具有集成网状地线的单面光致动微流体器件制造技术

提供配置有单面光电润湿(SSOEW)的基底，以及包括该基底的微流体器件。基底可以包括平面电极、光电导(或感光)层、电介质层(单层或复合)、网状电极和疏水涂层。当在基底上施加适当的AC电压电势且将光聚焦到基底的靠近液滴的光电导层中时，可以用光致动方式使流体液滴跨越这种基底的疏水涂层而移动。壁部可以设置在基底上方，以形成微流体器件。壁部与基底可以一起形成微流体回路，液滴可以通过该微流体回路而移动。

Single side optically actuated microfluidic devices with integrated mesh ground wires

A substrate with a single sided photo wetting (SSOEW) is provided, and a microfluidic device including the substrate is provided. The substrate may include a planar electrode, a photoconductive (or photosensitive) layer, a dielectric layer (monolayer or composite), a mesh electrode and a hydrophobic coating. When an appropriate AC voltage potential is applied on the substrate and the light is focused to the photoconductive layer of the droplet near the substrate, the liquid droplet can be moved by a hydrophobic coating across the substrate by a photo actuated manner. The walls may be placed above the substrate to form microfluidic devices. The wall and the substrate can form a microfluidic loop together, and the droplets can move through the microfluidic circuit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成网状地线的单面光致动微流体器件相关案件的交叉引用本申请要求在2014年12月5日提交的序号为62/088,532的美国临时专利申请的优先权及权益，通过引用的方式将该美国临时专利申请的全文并入本申请。关于联邦资助研发的声明不适用
本专利技术大致涉及具有光电润湿(OEW)结构的微流体器件。具体地，本公开涉及具有集成网状地线(meshground)的单面光电润湿(SSOEW)器件。
技术介绍
可以在微流体器件中处理例如生物细胞的显微样品(micro-object)。例如，包含显微样品或试剂的液滴可以围绕微流体器件运动并且融入微流体器件内。本专利技术实施例致力于改进微流体器件，以便于进行复杂的化学和生物反应。通过改变微流体器件中电润湿表面的有效润湿性，可以使液滴在微流体器件上运动并且使液滴融入微流体器件上或之内。这样的运动可以促进例如对细胞进行处理以评估各种细胞特性的工作流程。具有电润湿结构的微流体器件通常包括硬覆盖层，这会使将液滴引入到电润湿表面的引入过程和从电润湿表面移除液滴的移除过程复杂化。因此，需要一种具有更易接触(accessible)的电润湿表面的微流体器件。
技术实现思路
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【技术保护点】
一种基底，包括：平面电极；光电导层；电介质层；网状接地电极；以及疏水涂层；其中所述光电导层介于所述平面电极和所述电介质层之间，并且所述光电导层的下表面邻接于所述平面电极的上表面，并且所述光电导层的上表面邻接于所述电介质层的下表面；其中所述网状接地电极邻接于所述电介质层的上表面；其中所述平面电极和所述网状接地电极被配置为连接到AC电压源；以及其中，当所述平面电极和所述网状接地电极连接到所述AC电压源的相对端子时，所述基底能够对与所述疏水涂层接触的水滴施加光电润湿(OEW)力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.05 US 62/088,5321.一种基底，包括：平面电极；光电导层；电介质层；网状接地电极；以及疏水涂层；其中所述光电导层介于所述平面电极和所述电介质层之间，并且所述光电导层的下表面邻接于所述平面电极的上表面，并且所述光电导层的上表面邻接于所述电介质层的下表面；其中所述网状接地电极邻接于所述电介质层的上表面；其中所述平面电极和所述网状接地电极被配置为连接到AC电压源；以及其中，当所述平面电极和所述网状接地电极连接到所述AC电压源的相对端子时，所述基底能够对与所述疏水涂层接触的水滴施加光电润湿(OEW)力。2.根据权利要求1所述的基底，其中，所述基底形成为微流体器件的整个底座或部分底座。3.根据权利要求1或2所述的基底，其中，所述平面电极包括金属导体。4.根据权利要求3所述的基底，其中，所述平面电极包括氧化铟锡(ITO)层。5.根据权利要求1所述的基底，其中，所述平面电极包括非金属导体。6.根据权利要求5所述的基底，其中，所述平面电极包括导电硅层。7.根据权利要求1所述的基底，其中，所述光电导层包括氢化非晶硅(a-Si：H)。8.根据权利要求7所述的基底，其中，所述光电导层具有至少为500nm的厚度。9.根据权利要求7所述的基底，其中，所述光电导层具有约900至1100纳米的厚度。10.根据权利要求1所述的基底，其中，所述电介质层包括金属氧化物。11.根据权利要求10所述的基底，其中，所述电介质层包括氧化铝。12.根据权利要求10或11所述的基底，其中，所述电介质层具有至少125nm的厚度。13.根据权利要求10所述的基底，其中，所述电介质层通过原子层沉积来形成。14.