CN117062904A - 用于自动化生物系统工程的可扩展系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种包含芯片上实验室(LOC)之集成封装。该LOC包括至少一个集成装置，该至少一个集成装置具有：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，该第一侧与该第二侧相对；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于MEMS空腔内之致动器载物台上的尖锐构件；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分具有用于使流体介质在该流体部分内流动之流体空腔；及流体盖，其形成该LOC之该流体部分之表面，该流体盖具有流体入口及流体出口。操作该LOC之方法包括为该至少一个集成装置供电以捕获一或多个粒子以供询问。
Description
相关申请
本申请案要求2021年3月29日申请之美国临时申请案第63/167,554号之权益，该申请案之内容在此结合作为参考，如同以全文阐述一般。
背景技术
诸如经由细胞转化之基因疗法的医学治疗方法为许多疾病之有前景的治疗选择，该等疾病包括遗传病症、一些类型之癌症及某些病毒感染。尽管基因疗法为有前景的，但目前其为基于将遗传物质(基因)插入至患者细胞中而非使用药物或手术之实验治疗。由于技术之核心为将遗传物质(或任何生物分子)引入活细胞中，因此其本身有风险且具有挑战性，尤其对引起对细胞之损害的危险。基因疗法药剂之当前制造方法包括例如电穿孔制程，其中向活细胞施加极高电场以在细胞之膜中产生短暂开口。通常在光析槽中总体地将电场施加至大量细胞，且给定细胞之电场及进入细胞之材料量均不受任何个别细胞之控制。因此，需要一种新颖系统及技术平台，其相较于用于电穿孔之施加电场对细胞膜造成较少损害，同时提供活细胞之分离以便在流体环境中直接操纵，例如以将遗传物质插入至细胞中。需要对此类新颖系统之需求以推进诸如基因疗法之有前景的治疗技术而无存在于前述方法中之有害副作用。
发明内容
根据各种实施例，提供一种集成装置。该集成装置包括：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，该第一侧与该第二侧相对；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于MEMS空腔内之致动器载物台上的尖锐构件，该尖锐构件具有实质上垂直于该致动器载物台而附接之远程(或基底)部分；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分具有用于使流体介质在该流体部分内流动之流体空腔，其中该膜开口提供该MEMS部分与该流体部分之间的通路且与该尖锐构件之近端部分实质上对准，且在操作中，该尖锐构件之该近端部分移动跨越该膜开口且进入该流体空腔之至少一部分中。
根据各种实施例，提供一种集成封装。该集成封装包括：基板；及芯片上实验室(LOC)，其安置于该基板上，该LOC包含至少一个集成装置，该至少一个集成装置包含：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，该第一侧与该第二侧相对；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于MEMS空腔内之致动器
载物台上之尖锐构件；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分具有用于使流体介质在该流体部分内流动之流体空腔；及流体盖，其形成该LOC之该流体部分之表面，该流体盖具有流体入口及流体出口。
根据各种实施例，提供一种用于操作集成封装之方法。该方法包括提供电源；提供包含至少一个集成装置之该集成封装，该至少一个集成装置包含：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有在第一侧及第二侧上之第一表面，该第一侧与该第二侧相对；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于经组态为电极之致动器载物台上之尖锐构件及实质上平行于该致动器载物台安置于该膜部分之该第一表面上的拉向电极；及流体部分，其安置于该膜部分的该第二侧上；经由该电源，在该致动器载物台及该拉向电极之间供应电压；基于该所供应电压在该致动器载物台与该拉向电极之间产生静电场；及归因于该致动器载物台与该拉向电极之间的该所产生静电场，致动该尖锐构件移动跨越该膜开口且进入该流体空腔之至少一部分中。
根据各种实施例，提供一种用于操作集成装置之方法。该方法包括提供电源；提供该集成装置，该集成装置包含：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，其中该膜部分之该第二侧包含安置于其上之一或多个捕获位点电极；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分包含在该流体部分中形成流体空腔之流体盖，该流体盖在其上具有表面、至少一个流体入口、至少一个流体出口及安置于该膜开口对面之该流体盖表面上的一或多个反电极；经由该电源，在该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极之间供应AC电压；及接近该膜开口产生具有局部最大值之电场。
在下文中详细地论述此等及其他态样及实施。前述信息及以下详细描述包括各个态样及实施之说明性实例，且提供用于理解所主张之态样及实施之性质及特性之概述或框架。图式提供对各个态样及实施之说明及进一步理解，并并入于本说明书中且构成本说明书之一部分。
附图说明
附图并不意欲按比例绘制。各种图式中之类似附图标号及标示指示类似组件。出于清晰性之目的，可能未在每个图式中标记每个组件。在该等图式中：
图1A说明根据各种实施例之集成装置的实施例；
图1B展示图1A之集成装置之示意图；
图2A绘示根据各种实施例之封装为芯片上实验室系统之集成装置的实施例；
图2B展示根据各种实施例之用于封装芯片上实验室系统之处理流程的示意性说明；
图3展示根据各种实施之集成装置之实例MEMS部分之数组的示意图；
图4为根据说明性实施之用于操作集成装置之方法的流程图；且
图5为根据说明性实施之操作集成装置之另一方法的流程图。
具体实施方式
存在若干避开前述问题之解决方案，该等问题涉及用于电穿孔之电场之广泛应用。一种非限制性方法可包括使用捕获机制分离一或多个活细胞以供直接操纵，例如将材料、粒子或分子插入细胞中。根据各种实施例，捕获机构可包括例如但不限于基于介电泳(DEP)之方法。DEP为可极化粒子(诸如生物分子、囊泡或细胞)在非线性电场中经历与电场梯度对准之力时发生的电物理现象。此发生是因为粒子之一侧归因于跨越粒子之电场变化而经历比另一侧大的偶极子力。基于捕集及分类流体环境中之中性粒子(诸如无机纳米粒子)或生物分子的能力，DEP可用于例如基于微流体之应用中之单细胞分析，诸如如上文所论述之基因疗法。藉由例如施加DEP来分离单细胞以得到阻抗或荧光表征(或任何非接触评估技术)而在标准生物化学分析中使用DEP,已在流体环境中证明。
本文所描述之技术包括能够以更安全的方法插入遗传物质之集成系统。所揭示之集成系统可包括整合至系统中之各种组件，该系统可经组态以在流体及/或所施加电场(非线性或线性)环境中以纳米尺度或细胞水平操纵纳米或微尺度材料。所揭示之集成系统可包括例如基于流体之捕获架构、基于微机电系统(MEMS)之样本询问架构、用于分子时空控制之化学系统及方法。此外，本文中所揭示之技术包括允许前述架构及元素功能性整合至可用于广泛多种商业及研究目的之芯片上实验室(LOC)系统中的封装架构。根据各种实施例，所揭示之技术可藉由机械手段使得能够将遗传物质(一般而言，生物分子)及/或无机纳米粒子可控地引入至活细胞中，同时对细胞造成极小或无损害，使得高百分比之细胞不受损害。实例遗传物质可包括例如基因大分子以及其他分子类别，其包括例如蛋白质丶肽、小分子、与RNA或DNA之蛋白质复合物，及其任何组合。机械插入方法之显著优点包括除了控制待由机械工具输送之活性分子(例如，新遗传物质)的精确量之外，亦具有对插入工具之精确机械控制。
如本文中所描述，术语“MEMS致动器”或“致动器”由致动器载物台及致动器臂构成，且为MEMS空腔中所含有之可移动装置层。此部分先前称为悬臂。
如本文中所描述，术语“致动器臂”是指通常蛇形臂，其将致动器载物台连接至装置层硅之其余部分，该等装置层硅在本文中称为空腔外装置层(因为其驻留于MEMS空腔外)。该等致动器臂先前称为蛇形臂。
如本文中所描述，术语“致动器载物台”是指尖锐构件搁置于MEMS空腔内部所在之可移动载物台。
如本文中所描述，术语“球栅数组(BGA)”是指用于在封装期间将芯片接合至PCB或芯片载体之表面安装件，其由焊料及焊剂珠粒覆盖之接触垫数组组成。
如本文中所描述，术语“生物MEMS”是指用于生物应用中之MEMS,有时亦更广泛地指代具有未必含有固态机械元素(如在“流体力学”中)之生物应用的微流体系统。
如本文中所描述，术语“接合”是指手边材料之间的不可逆接合。接合(Bonded/bonding)包括但不限于芯片对芯片接合、晶圆接合、常用于装置封装领域中之接合类型以描述塑料对塑料接合。
如本文中所描述，术语“捕获(capture)”被定义为将粒子自如本文中所使用之散装混合物或流动吸引至特定位置或位点，且在本文中亦可被称作“捕集(trap)”及“固定(immobilize)”，但将进一步表示为“捕获”。
如本文中所描述，术语“捕获位点”是指一般位置，其中介电泳捕获力将驱动粒子且将其固持于膜部分中且接近膜部分中/穿过膜部分之开口。
如本文所描述，术语“捕获位点电极”是指位于捕捉位点附近之DEP电极。在最常见实施例中，此等电极为活性电极(亦即，携载所驱动之DEP信号的电极)。
如本文中所描述，术语“载体流体”是指充当用于所关注粒子及试剂之溶剂及/或输送介质的液体。
如本文所描述，术语“化学系统”是指且包括：尖锐构件表面化学物质、用于亲水性调节之表面处理、抗污等。
如本文中所描述，术语“芯片”用于指代包含接合至本文中之膜部分的MEMS部分之装置架构之核心。“芯片”亦可包括直接接合至或制造为MEMS及膜部分或其各别晶圆及晶粒之部分的其他部分，诸如中介层部分。
如本文中所描述，术语“控制元素”是指用于封闭装置感测、装置致动与外部输入之间的控制回路之电气系统。
如本文中所描述，术语“反电极”是指从捕获位点电极跨越流体空腔而定位之共同接地电极。
如本文中所描述，术语“介电泳(DEP)”是指当诸如生物分子或细胞且一般被称作粒子之可极化物质在非线性电场中经历如本文所用之电场梯度的力时发生的电物理现象。
如本文所描述，术语“DEP电极”是指如本文所用之一或多个电极(在本文中亦称为“捕获位点电极”)及反电极。
如本文中所描述，术语“装置层”是指包含致动器(装置)及MEMS空腔外部之同一层中的材料的材料层。
如本文中所描述，术语“离散非生物系统”是指诸如纳米粒子、脂质囊泡、乳剂或其他多相系统之事物。
如本文所描述，术语“离散生物系统”是指诸如活细胞之事物，但可包括其他生物系统。
如本文中所描述，术语“电信号I/O”是指LOC上之电信号的输入及输出。
如本文中所描述，术语“事件”为LOC之操作工作流程中的元素。此等事件可大体上表征为流体动力事件、电信号事件、机械事件、样本事件、生物事件、化学事件、物理事件、操作员输入事件或一般运行时间事件。
如本文中所描述，术语“空腔外装置层”为MEMS装置层之并不在MEMS空腔中之部分。
如本文中所描述，术语“流体I/O”是指LOC上之流体的入口及出口。
如本文中所描述，术语“流体盖”是指流体部分之子组件。在一些实施例中，流体盖不直接接合至膜部分。
如本文中所描述，术语“流体空腔”是指其中发现粒子及其载体流体且对其进行产生DEP捕获力之电场的区域。
如本文所描述，术语“流体部分”能够在图1A中界定，包括流体空腔(其可再分为微流体通道)、流体盖及反电极，该反电极结合膜部分中之捕获位点电极操作以提供DEP捕获力。
如本文中所描述，术语“功能层”为涵盖接合在一起且锚定至表面的以下结构组件之任何排列或组合的术语。此等结构组件包括化学锚(与无机把手相互作用之部分)、间隔物(意欲改变任何表面层之长度的基团)、合成连接符(意欲与后续结构组分形成不可逆接合之部分)及转运子(意欲可逆地结合有效载荷分子之任何化学基团)。
如本文所描述，术语“功能化”是指在表面上形成薄膜以改变其材料属性或注入新的行为。此情形之实例包括形成薄膜以调节表面能量或实现分子有效载荷之可逆结合。薄膜之实例包括单层、多层涂层及聚合物涂层。
如本文中所描述，举例而言，术语“无机把手”是指未功能化尖锐构件表面且包含Au或例如SiOx、TiOx、AlOx、ITO、氢封端硅、SiNx、Pt、Ag、Ni、Cu或例如其他金属或金属氧化物或氮化物。
如本文中所描述，术语“集成控制ASIC”是指特殊应用集成电路。
如本文中所描述，术语“互连件”是指功能层之2D区域内的平面内布线。
如本文中所描述，术语“中介层部分”是指用于在不同电接触布局之间实体地映像电信号I/O的电重布线层及/或特殊应用集成电路(ASIC)，或此等组态中之两者或更多者之组合。
如本文中所描述，术语“询问”是指活动，诸如材料取样、实体探测、感测、有效载荷递送、相互作用、实体触摸、毛细芯吸及/或插入，如本文中所论述。
如本文所描述，术语“微通道”是指出于将LOC分段成区域的流体空腔之可能的子区段。更广泛而言，微通道为在微尺度处具有一或多个尺寸之任何流体携载空腔。
如本文中所描述，术语“微机电系统(MEMS)”是指包含机械组件及电气元素两者之微米等级装置或系统。
如本文中所描述，术语“安装(mounted)”是指插接，用于耦接、接合、施加用于热应力管理之弹性或聚合物、物理夹持、用于手动对准MEMS及流体部分之机械夹持的机构。安装为可逆或不可逆的。
如本文中所描述，术语“膜开口”是指膜部分中之开口以允许尖锐构件自MEMS空腔穿过膜部分且进入流体空腔中以询问捕获位点中之粒子。
如本文中所描述，术语“粒子”是指个别地或一起具有物理性质之物体或物体之群组。粒子具有可包括混合物之组合物，包括但不限于活细胞、病毒、小油滴、脂质体、微胞、反向微胞、蛋白质集体、聚合物、界面活性剂总成或其组合。粒子可为单个或复数个存活或死亡的细胞(或复数细胞)、病毒(或复数病毒)、细菌(或复数细菌)或任何生物。粒子可自由浮动在流体中，例如悬浮于流体中，可为黏附的，可改变形状，可合并，可分裂等。
如本文中所描述，术语“细孔”是指两个区之间的开口。术语“有效载荷(payload)”包括任何化合物、聚合物、生物大分子或组合。
如本文中所描述，术语“信号”包括任何电事件，诸如可包含DC、AC或频率组件之叠加的电压、电流、频率、相位或持续时间的变化。
如本文中所描述，术语“干扰”是指中断、障碍或以其他方式降低或限制信号或信号组件之有效传输或读出的任何电磁干扰。
如本文中所描述，术语“询问”是指活动，诸如材料取样、实体探测、感测、有效载荷递送、相互作用、实体触摸、毛细芯吸及/或插入。
如本文中所描述，术语“有效载荷”是指递送至粒子中之任何物质，包括化合物、聚合物、生物分子、纳米粒子、纳米结构、有机或无机分子或其组合。
如本文中所描述，术语“拉入(pull-in)”是指施加至致动器之电压(拉入电压)及其在MEMS空腔中到达之位置(拉入距离，在致动器之静止位置与拉向或拉离电极之间的距离之约1/3处，以正在使用的哪个为准)，其中已达到MEMS“拉入”组态且致动器自非锁存模式转变至锁存模式，或反之亦然。
如本文中所描述，除非明确地陈述为流体通孔，否则术语“通孔(via)”通常是指电通孔，且一般为LOC之功能层之间的连接且大致垂直于芯片平面或为平面外连接。
如本文中所描述，术语“晶圆接合”为晶圆级之封装技术以用于制造MEMS、纳米机电系统(NEMS)、微电子组件及光电组件，从而确保机械稳定及气密地密封囊封。晶圆接合或其类似晶粒接合及芯片接合为不可逆的，且亦可包括其组件、控制ASIC等。
根据如本文中所描述之各种实施例揭示前述信息及关于各种态样及实施之图式及说明性实例的以下详细描述。
图1A说明根据各种实施例之集成装置100的实施例且图1B展示图1A之集成装置的示意图。如图1A及图1B中所说明，关于集成装置100所描述之技术包括整合至系统中之各种组件，该系统可经组态以捕获纳米尺度或微尺度材料165(在本文中亦被称作“一或多个粒子165”)且以纳米尺度或细胞等级操纵或询问材料。对于此类实施例，集成装置100可包括例如但不限于基于流体之捕获架构及基于MEMS之样本询问架构。根据各种实施例，亦提供使用集成装置100之一或多种方法。
图1A中所说明之集成装置100包括膜部分110、MEMS部分120及流体部分160。如图所说明，膜部分110包括膜开口115且具有面向MEMS部分120之第一侧及面向流体部分160之第二侧。如图1A中所说明，膜部分110安置于MEMS部分120与流体部分160之间。膜开口115为开口，经由该开口捕获、固定或以其他方式捕集一或多个纳米尺度或微尺度材料165,且接着以纳米尺度或细胞等级操纵或询问该开口。换言之，膜开口115提供MEMS部分120与流体部分160之间的通路。
在各种实施中，膜开口115具有在约0.1nm至约1mm之间的大小(在本文中，在圆形情况下亦被称作直径，或在任何非圆形几何形状情况下亦被称作侧向尺寸)。在各种实施中，膜开口115具有介于以下任何范围之间的大小：约1nm至约100nm、约100nm至约lμm、约1μm至约10μm、约100nm至约10μm、约100nm至约25μm、约500nm至约5μm、约500nm至约10μm、约1μm至约100μm，或约1μm至约50μm,包括其间任何大小范围。
在各种实施例中，MEMS部分120包括MEMS空腔122及安置于MEMS空腔122内之致动器载物台130。在各种实施中，MEMS部分120可包括单元格(unit cell)120a,该单元格包含MEMS空腔122及安置于MEMS空腔122内之致动器载物台130。在各种实施中，MEMS部分120可包括复数个单元格120a,该等单元格中之每一者包含MEMS空腔122及安置于MEMS空腔122内的致动器载物台130。在各种实施中，单元格120a中之每一者可例如经由MEMS流体通路通孔126而流体互连。根据各种实施例，MEMS空腔122内所含有之流体(例如，用于提供流体互连)包括例如但限于：水性流体、水性缓冲剂、有机溶剂、疏水性流体、气体、含有生物或化学试剂之水性溶液、有机溶剂、矿物油、氟化油、空气、用于细胞培养之混合气体(例如，5％CO2)、惰性气体及其类似者。
在各种实施例中，致动器载物台130包括安置于MEMS空腔122内之致动器载物台130上的尖锐构件135。在各种实施例中，致动器载物台130为正方形形状板或矩形形状板。在各种实施中，致动器载物台130具有包含例如但不限于圆形、椭圆形、卵形、正方形、矩形、五边形或六边形之形状。
在各种实施中，致动器载物台130具有介于约100nm与约10cm之间的侧向尺寸。在各种实施中，致动器载物台130具有介于以下范围之间的侧向尺寸：约1μm与约1cm、约1μm与约1mm、约1μm与约800μm、约1μm与约600μm、约1μm与约500μm、约1μm与约400μm、约1μm与约300μm、约1μm与约200μm、约1μm与约100μm、约5μm与约500μm、约10μm与约500μm、约25μm与约500μm、约50μm与约500μm、或约100μm与约500μm,包括其间所有尺寸。
在各种实施中，致动器载物台130自静止位置移动约0.1nm与约10mm之间的距离。在各种实施中，致动器载物台130自静止位置移动介于以下范围之间的距离：约1nm与约8mm、约1nm与约1mm、约10nm与约6mm、约100nm与约5mm、约1μm与约4mm、约1μm与约3mm、约1μm与约2mm、约1μm与约1mm、约1μm与约10μm、约100nm与约10μm、约10μm与约1mm、约25μm与约1mm、约50μm与约1mm、或约50μm与约2mm,包括其间任何距离范围。
在各种实施中，致动器载物台130自静止位置移动约1nm与约10mm之间的距离之静态移位。在各种实施中，致动器载物台130自静止位置移动约0.1nm与约100μm之间的距离之动态移位。在各种实施中，致动器载物台130以静态方式致动，同时具有叠加振动动态移动。在各种实施中，致动器载物台130之动态移动经组态用于感测或量测应用，诸如以便于经由搅拌增强之扩散或如可合乎需要之其他动力学动作调节有效载荷释放动力学。
在各种实施中，致动器载物台130具有介于约0.001μm与约10mm之间的厚度。在各种实施中，致动器载物台130具有介于以下范围之间的厚度：约0.01μm与约1mm、约0.01μm与约500μm、约0.01μm与约100μm、约0.01μm与约75μm、约0.01μm与约50μm、约0.01μm与约25μm、约0.01μm与约10μm、约0.1μm与约10μm、约0.1μm与约25μm、约0.1μm与约50μm、约0.1μm与约75μm、约0.1μm与约100μm、约0.1μm与约250μm、约0.1μm与约500μm、或约0.1μm与约lmm，包括其间任何厚度范围。
在各种实施中，致动器载物台130具有第一厚度且致动器臂132具有第二厚度。在各种实施中，第一厚度与第二厚度相同。在各种实施中，第一厚度不同于第二厚度。
在各种实施中，致动器载物台130包括单晶硅、多晶硅丶纳米晶硅、非晶硅或氢化非晶硅中之一者。在各种实施中，致动器载物台130可包括金属、金属合金、陶瓷、复合物或聚合物。在各种实施中，致动器载物台130可包括掺杂硅，硅之任何同素异形体，任何无机玻璃状材料或混合物，任何无机多晶材料或混合物，任何无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之任何陶瓷材料，上述材料之任何掺杂组合，上述材料之任何分层堆叠或结构组合。
在各种实施中，致动器载物台130为单材料层。在各种实施中，致动器载物台130为具有多层之复合材料。在各种实施中，致动器载物台130可包括空的空隙层或复合材料中之一或多个空隙。
在各种实施中，致动器载物台130具有介于约1010原子/立方公分与约1021原子/立方公分之间的掺杂浓度。在各种实施中，致动器载物台130具有介于约1010原子/立方公分与约1020原子/立方公分、1011原子/立方公分与约1021原子/立方公分或约1011原子/立方公分与约1020原子/立方公分之间的掺杂浓度。在各种实施中，致动器载物台130可掺杂有来自硼、磷、砷、铟、镓、锑、铋、锂、锗、氮及金之清单的掺杂剂。
在各种实施中，致动器载物台130具有介于约10-7Ω-cm与约106Ω-cm之间的电阻率值。在各种实施中，致动器载物台130具有介于约10-6Ω-cm与约105Ω-cm、约10-4Ω-cm与约104Ω-cm、或约10-3Ω-cm与约104Ω-cm之间的电阻率值。
在各种实施例中，复数个尖锐构件135安置于致动器载物台130上。在各种实施中，致动器载物台130可容纳复数个尖锐构件135,至多约2个尖锐构件、至多约5个尖锐构件、至多约10个尖锐构件、至多约50个尖锐构件、至多约100个尖锐构件、至多约500个尖锐构件、至多约1,000个尖锐构件、至多约5,000个尖锐构件、至多约10,000个尖锐构件、至多约50,000个尖锐构件、至多约100,000个尖锐构件、至多约500,000个尖锐构件、至多约1,000,000个尖锐构件、至多约5,000,000个尖锐构件、至多约10,000,000个尖锐构件、至多约50,000,000个尖锐构件、至多约100,000,000个尖锐构件、或至多约500,000,000尖锐构件，包括上文所描述之任两个数字之间的尖锐构件的任何范围、在或上文所描述之两个尖锐构件与任何上限之间。
在各种实施中，尖锐构件135为针、微针、纳米针、纳米管、柱、微柱、纳米柱或高度与直径之纵横比为约2至约1,000,000之任何实体投影。在各种实施中，尖锐构件135之高度与直径之纵横比为约1至约1,000,000、约1至约500,000、约1至约100,000、约1至约50,000、约1至约10,000、约1至约5,000、约1至约1,000、约1至约900、约1至约800、约1至约700、约1至约600、约1至约500、约1至约400、约1至约300、约1至约200、约1至约100、约1至约90、约1至约80、约1至约70、约1至约60、约1至约50、约1至约40、约1至约30、约1至约20、约1至约10、约1至约9、约1至约8、约1至约7、约1至约6、约1至约5、约1至约4、约1至约3、约1至约2、约10至约1,000,000、约10至约500,000、约10至约100,000、约10至约50,000、约10至约10,000、约10至约5,000、约10至约1,000、约10至约900、约10至约800、约10至约700、约10至约600、约10至约500、约10至约400、约10至约300、约10至约200、约10至约100、约10至约90、约10至约80、约10至约70、约10至约60、约10至约50、约10至约40、约10至约30、约10至约20、或约5至约20，包括其间任何宽高比范围。
在各种实施中，尖锐构件135包括绝缘材料，诸如氧化硅或氮化硅；或其他金属氧化物，诸如铪或氧化铝。在各种实施中，尖锐构件135涂布有用于化学惰性及/或电绝缘之涂层。在各种实施中，涂层可经由气相或液相沈积技术而沈积。在各种实施中，涂层包括涂层材料，诸如无机绝缘体；诸如氧化物或氮化物；及可原位沈积或聚合之各种聚合物。在各种实施中，涂层包括例如气相沈积之聚合物涂层，诸如聚对二甲苯。在各种实施中，涂层亦可包括修改表面属性或提供用于附接分子之反应性基团的材料。此等包括有机硅烷，诸如烷基硅烷、二氯或三氯硅烷或三甲氧基硅烷、氟化烷基硅烷及具有经设计以改变表面属性之反应性基团的硅烷，诸如胺基硅烷及甲氧基或乙氧基硅烷。可在液相中涂覆之另一类别的涂层为用于电泳之彼等涂层，诸如聚丙烯酰胺、聚二甲基丙烯酰胺、琼脂糖及其他多醣，诸如瓜耳胶(guaran)或刺槐豆胶。又一类别之表面涂层可包括界面活性剂分子，特定言之非离子界面活性剂，诸如普洛尼克(Pluronic)，具有聚氧化丙烯及聚氧化乙烯区段之三嵌段共聚物。在各种实施中，涂层包括多层涂层以帮助达成各种目标，诸如电绝缘层，继之以促进分子结合之层。在各种实施中，尖锐构件135上之涂层有助于促进待插入至细胞中之某些化学物质的结合。
在各种实施中，涂层可为适合于提供化学惰性、电绝缘及/或流体可湿性(例如，用于接触角控制)之任何材料。在各种实施中，涂层可包括例如亲水性涂层，其包括一系列材料类别，包括例如任何小分子丶蛋白质、肽、类肽、聚合物或无机材料，诸如硅、氧化铝、陶瓷、金、氧化硅、金属、聚合物、此等材料之分层堆叠，及/或以物理方式吸收及/或沈积，或以化学方式共价或非共价键结之任何组合。在各种实施中，涂层可包括例如疏水性涂层，其具有介于约95°与约165°之间的接触角。在各种实施中，疏水性涂层具有介于以下范围之间的接触角：约95°与约165°之间、约100°与约165°之间、约105°与约165°、约110°与约165°、约120°与约165°、约95°与约150°、约95°与约140°、或约95°与约130°，包括其间任何接触角范围。
在各种实施中，亲水性涂层具有介于约20°与约80°之间的接触角。在各种实施中，亲水性涂层具有介于以下范围之间的接触角：约25°与约80°、约30°与约80°、约35°与约80°、约40°与约80°、约20°与约70°、约20°与约60°、或约20°与约50°，包括其间任何接触角范围。
在各种实施中，尖锐构件135具有经图案化亲水性及疏水性涂层之组合。疏水性涂层可包括多种类别，诸如迭氮化物、有机硅烷、烃或氟碳化物，或共价键结或非共价键结之有机分子。在各种实施中，尖锐构件135上之涂层有助于促进待插入至细胞中之某些化学物质的结合。
在各种实施中，尖锐构件135具有介于约50nm与约1mm之间的长度。在各种实施中，尖锐构件135具有介于以下范围之间的长度：约50nm与约50μm之间、约100nm与约25μm之间、约100nm与约10μm之间、约100nm与约5μm之间、约100nm与约2μm之间、约200nm与约25μm之间、约200nm与约10μm之间、约200nm与约5μm之间、约200nm与约2μm之间、约300nm与约25μm之间、约300nm与约10μm之间、约300nm与约5μm之间、约300nm与约2μm之间、约1μm与约1mm之间、约1μm与约500μm、约1μm与约250μm、约1μm与约100μm、约1μm与约75μm、约1μm与约50μm、约1μm与约20μm、约2μm与约20μm、约2μm与约50μm、约2μm与约75μm、约2μm与约100μm、约2μm与约250μm、约2μm与约500μm、或约2μm与约1mm，包括其间任何长度范围。
在各种实施中，尖锐构件135可具有实质上垂直于致动器载物台130而附接之远程(或基底)部分。在各种实施中，尖锐构件135可具有尖锐构件之与膜开口115对准或实质上对准的尖端(在本文中亦被称作“近端”部分)。
在各种实施中，为了将尖锐构件135用于基因疗法，例如在活体外细胞转化中，在插入之前，微尺度细胞通常被收集、选择且保持在适当位置(否则悬浮于适当位置)。因而，尖锐构件135之尺寸是在细胞尺寸之标度上，亦即，在纳米范围内。在各种实施例中，尖锐构件135之尺寸比细胞尺寸小一个数量级或两个数量级。为了所需精确度及可控性，尖锐构件135足够尖锐以在穿透点外以最小力及对之细胞之最小破坏穿透细胞膜及核膜。在各种实施例中，尖锐构件135能够在足够距离内致动，通常以细胞尺寸之次序，亦即自约2μm至约20μm,且较佳自约4μm至约8μm。在各种实施例中，尖锐构件135具有能够相对于经保持在适当位置之细胞准确移动的个别致动机构。在各种实施例中，用于尖锐构件135中之每一者的致动机构为紧凑的，使得尖锐构件135及其致动机构之总面积较小。
在各种实施例中，尖锐构件135包括硅。在各种实施例中，尖锐构件135包括尖锐尖端。在各种实施例中，尖锐构件135具有中空内部部分及经涂布尖端。在各种实施例中，尖锐构件135具有安置于其尖锐尖端上之涂层。在各种实施例中，尖锐构件135具有中空内部部分及安置于其尖端上之涂层。在各种实施例中，尖锐构件135涂布有经组态以用于使多核苷酸与尖锐构件135共轭之一或多种材料。在各种实施例中，尖锐构件135之至少一部分涂布有复数个金原子。在各种实施例中，涂布有金原子之尖锐构件135能够附接至一或多个生物分子。能够附接一或多个生物分子之能力是归因于经金涂布尖锐构件135之独特属性，该等独特属性包括独特表面、化学惰性、高电子密度及强光学吸收。
在各种实施例中，尖锐构件135可包括朗缪尔－布劳杰特(Langmuir-Bodgett)膜、功能性玻璃、锗、PTFE、聚苯乙烯、砷化镓丶银、膜、耐纶、PVP、氧化硅、金属氧化物或陶瓷中之至少一者。在各种实施例中，尖锐构件135能够具有并入于其表面上之官能基，诸如胺基丶羧基、狄尔斯－阿尔德(Diels-Alder)反应物、硫醇或羟基。此类材料允许核酸之附接及其与标靶分子之相互作用，而无来自尖锐构件135之阻碍。
在各种实施例中，尖锐构件135可经由共价键、硫醇(-SH)改质剂、抗生物素蛋白/生物素偶合化学物质或来自聚乙二醇(PEG)或聚乙烯亚胺(PEI)中之一者的介导连接分子与多核苷酸共轭。在各种实施例中，尖锐构件135能够携载包括例如以下之有效载荷：基于核苷酸之分子、DNA、RNA、病毒DNA、环状核苷酸序列、线性核苷酸序列、单股核苷酸、环状DNA、质体、线性DNA、杂合DNA-RNA分子、蛋白质丶肽、代谢物、病毒、蛋白壳纳米粒子、膜不透性药物、外生胞器、分子探针、纳米尺度装置、纳米尺度传感器、纳米尺度探针、纳米尺度电浆光学开关、纳米碳管、量子点、纳米粒子、抑制性抗体、包括Oct4或Sox2中之至少一者的刺激转录因子、沉默DNA、siRNA、HDAC抑制剂、DNA甲基转移酶抑制剂、增加或减少基因表现之一或多种分子、蛋白质、抗体、酶、一或多个小分子药物。
在各种实施例中，尖锐构件135能够携载能够自包含能够与表现Cas蛋白丶TALEN或锌指核酸酶之Cas蛋白或质体复合的crRNA或tracrRNA之gRNA清单稳定地整合至细胞之基因体中的遗传物质。
在各种实施例中，致动器载物台130悬置于MEMS空腔122内且由附接至MEMS空腔122之壁的两个或更多个致动器臂132支撑。在各种实施例中，两个或更多个致动器臂132可包括蛇形图案及/或由导电材料制成。
在各种实施中，两个或更多个致动器臂132包括单晶硅、多晶硅、纳米晶硅、非晶硅或氢化非晶硅中之一者。在各种实施中，两个或更多个致动器臂132可包括金属、金属合金、陶瓷、复合物或聚合物。在各种实施中，两个或更多个致动器臂132可包括掺杂硅，硅之任何同素异形体，任何无机玻璃状材料或混合物，任何无机多晶材料或混合物，任何无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之任何陶瓷材料，上述材料之任何掺杂组合，上述材料之任何分层堆叠或结构组合。
在各种实施中，两个或更多个致动器臂132包括单材料层。在各种实施中，两个或更多个致动器臂132包括具有多层之复合材料。在各种实施中，两个或更多个致动器臂132可包括空的空隙层或复合材料中之一或多个空隙。
在各种实施中，两个或更多个致动器臂132具有介于约0.001μm与约10mm之间的厚度。在各种实施中，两个或更多个致动器臂132具有介于以下范围之间的厚度：约0.01μm与约1mm、约0.01μm与约500μm、约0.01μm与约100μm、约0.01μm与约75μm、约0.01μm与约50μm、约0.01μm与约25μm、约0.01μm与约10μm、约0.1μm与约10μm、约0.1μm与约25μm、约0.1μm与约50μm、约0.1μm与约75μm、约0.1μm与约100μm、约0.1μm与约250μm、约0.1μm与约500μm、或约0.1μm与约1mm,包括其间任何厚度范围。
在各种实施中，两个或更多个致动器臂132具有介于约1010原子/立方公分与约1021原子/立方公分之间的掺杂浓度。在各种实施中，两个或更多个致动器臂132具有介于约1010原子/立方公分与约1020原子/立方公分、1011原子/立方公分与约1021原子/立方公分或约1011原子/立方公分与约1020原子/立方公分之间的掺杂浓度。在各种实施中，两个或大于两个致动器臂132可掺杂有来自硼、磷、砷、铟、镓、锑、铋、锂、锗、氮及金之清单的掺杂剂。
在各种实施中，两个或更多个致动器臂132经组态以为可挠性的，例如用于在重复移动之后在两个或更多个致动器臂132中弯曲，而无塑性变形、材料疲劳及断裂。在各种实施中，两个或更多个致动器臂132经组态以支撑致动器载物台130之机械振动。在各种实施中，两个或更多个致动器臂132是由与致动器载物台130相同的材料层制造。在各种实施中，两个或更多个致动器臂132具有与致动器载物台130相同的电属性，例如电阻及阻抗。
在各种实施中，两个或更多个致动器臂132具有介于约10-7Ω-cm与约106Ω-cm之间的电阻率值。在各种实施中，两个或大于两个致动器臂132具有介于约10-6Ω-cm与约105Ω-cm、约10-4Ω-cm与约104Ω-cm、或约10-3Ω-cm与约104Ω-cm之间的电阻率值。
在各种实施例中，将致动器载物台130悬置于远离膜部分110之(第一)表面预定距离处。在致动时或在操作中，致动器载物台130可经组态以相对于膜部分之表面移动，以便使尖锐构件135之尖端移动通过膜开口115。在各种实施例中，尖锐构件135之尖端移动跨越膜开口115且进入流体空腔160之至少一部分中。
如图1A中所说明，尖锐构件135安置于致动器载物台130之第一表面(例如，顶部表面)上。在各种实施例中，致动器载物台130可充当电极，且MEMS空腔122可包括安置于致动器载物台130下方之表面(例如，如图1A中所展示之MEMS空腔122的底部表面)上的一或多个拉离电极140。在各种实施例中，MEMS空腔122可包括其壁中之一或多者作为拉离电极140之部分。因而，安置于致动器载物台130下方之表面上的一或多个拉离电极140面向致动器载物台130之第二表面(例如，底部表面)。根据各种实施例，致动器载物台130及一或多个拉离电极140可经组态为平行板静电致动装置架构之组件。在各种实施例中，MEMS部分120包括装置层124及经组态以电连接至致动器载物台130之装置层通孔125。
在各种实施中，致动器载物台130以介于以下范围之间的分离距离自一或多个拉离电极140悬置：约10nm与约100nm、约10nm与约500nm、约10nm与约1μm、约100nm与约1μm、约1μm与约1mm、约1μm与约500μm、约1μm与约250μm、约1μm与约100μm、约1μm与约75μm、约1μm与约50μm、约2μm与约50μm、约2μm与约75μm、约2μm与约100μm、约2μm与约250μm、约2μm与约500μm或约2μm与约1mm,包括其间任何分离距离范围。
在各种实施中，一或多个拉离电极140具有介于约0.1nm与约10mm之间的厚度。在各种实施中，一或多个拉离电极140具有介于以下范围之间的厚度：约0.001μm与约1mm、约0.01μm与约500μm、约0.01μm与约100μm、约0.01μm与约75μm、约0.01μm与约50μm、约0.01μm与约25μm、约0.01μm与约10μm、约0.1μm与约10μm、约0.1μm与约25μm、约0.1μm与约50μm、约0.1μm与约75μm、约0.1μm与约100μm、约0.1μm与约250μm、约0.1μm与约500μm或约0.1μm与约1mm,包括其间任何厚度范围。
在各种实施中，一或多个拉离电极140包括单晶硅、多晶硅、纳米晶硅、非晶硅或氢化非晶硅中之一者。在各种实施中，一或多个拉离电极140可包括金属、金属合金、陶瓷、复合物或聚合物。在各种实施中，反电极可包括掺杂硅，硅之任何同素异形体，任何无机玻璃状材料或混合物，任何无机多晶材料或混合物，任何无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之任何陶瓷材料，上述材料之任何掺杂组合，上述材料之任何分层堆叠或结构组合。在各种实施中，一或多个拉离电极140可包括氧化铟锡(ITO)、氮化钛(TiN)、金属膜、掺杂半导体膜、无机半导体、复合物、有机导电膜、包括各种类型之石墨烯的任何碳同素异形体、氧化石墨烯、失配石墨烯及其任何组合。
在各种实施中，一或多个拉离电极140包括单材料层。在各种实施中，一或多个拉离电极140包括具有多层之复合材料。在各种实施中，一或多个拉离电极140可包括空的空隙层或复合材料中之一或多个空隙。
在各种实施中，一或多个拉离电极140具有介于约1010原子/立方公分与约1021原子/立方公分之间的掺杂浓度。在各种实施中，一或多个拉离电极140具有介于约1010原子/立方公分与约1020原子/立方公分丶1011原子/立方公分与约1021原子/立方公分或约1011原子/立方公分与约1020原子/立方公分之间的掺杂浓度。在各种实施中，一或多个拉离电极140可掺杂有来自硼、磷、砷、铟、镓、锑、铋、锂、锗、氮及金之清单的掺杂剂。
在各种实施中，一或多个拉离电极140具有介于约10-7Ω-cm与约106Ω-cm之间的电阻率值。在各种实施中，一或多个拉离电极140具有介于约10-6Ω-cm与约105Ω-cm、约10-4Ω-cm与约104Ω-cm、或约10-3Ω-cm与约104Ω-cm之间的电阻率值。
如图1A中所说明，膜部分110之第一侧(例如，面向下之侧)包括安置于膜部分110之第一表面(例如，面向下之表面)上之一或多个拉向电极150。在各种实施中，一或多个拉向电极150邻近于膜开口115及/或至少部分包围膜开口115而安置。在各种实施例中，一或多个拉向电极150部分地围绕膜开口115而安置。在各种实施例中，一或多个拉向电极150在至少一个维度上至少部分地包围膜开口115。在各种实施例中，一或多个拉向电极150在至少一个维度上至少实质上围封膜开口115。在各种实施例中，一或多个拉向电极150经电连接以形成圆形拉向电极。在各种实施例中，一或多个拉向电极150经电连接以形成呈正方形、矩形、三角形、五边形、六边形或卵形线等形状之电极。在各种实施例中，MEMS部分120包括经组态以在一或多个拉向电极150与电源(未展示)之间提供电连接的拉向电极通孔145(或多个通孔145)。根据各种实施例，致动器载物台130及一或多个拉向电极150可经组态为平行板静电致动装置架构之组件。
在各种实施中，致动器载物台130以介于以下范围之间的分离距离自一或多个拉向电极150悬置：约10nm与约100nm、约10nm与约500nm、约10nm与约1μm、约100nm与约1μm、约1μm与约1mm、约1μm与约500μm、约1μm与约250μm、约1μm与约100μm、约1μm与约75μm、约1μm与约50μm、约2μm与约50μm、约2μm与约75μm、约2μm与约100μm、约2μm与约250μm、约2μm与约500μm、或约2μm与约1mm，包括其间任何分离距离范围。
在各种实施中，一或多个拉向电极150具有介于约0.1nm与约10mm之间的厚度。在各种实施中，一或多个拉向电极150具有介于以下范围之间的厚度：约0.001μm与约1mm、约0.01μm与约500μm、约0.01μm与约100μm、约0.01μm与约75μm、约0.01μm与约50μm、约0.01μm与约25μm、约0.01μm与约10μm、约0.1μm与约10μm、约0.1μm与约25μm、约0.1μm与约50μm、约0.1μm与约75μm、约0.1μm与约100μm、约0.1μm与约250μm、约0.1μm与约500μm、或约0.1μm与约1mm,包括其间任何厚度范围。
在各种实施中，一或多个拉向电极150包括单晶硅、多晶硅、纳米晶硅、非晶硅或氢化非晶硅中之一者。在各种实施中，一或多个拉向电极150可包括金属、金属合金、陶瓷、复合物或聚合物。在各种实施中，一或多个拉向电极150可包括掺杂硅，硅之任何同素异形体，任何无机玻璃状材料或混合物，任何无机多晶材料或混合物，任何无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之任何陶瓷材料，上述材料之任何掺杂组合，上述材料之任何分层堆叠或结构组合。在各种实施中，一或多个拉向电极150可包括氧化铟锡(ITO)、氮化钛(TiN)、金属膜、掺杂半导体薄膜、无机半导体、复合物、有机导电膜、包括各种类型之石墨烯的任何碳同素异形体、氧化石墨烯、失配石墨烯及其任何组合。
在各种实施中，一或多个拉向电极150包括单材料层。在各种实施中，一或多个拉向电极150包括具有多层之复合材料。在各种实施中，一或多个拉向电极150可包括空的空隙层或复合材料中之一或多个空隙。
在各种实施中，一或多个拉向电极150具有介于约1010原子/立方公分与约1021原子/立方公分之间的掺杂浓度。在各种实施中，一或多个拉向电极150具有介于约1010原子/立方公分与约1020原子/立方公分、1011原子/立方公分与约1021原子/立方公分或约1011原子/立方公分与约1020原子/立方公分之间的掺杂浓度。在各种实施中，一或多个拉向电极150可掺杂有来自硼、磷、砷、铟、镓、锑、铋、锂、锗、氮及金之清单的掺杂剂。
在各种实施中，一或多个拉向电极150具有介于约10-7Ω-cm与约106Ω-cm之间的电阻率值。在各种实施中，一或多个拉向电极150具有介于约10-6Ω-cm与约105Ω-cm、约10-4Ω-cm与约104Ω-cm、或约10-3Ω-cm与约104Ω-cm之间的电阻率值。
在各种实施例中，膜部分110之第二侧(例如，顶部侧)包括安置于膜部分110之第二表面(例如，顶部表面)上之一或多个捕获位点电极180。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极180邻近于膜开口115而安置。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极180之至少一部分部分或完全地嵌入于膜部分110之第二侧中。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极180包括圆形捕获位点电极几何形状或环形捕获位点电极几何形状。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极180包括跨越膜开口115安置之一对双极性电极。
在各种实施例中，流体部分160安置于膜部分110之第二侧上(例如，膜部分110上方)。如图1A中所说明，流体部分160包括形成流体空腔(例如通道，诸如微流体通道)162以用于使流体介质(未展示)在流体部分160内流动的流体盖170。在各种实施例中，流体介质包括流体介质中之纳米尺度或微尺度材料165。在各种实施例中，流体盖170包括作为流体入口之流体通孔175a及作为流体出口之流体通孔175b(在本文中统称为“流体通孔”175)以用于流体部分160内之流体输入及输出。在各种实施例中，流体介质以预定流动速率自流体入口流动至流体出口。在各种实施例中，流体部分160可包括多个流体入口及多个流体出口。
在各种实施例中，流体盖170包括用于特定波长之光学透明材料。在各种实施例中，流体盖170包括透明材料，如SiOx或光学透明热塑性材料。在各种实施例中，流体盖170包括光学不透明材料，诸如但不限于硅或金。在各种实施例中，流体盖170包括软材料，诸如弹性体。
在各种实施例中，流体空腔162可藉由分隔壁划分成空间离散区(例如，微通道)。在各种实施例中，流体盖170可直接接合至膜部分110。在各种实施例中，流体盖170可(不可逆地或可逆地)安装至周围的垫片，诸如图1A之垫片105或图2A之垫片205,其与图2A之芯片220共平面且贴合其边缘。举例而言，此方法起到以避免占用芯片表面积以便能提供最大可能数目之捕获位点之方式密封流体空腔的目的。流体部分亦可含有自膜部分跨越流体空腔定位于流体盖上之反电极。在一些实施例中，此反电极与膜部分上之捕获位点电极共同起作用，以便提供用于捕获位点处之粒子的介电泳捕获之电场。
在各种实施例中，流体部分160包括一或多个反电极190,该一或多个反电极自膜开口115跨越流体空腔162而安置于流体空腔表面上(例如，流体盖170之底部表面处)。在各种实施例中，流体部分160包括反电极通孔195(或多个通孔195)，其经组态以在一或多个反电极190与电源(未展示)之间提供电连接。在各种实施例中，一或多个反电极190包括光学透明导电膜，诸如氧化铟锡(ITO)。在各种实施例中，一或多个反电极190包括光学不透明导电膜，诸如金或银。在各种实施例中，一或多个反电极190包括聚合物玻璃(有机及无机)。在各种实施中，一或多个反电极190及一或多个捕获位点电极180经组态为一或多个电极对，该一或多个电极对经组态以捕获流体介质中之纳米尺度或微尺度材料(例如，一或多个粒子)165。在各种实施中，集成装置100可电耦接至经组态用于将电力提供至集成装置100之电源。
根据各种实施例，纳米尺度或微尺度材料(一或多个粒子)165可使用介电泳(DEP)力捕获。DEP方法可特别适用于局部操纵流体及非线性电场环境中之中性粒子或生物分子，例如微流体应用。特定言之，基于DEP捕获、捕获或固定纳米尺度或微尺度材料，诸如生物物体、接近隔室(或空腔)之单个细胞或细胞群组，以用于分子或细胞之局部操纵。DEP力标称地表现为如下：
其中r为粒子之半径，∈m为流体之电容率，E为电场，且fCM为克劳修斯－莫梭提(Clausius-Mossotti)因子、复合值，其视流体与粒子之间的电容率差而定，且确定DEP力是否将为正或负。
在各种实施中，流体空腔162可填充有流体介质，包括例如水性流体、水性缓冲剂、有机溶剂、疏水性流体或气体。在各种实施中，流体空腔162可在流体空腔162内含有与流体空腔162外部之流体(诸如MEMS空腔122)不可混溶的流体。在各种实施中，流体空腔162可含有非水流体或微电子组件。基于DEP技术可应用于之适合应用包括询问离散生物制剂，例如询问或探测细胞、活细胞、病毒、小油滴、脂质体、微胞、反向微胞、蛋白质集体、聚合物、界面活性剂总成或其组合等。
本文中所揭示之技术是关于使水性微流体环境与可在非水环境中之结构耦合，例如可在不导电流体中之电子组件或可使用疏水性溶剂之制程。所揭示技术可在流体环境中以比例提供分离粒子之局部操纵，同时允许自含有敏感MEMS组件或电子组件(诸如，可包括于MEMS部分122之MEMS空腔122中的彼等)之隔室进入。此可藉由将MEMS制程(在MEMS部分120中)与微流体制程(在流体部分160中)耦合以允许对粒子(术语一或多个粒子可指“生物物体、物体或细胞”及非生物物体)进行高通量处理及询问来进行。特定言之，本文中所描述之技术是关于稳定/固定流体中之一或多个粒子之高通量、基于DEP之粒子固定(捕集)设备，该流体邻近于将流体与MEMS空腔122分离之膜部分110流动，其中MEMS空腔122含有电子组件，该等电子组件包括尖锐构件135、致动器载物台130及各种组件。在各种实施例中，垂直于流体部分160中之膜开口115施加DEP力。
在各种实施例中，流体部分160可直接接合至膜部分110及/或MEMS部分120。在一些实施例中，流体部分160可不直接接合至膜部分110及/或MEMS部分120,且其可替代地在封装制程期间并入，如下文关于图2所描述。类似地，纳米尺度或微尺度材料165可非常接近于MEMS部分120而捕获或捕集，使得MEMS部分120与流体部分160之间的膜部分110之厚度低于允许两个区之间的相互作用之临限值。根据各种实施例，膜部分110取决于应用而用于多种目的，且通常用于分离MEMS空腔122及流体部分160中之每一者内的化学及电环境之功能。在各种实施例中，MEMS空腔122与流体空腔162化学及电分离，如上文所描述。
根据各种实施例，集成装置100之特定应用进一步包括整个MEMS空腔122、尖锐构件135及其表面、膜部分110之表面中之任一者或两者上之各种暴露表面及材料上的一或多个化学涂层或一或多个功能层(单层或薄膜，未图案化或图案化至表面上)，包括膜开口115内部及/或周围，包括暴露于流体空腔162之膜部分110之表面，及/或流体盖170或微通道162之表面。在各种实施例中，此等化学涂层可藉由化学吸附(例如，共价或离子键)或物理吸附(例如，凡得瓦尔力(van der Waals force))吸附至适用表面，且通常用于调节表面能之目的，以便防止材料沈积物之堆积，促进或减少特定区域中之非特异性黏着力，或控制特定边界处之润湿。
在各种实施例中，用于特定应用之化学组态及方法，其中将有效载荷(例如，任何化合物、聚合物、生物分子、纳米粒子、微或纳米结构、有机或无机分子或组合)递送至所捕获、所捕集或所固定微尺度或纳米尺度材料165中，诸如离散生物系统(例如，细胞)及非生物系统(例如，脂质囊泡、乳剂或其他多相系统)。在各种实施例中，此等基于适体之涂层可用于功能化尖锐构件135,从而允许将广泛范围之有效载荷递送至例如所捕获细胞中。根据各种实施例，集成装置100可经操作以捕获复数个细胞且递送已经可逆地化学吸附至驻留在MEMS空腔122内之尖锐构件135上的有效载荷。
在各种实施例中，尖锐构件135之未功能化表面可称为“无机把手”。根据各种实施例，基于适体之有效载荷递送系统及方法可利用附接至无机把手(例如，尖锐构件135之表面)之有机分子。在各种实施例中，将金涂布于尖锐构件135上作为无机把手，其中硫醇键被用作将所选择之有机分子添加至无机把手上的手段。在各种实施例中，SiOx、TiOx、AlOx、ITO、氢封端之硅、SiNx、Pt、Ag、Ni、Cu或其他金属或金属氧化物或氮化物亦可用作无机把手材料。在一些实施例中，SiOx无机把手可使用有机硅烷功能化。
在一些实施例中，使用SiOx作为无机把手，有效载荷可在不同实施例内之特定应用之功能化表面上以分层方式化学吸附。在一些实施例中，有效载荷至尖锐构件135之化学吸附可自发地藉由包括但不限于无机螯合、非共价互补结合(亦即，核酸)或可逆共价键之形成的机制发生。其他实施例可包括有效载荷化学吸附之机制(诸如电压诱导之库伦吸引)。后续有效载荷释放可经由经特定细胞代谢物之置换、有效载荷或表面氧化态之调节或其他脱附手段发生。
现参看图2A，根据各种实施例，封装为芯片上实验室(LOC)系统之集成装置200的实施例，其中放大部分200a说明LOC系统中之各种分层。集成装置200实质上类似或等同于集成装置100,且因此将不另外详细地描述其组件中之每一者的细节，除非其不同。
如图2A中所说明，集成装置200接合、安装或附接至印刷电路板(PCB)207，该印刷电路板包括用于在集成装置200与外源或装置(未展示)之间提供电连接之连接器202。集成装置200可被视为封装为集成封装之LOC系统(且在本文中简称为“LOC”)之核心。如图2A中所展示，集成装置200包括流体通孔275、流体盖270及芯片(例如，MEMS部分)220。放大部分200a说明在流体盖270之面向流体空腔260之表面处的一或多个反电极290。在各种实施例中，流体通孔275、流体盖270、流体空腔260及芯片220实质上类似或等同于图1A及图1B之集成装置100的流体通孔175、流体盖170、流体空腔160及MEMS部分120之其对应物。
如图2A中所展示，中介层208安置于集成装置200(例如，LOC)与PCB207之间。在各种实施例中，中介层208可包括电重布线层或特殊应用集成电路(ASIC)中之一者或两者。在各种实施例中，ASIC经组态以在不同电接触布局之间实体地映像电信号输入及输出，或其组合。
根据各种实施，诸如致动器载物台130之致动器载物台经由所施加静电力致动。在各种实施例中，集成装置200包括用于提供用于致动致动器载物台之静电力之一或多个电极。根据各种实施，致动器载物台130可经由任何合适之致动方法致动，包括静电致动、压电致动、藉由将磁体附接至致动器而使用磁力之致动、或基于温度差之致动，诸如藉由使用双金属组件或基于形状记忆合金之彼等致动。致动所需之温度可在装置之所选择位置中制造电阻加热器来产生。尽管贯穿本发明使用静电力致动作为用于致动所揭示之MEMS结构的实例方法，但本文中所描述之技术不限于静电致动，且MEMS结构可因此与根据本文中所揭示之技术的任何形式之致动一起使用。
在各种实施例中，PCB207包括复数个电输入及输出，其中复数个电输入及输出中之每一者在外源与集成装置200之一或多个电极之间提供电连接。总成之实体架构需要允许离散信号自外源传输至集成装置200中之不同组件的电连接。举例而言，此电信号I/O可用于捕获流体空腔162内之离散生物系统，以及控制MEMS空腔122内之组件，例如致动器载物台130。额外电信号I/O可用于各种感测功能，诸如用于位置量测之致动器阻抗之改变的侦测，例如取决于应用供应多种功能。此等电连接可包含多种组态，诸如芯片穿孔(例如，硅穿孔)、功能层之2D区域内之平面内布线(“互连件”)、膜部分110内之浅通孔、额外中介层部分(例如，中介层208),诸如用于在不同电接触布局之间实体地映像电信号I/O之电重布线部分及/或特殊应用集成电路(ASIC)，或此等组态之组合或两者或更多者。在各种实施例中，所有此等方法之组合，其中电信号I/O皆路由至共同表面以用于“安装至”至球栅数组(BGA)或其他表面安装件从而在封装期间进行PCB接合或套接。
此电传导架构可具有允许集成装置200之功能操作的特定特性，且在一些情况下可取决于应用而被特别绝缘或电分离。谨慎地控制导电及绝缘元素之材料及几何特性。另外，根据各种实施例，可实施允许充分接合每一部分或层之材料选择，从而允许芯片、中介层部分、诸如集成控制ASIC之任何其他接合组件与表面安装件或套接件之间的成功电连接。
在各种实施例中，集成装置200进一步包括用于集成装置(诸如集成装置100或200)之MEMS部分(诸如MEMS部分120)与PCB207之间的电互连之一或多个硅穿孔(TSV)。
在各种实施例中，芯片220包括与可为直接集成(接合ASIC)或芯片外之控制元素(用于封闭装置感测、装置致动与外部输入之间的控制回路之电气系统)介接的电信号。在各种实施例中，芯片220可经由中介层208安装，如上文所描述，该中介层接着经由诸如套接件之可逆连接件或诸如BGA之不可逆连接件而安装至PCB207,如图2B中所说明。BGA或套接件可具有许多2D组态，此取决于电信号输入/输出(I/O)密度及芯片220之布局。在各种实施例中，电信号I/O系经由PCB207自芯片220布线至被称作“芯片外逻辑”之电组件及逻辑元素。在一些实施例中，集成装置200之操作可包括藉由能够执行预定程序之系统进行的开及闭回路控制。举例而言，此控制系统可为直接接合至芯片上之集成CMOS ASIC,或其可为驻留于PCB上之现有组件，芯片之电信号I/O路由至该PCB上。
在各种实施例中，集成装置200进一步包括用于捕集流体空腔260中之一或多个粒子(诸如纳米尺度或微尺度材料165)之一或多个电极，诸如捕获位点电极180,如图2A之放大部分200a中说明。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极(诸如捕获位点电极180)可经由经由集成装置200(亦即，LOC)与PCB207之间的表面布线提供之电互连操作。
如图2A中所说明，集成封装进一步包括安置于集成装置200之边缘上的垫片205。在各种实施例中，垫片205气密地密封流体空腔260。在各种实施例中，垫片205流体地密封流体空腔260。在各种实施例中，垫片205与集成装置200(亦即，LOC)共平面地安置且贴合LOC之边缘。
在各种实施例中，LOC系统(亦即，集成封装)包括复数个集成装置，诸如集成装置100或集成装置200。在此等实施例中，流体盖270可包括用于复数个集成装置100或200中之每一者的流体入口及流体出口。
图2B展示根据各种实施例之用于封装集成装置200例如以获得集成封装之处理流程30之示意性说明。如图2B中所说明，集成装置200接合至基板，例如中介层201。在各种实施例中，集成装置200可具有介于约0.01mm与约10.0mm之间的厚度。在各种实施例中，集成装置200可具有介于以下范围之间的厚度：约0.05mm与约8mm之间、约0.1mm与约6mm之间、约0.2mm与约5mm之间、约0.5mm与约4mm之间、约1mm与约3mm之间、约0.01mm与约2mm之间、约0.05mm与约5mm之间、约0.1mm与约2mm之间、或约0.1mm与约3mm之间，包括其间任何厚度或厚度范围。
在各种实施例中，中介层201可具有介于约0.1μm与约5.0mm之间的厚度。在各种实施例中，中介层201可具有介于以下范围之间的厚度：约0.2μm与约4.5mm之间、约0.3μm与约4.0mm之间、约0.5μm与约3.5mm之间、约1μm与约3.0mm之间、约10μm与约3.5mm之间、约50μm与约3.0mm之间、约100μm与约2.5mm之间、约250μm与约2.0mm之间、约0.5mm与约1.5mm之间、约0.8mm与约1.5mm之间、或约1.0mm与约5.0mm之间，包括其间任何厚度或厚度范围。
如图2B中所说明，PCB207经由一或多个焊球206接合至中介层201。为了达成接合之均一性，焊球206之球栅数组可用于将PCB207接合至中介层201,该中介层经说明为已附接至集成装置200。换言之，集成封装进一步包括用于将集成装置200接合至PCB207的球栅数组。在各种实施例中，球栅数组提供用于利用焊料及焊剂珠粒接合集成装置200与PCB207之间的接触衬垫数组的表面安装件。在各种实施例中，球栅数组可包括任何图案或格式之任何合理的数组范围，包括例如适当时呈矩形、正方形、任何栅格或圆形配置。
如图2B中进一步说明，处理流程30包括在PCB207上装配驱动IC及表面安装装置(SMD)40。
此外，图2B说明装配具有流体耦接至外部微通道50之两个流体通孔的流体盖270。根据各种实施例，微通道50经设计以将含有纳米尺度或微尺度材料(诸如图1A及图1B之纳米尺度或微尺度材料165)之流体介质输入至集成装置200中。
图3展示根据各种实施之集成装置300之实例MEMS部分320之数组的示意图。如图3中所展示，实例MEMS部分320之数组包括以六边形图块配置之复数个致动器载物台330。在各种实施例中，复数个致动器载物台330可以矩形栅数组、正方形栅数组或任何合适的栅数组配置。
