[发明专利]微流控器件和将流体装填到其中的方法

说明书

提供了一种微流控AM‑EWOD器件和填充这种器件的方法。所述器件包括具有一个或多个进入端口的腔室。所述器件被配置为：当腔室包含部分填充腔室的计量体积的填料流体时，优先地将计量体积的填料流体保持在腔室的一部分中。所述器件被配置为：当被引入到一个或多个进入端口中的一个进入端口中的一定体积的测定流体进入腔室的一部分时，允许将一些填料流体从腔室的一部分中移出，由此使得一定体积的排出流体从腔室排出。

分案说明

本申请是申请日为2016年9月14日、申请号为201680066755.9、发明名称为“微流控器件和将流体装填到其中的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种微流控器件，并且涉及一种用于将流体装填到这种器件中的方法。更具体地，本发明涉及有源矩阵介质上电润湿(AM-EWOD)微流控器件。介质上电润湿(EWOD)是用于操纵阵列上的流体的液滴的已知技术。有源矩阵EWOD(AM-EWOD)是指例如通过使用薄膜晶体管(TFT)，在并入了晶体管的有源矩阵阵列中实现EWOD。

背景技术

微流控是快速扩张的领域，该领域涉及到对较小尺度(通常处理亚微升(sub-microlitre)体积)的流体的操纵和精确控制。在研究和在生产两者中，存在日益增加的兴趣将微流控应用至化学或生物化学测定及合成，以及应用于医疗诊断(“芯片上的实验室”)。在后一种情况下，这种器件的小型特性允许在需要使用比用于基于传统实验室的测试的临床样本体积小得多的临床样本体积时进行快速测试。

微流控器件可以通过这样的事实来识别：微流控器件具有小于1毫米(mm)的至少一个尺寸的一个或多个通道(或更一般地称为间隙)。在微流控器件中使用的常见流体包括全血样本、细菌细胞悬浊液、蛋白质或抗体溶液和各种缓冲液。微流控器件可以用于获得各种感兴趣的测量，包括分子扩散系数、流体粘度、pH、化学键合系数和酶反应动力学。微流控器件的其它应用包括毛细管电泳、等电点聚焦、免疫测定、酶法测定、流式细胞术、经由质谱法分析蛋白质的样本注射、PCR扩增、DNA分析、细胞操纵、细胞分离、细胞图案化以及化学梯度形成。这些应用中的许多已用于临床诊断。

已知许多技术用于在亚毫米尺度上操纵流体，其特征主要在于层流和表面力相对于体积力的优势地位。大多数技术属于连续流动系统的类别，其通常采用笨重的外部管道系统和泵。采用离散液滴的系统反而具有更大的功能灵活性的优点。

介质上电润湿(EWOD)是用于通过施加电场来操纵离散流体液滴的公知技术。因此，它是用于芯片上实验室技术的微流控的候选技术。对该技术的基本原理的介绍可以在以下文献中找到：“Digital microfluidics：is a true lab-on-a-chip possible？”(R.B.Fair，Microfluid Nanofluid(2007)3：245-281).该评论注意到：在文献中没有详细讨论将流体引入EWOD器件中的方法。应该注意的是，该技术采用疏水性内表面。因此，一般来说，含水流体借助于单独的毛细管作用从外部填充到这种器件中在能量方面是不利的。此外，当施加电压并且该器件处于致动状态时，可能仍然如此。由于液固界面处较低的表面张力，非极性流体(例如，油)的毛细管填充在能量方面可能是有利的。

其中描述了流体输入机制的小型微流控器件的一些示例存在。美国专利No.5,096,669(Lauks等人，1992年3月17日公开)示出了这样的器件，该器件包括入口孔和用于样本输入的进入通道，所述进入通道与在致动时将流体泵送到器件周围的气囊耦接。该专利没有描述如何将离散的流体液滴输入到系统中，也没有描述测量或控制这种液滴的输入体积的方法。这种对输入体积的控制(称为“计量”)在避免器件过载过量流体方面是重要的，并且有助于在需要已知体积或体积比的情况下执行的测定精确度。