根据权利要求1所述的基底，其中，所述电介质层是具有至少第一电介质层和第二电介质层的复合电介质层，且所述第一电介质层的下表面邻接于所述光电导层。15.根据权利要求14所述的基底，其中，所述网状接地电极介于所述第一电介质层和所述第二电介质层之间。16.根据权利要求14或15所述的基底，其中，所述复合电介质层具有至少125nm的厚度。17.根据权利要求14或15所述的基底，其中，所述第一电介质层和第二电介质层均包括金属氧化物。18.根据权利要求17所述的基底，其中，所述第一电介质层和第二电介质层均包括氧化铝。19.根据权利要求17所述的基底，其中，所述第一电介质层和第二电介质层均通过原子层沉积来形成。20.根据权利要求19所述的基底，其中，所述第一电介质层具有约125nm至约175nm的厚度。21.根据权利要求20所述的基底，其中，所述第二电介质层具有小于10nm的厚度。22.根据权利要求14或15所述的基底，其中，所述第一电介质层具有的上表面邻接于所述网状接地电极的下表面。23.根据权利要求22所述的基底，其中，第一介电材料形成格子。24.根据权利要求23所述的基底，其中，所述第一电介质层的上表面基本上与所述网状接地电极的下表面是相连的。25.根据权利要求22所述的基底，其中，所述第一电介质层由具有介电常数ε1的材料制成，所述第二电介质层由具有介电常数ε2的材料制成，并且ε1小于ε2。26.根据权利要求25所述的基底，其中，所述第一电介质层包括金属氧化物。27.根据权利要求26所述的基底，其中，所述第一电介质层包括氧化铝。28.根据权利要求25所述的基底，其中，所述第一电介质层具有约50nm至约150nm的厚度。29.根据权利要求25所述的基底，其中，所述第二电介质层包括非金属氧化物。30.根据权利要求29所述的基底，其中，所述第二电介质层包括氧化硅。31.根据权利要求14所述的基底，其中，所述复合电介质层包括第一电介质层、第二电介质层和第三电介质层，其中所述第二电介质层介于所述第一电介质层和所述第三电介质层之间。32.根据权利要求31所述的基底，其中，所述第一电介质层和第三电介质层均包括金属氧化物。33.根据权利要求32所述的基底，其中，所述第一电介质层和第三电介质层均包括氧化铝。34.根据权利要求32或33所述的基底，其中，所述第一电介质层和第三电介质层均通过原子层沉积来形成。35.根据权利要求31至33中任一项所述的基底，其中，所述第一电介质层和第三电介质层均具有至少10纳米的厚度。36.根据权利要求35所述的基底，其中，所述第一电介质层和第三电介质层均具有约10至20纳米的厚度。37.根据权利要求31至33中任一项所述的基底，其中，所述第二电介质层包括非金属氧化物或氮化物。38.根据权利要求37所述的基底，其中，所述第二电介质层包含氧化硅。39.根据权利要求37所述的基底，其中，所述第二电介质层通过等离子增强化学气相沉积来形成。40.根据权利要求31所述的基底，其中，所述第二电介质层具有至少为100纳米的厚度。41.根据权利要求31所述的基底，其中，所述第一电介质层具有的上表面邻接于所述网状接地电极的下表面，并且所述第三电介质层具有的下表面邻接于所述网状接地电极的上表面。42.根据权利要求41所述的基底，其中，所述第一电介质层具有介电常数ε1，所述第三电介质层具有介电常数ε3，并且ε1小于ε3。43.根据权利要求42所述的基底，其中，所述第二电介质层具有介电常数ε2，并且ε2小于ε3。44.根据权利要求1所述的基底，其中，所述网状接地电极包括布置成格子状的导线。45.根据权利要求44所述的基底，其中，所述网状接地电极还包括多个板，其位于由所述网状接地电极的导线形成的顶点顶部。46.根据权利要求44或45所述的基底，其中，所述网状接地电极的导线的横截面大致为正方形或大致为矩形。47.根据权利要求46所述的基底，其中，所述网状接地电极的导线的横截面具有平均宽度和平均高度，其中平均高度为至少50nm。48.根据权利要求44或45所述的基底，其中，所述网状接地电极的导线的横截面为T形。49.根据权利要求1所述的基底，其中，所述网状接地电极包括导电金属。50.根据权利要求49所述的基底，其中，所述网状接地电极包括金或铝。51.根据权利要求50所述的基底，其中，所述网状接地电极包括具有被氧化的外表面的铝。52.根据权利要求44所述的基底，其中，所述网状接地电极具有小于或等于10％的线性填充因子β。53.根据权利要求44所述的基底，其中，所述网状接地电极的导线具有约200微米至约500微米的间距。54.根据权利要求1所述的基底，其中，所述疏水涂层具有的下表面邻接于所述电介质层的至少部分上表面。55.根据权利要求54所述的基底，其中，所述疏水涂层的下表面邻接于所述网状接地电极的上表面。56.根据权利要求54或55所述的基底，其中，所述疏水涂层包括具有至少一个全氟化链段的有机氟聚合物。57.根据权利要求56所述的基底，其中，所述有机氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)或聚(2,3-二氟甲基-全氟四氢呋喃)。58.根据权利要求57所述的基底，其中，所述疏水涂层具有至少20nm的厚度。59.根据权利要求54或55所述的基底，其中，所述疏水层包括共价键合到所述电介质层分子的两亲性分子的密集填充单层。60.根据权利要求59所述的基底，其中，所述疏水层的两亲性分子均包括硅氧烷基团，并且其中，所述硅氧烷基团共价键合到所述电介质层的分子。61.根据权利要求59所述的基底，其中，所述疏水层的两亲性分子均包括膦酸基团，并且其中，所述膦酸基团共价键合到所述电介质层的分子。62.根据权利要求59所述的基底，其中，所述疏水层的两亲性分子均包括硫醇基团，并且其中，所述硫醇基团共价键合到所述电介质层和/或所述网状接地电极的分子。63.根据权利要求59所述的基底，其中，所述疏水层的两亲性分子包含长链烃。64.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·吴，J·T·卢，S·N·裴，加埃唐·L·马蒂厄，J·宫，R·D·小罗维，J·K·瓦利，J·M·麦克尤恩，M·P·怀特，凯文·T·查普曼，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，伯克利照明有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US