[发明专利]基于电路的光电镊子

说明书

一种微流体光电镊子(OET)器件，可以包括介电泳(DEP)电极，其可以通过控制被引导到感光元件上的光束而激活和停用，该感光元件被布置在与DEP电极隔开的位置上。感光元件可以是光电二极管，其可以使将DEP电极连接到功率电极的开关机构在截止状态和导通状态之间切换。

本申请是申请日为2013年10月30日，申请号为201380064064.1，最早优先权日为2012年11月8日，发明名称为“基于电路的光电镊子”的进入国家阶段的PCT申请的分案申请。

背景技术

光电子微流体器件(例如，光电镊子(OET)器件)利用光学感应的介电泳(DEP)来操控液体介质中的物体(例如细胞、颗粒等)。图1A和图1B说明简单OET器件100的例子，该器件用于操控腔体104中的液体介质106中的物体108，其可以在上电极112、侧壁114、光导材料116、和下电极124之间。如图所示，电源126可以施加到上电极112和下电极124。图1C示出简化等效电路，其中，腔体104中的介质106的阻抗由电阻器142表示，并且光导材料116的阻抗由电阻器144表示。

光导材料116基本上是电阻性的，除非由光照射。当不被光照时，光导材料116的阻抗(即图1C的等效电路中的电阻器144)比介质106的阻抗(即图1C中的电阻器142)大。因此，施加到电极112、124的功率的大部分压降跨过光导材料116(即图1C的等效电路中的电阻器144)，而不是跨过介质106(即图1C的等效电路中的电阻器142)。

可以通过用光136照射区域134，在光导材料116的区域134处建立虚拟电极132。当用光136照射时，光导材料116变成导电的，并且照射区域134处的光导材料116的阻抗明显下降。因此，照射区域134处的光导材料116的照射阻抗(即图1C的等效电路中的电阻器144)会明显地减小，例如减小到小于介质106的阻抗。在照射区域134处，大部分的压降126现在跨过介质106(图1C中的电阻器142)，而不是跨过光导材料116(图1C中的电阻器144)。结果是一般从照射区域134到上电极112上的相对应的区域的介质106中的非均匀的电场。该非均匀的电场可以在介质106中的邻近物体108上导致DEP力。

类似于虚拟电极132的虚拟电极可以通过由不同且移动的模式的光照射光导材料116，而以任何期望的模式选择性地产生和移动。因此，介质106中的物体108可以选择性地在介质106中被操纵(例如移动)。

一般来说，光导材料116的未照射的阻抗必须大于介质106的阻抗，并且光导材料116的照射阻抗必须小于介质106的阻抗。如图所示，介质106的阻抗越低，所需的光导材料116的照射阻抗越低。由于诸如典型的光导材料的自然特性和对可作为实际情况引导到光导材料116的区域134上的光136的强度的限制等这些因素，所以对可作为实际情况达到的照射阻抗有更低的限制。因此，在图1A和图1B的类似OET器件100的OET器件中，难以使用相对低的阻抗介质106。

为了应对上述情况，美国专利No.7,956,339在类似于图1A和图1B的光导材料116的层中使用光电晶体管，以响应于类似于光136的光，而选择性地建立低阻抗，该低阻抗使得从腔体104到下电极124的电连接局部化。照射的光电晶体管的阻抗可以低于光导材料116的照射阻抗，并且因此由光电晶体管构造的OET器件能够使用比图1A和图1B的OET器件低的阻抗介质106。然而，光电晶体管对于以上讨论的现有技术中的OET器件的缺陷没有有效的解决方案。例如，在光电晶体管中，用于阻抗调制的光吸收和电放大通常耦合，并且因此会抑制两者独立的最优化。

本发明的实施例解决现有技术中的OET器件的上述问题和/或其它问题，以及提供其它优势。

发明内容