圖1f是包含切線1c-1c的俯視圖；圖2a-圖2e是根據(jù)本發(fā)明實施例的微流體裝置的各種視圖，其中圖2a與2b是立體分解圖，圖2c是等視軸虛線圖，圖2d是包含切線2e-2e的俯視圖，以及圖2e是對應于切線2e-2e的剖面圖；圖3a-圖3e是根據(jù)本發(fā)明實施例的微流體裝置的各種視圖，其為圖2a-圖2e所示實施例的變形，其中圖3a與圖3b是立體分解圖，圖3c是等視軸虛線圖，圖3d是包含切線3e-3e的俯視圖，以及圖3e是對應于切線3e-3e的剖面圖；圖4a-圖5e是根據(jù)本發(fā)明實施例的微流體裝置的各種視圖，其中采用一個多孔襯底/傳感器陣列，其中圖4a是立體分解圖，圖4b是等視軸裝配圖，圖4c是包含切線4d-4d和4e-4e的俯視圖，圖4d是對應于切線4d-4d的剖面圖；以及圖4e是對應于切線4e-4e的剖面圖；圖5a-圖5e是根據(jù)本發(fā)明實施例的微流體裝置的各種視圖，其是圖4a-圖4e所示實施例的變形，其中采用單個多孔襯底/傳感器，其中圖5a為立體分解圖，圖5b是等視軸裝配圖，圖5c是包含切線5d-5d與5e-5e的俯視圖，圖5d是對應于切線5d-5d的剖面圖；以及圖5e為對應于切線5e-5e的剖面圖；圖6a-圖6e是根據(jù)本發(fā)明實施例的微流體裝置的各種視圖，其中有多個上通道于一交點處會合，其中圖6a與圖6b是立體分解圖，圖6c是等視軸虛線圖，圖6d是包含切線6e-6e的俯視圖；以及圖6e是對應于切線6e-6e的剖面圖；圖7a是制造根據(jù)本發(fā)明實施例的多孔薄膜的流程圖；圖7b是制造根據(jù)本發(fā)明另一實施例的多孔薄膜的流程圖；圖8a-圖8c是光學傳感設備的各種視圖，其用于檢測對應于圖1a-圖1f實施例的多孔薄膜/傳感器的光學特性變化，其中示出了所述襯底的內(nèi)部容積；圖9a-圖9c是光學傳感設備的各種視圖，其用于檢測對應于圖4a-圖4e實施例的多孔薄膜/傳感器的光學特性變化，其中示出了所述襯底的內(nèi)部容積；以及圖10是用于檢測多孔薄膜/襯底的電氣特性變化的本發(fā)明一個實施例的原理圖。
具體實施例方式
本文詳細說明了一種用于分子篩選、計量和分離的具有集成多孔硅(porous-silicon)薄膜微流體裝置的多個實施例，以及用以制造和使用所述微流體裝置的多種方法。在下文的說明中，將提供各種特定的細節(jié)，例如各種系統(tǒng)組件的標識，以便徹底地了解本發(fā)明的實施例。然而，本領域技術人員將會意識到，即使缺少一個或多個特定細節(jié)，甚至利用其它方法、組件、材料等亦可實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。在其它實例中，為避免混淆本發(fā)明各個實施例的方案，公知的結構、材料或操作并未被示出或描述。
整個說明書中所提及的“一個實施例”或“實施例”是指結合該實施例所述的特定特征、結構、或特性被包含于本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，整個說明書中各處所出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”或“在實施例中”并非全部都代表相同的實施例。此外，所述特定特征、結構、或特性還可以任何合適的方式結合于一個或多個實施例中。
綜上所述，本發(fā)明的實施例提供了一種微流體裝置，其具有至少一個集成多孔硅薄膜，以從被導入所述微流體裝置的流體流中來篩選、計量、和/或分離分子成分。根據(jù)前面的敘述以及所附的權利要求，并且結合附圖來理解所述的詳細說明與討論，所述實施例的其它特點將會非常清楚。
圖1a-圖1f所示的是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的微流體裝置100。微流體裝置100包括一個平臺襯底102，其中形成有上微流體通道104和下微流體通道106。所述上微流體通道和所述下微流體通道被定向，以致所述上通道在一個“交叉通道”區(qū)108跨越所述下通道。多孔襯底110位于靠近此交叉通道區(qū)處的所述上通道和所述下通道之間。如下文將進一步詳細說明的，所述多孔襯底110包括多個孔，部分流體(例如液體與氣體)的分子可通過所述孔，但是其它分子則無法通過。
在各個實施例中，貯存器可能會被連接至所述上通道和/或所述下通道的一端或兩端。例如，在所示的實施例中，輸入和輸出貯存器112和114分別被連接于上通道104的輸入端和輸出端，而輸入和輸出貯存器116和118則分別被連接于下通道106的輸入端與輸出端。一般來說，人們希望液體可按特定方向流經(jīng)每個上通道和下通道。有鑒于此，在一個實施例中，所述輸出貯存器的深度會延伸至所述通道深度之下。因此，當將液體添加至所述輸入貯存器中時，其便會經(jīng)由所述通道流至所述輸出貯存器。代替所述輸出貯存器或除了所述輸出貯存器之外，也可提供用于所述上通道和所述下通道的相應的出口路徑(未示出)。
一般地，所述平臺襯底包括上下兩半部分，兩者被夾在一個或多個多孔薄膜/傳感器的周圍。例如，如圖1E和圖1F所示，所述平臺襯底包括一個上襯底部件120和一個下襯底部件122。如圖1F所示，上微流體通道104位于所述上襯底部件中，下微流體通道106位于所述下襯底中。在一個實施例中，輸入和輸出貯存器116和118以及輸出貯存器114的下方部116B、118B與114B分別位于所述下襯底部件中，而相應的通孔112A、114A、116A、118A位于所述上襯底部件中。一般地，組裝時，所述上襯底部件和所述下襯底部件被夾在所述多孔薄膜110的周圍。因此，在所述上襯底部件或所述下襯底部件中形成一個凹進部分，組裝時該凹進部分用于放入所述多孔薄膜。例如，在所示的實施例中，在上襯底部件120中便限定了一個凹進部分124。
圖2a-圖2e所示的是一個單一“直流型(flow-through)”微流體裝置200的實施例。在一個實現(xiàn)方式中，第一反應物流體流入輸入貯存器212并流入上通道204。同時，第二反應物流體流入輸入/輸出貯存器214并流入下通道206。然后所述第一與第二反應物的一部分流過多孔薄膜210中孔，并混合產(chǎn)生反應。按照與上文所述相類似的方式，所述多孔薄膜會響應特定的化學反應，改變光學或電氣特性，從而使所述化學反應被檢測到。
在圖2a-圖2e所示實施例的另一種實現(xiàn)方式中，單一流體被輸入至輸入貯存器212并流入上通道204。接著，部分流體通過多孔薄膜210并流入通道206。然后流經(jīng)所述多孔薄膜的部分流體會被收集在輸入/輸出貯存器214中。在該實施例中，按照與上文所述類似的方式，所述流體會導致所述多孔薄膜的光學和/或電氣特性產(chǎn)生變化。
在一個實施例中，微流體裝置200包括一個三件式裝配件，其包括一個上襯底部件220和一個下襯底部件222，兩者被夾在多孔薄膜210的周圍。如前所述，可在所述上襯底部件或所述下襯底部件中形成一個凹進部分以接收所述多孔薄膜，例如在上襯底部件220中限定一個凹進部分224。
圖3a-圖3e示出了一個微流體裝置200A，其結構與微流體裝置200基本類似。兩個裝置之間的主要差異在于微流體裝置200A包括一出口端口230而不是一個輸入/輸出貯存器214。含有此變化的修改已示于上襯底部件220A和下襯底部件222A中。
圖4a-圖4e示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的微流體裝置300。微流體裝置300在上襯底部件320中形成有多個上通道304A、304B、304C，并且在下襯底部件322中形成有多個下通道306A、306B、306C?？蛇x地，還可提供多個輸入貯存器312n(a-c)及316n，以及輸出貯存器314n及318n。在一個實施例中，按照與前文所述類似的方式，在上襯底部件320的相應凹進部分(未示出)中放置多個多孔薄膜310。在另一實施例則可能使用單個的多孔薄膜310A，如圖5a-圖5e中的微流體裝置500A所示。另一種選擇是，在制造所述單個多孔薄膜時可使其包含多個多孔區(qū)段，例如被配置在一個陣列中的正方形區(qū)段或矩形區(qū)段(未示出)。
圖6a-圖6e示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的微流體裝置600。所述裝置包括一個上襯底部件620，其中形成有三個上通道604A、604B、604C。可選地，可在每個通道604A-604C的輸入端處放置輸入貯存器112，而所述通道的輸出端則交會于交點611處。所述裝置進一步包括一個下襯底部件622，其中則形成單個下微流體通道606，其中所述下襯底的結構與微流體裝置150的下襯底部件164的結構類似。還可提供一個輸出貯存器616，以收集要離開所述下微流體通道的流體。所述裝置進一步包括位于上襯底部件620內(nèi)凹進部分624中的多孔薄膜610，其中所述凹進部分位于靠近交點611處。
通?？梢韵旅娴姆绞絹硎褂梦⒘黧w裝置600?？稍谒錾衔⒘黧w通道604的輸入端處接收(例如透過輸入貯存器612A-612C)相應的流體反應物。然后所述流體反應物可在交點611處混合，這會引起一個化學反應。所生成的反應化合物的一部分將會流入多孔薄膜610的孔中，從而造成所述多孔薄膜的光學和/或電氣特性的潛在變化。可以通過下面所述的方式來測量這種特性變化。
多孔薄膜制造與特征根據(jù)一個方案，所述多孔薄膜包括一個多孔結構，其可用于過濾、計量、和/或分離化學和/或生物分子。一般來說，多孔薄膜可被制造為在選定方向中其孔隙率最大。而且，在下述整個制造過程中，孔尺寸可從數(shù)納米調整至數(shù)微米，從而使其能夠過濾、計量、以及分離目標生化分子。
一般地，可通過可形成納米和微米多孔結構的各種材料來制造所述多孔薄膜及多孔薄膜/傳感器。例如，此類材料包括(但不限于)單晶多孔硅(PSi)、多孔多晶硅(PPSi)、多孔二氧化硅、沸石、光阻材料、多孔晶體/聚合體等。典型地，所述多孔薄膜被用于分子分離和/或分子(生物)反應媒介，對過程、分子、流體、反應狀態(tài)等進行內(nèi)部實時檢測/監(jiān)視。
在一個實施例中，多孔硅被用作多孔薄膜。多孔硅使一種在HF(氫氟酸)存在的環(huán)境中利用靜電、化學、或光化學蝕刻過程制備的性能優(yōu)良的材料(A.G.Cullis et al.，Appl.Phys.1997，82，909)。通常可在硅層中利用電化學蝕刻或染色蝕刻來將多孔硅制為復雜的、各向異性的納米晶體結構(參見http//chem-faculty.ucsd.edu/sailor)。通過蝕刻條件(例如電流密度等)、襯底種類及其電化學屬性可控制所述孔的大小和定向(R.L.Smith，et al.″Porous silicon formation mechanisms″，J.Appl.Phys.，1992，71，Rl；P.M.Fauchet，″Pits and PoresFormation，Properties，andSignificance for Advanced Luminescent Materials″，P.Schmuki，et al.，eds.Pennington，NJElectrochem.Soc.，1997，27)。典型的孔尺寸范圍為約50埃至約10微米，硅中的孔具有極高的縱橫比(約250)，綿延數(shù)毫米的距離。
另一種多孔硅則可利用電火花腐蝕法來制成(R.E.Hummel，et al.，″On the origin of photoluminescence in spark-eroded(porous)silicon″，Appl.Phys.Lett.，1993，63，2771)，結果產(chǎn)生從微米至納米各種尺寸的凹凸的Si表面?？稍谘趸饔煤罄酶飨虍愋晕g刻來制備Si納米結構(A.G.Nassiopoulos，et al.，″Light emission form silicon nanostructuresproduced by conventional lithographic and reactive ion etching techniques″，Phys.Stat.Sol.(B)，1995，1990，91；S.H.Zaidi，et al.，″Scalable fabricationand optical characterization of nm Si structures″，In Proc.Symp.Mater.Res.Soc.，1995，358，957)。通過對化學氣相沉積所沉積的微米晶體膜進行氧化，Si晶體便會被SiO鈍化，形成納米晶體結構(H.Tamura，et al.，″Origin of the green/blue luminescence from nanocrystalline silicon″，Appl.Phys.Lett.，1994，65，92)。
參考圖7a的流程圖，制造根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的多孔薄膜(例如110、310等)的過程如下。首先，在方塊700中，可通過電化學或染色蝕刻在一個標準厚度為約0.01～50微米的硅層中來蝕刻多孔硅，以形成多孔硅。在另一個實施例中，如方塊702所示，可通過低壓化學氣相沉積(LPCVD)來沉積多孔多晶硅(PPSi)。通過適當?shù)奈g刻條件(例如電流密度、電流持續(xù)時間等)、沉積條件(例如溫度、壓力等)以及襯底種類及其電化學特性可控制所述孔的大小和定向、孔隙率、晶粒尺寸、厚度等。
下一步，在方塊704中，可通過電研磨對PSi膜(或PPSi膜)進行物理分離，將其從所述PSi蝕刻硅或PPSi沉積硅中剝離，并懸浮在溶液中?；蛘撸斨苯映练e在一個襯底(例如硅、石英等)上時可形成PPSi膜，并且可利用各種任何標準的蝕刻技術或微加工技術來進行物理分離。然后在方塊706中，將所述PSi或PPSi膜固定在接近于交叉通道區(qū)的襯底半部分內(nèi)的相應凹進部分中。
在圖7b所示的替代過程中，在方塊708中，利用LPCVD直接將PPSi沉積在襯底凹腔上，以形成所述多孔薄膜。隨后，在方塊710中，在襯底中蝕刻出一個通道，其部分在所述沉積PPSi的下方通過。一般地，所述襯底可包括可在其中形成所述微流體通道的任何適當?shù)牟牧?例如硅、石英、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、SU-8光阻材料)，以及聚合物(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等)。
生物和化學分子/化合物的實時檢測如上所述，在各個實施例中，所述多孔薄膜也可被制造為使其除了具有過濾/篩選/分子分離功能之外，還可作為一個傳感器。例如，所述多孔薄膜可被制造為使其通過利用所述基本襯底材料(例如PSi或PPSi)或通過添加傳感層或通過化學摻雜及類似方法，以響應被曝露于目標流體或反應物而產(chǎn)生光學和/或電氣特性變化。一般來說，這樣的PSi或PPSi傳感器機制可包括但不限于，光學干涉反射、電容調制、光致發(fā)光、光學形狀雙折射、聲學的等。
在一個實施例中，如圖8a-圖8c及圖9a-圖9c所示，可利用光源800及光學檢測器802來觀察光學變化(請注意，在這些圖中，為清楚起見，僅顯示出被所述反應物流體所占據(jù)的體積，其亦被稱為溶質及分析物。再者，為清楚起見，各組件的大小并未依比例繪制。此外，虛線與十字線代表的是所述反應所使用的不同化學或生物化合物，其中不同交叉線密度和圖案描繪不同的化合物)。一般來說，光源800可包括能夠產(chǎn)生適于檢測用的光的任何裝置，其可配合對應的光學檢測設備或裝置來檢測所述多孔薄膜/傳感器的光特征的變化。例如，在一個實施例中，光源800包括一個產(chǎn)生特定波長的光的激光光源。
取決于所述多孔薄膜/傳感器的具體光學特性，可使用可見光或不可見光。就可見光波長而言，在一個實施例中，所述上襯底和所述下襯底中至少一個是透明的，其意味著所述(等)襯底對可見光產(chǎn)生最下衰減。在一些實例中，如果存在的話，人們可能希望使用波長位于不可見頻譜(紅外線)中的光。對這些波長而言，許多襯底材料都是“半透光的”，其意味著這些材料可以最小的衰減程度讓具有特定不可見波長的光穿透。作為一種選擇，在對于其波長被用于檢測所述多孔薄膜(未示出)的光學特性變化的光為不透明的襯底中，限定各種的觀察孔結構。
