[0002] 本申请涉及本
申请人的未发表的共同未决专利申请US 13/304,481，2011年11月25日，以及US 13/188,584，2011年7月22日，其全部内容出于所有目的，于此处的作为明确参考。
技术领域
[0003] 本
发明涉及一种可置换盒体，其可被用于数字微流体系统上或内，用于处理液滴内的样品。所述数字微流体系统包括由基底
支撑的
电极阵列，以及中央控制单元，用于控制此电极阵列的单个电极的选择，并且用于为其提供单个
电压脉冲，从而利用电湿润处理液滴。本发明也涉及一种数字微流体系统，用于简化液滴驱动分子技术；并且涉及一种替代方法，用于处理数字微流体系统或装置内的液滴内的样品。
[0005] 自动化液体处理系统在本领域广为人知。一种示例是得自本申请人(Tecan Schweiz，Seestrasse 103，CH-8708 Switzerland)的Freedom
机器人工作站。此装置允许在独立仪器中或在与分析系统的自动连接中进行自动化处理。这些自动化系统通常需要处理更大量的液体(微升～毫升)。它们也为较大的系统，不设计为移动设备。
[0006] 许多用于解决
生物样品的自动化处理的方法源于微流体领域。此技术领域通常涉及小体积液体的控制和处理，通常为毫米或
纳米级形式。通道系统内的液体移动本质上已知为，例如，由静止装置中的微型
泵或旋转实验器具内的向心
力控制。在数字化微流体中，将确定的电压施加至电极阵列的电极，如此单个液滴被
定位(电湿润)。
[0007] 对于
电润湿方法的通常看法，请见Washizu，IEEE Transactions on Industry Applications，34卷，第4号，1998，以及Pollack et al.，Lab chip，2002，卷2，96～101。简要地，电湿润指的是一种方法，利用优选为由疏
水层
覆盖的微电极阵列移动液滴。通过将特定的电压施加至所述电极阵列的电极，诱发所述液滴的表面
张力的变化，所述变化存在于被定位的电极。因此，在所述液滴的运动中，这导致了所述液滴在定位电极上的
接触角的显著变化。针对此种电湿润过程，已知有两种用于设置电极的基本方法：使用带有诱发液滴移动的电极阵列的单一表面，或者加入第二表面，所述第二表面对置于相似的电极阵列，并且其提供至少一个
接地电极。所述电湿润技术的主要优点是，仅仅需要少量体积的液体，例如，单个液滴。如此，液体处理可以在相当短时间内进行。此外，所述液体移动的控制可以完全电控，从而自动化处理样品。
[0008] 从美国专利号5,486,337已知一种用于通过电湿润处理液滴的装置，其使用带有电极阵列的单一表面(电极的单平面布局)。所有电极被安放在载体基底的表面，降入所述基底，或者被不可润湿的表面覆盖。电压源被连接至所述电极。通过将电压施加至后续电极，所述液滴被移动，如此，根据电压到所述电极的施加顺序，引导所述液滴在所述电极上移动。
[0009] 从US 6,565,727，已知一种用于毫米级别控制液滴移动的电湿润装置(电极的双面布局)。此装置的每个表面包括多个电极。所述电极阵列的驱动电极优选为利用位于每个的单个电极的边缘的凸起，交叉设置。所述两个相对阵列形成了间隙。引向所述间隙的所述电极阵列的表面优选为由电绝缘的疏水层覆盖。所述液滴位于所述间隙内，并且通过连续地将多个
电场施加到多个位于所述间隙的对侧的多个电极上，所述液滴在非极性填充液内移动。
[0010] 从WO 2010/069977A1已知带有
聚合物薄膜的容器，用于处理其上液滴内的样品。生物样品处理系统包括用于大量处理的容器以及带有下表面和疏水上表面的平面聚合物薄膜。所述平面聚合物薄膜通过突起与所述容器的底侧保持一定距离。当所述容器位于所述薄膜上时，此距离限定至少一个间隙。液滴处理仪器包括至少一个用于促使液滴移动的电极阵列。也公开了支撑所述至少一个电极阵列的基底以及所述液滴处理仪器的控制单元。所述容器和所述薄膜被双向附着至所述液滴处理仪器。如此，所述系统允许，通过所述容器的通道，将至少一个液滴移动到所述平面聚合物薄膜的疏水上表面和所述至少一个点击阵列上。所述液滴处理仪器实现为通过电湿润控制所述液滴在所述平面聚合物薄膜上的导向运动，并且实现为在其上处理所述生物样品。
[0011] 从公布为WO 2011/002957 A2的国际专利申请可知的是，在生物样品处理前后，用于处理液滴的此种电湿润装置的使用。其中，公开了液滴启动器，通常包括带有由介电层绝缘的控制电极(电湿润电极)的底部基底、导电顶部基底以及底部和顶部基底上的疏水涂层。也公开了液滴启动装置，用于替换液滴
致动器的一个或多个组件，即，可以随时被更换的可置换元件(如，移动薄膜、双相附着顶部和底部基底以及自含可更换盒体)[0012] 从公布为WO 2011/002957 A2的国际专利申请已知液滴致动器，其带有固定底部基底(如，PCB)、带有电湿润电极并且带偶可移除或可坑换顶部基底。自含可更换盒体可以，例如，包括
缓冲器、反应物和填充液。所述盒体中的小袋可用作储液罐，并且可以被穿孔以将液体释放到盒体间隙中(例如，反应物或油料)。所述盒体可以包括可由疏水层代替的接地电极，以及用于将样品装载到所述盒体的间隙中的开口。
接口材料(如液体、胶或油脂)可以将所述盒体附着到所述电极阵列。
[0013] WO 2006/125767A1(英文翻译见US 2009/0298059 A1)中公开了在用于进行
分子诊断分析的自动化系统中用于微流体处理和分析的可置换盒体。所述盒体被构成为平腔装置(约支票卡大小)并且可被插入到所述系统中。样品可以通过端口被移液至所述盒体中。
[0014] 从国际专利申请WO 2008/106678已知液滴致动器结构。此文件特别指出液滴致动器的电极阵列的多种布线配置，并且额外公开了此种液滴致动器的两层
实施例，其包括带有参考电极阵列的第一基底，所述电极阵列通过间隙与含有控制电极的第二基底分离。所述两个基底平行设置，如此，形成所述间隙。所述间隙的高度可以由间隔件形成。在各种情况下，疏水涂层配置在面对所述间隙的表面上。所述第一和第二基底可采用盒体形式，可能包括所述电极阵列。
[0015] 发明目的及概述
[0016] 本发明的目的在于提供了一种在数字微流体系统或数字微流体装置上或内使用的替代可置换盒体，其被构成为容纳用于处理液滴内样品的一个或多个可置换盒体。
[0017] 此目的如此实现：提供第一备选可置换盒体。本发明的所述第一备选可置换盒体包括：
[0018] (a)主体，带有至少一个隔室，所述隔室被构成为在其中容纳处理液、反应物或样品，至少一个所述隔室包括通孔，用于运送至少部分其内容物；
[0019] (b)底层，带有第一疏水表面，所述表面不渗透液体，并且其被构成为工作薄膜(working film)，当所述可置换盒体的底层被放置在所述电极阵列上时，在其上利用数字微流体系统的电极阵列处理液滴内样品；
[0020] (c)顶层，带有第二疏水表面，所述表面不渗透液体，并且被附着在所述可置换盒体的所述主体的下表面；以及
[0021] (d)间隙，其位于所述底层的所述第一疏水表面和所述顶层的所述低热疏水表面之间。
[0022] 本发明的所述第一备选可置换盒体，其特征在于，所述底层被构成为柔性薄膜，其沿所述柔性底层的外周被密封附着至所述顶层，如此所述可置换盒体没有间隔件，所述间隔件位于所述柔性底层和所述顶层之间用于限定所述第一疏水表面和所述第二疏水表面之间特定距离。本发明的所述第一备选可置换盒体，其特征进一步在于，所述顶层被构成为提供所述间隙和至少一个隔室的下端之间的密封，所述顶层包括装载部位，用于将处理液、反应物或样品送入所述间隙。
[0023] 此目的如此实现：提供第二备选可置换盒体。本发明的所述第二备选可置换盒体包括：
[0024] (a)主体，带有下表面、上表面和至少一个通孔；
[0025] (b)底层，带有第一疏水表面，所述表面不渗透液体，并且被构成为工作薄膜，当所述可置换盒体的底层被放置在所述电极阵列上时，在其上利用数字微流体系统的电极阵列处理液滴内样品；
[0026] (c)导电材料，附着至所述主体的所述下表面，所述导电材料也不渗透液体，并且被构成为为所述主体的所述下表面提供第二疏水表面；以及
[0027] (d)间隙，其位于所述底层的所述第一疏水表面和所述导电材料的所述第二疏水表面。
[0028] 本发明的所述第二备选可置换盒体，其特征在于，所述底层被构成为柔性薄膜，其沿所述柔性底层的圆周，密封附着至所述可置换盒体的所述导电材料，如此，所述可置换盒体没有间隔件，所述间隔件位于所述柔性底层和所述导电材料之间，用于限定所述第一疏水表面和所述第二疏水表面之间的特定距离。本发明的所述第二备选可置换盒体，其特征进一步在于，所述主体的至少一个通孔被构成为装载部位，用于将处理液、反应物或样品送入所述间隙。
[0029] 本发明的进一步目的是，提出一种微流体系统或装置，从而在其上或其内，安放一个或多个此种可置换盒体，用于处理其内的液滴。
[0030] 此目的如此实现：提供一种备选数字微粒体系统。所述数字微粒体系统，用于处理所述间隙内的所述液滴内的样品，所述间隙位于底层的第一疏水表面和本发明的至少一个可置换盒体的第二疏水表面之间，所述系统包括：
[0031] (a)
基础单元，带有至少一个盒体容纳部位，其被构成为用于容纳所述可置换盒体；
[0032] (b)电极阵列，位于所述基础单元的所述盒体容纳部位，所述电极阵列被底部基底支撑，并且基本在第一平面内延伸，并且包括许多单个电极；以及
[0033] (c)中央控制单元，用于控制所述电极阵列的所述单个电极的选择，并且用于为这些电极提供单个电压脉冲，用于通过电湿润处理所述盒体的所述间隙内的液滴；
[0034] (d)许多吸气孔，其穿过所述电极阵列，并且其分布在所述基础单元的所述盒体容纳部位上；
[0035] (e)
真空源，用于在排空空间内建立真空；以及
[0036] (f)许多真空管线，将所述吸气孔连接至所述真空源。
[0037] 本发明的所述数字微流体系统，其特征在于，当位于所述盒体容纳部位的圆周周围时，密封片在所述盒体容纳部位密封所述排空空间，其由所述柔性底层、所述电极阵列、所述底部基底和所述密封片限定。本发明的所述数字微流体系统，其特征进一步在于，所述排空空间内的真空致使位于所述盒体容纳部位的所述可置换盒体的所述柔性底层被吸引，并扩展到所述电极阵列和所述数字微流体系统的底部基底上，而不使用位于所述柔性底层的所述第一疏水表面和所述至少一个可置换盒体的所述第二疏水表面之间的间隔件。
[0038] 本发明的再一目的是，提供一种备选方法，用于处理数字微粒体系统或装置中的以内的样品。
[0039] 此进一步目的如此实现：提出第一备选方法，用于处理附着在工作薄膜的疏水表面的液滴内的样品。根据本发明的所述第一备选方法包括如下步骤：
[0040] (a)提供可置换盒体，带有底层的第一疏水表面、顶层的第二疏水表面以及所述第一和第二疏水表面之间的间隙，所述可置换盒体进一步包括主体，带有至少一个隔室，其中容纳有处理液、反应物或样品，所述隔室包括通孔，用于将至少部分其内容物运送至所述间隙；
[0041] (b)提供数字微粒体系统，带有电极阵列，其基本在第一平面内延伸，并且其包括许多独立电极，所述独立电极有底部基底支撑并且被连接至所述数字微流体系统的中央控制单元，用于控制所述电极阵列的单个电极的选择，并且用于为这些
电机提供单个电压脉冲，从而通过电湿润处理所述第一疏水表面上的所述液滴；并且
[0042] (c)限定所述间隙，如此所述顶层的所述疏水表面，基本上平行于所述底层的所述第一疏水表面，以一定距离延伸。
[0043] 本发明的所述第一备选方法，用于处理液滴内的样品，其特征在于，所述方法进一步包括如下步骤：
[0044] (d)提供所述底层为柔性薄膜，其沿所述柔性底层的圆周，密封附着至所述顶层，如此，所述可置换盒体没有间隔件，所述间隔件位于所述柔性底层和所述顶层之间，用于限定所述第一疏水表面和所述第二疏水表面之间的特定距离；
[0045] (e)将所述可置换盒体放置在所述数字微流体系统的基础单元的盒体容纳部位上，所述顶层被构成为在至少一个隔室的下端和所述间隙之间提供密封，并且所述顶层包括装载部位，用于将处理液、反应物或样品送入所述间隙；
[0046] (f)利用位于所述盒体容纳部位的圆周的密封片，在所述盒体容纳部位中密封排空空间，所述排空空间由所述柔性底层、所述电极阵列、所述底部基底和所述密封片限定；以及
[0047] (g)在所述排空空间中形成真空，致使安置在所述盒体容纳部位的所述可置换盒体的柔性底层被吸引和扩展至所述电极阵列和底部基底上。
[0048] 所述进一步目的如此实现：提出第二备选方法，用于处理附着在工作薄膜的疏水表面的液滴内的样品。根据本发明的所述第二备选方法薄板如下步骤：
[0049] (a)提供带有主体的可置换盒体，所述主体包括下表面、上表面，至少一个通孔以及具有第一疏水表面的底层；将导电材料附着到所述主体的下表面，所述导电材料也不渗透液体，并被构成为为所述主体的下表面提供第二疏水表面；间隙提供于所述第一和第二疏水表面之间；
[0050] (b)提供带有电极阵列的数字微流体系统，所述电极阵列基本在第一平面内延伸，并且其包括许多单个电极，所述电极由底部基底支撑，并且连接至所述数字微流体系统的中央控制单元，用于控制所述电极阵列的单个电极的选择并且用于为这些电极提供独立电压脉冲，从而通过电湿润处理所述第一疏水表面上的所述液滴；以及
[0051] (c)限定所述间隙，以便所述第一和第二疏水表面，基本上以一定距离相互平行延伸；所述主体的至少一个通孔被构成为装载部位，用于将处理液、反应物或样品运送到所述间隙中；
[0052] 本发明的所述第二备选方法，用于处理液滴内的样品，其特征在于，所述方法进一步包括如下步骤：
[0053] (d)提供所述底层为柔性薄膜，其沿所述柔性底层的圆周密封附着至所述导电材料，如此，所述可置换盒体没有位于所述第一和第二疏水表面之间，用于限定所述第一疏水表面和所述第二疏水表面之间的特定距离的间隔件；
[0054] (e)将所述可置换盒体放置在所述数字微流体系统的基础单元的盒体容纳部位上；
[0055] (f)利用位于所述盒体容纳部位的圆周的密封片，在所述盒体容纳部位中密封排空空间，所述排空空间由所述柔性底层、所述电极阵列、所述底部基底和所述密封片限定；以及
[0056] (g)在所述排空空间中形成真空，致使安置在所述盒体容纳部位的所述可置换盒体的柔性底层被吸引和扩展至所述电极阵列和底部基底上。
[0057] 额外特性和发明特征以及优选实施例以及所述数字微流体系统、所述可置换盒体和用于处理液滴内样品的所述方法的变体，由各自相应的
权利要求得出。
[0058] 本发明的优点包括：
[0059] ·封闭所述间隙的两薄膜之间的间隙由如下限定：密封片，位于所述数字微粒体系统的PCB和所述可置换盒体之间，以及所述可置换盒体的几何形状、所述柔性底层和施加至所述柔性底层下侧的真空；
[0060] ·本发明的所述可置换盒体在封闭所述间隙的两薄膜之间不需要间隔件，其中进行所述电湿润；
[0061] ·所述密封片可以为所述可置换盒体的一部分，或者可以被固定至所述PCB的表面。
附图简介
[0062] 根据本发明的所述自含可置换盒体、所述数字微流体系统和用于处理液滴的方法，借助于所附示意图进行解释，所述附图示出了本发明的选择的示例性实施例，而不限制本发明的主旨和权利要求范围。其如下示出：
[0063] 图1 数字微粒体系统的概述，其装备有中央控制单元和基础单元，带有4个盒体容纳部位，每个包括电极阵列和可移动盖板；
[0064] 图2 一个盒体容纳部位的剖视图，带有根据此处包括的第一实施例的可置换盒体；
[0065] 图3 一个盒体容纳部位的剖视图，带有根据此处包括的第二实施例的可置换盒体；
[0066] 图4 一个盒体容纳部位的剖视图，带有根据此处包括的第三实施例的可置换盒体；其中：
[0067] 图4A 示出了垫状盒体，其被放入带有部分关闭的盖的盒体容纳部位；
[0068] 图4B 示出了垫状盒体，通过完全封闭盖，在所述盒体容纳部位压成操作形状；
[0069] 图5 一个盒体容纳部位的剖视图，带有根据此处包括的第四实施例的可置换盒体；
[0070] 图6 一个盒体容纳部位的剖视图，带有根据此处包括的第五实施例的可置换盒体；
[0071] 图7 数字微粒体系统的概述，其装备有中央控制单元和基础单元，带有12个盒体容纳部位，每个包括电极阵列和固定盖板；
[0072] 图8 一个盒体容纳部位的剖视图，带有根据此处包括的第六实施例的可置换盒体；其中：
[0073] 图8A 示出了顶端进入的盒体，插入到基本垂直的盒体容纳部位，所述盒体容纳部位带有基本垂直的电极阵列和盖板；
[0074] 图8B 从图8A所示的平面B的视角示出了上装式盒体；
[0075] 图9 根据此处包括的第七实施例的一个盒体容纳部位的剖视图，带有可置换盒体；
[0076] 图10 图9的所述可置换盒的剖视图，在到达其容纳部位之后，所述可置换盒根据第七实施例设置，并且利用夹具固定就位；
[0077] 图11 可置换盒的剖视图，在到达其容纳部位之后，所述可置换盒根据第八实施例设置，并且利用夹具固定就位；
[0078] 图12 可置换盒的剖视图，在到达其容纳部位之后，所述可置换盒根据第九实施例设置，并且利用夹具固定就位。
[0079] 本发明的详述
[0080] 图1示出了示例性数字微流体系统1的概况，其装备有中央控制单元14和基础单元7，带有4个盒体容纳部位8，每个包括电极阵列9和可移动盖板12。所述数字微流体系统1被构成为用于处理可置换盒体2内的液滴23内的样品，所述可置换盒体2包括底层3、顶层4并且可能含有限定所述底层和顶层3，4之间的间隙6的间隔件5。因此，液滴23内的样品在所述可置换盒体2的间隙6中被处理。
[0081] 典型的数字微流体系统1包括基础单元7，带有至少一个被构成为容纳可置换盒体2的盒体容纳部位8。所述数字微粒体系统1可以为独立且固定单元，在其上，许多操作器和其携带的可置换盒体2一起工作。因此，所述数字微流体系统1可以包括许多盒体容纳部位8，以及许多电极阵列9，如此，许多盒体2可以同时和/或平行工作。盒体容纳部位8、电极阵列9和盒体2的数量可以为1或者，例如，1～100中的任何数字，或甚至更多；此数目，例如，可以由所述中央控制单元14的工作能力限制。
[0082] 可以优选的是，将所述数字微流体系统1集成到液体处理工作站或Freedom 机器人工作站，如此，移液机器人可以用于将液体部分和/或含液体样品送入并送出所述盒体2。
[0083] 替代地，所述系统1可被构成为手持单元，只包括少量盒体并且能够在少量盒体下工作，例如，单一可置换盒体2。本领如技术人员可理解的是，上述两种极限之间的中间方案也可操作并工作。
[0084] 典型的数字微流体系统1也包括至少一个电极阵列9，其基本在第一平面内延伸，并且其包括许多单个电极10。此种电极阵列9位于所述基础单元7的每个盒体容纳部位8。优选地，每个电极阵列9由底部基底11支撑，所述底部基底11被固定值所述基础单元7。
要注意的是，表述“电极阵列”、“电极布局”和“印刷
电路板(PCB)”在本文中用作同义词。
[0085] 典型的数字微流体系统1也包括至少一个盖板12，带有顶部基底13。在各种情况下，至少一个盖板12位于所述盒体容纳部位8。所述盖板12的所述顶部基底13和带有所述电极阵列9或PCB的所述底部基底11，分别限定空间或盒体容纳部位8。在第一变体中(见所述基本单元7中间的2个盒体容纳部位)，所述盒体容纳部位8被构成为容纳滑动插入的可置换盒体2，所述可置换盒体2可以在关于各个盒体容纳部位8的电极阵列9基本平行的方向上移动。此种前或顶装载可以由自动化牵引支持，在可置换盒体2部分插入之后，将所述盒体2送至其在所述盒体容纳部位8内的最终目的地，其中，所述盒体2被精确固定。优选地，这些盒体容纳部位8不包括可移动盖板12。在进行对液体内样品进行所有预订处理之后，使用过的盒体2可利用自动牵引推出，并被送入分析站或抛弃。
[0086] 在第二变体中(见所述基本单元7左右的2个盒体容纳部位)，所述盒体容纳部位8包括盖板12，其被构成为可以关于各个盒体容纳部位8的电极阵列9移动。所述盖板12被优选地构成为可以围绕一个或多个
铰链16和/或在基本垂直于所述电极阵列9的方向上移动。
[0087] 典型的数字微流体系统1也包括中央控制单元14，用于控制所述至少一个电极阵列9的单个电极10的选择，并且用于为这些电极10提供的那个电压脉冲，从而利用电湿润处理所述盒体2内的液滴。如图1中部分示出的，每个单个电极10可操作地连接至所述中央控制单元14，并且，因此，其可以利用此中央控制单元14单独定位，其也包括所述适当源，以本领域已知的方式建立并提供必需的电势。
[0088] 所述至少一个盖板12进一步包括导电材料15，其在第二平面延伸，并且基本平行于分配有至少一个盖板12的所述盒体容纳部位8的所述电极阵列9。所述盖板12的此种导电材料15被优选地构成为连接至接地电势源。此导电材料15有助于所述数字微流体系统1中处理的所述液滴的电湿润移动。
[0089] 本申请人意外地发现，如果所述盖板12的所述导电材料15和任何特定电势(如接地)之间不存在连接，所述导电材料15也有助于所述数字微流体系统1中处理的所述液滴的电湿润移动。如此，所述盖板12可被构成为可在任何任意方向移动，并且在选择所述盖板12的特别优选的运动时，不需要考虑进行电接触。如此，所述盖板12也可被构成为可在基本平行于所述电极阵列9的方向上移动，并且从而关于所述基础单元7的所述电极阵列9，进行线性、圆周或其它任意运动。
[0090] 图2示出了一个示例性盒体容纳部位8的剖视图，带有根据此处包括的第一实施例的可置换盒体。利用铰链16将所述盖板12与所述数字微流体系统1的所述基础单元7机械连接；如此，所述盖板12可以旋开并且可以利用顶部进入装载(见图1)，将可置换盒体2放置到所述盒体容纳部位8上。所述盖板12的所述导电材料15被构成为薄金属板或金属箔，附着至所述顶部基底13。
[0091] 替代地，所述盖板12的所述导电材料15被构成为金属层，其沉淀于所述顶部基底13上。所述导电材料15的此种沉淀，可以利用自身已知的化学或物理蒸
镀技术实现。
[0092] 所述盖板12被构成为向容纳于所述基础单元7的所述盒体容纳部位8的可置换盒体2施加力。此力将所述可置换盒体2推向所述电极阵列9，以便将所述盒体的所述底层3固定得尽可能靠近所述电极阵列9的表面。此力也将所述可置换盒体2推到位于所述电极阵列9上关于所述盖板12的穿孔工具18的最佳
位置上。此穿孔工具18被构成为用于样品液滴引入到所述盒体2的所述间隙6中。所述穿孔工具18被构成为通孔19，其穿过整个盖板12，并且其允许将穿孔移液
吸头20推入并穿透所述盒体2的所述顶层4。此穿刺移液吸头20可以为手持移液管(未示出)或移液机器人(未示出)的一部分。
[0093] 在此种情况下，所述电极阵列9被介电层24覆盖。所述电极阵列9被固定至底部基底11，并且每个单个电极10可操作地电连接至所述中央控制单元14(10个电极19中只有3个在此处画出)。所述数字微流体系统1被构成为用于在含有间隙6的可置换盒体2内处理液滴23内的样品。因此，液滴23内的样品在所述可置换盒体2的所述间隙6中被处理。
[0094] 所述可置换盒体2包括底层3、顶层4和间隔件5，其限定所述u底层和顶层3、4之间的间隙6，用于在此间隙6中处理液滴23内的样品。所述底层3和所述顶层4包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面17。所述盒体2的所述底层3和所述顶层4为完全疏水薄膜，或至少包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面。从此图2中清晰可见，所述盒体2不具有导电层。此处，所述盒体2的所述间隔件5至少部分被构成为主体，其包括隔室21，用于将化验中需要的反应物，放到所述间隙6的样品液滴中。
[0095] 图3示出了根据此处包括的第二实施例的盒体容纳部位8的剖视图，带有可置换盒体2。与前面的实施例不同，所述盖板12与所述数字微流体系统1的所述基础单元7机械连接并且不动地与其固定在一起。所述盖板12的所述导电材料15被构成为附着至所述顶部基底13的后金属板。此处，所述盖板12被构成为不向容纳在所述基础单元7的所述盒体容纳部位8内的所述可置换盒体2施加力；如此，所述盖板12保持不动，并且可置换盒体2以通过前装式安置在所述盒体容纳部位8上。此种前装载通常包括所述可置换盒体2在平行于所述电极阵列9(见图1)的方向上的运动。为了允许适当引入所述可置换盒体2并且为了在所述容纳部位8上整齐定位所述盒体，所述基础单元7优选为装备有插入
导轨25、所述插入导轨25优选为由自润滑塑料材料，如四氟乙烯制成，并优选地在其中留出空间，刚好足以滑动地插入所述可置换盒体2。替代地，所述盖板12的所述导电材料15被构成为金属板、金属箔或夹在所述顶部基底13的材料之间的金属层(见图8A)。
[0096] 图3的所述可置换盒体2包括底层3、顶层4和间隔件5，所述间隔件5限定所述顶层和底层3、4之间的间隙6，从而在此间隙6中处理液滴23内的样品。所述底层3和所述顶层4包括疏水表面17，暴露于所述盒体2的所述间隙6。所述盒体2的所述地城3和所述顶层4为完全疏水薄膜或至少包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面。作为与图2描述的盒体的区别，此盒体2具有介电层24，其附着至或形成所述底层3的一部分。如此，所述底层3被介电层24覆盖或者所述底层3自身由介电材料制成。因此，所述电极阵列9不需要具有介电层24。所述盒体2的所述间隔件5在此处至少部分被构成为主体，包括隔室21，用于化验中需要的反应物，放到所述间隙6的样品液滴中。在此情况下，所述电极阵列9被介电层24覆盖。
[0097] 所述电极阵列9被固定至底部基底11并且每个单个电极10操作地电连接于所述中央控制单元14(10个电极19中只有3个在此处画出)。所述数字微流体系统1被构成为用于在含有间隙6可置换盒体2内处理液滴23内的样品。因此，液滴23内的样品在所述可置换盒体2的所述间隙6中被处理。
[0098] 所述盖板12也包括穿孔工具18，被构成为用于将样品液滴引入到所述盒体2的所述间隙6内。所述穿孔工具18被构成为通孔19，其穿过整个盖板12并且其允许推入穿孔移液吸头20，并且穿透所述盒体2的所述顶层4。所述穿孔移液管近端20可以为手持移液管(未示出)或移液机器人(未示出)的一部分。此处的所述盖板12包括额外的穿孔工具22，用于将穿孔管移液吸头20推入穿过所述盖板12的通孔19，从而穿透所述盒体2的顶层4，并且从所述隔室21内提取反应物部分，并且其用于将所述反应物部分引入到所述盒体2的所述间隙6内。此处，所述隔室被构成为在所述间隔件5的主体处截断，所述截断被所述底层3和顶层4封闭。
[0099] 图4示出了根据此处包括的第三实施例的盒体容纳部位8的剖视图，带有可置换盒体2。所述电极阵列9被固定至底部基底11并且每个单个电极10操作地电连接于所述中央控制单元14(10个电极19中只有3个在此处画出)。所述数字微流体系统1被构成为用于在含有间隙6可置换盒体2内处理液滴23内的样品。因此，液滴23内的样品在所述可置换盒体2的所述间隙6中被处理。所述盖板12利用铰链16与所述数字微流体系统1的所述基础单元7机械连接；如此，所述盖板12可以旋并且可置换盒体2可通过顶部进入装载(见图1)放置到所述盒体容纳部位8。此处，所述盖板12的所述导电材料15有金属导电材料制成，并且包括所述顶部基底13和所述导电材料15，两者制成单一集成部件。替代地，所述盖板12的所述导电材料15可被构成为化合物，如
钛铟
氧化物(titanium indium oxide)(TIO)或带有附着或集成在所述顶部基底13(未示出)的导电过滤材料的塑料材料。在两种情况下，优选的是，所述导电材料15塑料层(未示出)；此塑料层的所述材料优选为选自包括聚丙烯(PP)和聚酰胺(PA)的组。所述盖板12的自动打开或关闭可以利用关闭装置30实现。
[0100] 所述盖板12也包括穿孔工具18，被构成为用于将样品液滴引入到所述盒体2的所述间隙6内。所述穿孔工具18被构成为通孔19，其穿过整个盖板12并且其允许推入穿孔移液吸头20，并且穿透所述盒体2的所述顶层4(见图4B)。所述穿孔移液管近端20可以为手持移液管(未示出)或移液机器人(未示出)的一部分。此处的所述盖板12包括额外的穿孔工具22，用于将穿孔管移液吸头20推入穿过所述盖板12的通孔19，从而穿透所述盒体2的顶层4，并且从所述隔室21内提取，例如
硅油(图4B)。
[0101] 图4A示出了示出了垫状盒体2，其被放入带有部分关闭的盖板12的数字微流体系统1的基础单元7的盒体容纳部位8。此可置换盒体2包括底层3和顶层4，但不包括间隔件，所述间隔件将限定所述顶层和底层3、4之间的间隙6，从而在此间隙6中处理液滴23内的样品。所述底层3和所述顶层4包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面17’、17”。所述盒体2的所述底层3和所述底层4为完全疏水薄膜，或至少包括暴露于所述盒体
2的所述间隙6的疏水表面。类似于图2描述的，此盒体2不具有附着至或形成为底层3一部分的介电层。因此，所述电极阵列9不需具有此种介电层24。不具有间隔件的此盒体
2被构成为袋或垫，优选为充满硅油，其它油料或另一基本为化学插入材料，其不溶于水，如十六烷。
[0102] 图4B示出了垫状盒体2，通过完全封闭盖板12，在所述盒体容纳部位8压成操作形状。只要所述盖板12至少部分打开(见图4A)，所述垫状盒体或袋状盒体2可以采用主要受所述力的影响的形状，其中，优选的装油施加至所述盒体2的膜袋(membrane bag)或袋。对所述盒体2的处理(插入或从所述容纳部位8取出)优选利用自动化吸引装置(未示出)进行。然而，当被压成操作形状时(见图4B)，所述垫状或袋状盒体2被压成一定形状，从而确认所述基础单元7的所述盒体容纳部位8的内部空间。如此，没有任何提供间隔件的需求，所述顶层4基本以一定距离平行面向所述底层3和后者之下面的所述电极阵列9。
[0103] 为了避免油料在枕状盒体2的穿透过程中或之后的泄露和溢出，所述盒体2的所述顶层4可以被构成为自密封可穿孔膜。替代地，或与自密封可穿孔顶层4结合，所述盖板12可以至少在所述穿孔工具18、22的区域上装备有自密封可穿孔薄膜。至少位于所述穿孔工具18、22(未示出)的区域上的此种自密封可穿孔薄膜，优选为被放置在与所述盒体2接触的所述盖板12的表面。
[0104] 图5示出了一个示例性盒体容纳部位8的剖视图，带有根据此处包括的第四实施例的可置换盒体2。所述盖板12通过铰链16与所述数字微流体系统1的所述基础单元7机械连接；如此，所述盖板12可以旋开并且可以利用顶部进入装载(见图1)，将可置换盒体2放置到所述盒体容纳部位8上。此处，所述盖板12的所述导电材料15由金属导电材料制成，并且包括所述顶部基底13和所述导电材料15，两者制成单一集成部件。替代地，所述盖板12的所述导电材料15可被构成为化合物，如钛铟氧化物(TIO)或带有附着或集成在所述顶部基底13(未示出)的导电过滤材料的塑料材料。在两种情况下，优选的是，所述导电材料15塑料层(未示出)；此塑料层的所述材料优选为选自包括聚丙烯(PP)和聚酰胺(PA)的组。
[0105] 也在此处，所述盖板12被构成为向容纳于所述基础单元7的所述盒体容纳部位8的可置换盒体2施加力。此力将所述可置换盒体2推向所述电极阵列9，以便将所述盒体的所述底层3固定得尽可能靠近所述电极阵列9的表面。此外，提供了一种穿孔工具(piercing facility)18：根据此第三实施例的所述可置换盒体2包括穿孔针27，其位于所述盒体2的所述间隙内并且其被构成为在所述顶层4对着所述底层3移动时，用于对所述顶层4进行穿孔。优选地，所述穿孔针27附着至针板28，所述针板28将所述穿孔针27和所述可置换盒体2的所述间隔件5的一部分连接在一起。所述盖板12进一步包括通孔19，其穿过整个盖板12并且其与恰当安装的可置换盒体2的所述穿孔针27准确套合，所述盒体位于所述盒体容纳部位8。所述盖板12进一步包括位移部分29，其从所述盖板12中取出，从而促使所述顶层4在对着所述底层3的方向上移动。此位移部分29被构成为在对所述顶层4进行穿孔时，与所述穿孔针27合作。如此，通过使用此穿孔工具18，样品液滴和/或反应物部分可以被引入到所述盒体2的所述间隙6中。所述通孔19的一部分优选地被加宽，如此可置换移液管端部26可以用于将样品液滴和/或反应物部分移液至所述可置换盒体的所述间隙6。所述可置换移液吸头26可以为手持移液管(未示出)或移液机器人(未示出)的一部分。在此情况下，所述电极阵列9被介电层24覆盖。所述电极阵列9被固定值底部基底11，并且每个单个电极10操作地电连接值所述中央控制单元14(10个电极
19中只有3个在此处画出)。所述数字微流体系统1被构成为用于在含有间隙6可置换盒体2内处理液滴23内的样品。因此，液滴23内的样品在所述可置换盒体2的所述间隙6中被处理。
[0106] 类似于已经介绍的第一和第二实施例，所述可置换盒体2包括底层3、顶层4和间隔件5，所述间隔件5限定所述底层和顶层3、4之间的间隙6，从而在此间隙6中处理液滴23内的样品。所述底层3和所述顶层4包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面
17。所述第一疏水表面17’位于所述底层3内侧上，并且所述第二疏水表面17”位于所述顶层4内侧上。所述盒体2的所述底层3和所述顶层4为完全疏水薄膜，或至少包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面。由图2清晰可见，所述盒体2不具有导电层。所述盒体2的所述间隔件5不需被构成为主体，所述主体包括加入到所述间隙6内的液滴的化验所需反应物的隔室21，因为可以利用手持移液管或移液机器人(见上文)通过合适的移液将这些反应物加入到所述间隙6中。
[0107] 图6示出了一个示例性盒体容纳部位的剖视图，其带有根据此处包括的第五实施例的可置换盒体。类似于上一实施例，所述盖板12通过铰链16与所述数字微流体系统1的所述基础单元7机械连接，为了允许所述可置换盒体2的恰当的顶部装载，并且为了在所述容纳部位8上整齐定位所述体，所述基础单元7优选为装备有插入导轨25。这些插入导轨优选为得自自润滑塑料材料，如四氟乙烯(PTFE)并优选为在其中留出刚好足以滑动插入所述可置换盒体2的空间。也与上一实施例相似的是并且作为第一备选解决方案，所述盖板12的所述导电材料15有金属导电材料制成，并且包括作为单一集成部件的所述顶部基底13和所述导电材料15。替代地，所述盖板12的所述导电材料15被构成为化合物，如钛铟氧化物(TIO)，或带有附着或集成于所述顶部基底13(未示出)的导电过滤材料的塑料材料。在两种情况下，可以优选的是，所述导电材料15被塑料层(未示出)覆盖；此塑料层的材料优选为选自包括聚丙烯和聚酰胺的组。
[0108] 也在此处，所述盖板12被构成为向容纳于所述基础单元7的所述盒体容纳部位8的可置换盒体2施加力。此力将所述可置换盒体2推向所述电极阵列9，以便将所述盒体的所述底层3固定得尽可能靠近所述电极阵列9的表面。此外，提供了一种穿孔工具18：根据此第三实施例的所述可置换盒体2包括穿孔针27，其位于所述盒体2的所述间隙内并且其被构成为在所述顶层4对着所述底层3移动时，用于对所述顶层4进行穿孔。优选地，所述穿孔针27附着至针板28，所述针板28将所述穿孔针27和所述可置换盒体2的所述间隔件5的一部分连接在一起。所述盖板12进一步包括通孔19，其穿过整个盖板12并且其与恰当安装的可置换盒体2的所述穿孔针27准确套合，所述盒体位于所述盒体容纳部位
8。所述盖板12进一步包括位移部分29，其从所述盖板12中取出，从而促使所述顶层4在对着所述底层3的方向上移动。此位移部分29被构成为在对所述顶层4进行穿孔时，与所述穿孔针27合作。如此，通过使用此穿孔工具18，样品液滴和/或反应物部分可以被引入到所述盒体2的所述间隙6中。所述通孔19的一部分优选地被加宽，如此可置换移液管端部26可以用于将样品液滴和/或反应物部分移液至所述可置换盒体的所述间隙6。所述可置换移液吸头26可以为手持移液管(未示出)或移液机器人(未示出)的一部分。
[0109] 在此情况下，所述电极阵列9被介电层24覆盖。所述电极阵列9被固定值底部基底11，并且每个单个电极10操作地电连接值所述中央控制单元14(10个电极19中只有3个在此处画出)。所述数字微流体系统1被构成为用于在含有间隙6可置换盒体2内处理液滴23内的样品。因此，液滴23内的样品在所述可置换盒体2的所述间隙6中被处理。
[0110] 类似于已经介绍的第一、第二和第四实施例，所述可置换盒体2包括底层3、顶层4和间隔件5，所述间隔件5限定所述底层和顶层3、4之间的间隙6，从而在此间隙6中处理液滴23内的样品。所述底层3和所述顶层4包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面17。所述第一疏水表面17’位于所述底层3内侧上，并且所述第二疏水表面17”位于所述顶层4内侧上。所述盒体2的所述底层3和所述顶层4为完全疏水薄膜，或至少包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面。由图2清晰可见，所述盒体2不具有导电层。所述盒体2的所述间隔件5不需被构成为主体，所述主体包括加入到所述间隙6内的液滴的化验所需反应物的隔室21，因为可以利用手持移液管或移液机器人(见上文)通过合适的移液将这些反应物加入到所述间隙6中。
[0111] 需要注意的是，此可置换盒体2的所述第四实施例(见图5)的所述穿孔针27的背部安装在所述底层3的所述第一疏水表面。如此，在利用所述盖板12的所述位移部分29移动所述底层4时，所述底部基底11和所述电极阵列9为所述穿孔针27提供
稳定性。因此，所述针板28可以很薄。替代地，所述针板28被省略并且所述穿孔针27被粘到所述底层3的所述第一疏水表面。只有将如此小的穿孔针27粘贴到所述底层3的内表面，具有如下优点：更多的单个电极10可被用于电湿润。另一优点是，所述穿孔针27(以及，当然，所述盖板12内的通孔)的位置可以距所述间隔件5任何距离处任意选择、然而，在大量生产所述可置换盒体2时，所述穿孔针27的精确定位可以在某种程度上较麻烦。
[0112] 相反所述可置换盒体2的所述第五实施例的所述穿孔针27(见图6)被放置的更接近于利用自支撑针板28与其连接的所述间隔件5，如此，在利用所述盖板12的所述位移部分29移动所述底层4时，所述间隔件6为所述穿孔针27提供稳定性。有利地，所述电极阵列9未被包括或受到所述穿孔过程的影响，并且所有单个电极10可以被用于电湿润。如果应当避免将所述移出的液体沿所述自支撑针板28排入到所述第一疏水表面17’，优选为将所谓的泄水槽加入到所述穿孔针27(见图6)。然而，如果此种排出为优选的，此种泄水槽的加入可以被省略。
[0113] 图7示出了数字微粒体系统1的概述，其装备有中央控制单元14和基础单元7，带有12个盒体容纳部位，每个包括电极阵列9和固定盖板12。此基础单元7特别时候容纳根据第六实施例的盒体2，并且将这些盒体装入基本垂直的盒体容纳部位8，带有基本垂直的电极阵列9和盖板12(见图8)。此种装载，优选地利用液体处理工作站(未示出)的自动化夹取装置实现。
[0114] 图8示出了数字微流体系统1的基础单元7的一个盒体容纳部位的剖视图，其带有根据此处包括的第六实施例的可置换盒体。从图8可立刻清洗可见，顶部进入盒体2被插入到基本垂直的盒体容纳部位8，所述部位带有基本垂直的电极阵列9和盖板12。此可置换盒体2包括底层3和顶层4以及间隔件5，所述间隔件5限定所述底层和顶层3、4之间的间隙6，从而在此间隙6中处理液滴23内的样品。所述底层3和所述顶层4包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面17’、17”。所述盒体2的所述底层3和所述底层4为完全疏水薄膜，或至少包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面。类似于图2描述的，此盒体2不具有附着至或形成为底层3一部分的介电层。因此，所述电极阵列9不需具有此种介电层24。此盒体2优选为充满硅油。所述电极阵列9被固定至底部基底11，并且每个单个电极10可操作地电连接至所述中央控制单元14(10个电极19中只有3个在此处画出)。所述数字微流体系统1被构成为用于在含有间隙6的可置换盒体2内处理液滴23内的样品。因此，液滴23内的样品在所述可置换盒体2的所述间隙6中被处理。
[0115] 所述盖板12与所述数字微流体系统1的所述基础单元7机械连接或完全集成，并且不可移动。如此，可以利用顶部进入装载(见图7)将可置换盒体2插入到所述盒体容纳部位8。此处，所述盖板12的所述导电材料15由金属导电材料制成，并且被夹在所述顶部基底13的材料之间。替代地，所述盖板12的所述导电材料15可以被塑料层而非所述顶部基底13(未示出)的或除其之外的材料覆盖。
[0116] 所述间隔件5也包括穿孔工具18，其被构成为用于将样品液滴引入到所述盒体2的所述间隙6中。所述穿孔工具18被构成为所述间隔件5的细长部分。此细长间隔件部分优选为装备有可穿孔的自密封薄膜31，其允许将穿孔移液吸头20推入。所述穿孔移液吸头20可以是手持移液管(未示出)或移液机器人(未示出)的一部分。从所述盒体2的所述间隙自动化提取，或向其中自动化运送液体，可利用相对大的、由所述盒体2的此细长间隔件部分提供的穿孔区域进行简化。假设间隙宽度约1～3mm，此穿孔区域的宽度优选为约5～10mm并且因此具有约96-孔微孔板的孔尺寸，其可利用液体处理系统或液体处理工作站的自动化移液器情谊实现。在给隔室21(见图8B)提供空间的同时，所述盒体2的所述细长间隔件部分也提供了夹取表面，用于利用自动机器人夹取机(未示出)进行夹取，优选为用于在所述数字微流体系统1的外部处理所述盒体，并且用于将所述盒体2插入到期容纳部位8中，或从其中取出。此外，所述盒体2的所述细长间隔件部分提供了对接面，在所述盒体2准确地容纳在所述容纳部位8中时，其与所述基础单元7的表面接触。
[0117] 优选的是，所述电极阵列9延伸至关于所述基础单元7的表面的最前的位置，以便能够将液滴23从隔室21移动到印刷
电路板(PCB)或电极阵列9的目的位置。也非常优选的是，在相反方向上，将液滴23从所述电极阵列9的反应部位移动到隔室21，特别是在如下情况下：如果需要在所述数字微流体系统1的外部并且也在所述盒体2的外部对反应产物进行分析。
[0118] 图8B从图8A所示的横截面B的视角示出了图8A的上装式盒体2。所述横截面贯穿所述间隙6，并且位于所述自含可置换盒体2的所述底层3和所述顶层4之间。所述横截面也闯过所述间隔件5，其U形部件位于所述底层和顶层3、4之间，并且在所述U形部件和所述底层和顶层3、4周围提供有细长间隔件部分。优选地，所述间隔件5的所述U形部件由塑料材料制成(优选为
注塑成型)并且被粘贴或熔融至所述底层和顶层3、4。优选的是，所述细长间隔件部分也由注塑成型提供；这允许预备了分离条32，其在一方面在所述可穿孔薄膜31下形成了所述隔室21，并且其在另一方面使所述可穿孔薄膜31变得稳定。优选地，利用回式注塑成型所述分离条32和所述细长间隔件部分，将此稳定提供给所述可穿孔薄膜31。优选的，所述细长间隔件部分之后与所述底层和顶层3、4一起被加在所述间隔件5的U形部件上。
