專(zhuān)利名稱(chēng)：利用聲場(chǎng)力和其它作用力對(duì)微粒進(jìn)行場(chǎng)流分離的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這項(xiàng)發(fā)明與場(chǎng)流分離領(lǐng)域相關(guān)。特別的，這項(xiàng)發(fā)明披露了在場(chǎng)流分離中使用聲場(chǎng)力、或是輔之以電泳力或介電電泳力的聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)﹄姟獔?chǎng)流分離(E-FFF)和介電—場(chǎng)流分離(DEP-FFF)的方法很熟悉。例如，美國(guó)專(zhuān)利第5240618號(hào)披露了一種電場(chǎng)流分離的方法，美國(guó)專(zhuān)利第5888370號(hào)、5993630號(hào)和5993632號(hào)披露了使用傳統(tǒng)和拓展的介電電泳方法進(jìn)行場(chǎng)流分離的方法和裝置。在電—場(chǎng)流分離(Caldwell and Gao，1993)中，電泳力用于平衡沉降力(運(yùn)用于大微粒，微粒尺寸達(dá)到幾個(gè)微米或更大)和/或擴(kuò)散力(運(yùn)用于小微粒)，并控制微粒在流體速度分布中的平衡位置(或平衡分布)。具有不同電荷數(shù)、尺寸、密度的微粒分布在不同的平衡位置(或不同的分布帶)，并以不同的速度通過(guò)反應(yīng)池，從而可以被分離成不同的部分。在介電—場(chǎng)流分離方法(Huang et al，1997，Markx et al，1997，Wang et al，1998)中，介電電泳力的豎直分量用于平衡沉降力并控制微粒在流體中的平衡位置。具有不同介電性質(zhì)的微粒分布在流體的不同高度處并以不同的速度運(yùn)動(dòng)。被導(dǎo)入到電—場(chǎng)流分離或是介電—場(chǎng)流分離反應(yīng)池內(nèi)的微?；旌衔锟梢愿鶕?jù)微粒離開(kāi)反應(yīng)池的時(shí)間分離出幾個(gè)亞類(lèi)。電—場(chǎng)流分離方法的原理在分離膠質(zhì)吸附復(fù)合物上得到了證實(shí)。介電—場(chǎng)流分離方法的原理在分離人工合成聚苯乙烯珠體和生物細(xì)胞時(shí)得到了證實(shí)。
但是，現(xiàn)存的用于場(chǎng)流分離的方法和裝置存在以下的局限。對(duì)于電—場(chǎng)流分離，電極極化作用是一個(gè)很顯著的問(wèn)題，因?yàn)樗拥慕^大多數(shù)電壓都在通過(guò)電極/介質(zhì)界面時(shí)損失了。而且，電荷只有在某些特例中才能作為分離的參數(shù)。相似的，對(duì)于介電—場(chǎng)流分離，微粒的介電性質(zhì)也只在某些特例中才能作為分離的參數(shù)。而且在微粒的介電—場(chǎng)流分離中，正向介電電泳力從未被使用過(guò)?，F(xiàn)有的場(chǎng)流分離方法的分離效率在許多應(yīng)用中仍然不盡人意。這樣，就需要進(jìn)一步改進(jìn)場(chǎng)流分離的方法以提高該方法的分離效率。本發(fā)明就處于這一目的，并涉及到這一技術(shù)的其它方面。
發(fā)明詳述本發(fā)明披露了使用聲場(chǎng)輻射力(或聲場(chǎng)力)、電泳(E)力、介電電泳(DEP)力、重力、流體力和流體分布進(jìn)行微粒鑒定、操縱和分離的方法和所需裝置。由于新的力(如聲場(chǎng)輻射力)被引入場(chǎng)流分離(FFF)、電泳—場(chǎng)流分離(E-FFF)和介電—場(chǎng)流分離(DEP-FFF)領(lǐng)域，這—新的發(fā)明和傳統(tǒng)的場(chǎng)流分離、電—場(chǎng)流分離和介電—場(chǎng)流分離的方法相比，具有了許多優(yōu)點(diǎn)·微粒，例如細(xì)胞，可以根據(jù)它們本身的性質(zhì)，如尺寸、密度、介電參數(shù)、所帶電荷等進(jìn)行分離。同樣，聲阻抗也是這樣一種微粒本身的性質(zhì)，可以作為微粒識(shí)別和分離的參數(shù)。
·正向介電電泳力也可以用于微粒分離——拓寬了原來(lái)只能使用負(fù)向介電電泳力的介電場(chǎng)流分離領(lǐng)域。
·可以獲得更好的微粒分離效率。
由于增加了聲場(chǎng)輻射力(或者簡(jiǎn)單的稱(chēng)為聲場(chǎng)力)作為一種附加的力，所以在場(chǎng)流分離、電—場(chǎng)流分離、介電—場(chǎng)流分離的操作中可以影響微粒的位置，包括改變微粒的平衡位置，或是微粒的分布帶包括微粒的平衡分布帶，所以這些方法被稱(chēng)為聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離和聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離。在這里，微粒可以是各種種類(lèi)的物質(zhì)，如微粒物質(zhì)、溶液中溶解的物質(zhì)，或是這些物質(zhì)的組合體。聲場(chǎng)力由聲波(如駐波)引發(fā)，聲場(chǎng)力的方向在反應(yīng)池中和流體流動(dòng)方向垂直，和主動(dòng)式介電電泳力或是電泳力方向平行。駐波可以由多種方法生成，如使用壓電傳感器。
本發(fā)明披露了用于識(shí)別各種類(lèi)型微粒和物質(zhì)和溶解物質(zhì)的方法和所需裝置。在這里，識(shí)別包括多種含義，例如對(duì)微粒的分離、鑒定、區(qū)分和操縱。本發(fā)明要求微粒在引入裝置前，先懸浮在液體中。識(shí)別過(guò)程發(fā)生在一個(gè)裝置中，該裝置是一個(gè)封閉的薄形反應(yīng)池。微?？梢愿鶕?jù)本身性質(zhì)的差別，如密度、尺寸、介電電容率、電導(dǎo)率、表面電荷、表面結(jié)構(gòu)或是聲阻抗的差異，在反應(yīng)池內(nèi)得到分離。本發(fā)明所述的裝置和方法可以用于同時(shí)識(shí)別不同種類(lèi)的微粒。
本發(fā)明可以運(yùn)用于對(duì)各種微粒的分離、鑒定和操縱，這些微?？梢允枪虘B(tài)微粒如玻璃珠、乳膠微粒、液態(tài)微粒如液滴或是氣態(tài)微粒如氣泡等等；微粒也可以是有機(jī)物，如哺乳動(dòng)物細(xì)胞、細(xì)菌、病毒或是其它微生物，也可以是無(wú)機(jī)物，如金屬微粒；微粒的形狀也可以各不相同，如球形、橢圓形、立方體、餅形和針狀等；微粒的尺寸也可以各異，如納米量級(jí)的金膠團(tuán)，至微米量級(jí)的細(xì)胞，至毫米量級(jí)的微粒多聚體都適用?？杀环治龅奈⒘？梢允?，但不僅僅限于，生物分子如DNA、RNA、染色體、蛋白分子(如抗體)、細(xì)胞和膠體微粒(如聚苯乙烯珠體)。
這項(xiàng)發(fā)明可以運(yùn)用于各項(xiàng)微粒分離問(wèn)題，尤其適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的細(xì)胞分離操作。微粒分離的實(shí)例包括，但不局限于，將癌癥細(xì)胞和正常細(xì)胞分離、將轉(zhuǎn)移型癌細(xì)胞從血細(xì)胞中分離、從孕婦紅血球細(xì)胞/成核細(xì)胞中分離胎兒成核細(xì)胞、分離出同種細(xì)胞中被病毒感染的細(xì)胞、區(qū)分紅血球和白血球和從血液、尿液等人體液體代謝物中分離細(xì)菌等等。當(dāng)將這項(xiàng)發(fā)明用于生物學(xué)研究領(lǐng)域，對(duì)活體細(xì)胞進(jìn)行分析時(shí)，不用對(duì)細(xì)胞進(jìn)行配基、染色劑、抗體或是其它方式的修飾就可以對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分離。在非生物學(xué)研究領(lǐng)域，同樣的，對(duì)待分析的微粒也無(wú)需作任何修飾。當(dāng)然，對(duì)于已經(jīng)修飾過(guò)的生物學(xué)物質(zhì)，用這項(xiàng)發(fā)明提供的方法進(jìn)行分析也很適合?；谶@項(xiàng)發(fā)明的微粒分離過(guò)程對(duì)需分析的微粒幾乎沒(méi)有影響或是影響很小?；铙w細(xì)胞在整個(gè)分離過(guò)程中可以不受影響、不受修飾，保持活性。或者可以說(shuō)，這種分離方法對(duì)細(xì)胞的影響足夠的小，分離后細(xì)胞仍然可以繼續(xù)運(yùn)用于進(jìn)一步的檢驗(yàn)、分析、鑒定或是生長(zhǎng)。
A.使用聲場(chǎng)力的裝置這項(xiàng)發(fā)明描述了在場(chǎng)流分離中使用聲場(chǎng)力進(jìn)行物質(zhì)識(shí)別的裝置，該裝置的包括a)一個(gè)至少含有一個(gè)入口端口和一個(gè)出口端口的反應(yīng)池，并且這個(gè)反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足以下要求，即當(dāng)載體介質(zhì)被引入反應(yīng)池中，位于反應(yīng)池中不同位置的載體介質(zhì)的流速不一樣b)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)并產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
裝置可以包括單個(gè)入口端口和單個(gè)出口端口?；蛘撸部梢园ǘ鄠€(gè)入口端口和出口端口。最好是將出口端口直接接到一個(gè)收集裝置或是鑒定裝置上。這項(xiàng)發(fā)明所設(shè)計(jì)的反應(yīng)池的出口端口可以有多種形式?？梢跃哂袉蝹€(gè)出口端口，也可以具有多個(gè)出口端口，甚至可以是一個(gè)多出口端口的陣列。出口端口的寬度可以和反應(yīng)池一致或是只占反應(yīng)池寬度的一部分。從出口端口可以收集不同形狀和尺寸的微粒。出口端口的尺寸可以從微粒尺寸的兩倍到與反應(yīng)池的寬度一致。一個(gè)實(shí)體例子中，出口端口由一根或多根管狀結(jié)構(gòu)(如聚四氟乙烯管)構(gòu)成。這些管狀結(jié)構(gòu)可以組合成一個(gè)復(fù)合的出樣端口。進(jìn)一步，出口可以直接接到部分收集器或是收集孔上以收集分離的樣品。除了收集裝置，其它裝置也可以接到分離裝置的末端，如測(cè)量和診斷裝置，例如血細(xì)胞計(jì)數(shù)器、微粒計(jì)數(shù)器和分光光度計(jì)。其它用于對(duì)分離物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)和分析的裝置也可以被連接到本發(fā)明所述的裝置上。
裝置反應(yīng)池的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要能夠使得引入反應(yīng)池的流體(液體或氣體)在不同的位置具有不同的流動(dòng)速率，并且流體(液體或氣體)在通過(guò)反應(yīng)池的時(shí)候遵循速度分布的規(guī)律。例如，反應(yīng)池可以是四方形狀，包含一個(gè)頂蓋、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)壁。頂蓋和底面應(yīng)該完全平行或基本平行，頂蓋和底面之間的距離就是反應(yīng)池的高度。如果反應(yīng)池僅僅包含一個(gè)入口和出口，那么出口和進(jìn)口之間的距離就是反應(yīng)池的長(zhǎng)度。兩個(gè)側(cè)壁應(yīng)該完全平行或基本平行。這兩個(gè)平行側(cè)壁之間的距離就稱(chēng)為反應(yīng)池的寬度。兩個(gè)側(cè)壁可以是頂蓋和底面之間墊圈的一部分。墊圈可以在中部切出扁平六角形、橢圓形、圓形或是其它形狀的結(jié)構(gòu)。在確定的實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)中間具有矩形通道的扁平狀結(jié)構(gòu)(即反應(yīng)池的高度大大低于反應(yīng)池的長(zhǎng)度和寬度，且反應(yīng)池的形狀為矩形)。這種結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)載體介質(zhì)流經(jīng)矩形通道(或流過(guò)反應(yīng)池)時(shí)，可以形成拋物線(xiàn)或近似拋物線(xiàn)的速度分布。緊靠頂蓋和底面的載體介質(zhì)流速為零，流速隨著載體介質(zhì)離開(kāi)頂蓋和底面距離的增加而增大，在頂蓋和底面間距離的一半處達(dá)到最大值。在另一些實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)狹長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)(即反應(yīng)池的寬度大大低于反應(yīng)池的高度和長(zhǎng)度，且反應(yīng)池的形狀為矩形)。反應(yīng)池還可以是圓形、橢圓形、三角形、矩形、六邊形等等結(jié)構(gòu)。反應(yīng)池可以由一個(gè)頂蓋、一個(gè)底面以及在頂蓋和底面之間的墊圈組成。墊圈可以在中部切出扁平六角形孔，也可以切成橢圓、圓或是其它形狀的孔。在一些實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)扁平狀的結(jié)構(gòu)(即反應(yīng)池的高度大大低于反應(yīng)池的長(zhǎng)度和寬度，且反應(yīng)池的形狀為矩形)。這樣的扁平結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)載體介質(zhì)流經(jīng)反應(yīng)池時(shí)，可以形成拋物線(xiàn)或近似拋物線(xiàn)的速度分布。緊靠頂蓋和底面的載體介質(zhì)流速為零，流速隨著載體介質(zhì)離開(kāi)頂蓋和底面距離的增加而增大，在頂蓋和底面間距離的一半處達(dá)到最大值。一般而言，對(duì)于矩形結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池，寬度可以從1mm至20cm，高度從20μm至10mm，長(zhǎng)度從1cm至200cm，適宜的長(zhǎng)度為10cm到50cm。雖然給出了上述數(shù)據(jù)，但是并不意味著本發(fā)明要求反應(yīng)池都是規(guī)則的幾何形狀。反應(yīng)池可以由各種材料制成，如玻璃、多聚物、塑料、石英、涂覆的金屬等等，但是其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)需滿(mǎn)足以下要求當(dāng)載體介質(zhì)流經(jīng)反應(yīng)池時(shí)，反應(yīng)池中不同位置處的介質(zhì)流速不一樣。
裝置包括一個(gè)或多個(gè)壓電傳感器。多個(gè)壓電傳感器可以通以相同的電信號(hào)或不同的電信號(hào)激發(fā)。這些壓電傳感器可以位于反應(yīng)池的內(nèi)表面或外表面，也可以位于和載體介質(zhì)流經(jīng)反應(yīng)池方向充分平行的平面上。
通常由電信號(hào)發(fā)生器輸出的用于激發(fā)壓電傳感器的電信號(hào)的幅值和頻率是可以調(diào)節(jié)的。
在一個(gè)首選實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)。一個(gè)或多個(gè)壓電傳感器是位于管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面或外表面上。
在另一個(gè)首選的實(shí)體例子中，反應(yīng)池由一個(gè)頂蓋、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)壁構(gòu)成。一個(gè)或多個(gè)壓電傳感器可以位于反應(yīng)池的頂蓋上，或者位于反應(yīng)池的底面，也可以在反應(yīng)池的反面。反應(yīng)池的高度(頂蓋和底面之間的距離)最好與駐波的半波長(zhǎng)接近。
在場(chǎng)流分離中使用聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置本質(zhì)上包括a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有一個(gè)壓電傳感器位于所述反應(yīng)池的某一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
B.使用電泳和聲場(chǎng)力的裝置另一方面，這項(xiàng)發(fā)明指出，在場(chǎng)流分離中使用電泳和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置包括a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的電泳力，該電泳力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。C)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
裝置包括一個(gè)入口端口和一個(gè)出口端口，也可以包括多個(gè)入口端口和多個(gè)出口端口。最好是出口端口與收集裝置或鑒定裝置直接相接。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的反應(yīng)池的出口端口可以有多種形式，如可以是單出口端口，也可以是多出口端口，甚至可以是一個(gè)出口端口陣列。出口端口的寬度可以和反應(yīng)池一致或是只占反應(yīng)池寬度的一部分。從出口端口可以收集不同形狀和尺寸的微粒。出口端口的尺寸范圍可以從微粒尺寸的兩倍到與反應(yīng)池的寬度一致。在一個(gè)實(shí)體例子中，出口端口是由一根或多根管狀結(jié)構(gòu)(如聚四氟乙烯管)構(gòu)成。這些管狀結(jié)構(gòu)可以組合成一個(gè)復(fù)合的出樣端口。例如，出口端口可以直接接到部分收集器或是收集孔上以收集分離的樣品。除了收集裝置，其它裝置也可以接到分離裝置的末端，如測(cè)量和診斷裝置，例如血細(xì)胞計(jì)數(shù)器、微粒計(jì)數(shù)器和分光光度計(jì)。其它用于對(duì)分離物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)和分析的裝置也可以被連接到分離裝置上。
裝置的反應(yīng)池設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要能夠使得引入反應(yīng)池的流體(液體或氣體)在不同的位置具有不同的流動(dòng)速率，并且流體(液體或氣體)在通過(guò)反應(yīng)池的時(shí)候遵循速度分布的規(guī)律。例如，這個(gè)反應(yīng)池可以是四方形狀，包含一個(gè)頂蓋、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)壁。頂蓋和底面應(yīng)該完全平行或基本平行，頂蓋和底面之間的距離就是反應(yīng)池的高度。如果反應(yīng)池僅僅包含一個(gè)入口端口和出口端口，那么出口端口和入口端口之間的距離就是反應(yīng)池的長(zhǎng)度。兩個(gè)側(cè)壁應(yīng)該完全平行或基本平行。這兩個(gè)平行側(cè)壁之間的距離就稱(chēng)為反應(yīng)池的寬度。兩個(gè)側(cè)壁可以是頂蓋和底面之間的墊圈的一部分。墊圈可以在中部切出扁平六邊形結(jié)構(gòu)，也可以是橢圓形、圓形或是其它形狀。在實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)中間具有矩形通道的扁平狀結(jié)構(gòu)(即反應(yīng)池的高度大大低于反應(yīng)池的長(zhǎng)度和寬度，且反應(yīng)池的形狀為矩形)。這種結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)載體介質(zhì)流經(jīng)矩形通道(或流過(guò)反應(yīng)池)時(shí)，可以形成拋物線(xiàn)或近似拋物線(xiàn)的速度分布。緊靠頂蓋和底面的載體介質(zhì)流速為零，流速隨著載體介質(zhì)離開(kāi)頂蓋和底面距離的增加而增大，在頂蓋和底面間距離的一半處達(dá)到最大值。在另一些實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)狹長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)(即反應(yīng)池的寬度大大低于反應(yīng)池的高度和長(zhǎng)度，且反應(yīng)池的形狀為矩形)。反應(yīng)池還可以是圓形、橢圓形、三角形、矩形、六邊形等等結(jié)構(gòu)。反應(yīng)池可以由一個(gè)頂蓋、一個(gè)底面以及在頂蓋和底面之間的墊圈組成。墊圈可以在中部切出矩形的結(jié)構(gòu)，也可以切出橢圓、圓或是其它形狀。在某些實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)扁平狀的結(jié)構(gòu)(即反應(yīng)池的高度大大低于反應(yīng)池的長(zhǎng)度和寬度，且反應(yīng)池的形狀為矩形)。這樣的扁平結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)載體介質(zhì)流經(jīng)反應(yīng)池時(shí)，可以形成拋物線(xiàn)或近似拋物線(xiàn)的速度分布。緊靠頂蓋和底面的載體介質(zhì)流速為零，流速隨著載體介質(zhì)離開(kāi)頂蓋和底面距離的增加而增大，在頂蓋和底面間距離的一半處達(dá)到最大值。一般而言，對(duì)于矩形結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池，寬度可以從1mm至20cm，高度從20μm至10mm，長(zhǎng)度從1cm至200cm，最好是從10cm到50cm。雖然給出了上述數(shù)據(jù)，但是并不意味著本發(fā)明要求反應(yīng)池都是規(guī)則的幾何形狀。反應(yīng)池可以由各種材料制成，如玻璃、多聚物、塑料、石英、包被的金屬等等，但是其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)需滿(mǎn)足以下要求當(dāng)載體介質(zhì)流經(jīng)反應(yīng)池時(shí)，反應(yīng)池中不同位置處的介質(zhì)流速不一樣。
