用于微流體系統的一次性盒的制作方法

用于微流體系統的一次性盒的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于在底層(3)的第一疏水性表面(17’)和至少一個一次性盒(2)的第二疏水性表面(17”)之間的間隙(6)內操縱試樣液滴的備選的數字微流體系統(1)。本發明還公開了包括主體(47)和/或剛性蓋板(12)的多個一次性盒(2)。每個一次性盒(2)的底層(3)是密封地附接到主體(47)或剛性蓋板(12)的柔性膜。一次性盒(2)沒有在第一疏水性表面(17’)和第二疏水性表面(17”)之間的間隔件(5)。當使用這些一次性盒(2)時，配置為用于在其上操縱試樣液滴(23)的工作膜的底層(3)被放置在數字微流體系統(1)的盒容納站(8)的電極陣列(9)上。電極陣列(9)包括多個單獨的電極(10)。數字微流體系統(1)也包括中央控制單元(14)，以用于控制電極陣列(9)的單獨的電極(10)的選擇并且用于為這些電極(10)提供用于通過電潤濕在盒(2)的間隙(6)內操縱液滴的各個電壓脈沖。
【專利說明】用于微流體系統的一次性盒
[0001]相關專利申請
[0002]本申請要求提交于2013年9月I日的國際專利申請PCT/EP2013/050326的優先權，該國際專利申請的全部內容以公開引用方式并入本文中以用于各種目的。

【技術領域】
[0003]本發明涉及可在用于操縱試樣液滴的數字微流體系統中或在該數字微流體系統上使用的一次性盒。數字微流體系統包括:電極陣列，其由基板支撐；以及中央控制單元，其用于控制該電極陣列的單獨的電極的選擇，并且用于為這些電極提供用于通過電潤濕操縱液滴的各個電壓脈沖。本發明還涉及用于促進小滴致動分子技術的數字微流體系統，并且涉及用于在數字微流體系統或裝置中操縱試樣液滴的備選方法。

【背景技術】
[0004]自動化的液體處理系統是本領域公知的。一個例子是得自本 申請人:(泰肯貿易股份公司，Seestrassel03, CH-8708瑞士門內多夫)的Freedom EVO?機器人工作站。該裝置允許在獨立式器械中或在與分析系統的自動化連接中的自動化液體處理。這些自動化系統通常需要處理較大體積的液體(微升至毫升)。它們也是不設計成便攜式的較大系統。
[0005]涉及生物試樣的自動化處理的許多方法源自微流體領域。該【技術領域】整體涉及小體積(通常為微米級或納米級)的液體的控制和操縱。在通道系統中的液體移動本身已知為例如由靜止裝置中的微泵或旋轉的實驗室器具中的向心力控制。在數字微流體中，限定的電壓被施加到電極陣列的電極，從而處理(電潤濕)各個小滴。
[0006]關于電潤濕方法的概述,請參見Washizu, IEEE工業應用匯刊(IEEE Transact1nson Industry Applicat1ns)，1998 年,第 34 卷，第 4 號，1998 和 Pollack 等人的芯片實驗室雜志(Lab chip), 2002,第2卷，96-101。簡而言之，電潤濕是指使用優選地由疏水層覆蓋的微電極陣列移動液滴的方法。通過將限定的電壓施加到電極陣列的電極，引起所處理的電極上存在的液滴的表面張力的變化。這導致所處理的電極上的小滴的接觸角的顯著變化，從而導致小滴的移動。對于這樣的電潤濕程序來說，已知兩種布置電極的基本方式:使用具有電極陣列的單個表面來引起小滴的移動，或者添加第二表面，其與類似的電極陣列相對且提供至少一個接地電極。電潤濕技術的主要優點在于，僅需要小體積的液體，例如單個小滴。因此，液體處理可以在顯著更短的時間內進行。此外，液體移動的控制可以完全在電子控制下進行，這導致試樣的自動化處理。
[0007]從美國專利N0.5，486，337中已知一種用于通過使用具有電極陣列的單一表面(電極的單平面布置)的電潤濕操縱液滴的裝置。所有電極被置于載體基板的表面上，下降到基板中，或者由不可潤濕的表面覆蓋。電壓源連接到電極。通過將電壓施加到后續電極而移動小滴，從而按照向電極的電壓施加的順序弓I導在電極上方的液滴的移動。
[0008]從US6，565，727已知一種用于液滴移動的微米級控制的電潤濕裝置，其使用相對的表面具有至少一個接地電極的電極陣列(電極的雙平面布置)。該裝置的每個表面可包括多個電極。電極陣列的驅動電極優選地通過位于每個單一電極的邊緣處的突出部而以彼此相互交叉的關系布置。兩個相對的陣列形成間隙。朝向間隙的電極陣列的表面優選地由電絕緣的疏水層覆蓋。液滴定位在間隙中且通過將多個電場連續地施加到定位在間隙的相對的位置上的多個電極而在非極性填料流體內移動。
[0009]從W02010/069977A1已知具有用于操縱在其上的試樣液滴的聚合物膜的容器:一種生物試樣處理系統包括用于大體積處理的容器和具有下表面和疏水性上表面的平坦的聚合物膜。平坦的聚合物膜通過突起與容器的背面保持距離。當容器定位在膜上時，該距離限定至少一個間隙。液滴操縱器械包括用于引起液滴移動的至少一個電極陣列。還公開了支撐該至少一個電極陣列的基板以及用于液滴操縱器械的控制單元。容器和膜可逆地附接到液滴操縱器械。該系統由此允許至少一個液滴通過容器的通道從至少一個井凹移置到平坦的聚合物膜的疏水性上表面上且高于所述至少一個電極陣列。液滴操縱器械被實現為通過電潤濕控制所述液滴在平坦的聚合物膜的疏水性上表面上的受引導移動，并且在那里處理生物試樣。
[0010]在處理生物試樣的背景下用于操縱液滴的這樣的電潤濕裝置的使用也從公開為W02011/002957A2的國際專利申請中已知。在該專利中公開了一種小滴致動器，其通常包括具有由電介質絕緣的控制電極(電潤濕電極)的底部基板、導電性頂部基板、以及涂布在底部和頂部基板上的疏水性涂層。該專利還公開了用于更換小滴致動器的一個或多個部件的小滴致動器裝置，即，可以容易地更換的一次性部件(例如，可移動膜、能可逆地附接的頂部和底部基板、以及整裝的可置換盒)。
[0011]從公開為W02011/002957A2的國際申請已知具有(例如，PCB的)固定底部基板、具有電潤濕電極、以及具有可移除或可置換的頂部基板的小滴致動器。整裝的盒可以例如包括緩沖液、試劑和填料流體。在盒中的小袋可用作流體貯存器并可被刺破以將流體(例如，試劑或油)釋放進盒間隙中。盒可包括可由疏水層代替的接地電極和用于將試樣加載到盒的間隙中的開口。接口材料(例如，液體、膠水或油脂)可提供將盒粘附到電極陣列的粘附力。
[0012]W02006/125767A1(英文翻譯參見US2009/0298059A1)中公開了用于在用于進行分子診斷分析的自動化系統中微流體處理和分析的一次性盒。盒被配置為扁平腔室裝置(具有大約支票卡的尺寸)并可插入系統內。試樣可通過端口移取到盒中。
[0013]從國際專利申請W02008/106678已知小滴致動器結構。該文獻尤其涉及小滴致動器的電極陣列的各種接線配置，并且另外公開了這樣的小滴致動器的雙層實施例，其包括通過間隙與包括控制電極的第二基板分離的具有參考電極陣列的第一基板。兩個基板平行布置，從而形成間隙。間隙的高度可由間隔件建立。疏水性涂層在每種情況下設置在面向間隙的表面上。第一和第二基板可采取盒的形式，最終包括電極陣列。


【發明內容】

[0014]本發明的目的是提出一種用于在數字微流體系統或數字微流體裝置中或在它們上使用的備選的一次性盒，該數字微流體系統或數字微流體裝置被配置成適應用于操縱試樣液滴的一個或多個一次性盒。
[0015]該目的由于提供了第一備選一次性盒而實現。
[0016]本發明的第一備選一次性盒包括:
[0017](a)具有至少一個隔室的主體，該至少一個隔室被配置成在其中保持處理液體、試劑或試樣，所述隔室中的至少一個包括用于遞送其內容物中的至少一些的通孔；
[0018](b)具有第一疏水性表面的底層，第一疏水性表面為液體不可透的并且被配置為工作膜，用于在一次性盒的底層被置于數字微流體系統的電極陣列上方時利用所述電極陣列在其上操縱試樣液滴；
[0019](C)具有第二疏水性表面的頂層，第二疏水性表面附接到一次性盒的主體的下表面；以及
[0020](d)間隙，其位于底層的第一疏水性表面和頂層的第二疏水性表面之間。
[0021]可任選地，由頂層提供的第二疏水性表面可以是或可以不是液體不可透的，但優選的是第二疏水性表面或頂層分別為至少離子可透的。
[0022]本發明的第一備選一次性盒的特征在于，底層被配置為柔性膜，該柔性膜沿柔性底層的周圍密封地附接到頂層，一次性盒因此沒有位于柔性底層和頂層之間以限定所述第一疏水性表面和所述第二疏水性表面之間的特定距離的間隔件。本發明的第一備選一次性盒的特征還在于，頂層被配置成在至少一個隔室的下端和間隙之間提供密封，頂層包括用于將處理液體、試劑或試樣轉移到間隙內的加載部位。
[0023]該目的由于提供了第二備選一次性盒而實現。本發明的第二備選一次性盒包括:
[0024](a)主體，其具有下表面、上表面和至少一個通孔；
[0025](b)具有第一疏水性表面的底層，第一疏水性表面為液體不可透的并且被配置為工作膜，用于在一次性盒的底層被置于數字微流體系統的電極陣列上方時利用所述電極陣列在其上操縱試樣液滴；
[0026](C)附接到主體的下表面的導電材料，導電材料被配置成為主體的下表面提供第二疏水性表面；以及
[0027](d)間隙,其位于底層的第一疏水性表面和導電材料的第二疏水性表面之間。
[0028]可任選地，為主體提供第二疏水性表面的導電材料可以是或可以不是液體不可透的，但優選的是，提供第二疏水性表面的導電材料為至少離子可透的。
[0029]本發明的第二備選一次性盒的特征在于，底層被配置為柔性膜，該柔性膜沿柔性底層的周圍密封地附接到一次性盒的導電材料，一次性盒因此沒有位于柔性底層和導電材料之間以限定所述第一疏水性表面和所述第二疏水性表面之間的特定距離的間隔件。本發明的第二備選一次性盒的特征還在于，主體的所述至少一個通孔被配置為用于將處理液體、試劑或試樣轉移到間隙中的加載部位。
[0030]本發明的另一個目的是提出一種微流體系統或裝置，用于操縱試樣液滴的一個或多個這樣的一次性盒可放置在該系統或裝置內或之上。該目的由于提供了第一和第二備選數字微流體系統而實現。用于在底層的第一疏水性表面和本發明的至少一個一次性盒的第二疏水性表面之間的間隙內操縱試樣液滴的第一和第二數字微流體系統包括:
[0031](a)基座單元，其具有配置用于接收一個一次性盒的至少一個盒容納站；
[0032](b)電極陣列，其位于基座單元的所述至少一個盒容納站處，該電極陣列由底部基板支撐并且基本上在第一平面中延伸且包括多個單獨的電極；
[0033](C)中央控制單元，其用于控制所述電極陣列的單獨的電極的選擇并且用于為這些電極提供用于通過電潤濕操縱所述盒的間隙內的液滴的各個電壓脈沖；
[0034](d)多個吸入孔，其穿透電極陣列和/或底部基板并且位于基座單元的至少一個盒容納站處；
[0035](e)真空源，其用于在抽空空間中建立欠壓；以及
[0036](f)多個真空管線，其將吸入孔連結到真空源。
[0037]本發明的第一數字微流體系統的特征還在于:當一次性盒位于至少一個盒容納站處時，墊片在所述盒容納站中密封抽空空間，該抽空空間由一次性盒的柔性底層、盒容納站的最上表面和墊片限定。本發明的數字微流體系統的特征還在于抽空空間中的欠壓造成放置在盒容納站處的一次性盒的柔性底層被吸引和鋪展在數字微流體系統的盒容納站的最上表面上，而不使用位于柔性底層的第一疏水性表面和至少一個一次性盒的第二疏水性表面之間的間隙中的間隔件。
[0038]本發明的第二備選數字微流體系統的特征在于，數字微流體系統包括:間隔件，其用于限定在所述第一疏水性表面和所述第二疏水性表面之間的特定距離；以及框架，其用于使一次性盒在所述盒容納站處居中，用于將一次性盒下壓到間隔件，并且用于通過框架的第一和第二密封件密封抽空空間。微流體系統還包括抽空空間，其由一次性盒的柔性底層、盒容納站的最上表面和具有密封件的框架限定。本發明的數字微流體系統的特征還在于，抽空空間中的欠壓造成放置在盒容納站處的柔性底層被吸引到并散布在數字微流體系統的盒容納站的最上表面上。
[0039]優選地，密封件具有兩種不同的類型，包括即不同的材料和/或橫截面。多個第一類型的密封件具有非常柔順的材料或被配置為唇形密封件。第一類型的密封件優選地能夠大幅變形，以允許密封件支承部件牢固地壓靠到相應的配對部件。用于該柔順密封件的優選材料是例如天然橡膠或諸如Neoprene?的杜邦彈性體的O形環。第二密封件類型優選地具有較不柔順且足夠剛性的材料，以經受僅最小的壓縮并因此結合有效地密封抽空空間和將一次性盒牢固地壓靠到間隔件的任務。該剛性密封件的優選材料是例如諸如Viton?的杜邦特性彈性體的O形環。
[0040]本發明的又一個目的是提出一種用于在數字微流體系統或裝置中操縱試樣液滴的備選方法。該又一個目的由于提出用于操縱粘附到工作膜的疏水性表面的試樣液滴的第一備選方法而實現。根據本發明的第一備選方法包括以下步驟:
[0041](a)提供具有底層的第一疏水性表面、頂層的第二疏水性表面以及在第一和第二疏水性表面之間的間隙的一次性盒，該一次性盒還包括具有至少一個隔室的主體，以在其中保持處理液體、試劑或試樣，所述隔室包括用于將其內容物中的至少一些遞送到間隙的通孔；
[0042](b)提供具有電極陣列的數字微流體系統，該電極陣列基本上在第一平面中延伸并且包括多個單獨的電極，所述多個單獨的電極由底部基板支撐并且連接到數字微流體系統的中央控制單元，該中央控制單元用于控制所述電極陣列的單獨的電極的選擇并且用于為這些電極提供用于通過電潤濕操縱所述第一疏水性表面上的所述液滴的各個電壓脈沖；以及
[0043](C)限定間隙，使得頂層的疏水性表面基本上平行于底層的所述第一疏水性表面且相隔一距離延伸。
[0044]本發明的用于操縱試樣液滴的第一備選方法的特征在于，該方法還包括以下步驟:
[0045](d)提供作為柔性膜的底層，該柔性膜沿柔性底層的周圍密封地附接到頂層，一次性盒因此沒有位于柔性底層和頂層之間以限定所述第一疏水性表面和所述第二疏水性表面之間的特定距離的間隔件；
[0046](e)將一次性盒放置在數字微流體系統的基座單元的盒容納站上，頂層被配置成在至少一個隔室的下端和間隙之間提供密封件，并且頂層包括用于將處理液體、試劑或試樣轉移到間隙的加載部位；
[0047](f)由圍繞盒容納站的周圍定位的墊片在盒容納站中密封抽空空間，抽空空間由柔性底層、電極陣列、底部基板和墊片限定；以及
[0048](g)在抽空空間中形成欠壓，該欠壓造成放置在盒容納站上的一次性盒的柔性底層被吸引和鋪展在電極陣列和底部基板上。
[0049]該又一個目的由于提出用于操縱粘附到工作膜的疏水性表面的試樣液滴的第二備選方法而實現。根據本發明的第二備選方法包括以下步驟:
[0050](a)提供一次性盒，該一次性盒具有:主體，其包括下表面、上表面、至少一個通孔和具有第一疏水性表面的底層；附接到主體的下表面的導電材料，該導電材料至少可透過離子并且被配置成為主體的下表面提供第二疏水性表面；間隙，其設置在第一和第二疏水性表面之間；
[0051](b)提供具有電極陣列的數字微流體系統，該電極陣列基本上在第一平面中延伸并且包括多個單獨的電極，所述多個單獨的電極由底部基板支撐并且連接到數字微流體系統的中央控制單元，該中央控制單元用于控制所述電極陣列的單獨的電極的選擇并且用于為這些電極提供用于通過電潤濕操縱所述第一疏水性表面上的所述液滴的各個電壓脈沖；以及
[0052](c)限定間隙，使得第一和第二疏水性表面彼此基本上平行且相隔一距離延伸；主體的所述至少一個通孔被配置為用于將處理液體、試劑或試樣轉移到間隙的加載部位。
[0053]本發明的用于操縱試樣液滴的第二備選方法的特征在于，該方法還包括以下步驟:
[0054](d)提供作為柔性膜的底層，柔性膜沿柔性底層的周圍密封地附接到導電材料，一次性盒因此沒有位于第一和第二疏水性表面之間以限定所述第一疏水性表面和所述第二疏水性表面之間的特定距離的間隔件；
[0055](e)將一次性盒放置在數字微流體系統的基座單元的盒容納站上；
[0056](f)由圍繞盒容納站的周圍定位的墊片在盒容納站中密封抽空空間，抽空空間由柔性底層、電極陣列、底部基板和墊片限定；以及
[0057](g)在抽空空間中形成欠壓，該欠壓造成放置在盒容納站上的一次性盒的柔性底層被吸引和鋪展在電極陣列和底部基板上。
[0058]該又一個目的由于提出用于操縱粘附到工作膜的疏水性表面的試樣液滴的第三和第四備選方法而實現。根據本發明的第三備選方法包括以下步驟:
[0059](a)提供具有底層的第一疏水性表面、第二疏水性表面以及在第一和第二疏水性表面之間的間隙的一次性盒，該一次性盒還包括主體和/或平面剛性蓋板和用于將處理液體、試劑或試樣遞送到間隙的至少一個通孔；
[0060](b)提供具有至少一個電極陣列的數字微流體系統，該至少一個電極陣列基本上在第一平面中延伸并且包括多個單獨的電極，所述多個單獨的電極由底部基板支撐并且連接到數字微流體系統的中央控制單元，該中央控制單元用于控制所述電極陣列的單獨的電極的選擇并且用于為這些電極提供用于通過電潤濕操縱所述第一疏水性表面上的所述液滴的單個電壓脈沖；以及
[0061](C)限定間隙，使得疏水性表面基本上平行于底層的所述第一疏水性表面且相隔一距離延伸。
[0062]本發明的用于操縱試樣液滴的第三備選方法的特征在于，該方法還包括以下步驟:
[0063](d)提供作為柔性膜的底層，該柔性膜沿柔性底層的周圍密封地附接到一次性盒的主體或平面剛性蓋板，一次性盒因此沒有位于間隙中以限定所述第一疏水性表面和所述第二疏水性表面之間的特定距離的間隔件；
[0064](e)將一次性盒放置在數字微流體系統的基座單元的盒容納站處；
[0065](f)由墊片在盒容納站中密封抽空空間，抽空空間由一次性盒的柔性底層、盒容納站的最上表面和墊片限定；以及
[0066](g)在抽空空間中形成欠壓，該欠壓造成放置在盒容納站上的一次性盒的柔性底層被吸引和鋪展在盒容納站的最上表面上。
[0067]本發明的用于操縱試樣液滴的第四備選方法的特征在于，該方法還包括以下步驟:
[0068](d)提供作為柔性膜的底層，該柔性膜沿柔性底層的周圍密封地附接到一次性盒的平面剛性蓋板，一次性盒因此沒有位于間隙中以限定所述第一疏水性表面和所述第二疏水性表面之間的特定距離的間隔件；
[0069](e)將一次性盒放置在盒容納站處的居中框架內和數字微流體系統的基座單元的間隔件上；
[0070](f)將壓力施加在盒容納站中的一次性盒上并且由框架的第一和第二密封件密封抽空空間,抽空空間由一次性盒的柔性底層、盒容納站的最上表面和帶有密封件的框架限定；以及
[0071](g)在抽空空間中形成欠壓，該欠壓造成放置在盒容納站上的一次性盒的柔性底層被吸引和鋪展在盒容納站的最上表面上。
[0072]數字微流體系統、一次性盒和用于操縱試樣液滴的方法的附加的和創造性的特征和優選實施例及變型從相應的從屬權利要求中導出。
[0073]本發明的優點包括:
[0074].根據一個實施例，在數字微流體系統的盒和PCB之間的墊片與盒的幾何形狀、柔性底層及施加到該柔性底層底側的欠壓一起足以限定封閉該間隙的兩個膜之間的間隙。
[0075].根據另一個實施例，在數字微流體系統的盒和PCB之間的墊片與盒的幾何形狀、柔性底層、帶有密封件的框架及施加到該柔性底層底側的欠壓一起足以限定封閉該間隙的兩個膜之間的間隙。
[0076].本發明的一次性盒在電潤濕發生時不需要在封閉間隙的兩個表面之間的間隔件。
[0077].墊片可以是一次性盒的一部分或可固定到PCB的表面。
[0078].間隔件優選地為PCB的一部分。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0079]借助于所附示意圖解釋根據本發明的整裝一次性盒、數字微流體系統和用于操縱試樣的方法，圖中示出本發明的所選的和示例性的實施例，而不縮小本發明的范圍和精神。在附圖中:
[0080]圖1示出數字微流體系統的概覽，該系統配有中央控制單元和基座單元并帶有各自包括電極陣列以及可移動的蓋板的四個盒容納站；
[0081]圖2示出根據第一實施例的其中容納有一次性盒的一個盒容納站的剖視圖；
[0082]圖3示出根據第二實施例的其中容納有一次性盒的一個盒容納站的剖視圖；
[0083]圖4示出根據第三實施例的其中容納有一次性盒的一個盒容納站的剖視圖，其中:
[0084]圖4A示出具有部分關閉的蓋的放入盒容納站內的襯墊狀盒，并且
[0085]圖4B示出由完全關閉的蓋擠壓成盒容納站內部的操作形狀的襯墊狀盒；
[0086]圖5示出根據第四實施例的其中容納有一次性盒的一個盒容納站的剖視圖；
[0087]圖6示出根據第五實施例的其中容納有一次性盒的一個盒容納站的剖視圖；
[0088]圖7示出數字微流體系統的概覽，該系統配有中央控制單元和基座單元，并且帶各自包括電極陣列以及固定的蓋板的十二個盒容納站；
[0089]圖8示出根據第六實施例的其中容納有一次性盒的一個盒容納站的剖視圖，其中:
[0090]圖8A示出插入基本上豎直的盒容納站的頂部進入盒，其具有基本上豎直的電極陣列和蓋板，并且
[0091]圖8B示出從在圖8A中指示的截面B觀察的頂部進入盒；
[0092]圖9示出一個一次性盒在到達其容納站之前的剖視圖，該一次性盒根據第七實施例配置；
[0093]圖10示出圖9的一次性盒在到達其容納站之后的剖視圖，該一次性盒根據第七實施例配置并且由夾具保持到位；
[0094]圖11示出一次性盒在到達其容納站之后的剖視圖，該一次性盒根據第八實施例配置并且由夾具保持到位；
[0095]圖12示出一次性盒在到達其容納站之后的剖視圖，該一次性盒根據第九實施例配置并且不使用夾具保持到位；
[0096]圖13示出一個一次性盒在到達其容納站之前的剖視圖，該一次性盒根據第十實施例配置并且使用或不使用夾具保持在盒容納站；
[0097]圖14示出一個一次性盒在到達其容納站之前的剖視圖，該一次性盒根據第十一實施例配置并且使用或不使用夾具在盒容納站保持到位；
[0098]圖15示出處于其容納站的一個一次性盒的局部剖視圖，該一次性盒根據第十二實施例配置，通過框架在盒容納站中居中并且用螺紋緊固的板壓在PCB的間隔件上；
[0099]圖16示出處于其容納站的一個一次性盒的局部剖視圖，該一次性盒根據第十二實施例配置，通過螺紋緊固的框架型材在盒容納站中居中并且壓在間隔件上；
[0100]圖17示出處于其容納站的一個一次性盒的局部剖視圖，該一次性盒根據第十二實施例配置，通過螺紋緊固的框架型材在盒容納站中居中并且用壓板壓在PCB的間隔件上。

【具體實施方式】
[0101]圖1示出示例性的數字微流體系統I的概覽，數字微流體系統I配有中央控制單元14和基座單元7，并帶有各自包括電極陣列9和蓋板12的四個盒容納站8。數字微流體系統I被配置用于在一次性盒2內操縱試樣液滴23，一次性盒2包含底層3、頂層4和最終地間隔件5，間隔件5限定在底層3和頂層4之間的間隙6。因此，試樣液滴23在一次性盒2的間隙6中被操縱。
[0102]典型的數字微流體系統I包括基座單元7，其具有配置用于接收一次性盒2的至少一個盒容納站8。數字微流體系統I可以是獨立式和固定式單元，多個操作者在其上操作他們攜帶的盒2。因此，數字微流體系統I可包括多個盒容納站8和多個電極陣列9，從而可以同時和/或并行地操作多個盒2。盒容納站8、電極陣列9和盒2的數目可以是I個或在例如I個和100個或甚至更多之間的任何數；該數目例如受中央控制單元14的處理能力限制。
[0103]可能優選的是將數字微流體系統I集成到液體處理工作站中或Freedom EVO?:機器人工作站中，使得移吸機器人可用來將液體部分和/或包含液體的試樣轉移到盒2和從盒2轉出。
[0104]備選地，系統I可被配置為手持單元，其僅包括并且能夠與少量的例如單個一次性盒2 —起工作。本領域的每個技術人員應理解，位于剛剛提及的兩個極端方案之間的中間方案也將操作和工作。
[0105]典型的數字微流體系統I也包括至少一個電極陣列9，其基本上在第一平面中延伸且包括多個單獨的電極10。這樣的電極陣列9位于基座單元7的所述盒容納站8中的每一個處。優選地，每個電極陣列9由底部基板11支撐，該底部基板11固定到基座單元7。應當指出，術語“電極陣列”、“電極布局”和“印刷電路板(PCB) ”在本文中用作同義詞。
[0106]典型的數字微流體系統I也包括具有頂部基板13的至少一個蓋板12。在每種情況下，至少一個蓋板12位于所述盒容納站8處。蓋板12的頂部基板13和具有電極陣列9或PCB的底部基板11分別限定空間或盒容納站8。在第一變型中(參見在基座單元7的中部的兩個盒容納站8)，盒容納站8被配置用于接收滑動地插入的一次性盒2，一次性盒2能在相對于相應的盒容納站8的電極陣列9基本上平行的方向上移動。這樣的前加載或頂部加載可由拉入自動機構支撐，該拉入自動機構在一次性盒2的部分插入之后將盒2輸送到其在盒容納站8內的最終目的地，在這里，盒2被精密地座置。優選地，這些盒容納站8不包括可移動的蓋板12。在對試樣液滴進行所有預期操縱之后，用過的盒2可由拉入自動機構彈出并輸送到分析站或丟棄。
[0107]在第二變型中(參見基座單元7的右側和左側上的兩個盒容納站8)，盒容納站8包括蓋板12，其被配置成能相對于相應的盒容納站8的電極陣列9移動。蓋板12優選地被配置成能夠繞一個或多個鉸鏈16和/或在基本上垂直于電極陣列9的方向上移動。
[0108]典型的數字微流體系統I也包括中央控制單元14，其用于控制所述至少一個電極陣列9的單獨的電極10的選擇，并且用于為這些電極10提供用于通過電潤濕在所述盒2內操縱液滴的各個電壓脈沖。如在圖1中部分地指示的，每個單一的獨立電極10可操作地連接到中央控制單元14并且因此可以由該中央控制單元14獨立地處理，該中央控制單元14也包括合適的源，用于以本領域已知的方式形成和提供必要的電勢。
[0109]至少一個蓋板12還包括導電材料15，導電材料15在第二平面中延伸并且基本上平行于該至少一個蓋板12所分配到的盒容納站8的電極陣列9。蓋板12的該導電材料15優選地被配置成連接到接地電勢的源。該導電材料15有助于在數字微流體系統I中操縱的液滴的電潤濕移動。
[0110]本 申請人:驚奇地發現，如果在蓋板12的導電材料15和某個電勢(如接地電勢)的任何源之間不存在連接，導電材料15也有助于在數字微流體系統I中操縱的液滴的電潤濕移動。因此，蓋板12可被配置成能在任何隨意方向上移動，并且在選擇蓋板12的特別優選的移動時，不必考慮電觸點。因此，蓋板12可被配置成也能在基本上平行于電極陣列9的方向上移動，并且用于相對于基座單元7的相應的電極陣列9進行線性、圓形或任何隨意移動。
[0111]圖2示出其中容納根據第一實施例的一次性盒2的一個示例性盒容納站8的剖視圖。蓋板12經由鉸鏈16與數字微流體系統I的基座單元7機械連接；因此，蓋板12可旋開，并且一次性盒2可通過頂部進入加載放置在盒容納站8上(參見圖1)。蓋板12的導電材料15被配置為附接到頂部基板13的金屬薄板或金屬箔。
[0112]備選地,蓋板12的導電材料15被配置為沉積在頂部基板13上的金屬層。導電材料15的這種沉積可通過本身已知的化學或物理氣相沉積技術來進行。
[0113]蓋板12被配置成將力施加到容納在基座單元7的盒容納站8處的一次性盒2。該力抵靠電極陣列9推動一次性盒2，以便將盒的底層3定位成盡可能靠近電極陣列9的表面。該力也將一次性盒2相對于蓋板12的穿刺設施18推入在電極陣列9上的完美位置。該穿刺設施18被配置用于將試樣小滴引入盒2的間隙6內。穿刺設施18被配置為通孔19，其橫跨整個蓋板12引導并且使得穿刺移液管端20能夠被推過并刺穿盒2的頂層4。穿刺移液管端20可以是手持移液管(未不出)的一部分或吸移機器人(未不出)的一部分。
[0114]在這種情況下，電極陣列9由介電層24覆蓋。電極陣列9固定到底部基板11，并且每個單獨的電極10與中央控制單元14電氣地且操作性地連接(這里僅繪出10個電極10中的3個連接)。數字微流體系統I被配置用于在包含間隙6的一次性盒2內操縱試樣液滴23。因此，試樣液滴23在一次性盒2的間隙6中被操縱。
[0115]一次性盒2包括底層3、頂層4、以及間隔件5，間隔件5限定在底層3和頂層4之間的間隙6以用于在該間隙6中操縱試樣液滴23。底層3和頂層4包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面17。盒2的底層3和頂層4為完全疏水性的膜或至少包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面。從該圖2可清楚看出，盒2不具有導電層。盒2的間隔件5這里至少部分地被配置為包括用于應用到間隙6中的試樣小滴的測定中所需的試劑的隔室21的主體。
[0116]圖3示出其中容納根據第二實施例的一次性盒2的一個示例性盒容納站8的剖視圖。不同于此前的實施例，蓋板12與數字微流體系統I的基座單元7機械地連接且不可移動地固定。蓋板12的導電材料15被配置為附接到頂部基板13的厚金屬板。這里，蓋板12不被配置成將力施加到容納在基座單元7的盒容納站8處的一次性盒2 ;因此，蓋板12保持位置不動，而一次性盒2可經由前進入加載放置在盒容納站8上。這樣的前進入加載通常包括一次性盒2在平行于電極陣列9的方向上的移動(參見圖1)。為了允許一次性盒2的正確拉入并將盒整齊地定位在容納站8，基座單元7優選地配有插入導向器25。這些插入導向器25優選地由諸如四氟乙烯的自潤滑塑性材料制成，并且優選地在它們之間留有剛夠滑動地插入一次性盒2的空間。備選地，蓋板12的導電材料15被配置為金屬板、金屬箔或夾在頂部基板13的材料之間的金屬層(參見圖8A)。
[0117]圖3的一次性盒2包括底層3、頂層4、以及間隔件5，該間隔件5限定在底層3和頂層4之間的間隙6以用于在該間隙6中操縱試樣液滴23。底層3和頂層4包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面17。盒2的底層3和頂層4為完全疏水性膜或至少包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面。作為與圖2中描繪那樣的區別，該盒2具有附接到底層3或形成底層3的一部分的介電層24。因此，底層3由介電層24覆蓋，或底層3本身由電介質材料制成。因此，電極陣列9不需要具有這樣的介電層24。盒2的間隔件5這里至少部分地被配置為包括隔室21的主體，以用于應用到間隙6中的試樣小滴的測定中所需的試劑。在這種情況下，電極陣列9由介電層24覆蓋。
[0118]電極陣列9固定到底部基板11，并且每個單獨的電極10與中央控制單元14電氣地且操作性地連接(這里僅繪出10個電極10中的3個連接)。數字微流體系統I被配置用于在包含間隙6的一次性盒2內操縱試樣液滴23。因此,試樣液滴23在一次性盒2的間隙6中被操縱。
[0119]蓋板12也包括穿刺設施18，其被配置用于將試樣小滴引入盒2的間隙6中。穿刺設施18被配置為通孔19，其橫跨整個蓋板12引導并且使得穿刺移液管端20能夠被推過并刺穿盒2的頂層4。穿刺移液管端20可以是手持移液管(未示出)的一部分或吸移機器人(未示出)的一部分。蓋板12這里包括附加的穿刺設施22用于將穿刺移液管端20推過刺穿蓋板12的通孔19，以刺穿盒2的頂層4并從隔室21抽出試劑部分，并且用于將所述試劑部分引入盒2的間隙6中。這里，隔室21被配置為在間隔件5的主體中的切口，該切口由底層3和頂層4封閉。
[0120]圖4示出其中容納根據第三實施例的一次性盒2的一個示例性盒容納站8的剖視圖。電極陣列9固定到底部基板11，并且每個單獨的電極10與中央控制單元14電氣地且操作性地連接(這里僅繪出10個電極10中的3個連接)。數字微流體系統I被配置用于在包含間隙6的一次性盒2內操縱試樣液滴23。因此,試樣液滴23在一次性盒2的間隙6中被操縱。
[0121]蓋板12經由鉸鏈16與數字微流體系統I的基座單元7機械連接；因此，蓋板12可旋開，并且一次性盒2可通過頂部進入加載放置在盒容納站8上(參見圖1)。這里，蓋板12的導電材料15由金屬導電材料制成，并且包括作為單個集成部分的頂部基板13和導電材料15。備選地，蓋板12的導電材料15被配置為諸如氧化鈦銦(T1)的化合物或塑性材料，其具有附接到或集成到頂部基板13 (未示出)中的導電填充材料。在這兩種情況下，可能優選的是，導電材料15由塑性層(未示出)覆蓋；該塑性層的材料優選地選自聚丙烯(PP)和聚酰胺(PA)組群。蓋板12的自動打開和關閉可由閉合裝置30實現。
[0122]蓋板12也包括穿刺設施18，其被配置用于將試樣小滴引入盒2的間隙6中。穿刺設施18被配置為通孔19，其橫跨整個蓋板12引導并且使得穿刺移液管端20能夠被推過并刺穿盒2的頂層4(參見圖4B)。穿刺移液管端20可以是手持液移管(未示出)的一部分或吸移機器人(未示出)的一部分。蓋板12這里包括附加的穿刺設施22用于將穿刺移液管端20推過刺穿蓋板12的通孔19，以刺穿盒2的頂層4并從盒2的間隙6抽出例如硅油(參見圖4B)。
[0123]圖4A示出裝入數字微流體系統I的基座單元7的盒容納站8中并具有部分關閉的蓋板12的襯墊狀盒2。該一次性盒2包括底層3和頂層4，但沒有限定底層3和頂層4之間的間隙6以用于在該間隙6中操縱試樣液滴23的間隔件。底層3和頂層4包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面17’、17”。盒2的底層3和頂層4為完全疏水性膜或至少包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面。類似于圖2中描繪那樣，該盒2不具有附接到底層3或形成底層3的一部分的介電層。因此，電極陣列9需要具有這樣的介電層24。不具有間隔件的該盒2被配置為小袋或枕頭包，其優選地填充有硅油、不可與水混溶的其它油或另一種在化學上基本上惰性的材料，例如十六烷。
[0124]圖4B示出由完全關閉的蓋板12擠壓成盒容納站8內部的操作形狀的襯墊狀盒2。只要蓋板12至少部分地打開(參見圖4A)，襯墊狀或小袋狀盒2可呈現主要歸因于優選的油填充施加到盒2的薄膜包或小袋的力的形狀。抓握(插入容納站8和從容納站8取出)盒2優選地利用機器人化的抽吸裝置(未示出)進行。然而，當被壓成操作形狀(參見圖4B)時，襯墊狀或小袋狀盒2被推壓成適形于基座單元7的盒容納站8的內部空間的形狀。因此，不存在任何提供間隔件的需求，頂層4被定向成基本上平行于底層3和其下方的電極陣列9且離它們限定的距離。
[0125]為了在刺穿枕頭狀盒2期間或之后避免油的泄漏或濺潑，盒2的頂層4可被配置為自密封的可刺穿膜。備選地或與自密封的可刺穿頂層4結合，蓋板12可至少在穿刺設施18,22的區域中配有自密封的可刺穿膜。至少在穿刺設施18、22的區域中的這樣的自密封的可刺穿膜(未示出)優選地被放置在蓋板12接觸盒2的表面上。
[0126]圖5示出其中容納根據第四實施例的一次性盒2的一個示例性盒容納站8的剖視圖。蓋板12經由鉸鏈16與數字微流體系統I的基座單元7機械連接；因此，蓋板12可旋開，并且一次性盒2可通過頂部進入加載放置在盒容納站8上(參見圖1)。這里，蓋板12的導電材料15由金屬導電材料制成，并且包括作為單個集成部分的頂部基板13和導電材料15。備選地，蓋板12的導電材料15被配置為諸如氧化鈦銦(T1)的化合物或帶有導電填充材料的塑性材料，它們附接到或集成到頂部基板13(未示出)中。在這兩種情況下，可能優選的是，導電材料15由塑性層(未示出)覆蓋；該塑性層的材料優選地選自聚丙烯(PP)和聚酰胺(PA)。
[0127]同樣在這里，蓋板12被配置成將力施加到容納在基座單元7的盒容納站8處的一次性盒2。該力抵靠電極陣列9推動一次性盒2，以便將盒的底層3定位成盡可能靠近電極陣列9的表面。該力也將一次性盒2推壓到電極陣列9上的限定位置。此外，提供了穿刺設施18:根據該第三實施例的一次性盒2包括穿刺銷27，其位于盒2的間隙6中且被配置用于在頂層4沿對著底層3的方向上被移置時刺穿頂層4。優選地，穿刺銷27附接到銷板28，該銷板28將穿刺銷27與一次性盒2的間隔件5的一部分連接。蓋板12還包括通孔19，其橫跨整個蓋板12引導并且定位成與座置在盒容納站8處的正確定位的一次性盒2的穿刺銷27配準。蓋板12還包括移置部分29，其從蓋板12突出以用于在對著底層3的方向上移置頂層4。該移置部分29被配置成當刺穿頂層4時與穿刺銷27協作配合。因此，通過利用該穿刺設施18，試樣小滴和/或試劑部分可被引入盒2的間隙6中。通孔19的一部分優選地被加寬，使得一次性的移液管端26可用于將試樣小滴和/或試劑部分吸移到一次性盒2的間隙6中。一次性的移液管端26可以是手持移液管(未示出)的一部分或吸移機器人(未不出)的一部分。
[0128]在這種情況下，電極陣列9由介電層24覆蓋。電極陣列9固定到底部基板11，并且每個單獨的電極10與中央控制單元14電氣地且操作性地連接(這里僅繪出10個電極10中的3個連接)。數字微流體系統I被配置用于在包含間隙6的一次性盒2內操縱試樣液滴23。因此，試樣液滴23在一次性盒2的間隙6中被操縱。
[0129]與在已介紹的第一和第二實施例中的相同，一次性盒2包括底層3、頂層4、以及間隔件5，間隔件5限定在底層3和頂層4之間的間隙6以用于在該間隙6中操縱試樣液滴
23。底層3和頂層4包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面17。第一疏水性表面17’位于底層3的內部上，并且第二疏水性表面17”位于頂層4的內部上。盒2的底層3和頂層4為完全疏水性膜或至少包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面。從該圖2可清楚看出，盒2不具有導電層。盒2的間隔件5這里不需要被配置為包括用于應用到間隙6中的試樣小滴的測定中所需的試劑的隔室21的主體，因為這些試劑可利用手持移液管或利用吸移機器人(參見上文)通過常規吸移添加到間隙6。
[0130]圖6示出其中容納根據第五實施例的一次性盒2的一個示例性盒容納站8的剖視圖。類似于此前的實施例，蓋板12通過鉸鏈16與數字微流體系統I的基座單元7機械地連接。為了允許一次性盒2的正確的頂部加載并將盒整齊地定位在容納站8，基座單元7優選地配有插入導向器25。這些插入導向器25優選地由諸如四氟乙烯(PTFE)的自潤滑塑性材料制成，并且優選地在它們之間留有剛夠滑動地插入一次性盒2的空間。同樣類似于此前的實施例且作為第一備選解決方案，蓋板12的導電材料15由金屬導電材料制成并且包括作為單個集成部分的頂部基板13和導電材料15兩者。備選地，蓋板12的導電材料15被配置為諸如氧化鈦銦(T1)的化合物或帶有導電填充材料塑性材料，其附接到或集成到頂部基板13 (未示出)。在這兩種情況下，可能優選的是，導電材料15由塑性層(未示出)覆蓋；該塑性層的材料優選地選自聚丙烯和聚酰胺。
