【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数字微流控设备及其使用方法相关申请的交叉引用本专利要求于2017年9月1日提交的美国临时专利申请第62/553,743号(标题为“DIGITALMICROFLUIDICSDEVICESANDMETHODSOFUSINGTHEM”)和于2017年9月12日提交的美国临时专利申请第62/557,714号(标题为“DIGITALMICROFLUIDICSDEVICESANDMETHODSOFUSINGTHEM”)的优先权，这些美国临时专利申请中的每个通过引用以其整体并入本文。通过引用并入本说明书中提及的所有公开和专利申请在相同的程度上通过引用以其整体并入本文，犹如同每个单独的公开或专利申请被特定地和单独地指示以通过引用并入。领域本申请总体上涉及数字微流控(DMF)装置(digitalmicrofluidicapparatus)和方法。具体地，本文描述的装置和方法涉及气隙DMF装置(air-gapDMFapparatus)，所述气隙DMF装置包括盒(cartridge)和耐用部件，所述盒包括空气基质和接地电极，所述耐用部件包括驱动电极。背景近年来，芯片实验室(lab-on-a-chip)和生物芯片设备在科学研究应用以及潜在地定点照护应用(point-of-careapplication)中已经引起了极大兴趣，因为它们执行具有小的反应体积的高度重复的反应步骤，这节约了材料和时间。虽然传统的生物芯片类型设备利用微尺寸或纳米尺寸的通道和耦合至生物芯片的对应的微泵、微阀和微通道以操纵反应步骤，但是这些另外的部件...
【技术保护点】
1.一种用于数字微流控(DMF)装置的盒，所述盒具有底部和顶部，所述盒包括：/n电介质材料片，所述电介质材料片具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面在所述盒的所述底部上形成暴露的底表面，其中所述电介质材料片的至少所述第二侧面包括第一疏水表面；/n顶板，所述顶板具有第一侧和第二侧以及在所述第一侧和所述第二侧之间的厚度；/n接地电极，所述接地电极在所述顶板的所述第一侧上；/n第二疏水表面，所述第二疏水表面在所述顶板的所述第一侧上覆盖所述接地电极；以及/n气隙，所述气隙将所述第一疏水层和所述第二疏水层隔开，其中所述气隙包括大于280微米的间距。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
【国外来华专利技术】20170901 US 62/553,743;20170912 US 62/557,7141.一种用于数字微流控(DMF)装置的盒，所述盒具有底部和顶部，所述盒包括：
电介质材料片，所述电介质材料片具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面在所述盒的所述底部上形成暴露的底表面，其中所述电介质材料片的至少所述第二侧面包括第一疏水表面；
顶板，所述顶板具有第一侧和第二侧以及在所述第一侧和所述第二侧之间的厚度；
接地电极，所述接地电极在所述顶板的所述第一侧上；
第二疏水表面，所述第二疏水表面在所述顶板的所述第一侧上覆盖所述接地电极；以及
气隙，所述气隙将所述第一疏水层和所述第二疏水层隔开，其中所述气隙包括大于280微米的间距。
2.如权利要求1所述的盒，其中，所述接地电极包括形成多个开放单元的栅格图案。
3.如权利要求2所述的盒，其中，所述接地电极的所述栅格图案由不透明材料形成。
4.如权利要求1所述的盒，其中，所述接地电极由导电油墨形成。
5.如权利要求1所述的盒，其中，所述接地电极由银纳米颗粒形成。
6.如权利要求2所述的盒，其中，所述开放单元之间的所述栅格图案的最小宽度大于50微米。
7.如权利要求2所述的盒，其中，所述多个开放单元中的开放单元包括四边形形状或椭圆形形状。