裝置包括兩個(gè)或是多個(gè)電極。每個(gè)電極都單獨(dú)地連接在與電信號(hào)發(fā)生器電連接的電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)中的一條電導(dǎo)線(xiàn)上。電極可以以橫向或縱向的方式排列在反應(yīng)池上。電極可以排成一個(gè)與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向基本平行的平面，最好是排成一個(gè)平面的電極陣列。電極陣列可以是相互交錯(cuò)式電極陣列、相互交錯(cuò)式城堡電極陣列、帶有突出弧形頂端的交錯(cuò)式電極陣列。最好這些電極是涂覆在反應(yīng)池表面的金屬層，如金層電極。也可以使用其它金屬，如鉑、鋁、鉻、鈦、銅和銀等。
用于激發(fā)電極產(chǎn)生電泳力的電信號(hào)發(fā)生器可以是能調(diào)節(jié)電壓幅值的直流信號(hào)源，也可以是能調(diào)節(jié)幅值和頻率的交流信號(hào)源。用于激發(fā)電極產(chǎn)生電泳力的電信號(hào)最好是直流信號(hào)或低頻交流信號(hào)。
裝置中帶有一個(gè)或是多個(gè)壓電傳感器。如果是多個(gè)壓電傳感器，它們可以通以相同的電信號(hào)，也可以通以不同的電信號(hào)來(lái)激發(fā)。多個(gè)壓電傳感器可以位于反應(yīng)池的內(nèi)表面或外表面，也可以位于和載體介質(zhì)流經(jīng)反應(yīng)池方向充分平行的平面上。
通常由電信號(hào)發(fā)生器輸出的用于激發(fā)壓電傳感器以產(chǎn)生聲場(chǎng)力的電信號(hào)的幅值和頻率是可以調(diào)節(jié)的。
公共電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)用于連接多個(gè)電極和信號(hào)發(fā)生器。公共電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)可以采取和裝置上電極一樣的制作方法，或是是一個(gè)或多個(gè)傳導(dǎo)部件，如用帶狀導(dǎo)體、金屬帶或是鍍了金屬的塑料。對(duì)于交互相錯(cuò)式電極陣列，交錯(cuò)的電極可以連接在一起從信號(hào)發(fā)生器得到電信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器可以是能提供可調(diào)節(jié)電壓的直流電源。本發(fā)明所述的方法和裝置要求電壓的范圍是0至15伏，最佳值是0至2伏。信號(hào)發(fā)生器也可以是能提供可調(diào)節(jié)電壓和頻率的電源，如惠普的No.8116A型信號(hào)發(fā)生器這類(lèi)的多功能信號(hào)發(fā)生器。本項(xiàng)發(fā)明所用的方法和裝置要求電壓的范圍是0至15伏，頻率范圍是0.1Hz至100KHz，最佳值是電壓0至2伏，頻率0.1至1KHz。
在一個(gè)首選實(shí)體例子中，裝置中的反應(yīng)池是一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)。電極和/或壓電傳感器，或者它們中的大部分可以位于管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面或是外表面。
在另一首選實(shí)體例子中，反應(yīng)池由一個(gè)頂蓋、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)壁構(gòu)成。電極和/或壓電傳感器，或者它們中的大部分可以分布在反應(yīng)池的頂蓋上，或者是位于反應(yīng)池的底面，在另一個(gè)結(jié)構(gòu)中，電極和/或壓電傳感器，或者它們中的大部分也可以分布在反應(yīng)池的反面。反應(yīng)池的高度(頂蓋和底面之間的距離)最好與駐波的半波長(zhǎng)接近。
在另一個(gè)首選實(shí)體例子中，裝置包括a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的電泳力，該電泳力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；C)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
C.使用介電電泳和聲場(chǎng)力的裝置另一方面，本發(fā)明提供了一個(gè)在場(chǎng)流分離中使用介電電泳和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置包括a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生一個(gè)不均勻電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的介電電泳力，該介電電泳力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；c)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
裝置包括一個(gè)入口端口和一個(gè)出口端口，也可以包括多個(gè)入口端口和多個(gè)出口端口。最好是出口端口與收集裝置或鑒定裝置直接相接。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的反應(yīng)池的出口端口可以有多種形式，如可以是單出口端口，也可以是多出口端口，甚至可以是一個(gè)出口端口陣列。出口端口的寬度可以和反應(yīng)池一致或是只占反應(yīng)池寬度的一部分。從出口端口可以收集不同形狀和尺寸的微粒。出口端口的尺寸范圍可以從微粒尺寸的兩倍到與反應(yīng)池的寬度一致。在一個(gè)實(shí)體例子中，出口端口是由一根或多根管狀結(jié)構(gòu)(如聚四氟乙烯管)構(gòu)成。這些管狀結(jié)構(gòu)可以組合成一個(gè)復(fù)合的出樣端口。例如，出口端口可以直接接到部分收集器或是收集孔上以收集分離的樣品。除了收集裝置，其它裝置也可以接到分離裝置的末端，如測(cè)量和診斷裝置，例如血細(xì)胞計(jì)數(shù)器、微粒計(jì)數(shù)器和分光光度計(jì)。其它用于對(duì)分離物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)和分析的裝置也可以被連接到分離裝置上。
裝置的反應(yīng)池設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要能夠使得引入反應(yīng)池的流體(液體或氣體)在不同的位置具有不同的流動(dòng)速率，并且流體(液體或氣體)在通過(guò)反應(yīng)池的時(shí)候遵循速度分布的規(guī)律。例如，這個(gè)反應(yīng)池可以是四方形狀，包含一個(gè)頂蓋、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)壁。頂蓋和底面應(yīng)該完全平行或基本平行，頂蓋和底面之間的距離就是反應(yīng)池的高度。如果反應(yīng)池僅僅包含一個(gè)入口端口和出口端口，那么出口端口和入口端口之間的距離就是反應(yīng)池的長(zhǎng)度。兩個(gè)側(cè)壁應(yīng)該完全平行或基本平行。這兩個(gè)平行側(cè)壁之間的距離就稱(chēng)為反應(yīng)池的寬度。兩個(gè)側(cè)壁可以是頂蓋和底面之間的墊圈的一部分。墊圈可以在中部切出扁平六邊形結(jié)構(gòu)，也可以是橢圓形、圓形或是其它形狀。在實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)中間具有矩形通道的扁平狀結(jié)構(gòu)(即反應(yīng)池的高度大大低于反應(yīng)池的長(zhǎng)度和寬度，且反應(yīng)池的形狀為矩形)。這種結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)載體介質(zhì)流經(jīng)矩形通道(或流過(guò)反應(yīng)池)時(shí)，可以形成拋物線(xiàn)或近似拋物線(xiàn)的速度分布。緊靠頂蓋和底面的載體介質(zhì)流速為零，流速隨著載體介質(zhì)離開(kāi)頂蓋和底面距離的增加而增大，在頂蓋和底面間距離的一半處達(dá)到最大值。在另一些實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)狹長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)(即反應(yīng)池的寬度大大低于反應(yīng)池的高度和長(zhǎng)度，且反應(yīng)池的形狀為矩形)。反應(yīng)池還可以是圓形、橢圓形、三角形、矩形、六邊形等等結(jié)構(gòu)。反應(yīng)池可以由一個(gè)頂蓋、一個(gè)底面以及在頂蓋和底面之間的墊圈組成。墊圈可以在中部切出矩形結(jié)構(gòu)，也可以切成橢圓、圓或是其它形狀。在某些實(shí)體例子中，反應(yīng)池是一個(gè)扁平狀的結(jié)構(gòu)(即反應(yīng)池的高度大大低于反應(yīng)池的長(zhǎng)度和寬度，且反應(yīng)池的形狀為矩形)。這樣的扁平結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)載體介質(zhì)流經(jīng)反應(yīng)池時(shí)，可以形成拋物線(xiàn)或近似拋物線(xiàn)的速度分布。緊靠頂蓋和底面的載體介質(zhì)流速為零，流速隨著載體介質(zhì)離開(kāi)頂蓋和底面距離的增加而增大，在頂蓋和底面間距離的一半處達(dá)到最大值。一般而言，對(duì)于矩形結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池，寬度可以從1mm至20cm，高度從20μm至10mm，長(zhǎng)度從1cm至200cm，最好是從10cm到50cm。雖然給出了上述數(shù)據(jù)，但是并不意味著本發(fā)明要求反應(yīng)池都是規(guī)則的幾何形狀。反應(yīng)池可以由各種材料制成，如玻璃、多聚物、塑料、石英、包被的金屬等等，但是其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)需滿(mǎn)足以下要求當(dāng)載體介質(zhì)流經(jīng)反應(yīng)池時(shí)，反應(yīng)池中不同位置處的介質(zhì)流速不一樣。
裝置包括兩個(gè)或是多個(gè)電極。每個(gè)電極都單獨(dú)地連接在與電信號(hào)發(fā)生器電連接的電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)中的一條電導(dǎo)線(xiàn)上。電極可以以橫向或縱向的方式排列在反應(yīng)池上。電極也可以分布在一個(gè)與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向基本平行的平面，最好是排成一個(gè)平面的電極陣列。電極陣列可以是相互交錯(cuò)式電極陣列、相互交錯(cuò)式城堡電極陣列、帶有突出弧形頂端的交錯(cuò)式電極陣列。最好這些電極是涂覆在反應(yīng)池表面的金屬層，如金層電極。也可以使用其它金屬，如鉑、鋁、鉻、鈦、銅和銀等。
用于激發(fā)電極產(chǎn)生電泳力的電信號(hào)發(fā)生器可以是能調(diào)節(jié)電壓幅值的直流信號(hào)源，也可以是能調(diào)節(jié)幅值和頻率的交流信號(hào)源。
裝置中帶有一個(gè)或是多個(gè)壓電傳感器。如果是多個(gè)壓電傳感器，它們可以通以相同的電信號(hào)，也可以通以不同的電信號(hào)來(lái)激發(fā)。多個(gè)壓電傳感器可以位于反應(yīng)池的內(nèi)表面或外表面，也可以位于和載體介質(zhì)流經(jīng)反應(yīng)池方向充分平行的平面上。
通常由電信號(hào)發(fā)生器輸出的用于激發(fā)壓電傳感器以產(chǎn)生聲場(chǎng)力的電信號(hào)的幅值和頻率是可以調(diào)節(jié)的。
公共電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)用于連接多個(gè)電極和信號(hào)發(fā)生器。公共電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)可以采取和裝置上電極一樣的制作方法，或是是一個(gè)或多個(gè)傳導(dǎo)部件，如用帶狀導(dǎo)體、金屬帶或是鍍了金屬的塑料。對(duì)于交互相錯(cuò)式電極陣列，交錯(cuò)的電極可以連接在一起從信號(hào)發(fā)生器得到電信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器可以是能提供可調(diào)節(jié)電壓的直流電源。本發(fā)明所述的方法和裝置要求電壓的范圍是0至15伏，最佳值是0至10伏。信號(hào)發(fā)生器也可以是能提供可調(diào)節(jié)電壓和頻率的電源，如惠普的No.8116A型信號(hào)發(fā)生器這類(lèi)的多功能信號(hào)發(fā)生器。本項(xiàng)發(fā)明所用的方法和裝置要求電壓的范圍是0至15伏，頻率范圍是0.1Hz至500MHz，最佳值是電壓0至10伏，頻率0.1至10MHz。因?yàn)槔媒殡婋娪玖ψR(shí)別物質(zhì)所需的頻率依賴(lài)于被識(shí)別物質(zhì)的特性和介質(zhì)(如細(xì)胞懸浮液)的電導(dǎo)率，所以在此所述的頻率只是作為一個(gè)例子。對(duì)物質(zhì)的識(shí)別還依賴(lài)于電極的形狀、尺寸和排布。在一個(gè)實(shí)體例子中，所用的信號(hào)是正弦波，當(dāng)然也可以使用其他周期性或非周期性的波形。電信號(hào)可以由一個(gè)或多個(gè)具有調(diào)節(jié)輸出電信號(hào)的幅值和頻率能力的電信號(hào)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生。
在一個(gè)首選實(shí)體例子中，裝置中的反應(yīng)池是一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)。電極和/或壓電傳感器，或者它們中的大部分可以位于管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面或是外表面。
在另一首選實(shí)體例子中，反應(yīng)池由一個(gè)頂蓋、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)壁構(gòu)成。電極和/或壓電傳感器，或者它們中的大部分可以分布在反應(yīng)池的頂蓋上，或者是位于反應(yīng)池的底面，在另一個(gè)結(jié)構(gòu)中，電極和/或壓電傳感器，或者它們中的大部分也可以分布在反應(yīng)池的反面。反應(yīng)池的高度(頂蓋和底面之間的距離)最好與駐波的半波長(zhǎng)接近。
在另一個(gè)首選實(shí)體例子中，裝置包括a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的電泳力，該電泳力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；C)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
D.使用聲場(chǎng)力或與電泳或介電電泳力同時(shí)使用聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的方法從另一個(gè)方面看，本發(fā)明提供一種在場(chǎng)流分離中使用聲場(chǎng)力來(lái)識(shí)別物質(zhì)的“連續(xù)模式”方法，該方法包括a)獲得一個(gè)在A(yíng)節(jié)中描述的裝置；b)通過(guò)所述裝置的入口端口將含有待識(shí)別物質(zhì)的載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；c)通過(guò)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另外一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量，并且處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。這就是聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離(聲場(chǎng)—FFF)的連續(xù)模式。它可以使用在A(yíng)節(jié)中描述的任何一種裝置。
在另一方面，本發(fā)明提供一種在場(chǎng)流分離使用聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的“批量模式”方法。這種方法包括a)獲得一個(gè)在A(yíng)節(jié)中描述的裝置；b)通過(guò)所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中直至載體介質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)池；c)將含有待識(shí)別物質(zhì)的樣品輸送(如注入)到反應(yīng)池內(nèi)的載體介質(zhì)中；d)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)聲場(chǎng)力施加在所述的物質(zhì)上；e)通過(guò)裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池內(nèi)，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池，處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。這種聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離的“批量模式”可以使用在A(yíng)節(jié)中描述的任何一種裝置。
在上述聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離的“批量模式”方法中，最好的方法是，在引導(dǎo)載體介質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)池之前它使得載體介質(zhì)根據(jù)一個(gè)速度分布通過(guò)反應(yīng)池(步驟e)，在壓電傳感器上施加電信號(hào)使其產(chǎn)生聲場(chǎng)力作用在在上述物質(zhì)上，該聲場(chǎng)力導(dǎo)致物質(zhì)分布在沿垂直于介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池的流動(dòng)方向上的平衡位置。
在另一方面，本發(fā)明提供一種在場(chǎng)流分離同時(shí)使用電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的“連續(xù)模式”方法。這種方法包括a)獲得一個(gè)在B節(jié)中描述的裝置；b)通過(guò)所述裝置的入口端口將含有待識(shí)別物質(zhì)的載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；c)通過(guò)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的電泳力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量；d)通過(guò)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另外一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量，處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。在B節(jié)中描述的任何一種裝置可以用于這種聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離(聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離)的連續(xù)方式。
在另一方面，本發(fā)明提供一種在場(chǎng)流分離中同時(shí)使用電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的“批量模式”方法。這種方法包括a)獲得一個(gè)在B節(jié)中描述的裝置；b)通過(guò)所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中直至載體介質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)池；c)將含有待識(shí)別物質(zhì)的樣品輸送(如注入)到反應(yīng)池內(nèi)的載體介質(zhì)中；d)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)電極產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)電泳力施加在所述的物質(zhì)上；e)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)聲場(chǎng)力施加在所述的物質(zhì)上；f)通過(guò)裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池內(nèi)，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池，處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。在B節(jié)中描述的任何一種裝置可以在使用這種聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離的“批量模式”。
在上述聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離的“批量模式”方法中，最好的方法是，在引導(dǎo)載體介質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)池之前它使得載體介質(zhì)根據(jù)一個(gè)速度分布通過(guò)反應(yīng)池(步驟f)，在壓電傳感器上施加電信號(hào)產(chǎn)生聲場(chǎng)力作用于在上述物質(zhì)上，該聲場(chǎng)力導(dǎo)致物質(zhì)在沿垂直于介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池的流動(dòng)方向上移動(dòng)到一個(gè)平衡位置。
在另一方面，本發(fā)明提供一種在場(chǎng)流分離中同時(shí)使用介電電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的“連續(xù)模式”方法，該方法包括a)獲得一個(gè)在C節(jié)中描述的裝置；b)通過(guò)所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；c)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)電極產(chǎn)生了一個(gè)非均勻電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加在所述的物質(zhì)上的介電電泳力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量；d)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加在所述的物質(zhì)上的聲場(chǎng)力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量；處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。在C節(jié)中描述的任何一種裝置都可以用于本聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離(聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離)的連續(xù)方式。
在另一方面，本發(fā)明提供一種在場(chǎng)流分離中同時(shí)使用介電電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的“批量模式”方法，該方法包括a)獲得一個(gè)在C節(jié)中描述的裝置；b)通過(guò)所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中直至載體介質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)池；c)將含有待識(shí)別物質(zhì)的樣品輸送(如注入)到反應(yīng)池內(nèi)的載體介質(zhì)中；d)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)電極產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)介電電泳力施加在所述的物質(zhì)上；e)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)聲場(chǎng)力施加在所述的物質(zhì)上；f)通過(guò)裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池內(nèi)，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。在B節(jié)中描述的任何一種裝置可以在使用這種聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離的“批量模式”。
在上述聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離的“批量模式”方法中，最好的方法是，在引導(dǎo)載體介質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)池之前使得載體介質(zhì)根據(jù)一個(gè)速度分布通過(guò)反應(yīng)池(步驟f)，在壓電傳感器上施加電信號(hào)產(chǎn)生聲場(chǎng)力租用在上述物質(zhì)上，該聲場(chǎng)力導(dǎo)致物質(zhì)分布在沿垂直于介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池的流動(dòng)方向上的平衡位置。
在上述聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離或聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離方法中，相似的，但是最好是使用不同的電信號(hào)來(lái)產(chǎn)生聲場(chǎng)力、電泳或介電電泳力。
在上述的聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離或聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離方法中，聲場(chǎng)力、電泳力或介電電泳力可以是同時(shí)或順序產(chǎn)生的。
上述的聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離和聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離方法可以進(jìn)一步包含一個(gè)根據(jù)載體介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池的速度分布和在反應(yīng)池中物質(zhì)在速度分布中的位置決定的速度移動(dòng)來(lái)識(shí)別物質(zhì)的步驟。
上述的聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離和聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離方法可以進(jìn)一步包含一步將識(shí)別的物質(zhì)與裝置分離開(kāi)，并且最好導(dǎo)致被識(shí)別的物質(zhì)之間也相互分離。在通過(guò)本發(fā)明的反應(yīng)池的載體介質(zhì)中分離后，被分離的物質(zhì)根據(jù)物質(zhì)在載體介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池時(shí)的速度分布中的位置不同在不同的時(shí)間從反應(yīng)池的單個(gè)或多個(gè)出口端口離開(kāi)。特別的，在速度分布中分布在不同高度的物質(zhì)以不同的速度流動(dòng)，所以可以通過(guò)在速度分布中不同的位置和運(yùn)動(dòng)的速度來(lái)識(shí)別不同的物質(zhì)。在速度分布中不同位置的物質(zhì)以不同的速度運(yùn)動(dòng)并且在不同的時(shí)間從反應(yīng)池的單個(gè)或多個(gè)出口端口離開(kāi)。
速度分布可以是動(dòng)態(tài)流體分布如拋物線(xiàn)流動(dòng)分布。對(duì)于矩形的反應(yīng)池，反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)特征可以由反應(yīng)池的長(zhǎng)度、反應(yīng)池的寬度和反應(yīng)池的高度來(lái)定義。速度分布可以通過(guò)已知的流體流動(dòng)速度、和反應(yīng)池的寬度、厚度和反應(yīng)池的長(zhǎng)度決定。例如，對(duì)于反應(yīng)池長(zhǎng)度和寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反應(yīng)池的高度的矩形反應(yīng)池，在反應(yīng)池中可以建立一個(gè)薄層分布。在不同位置載體介質(zhì)的速度主要由它至反應(yīng)池底墻的距離決定并且速度分布近似于拋物線(xiàn)流體分布(或近似于拋物線(xiàn)分布)，由下式給出Vm=6⟨Vm⟩zH(1-zH),]]>其中<Vm>為載體介質(zhì)的平均速度，H是反應(yīng)池的高度，Vm是載體介質(zhì)位置距離反應(yīng)池底面距離為z的速度。需要指出的是上面的拋物線(xiàn)速度分布僅僅是在反應(yīng)池長(zhǎng)度和寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反應(yīng)池高度條件下的速度分布的近似。因此在本專(zhuān)利文本中我們使用了近似拋物線(xiàn)分布這個(gè)詞。沿著反應(yīng)池寬度方向，上面公式的拋物線(xiàn)分布對(duì)于在反應(yīng)池寬度方向的中部位置比在端部位置更加準(zhǔn)確。相似的，沿著反應(yīng)池長(zhǎng)度方向，上面公式的拋物線(xiàn)分布對(duì)于在反應(yīng)池長(zhǎng)度方向的中部位置比在端部位置更加準(zhǔn)確。平均速度可以根據(jù)下面的公式計(jì)算平均速度<Vm>＝(流動(dòng)速度)/(反應(yīng)池寬度X反應(yīng)池高度或厚度)這樣，反應(yīng)池的影響流體流動(dòng)的速度分布的結(jié)構(gòu)特征包括反應(yīng)池寬度、反應(yīng)池高度(或反應(yīng)池厚度)和反應(yīng)池長(zhǎng)度。當(dāng)流體通過(guò)反應(yīng)池時(shí)，不同尺寸和幾何形狀的反應(yīng)池將導(dǎo)致不同的速度分布。決定流體流動(dòng)時(shí)速度分布的參數(shù)包括，但不局限于，反應(yīng)池幾何尺寸；流體流動(dòng)路徑的壓縮和膨脹，例如，那些處于不平行位置的相對(duì)的反應(yīng)池壁，或適當(dāng)?shù)胤胖谜系K物或翼；反應(yīng)池壁的表面粗糙度；反應(yīng)池壁的結(jié)構(gòu)特征導(dǎo)致流體厚度周期或非周期的修正，包括電極單元和其他表面結(jié)構(gòu)構(gòu)造，并且反應(yīng)池的幾何形狀可以是，例如，矩形、圓形、楔形等。
在上面的方法中，分離的物質(zhì)可以根據(jù)在速度分布中的位置從反應(yīng)池的多個(gè)出口端口中的一個(gè)排出。在一個(gè)首選實(shí)體例子中，作用在物質(zhì)上的重力其作用方向垂直于反應(yīng)池中載體介質(zhì)的流動(dòng)方向。
此處所述的聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離和聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離方法可以用于識(shí)別任何物質(zhì)。一個(gè)特定的實(shí)體例子中，需要識(shí)別的物質(zhì)是細(xì)胞、細(xì)胞器、病毒、分子或是它們的集合體或復(fù)合體。可識(shí)別細(xì)胞包括但不局限于動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞、菌類(lèi)細(xì)胞、細(xì)菌、培養(yǎng)細(xì)胞或重組細(xì)胞?？勺R(shí)別的細(xì)胞器包括但不局限于細(xì)胞核、線(xiàn)粒體、葉綠體、核糖體、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、蛋白酶體、分泌小泡、液泡、或微粒體?？勺R(shí)別的分子包括無(wú)機(jī)例如離子，有機(jī)分子或它們的復(fù)合物。可識(shí)別的離子包括但不局限于鈉、鉀、鎂、鈣、鋁、氯、鐵、銅、鋅、錳、鈷、碘、鉬、釩、鎳、鉻、氟、硅、硼、砷離子?？勺R(shí)別的有機(jī)分子包括但不局限于氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、核苷、核苷酸、寡核甘酸、核酸、維生素、單糖、多糖、糖類(lèi)、脂類(lèi)或其他復(fù)合物。待識(shí)別的物質(zhì)可以是任意的尺寸。然而最好待識(shí)別物質(zhì)的尺寸在0.01微米至1000微米之間。
圖片的簡(jiǎn)單描述

圖1是帶有在中間割開(kāi)的矩形通道聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池的示意圖。同時(shí)示意了聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離工作的原理。
圖2是帶有在中間割開(kāi)的橢圓形通道聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的示意圖。
圖3是帶有在中間割開(kāi)通道的橢圓形聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的示意圖。
圖4是在反應(yīng)池的出口端帶有多個(gè)出口的聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的示意圖。
圖5是帶有在中間割開(kāi)的矩形通道聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離反應(yīng)池的示意圖。同時(shí)示意了聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離工作的原理。
圖6是可以用于聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離裝置的電極陣列。(A)相互錯(cuò)位式電極陣列。(B)相互錯(cuò)位式城堡電極陣列。
圖7是帶有在中間割開(kāi)的矩形通道的聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離反應(yīng)池示意圖，同時(shí)示意了聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離工作的原理。
圖8是可以用于聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離裝置的電極陣列。(A)帶有三角形端部的相互錯(cuò)位式電極陣列。(B)帶有周期性弧形端部的相互錯(cuò)位式電極陣列。
圖9示意了使用聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離和聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離裝置的“批量模式工作原理”。(A)在“松弛”過(guò)程中施加力的作用，不同類(lèi)型的微粒分布在不同平衡高度位置。(B)分布在不同平衡高度位置的不同類(lèi)型微粒在反應(yīng)池中的流體流動(dòng)的影響下以不同的速度沿反應(yīng)池移動(dòng)。
圖10示意了使用聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離和聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離裝置的“批量模式工作原理”。在載體介質(zhì)的微粒連續(xù)的注入反應(yīng)池，并且在載體介質(zhì)中連續(xù)的分布在不同的高度位置，然后再不同的出口端口處排出。
實(shí)施本發(fā)明的模式A.定義除非有其他的定義，所有這里使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與通用的意義相同，可以被任何一個(gè)具有在本發(fā)明領(lǐng)域普通技能的人理解。所以專(zhuān)利、應(yīng)用、公布的應(yīng)用和其他出版物和基因庫(kù)中的序列和在本應(yīng)用中任何部分引用的數(shù)據(jù)庫(kù)都以參考文獻(xiàn)的形式整合在本專(zhuān)利中。
在這里，“物質(zhì)”指微粒物質(zhì)、可溶性物質(zhì)或它們的結(jié)合物。
在這里，“電極單元(或電極)”指由高電導(dǎo)率材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的可以施加恒定的或近似恒定的電壓。近似恒定意思是在這樣的電導(dǎo)率結(jié)構(gòu)上的電壓降的值是非常小以致于電信號(hào)施加在橢圓形、三角形、矩形、六邊形或其他幾何形狀的結(jié)構(gòu)上時(shí)可以在電極單元周?chē)a(chǎn)生一個(gè)足夠強(qiáng)的電場(chǎng)。典型的高電導(dǎo)率材料如金屬薄膜(如金、鉑、鈦、鉻等)，半導(dǎo)體材料如硅攙雜(如硅攙入磷、砷、銻、鋁、鎵或銦)，以及其他導(dǎo)電率高的材料。對(duì)于本發(fā)明，高電導(dǎo)率材料指電導(dǎo)率充分大于用于分離的載體介質(zhì)(如導(dǎo)電材料的導(dǎo)電率是載體介質(zhì)的兩倍或兩倍以上)。對(duì)于當(dāng)前說(shuō)明和權(quán)利要求中描述的包括所有電極構(gòu)造的術(shù)語(yǔ)必須理解。
在這里所說(shuō)的“電極陣列”指的是多個(gè)電極的集合。在電極陣列中，各個(gè)單獨(dú)的電極的相對(duì)位置可以按某種指定好的幾何關(guān)系進(jìn)行排列。例如，相互錯(cuò)位式電極陣列，相互錯(cuò)位式城堡電極陣列，多項(xiàng)式電極陣列、具有周期三角形頂端(或圓弧頂端、矩形頂端)的相互錯(cuò)位式電極陣列或者類(lèi)似的電極陣列。電極陣列可以包括多個(gè)相同或不同幾何形狀的電極。
這里所說(shuō)的流過(guò)反應(yīng)池的載體介質(zhì)“垂直于傳輸方向”指的是基本上不與流動(dòng)方向相對(duì)或平行的一個(gè)方向。例如，當(dāng)一載體介質(zhì)延著一矩形反應(yīng)池的長(zhǎng)度方向流過(guò)時(shí)，“垂直于傳輸方向”的方向可以是穿過(guò)反應(yīng)池寬度的方向，穿過(guò)反應(yīng)池高度的方向，或者這樣一個(gè)方向，其位于與由反應(yīng)池寬度和高度決定的平面平行的某一平面中，或者任意一種方向，只要其不與載體介質(zhì)的流動(dòng)方向相對(duì)。通常，傳輸方向和“垂直于傳輸方向”的夾角介于45度到135度，最好該夾角是介于80度到100度，更好的情況是介于85度到95度。
“分離收集器(或者收集池，收集裝置)”包括存儲(chǔ)和收集裝置，用于保存分離的或者已區(qū)分的或者被識(shí)別的物質(zhì)。
“鑒定裝置”指那些能夠用于鑒定那些被分離的或者被識(shí)別的或者已區(qū)分的物質(zhì)。鑒定裝置可以是一個(gè)用于記錄微粒個(gè)數(shù)或者微粒離開(kāi)反應(yīng)池的時(shí)間的微粒計(jì)數(shù)器。鑒定裝置還可以是用于進(jìn)行更深入分析和分離的檢定裝置。
“壓電傳感器”指的是壓電材料構(gòu)件，當(dāng)它由于受到強(qiáng)加的機(jī)械力引起尺度變化時(shí)可以產(chǎn)生電場(chǎng)。機(jī)械壓力可以通過(guò)施加電信號(hào)得到。在這個(gè)發(fā)明中，我們給壓電傳感器施加交流電信號(hào)以產(chǎn)生交變機(jī)械壓力，耦合成聲波進(jìn)入載體介質(zhì)用于物質(zhì)的分離和識(shí)別。
“反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)特征”指反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)特征，包括但不局限于反應(yīng)池的幾何形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)以及反應(yīng)池相互之間的位置(例如頂蓋、底面、側(cè)壁)。
“在反應(yīng)池中不同位置的載體介質(zhì)其運(yùn)動(dòng)的速度是不同的”指的是反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)被設(shè)計(jì)或選擇為載體介質(zhì)在反應(yīng)池中至少兩個(gè)位置上其運(yùn)動(dòng)速度是不同的。一般不需要載體介質(zhì)在反應(yīng)池中所有位置處其運(yùn)動(dòng)速度都不同。在很多例子中，只要載體介質(zhì)在確定的高度(或?qū)挾?，或在一個(gè)垂直于運(yùn)動(dòng)方向的確定平面上的速度是相同，但與其它高度(或?qū)挾?，或其它平行平面上的載體介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度是不同的就可以。
“物質(zhì)被沿特定方向轉(zhuǎn)移到某個(gè)位置”指的是物質(zhì)由于受到施加在其上的力的作用而沿著一個(gè)感興趣的方向移動(dòng)到一個(gè)確切的位置。這里的位置被確定為該方向上的場(chǎng)所或位點(diǎn)。例如在一個(gè)矩形反應(yīng)池中，該反應(yīng)池由頂蓋和底面及將它們隔開(kāi)的薄墊圈構(gòu)成，薄墊圈中間刻有淺的矩形通道，包含待區(qū)分的物質(zhì)的載體介質(zhì)就沿著該通道的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。電極和壓電傳感器被裝配在反應(yīng)池的頂部或/和底部。當(dāng)電信號(hào)施加到電極和壓電傳感器上時(shí)，將產(chǎn)生聲場(chǎng)力和介電力作用于載體介質(zhì)中的物質(zhì)上。這些力有沿垂直方向的分量，與運(yùn)動(dòng)方向正交。這些分量會(huì)使物質(zhì)沿著垂直方向運(yùn)動(dòng)到不同的位置。例如，當(dāng)施加電信號(hào)以激勵(lì)電極及壓電傳感器后，原先位于緊靠反應(yīng)池底部的物質(zhì)會(huì)移動(dòng)到距離底部某一高度的位置。在本發(fā)明中用于改變物質(zhì)位置的力包括聲場(chǎng)力、電泳力、介電力、重力、流體升力、熱擴(kuò)散力。對(duì)于位置受熱擴(kuò)散力影響的“物質(zhì)”，“物質(zhì)”的位置是指沿某一方向的分布或者濃度分布。對(duì)于位置不受熱擴(kuò)散力影響的物質(zhì)，“物質(zhì)”在某一方向上的位置就指“物質(zhì)”在該方向上的具體位置。
“速度分布內(nèi)的位移”指的是在反應(yīng)池中運(yùn)動(dòng)的載體介質(zhì)的速度分布曲線(xiàn)內(nèi)的物質(zhì)位移。這里的位移是指沿著速度分布曲線(xiàn)方向上的位移。位于速度分布中快速移動(dòng)部分的物質(zhì)將比位于速度分布中慢速移動(dòng)部分的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)得快。對(duì)于位置受熱擴(kuò)散力作用的物質(zhì)，速度分布內(nèi)的“物質(zhì)”位移指的是速度分布參照框架內(nèi)的物質(zhì)的濃度分布。對(duì)于位置不受熱擴(kuò)散力作用的“物質(zhì)”，速度分布內(nèi)的物質(zhì)位移指的是速度分布參照框架內(nèi)的物質(zhì)位移。
