[发明专利]提高数字核酸扩增动态范围的EWOD系统和方法

说明书

一种对介质上电润湿(EWOD)装置中的种类进行数字定量的方法，包括以下步骤：将样品体积输入EWOD装置；将稀释剂体积输入EWOD装置；进行电润湿操作以从样品体积产生第一样品液滴；对EWOD装置内的第一样品液滴进行扩增处理；测量样品液滴的开启值；将测量的样品液滴的开启值与用于数字定量的靶标开启值进行比较；根据测量的样品液滴开启值与靶标开启值的比较计算稀释因子；进行电润湿操作以从样品体积中提取第二样品液滴；进行电润湿操作，根据稀释因子用稀释剂体积稀释第二样品液滴，形成稀释的第二样品液滴；并对稀释的第二样品液滴进行数字定量，以定量样品体积中种类的初始浓度。

技术领域

本发明一般涉及有源矩阵介质上电润湿(AM-EWOD)装置和数字测定扩增技术，例如数字核酸定量、用于蛋白质生物标记定量的ELISA、用于酶转换定量的酶学测定以及用于表型分型和基因分型的基于细胞的测定。特别地，本发明涉及数字核酸扩增技术。更具体地，本发明涉及在AM-EWOD或EWOD装置上进行数字扩增测定(例如数字核酸扩增技术)的系统和方法。

背景技术

介质上电润湿(Electrowetting on dielectric,EWOD)是一种众所周知的技术，用于通过施加电场来操作液滴。有源矩阵EWOD(Active Matrix Electro-wetting-On-Dielectric,AM-EWOD)是指在包含晶体管的有源矩阵阵列中实现EWOD，例如通过使用薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)。因此，它是用于芯片实验室技术的数字微流体技术的候选技术。对该技术的基本原理的介绍可以在“Digital microfluidics:is a truelab-on-a-chip possible？”,R.B.Fair,Microfluid Nanofluid(2007)3:245-281中找到。

图1以横截面示出了传统EWOD装置的一部分。该装置包括下基板10，其最上层由导电材料形成，该导电材料被图案化以便形成多个阵列元件电极12(例如，图1中的12A和12B)。给定阵列元件的电极可以称为元件电极12。包括极性材料(通常也是含水的和/或离子的)的液滴14被限制在下基板10和顶部基板16之间的平面中。可以通过间隔物18在两个基板之间实现的合适间隙，并且可以使用非极性周围流体20(例如油)来占据未被液滴14占据的体积。设置在下基板10上的绝缘体层22将导电元件电极12A，12B与第一疏水涂层24分开，其中液滴14以由θ表示的接触角26位于第一疏水涂层24上。疏水涂层由疏水材料(通常但不一定是含氟聚合物)形成。

在顶部基板16上是第二疏水涂层28，液滴14可以与第二疏水涂层28接触。介电电极30介于顶部基板16和第二疏水涂层28之间。

接触角θ的定义如图1所示，由固体与液体(γ_SL)、液极与非极性周围流体(γ_LG)和固体与非极性周围流体(γ_SG)界面之间的表面张力分量的平衡决定，并且在没有施加电压的情况下满足杨氏定律(Young’s law)，该方程由下式给出：

在操作中，称为EW驱动电压的电压(如图1中的V_T、V₀和V₀₀)可以从外部施加到不同的电极上(例如，分别为参比电极30、元件电极12，12A和12B)。所产生的电力有效地控制疏水涂层24的疏水性。通过将不同的EW驱动电压(例如V₀和V₀₀)设置为施加到不同的元件电极(例如12A和12B)上，液滴14可以在两个基板10和16之间的横向平面中移动。