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CN1678398A - 用于实时生化分子检测的具有集成多孔衬底/传感器的微流体装置 - Google Patents

用于实时生化分子检测的具有集成多孔衬底/传感器的微流体装置 Download PDF

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CN1678398A CNA038209217A CN03820921A CN1678398A CN 1678398 A CN1678398 A CN 1678398A CN A038209217 A CNA038209217 A CN A038209217A CN 03820921 A CN03820921 A CN 03820921A CN 1678398 A CN1678398 A CN 1678398A
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Abstract

本发明提供一种微流体装置，其包括集成多孔衬底/传感器，用以检测目标生化分子和化合物。一方面，多个上微流体通道和下微流体通道分别被限定在一个衬底的其中一半处，组装时，两者被夹在一个多孔薄膜的周围。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会通过一部分的上通道下方，构成一跨通道区，其中所述薄膜位于所述两个通道之间。在各个实施例中，一个或多个薄膜位于由一个或多个上通道和下通道所限定的对应的跨通道区附近。所述多孔薄膜还具有传感特性，因而可产生光学和/或电子特性的变化。因此，本装置可进一步包括测量所述变化的仪器或检测设备，例如光学式检测器和电子仪器。

Description

用于实时生化分子检测的具有集成多孔衬底/传感器的 微流体装置
技术领域
本发明一般涉及微流体装置，特别是涉及但不限于，用于过滤和检测生物和/或化学分子的、具有带集成传感器的多孔薄膜的微流体装置。
背景技术
随着微芯片制造技术的范围持续地扩大，已经产生一种与被称为微流体装置的微型机件有关的新技术。经过不断的研发，微流体装置已经可运用于各种情形中，所述装置通常包括微型化的贮存器、泵、阀、过滤器、搅拌器、反应箱、以及连接所述微型组件的毛细网络。例如，可将微流体装置设计成能够实施数百项作业(例如混合、加热、分离)而没有人为干预，以在一个微仪器中实施数种反应和分析。在一些情况中，微流体装置可作为空气毒素检测器；犯罪调查员的快速DNA分析器；和/或加速药品开发的新验药剂。
近年来，研究人员发现可以制造多孔衬底(例如纳米结晶硅(nanocrystalline silicon))，以检测特定的生化结构。例如，研究人员已经开发出可用于检测十亿分之一等级(ppb)的TNT和二硝基甲苯的多孔衬底(参看http：//chem-faculty.ucsd.edu/sailor)。
虽然此类微流体装置和传感衬底的应用实际上并无限制，但是将部分微型组件集成到微流体系统中在技术上相当困难，因而限制了单个装置或组合装置可完成的功能范围。具体地，当前的微流体系统并不能恰当地将一个尺寸分离(size-separating)(或滤除)过滤器集成到一个微流体芯片中。因此，通常必须在外部包装的多孔媒体或基于聚合物的纳米孔(nanopore)薄膜中来实行分离作业，从而提高了实施分析或其它技术时的污染风险，且增加了额外的复杂度以及人为干预。而且，传感衬底也未被集成到芯片或类似元件中。
附图说明
附图中，在本发明的非限制性、非排他性的实施例的所有视图中，相同的元件符号代表相同的部件，其中：
图1a-图1f是根据本发明实施例的微流体装置的各种视图，其中图1a和图1b是立体分解图，图1c是对应于剖切线1c-1c的剖面图，图1d是等视轴虚线图，图1e是包含复合剖面的等视轴图，以及图1f是包含切线1c-1c的俯视图；
图2a-图2e是根据本发明实施例的微流体装置的各种视图，其中图2a与2b是立体分解图，图2c是等视轴虚线图，图2d是包含切线2e-2e的俯视图，以及图2e是对应于切线2e-2e的剖面图；
图3a-图3e是根据本发明实施例的微流体装置的各种视图，其为图2a-图2e所示实施例的变形，其中图3a与图3b是立体分解图，图3c是等视轴虚线图，图3d是包含切线3e-3e的俯视图，以及图3e是对应于切线3e-3e的剖面图；
图4a-图5e是根据本发明实施例的微流体装置的各种视图，其中采用一个多孔衬底/传感器阵列，其中图4a是立体分解图，图4b是等视轴装配图，图4c是包含切线4d-4d和4e-4e的俯视图，图4d是对应于切线4d-4d的剖面图；以及图4e是对应于切线4e-4e的剖面图；
