微流控器件和将流体装填到其中的方法技术

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。

Microfluidic devices and methods of loading fluids into them

A microfluidic AM EWOD device and a method of filling such a device are provided. The device includes a cavity having one or more access ports. The device is configured to maintain a packing fluid of the measured volume in a portion of the chamber when the chamber includes a packed fluid that partially fills the chamber's measured volume. The device is configured to allow some packing fluid to be removed from a portion of the chamber when a certain volume of fluid into the chamber is introduced into one or more entry ports in one or more entry ports, thereby allowing a certain volume of the discharge fluid to be discharged from the chamber.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流控器件和将流体装填到其中的方法
本专利技术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，本专利技术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。
技术介绍
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：“Digitalmicrofluidics：isatruelab-on-a-chippossible？”(R.B.Fair，MicrofluidNanofluid(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。US20100282608(Srinivasan等人；2010年11月11日公开)描述了一种EWOD器件，该器件包括具有流体可以进入的孔的两个部分的上部。该专利没有描述如何可以迫使流体进入器件，也没有描述测量或控制这种流体的输入体积的方法。相关申请US20100282609(Pollack等人；2010年11月11日公开)确实描述了用于输入流体的活塞机构，但是也没有描述测量或控制这种流体的输入体积的方法。US20100282609描述了使用活塞来迫使流体进入已经装填有油的器件中包含的贮液器中。US20130161193描述了一种通过使用例如双稳态致动器将流体驱动到填充有油的器件上的方法。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种利用测定流体装填微流控器件的方法，所述方法包括：将计量体积的填料流体引入微流控器件中的具有一个或多个进入端口的腔室中，使得腔室部分地填充有填料流体，所述器件被配置为优先地将计量体积的填料流体保持在腔室的一部分中；以及经由所述一个或多个进入端口中的一个进入端口将一定体积的所述测定流体引入所述腔室的所述一部分中，从而使得一定体积的排出流体从所述腔室排出。本专利技术的第二方面提供了一种利用测定流体装填微流控器件的方法，所述方法包括：利用填料流体或利用包含作为一种组分的填料流体在内的流体混合物实质上完全填充腔室，所述腔室具有一个或多个进入端口和用于提取所述填料流体的出口端口；将一定体积的测定流体插入一个或多个进入端口中的一个进入端口中；以及通过所述出口端口提取足量的所述填料流体，以使至少一些体积的所述测定流体能够从所述一个或多个进入端口中的一个进入端口进入所述腔室。本专利技术的第三方面提供了一种微流控器件，包括：腔室，具有一个或多个进入端口；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；以及所述器件被配置为：当被引入到所述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所述腔室的所述一部分时，允许所述填料流体中的一些从所述腔室的所述一部分中移出，由此使得一定体积的排出流体从所述腔室排出。本专利技术的第四方面提供了一种微流控器件，包括：腔室，具有一个或多个进入端口和用于提取填料流体的出口端口；由此在使用时，所述腔室实质上完全填充有所述填料流体，并且当通过所述出口提取足量的所述填料流体时，被引入到所述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能够进入所述腔室。附图说明图1是在横截面中描绘常规的AM-EWOD器件的示意图。图2a是描绘了根据本专利技术的第一和示例性实施例的微流控器件的平面图的示意图。图2b是描绘了根据本专利技术的第二实施例的微流控器件的平面图的示意图。图2c是描绘了根据本专利技术的第二实施例的微流控器件的横截面图的示意图。图3a是描绘了根据本专利技术的第一实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图3b是描绘了根据本专利技术的第一实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图3c是描绘了根据本专利技术的第一实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图3d是描绘了根据本专利技术的第一实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图4a是描绘了根据本专利技术的第二实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图4b是描绘了根据本专利技术的第二实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图4c是描绘了根据本专利技术的第二实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图4d是描绘了根据本专利技术的第二实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图5a是描绘了根据本专利技术的第三实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图5b是描绘了根据本专利技术的第三实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图5c是描绘了根据本专利技术的第三实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图5d是描绘了根据本专利技术的第三实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图6a是描绘了根据本专利技术的第四实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图6b是描绘了根据本专利技术的第四实施例的装填微流控器件的方法的示意图。图6c是描绘了根据本专利技术的第四实施例的装填微流控器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用测定流体来装填微流控器件的方法，所述方法包括：将计量体积的填料流体引入所述微流控器件中的具有一个或多个进入端口的腔室中，使得所述腔室部分地填充有所述填料流体，所述器件被配置为优先地将所述计量体积的填料流体保持在所述腔室的一部分中；以及经由所述一个或多个进入端口中的一个进入端口将一定体积的所述测定流体引入所述腔室的所述一部分中，从而使得一定体积的排出流体从所述腔室排出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.16 GB 1516430.41.一种利用测定流体来装填微流控器件的方法，所述方法包括：将计量体积的填料流体引入所述微流控器件中的具有一个或多个进入端口的腔室中，使得所述腔室部分地填充有所述填料流体，所述器件被配置为优先地将所述计量体积的填料流体保持在所述腔室的一部分中；以及经由所述一个或多个进入端口中的一个进入端口将一定体积的所述测定流体引入所述腔室的所述一部分中，从而使得一定体积的排出流体从所述腔室排出。2.一种利用测定流体来装填微流控器件的方法，所述方法包括：利用填料流体或利用包含作为一种组分的填料流体在内的流体混合物实质上完全填充腔室，所述腔室具有一个或多个进入端口和用于提取所述填料流体的出口端口；将一定体积的所述测定流体插入所述一个或多个进入端口中的一个进入端口中；以及通过所述出口端口提取足量的所述填料流体，以使至少一些体积的所述测定流体能够从所述一个或多个进入端口中的所述一个进入端口进入所述腔室。3.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述填料流体和所述测定流体实质上彼此同时引入到所述腔室中。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述器件是包括电极在内的介质上电润湿EWOD器件，并且所述方法还包括通过激励所述电极来控制所述腔室内的所述测定流体。5.根据从属于权利要求3的权利要求4所述的方法，包括：在将填料流体和测定流体引入腔室期间，通过激励所述电极来控制所述腔室内的所述测定流体。6.根据权利要求1所述的方法，其中，在已经将所述计量体积的填料流体引入到所述腔室中之后，将所述一定体积的测定流体引入到所述腔室中，由此通过从所述腔室的所述一部分中移出一些所述填料流体，使得所述测定流体进入到所述腔室的所述一部分中。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述器件被配置为使得所述腔室的内部的至少一部分涂覆有疏水涂层。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述器件被配置为使得所述一个或多个进入端口设置在所述腔室的上表面中。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述器件被配置为使得所述一个或多个进入端口设置在所述腔室的一个或多个侧面中。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述器件被配置为使得所述腔室设置有与至少一个排出口流体连通的排出区域，所述排出区域被配置为容纳所述排出流体。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述器件包括与一个或多个进入端口实质上相同的至少一个排出口。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述器件被配置为使得所述腔室设置有用于执行一种或多种测定的活性区域。13.根据直接从属于或间接从属于权利要求10的权利要求12所述的方法，其中，所述器件被配置为使得所述排出区域与所述活性区域成一体。14.根据直接从属于或间接从属于权利要求10的权利要求12所述的方法，其中，所述器件被配置为使得所述排出区域通过流体不可渗透的屏障而部分地与所述活性区域分离。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃玛·杰恩·沃尔顿，莱斯莉·安妮·帕里琼斯，朱莉·凯伦·迪肯，
申请(专利权)人：夏普生命科学欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB