用于侧面加载介质上电润湿装置的间隔件制造方法及图纸

EWOD装置包括第一和第二基板组件，以及将第一基板组件从第二基板组件隔开以在它们之间限定通道的间隔件。其中，间隔件限定与通道流体连通的多个流体输入口，且间隔件被配置用于将流体从流体输入口引导到通道内。间隔件具有梳状间隔件构造以限定流体输入口，包括从基区延伸到通道内的交替的齿，并且齿将相邻的流体输入口彼此隔离。间隔件可以仅接触第一和第二基板组件的一部分，以在EWOD装置内形成无间隔件区，并且间隔件包括与第一和第二基板组件两者均接触并延伸进通道内以限定通道的单元间隙的区域。

Spacer for Electric Wetting Device on Side Loaded Medium

The EWOD device includes first and second substrate assemblies and spacers separating the first substrate assemblies from the second substrate assemblies to define channels between them. The spacer is confined to a plurality of fluid input ports connected with the channel fluid, and is configured to guide the fluid from the fluid input port to the channel. The spacer is constructed with comb spacers to define fluid input ports, including alternating teeth extending from the base area to the channel, and teeth isolate adjacent fluid input ports from each other. The spacer may contact only part of the first and second substrate assemblies to form a spaceless area within the EWOD device, and the spacer includes both the first and second substrate assemblies that are in contact and extend into the area of the channel to define the unit clearance of the channel.

【技术实现步骤摘要】
用于侧面加载介质上电润湿装置的间隔件
本专利技术涉及微滴微流控装置，更具体地涉及有源矩阵介质上电润湿(AM-EWOD)装置，包括用于增强流体加载入此类装置的输入结构。
技术介绍
介质上电润湿(EWOD)是用于通过施加电场来操纵流体的微滴的公知技术。有源矩阵EWOD(AM-EWOD)是指在包含晶体管的有源矩阵阵列中，例如通过使用薄膜晶体管(TFT)实现EWOD。因此，它是用于芯片实验室技术的数字微流控的候选技术。对该技术的基本原理的介绍可以在以下文献中找到：“Digitalmicrofluidics：isatruelab-on-a-chippossible？”，R.B.Fair，MicrofluidNanofluid(2007)3：245-281)。图1以截面形式示出了常规EWOD装置的一部分。该装置包括下基板10，其最上层由导电材料形成，导电材料被图案化以便实现多个阵列元件电极12(例如，图1中的12A和12B)。给定阵列元件的电极可以被称为元件电极12。包括极性材料(通常也为水性和/或离子性)的液体微滴14被约束在下基板10和顶基板16之间的平面中。可以通过间隔件18在这两个基板之间实现合适的间隙或通道，并且可以使用非极性环绕流体20(例如油)来占据未被液体微滴14占据的体积。油的功能是降低极性微滴表面的表面张力，并增加电润湿力，其最终导致产生小微滴并使其迅速移动的能力。因此，在将任何极性流体引入装置的通道中之前，将油存在于装置的通道内通常是有益的。设置在下基板10上的绝缘层22将导电元件电极12A、12B与第一疏水涂层24隔开，液体微滴14以用θ表示的接触角26位于第一疏水涂层24上。疏水涂层由疏水材料(通常但不一定是含氟聚合物)形成。液体微滴14可以与之接触的第二疏水涂层28在顶基板16上。参考电极30介于顶基板16和第二疏水涂层28之间。接触角θ的定义如图1所示，并通过固体-液体(γSL)、液体-非极性环绕流体(γLG)和固体-非极性环绕流体(γSG)界面之间的表面张力分量的平衡来确定，并且在不施加电压的情况下满足杨氏定律，该公式给出如下：在操作中，被称为EW驱动电压(例如，图1中的VT，V0和V00)的电压可以从外部施加到不同的电极(例如，分别施加到参考电极30，元件电极12、12A和12B)。所得到的电力被设置为有效地控制疏水涂层24的疏水性。通过布置不同的EW驱动电压(例如，V0和V00)被施加到不同的元件电极(例如，12A和12B)，液体微滴14可以在两个基板10和16之间的横向平面中移动。下面描述EWOD装置的示例配置和操作。US6911132(Pamula等，2005年6月28日授权)公开了一种用于控制微滴在两个维度上的位置和移动的二维EWOD阵列。US6565727(Shenderov，2003年5月20日授权)进一步公开了用于其他微滴操作的方法，包括微滴的分裂和合并，以及将不同材料的微滴混合在一起。US7163612(Sterling等，2007年1月16日授权)描述了基于TFT的薄膜电子器件如何用于通过使用与AM显示技术中采用的电路布置非常相似的电路布置，来控制对EWOD阵列的电压脉冲的寻址。US7163612的方法可以被称为“有源矩阵介质上电润湿”(AM-EWOD)。使用基于TFT的薄膜电子器件来控制EWOD阵列有若干优点，即：●电子驱动电路可以集成到下基板10上。●基于TFT的薄膜电子器件非常适合于AM-EWOD应用。它们生产便宜，从而可以以相对低的成本生产相对大的基板面积。●以标准工艺制造的TFT可以被设计为在比标准CMOS工艺中制造的晶体管高得多的电压下操作。这是重要的，因为许多EWOD技术需要施加超过20V的电润湿电压。图2是以示意性透视图描绘示例性AM-EWOD装置36的附加细节的示意图，示例性AM-EWOD装置36可以包含图1中的分层结构。AM-EWOD装置36具有下基板44，下基板44上设置有薄膜电子器件46，并且参考电极(与上述参考电极30相当)被并入上基板54中。电极配置可以颠倒过来，其中薄膜电子器件被并入上基板中，而参考电极被并入下基板中。薄膜电子器件46被布置成驱动阵列元件电极48。多个阵列元件电极48被布置在具有X×Y阵列元件的电极或元件阵列50中，其中X和Y可以是任何整数。可包括任何极性流体且可典型为水性的液体微滴52被封闭在由间隔件56分隔开的下基板44和上基板54之间，尽管将被理解的是，可以存在多个液体微滴52。如上面关于代表性EWOD结构所描述的，由两个基板限定的EWOD通道或间隙最初以非极性流体(油)填充。包括极性材料的液体微滴14/52(即通过EWOD装置的操作而被操纵的液体微滴)必须从流体的外部“储存器”输入到EWOD通道或间隙内。外部储存器可以例如是移液器，或者可以是并入装置的塑料外壳中的结构。随着来自用于液体微滴的储存器的液体被输入，油被取代并从EWOD通道移出。已经设计了不同的机构来将流体输入或加载到此类装置中。例如，US8686344(Sudarsan等，2014年4月1日授权)描述了利用布置在装置表面上的疏水层的图案化来加载流体的方法。WO2015/023747(Yi等，2016年2月19日公开)和US2016/0016170(Lay等，2016年1月21日公开)都描述了包括上、下EWOD基板和起移液器导管作用的塑料部分的EWOD盒式组件。由于EWOD装置的内表面是疏水的，所以极性流体进入EWOD通道的实现具有重大意义。另外，当流体在EWOD通道内，必须控制流体的行进方向，例如，使通过不同和相邻口的不同流体输入不会意外地结合在一起或混合。实现控制流体进入的常规方法是创造具有钻的孔(洞)的上基板或具有以其他方式并入上基板中的孔(洞)的上基板。上基板中的孔提供方便的流体输入，但当然需要薄膜电子器件在底基板之上。这些孔限定流体输入口和从EWOD装置的外部到电润湿阵列正上方的EWOD通道内的流体路径。然而，在上基板上采用孔可能是难以制造并且昂贵的，特别是因为上基板和下基板的优选材料是玻璃。玻璃通常是优选材料，因为玻璃与常用的LCD制造技术兼容。此外有利的是，使EWOD装置具有采用相同材料的上基板和下基板，以实现EWOD通道间隙内的高精度，并且最小化在装置需要被加热的用途中与具有不同热膨胀系数的不同材料一起使用时的不利影响。在正常的用途中，不同极性流体入口点的数量由上基板内的孔的数量确定。随着上基板内孔的数量增加，生产成本和上基板的易碎性都增加。一种可选的方法是使用不需要在上基板中形成的孔的侧面加载配置(例如，上基板简单地为矩形)。要进入EWOD通道的流体通过两个基板之间的EWOD通道的一侧输入，而不是通过上基板中的孔。通过使用没有孔的上基板，上基板的成本和机械强度与所需的极性流体入口点的数量完全无关，与上基板具有孔时可以被并入EWOD装置的流体入口点相比，可能实现更高密度的流体入口点。然而，使用电流侧加载配置实现对极性流体输入的精确控制是困难的。GB2542372(Walton等，2017年3月22日公开)为本专利技术人的另一种设计。该公开描述了一种流体加载方法，并公开了一种用于将流体侧面加载到EWOD通道内的间隔件设计。但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介质上电润湿(EWOD)装置，包括：第一基板组件和第二基板组件，其中所述第一基板组件和所述第二基板组件具有相对的内表面；和间隔件部分，所述间隔件部分定位所述第一基板组件和所述第二基板组件，以将所述第一基板组件的内表面与所述第二基板组件的内表面间隔开，以在所述第一基板组件和所述第二基板组件的所述相对的内表面之间限定通道；其中，所述间隔件部分限定与所述通道流体连通的多个流体输入口，且所述间隔件部分被配置为用于将流体从所述流体输入口引导到所述通道内。

【技术特征摘要】
2017.07.12 US 15/647,547;2018.02.22 US 15/902,2681.一种介质上电润湿(EWOD)装置，包括：第一基板组件和第二基板组件，其中所述第一基板组件和所述第二基板组件具有相对的内表面；和间隔件部分，所述间隔件部分定位所述第一基板组件和所述第二基板组件，以将所述第一基板组件的内表面与所述第二基板组件的内表面间隔开，以在所述第一基板组件和所述第二基板组件的所述相对的内表面之间限定通道；其中，所述间隔件部分限定与所述通道流体连通的多个流体输入口，且所述间隔件部分被配置为用于将流体从所述流体输入口引导到所述通道内。2.根据权利要求1所述的EWOD装置，其中，所述间隔件部分具有梳状间隔件构造以限定所述多个流体输入口，所述梳状间隔件构造包括从基区延伸到所述通道内的交替齿。3.根据权利要求2的所述EWOD装置，其中，在所述通道的外部，所述齿将相邻的流体输入口彼此隔离开。4.根据权利要求1-3中任一项所述的EWOD装置，其中，所述间隔件部分仅接触所述第一基板组件和所述第二基板组件的一部分以在所述EWOD装置内形成无间隔件区域。5.根据权利要求4所述的EWOD装置，其中，所述间隔件部分包括与所述第一基板组件和所述第二基板组件都接触并延伸到所述通道内以限定所述通道的均匀单元间隙的区域。6.根据权利要求1-5中任一项所述的EWOD装置，进一步包括出口，所述出口被配置为所述间隔件部分的延伸，所述间隔件部分的延伸形成进入所述通道的流体通路。7.根据权利要求1-6中任一项所述的EWOD装置，其中，所述间隔件部分的与所述通道相对的且限定所述流体输入口的一部分的形状是圆形。8.根据权利要求1-7中任一项所述的EWOD装置，其中：所述第一基板组件或所述第二基板组件之一包括用于将电润湿电压施加到所述通道内的薄膜电子器件，所述薄膜电子器件在所述通道内限定有源区；以及包括所述薄膜电子器件的所述基板组件限定与所述有源区相邻的且其中所述电润湿电压不可施加的无源边界区域。9.根据权利要求8所述的EWOD装置，其中，所述间隔件部分具有梳状间隔件构造以限定所述多个流体输入口，所述梳状间隔件构造包括从基区延伸到所述通道内的交替齿，所述交替齿延伸超出所述无源边界区域并进入到所述有源区内。10.根据权利要求8-9中任一项所述的EWOD装置，其中，如果所述无源边界区域的宽度被表示为“w”，并且所述第一基板组件和所述第二基板组件之间的所述通道的单元间隙尺寸被表示为“d”，则所述流体输入口的尺寸被设定为容纳的最小体积的输入流体至少为半径w/2和高度为d的盘的体积。11.根据权利要求8-10中任一项所述的EWOD装置，其中，所述无源边界区域在包括所述薄膜电子器件的所述基板组件的至少一些相对边缘上对称。12.根据权利要求8-11中任一项所述的EWOD装置，其中，所述无源边界区域在包括所述薄膜电子器件的所述基板组件的不同边缘上不对称从而具有不同的尺寸。13.根据权利要求8-12中任一项所述的EWOD装置，其中，包括所述薄膜电子器件的所述基板组件具有邻近所述无...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱斯利·安·帕里琼斯，艾马·杰恩·沃尔顿，
申请(专利权)人：夏普生命科学欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB