УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЛОЖЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И СПОСОБ

1. Устройство, содержащее:
блок для приложения электрического поля, выполненный с возможностью генерирования электрического поля, имеющего профиль дискретного электрического поля;
проводящий объем; и
электрическую граничную область, образованную между проводящим объемом и блоком для приложения электрического поля и расположенную таким образом, что дискретное электрическое поле приложено к электрической граничной области посредством блока для приложения электрического поля в месте, отделенном от проводящего объема;
причем электрическая граничная область содержит по меньшей мере один ионно-проводящий материал, расположенный вплотную к проводящему объему и контактирующий с ним;
а дискретное электрическое поле, приложенное блоком для приложения электрического поля, сглажено электрической граничной областью таким образом, что профиль электрического поля, возбужденного в проводящем объеме, по существу, выполнен непрерывным.
2. Устройство по п. 1, в котором расстояние между местом приложения электрического поля и проводящим объемом равно по меньшей мере толщине электрической граничной области в направлении, перпендикулярном указанным расстоянию и проводящему объему, предпочтительно по меньшей мере в два раза больше, предпочтительнее по меньшей мере в 5 раз больше, еще более предпочтительно по меньшей мере в 10 раз больше, наиболее предпочтительно по меньшей мере в 100 раз больше.
3. Устройство по п. 1, в котором электрическая граничная область, по существу, заполняет полость, сформированную в подложке.
4. Устройство по п. 1, в котором высота проводящего объема приблизительно равна или больше, чем толщина граничной области в том же самом направлении.
5. Устройство по п. 4, в котором высота проводящего объема в 1-5 раз больше, чем толщина граничной области в том же самом направлении, предпочтительно в 1-3 раз больше, предпочтительнее приблизительно в 2 раза больше.
6. Устройство по п. 4, в котором полость снабжена по меньшей мере одним штифтом, проходящим между противолежащими стенками полости.
7. Устройство по п. 1, в котором проводящий объем представляет собой канал.
8. Устройство по п. 1, в котором блок для приложения электрического поля содержит множество электродов, имеющих электрический контакт с электрической граничной областью.
9. Устройство по п. 8, в котором электроды отделены друг от друга вдоль направления, соответствующего периферийной области проводящего объема.
10. Устройство по п. 8, в котором указанное множество электродов расположено вдоль одной стороны проводящего объема.
11. Устройство по п. 8, в котором блок для приложения электрического поля дополнительно содержит второе множество электродов, расположенных вдоль противолежащей стороны проводящего объема относительно указанного первого множества электродов, и таким образом сформированы пары электродов, расположенных с противолежащих сторон проводящего объема.
12. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее измеряющий блок для измерения электрического поля, выполненный с возможностью измерения напряженности электрического поля в проводящем объеме, причем контроллер выполнен с возможностью изменения прикладываемого дискретного электрического поля на основании измеренного электрического поля.
13. Устройство по п. 12, в котором измеряющий блок для измерения электрического поля содержит множество электродов, которые имеют электрический контакт с электрической граничной областью и которые предпочтительно расположены на противолежащей стороне проводящего объема относительно блока для приложения электрического поля.
14. Устройство по п. 12, в котором измеряющий блок для измерения электрического поля содержит множество электродов, имеющих прямой контакт с проводящим объемом.
15. Устройство по п. 3, в котором подложка снабжена по меньшей мере одной лункой, соединенной с полостью и поверхностью подложки, для размещения в ней электрода во время использования.
16. Устройство по п. 15, в котором указанная по меньшей мере одна лунка имеет сообщение по текучей среде с полостью посредством соединительного плеча блока для приложения электрического поля, выполненного с возможностью размещения проводящей текучей среды во время использования.
17. Устройство по п. 15, содержащее множество лунок, отделенных друг от друга вдоль направления, соответствующего периферийной области проводящего объема.
18. Устройство по п. 15, дополнительно содержащее:
первое множество лунок, расположенных вдоль направления, соответствующего периферийной области проводящего объема, причем каждая лунка в первом множестве лунок расположена на первом расстоянии от проводящего объема; и
второе множество лунок, расположенных вдоль направления, соответствующего пути проводящего объема, причем каждая лунка во втором множестве лунок расположена на втором расстоянии от проводящего объема,
причем лунки в первом множестве лунок расположены в шахматном порядке относительно лунок во втором множестве лунок в направлении, перпендикулярном периферийной области проводящего объема.
19. Устройство по п. 1, в котором электрическая граничная область содержит ионно-проводящий материал.
20. Устройство по п. 1, в котором электрическая граничная область содержит ионно-проводящий материал и неионно-проводящий материал, так что ионно-проводящий материал расположен между неионно-проводящим материалом и проводящим объемом, а дискретное электрическое поле приложено блоком для приложения электрического поля к неионно-проводящему материалу.
21. Устройство по п. 20, в котором согласованы проводимость неионно-проводящего материала и проводимость ионно-проводящего материала, так что неионно-проводящий материал и ионно-проводящий материал способствуют сглаживанию дискретного электрического поля.
22. Устройство по п. 1, в котором ионно-проводящий материал выполнен электрически изолирующим.
23. Устройство по п. 1, в котором ионно-проводящий материал представляет собой одно из следующего: полимер, пористый материал, обеспечивающий возможность прохождения через него текучей среды, гидрогель, пористое стекло или пористый керамический материал.
24. Устройство по п. 1, в котором проводящий объем заполнен ионным проводником, который имеет проводимость того же самого порядка, что и проводимость ионно-проводящего материала, и предпочтительно равную проводимости ионно-проводящего материала.
