TWI419738B - 微粒子輸送器 - Google Patents

微粒子輸送器 Download PDF

Info

Publication number
TWI419738B
TWI419738B TW100109384A TW100109384A TWI419738B TW I419738 B TWI419738 B TW I419738B TW 100109384 A TW100109384 A TW 100109384A TW 100109384 A TW100109384 A TW 100109384A TW I419738 B TWI419738 B TW I419738B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrodes
microparticle
electrode
conveyor
steering
Prior art date
Application number
TW100109384A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201238650A (en
Original Assignee
Ind Tech Res Inst
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ind Tech Res Inst filed Critical Ind Tech Res Inst
Priority to TW100109384A priority Critical patent/TWI419738B/zh
Priority to US13/104,016 priority patent/US8603312B2/en
Publication of TW201238650A publication Critical patent/TW201238650A/zh
Priority to US14/045,806 priority patent/US20140034503A1/en
Priority to US14/045,794 priority patent/US20140034502A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI419738B publication Critical patent/TWI419738B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/02—Separators
    • B03C5/022—Non-uniform field separators
    • B03C5/028—Non-uniform field separators using travelling electric fields, i.e. travelling wave dielectrophoresis [TWD]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/005—Dielectrophoresis, i.e. dielectric particles migrating towards the region of highest field strength

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Non-Mechanical Conveyors (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

微粒子輸送器
本發明是有關於一種微型裝置或微機電裝置，且特別是有關於一種微粒子輸送器。
化學反應、生化反應(例如細胞分離、融合)、酵素反應等各種應用中往往需要移動反應中的微粒子(particles)。微粒子輸送器可以實現移動微粒子之目的。已知之先前技術通常需外加流體驅動模組。此流體驅動模組會推動微粒子輸送器內的流體(例如水)使之流動，然後使流體中的微粒子隨著流體的流動而移動。在移動過程中，由於流體會隨著流體驅動模組的驅動而保持於某一固定流向，因此先前技術無法隨時地改變微粒子流向或固定微粒子的位置，也就是無法使微粒子逆流移動。另一方面，先前技術需要額外增加流體驅動模組與相關流體管路，增加額外成本。
本發明提供一種微粒子輸送器，利用介電泳力(dielectrophoresis,DEP force)及行進波介電泳力(travelling-wave dielectrophoresis,twDEP force)移動/輸送微粒子。
本發明實施例中提出一種微粒子輸送器，包括多個轉向電極。所述多個轉向電極配置於基板上且呈扇形排列以提供一弧形通道來輸送多個微粒子。其中，所述多個轉向電極彼此不接觸，且該些轉向電極中任意二個相鄰電極之鄰近邊為約略平行。
本發明實施例中提出一種微粒子輸送器，包括配置於一基板上的共同電極、多個左開關電極以及多個右開關電極。該些左開關電極以及該些右開關電極分別配置鄰接於該共同電極之一側之不同端。該些左開關電極沿第一直線方向配置於該基板上。該些左開關電極與該共同電極彼此平行而提供左開關通道來輸送多個微粒子。該些右開關電極沿第二直線方向配置於該基板上。該些右開關電極與該共同電極彼此平行而提供右開關通道來輸送該些微粒子。其中，於該共同電極處形成左開關通道與右開關通道的一共同端。
本發明實施例中提出一種微粒子輸送器，包括配置於一基板上的第一收集電極以及第二收集電極。該第一收集電極具有第一鋸齒部。該第二收集電極鄰近該第一收集電極的該第一鋸齒部。該第二收集電極鄰近該第一鋸齒部的一側具有第二鋸齒部。其中，於該第一鋸齒部與該第二鋸齒部之尖端周遭處形成微粒子收集空間。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
