靠近用于接口的空腔的颗粒的介电泳固定的制作方法

技术特征：
1.一种装置，包括：膜，所述膜用于将流体与隔室分离；一个或多个电极，所述一个或多个电极被设置为靠近所述膜；反电极，其中，所述一个或多个电极和所述反电极被配置为跨所述一个或多个电极和所述反电极产生非线性电场；以及电源，所述电源用于跨所述一个或多个电极和所述反电极提供交流电(ac)，从而产生振荡非线性电场，所述振荡非线性电场用于固定悬浮在所述流体中的颗粒，所述流体在所述一个或多个电极与所述反电极之间流动。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述膜包括开口。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开口允许机械操纵被固定的所述颗粒，并且所述机械操纵包括用尖锐构件探测所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述膜包括氮化硅、氧化硅、金属氧化物、碳化物、陶瓷、矾土或聚合物中的至少一种。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述膜具有在约10nm至约1cm之间的厚度。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述膜具有在约100nm至约10μm之间的厚度。7.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开口具有在约10nm至约50μm之间的尺寸。8.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开口具有在约1μm至约5μm之间的尺寸。9.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开口的壁具有疏水涂层或亲水涂层。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述疏水涂层具有在约95
°
与约165
°
之间的接触角。11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述亲水涂层具有在约20
°
与约80
°
之间的接触角。12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极的表面区域小于所述反电极的表面区域。13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括以阵列形成的多个单独的不同电极表面区域。14.根据权利要求1所述的装置，其中，以在约1mv与约300v之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。15.根据权利要求1所述的装置，其中，以在约1mv与约20v之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。16.根据权利要求1所述的装置，其中，以在约10hz与约10ghz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。17.根据权利要求1所述的装置，其中，以在约1khz与约1ghz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括透明导电材料或掺杂半导体材料中的至少一种。19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、石墨烯、掺杂
石墨烯、导电聚合物或薄金属层。20.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极具有在约1nm至约50μm之间的厚度。21.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极具有在约10nm至约5μm之间的厚度。22.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体包括含水流体、含水缓冲液、有机溶剂、疏水流体或气体中的一种。23.根据权利要求1所述的装置，其中，所述颗粒具有在约1nm至约1mm之间的尺寸。24.根据权利要求1所述的装置，其中，所述颗粒包括生物有机体、生物结构、细胞、活细胞、病毒、油滴、脂质体、胶束、反胶束、蛋白质聚集体、聚合物或表面活性剂组装体中的一种。25.根据权利要求1所述的装置，其中，所述隔室包括微机电系统(mems)结构或纳米机电系统(nems)结构。26.一种用于操作装置的方法，包括：提供电源；提供膜，所述膜被配置用于将流体与隔室分离；提供靠近所述膜设置的一个或多个电极；提供反电极，其中，所述一个或多个电极和所述反电极被配置为跨所述一个或多个电极和所述反电极产生非线性电场；经由所述电源，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的交流电(ac)，从而产生振荡非线性电场；以及经由通过所述振荡非线性电场产生的介电泳(dep)力来固定悬浮在所述流体中的颗粒，所述流体在所述一个或多个电极与所述反电极之间流动。27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述膜包括开口。28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：经由所述开口操纵被固定的所述颗粒。29.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：经由所述开口，用尖锐构件探测所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。30.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：经由所述开口，利用尖锐构件插入所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述尖锐构件包括微机电系统(mems)结构或纳米机电系统(nems)结构。32.根据权利要求26所述的方法，其中，所述膜包括氮化硅、氧化硅、金属氧化物、碳化物、陶瓷、矾土或聚合物中的至少一种。33.根据权利要求26所述的方法，其中，所述膜具有在约10nm至约1cm之间的厚度。34.根据权利要求26所述的方法，其中，所述膜具有在约100nm至约10μm之间的厚度。
35.根据权利要求27所述的方法，其中，所述开口具有在约10nm至约50μm之间的尺寸。36.根据权利要求27所述的方法，其中，所述开口具有在约1μm至约5μm之间的尺寸。37.根据权利要求27所述的方法，其中，所述开口的壁具有疏水涂层或亲水涂层。38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述疏水涂层具有在约95
°
与约165
°
之间的接触角。39.根据权利要求37所述的方法，其中，所述亲水涂层具有在约20
°
与约80
°
之间的接触角。40.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极的表面区域小于所述反电极的表面区域。41.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极包括以阵列形成的多个单独的不同电极表面区域。42.根据权利要求26所述的方法，其中，以在约1mv与约300v之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。43.根据权利要求26所述的方法，其中，以在约1mv与约20v之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。44.根据权利要求26所述的方法，其中，以在约10hz与约10ghz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。45.根据权利要求26所述的方法，其中，以在约1khz与约1ghz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。46.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极包括透明导电材料或掺杂半导体材料中的至少一种。47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、石墨烯、掺杂石墨烯、导电聚合物或薄金属层。48.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极具有在约1nm至约50μm之间的厚度。49.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极具有在约10nm至约5μm之间的厚度。50.根据权利要求26所述的方法，其中，所述流体包括含水流体、含水缓冲液、有机溶剂、疏水流体或气体中的一种。51.根据权利要求26所述的方法，其中，所述颗粒具有在约1nm至约1mm之间的尺寸。52.根据权利要求26所述的方法，其中，所述颗粒包括生物有机体、生物结构、细胞、活细胞、病毒、油滴、脂质体、胶束、反胶束、蛋白质聚集体、聚合物或表面活性剂组装体中的一种。53.一种装置，包括：一个或多个电极和反电极，所述一个或多个电极和所述反电极被配置用于产生非线性电场，所述非线性电场用于固定悬浮在流体中的颗粒，所述流体在所述一个或多个电极与所述反电极之间流动；以及膜，所述膜被设置为靠近所述一个或多个电极的表面，所述一个或多个电极的所述表面远离所述反电极，
其中，所述膜被配置用于将所述流体与隔室分离，并且具有开口，所述开口被配置成允许插入被设置在所述隔室中的尖锐构件。54.根据权利要求53所述的装置，其中，所述尖锐构件是微机电系统(mems)结构或纳米机电系统(nems)结构。55.根据权利要求53所述的装置，其中，所述膜包括氮化硅、氧化硅、金属氧化物、碳化物、陶瓷、矾土或聚合物中的至少一种。56.根据权利要求53所述的装置，其中，所述膜具有在约10nm至约1cm之间的厚度。57.根据权利要求53所述的装置，其中，所述膜具有在约100nm至约10μm之间的厚度。58.根据权利要求53所述的装置，其中，所述开口具有在约10nm至约50μm之间的尺寸。59.根据权利要求53所述的装置，其中，所述开口具有在约1μm至约5μm之间的尺寸。60.根据权利要求53所述的装置，其中，所述开口的壁具有疏水涂层或亲水涂层。61.根据权利要求60所述的装置，其中，所述疏水涂层具有在约95
°
与约165
°
之间的接触角。62.根据权利要求60所述的装置，其中，所述亲水涂层具有在约20
°
与约80
°
之间的接触角。63.根据权利要求53所述的装置，其中，所述一个或多个电极的表面区域小于所述反电极的表面区域。64.根据权利要求53所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括以阵列形成的多个单独的不同电极表面区域。65.根据权利要求53所述的装置，进一步包括：电源，所述电源用于跨所述一个或多个电极和所述反电极供应交流电(ac)。66.根据权利要求65所述的装置，其中，以在约1mv与约300v之间的电压供应所述ac。67.根据权利要求65所述的装置，其中，以在约1mv与约20v之间的电压供应所述ac。68.根据权利要求65所述的装置，其中，以在约10hz与约10ghz之间的振荡频率供应所述ac。69.根据权利要求65所述的装置，其中，以在约1khz与约1ghz之间的振荡频率供应所述ac。70.根据权利要求65所述的装置，其中，所述一个或多个电极包括透明导电材料或掺杂半导体材料中的至少一种。71.根据权利要求70所述的装置，其中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、石墨烯、掺杂石墨烯、导电聚合物或薄金属层。72.根据权利要求53所述的装置，其中，所述一个或多个电极具有在约1nm至约50μm之间的厚度。73.根据权利要求53所述的装置，其中，所述一个或多个电极具有在约10nm至约5μm之间的厚度。74.根据权利要求53所述的装置，其中，所述流体包括含水流体、含水缓冲液、有机溶剂、疏水流体或气体中的一种。75.根据权利要求53所述的装置，其中，所述颗粒具有在约1nm至约1mm之间的尺寸。76.根据权利要求53所述的装置，其中，所述颗粒包括生物有机体、生物结构、细胞、活
