发明创造名称：基于微流控芯片改性技术制备微液滴的方法
外观设计名称：
决定号：184547
决定日：2019-07-22
委内编号：1F246295
优先权日：
申请（专利）号：201510733153.1
申请日：2015-11-02
复审请求人：华东理工大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：万俊杰
合议组组长：李晋东
参审员：王辉
国际分类号：B01L3/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与最接近的现有技术相比存在区别特征，但是现有技术在整体上存在启示，使得本领域的技术人员在面对所要解决的技术问题时有动机采用该区别特征来改进最接近的现有技术并获得权利要求的技术方案，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510733153.1、名称为“基于微流控芯片改性技术制备微液滴的方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为华东理工大学，申请日为2015年11月2日，公开日为2016年1月13日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2017年11月27日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-10相对于对比文件1（CN103386333A，公开日为2013年11月13日）与对比文件2（“一种微流控检测芯片的设计与工艺研究”，杨波 等，仪器仪表学报，第30卷第7期，第1464-1468页，2009年7月）和本领域常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：2015年11月2日提交的权利要求第1-10项、说明书第[0001]-[0081]段、说明书附图图1-图3、说明书摘要和摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种基于微流控芯片改性技术制备微液滴的方法，该方法包括以下步骤：
(i)聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片各板层的设计：设计出聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片各板层结构；
(ii)聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片各板层的制作：对步骤(i)中所设计的各板层进行独立加工，并清洗，烘干备用；
(iii)将步骤(ii)中得到的微流控芯片各板层放入到稀释的正丁醇溶液中浸泡，烘干备用；
(iv)将正硅酸乙酯、去离子水、稀盐酸和正丁醇逐滴混合并不断搅拌；
(v)将步骤(iii)中得到的微流控芯片各板层放入到步骤(iv)中得到的混合溶液中，浸泡一段时间后，将其取出，洗净并烘干；
(vi)将三块板层按照从上到下依次为封盖层、芯片层和基底层的顺序对准叠放，并对各板层进行定位；
(vii)包裹步骤(vi)中得到的定位后的三块板层，并进行热压键合；
(viii)一次热压后，翻转板层，再次进行热压；
(ix)多次重复步骤(viii)，静置冷却，取出亲水改性聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片；以及
(x)选取油相溶液为分散相、水相溶液为连续相，借助外部泵阀系统将其通入所得的微流控芯片中，得到粒径均匀的微液滴。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，所设计的芯片为三层板层构成的聚焦流式聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片，它包括封盖层(A)、芯片层(B)和基底层(C)；其中，封盖层(A)加工有1个分散相入口(a)和2个连续相入口(f)；芯片层(B)加工有1个分散相引入通道(b)、1个微液滴生成腔室(d)和2个连续相引入通道(e)；基底层加工有1个微液滴出口(c)。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(ii)中，利用CO2激光雕刻机进行独立加工，并利用超声进行清洗；其中，在加工封盖层(A)和基底层(C)时，CO2激光雕刻机的功率控制在90-100％，切割速度控制在50-60％；在加工芯片层(B)的微通道时，CO2激光雕刻机的功率控制在75-80％，切割速度控制在90-100％。
4. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(iii)中，所述正丁醇溶液按照正丁醇:去离子水的体积比4:3–1:1进行配置，浸泡时间控制在5-10分钟。
5. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(iv)中，所述正硅酸乙酯、去离子水、0.1mol/L稀盐酸和正丁醇四种溶液的体积比为(1-1.5):(3-4):(1-2):(1-4)，其中正硅酸乙酯、去离子水和正丁醇先进行混合并不断搅拌，再将稀盐酸逐滴加入其中。
6. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(v)中，所述浸泡时间不少于3小时，用去离子水洗净。
7. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(vi)中，所述三块板层采用微量紫外固化胶固定，紫外固化时间为10-60秒。
8. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(vii)中，用锡箔纸进行包裹，在热压机中进行热压键合，热压键合的温度为90-105℃，每次热压时间为40-60秒。
9. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(ix)中，翻转热压次数不少于3次，静置冷却时间为1-2分钟，从锡箔纸中取出亲水改性聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片。
10. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(x)中，所述微液滴是分散相油相溶液在聚焦流通道内，被两侧汇聚的连续相水相溶液剪切而形成的；其中，改变分散相的组分或者两相的流量比，进一步得到复杂结构或功能性的微液滴。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年3月9日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，将从属权利要求3和7并入权利要求1中，并适应性修改其他权利要求的编号。复审请求人认为：（1）对比文件1的芯片结构本身具有缺陷，本申请合理选择了聚焦流结构的微通道。（2）实验结果表明，并不能通过如对比文件1所述简单地调换水相和油相，而利用未改性处理的PMMA微流控芯片制备水包油型微液滴；本申请的表面改性方法是在有效的控制下，合理地降低PMMA材料表面原有的强疏水特性。（3）针对对比文件2，实验发现，正硅酸乙酯在异丙醇存在的水溶液中水解稳定性差，导致不可控的表面改性过程；而本申请利用正丁醇作为水解溶剂，同时设计了不同试剂的添加和反应顺序，使得改性过程稳定且可控。（4）本申请针对不同板层设置不同的加工参数，从而获得出众机械强度、精确结构尺寸和较低通道粗糙度的微流控芯片基板；并引入紫外固化胶对芯片板层进行预定位，设计均匀受热的热压封装过程，这些手段相辅相成，缺一不可。修改后的权利要求1如下：
“1. 一种基于微流控芯片改性技术制备微液滴的方法，该方法包括以下步骤：
(i)聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片各板层的设计：设计出聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片各板层结构；
(ii)聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片各板层的制作：对步骤(i)中所设计的各板层进行独立加工，并清洗，烘干备用；
(iii)将步骤(ii)中得到的微流控芯片各板层放入到稀释的正丁醇溶液中浸泡，烘干备用；
(iv)将正硅酸乙酯、去离子水、稀盐酸和正丁醇逐滴混合并不断搅拌；
(v)将步骤(iii)中得到的微流控芯片各板层放入到步骤(iv)中得到的混合溶液中，浸泡一段时间后，将其取出，洗净并烘干；
(vi)将三块板层按照从上到下依次为封盖层、芯片层和基底层的顺序对准叠放，并对各板层进行定位；
(vii)包裹步骤(vi)中得到的定位后的三块板层，并进行热压键合；
(viii)一次热压后，翻转板层，再次进行热压；
(ix)多次重复步骤(viii)，静置冷却，取出亲水改性聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片；以及
(x)选取油相溶液为分散相、水相溶液为连续相，借助外部泵阀系统将其通入所得的微流控芯片中，得到粒径均匀的微液滴，
其中，在步骤(ii)中，利用CO2激光雕刻机进行独立加工，并利用超声进行清洗；其中，在加工封盖层(A)和基底层(C)时，CO2激光雕刻机的功率控制在90-100％，切割速度控制在50-60％；在加工芯片层(B)的微通道时，CO2激光雕刻机的功率控制在75-80％，切割速度控制在90-100％；
在步骤(vi)中，所述三块板层采用微量紫外固化胶固定，紫外固化时间为10-60秒。”
经形式审查合格，国家知识产权局依法受理了该复审请求，于2018年4月20日发出了复审请求受理通知书，并将案卷转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年3月27日向复审请求人发出复审通知书，依职权引入公知常识性证据1：《现代食品分子检测鉴别技术》，陈颖 等主编，中国轻工业出版社，2008年1月第1版，第156-157页；证据2：《环保胶黏剂》，黄世强 等编著，化学工业出版社，2003年10月第1版，第413-415页；指出：权利要求 1-8相对于对比文件1与对比文件2和本领域常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对于复审请求理由，合议组认为：对比文件1背景技术部分已经公开了流动聚焦型的微通道结构；本申请PMMA板片接触角的改变与对比文件2类似，采用对比文件2的表面改性方法也不会完全改变芯片表面原有的亲疏水特性；激光雕刻过程中根据不同板层的加工要求设置不同的加工参数是本领域的常规选择。