液滴致动器配置以及引导液滴操作的方法技术

一种具有与液滴操作表面相关联的液滴形成电极配置的液滴致动器，其中，电极配置包括被配置为在液滴操作表面上形成子液滴期间控制液滴体积的一个或多个电极。还提供了制造和使用液滴致动器的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过电极调解(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。本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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14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。电极配置可包括产生在子液滴的形成期间控制液滴边缘位置的电场梯度的电极。 产生电场梯度的电极可以在子液滴的形成期间控制液滴的颈缩区域的边缘位置。产生电场 梯度的电极可以在子液滴的形成期间控制液滴的颈缩区域的直径。产生电场梯度的电极可 以在子液滴的形成期间控制液滴的颈缩区域的印迹。电极可以产生处于导致液滴颈缩的第一电压的电场梯度以及处于导致液滴分离 的第二电压的电场梯度。电极可以产生处于导致液滴拉伸的第一电压的电场梯度；处于导 致液滴颈缩的第二电压的电场梯度；以及处于导致液滴分离的第三电压的电场梯度。可以通过电极顶部的组成来建立场梯度。该组成可包括介电组成。组成可包括图 案化材料，其包括具有不同厚度的区域。该组成可包括图案化材料，其包括具有不同相对静 态电容率或介电常数的区域。该组成可包括两种或多种图案化材料，每种图案化材料都具 有不同的相对静态电容率或介电常数。该组成可包括具有第一介电常数的介电材料和具有 可与第一介电常数不同的第二介电常数的介电材料。该组成可包括以图案化方式掺杂的介 电材料，具有改变介电材料的介电常数的一种或多种物质。可通过包括产生电场梯度的电极的形状的装置来建立场梯度。可通过包括在产 生电场梯度的电极中的电极厚度的变量的装置来建立场梯度。可通过包括电极在相对于 液滴致动器的液滴操作表面的ζ方向上的空间定向的装置来建立场梯度。产生电场梯度 的电极可以包括在电极中建立的导电图案。产生电场梯度的电极可以包括被图案化以产生 预定场梯度的两种或更多种不同的导电材料。产生电场梯度的电极可以包括金属线轨迹 (wiretrace)，在不同区域中，产生电场梯度的电极可以包括不同密度的金属线间隔。本专利技术提供了一种系统，其包括液滴致动器以及被编程以控制向被配置为在子液15滴形成期间控制液滴边缘的位置的一个或多个电极的电压供给的处理器。该系统可包括用 于在子液滴形成期间监控液滴边缘的传感器。该系统可包括用于在子液滴形成期间监控液 滴印迹的传感器。该系统可包括用于在子液滴形成期间监控液滴区域的印迹的传感器。通 过系统监控的液滴区域可以对应于被分配子液滴的体积。传感器可以检测与子液滴的体积 相关的参数。传感器可以被选择以检测液滴的一个或多个电特性、化学特性和/或物理特 性。传感器可以包括被配置为形成液滴图像的成像装置。处理器可以被配置为调节一个或 多个电极的电压，其中电极被配置为在子液滴形成期间控制液滴边缘的位置。处理器可以 被配置为调节一个或多个电极的电压，该电极被配置在子液滴形成期间控制液滴边缘的位 置。本专利技术提供了一种包括基板的液滴致动器，该基板包括电极的路径或阵列，路径 或阵列包括使用金属线轨迹形成的一个或多个电极。金属线轨迹配置可以包括呈曲折路径 的金属线。曲折路径中的每个转弯均可以与该路径中的其他转弯基本相同。金属线轨迹配 置可包括不同金属线密度的区域。金属线轨迹配置可以包括可具有比外部区域更大的金属 线密度的中心轴区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液滴致动器，包括与液滴操作表面相关联的液滴形成电极配置，其中，电极配置包括一个或多个电极，所述一个或多个电极被配置为在所述液滴操作表面上形成子液滴期间控制液滴的边缘的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：维杰斯里尼瓦桑，迈克尔波拉克，万希帕穆拉，华智山，阿尔琼苏达山，菲利普派克，
申请(专利权)人：先进液体逻辑公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]