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TWI815941B - 用於藉由電潤濕形成具有預定體積的液滴的裝置及方法 - Google Patents

用於藉由電潤濕形成具有預定體積的液滴的裝置及方法 Download PDF

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TWI815941B
TWI815941B TW108127467A TW108127467A TWI815941B TW I815941 B TWI815941 B TW I815941B TW 108127467 A TW108127467 A TW 108127467A TW 108127467 A TW108127467 A TW 108127467A TW I815941 B TWI815941 B TW I815941B
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李世峰
鍾誠
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大陸商深圳華大智造科技有限公司
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Abstract

一種用於由液滴形成複數個微液滴的裝置，該裝置包括：基板；介電層，位於該基板上，且具有藉由疏水表面彼此隔開的複數個親水表面區域；及複數個電極，位於該介電層中。該等電極被配置為回應於由控制電路所提供的電壓跨該液滴形成電場，以在側向方向上跨該介電層移動該液滴，同時在該等親水表面區域上留下該液滴的部分以在該等親水表面區域上形成該複數個微液滴。

Description

用於藉由電潤濕形成具有預定體積的液滴的裝置及方法
本發明的實施例大體係關於介電體上電潤濕（EWOD）技術，且更特定言之係關於用於藉由電潤濕技術由一或更多個主體液滴形成具有預定體積的微液滴的裝置及方法。
介電體上電潤濕（EWOD）是用來改變疏水表面上的兩個電極之間的含水液滴的接觸角的液體驅動機制。可以藉由設置在基板（例如無機基板（例如，矽/玻璃基板）或有機基板（例如，環烯烴聚合物/聚碳酸酯基板））上的電極陣列來移動數毫米大（亦即，體積為數微升）的主體液體液滴。
第1A圖是示意圖的透視圖，繪示可以用來解釋本揭示內容的實施例的EWOD設備10。EWOD設備包括基板結構11，該基板結構具有基板12、基板上的絕緣層13、及絕緣層內或下方的電極陣列14。電極陣列14包括第一組電極14a及第二組電極，該第一組電極彼此平行地佈置且在第一方向上彼此隔開，該第二電極組彼此平行地佈置且在與第一方向實質垂直的第二方向上彼此隔開。第一組電極及第二組電極在絕緣層13內彼此隔開，該絕緣層可以包括相同材料或不同材料的複數個介電層。EWOD設備亦包括輸入-輸出電路15，該輸入-輸出電路位於基板中且操作來與外部的控制電路交接以向電極陣列14提供具有時變電壓波形的控制電壓。
參照第1A圖，藉由關閉/關閉液滴下方的電極處及相鄰電極處的控制電壓，設置在絕緣層13的表面上的液體液滴16可以沿著某個方向移動。
第1B圖是第1A圖中所示的EWOD設備的沿著線B-B'截取的橫截面圖。圖示了第二組電極14b的橫截面圖。可以將第一組電極14a（未圖示）設置在第二組電極14b上方或下方且藉由一或更多個介電層與第二組電極隔開。
本揭示內容的實施例提供了一種用於以下步驟的裝置、系統、及方法：將液滴與試劑混合，由混合液滴形成極小的液滴（顆粒、微液滴、或試樣），藉由光學偵測讀出試樣的DNA濃度或經由整合的離子敏感場效電晶體（ISFET）感測器量測每個試樣的pH值，藉此計算液滴的DNA濃度。應注意，儘管實施例描述了量測液滴的pH值的裝置及過程，但本揭示內容不限於此。本領域中的技術人員將理解，可以將本文中所述的裝置及過程應用於基於極小液滴（微液滴）內的pH值改變來進行的任何含水的及不含水的液體的pH值量測。
在本揭示內容的實施例的一個態樣中，一種用於由液滴形成複數個微液滴的裝置包括：基板；介電層，位於該基板上，且具有藉由疏水表面彼此隔開的複數個親水表面區域；及複數個電極，位於該介電層中。該等電極被配置為回應於由控制電路所提供的電壓跨該液滴形成電場，以在側向方向上跨該介電層移動該液滴，同時在該等親水表面區域上留下該液滴的部分以在該等親水表面區域上形成該複數個微液滴。在一些實施例中，該裝置可以更包括與該等親水表面區域中的一者相關聯的一或更多個感測器。感測器包括：離子敏感場效電晶體，包含離子感測膜，該離子感測膜被配置為暴露於容納在微液滴中的溶液及提供與該微液滴的該溶液的濃度水平相關聯的訊號；及參考電極，被配置為向該溶液施加參考電壓。
