提供了一种使用EWOD或oEWOD用于将数百个或数千个微液滴操纵到阵列中的装置。该装置包括：i)芯片，该芯片包括第一区域和第二区域，该第一区域用于接收和操纵微液滴，该第二区域包括阵列和通向该阵列的多个电润湿路径；ii)微液滴源，该微液滴源被配置用于提供预定目标直径的微液滴；iii)通道，该通道被配置用于提供在微液滴源和芯片的第一区域之间的流体连通；以及iv)压力源，该压力源被配置用于将微液滴在微液滴源和芯片的第一区域之间移动。芯片上的电润湿路径的中心到中心间隔开来自微液滴源的微液滴的预定目标直径的至少两倍。此外，控制器被配置用于通过施加EWOD或oEWOD力使微液滴在电润湿路径中的移动同步。液滴在电润湿路径中的移动同步。液滴在电润湿路径中的移动同步。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】促进微液滴的操纵的装置和方法的改进或与其相关的改进
[0001]本专利技术涉及用于促进微液滴的操纵的装置和方法，并且特别地涉及用于将一个或更多个微液滴加载到微流控芯片(microfluidic chip)中的装置和方法。
技术介绍
[0002]电介质上电润湿(electrowetting
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dielectric，EWOD)是一种众所周知的效应，其中在液体与衬底之间所施加的电场使液体在表面上比自然状态更润湿。可以使用电润湿效应，以通过在衬底上施加一系列的空间变化的电场以随着按顺序的空间变化增加表面润湿性来操纵微液滴(例如，控制微液滴的移动、合并、分裂或形状改变)。在基于电润湿的装置中，被操纵的液滴通常被夹在两个平行板之间，并且被数字电极致动。像素化的电极的尺寸限制了可以被操纵的最小液滴尺寸以及可以并行处理液滴的速率和规模。
[0003]这种方法的变型使用光学介导电润湿力，在本领域中被称为光电润湿，以在用于操纵微液滴的装置中提供原动力。在这种光学介导电润湿(optically mediated electrowetting，oEWOD)装置中，微液滴通过由容纳壁限定的微流体空间移位；例如一对平行板，所述一对平行板具有被夹在该对平行板之间的微流体空间。容纳壁中的至少一个包括下列被称为“虚拟”电润湿电极位置的位置，该“虚拟”电润湿电极位置是通过选择性地照亮被埋在其中的半导体层的区域而产生的。通过用来自由光学组件所控制的单独光源的光选择性地照亮该层，可以瞬时地生成虚拟电润湿电极位置的虚拟路径，可以促使微液滴沿着该虚拟路径移动。因此，分发导电细胞并且放弃永久性液滴接收位置以支持均质电介质表面，在该均质电介质表面上通过使用例如像素化的光源对光电导层上的点进行选择性的和变化的照亮来短暂地生成液滴接收位置。这使得高度局域化的电润湿场能够通过在电介质层上的任何位置建立诱导毛细管类型的力，可选地与微液滴分散于其中的载体介质的任何定向微流体流相关联，来移动表面上的微液滴；例如通过乳化。
[0004]在一个示例中，在制药行业中，在细胞系开发和抗体开发的领域中应用EWOD和oEWOD装置。在这些领域中，需要允许对大量的生物试剂(高达数百万)进行初始筛选，以便能够将试剂的数量减少到合理的数量(数千)。为了实现高效的工作流程，该初始筛选需要以多路复用的方式在大量的生物试剂中进行。
[0005]因此，旨在应用于这些领域的EWOD或oEWOD装置的关键方面是能够一次处理从数百、数千到高达数百万量级的大量液滴。由于使用显微镜光学器件来处理样品，现有的EWOD和oEWOD装置对可以在单个视场内并行处理的液滴数量有实际限制。现有装置限于一次处理几千个液滴。
[0006]能够处理和操纵数百万量级液滴的EWOD或oEWOD装置的实质性特征包括大量的光学操纵点、放大的芯片以及快速且可靠地将数百万液滴加载到装置中的能力。
[0007]用于将液滴加载到EWOD和oEWOD装置的现有选项依赖于用户的手动干预，这适用于将小批量的液滴泵送到芯片中，在芯片的一个边缘处将液滴从流动流中拉出，这可能会出现由于液滴速度的不精确控制而导致的性能问题，或者装置可以被设计成其中液滴在被
喷出之前分批加载到保持笔中。在前者中，最大流动速度受到最大液滴EWOD或oEWOD速度的限制，并且浪费了大面积的装置。后一种方法本质上是批处理过程，并因此容易受到由于过程切换时间而本质上暗含的问题的影响。
[0008]因此，需要提供一种快速且高效地将多个微液滴加载到芯片上的装置和方法。此外，还需要将液滴加载到芯片中，以使得该液滴可以轻而易举地且容易地被EWOD力或oEWOD力操纵。
[0009]此外，加载到EWOD或oEWOD装置中的液滴的群可以包含不适合测定的大量液滴。例如，液滴可能具有非期望的尺寸，这使得难以使用EWOD力或oEWOD力进行选择和操纵。为了最大化装置内期望液滴的空间容量，重要的是能够在加载过程中尽可能早地移除非期望液滴，以使得非期望液滴不会占据芯片内的空间。或者，液滴的内容物可能是非期望的。例如，在需要每个液滴有单个细胞为起点的测定中，空的或包含多个细胞的任何液滴都是非期望的。移除不符合可接受内容物标准的液滴会增加被保留用于测定的有用液滴的产量。
