SE534488C2

SE534488C2 - Ett system för elektrokinetisk flödesteknik

Info

Publication number: SE534488C2
Application number: SE1050168A
Authority: SE
Inventors: Nathaniel D Robinson; Per Erlandsson
Original assignee: Lunavation Ab
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-09-06
Also published as: EP2539702B1; EP2539702A1; JP2013520298A; EP2539702A4; WO2011102801A1; US20120312384A1; SE1050168A1; US9168527B2

Description

20 25 30 534 488 2 Problemet med dagens elektrokinetiska pumpar härrör fràn metallelektroderna som används för att lägga på och upprätthålla ett elektriskt fält i elektrolyten. Upprätthållande av ett elektriskt fält i en elektrolyt kräver att elektrokemi utförs i eller på elektrolyten vid pumpelektroderna, för att effektivt omvandla strömmen från elektronisk till bärare av jonladdning eller tvärtom. Dessa elektrokemiska processer förbrukar ofta elektrolyten, t ex själva vattnet, och producerar elektrokemiska biprodukter så som H*, OH] H2O2, Hz-gas och Oz-gas i fall då elektrolyten är vatten, vars biprodukter kan vara förödande för känsliga biologiska eller kemiska provmaterial som transporteras eller separeras. I det speciﬁka fallet med mikrofluida anordningar, kan produktionen av H2- eller Oz-gas vid en pumpelektrod bilda en bubbla som till slut förhindrar vätska från att nå pumpelektroden och gör den mikroﬂuida anordningen obrukbar. Vidare, bildandet av H', OH' kan ändra pH I elektrolyten vid pumpelektrodema, vilket kan påverka provmaterialet som skall studeras negativt. Vidare. kan den elektrokemiska reaktionen orsaka förbrukning av, eller på annat sätt störa omgivningen för reagenser eller analysvätskor som används.

Befintliga LOC-anordningar erbjuder tre alternativ för att lösa ovannämnda problem.

En första föreslagen lösning använder en extem pump. Den externa pumpen är ofta avsevärt större än själva LOC, och omintetgör därmed en sluten anordning.

I en andra föreslagen anordning används en intem mekanisk pump, såsom en elektromekanisk, trycklufts- eller hydraulisk pump. Sådana interna, mekaniska pumpar är ofta väldigt dyra att tillverka.

Enligt en tredje föreslagen lösning används en intern elektroosmotisk pump. En fördel med den interna elektroosmotiska pumpen är att den inte har nägra rörliga delar, och är därför enkel att tillverka.

Som tidigare beskrivits, bildar elektroosmotiska pumpar olyckligtvis ofta oönskade biprodukter i elektrolyten vid pumpelektrodema vilket förhindrar deras tillämpning i en LOC-anordning eller påverkar negativt provet som skall testas. Sidoreaktionema som bildar dessa oönskade biprodukter kan överbringas genom att tillsätta en kemisk buffert, t ex en buffert för att bibehålla pH vid en önskad nivå, till lösningarna som skall pumpas, till ett prov som skall testas, separeras eller till en bärarelektrolyt. Dessa kemikalier kan emellertid ibland störa de material som studeras eller transporteras, och är därför oönskade. Vidare, medför användningen av en buffert en ytterligare kostnad för tillverkning och drift av anordningen. 10 15 20 25 30 534 488 3 Altemativt, kan behållare med mycket stor volym som omsluter metallelektroden minimera inverkan av biprodukterna genom utspädning. Detta alternativ är emellertid oönskat i mikroﬂuida LOC-anordningar på grund av storleken på behållama med stora volymer och på grund av storlekskravet på LOC-anordningar. l ett annat alternativ, används en metall som kan oxideras och lösas upp i lösning (såsom Ag, etc.) i en eller båda elektroderna. Metallen oxideras vid den positiva elektroden och frisätts i lösning som en katjon, som transporteras med vätskan i pumpen till den negativa elektroden, där den reduceras igen. Utmaningen med denna typ av system är känsligheten hos biologiska prover och proteiner för Ag-katjonen. Till exempel är en Ag- katjon ofta toxisk för bakterier och levande celler.

Den amerikanska ansökan US 11/168,779, publicerad som US 2007/0009366 A1, av Myers et al., beskriver en elektroosmotisk pump, vari problemet med bildandet av gasbubblor har övervunnits genom att tillhandahålla ett fodral runt åtminstone en av elektroderna. Fodralet är anpassat att släppa igenom joner, att reducera genomsläppligheten för gasbubblor som bildats vid elektroden och samla in de bildade gasbubbloma inuti fodralet. Vidare, när gastrycket byggs upp inuti fodralet, skickas gasbubblorna bort från den elektroosmotiska pumpen.

Det amerikanska patentet US 6,287,440 B1, till Sandia Corporation, visar en metod och en apparat för att eliminera elektrokinetiska pumpolyckor orsakade av gasbubblor som bildats genom elektrokemisk nedbrytning av en elektrolyt och därmed blockerat strömflödet genom den elektrokinetiska pumpen. I metoden och anordningen som visas i US 6,287,44O B1, är elektroderna placerade på avstånd från den tryckutsatta regionen l pumpen, så att gasen som bildas vid elektroderna kan undkomma till en större buffertbehàllare och inte till den högtryckutsatta regionen i pumpen där gasbubblor kan avbryta strömningsﬂödet.

Den amerikanska ansökan US 11/102,063, publicerad som US 2005/0189225 A1, av Liu et al., beskriver ett mikroﬂuidsystem omfattande ett medel för elektroosmotiskt ﬂödespumpning som har en bubbelfri elektrod för att förhindra elektrolys och bubbelbildning. Den bubbelfria elektroden omfattar en slang laddad med en fixerad polymer och tillhandahåller ett medel för att applicera spänning över pumpkanalerna under det att den förhindrar passage av vätska genom sig, och ett medel för att undvika elektrolys och bubbelbildning i eller nära mikroﬂuidkanalerna.

Nackdelar med dessa typer av elektrokinetiska pumpar är att de är svåra att inkludera i förrninskade anordningar eftersom de ofta kräver ett större fotspår. Vidare, komplicerar de 10 15 20 25 30 534 488 4 komplexa geometrierna som krävs och användningen av flera olika material tillverkningen.

Ytterligare nackdelar är bubblor som bildas vid pumpelektroderna, liksom förändringar i pH orsakade av hydrolys.

Föreliggande uppﬁnning syftar till att övervinna de nackdelar hos system för elektrokinetisk ﬂödesteknik enligt känd teknik och tillhandahålla ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik lämpat för ett system med mikrofluidik för ett labb-på-ett-chip (LOC).

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning övervinner nackdelarna i systemen enligt känd teknik genom att använda ett elektrokemiskt aktivt, konduktivt material som elektrodmaterial. Därmed. tillhandahålls ett system för elektrokinetisk flödesteknik, t ex ett elektrokemiskt pumpande system så som ett elektroosmotiskt pumpningssystem. eller t ex ett elektrokinetiskt separationssystem såsom ett elektroforessystem, som nästan eliminerar oxidationen eller reduktionen av elektrolyten, t ex vatten, och därmed även eliminerar produktionen av biproduktema, och gör ett sådant system för elektrokinetisk ﬂödesteknik idealiskt lämpat för LOC-tillämpningar. Tillämpningar av elektrokinetiska system i laboratorieskala eller industriskala kan också dra nytta av föreliggande uppfinning.

Genom att utföra elektrokemi, tex oxidering eller reduktion, på det stationära elektrodmaterialet i sig självt, istället för i elektrolyten, kan de oönskade elektrokemiska biproduktema som beskrivs ovan minimeras eller elimineras.

Vissa fördelar med föreliggande uppﬁnning är att de oönskade elektrokemiska biproduktema vid elektroderna minimeras eller elimineras, att där är ett minskat (eller inget) behov av att tillsätta buffertar eller andra kemiska tillsatser till elektrolyten eller provet för att bibehålla pH vid en önskad nivå, och således minimera risken för att begränsa provet som skall testas, och att systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik i föreliggande uppﬁnning är enkelt att tillverka.

Således ett syfte med föreliggande uppfinning tillhandahåller ett system för elektrokinetisk flödesteknik (100) för att kontrollera vätskeflöde, kännetecknat av att det omfattar en första och en andra elektrod (10, 10') anordnad i respektive kärl (12, 12'), nämnda elektroder omfattar ett polymerbaserat eller oxidbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat att utsättas för en elektrokemisk reaktion vid användning i nämnda system för elektrokinetisk flödesteknik (100), och vidare 10 15 20 25 30 534 488 5 en kanal (14) anordnad som en passage mellan de två kärlen, nämnda kanal medger ﬂöde av elektrolyt (13, 13') mellan nämnda två kärl (12, 12').

I ytterligare utföringsforrner kännetecknas systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) för att kontrollera vätskeﬂöde av att elektrodmaterialet är anordnat på åtminstone en yta av nämnda elektrod (10, 10'). nämnda yta vetter mot en elektrolyt (13, 13') när elektroden (10, 10') används i nämnda system för elektrokinetisk flödesteknik (100).

I ytterligare utföringsformer, kännetecknas systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen av att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet leder elektricitet i åtminstone ett reduktlon-oxidationstillstànd, är elektrokemiskt omkopplingsbar, går inte sönder och frisätter inte toxiska substanser i elektrolyten (13, 13').

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt uppﬁnningen, kännetecknas av att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet är valt från gruppen med pi-konjugerade polymerer.

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen, kännetecknas av att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet om fattar någon av de pi-konjugerade polymererna valda från gruppen som består av polyacetylener, polypyrroler, polytiopener, polyaniliner, poly(p- fenylensulﬁd), poly(p-fenylen vinylen)er, polyindol. polypyren, polykarbazol, polyazulen. polyazepin, polyfluorener, polynaftalen och polyisotianaftalener, en sampolymer av dessa, eller en blandning av dessa.

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen, kännetecknas av att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet omfattar en metalloxid såsom vanadinoxid eller volframoxid.

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen, vari nämnda kanal ( 14) är åtminstone en kapillär som medger ﬂöde av elektrolyt (13, 13').

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen, vari nämnda kanal (14) är ett poröst material av fast eller halvfast material, eller ett membran, som medger flöde av elektrolyt (13, 13').

Ett membran är ett skikt av material som fungerar som barriär mellan två faser och förblir ogenomsläppligt mot specifika partiklar, molekyler eller substanser vid exponering för en 10 15 20 25 30 534 488 6 verkande drivkraft. Vissa komponenter medges passage av membranet in i en genomströmning, medan andra hålls kvar i den kvarhàllna strömmen.

Membraner kan ha olika tjocklek, med homogen eller heterogen struktur. Membran kan också klassiﬁceras enligt deras porstorlek. Enligt IUPAC, finns tre olika typer av klassificeringar för porstorlekar: mikroporös (dp < 2nm), mesoporös (2nm < dp < 50nm) och makroporös (dp > 50nm). Membraner kan vara neutrala eller laddade, och partiklars transport kan vara aktiv eller passiv. Den senare kan underlättas av tryck, koncentration, kemiska eller elektriska gradienter för membranprocessen. Membraner kan generellt klassiﬁceras i tre grupper: oorganiska, polymera eller biologiska membraner. Dessa tre typer av membraner skiljer sig avsevärt i struktur och funktionalitet.

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt uppﬁnningen, vari nämnda kanal är bildat av glas, dvs. silikonoxider, en polyanjon så som poly(styrensulfonat), eller en polykatjon så som protonerad poly-L-lysin.

Ytterligare utföringsformer är vari väggama på nämnda kanal är laddade, ofta via dissociation av ett salt eller deprotonering av en alkoholgrupp. Till exempel, deprotoneras silanol eller silikonoxider ofta, och lämnar en negativt laddad syrgasatom på ytan. Salter av polyanjoner såsom natrium poly(styrensu|fonat) dissocierar, och lämnar den immobila . sulfonatjonen på ytan. Ett annat exempel är protoneringen av poly-L-lysin vid lämpliga pH- värden, som gör att det stationära gränssnittet får en positiv nettoladdning.

Elektroderna som användas iden kinetiska anordningen har begränsad kapacitet, vilket innebär att en eller båda elektroderna kommer att utarmas när de nästan är fullt dopade (oxiderade) eller utarmade (neutrala). Omkoppling av laddningens tecken på väggarna i det kapillära/porösa materialet från negativt till positivt (eller tvärtom) medger att polariteten hos elektroderna som driver flödet att omvänds under det att riktningen på flödet förblir den samma. På detta sätt, kan små elektroder driva en stor vätskevolym eller fungera kontinuerligt.