“物質(zhì)被位移到某一方向上的平衡位置”指的是物質(zhì)在作用于其上的力的影響下位移到某一方向上的感興趣的平衡位置。平衡位置指的是該方向上的場(chǎng)所或者位點(diǎn)。平衡位置指的是該處物質(zhì)上的凈力為零或近似為零，這樣物質(zhì)就可以保持在該位置。對(duì)于位置受熱擴(kuò)散影響的物質(zhì)，“物質(zhì)”在某方向上的平衡位置指的是在該方向上物質(zhì)的平衡位置分布。對(duì)于位置不受熱擴(kuò)散影響的物質(zhì)，“物質(zhì)”在某方向上的平衡位置指的是當(dāng)物質(zhì)受力平衡時(shí)，“物質(zhì)”在該方向上所處的位置。
“反應(yīng)池的長(zhǎng)度相對(duì)于寬度和高度是充分的大”指的是在不考慮實(shí)際反應(yīng)池的形狀，反應(yīng)池的典型長(zhǎng)度至少是反應(yīng)池典型寬度和高度的兩倍。最好是典型長(zhǎng)度至少是典型寬度和高度的三倍，更適宜的情況是反應(yīng)池的典型長(zhǎng)度至少是典型寬度和高度的五倍。雖然反應(yīng)池的寬度和高度可以相同或近似相同，但是最好是一個(gè)比另一個(gè)要長(zhǎng)，如寬度充分大于高度，例如，反應(yīng)池的典型寬度可以是典型高度的至少兩倍、三倍、或五倍大。
為了描述的清晰性，不受方式的局限，發(fā)明的詳細(xì)描述分成以下兩個(gè)部分。
B.示范性裝置B.1.聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池圖1顯示了一個(gè)聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池的實(shí)體例子及聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離的運(yùn)作原理。反應(yīng)池有一頂蓋10和底面20。頂蓋和底面用刻有矩形通道40的墊圈或隔板30分開(kāi)。通道40末端為錐形。為了清晰起見(jiàn)，分開(kāi)顯示頂蓋10、墊圈30和底面20。使用時(shí)，這些部件被連接在一起形成聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池。入口50和出口60分別位于頂蓋和底面，反應(yīng)池的入口端口和出口端口。入口50與一注入裝置70相連，可以將載體介質(zhì)積待區(qū)分的物質(zhì)引入到反應(yīng)池中。注入裝置可以是一配有注入閥的注射器泵(Wang，et al.，1998)。出口60與收集或檢定裝置80相連，可以用于聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離后被分離和區(qū)分的物質(zhì)的檢定。收集或檢定裝置可以是微粒計(jì)數(shù)器、流體血細(xì)胞計(jì)數(shù)器或者分離收集器。
在實(shí)體例子的圖中，整個(gè)底面20是一個(gè)壓電傳感器。底面20的上表面90和下表面100被涂敷了金屬薄膜或者其他導(dǎo)電材料。從信號(hào)發(fā)生器110輸出的交流電信號(hào)加到壓電傳感器20的上表面90和下表面100，產(chǎn)生方向與表面90和100正交的聲波。壓電傳感器發(fā)出的聲波被反射到頂蓋10上。壓電傳感器發(fā)出的聲波和頂蓋反射地聲波疊加形成反應(yīng)池內(nèi)的合成聲場(chǎng)。合成聲場(chǎng)可以有兩個(gè)分量，駐波分量和行波分量。駐波分量和行波分量的比例決定于反應(yīng)池的高度(頂蓋與底面間的距離)，聲波的波長(zhǎng)，頂蓋10和底面20的聲學(xué)性質(zhì)，聲波在載體介質(zhì)中的衰減系數(shù)。一個(gè)實(shí)體例子是反應(yīng)池高度是駐波波長(zhǎng)的一半，在反應(yīng)池中會(huì)形成駐波。反應(yīng)池的中心平面存在著聲壓節(jié)點(diǎn)。另外一個(gè)例子是，反應(yīng)池高度大于或者小于駐波波長(zhǎng)的一半。
圖1的例子中，底面20對(duì)應(yīng)于壓電傳感器。沿反應(yīng)池的各個(gè)部分裝配一個(gè)或者多個(gè)壓電傳感器可以有多種變化?？梢匝b在頂蓋或者底面。對(duì)于將壓電傳感器裝在底面的情況，傳感器可以結(jié)合在一固體平板的下表面上，這樣該平板就可以形成反應(yīng)池的底面。壓電傳感器產(chǎn)生聲波并通過(guò)固體平板耦合到反應(yīng)池中的載體介質(zhì)。類(lèi)似的對(duì)于將壓電傳感器裝在頂蓋上的情況，傳感器可以結(jié)合在一固體平板的上表面上，該平板就可以形成反應(yīng)池的頂蓋。壓電傳感器產(chǎn)生聲波并通過(guò)固體平板耦合到反應(yīng)池中的載體介質(zhì)。圖1中的場(chǎng)流分離反應(yīng)池包括一個(gè)壓電傳感器。一個(gè)反應(yīng)池中可以使用多個(gè)壓電傳感器。這些傳感器可以串連在反應(yīng)池的頂蓋或者底部，或者頂蓋和底部都有，形成壓電傳感器陣列?？梢栽谶@些壓電傳感器上施加同樣的或者不同的電信號(hào)，從而在反應(yīng)池中產(chǎn)生聲波。
被引入到反應(yīng)池中的物質(zhì)會(huì)受到反應(yīng)池中不同力的作用。我們考慮這樣的情況引入的物質(zhì)是細(xì)小的微粒，反應(yīng)池平放。這些力是垂直方向的聲場(chǎng)輻射力Facoustic120，指向或者離開(kāi)頂蓋(底面)，決定于與微粒和懸浮載體密度、聲阻抗相關(guān)的因素。該聲場(chǎng)輻射力Facoustic120可能只是作用在微粒上的全部聲場(chǎng)力的一個(gè)分量。
抬升或沉淀微粒的重力FG130，決定于微粒和懸浮載體的相對(duì)密度。
流體升力FLift140，趨向?qū)⑽⒘Ｍ瞥龇磻?yīng)池池。雖然對(duì)流體升力已進(jìn)行了不同的理論和實(shí)驗(yàn)研究，它的本質(zhì)依舊是個(gè)問(wèn)題(Williams et al.，1992；1994；1996；1997)。不管如何，普遍接受的觀(guān)點(diǎn)是當(dāng)微粒非常接近反應(yīng)池壁(例如在200um厚的反應(yīng)池內(nèi)與壁的距離小于5um)時(shí)，這個(gè)力發(fā)揮很大作用。近來(lái)對(duì)于介電-場(chǎng)流分離(Huang et al.，1997；Wang et al.，1998)的研究表明這個(gè)力對(duì)于介電-場(chǎng)流分離作用有限。
這三個(gè)力作用于微粒，使其向平衡位置移動(dòng)，在平衡位置處各個(gè)力相互平衡，作用在單個(gè)微粒上的凈力在垂直方向?yàn)榱悖褪荈acoustic(z)+FLift(z)-FG＝0不同性質(zhì)(如大小、幾何形狀、密度、聲阻抗)的微粒平衡位置的高度不同。例如，微粒150和160從反應(yīng)池底面轉(zhuǎn)移到不同高度。當(dāng)通過(guò)入口50引入載體介質(zhì)產(chǎn)生流動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)速度分布170。這個(gè)例子中的運(yùn)動(dòng)方向平行于頂蓋和底面，從反應(yīng)池入口端指向出口端。載體介質(zhì)在不同位置具有不同速度。對(duì)于圖1中的例子，當(dāng)反應(yīng)池長(zhǎng)度(即蝕刻的通道長(zhǎng)度)和寬度(即通道的寬度)遠(yuǎn)大于高度(即頂蓋和底面的距離)時(shí)，離墊圈形成的通道壁較遠(yuǎn)的載體介質(zhì)的速度在垂直方向上服從近似拋物線(xiàn)速度分布，Vm=6⟨Vm⟩zH[1-zH]]]>這里Vm是載體在距離反應(yīng)池底面高度z時(shí)的速度，<Vm>是載體的平均速度，H是反應(yīng)池高度。這樣反應(yīng)池中的載體介質(zhì)在垂直方向上形成近似拋物線(xiàn)速度分布。微粒150和160可以根據(jù)沿與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向上所處高度h1和h2被區(qū)分。此外，根據(jù)速度分布上的垂直位置微粒150和160可以被進(jìn)一步加以區(qū)分。再進(jìn)一步，微粒150和160以不同速度穿過(guò)反應(yīng)池。如果微粒150和160以不同速度被差不多同時(shí)引進(jìn)反應(yīng)池，因?yàn)檫\(yùn)載速度不同，微粒150和160將在反應(yīng)池中停留不同時(shí)間。不同性質(zhì)的微粒(例如大小、密度、幾何形狀、聲阻抗)可以被轉(zhuǎn)移到垂直方向上的不同位置，可以根據(jù)垂直方向上或者速度分布內(nèi)的轉(zhuǎn)移位置或者被區(qū)分，可以根據(jù)微粒穿過(guò)反應(yīng)池的速度或者停留時(shí)間區(qū)分。不同性質(zhì)的微?？梢员环殖勺尤后w。另外，如果出口在反應(yīng)池末端垂直分布，當(dāng)微粒通過(guò)不同出口離開(kāi)反應(yīng)池時(shí)，不同高度的微?？梢员环殖勺尤后w。
在上面的討論中，考慮的是反應(yīng)池平放的情況。然而，反應(yīng)池可以被擺成沿任何方向或者與水平面成任何角度。在這些情況下，我們?nèi)匀豢紤]作用在待區(qū)分的微粒上的力主要沿與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向。這些情況與上述的反應(yīng)池水平放置的差異是重力。在上面的情況中，重力的作用方向與載體的運(yùn)動(dòng)方向的夾角為90度。在反應(yīng)池不是平放的情況下，重力的作用方向與載體的運(yùn)動(dòng)方向的夾角可能不為90度。這樣的話(huà)，當(dāng)分析施加在待區(qū)分的物質(zhì)上沿與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向夾角為90度方向上的力時(shí)，只須考慮重力的一個(gè)分量。
圖1中反應(yīng)池的速度分布決定于反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)反應(yīng)池長(zhǎng)度和寬度遠(yuǎn)大于高度時(shí)，沿反應(yīng)池的垂直方向存在著拋物線(xiàn)或者近似拋物線(xiàn)的速度分布。近似拋物線(xiàn)的原因是接近墊圈壁出的速度分布不是“拋物線(xiàn)分布”。當(dāng)反應(yīng)池寬度與高度接近時(shí)，載體介質(zhì)的速度會(huì)遵循其他的速度分布，而不是上述的“拋物線(xiàn)分布”。此外，上述討論中頂蓋和底面考慮成平整且相互平行。當(dāng)頂蓋和/或底面不平整或者相互不平行，或者頂蓋或底面被不同厚度的結(jié)構(gòu)元素改變時(shí)，載體介質(zhì)的速度分布會(huì)和上述的“近似拋物線(xiàn)分布”不同。
為了產(chǎn)生不同的載體介質(zhì)速度分布，可以在頂蓋10和底面20之間的墊圈30上蝕刻不同形狀的通道。例如，圖2中場(chǎng)流分離反應(yīng)池中的通道40是橢圓形。當(dāng)載體介質(zhì)經(jīng)過(guò)這樣的反應(yīng)池時(shí)，速度分布和圖1中的不同。類(lèi)似地，當(dāng)載體介質(zhì)經(jīng)過(guò)圖3反應(yīng)池中的通道時(shí)會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的速度分布。
在上述的關(guān)于場(chǎng)流分離反應(yīng)池討論中我們主要集中在微粒的區(qū)分而忽略了熱擴(kuò)散效應(yīng)的影響。對(duì)于場(chǎng)流分離反應(yīng)池中待區(qū)分的細(xì)微物質(zhì)，有必要考慮熱擴(kuò)散力。在這種情況下，受力的作用沿某方向轉(zhuǎn)移或者在速度分布內(nèi)的物質(zhì)位置是指受力的作用影響下的物質(zhì)分布。沿某方向或者在速度分布內(nèi)的物質(zhì)分布是指物質(zhì)沿某方向或者在速度分布內(nèi)濃度分布。
場(chǎng)流分離反應(yīng)池可以有一個(gè)或者多個(gè)入口來(lái)引入待區(qū)分的物質(zhì)和載體介質(zhì)。場(chǎng)流分離反應(yīng)池可以有一個(gè)或者多個(gè)出口來(lái)導(dǎo)出區(qū)分后的物質(zhì)和載體介質(zhì)。入口和出口可以位于頂蓋和/或底面。入口和出口可以是在頂蓋和/或底面上鉆的孔(直徑從幾微米到數(shù)毫米)。PEEK、塑料或者金屬導(dǎo)管可以插入孔中連接反應(yīng)池和外部流體通道，如注入或者收集裝置。入口和出口也可以是在反應(yīng)池末端鉆通的通道(寬度從幾微米到數(shù)毫米)。排成帶狀的多管道系統(tǒng)可以與通道向接。圖4反應(yīng)池中，單一的入口—孔—位于反應(yīng)池的底面。同時(shí)位于頂蓋和底部的兩個(gè)輸出端口180和190是在壁上割的通道。大多數(shù)排成帶狀的管道系統(tǒng)作為用于連接通道的出口。位于頂蓋和底部的兩個(gè)出口對(duì)應(yīng)于用于場(chǎng)流分離中的分離裝置(Springston et al，1987；Lee et al，1989；Levin and Giddings，1991)。
B.2.聲場(chǎng)-電泳-流分離反應(yīng)池圖5展示了聲場(chǎng)-電泳-場(chǎng)流分離的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)及操作原理。反應(yīng)池有頂蓋210和底面220。頂蓋和底面由一個(gè)刻有矩形通道240的墊圈或隔板230分開(kāi)。通道240具有尖細(xì)的末端。為了清晰起見(jiàn)，頂蓋210、底面220、墊圈230和通道240分開(kāi)顯示。使用時(shí)，這些部件連接在一起形成一個(gè)聲場(chǎng)-電泳-場(chǎng)流分離反應(yīng)池。入口250和出口260分別位于頂蓋及底面，反應(yīng)池的入口端和出口端。入口250與一個(gè)用于將載體介質(zhì)和待區(qū)分的物質(zhì)引入反應(yīng)池的注入裝置270。注入裝置可以是一個(gè)結(jié)合了注入閥的注射器泵(Wang et al.，1998，Huang et al.，1999，Yang et al.，1999)。出口260與一個(gè)用于檢定場(chǎng)流分離作用后分離和區(qū)分的物質(zhì)的收集或檢定。收集或檢定裝置可以是一個(gè)微粒計(jì)數(shù)器，流體血細(xì)胞計(jì)數(shù)器或分離收集器。
圖5例子中，整個(gè)底面是壓電傳感器。底面220的頂面290和底面300涂敷了一層金屬薄膜或別的導(dǎo)電材料。從信號(hào)發(fā)生器310輸出的交流電信號(hào)加到壓電傳感器220的上表面290和下表面300，產(chǎn)生方向與表面290和300正交的聲波。壓電傳感器發(fā)出的聲波被反射到頂蓋210上。壓電傳感器發(fā)出的聲波和頂蓋反射地聲波疊加形成反應(yīng)池內(nèi)的合成聲場(chǎng)。合成聲場(chǎng)可以有兩個(gè)分量，駐波分量和行波分量。駐波分量和行波分量的比例決定于反應(yīng)池的高度(頂蓋與底面間的距離)，聲波的波長(zhǎng)，頂蓋210和底面220的聲學(xué)性質(zhì)，聲波在載體介質(zhì)中的衰減系數(shù)。一個(gè)實(shí)體例子是反應(yīng)池高度是駐波波長(zhǎng)的一半，其中會(huì)形成駐波。反應(yīng)池的中心平面存在著聲壓節(jié)點(diǎn)。另外一個(gè)例子是，反應(yīng)池高度大于或者小于駐波波長(zhǎng)的一半。
圖5的例子中，底面220對(duì)應(yīng)于壓電傳感器。沿反應(yīng)池的各個(gè)部分裝配一個(gè)或者多個(gè)壓電傳感器可以有多種變化?？梢匝b在頂蓋或者底面。對(duì)于將壓電傳感器裝在底面的情況，傳感器可以結(jié)合在一固體平板的下表面上，這樣該平板就可以形成反應(yīng)池的底面。壓電傳感器產(chǎn)生聲波并通過(guò)固體平板耦合到反應(yīng)池中的載體介質(zhì)。類(lèi)似的對(duì)于將壓電傳感器裝在頂蓋上的情況，傳感器可以結(jié)合在一固體平板的上表面上，該平板就可以形成反應(yīng)池的頂蓋。壓電傳感器產(chǎn)生聲波并通過(guò)固體平板耦合到反應(yīng)池中的載體介質(zhì)。圖5中的場(chǎng)流分離反應(yīng)池包括一個(gè)壓電傳感器。一個(gè)反應(yīng)池中可以使用多個(gè)壓電傳感器。這些傳感器可以串連在反應(yīng)池的頂蓋或者底部，或者頂蓋和底部都有，形成壓電傳感器陣列?？梢栽谶@些壓電傳感器上施加同樣的或者不同的電信號(hào)，從而在反應(yīng)池中產(chǎn)生聲波。
例圖5中，反應(yīng)池中用于產(chǎn)生電場(chǎng)的電極對(duì)應(yīng)于底面220的上表面290以及頂蓋210的下表面295。底面220的上表面290和頂蓋210的下表面295涂敷了一層金屬薄膜或別的導(dǎo)電材料。這樣信號(hào)發(fā)生器315產(chǎn)生的直流電信號(hào)或低頻交流信號(hào)施加到表面290和295之間，產(chǎn)生一正交于頂蓋和底面的電場(chǎng)。引入到該電場(chǎng)的物質(zhì)會(huì)受到?jīng)Q定于場(chǎng)強(qiáng)度及物質(zhì)有效電荷的電泳力的作用。
圖5的例子中，底面220的上表面290作為一個(gè)產(chǎn)生電場(chǎng)的電極，同時(shí)也用于激勵(lì)壓電傳感器。通常，用于產(chǎn)生電場(chǎng)的電極和用于激勵(lì)壓電傳感器的電極不同。此外，用于產(chǎn)生電場(chǎng)的電極可以只部分覆蓋頂蓋的下表面或者底面的上表面。這些表面(即頂蓋的下表面或底面的上表面)上可以應(yīng)用不同的電極陣列。圖6顯示了一個(gè)相互交錯(cuò)式電極陣列400和一個(gè)相互交錯(cuò)式城堡型電極陣列410。電極可以沿著反應(yīng)池呈縱向(如圖6A或圖6B)或橫向(即圖6A中的電極旋轉(zhuǎn)90度)分布。電極陣列中的單個(gè)電極與兩路電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)405和408中的一路相連。當(dāng)信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)連到電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)時(shí)，激勵(lì)電極產(chǎn)生電場(chǎng)。在這些利用電極陣列產(chǎn)生電場(chǎng)的情況中，產(chǎn)生電場(chǎng)和激勵(lì)壓電傳感器可以使用不同的電信號(hào)連接模式。例如，當(dāng)一個(gè)電極用于在反應(yīng)池中產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)頂蓋的下表面形成導(dǎo)電平面，底面的下表面涂敷金屬薄膜，上表面覆蓋交叉型電極陣列，形成壓電傳感器。在反應(yīng)池中產(chǎn)生電場(chǎng)的電信號(hào)可以施加穿過(guò)頂蓋的下表面和交叉陣列中的任一條或兩條電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)(圖6A中405和408)。在反應(yīng)池中產(chǎn)生電場(chǎng)的電信號(hào)可以施加穿過(guò)底面的下表面和交叉陣列中的任一條或兩條電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)(圖6A中405和408)。
被引入到聲場(chǎng)-電泳-場(chǎng)流分離反應(yīng)池中的物質(zhì)會(huì)受到反應(yīng)池中不同力的作用。我們考慮這樣的情況引入的物質(zhì)是細(xì)小的微粒，反應(yīng)池平放。參考圖5，這些力是垂直方向的聲場(chǎng)輻射力Facoustic320，指向或者離開(kāi)頂蓋(底面)，決定于與微粒和懸浮載體密度、聲阻抗相關(guān)的因素。該聲場(chǎng)輻射力Facoustic320可能只是作用在微粒上全部聲場(chǎng)力的一個(gè)分量。
垂直作用于帶電微粒上的電泳力FE325。決定于微粒帶正電還是負(fù)電、直流電場(chǎng)的方向。該力指向或者離開(kāi)反應(yīng)池底面。該電泳力FE325可能只是作用在微粒上全部電泳力的一個(gè)分量。
抬升或沉淀微粒的重力FG130，決定于微粒和懸浮載體的相對(duì)密度。
流體升力FLift340，趨向?qū)⑽⒘Ｍ瞥龇磻?yīng)池池。雖然對(duì)流體升力已進(jìn)行了不同的理論和實(shí)驗(yàn)研究，它的本質(zhì)依舊是個(gè)問(wèn)題(Williams et al.，1992；1994；1996；1997)。不管如何，普遍接受的觀(guān)點(diǎn)是當(dāng)微粒非常接近反應(yīng)池壁(例如在200um厚的反應(yīng)池內(nèi)與壁的距離小于5um)時(shí)，這個(gè)力發(fā)揮很大作用。近來(lái)對(duì)于介電-場(chǎng)流分離(Huang et al.，1997；Wang et al.，1998)的研究表明這個(gè)力對(duì)于介電-場(chǎng)流分離作用有限。
