2至1000之間，更為優(yōu)選地，在2至200之間，相鄰電極L的間距范圍在0.1微米至20毫米之間，優(yōu)選地，在I微米至2毫米之間。
[0093]控制電極E1、E1D、E2及E2D可以通過傳統(tǒng)的導(dǎo)電引線與直流或交流電源連接。每個(gè)電源可以獨(dú)立控制，也可以利用轉(zhuǎn)換開關(guān)而用一個(gè)電源來控制多個(gè)電極。典型的電壓幅度通常小于300伏。用于產(chǎn)生電潤濕效應(yīng)的交流電壓的頻率通常小于I萬赫茲。當(dāng)希望產(chǎn)生介電泳效應(yīng)時(shí)，同一電極層中的窄電極(第一窄電極ElD或第二窄電極E2D)及上層板中的相應(yīng)電極分別可以通過傳統(tǒng)的導(dǎo)電引線和交流電源連接，交流電的頻率通常在I赫茲至I千兆赫茲之間，但是優(yōu)選的是從100赫茲到I百兆赫茲，更優(yōu)選的是從I千赫茲到10兆赫茲。
[0094]為了畫圖和顯示方便，圖3A至圖3D中的電極形狀被畫成長方形，不過，它們可以是很多其他任何形狀而仍具有電潤濕或介電泳效應(yīng)。事實(shí)上，ElD中電極的形狀、寬度、及間距可以基于器件的不同位置而不同，從而可以在器件上不同的位置對不同大小及形狀的粒子進(jìn)行更有效的操作。
[0095]需要指出的是，盡管本發(fā)明中描述的電潤濕和介電泳效應(yīng)是由第一基底中的兩層電極來實(shí)現(xiàn)，但是類似的效應(yīng)可以利用更多層的電極來實(shí)現(xiàn)。作為非限制性示例，通過將相鄰電極之間的水平間距基本保持一致，第一電極層中的各電極El及ElD可以分離到兩層中，該兩層電極由介電薄層隔開，同時(shí)最終的電潤濕和介電泳效應(yīng)仍基本上相似。
[0096]控制電極陣列El、E1D、E2及E2D嵌入或形成在適當(dāng)?shù)牡谝换?11上。介電層113A涂覆在各電極El、ElD上，以將各電極El、ElD電隔離，同時(shí)也將各電極El、ElD (屬于第一電極層)與各電極E2、E2D (屬于第二電極層)電隔離。另一疏水絕緣薄層113B覆蓋控制電極E2及E2D，并由此將各電極E2及E2D電隔離。上層板114中包括嵌入在適當(dāng)?shù)幕?11中或形成在其上的控制電極。優(yōu)選地，疏水絕緣薄層117也覆蓋電極L1、L2、L3，并由此將其電隔離。
[0097]除了放置電極的區(qū)域不可以導(dǎo)電以外，用于制作圖2A中基底101、105和圖3A/3B中的基底115的材料并不重要。材料應(yīng)當(dāng)有一定的硬度，這樣基底或蓋板的基本形狀及上下間距可以基本保持不變。第一基底與第二基底可以由(但不局限于)石英、玻璃、或聚合物(如聚碳酸酯(polycarbonate)或環(huán)烯共聚物(cyclic olefin copolymer)等制作而成。
[0098]制作圖2A至圖3D的電極可以是任何導(dǎo)電材料，例如銅、鉻、銦銻氧化物(ΙΤ0)等。
[0099]用于制作圖2A介電層103A/103B/105和圖3A介電層113A/113B/117的材料包括但不限于:鐵氟龍(Teflon)、Cytop,聚氯代對二甲苯(Parylene C)、氮化娃、氧化娃等。在圖2A介電層103B/105和圖3A/3B中的介電層113B/117涂一層鐵氟龍、Cytop、或其他疏水物質(zhì)可使其獲得其疏水性。
[0100]標(biāo)準(zhǔn)的IC或IXD生產(chǎn)工藝可以用于制作與生物分析相容的微流器件本體11。例如，用于制作薄層的技術(shù)有(但不局限于)淀積(deposit1n)，例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)、#i射(sputtering)、或旋涂(spinning coating)等；用于去除薄層的技術(shù)有(但不局限于)蝕刻(etching),如濕法腐蝕(wet etching)、等離子蝕刻(plasmaetching)等；薄膜布圖布線技術(shù)(patterning technique)有(但不局限于)紫外光刻(UVlithography)、電子束光刻(electron beam lithography)等。
[0101]微流器件本體11作為一種數(shù)字化微流器件，其還可以包括其他微流組件和/或微電子組件。例如，器件還可以包括電阻式加熱(resistive heating)區(qū)域、微通道(microchannels)、微泵(micropumps)、壓力傳感器(pressure sensors)、光波導(dǎo)(opticalwaveguides)、和/或與金屬氧化物半導(dǎo)體(Metal Oxide Semiconductor,或M0S)電路連接的生物傳感(b1sensing)或化學(xué)傳感(chemosensing)元件。
[0102]作為一種優(yōu)選，微流器件本體11還包括電極選擇單元。該電極選擇單元分別與處于第一基底的第一電極層、第二電極層及第二基底的第三電極層中的可選址電極相連接，用于由可選址電極中選擇待施加電壓的電極，來施加相應(yīng)電壓。
[0103]作為又一種優(yōu)選方式，微流器件本體11還可包括至少一個(gè)溫度控制元件以控制自身部分區(qū)域的溫度等。溫度控制元件，如半導(dǎo)體制冷器(Peltier)，可以設(shè)置在微流器件本體11所屬的集成芯片外，其與微流器件本體11所屬的芯片的至少一個(gè)區(qū)域接觸；或集成在微流器件本體11所屬的集成芯片上，如直接制作在器件外表面上的薄膜電阻加熱器；此夕卜，微流器件本體11也可既包括設(shè)置在自身所屬的集成芯片外的溫度控制元件，還可包括集成在自身所屬的集成芯片上的溫度控制元件。所述溫度控制元件可以將其接觸的區(qū)域的溫度穩(wěn)定的控制在O攝氏度到大約100攝氏度。
[0104]此外，微流器件本體11還包括與容置液體的空間連通的液體入口、液體出口等。
[0105]所述高頻振動(dòng)單元12設(shè)置在所述微流器件本體11的相應(yīng)位置，其包括用于產(chǎn)生高頻振動(dòng)信號的信號發(fā)生器及將所述信號發(fā)生器產(chǎn)生的高頻振動(dòng)信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的換能器。
[0106]其中，所述振動(dòng)單元12優(yōu)選相對于所述微流器件本體11中能對液滴進(jìn)行操作的位置設(shè)置，例如，在所述微流器件本體11對待測樣品取樣、攪拌、混合、電潤濕、電泳、或介電泳等操作的位置設(shè)置所述高頻振動(dòng)單元12。所述高頻振動(dòng)單元12能夠產(chǎn)生適當(dāng)頻率來降低細(xì)胞粘附、裂解細(xì)胞、使DNA或染色質(zhì)的片段化、加速粒子混合等，其可以獨(dú)立于所述微流器件本體11，也可以固定在所述微流器件本體11相應(yīng)位置。所述高頻振動(dòng)單元12的大小可以是幾微米到幾百毫米。
[0107]其中，所述信號發(fā)生器產(chǎn)生的高頻振動(dòng)信號的頻率范圍在500Hz到20MHz之間；優(yōu)選的，在5k Hz到500kHz之間；更優(yōu)選的，在20kHz到300kHz之間。
[0108]其中，所述換能器是能將能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的器件。這種轉(zhuǎn)換可以是電能、機(jī)械能、電磁能、光能、光電、或任何其他形式的能量的相互轉(zhuǎn)換，其優(yōu)選為傳感器。盡管術(shù)語傳感器一般也作為敏感元件(sensor)或者是探測器使用，但任何能將能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的器件都可以被稱之為傳感器。例如，本發(fā)明的技術(shù)方案中就使用了一個(gè)能將一個(gè)特定頻率的高頻振動(dòng)信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的傳感器。例如，發(fā)明一磁致伸縮(magnetostrictive)傳感器和壓電(piezoelectric)傳感器。由于壓電傳感器的電能機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換效率更高，因此為本發(fā)明的優(yōu)選對象。
[0109]壓電傳感器在電脈沖刺激下會產(chǎn)生形變，有一些其它類型的傳感器如鐵氧化物、金屬合金、類似于石英的礦物質(zhì)都能產(chǎn)生類似的作用。傳感器的質(zhì)量和形狀變決定了它的諧振點(diǎn)一形狀變化的頻率。大多數(shù)傳感器不止一個(gè)諧振點(diǎn)。例如，一個(gè)40kHz傳感器可以產(chǎn)生一個(gè)170kHz次級諧波，次級諧波有輕微的能量損失。在這種情況下，它需要在兩個(gè)頻率都能產(chǎn)生信號的信號發(fā)生器。
[0110]應(yīng)當(dāng)指出的是如果制作成本合理的的話可以將傳感器加工成為微流器件本體11的一部分。
[0111]例如，如圖4A至4D是所述高頻振動(dòng)單元12設(shè)置在圖2A至2C所示的微流器件本體IlA的各種方式示意圖。
[0112]在圖4A中，高頻振動(dòng)單元12和微流器件本體IlA的第一基底緊密接觸。優(yōu)選地，高頻振動(dòng)單元12所處的位置直接選在取樣液槽底部或者是在需要進(jìn)行試劑攪拌/混合區(qū)域底部。
[0113]圖4B中，高頻振動(dòng)單元12和微流器件本體IlA的第二基底緊密接觸。優(yōu)選地，高頻振動(dòng)單元12所處的位置直接在液滴所處位置之上；更為優(yōu)選地，高頻振動(dòng)單元12所處的位置直接在液滴需要進(jìn)行介電泳操作的位置上面。
[0114]圖4C中，高頻振動(dòng)單元12直接與待測樣品所在區(qū)域直接接觸。優(yōu)選地，用于引入樣品的液槽位置是在微流器件本體IlA上安裝高頻振動(dòng)單元12最好的位置。
[0115]此外，需要說明的是，高頻振動(dòng)元件11接觸的基底材料要具有低聲波阻抗的性質(zhì)。
[0116]圖4D中，高頻振動(dòng)單元12直接與微流器件本體IlA中的待測樣品接觸。優(yōu)選地，用于引入樣品的液槽位置是在微流器件本體IlA上安裝高頻振動(dòng)單元12最好的位置。在此方案中，高頻振動(dòng)單元12的末端P可以重復(fù)使用，或者作為液槽蓋子的一部分可以在微流器件本體IlA使用完后一起扔掉。為了更好地將超聲能量傳輸?shù)揭后w中，高頻振動(dòng)單元和液槽蓋子的連接可以選擇能將大部分振動(dòng)能量傳輸?shù)揭后w中的方式。優(yōu)選地，出于成本考慮，高頻振動(dòng)單元12的末端P，也就是與待測樣品接觸處的材料為非傳感性材料，例如，可以用類似于金屬、玻璃、陶瓷等固體材料制作。使用器件時(shí)候，為了產(chǎn)生所需要的振動(dòng)基頻，傳感器與P連接從而將聲波能量通過P傳輸?shù)揭后w。
[0117]作為另選的方案，非固態(tài)耦合材料(未顯示)可設(shè)置于高頻振動(dòng)單元12和微流器件本體IlA的基底上，耦合材料可能是液體或氣體?？梢钥紤]將耦合材料密封在類似于彈性塑料膜的容器中。在進(jìn)一步可供選擇的方案中，高頻振動(dòng)單元12可以直接通過膠黏劑或裝配硬件直接附接到微流器件本體IlA上。
[0118]圖5是利用具有磁珠分離功能的在微流器件I進(jìn)行非均相免疫分析檢測的例子。它具有以下步驟:
[0119]S501:將病人血清樣品放入數(shù)字化微流器件樣品槽，其用于檢測肺癌標(biāo)志物，例如CEA、CA125、SSAg、NSE和CYFRA21-1等，檢測試劑已預(yù)先放入微流器件本體11的其它液槽。例如，為了利用微流器件I檢測CEA，有些液槽中會分別有包被在磁珠表面用于捕獲CEA的單抗，封閉蛋白及檢測抗體。
[0120]S502:取出樣品液滴和CEA檢測試劑液滴。
[0121]S503:將液滴移動(dòng)到微流器件本體11指定點(diǎn)位置，進(jìn)行合并、混合及孵化。
[0122]S504:在孵化結(jié)束后使用外加磁鐵，可以是永磁鐵或電磁鐵，來產(chǎn)生磁場固定正常孵化后的形成的捕獲抗體-CEA-檢測抗體磁珠復(fù)合物。磁鐵通常置于液滴上面(或下面)。
[0123]S505:在不撤除外加磁場的同時(shí)移動(dòng)液滴到廢液槽，此時(shí)液滴里幾乎沒有磁珠復(fù)合物，即使有也是非常微量的。
[0124]S506:從清洗緩沖液槽產(chǎn)生液滴并移至磁珠復(fù)合物位置對其進(jìn)行清洗，從而洗去未反應(yīng)物質(zhì)。
[0125]S507:清洗結(jié)束后，將清洗液液滴移動(dòng)到廢液槽。如果有必要，步驟S506和S507需多次進(jìn)行。
[0126]S508:通過將永磁體移走或停止對電磁鐵供電來去除外加磁