[0010]因此，需要提供一种装置和方法，其可以促进通过EWOD力或oEWOD力来高效地控制和操纵数百万个微液滴，同时优化芯片上的空间使用。此外，需要提供一种装置、设备和/或方法，其能够快速且高效地从被加载到芯片中的数百万个液滴中识别和分离非期望液滴。期望的是，该装置能够适应非期望液滴的移除，并维持阵列中液滴的一致产量，即使当从装置中移除大量非期望液滴时。此外，非常期望提供一种用于在液滴操纵过程的早期从芯片移除非期望液滴的快速且高效的设备。
[0011]正是在这种背景下提出了本专利技术。
技术实现思路
[0012]根据本专利技术的第一方面，提供了一种装置，所述装置包括：i)芯片，所述芯片包括用于操纵多个微液滴的第一区域；ii)用于提供所述微液滴的微液滴源；iii)通道，所述通道具有远侧端部和近侧端部，所述远侧端部沿第一方向延伸到所述芯片中，所述近侧端部与所述微液滴源流体连通；和iv)压力源，所述压力源用于使所述微液滴从所述微液滴源沿着所述通道移动并且移动到所述芯片的所述第一区域中；其中，所述压力源被配置为用于使所述微液滴能够以第一速度从所述微液滴源移动到所述通道的所述近侧端部；并且其中，所述通道的远侧端部是带凹槽的或钝化的，以使得所述微液滴以低于所述第一速度的速度从所述通道的所述远侧端部移动到所述芯片的所述第一区域中。
[0013]在一些实施例中，所述微液滴源可以是用于保持微液滴的储存器。在一些实施例中，所述微液滴源可以是用于生成液滴的液滴生成器，例如乳化器装置。
[0014]在一些实施例中，用于移动微液滴的所述压力源是泵。所述泵可以被配置为用于在出口处施加负压力和/或在微液滴源处施加正压力，以便移动微液滴。
[0015]在一些实施例中，所述装置包括：i)芯片，所述芯片包括用于操纵一个或更多个微液滴的第一区域；ii)储存器，所述储存器用于保持一个或更多个微液滴；iii)通道，所述通道沿第一方向延伸到芯片中并与所述储存器和所述第一区域流体连通；iv)用于在所述储存器与所述芯片的第一区域之间移动一个或更多个微液滴的机构；以及v)设置在所述芯片中的至少一个出口；其中，所述通道、所述第一区域和所述至少一个出口被配置为用于允许一个或更多个微液滴以第一速度从所述储存器流动到所述第一区域；并且所述一个或更多
个微液滴以低于所述第一速度的速度在所述第一区域中移动。
[0016]在一些实施例中，提供了用于生成一个或更多个微液滴的液滴生成器，所述液滴生成器可以与芯片流体连通。液滴生成器可以是用于生成液滴的乳化器装置。在一些实施例中，乳化器装置可以是分级乳化器装置。这可能是有利的，因为分级乳化器装置可以连续地操作以生成大量液滴。因本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用EWOD或oEWOD用于将数百个或数千个微液滴操纵到阵列中的装置，所述装置包括：i)芯片，所述芯片包括第一区域和第二区域，所述第一区域用于接收和操纵微液滴，所述第二区域包括所述阵列和通向所述阵列的多个电润湿路径；ii)微液滴源，所述微液滴源被配置用于提供预定目标直径的微液滴；iii)通道，所述通道被配置用于提供在所述微液滴源和所述芯片的所述第一区域之间的流体连通；以及iv)压力源，所述压力源被配置用于将所述微液滴在所述微液滴源和所述芯片的所述第一区域之间移动；其中，在所述芯片上的所述电润湿路径的中心到中心间隔开来自所述微液滴源的微液滴的所述预定目标直径的至少两倍；并且其中，控制器被配置用于通过施加EWOD力或oEWOD力使所述微液滴在所述电润湿路径中能够同步移动。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述微液滴源是储存器。3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中，所述微液滴源为液滴生成器。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述液滴生成器是分级乳化器。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，其中，所述电润湿路径是由一个或更多个移动的子画面图案创建的。6.根据权利要求5所述的装置，其中，每个单独的子画面控制单个微液滴。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置，其中，所述微液滴在所述电润湿路径中的速度是25μm/s至5000μm/s。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的装置，其中，在所述电润湿路径之间的间距是平均微液滴直径的2倍至4倍。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的装置，其中，平均球形微液滴直径为20μm至200μm。10.根据权利要求9所述的装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊万吉丽娅涅菲勒，
申请(专利权)人：光投发现有限公司，
类型：发明
国别省市：
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