用于微流体系统中试剂特异性驱动EWOD阵列的电润湿系统和方法技术方案

一种用于致动第一组成和第二组成的液滴的电润湿系统。所述系统包括：被配置成操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，每个电极耦合到向电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到查找表的处理单元，所述查找表将驱动序列与化学物质和至少一种组成参数相关联。所述处理单元被配置成：接收第一化学物质的数据和第一组成的第一组成参数；接收第二化学物质的数据和第二组成的第二组成参数；将第一驱动序列与第一化学物质和第一组成参数相关联；将第二驱动序列与第二化学物质和第二组成参数相关联；并将第一驱动序列和第二驱动序列输出到电极。电极。电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于微流体系统中试剂特异性驱动EWOD阵列的电润湿系统和方法
[0001]背景
[0002]数字微流体(DMF)设备使用独立电极在限定的环境中推动、分裂和连接液滴，从而提供“芯片实验室(lab
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chip)”。数字微流体设备已被用于致动宽范围的体积(nL至μL)，并且或者被称为电介质上电润湿或“EWoD”，以进一步将该方法区别于依赖于电泳流和/或微型泵的竞争性微流体系统。在电润湿中，将连续电信号或脉冲电信号施加至液滴，导致其接触角的切换。能够电润湿疏水表面的液体一般包括极性溶剂，诸如水或离子液体，并且经常以离子物质为特征，电解质水溶液就是这样的情况。Wheeler在“Digital Microfluidics”，Annu.Rev.Anal.Chem.2012，5：413
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40”中提供了2012年电润湿技术综述。该技术实现使用微量样品和微量试剂二者进行样品制备、测定和合成化学。近年来，使用电润湿的在微流体单元中的受控液滴操纵已变得在商业上可行，并且现在有来自大型生命科学公司的可用的产品。
[0003]EWoD数字微流体设备有两种主要架构，即开放系统和封闭系统。一般，两种EWoD配置都包括底板，所述底板的特征在于推进电极、绝缘介电层和提供工作表面的疏水层的堆叠。然而，封闭系统的特征还在于与底板平行的顶板并包括用作所有推进电极的公共反电极的顶部电极。顶板和底板以限定微流体区域的间隔关系提供，以允许液滴在底部电极阵列和顶部电极之间施加推进电压的情况下在微流体区域内运动。将液滴置于工作表面上，一旦致动，电极就会导致液滴变形，并根据施加的电压从表面润湿或反润湿。当设备的电极矩阵被驱动时，DMF的每个像素接收电压脉冲(即与该像素相关的两个电极之间的电压差)或电压脉冲的时间序列(即“波形”或“驱动序列(drive sequence)”或“驱动序列(driving sequence)”)以便实现从像素的一种电润湿状态到另一种电润湿状态的转变。
[0004]大多数关于EWoD的文献报告都涉及所谓的“分段”设备，由此十到几百个电极直接由控制器驱动。虽然分段设备易于制造，但电极的数量受到空间和驱动约束的限制，并且需要针对特定应用设计设备。因此，在分段设备中进行大规模平行测定、反应等可能被证明是相对成问题的。相比之下，“有源矩阵”设备(又名有源矩阵EWoD，又名AM
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EWoD)设备可以具有数千、数十万甚至数百万个可寻址电极，并提供可用于许多不同应用的通用面板。
[0005]AM
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EWoD的电极一般由晶体管矩阵，诸如薄膜晶体管(TFT)来切换，但也可以使用机电开关。基于TFT的薄膜电子器件可用于通过使用与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电压脉冲到EWoD阵列的寻址。TFT阵列对于该应用是非常理想的，因为具有数千个可寻址像素，从而实现液滴过程的大规模并行化。驱动电路可以集成到AM
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EWoD阵列基板上，并且基于TFT的电子器件非常适合于AM
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EWoD应用。
[0006]专利技术概述
[0007]一方面，提供一种用于致动第一组成的液滴和第二组成的液滴的电润湿系统。所述系统包括：被配置成操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，其中每个电极耦合到被配置成选择性地向电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到存储介质的处理单元，所述存储介质可以包括将驱动序列与化学物质和至少一种组成参数相关联的查找表
(LUT)。所述处理单元被配置成：接收第一化学物质的输入数据和第一组成的第一组成参数；接收第二化学物质的输入数据和第二组成的第二组成参数；将第一驱动序列与第一化学物质和第一组成参数相关联；将第二驱动序列与第二化学物质和第二组成参数相关联；并将第一驱动序列和第二驱动序列输出到多个电极。
[0008]另一方面，提供一种用于在电润湿系统中针对第一组成和第二组成进行液滴操作的方法。所述电润湿系统包括：被配置成操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，其中每个电极耦合到被配置成选择性地向电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到存储介质的处理单元，所述存储介质可以包括将驱动序列与化学物质和组成参数相关联的查找表(LUT)。所述方法包括：接收第一化学物质的输入数据和第一组成的第一组成参数；接收第二化学物质的输入数据和第二组成的第二组成参数；将第一驱动序列与第一化学物质和第一组成的第一组成参数相关联；将第二驱动序列与第二化学物质和第二组成的第二组成参数相关联；并将第一驱动序列和第二驱动序列输出到多个电极。