图5a-图5e是根据本发明实施例的微流体装置的各种视图，其是图4a-图4e所示实施例的变形，其中采用单个多孔衬底/传感器，其中图5a为立体分解图，图5b是等视轴装配图，图5c是包含切线5d-5d与5e-5e的俯视图，图5d是对应于切线5d-5d的剖面图；以及图5e为对应于切线5e-5e的剖面图；
图6a-图6e是根据本发明实施例的微流体装置的各种视图，其中有多个上通道于一交点处会合，其中图6a与图6b是立体分解图，图6c是等视轴虚线图，图6d是包含切线6e-6e的俯视图；以及图6e是对应于切线6e-6e的剖面图；
图7a是制造根据本发明实施例的多孔薄膜的流程图；
图7b是制造根据本发明另一实施例的多孔薄膜的流程图；
图8a-图8c是光学传感设备的各种视图，其用于检测对应于图1a-图1f实施例的多孔薄膜/传感器的光学特性变化，其中示出了所述衬底的内部容积；
图9a-图9c是光学传感设备的各种视图，其用于检测对应于图4a-图4e实施例的多孔薄膜/传感器的光学特性变化，其中示出了所述衬底的内部容积；以及
图10是用于检测多孔薄膜/衬底的电气特性变化的本发明一个实施例的原理图。
具体实施方式
本文详细说明了一种用于分子筛选、计量和分离的具有集成多孔硅(porous-silicon)薄膜微流体装置的多个实施例，以及用以制造和使用所述微流体装置的多种方法。在下文的说明中，将提供各种特定的细节，例如各种系统组件的标识，以便彻底地了解本发明的实施例。然而，本领域技术人员将会意识到，即使缺少一个或多个特定细节，甚至利用其它方法、组件、材料等亦可实现本发明的实施例。在其它实例中，为避免混淆本发明各个实施例的方案，公知的结构、材料或操作并未被示出或描述。
整个说明书中所提及的“一个实施例”或“实施例”是指结合该实施例所述的特定特征、结构、或特性被包含于本发明的至少一个实施例中。因此，整个说明书中各处所出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并非全部都代表相同的实施例。此外，所述特定特征、结构、或特性还可以任何合适的方式结合于一个或多个实施例中。
综上所述，本发明的实施例提供了一种微流体装置，其具有至少一个集成多孔硅薄膜，以从被导入所述微流体装置的流体流中来筛选、计量、和/或分离分子成分。根据前面的叙述以及所附的权利要求，并且结合附图来理解所述的详细说明与讨论，所述实施例的其它特点将会非常清楚。
图1a-图1f所示的是根据本发明的一个实施例的微流体装置100。微流体装置100包括一个平台衬底102，其中形成有上微流体通道104和下微流体通道106。所述上微流体通道和所述下微流体通道被定向，以致所述上通道在一个“交叉通道”区108跨越所述下通道。多孔衬底110位于靠近此交叉通道区处的所述上通道和所述下通道之间。如下文将进一步详细说明的，所述多孔衬底110包括多个孔，部分流体(例如液体与气体)的分子可通过所述孔，但是其它分子则无法通过。
在各个实施例中，贮存器可能会被连接至所述上通道和/或所述下通道的一端或两端。例如，在所示的实施例中，输入和输出贮存器112和114分别被连接于上通道104的输入端和输出端，而输入和输出贮存器116和118则分别被连接于下通道106的输入端与输出端。一般来说，人们希望液体可按特定方向流经每个上通道和下通道。有鉴于此，在一个实施例中，所述输出贮存器的深度会延伸至所述通道深度之下。因此，当将液体添加至所述输入贮存器中时，其便会经由所述通道流至所述输出贮存器。代替所述输出贮存器或除了所述输出贮存器之外，也可提供用于所述上通道和所述下通道的相应的出口路径(未示出)。
一般地，所述平台衬底包括上下两半部分，两者被夹在一个或多个多孔薄膜/传感器的周围。例如，如图1E和图1F所示，所述平台衬底包括一个上衬底部件120和一个下衬底部件122。如图1F所示，上微流体通道104位于所述上衬底部件中，下微流体通道106位于所述下衬底中。在一个实施例中，输入和输出贮存器116和118以及输出贮存器114的下方部116B、118B与114B分别位于所述下衬底部件中，而相应的通孔112A、114A、116A、118A位于所述上衬底部件中。一般地，组装时，所述上衬底部件和所述下衬底部件被夹在所述多孔薄膜110的周围。因此，在所述上衬底部件或所述下衬底部件中形成一个凹进部分，组装时该凹进部分用于放入所述多孔薄膜。例如，在所示的实施例中，在上衬底部件120中便限定了一个凹进部分124。
图2a-图2e所示的是一个单一“直流型(flow-through)”微流体装置200的实施例。在一个实现方式中，第一反应物流体流入输入贮存器212并流入上通道204。同时，第二反应物流体流入输入/输出贮存器214并流入下通道206。然后所述第一与第二反应物的一部分流过多孔薄膜210中孔，并混合产生反应。按照与上文所述相类似的方式，所述多孔薄膜会响应特定的化学反应，改变光学或电气特性，从而使所述化学反应被检测到。
在图2a-图2e所示实施例的另一种实现方式中，单一流体被输入至输入贮存器212并流入上通道204。接着，部分流体通过多孔薄膜210并流入通道206。然后流经所述多孔薄膜的部分流体会被收集在输入/输出贮存器214中。在该实施例中，按照与上文所述类似的方式，所述流体会导致所述多孔薄膜的光学和/或电气特性产生变化。
在一个实施例中，微流体装置200包括一个三件式装配件，其包括一个上衬底部件220和一个下衬底部件222，两者被夹在多孔薄膜210的周围。如前所述，可在所述上衬底部件或所述下衬底部件中形成一个凹进部分以接收所述多孔薄膜，例如在上衬底部件220中限定一个凹进部分224。
图3a-图3e示出了一个微流体装置200A，其结构与微流体装置200基本类似。两个装置之间的主要差异在于微流体装置200A包括一出口端口230而不是一个输入/输出贮存器214。含有此变化的修改已示于上衬底部件220A和下衬底部件222A中。
图4a-图4e示出了根据本发明另一实施例的微流体装置300。微流体装置300在上衬底部件320中形成有多个上通道304A、304B、304C，并且在下衬底部件322中形成有多个下通道306A、306B、306C。可选地，还可提供多个输入贮存器312n(a-c)及316n，以及输出贮存器314n及318n。在一个实施例中，按照与前文所述类似的方式，在上衬底部件320的相应凹进部分(未示出)中放置多个多孔薄膜310。在另一实施例则可能使用单个的多孔薄膜310A，如图5a-图5e中的微流体装置500A所示。另一种选择是，在制造所述单个多孔薄膜时可使其包含多个多孔区段，例如被配置在一个阵列中的正方形区段或矩形区段(未示出)。
图6a-图6e示出了根据本发明另一实施例的微流体装置600。所述装置包括一个上衬底部件620，其中形成有三个上通道604A、604B、604C。可选地，可在每个通道604A-604C的输入端处放置输入贮存器112，而所述通道的输出端则交会于交点611处。所述装置进一步包括一个下衬底部件622，其中则形成单个下微流体通道606，其中所述下衬底的结构与微流体装置150的下衬底部件164的结构类似。还可提供一个输出贮存器616，以收集要离开所述下微流体通道的流体。所述装置进一步包括位于上衬底部件620内凹进部分624中的多孔薄膜610，其中所述凹进部分位于靠近交点611处。
通常可以下面的方式来使用微流体装置600。可在所述上微流体通道604的输入端处接收(例如透过输入贮存器612A-612C)相应的流体反应物。然后所述流体反应物可在交点611处混合，这会引起一个化学反应。所生成的反应化合物的一部分将会流入多孔薄膜610的孔中，从而造成所述多孔薄膜的光学和/或电气特性的潜在变化。可以通过下面所述的方式来测量这种特性变化。
多孔薄膜制造与特征
根据一个方案，所述多孔薄膜包括一个多孔结构，其可用于过滤、计量、和/或分离化学和/或生物分子。一般来说，多孔薄膜可被制造为在选定方向中其孔隙率最大。而且，在下述整个制造过程中，孔尺寸可从数纳米调整至数微米，从而使其能够过滤、计量、以及分离目标生化分子。
一般地，可通过可形成纳米和微米多孔结构的各种材料来制造所述多孔薄膜及多孔薄膜/传感器。例如，此类材料包括(但不限于)单晶多孔硅(PSi)、多孔多晶硅(PPSi)、多孔二氧化硅、沸石、光阻材料、多孔晶体/聚合体等。典型地，所述多孔薄膜被用于分子分离和/或分子(生物)反应媒介，对过程、分子、流体、反应状态等进行内部实时检测/监视。
在一个实施例中，多孔硅被用作多孔薄膜。多孔硅使一种在HF(氢氟酸)存在的环境中利用静电、化学、或光化学蚀刻过程制备的性能优良的材料(A.G.Cullis et al.，Appl.Phys.1997，82，909)。通常可在硅层中利用电化学蚀刻或染色蚀刻来将多孔硅制为复杂的、各向异性的纳米晶体结构(参见http：//chem-faculty.ucsd.edu/sailor)。通过蚀刻条件(例如电流密度等)、衬底种类及其电化学属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 Pores：Formation，Properties，andSignificance for Advanced Luminescent Materials″，P.Schmuki，et al.，eds.Pennington，NJ：Electrochem.Soc.，1997，27)。典型的孔尺寸范围为约50埃至约10微米，硅中的孔具有极高的纵横比(约250)，绵延数毫米的距离。
