[发明专利]用于微流体系统的一次性盒

说明书

相关专利申请

本申请要求提交于2013年9月1日的国际专利申请PCT/EP2013/050326的优先权，该国际专利申请的全部内容以公开引用方式并入本文中以用于各种目的。

技术领域

本发明涉及可在用于操纵试样液滴的数字微流体系统中或在该数字微流体系统上使用的一次性盒。数字微流体系统包括：电极阵列，其由基板支撑；以及中央控制单元，其用于控制该电极阵列的单独的电极的选择，并且用于为这些电极提供用于通过电润湿操纵液滴的各个电压脉冲。本发明还涉及用于促进小滴致动分子技术的数字微流体系统，并且涉及用于在数字微流体系统或装置中操纵试样液滴的备选方法。

背景技术

自动化的液体处理系统是本领域公知的。一个例子是得自本申请人(泰肯贸易股份公司,Seestrasse103,CH-8708瑞士门内多夫)的Freedom机器人工作站。该装置允许在独立式器械中或在与分析系统的自动化连接中的自动化液体处理。这些自动化系统通常需要处理较大体积的液体(微升至毫升)。它们也是不设计成便携式的较大系统。

涉及生物试样的自动化处理的许多方法源自微流体领域。该技术领域整体涉及小体积(通常为微米级或纳米级)的液体的控制和操纵。在通道系统中的液体移动本身已知为例如由静止装置中的微泵或旋转的实验室器具中的向心力控制。在数字微流体中，限定的电压被施加到电极阵列的电极，从而处理(电润湿)各个小滴。

关于电润湿方法的概述，请参见Washizu,IEEE工业应用汇刊(IEEE Transactions on Industry Applications),1998年，第34卷,第4号,1998和Pollack等人的芯片实验室杂志(Lab chip),2002,第2卷,96-101。简而言之，电润湿是指使用优选地由疏水层覆盖的微电极阵列移动液滴的方法。通过将限定的电压施加到电极阵列的电极，引起所处理的电极上存在的液滴的表面张力的变化。这导致所处理的电极上的小滴的接触角的显著变化，从而导致小滴的移动。对于这样的电润湿程序来说，已知两种布置电极的基本方式：使用具有电极阵列的单个表面来引起小滴的移动，或者添加第二表面，其与类似的电极阵列相对且提供至少一个接地电极。电润湿技术的主要优点在于，仅需要小体积的液体，例如单个小滴。因此，液体处理可以在显著更短的时间内进行。此外，液体移动的控制可以完全在电子控制下进行，这导致试样的自动化处理。

从美国专利No.5,486,337中已知一种用于通过使用具有电极阵列的单一表面(电极的单平面布置)的电润湿操纵液滴的装置。所有电极被置于载体基板的表面上，下降到基板中，或者由不可润湿的表面覆盖。电压源连接到电极。通过将电压施加到后续电极而移动小滴，从而按照向电极的电压施加的顺序引导在电极上方的液滴的移动。

从US6,565,727已知一种用于液滴移动的微米级控制的电润湿装置，其使用相对的表面具有至少一个接地电极的电极阵列(电极的双平面布置)。该装置的每个表面可包括多个电极。电极阵列的驱动电极优选地通过位于每个单一电极的边缘处的突出部而以彼此相互交叉的关系布置。两个相对的阵列形成间隙。朝向间隙的电极阵列的表面优选地由电绝缘的疏水层覆盖。液滴定位在间隙中且通过将多个电场连续地施加到定位在间隙的相对的位置上的多个电极而在非极性填料流体内移动。

从WO2010/069977A1已知具有用于操纵在其上的试样液滴的聚合物膜的容器：一种生物试样处理系统包括用于大体积处理的容器和具有下表面和疏水性上表面的平坦的聚合物膜。平坦的聚合物膜通过突起与容器的背面保持距离。当容器定位在膜上时，该距离限定至少一个间隙。液滴操纵器械包括用于引起液滴移动的至少一个电极阵列。还公开了支撑该至少一个电极阵列的基板以及用于液滴操纵器械的控制单元。容器和膜可逆地附接到液滴操纵器械。该系统由此允许至少一个液滴通过容器的通道从至少一个井凹移置到平坦的聚合物膜的疏水性上表面上且高于所述至少一个电极阵列。液滴操纵器械被实现为通过电润湿控制所述液滴在平坦的聚合物膜的疏水性上表面上的受引导移动，并且在那里处理生物试样。