使用作为流体输入的接通致动器储液器来提高液滴计量的准确度和精度的方法_5

文档序号:9650458阅读:来源:国知局
20包括加载端口 422、储存区424、计量区426和分发区428。在 一个实施例中,计量区426是散装液体计量区。储存区424、计量区426和分发区428被通 过不同的间隙高度(即,这些区域中的液滴操作间隙214的不同高度)来表征。例如,储存 区424具有高度hl,计量区426具有高度h2,以及分发区428具有高度h3,其中,hl>h2>h3。
[0060] 此外,加载端口 422的上部可以是打开的以及加载端口 422的下部可具有允许液 体流入液滴操作间隙214中的出口 430。在一个实施例中,加载端口 422的出口 430被设计 用于将被紧密装配在其中的移液管的尖端。以这种方式,移液管尖端可以被用于使压力将 液体加载到液滴操作间隙214中。
[0061] 现在参考图1到4,分发区(例如,分发区226、326、426)中的每个的长度、宽度和 高度之间存在关系。例如,优选地,分发区的长度是高度h2的1. 5倍、高度h2的2倍、高度 h2的2. 5倍或高度h2的3倍。此外,优选地,分发区的宽度是高度h2的1. 5倍、高度h2的 2倍、高度h2的2. 5倍或高度h2的3倍。
[0062] 另外,从加载端口(例如,加载端口 222、322、422)引入储存区(例如,储存区224、 324、424)的开口的直径与液体储存区域相比足够小,以防止液体回流到储存区上面的空间 中。此外,加载端口(例如,加载端口 222、322、422)和储存区(例如,储存区224、324、424) 的设计防止液体回流到顶部基底(例如,顶部基底212)的外表面上。在没有液体回流到顶 部基底上的情况下,可以消除顶部基底的外表面上的CYT0P涂层(未示出)。
[0063] 现在再次参考图1到4,使用用于准确计量液滴致动器中的液滴的本公开的接通 致动器储液器的方法的实施例包括但不限于以下步骤。
[0064] 1.将压力加载源耦合至加载配件。在图2A和2B中的一个实施例中,压力加载源 耦合至加载端口 222的杯部230的开口 234。在图4中的另一实施例中,耦合、压力加载源 直接耦合至加载端口 422的出口 430。
[0065] 2.流入储存区足够的液体以填充该区域而不导致液体流入分发区中,或形成足够 的压力以允许液体通过装配开口逃逸到液滴致动器的外部。例如并现在参考图2A和2B,足 够量的液体流入储存区224中以填充储存区224而不导致液体流入计量区226和/或分发 区228中,或形成足够的压力以促使液体通过加载端口 222逸回到液滴致动器200的外部。 在一个实施例中,计量区226是散装液体计量区。
[0066] 3.使用计量区中的电极来计量来自所储存的液体的子液滴以产生所计量的液滴。 例如并现在参考图2A和2B,使用在计量区226中的储液器电极126将来自储存区224中的 散装液体的子液滴计量到计量区226中以产生所计量的液滴。
[0067] 4.使用分发区中的电极来分发来自所计量的液滴的子液滴。例如并现在参考图2A和2B,使用分发区228中的储液器电极126将来自计量区226中的所计量的液滴的子液 滴分发到液滴操作电极124上。
[0068] 通过在液滴分发之前维持较大量的散装液体的相对恒定压力,本发明提供改进的 液滴计量。在一个实施例中,在液滴分发之前的散装液体的单次计量可以包括单个液滴的 分发或可以包括根据预计量的散装的一定量的液体对多个液滴的分发。通过限制用于液体 加载的输入端口(即,加载端口)和储存区的尺寸,防止液体回流到顶部基底的外表面上并 消除对在顶部基底的外表面上的疏水性涂层的需求。此外,在单个液体储液器中的功能区 的分离可以允许实现设计时的模块化改变(例如,用于增加的液体处理容量和/或用于不 同区和间隙高度)而无需改变整个液滴致动器和/或系统设计。
[0069] 6. 2系统
[0070] 图5示出了包括液滴致动器505的微流体系统530的实施例的功能框图。数字 微流体技术通过对液滴致动器(诸如液滴致动器505)中的离散液滴的表面张力进行电控 制(电润湿)来对所述离散液滴进行液滴操作。液滴可被置于液滴致动器505的两个基底 (被液滴操作间隙分开的底部基底和顶部基底)之间。底部基底可包括电可寻址电极的布 置。顶部基底可包括例如由导电油墨或氧化铟锡(ΙΤ0)制成的参考电极平面。底部基底和 顶部基底可被涂覆有疏水性材料。可选地,通过限制用于液体加载的输入端口(即,加载端 口)和储存区的尺寸,防止液体回流到顶部基底的外表面上并消除对在顶部基底的外表面 上的疏水性涂层的需求。液滴操作被在液滴操作间隙中进行。液滴周围的空间(即,底部 基底和顶部基底之间的间隙)可被填充有不可混溶的惰性流体(诸如硅油)以防止液滴的 蒸发和便于它们在装置内的传送。其它液滴操作可能受变化的电压激活模式的影响;示例 包括液滴的合并、分裂、混合和分发。
