基于电路的光电镊子制造技术

一种微流体光电镊子(OET)器件，可以包括介电泳(DEP)电极，其可以通过控制被引导到感光元件上的光束而激活和停用，该感光元件被布置在与DEP电极隔开的位置上。感光元件可以是光电二极管，其可以使将DEP电极连接到功率电极的开关机构在截止状态和导通状态之间切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于电路的光电镊子
技术介绍
光电子微流体器件(例如，光电镊子(OET)器件)利用光学感应的介电泳(DEP)来操控液体介质中的物体(例如细胞、颗粒等)。图1A和图1B说明简单OET器件100的例子，该器件用于操控腔体104中的液体介质106中的物体108，其可以在上电极112、侧壁114、光导材料116、和下电极124之间。如图所示，电源126可以施加到上电极112和下电极124。图1C示出简化等效电路，其中，腔体104中的介质106的阻抗由电阻器142表示，并且光导材料116的阻抗由电阻器144表示。光导材料116基本上是电阻性的，除非由光照射。当不被光照时，光导材料116的阻抗(即图1C的等效电路中的电阻器144)比介质106的阻抗(即图1C中的电阻器142)大。因此，施加到电极112、124的功率的大部分压降跨过光导材料116(即图1C的等效电路中的电阻器144)，而不是跨过介质106(即图1C的等效电路中的电阻器142)。可以通过用光136照射区域134，在光导材料116的区域134处建立虚拟电极132。当用光136照射时，光导材料116变成导电的，并且照射区域134处的光导材料116的阻抗明显下降。因此，照射区域134处的光导材料116的照射阻抗(即图1C的等效电路中的电阻器144)会明显地减小，例如减小到小于介质106的阻抗。在照射区域134处，大部分的压降126现在跨过介质106(图1C中的电阻器142)，而不是跨过光导材料116(图1C中的电阻器144)。结果是一般从照射区域134到上电极112上的相对应的区域的介质106中的非均匀的电场。该非均匀的电场可以在介质106中的邻近物体108上导致DEP力。类似于虚拟电极132的虚拟电极可以通过由不同且移动的模式的光照射光导材料116，而以任何期望的模式选择性地产生和移动。因此，介质106中的物体108可以选择性地在介质106中被操纵(例如移动)。一般来说，光导材料116的未照射的阻抗必须大于介质106的阻抗，并且光导材料116的照射阻抗必须小于介质106的阻抗。如图所示，介质106的阻抗越低，所需的光导材料116的照射阻抗越低。由于诸如典型的光导材料的自然特性和对可作为实际情况引导到光导材料116的区域134上的光136的强度的限制等这些因素，所以对可作为实际情况达到的照射阻抗有更低的限制。因此，在图1A和图1B的类似OET器件100的OET器件中，难以使用相对低的阻抗介质106。为了应对上述情况，美国专利No.7,956,339在类似于图1A和图1B的光导材料116的层中使用光电晶体管，以响应于类似于光136的光，而选择性地建立低阻抗，该低阻抗使得从腔体104到下电极124的电连接局部化。照射的光电晶体管的阻抗可以低于光导材料116的照射阻抗，并且因此由光电晶体管构造的OET器件能够使用比图1A和图1B的OET器件低的阻抗介质106。然而，光电晶体管对于以上讨论的现有技术中的OET器件的缺陷没有有效的解决方案。例如，在光电晶体管中，用于阻抗调制的光吸收和电放大通常耦合，并且因此会抑制两者独立的最优化。本专利技术的实施例解决现有技术中的OET器件的上述问题和/或其它问题，以及提供其它优势。
技术实现思路
在一些实施例中，一种微流体装置可以包括电路基板、腔体、第一电极、第二电极、开关机构和感光元件。介电泳(DEP)电极可以位于电路基板的表面上的不同位置处。腔体被配置为容纳在电路基板的表面上的液体介质。第一电极可以与介质电接触，并且第二电极可以与介质电绝缘。开关机构中的每个可以位于DEP电极中不同的相应的一个与第二电极之间，并且每个开关机构可以在其中停用相应的DEP电极的截止状态和其中激活相应的DEP电极的导通状态之间可切换。感光元件中的每个可以被配置为提供用于根据引导到感光元件上的光束来控制开关机构中不同的相应的一个的输出信号。在一些实施例中，一种控制微流体装置的过程可以包括：将交流(AC)功率施加到微流体装置的第一电极和第二电极，其中，第一电极与微流体装置的电路基板的内表面上的腔体中的介质电接触，以及第二电极与介质电绝缘。该过程还可以包括激活电路基板的内表面上的介电泳(DEP)电极，其中，DEP电极是内表面上的与介质电接触的多个DEP电极中的一个。DEP电极可以通过将光束引导到电路基板中的感光元件上而激活，响应于光束从感光元件提供输出信号，以及响应于输出信号，将电路基板中的开关机构从其中DEP电极被停用的截止状态切换到其中DEP电极被激活的导通状态。在一些实施例中，一种微流体装置可以包括电路基板和配置为容纳布置在电路基板的内表面上的液体介质的腔体。该微流体装置还可以包括用于响应于引导到内表面的第二区域上的光束，激活电路基板的内表面的第一区域处的介电泳(DEP)电极的装置，其中第二区域与第一区域隔开。附图说明图1A说明简化的现有技术的OET器件的透视图。图1B示出图1A的OET器件的侧视截面图。图1C是图1A的OET器件的等效电路图。图2A是根据本专利技术的一些实施例的简化OET器件的透视图。图2B示出图2A的OET器件的侧视截面图。图2C是图2A的OET器件的电路基板的内表面的顶视图。图3是图2A的OET器件的等效电路图。图4示出根据本专利技术的一些实施例的OET器件的部分侧视截面图，其中，图2A-2C的感光元件包括光电二极管并且开关机构包括晶体管。图5示出根据本专利技术的一些实施例的OET器件的部分侧视截面图，其中，图2A-2C的感光元件包括光电二极管并且开关机构包括放大器。图6示出根据本专利技术的一些实施例的OET器件的部分侧视截面图，其中，图2A-2C的感光元件包括光电二极管并且开关机构包括放大器和开关。图7是根据本专利技术的一些实施例的具有颜色检测器元件的OET器件的部分侧视截面图，图8说明根据本专利技术的一些实施例的具有指示器元件的OET器件的部分侧视截面图，该指示器元件用于指示DEP电极是否被激活。图9说明根据本专利技术的一些实施例的具有多个电源的OET器件的部分侧视截面图，该电源连接到多个额外的电极。图10说明根据本专利技术的一些实施例的操作类似于图2A-2C和图4-9的器件的OET器件的过程的例子。具体实施方式本说明书描述了本专利技术的示例性实施例和应用。然而，本专利技术并不局限于这些示例性实施例和应用，或不局限于示例性实施例或应用在本文中所描述或操作的方式。此外，附图可以示出简化的或部分的视图，并且为了更加清楚，附图中的元件的尺寸可以扩大或不成比例。此外，作为在本文中使用的术语“在…上”、“附加到”、或“耦合到”，一个元件(例如材料、层、基板等)可以“在…上”、“附加到”、或“耦合到”另一个元件，而无论是否是一个元件直接地“在…上”、“附加到”、或“耦合到”另一个元件或者在该一个元件和另一个元件之间具有一个或多个间隔元件。此外，如果提供了方向(例如，以上、以下、顶、底、侧、上、下、之下、之上、较上、较下、水平、垂直、“x”、“y”、“z”等)，则其是相对的、且仅仅以例子的方式并且是为了容易示例和讨论而提供的，而不是限制性的。此外，在参考元件列表(例如元件a、b、c)时，这样的参考旨在包括列出的元件自身、非所有列出的元件的任何组合、和/或所有列出元件的组合中的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流体装置，包括：电路基板，所述电路基板包括表面和在所述表面的不同位置处的介电泳(DEP)电极；腔体，所述腔体被配置为容纳布置在所述电路基板的所述表面上的液体介质；第一电极，所述第一电极被布置为与所述介质电接触；第二电极，所述第二电极被布置为与所述介质电绝缘；开关机构，每个所述开关机构被布置在所述DEP电极的不同的相应一个与所述第二电极之间，其中，每个所述开关机构在其中停用所述相应的DEP电极的截止状态和其中激活所述相应的DEP电极的导通状态之间可切换；以及感光元件，每个所述感光元件被配置为提供输出信号，用于根据被引导到所述感光元件上的光束来控制所述开关机构中不同的相应一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.08 US 61/724,168;2013.10.10 US 14/051,0041.一种微流体装置，包括：电路基板，所述电路基板包括表面和在所述表面的不同位置处的介电泳(DEP)电极；腔体，所述腔体被配置为容纳布置在所述电路基板的所述表面上的液体介质；第一电极，所述第一电极被布置为与所述介质电接触；第二电极，所述第二电极被布置为与所述介质电绝缘；开关机构，每个所述开关机构被布置在所述DEP电极的不同的相应一个与所述第二电极之间并与所述DEP电极的不同的相应一个和所述第二电极电连接，其中，每个所述开关机构被配置为接收输出信号，并根据所述输出信号进行切换，使得所述开关机构在其中停用所述相应的DEP电极的截止状态和其中激活所述相应的DEP电极的导通状态之间切换；以及感光元件，每个所述感光元件被配置为根据被引导到所述感光元件上的光束来将所述输出信号提供至控制所述开关机构中不同的相应一个。2.根据权利要求1所述的装置，其中，当每个所述开关机构处于所述截止状态时，在所述相应的DEP电极和所述第二电极之间具有高电阻抗，所述高电阻抗大于所述腔体中的所述介质的电阻抗，以及在所述导通状态下，每个所述开关机构在所述相应的DEP电极和所述第二电极之间提供低电阻抗，所述低电阻抗低于所述介质的所述电阻抗。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述高电阻抗是所述低电阻抗的至少两倍。4.根据权利要求1所述的装置，其中：所述开关机构包括串联的开关和放大器，所述开关和放大器将所述相应的DEP电极连接到所述第二电极，以及所述电路基板包括半导体材料，所述开关和所述放大器形成在所述电路基板中。5.根据权利要求1所述的装置，其中：所述开关机构包括晶体管，所述晶体管将所述相应的DEP电极连接到所述第二电极，以及所述电路基板包括半导体材料，所述晶体管形成在所述电路基板中。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述晶体管为场效应晶体管或双极晶体管。7.根据权利要求1所述的装置，其中：所述感光元件包括光电二极管，以及所述电路基板包括半导体材料，所述光电二极管形成在所述电路基板中。8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括控制电路，每个所述控制电路将所述感光元件中的相应一个连接到所述开关机构中的相应一个，其中，每个所述控制电路被配置为根据来自所述感光元件中的所述相应一个的所述输出信号，控制所述相应的开关机构是处于所述截止状态或是处于所述导通状态。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制电路被配置为响应于来自所述感光元件中的所述相应一个的一个或更多个信号输出来将所述相应的开关机构切换至导通状态，其中，所述感光元件中的所述相应一个响应于被引导到所述感光元件上的所述光束的脉冲来产生所述一个或更多个信号输出中的每一个。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述控制电路被配置为响应于来自所述感光元件中的所述相应一个的一个或更多个第二信号输出来将所述相应的开关机构切换至截止状态，其中所述感光元件中的所述相应一个响应于被引导到所述感光元件上的所述光束的脉冲来产生所述一个或更多...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·W·肖特，吴明强，
申请(专利权)人：伯克利照明有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US