阅读说明：本技术 用于电穿孔的微电极技术 (Microelectrode technology for electroporation ) 是由 A·费鲁齐 G·苏菲 于 2018-04-26 设计创作，主要内容包括：一种用于对单独的细胞或胚胎进行电穿孔的微电极,包括：衬底,所述衬底具有电绝缘表面；第一电极,所述第一电极与所述衬底的所述电绝缘表面相邻；第二电极,所述第二电极与所述衬底的所述电绝缘表面相邻并且与所述第一电极隔开预定距离以便形成通道；以及液体介质,所述液体介质位于所述通道内。所述液体介质能够将所述细胞或胚胎流体输送穿过所述通道或流体输送到所述通道中并且能够支持电场。所述第一电极和所述第二电极包括基本上正交于所述衬底的所述电绝缘表面的表面,所述表面具有小于或等于所述细胞或胚胎的直径的边缘长度。所述预定距离可以是所述细胞或胚胎的所述直径的50％至200％。(A microelectrode for electroporation of individual cells or embryos includes a substrate having an electrically insulating surface, a electrode, the st electrode being adjacent to the electrically insulating surface of the substrate, a second electrode adjacent to the electrically insulating surface of the substrate and spaced a predetermined distance from the th electrode to form a channel, and a liquid medium within the channel, the liquid medium being capable of transporting the cell or embryo fluid through the channel or into the channel and capable of supporting an electric field, the th and second electrodes including surfaces substantially orthogonal to the electrically insulating surface of the substrate, the surfaces having an edge length less than or equal to a diameter of the cell or embryo.)

用于电穿孔的微电极技术

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月26日提交的美国临时申请序列号62/490,486的优先权权益，所述申请以引用的方式整体并入本文。

背景技术

技术领域

本公开总体涉及通过电穿孔对细胞或胚胎膜进行透化，并且更确切地说涉及一种用于控制电穿孔在整个细胞或胚胎膜上的效应并感测透化程度的微电极。

相关技术说明

传统上来说，电穿孔已通过将电场施加在细胞或胚胎的整个表面上来实现，这诱导了在细胞或胚胎的整个表面上的膜的孔形成。在一定程度上，已发现这种电穿孔效应可有效用于将微小分子安全地递送到细胞中。然而，随着电场强度的增大，膜的孔会破裂并且与相邻的孔合并来形成越来越大的孔。如果所述孔经过诱导变得过大，则所述过程被称为“不可逆的电穿孔”，其中细胞或胚胎的膜的破裂会造成不可逆的损害并且无法修复，这会导致细胞或胚胎死亡。这对使用电穿孔将大分子安全地递送到细胞或胚胎中，同时维持健康的细胞群体提出了挑战。

发明内容

下文呈现了一个或多个实例的简化概要以便提供对这类实例的基础理解。本发明内容不是所有预期实例的广泛概述，并且既不意图标识所有实例的关键或重要元素，也不意图划定任何或所有实例的范围。其目的是以简化形式呈现一个或多个实例的一些概念，以作为稍后呈现的更详尽描述的前引。

根据一些实例，一种用于对单独的细胞或胚胎进行电穿孔的微电极，所述微电极包括：衬底，所述衬底具有电绝缘表面；第一电极，所述第一电极与衬底的电绝缘表面相邻，其中第一电极包括具有小于或等于细胞或胚胎的直径的边缘长度的第一表面，所述第一表面基本上正交于衬底的电绝缘表面；第二电极，所述第二电极与衬底的电绝缘表面相邻并且与第一电极隔开预定距离以便形成通道，其中第二电极包括具有小于或等于细胞或胚胎的直径的边缘长度的第二表面，所述第二表面基本上正交于衬底的电绝缘表面；以及液体介质，所述液体介质位于所述通道内，其中液体介质能够将细胞或胚胎流体输送穿过通道或流体输送到所述通道中并且能够支持电场。

在一些实例中，微电极还包括：位于通道上方的具有第二电绝缘表面的第二衬底，其中第二电绝缘表面基本上平行于第一电绝缘表面并且与第一电绝缘表面隔开第二预定距离，以使细胞或胚胎在通道内定位在第一电极与第二电极之间，所述第二预定距离是细胞或胚胎的直径的100％至250％或者优选地50％至200％。在一些实例中，微电极还包括：第三电极，所述第三电极与衬底的电绝缘表面相邻；以及第四电极，所述第四电极与衬底的电绝缘表面相邻，其中第三电极和第四电极位于与通道相邻之处或位于所述通道内，以适应第三电极和第四电极与细胞或胚胎之间的电接触。

根据一些实例，一种电穿孔系统包括：用于对单独的细胞或胚胎进行电穿孔的微电极，所述微电极包括：衬底，所述衬底具有电绝缘表面；第一电极，所述第一电极与衬底的电绝缘表面相邻，其中第一电极包括具有小于或等于细胞或胚胎的直径的边缘长度的第一表面，所述第一表面基本上正交于衬底的电绝缘表面；第二电极，所述第二电极与衬底的电绝缘表面相邻并且与第一电极隔开预定距离以便形成通道，其中第二电极包括具有小于或等于细胞或胚胎的直径的边缘长度的第二表面，所述第二表面基本上正交于衬底的电绝缘表面；以及液体介质，所述液体介质位于所述通道内，其中液体介质能够将细胞或胚胎流体输送穿过通道或流体输送到所述通道中并且能够支持电场；以及第一信号发生器，所述第一信号发生器电耦合到第一电极和第二电极，其中第一信号发生器被配置成在第一电极与第二电极之间产生信号，所述信号在第一表面与第二表面之间诱导具有基本上平行的电场线的均匀的电场。

在一些实例中，电穿孔系统还包括：开关，所述开关电耦合到第一电极和第二电极，其中开关被配置成在第一模式下抑制在第一表面与第二表面之间的电场，并且在第二模式下在第一表面与第二表面之间提供电场。在一些实例中，电穿孔系统还包括跨越两个电极的信号发生器，其中在控制器或计算系统的提示之后，被配置成在第一电极与第二电极之间递送电脉冲。在一些实例中，信号发生器是单稳多谐振荡器。在一些实例中，信号发生器是可以由控制器或计算机控制并可以产生电脉冲的工具。在任何公开的实施方案中，脉冲可以是方波脉冲、指数曲线脉冲、锯齿脉冲或其他波形。在一些实例中，电穿孔系统还包括：第二信号发生器，所述第二信号发生器电耦合到第三电极和第四电极，其中第二信号发生器被配置成将信号注入第三电极处。在一些实例中，信号发生器耦合到第一电极和第二电极。在一些实例中，第一电极和第二电极用于执行电穿孔和感测两者。在一些实例中，电穿孔系统还包括：信号提取器，所述信号提取器电耦合到第三电极或第四电极，其中信号提取器被配置成在耦合到第四电极的情况下在第三电极处以及在耦合到第三电极的情况下在第四电极处捕获来自注入信号的信号响应。

根据一些实例，一种方法包括：对用于对单独的细胞或胚胎进行电穿孔的微电极进行配置，所述微电极包括：衬底，所述衬底具有电绝缘表面；第一电极，所述第一电极与衬底的电绝缘表面相邻，其中第一电极包括具有小于或等于细胞或胚胎的直径的边缘长度的第一表面，所述第一表面基本上正交于衬底的电绝缘表面；第二电极，所述第二电极与衬底的电绝缘表面相邻并且与第一电极隔开预定距离以便形成通道，其中第二电极包括具有小于或等于细胞或胚胎的直径的边缘长度的第二表面，所述第二表面基本上正交于衬底的电绝缘表面；以及液体介质，所述液体介质位于所述通道内，其中液体介质能够将细胞或胚胎流体输送穿过通道或流体输送到所述通道中并且能够支持电场；确定渗透性阈值，其中所述渗透性阈值对应于施加到细胞或胚胎的检测到细胞膜渗透性所处的电能的最小量；在渗透性阈值下将信号施加在第一电极与第二电极之间；将信号注入第三电极处；在第四电极处提取对注入信号的响应，其中细胞或胚胎电耦合在第三电极与第四电极之间；以及将信号响应存储在非暂时性计算机可读介质中。在一些实例中，所述方法还包括在第三电极处，或在第一电极或第二电极处提取信号，其中开关电路将脉冲发生器(例如，单稳多谐振荡器)连接到电极，由脉冲发生器递送脉冲，在此之后，电极转而连接到传感器模块，随后施加和执行感测信号和信号提取。

在一些实例中，所述方法还包括：调节所提取的信号响应。在一些实例中，确定渗透性阈值包括：以预定电能级将第一测试信号施加在第一电极与第二电极之间；在正在施加第一测试信号的同时将第二测试信号注入第三电极处；在第四电极处提取对第二测试信号的响应；确定对第二测试信号的响应是否表征细胞或胚胎的膜渗透性；以及根据对第二测试信号的响应有表征细胞或胚胎的膜渗透性的确定，存储与预定电能级相关联的电气参数。在一些实例中，所述方法还包括：调节所提取的第二测试信号响应。在一些实例中，确定渗透性阈值还包括：根据对第二测试信号的响应未表征细胞或胚胎的膜渗透性的确定：迭代地调整在第一电极与第二电极之间的信号的预定电能级，直到确定对第二测试信号的响应有表征细胞或胚胎的膜渗透性为止；以及存储与调整后的预定电能级相关联的电气参数。

附加实施方案包括：

1.一种用于对单独的细胞或胚胎进行电穿孔的微电极，所述微电极包括：

衬底，所述衬底具有电绝缘表面；

第一电极，所述第一电极与衬底的电绝缘表面相邻，其中第一电极包括具有小于或等于细胞或胚胎的直径的边缘长度的第一表面，所述第一表面基本上正交于衬底的电绝缘表面；

第二电极，所述第二电极与衬底的电绝缘表面相邻并且与第一电极隔开预定距离以便形成通道，其中第二电极包括具有小于或等于细胞或胚胎的直径的边缘长度的第二表面，所述第二表面基本上正交于衬底的电绝缘表面；以及

液体介质，所述液体介质位于所述通道内，其中液体介质能够将细胞或胚胎流体输送穿过通道或流体输送到所述通道中并且能够支持电场。

2.如权利要求1所述的微电极，其中第一表面和第二表面不是平行的。

3.如权利要求1或权利要求2所述的微电极，其中第一表面和第二表面中的一者或两者是弯曲的。

4.如权利要求1至3中任一项所述的微电极，其中第一表面和第二表面中的一者或两者是半圆形或半椭圆形的。

5.如权利要求1或权利要求2所述的微电极，其中第一表面和第二表面中的一者或两者是矩形、三角形或梯形的。

6.如权利要求1或权利要求2所述的微电极，其中第一电极包括与第一表面和衬底的电绝缘表面相邻的第三表面，并且其中第二电极包括与第一表面相邻的第四表面。

7.如权利要求6所述的微电极，其中第一表面和第三表面形成位于第一电极的横截面端上的多面体。

8.如权利要求6或权利要求7所述的微电极，其中第二表面和第四表面形成位于第二电极的横截面端上的多面体。

9.如权利要求7所述的微电极，其中形成于第一电极的横截面端上的多面体形成三棱柱、四面棱锥、五面体、六面体、septaheron或八面体。

10.如权利要求7或权利要求9所述的微电极，其中形成于第二电极的横截面端上的多面体形成三棱柱、四面棱锥、五面体、六面体、septaheron或八面体。

11.如权利要求1所述的微电极，其中第二表面区域基本上平行于第一表面。

12.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为细胞或胚胎的直径的0.02％至75.0％。

13.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至9mm。

14.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为1μm至1mm。

15.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为5μm至100μm。

16.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物胚胎的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至160μm。

17.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物胚胎的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至120μm。

18.如权利要求1至11或权利要求16中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为1μm至33mm。

19.如权利要求1至11或权利要求17中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为80μm至200μm。

20.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于昆虫胚胎细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至16.5mm。

21.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于昆虫胚胎细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为0.18mm至3mm。

22.如权利要求1至11或权利要求20中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为0.09mm至33mm。

23.如权利要求1至11或权利要求21中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为0.18mm至3.75mm。

24.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于昆虫胚胎细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为0.5mm至16.5mm。

25.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于昆虫胚胎细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至16.5mm。

26.如权利要求1至11或权利要求24中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为1μm至10μm。

27.如权利要求1至11或权利要求25中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为0.5mm至20.63mm。

28.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于两栖动物胚胎细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的衬底的边缘长度的范围为100nm至2mm。

29.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于两栖动物胚胎细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的衬底的边缘长度的范围为1mm至2mm。

30.如权利要求1至11或权利要求28中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为0.5mm至4mm。

31.如权利要求1至11或权利要求29中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为1mm至2.5mm。

32.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于鱼胚胎细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至9mm。

33.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于鱼胚胎细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为0.7mm至9mm。

34.如权利要求1至11或权利要求32中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为0.45mm至18mm。

35.如权利要求1至11或权利要求33中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为0.7mm至11.25mm。

36.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于植物原生质体的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至40μm。

37.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于植物原生质体的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm1至40μm。

38.如权利要求1至11或权利要求36中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至80μm。

39.如权利要求1至11或权利要求37中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为10μm至50μm。

40.如权利要求1所述的微电极，其中微电极用于花粉的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至120μm。

41.如权利要求1所述的微电极，其中微电极用于花粉的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为6μm至120μm。

42.如权利要求1至11或权利要求40中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为3μm至240μm。

43.如权利要求1至11或权利要求41中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为6μm至150μm。

44.如权利要求1所述的微电极，其中微电极用于真菌原生质体的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至5μm。

45.如权利要求1所述的微电极，其中微电极用于真菌原生质体的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为2μm至5μm。

46.如权利要求1至11或权利要求44中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为1μm至10μm。

47.如权利要求1至11或权利要求45中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为2μm至6.5μm。

48.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于酵母的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至4μm。

49.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于酵母的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为3μm至4μm。

50.如权利要求1至11或权利要求48中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为1.5μm至8μm。

51.如权利要求1至11或权利要求49中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为3μm至5μm。

52.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物免疫细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至80μm。

53.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物免疫细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为5μm至80μm。

54.如权利要求1至11或权利要求52中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为2.5μm至160μm。

55.如权利要求1至11或权利要求53中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至100μm。

56.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物***细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至20μm。

57.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物***细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为2μm至20μm。

58.如权利要求1至11或权利要求56中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为1μm至40μm。

59.如权利要求1至11或权利要求57中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为2μm至25μm。

60.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物内皮细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至20μm。

61.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物内皮细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至20μm。

62.如权利要求1至11或权利要求60中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至40μm。

63.如权利要求1至11或权利要求61中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为10μm至25μm。

64.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物上皮细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至120μm。

65.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物上皮细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至120μm。

66.如权利要求1至11或权利要求64中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至240μm。

67.如权利要求1至11或权利要求65中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为10μm至150μm。

68.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物肌肉细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的衬底的边缘长度的范围为200nm至40mm。

69.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物肌肉细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的衬底的边缘长度的范围为1mm至40mm。

70.如权利要求1至11或权利要求68中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至80mm。

71.如权利要求1至11或权利要求69中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为1mm至50mm。

72.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物肌肉细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的衬底的边缘长度的范围为10μm至100μm。

73.如权利要求1至11或权利要求68中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为10μm至125mm。

74.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物间充质干细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至30μm。

75.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物间充质干细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为20μm至30μm。

76.如权利要求1至11或权利要求74中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为10μm至60μm。

77.如权利要求1至11或权利要求75中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为20μm至37.5μm。

78.如权利要求1所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物胚胎干细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至15μm。

79.如权利要求1所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物胚胎干细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至15μm。

80.如权利要求1至11或权利要求78中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至30μm。

81.如权利要求1至11或权利要求79中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为10μm至18.75μm。

82.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物IPSC细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至30μm。

83.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物IPSC细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至30μm。

84.如权利要求1至11或权利要求82中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至60μm。

85.如权利要求1至11或权利要求83中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为20μm至37.5μm。

86.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物CHO细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至15μm。

87.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物CHO细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至15μm。

88.如权利要求1至11或权利要求86中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至30μm。

89.如权利要求1至11或权利要求87中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为10μm至18.75μm。

90.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物HeLA细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至20μm。

91.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物HeLA细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至20μm。

92.如权利要求1至11或权利要求90中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至40μm。

93.如权利要求1至11或权利要求91中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为10μm至25μm。

94.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物HEK293细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至15μm。

95.如权利要求1至11中任一项所述的微电极，其中微电极用于哺乳动物HEK293细胞的电穿孔，并且第一表面和第二表面中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至15μm。

96.如权利要求1至11或权利要求94中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为5μm至30μm。

97.如权利要求1至11或权利要求95中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为10μm至18.75μm。

98.如权利要求1至16和94中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为0.5倍的细胞的直径到2.0倍的细胞或胚胎的直径。

99.如权利要求1至16和94中任一项所述的微电极，其中预定距离的范围为0.75倍的细胞的直径到1.5倍的细胞或胚胎的直径。

100.如权利要求1至98中任一项所述的微电极，其中第一表面和第二表面中的一者或两者是矩形、三角形、梯形、半圆形或半椭圆形的。

101.如权利要求1至100中任一项所述的微电极，其中第一电极和第二电极中的一者或两者使用选自由以下项组成的组的技术来沉积在电绝缘表面上：物理气相沉积、化学气相沉积、电镀和/或湿蚀刻。

102.如权利要求1至101中任一项所述的微电极，其中第一电极和第二电极中的一者或两者包括亲水性表面涂层。

103.如权利要求1至102中任一项所述的微电极，其中第一电极和第二电极中的一者或两者由选自由以下项组成的组的材料制成：多晶硅、铝、镍、钨、铜、钛、镍铬合金、硅铬合金、铬、钼、铂、金、银、钯、TiW、氮化钛、氮化钽、钒、透磁合金、石墨烯、氧化铟锡、锡、钌、氧化钌、铑、锆、TiNi、Al-Si-Cu和钴。

104.如权利要求1至103中任一项所述的微电极，其中第一电极和第二电极中的一者或两者由导电合金制成。

105.如权利要求1至104中任一项所述的微电极，其中通道被配置成将细胞或胚胎隔离在第一表面与第二表面之间。

106.如权利要求1至105中任一项所述的微电极，其中衬底包括在衬底的电绝缘表面内位于第一表面与第二表面之间的一个或多个流体排放口。

107.如权利要求1至105中任一项所述的微电极，其中衬底包括在衬底的第二电绝缘表面内位于第一表面与第二表面之间的一个或多个流体排放口，其中衬底的第二电绝缘表面正交于衬底的电绝缘表面和第一表面两者。

108.如权利要求106或权利要求107所述的微电极，其中一个或多个流体排放口小于细胞或胚胎的直径。

109.如权利要求106至108中任一项所述的微电极，其中液体介质流过一个或多个排放口并且使细胞或胚胎在通道内定位在第一电极与第二电极之间。

110.如权利要求1至109中任一项所述的微电极，所述微电极还包括位于通道上方的具有第二电绝缘表面的第二衬底，其中第二电绝缘表面基本上平行于第一电绝缘表面并且与第一电绝缘表面隔开第二预定距离，以使细胞或胚胎在通道内定位在第一电极与第二电极之间，所述第二预定距离是细胞或胚胎的直径的100％至250％、50％至200％、50％至不超过100％、或10％至50％。

111.如权利要求1至109中任一项所述的微电极，所述微电极还包括：

第三电极，所述第三电极与衬底的电绝缘表面相邻；以及

第四电极，所述第四电极与衬底的电绝缘表面相邻，其中第三电极和第四电极位于与通道相邻之处或位于所述通道内，以适应第三电极和第四电极与细胞或胚胎之间的电接触。

112.如权利要求111所述的微电极，其中第三电极和第四电极中的一者或两者的横截面是矩形、三角形、梯形、半圆形或半椭圆形的。

113.如权利要求111或权利要求112所述的微电极，其中第三电极和第四电极中的一者或两者的边缘长度小于第一表面或第二表面的边缘长度。

114.如权利要求111至113中任一项所述的微电极，其中第三电极和第四电极中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至3.3μm。

115.如权利要求111至114中任一项所述的微电极，其中第三电极和第四电极中的一者或两者包括亲水性表面涂层。

116.如权利要求111至115中任一项所述的微电极，其中第三电极和第四电极中的一者或两者由选自由以下项组成的组的材料制成：多晶硅、铝、镍、钨、铜、钛、镍铬合金、硅铬合金、铬、钼、铂、金、银、钯、TiW、氮化钛、氮化钽、钒、透磁合金(NiFe)、石墨烯、氧化铟锡、锡、钌、氧化钌、铑、锆、TiNi、Al-Si-Cu和钴。

117.如权利要求111至116中任一项所述的微电极，其中第三电极和第四电极中的一者或两者由导电合金制成。

118.如权利要求1至114中任一项所述的微电极，其中液体介质包括浓度范围在1ng/μL至10mg/μL之间的多核苷酸。

119.如权利要求1至114中任一项所述的微电极，其中液体介质包括浓度范围在1ng/μL至10μg/μL之间的多核苷酸。

120.如权利要求118所述的微电极，其中多核苷酸是多核糖核苷酸。

121.如权利要求120所述的微电极，其中多核糖核苷酸是在与多肽的复合物中。

122.如权利要求120所述的微电极，其中多核糖核苷酸是在多肽中。

123.如权利要求1至118中任一项所述的微电极，其中衬底是玻璃或硅。

124.如权利要求123所述的微电极，其中玻璃选自由以下项组成的组：Pyrex7740、BK7玻璃、Borofloat 33、Corning Eagle玻璃、D263、Gorilla玻璃和钠钙玻璃。

125.如权利要求1至121中任一项所述的微电极，其中衬底是熔融石英或单晶石英。

126.如权利要求1至121中任一项所述的微电极，其中衬底是绝缘体上硅。

127.如权利要求126所述的微电极，其中绝缘体上硅(SOI)选自由硅上氮化硅和硅上二氧化硅组成的组。

128.如权利要求1至121中任一项所述的微电极，其中衬底是锗或绝缘体上锗。

129.如权利要求1至121中任一项所述的微电极，其中衬底是氧化锌。

130.如权利要求1至121中任一项所述的微电极，其中衬底是聚合物。

131.如权利要求130所述的微电极，其中聚合物选自由以下项组成的组：铸制丙烯酸酯、ABS、尼龙、聚乙烯、环烯烃共聚物和聚合物、乙缩醛、聚碳酸酯、PETG、聚酰亚胺、FEP、PTFE、聚苯乙烯、聚丙烯、硅树脂、PVC、聚氨酯、PMMA和PDMS。

132.如权利要求1至121中任一项所述的微电极，其中衬底是聚二甲基硅氧烷。

133.如权利要求1至121中任一项所述的微电极，其中衬底是低温共烧陶瓷。

134.如权利要求1至121中任一项所述的微电极，其中衬底是正性或负性光刻胶。

135.一种用于多个单独的细胞或胚胎的电穿孔的微流体芯片，所述微流体芯片包括如权利要求1至123中任一项所述的微电极中的两个或更多个，其中微电极中的两个或更多个中的至少两个通过输送通道流体地耦合。

136.一种用于多个单独的细胞或胚胎的电穿孔的微流体阵列，所述微流体阵列包括如权利要求1至123中任一项所述的微电极中的两个或更多个。

137.一种电穿孔系统，所述电穿孔系统包括：

如权利要求1至123中任一项所述的微电极；以及

第一信号发生器，所述第一信号发生器电耦合到第一电极和第二电极，其中第一信号发生器被配置成在第一电极与第二电极之间产生信号，所述信号在第一表面与第二表面之间诱导具有基本上平行的电场线的均匀的电场，并且其中感测信号由第一电极或第二电极接收。

138.如权利要求137所述的电穿孔系统，其中所产生的信号是正弦波形或非正弦波形。

139.如权利要求138所述的电穿孔系统，其中非正弦波形是指数曲线波形、方波形、三角波形或锯齿波形。

140.如权利要求137至139中任一项所述的系统，其中所产生的信号具有在1Hz至100GHz之间的频率。

141.如权利要求137至139中任一项所述的系统，其中所产生的信号具有在1Hz至1kHz 100GHz之间的频率。

142.如权利要求137至140中任一项所述的系统，其中所产生的信号具有50％的占空比。

143.如权利要求137至140中任一项所述的电穿孔系统，其中所诱导的电场的范围是在10V/cm至5kV/cm之间。

144.如权利要求137至140中任一项所述的电穿孔系统，其中所诱导的电场的范围是在100V/cm至4kV/cm之间。

145.如权利要求137至143中任一项所述电穿孔系统，所述电穿孔系统还包括：

开关，所述开关电耦合到第一电极和第二电极，其中开关被配置成在第一模式下抑制在第一表面与第二表面之间的电场，并且在第二模式下在第一表面与第二表面之间提供电场。

146.如权利要求145所述的电穿孔系统，其中开关被配置成以预定周期在第一模式与第二模式之间来回切换。

147.如权利要求146所述的电穿孔系统，其中预定周期的范围为100μs至50ms。

148.如权利要求145所述的电穿孔系统，其中开关包括耦合到微控制器或计算机的双向多路复用器。

149.如权利要求145所述的电穿孔系统，其中开关是开关电路。

150.如权利要求149所述的电穿孔系统，其中开关电路包括第一信号发生器以形成单稳多谐振荡器。

151.如权利要求137至147中任一项所述的电穿孔系统，所述电穿孔系统还包括：

第二信号发生器，所述第二信号发生器电耦合到第三电极和第四电极，其中第二信号发生器被配置成将信号注入第一电极、第二电极、第三电极或第四电极中的任一者处。

152.如权利要求151所述的电穿孔系统，所述电穿孔系统还包括：

信号提取器，所述信号提取器电耦合到第四电极，其中信号提取器被配置成捕获来自第一电极、第二电极、第三电极或第四电极中的任一者处的注入信号的信号响应。

153.如权利要求152所述的电穿孔系统，其中在第四电极处的与第一电极、第二电极、第三电极或第四电极中的任一者处的注入信号有关的信号响应与细胞或胚胎的阻抗成比例。

