[发明专利]用于操纵样本的具有电极的微电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于操纵样本的微电子装置，其包括能够有选择地连接至电压源的场电极的阵列。此外，本发明还涉及这样的微电子装置的使用以及用于在上述场电极阵列上方的样本室内操纵颗粒的方法。

背景技术

US 6942776 B2公开了一种微电子装置，其具有位于微流体室的底面一侧上的电极阵列和位于所述微流体室的顶部一侧的单个平面反电极。通过将所述电极有选择地连接至两个反相电压中的一个，能够在所述样本室内建立电势笼(potential cages)，可以在所述电势笼内俘获颗粒。但是，该文献未说明用于驱动所述场电极的任何电路。

发明内容

基于这种情况，本发明的目的在于提供用于采用场电极的阵列操纵样本的机构，其中，希望实现对场电极的简单、经济有效、节约空间的驱动。

这一目的是通过根据权利要求1所述的微电子装置、根据权利要求18所述的方法以及根据权利要求19所述的使用实现的。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据其第一方面，本发明涉及一种用于操纵样本的微电子装置，其中，“操纵”一词将表示与所述样本的任何相互作用，例如，表示测量样本的特征量，调查其特性，对其进行机械或化学处理等。通常在样本室内提供样本，例如，所述样本室可以是空腔或者是填充了可以吸收样本物质的诸如凝胶的某种物质的腔，其中，所述腔可以是开放的或闭合的，或者可以通过流体连接通道连接至其他腔。该微电子装置包括以下组件：

a)第一电压源，其通常包括用于生成所需的电压，尤其是正弦波的发生器以及用于将所述电压配送至需要其的位置的线路。在这里以及下文中，采用形容词“第一”将一个部件与任选存在于优选实施例内的其他部件(“第二”)区分开；因此，形容词“第一”并非暗示一定存在另一部件。此外，在一些情况下，“第一”和“第二”部件可能在逻辑上是不同的，但是可以通过同一件硬件实现。

b)包括控制电路和寻址电路的控制器。所述控制器可以部分或完全与所述微电子装置的其他部件实现在一个衬底上，例如，其可以包括集成电路和/或微控制器。所述控制电路和寻址电路通常包括访问相关联的位置(尤其是下文所述的场电极)所需的线路。

c)场电极的阵列，其中，“场”一词不应存在任何限制，其只是表示，所述电极通常用于生成电场。应当注意，除了属于前述阵列的场电极之外，所述装置任选包括额外的(场)电极，其中，各个属于前述阵列的场电极与下述部件相关联：

c1)第一可控开关，其用于将所述场电极有选择地连接至所述第一电压源；

c2)第一寻址单元，如果所述寻址电路选择了所述第一寻址单元，那么所述第一寻址单元允许所述控制电路控制所述第一可控开关。就这一方面而言，“控制开关”应当是指，设置所述开关的状态(关闭或打开)，并使其保持设置情况，直到受到不同控制为止。

就前述微电子装置而言，可以通过根据需要对寻址单元寻址以及控制相关联的场电极，将电极活动的任何预期状态，即，场电极与第一电压源的连接或断开连接编程到阵列当中。为了实现这一功能，所述装置只需要局部可控开关，所述开关在受到控制之后建立并保持所希望的与所述第一电压源的(断开)连接。

根据所述微电子装置的优选实施例，可以有选择地使其场电极中的至少一个与任何电压源断开连接。因此，有可能有意地将这一场电极操作至浮置状态，与已知的必定将电极耦合至两个(反相)电压源之一的电极阵列(例如，US 6942776B2中所述的阵列)相比，其提供了新的机会。

在前述实施例的进一步演变中，可以建立与任何电压源断开连接的场电极的区域，其中，所述区域由连接至某一电压源(例如，第一电压源)的场电极包围。因此，能够采用所得到的一个或多个浮置电极的岛建立电势笼，所述电势笼能够在不需要相对的反电极的情况下俘获颗粒。

所述微电子装置优选包括第二电压源，其中，使所述阵列中的每一场电极与第二可控开关相关联，所述第二可控开关用于将所述场电极有选择地连接至所述第二电压源。在这种情况下，有可能按照由两种电压构成的图案对场电极的阵列编程。此外，所述第一和第二电压源尤其可以提供反相交变电压。这允许对场电极阵列之上的颗粒生成介电泳力(dielectrophoretic force)。