懸浮在電場中的微粒子會受到各種力的影響而發生電泳(electrophoresis)現象。低頻電場EF會對帶電微粒子(charged particle) 110施加庫倫力(Coulomb force)，進而造成電泳現象。所述微粒子包括生醫細胞(biomedical cells)、細菌(bacteria)、病毒(virus)或是其他有機/無機粒子。微粒子與不均勻場(non-uniform field)的相互作用產生介電泳(dielectrophoresis,DEP)、電轉(electrorotation)或是行進波介電泳(travelling-wave dielectrophoresis,twDEP)等現象。這些現象可以被用於非破壞性地操控(manipulate)微粒子的位置以及移動微粒子。
圖1A與圖1B說明微粒子110在電場EF中所受到的介電泳現象示意圖。電源供應單元提供電源信號至各個電極。例如，交流電源120提供交流電壓至二個電極，使得此二個電極之間產生交流電場EF。低頻交流電場EF對可極化微粒子(polarizable particle) 110與週遭流體誘發(induce)相依於頻率的偶極矩(dipole moment)。因為電場EF的不均勻(non-uniform)，導致微粒子110兩端所受之庫倫力不相等。因此，微粒子110會被庫倫力較強的方向吸引過去。第1A圖係說明微粒子110極化強度大於週遭流體時，微粒子110與電場EF發生正介電泳(Positive DEP)作用，使得微粒子110會被電場EF較強的區域吸引過去(往箭頭所示方向移動)。第1B圖係說明微粒子110極化強度小於週遭流體時，微粒子110與電場EF發生負介電泳(negative DEP)作用，使得微粒子110往電場EF較弱的區域移動(往箭頭所示方向移動)。
圖2說明微粒子110在電場EF中所受到的行進波介電泳現象示意圖。基板210是軟性/剛性的不導電材質，例如印刷電路板(printed circuit board,PCB)等。多個輸送電極220沿某一直線方向(例如圖2所示X軸方向)配置於基板210上。這些輸送電極220構成一個傳送器(conveyer) 200。這些輸送電極220皆呈矩型，並且彼此平行，如圖2所示。本領域的技術人員可以依照微粒子110的特性以及週遭流體的特性來調整/決定輸送電極220的寬度a以及二個相鄰電極之間距b。於本實施例中，0.5a<b<1.5a，例如a=b。
這些輸送電極220各自被提供一個交流信號，且這些輸送電極220中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有某一相位差，例如相位差為90度。以圖2為例，若左邊第一個輸送電極220被提供的交流信號相位為0°，則第二個輸送電極220的交流信號相位為90°，第三個輸送電極220的交流信號相位為180°，第四個輸送電極220的交流信號相位為270°。依此類推，第五個至第七個輸送電極220的交流信號相位分別為0°、90°、180°。因此，這些輸送電極220提供了具有行進波(其方向為由左至右)的電場。微粒子110會受到行進波介電泳力而沿著行進波方向移動，相當於這些輸送電極220提供了一個直線通道來輸送微粒子110。
這些輸送電極220的長度約略相同。本領域的技術人員可以依照其設計需求而將這些輸送電極220的長度設定為不等長，例如圖2這些輸送電極220的長度由左至右方向(X軸方向)依序漸減。由於這些輸送電極220所提供的直線通道呈現由左至右方向(X軸方向)依序縮小，因此，由左至右的方向移動微粒子可以同時具有集中微粒子之功能。
圖3是說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。微粒子輸送器包括多個轉向電極310，例如圖3所示呈矩形的轉向電極311、312、313、314。這些轉向電極311、312、313、314構成一個轉向器(turn-around) 300。這些轉向電極311、312、313、314呈扇形排列配置於基板上，且這些轉向電極311、312、313、314彼此不接觸，如圖3所示。
電源供應單元提供電源信號至該微粒子輸送器內之各個電極310。例如，這些轉向電極310各自被提供一個交流信號，且這些轉向電極310中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有某一相位差，例如相位差為90度。以圖3為例，若左邊第一個轉向電極311被提供的交流信號相位為0°，則第二個轉向電極312的交流信號相位為90°，第三個轉向電極313的交流信號相位為180°，第四個轉向電極314的交流信號相位為270°。因此，這些輸送電極310相當於提供了一個弧形通道來輸送微粒子110。例如，微粒子110-a便受到行進波介電泳力而沿著此一弧形通道移動(往箭頭所示方向移動)。然而，由於因電極靠外側間距過大而導致此一弧形通道外圈的電場太弱，因此靠近此一弧形通道外圈的微粒子110(例如微粒子110-b)可能會因為行進波介電泳力太弱而逸失。
圖4是依照本發明實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。此實施例可以參照圖3的相關說明。微粒子輸送器包括多個轉向電極410，例如轉向電極411、412、413、414、415、416、417。這些轉向電極410構成一個轉向器400。這些轉向電極410彼此不接觸且呈扇形排列配置於基板上，並且這些轉向電極410中任意二個相鄰電極之鄰近邊為約略平行。例如，轉向電極411之鄰近邊401與轉向電極412之鄰近邊402二者約略平行。於本實施例中，轉向電極411、413、415、417呈矩形。這些矩形電極呈扇形排列於基板上。轉向電極412、414、416呈三角形(或扇形)。這些三角形(或扇形)電極配置於轉向電極412、414、416之間，如圖4所示。因此，矩形電極與三角形(或扇形)電極之鄰近邊可以相互平行。
本領域的技術人員可以依照微粒子110的特性以及週遭流體的特性來調整/決定這些轉向電極410的寬度以及二個相鄰電極之間距。例如，若矩形電極的寬度為a，矩形電極與三角形電極之間距為b，而三角形電極之銳角的對邊長為c，則0.5a<b<1.5a，且c2a。
