微流体中的磁导管的制作方法

本发明涉及小量液体(通常以微级和纳米级格式)的控制和操控。在数字微流体中，定义的电压被施加于电极阵的电极，从而个体液滴得以解决(电浸润)。对于电浸润方法的一般概览而言，请参见washizu的ieee关于工业应用的学报，1998年第34卷，第4号，以及pollack等人的labchip，2002年第2卷96-101。简要地说，电浸润指使用微电极阵列，优选地使用被用作工作表面的疏水层覆盖的微电极阵列来移动液滴的方法。通过将定义的电压施加于电极阵列的电极，引入了在定址电极上呈现的液滴的表面张力的变化。这导致定址电极上的液滴的接触角的显著变化，因此导致该液滴的移动。对于此类电浸润规程而言，两种布置电极的主要方式是已知的：使用具有用于在单面设置中引入液滴移动的电极阵列的单个工作表面，或添加面对类似电极阵列并在双面设置中提供至少一个接地电极的第二表面。电浸润技术的主要优势在于仅需要少量，例如，单滴液体。由此，可在相当短的时间内实行液体处理。此外，液体移动的可完全处于电子控制下，从而产生了样本的自动化处理。

在生命科学和诊断应用中，生物分子的提取和纯化通常是经由功能化的磁响应珠(或用于短路的磁珠)来进行的。在提取期间，目标生物分子经由化学部分具体地结合至液珠的表面。在用磁力固定磁珠之后，不期望的生物分子和流体通常用移液管使流体流通过来使被移除。最优提取被定义为具有期望生物分子的最大保留和不希望的生物分子的最大移除的那些提取；在实践中，这些要求将转换为使液珠保留最大化同时使剩余流体最小化。许多参数影响提取和清除的效率：如由磁珠数量和每液珠的结合位置的数量所确定的可用结合位置的数量、液珠与结合分子交互的速度、液珠和所捕获的生物分子彼此结合的亲合力、液珠上的磁场强度、磁场梯度和洗涤剂流体移动经过磁珠的力。

具有磁珠的电浸润是极有吸引力的手段，藉由该手段以运行需要串联结合和清洗步骤的异质性分析。结合在该微流体格式中是极为高效的，因为液珠可在发生结合时被混合，因此有效地减小了扩散距离。清洗也是高效的，因为大多数液体可在将液滴从液珠拉开时被移除。与常规系统的挑战类似，电浸润系统的挑战在于要相对于水液滴和填充流体(例如是油或空气)的界面张力保持液珠。为了防止磁珠被冲走，期望具有将液珠集中在较小区域中以使液珠球团能更好地抵抗将磁珠冲走的界面张力的强磁力。

在标准电浸润设备中，期望将磁铁置于pcb(＝印刷电路板)下方，该pcb包含用于电浸润的驱动电极以将磁珠拉到液滴之外。在pcb是器械的一部分而不是消耗品的一部分的基于薄膜的电浸润中，能够将许多特征直接结合到pcb中是奢侈的。这导致增加的pcb层并且因此导致更厚的pcb厚度。一示例是要容纳嵌入式加热器的附加层。磁场幅值和梯度强烈地取决于磁铁与感兴趣的位置之间的距离，从而厚的pcb减小了液滴和磁珠上的有效磁力。在电浸润系统中生成强磁力的常见方式是在pcb下方使用较大的磁铁。

如定位在pcb下面的此类大磁铁具有若干不利之处：

-它们占据了器械中相当大的空间，

-液珠位置处的磁力减小，因为它相当远，

-磁梯度更为分散，

-液珠提取的位置是不明确的，因为磁场被分散，

-磁铁必须仔细地与pcb对准以确保磁珠提取位置与电浸润液滴运动兼容。

相关现有技术

自动化液体处置系统一般在本领域是熟知的。一个示例是来自本申请人(瑞士门内多夫seestrasse103、ch-8708的泰肯贸易股份公司(tecanschweizag))的freedom机器人工作站。这些自动化系统是不被设计成是便携的并且通常要求处理较大的液体量(微升至毫升)的较大系统。

用于使用具有电极阵列的单个表面(电极的单面布置)通过电浸润进行的液滴处置的设备从专利us5,486,337中是已知的。所有电极被置于载体基板的表面上，下陷(嵌入)到基板中，或者被不可浸润(例如，疏水)表面所覆盖。电压源被连接至电极。液滴通过将电压施加于后续电极被移动，由此引导液滴根据电压施加于各电极的顺序在各电极之上的移动。

使用具有带有至少一个接地电极的相对表面的电极阵列的用于液滴移动的微尺寸控制的电浸润设备从us6,565,727是已知的(电极的单面布置)。该设备的每个表面可包括多个电极。两个相对阵列形成一间隙。电极阵列的直接朝该间隙的表面较佳地被电绝缘的疏水层覆盖。液滴位于间隙中，并且通过连续将多个电场施加于位于该间隙的相对侧上的多个电极来在非极性填充流体内移动。

在生物样本的处理的上下文中使用电浸润设备用于操控液滴从被公布为wo2011/002957a2的国际专利申请中是已知的。那里，公开了液滴致动器通常包括具有被电介质绝缘的控制电极(电浸润电极)的底基板、导电顶基板、以及底基板和顶基板上的疏水涂层。测试盒可包括接地电极和用于将样本加载到测试盒的间隙中的开口，该接地电极可被疏水层替换或覆盖。界面材料(例如，液体、胶水或油脂)可将测试盒的粘附力提供给电极阵列。

wo2006/125767a1(参见针对英文翻译的us2009/0298059a1)中揭示了用于执行分子诊断分析的自动化系统中用于微流体处理和分析的一次性测试盒。该测试盒被配置为平坦的室装置(具有大约为支票卡的大小)并且可被插入到系统中。样本可通过端口被吸入到测试盒中并被吸入到处理通道中。

液滴致动器结构从国际专利申请wo2008/106678中是已知的。该文档特别参照了用于液滴致动器的电极阵列的各种布线配置，并且另外揭示了此种液滴致动器的两层实施例，该液滴致动器包括具有参考电极的第一基板，该第一基板与包括控制电极的第二基板分开一间隙。这两个基板被平行布置，由此形成了该间隙。间隙的高度可由间隔来建立。在每种情形中，疏水涂层被置于面对间隙的表面上。第一和第二基板可采用测试盒的形式，最终包括电极阵列。

从us2013/0270114a1中，在一次性测试盒内用于操控液滴中的样本的数字微流体系统是已知的。一次性测试盒包括底层、顶层、以及底层与顶层之间的间隙。数字微流体系统包括具有至少一个被配置成用于接受一次性测试盒的测试盒容纳位的基单元、包括数个个体电极并且被底基板支撑的至少一个电极阵列、以及用于控制所述至少一个电极阵列的个体电极的选择并用于向这些电极提供个体电压脉冲以供通过电浸润来操控所述测试盒内的液滴中央控制单元。

us7,816,121b2和us7,851,184b2揭示了液滴致动系统及其使用的相应方法。该系统包括：具有电浸润电极的基板(或pcb)、用于在液滴中执行基于pcr的核酸扩增温度控制装置、用于影响电浸润电极附近的磁场以供将磁响应珠固定在位于pcb上的间隙中的液滴中的装置。处理器、电浸润电极和磁场被配置成导致包括磁响应珠的液滴的分离。使用用于分离液滴的系统产生两个子液滴，一个具有磁响应珠而一个具有实质上减少量的液珠。用于影响磁场的装置可包括在与pcb相对的间隙侧上的磁铁以及用于将该磁铁移入和移出电浸润电极附近的装置。

us8,927,296b2揭示了一种减少围绕液珠的液体量的方法。该方法涵盖了在数字微流体系统的操作间隙中提供包括一个或多个磁响应珠的液滴的步骤。该方法进一步涵盖将液滴中的这些液珠暴露于数字微流体系统的磁场，并通过电浸润将该液滴与低场分离。作为该方法的结果，磁响应珠保留在磁场中，及数字微流体系统的电浸润电极上的子液滴中。