這幾個(gè)力作用于微粒，使其向平衡位置移動(dòng)，在平衡位置處各個(gè)力相互平衡，作用在單個(gè)微粒上的凈力在垂直方向?yàn)榱?，就是Facoustic(z)+FLift(z)+FE(z)-FG＝0不同性質(zhì)(如大小、幾何形狀、密度、聲阻抗)的微粒平衡位置的高度不同。例如，微粒350和360從反應(yīng)池底面轉(zhuǎn)移到不同高度。當(dāng)通過(guò)入口250引入載體介質(zhì)產(chǎn)生流動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)速度分布270。這個(gè)例子中的運(yùn)動(dòng)方向平行于頂蓋和底面，從反應(yīng)池入口端指向出口端。載體介質(zhì)在不同位置具有不同速度。對(duì)于圖5中的例子，當(dāng)反應(yīng)池長(zhǎng)度(即蝕刻的通道長(zhǎng)度)和寬度(即通道的寬度)遠(yuǎn)大于高度(即頂蓋和底面的距離)時(shí)，離墊圈形成的通道壁較遠(yuǎn)的載體介質(zhì)的速度在垂直方向上服從近似拋物線(xiàn)速度分布，Vm=6⟨Vm⟩zH[1-zH]]]>這里Vm是載體在距離反應(yīng)池底面高度z時(shí)的速度，<Vm>是載體的平均速度，H是反應(yīng)池高度。這樣反應(yīng)池中的載體介質(zhì)在垂直方向上形成近似拋物線(xiàn)的速度分布。微粒350和360可以根據(jù)沿與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向上所處高度h1和h2被區(qū)分。此外，根據(jù)速度分布上的垂直位置微粒350和360可以被進(jìn)一步加以區(qū)分。再進(jìn)一步，微粒350和360以不同速度穿過(guò)反應(yīng)池。如果微粒350和360以不同速度被差不多同時(shí)引進(jìn)反應(yīng)池，因?yàn)檫\(yùn)載速度不同，微粒350和360將在反應(yīng)池中停留不同時(shí)間。不同性質(zhì)的微粒(例如大小、密度、幾何形狀、聲阻抗)可以被轉(zhuǎn)移到垂直方向上的不同位置，可以根據(jù)垂直方向上或者速度分布內(nèi)的轉(zhuǎn)移位置或者被區(qū)分，可以根據(jù)微粒穿過(guò)反應(yīng)池的速度或者停留時(shí)間區(qū)分。不同性質(zhì)的微?？梢员环殖勺尤后w。另外，如果出口在反應(yīng)池末端垂直分布，當(dāng)微粒通過(guò)不同出口離開(kāi)反應(yīng)池時(shí)，不同高度的微粒可以被分成子群體。
在以上的討論中，反應(yīng)池被認(rèn)為是水平放置的，但實(shí)際上反應(yīng)池可以是沿任何方向放置，或與水平面成任意角度放置。在這些情況下，我們還需考慮那些作用在待分離物體上、與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向夾角為90度的力。這與以上討論的反應(yīng)池水平放置情況相比，差別在于重力作用的不同。在前面討論的情況中，重力的作用方向與載體介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向夾角為90度。當(dāng)反應(yīng)池不是水平放置時(shí)，重力的作用方向與載體介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向的夾角可能不為90度。這樣的話(huà)，當(dāng)分析施加在待區(qū)分的物質(zhì)上沿與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向夾角為90度方向上的力時(shí)，只須考慮重力的一個(gè)分量。
圖5所示矩形反應(yīng)池中的速度分布取決于這一反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)特性。當(dāng)反應(yīng)池的長(zhǎng)度與寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反應(yīng)池的高度時(shí)，在此反應(yīng)池中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)沿垂直方向的拋物線(xiàn)型和近似拋物線(xiàn)形的速度分布。形成近似拋物線(xiàn)形的原因是靠近墊圈壁處的速度分布不是拋物線(xiàn)形分布。當(dāng)反應(yīng)池的寬度與其高度同樣大小時(shí)，反應(yīng)池中載體介質(zhì)的速度將與上述分布不同。此外，在上述討論中頂蓋和底面被認(rèn)為是扁平的并且互相平行的。當(dāng)頂蓋和/或底面不是扁平時(shí)，或者當(dāng)頂蓋和底面互相不平行時(shí)，或者當(dāng)頂蓋和底面隨不同厚度的結(jié)構(gòu)元件而變化時(shí)，載體介質(zhì)的速度分布將不同于以上討論的近拋物線(xiàn)速度分布。
為了產(chǎn)生載體介質(zhì)的不同速度分布，在頂蓋210和底面220之間的墊圈230可以從中間切開(kāi)來(lái)形成其它形狀的通道。例如，聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池中的通道可以是一個(gè)橢圓形的，相似于圖2中所示聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的通道。當(dāng)載體介質(zhì)通過(guò)這樣一個(gè)反應(yīng)池時(shí)，載體介質(zhì)的速度分布將會(huì)與圖5中所示的有所不同。同樣的，圖3中所示的聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離反應(yīng)池中的通道可以被用作一個(gè)聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池。當(dāng)載體介質(zhì)通過(guò)該通道時(shí)，這樣一個(gè)反應(yīng)池將會(huì)使載體介質(zhì)形成一個(gè)唯一的速度分布。
以上有關(guān)聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的討論主要集中在微粒分離，忽略了熱擴(kuò)散效應(yīng)的影響。對(duì)于在聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池中那些待分離的小尺寸物體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該計(jì)入熱擴(kuò)散效應(yīng)。這樣，在外力作用下沿一個(gè)方向或者在速度分布內(nèi)排列的物質(zhì)的位置，指的是在外力作用下物質(zhì)的分布。這種沿某個(gè)方向或某個(gè)速度分布的物體分布即指沿該方向或速度分布的物體的濃度分布或位置分布。
聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池可以有一個(gè)或者多個(gè)入口，以輸入待分離的物體和載體介質(zhì)。反應(yīng)池也可以有一個(gè)或多個(gè)出口，以輸出已分離的物體和載體介質(zhì)。入口和出口可以放在反應(yīng)池的頂蓋或/和底面。入口和出口可以是鉆在反應(yīng)池頂蓋或/和底面的小孔(直徑小到幾微米或大到幾毫米)。PEEK或者塑料，或者將金屬管插入孔中，作為反應(yīng)池和外部流體回路(例如擴(kuò)散裝置或者收集裝置)的流體聯(lián)結(jié)。另一方面，入口和出口也可以是一個(gè)在反應(yīng)池出口端的通道(寬度由微米到毫米)。復(fù)合管，以帶狀排列，可以同上述通道連接。圖4中所示的示例聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離反應(yīng)池可以作為一個(gè)聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的例子。這時(shí)，一個(gè)單輸入口(孔)位于反應(yīng)池的底面。兩個(gè)出口180和190位于反應(yīng)池的頂蓋和底面，是在壁上切割得到的細(xì)薄的通道。以帶狀排列的許多管子用于與這些通道的出口相連。位于頂蓋和底部的兩個(gè)出口對(duì)應(yīng)于用于場(chǎng)流分離中的分離裝置(Springston et al，1987；Lee et al，1989；Levin and Giddings，1991)。
B3.聲場(chǎng)一介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池圖7所示是一個(gè)聲介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池結(jié)構(gòu)和聲介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的工作原理。反應(yīng)池有頂蓋510和底面520，兩者被墊片530隔開(kāi)，530上刻有一個(gè)矩形通道540。540兩端是錐形。在底面有一個(gè)壓電傳感器525。為清晰起見(jiàn)，頂蓋510、墊片530、底面520、壓電傳感器525分別示出。在使用中，這些元件被鍵合在一起構(gòu)成一個(gè)聲介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池。入口550和出口560分別位于頂蓋和底面，即分別在反應(yīng)池的入口端和出口端。入口550與注入器件570相連，570能導(dǎo)入載體介質(zhì)和待分離的物體。注入器件可以是一個(gè)有注射閥的注射泵(Wang et al.，1998；Huang et al.，1999；Yang et al.，1999)。出口560與一個(gè)收集器件580相連，580能鑒定已被聲介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池分離的物體。收集器件可以是一個(gè)微粒計(jì)數(shù)器，一個(gè)流式血細(xì)胞計(jì)數(shù)器或一個(gè)分離收集器。
在示例7中，壓電傳感器525對(duì)應(yīng)于整個(gè)反應(yīng)池底面區(qū)域，其上表面590和下表面600被涂上了金屬膜和其它導(dǎo)電材料。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的交流電信號(hào)施加在壓電傳感器525的上表面590和下表面600，以激勵(lì)壓電傳感器在反應(yīng)池中與590、600垂直的方向上產(chǎn)生聲波。壓電傳感器發(fā)出的聲波與底面520耦合進(jìn)入反應(yīng)池中，被頂蓋510反射回來(lái)。壓電傳感器傳播波和頂蓋反射波的疊加構(gòu)成反應(yīng)池中的全部聲場(chǎng)。全聲波場(chǎng)有兩個(gè)分量，即駐波分量和行波分量。兩分量的大小之比取決于反應(yīng)池高度(即反應(yīng)池頂蓋、底面之間的距離)、聲波波長(zhǎng)，及頂蓋510、底面520和壓電傳感器525的聲學(xué)特性，以及載體介質(zhì)和聲波的衰減因子。在一種實(shí)現(xiàn)中，頂蓋、底面之間的反應(yīng)池高度是駐波的半波長(zhǎng)，因此在反應(yīng)池中構(gòu)成駐波。反應(yīng)池中間平面存在聲壓結(jié)點(diǎn)。在另一種實(shí)現(xiàn)中，反應(yīng)池高度大于(或小于)駐波的半波長(zhǎng)。
在圖7中，壓電傳感器525與反應(yīng)池底面520鍵合。將一個(gè)或多個(gè)壓電傳感器沿反應(yīng)池各部分放置可有多種方式。525可放在頂蓋和(或)底面。當(dāng)把壓電傳感器放在頂蓋時(shí)，它可以從頂蓋與一個(gè)固體片鍵合，這樣固體片構(gòu)成反應(yīng)池的頂蓋。聲波可由壓電傳感器產(chǎn)生并通過(guò)固體片耦合到反應(yīng)池中的載體介質(zhì)中。另外，壓電傳感器也可以直接用作反應(yīng)池頂蓋。當(dāng)把壓電傳感器放在反應(yīng)池的底面是，傳感器可直接用作反應(yīng)池底面，微電極元件或陣列可直接在這種壓電傳感器的上表面制作。圖7所示聲介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池包含反應(yīng)池中的一個(gè)壓電傳感器。多個(gè)壓電傳感器可放置在同一個(gè)反應(yīng)池中。它們可串聯(lián)地放在頂蓋或底面或同時(shí)放置來(lái)構(gòu)成壓電傳感器陣列。多個(gè)壓電傳感器可被相同的或不同的電信號(hào)激勵(lì)來(lái)產(chǎn)生反應(yīng)池中的聲波。
在圖7的示例中，用于在反應(yīng)池中產(chǎn)生電場(chǎng)的電極元件對(duì)應(yīng)于底面520上表面上的電極陣列545。可以將信號(hào)發(fā)生器615施加到電極陣列545上產(chǎn)生交流信號(hào)，以在反應(yīng)池中形成一個(gè)不均勻電場(chǎng)。受這種不均勻電場(chǎng)作用的物體將會(huì)受到介電電泳力的作用，該力與物體及其周?chē)浇榈慕殡姵?shù)有關(guān)，也與電場(chǎng)的不均勻分布有關(guān)。
在圖7的示例中，電極陣列545安置在底面520的上表面上來(lái)產(chǎn)生不均勻電場(chǎng)。一般地，用于產(chǎn)生電場(chǎng)的電極元件可部分地覆蓋頂蓋的下表面和底面的上表面或兩種。在這些表面上可采用不同結(jié)構(gòu)的電極陣列(即頂蓋的下表面和底面的上表面)?？刹捎脠D6A，6B的相互交錯(cuò)式電極陣列400和相互交錯(cuò)式城堡電極陣列410。電極沿反應(yīng)池縱向(圖6A，6B，圖7中陣列545)或橫向(圖6A，6B，圖7中陣列545的電極元件旋轉(zhuǎn)90度)分布。類(lèi)似的，也可用圖8所示有周期三角(700)或弧狀電極(710)的相互交錯(cuò)式電極陣列，電極沿反應(yīng)池縱向(圖8A，8B)或橫向(圖8A，8B中的電極元件旋轉(zhuǎn)90度)分布。圖8A，8B中電極陣列中的單個(gè)電極元件與兩個(gè)公共電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)705，708之一相連。當(dāng)信號(hào)源發(fā)出的電信號(hào)加到電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)是，電極元件就被激勵(lì)來(lái)產(chǎn)生電場(chǎng)。
圖7所示例子的結(jié)構(gòu)是電極陣列545安置在反應(yīng)池底面520上，壓電傳感器525被鍵合在底面520上。在其它實(shí)現(xiàn)方式中，不同結(jié)合形狀的電極陣列也可直接在壓電傳感器上制成。例如，PZT是一種壓電材料，可用于壓電傳感器。當(dāng)其表面被磨到足夠光滑時(shí)，就可以采用微加工方法在其壓電襯底上制作微電極。在構(gòu)建聲介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的操作中，上表面有微電極、下表面有平板電極的壓電傳感器可用作聲介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的底面?？蓮纳媳砻鎸?duì)微電極陣列施加電信號(hào)來(lái)產(chǎn)生介電電泳力。同時(shí)，電信號(hào)可施加到上方電極陣列(通過(guò)電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)705和708)和下方電極陣列來(lái)產(chǎn)生聲場(chǎng)和力。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是用來(lái)產(chǎn)生介電電泳力的電極陣列被集成到壓電傳感器的表面上。這種將電極陣列與壓電傳感器集成的方法與圖5所示的聲場(chǎng)流分離反應(yīng)池的方法類(lèi)似。圖5中用來(lái)產(chǎn)生電泳力的電極在壓電傳感器的上表面上。
被引入聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的物體在反應(yīng)池中將受到多種力的作用。我們考慮引入的物體是微小顆粒，且反應(yīng)池是水平放置的情況。參照?qǐng)D7，這些力是聲場(chǎng)輻射力Facoustic620在縱向指向或遠(yuǎn)離頂蓋(底面)，依賴(lài)于一個(gè)與微粒和懸浮媒介密度、聲阻抗有關(guān)的系數(shù)。該聲場(chǎng)輻射力Facoustic620可能只是作用在微粒上全部聲場(chǎng)力的一個(gè)分量。
介電電泳力FDEP625在縱向作用在極化顆粒上。根據(jù)微粒較周?chē)浇楦谆蚋灰讟O化，該力指向或遠(yuǎn)離電極元件。該介電電泳力FDEP625可能只是作用在微粒上全部介電電泳力的一個(gè)分量。
重力FG630使微粒懸浮或沉積的力，與微粒和周?chē)浇榈拿芏认鄬?duì)大小有關(guān)。
流體升力FLift640試圖驅(qū)使微粒遠(yuǎn)離反應(yīng)池壁。已有各種關(guān)于流體升力的理論和實(shí)驗(yàn)研究，但其本質(zhì)仍然未知。目前被普遍接受的觀(guān)點(diǎn)是僅當(dāng)微粒非常接近于反應(yīng)池壁(例如在厚達(dá)200微米的反應(yīng)池中小于5微米的距離)時(shí)，該力才起重要作用。近來(lái)一些關(guān)于介電-場(chǎng)流分離的工作(Huang et al.，1997；Wang etal.，1998)顯示該力在介電-場(chǎng)流分離操縱中所起的作用很小。
以上這些力作用在微粒上，驅(qū)使微粒朝著總力平衡的位置運(yùn)動(dòng)，因此在縱向上作用在單個(gè)微粒的凈力為0，即
Facoustic(z)+FLift(z)+FDEP(z)-FG＝0不同性質(zhì)的微粒(如大小、幾何形狀、密度、介電常數(shù)、聲阻抗)在不同的高度達(dá)到平衡。例如微粒650和660在距反應(yīng)池底面不同高度(h1，h2)處平衡。當(dāng)把載體介質(zhì)從入口550處注入反應(yīng)池中形成流體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)流體速度分布670。這時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與反應(yīng)池頂蓋和底面平行，且從入口端指向出口端。反應(yīng)池中不同位置處的載體介質(zhì)有不同的速度。如同7中的例子，當(dāng)反應(yīng)池長(zhǎng)度(即在中部切割的通道長(zhǎng)度)和反應(yīng)池寬度(即通道寬度)遠(yuǎn)大于反應(yīng)池高度(即頂蓋和底面的距離)時(shí)，載體介質(zhì)在遠(yuǎn)離反應(yīng)池壁的位置處的速度服從縱向的一個(gè)近似拋物線(xiàn)速度分布。Vm=6⟨Vm⟩zH(1-zH)]]>其中Vm是媒介在距反應(yīng)池底面高度為z處的速度，<Vm>是媒介的平均速度，H是反應(yīng)池高度。這樣就對(duì)反應(yīng)池中的載體介質(zhì)沿縱向建立了一個(gè)近似拋物線(xiàn)速度分布。由此微粒550、560就能根據(jù)在速度分布中所處的不同位置被分開(kāi)。更進(jìn)一步，微粒550、560以不同的速度通過(guò)反應(yīng)池。若微粒550、560同時(shí)通過(guò)反應(yīng)池，則由于它們?cè)诜磻?yīng)池中運(yùn)動(dòng)速度不同，它們將部同時(shí)離開(kāi)反應(yīng)池。具不同性質(zhì)的位置(如大小、幾何形狀、密度、介電常數(shù)、聲阻抗)的微粒可沿縱向放置在不同的位置處，可根據(jù)在縱向上放置位置的不同被分開(kāi)，可根據(jù)微粒通過(guò)反應(yīng)池速度的不同，或根據(jù)微粒離開(kāi)反應(yīng)池時(shí)間的不同分開(kāi)。
在以上的討論中，反應(yīng)池被認(rèn)為是水平放置的，但實(shí)際上反應(yīng)池可以是沿任何方向放置，或與水平面成任意角度放置。在這些情況下，我們還需考慮那些作用在待分離物體上、與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向夾角為90度的力。這與以上討論的反應(yīng)池水平放置情況相比，差別在于重力作用的不同。在前面討論的情況中，重力的作用方向與載體介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向夾角為90度。當(dāng)反應(yīng)池不是水平放置時(shí)，重力的作用方向與載體介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向的夾角可能不為90度。這樣的話(huà)，當(dāng)分析施加在待區(qū)分的物質(zhì)上沿與載體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向夾角為90度方向上的力時(shí)，只須考慮重力的一個(gè)分量。
圖7所示矩形反應(yīng)池中的速度分布取決于這一反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)特性。當(dāng)反應(yīng)池的長(zhǎng)度與寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反應(yīng)池的高度時(shí)，在此反應(yīng)池中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)沿垂直方向的拋物線(xiàn)型和近似拋物線(xiàn)形的速度分布。形成近似拋物線(xiàn)形的原因是靠近墊圈壁處的速度分布不是拋物線(xiàn)形分布。當(dāng)反應(yīng)池的寬度與其高度同樣大小時(shí)，反應(yīng)池中載體介質(zhì)的速度將與上述分布不同。此外，在上述討論中頂蓋和底面被認(rèn)為是扁平的并且互相平行的。當(dāng)頂蓋和/或底面不是扁平時(shí)，或者當(dāng)頂蓋和底面互相不平行時(shí)，或者當(dāng)頂蓋和底面隨不同厚度的結(jié)構(gòu)元件而變化時(shí)，載體介質(zhì)的速度分布將不同于以上討論的近拋物線(xiàn)速度分布。
為了產(chǎn)生載體介質(zhì)的不同速度分布，在頂蓋510和底面520之間的墊圈530可以從中間切開(kāi)來(lái)形成其它形狀的通道。例如，聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池中的通道可以是一個(gè)橢圓形的，相似于圖2中所示聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的通道。當(dāng)載體介質(zhì)通過(guò)這樣一個(gè)反應(yīng)池時(shí)，載體介質(zhì)的速度分布將會(huì)與圖7中所示的有所不同。同樣的，圖3中所示的聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離反應(yīng)池中的通道可以被用作一個(gè)聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池。當(dāng)載體介質(zhì)通過(guò)該通道時(shí)，這樣一個(gè)反應(yīng)池將會(huì)使載體介質(zhì)形成一個(gè)唯一的速度分布。