[0071] 液滴致动器505可被设计为装配到微流体系统530的器械平台(未示出)上。器 械平台可容纳液滴致动器505并容纳其它液滴致动器特征部(诸如但不限于一个或多个磁 体和一个或多个加热装置)。例如,器械平台可容纳一个或多个磁体510,磁体510可以是 永磁体。可选地,器械平台可容纳一个或多个电磁体515。磁体510和/或电磁体515相对 于液滴致动器505被定位用于固定磁响应小珠。可选地,磁体510和/或电磁体515的位 置可由电机520来控制。另外,器械平台可容纳用于控制例如液滴致动器505的特定反应 区和/或清洗区内的温度的一个或多个加热装置525。在一个实施例中,加热装置525可以 是相对于液滴致动器505被定位用于提供所述液滴致动器505的热控制的加热器条。
[0072] 微流体系统530的控制器530电耦合至本发明的各种硬件部件(诸如液滴致动器 505、电磁体515、电机520和加热装置525)以及电耦合至检测器535、阻抗感测系统540和 任何其它输入装置和/或输出装置(未示出)。控制器530控制微流体系统530的整个操 作。控制器530可例如是通用计算机、专用计算机、个人计算机或其它可编程数据处理设 备。控制器530用于提供处理能力(诸如存储、解译和/或执行软件指令以及控制系统的 整个操作)。控制器530可被配置和编程以控制这些装置的数据方面和/或电源方面。例 如,在关于液滴致动器505的一个方面,控制器530通过激活/停用电极来控制液滴操控。
[0073] 检测器535可以是相对于液滴致动器505被定位的成像系统。在一个实施例中, 成像系统可包括一个或多个发光二极管(LED) (S卩,照明源)和诸如电荷耦合器件(CCD)摄 像机的数字图像捕获装置。
[0074] 阻抗感测系统540可以是用于检测在液滴致动器505的特定电极处的阻抗的任何 电子线路。在一个实施例中,阻抗感测系统540可以是阻抗光谱仪。阻抗感测系统540可 用于监测任何电极(诸如任何液滴操作电极)(在有液滴附在其上面或没有液滴附在其上 面的情况下)的容性加载。对于合适的电容检测技术的示例,参见Sturmer等人的在2010 年 8 月 5 日公布的名称为"CapacitanceDetectioninaDropletActuator" 的公布号 为US20100194408的美国专利申请;以及Bourn等人的在2003年5月1日公布的名称为 "SystemandMethodforDispensingLiquids" 的公布号为US20030080143 的美国专利; 上述专利申请和专利的全部公开内容通过引用并入本文。
[0075]液滴致动器505可包括破裂装置545。破裂装置545可包括促进液滴致动器中的 材料(诸如组织、细胞和孢子)的破裂(裂解)的任何装置。破裂装置545可例如是超声 处理机构、加热机构、机械剪切机构、小珠拍打机构、并入液滴致动器505中的物理特征部、 电场产生机构、热循环机构以及它们的任何组合。破裂装置545可由控制器530来控制。
[0076] 应当理解,本发明的各个方面可以被体现为方法、系统、计算机可读介质和/或计 算机程序产品。本发明的方面可采用硬件实施例、软件实施例(包括固件,驻留软件,微代 码等)的或组合可以通常全部在本文被称为"电路"、"模块"或"系统"的软件方面和硬件 方面的实施例的形式。此外,本发明的方法可以采用在具有体现在计算机可用介质中的计 算机可用程序代码的该计算机可用储存介质上的计算机程序产品的形式。
[0077] 任何合适的计算机可用介质可用于本发明的软件方面。计算机可用或计算机可读 介质可以是例如但不限于电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、设备、装置或传播介质。 计算机可读介质可包括暂时性实施例和/或非暂时性实施例。计算机可读介质的更具体实 施例(非详尽列表)将包括以下项中的一些或全部:具有一个或多个导线的电气连接、便 携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、可擦除可编程只读存储 器(EPR0M或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光储存装置、诸如支持互联网 或内联网的那些介质的传输介质、或磁储存存储装置。应当注意,计算机可用或计算机可读 介质甚至可以是纸张或程序被打印在其上的另一种合适的介质,因为程序可以被经由例如 纸张或其它介质的光学扫描来电子来捕获,随后被编译、解译或否则以合适的方式来处理 (如果必要的话),并随后被储存在计算机存储器中。在本文档的背景下,计算机可用或计 算机可读介质可以是可以包含、储存、传送、传播或传输供指令执行系统、设备或器件使用 或与所述指令执行系统、设备或装置有关的程序的任何介质。
[0078] 用于执行本发明的操作的程序代码可以被以面向对象的编程语言(诸如Java、 Smalltalk、C++等)来编写。然而,用于执行本发明的操作的程序代码也可以被以常规的 程序编程语言(诸如"C"编程语言或类似的编程语言)来编写。程序代码可由处理器、专 用集成电路(ASIC)或执行程序代码的其它部件来执行。程序代码可被简称为被存储在存 储器(诸如上面讨论的计算机可读介质)中的软件应用。程序代码可引起处理器(或任何 处理器控制的装置)产生图形用户界面("GUI")。图形用户界面可以被视觉上产生在显 示装置上,然而图形用户界面还可具有声音特征。然而,程序代码可在任何处理器控制的装 置(诸如计算机、服务器、个人数字助理、电话、电视或利用处理器和/或数字信号处理器的 任何处理器控制的装置)中运行。
[0079] 程序代码可本地和/或远程执行。例如,程序代码可被整体或部分储存在处理器 控制的装置的本地存储器中。然而,程序代码也可以被至少部分远程储存、访问并被下载至 处理器控制的装置。例如,用户的计算机可完全执行程序代码或仅部分执行程序代码。程 序代码可以是至少部分在用户计算机上和/或部分在远程计算机上执行或完全在远程计 算机或服务器上的独立软件包装。在后者情形中,远程计算机可通过通信网络连接至用户 的计算机。
[0080] 可不管联网环境来应用本发明。通信网络可以是在射频域和/或互联网协议(IP) 域中运行的有线网络。然而,通信网络还可以包括分布式计算网络,诸如互联网(有时可选 地被称为"万维网")、内联网、局域网(LAN)和/或广域网(WAN)。通信网络可包括同轴电 缆、铜线、光纤线路和/或混合-同轴线路。通信网络甚至可包括利用电磁频谱的任何部分 和任何信令标准(诸如IEEE802族标准、GSM/CDMA/TDMA或任何蜂窝标准和/或ISM波段) 的无线部分。通信网络甚至可包括电力线部分,其中,信号被经由电气布线传送。本发明可 应用于任何无线/有线通信网络,而不管物理元件部分、物理配置或通信标准(多个)。
[0081] 参考不同方法和方法步骤来描述本发明的某些方面。应当理解,可以通过程序代 码和/或通过机器指令来实现每个方法步骤。程序代码和/或机器指令可形成用于实现在 所述方法中指定的功能/行为的装置。
[0082] 可以命令处理器、计算机或其它可编程数据处理设备来以特定方式起作用的程序 代码也可被储存在计算机可读存储器中,,使得被储存在计算机可读存储器中的程序代码 产生或变换包括实现所述方法步骤的各个方面的指令装置的制品。
[0083] 程序代码也可被加载到计算机或其它可编程数据处理设备上以引起一系列操作 步骤被执行以产生处理器/计算机实现的过程,使得程序代码提供用于实现本发明的方法 中指定的各种功能/行为的步骤。
[0084] 7结束语
[0085] 实施例的上述详细描述参照附图,所述附图示出本发明的特定的实施例。具有不 同结构和操作的其它实施例未偏离本发明的范围。参考在本说明书中阐述的本申请人的发 明的许多替代方面或实施例的某些特定的示例来使用术语"本发明"等,并且它的使用或它 的缺失都不旨在限制本申请人的发明的范围或权利要求的范围。只为了读者的便利,本说 明书被划分为几个节段。标题不应被解释为限制本发明的范围。所述定义旨在作为本发明 的描述的一部分。应当理解,可改变本发明的各种细节而不偏离本发明的范围。此外,前述 描述只是为了说明的目的,而不是为了限制的目的。
【主权项】
1. 一种液滴致动器,其包括至少一个接通致动器储液器,所述至少一个接通致动器储 液器包括: a. 加载端口; b. 液体储存区; c. 液滴计量区;以及 d. 液滴分发区; 其中所述至少一个接通致动器储液器被设计用于提高液滴计量的准确度。2. 根据权利要求1所述的液滴致动器,其中,所述液滴分发区包括被分开以形成液滴 操作间隙的顶部基底和底部基底。3. 根据权利要求2所述的液滴致动器,其中,所述底部基底包括液滴处理区。4. 根据权利要求2到3中的任一项所述的液滴致动器,其中,所述液滴处理区包括被设 置在所述底部基底上的液滴操作电极的至少一个布置。5. 根据权利要求2到4中的任一项所述的液滴致动器,其中,所述顶部基底包括接地参 考电极。6. 根据权利要求2到5中的任一项所述的液滴致动器,其中,所述液滴操作电极的至少 一个布置包括电润湿介导液滴操作电极的至少一个布置。7. 根据权利要求2到6中的任一项所述的液滴致动器,其中,多组储液器电极被设置在 所述底部基底上。8. 根据权利要求2到7中的任一项所述的液滴致动器,其中,接通致动器储液器在每组 储液器电极处、在所述顶部基底中形成。9. 根据权利要求2到8中的任一项所述的液滴致动器,其中,所述计量区是散装液体计 量区。10. 根据权利要求2到9中的任一项所述的液滴致动器,其中,所述储存区、计量区和分 发区中的每个通过不同的间隙高度来表征。11. 根据权利要求2到10中的任一项所述的液滴
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