具有集成的电化学传感器的数字微流体设备制造技术
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成的电化学传感器的数字微流体设备相关申请的交叉引用本申请要求于2014年10月21日提交的并题为“DIGITALMICROFLUIDICDEVICESWITHINTEGRATEDELECTROCHEMICALSENSORS”的美国临时申请号为62/066,818的优先权，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。背景本公开涉及数字微流体设备，并且涉及通过数字微流体设备的电化学检测。数字微流体学是一种新兴技术，其中离散的液滴在电极阵列的表面上被操纵。数字微流体学相对于常规的基于封闭式微通道的流体学具有许多互补的差异，包括可重构性(通用设备格式可用于任何应用)和对所有试剂的控制。数字微流体学通常以“两板”格式实现，其中微滴被夹在底板(承载涂覆有绝缘体的电极阵列)和顶板(承载未涂覆有绝缘体的接地电极)之间。概述提供了一种设备和系统，其中一个或多个电化学传感器被集成在数字微流体设备内。根据一个示例实施例，两电极电化学传感器被集成到数字微流体设备的顶板或底板中，其中对电极被设置在限定的空间区域内，并且其中工作电极被形成使得其在空间上分布在与对电极相关联的空间区域内。工作电极可以作为空间上分布在对电极内和/或围绕对电极的周边的一个或多个细长段设置。工作电极的面积可被选择为小于对电极的面积，以便提高电化学传感器的性能。因此，在第一方面中，提供了数字微流体设备，包括：第一板，所述第一板包括：第一绝缘衬底；数字微流体致动电极的阵列，其设置在第一绝缘衬底上；第一介电层，其形成在所述数字微流体致动电极的阵列上；以及第一疏水层，其设置在所述第一介电层上，所述第一疏水层提供第一疏水...
【技术保护点】
一种数字微流体设备，包括：第一板，所述第一板包括：第一绝缘衬底；数字微流体致动电极的阵列，所述数字微流体致动电极的阵列设置在第一绝缘衬底上；第一介电层，所述第一介电层形成在所述数字微流体致动电极的阵列上；以及第一疏水层，所述第一疏水层被设置在所述第一介电层上，所述第一疏水层提供第一疏水工作表面；第二板，所述第二板包括：第二绝缘衬底，所述第二绝缘衬底具有在其上设置的至少第二疏水层，所述第二疏水层提供第二疏水工作表面；其中，所述第一板和所述第二板以在其间限定间隙的间隔开的关系设置，以在所述致动电极的致动下允许微滴运动；其中，所述第一绝缘衬底和所述第二绝缘衬底中的一个具有设置在其上的一个或多个数字微流体次级电极，并且其中所述一个或多个数字微流体次级电极被设置成使得在所述数字微流体致动电极的阵列和所述一个或多个数字微流体次级电极之间施加电压时，液滴是可运输的；以及其中，所述第一绝缘衬底和所述第二绝缘衬底中的一个包括用于形成电化学电池的电化学工作电极和电化学对/伪参比电极；其中，所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极暴露于所述第一板和所述第二板之间的所述间隙，使得在所述第一板和所述第二板之...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.21 US 62/066,8181.一种数字微流体设备，包括：第一板，所述第一板包括：第一绝缘衬底；数字微流体致动电极的阵列，所述数字微流体致动电极的阵列设置在第一绝缘衬底上；第一介电层，所述第一介电层形成在所述数字微流体致动电极的阵列上；以及第一疏水层，所述第一疏水层被设置在所述第一介电层上，所述第一疏水层提供第一疏水工作表面；第二板，所述第二板包括：第二绝缘衬底，所述第二绝缘衬底具有在其上设置的至少第二疏水层，所述第二疏水层提供第二疏水工作表面；其中，所述第一板和所述第二板以在其间限定间隙的间隔开的关系设置，以在所述致动电极的致动下允许微滴运动；其中，所述第一绝缘衬底和所述第二绝缘衬底中的一个具有设置在其上的一个或多个数字微流体次级电极，并且其中所述一个或多个数字微流体次级电极被设置成使得在所述数字微流体致动电极的阵列和所述一个或多个数字微流体次级电极之间施加电压时，液滴是可运输的；以及其中，所述第一绝缘衬底和所述第二绝缘衬底中的一个包括用于形成电化学电池的电化学工作电极和电化学对/伪参比电极；其中，所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极暴露于所述第一板和所述第二板之间的所述间隙，使得在所述第一板和所述第二板之间定位的、处在与所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极对应的位置处的微滴与所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极电连通；以及其中，所述电化学对/伪参比电极的面积超过所述电化学工作电极的面积至少5倍。2.根据权利要求1所述的数字微流体设备，其中，所述电化学对/伪参比电极的面积超过所述电化学工作电极的面积的倍数小于15。3.根据权利要求1所述的数字微流体设备，其中，所述电化学工作电极包括一个或多个细长段。4.根据权利要求3所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个或多个的至少一部分具有1微米和10微米之间的宽度。5.根据权利要求3所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个或多个的至少一部分具有10微米和100微米之间的宽度。6.根据权利要求3所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个或多个的至少一部分具有100微米和500微米之间的宽度。7.根据权利要求3至6中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述电化学工作电极的一个或多个细长段的至少一部分与所述电化学对/伪参比电极的相邻的细长段叉指交错。8.根据权利要求3至6中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的所述一个或多个的至少一部分被配置为向内指向的螺旋。9.根据权利要求3至6中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个或多个的至少一部分被配置为呈现蛇形轮廓。10.根据权利要求3至6中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的所述一个或多个包括：第一细长段；以及至少两个附加的细长段，所述至少两个附加的细长段以分支结构从所述第一细长段延伸。11.根据权利要求3至6中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的所述一个或多个包括：第一细长段，所述第一细长段邻近所述电化学对/伪参比电极的中心区域终止；以及多个附加的细长段，所述多个附加的细长段从所述第一细长段径向延伸。12.根据权利要求3至6中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个的至少一部分围绕所述电化学对/伪参比电极的周边的至少一部分。13.根据权利要求1至12中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述电化学对/伪参比电极和所述电化学工作电极中的一个或两个由与所述数字微流体次级电极相同的导电材料形成。14.根据权利要求13所述的数字微流体设备，其中，所述导电材料是氧化铟锡。15.根据权利要求13所述的数字微流体设备，其中，所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极形成在所述第二绝缘衬底上。16.一种数字微流体设备，包括：绝缘衬底；数字微流体致动电极的阵列，所述数字微流体致动电极的阵列设置在所述绝缘衬底上；一个或多个数字微流体次级电极，所述一个或多个数字微流体次级电极被设置在所述绝缘衬底上；介电层，所述介电层形成在所述数字微流体致动电极的阵列和所述一个或多个数字微流体次级电极上；以及疏水层，所述疏水层设置在所述介电层上，所述疏水层提供疏水工作表面，其中所述一个或多个数字微流体次级电极被设置成使得在所述数字微流体致动电极的阵列和所述一个或多个数字微流体次级电极之间施加电压时，液滴可在所述疏水层上运输；其中，所述绝缘衬底还包括用于形成电化学电池的电化学工作电极和电化学对/伪参比电极；其中，所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极被暴露，使得在所述疏水工作表面上定位的、处在与所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极对应的位置处的微滴与所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极电连通；以及其中，所述电化学对/伪参比电极的面积超过所述电化学工作电极的面积至少5倍。17.根据权利要求16所述的数字微流体设备，其中，所述电化学对/伪参比电极的面积超过所述电化学工作电极的面积的倍数小于15。18.根据权利要求16所述的数字微流体设备，其中，所述电化学工作电极包括一个或多个细长段。19.根据权利要求18所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个或多个的至少一部分具有1微米和10微米之间的宽度。20.根据权利要求18所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个或多个的至少一部分具有10微米和100微米之间的宽度。21.根据权利要求18所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个或多个的至少一部分具有100微米和500微米之间的宽度。22.根据权利要求18至21中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述电化学工作电极的一个或多个细长段的至少一部分与所述电化学对/伪参比电极的相邻的细长段叉指交错。23.根据权利要求18至21中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的所述一个或多个的至少一部分被配置为向内指向的螺旋。24.根据权利要求18至21中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个或多个的至少一部分被配置为呈现蛇形轮廓。25.根据权利要求18至21中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的所述一个或多个包括：第一细长段；以及至少两个附加的细长段，所述至少两个附加的细长段以分支结构从所述第一细长段延伸。26.根据权利要求18至21中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的所述一个或多个包括：第一细长段，所述第一细长段邻近所述电化学对/伪参比电极的中心区域终止；以及多个附加的细长段，所述多个附加的细长段从所述第一细长段径向延伸。27.根据权利要求18至21中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述细长段中的一个的至少一部分围绕所述电化学对/伪参比电极的周边的至少一部分。28.根据权利要求16至27中的任一项所述的数字微流体设备，其中，所述电化学对/伪参比电极和所述电化学工作电极中的一个或两个由与所述数字微流体次级电极相同的导电材料形成。29.根据权利要求28所述的数字微流体设备，其中，所述导电材料是氧化铟锡。30.一种数字微流体设备，包括：第一板，所述第一板包括：第一绝缘衬底；数字微流体致动电极的阵列，所述数字微流体致动电极的阵列设置在第一绝缘衬底上；第一介电层，所述第一介电层形成在所述数字微流体致动电极的阵列上；以及第一疏水层，所述第一疏水层被设置在所述第一介电层上，所述第一疏水层提供第一疏水工作表面；第二板，所述第二板包括：第二绝缘衬底，所述第二绝缘衬底具有在其上设置的至少第二疏水层，所述第二疏水层提供第二疏水工作表面；其中，所述第一板和所述第二板以在其间限定间隙的间隔开的关系设置，以在所述致动电极的致动下允许微滴运动；其中，所述第一绝缘衬底和所述第二绝缘衬底中的一个具有设置在其上的一个或多个数字微流体次级电极，并且其中所述一个或多个数字微流体次级电极被设置成使得在所述数字微流体致动电极的阵列和所述一个或多个数字微流体次级电极之间施加电压时，液滴是可运输的；以及其中，所述第一绝缘衬底和所述第二绝缘衬底中的一个包括用于形成电化学电池的电化学工作电极和电化学对/伪参比电极，所述电化学工作电极包括多个细长段；其中，所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极暴露于所述第一板和所述第二板之间的所述间隙，使得在所述第一板和所述第二板之间定位的处在与所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极对应的位置处的微滴与所述电化学工作电极和所述电化学对/伪参比电极电连通。31.根据权利要求30所述的数字微流体设备，其中，所述电化学对/伪参比电极的面积与所述电化学工作电极的面积的比率在约5和15之间。32.一种数字微流体设备，包括：绝缘衬底；数字微流体致动电极的阵列，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·惠勒，于越，莫塔什姆·沙姆西，
申请(专利权)人：多伦多大学管理委员会，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA
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