[發明專利]使用外部電極對微流體設備中的物體進行的操縱

有效

• 申請號: 201380063560.5
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN104870093A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: J·I·莫爾霍;D·G·斯特恩斯;I-J·陳;D·特蘭;B·W·萊斯;T·D·惠勒
• 申請（專利權）人: 卡鉗生命科學股份有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 姬利永

技術領域

本公開屬于微流體設備和系統的領域。具體地，本文中所公開的是被設計成利用外部電極來操縱物體的微流體設備和系統以及利用外部電極來操縱微流體設備的通道內的物體的方法。

背景技術

液滴微流體是用于高通量生物分析的令人越來越感興趣的領域。懸浮在生物惰性介質(諸如氟碳油)中的水液滴(aqueous?droplet)可被視為與環境隔離的“納米反應器”，其中可對最小量的生物材料執行實驗。液滴架構理想地適合于對單細胞執行測量，并且消除了與其它細胞的交叉污染的可能性。小體積的液滴同樣是有利的，因為它避免了細胞的生物內容的過度稀釋。最重要的，每秒數以百計或甚至數以千計的液滴的高通量使得在單細胞研究和液滴內所包含的其它材料的研究中的有意義的統計成為可能。

這種處理中的關鍵部分是以空間和時間兩者上的精度來致動液滴的能力。這可通過將用于高速運輸的水動力流與用于沿著任意途徑的較慢的但精確地控制的運輸的介電泳(DEP)結合來完成。在介電泳中，當介電粒子經受非均勻電場時，力被施加在該介電粒子上。所有粒子在存在電場的情況下均展示某種介電泳活動，而不管該粒子是或不是帶電的。該粒子僅需要是可極化的。電場使粒子極化，并且所得的極沿著場線經歷吸引力或排斥力，該方向取決于偶極子的取向。力的方向取決于場梯度而不是場方向，并因此DEP發生在交流電(AC)以及直流電(DC)電場中。因為場是非均勻的，所以經歷最大的電場的極將支配另一個，并且粒子將移動。

因此，介電泳可被用于運輸、分離、分類和以其它方式操縱各物體。在現有技術中，這樣的操縱通常已使用具有沉積在設備的通道內的電極的微流體設備來完成。例如，Austin等人的美國專利No.6,203,683教導了一種用于通過介電泳將核酸俘獲在電極上、在電極上熱循環它們并且隨后釋放它們以用于進一步處理的微流體設備。該設備包括微流體通道，該微流體通道具有被定位成在該通道中提供介電泳場的場電極以及在場電極之間被定位在通道中的單個俘獲電極。

根據Austin等人，該設備通過在襯底的表面上形成通道和所包括的電極并接著用蓋玻片覆蓋該表面來制造。所得的電極被固定在通道內并且是該設備的組成部分。作為使用此典型的電極形成的方法的結果，介電泳操縱僅可發生在由固定的電極所限定的特定位置中，并且這些電極連同所使用的設備一起被丟棄。由于鉑是由Austin等人所指定的特別優選的電極材料，因而這些電極可將顯著的成本添加到一次性設備。

在執行介電泳操縱中，在很多應用中將期望具有在微流體設備內的任意位置處施加電場而不是僅在于該設備的制造期間沉積電極的預定義的位置處施加電場的能力。進一步，消除要被用在微流體設備中的介電泳中的所包括的電極的成本，藉此提供較便宜的一次性設備將是有利的。

發明內容

本發明的一個方面是一種微流體設備，其包括被設置在該設備內的通道，該通道不具有包括的電極。該通道具有壁，該壁的至少一部分可由在該設備外部生成的電場穿透，該壁是可穿透的以使得電場延伸通過該壁部分并進入該通道內的區域中。

本發明的另一方面是用于操縱在微流體設備的通道內的物體的系統。該系統包括微流體設備和在該微流體設備外部的電極。微流體設備包括被設置在該設備內的一通道，該通道不具有包括的電極。該通道具有壁，該壁的至少一部分可由在該設備的外部生成的電場穿透，該壁是可穿透的以使得電場延伸通過該壁部分并進入該通道內的區域中。外部電極毗鄰于且未被接合(bond)到該設備。電極生成外部電場。

本發明的又一方面是用于操縱微流體設備的通道內的物體的方法。該方法包括提供一微流體設備，該設備包括被設置在該設備內的一通道，該通道不具有包括的電極。該通道具有壁，該壁的至少一部分可由在該設備的外部生成的電場穿透。還提供了在微流體設備的外部的電極。該電極毗鄰于微流體設備的可穿透的壁部分進行放置并且被激勵以生成電場。利用電場穿透該可穿透的壁部分以使得電場延伸通過該壁部分并進入通道內的區域中。物體被引入到通道中并且使用電場在通道內進行操縱。

根據結合附圖所閱讀的對當前優選實施例的下列詳細描述，本發明的上述和其它特征和優點將變得更明顯，這些附圖未按比例繪制。在附圖中，類似的附圖標記表示相同或功能相似的元件。詳細描述和附圖僅僅解說本發明而非限定本發明，本發明的范圍由所附權利要求及其等效方案來定義。

附圖說明

圖1是根據本發明的微流體設備的一個實施例以及在該設備的外部的電極的陣列的示意圖；