【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电润湿装置中的液滴界面
在一些方面，本专利技术涉及电润湿装置及其在流体介质中的液滴之间形成液滴界面的用途。在一些方面，本专利技术涉及电润湿装置，并且其用途是对使用电润湿形成的液滴界面进行测量。
技术介绍
电润湿装置(例如电介质上电润湿(EWOD)装置)已知用于操纵流体介质中的液滴。更详细地考虑这一点，电介质上的电润湿是用于通过施加电场来操纵流体液滴的公知技术，例如，如US2016/0305906中所公开的。以下文档中描述了EWOD装置的示例构造和操作。US-6,911,132公开了一种二维EWOD阵列，以在二维中控制液滴的位置和运动。US-6,565,727公开了用于其它液滴操作的方法，其包括液滴的分裂和合并，以及将不同材料的液滴混合在一起。US7,163,612描述了基于包括薄膜晶体管(TFT)的薄膜电子器件的有源矩阵(AM)布置如何使用与AM显示技术中所采用的那些类似的电路布置控制电压脉冲对EWOD装置的寻址。这种一般类型的装置可以称为AM-EWOD装置。已经提出使用EWOD装置来操纵这种液滴以在液滴之间形成液滴界面，所述液滴界面例如包括两亲性分子的膜。这为研究液滴界面本身以及在液滴界面处发生的过程提供了潜在有用的系统。在一个特别令人感兴趣的实例中，这样的过程可能涉及跨膜孔的插入，以及随后的特性测量，诸如可能依赖于分析物与这样的跨膜孔的相互作用的离子电流。两亲性分子的膜(例如人造平面脂质双层)可以用作生物膜的简化模型，并且被广泛用于各种过程的研究，包括跨膜孔的表征，例如跨膜蛋白孔，例如离子...
【技术保护点】
1.一种在电润湿装置中形成液滴界面的方法，/n所述电润湿装置包括：/n致动电极阵列；/n覆盖所述致动电极且具有最外层的疏水表面的绝缘体层；/n布置在所述疏水表面上的流体介质和在所述流体介质中包含液体的两个液滴，所述液体和所述流体介质中的一个是极性的，而所述液体和所流体介质中的另一个是非极性的，/n由此所述致动电极能够在向其施加致动信号时电润湿所述液滴，/n所述方法包括：/n向选定的致动电极施加致动信号，以将所述两个液滴中的一个或两个置于通电状态，在所述通电状态中，与处于较低能量状态时相比，所述一个或两个液滴的形状发生改变，并且使所述两个液滴以其间具有间隙靠近，所述间隙经选择以使得当一个或两个处于通电状态时，所述两个液滴彼此不接触，并且当处于较低能量状态时，所述两个液滴彼此接触以形成液滴界面；以及/n改变施加到所述致动电极的所述致动信号，以将所述一个或两个液滴的能量降低到所述较低能量状态，使得所述一个或两个液滴松弛到所述间隙中，并且所述两个液滴彼此接触，从而形成液滴界面。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 GB 1721649.01.一种在电润湿装置中形成液滴界面的方法，
所述电润湿装置包括：
致动电极阵列；
覆盖所述致动电极且具有最外层的疏水表面的绝缘体层；
布置在所述疏水表面上的流体介质和在所述流体介质中包含液体的两个液滴，所述液体和所述流体介质中的一个是极性的，而所述液体和所流体介质中的另一个是非极性的，
由此所述致动电极能够在向其施加致动信号时电润湿所述液滴，
所述方法包括：
向选定的致动电极施加致动信号，以将所述两个液滴中的一个或两个置于通电状态，在所述通电状态中，与处于较低能量状态时相比，所述一个或两个液滴的形状发生改变，并且使所述两个液滴以其间具有间隙靠近，所述间隙经选择以使得当一个或两个处于通电状态时，所述两个液滴彼此不接触，并且当处于较低能量状态时，所述两个液滴彼此接触以形成液滴界面；以及
改变施加到所述致动电极的所述致动信号，以将所述一个或两个液滴的能量降低到所述较低能量状态，使得所述一个或两个液滴松弛到所述间隙中，并且所述两个液滴彼此接触，从而形成液滴界面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个液滴都处于通电状态。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述液滴的形状是细长的，所述间隙沿着所述细长形状的主要长度延伸。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述液滴的形状具有至少2：1的纵横比。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在向所述致动电极施加致动信号的步骤期间，使所述两个液滴接近，其中所述两个液滴的质心相隔的距离小于在所述液滴的较低能量状态下沿着所述两个质心之间的线的所述液滴的组合半径。