另一种多孔硅则可利用电火花腐蚀法来制成(R.E.Hummel，et al.，″On the origin of photoluminescence in spark-eroded(porous)silicon″，Appl.Phys.Lett.，1993，63，2771)，结果产生从微米至纳米各种尺寸的凹凸的Si表面。可在氧化作用后利用各向异性蚀刻来制备Si纳米结构(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)。通过对化学气相沉积所沉积的微米晶体膜进行氧化，Si晶体便会被SiO钝化，形成纳米晶体结构(H.Tamura，et al.，″Origin of the green/blue luminescence from nanocrystalline silicon″，Appl.Phys.Lett.，1994，65，92)。
参考图7a的流程图，制造根据本发明的一个实施例的多孔薄膜(例如110、310等)的过程如下。首先，在方块700中，可通过电化学或染色蚀刻在一个标准厚度为约0.01～50微米的硅层中来蚀刻多孔硅，以形成多孔硅。在另一个实施例中，如方块702所示，可通过低压化学气相沉积(LPCVD)来沉积多孔多晶硅(PPSi)。通过适当的蚀刻条件(例如电流密度、电流持续时间等)、沉积条件(例如温度、压力等)以及衬底种类及其电化学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，在方块704中，可通过电研磨对PSi膜(或PPSi膜)进行物理分离，将其从所述PSi蚀刻硅或PPSi沉积硅中剥离，并悬浮在溶液中。或者，当直接沉积在一个衬底(例如硅、石英等)上时可形成PPSi膜，并且可利用各种任何标准的蚀刻技术或微加工技术来进行物理分离。然后在方块706中，将所述PSi或PPSi膜固定在接近于交叉通道区的衬底半部分内的相应凹进部分中。
在图7b所示的替代过程中，在方块708中，利用LPCVD直接将PPSi沉积在衬底凹腔上，以形成所述多孔薄膜。随后，在方块710中，在衬底中蚀刻出一个通道，其部分在所述沉积PPSi的下方通过。一般地，所述衬底可包括可在其中形成所述微流体通道的任何适当的材料(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)。
生物和化学分子/化合物的实时检测
如上所述，在各个实施例中，所述多孔薄膜也可被制造为使其除了具有过滤/筛选/分子分离功能之外，还可作为一个传感器。例如，所述多孔薄膜可被制造为使其通过利用所述基本衬底材料(例如PSi或PPSi)或通过添加传感层或通过化学掺杂及类似方法，以响应被曝露于目标流体或反应物而产生光学和/或电气特性变化。一般来说，这样的PSi或PPSi传感器机制可包括但不限于，光学干涉反射、电容调制、光致发光、光学形状双折射、声学的等。
在一个实施例中，如图8a-图8c及图9a-图9c所示，可利用光源800及光学检测器802来观察光学变化(请注意，在这些图中，为清楚起见，仅显示出被所述反应物流体所占据的体积，其亦被称为溶质及分析物。再者，为清楚起见，各组件的大小并未依比例绘制。此外，虚线与十字线代表的是所述反应所使用的不同化学或生物化合物，其中不同交叉线密度和图案描绘不同的化合物)。一般来说，光源800可包括能够产生适于检测用的光的任何装置，其可配合对应的光学检测设备或装置来检测所述多孔薄膜/传感器的光特征的变化。例如，在一个实施例中，光源800包括一个产生特定波长的光的激光光源。
取决于所述多孔薄膜/传感器的具体光学特性，可使用可见光或不可见光。就可见光波长而言，在一个实施例中，所述上衬底和所述下衬底中至少一个是透明的，其意味着所述(等)衬底对可见光产生最下衰减。在一些实例中，如果存在的话，人们可能希望使用波长位于不可见频谱(红外线)中的光。对这些波长而言，许多衬底材料都是“半透光的”，其意味着这些材料可以最小的衰减程度让具有特定不可见波长的光穿透。作为一种选择，在对于其波长被用于检测所述多孔薄膜(未示出)的光学特性变化的光为不透明的衬底中，限定各种的观察孔结构。
一般来说，取决于要观察的具体光学特性，可采用各种光学检测器。在一个实施例中，所述光学检测器包括一个适于激光干涉计的检测器。其它标准的光学检测器包括但不限于，雪崩光电二极管、各种光传感器、以及可用于测量波长、相移、和/或光能量/功率的其它装置。
所述光学检测器通常还包括内部数据记录设备，或连接至所述光学检测器的外部数据记录设备(例如数据记录器804)。另一种选择是，可使用配备数据记录卡或电子仪器接口(例如GPIB(通用仪器总线)接口)的计算机806。数据记录器可将数据存储在本地或计算机网络上，例如在由数据库或数据系统或存储区域网络(SAN)装置所控制的数据存储中。
