專(zhuān)利名稱(chēng)：操縱和/或檢測(cè)粒子的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及操縱和/或檢測(cè)粒子的方法和裝置。該發(fā)明主要應(yīng)用于在單獨(dú)單元上實(shí)施生物協(xié)議。
背景技術(shù)：
G. Medoro名下的專(zhuān)利No. PCT/W0 00/69565描述了一種采用封閉介電電泳 (dielectrophoretic)電位籠用于操縱粒子的裝置和方法。所描述的方法教導(dǎo)了如何在兩維空間內(nèi)獨(dú)立于所有其他粒子控制每個(gè)粒子的位置。用于俘獲懸浮粒子的力是負(fù)介電電泳。對(duì)操縱操作的單獨(dú)控制是通過(guò)對(duì)與集成到同一襯底中的電極陣列中的每個(gè)元件相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)元件和電路進(jìn)行編程來(lái)執(zhí)行的。由于每個(gè)陷阱的維度受到在與單獨(dú)電極相對(duì)應(yīng)的空間中集成編程所必需的電子器件這種需要的限制，因此具有重大局限。在G. Medoro et al. , 3, 317-325 (2003) IEEESensors Journal中進(jìn)一步描述了基于平行延伸電極的單元操縱裝置，其控制不需要使用集成在襯底自身中的晶體管。延伸電極的形狀和空間分布使得能夠產(chǎn)生圓柱形陷阱，通過(guò)其可以俘獲粒子群。由于不能獨(dú)立操縱單獨(dú)粒子，具有重大局限。如T.Schnelle et al. , Biochim. Biophys. Acta 1157,127-140(1993)中所述，其他基于介電電泳的粒子操縱方法不能獨(dú)立控制多個(gè)粒子。這在需要研究多個(gè)粒子之間的相互作用的應(yīng)用中具有重大局限?；诮殡婋娪镜钠渌椒ㄒ髥卧鸵r底之間直接接觸，因?yàn)樗鼈兪褂谜殡婋娪?PDEP)力。具體地，在 J. Suehiro，J. Phys. D :Appl. Phys.，31，3298-3305 (1998)中描述了一種方法，設(shè)想產(chǎn)生陷阱，其能夠通過(guò)正介電電泳(PDEP)力將粒子吸引到襯底上。粒子因此附著到襯底上，通過(guò)合適的負(fù)介電電泳(NDEP)力分布，粒子可以從襯底脫離或被推到新的區(qū)域。除了對(duì)單元造成無(wú)法彌補(bǔ)的損害的風(fēng)險(xiǎn)，還有一些重要局限，例如不能采用具有高電導(dǎo)率的生理溶液，或者不能采用聚苯乙烯微粒進(jìn)行操作，因?yàn)樵趦煞N情況下，都不存在激活正介電電泳力的必要條件。同樣的，Becker等人名下的專(zhuān)利No. US 6，294, 063描述了一種方法和裝置，用于通過(guò)可編程力分布，操縱大量固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)生物材料。同樣在這種情況下，與反應(yīng)面的接觸是該方法和裝置操作不可或缺的必要條件。但是最大的局限是，如果需要采用無(wú)源襯底(從而不太昂貴)，需要相應(yīng)于電極數(shù)目(nXm)的多個(gè)控制信號(hào)(nXm)。為了增加大約成百上千的電極的數(shù)目，需要使用有源襯底，正如P.R.C.fetSCOyne et al. , Lab Chip, 2004，4，299-309中所解釋的，有源襯底包括用于單獨(dú)尋址nXm個(gè)電極并局部產(chǎn)生控制信號(hào)的晶體管。以這種方式，芯片的輸入信號(hào)數(shù)目可保持在可接受范圍內(nèi)。另外一種公知的用于操縱液態(tài)粒子(微滴)的方法是介質(zhì)上電潤(rùn)濕(EWOD)jn T.B.Jones， Journal of Micromechanics and Microengineering，15(2005)1184-1187 中所述。在這種情況下，形成在襯底上的電極所施加的電場(chǎng)使得氣相包圍的微滴沿著激勵(lì)電極的序列所控制的方向推進(jìn)?？梢酝ㄟ^(guò)包括蓋子(這也為電介質(zhì)覆蓋)(如Pamula等名
9下的專(zhuān)利申請(qǐng)No. US 2004/0058450A1所教導(dǎo)的)，或者通過(guò)簡(jiǎn)單的包括在襯底頂部與微滴建立電接觸的被稱(chēng)作“鏈”的導(dǎo)線(xiàn)，(J. Berthier et al. , NSTI Nanotech 2005，www. nsti. org,vol. 1，2005)，來(lái)獲得基于這一原理的裝置。與以上關(guān)于使用介電電泳所討論的方式相似，為了在完整二維陣列上通過(guò)EWOD操縱粒子，公知技術(shù)中記載的實(shí)施例或者采用使用相應(yīng)于陣列電極數(shù)目的輸入信號(hào)，或者采用具有晶體管的有源襯底。操縱粒子的另一種力是粘滯摩擦力，由電流體(electro-hydrohynamic，EHD) 流產(chǎn)生，例如電熱(ETF)流動(dòng)或者交流電滲透。在N. G. Green，A. Ramos and H. Morgan, J. Phys. D =Appl. Phys. 33 (2000)中，EHD流用于對(duì)粒子進(jìn)行移位。例如，專(zhuān)利No. PCTWO 2004/071668A1描述了一種設(shè)備，用于使用上述電流體流，將粒子集中在電極上。還存在用于在二維空間單獨(dú)操縱粒子的其他公知方法。然而，這些方法涉及到使用所謂的光學(xué)或光電子鑷子，即，可編程外部光源。結(jié)果是系統(tǒng)笨重且昂貴，這在許多應(yīng)用中是不合要求的特征。具體地，Α. T. Ohta et al. ,Tech. Dig. of the Solid-State Sensor, Actuator and Microsystems. Workshop, 216-219, (2004)描述了所述技術(shù)的可能實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限，它使得能夠在二維空間獨(dú)立操縱多個(gè)粒子，有無(wú)接觸取決于所使用的力。根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施不需要使用集成在襯底中的電子電路或者存儲(chǔ)元件。根據(jù)本發(fā)明的方法或裝置的不同實(shí)施例，使得能夠在任意尺寸的nXm二維陣列中操縱粒子，控制信號(hào)的數(shù)目約為n+m，或者n，或者甚至少于10個(gè)控制信號(hào)，根據(jù)不同折衷，減少粒子移動(dòng)的并行性和靈活性，并因此減少執(zhí)行一系列位移的步驟數(shù)目(與執(zhí)行時(shí)間明顯相關(guān)的參數(shù))。盡管可使用不具有晶體管的襯底來(lái)執(zhí)行本發(fā)明的方法，然而，可以通過(guò)使用有源襯底而受益，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少構(gòu)成本發(fā)明裝置的陣列中各個(gè)元件的總尺寸，或者減少外部控制信號(hào)的總數(shù)目。除了可以操縱單元外，本發(fā)明教導(dǎo)了如何通過(guò)在相同襯底上集成所述操作，或者依據(jù)所采用的技術(shù)對(duì)形成在不同襯底上的傳感器和致動(dòng)器進(jìn)行接口，來(lái)聯(lián)合操縱和檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種通過(guò)時(shí)變不均勻力場(chǎng)操縱粒子(廣義上的，如下文所述)和/或檢測(cè)粒子的方法和裝置。該力場(chǎng)可以是正介電電泳或負(fù)介電電泳、電泳或任何電流體運(yùn)動(dòng)， 其特征在于粒子(液態(tài)、固態(tài)或氣態(tài))的一組穩(wěn)定平衡點(diǎn)。相同方法適用于操縱微滴(液態(tài)粒子)，使用作用是為國(guó)際科學(xué)界公知的名為“介質(zhì)上電潤(rùn)濕”(EWOD)的效應(yīng)。本發(fā)明的目的在于對(duì)樣品中存在的每個(gè)粒子的位置進(jìn)行控制，目的是將所述粒子與其他粒子獨(dú)立地從初始位置轉(zhuǎn)移到屬于該裝置微室內(nèi)給定空間中的最終位置集合的任一元件。在本方法的第一實(shí)施例中，元件同質(zhì)陣列中的每個(gè)平衡點(diǎn)可以包含粒子或粒子群。每個(gè)所述平衡點(diǎn)可以無(wú)差別連接到任一相鄰平衡點(diǎn)，使得俘獲粒子可以共享其吸引域。 該控制通過(guò)對(duì)屬于同行或同列的所有元件所共享的信號(hào)進(jìn)行排他地作用來(lái)進(jìn)行，所述信號(hào)用于分配產(chǎn)生力必須的電壓。根據(jù)本發(fā)明，每一路徑可分解為一系列由相鄰吸引域合并組成的基本步驟，從而允許每個(gè)粒子從初始位置引導(dǎo)到最終終點(diǎn)。形成本發(fā)明主題的還有該方法的一些實(shí)際實(shí)施，對(duì)于nXm尺寸的陣列，采用由n+m+2個(gè)控制信號(hào)和n+2m+2個(gè)控制信號(hào)組成的裝置。
在方法的第二實(shí)施例中，該控制通過(guò)對(duì)用于控制與陣列每個(gè)元件相關(guān)聯(lián)的偏差器的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行排他地作用來(lái)進(jìn)行，通過(guò)所述信號(hào)分配產(chǎn)生力必須的電壓。本發(fā)明的目的還有一裝置，由用于對(duì)在nXm陣列中產(chǎn)生力必須的兩個(gè)電壓的分配進(jìn)行控制的n+m個(gè)數(shù)字信號(hào)組成。在該方法的另一實(shí)施例中，元件非同質(zhì)陣列中的每個(gè)平衡點(diǎn)可專(zhuān)用于包含粒子或粒子群(可以稱(chēng)所述元件為“停留單元”)，或者用于在預(yù)先設(shè)定的方向轉(zhuǎn)移粒子(可以稱(chēng)所述元件為“通道”或“傳送帶”)。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)路徑可分解為一系列由對(duì)于預(yù)先設(shè)定轉(zhuǎn)移區(qū)域的進(jìn)入或退出組成的基本步驟，從而允許每個(gè)粒子從初始位置引導(dǎo)到最終終點(diǎn)。在該方法的另一實(shí)施例中，以組的形式限制平衡點(diǎn)，以同步方式沿特定通道移動(dòng)。 組之間的交換點(diǎn)使得粒子可以從一個(gè)組轉(zhuǎn)到另一組，即，改變通道。盡管有這些額外限制， 該方法在任一情況下使得可以執(zhí)行單個(gè)粒子的操縱，而且，在一系列步驟后，轉(zhuǎn)移單一粒子，而使得所有其他粒子的位置不變。此外，本發(fā)明目標(biāo)是一裝置，其有利地使得上述方法中的一些可用，它由電極陣列組成，向電極施加時(shí)變電勢(shì)，晶體管或存儲(chǔ)元件可有可無(wú)。本發(fā)明的目的還在于一組裝置，通過(guò)阻抗計(jì)和/或光學(xué)傳感器，識(shí)別和/或量化和 /或表征粒子。傳感器和致動(dòng)器的組合尤其適用于復(fù)雜操作的自動(dòng)化，且證明在任何情況下，有利地將待區(qū)分的粒子準(zhǔn)確定位在對(duì)于傳感器具有較大靈敏度的區(qū)域中(傳感器可以集成，但也可以在外部)，從而顯著的改進(jìn)測(cè)量的靈敏度。發(fā)明描述接下來(lái)，術(shù)語(yǔ)“粒子”用于指示微米級(jí)或納米級(jí)實(shí)體，或者自然的或者人工的，例如細(xì)胞、亞細(xì)胞成分、病毒、脂質(zhì)體、非離子表面活性劑(niosome)、微球體和納米球體，或者甚至更小的實(shí)體，例如大分子、蛋白質(zhì)、DNA、RNA等，以及不溶于懸浮媒質(zhì)的液滴，例如水中的油，或者油中的水，或者甚至是氣體中的液滴(例如水在空氣中)或者液體中的氣泡(例如空氣在水中)。


附圖1示出了通過(guò)電極陣列產(chǎn)生力場(chǎng)的原理。附圖2示出了由于可尋址電極的激勵(lì)產(chǎn)生的效果的組合。附圖3示出了用于產(chǎn)生介電電泳籠的可尋址元件陣列。附圖4示出了不具有晶體管具有可尋址嵌套電極的裝置截面圖。附圖5示出了一種不具有晶體管的裝置，用于實(shí)施操縱方法，基于僅與兩個(gè)尋址電極相關(guān)聯(lián)的作用的組合。附圖6示出了對(duì)于僅具有兩個(gè)可尋址電極的裝置原型的實(shí)施所必須的三個(gè)掩模的部分以及原型的圖像。附圖7示出了在不具有晶體管、僅具有兩個(gè)可尋址電極的裝置中單步向右移動(dòng)粒子的一系列基本步驟，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。附圖8示出了在不具有晶體管、僅具有兩個(gè)可尋址電極的裝置中粒子單步向下位移的一系列基本步驟。附圖9示出了在不具有晶體管、僅具有兩個(gè)可尋址電極的裝置中沿一般路徑操縱
11粒子的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。附圖10示出了在僅具有兩個(gè)可尋址電極的裝置中執(zhí)行向右或向下操縱步驟的一系列電壓相位。附圖11示出了一種不具有晶體管的裝置，用于實(shí)施操縱方法，基于與四個(gè)可尋址電極的激勵(lì)相關(guān)聯(lián)的效果的組合。附圖12示出了在不具有晶體管、具有四個(gè)可尋址電極的裝置中粒子單步向右、向下、向右和向左位移的一系列基本步驟。附圖13示出了一種不具有晶體管的裝置，用于實(shí)施操縱方法，基于與三個(gè)可尋址電極的激勵(lì)相關(guān)聯(lián)的效果的組合。附圖14示出了在不具有晶體管、具有三個(gè)可尋址電極的裝置中粒子單步向右位移的一系列基本步驟。附圖15示出了在不具有晶體管、具有三個(gè)可尋址電極的裝置中粒子單步向下位移的一系列基本步驟。附圖16示出了在三個(gè)可尋址電極的情況下執(zhí)行向右或向下操縱步驟的一系列電壓相位。附圖17示出了對(duì)于實(shí)現(xiàn)具有三個(gè)可尋址電極的裝置原型必須的三個(gè)掩模的一部分以及原型圖像。附圖18示出了一種裝置，用于實(shí)現(xiàn)操縱方法，不具有存儲(chǔ)元件，僅具有一個(gè)可尋址電極。附圖19示出了在不具有存儲(chǔ)元件編程、僅具有一個(gè)可尋址電極的情況下，粒子單步向右位移的一系列基本步驟。附圖20示出了可尋址元件陣列，用于使得粒子停留在介電電泳籠和通道內(nèi)，用于將所述粒子從一元件轉(zhuǎn)移到陣列中的另一元件。附圖21示出了可尋址元件陣列，用于使得粒子以較少數(shù)目停留在介電電泳籠和通道內(nèi)，用于將所述粒子從一元件轉(zhuǎn)移到陣列中的另一元件。附圖22示出了選擇性地將粒子從第一微室轉(zhuǎn)移到第二微室的方法的可能使用。附圖23示出了第一裝置，用于實(shí)現(xiàn)操縱方法，沒(méi)有晶體管，具有通道和停留單元。附圖M示出了第二裝置，用于實(shí)現(xiàn)操縱方法，沒(méi)有晶體管，具有通道和停留單元。附圖25示出了用于執(zhí)行具有通道和停留單元的裝置的操作的基本步驟的一系列電壓相位。附圖沈示出了利用以圓形封閉的兩個(gè)通道的粒子操縱方法的實(shí)現(xiàn)。附圖27示出了在方形電極陣列的情況下，兩通道之間粒子交換必須的一系列步
馬聚ο附圖28示出了在六邊形電極陣列的情況下，兩通道之間粒子交換必須的一系列步驟。附圖四示出了一種粒子操縱裝置，基于9個(gè)控制信號(hào)，具有通道不具有晶體管。附圖30示出了一種粒子操縱裝置，基于7個(gè)控制信號(hào)，具有通道不具有晶體管。附圖31示出了一種粒子操縱裝置，具有單獨(dú)的通道和室，不具有晶體管。附圖32示出了一種粒子操縱裝置，具有通道、完全可編程矩陣陣列和單獨(dú)室，不具有晶體管。附圖33示出了附圖32中粒子操縱裝置的垂直通道和水平通道之間傳送粒子的交換點(diǎn)。附圖34示出了附圖32中粒子操縱裝置的特定組和元件的垂直通道和水平通道之間交換粒子必須的一系列步驟。附圖35示出了在附圖32中粒子操縱裝置中，特定組和元件的垂直傳送帶和水平傳送帶之間的交換期間，對(duì)于屬于同一組的不同元件的垂直傳送帶的操作。附圖36示出了附圖32中粒子操縱裝置緊挨著完全可編程矩陣陣列的部分。附圖37示出了粒子從完全可編程矩陣陣列到閑置通道傳送必須的一系列步驟。附圖38示出了粒子從完全可編程矩陣陣列到輔助通道傳送的交換點(diǎn)。附圖39示出了粒子從輔助通道到閑置長(zhǎng)通道傳送的交換點(diǎn)。附圖40示出了粒子從完全可編程矩陣陣列到出口通道傳送的交換點(diǎn)。附圖41示出附圖32中粒子操縱裝置的出口通道。附圖42示出了圍繞組成附圖32中粒子操縱裝置的芯片的有源區(qū)域的環(huán)的圓周伸展。附圖43示出了粒子操縱裝置，不具有晶體管，具有阻抗計(jì)傳感器。附圖44示出了用于操縱和檢測(cè)和/或識(shí)別粒子的裝置，由柵格電極和光學(xué)傳感器陣列形成。附圖45示出了通過(guò)柵格電極和外部光學(xué)傳感器形成的原型裝置所獲得的操縱和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。附圖46示出了一裝置，通過(guò)接觸光學(xué)傳感器和透射光，操縱和檢測(cè)和/或識(shí)別粒子。附圖47示出了一裝置，通過(guò)采用顯微透鏡以增加測(cè)量靈敏度的接觸光學(xué)傳感器和透射光，用于操縱和檢測(cè)和/或識(shí)別粒子。附圖48示出一裝置，用于采用光學(xué)傳感器，操縱和檢測(cè)和/或識(shí)別粒子，其中通過(guò)時(shí)序測(cè)量部分陣列執(zhí)行測(cè)量。附圖49示出了在四維邏輯組織停留單元(傳送帶)的情況下，對(duì)于選定停留單元 (傳送帶)和非選定停留單元(傳送帶)，用于執(zhí)行停留單元(或傳送帶)和傳送帶之間的交換的一系列步驟。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種方法和裝置，用于操縱和/或檢測(cè)粒子。具體地，“操縱” 意味著如下操作之一和/或它們的組合1.選擇，包括從包含多個(gè)粒子的樣品中分離出給定粒子；2.再排序，包括以不同于開(kāi)始的順序排列粒子；3.合并，包括選擇兩個(gè)或多個(gè)粒子，使它們彼此靠近直到使它們彼此緊靠，目的是使它們接觸，或者使它們合并，或者彼此包含；4.分離，包括將最初與其他粒子接觸的粒子分離。本方法基于使用非均勻力場(chǎng)(F)，通過(guò)它吸引單個(gè)粒子或粒子群到穩(wěn)定平衡位置(CAGE)上。所述場(chǎng)例如可以是介電電泳場(chǎng)(DEP)，或者負(fù)介電電泳(NDEP)或者正介電電泳 (PDEP)場(chǎng)，電泳場(chǎng)(EF)或者電流體(EHD)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，或者介質(zhì)上電潤(rùn)濕(EWOD)。檢測(cè)可涉及下列方面之一或者它們的組合1.計(jì)數(shù)單個(gè)粒子或者量化；2.識(shí)別和/或表征；3.定位。就此而言，主要利用阻抗變化的測(cè)量和/或光強(qiáng)/吸光率變化的測(cè)量。力的產(chǎn)生根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，存在不同方法，通過(guò)形成在襯底上的電極(EL)陣列，來(lái)產(chǎn)生用于移位粒子的力。典型的采用蓋子(LID)，它又可以是電極，這限定了微室，在該微室內(nèi)粒子 (BEAD)典型處于液體懸浮。