CN104588136B - 具有高频振动处理的微流器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有高频振动处理的微流器件。所述具有高频振动处理的微流器件至少包括：微流器件本体以及设置在所述微流器件本体相应位置的高频振动单元，其中，所述微流器件本体包含至少3层电极层，且多层电极层处于第一基底、剩余1层电极层处于与所述第一基底相对设置的第二基底，且各电极层基于介电层来隔离；所述高频振动单元包括用于产生高频振动信号的信号发生器及将所述信号发生器产生的高频振动信号转换为机械能的换能器。本发明能对样品进行处理，例如降低粒子的表面粘附，均匀分散聚集成团的粒子，加速样品混合，将DNA断成较小的片段，实现细胞的裂解等。

Description

具有高频振动处理的微流器件
技术领域
本发明涉及微流领域，特别是涉及一种具有高频振动处理的微流器件。
背景技术
近年来，基于电润湿的数字化微流技术（Digital Microfluidics,或DMF）由于其不仅能够操控单个液滴，并且器件有着小型化，集成化和自动化等优势，已经得到了各个领域的关注。通过在器件上进行电润湿/电泳/介电泳操作，数字化微流器件减少了样品/试剂的用量，缩短了检测时间，并使得样品处理更加方便。然而，当使用数字化微流器件的时候，常常会碰到粒子粘附到器件表面造成表面污染，并且粒子易于聚集成团而不能在溶液中均匀分散等问题，另外，完整细胞（或芽孢或组织）的裂解以及DNA（或核染色质）片段的提取具有巨大的使用需求。以上这些因素都是本发明的动力。下面是粒子粘附的两个实例：
例一：当在DMF器件上利用磁颗粒进行免疫检测时，一个外部的磁铁常被用来将磁珠固定在器件的内表面，从而可以冲洗掉未结合的蛋白质。当清洗步骤完成后，再将一个新的液滴移到磁珠的位置。当撤去外部磁铁时，磁珠便会重新分散在液滴里。在理想状态下，这些磁珠应该在液滴里独立存在，就是说不应该有多个磁珠聚集的现象。然而在实际操作中，常常会有一些磁珠粘附在器件内表面，并且液滴里也会存在磁珠团聚体。
例二：如本发明在申请号为PCT/CN2013/082776的发明专利中所描述，利用介电泳在DMF器件上可以实现不同粒子的分离。在常规的实验室使用中，器件是在仪器中水平放置或直接水平放置，由于重力作用，导致粒子会向器件底部表面移动，并有可能粘附在底部，从而，也可能发生粒子团聚现象。
粒子粘附及聚集问题都会对检测结果带来各种不利影响，例如检测结果的准确性，甚至可能会导致检验结果的假阳性或者假阴性，因此，需要有方法来解决这些问题。
超声波（或超声）通常是指人耳听不见、频率高于20kHz的电磁波，一般分为两类，频率在5–10MHz范围内的超声波为高频率低能量超声波，常用于诊断；频率在20kHz至100kHz之间的超声波为低频率高能量的超声波；不过，在一些特殊应用中也可以采用更高频率的超声波。
利用超声进行乳化和表面清洗的处理过程可以追溯到1927年，当时Richards和Loomis(J.Am.Chem.Soc.49,12,3086-3100)发表的一篇名为“The chemical effects ofhigh frequency sound waves I.A preliminary survey”的文章。事实上，超声波清洗就是将粘附到表面的粒子驱除的过程，就是利用超声波降解的机理，利用超声来打破分子间的作用从而加速溶液中物质的溶解。此外，在生物体里，如果宿主生物被感染，需要从细胞里提取DNA，RNA或者蛋白质等待测物质来加以分析。为此，在专利号分别为PCT/CN2013/082776和PCT/CN2013/082765的发明专利所公开的各微流系统中，提及可以利用机械裂解、热裂解、化学裂解和电裂解等不同方法来裂解细胞，从而提取其中如DNA、RNA或者蛋白质等待测粒子。
然而，有些细胞在用化学裂解或者酶解的方法对其细胞膜进行破解时，很难确保待测蛋白结构的完整性。机械裂解细胞技术是利用巨大强度的能量或者压力去破坏细胞膜，这也可能会破坏蛋白质的结构。而且，在数字化微流器件上很难用均质器来使细胞破碎，因为细胞裂解爆炸法(cell bomb method)要求高压（～25000psi），因此不适用于数字化微流器件。
再有，DNA片段化是指将DNA分子裂解成较小片段的过程。DNA片段化是新一代测序工作流程中的前期步骤，也是DNA插入片段构建基因组文库的步骤之一。DNA片段化的方法很多，作为非穷举的例子有，DNA限制性内切酶消化（在生物技术中用酶消化处理DNA将其切成小片段）、喷雾法（将DNA通过雾化器单元中的小孔，使其断成小片段）、弗式细胞压碎器（在高压下使DNA通过一个窄阀，从而产生高剪切力来裂解DNA）、声波力（高频声波能量传播到样品），针剪切（将DNA通过小的计量针从而产生剪切力）以及超声等。
而且，利用超声技术将纳米粒子均匀分散在液体中的方法已被广泛用于纳米技术领域。
研究表明声场和材料在分子尺度上没有直接耦合。声场和液体的这种作用其实是源自于声波空化现象—溶液中产生的许多微小的“空穴”或“部分真空气泡”有形成、增长、随后迅速闭合破灭的过程。当作用于液体时，由于机械振动,超声波由一系列周期重复的膨胀(变稀薄)和压缩的位相组成。在压缩周期，液体分子被挤在一起，而膨胀周期液体分子被拉开。这里不受任何理论束缚，当压力超出稀疏区域液体的抗拉强度时，液体中会产生微小的、充满蒸汽且被称之为空化气泡的空穴。液体中的杂质是强度较弱的地方，也是空化气泡核更容易形成的地方。当引入高强度的声场时，瞬态空化效应常常发生，这使得空化气泡在膨胀了一些周期后最终变得不稳定，并且在超声波的压缩周期崩溃。当空化气泡内爆时，会在其崩溃的位置产生强烈的冲击波。这些冲击波会有足够的能量去进行以下操作：1）克服粒子对基底的粘附力从而使粒子脱离，2）裂解附近的细胞（孢子或组织），3）加快不同粒子的混合，4）加速酶反应等等。将长链DNA片段打断成短链DNA也被认为是超声辐射，但一些人认为这是由于空化的副产物—残留的双氧水的作用。需要再一次说明的是，我们关心的是其最后的效果。
不受任何理论束缚，高频超声波会比低频超声波产生更小的空蚀气泡。这是由于低频的超声波的波长更长，低频超声波的空化气泡具有更长的膨胀时间，因而在气泡破碎之前会变得更大。空蚀气泡的形成需要能量，以及内爆时释放的能量，都与气泡的尺寸大小直接相关。大的空蚀气泡的形成需要更多的能量，反过来当它们破碎时也释放出更多的能量。增加超声频率，同时保持相同的超声功率将产生更多、更小的空化气泡。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有高频振动处理的微流器件，以便基于高频振动信号来实现降低粒子的表面粘附、均匀分散聚集成团的粒子，加速样品混合、将DNA断成较小的片段、实现细胞的裂解等处理。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有高频振动处理的微流器件，其至少包括：
包含至少3层电极层的微流器件本体，其中，多层电极层处于第一基底，剩余1层电极层处于与所述第一基底相对设置的第二基底，且各电极层基于介电层来隔离；以及
设置在所述微流器件本体相应位置的高频振动单元，其中，所述高频振动单元包括用于产生高频振动信号的信号发生器及将所述信号发生器产生的高频振动信号转换为机械能的换能器。
优选地，所述具有高频振动处理的微流器件还包括：连接所述高频振动单元的控制器。
优选地，所述高频振动单元相对于所述微流器件中能对液滴进行操作的位置设置，其中，能对液滴进行的操作包括：取样、搅拌、混合、电润湿、电泳、介电泳中的一种或多种。
优选地，所述高频振动单元直接固定在所述微流器件本体的相应位置或通过耦合单元设置于所述微流器件本体的相应位置；更为优选地，所述耦合单元包括非固态耦合材料。
优选地，所述高频振动单元与待测样品接触处的材料为非传感性材料，例如，金属、玻璃或陶瓷等。
优选地，所述换能器包括传感器，例如，压电传感器或磁致伸缩传感器等。
优选地，在所述第一基底的至少两相邻电极层中，一层中包含的至少部分电极与相邻层包含的至少部分电极在空间上的交叠区域与非交叠区域相间；更为优选地，在所述至少两相邻电极层中的每一层中，至少部分电极是延长电极，且延长电极的宽度及各自与各自相邻的电极间距在0.1微米至20毫米之间；更为优选地，至少有一组延长电极的宽度及各自和各自相邻电极间距在0.1微米至100微米之间，且在包含延长电极的相邻电极层中，一层包含的其它电极宽度在100微米至20毫米之间，相邻电极间距在1微米至2毫米之间，相邻电极层包含的其它电极的宽度和相邻电极间距在100微米至20毫米之间。
优选地，在相邻电极层中，一层包含的各电极与相邻层包含的各电极相互垂直。
优选地，所述微流器件本体还包括：分别与处于所述第一基底及第二基底的各电极层中的可选址电极相连接，用于对所选电极施加电压的电极选择单元、与容置液体的空间连通的液体入口、液体出口、用来控制微流器件本体至少部分区域温度的至少一个温度控制元件等。
优选地，所述第一基底上的介电层的至少部分区域具有疏水性、所述第二基底上的介电层至少部分区域具有疏水性。
如上所述，本发明的具有高频振动处理的微流器件，具有以下有益效果：能实现降低粒子的表面粘附、均匀分散聚集成团的粒子，加速样品混合、将DNA断成较小的片段、实现细胞的裂解等。
附图说明
图1显示为本发明的具有高频振动处理的微流器件示意图。
图2A是显示为本发明的具有高频振动处理的微流器件发明的一种优选微流器件本体部分截面示意图。
图2B显示为图2A的控制电极的俯视平面图。
图2C显示为图2A的带有液滴和液槽的控制电极的俯视平面图。
图3A和3B显示为本发明的具有高频振动处理的微流器件发明的另一种优选微流器件本体相互呈90°的两个截面示意图。
图3C显示为图3A中沉积在第一基底表面两个电极层中控制电极的俯视平面示意图。
图3D显示为图3A中沉积在第二基底表面的电极俯视平面图。
图4A到4D显示为本发明的具有高频振动处理的微流器件的高频振动单元设置于微流器件本体的示意图。
图5显示为发明利用磁珠在本发明的微流器件上进行非均相免疫检测和分离的流程图。
图6显示为发明在本发明的微流器件上从原血样中提取DNA、并进行实时PCR的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例子来说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以下先对一些术语予以说明：
在本发明中，术语“粒子（particle）”被用来指微米或纳米量级的实体，这些实体可以是天然的，也可以是人工制作的，例如细胞、亚细胞成分、病毒、脂质体（liposome）、纳米球和微米球，或更小的如生物大分子、蛋白质、DNA及RNA等实体，它也可指与悬浮介质不相融合的液珠，它还可指液体中的小气泡等。“粒子”的（线性）大小可以从几纳米到几百微米。
出于本公开的目的，术语“液滴（droplet）”指的是和其他部分由空气或其他气体、其他（通常指相互不融合的）液体、或固体表面（例如数字化微流器件的内表面）等分离开来的一定量的液体（一种或几种的混合）。“液滴”的体积范围很大–一般从几飞升（femtoliter，毫微微升）到几百微升（microliters）。“液滴”可以有任意的形状，如球形、半球形、扁状的圆形、不规则形等。
本发明中，术语“珠子（bead）”可以是任何与溶液反应的珠子或粒子。珠子可以是任意不同的形状，如球形、鸡蛋形、立方形、圆盘形或者不规则形。珠子可以在液滴的里面、数字化微流器件的内表面上、容置在数字化微流器件间隙之间的填充液里、液槽里（入口或出口）等。珠子可以由各种各样的材料制成，如树脂、聚合物、玻璃、纳米材料等，并且可以有任意的尺寸如微珠和纳米珠。珠子可以有磁响应性，在这种情况下，至少其一种或部分成分由磁响应材料构成，同时剩下的材料可能含聚合材料、涂层或链接有检测试剂的基团等。关于珠子的实例包括，但不限于此，量子点，聚乙烯微珠/纳米珠、二氧化硅微珠、荧光微球/纳米球、磁微珠/纳米珠，流式细胞微珠等。
本发明中，术语“微珠清洗（bead washing）”是指将与珠子相连的一种或多种物质的量/浓度减少。此物质可能是需进一步分析的待检物质、不需要的物质、或是多余的未反应试剂。珠子的清洗过程可以包含很多不同的液滴操控步骤。
本发明中使用的关于磁珠的术语“固定（immobilize）”，意味着将珠子限制在数字化微流器件内表面某一处位置。以实例来说明，把珠子充分限制在器件内表面的某处，这时将液滴移到废液槽就可以去除溶液中未反应的物质。液滴中被带走（到废液槽）的珠子的数量为零，即使是移到废液槽的液滴中含有珠子，其数量也是微不足道的。
本发明提出了对样品溶液中的待分析物进行检测的器件。熟悉此领域的人都知道，非限制的样品溶液的例子有体液（包括，但不受限于，血液、血清、血浆、唾液、尿液等）；试样纯化液（purified samples）（例如净化的DNA、RNA、蛋白质等）；环境样品（包括，但不受限于，水、空气、与农业有关的样品等）；生物战剂样本（biological warfare agentsample）等。其中体液可以是任何生物体的体液，但本发明对哺乳动物尤其是人的体液更有兴趣。
出于本公开的目的，术语“分析物（analyte）”指的是分析或测试中的待测物质或化学成分。“分析物”可以是有机或无机物质。它可以指生物分子（如蛋白质、脂质、细胞因子、激素、碳水化合物等），病毒（如疱疹病毒、逆转录病毒、腺病毒、慢病毒），完整细胞（包括原核和真核细胞）、环境污染物（包括毒素、杀虫剂等）、药物分子（如抗生素、治效药物和药物滥用、及毒品），细胞核，孢子，等等。
出于本公开的目的，术语“试剂（reagent）”指的是用于与样品材料反应、稀释样品材料、使样品材料媒合、悬浮样品材料、乳化样品材料、包封样品材料、与样品材料相互作用、或添加到样品材料中的任何材料。
出于本公开的目的，术语“生物标志物（biomarker）”指的是可用于对于疾病状态、生物体的生理状态、及机体对某种疗法的反应等进行标志的物质。非限制的，生物标志物可以是血液中（但不限于）某种蛋白质（其浓度反映生物体是否有某种疾病，及该疾病的严重程度），DNA序列，引入生物体的用于检查该生物体的某器官功能或某些健康指标的可跟踪测量的物质。
出于本公开的目的，“扩增（amplification）”指的是可以增加待测分析物的数量或浓度的过程。非限制的例子包括聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction或PCR）及其变种（如定量竞争PCR、免疫PCR、逆转录PCR等），链置换扩增（Strand DisplacementAmplification或SDA），基于核酸序列的扩增（Nucleic Acid Sequence Basedamplification或NASBA），环介导等温扩增（Loop-mediated isothermal amplification或LAMP），解链酶扩增（Helicase-dependent amplification或HAD），等。
本发明中，术语“空化（cavitation）”指的是在高频信号的作用下，液体中气泡和/或蒸汽泡的形成、振荡、和/或崩溃的过程。空化一般分为两种类型—稳态空化和瞬态空化。术语“稳态空化（stable cavitation）”是指低超声强度下产生的空化气泡，为平衡尺寸振荡持续多个声周期。术语“瞬态空化（transient cavitation）”指高超声强度下形成的气泡，气泡通过几个声周振动膨张，在被剧烈压迫而崩溃之前，气泡尺寸至少是原来的两倍。
术语“电润湿（electrowetting）”用来指液体与固体表面接触角随所加电场而变化的效应。应当指出，当所加电压或电场为交流时，“电润湿”效应和“介电泳”效应同时存在，当电压或电场的频率增大时，“介电泳”效应的相对比重也会相应的增强。本发明中不对“电润湿”效应和“介电泳”效应进行严格区分。
本文中使用数字化微流器件进行“液滴操作”或“液滴运行”包含以下一个或多个步骤：承载样品/试剂到液槽，从样品/试剂液槽中分配液滴，运输/移动液滴，合并/联合两个或更多液滴为一个液滴，液滴的混合/振动，液滴的孵化，液滴的变形，将液滴停留于特定区域，加热/冷却液滴，蒸发液滴，处理液滴，将一滴液滴分解/分离/划分为两个或更多子液滴等和/或上述步骤的联合操作。
出于本公开的目的，术语“填充液体（filler liquid）”指的是与液滴操作空间有关且与液滴不相容的流体。填充液体可以是类似于硅油或十六烷等性质的低粘度油。它可以充满DMF器件的整个间隙，或涂覆在数字化微流器件的内表面。填充液体可以是导电体，也可以是非导电体。表面活性剂或者其它添加剂可以掺杂到填充液体中。
术语“粒子操纵（particle manipulation）”或“粒子操作（particle operation）”可以包含以下步骤的一个或多个组合：
1.选择（selection）–对包含多种粒子的样品中的某一种粒子进行分离（isolation）。
2.重新排序（reordering）–对粒子的空间位置进行重新安排。
3.合并（union）–将两个或更多粒子在空间上移到相近或相同的位置（有时某个粒子可以包含另一个粒子）。
4.分离（separation）–将本来相互接触、分开一定距离、或在介质中均匀分布的粒子分离开来。
5.捕获（trapping）或聚焦（focusing）–将粒子移动到一个指定的位置，并在某一段时间里将这些粒子控制在那个位置。
本发明提出了对样品溶液中的待分析物进行检测的器件。熟悉此领域的人都知道，非限制的样品溶液的例子有体液（包括，但不受限于，血液、血清、血浆、唾液、尿液等）；试样纯化液（purified samples）（例如净化的DNA、RNA、蛋白质等）；环境样品（包括，但不受限于，水、空气、与农业有关的样品等）；生物战剂样本（biological warfare agentsample）等。其中体液可以是任何生物体的体液，但本发明对哺乳动物尤其是人的体液更有兴趣。
出于本公开的目的，术语“分析物（analyte）”指的是分析或测试中的待测物质或化学成分。“分析物”可以是有机或无机物质。它可以指生物分子（如蛋白质、脂质、细胞因子、激素、碳水化合物等），病毒（如疱疹病毒、逆转录病毒、腺病毒、慢病毒），完整细胞（包括原核和真核细胞）、环境污染物（包括毒素、杀虫剂等）、药物分子（如抗生素、治效药物和药物滥用、及毒品），细胞核，孢子，等等。
出于本公开的目的，术语“试剂（reagent）”指的是用于与样品材料反应、稀释样品材料、使样品材料媒合、悬浮样品材料、乳化样品材料、包封样品材料、与样品材料相互作用、或添加到样品材料中的任何材料。
出于本公开的目的，术语“生物标志物（biomarker）”指的是可用于对于疾病状态、生物体的生理状态、及机体对某种疗法的反应等进行标志的物质。非限制的，生物标志物可以是血液中（但不限于）某种蛋白质（其浓度反映生物体是否有某种疾病，及该疾病的的严重程度），DNA序列，引入生物体的用于检查该生物体的某器官功能或某些健康指标的可跟踪测量的物质。
出于本公开的目的，术语“层（layer）”和“膜（film）”可以互换使用用来指主体的结构，该结构通常但不必须是平面或基本上平面的，而且通常沉积、形成、涂覆或其他方式放置在另一结构上。
出于本公开的目的，“电极选择单元（electronic selector）”指的是能够设置输出电信号或将其改变到不同电压（或电流）水平的任何电子器件，具有或不具有中间电子器件均可。作为非限制性示例，微处理器与某些驱动器芯片一起可以用来在不同时间将不同的电极设置于不同的电势。
出于本公开的目的，术语“接地（ground）”（如用于“接地电极”或“接地电压”）指的是相应的电极的电压是零或足够接近于零。所有其他电压值，尽管幅度通常小于300伏，应当足够高，以使得能够充分观察到电泳、介电泳、及电润湿效应。
应当指出，当布置覆盖的电介质层时，同一层中相邻电极之间的空间通常填充有介电材料。这些空间也可以空着，或填充有诸如空气、氮气、氦气和氩气等气体。同一层中的所有电极和不同层处的电极优选的进行电隔离。
出于本公开的目的，术语“连通（communicate）”（例如，第一组件与第二组件“连通”或第一组件“连通至”第二组件）是指在两个或更多组件或元件之间的结构、功能、机械、电、光、或流体关系或其任意组合。如此，一个组件被说成与第二组件连通的事实并不意图排除在第一或第二组件之间存在额外的组件和/或额外的组件可操作地关联或接合于第一或第二组件的可能性。
出于本公开的目的，可以理解，当任何形式（如液滴或连续体，可能是在运动或静止的）的液体被描述为在电极、阵列、矩阵或表面“上”、“处”或“之上”时，该液体可能与电极/阵列/矩阵/表面直接接触，或可能与插入液体和电极/阵列/矩阵/表面之间的一个或多个层或膜相接触。
出于本公开的目的，可以理解，当诸如层、区域或基底的给定组件被称为置于或形成在另一组件“上”、“中”、或“处”时，该给定组件可以直接位于该另一组件上，或备选地，也可以存在中间组件（例如，一个或更多个缓冲层、夹层、电极或接触）。还可用理解，术语“置于...上”和“形成在...上”可以互换使用用来描述给定组件如何相对于另一组件进行定位或安置。因此，术语“置于...上”和“形成在...上”并不意在对材料传输、沉积或制造的特定方法引入任何限制。
出于本公开的目的，术语“探测（detection）”和“测量（measurement）”可以互换使用用来获取物理量（例如，位置、带电量、温度、浓度、pH值、亮度、荧光等）的过程。在通常情况下，至少一个传感器（或探测器）会被用来获取物理量并将其转换成人或仪器可以识别的信号或信息。待测物体和传感器之间可以有其他元器件，比如光学测量中使用的透镜、反光镜、滤光片等，和电学测量中的电阻、电容、三极管等。而且，为了使得测量成为可能或容易些，测量中常会用到其他的辅助装置或器件。例如，诸如激光或激光二极管等光源被用来将粒子从电子基态激发到电子激发态，激发态粒子回到基态时有时会发射荧光，而测量这里的荧光强度就可以用来测量液体样品中某种粒子的浓度。传感器在光学方面有CCD，光电二极管、光电倍增管等，在电学方面有运算放大器、模数转换器、热电偶、热敏电阻等。
测量可以对多个样品的多个参量同时或按一定的顺序进行。例如，在用光电二极管测量液滴中某种粒子荧光的同时，其液滴的位置也可以由电容测量来同时获得。传感器或探测器通常会跟电脑（computer）连接起来，电脑上通常装有相应的软件对所测量的信号进行分析，并通常将其转化成人或其他仪器可以读懂的信息。例如，利用对液体中某粒子荧光强度的测量和分析可以用来推断该粒子的浓度。
出于本公开的目的，术语“延长电极（elongated electrode）”的长度至少是其宽度的3倍；优选地，长度至少是其宽度的5倍；更为优选地，长度至少是其宽度的10倍。
如图1所示，本发明提供一种具有高频振动处理的微流器件。该微流器件1至少包括：微流器件本体11及高频振动单元12。
所述微流器件本体11是可以对至少在一个维度（dimension）的尺度为几至几百微米的液体进行操作的器件或系统，其包含至少3层电极层，其中，多层电极层处于第一基底，剩余1层电极层处于与所述第一基底相对设置的第二基底，且各电极层基于介电层来隔离。
优选地，所述微流器件本体11包括但不限于：基于电润湿的数字化微流器件（electrowetting based digital microfluidic device），该基于电润湿的数字化微流器件是电润湿作为操控液滴主要驱动力的一种器件或组件，其它机械力，例如介电泳和电泳在液滴和粒子操控上也可以扮演重要的角色。
例如，如图2A至2C所示，其为一种优选微流器件本体结构示意图。其中，图2A是本发明中用于样品处理的微流器件本体11A的部分截面示图。在这个实例中，从液槽LQ取出液滴D被夹在下层板102和上层板104之间，下层板102和上层板104用间隔层108分开。优选地，板102和104之间的间距范围是5微米至5毫米之间；但更优选的间距范围是20微米至1毫米之间，更进一步优选的是50微米至300微米之间。术语“上（top）”和“下（bottom）”仅用于区分下层板102和上层板104，而不作为下层板102和上层板104相对于地平面的方向的限制。下层板102上设置有电极层E1和E2，上层板114上设置有接地电极层G。设置在第一基底101的介电层103A用于电隔离两层电极（E1和E2）中的至少部分电极和E1层上的各个电极。另一覆盖第一基底101的介电层103B至少电隔离E2层的部分电极。103B上至少部分是疏水的。上层板104中包括沉积在第二基底105上的一个连续接地电极。优选地，覆盖基底105上的介电材料107至少部分覆盖接地电极G，并且介电材料107至少部分是疏水的。
为了显示方便，图2A、2B、2C中所示的电极形状为矩形。然而，产生电润湿效应可以采用很多不同形状的电极。
制作电极的材料可以是任何的导电材料，例如铜、铬、铟锑氧化物（ITO）等。电极数量在2至100000之间，但是优选的是2至10000个，更为优选的是2至1000个。通常状况下，电极大小是几平方微米到几千平方毫米之间，并且相邻电极间的间隔范围大约是0.1微米至20毫米之间。
只要放置电极的区域不导电，用于制作基底或盖板的材料并不重要。材料应当有一定的硬度，这样基底或盖板的基本形状及上下间距可以基本保持不变。第一基底与第二基底可以由（但不局限于）石英、玻璃、或聚合物（如聚碳酸酯（polycarbonate）或环烯共聚物（cyclic olefin copolymer））等制作而成。
图2B是图2A的俯视图，用来说明电极的排列。图2C除了多了液滴D和液槽LQ外，同样是2A的俯视图。
需要指出的是，类似电润湿效应可以利用三层或更多层的电极来实现。作为非限制性示例，通过将相邻电极之间的水平间距基本保持一致，第一电极层中的各电极可以分离到两层中，该两层电极由介电薄层隔开，最终的电润湿效应会基本上一致。
又例如，如图3A至3D所示，其为另一种优选微流器件本体结构示意图。其中，图3A和3B是微流器件本体11B部分截面示意图，在此器件上既可以产生介电泳效应，也可以产生电润湿效应。为简单起见，图中没有画出液槽。在这个实例中，液滴D位于底板112和上板114之间。优选的，板112和114之间的间隙范围是5微米至5毫米之间，更优选地间隙范围是20微米至1毫米之间，但更为优选的间隙范围是50微米至300微米之间。器件上不同位置的间隙可以不同。上下文中的术语“上”和“下”仅用于区分下层板112和上层板114，而不作为下层板112和上层板114相对于地平面的方向的限制。下层板112上设置有第一电极层及第二电极层，上层板114设置有第三电极层。其中，设置在第一基底111上的第一电极层包括长条形的第一子电极E2、第一窄电极E2D及介电层113B。设置在第二基底115上的第三电极层包括电极L及介电层117。
优选的，所述第一电极层及第二电极层所包含的电极均采用延长电极。
其中，各第一窄电极E1D的宽度和其相邻电极间距的范围在0.1微米至100微米之间；各第一子电极E1的宽度范围在100微米至20毫米之间、其相邻电极间距范围在1微米至2毫米之间。
优选地，各第一窄电极E1D的宽度范围和其相邻第一窄电极E1D的电极间距范围在1微米至50微米之间，各第一子电极E1的宽度范围在200微米至5毫米之间、其相邻第一子电极E1的间距范围在5微米至500微米之间；更为优选地，各第一窄电极E1D的宽度范围和相邻第一窄电极的间距范围在1微米至50微米之间，各第一子电极E1的宽度范围在200微米至2毫米之间、相邻第一子电极E1的间距范围在5微米至100微米之间。
其中，所述第二电极层中所包含的各电极的宽度范围和相邻电极的间距范围均在0.1微米至20毫米之间。
优选地，各第二窄电极E2D的宽度范围和相邻第二窄电极E2D的间距范围在0.1微米至100微米之间，各第二子电极E2的宽度范围和相邻第二子电极E2的间距范围在100微米至20毫米之间；更为优选地，各第二窄电极E2D的宽度范围和相邻第二窄电极E2D的间距在1微米至50微米之间，各第二子电极E2的宽度范围和相邻第二子电极E2的间距范围在200微米至10毫米之间；更进一步优选地，各第二窄电极E2D的宽度范围和相邻第二窄电极E2D的间距范围在1微米至50微米之间，各第二子电极E2的宽度范围和相邻第二子电极E2的间距范围在200微米至2毫米之间。
其中，多个窄电极E1D（或E2D）一起可以用来产生电润湿效应以对位于其上的液滴进行控制，它们也可以用来产生介电泳效应而对液滴中的粒子进行操作。当然，子电极E1及E2的主要用途是用来产生电润湿效应以对位于其上的液滴进行控制。应当理解，在构建受益于本发明的器件时，电极E1、E2、E1D、或E2D通常是一起形成二维电极阵列或网格的大量控制电极的一部分。
图3C为嵌在图3A和图3B中器件的底板（标识为112）表面上的双层电极层的电极阵列的俯视平面图。为参考起见，液滴D也显示在这里。其中，第一电极层的各电极（包括第一窄电极E1D及第一子电极E1）与第二电极层的各电极（包括第二窄电极E2D及第二子电极E2）相互垂直，从而第二电极层中的电极与各第一窄电极E1D在空间上的交叠区域与非交叠区域相间。为了容易识别，图3C中的电极的尺度与图3A和图3B中的电极（尤其是第一窄电极E1D和第二窄电极E2D）并不成正比。图3D为嵌在图3A和图3B中器件的上层板114中的电极的俯视平面图。图3C中的驱动电极和图3D中的驱动电极的尺度成正比。电极L2和图3C中的驱动电极E1D在空间是交叠的。当希望在L2和E1D之间的空间产生电湿润效应时，L2能单独或与L1和L3一起接地。为了在同一空间产生介电泳效应，L2也能与控制电极E1D（或E2D）连接到随时间改变而具有特定相差的AC电源上。为参考起见，液滴D也显示在这里。
尽管液滴中的粒子一定会受到影响，但子电极E1及E2的主要用途是用来产生电润湿效应以对位于其上的液滴进行控制。窄电极E1D及E2D的用途有两个主要方面，第一，当同一电极层中的至少部分窄电极及上层板中的相应电极分别连接在交流电源，而且它们的电压相位差为一定的值时，介电泳效应会起重要作用，这可以用来对悬浮于液滴中的粒子进行操作。这里应当指出，尽管不是完全必要，为了能产生有效的介电泳效应，各电极所加电压的频率基本相同（此时，也会有电润湿效应。）。第二，当窄电极E1D（或E2D）连接在相同的直流或低频交流电压源（或不同的但电压幅度和相位相近的低频交流电源）时，而且上层板上的相应电极接地，则总体效果是产生电润湿效应，以便对相应的液滴进行操作。
子电极E1及E2的数量在1至10000之间，但是优选的是从2到1000个，更优选的是从2到200个。窄电极E1D及E2D的数量在1至10000之间，但是优选的是从1到1000个，更优选的是从1到500个。上层板104中的电极L的数量在1至10000之间，优选地，在2至1000之间，更为优选地，在2至200之间，相邻电极L的间距范围在0.1微米至20毫米之间，优选地，在1微米至2毫米之间。
控制电极E1、E1D、E2及E2D可以通过传统的导电引线与直流或交流电源连接。每个电源可以独立控制，也可以利用转换开关而用一个电源来控制多个电极。典型的电压幅度通常小于300伏。用于产生电润湿效应的交流电压的频率通常小于1万赫兹。当希望产生介电泳效应时，同一电极层中的窄电极（第一窄电极E1D或第二窄电极E2D）及上层板中的相应电极分别可以通过传统的导电引线和交流电源连接，交流电的频率通常在1赫兹至1千兆赫兹之间，但是优选的是从100赫兹到1百兆赫兹，更优选的是从1千赫兹到10兆赫兹。
为了画图和显示方便，图3A至图3D中的电极形状被画成长方形，不过，它们可以是很多其他任何形状而仍具有电润湿或介电泳效应。事实上，E1D中电极的形状、宽度、及间距可以基于器件的不同位置而不同，从而可以在器件上不同的位置对不同大小及形状的粒子进行更有效的操作。
需要指出的是，尽管本发明中描述的电润湿和介电泳效应是由第一基底中的两层电极来实现，但是类似的效应可以利用更多层的电极来实现。作为非限制性示例，通过将相邻电极之间的水平间距基本保持一致，第一电极层中的各电极E1及E1D可以分离到两层中，该两层电极由介电薄层隔开，同时最终的电润湿和介电泳效应仍基本上相似。
控制电极阵列E1、E1D、E2及E2D嵌入或形成在适当的第一基底111上。介电层113A涂覆在各电极E1、E1D上，以将各电极E1、E1D电隔离，同时也将各电极E1、E1D（属于第一电极层）与各电极E2、E2D（属于第二电极层）电隔离。另一疏水绝缘薄层113B覆盖控制电极E2及E2D，并由此将各电极E2及E2D电隔离。上层板114中包括嵌入在适当的基底111中或形成在其上的控制电极。优选地，疏水绝缘薄层117也覆盖电极L1、L2、L3，并由此将其电隔离。
除了放置电极的区域不可以导电以外，用于制作图2A中基底101、105和图3A/3B中的基底115的材料并不重要。材料应当有一定的硬度，这样基底或盖板的基本形状及上下间距可以基本保持不变。第一基底与第二基底可以由（但不局限于）石英、玻璃、或聚合物（如聚碳酸酯（polycarbonate）或环烯共聚物（cyclic olefin copolymer）等制作而成。
制作图2A至图3D的电极可以是任何导电材料，例如铜、铬、铟锑氧化物（ITO）等。
用于制作图2A介电层103A/103B/105和图3A介电层113A/113B/117的材料包括但不限于：铁氟龙（Teflon）、Cytop，聚氯代对二甲苯（Parylene C）、氮化硅、氧化硅等。在图2A介电层103B/105和图3A/3B中的介电层113B/117涂一层铁氟龙、Cytop、或其他疏水物质可使其获得其疏水性。
标准的IC或LCD生产工艺可以用于制作与生物分析相容的微流器件本体11。例如，用于制作薄层的技术有（但不局限于）淀积（deposition），例如等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）、溅射（sputtering）、或旋涂（spinning coating）等；用于去除薄层的技术有（但不局限于）蚀刻（etching），如湿法腐蚀（wet etching）、等离子蚀刻（plasma etching）等；薄膜布图布线技术（patterning technique）有（但不局限于）紫外光刻（UV lithography）、电子束光刻（electron beam lithography）等。
微流器件本体11作为一种数字化微流器件，其还可以包括其他微流组件和/或微电子组件。例如，器件还可以包括电阻式加热（resistive heating）区域、微通道（microchannels）、微泵（micropumps）、压力传感器（pressure sensors）、光波导（opticalwaveguides）、和/或与金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor，或MOS）电路连接的生物传感（biosensing）或化学传感（chemosensing）元件。
作为一种优选，微流器件本体11还包括电极选择单元。该电极选择单元分别与处于第一基底的第一电极层、第二电极层及第二基底的第三电极层中的可选址电极相连接，用于由可选址电极中选择待施加电压的电极，来施加相应电压。
作为又一种优选方式，微流器件本体11还可包括至少一个温度控制元件以控制自身部分区域的温度等。温度控制元件，如半导体制冷器（Peltier），可以设置在微流器件本体11所属的集成芯片外，其与微流器件本体11所属的芯片的至少一个区域接触；或集成在微流器件本体11所属的集成芯片上，如直接制作在器件外表面上的薄膜电阻加热器；此外，微流器件本体11也可既包括设置在自身所属的集成芯片外的温度控制元件，还可包括集成在自身所属的集成芯片上的温度控制元件。所述温度控制元件可以将其接触的区域的温度稳定的控制在0摄氏度到大约100摄氏度。
此外，微流器件本体11还包括与容置液体的空间连通的液体入口、液体出口等。
所述高频振动单元12设置在所述微流器件本体11的相应位置，其包括用于产生高频振动信号的信号发生器及将所述信号发生器产生的高频振动信号转换为机械能的换能器。
其中，所述振动单元12优选相对于所述微流器件本体11中能对液滴进行操作的位置设置，例如，在所述微流器件本体11对待测样品取样、搅拌、混合、电润湿、电泳、或介电泳等操作的位置设置所述高频振动单元12。所述高频振动单元12能够产生适当频率来降低细胞粘附、裂解细胞、使DNA或染色质的片段化、加速粒子混合等，其可以独立于所述微流器件本体11，也可以固定在所述微流器件本体11相应位置。所述高频振动单元12的大小可以是几微米到几百毫米。
其中，所述信号发生器产生的高频振动信号的频率范围在500Hz到20MHz之间；优选的，在5k Hz到500kHz之间；更优选的，在20kHz到300kHz之间。
其中，所述换能器是能将能量从一种形式转换为另一种形式的器件。这种转换可以是电能、机械能、电磁能、光能、光电、或任何其他形式的能量的相互转换，其优选为传感器。尽管术语传感器一般也作为敏感元件（sensor）或者是探测器使用，但任何能将能量从一种形式转换为另一种形式的器件都可以被称之为传感器。例如，本发明的技术方案中就使用了一个能将一个特定频率的高频振动信号转换为机械能的传感器。例如，发明—磁致伸缩（magnetostrictive）传感器和压电（piezoelectric）传感器。由于压电传感器的电能机械能之间的转换效率更高，因此为本发明的优选对象。
压电传感器在电脉冲刺激下会产生形变，有一些其它类型的传感器如铁氧化物、金属合金、类似于石英的矿物质都能产生类似的作用。传感器的质量和形状变决定了它的谐振点—形状变化的频率。大多数传感器不止一个谐振点。例如,一个40kHz传感器可以产生一个170kHz次级谐波，次级谐波有轻微的能量损失。在这种情况下,它需要在两个频率都能产生信号的信号发生器。
应当指出的是如果制作成本合理的的话可以将传感器加工成为微流器件本体11的一部分。
例如，如图4A至4D是所述高频振动单元12设置在图2A至2C所示的微流器件本体11A的各种方式示意图。
在图4A中，高频振动单元12和微流器件本体11A的第一基底紧密接触。优选地，高频振动单元12所处的位置直接选在取样液槽底部或者是在需要进行试剂搅拌/混合区域底部。
图4B中，高频振动单元12和微流器件本体11A的第二基底紧密接触。优选地，高频振动单元12所处的位置直接在液滴所处位置之上；更为优选地，高频振动单元12所处的位置直接在液滴需要进行介电泳操作的位置上面。
图4C中，高频振动单元12直接与待测样品所在区域直接接触。优选地，用于引入样品的液槽位置是在微流器件本体11A上安装高频振动单元12最好的位置。
此外，需要说明的是，高频振动元件11接触的基底材料要具有低声波阻抗的性质。
图4D中，高频振动单元12直接与微流器件本体11A中的待测样品接触。优选地，用于引入样品的液槽位置是在微流器件本体11A上安装高频振动单元12最好的位置。在此方案中，高频振动单元12的末端P可以重复使用，或者作为液槽盖子的一部分可以在微流器件本体11A使用完后一起扔掉。为了更好地将超声能量传输到液体中，高频振动单元和液槽盖子的连接可以选择能将大部分振动能量传输到液体中的方式。优选地，出于成本考虑，高频振动单元12的末端P，也就是与待测样品接触处的材料为非传感性材料，例如，可以用类似于金属、玻璃、陶瓷等固体材料制作。使用器件时候，为了产生所需要的振动基频，传感器与P连接从而将声波能量通过P传输到液体。
作为另选的方案，非固态耦合材料（未显示）可设置于高频振动单元12和微流器件本体11A的基底上，耦合材料可能是液体或气体。可以考虑将耦合材料密封在类似于弹性塑料膜的容器中。在进一步可供选择的方案中，高频振动单元12可以直接通过胶黏剂或装配硬件直接附接到微流器件本体11A上。
图5是利用具有磁珠分离功能的在微流器件1进行非均相免疫分析检测的例子。它具有以下步骤：
S501：将病人血清样品放入数字化微流器件样品槽，其用于检测肺癌标志物，例如CEA、CA125、SSAg、NSE和CYFRA21-1等，检测试剂已预先放入微流器件本体11的其它液槽。例如，为了利用微流器件1检测CEA，有些液槽中会分别有包被在磁珠表面用于捕获CEA的单抗，封闭蛋白及检测抗体。
S502：取出样品液滴和CEA检测试剂液滴。
S503：将液滴移动到微流器件本体11指定点位置，进行合并、混合及孵化。
S504：在孵化结束后使用外加磁铁，可以是永磁铁或电磁铁，来产生磁场固定正常孵化后的形成的捕获抗体-CEA-检测抗体磁珠复合物。磁铁通常置于液滴上面（或下面）。
S505：在不撤除外加磁场的同时移动液滴到废液槽，此时液滴里几乎没有磁珠复合物，即使有也是非常微量的。
S506：从清洗缓冲液槽产生液滴并移至磁珠复合物位置对其进行清洗，从而洗去未反应物质。
S507：清洗结束后，将清洗液液滴移动到废液槽。如果有必要，步骤S506和S507需多次进行。
S508：通过将永磁体移走或停止对电磁铁供电来去除外加磁场，从而释放固定的磁珠复合物。取一滴新鲜的缓冲液滴并移动到磁珠复合物所在位置。
S509：将高频振动单元12移动到含有磁珠复合物的液滴所在位置，高频振动单元12开启后产生超声波，有助于使粘附在数字化微流器件内表面的磁珠复合物重新分散在液滴里，同时也使得在固定过程中团聚在一起的磁珠微粒尽可能的重新均匀分散在溶液里。其中，总的振动产生时间在0.1秒至30分钟之间；优选在0.1秒至3分钟之间；更为优选在0.1秒至30秒之间。
S510：将含有磁珠复合物的液滴移动到光学检测位置，利用荧光或化学发光对其进行检测。
S511：将测量好的液滴移至废液槽。
超声波产生应尽可能维持在较短时间以避免产生过多热量。实际上，超声波可以先短暂打开然后关闭冷却，继而再次短暂打开，根据需要以此循环重复操作。也可以增加温度冷却元件，如半导体制冷器（Peltier）对超声区域进行冷却。
非均相免疫检测过程中清洗步骤是非常重要的。实际上，不同的清洗方法都是为了确保去除未反应的试剂和收集用于检测的反应复合物。
应当指出，图5所描述的表示的是一个在数字化微流器件上基于磁珠进行非均相免疫检测的简化实例。实际操作通常会需要更多的步骤。
超声波处理也是用于细胞裂解的一个有效方法，并且也易于和数字化微流器件结合使用。
图6是利用本发明的微流器件1来从全血中提取DNA样品并进行实时PCR对其进行检测分析的例子。所有的步骤，从样品准备、到样品操作（加热、混合及移动）、再到信号测定都在此器件1上进行。
第S601步，将病人血液样品放入微流器件本体11的样品槽，此时用于相应DNA检测的实时PCR试剂放入了各自液槽里。
第S602步，打开置于样品槽下面的高频振动单元12，以产生超声波去裂解样品中的细胞，将其中DNA释放出。其中，总的振动产生时间在0.1秒至30分钟之间；优选在0.1秒至3分钟之间；更为优选在0.1秒至30秒之间。
第S603步，从样品槽中取出样品液滴，并将其移至微流器件本体11上可实现介电泳的区域。
第S604步，当完成介电泳过程后，利用电润湿将此液滴分成两个子液滴，此时待测DNA主要存在于其中一个液滴里面。
第S605步，将不含DNA的子液滴移至废液槽。
第S606步，从相应的液槽中移取缓冲液液滴，和位于介电泳区域含有DNA的子液滴混合。
第S607步，当完成介电泳过程后，将此液滴分成两个子液滴，此时待测DNA主要存在于其中一个液滴里面。
第S608步，将不含DNA的子液滴移至废液槽。
其中，步骤S606到S608主要是为了纯化DNA，如果有必要的话可将此该些步骤重复执行。
第S609步，为了进行实时PCR操作，从相应的液槽中移取一滴（或数滴）PCR试剂和含待测DNA的子液滴混合。
第S610步，将混合的液滴在微流器件本体11上进行实时PCR操作。
第S611步，一旦完成实时PCR过程，将此液滴移至废液槽。
第S612步骤，计算待测DNA的含量（或浓度）。
上文描述的细胞裂解过程可以和机械振动基质（如玻璃球），化学裂解试剂（如NaOH）或其它传统的裂解技术联合在一起。
可以利用磁珠如顺磁免疫DNA磁珠（来自Dynal Biotech公司）取代介电泳方法来分离目标DNA。超声波裂解细胞以后，利用磁珠捕获其内部的DNA分子。移取一滴含有DNA-磁珠复合物的样品液滴并使其运行至外加磁场区域进行磁分离。然后将不含有DNA分子的液滴运行至废液槽。与图5中S506到S509步骤相似，可以进一步纯化DNA，然后DNA可以被用来做类似实时PCR的进一步处理。
综上所述，本发明的具有高频振动处理的微流器件能够在微流器件本体特定区域提供高频振动单元,由此来实现对样品进行诸如降低粒子的表面粘附、均匀分散聚集成团的粒子、加速样品混合、将DNA断成较小的片段、实现细胞的裂解等处理。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (26)

1.一种具有高频振动处理的微流器件，其特征在于，所述具有高频振动处理的微流器件至少包括：
包含至少3层电极层的微流器件本体，其中，多层电极层处于第一基底，剩余1层电极层处于与所述第一基底相对设置的第二基底，且各电极层基于介电层来隔离；以及
设置在所述微流器件本体相应位置的高频振动单元，其中，所述高频振动单元包括用于产生高频振动信号的信号发生器及将所述信号发生器产生的高频振动信号转换为机械能的换能器；所述高频振动单元与待测样品接触处的材料为非传感性材料。
2.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于还包括：连接所述高频振动单元的控制器。
3.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述高频振动单元相对于所述微流器件本体中能对液滴进行操作的位置设置。
4.根据权利要求2所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：能对液滴进行的操作包括：取样、搅拌、混合、电润湿、电泳、介电泳中的一种或多种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述高频振动单元直接固定在所述微流器件本体的相应位置或通过耦合单元设置于所述微流器件本体的相应位置。
6.根据权利要求5所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述耦合单元包括非固态耦合材料。
7.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述非传感性材料包括：金属、玻璃或陶瓷。
8.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述高频振动信号包括频率范围在500Hz到20MHz之间的信号。
9.根据权利要求8所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述高频振动信号包括频率范围在5kHz到500kHz之间的信号。
10.根据权利要求9所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述高频振动信号包括频率范围在20kHz到300kHz之间的信号。
11.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述换能器包括传感器。
12.根据权利要求11所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述传感器包括压电传感器或磁致伸缩传感器。
13.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：在所述第一基底的至少两相邻电极层中，一层中包含的至少部分电极与相邻层包含的至少部分电极在空间上的交叠区域与非交叠区域相间。
14.根据权利要求13所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：在所述至少两相邻电极层中的每一层中，至少部分电极是延长电极，且延长电极的宽度及各自与各自相邻的电极间距在0.1微米至20毫米之间。
15.根据权利要求14所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：至少有一组延长电极的宽度及各自和各自相邻电极间距在0.1微米至100微米之间，且在包含延长电极的相邻电极层中，其它电极宽度在100微米至20毫米之间，相邻电极间距在1微米至2毫米之间，相邻电极层包含的其它电极的宽度和相邻电极间距在100微米至20毫米之间。
16.根据权利要求14所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：在相邻电极层中，一层包含的各电极与相邻层包含的各电极相互垂直。
17.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于，所述微流器件本体还包括：电极选择单元，分别与处于所述第一基底及第二基底的各电极层中的可选址电极相连接，用于对所选电极施加电压。
18.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于，所述微流器件本体还包括：与容置液体的空间连通的液体入口。
19.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于，所述微流器件本体还包括：与容置液体的空间连通的液体出口。
20.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于，所述微流器件本体还包括：至少一个温度控制元件用以控制微流器件本体至少部分区域的温度。
21.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述第一基底上的介电层至少部分区域具有疏水性。
22.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述第二基底上的介电层至少部分区域具有疏水性。
23.根据权利要求1所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述第一基底与第二基底之间的空间间隙范围在5微米至5毫米之间。
24.根据权利要求23所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述第一基底与第二基底之间的空间间隙范围在20微米至1毫米之间。
25.根据权利要求23所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述第一基底与第二基底之间的空间间隙范围在50微米至300微米间。
26.根据权利要求1或23或24或25所述的具有高频振动处理的微流器件，其特征在于：所述第一基底与第二基底之间的空间间隔范围在不同的位置具有不同尺寸的间隙。
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