8.如权利要求1所述的盒，其中，所述接地电极在大于所述顶板的所述第一侧的50％上面延伸。
9.如权利要求1所述的盒，其中，所述顶板包括在所述顶板的厚度内的多个空腔，另外其中所述空腔填充有具有低热质量和低热导率的绝缘材料。
10.如权利要求9所述的盒，其中，所述绝缘材料包括空气。
11.如权利要求1所述的盒，其中，所述电介质材料片是柔性的。
12.如权利要求1所述的盒，还包括微流控通道，所述微流控通道在所述顶板的所述第二侧上或在所述顶板的所述第二侧中形成，其中所述微流控通道沿着所述顶板的所述第二侧以及在所述微流控通道和所述气隙之间的至少一个开口延伸。
13.如权利要求1所述的盒，其中，所述顶板包括聚碳酸酯和/或丙烯酸。
14.如权利要求1所述的盒，其中，电介质的所述片小于30微米厚。
15.如权利要求1所述的盒，其中，所述电介质材料的所述第二侧面包括疏水涂层。
16.如权利要求1所述的盒，其中，所述气隙包括大于400微米的间距。
17.一种用于数字微流控(DMF)装置的盒，所述盒具有底部和顶部，所述盒包括：
柔性电介质材料片，所述柔性电介质材料片具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面在所述盒的所述底部上形成暴露的底表面；
第一疏水层，所述第一疏水层在所述电介质材料片的所述第二侧面上；
顶板，所述顶板具有第一侧和第二侧以及在所述第一侧和所述第二侧之间的厚度；
接地电极，所述接地电极在所述顶板的第一侧上，其中所述接地电极包括由不透明材料形成的栅格图案，所述栅格图案沿着所述顶板的所述第一侧形成多个开放单元；
第二疏水层，所述第二疏水层在所述顶板的所述第一侧上覆盖所述接地电极；以及
气隙，所述气隙将所述第一疏水层和所述第二疏水层隔开，其中所述气隙包括大于400微米的间距。
18.如权利要求17所述的盒，其中，所述顶板包括在所述顶板的厚度内的多个空腔，另外其中所述空腔填充有具有低热质量和低热导率的绝缘材料。
19.如权利要求17所述的盒，其中，所述接地电极的所述栅格图案由导电油墨形成。
20.如权利要求17所述的盒，其中，所述接地电极的所述栅格图案由银纳米颗粒形成。
21.权利要求17所述的盒，其中，所述开放单元之间的所述栅格图案的最小宽度大于50微米。
22.如权利要求17所述的盒，其中，所述多个开放单元中的开放单元包括四边形形状或椭圆形形状。
23.如权利要求17所述的盒，其中，所述接地电极的所述栅格图案在大于所述顶板的所述第一侧的50％上面延伸。
24.如权利要求17所述的盒，还包括微流控通道，所述微流控通道在所述顶板的所述第二侧中形成，其中所述微流控通道沿着所述顶板的所述第二侧以及在所述微流控通道和所述气隙之间的至少一个开口延伸。
25.如权利要求17所述的盒，其中，所述顶板包括聚碳酸酯和/或丙烯酸。
26.一种用于数字微流控(DMF)装置的盒，所述盒具有底部和顶部，所述盒包括：
电介质材料片，所述电介质材料片具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面在所述盒的所述底部上形成暴露的底表面；
第一疏水层，所述第一疏水层在所述电介质材料片的所述第二侧面上；
顶板，所述顶板具有第一侧和第二侧以及在所述第一侧和所述第二侧之间的厚度；
接地电极，所述接地电极在所述顶板的所述第一侧上；
第二疏水层，所述第二疏水层在所述顶板的所述第一侧上覆盖所述接地电极；
气隙，所述气隙隔开所述第一疏水层和所述第二疏水层；
微流控通道，所述微流控通道在所述顶板的所述第二侧中或在所述顶板的所述第二侧上形成，其中所述微流控通道沿着所述顶板的所述第二侧延伸；
开口，所述开口在所述微流控通道和所述气隙之间；以及
盖，所述盖覆盖所述微流控通道，其中所述盖包括用于进入所述微流控通道的一个或更多个接入端口。