细胞、病毒、油滴、脂质体、胶束、反胶束、蛋白质聚集体、聚合物或表面活性剂组装体中的一种。77.一种用于操作装置的方法，包括：提供电源；提供一个或多个电极和反电极，所述一个或多个电极和所述反电极被配置用于产生非线性电场，所述非线性电场用于固定悬浮在流体中的颗粒，所述流体在所述一个或多个电极与所述反电极之间流动；提供膜，所述膜被设置为靠近所述一个或多个电极的表面，所述一个或多个电极的所述表面远离所述反电极，其中，所述膜被配置用于将所述流体与隔室分离，并且具有开口，所述开口被配置成允许插入被设置在所述隔室中的尖锐构件；经由所述电源，跨所述一个或多个电极和所述反电极供应交流电(ac)，从而产生振荡非线性电场；以及经由通过所述振荡非线性电场产生的介电泳(dep)力来固定悬浮在所述流体中的颗粒。78.根据权利要求77所述的方法，其中，所述膜包括开口。79.根据权利要求78所述的方法，进一步包括：经由所述开口操纵被固定的所述颗粒。80.根据权利要求78所述的方法，进一步包括：经由所述开口，用尖锐构件探测所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。81.根据权利要求78所述的方法，进一步包括：经由所述开口，利用尖锐构件插入所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。82.根据权利要求81所述的方法，其中，所述尖锐构件包括微机电系统(mems)结构或纳米机电系统(nems)结构。83.根据权利要求77所述的方法，其中，所述膜包括氮化硅、氧化硅、金属氧化物、碳化物、陶瓷、矾土或聚合物中的至少一种。84.根据权利要求77所述的方法，其中，所述膜具有在约10nm至约1cm之间的厚度。85.根据权利要求77所述的方法，其中，所述膜具有在约100nm至约10μm之间的厚度。86.根据权利要求78所述的方法，其中，所述开口具有在约10nm至约50μm之间的尺寸。87.根据权利要求78所述的方法，其中，所述开口具有在约1μm至约5μm之间的尺寸。88.根据权利要求78所述的方法，其中，所述开口的壁具有疏水涂层或亲水涂层。89.根据权利要求88所述的方法，其中，所述疏水涂层具有在约95
°
与约165
°
之间的接触角。90.根据权利要求88所述的方法，其中，所述亲水涂层具有在约20
°
与约80
°
之间的接触角。91.根据权利要求77所述的方法，其中，所述一个或多个电极的表面区域小于所述反电极的表面区域。
92.根据权利要求77所述的方法，其中，所述一个或多个电极包括以阵列形成的多个单独的不同电极表面区域。93.根据权利要求77所述的方法，其中，以在约1mv与约300v之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。94.根据权利要求77所述的方法，其中，以在约1mv与约20v之间的电压，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。95.根据权利要求77所述的方法，其中，以在约10hz与约10ghz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。96.根据权利要求77所述的方法，其中，以在约1khz与约1ghz之间的振荡频率，供应跨所述一个或多个电极和所述反电极的所述ac。97.根据权利要求77所述的方法，其中，所述一个或多个电极包括透明导电材料或掺杂半导体材料中的至少一种。98.根据权利要求97所述的方法，其中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、石墨烯、掺杂石墨烯、导电聚合物或薄金属层。99.根据权利要求77所述的方法，其中，所述一个或多个电极具有在约1nm至约50μm之间的厚度。100.根据权利要求77所述的方法，其中，所述一个或多个电极具有在约10nm至约5μm之间的厚度。101.根据权利要求77所述的方法，其中，所述流体包括含水流体、含水缓冲液、有机溶剂、疏水流体或气体中的一种。102.根据权利要求101所述的方法，其中，所述流体是第一流体，所述隔室进一步包括第二流体，其中，所述第一流体是疏水流体，并且所述第二流体是亲水流体，或者反之亦然。103.根据权利要求102所述的方法，其中，所述第一流体和所述第二流体是不混溶的。104.根据权利要求77所述的方法，其中，所述颗粒具有在约1nm至约1mm之间的尺寸。105.根据权利要求77所述的方法，其中，所述颗粒包括生物有机体、生物结构、细胞、活细胞、病毒、油滴、脂质体、胶束、反胶束、蛋白质聚集体、聚合物或表面活性剂组装体中的一种。106.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体是第一流体，所述隔室包括与所述第一流体不混溶的第二流体。107.根据权利要求106所述的装置，其中，所述第一流体是疏水流体，并且所述第二流体是亲水流体，或者反之亦然。108.根据权利要求26所述的方法，其中，所述流体是第一流体，所述隔室包括与所述第一流体不混溶的第二流体。109.根据权利要求108所述的方法，其中，所述第一流体是疏水流体，并且所述第二流体是亲水流体，或者反之亦然。110.根据权利要求53所述的装置，其中，所述流体是第一流体，所述隔室包括与所述第一流体不混溶的第二流体。111.根据权利要求110所述的装置，其中，所述第一流体是疏水流体，并且所述第二流体是亲水流体，或者反之亦然。
