【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】靠近用于接口的空腔的颗粒的介电泳固定
技术介绍
[0001]介电泳(DEP)是当在非线性电场中的电中性但可极化的物质(诸如生物分子或细胞)经受电场梯度中的力时发生的电物理现象。这是因为颗粒的一侧由于跨颗粒的电场的变化而经历比另一侧更大的偶极力。DEP力名义上由以下等式给出：
[0002][0003]其中，r是颗粒的半径，∈
m
是流体的介电常数，E是电场，并且f
cM
是克劳修斯
‑
莫索蒂因子，取决于流体和颗粒之间的介电常数差的复数值，并且其确定DEP力是正还是负。
[0004]基于在流体环境中捕获和分选中性颗粒或生物分子的能力，DEP可用于例如基于微流体的应用中的单细胞分析。例如通过应用DEP来分离单细胞以用于已经在流体环境中展示的阻抗或荧光表征(或任何非接触评估技术)，在标准生物化学测定中使用DEP。然而，由于例如但不限于在流体和非线性电场环境中引入用于细胞的局部操纵的探测工具，使用DEP分离单细胞以直接操纵细胞提出了额外的挑战。因此，需要一种新的系统和技术平台，其可以采用DEP来...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：膜，所述膜用于将流体与隔室分离；一个或多个电极，所述一个或多个电极被设置为靠近所述膜；反电极，其中，所述一个或多个电极和所述反电极被配置为跨所述一个或多个电极和所述反电极产生非线性电场；以及电源，所述电源用于跨所述一个或多个电极和所述反电极提供交流电(AC)，从而产生振荡非线性电场，所述振荡非线性电场用于固定悬浮在所述流体中的颗粒，所述流体在所述一个或多个电极与所述反电极之间流动。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述膜包括开口。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开口允许机械操纵被固定的所述颗粒，并且所述机械操纵包括用尖锐构件探测所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述膜包括氮化硅、氧化硅、金属氧化物、碳化物、陶瓷、矾土或聚合物中的至少一种。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述膜具有在约10nm至约1cm之间的厚度。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述膜具有在约100nm至约10μm之间的厚度。7.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开口具有在约10nm至约50μm之间的尺寸。8.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开口具有在约1μm至约5μm之间的尺寸。9.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开口的壁具有疏水涂层或亲水涂层。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述疏水涂层具有在约95
°
与约165
°
之间的接触角。11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述亲水涂层具有在约20
°
与约80
°
之间的接触角。12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极的表面区域小于所述反电极的表面区域。13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括以阵列形成的多个单独的不同电极表面区域。14.根据权利要求1所述的装置，其中，以在约1mV与约300V之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述AC。15.根据权利要求1所述的装置，其中，以在约1mV与约20V之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述AC。16.根据权利要求1所述的装置，其中，以在约10Hz与约10GHz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述AC。17.根据权利要求1所述的装置，其中，以在约1kHz与约1GHz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述AC。18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括透明导电材料或掺杂半导体材料中的至少一种。19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、石墨烯、掺杂
石墨烯、导电聚合物或薄金属层。20.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极具有在约1nm至约50μm之间的厚度。21.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极具有在约10nm至约5μm之间的厚度。22.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体包括含水流体、含水缓冲液、有机溶剂、疏水流体或气体中的一种。23.根据权利要求1所述的装置，其中，所述颗粒具有在约1nm至约1mm之间的尺寸。24.根据权利要求1所述的装置，其中，所述颗粒包括生物有机体、生物结构、细胞、活细胞、病毒、油滴、脂质体、胶束、反胶束、蛋白质聚集体、聚合物或表面活性剂组装体中的一种。25.根据权利要求1所述的装置，其中，所述隔室包括微机电系统(MEMS)结构或纳米机电系统(NEMS)结构。26.一种用于操作装置的方法，包括：提供电源；提供膜，所述膜被配置用于将流体与隔室分离；提供靠近所述膜设置的一个或多个电极；提供反电极，其中，所述一个或多个电极和所述反电极被配置为跨所述一个或多个电极和所述反电极产生非线性电场；经由所述电源，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的交流电(AC)，从而产生振荡非线性电场；以及经由通过所述振荡非线性电场产生的介电泳(DEP)力来固定悬浮在所述流体中的颗粒，所述流体在所述一个或多个电极与所述反电极之间流动。27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述膜包括开口。28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：经由所述开口操纵被固定的所述颗粒。29.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：经由所述开口，用尖锐构件探测所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。30.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：经由所述开口，利用尖锐构件插入所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述尖锐构件包括微机电系统(MEMS)结构或纳米机电系统(NEMS)结构。32.根据权利要求26所述的方法，其中，所述膜包括氮化硅、氧化硅、金属氧化物、碳化物、陶瓷、矾土或聚合物中的至少一种。33.根据权利要求26所述的方法，其中，所述膜具有在约10nm至约1cm之间的厚度。34.根据权利要求26所述的方法，其中，所述膜具有在约100nm至约10μm之间的厚度。
35.根据权利要求27所述的方法，其中，所述开口具有在约10nm至约50μm之间的尺寸。36.根据权利要求27所述的方法，其中，所述开口具有在约1μm至约5μm之间的尺寸。37.根据权利要求27所述的方法，其中，所述开口的壁具有疏水涂层或亲水涂层。38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述疏水涂层具有在约95
°
与约165
°
之间的接触角。39.根据权利要求37所述的方法，其中，所述亲水涂层具有在约20
°
与约80
°
之间的接触角。40.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极的表面区域小于所述反电极的表面区域。41.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极包括以阵列形成的多个单独的不同电极表面区域。42.根据权利要求26所述的方法，其中，以在约1mV与约300V之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述AC。43.根据权利要求26所述的方法，其中，以在约1mV与约20V之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述AC。44.根据权利要求26所述的方法，其中，以在约10Hz与约10GHz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述AC。45.根据权利要求26所述的方法，其中，以在约1kHz与约1GHz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述AC。46.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极包括透明导电材料或掺杂半导体材料中的至少一种。47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、石墨烯、掺杂石墨烯、导电聚合物或薄金属层。48.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极具有在约1nm至约50μm之间的厚度。49.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极具有在约10nm至约5μm之间的厚度。50.根据权利要求26所述的方法，其中，所述流体包括含水流体、含水缓冲液、有机溶剂、疏水流体或气体中的一种。51.根据权利要求26所述的方法，其中，所述颗粒具有在约1nm至约1mm之间的尺寸。52.根据权利要求26所述的方法，其中，所述颗粒包括生物有机体、生物结构、细胞、活细胞、病毒、油滴、脂质体、胶束、反胶束、蛋白质聚集体、聚合物或表面活性剂组装体中的一种。53.一种装置，包括：一个或多个电极和反电极，所述一个或多个电极和所述反电极被配置用于产生非线性电场，所述非线性电场用于固定悬浮在流体中的颗粒，所述流体在所述一个或多个电极与所述反电极之间流动；以及膜，所述膜被设置为靠近所述一个或多个电极的表面，所述一个或多个电极的所述表面远离所述反电极，
其中，所述膜被配置用于将所述流体与隔室分离，并且具有开口，所述开口被配置成允许插入被设置在所述隔室中的尖锐构件。54.根据权利要求53所述的装置，其中，所述尖锐构件是微机电系统(MEMS)结构或纳米机电系统(NEMS)结构。55.根据权利要求53所述的装置，其中，所述膜包括氮化硅、氧化硅、金属氧化物、碳化物、陶瓷、矾土或聚合物中的至少一种。56.根据权利要求53所述的装置，其中，所述膜具有在约10nm至约1cm之间的厚度。57.根据权利要求53所述的装置，其中，所述膜具有在约100nm至约10μm之间的厚度。58.根据权利要求53所述的装置，其中，所述开口具有在约10nm至约50μm之间的尺寸。59.根据权利要求53所述的装置，其中，所述开口具有在约1μm至约5μm之间的尺寸。60.根据权利要求53所述的装置，其中，所述开口的壁具有疏水涂层或亲水涂层。61.根据权利要求60所述的装置，其中，所述疏水涂层具有在约95
°
与约165
°
之间的接触角。62.根据权利要求60所述的装置，其中，所述亲水涂层具有在约20
°
与约80
°
之间的接触角。63.根据权利要求53所述的装置，其中，所述一个或多个电极的表面区域小于所述反电极的表面区域。64.根据权利要求53所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括以阵列形成的多个单独的不同电极表面区域。65.根据权利要求53所述的装置，进一步包括：电源，所述电源用于跨所述一个或多个电极和所述反电极供应交流电(AC)。66.根据权利要求65所述的装置，其中，以在约1mV与约300V之间的电压供应所述AC。67.根据权利要求65所述的装置，其中，以在约1mV与约20V之间的电压供应所述AC。68.根据权利要求65所述的装置，其中，以在约10Hz与约10GHz之间的振荡频率供应所述AC。69.根据权利要求65所述的装置，其中，以在约1kHz与约1GHz之间的振荡频率供应所述AC。70.根据权利要求65所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括透明导电材料或掺杂半导体材料中的至少一种。71.根据权利要求70所述的装置，其中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、石墨烯、掺杂石墨烯、导电聚合物或薄金属层。72.根据权利要求53所述的装置，其中，所述一个或多个电极具有在约1nm至约50μm之间的厚度。73.根据权利要求53所述的装置，其中，所述一个或多个电极具有在约10nm至约5μm之间的厚度。74.根据权利要求53所述的装置，...
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