[发明专利]具有高频振动处理的微流器件

说明书

技术领域

本发明涉及微流领域，特别是涉及一种具有高频振动处理的微流器件。 

背景技术

近年来，基于电润湿的数字化微流技术（Digital Microfluidics,或DMF）由于其不仅能够操控单个液滴，并且器件有着小型化，集成化和自动化等优势，已经得到了各个领域的关注。通过在器件上进行电润湿/电泳/介电泳操作，数字化微流器件减少了样品/试剂的用量，缩短了检测时间，并使得样品处理更加方便。然而，当使用数字化微流器件的时候，常常会碰到粒子粘附到器件表面造成表面污染，并且粒子易于聚集成团而不能在溶液中均匀分散等问题，另外，完整细胞（或芽孢或组织）的裂解以及DNA（或核染色质）片段的提取具有巨大的使用需求。以上这些因素都是本发明的动力。下面是粒子粘附的两个实例： 

例一：当在DMF器件上利用磁颗粒进行免疫检测时，一个外部的磁铁常被用来将磁珠固定在器件的内表面，从而可以冲洗掉未结合的蛋白质。当清洗步骤完成后，再将一个新的液滴移到磁珠的位置。当撤去外部磁铁时，磁珠便会重新分散在液滴里。在理想状态下，这些磁珠应该在液滴里独立存在，就是说不应该有多个磁珠聚集的现象。然而在实际操作中，常常会有一些磁珠粘附在器件内表面，并且液滴里也会存在磁珠团聚体。 

例二：如本发明在申请号为PCT/CN2013/082776的发明专利中所描述，利用介电泳在DMF器件上可以实现不同粒子的分离。在常规的实验室使用中，器件是在仪器中水平放置或直接水平放置，由于重力作用，导致粒子会向器件底部表面移动，并有可能粘附在底部，从而，也可能发生粒子团聚现象。 

粒子粘附及聚集问题都会对检测结果带来各种不利影响，例如检测结果的准确性，甚至可能会导致检验结果的假阳性或者假阴性，因此，需要有方法来解决这些问题。 

超声波（或超声）通常是指人耳听不见、频率高于20kHz的电磁波，一般分为两类，频率在5–10MHz范围内的超声波为高频率低能量超声波，常用于诊断；频率在20kHz至100kHz之间的超声波为低频率高能量的超声波；不过，在一些特殊应用中也可以采用更高频率的超声波。 

利用超声进行乳化和表面清洗的处理过程可以追溯到1927年，当时Richards和Loomis(J.Am.Chem.Soc.49,12,3086-3100)发表的一篇名为“The chemical effects of high  frequency sound waves I.A preliminary survey”的文章。事实上，超声波清洗就是将粘附到表面的粒子驱除的过程，就是利用超声波降解的机理，利用超声来打破分子间的作用从而加速溶液中物质的溶解。此外，在生物体里，如果宿主生物被感染，需要从细胞里提取DNA，RNA或者蛋白质等待测物质来加以分析。为此，在专利号分别为PCT/CN2013/082776和PCT/CN2013/082765的发明专利所公开的各微流系统中，提及可以利用机械裂解、热裂解、化学裂解和电裂解等不同方法来裂解细胞，从而提取其中如DNA、RNA或者蛋白质等待测粒子。 

然而，有些细胞在用化学裂解或者酶解的方法对其细胞膜进行破解时，很难确保待测蛋白结构的完整性。机械裂解细胞技术是利用巨大强度的能量或者压力去破坏细胞膜，这也可能会破坏蛋白质的结构。而且，在数字化微流器件上很难用均质器来使细胞破碎，因为细胞裂解爆炸法(cell bomb method)要求高压（～25000psi），因此不适用于数字化微流器件。 

再有，DNA片段化是指将DNA分子裂解成较小片段的过程。DNA片段化是新一代测序工作流程中的前期步骤，也是DNA插入片段构建基因组文库的步骤之一。DNA片段化的方法很多，作为非穷举的例子有，DNA限制性内切酶消化（在生物技术中用酶消化处理DNA将其切成小片段）、喷雾法（将DNA通过雾化器单元中的小孔，使其断成小片段）、弗式细胞压碎器（在高压下使DNA通过一个窄阀，从而产生高剪切力来裂解DNA）、声波力（高频声波能量传播到样品），针剪切（将DNA通过小的计量针从而产生剪切力）以及超声等。 

而且，利用超声技术将纳米粒子均匀分散在液体中的方法已被广泛用于纳米技术领域。