Ytterligare utföringsformer är vari väggarna på nämnda kanal inte är laddade, så som polyimid, speciellt i fallet när elektroforetisk separation, hellre än bildning av elektroosmotiskt flöde önskas.

Ytterligare utföringsformer är vari väggarna på nämnda kanal kan kontrolleras av en elektrisk potential, så som beskrivs i Plecis et al. “Flow ﬁeld effect transistors with polarisable interface for EOF tunable micriofluidic separation devices". Lab on a Chip, DOl: 10.1039/b921808d, och patenten US5092972-A, US5358616-A, WO0028315. 10 15 20 25 30 534 488 7 Ytterligare utföringsformer är vari nämnda kanal är < 200pm i diameter. Ytterligare utföringsformer med parallella kanaler, poröst material etc. ges häri.

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt uppfinningen ytterligare omfattar en anordning som genererar ett elektriskt fält (16).

Ett annat syfte med föreliggande uppﬁnning är att tillhandahålla en metod för att kontrollera vätskeﬂöde i ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik, metoden omfattande a) applicering av ett elektriskt fält på en första och en andra elektrod (10, 10') anordnad i respektive kärl (12, 12'), nämnda elektroder innefattar ett polymerbaserat eller oxidbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat att utsättas för en elektrokemisk reaktion när det används i nämnda system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100), b) kontroll av nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för ett elektriskt fält (16), som tillåter ett kontrollerat flöde av elektrolyt (13, 13').

Ytterligare utföringsfonner är vari systemet för elektrokinetisk flödesteknik är enligt föreliggande uppﬁnning.

Ytterligare utföringsformer är vari metoden vidare omfattar stegen att kontrollera ﬂödet av laddade species i nämnda elektrolyt.

Ytterligare utföringsformer är vari metoden vidare omfattar stegen att kontrollera ﬂödet av oladdade species i nämnda elektrolyt.

Ytterligare utföringsformer är vari nämnda flöde av laddade och oladdade molekyler i nämnda elektrolyt (13, 13') kontrolleras genom att kontrollera nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för elektriska fält (16), som tillåter ett kontrollerat flöde av elektrolyt (1 3, 13').

Ytterliggare ett syfte med föreliggande uppﬁnning är att tillhandahålla en metod som medger kontrollerat ﬂöde av laddade och oladdade molekyler i ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik som tillhandahålls häri. där metoden omfattar a) tillhandahållande av en laddad eller oladdad molekyl i elektrolyten ( 13, 13') i ett första eller ett andra kärl (12, 12'), b) applicera ett elektriskt fält på en första och en andra elektrod (10, 10') anordnad i respektive kärl (12, 12'), nämnda elektroder omfattar ett polymerbaserat eller oxidbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat för att utsättas för en elektrokemisk reaktion när den används i nämnda system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100), 10 15 20 25 30 534 488 8 c) kontroll av nämnda elektriska fält med en anordning för elektriska fält (16) som medger ett kontrollerat ﬂöde av elektrolyt (13, 13'), därmed tillåtande ett kontrollerat ﬂöde av en laddad eller oladdad molekyl i nämnda elektrolyt (13, 13').

I ett speciellt fall används det elektriska fältet som bildas inte endast till att driva eller kontrollera flödet i systemet, utan används även till att separera species i en blandning baserat på deras nettoladdning och rörlighet.

Som det används häri, avser rörlighet innebära hastigheten per laddning per enhet elektriskt fält. Dvs. en dubblering av laddningen hos en molekyl med en fast rörlighet får den att röra sig dubbelt så fort (förutsatt att fältet är det samma).

En species nettoladdning är den totala laddningen nämnda species har. Den kan vara antingen positiv (+), eller negativ (-) ,el|er noll, dvs. neutral laddning. Vidare, kan nettoladdningen vara mer än en enhet, till exempel Caz' med en nettoladdning på 2.

Nettoladdningen för en species, så som en laddad molekyl påverkar hur species rör sig i ett elektriskt fält.

Vidare påverkar formen och storleken hur species rör sig. En omfångsrik molekyl, så som en grenad sockermolekyl eller ett stort protein rör sig olika om de är laddade eller inte.

Vidare, är kanske en liten nettoladdning inte tillräcklig för att tillåta att ett litet elektriskt fält transporterar en omfångsrik och stor species påtagligt. Således, storlek, förgrening och nettoladdning påverkar transporten av en species.

Vidare, när nettoladdningen är noll, kan den fördelas oenhetligt (t ex på grund av ett elektriskt fält eller en zwitterjon), i vilket fall species sägs vara polariserad, och om molekylen har förmågan att polarisera när den pâverkas av ett elektriskt fält kan detta även påverka transporten av nämnda species i ett elektriskt fält.

Således, i ett mer komplext system omfattande olika species i ett elektriskt fält, rör sig varje species med sin egen, unika hastighet, vilket tillåter dem att separeras från varandra.

Vidare, EOF, som genereras av den elektroosmotiska pumpen som görs anspråk på i detta patent, kan användas för att driva species genom ett separationsmedium med en stationär eller fast fas så som en kolumn packad med kulor, en monolit, etc. så att species separeras baserat på deras interaktion med den stationära fasen hellre än på deras relativa rörlighet och laddning.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod som tillåter kontrollerat ﬂöde och en kontrollerad separation av en blandning av laddade och/eller 10 15 20 25 30 534 488 9 oladdade species i ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik som tillhandahålls häri, metoden omfattande a) tillhandahållande av en blandning av laddade eller oladdade molekyleri elektrolyten (13, 13') i ett första eller ett andra kärl (12, 12'), b) applicering av ett elektriskt fält på en första och en andra elektrod (10, 10') anordnad i respektive kärl(12, 12'), nämnda elektroder omfattar ett polymerbaserat eller oxidbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat för att utsättas för en elektrokemisk reaktion när den används i nämnda system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100), c) kontroll av nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för elektriska fält (16), som medger ett kontrollerat ﬂöde av elektrolyt (13, 13'), därmed tillåtande ett kontrollerat ﬂöde av en laddad eller oladdad molekyl i nämnda elektrolyt (13, 13'), dänned separerande en blandning av laddade och/eller oladdade species.

Ytterligare syfte med föreliggande uppﬁnning är att tillhandahålla ett system med mikroﬂuidik för labb-på.ett-chip (200) för att kontrollera vätskeﬂöde, omfattande ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enlig föreliggande uppfinning.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppﬁnning är att tillhandahålla ett system med mikrofluidik för labb-på-ett-chip (200) för att kontrollera flödet av en laddad eller oladdad species, omfattande ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt föreliggande uppfinning.

Ytterligare syften med föreliggande uppﬁnning är att tillhandahålla användning av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppfinningen i ett system för ett labb- pà-ett-chip (200).

Ytterligare syften tillhandahåller användning av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik enligt föreliggande uppﬁnning för kontroll av vätskeﬂöden i ett system med mikrofluidik för labb-på-ett-chip (200).

Ytterligare syften tillhandahåller användning av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt föreliggande uppfinning för kontroll av ﬂödet av en eller ﬂera laddade eller oladdade species i ett system för ett labb-på-ett-chip (200).

Ytterligare fler syften tillhandahåller ett kit omfattande systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-13, och valfritt instruktioner för dess användning. 10 15 20 25 30 534 488 10 DETALJERAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Utföringsforrner av föreliggande uppfinning kommer att beskrivas i mer detalj med hänvisning till medföljande ritningar i vilka: FIG. 1 illustrerar schematiskt en utföringsform av en elektrod (10, 10') iföreliggande uppfinning; 1A visar en sidovy och 1B visar en toppvy. Elektroden (10) (elektrokemiskt aktiv, dvs. konduktiv och omkopplingsbar) är placerad på ett substrat (12) t ex PET-film, tex transparent/OH film i en utföringsform. Elektroden äri en ände täckt med en elektrisk kontaktpunkt (17) pà ett elektriskt konduktivt material, t ex en silverbaserad konduktiv färg.

FIG. 2 illustrerar schematiskt en utföringsfonn av ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) omfattande en första och en andra elektrod (10, 10') anordnad i respektive kärl (12, 12'), en elektrisk potential (16) som medger ett kontrollerat ﬂöde av elektrolyt (13, 13') genom en kanal (14).

FIG. 3 illustrerar schematiskt en utföringsform av ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik 100, såsom ett elektrokinetiskt separationssystem 100" enligt föreliggande uppﬁnning. Det elektrokinetiska systemet omfattar två elektroder 10, 10'. Anoden 10 och katoden 10' är kopplade till en anordning som genererar elektrisk potential 16. Det elektrokinetiska systemet 100 omfattar vidare ett första respektive ett andra kärl 12, 12', och åtminstone ett kapillärt element 14 som bildar en passage mellan det första kärlet 12 och det andra kärlet 12', De första och andra kärlen 12, 12' omfattar en elektrolyt 13, 13”.

Som visas, när en elektrisk potential appliceras med hjälp av anordningen som genererar elektrisk potential 16, transporteras ett prov som ska separeras innefattad i elektrolyten 13 från det första kärlet 12 genom det kapillära elementet 14 till det andra kärfet 12”.

FIG. 4 illustrerar schematiskt en utföringsform av ett system med mikrofluidik för ett labb- på-ett-chip (LOC) 200 omfattande ett system för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt uppfinningen. Figur 4A visare en toppvy av ett substratmaterial (12), t ex objektsglas för mikroskop i glas, motsvarande kärlen ifigur 2 och 3. Substratmaterialet täcks med en mönstrad struktur, tex mönstrat täckskikt (19) på en sida som vetter mot substratet. Den mönstrade strukturen (19) och substratet (12) bildar ett system av kanaler och kärl. Det mönstrade täckskiktet (19) kan i en utföringsform vara gjort av t ex PDMS (polydimetyl siloxan) tillverkat med tex mjuk litografi (mjuk litograﬁmönstrad polydimetyl siloxan).

Elektroder (10, 10') passas in i de mönstrade hålen/kaviteterna/utrymmet som bildas mellan det mönstrade täckskiktet (19) och substratet (12). Vidare, bildas även en kanal 10 15 20 25 30 534 488 11 (14) emellan det mönstrade täckskiktet och substratet. Kanalen kan beskådas ytterligare i sidovyn 4C.

FIG. 5 visar resultat i 5A som absolut (Abs) ström (Ampere), i 58 som motstånd (Ohm), och i 5C som potential (Volt).

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Deﬁnitioner Som det används häri, hänvisar ”elektroosmos” till rörelsen av en vätska inuti en kapillär, ett system av kapillärer, en porös plugg, ett membran eller annan mikrokanal när ett elektriskt fält appliceras.

Vidare, som det används häri, hänvisar ”elektrofores” till rörelsen av fasta partiklar inuti en kapillär, ett system av kapillärer, en porös plugg, ett membran eller annan mikrokanal under inflytande av ett elektriskt fält applicerat relativt mediet i vilket de fasta partiklarna är suspenderade.

Vidare, som det används häri hänvisar "elektroosmotiskt ﬂöde" eller ”EOF” till rörelsen av en vätska som inducerats av ett elektriskt fält som applicerats över en kapillär, ett system av kapillärer, en porös plugg, ett membran eller annan mikrokanal.

Som det används häri hänvisar ”elektrokemiskt aktivt material” till material som kan omfatta en andel i en elektrokemisk reaktion när det är i kontakt med en elektrolyt och en elektrisk ström medges flöda till och från det. Exempel på sådana elektrokemiskt aktiva material inkluderar elektriskt konduktiva polymerer, som kommer att beskrivas nedan, kol och vissa metalloxider, tex mangandioxid (MnOz) and volframoxid (WOQ). Nämnda elektrokemiskt aktiva material kan vara elektrokemiskt oxiderat eller reducerat, dvs. dess oxidationstillstånd kan ändras via elektrokemi.

Som det används häri, avses ”vätska” innebära ett av de tre klassiska tillstånden för materia, som tillsammans med gas delar förmågan att rinna. Liksom en gas, kan en vätska rinna och ta formen av en behållare, men som ett fast material, kan den stå emot kompression. l olikhet med en gas, sprider sig inte en vätska för att fylla varje utrymme i en behållare, och bibehåller ganska konstant densiteten. En vätska är en vätska. l olikhet med en fast kropp, har molekylerna i en vätska en mycket större frihet att röra sig.