本发明的目的和概要

本发明的目的是建议用于从数字微流体中的工作表面上的液滴中实质上移除磁响应珠的替换设备和/或替换方法。本发明的另一目的是建议用于在数字微流体中的工作表面上的液滴中实质上再悬浮磁响应珠的替换设备和/或替换方法。

根据第一方面，这些目的是通过将磁导管集成到数字微流体设备的pcb中来实现的。根据第二方面，这些目的是通过使用pcb中的磁导管传导电浸润操作并将磁场传播到感兴趣的样本来实现的。优选实施例导致了更强和更局部化的磁力和梯度以供基于增强型液珠的提取和纯化。

本发明的附加和发明性特征、优选实施例以及变型从相应的从属权利要求中得出。

本发明的优点包括：

-提供具有支持磁铁的磁导管导致引向由数字微流体操控的液体部分或液滴中的磁响应珠的更强且更局部化的磁力。

-提供具有支持磁铁的磁导管导致磁力的更深梯度以供在由数字微流体操控的液体部分或液滴中的基于增强型液珠的提取和纯化。

-磁导管在pcb内的定位允许工作膜或pcb的顶表面上的固定液珠的精确定位。

-不需要仔细对准支持磁铁和磁导管，因为仅磁导管限定对磁响应珠有吸力的场所。

-磁导管可位于第一基板或pcb中和/或在用pcb包围间隙的第二基板中。

-当由数字微流体操控时，磁导管可位于由至少一部分液体部分或液滴到达的任何位置下面和/或上方。

-磁导管与可移动永磁铁的组合使得能够按需开启/关闭磁场。

-磁导管与可开关永磁铁的组合使得能够用最少的或者甚至不用移动部件来开启/关闭磁场。

-磁导管与电磁铁的组合使得能够开启/关闭磁场而不移动部件。

附图的简单介绍

在所附示意图的帮助下描述了根据本发明的将磁导管集成到pcb或第一基板和/或第二基板中，该示意图示出了本发明的所选和示例性实施例，而不缩窄本发明的范围和要点。它被示于：

图1电极阵列或数个电极的平面图；两个单磁导管位于两个小液滴的路径中，第一磁导管位于电浸润电极的中心的下面，而第二磁导管位于在每种情形中限定该路径的两个电浸润电极之间的相邻沟槽中；

图2电极阵列或数个电极的平面图；两个单磁导管位于较大滴或较小液滴的路径中，第一磁导管位于电浸润电极的中心的下面，而第二磁导管位于在每种情形中限定该路径的两个电浸润电极之间的相邻沟槽中；

图3位于液滴路径中的三个磁导管的平面图；这些磁导管中的一对磁导管位于在一个电极的相对侧处的沟槽中，而单个磁导管位于限定该路径的电浸润电极的另一电极的一侧处的沟槽中；

图4液滴路径的平面图；一个磁导管位于一个电极的中央空隙中，而一个磁导管位于限定该路径的电浸润电极的两个其它电极的角落处的相邻沟槽中；

图5位于液滴路径中的两个磁导管的平面图；一个磁导管位于一个经缩窄的电极的一侧处，而一个磁导管位于限定该路径的电浸润电极的另一经缩窄的电极的相对侧处；

图6位于液滴路径中的两个磁导管的平面图，一个磁导管位于一个经缩窄的电极的一侧处而一个磁导管位于限定该路径的两个其它经缩窄的电浸润电极之间的空间中；

图7具有位于pcb或第一基板中并且用个体支持磁铁来支持的两个圆柱形、立方形磁导管的横截面图中的单面设置；一个磁导管位于两个电极之间的相邻沟槽之间的通孔中，而一个磁导管位于电极中心下面的盲孔中；

图8具有位于pcb或第一基板中并且用个体支持磁铁来支持的一个圆柱形、立方形磁导管和一个圆锥形、角锥形磁导管的横截面图中的双面设置；一个磁导管位于两个缩窄电极之间的空间下面的盲孔中，一个在电极的中央空隙中的通孔中；

图9具有位于pcb或第一基板中并且被单个较大的支持磁铁来支持的两个圆锥形、角锥形磁导管的横截面图中的双面设置；两个磁导管都位于盲孔中，一个磁导管在两个缩窄电极之间的空间下面，而一个磁导管在电极的中央空隙下面；

图10具有位于pcb中的两个圆锥形、角锥形磁导管的横截面图中的双面设置，每个磁导管用支持磁铁来支持；在pcb上容纳的测试盒的盖板的盲孔中(即，在第二基板中)，pcb中的并且用个体磁铁来支持的这些磁导管之一与圆锥形、角锥形磁导管对准，并且一磁铁与该pcb或第一基板中的其它磁导管对准；

图11具有位于pcb或第一基板的盲孔中的两个圆锥形、角锥形磁导管的横截面图中的双面设置，每个磁导管被配置为磁性基座的个体可开关永磁铁来支持；左边的可开关永磁铁被“关闭”而右边的可开关永磁铁被“开启”；

图12具有位于pcb或第一基板的盲孔中的两个圆锥形、角锥形磁导管的横截面图中的双面设置，每个磁导管被配置为pe磁铁的个体可开关永磁铁支持；左边的pe磁铁被“关闭”而右边的pe磁铁被“开启”。

本发明的详细描述

现在详细描述具有支持磁铁的发明性磁导管及其使用。图1示出了数字微流体系统1的电极2的阵列或数个电极2的平面图，该数字微流体系统1被配置成用于从液体部分8-2或液滴8-1中实质上移除磁响应珠或在其中悬浮磁响应珠。两个单磁导管9位于两个液滴8-1的路径中；第一磁导管位于电浸润电极2的中心的下面，而第二磁导管位于在每种情形中限定所选电极的路径2’的两个电浸润电极之间的相邻沟槽12中。

图2示出了数字微流体系统1的电极阵列或数个电极2的平面图，该数字微流体系统1被配置成用于从液体部分8-2或液滴8-1中实质上移除磁响应珠或在其中悬浮磁响应珠。单个磁导管9位于较大滴或液体部分8-2的路径中，而另一单磁导管9位于液滴8-1的路径中。第一磁导管9位于电浸润电极2的中心的下面，而第二磁导管9位于在每种情形中限定所选电极的路径2’的两个电浸润电极之间的相邻沟槽12中。

在图1和2两者中，所选电极的所有路径2’被明确指示，因为还有电极阵列的可见电极2，该电极阵列不被选为限定此种路径。在本发明的上下文中，电极阵列是电极的常规布置，例如，在如图1和2中所指示的正交晶格中或在任何其它常规布置(诸如线性或六角阵列)中。

数字微流体系统1包括附连至第一基板3或pcb的数个个体电极2或个体电极2的阵列。第一疏水表面5位于所述个体电极2上。该第一疏水表面5可属于数字微流体系统1或属于一次性测试盒17，该一次性测试盒17被容纳在数字微流体系统1的测试盒容纳位18处。数字微流体系统1的中央处理单元7与所述个体电极2处于操作性接触，用于控制选择并且用于向限定个体电极的路径2’的数个所述个体电极2提供通过电浸润操控液体部分8-2或液滴8-1的电压。

根据本发明，在微流体系统1的第一基板3中以及在所述个体电极2下面，存在被配置成由支持磁铁10支持的至少一个磁导管9。术语“下面”在本发明的上下文中被理解为在电极2被附连至其前侧的pcb的“背侧上”，不论pcb可具有的空间取向。进一步根据本发明，所述至少一个磁导管9被定位成紧邻个体电极2(参见如下所述的图7-12)。

尤其参照图1并且在一方面，描绘了在所选电极的最高路径2’上，有包含分散的磁响应珠的液滴8-1。液滴8-1正通过电浸润移动至右边(参见液滴旁边的箭头)。在位于液滴8-1实际上正驻留于其上的电极2近旁的电极2下面(当从液滴移动方向看)，根据本发明来定位磁导管9。优选的是，至少一个特定磁导管9包括单个固体铁磁元件、或多个随机取向的铁磁元件、或用铁磁材料填充的非结晶胶。如所示，该至少一个特定磁导管9位于个体电极2以下并且被其覆盖。

尤其参照图1并且在另一方面，描绘了在所选电极的第二最高路径2’上，有包含分散的磁响应珠的液滴8-1。液滴8-1正通过电浸润移动至右边(参见液滴旁边的箭头)。在位于液滴实际上正驻留于其上的电极2近旁的电极2与下一电极2之间(当从液滴移动方向看)，根据本发明来定位磁导管9。优选的是，至少一个特定磁导管9包括单个固体铁磁元件、或多个随机取向的铁磁元件、或用铁磁材料填充的非结晶胶。如所示，该至少一个特定磁导管9位于至少一个个体电极2旁边并且不被其覆盖。为了更为精确，所述至少一个磁导管9位于限定所选电极的路径2’的两个个体电极2之间的相邻沟槽12中。

图1的电极阵列中的所选电极的第三最高路径2’在这里不激活，并且由此缺乏任何液滴和磁导管。在3×6电极阵列下面，对所选电极的第二最高路径2’有两次重绘，但示出了从数字微流体中的液滴8-1中实质上移除磁响应珠的方法中的两种连续情况。根据本发明的该移除方法包括以下步骤：

a)提供数字微流体系统1，其包括附连至第一基板3的数个个体电极2或个体电极2的阵列、位于所述个体电极2上的第一疏水表面5、以及中央控制单元7，该中央控制单元7与所述个体电极处于操作性接触用于控制选择并且用于向数个所述个体电极提供用于通过电浸润操控液体部分8-2或液滴8-1的电压；

b)在微流体系统1的第一基板3中并且在所述个体电极2下面，提供了至少一个磁导管9，该至少一个磁导管9包括背侧并且被配置成被具有磁场的支持磁铁10支持，并且被配置成用于将磁场引导通过磁导管9至所述个体电极2上的所述第一疏水表面5，所述至少一个磁导管9被定位成紧邻个体电极2；

c)在疏水表面5上以及在所选电极的路径2’之上提供包含磁响应珠11的至少一个液体部分8-2或液滴8-1；

d)在所选电极的所述路径2’上通过电浸润移动具有磁响应珠11的所述至少一个液体部分8-2或液滴8-1，直到所述至少一个液体部分8-2或液滴8-1的至少一部分被置于至少一个特定磁导管9的顶部；

e)致动支持磁铁10，从而它可操作性地支持至少一个特定磁导管9，并且由此通过由至少一个特定磁导管9将所述磁场引导至所述个体电极2的第一疏水表面5来吸引所述至少一个液体部分8-2或液滴8-1的磁响应珠11并且集中所吸引的磁响应珠11；以及

f)在致动支持磁铁10时，在所选电极的所述路径2上通过电浸润将具有实质上减少数量的磁响应珠11的所述至少一个液体部分8-2’或液滴8-1’移离所述特定磁导管9。

由此，具有磁响应珠11的小部分液体8”可与所述至少一个液体部分8-2或液滴8-1分离。

在这里指出步骤d)和e)(在图1的所选电极的第二最低路径2’中描绘的)可互换而不会损害结果是必要的。双箭头指示在根据步骤e)致动支持磁铁10期间，具有磁响应珠11的所述至少一个液体部分8-2或液滴8-1在个体电极的所述路径2’上通过电浸润来回移动以便支持由特定磁导管9对磁响应珠11的吸引。

步骤f)在图1的所选电极的最低路径2’中描绘，图1示出了移除方法的结果：通过电浸润(参见箭头)在个体电极的路径2’上移动的液滴8-1’实质上没有磁响应珠11，而与实质上所有磁响应珠11一起的小部分液体8”驻留在特定磁导管9顶部。

一方面，尤其参照图2，描绘了在所选电极的最高路径2’上描绘了没有磁响应珠的液滴8-1’。该液滴8-1’正通过电浸润移动至右边(参见液滴旁边的箭头)。在位于液滴8-1’实际上正驻留于其上的电极2近旁的电极2下面(当从液滴移动相反的方向看)，根据本发明来定位磁导管9。优选的是，至少一个特定磁导管9包括单个固体铁磁元件、或多个随机取向的铁磁元件、或用铁磁材料填充的非结晶胶。如所示，该至少一个特定磁导管9位于个体电极2以下并且被其覆盖。再次，根据本发明的移除方法的步骤f)在示出了分离结果的图2的所选电极的最高路径2’中描绘：通过电浸润(参见箭头)在个体电极的路径2’上移动的液滴8-1’实质上没有磁响应珠11，而与实质上所有磁响应珠11一起的小部分液体8”驻留在特定磁导管9顶部。

另一方面，尤其参照图2，描绘了在所选电极的第二最高路径2’上描绘了没有磁响应珠的液体部分8-2’。该液体部分8-2’正通过电浸润移动至右边(参见液滴旁边的箭头)。在位于液体部分实际上正驻留于其上的电极2近旁的电极2与下一电极2之间(从液体部分移动方向看)，根据本发明来定位磁导管9。优选的是，至少一个特定磁导管9包括单个固体铁磁元件、或多个随机取向的铁磁元件、或用铁磁材料填充的非结晶胶。如所示，该至少一个特定磁导管9位于至少一个个体电极2旁边并且不被其覆盖。为了更为精确，所述至少一个磁导管9位于限定所选电极的路径2’的两个个体电极2之间的相邻沟槽12中。作为先前应用的移动方法(参见图1)的结果，描绘了小部分液体8”连同实质上所有磁响应珠11驻留在特定磁导管9顶部。

图2的电极阵列中的所选电极的第三最高路径2’在这里不激活，并且由此缺乏任何液滴和磁导管。在3×6电极阵列下面，对所选电极的第二最高路径2’有两次重绘，但示出了在数字微流体中的液体部分8-2或液滴8-1中实质上悬浮磁响应珠的方法中的两种连续情况：

根据本发明的该悬浮方法包括以下步骤：

a)提供数字微流体系统1，其包括附连至第一基板3的数个个体电极2或个体电极2的阵列、位于所述个体电极2上的第一疏水表面5、以及中央控制单元7，该中央控制单元7与所述个体电极处于操作性接触用于控制选择并且用于向数个所述个体电极提供用于通过电浸润操控液体部分8-2或液滴8-1的电压；

b)在微流体系统1的第一基板3中并且在所述个体电极2下面，提供了至少一个磁导管9，该至少一个磁导管9包括背侧并且被配置成被具有磁场的支持磁铁10支持，并且被配置成用于将磁场引导通过磁导管9至所述个体电极2上的所述第一疏水表面5，所述至少一个磁导管9被定位成紧邻个体电极2；

c)在疏水表面5上以及在所选电极的路径2’之上提供没有磁响应珠11的至少一个液体部分8-2’或液滴8-1’；

d)在所选电极的所述路径2’上通过电浸润移动没有磁响应珠11的所述至少一个液体部分8-2’或液滴8-1’，直到所述至少一个液体部分8-2’或液滴8-1’的至少一部分被置于特定磁导管9的顶部；

e)停用可操作地支持特定磁导管9的支持磁铁10，并且由此通过特定磁导管9将先前已经与至少一个液体部分8-2’或液滴8-1’分离的磁响应珠11释放到所述至少一个液体部分8-2’或液滴8-1’中；以及

f)在停用支持磁铁10时，在所选电极2的所述路径上通过电浸润将具有实质数量的悬浮的磁响应珠11的所述至少一个液体部分8-2或液滴8-1移离特定磁导管9，由此将磁响应珠11与所述至少一个液体部分8-2’或液滴8-1’合并。

在这里指出步骤d)和e)(在图2的所选电极的第二最低路径2’中描绘的)可互换而不会损害结果是必要的。双箭头指示在根据步骤e)停用支持磁铁10期间，具有磁响应珠8的所述至少一个液体部分8-2在个体电极的所述路径2’上通过电浸润来回移动以便支持由磁响应珠11在液体部分8-2’或液滴8-1’中的悬浮。

