[发明专利]用于侧面加载介质上电润湿装置的间隔件

说明书

EWOD装置包括第一和第二基板组件，以及将第一基板组件从第二基板组件隔开以在它们之间限定通道的间隔件。其中，间隔件限定与通道流体连通的多个流体输入口，且间隔件被配置用于将流体从流体输入口引导到通道内。间隔件具有梳状间隔件构造以限定流体输入口，包括从基区延伸到通道内的交替的齿，并且齿将相邻的流体输入口彼此隔离。间隔件可以仅接触第一和第二基板组件的一部分，以在EWOD装置内形成无间隔件区，并且间隔件包括与第一和第二基板组件两者均接触并延伸进通道内以限定通道的单元间隙的区域。

技术领域

本发明涉及微滴微流控装置，更具体地涉及有源矩阵介质上电润湿(AM-EWOD)装置，包括用于增强流体加载入此类装置的输入结构。

背景技术

介质上电润湿(EWOD)是用于通过施加电场来操纵流体的微滴的公知技术。有源矩阵EWOD(AM-EWOD)是指在包含晶体管的有源矩阵阵列中，例如通过使用薄膜晶体管(TFT)实现EWOD。因此，它是用于芯片实验室技术的数字微流控的候选技术。对该技术的基本原理的介绍可以在以下文献中找到：“Digital microfluidics：is a true lab-on-a-chippossible？”，R.B.Fair，Microfluid Nanofluid(2007)3：245-281)。

图1以截面形式示出了常规EWOD装置的一部分。该装置包括下基板10，其最上层由导电材料形成，导电材料被图案化以便实现多个阵列元件电极12(例如，图1中的12A和12B)。给定阵列元件的电极可以被称为元件电极12。包括极性材料(通常也为水性和/或离子性)的液体微滴14被约束在下基板10和顶基板16之间的平面中。可以通过间隔件18在这两个基板之间实现合适的间隙或通道，并且可以使用非极性环绕流体20(例如油)来占据未被液体微滴14占据的体积。油的功能是降低极性微滴表面的表面张力，并增加电润湿力，其最终导致产生小微滴并使其迅速移动的能力。因此，在将任何极性流体引入装置的通道中之前，将油存在于装置的通道内通常是有益的。

设置在下基板10上的绝缘层22将导电元件电极12A、12B与第一疏水涂层24隔开，液体微滴14以用θ表示的接触角26位于第一疏水涂层24上。疏水涂层由疏水材料(通常但不一定是含氟聚合物)形成。液体微滴14可以与之接触的第二疏水涂层28在顶基板16上。参考电极30介于顶基板16和第二疏水涂层28之间。

接触角θ的定义如图1所示，并通过固体-液体(γ_SL)、液体-非极性环绕流体(γ_LG)和固体-非极性环绕流体(γ_SG)界面之间的表面张力分量的平衡来确定，并且在不施加电压的情况下满足杨氏定律，该公式给出如下：

在操作中，被称为EW驱动电压(例如，图1中的V_T，V₀和V₀₀)的电压可以从外部施加到不同的电极(例如，分别施加到参考电极30，元件电极12、12A和12B)。所得到的电力被设置为有效地控制疏水涂层24的疏水性。通过布置不同的EW驱动电压(例如，V₀和V₀₀)被施加到不同的元件电极(例如，12A和12B)，液体微滴14可以在两个基板10和16之间的横向平面中移动。

下面描述EWOD装置的示例配置和操作。US6911132(Pamula等，2005年6月28日授权)公开了一种用于控制微滴在两个维度上的位置和移动的二维EWOD阵列。US6565727(Shenderov，2003年5月20日授权)进一步公开了用于其他微滴操作的方法，包括微滴的分裂和合并，以及将不同材料的微滴混合在一起。US7163612(Sterling等，2007年1月16日授权)描述了基于TFT的薄膜电子器件如何用于通过使用与AM显示技术中采用的电路布置非常相似的电路布置，来控制对EWOD阵列的电压脉冲的寻址。

US7163612的方法可以被称为“有源矩阵介质上电润湿”(AM-EWOD)。使用基于TFT的薄膜电子器件来控制EWOD阵列有若干优点，即：