[0131]同樣在這里，蓋板12被配置成將力施加到容納在基座單元7的盒容納站8處的一次性盒2。該力抵靠電極陣列9推動一次性盒2，以便將盒的底層3定位成盡可能靠近電極陣列9的表面。該力也將一次性盒2推壓到電極陣列9上的限定位置。此外，提供了穿刺設施18:根據該第三實施例的一次性盒2包括穿刺銷27，其位于盒2的間隙6中且被配置用于在頂層4在對著底層3的方向上被移置時刺穿頂層4。優選地，穿刺銷27附接到銷板28，該銷板28將穿刺銷27與一次性盒2的間隔件5的一部分連接。蓋板12還包括通孔19，其橫跨整個蓋板12引導并且定位成與座置在盒容納站8處的正確定位的一次性盒2的穿刺銷27配準。蓋板12還包括移置部分29，其從蓋板12突出以用于在對著底層3的方向上移置頂層4。該移置部分29被配置成當刺穿頂層4時與穿刺銷27協作配合。因此，通過利用該穿刺設施18，試樣小滴和/或試劑部分可被引入盒2的間隙6中。通孔19的一部分優選地被加寬，使得一次性的移液管端26可用于將試樣小滴和/或試劑部分吸移到一次性盒2的間隙6中。一次性的移液管端26可以是手持移液管(未示出)的一部分或吸移機器人(未不出)的一部分。
[0132]在這種情況下，電極陣列9由介電層24覆蓋。電極陣列9固定到底部基板11，并且每個單獨的電極10與中央控制單元14電氣地且操作性地連接(這里僅繪出10個電極10中的3個連接)。數字微流體系統I被配置用于在包含間隙6的一次性盒2內操縱試樣液滴23。因此，試樣液滴23在一次性盒2的間隙6中被操縱。
[0133]同樣，在已介紹的第一、第二和第四實施例中，一次性盒2包括底層3、頂層4、以及間隔件5，間隔件5限定在底層3和頂層4之間的間隙6的以用于在該間隙6中操縱試樣液滴23。底層3和頂層4包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面17。第一疏水性表面17’位于底層3的內部上，并且第二疏水性表面17”位于頂層4的內部上。盒2的底層3和頂層4為完全疏水性膜或至少包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面。從該圖2可清楚看出，盒2不具有導電層。盒2的間隔件5這里不需要被配置為包括用于應用到間隙6中的試樣小滴的測定中所需的試劑的隔室21的主體，因為這些試劑可利用手持移液管或利用吸移機器人(參見上文)通過常規吸移添加到間隙6。
[0134]應當指出，一次性盒2的第四實施例(參見圖5)的穿刺銷27將其背面放置在底層3的第一疏水性表面上。因此，當頂層4由蓋板12的移置部分29移置時，底部基板11和電極陣列9為穿刺銷27提供穩定性。因此，銷板28可以是非常薄的。備選地，銷板28被省略，并且穿刺銷27被膠合到底層3的第一疏水性表面。僅將這樣的小穿刺銷27膠合到底層3的內表面的優點是更多單獨的電極10可用于電潤濕。另一個優點是，穿刺銷27的(當然還有蓋板12中的通孔19的)位置可以被隨意選擇為離間隔件5任何距離。然而，穿刺銷27的準確定位在一次性盒2的批量生產期間可能有點麻煩。
[0135]相比之下，一次性盒2的第五實施例的穿刺銷27(參見圖6)被置于更靠近間隔件5處，穿刺銷27通過自支承銷板28與間隔件5連接。因此，當頂層4由蓋板12的移置部分29移置時，間隔件6為穿刺銷27提供穩定性。有利地，電極陣列9不受刺穿過程干涉或影響，并且單獨的電極10都可用于電潤濕。如果要避免將吸移的液體沿自支承銷板28排放到第一疏水性表面17’，則優選的是將所謂的瀉水槽添加到穿刺銷27的下部(參見圖6)。然而，如果這樣的排放是優選的，則可以省略這樣的瀉水槽的添加。
[0136]圖7示出數字微流體系統I的概覽，數字微流體系統I配有中央控制單元14和基座單元7、各自包括電極陣列9和固定的蓋板12的十二個盒容納站8。該基座單元7特別適合接收根據第六實施例的盒2并且將這些盒加載到具有基本上豎直的電極陣列9和蓋板12的基本上豎直的盒容納站8中(參見圖8)。這樣的加載優選地由液體處理工作站(未示出)的機器人化的夾持裝置進行。
[0137]圖8示出其中容納根據第六實施例的一次性盒2的數字微流體系統I的基座單元7的一個示例性的盒容納站8的剖視圖。從圖8A —目了然的是，頂部進入盒2被插入具有基本上豎直的電極陣列9和蓋板12的基本上豎直的盒容納站8中。該一次性盒2包括底層3和頂層4、以及間隔件5，間隔件5限定在底層3和頂層4之間的間隙6以用于在該間隙6中操縱試樣液滴23。底層3和頂層4包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面17’、17”。盒2的底層3和頂層4為完全疏水性膜或至少包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面。類似于圖2中描繪那樣，該盒2不具有附接到底層3或形成底層3的一部分的介電層。因此，電極陣列9需要具有這樣的介電層24。該盒2優選地填充有硅油。
[0138]電極陣列9固定到底部基板11，并且每個單獨的電極10與中央控制單元14電氣地且操作性地連接(這里僅繪出14個電極10中的4個連接)。數字微流體系統I被配置用于在包含間隙6的一次性盒2內操縱試樣液滴23。因此,試樣液滴23在一次性盒2的間隙6中被操縱。
[0139]蓋板12機械地連接且完全集成到數字微流體系統I的基座單元7中并且不可移動。因此，一次性盒2可經由頂部進入加載插入盒容納站8中(參見圖7)。這里，蓋板12的導電材料15由金屬導電材料制成并且被夾在頂部基板13的材料之間。備選地，代替頂部基板13 (未示出)的材料或除此之外，蓋板12的導電材料15可由塑性層覆蓋。
[0140]間隔件5也包括穿刺設施18，其被配置用于將試樣小滴引入盒2的間隙6中。穿刺設施18被配置為間隔件5的放大部分。該放大的間隔件部分優選地配有可刺穿的自密封膜31，其允許將穿刺移液管端20推過。穿刺移液管端20可以是手持移液管(未示出)的一部分或吸移機器人(未示出)的一部分。液體向盒2的間隙6的自動化遞送或液體從盒2的間隙6的抽出通過由盒2的該放大的間隔件部分提供的相對較大的穿刺區域而簡化。假設間隙寬度為約l_3mm，則該穿刺區域的寬度優選地為約5-10mm并且因此具有大約96孔微板的孔的尺寸，這可以由液體處理系統或液體處理工作站的自動化移液器容易地達至IJ。在為隔室21提供空間的同時(還可參見圖SB)，盒2的放大的間隔件部分也提供用于由自動化的機器人抓握器(未示出)抓握的抓握表面，該抓握器優選地用于處理數字微流體系統I外部的盒并且用于插入盒2和將盒2從其容納站8抽出。此外，盒2的放大的間隔件部分提供鄰接表面，該鄰接表面在盒2正確地容納在容納站8內時鄰接基座單元7的表面。
[0141]優選的是，電極陣列9延伸至相對于基座單元7的表面的最前位置，以便能夠使液滴23從隔室21移動至在印刷電路板(PCB)或電極陣列9上的不同位置。同樣，使液滴23沿相反方向從在電極陣列9上的反應站移動至隔室21是非常優選的，尤其是在反應產物將在數字微流體系統I外部并且也在盒2外部分析的情況中。
[0142]圖8B示出從在圖8A中指示的截面B觀察的圖8A的頂部進入盒2。該截面延伸穿過間隙6且在自包含的一次性盒2的底層3和頂層4之間。該截面也橫跨間隔件5，間隔件5的U形部分位于底層3和頂層4之間，并且間隔件5的放大的間隔件部分設置在U形部分以及底層3和頂層4周圍。優選地，間隔件5的U形部分具有塑性材料(優選注塑的)并且膠合或熔合到底層3和頂層4。優選的是，放大的間隔件部分也通過注塑模制制備；這使得能夠提供隔離條32，隔離條32 —方面在可刺穿膜31下方形成隔室21，另一方面使可刺穿膜31穩定。這樣的穩定優選地通過將隔離條32和放大的間隔件部分背面注塑到可刺穿膜31而提供。優選地，放大的間隔件部分接著被施加在具有底層3和頂層4的間隔件5的U形部分上。
[0143]如前所指，間隔件5也包括配置為間隔件5的放大部分的穿刺設施18。該放大的間隔件部分優選地配有可刺穿的自密封膜31，其允許將穿刺移液管端20推過。穿刺移液管端20可以是手持移液管(未示出)的一部分或吸移機器人(未示出)的一部分。間隔件2這里包括附加的穿刺設施22，用于將穿刺移液管端20推過自密封膜31和從盒2的間隙6抽出例如硅油。在該圖8B的盒2中，液滴23 (例如，試樣)由在穿刺設施18處的穿刺移液管端20引入，然后在底層3的疏水性表面17’上移動至實際位置。與將液滴23引入隔室21中和間隙6中同時，類似量的硅油(或不會與液滴23反應的任何其它化學上惰性的液體)被從在附加的穿刺設施22處的相應的隔室21抽出。代替液體在間隙6中的這樣的同時平衡，預期量的油或惰性液體的移除可以在插入液滴23之前或之后不久進行。隔室21也可充當貯存器，用于存儲比從該液體制備可移動的液滴23所需的更多的液體；因此，一旦引入隔室21中的至少一個內，就可從單一液體體積制備多個這樣的小滴23。然而，可建議的是留出一個隔室21以用于抽出油或惰性液體，并且留出另一個隔室21以用于抽出試劑產品。
[0144]根據備選的和非常簡單的實施例(未示出)，可在PCB上安裝一次性盒2以用于電潤濕，一次性盒2包括具有均指向間隙6的疏水性表面17’、17”的底層3和頂層4。代替利用配有導電材料15的蓋板12，導電膜(例如，鋁箔)可附接到頂層4的外表面。結果表明，這樣的導電膜甚至在該導電膜不接地時也允許電潤濕。代替將不接地的導電膜附接到盒，頂層4可具有在其外表面上的薄膜涂層；該薄膜涂層可具有任何金屬并通過化學或物理蒸鍍技術沉積。在頂層4的外表面上的該導電薄膜甚至可具有導電涂料。因此，提議提供在第二平面中且基本上平行于電極陣列9延伸的導電材料15，所述導電材料15位于盒2的頂層4上并且在操縱試樣液滴23期間不連接到不同電勢的源。
[0145]一種用于操縱粘附到疏水性表面17的試樣液滴23的方法的特征在于，該方法包括在一次性盒2的底層3上提供第一疏水性表面17’的步驟。該底層3基本上平行定位成在數字微流體系統I的電極陣列9上方。所述電極陣列9大致在第一平面中延伸且包括多個單獨的電極10，電極10由數字微流體系統I的基座單元7的底部基板11支撐。所述電極陣列9連接到數字微流體系統I的中央控制單元14，以用于控制所述電極陣列9的單獨的電極10的選擇，并且用于為這些電極10提供用于通過電潤濕操縱所述第一疏水性表面17’上的所述液滴23的各個電壓脈沖。
[0146]該方法也包括提供第二疏水性表面17”的步驟，第二疏水性表面17”基本上平行于所述第一疏水性表面17’且離所述第一疏水性表面17’ 一定距離。這樣，在第一疏水性表面17’和第二疏水性表面17”之間形成間隙6。優選地，這樣的間隙6由間隔件5限定，包括第一疏水性表面17’的底層3和包括第二疏水性表面17”的頂層4附接到間隔件5。
[0147]該方法還包括提供具有頂部基板13的蓋板12。蓋板12也包括導電材料15，其在第二平面中延伸且基本上平行于電極陣列9。尤其優選的是，蓋板12的導電材料15在操縱試樣液滴23期間不連接到不同電勢的源。
[0148]在所示出或討論的所有實施例中，優選的是，一次性盒2的間隙6基本上用硅油填充。同樣始終優選的是，盒2的底層3和頂層4為完全疏水性的膜或包括暴露于盒2的間隙6的疏水性表面17’、17”。在用一次性盒2的間隙6電潤濕和操縱至少一個液滴23之后，在一次性盒2仍在盒容納站8處的同時，評估操縱或測定的結果，即，利用數字微流體系統I或數字微流體系統I集成到的工作站的分析系統。備選地，可將一次性盒2取出數字微流體系統I的基座單元7并在別處分析。
[0149]在分析之后，一次性盒2可被丟棄并且電極陣列9可重復使用。由于數字微流體系統I的部件在與盒2的第一或第二實施例一起工作時從不與任何試樣或試劑接觸，與其它一次性盒2的這種重復使用可以是立即的，并且沒有任何中間清潔。由于數字微流體系統I的蓋板12的通孔19在與盒2的第三或第四實施例一起工作時會與試樣和試劑接觸，與其它一次性盒2的這種重復使用可在某種中間清潔之后或在蓋板12的替換之后進行。
[0150]本發明的目的是提供具有工作膜的可移除的和一次性的盒，該工作膜在通過電潤濕操縱液滴23期間將液滴23與電極陣列9分離。如在以上說明書中提出的自包含一次性盒2的八個不同的實施例中所示，可移除的和一次性的膜優選地作為盒2的底層3和頂層4提供。
[0151]在一個優選的實施例中，盒2的底層3通過真空吸引到PCB。PCB中的小的抽空孔連接到真空泵以用于此目的。將這樣的真空吸引施加到底層3使得能夠避免使用任何液體或粘合劑以使盒2的底層3更好地接觸到電極陣列9的表面。
[0152]在附圖9、10和11中，示出了根據第七和第八實施例的一次性盒的尤其優選的實施例。在每種情況下，一次性盒2包括具有至少一個隔室21的主體47，至少一個隔室21被配置成在其中保持處理液體、試劑或試樣。所述隔室21中的至少一個包括通孔19，以用于將其內容物中的至少一些遞送到下面的間隙6。一次性盒2也包括具有第一疏水性表面17’的底層3，第一疏水性表面17’為液體不可透的并且被配置為工作膜，以用于在一次性盒2的底層3被放置在所述電極陣列9上時利用數字微流體系統I的電極陣列9在其上操縱試樣液滴23。一次性盒2還包括具有第二疏水性表面17”的頂層4，第二疏水性表面17”為至少可透過離子并且附接到一次性盒2的主體47的下表面48。此外，一次性盒2包括間隙
6,其位于底層3的第一疏水性表面17’和頂層4的第二疏水性表面17”之間。本發明的盒2的底層3被配置為柔性膜，其沿柔性底層3的周圍40密封地附接到頂層4。因此，一次性盒2沒有位于柔性底層3和頂層4之間以限定所述第一疏水性表面17’和所述第二疏水性表面17”之間的特定距離的任何間隔件5。頂層4被配置成在至少一個隔室21的下端和間隙6之間提供密封件。此外，頂層4包括加載部位41，用于將處理液體、試劑或試樣轉移到間隙6。
[0153]在圖9中，提供了一個一次性盒2在到達其容納站8之前的剖視圖。可以看到，柔性底層3僅圍繞其周圍40附接到頂層4，底層3的大部分松散地懸掛在其周圍40上并且不接觸頂層4。因此，在將一次性盒2正確地置于盒容納站8內或放置在盒容納站8上之前，間隙6封閉，但不限定其寬度和平行取向。一次性盒2的主體47這里包括基本上平坦的下表面48并且被配置為具有中心開口 43的框架結構，中心開口 43穿透整個框架結構。
[0154]在圖10中，圖9的一次性盒2的剖視圖被描繪為在一次性盒2到達其在數字微流體系統I的電極陣列上的盒容納站8之后。一次性盒2根據第七實施例配置并且由夾具37保持到位。在一側上，夾具37優選地由鉸鏈16附接到數字微流體系統I的基座單元7的基板11。另一側上，夾具37可由例如夾子、彈簧鎖或螺釘(未示出)附接到數字微流體系統I的基座單元7的基板11。
[0155]在圖9和10的第七實施例中，一次性盒2還包括平面剛性蓋板12，其附接到一次性盒2的主體47的下表面48。頂層4附接到所述剛性蓋板12，該剛性蓋板12包括通孔19，其位于頂層4的加載部位41處(這里在穿刺部位41’處和毛細管孔41”處)。剛性蓋板12這里為頂層4提供了平直的附接表面并且也包括通孔19。蓋板可由剛性材料制成，例如透光的Mylar? (杜邦-帝人(DuPont Teijin)的商標，由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)
制成的膜)。剛性蓋可涂有例如由氧化鈦銦(T1)或具有導電的填充材料的塑性材料制成的導電材料15 (優選地在下側上)，以便實現如前所述蓋板12的功能。如粗線所指示的，蓋板12附接到一次性盒2的主體47的下表面48。這種附接可通過使用優選地由諸如Mylar的化學上惰性的材料制成的粘合帶或膠帶實現。根據盒2的主體47的材料，也可應用焊接方法將蓋板12附接到盒2。如粗線所指示的，頂層4這里密封地附接到蓋板12的下表面48。頂層4的這種附接可通過使用粘合帶或膠帶或通過焊接(例如，通過激光焊接)進行。柔性底層3通過使用粘合帶或膠帶或通過應用焊接技術沿柔性底層3的周圍40密封地附接到頂層4。
[0156]在圖9中，還描繪了吸移孔41”’。位于一次性盒2的中心開口 43中且被配置成可由移液管端觸及的這種吸移孔41”’可因此用于將處理液體、試劑或試樣直接吸移進間隙6內。當然，吸移孔41”’包括蓋板12(如存在)中的開口和頂層4中的通孔。這樣的吸移孔41”’可以除了一個或多個穿刺孔41’之外或代替它們使用，穿刺孔41’在每種情況下均位于隔室21下方。
[0157]該一次性盒2包括至少一個柱塞42，其在每種情況下被配置成能手動地或通過致動元件38 (參見圖10)在隔室21內移動，以對著頂層4的相應的加載部位41擠壓相應的隔室21的內容物。柱塞42包括穿刺銷27，其被配置用于在隔室21的相應的加載部位41處刺穿頂層4。因此，柱塞42被配置用于將隔室21的內容物中的一些擠壓通過頂層4的穿刺部位41’并進入間隙6中。備選地，柱塞42被配置用于將隔室21的內容物中的一些擠壓通過頂層4的毛細管孔41”并進入間隙6中。該毛細管孔41”優選地尺寸設計成呈現出毛細作用力，該力在未利用柱塞42施加的壓力時防止含水液體流過(參見圖11左側)。因此，加載部位41優選地選自穿刺部位41’、毛細管孔41”和吸移孔41”’。
[0158]在圖11中，示出了一次性盒2在到達其在數字微流體系統I的電極陣列9上的盒容納站8之后的剖視圖。一次性盒2根據第八實施例配置并且由夾具37保持到位。
[0159]在圖11中，柱塞42被配置成緊貼一次性盒2的主體47的上表面49密封隔室21。優選地，這種密封利用圍繞柱塞42的O形環密封件39來實現。備選地，如圖9和10所示，彈性層44密封地施加到一次性盒2的主體47的上表面49，其被配置成緊貼所述上表面49密封隔室21中的至少一個。優選地，柱塞42將其背面附接到彈性層44，從而在不向彈性層的外部施加任何壓力(手動地或利用致動元件38，參見圖10)的情況下，將柱塞42在靠近主體47的上表面49處保持到位(參見圖9)。
[0160]然而，如果柱塞42被壓下(參見圖10和圖11右側)，則穿刺銷27穿透覆蓋層12或主體47中的通孔19并刺穿頂層4。同時，隔室21的內容物的一部分由柱塞壓入間隙6內，內容物可為處理液體、試劑或試樣(為溶液或懸浮液)。結果，在底層3的第一疏水性表面17’上,小滴23積聚并可在底層3的該第一疏水性表面17’和頂層4的第二疏水性表面17”之間的間隙中被操縱。操縱小滴23由容納一次性盒2的數字微流體系統I的電極陣列9進行。
[0161]備選地，壓下柱塞42將迫使隔室21的內容物的一部分移動通過毛細管孔41”并進入間隙6(參見圖11左側，其中柱塞42準備移動)，內容物可為處理液體、試劑或試樣(為溶液或懸浮液)。結果，在底層3的第一疏水性表面17’上，小滴23將積聚并可在底層3的該第一疏水性表面17’和頂層4的第二疏水性表面17”之間的間隙中被操縱。同樣，操縱小滴23將由容納一次性盒2的數字微流體系統I的電極陣列9進行。
[0162]根據圖11的第八實施例，一次性盒2的主體47被配置為具有基本上平坦的下表面48的板狀結構，在每種情況下，隔室21利用在穿刺部位41’或毛細管孔41”處的通孔19通往所述下表面48。
[0163]在本發明的一次性盒2的第七和第八實施例中，一種優選的備選方案是柔性底層3被配置為疏水材料的單層或單一層。根據第二優選的備選方案，柔性底層3被配置為非導電材料的單層或單一層，柔性底層3的上表面17被處理為疏水性的。根據第三優選的備選方案，柔性底層3被配置為包括下層和疏水性上層的層合物，下層為導電的或非導電的。根據本發明的一次性盒2的另一個優選實施例，介電層24層合在底層3的下表面上(參見例如圖11)。
[0164]根據本發明的一次性盒的第七和第八實施例的一個變型，一次性盒2還包括墊片36，其沿著柔性底層3的周圍40附接到下表面。因此，當一次性盒2被置于數字微流體系統I的電極陣列9上時，墊片36限定所述第一疏水性表面17’和所述第二疏水性表面17”之間的特定距離。如果所述數字微流體系統I在電極陣列9中配有吸入孔35，并且如果柔性底層3通過所述吸入孔35吸引，就是這種情況。
[0165]圖12示出一次性盒2在到達其容納站8之后的剖視圖，該一次性盒2根據第九實施例配置并且不使用夾具保持到位。實際上，示出了第九實施例的兩個不同的變型:
[0166].在左側，主體47被配置為板結構；
[0167].在右側，主體47被配置為框架結構；
[0168]一次性盒2的主體47的下表面48在兩種情況中均為基本上平坦的。因此，根據第九實施例配置的一次性盒2包括主體47，主體47具有下表面48、上表面49和至少一個通孔19。該至少一個通孔19設計為吸移孔41”’，其被配置成可由移液管端26觸及。通孔19因此允許將處理液體、試劑或試樣吸移到間隙6中。
[0169]除了主體47之外，一次性盒2包括具有第一疏水性表面17’的底層3，第一疏水性表面17’為液體不可透的并且被配置為用于在其上操縱試樣液滴23的工作膜。當一次性盒2的底層3被放置在所述電極陣列9上時，這樣的操縱利用數字微流體系統I的電極陣列9進行。優選地，柔性底層3由粘合帶或膠帶或備選地通過焊接沿柔性底層3的周圍40密封地附接到導電材料15。
[0170]一次性盒2還包括附接到主體47的下表面48的導電材料15。導電材料15為至少離子可透并且被配置成為主體47的下表面48提供第二疏水性表面17”。底層3被配置為沿柔性底層3的周圍40密封地附接到一次性盒2的導電材料15的柔性膜，一次性盒2因此沒有位于柔性底層3和導電材料15之間以用于限定所述第一疏水性表面17’和所述第二疏水性表面17”之間的特定距離的間隔件5 (參見圖2、6和8-10)。
[0171]—次性盒2還包括間隙6,其位于底層3的第一疏水性表面17’和導電材料15的第二疏水性表面17”之間。主體47的該至少一個通孔19被配置為加載部位41，用于將處理液體、試劑或試樣轉移到間隙6。
[0172]一次性盒2還包括諸如隔室21的東西，其被配置為位于一個或多個加載部位41周圍的主體47中的一個或多個容器狀凹陷。然而，這些隔室21并不旨在長時間地或甚至在運輸期間存儲液體，它們僅僅被配置成允許移液管端26 ( —次性的或非一次性的)到達位于加載部位41處的吸移孔41”’。優選地，這些“隔室21”包括圍繞加載部位41的中心凹陷，該中心凹陷在液體轉移到間隙6之前允許一些液體臨時沉積。
[0173]圖13示出數字微流體系統I的一次性盒2在到達其容納站8之前的剖視圖。這里描繪的一次性盒根據第十實施例配置，并配置為利用或不利用夾具保持在盒容納站處。雖然與根據第七實施例的一次性盒(參見上文和圖9)相比有一些相似點，但該第十實施例的特征在于其沒有隔室21。因此，根據本發明的一次性盒2的該第十實施例包括至少一個通孔19，其被配置為用于將處理液體、試劑或試樣轉移到間隙6的加載部位41。
[0174]該一次性盒2被配置用于插入數字微流體系統I的盒容納站8內并且包括具有下表面48’的剛性蓋板12。所描繪的剛性蓋板12相對較薄(例如，具有約0.5至2mm的厚度)并且為了更加穩定而附接到框架狀主體47的下表面48。該一次性盒2也包括位于蓋板12的加載部位41處的至少一個通孔19和第二疏水性表面17”，第二疏水性表面17”可以是或可以不是液體不可透的，第二疏水性表面17”至少是離子可透的。該一次性盒2還包括具有第一疏水性表面17’的底層3，第一疏水性表面17’為液體不可透的并且被配置為工作膜，以用于在一次性盒2的底層3被放置在所述電極陣列9上時利用數字微流體系統I的電極陣列9在其上操縱試樣液滴23。此外，該一次性盒2包括間隙6，其位于底層3的第一疏水性表面17’和剛性蓋板12的第二疏水性表面17”之間。
[0175]根據第十實施例的該一次性盒2的特征在于，底層3被配置為柔性膜，其沿柔性底層3的周圍40密封地附接到剛性蓋板12的下表面48’。柔性底層3被配置成由數字微流體系統I的抽空空間46中的欠壓吸引和鋪展在數字微流體系統I的盒容納站8的最上表面52上。因此，一次性盒2沒有位于柔性底層3和剛性蓋板12的第二疏水性表面17”之間的間隙6中以限定所述第一疏水性表面17’和剛性蓋板12的所述第二疏水性表面17”之間的特定距離的間隔件5。
[0176]優選地，該一次性盒2包括附接到剛性蓋板12的下表面48’的導電材料15。根據如圖所示的優選變型實施例，導電材料15被配置成為剛性蓋板12的下表面48’提供第二疏水性表面17”。然而，備選地，包括第二疏水性表面17”的頂層4可直接附接到剛性蓋板12的下表面48’，或剛性蓋板12的下表面48’可被處理成疏水性的，并且因此，剛性蓋板12自身提供第二疏水性表面17” (均未不出)。
[0177]圖14示出一個一次性盒2在到達其容納站8之前的剖視圖，一次性盒2根據第十一實施例被配置，并且配置成利用夾具或不利用夾具在盒容納站8處保持到位。
[0178]所描繪的一次性盒2包括最少數量的元件，以便減少一次性盒2的生產成本。
[0179]根據該第十一實施例的一次性盒2被配置用于插入本文所公開的數字微流體系統I的盒容納站8中。該一次性盒2包括:
[0180](a)平面剛性蓋板12，其包括下表面48’、位于加載部位41處的至少一個通孔19和至少可透過離子的第二疏水性表面17”；
[0181](b)具有第一疏水性表面17’的底層3，第一疏水性表面17’為液體不可透的并且被配置為工作膜，用于在一次性盒2的底層3被放置在所述電極陣列9上時利用數字微流體系統I的電極陣列9在其上操縱試樣液滴23 ;以及
[0182](c)間隙6,其位于底層3的第一疏水性表面17’和剛性蓋板12的第二疏水性表面17”之間。
[0183]根據該第十一實施例的一次性盒2的特征在于:底層3被配置為柔性膜，其沿柔性底層3的周圍40密封地附接到剛性蓋板12的下表面48’，柔性底層3被配置成由數字微流體系統I的抽空空間46中的欠壓吸引和散布在數字微流體系統I的盒容納站8的最上表面52上，一次性盒2因此沒有位于柔性底層3和剛性蓋板12的第二疏水性表面17”之間的間隙6中以限定所述第一疏水性表面17’和剛性蓋板12的所述第二疏水性表面17”之間的特定距離的間隔件5。該一次性盒2的特征還在于，剛性蓋板12的該至少一個通孔19被配置為加載部位41，用于將處理液體、試劑或試樣轉移到間隙6中。
[0184]優選地，蓋板12的下表面48’被配置為第二疏水性表面17”。備選地，可能優選的是，盒2包括頂層4，其提供第二疏水性表面17”并且附接到一次性盒2的剛性蓋板12的下表面48’。作為第二備選方案可能優選的是，盒2包括附接到剛性蓋板12的下表面48’的導電材料15，導電材料15被配置成為剛性蓋板12的下表面48’提供第二疏水性表面17”。
[0185]在圖13和14中示出的數字微流體系統I具有與圖1-12中所示的數字微流體系統I類似的構造。然而，在圖9-12中描繪的特定實施例均包括多個吸入孔35，其位于基座單元7的盒容納站8處，并且僅穿透電極陣列9和承載電極陣列9的底部基板11。圖9-12的那些實施例包括多個真空管線34，其直接通往這些吸入孔35并且將這些吸入孔35連結到真空源33。為了實際上均勻地分布抽空空間46內的欠壓，在如圖9-12所示的那些實施例中，吸入孔35需要實際上均勻地分布在電極陣列9和盒容納站8的區域上。
[0186]如圖9-14中所示的數字微流體系統I適合在底層3的第一疏水性表面17’和至少一個一次性盒2的第二疏水性表面17”之間的間隙6內操縱試樣液滴，如圖9-14所示。
[0187]然而，圖13和14中所示的數字微流體系統I包括穿透底部基板11而不是電極陣列9的多個吸入孔35。這些吸入孔35優選地圍繞電極陣列9的區域分布在盒容納站8中。為了在抽空空間46內實際上均勻地分布欠壓，吸入孔35被配置成連通到吸入通道51內，該吸入通道51布置在數字微流體系統I的盒容納站8的最上表面52中。在圖13和14所示實施例中，盒容納站8的最上表面52由介電層24提供，介電層24附接到電極陣列9和底部基板11的上表面。因此，吸入通道51被配置為在介電層24的表面中埋頭的凹槽。這些吸入通道51或凹槽的圖案可包括分支或未分支的直線、分支或未分支的折線、以及它們的任何組合。如圖所示，吸入通道51或凹槽到達電極陣列11的一部分上和/或底部基板11的一部分上。不同于如圖13和14所示直的吸入孔35，吸入孔35可在最適合的任何隨意方向上穿透底部基板11，例如，吸入孔35可被配置為成傾斜角度或以臺階方式穿透底部基板11。尤其是在底部基板11被配置成包括夾在彼此的頂部上的兩個單獨的板(未示出)的情況中，吸入孔35的臺階式和/或分支構型可以是優選的，以便降低介電層24的表面中的吸入通道51或凹槽的復雜性。
[0188]在任何情況下，優選的是將吸入通道51或凹槽布置成使得在抽空空間46中可建立均勻的欠壓。一旦一次性盒2位于盒容納站8處，墊片36就在盒容納站8中密封抽空空間46，該抽空空間46由一次性盒2的柔性底層3、盒容納站8的最上表面52和墊片36限定。
[0189]吸入孔35可由適當數量的真空管線34(參見圖9_12)直接連結到數字微流體系統I的真空源33。備選地，吸入孔35可被配置成連通到真空空間50內，該真空空間50被布置在至少一個盒容納站8處和電極陣列9和/或底部基板11下方。優選地，真空空間50由至少一個真空管線34(參見圖13和14)連接到數字微流體系統I的真空源33。
[0190]如在此前的所有其它實施例中所示，柔性底層3優選地被配置為疏水性材料的單層或單一層。根據第一優選的備選方案變型，柔性底層3被配置為非導電材料的單層或單一層，柔性底層3的上表面被處理為疏水性表面17。根據第二優選的備選方案變型,柔性底層3被配置為包括下層和疏水性上層的層合物，下層為導電的或非導電的。
[0191]在另一個備選實施例中，一次性盒2還包括附接到下表面且沿柔性底層3的周圍40的墊片36。因此，當一次性盒2被置于數字微流體系統I的電極陣列9上時，如果所述數字微流體系統I配有在電極陣列9中的吸入孔35，并且如果柔性底層3通過所述吸入孔35吸住，墊片36限定所述第一疏水性表面17’和所述第二疏水性表面17”之間的特定距離。
[0192]在圖12中，墊片36附接到支撐電極陣列9的單獨的電極10的底部基板11。這里，介電層24附接到電極陣列9的表面，保護單獨的電極不受氧化、機械沖擊和諸如污染的其它影響。介電層24也覆蓋墊片36，其被配置為圍繞一次性盒2的容納站8延伸的閉環。介電層24還覆蓋插入導向器25的至少一部分并且到達一次性盒2的一部分上方(參見左側)或超出一次性盒2的整個高度(參見右側)。
[0193]根據迄今所描述的本發明的一次性盒2的第七、第八和第九實施例，還提出一種備選的數字微流體系統，其被配置成將這些創新性的一次性盒2中的至少一個接收在其位于基座單元7的電極陣列9上的盒容納站8中。用于在至少一個這樣的一次性盒2的柔性底層3和頂層4之間的間隙6內操縱試樣液滴的這樣的數字微流體系統I優選地包括:
[0194](a)基座單元7，其具有配置用于接收一次性盒2的至少一個盒容納站8 ；
[0195](b)電極陣列9，其位于基座單元7的所述盒容納站8處，該電極陣列9由底部基板11支撐，并且基本上在第一平面中延伸且包括多個單獨的電極10 ;以及
[0196](c)中央控制單元14，其用于控制所述電極陣列9的單獨的電極10的選擇，并且用于為這些電極10提供用于通過電潤濕操縱所述盒2的間隙6內的液滴的各個電壓脈沖。
[0197]本發明的數字微流體系統I還包括:
[0198](d)多個吸入孔35，其穿透電極陣列9并且分布在基座單元7的盒容納站8上；
[0199](e)真空源33，其用于在抽空空間46中建立欠壓；以及
[0200](f)多個真空管線34，其將吸入孔35連結到真空源33。
[0201]本發明的數字微流體系統I的特征在于:墊片36在圍繞盒容納站8的周圍45定位時在盒容納站8中密封抽空空間46，抽空空間46由一次性盒2的柔性底層3、數字微流體系統I的電極陣列9和底部基板11、以及墊片36限定。
[0202]本發明的數字微流體系統I的特征還在于，抽空空間46中的欠壓造成置于盒容納站8上的一次性盒2的柔性底層3被吸引和鋪展在數字微流體系統I的電極陣列9和底部基板11上。應明確指出的是，由一次性盒2的該鋪展的柔性底層3限定的間隙6在不使用位于一次性盒2的柔性底層3和頂層4之間的間隔件5的情況下實現。
[0203]根據本發明的一次性盒2的第七和第八實施例的另一個變型，一次性盒2不包括墊片36。相反，墊片36永久性地固定到數字微流體系統I的基座單元7的底部基板11，或者墊片36固定到永久性地覆蓋電極陣列9和底部基板11的介電層24。當然，在這種情況下，介電層24具有在基座單元7的吸入孔35的部位處的孔，以便能夠在抽空空間46中形成欠壓，這造成置于盒容納站8上的一次性盒2的柔性底層3被吸引和鋪展在數字微流體系統I的電極陣列9和底部基板11上。
[0204]根據本發明的一次性盒2的第七和第八實施例的另一個變型，墊片36永久性地附接到下表面且沿著將置于基座單元7的盒容納站8上的一次性盒2的柔性底層3的周圍40。
[0205]本發明的數字微流體系統I優選地配有基座單元7，其包括配置為框架的插入導向器25，該框架尺寸設計成在其中容納一次性盒2。尤其優選的是，基座單元7包括夾具37，其被配置成將該一次性盒2固定在基座單元7的盒容納站8上的所需位置處。如結合第九實施例展示的(參見圖12)，不存在對使用這樣的夾具37的絕對需求。這里，各層均被良好密封，并且在底部表面上的抽空空間46中的真空將一次性盒2安全地保持到位并保持在數字微流體系統I的盒容納站8內。
[0206]還優選的是，基座單元7包括致動元件38，其被配置用于致動柱塞42，柱塞42在每種情況下被配置成能在置于盒容納站8上的一次性盒2的隔室21內移動。因此，柱塞42在每種情況下被配置用于將相應的隔室21的內容物壓入位于基座單元7的盒容納站8上的一次性盒2的間隙6內。優選地，致動元件38被配置成馬達驅動的且由數字微流體系統I的中央控制單元14控制。插入導向器25優選地由鋁、由另一種輕金屬或輕合金或由不銹鋼制造。以下材料和尺寸對于制造本發明的一次性盒2是尤其優選的:
[0207]表I
[0208]
部件__編號材料__尺寸和形狀_
底層3氟化乙丙烯(FEP)， 箱:8-50μιη
__ 環烯烴聚合物I_
[0209]___(COP)__
頂層__4__銷箱__箱:20-100μηι_
間隙6----高度:0.2-2.0mrn;


優選0.5mm
電極10Al; Cu: Au； Pt電鍍層:1.5 X 1.5mm
蓋板12Mylar6'；涪、板:0.15-L8mm;
___丙烯酸類樹月旨__優選1.5 mm_
導電材料15Au、Pt、T1、PP、 層:20-100μηι；
___PA__優選 50μιη_
第一疏水性 17，COP、FEP箔:8-50μιη
表面____
第二疏水性 17”Teflon*旋涂:5-500nm；優選表面____20nm_
液滴__23__二__體積:0.1-5μ1_
介電層24氟化乙丙烯(FEP) 箔或澆鑄:
____20-】00μιη_
插入導向器 25Al ； Al Mg ；鋼； 框架:5-3Omm
___PTFE__
墊片36合成或天然橡膠框架:0.2-2.0mm;優



選 0.5min
密封件，第一 39天然橡膠O形環:5-10mm;
類柔順密封件或Neoprene*1優選7mm
密封件，第二 39’Viton?O 形環:3-8mm;
類剛性密封件___優選4mm_
毛細管孔41” ----?徑:0.1-0.5mm
吸移孑L__41”， 一—__UH1 0-3-3.0mm
彈性層__44__合成或天然橡膠__0.5-2.0mm
主體47聚丙烯(PP)65 X 85mm； 6-25mm
[0210]本發明的一次性盒2和本發明的數字微流體系統I使得用于操縱粘附到疏水性表面17的試樣液滴23的備選方法能夠進行。該方法包括以下步驟:
[0211](a)提供具有底層3的第一疏水性表面17’、頂層4的第二疏水性表面17”以及在第一疏水性表面17’和第二疏水性表面17”之間的間隙6的一次性盒2，一次性盒2還包括具有至少一個隔室21的主體47，以在其中保持處理液體、試劑或試樣，所述隔室21包括用于將其內容物中的至少一些遞送到間隙6的通孔19 ；
[0212](b)提供具有電極陣列9的數字微流體系統1，該電極陣列9基本上在第一平面中延伸并且包括多個單獨的電極10，所述多個單獨的電極10由底部基板11支撐并且連接到數字微流體系統I的中央控制單元14，該中央控制單元14用于控制所述電極陣列9的單獨的電極10的選擇并且用于為這些電極10提供用于通過電潤濕操縱所述第一疏水性表面17’上的所述液滴23的各個電壓脈沖；以及
[0213](c)限定間隙6，使得頂層4的疏水性表面17”基本上平行于底層3的所述第一疏水性表面17’且與之相隔一距離延伸。
[0214]該方法的特征在于，它包括以下步驟:
[0215](d)提供作為柔性膜的底層3，其沿柔性底層3的周圍40密封地附接到頂層4，一次性盒2因此沒有位于柔性底層3和頂層4之間以限定所述第一疏水性表面17’和所述第二疏水性表面17”之間的特定距離的間隔件5 ；
[0216](e)將一次性盒2放置在數字微流體系統I的基座單元7的盒容納站8上，頂層4被配置成在至少一個隔室21的下端和間隙6之間提供密封件，并且頂層4包括用于將處理液體、試劑或試樣轉移到間隙6的加載部位41 ；
[0217](f)由圍繞盒容納站8的周圍45定位的墊片36在盒容納站8中密封抽空空間46，抽空空間46由柔性底層3、電極陣列9、底部基板11和墊片36限定；以及
[0218](g)在抽空空間46中形成欠壓，該欠壓造成放置在盒容納站8上的一次性盒2的柔性底層3被吸引和鋪展在電極上。
[0219]當應用該方法時，優選地抽空空間46中的欠壓由真空源33形成，真空源33由數字微流體系統I的中央控制單元14控制，并且由多個真空管線34連結到吸入孔35，吸入孔35穿透電極陣列9且分布在基座單元7的盒容納站8上。還優選的是，包含在一次性盒2的隔室21中的柱塞42手動地或由致動元件38移動，并且相應的隔室21的內容物被壓靠到頂層4的相應的加載部位41。還優選的是，利用柱塞42的穿刺銷27，頂層4在隔室21的相應的穿刺部位41’處被刺穿，并且隔室21的內容物中的一些被擠壓通過沖入頂層4的該穿刺部位41’的孔并進入間隙6中。備選地或附加地，還優選的是，隔室21的內容物中的一些被用柱塞42擠壓通過頂層4的相應的毛細管孔41”并進入間隙6中，毛細管孔41”被尺寸設計成呈現出毛細作用力，該力在柱塞42未施加壓力時防止含水液體流過。
[0220]在附圖15至17中，在局部剖視圖中示出根據第十二實施例的一次性盒的尤其優選的實施例。在每種情況下，一次性盒2位于數字微流體系統I的容納站8處。一次性盒2在每種情況下包括:
[0221](a)具有第一疏水性表面17’的底層3，第一疏水性表面17’為液體不可透的并且被配置為工作膜，用于在一次性盒2的底層3被放置在所述電極陣列9上時利用數字微流體系統I的電極陣列9在其上操縱試樣液滴23 ；
[0222](b)剛性蓋板12，其具有第二疏水性下表面17”、上表面58和至少一個通孔19 ;以及
[0223](c)間隙6,其位于底層3的第一疏水性表面17’和剛性蓋板12的第二疏水性表面17”之間。
[0224]底層3在每種情況下被配置為密封地附接到剛性蓋板12的第二疏水性下表面17”的柔性膜。因此，一次性盒沒有位于柔性底層3和剛性蓋板12之間以限定第一疏水性表面17’和第二疏水性表面17”之間的特定距離的間隔件。優選地，柔性底層3圍繞其周圍40密封地附接到剛性蓋板12的下表面17’。優選地，當操縱底層3上的小滴23時，間隙6至少部分地填充有油53。
[0225]優選地，剛性蓋板12的上表面58至少部分地覆蓋有剝離式保護膜54或也充當保護膜的可刺穿膜31，該膜防止來自外部的對通孔19的污染并且防止一次性盒2的間隙6的內容物對周圍的污染。