Krafterna som binder samman molekylerna i en fast kropp beﬁnner sig endast temporärt i en vätska, vilket möjliggör för vätskan att ﬂyta medan en fast kropp förblir fast. 10 15 20 25 30 534 488 12 Som det används häri, skall termen elektrolyt vid användning i systemet, metoder och användningar i föreliggande uppfinning företrädesvis baseras på en vätska som medger jonledning i elektrolyten, dvs. som medger dissociationen av jonsubstanser så som salter, syror, baser etc. Vätskan och/ellerjonsubstansema kan bidra med nukleoﬁler. Möjliga elektrolyter som kan användas i kombination med det uppfunna systemet är lösningar/vätskor av salter, syror, baser eller andra jon-frisättande medel i lösningar som stöder dissociationen av joner, och därmed medger jonisk ledningsförmåga. I tillämpningar där det krävs, kan elektrolyterna innefatta buffertlösningar, sä som buffertlösningar som passar för användning med levande organismer eller biomolekyler, så som proteiner. Exempel på sàdana buffertar som passar för användning med levande organismer eller biomolekyler inkluderar NaHPO.. och natriumacetat. Som övriga icke- begränsande exempel på möjliga elektrolyter kan nämnas: vattenlösningar av kaliumacetat, kalciumacetat, NaCl, NazSO, HCl, H3P04, HZSOÅ, KCI, RbN03, NH40H, CsOH, NaOH, KOH, H2O2; Ringers lösning, organiska lösningsmedel såsom acetonitril, pyridin, DMSO, DMF, diklorometan, etc., kombinerat med lämpliga salter, såsom natriumperklorat eller natriumtriﬂuorometylsulfonat och tertiära ammoniumsalter t ex. . tetra-butyl ammoniumklorid; oorganiska lösningsmedel såsom superkritisk C02, ﬂytande S02, ﬂytande NH_-,, etc., kombinerat med salter som dissocierar i dessa lösningsmedel/vätskor; lösningsmedel/vätskor som uppvisar autodissociation, som resulterar i bildandet av joner, såsom vatten, myrsyra och ättiksyra. Termen elektrolyt omfattar även lösningar innefattande laddade biologiskt aktiva molekyler eller makromolekyler såsom laddade aminosyror, DNA, DNA-fragment och plasmider, proteiner, vitaminer, peptider eller hormoner. En elektrolyt kan även omfatta cellodlingsmedium eller ingredienser därav, såsom proteiner, aminosyror, vitaminer och tillväxtfaktorer.

Termen elektrolyt kan även omfatta lösningar innefattande laddade partikelaggregat såsom emulgerade species, eller species täckta med någon ytterligare laddad species.

Ett exempel på sådana elektrolyter inkluderar mjölk, urin och blod.

Som det används häri, har ”mikroﬂuidik” att göra med uppförandet, precis kontroll och manipulering av vätskor som är geometriskt begränsade till en liten, generellt mindre än millimeterskala.

En "anordning för mikroﬂuidik” är en anordning som använder kanaler, porer som har en storlek mindre än millimeterskalan. Dessa kan användas för små vätskevolymer (t ex 10 15 20 25 30 534 488 13 LOC-tekniker), eller för att den önskade fysiken endas kan tillämpas i en sådan liten längdskala (såsom elektroosmotiskt ﬂöde som genereras i en elektroosmotisk pump).

Som det används häri avser ett ”labb-på-ett-chip" eller "LOC" innebära en anordning som integrerar en eller ﬂera laboratoriefunktioner på ett enda chip som har en storlek på endast några få kvadratmillimeter till några få kvadratcentimeter. LOC har att göra med hanteringen av extremt små vätskevolymer ner till mindre än pikoliter. Labb-på-ett-chip- anordningar år en undergrupp till MEMS-anordningar (Mikro-elektromekaniska system, MEMS) och kallas också ofta “Micro Total Analysis Systems" (pTAS). Mikroﬂuidik är en bredare term som också beskriver anordningar för mekanisk flödeskontroll som pumpar och ventiler eller sensorer som flödesmätare och viskosimetrar. Emellertid indikerar "Labb-på-ett-chip" vanligen generellt nerskalning av enkla eller ﬂera labbprocesser till chipformat, vari "uTAS" avser integrationen av hela sekvensen av labbprocesser för att utföra kemisk analys. Termen "Labb-på-ett-chip" har introducerats på senare tid när det visade sig att uTAS-teknologin var mer tillämpbar än bara för analytiska ändamål.

Som det används häri, avser termen ”halvfast material” innebära ett material, som vid temperaturer då det används har en styvhet och viskositet som är ett mellanting mellan en fast kropp och en vätska. Således, är materialet tillräckligt styvt så att det inte rinner eller läcker.

Som det används häri, avser "species" innebära en jon, en molekyl, laddad eller inte, eller någon partikel eller biologiskt prov som exemplifieras häri eller känt inom området, såsom ett protein, DNA, RNA, mikroRNA, interleukin, hormon, signalsubstans såsom neurotransmitters, hormoner och joner etc. Ytterligare exempel ges häri.

Som det används häri, avser termen "cell" omfatta alla typer av djur- eller växtceller som kan vara av intresse vid cellstudier.

Icke-begränsande exempel på celltyper som kan användas i föreliggande uppﬁnning inkluderar eukaryota celler som är celler med kärna och prokaryoter som är celler utan kärna. lcke~begränsande exempel på eukaryota celler inkluderar stamceller och nervceller, celler fràn immunsystemet, epitelceller och endotelceller, Icke-begränsande exempel på prokaryota celler inkluderar olika sorter av bakterier. Fackmannen när det gäller cellforskning skulle med lätthet kunna nämna ett antal olika celler som kan användas i föreliggande upptäckt. 10 15 20 25 30 534 488 14 Cellstorlekar på celler användbara för föreliggande uppﬁnning är i allmänhet i området 1 pm - 1 mm och kan till exempel vara i området 10-500 um i diameter eller i området 10- 100 um eller 10-50 um. Vissa typer av celler som är oregelbundna kan även vara av intresse.

Vidare kan ett kluster av celler omfattas. Som termen används i föreliggande upptäckt, innebär den ett antal intilliggande celler från två celler till miljoner av celler. Vanligen kan ett kluster av celler omfatta runt 2-1 000 000 celler, till exempel runt 100 000-1 000 000 celler. Ett speciﬁkt exempel på ett kluster av celler skulle omfatta en skiva, så som ett ex- plantat, eller en liten del av en skiva av vävnad från ett organ eller neuroner som är av intresse att studera med hjälp av en anordning enligt föreliggande uppﬁnning.

Fackmannen inom omrâdet cellulär forskning skulle med lätthet kunna nämna andra typer av cellkluster som kan vara av intresse att studera med hjälp av en anordning enligt föreliggande uppfinning.

Medan uppfinningen täcker olika modiﬁeringar och alternativa metoder, apparater och system, visas utföringsformer av föreliggande uppfinning i ritningarna och kommer härefter att beskrivas i detalj. Emellertid, skall det förstås att den speciﬁka beskrivningen och ritningama inte har för avsikt att begränsa kravens omfång i uppfinningen till de specifika former som visas. Tvärtom, så avser kravomfànget i uppfinningen inkludera alla modifieringar och alternativa konstruktioner därav, som faller inom uppﬁnningens andemening som den uttrycks i de bilagda kraven och deras fulla ekvivalens. I figurerna används samma hänvisningssiffror för att indikera samma eller liknande särdrag.

Således är ett syfte med föreliggande uppﬁnning att tillhandahålla ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) för att kontrollera vätskeﬂöde, kännetecknat av att det omfattar a) en första och en andra elektrod (10, 10') anordnad i respektive kärl (12, 12'), nämnda elektroder omfattar ett polymerbaserat eller oxidbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat att utsättas för en elektrokemisk reaktion vid användning i nämnda system för elektrokinetisk flödesteknik (100), och b) en kanal (14) anordnad som en passage mellan de två kärlen, nämnda kanal tillåter ﬂöde av elektrolyt (13, 13') mellan nämnda två kärl (12, 12').

Nämnda kanal anordnad som en passage kan vara en kanal, vilken typ som helst som kopplar samman de två kärlen, så som en eller flera tunnlar, eller hål som en eller ﬂera kanaler, eller ett eller ﬂera rör. 10 15 20 25 30 534 488 15 Ytterligare exempel är ett eller ﬂera kapillära element eller något poröst material som kan vara, eller inte vara i en rörliknande eller kanalliknande form eller omrâde. Kanalen kan vara kort eller lång. I kort form, är kanalen mer som ett hål eller membran, tillräckligt emellertid för att medge ett ﬂöde av vätska såsom en elektrolyt (13, 13').

Ytterliggare utföringsfonner är vari systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt uppfinningen kännetecknas av att elektrodmaterialet år anordnat på åtminstone en yta av nämnda elektrod (10,10'), nämnda yta vetter mot en elektrolyt (13,13') när elektroden (10,10') är i användning i nämnda system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100).

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt föreliggande uppfinning kännetecknas av att det konduktiva elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet leder elektricitet i åtminstone ett reduktions-oxidationstillstånd, är elektrokemiskt omkopplingsbar, inte bryts ner och inte frisätter giftiga substanser eller andra substanser som skulle kunna förändra eller skada ett kemiskt eller biologiskt prov i elektrolyten (13,13').

En toxisk substans mäts genom sin toxicitet. Toxicitet är den grad till vilken en substans kan skada en exponerad organism. Toxicitet kan avse effekten pà en hel organism, såsom ett djur. en bakterie eller växt, lika väl som effekten på en delstruktur av organismen, så som en cell (cytotoxicitet) eller ett organ (organtoxicitet), såsom levern (hepatotoxicitet). Ett centralt koncept i toxikologi är att effekten är dosberoende; även vatten kan leda till förgiftning när det tas i tillräckligt stora doser, medan även för en mycket giftig substans såsom ormgift eller en metalljon såsom koppar, ﬁnns en dos lägre än vilken det inte finns någon påvisbar toxisk effekt. Det finns i allmänhet tre typer av toxiska begrepp; kemiska, biologiska och fysiska. Kemiska inkluderar oorganiska substanser, såsom bly, kvicksilver, asbest, fluorvätesyra och klorgas, organiska föreningar såsom metylalkohol, de ﬂesta mediciner och gifter från levande saker.

Toxicitet från kemikalier kan mätas genom effekterna på målet (organism, organ, vävnad eller cell). På grund av att individer i allmänhet har olika svarsniváer mot samma dos av ett toxin, används ofta en toxicitetsnivå som mått för en population som skildrar sannolikheten för ett utfall hos en given individ i en population. Ett sådant mått är the LDSO. När sådana data inte existerar, görs uppskattningar genom jämförelser med kända liknande toxiska saker, eller liknande exponering i liknande organismer.

Således, är ytterligare utföringsformer vari inga toxiska substanser eller kemikalier frisätts i elektrolyten. Toxicitet kan även utvärderas i ett cellbaserat eller cellfritt system, såsom 10 15 20 25 30 534 488 16 en cellodling eller ett lyserat cellsystem, vari en toxisk substans kan påverka eller hindrat ex aktiviteten hos ett enzym, cellmetabolism, cellväxt och tillväxt, cellöverlevnad, etc.

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk flödesteknik enligt uppfinningen kännetecknas av att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet är valt fràn gruppen med pi-konjugerade polymerer.

Exempel på lämpliga konduktiva polymerer är pi-konjugerade polymerer. Således, kan det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet innefatta vilket som helst konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial valt från gruppen som består av polyacetylener, polypyrroler, polytiopener, polyaniliner, poly(p-fenylensulfid), po|y(p- fenylen vinylen)er, polyindol, polypyren, polykarbazol, polyazulen, polyazepin, polyfluorener, polynaftalen och polyisotianaftalener, en sampolymer av dessa, eller en blandning av dessa.

Således i ytterligare utföringsformer kännetecknas systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik enligt uppfinningen av att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet omfattar något av polyacetylener, polypyrroler, polytiopener, polyaniliner, poly(p-fenylensulfid), po|y(p-fenylen vinylen)er, polyindol, polypyren, polykarbazol, polyazulen, polyazepin, polyﬂuorener, polynaftalen och polyisotianaftalener, en sampolymer av dessa, eller en blandning av dessa.

