復合塑料制品制造技術

本發明專利技術提供復合塑料制品及其制造方法。所述制品可以是具有流體導管的流體或微流體裝置，裝置任選地具有對流體導管中的流進行調控的氣動導管。所述制品包括第一襯底，該第一襯底涂覆了含有或者已在其上引入了活性基團的材料層。例如，襯底可以是以其上已引入羥基的氧化物或硅氧烷涂覆的塑料。這些制品共價結合至其他制品，所述其他制品在它們的表面上包含活性基團，例如經處理而具有硅烷醇基的聚硅氧烷。某些制品表面具有不結合至其他零件的特定位置。例如，可以在結合之前從這些位置清除涂層。這樣的位置可以用作各種裝置的功能元件，比如微流體裝置的閥門中的閥座。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】復合塑料制品交叉引用本申請要求于2009年12月I日提交的美國臨時申請61/265，579和于2010年8月27日提交的美國臨時申請61/337，635以及于2010年11月18日提交的美國序列號12/949, 623的申請日的權益，這些申請全部通過引用而整體并入本文。聯邦科研資助聲明 無。
技術介紹
Mathies等人(美國專利公開2004-0209354，2004年10月21日)描述了一種微流體結構，包括包含氣動通道的第一表面；包含流體通道的第二表面；以及位于第一表面與第二表面之間的彈性體膜，從而使得對氣動通道施加壓力或真空導致膜偏斜從而調節流體通道中的流體流。該專利還描述了通過在裝配之前于紫外線臭氧清潔器中清潔晶片和PDMS膜而將晶片結合至PDMS層的方法。此類裝置的流體導管中的流體流可通過導管中的隔膜閥來調控，所述隔膜閥包含讓彈性體膜居于其上的閥座。當與閥座相接觸時，彈性體膜阻斷流體流通過流體導管。當與閥座脫離接觸時，存在允許流體穿過閥門流通的通路。Mathies等人(同上)指出，所述裝置可具有玻璃塑料或聚合物表面。Anderson等人(Nucleic Acids Res. 2000年6月15日；28(12) E60)描述了一種使用超聲波焊接或膠粘劑而結合在一起的塑料裝置。Samel ( “Novel Microfluidic Devices Based On AThermally Responsive PDMS Composite,，，School of Electrical Engineering, RoyalInstitute of Technology, Stockholm. Sweden, 2007 年 9 月 7 日)討論了使用抗粘附圖案來選擇性地將襯底與PDMS結合。Jovanovich等人(W0 2008/115626,2008年9月25日)描述了由塑料組件制成的微流體芯片。該文獻除涉及使用無基材膠帶(transfer tape)或其他膠粘劑來結合塑料部件。
技術實現思路
在一個方面中，本專利技術提供一種制造裝置的方法，包括a)提供塑料襯底，其包括涂覆有含輕基材料的表面；b)提供彈性襯底，其包括含有表面娃燒醇基的表面；以及c)使塑料襯底的表面上的羥基與彈性襯底的表面上的硅烷醇基反應，其中塑料襯底共價結合到彈性襯底。在一個實施方式中，該方法還包括d)提供第三襯底，其包括含有羥基的表面；以及e)使第三襯底的表面上的羥基與彈性襯底的第二表面上的硅烷醇基反應，其中第三襯底共價結合到彈性襯底的第二表面。在另一實施方式中，第三襯底包含涂覆有含羥基材料的塑料。在又一實施方式中，第三襯底包含玻璃或半導體材料(例如，硅或鍺)。在另一實施方式中，反應包括將塑料襯底的表面與彈性襯底的表面相接觸，并且對接觸面施加壓力和/或高于周圍環境的溫度。在又一實施方式中，塑料襯底包含碳基聚合物。在另一實施方式中，彈性襯底包含聚硅氧烷。在又一實施方式中，聚硅氧烷包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在另一實施方式中，材料包含氧化物。在又一實施方式中，氧化物為金屬氧化物(例如，氧化鋁或氧化鈦)或者半導體氧化物(例如，氧化硅或氧化鍺)。在另一實施方式中，材料包含覆蓋有鈦層的鉻層。在又一實施方式中，材料包含硅氧烷。在另一實施方式中，通過使材料暴露于紫外線臭氧或氧等離子體而在塑料襯底表面上引入羥基。在又一實施方式中，提供塑料襯底包括提供塑料襯底并用可在其上引入羥基的材料來涂覆該塑料襯底的表面。在另一實施方式中，通過選自下組的方法來實現涂覆是化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、分子氣相沉積(MVP)、通過熱解反應的化學沉積、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、自裝配單層(SAM)的沉積、物理氣相沉積(PVD)、應用液體(例如，在表面上噴涂、浸潰、流淌液體或者通過刀刃涂覆)、使用光刻膠圖案化的掩模、活化-鈍化方法和印刷術。在又一實施方式中，通過使材料暴露于紫外線臭氧或氧等離子體而在彈性襯底表面上引入硅烷醇基。在另一實施方式中，通過使材料暴露于紫外線臭氧或氧等離子體而在第三襯底表面上引入羥基。在又一實施方式中，塑料襯底包括至少一個包含中斷物的導管，并且在至少一個選定位置包含所述中斷物的表面。在另一實施方式中，導管被包含在塑料襯底表面上的壓痕之中。在又一實施方式中，塑料襯底或第三襯底中之一被配置成流體層，該流體層包含多個流體導管，所述多個流體導管包含發揮閥座功能的中斷物，其中閥座不結合到彈性層。在另一實施方式中，塑料襯底或第三襯底中的另一個被配置成致動層，其包含至少一個致動導管，該致動導管被配置用于向與至少一個閥座相對的彈性層傳遞正壓或負 壓。在又一實施方式中，該方法包括在與彈性層相結合之前在閥座上清除涂層材料或者中和羥基。在另一實施方式中，通過消融或剝離過程來清除涂層。在又一實施方式中，閥座相對于流體層表面凹進，其中凹部阻止了閥座與彈性層之間的結合。在另一實施方式中，第三襯底包含涂覆了含羥基材料的碳基塑料。在又一實施方式中，流體層包含與流體導管相通的端口，并且致動層包含與致動導管相通的端口。在另一實施方式中，流體層包含多個層，其中外層包含通過內層中的鏜孔與彈性層相通的流體導管。在又一實施方式中，該方法包括通過壓花、蝕刻、磨蝕或者注塑成型而向塑料襯底的表面中引入至少一個凹部。在另一實施方式中，塑料襯底的表面上的選定位置不結合到彈性襯底。在另一方面，本專利技術提供一種裝置，該裝置包括塑料襯底，該塑料襯底包括(I)涂覆有材料的表面；以及(2)彈性襯底，該彈性襯底包括表面，其中上述兩個表面通過甲硅烷氧基鍵結合在一起。在一個實施方式中，該裝置還包括第三襯底，該第三襯底包括通過甲硅烷氧基鍵結合到彈性襯底反面的表面。在另一實施方式中，用于涂覆塑料襯底的材料包含氧化物或硅氧烷，并且彈性層包含聚硅氧烷。在又一實施方式中，上述多個表面在至少一個選定位置上不結合在一起。在又一方面，本專利技術提供一種微流體裝置，其包括流體層、致動層以及夾在它們之間的彈性層，其中流體層和致動層通過甲硅烷氧基鍵共價結合到彈性層，并且其中流體層包含由不結合到彈性層的閥座所中斷的多個流體導管，而致動層則包含至少一個致動導管，所述致動導管被配置用于向與至少一個閥座相對的彈性層傳遞正壓或負壓；并且流體層和致動層中之一或二者都包括涂覆有共價結合至彈性層的材料的塑料襯底。在一個實施方式中，甲硅烷氧基鍵包含硅氧烷鍵。在另一實施方式中，甲硅烷氧基鍵通過金屬來結合。在又一實施方式中，流體層和致動層中的每個層包含塑料襯底，該彈性襯底涂覆有共價結合至彈性層的材料。在另一實施方式中，流體層包括涂覆有所述材料的塑料。在又一實施方式中，致動層包括涂覆有所述材料的塑料層。在另一實施方式中，聚合物為聚碳酸酯、烯烴共聚物(COC)(例如，Zeonor)、環烯烴共聚物(COP)、丙烯酸樹脂、液晶聚合物、聚甲氧基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚丙烯或者聚硫醇。在又一實施方式中，所述材料包含選自金屬氧化物(例如，氧化鋁或氧化鈦)和半導體氧化物(例如，氧化硅或氧化鍺)的氧化物。在另一實施方式中，所述材料包含聚硅氧烷。在又一實施方式中，所述材料不在閥座處暴露于彈性層。在另一實施方式中，閥座從流體層的表面凹進。在本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：博里斯·科布蘭，尤柳·I·布拉加，威廉·尼爾森，希澤·D·奇，埃茲拉·萬格爾德，
申請(專利權)人：英特基因有限公司，
類型：
國別省市：