EWOD仪器中的磁性粒子提取制造技术

一种EWOD设备的操作方法，用于使用磁场从极性液滴分离磁响应粒子。该方法包括以下步骤：将液滴分配到EWOD设备的元件阵列上，其中液滴包括磁响应粒子；执行电润湿操作以将液滴沿着元件阵列移动到相对于磁体元件的位置，该磁体元件靠近EWOD设备的该位置；操作磁体元件以向液滴施加磁场，其中磁响应粒子中的至少一部分响应于磁场聚集在液滴内；以及利用磁场从液滴分离聚集的磁响应粒子，其中聚集的磁响应粒子响应于磁场移动到元件阵列上靠近磁体元件的位置。本申请的方法的实施例可以由执行存储在非暂时性计算机可读介质上的程序代码的EWOD控制系统来执行。EWOD控制系统来执行。EWOD控制系统来执行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】EWOD仪器中的磁性粒子提取


[0001]本专利技术涉及液滴微流体设备，更具体地涉及有源矩阵电介质上电润湿(AM
‑
EWOD)装置，以及在微流体设备中从流体液滴中操纵和分离磁响应粒子的方法。

技术介绍

[0002]电介质上电润湿(EWOD)是一种众所周知的通过施加电场来操纵流体液滴的技术。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体的候选技术。可以在《数字微流体：真止的芯片实验室可能吗？》(Digital microfluidics：is a true lab
‑
on
‑
a
‑
chip possible？)，R.B.Fair，Microfluid Nanofluid(2007)3：245
‑
281)中找到该技术的基本原理介绍。
[0003]图1是描绘示例性的基于EWOD的微流体系统的图。在图1的示例中，微流体系统包括读取器32和盒34。盒34可以包含诸如AM
‑
EWOD设备36之类的微流体设备，并常规地包含(未示出的)进入到设备的流体输入端口和电连接。流体输入端口可以执行以下功能：例如通过从由电润湿控制的输入储存器分配而将流体输入到AM
‑
EWOD设备36中并且在设备内生成液滴。如下文进一步详述，微流体设备包括被配置成接收输入的流体液滴的电极阵列。
[0004]微流体系统还可以包括控制系统，该控制系统被配置成控制施加到微流体设备的电极阵列的致动电压以对流体液滴执行操纵操作。例如，读取器32可以包含配置成控制电子器件38的这种控制系统，并且可以包含可以存储任何应用软件和与系统相关联的任何数据的存储设备40。控制电子器件38可以包括诸如CPU、微控制器或微处理器之类的合适的电路和/或处理设备，其被配置成执行与AM
‑
EWOD设备36的控制相关的各种控制操作。
[0005]在图1的示例中，提供外部传感器模块35用于感测液滴特性。例如，本领域已知的光学传感器可以用作用于感测液滴特性的外部传感器，其可以并入可位于EWOD设备附近的探针中。合适的光学传感器包括相机设备、光传感器、电荷耦合装置(CCD)和类似的图像传感器等。传感器附加地或替代地可以被配置成内部传感器电路，其作为每个阵列元件中的驱动电路的一部分被并入。这种传感器电路可以通过检测阵列元件处的诸如阻抗或电容之类的电特性来感测液滴特性。
[0006]图2是以透视图描绘示例性AM
‑
EWOD设备36的附加细节的图。AM
‑
EWOD设备36具有下基板组件44，其中薄膜电子器件46设置在下基板组件44上。薄膜电子器件46被布置为驱动阵列元件电极48。多个阵列元件电极48被布置成电极或元件二维阵列50，其具有N行
×
M列的阵列元件，其中N和M可以是任何整数。可以包括任何极性液体并且通常可以是水性的液滴52被封闭在由间隔件56隔开的下基板44与上基板54之间，但是应当理解可以存在多个液滴52。
[0007]图3是描绘穿过图2的示例性AM
‑
EWOD设备36的一些阵列元件的截面的图。在图3中描绘的AM
‑
EWOD设备的部分中，该设备包括以截面示出的一对阵列元件电极48A和48B，其可以用于图3的AM
‑
EWOD设备36的电极或元件阵列50中。AM
‑
EWOD设备36还并入设置在下基板
44上的薄膜电子器件46，该下基板通过间隔件56与上基板54隔开。下基板44的最上层(可以认为是薄膜电子器件层46的一部分)被图案化，使得多个阵列元件电极48(例如阵列元件电极的具体示例是图3中的48A和48B)被实现。术语元件电极48在下文中可以用来指与特定阵列元件相关联的物理电极结构48，以及直接连接到该物理结构的电路的节点两者。参考电极58在图3中示出为设置在顶部基板54上，但是参考电极可以替代地设置在下基板44上以实现平面内参考电极几何形状。术语参考电极58在下文中还可以用来指物理电极结构和直接连接到该物理结构的电路的节点中的两者或其中一个。
[0008]在AM
‑
EWOD设备36中，非极性流体60(例如油)可以用于占据未被液滴52占据的体积。绝缘层62可以设置在下基板44上，其将导电元件电极48A和48B与第一疏水涂层64隔开，液滴52位于该第一疏水涂层上，接触角66由θ表示。疏水涂层由疏水材料(通常但不一定是含氟聚合物)形成。第二疏水涂层68在顶部基板54上，液滴52可以与该第二疏水涂层接触。参考电极58插入在顶部基板54与第二疏水涂层68之间。
[0009]液滴的接触角θ如图3中所示定义，并且由固液界面(γ
SL
)、液气界面(γ
LG
)和非离子流体界面(γ
SG
)之间的表面张力分量平衡来决定，并且在不施加电压的情况下满足杨氏定律，由下式给出等式：
[0010][0011]在操作中，称为EW驱动电压的电压(例如图3中的V
T
、V0和V
00
)可以从外部施加到不同的电极(例如分别为参考电极58、元件电极48A和48A)。产生的所得电力有效地控制疏水涂层64的疏水性。通过布置不同的EW驱动电压(例如V0和V
00
)以施加到不同的元件电极(例如48A和48B)，液滴52可以在两个基板之间的横向平面中移动。
[0012]图4A示出了在存在液滴52的情况下元件电极48与参考电极58之间的电负载70A的电路表示。液滴52通常可以被建模为并联的电阻器和电容器。通常，(例如，在液滴包含离子的情况下)液滴的电阻将相对较低并且液滴的电容将相对较高(例如，因为极性液体的相对介电常数相对较高，如果液滴为水溶液，则例如～80)。在许多情况下，液滴电阻相对较小，使得在电润湿感兴趣的频率下，液滴52可以有效地起到电短路的作用。疏水涂层64和68具有可以建模为电容器的电特性，并且绝缘体62也可以建模为电容器。元件电极48与参考电极58之间的总阻抗可以由电容器近似，其值通常由绝缘体62以及疏水涂层64和68的贡献支配，并且对于典型的层厚度和材料，其值可以在微微法拉级。
[0013]图4B示出了在不存在液滴的情况下元件电极48与参考电极58之间的电负载70B的电路表示。在这种情况下，液滴成分由表示占据顶部基板与下基板之间的空间的非极性流体60的电容的电容器代替。在这种情况下，元件电极48与参考电极58之间的总阻抗可以由电容器近似，该电容器的值由非极性流体的电容支配并且通常很小，在毫微微法拉级。
[0014]为了驱动和感测阵列元件的目的，电负载70A/70B总体上起到电容器的作用，其值取决于给定元件电极48处是否存在液滴52。在存在液滴的情况下，电容相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电介质上电润湿EWOD设备的操作方法，所述EWOD设备对分配到所述EWOD设备的元件阵列上的液滴执行电润湿操作，所述操作方法包括以下步骤：将液滴分配到所述EWOD设备的所述元件阵列上，其中所述液滴包括磁响应粒子；执行电润湿操作以将所述液滴沿着所述元件阵列移动到所述元件阵列上的第一位置；操作所述EWOD设备的第一磁体元件以向所述液滴施加磁场，其中所述磁响应粒子中的至少一部分响应于所述磁场聚集在所述液滴内；以及利用所述磁场从所述液滴分离聚集的磁响应粒子，其中所述聚集的磁响应粒子响应于所述磁场移动到所述元件阵列上靠近所述磁体元件的位置。2.根据权利要求1所述的操作方法，还包括：在操作所述磁体元件以施加所述磁场之前，从所述液滴去除所述电润湿操作的电润湿力。3.根据权利要求1所述的操作方法，还包括：执行电润湿操作以将被致动的液滴定向为使直边面向所述磁体元件；在维持所述液滴上的电润湿力以将所述液滴维持在致动状态的同时，操作所述磁体元件以向所述液滴施加所述磁场，其中所述磁响应粒子中的至少一部分响应于所述磁场沿着所述直边聚集在所述液滴内；以及去除所述电润湿力以使所述液滴去致动，从而利用所述磁场实现从所述液滴分离所述聚集的磁响应粒子。4.根据权利要求1所述的操作方法，还包括：执行电润湿操作以将被致动的液滴定向为使非直边面向所述磁体元件；以及在维持所述液滴上的电润湿力以将所述液滴维持在致动状态的同时，操作所述磁体元件以向所述液滴施加所述磁场，其中所述磁响应粒子中的至少一部分响应于所述磁场沿着所述非直边聚集在所述液滴内；其中所述聚集的磁响应粒子响应于所述磁场在所述非直边处与所述液滴分离。5.根据权利要求1所述的操作方法，还包括：执行另一电润湿操作以沿着所述元件阵列相对于所述第一磁体元件移动所述液滴，其中当所述液滴相对于所述第一磁体元件移动时，附加的磁响应粒子响应于第一磁场聚集在所述液滴内；操作所述第一磁体元件以从所述液滴去除所述第一磁场；操作所述EWOD设备的第二磁体元件以将第二磁场施加到所述液滴；以及利用所述第二磁场从所述液滴分离所述聚集的磁响应粒子，其中所述聚集的磁响应粒子响应于所述第二磁场移动到所述元件阵列上靠近所述第二磁体元件的位置。6.根据权利要求5所述的操作方法，还包括：在操作所述第二磁体元件以施加所述第二磁场之前，去除所述电润湿操作的电润湿力。7.根据权利要求1至6中任一项所述的操作方法，其中，响应于施加所述磁场来执行所述磁响应粒子的聚集和分离的多次迭代。8.根据权利要求7所述的操作方法，还包括：当剩余磁响应粒子的数量不足以响应于所述磁场而与所述液滴分离时，向所述液滴添加附加的磁响应粒子，其中所述聚集的磁响应粒子包括响应于所述磁场与所述液滴分离的所述附加的磁响应粒子。9.根据权利要求1至8中任一项所述的操作方法，其中响应于所述磁场在所述液滴内聚
集所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿达姆，
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：