[发明专利]三维数字微流体系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张2012年2月29日提出，标题为“Three-Dimensional Digital Microfluidic System”的序号第61／604,910号美国临时专利申请案的优先权，该临时专利申请全部在此并入作为参考。

技术领域

本发明属于微流体领域，尤其涉及一种三维数字微流体系统，以提供较佳液滴绕送能力以及在已知区域内装配更多功能。本发明也关于执行多芯片系统整合的能力，该系统可用于建构芯片实验室(LOC，Lab—on-Chip)系统结构以及先进多芯片系统整合。

背景技术

根据介电质电湿润(EWOD，Electrowetting-on-dielectric)，典型数字微流体系统以二维架构为基础，包含(1)该液滴自由坐落在该开放式基板上的开放式系统，以及(2)该液滴局限在两平板之间的封闭式系统。

发明内容

在某些具体实施例中，本发明将二维传统数字微流体架构扩展成三维架构。本发明可在电湿润致动之下于开放式与封闭式区域之间前后动作的原理之下运作。

在某些具体实施例中，两个面对面平板形成该二层微流体运作的基本结构，并且一双开放／封闭复合式设计加入该中间层微流体连接，以完成该三维系统。

在某些具体实施例中，本发明建构结合二维系统的开放式与封闭式设置之三维架构，在一个系统内提供更好的绕送能力，并且提供将多个微流体系统桥接在一起的能力。

在某些具体实施例中，该三维数字微流体系统由两个面对面平板所建构。本说明书内揭示两个该三维微流体系统的范例。

该第一系统包含可让微流体在双层上运作的该双层系统。这提供较佳能力将液滴绕送至阻塞位置，或避免非所要的路径污染。

该第二系统为可具有内部芯片液滴运输能力的内部芯片桥接器。LOC系统可分割成较小的自给式模块(self-contained module)，并且由内部芯片桥接器连接。再者，使用不兼容制造的组件可在单一LOC系统内结合进行异质整合。

本发明的第一方面，三维数字微流体系统包含具有第一电极的第一平板、具有第二电极的第二平板以及在所述第一与所述第二电极之间的微流体液滴。在某些具体实施侧中，所述第一平板与所述第二平扳平行。在其它具体实施例中，所述第一平板与所述第二平板不平行。在某些其它具体实施例中，所述第一平板面向所述第二平板。在某些具体实施例中，所述系统更包含所述第一平板与所述第二平板之间的间隙。在某些其它具体实施例中，所述间隙的范围为1μm至10cm。在某些具体实施例中，所述系统更包含位于所述第一平板与所述第二平板的第一侧上第一间隙，其大于第二侧的第二间隙。

在某些具体实施例中，每个所述第一电极与所述第二电极都包含至少一个液滴致动电极。在其它具体实施例中，通过依序致动一或两平板上的这些电极来操纵所述微流体液滴。在其它具体实施例中，所述微流体液滴与所述第一平板与所述第二平板之一者实体接触。在某些其它具体实施例中，所述微流体液滴与所述第一平板与所述第二平板两者实体接触。在某些具体实施例中，所述微流体液滴由所述第一平板、所述第二平板或这两者组合上的这些电极所致动。在其它具体实施例中，所述系统更包含一电湿润致动机构，用于控制所述微流体液滴的动作。在某些其它具体实施例中，每个所述第一平板包含第一本体，并且所述第二平板包含故此面对的第二本体，其中在所述第一与所述第二平板之间末端上的第一间隙大于在所述第一与所述第二平板之间相对末端上的第二间隙。在某些其它具体实施例中，所述系统更包含控制所述微流体液滴移动的控制单元，以便所述微流体液滴可移动至与所述第一平板或所述第二平板之一或两者实体接触。

本发明的第二方面，公开了一种三维数字微流体系统包含其有第一电极的第一平板、具有第二电极的第二平板以及具有第三电极面对所述第一和所述第二电极的桥接平板，其中所述桥接平板包含至少与所述第一平板重迭的第一部分以及至少与所述第二平板重迭的第二部分。在某些具体实施例中，所述系统更包含微流体渡滴。在某些其它具体实施例中，所述微流体液滴夹在所述第一平板与所述桥接平板之间。在某些具体实施例中，所述微流体液滴夹在所述第二平板与所述桥接平板之间。在其它具体实施例中，所述微流体液滴只与所述桥接平板实体接触。在某些其它具体实施例中，所述系统更包含在所述第一平板与所述桥接平板之间的第一间隙，以及在所述桥接平板与所述第二平板之间的第二间隙。在某些具体实施例中，所述第一间隙的大小等于所述第二间隙的大小。在其它具体实施例中，所述第一间隙大于所述第二间隙。