[发明专利]用于在微容器特别是微通道中操纵小包的装置

说明书

本申请是申请日为2005年9月9日、申请号为200580035988.4(国际申请号为PCT/IB2005/052951)、发明名称为“用于在微容器特别是微通道中操纵小包的装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于在微容器特别是微通道中操纵小包的装置。

背景技术

这里所用的“小包”(packet)是指被分区(compartmentalized)的物质，而且可以指流体包、密封(encapsulated)包和/或固体包。

流体包是指液体或气体的一个或多个小包。流体包可以指液体的微滴或气体的气泡。流体包也可以指一滴水、一滴试剂或样品、一滴溶剂、一滴溶液、一粒悬浮液或细胞悬浮液，一滴中间产物、一滴最终反应产物或一滴任何材料。流体包的一实例是一滴悬浮在油中的水性溶液。在一优选实施方式中，流体包指一滴水或一滴溶液。

密封包指由一层材料密封的包。密封包的表面可以涂以试剂、样品、颗粒或细胞、中间产物、最终反应产物、或任何材料。密封包的一实例是悬浮在水中的含有试剂水溶液的脂囊泡(lipid vesicle)。

密封包可以含有例如囊泡或其他液体或气体的微囊体(microcapsule)，所述囊泡或微囊体可以含有试剂、样品、颗粒、死细胞或活细胞、中间产物、最终反应产物、或任何材料。

固体包指固体材料，例如生物材料，所述固体材料可以含有或覆盖有试剂、样品、颗粒或细胞、中间产物、最终反应产物、或任何材料。固体包的一实例为悬浮在水性溶液中的、表面结合有试剂的胶乳微球(latex microsphere)。固体包可以含有晶体、多晶材料或玻璃质(vitreous)材料。

所述小包可以在尺寸和形状上有很大变化，而且最大尺寸可以约在100nm-1cm之间。

微滴系统可以存在于油或氟化溶剂中的水基微滴中，或者存在于水性溶剂的“油性”(与水不混溶)微滴中。本发明微滴系统涉及的流体可以是任何水性、有机、无机、亲水或疏水的流体，包括水基缓冲剂、生物流体、水-有机溶剂(hydroorganic solvents)、由具有碳-碳主链(backbone)、Si-Si主链(硅酮)、杂原子(heteroatom)主链(例如聚乙烯二醇)的分子形成的液体、或离子液体。微滴系统在微流控技术中已经受到广泛重视，其作为生产精确乳液(emulsion)的方法、作为聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)的离散微反应器、用于测量快速动力学(fast kinetics)、和用于等分试样(samplealiquot)的无分散传输和操纵。因此近年开发了大量成果以制造和/或操作微滴系统。一些装置在结合有一些亲水部分和一些疏水部分的微通道中使用疏水力移动微滴。例如，美国专利613008公开了一种用于移动微滴的方法，其包括：

-提供具有一个或多个疏水区且与气源连通的微滴输送通道，

-在例如所述液体在所述疏水区中的一个区处停止的条件下，将液体引入到所述通道中，

-通过使气源供给的压力增加以分离微滴，以使微滴移动穿过所述疏水区。

这种方法强迫不同的微滴与相同的固体表面接触，并由此易于导致污染。

通过电润湿法操纵平面电极阵列上的微滴已经非常流行，因为其允许使微滴寻址(address)到不同的位置而且是沿着复杂且可编程的路径。例如，美国专利6294063公开了一种用于程序化操纵多个小包的设备，这些小包任选为微滴，所述设备包括：反应表面，构造成提供小包相互作用的场所(site)；进口；在所述小包上产生操纵力的装置，所述力能程序化地相对于(about)反应面沿着任意选择地路径移动所述小包；以及位置传感器。

美国专利6565727也公开了一种用于操纵极性液体的微滴的装置，其包括上表面和下表面，所述上表面和下表面限定了它们之间的缝隙，所述上表面包括多个相互交叉(interdigitated)的电极，且所述下表面包括公共(common)反电极。该装置还包括在所述电极和所述缝隙之间的绝缘层以及定位于所述缝隙中的非极性液体。在该装置中，通过在第一电极和所述下表面上的该反电极之间施加电势，使得所述上表面对于所述第一电极附近的微滴润湿，从而微滴可保持在所述上表面上的所述第一电极的顶部。然后，通过抑制所述第一电极和所述反电极间的电势差，并通过在所述第二电极和所述反电极之间施加电势差以第二电极对于所述流体润湿，从而微滴能被移动至所述上表面上的、与所述第一电极相互交叉的所述第二电极。