[0119] 已经指出的是，所述间隔件5也包括穿孔工具18，其被构成为所述间隔件5的细长部分。此细长间隔件部分优选为装备有可穿孔的自密封薄膜31，其允许将穿孔移液吸头20推入。所述穿孔移液吸头20可以是手持移液管(未示出)或移液机器人(未示出)的一部分。此处，所述间隔件2包括额外的穿孔工具22，用于将穿孔管移液吸头20推入穿过所述自密封薄膜31，并且从所述盒体2内提取，例如硅油。图8的所述盒体2中，在所述穿孔工具18上利用所述穿孔移液吸头20引入液滴23(例如，样品)，并且之后，在所述底层3的所述疏水表面17’上将其移动至现在的位置。在将所述液滴23引入到所述隔室21和所述间隙6的同时，在额外的穿孔工具22处，将较小量的硅油(或不予所述液滴23混合的任何其它化学插入液体)从各自的隔室21中取出。替代所述间隙6内的液体的此同步平衡，所需量的油料或插入液体的去除可以在所述液滴23的插入之前或之后立刻进行。所述隔室21也可用作贮液器，用于储存比所需量更多的液体，用于从此液体中提供可移动液滴23；
结果，一旦被引入会少一个所述隔室21，可以利用单一液体体积大量生产此液滴23。然而，建议的是，留出一个隔室21，用于取出油料或插入液体，并且留出另一隔室21，用于取出反应产物。
[0120] 根据替代的且非常简单的实施例(未示出)，可置换盒体2包括带有疏水表面17’、17”的底层3和顶层4，在各个情况下，所述表面引向所述间隙6，可以安装在PCB上，用于进行电湿润。除了使用装备有导电材料15的盖板12，导电薄膜(如，
铝箔)可以附着至所述顶层4的外表面。其结果是，甚至在此导电薄膜未接地时，此种导电薄膜允许进行电湿润。除了将不接地导电薄膜附着至所述盒体，在其外表面上，所述顶层4可以具有薄膜涂层；所述薄膜涂层可以为任何金属，并且利用化学或物理
蒸发技术沉积。所述顶层4外表面上的此薄导电薄膜甚至可以为导电涂料。如此，要提供一种导电材料15，其在第二平面延伸并且基本平行于所述电极阵列9，所述导电材料15位于所述盒体2的所述顶层4上，并且其在处理液滴23内的样品的过程中，不与不同的电势源接触。
[0121] 一种用于处理附着至疏水表面17的液滴23内的样品的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：提供可置换盒体2的底层3上的第一疏水表面17’。此底层3位于数字微粒体系统1的电极阵列9的上方，并基本与其平行。所述电极阵列9基本山在第一平面内延伸，并且包括许多单个电极10，其由所述数字微流体系统1的基础单元7的底部基底11支撑。所述电极阵列9被连接至所述数字微粒体系统1的中央控制单元14，用于控制所述电极阵列9的单个电极10的选择，并且用于为这些电极10提供单个电压脉冲，从而利用电湿润在所述第一疏水表面17’上处理所述液滴23。
[0122] 所述方法也包括如下步骤：提供第二疏水表面17”，所述表面距离所述第一疏水表面17’一定距离并基本与之平行。如此，在所述第一和第二疏水表面17’和17”之间形成了间隙6。优选地，此间隙6由间隔件5限定，其上附着有包括所述第一疏水表面17’的所述底层3和包括所述第二疏水表面17”的所述顶层4。
[0123] 所述方法进一步包括提供带有顶部基底13的盖板12。所述盖板12也包括在第二平面内延伸并且基本上平行于所述电极阵列9的导电材料15。特别优选地是，在处理液滴23内的样品的过程中。所述盖板12的所述导电材料15不连接至不同的电势源。
[0124] 在所有示出和讨论的实施例中，优选地是，所述可置换盒体2的所述间隙6基本上充满硅油。也总是优选地的是，所述盒体2的所述底层3和所述顶层4为完全疏水薄膜或者包括暴露于所述盒体2的所述间隙6的疏水表面17’、17”。在利用可置换盒体2的间隙6进行电湿润并且处理至少一个液滴23之后，可以评价所述处理或化验的结果，而所述可置换盒体2仍然位于所述盒体容纳部位8，即，利用所述数字微流体系统1或工作站的分析系统，所述数字微流体系统1被集成。替代地，所述可置换盒体2可以从所述数字微流体系统1的所述基础单元7中取出，并在别处分析。
[0125] 在分析之后，所述可置换盒体2可以被销毁，并且所述电极阵列9可以再使用。因为，在利用所述盒体2的所述第一或第二实施例工作时，所述数字微粒体系统1的组件从未与任何样品或反应物接触，所以此种其它可置换盒体2的再使用可以立刻进行，并且不洗任何中间清洗。因为在利用所述盒体2的所述第三或第四实施例工作时，所述数字微流体系统1的所述盖板12的所述通孔19可以与样品或反应物接触，所以此种其它可置换盒体2的再使用可以在一定中间清洗之后或在更换所述盖板12之后进行。
[0126] 本发明的目的是提供可移除且可置换的盒体，其带有工作薄膜，在利用电湿润处理所述液滴3的过程中，将所述液滴23与所述电极阵列9分离。如上述说明中表示的所述自含可置换盒体2的8个不同实施例中所示，所述可移动的可置换薄膜优选提供为盒体2的底层3和顶层4。
[0127] 在优选的实施例中，所述盒体2的所述底层3利用真空附着至所述PCB。针对目的，将所述PCB内的小排空孔连接至
真空泵。向所述底层3施加此真空吸引，允许避免使用任何液体或粘着剂，以便更好地使所述盒体2的所述底层3与所述电极阵列9的表面接触。
[0128] 在附图9、10和11中，示出了根据本发明第七和第八实施例的可置换盒体的特别优选的实施例。在各种情况下，所述可置换盒体2包括主体47，带有至少一个隔室21，所述隔室21被构成为在其中容纳处理液。反应物或样品。至少一个所述隔室21包括通孔19，用于将至少部分其内容物运送至下方的间隙6中。所述可置换盒体2也包括底层3，带有第一疏水表面17’，其不渗透液体，并被构成为工作薄膜，当所述可置换盒体2的所述底层3被放置在所述电极阵列9上方时，利用数字微流体系统1的电极阵列9，在其上处理液滴23内的样品。所述可置换盒体2进一步包括顶层4，带有第二疏水表面17”，其不渗透液体，并且其附着至所述可置换盒体2的所述主体47的下表面48。此外，所述可置换盒体2包括间隙6，位于所述底层3的所述第一疏水表面17’和所述底层4的所述第二疏水表面17”之间。
发明的盒体2的所述底层3被构成为柔性薄膜，其沿所述柔性底层3的圆周40密封附着至所述顶层4。如此，，所述可置换盒体2不具有任何间隔件5，所述间隔件5位于所述柔性底层3和所述顶层4之间，用于限定所述第一疏水表面17’和所述第二疏水表面17”之间的特定距离。所述顶层4被构成为在所述至少一个隔室21的下端和所述间隙6之间提供密封。此外，所述顶层4包括装载部位41，用于将处理液、反应物或样品送入所述间隙6。
[0129] 在图9中，示出了在到达其容纳部位8之前，一个可置换盒体2的剖视图。可以看出所述柔性底层3仅仅在圆周40周围附着至所述顶层4，所述底层3的大部分从其圆周40松散悬空，并且不与所述顶层4接触。因此，在正确地将所述可置换盒体2安放到所述盒体容纳部位8上或内之前，所述间隙6被封闭，但并不限定其宽度和平行方向。此处，所述可置换盒体2的所述主体47包括基本为平面的下表面48并且被构成为
框架结构，带有中央开口43，穿过整个框架结构。
[0130] 在图10中，，示出了在到达位于数字微流体系统1电极阵列上的其容纳部位8之后，图9的所述可置换盒体2的剖视图。所述可置换盒体2根据所述第七实施例设置，并且利用夹具37固定。在一方面，所述夹具37优选为利用铰链16附着至所述数字微流体系统系统1的所述基础单元7的所述基底11。在另一方面，所述夹具37可以利用，如，夹子、
弹簧锁或
螺栓(未示出)，附着至所述数字微流体系统系统1的所述基础单元7的所述基底11。
[0131] 在图9和10的所述第七实施例中，所述可置换盒体2进一步包括平面刚性盖板12，其附着至所述可置换盒体2的所述主体47的所述下表面48。所述顶层4附着至所述刚性盖板12，所述刚性盖板12包括通孔19，位于所述顶层4的所述装载部位41(此处，位于所述穿孔部位41’和所述毛细孔41”)。此处，所述刚性盖板12提供了所述顶层4的直接安装表面，也包括所述通孔19。所述盖板可以由刚性材料制造，如 (DuPont Teijin商标；聚对苯二
甲酸乙二醇酯PET薄膜)。所述刚性盖可以(优选为在下侧)覆盖有，得自例如，钛铟氧化物(TIO)或带有导电过滤材料的塑料材料的导电材料15，以便实现上述盖板12的功能。如暗线示出的，所述盖板12附着至所述可置换盒体2的所述主体47的所述下表面48。可以利用
胶带或胶条实现此安装，其优选得自化学插入材料如Mylar。依据所述盒体2的所述主体47的材料，
焊接方法也可用于将所述盖板12附着至所述盒体2。如暗线示出的，此处，所述顶层4密封附着至盖板12的所述下表面12。利用胶带或胶条、或者利用焊接(如，
激光焊接)可以实现所述顶层4的安装。利用胶带或胶条、或者利用焊接技术，沿所述柔性底层3的圆周40，将所述柔细底层3附着至所述顶层4。
[0132] 在图9中，也描述了移液孔41”’。此移液孔41”’位于所述可置换盒体2的所述中央开口43中，并且被构成为可以利用移液吸头
访问，如此，其可被用于将处理液、反应物或样品直接送入所述间隙6、当然，所述移液孔41”’包括位于所述盖板12(如果存在)内的开口和所述底层4内的通孔19。此移液孔41”’可以额外使用或取代一个或多个穿透孔41’，其在各种情况下位于隔室21下方。
[0133] 此可置换盒体2包括至少一个
活塞42，其在各种情况下被构成为可在隔室21内人工或利用起动元件38(见图10)移动，从而将各自隔室21的内含物压向所述顶层4的各自的装载部位41。所述活塞42包括穿孔针27，被构成为用于在所述隔室21的各个装载部位41处穿透所述顶层4。如此，活塞42被构成为使所述隔室21的部分内容物通过所述顶层
4的所述穿孔部位41'，并将其压入所述间隙6中。替代地，所述活塞42被构成为使所述隔室21的部分内容物通过所述顶层4的所述毛细孔41”，并将其压入所述间隙6中。此毛细孔41”优选的尺寸展示了毛细力，所述毛细力阻止水性液体的流通，而不利用活塞42施加压力(见图11，左侧)。如此，所述装置部位41优选为选自包括穿孔部位41’、毛细孔41”’和移液孔41”’的组。
[0134] 在图11，示出了在到达数字微流体系统1所述电极阵列9的其盒体容纳部位8之后，可置换盒体2的剖视图。所述可置换盒体2根据第八实施例设置，并且利用夹具37固定。
[0135] 在图11中，所述活塞42被构成为将所述隔室21密封至所述可置换盒体2的所述主体47的上表面49。优选地，此密封利用所述活塞42周围的O形环密封39实现。替代地，如图9和10所示，弹性层44被密封设置在所述可置换盒体2的所述主体47的上表面49。其被构成为将至少一个所述隔室21密封至所述上表面49。优选地，所述活塞42利用其后侧附着至所述弹性层44，所以，不向所述弹性层的外侧施加任何压力(人工或利用起动元件38，见图10)，所述活塞42被固定至靠近所述主体47的所述上表面49(见图9)。
[0136] 然而，如果所述活塞42被压下(见图10和11，右侧)，所述穿孔针27穿透所述盖板12或主体47中的所述通孔19，并且穿透所述顶层4。同时，所述隔室21的部分内容物，如处理液、反应物或样品(位于溶液或悬浮液中)，利用所述活塞压入所述间隙6中。结果，在所述底层3的所述第一疏水表面17’上，液滴23被建立，并且可以所述底层3的此第一疏水表面17’和所述顶层4的所述第二疏水表面17”之间的所述间隙6中进行处理。所述液滴23的处理受到其上容纳有所述可置换盒体2的所述数字微流体系统1的所述电极阵列9影响。
[0137] 替代地，压下所述活塞42将迫使所述隔室21的部分内容物，如处理液、反应物或样品(位于溶液或悬浮液中)，通过所述毛细孔41”移入所述间隙6中(见图11，左侧，其中所述42准备移动)。结果，在所述底层3的所述第一疏水表面17’上，液滴23被建立，并且可以所述底层3的此第一疏水表面17’和所述顶层4的所述第二疏水表面17”之间的所述间隙6中进行处理。再一次，所述液滴23的处理受到其上容纳有所述可置换盒体2的所述数字微流体系统1的所述电极阵列9影响。
[0138] 根据图11的所述第八实施例，所述可置换盒体2的所述主体47被构成为板状结构，带有基本为平面的下表面48，在每种情况下，所述隔室21导向至所述下表面48，在所述穿孔部位41’或毛细孔41”出具有通孔19。
[0139] 在本发明的所述可置换盒体2的所述第七和第八实施例中，一个优选的备选方案为，所述柔性底层3被构成为
单层疏水材料。根据第二优选的备选方案，所述柔性底层3被构成为单层不导电材料，所述柔性底层3的所述上表面17被处理为疏水。根据第三优选的备选方案，所述柔性底层3被构成为
层压材料，所述层压材料包括下层和疏水上层，所述下层导电或不导电。根据本发明的所述可置换盒体2的另一优选实施例，介电层24被层叠至所述底层3的所述下表面(见图11)。
[0140] 根据本发明的所述可置换盒体第七或第八实施例一个变体，所述可置换盒体2进一步包括密封片36，其附着至下表面并且沿着所述柔性底层3的圆周40。如此，在所述可置换盒体2被放置在数字微流体系统1的电极阵列9之上时，所述密封片36限定所述第一疏水表面17’和第二疏水表面17”之间的特定距离。如果所述数字微粒体系统1在所述电极阵列9上装备有吸气孔35，并且如果所述柔性底层3利用所述吸气孔35吸气，情况就是这样。
[0141] 图12示出了在到达其盒体容纳部位8之后，可置换盒体2的剖视图，所述可置换盒体2根据第九实施例设置，并且不利用夹具固定。事实上，输出了所述第九实施例的两个不同变体：
[0142] ·在左侧，所述主体47被构成为板状结构；
[0143] ·在右侧，所述主体47被构成为框架结构；
[0144] 两种情况中所述可置换盒体2的所述主体47的所述下表面48基本为平面。如此，所述可置换盒体2根据所述第九实施例设置，包括主体47，带有小表面48、上表面49和至少一个通孔19。所述至少一个通孔19被设计为移液孔41”’，其被构成为利用移液吸头26访问。并且如此，所述通孔19允许将处理液、反应物或样品移液至所述间隙6。
[0145] 除了所述主体47，所述可置换盒体2还包括底层3，带有第一疏水表面17’，所述表面不渗透液体并且被构成为工作薄膜，从而在其上处理液滴23内的样品。当所述可置换盒体2的所述底层3被放置在所述电极阵列9之上时，利用数字微流体系统1的电极阵列9进行此种处理。优选地，沿所述柔性底层3的圆周40，利用胶带或胶条或者替代地利用焊接将所述柔性底层3密封附着至导电材料15。
[0146] 所述可置换盒体2进一步包括附着至所述主体47的所述下表面48的导电材料15。所述导电材料15不渗透液体，并且被构成为为所述主体47的所述下表面48提供第二疏水表面17”。所述底层3被构成为柔性薄膜，沿所述柔性底层3的圆周40，将其密封附着至所述可置换盒体2的所述导电材料15，如此，所述可置换盒体2没有间隔件5(见图2、6和8～10)，所述间隔件5位于所述柔性底层3和所述导电材料15之间，用于限定所述第一疏水表面17’和所述第二疏水表面17”之间的特定距离。
[0147] 所述可置换盒体2进一步包括间隙6，位于所述底层3的所述第一疏水表面17’和所述底层4的所述第二疏水表面17”之间。所述主体47的所述至少一个通孔19，被构成为装载部位41，用于将处理液、反应物或样品送入所述间隙6中。
[0148] 所述可置换盒体进一步包括类似隔室21的东西，其被构成为所述主体47中的一个或多个箱状凹陷，其位于一个或多个装载部位41的周围。然而，这些隔室21并不意味着在上时间段内或甚至在海运过程中储存液体，其进被构成为允许移液吸头26(可置换或不可置换)到达位于所述装载部位41上的所述移液孔41”’附近。优选地，这些“隔室21”包括所述装载部位41周围的中央凹陷，所述中央凹陷允许在运送至所述间隙6之前，临时储存某些液体。
[0149] 如上述所有其它实施例所示，所述柔性底层3被优选地构成为单层疏水材料。根据第一优选的备选变体，所述柔性底层3被构成为单层不导电材料，所述柔性底层3的上表面被处理为疏水层17。根据第二优选的备选变体，所述柔性底层3被构成为层压材料，所述层压材料包括下层和疏水上层，所述下层导电或不导电。
[0150] 在另一备选实施例中，所述可置换盒体2进一步包括密封片36，其附着至下表面并且沿着所述柔性底层3的圆周40。如此，如果所述数字微粒体系统1在所述电极阵列9上装备有吸气孔35，并且如果所述柔性底层3利用所述吸气孔35吸气，在所述可置换盒体2被放置在数字微流体系统1的电极阵列9之上时，所述密封片36限定所述第一疏水表面
17’和第二疏水表面17”之间的特定距离。
[0151] 在图12中，所述密封片36附着至支撑所述电极阵列9的所述单个电极10的所述底部基底11。此处，介电层24被附着至所述电极阵列9的表面，防止所述单个电极受到氧化、机械冲击或其它类似污染的影响。所述介电层24也覆盖所述密封片36，所述密封片36被构成为封闭环，其在所述可置换盒体2的所述容纳部位8的周围延伸。所述介电层24进一步覆盖至少部分所述插入导轨25，并且超过一部分(见左侧)，或超出所述可置换盒体2的整个高度(见右侧)。
[0152] 根据目前描述的本发明的所述可置换盒体2的所述第七、第八和第九实施例，也提出一种备选数字微流体系统，其被构成为在位于所述基础单元7的所述电极阵列9上的其盒体容纳部位8中容纳至少一个这些发明的可置换盒体2。此种数字微流体系统1，用于在所述间隙6内处理液滴内的样品，所述间隙6位于至少一个此种可置换盒体2的所述柔性底层3和所述顶层4之间，所述系统优选地包括：
