用于微流体系统的可置换盒体技术方案

公开了一种可置换盒体(2)，包括主体(47)、具有第一疏水表面(17’)的底层(3)、具有第二疏水表面(17”)的顶层(4)以及其间的间隙(6)。所述底层(3)为柔性薄膜，其圆周(40)被密封附着到所述顶层(4)。所述可置换盒体(2)没有间隔件(5)，所述间隔件(5)位于所述柔性底层(3)和所述顶层(4)之间。所述顶层(4)包括装载部位(41)，用于将处理液、反应物或样品运送到间隙(6)。当使用此种可置换盒体(2)时，所述底层(3)被构成为工作薄膜，用于处理液滴(23)中的样品，其上放置有数字微流体系统(1)的电极阵列(9)，所述数字微流体系统(1)包括基础单元(7)，带有盒体容纳部位(8)、位于盒体容纳部位(8)上的电极阵列(9)。所述电极阵列(9)由底部基底(11)支撑，基本在第一平面上延伸，并且包括许多单个电极(10)。所述数字微流体系统(1)也包括中央控制单元(14)，用于控制所述电极阵列(9)的单个电极(10)的选择，并且用于为这些电极(10)提供单个电压脉冲，从而利用电湿润处理所述盒体(2)的间隙(6)内的液滴。还公开了可置换盒体(2)的选择，以及一种用于处理附着在疏水表面(17)的液滴内样品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于微流体系统的可置换盒体相关专利申请本申请涉及本申请人的未发表的共同未决专利申请US13/304,481，2011年11月25日，以及US13/188,584，2011年7月22日，其全部内容出于所有目的，于此处的作为明确参考。
本专利技术涉及一种可置换盒体，其可被用于数字微流体系统上或内，用于处理液滴内的样品。所述数字微流体系统包括由基底支撑的电极阵列，以及中央控制单元，用于控制此电极阵列的单个电极的选择，并且用于为其提供单个电压脉冲，从而利用电湿润处理液滴。本专利技术也涉及一种数字微流体系统，用于简化液滴驱动分子技术；并且涉及一种替代方法，用于处理数字微流体系统或装置内的液滴内的样品。相关现有技术自动化液体处理系统在本领域广为人知。一种示例是得自本申请人(TecanSchweiz，Seestrasse103，CH-8708Switzerland)的Freedom机器人工作站。此装置允许在独立仪器中或在与分析系统的自动连接中进行自动化处理。这些自动化系统通常需要处理更大量的液体(微升～毫升)。它们也为较大的系统，不设计为移动设备。许多用于解决生物样品的自动化处理的方法源于微流体领域。此
通常涉及小体积液体的控制和处理，通常为毫米或纳米级形式。通道系统内的液体移动本质上已知为，例如，由静止装置中的微型泵或旋转实验器具内的向心力控制。在数字化微流体中，将确定的电压施加至电极阵列的电极，如此单个液滴被定位(电湿润)。对于电润湿方法的通常看法，请见Washizu，IEEETransactionsonIndustryApplications，34卷，第4号，1998，以及Pollacketal.，Labchip，2002，卷2，96～101。简要地，电湿润指的是一种方法，利用优选为由疏水层覆盖的微电极阵列移动液滴。通过将特定的电压施加至所述电极阵列的电极，诱发所述液滴的表面张力的变化，所述变化存在于被定位的电极。因此，在所述液滴的运动中，这导致了所述液滴在定位电极上的接触角的显著变化。针对此种电湿润过程，已知有两种用于设置电极的基本方法：使用带有诱发液滴移动的电极阵列的单一表面，或者加入第二表面，所述第二表面对置于相似的电极阵列，并且其提供至少一个接地电极。所述电湿润技术的主要优点是，仅仅需要少量体积的液体，例如，单个液滴。如此，液体处理可以在相当短时间内进行。此外，所述液体移动的控制可以完全电控，从而自动化处理样品。从美国专利号5,486,337已知一种用于通过电湿润处理液滴的装置，其使用带有电极阵列的单一表面(电极的单平面布局)。所有电极被安放在载体基底的表面，降入所述基底，或者被不可润湿的表面覆盖。电压源被连接至所述电极。通过将电压施加至后续电极，所述液滴被移动，如此，根据电压到所述电极的施加顺序，引导所述液滴在所述电极上移动。从US6,565,727，已知一种用于毫米级别控制液滴移动的电湿润装置(电极的双面布局)。此装置的每个表面包括多个电极。所述电极阵列的驱动电极优选为利用位于每个的单个电极的边缘的凸起，交叉设置。所述两个相对阵列形成了间隙。引向所述间隙的所述电极阵列的表面优选为由电绝缘的疏水层覆盖。所述液滴位于所述间隙内，并且通过连续地将多个电场施加到多个位于所述间隙的对侧的多个电极上，所述液滴在非极性填充液内移动。从WO2010/069977A1已知带有聚合物薄膜的容器，用于处理其上液滴内的样品。生物样品处理系统包括用于大量处理的容器以及带有下表面和疏水上表面的平面聚合物薄膜。所述平面聚合物薄膜通过突起与所述容器的底侧保持一定距离。当所述容器位于所述薄膜上时，此距离限定至少一个间隙。液滴处理仪器包括至少一个用于促使液滴移动的电极阵列。也公开了支撑所述至少一个电极阵列的基底以及所述液滴处理仪器的控制单元。所述容器和所述薄膜被双向附着至所述液滴处理仪器。如此，所述系统允许，通过所述容器的通道，将至少一个液滴移动到所述平面聚合物薄膜的疏水上表面和所述至少一个点击阵列上。所述液滴处理仪器实现为通过电湿润控制所述液滴在所述平面聚合物薄膜上的导向运动，并且实现为在其上处理所述生物样品。从公布为WO2011/002957A2的国际专利申请可知的是，在生物样品处理前后，用于处理液滴的此种电湿润装置的使用。其中，公开了液滴启动器，通常包括带有由介电层绝缘的控制电极(电湿润电极)的底部基底、导电顶部基底以及底部和顶部基底上的疏水涂层。也公开了液滴启动装置，用于替换液滴致动器的一个或多个组件，即，可以随时被更换的可置换元件(如，移动薄膜、双相附着顶部和底部基底以及自含可更换盒体)从公布为WO2011/002957A2的国际专利申请已知液滴致动器，其带有固定底部基底(如，PCB)、带有电湿润电极并且带偶可移除或可坑换顶部基底。自含可更换盒体可以，例如，包括缓冲器、反应物和填充液。所述盒体中的小袋可用作储液罐，并且可以被穿孔以将液体释放到盒体间隙中(例如，反应物或油料)。所述盒体可以包括可由疏水层代替的接地电极，以及用于将样品装载到所述盒体的间隙中的开口。接口材料(如液体、胶或油脂)可以将所述盒体附着到所述电极阵列。WO2006/125767A1(英文翻译见US2009/0298059A1)中公开了在用于进行分子诊断分析的自动化系统中用于微流体处理和分析的可置换盒体。所述盒体被构成为平腔装置(约支票卡大小)并且可被插入到所述系统中。样品可以通过端口被移液至所述盒体中。从国际专利申请WO2008/106678已知液滴致动器结构。此文件特别指出液滴致动器的电极阵列的多种布线配置，并且额外公开了此种液滴致动器的两层实施例，其包括带有参考电极阵列的第一基底，所述电极阵列通过间隙与含有控制电极的第二基底分离。所述两个基底平行设置，如此，形成所述间隙。所述间隙的高度可以由间隔件形成。在各种情况下，疏水涂层配置在面对所述间隙的表面上。所述第一和第二基底可采用盒体形式，可能包括所述电极阵列。专利技术目的及概述本专利技术的目的在于提供了一种在数字微流体系统或数字微流体装置上或内使用的替代可置换盒体，其被构成为容纳用于处理液滴内样品的一个或多个可置换盒体。此目的如此实现：提供第一备选可置换盒体。本专利技术的所述第一备选可置换盒体包括：(a)主体，带有至少一个隔室，所述隔室被构成为在其中容纳处理液、反应物或样品，至少一个所述隔室包括通孔，用于运送至少部分其内容物；(b)底层，带有第一疏水表面，所述表面不渗透液体，并且其被构成为工作薄膜(workingfilm)，当所述可置换盒体的底层被放置在所述电极阵列上时，在其上利用数字微流体系统的电极阵列处理液滴内样品；(c)顶层，带有第二疏水表面，所述表面不渗透液体，并且被附着在所述可置换盒体的所述主体的下表面；以及(d)间隙，其位于所述底层的所述第一疏水表面和所述顶层的所述低热疏水表面之间。本专利技术的所述第一备选可置换盒体，其特征在于，所述底层被构成为柔性薄膜，其沿所述柔性底层的外周被密封附着至所述顶层，如此所述可置换盒体没有间隔件，所述间隔件位于所述柔性底层和所述顶层之间用于限定所述第一疏水表面和所述第二疏水表面之间特定距离。