這些轉向電極410各自被提供一個交流信號，且這些轉向電極410中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有某一相位差，例如相位差為90度。以圖4為例，若第一個轉向電極411被提供的交流信號相位為0°，則第二個轉向電極412的交流信號相位為90°，第三個轉向電極413的交流信號相位為180°，第四個轉向電極414的交流信號相位為270°。依此類推，第五個至第七個轉向電極415~417的交流信號相位分別為0°、90°、180°。因此，這些輸送電極410相當於提供了一個弧形通道來輸送微粒子110。例如，微粒子110-a受到行進波介電泳力而沿著此一弧形通道內圈移動(往箭頭所示方向移動)，而微粒子110-b受到行進波介電泳力而沿著此一弧形通道外圈移動(往箭頭所示方向移動)。轉向電極412、414、416改善了圖3所示於弧形通道外圈處電極間距過大的問題，因此在這些轉向電極所形成弧形通道中任何位置的微粒子皆可以平順地轉向而不會逸失。
本領域的技術人員可以依照設計需求而將圖2所示傳送器200與轉向器400進行任意組合，以決定/定義微粒子110的移動路徑。
上述轉向器400的實施方式不應受限於圖4的說明。本領域的技術人員可以依照設計需求而以其他佈局結構實現轉向器400。例如，圖5是依照本發明另一實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。圖5所示實施例可以參照圖3與圖4的相關說明。不同於圖4所示實施例之處，在於圖5所示轉向電極412、414、416呈梯形。
圖6是依照本發明又一實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。圖6所示實施例可以參照圖3與圖4的相關說明。不同於圖4所示實施例之處，在於圖6所示所有轉向電極410皆呈梯形。其中，本領域的技術人員可以依照設計需求而將這些轉向電極410改為三角形或扇形。
圖7是依照本發明實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。微粒子輸送器包括配置於該基板上的共同電極710、多個左開關電極720與多個右開關電極730。這些共同電極710、左開關電極720、右開關電極730構成一個轉轍器(switch) 700。例如，左開關電極720包括電極721、722、723、724、725、726、727、728，而右開關電極730包括電極731、732、733、734、735、736、737、738。於本實施例中，共同電極710、電極721~728與電極731~738皆呈矩形，若這些矩形電極的寬度皆為a，且這些矩形電極中任意二個相鄰電極之間距為b，則a與b須符合0.5a<b<1.5a。
左開關電極720與右開關電極730分別配置於共同電極710的同一側。這些左開關電極720沿第一直線方向741配置於基板上，且配置鄰接於共同電極710之該側之第一端711，且這些左開關電極720與共同電極710彼此平行，如圖7所示。這些左開關電極720可以提供一個左開關通道來輸送微粒子110。這些右開關電極730沿第二直線方向742配置於基板上，且配置鄰接於共同電極710之該側之第二端712，且這些右開關電極730與共同電極710彼此平行，如圖7所示。這些右開關電極730可以提供一個右開關通道來輸送微粒子110。其中，從共同電極710之該側之第一端711出發之第一直線方向741不相交於從共同電極710之該側之第二端712出發之第二直線方向742，且於共同電極710的位置形成該左開關通道與該右開關通道的共同端。
電源供應單元提供電源信號至該微粒子輸送器內之共同電極710、左開關電極720與右開關電極730。例如，若欲使微粒子110循左開關通道移動(即沿第一直線方向741移動)，則這些左開關電極720與共同電極710各自被提供一交流信號，而這些右開關電極730保持接地。這些左開關電極720與共同電極710中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有某一相位差，例如相位差為90度。也就是說，以圖7為例，若共同電極710被提供的交流信號相位為0°，則左開關電極728的交流信號相位為90°，左開關電極727的交流信號相位為180°，左開關電極726的交流信號相位為270°。依此類推，左開關電極725、724、723、722、721的交流信號相位分別為0°、90°、180°、270°、0°。因此，這些左開關電極720所提供的左開關通道可以將微粒子110沿第一直線方向741移動(往箭頭所示方向移動)。
若欲使微粒子110循右開關通道移動(即沿第二直線方向742移動)，則這些右開關電極730與共同電極710各自被提供一交流信號，而這些左開關電極720保持接地。這些右開關電極730與共同電極710中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有某一相位差，例如相位差為90度。也就是說，若共同電極710被提供的交流信號相位為0°，則右開關電極738的交流信號相位為90°，右開關電極737的交流信號相位為180°，右開關電極736的交流信號相位為270°。依此類推，右開關電極735、734、733、732、731的交流信號相位分別為0°、90°、180°、270°、0°。因此，這些右開關電極730所提供的右開關通道可以將微粒子110沿第二直線方向742移動(往箭頭所示方向移動)。
轉轍器700也可以使不同來源的微粒子匯集於該左開關通道與該右開關通道的共同端，即匯集至共同電極710處。例如，若電極721與731的交流信號相位為0°，則電極722、726、732、736的交流信號相位為90°，電極723、727、733、737的交流信號相位為180°，電極724、728、734、738的交流信號相位為270°、而電極725、735與710的交流信號相位為0°。如此，不同來源的微粒子會分別經由左開關通道與該右開關通道匯集至共同電極710處。
上述這些左開關電極720與右開關電極730的長度可以相同。於本實施例中，這些左開關電極720的長度彼此不同，且這些右開關電極730的長度彼此不同。例如，圖7所示這些左開關電極720的長度由上至下方向依序漸減。因此，當微粒子110由上至下方向通過這些左開關電極720所提供的微粒子通道時，這些左開關電極720可以同時移動與集中微粒子110至共同電極710處。類似地，這些右開關電極730的長度亦由上至下方向依序漸減，因此當微粒子110由上至下方向通過右開關通道時，這些右開關電極730可以同時移動與集中微粒子110至共同電極710處。
本領域的技術人員可以依照設計需求而將圖2所示傳送器200、圖4至圖6所示轉向器400與/或圖7所示轉轍器700進行任意組合，以決定/定義微粒子輸送器中微粒子110的移動路徑。
圖8是依照本發明實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。微粒子輸送器包括配置於該基板上的第一收集電極810與第二收集電極820。這些第一收集電極810與第二收集電極820構成一個蒐集器(collector) 800。第一收集電極810具有一第一鋸齒部S1，而第一鋸齒部S1具有多個鋸齒，例如鋸齒811、812、813、814與815。第二收集電極820配置於第一收集電極810旁，且鄰近第一鋸齒部S1。該第二收集電極820鄰近該第一鋸齒部S1的一側具有第二鋸齒部S2。第二鋸齒部S2具有多個鋸齒，例如鋸齒821、822、823與824。其中，於第一收集電極810與第二收集電極820之鋸齒部尖端周遭處形成一微粒子收集空間。
上述鋸齒811~815與821~824皆呈銳角或直角，且第一鋸齒部S1的鋸齒與第二鋸齒部S2的鋸齒呈指叉狀配置於該基板上。其中，鋸齒811~815的尖端與821~824的尖端皆約略位於同一直線830，如圖8所示。本領域的技術人員可以依照設計需求而將鋸齒811~815的尖端與821~824的尖端超出直線830，或是使鋸齒811~815的尖端與821~824的尖端不碰觸直線830(或遠離直線830)。
電源供應單元提供電源信號至該微粒子輸送器內之第一收集電極810與第二收集電極820。例如，第一收集電極810與第二收集電極820各自被提供一個交流信號，且第一收集電極810與第二收集電極820的交流信號之間具有某一相位差，例如相位差為180度。也就是說，若第一收集電極810被提供的交流信號相位為0°，則第二收集電極820的交流信號相位為180°。因此，第一收集電極810與第二收集電極820之間處形成一微粒子收集空間。微粒子110會被保持於此一微粒子收集空間之鋸齒部尖端周遭處。
本領域的技術人員可以依照設計需求而將圖2所示傳送器200、圖4至圖6所示轉向器400、圖7所示轉轍器700與/或圖8所示蒐集器800進行任意組合，以決定/定義微粒子輸送器中微粒子110的移動路徑。例如，圖9是依照本發明實施例說明一種微粒子輸送器900的俯視佈局示意圖。微粒子輸送器900配置了4個傳送器200、3個轉向器400、1個轉轍器700與2個蒐集器800。其中，傳送器200、轉向器400、轉轍器700與蒐集器800可以參照圖2、圖4、圖7與圖8的相關說明，故不再贅述。
若欲使微粒子110從圖9下方往左上方的蒐集器800移動，則轉轍器700的左開關電極720與圖9左半部的所有電極各自被提供對應相位的交流信號，而轉轍器700的右開關電極730與圖9右半部的所有電極保持接地。因此，微粒子110會從圖9下方傳送器200經由轉轍器700、轉向器400、傳送器200、轉向器400、傳送器200而抵達圖9左上方的蒐集器800。
若欲使微粒子110從圖9下方往右方的蒐集器800移動)，則轉轍器700的右開關電極730與圖9右半部的所有電極各自被提供對應相位的交流信號，而轉轍器700的左開關電極720與圖9左半部的所有電極保持浮接(或接地)。因此，微粒子110會從圖9下方傳送器200經由轉轍器700、轉向器400、傳送器200而抵達圖9右方的蒐集器800。
綜上所述，上述實施例所述微粒子輸送器900利用基板上多個電極所形成的交流電場產生介電泳力及行進波介電泳力以輸送或收集微粒子110。因此，微粒子輸送器900可在靜態流體(例如溶液)中輸送微粒子110。由於在轉向器400的多個轉向電極中任意二個相鄰電極之鄰近邊為約略平行，因此在這些轉向電極所形成弧形通道中任何位置的微粒子110皆可以平順地轉向而不會逸失。上述諸實施例所揭示之微粒子輸送器及四種基本模組(傳送器200、轉向器400、轉轍器700與蒐集器800)可以任意組合，以進行各式的特定輸送方式。組合後的微粒子輸送器不需另行驅動流體，而能在靜態流體的環境下以所欲的路徑輸送及固定微粒子110。上述諸實施例所揭示之微粒子輸送器可應用於生醫、化學等研究或產業。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110、110-a、110-b‧‧‧微粒子
120‧‧‧交流電源
200‧‧‧傳送器
210‧‧‧基板
220‧‧‧輸送電極
300、400‧‧‧轉向器
310、311~314、410、411~417‧‧‧轉向電極
401、402‧‧‧相鄰電極之鄰近邊
700‧‧‧轉轍器
710‧‧‧共同電極
711‧‧‧共同電極之第一端
712‧‧‧共同電極之第二端
720、721~728‧‧‧左開關電極
730、731~738‧‧‧右開關電極
741‧‧‧第一直線方向
742‧‧‧第二直線方向
800‧‧‧蒐集器
810‧‧‧第一收集電極
811~815、821~824‧‧‧鋸齒
820‧‧‧第二收集電極
830‧‧‧直線
900‧‧‧微粒子輸送器
EF‧‧‧電場
S1‧‧‧第一鋸齒部
S2‧‧‧第二鋸齒部
圖1A與圖1B說明微粒子在電場中所受到的介電泳現象示意圖。
圖2說明微粒子110在電場EF中所受到的行進波介電泳現象示意圖。
圖3是說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。
圖4是依照本發明實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。
圖5是依照本發明另一實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。
圖6是依照本發明又一實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。
圖7是依照本發明實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。
圖8是依照本發明實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。
圖9是依照本發明實施例說明一種微粒子輸送器的俯視佈局示意圖。
110．．．微粒子
200．．．傳送器
400．．．轉向器
700．．．轉轍器
800．．．蒐集器
900．．．微粒子輸送器

Claims (55)

  1. 一種微粒子輸送器，包括：一電源供應單元，用以提供電源信號至該微粒子輸送器內之各個電極；以及多個轉向電極，配置於一基板上且呈扇形排列以提供一弧形通道來輸送多個微粒子，其中該些轉向電極彼此不接觸，且該些轉向電極中任意二個相鄰轉向電極之鄰近邊為約略平行，其中該些轉向電極呈梯形、三角形、矩形與扇形其中一者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微粒子輸送器，其中該電源信號為一交流信號，且該些轉向電極中任意二個相鄰轉向電極的交流信號之間具有一相位差。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之微粒子輸送器，其中該相位差為90度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之微粒子輸送器，其中該些轉向電極包括：一第一轉向電極，呈矩形；一第二轉向電極，呈矩形，其中該第一轉向電極與該第二轉向電極呈扇形排列於該基板上；以及一第三轉向電極，呈梯形、三角形或扇形，配置於該第一轉向電極與該第二轉向電極之間，其中該第一轉向電極與該第三轉向電極之鄰近邊相互平行，該第二轉向電極與該第三轉向電極之鄰近邊相互平行。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之微粒子輸送器，其中該第一轉向電極的寬度為a，該第一轉向電極與該第三轉向電極之間距為b，則0.5a<b<1.5a。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之微粒子輸送器，其中當該第三轉向電極呈三角形或扇形時，該第一轉向電極的寬度為a，該第三轉向電極之銳角的對邊長為c，則c2a。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之微粒子輸送器，其中該些轉向電極皆呈梯形、三角形、矩形與扇形其中一者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之微粒子輸送器，更包括：一共同電極，配置於該基板上；多個左開關電極，沿一第一直線方向配置於該基板上且配置鄰接於該共同電極之一側之第一端，該些左開關電極與該共同電極彼此平行而提供一左開關通道來輸送該些微粒子；以及多個右開關電極，沿一第二直線方向配置於該基板上且配置鄰接於該共同電極之該側之第二端，該些右開關電極與該共同電極彼此平行而提供一右開關通道來輸送該些微粒子；其中於該共同電極處形成該左開關通道與該右開關通道的一共同端。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之微粒子輸送器，其中該共同電極、該些左開關電極與該些右開關電極皆呈矩形，其中該些左開關電極與該些右開關電極中任一電極的寬度為a，該些左開關電極與該些右開關電極中任意二個相鄰電極之間距為b，則0.5a<b<1.5a。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之微粒子輸送器，其中於該些左開關電極的長度彼此不同，而該些右開關電極的長度彼此不同。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之微粒子輸送器，其中從該共同電極之該側之第一端出發之該第一直線方向不相交於從該共同電極之該側之第二端出發之該第二直線方向。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之微粒子輸送器，其中該電源信號為一交流信號，該些左開關電極中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有一相位差，且該些右開關電極中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有該相位差。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之微粒子輸送器，其中該相位差為90度。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之微粒子輸送器，更包括：一第一收集電極，配置於該基板上，該第一收集電極具有一第一鋸齒部；以及一第二收集電極，配置於該基板上且鄰近該第一收集電極的第一鋸齒部，該第二收集電極鄰近該第一鋸齒部的一側具有一第二鋸齒部；其中於該第一鋸齒部與該第二鋸齒部之尖端周遭處形成一微粒子收集空間。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之微粒子輸送器，其中該第一鋸齒部與該第二鋸齒部的任意鋸齒皆呈銳角或直角。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之微粒子輸送器，其中該第一鋸齒部與該第二鋸齒部的任意鋸齒尖端皆約略位於同一直線。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之微粒子輸送器，其中該第一鋸齒部的鋸齒與該第二鋸齒部的鋸齒呈指叉狀配置。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之微粒子輸送器，其中該電源信號為一交流信號，該第一收集電極與該第二收集電極的交流信號之間具有一相位差。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之微粒子輸送器，其中該相位差為180度。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之微粒子輸送器，更包括：多個輸送電極，沿一第三直線方向配置於該基板上，該些輸送電極彼此平行而提供一直線通道來輸送該些微粒子。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之微粒子輸送器，其中該些輸送電極皆呈矩形，其中該些輸送電極中任一電極的寬度為a，該些輸送電極中任意二個相鄰電極之間距為b，則0.5a<b<1.5a。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之微粒子輸送器，其中於該些輸送電極的長度約略相同。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之微粒子輸送器，其中該電源信號為一交流信號，該些輸送電極中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有一相位差。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之微粒子輸送器，其中該相位差為90度。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之微粒子輸送器，其中該基板係為一印刷電路板。
  26. 一種微粒子輸送器，包括：一電源供應單元，用以提供電源信號至該微粒子輸送器內之各個電極；一共同電極，配置於一基板上；多個左開關電極，沿一第一直線方向配置於該基板上且配置鄰接於該共同電極之一側之第一端，該些左開關電極與該共同電極彼此平行而提供一左開關通道來輸送多個微粒子；以及多個右開關電極，沿一第二直線方向配置於該基板上且配置鄰接於該共同電極之該側之第二端，該些右開關電極與該共同電極彼此平行而提供一右開關通道來輸送該些微粒子；其中於該共同電極處形成該左開關通道與該右開關通道的一共同端。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之微粒子輸送器，其中該共同電極、該些左開關電極與該些右開關電極皆呈矩形，其中該些左開關電極與該些右開關電極中任一電極的寬度為a，該些左開關電極與該些右開關電極中任意二個相鄰電極之間距為b，則0.5a<b<1.5a。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之微粒子輸送器，其中於該些左開關電極的長度彼此不同，而該些右開關電極的長度彼此不同。
  29. 如申請專利範圍第26項所述之微粒子輸送器，其中從該共同電極之該側之第一端出發之該第一直線方向不相交於從該共同電極之該側之第二端出發之該第二直線方向。
  30. 如申請專利範圍第26項所述之微粒子輸送器，其中該電源信號為一交流信號，該些左開關電極中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有一相位差，且該些右開關電極中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有該相位差。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之微粒子輸送器，其中該相位差為90度。
  32. 如申請專利範圍第26項所述之微粒子輸送器，更包括：一第一收集電極，配置於該基板上，該第一收集電極具有一第一鋸齒部；以及一第二收集電極，配置於該基板上且鄰近該第一收集電極的第一鋸齒部，該第二收集電極鄰近該第一鋸齒部的一側具有一第二鋸齒部；其中於該第一鋸齒部與該第二鋸齒部之尖端周遭處形成一微粒子收集空間。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之微粒子輸送器，其中該第一鋸齒部與該第二鋸齒部的任意鋸齒皆呈銳角或直角。
  34. 如申請專利範圍第32項所述之微粒子輸送器，其中該第一鋸齒部與該第二鋸齒部的任意鋸齒尖端皆約略位於同一直線。
  35. 如申請專利範圍第32項所述之微粒子輸送器，其中該第一鋸齒部的鋸齒與該第二鋸齒部的鋸齒呈指叉狀配置。
  36. 如申請專利範圍第32項所述之微粒子輸送器，其中該電源信號為一交流信號，該第一收集電極與該第二收集電極的交流信號之間具有一相位差。
  37. 如申請專利範圍第36項所述之微粒子輸送器，其中該相位差為180度。
  38. 如申請專利範圍第26項所述之微粒子輸送器，更包括：多個輸送電極，沿一第三直線方向配置於該基板上，該些輸送電極彼此平行而提供一直線通道來輸送該些微粒子。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之微粒子輸送器，其中該些輸送電極皆呈矩形，其中該些輸送電極中任一電極的寬度為a，該些輸送電極中任意二個相鄰電極之間距為b，則0.5a<b<1.5a。
  40. 如申請專利範圍第38項所述之微粒子輸送器，其中該些輸送電極的長度約略相同。
  41. 如申請專利範圍第38項所述之微粒子輸送器，其中該電源信號為一交流信號，該些輸送電極中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有一相位差。
  42. 如申請專利範圍第41項所述之微粒子輸送器，其中該相位差為90度。
  43. 如申請專利範圍第26項所述之微粒子輸送器，其中該基板係為一印刷電路板。
  44. 一種微粒子輸送器，包括：一電源供應單元，用以提供電源信號至該微粒子輸送器內之各個電極；一第一收集電極，配置於一基板上，該第一收集電極具有一第一鋸齒部；以及一第二收集電極，配置於該基板上且鄰近該第一收集電極的第一鋸齒部，該第二收集電極鄰近該第一鋸齒部的一側具有一第二鋸齒部；其中於該第一鋸齒部與該第二鋸齒部之尖端周遭處形成一微粒子收集空間。
  45. 如申請專利範圍第44項所述之微粒子輸送器，其中該第一鋸齒部與該第二鋸齒部的任意鋸齒皆呈銳角或直角。
  46. 如申請專利範圍第44項所述之微粒子輸送器，其中該第一鋸齒部與該第二鋸齒部的任意鋸齒尖端皆約略位於同一直線。
  47. 如申請專利範圍第44項所述之微粒子輸送器，其中該第一鋸齒部的鋸齒與該第二鋸齒部的鋸齒呈指叉狀配置。
  48. 如申請專利範圍第44項所述之微粒子輸送器，其中該電源信號為一交流信號，該第一收集電極與該第二收集電極的交流信號之間具有一相位差。
  49. 如申請專利範圍第48項所述之微粒子輸送器，其中該相位差為180度。
  50. 如申請專利範圍第44項所述之微粒子輸送器，更包括：多個輸送電極，沿一第三直線方向配置於該基板上，該些輸送電極彼此平行而提供一直線通道來輸送該些微粒子。
  51. 如申請專利範圍第50項所述之微粒子輸送器，其中該些輸送電極皆呈矩形，其中該些輸送電極中任一電極的寬度為a，該些輸送電極中任意二個相鄰電極之間距為b，則0.5a<b<1.5a。
  52. 如申請專利範圍第50項所述之微粒子輸送器，其中於該些輸送電極的長度約略相同。
  53. 如申請專利範圍第50項所述之微粒子輸送器，其中該電源信號為一交流信號，該些輸送電極中任意二個相鄰電極的交流信號之間具有一相位差。
  54. 如申請專利範圍第53項所述之微粒子輸送器，其中該相位差為90度。
  55. 如申請專利範圍第44項所述之微粒子輸送器，其中該基板係為一印刷電路板。
TW100109384A 2011-03-18 2011-03-18 微粒子輸送器 TWI419738B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100109384A TWI419738B (zh) 2011-03-18 2011-03-18 微粒子輸送器
US13/104,016 US8603312B2 (en) 2011-03-18 2011-05-09 Particle transporter
US14/045,806 US20140034503A1 (en) 2011-03-18 2013-10-04 Particle transporter
US14/045,794 US20140034502A1 (en) 2011-03-18 2013-10-04 Particle transporter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100109384A TWI419738B (zh) 2011-03-18 2011-03-18 微粒子輸送器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201238650A TW201238650A (en) 2012-10-01
TWI419738B true TWI419738B (zh) 2013-12-21

Family

ID=46827589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100109384A TWI419738B (zh) 2011-03-18 2011-03-18 微粒子輸送器

Country Status (2)

Country Link
US (3) US8603312B2 (zh)
TW (1) TWI419738B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI511790B (zh) * 2013-07-11 2015-12-11 Univ Nat Taiwan 具有電極陣列的微流道元件
US10202474B2 (en) 2015-09-11 2019-02-12 Bridgestone Corporation Process for producing polydienes
DE102018210693A1 (de) 2018-06-29 2020-01-02 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur dielektrischen Trennung von Partikeln

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7029564B1 (en) * 1999-07-20 2006-04-18 University Of Wales, Bangor Dielectrophoretic apparatus and method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6665127B2 (en) * 2002-04-30 2003-12-16 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for aligning a photo-tunable microlens
US7390387B2 (en) * 2004-03-25 2008-06-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of sorting cells in series
WO2005122672A2 (en) * 2004-06-16 2005-12-29 The University Of British Columbia Microfluidic transport by electrostatic deformation of fluidic interfaces
ITBO20050646A1 (it) * 2005-10-26 2007-04-27 Silicon Biosystem S R L Metodo ed apparato per la caratterizzazione ed il conteggio di particelle
WO2010006166A2 (en) * 2008-07-09 2010-01-14 Advanced Liquid Logic, Inc. Bead manipulation techniques
FR2909293B1 (fr) * 2006-12-05 2011-04-22 Commissariat Energie Atomique Micro-dispositif de traitement d'echantillons liquides
US20100236928A1 (en) * 2007-10-17 2010-09-23 Advanced Liquid Logic, Inc. Multiplexed Detection Schemes for a Droplet Actuator
TW201024732A (en) 2008-12-22 2010-07-01 Chien-Ming Chen Microfluidics chip and driving method thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7029564B1 (en) * 1999-07-20 2006-04-18 University Of Wales, Bangor Dielectrophoretic apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
US20120234680A1 (en) 2012-09-20
TW201238650A (en) 2012-10-01
US20140034503A1 (en) 2014-02-06
US8603312B2 (en) 2013-12-10
US20140034502A1 (en) 2014-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Voldman Electrical forces for microscale cell manipulation
Zhang et al. Dielectrophoresis for manipulation of micro/nano particles in microfluidic systems
JP2003504629A5 (zh)
US6596143B1 (en) Apparatus for switching and manipulating particles and method of use thereof
TWI419738B (zh) 微粒子輸送器
CN106215984B (zh) 基于介电泳作用的微流控芯片
Sun et al. Combined alternating current electrothermal and dielectrophoresis-induced tunable patterning to actuate on-chip microreactions and switching at a floating electrode
EP1320922A2 (en) Apparatus for switchng and manipulating particles and method of use thereof
WO2017141685A1 (ja) 分離装置
Derakhshan et al. Numerical investigation into continuous separation of particles and cells in a two-component fluid flow using dielectrophoresis
Hunt et al. Addressable micropost array for the dielectrophoretic manipulation of particles in fluid
US20050214736A1 (en) Cell transporter for a biodevice
Tao et al. Alternating-current nonlinear electrokinetics in microfluidic insulator-decorated bipolar electrochemistry
US20110139621A1 (en) Microfluidic cell
Gagnon et al. Integrated AC electrokinetic cell separation in a closed-loop device
Yantzi et al. Multiphase electrodes for microbead control applications: Integration of DEP and electrokinetics for bio-particle positioning
Li et al. Honeybee-inspired electrostatic microparticle manipulation system based on triboelectric nanogenerator
JP5192675B2 (ja) 進行波アレイ、分離方法、および精製セル
TWI507803B (zh) 介電微粒操控晶片與其製造方法和操控介電微粒的方法
Ling et al. Particle streaming and separation using dielectrophoresis through discrete periodic microelectrode array
Yan et al. Combining field-modulating electroosmotic vortex and insulating post to manipulate particles based on dielectrophoresis
Yasukawa et al. Control of the microparticle position in the channel based on dielectrophoresis
Diwakar et al. Active microparticle propulsion pervasively powered by asymmetric AC field electrophoresis
Ettehad et al. Simulation of CMOS compatible sensor structures for dielectrophoretic biomolecule immobilization
Eguchi et al. Separation of blood cells by employing dielectrophoresis and traveling-wave electric fields

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees