用于操纵粒子的设备和方法

用于操纵粒子的设备和方法
【专利摘要】本公开涉及用于操纵粒子的设备和方法。具体地，一种粒子操纵设备，包括：衬底和微通道，所述微通道被包括在所述衬底中并且被配置来接收在其中包括粒子的流体。偏置结构被形成在所述衬底中、与所述微通道相邻但在微通道之外。偏置结构被配置来从所述微通道以外在一个频率处分配辐射以便偏置在所述微通道内的所述粒子的运动。
【专利说明】
用于操纵粒子的设备和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及粒子操纵设备，并且更具体地涉及具有用于捕捉和控制微粒和微生物 的路径和机制的、以及用于偏置微粒的辐射生成电子电路的设备。
【背景技术】
[0002] 医疗点（P0C)设备对基于微流体的设备的兴趣已经有所增加。基于微流体的设备 具有在单个信用卡大小的或者甚至更小的芯片上执行整个生物实验或免疫学检查的潜力。 P〇C设备提供小型化实验室以进行快速、廉价、易于使用、便携的测试，比如例如血糖测试 等。
[0003] 运用介电电泳(DEP)力的技术作为用于细胞和粒子区分、分离、隔离或集中的强大 的非接触式方法而浮现，对于样本处理是有用的。介电电泳(DEP)力产生于细胞或粒子中的 电场感应电荷极化与磁场非均匀性(其作用是吸引（或排斥)细胞到(或从)正(或负)介电电 泳力的电场最大值)的相互作用。电极化的对象将在聚焦电场的区域中被捕捉。这些力不仅 取决于电极阵列的几何构造和激发方案，而且还取决于它的悬浮介质的细胞或粒子的介电 性质。DEP响应的幅度、方向和频率依赖取决于粒子和介质二者的组分、尺寸和电导率。
[0004] DEP已经被使用于从死酵母细胞中分离活酵母细胞，从死细菌细胞中分离活细菌 细胞，从健康细胞中分离疟疾感染的细胞，以及从健康血细胞中分离人类白血病细胞。例 如，红血细胞的膜(红血球）当它们已感染疟疾寄生虫时对离子具有非常强的渗透性，导致 内部离子损失至低电导率悬浮介质，并且与健康的红血细胞相比，内部导电性低得多。
[0005] -种进行DEP捕捉的方式是在通道中布置平面金属电极以创建电场梯度。无电极 (electrode-less)介电电泳操纵的形式可以通过使用强聚焦的波束（通常称为"光学镊 子"）或者通过使用光电导材料、"光电镊子"的混合变型来完成。会聚波束中的强度梯度将 诸如胶状粒子之类的小对象拽向焦点，使得可以在焦点附近的三个维度中捕捉粒子。它们 可以通过动态定位势能最小值和最大值来进行操作。
[0006] 虽然电极DEP在制造过程中不需要金属蒸发，但是结构是化学惰性的，对细胞完整 性或活性没有影响，并且避免了在具有非常高的电场的金属DEP电极处的电解;这种方法需 要大型、昂贵、高能耗的装备，所述装备在微芯片外部并且只能够在实验室环境中才能被使 用。其它无电极DEP结构涉及微流体通道几何形状中的变化，比如收缩或支柱。

【发明内容】

[0007] -种粒子操纵设备，包括:衬底和微通道，所述微通道被包括在所述衬底中并且被 配置来接收在其中包括粒子的流体。偏置结构被形成在所述衬底上、与所述微通道相邻但 在微通道之外。偏置结构被配置来从所述微通道以外以一个频率分配辐射以便偏置在所述 微通道内的所述粒子的运动。
[0008] -种粒子操纵设备，包括芯片，所述芯片包括:衬底;微通道，所述微通道被包括在 所述衬底中并且被配置来接收在其中包括粒子的流体；以及在所述衬底上形成的、与所述 微通道相邻但在微通道之外的至少一个偏置结构。所述至少一个偏置结构被配置来从所述 微通道以外以一个频率分配辐射以便偏置在所述微通道内的所述粒子的运动。控制模块包 括生成电路，被配置来生成用于激发所述偏置结构的信号。
[0009] -种用于粒子操纵的方法，包括:将在其中具有粒子的流体引入到包含在衬底中 的微通道，并且所述微通道被配置来接收在其中具有粒子的流体;和使用所述衬底上形成 的、与所述微通道相邻但在微通道之外的至少一个偏置结构对了所述微通道中行进的所述 粒子进行偏置，所述至少一个偏置结构被配置来从所述微通道以外以一个频率分配辐射以 便偏置在所述微通道内的所述粒子的运动。
[0010] 从下文中结合附图读取而对其示例性实施例的详细描述中，这些和其它特征及优 点将变得显而易见。
【附图说明】
[0011] 本公开将参考以下附图在优选实施例的以下描述中提供细节，在附图中：
[0012] 图1A是根据本发明原理的在同一衬底或芯片上包括微通道和电子偏置机构的粒 子操纵设备的顶视图；
[0013] 图1B是根据本发明原理的在衬底或芯片上包括接地平面和其它层的图1A的粒子 操纵设备的侧视图；
[0014] 图2是根据本发明原理的粒子操纵设备的透视图，所述粒子操纵设备连接到具有 集成的图像传感器的移动设备(诸如智能电话）以查看图像、接收光学反馈并提供用于控制 偏置结构的控制信号；
[0015] 图3示出了根据本发明原理的在示出捕捉操作后跟随清洗操作的两个时间周期之 后的粒子操纵设备的顶视图；
[0016] 图4是根据本发明原理的粒子操纵设备的顶视图，示出了具有用于分离粒子的电 子偏置机构的多路径微通道；
[0017] 图5是根据本发明原理的具有传感器和检测腔室的粒子操纵设备的顶视图；
[0018] 图6是根据本发明原理的粒子操纵设备的顶视图，所述粒子操纵设备连接到被称 为读取器的外部控制和数据处理系统或设备；
[0019] 图7是根据本发明原理的与在芯片或衬底上作为单片结构被构造的读取器元件结 合的粒子操纵设备的顶视图；以及
[0020] 图8是根据本发明原理的示出粒子操纵过程的方框/流程图。
【具体实施方式】
[0021] 根据本发明原理，描述了无需大型、昂贵的和能量密集型装备用于在"光学镊子" 设置中产生聚焦波束的设备和方法。在特别有用的实施例中，通过在微通道空腔外部、在微 流体芯片的表面上并入电磁福射元件，避免了与流体直接接触的原位（in-s i tu)电极相关 联的挑战。微带贴片天线可以用作便宜的电磁辐射元件，并且可以在芯片的表面上被实现， 该芯片的接地平面在芯片的衬底的底表面上，并且同轴馈送线在芯片的一侧上或者通过衬 底。
[0022] 在另一个实施例中，天线配置和辐射模式可以被设计和优化以执行通过介电电泳 (DEP)的微粒子或细胞的捕捉、分离或集中之中的任何一个。相控馈送天线阵列可以被使用 来进一步优化和增强辐射波束的方向性，或者通过控制电路和半独立天线馈送来允许实时 波束转向。这样提供了灵活性以便实时改变DEP功能，并且提供更便宜的光学镊子备选一一 甚至针对医疗点(POC)应用的一次性设备也是如此。
[0023]用于聚焦或引导电磁波的附加元件可以包括电磁带隙结构、超材料组件或者表面 等离子体诱导元件，其也可以被并入到芯片中。电磁辐射元件(天线）也可以作为不必与芯 片衬底直接接触的读取器/控制电路的一部分，而在微流体芯片外部被实现。微通道内的原 位电极仍然还可以被用于更高级的功能。
[0024]本发明原理可以并入原位图像传感器阵列组件(基于CMOS或CCD)，其可以被集成 到设备中或者作为外部读取器和/或控制电路的一部分而被集成，以捕获通过微通道的流 的实时图像。此图像传感器可与图像处理元件连接，所述图像处理元件确定通道中的流体 流动状态，并确定要被应用到天线馈送线上的适当反馈信号，其为实时粒子操纵产生通过 反馈控制环的最佳辐射模式。图像传感器和图像处理元件可用于检测或更准确和精确的诊 断。例如，疟疾寄生细胞通过基于电磁的DEP和具有图像模式识别软件的图像捕捉与识别进 行分选和集中。
[0025] 光波是在空间中携带电和磁能的高频电磁波的形式。低频电磁辐射可以通过天线 生成，天线是将电能转换成无线电电磁波、微波和毫米波范围（波长低至0.1mm的THz辐射） 的电气设备。按照本发明原理可以使用许多结构、设计、材料和天线尺寸。天线阵列实现了 辐射模式的更高的方向性和转向能力。在粒子或细胞通过DEP偏置方法被处理(分离、集中、 隔离等)之后，检测/识别或诊断可以使用其它物理机制或方法，例如光学（荧光或比色）、磁 性、阻抗或电导率测量、安培法、机械等。
[0026] 应当理解，本发明将针对衬底或晶片上的微流体器件的给定示例性架构来描述； 然而，其它架构、结构、衬底材料以及工艺特征和步骤可以在本发明的范围内变化。
[0027]还应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元件被称为在另一元件"上"或"之上" 时，它可以直接在该另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为"直 接"在另一元件"上"或者"之上"时，不存在中间元件。还应当理解，当一个元件被称为"连 接"或"耦合"到另一个元件时，它可以被直接连接或耦合到该另一元件，或者可以存在中间 元件。相反，当一个元件被称为"直接连接"或"直接親合"到另一元件时，不存在中间元件。
[0028] 用于集成电路芯片的设计可以用图形计算机编程语言来创建，并储存在计算机存 储介质（例如磁盘、磁带、物理硬盘驱动、或例如存储访问网络中的虚拟硬盘驱动）中。若设 计者不制造芯片或用于制造芯片的光刻掩模，则设计者可以通过物理装置(例如通过提供 存储该设计的存储介质的副本)传送所产生的设计、或直接或间接地以电子的方式(例如通 过网络)传送至该实体。再将所储存的设计转换成适当的格式(例如GDSII)，用于光刻掩模 的制造，光刻掩模典型地包括所关注的要在晶片上形成的芯片设计的多个副本。光刻掩模 被用于界定待蚀刻或待处理的晶片(和/或其上的层）的区域。
[0029] 本文中所描述的方法可以用于制造集成电路芯片。所得到的集成电路芯片可以以 原始晶片的形式（即，作为具有多个未封装的芯片的单个晶片）、作为裸管芯或者以封装的 形式由制造商分配。在后一情况下，芯片被安装在单个芯片封装体(例如塑料载体，具有固 定到主板或更高级的载体上的引线）中，或者安装在多芯片封装体(例如，具有表面互连或 掩埋互连、或者具有表面互连和掩埋互连的陶瓷载体）中。在任一情况下，然后将芯片与其 它芯片、分立电路元件和/或其它信号处理器件集成，作为如下产品的一部分：（a)中间产 品，例如主板或(b)最终产品。所述最终产品可以是包括集成电路芯片的任何产品，范围包 括玩具和其它低端应用，所述其它低端应用包括具有显示器、键盘或其它输入装置以及中 央处理器的高级计算机产品。
[0030] 在说明书中对本发明原理的"一个实施例"或"实施例"及其其它变型的引用，意味 着与该实施例相关地描述的特定特征、结构或特性等等被包含在本发明原理的至少一个实 施例中。因此，在贯穿说明书在各处出现的短语"在一个实施例中"和"在实施例中"以及任 何其它变型的出现未必都指同一实施例。
[0031] 应当理解，下文中7"、"和/或"以及"……中的至少一者"（例如在"A/B"、"A和/或 B"和"A和B中的至少一者"的情况下）中的任何一者的使用，旨在包含仅选择列出的第一个 选项(A)、或者仅选择列出的第二个选项(B)或者选择这两个选项(A和B)。作为另一个例子， 在"A、B和/或C"以及"A、B和C中的至少一者"的情况下，这种短语旨在包含:仅选择列出的第 一个选项(A)、或者仅选择列出的第二个选项(B)、或者仅选择列出的第三个选项(C)、或者 仅选择列出的第一个和第二个选项(A和B)、或者仅选择列出的第一个和第三个选项(A和 C)、或者仅选择列出的第二个和第三个选项(B和C)、或者选择所有三个选项(A和B和C)。对 于该领域和相关领域的普通技术人员而言容易显而易见的是，这可以扩展用于许多列出的 项目。
[0032] 现在参考附图，其中，相同的数字代表相同或相似的元件并且最初参考图1A和图 1B，示出了根据本发明原理的示例性粒子操纵设备10的顶视图（图1A)和侧视图（图1B)。设 备10可以包括衬底12,在其上在第一区域或部分18上形成微流体腔室或通道30,并且第二 区域或部分14和16被构造用于偏置结构44,该偏置结构44用于产生或辐射能量以便将通道 30中的粒子偏置。应当理解，第二区域14和16可以在衬底12的任意部分上形成，该衬底12包 括通道30下面的入口 32的左侧到出口 38的右侧(更深入衬底12的另一侧或在衬底12的另一 侧上等）。
[0033]微流体通道30被配置来接收粒子，优选地在方案中，并穿过微通道30。在粒子通过 通道30的过程中，粒子被偏置结构44偏置，所述偏置结构44例如可以包括天线20,22。优选 地，偏置结构44是被配置来改变粒子的移动，或者选择在微通道30中的粒子类型的电路、换 能器元件或其它能量或福射产生元件。偏置包括加速、减速、改变方向、改变能量(添加或除 去能量）、或者为了分离、区分或以其它方式改变粒子的运动而赋予粒子的任何其它改变。 [0034]偏置结构44被描绘为由电压和天线馈送控制电路28所控制的天线20和22。电路28 可以被集成在衬底12上或者可以在设备10外部被提供。在如图1A所示的示例中，微通道30 包括在一侧上的天线20和在相对侧上的天线22。天线20和22沿陷阱（trap)偏置以便影响以 不同的方式通过微通道30的粒子。可以使用不同类型的辐射，或者可以使用不同的操作频 率、电压或其它特性以用于操作结构20和22。尽管描述了两种类型的结构(20和22)，但是在 同一设备10上可以使用任何数目的结构和模式或操作。
[0035]在一个实施例中，粒子或有机物捕捉（电磁镊子)可以通过微流体腔室30和一系列 THz天线20,22或天线阵列的组合来实现，其中所述天线或天线阵列被设计和供电以使得它 们的辐射模式24，26朝向观察腔室34，并且它们在腔室34上的确定位置处产生相长干涉，有 机物然后在那里将通过正介电电泳而被捕捉(例如，在那里有机物或粒子被吸引到电场最 大值）。天线阵列(20,22)可以增加功率和方向性，使得捕捉波束更窄更锐利，并且创造出更 精确的捕捉点。实时反馈可以使用控制电路28来实现，其可以包括诸如蜂窝手机相机之类 的图像传感器，其将捕获图像并生成相应的信号来调整所应用的幅度和相位以馈送每个天 线元件并移动捕捉点。
[0036] 衬底12可以包括硅或其它半导体材料，例如，II-VI族，III-V族，Ge等。衬底12可以 包括玻璃、陶瓷、金属、聚合物、有机聚合物（例如，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，硅基有机聚合 物)或任何其它合适的材料。在一个实施例中，控制电路28被集成在衬底12(例如，硅或玻 璃)上，并且结构44包括几平方毫米的芯片内的天线/振荡器20、22,这可以由小电池（未示 出）或者通过与像蜂窝电话或平板电脑之类的便携式设备的连接来供电，其中所述便携式 设备将被用来捕获、处理图像并产生控制天线馈送28所需的信号。设备10的微流体区域18 可以被制造在硅/玻璃/PDMS衬底12上，并且可以做成可从保持天线20、22的区域14和/或16 拆卸，如此使得仅微流体区域18被做成一次性的。
[0037]在另一个实施例中，微流体通道30可以使用常用于半导体加工的蚀刻工艺来形成 并且电路或结构44被集成在同一衬底12上。
[0038]产生捕捉力不需要激光组件、光学透镜和过滤器(尽管在一些实施例中，它们可以 被使用并且可以被用于可视化）。
[0039]偏置结构44可以采取多种形式(例如，如所描述的天线20,22)。与严格的电磁解算 器组合的优化算法可以被用来产生天线设计，所述天线设计具有相应幅度和相位以馈送每 个天线元件，从而生成具有如所期望的方向和角度范围的期望的辐射模式。这种优化可以 在天线设计步骤期间执行。在按需要或期望生成尽可能多的辐射模式的此设计步骤期间， 可以预先确定一组馈送配置选项。各种馈送配置选项然后将被保存在馈送控制28的存储器 中，并且在设备运行期间被选择以在辐射模式或捕捉位置或强度之间变化。
[0040] 此外，一些天线20,22可以被配置为THz(或其它频率)检测器，以基于它们的散射 特性在微流体通道或腔室30中在评估中提取有机物或粒子的参数。此外，通过设计能够发 射宽带宽波长的宽带宽天线20,22,可以对样本执行光谱分析，以确定它的精确组分。不同 的细胞、粒子或元素在THz光谱中具有不同的特征，使得THz光谱仪对于识别和成像非常有 用。使用THz多光谱图像，这些特征使得通过许多化学物的透射光谱而识别这许多化学物。 THz图像器/检测器需要良好的辐射对准，这在其中具有固定的天线元件20,22的芯片(衬底 12)上不是问题。
[0041] ]通过举例的方式，辐射的功率密度可以被定义为:Pd = EXH(Watts/m2)或者使用Η = E/h = E/12〇jr: |Pd | =ΕΗ = Ε2/12〇π·来定义。各向同性球体（isotropic sphere)上的功率 是：E2/1203τ = Pτ/43τr2。E场幅度传播损耗~l/r，并且E功率传播损耗~l/r 2，
对于激光束的传播r~100厘米，而对于在芯片上的THz波束 的传播，r~1毫米。因此，在硅芯片表面上的THz信号的传播距离可以是1-2毫米的量级，而 光学镊子设置上的激光束的传播距离是几百厘米的量级，加上为了聚焦波束所需要的过滤 器和透镜所引入的损耗。光学镊子需要比按照本发明原理的设备10更强大的光源(幅度量 级更大的功率）。另外，介电电泳(DEP)力与E场梯度成比例。一个非常锐利的波束可以产生 强DEP力，E场绝对强度并不像它的清晰度那样重要。
[0042]在THz范围内，波长为几百微米的数量级；因此在芯片或设备10内，辐射的远场区 域是在几百微米到几个毫米内。辐射的远场区域内的操作是优选的，以避免在靠近辐射元 件的距离处在近场中发生的旁瓣和边缘场效应。因此，当使用THz辐射时，微通道30应位于 离天线辐射的几个毫米处，以允许距离为至少5倍于波长，并且优选为10倍于波长或更多。 高功率THz辐射可以达到100微瓦到几毫瓦的最大功率。因为传播距离非常短，所以非常短 距离的THz辐射可以用于天线阵列以辐射更高功率而经历小的衰减。
[0043]另一方面，光学镊子需要激光行进更长的距离并通过若干聚焦和过滤元件，其衰 减了辐射功率并因此需要具有更高功率的光源。
[0044]许多的天线设计技术和设计优化技术可以被采用以优化辐射模式形状、方向、角 度扩展，并产生每个天线辐射元件和天线阵列配置的适当形状(包括馈送每个辐射元件的 振荡的必要的幅度和相位特性，例如贴片或缝隙天线），其可被放置在芯片10内的任何位 置。
[0045] 在THz频率范围上的操作是优选的，因为它可以产生更具方向性的、更窄的并因此 更锐利的辐射模式。振荡器/天线维度可以是在微量级尺度并且可以紧凑地集成大量天线 的阵列，其能够产生更高的亮度和更锐利的模式。例如，毫米和亚毫米(THz)电磁波辐射发 生在波长从1厘米低至100微米的频率30GHz和3THz之间。电磁振荡可以最紧凑地通过固态 二极管源来生成，其也可以与乘法器或多路复用器组合，以产生更高的频率(例如，耿氏二 极管，砷化镓肖特基，頂PATT等）。电磁能量通过与例如硅衬底兼容的天线20，22(包括微带 贴片天线和隙缝天线)在所期望的方向上被辐射。天线20,22的导体可以包括用3至5微米的 镍和几百纳米的金覆盖表面的铜。也可以使用其它材料。
[0046] 天线设计将确定辐射模式、增益和方向性。对于具有用THz范围中的较高频率可实 现的非光学电磁辐射的介电电泳效应的便携式应用，较小维度是有益的。较小的天线和振 荡器维度可以被集成在芯片或设备上并且占据较小的面积。较小的天线尺寸实现这样天线 阵列:所述天线阵列将实现具有控制微粒子和较高的辐射功率的较高方向性的锐利辐射模 式。更锐利且更聚焦的辐射模式对于产生较大的电场强度梯度以及因此的更大DEP力是非 常重要的。
[0047]天线20、22和微流体通道30之间的距离可以是数倍于波长(几百微米），这有助于 方向性--因为辐射模式将处于电磁辐射的Fraunhoffer区域或远场中，从而减少了辐射 的近场区域的旁瓣和其它不期望的边缘效应特性的影响。THz源可以包括谐振隧穿二极管 (RTD)等，这是最高频率的有源半导体器件，其可以在室温下在THz范围中振荡。RTD振荡器 是一致连续波(CW)THz辐射的极端紧凑源，并且只需要一个简单的电压源来驱动它们。THz 源可以与由缝隙天线形成的谐振器集成，所述谐振器有助于提高效率和输出功率。在其它 实施例中，基于肖特基二极管的乘法器由于其紧凑性、电子可调谐性和稳定性而可以被用 作亚毫米波范围中的本地振荡器。这些器件可以递送例如在2.5-2.7THz达lmW的功率。 [0048] THz光子是非电离的，这意味着它们没有足够的精力来从人体组织中的原子和分 子撞击(knock)出电子，这可能会引发有害的化学反应。THz光谱仪可以被用于识别化学组 合物或医疗诊断。在用于医疗诊断的THz成像传感器中的最新进展实现了有机物或微粒的 操纵和成像的组合。
[0049] DEP力可以被提供用于球形粒子，其在非均匀的电场E内变成被极化：
[0050] 粒子内部的极化的离子可以被建模为偶极，生成叠加到原始场的电场。极化的颗 粒（bead)受到一个力，这个力是三个因子的函数：粒子半径（R)、由粒子的复介电常数 %义μi%/·和悬浮介质的复介电常数螓々之间的关系
:所给定的Clausius-Mossotti因子(CM*)、以及电场强度的分布 ()。如果包围粒子的电场E是常量，那么DEP力为零。只有非均匀电场产生非零DEP力。 DEP力与影响粒子的其它力（例如，扩散，毛细力，重力，布朗运动等）的组合可以用于操纵 (捕捉，分离，传送等)通过电场所确定的粒子。通过利用不同粒子或细胞之间的介电差异， DEP技术可以鉴别并分类粒子，例如生物细胞可以基于膜属性(透气性，电容和电导率）、内 部导电性、大小等方面的差异来分类。
[0051] DEP力取决于电场的振荡的频率。在有损介质中，粒子和悬浮介质二者的复介电常 数均是频率的函数。在低频（ω )，复介电常数的导电性（自由电荷)或虚部占主导地位，而在 高频（ω)，复介电常数的实部占主导地位。在一些示例中，例如在非导电的水中的非导电颗 粒，Clausius-Mossotti项几乎恒定，CM*的值~-0.5,因此在所有频率上给出负的DEP。但 是，对于非导电的水中的导电颗粒，导电性在给出正DEP(正CM*)的低频处占主导地位，但介 电常数在高频处占主导地位，改变为负的DEP(负CM*)。对于在导电盐溶液中的导电颗粒，体 验到更复杂的关系。DEP力和符号取决于频率和材料特性。
[0052] DEP力可以以多种方式生成。其中的一些可以包括以下内容。微流体衬底12(芯片） 的表面上的电磁辐射元件是在微通道30外部，以便也避免与流体直接接触的原位电极相关 联的挑战。与流体通道接触的电极也可以与其它特征一起被使用。微带贴片天线20,22可以 被用作便宜的电磁辐射元件，并且可以被实现在衬底12的表面上，接地平面40在衬底12的 底表面上，并且同轴馈送线48在芯片的一侧上或者通过衬底12。天线配置和辐射模式可以 被优化以便通过DEP执行任何微粒或细胞的捕捉、分离或集中。具有相位馈送的天线阵列可 以被使用来进一步优化和增强所述辐射波束的方向性，或者允许通过天线的半独立馈送和 控制电路的实时波束转向，在实时改变DEP功能的过程中提供灵活性。
[0053]用于聚焦偏置结构44的其它元件可以包括电磁带隙结构，超材料元件，表面等离 子体诱导元件，声能产生元件（例如，压电换能器），光学天线或纳米天线，无电极DEP元件 等。备选地，电磁辐射元件或偏置元件44可以作为不一定与芯片衬底直接接触的检测/控制 电路的一部分在微流体芯片外部被实现。原位电极47可以在微通道30内部或在微通道30附 近并且被使用用于更增强的功能。
[0054]原位图像传感器阵列组件46(例如，基于CMOS或(XD)可以被集成到设备10中、或作 为外部读取器和控制电路的一部分而被集成，以便捕获通过微通道的流的实时图像30。图 像传感器46可以与图像处理单元50连接，图像处理单元50确定在通道30中的流体流动的状 态并且确定适当的反馈信号，所述反馈信号要被施加到天线馈送线48上以产生通过用于实 时粒子操纵的反馈控制回路的最佳辐射模式。在一个实施例中，图像传感器46和图像处理 元件50可以用于检测更准确和精确的诊断。
[0055]图像处理元件50可以被集成在衬底12上或者可以被外部地连接。图像处理元件50 可以包括用于图像模式识别或其它图像处理的软件。在一个实施例中，图像处理元件50可 以被使用来分析细胞，例如以便分离寄生疟疾细胞与健康细胞，用于利用图像处理元件50 上的图像模式识别软件通过电磁型DEP和图像捕获和识别来分类和集中。图像处理元件50 可以被集成在衬底12上或可以是外部模块。
[0056]参考图1B，设备10示出了在衬底12上蚀刻或以其它方式形成的微通道或腔室30。 这个实施例描述了形成在绝缘层42上的电极(天线）22,其可以在微通道30的表面处或者在 其附近。其它层45可以在绝缘层42之上或在绝缘层42之下形成。
[0057]参考图2,另一个设备110包括微流体腔室130和一系列THz的天线或天线阵列120 的组合，所述天线或天线阵列被设计和供电以使得它们的辐射模式朝向观察腔室134并且 它们在腔室134上的确定位置处产生相长干涉，其中有机体135随后将在那里通过正介电电 泳(其中有机物或粒子被吸引到电场最大值)被捕捉。天线阵列120可以提高功率和方向性， 使得捕捉的波束更窄更锐利并且创建更精确的捕捉点。实时反馈可以通过使用简单的图像 传感器来实现，例如蜂窝电话142上的相机140或其它外部设备。相机捕获图像144并且在反 馈环路146上产生适当的信号以便调节幅度和相位，所述幅度和相位被施加以馈送每个天 线元件120并移动捕捉点。
[0058]参考图3,在另一实施例中，另一设备200包括具有更复杂结构的微流体通道230， 其在衬底201(芯片)上形成多个腔室和通道。设备200包括电磁辐射或偏置结构202,其可以 被设计来在单个芯片上执行测试或程序的若干连续步骤。在设备操作期间的两个实例处描 绘该设备。
[0059] 在第一实例210中，测试可能要求两个或多个流体222,224需要与在样本入口 232 处引入的样本混合(或者一个流体用来清洗来自另一包含流体的目标微生物或粒子）。这种 有机物向下行进通过通道235并且通过经由天线阵列204(其产生朝向混合腔室234的辐射 模式205)所应用的正介电电泳而被保持在混合腔室234中。混合腔室234通过另一微通道 236连接到第二入口 238，在这里反应物质（或清洗物质）224被插入，意在与目标有机物混 合。
[0060] 天线阵列204(利用小型电池或者经由移动设备附件）被连接到小型电压发生器 240和一些电路以控制天线馈送(幅度和相位），使得所述微生物或粒子在适当的时刻（t = ti)被捕捉。
[0061] 在第二个实例220中，使用发生器240和控制天线馈送(幅度和相位）的一些电路， 天线阵列204被去激活并且天线阵列202被激活。第一混合腔室234通过另一微通道237连接 到第二混合腔室242，其通过微通道244也被连接到第三入口 252。流体254被引入到流体入 口 252,以进一步清洗(或插入要与之混合的反应物质）在第二混合腔室242中的标本。天线 阵列202可以被使用来使用辐射207引起的DEP力，在清洗(或者反应)步骤的持续时间捕捉 不同有机物并将其保持在腔室242中。微腔室242通过微通道246与出口 250连接用于取回反 应的和清洗的微生物或消除不必要的流体。通过辐射207在微腔室242中捕捉的微生物或粒 子被释放以被允许通过关闭辐射207在适当的时刻(t = t+At)移动到出口 250。
[0062]参考图4,在另一个实施例中，另一设备300包括微流体通道330,所述微流体通道 330具有含有多个腔室和通道的更复杂结构。该设备300包括电磁辐射或偏置结构344,其与 微流体通道330-起被设计来分离通过介电电泳(如，负DEP (neg-DEP)的不同尺寸和组分的 粒子，其中所述有机体或粒子从电场最大值被排斥hneg-DEP力取决于粒子尺寸(R3)和组 分(通过其介电常数），因此不同尺寸和/或组分的粒子能够通过生成不同强度的电场模式 而被分离出来。在这个示例中，有三个通道346、348和350被配置来将粒子或细胞358、360和 362分离到腔室或出口 352、354和356。
[0063] 通过从主微通道348创建不同的粒子358、360和362能够被导向的侧通道346和 350,可以通过将每种类型朝向侧通道346和350之一引导、或者允许粒子360不受影响地被 传递到腔室354来分离粒子358、360和362的混合物。来自偏置结构344的各个集合(例如天 线阵列320和322)的不同辐射模式324和326可以被优化，以在相应的信道分岔处产生所需 的电场强度。
[0064] 在一个示例性实施例中，包括粒子358、360和362的流体314在入口332被引入，并 流过路径336至分离腔室334。粒子358对DEP力是最敏感的。这种类型的颗粒被第一组天线 320所产生的第一电磁束324排斥而移向第一侧信道346。粒子362不受影响地被传递通过第 一DEP诱导波束324,因为力强度为不大于流体拖拽力。这可能是由于粒子尺寸不足够大。然 而这种粒子类型(362)受产生更强DEP力的第二组天线322所产生的波束326影响，并且被导 向第二侧通道350。粒子360不受影响地通过DEP诱导的波束324,326,这可能是由于尺寸小， 使得DEP力比流体的拖曳力要弱得多。路径350、348和346可以在不同位置处从分离腔室334 岔开或者根据需要可以被设置在其它方位。
[0065]如前所述，天线320和322使用电压和馈送控制电路328来控制。电路328可以被集 成到芯片或设备310中，或者可以外部地连接。在一个实施例中，不同电路328可以可互换地 连接到芯片310,以便向偏置结构344提供不同的功能或控制。在另一个实施例中，电路328 可以提供控制用于调整偏置结构344的电压、相位和其它特性，以用于先验地或实时地控制 定时、功率、福射(形状)等。所述控制可以基于反馈，例如视觉反馈(图像传感器或其它传感 器，例如，温度，流量等）。
[0066]参考图5,另一设备400包括具有微流体腔室430、数个偏置结构444和446、以及检 测传感器448的组合的芯片410。将在对被疟疾感染的红血细胞进行测试的角度来示意性地 描述设备400。
[0067]已知的是，健康的红血细胞将离子保持在细胞内并呈现较高的导电性，导致正DEP 响应。另一方面，受感染的红血细胞的外膜被损害且无法将离子留在细胞内，因此呈现低电 导率和负DEP响应。这意味着健康的血细胞通过高强度E场将被捕捉，而受感染的血细胞通 过高强度E场将被排斥。这种表现上的差异可以被用来在微流体通道436和440中从受感染 的红血细胞中分离健康的红血细胞。
[0068] 测试设备400包括染色或清洗腔室434,在这里，用于染色或清洗的红血细胞的流 体可以与样本混合，以便利用后来的可视化进行帮助（当无论是手动的还是计算机化的光 学检测或诊断被使用时)或者以便消除样本中的虚假元素，这些虚假元素可能会危及可以 在观察腔室442内执行的测量。例如，清洗流体可以从清洗入口 426被插入到混合或清洗腔 室434中，所述腔室434也从入口腔室432接收包含红血细胞(健康的和被感染的）的样本流 体462。
[0069]偏置结构444可以包括一组天线，其被设计和定位以使得辐射模式424被引向混合 或清洗腔室434,从而导致健康的细胞和受感染的细胞在腔室434中被捕捉。健康的细胞将 在辐射模式最大值内被捕捉而不健康的细胞将被阻止向前移动，因为它们被辐射模式最大 值所排斥。