112.一种用于操作装置的方法，包括：提供电源；提供膜，所述膜被配置用于将流体与隔室分离；提供靠近所述膜的表面设置的电极对，其中，所述电极对被配置为跨所述电极产生非线性电场；经由所述电源，跨所述电极提供交流电(ac)，从而产生振荡非线性电场；以及经由通过所述振荡非线性电场产生的介电泳力来固定悬浮在所述电极之间流动的所述流体中的颗粒。113.根据权利要求112所述的方法，进一步包括：提供反电极，其中，所述膜包括开口。114.根据权利要求112所述的方法，进一步包括：提供靠近所述膜的所述表面设置的第三电极。115.根据权利要求113所述的方法，进一步包括：经由所述开口，利用尖锐构件探测所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。116.根据权利要求113所述的方法，进一步包括：经由所述开口，利用尖锐构件插入所述颗粒，所述尖锐构件被配置成从所述隔室跨所述膜进入。117.根据权利要求114所述的方法，其中，所述电极对中的每一个电极包括尖锐尖端或平坦尖端，或者所述第三电极是环形电极。118.根据权利要求116所述的方法，其中，所述尖锐构件包括微机电系统(mems)结构或纳米机电系统(nems)结构。119.根据权利要求112所述的方法，其中，所述膜包括氮化硅、氧化硅、金属氧化物、碳化物、陶瓷、矾土或聚合物中的至少一种。120.根据权利要求112所述的方法，其中，所述膜具有在约10nm至约1cm之间的厚度。121.根据权利要求112所述的方法，其中，所述膜具有在约100nm至约10μm之间的厚度。122.根据权利要求113所述的方法，其中，所述开口具有在约10nm至约50μm之间的尺寸。123.根据权利要求113所述的方法，其中，所述开口具有在约1μm至约5μm之间的尺寸。124.根据权利要求113所述的方法，其中，所述开口的壁具有疏水涂层或亲水涂层。125.根据权利要求124所述的方法，其中，所述疏水涂层具有在约95
°
与约165
°
之间的接触角。126.根据权利要求124所述的方法，其中，所述亲水涂层具有在约20
°
与约80
°
之间的接触角。127.根据权利要求113所述的方法，其中，所述开口被设置在所述电极对之间。128.根据权利要求113所述的方法，其中，所述膜包括多个开口和以阵列形成的多个电极对，其中，所述开口中的每一个开口被设置在所述多个电极对中的每一个电极对之间。129.根据权利要求113所述的方法，其中，以在约1mv与约300v之间的电压，供应跨所述电极对和所述反电极的所述ac。
130.根据权利要求113所述的方法，其中，以在约1mv与约20v之间的电压，供应跨所述电极对和所述反电极的所述ac。131.根据权利要求113所述的方法，其中，以在约10hz与约10ghz之间的振荡频率，供应跨所述电极对和所述反电极的所述ac。132.根据权利要求113所述的方法，其中，以在约1khz与约1ghz之间的振荡频率，供应跨所述电极对和所述反电极的所述ac。133.根据权利要求112所述的方法，其中，所述电极对中的一个电极包括透明导电材料或掺杂半导体材料中的至少一种。134.根据权利要求133所述的方法，其中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、石墨烯、掺杂石墨烯、导电聚合物或薄金属层。135.根据权利要求112所述的方法，其中，所述电极对具有在约1nm至约50μm之间的厚度。136.根据权利要求112所述的方法，其中，所述电极对具有在约10nm至约5μm之间的厚度。137.根据权利要求112所述的方法，其中，所述流体包括含水流体、含水缓冲液、有机溶剂、疏水流体或气体中的一种。138.根据权利要求112所述的方法，其中，所述颗粒具有在约1nm至约1mm之间的尺寸。139.根据权利要求112所述的方法，其中，所述颗粒包括生物有机体、生物结构、细胞、活细胞、病毒、油滴、脂质体、胶束、反胶束、蛋白质聚集体、聚合物或表面活性剂组装体中的一种。140.根据权利要求112所述的方法，其中，所述流体是第一流体，所述隔室包括与所述第一流体不混溶的第二流体。141.根据权利要求140所述的方法，其中，所述第一流体是疏水流体，并且所述第二流体是亲水流体，或者反之亦然。142.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极被设置为靠近所述膜的表面，所述表面远离所述隔室。143.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电极被设置为靠近所述膜的表面，所述表面靠近所述隔室。144.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极被设置为靠近所述膜的表面，所述表面远离所述隔室。145.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一个或多个电极被设置为靠近所述膜的表面，所述表面靠近所述隔室。

技术总结
公开了一种用于将颗粒固定在流体中的装置和操作该装置的方法。该装置包括；用于将流体与隔室分离的膜；靠近膜设置的一个或多个电极；反电极，其中，一个或多个电极和反电极被配置为跨一个或多个电极和反电极产生非线性电场；以及用于跨一个或多个电极和反电极提供交流电(AC)的电源，从而产生用于固定悬浮在流体中的颗粒的振荡非线性电场，该流体在一个或多个电极和反电极之间流动。膜可以具有开口，以允许机械操纵用尖锐构件固定的颗粒，该尖锐构件被配置成从隔室跨膜进入。件被配置成从隔室跨膜进入。件被配置成从隔室跨膜进入。


技术研发人员：马克
受保护的技术使用者：梅科诺公司
技术研发日：2020.04.22
技术公布日：2021/12/17