25. Устройство по п. 1, в котором обеспечено изменение удельного сопротивления граничной области электрического поля в одном направлении.
26. Устройство по п. 1, в котором проводящий объем содержит множество каналов, каждый из которых отделен в боковом направлении от следующего канала частью электрической граничной области, причем блок для приложения электрического поля выполнен с возможностью приложения дискретного электрического поля к одной части электрической граничной области, в результате чего дискретное электрическое поле сглажено электрической граничной областью таким образом, что в каждом из каналов возбуждено, по существу, непрерывное электрическое поле.
27. Устройство по п. 26, в котором, по существу, непрерывное электрическое поле, возбужденное в каждом канале, является, по существу, одинаковым.
28. Устройство по п. 1, в котором указанное устройство представляет собой устройство для разделения объектов, а проводящий объем представляет собой разделительный канал, который при использовании содержит объекты, которые должны быть разделены, в результате чего возбужденное в канале, по существу, непрерывное электрическое поле генерирует электрическую силу, действующую на каждый объект, и дополнительно содержит:
уравновешивающий источник, выполненный с возможностью генерирования силы, противодействующей электрической силе на каждом объекте;
в результате чего объекты в разделительном канале принуждены к разделению на полосы под комбинированным действием электрического поля и уравновешивающего источника.
29. Устройство по п. 28, в котором указанное устройство представляет собой электрофоретическое устройство для разделения объектов, а уравновешивающий источник представляет собой текучую среду, размещенную в разделительном канале вместе с объектами, которые должны быть разделены, причем указанное устройство дополнительно содержит контроллер, выполненный с возможностью изменения приложенного дискретного электрического поля для регулирования профиля электрического поля относительно разделительного канала, в результате чего объекты в разделительном канале принуждены к разделению на полосы под комбинированными действиями электрической силы, сгенерированной электрическим полем, возбужденным в канале, и гидродинамической силы, сгенерированной текучей средой.
30. Способ приложения электрического поля к проводящему объему, включающий этапы, согласно которым:
берут блок для приложения электрического поля, выполненный с возможностью генерирования электрического поля, имеющего профиль дискретного электрического поля, берут проводящий объем,
образуют электрическую граничную область между проводящим объемом и блоком для приложения электрического поля, причем указанная электрическая граничная область содержит по меньшей мере ионно-проводящий материал, расположенный вплотную к проводящему объему и контактирующий с ним, и
прикладывают дискретное электрическое поле к электрической граничной области в месте, отделенном от проводящего объема,
так что приложенное дискретное электрическое поле сглажено электрической граничной областью таким образом, что электрическое поле, возбужденное в проводящем объеме, имеет, по существу, непрерывный профиль.
31. Способ по п. 30, причем проводящий объем представляет собой разделительный канал, который при использовании содержит объекты, которые должны быть разделены, в результате чего электрическая сила действует на каждый объект,
при этом указанный способ дополнительно включает:
приложение уравновешивающей силы, противодействующей электрической силе на каждом объекте,
в результате чего объекты в разделительном канале принуждены к разделению на полосы под комбинированным влиянием электрического поля и уравновешивающего источника.
32. Способ по п. 31, согласно которому указанный способ представляет собой электрофоретический способ, а уравновешивающая сила представляет собой гидродинамическую силу, сгенерированную текучей средой, размещенной в разделительном канале вместе с объектами, которые должны быть разделены, причем указанный способ дополнительно включает:
изменение приложенного электрического поля для регулирования профиля поля относительно разделительного канала, что вызывает разделение объектов на полосы под комбинированными влияниями электрической силы, сгенерированной электрическим полем, и гидродинамической силы, сгенерированной текучей средой.
33. Способ изготовления устройства, включающий этапы, согласно которым:
формируют блок для приложения электрического поля, выполненный с возможностью генерирования электрического поля, имеющего профиль дискретного электрического поля,
формируют проводящий объем,
образуют электрическую граничную область между проводящим объемом и блоком для приложения электрического поля, причем указанная электрическая граничная область содержит по меньшей мере ионно-проводящий материал, расположенный вплотную к проводящему объему и контактирующий с ним,
в результате чего при использовании дискретное электрическое поле приложено к электрической граничной области в месте, отделенном от проводящего объема,
так что при использовании приложенное дискретное электрическое поле сглажено электрической граничной областью таким образом, что электрическое поле, возбужденное в проводящем объеме, имеет, по существу, непрерывный профиль.
34. Способ изготовления устройства по п. 33, согласно которому этап образования электрической граничной области включает формирование полости в подложке, заполнение указанной полости материалом электрической граничной области в жидкой форме и формирование электрической граничной области из жидкого материала, размещенного в полости.
35. Способ изготовления устройства по п. 34, согласно которому материал в жидкой форме представляет собой жидкий форполимер, а формирование электрической граничной области включает полимеризацию жидкого форполимера.
36. Способ изготовления устройства по п. 35, согласно которому полимеризация жидкого форполимера включает обработку форполимера фотолитографическим способом с использованием фотоинициатора.
37. Способ изготовления устройства по п. 34, согласно которому высота проводящего объема больше, чем высота полости, так что проводящий объем сформирован под действием капиллярных сил, воздействующих на электрический материал граничной области в жидкой форме, заполняющий полость.
38. Способ изготовления устройства по п. 33, согласно которому использование проводящего объема включает обработку внутренней поверхности проводящего объема таким образом, что в процессе использования предотвращено прилипание анализируемых веществ к внутренней поверхности проводящего объема.
39. Способ изготовления устройства по п. 34, дополнительно включающий выполняемый перед заполнением полости этап обработки полости таким образом, что улучшено слипание между электрической граничной областью и полостью.