154.如权利要求152所述的电穿孔系统，其中信号提取器是模/数转换器。

155.如权利要求152所述的电穿孔系统，其中信号提取器是恒电位仪或恒电流仪。

156.如权利要求152所述的电穿孔系统，其中信号提取器是差分阻抗匹配网络。

157.如权利要求152所述的电穿孔系统，其中信号提取器是AC耦合桥网络。

158.如权利要求152所述的电穿孔系统，其中信号提取器是自动平衡桥网络。

159.一种方法，所述方法包括：

对如权利要求1至134中任一项所述的微电极进行配置；

确定渗透性阈值，其中所述渗透性阈值对应于施加到细胞或胚胎的检测到细胞膜渗透性所处的电能的最小量；

在渗透性阈值下将信号施加在第一电极与第二电极之间；

将信号注入第三电极处，

在第四电极处提取对注入信号的响应，其中细胞或胚胎电耦合在第三电极与第四电极之间；以及

将信号响应存储在非暂时性计算机可读介质中。

160.如权利要求159所述的方法，所述方法还包括：调节所提取的信号响应。

161.如权利要求160所述的方法，其中调节包括一个或多个低通滤波器。

162.如权利要求160或权利要求161所述的方法，其中调节包括放大所提取的信号响应。

163.如权利要求159至162中任一项所述的方法，其中注入信号包括一个或多个频率。

164.如权利要求159至163中任一项所述的方法，其中确定渗透性阈值包括：

以预定电能级将第一测试信号施加在第一电极与第二电极之间；

在正在施加第一测试信号的同时将第二测试信号注入第三电极处；

在第四电极处提取对第二测试信号的响应；

确定对第二测试信号的响应是否表征细胞或胚胎的膜渗透性；以及

根据对第二测试信号的响应有表征细胞或胚胎的膜渗透性的确定，存储与预定电能级相关联的电气参数。

165.如权利要求164所述的方法，所述方法还包括：调节所提取的第二测试信号响应。

166.如权利要求165所述的方法，其中调节包括一个或多个低通滤波器。

167.如权利要求164或权利要求165所述的方法，其中调节包括放大所提取的信号响应。

168.如权利要求164至167中任一项所述的方法，其中确定渗透性阈值还包括：

根据对第二测试信号的响应未表征细胞或胚胎的膜渗透性的确定：

迭代地调整在第一电极与第二电极之间的信号的预定电能级，直到确定对第二测试信号的响应有表征细胞或胚胎的膜渗透性为止；以及

存储与调整后的预定电能级相关联的电气参数。

附图说明

为了更好地理解各种描述的实例，应对以下结合附图进行的描述进行参考，其中相似的附图标记指代贯穿附图的对应部件。

图1A示出了具有电穿孔电极的示例性微电极探针。

图1B示出了具有高度降低的电穿孔电极的示例性微电极探针。

图2A示出了具有位于衬底上的平面电穿孔电极的示例性微电极探针。

图2B示出了衬底的一部分位于电穿孔电极之间的示例性微电极探针。

图3A示出了微流体排放口在衬底上位于电穿孔电极之间的示例性微电极探针单元的ISO视图。

图3B示出了细胞或胚胎被吸引到在衬底上位于电穿孔电极之间的微流体排放口的示例性微电极探针的ISO视图。

图4A示出了微电极探针单元的横截面图。

图4B示出了流体排放口，所述流体排放口包括并列的多个相同的小排放口。

图5示出了微电极探针阵列的横截面图。

图6是示出电穿孔系统的不同硬件之间的数据流的概念性数据流程图。

图7示出了用于使用呈微电极阵列的微电极探针进行电穿孔的示例性过程。

具体实施方式

以下结合附图阐述的具体实施方式意图作为对各种配置的描述，并且不意图表示可以实践本文描述的概念的唯一配置。具体实施方式包括用于提供对各种概念的透彻理解的目的的特定细节。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践这些概念。在一些实例中，为了避免模糊这类概念，以框图形式示出了熟知的结构和部件。

现将参考各种电子装置和方法呈现用于电穿孔的微电极探针、微电极探针阵列和微电极探针系统的实例。将在以下具体实施方式中描述并在附图中通过各种方框、部件、电路、步骤、过程、算法等(被统称为“元件”)说明这些电子装置和方法。这些元件可以使用电子硬件、计算机软件或其任何组合来实施。这类元件是实施为硬件还是软件取决于具体应用和施加在整个系统上的设计约束。

作为举例，电穿孔系统的各种电子装置的元件、或元件的任何部分、或元件的任何组合可以使用一个或多个处理器来实施。处理器的实例包括微处理器、微控制器、图形用户单元(GPU)、中央处理单元(CPU)、应用处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算(RISC)处理器、片上系统(SoC)、基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、离散硬件电路和被配置成执行贯穿本公开描述的各种功能的其他合适的硬件。处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。软件应当被广义地解释为表示指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件构件、应用程序、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行线程、过程、功能等，而不管是被称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他事物。

因此，在一个或多个实例中，针对电穿孔系统描述的功能可以在硬件、软件、或其任何组合中实施。如果在软件中实施，则所述功能可以作为一个或多个指令或者代码存储或编码在计算机可读介质上计算机可读介质可以包括用于携带或在其上存储计算机可执行指令或数据结构的暂时性或非暂时性计算机存储介质。暂时性存储介质和非暂时性存储介质两者都可以是作为处理系统的一部分可以由计算机访问的任何可用介质。作为举例，但不带限制性，这种计算机可读介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程ROM(EEPROM)、光盘存储装置、磁盘存储装置、其他磁存储装置、上述类型计算机可读介质的组合、或可以用于存储呈可由计算机访问的指令或数据结构的形式的计算机可执行代码的任何其他介质。另外，当通过网络或另一种通信连接(硬连线、无线或其组合)向计算机传递或提供信息时，取决于具体介质，计算机或处理系统适当地将连接确定为是暂时性或非暂时性计算机可读介质。因此，任何这种连接都被适当地称为计算机可读介质。上述的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。非暂时性计算机可读介质排除信号本身和空中接口。

本公开描述了一种在电穿孔电极之间捕获细胞或胚胎的微电极探针。微电极探针包括电穿孔电极，所述电穿孔电极短于细胞或胚胎的直径并且彼此隔开预定距离。这个预定距离可以严格大于细胞或胚胎的直径，使得细胞或胚胎可以配合在电极之间。可选地，预定距离可以是细胞或胚胎的直径的50％至200％。小于100％直径的预定距离将细胞或胚胎挤压到捕获状态，这具有在整个过程中将细胞或胚胎保持在固定位置的益处。在电穿孔期间，电压(例如，脉冲或信号)被施加到电穿孔电极以在电穿孔电极之间产生均匀的电场，这诱导了细胞或胚胎的整个膜上的孔形成。使用短于细胞或胚胎的直径的电穿孔电极的电穿孔技术出乎意料地增大了细胞或胚胎在遭受永久性损害之前可以安全地承受的电场强度的值。提高的电场强度在细胞或胚胎的膜上诱导了较大的孔，并且微电极探针安全地诱导较大的孔形成的能力有助于将大分子递送到细胞或胚胎中的治疗。为了说明这个现象，下表1针对八个独特的成簇规律间隔短回文重复序列(CRISPR)基因敲除示出了在所公开的方法(“Ravata”)与标准方法(“正常EP”)之间的并排比较。结果表明，与本文描述的微电极阵列一起使用的胚胎在相同的电场中的安全暴露为所述胚胎用正常EP的情况的2.5倍到5倍长，而不存在存活率的损失并且伴随基因编辑效率的提高。以高于18ms的持续时间执行正常EP，胚胎的存活率几乎立即会明显骤降。

表1

图1A示出了具有电穿孔电极的示例性微电极探针100。如图1A所示，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104位于衬底106上。衬底106具有防止第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路的电绝缘表面。在一些实例中，衬底106是玻璃或硅。在一些实例中，玻璃选自由以下项组成的组：Pyrex 7740、BK7玻璃、Borofloat 33、Corning Eagle玻璃、D263、Gorilla玻璃和钠钙玻璃。在一些实例中，衬底106是熔融石英或单晶石英。在一些实例中，衬底106是绝缘体上硅(SOI)。在一些实例中，绝缘体上硅(SOI)选自由硅上氮化硅和硅上二氧化硅组成的组。在一些实例中，衬底106是锗或绝缘体上锗。在一些实例中，衬底106是氧化锌。在一些实例中，衬底106是聚合物。在一些实例中，聚合物选自由以下项组成的组：铸制丙烯酸酯、ABS、尼龙、聚乙烯、环烯烃共聚物和聚合物、乙缩醛、聚碳酸酯、PETG、聚酰亚胺、FEP、PTFE、聚苯乙烯、聚丙烯、硅树脂、PVC、聚氨酯、PMMA和PDMS。在一些实例中，衬底106是聚二甲基硅氧烷。在一些实例中，衬底106是低温共烧陶瓷。在一些实例中，衬底106是正性或负性光刻胶。

第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104各自具有基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104中的一者或两者使用诸如物理气相沉积、化学气相沉积、电镀和/或湿蚀刻之类的技术沉积在电绝缘表面上。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104中的一者或两者可以被沉积；先沉积，后生长；先沉积，后蚀刻；或者先沉积，后生长，再蚀刻在绝缘表面上。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104中的一者或两者包括亲水性表面涂层。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104中的一者或两者由选自由以下项组成的组的材料制成：多晶硅、铝、镍、钨、铜、钛、镍铬合金、硅铬合金、铬、钼、铂、金、银、钯、TiW、氮化钛、氮化钽、钒、透磁合金、石墨烯、氧化铟锡、锡、钌、氧化钌、铑、锆、TiNi、Al-Si-Cu和钴。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104中的一者或两者由导电合金制成。

第二电穿孔电极104在基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面处与第一电穿孔电极102隔开预定距离，以便形成通道140。一般而言，通道140被配置成将细胞或胚胎120隔离在第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的一个或两个表面(例如，第一表面和第二表面)之间。在一些实例中，第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的预定距离大于细胞或胚胎120的直径。在一些实例中，第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的预定距离是细胞或胚胎的直径的50％至200％、50％至不超过100％、或甚至10％至50％。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的一个或两个表面(例如，第一表面和第二表面)是矩形、三角形、梯形、半圆形或半椭圆形的。

如图1A所示，衬底106包括流体排放口108，所述流体排放口108在衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面内位于第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间。在位于通道140内的液体介质130可以流过排放口108时，排放口108有助于将细胞或胚胎120定位在通道140内，以便于朝向通道140吸引细胞或胚胎120。一旦细胞或胚胎120被定位(例如，定位成与衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面接触)，排放口108就进一步有助于对所述细胞或胚胎120的吸附。一般而言，衬底106包括一个或多个流体排放口108，所述一个或多个流体排放口108在衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面内位于第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的一个或两个表面(例如，第一表面和第二表面)之间。

应了解，液体介质130能够将细胞或胚胎120流体输送穿过通道或流体输送到所述通道中。在一些实例中，液体介质130包括浓度范围在1ng/μL至10μg/μL之间的多核苷酸。在一些实例中，多核苷酸浓度的范围是在1ng/μL至10mg/μL之间，优选地在1ng/μL至100μg/μL之间，或者在100μg/μL至1mg/μL之间以实现更高效率。用于执行来产生表1和表2的两种电穿孔方法的CRISPR RNP(多核苷酸蛋白质或预先复合的Cas9)的浓度是10ug/uL。在一些实例中，多核苷酸是多核糖核苷酸。在一些实例中，多核糖核苷酸是在与多肽的复合物中。在一些实例中，多核糖核苷酸是在与多肽的非复合物中。此外，应了解，液体介质130能够支持电场，并且因此不会使第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路。

在图1A所示的配置中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面中的每一个的边缘长度大于细胞或胚胎120的直径。在这种配置中，施加在第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104上的电压电位诱导具有电场线110的均匀的电场。如图1A所示，液体介质130中的电场线110相对地正交于第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的基本上正交的表面。由于场线110接近细胞或胚胎120，因此电场线110受到扰动，以致在有利于改变细胞或胚胎120(例如，ε_{细胞/胚胎})与液体介质130(例如，ε_液体)之间的介电常数的方向上形成电弧。因此，电场线110尽管会轻微地越过细胞或胚胎120形成轮廓但仍是均匀的。

如图1A所示，整个细胞或胚胎120由相对均匀的电场包围，因为第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面中的每一个的边缘长度大于细胞或胚胎120的直径。这意味着所施加的电场诱导了膜的跨越整个细胞或胚胎120的孔122形成。因此，在细胞或胚胎120的整个膜上的诱导孔122的数量独立于细胞或胚胎相对于电极(例如，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104)的位置。

图1A中的配置在整个膜上产生了孔，并且因此具有比图1B中的配置更低的细胞存活阈值，所述图1B中的配置将孔聚集到细胞的膜的特定区域。原因在于，图1A的膜中的破裂来形成越来越大的孔122的相邻孔122的数量遍及整个细胞或膜，这超过了细胞或胚胎120能够修复的区域。下表2列出了展示较大电场和较长持续时间的影响的实验的结果。