Enligt en utföringsform, innefattar elektroden en blandning av poly(3,4-etylendioxitiophen) och poly(styrensulfonat) som förkortas till PEDOTzPSS.

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik enligt uppfinningen kännetecknas av att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet omfattar en metalloxid, såsom t ex vanadlnoxid eller volframoxid.

Systemet för flödesleknik (100) enligt uppfinningen omfattar en kanal (14). Således, är ytterligare utföringsformer vari nämnda kanal (14) är åtminstone ett kapillärt element som medger ﬂöde av elektrolyt (13, 13'). Åtminstone ett innebär 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 eller till och med 100 kapillära element, så som 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 eller till och med 1000 kapillära element tillsammans.

Ytterligare utföringsforrner är vari nämnda kanal (14) är ett poröst material så som sintrat glas, en polymer monolit, ett membran, eller ett kärl packat med partiklar så som kiselpärlor. Det porösa materialet kan vara ett granulat eller liknande struktur. Porösa material klassiﬁceras i olika sorter efter storlek. Enligt lUPACs beteckningssystem (J.

Rouquerol et al. (1994). "Recommendations for the Characterization of porous solids 10 15 20 25 30 534 488 17 (Technical Report)" Pure & Appl. Chem 66: 1739-1758, se httgzllwww.iugac.org/gublications/gac/66/8/1739/gdfl) har mikroporösa material pordiametrar pà mindre än 2 nm och makroporösa material har pordiametrar som är större än 50 nm. Ett mesoporöst material är ett material innehållande porer med diametrar mellan 2 och 50 nm.

Således är ytterligare utföringsformer när nämnda porösa material är ett mikroporöst material. Ytterligare utföringsformer är vari nämnda porösa material är makroporöst material. Ytterligare utföringsformer är vari nämnda porösa material är mesoporöst material.

Ytterligare utföringsformer är vari nämnda kanal (14) är ett poröst material av fast eller halvfast material som medger ﬂöde av elektrolytvätska (13, 13').

Vidare utföringsformer är vari nämnda kanal (14) är formad av lämpligt matrismaterial, så som papper, ett tyg eller porös polymer, tex i form av en kanal eller i form av ett membran.

Lämpliga elektrolyter är kända inom området och exemplifieras ytterligare häri. Den inkluderar även så kallade joniska vätskor, som är vätskor som innehåller väsentligen bara joner. Exempel på dessa är kvartära ammoniumsalter, fosfoniumsalter, blandningar av 1,3-dialkylimidazolium- eller 1-alkylpyridiniumhalider och trihalogenoaluminater, EMlM EtOSOQ (1-Etyl-3-metylimidazolium etylsulfat), LiClOt upplöst i 1-butyl-3-metylimidazolium tetrafluoroborat.

Ytterligare utföringsformer är vari nämnda kanal är bildad av en polykatjon, så som protonerad poly-L-lysin eller en polyanjon så som polymerer innehållande sulfonatgrupper såsom poly(styrensulfonat).

Ytterligare utföringsformer är vari väggarna på nämnda kanal är laddade, ofta via dissociationen av ett salt eller deprotonering av en alkoholgrupp. Till exempel deprotonerar ofta silanolen på kiseloxider, och lämnar en negativt laddad syreatom på ytan. Salter av polyanjoner så som natriumpoly(styrenesulfonat) dissocierar, och lämnar den immobile sulfonatjonen på ytan. Ett annat exempel är protoneringen av poly-L-lysin vid lämpliga pH-värden, som förorsakar det stationära gränssnittet att ha en positiv nettoladdning.

Ytterligare utföringsformer är vari nämnda kanal är s 200pm i diameter, så som t ex 200, 150, 100, 75, 50, 25, 10, 5, 2, 1, pm, eller till och med 900, 800, 700, 600, 500, 400, 300, 200, 100, 50, 25, 10, 5, 2, 1 nm i diameter. 10 15 20 25 30 534 488 18 Ytterligare utföringsforrner är vari systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik enligt uppﬁnningen ytterligare omfattar en anordning som genererar ett elektriskt fält (16).

Exempel på anordningar som genererar elektriska fält (16) är batterier, enheter för källmätning, eller andra kraftkällor såsom de som tillhandahåller spänning eller ström till systemet i uppﬁnningen. Nämnda kraftkälla kan kopplas direkt till substratet i LOC- systemet, tex som ett batteri, eller kan vara del av ett separat system, t ex en kraftkälla, kopplad via konduktiva kontakter.

Magnitud och polaritet för spänningen som skall appliceras i det uppfunna systemet, kit och metoder kommer att variera beroende på ett antal faktorer, så som valet av elektrodmaterial, jonen som skall transporteras, avståndet över vilket jonema transporteras, den önskade transporthastigheten, etc. Polariteten för de applicerade spänningarna kan lätt väljas av fackmannen inom området, beaktande typen av laddning (positiv eller negativ) på jonen som skall användas för att driva EOF eller som skall separeras via elektrofores. Magnituden på spänningen som skall appliceras kan i ljuset av föreliggande uppﬁnning lätt bestämmas för att transportera en önskad hastighet eller mängd vätska eller att optimera en separation.

Spänningen som appliceras över systemet inklusive dess kanaler kan till exempel vara inom området från runt 0,01V till runt 100 V. Den optimala spänningen att applicera mellan elektroderna kommer således att bero på särdragen hos kanalen, elektrolyten som används, elektrolyten som skall transporteras och på vilket sätt spänningen appliceras på elektroderna.

Spänningen är emellertid i området från runt 0,01V till runt 100 V, företrädesvis i området från 0.01 V till 20V.

FIG. 2 illustrerar schematiskt en utföringsform av systemet för elektrokinetisk flödesteknik enligt uppﬁnningen.

Som illustreras i FIG. 2 omfattar systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik en första och en andra elektrod (10, 10') anordnad på ett respektive substrat, här som i ett kärl (12, 12'), ett elektriskt fält (16) som medger ett kontrollerat ﬂöde av elektrolyt (13. 13') genom en kanal (14).

Nämnda substrat, visas i figur 2 som ett kärl och i figur 1 endast som ett substrat att fästa elektroden på, kan vara gjort av en OH-ﬁlm, t ex en genomskinlig OH-film (PET- ﬁlm/transparensﬁlm). 10 15 20 25 30 534 488 19 I figur 1, är elektroden i en ände täckt med en elektrisk kontaktpunkt (17) av ett elektriskt konduktivt material, t ex i en utföringsforrn en konduktiv silverfärg.

Utföringsforrner för elektroden omfattar ett konduktivt, elektrokemiskt aktivt material så som en konduktiv polymer eller en konduktiv metalloxid, eller en kombination av dessa, t ex en komposit eller en sampolymer. Vidare, också ett "tjockt". dvs. 250 nm eller tjockare skikt av materialet kan placeras på en metall, t ex Au (guld), elektrod så länge som t ex polymeren täcker metallen så att hydrolys inte sker där. Företrädesvis, åtminstone det yttersta skiktet/ytan, dvs. skiktet/ytan som är i kontakt med elektrolyten under driften av elektroden skall bestå väsentligen av det konduktiva, elektrokemiska aktiva materialet.

Det är också möjligt att använda en kombination av två eller fler material var åtminstone ett av materialen är elektriskt konduktivt och åtminstone ett av materialen har förmågan att leda joner. Exempel pà sådana kombinationer, som kan användas i ett system enligt föreliggande uppfinning, inkluderar ett elektriskt konduktivt material, så som indium tennoxid, och en jonledande hydrogel.

Elektroden kan även omfatta ytterligare organiska eller oorganiska material, med förmåga att leda joner men oförmögna att leda elektroner, vilka material inkluderas för att underlätta jontransport in i och inom elektroderna. Icke-begränsande exempel på sådana material är polymera material, så som hydrogeler och polyelektrolyter. Sådant ytterligare elektrodmaterial kan antingen fördelas i, eller anordnas som ett separat skikt i kontakt med ett elektriskt konduktivt elektrodmaterial.

Elektroderna i systemet enligt uppfinningen omfattar företrädesvis ett elektrokemiskt aktivt material. Nämnda elektrodmaterial kan vara ett organiskt material. Nämnda organiska material kan vara en polymer, och kan vara en elektriskt konduktiv polymer.

Elektriskt konduktiva polymerer som är lämpade att använda i uppfinningssystemet är företrädesvis valda från gruppen som består av polyacetylener, polypyrroler, polytiopener, polyaniliner, poly(p-fenylensulfid), poly(p-fenylen vinylen)er, polyindol, polypyren, polykarbazol, polyazulen, polyazepin, polyfluorener, polynaftalen och polyisotianaftalener, en sampolymer av dessa, eller en blandning av dessa, som beskrivs av J C Gustafsson et al. i Solid State lonics, 69, 145-152 (1994); Handbook of Oligo- and Polythlophenes, Ch 10.8, Ed D Fichou, Wiley-VCH, Weinhem (1999); av P Schottland et al. i Macromolecules, 33, 7051-7061 (2000): av M Onoda i Journal of the Electrochemical Society, 141 , 338-341 (1994); av M Chandrasekari Conducting Polymers, Fundamentals and Applications, a Practical Approach, Kluwer Academic Publishers, Boston (1999); och av A J Epstein et al. i Macromol Chem, Macromol Symp, 5 1, 217-234 (1991). 10 15 20 25 30 534 488 20 I en utföringsform är den elektriskt konduktiva polymeren en polymer eller sampolymer av en 3,4-dialkoxi tiofen, i vilken nämnda två alkoxigrupper kan vara samma eller olika eller tillsammans representera en valfritt substituerad oxi-alkylen-oxi-brygga. Polymeren kan vara en polymer eller sampolymer av en 3,4-dialkoxi tiofen, vald från gruppen som består av po|y(3,4- metylendioxitiofen), poly(3ßmetylendioxitiofen) derivat, po|y(3,4- etylendioxitiofen), poly(3,4-etylendioxitiofen) derivat, po|y(3,4-propylendioxitiofen), poly(3,4- propylendioxitiofen) derivat, poly(3,4-butylendioxitiofen), po|y(3,4- butylendioxitiofen) derivat, och sampolymerer därvid. l en utföringsform av systemet, är nämnda elektriskt konduktiva polymer po|y(3,4- etylendioxitiofen) (PEDOT). Elektroderna kan vidare omfatta en polyelektrolytförening, t ex poly(styren sulfonsyra) eller ett 'salt av detta. Ett exempel av ett material som kan användas i elektroderna i den uppfunna anordningen är (3,4-etylendioxitiofen) med en poly(styren sulfonat) polyanjon (hänvisas iföljande som PEDOT:PSS). I en utföringsforrn är elektroderna i fonn av ett tunt skikt av PEDOT:PSS deponerat på ett fast substrat.

Elektroderna i den uppfunna anordningen kan vidare omfatta en hydrogel. Hydrogelen baseras företrädesvis på polymerer valda från gruppen som består av polyakrylater, så som poly(2-hydroxietyl metakrylat) och poly(akrylamid), polyelektrolyter, så som poly(styrensulfonsyra) (PSS) och poly(akrylsyra) (PAA), polysackarider, så som agaros. kitosan och dextran, gelatin, polyvinylalkohol, polyvinylpyrrolldon, polyetylenoxid och polyetylenglykol. l en utföringsforrn är elektroden i form av ett tunt skikt av PEDOT:PSS deponerat på ett fast substrat och ett tunt skikt av kitosan deponerat på nämnda PEDOT:PSS sikt. Andra kombinationer kan också användas. l utföringsformer leder elektrodmaterialet elektricitet i åtminstone ett reduktions- oxidationstillstånd, är elektrokemiskt omkopplingsbart mellan 2 eller ﬂera redoxtillstànd. vanligen en blandning av t ex oxiderat och neutralt material, går inte sönder och frisätter inte toxiska substanser i elektrolyten. Vidare, om det är en blandning, kan koncentrationerna av det oxiderade och neutrala materialet ändras när elektrokemi sker.

Ytterligare utföringsforrner är vari materialet är icke-konduktivt i sitt neutrala tillstånd, t ex poly(3-hexy|tiofen).