以上有關(guān)聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的討論主要集中在微粒分離，忽略了熱擴(kuò)散效應(yīng)的影響。對(duì)于在聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池中那些待分離的小尺寸物體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該計(jì)入熱擴(kuò)散效應(yīng)。這樣，在外力作用下沿一個(gè)方向或者在速度分布內(nèi)排列的物質(zhì)的位置，指的是在外力作用下物質(zhì)的分布。這種沿某個(gè)方向或某個(gè)速度分布的物體分布即指沿該方向或速度分布的物體的濃度分布或位置分布。
聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池可以有一個(gè)或者多個(gè)入口，以輸入待分離的物體和載體介質(zhì)。反應(yīng)池也可以有一個(gè)或多個(gè)出口，以輸出已分離的物體和載體介質(zhì)。入口和出口可以放在反應(yīng)池的頂蓋或/和底面。入口和出口可以是鉆在反應(yīng)池頂蓋或/和底面的小孔(直徑小到幾微米或大到幾毫米)。PEEK或者塑料，或者將金屬管插入孔中，作為反應(yīng)池和外部流體回路(例如擴(kuò)散裝置或者收集裝置)的流體聯(lián)結(jié)。另一方面，入口和出口也可以是一個(gè)在反應(yīng)池出口端的通道(寬度由微米到毫米)。以帶狀排列的多個(gè)管與上述通道連接。圖4中所示的示例聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離反應(yīng)池可以作為一個(gè)聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離反應(yīng)池的例子。這時(shí)，一個(gè)單輸入口(孔)位于反應(yīng)池的底面。兩個(gè)出口180和190位于反應(yīng)池的頂蓋和底面，是在壁上切割得到的細(xì)薄的通道。以帶狀排列的許多管子用于與這些通道的出口相連。位于頂蓋和底部的兩個(gè)出口對(duì)應(yīng)于用于場(chǎng)流分離中的分離裝置(Springston et al，1987；Lee et al，1989；Levin and Giddings，1991)。
C，示例方法C.1.聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離，聲場(chǎng)-電泳-場(chǎng)流分離和聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離批處理操作在批處理操作中，一個(gè)聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離(或者聲場(chǎng)-電泳-場(chǎng)流分離或者聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離)反應(yīng)池通過(guò)入口預(yù)先加載載體介質(zhì)。混合微粒樣品(例如100uL)通過(guò)輸入端口注入或者插入反應(yīng)池中的媒質(zhì)中。對(duì)于聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離來(lái)說(shuō)，應(yīng)用適當(dāng)?shù)穆晥?chǎng)狀態(tài)，則微粒在聲力和其它力的影響下會(huì)在指定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到它們的平衡位置。反應(yīng)池中的聲場(chǎng)是通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)及壓電傳感器得到的。對(duì)于聲場(chǎng)-電-場(chǎng)流分離，加上適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)和聲場(chǎng)，則微粒在聲力，電泳力和其它力的影響下將會(huì)在指定時(shí)間內(nèi)達(dá)到它們的平衡位置。對(duì)于聲場(chǎng)-介電-場(chǎng)流分離，加上適當(dāng)?shù)慕殡婋娪緢?chǎng)和聲場(chǎng)，則微粒在聲場(chǎng)力、介電電泳力和其它力的影響下在一段時(shí)間內(nèi)達(dá)到它們的平衡位置。該步驟在典型的場(chǎng)流分離過(guò)程中被稱(chēng)作“弛豫”(Giddings，1981，Giddings，1993)。在馳豫階段(圖9A)，不同性質(zhì)的微粒在所加力的影響下，在反應(yīng)池中處于不同的平衡位置。對(duì)于熱擴(kuò)散效應(yīng)對(duì)微粒的平衡位置有重要影響的小尺寸微粒(或物體)來(lái)說(shuō)，，不同類(lèi)型微粒的平衡位置對(duì)應(yīng)于不同微粒類(lèi)型的平衡濃度分布。在馳豫步驟后，流體的流動(dòng)就被建立起來(lái)，處于不同高度的微粒以不同的速度被驅(qū)動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池。在這個(gè)過(guò)程中，保持外加場(chǎng)的條件不變。根據(jù)微粒離開(kāi)反應(yīng)池時(shí)間的不同，不同性質(zhì)的微粒被分離成多個(gè)子群(圖9B)。圖9A，9B顯示在一個(gè)矩形聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離(或電泳-場(chǎng)流分離，或介電-場(chǎng)流分離)截面圖中的批處理過(guò)程。圖9A顯示在馳豫過(guò)程中，微粒800和850在外加場(chǎng)的作用下已被放置在不同的高度。圖9B顯示緊接著馳豫過(guò)程，在反應(yīng)池中建立流體分布(即速度分布780)后，微粒800超過(guò)微粒850，因此要較早在出口795處離開(kāi)反應(yīng)池。流體流動(dòng)是通過(guò)將載體介質(zhì)注入反應(yīng)池入口790實(shí)現(xiàn)的。
對(duì)大多數(shù)場(chǎng)流分離來(lái)說(shuō)批處理模式是常見(jiàn)的操作方式。微?？蓮膯蝹€(gè)出口或多個(gè)出口(例如一個(gè)在反應(yīng)池頂蓋，另一個(gè)在反應(yīng)池底面)離開(kāi)反應(yīng)池。在頂蓋和底面對(duì)兩個(gè)出口可直接用來(lái)收集兩個(gè)已分離的部分。在某些應(yīng)用場(chǎng)合下馳豫步驟是不必要的。根據(jù)微粒混合物對(duì)類(lèi)型，可能微粒在被引入反應(yīng)池后很短暫的時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到它們的平衡高度。在這種情況下，微粒就可以以批處理的方式被分離，而不需要馳豫步驟。
這樣，在場(chǎng)流分離中利用聲場(chǎng)力以批處理的方式分離一個(gè)物體包括以下步驟1)建立本發(fā)明所描述的裝置；2)通過(guò)所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中直至載體介質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)池；3)將含有待識(shí)別物質(zhì)的樣品注入反應(yīng)池內(nèi)的載體介質(zhì)中；4)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)聲場(chǎng)力施加在物質(zhì)上；5)通過(guò)裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池內(nèi)，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；在所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)是分布在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上，識(shí)別物質(zhì)是根據(jù)物質(zhì)在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上分布位置的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種聲場(chǎng)流分離批處理模式可以在本發(fā)明所描述對(duì)各種聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離裝置中應(yīng)用。
在上述聲場(chǎng)-場(chǎng)流分離對(duì)批處理方式中，最好在將載體介質(zhì)引入使其按照某一速度分布行進(jìn)的反應(yīng)池之前，先對(duì)能在所說(shuō)物體上引起聲場(chǎng)力的壓電傳感器上施加電信號(hào)以把待分離物體沿與載體介質(zhì)在反應(yīng)池中行進(jìn)方向垂直的方向放置到平衡位置。
在場(chǎng)流分離中應(yīng)用電泳力和聲場(chǎng)力來(lái)分離物體對(duì)批處理方式包括以下步驟1)建立本發(fā)明所描述的裝置。2)通過(guò)所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中直至載體介質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)池；3)將含有待識(shí)別物質(zhì)的樣品注入反應(yīng)池內(nèi)的載體介質(zhì)中；4)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)電極產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)電泳力施加在所述的物質(zhì)上；5)通過(guò)裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池內(nèi)，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；在所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)是分布在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上，識(shí)別物質(zhì)是根據(jù)物質(zhì)在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上分布位置的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明所描述的各種聲場(chǎng)-電泳-場(chǎng)流分離裝置均可在聲場(chǎng)-電泳-場(chǎng)流分離批處理方式中應(yīng)用。
在上述聲場(chǎng)-電-場(chǎng)流分離對(duì)批處理方式中，最好在將載體介質(zhì)引入使其按照某一速度分布行進(jìn)的反應(yīng)池之前，先對(duì)能在所說(shuō)物體上引起介電電泳力的電極元件和引起聲場(chǎng)力的壓電傳感器上施加電信號(hào)以把待分離物體沿與載體介質(zhì)在反應(yīng)池中行進(jìn)方向垂直的方向放置到平衡位置。
在場(chǎng)流分離中應(yīng)用介電電泳力和聲場(chǎng)力來(lái)分離物體對(duì)批處理方式包括以下步驟A)建立本發(fā)明所描述的裝置；B)通過(guò)所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中直至載體介質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)池；C)將含有待識(shí)別物質(zhì)的樣品注入反應(yīng)池內(nèi)的載體介質(zhì)中；D)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)電極產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)介電電泳力施加在所述的物質(zhì)上；E)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)聲場(chǎng)力施加在所述的物質(zhì)上；F)通過(guò)裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池內(nèi)，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；在所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)是分布在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上，識(shí)別物質(zhì)是根據(jù)物質(zhì)在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上分布位置的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)的。任何一個(gè)使用上述發(fā)明的裝置都可以進(jìn)行聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離的批處理操作。
在上述使用聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離的“批處理”操作中，最好是先通過(guò)對(duì)電極施加電信號(hào)產(chǎn)生介電力施加在待識(shí)別物質(zhì)上，并且通過(guò)對(duì)壓電傳感器施加電信號(hào)產(chǎn)生聲場(chǎng)力施加在待識(shí)別物質(zhì)上，使得待識(shí)別物質(zhì)分布在垂直于流體流動(dòng)的方向上并處于平衡狀態(tài)，然后導(dǎo)入介質(zhì)、以形成速度分布之前(步驟f)。
在上述使用聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離或聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離的批處理操作中，同樣的，最好是施加不同的電信號(hào)以產(chǎn)生聲場(chǎng)力，電泳力，或者是介電電泳力。
在上述使用聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離或聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離的批處理操作中，聲場(chǎng)力、電泳力或介電電泳力可以同時(shí)產(chǎn)生，也可以順序產(chǎn)生。
C.2.聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離的連續(xù)模式操作在連續(xù)模式操作中，微粒混合樣品通過(guò)入口端口連續(xù)地導(dǎo)入到聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離(或者聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離)的反應(yīng)池中。對(duì)于聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離，在適當(dāng)?shù)穆晥?chǎng)作用下，微粒會(huì)在聲場(chǎng)力以及其它力(如重力、流體升力等)的作用下，在反應(yīng)池中處于平衡位置。反應(yīng)池中的聲場(chǎng)力是通過(guò)對(duì)壓電傳感器施加適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)得到的。對(duì)于聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離，在適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)、聲場(chǎng)作用下，微粒會(huì)在聲場(chǎng)力、電泳力以及其它力(如重力、流體升力等)的作用下，使得微粒在反應(yīng)池中處于平衡位置。對(duì)于聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離，在適當(dāng)?shù)慕殡婋妶?chǎng)、聲場(chǎng)作用下，微粒會(huì)在聲場(chǎng)力、介電電泳力以及其它力(如重力、流體升力等)的作用下，使得微粒在反應(yīng)池中處于平衡位置。取兩種微粒樣品在聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離(或者聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離)反應(yīng)池中進(jìn)行分離和分析。在聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離(或者聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離)反應(yīng)池中處于較高平衡位置的微粒將從出口的較高位置流出，在反應(yīng)池中處于較低平衡位置的微粒將從出口的較低位置流出。這樣，微粒混合物就被連續(xù)的分成兩層。顯然，需要在反應(yīng)池出口把流體分開(kāi)。(Springston et al，1987；Lee et al，1989；Levin and Giddings，1991)。
如果在反應(yīng)池的頂部和底部有多個(gè)出口，就可以收集到多個(gè)場(chǎng)流。圖10的例子中，反應(yīng)池的頂部有一個(gè)出口870，底部有兩個(gè)出口880和890。這樣，這種反應(yīng)池就可以用來(lái)分離三種或者三種以上的微粒。這種反應(yīng)池可以是聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池，也可以是聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離反應(yīng)池。反應(yīng)池內(nèi)存在一個(gè)流體速度分布860。
由于施加的各種力的作用，微粒900在流過(guò)反應(yīng)池的過(guò)程中，處于最高的位置，因此從頂部出口870流出。而由于施加的各種力的作用，微粒910在流過(guò)反應(yīng)池的過(guò)程中，處于最低的位置，因此從底部出口880流出。另一種微粒920則處于中間位置，這樣，它就從底部的另一個(gè)出口890流出。這種操作是與使用分離裝置的場(chǎng)流分離系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的。(Springston et al，1987；Lee et al，1989；Levin and Giddings，1991)。
在場(chǎng)流分離中通過(guò)施加聲場(chǎng)力對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離的連續(xù)模式操縱中包括以下步驟a)得到一個(gè)在本發(fā)明中所述的聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離裝置；B)通過(guò)所述裝置的入口端口將含有待識(shí)別物質(zhì)的載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；C)通過(guò)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量。在所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)是分布在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上，根據(jù)物質(zhì)在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。這種聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離的連續(xù)模式可以用于任一聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離裝置中。
在聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離中通過(guò)施加聲場(chǎng)力對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離的連續(xù)模式操縱中包括以下步驟A)—個(gè)在本發(fā)明中所述的聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離裝置。B)通過(guò)所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；C)通過(guò)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的電泳力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量；D)通過(guò)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另外一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量。在所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)是分布在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上，根據(jù)物質(zhì)在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。這種聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離的連續(xù)模式可以用于任一聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離裝置中。
在聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離中通過(guò)施加聲場(chǎng)力對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離的連續(xù)模式操縱中包括以下步驟A)得到一個(gè)在本發(fā)明中所述的聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離裝置。B)通過(guò)所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；C)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)電極產(chǎn)生了一個(gè)非均勻電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加在所述的物質(zhì)上的介電電泳力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量；D)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了一個(gè)聲場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加在所述的物質(zhì)上的聲場(chǎng)力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量；在所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)是分布在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上，根據(jù)物質(zhì)在垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。這種聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離的連續(xù)模式可以用于任一聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離裝置中。這種聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離的連續(xù)模式可以用于任一聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離裝置中。
D.力盡管我們不希望北這里所述的理論和機(jī)制所束縛，以下介紹幾種目前的裝置和方法所利用的各種力。
D.1.聲場(chǎng)輻射力聲場(chǎng)輻射力是一種可以用在流體中，用于捕捉、操縱、移動(dòng)微粒的非接觸式的力。利用超聲波產(chǎn)生的聲場(chǎng)力對(duì)微粒進(jìn)行的操作有收集紅細(xì)胞(Yasuda et al，1997)、收集微米級(jí)的聚乙烯微粒(直徑0.3到10微米，Yasuda and Kamakura，1997)，收集DNA分子(Yasuda et al，1996C)、對(duì)細(xì)胞的大批量、半連續(xù)收集和沉淀(Pui，et al，1995)。通過(guò)靜電力和聲場(chǎng)輻射力之間的競(jìng)爭(zhēng)，可以分離不同大小和帶電電荷的聚乙烯微粒(Yasuda et al，1996A，B)。另外，在利用聲場(chǎng)輻射力對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行操縱時(shí)，觀(guān)察到離子通透(對(duì)于紅細(xì)胞，Yasuda et al，1997)、產(chǎn)生抗體(對(duì)于雜種瘤細(xì)胞，Pui.et al，1995)。在操縱過(guò)程中，對(duì)細(xì)胞不造成或者造成極小的傷害。
通過(guò)在壓電傳感器上施加交流信號(hào)，可以在一個(gè)聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池(或者聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離反應(yīng)池)中產(chǎn)生一個(gè)駐波平面。同樣的，過(guò)在壓電傳感器上施加交流信號(hào)，可以在一個(gè)聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池(或者聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離反應(yīng)池)中產(chǎn)生一個(gè)具有駐波分量的聲場(chǎng)。我們現(xiàn)在來(lái)檢查一下微粒在駐波場(chǎng)中受到的聲場(chǎng)輻射力。假設(shè)駐波是建立在液體中一個(gè)特定的方向上(例如，Z方向)。駐波在Z方向上的變化可以用以下表示Δp(z)＝p0sin(kz)cos(ωt)其中Δp代表在Z方向上的聲場(chǎng)壓力，p0代表聲場(chǎng)壓力強(qiáng)度，k代表波數(shù)(2π/λ，其中λ是波長(zhǎng))，z代表到壓力節(jié)點(diǎn)的距離，ω代表角頻率，t代表時(shí)間。根據(jù)Yoshioka and Kawashima 1955年提出的理論，在一個(gè)靜態(tài)的駐波場(chǎng)中，作用在一個(gè)球形微粒的聲場(chǎng)輻射力可以用下式來(lái)表示(看K.Yoshioka和Y.Kawashima在A(yíng)custica，1955，Vol.5，pages 167-173Acoustic radiationpressure on acompressible sphere)Facoustic=-4π3r3kEacousticAsin(2kz)]]>其中r是微粒的半徑，Eacoustic是聲場(chǎng)的平均能量密度，A是個(gè)常數(shù)，用下式表示A=5ρp-2ρm2ρp+ρm-γpγm]]>其中ρm和ρp代表微粒和介質(zhì)的密度，γm和γp代表微粒和介質(zhì)的聲阻抗。A這里代表聲場(chǎng)極化參數(shù)。聲阻抗定義為材料的密度(ρm和ρp代表微粒和介質(zhì)的密度)與聲速(Cm和Cp代表介質(zhì)和微粒的中的聲速)的乘積(γm＝ρm·Cm和γp＝ρp·Cp)。
當(dāng)A＞0，微粒向駐波的壓力節(jié)點(diǎn)(z＝0)處移動(dòng)。
當(dāng)A＜0，微粒向遠(yuǎn)離駐波的壓力節(jié)點(diǎn)(z＝0)處移動(dòng)。
很明顯，當(dāng)把不同密度和聲阻抗的微粒放置在駐波場(chǎng)中時(shí)，它們受到不同的聲場(chǎng)輻射力。例如根據(jù)已經(jīng)建立的聲場(chǎng)能量分布，一個(gè)直徑為10微米的微粒受到的聲場(chǎng)輻射力從0.01到1000pN之間變化。
在K.Yoshioka和Y.Kawashima在A(yíng)custica，1955，Vol.5，pages 167-173“Acoustic radiation pressure on a compressible sphere”中，還描述了在行波聲場(chǎng)中微粒受到的聲場(chǎng)輻射力。利用這些理論，那些利用聲場(chǎng)進(jìn)行微粒操作的專(zhuān)家就可以分析和計(jì)算微粒所受到的聲場(chǎng)輻射力。
壓電傳感器是用壓電材料制成的。當(dāng)從外部壓電材料對(duì)施加機(jī)械力而發(fā)生形變時(shí)，壓電材料會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)(這叫做壓電效應(yīng)或者發(fā)電機(jī)效應(yīng))。相反的，對(duì)壓電材料施加電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)機(jī)械應(yīng)力(這叫做電致收縮效應(yīng)或者發(fā)動(dòng)機(jī)效應(yīng))。壓電效應(yīng)由Pierre Curie和他的兄弟Jacques在1880年發(fā)現(xiàn)的。解釋的理由是離子的置換導(dǎo)致了材料結(jié)構(gòu)單元的電極化。當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)，離子被靜電力所代替，導(dǎo)致整個(gè)材料的機(jī)械變性。這樣，在一個(gè)聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離或者聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離或者聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離裝置中，對(duì)壓電傳感器施加交流信號(hào)，那么傳感器上產(chǎn)生的震動(dòng)就耦合到反應(yīng)池中的液體中，導(dǎo)致反應(yīng)池中產(chǎn)生聲波。這樣的聲波可能帶有行波和駐波分量。
以前，已經(jīng)有利用聲波在介質(zhì)中對(duì)微粒進(jìn)行分離。例如美國(guó)專(zhuān)利No.4523682介紹了一種在聲波反應(yīng)池中對(duì)不同大小，不同密度以及不同性質(zhì)的微粒進(jìn)行分離的方法。美國(guó)專(zhuān)利No.4523682的全文以參考文獻(xiàn)的方式被本專(zhuān)利引用。美國(guó)專(zhuān)利No.4523682描述了不同性質(zhì)的微粒在聲波中的空間分離。利用本發(fā)明中聲波—場(chǎng)流分離的裝置和方法的特點(diǎn)是可以從混合物中分離微粒，并且得到純的微粒樣品。而在美國(guó)專(zhuān)利No.4523682中，只能通過(guò)微粒在聲波反應(yīng)池中的位置來(lái)分離微粒。
D.2電泳力在外界施加的電場(chǎng)Ezāz中，對(duì)微粒的靜電力FE可以用下式表示
FE＝QpEzāz其中Qp代表微粒上的有效電荷。微粒的電荷極性以及施加電場(chǎng)的方向決定了微粒受到的靜電力的方向。
D.3介電電泳力處于一個(gè)非均勻電場(chǎng)中，一個(gè)半徑為r的微粒受到的介電電泳力FDEPz可以用下式表示FDEPz=2πϵmr3χDEP▿Erms2·a→z]]>其中Erms是電場(chǎng)強(qiáng)度的均方根值，εm是介質(zhì)的介電通透率，XDEP是微粒的極化參數(shù)，用下式表示χDEP=Re(ϵp*-ϵm*ϵp*+2ϵm*)]]>″Re″代表復(fù)數(shù)的實(shí)部。符號(hào) 是復(fù)式通透率，(對(duì)于微粒x＝p，對(duì)于介質(zhì)x＝m)。參數(shù)εp和σp是微粒的有效通透率和有效電導(dǎo)率。這些參數(shù)是由頻率決定的。例如，一個(gè)細(xì)胞由于細(xì)胞膜的極化，有由頻率決定的有效電導(dǎo)率和有效通透率。
上述對(duì)介電電泳力的方程也可以寫(xiě)作FDEPz＝2πεmr3XDEPV2p(z)āz其中p(z)是一個(gè)單位脈沖電壓(V＝1V)在電極上的方波場(chǎng)分布。
在一個(gè)聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離裝置中，可以通過(guò)對(duì)反應(yīng)池表面上的微電極施加交流信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)非均勻電場(chǎng)。對(duì)于一個(gè)交錯(cuò)式的電極陣列，介電力在電極平面的垂直方向上大致按指數(shù)衰減。這可以從Huang et al，1997得出。
在一個(gè)聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離反應(yīng)池垂直方向上，具有不同介電特性(即通透率和導(dǎo)電率)的微?；蛘呒?xì)胞將受到不同的介電力。對(duì)于用介電電泳操縱的微粒(包括細(xì)胞)，作用在一個(gè)直徑為10微米的微粒上的介電力在0.01到1000pN之間變化。
在以前報(bào)道的介電電泳—場(chǎng)流分離技術(shù)里(Huang et al，Biophys.J Vol.73，p1118-1129，1997.；Wang et al.，Biophys.J Vol.74，p2689-2701，1998.)，在對(duì)流體速度分布中微粒的位置進(jìn)行影響/控制/操縱時(shí)，只用到了負(fù)向介電電泳。這是因?yàn)檎蚪殡婋娪究赡軐?dǎo)致待微粒被吸附或者捕捉到電極表面。但是在本發(fā)明里的聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離方法或者裝置中，正向介電電泳和負(fù)向介電電泳都可以使用。。因?yàn)橥ㄟ^(guò)加上提供可以空間變化的聲場(chǎng)輻射力，可以把微粒控制到流體中去。這里，正向介電電泳可以被空間變化的聲場(chǎng)輻射力所平衡。
D.4流體升力在一個(gè)進(jìn)行微粒分離和分析的聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池(或者聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離反應(yīng)池或者聲場(chǎng)—介電電泳—場(chǎng)流分離反應(yīng)池)中，可以形成一個(gè)流體速度分布。在一個(gè)長(zhǎng)度和寬度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其高度的矩形反應(yīng)池中，可以形成一個(gè)拋物線(xiàn)形的層流流體分布。這樣一個(gè)速度分布可以用下式來(lái)表示Vm=6⟨Vm⟩zH(1-zH)]]>其中Vm是距離反應(yīng)池底部z高度的流體速度。H是反應(yīng)池的高度，<Vm>是流體在反應(yīng)池中的平均流速。如果一個(gè)微粒由有這樣速度分布的流體運(yùn)輸，并且這個(gè)微粒位于離反應(yīng)池底部或者頂部很近的位置，它將受到一個(gè)流體升力FLift(這個(gè)反映池水平放置或者接近水平放置)。如果一個(gè)微粒和反應(yīng)池底部的距離非常小(例如，在高度為200微米的反應(yīng)池中，10微米的微粒距離底部小于1微米)時(shí)，流體升力可以使微粒離開(kāi)池壁(Williams et al.，1992；1994；1996；1997)。這種力被用在經(jīng)典的超膜—場(chǎng)流分離技術(shù)中。由于流體升力于沉降力的平衡，微粒被放置到反應(yīng)池中的不同高度(例如，Ratanathanawongs S.K.and Giddings，1992，Williams et al，1996)。眾所周知，當(dāng)微粒與池壁的距離增大時(shí)，流體升力衰減為零，但在較近的距離，還是應(yīng)該考慮它的影響。
D.5聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離，聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離反應(yīng)池中的各力平衡在一個(gè)水平放置或者近似水平放置的聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池中，流體沿水平方向流動(dòng)。在垂直方向上，微粒受到三個(gè)力，即Facoustic，F(xiàn)lift以及沉降力FG=-43πr3(ρp-ρm)]]>。當(dāng)這些力平衡時(shí)Facoustic(z)+Flift(z)+FG＝0如果微粒受力為零，微粒將停止上下移動(dòng)。由于受到由高度決定的聲場(chǎng)力和流體升力，微粒在受力為零的位置heq平衡。這個(gè)位置由聲場(chǎng)能量分布決定，但是更重要的是由微粒密度、聲阻抗以及微粒大小決定。具有不同性質(zhì)(密度、聲阻抗、大小)的微粒，將在不同的高度平衡。并且在流體中以不同的速度運(yùn)動(dòng)(Vp，由heq決定)。因此，流過(guò)反應(yīng)池的時(shí)間不同(tp＝L/Vp)。類(lèi)似的分析也可以用于不水平放置的聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離反應(yīng)池。在這種情況下，微粒在流體速度分布中受到的沉降力效應(yīng)與上述不同。只有沉降力的分量對(duì)微粒在速度分布中的位置由影響。因?yàn)橹挥谐两盗ψ饔梅较蚺c流動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向成90度夾角的分量才起作用。
在一個(gè)水平放置或者近似水平放置的聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離反應(yīng)池中，流體沿水平方向流動(dòng)。在垂直方向上，微粒受到四個(gè)力，即Facoustic，F(xiàn)E，F(xiàn)lift以及沉降力 。當(dāng)這些力平衡時(shí)Facoustic(z)+FE+Flift(z)+FG＝0如果微粒受力為零，微粒將停止上下移動(dòng)。由于受到由高度決定的聲場(chǎng)力和流體升力，微粒在受力為零的位置heq平衡。這個(gè)位置由聲場(chǎng)能量分布、施加電場(chǎng)強(qiáng)度決定，但是更重要的是由微粒密度、聲阻抗以及微粒大小決定。具有不同性質(zhì)(密度、聲阻抗、大小)的微粒，將在不同的高度平衡。并且在流體中以不同的速度運(yùn)動(dòng)(Vp，由heq決定)。因此，流過(guò)反應(yīng)池的時(shí)間不同(tp＝L/Vp)。與電泳—場(chǎng)流分流相比，力平衡方程中加入了聲場(chǎng)輻射力。類(lèi)似的分析也可以用于不水平放置的聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離反應(yīng)池。在這種情況下，微粒在流體速度分布中受到的沉降力效應(yīng)與上述不同。只有沉降力的分量對(duì)微粒在速度分布中的位置由影響。因?yàn)橹挥谐两盗ψ饔梅较蚺c流動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向成90度夾角的分量才起作用。
通過(guò)聲場(chǎng)輻射力與靜電力(電泳力)的比較，Yasuda et al.(1996A，B)證明在750微米高的反應(yīng)池中，可以把不同大小、帶不同電荷的聚乙烯微?？臻g分離距離時(shí)20微米。
同樣的，在一個(gè)水平放置或者近似水平放置的聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離反應(yīng)池中，流體沿水平方向流動(dòng)。微粒在聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離反應(yīng)池中的各力平衡方程是Facoustic(z)+FDEP(z)+Flift(z)+FG＝0一樣的，微粒受力為零的位置是平衡高度heq。這個(gè)位置由聲場(chǎng)能量分布、施加非均勻電場(chǎng)強(qiáng)度決定，但是更重要的是由微粒密度、聲阻抗以及微粒大小決定。具有不同性質(zhì)(密度、聲阻抗、大小)的微粒，將在不同的高度平衡。并且在流體中以不同的速度運(yùn)動(dòng)(Vp，由heq決定)。因此，流過(guò)反應(yīng)池的時(shí)間不同(tp＝L/Vp)。與介電電泳—場(chǎng)流分流相比，力平衡方程中加入了聲場(chǎng)輻射力。類(lèi)似的分析也可以用于不水平放置的聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離反應(yīng)池。類(lèi)似的分析也可以用于不水平放置的聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離反應(yīng)池。在這種情況下，微粒在流體速度分布中受到的沉降力效應(yīng)與上述不同。只有沉降力的分量對(duì)微粒在速度分布中的位置由影響。因?yàn)橹挥谐两盗ψ饔梅较蚺c流動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向成90度夾角的分量才起作用。
上述分析時(shí)基于單個(gè)(大)微粒而言的，微粒的擴(kuò)散效應(yīng)被忽略了。聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離，聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離方法對(duì)于微粒的分離和描述也可以使用對(duì)小微粒的操作(小到分子水平)。對(duì)上述分析的改良應(yīng)該考慮到擴(kuò)散效應(yīng)。例如，Yasuda et al.(1996A)在一維超聲駐波場(chǎng)和電場(chǎng)中微粒濃度的分布中，就考慮了微粒的擴(kuò)散效應(yīng)。在這些考慮了微粒擴(kuò)散效應(yīng)的情況下，微粒在垂直方向上的濃度分布決定力特定種類(lèi)微粒的洗脫時(shí)間。在流體的垂直方向上，對(duì)小微粒在場(chǎng)流分離效應(yīng)下的濃度分布的理論分析可以在許多場(chǎng)流分離的著作中見(jiàn)到(例如Caldwell and Gao，1993，Giddings 1993)。那些在用場(chǎng)流分離技術(shù)進(jìn)行分子和小微粒分離和分析的專(zhuān)家，以及利用聲場(chǎng)/電泳/介電電泳效應(yīng)進(jìn)行微粒分離的專(zhuān)家，會(huì)隨時(shí)對(duì)利用聲場(chǎng)—場(chǎng)流分離、聲場(chǎng)—電泳—場(chǎng)流分離，聲場(chǎng)—介電—場(chǎng)流分離用于分子和小微粒分離和分析進(jìn)行理論分析。
參考文獻(xiàn)Barmatz MB et al.，US patent 4523682，June 1985Caldwell K.D.and Gao Y-S.，Anal.Chem.Vol.65，No.13，July，1993，1764-1772.
Lee S.et al，Anal.Chem.Vol.61，p2439-2444，1989.
Levin S.and Giddings J.C.J Chem.Tech.Biotechnol，Vol.50，p43-56，1991.
Giddings，Anal.Chem.Vol.53，p1170A-1178A，1981.
Giddings，Science，Vol.260，p1456-1465，1993.
Huang Y et al.，Biophys.J.Vol.73，p1118-1129，1997.
Huang Y et al.，J.Hematoterapy and Stem Cell Research Vol.8，481-490，1999Markx，G.H.et al，J.Liq.Chrom.&Rel.Technol.，Vol.20，p2857-2872.1997Pui P.W.S.et al，Biotechnol.Prog.Vol.11，p146-152，1995.
Ratanathanawongs S.K.and Giddings J.C.Anal.Chem.Vol.64，p6-15，1992Springston et al，Anal.Chem.Vol.59，p344-350，1987.
Wang et al.，Biophys.J.Vol.74，p2689-2701，1998.
Williams et al.，Chem.Eng.Comm.Vol.111，p121-147，1992.
Williams et al.，Chem.Eng.Comm.Vol.130，p143-166，1994.
Williams et al.，Chem.Eng.Sci.，Vol.51，p4477-4488，1996.
Williams et al.，Anal.Chem.Vol.69，p349-360，1997.
Yang J.et al.Anal.Chem.Vol.71，p911-918，1999Yasuda K.et al.，J.Acoust.Soc.Am.Vol.99(4)，p1965-1970，April，1996A.
Yasuda K.et al.，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(1)，No.5B，p3295-3299，1996B.
Yasuda K.et al.，J.Acoust.Soc.Am.，Vol.99(2)，p1248-1251，1996C.
Yasuda K.et al.，J.Acoust.Soc.Am.Vol.102(1)，p642-645，July，1997.
Yasuda K.and Kamakura T.4ppl.Phys.Lett，Vol.71(13)，p1771-1773，Sep.1997.
Yoshioka K.and Kawashima Y.Acustica，Vol.5，pages 167-173，1955.
權(quán)利要求
1.一種在場(chǎng)流分離中利用聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置包括a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)并產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，包括多個(gè)入口端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，包括多個(gè)出口端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，其中所述的出口端口與收集裝置或鑒定裝置相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，其中所述的反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)定義為反應(yīng)池的長(zhǎng)度充分大于反應(yīng)池的高度和寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，還包括多個(gè)壓電傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的裝置，其中所述的多個(gè)壓電傳感器是通過(guò)相同的或不同的電信號(hào)來(lái)激發(fā)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的裝置，其中所述的多個(gè)壓電傳感器是裝在反應(yīng)池的內(nèi)表面或外表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的裝置，其中所述的多個(gè)壓電傳感器是排布在一個(gè)與載體介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池的移動(dòng)方向充分平行的平面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，其中所述的用于激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生聲場(chǎng)力的電信號(hào)發(fā)生器可以輸出不同幅值和頻率的電信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，其中所述的反應(yīng)池包括一個(gè)管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的裝置，其中所述的一個(gè)或多個(gè)壓電傳感器是分布在管的內(nèi)表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的裝置，其中所述的壓電傳感器，或者是其中的大多數(shù)壓電傳感器是分布在管的外表面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，其中所述的反應(yīng)池包括一個(gè)頂蓋，一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)壁。
15.根據(jù)權(quán)利要求14中所述的裝置，其中所述的載體介質(zhì)在反應(yīng)池內(nèi)不同位置的速度分布為拋物線(xiàn)或近似拋物線(xiàn)的分布。
16.根據(jù)權(quán)利要求14中所述的裝置，其中所述的一個(gè)壓電傳感器或多個(gè)壓電傳感器是排布在反應(yīng)池頂蓋上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14中所述的裝置，其中所述的一個(gè)壓電傳感器或多個(gè)壓電傳感器是排布在反應(yīng)池底面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求14中所述的裝置，其中所述的一個(gè)壓電傳感器或多個(gè)壓電傳感器是排布在反應(yīng)池內(nèi)相對(duì)的表面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求14中所述的裝置，其中所述的反應(yīng)池頂部和底部之間的高度大約是聲波駐波的半波長(zhǎng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14中所述的裝置，其中所述的兩個(gè)側(cè)壁是介于頂部壁和底部壁之間的墊圈的一部分，并且在墊圈上開(kāi)有通道。
21.根據(jù)權(quán)利要求20中所述的裝置，其中所述的通道的形狀為矩形、橢圓形或圓形。
22.根據(jù)權(quán)利要求20中所述的裝置，其中所述的通道的寬度介于1毫米到20厘米，通道的高度介于20微米到10毫米，通道的長(zhǎng)度介于1厘米到200厘米。
23.一種在場(chǎng)流分離中利用聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置本質(zhì)上包括a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有一個(gè)壓電傳感器位于所述反應(yīng)池的某一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
24.一種在場(chǎng)流分離中利用聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置由以下部件構(gòu)成a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
25.一種在場(chǎng)流分離中利用電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置由以下部件構(gòu)成a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的電泳力，該電泳力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；c)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
26.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，包括兩個(gè)以上的電極。
27.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的兩個(gè)以上的電極中的每一個(gè)電極都單獨(dú)地連接在與電信號(hào)發(fā)生器電連接的電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)中的一條電導(dǎo)線(xiàn)上。
28.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的電極是基本上縱向或橫向地分布在反應(yīng)池上。
29.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的電極分布在反應(yīng)池的內(nèi)表面上。
30.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的電極是排布在一個(gè)與載體介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池的移動(dòng)方向充分平行的平面上。
31.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的電極形成一個(gè)電極陣列，所述的電極陣列可以是相互錯(cuò)位式電極陣列，相互錯(cuò)位式城堡電極陣列，具有周期三角形頂端的相互錯(cuò)位式電極陣列和具有周期圓弧形頂端的相互錯(cuò)位式電極陣列。
32.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的電極是沉積在反應(yīng)池表面的一個(gè)金屬層。
33.根據(jù)權(quán)利要求32中所述的裝置，其中所述的金屬可以是金，鉑，鋁，鉻，鈦，銅和銀。
34.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的用于激發(fā)電極產(chǎn)生電泳力的電信號(hào)發(fā)生器可以是一個(gè)能輸出不同幅值直流電的直流電壓源或是一個(gè)能輸出不同幅值、相位的交流電壓源。
35.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的用于激發(fā)電極產(chǎn)生電泳力的電信號(hào)是一直流電信號(hào)或一個(gè)低頻的交流電信號(hào)。
36.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的反應(yīng)池包括一個(gè)管。
37.根據(jù)權(quán)利要求36中所述的裝置，其中所述的一個(gè)電極和/或壓電傳感器，或者是多個(gè)電極和/或壓電傳感器是分布在管的內(nèi)表面上。
38.根據(jù)權(quán)利要求36中所述的裝置，其中所述的一個(gè)壓電傳感器，或者是多個(gè)壓電傳感器是分布在管的外表面上。
39.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的反應(yīng)池包括一個(gè)頂蓋，一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)壁，并且所述的一個(gè)電極和/或壓電傳感器，或者是多個(gè)電極和/或壓電傳感器是分布在反應(yīng)池的頂蓋上。
40.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的反應(yīng)池包括一個(gè)頂蓋，一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)壁，并且所述的一個(gè)電極和/或壓電傳感器，或者是多個(gè)電極和/或壓電傳感器是分布在反應(yīng)池的底面上。
41.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的裝置，其中所述的一個(gè)電極和/或壓電傳感器，或多個(gè)電極和/或壓電傳感器是排布在反應(yīng)池內(nèi)相對(duì)的表面上。
42.一種在場(chǎng)流分離中利用電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置本質(zhì)上包括a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的電泳力，該電泳力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；c)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
43.一種在場(chǎng)流分離中利用電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置有以下部件構(gòu)成a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的電泳力，該電泳力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；c)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
44.一種在場(chǎng)流分離中利用介電電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置由以下部件構(gòu)成a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生一個(gè)不均勻電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的介電電泳力，該介電電泳力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；c)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
45.根據(jù)權(quán)利要求44中所述的裝置，包括兩個(gè)以上的電極。
46.根據(jù)權(quán)利要求45中所述的裝置，其中所述的兩個(gè)以上的電極中的每一個(gè)電極都單獨(dú)地連接在與電信號(hào)發(fā)生器電連接的電導(dǎo)線(xiàn)總線(xiàn)中的一條電導(dǎo)線(xiàn)上。
47.根據(jù)權(quán)利要求45中所述的裝置，其中所述的電極進(jìn)一步還可以產(chǎn)生空間不均勻電場(chǎng)。
48.根據(jù)權(quán)利要求44中所述的裝置，其中所述的用于激發(fā)電極產(chǎn)生介電電泳力的電信號(hào)發(fā)生器可以輸出具有不同幅值和相位的電信號(hào)。
49.一種在場(chǎng)流分離中利用介電電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置本質(zhì)上包括a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生一個(gè)不均勻電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的介電電泳力，該介電電泳力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；c)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
50.一種在場(chǎng)流分離中利用介電電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置，該裝置由以下部件構(gòu)成a)一個(gè)反應(yīng)池包括至少一個(gè)入口端口和至少一個(gè)出口端口，所述的反應(yīng)池具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即當(dāng)載體介質(zhì)被誘導(dǎo)通過(guò)該反應(yīng)池時(shí)，在反應(yīng)池內(nèi)不同位置所述的載體介質(zhì)的移動(dòng)速度是不一樣的；b)至少有兩個(gè)電極組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的電極可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生一個(gè)不均勻電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的介電電泳力，該介電電泳力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；c)至少有一個(gè)壓電傳感器組成了所述反應(yīng)池的一部分，其中所述的壓電傳感器可以通過(guò)由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。
51.一種在場(chǎng)流分離中利用聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的方法，該方法包括a)權(quán)利要求1中所述的裝置；b)通過(guò)權(quán)利要求1中所述裝置的入口端口將含有待識(shí)別物質(zhì)的載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；c)通過(guò)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。
52.根據(jù)權(quán)利要求51中所述的方法，其中所述的對(duì)物質(zhì)的識(shí)別是通過(guò)載體介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池的速度分布來(lái)實(shí)現(xiàn)的，物質(zhì)在反應(yīng)池中移動(dòng)的速度依賴(lài)于它在速度分布中所處的位置。
53.根據(jù)權(quán)利要求51中所述的方法，其中所述的物質(zhì)從反應(yīng)池的出口端口移動(dòng)出來(lái)的時(shí)間間隔是依賴(lài)于它們?cè)谒俣确植贾械奈恢谩?br> 54.根據(jù)權(quán)利要求51中所述的方法，其中所述的物質(zhì)從反應(yīng)池的多個(gè)出口端口中的一個(gè)出口端口移動(dòng)出來(lái)的時(shí)間間隔是依賴(lài)于它們?cè)谒俣确植贾械奈恢谩?br> 55.根據(jù)權(quán)利要求51中所述的方法，其中作用在物質(zhì)上的重力方向垂直于載體介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池的移動(dòng)方向。
56.根據(jù)權(quán)利要求51中所述的方法，其中所述的待識(shí)別的物質(zhì)包括細(xì)胞、細(xì)胞器、病毒、分子或它們的聚合體或復(fù)合體。
57.根據(jù)權(quán)利要求56中所述的方法，其中所述的細(xì)胞包括動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞、菌類(lèi)細(xì)胞、細(xì)菌細(xì)胞、培養(yǎng)細(xì)胞和重組細(xì)胞。
58.根據(jù)權(quán)利要求56中所述的方法，其中所述的細(xì)胞器包括細(xì)胞核、線(xiàn)粒體、葉綠體、核糖體、粗質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、蛋白酶體、分泌小泡、液泡和微粒體。
59.根據(jù)權(quán)利要求56中所述的方法，其中所述的分子包括無(wú)機(jī)分子、有機(jī)分子和它們的復(fù)合體。
60.根據(jù)權(quán)利要求59中所述的方法，其中所述的無(wú)機(jī)分子包括鈉、鉀、鎂、鈣、氯、鐵、銅、鋅、錳、鈷、碘、鋁、釩、鎳、鉻、氟、硅、錫、硼或砷離子。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述的有機(jī)分子包括氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、核苷、核苷酸、寡核苷酸、核酸、維生素、單糖、寡糖，碳水化合物、脂類(lèi)或它們的復(fù)合體。
62.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述的待識(shí)別物質(zhì)的尺寸介于0.01微米到1000微米。
63.一種在場(chǎng)流分離中利用聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的方法，該方法包括a)獲得權(quán)利要求1中所述的裝置；b)通過(guò)權(quán)利要求1中所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中直至載體介質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)池；c)將含有待識(shí)別物質(zhì)的樣品注入反應(yīng)池內(nèi)的載體介質(zhì)中；d)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)聲場(chǎng)力施加在物質(zhì)上；e)通過(guò)裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池內(nèi)，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照一種速度分布流過(guò)反應(yīng)池；處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。
64.根據(jù)權(quán)利要求63中所述的方法，其中所述的對(duì)壓電傳感器施加電信號(hào)使其產(chǎn)生施加在所述物質(zhì)上的聲場(chǎng)力導(dǎo)致了在往反應(yīng)池內(nèi)加入載體介質(zhì)并使載體介質(zhì)依某種速度分布流過(guò)反應(yīng)池之前，載體介質(zhì)內(nèi)的物質(zhì)被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的方向上的平衡位置。
65.一種在場(chǎng)流分離中利用電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的方法，該方法包括a)權(quán)利要求25中所述的裝置；b)通過(guò)權(quán)利要求25中所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；c)通過(guò)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的電泳力，該電泳力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；d)通過(guò)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另外一路電信號(hào)激發(fā)產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量。處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。
66.根據(jù)權(quán)利要求122所述的方法，其中所述的電泳力和聲場(chǎng)力是同時(shí)產(chǎn)生的。
67.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述的電泳力和聲場(chǎng)力是順序產(chǎn)生的。
68.一種在場(chǎng)流分離中利用電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的方法，該方法包括a)權(quán)利要求25中所述的裝置；b)通過(guò)權(quán)利要求25中所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中直至載體介質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)池；c)將含有待識(shí)別物質(zhì)的樣品注入反應(yīng)池內(nèi)的載體介質(zhì)中；d)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)電極產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)電泳力施加在所述的物質(zhì)上；e)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)聲場(chǎng)力施加在所述的物質(zhì)上；f)通過(guò)裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池內(nèi)，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。
69.根據(jù)權(quán)利要求68中所述的方法，其中所述的對(duì)電極施加電信號(hào)使其產(chǎn)生至少一個(gè)電泳力施加在所述物質(zhì)上，對(duì)壓電傳感器施加電信號(hào)使其產(chǎn)生至少一個(gè)聲場(chǎng)力施加在所述物質(zhì)上，導(dǎo)致了在往反應(yīng)池內(nèi)加入載體介質(zhì)使載體介質(zhì)依速度分布形式通過(guò)反應(yīng)池之前，載體介質(zhì)內(nèi)的物質(zhì)分布在垂直于載體介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)池方向上的平衡位置。
70.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中所述的電泳力和聲場(chǎng)力是同時(shí)產(chǎn)生的。
71.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中所述的電泳力和聲場(chǎng)力是順序產(chǎn)生的。
72.一種在場(chǎng)流分離中利用介電電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的方法，該方法包括a)權(quán)利要求44中所述的裝置；b)通過(guò)權(quán)利要求44中所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；c)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)電極產(chǎn)生了一個(gè)非均勻電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)施加在所述的物質(zhì)上的介電電泳力具有一個(gè)垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)池方向的分量；d)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了一個(gè)聲波，從而導(dǎo)致至少一個(gè)施加于所述載體介質(zhì)中物質(zhì)上的聲場(chǎng)力，該聲場(chǎng)力具有垂直于載體介質(zhì)移動(dòng)方向的分量；處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述的介電電泳力和聲場(chǎng)力是同時(shí)產(chǎn)生的。
74.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述的介電電泳力和聲場(chǎng)力是順序產(chǎn)生的。
75.一種在場(chǎng)流分離中利用介電電泳力和聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的方法，該方法包括a)權(quán)利要求44中所述的裝置；b)通過(guò)權(quán)利要求44中所述裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池中直至載體介質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)池；c)將含有待識(shí)別物質(zhì)的樣品注入反應(yīng)池內(nèi)的載體介質(zhì)中；d)對(duì)電極施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)電極產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng)，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)介電電泳力施加在所述的物質(zhì)上；e)對(duì)壓電傳感器施加由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的至少另一路電信號(hào)，其中所述的激發(fā)壓電傳感器產(chǎn)生了聲波，從而導(dǎo)致至少有一個(gè)聲場(chǎng)力施加在所述的物質(zhì)上；f)通過(guò)裝置的入口端口將載體介質(zhì)導(dǎo)入到裝置的反應(yīng)池內(nèi)，其中所述的導(dǎo)入使得載體介質(zhì)依照速度分布通過(guò)反應(yīng)池；處于所述的載體介質(zhì)中的所述的物質(zhì)在力的作用下被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的一個(gè)方向上的某個(gè)位置，根據(jù)物質(zhì)在該方向上分布位置的不同來(lái)識(shí)別物質(zhì)。
76.根據(jù)權(quán)利要求75中所述的方法，其中所述的對(duì)電極施加電信號(hào)使其產(chǎn)生至少一個(gè)介電電泳力施加在所述物質(zhì)上，對(duì)壓電傳感器施加電信號(hào)使其產(chǎn)生至少一個(gè)聲場(chǎng)力施加在所述物質(zhì)上，導(dǎo)致了在往反應(yīng)池內(nèi)加入載體介質(zhì)并使載體介質(zhì)依某種速度分布流過(guò)反應(yīng)池之前，載體介質(zhì)內(nèi)的物質(zhì)被位移到與載體介質(zhì)移動(dòng)方向垂直的方向上的平衡位置。
77.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中所述的介電電泳力和聲場(chǎng)力是同時(shí)產(chǎn)生的。
78.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中所述的介電電泳力和聲場(chǎng)力是順序產(chǎn)生的。
全文摘要
本發(fā)明涉及場(chǎng)流分離領(lǐng)域,特別的,本發(fā)明披露了在場(chǎng)流分離中使用聲場(chǎng)力、或是輔之以電泳力或介電電泳力的聲場(chǎng)力識(shí)別物質(zhì)的裝置和方法。
文檔編號(hào)G01N27/447GK1345624SQ0013056
公開(kāi)日2002年4月24日 申請(qǐng)日期2000年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月30日
發(fā)明者王小波, 程京, 吳鐳, 許俊泉 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 騰隆科技公司