[0070] 清洗腔室434被连接到与入口 426连通的第二微通道428,在那里，清洗或染色流体 被插入到芯片410中并流向清洗腔室434,在那里红血细胞被保留。不健康的细胞不能流向 这个辅助通道428，因为流体正在相反的方向上流动，也就是朝向腔室434流动。
[0071] 芯片410内的天线阵列444,446被连接到电压发生器电路458,或者连接到通过反 馈系统控制的电池，其将阵列打开以及关闭一段预定的时间。
[0072]获益于这些类型的每一个细胞所表现出的不同DEP响应，在微流体通道430中进行 测试的第二步骤从受感染的红血细胞中分离健康的红血细胞。受感染的细胞被高强度E场 所拒绝，并且可以被导向朝向最终观察腔室442的分离通道440。类似地，天线阵列446产生 必要的电场模式425并被连接到电压发生器458并且通过确定定时的反馈电路控制。
[0073]受感染的细胞被导向观察腔室442,在若干可能方法之一中，将在这里由传感器 448执行检测。例如，可以使用聚焦在具有透明顶盖的观察腔室442中的图像传感器(448)来 执行光学检测。另一选项可以包括使用另一组THz天线(448)来对从观察腔室442内的内容 中而来的散射波427执行检测以确定其组分。THz光谱分析可以提供样本组分的精确识别， 并且因此可以不仅产生诊断，而且甚至识别感染的污染(strain)和程度。其它传感器448也 可以被使用。由天线阵列446所生成的辐射模式425可以被设计成强度比由天线阵列444生 成的辐射模式424的强度更低，从而导致产生的DEP力不足以克服流体拖拽力，因此健康细 胞不受影响地流经分离腔室436到出口腔室438。
[0074]为了精确诊断，通过使用存储在连接或集成在芯片410上的信号处理单元460中的 程序，检测传感器448产生要被处理并与数据库对比的信号(来自光学或THz传感器）。
[0075]可以设想设备400的变型来执行其它测试或实验。例如，可以执行免疫测定测试以 便通过使用功能化的具有抗体的微粒子或颗粒来检测如大肠杆菌或普通流感之类的疾病， 所述抗体在瓶子内与样本(血液或其它流体)混合然后通过入口 432被插入到微通道430中。 颗粒然后可以利用防止颗粒继续通过微通道430的辐射模式424朝向该腔室出口的天线阵 列444而在腔室(例如，434)内被捕捉。8连接到同一捕捉腔室434的辅助入口426和微通道42 被用来插入带标记(例如，磁的，比色，荧光）的抗体，并使其在腔室434中与捕捉的功能化的 颗粒混合一段时间。然后可以允许颗粒继续通过通道436并利用负DEP将其引向观察腔室 442用于检测。另一清洗步骤也可被包括。检测可以通过使用具有相应信号处理软件的THz 检测来执行。可替代地，光或磁检测也可以被预期。
[0076]参考图6,示例性地示出了设备500。设备500可以被使用用于现场测试或者可以被 并入到医疗点(P〇C)设备中。应用可以包括工厂环境中的质量测试、水测试、血液测试等。设 备500包括具有微流体通道530、偏置结构520和检测传感器522的芯片510。为了说明的目 的，芯片510可以被认为是类似于设备400。偏置结构520可以包括不同类型的结构，并且提 供不同类型的辐射或能量。类似地，检测传感器522可以是图像传感器，或者可以包括另一 组THz天线来执行散射波的检测，或者可以包括其它类型的检测机制(例如，磁，阻抗等）。偏 置结构520和检测传感器522被提供在衬底512。通道530可以形成在衬底512上或者可以形 成在单独的衬底516上，以便它可以被移除和抛弃。在其它实施例中，整个芯片510可以是一 次性的。微流体通道530可以被制成为能够被插入到衬底512中，所述衬底512在较大的设备 壳体内包括偏置结构520、检测传感器522(偏置元件是非一次性的）。可替代地，"微流体和 辐射芯片510的所有组件可以被集成到相同的衬底用于一次性使用并且被制成为一次性 的。
[0077] 设备510包括电接触部分524,其被配置成与偏置结构520和检测传感器522连接以 控制偏置结构520以及控制与收集来自芯片510上的检测传感器522和任何其它设备或组件 的数据。电连接器525可拆卸地连接到芯片510的电接触部524,并且可以包括带状或其它缆 线526以便与读取器设备550进行接口连接。
[0078] 读取器设备550可以包括专门设计的设备，或者可以使用现有设备的功能，比如例 如智能电话、计算机或者被配置来与控制芯片510进行接口连接的其它计算设备。读取器设 备550可以包括便携式能量源552-一虽然也可以使用其它能源(例如，出口电源、太阳能发 电等）。读取器设备550包括处理器或微控制器558。微控制器558包括用于存储程序、协议 和/或控制特征的存储器。在一个实施例中，电压信号发生器554由微控制器558控制以提供 功率信号到芯片510上的偏置结构520。检测器或传感器接口 556被包括来控制和接收来自 检测传感器522的反馈，诸如图像或感测的参数以提供用于如由微控制器558处理的在来自 电压信号发生器554的电压信号中的调整。
[0079] 读取器设备550可以包括其它特征，诸如用于显示图像或连接到显示器用于渲染 图像或其它信息的显示器接口 560。通信接口 562可以被包括以用于与其它设备或网络进行 通信。例如，接口562可以提供蓝牙（Bluetooth? )或其它通信链路以用于根据需要下载 或上传信息或程序。读取器设备550可以是模块化的便携式元件，即，单独的读取器或智能 电话附件。阅读器元件可以包括具有各种功能的附加电子模块或软件应用。
[0080] 参考图7,设备600被示例性地示出。设备600可以被使用用于现场测试或者可以被 并入到P〇C设备中。应用可以包括工厂环境中的质量测试、水测试、血液测试等。设备600包 括具有微流体通道630、偏置结构620和检测传感器622的芯片610。偏置结构620可以包括不 同类型的结构，并且提供不同类型的辐射或能量。类似地，检测传感器622可以是图像传感 器，或者可以包括另一组THz天线来执行散射波的检测，或者可以包括其它类型的检测机构 (例如，磁，阻抗等）。偏置结构620和检测传感器622被提供在衬底616上。通道630可以被形 成在衬底612上或者可以形成在单独的衬底616上，以便它可以被移除和抛弃。