Med elektrokemiskt omkopplingsbar innebär, idenna beskrivning, att elektrodmaterialet skall ha förmåga att ändra oxidationstillstånd vid omkoppling av den elektriska spänningen till elektroden i relation till den motsatta elektroden och/eller elektrolyten i det elektrokemiska systemet. Materialet måste ha förmåga att införllva eller frisätta katjoner 10 15 20 25 30 534 488 21 eller anjoner från elektrolyten för att skapa eller upprätthålla det elektriska fältet i elektrolyten utan att själv brytas ner och/eller frisätta toxiskt material, eller material som annars skulle störa provet som transporteras.

Materialen kan deponeras i olika oxldationstillstånd. Tillståndet kan sen modifieras via redoxkemi eller elektrokemi efter det har deponerats.

I en utföringsforrn, genomgår materialen reversibla elektrokemiska reaktioner, så att anoden kan bli katoden och tvärt om, helt enkelt genom att omvända polariteten på spänningen som appliceras mellan elektroderna. I en annan utföringsform, genomgår en eller båda elektroderna en irreversibel reaktion så att anordningen inte kan omvändas.

Exempel på lämpliga konduktiva metalloxider är vanadinoxid och volframoxid.

Det konduktiva, elektrokemiskt aktiva materialet, t ex PEDOT:PSS, kan med lätthet beläggas eller tryckas, tex med hjälp av bläckstråle-, skärrn- eller andra trycktekniker, på ett substrat, och därmed skapa en elektrod. När det konduktiva, elektrokemiskt aktiva materialet är en metalloxid, kan det också appliceras på substratet med andra konventionella metoder, till exempel med hjälp av en sol-gelprocess, fysisk ångdeposition (PVD) eller kemisk ångdeposition (CVD). Substratet skulle till exempel kunna vara plastliknande polyetylen tereftalat (PET) eller polystyren, eller ett glas så som kisel eller kvarts.

Det skall emellertid förstås att hela elektroden skulle kunna tillverkas av de konduktiva, elektrokemiskt aktiva materialen, till exempel i form av en produkt med skikt eller en komposit.

Genom att använda ett konduktivt elektrokemiskt aktivt material, tex PEDOT:PSS, som elektrodmaterial i ett systen för elektrokinetisk flödesteknik, minimeras inverkan på elektrolytens pH under reduktions-oxidationsreaktionerna jämfört med systen för elektrokinetisk flödesteknik vari en metall används som elektrodmaterial. Således, genom att använda elektroder omfattande PEDOT:PSS, kommer pH I elektrolyten förbli det samma, dvs. konstant eller nästan konstant under reduktions-oxidationsreaktionerna_ Vidare, kommer PEDOT:PSS som elektrodmaterial begränsa buffertutarmning, dvs. pH- konsumtion, och minska risken för att bubblor bildas inuti systemet för elektrokinetlsk ﬂödesteknik. Vidare. är associeringen av joner som kompenserar för reduktions- oxidationsreaktioneri PEDOT:PSS icke-specifika och meför att elektrodema kan användas i vilken elektrolyt som helst som idag används i LOC. 10 15 20 25 3D 534 488 22 l ytterligare utföringsformer är elektroden anpassad för att paras ihop med den inre ytan på ett kärl på vilken elektroden skall anordnas med eller utan något utrymme emellan.

Som illustreras schematiskt i F|G.2. kan elektroderna 10, 10' passas till den inre ytan på båda sidoväggarna och på botten av kårlen 12, 122 eller kan vara som visas i Figur 3, med ett kort avstånd mellan substratkärlet och elektroderna. Figuren illustrerar en uppställning för kapillärelektrofores i laboratorieskala.

Emellertid skall det förstås att elektroden skulle kunna ha andra former så som cylindrisk, kubisk eller sfärisk och vidare, så att dimensionema, tex bredden, längden och tjockleken, på elektroden kan variera som sådan beroende pà den specifika tillämpningen. Elektrodema kan anordnas i ett gemensamt plan på ett fast substrat. I vissa utföringsformer deponeras elektroderna på nämnda substrat genom trycknings- eller lamineringstekniker. Användning av tryckningsmetoder i kombination med konventionella processmetoder för halvledare, såsom litograﬁ och etsning, tillåter att elektroderna förses med mönster med en resolution på runt 1 um. Detta medför att den uppfunna anordningen kan tillverkas i miniatyrskala, vilket t ex är användbart i biokemi- och celltillämpningar där prover och beredningar endast är tillgängliga i mycket små mängder. l ytterligare utföringsformer, är tjockleken på elektroderna mindre än 1 mm. Tjockleken mäts i en riktningsnormal till stödet på vilket elektroden är anordnad.

En utföringsform av systemet tillhandahålls, i vilken åtminstone en av elektroderna är biokompatibel. Termen biokompatibel används häri för att känneteckna ett material eller en yta som medger odling av celler därpå eller i nära association därmed. Odling av celler avser infästning, bibehållande, växt och/eller tillväxt av nämnda celler. Ett exempel på ett elektrodmaterial enligt uppfinningen som tillhandahåller en biokompatibel yta år PEDOT:PSS. Biokompatibiliteten hos en elektrod medger studier av cellulåra aktiviteter i celler som odlas på eller i nära kontakt med elektroden.

Ett säte för cellkontakt kan genomföras med hjälp av en eller fler fysiska eller kemiska begränsningsmetoder. Cellen eller cellema kan till exempel begränsas av väggar eller liknande anordnade på anordningens yta, genom öppningar i en delvis inkapsling i systemet som beskrivits häri, eller med lämplig kemisk eller fysisk behandling av systemets yta.

I en utföringsform kan cellen eller cellerna hållas kvar på systemet med hjälp av en behållare, anordnad så att cellen (cellerna) är i kontakt med de önskade elektrodema.

Nämnda behållare kan företrädesvis vara gjord av glas eller ett polymermaterial, men andra material kan också användas. Behållaren kan vara öppen eller delvis eller helt 10 15 20 25 30 534 488 23 förseglad. I en utföringsform av uppﬁnningen, omfattar nämnda system en mångfald av nämnda enkla arrangemang och deras besläktade säten för cellkontakt, där systemet och deras besläktade säten för cellkontakt företrädesvis är anordnad för att skapa ett matrissystem därav. vari varje system kan adresseras individuellt för laddade eller oladdade species, såsom molekyler och joner, transportsyften. Ett exempel på en tillämpning där ett sådant matrissystem skulle vara användbart är i mikroplattor, som används t ex cellodling och biokemisk forskning. Hantering av ett sådant matrissystem skulla bekvämt kunna hanteras av en persondator.

I en utföringsform av den uppfunna apparaten, är varje system och dess besläktade säten för cellkontakt anordnade att tillhandahålla jonkontakt mellan en enkelcell och målet respektive elektrolytkällan. Sådan encellskontakt möjliggörs av de små dimensionerna som kan uppnås under produktionen av det uppfunna systemet. Således, enligt föreliggande uppfinning är det möjligt att rikta en enkelcell, eller även speciﬁka delar av en enkelcell till, eller fràn, vilka joner eller laddade eller oladdade species, sà som molekyler och joner, transporteras.

Som tidigare nämnts skulle det konduktiva elektrokemiskt aktiva materialet kunna appliceras på ett substrat för att bilda elektroden. I sådana utföringsformer kn det applicerade skiktet med konduktivt, elektrokemiskt aktivt material ha en tjocklek i omrâdet som är lämpat för den speciﬁka applikationen. Det finns inget begränsat område för tjockleken i vilket elektroden kommer att fungera.

Fig. 2 illustrerar schematiskt en utföringsform av ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik 100, så som ett elektrokinetiskt pumpsystem 100”. tex en elektroosmotisk pump enligt föreliggande uppfinning. Det elektrokinetiska systemet 100. 100' omfattar två elektroder 10, 10'. Anoden 10 och katoden 10' är kopplade till en anordning som genererar ett elektriskt fält 16. Det elektrokinetiska systemet omfattar vidare ett första respektive ett andra kärl 12, 12”. och åtminstone en gång eller kanal eller genomgående hål 14 som bildar en passage mellan det första kärlet 12 och det andra kärlet 12”. De första och andra kärlen 12, 12' innefattar en elektrolyt 13, 13', t ex en vattenlösning eller organisk vätska eller en blandning därav. Som illustreras, när ett elektriskt fält appliceras med hjälp av anordningen för ett elektriskt fält 16, transporteras metalkatjoner MÅ så som Na', innefattad i elektrolyten 13 från det första kärlet 12 genom kanalen 14 till det andra kärlet 12”.

Vidare, med hänvisning till utföringsformeni FIG. 2, på grund av det applicerade elektriska fältet så sker elektrokemiska reaktioner vid anoden 10 respektive katoden 10”. 10 15 20 25 30 534 488 24 Vid anoden 10, kan elektrodmaterialet vara t ex PEDOT:PSS i ett odopat tillstånd som ändras till ett p-dopat tillstånd visat som Pﬁ på samma gång som en jon M* frisätts från elektrodmaterialet. Vidare, vid katoden 10”. träder en jon M' in i elektrodmaterialet, och elektrodmaterialet PEDOT:PSS i ett p-dopat tillstànd t ex PÅ ändras till ett odopat tillstånd visat som P°. Detta är en oxidation av neutralt PEDOT (P°) till oxiderat PEDOT (P').

Reaktionerna exempliﬁeras i P°+Pss;M* ->P*:Pss+M* + e, and P*;Pss+M* + e' -> P°+Pss:M* En PEDOT-kedja kan oxideras många gånger eftersom den är så lång. PEDOT syntetiseras alltid i ett delvis (nästan fullt) dopat/oxiderat tillstånd. De flesta andra polymerer produceras i det neutrala tillståndet. De kan alla oxideras/reduceras in-situ innan användning. I fallen med en PEDOT:PSS-blandning, är PSS alltid närvarande och alltid negativt laddad. När PEDOT är dopat (positivt laddat), använder det PSS som motjon för att balansera laddningen. När PEDOT är neutralt, behöver PSS en annan jon (t ex Na') för att balansera laddningen. Den andra reaktionen är den omvända processen (reduktion av dopad PEDOT till neutralt PEDOT).

Notera att andra material så som P3HT, inte har PSS, och därför vanligen kräver en anjon när den är positivt laddad (dopad). Den generella principen är den samma.

Ett viktigt särdrag hos ett lämpligt elektrodmaterial är att den elektrokemiska förändringen i elektrodens reduktions-oxidationstillstånd sker inom det elektrokemiska stabilitetsfönstret för elektrolyten, tex vatten, och att elektrodmaterialet stannar kvar i elektroden hellre än att frisättas i elektrolyten.

Ett elektrokemiskt stabilitetsfönster definieras som det potentiella fönstret i vilket en elektrod kan polariseras i en lösning utan överföring av Farradic ström. Det elektrokemiska stabilitetsfönstret för elektrolytlösningssystem beror pà i) lösningsmedlets beskaffenhet, ii) saltets beskaffenhet, iii) elektrodmaterialets beskaffenhet, och iv) närvaron av föroreningar. Det beror på den inneboende elektrokemiska stabiliteten för dess individuella komponenter.

Metoder Ytterligare syften med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod för att kontrollera vätskeflöde, av t ex en elektrolyt, i ett system för elektrokinetisk flödesteknik, där metoden omfattar 10 15 20 25 30 534 488 25 a. applicering av ett elektriskt fält på en första och en andra elektrod (10, 10') anordnade i respektive kärl (12, 12'), nämnda elektroder omfattar ett polymerbaserat eller oxldbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat till att utsättas för en elektrokemisk reaktion när det används i nämnda system för elektrokinetisk flödesteknik (100), b. kontroll av nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för elektriskt fält (16), som medger ett kontrollerat ﬂöde av elektrolyt (13, 13').

Ytterligare utföringsformer är vari systemet för elektrokinetisk flödesteknik är enligt något av systemen för elektrokinetisk flödesteknik i föreliggande uppﬁnning.

Ytterligare utföringsforrner omfattar stegen för att kontrollera ﬂöde av laddade species i nämnda elektrolyt.

Ytterligare utföringsformer är vari metoden vidare omfattar stegen för att kontrollera ﬂöde av icke-laddade species i nämnda elektrolytvätska eller vari elektrolyten ﬂödar och bär med sig oladdade species.

Ytterligare utföringsforrner är vari nämnda ﬂöde med laddade och oladdade species i nämnda elektrolyt (13, 13') kontrolleras genom att kontrollera nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för elektriska fält (16), som medger ett kontrollerat ﬂöde av elektrolyt (13, 13').

