基于介電潤濕（EWOD）效應(yīng)的數(shù)字微流控（DMF）系統(tǒng)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)多個獨立的微液滴控制的新興技術(shù)。該技術(shù)具有芯片結(jié)構(gòu)簡單、控制方法易于實現(xiàn)、樣品消耗小和無流體運動死區(qū)等優(yōu)點。為了滿足DMF系統(tǒng)液滴精準驅(qū)動與控制的迫切需求,提出了一種基于紅外光強的DMF系統(tǒng)定位方法,該方法可以在驅(qū)動控制液滴的同時,實現(xiàn)無輸入?yún)?shù)的液滴精準定位。進一步基于該定位方法,實現(xiàn)了DMF系統(tǒng)的反饋控制。最終實現(xiàn)了一套具備液滴驅(qū)動、定位和反饋功能的DMF控制系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明提出的方案有利于提高DMF系統(tǒng)應(yīng)用的成功率和可靠性。在同樣的芯片參數(shù)結(jié)構(gòu)下,成功率提高了約38%。同時設(shè)計的控制系統(tǒng)可以為其他研究基于EWOD的DMF系統(tǒng)的研究團隊提供一個可靠的自動化實驗平臺。 

【文章來源】：微納電子技術(shù). 2020,57(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

基于EWOD的液滴驅(qū)動原理示意圖

基于紅外光強的DMF定位方法的原理示意圖如圖2所示。定位系統(tǒng)主要由一個紅外光發(fā)射器（波長為665 nm）陣列和一個紅外光接收器（TSL2562，德州儀器公司）陣列組成。兩個紅外陣列分別放置在與EWOD芯片平行的上下兩個平面。紅外光發(fā)射器可以發(fā)射穩(wěn)定光強的紅外光線。而紅外光接收器內(nèi)部集成了一個12 bit的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以把接收到的紅外光強按照一定的比例輸出數(shù)字電壓信號[16]。在本方案中，EWOD芯片的每一個驅(qū)動電極都對應(yīng)一個紅外光發(fā)射器和接收器。在驅(qū)動控制系統(tǒng)啟動和初始化后，所有的紅外光發(fā)射器將不間斷地發(fā)送紅外光。在本設(shè)計中EWOD芯片內(nèi)部填充了黑色的硅油（如圖2所示，微液滴被黑色硅油圍繞），而黑色的硅油具有很強的吸光能力[17]。所以除了微液滴所在的驅(qū)動電極之外，其他從紅外光發(fā)射器陣列發(fā)出的紅外光都會被黑色的硅油吸收掉。也就是說只有微液滴所在的電極所對應(yīng)的接收器能接收到紅外信號，其他驅(qū)動電極對應(yīng)的接收器都沒有收到紅外信號。由于紅外光接收器的輸出電壓與輸入的紅外光強呈正比，所以沒有接收到紅外光強的接收器輸出的數(shù)字電壓值接近為0V，而接收到紅外光強（紅外光會穿過微液滴）的接收器輸出電壓為1～3 V。因此只要通過不間斷地監(jiān)測和分析整個接收器陣列輸出電壓的變化，即可定位到微液滴在EWOD芯片的實時位置，同時結(jié)合驅(qū)動狀態(tài)，可以進一步分析出當前EWOD芯片的狀態(tài)。

驅(qū)動控制系統(tǒng)框架圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于改進等效電容模型的數(shù)字微流控液滴定位反饋系統(tǒng)[J]. 羅智杰,范俊均,陳統(tǒng)班,謝淑婷,劉雙印,周國富.  微納電子技術(shù). 2019(09)
[2]表面應(yīng)力調(diào)制的微流控技術(shù)的驅(qū)動原理[J]. Anton A．Darhuber,Sandra M．Troian,鄭旭.  力學進展. 2007(01)



本文編號：3553591