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年5月13日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人认为：（1）本申请采用正丁醇作为正硅酸乙酯的水解溶剂，而采用对比文件2中的异丙醇作为共溶剂会遇到改性层大面积脱落的现象。（2）在芯片热压封装过程中采用紫外固化胶对各板层进行预固定和采用锡箔纸对多块板片进行包裹，能够有效避免热压过程中由于板片层的相互错动及板片与高温热压面的直接接触所造成的改性层脱落，预固定和锡箔纸包裹操作并非是该领域工作人员的常规处理手段。（3）实验结果证明，并不能通过如对比文件1所述不改变芯片结构和表面亲疏水性、仅简单地调换油相和水相来实现水包油型微液滴的制备；本申请并未单纯以微流控芯片板层表面改性而实现多种液滴的制备为目的，而是同时兼顾了微液滴稳定剪切和芯片内部微液滴的输送过程，合理选择了聚焦流结构的微通道，并将微液滴出口布置于芯片尾端下方。
在上述程序的基础上，合议组认为，本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
（一）关于审查文本
本复审请求审查决定所依据的文本为：2015年11月2日提交的说明书第[0001]-[0081]段、说明书附图图1-图3、说明书摘要和摘要附图，以及2018年3月9日提交的权利要求第1-8项。
（二）关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
如果一项权利要求与最接近的现有技术相比存在区别特征，但是现有技术在整体上存在启示，使得本领域的技术人员在面对所要解决的技术问题时有动机采用该区别特征来改进最接近的现有技术并获得权利要求的技术方案，则该权利要求不具备创造性。
1、关于权利要求1
权利要求1要求保护一种基于微流控芯片改性技术制备微液滴的方法。对比文件1公开了一种微流控液滴生产芯片及采用该芯片生成液滴的方法，并具体公开了以下内容（参见说明书第[0002]-[0017]段，图1、2）：该芯片由PMMA基片使用激光雕刻结合热压键合方法进行制备，其结构示意图如图1所示，盖片层A上加工有油相进口a、水相进口b和液滴出口h，流体通道层B上加工有油相引入通道c、液滴生成腔室f和液滴通道g，中间层C上加工有阵列的通孔结构i，流体通道层D上加工有水相引入通道d和水相存储腔室e，基底层E为空白基片（即公开了权利要求1的步骤(i)聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片各板层的设计：设计出聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片各板层结构；(ii)聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片各板层的制作：对步骤(i)中所设计的各板层进行独立加工）。该微流控芯片中批量生成液滴的操作过程如图2所示，使用注射泵（相当于外部泵阀系统）往油相通道中注入有机相，同时使用注射泵往水相通道中注入纯水或样品的水溶液，则该溶液流经水相引入通道进入一端封闭的水相存储腔室，最后从阵列的通孔结构往上层的液滴生成腔室运行，在油相的作用下，则一次性形成多个油包水型的微液滴，最后生成的微液滴从液滴通道、出口流出，可以使用导管或烧杯等进行液滴的收集。本发明所提供的微流控液滴生产芯片，除了生产油包水型液滴，也能用于大量生产水包油型液滴，只需要简单地调换油相和水相即可（即选取油相溶液为分散相、水相溶液为连续相）。由图1、2可以看出，芯片包括封盖层、基底层和三块芯片层，各板层从上到下顺序叠放。
权利要求1与对比文件1相比，区别特征在于：（1）利用正硅酸乙酯水解对芯片进行改性的步骤；（2）仅含一块芯片层，板层定位、热压的具体细节，CO2激光雕刻机的操作参数。基于上述区别特征，权利要求1实际解决的技术问题是如何更好地制备水包油型或复杂结构的液滴。
对于区别特征（1），本领域公知，如参见证据1所述，微流控芯片技术一般都涉及液流的控制，对液流进行快速而准确的控制是微流控芯片技术中一个基本而且关键的要求；可用于芯片的常用有机聚合物材料包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等，它们可用化学方法进行表面改性。而对比文件2公开了一种微流控检测芯片的设计与工艺研究，本文设计制作的微流控芯片从应用角度出发，选用价格便宜的PMMA材料，利用精密机械加工的方法制造，大大降低了成本；针对PMMA材料疏水的特点，采用“溶胶-凝胶”方法对其进行亲水处理，实验结果表明，芯片的亲水性能明显提高，且经过长时间放置后也不会降低。改性的目的是使疏水表面变成亲水，以有利于液体在微通道中的流动。由于PMMA表现出一定的疏水性，因此必须先对微通道进行改性处理，增强其亲水性能。本文采用了一种溶胶-凝胶（Sol-Gel）方法。它利用了正硅酸乙酯水解缩合，在微通道表面形成了一层溶胶-凝胶层，从而大大增加了亲水性。处理过程如下：1）把芯片放入异丙醇中清洗，烘干；2）将烘干后的芯片放入正硅酸乙酯中，加入稀盐酸（0.1M/L），放置3小时；3）将芯片取出，用清水洗净、烘干。处理后，通过测定水滴在芯片上接触角的大小来判断芯片亲水性的强弱。经测定，芯片在改性处理前的接触角是66.7°，处理后接触角变为36°左右，说明亲水性明显提高（参见“1 引言”、“3 亲水改性”部分）。由此可见，对比文件2给出了采用正硅酸乙酯、稀盐酸来对清洗烘干后的PMMA芯片进行表面亲水改性、以有利于液体在微通道中的流动的技术启示。在对比文件1的基础上，当本领域技术人员面临如何更好地制备水包油型或复杂结构的液滴的技术问题时，有动机将对比文件2公开的上述技术特征结合到对比文件1中进行表面亲水改性。同时本领域技术人员会结合正硅酸乙酯水解反应的特点，加入去离子水，选择常用的正丁醇有机溶剂，改性之前用正丁醇溶液浸泡各板层以便于后续的亲水改性，水解反应时逐滴混合并不断搅拌以控制放热反应温度。