本专利技术的所述第一备选可置换盒体，其特征进一步在于，所述顶层被构成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可置换盒体(2)，包括：(a)主体(47)，带有至少一个隔室(21)，所述隔室(21)被构成为在其中容纳处理液、反应物或样品，至少一个所述隔室(21)包括通孔(19)，用于运送至少其部分内容物；(b)底层(3)，带有第一疏水表面(17’)，所述第一疏水表面不渗透液体，并且被构成为工作薄膜，当所述可置换盒体(2)的所述底层(3)被安置在所述电极阵列(9)上时，用于在其上利用数字微流体系统(1)的电极阵列(9)，处理液滴(23)内的样品；(c)顶层(4)，带有第二疏水表面(17”)，所述第二疏水表面(17”)不渗透液体，并且其附着至所述可置换盒体(2)的主体(47)的下表面(48)；(d)间隙(6)，位于所述底层(3)的所述第一疏水表面(17’)与所述导电材料(15)的所述第二表面(17”)之间，其中，所述底层(3)被构成为柔性薄膜，沿所述柔性底层(3)的圆周(40)，将所述薄膜密封附着至所述顶层(4)，如此，所述可置换盒体(2)没有间隔件(5)，所述间隔件(5)位于所述柔性底层(3)与所述导电材料(15)之间，用于限定所述第一疏水表面(17’)与所述第二疏水表面(17”)之间的特定距离，并且其中，所述顶层(4)被构成被构成为在至少一个隔室(21)的下端与所述间隙(6)之间提供密封，所述顶层(4)包括装载部位(41)，用于将处理液、反应物或样品送入所述间隙(6)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可置换盒体(2)，其被构成为用于在数字微流体系统(1)内或上处理液滴内样品；所述数字微流体系统(1)被构成为容纳所述可置换盒体(2)，并且包括基础单元(7)、盒体容纳部位(8)、电极阵列(9)、中央控制单元(14)，所述盒体容纳部位(8)用于容纳所述可置换盒体(2)，所述电极阵列(9)由底部基底(11)支撑并且位于所述盒体容纳部位(8)处，所述中央控制单元(14)用于控制所述电极阵列(9)的单个电极(10)的选择，并且用于为这些电极(10)提供单个电压脉冲，从而通过电湿润处理所述可置换盒体(2)内的液滴(23)；所述可置换盒体(2)包括：a)底层(3)，其不渗透液体，并且其被构成为工作薄膜，带有第一疏水表面(17’)，用于处理其上的液滴(23)内的样品；b)主体(47)，所述主体具有下表面(48)和导电材料(15)，所述导电材料被构成为提供带有第二疏水表面(17”)的所述主体(47)的所述下表面(48)，或者顶层(4)，所述顶层带有第二疏水表面(17”)，所述主体(47)或者所述顶层(4)具有：-至少一个通孔(19)，用于将处理液、反应物或样品送入所述可置换盒体(2)的间隙(6)，或者-至少一个隔室(21)，其被构成为在其中容纳处理液、反应物或样品，并且包括通孔(19)，用于将至少部分其内容物送入所述可置换盒体(2)的间隙(6)；c)间隙(6)，位于所述底层(3)的第一疏水表面(17’)与第二疏水表面(17”)之间；以及d)密封片(36)；其特征在于，所述密封片(36)被附着所述底层(3)的下表面并且沿着所述底层(3)的圆周(40)，所述密封片(36)被构成为位于所述底层(3)的下表面与所述数字微流体系统(1)的底部基底(11)之间，所述密封片(36)被构成为在所述盒体容纳部位(8)内密封排空空间(46)，所述空间由所述底层(3)和所述可置换盒体(2)的所述密封片(36)，并且由所述电极阵列(9)和所述数字微流体系统(1)的底部基底限定；并且，所述可置换盒体(2)的所述底层(3)为构成为柔性薄膜的柔性底层(3)，其沿所述柔性底层(3)的圆周(40)被密封附着至所述顶层(4)或者所述主体(47)的所述下表面(48)；所述柔性底层(3)被构成为放置在所述盒体容纳部位(8)并且被构成为通过所述排空空间(46)内的真空，被吸引并扩展至所述数字微流体系统(1)的所述电极阵列(9)和所述底部基底(11)，所述密封片(36)由此限定所述间隙(6)。2.根据权利要求1所述的可置换盒体(2)，其特征在于，所述可置换盒体(2)的所述柔性底层(3)为完全疏水薄膜，或包括所述第一疏水表面(17’)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·李，T·雷，B·理查德森，N·S·瑞姆茨，
申请(专利权)人：泰肯贸易股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH