專利名稱：介質(zhì)上電潤濕微電極陣列結(jié)構(gòu)上的液滴處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于介質(zhì)上電潤濕(EWOD)的微流體系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種利用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行液滴處理的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)某些化學(xué)、物理或生物技術(shù)處理技術(shù)的可能性，微流體技術(shù)在過去十年間迅速成長。微流體指的是通常在微升到毫微升范圍內(nèi)的微量流體的操縱。用于實(shí)施小容量化學(xué)的平面流體裝置的使用由分析化學(xué)家首次提出，為了這一概念，生物化學(xué)家使用了術(shù)語“小型化總化學(xué)分析系統(tǒng)”(μ TAS)。來自分析化學(xué)以外的很多學(xué)科的越來越多的研究者采納了 μ TAS的基礎(chǔ)流體原理，作為一種開發(fā)化學(xué)和生物學(xué)應(yīng)用的新研究工具的方式。為了反映出這種擴(kuò)展了的范圍，除了 μ TAS之外，現(xiàn)今經(jīng)常使用更廣義的術(shù)語“微流體”和“芯片實(shí)驗(yàn)室(LOC) ”。第一代微流體技術(shù)基于流經(jīng)微細(xì)加工的通道的連續(xù)液體流的操縱。液體流的激勵(lì)由外部壓力源、集成機(jī)械微型泵或由電動(dòng)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。連續(xù)流系統(tǒng)能滿足很多明確定義的、簡單的生物化學(xué)應(yīng)用的需要，但是它們不適于需要高程度的靈活性或復(fù)雜的流體操縱的更復(fù)雜的任務(wù)。基于液滴的微流體是連續(xù)流系統(tǒng)的替代方式，其中液體被分成離散的、獨(dú)立可控的液滴，并且這些液滴可被操縱為在通道中或在襯底上移動(dòng)。通過利用離散的單位體積的液滴，微流體功能可以被簡化為一組重復(fù)的基本操作，即，一個(gè)單位的情況下移動(dòng)一個(gè)單位的流體。在文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了很多用于操縱微液滴的方法。這些技術(shù)可被分類成化學(xué)方法、熱測學(xué)、聲學(xué)方法和電學(xué)方法。在所有方法中，用以激勵(lì)液滴的電學(xué)方法近年來受到了廣泛關(guān)注。介質(zhì)上電潤濕(EWOD)是最常見的電學(xué)方法之一。諸如芯片實(shí)驗(yàn)室(LOC)之類的數(shù)字微流體通常是指利用EWOD技術(shù)的液滴操縱。傳統(tǒng)的基于EWOD的LOC裝置通常包括兩個(gè)平行玻璃板。底板包含單獨(dú)可控電極的圖案化陣列，頂板涂覆有連續(xù)的地電極。優(yōu)選地通過類似氧化銦錫(ITO)的材料形成電極，使其在薄層中具有導(dǎo)電性和透光性的組合特征。涂覆有疏水膜的介電絕緣體被添加到板上，以降低表面的潤濕性并增加液滴與控制電極之間的電容。含有生物化學(xué)樣品的液滴和填充媒介夾在板之間，同時(shí)液滴在填充媒介內(nèi)部移動(dòng)。為了移動(dòng)液滴，向鄰近于液滴的電極施加激勵(lì)控制電壓，同時(shí)在液滴正下方的電極去除激勵(lì)。然而,常規(guī)的利用EWOD技術(shù)的LOC系統(tǒng)至今仍然高度專用于特定的應(yīng)用。現(xiàn)有的LOC系統(tǒng)極其依賴于人工控制和生物測定優(yōu)化。并且，現(xiàn)有的EWOD-LOC系統(tǒng)中的應(yīng)用和功能非常耗費(fèi)時(shí)間并且需要昂貴的硬件設(shè)計(jì)、測試以及維護(hù)程序?，F(xiàn)有的EWOD-LOC系統(tǒng)的最大缺點(diǎn)是硬連線電極的設(shè)計(jì)?！坝策B線”是指電極控制器的形狀、尺寸、位置以及電子布線軌跡都完全受限于永久性蝕刻的結(jié)構(gòu)。一旦電極被制造出，它們的形狀、尺寸、位置和軌跡就不能改變，而與它們的功能無關(guān)。因此，這可能導(dǎo)致高昂的臨時(shí)工程造價(jià)，以及限制更新推出或部分改裝LOC設(shè)計(jì)后的功能的能力。本領(lǐng)域存在對(duì)用于減少與利用液滴操縱產(chǎn)生數(shù)字微流體系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的人力和成本的系統(tǒng)和方法的需要。EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)能夠提供現(xiàn)場可編程能力，即所述電極和該LOC的整體布局為可軟件編程的。如果其固件(存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器，例如ROM)能夠被現(xiàn)場修改而無需拆卸或?qū)⑵浞祷仄渲圃焐?，?jù)稱微流體組件或嵌入式系統(tǒng)可以通過現(xiàn) 場編程或在線編程。由于能夠降低更換有問題或廢棄固件的費(fèi)用和周轉(zhuǎn)時(shí)間，這往往是一種極其理想的特性。在輸送、局部重新配置設(shè)計(jì)的部分之后更新功能的能力以及相對(duì)于LOC設(shè)計(jì)的較低的偶生工程費(fèi)用將為很多應(yīng)用提供優(yōu)勢。本領(lǐng)域?qū)OC設(shè)計(jì)提高到應(yīng)用級(jí)，從而將LOC設(shè)計(jì)者們從手動(dòng)優(yōu)化生物測定、耗時(shí)的硬件設(shè)計(jì)、費(fèi)錢的測試和維護(hù)程序中解放出來。并且，基于新穎的EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)，可以顯著改進(jìn)LOC系統(tǒng)中的操縱液滴的技術(shù)。在基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、輸送、混合和切割過程中的先進(jìn)的液滴操縱方面，本發(fā)明提供了各種實(shí)施方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種在包括多個(gè)微電極的可編程EWOD微電極陣列中操縱液滴的方法。在一實(shí)施方式中，該方法包括(a)構(gòu)建包括多個(gè)微電極構(gòu)成的陣列的底板,所述微電極設(shè)置在由介電絕緣層覆蓋的基板的頂表面；其中，每個(gè)微電極與接地機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)接地元件連接；其中在介電絕緣層和接地元件的上部設(shè)置有疏水層，以形成與液滴疏水的表面；(b)操縱所述多個(gè)微電極以配置一組配置電極來產(chǎn)生微流體組件，并且按照選定的形狀和大小布局，其中所述一組配置電極包括第一配置電極，其包括陣列布置的多個(gè)微電極；以及至少一個(gè)第二相鄰配置電極，其與該第一配置電極相鄰；所述液滴設(shè)置在第一配置電極的頂部并且與第二相鄰配置電極的部分重疊；以及(c)通過順序地施加驅(qū)動(dòng)電壓激勵(lì)或去除激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)選定的配置電極來順序地激勵(lì)或去除激勵(lì)所選定的配置電極以驅(qū)動(dòng)液滴沿選定的路徑移動(dòng)，來操縱多個(gè)配置電極之間的一個(gè)或多個(gè)液滴。在另一實(shí)施方式中，一種在包括多個(gè)微電極的可編程EWOD微電極陣列中操縱液滴的方法，該方法包括(a)構(gòu)建包括多個(gè)微電極構(gòu)成的陣列的底板，所述微電極設(shè)置在由介電絕緣層覆蓋的基板的頂表面；其中，每個(gè)微電極與接地機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)接地元件連接；其中在介電絕緣層和接地元件的上部設(shè)置有疏水層，以形成與液滴疏水的表面；(b)操縱所述多個(gè)微電極以配置一組配置電極來產(chǎn)生微流體組件，并且按照選定的形狀和大小布局，其中所述一組配置電極包括第一配置電極，其包括陣列布置的多個(gè)微電極；以及至少一個(gè)第二相鄰配置電極，其與該第一配置電極相鄰；所述液滴設(shè)置在第一配置電極的頂部并且與第二相鄰配置電極的部分重疊；(C)對(duì)第一配置電極去除激勵(lì)，及對(duì)第二相鄰配置電極進(jìn)行激勵(lì)以將液滴從第一配置電極拉動(dòng)到第二配置電極上；以及(d)通過順序地施加驅(qū)動(dòng)電壓激勵(lì)或去除激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)選定的配置電極來順序地激勵(lì)或去除激勵(lì)所選定的配置電極以驅(qū)動(dòng)液滴沿選定的路徑移動(dòng)，來操縱多個(gè)配置電極之間的一個(gè)或多個(gè)液滴。再一實(shí)施方式中，一種在包括多個(gè)微電極的可編程EWOD微電極陣列中操縱液滴的方法，該方法包括(a)構(gòu)建包括多個(gè)微電極構(gòu)成的陣列的底板，所述微電極設(shè)置在由介電絕緣層覆蓋的基板的頂表面；其中，每個(gè)微電極與接地機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)接地元件連接；其中在介電絕緣層和接地元件的上部設(shè)置有疏水層，以形成與液滴疏水的表面；(b)操縱所述多個(gè)微電極以配置一組配置電極來產(chǎn)生微流體組件，并且按照選定的形狀和大小布局，其中所述一組配置電極包括第一配置電極，其包括陣列布置的多個(gè)微電極；以及至少一個(gè)第二相鄰配置電極，其與該第一配置電極相鄰；所述液滴設(shè)置在第一配置電極的頂部并且與第二相鄰配置電極的部分重疊；(C)配置不與該第一配置電極上的液滴重疊的第三 相鄰配置電極；以及(d)通過順序地施加驅(qū)動(dòng)電壓激勵(lì)或去除激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)選定的配置電極來順序地激勵(lì)或去除激勵(lì)所選定的配置電極以驅(qū)動(dòng)液滴沿選定的路徑移動(dòng)，來操縱多個(gè)配置電極之間的一個(gè)或多個(gè)液滴。再在一實(shí)施方式中，本發(fā)明中的EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)應(yīng)用了“點(diǎn)矩陣印刷機(jī)”的概念，即，多個(gè)微電極(即“點(diǎn)”)是成組的(grouped)并且可被同時(shí)被激勵(lì)/去除激勵(lì)以形成不同形狀和尺寸的電極來符合場應(yīng)用中的流體操作功能的需求。在另一實(shí)施方式中，所有的EWOD微流體組件可以通過分組多個(gè)微電極產(chǎn)生,包括但不現(xiàn)定于液器(reservoir)、電極、混合室、液滴路徑以及其他。此外，用于I/O端口、貯液器、電極、路徑以及電極網(wǎng)絡(luò)的位置的LOC的物理布局都可以通過配置微電極實(shí)現(xiàn)。成組的微電極在配置電極配置后區(qū)別于常規(guī)的電極。在另一實(shí)施方式中，例如貯液器、電極、混合室、液滴路徑的配置電極的多種形狀和尺寸，以及用于微流體系統(tǒng)的I/o端口、貯液器、電極、路徑和電極網(wǎng)絡(luò)的位置的LOC的物理布局均能軟件編程、重復(fù)配置以及現(xiàn)場編程以滿足場應(yīng)用中的操作功能的需求。在一實(shí)施方式中，在液滴操縱中的EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以應(yīng)用雙平面結(jié)構(gòu)，其中，由上頂板在系統(tǒng)中執(zhí)行。再在另一實(shí)施方式中，在液滴操縱中的EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可基于共面結(jié)構(gòu)，其中EWOD激勵(lì)可在一個(gè)板配置中發(fā)生，無需頂板。在另一實(shí)施方式中，在EWOD微陣列結(jié)構(gòu)下通過共面結(jié)構(gòu)利用不可拆卸的、自適應(yīng)的、透明頂板來容納最寬范圍的液滴尺寸和體積來產(chǎn)生以容納最寬范圍的液滴尺寸和體積的LOC結(jié)構(gòu)的方法。在再一實(shí)施方式中，所有的典型的EWOD微流體操作都能夠在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)下配置和控制“配置電極”來實(shí)現(xiàn)?！拔⒘黧w操作”是指在液滴微驅(qū)動(dòng)器上任何的液滴操縱。例如，微流體操作可以包括將液滴裝載到液滴微激勵(lì)器中；從源液滴分配一個(gè)或多個(gè)液滴；分裂、分離或分割一個(gè)液滴為兩個(gè)或更多個(gè)液滴；將液滴沿任何方向從一個(gè)位置輸送到另一位置；將兩個(gè)或更多個(gè)液滴合并或組合為單個(gè)液滴；稀釋液滴；混合液滴；攪拌液滴；將液滴變形；將液滴保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?；培?incubating)液滴；布置液滴；將液滴輸送出液滴微激勵(lì)器；和/或上述的任何組合。
再在另一實(shí)施方式中，除了“配置電極”的用以執(zhí)行典型微流體操作的常規(guī)控制之夕卜，微電極的具體控制順序(sequence)能夠提供在操縱液滴時(shí)的先進(jìn)的微流體操作。基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的先進(jìn)的微流體操作可包括沿對(duì)角線或沿任何方向輸送液滴；利用“臨時(shí)橋接”技術(shù)輸送液滴；利用電極列激勵(lì)輸送液滴；清除殘留液滴(dead volume);在較低驅(qū)動(dòng)電壓的情形下輸送液滴；以受控的低速度輸送液滴；執(zhí)行精確的切割；執(zhí)行對(duì)角線切割；執(zhí)行共面切割；沿對(duì)角線合并液滴；使液滴變形以加速混合；通過不均勻往復(fù)混合器改進(jìn)混合速度；通過循環(huán)混合器改進(jìn)混合速度；通過多層混合器改進(jìn)混合速度；和/或上述的任何組合。盡管公開了多個(gè)實(shí)施方式，但是本發(fā)明的其它實(shí)施方式對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說自下述的詳細(xì)說明是顯而易見的，所述詳細(xì)說明示出并描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。應(yīng)意識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明在多個(gè)方面能夠有多種改型。因此，附圖和詳細(xì)說明在性質(zhì)上應(yīng)當(dāng)被視為示例性的而非限制性的。


圖IA是大體示出常規(guī)的夾置的EWOD系統(tǒng)的橫截面視圖。圖IB是大體示出在二維電極陣列上的常規(guī)EWOD的頂視圖。圖2是示出微電極陣列的圖，其中微電極陣列中的配置電極(configured-electrode)可被配置成各種形狀和尺寸。圖3A是不同形狀的配置電極和利用微電極陣列結(jié)構(gòu)的LOC布局的示意圖；圖3B是傳統(tǒng)的物理蝕刻的結(jié)構(gòu)的圖；圖3C是配置電極的圖，其中示出了貯液器和配置電極的放大部分。圖4是示出混合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖，其中混合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有可拆卸的、可調(diào)節(jié)的并且透明的頂板，用以適應(yīng)最寬范圍的液滴尺寸和體積。圖5A、5B和5C是示出了接地網(wǎng)(ground grid)共面結(jié)構(gòu)的圖；圖6A和6B是接地焊盤(ground pad)的共面結(jié)構(gòu)的圖；圖7A、7B和7C是可編程接地焊盤的共面結(jié)構(gòu)的圖；圖8是示出了混合板的圖；圖9A、9B和9C示出了樣品的加載；圖9D和9E示出了加載的樣品在貯液器上自定位(或自行定位)；圖10是示出了在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)下產(chǎn)生液滴的圖；圖IlA是不出了利用液滴等分技術(shù)產(chǎn)生液滴的圖；圖IlB是示出了通過液滴等分技術(shù)制備樣品的圖；圖12是示出基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行液滴輸送和沿所有方向被激勵(lì)的能力的圖；圖13A、13B和13C是示出利用基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的臨時(shí)橋接技術(shù)輸送液滴的圖；圖14A、14B和14C是示出在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)之下的電極列激勵(lì)的圖；圖15A、15B和15C是示出基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的液滴切割的圖；圖16A、16B和16C示出基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的液滴的精確切割的圖17A、17B、17C和17D是示出基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的液滴的對(duì)角線切割的圖；圖18A、18B和18C是示出基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的液滴共面切割的圖；圖19A和19B是示出基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的兩液滴合并/混合的圖；圖20A、20B和20C是示出基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)通過非均勻幾何移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)液滴快速混合的圖；圖21A和21B是示出基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的非均勻往復(fù)混合器的簡圖；圖22是顯示基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的循環(huán)混合器是示意圖；圖23A、23B、23C、23D、23E和23F是示出基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的多層混合器 的圖；圖24A、24B和24C是通過連續(xù)流的激勵(lì)以說明產(chǎn)生液滴的圖；圖24D和24E是通過練習(xí)流驅(qū)動(dòng)切割流體的說明圖示；圖25A、25B和25C是通過連續(xù)流驅(qū)動(dòng)的液滴合并/混合的圖示；圖26A示出了方形微電極陣列；圖26B示出了六邊形微電極陣列；以及圖26C示出了布置在墻磚布局中的方形微電極的陣列。
具體實(shí)施例方式請參照圖1A，其圖示了現(xiàn)有的電潤濕微激勵(lì)結(jié)構(gòu)(大小僅僅為了圖示的目的)?；贓WOD的數(shù)字微流體組件100包括兩個(gè)平行的玻璃底板120和121，下底板121包括多個(gè)獨(dú)立可控電極130的圖案化陣列，并且上底板涂覆有一連續(xù)的地電極140。優(yōu)選地通過諸如氧化銦錫(ITO)之類的材料形成電極，使其在薄層中具有導(dǎo)電性和透光性的組合特征。將涂覆有諸如聚四氟乙烯AF之類的疏水膜160的介電絕緣體170 (例如聚對(duì)二甲苯C)添加到底板上，以降低表面的潤濕性并增加在液滴與控制電極之間的電容。含有生物化學(xué)樣品的液滴150和諸如硅油或空氣之類的填充媒介夾在板之間，以有助于液滴150在填充媒介內(nèi)部的輸送。為了移動(dòng)液滴150,向鄰近于液滴的電極180施加控制電壓，同時(shí)在液滴150正下方的電極被去除激勵(lì)。圖IB是大體示出在二維電極陣列190上的常規(guī)EWOD的頂視圖。液滴150從電極130移動(dòng)到被激勵(lì)的電極180中。電極180呈黑色表明施加有控制電壓。EWOD作用使得電荷積聚在液滴/絕緣體界面中，導(dǎo)致在相鄰電極130和180之間的間隙135上產(chǎn)生界面張力梯度，由此實(shí)現(xiàn)液滴150的輸送。通過改變沿著線性電極陣列的電位，可利用電潤濕來沿著此電極線移動(dòng)毫微升體積的液滴?？赏ㄟ^在0-90V的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)控制電壓來控制液滴的速率，并且液滴可以以高達(dá)20cm/s的速度移動(dòng)。液滴151和152也可在無需微型泵和微型閥的條件下，通過二維電極陣列以用戶限定的圖案在時(shí)鐘電壓控制下輸送?；贓WOD的微流體組件使用相鄰電極之間的間隙上產(chǎn)生的界面張力梯度以激勵(lì)液滴。電極的設(shè)計(jì)包括每個(gè)電極的期望形狀、尺寸以及兩電極之間的間隙。在基于EWOD的設(shè)計(jì)中，液滴的路徑通常由在設(shè)計(jì)中連接不同區(qū)域的多個(gè)電極組成。這些電極可以被用于輸送過程或者更復(fù)雜的操作，例如在液滴操縱中的混合和切割過程。本發(fā)明采用了“點(diǎn)矩陣印刷機(jī)”的概念，即，EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)中的每個(gè)微電極是可用于形成所有EWOD微流體組件的“點(diǎn)”。換言之，微電極陣列中的每個(gè)微電極可被配置為以不同的形狀和尺寸形成各種微流體組件。根據(jù)客戶的需求，多個(gè)微電極可被視為成組的(grouped)并且可被同時(shí)激勵(lì)以形成不同配置電極并執(zhí)行微流體操作的“點(diǎn)”?！凹?lì)”指的是向電極施加所需的電壓，從而EWOD作用使得電荷積聚在液滴/絕緣體界面中，導(dǎo)致在相鄰電極之間的間隙上產(chǎn)生界面張力梯度，由此實(shí)現(xiàn)液滴的輸送；或者DEP作用使得液體變得可極化并朝著較強(qiáng)電場強(qiáng)度的區(qū)域流動(dòng)?！叭コ?lì)”指的是去除施加到電極的電壓。圖2描述了本發(fā)明EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，微電極陣列200包括多個(gè)(30X23個(gè))同樣的微電極210。此微電極陣列200是基于標(biāo)準(zhǔn)微電極規(guī)范(這里表示為微電極210)以及獨(dú)立于最終的LOC應(yīng)用和具體微流體操作規(guī)范的制造技術(shù)制造的。換言之，此微電極陣列200是“空白”或“預(yù)配置”L0C。然后，基于應(yīng)用需要，此微電極陣列可被配置或軟件編程到期望的LOC中。如圖2所示，每個(gè)配置電極220包括100個(gè)微電極210 (即IOX 10個(gè)微電極)?！芭渲秒姌O”指的是IOX 10個(gè)微電極210組合在一起以用作集成電極220，并且將一起被同時(shí)激勵(lì)或去除激勵(lì)。通常來說，配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器(比如ROM)中，并且可“在場中”或在任何指定位置的“現(xiàn)場”中被修 改，而無需拆解裝置或?qū)⒀b置返回其制造商。圖2示出了液滴250位于中心配置電極220。如圖2所示，本發(fā)明配置電極的尺寸和形狀可基于應(yīng)用需要而設(shè)計(jì)。尺寸受到控制的配置電極的例子是配置電極220和240。配置電極220具有IOX 10個(gè)微電極的尺寸，而配置電極240具有4 X 4個(gè)微電極的尺寸。除了配置電極尺寸的配置，還可通過利用微電極陣列來配置所述配置電極的不同形狀。盡配置管電極220是方形的，配置電極230是包括2X4個(gè)微電極的矩形。配置電極260是左側(cè)齒狀的方形，而配置電極270是圓形。另外，如圖2所示，液滴250的體積與配置電極220的尺寸成比例。換言之，通過控制配置電極220的尺寸，液滴250的體積也被限制以與配置電極220的設(shè)計(jì)尺寸相適應(yīng)，因此“配置電極”的形狀和尺寸的現(xiàn)場可編程性指的是對(duì)液滴體積的控制。不同的LOC應(yīng)用和微流體操作將需要不同的液滴體積，并且對(duì)于LOC設(shè)計(jì)者來說，液滴體積的動(dòng)態(tài)可編程控制是高度期望的功能。如圖3A所示，本發(fā)明配置電極的形狀可基于應(yīng)用需要而設(shè)計(jì)。配置電極的形狀可由多個(gè)微電極產(chǎn)生。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，一組微電極作為組被配置和激勵(lì)，以形成期望形狀的配置電極。在本發(fā)明中，配置電極的形狀可以是方形、具有齒狀邊緣的方形、六邊形或任何其它形狀。參照圖3A，輸送路徑340、檢測窗口 350和混合室360的配置電極的形狀為方形。貯液器330是確定形狀的大尺寸配置電極。廢棄物貯存器320是四角形。圖3B和圖3C示出了圖3A中貯液器330的放大部分。圖3B示出了由傳統(tǒng)的EffOD-LOC系統(tǒng)制造的物理蝕刻貯液器結(jié)構(gòu)331。該組件示出永久性蝕刻的貯液器331和4個(gè)永久性蝕刻的電極371。與圖3B(傳統(tǒng)設(shè)計(jì))相比，圖3C示出了場編程LOC結(jié)構(gòu)，其具有類似尺寸的配置貯液器332以及成組的電極372。配置貯液器332可通過將多個(gè)微電極311組合成期望的尺寸和形狀來制造。成組的電極372包含4X4個(gè)微電極311。在限定了所需微流體組件的形狀和尺寸之后，還很重要的是限定微流體組件的位置以及如何將這些微流體組件連接在一起作為電路或網(wǎng)絡(luò)。圖3A示出了這些微流體組件所處的物理位置以及這些微流體組件如何連接在一起以用作功能L0C。這些微流體組件為配置電極370、貯液器330、廢棄物貯存器320、混合室360、檢測窗口 350以及連接LOC的不同區(qū)域的輸送路徑340。如果是現(xiàn)場可編程L0C，則在布局設(shè)計(jì)之后，會(huì)有一些未使用的微電極310。在FPLOC被充分檢驗(yàn)合格之后，設(shè)計(jì)者可以嘗試硬連線版本以節(jié)約成本，然后未使用的微電極310可被移除。常規(guī)的基于EWOD的LOC設(shè)計(jì)基于雙平面結(jié)構(gòu)，其具有包含圖案化電極陣列的底板以及涂覆有連續(xù)地電極的頂板。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，采用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)的LOC裝置是基于共面結(jié)構(gòu)，其中激勵(lì)可發(fā)生在不具有頂板的單板配置中。共面設(shè)計(jì)可適應(yīng)更寬范圍的不同體積尺寸的液滴，而不受頂板的限制。雙平面結(jié)構(gòu)在頂板之間具有固定間隙，并且在適應(yīng)寬范圍的體積尺寸的液滴方面存在限制。再在另一實(shí)施方式中，基于共面結(jié)構(gòu)的、采用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)的LOC裝置仍可以增加用于密封測試表面的無源頂板，以保護(hù)流體操作或者為了保護(hù)測試媒介具有更長的上架保存(shelf storage)壽命的目的。如圖4所示，在另一實(shí)施方式中，在用于EWOD微電極陣列的共面結(jié)構(gòu)中采用可拆卸的、可調(diào)節(jié)的和透明的頂板，以優(yōu)化在如圖4所示的頂板410與電極板420之間的間隙距離。電極板420通過該EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其中用于液滴430的配置電極的側(cè)視圖包括三個(gè)微電極(顯示為黑色)。用于液滴440的配置電極包括六個(gè)微電極，用 于液滴450的配置電極包括i^一個(gè)微電極。本實(shí)施方式在諸如FPLOC之類的應(yīng)用中尤其有用。盡管EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)在配置所述配置電極的形狀和尺寸時(shí)提供了現(xiàn)場可編程性，但是仍然高度需要能夠適應(yīng)最寬范圍的尺寸和體積的液滴的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)镕PLOC可適應(yīng)的液滴的尺寸和體積的范圍越寬，就可實(shí)現(xiàn)越多的應(yīng)用。優(yōu)化的間隙距離可被調(diào)節(jié)為適合期望尺寸的液滴。在本發(fā)明中，優(yōu)化的間隙可通過三種方式實(shí)現(xiàn)首先，所有的液滴可在不接觸頂板410的條件下被操縱。這種方式通常應(yīng)用于共面結(jié)構(gòu)中。在第二種方式中，所有的液滴可通過接觸頂板410被操縱,其中液滴夾在頂板410與電極板420之間。第二種方式通常應(yīng)用于雙平面結(jié)構(gòu)中。第三種方式或混合方式合并了共面結(jié)構(gòu)以及在頂板410與共面電極板420之間的可調(diào)節(jié)間隙的功能。這種混合方式可用于提供具有最寬范圍的液滴。如圖4所示，位于間隙內(nèi)的液滴430和液滴440可在不接觸頂板410的條件下被操縱。液滴450被操縱為夾在頂板410與電極板420之間。本發(fā)明不限于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)，也可在液滴尺寸的可應(yīng)用范圍可被限制的同時(shí)應(yīng)用于其它常規(guī)的電極板。微電極陣列結(jié)構(gòu)的微電極的板結(jié)構(gòu)可以通過使用縮小比例的、基于目前流行配置的EWOD芯片的雙平面結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)。圖IA描述了一種基于微電極結(jié)構(gòu)(大小僅是為了示例的目的)的雙平面EW0D。圖中示出了三個(gè)微電極130和兩個(gè)平行的板120和121。底板121包含了一組圖案化的單個(gè)可控電極130的陣列。頂板120則涂覆有連續(xù)地電極140。涂覆有疏水膜160的介電絕緣層170被添加在板上，以降低表面的可潤濕性并增加液滴和控制電極之間的電容。液滴150包含被夾在板之間的生化樣品和填充介質(zhì)，例如硅油或者空氣，以便于液滴在填充介質(zhì)內(nèi)輸送。在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，采用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)的LOC裝置是基于共面結(jié)構(gòu)，其中激勵(lì)可發(fā)生在不具有頂板的單板配置中。共面設(shè)計(jì)可適應(yīng)更寬范圍的不同體積尺寸的液滴，而不受頂板的限制。雙平面結(jié)構(gòu)在頂板之間具有固定間隙，并且在適應(yīng)寬范圍的體積尺寸的液滴方面存在限制。再在另一實(shí)施方式中，基于共面結(jié)構(gòu)的、采用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)的LOC裝置仍可以增加用于密封測試表面的無源頂板，以保護(hù)流體操作或者為了保護(hù)測試媒介具有更長的上架保存壽命的目的。
在本發(fā)明中，微電極板結(jié)構(gòu)可以以很多方式尤其在共面結(jié)構(gòu)中物理地實(shí)現(xiàn)。圖5A示出了“接地網(wǎng)”共面微電極結(jié)構(gòu)，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)微電極510、地線511以及在驅(qū)動(dòng)微電極510與地線511之間的間隙515。當(dāng)電極被激勵(lì)時(shí)，驅(qū)動(dòng)微電極510由DC或方波驅(qū)動(dòng)電壓充電。地線511與驅(qū)動(dòng)微電極510處于相同的板上以實(shí)現(xiàn)共面結(jié)構(gòu)。間隙515用以確保在510與511之間無垂直重疊。圖5B示出了常規(guī)液滴操作單元，其包括永久性蝕刻的電極520和521、地線531 (在垂直和水平方向上)。這兩個(gè)蝕刻的電極520和521分別由水平和垂直方向上的地線531分離。液滴540位于電極520中。如圖5B所示，液滴540太小以至于不能接觸周圍的地線531，并且不能執(zhí)行液滴540的激勵(lì)。這可能是在常規(guī)液滴系統(tǒng)中經(jīng)常觀察到的液滴操縱中的潛在問題。通常的補(bǔ)救措施是裝載更大尺寸的液滴550，但是往往難以手動(dòng)控制期望的液滴尺寸。此外，受常規(guī)系統(tǒng)中的地線531的限制，電極520和521不能具有用于改善液滴操縱的交叉指型周邊。

圖5C示出了在共面結(jié)構(gòu)中的本發(fā)明的改進(jìn)的液滴操作單元。配置電極520’包括多個(gè)現(xiàn)場可編程微電極510。配置電極可根據(jù)液滴的尺寸通過軟件編程。在此實(shí)例中，配置電極520’包括9個(gè)(3X3個(gè))微電極510。在圖5C中，液滴541位于配置電極520’上。為了比較的目的，液滴541類似于液滴540 (圖5B)的尺寸。在圖5C中，配置電極520’包括多條具有橫截面的地線511。在本發(fā)明中，由于液滴541與配置電極520’和多條地線511物理重疊，因此可實(shí)現(xiàn)有效的液滴操縱。圖6A示出了“接地焊盤”共面微電極的另一實(shí)施方式。驅(qū)動(dòng)微電極610位于中部，接地焊盤611位于四個(gè)角處，并且間隙615位于610與611之間。代替圖5A中所示的實(shí)施方式中的地線，本實(shí)施方式使用接地焊盤來實(shí)現(xiàn)共面結(jié)構(gòu)。與常規(guī)的實(shí)施方式相比，從根本上講，本發(fā)明提供了群組接地(group grounding)(在圖6B中有21個(gè)接地焊盤611與液滴651重疊)，其比常規(guī)實(shí)施方式的基本一對(duì)一的關(guān)系更為可靠。如果一個(gè)液滴僅依賴一個(gè)接地焊盤，則液滴的尺寸對(duì)于確?？煽康囊旱尾倏v來說很關(guān)鍵，因?yàn)樵谝旱闻c接地焊盤之間的重疊是必需的。大量的接地焊盤不存在這種限制；不管液滴的尺寸如何，很多接地焊盤將與液滴發(fā)生重疊，如圖6B所示。用于液滴的驅(qū)動(dòng)力基本與在偏置的激勵(lì)電極和接地焊盤上積聚的電荷成比例。通常，電荷積聚也與電極和接地焊盤的表面積成比例。小尺寸接地焊盤將對(duì)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生顯著的降低作用，除非應(yīng)用接地焊盤的專門處理以改善其它物理參數(shù)，這將使制造工藝復(fù)雜化。在本發(fā)明中，可容易地調(diào)節(jié)一組接地焊盤，以優(yōu)化接地焊盤的整個(gè)表面積。此外，用于共面結(jié)構(gòu)的液滴的驅(qū)動(dòng)力最終將在接地焊盤和驅(qū)動(dòng)電極的中點(diǎn)附近達(dá)到均衡。因此，存在液滴永遠(yuǎn)也不能到達(dá)第二接地焊盤以導(dǎo)致不可靠的液滴操縱的可能性。這尤其體現(xiàn)在較小的液滴上。本發(fā)明利用群組接地，由此接地焊盤、微電極和液滴的一致重疊保證了可靠的液滴操作。此外，在本發(fā)明中，微型微電極(通常小于100X 100 μ m2)超出了 PCB技術(shù)的可行性，因此需要源自半導(dǎo)體集成電路制造的微細(xì)加工技術(shù)。圖7A示出了“編程接地焊盤”共面微電極結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方式。在與微電極相同的板上不具有地線或接地焊盤。而是，一些微電極用作接地焊盤以實(shí)現(xiàn)共面電極結(jié)構(gòu)。圖7A不出了 4X4個(gè)同樣的方形微電極710,在微電極之間具有間隙715。在本實(shí)施方式中,任一個(gè)微電極710可被配置為通過物理連接為電性接地而用作地電極。在本實(shí)施方式中，四個(gè)角的微電極710被配置為地電極711。相比常規(guī)實(shí)施方式中的一對(duì)一的電極和接地機(jī)構(gòu)，本發(fā)明具有群組接地的優(yōu)點(diǎn)。此外，現(xiàn)場可編程性以及微型微電極對(duì)“配置電極”以及“配置接地焊盤”的動(dòng)態(tài)配置提供了更高的靈活性和更高的粒度。如圖7B所示，由于現(xiàn)有技術(shù)中的一對(duì)一的電極和接地機(jī)構(gòu)，液滴750只能在X軸方向上移動(dòng)，且液滴751只能在J軸方向上移動(dòng)。在這種常規(guī)共面結(jié)構(gòu)配置中，由于在電極720與接地焊盤之間的積聚電荷的分布，液滴750將位于被激勵(lì)的電極720與標(biāo)記為黑色的地電極之間的中心。移動(dòng)液滴750的唯一方式是對(duì)電極720去除激勵(lì)，并對(duì)相鄰電極730進(jìn)行激勵(lì)；以這種方式，液滴750將被拉到沿著箭頭740所示的線的方向上。與此相對(duì)照，液滴752位于采用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的共面表面上，并且可以在任何方向上移動(dòng)，如圖7C所示。當(dāng)“配置電極”760被激勵(lì)時(shí)，液滴752向上移動(dòng)。同樣地，當(dāng)“配置電極”761被激勵(lì)時(shí)，液滴752向左移動(dòng)。當(dāng)臨時(shí)“配置電極”762被激勵(lì)時(shí)，液滴752沿對(duì)角線移動(dòng)，“配置電極”763的激勵(lì)(以及“配置電極”762的去除激勵(lì))將液滴752沿對(duì)角線拉到“配置電極”763上。為了例示的目的，每個(gè)“配置電極”790具有在四個(gè)角上的地微電極，但這不是固定布局?？梢詫?shí)施包括對(duì)地電極或激勵(lì)電極的改變的臨時(shí)步驟，以達(dá)到液滴操縱的最佳結(jié)果。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，采用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)技術(shù)的LOC裝置是基于混 合板結(jié)構(gòu)，其中激勵(lì)可發(fā)生在共面配置或雙平面配置中。圖8示出了開關(guān)810，其可被控制為在共面模式和雙平面模式之間切換該EWOD微電極結(jié)構(gòu)。在共面模式中，在蓋板820上的連續(xù)地電極840連接到地，并且在電極板821上的接地網(wǎng)880與地?cái)嚅_連接。另一方面，在雙平面模式中，電極板821上的接地網(wǎng)880連接到地，而在蓋板820上的地電極840與地?cái)嚅_連接。在另一實(shí)施方式中，“接地網(wǎng)”可被如前面的段落中描述的“接地焊盤”或“編程接地焊盤”代替。此外，在一個(gè)實(shí)施方式中，共面接地方案可以不斷開連接，只要額外的接地不會(huì)給雙平面結(jié)構(gòu)操作帶來任何問題即可。此處公開液滴操縱中的液滴產(chǎn)生過程。樣品和試劑從輸入端口加載到貯液器中，然后液滴從貯液器中擠出。貯液器可以按照使得液滴可進(jìn)入或者可流出的形式構(gòu)建。在基于EWOD的微流體系統(tǒng)中，液滴的產(chǎn)生過程是最關(guān)鍵的組件。該系統(tǒng)由于在流體輸入端口的實(shí)施受到來自于毫升量與微升量甚至毫微升量規(guī)模的樣品之間的巨大差異的挑戰(zhàn)，因此可以改善液滴產(chǎn)生過程的設(shè)計(jì)。將樣品和試劑加載到芯片上需要位于微流體裝置和外部大規(guī)模裝置之間的接口。如圖9A所示，通常該接口由安裝在頂板915和貯液器920的通孔上的輸入端口 910組成。樣品和試劑930從此輸入端口裝入到貯液器中，之后樣品和試劑組成的液滴940在貯液器中產(chǎn)生。在圖9A中，樣品輸入端口 910必須適當(dāng)?shù)呐浜腺A液器920的位置以使得樣品930定位準(zhǔn)確。這種傳統(tǒng)的方法可能由于人為失誤引入錯(cuò)誤的或者臟的樣品O本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是基于共面結(jié)構(gòu)，其中在樣品或試劑裝載到LOC上之后可添加蓋，因而不需要固定的輸入端口。這對(duì)于該EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)尤其重要，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)的現(xiàn)場可編程性能配置貯液器和該固定的輸入端口的形狀、尺寸和位置。圖9B示出了通過針960將樣品950直接裝載到共面電極板970上。樣品的裝載不必非常精確，因?yàn)橘A液器的位置可根據(jù)需要由軟件編程進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償物理裝載偏差。圖9C表示在將樣品950裝載至電極970之后添加無源蓋980。在另一實(shí)施方式中，EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的靈活性使得自調(diào)節(jié)所裝載的樣品或試劑相對(duì)于貯液器的位置的成為可能。這意味著可以避免對(duì)精確定位輸入端口的需要以及避免經(jīng)輸入端口將樣品和試劑傳遞到貯液器的困難操作。圖9D示出了裝載的樣品斷開成液滴951和液滴952，它們都未精確定位于貯液器941的頂部。在一個(gè)實(shí)施方式中，液滴952不必能與貯液器941重疊。對(duì)于常規(guī)的LOC，難以將液滴952重定位到貯液器941中。在一實(shí)施方式中，即使樣品液滴952被裝載遠(yuǎn)離貯液器941，仍然可以自動(dòng)定位。這可以通過激勵(lì)臨時(shí)配置電極961來將液滴952拉動(dòng)到與貯液器941重疊來實(shí)現(xiàn)。接下來，去除激勵(lì)臨時(shí)配置電極961并激勵(lì)貯液器941。在圖9E中，樣品液滴953可以被準(zhǔn)確定位到貯液器941內(nèi)。圖10代表在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)下的液滴產(chǎn)生過程。在通常的過程中，特殊形狀的貯液器1030和重疊的電極1035必須存在以形成液滴。在本發(fā)明中，重疊的電極1035不必存在。貯液器1030的形狀可為方形的貯液器1015，而不需要重疊的電極1035。在另一實(shí)施方式中，貯液器1015的形狀可以通過設(shè)計(jì)微電極陣列根據(jù)設(shè)計(jì)需要而為任何其它形狀。如圖10所示，液滴的產(chǎn)生是指從方形貯液器1015產(chǎn)生出液滴1050的過程。為了啟動(dòng)液滴產(chǎn)生過程，首先激勵(lì)臨時(shí)電極1030作為拉回(pull-back)電極，然后激勵(lì)另一臨時(shí)電極1035以拉出液體。隨后，通過激勵(lì)相鄰序號(hào)的配置電極1040，從貯液器1015提取出液體指狀物(liquid finger)，最終產(chǎn)生液滴1050。每個(gè)配置電極1040由配置的4X4 個(gè)微電極方形組成。在一個(gè)實(shí)施方式中，配置電極1040的尺寸可以在從幾十微米到幾毫米的范圍，但不限于此范圍。配置電極的形狀可以為方形或其它形狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，貯液器可以是方形、圓形或其它具體形狀。圖IlA描述了“液滴等分”產(chǎn)生過程的實(shí)施方式。通過操縱微電極，激勵(lì)配置電極1120。每個(gè)小液滴1115都大約與配置電極的大小相當(dāng)，以至于能夠從貯液器1110中提取出。如圖IlA所示，因此包括一組微電極的配置電極1120被激勵(lì)以收集所需量的液滴。常規(guī)地，液滴尺寸近似于電極的尺寸，并不存在用以控制液滴體積的更精確的方式。本發(fā)明中，液滴等分產(chǎn)生系統(tǒng)可用于實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴體積的更精確的控制。此外，在另一實(shí)施方式中，通過測量更大液滴1130的體積來計(jì)算從液滴1130產(chǎn)生的更小的液滴1115的數(shù)量。圖IlB描述了采用液滴等分工藝來制備樣品的另一實(shí)施方式。共用樣品制備步驟之一是從全血中去除血細(xì)胞，以獲取用于免疫測定的等離子體。如圖IlB所示，經(jīng)由微電極1140利用液滴等分技術(shù)，產(chǎn)生更小的液滴(此液滴太小以至于不能承載一些或任一血細(xì)胞1180)，然后經(jīng)由小尺寸的垂直間隙1170移動(dòng)小液滴1145，以形成期望液滴1150。液滴等分技術(shù)和小間隙1170的組合可有效地將小液滴1145從貯液器/液滴1160經(jīng)通道1170移動(dòng)，以形成更大的液滴1150，同時(shí)阻擋血細(xì)胞1180。這里的物理阻擋主要用于幫助液滴等分技術(shù)，并且可以采用除了方形之外的不同形狀來利用微電極產(chǎn)生更小的液滴。它并不用作去除血細(xì)胞的主要原因。通過利用液滴等分技術(shù)，此樣品制備發(fā)明不僅能從液滴去除顆粒，而且能夠制備用于診斷測試的合適尺寸的液滴。圖12不出了米用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的液滴輸送。在一實(shí)施方式中，有9個(gè)相鄰的配置電極1231，1232到1239。每個(gè)配置電極包括配置的IOX 10個(gè)微電極，因而為方形。液滴1250位于中心配置電極1235的頂部。在本系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式中，通過操縱配置電極，液滴可沿南北和東西方向輸送。例如，通過激勵(lì)配置電極1234并對(duì)配置電極1235去除激勵(lì)，將使液滴從配置電極1235移動(dòng)到配置電極1234上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)用戶的需求，液滴可沿對(duì)角線輸送。例如，液滴1250可沿對(duì)角線從配置電極1235輸送到任一個(gè)配置電極1231、1233、1237或1239上，即使這四個(gè)配置電極1231、1233、1237或1239與液滴1250不具有物理重疊。為了沿對(duì)角線移動(dòng)液滴1250，一個(gè)實(shí)施方式是作為臨時(shí)步驟激勵(lì)配置電極1260，然后激勵(lì)期望的配置電極1233并對(duì)臨時(shí)配置電極1260去除激勵(lì)，因而可將液滴1250沿對(duì)角線移動(dòng)到期望的配置電極1233中。如圖12所示，液滴1250可在方形電極設(shè)置中沿所有8個(gè)方向移動(dòng)，即南北、東西、西北、東北、東南、西南。在另一個(gè)實(shí)施方式中，臨時(shí)配置電極1260的形狀可以改變以便于液滴的輸送。此外，在另一個(gè)實(shí)施方式中，液滴的輸送方向不限于8個(gè)方向。如果相鄰配置電極處于這8個(gè)方向之外,則仍可產(chǎn)生和激勵(lì)臨時(shí)配置電極以將液滴輸送到目的地。圖13A-13C描述了采用包含臨時(shí)橋接技術(shù)的EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)的液滴輸送和移動(dòng)的另一實(shí)施方式。通過液滴切割和液滴自然蒸發(fā)，液滴太小而不能夠被電極可靠地驅(qū)動(dòng)。圖13A示出了由間隙1360彼此分離的兩個(gè)配置電極1330、1340。液滴1350位于配置電極1330的左側(cè)。兩配置電極1330和1340之間的間隙1360足夠?qū)?，能夠?qū)膳渲秒姌O1330和1340隔開。液滴1350位于配置電極1330左側(cè)，將不會(huì)接觸到接下來相鄰的配置電 極 1340。在圖13A中，由于在液滴1350和電極1340之間沒有物理重疊來改變表面張力，因此液滴1350不能直接從電極1330移動(dòng)到接下來相鄰的電極1340。這種問題在現(xiàn)有的EffOD輸送中經(jīng)?？吹?。圖13B描述了將圖13A中的液滴1350輸送到期望的配置電極1340的一實(shí)施方式。在該過程中，被“齒狀”區(qū)域覆蓋的電極1370被激勵(lì)。齒狀配置電極1370局部覆蓋左側(cè)配置電極1330、間隙1360以及整個(gè)相鄰配置電極1340。如圖13B所示，“齒狀”配置電極1370與液滴1350具有物理重疊。觸發(fā)配置電極1370的激勵(lì)將使液滴1350在配置電極1370的頂部移動(dòng)。圖13C描述了完成向期望的配置電極1340的液滴輸送。在液滴1350輸送到期望的配置電極1370之后，“齒狀”配置電極1370被去除激勵(lì)。然后，配置電極1340被激勵(lì)，以將液滴1350布置和定位到期望的方形配置電極1340中。米用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)來進(jìn)行液滴輸送和移動(dòng)的另一個(gè)實(shí)施方式包括電極列激勵(lì)操縱。通過液滴切割和蒸發(fā)，液滴可能太小而不能可靠地被電極激勵(lì)。如圖14A所示，液滴1450比電極1410要小得多，并且在液滴1450和相鄰電極1411之間沒有物理重疊。在這種情況下，即使電極1411被激勵(lì)，液滴1450仍不能被移動(dòng)到電極1411中，因此液滴容易粘留在系統(tǒng)中。有效地沖走粘留液滴的一個(gè)實(shí)施方式是利用電極列激勵(lì)。在圖14B中，激勵(lì)電極布置成多列以執(zhí)行電極列激勵(lì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，每列配置電極列1420包括1X10個(gè)微電極。三列配置電極列組合在一起以執(zhí)行電極列激勵(lì)，如圖14B中標(biāo)記為黑色的部分所示。默認(rèn)的列寬度是一個(gè)微電極，但是取決于應(yīng)用也可以是其它數(shù)量。在另一個(gè)實(shí)施方式中，最有效的電極列激勵(lì)是具有一組電極列，其寬度稍大于液滴1450的半徑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，列的長度取決于應(yīng)用，通常情況下越長越好。圖14B示出了三列配置電極列如何被操縱以促進(jìn)液滴的輸送。在首位的配置電極列1420之前，配置電極列1421被激勵(lì)，尾隨的配置電極列1422被去除激勵(lì)。在此實(shí)施方式中，不管液滴的尺寸如何，三列配置電極列總是提供最大有效長度的接觸線。結(jié)果，液滴1450能夠有效、平滑地移動(dòng)，因?yàn)橐旱?450上的毛細(xì)力是一致的并且被最大化。因此，液滴1450能在比常規(guī)EWOD液滴操作中的驅(qū)動(dòng)電壓低得多的驅(qū)動(dòng)電壓下移動(dòng)。這種電極列驅(qū)動(dòng)技術(shù)可用于通過在低得多的驅(qū)動(dòng)電壓下的平滑移動(dòng)來輸送液滴。此外，由于這種技術(shù)的一致的毛細(xì)力，通過以低速推進(jìn)配置電極列，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴速度(尤其在低速情形中)的控制。在另一實(shí)施方式中，在臨界驅(qū)動(dòng)電壓下，可應(yīng)用電極列驅(qū)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)液滴。再在另一實(shí)施方式中，已經(jīng)觀察到在低于8Vp-p IkHz方波驅(qū)動(dòng)電壓并且在80 μ m的間隙的條件下，在IOcSt硅油中緩慢但平穩(wěn)地移動(dòng)DI水滴(I. Imm直徑)。再在另一實(shí)施方式中，配置的電極列的長度可以被配置為LOC的總長度。電極列驅(qū)動(dòng)的單次沖刷可以洗刷掉LOC中的所有無效液滴(dead droplet)。圖14C示出了在激勵(lì)配置的電極列(以黑色表示)保持朝右移動(dòng)并最終移出配置電極1410時(shí)，小液滴1450也移出配置電極1410。圖15A-15C示出了在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)下執(zhí)行液滴的典型的三電極切割的一個(gè)實(shí)施方式。圖15A示出了水平排列的三個(gè)配置電極1510、1511和1512。待切割的液滴1550位于中心的配置電極1511。在圖15A中，配置電極1511被激勵(lì)以控制住液滴1550。液滴1550與部分的相鄰配置電極1510和1512重疊。圖15B示出了通過同時(shí)激勵(lì)配置電極1510和1512，而對(duì)配置電極1511去除激勵(lì)來切割液滴的階段。通過電極操縱，液滴1550朝著左右方向被拉至電極1510和1512。在一個(gè)實(shí)施方式中，兩個(gè)外部配置電極1510和1512引發(fā)的親水力拉伸液滴，同時(shí)中央的疏水力將液體夾斷為兩個(gè)子液滴1551’和1552’，如圖15C所示。 圖16A-16C描述了液滴切割的一個(gè)實(shí)施方式。圖16A-16C中不出了三個(gè)水平排列在一起的配置電極1610、1611和1612。待切割的液滴1650位于中心配置電極1611上。代替使用兩個(gè)外部的配置電極1610和1612來切割液滴1650，利用電極列驅(qū)動(dòng)技術(shù)來朝著配置電極1610和1612緩慢但穩(wěn)固地拉動(dòng)液滴1650，如圖16A所示。在此實(shí)施方式中，使用并激勵(lì)兩組配置電極列1615和1616 (在圖16A中標(biāo)記為黑色)來拉開液滴。兩組配置電極列中的每一組包含5列電極。圖16B描述了通過一次推進(jìn)一個(gè)微電極列，使得兩組電極列組保持相分離地移動(dòng)，因此以緩慢拉動(dòng)液滴1650并使液滴1650朝向相反方向移動(dòng)。兩組電極列組1615和1616引發(fā)的親水力被用于拉伸液滴1650。當(dāng)電極列1615和1616到達(dá)配置電極1610和1612的外緣時(shí)，所有配置電極列1615和1616被去除激勵(lì)。配置電極1610和1612被激勵(lì)，以將液體夾斷為兩個(gè)子液滴1651和1652，如圖16C所示。圖17A-17C描述了米用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)執(zhí)行對(duì)角線切割的一個(gè)實(shí)施方式。對(duì)角線切割起始于將待切割液滴移動(dòng)到臨時(shí)配置電極1712上，且臨時(shí)配置電極1712位于圖17A中的四個(gè)配置電極1710、1711、1713和1714的接合角(joint corner)的中心。通過激勵(lì)電極，可實(shí)現(xiàn)液滴1750的移動(dòng)。在液滴完全位于四個(gè)配置電極的接合角的中心之后，臨時(shí)配置電極1712被去除激勵(lì)，并且配置電極1710和配置電極1711被激勵(lì)，因此將液滴1750拉伸到液體柱中，如圖17B所示。為了將液體夾斷為兩個(gè)子液滴，配置電極1710和1711的內(nèi)角去除激勵(lì)，以在液滴1750的中部產(chǎn)生必要的疏水力。圖17C示出了 L形臨時(shí)配置電極1715和1716被激勵(lì)，以進(jìn)一步拉伸液滴1750使其間僅具有薄的頸部。在中部的疏水力隨后有助于將液滴1750夾斷為兩個(gè)子液滴1751和1752。最后，配置電極1710和1711被再次激勵(lì)，以將子液滴1751和1752中心定位，如圖17D所示。由于兩個(gè)拉動(dòng)電極擁有較長的電極接觸，因此液滴的對(duì)角線切割是高效和有利的。液滴上的拉動(dòng)毛細(xì)力比傳統(tǒng)的切割要大。因此，可以降低切割電壓并且可以實(shí)現(xiàn)更均勻的液滴切割。對(duì)于傳統(tǒng)的切割，需要超過飽和電壓的電壓(例如對(duì)應(yīng)接觸角飽和度的電壓)。為了獲得更可靠的EWOD液滴操作，在為均勻切割設(shè)置條件時(shí)需要更加小心，所以不要超過飽和電壓。因此，對(duì)角線切割是一種好的切割候選方案，以保持切割電壓低于飽和電壓。此外，對(duì)角線切割不那么受液滴尺寸的限制。傳統(tǒng)的切割要求能夠與外部的兩個(gè)電極物理重疊的更大液滴，而對(duì)角線切割幾乎可以切割任何大小的液滴。在一實(shí)施方式中，在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)下,在敞開的表面執(zhí)行液滴切割時(shí),液滴切割過程可以被應(yīng)用到共面結(jié)構(gòu)中。圖18A-18C描述了在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)下，在敞開的表面切割液滴的過程。圖18A描述了位于左側(cè)配置電極1840的液滴1850。液滴1850將被切割成圖18C所示的兩個(gè)子液滴1870。液體切割過程大致包含接下來的兩個(gè)過程。首先，通過在適當(dāng)?shù)碾妷合录?lì)配置電極1830，將待切割液滴1850拉伸為薄的液體柱1860。這可以從圖18B中看出。這種“薄的”液體柱通常是指具有小于起始液滴直徑的寬度的液體柱。接下來，激勵(lì)兩個(gè)預(yù)選的配置電極1840和1820，以切割液滴1870并將其中心定位到這兩個(gè)配置電極1840和1820中，如圖18C所示。共面切割的關(guān)鍵在于在液滴與外部的兩個(gè)配置電極之間具有足夠的重疊，以便具有足夠的毛細(xì)力來克服液滴的曲率以執(zhí)行切割。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)液體柱I860由于水動(dòng)力不穩(wěn)定性而被切割成多個(gè)液滴時(shí)，發(fā)生被動(dòng)切害I]。在另一實(shí)施方式中，被動(dòng)和主動(dòng)切割都被本發(fā)明采用。在液滴被拉伸成薄的液體柱的同時(shí)，可利用被動(dòng)力或主動(dòng)力來將起始液滴斷開成兩個(gè)更小的液滴。當(dāng)利用被動(dòng)力時(shí)，對(duì)液體 柱長度的計(jì)算很重要。當(dāng)利用主動(dòng)力時(shí)，優(yōu)化的長度并不重要。不管是被動(dòng)切割還是主動(dòng)切割，在切割過程的最后步驟，配置電極1840和1820被正常地激勵(lì)，以便將液滴定位到期望的配置電極中。在另一實(shí)施方式中，被動(dòng)或主動(dòng)切割過程通過利用EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)在敞開的表面下進(jìn)行。圖18C示出了當(dāng)液滴1850被切割成兩個(gè)子液滴1870時(shí)完成切割。圖19A-19B示出了在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)下執(zhí)行基本合并和混合操作的一個(gè)實(shí)施方式。在本發(fā)明中，術(shù)語“合并”和“混合”可互換地使用，用以表示兩個(gè)或更多個(gè)液滴的組合。這是因?yàn)楹喜蓚€(gè)液滴并不總是直接或立即地導(dǎo)致初始分離的液滴的成分的完全混合。在圖19A中，兩個(gè)液滴1950和1951初始分別位于每個(gè)對(duì)應(yīng)的配置電極1910和1912上，并由至少一個(gè)位于其間的配置電極1911分離。兩個(gè)液滴1950和1951與中心配置電極1911部分重疊。如圖19B所示，通過對(duì)兩個(gè)配置電極1910和1912去除激勵(lì)，對(duì)中心配置電極進(jìn)行激勵(lì)，液滴1950和1951在中心配置電極1911上相互移動(dòng)，然后合并成一個(gè)更大的液滴1953。在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)中，分析物和試劑混合是一個(gè)決定性的步驟。液滴充當(dāng)實(shí)體混合室，通過將兩個(gè)液滴輸送到同一個(gè)電極來產(chǎn)生混合。利用最小的空間迅速混合液滴大大提高了生產(chǎn)能力。通常地，有效的液滴混合需要8(2X4)個(gè)電極以在這8個(gè)電極之間沿確定的路徑移動(dòng)該混合的液滴，以加速混合。因此混合操作中，急需一種不需要大的、用于混合操作的場所的、有效混合液滴的方式。然而，隨著微流體裝置正在接近該替代的毫微升模式，降低的體積流速和非常低的雷諾數(shù)將難以在合理的時(shí)間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)液體混合。改善混合取決于兩個(gè)原則在如此小的范圍內(nèi)產(chǎn)生渦流的能力，或者可選擇地，產(chǎn)生多層以實(shí)現(xiàn)快速混合的能力。該EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)可提供比通過擴(kuò)散的被動(dòng)混合至少快一個(gè)數(shù)量級(jí)的基于液滴主動(dòng)的混合。圖20A-20C描述了基于EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)通過不均勻幾何運(yùn)動(dòng)以產(chǎn)生渦流來實(shí)現(xiàn)液滴操縱的主動(dòng)混合過程。如圖20A所示，液滴2050、2070可通過操縱配置電極而變形為所需的形狀。如圖20B所示，通過激勵(lì)配置電極2051和2071，液滴示出為液滴2051’和液滴2070’。然后，激勵(lì)中心配置電極2060以將液滴2050’、2070’拉到混合配置電極2060(標(biāo)記為黑色)中，如圖20C所示。在圖20B中，黑色區(qū)域表示兩個(gè)被激勵(lì)的配置電極2051和2071。這些被激勵(lì)的電極可用于使這兩個(gè)液滴2050’和2070’變形，并且將它們拉動(dòng)到中心配置電極2060中。圖20B所示的這種臨時(shí)激勵(lì)步驟也有助于兩個(gè)液滴的平滑混合移動(dòng)。圖20B-20C中的黑色區(qū)域和變形液滴的形狀僅為例示的目的。在另一個(gè)實(shí)施方式中，這些形狀根據(jù)需要可以為任意類型。圖21A和21B描述了用于改善混合速度的微電極陣列混合器。在一實(shí)施方式中，可使用不均勻的往復(fù)混合器來加速液滴的混合。這可通過激勵(lì)一組微電極以產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)圖案來實(shí)現(xiàn)，其中不可逆轉(zhuǎn)圖案破壞了兩個(gè)循環(huán)的對(duì)稱性以改進(jìn)混合速度。初始狀態(tài)在圖21A中示出，其中液滴2150包含樣品和試劑，并位于配置電極2140的頂部。用于不均勻往復(fù)混合的第一個(gè)步驟是激勵(lì)配置電極2160以使液滴2150朝著圖21B中所示的箭頭方向變形。然后，配置電極2160被去除激勵(lì)，并且配置電極2140被激勵(lì)以將液滴拉回到圖21A所示的初始位置。往復(fù)混合可執(zhí)行多次，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的混合效果。此外，圖21A和圖21B中的 配置電極2140和變形液滴的形狀僅為例示的目的。在一個(gè)實(shí)施方式中，這些形狀可以為任意類型的設(shè)計(jì)，只要它們具有產(chǎn)生渦流的能力，或可選地，具有產(chǎn)生多層的能力。在基于EWOD的液滴混合過程的另一實(shí)施方式中，圖22示出了用于改善混合速度的循環(huán)混合器。這可通過激勵(lì)更小的微電極組的序列以產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)水平循環(huán)來實(shí)現(xiàn)，其中不可逆轉(zhuǎn)水平循環(huán)破壞了垂直層循環(huán)的對(duì)稱性以加速混合。如圖22所示的一個(gè)實(shí)施方式是形成包圍液滴2290的八個(gè)配置電極(2210、2220、2230、2240、2250、2260、2270和2280)，然后以循環(huán)的方式順序地逐個(gè)激勵(lì)配置電極。例如，在第一步驟中，配置電極2210被激勵(lì)較短的時(shí)間段，以導(dǎo)致表面張力改變并且在配置電極2210上的液滴2290的內(nèi)部產(chǎn)生循環(huán)。接下來，配置電極2210被去除激勵(lì)，隨后激勵(lì)下一個(gè)相鄰配置電極2220。通過全部八個(gè)配置電極(2210到2280)重復(fù)循環(huán)激勵(lì)過程，以在液滴2290內(nèi)部產(chǎn)生水平循環(huán)。此循環(huán)流激勵(lì)可根據(jù)需要執(zhí)行多次。在另一個(gè)實(shí)施方式中，循環(huán)流可按照順時(shí)針、逆時(shí)針或者這兩種方式的交替混合來執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)最佳混合效果。再在另一個(gè)實(shí)施方式中，配置電極2210到2280的形狀可為其他類型以及循環(huán)的形狀僅為例示的目的。再在另一個(gè)實(shí)施方式中，這種循環(huán)混合可以是任何類型的設(shè)計(jì)，只要它們具有產(chǎn)生渦流的能力，或可選地，具有產(chǎn)生多層的能力。在一個(gè)實(shí)施方式中，在EWOD微電極陣列結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)小尺寸(2 X 2個(gè)配置電極)的混合器產(chǎn)生多層以加速混合的過程。這種多層混合器對(duì)于低縱橫比(aspect ratio) (< I)的情形尤其有用。縱橫比是指電極板和接地板之間的間隙與電極尺寸的比。低縱橫比意味著更難以在液滴內(nèi)部產(chǎn)生渦流，因而產(chǎn)生多層的能力變得更加重要。圖23A-23E示出了一個(gè)實(shí)施方式，在此具體混合器中利用對(duì)角線混合和對(duì)角線切割。在圖23A中，在配置電極2314處的黑色液滴2351與在配置電極2311處的白色液滴2350混合。臨時(shí)配置電極2310將成為混合室，并將被激勵(lì)以拉入兩液滴2351和2350。為了啟動(dòng)多層混合，第一個(gè)步驟是沿對(duì)角線合并兩個(gè)液滴。液滴合并的對(duì)角線方向可以是45度或135度，但是隨后對(duì)角線切割的方向需要垂直于合并操作。圖23B表不將液滴2351和液滴2350第一次合并成為黑白液滴2352。由于低雷諾數(shù)和低縱橫比，液滴2352具有單純基于擴(kuò)散的靜態(tài)混合，其導(dǎo)致較長的混合時(shí)間，因此混合的液滴顯示為一半為白色，一半為黑色。第二個(gè)步驟是要執(zhí)行對(duì)角線切割，如圖23C所示，與起始的液滴2352的對(duì)角線混合呈90度。在臨時(shí)配置電極2310被去除激勵(lì)的同時(shí)，配置電極2312和2313以及其它臨時(shí)配置電極被激勵(lì)，以將液滴2352沿對(duì)角線切割成兩個(gè)子液滴2353和2354，如圖23C所示。對(duì)角線切割的細(xì)節(jié)已在前面的對(duì)角線切割過程中討論。由于低混合率，因此兩個(gè)子液滴2353和2354在對(duì)角線切割之后以相同的方位保持黑/白疊層。然后，多層混合的第三個(gè)步驟是將兩個(gè)液滴移回到起始配置電極上，以重復(fù)對(duì)角線混合和切割。在圖23D中，液滴2354從配置電極2312移動(dòng)到下一個(gè)相鄰配置電極2311上。液滴2353從配置電極2313移動(dòng)到下一個(gè)相鄰配置電極2314上?？蓪?duì)電極2311和2314進(jìn)行激勵(lì)并對(duì)電極2312和2313去除激勵(lì)。需要考慮的是在移動(dòng)的同時(shí)避免液滴2353和2354的合并。例如，對(duì)電極去除激勵(lì)以及對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)液滴2353和2354在移動(dòng)的同時(shí)發(fā)生物理接觸，然后兩個(gè)液滴可能會(huì)合并在一起。在一個(gè)實(shí)施方式中，臨時(shí)配置電極2315和2316首先被激勵(lì)，以在兩個(gè)液滴之間產(chǎn)生保護(hù)區(qū)，用以在兩個(gè)液滴朝著期望的電極移動(dòng)的同時(shí)防止出現(xiàn)任何意外合并。在液滴2353和2354移動(dòng)到配置電極2316和2315中之后，將兩個(gè)液滴移動(dòng)到配置電極2311和2314中。此過程可以重復(fù)，以產(chǎn)生用以加速混合的必要數(shù)量的多層。作為重復(fù)從第一個(gè)步驟到將(圖23D中的)液滴2353和2354沿對(duì)角線合并成為液滴2355的結(jié)果，圖23E示出了四層液滴2355。 圖23F示出了在重復(fù)多層混合的循環(huán)之后得到的八層液滴2356。在變型的實(shí)施方式中，EffOD微電極陣列結(jié)構(gòu)可執(zhí)行連續(xù)流微流體操作代替基于液滴的微流體操作。連續(xù)微流體操作在控制方面非常簡單，但在進(jìn)行微流體操作方面提供非常有效的途徑。圖24A-24C描述了自貯液器2410中產(chǎn)生確定體積的液體2430。如圖24A所示，細(xì)的微電極線形成了在目標(biāo)配置電極2460與貯液器2410之間的橋2415。當(dāng)橋2415和目標(biāo)配置電極2460被激勵(lì)時(shí)，使液體從貯液器流到目標(biāo)配置電極2460中。2430表示液體從橋流到配置電極2460中。這里橋是一條微電極線。這種橋配置具有連續(xù)流和基于液滴的系統(tǒng)的特點(diǎn)。它具有通道的所有優(yōu)點(diǎn)，即，一旦橋配置電極被激勵(lì)，液體就將通過它流動(dòng)，而無需對(duì)激勵(lì)時(shí)序和速度進(jìn)行額外控制和考慮。同時(shí)它也具有基于液滴的系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)，即，一旦橋2415被去除激勵(lì)，則所有的液體都將被拉回到貯液器或者目標(biāo)配置電極2460，并且在通道中不存在殘留液滴(dead volume)。一旦目標(biāo)配置電極2460被填滿，則橋2415被去除激勵(lì)，以將來自貯液器2410的液體2430切斷，如圖24B所示。配置電極2460的液體填滿是自動(dòng)化的，即，一旦橋和配置電極的所有微電極被液體填滿，則將停止從貯液器2410流出液體，因此這個(gè)過程的時(shí)序控制并不重要?？赏ㄟ^激勵(lì)適當(dāng)?shù)奈㈦姌O2460以及橋的斷點(diǎn)來精確地控制液體2430的產(chǎn)生。如圖24B所示，首先通過對(duì)微電極2416去除激勵(lì)然后對(duì)橋去除激勵(lì)，液體2430從貯液器2410斷開。這個(gè)過程將確保形成橋的大部分液體將被拉回到貯液器2410，并且液體2430將通過配置電極2460的微電極的數(shù)量而被精確地控制。在圖24B中，配置電極2460包括IOX 10個(gè)微電極?？啥x配置電極的其它尺寸和形狀以產(chǎn)生不同的液體尺寸和形狀。圖24C示出了液體橋的消失，并且通過激勵(lì)貯液器2410和配置電極2460產(chǎn)生液體2430。如圖24D所示，在一實(shí)施方式中，可利用液體的相同產(chǎn)生過程來將液體切割成兩種子液體，如圖24D所示。在對(duì)配置電極2460去除激勵(lì)之后，橋配置電極2417和目標(biāo)配置電極2471被激勵(lì)，液體從橋流到2470的區(qū)域中。對(duì)橋配置電極2417去除激勵(lì)，然后對(duì)配置電極2461和2471進(jìn)行激勵(lì)，使得液體斷裂并形成兩種子液體2470和2430，如圖24E所示。只要配置電極2461和2471的尺寸被預(yù)先計(jì)算為期望的尺寸，這種切割處理就可產(chǎn)生不同尺寸的兩種子液體。在另一實(shí)施方式中，圖25A-25C示出了通過連續(xù)流微流體操作實(shí)施的混合過程。圖25A示出了通過激勵(lì)橋2515和2525以及激勵(lì)配置電極2516和2526，液體從貯液器2510和2520經(jīng)橋流到混合室2530中。這里，與配置電極2516和2526相關(guān)聯(lián)的液體在形狀上發(fā)生改變以便進(jìn)行更好的混合，此外液體的尺寸也不同以便進(jìn)行比例混合(ratio mixing)。在配置電極2516和2526之間具有間隙，以防止過早混合。一旦液體填滿了配置電極2516和2526，則配置電極2530 (10X10個(gè)微電極)被激勵(lì)，兩種液體將被混合，如圖25B所示。然后，兩個(gè)橋電極被去除激勵(lì)，如圖25C所示。在這種簡單的混合微流體操作中，實(shí)際上所有的基礎(chǔ)微流體操作被解釋為(I)產(chǎn)生液體2516和2526以精確的方式自貯液器2510和2520產(chǎn)生；(2)切割液體2516與液體2510被切斷，液體2526與液體2520被切斷；(3)輸送橋2515和2525將液體輸送到混合室；以及(4)混合液體2516和2526在2530處混合。很明顯，這種連續(xù)流技術(shù)不僅可用以執(zhí)行所有的微流體操作，而且可以以更精確的方式執(zhí)行，因?yàn)榫鹊姆直媛嗜Q于小 尺寸微電極。在FPLOC中的微電極的形狀在物理上可以不同的方式實(shí)施。在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，圖26A描述了方形微電極陣列，且其中之一被突出顯示為2601。6x6的微電極形成了配置電極2602。圖26A總共包括3x2個(gè)配置電極。在另一實(shí)施方式中，圖26B示出了六邊形微電極陣列，且其中之一被突出顯不為2603。且6x6個(gè)微電極形成配置電極2604,在圖26B中有3x2個(gè)配置電極。六邊形微電極的交叉指型邊緣在沿著配置電極之間的間隙移動(dòng)液滴時(shí)具有優(yōu)勢。在又一實(shí)施方式中，圖26C示出了布置在墻磚布局中的方形微電極的陣列，其中的一個(gè)微電極被突出顯不為2605。6X6個(gè)微電極構(gòu)成配置電極2606,圖26C中有3X2個(gè)配置電極。六邊形微電極的交叉指型邊緣在沿著配置電極之間的間隙移動(dòng)液滴時(shí)具有優(yōu)勢，但這只發(fā)生在X軸上。還可實(shí)現(xiàn)很多其它形狀的微電極，而不僅限于這里所討論的二種形狀。盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下可在形式和細(xì)節(jié)上作出各種改變。
權(quán)利要求
1.ー種在包括多個(gè)微電極的可編程EWOD微電極陣列中操縱液滴的方法，該方法包括 (a)構(gòu)建包括多個(gè)微電極構(gòu)成的陣列的底板，所述微電極設(shè)置在由介電絕緣層覆蓋的基板的頂表面；其中，每個(gè)微電極與接地機(jī)構(gòu)中的至少ー個(gè)接地元件連接；其中在介電絕緣層和接地元件的上部設(shè)置有疏水層，以形成與液滴疏水的表面； (b)操縱所述多個(gè)微電極以配置ー組配置電極來產(chǎn)生微流體組件，并且按照選定的形狀和大小布局，其中所述ー組配置電極包括第一配置電極，其包括陣列布置的多個(gè)微電扱；以及至少ー個(gè)第二相鄰配置電極，其與該第一配置電極相鄰；所述液滴設(shè)置在第一配置電極的頂部并且與第二相鄰配置電極的部分重疊；以及 (C)通過順序地施加驅(qū)動(dòng)電壓激勵(lì)或去除激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)選定的配置電極來順序地激勵(lì)或去除激勵(lì)所選定的配置電極以驅(qū)動(dòng)液滴沿選定的路徑移動(dòng)，來操縱多個(gè)配置電極之間的ー個(gè)或多個(gè)液滴。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括操縱配置電極的多個(gè)微電極的數(shù)量，以大體上控制液滴的尺寸和形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述配置電極包括至少ー微電極。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述ー組配置電極的微流體組件包括貯液器、電極、混合室、檢測窗ロ、廢棄物貯存器、液滴路徑和指定功能電極。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中微流體組件的布局包括輸入/輸出端ロ、貯液器、電極、混合室、檢測窗ロ、廢棄物貯存器、液滴路徑和電極網(wǎng)絡(luò)的物理分配。
6.—種在包括多個(gè)微電極的可編程EWOD微電極陣列中操縱液滴的方法，該方法包括 (a)構(gòu)建包括多個(gè)微電極構(gòu)成的陣列的底板，所述微電極設(shè)置在由介電絕緣層覆蓋的基板的頂表面；其中，每個(gè)微電極與接地機(jī)構(gòu)中的至少ー個(gè)接地元件連接；其中在介電絕緣層和接地元件的上部設(shè)置有疏水層，以形成與液滴疏水的表面； (b)操縱所述多個(gè)微電極以配置ー組配置電極來產(chǎn)生微流體組件，并且按照選定的形狀和大小布局，其中所述ー組配置電極包括第一配置電極，其包括陣列布置的多個(gè)微電扱；以及至少ー個(gè)第二相鄰配置電極，其與該第一配置電極相鄰；所述液滴設(shè)置在第一配置電極的頂部并且與第二相鄰配置電極的部分重疊； (c)對(duì)第一配置電極去除激勵(lì)，及對(duì)第二相鄰配置電極進(jìn)行激勵(lì)以將液滴從第一配置電極拉動(dòng)到第二配置電極；以及 (d)通過順序地施加驅(qū)動(dòng)電壓激勵(lì)或去除激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)選定的配置電極來順序地激勵(lì)或去除激勵(lì)所選定的配置電極以驅(qū)動(dòng)液滴沿選定的路徑移動(dòng)，來操縱多個(gè)配置電極之間的ー個(gè)或多個(gè)液滴。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括通過利用三個(gè)配置電極分裂所述液滴，其中在處于中心的第一配置電極上裝載的液滴大致與兩個(gè)第二相鄰配置電極重疊，包括 (i)配置兩個(gè)臨時(shí)配置電極，所述臨時(shí)配置電極包括覆蓋裝載于該第一配置電極上的液滴的多條微電極線； ( )激勵(lì)所述的兩個(gè)臨時(shí)配置電極； (iii)逐行地激勵(lì)以朝著所述兩個(gè)第二相鄰配置電極方向移動(dòng)，并且對(duì)與中心最接近的線去除激勵(lì)，以大致朝著所述兩個(gè)第二相鄰配置電極拉動(dòng)液滴；以及 (iv)去除激勵(lì)兩個(gè)臨時(shí)配置電極，激勵(lì)所述兩個(gè)第二相鄰配置電極。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括通過利用三個(gè)配置電極分裂所述液滴，其中液滴裝載在處于中心的第一配置電極上，并且兩個(gè)相鄰配置電極不與液滴重疊，包括 (a)配置兩個(gè)臨時(shí)配置電極，所述臨時(shí)配置電極包括覆蓋裝載于該第一配置電極上的液滴的多條微電極線； (b)激勵(lì)所述的兩個(gè)臨時(shí)配置電極； (c)逐行地激勵(lì)以朝著兩個(gè)所述第二相鄰配置電極移動(dòng)，并且對(duì)與中心最接近的線去除激勵(lì)，以大致朝著兩個(gè)所述第二相鄰配置電極拉動(dòng)液滴；以及 (d)去除激勵(lì)兩個(gè)臨時(shí)配置電極，激勵(lì)所述兩個(gè)第二相鄰配置電極。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括通過利用三個(gè)配置電極分裂所述液滴，其中在處于中心的第一配置電極上設(shè)置的液滴與兩個(gè)第二相鄰配置電極部分地重疊，包括 (i)去除激勵(lì)第一配置電極；以及 ( )激勵(lì)所述兩個(gè)第二相鄰配置電極從而大致拉動(dòng)和切割液滴。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)ー步包括沿對(duì)角線分裂液滴，包括 (i)將液滴設(shè)置在第一配置電極上； ( )對(duì)所述第一配置電極去除激勵(lì)，并對(duì)與所述第一配置電極重疊的兩個(gè)沿對(duì)角線布置的第二相鄰配置電極進(jìn)行激勵(lì)，以朝著兩個(gè)沿對(duì)角線布置的所述第二相鄰配置電極拉動(dòng)液滴；以及 (iii)對(duì)所述第一配置電極與兩個(gè)沿對(duì)角線布置的所述第二相鄰配置電極之間的重疊區(qū)域去除激勵(lì)，以將液滴夾斷為兩個(gè)子液滴。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括將液滴重定位到貯液器中，包括 (i)產(chǎn)生臨時(shí)配置電極，其中該臨時(shí)配置電極與貯液器的一部分重疊，并且液滴的一部分不與所述貯液器重疊； ( )激勵(lì)該臨時(shí)配置電極，以拖動(dòng)液滴，使液滴與所述貯液器至少部分地重疊；以及 (iii)去除激勵(lì)該臨時(shí)配置電極，并對(duì)所述貯液器進(jìn)行激勵(lì)，以將液滴大致拉到所述貯液器中。
12.—種在包括多個(gè)微電極的可編程EWOD微電極陣列中操縱液滴的方法，該方法包括 (a)構(gòu)建包括多個(gè)微電極構(gòu)成的陣列的底板，所述微電極設(shè)置在由介電絕緣層覆蓋的基板的頂表面；其中，每個(gè)微電極與接地機(jī)構(gòu)中的至少ー個(gè)接地元件連接；其中在介電絕緣層和接地元件的上部設(shè)置有疏水層，以形成與液滴疏水的表面； (b)操縱所述多個(gè)微電極以配置ー組配置電極來產(chǎn)生微流體組件，并且按照選定的形狀和大小布局，其中所述ー組配置電極包括第一配置電極，其包括陣列布置的多個(gè)微電扱；以及至少ー個(gè)第二相鄰配置電極，其與該第一配置電極相鄰；所述液滴設(shè)置在第一配置電極的頂部并且與第二相鄰配置電極的部分重疊； (c)配置不與該第一配置電極上的液滴重疊的第三相鄰配置電極；以及 (d)通過順序地施加驅(qū)動(dòng)電壓激勵(lì)或去除激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)選定的配置電極來順序地激勵(lì)或去除激勵(lì)所選定的配置電極以驅(qū)動(dòng)液滴沿選定的路徑移動(dòng)，來操縱多個(gè)配置電極之間的ー個(gè)或多個(gè)液滴。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該第三相鄰配置電極包括陣列排布的多個(gè)微電扱。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)ー步包括沿對(duì)角線移動(dòng)液滴的方法，其中包括 (i)產(chǎn)生與部分液滴重疊的臨時(shí)配置電極，和產(chǎn)生第三相鄰配置電極； ( )通過去除激勵(lì)該第一配置電極和激勵(lì)該臨時(shí)配置電極來將液滴從所述第一配置電極沿對(duì)角線輸送到所述第三相鄰配置電極上；以及 (iii)去除激勵(lì)該臨時(shí)配置電極，并激勵(lì)該第三相鄰配置電極。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)ー步包括沿所有方向移動(dòng)液滴的方法，其中包括 (i)產(chǎn)生與部分液滴重疊的臨時(shí)配置電極，和產(chǎn)生第三相鄰配置電極； ( )通過去除激勵(lì)該第一配置電極和激勵(lì)該臨時(shí)配置電極來將液滴從該第一配置電極輸送到該第三相鄰配置電極上；以及 (iii)去除激勵(lì)該臨時(shí)配置電極，并激勵(lì)該第三相鄰配置電極。
16.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括共面分裂的方法，其中包括 (i)配置與液滴重疊的薄帶式臨時(shí)配置電極； ( )去除激勵(lì)該第一配置電極并激勵(lì)該薄帶式臨時(shí)配置電極； (iii)去除激勵(lì)該臨時(shí)配置電極；以及 (iv)激勵(lì)第一配置電極和該第二相鄰配置電極。
17.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括通過利用三個(gè)配置電極將兩液滴合并的方法，其中兩個(gè)第一配置電極被該第二相鄰配置電極分隔開，包括 (i)去除激勵(lì)所述兩個(gè)第一配置電極；以及 ( )激勵(lì)中間的該第二相鄰配置電極。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)ー步包括變形混合的方法，包括 (i)產(chǎn)生兩個(gè)臨時(shí)配置電極以使兩個(gè)液滴的形狀變形； ( )去除激勵(lì)所述兩個(gè)第一配置電極，并激勵(lì)所述兩個(gè)臨時(shí)配置電極；以及 (iii)去除激勵(lì)所述兩個(gè)臨時(shí)配置電極并激勵(lì)中間的該第二相鄰配置電極。
19.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括通過使液滴形狀變形來加速液滴內(nèi)部混合的方法，其中包括 (i)產(chǎn)生該臨時(shí)配置電極以使液滴形狀變形； ( )去除激勵(lì)該第一配置電極并激勵(lì)該臨時(shí)配置電極； (iii)去除激勵(lì)該臨時(shí)配置電極并激勵(lì)該第一配置電極；以及 (iv)重復(fù)對(duì)該臨時(shí)配置電極和該第一配置電極的去除激勵(lì)和激勵(lì)。
20.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括通過使液滴內(nèi)部循環(huán)來加速液滴內(nèi)部的混合的方法，其中包括； (i)產(chǎn)生多個(gè)臨時(shí)配置電極以環(huán)繞液滴；以及 ( )沿順時(shí)針方向一次ー個(gè)地激勵(lì)和去除激勵(lì)所述臨時(shí)配置電極中的每ー個(gè)，以在循環(huán)運(yùn)動(dòng)中混合液滴。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)ー步包括沿逆時(shí)針方向一次ー個(gè)地激勵(lì)和去除激勵(lì)所述臨時(shí)配置電極中的每ー個(gè)。
22.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括產(chǎn)生液滴的多層混合的方法，包括 (i)配置2X2陣列的配置電極，包括在第一對(duì)角位置上的兩個(gè)第一配置電極；( )產(chǎn)生位于所述2X2陣列的配置電極的中心的臨時(shí)配置電極； (iii)對(duì)所述臨時(shí)配置電極進(jìn)行激勵(lì)，以合并來自所述兩個(gè)第一配置電極的兩個(gè)第一液滴； (iv)對(duì)所述臨時(shí)配置電極去除激勵(lì)，并對(duì)在第二對(duì)角位置上的兩個(gè)配置電極進(jìn)行激勵(lì)； (V)對(duì)所述臨時(shí)配置電極去除激勵(lì)，以將液滴切割成兩個(gè)第二液滴； (Vi)通過對(duì)兩個(gè)額外的臨時(shí)配置電極進(jìn)行激勵(lì)將兩個(gè)所述第二液滴輸送回在所述第ー對(duì)角位置上的第一配置電極，然后對(duì)兩個(gè)所述額外的臨時(shí)配置電極去除激勵(lì)并對(duì)在所述第一對(duì)角位置上的兩個(gè)第一配置電極進(jìn)行激勵(lì)，以完成輸送； (Vii)對(duì)所述臨時(shí)配置電極進(jìn)行激勵(lì)，以合并來自兩個(gè)所述第一配置電極的兩個(gè)第二液滴；以及 (Viii)重復(fù)對(duì)角線分裂、輸送和對(duì)角線合井。
23.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括塑造液滴的方法，包括 (i)在所述貯液器中配置第一臨時(shí)配置電極； ( )自裝載有液體的貯液器配置相鄰配置電極線； (iii)產(chǎn)生與所述貯液器中的液體重疊的、并與最近的相鄰配置電極重疊的第二臨時(shí)配置電極； (iv)對(duì)所述第一臨時(shí)配置電極進(jìn)行激勵(lì)； (v)對(duì)所述第二臨時(shí)配置電極去除激勵(lì)，并對(duì)最近的相鄰配置電極進(jìn)行激勵(lì)；以及 (vi)對(duì)前ー被激勵(lì)的相鄰配置電極去除激勵(lì)，并對(duì)線序列中的后ー相鄰配置電極進(jìn)行激勵(lì)，直到產(chǎn)生液滴為止。
24.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括利用液滴等分技術(shù)來產(chǎn)生液滴的方法，包括 (i)產(chǎn)生用于期望液滴尺寸的目標(biāo)配置電極； ( )自裝載有液體的貯液器配置小尺寸相鄰配置電極線，所述液體連接到所述目標(biāo)配置電極，其中所述小尺寸相鄰配置電極線的兩端與所述貯液器和所述目標(biāo)配置電極重疊； (iii)對(duì)所述目標(biāo)配置電極進(jìn)行激勵(lì)； (iv)沿著從貯液器側(cè)到所述目標(biāo)配置電極的路徑，一次一個(gè)地對(duì)順序地裝載有微等分液滴的每ー個(gè)小尺寸相鄰配置電極進(jìn)行激勵(lì)和去除激勵(lì)；以及 (v)重復(fù)小尺寸相鄰配置電極的激勵(lì)和去除激勵(lì)順序，以在所述目標(biāo)配置電極中產(chǎn)生期望的液滴。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)ー步包括執(zhí)行預(yù)先計(jì)算所述微等分液滴的數(shù)量的步驟。
26.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括利用液滴等分技術(shù)計(jì)算裝載在所述第一配置電極上的液滴的體積的方法，包括 (i)產(chǎn)生存儲(chǔ)配置電極； ( )在所述第一配置電極的內(nèi)部配置臨時(shí)配置電極； (iii)自裝載有與所述存儲(chǔ)配置電極連接的液滴的第一配置電極配置小尺寸相鄰配置電極線，其中所述小尺寸相鄰配置電極線的兩端與所述第一配置電極和所述存儲(chǔ)配置電極重疊； (iv)對(duì)所述臨時(shí)配置電極進(jìn)行激勵(lì)； (v)對(duì)所述存儲(chǔ)配置電極進(jìn)行激勵(lì)； (vi)沿著從第一配置電極側(cè)到所述存儲(chǔ)配置電極的路徑，一次一個(gè)地對(duì)順序地裝載有微等分液滴的每ー個(gè)小尺寸相鄰配置電極進(jìn)行激勵(lì)和去除激勵(lì)；以及 (vii)重復(fù)小尺寸相鄰配置電極的激勵(lì)和去除激勵(lì)順序，以計(jì)算所述微等分液滴的總數(shù)。
27.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)ー步包括利用所述第一配置電極和與所述第一配置電極對(duì)齊的第三相鄰配置電極之間的橋接來移動(dòng)液滴的方法，包括 (i)產(chǎn)生橋配置電極，所述橋配置電極包括所述第三相鄰配置電極以及與液滴重疊的延伸橋接區(qū)域； ( )對(duì)所述第一配置電極去除激勵(lì)，并對(duì)所述橋配置電極進(jìn)行激勵(lì)；以及 (iii)對(duì)所述橋配置電極去除激勵(lì)，并對(duì)所述第三相鄰配置電極進(jìn)行激勵(lì)。
28.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括利用列激勵(lì)來移動(dòng)液滴的方法，包括 (i)配置包括多列微電極的列配置電極；以及 ( )通過沿著目標(biāo)方向?qū)λ隽信渲秒姌O的子列進(jìn)行激勵(lì)和去除激勵(lì)，來沖刷所述列配置電極上的液滴。
29.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括沖刷電極表面上的殘留液滴的方法，包括 (i)配置列配置電極，所述列配置電極包括多列微電極并具有覆蓋所有殘留液滴的長度；以及 ( )通過沿著目標(biāo)方向?qū)λ隽信渲秒姌O的子列進(jìn)行激勵(lì)和去除激勵(lì)，來沖刷所述列配置電極上的所有殘留液滴。
30.如權(quán)利要求6所述的方法，其中貯液器裝有液體。
31.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括利用連續(xù)流來產(chǎn)生不同形狀和尺寸的液體的方法，其中貯液器裝載有液體，包括 (i)配置用于期望液體尺寸和形狀的目標(biāo)配置電極 ( )配置橋配置電極，所述橋配置電極包括微電極線并連接到所述貯液器和所述目標(biāo)配置電極； (iii)對(duì)所述橋配置電極和所述目標(biāo)配置電極進(jìn)行激勵(lì)；以及 (iv)通過首先對(duì)所述橋配置電極的、與所述目標(biāo)配置電極最近的ー組微電極去除激勵(lì)，來對(duì)所述橋配置電極去除激勵(lì)。
32.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括利用連續(xù)流以受控尺寸和分裂比將液體分裂成兩種子液體的方法，其中貯液器裝載有液體，包括 (i)配置與液體重疊的、具有預(yù)定義的第一子液體尺寸和形狀的第一目標(biāo)配置電極； ( )配置具有預(yù)定義的第二子液體尺寸和形狀的、第二目標(biāo)配置電極； (iii)配置橋配置電極，所述橋配置電極包括微電極線并連接到所述第一目標(biāo)配置電極和所述第二目標(biāo)配置電極； (iv)對(duì)所述橋配置電極和所述第二目標(biāo)配置電極進(jìn)行激勵(lì)； (v)對(duì)所述橋配置電極去除激勵(lì)；以及(vi)對(duì)所述第一目標(biāo)配置電極進(jìn)行激勵(lì)。
33.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括利用連續(xù)流以受控尺寸、形狀和合井比來合并兩種液體的方法，其中貯液器裝載有液體，包括 (i)配置混合配置電極； ( )配置與所述混合配置電極重疊的第一目標(biāo)配置電極和第二目標(biāo)配置電極； (iii)配置第一橋配置電極，所述第一橋配置電極包括微電極線并連接到所述第一目標(biāo)配置電極和第一液體源； (iv)配置第二橋配置電極，所述第二橋配置電極包括微電極線并連接到所述第二目標(biāo)配置電極和第二液體源； (v)對(duì)所述第一橋配置電極和所述第二橋配置電極以及所述第一目標(biāo)配置電極和所述第二目標(biāo)配置電極進(jìn)行激勵(lì)； (vi)對(duì)所述第一橋配置電極和所述第二橋配置電極去除激勵(lì)；以及 (vii)對(duì)所述混合配置電極進(jìn)行激勵(lì)。
34.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述接地機(jī)構(gòu)在雙平面結(jié)構(gòu)的頂板上制造，所述頂板位于底板上方并且在所述頂板與所述底板之間具有間隙。
35.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述接地機(jī)構(gòu)為具有無源頂蓋或不具有頂蓋的共面結(jié)構(gòu)。
36.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述接地機(jī)構(gòu)為具有接地網(wǎng)的共面結(jié)構(gòu)。
37.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述接地結(jié)構(gòu)為具有接地焊盤的共面結(jié)構(gòu)。
38.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述接地機(jī)構(gòu)為具有編程的接地焊盤的共面結(jié)構(gòu)。
39.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述接地機(jī)構(gòu)為利用可選擇開關(guān)將雙平面結(jié)構(gòu)與共面結(jié)構(gòu)組合的混合結(jié)構(gòu)。
40.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括將液體裝載到所述貯液器中的方法，包括 (i)將液體裝載到共面結(jié)構(gòu)上；以及 ( )在液體上放置無源蓋。
41.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括適應(yīng)寬范圍的、具有不同尺寸的液滴的方法，其中該接地機(jī)構(gòu)在雙平面結(jié)構(gòu)的頂板上制造，該頂板位于底板的上方且它們之間具有間隙；包括 (i)配置在所述頂板與所述底板之間的間隙距離的高度； ( )配置所述配置電極的尺寸，以控制液滴的尺寸，使液滴接觸所述頂板和所述底板；以及 (iii)配置所述配置電極的尺寸，以控制液滴的尺寸，使液滴僅接觸所述底板。
42.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述微電極可以以陣列形式布置為大致圓形、方形、六邊蜂窩狀或疊磚形。
全文摘要
本發(fā)明公開介質(zhì)上電潤濕微電極陣列結(jié)構(gòu)上的液滴處理方法，具體公開在可編程EWOD微電極陣列中操縱液滴的方法，包括在覆蓋有介電絕緣層的基板的上表面構(gòu)建具有多個(gè)微電極的底板；微電極與接地結(jié)構(gòu)的至少一接地元件連接，疏水層位于介電絕緣層和接地元件的上方；操縱多個(gè)微電極以配置一組配置電極來產(chǎn)生微流體組件并按照選定的形狀和尺寸布局；多個(gè)微電極包括第一配置電極，具有陣列布置的多個(gè)微電極；至少一第二相鄰配置電極，其與第一配置電極相鄰；液滴設(shè)置在第一配置電極上方并與第二相鄰配置電極的一部分重疊；以及通過順序地激勵(lì)或去除激勵(lì)一或多個(gè)選定的配置電極驅(qū)動(dòng)液滴沿著選定的路線移動(dòng)來操縱多個(gè)配置電極中的一個(gè)或多個(gè)液滴。
文檔編號(hào)B01L3/00GK102671723SQ20121003456
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者何慶延, 王崇智, 王文生, 黃大衛(wèi) 申請人:何慶延, 王崇智, 王文生, 黃大衛(wèi)