对于区别特征（2），对比文件1的背景技术部分已经公开了液滴的生成技术主要是基于芯片微通道的设计而实现，即利用T型或者流动聚焦型的微通道结构，连续地产生微液滴（参见说明书第[0003]段），也公开了PMMA基片使用激光雕刻结合热压键合方法进行制备（参见说明书第[0015]段）；因而本领域技术人员根据实际需要可以采用常用的流动聚焦型微通道结构，仅用一块芯片层与封盖层、基底层构成三块芯片板层。而采用常见的CO2激光雕刻机对各板层加工后进行清洗、烘干，在热压之前进行对准、预定位以避免错位偏差影响芯片的整体结构，热压过程中采用包裹板层、多次翻转以均匀受热、提高键合强度，这些都属于本领域的常规技术手段。并且，激光雕刻过程中根据不同板层的加工要求采用不同的功率和切割速度，是本领域技术人员能够作出的常规选择。本领域公知，紫外固化胶能应用于透明材料的粘接，例如黏合有机玻璃板（参见证据2第413页倒数第2行，第415页表6-10），因而对有机玻璃（PMMA）板层进行预定位时采用紫外固化胶固定是容易想到的，紫外固化时间也是本领域技术人员根据实际需要可以作出的常规选择。
综上，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的常规技术手段，得到权利要求1要求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求1所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、关于权利要求2-8
权利要求2进一步限定了三层板层的具体结构，参见对权利要求1区别特征（2）的评述，本领域技术人员根据实际需要可以采用流动聚焦型的微通道结构，从而获得三层板层构成的聚焦流式芯片，而三层板上各个出入口、引入通道和微液滴生成腔室的设置属于本领域的常规设置。
权利要求3-7对权利要求1、2作了进一步限定，但是本领域技术人员根据实际需要可以通过常规的实验来选择正丁醇溶液的配制浓度、浸泡时间，正硅酸乙酯、去离子水、稀盐酸和正丁醇四种溶液的体积比和加入顺序，以及水解反应的浸泡时间，改性后用去离子水洗净、热压前用锡箔纸包裹属于本领域的常规操作，热压的温度、时间、翻转次数、冷却时间等都是本领域技术人员可以进行的常规选择。
对于权利要求8，参见对权利要求1的评述，本领域技术人员在对比文件1的基础上根据实际需要可以采用聚焦流通道结构，并在油相溶液为分散相、水相溶液为连续相的情况下，油相在聚焦流通道内被两侧汇聚的水相剪切而形成水包油型液滴；改变分散相的组分或者两相的流量比，进一步得到复杂结构或功能性的微液滴也是本领域的常规技术手段。
因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，从属权利要求2-8也不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
3、关于复审请求人的意见陈述
对于复审请求人针对复审通知书提出的意见陈述，合议组的意见如下：
（1）对比文件2是把芯片放入异丙醇中清洗、烘干，并不是采用异丙醇作为正硅酸乙酯水解反应的有机溶剂或共溶剂。本申请采用的正丁醇是常用的正硅酸乙酯的水解溶剂，各种试剂的添加顺序也是本领域的常规技术手段，由此获得改性过程稳定且可控、赋予芯片可重复利用性能的效果也是本领域技术人员可以预期的。
（2）在芯片热压之前对各板层进行预固定以避免板层的相互错位而影响芯片的整体结构，在热压过程中采用锡箔纸对板片进行包裹以避免板片与高温热压面的直接接触和实现均匀受热，这些都是本领域技术人员根据常规技术手段和生活常识容易想到的辅助手段，并且也没有产生预料不到的技术效果。另外，采用紫外固化胶对有机玻璃（PMMA）板层进行预固定也是本领域技术人员根据公知常识（参见证据2）容易想到的。
（3）首先，对比文件1公开了通过调换油相和水相来制备水包油型液滴，而在此制备过程中会面临PMMA材料疏水、影响水包油型液滴制备的问题；证据1表明，本领域公知，微流控芯片技术要求对液流进行快速而准确的控制，PMMA芯片材料可用化学方法进行表面改性，并且对比文件2给出了采用正硅酸乙酯水解的“溶胶-凝胶”方法来对PMMA芯片进行表面亲水改性、以有利于液体在微通道中流动的技术启示；因此本领域技术人员在对比文件1的基础上面临如何更好地制备水包油型或复杂结构的液滴的技术问题时，有动机将对比文件2的表面改性方法应用到对比文件1中。其次，参见对权利要求1的评述，对比文件1的背景技术部分已经公开了流动聚焦型的微通道结构，本领域技术人员在对比文件1的基础上根据实际需要可以采用常见的聚焦流结构的微通道，并将微液滴的出口设置于基底层，由此制备得到所需的微液滴是本领域技术人员可以预期的。
综上，复审请求人陈述的理由不具备说服力，合议组对此不予支持。
根据上述事实和理由，合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年11月27日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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