[发明专利]靠近用于接口的空腔的颗粒的介电泳固定

说明书

公开了一种用于将颗粒固定在流体中的装置和操作该装置的方法。该装置包括；用于将流体与隔室分离的膜；靠近膜设置的一个或多个电极；反电极，其中，一个或多个电极和反电极被配置为跨一个或多个电极和反电极产生非线性电场；以及用于跨一个或多个电极和反电极提供交流电(AC)的电源，从而产生用于固定悬浮在流体中的颗粒的振荡非线性电场，该流体在一个或多个电极和反电极之间流动。膜可以具有开口，以允许机械操纵用尖锐构件固定的颗粒，该尖锐构件被配置成从隔室跨膜进入。

背景技术

介电泳(DEP)是当在非线性电场中的电中性但可极化的物质(诸如生物分子或细胞)经受电场梯度中的力时发生的电物理现象。这是因为颗粒的一侧由于跨颗粒的电场的变化而经历比另一侧更大的偶极力。DEP力名义上由以下等式给出：

其中，r是颗粒的半径，∈_m是流体的介电常数，E是电场，并且f_cM是克劳修斯-莫索蒂因子，取决于流体和颗粒之间的介电常数差的复数值，并且其确定DEP力是正还是负。

基于在流体环境中捕获和分选中性颗粒或生物分子的能力，DEP可用于例如基于微流体的应用中的单细胞分析。例如通过应用DEP来分离单细胞以用于已经在流体环境中展示的阻抗或荧光表征(或任何非接触评估技术)，在标准生物化学测定中使用DEP。然而，由于例如但不限于在流体和非线性电场环境中引入用于细胞的局部操纵的探测工具，使用DEP分离单细胞以直接操纵细胞提出了额外的挑战。因此，需要一种新的系统和技术平台，其可以采用DEP来分离单细胞以在流体和非线性电场环境中直接操作。

发明内容

根据各种实施例，提供了一种被配置用于固定颗粒的装置。该装置包括用于将流体与隔室分离的膜；靠近膜设置的一个或多个电极；反电极，其中，一个或多个电极和反电极被配置为跨一个或多个电极和反电极产生非线性电场；以及电源，电源用于跨一个或多个电极和反电极提供交流电(AC)，从而产生振荡非线性电场，振荡非线性电场用于固定悬浮在流体中的颗粒，流体在一个或多个电极与反电极之间流动。

根据各种实施例，提供了一种操作用于固定颗粒的装置的方法。该方法包括：提供电源；提供膜，膜被配置用于将流体与隔室分离；提供靠近膜设置的一个或多个电极；提供反电极，其中，一个或多个电极和反电极被配置为跨一个或多个电极和反电极产生非线性电场；经由电源，供应跨一个或多个电极和反电极的交流电(AC)，从而产生振荡非线性电场；以及经由通过振荡非线性电场产生的介电泳力来固定悬浮在流体中的颗粒，流体在一个或多个电极与反电极之间流动。

根据各种实施例，提供了一种被配置用于固定颗粒的装置。该装置包括一个或多个电极和反电极，一个或多个电极和反电极被配置用于产生非线性电场，非线性电场用于固定悬浮在流体中的颗粒，流体在一个或多个电极与反电极之间流动；以及膜，膜靠近一个或多个电极的表面设置，一个或多个电极的表面远离反电极，其中，膜被配置用于将流体与隔室分离，并且具有开口，开口被配置成允许插入被设置在隔室中的尖锐构件。

根据各种实施例，提供了一种操作用于固定颗粒的装置的方法。该方法包括提供电源；提供一个或多个电极和反电极，一个或多个电极和反电极被配置用于产生非线性电场，非线性电场用于固定悬浮在流体中的颗粒，流体在一个或多个电极与反电极之间流动；提供膜，膜被设置为靠近一个或多个电极的远离反电极的表面，其中，膜被配置用于将流体与隔室分离，并且具有开口，开口被配置成允许插入被设置在隔室中的尖锐构件；经由电源，跨一个或多个电极和反电极提供交流电(AC)，从而产生振荡非线性电场；以及经由通过振荡非线性电场产生的介电泳力来固定悬浮在流体中的颗粒。

根据各种实施例，提供了一种操作用于固定颗粒的装置的方法。该方法包括提供电源；提供膜，膜被配置用于将流体与隔室分离；提供靠近膜的表面设置的电极对，其中，电极对被配置为跨电极产生非线性电场；经由电源，跨电极提供交流电(AC)，从而产生振荡非线性电场；以及经由通过振荡非线性电场产生的介电泳力来固定悬浮在电极之间流动的流体中的颗粒。该方法还包括提供反电极。该方法还包括提供靠近膜的表面设置的第三电极。