[發(fā)明專利]用有感應裝置的EWOD設備集中液滴中的粒子的方法

有效

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• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112892621B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 西蒙·M·布萊恩特;本杰明·J·哈德文;克里斯托弗·J·布朗;薩莉·安德森
• 申請（專利權）人: 夏普生命科學（歐洲）有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 潘軍

本發(fā)明涉及一種使用具有感應裝置的EWOD設備集中液滴中的粒子的方法。操作電介質上電潤濕(EWOD)設備的微流體系統(tǒng)和相關方法進行操作以將粒子集中在分配到EWOD設備的元件陣列上的液滴中。該方法包括以下步驟：在EWOD設備的元件陣列上提供非極性液體；將極性液滴提供到所述EWOD設備的元件陣列上的所述非極性液體內，其中極性液滴包括粒子；以及施加包括多個致動模式的致動周期，其中致動模式中的至少一個包括致動極性液滴的周界內的一個或多個陣列元件電極，并且粒子在極性液滴內遷移以集中在與多個致動模式中的一個相對應的一個或多個陣列元件電極處的一部分液滴內。

技術領域

本申請涉及一種微流體設備，并且涉及在這樣的設備中設置的液滴內集中粒子的方法。更具體地，本申請涉及電介質上電潤濕(EWOD)微流體設備，諸如例如，電介質上有源矩陣電潤濕(AM-EWOD)微流體設備。已知的EWOD設備用于操縱電極元件陣列上的液滴。AM-EWOD指在并入了晶體管的有源矩陣陣列中實現(xiàn)EWOD，例如通過使用薄膜晶體管(TFT)。

背景技術

微流體技術是一個快速擴展的領域，涉及小規(guī)模的流體的操縱和精確控制，通常涉及亞微升的體積。在研究和生產中，將微流體應用于化學或生化分析和合成的關注度不斷增長，并應用于醫(yī)療保健診斷以提供“芯片實驗室”系統(tǒng)。在“芯片實驗室”實現(xiàn)方式中，與傳統(tǒng)的基于實驗室的測試相比，此類設備的小巧性使得可以在需要的時候使用少得多的臨床樣品和試劑量進行快速測試。

微流體設備具有一個或多個通道(也通常稱為間隙)，其至少一個維度小于1毫米(mm)。在微流體設備中分析的常見流體包括全血樣本、細菌細胞懸液、蛋白質或抗體溶液以及各種緩沖液。微流體設備可用于獲得各種受關注的測量結果，包括分子擴散系數(shù)、液體粘度、pH、化學結合系數(shù)和酶反應動力學。微流體設備的其它應用包括毛細管電泳、等電聚集、免疫測定、酶促測定、流式細胞術、用于經(jīng)由質譜分析的蛋白質樣品注射、PCR擴增、DNA分析、細胞操縱、細胞分離、細胞模式和化學梯度形成。這些應用中的許多都可用于臨床診斷。

已知許多用于在亞毫米范圍內操縱流體的技術，其主要特征在于層流和表面力對體積力的支配力。大多數(shù)技術屬于連續(xù)流系統(tǒng)，通常使用笨重的外部管道和泵。相反，采用離散液滴的系統(tǒng)具有更大的功能靈活性的優(yōu)點。

電介質上電潤濕(EWOD)是一種眾所周知的技術，可通過施加電場來處理離散的液滴。因此，它是用于芯片實驗室技術的微流體技術的候選技術?？梢栽凇癉igitalmicrofluidics：is?a?true?lab-on-a-chip?possible？”(R.B.Fair，MicrofluidNanofluid(2007)3：245-281)中找到該技術的基本原理的介紹。

圖1以截面圖示出了常規(guī)EWOD設備的一部分。該設備包括下基板72，在其上設置有導電材料，該導電材料被圖案化，從而實現(xiàn)多個陣列元件電極38(例如，圖1中的38A和38B)。給定陣列元件的電極可以稱為元件電極38。包括極性材料(通常也是水性和/或離子性)的液滴4被約束在下基板72與上基板36之間的平面中。兩個基板之間的合適間隙構成了兩個基板之間的流體腔室或通道間隙，例如通過間隔件32創(chuàng)建。非極性液體34(例如，油)可用于占據(jù)液滴4未占據(jù)的通道間隙的體積的一部分。設置在下基板72上的絕緣體層20將導電元件電極38A、38B與第一疏水涂層16分開，液滴4以用θ表示的接觸角6位于第一疏水涂層16上。疏水涂層由通常(但不是必須)為含氟聚合物的疏水材料形成。

在上基板36上是第二疏水涂層26，液滴4可以與第二疏水涂層26接觸。參考電極或公共電極28介于上基板36與第二疏水涂層26之間。

液滴與絕緣體層的疏水表面具有接觸角6。接觸角6由(1)從疏水涂層16到液滴4的液體(γSL)界面，(2)從液滴4的液體到周圍的液體介質34(γLG)界面，以及(3)從疏水涂層16到周圍的液體介質34(γSG)界面的表面張力分量的平衡確定。當沒有電壓施加到設備電極時，接觸角6滿足楊氏定律，并且由以下公式給出大小θ：

cosθ＝((γSG-γSL)/γLG)(等式1)。