[發明專利]具有高頻振動處理的微流器件

有效

• 申請號: 201310533129.4
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN104588136A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 吳傳勇;汪志芳;彭顯然
• 申請（專利權）人: 吳傳勇;上海衡芯生物科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及微流領域，特別是涉及一種具有高頻振動處理的微流器件。?

背景技術

近年來，基于電潤濕的數字化微流技術（Digital?Microfluidics,或DMF）由于其不僅能夠操控單個液滴，并且器件有著小型化，集成化和自動化等優勢，已經得到了各個領域的關注。通過在器件上進行電潤濕/電泳/介電泳操作，數字化微流器件減少了樣品/試劑的用量，縮短了檢測時間，并使得樣品處理更加方便。然而，當使用數字化微流器件的時候，常常會碰到粒子粘附到器件表面造成表面污染，并且粒子易于聚集成團而不能在溶液中均勻分散等問題，另外，完整細胞（或芽孢或組織）的裂解以及DNA（或核染色質）片段的提取具有巨大的使用需求。以上這些因素都是本發明的動力。下面是粒子粘附的兩個實例：?

例一：當在DMF器件上利用磁顆粒進行免疫檢測時，一個外部的磁鐵常被用來將磁珠固定在器件的內表面，從而可以沖洗掉未結合的蛋白質。當清洗步驟完成后，再將一個新的液滴移到磁珠的位置。當撤去外部磁鐵時，磁珠便會重新分散在液滴里。在理想狀態下，這些磁珠應該在液滴里獨立存在，就是說不應該有多個磁珠聚集的現象。然而在實際操作中，常常會有一些磁珠粘附在器件內表面，并且液滴里也會存在磁珠團聚體。?

例二：如本發明在申請號為PCT/CN2013/082776的發明專利中所描述，利用介電泳在DMF器件上可以實現不同粒子的分離。在常規的實驗室使用中，器件是在儀器中水平放置或直接水平放置，由于重力作用，導致粒子會向器件底部表面移動，并有可能粘附在底部，從而，也可能發生粒子團聚現象。?

粒子粘附及聚集問題都會對檢測結果帶來各種不利影響，例如檢測結果的準確性，甚至可能會導致檢驗結果的假陽性或者假陰性，因此，需要有方法來解決這些問題。?

超聲波（或超聲）通常是指人耳聽不見、頻率高于20kHz的電磁波，一般分為兩類，頻率在5–10MHz范圍內的超聲波為高頻率低能量超聲波，常用于診斷；頻率在20kHz至100kHz之間的超聲波為低頻率高能量的超聲波；不過，在一些特殊應用中也可以采用更高頻率的超聲波。?

利用超聲進行乳化和表面清洗的處理過程可以追溯到1927年，當時Richards和Loomis(J.Am.Chem.Soc.49,12,3086-3100)發表的一篇名為“The?chemical?effects?of?high??frequency?sound?waves?I.A?preliminary?survey”的文章。事實上，超聲波清洗就是將粘附到表面的粒子驅除的過程，就是利用超聲波降解的機理，利用超聲來打破分子間的作用從而加速溶液中物質的溶解。此外，在生物體里，如果宿主生物被感染，需要從細胞里提取DNA，RNA或者蛋白質等待測物質來加以分析。為此，在專利號分別為PCT/CN2013/082776和PCT/CN2013/082765的發明專利所公開的各微流系統中，提及可以利用機械裂解、熱裂解、化學裂解和電裂解等不同方法來裂解細胞，從而提取其中如DNA、RNA或者蛋白質等待測粒子。?

然而，有些細胞在用化學裂解或者酶解的方法對其細胞膜進行破解時，很難確保待測蛋白結構的完整性。機械裂解細胞技術是利用巨大強度的能量或者壓力去破壞細胞膜，這也可能會破壞蛋白質的結構。而且，在數字化微流器件上很難用均質器來使細胞破碎，因為細胞裂解爆炸法(cell?bomb?method)要求高壓（～25000psi），因此不適用于數字化微流器件。?

再有，DNA片段化是指將DNA分子裂解成較小片段的過程。DNA片段化是新一代測序工作流程中的前期步驟，也是DNA插入片段構建基因組文庫的步驟之一。DNA片段化的方法很多，作為非窮舉的例子有，DNA限制性內切酶消化（在生物技術中用酶消化處理DNA將其切成小片段）、噴霧法（將DNA通過霧化器單元中的小孔，使其斷成小片段）、弗式細胞壓碎器（在高壓下使DNA通過一個窄閥，從而產生高剪切力來裂解DNA）、聲波力（高頻聲波能量傳播到樣品），針剪切（將DNA通過小的計量針從而產生剪切力）以及超聲等。?

而且，利用超聲技術將納米粒子均勻分散在液體中的方法已被廣泛用于納米技術領域。?