[0081] 设备600可以是单片的，在单个非一次性芯片上包括所有微流体、辐射和电子元 件。电子模块可以包括电压信号发生器654(类似于发生器554,图6)来用变化的幅度和相位 来馈送偏置结构/元件620以创建适当的辐射模式。提供检测器接口和信号调节单元656，类 似于接口 556(图6)。适当的检测传感元件622被包括以用于光、磁或其它能量/辐射机制。如 果使用THz成像用于检测，那么THz检测器和它的接口被提供。微控制器和存储器658被包括 来执行程序、生成命令信号以及存储程序和结果。显示单元或接口 660可以被包括来向用户 实时地显示结果。通信单元或接口662可以被包括，例如，蓝牙（Bluetooth? )或其它无 线或有线通信接口使得结果可以被发送到蜂窝手机、计算机、远程数据库等。电池652或者 其它电源可以被包括来对设备600供电。
[0082] 将参照根据本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图图示 和/或框图描述本发明的各个方面。应当理解，流程图图示和/或框图的每个方框以及流程 图图示和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
[0083] 这些计算机可读程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数 据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在经由计算机或其它可编程数 据处理装置的处理器执行时，产生用于实现流程图和/或框图的一个或多个方框中规定的 功能/动作的装置。也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令 能够引导计算机、可编程数据处理装置、和/或其它设备以特定方式工作，从而具有指令存 储在其中的计算机可读介质包括一种制品，该制品包括实现流程图和/或框图的一个或多 个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
[0084] 计算机可读程序指令还可以被加载到计算机、其它可编程数据处理装置或者其它 设备上，以使得一系列操作步骤在计算机、其它可编程装置或者其它设备上被执行，从而产 生一种计算机实现的过程，使得在所述计算机、其它可编程装置或者其它设备上执行的指 令实现在流程图和/或框图的一个或多个方框中规定的功能/动作。
[0085] 附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各个实施例的系统、方法和计算机程 序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个方框可以代表模 块、程序段或代码部分，所述模块、程序段或代码部分包含用于实现特定逻辑功能的一个或 多个可执行指令。在一些替换实现中，方框中所标注的功能也可以不按照附图中所标注的 顺序来发生。例如，取决于所涉及的功能，所示出的两个连续的方框实际上可以基本同时执 行，或者，它们有时也可以按相反的顺序被执行。还应当指出，框图和/或流程图图示中的每 个方框、以及框图和/或流程图图示中的方框组合可以由执行规定功能或动作的基于专用 硬件系统来实施或者实现专用硬件与计算机指令的组合。
[0086]参考图8,按照本发明原理示例性地示出了用于粒子操纵的方法。在块802中，在其 中具有粒子的流体被引入到微通道中。微通道被包括在衬底中，并且被配置来接收在其中 具有粒子的流体。微通道可以包括一个或多个路径、陷阱、腔室，其被配置来捕捉、分离或重 定向被偏置结构偏置的粒子。
[0087]在804块中，使用在衬底上形成的与微通道相邻但在其外部的至少一个偏置结构， 微通道中行进的粒子被偏置。该至少一个偏置结构被配置来在一个频率处分配辐射以便偏 置从微通道之外而来的在微通道内的粒子的运动。在一个实施例中，该偏置结构包括至少 一个天线。
[0088] 在806块中，辐射被生成以向粒子施加介电电泳力。一个或多个偏置结构可以与微 通道相邻地被放置在与腔室或通路相对应的数个位置中。偏置结构通过调整它们的功率、 相位或其它特性来被控制。偏置结构可以被同步以在粒子移动通过微通道的时候执行不同 的任务。例如，第一偏置结构可以捕捉离子用于观察、清洗或其它步骤，而第二偏置结构可 以将某些类型的粒子分离。粒子可以是无机组合物、有机组合物、无机和有机材料的组合、 细胞或其它粒子物。
[0089] 偏置结构生成辐射以基于系统反馈(视觉反馈、传感器反馈，特性等)将介电电泳 力施加于粒子。福射可以包括一个或多个THz范围内的电磁福射，或者包括声波能量传感器 (例如，压电材料)或与之结合以生成声波，或者包括磁场源或者与之相结合。其它类型的能 量和不同的频率范围也可以按照本发明原理被使用。
[0090] 在808块中，可以使用被配置来检测粒子特性的传感器来检测或分析粒子。特征可 以包括粒子的运动、吸收光谱、荧光发射、磁属性、密度、数量、颜色、形状以及任何其它特 征。传感器可以包括天线、图像传感器等。
[0091] 在块810中，微通道可以是与衬底可分离的，并且可以在使用后被抛弃。在一个实 施例中，微通道和偏置结构被集成在同一芯片上，并且该芯片可以被制成为一次性的。 [0092]应当理解，本发明原理可以被使用于流体中的粒子、细胞等的场测试。在有用的实 施例中，这里所描述的设备可以在医疗点应用中被使用并且可以被用于确定或评估许多疾 病或病症。在一些实施例中，体液或受污染的流体被放置在微通道中，微通道可以是一次性 的而无需处置该设备的其余结构。还应当理解，本文描述的设备的组件可以以任何组合进 行组合以提供所需的功能性。
[0093]已经描述了用于利用辐射捕捉和控制微粒子的优选实施例(这些优选实施例旨在 示例而并非限制），应当注意，本领域技术人员可以根据上述教导作出修改和改变。因此，应 当理解，可以在由所附权利要求书限定的本发明的范围内在所公开的具体实施例中作出改 变。由此已经描述了专利法所要求的具有细节和特殊性的本发明的各方面，在所附的权利 要求中阐述了受专利证书保护的所要求保护的和所希望的本发明的各方面。
【主权项】
1. 一种粒子操纵设备，包括： 衬底； 微通道，所述微通道被包括在所述衬底中并且被配置来接收在其中包括粒子的流体； 和 至少一个偏置结构，所述至少一个偏置结构在所述衬底上形成、与所述微通道相邻但 在所述微通道之外，所述至少一个偏置结构被配置来从所述微通道以外以一个频率分配辐 射以偏置在所述微通道内的所述粒子的运动。2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述微通道包括被配置来分离被所述偏置结构偏 置的粒子的多个路径。3. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述微通道包括用于捕捉被所述偏置结构偏置的 粒子的至少一个腔室。4. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述微通道包括用于检测粒子的至少一个腔室， 并且所述设备进一步包括图像传感器，所述图像传感器被配置来检测所述至少一个腔室中 的所述粒子的特性。5. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述微通道被集成在所述衬底中。6. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述微通道被集成在可与所述衬底分离的可移除 的区域中。7. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个偏置结构包括被配置来生成辐射以 将介电电泳力施加至所述粒子的至少一个天线。8. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个偏置结构生成辐射以将介电电泳力 施加至所述粒子以使得所述福射包括太赫兹范围的电磁福射、声波能量或磁场中的一个或 多个。9. 一种粒子操纵设备，包括： 芯片，包括： 衬底； 微通道，所述微通道被包括在所述衬底中并且被配置来接收在其中包括粒子的流体； 和 至少一个偏置结构，所述至少一个偏置结构在所述衬底上形成、与所述微通道相邻但 在所述微通道之外，所述至少一个偏置结构被配置来从所述微通道以外以一个频率分配辐 射以偏置在所述微通道内的所述粒子的运动;和 控制模块，包括： 生成电路，被配置来生成用于激发所述偏置结构的信号。10. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述微通道包括以下中的一个或多个:被配置来 分离被所述偏置结构偏置的粒子的多个路径;用于捕捉被所述偏置结构偏置的粒子的至少 一个腔室;或者用于检测粒子的至少一个腔室。11. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述控制模块和所述芯片被集成在所述衬底上。12. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述控制模块和所述芯片被一起集成在单片衬 底上。13. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述芯片包括电接触并且所述控制模块作为外 部设备连接到所述电接触。14. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述外部设备包括智能电话或便携式计算设备 之一。15. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述芯片包括集成在所述衬底上的检测结构，并 且控制模块包括用于提供反馈以调节所述至少一个偏置结构的检测器接口。16. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述检测结构包括被配置来检测所述微通道中 的粒子的特性的图像传感器或天线中的至少一个。17. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述芯片或所述微通道中的一个可从所述粒子 操纵设备抛弃。18. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述至少一个偏置结构包括被配置来生成辐射 以将介电电泳力施加至所述粒子的至少一个天线。19. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述至少一个偏置结构生成辐射以将介电电泳 力施加至所述粒子以使得所述福射包括太赫兹范围的电磁福射、声波能量或磁场中的一个 或多个。20. -种用于粒子操纵的方法，包括： 将在其中具有粒子的流体引入到包含在衬底中的微通道，并且所述微通道被配置来接 收在其中具有所述粒子的所述流体;和 使用所述衬底上形成的、与所述微通道相邻但在所述微通道之外的至少一个偏置结 构，对在所述微通道中行进的所述粒子进行偏置，所述至少一个偏置结构被配置来从所述 微通道以外以一个频率分配辐射以偏置在所述微通道内的所述粒子的运动。21. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述微通道包括一个或多个路径以及被配置来 捕捉、分离或重定向被所述偏置结构偏置的粒子的腔室。22. 根据权利要求20所述的方法，进一步包括:使用被配置来检测粒子的特性的传感器 来检测所述粒子。23. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述微通道可与所述衬底分离，并且所述方法 进一步包括:在使用之后抛弃所述微通道。24. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个偏置结构包括至少一个天线，所 述方法进一步包括:生成福射以将介电电泳力施加至所述粒子。25. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个偏置结构生成辐射以将介电电泳 力施加至所述粒子，以使得所述福射包括太赫兹范围的电磁福射、声波能量或磁场中的一 个或多个。
【文档编号】B01L3/00GK105854961SQ201610080815
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月4日
【发明人】J·T·阿兹佩罗兹
【申请人】国际商业机器公司