在集成装置300之各种实施中，复数个致动器载物台330可处于流体连通。举例而言，复数个致动器载物台330中之每一者可经组态为单位胞元(例如，关于图1A所描述之单位胞元120a)，且单位胞元120a中之每一者例如经由关于图1A所描述之MEMS流体通路通孔126流体地互连。根据各种实施例，单位胞元120a之MEMS空腔(例如，用于提供流体互连之MEMS空腔122)内含有之流体包括例如但限于：水性流体、水性缓冲剂、有机溶剂、疏水性流体、气体、含有生物或化学试剂之水性溶液、有机溶剂、矿物油、氟化油、空气、用于细胞培养之混合气体(例如，5％CO2)、惰性气体及其类似者。
在集成装置300之各种实施中，复数个致动器载物台330可介于约1至约108个致动器载物台范围内。根据各种实施，集成装置300中之复数个致动器载物台330中之每一者由两个或更多个致动器臂332支撑。根据各种实施，集成装置300中之复数个致动器载物台330中之每一者包括各别尖锐构件335。在各种实施中，复数个致动器载物台330彼此隔开，例如两个邻近致动器载物台330之间的中心到中心距离约0.1μm及10cm、约0.1μm及1cm、约0.1μm及1mm、约0.1μm及500μm、约0.1μm及100μm、约0.1μm及75μm、约0.1μm及50μm、约0.1μm及25μm、约0.1μm及10μm、约1μm及10cm、约1μm及1cm、约1μm及1mm、约1μm及500μm、约1μm及100μm、约1μm及75μm、约1μm及50μm、约1μm及25μm、约1μm及10μm、约10μm及10cm、约10μm及1cm、约10μm及1mm、约10μm及500μm、约10μm及200μm、约10μm及100μm、约10μm及75μm、约10μm及50μm、约10μm及25μm、约10μm及1mm、或约20μm及1mm，包括其间任何分离距离范围。
图4为根据说明性实施之用于操作集成装置之方法400的流程图。方法400包括在步骤402处提供电源及在步骤404处提供集成装置。在各种实施例中，集成装置实质上类似或等同于集成装置100或集成装置200。该集成装置包括：膜部分，其具有膜开口，膜部分具有在第一侧及第二侧上之第一表面，第一侧与第二侧相对；MEMS部分，其安置于膜部分之第一侧上，MEMS部分具有安置于经组态为电极之致动器载物台上之尖锐构件及实质上平行于致动器载物台安置于膜部分之第一表面上的拉向电极；及流体部分，其安置于膜部分之第二侧上。
根据各种实施，方法400视情况包括，在步骤406处，使包含复数个粒子之流体介质以预定流动速率经由至少一个流体入口流动。根据各种实施，方法400视情况包括，在步骤408处，经由电源，在一或多个反电极及一或多个捕获位点电极之间供应AC电压。根据各种实施，方法400视情况包括：在步骤410处，接近膜开口产生具有局部最大值之电场；在步骤412处，调谐AC电压之操作频率以在复数个粒子之一部分上产生正介电泳力；及在步骤414处，捕获流体介质中之复数个粒子中的一或多者。
如图4中所说明，方法400包括在步骤416处，经由电源，在致动器载物台及拉向电极之间供应电压。方法400包括：在步骤418处，基于所供应电压在致动器载物台与拉向电极之间产生静电场；及在步骤420处，归因于致动器载物台与拉向电极之间的所产生静电场，致动尖锐构件移动跨越膜开口且进入流体空腔之至少一部分中。在各种实施例中，流体部分包含在流体部分中形成流体空腔之流体盖，流体盖在其上具有表面、至少一个流体入口及至少一个流体出口。
在各种实施例中，膜部分之第二侧包含安置于膜部分之第二表面上且邻近于膜开口的一或多个捕获位点电极。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极经电连接以形成圆形捕获位点电极。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极中之两个或更多个捕获位点电极部分用作相位传感器数组。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极为跨越膜开口安置之一对双极性电极。
在各种实施例中，流体盖包含安置于该膜开口对面之流体盖之表面上的一或多个反电极。
在各种实施例中，AC电压之操作频率之调谐包含判定由所施加AC电压所诱导之介电泳(DEP)力相对于施加于流动的流体介质之一或多个粒子上之流体动力的竞争作用。在各种实施例中，经由DEP力捕获复数个粒子中之一或多者包含供应足够的DEP力，以藉由克服流体介质中流动之一或多个粒子上的流体动力来捕获接近于膜开口之一或多个粒子。
在各种实施例中，方法400视情况包括调整AC电压，使得DEP力经调谐以捕获单一粒子。在各种实施例中，方法400视情况包括由尖锐构件询问单一粒子。在各种实施例中，尖锐构件之尖端经组态以将有效载荷递送至单一粒子。
在各种实施例中，一或多个拉向电极邻近于膜开口及/或至少部分包围膜开口而安置。在各种实施例中，一或多个拉向电极部分地围绕膜开口而安置。
在各种实施例中，至少部分地包围膜开口是指在至少一个维度上包围膜开口。在各种实施例中，至少部分地包围膜开口是指在至少一个维度上实质上围封膜开口。在各种实施例中，一或多个拉向电极经电连接以形成圆形拉向电极。
在各种实施例中，膜部分之第二侧包含部分或完全地嵌入于膜部分之第二侧且邻近于膜开口的一或多个捕获位点电极之至少一部分。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极包含圆形捕获位点电极几何形状或环形捕获位点电极几何形状。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极为跨越膜开口安置之一对双极性电极。在各种实施例中，一或多个反电极及一或多个捕获位点电极经组态为一或多个电极对。在各种实施例中，一或多个电极对经组态以捕获流体介质中的一或多个粒子。在各种实施例中，一或多个粒子使用介电泳力捕获。在各种实施例中，垂直于膜开口施加介电泳力。
在各种实施例中，致动器载物台悬置于MEMS部分之MEMS空腔内且由附接至MEMS空腔之壁的两个或更多个致动器臂支撑。在各种实施例中，两个或更多个致动器臂包含蛇形图案。在各种实施例中，两个或更多个致动器臂包含导电或足够导电之材料。在各种实施例中，致动器载物台悬置于远离膜部分之第一表面预定距离处，且在操作中，致动器载物台相对于膜部分之第一表面而移动。
在各种实施例中，流体介质以预定流动速率自至少一个流体入口流动至至少一个流体出口。在各种实施例中，尖锐构件包含硅。在各种实施例中，其中尖锐构件涂布有经组态以用于使多核苷酸与尖锐构件共轭之一或多种材料。在各种实施例中，尖锐构件之至少一部分涂布有复数个金原子。在各种实施例中，涂布有金原子之尖锐构件能够附接至一或多个生物分子。
在各种实施例中，尖锐构件包含朗缪尔-布劳杰特膜、功能性玻璃、锗、PTFE、聚苯乙烯、砷化镓、银、耐纶、PVP、氧化硅、金属氧化物或陶瓷中之至少一者。在各种实施例中，尖锐构件经由共价键、硫醇(-SH)改质剂、抗生物素蛋白/生物素偶合化学物质或来自聚乙二醇(PEG)或聚乙烯亚胺(PEI)中之一者的介导连接分子与多核苷酸共轭。在各种实施例中，尖锐构件能够携载来自以下之列表的有效载荷：基于核苷酸之分子、DNA、RNA、病毒DNA、环状核苷酸序列、线性核苷酸序列、单股核苷酸、环状DNA、质体、线性DNA、杂合DNA-RNA分子、蛋白质、肽、代谢物、病毒、蛋白壳纳米粒子、膜不透性药物、外生胞器、分子探针、纳米尺度装置、纳米尺度传感器、纳米尺度探针、纳米尺度电浆光学开关、纳米碳管、量子点、纳米粒子、抑制性抗体、包括Oct4或Sox2中之至少一者的刺激转录因子、沉默DNA、siRNA、HDAC抑制剂、DNA甲基转移酶抑制剂、增加或减少基因表现之一或多种分子、蛋白质、抗体、酶、一或多个小分子药物。在各种实施例中，尖锐构件能够携载能够自包含能够与表现Cas蛋白、TALEN或锌指核酸酶之Cas蛋白或质体复合的crRNA或tracrRNA之gRNA清单稳定地整合至细胞之基因体中的遗传物质。
图5为根据说明性实施之操作集成装置之方法500的流程图。方法500包括在步骤502处提供电源及在步骤504处提供集成装置。在各种实施例中，集成装置实质上类似或等同于集成装置100或集成装置200。集成装置包括：膜部分，其具有膜开口，膜部分具有第一侧及第二侧，其中膜部分之第二侧包含安置于其上之一或多个捕获位点电极；MEMS部分，其安置于膜部分之第一侧上；及流体部分，其安置于膜部分之第二侧上，流体部分包含在流体部分中形成流体空腔之流体盖，流体盖在其上具有表面、至少一个流体入口、至少一个流体出口及安置于膜开口对面之流体盖之表面上的一或多个反电极。
根据各种实施，方法500视情况包括，在步骤506处，使包含复数个粒子之流体介质以预定流动速率经由至少一个流体入口流动。
根据各种实施，方法500进一步包括在步骤508处，经由电源在一或多个反电极及一或多个捕获位点电极之间供应AC电压。根据各种实施，方法500进一步包括在步骤510处，接近于膜开口产生具有局部最大值之电场。
根据各种实施，方法500视情况包括：在步骤512处，调谐AC电压之操作频率以在复数个粒子之一部分上产生正介电泳力；及在步骤514处，捕获流体介质中之复数个粒子中之一或多者。
在各种实施例中，膜部分之第二侧包含部分或完全地嵌入于膜部分之第二侧且邻近于膜开口的一或多个捕获位点电极之至少一部分。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极邻近于膜开口而安置且包含圆形捕获位点电极几何形状或环形捕获位点电极几何形状。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极为跨越膜开口安置之一对双极性电极。在各种实施例中，一或多个反电极及一或多个捕获位点电极经组态为一或多个电极对。
在各种实施例中，MEMS部分包含安置于MEMS空腔内之致动器载物台上的尖锐构件。在各种实施例中，膜部分之第一侧包含安置于膜部分之第一表面上且邻近于膜开口及/或至少部分地包围膜开口之一或多个拉向电极。在各种实施例中，一或多个拉向电极部分地围绕膜开口而安置。在各种实施例中，至少部分地包围膜开口是指在至少一个维度上包围膜开口。在各种实施例中，至少部分地包围膜开口是指在至少一个维度上实质上围封膜开口。在各种实施例中，一或多个拉向电极经电连接以形成圆形拉向电极。在各种实施例中，致动器载物台经组态为电极且实质上平行于一或多个拉向电极。
在各种实施例中，AC电压之操作频率之调谐包含判定由所施加AC电压所诱导之介电泳(DEP)力相对于施加于流动的流体介质之一或多个粒子上之流体动力的竞争作用。在各种实施例中，经由DEP力捕获复数个粒子中之一或多者包含供应足够的DEP力，以藉由克服流体介质中流动之一或多个粒子上的流体动力来捕获接近于膜开口之一或多个粒子。
根据各种实施，方法500视情况包括：在步骤516处，经由电源在致动器载物台及一或多个拉向电极之间供应电压；在步骤518处，基于所供应电压在致动器载物台该一或多个拉向电极之间产生静电场；及在步骤520处，基于致动器载物台与一或多个拉向电极之间的所产生静电场，致动尖锐构件移动跨越膜开口且进入流体空腔之至少一部分中。
在各种实施中，方法500视情况包括调整AC电压，使得DEP力经调谐以捕获单一粒子。在各种实施中，方法500视情况包括藉由尖锐构件询问单一粒子。
在各种实施例中，尖锐构件之尖端经组态以将有效载荷递送至单一粒子。在各种实施例中，当致动时，一或多个所捕获粒子由尖锐构件询问。在各种实施例中，尖锐构件之尖端经组态以将有效载荷递送至一或多个所捕获粒子。
在各种实施例中，膜部分之第二侧包含部分或完全地嵌入于膜部分之第二侧且邻近于膜开口的一或多个捕获位点电极之至少一部分。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极包含圆形捕获位点电极几何形状或环形捕获位点电极几何形状。在各种实施例中，一或多个捕获位点电极为跨越膜开口安置之一对双极性电极。
在各种实施例中，致动器载物台悬置于MEMS部分之MEMS空腔内且由附接至MEMS空腔之壁的两个或更多个致动器臂支撑。在各种实施例中，两个或更多个致动器臂包含蛇形图案。在各种实施例中，两个或更多个致动器臂包含导电材料。在各种实施例中，致动器载物台悬置于远离膜部分之第一表面预定距离处，且在操作中，致动器载物台相对于膜部分之第一表面而移动。
在各种实施例中，尖锐构件包含硅。在各种实施例中，尖锐构件涂布有经组态以用于使多核苷酸与尖锐构件共轭之一或多种材料。在各种实施例中，尖锐构件之至少一部分涂布有复数个金原子。在各种实施例中，涂布有金原子之尖锐构件能够附接至一或多个生物分子。在各种实施例中，尖锐构件包含朗缪尔-布劳杰特膜、功能性玻璃、锗、PTFE、聚苯乙烯、砷化镓、银、膜、耐纶、PVP、氧化硅、金属氧化物或陶瓷中之至少一者。在各种实施例中，尖锐构件经由共价键、硫醇(-SH)改质剂、抗生物素蛋白/生物素偶合化学物质或来自聚乙二醇(PEG)或聚乙烯亚胺(PEI)中之一者的介导连接分子与多核苷酸共轭。在各种实施例中，尖锐构件能够携载来自以下之列表的有效载荷：基于核苷酸之分子、DNA、RNA、病毒DNA、环状核苷酸序列、线性核苷酸序列、单股核苷酸、环状DNA、质体、线性DNA、杂合DNA-RNA分子、蛋白质、肽、代谢物、病毒、蛋白壳纳米粒子、膜不透性药物(例如，细胞膜)、外生胞器、分子探针、纳米尺度装置、纳米尺度传感器、纳米尺度探针、纳米尺度电浆光学开关、纳米碳管、量子点、纳米粒子、抑制性抗体、包括Oct4或Sox2中之至少一者的刺激转录因子、沉默DNA、siRNA、HDAC抑制剂、DNA甲基转移酶抑制剂、增加或减少基因表现之一或多种分子、蛋白质、抗体、酶、一或多个小分子药物。在各种实施例中，尖锐构件能够携载能够自包含能够与表现Cas蛋白、TALEN或锌指核酸酶之Cas蛋白或质体复合的crRNA或tracrRNA之gRNA清单稳定地整合至细胞之基因体中的遗传物质。
实施例1.一种集成装置，其包含膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，该第一侧与该第二侧相对；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于MEMS空腔内之致动器载物台上的尖锐构件，该尖锐构件具有实质上垂直于该致动器载物台而附接之远程(或基底)部分；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分具有用于使流体介质在该流体部分内流动之流体空腔，其中该膜开口提供该MEMS部分与该流体部分之间的通路且与该尖锐构件之近端部分实质上对准，且在操作中，该尖锐构件之该近端部分移动跨越该膜开口且进入该流体空腔之至少一部分中。
实施例2.如实施例1之集成装置，其中该膜部分之该第一侧包含安置于该膜部分之第一表面上且邻近于该膜开口及/或至少部分包围该膜开口的一或多个拉向电极。
实施例3.如实施例1或2中任一者之集成装置，其中该一或多个拉向电极包含电极材料薄片，或该邻近于该膜开口包含部分地围绕该膜开口而安置该一或多个拉向电极。
实施例4.如实施例1至3中任一项之集成装置，其中至少部分地包围该膜开口包含在至少一个维度上包围该膜开口。
实施例5.如实施例1至4中任一项之集成装置，其中至少部分地包围该膜开口包含在至少一个维度上实质上围封该膜开口。
实施例6.如实施例1至5中任一项之集成装置，其中该一或多个拉向电极经电连接以形成圆形拉向电极。
实施例7.如实施例1至6中任一项之集成装置，其中该膜部分之该第二侧包含部分或完全地嵌入于该膜部分之该第二侧中且邻近于该膜开口的一或多个捕获位点电极之至少一部分。
实施例8.如实施例1至7中任一项之集成装置，其中该膜部分之该第二侧包含安置于该膜部分之第二表面上且邻近于该膜开口之一或多个捕获位点电极。
实施例9.如实施例1至8中任一项之集成装置，其中该一或多个捕获位点电极包含圆形捕获位点电极几何形状或环形捕获位点电极几何形状。
实施例10.如实施例1至9中任一项之集成装置，其中该一或多个捕获位点电极为跨越该膜开口安置之一对双极性电极。
实施例11.如实施例1至10中任一项之集成装置，其中该流体部分包含安置于该膜开口对面之流体空腔表面上之一或多个反电极，且在操作中，该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极经组态为一或多个电极对。
实施例12.如实施例1至11中任一项之集成装置，其中该一或多个电极对经组态以捕获该流体介质中之一或多个粒子。
实施例13.如实施例1至12中任一项之集成装置，其中该一或多个粒子是使用介电泳力来捕获。
实施例14.如实施例1至13中任一项之集成装置，其中垂直于该膜开口施加该介电泳力。
实施例15.如实施例1至14中任一项之集成装置，其中该致动器载物台悬置于该MEMS空腔内且由附接至该MEMS空腔之壁的两个或更多个致动器臂支撑，其中该两个或更多个致动器臂包含至少蛇形图案或导电材料，包含以下中之至少一者：单晶硅，多晶硅，纳米晶硅，非晶硅，氢化非晶硅，金属，金属合金，共晶，陶瓷，复合物，聚合物，掺杂硅，硅之同素异形体，无机玻璃状材料或混合物，无机多晶材料或混合物，无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之陶瓷材料，上述材料之掺杂组合，该等上述材料之任何分层堆叠或结构组合。
实施例16.如实施例1至15中任一项之集成装置，其中该致动器载物台悬置于远离该膜部分之该第一表面预定距离处，且在操作中，该致动器载物台相对于该膜部分之该第一表面而移动。
实施例17.如实施例1至16中任一项之集成装置，其中该MEMS空腔经组态以在该MEMS空腔内含有流体。
实施例18.如实施例1至17中任一项之集成装置，其中安置于该MEMS空腔内之该流体可与该流体介质混溶。
实施例19.如实施例1至18中任一项之集成装置，其中安置于该MEMS空腔内之该流体与该流体介质不可混溶。
实施例20.如实施例1至19中任一项之集成装置，其中该尖锐构件安置于该致动器载物台之第一表面上，且该MEMS空腔包含安置于面向该致动器载物台之第二表面之MEMS空腔表面上的一或多个拉离电极。
实施例21.如实施例1至20中任一项之集成装置，其中该流体部分包含流体入口及流体出口，且该流体介质以预定流动速率自该流体入口流动至该流体出口。
实施例22.如实施例1至21中任一项之集成装置，其中该流体部分包含复数个流体入口及复数个流体出口。
实施例23.如实施例1至22中任一项之集成装置，其中该集成装置电耦接至电源。
实施例24.如实施例1至23中任一项之集成装置，其中该尖锐构件包含硅。
实施例25.如实施例1至24中任一项之集成装置，其中该尖锐构件涂布有经组态以用于使多核苷酸与该尖锐构件共轭之一或多种材料。
实施例26.如实施例1至25中任一项之集成装置，其中该尖锐构件之至少一分涂布有复数个金原子，且其中涂布有金原子之该尖锐构件能够附接至一或多个生物分子。
实施例27.如实施例1至26中任一项之集成装置，其中该尖锐构件包含朗缪尔-布劳杰特膜、功能性玻璃、锗、PTFE、聚苯乙烯、砷化镓、银、膜、耐纶、PVP、氧化硅、金属氧化物或陶瓷中之至少一者。
实施例28.如实施例1至27中任一项之集成装置，其中该尖锐构件包含包括以下中之至少一者的一或多个键类型：共价键、离子键、静电键、氢键或凡得瓦尔键，或经由共价键、硫醇(-SH)改质剂、抗生物素蛋白/生物素偶合化学物质或来自聚乙二醇(PEG)或聚乙烯亚胺(PEI)中之一者的介导连接分子与多核苷酸共轭。
实施例29.如实施例1至28中任一项之集成装置，其中该尖锐构件能够携载来自以下之清单的一或多个有效载荷：基于核苷酸之分子、DNA、RNA、病毒DNA、环状核苷酸序列、线性核苷酸序列、单股核苷酸、环状DNA、质体、线性DNA、杂合DNA-RNA分子、蛋白质、肽、代谢物、病毒、蛋白壳纳米粒子、膜不透性药物、外生胞器、分子探针、纳米尺度装置、纳米尺度传感器、纳米尺度探针、纳米尺度电浆光学开关、纳米碳管、量子点、纳米粒子、抑制性抗体、包括Oct4或Sox2中之至少一者的刺激转录因子、沉默DNA、siRNA、HDAC抑制剂、DNA甲基转移酶抑制剂、增加或减少基因表现之一或多种分子、蛋白质、抗体、酶、一或多个小分子药物。
实施例30.如实施例1至29中任一项之集成装置，其中该尖锐构件能够携载能够自包含能够与表现Cas蛋白、TALEN或锌指核酸酶之Cas蛋白或质体复合的crRNA或tracrRNA之gRNA清单稳定地整合至细胞之基因体中的遗传物质。
实施例31.一种集成封装，其包含：基板；及芯片上实验室(LOC)，其安置于该基板上，该LOC包含至少一个集成装置，该至少一个集成装置包含：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，该第一侧与该第二侧相对；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于MEMS空腔内之致动器载物台上的尖锐构件；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分具有用于使流体介质在该流体部分内流动之流体空腔；及流体盖，其形成该LOC之该流体部分之表面，该流体盖具有流体入口及流体出口。
实施例32.如实施例31之集成封装，其中该基板包含以下中之至少一者：印刷电路板(PCB)、包括至少一个玻璃环氧树脂复合物之复合物或包括陶瓷复合物中之至少一者的陶瓷，该至少一个集成装置进一步包含：安置于该LOC与该基板之间的中介层。
实施例33.如实施例31或32中任一项之集成封装，其中该中介层包含电重布线层、经组态以在不同电接触布局之间实体地映像电信号输入及输出之特殊应用集成电路(ASIC)或其组合。
实施例34.如实施例31至33中任一项之集成封装，其中该LOC包含用于提供用于致动该致动器载物台之静电力的一或多个电极。
实施例35.如实施例31至34中任一项之集成封装，其中该致动器载物台经由所施加静电力致动。
实施例36.如实施例31至35中任一项之集成封装，其中该基板包含复数个电输入及输出，其中该复数个电输入及输出中之每一者在外源与该LOC之该一或多个电极之间提供电连接。
实施例37.如实施例31至36中任一项之集成封装，其中该LOC进一步包含用于该MEMS部分与该基板之间的电互连之硅穿孔(TSV)。
实施例38.如实施例31至37中任一项之集成封装，其中该LOC包含经由一或多个捕获位点电极捕集该流体空腔中之一或多个粒子的一或多个电极。
实施例39.如实施例31至38中任一项之集成封装，其中该一或多个捕获位点电极经由经由该LOC与该基板之间的表面布线提供之电互连来操作。
实施例40.如实施例31至39中任一项之集成封装，其进一步包含：安置于该LOC之边缘上的垫片。
实施例41.如实施例31至40中任一项之集成封装，其中该垫片气密地密封该流体空腔。
实施例42.如实施例31至41中任一项之集成封装，其中该垫片流体地密封该流体空腔。
实施例43.如实施例31至42中任一项之集成封装，其中该垫片与该LOC共平面地安置且贴合该LOC之边缘。
实施例44.如实施例31至实施例43中任一项之集成封装，其进一步包含：用于将该LOC接合至该基板之球栅数组，其中该球栅数组提供用于利用焊料及焊剂珠粒接合该LOC与该基板之间的接触衬垫数组之表面安装件。
实施例45.如实施例31至44中任一项之集成封装，其中该LOC包含复数个集成装置，其中该流体盖包含用于该复数个集成装置中之每一者的流体入口及流体出口。
实施例46.如实施例31至45中任一项之集成封装，其中该复数个集成装置包含相同LOC内之不同捕获位点电极几何形状，或其中该复数个集成装置包含环形捕获位点电极及至少双极性捕获位点电极几何形状中之至少一者。
实施例47.如实施例31至46中任一项之集成封装，其中该膜部分之该第一侧包含安置于该膜部分之第一表面上且邻近于该膜开口及/或至少部分包围该膜开口的一或多个拉向电极。
实施例48.如实施例31至47中任一项之集成封装，其中该一或多个拉向电极包含电极材料薄片，或该邻近于该膜开口包含部分地围绕该膜片开口而安置该一或多个拉向电极。
实施例49.如实施例31至48中任一项之集成封装，其中至少部分地包围该膜开口包含在至少一个维度上包围该膜开口。
实施例50.如实施例31至49中任一项之集成封装，其中至少部分地包围该膜开口包含在至少一个维度上实质上围封该膜开口。
实施例51.如实施例31至50中任一项之集成封装，其中该一或多个拉向电极经电连接以形成圆形拉向电极。
实施例52.如实施例31至51中任一项之集成封装，其中该膜部分之该第二侧包含部分或完全地嵌入于该膜部分之该第二侧中且邻近于该膜开口的一或多个捕获位点电极之至少一部分。
实施例53.如实施例31至52中任一项之集成封装，其中该膜部分之该第二侧包含安置于该膜部分之第二表面上且邻近于该膜开口之一或多个捕获位点电极。
实施例54.如实施例31至53中任一项之集成封装，其中该一或多个捕获位点电极包含圆形捕获位点电极几何形状或环形捕获位点电极几何形状。
实施例55.如实施例31至54中任一项之集成封装，其中该一或多个捕获位点电极为跨越该膜开口安置之一对双极性电极。
实施例56.如实施例31至55中任一项之集成封装，其中该流体部分包含安置于该膜开口对面之流体空腔表面上之一或多个反电极，且在操作中，该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极经组态为一或多个电极对。
实施例57.如实施例31至56中任一项之集成封装，其中该一或多个电极对经组态以捕获该流体介质中之一或多个粒子。
实施例58.如实施例31至57中任一项之集成封装，其中该一或多个粒子是使用介电泳力来捕获。
实施例59.如实施例31至58中任一项之集成封装，其中垂直于该膜开口施加该介电泳力。
实施例60.如实施例31至59中任一项之集成封装，其中该致动器载物台悬置于该MEMS空腔内且由附接至该MEMS空腔之壁的两个或更多个致动器臂支撑，其中该两个或更多个致动器臂包含至少蛇形图案或导电材料，包含以下中之至少一者：单晶硅，多晶硅，纳米晶硅，非晶硅，氢化非晶硅，金属，金属合金，共晶，陶瓷，复合物，聚合物，掺杂硅，硅之同素异形体，无机玻璃状材料或混合物，无机多晶材料或混合物，无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之陶瓷材料，上述材料之掺杂组合，该等上述材料之任何分层堆叠或结构组合。
实施例61.如实施例31至60中任一项之集成封装，其中该致动器载物台悬置于远离该膜部分之该第一表面预定距离处，且在操作中，该致动器载物台相对于该膜部分之该第一表面而移动。
实施例62.如实施例31至61中任一项之集成封装，其中该MEMS空腔经组态以在该MEMS空腔内含有流体。
实施例63.如实施例31至62中任一项之集成封装，其中安置于该MEMS空腔内之该流体可与该流体介质混溶。
实施例64.如实施例31至63中任一项之集成封装，其中安置于该MEMS空腔内之该流体与该流体介质不可混溶。
实施例65.如实施例31至64中任一项之集成封装，其中该尖锐构件安置于该致动器载物台之第一表面上，且该MEMS空腔包含安置于面向该致动器载物台之第二表面之MEMS空腔表面上的一或多个拉离电极。
实施例66.如实施例31至65中任一项之集成封装，其中该流体部分包含流体入口及流体出口，且该流体介质以预定流动速率自该流体入口流动至该流体出口。
实施例67.如实施例31至66中任一项之集成封装，其中该流体部分包含复数个流体入口及复数个流体出口。
实施例68.如实施例31至67中任一项之集成封装，其中该集成装置电耦接至电源。
实施例69.如实施例31至68中任一项之集成封装，其中该尖锐构件包含硅，或涂布有经组态以用于使多核苷酸与该尖锐构件共轭之一或多种材料。
实施例70.如实施例31至69中任一项之集成封装，其中该尖锐构件之至少一部分涂布有复数个金原子，且其中涂布有金原子之该尖锐构件能够附接至一或多个生物分子。
实施例71.如实施例31至70中任一项之集成封装，其中该尖锐构件包含朗缪尔-布劳杰特膜、功能性玻璃、锗、PTFE、聚苯乙烯、砷化镓、银、膜、耐纶、PVP、氧化硅、金属氧化物或陶瓷中之至少一者。
实施例72.如实施例31至71中任一项之集成封装，其中该尖锐构件包含包括以下中之至少一者的一或多个键类型：共价键、离子键、静电键、氢键或凡得瓦尔键，或经由共价键、硫醇(-SH)改质剂、抗生物素蛋白/生物素偶合化学物质或来自聚乙二醇(PEG)或聚乙烯亚胺(PEI)中之一者的介导连接分子与多核苷酸共轭。
实施例73.如实施例31至72中任一项之集成封装，其中该尖锐构件能够携载来自以下之清单的一或多个有效载荷：基于核苷酸之分子、DNA、RNA、病毒DNA、环状核苷酸序列、线性核苷酸序列、单股核苷酸、环状DNA、质体、线性DNA、杂合DNA-RNA分子、蛋白质、肽、代谢物、病毒、蛋白壳纳米粒子、膜不透性药物、外生胞器、分子探针、纳米尺度装置、纳米尺度传感器、纳米尺度探针、纳米尺度电浆光学开关、纳米碳管、量子点、纳米粒子、抑制性抗体、包括Oct4或Sox2中之至少一者的刺激转录因子、沉默DNA、siRNA、HDAC抑制剂、DNA甲基转移酶抑制剂、增加或减少基因表现之一或多种分子、蛋白质、抗体、酶、一或多个小分子药物。
实施例74.如实施例31至73中任一项之集成封装，其中该LOC包含复数个集成装置，其中每一集成装置具有尖锐构件，且其中每一尖锐构件具有与另一集成装置之另一尖锐构件相同的有效载荷、不同的有效载荷或不同的有效载荷组合。
实施例75.如实施例31至74中任一项之集成封装，其中该尖锐构件能够携载能够自包含能够与表现Cas蛋白、TALEN或锌指核酸酶之Cas蛋白或质体复合的crRNA或tracrRNA之gRNA清单稳定地整合至细胞之基因体中的遗传物质。
实施例76.一种用于操作集成封装之方法，其包含：提供电源；提供包含至少一个集成装置之集成封装，该集成封装包含：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧上之第一表面，该第一侧与该第二侧相对；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于经组态为电极之致动器载物台上之尖锐构件及实质上平行于该致动器载物台安置于该膜部分之该第一表面上的拉向电极；及流体部分，其安置于该膜部分的该第二侧上；经由该电源，在该致动器载物台及该拉向电极之间供应电压；基于该所供应电压在该致动器载物台与该拉向电极之间产生静电场；及归因于该致动器载物台与该拉向电极之间的该所产生静电场，致动该尖锐构件移动跨越该膜开口且进入该流体空腔之至少一部分中。
实施例77.如实施例76之方法，其中该流体部分包含在该流体部分中形成流体空腔之流体盖，该流体盖在其上具有表面、至少一个流体入口及至少一个流体出口。
实施例78.如实施例76或77中任一项之方法，其进一步包含：在于该致动器载物台及该拉向电极之间供应该电压之前，使包含复数个粒子之流体介质以预定流动速率经由该至少一个流体入口流动。
实施例79.如实施例76至78中任一项之方法，其中该膜部分之该第二侧包含安置于该膜部分之第二表面上且邻近于该膜开口之一或多个捕获位点电极。
实施例80.如实施例76至79中任一项之方法，其中该一或多个捕获位点电极经电连接以形成圆形捕获位点电极。
实施例81.如实施例76至80中任一项之方法，其中该一或多个捕获位点电极中之两个或更多个捕获位点电极部分用作相位传感器数组。
实施例82.如实施例76至81中任一项之方法，其中该一或多个捕获位点电极为跨越该膜开口安置之一对双极性电极。
实施例83.如实施例76至82中任一项之方法，其中该流体盖包含安置于该膜开口对面之流体盖之表面上的一或多个反电极。
实施例84.如实施例76至83中任一项之方法，其进一步包含：在于该致动器载物台及该拉向电极之间供应该电压之前，经由该电源，在该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极之间供应AC电压。
实施例85.如实施例76至84中任一项之方法，其进一步包含：接近该膜开口产生具有局部最大值之电场；调谐该AC电压之操作频率以在复数个粒子之一部分上产生正介电泳力；及捕获该流体介质中之该复数个粒子中之一或多者。
实施例86.如实施例76至85中任一项之方法，其中该AC电压之该操作频率之该调谐包含判定由该所施加AC电压所诱导之介电泳(DEP)力相对于施加于流动的流体介质之一或多个粒子上之流体动力的竞争作用。
实施例87.如实施例76至86中任一项之方法，其中经由该DEP力捕获该复数个粒子中之一或多者包含供应足够的DEP力，以藉由克服该流体介质中流动之该一或多个粒子上的该流体动力来捕获接近于该膜开口之该一或多个粒子。
实施例88.如实施例76至87中任一项之方法，其进一步包含：调整该AC电压，使得该DEP力经调谐以在单一集成装置处捕获单一粒子。
实施例89.如实施例76至88中任一项之方法，其进一步包含：由该尖锐构件询问该单一粒子。
实施例90.如实施例76至89中任一项之方法，其中该尖锐构件之尖端经组态以将有效载荷递送至该单一粒子。
实施例91.如实施例76至90中任一项之方法，其中该一或多个拉向电极包含电极材料薄片或邻近于该膜开口及/或至少部分包围该膜开口而安置的该一或多个拉向电极。
实施例92.如实施例76至91中任一项之方法，其中该邻近于该膜开口包含部分地围绕该膜开口而安置该一或多个拉向电极。
实施例93.如实施例76至92中任一项之方法，其中至少部分地包围该膜开口包含在至少一个维度上包围该膜开口。
实施例94.如实施例76至93中任一项之方法，其中至少部分地包围该膜开口包含在至少一个维度上实质上围封该膜开口。
实施例95.如实施例76至94中任一项之方法，其中该一或多个拉向电极经电连接以形成圆形拉向电极。
实施例96.如实施例76至95中任一项之方法，其中该膜部分之该第二侧包含部分或完全地嵌入于该膜部分之该第二侧中且邻近于该膜开口的一或多个捕获位点电极之至少一部分。
实施例97.如实施例76至96中任一项之方法，其中该一或多个捕获位点电极包含圆形捕获位点电极几何形状或环形捕获位点电极几何形状。
实施例98.如实施例76至97中任一项之方法，其中该一或多个捕获位点电极为跨越该膜开口安置之一对双极性电极。
实施例99.如实施例76至98中任一项之方法，其中该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极经组态为一或多个电极对。
实施例100.如实施例76至99中任一项之方法，其中该一或多个电极对经组态以捕获该流体介质中之一或多个粒子。
实施例101.如实施例76至100中任一项之方法，其中该一或多个粒子是使用介电泳力来捕获。
实施例102.如实施例76至101中任一项之方法，其中垂直于该膜开口施加该介电泳力。
实施例103.如实施例76至102中任一项之方法，其中该致动器载物台悬置于该MEMS部分之MEMS空腔内且由附接至该MEMS空腔之壁的两个或更多个致动器臂支撑，其中该两个或更多个致动器臂包含至少蛇形图案或导电材料，包含以下中之至少一者：单晶硅，多晶硅，纳米晶硅，非晶硅，氢化非晶硅，金属，金属合金，共晶，陶瓷，复合物，聚合物，掺杂硅，硅之同素异形体，无机玻璃状材料或混合物，无机多晶材料或混合物，无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之陶瓷材料，上述材料之掺杂组合，该等上述材料之任何分层堆叠或结构组合。
实施例104.如实施例76至103中任一项之方法，其中该致动器载物台悬置于远离该膜部分之该第一表面预定距离处，且在操作中，该致动器载物台相对于该膜部分之该第一表面而移动。
实施例105.如实施例76至104中任一项之方法，其中该MEMS空腔经组态以在该MEMS空腔内含有流体。
实施例106.如实施例76至105中任一项之方法，其中安置于该MEMS空腔内之该流体可与该流体介质混溶。
实施例107.如实施例76至106中任一项之方法，其中安置于该MEMS空腔内之该流体与该流体介质不可混溶。
实施例108.如实施例76至107中任一项之方法，其中流体介质以预定流动速率自该至少一个流体入口流动至该至少一个流体出口。
实施例109.如实施例76至108中任一项之方法，其中该尖锐构件包含硅，或涂布有经组态以用于使多核苷酸与该尖锐构件共轭之一或多种材料。
实施例110.如实施例76至109中任一项之方法，其中该尖锐构件之至少一部分涂布有复数个金原子，且其中涂布有金原子之该尖锐构件能够附接至一或多个生物分子。
实施例111.如实施例76至110中任一项之方法，其中该尖锐构件包含朗缪尔-布劳杰特膜、功能性玻璃、锗、PTFE、聚苯乙烯、砷化镓、银、膜、耐纶、PVP、氧化硅、金属氧化物或陶瓷中之至少一者。
实施例112.如实施例76至111中任一项之方法，其中该尖锐构件包含包括以下中之至少一者的一或多个键类型：共价键、离子键、静电键、氢键或凡得瓦尔键，或经由共价键、硫醇(-SH)改质剂、抗生物素蛋白/生物素偶合化学物质或来自聚乙二醇(PEG)或聚乙烯亚胺(PEI)中之一者的介导连接分子与多核苷酸共轭。
实施例113.如实施例76至112中任一项之方法，其中该尖锐构件能够携载来自以下之清单的一或多个有效载荷：基于核苷酸之分子、DNA、RNA、病毒DNA、环状核苷酸序列、线性核苷酸序列、单股核苷酸、环状DNA、质体、线性DNA、杂合DNA-RNA分子、蛋白质、肽、代谢物、病毒、蛋白壳纳米粒子、膜不透性药物、外生胞器、分子探针、纳米尺度装置、纳米尺度传感器、纳米尺度探针、纳米尺度电浆光学开关、纳米碳管、量子点、纳米粒子、抑制性抗体、包括Oct4或Sox2中之至少一者的刺激转录因子、沉默DNA、siRNA、HDAC抑制剂、DNA甲基转移酶抑制剂、增加或减少基因表现之一或多种分子、蛋白质、抗体、酶、一或多个小分子药物。
实施例114.如实施例76至113中任一项之方法，其中该集成封装包含复数个集成装置，其中每一集成装置具有尖锐构件，且其中每一尖锐构件具有与另一集成装置之另一尖锐构件相同的有效载荷、不同的有效载荷或不同的有效载荷组合。
实施例115.如实施例76至114中任一项之方法，其中该尖锐构件能够携载能够自包含能够与表现Cas蛋白、TALEN或锌指核酸酶之Cas蛋白或质体复合的crRNA或tracrRNA之gRNA清单稳定地整合至细胞之基因体中的遗传物质。
实施例116.一种操作集成装置之方法，其包含：提供电源；提供该集成装置，该集成装置包含：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，其中该膜部分之该第二侧包含安置于其上之一或多个捕获位点电极；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分包含在该流体部分中形成流体空腔之流体盖，该流体盖在其上具有表面、至少一个流体入口、至少一个流体出口及安置于该膜开口对面之该流体盖之该表面上的一或多个反电极；经由该电源，在该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极之间供应AC电压；及接近该膜开口产生具有局部最大值之电场。
实施例117.如实施例116之方法，其中该膜部分之该第二侧包含部分或完全地嵌入于该膜部分之该第二侧中且邻近于该膜开口的该一或多个捕获位点电极之至少一部分。
实施例118.如实施例116或117中任一项之方法，其中该一或多个捕获位点电极邻近于该膜开口而安置且包含圆形捕获位点电极几何形状或环形捕获位点电极几何形状。
实施例119.如实施例116至118中任一项之方法，其中该一或多个捕获位点电极为跨越该膜开口安置之一对双极性电极。
实施例120.如实施例116至119中任一项之方法，其中该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极经组态为一或多个电极对。
实施例121.如实施例116至120中任一项之方法，其中该MEMS部分包含安置于MEMS空腔内之致动器载物台上的尖锐构件。
实施例122.如实施例116至121中任一项之方法，其中该膜部分之该第一侧包含安置于该膜部分之该第一表面上且邻近于该膜开口及/或至少部分地包围该膜开口之一或多个拉向电极。
实施例123.如实施例116至122中任一项之方法，其中该一或多个拉向电极包含电极材料薄片，或部分地围绕该膜开口安置该一或多个拉向电极。
实施例124.如实施例116至123中任一项之方法，其中至少部分地包围该膜开口包含在至少一个维度上包围该膜开口。
实施例125.如实施例116至124中任一项之方法，其中至少部分地包围该膜开口包含在至少一个维度上实质上围封该膜开口。
实施例126.如实施例116至125中任一项之方法，其中该一或多个拉向电极经电连接以形成圆形拉向电极。
实施例127.如实施例116至126中任一项之方法，其中该致动器载物台经组态为电极且实质上平行于该一或多个拉向电极。
实施例128.如实施例116至127中任一项之方法，其进一步包含：在于该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极之间供应该AC电压之前，使包含复数个粒子之流体介质以预定流动速率经由该至少一个流体入口流动。
实施例129.如实施例116至128中任一项之方法，其进一步包含：调谐该AC电压之操作频率以在复数个粒子之一部分上产生正介电泳力；及捕获该流体介质中之该复数个粒子中之一或多者。
实施例130.如实施例116至129中任一项之方法，其中该AC电压之该操作频率之该调谐包含判定由该所施加AC电压所诱导之介电泳(DEP)力相对于施加于流动的流体介质之一或多个粒子上之流体动力的竞争作用。
实施例131.如实施例116至130中任一项之方法，其中经由该DEP力捕获该复数个粒子中之一或多者包含供应足够的DEP力，以藉由克服该流体介质中流动之该一或多个粒子上的该流体动力来捕获接近于该膜开口之该一或多个粒子。
实施例132.如实施例116至131中任一项之方法，其进一步包含：调整该AC电压，使得该DEP力经调谐以在单一捕获位点处捕获单一粒子。
实施例133.如实施例116至132中任一项之方法，其进一步包含：由该尖锐构件询问该单一粒子。
实施例134.如实施例116至133中任一项之方法，其中该尖锐构件之尖端经组态以将一或多个有效载荷递送至该单一粒子。
实施例135.如实施例116至134中任一项之方法，其进一步包含：经由该电源，在该致动器载物台及该一或多个拉向电极之间供应电压；基于该所供应电压在该致动器载物台与该一或多个拉向电极之间产生静电场；及基于该致动器载物台与该一或多个拉向电极之间的该所产生静电场，使得该尖锐构件移动跨越该膜开口且进入该流体空腔之至少一部分中。
实施例136.如实施例116至135中任一项之方法，其中当经致动时，该一或多个所捕获粒子由该尖锐构件询问。
实施例137.如实施例116至136中任一项之方法，其中该尖锐构件之尖端经组态以将一或多个有效载荷递送至一或多个所捕获粒子。
实施例138.如实施例116至137中任一项之方法，其中该膜部分之该第二侧包含部分或完全地嵌入于该膜部分之该第二侧中且邻近于该膜开口的一或多个捕获位点电极之至少一部分。
实施例139.如实施例116至138中任一项之方法，其中该一或多个捕获位点电极包含圆形捕获位点电极几何形状或环形捕获位点电极几何形状。
实施例140.如实施例116至139中任一项之方法，其中该一或多个捕获位点电极为跨越该膜开口安置之一对双极性电极。
实施例141.如实施例116至140中任一项之方法，其中该致动器载物台悬置于该MEMS部分之该MEMS空腔内且由附接至该MEMS空腔之壁的两个或更多个致动器臂支撑，其中该两个或更多个致动器臂包含至少蛇形图案或导电材料，包含以下中之至少一者：单晶硅，多晶硅，纳米晶硅，非晶硅，氢化非晶硅，金属，金属合金，共晶，陶瓷，复合物，聚合物，掺杂硅，硅之同素异形体，无机玻璃状材料或混合物，无机多晶材料或混合物，无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之陶瓷材料，上述材料之掺杂组合，该等上述材料之任何分层堆叠或结构组合。
实施例142.如实施例116至141中任一项之方法，其中该致动器载物台悬置于远离该膜部分之该第一表面预定距离处，且在操作中，该致动器载物台相对于该膜部分之该第一表面而移动。
实施例143.如实施例116至142中任一项之方法，其中该MEMS空腔经组态以在该MEMS空腔内含有流体。
实施例144.如实施例116至143中任一项之方法，其中安置于该MEMS空腔内之该流体可与该流体介质混溶。
实施例145.如实施例116至144中任一项之方法，其中安置于该MEMS空腔内之该流体与该流体介质不可混溶。
实施例146.如实施例116至145中任一项之方法，其中该尖锐构件包含硅。
实施例147.如实施例116至146中任一项之方法，其中该尖锐构件涂布有经组态以用于使多核苷酸与该尖锐构件共轭之一或多种材料。
实施例148.如实施例116至147中任一项之方法，其中该尖锐构件之至少一部分涂布有复数个金原子，且其中涂布有金原子之该尖锐构件能够附接至一或多个生物分子。
实施例149.如实施例116至148中任一项之方法，其中该尖锐构件包含朗缪尔-布劳杰特膜、功能性玻璃、锗、PTFE、聚苯乙烯、砷化镓、银、膜、耐纶、PVP、氧化硅、金属氧化物或陶瓷中之至少一者。
实施例150.如实施例116至149中任一项之方法，其中该尖锐构件包含包括以下中之至少一者的一或多个键类型：共价键、离子键、静电键、氢键或凡得瓦尔键，或经由共价键、硫醇(-SH)改质剂、抗生物素蛋白/生物素偶合化学物质或来自聚乙二醇(PEG)或聚乙烯亚胺(PEI)中之一者的介导连接分子与多核苷酸共轭。
实施例151.如实施例116至150中任一项之方法，其中该尖锐构件能够携载来自以下之清单的一或多个有效载荷：基于核苷酸之分子、DNA、RNA、病毒DNA、环状核苷酸序列、线性核苷酸序列、单股核苷酸、环状DNA、质体、线性DNA、杂合DNA-RNA分子、蛋白质、肽、代谢物、病毒、蛋白壳纳米粒子、膜不透性药物、外生胞器、分子探针、纳米尺度装置、纳米尺度传感器、纳米尺度探针、纳米尺度电浆光学开关、纳米碳管、量子点、纳米粒子、抑制性抗体、包括Oct4或Sox2中之至少一者的刺激转录因子、沉默DNA、siRNA、HDAC抑制剂、DNA甲基转移酶抑制剂、增加或减少基因表现之一或多种分子、蛋白质、抗体、酶、一或多个小分子药物。
实施例152.如实施例116至151中任一项之方法，其中该尖锐构件能够携载能够自包含能够与表现Cas蛋白、TALEN或锌指核酸酶之Cas蛋白或质体复合的crRNA或tracrRNA之gRNA清单稳定地整合至细胞之基因体中的遗传物质。
实施例153.一种集成装置，其包含膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，该第一侧与该第二侧相对；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于MEMS空腔内之致动器载物台上的尖锐构件，该尖锐构件具有实质上垂直于该致动器载物台而附接之远程(或基底)部分；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分具有用于使流体介质在该流体部分内流动之流体空腔，其中该膜开口提供该MEMS部分与该流体部分之间的通路且与该尖锐构件之近端部分实质上对准，且在操作中，该尖锐构件之该近端部分移动跨越该膜开口且进入该流体空腔之至少一部分中。
实施例154.如实施例153之集成装置，其中该膜部分之该第一侧包含安置于该膜部分之第一表面上且邻近于该膜开口及/或至少部分包围该膜开口的一或多个拉向电极。
实施例155.如实施例153或154之集成装置，其中该膜部分之该第二侧包含部分或完全地嵌入于该膜部分之该第二侧中且邻近于该膜开口的一或多个捕获位点电极之至少一部分。
实施例156.如实施例153至155中任一项之集成装置，其中该膜部分之该第二侧包含安置于该膜部分之第二表面上且邻近于该膜开口之一或多个捕获位点电极。
实施例157.如实施例156之集成装置，其中该流体部分包含安置于该膜开口对面之流体空腔表面上之一或多个反电极，且在操作中，该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极经组态为一或多个电极对。
实施例158.如实施例156或157之集成装置，其中该一或多个电极对经组态以捕获该流体介质中之一或多个粒子。
实施例159.如实施例158之集成装置，其中该一或多个粒子是使用介电泳力来捕获。
实施例160.如实施例153至159中任一项之集成装置，其中该致动器载物台悬置于该MEMS空腔内且由附接至该MEMS空腔之壁的两个或更多个致动器臂支撑，其中该两个或更多个致动器臂包含至少蛇形图案或导电材料，包含以下中之至少一者：单晶硅，多晶硅，纳米晶硅，非晶硅，氢化非晶硅，金属，金属合金，共晶，陶瓷，复合物，聚合物，掺杂硅，硅之同素异形体，无机玻璃状材料或混合物，无机多晶材料或混合物，无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之陶瓷材料，上述材料之掺杂组合，该等上述材料之任何分层堆叠或结构组合。
实施例161.如实施例153至160中任一项之集成装置，其中该尖锐构件安置于该致动器载物台之第一表面上，且该MEMS空腔包含安置于面向该致动器载物台之第二表面之MEMS空腔表面上的一或多个拉离电极。
实施例162.如实施例153至161中任一项之集成装置，其中该流体部分包含流体入口及流体出口，且该流体介质以预定流动速率自该流体入口流动至该流体出口。
实施例163.如实施例153至162中任一项之集成装置，其中该尖锐构件能够携载来自以下之清单的一或多个有效载荷：基于核苷酸之分子、DNA、RNA、病毒DNA、环状核苷酸序列、线性核苷酸序列、单股核苷酸、环状DNA、质体、线性DNA、杂合DNA-RNA分子、蛋白质、肽、代谢物、病毒、蛋白壳纳米粒子、膜不透性药物、外生胞器、分子探针、纳米尺度装置、纳米尺度传感器、纳米尺度探针、纳米尺度电浆光学开关、纳米碳管、量子点、纳米粒子、抑制性抗体、包括Oct4或Sox2中之至少一者的刺激转录因子、沉默DNA、siRNA、HDAC抑制剂、DNA甲基转移酶抑制剂、增加或减少基因表现之一或多种分子、蛋白质、抗体、酶、一或多个小分子药物。
实施例164.一种集成封装，其包含：基板；及芯片上实验室(LOC)，其安置于该基板上，该LOC包含至少一个集成装置，该至少一个集成装置包含：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，该第一侧与该第二侧相对；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于MEMS空腔内之致动器载物台上的尖锐构件；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分具有用于使流体介质在该流体部分内流动之流体空腔；及流体盖，其形成该LOC之该流体部分之表面，该流体盖具有流体入口及流体出口。
实施例165.一种操作集成装置之方法，其包含：提供电源；提供该集成装置，该集成装置包含：膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，其中该膜部分之该第二侧包含安置于其上之一或多个捕获位点电极；MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上；及流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分包含在该流体部分中形成流体空腔之流体盖，该流体盖在其上具有表面、至少一个流体入口、至少一个流体出口及安置于该膜开口对面之该流体盖之该表面上的一或多个反电极；经由该电源，在该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极之间供应AC电压；及接近该膜开口产生具有局部最大值之电场。
实施例166.如实施例165之方法，其进一步包含：调谐该AC电压之操作频率以在复数个粒子之一部分上产生正介电泳力；及捕获该流体介质中之该复数个粒子中之一或多者。
实施例167.如实施例166之方法，其进一步包含：经由该电源，在该致动器载物台及该一或多个拉向电极之间供应电压；基于该所供应电压在该致动器载物台与该一或多个拉向电极之间产生静电场；及基于该致动器载物台与该一或多个拉向电极之间的该所产生静电场，使得该尖锐构件移动跨越该膜开口且进入该流体空腔之至少一部分中。
尽管本说明书包含诸多特定实施细节，但此不应被认作任何本发明范畴或可能主张之内容之限制，而应认作特定针对于特定发明之特定实施之特征的描述。在单独实施之内容背景下描述于本说明书中的某些特征亦可在单个实施中组合地实施。相反，在单个实施之上内容背景下所描述的各种特征亦可分开地或以任何合适的子组合在多个实施中实施。此外，尽管上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初按此来主张，但来自所主张组合之一或多个特征在一些状况下可自该组合删除，且所主张之组合可针对子组合或子组合之变化。
类似地，尽管在图式中以特定次序来描绘操作，但不应将此理解为需要以所展示之特定次序或以顺序次序执行此等操作，或执行所有所说明之操作以达成所要结果。在某些环境中，多任务及并行处理可为有利的。此外，不应将上文所描述之实施中之各种系统组件的分离理解为在所有实施中皆要求此分离，且应理解，所描述之程序组件及系统可大体一同整合于单一软件产品或封装至多个软件产品中。
对“或”之参考可理解为包括性，使得使用“或”描述之任何术语可指示单个、多于一个及全部所描述术语中之任一者。标签“第一”、“第二”、“第三”等未必意图指示定序，且通常仅用以区分相同或类似项目或组件。
熟习此项技术者可易于显而易见对本发明中所描述之实施的各种修改，且在不脱离本发明之精神或范畴的情况下，本文所定义之一般原理可应用于其他实施。因此，申请专利范围并不意欲限于本文中所展示之实施，而应符合与本文所揭示之本发明、原理及创新特征相一致的最广泛范畴。
Claims (15)
1.一种集成装置，其包含：
膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，该第一侧与该第二侧相对；
MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于MEMS空腔内之致动器载物台上的尖锐构件，该尖锐构件具有实质上垂直于该致动器载物台而附接之远程(或基底)部分；及
流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分具有用于使流体介质在该流体部分内流动之流体空腔，
其中该膜开口提供该MEMS部分与该流体部分之间的通路且与该尖锐构件之近端部分实质上对准，且
在操作中，该尖锐构件之该近端部分移动跨越该膜开口且进入该流体空腔之至少一部分中。
2.根据权利要求1所述的集成装置，其中该膜部分之该第一侧包含安置于该膜部分之第一表面上且邻近于该膜开口及/或至少部分包围该膜开口的一或多个拉向电极。
3.根据权利要求1或2所述的集成装置，其中该膜部分之该第二侧包含部分或完全地嵌入于该膜部分之该第二侧中且邻近于该膜开口的一或多个捕获位点电极之至少一部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的集成装置，其中该膜部分之该第二侧包含安置于该膜部分之第二表面上且邻近于该膜开口的一或多个捕获位点电极。
5.根据权利要求4所述的集成装置，其中该流体部分包含安置于该膜开口对面之流体空腔表面上之一或多个反电极，且在操作中，该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极经组态为一或多个电极对。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的集成装置，其中该一或多个电极对经组态以捕获该流体介质中之一或多个粒子。
7.根据权利要求6所述的集成装置，其中该一或多个粒子是使用介电泳力来捕获。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的集成装置，其中该致动器载物台悬置于该MEMS空腔内且由附接至该MEMS空腔之壁的两个或更多个致动器臂支撑，其中该两个或更多个致动器臂包含至少蛇形图案或导电材料，包含以下中之至少一者：单晶硅，多晶硅，纳米晶硅，非晶硅，氢化非晶硅，金属，金属合金，共晶，陶瓷，复合物，聚合物，掺杂硅，硅之同素异形体，无机玻璃状材料或混合物，无机多晶材料或混合物，无机单晶材料或混合物，包含金属氧化物、类金属氧化物、金属或类金属氮化物、具有氮或其他非类金属或金属元素之金属或类金属氧化物之陶瓷材料，上述材料之掺杂组合，该等上述材料之任何分层堆叠或结构组合。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的集成装置，其中该尖锐构件安置于该致动器载物台之第一表面上，且该MEMS空腔包含安置于面向该致动器载物台之第二表面之MEMS空腔表面上的一或多个拉离电极。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的集成装置，其中该流体部分包含流体入口及流体出口，且该流体介质以预定流动速率自该流体入口流动至该流体出口。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的集成装置，其中该尖锐构件能够携载来自以下之清单的一或多个有效载荷：基于核苷酸之分子、DNA、RNA、病毒DNA、环状核苷酸序列、线性核苷酸序列、单股核苷酸、环状DNA、质体、线性DNA、杂合DNA-RNA分子、蛋白质、肽、代谢物、病毒、蛋白壳纳米粒子、膜不透性药物、外生胞器、分子探针、纳米尺度装置、纳米尺度传感器、纳米尺度探针、纳米尺度电浆光学开关、纳米碳管、量子点、纳米粒子、抑制性抗体、包括Oct4或Sox2中之至少一者的刺激转录因子、沉默DNA、siRNA、HDAC抑制剂、DNA甲基转移酶抑制剂、增加或减少基因表现之一或多种分子、蛋白质、抗体、酶、一或多个小分子药物。
12.一种集成封装，其包含：
基板；及
芯片上实验室(LOC)，其安置于该基板上，该LOC包含至少一个集成装置，该至少一个集成装置包含：
膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，该第一侧与该第二侧相对，MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，该MEMS部分具有安置于MEMS空腔内之致动器载物台上之尖锐构件，及
流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分具有用于使
流体介质在该流体部分内流动之流体空腔；及
流体盖，其形成该LOC之该流体部分之表面，该流体盖具有流体入口及流体出口。
13.一种操作集成装置的方法，其包含：
提供电源；
提供该集成装置，该集成装置包含：
膜部分，其具有膜开口，该膜部分具有第一侧及第二侧，其中该膜部分之该第二侧包含安置于其上之一或多个捕获位点电极，
MEMS部分，其安置于该膜部分之该第一侧上，及
流体部分，其安置于该膜部分之该第二侧上，该流体部分包含在该流体部分中形成流体空腔之流体盖，该流体盖在其上具有表面、至少一个流体入口、至少一个流体出口及安置于该膜开口对面之该流体盖之该表面上的一或多个反电极；
经由该电源，在该一或多个反电极及该一或多个捕获位点电极之间供应AC电压；及
接近该膜开口产生具有局部最大值之电场。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包含：
调谐该AC电压之操作频率以在复数个粒子之一部分上产生正介电泳力；及
捕获该流体介质中之该复数个粒子中之一或多者。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含：
经由该电源，在该致动器载物台及该一或多个拉向电极之间供应电压；
基于该所供应电压在该致动器载物台与该一或多个拉向电极之间产生静电场；及
基于该致动器载物台与该一或多个拉向电极之间的该所产生静电场，使得该尖锐构件移动跨越该膜开口且进入该流体空腔之至少一部分中。
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