具有集成光学感测器的电泳晶片制造技术

本文公开电泳的方法，其包括：将分析物引入通道(150)；通过在分析物上游的第一电极(111‑1)与分析物下游的第二电极(111‑3)之间建立第一电场来使分析物电泳；通过在分析物上游的第三电极(111‑6)与分析物下游的第四电极(111‑13)之间建立第二电场来使分析物电泳；其中第四电极(111‑13)在第二电极(111‑3)下游。

Electrophoretic wafers with integrated optical sensors

The method of open electrophoresis in this paper includes: introducing analyte into channel (150); electrophoresis of analyte by establishing a first electric field between the first electrode upstream of analyte (111 1) and the second electrode downstream of analyte (111 3); electrophoresis of analyte by establishing a second electric field between the third electrode upstream of analyte (111 6) and the fourth electrode downstream of analyte (111 13). The fourth electrode (111 13) is downstream of the second electrode (111 3).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成光学感测器的电泳晶片
本公开涉及电泳的设备。
技术介绍
电泳是用于基于粒子(例如，DNA、RNA和蛋白质以及它们的片段、纳米粒、珠等)的大小和电荷来分离和分析它们的方法。电泳牵涉将粒子放置在电场中。因为粒子带电，它们在电场中漂移。较轻粒子移动较快并且在指定时间量内比较重粒子漂移更远。电泳可使用凝胶作为抗对流介质或筛分介质，粒子在电场下漂移通过这些介质。凝胶可抑制电场施加所引起的热对流，并且可阻碍粒子通过。凝胶的示例包括琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶。在完成电泳后，凝胶中的粒子可以例如通过对它们染色而可视化。DNA可使用溴化乙锭可视化，其在嵌入DNA时在紫外光下发萤光，而蛋白质可使用银染色或考马斯亮蓝染料而可视化。基于凝胶的可视化，凝胶的不同部分中的粒子可通过物理切割凝胶来分离。毛细管电泳使用亚毫米直径毛细管(例如，微流体和纳米流体通道)。毛细管电泳可放弃使用凝胶。经受毛细管电泳的粒子通过电渗流在沿毛细管的电场下在毛细管中漂移。粒子由于它们的不同电泳迁移率而分离。
技术实现思路
本文公开这样的设备，其包括：电泳通道；第一多的至少三个电极，其配置成在电泳通道的一部分中而不是在另一部分中建立电场，或在电泳通道的不同部分中建立具有不同强度的电场；光学检测器，其与电泳通道集成、配置成在分析物在电泳期间横穿光学检测器时检测该分析物的信号。根据实施例，设备进一步包括缓冲液池，其配置成收容或存储缓冲溶液并且流动耦合于电泳通道。根据实施例，设备进一步包括样品池，其配置成收容或存储包含分析物的溶液并且流动耦合于电泳通道。根据实施例，设备进一步包括耦合通道，其中样品池通过该耦合通道流动耦合于电泳通道。根据实施例，设备进一步包括废物池，其通过耦合通道流动耦合于电泳通道。根据实施例，样品池和耦合通道配置成引导分析物进入电泳通道。根据实施例，耦合通道在十字交叉处与电泳通道相交并且其中样品池和耦合通道配置成引导分析物进入十字交叉。根据实施例，设备进一步包括第二多的至少三个电极，其配置成将分析物从样品池沿耦合通道引导。根据实施例，第一多的电极是独立可控的。根据实施例，第一多的电极暴露于电泳通道的内部。根据实施例，光学检测器在第一多的电极的两个相邻电极之间，或其中光学检测器在第一多的电极中的一些的下方，或其中光学检测器在与第一多的电极相对的电泳通道的侧面上。根据实施例，信号是萤光、光透射或光散射。根据实施例，光学检测器配置成从电泳通道的一部分检测信号。根据实施例，光学检测器是CMOS光学检测器。根据实施例，设备进一步包括流动耦合于电泳通道的出口的多个收集通道并且进一步包括流动耦合于收集通道的多个收集池，其中收集通道和收集池配置成收容电泳通道中的电泳带中包含的分析物的组分。根据实施例，设备进一步包括第三多的电极，其配置成引导组分进入收集池。根据实施例，电泳通道包括衬底中的沟槽和封闭该沟槽的盖板。根据实施例，衬底包括玻璃、聚合物或硅。根据实施例，盖板包括半导体、玻璃或印刷电路板。根据实施例，光学检测器在盖板中。根据实施例，第一多的电极在盖板上。根据实施例，设备进一步包括控制器，其包括处理器、内存和电力供应，其中该控制器配置成接收来自光学检测器的输出，该输出代表光学检测器从电泳通道检测的信号。根据实施例，处理器配置成执行内存中存储的指令并且确定电泳通道的电泳带中包含的组分的数量或特性。根据实施例，处理器配置成执行内存中存储的指令并且确定电泳通道中电泳带的位点。根据实施例，处理器配置成基于电泳通道中电泳带的特性或位点确定何时使用电力供应使第一和第三多的电极通电以及使它们中的哪个通电。本文公开电泳的方法，其包括：将分析物引入通道；通过在分析物上游的第一电极与分析物下游的第二电极之间建立第一电场来使分析物电泳；通过在分析物上游的第三电极与分析物下游的第四电极之间建立第二电场来使分析物电泳；其中第四电极在第二电极下游。根据实施例，第三电极在第一电极下游。根据实施例，第一与第二电极之间的射流距离小于第三与第四电极之间的射流距离。