一般來說，取決于要觀察的具體光學特性，可采用各種光學檢測器。在一個實施例中，所述光學檢測器包括一個適于激光干涉計的檢測器。其它標準的光學檢測器包括但不限于，雪崩光電二極管、各種光傳感器、以及可用于測量波長、相移、和/或光能量/功率的其它裝置。
所述光學檢測器通常還包括內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄設備，或連接至所述光學檢測器的外部數(shù)據(jù)記錄設備(例如數(shù)據(jù)記錄器804)。另一種選擇是，可使用配備數(shù)據(jù)記錄卡或電子儀器接口(例如GPIB(通用儀器總線)接口)的計算機806。數(shù)據(jù)記錄器可將數(shù)據(jù)存儲在本地或計算機網(wǎng)絡上，例如在由數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)系統(tǒng)或存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN)裝置所控制的數(shù)據(jù)存儲中。
就電氣特性的變化而言，可將各種電子儀器和/或電路電耦合至所述多孔薄膜，以檢測變化的情況。如上所述，可利用被放置于所述襯底中的微電子線路(例如圖10中的微電子線路1000)來完成。可選地，可通過線路焊接及類似方式將所述襯底直接連接至外部電路和/或電氣設備。在一個實施例中，如半導體制造技術中所常見的，可直接在所述平臺襯底中制作信號調節(jié)和/或測試測量電路，如集成電路1002所示。可選地，可將此信號調節(jié)及測試測量電路設置在電子測量裝置1004和/或計算機1006中。
一般來說，可針對測試中所使用的各種反應物來調整所述通道的大小以及被所述多孔薄膜占據(jù)的交叉通道反應面積的大小?？衫脴藴实奈⒘黧w方法(例如靜液壓力、流體動力、電動力、電滲透、磁流體動力、聲音及超音波、機械、感應電場、熱感及其它已知的方法)來讓所述流體或分子進行流動。所述直流型微通道結構(如圖1a-圖1f、圖4a-圖4e、圖5a-圖5e所示)可允許進行流速控制、流體稀釋、有效的通道洗滌、且具有最小的回流。可選地，可利用標準的微流體組件及裝置來阻隔其流動，用以進行整備、擴散、稀釋等。對于非流入型微通道結構(如圖2a-圖2e、圖3a-圖3e、圖6a-圖6e所示)而言，可依照功能需求、反應物行為等來改變?nèi)肟谂c出口的數(shù)量以及所述交叉通道區(qū)的大小。再者，可制造且使用根據(jù)圖4a-圖4e與圖5a-圖5e的實施例所述原理的大量平行結構來進行測試。在這樣的實例中，每個交叉通道處的多孔薄膜可具有與下面相同或不同的功能(光學、生化、電氣、聲音等)傳感器/檢測器、分子分離或篩選過濾器、生物反應裝置(其具有表面改良納米孔、具有固定的生物分子納米孔、表面涂層納米孔等)。
雖然本文已經(jīng)就有限數(shù)量的實施例來說明和闡述本發(fā)明，但是，本發(fā)明可以具體實施為各種形式，而不脫離本發(fā)明實質特征的精神。所以，本文已闡述且說明的實施例(包含發(fā)明摘要中所述的)都應視為解釋性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍由所附的權利要求來限定而非由前面的說明來限定，而且其包括了在所述權利要求等同物的意義和范圍內(nèi)的所有變化。
權利要求
1.一種裝置，其包括一個襯底，其中限定著沿第一方向通過所述襯底的一個上微流體通道；沿第二方向通過所述襯底的一個下微流體通道，所述下微流體通道一部分通過所述上微流體通道一部分的下方，構成一個交叉通道區(qū)；以及一個多孔薄膜，其位于所述上微流體通道和所述下微流體通道之間且靠近所述交叉通道區(qū)，以在所述上微流體通道和所述下微流體通道之間構成一半透屏障。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述多孔薄膜包括多孔納米結晶硅。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述多孔薄膜包括多孔多晶硅。