步骤f)在图2的所选电极的最低路径2’中描绘，图2示出了悬浮方法的结果：在停用支持磁铁10时，在个体电极的所述路径2’上通过电浸润将具有实质数量的悬浮的磁响应珠11的所述至少一个液体部分8-2或液滴8-1移离特定磁导管9。由此，具有磁响应珠11的小部分液体8”与没有磁响应珠11的所述至少一个液体部分8-2’或液滴8-1’合并。

在本发明的上下文中，液滴8-1、8-1’的大小在疏水表面5上覆盖大于单个个体电极2的面积。由此，液滴8-1、8-1’是可由电浸润操控(例如，传输)的最小液体量。在本发明的上下文中，液滴8-2、8-2’的大小在疏水表面5上覆盖大于两个毗邻个体电极2的面积。由此，液滴8-2、8-2’大于可由电浸润操控(例如，传输)的最小液体量。

图3示出了位于液滴路径中的三个磁导管9的平面图。这些磁导管9中的一对磁导管位于在一个个体电极2的相对侧处的沟槽12中，而单个磁导管位于限定该路径2’的所选电浸润电极的另一个体电极2的一侧处的沟槽12中。图3中描绘了相同液滴路径2’的三种情况：

在上方情况中，具有磁响应珠11(分散在液滴中)的液滴8-1通过电浸润被移动至右边(由箭头指示)。电极路径2’的第三个体电极2(当从左边数时)包括位于也限定所选电极的路径2’的个体电极2的相对侧处的两个沟槽12中的两个磁导管9。在这两个磁导管9中，实际上没有磁响应珠。电极路径2’的第五个体电极2(当从左边数时)包括位于限定所选电极的路径2’的个体电极2的一侧处的沟槽12中的一个磁导管9。在单个磁导管9上，实际上被定位有在通过电浸润的先前液滴操控中已经被带到这个地方的磁响应珠。单个磁导管9的支持磁铁10在此时或并非此时可处于其激活状态。

在中间情况中，具有磁响应珠11的相同液滴8-1位于一个个体电极2上，该个体电极2在限定路径2’的所选电浸润电极的相对侧处以及各侧上具有两个沟槽12。磁导管9的背侧上的(诸)支持磁铁10现在处于激活状态，从而在每种情形中，(诸)支持磁铁可操作地支持这两个特定磁导管9。由此，液滴8-1的磁响应珠11通过由两个磁导管9将这两个特定磁导管9的磁场引导至个体电极2上的第一疏水表面5上而被吸引。同样通过两个磁导管9的影响，大多数或所有吸引的磁响应珠11集中在两个特定磁导管9的顶部。为了额外支持由特定磁导管9对磁响应珠11的吸引，通过电浸润将具有磁响应珠11的液滴8-1在个体电极的所述路径2’上来回移动(由双箭头指示的)可能是优选的。

在下方情况中，当致动两个特定磁导管9的(诸)支持磁铁10时，现在具有实质上减少数量的磁响应珠11的液滴8-1’在所选电极2的路径上通过电浸润移离特定磁导管9。由此，大多数或所有磁响应珠与液滴8-1’以及潜在地连同非常小部分的液体(此处未示出；与图1的所选电极的最低路径2’相比)一起被分离。现在实质上没有磁响应珠11的液滴8-1’移动至电极路径2’的第五个体电极2，第五个体电极2包括位于限定所选电极的路径2’的个体电极2的一侧处的沟槽12中的一个磁导管9。最迟在该点处，单个磁导管9的备用磁铁10可被停用并且由此磁响应珠11可被释放以分散在液滴8-1’内。为了支持在停用支持磁铁10期间从特定磁导管9中释放磁响应珠11，并且将磁响应珠11悬浮在液滴8-1’中，没有磁响应珠11的液滴8-1’可在个体电极的所述路径2’上通过电浸润来回移动(参见双箭头)。在停用支持磁铁10时，具有实质数量的悬浮的磁响应珠11的液滴8-1可在个体电极的路径2’上通过电浸润移离特定磁导管9(这里未示出，但由箭头指示，与图2的所选电极的最低路径2’相比)。

图4示出了液滴路径2’的平面图。一个磁导管位于一个个体电极2的中央空隙13中，而一个磁导管9位于限定该路径2’的电浸润电极的两个其它电极2的角落处的相邻沟槽12中。图4中描绘了相同液滴路径2’的三种情况：

在上方情况中，具有磁响应珠11(分散在液滴中)的液滴8-1通过电浸润被移动至右边(由箭头指示)。电极路径2’的第三个体电极2(当从左边数时)包括位于也限定所选电极的路径2’的个体电极2的中央空隙13中的一个磁导管9。在该磁导管9上，实际上没有磁响应珠。在电极路径2’的第四和第五个个体电极2(当从左边数时)的角落处，有一个磁导管9。在单个磁导管9上，实际上被定位有在通过电浸润的先前液滴操控中已经被带到这个地方的磁响应珠。单个磁导管9的支持磁铁10在此时或并非此时可处于其激活状态。

在中间情况中，具有磁响应珠11的相同液滴8-1位于具有定位在中央空隙13中的一个磁导管9的一个个体电极2上。磁导管9的背侧上的支持磁铁10现在处于激活状态，从而它可操作性地支持该特定磁导管9。由此，液滴8-1的磁响应珠11通过由一个磁导管9将该特定磁导管9的磁场引导至个体电极2上的第一疏水表面5上而被吸引。同样通过磁导管9的影响，大多数或所有吸引的磁响应珠11集中在特定磁导管9的顶部。为了额外支持由特定磁导管9对磁响应珠11的吸引，通过电浸润将具有磁响应珠11的液滴8-1在个体电极的所述路径2’上来回移动(由双箭头指示的)可能是优选的。

在下方情况中，当致动一个特定磁导管9的支持磁铁10时，现在具有实质上减少数量的磁响应珠11的液滴8-1’可在所选电极2的路径上通过电浸润移离特定磁导管9。由此，大多数或所有磁响应珠与液滴8-1’以及潜在地连同非常小部分的液体(此处未示出；与图1的所选电极的最低路径2’相比)一起分离。现在实质上没有磁响应珠11的液滴8-1’移动至电极路径2’的第四和第五个体电极2，第四和第五个体电极2包括位于限定所选电极的路径2’的这两个个体电极2的角落中的一个磁导管9。最迟在该点处，单个磁导管9的备用磁铁10可被停用并且由此磁响应珠11可被释放以分散在液滴8-1’内。为了支持在停用支持磁铁10期间从特定磁导管9中释放磁响应珠11，并且将磁响应珠11悬浮在液滴8-1’中，没有磁响应珠11的液滴8-1’可在个体电极的所述路径2’上通过电浸润来回移动(参见双箭头)。在停用支持磁铁10时，具有实质数量的悬浮的磁响应珠11的液滴8-1在个体电极的路径2’上通过电浸润移离特定磁导管9(这里未示出，但由箭头指示，与图2的所选电极的最低路径2’相比)。

图5示出了位于液滴路径2’中的两个磁导管9的平面图。一个磁导管9位于一个经缩窄的个体电极2”的一侧处，而一个磁导管9位于限定该路径2’的电浸润电极的另一经缩窄的个体电极2”的相对侧处。图5中描绘了相同液滴路径2’的三种情况：

在上方情况中，具有磁响应珠11(分散在液滴中)的液滴8-1通过电浸润被移动至右边(由箭头指示)。电极路径2’的第三个体电极2”(当从左边数时)包括一个磁导管9，这个磁导管9位于也限定所选电极的路径2’的个体电极2的一侧上并且也在电极路径2’的一侧上。在该磁导管9上，实际上没有磁响应珠。在电极路径2’的第五个个体电极2”(当从左边数时)的一侧处，有另一个磁导管9。在单个磁导管9上，实际上被定位有在通过电浸润的先前液滴操控中已经被带到这个地方的磁响应珠。单个磁导管9的支持磁铁10在此时或并非此时可处于其激活状态。

