[发明专利]基于微电极阵列结构的现场可编程芯片实验室

权利要求书

1.一种采用微电极阵列结构的现场可编程芯片实验室(FPLOC)装置，包括：

a.底板，包括置于衬底的顶表面上的多个微电极的阵列，所述多个微电极由介电层覆盖，其中每个所述微电极连接到接地结构中的至少一个接地元件，在所述介电层和所述接地元件的顶部设置有疏水层，以生成具有液滴的疏水表面；

b.现场可编程结构，用于编程一组配置电极，以便以选定的形状和尺寸产生微流体组件和布局；以及

c.FPLOC功能块，包括：I/O端口；样品制备单元；液滴操纵单元；检测单元；和系统控制单元。

2.如权利要求1所述的装置，其中在所述现场可编程结构中的配置电极包括：第一配置电极，包含以阵列形式布置的多个微电极；以及与所述第一配置电极相邻的至少一个第二相邻配置电极；液滴置于所述第一配置电极的顶部并与所述第二相邻配置电极的一部分重叠。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述FPLOC功能块执行如下步骤：通过顺序地施加用于对一个或多个选定的配置电极进行激励和去除激励的驱动电压，以顺序地对选定的配置电极进行激励/去除激励从而激励液滴沿着选定的路线移动，来操纵在多个配置电极之间的一个或多个液滴。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述FPLOC功能块执行如下步骤：操纵所述配置电极的微电极的数量，以大致控制液滴的尺寸和形状。

5.如权利要求2所述的装置，其中所述配置电极包括至少一个微电极。

6.如权利要求5所述的装置，其中在所述现场可编程结构中的一组配置电极的微流体组件包括：贮液器、电极、混合室、检测窗口、废弃物贮存器、液滴路径以及指定功能电极。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述微流体组件的布局包括：输入/输出端口、贮液器、电极、混合室、检测窗口、废弃物贮存器、液滴路径以及电极网络的物理分配。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述FPLOC功能块执行如下步骤：对第一配置电极去除激励，并对第二相邻配置电极进行激励，以将液滴从所述第一配置电极拉到所述第二相邻配置电极上。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述FPLOC功能块执行通过使用三个配置电极来分裂液滴的步骤，其中在处于中心的第一配置电极上装载的液滴大致与两个第二相邻配置电极重叠，并且所述通过使用三个配置电极来分裂液滴的步骤包括：

a.配置包括多条微电极线的两个临时配置电极，所述多条微电极线覆盖在所述第一配置电极上装载的液滴；

b.激励所述两个临时配置电极；

c.逐行地激励以朝着所述两个第二相邻配置电极移动，并且对与中心最接近的线去除激励，以大致朝着所述两个第二相邻配置电极拉动液滴；以及

d.对所述两个临时配置电极去除激励，并且对所述两个第二相邻配置电极进行激励。

10.如权利要求8所述的装置，其中所述FPLOC功能块执行通过使用三个配置电极来分裂液滴的步骤，其中液滴装载在处于中心的第一配置电极上，并且两个相邻配置电极不与液滴重叠，所述通过使用三个配置电极来分裂液滴的步骤包括：

a.配置包括多条微电极线的两个临时配置电极，所述多条微电极线覆盖在所述第一配置电极上装载的液滴；

b.激励所述两个临时配置电极；

c.逐行地激励以朝着所述两个第二相邻配置电极移动，并且对与中心最接近的线去除激励，以大致朝着所述两个第二相邻配置电极拉动液滴；以及

d.对所述两个临时配置电极去除激励，并且对所述两个第二相邻配置电极进行激励。

11.如权利要求8所述的装置，其中所述FPLOC功能块执行通过使用三个配置电极来分裂液滴的步骤，其中在处于中心的第一配置电极上设置的液滴与两个第二相邻配置电极部分地重叠，所述通过使用三个配置电极来分裂液滴的步骤包括：

a.对所述第一配置电极去除激励；以及

b.激励所述两个第二相邻配置电极，以大致拉动和切割液滴。