[发明专利]液滴致动器配置以及引导液滴操作的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过电极调解(mediate)液滴操作的液滴改动器(dropletactuator)，具体地，涉及用于增强液滴的装填、分配、分离和/或布置的液滴致动器以及液滴致动器上的电极配置的改进。本发明还涉及改进的液滴致动器，其中电场梯度被用于引导或增强液滴操作。

相关申请

本申请要求于2007年12月23日提交的题为“Staged and AnalogDispensing”的美国专利申请第60/988,138号以及于2007年12月26日提交的题为“Reservoir Configuration for a Droplet Actuator”的美国专利申请第61/016,618号的优先权。

政府利益

利用政府支持根据由美国国家健康协会授予的GM072155和DK066956提出本专利。美国具有本专利的几项权利。

背景技术

液滴致动器用于引导各种液滴操作。液滴致动器通常包括由间隙隔离的两个基板。基板包括用于引导液滴操作的电极。典型地，利用与将由液滴致动器操作的液体不融合的填充液体来填充空间。通过用于引导各种诸如液滴运输和液滴分配的液滴操作的电极来控制液滴的形成和移动。由于存在为样本和试剂生产具有更精确和/或准确体积的液滴的需要，因此需要在液滴致动器中计量液滴的替换方法。还需要将诸如样本和/或试剂的液滴操作液体装填到液滴致动器或从液滴致动器中将其去除的改进方法。

发明内容

本发明提供了一种包括液滴形成电极配置的液滴致动器。液滴形成电极配置可与液滴操作表面相结合。电极配置可包括一个或多个电极，其被配置为在液滴操作表面上形成子液滴期间控制液滴边缘的位置。电极配置可以包括一个或多个电极，其被配置为在液滴操作表面上形成子液滴期间控制液滴的体积。电极配置可包括一个或多个电极，其被配置为在液滴操作表面上形成子液滴期间控制液滴的印迹(footprint)或液滴的区域。

在液滴形成期间控制的液滴的边缘可包括液滴的颈缩(necking)区域的边缘。在液滴形成期间控制的液滴的边缘可包括被形成的子液滴的边缘。液滴边缘位置的控制可控制子液滴的体积。液滴印迹的控制可控制子液滴的体积。液滴印迹区域的控制可控制子液滴的体积。液滴印迹的颈缩区域的控制可控制子液滴的体积。控制可通过控制施加到电极的电压来实现。

电极配置可包括中间电极配置。中间电极配置可包括：一个或多个内部电极；两个或多个外部电极，相对于内部电极侧面布置；以及在中间电极配置侧面的电极。中间电极配置以及在中间电极配置侧面的电极可以被布置，使得在有液滴的情况下中间电极配置和在中间电极配置侧面的电极的激活导致液滴穿过液滴形成电极配置拉长。在存在拉长液滴的情况下施加到两个或多个外部电极的电压的减小可以被实现，以开始拉长液滴的颈缩。在施加到两个或多个外部电极的电压减小之后施加到一个或多个内部电极的电压的减小可以被实现，以分开拉长的液滴，从而形成一个或多个子液滴。在存在拉长液滴的情况下两个或更多个外部电极的去激活可以被实现，以开始拉长液滴的颈缩。在所有外部电极去激活之后一个或多个内部电极的去激活可以被实现，以分开拉长的液滴，从而形成一个或多个子液滴。相对于内部电极侧面布置的外部电极可以电耦合并用作单个电极。

液滴致动器可包括与液滴形成电极配置相邻的储存电极。液滴致动器可包括与液滴形成电极配置相邻的液滴操作电极。

电极配置可包括一个或多个中心定位电极以及一个或多个与液滴形成电极配置的边缘相邻的颈缩电极。中心定位电极和颈缩电极可被配置为在通过从颈缩电极开始且持续到中心定位电极的电极组的顺序去激活所影响的液滴分离过程中来控制液滴的颈缩和分离。

液滴致动器中的电极配置可包括通常为I型和/或沙漏型的中心定位电极。电极配置可插入到电极路径中。电极配置和电极路径可以沿公共轴布置。电极配置可包括关于公共轴对称布置的中心电极以及在中心电极侧面的颈缩电极。电极配置可包括在第一组颈缩电极侧面的第二组颈缩电极。

颈缩电极具有远离轴凸出的形状。颈缩电极可包括在相对于中心电极基本平行的方向上定向的电极棒。电极配置可具有与在电极路径中的一个或多个相邻电极的尺寸基本相等的尺寸。电极配置可包括被布置以形成正方形或矩形的四个三角形。