[0226]用于操縱在圖15至17中描繪的底層3的第一疏水性表面17’和一次性盒的剛性蓋板12的第二疏水性表面17”之間的間隙6內的試樣液滴23的數字微流體系統I包括:
[0227](a)基座單元7，其具有配置用于接收一次性盒2的至少一個盒容納站8 ；
[0228](b)電極陣列9，其位于基座單元7的所述至少一個盒容納站8處，電極陣列9由底部基板11支撐，并且基本上在第一平面中延伸且包括多個單獨的電極10 ；
[0229](c)中央控制單元14，其用于控制所述電極陣列9的單獨的電極10的選擇，并且用于為這些電極10提供用于通過電潤濕操縱所述盒2的間隙6內的液滴23的各個電壓脈沖；
[0230](d)在電極陣列9中的多個吸入孔35，吸入孔35開口通向到底部基板11的真空空間50內；
[0231](e)真空源33，其用于在抽空空間46中建立欠壓；以及
[0232](f)多個真空管線34 ( S卩，一個或多個真空管線34)，其將真空空間50連結到真空源33。
[0233]圖15至17中描繪的數字微流體系統I包括剛性間隔件5，用于限定獨立于螺紋連接或夾緊水平的在所述第一疏水性表面17’和所述第二疏水性表面17”之間的特定距離，從而將盒壓在剛性間隔件5上。圖15至17中描繪的數字微流體系統I還包括插入導向器25，其被配置為框架，以用于使一次性盒2在所述盒容納站8處居中，用于將一次性盒2壓下到剛性間隔件5，并且用于通過框架的第一密封件39和第二密封件39’密封抽空空間46。相對于插入的盒2，框架25圍繞盒容納站8的周圍45留下小縫隙。數字微流體系統I還包括抽空空間46，其由一次性盒2的柔性底層3、盒容納站8的最上表面52、以及具有密封件39、39’的框架25限定。如此前在數字微流體系統I的其它實施例中所示，抽空空間46中的欠壓造成置于盒容納站8處的柔性底層3被吸引和鋪展在數字微流體系統I的盒容納站8的最上表面52上。
[0234]優選地，在如圖15至17所示的實施例中，電極陣列或PCB9不像圖11和12中那樣由介電層24覆蓋，但與圖2-6、圖8-10和圖13-14的實施例不同。因此，PCB9的電極10為裸金屬，并且因此，一次性盒的柔性底層3或工作膜在頂部上包括具有疏水性表面17’的介電層或介電層和疏水層的層合物。備選地，柔性底層3被配置為非導電材料的單層或單一層，柔性底層3的上表面17’被處理為疏水性的。
[0235]優選地，電極陣列9中的吸入孔35中的至少一些被配置為導電性通孔，其穿透PCB9,以用于接觸單獨的電極10中的至少一些到中央控制單元14。PCB9中的這些導電性通孔或真空通路可通過電鍍或用管或鉚釘加襯而變成導電的。
[0236]優選地，為了有效地密封抽空空間46，密封件39、39’具有兩種不同的類型，包括即不同的材料和/或橫截面。多個第一類型的密封件39 (在圖15至17中繪得較大)具有大幅變形的非常柔順的材料，因此，密封件承載部分(例如，框架25和底部結構11)被牢固地壓靠到相應的配對部分(即，PCB9的頂側和底側)。該柔順密封件39的優選材料為天然橡膠或諸如Neoprene?的杜邦彈性體的O形環。備選地(未示出)，第一類型的密封件39可被配置為唇形密封件。
[0237]優選地，第二類型的密封件39’具有較不柔順且足夠剛性的材料，以經受僅最小的壓縮并因此結合有效地密封抽空空間46和將一次性盒2牢固地壓靠到剛性間隔件5的任務。該剛性密封件的優選材料39’是例如諸如Viton?的杜邦Performance Elastomer的O形環。
[0238]在圖15中，一次性盒2通過框架25在盒容納站8中居中并且利用配置為壓板的閉合裝置30壓在PCB9的剛性間隔件5上。附圖標記57表示底部結構11、PCB9、框架25和壓板30中的螺釘孔。在壓板30和框架25之間定位有另一個第一類型的柔順密封件39，以用于安全地密封抽空空間46。如果需要，剛性蓋板12中的至少一個通孔19可用作例如加載部位41。數字微流體系統I可配有光學檢測裝置55，并且PCB9可附加地由支撐柱56支撐，從而允許光學分析一次性盒2的間隙6內部的試樣。
[0239]在圖16中，一次性盒2在盒容納站8中居中并且由框架型材壓在PCB9的剛性間隔件5上，該框架型材與插入導向器25和閉合裝置30同時作用。這里，框架型材被螺接到PCB9和數字微流體系統I的底部結構11。附圖標記57表示底部結構11、PCB9和框架型材25,30中的螺釘孔。備選地(未示出)，框架型材可被夾具37(與圖17相同)下壓到PCB9和數字微流體系統I的底部結構11。如果需要，剛性蓋板12中的至少一個通孔19可用作吸移孔41”’，以用于利用穿刺移液管端20或利用一次性的移液管端26將試樣填充進間隙6內或用于將試樣從間隙6抽出，從而允許在一次性盒2的間隙6的外部和在單獨的分析系統中分析試樣。
[0240]在圖17中，一次性盒2通過帶螺釘的框架25在盒容納站8中居中并且利用配置為壓板的閉合裝置30壓在PCB9的剛性間隔件5上。附圖標記57表示底部結構11、PCB9和框架25中的螺釘孔。在壓板30和框架25之間定位有另一個第一類型的柔順密封件39，以用于安全地密封抽空空間46。壓板30可由夾具37下壓到框架25和插入的盒2。如果需要，剛性蓋板12中的至少一個通孔19可用作試樣的加載部位41。數字微流體系統I可配有光學檢測裝置55，并且PCB9可附加地由支撐柱56支撐，從而允許光學分析一次性盒2的間隙6內部的試樣。
[0241]在每種情況下優選的是，在通過電潤濕操縱在所述第一疏水性表面17’上的液滴23和/或分析這些液滴23中的一些中的試樣之后，一次性盒2被從數字微流體系統I的基座單元7的盒容納站8取走并丟棄。
[0242]對于技術人員看起來合理的本文所公開的盒2的不同實施例的特征的任何組合都在本發明的精神和范圍內。
[0243]即使它們未在每種情況下被特別地描述，附圖標記也指數字微流體系統I的類似元件和特別地本發明的一次性盒2的類似元件。
[0244]附圖標記:
[0245]I數字微流體系統
[0246]2一次性盒
[0247]3柔性底層
[0248]4頂層
[0249]5間隔件、剛性間隔件
[0250]6間隙、3和4之間的間隙
[0251]7基座單元
[0252]8盒容納站
[0253]9電極陣列、PCB
[0254]10單獨的電極
[0255]11底部基板
[0256]12蓋板；剛性蓋板
[0257]13頂部基板
[0258]14中央控制單元
[0259]15導電材料
[0260]16鉸鏈
[0261]17疏水性表面
[0262]17’第一疏水性表面
[0263]17”第二疏水性表面
[0264]18穿刺設施
[0265]19通孔
[0266]20穿刺移液管端
[0267]21隔室
[0268]22附加的穿刺設施
[0269]23液滴
[0270]24介電層
[0271]25插入導向器、框架
[0272]26一次性移液管端
[0273]27穿刺銷
[0274]28銷板
[0275]29移置部分
[0276]30閉合裝置、壓板
[0277]31可刺穿膜
[0278]32隔離條
[0279]33真空源
[0280]34真空管線
[0281]35吸入孔
[0282]36墊片
[0283]37夾具
[0284]38致動元件
[0285]39密封件、第一類柔順密封件
[0286]39’密封件、第二類剛性密封件
[0287]403的周圍
[0288]41加載部位
[0289]41’穿刺部位
[0290]41”毛細管孔
[0291]41”，吸移孔
[0292]42柱塞
[0293]43中心開口
[0294]44彈性層
[0295]458的周圍
[0296]46抽空空間
[0297]47主體
[0298]4847的下表面
[0299]48’12的下表面
[0300]4947的上表面
[0301]50真空空間
[0302]51吸入通道
[0303]528的最上表面
[0304]53油
[0305]54剝離式保護膜
[0306]55光學檢測裝置
[0307]56支撐柱
[0308]57螺釘孔
[0309]5812的上表面
【權利要求】
1.一種用于在底層(3)的第一疏水性表面(17’ )和至少一個一次性盒(2)的第二疏水性表面(17”)之間的間隙￠)內操縱試樣液滴的數字微流體系統(I)，所述數字微流體系統⑴包括: (a)基座單元(7)，其具有配置用于接收一個一次性盒(2)的至少一個盒容納站(8)； (b)電極陣列(9)，其位于所述基座單元(7)的所述至少一個盒容納站⑶處，所述電極陣列(9)由底部基板(11)支撐，并且基本上在第一平面中延伸且包括多個單獨的電極(10);以及 (c)中央控制單元(14)，其用于控制所述電極陣列(9)的單獨的電極(10)的選擇，并且用于為這些電極(10)提供用于通過電潤濕操縱所述盒(2)的所述間隙(6)內的液滴(23)的各個電壓脈沖， 其中，所述數字微流體系統(I)還包括: (d)多個吸入孔(35)，其穿透所述電極陣列(9)和/或所述底部基板(11)并且位于所述基座單元(7)的所述至少一個盒容納站(8)處； (e)真空源(33)，其用于在抽空空間(46)和真空空間(50)中的至少一個中建立欠壓；以及 (f)多個真空管線(34)，其將所述吸入孔(35)和/或真空空間(50)連結到所述真空源(33)； 其中，當一次性盒(2)位于所述至少一個盒容納站(8)處時，墊片(36)或多個密封件(39,39’ )在所述盒容納站(8)中密封所述抽空空間(46)，所述抽空空間(46)由一次性盒(2)的柔性底層(3)、所述盒容納站(8)的最上表面(52)、以及由插入導向器和閉合裝置(25，30)支撐的所述墊片(36)或所述密封件(39，39’ )限定； 并且其中，所述抽空空間(46)中的所述欠壓造成置于所述盒容納站(8)處的所述一次性盒(2)的所述柔性底層(3)被吸引并鋪展在所述數字微流體系統(I)的所述盒容納站(8)的所述最上表面(52)上。
2.根據權利要求1所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述墊片(36)被尺寸設計成限定在所述底層(3)的所述第一疏水性表面(17’)和一次性盒(2)的所述第二疏水性表面(17”)之間的所述間隙(6)的高度。
3.根據權利要求1所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述數字微流體系統(I)的所述電極陣列(9)包括剛性間隔件(5)，所述剛性間隔件(5)被尺寸設計成限定在所述底層(3)的所述第一疏水性表面(17’ )和一次性盒(2)的所述第二疏水性表面(17”)之間的所述間隙(6)的高度。
4.根據權利要求1至3中的一項所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述吸入孔(35)被配置成開口通到吸入通道(51)內，所述吸入通道(51)被布置在所述數字微流體系統(I)的所述盒容納站(8)的所述最上表面(52)中。
5.根據權利要求1至3中的一項所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述吸入孔(35)被配置成開口通到真空空間(50)中，所述真空空間(50)被布置在所述盒容納站(8)處且在所述底部基板(11)中所述電極陣列(9)下方，所述真空空間(50)由所述真空管線(34)中的至少一個連接到所述數字微流體系統(I)的所述真空源(33)。
6.根據前述權利要求中的一項所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述盒容納站(8)的所述最上表面(52)包括覆蓋所述電極陣列(9)的介電層(24)，所述介電層(24)具有在所述基座單元(7)的所述吸入孔(35)的所述站處的孔。
7.根據權利要求1或2所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述墊片(36)永久性地固定到所述數字微流體系統(I)的所述基座單元(7)的盒容納站(8)的所述電極陣列(9)。
8.根據權利要求6所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述墊片(36)固定到永久性地覆蓋所述數字微流體系統⑴的盒容納站⑶的所述電極陣列(9)的所述介電層(24)。
9.根據權利要求6所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述墊片(36)永久性地固定到支撐所述電極陣列(9)的所述底部基板(11);所述介電層(24)永久性地覆蓋所述底部基板(11)、所述電極陣列(9)和所述墊片(36)。
10.根據前述權利要求中的一項所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述基座單元(7)包括配置為框架的插入導向器(25)，所述框架被尺寸設計成在其中容納一次性盒⑵。
11.根據權利要求3至10中的一項所述的數字微流體系統(1)，其特征在于，所述基座單元(7)包括閉合裝置(30)，所述閉合裝置(30)被配置為用于將一次性盒(2)壓到所述數字微流體系統⑴的所述電極陣列(9)的所述剛性間隔件(5)的壓板。
12.根據前述權利要求中的一項所述的數字微流體系統(I)，其特征在于，所述基座單元(7)包括夾具(37)，所述夾具(37)被配置成將一次性盒(2)固定在所述基座單元(7)的盒容納站(8)的所需位置處。
13.—種配置用于插入根據權利要求1所述的數字微流體系統(I)的盒容納站(8)中的一次性盒(2)，所述一次性盒(2)包括: (a)具有至少一個隔室(21)的主體(47)，所述至少一個隔室(21)被配置成在其中保持處理液體、試劑或試樣，所述隔室(21)中的至少一個包括用于遞送其內容物中的至少一些的通孔(19)； (b)具有第一疏水性表面(17’)的底層(3)，所述第一疏水性表面(17’ )為液體不可透的并且被配置為工作膜，用于在所述一次性盒(2)的所述底層(3)被放置在所述電極陣列(9)上時利用所述數字微流體系統(I)的電極陣列(9)在其上操縱試樣液滴(23)； (c)具有第二疏水性表面(17”)的頂層(4)，所述第二疏水性表面(17”)附接到所述一次性盒(2)的所述主體(47)的下表面(48)并且至少可透過離子；以及 (d)間隙￠)，其位于所述底層(3)的所述第一疏水性表面(17’)和所述頂層(4)的所述第二疏水性表面(17”)之間， 其中，所述底層(3)被配置為柔性膜，所述柔性膜沿所述柔性底層(3)的周圍(40)密封地附接到所述頂層(4)或所述主體(47)，所述柔性底層(3)被配置為由所述數字微流體系統(I)的所述抽空空間(46)中的所述欠壓吸引和鋪展在所述數字微流體系統(I)的盒容納站⑶的所述最上表面(52)上，所述一次性盒(2)因此沒有位于所述柔性底層(3)和所述頂層(4)之間的所述間隙(6)中以限定所述第一疏水性表面(17’)和所述第二疏水性表面(17”)之間的特定距離的間隔件(5)。
14.根據權利要求13所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述頂層(4)被配置成在至少一個隔室(21)的下端和所述間隙(6)之間提供密封件，所述頂層(4)包括加載部位(41)，用于將處理液體、試劑或試樣轉移到所述間隙(6)。
15.根據權利要求14所述的一次性盒(2)，其特征在于，其包括至少一個柱塞(42)，所述至少一個柱塞(42)在每種情況下被配置成能手動地或通過致動元件(38)在隔室(21)內移動，以對著所述頂層(4)的相應的加載部位(41)擠壓相應的所述隔室(21)的所述內容物。
16.根據權利要求14所述的一次性盒(2)，其特征在于，彈性層(44)密封地施加到所述一次性盒(2)的所述主體(47)的上表面(49)，所述彈性層(44)被配置成緊貼所述上表面(49)密封所述隔室(21)中的至少一個。
17.根據權利要求14所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述一次性盒(2)還包括附接到所述一次性盒⑵的所述主體(47)的所述下表面(48)的平面剛性蓋板(12)，所述頂層(4)附接到所述剛性蓋板(12)，所述剛性蓋板(12)包括位于所述頂層(4)的加載部位(41)處的通孔(19)。
18.根據權利要求14所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述一次性盒(2)被配置為具有基本上平坦的下表面(48)的板狀結構，在每種情況下，所述隔室(21)利用在穿刺部位(41’ )或毛細管孔(41”)處的通孔(19)通往所述下表面(48)。
19.一種配置用于插入根據權利要求1所述的數字微流體系統(I)的盒容納站(8)中的一次性盒(2)，所述一次性盒(2)包括: (a)主體(47)，其具有下表面(48)、上表面(49)和至少一個通孔(19)； (b)具有第一疏水性表面(17’)的底層(3)，所述第一疏水性表面(17’ )為液體不可透的并且被配置為工作膜，用于在所述一次性盒(2)的所述底層(3)被放置在所述電極陣列(9)上時利用所述數字微流體系統(I)的電極陣列(9)在其上操縱試樣液滴(23)； (c)附接到所述主體(47)的所述下表面(48)的導電材料(15)，所述導電材料(15)被配置成為所述主體(47)的所述下表面(48)提供第二疏水性表面(17”)；以及 (d)間隙￠)，其位于所述底層(3)的所述第一疏水性表面(17’)和所述導電材料(15)的所述第二疏水性表面(17”)之間， 其中，所述底層(3)被配置為柔性膜，所述柔性膜沿所述柔性底層(3)的周圍(40)密封地附接到所述主體(47)的所述下表面(48)，所述柔性底層(3)被配置成由所述數字微流體系統(I)的所述抽空空間(46)中的所述欠壓吸引和鋪展在所述數字微流體系統(I)的盒容納站(8)的所述最上表面(52)上，所述一次性盒(2)因此沒有位于所述柔性底層(3)和所述主體(47)之間的所述間隙￠)中以限定所述第一疏水性表面(17’ )和所述第二疏水性表面(17”)之間的特定距離的間隔件(5)。
20.一種配置用于插入根據權利要求1所述的數字微流體系統(I)的盒容納站(8)中的一次性盒(2)，所述一次性盒(2)包括: (a)平面剛性蓋板(12)，其包括下表面(48’)、位于加載部位(41)處的至少一個通孔(19)和第二疏水性表面(17”)； (b)具有第一疏水性表面(17’)的底層(3)，所述第一疏水性表面(17’ )為液體不可透的并且被配置為工作膜，用于在所述一次性盒(2)的所述底層(3)被放置在所述電極陣列(9)上時利用所述數字微流體系統⑴的電極陣列(9)在其上操縱試樣液滴(23);以及 (C)間隙￠)，其位于所述底層(3)的所述第一疏水性表面(17’)和所述剛性蓋板(12)的所述第二疏水性表面(17”)之間， 其中，所述底層(3)被配置為柔性膜，所述柔性膜沿所述柔性底層(3)的周圍(40)密封地附接到所述剛性蓋板(12)的所述下表面(48’)，所述柔性底層(3)被配置成由所述數字微流體系統(I)的所述抽空空間(46)中的所述欠壓吸引和鋪展在所述數字微流體系統(I)的盒容納站(8)的所述最上表面(52)上，所述一次性盒(2)因此沒有位于所述柔性底層(3)和所述剛性蓋板(12)的所述第二疏水性表面(17”)之間的所述間隙￠)中以限定所述第一疏水性表面(17’)和所述剛性蓋板(12)的所述第二疏水性表面(17”)之間的特定距離的間隔件(5)。
21.根據權利要求19或20所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述主體(47)的或所述剛性蓋板(12)的所述至少一個通孔(19)被配置為用于將處理液體、試劑或試樣轉移到所述間隙(6)中的加載部位(41)。
22.根據權利要求19或20所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述盒(2)包括頂層(4)，所述頂層⑷提供所述第二疏水性表面(17”)并且附接到所述一次性盒(2)的所述剛性蓋板(12)的所述下表面(48’)。
23.根據權利要求19所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述盒(2)包括附接到所述剛性蓋板(12)的所述下表面(48’)的導電材料(15)，所述導電材料(15)被配置成為所述剛性蓋板(12)的所述下表面(48’ )提供所述第二疏水性表面(17”)。
24.根據權利要求13、19或20中的一項所述的一次性盒(2)，其特征在于，還包括沿所述柔性底層(3)的周圍(40)附接到所述主體(47)的所述下表面(48)或所述剛性蓋板(12)的所述下表面(48’)的墊片(36)，當被放置在所述數字微流體系統(I)的盒容納站(8)的電極陣列(9)上時，如果所述數字微流體系統(I)在電極陣列(9)中配有所述吸入孔(35)，并且如果所述柔性底層(3)通過所述吸入孔(35)吸引，則所述墊片(36)限定所述第一疏水性表面(17’ )和所述第二疏水性表面(17”)之間的特定距離。
25.根據權利要求13、19或20中的一項所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述加載部位(41)選自穿刺部位(41’)、毛細管孔(41”)和吸移孔(41”’)。
26.根據權利要求19或20所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述蓋板(12)的所述下表面(48’ )被配置為至少可透過離子的所述第二疏水性表面(17”)。
27.根據權利要求13、19或20中的一項所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述柔性底層(3)被配置為單層疏水材料。
28.根據權利要求13、19或20中的一項所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述柔性底層(3)被配置為單層非導電材料，所述柔性底層(3)的上表面被處理為疏水性表面(17)。
29.根據權利要求13、19或20中的一項所述的一次性盒(2)，其特征在于，所述柔性底層(3)被配置為包括下層和疏水性上層的層合物，所述下層為非導電的。
30.一種用于操縱粘附到工作膜的疏水性表面(17)的試樣液滴(23)的方法，所述方法包括以下步驟: (a)提供具有底層(3)的第一疏水性表面(17’)、第二疏水性表面(17”)和在所述第一和第二疏水性表面(17’，17”)之間的間隙￠)的一次性盒(2)，所述一次性盒(2)還包括主體(47)和/或平面剛性蓋板(12)、以及用于將處理液體、試劑或試樣遞送到所述間隙(6)的至少一個通孔(19)； (b)提供具有至少一個電極陣列(9)的數字微流體系統(I)，所述至少一個電極陣列(9)基本上在第一平面中延伸并且包括多個單獨的電極(10)，所述多個單獨的電極(10)由底部基板(11)支撐并且連接到所述數字微流體系統(I)的中央控制單元(14)，所述中央控制單元(14)用于控制所述電極陣列(9)的單獨的電極(10)的選擇，并且用于為這些電極(10)提供用于通過電潤濕操縱所述第一疏水性表面(17’)上的所述液滴(23)的各個電壓脈沖；以及 (c)限定所述間隙(6)，使得所述疏水性表面(17”)基本上平行于所述底層(3)的所述第一疏水性表面(17’ )且與其相隔一距離延伸， 其中，所述方法包括以下步驟: (d)提供作為柔性膜的所述底層(3)，所述柔性膜沿所述柔性底層(3)的周圍(40)密封地附接到所述主體(47)或所述一次性盒(2)的所述平面剛性蓋板(12)，所述一次性盒(2)因此沒有位于所述間隙￠)中以限定所述第一疏水性表面(17’)和所述第二疏水性表面(17”)之間的特定距離的間隔件(5)； (e)將所述一次性盒(2)放置在所述數字微流體系統(I)的所述基座單元(7)的盒容納站⑶處； (f)通過由插入導向器和閉合裝置(25，30)支撐的墊片(36)或多個密封件(39，39’)在所述盒容納站(8)中密封抽空空間(46)，所述抽空空間(46)由所述一次性盒(8)的所述柔性底層(3)、所述盒容納站(8)的所述最上表面(52)、以及具有所述插入導向器和閉合裝置(25，30)的所述墊片(36)或所述多個密封件(39，39’ )限定；以及 (g)在所述抽空空間(46)中形成欠壓，所述欠壓造成置于所述盒容納站(8)上的所述一次性盒⑵的所述柔性底層⑶被吸引和鋪展在所述盒容納站⑶的所述最上表面(52)上。
31.根據權利要求30所述的方法，其特征在于，限定所述間隙(6)由墊片(36)實現，所述墊片(36)被尺寸設計成限定在所述底層(3)的所述第一疏水性表面(17’ )和一次性盒(2)的所述第二疏水性表面(17”)之間的所述間隙(6)的高度。
32.根據權利要求30所述的方法，其特征在于，限定所述間隙(6)由在所述數字微流體系統⑴的所述電極陣列(9)上的剛性間隔件(5)實現，所述剛性間隔件(5)被尺寸設計成限定在所述底層(3)的所述第一疏水性表面(17’)和一次性盒(2)的所述第二疏水性表面(17”)之間的所述間隙(6)。
33.根據權利要求30所述的方法，其特征在于，所述抽空空間(46)中的所述欠壓由真空源(33)形成，所述真空源(33)由所述數字微流體系統(I)的所述中央控制單元(14)控制，并且由多個真空管線(34)連結到吸入孔(35)和/或真空空間(50)以吸引所述一次性盒⑵的所述柔性底層⑶。
34.根據權利要求30所述的方法，其特征在于，在通過電潤濕操縱在所述第一疏水性表面(17’ )上的液滴(23)和/或分析這些液滴(23)中的一些中的所述試樣之后，所述一次性盒(2)被從所述數字微流體系統(I)的所述基座單元(7)的所述盒容納站(8)取走并丟棄。
【文檔編號】B01L3/00GK104144748SQ201480000796
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年1月6日 優先權日:2013年1月9日
【發明者】D·霍夫梅耶, T·雷, T·李 申請人:泰肯貿易股份公司