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在同一微流體裝置的不同部分中的DEP力控制和電潤濕控制的制作方法

文檔序號:12481190閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種裝置,包括:

圍界,配置為保持布置在所述圍界的第一部分中的第一表面上的第一液體介質(zhì)和布置在所述圍界的第二部分中的電潤濕表面上的第二液體介質(zhì);以及

在所述圍界的所述第一部分與所述第二部分之間的邊界;

其中:

所述圍界的所述第一部分包括DEP配置,配置為在連接到偏置設(shè)備的同時,選擇性地在所述第一液體介質(zhì)中誘導(dǎo)多個凈介電泳(DEP)力,以足以相對于所述第一表面捕捉和移動所述圍界的所述第一部分中的所述第一液體介質(zhì)中的微目標(biāo),以及

所述圍界的所述第二部分包括電潤濕(EW)配置,配置為在連接到偏置設(shè)備的同時,選擇性地改變所述電潤濕表面的多個區(qū)域的有效潤濕特性,以足以移動所述圍界的所述第二部分中的所述第二介質(zhì)內(nèi)的液滴。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述邊界包括位于在所述圍界的所述第一部分與所述圍界的所述第二部分之間的所述圍界中的物理屏障。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置,其中所述邊界還包括從所述圍界的所述第一部分通過所述屏障到所述圍界的所述第二部分的通路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述邊界的至少一部分缺少所述圍界的所述第一部分與所述圍界的所述第二部分之間的物理屏障。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述圍界包括:

第一偏壓電極,布置在所述圍界的一側(cè)上,

介電疏水材料,布置在所述圍界的相對側(cè)上,

第二偏壓電極,布置在所述圍界的所述相對側(cè)上,以及

電極活化基底,布置在所述介電疏水材料與所述第二偏壓電極之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置,其中所述電極活化基底包括光導(dǎo)材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置,其中所述介電疏水材料是所述DEP配置和所述EW配置的一部分,并且所述介電疏水材料小于十納米厚。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置,其中所述介電疏水材料是所述EW配置的一部分,但不是所述DEP配置的一部分。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述第一表面和所述電潤濕表面基本上布置在所述圍界中的同一平面內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述圍界還包括:

第一子圍界,包括所述DEP配置和所述第一表面,

第二子圍界,包括所述EW配置和所述電潤濕表面,以及

從所述第一子圍界到所述第二子圍界的通路。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置,其中所述第一子圍界和所述第二子圍界被逐層堆疊起來。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置,其中所述第一表面和所述電潤濕表面以彼此堆疊的關(guān)系布置。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述圍界包括:

第一微流體通道,

第二微流體通道,以及

多個微流體保持圍欄,每個微流體保持圍欄連接到所述第一通道和所述第二通道。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置,還包括液滴發(fā)生器,配置為選擇性地將一個或多個介質(zhì)的液滴提供到所述第二微流體通道中。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置,其中所述液滴發(fā)生器還被配置為提供以下中的至少一個:

包含微目標(biāo)的樣本介質(zhì)的液滴,或者

試劑的液滴。

16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置,其中:

所述圍界的所述第一部分包括所述第一通道,以及

所述圍界的所述第二部分包括所述第二通道。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置,其中所述圍界的所述第一部分還包括所述保持圍欄。

18.一種操作流體裝置的過程,所述流體裝置具有包括第一表面和電潤濕表面的圍界,所述過程包括:

將布置在所述圍界的第一部分中的所述第一表面上的第一液體介質(zhì)的液滴拖拽到布置在所述圍界的第二部分中的所述電潤濕表面上的第二介質(zhì)中,

其中所述拖拽包括:改變在與所述第一表面的邊界處的所述電潤濕表面的區(qū)域的有效電潤濕特性,以在所述區(qū)域處對所述液滴誘導(dǎo)足夠力來使所述液滴穿過所述邊界并被拖拽到所述第二液體介質(zhì)中。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程,其中所述液滴包含微目標(biāo)。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的過程,還包括:

從所述第一液體介質(zhì)中的多個微目標(biāo)中選擇所述微目標(biāo)。

21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的過程,還包括:將所述第一液體介質(zhì)中的所選擇的微目標(biāo)移動到鄰近所述電潤濕表面的所述區(qū)域的所述邊界。

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的過程,其中:

所述選擇包括:在所述圍界的所述第一表面處激活多個介電泳(DEP)電極,以形成足以捕捉所選擇的微目標(biāo)的凈DEP力,以及

所述移動包括:進(jìn)一步激活和去激活在所述第一表面處的DEP電極,以將所選擇的微目標(biāo)移動到鄰近所述電潤濕表面的所述區(qū)域的所述邊界。

23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程,其中所述改變包括:激活在所述電潤濕表面的所述區(qū)域處的EW電極。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的過程,其中所述激活在所述電潤濕表面的所述區(qū)域處的所述EW電極包括:將光圖案定向到所述電潤濕表面的所述區(qū)域上。

25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的過程,其中所述激活和去激活在所述圍界的所述第一表面處的所述DEP電極包括:將變化的光圖案定向到所述圍界的所述第一表面上。

26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的過程,其中:

所述電潤濕表面的所述區(qū)域鄰近在所述邊界處的穿過物理屏障的通路,并且

所述改變包括將所述第一介質(zhì)的所述液滴通過所述通路拖拽到所述第二介質(zhì)中。

27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的過程,其中所述圍界的所述第一表面和所述電潤濕表面彼此間隔開。

28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的過程,其中所述圍界的所述第一表面和所述電潤濕表面基本上是彼此平行的。

29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程,其中所述圍界的所述第一表面和所述電潤濕表面基本上位于同一平面內(nèi)。

30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程,其中:

所述第一介質(zhì)是水介質(zhì),以及

所述第二介質(zhì)是與所述水介質(zhì)不混溶的介質(zhì)。

31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的過程,其中所述第二介質(zhì)包括透氣的油。

32.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程,其中:

所述圍界的所述第一部分包括布置在所述圍界的所述第一表面上的第一微流體通道和多個微流體保持圍欄,

所述圍界的所述第二部分包括布置在所述圍界的所述電潤濕表面上的第二微流體通道,并且

所述過程還包括培養(yǎng)所述多個保持圍欄中的多個生物微目標(biāo)。

33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的過程,其中:

所述液滴包括所述多個保持圍欄中的一個中的所述第一介質(zhì)的試液,并且所述拖拽包括將來自所述多個圍欄中的所述一個中的所述液滴拖拽到所述第二通道中。

34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的過程,其中所述試液包括來自所述多個保持圍欄中的所述一個中的所述多個生物微目標(biāo)中的一個的生物材料。

35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的過程,其中:

所述液滴包括來自所述多個保持圍欄中的一個的所述多個生物微目標(biāo)中的一個,以及

所述拖拽包括將來自所述多個保持圍欄中的所述一個的所述液滴拖拽到所述第二通道中。

36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的過程,還包括:將所述多個保持圍欄中的所述一個中的所述多個生物微目標(biāo)中的一個移動到鄰近所述電潤濕表面的所述區(qū)域的所述邊界。

37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的過程,其中所述培養(yǎng)包括:將所述第一介質(zhì)的液滴通過所述第二通道中的所述第二介質(zhì)移動到所述多個保持圍欄中的所述一個中。

38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的過程,還包括:

將來自所述第一通道中的所述第一介質(zhì)的所述多個生物微目標(biāo)移動到所述保持圍欄中,以及

用所述第二介質(zhì)替換所述第一通道中的所述第一介質(zhì)。

39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的過程,還包括:

將所述第一介質(zhì)的液滴中的所述多個微目標(biāo)中的一個通過所述第二通道中的所述第二介質(zhì)移動到在用于所述多個保持圍欄中的一個的開口處的所述第一介質(zhì)與所述第二介質(zhì)之間的界面處,以及

將來自所述液滴的所述多個微目標(biāo)中的所述一個移動到所述多個保持圍欄中的所述一個中的所述第一介質(zhì)中。

40.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程,其中所述拖拽還包括:在所述第一液體介質(zhì)與所述第二液體介質(zhì)之間誘導(dǎo)壓力差,以使所述液滴穿過所述邊界并拖拽到所述第二液體介質(zhì)中。

41.一種裝置,包括:

圍界,包括第一表面和電潤濕表面;

介電泳(DEP)配置,配置為選擇性地在布置在所述第一表面上的第一液體介質(zhì)中誘導(dǎo)凈DEP力;以及

電潤濕(EW)配置,配置為選擇性地改變所述電潤濕表面的有效潤濕性。

42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置,其中:

所述DEP配置包括彼此間隔開且能夠連接到電源的多個第一電極;以及

所述EW配置包括彼此間隔開且能夠連接到電源的多個第二電極。

43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置,其中所述多個第一電極未電連接到所述多個第二電極。

44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置,其中:

所述DEP配置還包括布置在所述第一表面與所述多個第一電極中的一個之間的第一光導(dǎo)層,其中用光束照亮所述第一光導(dǎo)層的多個區(qū)域中的任何一個降低了在所述照亮的區(qū)域處的所述第一光導(dǎo)層的電阻抗;以及

所述EW配置還包括布置在所述電潤濕表面與所述多個第二電極中的一個之間的第二光導(dǎo)層和布置在所述電潤濕表面與所述第二光導(dǎo)層之間的介電層,其中用光束照亮所述第二光導(dǎo)層的多個區(qū)域中的任何一個降低了在所述照亮的區(qū)域處的所述第二導(dǎo)電層的電阻抗。

45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置,其中:

所述介電層是疏水的,并且

所述電潤濕表面是所述介電層的外表面。

46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置,其中:

所述EW配置還包括在所述介電層上的疏水涂層,并且

所述電潤濕表面是所述疏水涂層的外表面。

47.一種操作流體裝置的過程,所述流體裝置包括用于包含液體介質(zhì)的圍界,所述過程包括:

誘導(dǎo)對在所述圍界的第一部分中的第一表面上的第一液體介質(zhì)中的微目標(biāo)的凈介電泳(DEP)力;以及

改變在所述圍界的第二部分中的電潤濕表面的區(qū)域的有效潤濕性,其中第二液體介質(zhì)被布置在所述電潤濕表面上。

48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的過程,其中所述改變包括:改變在所述圍界的所述第二部分中的上面布置有所述第二液體介質(zhì)的所述電潤濕表面的所述區(qū)域的所述有效電潤濕性,同時誘導(dǎo)對所述圍界的所述第一部分中的所述第一表面上的所述第一液體介質(zhì)中的所述微目標(biāo)的所述凈DEP力。

49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的過程,其中:

所述改變包括:形成庫侖力,所述庫侖力至少部分地抵消了所述電潤濕表面相對于浸沒在所述第二液體介質(zhì)中且布置在所述電潤濕表面上的水介質(zhì)的液滴的疏水性水平。

50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的過程,其中:

所述過程還包括:將電力提供至多個第一偏壓電極,所述第一液體介質(zhì)被布置在所述多個第一偏壓電極之間,

所述誘導(dǎo)包括:在鄰近所述微目標(biāo)的區(qū)域處使穿過布置在所述第一液體介質(zhì)與所述多個第一偏壓電極中的一個之間的光導(dǎo)材料的電壓降從第一值變?yōu)榈诙担?/p>

所述第一值大于穿過所述第一液體介質(zhì)的相應(yīng)的電壓降,以及

所述第二值小于穿過所述第一液體介質(zhì)的所述相應(yīng)的電壓降。

51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的過程,其中:

所述過程還包括:將電力提供至多個第二偏壓電極,所述第二液體介質(zhì)被布置在所述多個第二偏壓電極之間,

所述改變包括:在鄰近所述電潤濕表面的所述區(qū)域使穿過布置在所述第二液體介質(zhì)與所述多個第二偏壓電極中的一個之間的光導(dǎo)材料的電壓降從第一值變?yōu)榈诙担?/p>

所述第一值大于穿過布置在所述第二液體介質(zhì)與所述絕緣材料之間的介電材料的相應(yīng)的電壓降,以及

所述第二值小于穿過所述介電材料的所述相應(yīng)的電壓降。

52.一種操作微流體裝置的過程,所述微流體裝置包括液滴發(fā)生器、填充有第一介質(zhì)的微流體通道和流體上連接到所述通道的微流體保持圍欄,所述過程包括:

所述液滴發(fā)生器將第二介質(zhì)的液滴輸出到所述通道中,所述第二介質(zhì)與所述第一介質(zhì)是不混溶的;以及

將所述液滴從所述通道移動到所述保持圍欄中。

53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的過程,其中:

所述保持圍欄填充有所述第二介質(zhì),

所述液滴包括所述第二介質(zhì)且包含生物微目標(biāo)。

54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的過程,其中所述第二介質(zhì)是用于培養(yǎng)所述生物微目標(biāo)的培養(yǎng)介質(zhì)。

55.根據(jù)權(quán)利要求52所述的過程,其中:

所述保持圍欄填充有所述第一介質(zhì)且包含培養(yǎng)介質(zhì)的液滴,所述培養(yǎng)介質(zhì)的所述液滴用于培養(yǎng)包含在所述培養(yǎng)介質(zhì)的所述液滴中的生物微目標(biāo),其中所述培養(yǎng)介質(zhì)與所述第一介質(zhì)是不混溶的,并且

所述過程還包括:在所述保持圍欄中將由所述液滴發(fā)生器產(chǎn)生的所述液滴與包含所述生物微目標(biāo)的所述培養(yǎng)介質(zhì)的所述液滴混合。

56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的過程,其中由所述液滴發(fā)生器產(chǎn)生的所述液滴包括試劑。

57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的過程,其中由所述液滴發(fā)生器產(chǎn)生的所述液滴包含具有對由所述生物微目標(biāo)產(chǎn)生的感興趣的材料的親和性的捕獲珠。

58.根據(jù)權(quán)利要求52所述的過程,其中:

所述保持圍欄為第一保持圍欄且填充有用于培養(yǎng)在所述第一保持圍欄中的生物微目標(biāo)的培養(yǎng)介質(zhì),并且

所述過程還包括:

將包含所述生物微目標(biāo)的所述培養(yǎng)介質(zhì)的液滴從所述第一保持圍欄提取到所述通道中,其中所述培養(yǎng)介質(zhì)與所述第一介質(zhì)是不混溶的,以及

將包含所述生物微目標(biāo)的所述培養(yǎng)介質(zhì)的所提取的液滴從所述通道移動到流體上連接到所述通道的第二微流體保持圍欄中。

59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的過程,其中所述第二保持圍欄填充有所述第一介質(zhì)。

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