27.如权利要求26所述的盒，其中，所述微流控通道被配置成在所述微流控通道内包含大于1ml的流体。
28.如权利要求26所述的盒，其中，所述气隙包括大于500微米的间距。
29.如权利要求26所述的盒，其中，所述微流控通道包括第一微流控通道，并且所述微流控通道和所述气隙之间的开口包括第一开口，所述盒还包括在所述顶板的所述第二侧中形成的第二微流控通道以及在所述第二微流控通道和所述气隙之间的第二开口，其中所述第二微流控通道沿着所述顶板的所述第二侧延伸，其中所述第一开口和所述第二开口彼此相邻。
30.如权利要求29所述的盒，其中所述第一开口和所述第二开口在彼此的约2cm范围内。
31.如权利要求26所述的盒，还包括从所述盒的所述顶部至所述气隙的窗口，所述气隙通过所述窗口是可见的。
32.如权利要求31所述的盒，其中，所述窗口在所述盒的所述顶部的2％至50％之间形成。
33.如权利要求26所述的盒，其中，所述盒的所述底部由所述电介质材料片的所述第一侧面形成。
34.如权利要求26所述的盒，还包括从所述盒的所述顶部进入所述气隙的多个开口。
35.如权利要求26所述的盒，其中，所述顶板包括聚碳酸酯和/或丙烯酸。
36.如权利要求26所述的盒，还包括在所述顶板的所述第二侧上的一个或更多个试剂储存器。
37.如权利要求26所述的盒，还包括在所述顶板的所述第二侧上的一个或更多个冷冻干燥的试剂储存器。
38.如权利要求26所述的盒，其中，所述电介质材料片是柔性的。
39.如权利要求26所述的盒，其中，所述顶板包括在所述顶板的厚度内的多个空腔，另外其中所述空腔填充有具有低热质量和低热导率的绝缘材料。
40.一种用于数字微流控(DMF)装置的盒，所述盒具有底部和顶部，所述盒包括：
电介质材料片，所述电介质材料片具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面在所述盒的所述底部上形成暴露的底表面；
第一疏水层，所述第一疏水层在所述电介质材料片的所述第二侧面上；
顶板，所述顶板具有第一侧和第二侧以及在所述第一侧和所述第二侧之间的厚度；
接地电极，所述接地电极在所述顶板的第一侧上；
第二疏水层，所述第二疏水层在所述顶板的所述第一侧上覆盖所述接地电极；
气隙，所述气隙将所述第一疏水层和所述第二疏水层隔开，其中所述气隙包括大于500微米的间距；
第一微流控通道和第二微流控通道，其中所述第一微流控通道和所述
第二微流控通道在所述顶板的所述第二侧中形成，其中所述第一微流控通道和所述第二微流控通道沿着所述顶板的所述第二侧延伸；
第一开口和第二开口，所述第一开口在所述第一微流控通道和所述气隙之间，所述第二开口在所述第二微流控通道和所述气隙之间，其中所述第一开口和所述第二开口在约2cm范围内彼此相邻；以及
盖，所述盖覆盖所述微流控通道，其中所述盖包括用于进入所述微流控通道的一个或更多个接入端口。
41.一种数字微流控(DMF)读取器设备，其被配置成与一次性盒一起操作，所述一次性盒具有底部电介质表面、具有接地电极的顶板以及在所述底部电介质和所述顶板之间的气隙，所述设备包括：
基座表面，所述基座表面用于安置所述一次性盒；
在所述基座表面上的第一多个驱动电极，其中所述驱动电极的全部或一些驱动电极包括穿过其中的开口；
多个真空端口，其中每个真空端口被耦合至穿过所述驱动电极的所述开口中的一个或更多个开口；
真空泵，所述真空泵用于将真空施加至所述真空端口；以及
控件，所述控件用于施加能量以顺序地激活和去激活一个或更多个选择的驱动电极，以在所述盒的所述气隙内沿着所述气隙内的期望路径移动液滴，
其中，所述DMF读取器被配置成当所述一次性盒被放置在所述基座表面上时，将真空施加至所述真空端口以将每个驱动电极固定至所述一次性盒的所述底部电介质。
42.如权利要求41所述的设备，还包括从所述基座表面延伸的一个或更多个突起，其中所述一个或更多个突起被配置成当通过所述驱动电极中的所述开口施加真空时，在所述盒的所述气隙中形成隔断。
43.如权利要求41所述的设备，还包括光学读取器，所述光学读取器被配置成检测来自安置在所述基座表面上的盒的光学信号。
44.如权利要求41所述的设备，还包括马达，所述马达被配置成移动光学读取器，所述光学读取器被配置成检测来自安置在所述基座表面上的盒的光学信号。
45.如权利要求41所述的设备，还包括一个或更多个温度传感器，所述温度传感器被耦合至所述基座表面。
46.如权利要求41所述的设备，还包括电阻加热器，所述电阻加热器在所述驱动电极中的至少一些驱动电极下面。
47.如权利要求41所述的设备，其中，所述基座表面包括印刷电路板。
48.如权利要求41所述的设备，还包括磁体，所述磁体在所述驱动电极的一个或更多个驱动电极之下，所述磁体被配置成被激活以施加磁场。
49.如权利要求41所述的设备，还包括一个或更多个珀尔帖冷却器，所述珀尔帖冷却器在所述驱动电极中的至少一些驱动电极下面、被配置成冷却至小于10摄氏度。
50.如权利要求41所述的设备，还包括盒托盘，所述盒托盘被配置成将所述一次性盒移动到所述基座表面上。
51.如权利要求41所述的设备，还包括壳体，所述壳体封闭所述设备，其中所述壳体是可堆叠的。
52.如权利要求41所述的设备，还包括输出端，所述输出端被配置成输出通过所述设备检测到的信号。
53.如权利要求52所述的设备，其中，所述输出端包括无线输出端。
54.如权利要求41所述的设备，还包括第一热控件，所述第一热控件被配置成将所述基座表面冷却至15摄氏度到25摄氏度之间。
55.如权利要求41所述的设备，还包括一个或更多个微流控真空端口，所述微流控真空端口被定位在所述基座表面上面并且被配置成当所述盒被安置在所述基座表面上时，与用于进入所述盒的微流控通道的接入端口接合。
56.如权利要求41所述的设备，还包括在所述基座表面的最外表面上的电介质涂层。
57.如权利要求41所述的设备，其中，所述基座表面上的所述第一多个驱动电极各自与所述多个电极中的相邻电极隔开50微米到120微米之间。
58.如权利要求41所述的设备，还包括穿过所述基座表面的多个热通孔。
59.一种数字微流控(DMF)读取器设备，其被配置成与一次性盒一起操作，所述一次性盒具有底部电介质表面、具有接地电极的顶板以及在所述底部电介质和所述顶板之间的气隙，所述设备包括：
基座表面，所述基座表面用于安置所述一次性盒；
在所述基座表面上的多个驱动电极，其中所述驱动电极中的一些驱动电极包括穿过其中的开口；
多个真空端口，其中每个真空端口被耦合至穿过所述驱动电极的所述开口中的一个或更多个开口；
真空泵，所述真空泵用于将真空施加至所述真空端口；以及
控件，所述控件用于施加能量以顺序地激活和去激活一个或更多个选择的驱动电极，以在所述盒的所述气隙内沿着所述气隙内的期望路径移动液滴，
其中，所述DMF读取器被配置成将真空施加至所述真空端口以将每个驱动电极固定至所述一次性盒的所述底部电介质，以将所述一次性盒保留在所述基座表面上。
60.一种防止空气基质数字微流控(DMF)装置中液滴蒸发的方法，所述方法包括：
技术研发人员：乔治·亚伯拉罕·索托莫雷诺，洪益表，雅伊尔·乔瓦尼·贝尔特伦薇拉，胡安·马蒂亚斯·德卡利，乔布洛·安德烈斯·金特罗·罗德里格斯，鲁道夫·威廉米普雷西亚多，梅斯·吉安·杰布雷，格雷戈里·雷，马蒂厄·加布里埃尔伊曼纽尔·乔莱乌，保罗·马修·伦德奎斯特，亚历杭德罗·托希格尔，约翰·彼得·坎尼斯特拉洛，加雷斯·斯科特，斯宾塞·西勒，罗希特·拉尔，尤金尼娅·卡瓦哈尔，爱德华多·塞万提斯，尼科莱·瑟吉夫，陈禹宏，普尔纳斯里·库马尔，弗泰尼·克里斯托多罗，
申请(专利权)人：米罗库鲁斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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