在亲水性或斑驳亲水性表面上的微滴操纵的制作方法与工艺

文档序号:13083634阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种微滴致动器,其包括:由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板,所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面;多个耦合到所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的电极,所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴在所述微滴操作间隙内沿所述疏水性表面的移动;以及暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面,所述亲水性或斑驳亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙内的选定位置时接触所述微滴。2.根据权利要求1所述的微滴致动器,其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的微滴致动器,其中所述斑驳亲水性表面包含粗糙表面,所述粗糙表面形成隔开多个纳米孔的填隙区域。4.根据权利要求1到3中任一项所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。5.根据权利要求1到4中任一项所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。6.根据权利要求1到5中任一项所述的微滴致动器,其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一包含基板材料,所述基板材料提供对应疏水性表面。7.根据权利要求1到6中任一项所述的微滴致动器,其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。8.根据权利要求1到7中任一项所述的微滴致动器,其中所述电极被定位为将所述微滴朝向所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。9.根据权利要求1到8中任一项所述的微滴致动器,其中所述电极被定位为将所述微滴远离所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。10.根据权利要求1到9中任一项所述的微滴致动器,其进一步包括控制器,所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述亲水性或斑驳亲水性表面上。11.根据权利要求1到9中任一项所述的微滴致动器,其进一步包括控制器,所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述亲水性或斑驳亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。12.根据权利要求1到9中任一项所述的微滴致动器,其进一步包括控制器,所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述亲水性或斑驳亲水性表面上和运离所述亲水性或斑驳亲水性表面。13.根据权利要求10到12中任一项所述的微滴致动器,其中所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。14.根据权利要求1到13中任一项所述的微滴致动器,其中所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。15.根据权利要求1到14中任一项所述的微滴致动器,其进一步包括沉积在所述微滴操作间隙内的填充流体和所述微滴。16.根据权利要求1到15所述的微滴致动器,其中所述微滴在处于所述选定位置时与指定电极对齐,以使所述指定电极面向并且邻接所述微滴操作间隙内的所述微滴。17.根据权利要求16所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面被定位为面向所述指定电极,所述微滴操作间隙位于所述亲水性或斑驳亲水性表面和所述指定电极之间。18.根据权利要求16所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面与所述指定电极耦合到相同基板。19.根据权利要求16所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面布置在所述第一基板与所述第二基板之间。20.根据权利要求19所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面沿定位于所述第一基板与所述第二基板之间的间隔物延伸。21.根据权利要求16到20中任一项所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面具有对应形状的印迹并且所述指定电极具有对应形状的印迹。22.根据权利要求21所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面的所述印迹的面积大于或等于所述指定电极的所述印迹的面积。23.根据权利要求21所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑\t驳亲水性表面的所述印迹的面积小于所述指定电极的所述印迹的面积。24.根据权利要求21到23中任一项所述的微滴致动器,其中所述印迹的所述对应形状是类似的。25.根据权利要求21到23中任一项所述的微滴致动器,其中所述印迹的所述对应形状是不同的。26.根据权利要求16到25中任一项所述的微滴致动器,其中所述微滴操作间隙具有间隙高度,所述指定电极处的间隙高度不同于邻接所述指定电极的电极处的间隙高度,以使所述微滴在与所述指定电极对齐时的高度不同于在与所述邻接电极对齐时的高度。27.根据权利要求26所述的微滴致动器,其中所述指定电极处的所述间隙高度大于所述邻接电极处的所述间隙高度。28.根据权利要求26所述的微滴致动器,其中所述指定电极处的所述间隙高度小于所述邻接电极处的所述间隙高度。29.根据权利要求1到28中任一项所述的微滴致动器,其进一步包括支撑元件,所述支撑元件包含所述亲水性或斑驳亲水性表面。30.根据权利要求29所述的微滴致动器,其中所述支撑元件包含硅材料或金属中的至少一种。31.根据权利要求29所述的微滴致动器,其中所述第一基板或所述第二基板包括所述支撑元件。32.根据权利要求16到31中任一项所述的微滴致动器,其中所\t述指定电极是所述多个电极的子集的一部分,所述亲水性或斑驳亲水性表面在所述微滴由所述子集的任一个所述电极保持时与所述微滴接触。33.根据权利要求16到31中任一项所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面与包括所述指定电极在内的多个电极对齐,以使所述多个电极中的每一个面向所述斑驳亲水性表面。34.根据权利要求1到33中任一项所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面是暴露于所述微滴操作间隙的多个斑驳亲水性表面之一。35.根据权利要求34所述的微滴致动器,其中所述多个电极沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径,所述电极配置为沿所述微滴操作路径移动所述微滴,所述亲水性或斑驳亲水性表面被定位为平行于所述微滴操作路径延伸的连续排列。36.根据权利要求35所述的微滴致动器,其中所述连续排列中的每个所述亲水性或斑驳亲水性表面的印迹被确定尺寸以容许通过使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作而使得所述微滴沿所述微滴操作路径移动。37.根据权利要求1到36中任一项所述的微滴致动器,其中所述斑驳亲水性表面在所述印迹内具有亲水性部分和超疏水性部分。38.根据权利要求37所述的微滴致动器,其中所述印迹具有由所述亲水性部分形成的总斑驳亲水性区域和由所述超疏水性部分形成的总超疏水性区域,并且其中所述总亲水性区域与所述总超疏水性区域的比率容许通过使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作,而使得所述微滴移动到所述斑驳亲水性表面上以及从所述斑驳亲水\t性表面移动。39.根据权利要求37或38所述的微滴致动器,其中所述亲水性部分和所述超疏水性部分形成指定图案,所述指定图案是棋盘图案、平行条图案、阴影图案、螺旋图案或同心形状图案。40.根据权利要求1到39中任一项所述的微滴致动器,其中所述微滴操作间隙包括保留区,所述保留区不与电极对齐并且其尺寸能够容纳所述微滴。41.根据权利要求40所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面沿所述微滴操作间隙连续延伸以与所述保留区对齐。42.根据权利要求40或41所述的微滴致动器,其进一步包括至少部分包围所述保留区的屏障。43.根据权利要求42所述的微滴致动器,其中所述屏障是多孔的,以容许填充流体流入所述保留区中和从所述保留区流出。44.根据权利要求1到43中任一项所述的微滴致动器,其中所述第一基板具有变化的轮廓,以使在所述第一基板与所述第二基板之间测量的间隙高度变化。45.根据权利要求44所述的微滴致动器,其中所述多个电极沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径,所述第一基板的所述轮廓配置为使得所述间隙高度沿所述路径变化,所述微滴操作间隙沿所述微滴操作路径具有不同的第一、第二和第三间隙高度。46.根据权利要求45所述的微滴致动器,其中所述第一间隙高度小于所述第二间隙高度,并且所述第二间隙高度小于所述第三间隙\t高度,所述亲水性或斑驳亲水性表面位于所述微滴操作路径的具有所述第二间隙高度的至少一部分内。47.根据权利要求44到46中任一项所述的微滴致动器,其中所述变化的轮廓配置为诱导泵送效果,所述泵送效果由通过所述微滴操作间隙的流量的变化造成。48.根据权利要求1到47中任一项所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面位于沿所述第一基板或所述第二基板中的的凹陷区域内。49.根据权利要求48所述的微滴致动器,其中所述凹陷区域和所述亲水性或斑驳亲水性表面被确定尺寸以保持包含多个微滴的体积。50.根据权利要求1到49中任一项所述的微滴致动器,其中介电层定位于所述亲水性或斑驳亲水性表面与所述电极之间。51.根据权利要求1到50中任一项所述的微滴致动器,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面沿所述第一基板或所述第二基板延伸,所述亲水性或斑驳亲水性表面与沿和所述亲水性或斑驳亲水性表面相对的另一基板的开口对齐。52.根据权利要求1到51中任一项所述的微滴致动器,其中所述第一基板包括各自沿所述微滴操作间隙延伸的接地电极和介电层,所述介电层位于所述接地电极与所述微滴操作间隙之间,所述第二基板包括所述多个电极,其中所述多个电极配置为赋予所述第一基板电润湿效果。53.根据权利要求52所述的微滴致动器,其中所述接地电极是\t沿所述第一基板连续延伸的接地参考平面,以使所述接地参考平面与所述电极相对,所述微滴操作间隙位于所述接地参考平面与所述电极之间。54.根据权利要求53所述的微滴致动器,其中所述第二基板包括在所述电极与所述微滴操作间隙之间延伸的介电层,所述亲水性或斑驳亲水性表面耦合到所述第二基板的所述介电层。55.根据权利要求54所述的微滴致动器,其中所述多个电极包括间隙电极,所述间隙电极耦合到所述第二基板的所述介电层并且位于所述第二基板的所述介电层与所述微滴操作间隙之间。56.根据权利要求1到55中任一项所述的微滴致动器,其中至少一些所述电极以及所述第一基板或所述第二基板中的至少之一是柔性印刷电路板的一部分。57.根据权利要求1到56中任一项所述的微滴致动器,其进一步包括耦合到所述第一基板或所述第二基板的光学检测器,所述亲水性或斑驳亲水性表面与所述光学检测器对齐以用于检测来自所述亲水性表面的光信号。58.一种方法,其包括:提供微滴致动器,所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极,所述微滴操作间隙被限定在相对的疏水性表面之间,所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面;控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴沿所述疏水性表面通过所述微滴操作间隙运输到选定位置,其中当所述微滴处于选定位置时所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触。59.根据权利要求58所述的方法,其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。60.根据权利要求58或59所述的方法,其中所述斑驳亲水性表面包含粗糙表面,所述粗糙表面形成隔开多个纳米孔的填隙区域。61.根据权利要求58到60中任一项所述的方法,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。62.根据权利要求58到61中任一项所述的方法,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。63.根据权利要求58到62中任一项所述的方法,其中所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板,所述第一基板和所述第二基板中的至少之一具有基板材料,所述基板材料提供对应疏水性表面。64.根据权利要求58到62中任一项所述的方法,其中所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板,所述第一基板和所述第二基板中的至少之一经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。65.根据权利要求58到64中任一项所述的方法,其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴朝向所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。66.根据权利要求58到65中任一项所述的方法,其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴远离所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。67.根据权利要求58到62中任一项所述的方法,其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴运输到所述亲水性或斑驳亲水性表面上和运离所述亲水性或斑驳亲水性表面。68.根据权利要求67所述的方法,其中控制所述电极以运输所述微滴包括使所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触预定时间。69.根据权利要求68所述的方法,其进一步包括在所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触时进行指定反应。70.根据权利要求58到69中任一项所述的方法,其中所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。71.根据权利要求58到70中任一项所述的方法,其中所述微滴是第一微滴,所述方法进一步包括控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。72.根据权利要求71所述的方法,其进一步包括控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。73.根据权利要求70或72中任一项所述的方法,其中所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。74.根据权利要求70到73中任一项所述的方法,其进一步包括移动所述第二微滴以与所述第一微滴重复地接合以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。75.根据权利要求74所述的方法,其中所述第一微滴在所述不同位置时与所述亲水性或斑驳亲水性表面的不同部分接触。76.根据权利要求70到73中任一项所述的方法,其中所述第一微滴在移位后仍与一部分所述亲水性或斑驳亲水性表面接触。77.根据权利要求58到70中任一项所述的方法,其中所述微滴是第一微滴,所述方法进一步包括控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴,所述方法进一步包括将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。78.根据权利要求77所述的方法,其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐,所述第二微滴的体积小于所述第一微滴,其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。79.根据权利要求58到70中任一项所述的方法,其中所述微滴是第一微滴,所述方法进一步包括:将第二微滴朝向所述第一微滴移动,位于所述第二微滴和所述第一微滴之间的填充流体由此产生泵送力,所述泵送力将所述第一微滴从所述选定位置移位。80.根据权利要求79所述的方法,其中所述第一微滴在未使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。81.根据权利要求79或80所述的方法,其中所述第二微滴具有储器体积,所述方法进一步包括将所述第二微滴分开以形成所述第一微滴并且然后通过所述泵送力移动所述第一微滴。82.根据权利要求79到81中任一项所述的方法,其中所述电极形成电极的二维阵列,在产生所述泵送力之前,所述第二微滴部分地\t包围所述第一微滴,填充流体位于所述所述第二微滴和所述第一微滴之间。83.一种方法,其包括:提供微滴致动器,所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极,所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面;控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置;控制所述电极以移动第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴;以及控制所述电极以将所述组合微滴的至少一部分远离所述选定位置移动。84.根据权利要求83所述的方法,其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐,所述第二微滴的体积小于所述第一微滴,其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述至少一部分基本上等于所述第二微滴的体积。85.一种方法,其包括:提供微滴致动器,所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极,所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面;控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将第一微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置;控制所述电极以将第二微滴朝向所述第一微滴移动,位于所述第一微滴和第二微滴之间的填充流体由此产生泵送力,所述泵送力将所述第一微滴从所述选定位置移位。86.根据权利要求85所述的方法,其中所述第一微滴在未使用\t由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。87.根据权利要求85或86中任一项所述的方法,其中所述电极形成电极的二维阵列,在产生所述泵送力之前,所述第二微滴部分地包围所述第一微滴,填充流体位于所述第一微滴和所述第二微滴之间。88.一种微流体系统,其包括微滴致动器和配置为执行根据权利要求58到87中任一项所述的方法的控制器。89.一种微流体系统,其包括:由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板,所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面;多个耦合到所述第一基板或所述第二基板中的至少一个的电极,所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴通过所述微滴操作间隙沿所述疏水性表面的移动;暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面,所述亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙中的选定位置时接触所述微滴;以及控制器,其可操作地耦合到所述电极并且配置为控制所述电极以进行电润湿介导的微滴操作。90.根据权利要求89所述的微流体系统,其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。91.根据权利要求89或90所述的微流体系统,其中所述斑驳亲水性表面包含粗糙表面,所述粗糙表面形成隔开多个纳米孔的填隙区域。92.根据权利要求89到91中任一项所述的微流体系统,其中所\t述亲水性或斑驳亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。93.根据权利要求89到92中任一项所述的微流体系统,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。94.根据权利要求89到93中任一项所述的微流体系统,其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一包含基板材料,所述基板材料提供对应疏水性表面。95.根据权利要求89到94中任一项所述的微流体系统,其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。96.根据权利要求89到95中任一项所述的微流体系统,其中所述电极被定位为将所述微滴朝向所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。97.根据权利要求89到96中任一项所述的微流体系统,其中所述电极被定位为将所述微滴远离所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。98.根据权利要求89到97中任一项所述的微流体系统,其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述亲水性或斑驳亲水性表面上。99.根据权利要求89到97中任一项所述的微流体系统,其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述亲水性或斑驳亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。100.根据权利要求89到97中任一项所述的微流体系统,其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述亲水性或\t斑驳亲水性表面上和运离所述亲水性或斑驳亲水性表面。101.根据权利要求98到100中任一项所述的微流体系统,其中所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。102.根据权利要求89到101中任一项所述的微流体系统,其中所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。103.根据权利要求89到102中任一项所述的微流体系统,其中所述微滴是第一微滴,所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置,以使所述斑驳亲水性表面与所述第一微滴接触,所述控制器配置为控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。104.根据权利要求103所述的微流体系统,其中所述控制器进一步配置为控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。105.根据权利要求103或104所述的微流体系统,其中所述亲水性或斑驳亲水性表面被确定尺寸以使得所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。106.根据权利要求103到105中任一项所述的微流体系统,其中所述控制器配置为控制所述电极以用所述第二微滴重复地移位所述第一微滴,以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。107.根据权利要求106所述的微流体系统,其中所述第一微滴\t在所述不同位置时与所述亲水性或斑驳亲水性表面的不同部分接触。108.根据权利要求89到102中任一项所述的微流体系统,其中所述微滴是第一微滴,所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置,以使所述斑驳亲水性表面与所述第一微滴接触,所述控制器配置为控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴,所述控制器进一步配置为将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。109.根据权利要求108所述的微流体系统,其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐,所述第二微滴的体积小于所述第一微滴,其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。110.根据权利要求89到102中任一项所述的微流体系统,其中所述微滴是第一微滴,所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置,以使所述斑驳亲水性表面与所述第一微滴接触,所述控制器配置为控制第二微滴以使所述第二微滴在所述微滴操作间隙内朝向所述第一微滴移动,由此在填充流体位于所述微滴操作间隙内时产生泵送力,所述泵送力移动所述第一微滴。111.根据权利要求110所述的微流体系统,其中所述第一微滴在未使用由所述电极产生的电润湿介导的力下移动。112.根据权利要求110或111所述的微流体系统,其中所述第二微滴具有储器体积,所述控制器配置为将所述第一微滴与所述第二微滴分开并且移动所述第二微滴以产生所述泵送力。113.根据权利要求110到112中任一项所述的微流体系统,其中所述电极形成电极的二维阵列,所述控制器配置为用所述第二微滴部\t分地包围所述第一微滴,填充流体位于所述第二微滴和所述第一微滴之间。
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