【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、本专利技术涉及一种适用于操纵微滴和载体流体的乳液的微流体芯片，其中通过使乳液经受不同流动的区域，结合选择性施加的保持力，可以独立地操纵乳液的组成部分。
2、
技术介绍
3、用于操纵液滴或磁珠的装置在本领域中先前已经被描述；参见例如us6565727、us20130233425和us20150027889。在液滴的情况下，这种结果通常可以通过使液滴(例如在不混溶的载体流体存在下的情况下)穿过由盒或微流体管的两个相对壁限定的微流体空间来实现。嵌入在一个或两个壁中的是覆盖有介电层的微电极，这些微电极中的每一个都连接到a/c偏置电路，该a/c偏置电路能够以一定间隔快速接通和断开，以修改该层的电场特性。这在微电极附近产生了局部的定向毛细作用力，该定向毛细作用力可以用于沿着一个或多个预定路径操控液滴。这种装置(其采用下文中并且结合本专利技术将被称为“真正的”电润湿电极)在本领域中以首字母缩略词ewod(电介质上的电润湿(electrowetting ondielectric))装置而被熟知。
4、这种方法的变型(其中电润湿力是光学介导的、在本领域中作为光电润湿(optoelectrowetting)并且在下文中作为相对应的首字母缩写为oewod熟知)已经在例如us20030224528、us20150298125、us20160158748、us20160160259和applied physicsletters 93221110(2008)中公开。特别地，这四个专利申请中的第一个公开了各种
5、这个后一种方法的双面实施例已经由pei在伯克利加州大学ucb/eecs-2015-119中公开。在一个示例中，描述了一种装置，该装置允许使用电偏置非晶硅上的光图案在沉积在介电层上的特氟隆表面上使用光电润湿来操纵尺寸范围为100μm至500μm内的相对较大的液滴。然而，在例示的装置中，介电层很薄(100nm)，并且仅设置在承载光活性层的壁上。
6、近年来，在我们悬而未决的申请ep17177204.9中，我们已经描述了一种用于操纵微滴的装置，该装置使用光电润湿来提供动力。在这种oewod装置中，微滴被移动通过由容纳壁限定的微流体空间；例如其间夹有微流体空间的一对平行板。容纳壁中的至少一个包括下文中称为“虚拟”电润湿电极位置，这些位置通过选择性地照射掩埋在其中的半导体层的区域而生成。通过利用来自单独光源的光选择性地照射该层，可以瞬时生成虚拟电润湿电极位置的虚拟路径，其中可以使微滴沿着该虚拟路径移动。
7、我们现在已经发现，在一些情况下，非常期望能够在不同流量的区域之间移动微滴，并且在一些情况下，在为零流量的区域之间移动微滴，以使得例如某些微滴可以被分离并被截留在不同的区域中；例如，所述微滴可以被暂时储存以便孵育所述微滴内发生的化学或酶反应，或者对于另一个示例来说，所述微滴可以保持在特定位置处，同时使载体或流体或第二乳液流入到微流体芯片。后一示例可以用于细胞培养，从而含有细胞的微滴被保持在适当位置，同时含有溶解的营养物和气体的连续相流在微滴上流动。本专利技术的又一示例性应用是在体外受精工作流程期间对雄性和雌性配子的操作和检查。
技术实现思路
1、因此，根据本专利技术，提供了一种用于操纵微滴(microdroplets)的装置，所述装置包括微流体芯片(chip)，其适于接收和操纵分散在沿通过其中的路径流动的载体流体中的微滴，其特征在于该芯片包括具有载体流体流速不同或为零的区域。
2、在本专利技术的一个实施例中，微流体芯片包括一个或多个位置，所述一个或多个位置用于通过保持力(例如，通过施加电润湿力)将微滴保持在固定位置。在另一实施例中，所采用的电润湿力是光学介导的(optically mediated)(oewod)，并且采用上述或下述类型的虚拟(virtual)电极。在另一实施例中，芯片还包括用于在不同区域之间转移微滴的装置。优选地，这种转移装置包括由真实的或虚拟的(virtual)电润湿位置形成的路径，微滴或选定的微滴可以被使得沿着该路径移动。
3、在液滴由于处于低流体流动的区域中或者由于被诸如(光)电润湿力的外力保持或者由于上述两种效应的组合而保持静止的情况下，则，使用外部泵送力来控制连续相的流动而不使液滴被从其保持位置移位是可能的。这种操作具有允许连续相在目标液滴周围被交换的有益效果。在连续相含有溶解的气体和营养物(这些气体和营养物被封装在目标液滴内的生物细胞的代谢活动耗尽)的生物细胞培养系统中，有利的是通过使新物质从微流体外部流入来补充耗尽的连续相。以相同的方式，溶解的物质在连续相和微滴之间的转移可以改变液滴的ph。对于试剂，诸如缓冲的细胞培养介质，来说(其中培养介质的ph通常由包围该介质的气相中二氧化碳的浓度调节)，可以使用载体相的受控引入，所述载体相已经与期望的气相在外部进行平衡以在液滴中的培养基和气相之间形成输送途径。
4、这种通过流动的载体相再供给保持在芯片中低流动区域中的液滴的机制对于其中载体相对于诸如二氧化碳和氧气的溶质具有非常高的饱和能力但对于含水物质具有相对较低的饱和能力的情况是特别有利的。这导致水性液滴以低速率溶解到油相中，但有效地将溶解的气体从连续相补充到微滴中。以这种方式，可以将细胞群以存活的增殖状态保持在微滴内，且不会限制所述微滴进入期望的气体(例如，氧气和二氧化碳)，并且不会减少含有细胞的微滴的体积。
5、在来自微滴内部的分析物可溶于连续相中的情况下，可以通过连续相的流动在不替换微滴的情况下提取分析物的样本。类似地，可以使用连续相的流动将外部试剂引入到微滴中。
6、在示例性实施例中，通过关闭流体泵并关闭阀来使连续相流停止。在液滴内培育的(incubated)细胞分泌化合物，然后该化合物自发地从液滴扩散到连续相中。在一些情况下，所述扩散通过使用光学电润湿力搅拌(stir)液滴而被增强。通过重新启动泵并打开相关的阀，可以从装置回收已经积累了从液滴分泌的物质的连续相的样本。该过程也可以相反地操作，由此可以将溶解在连续相中的一种或多种物质供应到液滴。这可以采取分批流动的形式，由此使连续相的半部分留下以在液滴周围的空间中进行培育，其中所述液滴已经通过流体泵的启动而被引入。这也可以采用恒定流的形式，由此连续相的流流动经过液滴。从连续本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于操纵微滴的装置，所述装置包括微流体芯片，所述微流体芯片适于接收和操纵流体流中的微滴，所述流体流沿着穿过所述微流体芯片的路径流动，其特征在于，所述芯片包括具有不同的流体流流速的或为零的流体流流速的区域,其中，至少一个区域是保持区域，在所述保持区域中，所述微滴通过外力而被保持在固定位置处，并且可选地所述微滴内的细胞在所述保持区域中被培养。
2.一种用于操纵微滴的装置，所述装置包括微流体芯片，所述微流体芯片适于接收和操纵分散在载体流体中的微滴，所述载体流体沿着穿过所述微流体芯片的路径流动，其特征在于，所述芯片包括具有不同的载体流体流速的或为零的载体流体流速的区域,其中，至少一个区域是保持区域，在所述保持区域中，所述微滴通过电润湿力而被保持在所述载体流体的流动流内的固定位置处，并且可选地所述微滴内的细胞在所述保持区域中被培养。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微滴被分散在载体流体中，所述载体流体沿着穿过所述微流体芯片的路径流动，其中，所述微滴通过光电润湿力而被保持在所述载体流体的流动流内的固定位置处。
4.根据权利要求1所述的
5.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括用于将微滴移入和移出一个或多个所述保持区域的设施。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述载体流体的流含有溶解在其中的气体、营养物、生物分子或其它化学试剂。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述载体流体的流中的溶解的物质为封装在所述微滴内部的生物细胞提供促进细胞增殖的局部环境。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述芯片包括至少一个OEWOD结构，所述OEWOD结构包括：
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一复合壁和所述第二复合壁还包括分别位于所述第一介电层和所述第二介电层上的第一防污层和第二防污层。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述介电层上的所述防污层是疏水性的。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述微流体空间进一步由附接到所述第一介电层和所述第二介电层的间隔物限定。
12.根据权利要求8要求的装置，其特征在于，所述电润湿路径由虚拟电润湿位置的连续体组成，在所述装置的使用期间，所述虚拟电润湿位置中的每一个都能够在某点经受OEWOD。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述微流体空间在至少一个维度上为10μm至180μm。
14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，一个或多个所述电磁辐射源包括光的像素化阵列，光被从所述像素化阵列反射或被透射通过所述像素化阵列。
15.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括光学检测系统，所述光学检测系统用于检测来自位于所述芯片内或位于所述芯片下游的微滴的检测信号。
16.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括用于诱导介质从连接到微流体芯片的入口流动通过所述微流体芯片的设施，所述介质由含水微滴的乳液或不混溶的载体流体组成。
...【技术特征摘要】
1.一种用于操纵微滴的装置，所述装置包括微流体芯片，所述微流体芯片适于接收和操纵流体流中的微滴，所述流体流沿着穿过所述微流体芯片的路径流动，其特征在于，所述芯片包括具有不同的流体流流速的或为零的流体流流速的区域,其中，至少一个区域是保持区域，在所述保持区域中，所述微滴通过外力而被保持在固定位置处，并且可选地所述微滴内的细胞在所述保持区域中被培养。
2.一种用于操纵微滴的装置，所述装置包括微流体芯片，所述微流体芯片适于接收和操纵分散在载体流体中的微滴，所述载体流体沿着穿过所述微流体芯片的路径流动，其特征在于，所述芯片包括具有不同的载体流体流速的或为零的载体流体流速的区域,其中，至少一个区域是保持区域，在所述保持区域中，所述微滴通过电润湿力而被保持在所述载体流体的流动流内的固定位置处，并且可选地所述微滴内的细胞在所述保持区域中被培养。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微滴被分散在载体流体中，所述载体流体沿着穿过所述微流体芯片的路径流动，其中，所述微滴通过光电润湿力而被保持在所述载体流体的流动流内的固定位置处。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保持位置包括能够施加被光学介导的保持力的障碍物、井或位置。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括用于将微滴移入和移出一个或多个所述保持区域的设施。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述载体流体的流含有溶解在其中的气体、营养物、生物分子或其它化学试剂。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·杰里米·英厄姆，杰斯敏·考尔·查纳·康特里奥，托马斯·亨利·艾萨克，
申请(专利权)人：光投发现有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。