根据实施例，通道具有小于1mm2的横截面面积。【附图说明】图1A示意示出根据实施例的设备的顶视图。图1B示出设置收集通道使得它们流动耦合于电泳通道而没有任何分支。图2示意示出传统的电泳装置中的电泳通道，其中两个电极在电泳通道的上游和下游末端处。图3A-图3C示意示出具有沿电泳通道的长度设置的13个电极的设备的示例。图4示意示出电泳方法的流程图。图5示意示出光学检测器的功能。图6示意示出设备可具有控制器。图7A和图7B示意示出使用电极将电泳带选择性地引导到分支的臂中的一个的一种方式。图8A-图8C示出电泳通道的设置的示例。图9示意示出电极中的一些可未彼此独立受控。【具体实施方式】图1A示意示出根据实施例的设备100的顶视图。该设备100可具有缓冲液池110，其配置成收容或存储缓冲溶液。缓冲液池110流动耦合于电泳通道150使得电泳通道150填充有缓冲溶液。设备100具有样品池120，其配置成收容或存储这样的溶液，其包含将经历电泳的分析物。样品池120流动耦合于电泳通道150，例如通过耦合通道123。设备100可具有废物池130，其通过耦合通道123流动耦合于电泳通道150。来自样品池120的过多分析物可被引导进入废物池130。配置样品池120、废物池130(如它存在的话)和耦合通道123使得分析物可从样品池120引导进入电泳通道150。在图1A中图示的示例中，耦合通道123在与电泳通道150相同的层中并且在十字交叉151处与电泳通道相交；在将分析物从样品池120引导通过耦合通道123时，分析物中的一些在电泳通道150中在十字交叉151处并且可以经历电泳。耦合通道123不一定在与电泳通道150相同的层中。耦合通道123的其他设置是可能的。设备100可包括至少三个电极124，其配置成沿耦合通道123产生电场。电场可用于将分析物从样品池120沿耦合通道123引导。电极124可暴露于耦合通道123的内部但不一定如此。电极124可设置成跨耦合通道123的宽度延伸，如在图1A中示出的。可使用沿耦合通道123引导分析物的其他方式。例如，分析物可通过泵(例如，耦合于废物池130或样品池120的注射泵)抽取。根据实施例，设备100包括至少三个电极111，其配置成沿电泳通道150产生电场。电极111可配置成在电泳通道150的一部分中而不是在另一部分中建立电场，或在电泳通道150的不同部分中建立具有不同强度的电场，例如通过独立控制电极111。电泳通道150中的电场可用于使电泳通道150中的分析物(例如十字交叉151中的分析物)沿电泳通道150电泳。电极111可暴露于电泳通道150的内部但不一定如此。电极111可设置成跨电泳通道150的宽度延伸，如在图1A中示出的。相邻电极111可相隔1微米至10毫米的距离，或间隔10毫米至10厘米的距离。电极111不必等间距。根据实施例，设备100包括在电泳通道150的位点处的光学检测器140。该光学检测器140与电泳通道150集成。光学检测器140关于电极111不一定具有特定空间关系。例如，光学检测器140可在两个相邻电极111之间、在电极111中的一些的下方(即，电极111中的一些夹在光学检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，其包括：电泳通道；第一多的至少三个电极，其配置成在所述电泳通道的一部分中而不是在另一部分中建立电场，或在所述电泳通道的不同部分中建立具有不同强度的电场；光学检测器，其与所述电泳通道集成、配置成在分析物在电泳期间横穿所述光学检测器时检测所述分析物的信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，其包括：电泳通道；第一多的至少三个电极，其配置成在所述电泳通道的一部分中而不是在另一部分中建立电场，或在所述电泳通道的不同部分中建立具有不同强度的电场；光学检测器，其与所述电泳通道集成、配置成在分析物在电泳期间横穿所述光学检测器时检测所述分析物的信号。2.如权利要求第1项的设备，其进一步包括缓冲液池，所述缓冲液池配置成收容或存储缓冲溶液并且流动耦合于所述电泳通道。3.如权利要求第1项的设备，其进一步包括样品池，所述样品池配置成收容或存储包含所述分析物的溶液并且流动耦合于所述电泳通道。4.如权利要求第3项的设备，其进一步包括耦合通道，其中所述样品池通过所述耦合通道流动耦合于所述电泳通道。5.如权利要求第4项的设备，其进一步包括废物池，所述废物池通过所述耦合通道流动耦合于所述电泳通道。6.如权利要求第4项的设备，其中所述样品池和所述耦合通道配置成引导所述分析物进入所述电泳通道。7.如权利要求第6项的设备，其中所述耦合通道在十字交叉处与所述电泳通道相交并且其中所述样品池和所述耦合通道配置成引导所述分析物进入所述十字交叉。8.如权利要求第4项的设备，其进一步包括第二多的至少三个电极，所述电极配置成从所述样品池沿所述耦合通道引导所述分析物。9.如权利要求第1项的设备，其中所述第一多的电极是独立可控的。10.如权利要求第1项的设备，其中所述第一多的电极暴露于所述电泳通道的内部。11.如权利要求第1项的设备，其中所述光学检测器在所述第一多的电极的两个相邻电极之间，或其中所述光学检测器在所述第一多的电极中的一些的下方，或其中所述光学检测器在与所述第一多的电极相对的电泳通道的侧面上。12.如权利要求第1项的设备，其中所述信号是萤光、光透射或光散射。13.如权利要求第1项的设备，其中所述光学检测器配置成从所述电泳通道的一部分检测信号。14.如权利要求第1项的设备，其中所述光学检测器是CMOS光学检测器。15.如权利要求第1项的设备，其进一步包括流动耦合于所述电泳通道的出口的多个收...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁锐，曹培炎，
申请(专利权)人：深圳源光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44