利用流孔封閉膜的薄膜閥裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制流體的流動(dòng)或流量的利用流孔封閉膜的流孔的開閉控制裝置，更具體涉及一種通過熱源發(fā)生裝置熔化流孔封閉膜而對流孔及流路進(jìn)行開閉的薄膜閥裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前為止，大部分用于探測流體內(nèi)少量的分析物的臨床診斷分析裝置設(shè)計(jì)有多重樣本準(zhǔn)備裝置及自動(dòng)化試劑添加裝置，并且以并聯(lián)或串聯(lián)的方式設(shè)計(jì)有用于分析無數(shù)試樣的裝置，從而改善了效率性及經(jīng)濟(jì)效益。這種自動(dòng)化試劑準(zhǔn)備裝置及自動(dòng)化分析器往往集成于單一薄膜裝置。這種形態(tài)的薄膜型臨床試驗(yàn)分析器能夠在一個(gè)小時(shí)內(nèi)以自動(dòng)或半自動(dòng)的方式使用少量的樣本和試劑正確完成數(shù)百種分析。但是，這種薄膜型分析器必須具備將上述樣本或試劑(酶及緩沖溶液)自動(dòng)提供到薄膜型分析器上的所希望的位置上的閥，但由于其設(shè)計(jì)復(fù)雜，具有很難實(shí)現(xiàn)薄膜化的問題。因此，為克服這種問題，迫切需要一種適于薄膜型分析器的薄膜閥。
[0003]—般情況下，作為薄膜基底使用的⑶和DVD是從12cm的聚碳酸酯基板、反射金屬層及保護(hù)漆涂層形成標(biāo)準(zhǔn)光盤。DVD、⑶及⑶-ROM的格式是以IS09660工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)描述的。聚碳酸酯基板是具有光學(xué)質(zhì)量的透明的聚碳酸酯。DVD及⑶的數(shù)據(jù)層是聚碳酸酯基板的一部分，數(shù)據(jù)在注射成型工藝過程中通過壓模(stamper)被刻成一連串的凹入(pit)形態(tài)。這種聚碳酸酯基板可變形改造成診斷及探測如能量盤之類的流體內(nèi)少量的物質(zhì)的薄膜形態(tài)的分析裝置，在這種情況下，注射成型工藝過程中光盤表面有可能形成流體能夠流動(dòng)的流路(channel)及能夠儲(chǔ)存緩沖(buffer)溶液的腔室(chamber)，而不是形成凹入形態(tài)。最終將疊層了多張光盤的多層盤(mult1-layered disc) 一體地結(jié)合，從而能夠制造能量盤。
[0004]這種能量盤需具備能夠有效地控制形成于能量盤內(nèi)的流路的流體的流動(dòng)及流量的薄膜閥。
[0005]下面，具備薄膜閥與生物芯片集成為一體的光盤或執(zhí)行生物或化學(xué)工序的光盤，以及控制和驅(qū)動(dòng)所述光盤的控制部的裝置叫作‘薄膜閥裝置’，其中生物芯片是指用于變形改造所述普通的CD-ROM、DVD等的光盤以診斷及探測流體內(nèi)少量的物質(zhì)的、如芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip)、蛋白質(zhì)芯片及DNA芯片等的芯片，其中執(zhí)行生物及化學(xué)工序的光盤是用于集成薄膜閥以診斷及探測流體內(nèi)少量的物質(zhì)的光盤。
[0006]歐洲專利‘Disc for centrifuge’ (GB1075800，publicat1n date 1967 年 7 月12日)公開了一種利用離心式將通過注入到光盤上的注入口的流體試料向光盤表面進(jìn)行移動(dòng)的裝置。而且，歐洲專利 ‘Separating Disks for centrifuge’(3335946，April 12，1965)公開了一種利用離心力將注入到光盤上的注入口的流體試料在流路和腔室進(jìn)行移動(dòng)來分離試料的裝置。但是，這些發(fā)明沒有克服閥的薄膜化問題，因此無法精密控制流量。
[0007]而且，利用電磁的閥是通過受磁場的力而運(yùn)動(dòng)的缸體或柱塞對流路進(jìn)行開閉。為確保使這種缸體或柱塞運(yùn)動(dòng)的磁力強(qiáng)度，需具備適當(dāng)大小的鐵素體磁心磁芯(ferritecore)及卷取該鐵素體磁心的線圈，而且為了使所述缸體和柱塞運(yùn)動(dòng)，在打開和關(guān)閉(onand off)閥時(shí)需消耗很大的電力。因此，這種利用電磁的閥由于電磁本身的大小，不僅不可能構(gòu)成薄膜型閥，由于耗電大導(dǎo)致熱產(chǎn)生，從而產(chǎn)生很多問題，因此不適合用作薄膜型閥。
[0008]這種利用電磁的閥在美國專利‘Electromagnet Ball valves’ (3628767)和論文 ^an optimized electromagneticalIy activated micro ball valve, ProceedingsSensor.Vol.2，405-408，1999) ’ 當(dāng)中已經(jīng)詳細(xì)例示過了。
[0009]而且，在利用毛細(xì)管突破閥(capillary burst valve)的美國專利‘Integratedmicrofluidic disc’ (6812457)中已經(jīng)例示過了，其中當(dāng)流體遇到從寬度小的流路變成寬度大的流路的邊界或從親水性表面變化到疏水性表面的邊界的情況下，capillary burstvalve在光盤的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到特定臨界旋轉(zhuǎn)速度之前，即使產(chǎn)生離心力，流體也不會(huì)流出而保持原樣，一旦超過臨界旋轉(zhuǎn)速度，流體就會(huì)全部流出。
[0010]這種capillary burst valve可通過調(diào)節(jié)或組合流體流出的流路的寬度、形態(tài)、表面條件等，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度而獨(dú)立地控制各閥。但是，由于打開capillary burst valve的臨界旋轉(zhuǎn)速度很小，在具有高速旋轉(zhuǎn)過程的應(yīng)用中無法使用，若無法實(shí)現(xiàn)速度的精密控制，閥在無意中會(huì)被打開，由于為了獨(dú)立控制而設(shè)置的旋轉(zhuǎn)速度之間的差別小，獨(dú)立控制的閥的數(shù)量越多，就越需要旋轉(zhuǎn)速度的精密控制。
[0011]而且，即使能夠?qū)崿F(xiàn)速度的精密控制，由于在制造光盤的過程中出現(xiàn)變數(shù)，臨界旋轉(zhuǎn)速度有可能根據(jù)不同的光盤而不同，最終會(huì)降低對閥進(jìn)行控制的再現(xiàn)性。而且，由于capillary burst valve基本不具備密封(sealing)結(jié)構(gòu)，會(huì)出現(xiàn)蒸發(fā)問題，因此存在很難長時(shí)間保管的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012](一)要解決的技術(shù)問題
[0013]本發(fā)明是為了解決上述問題，提供一種利用流孔封閉膜的薄膜閥裝置，其中流孔封閉膜是在用薄膜膠粘帶接合多層盤的期間，在流孔部位通過黑色隔膜層(membranelayer)形成流孔封閉膜，然后利用激光束的熱將所述流孔封閉膜進(jìn)行熔化而開放流孔。
[0014](二)技術(shù)方案
[0015]為實(shí)現(xiàn)如上所述目的而提供的本發(fā)明的薄膜閥裝置，其特征在于，所述薄膜膠粘帶的流孔封閉膜是吸收由激光束產(chǎn)生的能量而散熱的多數(shù)微細(xì)散熱粒子一同包含在涂料中而被涂布的薄膜膠粘帶或涂布黑色涂料的薄膜膠粘帶。
[0016]由于黑色涂料的光吸收率高，容易被激光束所加熱。
[0017]通過所述激光束的照射(illuminat1n)而發(fā)熱的多數(shù)微細(xì)散熱粒子會(huì)恪化所述黏合劑。
[0018]優(yōu)選地，所述微細(xì)散熱粒子至少是在鐵磁性物質(zhì)、磁性流體(Magnetic Fluid)或金屬氧化物中選擇的一種粒子的形態(tài)。
[0019]優(yōu)選地，所述鐵磁性物質(zhì)的成分中包括由在Fe、N1、Cr及其氧化物組成的組中選擇的至少一種。
[0020]優(yōu)選地，所述金屬氧化物是在由氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈦(T12)、三氧化二鉭(Ta2O3)、氧化鐵(Fe2O3)、四氧化三鐵(Fe3O4)及氧化鉿(HfO2)組成的組中選擇的。
[0021]所述磁性流體優(yōu)選為膠體(Colloid)狀液體，使液體通過使用超微粒子(Inm?10nm)鐵磁性物質(zhì)粉末，并且利用如脂肪酸等的表面活性劑(Surfactant)帶磁性。
[0022]所述薄膜膠粘帶優(yōu)選用于單面膠帶、兩面膠帶或膠粘帶的黏合劑，黏合劑可采用如熱溶性(hot melt)、娃、橡膠、改性娃、丙稀酸乙稀基(acrylic)、聚酰胺(ployamide)、聚稀經(jīng)(polyolefin)、聚四氟乙稀、滌給(polyester)、環(huán)氧樹脂、紫外光固化膠粘劑(UVcurable adhesive)、UV黏合劑、熱塑樹脂、凝膠(gel)、錯(cuò)(wax)等的材料。
[0023]—般情況下，針對所述單面膠帶或兩面膠帶，將如紙(paper)、乙烯基、聚酯薄膜(polyester film)、聚乙稀薄膜(Polyethylene film)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET，polyethylene terephthalate)薄膜及其他合成材料等的隔膜(membrane)的兩個(gè)面或一個(gè)面用特殊的黏合劑(an adhesive ；a gluing agent)進(jìn)行了表面處理，而且，根據(jù)所需條件，可選擇使用具有高的密封性、緩沖性、減振性、耐沖擊性、耐熱性、吸附性、粘著力等特征的黏合劑材料。
[0024]本發(fā)明的另一個(gè)方面，其特征在于，所述薄膜膠粘帶的流孔封閉膜是采用了黑色隔膜的薄膜膠粘帶。
[0025]黑色隔膜由于光吸收率高，容易被激光束加熱。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，所述黏合劑優(yōu)選為熱溶性膠帶或熱固膠帶(thermosetting tape)或熱塑膠帶(thermoplastic tape)。
[0027]所述凝膠優(yōu)選為聚丙稀酰胺(polyacrylamide)、聚丙稀酸酯(polyacrylates)、聚甲基丙稀酸酯(polymethacrylates)。
[0028]所述熱塑樹脂優(yōu)選為環(huán)烯烴共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙稀(PS)、聚甲醛(POM)、全氟烷氧基樹脂(PFA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚砜(PSU)及聚偏氟乙烯(PVDF) ο
[0029]所述錯(cuò)優(yōu)選為石錯(cuò)(paraffin wax)、合成錯(cuò)(synthetic wax)、微晶錯(cuò)(微晶錯(cuò))。
[0030]本發(fā)明的另一個(gè)方面，其目的在于提供一種利用流孔封閉膜的薄膜閥裝置，該薄膜閥裝置包括:一個(gè)以上的腔室，能夠儲(chǔ)存生物學(xué)或生化學(xué)分析所需的流體；流路，連接所述腔室；分析位置(assay site)或生化學(xué)反應(yīng)腔室，用于執(zhí)行試料和生物或生化的反應(yīng)；流孔，設(shè)置在所述流路的中間且連接在所述流路；薄膜閥，設(shè)置有用于開閉所述流孔的流孔封閉膜，并且所述腔室、流路、分析位置、生化學(xué)反應(yīng)腔室、流孔以及薄膜閥集成于可旋轉(zhuǎn)的光盤的主體。
[0031]在本發(fā)明的說明書中，生物學(xué)或生化學(xué)反應(yīng)是指根據(jù)兩個(gè)生物物質(zhì)之間的特異性結(jié)合(specific binding)反應(yīng)或配體-受體(ligand-receptor)反應(yīng)或抗原-抗體反應(yīng)或免疫學(xué)反應(yīng)或DNA雜交(hybridizat1n)反應(yīng)或生化學(xué)(b1chemical)反應(yīng)或者由反應(yīng)引起的三維結(jié)構(gòu)的變化。
[0032]所述生化學(xué)反應(yīng)是對DNA進(jìn)行加熱來執(zhí)行核酸擴(kuò)增，具體包括對包含在如血液、病毒、生物物質(zhì)或細(xì)菌等的試料內(nèi)的DNA或RNA等進(jìn)行分析的反應(yīng)。
[0033]本發(fā)明的薄膜閥裝置適合于應(yīng)用了 ELISA/CLISA分析方法的芯片實(shí)驗(yàn)室、應(yīng)用了迅速測定(Rapid test)方法的芯片實(shí)驗(yàn)室或用于副溶血性弧菌的檢查、殘留抗生素的檢查、殘留農(nóng)藥的檢查、污水(polluted water)內(nèi)的重金屬的檢查、轉(zhuǎn)基因食品的檢查、食物過敏的檢查、污染物質(zhì)的檢查、大腸菌及沙門氏菌等細(xì)菌的檢查、親子確認(rèn)、肉類及原產(chǎn)地的鑒別檢驗(yàn)的芯片實(shí)驗(yàn)室等的用于診斷及探測流體內(nèi)的少量的生物物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)的分析裝置。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，上述細(xì)菌檢查優(yōu)選為大腸菌、0157菌、綠膿菌、金黃色葡萄球菌、弧菌、沙門氏菌的檢查。
[0035]根據(jù)本發(fā)明，上述殘留農(nóng)藥檢查優(yōu)選為野生菜或蔬菜、水果中含有的農(nóng)藥中用量最多的有機(jī)磷系、氨基甲酸酯類殺蟲劑的檢查。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，其特征在于，上述生物物質(zhì)是從DNA、低核苷酸、RNA、PNA、配體(ligand)、受體(receptor)、抗原、抗體、牛奶、尿液、唾液(saliva)、頭發(fā)、農(nóng)作物及蔬菜樣本、肉類樣本、魚類樣本、鳥類樣本、污水(被污染的水)、牲畜樣本、食材、食物樣本、口腔細(xì)胞、活組織樣本、唾液、精液或蛋白質(zhì)(Protein)或活體物質(zhì)中選擇的一種以上的物質(zhì)。
[0037]上述食材指的是制作食物用的材