Ravata电场[V/cm]	Ravata总场持续时间[ms]	正常EP电场[V/cm]	正常EP总场持续时间[ms]	Ravata活力结果[0或1]	正常EP活力结果[0或1]
						350	60	300	18	0	1
350	60	300	18	1	1
						400	63	300	18	1	1
435	105	300	18	1	0

表2

图1B示出了具有高度降低的电穿孔电极的示例性微电极探针150。如图1B所示，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104位于衬底106上。衬底106具有防止第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路的电绝缘表面。

第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104各自具有基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面。第二电穿孔电极104与第一电穿孔电极102隔开预定距离以便形成通道140。在一些实例中，第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的预定距离大于细胞或胚胎120的直径。在一些实例中，第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的预定距离是细胞或胚胎的直径的50％至200％。

如图1B所示，衬底106包括流体排放口108，所述流体排放口108在衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面内位于第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104的基本上正交的表面之间。在位于通道140内的液体介质130可以流过排放口时，排放口108有助于将细胞或胚胎定位在通道140内，以便于朝向通道140吸引细胞或胚胎120。一旦细胞或胚胎120被定位(例如，定位成与衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面接触)，排放口108就进一步有助于对所述细胞或胚胎120的吸附。应了解，液体介质130能够将细胞或胚胎120流体输送穿过通道或流体输送到所述通道中。在一些实例中，液体介质130包括浓度范围在1ng/μL至10μg/μL之间的多核苷酸。在一些实例中，多核苷酸浓度范围是在1ng/μL至10mg/μL之间，优选地在1ng/μL至100μg/μL之间，或者在100μg/μL至1mg/μL之间以实现更高效率。在一些实例中，多核苷酸是多核糖核苷酸。在一些实例中，多核糖核苷酸是在与多肽的复合物中。在一些实例中，多核糖核苷酸是在多肽中。还应了解，液体介质130能够支持电场，并且因此不会使第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路。

在图1B所示的配置中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面中的每一个的边缘长度小于或等于细胞或胚胎120的直径。在这种配置中，施加在第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104上的电压电位在细胞或胚胎120内诱导具有电场线110的相对均匀的电场。如图1B所示，电场线110略微受到扰动，以致在有利于改变细胞或胚胎120(例如，ε_{细胞/胚胎})与液体介质130(例如，ε_液体)之间的介电常数的方向上形成电弧。

如图1B所示，只有细胞或胚胎120的一部分经受相对均匀的电场。因此，所施加的电场诱导了膜的孔122形成并且将所述孔形成聚集到细胞或胚胎120的一部分。因此，在细胞或胚胎120的整个膜上的诱导孔122的数量与细胞或胚胎120相对于电极(例如，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104)的位置以及电场的强度(例如，电场线110的集中)两者相关联。

诱导孔122仅跨越细胞或胚胎120的一部分。因此，仍然存在细胞或胚胎120的在完成电穿孔之后未受损的不同部分。这意味着在电穿孔之后，细胞或胚胎120可以停止修复未经受电场的部分并且替代地集中于修复经受电穿孔的部分。表1和表2所示的测试表明，与跨越细胞或胚胎120的整个膜的诱导孔122相比较，对于仅跨越细胞或胚胎120的膜的一部分的诱导孔122，细胞或胚胎120可以在电穿孔下承受更大的诱导孔122。

测试揭示：使用类似于图1A所示的配置以大于o325V/cm的电场强度总共施用18ms，或者以300V/cm施用大于18ms的总持续时间对于胚胎而言是致命的。出乎意料的是，在相同的但是适应类似于图1B的配置的条件(例如，仅将第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面中的每一个的边缘长度减小到20μm)下，胚胎显示出66％的存活率。对直径为80μm并在600V/cm的电场中经受5ms、10ms、15ms和20ms的胚胎进行测试。测试表明，如图1B所示提供在细胞或胚胎120的一部分上的局部电场仅在细胞或胚胎的一部分上诱导孔形成，从而使得细胞或胚胎120能够承受较大的电场并且从大的孔形成中恢复。通过比较，测试通过实验确定，使用图1B所示的配置经受电场的细胞或胚胎120可以安全地承受比使用图1A所示的配置经受电场的细胞或胚胎120多达十倍的(例如，10×)的功率(经由电场强度或脉冲持续时间实现)。这等同于提高的试剂吸收效率以及经历电穿孔的细胞的提高的生存率。

在稍后用图1B中的配置进行的测试中，向胚胎安全地施加大于或等于300V/cm的电场，持续超过5倍长的总持续时间。这带来了更高效率的胚胎基因编辑以及因此更大净数量的经基因修饰的胚胎。对直径近似为80μm的胚胎进行测试，并且每个实验被设计成经由CRISPR Cas9所介导的外显子缺失(去除基因中的600个bp至800个bp)来敲除独特基因。

图2A示出了具有位于衬底上的平面电穿孔电极的示例性微电极探针200。如图2A所示，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104位于衬底106上并且彼此共面。衬底106具有防止第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路的电绝缘表面。同样，在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104都具有电绝缘表面，所述电绝缘表面防止与细胞或胚胎120接触的可能性使第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104中的一者或两者缺乏电绝缘表面。

衬底106包括位于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面内的流体排放口108。流体排放口108将第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104隔开。在液体介质130可以流过排放口108时，排放口108有助于定位细胞或胚胎，以便将细胞或胚胎120吸引到第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104上。一旦细胞或胚胎120被定位(例如，定位成与第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104接触)，排放口108就会另外有助于对所述细胞或胚胎120的吸附。应了解，液体介质130能够流体输送细胞或胚胎120，并且液体介质130能够支持电场。因此，液体介质130不会使第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路。

在图2A所示的配置中，施加在第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104上的电压电位在排放口108中诱导在正交于衬底106的平面的距离上减弱的强电场。更确切地说，电场的强度在与衬底106正交的方向(例如，正z方向)上与相对于排放口108的距离的平方反比成比例地减弱。因此，电场基于细胞或胚胎120的位置而变化并且是不均匀的。关于不均匀场的这种位置依赖性易受细胞或胚胎120相对于第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的小的位置偏差的影响。这种易感性会导致孔形成的位置和效率的巨大变化并且使得可靠的透化变得困难。因此，膜透化是不对称的并且试剂递送不像图1A或图1B那样一致。

图2B示出了衬底的一部分位于电穿孔电极之间的示例性微电极探针250。如图2B所示，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104平行于衬底106的表面。第一电穿孔电极102位于正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)平面的第一方向(例如，正z方向)上与衬底106相距预定距离之处，并且第二电穿孔电极104位于正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)表面的第二方向(例如，负z方向)上与衬底106相距预定距离之处。第二方向(例如，负z方向)与第一方向(例如，正z方向)是相反的。

衬底106的一部分插置在第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间。衬底106的所述部分具有防止第一电穿孔电极102与衬底106电短路的电绝缘表面。衬底106包括位于第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的流体排放口108，所述流体排放口108将衬底106的插置在第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的所述部分二等分。

在液体介质130可以流过排放口108时，排放口108有助于定位细胞或胚胎，以便将细胞或胚胎120吸引到第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间。一旦细胞或胚胎120被定位(例如，定位成与衬底106的插置在第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的所述部分接触)，排放口108就会另外有助于对所述细胞或胚胎120的吸附。应了解，液体介质130能够流体输送细胞或胚胎120，并且液体介质130能够支持电场。因此，液体介质130不会使第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路。

在图2B所示的配置中，施加在第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104上的电压电位诱导了主要受限于排放口108的电场。这归因于液体介质130的介电常数(例如，ε_液体)不同于衬底106的介电常数(例如，ε_衬底)。因此，电场沿着排放口108的节流点集中，其中细胞或胚胎120被吸附在适当的位置上。因此，电场根据电场线110的接近度来集中，在整个细胞或胚胎120中是不均匀的，并且主要影响细胞胚胎120在节流点处的部分。关于不均匀的电场的位置依赖性易受细胞或胚胎120相对于第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的小的位置偏差的影响。这种易感性会导致孔形成的位置和效率的巨大变化并且使得可靠的透化变得困难。因此，膜透化是不对称的并且试剂递送不像图1A或图1B那样一致。

图3A示出了微流体排放口108在衬底106上位于电穿孔电极(例如，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104)之间的示例性微电极探针单元300的ISO视图。如图3A所示，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104位于衬底106上。在一些实例中，衬底106具有防止第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路的电绝缘表面。在一些实例中，衬底106缺乏电绝缘表面。

第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104都具有基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面。第二电穿孔电极104在基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面处与第一电穿孔电极102隔开预定距离，以便形成通道140。在一些实例中，第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的预定距离大于细胞或胚胎120的直径。在一些实例中，第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的预定距离是细胞或胚胎的直径的50％至200％。

流体排放口108延伸到侧壁306中，所述侧壁306位于衬底106的(例如，在x-y平面上的)表面上。侧壁306在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上竖直地延伸，并且是微流体管道的一部分。排放口108小于细胞或胚胎120的直径，并且位于第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间。排放口108有助于将细胞或胚胎120定位在通道140内。在一些实例中，衬底106包括一个或多个流体排放口108，所述一个或多个流体排放口108在衬底106的(例如，在x-y平面上的)第二电绝缘表面内位于第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的一个或两个表面(例如，第一表面和第二表面)之间。在这种实例中，衬底的第二电绝缘表面正交于第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的一个或两个表面(例如，第一表面和第二表面)。

具有第二电绝缘表面的第二衬底308位于通道140上方。如图3A所示，第二电绝缘表面基本上平行于第一电绝缘表面(例如，x-y平面)。第二衬底308与第一电绝缘表面隔开第二预定距离，这有助于使细胞或胚胎在通道140内定位在第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间。在一些实例中，第二预定距离是细胞或胚胎的直径的100％至250％。在一些实例中，第二预定距离是细胞或胚胎的直径的50％至200％、50％至不超过100％、或甚至10％至50％。在一些实例中，衬底106是玻璃或硅。在一些实例中，玻璃选自由以下项组成的组：Pyrex 7740、BK7玻璃、Borofloat 33、Corning Eagle玻璃、D263、Gorilla玻璃和钠钙玻璃。在一些实例中，第二衬底308是熔融石英或单晶石英。在一些实例中，第二衬底308是绝缘体上硅(SOI)。在一些实例中，绝缘体上硅(SOI)选自由硅上氮化硅和硅上二氧化硅组成的组。在一些实例中，第二衬底308是锗或绝缘体上锗。在一些实例中，第二衬底308是氧化锌。在一些实例中，第二衬底308是聚合物。在一些实例中，聚合物选自由以下项组成的组：铸制丙烯酸酯、ABS、尼龙、聚乙烯、环烯烃共聚物和聚合物、乙缩醛、聚碳酸酯、PETG、聚酰亚胺、FEP、PTFE、聚苯乙烯、聚丙烯、硅树脂、PVC、聚氨酯、PMMA和PDMS。环氧树脂可以是可UV固化的，诸如SU-8，可热固化的或是干膜。在一些实例中，第二衬底308是聚二甲基硅氧烷。在一些实例中，第二衬底308是低温共烧陶瓷。在一些实例中，第二衬底308是正性或负性光刻胶。在一些实例中，侧壁306和第二衬底308都可以是相同材料或不同材料。它们都可以由第一电绝缘层(具有电极的基础衬底)中使用的材料或相关的任何聚合物构成。基础层、中间层和覆盖层可以全部是相同材料，各不相同，或其间的任何组合并且在功能上仍然起到相同作用。用于将细胞定位在电极之间的微流体由三个层构成。基部是电绝缘表面并且可以是二氧化硅和列出用于衬底106的其他材料的任何混合物。第二中间层构成通道的侧壁。材料可以与用于衬底106的那些材料相同或者是以下所列的任何聚合物。最终层也可以由用于衬底106的任何材料以及容纳电极阵列的任何其他聚合物构成。

液体介质130位于通道140内并且能够支持电场。因此，液体介质130不会使第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路。当不存在细胞或胚胎时，液体介质130可以流过排放口108(例如，无阻挡的)。如图3A所示，液体介质130可以作为微流体流分支332从通道140流动到排放口108中。液体介质130的微流体流分支332能够将细胞或胚胎120输送到通道140中。

除了第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104之外，微电极探针还可以包括第一感测电极302和第二感测电极304。第一感测电极302和第二感测电极304两者都与衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面相邻，并且位于与通道140相邻之处或位于所述通道140内，以适应在第一感测电极302和第二感测电极304与细胞或胚胎120之间的电接触。在一些实例中，第一感测电极302和第二感测电极304中的一者或两者的横截面是矩形、三角形、梯形、半圆形或半椭圆形的。在一些实例中，第一感测电极302和第二感测电极304中的一者或两者的边缘长度小于第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度。在一些实例中，第一感测电极302和第二感测电极304中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至3.3μm。在一些实例中，第一感测电极302和第二感测电极304中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至40μm。在一些实例中，感测电极的间距的范围为胚胎或细胞的直径的1％至50％。

在一些实例中，第一感测电极302和第二感测电极304中的一者或两者包括亲水性表面涂层。在一些实例中，第一感测电极302和第二感测电极由选自由以下项组成的组的材料制成：多晶硅、铝、镍、钨、铜、钛、镍铬合金、硅铬合金、铬、钼、铂、金、银、钯、TiW、氮化钛、氮化钽、钒、透磁合金(NiFe)、石墨烯、氧化铟锡、锡、钌、氧化钌、铑、锆、TiNi、Al-Si-Cu和钴。在一些实例中，第一感测电极302和第二感测电极304中的一者或两者由导电合金制成。

提供到第一感测电极302并由第二感测电极304检测的信号可以指示微电极探针的状态和/或提供细胞或胚胎的特性。例如，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号可以用于确定细胞是否存在于通道140中。同样，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号可以确定细胞或胚胎120的相对尺寸。可以越过第一感测电极和第二感测电极设置信号并且在第一电极处感测所述信号。在观察到什么与应用了什么之间的比较提供了可以从中提取信息的差异(即，信号的衰减、相移、频率变化)。这可以在主要电穿孔电极处执行。

在一些实例中，在第一感测电极302和/或第二感测电极304处提供和感测的信号涉及细胞膜的渗透性。在一些实例中，可以在电穿孔电极处感测信号。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号确定是否存在液体介质130。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号确定液体介质130中的试剂的浓度。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号确定液体介质130的离子强度。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号确定细胞期(例如，有丝***)。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号确定细胞分化阶段。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号用于计算液体介质130的温度。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号对流体流330进行计算。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号确定细胞凋亡。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号确定坏死。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号用于计算细胞或胚胎120的体积变化。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号用于计算细胞或胚胎120的生长速率。在一些实例中，在第一感测电极302和第二感测电极304处提供和/或感测的信号用于计算液体介质130的离子活度。

应了解，哪个感测电极提供信号以及哪个检测信号的配置可以反转。例如，代替向第一感测电极302提供信号并且由第二感测电极304检测所述信号，可以向第二感测电极304提供信号并且由第一感测电极302检测所述信号。

如图3A所示，第一感测电极302和第二感测电极304提供在与衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面相邻之处。第一感测电极302和第二感测电极304位于与通道140相邻之处或位于所述通道140内并且被定位成适应第一感测电极302、第二感测电极304与细胞或胚胎120之间的电接触。

图3B示出了细胞或胚胎120被吸引到微流体排放口108并且在衬底上位于电穿孔电极(例如，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104)之间的示例性微电极单元300的ISO视图。在这个实例中，微流体流分支332将细胞或胚胎120吸引到排放口108。尽管未示出，但是在一些实例中，排放口108处的侧壁306的一部分是成角度的。排放口108处的成角表面使细胞或胚胎120接近衬底106定位，以便接触感测电极(例如，第一感测电极302和第二感测电极304)。在一些实例中，整个侧壁306是成角度的(例如，不与衬底106的(例如，在x-y平面上的)的绝缘表面正交)。

具有第二电绝缘表面的第二衬底308位于通道140上方。如图3B所示，第二电绝缘表面基本上平行于第一电绝缘表面(例如，x-y平面)。第二衬底308与第一电绝缘表面隔开第二预定距离，这有助于使细胞或胚胎在通道140内定位在第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间。在一些实例中，第二预定距离可以是细胞或胚胎的直径的100％至250％。在一些实例中，第二预定距离可以是细胞或胚胎的直径的50％至200％、50％至不超过100％、或甚至10％至50％。液体介质130在通道140内位于衬底106与第二衬底308之间。液体介质130能够支持电场，并且不会使第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路。

细胞或胚胎120的存在会阻挡微流体流分支332在通道140中穿过排放口108。在一些实例中，如图3B所示，微流体流分支332减少，但是尽管存在细胞或胚胎120，仍会继续流动。在一些实例中，细胞或胚胎120完全覆盖排放口108并且阻断微流体流分支332。

在一些实例中，排放口108具有开口，所述开口在感测电极(例如，第一感测电极302和第二感测电极304)上方的区域中比在远离感测电极(例如，第一感测电极302和第二感测电极304)的区域中更大。在一些实例中，排放口108的这个较大开口有助于使细胞或胚胎120接近衬底106定位，以便接触感测电极(例如，第一感测电极302和第二感测电极304)。在一些实例中，排放口108具有开口，所述开口在感测电极(例如，第一感测电极302和第二感测电极304)上方的区域中比在远离感测电极(例如，第一感测电极302和第二感测电极304)的区域中更小。在一些实例中，排放口108的这个减小开口有助于使细胞或胚胎120接近衬底106定位，以便接触感测电极(例如，第一感测电极302和第二感测电极304)。在一些实例中，流过排放口108的液体介质130使细胞或胚胎在通道140内定位在第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间并且定位到第一感测电极302和第二感测电极304上。

在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为细胞或胚胎的直径的0.02％至75.0％。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为1μm至1mm。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为5μm至100μm。在一些实例中，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为细胞或胚胎120的直径的0.02％至100.0％。

用于单个细胞电穿孔的微电极配置部分地由相应取决于被电穿孔的细胞的直径的电极高度、电极宽度和电极间距限定。为了仅瞄准细胞的子部分，微电极使用的高度范围是在细胞的直径的.002％与100％之间。

电极宽度可根据利用微电极配置的微流体或隔离网络的效果来变化。为了以高隔离精度集成到系统中，电极宽度的范围将是在细胞的直径的10％与200％之间。除了高度限制，小于细胞的直径的任何事物将进一步限制被穿孔的细胞的表面区域。在低隔离精度的情况下，一组更广泛的电极可以在细胞的直径的200％与1000％之间的范围使用。

电极间距改变细胞的与电极直接和紧密接触的表面区域。当为了更大的试剂吸收而试图最大化孔形成和膜去稳定化时，高度接触将是有用的，但是也会导致较高的细胞死亡。这个范围是细胞的直径的10％至50％。考虑到细胞膜的曲率，更中间的范围允许细胞与一个电极或另一个电极接触，但是不会同时接触两者。这个范围是在细胞的直径的50％与200％之间。电极间距的高存活率但低效率的范围是在细胞的直径的200％与1000％之间，这在试图对敏感的细胞，诸如缺乏低温贮藏或需要不太直接的电穿孔的那些细胞进行操作时是有用的。

下表3列出了基于细胞类型和细胞种类的参数，其中EP电极高度是细胞直径的0.02％至100％，EP电极间距是细胞直径的50％至200％，并且EP电极宽度是细胞直径的10％至200％。上文针对微电极的尺寸范围提及的参数全都具有细胞直径依赖性，并且可以适用于替代的开发的或工程化的系以及图表中未直接提及的那些。有效地带来部分电穿孔的电极的任何旋转构成了如本文所述的部分膜电穿孔。三个尺寸中的每一个可以独立于其他电极改变并且只要每个尺寸落在可接受的范围内，电极尺寸的任何组合都能构成微电极。

在一些实例中，预定距离的范围为0.75倍的细胞的直径至1.5倍的细胞或胚胎120的直径。在一些实例中，预定距离的范围为1倍的细胞的直径至1.25倍的细胞或胚胎120的直径。例如，在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物胚胎的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为100nm至120μm。在这种配置中，预定距离的范围为80μm至200μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于昆虫胚胎细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为0.18mm至3mm。在这种配置中，预定距离的范围为0.18mm至3.75mm。应了解，昆虫胚胎细胞是椭圆形的并且尺寸会变化。昆虫胚胎细胞的较短长度的范围是0.18mm至3.75mm的范围，而同一个的昆虫胚胎细胞的较长长度的范围是0.5mm至20.63mm的范围。

在一些配置中，微电极单元300是用于昆虫胚胎细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为0.5mm至16.5mm。在这种配置中，预定距离的范围为0.5mm至20.63mm。

在一些配置中，微电极单元300是用于两栖动物胚胎细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为1mm至2mm。在这种配置中，预定距离的范围为1mm至2.5mm。

在一些配置中，微电极单元300是用于鱼胚胎细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为0.7mm至9mm。在这种配置中，预定距离的范围为0.7mm至11.25mm。

在一些配置中，微电极单元300是用于植物原生质体的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至40μm。在这种配置中，预定距离的范围为10μm至50μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于花粉的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为6μm至120μm。在这种配置中，预定距离的范围为6μm至150μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于真菌原生质体的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为2μm至5μm。在这种配置中，预定距离的范围为2μm至6.5μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于酵母的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为3μm至4μm。在这种配置中，预定距离的范围为3μm至5μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物免疫细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为5μm至80μm。在这种配置中，预定距离的范围为5μm至100μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物***细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为2μm至20μm。在这种配置中，预定距离的范围为2μm至25μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物内皮细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至20μm。在这种配置中，预定距离的范围为10μm至25μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物上皮细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至120μm。在这种配置中，预定距离的范围为10μm至150μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物肌肉细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至100μm。在这种配置中，预定距离的范围为10μm至125μm。应了解，哺乳动物肌肉细胞是椭圆形的并且尺寸会变化。哺乳动物肌肉细胞的较短长度的范围是10μm至125μm的范围，而同一个哺乳动物肌肉细胞的较长长度的范围是1mm至125mm的范围。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物肌肉细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为1mm至40mm。在这种配置中，预定距离的范围为1mm至50mm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物间充质干细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为20μm至30μm。在这种配置中，预定距离的范围为20μm至37.5μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物胚胎干细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至15μm。在这种配置中，预定距离的范围为10μm至18.75μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物IPSC细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至30μm。在这种配置中，预定距离的范围为20μm至37.5μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物CHO细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至15μm。在这种配置中，预定距离的范围为10μm至18.75μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物HeLA细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至20μm。在这种配置中，预定距离的范围为10μm至25μm。

在一些配置中，微电极单元300是用于哺乳动物HEK293细胞的电穿孔，并且第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的方向(例如，正z方向)上延伸的基本上正交的表面(例如，第一表面和第二表面)中的一者或两者的边缘长度的范围为10μm至15μm。在这种配置中，预定距离的范围为10μm至18.75μm。

图4A示出了微电极探针单元400的横截面图。如图4A所示，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104位于衬底106上。第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104由衬底106和液体介质130电隔离。衬底106具有防止第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路的电绝缘表面。液体介质130位于通道140内并且位于微流体管道430内。液体介质130能够支持电场，并且不会使第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104电短路。

第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104都具有基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的(例如，在y-z平面上的)表面。第二电穿孔电极104在基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的(例如，在x-z平面上的)表面处与第一电穿孔电极102隔开预定距离，这形成了通道140。第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间的预定距离大于细胞或胚胎120的直径。

如图4A所示，脉冲发生器450电耦合到第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104。脉冲发生器450被配置成产生信号(例如，注入信号)，使得第一电极和/或第二电极在第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面(例如，第一表面和第二表面)之间诱导具有基本上平行的电场线的均匀的电场。在一些实例中，所产生的脉冲是正弦波形或非正弦波形。在一些实例中，非正弦波形是方波形、三角波形或锯齿波形。在一些实例中，所产生的脉冲具有在1Hz至1kHz之间的频率。在一些实例中，所产生的脉冲具有在1Hz至5kHz之间的频率。在一些实例中，所产生的脉冲具有50％的占空比。在一些实例中，所产生的脉冲诱导范围在100V/cm至4kV/cm之间的电场。在一些实例中，所产生的脉冲诱导范围在10V/cm至5kV/cm之间的电场，从而适应极度安全的递送。在一些实例中，感测设置程序还通过多路复用电路与脉冲发生器并联地连接到电穿孔电极，这允许经由计算机或控制器控制对会即时影响电极的内容的选择。

在一些实例中，脉冲发生器450是电耦合到微控制器/计算机的独立脉冲发生器。在一些实例中，独立脉冲发生器450使用串联连接器(例如，通用串行总线(USB)、串行端口(RS-232标准)、以太网、火线、SPI、12C等)或并联连接器(例如，并行端口、增强型并行端口(EPP)和扩容端口(ECP)等)以电耦合到微控制器/计算机。在一些实例中，独立脉冲发生器450使用通用接口总线(GPIB)来电耦合到微控制器/计算机。在一些实例中，脉冲发生器450包括电耦合到第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的双向多路复用器，所述双向多路复用器被配置成向第一电穿孔电极102和/或第二电穿孔电极104发射脉冲。在一些实例中，单稳多谐振荡器可以用作产生方形脉冲的模块。

第一感测电极302和第二感测电极304由衬底106和液体介质130电隔离。提供(例如，注入)到第一感测电极302并由第二感测电极304检测的信号可以指示微电极探针的状态和/或提供细胞或胚胎的特性。信号发生器440被配置成提供这类信号。在一些实例中，所产生的信号是正弦波形或非正弦波形。在一些实例中，非正弦波形是指数曲线波形、方波形、三角波形或锯齿波形。在一些实例中，所产生的信号具有在1Hz至1kHz之间的频率。在一些实例中，所产生的信号具有50％的占空比。以上内容可以应用于电穿孔电极并且可以从任一个感测电极提取信号。频率范围可以显著地扩展到1Hz至100GHz的范围；胚胎感测将处于kHz至MHz的范围，以至于详细特征提取将需要大的频率。在一些实例中，芯片传感器可以帮助识别电极是否由空气、液体或在液体离开芯片之后由所述液体的残留物包围。60Hz正弦信号(或其他波形，诸如三角、指数曲线和方波形)被施加到电极并且所述正弦信号的衰减在同一个电极处测量。当信号幅度经历突然的增大或减小时，可以确定芯片上包围的类型：例如，信号在4ms内37.5％的下降指示空气到液体的过渡。例如，信号在4ms内30％的升高指示液体到残留物的过渡。经由这种方法进行的衰减测量用于确保电脉冲被准确地递送到第一电穿孔电极和第二电穿孔电极。首先将脉冲递送到电极，之后测量电压，并且进行存储。将这个存储值与对应于完美脉冲的计算值进行比较。如果存在差异，则朝向计算值调整脉冲模块，并且整个过程进行循环，直到两者相同为止。

如图4A所示，信号发生器440电耦合到第一感测电极302和第二感测电极304。在一些实例中，信号发生器440是电耦合到微控制器/计算机的独立信号发生器。在一些实例中，独立信号发生器440使用串联连接器(例如，通用串行总线(USB)、串行端口(RS-232标准)、以太网、火线、12C、SPI)或并联连接器(例如，并行端口、增强型并行端口(EPP)和扩容端口(ECP))以电耦合到微控制器/计算机。在一些实例中，独立信号发生器440使用通用接口总线(GPIB)来电耦合到微控制器/计算机。在一些实例中，信号发生器440包括电耦合到第一感测电极302和第二感测电极304的双向多路复用器，所述双向多路复用器被配置成向第一感测电极302和/或第二感测电极304提供信号。在一些实例中，信号发生器440和信号提取器可以是两个并联电路。在一些实例中，信号提取器可以连接到四个电极中的任一者，而不管信号发生器或脉冲发生器设置如何。

流体排放口108延伸到侧壁306中，所述侧壁306位于衬底106的(例如，在x-y平面上的)表面上。侧壁306在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)绝缘表面的方向(例如，正z方向)上竖直地延伸，并且是微流体管道430的一部分。排放口108小于细胞或胚胎120的直径，并且位于第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间。排放口108被配置成将细胞或胚胎120定位在通道140内。在一些实例中，排放口108是直的并且正交于衬底106(图4A的排放口108)。在一些实例中，排放口108是圆形的。

如图4B所示，在一些实例中，排放口108可以包括并列地或以任何成角配置布置的多个相同的小排放口108C和108D。

微流体管道430内的压差引起了液体介质130的流体流330和对细胞或胚胎120的输送。压差可以用泵(例如，注射泵)产生。流体流330的(液)流可以大于穿过单元A的通道140A和排放口108的微流体流分支332的(液)流。如图4A所示，微流体流分支332被引导到通道140中并且穿过排放口108而离开通道140。泵460密封地联接到微流体管道430。在一些实例中，泵460被配置成响应于电耦合到泵460的比例、积分、微分(PID)416算法控制器而调整流体流330。PID控制器连续地计算作为期望的设定点与测量的过程变量之间的差值的误差值并且基于比例、积分和微分项而应用校正。在一些实例中，PID被集成到微控制器/计算机(例如，图6的泵控制器616)中。在一些实例中，不使用PID控制器，而是替代地，在整个芯片上进行的液体空气残留物(LAR)和胚胎感测使得算法能够控制流体运动、胚胎捕获和胚胎回收。除了监测这些状态之外，这个算法还利用芯片的设计中的已知特征。

图5示出了微电极探针阵列500的横截面图。图4A的微电极探针单元400可以在单元A、单元B等中复制。例如，单元A的第一电穿孔电极102A和单元A的第二电穿孔电极104A由衬底106和液体介质130电隔离。在一些实例中，衬底106具有电绝缘表面。单元A的第一电穿孔电极102A和单元A的第二电穿孔电极104A形成基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面并彼此平行的多面体表面。

单元A的第一电穿孔电极102A和单元A的第二电穿孔电极104A都具有基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面。单元A的第二电穿孔电极104A在基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面处与单元A的第一电穿孔电极102A隔开预定距离，这形成了单元A的通道140A。在一些实例中，单元A的第一电穿孔电极102A与单元A的第二电穿孔电极104A之间的预定距离大于细胞或胚胎120的直径。在一些实例中，单元A的第一电穿孔电极102A与单元A的第二电穿孔电极104A之间的预定距离是细胞或胚胎120的直径的50％至200％、50％至不超过100％、或甚至10％至50％。

液体介质130位于单元A的通道140A内并且位于微流体管道430内。液体介质130能够支持电场，并且因此不会使单元A的第一电穿孔电极102A与单元A的第二电穿孔电极104A电短路。

尽管未示出于图5，但是如图4A所示，脉冲发生器450电耦合到单元A的第一电穿孔电极102A和单元A的第二电穿孔电极104A。脉冲发生器450可以是电耦合到微控制器/计算机的独立脉冲发生器。独立脉冲发生器450与微控制器/计算机之间的电耦合可以是串联连接器(例如，通用串行总线(USB)、串行端口(RS-232标准)、以太网、火线、I2C、SPI等)或并联连接器(例如，并行端口、增强型并行端口(EPP)和扩容端口(ECP)等)或者通用接口总线(GPIB)。在一些实例中，脉冲发生器450包括电耦合到单元A的第一电穿孔电极102A和单元A的第二电穿孔电极104A的双向多路复用器，所述多路复用器被配置成向单元A的第一电穿孔电极102A和/或单元A的第二电穿孔电极104A发射脉冲。

单元A的第一感测电极302A和单元A的第二感测电极304A也由衬底106和液体介质130电隔离。单元B的第一感测电极302B和单元B的第二感测电极304B形成基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面并彼此平行的多面体表面。尽管未示出于图5中，但是如图4A所示，信号发生器440电耦合到单元A的第一感测电极302A和单元A的第二感测电极304A。信号发生器440可以是电耦合到微控制器/计算机的独立信号发生器。独立信号发生器440与微控制器/计算机之间的电耦合可以是串联连接器(例如，通用串行总线(USB)、串行端口(RS-232标准)、以太网、火线等)或并联连接器(例如，并行端口、增强型并行端口(EPP)和扩容端口(ECP)、I2C、SPI)或者通用接口总线(GPIB)。在一些实例中，信号发生器440包括电耦合到单元A的第一感测电极302A和单元A的第二感测电极304A的双向多路复用器，所述双向多路复用器被配置成向单元A的第一感测电极302A和/或单元A的第二感测电极304A提供信号。

单元B类似于单元A，并且与所述单元A电隔离。单元B包括由衬底106和液体介质130电隔离的单元B的第一电穿孔电极102B和单元B的第二电穿孔电极104B。单元B的第一电穿孔电极102B和单元B的第二电穿孔电极104B形成基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面并彼此不平行的多面体表面。

在一些实例中，多面体表面适用于电极相邻面，即面向另一个电极的那一侧上的面，也就是说平行于图5中的y-z平面上的横截面区域。在一些实例中，多面体表面中的一者或两者是弯曲的。在一些实例中，多面体表面中的一者或两者是半圆形或半椭圆形的。在一些实例中，多面体表面中的一者或两者是矩形、三角形或梯形的。在一些实例中，多面体表面中的一者或两者形成位于单元B的第一电穿孔电极102B和/或单元B的第二电穿孔电极104B的横截面端上的多面体。在一些实例中，位于单元B的第一电穿孔电极102B和/或单元B的第二电穿孔电极104B的横截面端上的多面体形成三棱柱、四面棱锥、五面体、六面体、septaheron或八面体。在一些实例中，位于单元B的第一电穿孔电极102B和/或单元B的第二电穿孔电极104B的横截面端上的多面体形成三棱柱、四面棱锥、五面体、六面体、septaheron或八面体。衬底106具有防止单元B的第一电穿孔电极102B与单元B的第二电穿孔电极104B电短路的电绝缘表面。液体介质130位于单元B的通道140B内并且位于微流体管道430内。液体介质130能够支持电场，并且因此不会使单元B的第一电穿孔电极102B与单元B的第二电穿孔电极104B电短路。

单元B的第一电穿孔电极102B和单元B的第二电穿孔电极104B都具有基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面。单元B的第二电穿孔电极104B在基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面处与单元B的第一电穿孔电极102B隔开预定距离，这形成了单元B的通道140B。在一些实例中，单元B的第一电穿孔电极102B与单元B的第二电穿孔电极104B之间的预定距离大于细胞或胚胎120的直径。在一些实例中，单元B的第一电穿孔电极104B与单元B的第二电穿孔电极104B之间的预定距离是细胞或胚胎120的直径的50％至200％。

尽管未示出于图5，但是如图4A所示，脉冲发生器450电耦合到单元B的第一电穿孔电极102B和单元B的第二电穿孔电极104B。脉冲发生器450可以是电耦合到微控制器/计算机的独立脉冲发生器。独立脉冲发生器450与微控制器/计算机之间的电耦合可以是串联连接器(例如，通用串行总线(USB)、串行端口(RS-232标准)、以太网、火线、I2C、SPI)或并联连接器(例如，并行端口、增强型并行端口(EPP)和扩容端口(ECP)等)或者通用接口总线(GPIB)。在一些实例中，脉冲发生器450包括电耦合到单元B的第一电穿孔电极102B和单元B的第二电穿孔电极104B的双向多路复用器，所述双向多路复用器被配置成向单元B的第一电穿孔电极102B和/或单元B的第二电穿孔电极104B发射脉冲。

单元B的第一感测电极302B和单元B的第二感测电极304B也由衬底106和液体介质130电隔离。单元B的第一感测电极302B和单元B的第二感测电极304B形成基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面或y-z平面上的)电绝缘表面并彼此不平行的多面体表面。在一些实例中，多面体表面中的一者或两者是弯曲的。在一些实例中，多面体表面中的一者或两者是半圆形或半椭圆形的。在一些实例中，多面体表面中的一者或两者是矩形、三角形或梯形的。在一些实例中，多面体表面中的一者或两者形成位于单元B的第一感测电极302B和/或单元B的第二感测电极304B的横截面端上的多面体。在一些实例中，位于单元B的第一感测电极302B和/或单元B的第二感测电极304B的横截面端上的多面体形成三棱柱、四面棱锥、五面体、六面体、septaheron或八面体。在一些实例中，位于单元B的第一感测电极302B和/或单元B的第二感测电极304B的横截面端上的多面体形成三棱柱、四面棱锥、五面体、六面体、septaheron或八面体。

尽管未示出于图5中，但是如图4A所示，信号发生器440电耦合到单元B的第一感测电极302B和单元B的第二感测电极304B。信号发生器440可以是电耦合到微控制器/计算机的独立信号发生器。独立信号发生器440与微控制器/计算机之间的电耦合可以是串联连接器(例如，通用串行总线(USB)、串行端口(RS-232标准)、以太网、火线、I2C、SPI等)或并联连接器(例如，并行端口、增强型并行端口(EPP)和扩容端口(ECP)等)或者通用接口总线(GPIB)。在一些实例中，信号发生器440包括电耦合到单元B的第一感测电极302B和单元B的第二感测电极304B的双向多路复用器，所述双向多路复用器被配置成向单元B的第一感测电极302B和/或单元B的第二感测电极304B提供信号。

应了解，除了单元A和单元B，微电极探针阵列500可以包括类似于单元A和/或单元B的附加单元。例如，尽管未示出，但是微电极探针阵列500可以扩展为包括单元C和/或单元D和/或单元E等。在一些实例中，微电极探针阵列500被配置用于多个单独的细胞或胚胎的电穿孔，并且包括具有微电极单元(例如，微电极探针阵列500)的微电极中的两个或更多个。在这种实例中，微电极单元中的两个或更多个中的至少两个通过输送通道(例如，微流体管道430)流体地耦合(例如，隐蔽地密封)。在一些实例中，微电极探针阵列500可以是微流体芯片。也就是说，用于多个单独的细胞或胚胎120的电穿孔的微流体芯片包括微电极单元(例如，微电极探针阵列500)中的两个或更多个。在这种实例中，微电极单元中的两个或更多个中的至少两个通过输送通道(例如，微流体管道430)流体地耦合(例如，隐蔽地密封)。

如图5所示，单元A的流体排放口108A延伸到单元A的侧壁306A中，所述侧壁306A位于衬底106的(例如，在x-y平面上的)表面上。单元A的侧壁306A在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)绝缘表面的方向(例如，正z方向)上竖直地延伸，并且是微流体管道430的一部分。单元A的排放口108A小于细胞或胚胎120的直径，并且位于单元A的第一电穿孔电极102A与单元A的第二电穿孔电极104A之间。与图4A所示的排放口108相对比，单元A的排放口108A的表面相对于侧壁306A是成角度的(在x-y平面上)并且排放口108A的表面正交于衬底106。排放口108处的成角表面使细胞或胚胎120接近于衬底106定位，以便接触感测电极(例如，单元A的第一感测电极302A和单元A的第二感测电极304A)。在一些实例中，整个侧壁306是成角度的(例如，不与衬底106的(例如，在x-y平面上的)的绝缘表面正交)。在一些实例中，排放口108是直的或圆形的。在一些实例中，如图4B所示，排放口108和排放口108A可以包括并列地或以任何成角配置布置的多个相同的小排放口108C和108D。

同样，单元B的流体排放口108B延伸到单元B的侧壁306B中，所述侧壁306B位于衬底106的(例如，在x-y平面上的)表面上。单元B的侧壁306B在正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)绝缘表面的方向(例如，正z方向)上竖直地延伸，并且是微流体管道430的一部分。单元B的排放口108B小于细胞或胚胎120的直径，并且位于单元B的第一电穿孔电极102B与单元B的第二电穿孔电极104B之间。类似于单元A的排放口108A，单元B的排放口108B的表面相对于侧壁306A是成角度的(在x-y平面上)并且排放口108B的表面正交于衬底106。排放口108处的成角表面使细胞或胚胎120接近于衬底106定位，以便接触感测电极(例如，单元B的第一感测电极302B和单元B的第二感测电极304B)。在一些实例中，整个侧壁306是成角度的(例如，不与衬底106的(例如，在x-y平面上的)的绝缘表面正交)。在一些实例中，排放口108是直的或圆形的。在一些实例中，如图4B所示，排放口108和排放口108B可以包括并列地或以任何成角配置布置的多个相同的小排放口108C和108D。

单元A的通道140A内的微流体流分支332A从单元A的通道140A的一端连续收缩到单元A的排放口A的另一端。收缩使单元A的排放口A中的液体介质130的(液)流增大。同时，恒定的收缩减少了湍流，这减轻了形成于单元A的通道140A中的涡流。在一些实例中，涡流的减小有助于将细胞或胚胎120定位在单元A的第一感测电极302A和单元A的第二感测电极304A上。

相比之下，由于单元B的第一电穿孔电极102B和单元B的第二电穿孔电极104B的多面体结构和/或单元B的第一感测电极302B和单元B的第二感测电极304B的多面体结构，单元B的通道140B既缩窄又加宽。单元B的通道140B的这种缩窄和加宽使微流体流分支332B的流增大(例如，加速)或减小(例如，减速)。单元B的通道140B中的流的这种变化增加了湍流，这增加了形成于单元A的通道140A中的涡流。在一些实例中，涡流的增加有助于将细胞或胚胎120定位在单元A的第一感测电极302A和单元A的第二感测电极304A上。

如图5所示，泵460密封地联接到微流体管道430。泵460被配置成响应于电耦合到泵460的PID 416控制器而调整流体流330。微流体管道430在泵460附近扩张。较大的泵轮可以在较低旋转速度下驱动更多液体介质130，这提供用于更安静的泵。流体流330响应于整个芯片上的传感器数据而调整，所述传感器数据允许控制器或计算机通过识别液体何时处于隔开已知距离的特定位置来计算速度。

图6是示出电穿孔系统600的不同硬件之间的数据流的概念性数据流程图。电穿孔系统600可以是具有(例如，在芯片上)封装在一起的一个或多个不同的硬件部件的集成系统、或具有一个或多个不同的硬件独立部件的非集成系统或者其任何组合。例如，计算机可读介质/存储器630可以是单独和/或远程硬件部件，诸如云服务器上的存储装置或与微控制器/计算机610(例如，在芯片上)集成的存储器(例如，计算机可读介质/存储器630)。如图6所示，电穿孔系统600包括微控制器/计算机610、微电极阵列620、计算机可读介质/存储器630、信号发生器440、感测开关640、脉冲发生器450、电穿孔开关650、微流体泵460和信号提取器670。

微控制器/计算机610包括一个或多个处理器(例如，核)，所述一个或多个处理器与模块(例如，输入/输出***设备)和存储器(例如，高速缓存、RAM等)集成并且能够执行程序的指令。微控制器/计算机610的模块是可编程的输入/输出***设备，所述输入/输出***设备与微控制器/计算机610的一个或多个模块介接或与所述系统的一个或多个电子装置(例如，信号发生器440、感测开关640、脉冲发生器450、电穿孔开关650、微流体泵460等)介接。如图6所示，所述模块包括确定器611、感测开关控制器612、信号发生器控制器613、电穿孔开关控制器614、脉冲发生器控制器615和泵控制器616。应了解，这些模块中的一些可以作为芯片上硬件进行集成，同时这些模块中的一些可以在软件(例如，固件)中实施。应了解，所述模块可以包括用于与一个或多个硬件部件介接的I/O电路。I/O电路可以包括串联连接器(例如，通用串行总线(USB)、串行端口(RS-232标准)、以太网、火线、I2C、SPI)或并联连接器(例如，并行端口、增强型并行端口(EPP)和扩容端口(ECP)等)。

确定器611是微控制器/计算机610的与以下各项介接的输入/输出***设备：计算机可读介质/存储器630、信号提取器670、感测开关控制器612、信号发生器控制器613、电穿孔开关控制器614、脉冲发生器控制器615和泵控制器616。确定器611确定电穿孔系统600中的各种条件。例如，在一些实例中，确定器611接收细胞或胚胎的(来自信号提取器670的)调节后的信号响应，并且将其与细胞或胚胎的存储在存储器(例如，计算机可读介质/存储器630)中的示例性信号响应进行比较以确定细胞或胚胎的膜是否是可渗透的。(图7的方框712。)应了解，确定器611是可编程的并且因此可以被配置成确定各种细胞或胚胎的一个或多个方面。在一些实例中，确定器611被配置成确定调节后的信号响应的特性是否落入指定频率范围内。在一些实例中，确定器611被配置成确定调节后的信号响应的在指定频率范围内的特性是否超过阈值。用于适应细胞或胚胎的示例性信号响应的特定特性，诸如电压尖峰或超过电压阈值的电压电平的可编程性提供了更大的灵活性来对各种细胞或胚胎的渗透性进行表征。

感测开关控制器612是微控制器/计算机610的与感测开关640介接的输入/输出***设备。感测开关控制器612向感测开关640提供一个或多个控制参数以对微电极阵列指定特定阵列位置。控制参数可以是对阵列中的单元位置进行编码的可编程位。例如，感测开关控制器612可以包括可编程的8位控制线，所述控制线被编码成使得十六进制00x(例如，二进制00000000)将信号发生器440电耦合到单元A处的感测电极622，十六进制01x(例如，二进制00000001)将信号发生器440电耦合到单元B处的感测电极622，十六进制1Ax(例如，二进制00011010)将信号发生器440电耦合到单元Z处的感测电极622等。在一些实例中，感测开关控制器612包括微控制器/计算机610的电耦合到控制线的一个或多个输出寄存器，以对感测开关640发信号来输送信号。

信号发生器控制器613是微控制器/计算机610的与信号发生器440介接的输入/输出***设备。信号发生器控制器613为信号发生器440提供一个或多个信号参数以产生信号。信号参数可以是频率、波长、脉冲持续时间、占空比、幅度、波类型(例如，正弦波、锯齿波、三角波、方波等)和信号之间的持续时间。在一些实例中，信号发生器控制器613包括微控制器/计算机610的一个或多个输出寄存器以为信号发生器440提供波形参数来产生信号。

如图6所示，信号发生器440经由感测开关640电耦合到感测电极622(例如，第一感测电极302和第二感测电极304)。信号发生器440被配置成将信号注入第一感测电极302和第二感测电极304中的一者或两者处。在一些实例中，有可能将信号发往电穿孔电极。

感测开关640是从感测开关控制器612接收输入以将从信号发生器440产生的信号输送到微电极阵列620的感测电极622的开关。在一些实例中，感测开关640电耦合到感测电极622(例如，第一感测电极302和第二感测电极304)。感测开关640被配置成在第一模式下抑制第一感测电极302与第二感测电极304之间的电场扰动，并且在第二模式下在第一感测电极302与第二感测电极304之间提供电场。在一些实例中，感测开关640被配置成以预定周期在第一模式与第二模式之间来回切换。预定周期的范围可以为100μs至50ms。在一些实例中，感测开关640是耦合到感测开关控制器612并将信号发生器440耦合到微控制器/计算机的双向多路复用器。在一些实例中，信号发生器440和感测开关640形成开关电路。在一些实例中，开关电路包括信号发生器440以形成单稳多谐振荡器。

电穿孔开关控制器614是微控制器/计算机610的与电穿孔开关650介接的输入/输出***设备。电穿孔开关控制器614向电穿孔开关650提供一个或多个控制参数以对微电极阵列指定特定阵列位置。控制参数可以是对阵列中的单元位置进行编码的可编程位。例如，电穿孔开关控制器614可以包括可编程的8位控制线，所述控制线被编码成使得十六进制00x(例如，二进制00000000)将脉冲发生器450电耦合到单元A处的电穿孔电极624，十六进制01x(例如，二进制00000001)将脉冲发生器450电耦合到单元B处的电穿孔电极624，十六进制1Ax(例如，二进制00011010)将脉冲发生器450电耦合到单元Z处的电穿孔电极624等。在一些实例中，电穿孔开关控制器614包括微控制器/计算机610的电耦合到控制线的一个或多个输出寄存器，以对电穿孔开关650发信号来将脉冲输送到电穿孔电极624。在一些实例中，电穿孔开关控制器614还将简单地是具有接至泵的通信线的计算机或微控制器。

脉冲发生器控制器615是微控制器/计算机610的与脉冲发生器450介接的输入/输出***设备。脉冲发生器控制器615为脉冲发生器450提供一个或多个脉冲参数以产生脉冲。脉冲参数可以是频率、波长、脉冲持续时间、占空比、幅度、波类型(例如，正弦波、锯齿波、三角波、方波等)、脉冲之间的持续时间等。在一些实例中，脉冲发生器控制器615包括微控制器/计算机610的一个或多个输出寄存器以为信号发生器440提供脉冲参数来为电穿孔电极624产生脉冲。

如图6所示，脉冲发生器450经由电穿孔开关650电耦合到电穿孔电极624(例如，第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104)。脉冲发生器450被配置成将脉冲注入第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104中的一者或两者处。

电穿孔开关650是从电穿孔开关控制器614接收输入以将从脉冲发生器450产生的信号输送到微电极阵列620的电穿孔电极624的开关。在一些实例中，电穿孔开关650电耦合到第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104。电穿孔开关650被配置成在第一模式下抑制第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面(例如，第一表面和第二表面)之间的电场，并且在第二模式下在第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104的基本上正交于衬底106的(例如，在x-y平面上的)电绝缘表面的表面(例如，第一表面和第二表面)之间提供电场。在一些实例中，电穿孔开关650被配置成以预定周期在第一模式与第二模式之间来回切换。在一些实例中，电穿孔开关650被配置成以预定周期在第一模式与第二模式之间来回切换。预定周期的范围可以为100μs至50ms。在一些实例中，电穿孔开关650是耦合到电穿孔开关控制器614并将脉冲发生器450耦合到微控制器/计算机的双向多路复用器。在一些实例中，脉冲发生器450和电穿孔开关650形成开关电路。在一些实例中，开关电路包括脉冲发生器450以形成单稳多谐振荡器。

泵控制器616是微控制器/计算机610的与微流体泵460介接的输入/输出***设备。泵控制器616提供用于控制泵的一个或多个泵参数以调整流体在微电极阵列620内的流动。泵参数包括流速、开始、停止、过冲、阻尼等。在一些实例中，泵控制器616是比例、积分、微分(PID)算法控制器。

如图6所示，微电极阵列620包括感测电极622、电穿孔电极624和微流体管道430。微电极阵列620的感测电极622电耦合到感测开关640。感测电极622指代如图3A、图3B和图4所示的第一感测电极302和第二感测电极304，并且指代图5所示的单元A的第一感测电极302A和单元B的第二感测电极304B。

微电极阵列620的电穿孔电极624电耦合到电穿孔开关650。电穿孔电极624指代如图1A、图1B、图2A、图2B、图3A、图3B和图4所示的第一电穿孔电极102和第二电穿孔电极104，并且指代图5所示的单元A的第一电穿孔电极102A和单元B的第二电穿孔电极104B。

微电极阵列620的微流体管道430密封地联接到微流体泵460。图4和图5中示出了微流体管道430的各种实例。

如图6所示，信号提取器670电耦合到感测电极622并且与计算机可读介质/存储器630和/或微控制器/计算机610的确定器611介接。信号提取器670被配置成捕获来自信号发生器440在图3A、图3B和图4所示的第一感测电极302处注入的信号的信号响应。如图5所示，这种配置可以被扩展到微电极阵列中的特定单元(例如，单元A、单元B等)以用于第一感测电极(302A、302B)。在一些实例中，第二感测电极304(304A、304B)处的与第一感测电极302(302A、302B)处的注入信号有关的信号响应与细胞或胚胎120的阻抗成比例。应了解，信号提取器670可以电耦合到第一感测电极302(302A、302B)或第二感测电极304(304A、304B)，只要信号提取器670如图4A所示插置在信号发生器440的输出与仅一个感测电极之间，同时另一个感测电极被短路接地即可。也就是说，第一感测电极302电耦合到信号发生器440的输出，并且第二感测电极304被短路接地，或者第二感测电极304电耦合到信号发生器440的输出并且第一感测电极302被短路接地(例如，图4A)。以与感测信号可以被发往任何电极大致相同的方式，提取器也可以从任何电极抽取信息。