[0009]另一方面，提供一种用于致动混合的液滴的电润湿系统，所述系统包括：被配置成操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，其中每个电极耦合到被配置成选择性地向电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到存储介质的处理单元，所述存储介质可以包括将驱动序列与化学物质和至少一种组成参数相关联的查找表(LUT)。所述处理单元被配置成：提供具有第一组成、第一体积和第一组成参数的第一液滴，其中第一组成、第一体积和第一组成参数中的至少一个与电润湿系统的第一驱动序列相关联；提供具有第二组成、第二体积和第二组成参数的第二液滴，其中第二组成、第二体积和第二组成参数中的至少一个与电润湿系统的第二驱动序列相关联；混合第一液滴和第二液滴以产生混合的液滴；以及用第三驱动序列驱动混合的液滴，所述第三驱动序列是第一驱动序列和第二驱动序列的预先确定的加权平均值。
[0010]另一方面，提供一种用于致动至少一种组成的液滴的电润湿系统，所述系统包括：被配置成操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，其中每个电极耦合到被配置成选择性地向电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到存储介质的处理单元，所述存储介质可以包括将驱动序列与化学物质和至少一种组成参数相关联的查找表(LUT)，所述处理单元被配置或编程为：接收化学物质的输入数据和至少一种组成的组成参数；将驱动序列与化学物质和组成参数相关联；并将驱动序列输出到多个电极。
[0011]另一方面，提供一种用于致动至少一种组成的液滴的电润湿系统，所述系统包括：被配置成操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，其中每个电极耦合到被配置成选择性地向电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到存储介质的处理单元，所述存储介质可以包括将驱动序列与组成识别数据相关联的查找表(LUT)，所述处理单元被配置成：接收识别至少一种组成的输入数据；将驱动序列与识别至少一种组成的数据相关联；以及将驱动序列输出到多个电极，以致动至少一种组成的液滴。
[0012]附图简述
[0013]图1A是示例EWoD设备的单元的横截面示意图。图1b图示说明采用DC顶面的EWoD操作。图1C图示说明采用顶面切换(TPS)的EWoD操作。图1D是连接到栅极线、源极线和推进电极的TFT的示意图。
[0014]图2是在AM
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EWoD推进电极阵列中控制液滴操作的示例性TFT背板的示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于致动至少一种组成的液滴的电润湿系统，所述系统包括：被配置成操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，其中每个电极耦合到被配置成选择性地向所述电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到查找表(LUT)的处理单元，所述查找表将驱动序列与化学物质和至少一种组成参数相关联，所述处理单元被配置成：接收化学物质的输入数据和至少一种组成的组成参数；将驱动序列与所述化学物质和组成参数相关联；并且将所述驱动序列输出到多个电极。2.根据权利要求1所述的电润湿系统，其用于致动第一组成的液滴和第二组成的液滴，所述系统包括：被配置成操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，其中每个电极耦合到被配置成选择性地向所述电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到查找表(LUT)的处理单元，所述查找表将驱动序列与化学物质和至少一种组成参数相关联，所述处理单元被配置成：接收第一化学物质的输入数据和所述第一组成的第一组成参数；接收第二化学物质的输入数据和所述第二组成的第二组成参数；将第一驱动序列与所述第一化学物质和第一组成参数相关联；将第二驱动序列与所述第二化学物质和第二组成参数相关联；并且将所述第一驱动序列和第二驱动序列输出到多个电极。3.根据权利要求1所述的电润湿系统，其用于致动混合的液滴，所述系统包括：被配置成操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，其中每个电极耦合到被配置成选择性地向所述电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到查找表(LUT)的处理单元，所述查找表将驱动序列与化学物质和至少一种组成参数相关联，其中所述处理单元被配置成：提供具有第一组成、第一体积和第一组成参数的第一液滴，其中所述第一组成、第一体积和第一组成参数中的至少一个与电润湿系统的第一驱动序列相关联；提供具有第二组成、第二体积和第二组成参数的第二液滴，其中所述第二组成、第二体积和第二组成参数中的至少一个与电润湿系统的第二驱动序列相关；混合所述第一液滴和第二液滴以产生混合的液滴；以及用第三驱动序列驱动所述混合的液滴，所述第三驱动序列是预先确定的第一驱动序列和第二驱动序列的加权平均值。4.根据权利要求1所述的电润湿系统，其用于进行液滴操作，所述系统包括：被配置为操纵微流体空间中的流体液滴的多个电极，其中每个电极耦合到被配置为选择性地向所述电极施加驱动电压的电路；以及可操作地连接到查找表(LUT)的处理单元，所述查找表将驱动序列与化学物质相关联，所述处理单元被配置成：接收要对至少一种组成的至少一个液滴进行的液滴操作的输入数据；接收所述至少一种组成的化学物质的输入数据；将至少一个驱动序列与所述液滴操作相关联；
形成包括所述至少一个驱动序列的驱动协议；以及将所述至少一个驱动序列输出到多个电极，以执行所述驱动协议并进行所述液滴操作。5.根据任一项前述权利要求所述的电润湿系统，其中所述处理单元还被配置成：使第一化学物质和第一组成参数与LUT中的至少一个试剂特异性驱动配置文件相关联；接收用于所述第一组成的液滴操作的输入数据；将所述液滴操作的输入数据与适用于所述液滴操作的至少一种试剂特异性驱动方案相关联，其中所述试剂特异性驱动方案选自所述至少一个试剂特异性驱动配置文件；并且在将所述第一驱动序列输出到多个电极之前，从所述至少一种试剂特异性驱动方案中选择第一驱动序列。6.根据任一项前述权利要求所述的电润湿系统，其中用于第一组成的液滴操作选自：将液滴装载到微流体空间中；从储...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：核蛋白有限公司，
类型：发明
国别省市：