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，進一步包括一個第一貯存器，其被限定在所述襯底中，并與所述上微流體通道和所述下微流體通道中的一個以流體連通方式連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，進一步包括一個第二貯存器，其被限定在所述襯底中，并且與所述上微流體通道和所述下微流體通道中未與所述第一貯存器以流體連通方式連接的另一個以流體連通方式連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，進一步包括限定在所述上微流體通道和所述下微流體通道中至少一個的反向端的相應貯存器。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述多孔薄膜表現(xiàn)出傳感特性，其響應曝露于一種或多種特定溶質和/或分析物中而導致光學和電氣特性中至少一個產(chǎn)生變化。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中所述傳感特性包括光學特性的變化，且所述裝置進一步包括一個光源，用以將光引導至所述多孔薄膜；以及一個檢測器，用以接收所述多孔硅薄膜反射的和/或發(fā)出的光的一部分，以檢測所述多孔薄膜的光學特性的變化。
9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，進一步包括與所述檢測器以流體連通方式連接的數(shù)據(jù)收集設備，用以收集與所述多孔薄膜中的光學特性變化有關的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中所述傳感特性包括電氣特性，且所述襯底進一步包括可操作地耦合至所述多孔薄膜的微電子線路。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，進一步包括一個電子測量裝置，其經(jīng)由所述微電子線路耦合至所述多孔薄膜，以在所述多孔硅薄膜被曝露至所述一種或多種特定流體中時測量所述多孔硅薄膜的電氣特性的變化。
12.根據(jù)權利要求11所述的裝置，進一步包括與所述電子測量裝置連接以進行通信的數(shù)據(jù)收集設備。
13.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述多孔薄膜具有中等厚度，其范圍從約10納米至約50納米。
14.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述多孔薄膜具有多個中等直徑的孔，其范圍從約50埃至10微米。
15.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述襯底包括下面其中一個聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅、石英、聚合物、或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)襯底。
16.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述襯底包括一個上襯底部件，其中形成有所述上微流體通道；以及一個下襯底部件，其中形成有所述下微流體通道；組裝時，所述上襯底部件和所述下襯底部件會被夾在所述多孔襯底的周圍。
17.一種裝置，其包括一個襯底，其中限定著沿第一方向通過所述襯底的多個上微流體通道；沿第二方向通過所述襯底的至少一個下微流體通道，所述至少一個下微流體通道的相應部分通過所述上微流體通道的相應部分的下方，以形成多個相應的交叉通道區(qū)；以及至少一個多孔薄膜，其位于所述上微流體通道和所述下微流體通道之間且靠近所述交叉通道區(qū)，以在靠近所述多個交叉通道區(qū)的相應區(qū)域中在所述上微流體通道和所述下微流體通道之間形成一個半透屏障。
18.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中所述至少一個下微流體通道包括多個通道，而且所述多個交叉通道區(qū)實質上系被配置于一陣列中。
19.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中所述至少一個多孔薄膜包括多個多孔薄膜，每個分別位于靠近相應交叉通道區(qū)處。
20.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中所述至少一個多孔薄膜包括多孔納米結晶硅。
21.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中所述至少一個多孔薄膜包括多孔多晶硅。
22.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中所述襯底包括一個上襯底部件，其中形成有所述多個上微流體通道；以及一個下襯底部件，其中形成有所述至少一個下微流體通道；組裝時，所述上襯底部件和所述下襯底部件被夾在所述至少一多孔硅襯底的周圍。
23.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中所述多孔硅薄膜表現(xiàn)出傳感特性，其響應曝露于一種或多種特定溶質和/或分析物中而導致光學和電氣特性中至少一個產(chǎn)生變化。
24.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中所述傳感特性包括光學特性的變化，且所述裝置進一步包括一個光源，用以將光引導至所述多孔薄膜；以及一個檢測器，用以接收所述多孔硅薄膜反射的和/或發(fā)出的光的一部分，以檢測所述多孔薄膜的光學特性的變化。
25.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中所述傳感特性包括電氣特性，且所述襯底進一步包括可操作地耦合至所述多孔薄膜的微電子線路。
26.一種裝置，其包括一個襯底，其中限定著形成于所述襯底中的多個上微流體通道，每個上微流體通道具有一個第一端和一個第二端，所述第二端聚集于一個交點處；一個形成于所述襯底中的下微流體通道，其具有一個位于所述交點下方的第一端；以及一個多孔薄膜，其位于所述上微流體通道和所述下微流體通道之間且靠近所述交點，以在所述上微流體通道和所述下微流體通道之間形成一個半透屏障。
27.根據(jù)權利要求26所述的裝置，進一步包括位于所述襯底中的多個貯存器，每個分別位于一個相應上微流體通道的第一端。
28.根據(jù)權利要求26所述的裝置，其中所述襯底包括一個上襯底部件，其中形成有所述多個上微流體通道；以及一個下襯底部件，其中形成有所述下微流體通道；組裝時，所述上襯底部件和所述下襯底部件被夾在所述多孔硅襯底的周圍。
29.根據(jù)權利要求26所述的裝置，其中所述至少一個多孔薄膜包括多孔納米結晶硅或多孔多晶硅中的一個。
30.根據(jù)權利要求26所述的裝置，其中所述多孔薄膜表現(xiàn)出傳感特性，其響應曝露于一種或多種特定溶質和/或分析物中而導致光學和電氣特性中至少一個產(chǎn)生變化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微流體裝置，其包括集成多孔襯底/傳感器，用以檢測目標生化分子和化合物。一方面，多個上微流體通道和下微流體通道分別被限定在一個襯底的其中一半處，組裝時，兩者被夾在一個多孔薄膜的周圍。另一方面，所述上通道和所述下通道被形成，以致一部分的下通道會通過一部分的上通道下方，構成一跨通道區(qū)，其中所述薄膜位于所述兩個通道之間。在各個實施例中，一個或多個薄膜位于由一個或多個上通道和下通道所限定的對應的跨通道區(qū)附近。所述多孔薄膜還具有傳感特性，因而可產(chǎn)生光學和/或電子特性的變化。因此，本裝置可進一步包括測量所述變化的儀器或檢測設備，例如光學式檢測器和電子儀器。
文檔編號B82B3/00GK1678398SQ03820921
公開日2005年10月5日 申請日期2003年9月5日 優(yōu)先權日2002年9月12日
發(fā)明者山川峰雄, J·?？? S·陳, N·桑德拉拉珍 申請人:英特爾公司