[0153] (a)基础单元7，带有至少一个被构成为容纳所述可置换盒体2的盒体容纳部位8；
[0154] (b)电极阵列9，位于所述基础单元7的所述盒体容纳部位8上，所述电极阵列9被底部基底11支撑，并且基本在第一平面内延伸，并且包括许多单个电极0；以及[0155] (c)中央控制单元14，用于控制所述电极阵列9的单个电极10的选择，并且用于为这些电极10提供独立电压脉冲，所述电压脉冲用于通过电湿润处理所述盒体2的间隙6内的液滴。
[0156] 发明的数字微粒体系统1进一步包括：
[0157] (d)许多吸气孔35，其穿过所述电极阵列9并且其分布在所述基础单元7的盒体容纳部位8上；
[0158] (e)真空源33，用于在排空空间46内形成真空；以及
[0159] (f)许多真空管线34，其将所述吸气孔35连接至所述真空源33。
[0160] 发明的数字微粒体系统1的特征在于，当位于所述盒体容纳部位8的圆周45周围时，密封片36在所述盒体容纳部位8内将所述排空空间46密封，其由所述柔性底层3、所述电极阵列9、所述底部基底11和所述密封片36限定。
[0161] 发明的数字微粒体系统1的特征进一步在于，所述排空空间46的真空使得位于所述盒体容纳部位8上的所述可置换盒体2的所述柔性底层3被吸引并扩展至所述数字微流体系统1的底部基底11和所述电极阵列9。需要注意的是，所述间隙6利用所述可置换盒体2的所述柔性底层3的扩展限定，而不使用所述至少一个可置换盒体2的所述柔性底层3和所述顶层4之间的间隔件5。
[0162] 根据本发明的所述可置换盒体2的所述第七和第八实施例，所述可置换盒体2不包括密封片36、替代地，所述密封片35永久固定至所述数字微流体系统1的所述基础单元7的所述底部基底11，或者所述密封片36被固定值介电层24，其永久覆盖所述电极阵列9和所述底部基底11。当然在此种情况下，所述介电层24在所述基础单元7的所述吸气孔
35的部位处具有孔洞，从而允许所述排空空间46内的真空的形成，这致使位于所述盒体容纳部位8上的所述可置换盒体2的所述柔性底层3被吸引并扩展至所述数字微流体系统1的底部基底11和所述电极阵列9。
[0163] 根据本发明的所述可置换盒体2的所述第七和第八实施例的进一步变体，所述密封片36永久附着至下表面并且沿着可置换盒体2的所述柔性底层3的圆周40，所述可置换盒体2将被放置在所述基础单元7的所述盒体容纳部位8上。
[0164] 发明的数字微流体系统1优选为装备有基础单元7，包括插入导轨25，所述插入导轨25被构成为框架，其具有用于在其中容纳可置换盒体2的尺寸。特别优选的是，所述基础单元7包括夹具37，其被构成为将此可置换盒体2固定至所述基础单元7的所述盒体容纳部位8的所需位置。结合所述第九实施例(见图12)所示，没有使用此夹具37的绝对必要。这里，所述层均被良好密封，并且底面上的所述排空空间46内的真空所述可置换盒体2可靠地固定，并且固定到所述数字微流体系统1的所述盒体容纳部位8中。
[0165] 进一步优先的是，所述基础单元7包括用于致动活塞42的致动元件(38，在各种情况下，所述活塞42被构成为可在安放在所述盒体容纳部位8的可置换盒体2的隔室21内移动。如此，在各种情况下，所述活塞42被构成为将各个隔室21的内容物压入所述可置换盒体2的间隙6内，所述可置换盒体2位于所述基础单元7的盒体容纳部位8。优选地，所述致动元件38被构成为由所述数字微流体系统1的所述中央控制单元14驱动和控制的
发动机。所述插入导轨25优选为由铝、其它轻金属或轻
合金或不锈
钢制造。
[0166] 下述材料和尺寸特别优选地用于制造本发明的可置换盒体2：
[0167] 表1
[0168]
[0169] 所述发明的可置换盒体2和所述发明的数字微流体系统1允许实现一种备选方法，用于处理附着在疏水表面17的液滴23内的样品。此方法包括如下步骤：
[0170] (a)提供可置换盒体2，其带有底层3的第一疏水表面17’、顶层4的第二疏水表面17”以及所述第一和第二疏水表面17’、17”之间的间隙6，所述可置换盒体2进一步包括主体47，带有至少一个隔室21，以在其中容纳处理液、反应物或样品，所述隔室21包括通孔19，用于将至少部分其内容物运送至所述间隙6；
[0171] (b)提供带有电极阵列9的数字微流体系统1，所述电极阵列9基本在第一平面内延伸，并且其包括许多单个电极10，所述电极10由底部基底11支撑，并且连接至所述数字微流体系统1的中央控制单元14，用于控制所述电极阵列9的单个电极10的选择并且用于为这些电极10提供独立电压脉冲，从而通过电湿润处理所述第一疏水表面17’上的所述液滴23；以及
[0172] (c)限定所述间隙6，以便所述顶层4的疏水表面17”，基本上平行于所述底层3的所述第一疏水表面17’，在其一定距离处延伸，
[0173] 此方法特征在于包括如下步骤：
[0174] (d)提供所述底层3为柔性薄膜，其沿所述柔性底层3的圆周40密封附着之所述顶层4，如此，所述可置换盒体2没有位于所述柔性底层3和所述顶层4之间，用于限定所述第一疏水表面17’和所述第二疏水表面17”之间的特定距离的间隔件5；
[0175] (e)将所述可置换盒体2放置在所述数字微流体系统1的基础单元7的盒体容纳部位8上，所述顶层4被构成为提供至少一个隔室21的下端和所述间隙6之间的密封，并且所述顶层4包括装载部位41，用于将处理液、反应物或样品送入所述间隙6；
[0176] (f)利用位于所述盒体容纳部位8的圆周45的密封片36，在所述盒体容纳部位8中密封排空空间46，所述排空空间46由所述柔性底层3、所述电极阵列9、所述底部基底11和所述密封片36限定；以及
[0177] (g)在所述排空空间46中形成真空，致使安置在所述盒体容纳部位8的所述可置换盒体2的柔性底层3被吸引和扩展至所述电极阵列9和底部基底11上。
[0178] 当使用此种方法时，优选为，在所述排空空间46内建立真空，其受所述数字微流体系统1的所述中央控制单元14控制，并且其利用许多真空管线34连接至吸气孔35，所述吸气孔35穿透所述电极阵列9并且分布在所述基础单元7的所述盒体容纳部位8上。进一步优选地是，所述可置换盒体2的隔室21中含有的活塞42利用人力或致动元件38移动，并且各个所述隔室21的内容物被压入所述顶层4的各个装载部位41。也优选的是，利用所述活塞42的穿孔针27，在所述隔室21的各个穿孔部位41′穿透所述顶层4并进入所述间隙6。替代地或额外地，也优选地是，所述隔室21的部分内容物利用所述活塞42穿过所述顶层4的各个毛细孔41”并且进入所述间隙6，所述毛细孔41”的尺寸展示出毛细力，其阻止水性液体的流通，而不向所述活塞42施加压力。
[0179] 在各个情况下，优选的是，在利用电湿润在所述第一疏水表面17’上处理液滴23之后，和/或在分许所述液滴23内的样品之后，所述可置换盒体2从所述数字微流体系统1的所述基础单元7的所述盒体容纳装置8中取出并销毁。
[0180] 此处公开的所述盒体2的不同实施例的特性的任何组合，对于本领域技术人员来说，可以在本发明的主旨和全力要求范围内进行合理理解。
[0181] 即使并未在各个情况下进行具体描述，所述标号指代所述数字微流体系统1的相似元件，并且特备指代本发明的所述可置换盒体2。
[0182] 标号：
[0183] 1 数字微流体系统 27 穿孔针
[0184] 2 可置换盒体 28 针板
[0185] 3 底层 29 位移部分
[0186] 4 顶层 30 封闭装置
[0187] 5 间隔件 31 可穿孔薄膜
[0188] 6 3和4之间的间隙 32 分离条
[0189] 7 基础单元 33 真空源
[0190] 8 盒体容纳部位 34 真空管线
[0191] 9 电极阵列 35 吸气孔
[0192] 10 单个电极 36 密封片
[0193] 11 底部基底 37 夹具
[0194] 12 盖板 38 致动元件
[0195] 13 顶部基底 39 密封
[0196] 14 中央控制单元 40 3的圆周
[0197] 15 导电材料 41 装载部位
[0198] 16 铰链 41’ 穿孔部位
[0199] 17 疏水表面 41” 毛细孔
[0200] 17’ 第一疏水表面 41”’ 移液孔
[0201] 17” 第二疏水表面 42 活塞
[0202] 18 穿孔工具 43 中央开口
[0203] 19 通孔 44 弹性层
[0204] 20 穿孔移液吸头 45 8的圆周
[0205] 21 隔室 46 排空空间
[0206] 22 格外穿孔工具 47 主体
[0207] 23 液滴 48 47的下表面
[0208] 24 介电层 49 47的上表面
[0209] 25 插入导轨
[0210] 26 可置换移液吸头、移液吸头