在中间情况中，具有磁响应珠11的相同液滴8-1位于一个经缩窄的个体电极2”上，这个经缩窄的个体电极2”在其侧边上具有一个磁导管9。磁导管9的背侧上的支持磁铁10现在处于激活状态，从而它可操作性地支持该特定磁导管9。由此，液滴8-1的磁响应珠11通过由两个磁导管9将这两个特定磁导管9的磁场引导至个体电极2上的第一疏水表面5上而被吸引。同样通过磁导管9的影响，大多数或所有吸引的磁响应珠11集中在特定磁导管9的顶部。为了额外支持由特定磁导管9对磁响应珠11的吸引，通过电浸润将具有磁响应珠11的液滴8-1在个体电极的所述路径2’上来回移动可能是优选的。

在下方情况中，当致动一个特定磁导管9的支持磁铁10时，现在具有实质上减少数量的磁响应珠11的液滴8-1’在所选电极2的路径上通过电浸润移离特定磁导管9。由此，大多数或所有磁响应珠与液滴8-1’以及潜在地连同非常小部分的液体(此处未示出；与图1的所选电极的最低路径2’相比)一起分离。现在实质上没有磁响应珠11的液滴8-1’移动至电极路径2’的第五个经缩窄的个体电极2”，第五个经缩窄的个体电极2”在所选电极的路径2’的一侧上和侧边上包括一个磁导管9。最迟在该点处，单个磁导管9的备用磁铁10可被停用并且由此磁响应珠11可被释放以分散在液滴8-1’内。为了支持在停用支持磁铁10期间从特定磁导管9中释放磁响应珠11，并且将磁响应珠11悬浮在液滴8-1’中，没有磁响应珠11的液滴8-1’可在个体电极的所述路径2’上通过电浸润来回移动。在停用支持磁铁10时，具有实质数量的悬浮的磁响应珠11的液滴8-1在个体电极的路径2’上通过电浸润移离特定磁导管9(这里未示出，但由箭头指示，与图2的所选电极的最低路径2’相比)。

图6示出了位于液滴路径2’中的两个磁导管9的平面图。一个磁导管9位于一个经缩窄的电极2”的一侧处，而一个磁导管位于限定该路径2’的电浸润电极的两个其它经缩窄的个体电极2”之间的空间14中。图6中描绘了相同液滴路径2’的三种情况：

在上方情况中，具有磁响应珠11(分散在液滴中)的液滴8-1通过电浸润被移动至右边(由箭头指示)。电极路径2’的第三个体电极2”(当从左边数时)包括一个磁导管9，这个磁导管9位于也限定所选电极的路径2’的个体电极2的一侧上并且也在电极路径2’的一侧上。在该磁导管9上，实际上没有磁响应珠。在电极路径2’的第四与第五个个体经缩窄的电极2”(当从左边数时)之间的空间14中，有另一个磁导管9。在单个磁导管9上，实际上被定位有在通过电浸润的先前液滴操控中已经被带到这个地方的磁响应珠。单个磁导管9的支持磁铁10在此时或并非此时可处于其激活状态。

在中间情况中，具有磁响应珠11的相同液滴8-1位于一个经缩窄的个体电极2”上，这个经缩窄的个体电极2”在其侧边上具有一个磁导管9。磁导管9的背侧上的支持磁铁10现在处于激活状态，从而它可操作性地支持该特定磁导管9。由此，液滴8-1的磁响应珠11通过由两个磁导管9将这两个特定磁导管9的磁场引导至个体电极2上的第一疏水表面5上而被吸引。同样通过磁导管9的影响，大多数或所有吸引的磁响应珠11集中在特定磁导管9的顶部。为了额外支持由特定磁导管9对磁响应珠11的吸引，通过电浸润将具有磁响应珠11的液滴8-1在个体电极的所述路径2’上来回移动可能是优选的。

在下方情况中，没有磁响应珠11的液滴8-1’通过电浸润被移动至右边(由箭头指示)。当致动一个特定磁导管9的支持磁铁10时，现在具有实质上减少数量的磁响应珠11的液滴8-1’在所选电极2的路径上通过电浸润移离该特定磁导管9。由此，大多数或所有磁响应珠与液滴8-1’以及潜在地连同非常小部分的液体(此处未示出；与图1的所选电极的最低路径2’相比)一起分离。现在实质上没有磁响应珠11的液滴8-1’移动至电极路径2’的第四和第五个经缩窄的个体电极2”，第四和第五个经缩窄的个体电极2”在它们之间的空间14中包括一个磁导管9。最迟在该点处，单个磁导管9的备用磁铁10可被停用并且由此磁响应珠11可被释放以分散在液滴8-1’内。为了支持在停用支持磁铁10期间从特定磁导管9中释放磁响应珠11，并且将磁响应珠11悬浮在液滴8-1’中，没有磁响应珠11的液滴8-1’可在个体电极的所述路径2’上通过电浸润来回移动。在停用支持磁铁10时，具有实质数量的悬浮的磁响应珠11的液体8-1在个体电极的路径2’上通过电浸润移离特定磁导管9(这里未示出，但由箭头指示，与图2的所选电极的最低路径2’相比)。

从本说明书中显然的是，在每种情形中，具有或不具有磁响应珠11的液滴8-1、8-1’或液体部分8-2、8-2’也可从所示的电极路径2’的右边移动到左边。从本说明书中进一步明显的是，此类移动也可在电极阵列的任何其它方向上被引导。此外，揭示了对于从液滴8-1或液体部分8-2中移除磁响应珠11以及对于将磁响应珠11悬浮在液滴8-1'或液体部分8-2'内的逆移动和逆动作，并且这些逆移动和逆动作从本说明书和附图中是明显的。

图7在横截面图中示出了数字微流体系统1的单面设置。数字微流体系统1被配置成从液体部分8-2或液滴8-1中实质上移除磁响应珠11或在其中悬浮磁响应珠11。数字微流体系统1包括附连至第一基板或pcb3的数个个体电极2或个体电极2的阵列。第一疏水表面5(优选地但不排他地作为工作膜19的一部分)位于个体电极2上。位于pcb3的电极2顶部的工作膜19将其背侧21紧靠pcb的表面。中央处理单元7与个体电极2处于操作性接触(参见第一基板中绘制的接触线)，用于控制选择并且用于向限定个体电极的路径2’的数个个体电极2(参见图1和2)提供通过电浸润操控液体部分8-2或液滴8-1的电压。如所描绘的，两个圆柱形、立方形磁导管9’都位于pcb或第一基板3中。两个立方形磁导管9’用在每种情形中由个体支撑35保持的个体支持磁铁10来支持。

左边的磁导管9’位于两个电极2之间的相邻沟槽12之间的通孔16中。由此，所述至少一个特定磁导管9位于至少一个个体电极2旁边并且不被其覆盖。右边的磁导管9’位于电极2的中心下面的盲孔15中。由此，所述至少一个特定磁导管9位于个体电极2以下并且被其覆盖。

如所示，在微流体系统1的第一基板3中以及在个体电极2下面，存在被配置成由支持磁铁10支持的至少一个磁导管9，所述至少一个磁导管9被定位成紧邻个体电极2。在第一疏水表面5上，示出了液滴8-1(在左边)和液体部分8-2(在右边)。液滴8-1中以及液体部分8-2中的磁响应珠11被磁导管9’吸引，从而它们位于磁导管9’的顶部。

一般来说，根据本发明的特定磁导管9优选地包含或包括具有高度磁化的电势的材料。材料类型可以是铁磁元件(铁、镍、钴)或合金(坡莫合金、柯伐合金、锰游合金、不锈钢410)。根据本发明的特定磁导管9可包括单个固体铁磁元件或多个随机取向的铁磁元件(例如，金属屑，优选地铁屑)或用铁磁材料填充的非结晶胶(例如，磁性树脂)。优选地，铁磁材料被保持在在磁导管9或pcb3的底部具有树脂或具有带的磁导管9内。

根据第一优选实施例，至少一个磁导管9是圆柱形、立方形磁导管9’。立方形磁导管9’的其它几何形式，诸如具有例如多边形或椭圆形横截面可能也是优选的。根据第二优选实施例，至少一个磁导管9是圆锥形、角锥形磁导管9”。角锥形磁导管9”的其它几何形式，诸如具有例如多边形或椭圆形基区可能也是优选的。磁导管9的其它优选形状包括立方形、圆柱形、圆锥形和球体。

pcb3和磁导管9下方的磁铁10可包括个体圆柱形永磁铁、或并排的圆柱形永磁铁的线性阵列或组、或单个较大的磁条。

一般来说，根据本发明的特定磁导管9可位于通孔16中或盲孔15中。盲孔15提供了比通孔16更少的磁耦合。两者都允许在pcb3中使用垂直电通路。盲孔15允许更好的电绝缘以及测试盒容纳位18或pcb3的最高表面22与pcb或第一基板3的底表面之间更好的压力差。典型地但非排他地，数字微流体系统1中的电压以脉冲被施加于一个或多个所选电极2’，该一个或多个所选电极2’限定针对一个或多个液体部分8-2或液滴8-1的一个或多个路径(参见例如us2013/0134040a1和us2013/0175169a1，这里通过援引整体纳入)。

优选地并且一般来说，支持磁铁10被配置为永磁铁10’、或可开关永磁铁10”或电磁铁10”'。最优选的是永磁铁10’或可开关永磁铁10”。此类支持磁铁10可通过选择以下替换方案来选择：

a)将永磁铁10’移动至至少一个特定磁导管9的背侧。此种移动永磁铁10’可例如通过提升或通过摇摆、或通过旋转永磁铁10’直到其磁场与至少一个特定磁导管9对准来执行。用于实现此种将永磁铁10’移动至至少一个特定磁导管9的背侧的装置可本领域技术人员所构想。此类装置优选地包括用于保持至少一个支持磁铁10的支撑35。

b)开启位于至少一个特定磁导管9的背侧处的可开关用磁铁10”。此种开启可开关永磁铁10”可例如通过将永磁铁变为磁性基座的“打开”位置或者通过关闭正补偿pe磁铁32的磁场的电磁铁33来执行。特别优选的pc磁铁是mred(interteccomponentsgmbh(英特泰克元件股份有限公司)，85356弗赖辛，德国)的its-pe1212－24vdc-tec。

c)对位于至少一个特定磁导管9的背侧处的电磁铁10”’供能。

图8在横截面图中示出了具有定位于pcb或第一基板3中的圆柱形、立方形磁导管9’和一个圆锥形、角锥形磁导管9”的数字微流体系统1的双面设置。数字微流体系统1包括附连至第一基板或pcb3的数个个体电极2或个体电极2的阵列。第一疏水表面5位于个体电极2上而第二疏水表面6位于第二基板36上。在第一基板5与第二基板36之间，存在其中执行电浸润的工作间隙4。第二基板36可从第一基板3中移除(即，作为一次性测试盒17的一部分；参见图8-12的有侧上的括号和参考编号17)或不能从中移除(即，作为微流体系统1的一部分)。优选地，微流体系统1包括被配置成用于接受一次性测试盒17的测试盒容纳位18(参见例如us2013/0134040a1)。一次性测试盒17优选地包括属于该一次性测试盒17的工作膜19的第一疏水表面5、属于一次性测试盒17的盖板20的第二疏水表面6、以及位于两个疏水表面5、6之间的工作间隙4。在这种情形中，相对薄的柔性盖板20被示为一次性测试盒17的一部分。

中央处理单元7与个体电极2处于操作性接触(参见第一基板中绘制的接触线)，用于控制选择并且用于向限定个体电极的路径2’的数个个体电极2(参见图1和2)提供通过电浸润操控液体部分8-2或液滴8-1的电压。如所描绘的，一个角锥形磁导管9”和一个圆柱形立方形磁导管9’位于pcb或第一基板3中。在每种情形中，两个磁导管9用个体支持磁铁10来支持。两个磁导管9都用由共用支撑35保持的个体支持磁铁10来支持，这与如图7中所示的不同。左边的角锥形磁导管9”位于两个经缩窄的电极2”之间的空间14下面的盲孔15中。由此，所述至少一个特定磁导管9位于至少一个个体电极2旁边并且不被其覆盖。右边的磁导管9’位于个体电极2的中央空隙13中的通孔16中。由此，所述至少一个特定磁导管9位于至少一个个体电极2旁边并且不被其覆盖。

如所示，在微流体系统1的第一基板3中以及在个体电极2下面，存在被配置成由支持磁铁10支持的至少一个磁导管9，所述至少一个磁导管9被定位成紧邻个体电极2。在第一疏水表面5上，示出了液滴8-1(在左边)和液体部分8-2(在右边)。液滴8-1中以及液体部分8-2中的磁响应珠11被磁导管9’、9”吸引，从而它们中的一些磁响应珠位于磁导管9’、9”的顶部。

图9在横截面中示出了具有位于pcb或第一基板3中并且被单个较大的支持磁铁10支持的两个圆锥形、角锥形磁导管9”的数字微流体系统1的双面设置。代表支持磁铁10的一般可能实施例(参见以上)，这里的参考编号指示支持磁铁10可被配置为永磁铁10’、或可开关永磁铁10”或电磁铁10”'。

在每种情形中，两个磁导管9”都位于盲孔15中，左边一个磁导管在两个经缩窄的电极2”之间的空间14下面，而右边一个磁导管在电极2的中央空隙13下面。数字微流体系统1包括附连至第一基板或pcb3的数个个体电极2或个体电极2的阵列。第一疏水表面5位于个体电极2上而第二疏水表面6位于第二基板36上。在第一基板5与第二基板6之间，存在其中执行电浸润的工作间隙4。第二基板36可从第一基板3中移除(即，作为一次性测试盒17的一部分；参见图8-12的有侧上的括号和参考编号17)或不能从中移除(即，作为微流体系统1的一部分)。优选地，微流体系统1包括被配置成用于接受一次性测试盒17的测试盒容纳位18(参见例如us2013/0134040a1)。一次性测试盒17优选地包括属于该一次性测试盒17的工作膜19的第一疏水表面5、属于一次性测试盒17的盖板20的第二疏水表面6、以及位于两个疏水表面5、6之间的工作间隙4。在这种情形中，相对厚的刚性盖板20被示为一次性测试盒17的一部分。

中央处理单元7与个体电极2处于操作性接触(参见第一基板中绘制的接触线)，用于控制选择并且用于向限定个体电极的路径2’的数个个体电极2(参见图1和2)提供通过电浸润操控液体部分8-2或液滴8-1的电压。如所描绘的，两个角锥形磁导管9”都位于pcb或第一基板3中。两个磁导管9用共用支持磁铁10来支持，该支持磁铁10由个体支撑35来保持。

左边的角锥形磁导管9”位于两个经缩窄的电极2”之间的空间14下面的盲孔15中。右边的角锥形磁导管9”位于个体电极2的中央空隙13中的通孔16中。由此，两个特定磁导管9”都位于至少一个个体电极2旁边并且不被其覆盖。

如所示，在微流体系统1的第一基板3中以及在个体电极2下面，存在被配置成由支持磁铁10支持的至少一个磁导管9，所述至少一个磁导管9被定位成紧邻个体电极2。在第一疏水表面5上，示出了液滴8-1(在左边)和液体部分8-2(在右边)。液滴8-1中以及液体部分8-2中的磁响应珠11被磁导管9”吸引，从而它们中的大多数已经位于磁导管9”的顶部。

图10在横截面中示出了具有位于pcb或第一基板3中并且在每种情形中被个体支持磁铁10支持的两个圆锥形、角锥形磁导管9”的数字微流体系统1的双面设置。在被容纳到pcb上(或在数字微流体系统1的第二基板36中)的一次性测试盒17的优选刚性盖板20的第一盲孔15中，pcb3中并且用协作磁铁26来支持的这些磁导管9”之一与圆锥形、角锥形协作磁导管25对准。在被容纳到pcb上(或在数字微流体系统1的第二基板36中)的一次性测试盒17的优选刚性盖板20的第二盲孔15中，其它磁导管9”在pcb3或第一基板3中与协作磁铁26对准。在每种情形中，两个磁导管9”用由个体支撑35保持的个体支持磁铁10来支持，这与如图7中所示的相似。在每种情形中，两个磁导管9”都位于盲孔15中，左边一个磁导管在两个经缩窄的电极2”之间的空间14下面，而右边一个磁导管在电极2的中央空隙13下面。由此，两个特定磁导管9”都位于至少一个个体电极2旁边并且不被其覆盖。

数字微流体系统1包括附连至第一基板或pcb3的数个个体电极2或个体电极2的阵列。第一疏水表面5位于个体电极2上而第二疏水表面6位于第二基板36上。在第一基板5与第二基板36之间，存在其中执行电浸润的工作间隙4。第二基板36可从第一基板3中移除(即，作为一次性测试盒17的一部分；参见图8-12的有侧上的括号和参考编号17)或不能从中移除(即，作为微流体系统1的一部分)。优选地，微流体系统1包括被配置成用于接受一次性测试盒17的测试盒容纳位18(参见例如us2013/0134040a1)。一次性测试盒17优选地包括属于该一次性测试盒17的工作膜19的第一疏水表面5、属于一次性测试盒17的盖板20的第二疏水表面6、以及位于两个疏水表面5、6之间的工作间隙4。在这种情形中，相对厚的刚性盖板20被示为一次性测试盒17的一部分。

中央处理单元7与个体电极2处于操作性接触(参见第一基板中绘制的接触线)，用于控制选择并且用于向限定个体电极的路径2’的数个个体电极2(参见图1和2)提供通过电浸润操控液体部分8-2或液滴8-1的电压。如所描绘的，两个角锥形磁导管9”都位于pcb或第一基板3中。

如所示，在微流体系统1的第一基板3中以及在个体电极2下面，存在被配置成由支持磁铁10支持的至少一个磁导管9，所述至少一个磁导管9被定位成紧邻个体电极2。在第一疏水表面5上，示出了液滴8-1(在左边)和液体部分8-2(在右边)。液滴8-1中以及液体部分8-2中的磁响应珠11被磁导管9”吸引，从而它们中的大多数已经位于磁导管9”的顶部。

pcb3中以及对准的协作磁导管25和协作磁铁26的磁导管9的布置导致精确引向包含磁响应珠11的液滴8-1或液体部分8-2的更强磁力。

用于实现更强磁力的替换方法包括在pcb3以下提供更大磁铁。然而，此种简单化办法具有四个主要局限和缺点：

1)圆柱形永磁铁的直径控制了液滴可通过电浸润在其上移动的相邻电极的间距；增大的间距减少了可在给定区域中工作或执行的样本或操作的数量(例如，在单个测试盒17中)。

2)较大的永磁铁产生了较大区域，其中磁力较弱从而导致留下具有磁响应珠球团的显著量的液体。

3)较大的永磁铁产生了扩散的磁梯度，这说明磁响应珠将定义不清地收集，导致液珠保持和流体移除的不同效率，不同的效率导致样本与运行之间的可变结果。

4)pcb3和可移除的磁铁必需被仔细对准以在可重复的位置处产生磁场。

图11在横截面图中示出了具有定位于pcb或第一基板3的盲孔15中的两个圆锥形、角锥形磁导管9”的数字微流体系统1的双面设置。每个磁导管9”由被配置成磁性基座29的个体可开关永磁铁10”支持。左边的可开关永磁铁10”或磁性基座29通过将磁场(北和南)引导至磁性基座29的中间材料37被“关闭”，而右边的可开关永磁铁10”或磁性基座29通过将磁场(北和南)引导至磁性基座29的铁块31被“开启”。两个磁导管9”用由共用支撑35保持的个体支持磁铁10来支持，这与如图7中所示的不同，但如图8和9中所示。在每种情形中，两个磁导管9”都位于盲孔15中并且两者都在两个经缩窄的电极2”之间的空间14下面。由此，两个特定磁导管9”都位于至少一个个体电极2旁边并且不被其覆盖。

数字微流体系统1包括附连至第一基板或pcb3的数个个体电极2或个体电极2的阵列。第一疏水表面5位于个体电极2上而第二疏水表面6位于第二基板36上。在第一基板5与第二基板36之间，存在其中执行电浸润的工作间隙4。第二基板36可从第一基板3中移除(即，作为一次性测试盒17的一部分；参见图8-12的有侧上的括号和参考编号17)或不能从中移除(即，作为微流体系统1的一部分)。优选地，微流体系统1包括被配置成用于接受一次性测试盒17的测试盒容纳位18(参见例如us2013/0134040a1)。一次性测试盒17优选地包括属于该一次性测试盒17的工作膜19的第一疏水表面5、属于一次性测试盒17的盖板20的第二疏水表面6、以及位于两个疏水表面5、6之间的工作间隙4。在这种情形中，相对厚的刚性盖板20被示为一次性测试盒17的一部分。

中央处理单元7与个体电极2处于操作性接触(参见第一基板中绘制的接触线)，用于控制选择并且用于向限定个体电极的路径2’的数个个体电极2(参见图1和2)提供通过电浸润操控液体部分8-2或液滴8-1的电压。如所描绘的，两个角锥形磁导管9”都位于pcb或第一基板3中。两个磁导管9用共用支持磁铁10来支持，该支持磁铁10由共用支撑35来保持。

如所示，在微流体系统1的第一基板3中以及在个体电极2下面，存在被配置成由支持磁铁10支持的至少一个磁导管9，所述至少一个磁导管9被定位成紧邻个体电极2。在第一疏水表面5上，示出了液滴8-1(在左边)和液体部分8-2(在右边)。在一方面，液滴8-1中的磁响应珠11不被磁导管9”吸引，因为可调谐永磁铁30的磁场被引导至磁性基座29的中间材料37。另一方面，液体部分8-2中的磁响应珠11被磁导管9”吸引，因为可调谐永磁铁30的磁场被引导至磁性基座29的铁块31。可在因特网的https://en.wikipedia.org/wiki/magnetic_base以下找到此种磁性基座29的工作行为的简短描述，该磁性基座29的领域可被封闭成具有高磁导率的材料。用于实现此种可调谐永磁铁30的转向的装置可由本领域技术人员来构想。此类装置优选地包括用于保持至少一个支持磁铁10的支撑35。

图12在横截面图中示出了具有定位于pcb或第一基板3的盲孔15中的两个圆锥形、角锥形磁导管9”的数字微流体系统1的双面设置。每个磁导管9”由被配置成pe磁铁32的个体可开关永磁铁10”支持。左边的pe磁铁32通过对现在补偿永磁铁34的磁场的电磁铁33供能(参见火花)被“关闭”而右边的pe磁铁32通过停用(参见交叉的火花)不再补偿永磁铁34的磁场的电磁铁33被“开启”。

两个磁导管9”都用由共用支撑35保持的个体支持磁铁10来支持(优选地通过螺丝固定，如图所示)，这与如图8和11中所示的相似。在每种情形中，两个磁导管9”都位于盲孔15中并且在两个经缩窄的电极2”之间的空间14下面。由此，两个特定磁导管9”都位于至少一个个体电极2旁边并且不被其覆盖。

数字微流体系统1包括附连至第一基板或pcb3的数个个体电极2或个体电极2的阵列。第一疏水表面5位于个体电极2上而第二疏水表面6位于第二基板36上。在第一基板5与第二基板36之间，存在其中执行电浸润的工作间隙4。第二基板36可从第一基板3中移除(即，作为一次性测试盒17的一部分；参见图8-12的有侧上的括号和参考编号17)或不能从中移除(即，作为微流体系统1的一部分)。优选地，微流体系统1包括被配置成用于接受一次性测试盒17的测试盒容纳位18(参见例如us2013/0134040)。一次性测试盒17优选地包括属于该一次性测试盒17的工作膜19的第一疏水表面5、属于一次性测试盒17的盖板20的第二疏水表面6、以及位于两个疏水表面5、6之间的工作间隙4。在这种情形中，相对厚的刚性盖板20被示为一次性测试盒17的一部分。

中央处理单元7与个体电极2处于操作性接触(参见第一基板中绘制的接触线)，用于控制选择并且用于向限定个体电极的路径2’的数个个体电极2(参见图1和2)提供通过电浸润操控液体部分8-2或液滴8-1的电压。如所描绘的，两个角锥形磁导管9”都位于pcb或第一基板3中。两个磁导管9用共用支持磁铁10来支持，该支持磁铁10由共用支撑35来保持。

如所示，在微流体系统1的第一基板3中以及在个体电极2下面，存在被配置成由支持磁铁10支持的至少一个磁导管9，所述至少一个磁导管9被定位成紧邻个体电极2。在第一疏水表面5上，示出了液滴8-1(在左边)和液体部分8-2(在右边)。在一方面，液滴8-1中的磁响应珠11不被磁导管9”吸引，因为pe磁铁32的永磁铁34的磁场被pe磁铁32的激活的电磁铁33补偿。另一方面，液体部分8-2中的磁响应珠11被磁导管9”吸引，因为pe磁铁32的永磁铁34的磁场不再被pe磁铁32的停用的电磁铁33补偿。此种pe磁铁32(例如，mred(interteccomponentsgmbh(英特泰克元件股份有限公司)，85356弗赖辛，德国)的its-pe1212－24vdc-tec)可具有12mm直径、12mm高度并以24v直流工作。使用此类pe磁铁32的最大优点在于以下事实：绝对没有移动部件涉及开启和关闭可切换永磁铁10”或对其是必需的。

优选地，一次性测试盒17被用于操控微流体系统1中的液滴8-1、8-1’或液体部分8-2、8-2’。此种一次性测试盒17可属于微流体系统1或者可被分开地提供以供在微流体系统1中使用，该微流体系统1进一步包括被配置成用于接受一次性测试盒17的测试盒容纳位18。此种一次性测试盒优选地包括属于该一次性测试盒17的工作膜19的第一疏水表面5、属于一次性测试盒17的盖板20的第二疏水表面6、以及位于两个疏水表面5、6之间的工作间隙4。工作膜19可例如包括具有疏水表面5和底层介电层的疏水层。替换地，工作膜19可例如包括设置有第一疏水表面5的介电层。

优选地，一次性测试盒17(无论是否设置有数字微流体系统1)包括盖板20。特别优选地并且与数字微流体系统1的第一基板3中的所述磁导管9之一对准，在一次性测试盒17的所述刚性盖板20中定位了盲孔15。在这些盲孔15中，优选地定位了协作磁导管25，该磁导管25由支持磁铁10或协作磁铁26来支持(参见图10)。

因此，此种一次性测试盒17被配置成容纳在数字微流体系统1的测试盒容纳位18处。该一次性测试盒包括属于工作膜19的第一疏水表面5、属于一次性测试盒17的盖板20的第二疏水表面6、以及位于两个疏水表面5、6之间的工作间隙4。优选地，一次性测试盒17的工作膜19包括背侧21，当一次性测试盒17被容纳到所述数字微流体系统1的测试盒容纳位18上时，该背侧21触摸数字微流体系统1的测试盒容纳位18的最高表面22。特别优选的是，一次性测试盒17的盖板20被配置为刚性盖板或柔性盖板。

当一次性测试盒17的盖板20被配置为刚性盖板时，一次性测试盒17的工作膜19被配置为柔性片，该柔性片在数字微流体系统1的测试盒容纳到18的最高表面22上扩展。工作膜的此种扩展是通过数字微流体系统1出于该目的包括真空源23来实现的。数字微流体系统1的真空源23被配置成用于在测试盒容纳位18的最高表面22与被容纳在测试盒容纳位18处的一次性测试盒17的工作膜19的背侧21之间的疏散空间24中建立负压(参见图8-12以及例如us2013/0134040a1)。

特别优选的是，数字微流体系统1的一次性测试盒(17)或测试盒容纳位18包括垫圈27，该垫圈27密封封闭所述疏散空间24并限定一次性测试盒17的所述疏水表面5、6之间的所述工作间隙4的高度28。垫圈27可以是一次性侧上17或数字微流体系统1的一部分。

优选的一次性测试盒17可包括所述刚性盖板20中的盲孔15，并且当一次性测试盒17被容纳在数字微流体系统1的测试盒容纳位18处时，数字微流体系统1的第一基板3中的这些磁导管9之一与用支持磁铁10或协作磁铁26支持的协作磁导管25对准。

明确注意到，在所示和所述实施例中对于本领域技术人员看起来合理的所有特征可与这些特征中的每个特征或每一特征结合。以下表1中揭示了尤其优选的材料和尺寸：cytop是具有高光学透明性的非晶态聚合物(agc化学欧洲)。和是美国威尔明顿市的杜邦的商标。

优选地，当磁力被启用时，磁导管9与支持磁铁10处于物理接触或紧邻支持磁铁10。范围从1μm到1mm的优选距离(如果有一些)优选地从1μm到100μm。

在一些实施例中，永磁铁高度是5mm-20mm，优选地为10mm-15mm，其直径为18mm-2mm，优选地为3mm-7mm。如果使用单个大的永磁铁，则磁铁长度可以是30-100mm，优选地为50mm-70mm。在单个1μm直径的磁珠上生成的磁力是100fn-10pn，优选地为500fn-2pn。

即使在每种情形中并未特别描述，但参考编号指代数字微流体系统1并且特别是本发明的一次性测试盒17的类似元素。所有附图是示意性的并且是不按比例的。

表1

部件否材料尺寸和形状

液体部分或液滴8水、酒精容量：0.1-5μl

第一基板3pcb；合成物聚合物；铜约1.6mm的厚度

电极2al；cu；au；pt电镀1.5×1.5mm

工作膜19氟化乙烯丙烯(fep)，

环烯烃聚合物(cop)，

聚丙烯(pp)箔：8-50μm

第一疏水表面5cop、fep、pp箔：8-50μm

第二基板或盖板36

丙烯酸；

聚丙烯(pp)电镀：0.5-10.0mm；

优选地1.5mm

第二疏水表面6(ptfe)、非晶态聚合物旋涂：5-500nm；优选地20nm

间隙高度28–––0.2-2.0mm；

优选地0.5mm

移液孔--–––直径：0.3-3.0mm

主体--丙烯酸；

聚丙烯(pp)65×85mm；6-25mm

间隔物--钢，铝框架：0.2-2.0mm；优选地0.5mm

垫圈27合成橡胶或天然橡胶框架：0.2-2.0mm；优选地0.5mm

剥离保护膜--聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)垫；pp；硅树脂

70×110mm；0.1mm

密封--o形环

插入引导--al；al/mg；钢；(ptfe)框架：5-30mm

介电层--氟化乙烯丙烯(fep)箔或铸造

20-100μm

疏水层--fep；ptfe；teflonaf；cytop；cytonix2-200nm

油--硅树脂容量：1-5ml

导电材料--au、pt、ito、pp、pa层：20-100μm；

优选地50μm

参考编号

1数字微流体系统

2个体电极

2’所选电极的路径、液滴路径、电极路径

2”经缩窄的个体电极

3第一基板或pcb

4工作间隙

5第一疏水表面

6第二疏水表面

7中央控制单元

8-1具有磁珠的液滴

8-1’没有磁珠的液滴

8-2具有磁珠的液体部分

8-2’没有磁珠的液体部分

8”具有磁珠的小部分液体

9磁导管、特定磁导管

9’立方形磁导管

9”角锥体磁导管

10支持磁铁

10’永磁铁

10”可开关永磁铁

10”’电磁铁

11磁响应珠

12相邻沟槽、沟槽

13中央空隙

14空间

15盲孔

16通孔

17一次性测试盒

18测试盒容纳位

19工作膜

20盖板

2119的背侧

2218的最高表面

23真空源

24疏散空间

25协作磁导管

26协作磁铁

27垫圈

284的高度

29磁性基座

30可调谐永磁铁

3129的铁块

32pe磁铁

3332的电磁铁

3432的永磁铁

35针对10的支撑

36第二基板

3729的中间材料