信号提取器670包括滤波器/放大器680，所述滤波器/放大器680可以对来自感测电极622的信号响应进行滤波和/或放大，并且向计算机可读介质/存储器630和/或微控制器/计算机610的确定器611提供调节后的信号。在一些实例中，滤波器/放大器680包括一个或多个低通滤波器，所述一个或多个低通滤波器被配置成使响应信号的低频分量通过并且使响应信号的高频分量衰减。在一些实例中，滤波器/放大器680包括一个或多个高通滤波器，所述一个或多个高通滤波器被配置成使响应信号的高频分量通过并且使响应信号的低频分量衰减。在一些实例中，滤波器/放大器680包括一个或多个带通滤波器或陷波滤波器，所述一个或多个带通滤波器或陷波滤波器被配置成使响应信号的一定范围的频率分量通过并且使响应信号的不同范围的频率分量衰减。

在一些实例中，信号提取器670被配置成将模拟响应信号转换为数字的调节后的信号。例如，在一些实例中，信号提取器670是模/数转换器。在一些实例中，信号提取器670被配置为平衡网络，诸如恒电位仪或恒电流仪。在一些实例中，信号提取器670是差分阻抗匹配网络。在一些实例中，信号提取器670是AC耦合桥网络。在一些实例中，信号提取器670是自动平衡桥网络。

图7示出了用于使用呈微电极阵列620的微电极探针进行电穿孔的示例性过程700。过程700可以由具有以阵列(例如，图5的单元A、单元B)布置的一个或多个微电极探针的系统来执行。呈阵列的微电极探针的每对电穿孔电极电耦合到一个或多个开关，所述一个或多个开关将微电极探针的感测电极622电耦合到信号发生器440并且将微电极探针的电穿孔电极624电耦合到脉冲发生器450。

参考图6，微控制器/计算机610的感测开关控制器612和电穿孔开关控制器614如在方框702处所示对某个阵列位置处的至少一个微电极探针进行配置，使得感测电极622电耦合到信号发生器440并且电穿孔电极624电耦合到脉冲发生器450。在一些实例中，微控制器/计算机610的感测开关控制器612和电穿孔开关控制器614分别同时触发感测开关640和电穿孔开关650。响应于触发，感测开关控制器612对感测开关640发信号以将特定单元(例如，单元A)的感测电极622电耦合到信号发生器440。响应于触发，电穿孔开关控制器614对电穿孔开关650发信号以将同一个特定单元(例如，单元A)的电穿孔电极624电耦合到脉冲发生器450。

在一些实例中，感测开关640包括电耦合到感测电极622以及微控制器/计算机610的感测开关控制器612和信号发生器控制器613中的一者或两者的双向多路复用器，所述信号发生器控制器613触发所述双向多路复用器来向感测电极622发射信号。在一些实例中，感测开关640是开关电路。在一些实例中，开关电路是包括信号发生器440与感测开关640的单稳多谐振荡器。

在一些实例中，电穿孔开关650包括电耦合到电穿孔电极624以及微控制器/计算机610的电穿孔开关控制器614和脉冲发生器控制器615中的一者或两者的双向多路复用器，所述脉冲发生器控制器615触发所述双向多路复用器来向电穿孔电极624发射脉冲。在一些实例中，电穿孔开关650是开关电路。在一些实例中，开关电路是包括脉冲发生器450与电穿孔开关650的单稳多谐振荡器。

一旦感测开关640和电穿孔开关650被配置用于某个阵列位置处的特定微电极探针，脉冲发生器控制器615就会如过程700的方框704处所示触发脉冲发生器450以将测试信号施加到电穿孔电极624。脉冲发生器控制器615触发脉冲发生器450以将测试信号(例如，电压信号或电流信号)施加到特定单元(例如，单元A)的电穿孔电极624，并且在第一电穿孔电极102与第二电穿孔电极104之间诱导电场。发往电穿孔电极624的测试信号可以是产生的电压信号波形或产生的电流信号波形。发往电穿孔电极624的测试信号可以是正弦波形或非正弦波形。在一些实例中，测试信号包括前标或后标FIR抽头。

在一些实例中，发往电穿孔电极624的测试信号的非正弦波形是方波形、三角波形或锯齿波形。在一些实例中，发往电穿孔电极624的测试信号具有在133Hz至1kHz之间的频率。在一些实例中，发往电穿孔电极624的测试信号具有在1Hz至100kHz之间的频率。在一些实例中，发往电穿孔电极624的测试信号具有50％的占空比。在一些实例中，测试信号可以诱导电穿孔电极之间的范围在150V/cm至2kV/cm之间的电场。在一些实例中，测试信号可以诱导电穿孔电极之间的范围在10V/cm至5kV/cm之间的电场。

在将测试信号施加到特定单元(例如，图5的单元A)的电穿孔电极624时，信号发生器控制器613触发信号发生器440来向特定单元(例如，图5的单元A)的感测电极622发射表征信号，如方框706处所示，这将电流注入整个细胞或胚胎上。表征信号可以是正弦波形或非正弦波形。表征信号可以是产生的电压信号波形或产生的电流信号波形。在一些实例中，表征信号的非正弦波形是方波形、三角波形或锯齿波形。在一些实例中，发往感测电极622的表征信号具有在1Hz至1MHz之间的频率。在一些实例中，表征信号是分段的。例如，在一些实例中，发往感测电极622的表征信号具有在1Hz至1kHz与50kHz至1MHz之间的频率。在一些实例中，发往感测电极622的表征信号具有在1Hz至1kHz与50kHz至100GHz之间的频率。在一些实例中，发往感测电极622的表征信号具有50％的占空比。

在过程700的方框708处，信号提取器670提取来自注入到传感器电极的表征信号的信号响应。信号响应是电能在整个细胞或胚胎上的传递。因此，信号响应提供细胞或胚胎的膜渗透性的一个或多个电气特性。

在过程700的任选方框710处，信号提取器的滤波器/放大器680调节所提取的信号响应。滤波器/放大器680对来自感测电极622的信号响应进行增强和/或滤波，之后将调节后的信号传输到微控制器/计算机610的确定器611或者将调节后的信号存储到存储器(例如，计算机可读介质/存储器)。在一些实例中，调节信号包括放大所提取的信号响应。在这类实例中，注入信号包括一个或多个频率。

应了解，可以使用各种滤波器。例如，滤波器/放大器680可以是低通滤波器，所述低通滤波器被配置成使响应信号的低频分量通过并且使响应信号的高频分量衰减。在一些实例中，滤波器/放大器680是高通滤波器，所述高通滤波器被配置成使响应信号的高频分量通过并且使响应信号的低频分量衰减。在一些实例中，滤波器/放大器680是带通滤波器或陷波滤波器，所述带通滤波器或陷波滤波器被配置成使响应信号的一定范围的频率分量通过并且使响应信号的不同范围的频率分量衰减。

在过程700的方框712处，确定器611试图确定细胞或胚胎的膜是否是可渗透的。在过程700中，测试信号的初始幅度低于指示细胞或胚胎120的膜的渗透性的水平。通过将细胞或胚胎120的(来自信号提取器670的)调节后的信号响应与存储在存储器(例如，计算机可读介质/存储器630)中的细胞或胚胎120的示例性信号响应进行比较，确定器611可以确定细胞或胚胎120的膜是否是可渗透的。在一些实例中，确定器611可以基于特定频率范围内的调节后的信号响应的特性是否超过阈值(例如，渗透性阈值)而确定细胞或胚胎120的膜是否是可渗透的。

根据细胞或胚胎的膜是不可渗透的确定，如过程700的方框714处所示，确定器611触发脉冲发生器控制器615来调整施加到电穿孔电极624的测试信号的电平。进而，过程700回到方框704处将处于调整后的电平的测试信号重新施加到电穿孔电极。如图7所示，过程700继续从方框704到714迭代地循环，这经由每次迭代调整施加到电穿孔电极624的测试信号的电平(例如，逐步调整电压)，直到确定器611确定细胞或胚胎的膜是可渗透的(例如，渗透性阈值被超过)为止。

根据细胞或胚胎的膜是可渗透(例如，渗透性阈值被超过)的确定，如任选方框716处所示，确定器611将有关渗透性阈值的电气参数存储在计算机可读介质/存储器630中。

在过程700的方框718处，脉冲发生器控制器615触发脉冲发生器450来在渗透性阈值下将信号(例如，用于诱导电场的电压)施加到电穿孔电极624。对电穿孔电极624产生的电脉冲或信号应对发往电穿孔电极624的测试信号有所反应。应了解，施加到电穿孔电极624的信号的持续时间可以变化。在一些实例中，施加到电穿孔电极624的信号的持续时间是10ms。在一些实例中，施加到电穿孔电极624的信号的持续时间是在1ms至100ms的范围内，优选地为1ms、2ms、5ms、12ms或15ms。在一些实例中，施加到电穿孔电极624的信号的持续时间是20ms。在一些实例中，所述信号包括隔开100ms的五个脉冲。在一些实例中，所述信号选自隔开25-200ms的1-10个脉冲的范围。在一些实例中，脉冲之间的间距的范围为10ms至60s。

在将信号施加到特定单元(例如，单元A)的电穿孔电极624时，信号发生器控制器613触发信号发生器440来向特定单元(例如，单元A)的感测电极622发射信号(例如，电压信号或电流信号)，如方框720处所示，这在渗透性阈值下将电流注入整个细胞或胚胎上。对感测电极622产生的电脉冲或信号应对发往感测电极622的表征信号有所反应。

在过程700的方框722处，信号提取器670提取来自注入到传感器电极的信号的信号响应。用于渗透性阈值下的信号的信号提取器670应对用于表征信号的信号提取器670有所反应。

在过程700的任选方框724处，信号提取器670的滤波器/放大器680调节所提取的信号响应。在一些实例中，调节信号包括放大所提取的信号响应。在这类实例中，注入信号包括一个或多个频率。一般而言，用于渗透性阈值下的信号响应的信号提取器670的滤波器/放大器680应对用于表征信号的信号提取器670的滤波器/放大器680有所反应。

在过程700的方框726处，信号提取器670将调节后的信号响应和/或渗透性阈值下的信号存储到存储器(例如，计算机可读介质/存储器)。

在过程700的任选方框728处，信号确定器611确定样品组是否完成。根据样品组未完成的确定，过程700循环回到方框718以将渗透性阈值下的信号重新施加在同一个微电极探针(例如，阵列中的同一个单元)处。根据样品组完成的确定，过程700可以任选地改变阵列中的单元，并且循环回到方框702并对新的阵列位置(例如，阵列中的不同单元)处的新的微电极探针进行重新配置。

应理解，所公开的过程/流程图中的方框的特定顺序或层级是示例性方法的例示。基于设计偏好，应理解，可以重新安排所述过程/流程图中的方框的特定顺序或层级。另外，可以组合或省略一些方框。所附方法要求以样品顺序呈现各种方框的要素，并且不意味着受限于所呈现的特定顺序或层级。所呈现的任何过程或算法仅是示例性的并且不意图限制本公开的范围；本领域技术人员可以找到完成与本文所述相同的任务的替代过程或算法。

前文描述被提供用来使得本领域的任何技术人员能够实践本文描述的各种实例。对这些实例的各种修改对于本领域技术人员而言将是容易显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他实例。因此，权利要求不意图受限于本文所示的实例，而是应当赋予其与权利要求的语言文字相一致的全部范围，其中以单数形式提及元件不意图表示“有且只有一个”，除非如此特别说明，否则表示“一个或多个”。词语“示例性”在本文中用于表示“用作实例、例子或例示”。本文中被描述为“示例性”的任何实例没有必要被解释为优于或胜于其他实例。除非另外特别说明，否则术语“一些”指代一个或多个。诸如“A、B或C中的至少一者”、“A、B或C中的一者或多者”、“A、B和C中的至少一者”、“A、B和C中的一者或多者”和“A、B、C或其任何组合”的组合包括A、B和/或C的任何组合，并且可以包括多个A、多个B或多个C。确切地说，诸如“A、B或C中的至少一者”、“A、B或C中的一者或多者”、“A、B和C中的至少一者”、“A、B和C中的一者或多者”和“A、B、C或其任何组合”的组合可以是仅A、仅B、仅C、A和B、A和C、B和C或者A和B和C，其中任何这类组合可以包含A、B或C中的一个或多个成员。贯穿本公开描述的本领域的普通技术人员已知的或今后将要了解的各种实例的元件的所有结构和功能等效物明确以引用的方式并入本文并且意图被权利要求涵盖。此外，本文公开的内容均无意贡献给公众，无论这种公开内容是否在权利要求中进行明确叙述。词语“模块”、“机构”、“元件”、“装置”等等不能成为词语“手段”的替代物。因此，除非元件明确使用短语“用于...的手段”来叙述，否则权利要求元件不应在35 U.S.C§112(f)下进行解释。