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中处于较低能量状态的所述液滴的接触线所包围的区域覆盖至少两个致动电极，优选地至少5个致动电极、至少10个致动电极或至少20个致动电极。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括在所述液滴界面上的所述液滴之间进行电测量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在不向所述致动电极施加致动信号的同时执行进行电测量的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述电测量是通过跨膜孔的液滴之间的离子流的测量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述跨膜孔是蛋白质。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中在所述液滴之间施加电势差的同时进行所述电测量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中施加到所选定的致动电极的所述致动信号是AC致动信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中改变施加到所选定的致动电极的致动信号的步骤包括向所选定的致动电极施加DC电势或浮动电势以代替所述AC致动信号。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流体介质是液体介质。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述液体是极性的，并且所述流体介质是非极性的。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述液滴在所述液滴的液体与所述流体介质之间的界面处还包括两亲性分子，并且所述液滴界面包括两亲性分子的膜。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述液滴中的至少一个包括跨膜孔，并且所述方法还包括使所述跨膜孔插入所述膜中。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述两个液滴的各自体积在1nL与10μL之间。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述绝缘体层包括由形成所述疏水表面的疏水材料涂覆的电绝缘材料层。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括面向所述绝缘体层的所述疏水表面的第二基板，其中所述第二基板涂覆有形成面向所述绝缘体层的所述疏水表面的另一疏水表面的疏水材料，所述液滴设置在所述疏水层的所述另一疏水表面以及所述绝缘体层的所述疏水表面上。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第二基板支撑传感器电极，所述传感器电极与其间形成液滴界面的所述液滴进行电连接。
22.根据从属于权利要求7的权利要求21所述的方法，其中使用所述传感器电极进行所述电测量。
23.根据权利要求22所述的方法，其中在所述传感器电极之间施加电势差的同时，使用所述传感器电极进行所述电测量。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，还包括在向所述致动电极施加致动信号的同时，向所述传感器电极施加参考信号。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中所述第二基板还支撑至少另一个电极，并且所述方法还包括在向所述致动电极施加致动信号的同时，向所述另一电极施加参考信号。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中所述电润湿装置还包括另一电极，并且所述方法还包括在向所述致动电极施加致动信号的同时，向所述另一电极施加参考信号。
27.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电润湿装置还包括连接至所述致动电极的有源矩阵布置。
28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述疏水表面上布置一个或多个另外的液滴，并且执行向所选定的致动电极施加致动信号并改变施加到所选定的致动电极的所述致动信号的步骤，以在多对液滴之间形成多个液滴界面。
29.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电润湿装置包括液滴制备系统，所述液滴制备系统被构造为形成设置在所述疏水表面上的液滴，所述方法还包括使用所述液滴制备系统形成设置在所述疏水表面上的所述液滴。
30.一种用于形成液滴界面的电润湿装置，所述电润湿装置包括：
致动电极阵列；
覆盖所述致动电极并具有最外层的疏水表面的绝缘体层，在所述最外层的疏水表面上设置流体介质和在所述流体介质中包含液体的两个液滴，所述液体和所述流体介质中的一个是极性的，所述液体和所述流体介质中的另一个是非极性的，所述液滴还在所述液滴的所述液体和所述流体介质之间的界面处包含两亲性分子，从而所述致动电极能够在向其施加致动信号时电润湿所述液滴，以及
控制系统，
所述控制系统被构造成向所选定的致动电极施加致动信号，以将所述两个液滴中的一个或两个置于通电状态，在所述通电状态中，与处于较低能量状态时相比，所述一个或两个液滴的形状发生改变，并且使所述两个液滴以其间具有间隙靠近，所述间隙经选择以使得当一个或两个处于通电状态时，所述两个液滴彼此不接触，并且当处于较低能量状态时，所述两个液滴彼此接触以形成液滴界面；以及
所述控制系统被构造成改变施加到所选定的致动电极的所述致动信号，以将所述一个或两个液滴的能量降低到所述较低能量状态，使得所述一个或两个液滴松弛到所述间隙中，并且所述两个液滴彼此接触，从而在所述两个液滴之间形成液滴界面。
31.一种用于在液滴界面上进行测量的电润湿装置，所述电润湿装置包括：
支撑致动电极阵列的第一基板；
覆盖所述致动电极并具有疏水表面的绝缘体层，
面向所述绝缘体层的所述疏水表面并支撑至少两个传感器电极的至少一组的第二基板，
所述电润湿装置被布置为接收设置在所述疏水表面上的流体介质和在流体介质中包含液体的液滴，所述致动电极被构造成接收用于电润湿并移动所接收的液滴的致动信号，以便形成在液滴之间具有一个或多个液滴界面的至少一个液滴系统，以及每组的传感器电极被构造成与所述至少一个液滴系统中的相应液滴进行电连接。
32.根据权利要求31所述的电润湿装置，还包括控制系统，所述控制系统连接至所述致动电极并且被构造为向所述致动电极施加致动信号以操纵所接收的液滴。
33.根据权利要求32所述的电润湿装置，其中所述控制系统被构造为向所述致动电极施加致动信号，以形成与所述至少一组传感器电极对准的至少一个液滴系统。
34.根据权利要求32或33所述的电润湿装置，其中所述控制系统被布置为在向所述致动电极施加致动信号的同时，将参考信号施加到所述传感器电极。
35.根据权利要求32至34中任一项所述的电润湿装置，其中所述控制系统被构造为向所述致动电极施加致动信号以在两个液滴之间的所述界面处形成液滴界面。
36.根据权利要求31至35中的任一项所述的电润湿装置，其中所述第二基板还支撑至少另一个电极，其中所述控制系统连接到所述另一个电极并被布置为在向所述致动电极施加致动信号的同时，将参考信号施加到所述另一个电极。
37.根据权利要求36所述的电润湿装置，其中所述另一个电极沉积在所述第二基板的面向所述第一基板的表面上。
38.根据权利要求37所述的电润湿装置，其中所述另一个电极围绕所述传感器电极延伸。
39.根据权利要求31至38中任一项所述的电润湿装置，还包括传感器系统，所述传感器系统连接至所述传感器电极并且被构造为在传感器电极之间进行电测量，所述传感器电极电连接至在其间形成液滴界面的相应液滴。
40.根据权利要求39所述的电润湿装置，其中所述电测量包括阻抗测量。
41.根据权利要求39或40所述的电润湿装置，其中所述传感器系统被构造为在从下限到上限的频率范围内进行电测量，其中所述下限是1Hz、10Hz或100Hz，并且所述上限为10MHz、100KHz或10KHz，进行任意组合。
42.根据权利要求31至41中任一项所述的电润湿装置，其中所述传感器系统被构造成在相应的传感器电极之间进行电测量，所述相应的传感器电极在液滴界面上的相应液滴之间进行接触，所述液滴界面包括跨膜孔插入其中的两亲性分子的膜。
43.根据权利要求42所述的电润湿，其中所述电测量是通过跨膜孔的液滴之间的离子流的测量。
44.根据权利要求42或43所述的电润湿装置，其中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：马修·霍尔顿，詹姆斯·怀特，安德鲁·约翰·赫伦，詹姆斯·安东尼·克拉克，詹森·罗伯特·海德，本杰明·詹姆斯·哈德温，莎莉·安德森，
申请(专利权)人：牛津纳米孔技术公司，夏普生命科学欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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