液滴致动器制造装置、系统和相关方法制造方法及图纸

技术编号:19182250 阅读:79 留言:0更新日期:2018-10-17 01:19
公开了用于液滴致动器制造的示例方法、装置、系统。一种液滴致动器,包括:非导电层;附着到所述非导电层的导电层;以及被设置在所述导电层中的电极图案,其中所述电极图案通过疏水材料或电介质材料中的至少一个被绝缘,并且其中所述非导电层的至少一部分包括所述电极图案的特征或接近所述电极图案的损伤。

Droplet actuator manufacturing device, system and related method

An example method, device and system for manufacturing droplet actuators are disclosed. A droplet actuator includes: a non-conductive layer; a conductive layer attached to the non-conductive layer; and an electrode pattern disposed in the conductive layer, wherein the electrode pattern is insulated by at least one of the hydrophobic or dielectric materials, and wherein at least a portion of the non-conductive layer includes the electricity. The characteristic of the polar pattern or the damage that is close to the electrode pattern.

【技术实现步骤摘要】
液滴致动器制造装置、系统和相关方法相关申请本专利根据美国法典第35卷119(e)条要求2014年4月16日提交的美国临时专利申请号61/980,422的权益,其由此通过引用以其整体被并入。
本公开一般涉及电极阵列,并且更特别地涉及液滴致动器制造装置、系统和相关方法。
技术介绍
液滴致动器被使用在各种微流控(microfluidic)操作中以用于操纵和分析流体的离散体积。液滴致动器包括通过间隙分离的两个板,其中板中的至少一个包含涂敷有疏水和/或电介质材料的电极阵列。制造液滴致动器牵涉创建电极阵列,其在时间和估价方面可以要求高生产成本来限定电极阵列而不牺牲阵列的电极的技术性能质量。附图说明图1是用于创建示例液滴致动器的基底衬底的第一示例机组的图。图2A是经由图1的第一示例机组创建的在示例基底衬底上的示例电极图案的顶视图。图2B是经由宽场激光烧蚀创建的图2A的示例电极图案的部分的顶视图。图2C是使用激光烧蚀划片技术创建的图2A的示例电极图案的部分的顶视图。图2D是沿图2A的1-1线取得的包括多个电极阵列的示例基底衬底的横截面视图。图2E是沿图2A的2-2线取得的电极图案的横截面视图。图3是用于创建示例液滴致动器的顶部衬底的第二示例机组的图。图4是用于合并经由图1的第一示例机组创建的示例基底衬底与经由图3的第二示例机组创建的示例顶部衬底的第三示例机组的图。图5是用于图1的第一示例机组、图3的第二示例机组和图4的第三示例机组的示例处理系统的框图。图6是可以用于实现在本文中所公开的示例的示例方法的流程图。图7是供在本文中所公开的示例使用的处理器平台的图。图不是按比例的。而是,为了澄清多个层和区,在绘图中可能放大层的厚度。在任何可能的场合,相同的参考数字将贯穿(一个或多个)绘图和随附书面描述使用以指代相同或类似的部分。如在本专利中所使用的,陈述任何部分(例如层、膜、区域或板)以任何方式定位在另一部分上(例如定位在其上、位于其上、设置在其上或形成在其上等),意味着所引用的部分与另一部分接触,或者所引用的部分在另一部分之上,其中一个或多个中间部分位于其之间。陈述任何部分与另一部分接触意味着在两个部分之间不存在中间部分。具体实施方式在本文中公开了牵涉液滴致动器的制造的方法、系统和装置。液滴致动器被使用在微流控分析中,并且特别地,被使用在基于液滴的或数字的微流控领域中。液滴致动器包含通过间隙分离的两个表面。表面中的至少一个包括通过疏水材料或电介质被涂敷或绝缘的电极阵列。可以通过根据例如电润湿或介电电泳过程向电极阵列的电极选择性地施加电势以影响疏水和/或电介质表面的润湿性质来在疏水和/或电介质材料的表面上操纵被设置在间隙中的液滴。被设置在间隙中的液滴可以包括生物流体样本,诸如例如血液、等离子体、血清、唾液、汗液等。电势可以被用于在阵列的相邻电极之间输送液滴,和/或合并或分裂液滴,作为各种分析的部分,包括例如DNA测序和蛋白质分析。制造在本文中所公开的示例液滴致动器包括:在基底表面上创建包括电极阵列的电极图案;和用展现疏水和/或电介质性质的材料的至少一个层涂敷表面。产生示例液滴致动器还包括:创建顶部衬底,其可以包括被涂敷有具有疏水和/或电介质品质的材料的导电表面;以及以间隔开的距离结合(例如接合)顶部衬底和底部衬底以容纳液滴。在至少基底衬底上创建的电极阵列的图案基于电极的设计质量,其影响液滴致动器的性能诸如例如导电性和电极间距。增加衬底的单位面积的电极数目提供不同地定尺寸的电极的容纳和阵列中的电极的较大交错指状(inter-digitation)。电极阵列中的较高分辨率导致由液滴致动器致动的液滴大小的增加的精度并且促进电极之间的液滴输送的简易性。用于制造液滴致动器的已知方法和系统要求生产效率与电极阵列质量之间的折衷。例如,光刻方法提供在限定电极阵列方面的高空间分辨率,但是牵涉缓慢的生产时间和昂贵的工艺(methodology)。例如,光刻方法牵涉在衬底上沉积光致抗蚀剂以经由化学处理在衬底中刻图案。沉积光致抗蚀剂必须跨衬底重复以形成各个电极阵列,这增加生产时间。而且,使用光刻方法形成的液滴致动器要求后处理步骤诸如清洗液滴致动器以从衬底移除光致抗蚀剂。然而,微量化学品可能在漂洗之后保留在衬底上并且可以在衬底上导致水印。另外,尽管光刻方法可以提供电极阵列的高空间分辨率,但是结果得到的电极阵列的线和间隙的质量可以是质量差的,包括由于关于光致抗蚀剂在衬底上的沉积的不一致所致的液滴致动器之间的随机(例如非系统的)缺陷和限定电极阵列的粗糙边缘。用来改进生产效率的尝试包括在印刷电路板上印刷电极。然而,尽管印刷电路板的使用可以以相比于光刻方法减少的材料成本提供液滴致动器的更快生产,但是阵列的空间分辨率被牺牲,其影响液滴致动器在生成和操纵液滴方面的能力。牵涉印刷电路板的液滴致动器制造方法学还可能要求多个步骤来将支撑表面和/或疏水表面中的一个或多个结合或附着到印刷电路板以形成液滴致动器的基底层。在本文中所公开的是用于作为卷对卷组装的部分使用激光烧蚀制造液滴致动器的示例方法和系统。激光烧蚀可以通过以受控方式经由激光束从固体衬底移除材料来以快速的生产速度限定包括多个电极的电极阵列而不牺牲电极质量。经由激光烧蚀产生的电极的技术优点包括相比于经印刷的电极的增加的导电性;低程度的表面粗糙度;与限定电极特征的边缘相关联的低程度的粗糙度,从而改进阵列的电极的交错数字化;以及阵列的相应电极的特征之间的低程度的变化。激光烧蚀可以产生包括从例如小于5μm到大约10μm度量的线和间隙的电极图案。另外,激光烧蚀不要求溶剂的使用,其通过留下对生产环境有害的残留物或化学品而可能负面地干扰结果得到的液滴致动器的使用。在本文中所公开的示例方法和系统经由卷对卷组装实现,其可以操作成以高速度移动衬底通过各种站,所述高速度包括例如每秒数米的速率。卷对卷组装促进卷起的衬底的展开、衬底通过站的前进和经处理的衬底重新卷绕成卷。因此,液滴致动器的基底和/或顶部衬底可以以迅速、连续的步伐通过激光烧蚀站、疏水和/或电介质印刷机和固化站中的一个或多个来被处理而不损害结果得到的液滴致动器的技术质量。另外,所公开的示例方法和系统产生不要求关于例如电极阵列、疏水和/或电介质层和/或支撑结构基底的另外单独组装的基底衬底和/或顶部衬底,从而减少操作时间和成本。因此,在本文中所公开的示例提供液滴致动器的高效生产而不牺牲微流控器件的质量。用于制作液滴致动器的在本文中所公开的示例方法包括用激光烧蚀第一衬底以在第一衬底上形成电极阵列。示例方法包括向电极阵列施加疏水或电介质材料中的至少一个以在第一衬底上形成第一经处理层。示例方法还包括将第一衬底与第二衬底对准。第二衬底包括第二经处理层。在示例方法中,对准包括在第一经处理层的至少部分与第二经处理层的至少部分之间的间隙。在一些示例中,方法包括在第一衬底与第二衬底之间插入一个或多个毛细管以创建间隙。在一些示例中,方法包括固化疏水材料或电介质中的至少一个以形成第一经处理层。在一些示例中,固化疏水材料包括将疏水或电介质材料中的至少一个暴露于热或紫外光中的至少一个。在一些示例中,烧蚀第一衬底包括经由透镜将图案投影到第一衬底的部分上并且使激光集中在所述部分上。在这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液滴致动器,包括:非导电层;附着到所述非导电层的导电层;以及被设置在所述导电层中的电极图案,其中所述电极图案通过疏水材料或电介质材料中的至少一个被绝缘,并且其中所述非导电层的至少一部分包括所述电极图案的特征或接近所述电极图案的损伤。

【技术特征摘要】
2014.04.16 US 61/9804221.一种液滴致动器,包括:非导电层;附着到所述非导电层的导电层;以及被设置在所述导电层中的电极图案,其中所述电极图案通过疏水材料或电介质材料中的至少一个被绝缘,并且其中所述非导电层的至少一部分包括所述电极图案的特征或接近所述电极图案的损伤。2.一种液滴致动器,包括:非导电层;附着到所述非导电层的导电层;以及被设置在所述导电层中的电极图案,其中所述电极图案通过疏水材料或电介质材料中的至少一个被绝缘,并且包括具有小于10微米的宽度的第一间距和具有小于10微米的宽度的第二间距。3.权利要求2所述的液滴致动器,其中所述非导电层是第一非导电层,并且所述液滴致动器还包括与所述第一非导电层对齐的第二非导电层以及限定在所述第一非导电层和所述第二非导电层之间的间隙。4.权利要求2或3所述的液滴致动器,其中所述电极图案包括具有基本上光滑的边缘的线。5.权利要求2所述的液滴致动器,其中所述电极图案包括具有不规则形状的边缘的线。6.权利要求2所述的液滴致动器,其中所述导电层的第一部分具有相对于所述导电层的第二部分减小的厚度。7.权利要求2所述的液滴致动器,其中所述非导电层还包括所述电极图案的至少一部分的轮廓。8.权利要求2所述的液滴致动器,其中所述非导电层的厚度大于所述导电层的厚度。9.一种接收液滴的装置,该装置包括:第一衬底,包括:电极阵列,所述电极阵列包括具有小于10微米的宽度的第一间距和具有小于10微米的宽度的第二间距;以及设置在所述电极图案上方的疏水材料或电...

【专利技术属性】
技术研发人员:A费希尔A佩蒂特S劳伦森
申请(专利权)人:雅培制药有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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