就电气特性的变化而言，可将各种电子仪器和/或电路电耦合至所述多孔薄膜，以检测变化的情况。如上所述，可利用被放置于所述衬底中的微电子线路(例如图10中的微电子线路1000)来完成。可选地，可通过线路焊接及类似方式将所述衬底直接连接至外部电路和/或电气设备。在一个实施例中，如半导体制造技术中所常见的，可直接在所述平台衬底中制作信号调节和/或测试测量电路，如集成电路1002所示。可选地，可将此信号调节及测试测量电路设置在电子测量装置1004和/或计算机1006中。
一般来说，可针对测试中所使用的各种反应物来调整所述通道的大小以及被所述多孔薄膜占据的交叉通道反应面积的大小。可利用标准的微流体方法(例如静液压力、流体动力、电动力、电渗透、磁流体动力、声音及超音波、机械、感应电场、热感及其它已知的方法)来让所述流体或分子进行流动。所述直流型微通道结构(如图1a-图1f、图4a-图4e、图5a-图5e所示)可允许进行流速控制、流体稀释、有效的通道洗涤、且具有最小的回流。可选地，可利用标准的微流体组件及装置来阻隔其流动，用以进行整备、扩散、稀释等。对于非流入型微通道结构(如图2a-图2e、图3a-图3e、图6a-图6e所示)而言，可依照功能需求、反应物行为等来改变入口与出口的数量以及所述交叉通道区的大小。再者，可制造且使用根据图4a-图4e与图5a-图5e的实施例所述原理的大量平行结构来进行测试。在这样的实例中，每个交叉通道处的多孔薄膜可具有与下面相同或不同的功能(光学、生化、电气、声音等)：传感器/检测器、分子分离或筛选过滤器、生物反应装置(其具有表面改良纳米孔、具有固定的生物分子纳米孔、表面涂层纳米孔等)。
虽然本文已经就有限数量的实施例来说明和阐述本发明，但是，本发明可以具体实施为各种形式，而不脱离本发明实质特征的精神。所以，本文已阐述且说明的实施例(包含发明摘要中所述的)都应视为解释性的而非限制性的。本发明的范围由所附的权利要求来限定而非由前面的说明来限定，而且其包括了在所述权利要求等同物的意义和范围内的所有变化。

Claims (30)

1.一种装置，其包括：
一个衬底，其中限定着：
沿第一方向通过所述衬底的一个上微流体通道；
沿第二方向通过所述衬底的一个下微流体通道，所述下微流体通道一部分通过所述上微流体通道一部分的下方，构成一个交叉通道区；以及
一个多孔薄膜，其位于所述上微流体通道和所述下微流体通道之间且靠近所述交叉通道区，以在所述上微流体通道和所述下微流体通道之间构成一半透屏障。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多孔薄膜包括多孔纳米结晶硅。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述多孔薄膜包括多孔多晶硅。
4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一个第一贮存器，其被限定在所述衬底中，并与所述上微流体通道和所述下微流体通道中的一个以流体连通方式连接。
5.根据权利要求4所述的装置，进一步包括一个第二贮存器，其被限定在所述衬底中，并且与所述上微流体通道和所述下微流体通道中未与所述第一贮存器以流体连通方式连接的另一个以流体连通方式连接。
6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括限定在所述上微流体通道和所述下微流体通道中至少一个的反向端的相应贮存器。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述多孔薄膜表现出传感特性，其响应曝露于一种或多种特定溶质和/或分析物中而导致光学和电气特性中至少一个产生变化。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述传感特性包括光学特性的变化，且所述装置进一步包括：
一个光源，用以将光引导至所述多孔薄膜；以及
一个检测器，用以接收所述多孔硅薄膜反射的和/或发出的光的一部分，以检测所述多孔薄膜的光学特性的变化。
9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括与所述检测器以流体连通方式连接的数据收集设备，用以收集与所述多孔薄膜中的光学特性变化有关的数据。
10.根据权利要求7所述的装置，其中所述传感特性包括电气特性，且所述衬底进一步包括可操作地耦合至所述多孔薄膜的微电子线路。
11.根据权利要求10所述的装置，进一步包括一个电子测量装置，其经由所述微电子线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种或多种特定流体中时测量所述多孔硅薄膜的电气特性的变化。
12.根据权利要求11所述的装置，进一步包括与所述电子测量装置连接以进行通信的数据收集设备。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述多孔薄膜具有中等厚度，其范围从约10纳米至约50纳米。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述多孔薄膜具有多个中等直径的孔，其范围从约50埃至10微米。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述衬底包括下面其中一个：聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅、石英、聚合物、或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)衬底。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述衬底包括一个上衬底部件，其中形成有所述上微流体通道；以及一个下衬底部件，其中形成有所述下微流体通道；组装时，所述上衬底部件和所述下衬底部件会被夹在所述多孔衬底的周围。
17.一种装置，其包括：
一个衬底，其中限定着：
沿第一方向通过所述衬底的多个上微流体通道；
沿第二方向通过所述衬底的至少一个下微流体通道，所述至少一个下微流体通道的相应部分通过所述上微流体通道的相应部分的下方，以形成多个相应的交叉通道区；以及
至少一个多孔薄膜，其位于所述上微流体通道和所述下微流体通道之间且靠近所述交叉通道区，以在靠近所述多个交叉通道区的相应区域中在所述上微流体通道和所述下微流体通道之间形成一个半透屏障。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一个下微流体通道包括多个通道，而且所述多个交叉通道区实质上系被配置于一阵列中。
19.根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一个多孔薄膜包括多个多孔薄膜，每个分别位于靠近相应交叉通道区处。
20.根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一个多孔薄膜包括多孔纳米结晶硅。
21.根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一个多孔薄膜包括多孔多晶硅。
22.根据权利要求17所述的装置，其中所述衬底包括一个上衬底部件，其中形成有所述多个上微流体通道；以及一个下衬底部件，其中形成有所述至少一个下微流体通道；组装时，所述上衬底部件和所述下衬底部件被夹在所述至少一多孔硅衬底的周围。
23.根据权利要求17所述的装置，其中所述多孔硅薄膜表现出传感特性，其响应曝露于一种或多种特定溶质和/或分析物中而导致光学和电气特性中至少一个产生变化。
24.根据权利要求17所述的装置，其中所述传感特性包括光学特性的变化，且所述装置进一步包括：
一个光源，用以将光引导至所述多孔薄膜；以及
一个检测器，用以接收所述多孔硅薄膜反射的和/或发出的光的一部分，以检测所述多孔薄膜的光学特性的变化。
25.根据权利要求17所述的装置，其中所述传感特性包括电气特性，且所述衬底进一步包括可操作地耦合至所述多孔薄膜的微电子线路。
26.一种装置，其包括：
一个衬底，其中限定着：
形成于所述衬底中的多个上微流体通道，每个上微流体通道具有一个第一端和一个第二端，所述第二端聚集于一个交点处；
一个形成于所述衬底中的下微流体通道，其具有一个位于所述交点下方的第一端；以及
一个多孔薄膜，其位于所述上微流体通道和所述下微流体通道之间且靠近所述交点，以在所述上微流体通道和所述下微流体通道之间形成一个半透屏障。
27.根据权利要求26所述的装置，进一步包括位于所述衬底中的多个贮存器，每个分别位于一个相应上微流体通道的第一端。
28.根据权利要求26所述的装置，其中所述衬底包括一个上衬底部件，其中形成有所述多个上微流体通道；以及一个下衬底部件，其中形成有所述下微流体通道；组装时，所述上衬底部件和所述下衬底部件被夹在所述多孔硅衬底的周围。
29.根据权利要求26所述的装置，其中所述至少一个多孔薄膜包括多孔纳米结晶硅或多孔多晶硅中的一个。
30.根据权利要求26所述的装置，其中所述多孔薄膜表现出传感特性，其响应曝露于一种或多种特定溶质和/或分析物中而导致光学和电气特性中至少一个产生变化。
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