附圖1示出了各種力的一些方案。就DEP而言，施加的電壓是由符號(hào)力Π“ + ”表示的同相周期電壓(Vphip)和由符號(hào)減“_”表示的反相周期電壓(Vphin)。 “反相周期電壓”指的是相位差180°。該場(chǎng)產(chǎn)生作用于粒子的力，將粒子吸引到平衡點(diǎn) (CAGE)。就負(fù)DEP(NDEP)而言，根據(jù)公知技術(shù)(附圖la)，如果蓋子(LID)是導(dǎo)電電極，則可以獲得封閉力籠。在這種情況下，如果相鄰電極連接到相反相位Vphip (+)，且如果蓋子 (LID)連接到相位Vphin (-)，在每個(gè)連接到Vphin (-)的電極獲得平衡點(diǎn)(CAGE)。所述平衡點(diǎn)(CAGE)通常設(shè)置在液體中距電極一定距離處，從而粒子(BEAD)處于穩(wěn)態(tài)條件時(shí)懸浮。在正DEP(PDEP)情況下，平衡點(diǎn)(CAGE)通常位于電極形成的表面(附圖lb)，粒子(BEAD)處于穩(wěn)態(tài)條件時(shí)與之接觸。對(duì)于PDEP，不需要在蓋子中有另外電極，因?yàn)镻DEP的平衡點(diǎn)對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)最大值。為了操縱不溶于懸浮介質(zhì)且比它重(例如水在油中)的液態(tài)微滴形成的粒子，可有利的采用(附圖Ic)負(fù)介電電泳(NDEPDR)，它通過(guò)將具有電極(EL)的襯底(SUB) 覆蓋介電層(D)和疏水層(HPB)而獲得。電極陣列可用于電泳，吸引帶電粒子到具有相反極性的電極。對(duì)于EHD運(yùn)動(dòng)，電極配置產(chǎn)生推動(dòng)粒子朝向流動(dòng)最小點(diǎn)的流。對(duì)于(EWOD)(附圖Id)，通常采用包含覆蓋有電介質(zhì)的電極的蓋子(LID)，且在希望吸引粒子(典型的，空氣中的液滴)的點(diǎn)，電極陣列被與蓋子相位相反的信號(hào)激勵(lì)。而不能存在粒子的電極保持浮置。對(duì)于EW0D，當(dāng)操縱空氣中的微滴時(shí)，在電極陣列頂部，還可以使用多條導(dǎo)線(xiàn)(附圖Ie) 作為蓋子的替代。為了描述方法和裝置，出于簡(jiǎn)化的考慮，接下來(lái)僅考慮采用封閉籠，使用NEDP作為驅(qū)動(dòng)力，作為例子，而不是限制本發(fā)明的范圍(因此必須采用蓋子作為電極)。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯然的是，可以將下文描述的方法和裝置進(jìn)行歸納，以用于不同的驅(qū)動(dòng)力和不同類(lèi)型的粒子。通過(guò)行和列激發(fā)的力的作用的邏輯組合，產(chǎn)生對(duì)粒子移動(dòng)的控制為了產(chǎn)生負(fù)介電電泳力的穩(wěn)定平衡點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，采用由與蓋子(LID)同相的信號(hào)(Vphin)供電的第一電極(EL)，和一個(gè)或多個(gè)完全圍繞第一電極、由反相信號(hào) (Vphip)供電的電極(Li)，是足夠的。這種結(jié)構(gòu)(附圖加所示)，對(duì)于電場(chǎng)產(chǎn)生了最小值， 對(duì)應(yīng)于負(fù)介電電泳力的穩(wěn)定平衡點(diǎn)(CAGE)。如果反轉(zhuǎn)施加到第一電極陣列(Li)的信號(hào)的相位，將失去所述平衡點(diǎn)，如附圖2b所示。如果使用第二電極陣列(L2)，使得屬于第二陣列(L2)的每個(gè)電極包圍屬于第一陣列(Li)的一個(gè)電極，那么，如果反轉(zhuǎn)施加到第一電極陣列(Li)和第二電極(U)陣列的信號(hào)的相位，平衡點(diǎn)失去，如附圖2f所示，在所有其他情況下，籠具有依賴(lài)于所施加電壓的尺寸和形狀。具體地，在附圖2c和附圖2d中，具有兩個(gè)相同的籠，而在附圖2e中，具有更大尺寸的籠，但是中心在同一位置。因此，如果考慮多個(gè)塊 (BL0CK_i，j)，每個(gè)由電極(EL)和包圍它的一個(gè)或多個(gè)電極陣列(L1，L2)組成，那么可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)施加到兩個(gè)一般相鄰塊的電極Ll和L2的電壓設(shè)置，可能出現(xiàn)下列情況·每個(gè)塊具有單獨(dú)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)，其力場(chǎng)配置可以用F_i表示；·兩個(gè)塊共享一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)，其力場(chǎng)配置可以用F_ii表示；這一性質(zhì)可以用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一些粒子操縱方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有許多重要優(yōu)點(diǎn)，在接下來(lái)闡述。在不包括晶體管的同質(zhì)陣列上操縱粒子的方法附圖3說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例。一般電極組(BL0CK_i，j)的同質(zhì)陣列提供了吸引籠陣列，吸引籠由穩(wěn)定平衡點(diǎn)(CAGE_i，j)限定，每個(gè)點(diǎn)可俘獲單個(gè)粒子(BEAD) 或粒子群。陣列(BL0CK_i，j)的每個(gè)元件(或塊)電連接到兩組電壓(VroW_i[p]，Vcol_ j [q]，ρ = 1. . . u，q = 1. . . ν)，它們分別按行和列分布在陣列內(nèi)，且電連接到共享相同行或列的塊。行信號(hào)的總數(shù)目由u確定，同時(shí)列信號(hào)的總數(shù)目由ν確定?？梢詫蓚€(gè)塊BL0CK_i，j和BL0CK_h，k之間的距離一致定義為距離d = | i_h + |j-k I，或者對(duì)塊指數(shù)計(jì)算的曼哈頓-規(guī)范?？梢詫⒕嚯x為ι的塊定義為“相鄰塊”。同樣的信號(hào)Vr0W_i[p]，VC0l_j[q]用于產(chǎn)生籠以及控制籠的位置。事實(shí)上通過(guò)這些信號(hào)來(lái)分布激活介電電泳力場(chǎng)必須的電壓，具有下列性質(zhì)1.總是存在施加到陣列信號(hào)的電勢(shì)配置，從而每個(gè)吸引籠封閉且彼此不同。2.對(duì)于每對(duì)相鄰塊，總是存在要施加到該對(duì)的輸入信號(hào)的電勢(shì)配置，從而可以唯一、排他地連接這一對(duì)塊的吸引域。3.對(duì)于每對(duì)相鄰塊，總是存在一系列要施加到該對(duì)的輸入信號(hào)的電勢(shì)，從而，如果兩吸引籠中僅有一個(gè)滿(mǎn)了，可以將俘獲的粒子從一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到相鄰一個(gè)。4.對(duì)于每對(duì)相鄰塊，總是存在一系列要施加到該對(duì)的輸入信號(hào)的電勢(shì)，從而，如果兩吸引籠都滿(mǎn)了，可以將粒子都轉(zhuǎn)移到相同位置。待使用的電壓一般但不唯一是平均值為零的周期波(或者正弦波或者方波)，選自具有不同相位的一組電壓。作為非限制的例子，可以?xún)H采用兩個(gè)相位，彼此相差180°。顯然，通過(guò)兩個(gè)兩個(gè)連接相鄰塊的吸引中心，可以將粒子從一般初始位置移動(dòng)到任一最終位置，或者將選自樣品中所有粒子的兩個(gè)或多個(gè)粒子引到同一位置，而不影響經(jīng)歷移動(dòng)的粒子的路徑外的粒子。同樣的方法可用于在某些限制下同時(shí)操縱多個(gè)粒子的一般情況下。作為非限制的例子，對(duì)于僅同時(shí)操縱在位于兩個(gè)一般塊內(nèi)的兩個(gè)不同籠中所俘獲的兩個(gè)粒子，給出限制。1.如果第一塊和第二塊不在相同行或列或者不在相鄰行和列，兩塊內(nèi)所俘獲的粒子可獨(dú)立于方向和指向(sense)同時(shí)操縱，假如在對(duì)應(yīng)或相鄰于第一塊的行和第二塊的列或者第一塊的列和第二塊的行的塊中沒(méi)有俘獲粒子的話(huà)；2.如果兩個(gè)塊在相同列，但是距離至少為三行，它們可獨(dú)立于指向在垂直方向同時(shí)操縱；3.如果兩個(gè)塊在相同列，但是距離至少為兩行，它們可在水平方向同時(shí)操縱，假如指向相同的話(huà)；4.如果兩個(gè)塊在相同行，但是距離至少為三列，它們可獨(dú)立于指向在水平方向同時(shí)操縱；5.如果兩個(gè)塊在相同行，但是距離至少為兩列，它們可在垂直方向同時(shí)操縱，假如指向相同的話(huà)。顯然，根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于針對(duì)每對(duì)粒子上面所列的限制，也可同時(shí)操縱多于兩個(gè)粒子。然而，應(yīng)該指出的是，盡管可以獨(dú)立操縱滿(mǎn)足上述限制的兩個(gè)或多個(gè)粒子，它們的同時(shí)運(yùn)動(dòng)對(duì)于陣列其他籠有副作用。例如，通過(guò)以所需方式同時(shí)操縱塊BL0CK_i，j處的第一粒子和塊BL0CK_h，k處的第二粒子，必須的運(yùn)動(dòng)也施加在BL0CK_h，j和BL0CK_i，k的粒子上。為了克服這一問(wèn)題，可以根據(jù)應(yīng)用以不同方式作用，通過(guò)各種排序算法和串行位移， 且依賴(lài)于所有粒子位置的知識(shí)或其他。作為示例，給予這樣的情況特殊關(guān)注從更大異質(zhì)群體回收多個(gè)粒子。在這種情況，注入樣品，具有在陣列上隨機(jī)設(shè)置的粒子。例如，所述粒子可在顯微鏡選擇，且，一旦那些關(guān)注粒子的位置確定，提出的問(wèn)題是將它們送入門(mén)(例如，與第二回收微室連通)，從那它們可以流出芯片。在這種情況下，一種不需要知道所有粒子的位置而僅僅需要知道待選粒子的位置、簡(jiǎn)單且有效的解決方案如下(假設(shè)門(mén)設(shè)置在右手側(cè)且在微室底部)1.在每個(gè)待選粒子位置右側(cè)相鄰列(選定列)，產(chǎn)生垂直虛擬通道(選路列)，使它們沒(méi)有移位到再右側(cè)列(傾卸或廢棄列)的可能粒子。2.在回收微室門(mén)處產(chǎn)生水平虛擬通道(選路行)，使其無(wú)粒子，如對(duì)列所采取的。3.將與每個(gè)粒子相鄰的選路列上待回收的所有粒子移位。4.距離選路行最遠(yuǎn)的待回收粒子的列指數(shù)插入邏輯集shifting-cols。5.距離選路行最遠(yuǎn)的待回收粒子的行指數(shù)被定義為shifting-row指數(shù)。6.屬于集合shifting-cols和行shifting-row的列中的籠向下向選路行移位一
止
少ο7.遞增指數(shù) shifting-row。8.如果新的行shifting-row包括待回收的粒子，新粒子的列指數(shù)插入集合 shifting-cols09.如果新的行shifting-row具有低于相應(yīng)于選路行的指數(shù)，過(guò)程返回步驟6?；蛘?，可替換的，步驟3后過(guò)程如下4'.從距離選路行最遠(yuǎn)的行開(kāi)始，逐步向下(即，向選路行)同時(shí)移位所有選路列的籠，不考慮它們是否包含粒子。以這種方式，所有粒子可以在整個(gè)陣列掃描(相應(yīng)于等于行數(shù)目的多個(gè)步驟)結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)移到選路行。此時(shí)，所有待選定的粒子處于已知列位置，在選路行。10.整個(gè)選路行轉(zhuǎn)換到右側(cè)，直到所有粒子通過(guò)與回收微室連通的門(mén)。11.使回收微室中的粒子流出該芯片。在待回收粒子的列之間的距離不總是大于2的情況下，或者在程序開(kāi)始時(shí)在選路行存在待回收粒子的情況下，由于預(yù)操作，所述方法需要略微復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化，省略了對(duì)所述操作的描述，因?yàn)檫@對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯然的。統(tǒng)計(jì)來(lái)說(shuō)，如果待回收粒子數(shù)目相比列的數(shù)目可忽略不計(jì)，那么執(zhí)行這些預(yù)操作的需要更加不太可能。應(yīng)該注意的是，一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)如上所述并行進(jìn)行操作，用于回收粒子所要采取的步驟數(shù)不顯著大于具有完全可編程電極陣列的必須步驟數(shù)。在不包括晶體管的同質(zhì)陣列上操縱粒子的裝置本發(fā)明的目的還在于根據(jù)前面描述的方法，獲得對(duì)于單個(gè)粒子操縱必須的場(chǎng)配置的裝置。作為非限制的例子，提供可能的實(shí)施例，都基于使用不具有晶體管和存儲(chǔ)元件的襯底。肺n+m+2 ■偶白輸鴨·!1附圖4和5分別是根據(jù)本發(fā)明裝置的第一實(shí)施例的截面圖和頂視圖。電極組 (BL0CK_i, j)的同質(zhì)陣列形成nXm大小的陣列。每個(gè)塊(BL0CK_i，j)由中心電極(EL_i， j)和兩個(gè)同心電極(ring_i，j_l，ring_i，j_2)組成，所述中心電極連接到整個(gè)陣列公共的信號(hào)(Vcore)，所述同心電極連接到分別以行和列分布在陣列中的兩個(gè)不同電壓(Vrow_i， Vcol_j)，如附圖5所示。另一信號(hào)(Vlid)連接到蓋子(LID)，蓋子由單一電極(ITO)組成 (僅在附圖4示出)。因此該裝置要求全部n+m+1+l個(gè)信號(hào)，用于控制nXm個(gè)吸引籠，每個(gè)吸引籠可俘獲單一粒子(BEAD)或粒子群。顯然，相對(duì)于組成nXm陣列的塊的數(shù)目，方陣列 (n = m)使得控制信號(hào)的數(shù)目最小。通過(guò)從外部施加同相的周期電壓(Vphip)到所有信號(hào)Vrow_i和VcolJ，以及施加反相的周期電壓(Vphin)到公共信號(hào)Vcore和連接到蓋子(LID)的信號(hào)Vlid，吸引籠 (CAGE_i,j)在每個(gè)塊(BL0CK_i，j)中被激活，每個(gè)塊與陣列中所有其他塊分離且不同。通過(guò)施加到控制信號(hào)的合適電壓序列，在一般塊(BL0CK_i，j)中俘獲的粒子(BEAD)可移向任一相鄰籠。作為示例而非限制本發(fā)明的范圍，附圖7示出了步驟序列(a，b，C，d，e)，用于將粒子從一般塊(BL0CK_i，j)移到右側(cè)相鄰塊(BL0CK_i，j+1)；向構(gòu)成所述操作的各步驟中所涉及的信號(hào)施加的電壓在附圖10中示出(序列moVe_X)，同時(shí)每一步后瞬態(tài)粒子的位置在附圖7中示出((b，c'，d'，e'，a")。附圖7中所示的(bp，cp'，dp'，印'，ap〃 ) 是與通過(guò)原型裝置獲得的配置(b，c'，d'，e丨,a")相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)圖序列。同樣的，附圖8示出了粒子在垂直方向從一般塊(BL0CK_i，j)向下移到相鄰塊 (BL0CK_i+l, j)的序列。向構(gòu)成所述操作的各步驟中所涉及的信號(hào)施加的電壓在附圖10 中示出(序列m0Ve_y)，同時(shí)每一步后的穩(wěn)態(tài)粒子位置在附圖8中示出(b，c' ,d' , e', a")。在特定情況，可以使用縮減序列，由附圖1和附圖8中所示序列中選出的步驟的子集組成?？蛇x的，對(duì)于每個(gè)可能方向，可以使用由與附圖7和附圖8中作為非限制例子描述的步驟不同的步驟所組成的序列。顯然，從陣列中一般位置開(kāi)始且在陣列中任一其他位置結(jié)束的任何路徑可分解為一系列附圖7和8所示的基本步驟和相反方向的類(lèi)似步驟。所述概念的實(shí)際例子在附圖9 中示出，其示出了一系列基本步驟，將聚苯乙烯微球體沿著一般路徑從初始位置(BL0CK_i， j)移到終點(diǎn)(BL0CK_i+l, j+4)。根據(jù)本發(fā)明裝置的實(shí)施可通過(guò)使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不同技術(shù)獲得。附圖6a_c示出的不限制本發(fā)明范圍的例子是通過(guò)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光刻技術(shù)對(duì)于裝置的可能實(shí)施例必須的掩模，附圖6d中示出的是原型圖像。三個(gè)掩模和兩個(gè)金屬層足以實(shí)施。兩相鄰塊中心之間的最小距離(PITCH)是表面鍍金屬間距的5倍。在該裝置中，間距(PITCH)為100 μ m ；
17這意味著制造所需的技術(shù)必須能夠制造最小間距是20 μ m的電極。為了制造電極，可以使用貴金屬(金，鉬等)，或者導(dǎo)電氧化物，這在所述氧化物是透明的(氧化銦錫-ΙΤ0)情況下尤其有用。為了制造襯底，可以使用絕緣體(玻璃，聚碳酸酯等)，或者半導(dǎo)體(硅等)，在該情況下，需要鈍化氧化物用于將襯底與第一金屬層電絕緣。為了制造蓋子(LID)，可使用絕緣襯底，如果其具有電極的話(huà)，電極也可以由金屬制成，或?qū)щ娧趸镏瞥?，這在所述導(dǎo)電氧化物部分或全部透明的情況下尤其有用。同樣的，以格柵形式使用非透明金屬可得到半透明。對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯然的是，不同于本專(zhuān)利作為示例描述的其他幾何形狀也可用于制造根據(jù)本發(fā)明的裝置。作為非限制的例子，可以列舉圓形、六邊形、矩形等的電極。 同樣的，顯然不同于本專(zhuān)利所述的其他材料可用于制造根據(jù)本發(fā)明的裝置。作為非限制例子，可以列舉例如鋁、鈦、鉭、金等材料。肺4n+4m+2 ■偶白輸鴨·!1附圖11是根據(jù)本發(fā)明的裝置的不同實(shí)施例的頂視圖。在該情況下，四個(gè)信號(hào)用于每行且四個(gè)信號(hào)用于每列，加上對(duì)所有塊公共的全局信號(hào)Vcore (這里通過(guò)列分配)以及信號(hào)Vlid。每個(gè)塊的外部和內(nèi)部環(huán)形電極分為兩個(gè)，分別是垂直的和水平的。可替換的，連接到每個(gè)塊的電極的是四行信號(hào)中的僅僅兩個(gè)和四列信號(hào)中的僅僅兩個(gè)。行信號(hào)和列信號(hào)通常都連接到Vphip，且產(chǎn)生場(chǎng)配置(F_i)，對(duì)于每個(gè)塊具有吸引籠(CAGE_i，j)。通過(guò)經(jīng)行和列將從控制信號(hào)中適當(dāng)選出的七個(gè)信號(hào)連接到Vphin，可以產(chǎn)生第二配置(F_ii)，其連接兩相鄰塊的吸引籠。因此，如附圖12所示，僅通過(guò)施加場(chǎng)配置(F_ii)然后再次施加初始場(chǎng)配置(F_i)，可以將粒子(BEAD)移到右側(cè)(R)、左側(cè)(L)、下(D)或上(U)，而不用改變其他可能俘獲在相鄰籠內(nèi)的粒子的位置。與具有n+m個(gè)相位的實(shí)施例相比，此實(shí)施例具有如下優(yōu)勢(shì)對(duì)于每個(gè)基本移位，僅需要兩個(gè)場(chǎng)配置；以及具有如下缺點(diǎn)需要四倍數(shù)目的控制信號(hào)。H有n+2m+2個(gè)控泡K言號(hào)的I立子t藥縱裝I1附圖13是根據(jù)本發(fā)明裝置的又一實(shí)施例的頂視圖。塊(BL0CK_i，j)的同質(zhì)陣列形成nXm陣列。每個(gè)塊(BL0CK_i，j)包括連接到整個(gè)陣列公共的信號(hào)(Vcore)的中心電極(EL_i，j)；連接到陣列中根據(jù)列(VenableJ)分布的信號(hào)的L形電極(elle_j)；以及兩個(gè)電極，一個(gè)為垂直段(wallx_i)的形式，另一個(gè)為水平段的形式(wally_i)，連接到陣列中根據(jù)行分布的兩個(gè)不同信號(hào)(Vrow_i [x],Vrow_i [y])，且放射狀設(shè)置在電極elle_j外部 (相對(duì)于中心電極)。另一信號(hào)(Vlid)連接到單一電極(ITO)組成的蓋子(LID)。因此裝置需要共n+2m+l+l個(gè)信號(hào)用于控制nXm個(gè)吸引籠，每個(gè)籠能夠俘獲單一粒子(BEAD)或粒子群。可以表明對(duì)于組成陣列(nXm)的塊的數(shù)目，η = ^ii的矩形陣列使得控制信號(hào)的數(shù)目最小。通過(guò)從外部施加同相的周期電壓(Vphip)給所有信號(hào)Vrow_i [χ]，Vrow_i [y]和 VenableJ，以及施加反相的周期電壓(Vphin)給公共信號(hào)Vcore和連接到蓋子(LID)的信號(hào)Vlid，激活了分離且不同于陣列中其他塊的每個(gè)塊(BL0CK_i，j)內(nèi)的吸引籠(CAGE_ i，j)。通過(guò)施加到控制信號(hào)的適當(dāng)電壓序列，俘獲在每個(gè)一般塊(BL0CK_i，j)內(nèi)的粒子 (BEAD)可移到任一相鄰籠。作為不限制本發(fā)明范圍的例子，附圖14示出了步驟序列(a，b， c，d)，用于將粒子從一般塊(BL0CK_i，j)向右移到相鄰塊(BL0CK_i，j+Ι)；向所述操作中各步驟所涉及的信號(hào)施加的電壓在附圖16中示出(序列m0Ve_X)，同時(shí)每個(gè)步驟后瞬態(tài)的粒子位置在附圖14b'、c'示出。同樣的，附圖15示出了步驟序列(a，b，c，d)，用于將粒子從一般塊(BL0CK_i，j)向下移到相鄰塊(BL0CK_i+l，j)。向構(gòu)成所述操作的各步驟中所涉及的信號(hào)施加的電壓在附圖16中示出(moVe_y)，同時(shí)每個(gè)步驟后穩(wěn)態(tài)下的粒子位置在附圖15b'、c'中示出。在特定情況下，可以使用縮減序列，由附圖14和附圖15中所示序列中選出的步驟的子集組成?？蛇x的，對(duì)于每個(gè)可能方向，可以使用由與附圖14和附圖15中作為非限制例子示出的步驟不同的步驟組成的序列。顯然，從陣列中的一般位置開(kāi)始且在陣列的任一其他位置結(jié)束的任何路徑可以分解為一系列附圖14和附圖15所示的基本步驟，以及相反方向的類(lèi)似步驟。根據(jù)本發(fā)明裝置的實(shí)施可通過(guò)采用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不同技術(shù)獲得。作為不限制本發(fā)明范圍的例子，在附圖17(a_c)示出了通過(guò)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光刻技術(shù)對(duì)于裝置的可能實(shí)施必須的掩模，且附圖17d所示的是原型圖像。對(duì)于實(shí)現(xiàn)，三個(gè)掩模和兩個(gè)金屬層是足夠的。根據(jù)本發(fā)明裝置的實(shí)施可通過(guò)采用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不同技術(shù)獲得。間距(PITCH)，即裝置中兩相鄰塊中心之間的距離，是ΙΟΟμπι。對(duì)于電極，可使用貴金屬(金、鉬等)，或?qū)щ娧趸?，這在所述氧化物為透明的情況(氧化銦錫-ΙΤ0)下尤其有用。對(duì)于襯底，可使用絕緣體(玻璃、聚碳酸酯等)，或者半導(dǎo)體(硅等)，在該情況下需要鈍化氧化物用于使襯底與第一金屬層電絕緣。在不具有存儲(chǔ)元件的同質(zhì)陣列上操縱粒子的方法根據(jù)本發(fā)明的方法的又一實(shí)施例使用吸引籠(CAGE_i，j)陣列，其中每個(gè)塊 (BL0CK_i, j)電連接到分別以行和列分布在陣列中的兩組信號(hào)(VroW_i[p]，Vcol_j[q])。 這些信號(hào)中的一些用于分配產(chǎn)生籠(CAGE)必須的電壓(Vphin，Vphip)，同時(shí)其他是數(shù)字信號(hào)，用于控制施加到電極的相位。在這種情況下，靜態(tài)平衡點(diǎn)(CAGE_i，j)的位置由電子電路操縱，該電子電路對(duì)于每個(gè)塊確定吸引籠是獨(dú)立還是連接到相鄰籠。在不具有存儲(chǔ)元件的同質(zhì)陣列上操縱粒子的裝置本發(fā)明的目的還在于一種裝置，用于產(chǎn)生根據(jù)前述方法對(duì)單個(gè)粒子進(jìn)行操縱所必須的場(chǎng)配置。作為例子，示出了基于使用有源矩陣的可能實(shí)施例，然而，其中每個(gè)塊不具有存儲(chǔ)元件，與現(xiàn)有技術(shù)不同。附圖18是根據(jù)本發(fā)明裝置的可能實(shí)施例的頂視圖。塊(BL0CK_i，j)的同質(zhì)陣列形成大小為為nXm的吸引籠陣列。每個(gè)塊(BL0CK_i，j)由連接到整個(gè)陣列公共信號(hào)(Vphin) 的中心電極(EL_i，j)和連接到復(fù)用器輸出的電極(ring_i，j)組成，復(fù)用器在輸入處接收兩個(gè)不同信號(hào)(Vphin，Vphip)，且其輸出依賴(lài)于行數(shù)字控制信號(hào)(row_i)和列數(shù)字控制信號(hào)(col_j)根據(jù)下列邏輯值表的邏輯組合
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)懸浮液中或聚集在組織中的單元或粒子進(jìn)行檢測(cè)和/或表征和/或量化和/或識(shí)別的方法，包括測(cè)量連接到至少一個(gè)第一行信號(hào)的至少一個(gè)第一電極與和所述第一電極相鄰的至少一個(gè)第二電極之間的阻抗，所述第二電極連接到至少一第一列信號(hào)，所述方法的特征在于，所述至少兩相鄰電極之間的所述測(cè)量通過(guò)計(jì)算所述第一行信號(hào)和所述第一列信號(hào)之間的阻抗進(jìn)行。
2.一種用于對(duì)懸浮液中或聚集在組織中的粒子進(jìn)行檢測(cè)和/或表征和/或量化和/或識(shí)別的方法，包括通過(guò)電極組的至少二維陣列來(lái)操縱粒子，包括i.產(chǎn)生力場(chǎng)的第一配置，其呈現(xiàn)所述粒子的至少一個(gè)第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)和至少一個(gè)第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)，所述點(diǎn)分別位于所述陣列的第一組和緊鄰第一組的第二組，且至少一個(gè)粒子被俘獲在所述第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)； .產(chǎn)生力場(chǎng)的至少一個(gè)第二配置，從而粒子被推入所述至少一個(gè)第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)的吸引域；以及iii.再次產(chǎn)生力場(chǎng)的所述第一配置，從而所述粒子被吸引向第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)； 其中，力場(chǎng)的所述第一配置和所述第二配置通過(guò)施加到陣列第一組中的電極的第一電壓和施加到陣列第二組中的電極的第二電壓的至少兩個(gè)不同配置產(chǎn)生，以及在對(duì)至少一個(gè)粒子進(jìn)行操縱之后，測(cè)量連接到至少一個(gè)第一行信號(hào)的至少一個(gè)第一電極與和所述第一電極相鄰的至少一個(gè)第二電極之間的阻抗，所述第二電極連接到至少一第一列信號(hào)，所述方法的特征在于，所述至少兩相鄰電極之間的所述測(cè)量通過(guò)計(jì)算所述第一行信號(hào)和所述第一列信號(hào)之間的阻抗進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括在多個(gè)兩兩相鄰設(shè)置的所述陣列電極組上反復(fù)執(zhí)行步驟i)到iii)，從而沿一系列所述相鄰電極組組成的路徑，移動(dòng)至少一個(gè)所述電極組內(nèi)的至少一個(gè)粒子。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其中，每個(gè)陣列電極組包括至少一個(gè)第一電極集，通過(guò)行信號(hào)連接到電壓；至少一個(gè)第二電極集，通過(guò)列信號(hào)連接到電壓；以及至少一個(gè)電極， 通過(guò)所有陣列電極組公共的信號(hào)連接到電壓，從而對(duì)于每對(duì)相鄰電極組，通過(guò)修改通過(guò)連接到所述相鄰電極組對(duì)的所述行信號(hào)和列信號(hào)施加的電壓，每對(duì)相鄰電極組可采用力場(chǎng)的所述至少一個(gè)第二配置，同時(shí)所有其他陣列電極組保持所述第一配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其中，每個(gè)陣列電極組包括至少一個(gè)第一電極集，通過(guò)第一組數(shù)字行信號(hào)和列信號(hào)控制的電子電路連接到電壓；和至少一個(gè)電極，通過(guò)所有陣列電極組公共的第二組信號(hào)連接到電壓，從而對(duì)于每對(duì)相鄰電極組，通過(guò)修改通過(guò)連接到所述電極組的電子電路的所述第一組行信號(hào)和列信號(hào)施加到所述相鄰電極組對(duì)的電壓，每對(duì)相鄰電極組可采用力場(chǎng)的所述第二配置，同時(shí)所有其他陣列電極組保持所述第一配置。
6.一種用于對(duì)懸浮液中或聚集在組織中的粒子進(jìn)行檢測(cè)和/或表征和/或量化和/或識(shí)別的方法，包括通過(guò)形成至少一個(gè)通道的第一電極組陣列來(lái)操縱粒子，包括 i.產(chǎn)生力場(chǎng)的第一配置，其用于產(chǎn)生所述粒子的至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)，所述點(diǎn)位于至少一個(gè)通道上，且至少一個(gè)粒子被俘獲在所述至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)；以及 .將先前產(chǎn)生的所有所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)沿所述至少一個(gè)通道位移一個(gè)或多個(gè)位置，每個(gè)位置由至少一個(gè)電極或第一電極組限定；其中，通過(guò)向形成所述至少一個(gè)通道的第一電極組的電極施加至少三個(gè)不同電壓配置，產(chǎn)生和移動(dòng)所述通道上的穩(wěn)定平衡點(diǎn)，以及在對(duì)至少一個(gè)粒子進(jìn)行操縱之后，測(cè)量連接到至少一個(gè)第一行信號(hào)的至少一個(gè)第一電極與和所述第一電極相鄰的至少一個(gè)第二電極之間的阻抗，所述第二電極連接到至少一第一列信號(hào)，所述方法的特征在于，所述至少兩相鄰電極之間的所述測(cè)量通過(guò)計(jì)算所述第一行信號(hào)和所述第一列信號(hào)之間的阻抗進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，通過(guò)多個(gè)通道和通過(guò)所述陣列的第二電極組來(lái)操縱所述粒子，所述第二電極組形成彼此并排和/或在所述通道旁邊的停留單元，所述方法包括步驟i.產(chǎn)生力場(chǎng)的第二配置，以產(chǎn)生所述粒子的至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)，其位于停留單元上， 且至少一個(gè)粒子被俘獲在所述至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)； .產(chǎn)生力場(chǎng)的第三配置，從而俘獲在停留單元的粒子可被推入通過(guò)所述通道的電極形成的與該停留單元相鄰的穩(wěn)定平衡點(diǎn)的吸引域；以及iii.將所述通道中的所有穩(wěn)定平衡點(diǎn)沿所述通道位移一個(gè)或多個(gè)位置； 其中，通過(guò)施加到所述通道的電極的至少三個(gè)不同電壓配置，產(chǎn)生和移動(dòng)所述通道的穩(wěn)定平衡點(diǎn)；其中，用于將粒子從一個(gè)停留單元的穩(wěn)定平衡點(diǎn)推到通道的一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)或相反推動(dòng)的不同場(chǎng)配置由施加到第二組電極的行電壓和列電壓和施加到形成所述通道的第一電極組的電極的電壓產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，包括另一步驟產(chǎn)生力場(chǎng)的第四配置，從而所述粒子可從通道被推入屬于與所述粒子在通道上移位之前所在停留單元不同的停留單元的穩(wěn)定平衡點(diǎn)的吸引域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，將粒子從停留單元的穩(wěn)定平衡點(diǎn)推到通道一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)或者相反推動(dòng)所需的所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)的移動(dòng)和所述場(chǎng)配置同時(shí)作用在任何數(shù)目的粒子上，以沿不同路徑移位每個(gè)粒子。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，為了通過(guò)所述第一電極組陣列操縱所述粒子，預(yù)先排列所述第一電極組陣列以提供至少兩個(gè)通道，所述方法包括步驟i.產(chǎn)生所述粒子的至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)，其位于至少一個(gè)第一通道，且至少一個(gè)粒子被俘獲在所述至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)； .將所有穩(wěn)定平衡點(diǎn)沿一個(gè)或多個(gè)通道位移一個(gè)或多個(gè)位置，從而所述至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)可由至少一個(gè)第二通道共享；以及iii.將所有穩(wěn)定平衡點(diǎn)沿一個(gè)或多個(gè)通道位移一個(gè)或多個(gè)位置，從而將所述粒子俘獲在屬于所述至少一個(gè)第二通道的至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)；其中，通過(guò)對(duì)于每個(gè)所述通道向陣列的所述第一電極組的電極施加至少三個(gè)不同電壓配置，產(chǎn)生和移動(dòng)所述通道的所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2到10任一項(xiàng)的方法，其中，該方法順次包括以這種方式組合的在穩(wěn)定平衡點(diǎn)俘獲所述粒子和將所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)位移的多個(gè)步驟，從而選定一個(gè)或多個(gè)粒子。
12.根據(jù)權(quán)利要求2到10任一項(xiàng)的方法，其中，該方法順次包括以這種方式組合的在穩(wěn)定平衡點(diǎn)俘獲粒子和將所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)位移的多個(gè)步驟，從而重新排列兩個(gè)或多個(gè)粒子。
13.根據(jù)權(quán)利要求2到10任一項(xiàng)的方法，其中，該方法順次包括以這種方式組合的在穩(wěn)定平衡點(diǎn)俘獲粒子和將所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)位移的多個(gè)步驟，從而將同一電極組上的一個(gè)或多個(gè)粒子移位。
14.根據(jù)權(quán)利要求2到10任一項(xiàng)的方法，其中，該方法順次包括以這種方式組合的在穩(wěn)定平衡點(diǎn)俘獲粒子和將所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)位移的多個(gè)步驟，以分離和/或移動(dòng)位于同一電極組上的兩個(gè)或多個(gè)粒子到至少兩個(gè)不同位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求2到14任一項(xiàng)的方法，其中，所述力場(chǎng)包括下列力中至少之一i.正介電電泳； .負(fù)介電電泳；iii.電泳；iv.電流體；和v.介質(zhì)上電潤(rùn)濕。
16.一種用于對(duì)懸浮液中或聚集在組織中的單元或粒子進(jìn)行檢測(cè)和/或表征和/或量化和/或識(shí)別的裝置，包括i.電極組陣列，包括第一電極組，連接到對(duì)相同列的所有組公共的列信號(hào)；以及至少一個(gè)第二電極組，連接到對(duì)相同行的所有組公共的行信號(hào)；ii.用于產(chǎn)生至少一個(gè)電壓的裝置；iii.至少一個(gè)電路，用于讀取行和列交點(diǎn)給出的阻抗；和iv.用于將所述電壓分配到所述行信號(hào)的裝置和用于將所述列信號(hào)分配到所述至少一個(gè)讀取電路的裝置；其中，通過(guò)將所述讀取電路連接到列和將所述電壓施加到行，所述讀取電路的輸出信號(hào)由該列和該行之間的阻抗值影響。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中，該裝置集成在用于操縱粒子的裝置中，包括用于讀取由于存在一個(gè)或多個(gè)粒子在一個(gè)或多個(gè)電勢(shì)孔處的阻抗變化的裝置，所述用于操縱粒子的裝置包括i.電極陣列，形成以行和列排列的電極組的塊的陣列，每個(gè)塊包括第一電極組，連接到對(duì)于相同列的塊的所有第一組公共的列信號(hào)；第二電極組，連接到對(duì)于相同行的塊的所有第二組公共的行信號(hào)；和第三電極組，連接到對(duì)電極陣列的所有電極組的塊公共的信號(hào)； .用于產(chǎn)生至少兩個(gè)不同電壓的裝置；和iii.用于將所述電壓分配到所述行信號(hào)和所述列信號(hào)以及所述公共信號(hào)的裝置；其中，用于分配所述電壓的裝置使得對(duì)于由第一電極組塊和與第一電極組塊相鄰的第二電極組塊形成的每一對(duì)，產(chǎn)生力場(chǎng)的至少一個(gè)第一配置和一個(gè)第二配置，所述第一配置和第二配置通過(guò)將所述兩個(gè)電壓的兩個(gè)不同配置施加到行信號(hào)和列信號(hào)獲得；力場(chǎng)的所述第一配置設(shè)計(jì)成產(chǎn)生所述粒子的至少一個(gè)第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)和至少一個(gè)第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)，所述點(diǎn)分別位于陣列的所述第一電極組塊和所述第二電極組塊；力場(chǎng)的所述第二配置設(shè)計(jì)成將可能俘獲在所述第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)的所述粒子推入所述至少一個(gè)第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)的吸引域。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中，每個(gè)所述塊的所述第一電極組包括連接到對(duì)相同列的所有組公共的列信號(hào)的至少一個(gè)第一電極；每個(gè)塊的所述第二電極組包括連接到對(duì)相同行的所有組公共的行信號(hào)的至少一個(gè)第二電極；以及每個(gè)塊的所述第三電極組包括連接到公共信號(hào)的至少一個(gè)第三電極，其中，所述第三電極被所述第一電極包圍，且所述第三電極和所述第一電極被所述第二電極包圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中，每個(gè)所述塊的所述第一電極組包括連接到對(duì)相同列的所有組公共的列信號(hào)的至少一個(gè)第一電極；每個(gè)塊的所述第二電極組包括連接到對(duì)相同行的所有組公共的行信號(hào)的至少一個(gè)第二電極；以及每個(gè)塊的所述第三電極組包括連接到公共信號(hào)的至少一個(gè)第三電極；其中，每個(gè)塊的所述第二電極組還包括連接到對(duì)相同行的所有組公共的行信號(hào)的至少一個(gè)第四電極；且所述第三極在兩相鄰方向上與所述第一電極側(cè)鄰，且所述第一電極與所述第二電極和所述第四電極側(cè)鄰。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中，所述每個(gè)所述塊的所述第一電極組分為具有偶列數(shù)和奇列數(shù)的電極，同時(shí)每個(gè)所述塊的所述第二電極組分為具有偶行數(shù)和奇行數(shù)的電極； 其中，每個(gè)塊的所述第三組包括連接到公共信號(hào)的至少一個(gè)第三電極；且所述第一組包括至少一個(gè)第一電極，連接到對(duì)具有偶列數(shù)的相同列的塊公共的列信號(hào)，或者連接到對(duì)具有奇列數(shù)的相同列的塊公共的列信號(hào)；以及至少一個(gè)第二電極，連接到對(duì)具有偶列數(shù)的相同列的塊公共的列信號(hào)，或者對(duì)具有奇列數(shù)的相同列的塊公共的列信號(hào)；所述第二組包括至少一個(gè)第四電極，連接到對(duì)具有偶行數(shù)的相同行的塊公共的行信號(hào)，或者連接到對(duì)具有奇行數(shù)的相同行的塊公共的行信號(hào)，以及至少一個(gè)第五電極，連接到對(duì)具有偶行數(shù)的相同行的塊公共的行信號(hào)，或者連接到對(duì)具有奇行數(shù)的相同行的塊公共的行信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中，該裝置集成在用于操縱粒子的裝置中，包括用于讀取由于存在一個(gè)或多個(gè)粒子在一個(gè)或多個(gè)電勢(shì)孔處的阻抗變化的裝置，所述用于操縱粒子的裝置包括i.電極陣列，形成以行和列排列的電極組的塊的陣列，每個(gè)塊包括第一組至少一個(gè)第一電極，連接到對(duì)所有塊公共的信號(hào)；和第二組至少一個(gè)第二電極，連接到電路的輸出信號(hào)，該電路由至少一個(gè)第二電路驅(qū)動(dòng)； .用于產(chǎn)生至少兩個(gè)不同電壓的裝置；和iii.產(chǎn)生對(duì)相同行的所有塊公共的行信號(hào)和對(duì)相同列的所有塊公共的列信號(hào)的裝置， 用于驅(qū)動(dòng)所述電路，且通過(guò)該裝置選定連接到每個(gè)塊的所述至少一個(gè)第二電極的電壓；其中，對(duì)于第一塊和與第一塊相鄰的第二塊形成的每一對(duì)，所述用于產(chǎn)生信號(hào)的裝置通過(guò)向行信號(hào)和列信號(hào)應(yīng)用兩個(gè)不同值配置，確定力場(chǎng)的至少一個(gè)第一配置和一個(gè)第二配置的產(chǎn)生，從而力場(chǎng)的所述第一配置呈現(xiàn)所述粒子的至少一個(gè)第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)和至少一個(gè)第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)，所述點(diǎn)分別位于陣列的所述第一塊和所述第二塊，從而力場(chǎng)的所述第二配置設(shè)計(jì)成將可能俘獲在所述第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)的所述粒子推入所述至少一個(gè)第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)的吸引域。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中，每個(gè)所述塊的所述第一電極組包括連接到對(duì)所有塊公共的信號(hào)的至少一個(gè)第一電極，該信號(hào)由所述不同電壓之一組成；所述第二電極組包括連接到組成偏差器的電路的輸出信號(hào)的至少一個(gè)第二電極，從而根據(jù)又一電路的輸出信號(hào)值，偏差器輸入處的兩不同信號(hào)中僅一個(gè)可以在偏差器的輸出處連接，所述又一電路執(zhí)行行信號(hào)和列信號(hào)值之間的邏輯運(yùn)算；且其中所述第一電極被所述第二電極包圍。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中，該裝置集成在用于操縱粒子的裝置中，包括用于讀取由于存在一個(gè)或多個(gè)粒子在一個(gè)或多個(gè)電勢(shì)孔處的阻抗變化的裝置，所述用于操縱粒子的裝置包括i.電極陣列，包括第一電極組，每個(gè)第一電極組包括連接到第一信號(hào)的至少一個(gè)第一電極、連接到第二信號(hào)的至少一個(gè)第二電極、以及連接到第三信號(hào)的至少一個(gè)第三電極，從而所述第一電極組的集合形成至少一個(gè)第一通道，其用于在選定方向移動(dòng)所述粒子； .用于產(chǎn)生至少兩個(gè)不同電壓的裝置；和iii.用于將所述電壓分配到所述至少一個(gè)第一信號(hào)、第二信號(hào)和第三信號(hào)的裝置； 從而每個(gè)通道可產(chǎn)生力場(chǎng)的至少一個(gè)第一配置，用于產(chǎn)生所述粒子的至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)，所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)位于所述至少一個(gè)第一通道，從而至少一個(gè)粒子俘獲在至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)且可沿所述第一通道移位，通過(guò)向所述第一電極組的電極施加關(guān)于所述信號(hào)的至少三個(gè)不同電壓配置，同時(shí)使位于第一通道的所有所述第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)移位。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其中，所述電極陣列還包括以行和列排列的電極組塊的陣列，用于操縱所述粒子，陣列的每個(gè)塊包括i.所述陣列的第二電極組，連接到對(duì)相同列的所有塊公共的列信號(hào)； .所述陣列的第三電極組，連接到對(duì)相同行的所有組公共的行信號(hào)；和 iii.所述陣列的第四電極組，連接到對(duì)所有塊公共的信號(hào)；從而每個(gè)塊可構(gòu)成所述粒子的停留單元，所述停留單元彼此并排和/或在所述至少一個(gè)第一通道旁邊設(shè)置；所述裝置還包括用于將所述電壓分配到所述行信號(hào)和所述列信號(hào)以及所述公共信號(hào)的裝置，從而陣列的每個(gè)塊可通過(guò)施加兩個(gè)不同電壓配置到行信號(hào)和列信號(hào)，產(chǎn)生力場(chǎng)的至少一個(gè)第一配置和一個(gè)第二配置場(chǎng)力，從而力場(chǎng)的所述第一配置呈現(xiàn)位于所述塊的所述粒子的至少一個(gè)第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)，力場(chǎng)的所述第二配置將所述粒子推入所述至少一個(gè)第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)的吸引域，所述第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)由所述至少一個(gè)第一通道的電極形成且可沿所述通道移位。
25.根據(jù)權(quán)利要求M的裝置，其中，用于將所述電壓分配到所述行信號(hào)和/或所述列信號(hào)和/或所述公共信號(hào)的所述裝置由信號(hào)-調(diào)節(jié)電路和/或存儲(chǔ)元件組成。
26.根據(jù)權(quán)利要求23到25任一項(xiàng)的裝置，其中，用于將所述電壓分配到所述至少一個(gè)第一信號(hào)、一個(gè)第二信號(hào)和一個(gè)第三信號(hào)的所述裝置由信號(hào)-調(diào)節(jié)電路和/或存儲(chǔ)元件組成。
27.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其中，所述電極陣列還包括i.第二電極組，其中每個(gè)包括連接到第四信號(hào)的至少一個(gè)第一電極、連接到第五信號(hào)的至少一個(gè)第二電極、以及連接到第六信號(hào)的至少一個(gè)第三電極，從而所述第二電極組的集合形成至少一個(gè)第二通道，用于在選定方向移動(dòng)所述粒子； .至少一個(gè)交換點(diǎn)，通過(guò)分別屬于所述至少一個(gè)第一通道和所述至少一個(gè)第二通道的相鄰電極形成；和iii.用于將所述電壓分配到所述至少一個(gè)第四信號(hào)、第五信號(hào)和第六信號(hào)的裝置；從而至少一個(gè)第一和第二通道每個(gè)用于選擇性產(chǎn)生力場(chǎng)的至少一個(gè)第一配置和一個(gè)第二配置，從而力場(chǎng)的所述第一配置分別在所述第一和第二通道呈現(xiàn)至少一個(gè)第一穩(wěn)定平衡點(diǎn)和一個(gè)第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)，所述點(diǎn)使得至少一個(gè)粒子被俘獲在所述至少一個(gè)第一或第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)且可沿所述通道移位，通過(guò)向所述第一和第二電極組的電極施加關(guān)于所述信號(hào)的至少三不同電壓配置，同時(shí)使第一通道或第二通道上的所有所述第一或第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)移位，力場(chǎng)的所述第二配置形成在所述交換點(diǎn)，且設(shè)計(jì)用于將所述粒子推入通過(guò)第二通道的電極獲得的所述至少一個(gè)第二穩(wěn)定平衡點(diǎn)的吸引域。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中，該裝置包括至少一個(gè)第一微室，包括一個(gè)或多個(gè)第一通道，由至少三個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)；和至少一個(gè)第二通道，由至少三個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述第一通道和所述第二通道之間具有至少一個(gè)第一交換點(diǎn)；以及至少一個(gè)第二微室；其特征在于包括至少一個(gè)第三通道，由至少三個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)；以及所述第二通道和所述第三通道之間的至少一個(gè)第二交換點(diǎn)，從而可以通過(guò)所述第一通道和所述第二通道以及所述至少一個(gè)第一交換點(diǎn)和至少一個(gè)第二交換點(diǎn)，將粒子從所述第一微室?guī)胨龅诙⑹摇?br> 29.根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中，該裝置包括至少一個(gè)第一微室，包括至少一個(gè)第一通道，由至少三個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)；以及至少一個(gè)第二通道，由至少三個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述第一通道和所述第二通道之間具有第一交換點(diǎn)；以及至少一個(gè)第二微室；其特征在于包括至少一個(gè)第三通道，與所述第一通道同步，且由所述至少三個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)；以及所述第二通道和所述第三通道之間通過(guò)由信號(hào)驅(qū)動(dòng)的電極獲得的至少一個(gè)第二交換點(diǎn)，從而可以通過(guò)所述第一通道和所述第二通道以及所述第一和所述第二交換點(diǎn)，將粒子從所述第一微室?guī)胨龅诙⑹摇?br> 30.根據(jù)權(quán)利要求27或權(quán)利要求觀(guān)或權(quán)利要求四任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，用于將所述電壓分配到所述信號(hào)的所述裝置通過(guò)信號(hào)-調(diào)節(jié)電路和/或存儲(chǔ)元件獲得。
31.根據(jù)權(quán)利要求27到30任一項(xiàng)的裝置，其中，該裝置通過(guò)聚合材料制成的膜片分成兩個(gè)微室，第一微室包括a.形成垂直封閉環(huán)的多個(gè)第一通道和多個(gè)第二通道，用于通過(guò)在每個(gè)通道上三電極組的各反復(fù)處重復(fù)連接的三個(gè)相位，形成多個(gè)所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)的每一個(gè)，以俘獲所述粒子；b.第一水平通道和第二水平通道，分別為上水平通道和下水平通道，由四個(gè)相位驅(qū)動(dòng)， 且包括與垂直通道的多個(gè)交換點(diǎn)，在所述相位之一中激活，從而可以將至少一個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)的包含物從垂直通道同時(shí)轉(zhuǎn)移到第一水平通道或第二水平通道；c.第三水平通道，由四個(gè)相位驅(qū)動(dòng)，其包括與上水平通道的多個(gè)交換點(diǎn)以及相同數(shù)目的與下水平通道的交換點(diǎn)，所述交換點(diǎn)位于彼此對(duì)應(yīng)的位置；d.完全可編程電極陣列，用于在使用中形成所述粒子的單獨(dú)可編程吸引籠的陣列，所述吸引籠由通過(guò)所述電極產(chǎn)生的力場(chǎng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)限定；e.第一垂直傾卸通道以及第二垂直傾卸通道，由三個(gè)相位以與所述垂直通道基本上相同的方式驅(qū)動(dòng)，其具有將不需要的粒子從陣列清除的功能；以及f.垂直長(zhǎng)傾卸通道，具有大約其他所述垂直通道兩倍的尺寸，設(shè)置在相對(duì)于陣列位于相反側(cè)的所述第一微室的一部分中。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的裝置，其中，所述第二微室包括出口通道，由四個(gè)相位驅(qū)動(dòng)，用于通過(guò)組成兩微室之間連通通道的聚合材料制成的所述膜片的中斷，將離開(kāi)所述陣列的關(guān)注粒子轉(zhuǎn)移進(jìn)入第二微室；以及水平反饋通道，由四個(gè)相位驅(qū)動(dòng)，基本上位于所述輔助水平通道確定的同一條直線(xiàn)上，通過(guò)所述水平反饋通道可以再次通過(guò)膜片的上述通道，將粒子從出口通道因而從第二微室?guī)Щ仃嚵小?br> 33.根據(jù)權(quán)利要求17到30任一項(xiàng)的裝置，其中，該裝置包括至少兩個(gè)微室，且呈現(xiàn)所述電極陣列的所述電極的排列，從而可以通過(guò)以合適信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述電極，將所述粒子從一個(gè)微室轉(zhuǎn)移到另一個(gè)，反之亦然。
34.根據(jù)權(quán)利要求17到33任一項(xiàng)的裝置，其中，所述電極形成在基本平坦的襯底上； 且該裝置包括形成在又一襯底上的又一電極，所述又一襯底面對(duì)所述第一襯底以一定距離設(shè)置，所述又一電極電連接到又一電信號(hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求17到34任一項(xiàng)的裝置，其中，用于讀取阻抗變化的所述裝置通過(guò)行信號(hào)和列信號(hào)獲得，從而至少一個(gè)或多個(gè)粒子改變至少一行和至少一列之間的阻抗值。
36.根據(jù)權(quán)利要求16到35任一項(xiàng)的裝置，其中，所述列信號(hào)在第一基本平襯底上獲得， 且所述行信號(hào)在面對(duì)所述第一襯底以一定距離設(shè)置的又一襯底上獲得。
37.根據(jù)權(quán)利要求17到34任一項(xiàng)的裝置，其中，用于讀取阻抗變化的所述裝置通過(guò)用于產(chǎn)生所述力場(chǎng)分布的相同信號(hào)獲得。
38.一種用于操縱粒子的裝置，包括i.用于產(chǎn)生至少一個(gè)電壓的裝置；和 .連接到所述電信號(hào)的至少一個(gè)電極；所述裝置的特征在于，所述至少一個(gè)電極包括孔以形成柵格，從而作為所述電信號(hào)施加到所述電極的結(jié)果，形成所述粒子的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
全文摘要
通過(guò)時(shí)變力場(chǎng)操縱和/或控制粒子位置的方法和裝置。該力場(chǎng)可為介電電泳(正的或負(fù)的)、電泳、電流體或介質(zhì)上電潤(rùn)濕，其特征在于粒子的一系列穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
文檔編號(hào)B03C5/02GK102225367SQ20111009706
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者尼科洛·馬納雷西, 詹內(nèi)伊·梅多羅 申請(qǐng)人:硅生物系統(tǒng)股份公司