專利名稱：實(shí)現(xiàn)放大的動電流體泵吸改變和脫鹽的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種使微流體裝置中的液體加速流動的方法。本發(fā)明還提供用于放大泵吸、改變流動方向以及直接的(無膜的)海水脫鹽的方法。上述方法基于溶液中帶電物質(zhì)的電感應(yīng)局部化，其導(dǎo)致流體流動增強(qiáng)?？蛇M(jìn)一步從溶液分離、離析并去除所述局部化的帶電物質(zhì)。
背景技術(shù)：
蛋白質(zhì)組學(xué)的主要挑戰(zhàn)之一是生物分子樣品(例如，血清或者細(xì)胞提取物)的高度復(fù)雜性。典型的血液樣品可包含超過10，000個(gè)不同的蛋白質(zhì)種類，其濃度相差達(dá)到9個(gè)數(shù)量級。蛋白質(zhì)的這種多樣性及其巨寬的濃度范圍，對蛋白質(zhì)組學(xué)的樣品制備提出了巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的基于多維分離步驟及質(zhì)譜分析法(MS)的蛋白質(zhì)分析技術(shù)，由于其最大分離量(達(dá)到 3000)及檢測的動態(tài)范圍( IO4)有限而不符合標(biāo)準(zhǔn)。微流體生物分子分析系統(tǒng)(所謂的μ TAS)有望用于自動生物分子處理。各種生物分子分離、純化步驟，以及化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)放大，都可小型化到微芯片上，使樣品分離和處理的速度提高了幾個(gè)數(shù)量級。 另外，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將兩種不同分離步驟集成到一個(gè)多維分離裝置中的微流體集成。然而，大多數(shù)微流體分離和樣品處理裝置都存在樣品體積不匹配的關(guān)鍵問題。微流體裝置在操作和處理IpL InL的流體樣品時(shí)是很有效的，但是獲得的或者要處理的大多數(shù)生物分子樣品的液體體積大于ι μ L。因此，基于微芯片的分離技術(shù)往往只對獲得樣品的一小部分進(jìn)行分析，這大大限制了整體的檢測靈敏度。在蛋白質(zhì)組學(xué)中，這個(gè)問題更加嚴(yán)重，因?yàn)樾畔⒘控S富的信號分子(例如細(xì)胞因子和生物標(biāo)記物)僅具有痕量濃度(ΠΜ PM范圍)，并且缺乏信號放大技術(shù)(例如，蛋白質(zhì)和肽的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR))。需要一種有效的樣品濃縮器，其可以采用微升或者更大的常規(guī)樣品體積，并將其中的分子濃縮到更小的體積，從而可以更加靈敏地分離和檢測這些分子。目前已經(jīng)存在多種策略對液體進(jìn)行樣品預(yù)濃縮，包括場放大樣品堆積(FAQ、等速電泳(ITP)、動電捕獲、膠束動電掃集、色譜分析法預(yù)濃縮以及薄膜預(yù)濃縮。上述很多技術(shù)最初是為毛細(xì)管電泳而研制的，需要特定的緩沖裝置和/或試劑。色譜分析法和基于過濾的預(yù)濃縮技術(shù)的效率取決于目標(biāo)分子的疏水性和尺寸。動電捕獲法可用于任何帶電的生物分子物質(zhì)，但是通常需要用納米多孔電荷選擇性薄膜操作。總的說來，現(xiàn)有的預(yù)濃縮方案所示的濃縮因子限于 1000,并且由于各種操作的限制(例如，對試劑和材料的要求)，導(dǎo)致它們難以應(yīng)用于集成的微系統(tǒng)。另一方面，在微流體裝置中需要去除帶電物質(zhì)，特別是鹽類，以便生產(chǎn)純流體用于合成和分析。當(dāng)該流體為水時(shí)，需要純化的水用于飲用。淡水是人類維系生命所必須的資源。然而，隨著人口增長、生活水平的提高以及工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動的發(fā)展，整個(gè)世界范圍內(nèi)對清潔水供應(yīng)的需求量達(dá)到空前水平。據(jù)OE⑶和UN 報(bào)道，目前在25個(gè)國家(尤其是中東和非洲)有3. 5億人口面臨水資源短缺的問題，而到2025年，這個(gè)數(shù)字將會上升至52個(gè)國家的39億人口(占世界人口的2/3)。淡水的短缺是目前世界面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一，而節(jié)能脫鹽策略可以真正化解水資源危機(jī)。由于地球水資源總量的大約97%是海水，而水資源總量中僅有0.5%是適于飲用的淡水，所以將豐富的海水轉(zhuǎn)化為淡水可解決全球水資源短缺問題。過去，已將蒸餾作為海水脫鹽的方法，盡管該方法非常消耗資金和能源，但是適用于那些蒸餾燃料相對便宜的中東國家。實(shí)現(xiàn)海水脫鹽的其它方法是反向滲透(RO)和電滲析(ED)，其具有較好的能效(R0 為 5Wh/L，ED為10 25Wh/L)。為了克服穿過所采用的半滲透性膜的海水滲透壓(大氣壓力的 27倍)，R0過程需要有高壓力產(chǎn)生。ED過程利用電流來選擇性地移動離子，使其穿過選擇性滲透的膜，從而得到純凈的水。上文中提及的三種海水脫鹽技術(shù)需要具有很大功耗的大型系統(tǒng)，并需要考慮其它大型基礎(chǔ)設(shè)施，這大大增加了這些系統(tǒng)的操作成本。上述因素導(dǎo)致這些方法不適用于受災(zāi)區(qū)域或者不發(fā)達(dá)國家。由于面臨嚴(yán)重水資源短缺的地區(qū)往往是最貧困、最不發(fā)達(dá)的國家，這構(gòu)成一項(xiàng)重大的全球性挑戰(zhàn)。清潔水的短缺也使這些國家的人口面臨嚴(yán)重的健康、能源以及經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)。從這個(gè)意義上，具有低功耗和高吞吐量的小型或便攜的海水脫鹽系統(tǒng)對很多重要的政府、平民以及軍事需求來說都是有用的，包括在受災(zāi)地區(qū)或者資源匱乏地區(qū)的人道主義活動。海水脫鹽的另一個(gè)重要的挑戰(zhàn)是檢測和去除水源中含有的微小/大的顆粒、細(xì)菌以及其它的病原體。這些顆粒和微生物導(dǎo)致膜污染，這對于RO和ED系統(tǒng)都是主要問題。在海水脫鹽過程中，利用正向滲透過程(將海水提煉成鹽份更高的液體，然后反向滲透)來過濾， 但是由于需要消耗額外的能量，所以該方法的實(shí)施受高成本的制約。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種利用離子濃度極化(ionconcentration polarization)將海水(鹽濃度為 500mM)轉(zhuǎn)化為飲用水(鹽濃度為< IOmM)的微/納米流體系統(tǒng)。按照基于離子耗盡現(xiàn)象的方法，將連續(xù)的海水流分成脫鹽水流和濃縮水流，并且所述分成的兩種水流流入不同的微通道。該方案關(guān)鍵的特點(diǎn)是在連續(xù)穩(wěn)態(tài)的流動操作下，將鹽份和較大的顆粒(細(xì)胞、病毒以及微生物)都從納米多孔膜上沖走(而非穿過納米多孔膜)，這大大減少了反滲透和其它膜過濾方法中造成膜出現(xiàn)膜污染和鹽份聚積的可能性。從而使用簡單的微流體單元裝置，即可實(shí)現(xiàn)在低于5Wh/L的功耗下對海水進(jìn)行連續(xù)脫鹽。該脫鹽技術(shù)能夠與最新技術(shù)水平的電滲析和反向滲透脫鹽系統(tǒng)相媲美。由于具有能夠使用電池供電的可能性，而不需要大型的脫鹽裝置，本發(fā)明所提出的方法能夠很理想地用于中小規(guī)模的脫鹽應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種在微流體裝置中加速液體流動的方法，該方法包括如下步驟·將含有帶電物質(zhì)的液體從樣品源引入微流體裝置，所述微流體裝置包括i.基底；ii.至少一個(gè)樣品微通道，所述含有帶電物質(zhì)的液體可以通過所述樣品微通道從一側(cè)到達(dá)另一側(cè)；iii.包含緩沖劑的至少一個(gè)緩沖微通道或者儲液室；iV.至少一個(gè)導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及 v.在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者儲液室或者它們的組合中產(chǎn)生電場的至少一個(gè)部件；·在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第一電場，從而在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生電滲透流動，所述流動進(jìn)一步引導(dǎo)所述液體進(jìn)入所述裝置，并且通過所述第一電場的強(qiáng)度來控制所述流動；以及·在所述導(dǎo)管中產(chǎn)生第二電場，使得在所述樣品微通道中所述導(dǎo)管附近的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生離子耗盡，并且所述離子耗盡使所述樣品微通道中的流動加速。在一個(gè)實(shí)施例中，通過對樣品微通道的第一側(cè)施加較高的電壓并且對樣品微通道的第二側(cè)施加較低的電壓，從而產(chǎn)生樣品微通道內(nèi)第一電場。在一個(gè)實(shí)施例中，所述較高的電壓、較低的電壓或者它們二者都是正電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，所述正電壓在50mV到500V 之間。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是正的，較低的電壓是通過將樣品微通道的第二側(cè)電接地而獲得的。在一個(gè)實(shí)施例中，通過向所述導(dǎo)管中與樣品微通道相連的一側(cè)施加較高的電壓， 并且向所述導(dǎo)管中與緩沖微通道相連的一側(cè)施加較低的電壓，從而產(chǎn)生導(dǎo)管內(nèi)的第二電場。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是正的，較低的電壓是通過將與導(dǎo)管連接的緩沖微通道或者儲液室電接地而獲得的。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是向樣品微通道的第一側(cè)和第二側(cè)施加兩個(gè)電壓的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，所述較高的電壓是位于施加到樣品微通道的第一側(cè)和第二側(cè)的兩個(gè)電壓值之間的值。在一個(gè)實(shí)施例中，通過向樣品微通道的第一側(cè)施加60V的電壓，并且向樣品微通道的第二側(cè)施加40V的電壓，并且將緩沖微通道或者儲液室電接地，來產(chǎn)生第一電場和第二電場。在一個(gè)實(shí)施例中，通過將含有帶電物質(zhì)的溶液引入樣品微通道，并且在導(dǎo)管中以及在樣品微通道中獨(dú)立產(chǎn)生電場，將帶電物質(zhì)限制在樣品微通道內(nèi)遠(yuǎn)離導(dǎo)管的區(qū)域中。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品微通道進(jìn)一步包括低鹽濃度溶液的第一出口和高鹽濃度溶液的第二出口。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品微通道、緩沖微通道或者它們的組合的寬度在1-ΙΟΟμπι之間。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品微通道、緩沖微通道或者它們的組合的深度在0. 5-50 μ m之間。 在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的寬度在100-4000納米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的寬度在1-100 微米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的深度在20-100納米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的深度在1-100微米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，將樣品微通道的表面功能化以減小目標(biāo)物質(zhì)對表面的吸附。在一個(gè)實(shí)施例中，將所述導(dǎo)管和/或所述第一緩沖微通道或者緩沖微通道的表面功能化以提高所述裝置的工作效率。在一個(gè)實(shí)施例中，向所述裝置的所述基底上施加了外部的門控電壓(gate voltage)以提高所述裝置的工作效率。在一個(gè)實(shí)施例中，所述樣品微通道、所述緩沖微通道、所述導(dǎo)管或者它們的組合是通過光刻和刻蝕工藝形成的。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置由透明的材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，透明的材料是耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、石英或者SU-8。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置涂覆有低自發(fā)熒光材料。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置與泵相連。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置與傳感器、分離系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、分析系統(tǒng)或者它們的組合相連。在一個(gè)實(shí)施例中，探測系統(tǒng)包括光源、照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、光度計(jì)、分光光度計(jì)或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，所述樣品微通道內(nèi)的液體流速在100 μ m/sec到lOmm/sec之間。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置包括多個(gè)樣品微通道、多個(gè)緩沖微通道、多個(gè)導(dǎo)管或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)微通道、導(dǎo)管或者它們的組合布置為特定的幾何形狀或者陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，陣列包括至少1000個(gè)樣品微通道、至少1000個(gè)緩沖微通道和至少 1000個(gè)導(dǎo)管。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合在IOcm到30cm的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述幾何形狀或所述陣列包括使所述微通道相對于所述導(dǎo)管垂直取向的布局。在一個(gè)實(shí)施例中，液體體積流量(volume flow rate)至少為lL/min。在一個(gè)實(shí)施例中，液體體積流量范圍為60-100L/min。在一個(gè)實(shí)施例中，所述含有帶電物質(zhì)的液體是海水。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)所需電能的范圍為IOw到100w。在一個(gè)實(shí)施例中，穿過所述樣品微通道的流動是連續(xù)的。在一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置是設(shè)備的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備是手持式/ 便攜式。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備是一種臺式設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種減少溶液的鹽濃度或者將溶液脫鹽的方法， 該方法包括如下步驟·將含有鹽離子的液體從樣品源引入微流體裝置，該微流體裝置包括i.基底；ii.能夠使所述含有鹽離子的液體通過的至少一個(gè)樣品微通道；iii.含有緩沖液的至少一個(gè)緩沖微通道；iv.至少一個(gè)導(dǎo)管；v.在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者它們的組合中產(chǎn)生電場的部件；以及Vi在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生動電流動或者壓力驅(qū)動流動的部件；·在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生電場，使得在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生電滲透的流動，該流動進(jìn)一步引導(dǎo)所述液體進(jìn)入所述裝置，并且通過所述電場的強(qiáng)度來控制該流動；以及·在所述導(dǎo)管中產(chǎn)生電場，從而在所述樣品微通道內(nèi)形成空間電荷層，向離子物質(zhì)提供能量阻擋，由此在所述樣品微通道中所述導(dǎo)管附近的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生離子耗盡， 將所述鹽離子限制在所述微通道中遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，海水供應(yīng)是利用重力實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)實(shí)施例中，用重力實(shí)現(xiàn)的海水供應(yīng)要優(yōu)于RO法或者ED法，因?yàn)槠洳恍枰~外的能量來傳送樣品。在一個(gè)實(shí)施例中，ICP脫鹽工藝可由光電池(即太陽能電池)驅(qū)動。本發(fā)明ICP 脫鹽工藝的最大特點(diǎn)之一就是低能耗，這意味著運(yùn)轉(zhuǎn)所需電能可由充電電池或者光電池提供。目前的光電池可產(chǎn)生平均 25mW/cm的功率。根據(jù)該能效，驅(qū)動本發(fā)明裝置所需要的光電池的總面積應(yīng)該是 2700αιι2(2250 μ WX3X 104/25mW/cm2)。該面積的光電池可驅(qū)動流速為300mL/min的裝置?？烧{(diào)的光電池的該尺寸( 50cmX 50cm)對便攜式系統(tǒng)是足夠的，其使得該便攜式脫鹽系統(tǒng)能夠由太陽能驅(qū)動。在一個(gè)實(shí)施例中，含有鹽份的液體是海水。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法用于將海水脫鹽以供飲用。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品微通道進(jìn)一步包括用于低鹽濃度溶液的第一出口和用于高鹽濃度溶液的第二出口。在一個(gè)實(shí)施例中，用于低鹽濃度溶液的第一出口與位于所述樣品微通道內(nèi)的所述離子耗盡區(qū)相連，用于高鹽濃度溶液的第二出口與受限制的鹽離子所在的遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的所述區(qū)域相連。在一個(gè)實(shí)施例中，穿過所述樣品微通道的流動是連續(xù)的。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法用來過濾溶液，以便合成、探測分析、純化或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法用于將污染物從水中去除。 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種停止液體流動或者改變液體流動方向的方法，該方法包括以下步驟 將含有帶電物質(zhì)的液體從樣品源引入微流體裝置內(nèi)，該微流體裝置包括i.基底；ii.至少一個(gè)樣品微通道，含有帶電物質(zhì)的所述液體可以穿過所述樣品微通道從第一側(cè)到達(dá)第二側(cè)，從而產(chǎn)生第一流動；iii.含有緩沖液的至少一個(gè)緩沖微通道或者儲液室；iv.至少一個(gè)導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及v.在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者儲液室或者它們的組合中產(chǎn)生電場的至少一個(gè)部件；這樣一來，液體流動方向是從所述樣品微通道的第一側(cè)到第二側(cè)；·在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第一電場，在所述導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生第二電場，使得在所述樣品微通道中所述導(dǎo)管附近的區(qū)域發(fā)生離子耗盡，從而在所述樣品微通道內(nèi)發(fā)生動電的第二流動，所述第二流動的方向是從所述樣品微通道的所述第二側(cè)至所述第一側(cè)，所述電滲透的第二流動是由所述第一電場和第二電場的強(qiáng)度控制的；使得從所述微通道的所述第二側(cè)至所述第一側(cè)發(fā)生的第二流動與從所述第一側(cè)至所述第二側(cè)的第一流動相反，并且從第二側(cè)至第一側(cè)的第二流動能夠阻止所述第一流動或者使所述第一流動的方向反向。


圖1示意性地描述了用于加速液體流動的裝置的多個(gè)實(shí)施例， 其中示出了微/納米流體混合通道系統(tǒng)以及通道中流動情況的示意圖。圖1(a)中，切線電場(Et)沿著中心微通道施加，法線電場(En)橫跨導(dǎo)管施加。圖1(b)表示采用放大動電流動的流體泵吸( 70nL/min ；平衡的， 350nL/min ；放大動電的)。在這種情況下，Vh為 500V，Vl為400V，在這些EOF中的傳輸時(shí)間小于1. 5秒。當(dāng)側(cè)邊儲液室懸空時(shí)測量平衡EOF， 而當(dāng)側(cè)邊儲液室接地時(shí)測量放大的動電流動。圖1(c)表示放大的動電流動的兩種泵吸模式與4的函數(shù)關(guān)系(Vh固定在500V，而&是變化的)。
圖2示意性地描述了用于液體脫鹽的裝置的多個(gè)實(shí)施例。圖2(a)表示關(guān)于單側(cè)導(dǎo)管裝置的微/納米流體脫鹽系統(tǒng)的示意圖。圖2(b)表示關(guān)于雙側(cè)導(dǎo)管裝置的微/納米流體脫鹽系統(tǒng)的示意圖。圖2(c)表示對單側(cè)脫鹽裝置中顆粒運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的示意圖。其中，施加的電壓是％ = 60V，\ = 40V。
圖3示意性地描述了使液體流動方向反向的裝置的實(shí)施例。圖3(a)是使用外部注射泵的流速測量系統(tǒng)的示意圖。圖3(b)表示在與ET反向的外加壓力場作用下，流體泵吸滯后與ET和緩沖離子濃度的函數(shù)關(guān)系固定為0V，而乂11是變化的)。由于兩秒內(nèi)的放大動電流動，流速從正值轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)值。圖3(c)表示在外加壓力場作用下，使用放大的動電流動的流體改變的序列圖像。通過相對于壓力場增加ET，改變了最終的流動方向。每幅圖中的數(shù)字對應(yīng)于圖3(b)中相應(yīng)的數(shù)字。W020]圖4示意性地描述了具有高吞吐量處理能力的裝置的實(shí)施例。圖4(a)表示用于較高流速的多-納米連接裝置。最初，以義泵吸流體(階段1)，然后產(chǎn)生離子耗盡區(qū)并開始泵吸。過一段時(shí)間，設(shè)置低于V1的V2 (階段2)，而V1保持不變(VH > Vl > V1 > V2)。V1與V2的作用結(jié)合能產(chǎn)生比階段1更高的流速。圖4(b)表示用于高吞吐量應(yīng)用場合的大量并行通道裝置。將來自于由納米連接件(nano-jimction) 連接起來的每個(gè)微通道的流體合并至一個(gè)微通道。W021]圖5示意性地描述了平衡和非平衡EOF(在耗盡區(qū)內(nèi)/外)的速率與&的函數(shù)關(guān)系。圖6示意性地描述了㈧單門控(SG) 裝置和(B)雙門控(DG)裝置。W023]圖7示出了 SG裝置的實(shí)施例中離子富集和離子耗盡的基本情況。對樣品微通道的第一側(cè)和第二側(cè)施加相同的電壓，將緩沖通道的兩側(cè)都電接地。在緩沖微通道中靠近導(dǎo)管的區(qū)域內(nèi)形成離子富集區(qū)(亮處)。在樣品微通道中靠近導(dǎo)管的區(qū)域內(nèi)形成離子耗盡區(qū)(暗處)。耗盡區(qū)和富集區(qū)都迅速擴(kuò)大。W024]圖8表示在離子耗盡電壓條件下(a)SG裝置和(b)DG裝置的實(shí)施例中的離子耗盡。施加在樣品微通道的第一側(cè)的電位(Vh)是20V，施加在樣品微通道的右側(cè)的電位(VJ是10V，而在圖(b) 是15V。緩沖通道都電接地。W025]圖9表示使用(a)SG裝置和(b) DG裝置的實(shí)施例中的動電遷移。圖(a)中，當(dāng)Vh= IOV且Vl = 5V時(shí)，顆粒的預(yù)計(jì)速率約為140 μ m/sec，圖(b) 中，當(dāng)IOV且&為5V時(shí)，顆粒的預(yù)計(jì)速率約為SOOym/sec。
圖10是下列實(shí)施例的示意圖(a)具有用于測量電壓降的嵌入式微電極的微/納米流體脫鹽系統(tǒng)；(b)與外部壓力場相關(guān)的動電脫鹽操作。W027]圖11表示如下顯微鏡圖(a)在20 μ L/min的外部流速以及施加75V/cm的電場的條件下脫鹽過程的熒光圖像跟蹤。入口微通道具有500 μ m 寬XlOOym深的尺寸。海水樣品被注入并且分成“含鹽”水流和“脫鹽”水流。(b)當(dāng)觸發(fā) ICP時(shí)，熒光染料(表明“鹽”)以及WBCs (代表微米級顆粒)只通過“含鹽”水流流動。為了清楚地目測微米級顆粒，采用了小的微通道(ΙΟΟμπι寬Χ15μπι深)。經(jīng)過1小時(shí)脫鹽操作后，每個(gè)儲液室((c)含鹽的)和(d)脫鹽的)的顯微鏡圖像都表明脫鹽水流很清潔。
圖12表明在采用(a)海水樣品和(b) IOOmM磷酸鹽緩沖溶液的實(shí)驗(yàn)中，脫鹽水流的電導(dǎo)率與施加電場的函數(shù)關(guān)系的實(shí)施例。在這兩個(gè)示例中，一旦電場值達(dá)到閾值，脫鹽水流的電導(dǎo)率就降低到幾個(gè)mM的水平。該結(jié)果與通過熒光示蹤劑觀察到的所建立的ICP區(qū)一致。W029]圖13表明利用石蕊試紙分別測定海水、海水與NaOH的混合物、以及脫鹽樣品的PH預(yù)測值。W030]圖14表明在每個(gè)微通道的末端的實(shí)際流速。根據(jù)流動傳感器的說明書，使用ΙΟΟμπ!寬父1511111深的裝置，在入口速度為50011171^11的流速下進(jìn)行測量。入口水流幾乎被平均分入每個(gè)微通道O50nL/min)。
圖15是下述實(shí)施例的示意圖左圖表示重力供給式ICP脫鹽系統(tǒng)；μ CP堆具有很多并行的用于去除鹽份/病菌的微流體ICP 裝置。預(yù)濾器可去除較大的顆粒。右圖表示一個(gè)單元裝置的立體圖。
具體實(shí)施方式
W032] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明所提出的裝置和系統(tǒng)具有良好的便攜性及低功耗。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明所提出的裝置和系統(tǒng)非常適于多種應(yīng)用場合，例如戰(zhàn)爭區(qū)域內(nèi)的軍事行動、以及受災(zāi)地區(qū)的人道主義活動。在美國，每人每天的平均用水量大約為500L，其中包括飲用、洗澡、烹飪等。在上述用水方式中，至少需要4L飲用水來維持人類的日常生活。2005年，颶風(fēng)“Katrina”襲擊了新奧爾良，110000幢房屋被徹底摧毀。當(dāng)時(shí)，在無法建造大型脫鹽工廠的地區(qū)，超過400000的人缺乏飲用水。本發(fā)明裝置的另一個(gè)應(yīng)用是作為船上脫鹽系統(tǒng)，可用于軍事和民用。航空母艦可乘載5000 10000名海軍士兵在海上進(jìn)行長期作戰(zhàn)。在此期間，通過將大量海水脫鹽來供應(yīng)淡水是根本來源。對于上述兩個(gè)例子中的情形而言，迫切需要一種低功耗并且便攜的脫鹽系統(tǒng)，而使用太陽能供電是最好的選擇。W033]在一個(gè)實(shí)施例中很好地描述了本發(fā)明裝置的操作。對此，在一個(gè)實(shí)施例中很好地描述了使用海水的單元操作。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了在大面積上(例如6-8”直徑的板)的大量單元裝置的集成。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了單元裝置的陣列的制造過程，其中制造過程不包括昂貴的MEMS制造步驟，而只需要塑料成型步驟。另外，與標(biāo)準(zhǔn)的MEMS材料(例如硅)相比， 裝置的材料(塑料材料，例如聚二甲硅氧烷(PDMS))的成本至少低一個(gè)數(shù)量級。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了裝置的大規(guī)模生產(chǎn)的工藝(例如，通過塑料成型)。在一個(gè)實(shí)施例中，單元裝置的形狀尺寸為 0. Imm的量級，該尺寸適于標(biāo)準(zhǔn)的塑料生產(chǎn)工藝，例如(注入)成型。
在2005年，全世界脫鹽工廠的總產(chǎn)量是4千萬噸/天(供1億-1. 5億人使用)，預(yù)計(jì)到2015年，總產(chǎn)量能增加到1億噸/天。在銷售收入方面，按之前對淡水需求的增速， 2006年250億美元的銷量到2015年將會增加到600億美元。上述銷量中，總銷量的約10% 是用于人類生活的飲用水。剩余的90%用于農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水，這些水由大型工廠提供。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)考慮具體設(shè)計(jì)和可擴(kuò)展性而修改本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法時(shí)，發(fā)現(xiàn)該水脫鹽市場中的應(yīng)用在簡化工藝、減少污染以及能效方面具有競爭優(yōu)勢。本發(fā)明的ICP脫鹽方法具有更高的能效，而且沒有污染。因此，與目前在一些國家(例如印度)所使用的可行的海水脫鹽技術(shù)——ED方法相比，本發(fā)明的ICP脫鹽方法更有優(yōu)勢。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的目的是證明利用離子濃縮極化(ICP)從而在不需要膜的情況下直接將海水脫鹽的新脫鹽方案的可行性。ICP是一種在離子流沿離子選擇性膜傳遞時(shí)發(fā)生的基本電化學(xué)傳輸現(xiàn)象。該現(xiàn)象往往與離子耗盡或富集有關(guān)，是由于界面處的電荷載流子不匹配造成的。該膜(或者納米通道或者納米多孔膜)只優(yōu)先引導(dǎo)與該填充的電解液(bulk electrolyte)內(nèi)的離子導(dǎo)電性不匹配的陽離子(陽離子交換膜)。結(jié)果，在膜的兩側(cè)就產(chǎn)生了離子濃度梯度。一旦在陽離子交換膜附近發(fā)生ICP，在連接件的陽極一側(cè)， 陽離子和陰離子的濃度都減少(即離子耗盡)；而在陰極一側(cè)，陽離子和陰離子的濃度都增加(即離子富集)。另外，任何帶電的顆粒、細(xì)胞以及其它小的膠體也都隨著離子耗盡了。 與外部壓力驅(qū)動的流動結(jié)合，利用如圖10(a)和10(b)所示裝置可以獲得輪廓分明的穩(wěn)態(tài)耗盡區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖10(a)所示，待測系統(tǒng)由通過納米通道(或者納米多孔膜) 連接的兩個(gè)并行微通道組成。與傳統(tǒng)的阻塞式直通道的膜形裝置相比，本發(fā)明中的流體流動不會被膜阻塞，而是在膜的切線方向流動。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了使微流體裝置中的液體加速流動的方法。本發(fā)明還提供了使泵吸放大、流動方向改變以及使溶液脫鹽的方法。該方法基于溶液中帶電物質(zhì)的電感應(yīng)局部化(其能引起流體流動的增強(qiáng))，可以進(jìn)一步將局部化的帶電物質(zhì)從溶液分離、離析并去除。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種使微流體裝置中的液體加速流動的方法，該方法包括以下步驟·將含有帶電物質(zhì)的液體從樣品源引入微流體裝置中，該裝置包括 i.基底；ii.至少一個(gè)樣品微通道，所述含有帶電物質(zhì)的液體可以通過所述樣品微通道從第一側(cè)到達(dá)第二側(cè)；iii.至少一個(gè)含有緩沖劑的緩沖微通道或者儲液室；iv.至少一個(gè)導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及 v.至少一個(gè)用于在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者儲液室或者它們的組合中產(chǎn)生電場的部件；·在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第一電場，從而在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生電滲透流動，所述流動進(jìn)一步將所述液體引入所述裝置，并且用所述第一電場的強(qiáng)度來控制所述流動；以及·在所述導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生第二電場，使所述樣品微通道內(nèi)靠近所述導(dǎo)管的區(qū)域發(fā)生離子耗盡，而所述離子耗盡加快了所述樣品微通道內(nèi)的流動。在一個(gè)實(shí)施例中，通過對樣品微通道的第一側(cè)施加較高的電壓，并對樣品微通道的第二側(cè)施加較低的電壓，從而在樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第一電場。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓、較低的電壓或者它們二者的結(jié)合是正電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，正電壓在50mV到500V之間。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是正的，較低的電壓通過將樣品微通道的第二側(cè)電接地來獲得。在一個(gè)實(shí)施例中，通過向所述導(dǎo)管中與樣品微通道相連的一側(cè)施加較高的電壓，并向所述導(dǎo)管中與緩沖微通道相連的一側(cè)施加較低的電壓，從而在導(dǎo)管中產(chǎn)生第二電場。 在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是正的，較低的電壓是通過將與導(dǎo)管連接的緩沖微通道或者儲液室電接地而獲得的。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是對樣品微通道的第一側(cè)和第二側(cè)施加兩個(gè)電壓的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是位于施加到樣品微通道的第一側(cè)和第二側(cè)的兩個(gè)電壓值之間的某個(gè)值。在一個(gè)實(shí)施例中，通過對樣品微通道的第一側(cè)施加60V的電壓，以及對樣品微通道的第二側(cè)施加40V的電壓，并且將緩沖微通道或者儲液室電接地，從而產(chǎn)生第一電場和第二電場。在一個(gè)實(shí)施例中，在將含有帶電物質(zhì)的溶液引入樣品微通道、并且在導(dǎo)管以及樣品微通道內(nèi)獨(dú)立地產(chǎn)生電場的情況下，帶電物質(zhì)被限制在樣品微通道內(nèi)遠(yuǎn)離導(dǎo)管的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品微通道進(jìn)一步包括用于低鹽濃度溶液的第一出口和用于高鹽濃度溶液的第二出口。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品微通道、緩沖微通道或者它們的組合的寬度在1-ΙΟΟμπι的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品微通道、緩沖微通道或者它們的組合的深度在0. 5-50μπι的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的寬度在100-4000納米的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的寬度在1-100微米的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的深度在20-100納米的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的深度在1-100微米的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，將樣品微通道的表面功能化以減少目標(biāo)物質(zhì)對表面的吸附。在一個(gè)實(shí)施例中，將所述導(dǎo)管和/或所述第一微通道或者緩沖微通道的表面功能化以提高裝
置的工作效率。在一個(gè)實(shí)施例中，在裝置的基底上施加外部門控電壓，來提高裝置的工作效率。在一個(gè)實(shí)施例中，所述樣品微通道，所述緩沖微通道，所述導(dǎo)管或者它們的組合， 是通過光刻和刻蝕工藝形成的，在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置由透明材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，所述透明材料是耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、石英或者SU-8。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置涂覆有低自發(fā)熒光材料。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括第二基底。在一個(gè)實(shí)施例中，第二基底用于覆蓋或者密封裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，第二基底是由與第一基底相同的材料形成的。在一個(gè)實(shí)施例中，第一基底和第二基底是由不同的材料形成的。在一些實(shí)施例中，第二基底由透明材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，所述透明材料是耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、石英或者SU-8。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二基底涂覆有低自發(fā)熒光材料。在一些實(shí)施例中，該裝置的制造是通過例如等離子體將第一基底結(jié)合到第二基底而完成的。在一些實(shí)施例中，第一基底和第二基底是通過化學(xué)粘合劑將這兩個(gè)基底密封在一起的。在一些實(shí)施例中，第一基底與玻璃、聚苯乙烯、其它聚合材料或者硅之間的粘結(jié)是可逆的。在一個(gè)實(shí)施例中，如果第二基底是由玻璃、聚苯乙烯或者其它聚合物材料制成，或者如果第二基底是由硅制成的，第一基底與第二基底的粘結(jié)是可逆的。在一些實(shí)施例中，一種類型的第二基底可先連結(jié)到第一基底。隨后可去除該第二基底，并使用其它類型的第二基底代替。在一個(gè)實(shí)施例中，第一基底和第二基底是被夾在一起的。在一個(gè)實(shí)施例中，夾持是對裝置進(jìn)行密封的有效并且可逆的方法。在一些實(shí)施例中，第一基底或第二基底具有對所期望的光學(xué)應(yīng)用產(chǎn)生影響的厚度，例如，在一些實(shí)施例中，裝置的第二基底或者蓋子可使用保護(hù)玻璃(cover glass)制成，這樣就可以實(shí)現(xiàn)裝置以及其內(nèi)容物的共焦成像。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明提供了套件，例如具有第一基底和所述通道的套件。對此，在一些實(shí)施例中，第二基底可分開提供。各種第二基底成套提供或散包裝。各種第二基底可以在材料、尺寸、幾何形狀、表面粗糙度、電連接或者嵌入基底的電路及它們的光學(xué)特性方面有所不同。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置與泵相連。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置與傳感器、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、分析系統(tǒng)或者上述組合相連。在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測系統(tǒng)包括光源、照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、光度計(jì)、分光光度計(jì)或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，在所述樣品微通道內(nèi)的液體流速在100 μ m/sec到lOmm/sec之間。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括多個(gè)樣品微通道、多個(gè)緩沖微通道、多個(gè)導(dǎo)管或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)微通道、導(dǎo)管或者它們的組合布置成特定的幾何形狀或者陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，陣列包括至少1000個(gè)樣品微通道、至少1000個(gè)緩沖微通道以及至少1000個(gè)導(dǎo)管。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置的長度、寬度、高度或者上述組合的范圍在IOcm到30cm 之間。在一個(gè)實(shí)施例中，所述幾何形狀或陣列包括使所述微通道相對于所述導(dǎo)管垂直取向的布局。在一個(gè)實(shí)施例中，液體體積流量至少為lL/min，在一個(gè)實(shí)施例中，液體體積流量的范圍為60-100L/min，在一個(gè)實(shí)施例中，含有帶電物質(zhì)的液體是海水。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置運(yùn)行所需要的電能范圍在IOw到100w。在一個(gè)實(shí)施例中，穿過所述樣品微通道的流動是連續(xù)的。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置是設(shè)備的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備是手持/便攜式的。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備是臺式的。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種降低溶液中鹽的濃度或者使溶液脫鹽的方法。該方法包括如下步驟 將含有鹽離子的液體從樣品源引入微流體裝置中，該裝置包括i.基底；ii.至少一個(gè)樣品微通道，含有鹽離子的所述液體可以從所述樣品微通道穿過；iii.至少一個(gè)含有緩沖劑的緩沖微通道；iv.至少一個(gè)導(dǎo)管；v.用于在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者它們的組合中產(chǎn)生電場的部件；以及Vi.用于在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生動電的或者壓力驅(qū)動的流動的部件；·在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第一電場，由此在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生電滲透流動，所述流動進(jìn)一步將所述液體導(dǎo)入所述裝置， 并且通過所述第一電場的強(qiáng)度來控制所述流動；以及·在所述導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生第二電場，使所述樣品微通道內(nèi)形成空間電荷層，為離子物質(zhì)提供能量阻擋層，從而在所述樣品微通道內(nèi)靠近所述導(dǎo)管的區(qū)域發(fā)生離子耗盡，所述鹽離子被限制到所述樣品微通道內(nèi)遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，含有鹽的液體是海水。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法用于將海水脫鹽以供飲用。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品微通道進(jìn)一步包括低鹽濃度溶液的第一出口和高鹽濃度溶液的第二出口。在一個(gè)實(shí)施例中，低鹽濃度溶液的第一出口連接到所述樣品微通道內(nèi)的所述離子耗盡區(qū)，高鹽濃度溶液的第二出口連接到被限制的鹽離子所處的遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，通過所述樣品微通道的流動是連續(xù)的。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法用于在合成、檢測分析、提純或者上述組合時(shí)過濾溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法用于從水中去除污染物。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種阻止或者改變液體流動方向的方法，該方法包括如下步驟 將含有帶電物質(zhì)的液體從樣品源引入微流體裝置中，該裝置包括i.基底；ii.至少一個(gè)樣品微通道，所述含有帶電物質(zhì)的液體可以通過該樣品微通道從第一側(cè)到達(dá)第二側(cè)，從而產(chǎn)生第一流動；iii.至少一個(gè)含有緩沖劑的緩沖微通道或者儲液室； iv.至少一個(gè)導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及v.用于在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者儲液室或者它們的組合中產(chǎn)生電場的部件；從而，液體流動的方向是從所述樣品微通道的第一側(cè)至第二側(cè)。·在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第一電場，在所述導(dǎo)管中產(chǎn)生第二電場，使得在所述樣品微通道內(nèi)靠近所述導(dǎo)管的區(qū)域發(fā)生離子耗盡，從而在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第二動電流動， 所述第二流動方向是從所述微通道的第二側(cè)至第一側(cè)，并且所述電滲透的第二流動由所述第一電場和所述第二電場的強(qiáng)度控制；其中，所產(chǎn)生的從所述微通道的第二側(cè)至第一側(cè)的所述第二流動與從第一側(cè)至第二側(cè)的所述第一流動相對，并且所產(chǎn)生的從第二側(cè)至第一側(cè)的所述流動，可以終止所述第一流動或者使所述第一流動的方向反向。I.說明在一個(gè)實(shí)施例中，加速液體的流動意味著增大或者提高流速。在一個(gè)實(shí)施例中，加速液體的流動意味著液體流動更快或者以更高的速度流動。在一個(gè)實(shí)施例中，加速液體的流動意味著液體的速率增大。在一個(gè)實(shí)施例中，速率或者速度是持續(xù)增大的。在一個(gè)實(shí)施例中，流速或者速率的持續(xù)增大與時(shí)間和/或施加的電壓呈線性關(guān)系。在一個(gè)實(shí)施例中，該持續(xù)增大為非線性增大。在一個(gè)實(shí)施例中，以階梯式的方式實(shí)施加速。在一個(gè)實(shí)施例中，流速從一個(gè)固定的較低值增加到一個(gè)固定的較高值。在一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)施少量加速步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，流速在每一步驟都增大。在一個(gè)實(shí)施例中，通過在樣品微通道內(nèi)的液體上產(chǎn)生的電場來控制階梯式的加速。在一個(gè)實(shí)施例中，微流體裝置是一種具有微米級尺寸特征的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，微流體裝置是一種具有以下特征的裝置至少其一個(gè)尺寸在1微米(1 μ m)到1000微米 (IOOOym)的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，微流體裝置包括具有微米級的寬度或深度，微米、毫米或厘米級長度的通道。在一個(gè)實(shí)施例中，這樣的通道叫做微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，可使液體通過微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，微流體裝置是能夠使流體通過的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，流體可以是液體。在一個(gè)實(shí)施例中，液體可以是純凈的。在一個(gè)實(shí)施例中，液體可以是混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，液體可以是溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，溶液可含有分子或者離子。在一個(gè)實(shí)施例中，溶液可以是水溶的或者有機(jī)的。在一個(gè)實(shí)施例中，含有離子的水溶液可以是鹽溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，鹽可以是海鹽。在一個(gè)實(shí)施例中，海鹽主要為NaCl。在一個(gè)實(shí)施例中，鹽包括任何堿金屬鹽。在一個(gè)實(shí)施例中，鹽含有堿土金屬陽離子。在一個(gè)實(shí)施例中， 鹽含有鹵素離子。在一個(gè)實(shí)施例中，鹽含有復(fù)雜的離子。在一個(gè)實(shí)施例中，鹽含有H+、Li+、 Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe2"3+、Gu2+、Ba2+、Au3+、Br\ Γ、0H\ NO” ⑶廣、SO,或者它們的組合。
在一個(gè)實(shí)施例中，液體含有帶電物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電意味著帶電荷。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電物質(zhì)是能夠受電場影響的物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電物質(zhì)能夠在電場中遷移。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電物質(zhì)被吸引到具有相反電荷的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電物質(zhì)朝向具有相反電荷的區(qū)域或者電極遷移，并且與具有相同電荷的區(qū)域相斥或遠(yuǎn)離。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電的物質(zhì)是帶有附加電荷的分子、離子、顆粒、群或者聚集體。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電物質(zhì)是非電中性的物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電物質(zhì)是肽、蛋白質(zhì)、c核苷酸、DNA或 RNA片段、納米顆粒、微米顆粒、珠狀物。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電物質(zhì)是生物分子。在一個(gè)實(shí)施例中，基底是微流體裝置的支撐結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，基底是其上或者其內(nèi)建有微流體裝置的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，基底是用來制作裝置或者裝置的一部分的一塊材料。在一個(gè)實(shí)施例中，基底或者裝置由透明材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，透明材料是耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、石英或SU-8。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置涂覆有低自發(fā)熒光材料。在一個(gè)實(shí)施例中，基底、裝置或者裝置的一部分由硅制成。在一個(gè)實(shí)施例中，基底、裝置或者裝置的一部分由聚合物制成。在一個(gè)實(shí)施例中，所述聚合物是PDMS。在一個(gè)實(shí)施例中，儲液室是能夠盛裝液體的任何容器。在一個(gè)實(shí)施例中，儲液室是器皿。在一個(gè)實(shí)施例中，儲液室具有通道結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的任何儲液室或者緩沖儲液室或者緩沖通道是圓形的。在一個(gè)實(shí)施例中，儲液室或者緩沖通道具有兩端。在一個(gè)實(shí)施例中，對儲液室或緩沖通道的兩端可施加不同的或者相同的電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，儲液室是緩沖微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，用一個(gè)電極將緩沖微通道或者儲液室接地。在一個(gè)實(shí)施例中，使用兩個(gè)或者更多個(gè)電極將儲液室或緩沖通道接地。在一個(gè)實(shí)施例中，使用一個(gè)或者多個(gè)電極，可以在本發(fā)明的緩沖儲液室或者緩沖微通道或者任何儲液室上施加任何電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管具有至少Inm的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管具有范圍在 Inm至IOOOnm之間的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管為微米級尺寸，并具有納米級的微孔。在一個(gè)實(shí)施例中，納米級的微孔是可滲透的。在一個(gè)實(shí)施例中，納米級的微孔是互連的。在一個(gè)實(shí)施例中，電場是環(huán)繞電荷的空間。在一個(gè)實(shí)施例中，電場向其它電荷目標(biāo)施加作用力。在一個(gè)實(shí)施例中，電場中穩(wěn)定的帶電顆粒受到與其所帶電荷成正比的作用力。 在一個(gè)實(shí)施例中，可通過施加電壓來產(chǎn)生電場。在一個(gè)實(shí)施例中，在兩個(gè)被施加了不同電壓的電極之間的區(qū)域中會產(chǎn)生電場。在一個(gè)實(shí)施例中，空間中正電荷和負(fù)電荷的特定分布能夠產(chǎn)生電場。在一個(gè)實(shí)施例中，電滲透流動或者電-滲透流動(通常簡稱為EOF)是指離子在溶劑環(huán)境中穿過非常窄的通道的運(yùn)動，其中，橫跨該通道施加的電壓引起離子的遷移。在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)是溶液中離子耗盡的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，在特定電場的影響下， 離子從耗盡區(qū)移出。在一個(gè)實(shí)施例中，耗盡區(qū)不含有離子。在一個(gè)實(shí)施例中，耗盡區(qū)含有非常低濃度的離子。在一個(gè)實(shí)施例中，耗盡區(qū)含有的離子數(shù)量少于在產(chǎn)生電場前該區(qū)所含有的離子數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，在樣品微通道內(nèi)的離子耗盡區(qū)為鄰近導(dǎo)管的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)包括在樣品微通道與導(dǎo)管之間的界面。在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)或者鄰近導(dǎo)管的區(qū)域是在樣品微通道內(nèi)距離導(dǎo)管0-2 μ m范圍內(nèi)的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中， 離子耗盡區(qū)或者鄰近導(dǎo)管的區(qū)域是在樣品微通道內(nèi)距離導(dǎo)管0-25 μ m范圍內(nèi)的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)或者鄰近導(dǎo)管的區(qū)域是在樣品微通道內(nèi)距離導(dǎo)管0-50 μ m范圍內(nèi)的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)或者鄰近導(dǎo)管的區(qū)域是在樣品微通道內(nèi)距離導(dǎo)管 0-100 μ m范圍內(nèi)的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)或者鄰近導(dǎo)管的區(qū)域是在樣品微通道內(nèi)距離導(dǎo)管0-200 μ m或者0-500 μ m范圍內(nèi)的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)或者鄰近導(dǎo)管的區(qū)域是在樣品微通道內(nèi)距離導(dǎo)管0-1000 μ m范圍內(nèi)的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中， 短語“鹽離子被限制在所述樣品微通道內(nèi)遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域”中的“區(qū)域”指的是離子耗盡區(qū)之外的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，術(shù)語“遠(yuǎn)離”指的是在樣品微通道內(nèi)、與導(dǎo)管的距離至少等于離子耗盡區(qū)長度的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)是指從導(dǎo)管周圍到離導(dǎo)管較遠(yuǎn)的發(fā)生離子耗盡的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，鹽離子被限制到其中不含離子耗盡區(qū)的區(qū)域。 在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)和受限制的離子所處的區(qū)域是互補(bǔ)的。在一個(gè)實(shí)施例中，脫鹽的意思是“從中去除鹽離子”。在一個(gè)實(shí)施例中，從離子耗盡區(qū)去除離子等同于對該區(qū)域進(jìn)行脫鹽。在一個(gè)實(shí)施例中，“地”、“接地”或者“電接地”是用于描述施加到微通道的一側(cè)、導(dǎo)管的一側(cè)的相對電壓的術(shù)語，或者用于描述施加到本發(fā)明的方法中所采用的區(qū)域或者電極上的相對電壓的術(shù)語。在一個(gè)實(shí)施例中，“地”是指電路中可以測量其它電壓的參考點(diǎn)、常用的電路回路(大地回路或者地面回路)、或者與大地直接物理連接。出于測量目的，將大地或者地面作為恒定參考電位，根據(jù)該恒定參考電位可以測量其它電勢。在一個(gè)實(shí)施例中，將電接地系統(tǒng)作為合適的零電壓參考水平。在一個(gè)實(shí)施例中，外部門控電壓是對本發(fā)明的微通道或者導(dǎo)管外部施加的電壓， 不是直接對帶有帶電物質(zhì)的液體施加的電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，“門控(gate)”是指施加電壓，使離子在一定方向上移動或者停止移動，從而對液體流動進(jìn)行選通。在一個(gè)實(shí)施例中， “門控”或者“選通(gating)”是指改變流動的方向或者改變離子遷移的方向。在一個(gè)實(shí)施例中，選通可以使流動停止。在一個(gè)實(shí)施例中，門控電壓通過產(chǎn)生電場來影響帶電的物質(zhì)。 由門控電壓產(chǎn)生的電場會引起帶電物質(zhì)的聚集、遷移、耗盡或者上述結(jié)合，進(jìn)入或遠(yuǎn)離微流動通道內(nèi)的規(guī)定區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法所采用的裝置是通過光刻和刻蝕工藝制成的。在一個(gè)實(shí)施例中，光刻和刻蝕工藝是半導(dǎo)體制造業(yè)中使用的常規(guī)工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法用于脫鹽或者減少溶液中鹽的濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，脫鹽或者減少溶液中鹽的濃度包括減少一定體積的溶液中鹽離子的數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，脫鹽或者減少溶液中鹽的濃度包括減小溶液的電解質(zhì)強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置包括在微通道之間連接的導(dǎo)管。在一些實(shí)施例中， 術(shù)語“導(dǎo)管”可以是通道、連接器、線材、連接件、注滿溶液的毛細(xì)管、注滿流體的多孔材料、 導(dǎo)電材料或者半導(dǎo)體材料。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管直接與微通道連接，或者在一個(gè)實(shí)施例中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明了的那樣，導(dǎo)管通過轉(zhuǎn)接器、過濾器、連接件或者任何其它理想的物體與微通道連接。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)管是樣品微通道與緩沖微通道之間的連接件。在一些實(shí)施例中，流動是在導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生的。在一個(gè)實(shí)施例中，允許通過導(dǎo)管進(jìn)行離子流動。應(yīng)當(dāng)理解，容納導(dǎo)管的裝置的任何結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)理解為在短語“連接到所述樣品微通道，并且連接到所述緩沖微通道或者儲液室的導(dǎo)管”所涵蓋的范圍內(nèi)，并且這也是本發(fā)明的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管是納米通道。對此，在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管具有至少Inm至 IOOOnm的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管由基于聚合物的選擇性滲透材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，基于聚合物的選擇性滲透材料包括全氟磺酸(Nafion)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于聚合物的選擇性滲透材料包括陽離子選擇性材料或者陰離子選擇性材料。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管包括優(yōu)先傳導(dǎo)正離子或者負(fù)離子的電連接件(electrical junction)。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖劑包括緩沖溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖溶液是阻止氫離子 (H+)和氫氧根離子(0H_)濃度發(fā)生變化的溶液。因此，緩沖溶液阻止PH值發(fā)生變化。當(dāng)加入少量的酸或者堿時(shí)，或者當(dāng)稀釋時(shí)，緩沖溶液能夠阻止PH值變化。緩沖溶液含有弱酸及其共軛堿，或者弱堿及其共軛酸。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖溶液包括磷酸鹽緩沖劑。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖溶液包括醋酸鹽緩沖劑、Tris緩沖劑、PIPES緩沖劑或者HEPES緩沖劑。在一個(gè)實(shí)施例中，電連接件是任何可以通過電信號的連接件、或者是在兩點(diǎn)或者多點(diǎn)之間能夠施加電壓的連接件、或者是能夠使電信號從連接件的一側(cè)影響另一側(cè)的電狀態(tài)的連接件。在一個(gè)實(shí)施例中，電連接件可連接兩個(gè)或者更多個(gè)線或者通道或者區(qū)域，其中所述線/通道/區(qū)域中的至少兩個(gè)具有例如電場、電壓、電流、電荷積累等的非零電特性。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置包括優(yōu)先傳導(dǎo)正離子或者負(fù)離子的電連接件。在一個(gè)實(shí)施例中，電連接件可以由任何多孔材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，多孔材料可以是有機(jī)的，在另一個(gè)實(shí)施例中多孔材料是無機(jī)的。在一個(gè)實(shí)施例中，無機(jī)的材料可包括氧化鋁、二氧化硅或者二者兼有。在一個(gè)實(shí)施例中，多孔材料含有顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)材料包括聚合物。 在一個(gè)實(shí)施例中，多孔材料包括二嵌段共聚物或三嵌段共聚物。在一個(gè)實(shí)施例中，μ定義為“微”或者“微米”或者“幾微米”。在一個(gè)實(shí)施例中， 將μ用作描述粘度的符號。在一個(gè)實(shí)施例中，Pm表示微米，而在一個(gè)實(shí)施例中，yL表示微升。在用μ描述粘度的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)相關(guān)的短語，使用μ是清楚的。在一個(gè)實(shí)施例中，用μ表示粘度，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是能夠理解的。在一個(gè)實(shí)施例中，術(shù)語“無膜的”用于表述一種裝置，水在其中被純化/脫鹽，但該裝置不包括使水穿過膜的通道。本發(fā)明“無膜的”脫鹽方法或者系統(tǒng)可以包括膜的使用，但是待脫鹽的水不是必須穿過膜才能脫鹽?！盁o膜的”可以意味著，根據(jù)本發(fā)明的方法，待脫鹽的水從膜的旁邊經(jīng)過，或者與膜相切經(jīng)過，并且經(jīng)過脫鹽處理而無需穿過膜。這與一些傳統(tǒng)的過濾過程(其中，含鹽的水流過膜，鹽或者其它離子留在膜內(nèi)或者膜的入口處，水穿過膜后在膜的出口處脫鹽涌出)形成鮮明對比。在一個(gè)實(shí)施例中，微咸水是指含鹽量高于淡水但是低于海水的水。在一個(gè)實(shí)施例中，微咸水可在河口處由海水與淡水混合得到，或者可在蓄水層中得到。在一個(gè)實(shí)施例中，WHO是世界健康組織。在一個(gè)實(shí)施例中，RO指的是反向滲透。在一個(gè)實(shí)施例中，ED指的是電滲析。在一個(gè)實(shí)施例中，ICP指的是離子濃度極化。在一個(gè)實(shí)施例中，cp是粘度的單位。在一個(gè)實(shí)施例中，cp指的是厘泊。在一個(gè)實(shí)施例中，Ip = 1克 /(厘米秒)，IOOOcp = lp。II.尺寸和數(shù)信在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置可含有多個(gè)通道(包括多個(gè)微通道、或者多個(gè)導(dǎo)管、或者它們的組合)。詞語“多個(gè)通道”，在一個(gè)實(shí)施例中指的是多于兩個(gè)通道；或者在另一個(gè)實(shí)施例中指的是多于5個(gè)通道；或者在其它實(shí)施例中指的是多于10、96、100、384、 1000、1536、10000、100000 或者 1000000 個(gè)通道。微通道的寬度，在一個(gè)實(shí)施例中為I-IOOym;或者在另一個(gè)實(shí)施例中為1-15μπι; 或者在另一個(gè)實(shí)施例中為20-50 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為25-75 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為50-100 μ m。微通道的寬度，在一個(gè)實(shí)施例中為1-5 μ m;或者在另一個(gè)實(shí)施例中為10-20 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為0. 5-10 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為10-99 μ m ； 或者在另一個(gè)實(shí)施例中為75-100 μ m。微通道的深度，在一個(gè)實(shí)施例中為0. 5-50 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為0. 5-5 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為5-15 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為10-25 μ m;或者在另一個(gè)實(shí)施例中為15-50 μ m。微通道的深度，在一個(gè)實(shí)施例中為 0. 5-1. 5 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為1-9 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為10-20 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為10-50 μ m;或者在另一個(gè)實(shí)施例中為15-100 μ m。導(dǎo)管的寬度，在另一個(gè)實(shí)施例中為1μπι-50μπι;或者在另一個(gè)實(shí)施例中為 1-15 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為10-25 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為15-40 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為25-50 μ m。導(dǎo)管的寬度，在另一個(gè)實(shí)施例中為1 μ m-10 μ m;或者在另一個(gè)實(shí)施例中為0. 1-1 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為0. 5-5 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為在 0.01-0. Ιμπι;或者在另一個(gè)實(shí)施例中為25-99 μ m。所述導(dǎo)管的深度，在一個(gè)實(shí)施例中為 20-100納米；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為20-50納米；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為20-75納米； 或者在另一個(gè)實(shí)施例中為30-75納米；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為50-100納米。所述導(dǎo)管的深度，在另一個(gè)實(shí)施例中為1-5 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為0. 1-1 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為0. 01-0. 1 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為10-75 μ m ；或者在另一個(gè)實(shí)施例中為25 至Ij 100 μ m0在一個(gè)實(shí)施例中，裝置包括多個(gè)樣品微通道、多個(gè)緩沖微通道、多個(gè)導(dǎo)管或者它們的組合，其中多個(gè)通道設(shè)置成陣列或者特定的幾何形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管相對于第一微通道或者緩沖微通道中的至少一個(gè)垂直取向。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管以不等于90度的角度取向。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)導(dǎo)管、第一微通道或者緩沖微通道中的至少一個(gè)、或者它們的組合是直線的。在另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)導(dǎo)管、第一微通道或者緩沖微通道中的至少一個(gè)、或者它們的一部分、或者它們的組合是曲線的。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)通道陣列在裝置中上下疊加地布置。在一個(gè)實(shí)施例中， 這樣的設(shè)計(jì)叫做3-D設(shè)計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，具有通道陣列的微流體裝置包括三維陣列結(jié)構(gòu)，而在另一個(gè)實(shí)施例中，具有通道陣列的微流體裝置包括二維結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，二維結(jié)構(gòu)是大部分通道或者全部通道都設(shè)置在一個(gè)平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，二維結(jié)構(gòu)是大部分通道或者全部通道都設(shè)置在同一個(gè)表面上或者同一表面內(nèi)的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，三維結(jié)構(gòu)是將多個(gè)基底、多個(gè)表面或者多個(gè)二維裝置上下疊置而獲得的。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過例如光刻、刻蝕或者沉積的方法在一塊基底上或者一塊基底內(nèi)構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置中陣列的數(shù)量為1。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置中陣列的數(shù)量為 1-10。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置中陣列的數(shù)量為10-100。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置中陣列的數(shù)量為10-1000。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置中陣列的數(shù)量為1-50。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置中陣列的數(shù)量為50-100。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置中陣列的數(shù)量為1000-10000。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置中陣列的數(shù)量為10000-1000000。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合的范圍在IOcm至30cm 之間。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合的范圍在Icm至IOcm之間。 在一個(gè)實(shí)施例中，裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合的范圍在25cm到50cm之間。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合的范圍在50cm到IOOcm之間。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合的范圍在0. 1cm到1cm之間。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合的范圍在Icm到5cm之間。III.裝置說明和操作方法的
具體實(shí)施例方式在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例中采用的裝置構(gòu)建為如圖1中所示。樣品微通道 (1-10)是能夠使含有帶電物質(zhì)的樣品通過的通道。樣品微通道具有第一側(cè)(即圖1所示樣品微通道的左側(cè))。樣品微通道具有第二側(cè)(即圖1所示樣品微通道的右側(cè))。樣品微通道的第一側(cè)(左側(cè))與至少一個(gè)樣品儲液室相連。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品儲液室通過導(dǎo)管與樣品微通道相連，所述導(dǎo)管具有與微通道相同或不同的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品儲液室能夠?qū)⒑心繕?biāo)物質(zhì)或帶電物質(zhì)的流體或者液體從第一側(cè)釋放進(jìn)入樣品微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)入微通道的流體或者液體具有如圖1中所示的從左側(cè)到右側(cè)的初始流動方向。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)緩沖微通道或者儲液室(1-20)位于樣品微通道的周邊或者附近。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖微通道或者儲液室裝滿了緩沖劑。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)導(dǎo)管(1-30)與樣品微通道(1-10)相連，并且與至少一個(gè)緩沖微通道(1-20)相連。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管由裝滿了緩沖溶液的扁平的納米流體過濾器制成。在一個(gè)實(shí)施例中，納米流體過濾器作為離子選擇性膜，允許選中的離子在導(dǎo)管內(nèi)從一個(gè)區(qū)域穿到另一個(gè)區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，離子在導(dǎo)管內(nèi)的移動或者遷移是導(dǎo)管中產(chǎn)生電場的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，離子在導(dǎo)管內(nèi)的移動或者遷移，改變或者控制了導(dǎo)管周圍的電場強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)導(dǎo)管中產(chǎn)生電場時(shí)，其對樣品微通道內(nèi)導(dǎo)管附近的區(qū)域產(chǎn)生影響。在一個(gè)實(shí)施例中，上述電場在樣品微通道內(nèi)導(dǎo)管附近形成耗盡區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中， 耗盡區(qū)是帶電物質(zhì)耗盡的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，帶電物質(zhì)被推出離子耗盡區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管內(nèi)電場的作用是，通過促使帶電物質(zhì)遠(yuǎn)離導(dǎo)管區(qū)域，來降低導(dǎo)管附近區(qū)域中離子或者帶電物質(zhì)的濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，與樣品微通道內(nèi)帶電物質(zhì)或者離子聚集的左側(cè)暗區(qū)相比，離子耗盡區(qū)和脫鹽區(qū)表示樣品微通道內(nèi)帶電物質(zhì)濃度較低的區(qū)域。 該過程是導(dǎo)管中產(chǎn)生電場的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)或者脫鹽區(qū)不含帶電物質(zhì)。 在一個(gè)實(shí)施例中，離子耗盡區(qū)或者脫鹽區(qū)具有低濃度的帶電物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，與樣品微通道內(nèi)的非耗盡區(qū)或者非脫鹽區(qū)中的帶電物質(zhì)的濃度相比，離子耗盡區(qū)或者脫鹽區(qū)中的帶電物質(zhì)的濃度較低。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生的電場標(biāo)記為&。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管中電場&的產(chǎn)生引起樣品微通道的一個(gè)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)帶電物質(zhì)的濃度上升，同時(shí)使該濃度在樣品微通道的另一個(gè)區(qū)域內(nèi)降低。在一個(gè)實(shí)施例中，微通道內(nèi)從第一側(cè)(圖1中的左側(cè))到第二側(cè)(圖1中的右側(cè)) 的流體流動，是受壓力驅(qū)動的。在另一個(gè)實(shí)施例中，從樣品微通道的第一側(cè)到第二側(cè)的流體流動是由電場引起的。在一個(gè)實(shí)施例中，微通道內(nèi)產(chǎn)生的所述電場標(biāo)記為&。在一個(gè)實(shí)施例中，&是由樣品微通道的第一側(cè)與第二側(cè)之間的電勢差引起的。在一個(gè)實(shí)施例中，電勢差是通過對微通道的第一側(cè)施加較高的電壓，而對第一導(dǎo)管的第二側(cè)施加較低的電壓而形成的。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓標(biāo)記SVh，而較低的電壓標(biāo)記為八。在一個(gè)實(shí)施例中，Vh 為 60V，Vl 為 40V。在一個(gè)實(shí)施例中，流動是對樣品微通道施加壓力和電場的結(jié)果。
在一個(gè)實(shí)施例中，由&產(chǎn)生的耗盡區(qū)導(dǎo)致并加快了從樣品微通道的左側(cè)到右側(cè)、 或者從樣品微通道的第一側(cè)到第二側(cè)的流體流動。在一個(gè)實(shí)施例中，&可用于加速從樣品微通道的右側(cè)到左側(cè)、或者從第二側(cè)到第一側(cè)的流體流動。在一個(gè)實(shí)施例中，&根據(jù)其強(qiáng)度可使流動停止，或者可導(dǎo)致流動方向的反向或者改變。在一個(gè)實(shí)施例中，由于在微通道內(nèi)產(chǎn)生的非線性的電滲透流動(大大強(qiáng)于正常的電滲透流動，其以高流速將流體從樣品儲液室汲取入微通道)，以及由于微通道內(nèi)與導(dǎo)管相對的區(qū)域中所形成的空間電荷層產(chǎn)生了對陰離子分子的能量阻擋，所以該方法在樣品微通道內(nèi)有效地形成耗盡區(qū)和加速的流體流動。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，在裝置上施加兩個(gè)獨(dú)立的電場&和&。納米流體通道內(nèi)的電場(En)產(chǎn)生離子耗盡區(qū)(圖1樣品微通道內(nèi)的白色區(qū)域)以及捕獲帶電物質(zhì)的擴(kuò)大的空間電荷層。微流體通道內(nèi)的切向電場(Et)產(chǎn)生電滲透流動，將帶電物質(zhì)從儲液室汲取至所述捕獲區(qū)域(圖1樣品微通道內(nèi)的黑色漸變區(qū)域)。在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)一步通過控制本發(fā)明裝置內(nèi)的緩沖條件來穩(wěn)定空間電荷區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置包括兩個(gè)或者一系列的雙緩沖微通道，每一個(gè)所述雙緩沖微通道都通過導(dǎo)管與樣品微通道相連。根據(jù)該實(shí)施例，經(jīng)過一定的時(shí)間，樣品微通道內(nèi)的離子耗盡引起緩沖微通道內(nèi)的離子富集，于是在第二微流體通道內(nèi)的緩沖液濃度隨著物質(zhì)分離過程的傳導(dǎo)時(shí)間延長而增加。根據(jù)實(shí)施例，通過在規(guī)定時(shí)期內(nèi)(在一個(gè)實(shí)施例中)或連續(xù)地(在另一個(gè)實(shí)施例中)提供較低濃度的緩沖液，利用緩沖微通道中的電滲透流動或者通過壓力驅(qū)動流動(在又一個(gè)實(shí)施例中)，可減輕上述反應(yīng)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，通過在樣品微通道的雙側(cè)都布置納米流體通道，并且使所述納米流體通道與樣品微通道、緩沖微通道成流體連通，可以將帶電物質(zhì)限制在樣品微通道內(nèi)的區(qū)域內(nèi)的限制力提高。通過在樣品微通道的每一側(cè)布置導(dǎo)管，使樣品微通道與導(dǎo)管的界面處的離子耗盡啟動更為容易，并且在一些實(shí)施例中，形成更穩(wěn)定的空間電荷區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，對樣品微通道和緩沖微通道施加電壓，結(jié)果使導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生電場。 在一個(gè)實(shí)施例中，施加到樣品微通道上的電壓為Vh = 60V, Vl = 40V。如圖1所示，兩個(gè)緩沖微通道的兩端都接地。連接到樣品微通道的導(dǎo)管一側(cè)與連接到緩沖微通道的導(dǎo)管一側(cè)的電壓差，是由于施加到樣品微通道上的電壓高于施加到緩沖微通道上的電壓造成的。該導(dǎo)管上的電壓差使導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生電場，繼而在樣品微通道內(nèi)形成離子耗盡區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中，流動可以是壓力驅(qū)動的，可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式來實(shí)現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，流動是壓力驅(qū)動和電滲透或者動電流動的混合。在一個(gè)實(shí)施例中，短語“壓力驅(qū)動流動(pressure-driven flow) ”指的是由通道段外部的壓力源驅(qū)動的流動，該流動受驅(qū)動穿過上述通道段；相比之下，在一個(gè)實(shí)施例中，所談及的通過施加貫穿上述通道段的電場來產(chǎn)生穿過該通道段的流動，被稱為“動電地驅(qū)動流動(electrokineticalIy driven flow)，，。壓力源的示例包括負(fù)的壓力源和正的壓力源，或者所談及的通道段外部的泵，包括動電壓力泵，例如通過在與上面所談及的通道段獨(dú)立的泵通道內(nèi)動電地驅(qū)動流動來產(chǎn)生壓力的泵，就是當(dāng)前討論的位于通道段外部的這些泵(參見美國專利No. 6，012，902以及 No. 6，171，067，在此將其全部內(nèi)容通過引用并入本文)。
25
在一個(gè)實(shí)施例中，術(shù)語“動電流動(electrokinetic flow) ”指的是在施加的電場作用下流體或者流體攜帶的材料的運(yùn)動?！皠与娏鲃印蓖ǔ０娪?例如，帶電物質(zhì)穿過其所處的介質(zhì)或者流體的運(yùn)動)和電滲透(例如，填充流體(bulk fluid)(包括其所有成分)的電驅(qū)動運(yùn)動)中的一個(gè)或者兩個(gè)。因此，應(yīng)該理解，當(dāng)提到所謂的動電流動，涵蓋了從物質(zhì)的主要或者基本上全部電泳運(yùn)動到物質(zhì)(例如非帶電物質(zhì))的主要電滲透驅(qū)動運(yùn)動的全部范圍，并且包括落在這些極限之間的兩種類型動電運(yùn)動的所有范圍和比例。在一個(gè)實(shí)施例中，提及的術(shù)語“液體流動”可包括流體或者其它材料穿過通路、導(dǎo)管、或者通道或者通過平面流動的任何或全部特征。上述特征包括但不限于流速、流動量、 流動的流體或者其它材料的構(gòu)造及分散輪廓，以及其它更多關(guān)于流動的一般特征(例如層流、蠕動流、湍流等)。在一個(gè)實(shí)施例中，混雜流動可包括基于壓力將液體樣品傳遞入通道網(wǎng)絡(luò)，之后的物質(zhì)動電移動；或者其它的實(shí)施例中，混雜流動可包括液體動電移動，之后的壓力驅(qū)動流動。在一個(gè)實(shí)施例中，利用電壓源向裝置施加電壓，可以在各通道中產(chǎn)生電場。在一個(gè)實(shí)施例中，通過設(shè)置能夠以至少一個(gè)方向跨過至少一部分通道施加電場的至少一對電極， 來施加電壓。利用標(biāo)準(zhǔn)的制造技術(shù)，可集成電極金屬接觸部，使其與至少一個(gè)樣品微通道或者緩沖微通道接觸；或者在另一個(gè)實(shí)施例中，使其與至少一個(gè)導(dǎo)管接觸；或者另一個(gè)實(shí)施例中，使其與上述樣品微通道、緩沖微通道、導(dǎo)管的組合接觸，并且這樣取向，以建立定向電場?？梢允┘咏涣麟娏?AC)、直流電流(DC)或者同時(shí)使用這兩種電場。電極可以使用幾乎任何金屬制成，在一個(gè)實(shí)施例中，包括在規(guī)定線路上沉積的薄Al/Au金屬層。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)電極的至少一個(gè)端部與儲液室中的緩沖溶液接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，電極的一部分是由任何導(dǎo)電材料制成的。在一個(gè)實(shí)施例中，電極是由金屬、摻雜的半導(dǎo)體、或者導(dǎo)電有機(jī)材料制成的。在一個(gè)實(shí)施例中，電極是由組合材料制成的。在一個(gè)實(shí)施例中，電極是由金、碳、玻璃碳、熱解碳、Al、Cu、Pd、Pt、Ag或者它們的組合制備的。在一個(gè)實(shí)施例中，電極包括汞。在一個(gè)實(shí)施例中，電極包括鹽溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)電極是銀/氯化銀(Ag/AgCl)電極。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)電極是飽和甘汞電極(SCE)、普通氫電極(NHE)也叫標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE)、銅-硫酸銅(II)電極或者它們的結(jié)合。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)電極是微電極或者超微電極。在一個(gè)實(shí)施例中，使用多個(gè)微電極。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)電極制作成基底的一部分。對此，在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)電極構(gòu)造成位于基底內(nèi)、基底上、平行于基底、垂直于基底，并使用該基底來制備裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，用平的表面或者彎曲表面來密封或者覆蓋裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，使至少一個(gè)電極嵌入、或者制作在蓋子或密封材料內(nèi)部或者上面，從而使電極的至少一部分與樣品微通道或者緩沖微通道接觸，或者與導(dǎo)管接觸，或者與它們的組合接觸。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法使用至少兩對電極。在一個(gè)實(shí)施例中，額外的電接觸可用于獨(dú)立地調(diào)節(jié)電場的方向和強(qiáng)度，從而在一個(gè)實(shí)施例中使空間電荷層定向；或者在另一個(gè)實(shí)施例中以所希望的速度或方向移動高分子；或者在另一個(gè)實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)上述功能的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，施加到任何電極上的電壓在50mV和500V之間。在一個(gè)實(shí)施例中，施加到任何電極上的電壓在50V和500V之間。在一個(gè)實(shí)施例中，施加到任何電極上的電壓在IOmV和100V之間。在一個(gè)實(shí)施例中，施加到任何電極上的電壓在IV和30V之間。 在一個(gè)實(shí)施例中，施加到任何電極上的電壓在IOV和40V之間。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)電極不連接，稱作“懸空”電極。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)電極是接地的。在一個(gè)實(shí)施例中，不采用具有未與電路連接的“懸空”電極，而是使微通道中需要“懸空”的位置不與電極連接。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓供應(yīng)可以是可提供所需電壓的任何電源。該電源可以是能夠產(chǎn)生所需電壓的任何電源。例如，該電源可以是壓電源、電池或者由家用電流供電的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，可以采用由氣體點(diǎn)火器的壓電放電。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置中帶電物質(zhì)的動電捕獲以及樣品的收集可持續(xù)數(shù)分鐘，或者在另一個(gè)實(shí)施例中，可保持幾個(gè)小時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，物質(zhì)在一段時(shí)間內(nèi)從一個(gè)區(qū)域耗盡以及在另一個(gè)區(qū)域聚集，導(dǎo)致物質(zhì)的濃度因子高達(dá)IO6-IO8,而在另一實(shí)施例中，由于濃縮過程中的條件最佳(例如，通過改變微通道與導(dǎo)管之間的界面，施加的電壓，施加的額外門控電壓，液體的鹽濃度，液體的PH，導(dǎo)管的數(shù)量、大小及幾何形狀，樣品微通道的幾何形狀， 或者上述組合)，物質(zhì)的濃度因子可能會更高。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括與微流體裝置的一個(gè)或多個(gè)樣品微通道、一個(gè)或多個(gè)緩沖微通道、或者一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管成流體連通的至少一個(gè)廢水儲液室。在一個(gè)實(shí)施例中，廢水儲液室能夠容納流體。在一個(gè)實(shí)施例中，在樣品微通道上連接收集儲液室來代替廢水儲液室，或者除了廢水儲液室以外還采用收集儲液室，以收集目標(biāo)物質(zhì)、離子、脫鹽溶液、純液體或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，收集儲液室與樣品微通道的第二側(cè)相連，在另一個(gè)實(shí)施例中，收集儲液室與樣品微通道的第一側(cè)相連。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，在一個(gè)實(shí)施例中，將收集儲液室與樣品微通道的第一側(cè)相連有如下優(yōu)點(diǎn)萬一液體流動發(fā)生反向、改變或者停止，可在樣品微通道的第一側(cè)收集物體或者液體。在另一個(gè)實(shí)施例中，該裝置能夠被成像，或者在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)微通道能夠被成像。通過將該裝置提供給適于將發(fā)射信號收集的裝置(例如，在一些實(shí)施例中， 用于收集來自微通道的光的光學(xué)元件)，可實(shí)現(xiàn)該裝置或者其一部分的成像。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置可以是散置的，在另一個(gè)實(shí)施例中，該裝置可以是單獨(dú)包裝的。在另一個(gè)實(shí)施例中，該裝置具有1-50，000個(gè)單個(gè)流體樣品的樣品裝載量。在一個(gè)實(shí)施例中，可將裝置裝入合適的外殼(例如塑料外殼)中，以提供方便的并且準(zhǔn)備商業(yè)化的匣子或者盒子。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置具有適用于將裝置插入、弓丨導(dǎo)以及對準(zhǔn)到外殼上或者外殼內(nèi)的特征，例如，樣品裝載內(nèi)盒與將要連接到本發(fā)明裝置的另一個(gè)裝置中的儲液室對準(zhǔn)。例如，本發(fā)明的裝置可具備插入槽、軌道或者它們的組合，或者通過本發(fā)明裝置來自動實(shí)現(xiàn)濃縮過程的其它適應(yīng)性修改。在一個(gè)實(shí)施例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，本裝置非常適于多個(gè)樣品的高吞吐量操作，這將有利于脫鹽和分析應(yīng)用。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明裝置是更大系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)包括用于激發(fā)通道中的物質(zhì)、探測和會聚所產(chǎn)生的信號的設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，將激光束聚焦在樣品物質(zhì)濃縮區(qū)域，在另一個(gè)實(shí)施例中，使用聚光透鏡。微通道內(nèi)的物質(zhì)產(chǎn)生的光信號可以被聚焦透鏡/會聚透鏡會聚；在另一個(gè)實(shí)施例中，該光信號被二色鏡/帶通濾光片反射到光路中，在另一個(gè)實(shí)施例中，該光信號被導(dǎo)入CCD(電荷耦合器件)照相機(jī)中。在另一個(gè)實(shí)施例中，激發(fā)光源可從本發(fā)明的裝置的頂部穿過二色鏡/帶通濾光片箱和聚焦/會聚裝置。系統(tǒng)中可采用各種光學(xué)部件和裝置(比如，數(shù)字照相機(jī)、PMT(光電倍增管)以及APD(雪崩光電二極管))來探測光信號。在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)處理器。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器可用來處理來自CCD的信號，形成濃縮物質(zhì)的數(shù)字圖像，輸出到顯示器上。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器還能夠分析數(shù)字圖像來提供特征信息(例如，尺寸統(tǒng)計(jì)信息、直方圖信息、 染色體組型、映射信息、診斷信息)，并且以合適的方式顯示這些信息以便讀出數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，液體包括帶電物質(zhì)或者不帶電物質(zhì)或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，液體包括離子、絡(luò)離子、中性分子、帶電分子、原子團(tuán)、顆粒團(tuán)、珠狀物、納米球、生物分子或者其片段、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)絡(luò)合物、酶、DNA、帶菌體、RNA、核苷酸、脂類、磷脂、膽固醇、單糖、二糖、低聚糖或者多糖、有機(jī)鹽或者無機(jī)鹽、NaCl, KC1、KI、Nal、含有鹽的 Ca、H+離子、銨離子、硝酸鹽、硫酸鹽、酸、堿、強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)或者非電解質(zhì)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，本方法可采用一種用于將溶液或者純液體從微通道內(nèi)輸入廢水儲液室的設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種能夠容納至少10，000個(gè)上述裝置、適于實(shí)際應(yīng)用的陣列結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過將標(biāo)記蛋白質(zhì)或者標(biāo)記多肽或者熒光標(biāo)記物以已知比例弓丨入微通道或者儲液室中，并使用本領(lǐng)域現(xiàn)有的任何探測技術(shù)(例如，UV/Vis或者頂光譜或者熒光光譜)來探測標(biāo)記蛋白質(zhì)或者標(biāo)記多肽或者熒光標(biāo)記物的濃度，可以確定流體速度、脫鹽效率和泵吸效率。信號強(qiáng)度可被認(rèn)為是基于背景噪聲之上關(guān)于時(shí)間的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法中所采用的裝置受一些物理化學(xué)參數(shù)控制，這些參數(shù)包括溫度、PH值、鹽濃度或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管由選擇性滲透(perm selective)材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管充滿流體。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管對一種類型的離子是可滲透的，而對另一種類型的離子不是可滲透的。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管具有對H+離子可滲透的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管是由帶電的凝膠或者任意納米多孔材料制成，其中，帶電的基團(tuán)被嵌入到納米多孔材料中。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的該方面，帶電的凝膠或者納米多孔材料可具有相似的孔尺寸。根據(jù)本發(fā)明的該方面，與在此記載和例舉的在導(dǎo)管中形成空間電荷層類似，在帶電的凝膠或者任意納米多孔材料內(nèi)可形成空間電荷層，其中與在導(dǎo)管中產(chǎn)生電場類似，在納米多孔帶電凝膠或者帶電材料內(nèi)產(chǎn)生電場。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種包括本發(fā)明裝置的微流體泵，其中在一個(gè)實(shí)施例中具有 ο μ m/sec到10mm/sec的液體流速。在一個(gè)實(shí)施例中，在細(xì)的納米流體通道內(nèi)，與穿過導(dǎo)管的離子電流總量相比，由德拜層內(nèi)的反離子引起的離子電流的選擇性滲透部分不能被忽略。因此，當(dāng)施加電場時(shí)，與共離子相比，有更多的反離子(來自于德拜層)跨過導(dǎo)管遷移，導(dǎo)致電荷(反離子)從陽極一側(cè)到陰極一側(cè)的凈轉(zhuǎn)移以及濃縮極化效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的該方面，在納米流體通道附近的離子耗盡使德拜層變厚，使得它在納米流體通道內(nèi)的重疊更加明顯，加快了濃縮極化效應(yīng)， 并且大于某一閾值En,導(dǎo)致二階動力學(xué)的電滲透。
根據(jù)本發(fā)明的該方面，納米流體通道中反離子的耗盡以及樣品微通道內(nèi)填充溶液中延伸的空間電荷層的產(chǎn)生，阻止了在該區(qū)域內(nèi)共離子的遷移。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電場
來平衡兩個(gè)力(來自于空間電荷層的陰離子排斥力以及來自于儲液室的非線性電滲透流動力)，使得界面穩(wěn)定。根據(jù)本發(fā)明的這方面，在該界面處的目標(biāo)陰離子物質(zhì)被捕獲和收集。在一個(gè)實(shí)施例中，液體是溶液。在另一個(gè)實(shí)施例中，液體是懸濁液，在另一的實(shí)施例中，該液體是器官勻漿、細(xì)胞提取物或者血液樣品。在一個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)物質(zhì)包括蛋白質(zhì)、多肽、核酸、病毒顆粒或者他們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)物質(zhì)是在細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的或者由細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)、核酸、病毒或者病毒顆粒。在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)上述物質(zhì)的含量很少，這表明所提取的蛋白質(zhì)中只有不到10%形成細(xì)胞的蛋白質(zhì)提取液。由于與這些導(dǎo)管中的通道厚度相比，德拜層的厚度是不能忽略的，所以直徑小于 50nm的導(dǎo)管在中等離子強(qiáng)度下具有獨(dú)特的離子滲透選擇性。這些現(xiàn)象往往被解釋為德拜層重疊，其中以德拜長度與通道尺寸(平衡)的比值作為臨界參數(shù)。通常的離子行為如下導(dǎo)管的陽極側(cè)的離子物質(zhì)是幾乎全部耗盡的，同時(shí)在導(dǎo)管的陰極側(cè)發(fā)生離子富集。在一些實(shí)施例中，上述現(xiàn)象是低離子強(qiáng)度狀態(tài)下導(dǎo)管的滲透選擇特性引起的，而低離子強(qiáng)度狀態(tài)則是由導(dǎo)管中的德拜層重疊而導(dǎo)致的。根據(jù)本發(fā)明的該方面，由于該濃度梯度，在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)先讓陽離子傳輸穿過導(dǎo)管是令人滿意的，同時(shí)在陰極一側(cè)保持陰離子凈通量為0。根據(jù)本發(fā)明的該方面，并且在一個(gè)實(shí)施例中，通常在正對著填充溶液的滲透選擇性膜中存在擴(kuò)散層，該擴(kuò)散層外部的對流混合消除了全部的濃度梯度，使得離子濃度與填充溶液的離子濃度差不多。在一些實(shí)施例中，當(dāng)裝置操作具有固定的擴(kuò)散長度和增大的DC 偏壓，系統(tǒng)以降低膜的陽極一側(cè)或者導(dǎo)管的陽極一側(cè)的局部離子濃度的方式作出回應(yīng)。雖然可以預(yù)料，當(dāng)上述情況發(fā)生時(shí)系統(tǒng)達(dá)到極限電流，即使給系統(tǒng)施加更高的電壓，離子電流也不可能進(jìn)一步增加而高出該極限電流，令人驚訝的是，在此發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)滲透選擇性膜中可以觀察到明顯高于該極限電流的電流。在這種情況下，由于導(dǎo)管附近的離子濃度明顯降低，動電反應(yīng)會放大，因此“局部” zeta電勢變高。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法使微通道內(nèi)的液體流動加速。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)對微通道內(nèi)液體流動的控制。圖1是本發(fā)明的方法的實(shí)施例，其中，液體流動被加速。如圖1(a)中所示，在穿過導(dǎo)管的法向電場(En)的作用下，在樣品微通道內(nèi)開始濃度極化，在陽極一側(cè)(微通道的左側(cè))的離子濃度開始減少(離子耗盡區(qū))。在切向電場(Et)的幫助下，帶電物質(zhì)聚集并形成預(yù)濃縮塞(樣品微通道內(nèi)漸變黑色部分)。同時(shí)，其余微通道發(fā)生大量脫鹽并且離子濃度達(dá)到近似DI水的離子濃度。由于緩沖區(qū)域與脫鹽區(qū)域之間不同的導(dǎo)電性，離子耗盡區(qū)內(nèi)的電場被明顯放大，引起強(qiáng)烈的動電流動。具有放大的動電(AEK)流動的體積流量比具有如圖 1 (b)中所示平衡EOF (未施加的體積流量大5倍。兩種流動模式(平衡EOF和AEK)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于1. 5秒，該時(shí)間能夠滿足很多放大動電泵的應(yīng)用。圖1(c)還表明了在& 電場下流速的提高量與樣品微通道兩端之間的電壓差的函數(shù)關(guān)系?？梢姡瑢τ诓淮笥?00V 的所有電壓差(Vh-VJ，AEK流速高于平衡EOF速度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，控制液體流動在廣泛領(lǐng)域有多種應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，控制液體流動的方法、和/或濃縮目標(biāo)物質(zhì)的方法在生物傳感器裝置上是有用的。在一個(gè)實(shí)施例中，控制液體流動在生物傳感器內(nèi)是必要的，其中，需要樣品與各種試劑流動和混合，并且進(jìn)出微流體系統(tǒng)中的儲液室。在另一個(gè)實(shí)施例中，濃縮微量目標(biāo)物質(zhì)用于探測，是生物傳感器裝置的重要因素。在一個(gè)實(shí)施例中，這些方法對探測潛伏的或者孢子狀態(tài)的有機(jī)體特別有用，而用其它方法對有機(jī)體探測是非常困難的。在其它的實(shí)施例中，在不會偏離本發(fā)明的情況下，本發(fā)明方法的各種應(yīng)用都是可能的。對于控制流體流動的方法，例如，多個(gè)微通道可以這樣沉積使流體流動直接朝向可以與其它微通道連接的中心儲液室。對此，流體一旦進(jìn)入儲液室就會被混合，接著被泵吸穿過第二組微通道，到達(dá)與該微通道連接的另一儲液室，以便進(jìn)行進(jìn)一步的操作?？梢灶A(yù)期， 本發(fā)明的泵吸方法適用于多種類型的流體(包括水和生物流體)。通過舉例方式，本發(fā)明的濃縮和泵吸方法允許高吞吐量的自動分析系統(tǒng)直接與本發(fā)明裝置連接，并且濃縮目標(biāo)物質(zhì)、和/或泵吸液體。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了對液體的快速泵吸。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供含有本發(fā)明裝置的微流體泵，在一個(gè)實(shí)施例中，其具有ΙΟμπι/sec到lOmm/sec的液體流速。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置和利用該裝置的方法使目標(biāo)溶液脫鹽。在一些實(shí)施例中，脫鹽指的是使鹽濃度呈數(shù)量級減小。在一些實(shí)施例中，脫鹽指的是溶液中的鹽從毫摩爾級減少到微摩爾級。在一些實(shí)施例中或者在其它的實(shí)施例中，脫鹽指的是溶液中的鹽從微摩爾級減少到納摩爾級。在一些實(shí)施例中，脫鹽指的是溶液中的鹽從高的毫摩爾濃度減少到低的毫摩爾濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，脫鹽指的是溶液中的鹽從ImM減少到小于ImM。 在一些實(shí)施例中，脫鹽的溶液可重復(fù)施加到本發(fā)明的裝置來進(jìn)一步減少溶液中鹽的濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，在樣品微通道左側(cè)的含有帶電物質(zhì)的漸變黑色區(qū)域叫做離子濃縮塞(ion-concentration plug)。在一個(gè)實(shí)施例中，脫鹽可根據(jù)樣品微通道兩側(cè)的電壓差在兩種模式下進(jìn)行。根據(jù)如圖1(c)所示的&(VH-VJ，放大的電動泵吸可以在兩種不同模式下操作在“脫鹽”模式下，耗盡區(qū)和離子濃縮塞仍然保持，這使得受泵吸流動的下游被脫鹽。在“爆裂(burst)”模式下(具有較高的切向電場)，離子耗盡區(qū)破裂，溶液中含有的離子和其它溶解物被釋放出來，從而維持下游離子強(qiáng)度和泵吸流動中的生物分子成分。在爆裂模式，速率達(dá)到飽和，但是仍然高于平衡EOF。脫鹽模式對于某些激勵(lì)和分析步驟是有用的，而爆裂模式更適于在普通的微流體系統(tǒng)中泵吸生物流體(例如細(xì)胞培養(yǎng)基)。爆裂模式與脫鹽模式之間的轉(zhuǎn)變點(diǎn)可由納米連接件(也就是導(dǎo)管與樣品微通道之間的連接口)附近的對流確定，通過對微米-納米連接件進(jìn)行精心設(shè)計(jì)來潛在控制上述對流。如圖1(c)所示，當(dāng)通過導(dǎo)管產(chǎn)生AEK 時(shí)，體積(單位時(shí)間的體積)流量以及流速(μπι/sec)都較高。如圖2(a)和圖2(b)所示，使用爆裂模式的樣品脫鹽可在單側(cè)和雙側(cè)導(dǎo)管裝置中實(shí)現(xiàn)。圖2(a)表示其中使用單側(cè)導(dǎo)管的實(shí)施例。樣品通道2-10的左側(cè)具有樣品流體的入口，樣品微通道2-10通過一系列的導(dǎo)管2-30連接到緩沖通道或者儲液室2-20。Vh施加到樣品微通道的第一側(cè)(左側(cè))，而\施加到在出口處形成的樣品微通道的兩個(gè)分支、或者施加到樣品微通道的第二側(cè)或右側(cè)。這兩個(gè)電壓(\和\)在通道內(nèi)產(chǎn)生從左到右的、或者從微通道的第一側(cè)到第二側(cè)的EOF流動。當(dāng)緩沖微通道2-20電接地時(shí)，在導(dǎo)管2-30上形成電勢差。如圖2中的插圖A所示(其為圖2(a)中包括導(dǎo)管的中心部分的放大圖)，這將在靠近導(dǎo)管處產(chǎn)生離子耗盡區(qū)。由該插圖可知，離子耗盡區(qū)(其為脫鹽水流)占據(jù)了樣品微通道的下部。離子富集區(qū)(其為含鹽水流)占據(jù)了樣品微通道的上部。通過將兩個(gè)通道連接到樣品微通道的出口，或者通過將樣品微通道分成可以使液體流過的上、下兩個(gè)分支，脫鹽的流體就可以從鹽富集的流體分離出來，然后收集或者利用。在圖2中，脫鹽水流是沒有離子或者其中存在的離子濃度很低的水流，含鹽水流是其中存在高濃度的離子或者存在全部樣品離子的水流。圖2(b)是雙側(cè)導(dǎo)管裝置的實(shí)施例，其中一個(gè)導(dǎo)管或者多個(gè)導(dǎo)管2-30的雙側(cè)連接到樣品微通道2-10。導(dǎo)管2-30的另一端連接到緩沖微通道2-20。如圖2(b)的插圖B所示，這種結(jié)構(gòu)在樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生兩個(gè)耗盡區(qū)。對此，在一個(gè)實(shí)施例中，在樣品微通道的右側(cè)、第二側(cè)或者出口收集兩個(gè)脫鹽水流。上述兩個(gè)脫鹽水流一個(gè)來自于樣品微通道的上部，一個(gè)來自于樣品微通道的下部。通過與樣品微通道的中心部分連接的第三出口或者第三微通道或者第三分支來收集中心含鹽水流。根據(jù)樣品微通道的橫截面，可以將該出口分支的連接設(shè)計(jì)成多種形式。例如，如果樣品微通道橫截面是矩形的，出口分支的橫截面可以是矩形或者正方形。應(yīng)當(dāng)沿著“脫鹽水流”來收集脫鹽樣品，同時(shí)從含鹽水流收集含有離子或者鹽的注入樣品(參見圖2c)。圖2(c)表明了脫鹽原理的實(shí)驗(yàn)性驗(yàn)證。圖2(c)是表明脫鹽裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的顯微鏡照片。表示鹽的帶電顆粒從左側(cè)儲液室注入樣品微通道2-10，在剛穿過導(dǎo)管區(qū)域后就改變路徑朝著上部樣品微通道的壁運(yùn)動。由于來自于導(dǎo)管的強(qiáng)耗盡力，沿著脫鹽水流不會存在任何顆粒。在該實(shí)驗(yàn)中，￥11是6(^，\是40V，緩沖微通道2-20的兩端都是電接地的。在一個(gè)實(shí)施例中，脫鹽過程可在微芯片裝置中完成，因此使在此描述的微通道和導(dǎo)管位于微芯片裝置中。在一些實(shí)施例中，微芯片裝置內(nèi)的脫鹽使得在芯片-外界接觸過程中樣品損失最小化，例如通過在能夠容納微芯片的機(jī)械設(shè)備中對溶液或者目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行后續(xù)化驗(yàn)或者分析。在一些實(shí)施例中，采用上述方法/使用本發(fā)明的裝置所得到的鹽濃度非常低，從而可以實(shí)現(xiàn)對MALDI樣品的探測。 在一些實(shí)施例中，通過外部電場配置可以對實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的脫鹽方法/裝置進(jìn)行專門控制。在一些實(shí)施例中，脫鹽或者離析目標(biāo)物質(zhì)并不需要結(jié)合復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的脫鹽方法/裝置、或者用于離析目標(biāo)物質(zhì)的裝置/方法，即使在沒有某些實(shí)施例中的額外機(jī)械泵吸裝置的情況下也具有高流速，因此比目前的電滲透泵吸裝置優(yōu)越。在一些實(shí)施例中，高流速在微-全分析系統(tǒng)的高吞吐量的樣品制備中是有用的。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法/裝置對于用于高吞吐量樣品制備的納體流動泵的準(zhǔn)備是有用的。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的脫鹽方法/裝置對于用于質(zhì)譜分析應(yīng)用的脫鹽緩沖溶液的制備是有用的，例如在上述溶液中濃縮和懸浮目標(biāo)物質(zhì)。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法使得微通道內(nèi)液體流動方向反向。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法使得通道內(nèi)液體流動改變方向或者停止。在一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了壓力驅(qū)動流動方向的反向。圖3描述了一個(gè)實(shí)施例，其中本發(fā)明的方法用于改變壓力驅(qū)動流動的方向。圖3(a)描述了一種雙側(cè)裝置，其中樣品微通道(3-10)通過導(dǎo)管或者多個(gè)導(dǎo)管(3-30)連接到兩個(gè)緩沖微通道(3-20)。注射泵用于控制地將液體或者流體從樣品微通道的右側(cè)(第二側(cè))推到樣品微通道的左側(cè)(第一側(cè))，其中連接有流速傳感器。圖3(c)示出了裝置操作的四個(gè)階段，在階段1，Vh = Vl = 0。在該階段只存在壓力驅(qū)動的流動，流速傳感器檢測到從右到左的lOOnL/min的流動。在階段2，Vh = 30V,Vl = 0o在該階段，在與壓力驅(qū)動流動方向相反的方向(即，從左到右)形成了動電流動。這兩個(gè)因素的最終結(jié)果降低了最初的流速，并且傳感器檢測到從右到左的僅50nL/ min的流動。在階段3，Vh = 60V, Vl = 0。在該階段，動電流動超過壓力驅(qū)動流動，并且整個(gè)流動方向反向(即，現(xiàn)在的流動方向是從左到右)。在階段3，傳感器檢測到從左到右的 100nL/min的流動。在階段4，Vh = 90V, Vl = O。在該階段，動電流動的效果變得更大，并且整個(gè)流速為從左到右150nL/min(其方向與壓力方向相反)。注意，通過從樣品微通道的左側(cè)移除電壓Vh，流動方向和流速就可以回到最初的只有壓力驅(qū)動的流動。從而可以反向并控制整個(gè)過程?？裳h(huán)地或者逐步地改變流動方向，通過簡單地改變VH，可以獲得每個(gè)方向上整個(gè)數(shù)值范圍的流速。圖3(b)表示以nL/min為單位的流速與施加到樣品微通道上的電壓差的關(guān)系圖。 電壓差(Vh-VJ以V/cm的電場單位示出。圖中標(biāo)出了上文記載的階段1、2、3和4。在階段 1和2，流動方向取決于注射泵，被設(shè)置為從右到左。在階段3和4，流動方向取決于動電產(chǎn)生的流動，被設(shè)置為從左到右(負(fù)的流動值代表流動方向的反向)。當(dāng)Vh降低，流動方向就恢復(fù)為原狀。通過循環(huán)圖可看出過程的可逆性，其中向下的箭頭表示動電流動的增大，向上的箭頭表示乂11值降低，以及流動方向恢復(fù)為由壓力控制的方向，即從右向左。圖3(b)中的后續(xù)兩個(gè)循環(huán)圖對應(yīng)于不同的樣品離子濃度過程，從而影響流動方向轉(zhuǎn)換電壓。較高的樣品離子濃度需要施加較高的電壓Vh來改變流動方向。本發(fā)明的方法可采用各種配置的裝置。本發(fā)明的方法采用的裝置具有不同的特征、不同的尺寸、不同數(shù)量的微通道和導(dǎo)管、不同的入口和出口以及各種樣品、緩沖劑、收集儲液室和廢水儲液室或容器。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法采用具有兩個(gè)分開的導(dǎo)管區(qū)域和兩個(gè)分開的緩沖微通道的裝置。圖4(a)是用來實(shí)現(xiàn)較高流速的多納米連接裝置的示意圖。在本文中，納米連接件是樣品微通道與導(dǎo)管之間的連接或結(jié)合區(qū)域。在階段1，通過對第一緩沖微通道 (4-20)施加V1來泵吸流體。產(chǎn)生離子耗盡區(qū)，同時(shí)開始泵吸。在階段2，施加到第二緩沖微通道G-40)的V2設(shè)置為低于V1,同時(shí)維持V1不變。電壓的值保持為(VH > Vl > V1 > V2)。 與階段1中獲得的速度相比，V1與V2相結(jié)合能夠獲得更高的流速。在一個(gè)實(shí)施例中，使用多于兩個(gè)緩沖通道和/或多于兩個(gè)納米連接件。在一個(gè)實(shí)施例中，使用10個(gè)納米連接件。 在一個(gè)實(shí)施例中，在同一樣品微通道上使用的納米連接件的數(shù)量為1-10。在一個(gè)實(shí)施例中， 在同一樣品微通道上使用的納米連接件的數(shù)量為10-100。在一個(gè)實(shí)施例中，在同一樣品微通道上使用的納米連接件的數(shù)量為5-15。在一個(gè)實(shí)施例中，在同一樣品微通道上使用的納米連接件的數(shù)量為1-5。圖4(b)表示包括使用很多平行的通道裝置用于高吞吐量應(yīng)用的方法的實(shí)施例。 將來自于每一個(gè)樣品微通道G-10)的流體并入一個(gè)樣品微通道中，其中每一個(gè)樣品微通道都通過獨(dú)立的導(dǎo)管G-30)連接在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，將微通道的表面功能化以減少或者增加目標(biāo)物質(zhì)對該表面的吸附。在另一個(gè)實(shí)施例中，將導(dǎo)管和/或微通道的表面功能化以提高或者降低裝置的工作效率。在另一個(gè)實(shí)施例中，向裝置的基底施加額外的門控電勢，來提高或者降低裝置的工作效率。在另一實(shí)施例中，裝置由透明材料組成。在另一個(gè)實(shí)施例中，透明材料是耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、石英或者SU-8。在其它實(shí)施例中，可以與本發(fā)明樣品微通道連接的下游分離裝置，包括但是不限于微型的高性能的液相色譜柱，例如，反相柱、離子交換柱以及類似柱。應(yīng)當(dāng)理解，與樣品微通道的下游相連的任何系統(tǒng)、裝置等的精確配置都應(yīng)當(dāng)看作本發(fā)明的一部分，并且可以改變上述配置來適應(yīng)所期望的應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，位于濃縮裝置下游、且用于將濃縮的肽進(jìn)行分離的模塊包括分離介質(zhì)以及毛細(xì)管，在該毛細(xì)管的兩端之間施加有電場。分離介質(zhì)在毛細(xì)管系統(tǒng)中的傳輸以及將待測樣品(例如，含有肽和/ 或被部分消化的多肽的樣品帶)注入到分離介質(zhì)中的過程可以利用泵和閥門協(xié)助完成，或者在另一實(shí)施例中，通過施加到該毛細(xì)管的不同點(diǎn)上的電場來完成。在另一實(shí)施例中，當(dāng)目標(biāo)物質(zhì)以低于探測極限的濃度存在于所述液體中時(shí)，利用該方法來探測目標(biāo)物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種減少溶液中的鹽濃度或者對溶液脫鹽的方法，所述方法包括以下步驟 將含有鹽離子的液體從樣品源引入到微流體裝置中，所述微流體裝置包括i.基底；ii.至少一個(gè)樣品微通道，含有鹽離子的所述液體通過所述樣品微通道可以從第一側(cè)到達(dá)第二側(cè)；iii.含有緩沖劑的至少一個(gè)緩沖微通道或者緩沖儲液室； iv.至少一個(gè)導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及v.用于在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者緩沖儲液室或者它們的組合中產(chǎn)生電場的至少一個(gè)部件；以及·在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生重力驅(qū)動的液體流動，從而使所述流動引導(dǎo)所述液體進(jìn)入所述裝置并穿過所述樣品微通道；以及·在所述導(dǎo)管中產(chǎn)生電場，使得在所述樣品微通道內(nèi)靠近所述導(dǎo)管的區(qū)域產(chǎn)生鹽離子耗盡，從而將所述鹽離子限制在所述樣品微通道內(nèi)遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，與RO或者ED傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，在上述重力操作的裝置中不需要額外動力用于樣品傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了減少溶液中的鹽濃度或者對溶液脫鹽的方法，所述方法包括以下步驟·將含有鹽離子的液體從樣品源引入到微流體裝置中，所述微流體裝置包括i.基底；ii.至少一個(gè)樣品微通道，含有鹽離子的所述液體通過所述樣品微通道可以從第一側(cè)到達(dá)第二側(cè)；iii.含有緩沖劑的至少一個(gè)緩沖微通道或者緩沖儲液室； iv.至少一個(gè)導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及v.用于在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者緩沖儲液室或者它們的組合中產(chǎn)生電場的至少一個(gè)部件，其中所述部件通過光電的/太陽能電池操作； 以及·在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生液體流動，從而使所述流動引導(dǎo)所述液體進(jìn)入所述裝置并穿過所述樣品微通道；以及·在所述導(dǎo)管中產(chǎn)生電場，使得在所述樣品微通道內(nèi)靠近所述導(dǎo)管的區(qū)域產(chǎn)生鹽離子耗盡，從而將所述鹽離子限制在所述樣品微通道內(nèi)遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域。對此，在一個(gè)實(shí)施例中，在上述由太陽能電池操作的裝置中，ICP脫鹽過程通過光電池(例如太陽能電池)來驅(qū)動。ICP脫鹽最重要的特點(diǎn)之一就是低功耗，這意味著操作能量可由充電電池或者光電池提供。目前的光電池可平均產(chǎn)生 25mW/cm的功率。根據(jù)該能效，為了驅(qū)動300mL/min的操作，光電池的總面積應(yīng)該為 2700cm2(2250 y WX3X 104/25mW/cm2)。所需的可變的光電池的該尺寸( 50cmX50cm)能夠滿足便攜系統(tǒng)的需求，從而給這樣的便攜脫鹽系統(tǒng)提供太陽能驅(qū)動。在一個(gè)實(shí)施例中，該發(fā)明提供了一種減少溶液中的鹽濃度或者對溶液脫鹽的方法，該方法包括如下步驟·將含有鹽離子的液體從樣品源引入到流動通道中，所述流動通道包括i.基底；ii.至少一個(gè)樣品微通道，含有鹽離子的所述液體通過所述樣品流體通道可以從第一側(cè)到達(dá)第二側(cè)；iii.含有緩沖劑的至少一個(gè)緩沖流體通道或者緩沖儲液室； iv.至少一個(gè)滲透選擇性的導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及v.用于在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者緩沖儲液室或者它們的組合中產(chǎn)生電場的至少一個(gè)部件；以及·產(chǎn)生穿過所述導(dǎo)管的電場，使所述樣品微通道內(nèi)靠近所述導(dǎo)管的區(qū)域發(fā)生鹽離子耗盡，從而使所述鹽離子限制在所述樣品微通道內(nèi)遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，將液體從樣品源引入流體裝置，所述流體裝置包括壓力引導(dǎo)單元、電滲透流動引導(dǎo)單元、重力供給單元或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，流動裝置進(jìn)一步包括第二基底，該第二基底布置為緊靠第一基底、或者粘合到第一基底、或者粘合到所述第一基底的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，含有鹽的液體是海水。在一個(gè)實(shí)施例中，使用該方法對海水脫鹽用于飲用。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品流動通道是微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品流體通道進(jìn)一步包括低鹽濃度溶液的第一出口和高鹽濃度溶液的第二出口。在一個(gè)實(shí)施例中，低鹽濃度溶液的第一出口與樣品通道中的離子耗盡區(qū)相連，高鹽濃度溶液的第二出口與遠(yuǎn)離滲透選擇性導(dǎo)管的、受限制的鹽離子所在的區(qū)域相連。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品通道內(nèi)跨越所述滲透選擇性導(dǎo)管的電場是通過對樣品通道施加較高的電壓、并對緩沖通道或者緩沖儲液室施加較低的電壓而產(chǎn)生的。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓、較低的電壓或者它們的組合是正電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，正電壓在50mV到 500V之間。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是正的，較低的電壓是通過將緩沖通道電接地得到的。在一個(gè)實(shí)施例中，在滲透選擇性導(dǎo)管中的電場是通過對所述導(dǎo)管中與樣品通道連接的一側(cè)施加較高的電壓，并且對所述導(dǎo)管中與緩沖通道連接的另一側(cè)施加較低的電壓而產(chǎn)生的。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是正的，較低的電壓是通過將與滲透選擇性導(dǎo)管連接的緩沖微通道或者儲液室電接地而施加的。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是對所述樣品通道的第一側(cè)、第二側(cè)以及所述入口施加三個(gè)電壓的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是對所述樣品通道的第一側(cè)和第二側(cè)施加電壓的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，其中樣品通道被分成兩個(gè)通道(分別用于脫鹽水流、含鹽水流)，在微通道與滲透選擇性導(dǎo)管的交叉點(diǎn)處的較高電壓是樣品微通道的入口(第一側(cè))處的電壓、以及在樣品微通道的兩個(gè)出口(兩個(gè)“第二側(cè)”)的電壓的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，所有三個(gè)電壓都是相等的，在緩沖通道/緩沖儲液室上的(第四個(gè))電壓等于零 (通道是接地的)。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的電壓是位于施加到樣品通道的第一側(cè)、第二側(cè)的兩個(gè)電壓之間的一個(gè)中間值。在一個(gè)實(shí)施例中，通過對樣品微通道的第一側(cè)和樣品通道的第二側(cè)(或者在通道被分成含鹽水流和脫鹽水流的情況下，則對樣品微通道的第一側(cè)和兩個(gè)“第二側(cè)”)施加 50mV到500V之間的電壓，并且將緩沖微通道或者儲液室電接地，從而產(chǎn)生電場。在一個(gè)實(shí)施例中，圖10所示裝置具有樣品通道和緩沖通道，其中所述樣品通道具有一個(gè)入口和兩個(gè)出口。在一個(gè)實(shí)施例中，入口對應(yīng)著實(shí)施例的“第一側(cè)，，，兩個(gè)出口對應(yīng)著實(shí)施例的“第二側(cè)”(其中第一側(cè)和第二側(cè)已經(jīng)討論過，并且其中第二側(cè)分成了兩個(gè)通道)。在一個(gè)實(shí)施例中，入口是第一側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，“第二側(cè)，，或者一個(gè)或多個(gè)出口形成含鹽通道和脫鹽通道。根據(jù)該方面，含鹽通道和脫鹽通道都指的是出口，即為通道的 “第二側(cè)”。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品通道、緩沖通道或者它們的組合的寬度在1-1000 μ m之間。 在一個(gè)實(shí)施例中，樣品通道、緩沖通道或者它們的組合的深度在0. 5-500 μ m之間。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的寬度在100-4000納米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的寬度在1-100微米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的深度在20-100納米之間。在一個(gè)實(shí)施例中， 導(dǎo)管的深度在1-100微米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，為了具有滲透選擇性，導(dǎo)管包含納米通道或者納米多孔材料。對此，在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管本身具有ι 100 μ m寬和1 IOOOym深的尺寸，并且具有納米級的孔(或者包含具有(或者直徑(圓柱形的)、或者一側(cè)的長度/寬度(矩形的))尺寸為1 IOOnm的納米通道)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管包含一個(gè)納米通道。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管包含很多納米通道。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管包含大量納米通道。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管包含一束納米通道。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管包含基于聚合物的滲透選擇性材料。在一個(gè)實(shí)施例中，基于聚合物的滲透選擇性材料包括全氟磺酸、聚四氟乙烯(teflon)、水凝膠。在一個(gè)實(shí)施例中， 基于聚合物的滲透選擇性材料包括陽離子選擇性材料或者陰離子選擇性材料。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管包括優(yōu)先傳導(dǎo)陽離子或者陰離子的電連接件。在一個(gè)實(shí)施例中，將樣品通道的表面功能化以減少目標(biāo)物質(zhì)對所述表面的吸附。 在一個(gè)實(shí)施例中，將所述導(dǎo)管和/或第一通道、第二通道或者緩沖通道的表面功能化以提
高裝置的工作效率。在一個(gè)實(shí)施例中，對裝置的基底施加額外的門控電壓，來提高裝置的工作效率。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品通道、所述緩沖通道、所述導(dǎo)管或者它們的組合通過光刻、刻蝕以及塑料成型工藝來制成。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置由透明材料形成。在另一個(gè)實(shí)施例中，裝置由非透明材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，采用透明材料是為了對裝置操作進(jìn)行成像。在一個(gè)實(shí)施例中，采用透明材料是為了分析。在一個(gè)實(shí)施例中，透明材料是耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、石英或者 SU-8。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置涂覆有低自發(fā)熒光材料。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置與注射泵或者重力操作的泵連接。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置與傳感器、分離系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、分析系統(tǒng)或者它們的組合連接。在一個(gè)實(shí)施例中，探測系統(tǒng)包括光源、照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、光度計(jì)、分光光度計(jì)或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，在所述樣品微通道內(nèi)的液體流速在lOym/sec到lOmm/sec之間。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置包括多個(gè)樣品通道、多個(gè)緩沖通道、多個(gè)導(dǎo)管或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)通道、導(dǎo)管或者它們的組合被布置成特定的幾何形狀或者陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，陣列包括至少100個(gè)樣品通道、至少100個(gè)緩沖通道以及至少100個(gè)導(dǎo)管。在一個(gè)實(shí)施例中，幾何形狀或陣列包括使通道相對于導(dǎo)管垂直取向的布局。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置長度、寬度、高度或者它們的組合在IOcm到30cm的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，液體體積流量至少為lOOmL/min。在一個(gè)實(shí)施例中，液體體積流量在60-100mL/min的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，用于裝置操作所需要的電能在IOw到IOOw 的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，穿過所述樣品通道的流動是連續(xù)的。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的脫鹽裝置不利用電滲透感應(yīng)場，而是通過利用重力產(chǎn)生的壓力，通過壓力泵、注射泵或者任何其它壓力產(chǎn)生裝置或者流動產(chǎn)生機(jī)械裝置將流體弓I入裝置中。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置的主要元件是在兩個(gè)流體通道之間存在的滲透選擇性納米連接件或者“導(dǎo)管”，從而使跨過導(dǎo)管施加的電場在一個(gè)(或者兩個(gè))通道內(nèi)產(chǎn)生離子耗盡，然后用來對至少一個(gè)流動水流進(jìn)行脫鹽。在另一個(gè)實(shí)施例中，為了在通道內(nèi)產(chǎn)生流體的流動，對樣品流動通道施加第二電場。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品流體通道具有微米級的寬度或深度、或者具有微米級的寬度和深度。在一個(gè)實(shí)施例中，通道的寬度/深度在1微米到1000微米的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中， 樣品流體通道的長度在1微米到1000微米的范圍內(nèi)，或者在1微米到10，000微米的范圍內(nèi)。IV.本發(fā)明方法的實(shí)施例在一個(gè)實(shí)施例中，該方法適用于對生物分子進(jìn)行分析。在一個(gè)實(shí)施例中，利用本發(fā)明的方法，減少了微流體裝置中具有生物分子的溶液的鹽濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，在與位于裝置另一部分中的含有生物分子或者目標(biāo)物質(zhì)的溶液混合之前，一部分微流體裝置中的鹽或者帶電物質(zhì)的濃度減少了。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)生物分子溶液與脫鹽溶液混合時(shí)會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，混合有助于保存生物分子。在一個(gè)實(shí)施例中，將分子溶液與脫鹽溶液混合增加了生物分子的穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中，將生物分子溶液與脫鹽溶液混合， 可以增加生物分子溶液的保存期限。在一個(gè)實(shí)施例中，將生物分子溶液與脫鹽溶液混合激發(fā)與微分子結(jié)合的熒光標(biāo)記物。在一個(gè)實(shí)施例中，這樣的混合改變生物分子溶液的PH值。 在一個(gè)實(shí)施例中，混合改變?nèi)芤旱念伾?。對此，在一個(gè)實(shí)施例中，混合改變?nèi)芤旱姆止夤庾V響應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，改變的分光光譜響應(yīng)于紅外區(qū)(IR region)。在一個(gè)實(shí)施例中，分光光譜響應(yīng)于UV/VIS范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，混合引起生物分子溶液中存在的一種或者多種物質(zhì)的沉淀。在一個(gè)實(shí)施例中，脫鹽溶液與含有生物分子的溶液混合導(dǎo)致與生物分子溶液接觸而出現(xiàn)的固體物質(zhì)發(fā)生溶解。在一個(gè)實(shí)施例中，與脫鹽溶液混合，使溶液稀釋。在一個(gè)實(shí)施例中，需要稀釋溶液用于化驗(yàn)、診斷、合成、或者注射入對象或者用于其它醫(yī)學(xué)應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，通過混合準(zhǔn)備出用于化驗(yàn)的生物分子。在一個(gè)實(shí)施例中，通過混合準(zhǔn)備出用于分析的生物分子。在一個(gè)實(shí)施例中，脫鹽溶液被稀釋到純水的水平。在一個(gè)實(shí)施例中，溶液的稀釋能得到去離子水、具有非常低的電導(dǎo)率的水、電阻率等于或者大于ISMohm的水、 鹽濃度低于1000 μ M的水。在一個(gè)實(shí)施例中，具有上述性質(zhì)的純化的水用于稀釋溶液或者目標(biāo)分子。在一個(gè)實(shí)施例中，純化的水用于溶解固體物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，純化的水用于沖洗或者清潔微流體裝置的一部分，以及用于沖洗或者清潔該裝置中的材料或者溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，上述純化的水用于在微流體裝置中進(jìn)行的萃取過程。在一個(gè)實(shí)施例中，萃取是在兩種不同的不互溶的液體(通常是水和一種有機(jī)溶劑)中基于它們的相對溶解度來分離化合物的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，物質(zhì)從一個(gè)液相萃取到另一個(gè)液相。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法適用于微米級合成。在一個(gè)實(shí)施例中，微米級合成包括使用微升范圍內(nèi)的體積的合成。在一個(gè)實(shí)施例中，微米級合成包括反應(yīng)器、生物反應(yīng)器、合成儲液室、和/或具有至少一個(gè)尺寸為1微米到1000微米的樣品管、通道或者導(dǎo)管。在一個(gè)實(shí)施例中，微米級合成或者微合成指的是小型合成、使用少量反應(yīng)物并且生成少量生成物的合成。在一個(gè)實(shí)施例中，上述合成適用于昂貴的材料、敏感材料、稀有材料、危險(xiǎn)材料、高純度產(chǎn)品、醫(yī)用產(chǎn)品、藥品、不穩(wěn)定的材料或者它們的衍生物。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法適于化學(xué)分析或者生物分析。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法提供了有助于化學(xué)分析和生物分析的加速流動、流動泵吸、流動換向、流體脫鹽以及流體稀釋。在一個(gè)實(shí)施例中，泵吸以及加速的流體流動縮短了分析所需要的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，縮短時(shí)間也降低了分析的成本。在一個(gè)實(shí)施例中，加速樣品的流動能夠?qū)嵤Σ环€(wěn)定材料或者敏感材料的分析，以及對經(jīng)過特定時(shí)間后退化或者分解的材料的分析。在一個(gè)實(shí)施例中，泵吸以及加速流體流動實(shí)現(xiàn)了更有效的分析。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的泵吸機(jī)理可用于從不易接近的位置抽取樣品流體。在一個(gè)實(shí)施例中，上述泵吸可用于從目標(biāo)物抽取流體用于醫(yī)學(xué)分析。在一個(gè)實(shí)施例中，上述泵吸可用于從環(huán)境位置抽取流體用于環(huán)境分析。在一個(gè)實(shí)施例中，上述泵吸可用于從危險(xiǎn)樣品抽取流體用于分析。在一個(gè)實(shí)施例中，利用本發(fā)明的泵吸機(jī)理，通過遙控地向本發(fā)明的裝置施加電壓可以遙控地實(shí)施流體的抽取。 在一個(gè)實(shí)施例中，遙控分析對于爆炸物、化學(xué)危險(xiǎn)品、生物試劑、有毒材料或者用于將流體泵吸入移動裝置中是有利的。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了在低功耗條件下在裝置中進(jìn)行流體加速以及流體泵吸。在一個(gè)實(shí)施例中，通過本發(fā)明的方法改變流動方向以及停止流動的能力可以在分析中起作用。在一個(gè)實(shí)施例中，停止流動或者改變流動方向能夠控制分析過程。在一個(gè)實(shí)施例中，通過啟動或者終止包括流體樣品從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的傳輸或者從一個(gè)分析模塊到另一個(gè)分析模塊的傳輸?shù)姆治霾襟E，來控制工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，電改變或者停止流體流動省去了機(jī)械泵的使用，可簡化分析技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，利用本發(fā)明的方法可實(shí)現(xiàn)對液體樣品的流體脫鹽或者稀釋。在一個(gè)實(shí)施例中，對于需要低濃度物質(zhì)的分析而言，脫鹽或者稀釋是很重要的。在一個(gè)實(shí)施例中，脫鹽或者稀釋對于電中性物質(zhì)的分析而言是重要的，上述電中性物質(zhì)對于精確分析而言需要存在于稀釋溶液或脫鹽溶液中。實(shí)施例針對如下分析技術(shù)物質(zhì)濃度或者隨附的帶電物質(zhì)濃度影響了分析結(jié)果。上述分析技術(shù)尤其用于光譜學(xué)、色譜學(xué)、電化學(xué)以及對干燥物質(zhì)的表面分析技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，利用本發(fā)明的方法對液體樣品脫鹽和/或稀釋可產(chǎn)生探測或者分析所需要的樣品純度。在一個(gè)實(shí)施例中，本方法適于取樣或者診斷。在一個(gè)實(shí)施例中，如上所述，泵吸以及流動加速可用于對流體有效取樣。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品微通道的第一側(cè)連接到樣品儲液室或者任何其它流體樣品源，并且通過對樣品微通道的兩側(cè)和對緩沖微通道施加電壓， 將流體從樣品源抽取到樣品微通道，實(shí)現(xiàn)取樣過程。在一個(gè)實(shí)施例中，通過本發(fā)明的方法， 上述樣品可以穿過樣品微通道的第二側(cè)傳輸?shù)椒治鑫恢糜糜谠\斷。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法適用于需要將溶液注入或者快速泵入/泵出上述裝置的注入裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，可以對上述注入裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。在一個(gè)實(shí)施例中，上述注入裝置可用于定期地對體液取樣。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明方法的注入裝置可用于以精確劑量、在精確時(shí)間內(nèi)將藥品釋放進(jìn)入病人的血流或者組織。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法適于在干燥環(huán)境區(qū)域中，在干燥的實(shí)驗(yàn)條件下，在極端溫度、壓力以及濕度條件下，或者從非常小的樣品源泵吸非常小量的流體。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法適于純水的制備。在一個(gè)實(shí)施例中，純水是電解質(zhì)濃度為零的水。在一個(gè)實(shí)施例中，純水是電解質(zhì)濃度很低的水。在一個(gè)實(shí)施例中，純水是具有很高電阻率的水。在一個(gè)實(shí)施例中，純化的水是經(jīng)過物理處理去除雜質(zhì)的水。在一個(gè)實(shí)施例中， 以十億分之一(PPb)或者萬億分之一(PPt)為單位測量純化水中的微量污染物的高純濃度。離子的去除引起水的電阻率增大，從而提供了一種便于精確測量去離子化程度的方法。 超純的去離子水具有18. 31ΜΩ .cm的理論上的最大電阻率和0. 0545微西門子/cm的理論上的最小電導(dǎo)率，相比之下，普通的自來水為大約MkQ 和70微西門子/cm。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法中采用的純水具有MkQ 到18.31ΜΩ · cm范圍內(nèi)的電阻值。美國試驗(yàn)與材料協(xié)會(ASTM)以及美國臨床實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化委員會(NCCLS)根據(jù)純化程度將純化水分為類型1-111。類型I-III的純化特性總結(jié)如下。類型I-III純化水中的最大污染物水平
權(quán)利要求
1.一種用于加速微流體裝置中液體流動的方法，該方法包括如下步驟 將含有帶電物質(zhì)的液體從樣品源引入微流體裝置，該微流體裝置包括1.第一基底； .至少一個(gè)樣品微通道，所述含有帶電物質(zhì)的液體能夠穿過所述樣品微通道從第一側(cè)到達(dá)第二側(cè)；iii.含有緩沖液的至少一個(gè)緩沖微通道或者儲液室；iv.至少一個(gè)導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及V.在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者儲液室或它們的組合中產(chǎn)生電場的至少一個(gè)部件； 在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第一電場，使得在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生電滲透的流動，所述流動進(jìn)一步引導(dǎo)所述液體通過所述樣品微通道進(jìn)入所述裝置，并且所述流動是由所述第一電場的強(qiáng)度控制的；以及 在所述導(dǎo)管中產(chǎn)生第二電場，使得在所述樣品微通道內(nèi)靠近所述導(dǎo)管的區(qū)域發(fā)生離子耗盡，并且所述離子耗盡加速了所述樣品微通道內(nèi)的流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從樣品源到所述微流體裝置的液體引入步驟包括使用壓力產(chǎn)生部件、電滲透流動產(chǎn)生部件或者它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述微流體裝置進(jìn)一步包括第二基底，所述第二基底緊靠所述第一基底或者其一部分，或者粘附到所述第一基底或者其一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述樣品微通道內(nèi)的所述第一電場是通過向所述樣品微通道的所述第一側(cè)施加較高的電壓，并且向所述樣品微通道的所述第二側(cè)施加較低的電壓而產(chǎn)生的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述較高的電壓、所述較低的電壓或者它們的組合是正電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述正電壓位于50mV到500V之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述較高的電壓是正電壓，較低的電壓是通過將所述樣品微通道的所述第二側(cè)電接地而得到的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)管中的所述第二電場是通過向所述導(dǎo)管中與所述樣品微通道連接的一側(cè)施加較高的電壓，并且向所述導(dǎo)管中與所述緩沖微通道連接的一側(cè)施加較低的電壓而產(chǎn)生的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述較高的電壓是正電壓，較低的電壓是通過將與所述導(dǎo)管相連的所述緩沖微通道或者儲液室電接地而得到的。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述較高的電壓是向所述樣品微通道的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)施加兩個(gè)電壓的結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述較高的電壓是位于施加到所述樣品微通道的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)的兩個(gè)電壓值之間的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一電場和所述第二電場是通過向所述樣品微通道的所述第一側(cè)施加60V的電壓，向所述樣品微通道的所述第二側(cè)施加40V的電壓， 并且將所述緩沖微通道或者儲液室電接地而產(chǎn)生的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過將含有帶電物質(zhì)的溶液引入所述樣品微通道，并且在所述導(dǎo)管內(nèi)以及所述樣品微通道內(nèi)獨(dú)立產(chǎn)生電場，將所述帶電物質(zhì)限制在所述樣品微通道中遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述樣品微通道進(jìn)一步包括用于低鹽濃度溶液的第一出口和用于高鹽濃度溶液的第二出口。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述樣品微通道的寬度、所述緩沖微通道的寬度或者它們的組合的寬度在1-ΙΟΟμπι之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述樣品微通道的深度、所述緩沖微通道的深度或者它們的組合的深度在0. 5-50 μ m之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)管的寬度在100-4000納米之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)管的寬度在1-100微米之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)管的深度在20-100納米之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)管的深度在1-100微米之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)管是納米通道。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)管包括基于聚合物的滲透選擇性材料。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述基于聚合物的滲透選擇性材料包含 Nafion0
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述基于聚合物的滲透選擇性材料包括陽離子選擇性材料或者陰離子選擇性材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)管包括優(yōu)先傳導(dǎo)正離子或者負(fù)離子的電連接件。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述樣品微通道的表面功能化以減少目標(biāo)物質(zhì)對所述表面的吸附。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述導(dǎo)管和/或所述第一緩沖微通道或者緩沖微通道的表面功能化以提高所述裝置的工作效率。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中向所述裝置的所述基底施加外部的門控電壓以提高所述裝置的工作效率。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述樣品微通道、所述緩沖微通道、所述導(dǎo)管或者它們的組合是采用光刻和刻蝕工藝形成的。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述裝置包括透明材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述透明材料是耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、 石英或者SU-8。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述裝置涂覆有低自發(fā)熒光材料。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述裝置與泵相連。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述裝置與傳感器、分離系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、分析系統(tǒng)或者它們的組合相連。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述探測系統(tǒng)包括光源、照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、光度計(jì)、分光光度計(jì)或者它們的組合。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述樣品微通道內(nèi)的液體流速在ΙΟΟμπι/sec到IOmm/sec 之間。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述裝置包括多個(gè)樣品微通道、多個(gè)緩沖微通道、多個(gè)導(dǎo)管或者它們的組合。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述多個(gè)微通道、導(dǎo)管或者它們的組合布置成特定的幾何形狀或者布置成陣列。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述陣列包括至少1000個(gè)樣品微通道、至少 1000個(gè)緩沖微通道和至少1000個(gè)導(dǎo)管。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合在 IOcm到30cm之間。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述幾何形狀或者所述陣列包括使所述微通道相對于所述導(dǎo)管垂直取向的布局。
42.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中液體體積流量至少為lL/min。
43.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中液體體積流量的范圍在60-100L/min之間。
44.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含有帶電物質(zhì)的液體是海水。
45.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中裝置運(yùn)轉(zhuǎn)所需電能的范圍在IOw到IOOw之間。
46.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過所述樣品微通道的流動是連續(xù)的。
47.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述裝置是設(shè)備的一部分。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備是手持的/便攜的。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備是臺式設(shè)備。
50.一種減少溶液中鹽濃度或者使溶液脫鹽的方法，所述方法包括如下步驟 將含有鹽離子的液體從樣品源引入微流體裝置，該微流體裝置包括i.基底； .至少一個(gè)樣品微通道，所述含有鹽離子的液體能夠穿過所述樣品微通道從第一側(cè)到達(dá)第二側(cè)；iii.含有緩沖液的至少一個(gè)緩沖微通道或者緩沖儲液室；iv.至少一個(gè)導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及V.在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者緩沖儲液室或者它們的組合中產(chǎn)生電場的至少一個(gè)部件；以及 在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第一電場，使得在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生電滲透的流動，所述流動進(jìn)一步引導(dǎo)所述液體通過所述樣品微通道進(jìn)入所述裝置，并且所述流動是由所述第一電場的強(qiáng)度控制的；以及 在所述導(dǎo)管中產(chǎn)生第二電場，使得在所述樣品微通道內(nèi)所述導(dǎo)管附近的區(qū)域發(fā)生鹽離子耗盡，將所述鹽離子限制在所述樣品微通道中遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中從樣品源到所述微流體裝置的液體引入裝置包括壓力產(chǎn)生部件、電滲透流動產(chǎn)生部件或者它們的組合。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述微流體裝置進(jìn)一步包括第二基底，該第二基底布置為緊靠所述第一基底或者其一部分，或者粘附到所述第一基底或者其一部分。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述含有鹽的液體是海水。
54.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述方法用于使海水脫鹽以便飲用。
55.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述樣品微通道進(jìn)一步包括用于低鹽濃度溶液的第一出口和用于高鹽濃度溶液的第二出口。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中所述用于低鹽濃度溶液的第一出口與所述樣品微通道內(nèi)的離子耗盡區(qū)相連，并且其中所述用于高鹽濃度溶液的第二出口與受限制的鹽離子所在的遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的所述區(qū)域相連。
57.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述樣品微通道內(nèi)的所述第一電場是通過向所述樣品微通道的第一側(cè)施加較高的電壓，并且向所述樣品微通道的第二側(cè)施加較低的電壓而產(chǎn)生的。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中所述較高的電壓、所述較低的電壓或者它們的組合都是正電壓。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中所述正電壓在50mV到500V之間。
60.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中所述較高的電壓是正電壓，所述較低的電壓是通過將所述樣品微通道的所述第二側(cè)電接地而得到的。
61.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述導(dǎo)管內(nèi)的所述第二電場是通過向所述導(dǎo)管中與所述樣品微通道相連的一側(cè)施加較高的電壓，并且向所述導(dǎo)管中與所述緩沖微通道相連的一側(cè)施加較低的電壓而產(chǎn)生的。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中所述較高的電壓是正電壓，所述較低的電壓是通過將與所述導(dǎo)管相連的所述緩沖微通道或者儲液室電接地而獲得的。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中所述較高的電壓是向所述樣品微通道的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)施加兩個(gè)電壓的結(jié)果。
64.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中所述較高的電壓為位于施加到所述樣品微通道的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)的兩個(gè)電壓值之間的值。
65.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述第一電場和所述第二電場是通過向所述樣品微通道的所述第一側(cè)施加60V的電壓，向所述樣品微通道的所述第二側(cè)施加40V的電壓， 并且其中所述緩沖微通道或者儲液室電接地而產(chǎn)生的。
66.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述樣品微通道的寬度、所述緩沖微通道的寬度或者它們的組合的寬度在1-ΙΟΟμπι之間。
67.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述樣品微通道的深度、所述緩沖微通道的深度或者它們的組合的深度在0. 5-50 μ m之間。
68.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述導(dǎo)管的寬度在100-4000納米之間。
69.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述導(dǎo)管的寬度在1-100微米之間。
70.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述導(dǎo)管的深度在20-100納米之間。
71.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述導(dǎo)管的深度在1-100微米之間。
72.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述導(dǎo)管是納米通道。
73.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述導(dǎo)管包括基于聚合物的滲透選擇性材料。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述基于聚合物的滲透選擇性材料包括 Nafion0
75.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述基于聚合物的滲透選擇性材料包括陽離子選擇性材料或者陰離子選擇性材料。
76.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述導(dǎo)管包括優(yōu)先傳導(dǎo)正離子或者負(fù)離子的電連接件。
77.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中將所述樣品微通道的表面功能化以減少目標(biāo)物質(zhì)對所述表面的吸附。
78.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中將所述導(dǎo)管和/或所述第一緩沖微通道或者緩沖微通道的表面功能化以提高所述裝置的工作效率。
79.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中向所述裝置的所述基底施加外部門控電壓以提高所述裝置的工作效率。
80.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述樣品微通道、所述緩沖微通道、所述導(dǎo)管或者它們的組合是通過光刻和刻蝕工藝形成的。
81.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述裝置由透明材料構(gòu)成。
82.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述透明材料是耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、 石英或者SU-8。
83.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述裝置涂覆有低自發(fā)熒光材料。
84.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述裝置與泵連接。
85.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述裝置與傳感器、分離系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、分析系統(tǒng)或者它們的組合連接。
86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述探測系統(tǒng)包括光源、照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、光度計(jì)、分光光度計(jì)或者它們的組合。
87.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中在所述樣品微通道內(nèi)的液體流速在lOOym/sec 至Ij 10mm/sec 之間。
88.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述裝置包括多個(gè)樣品微通道、多個(gè)緩沖微通道、多個(gè)導(dǎo)管或者它們的組合。
89.根據(jù)權(quán)利要求88所述的方法，其中所述多個(gè)微通道、導(dǎo)管或者它們的組合布置為特定的幾何形狀或者布置成陣列。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的方法，其中所述陣列包括至少1000個(gè)樣品微通道、至少 1000個(gè)緩沖微通道和至少1000個(gè)導(dǎo)管。
91.根據(jù)權(quán)利要求88所述的方法，其中所述裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合在 IOcm到30cm的范圍內(nèi)。
92.根據(jù)權(quán)利要求89所述的方法，其中所述幾何形狀或者所述陣列包括使所述微通道相對于所述導(dǎo)管垂直取向的布局。
93.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中液體體積流量至少為lL/min。
94.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中液體體積流量為60-100L/min。
95.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中裝置運(yùn)轉(zhuǎn)所需電能為IOw到100w。
96.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中穿過所述樣品微通道的流動是連續(xù)的。
97.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述方法用于過濾溶液，以便合成、探測分析、 純化或者它們的組合。
98.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述方法用于將污染物從水中去除。
99.一種停止液體流動或者改變液體流動方向的方法，所述方法包括以下步驟 將含有帶電物質(zhì)的液體從樣品源引入微流體裝置，該微流體裝置包括i.基底； .能夠使所述含有帶電物質(zhì)的液體穿過的至少一個(gè)樣品微通道，所述樣品微通道具有第一側(cè)和第二側(cè)；iii.含有緩沖液的至少一個(gè)緩沖微通道或者儲液室；iv.至少一個(gè)導(dǎo)管，連接所述樣品微通道與所述緩沖微通道，或者連接所述樣品微通道與所述儲液室；以及V.在所述導(dǎo)管、所述樣品微通道、所述緩沖微通道或者儲液室或者它們的組合中產(chǎn)生電場的至少一個(gè)部件；如此，所述液體的流動方向是從所述樣品微通道的所述第二側(cè)至所述第一側(cè)； 在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生第一電場； 在所述導(dǎo)管中產(chǎn)生第二電場，使得在所述樣品微通道中所述導(dǎo)管附近的區(qū)域發(fā)生鹽離子耗盡，并且將所述鹽離子限制在所述樣品微通道內(nèi)遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管的區(qū)域，其中在所述樣品微通道內(nèi)產(chǎn)生從所述第一側(cè)到所述第二側(cè)的液體的第二流動，其中所述第二流動是由所述第一電場和第二電場的強(qiáng)度控制的；由此所產(chǎn)生的從所述樣品微通道的所述第一側(cè)至所述第二側(cè)的第二流動與從所述第二側(cè)至所述第一側(cè)的第一流動相反，從而所產(chǎn)生的從所述第一側(cè)至所述第二側(cè)的第二流動，能夠停止所述第一流動或者使所述第一流動的方向反向或者改變。
100.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中從樣品源到所述微流體裝置的液體引入裝置包括壓力產(chǎn)生部件、電滲透流動產(chǎn)生部件或者它們的組合。
101.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述微流體裝置進(jìn)一步包括第二基底，該第二基底布置為緊靠所述第一基底或者其一部分，或者粘附到所述第一基底或者其一部分。
102.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述樣品微通道內(nèi)的所述第一電場是通過向所述樣品微通道的第一側(cè)施加較高的電壓，并且向所述樣品微通道的第二側(cè)施加較低的電壓而產(chǎn)生的。
103.根據(jù)權(quán)利要求102所述的方法，其中所述較高的電壓、所述較低的電壓或者它們的組合是正電壓。
104.根據(jù)權(quán)利要求103所述的方法，其中所述正電壓在50mV到500V之間。
105.根據(jù)權(quán)利要求102所述的方法，其中所述較高的電壓是正電壓，所述較低的電壓是通過將所述樣品微通道的所述第二側(cè)電接地而獲得的。
106.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述導(dǎo)管內(nèi)的所述第二電場是通過向所述導(dǎo)管中與所述樣品微通道連接的一側(cè)施加較高的電壓，并且向所述導(dǎo)管中與所述緩沖微通道連接的一側(cè)施加較低的電壓而產(chǎn)生的。
107.根據(jù)權(quán)利要求106所述的方法，其中所述較高的電壓是正電壓，所述較低的電壓是通過將與所述導(dǎo)管連接的所述緩沖微通道或者儲液室電接地而施加的。
108.根據(jù)權(quán)利要求106所述的方法，其中所述較高的電壓是向所述樣品微通道的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)施加兩個(gè)電壓的結(jié)果。
109.根據(jù)權(quán)利要求106所述的方法，其中所述較高的電壓為位于施加到所述樣品微通道的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)的兩個(gè)電壓值之間的值。
110.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述第一電場和第二電場是通過向所述樣品微通道的所述第一側(cè)施加60V的電壓，并且向所述樣品微通道的所述第二側(cè)施加40V的電壓，其中將所述緩沖微通道或者儲液室電接地而產(chǎn)生的。
111.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述樣品微通道的寬度、所述緩沖微通道的寬度或者它們組合的寬度在1-100 μ m之間。
112.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述樣品微通道的深度、所述緩沖微通道的深度或者它們組合的深度在0. 5-50 μ m之間。
113.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述導(dǎo)管的寬度在100-4000納米之間。
114.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述導(dǎo)管的寬度在1-100微米之間。
115.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述導(dǎo)管的深度在20-100納米之間。
116.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述導(dǎo)管的深度在1-100微米之間。
117.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述導(dǎo)管是納米通道。
118.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述導(dǎo)管包括基于聚合物的滲透選擇性材料。
119.根據(jù)權(quán)利要求118所述的方法，其中所述基于聚合物的滲透選擇性材料包括 Nafion0
120.根據(jù)權(quán)利要求118所述的方法，其中所述基于聚合物的滲透選擇性材料包括陽離子選擇性材料或者陰離子選擇性材料。
121.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述導(dǎo)管包括優(yōu)先傳導(dǎo)正離子或者負(fù)離子的電連接件。
122.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中將所述樣品微通道的表面功能化以減少目標(biāo)物質(zhì)對所述表面的吸附。
123.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中將所述導(dǎo)管和/或所述第一緩沖微通道或者緩沖微通道的表面功能化以提高裝置的工作效率。
124.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中向所述裝置的所述基底施加外部門控電壓以提高所述裝置的工作效率。
125.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述樣品微通道、所述緩沖微通道、所述導(dǎo)管或者它們的組合是通過光刻和刻蝕工藝形成的。
126.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述裝置由透明材料構(gòu)成。
127.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述透明材料是耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、 石英或者SU-8。
128.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述裝置涂覆有低自發(fā)熒光材料。
129.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述裝置與泵連接。
130.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述裝置與傳感器、分離系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、分析系統(tǒng)或者它們的組合連接。
131.根據(jù)權(quán)利要求130所述的方法，其中所述探測系統(tǒng)包括光源、照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、光度計(jì)、分光光度計(jì)或者它們的組合。
132.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述樣品微通道內(nèi)的液體體積流量在100μ m/ sec 至Ij 10mm/sec 之間。
133.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中所述裝置包括多個(gè)樣品微通道、多個(gè)緩沖微通道、多個(gè)導(dǎo)管或者它們的組合。
134.根據(jù)權(quán)利要求133所述的方法，其中所述多個(gè)樣品微通道、導(dǎo)管或者它們的組合布置成特定的幾何形狀或者布置成陣列。
135.根據(jù)權(quán)利要求134所述的方法，其中所述陣列包括至少1000個(gè)樣品微通道、至少 1000個(gè)緩沖微通道和至少1000個(gè)導(dǎo)管。
136.根據(jù)權(quán)利要求133所述的方法，其中所述裝置的長度、寬度、高度或者它們的組合在IOcm到30cm之間。
137.根據(jù)權(quán)利要求134所述的方法，其中所述幾何形狀或者所述陣列包括使所述微通道相對于所述導(dǎo)管垂直取向的布局。
138.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中液體體積流量至少為lL/min。
139.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中液體體積流量的范圍在60-100L/min。
140.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中裝置工作所需電量為IOw到100w。
141.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中穿過所述樣品微通道的流動是連續(xù)的。
全文摘要
本發(fā)明提供了使溶液脫鹽的裝置及其方法。該方法特別采用了包括與導(dǎo)管相連的微通道的裝置，其中導(dǎo)管中產(chǎn)生的電場在微通道內(nèi)形成空間電荷層。所述空間電荷層為鹽離子提供能量阻擋并且在微通道和導(dǎo)管之間的連接區(qū)域附近形成離子耗盡區(qū)。因此該方法能夠在微通道內(nèi)使鹽離子從導(dǎo)管附近的區(qū)域離開，并使它們聚集到遠(yuǎn)離導(dǎo)管的區(qū)域。
文檔編號B01D57/02GK102159303SQ200980137193
公開日2011年8月17日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日
發(fā)明者金承載, 韓忠潤 申請人:麻省理工學(xué)院