Ytterligare syften är att tillhandahålla en metod som tillåter kontrollerat ﬂöde med laddade och oladdade species i ett system för elektrokinetisk flödesteknik, där metoden omfattar a. tillhandahållande av en laddad eller oladdad species i elektrolyten (13, 13') i ett först eller andra kärl (12, 12'); b) applicering av ett elektriskt fält på en första och en andra elektrod (10, 10') anordnade i respektive kärl (12, 12'), nämnda elektroder omfattar ett polymerbaserat eller oxldbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat till att utsättas för en elektrokemisk reaktion vid användning i nämnda system för elektrokinetisk flödesteknik (100), c) kontroll av nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för elektriska fält ( 16), som medger ett kontrollerat ﬂöde av elektrolyt (13, 13'), därmed tillåtande ett kontrollerat ﬂöde av en laddad eller oladdad species i nämnda elektrolyt (13, 13').

Exempel pà laddade species är mono- och divalenta metallkatjoner så som Naﬂ Ca” och KÜ laddade anjoner så som Cl", F, S03", laddade biologiska species så som proteiner, aminosyror, peptider och nukleinsyror. 10 15 20 25 30 534 488 26 Exempel på oladdade species inkluderar socker, fetter, oladdade peptider, aminosyror med en nettoladdning lika med noll (vid ett visst pH) och proteiner med en nettoladdning lika med noll (vid ett visst pH), biologiskt intressanta species så som hormoner (östrogen, progesteron, etc.). Även stora species med liten laddning i relation till sin massa kan uppföra sig som oladdade species i ett elektroklnetiskt system, eftersom deras rörlighet är så liten. På liknande sätt kan laddade och oladdade partiklar (mikropartiklar, nanopartiklar), droppar, eller bubblor suspenderade i en vätska transporteras.

System för Iabb-pá-ett-chíp Ytterligare syften är att tillhandahålla ett system med mikroﬂuidik för ett labb-på-ett-chip (200) för att kontrollera vätskeﬂöden, omfattande ett system för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt uppfinningen.

Ytterligare syften är att tillhandahålla ett system med mikroﬂuidik för ett labb-på-ett-chip (200) för att kontrollera ﬂöden av laddade eller oladdade species, omfattande ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt någon del av uppﬁnningen.

Användningar Yttertigare syften är att tillhandahålla användningen av ett system för elektrokinetisk flödesteknik ( 100) enligt uppﬁnningen i ett labb-pà-ett-chip (LOC) (200).

Ytterligare syften är att tillhandahålla användningen av ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen för att kontrollera vätskeﬂöde i ett system för ett labb-på-ett-chip (LOC) (200).

Ytterligare syften är att tillhandahålla användningen av ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen för att kontrollera flöden av en laddad eller oladdad species i ett system för ett labb-på-ett-chip (LOC) (200).

Således, med föreliggande uppfinning tillhandahålls ett metodsystem eller användningen av ett system med vilket laddade species, så som t ex joner. eller oladdade species, tex sockermolekyler, kan transporteras i en biologisk analys eller system. T ex så kan species vara en transportör till en prokaryot cell eller eukaryota celler, inklusive vävnad, odlade eller på annat sätt närvarande på målelektroden eller i målelektrolyten. Med hjälp av direkt eller indirekt verkan, transporterade laddade, tex joner, eller oladdade species, kan påverka nämnda celler och inducera biologiska processer däri.

Följaktligen, är föreliggande uppﬁnning användbar vid forskning om cellkommunikation, vari nämnda system kan användas för att leverera laddade eller oladdade species med 10 15 20 25 30 534 488 27 hjälp av ett kontrollerat flöde av nämnda species till celler för att möjliggöra utvärdering av svaret hos nämnda celler.

I en utföringsform, kan systemet användas för att stimulera en enkelcell med hjälp av ﬂera olika joniska eller oladdade stimuli samtidigt eller i följd. I vidare utföringsformer, kan systemet användas för att stimulera en enkelcell (dvs. ett stimuli) med en spatial upplösning som medger att olika delar av nämnda enkelcell stimuleras av olika stimuli, så som nämnda laddad (t ex joniska) eller oladdad species.

Systemet kan även användas för att transportera olika species så som joner eller molekyler i motsatt riktning, dvs. från en cell, tex för att analysera en molekylär species, så som en jonisk species, som utsöndras från en cell under vissa förhållanden. Med andra ord, kan systemet enligt uppﬁnningen användas som ett medel för leverans av species, så som laddade eller oladdade species till celler, liksom en del av ett arrangemang för att analysera cellulär respons.

Nämnda stimuli kan starta en cellulär process eller stänga av en cellulär process, eller agera som en inhibitor. Ett icke-begränsande exempel är kalium som kan fungera som stimuli för nervceller genom att öppna de spänningsstyrda Cazïkanalerna i cellmembranet. Ett icke-begränsande exempel på en inhibitor kan vara kadmium som kan blockera de spänningsstyrda Cazïkanalerna i cellmembranet.

Termen jon omfattar även molekylära species som kan laddas genom att sätta ett visst pH pä elektrolytvätskan. Det pH som krävs för att ladda dessa species kan ha beräknats från pKa för dessa species. Termen jon omfattar även species som kan modifieras kemiskt för att erhålla en nettoladdning, tex genom att fästa en jon till dem.

Termen jon kan även omfatta partikelaggregat med en nettoladdning. T ex genom emulsion av en given molekyl av en ytspänningssänkande species, där någon av den kan ha en laddning. Dessutom kan beklädnaden omfatta laddade och oladdade species så att aggregatets nettoladdning kan skräddarsys.

Exempel på sådant beklädnadsmaterial inkluderar fettsyror, dodecylbenzen sulfonat, lecitin, and cetearyl alkohol.

Systemet i föreliggande uppﬁnning kan användas för att skapa en koncentrationsgradient med laddade (t ex joner) och oladdade species. Sådana koncentrationsgradienter kan t ex vara användbara i bioanalytiska tillämpningar, så som cellsignaleringsstudier.

Cellsignaleringsstudier inkluderar t ex signalering mellan celler i immunsystemet, mellan nervceller eller nervsynapser eller nervsammanlänkningar, eller mellan stamceller eller 10 15 20 25 30 534 488 28 andra celler i immunsystemet, eller vävnadsceller. inklusive celler av samma sort eller av två olika sorter, normala celler eller döda celler, t ex tumörceller eller andra döda celler inblandade i en sjukdom som avser CNS (centrala nervsystemet), eller hjärnan, hjärtat, etc. Cellsignalering inkluderar intracellulära signalföretelser, och extracellulära signalföretelser.

Således, ytterligare utföringsformer är vari användningen av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppfinningen för att kontrollera flöde av en laddad eller oladdad species i ett labb-pà-ett-chipsystem (200), vari nämnda species är en signalsubstans som påverkar stamceller. Stamceller inkluderar isolerade stamceller eller stamcellslinjer.

Exempel är nervstamceller, embryonala stamceller, adulta stamceller. Även ytterligare utföringsformer är vari användningen av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppfinningen är för att kontrollera ﬂöde för en laddad eller oladdad species i ett labb-på-ett-chipsystem (200), vari nämnda species är en signalsubstans som påverkar nervceller. l en ytterligare utföringsform är nämnda celler humanceller. I ytterligare en utföringsform är nämnda celler alla humanceller med förbehållet att inte vara humana embryonala stamceller. I ytterligare utföringsformer är cellerna gnagarceller så som rått-, mus-, get-, ko-, hund-, katt- etc. celler.

Ytterligare utföringsformer är vari användning av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppfinningen omfattar kontroll av en laddad eller en oladdad species i ett labb-på-ett-chipsystem (200). vari nämnda species är en intracellulär signalsubstans.

Ytterligare användningar är vari nämnda species är en signalsubstans som påverkar intracellulär signalering.

Systemet i föreliggande uppfinning kan användas för att skapa oscillerande jon- eller specleskoncentrationer nära målelektroden. Sådana oscillerande koncentrationsgradienter av joner imiterar naturliga processer, och kan tex vara användbara i bioanalytiska tillämpningar.

Systemet i föreliggande uppfinning kan vidare vara användbar i cellkommunikationsstudier, vari en cell till exempel kan stimuleras av laddade (t ex joner) och oladdade species som transporteras till cellen med hjälp av systemet och en cellulär respons kan studeras eller användas genom att transportera utsöndrade laddade (t ex joner) och oladdade species från en cell med hjälp av systemet. 10 15 20 25 30 534 488 29 Kit Ytterligare syften tillhandahåller ett kit omfattande systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen, och valfritt, instruktioner för dess användning.

I vissa utföringsforrner, inkluderar ett kit instruktionsmaterial som visar, till exempel sätt för att använda systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen, analys/prov eller sätt att använda ett speciellt reagens. lnstruktionsmaterialet kan vara skrivet, l elektronisk form (t ex datadlskett eller cd-skiva) eller vara visuellt (t ex videofiler).

Kiten kan även inkludera ytterligare komponenter för att underlätta den speciﬁka tillämpningen för vilken kitet är ämnat. Således, till exempel kan kitet inkludera buffertar och andra reagens som rutinmässigt används i utförandet av en speciellt visad metod.

Sådana kit och lämpligt innehåll är väl kända för fackmannen inom området.

Kitet kan ytterligare omfatta, i en mängd som är tillräcklig för minst en analys, systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt uppﬁnningen, som ett separat packat reagens.

Instruktioner för användning av det förpackade reagenset är också vanligen inkluderat.

Sådana instruktioner inkluderar vanligen ett handgripligt utryck som beskriver reagenskoncentratloner och/eller åtminstone en testmetodsparameter såsom de relativa mängdema av reagens och prov som skall blandas, hålltider för reagens/provblandningar, temperaturer. buffertförhållande och liknande.

Således, ytterligare utföringsformer är vari kitet vidare omfattar instruktioner för dess användning som t ex ett LOC-system i bestämda analyser så som kemiska analyssystem eller biologiska analyssystem. Exempel på kemiska eller biologiska analyssystem är enkelcellsanalys, PCR.

Ytterligare utföringsformer är vari kitet ytterligare omfattar instruktioner för dess användig i en metod enligt uppﬁnningen.

Vissa kit-utföringsformer kan inkludera ett medel för transport, så som en låda, en påse, en väska, plastkartong (så som formad plast eller annan genomskinlig förpackning), omslagspapper (så som ett förseglat eller förseglingsbart plast, papper eller metallomslag) eller annan behållare. l vissa exempel, kommer kit-komponenter bifogas i en enkel förpackningsenhet, så som en låda eller annan behållare, där förpackningsenheten kan ha avdelningar i vilka en eller ﬂera komponenter i kitet kan placeras. I andra exempel, inkluderar ett kit en eller ﬂera behållare, till exempel vialer, rör och liknande som kan hålla, till exempel, ett eller ﬂera biologiska eller kemiska prover som skall testas. 10 15 20 25 30 534 488 30 Andra kit-utföringsformer inkluderar, till exempel, sprutor, bomullssvabbar, eller latexhandskar som kan vara användbara för att hantera, samla in och/eller processa ett biologiskt eller kemiskt prov. Kit kan också valfritt innehålla tillbehör användbara för att flytta en kemikalie eller ett biologiskt prov från ett ställe till ett annat, inklusive, till exempel dropprör, sprutor och liknande. Alltjämt andra kit-utföringsformer kan inkludera hjälpmedel för avfallshantering för bortskaffande av använda eller ej längre behövda artiklar (så som prover, etc.). Sådana hjälpmedel för avfallshantering kan inkludera, utan begränsning, behållare med förmåga att hindra läckor från bortskaffat material, så som plast-, metall- eller andra ogenomträngliga påsar, lådor eller behållare.

I en föredragen utföringsforrn, är systemet och/eller kitet enligt uppfinningen helt organiskt, dvs. alla materialen närvarande i systemet och kitet är organiskt. En fördel med helt organiska system är att de kan lättare återanvändas än anordningar omfattande en kombination av organiskt och oorganiskt material som kan kräva nedmontering före återanvändning.

Exempel på elektroosmotiska pumpar enligt uppfinningen Ett exemplar av en elektroosmotisk pump har tillverkats genom att placera en kapillär 14, t ex en kiselkapillär, som har en inre diameter mellan runt 25um och runt 75pm, mellan två kärl 12, 12' i en 128x86x12 mm (lbh) 8-brunn (varje brunn är 40x30x12 mm) 2-3 cm bred plastskål. Pumpen sker över 30 millimeters väggen. Varje brunn innehöll en elektrolytvätska, 5-50 mM NaH2PO4 pH 9. A PEDOT:PSS elektrod 10, 10' på en PET film var anordnad i varje kärl genom att sänka en del av PEDOT:PSS elektroden i elektrolyten, och spänningar på upp till 10V applicerades mellan elektroderna med hjälp av en generator för ett elektriskt fält 16. Pàfyllning i de två kärlen 12, 12' med saltlösningar med olika koncentrationer möjliggjorde för uppfinnarna att mäta flödeshastigheten genom kapillären 14 indirekt via undanträngning utan användning av tillsatser, eftersom strömmen som transporteras genom kapillären är proportionell mot koncentrationen av elektrolyten i kapillären. För mätningar av undanträngning, se Electrophoresis 2004, 25, 3687-3693.

Två brunnar (40x30x12 mm) fyllda med 7 ml av 5 mM och 20 mM Na2HP04 pH 9.

Brunnar sammankopplade med en 10 mm sammangjuten kiselkapillär med en inre diameter på 25 um. En PEDOT:PSS-elektrod delvis nedsänkt i lösning i varje brunn, elektrod i 5 mA brunn sammankopplad med + och elektrod i 20 mM brunn kopllad till - på Kiethley 2636A SourceMeter. SourceMeter applicerar olika potentialer under det att strömmen mäts. 10 15 20 25 30 534 483 31 Resultat Vid koppling mellan +5V och -5V spänning ändrar undanträngandet av vätska strömmen mellan 20 nA och 70 nA, motsvarande ett kapillärt motstånd mellan 70-250 MQ. Total undanträngning av vätska skedde under runt 8 min, total laddning som överfördes runt 20 uC. Vid omkoppling mellan +2V och -2V potential ändrar undanträngningen av vätska strömmen mellan 8.5 nA and 29 nA,, motsvarande ett kapillärt motstånd mellan 68-235 MQ. Total undanträngning av vätska skedde på runt 24 min, total laddning som överfördes runt 22 uC. Vätskans undanträngningshastighet 20 pm/s för en potential på 5 V och 7 pm/s för 2 V. Se Figur 5A-C som visar Abs, ström, motstånd och potential.

Ytterligare exemplar pà en elektroosmotisk pump har tillverkats.

En elektroosmotisk pump omfattar två kärl fyllda med en jonisk lösning, där varje kärl innehåller en PEDOTPSS-elektrod och kopplad till en sammansmält kiselkapillär som fungerar som passage mellan kärlen. En ände på elektroden sänktes ner i lösningen och motsatta änden ovanför ytan kopplad till generatorn för ett elektriskt fält. Kapillären var runt 10 mm lång och hade en inre diameter i området runt 25-75 pm. Ett elektroosmotiskt ﬂöde genererades inuti kapillären genom att applicera en potential mellan elektroderna.

Potentialen valdes till området på runt 1-10V. Vätskerörelse bekräftade med en uppställning för undanträngning där de två kärlen hade olika jonkoncentrationer, runt 5 respektive runt 22 mM av Na2HPO4, och strömmen genom kapillären övervakades med en Keithley 2636A SourceMeter.

Resultat För en 25 pm kapillär var undanträngningshastigheten för vätskan 20 pm/s för en potential på 5 V och 7 pm/s för 2 V. Detta värde liknar hastigheten i standardiserade uppställningar för elektrofores.

FIG. 3 illustrerar schematiskt en utföringsform av ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) i form av ett elektrokinetiskt separationssystem 100" så som ett elektroforetiskt system 100". Som illustreras schematiskt, omfattar det elektroforetiska systemet 100" två elektroder 10, 10' anordnade i respektive kärl 12, 12”. Vidare är en kanal 14, tex en kapillär anordnad som en passage mellan de två kärlen 12, 12', med hjälp av vilken kanal 14 fasta partiklar 18, tex provpartiklar eller laddade species såsom en molekyl, kan transporteras mellan kärlen 12, 12' när ett elektriskt fält appliceras över elektroderna 10, 10”. Det elektriska fältet genereras med hjälp av en generator för elektriska fält 15 kopplad till elektroderna. En detektor 20 kan anordnas vid kanalen 14 för 10 15 20 25 30 534 488 32 att detektera särdrag hos provet 18 som skall analyseras och transporteras i kanalen 14.

Medan det elektroforetiska systemet 100" är anpassat för att separera laddade species, t ex joner eller partiklar baserat på deras rörelse under påverkan av ett applicerat elektriskt fält, skall det förstås att det elektriska fältet som appliceras för att separera species även ger upphov till ett elektroosmotiskt ﬂöde, dvs. till ett vätskeflöde, i kanalen 14.

För att demonstrera värdet av att använda konduktlva elektrokemiskt aktiva material för elektroderi mikroﬂuida system, har poly(3,4»etylendioxitiofen)/ polylstyrensulfonat) (PEDOT:PSS) elektroder skapats.

PEDOT:PSS-elektroder visar sig ha en mindre inverkan på pH hos elektrolyten, tex orsaka en mindre förändring än traditionella metallelektroder, under de elektrokemiska reaktionema som krävs för att bibehålla ett elektriskt fält i kapillären pà grund av det faktum att redoxreaktionen involverar elektrodmaterialet istället för elektrolyten. När elektrodmaterialet väl konsumerats, kan reaktionen bara involvera elektrolyten, När den är i kontakt med en elektrolyt, kompenseras omkopplingen av PEDOT:PSS mellan p-dopat och odopat tillstånd eller tvärt om av joner som lämnar eller träder in i PEDOT:PSS- polymeren, eftersom PEDOT:PSS effektivt fungerar som en omvandlare av elektron-till- jon. Detta medger en att en elektrokemisk reaktion kan ske vid varje elektrod utan att orsaka hydrolys, gasbubblor och andra biprodukter som normalt sker när elektrolyten, t ex vatten hydrolyseras på traditionella metallelektroder. Användningen av elektrokemiskt aktiva elektroder möjliggör produktionen av LOC-anordningar som kan transporteras biomolekyler, celler och andra pH- och redoxkänsliga species på ett kontrollerat sätt med hjälp av den enhetliga hastighetsprofilen som finns i EOF-anordningar.

På grund av de elektrokemiska reaktionerna som sker vid varje elektrod under driften av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik, kommer elektrodmaterialet att konsumeras (helt dopad (oxiderat) vid anoden, eller helt odopad (neutral) vid katoden). Således kan systemet för elektrokinetisk flödesteknik inte drivas i en riktning i all oändlighet. I ett utförande av elektroderna som beskrivs här, är systemet avsett att användas endast en gång, och reversibilitet av elektrokemin hos elektroderna är inte ett problem. I det företrädda utförandet, används ett material så som PEDOT:PSS, vilket kan upprepande oxideras och reduceras, i elektroderna, vilket möjliggör för ström att drivas först i en riktning och sen i den andra när potentialen reverseras. Reversering av processen på detta sätt regenererar effektivt de konsumerade elektroderna. Denna process kan repeteras på ett cykllskt sätt tusentals gånger. 10 15 20 25 30 534 488 33 Emellertid, när en eller båda elektroderna har konsumerats helt och hållet, dvs. p-dopad eller odopad (odopad, dvs. helt reducerad till det neutrala tillståndet) vid anoden respektive katoden, hydrolys av elektrolyten, tex vatten, vid gränssnittet elektrod/elektrolyl, tar över och systemet för elektrokinetisk flödesteknik fortsätter att fungera på ett sätt som liknar en konventionell elektroosmotisk pump eller ett konventionellt elektroforetiskt system med metallelektroder. För att undvika elektrokemiska reaktioner i elektrolyten, är det viktigt att designa och driva det uppfunna systemet för elektrokinetisk flödesteknik på ett sätt så att elektrodema aldrig konsumeras helt och hållet. Detta kan uppnås genom att återkommande reversera riktningen på flödet inom systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik, eller genom att överdimensionera elektroderna jämfört med volymen och koncentrationen av elektrolyten som skall transporteras så att de aldrig konsumeras. Till exempel, om elektroder, var och en tillverkad från 1 gram av PEDOT:PSS, skulle konsumeras genom att ﬂytta 10 ml vatten i en given pump-konfiguration med en given elektrolytkoncentration, skulle 2 eller mer gram av PEDOT:PSS i varje elektrod förhindra PEDOT från att konsumeras helt och hållet, och förebygga hydrolys.

Föreliggande uppfinning avser även en metod för att tillverka en innovativ elektrod.

Enligt en utföringsform, omfattar en allmän metod för att tillverka en elektrod stegen: - applicering av ett konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial på ett substrat, - möjligtvis, tillsätta en elektronisk kontaktförbättrande substans till delen av elektrodens yta för att underlätta elektronisk kontakt med instrumenteringen, tex med utrustningen som genererar elektriskt fält.

Substratet kan vara samma material (t ex plast eller glas så som en kapillär) av vilket pumpen eller separationsanordningen är tillverkad. Substratet kan vara ett separat material, så som glas eller plast, som placeras i en pump- eller separationsanordning som används.

Substratet på vilket systemet enligt uppﬁnningen fabricerats är företrädesvis elektriskt och joniskt isolerat och kan omfatta styva material så som Si-bricka med ett isolerande oxid- (SiOx) eller nitridskikt (Si3N), glasbrickor så som pyrexbrickor, glassubstrat, så som mikroskopglas, plastsubstrat så som PET, polystyren, använti petriskålar, och keramik.

Substraten kan även vara ﬂexibla så som plastfilmer Orgacon f" filmer (både plast och papper), eller pappersbaserade material.

Systemet enligt uppﬁnningen är speciellt fördelaktigt i det att det lätt kan utföras på ett stöd, så som en polymerfilm eller papper. Således, kan de olika komponentema 10 15 20 25 30 534 488 34 deponeras på stödet med hjälp av konventionella tryckningstekniker, såsom screentryck, offsettryck, gravyrtryck, bläckstråletryck och flexografiskt tryck, eller bestrykningstekniker såsom knivbestrykning, schaberbladsbestrykning, extruderingsbestrykning och curtainbestrykning, så som beskrivs i “Modern Coating and Drying Technology" (1992), eds E D Cohen och E B Gutoff, VCH Publishers lnc, New York, NY, USA. I utföringsfonner av uppﬁnningen som använder ett konduktivt polymerrnaterial i elektrodema och/eller jonkonduktiv kanal (jonkanal), kan detta material även deponeras genom in-situ polymerisering med metoder som elektropolymerisering, UV- polymerisering, termisk polymerisering och kemisk polymerisering i vätske- eller àngfasen.

Som ett alternativ till dessa additiva tekniker för mönstring av komponenterna. är det även möjligt att använda subtraherande tekniker, så som lokal destruktion av material genom kemisk eller gasetsning, med mekaniska medel så som, repning, skärning, skrapning eller lettring eller med någon annan subtraherande metod känd inom teknikområdet. En aspekt av uppfinningen tillhandahåller sådana processer för tillverkning av ett system av materialen som specificeras häri.

Således, i en utföringsform av systemet, är nämnda elektroder och nämnda kanal (14) direkt eller indirekt fästa på ett fast stöd så som glas eller på ett flexibelt stöd så som en polymerfilm eller papper.

Systemet enligt uppfinningen kan företrädesvis vara inkapslat. delvis eller helt och hållet, som skydd för anordningen. lnkapslingen kvarhåller det lösningsmedel som krävs för attt ex vätskan t ex elektrolyten skall fungera. och skyddar mot att syre skall störa de elektrokemiska reaktionerna i anordningen. lnkapsling kan uppnås genom processer i vätskefas. Således, kan en polymer i vätskefas eller organisk monomer deponeras på anordningen med hjälp av metoder så som spraybestrykning, dippbestrykning, eller någon av de konventionella tryckningstekniker som listas ovan. Efter deponering, kan kapseln härdas till exempel med ultraviolett eller infraröd strålning, med lösningsmedelsevaporation, genom kylning eller genom användning av ett två- komponentsyslem, så som ett epoxilim, där komponenterna blandas ihop precis innan deponeringen. Alternativt uppnås lnkapsling genom laminering med en tät film på den jontransporterande anordningen. l föredragna utföringsformer av uppfinningen, i vilken komponenterna i systemet är anordnade på ett stöd, där detta stöd kan fungera som bottenkapseln. I detta fall utförs lnkapslingen behändigt genom att endast det översta av plattan behöver täckas med den inkapslande vätskefasen eller lamineras med tät film. 10 15 20 25 30 534 488 35 Systemet enligt uppﬁnningen kan även tillverkas med hjälp av konventionella halvledarprocesser, så som fotolitograﬁ och etsning. När sådana metoder används, kan elektrodmaterialet företrädesvis deponeras på substratet med hjälp av någon lämplig deponeringsmetod, tex tryckning eller Iaminering. Substratet som bär elektrodmaterialet kan därefter mönstras med hjälp av konventionella fotoresist-/etsningstekniker.

Ytterligare utföringsformer omfattar att systemet enligt uppﬁnningen även kan uppvisa ytterligare särdrag, som underlättar användningen av systemet. Sådana särdrag inkluderar till exempel terminaler för att koppla en spänningskälla till systemets elektroder, medel för att kapsla in systemet för att göra det mer robust vid hantering. och för att förebygga avdunstning eller kontaminering av elektrolytvätskorna. l en utföringsform är elektroderna i systemet anordnade så att elektrolytvätskorna kan deponeras direkt på de önskade elektroderna.

En annan utföringsform av uppﬁnningen omfattar vidare medel för att kvarhålla en elektrolyt i systemet, anordnad så att elektrolyten är i kontakt med de önskade elektroderna. l en utföringsform omfattar anordningen medel för att kvarhålla nämnda elektrolyter.

I vissa utföringsformer kan elektrolytema vara begränsade till ett visst område i systemet med hjälp av en eller flera fysiska eller kemiska begränsningsmetoder. Elektrolytema kan till exempel begränsas av väggar eller liknande anordnat på systemets yta, med öppningar i en partiell inkapsling av systemet som beskrivs häri, eller med lämplig kemisk eller fysisk behandling av systemets yta, så som att göra ytan delvis hydrofob, tex med en ﬂuorerad bestrykning.

I en utföringsform, kan elektrolyten hållas kvar i systemet med hjälp av en behållare, anordnad så att elektrolytema är i kontakt med den önskade elektroden eller elektroderna.

Nämnda behållare kan företrädesvis vara gjord av glas eller ett polymermaterial, men även andra material kan användas. Behållaren kan vara öppen eller delvis eller helt förseglad.

Nämnda medel eller behållare för att hålla kvar elektrolyter i systemet kan vara vari ytan på nämnda behållare är biokompatibel.

Systemet enligt uppfinningen kan vidare omfatta medel för att mäta mängden species, så som laddade eller oladdade molekyler, som transporteras från åtminstone en första till åtminstone en andra elektrod (10, 10') genom att mäta strömmen.

Enligt ett exempel omfattar metoden för att tillverka en PEDOT:PSS elektrod stegen att: 10 15 20 25 30 534 488 36 - droppgjuta 100 ul PEDOT:PSS (1 .3 vikt-% dispersion i H20, med 0.5% PEDOT och 0.8% PSS, konduktiv grad, Sigma-Aldrich) innehållande 5% dietylenglycol (Sigma-Aldrich) på ett skrovliggjort OH-ﬁlmsubstrat; -torka PEDOT:PSS; och -tillsätta ränder av silverfärg pà kanten av PEDOTzPSS-elektroden som inte är i kontakt med elektrolyten för att underlätta elektroniska kontakt med instrumenteringen, tex med utrustningen för att generera elektriskt fält.

I ytterligare utföringsforrner. kan filmen tillsättas i en av flera metoder, inklusive tryckningstekniker (t ex bläckstråletryckning), bestrykningstekniker (rotationsbestrykning, schaberblad, etc.), eller även polymerisering (elektrokemiskt eller kemiskt) in-situ. Vidare. är det kanske inte nödvändigt att tillsätta konduktivt material för att få kontakt med polymeren/metalloxiden som används.

FIG. 4 illustrerar schematiskt en utföringsform av ett system med mikroﬂuidik för ett labb- på-ett-chip 200 omfattande ett system för elektrokinetisk flödesteknik 100 enligt uppfinningen. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits med avseende på en anordning med mikroﬂuidik för ett labb-pà-ett-chip, skall det förstås att de uppfunna elektroderna och uppfunna systemet för elektrokinetisk flödesteknik kan användas i t ex ett laboratorium eller storskalig tillämpning. Till exempel, skulle systemet för elektrokinetisk flödesteknik enligt föreliggande uppﬁnning kunna användas i system för kapillär elektroforesseparation i laboratorieskala eller industriskala, storskaliga elektroosmotiska pumpar.

Claims

1. 0 15 20 25 30 534 488 37 PATENTKRAV 1. Ett system för elektrokinetisk flödesteknik (100) för kontroll av vätskeﬂöde, kännetecknat av att det omfattar a) en första och en andra elektrod (10,10') anordnad i respektive kärl (12, 12') nämnda elektroder omfattar ett polymerbaserat eller oxidbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat till att utsättas för en elektrokemisk reaktion när den används i nämnda system för elektrokinetisk flödesteknik (100), b) en kanal (14) anordnad som en passage mellan de två kärlen, nämnda kanal medger ﬂöde av elektrolyt (13, 13') när elektroden (10. 10') används i nämnda system för elektrokinetisk flödesteknik (100), och att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet väljs från en grupp med pi-konjugerade polymerer. Systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt krav 1. kännetecknat av att elektrodmaterialet är anordnat på åtminstone en yta av nämnda elektrod (10, 10'), nämnda yta vetter mot en elektrolyt (13, 13') när elektroden (10, 10') används i nämnda system för elektrokinetisk ﬂödesteknik ( 100). Systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknat av att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet leder elektricitet i åtminstone ett reduktions-oxidationstiIlstånd, är elektrokemiskt omkopplingsbart, inte går sönder och inte frisätter toxiska substanser i elektrolyten (13, 13"). Systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt krav 3, kännetecknat av att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet omfattar något ur gruppen konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterial valda fràn polyaoetylener, polypyrroler, polytlopener, polyaniliner, poly(p-fenylensulfid), poly(p-fenylen viny|en)er, polyindol, polypyren, polykarbazol, polyazulen, polyazepin, polyﬂuorener, polynaftalen och polyisotianaftalener, en sampolymer av dessa, eller en blandning av dessa. 10 15 20 25 30 35 10. 11. 12. 534 488 38 Systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt något av kraven 1-4, vari nämnda kanal (14) är åtminstone en kapillär som tillåter flöde av elektrolyt (13, 13'). Systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt något av kraven 1-5, vari nämnda kanal (14) är ett poröst material av fast eller halvfast material som tillåter flöde av elektrolyt ( 13, 13'). Systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-6, vari nämnda kanal (14) är formad/anordnad av gals, tex kiseloxider, en polyanjon så som poly(styrensu|fonat), eller en polykatjon så som protonerad poly-L-lysin. Systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-7, vari väggarna på nämnda kanal är laddade. Systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt krav 8, vari väggarna på nämnda kanal kontrolleras av en elektrisk potential. Systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-9, vari nämnda kanal är < 200pm i diameter. Systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-10, ytterligare omfattande en anordning som genererar ett elektriskt fält (16). En metod för att kontrollera vätskeflöde i ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik, där metoden omfattar a) applicering av ett elektriskt fält på en första och en andra elektrod (1 O, 10') anordnad i respektive kärl (12, 12'), nämnda elektroder innefattar ett polymerbaserat eller oxidbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat att utsättas för en elektrokemisk reaktion när det används i nämnda system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) och att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet väljs från en grupp med pi- konjugerade polymerer, b) kontroll av nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för ett elektriskt fält (16), som medger ett kontrollerat flöde av elektrolyt (13, 13'). 10 15 20 25 30 35 13. 14. 15. 16. 17. 18. 534 488 39 Metoden enligt krav 12, vari systemet för elektrokinetísk ﬂödesteknik är enligt något av kraven 1-11. Metoden enligt något av kraven 12-13, vidare omfattande stegen för kontroll av ﬂöde av en eller fler laddad species i nämnda elektrolyt. Metoden enligt något av kraven 12-14, vidare omfattande stegen för kontroll av ﬂöde av en eller fler laddad species i nämnda elektrolyt. Metoden enligt krav 14 och 15, vari nämnda ﬂöde av laddade och oladdade species i nämnda elektrolyt (13, 13') kontrolleras genom att kontrollera nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för elektriska fält (16), som tillåter ett kontrollerat ﬂöde av elektrolyt (13, 13'). En metod som tillåter kontrollerat flöde av laddade och oladdade species i ett system för elektrokinetísk flödesteknik, där metoden omfattar a) tillhandahållande av en laddad eller oladdad species i elektrolyten (13, 13') i ett första eller ett andra kärl (12, 12'), b) applicering av ett elektriskt fält på en första och en andra elektrod (10, 10') anordnad i respektive kärl (12, 12'), nämnda elektroder omfattar ett polymerbaserat eller oxidbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat för att utsättas för en elektrokemisk reaktion när den används i nämnda system för elektrokinetísk ﬂödesteknik (100) och att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet väljs från en grupp med pi- konjugerade polymerer, c) kontroll av nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för elektriska fält (16) som tillåter ett kontrollerat flöde av elektrolyt (13, 13'), därmed tillåtande ett kontrollerat flöde av en laddad eller oladdad molekyl i nämnda elektrolyt (13, 13'). En metod som medger ett kontrollerat flöde och en kontrollerad separation av en blandning med laddade och/eller oladdade species l ett system för elektrokinetísk flödesteknik som tillhandahålls häri, där metoden omfattar a) tillhandahållande av en blandning av laddade eller oladdade molekyler i elektrolyten (13, 13') i ett första eller ett andra kärl (12, 12'), 10 15 20 25 30 35 19. 20. 21. 22. 23. 24. 534 488 40 b) applicering av ett elektriskt fält på en första och en andra elektrod (10, 10') anordnad i respektive kärl(12, 12'), nämnda elektroder omfattar ett polymerbaserat eller oxidbaserat konduktivt, elektrokemiskt aktivt elektrodmaterial, nämnda elektrodmaterial är anpassat för att utsättas för en elektrokemisk reaktion när den används i nämnda system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) och att det konduktiva, elektrokemiskt aktiva elektrodmaterialet väljs från en grupp med pi- konjugerade polymerer, c) kontroll av nämnda elektriska fält med hjälp av en anordning för elektriska fält (16), som medger ett kontrollerat ﬂöde av elektrolyt (13, 13'), därmed medger ett kontrollerat flöde av en laddad eller oladdad species i nämnda elektrolyt (13, 13'), därmed separerande en blandning av laddade och/eller oladdade species. Ett system med mikrofluidik för labb-på-ett-chip (200) för kontroll av vätskeﬂöde, omfattande ett system för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-11 . Ett system med mikroﬂuidik för labb-på-ett-chip (200) för kontroll av flöde av en eller flera laddade eller oladdade species. omfattande ett system för elektrokinetisk flödesteknik ( 100) enligt något av kraven 1-11. Användning av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-11 i ett labb-på-ett-chip (200) system. Användning av systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt något av kraven 1-11, för kontroll av vätskeflöde i ett labb-på-ett-chip (200) system. Användning av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-11, för att kontrollera ﬂöde av en eller flera laddade eller oladdade species i ett labb-på-ett-chip (200) system. Användning av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-11, för att kontrollera ﬂöde av en eller ﬂera laddade eller en oladdad species i ett labb-pâ-ett-chip (200) system, vari nämnda species är en signalsubstans som påverkar stamceller. 10 15 20 534 488 41 25. Användning av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-11, för att kontrollera flöde av en eller flera laddade eller en oladdad species i ett labb-på-ett-chip (200) system, vari nämnda species är en signalsubstans som påverkar nervceller. 26. Användning av systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt något av kraven 1-11, för att kontrollera ﬂöde av en eller flera laddade eller en oladdad species i ett labb-på-ett-chip (200) system, vari nämnda species är en intracellulär signalsubstans. 27. Användning av systemet för elektrokinetisk ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-11, för att kontrollera ﬂöde av en eller ﬂera laddade eller en oladdad species i ett labb-på-ett-chip (200) system, vari nämnda species är en signalsubstans som påverkar intracellulär signalering. 28. Användning av systemet för ﬂödesteknik (100) enligt något av kraven 1-11 för separation av åtminstone tvà species. 29. Ett kit omfattande systemet för elektrokinetisk flödesteknik (100) enligt något av kraven 1-1 1, och valfritt, instruktioner för dess användning.