在另一個態樣中，基板結構包括：第一基板；介電層，具有該第一基板上的疏水表面；控制電路；複數條導電佈線；及複數個電極，經由該等導電佈線與該控制電路通訊，且被配置為回應於由該控制電路所提供的電壓形成電場。該介電層包括：第一區域，用於接收液滴；第二區域，用於接收一或更多種試劑，該第二區域與該第一區域連通且被配置為將該液滴與該一或更多種試劑混合以獲得混合液滴；及第三區域，與該第二區域連通，且包括藉由該疏水表面彼此隔開的複數個親水表面區域。在該液滴在該等親水表面區域上方移動時，該液滴的一部分在該等親水表面區域上形成複數個微液滴。
在一些實施例中，該裝置亦包括：第四區域，該第四區域與該第三區域連通且被配置為在該液滴的剩餘部分已經移動跨越該第三區域之後收集該液滴的該剩餘部分。
在一些實施例中，該基板結構更包括第二基板，及位於該第二基板上且面向該介電層的該疏水表面的導電層，且該導電層與該介電層之間的空間形成該液滴的通道。
在一些實施例中，該導電層操作為共用電極，且該複數個電極包括沿著第一方向從該第一區域到該第三區域的第一平行條帶陣列及位於該第二區域中且沿著與該第一方向垂直的第二方向的第二平行條帶陣列。
在一些實施例中，該第三區域更包括與該複數個親水表面區域中的一者相關聯的一或更多個感測器。感測器包括：離子敏感場效電晶體，包括離子感測膜，該離子感測膜被配置為暴露於容納在微液滴中的溶液及提供與該微液滴的該溶液的濃度水平相關聯的訊號；及參考電壓電極，被配置為向該溶液施加參考電壓。
在又另一個態樣中，一種用於由液滴形成具有實質均勻尺寸的複數個試樣的方法可以包括以下步驟：提供基板結構，該基板結構具有：基板；介電層，位於該基板上；複數個電極，位於該介電層中，其中該介電層具有疏水表面及被該疏水表面環繞的複數個親水表面區域；將該液滴排放在該介電層的表面上；及向該等電極施加時變電壓波形，以跨該介電層的該等親水表面區域移動該液滴以在該等親水表面區域上形成該複數個試樣。
此概要被提供來用簡化的形式介紹本揭示內容的不同實施例，下文進一步詳細描述了該等實施例。此概要不旨在用來限制所主張的標的的範疇。根據以下詳細說明，將理解所主張的標的的其他的特徵、細節、效用、及優點。 定義
術語「晶圓」及「基板」應理解為包括絕緣體上矽（SOI）或藍寶石上矽（SOS）技術、摻雜或未摻雜的半導體、由基底半導體基礎所支撐的矽的磊晶層、及其他半導體結構。並且，在以下說明中指稱「晶圓」或「基板」時，可能已經利用了先前的過程來在基底半導體結構或基礎中形成區域或接面。此外，半導體不需要是基於矽的，而是可以基於矽-鍺、鍺、或砷化鎵。
如本文中所使用的術語「電腦可讀取媒體」指的是參與向控制器的處理器提供指令以供執行的任何媒體。電腦可讀取媒體可以採取許多形式，包括但不限於非依電性媒體、依電性媒體、及傳輸媒體。非依電性媒體例如包括光碟、磁碟、及磁光碟，例如硬碟或可移除式媒體驅動器。依電性媒體包括動態記憶體，例如主要記憶體。並且，各種形式的電腦可讀取可能參與向控制器的處理器實現一或更多個指令的一或更多個序列以供執行。例如，指令可能最初被攜帶在遠端電腦的磁碟上。遠端電腦可以將用於實施本發明的全部或一部分的指令加載到動態記憶體中且在網路上向控制器發送指令。
術語「疏水」指的是一種材料，該材料在空氣中具有大於或等於90度的水接觸角。在某些實施例中，疏水表面的特徵可以是大於90度的接觸角，例如120度、150度等等。相比之下，術語「親水」指的是一種材料，該材料在空氣或不混溶液體（例如油）中具有小於90度的水接觸角。
術語「液滴」具有其在本領域中的一般意義，且指的是一種液體，該液體具有至少部分地藉由表面張力來形成的邊界且具有一定體積（例如在約數毫升（10-3 ）到約數微升（10-6 ）之間）。液滴可以是包括任何有機或無機物質（例如生物分子、蛋白質、活的或死的有機體、試劑、及上述項的任何組合）的水基（含水）液滴。液滴可以是不含水的液體。液滴可以是球形或非球形的，且具有範圍從1微米到約數毫米的尺寸。可以將液滴分割成多個非常小的部分（小液滴），該等部分彼此隔開且具有實質均勻的尺寸。非常小的部分可以具有1微升（10-6 L或mL）與100奈升（10-9 升或nL）之間、100 nL與10nL之間、10 nL與100 pL（10-12 升）之間、100 pL與10 pL之間的體積。在某些實施例中，非常小的部分可以具有數皮升的體積。本揭示內容中替代性地將非常小的部分稱為微液滴。
術語「試劑」指的是能夠與存在於液滴中的物質誘發特定反應的分子或不同分子的化合物。
將理解到，為了容易及明確說明起見，圖式中所示的構件不一定是依比例繪製的。例如，為了明確起見，構件中的一些的尺度相對於彼此是誇張的。進一步地，在適當的情況下，在圖式之中重複使用了參考標號來指示對應的構件。
在以下詳細說明中參照附圖，該等附圖形成該說明的一部分，且該等附圖中藉由說明的方式圖示了特定實施例，本發明可以實施在該等特定實施例中。術語「上」、「下」、「垂直」、「水平」、「深度」、「高度」、「寬度」、「頂部」、「底部」等等是參照所描述的圖式的定向來使用的。因為可以將本發明的實施例的部件用多種不同的定向來定位，該術語是為了說明的目的而使用的，且不是限制性的。
第一、第二等術語的使用並不表示任何順序，而是第一、第二等術語用來區別一個構件與另一個構件。並且，一、一個等術語的使用並不表示量的限制，而是表示所指稱的項目中的至少一者的存在。
如本文中所使用的，關閉電極指的是將該電極的電壓降低到小於共用電壓的水平，例如將電極連接到接地電勢。或者，關閉電極亦可以指將該電極設定在浮動狀態下。相反地，打開致動電極指的是將該致動電極的電壓增加到大於共用電壓的水平。共用電壓可以是由EWOD設備的多個電路構件所共用的任何電壓（例如接地電勢）。
如本文中所使用的，液滴是包覆的液體。液滴可以是球形或非球形的。可以將液滴分割成多個非常小的部分（微液滴），該等部分彼此隔開且具有實質均勻的尺寸。本揭示內容中將液滴的非常小的部分替代性地稱為微液滴。
第2A圖是依據本揭示內容的一個實施例的EWOD設備20A的一部分的簡化橫截面圖。參照第2A圖，EWOD設備20A包括第一基板22、基板21上的介電層23、介電層23內的一組致動電極24（例如24a、24b、24c）、附接到第二基板28且面朝致動電極24的共用電極27。共用電極27可以是接地的，或具有其他的共用電壓。介電層23及共用電極27藉由間隔物29彼此隔開。參照第2A圖，液體液滴26被設置在致動電極24與共用電極27之間，且藉由相對於共用電極改變或變化向致動電極施加的電壓水平來跨介電層23的表面沿著側向方向移動。在一個實施例中，EWOD設備20A可以更包括配置為向共用電極及致動電極提供控制電壓的控制電路（未圖示）。藉由打開及關閉向致動電極施加的電壓，控制電路可以跨介電層23的表面在側向方向上移動液體液滴26。例如，藉由向液滴26下方的致動電極24a施加第一電壓及向相鄰的致動電極24b施加第二電壓來產生電場，所產生的電場使得液滴26朝向致動電極24b移動。可以藉由相鄰的致動電極之間的電壓差的大小來控制液滴26的移動速率。在一個實施例中，可以藉由變化致動電極24與共用電極27之間的電壓差來改變液體液滴26的形式，其中液滴26被設置在該致動電極與該共用電極之間。應了解，該組致動電極中的致動電極的數量可以是任何整數數量。在第2A圖中所示的實例中，在該組致動電極中使用了三個致動電極。但應了解，該數量是任意選擇的以供描述示例實施例，且不應是限制性的。
參照第2A圖，可以單獨形成兩個基板結構。例如，可以將第一基板結構形成為包括基板22、介電層23、及介電層23內的致動電極24。基板22可以是藉由常規的薄膜電晶體製造過程來形成的薄膜電晶體（TFT）陣列基板。第二基板結構可以包括基板28及基板28上的共用電極層27。可以將間隔物29形成於第一基板結構或第二基板結構中的任一者上。在某些實施例中，間隔物29具有在數微米到數毫米之間的範圍中的高度。一般而言，間隔物29的高度小於液滴的直徑，使得設置在介電層23上的液滴與第二基板結構實體接觸。接著將第一基板結構及第二基板結構黏合在一起以形成EWOD設備20A。換言之，第一基板結構與第二基板結構之間的空間或氣隙是由間隔物29的高度或厚度所確定的。空間或氣隙形成了液滴的通道。
在第2A圖中所示的實施例中，共用電極27及該組致動電極24（例如24a、24b、24c）經由第1A圖中所示的輸入-輸出電路15連接到由控制電路（未圖示）所提供的電壓。在一些實施例中，共用電極可以連接到接地電勢或穩定的DC電壓。控制電路經由輸入-輸出電路穿過相應的電子開關（其可以是例如基板中或晶片外的薄膜電晶體或MOS電路系統）向該組致動電極施加時變電壓，以跨液滴產生電場以沿著路徑移動液滴。在一些實施例中，共用電極27的表面被由疏水材料製作的絕緣層覆蓋。在其他實施例中，介電層23的表面塗有具有亞微米厚度的薄疏水膜。
第2B圖是依據本揭示內容的另一個實施例的EWOD設備20B的一部分的簡化橫截面圖。參照第2B圖，EWOD設備20B包括基板22b、基板21b上的介電層23b、介電層23b內的一組致動電極24（24a、24b、24c）、及上覆於介電層23b的一組共用電極27（只有圖示一個電極27b）。共用電極27b及致動電極藉由介電層的一部分彼此隔開。與第2A圖類似，藉由在液滴26下方的致動電極（例如24a）處施加第一電壓及在相鄰的致動電極（例如24b）處施加第二電壓，液滴26可以跨介電層23b的表面在側向方向上沿著路徑移動。液滴26的移動及方向因此由控制電路（未圖示）所控制，該控制電路穿過一組電子開關（基板22b中的MOS電路系統，未圖示）向某些致動電極施加電壓。與第20A圖中所示的EWOD 20A不同，EWOD設備20B具有靠近致動電極24的共用電極27b，且液滴26不被夾在共用電極27與致動電極24之間。EWOD設備20B亦由於不具有間隔物29而與EWOD 20A不同。
參照第2B圖，該組致動電極24及該組共用電極27可以是在基板上的不同平面上彼此相交的兩個條帶電極層。致動電極24及共用電極27操作來跨介電層23b的表面移動液滴26。在一些實施例中，共用電極27b具有被由疏水材料製作的絕緣層覆蓋的表面。在其他的實施例中，介電層23的表面塗有具有亞微米厚度的薄疏水膜。
第2C圖是依據本揭示內容的又另一個實施例的EWOD設備20C的一部分的橫截面圖。參照第2C圖，EWOD設備20C包括基板22c、基板22c上的介電層23c、介電層23c內的一組致動電極24（例如24a、24b、24c）、上覆於介電層23c的一組共用電極27（例如圖示了一個共用電極27c）。共用電極27c及致動電極藉由介電層的一部分彼此隔開。在一些實施例中，共用電極27c具有被由疏水材料製作的絕緣層或介電層23的表面上的亞微米疏水塗層薄膜覆蓋的表面。EWOD設備20C可以更包括穿過間隔物29c與基板21c隔開的第二基板28c。與第2A圖類似，液滴26可以沿著由介電層的表面與第二基板28c之間的空間或氣隙所形成的通道內的路徑移動。液滴的移動是藉由由控制電路（未圖示）穿過電子開關向電極施加的電壓來控制的。
第2D圖是依據本揭示內容的一個示例性實施例的EWOD 20D的簡化平面圖。參照第2D圖，致動電極被佈置在陣列中，該陣列具有路線通道以供從控制電路28向致動電極24及向共用電極27c為電訊號規劃路線。間隔物29c被示為具有圓形的橫截面，然而，圓形的橫截面形狀不是限制性的，且任何其他的橫截面形狀亦是同等合適的，例如方形、矩形、卵形、橢圓形、及其他的形狀。類似地，致動電極被示為具有方形的形狀，但方形形狀不是限制性的，且其他的形狀亦是同等合適的，例如矩形、圓形、卵形、橢圓形、及其他的形狀。在一個實施例中，間隔物29c用一定距離間隔以留下足以允許液滴自由移動的空間。換言之，間隔物29c的尺度及間隔被調整為使得其不妨礙液滴跨介電層的表面的移動。將了解，儘管路線通道被示為與電極陣列共面，但本領域中的技術人員將理解，可以將路線通道及控制電路設置在基板中及介電層的不同層中。亦將了解，致動電極24及共用電極27c可以使它們的相對位置換位，亦即可以將共用電極設置在致動電極下方。
在另一個實施例中，EWOD設備可以具有單個電極陣列。換言之，共用電極及致動電極是共面的，亦即共用電極及致動電極被佈置在介電層內的相同平面中。例如，複數個致動電極及複數個共用電極被佈置為交替地彼此相鄰，控制電路可以依序向致動電極及共用電極施加DC或AC電壓及接地電勢以控制液滴的移動。在又另一個實施例中，電極陣列中的每個電極均由控制電路穿過一組電子開關個別控制，使得每個電極可以在第一時間段是致動電極再在第二時間段是共用電極。
第2E圖是繪示依據本揭示內容的一個實施例由電極所產生的示例性電場20E的簡化橫截面圖。參照第2E圖，可以由接地電勢（gnd）驅動共用電極27，且可以用時間順序的方式由DC或AC電壓（Ve）驅動致動電極24a、24b、24c。例如，首先向電極24a施加DC電壓，致動電極24a與共用電極27之間的電壓差產生了電場E，該電場沿著由電極27及介電層23所界定的微通道移動液滴26。藉由在與液滴26相鄰的電極處設定電壓，液滴26可以在介電層23與共用電極27之間沿著側向方向向該電極移動。此結構與第2A圖中所示的EWOD設備類似或相同。在一個實施例中，可以由控制電路穿過第1A圖中所示的輸入-輸出電路15提供DC電壓。主要電場與介電層23的表面垂直。
第2F圖是繪示依據本揭示內容的另一個實施例由電極所產生的示例性電場20F的簡化橫截面圖。參照第2F圖，控制電路（未圖示）可以用時間順序的方式向電極24a、24b、24c、及27b施加DC或AC電壓，以產生控制液滴26的移動的電場圖案。例如，在與液滴相鄰的電極處設定的電壓將把液滴移動到該電極上。此結構與第2B圖或第2C圖中所示的EWOD設備相同或類似。
第2G圖是繪示依據本揭示內容的另一個實施例由電極所產生的電場20G的簡化橫截面圖。參照第2F圖，控制電路（未圖示）可以用時間順序的方式向電極24a、24b、及24c施加DC或AC電壓，以產生控制液滴26的移動的電場圖案。在此實施例中，電極24a、24b、及24c可以交替地操作為致動電極及共用電極。半圓柱形場形成於電極24a與24b之間。參照第2E圖、第2F圖、及第2G圖，電場E及生成的電動力F是的電極之間的電壓差及電極的尺寸的函數。藉由用時間順序的方式變化相鄰電極之間的電壓差，產生了使得沿著電動力的方向輸送液滴26的電場及生成的力。在一些實施例中，可以使對液滴的移動（或輸送）沒有貢獻的無功電極（例如電極24c）處於浮動（亦即不連接）。在第2G圖中所示的實例中，液滴26將留在電極24a與24b之間（亦即電壓Ve與接地之間）。
第3A圖到第3C圖是依據本揭示內容的一個實施例跨介電層的表面移動的液滴的俯視順序圖。參照第3A圖，液滴26被設置在EWOD設備20A、20B、及20C中的任一者中的如上所述的EWOD設備上。EWOD設備包括具有薄膜電晶體或MOS電路系統的陣列的基板、基板上的介電層、及介電層內的致動電極（及/或共用電極）的陣列，該等致動電極及該等共用電極穿過路線通道中的導電佈線連接到控制電路且經由薄膜電晶體從控制電路接收控制訊號。液滴26被設置在第一致動電極34a上方的介電層的表面上。藉由關閉（或浮動）液滴下方的第一致動電極及打開其旁邊的致動電極，液滴可以朝向下一個電極移動。在一個實施例中，可以將介電層的在致動電極陣列上方的表面部分修改為具有預先界定的特徵，該特徵與疏水表面相比對液體（例如液體液滴）有更大的吸引力。該特徵可以具有範圍從微米到奈米的尺度，分別與微升及奈升的體積對應。可以使用目前可用的亞微米半導體製造過程在介電層上準確地將特徵35製造在介電層上數千或數百萬次。
如本文中所使用的，關閉致動電極指的是將該致動電極的電壓降低到與向共用電極施加的共用電壓相同的水平。相反地，打開致動電極指的是將該致動電極的電壓增加到大於共用電壓的水平。只要電極之間的電勢處於DC電壓水平以形成用於移動液滴的電場，EWOD設備就可以用DC（DC電潤濕）或AC（AC電潤濕）電壓操作。在某些實施例中，在相鄰的電極被完全地或部分地打開時，設置在該電極附近的液滴將移動到該打開的電極上且潤濕設置在打開的電極上的特徵。如本文中所使用的，術語「特徵」指的是區域或結構，液體材料（例如液滴）沉積或形成在該區域或該結構中或上。藉由使用由控制電路所提供的時變電壓波形向下一個打開的電極移動液滴，液滴將在電極間移動，藉此在特徵中或上留下殘餘的微小液滴（非常小或微小的液滴或微液滴）26a。殘餘的微小液滴的體積是完全由特徵尺度（尺寸）以及環境（例如空氣或油）中的表面上的液體液滴的接觸角所確定的。第3B圖是俯視圖，繪示液滴26正在依據本揭示內容的一個實施例從第一電極34a向具有九個特徵35的第二電極34b移動。第3C圖是俯視圖，繪示剩餘的液滴26b正在依據本揭示內容的一個實施例從第二電極向第三電極34c移動，藉此在特徵中或上留下殘餘的微小液滴（微液滴）26a。為了防止微液滴蒸發在空氣中，可以藉由其他的不混溶液體（像是矽油）環繞液滴。應了解，電極上的特徵的數量可以是任何整數數量。在第3A圖到第3C圖中所示的實例中，第二電極中使用了九個特徵。但應了解，該數量是任意選擇的以供描述實例實施例，且不應是限制性的。亦應了解，每個電極（例如第一電極、第二電極、第三電極）均可以具有相同數量的特徵，或它們可以具有不同數量的特徵。參照第3A圖到第3C圖，該等特徵被示為具有方形形狀，然而，應了解，所示的形狀不是限制性的，且任何其他的形狀亦是同等合適的，例如圓形、矩形、卵形、橢圓形、多邊形、及其他的形狀。
注意，可以用各種配置佈置依據本揭示內容的實施例的電極，且電極可以具有許多形狀。例如，電極可以具有多邊形形狀（例如方形、矩形、三角形等等）、圓形形狀、卵形形狀等等。配置可以是棋盤配置或其他的幾何配置。
可以用不同的方式來實施圖案化的特徵。在一個實施例中，將介電層的表面選擇性地分割成疏水區域及親水區域。在一定範圍的疏水區域與親水區域之間的表面面積比以及液滴與環境（油或空氣）之間的介面張力之內，液滴可以背向疏水區域移動同時在親水區域中留下殘餘的小液滴（微液滴）。殘餘的小液滴（微液滴）的體積是由親水特徵的尺度以及環境（空氣或油）中的表面上的液滴的接觸角所界定的。第4A圖是依據本揭示內容的一個實施例的EWOD設備40A的一部分的橫截面圖。參照第4A圖，EWOD設備40A包括基板結構，該基板結構具有上面設置有第一介電層43a的第一基板（未圖示）及上面設置有第二介電層47a的第二基板（未圖示）。液滴26被設置在具有第一表面44的第一介電層43a與具有面向第一表面的第二表面的第二介電層47a之間。在一個實施例中，第一介電層的第一表面包括複數個親水區域48a，該複數個親水區域凸出於第一介電層43a的表面上方。第一介電層43a的表面塗有疏水膜，亦即凸出的親水區域48a被填隙的疏水表面區域環繞。可以用一定圖案佈置凸出的親水區域48a，使得設置在親水區域中的每一者上的液滴的殘餘的小液滴（微液滴）均具有所需的體積。凸出的親水區域各自可以具有多邊形形狀（例如方形、矩形）、卵形、圓形、橢圓形、及其他的形狀。術語「凸出的親水區域」在本揭示內容中亦可以稱為「位點」或「島狀物」。在一些實施例中，第二介電層47a由塗有疏水膜的玻璃製作。在一些實施例中，第一介電層及第二介電層是單獨形成的，且間隔物（例如第2A圖、第2C圖、及第2E圖中所圖示及描述的間隔物）形成於第一介電層或第二介電層中的任一者上。接著將第一介電層及第二介電層黏合在一起以形成第4A圖中所示的結構，該第一介電層與該第二介電層之間具有操作為液滴26的通道的空間。在一些實施例中，第二介電層47a塗有金屬材料的導電層及該導電層上的疏水膜，該導電層充當共用電極（例如接地電極）。可以使用常規的半導體製造技術將凸出的親水區域形成於第一介電層43a的表面上。將在下文的實例部分中詳細描述該等半導體製造技術中的一些。EWOD 40A亦包括嵌入在第一介電層、第二介電層內、或嵌入在第一介電層及第二介電層中的電極陣列（未圖示），該等電極回應於由控制電路所提供的依時序變化的電壓產生移動電場。液滴26藉由移動電場跨第一介電層的表面移動，同時在凸出的親水區域48a上留下液滴26的殘餘的小部分（微液滴）26'。
第4B圖是依據本揭示內容的另一個實施例的EWOD設備40B的一部分的橫截面圖。參照第4B圖，EWOD設備40B包括基板結構，該基板結構與第4A圖中所示的基板結構類似，差異在於，第一介電層43b包括具有一定深度的複數個凹槽（微井）49而不是凸出的區域。在一個實施例中，第二介電層的第二表面是疏水的，且第一介電層包括具有一定深度的複數個凹槽（微井）49。術語「凹槽」、「凹口」、及「微井」在本文中可互換使用。凹槽中的每一者亦具有由長度及寬度所確定的開口。在一些實施例中，該長度及該寬度小於1微米。藉由仔細選擇微井的形狀及/或將微井的內表面（側壁及/或底部）從疏水化學變更（亦即藉由表面處理來變更）或電氣變更（亦即藉由電潤濕來變更）為親水，含水液滴的一部分會自發地潤濕到微井中且即使在已經移除電場之後亦具有留在微井內部的傾向。在一定範圍的第一介電層的平坦疏水表面與微井之間的面積比以及液滴與環境（油或空氣）之間的介面張力之內，液滴可以背向微井移動同時在微井內部留下（沉積）殘餘的小液滴（微液滴）。殘餘的小液滴（微液滴）的體積是由預定的微井尺度及微井的開口上的液滴的接觸角所確定的。與上文與第4A圖結合描述的結構類似，第二介電層47b可以塗有金屬材料的導電層及該導電層上的疏水膜，該導電層充當共用電極（例如接地電極）。可以使用常規的半導體製造技術將凹陷的親水區域形成於第一介電層43b中。EWOD 40B亦包括嵌入在第一介電層、第二介電層內、或嵌入在第一介電層及第二介電層中的電極陣列（未圖示），該等電極回應於由控制電路（未圖示）所提供的依時序變化的電壓產生移動電場。液滴26藉由移動電場跨第一介電層的表面移動，同時在微井的表面上留下液滴26的殘餘的小部分（微液滴）26'。在一些實施例中，可以使用光刻圖案化及蝕刻過程來獲得微井陣列。將在下文的實例部分中詳細描述該等半導體製造技術中的一些。
第4C圖是第4A圖中所示的EWOD設備40A的一部分的透視圖。參照第4C圖，一組圓柱形位點（凸出的親水區域）48a被佈置在陣列中。如本文中所使用的，術語「位點」、「島狀物」、「凸出的區域」可互換使用。位點48a藉由填隙的疏水表面44彼此隔開且隔離。注意，儘管位點48a在所示的實例中被示為具有圓柱形形狀，但本領域中的技術人員將理解，位點48a亦可以具有其他的形狀，例如矩形、方形、或卵形圓柱形形狀。
第4D圖是第4B圖中所示的EWOD設備40B的一部分的透視圖。參照第4D圖，一組圓柱形凹槽（微井）49被佈置在陣列中。微井49填有疏水材料且藉由填隙的疏水表面46彼此隔開。在一些實施例中，填充微井49的疏水材料具有與填隙的疏水表面46的上表面齊平的上表面。注意，儘管微井49被示為圓柱形的井，但取決於應用，微井49亦可以是矩形、方形、或卵形圓柱形井。
第4E圖是依據本揭示內容的一個實施例的EWOD設備的一部分的透視圖。參照第4E圖，一組親水表面491被介電層43的表面上的疏水填隙區域461環繞（側面相接），亦即親水表面491與介電層43的表面上的疏水填隙區域461的表面齊平。
依據本揭示內容，可以使用具有均勻尺寸的大量的微液滴來在微射流晶片上執行液滴數位PCR。在每個試樣的體積很小且小於滿足泊松分佈需求的一定DNA濃度的情況下，液滴的每個試樣（微液滴）會具有一個DNA分子或不具有DNA分子。藉由用常規的PCR對試樣（微液滴）進行熱循環或用等溫PCR將該等試樣培養（incubate）在一定溫度下，可以在環境（例如油）內的每個試樣上放大靶區域內的單個DNA分子。在經由/藉由/穿過整合晶載離子敏感的場效電晶體（ISFET）感測器藉由光學偵測或pH量測讀出最終液滴的DNA濃度之後，我們可以將試樣（微液滴）陣列中的靶DNA的絕對數量定量，然後使用該絕對DNA定量來計算主體液滴中的DNA濃度。術語「試樣」、「殘餘的小液滴」、「液滴的小部分」、及「微液滴」在本文中可互換使用，且指依據本揭示內容的實施例由主體液滴所形成的小液滴。
依據本揭示內容，可以將含有多種不同的DNA靶的液滴分配在單個微射流晶片的區域上，接著藉由電潤濕來將該液滴移動到下一個區域，此產生了來自液滴的大量試樣（DNA靶的複製品）以供進行試樣的偵測或量測。在一些實施例中，液滴所移動到的下一個區域可以包括由填隙的疏水表面隔開的複數個親水區域。該複數個親水區域可以是與第4圖及第4B圖結合圖示及描述的親水區域。親水區域中的每一者均可以包括離子敏感的場效電晶體（ISFET）感測器，該ISFET感測器被配置為量測設置在該ISFET感測器上的試樣的pH值。亦即，單個微射流晶片可以包括ISFET感測器陣列，每個ISFET感測器均與液滴的試樣中的一者相關聯。單個微射流晶片的此種佈置允許藉由電潤濕由液滴形成複數個試樣（微液滴）及藉由整合晶載的ISFET元件陣列量測試樣。依據本揭示內容，嵌入在親水區域中的ISFET感測器陣列促進用高的敏感度及準確度並行量測來自液滴的不同靶。
第5圖是依據本揭示內容的一個實施例的ISFET元件50的橫截面圖。參照第5圖，ISFET元件50是金屬氧化物半導體（MOS）電晶體，其可以是使用標準CMOS製造過程來製造的p型通道MOS場效電晶體（MOSFET）或n型通道MOSFET電晶體。在以下說明中，依據本揭示內容的一個示例性實施例使用n型通道MOS電晶體（NMOS）電晶體。然而，應注意，NMOS或PMOS的選定僅是取決於所選擇的過程或基板的一個選擇，且不是限制性的。參照第5圖，ISFET元件50具有基板52、形成於基板中的源極區域S及汲極區域D、基板上的介電層53、及形成於介電層53內或上的浮動閘極G。ISFET元件更包括感測膜片55及參考電極57，該感測膜片位於浮動閘極G上及微液滴56下方，該參考電極完全地或部分地浸入在微液滴56中且與感測膜片55隔開。感測膜片可以包括提供對氫離子濃度（pH）的敏感度的任何材料，例如氮化矽、氮氧化矽等等。如本領域中的技術人員已經知道的，可以使用對其他離子有敏感度的其他的感測膜片。
仍參照第5圖，ISFET元件50亦包括配置為在試樣與源極區域S之間提供電壓Vgs的電壓源Vgs、配置為在源極區域與汲極區域之間提供電壓Vds的電壓源Vds。在電壓Vgs大於ISFET元件的臨限電壓Vth時，源極區域與汲極區域之間的通道將傳導電流。在源極區域與汲極區域之間流動的電流量Ids表示試樣56的濃度或pH值。在一個實施例中，源極區域及基板具有相同的電勢，例如接地電勢。
在第5圖中所示的實例中，將一個ISFET元件用於量測微液滴56的離子濃度。但應了解，該數量僅是選擇來用於描述示例實施例，且不應是限制性的。在一些實施例中，可以將多於一個的ISFET元件用於量測微液滴56的離子濃度。換言之，每個位點或微井可以具有多個ISFET元件。
在一些實施例中，相應的第4C圖及第4D圖中所示的位點陣列中的每個位點或微井陣列中的每個微井均可以具有多於一個的ISFET元件以增加量測敏感度及準確度。每個位點或微井可用的ISFET元件的數量取決於常規的CMOS製造過程及應用需求。經由/藉由/穿過電連接向ISFET元件供應的電源電壓可以使用常規的CMOS製造過程來實施，且為了簡潔起見將不在本文中描述。
第6A圖是依據本揭示內容的一個實施例的整合晶片實驗室（lab-on-a-chip）設備60A的簡化俯視圖。參照第6A圖，整合晶片實驗室設備60A包括基板結構，該基板結構具有：液滴接收區域61，被配置為接收一或更多個液滴26；試劑接收區域62，被配置為接收一或更多種試劑63；混合區域64，被配置為將液滴26與該一或更多種試劑63混合以獲得混合液滴263；及EWOD設備陣列，被配置為將液滴（混合的或未混合的）分割成複數個微液滴及放大微液滴。在一個實施例中，EWOD設備陣列的特徵可以是配置為將微液滴加熱到第一溫度以供放大微液滴的第一加熱構件及用於將放大的微液滴退火的第二加熱構件。在一個實施例中，晶片實驗室設備60可以更包括感測器陣列，該等感測器各自與一個試樣相關聯且被配置為量測微液滴的濃度或pH值。在一個實施例中，液滴接收區域61可以具有第1A圖及第1B圖中所示的設備結構。在一個實施例中，試劑接收區域62可以具有第1A圖及1B中所示的設備結構。換言之，依據使用者提供的軟體程式，整合晶片實驗室設備60可以可操作來朝向混合區域64移動該一或更多個液滴及該一或更多種試劑及控制液滴與試劑的混合。在一個實施例中，EWOD設備陣列可以包括用規則的圖案佈置的複數個EWOD設備，EWOD設備中的每一者均可以具有與第2A圖到第2C圖中所示的設備結構類似或相同的結構。在一些實施例中，EWOD設備中的每一者均可以包括複數個ISFET。第5圖中圖示了ISFET元件的實例。整合晶片實驗室設備60A可以更包括廢料（收集）區域66以供在已經在EWOD設備陣列中形成微液滴之後及/或在已經處理及量測了微液滴之後收集液滴的殘餘部分。在第6A圖中所示的實例中，在液滴接收區域61中使用了兩個電極，在試劑接收區域62的上部中使用了八個電極，在試劑接收區域62的下部中使用了八個電極，在混合區域64中使用了八個電極，及使用了四個EWOD設備的陣列。但應了解，該等數量是任意選擇的以供描述實例實施例，且不應是限制性的。
在一些實施例中，整合晶片實驗室設備60A亦可以包括控制電路67，該控制電路被配置為向液滴接收區域61、試劑接收區域62、混合區域64、EWOD設備陣列、及廢料區域66提供控制訊號，以供移動液滴61、試劑63、混合液滴263、分割的液滴（亦即微液滴）、及在穿過EWOD設備陣列之後的殘餘液滴部分。在一個實施例中，整合晶片實驗室設備60A可以包括配置為與主機交接的輸入/輸出（IO）端口68。在一個實施例中，主機可以是配置為向整合晶片實驗室設備60提供控制訊號的單獨或外部的處理器。在另一個實施例中，可以將主機與整合晶片實驗室設備60整合在同一個封裝中。本領域中的技術人員會認識到許多變型、變體、及替代方案。仍參照第6A圖，控制電路67可以設置在整合晶片實驗室設備60A的遠端且經由輸入-輸出端口或序列介面端口與整合晶片實驗室設備60A通訊。在一個實施例中，整合晶片實驗室設備60A亦可以包括第一加熱區塊「加熱器1」，該第一加熱區塊形成於基板結構內在混合區域64的表面下方，以供維持及/或變化混合液滴263的培養溫度。在一個實施例中，整合晶片實驗室設備60A可以更包括第二加熱區塊「加熱器1」，該第二加熱區塊形成於基板結構內在EWOD設備陣列的表面下方，以供維持及/或變化微液滴的培養溫度。第一加熱區塊及第二加熱區塊由可以將從控制電路67所接收的訊號的電能轉換成熱能的金屬或多晶矽線、金屬或多晶矽層、多晶矽層所形成。
第6B圖是依據本揭示內容的一個實施例的整合晶片實驗室設備60A的電極60B的實例佈置的簡化俯視圖。參照第6B圖，第6A圖的整合晶片實驗室設備的電極60B包括第一導電條帶陣列611，該第一導電條帶陣列具有例如從第一區域（液滴接收區域）朝向第三區域（EWOD設備陣列）沿著第一方向彼此平行地佈置的條帶611a、611b、611c、611d、611e、611f、及611g。第一條帶陣列611由控制電路76所控制且被配置為產生移動電場以沿著第一方向輸送液滴。電極60B亦包括第二平行條帶陣列612，該第二平行條帶陣列具有例如沿著與第一方向垂直的第二方向彼此平行地佈置的條帶612a、612b、612c、612d。第二條帶陣列612被配置為產生移動電場以朝向第二區域（混合區域）沿著第二方向輸送液滴。第一條帶陣列與第二條帶陣列相交且藉由絕緣層與第二條帶陣列隔開，亦即第一條帶陣列及第二條帶陣列被佈置在由至少一個絕緣層所分開的不同的層中。在第6B圖中所示的實例中，第二條帶陣列612被佈置在試劑接收區域中以供朝向混合區域輸送試劑。但應了解，亦可以將第二條帶陣列612佈置在液滴接收區域中、混合區域中、及EWOD設備陣列中以產生移動電場及電動力以沿著第二方向移動液滴、混合液滴、及微液滴。在一些其他的實施例中，電極60B可以包括與跟第1A圖及第1B圖結合圖示及描述的電極陣列類似的電極陣列。本領域中的技術人員會認識到許多變型、變體、及替代方案。
第7圖是繪示依據本揭示內容的一個實施例用於由液滴形成複數個微液滴的方法70的簡化流程圖。參照第7圖，方法70可以包括以下步驟：在701處，提供基板結構，該基板結構具有下基板、下基板上的介電層、介電層中的複數個電極。在一個實施例中，介電層具有疏水表面及複數個凸出的親水表面區域（位點），該複數個凸出的親水表面區域具有實質相同的尺寸且由疏水表面隔開。在另一個實施例中，介電層具有疏水表面及複數個微井（小凹槽），該複數個微井在介電層中具有實質相同的尺寸。微井中的每一者均具有親水的底部及親水的側壁（統稱為親水表面區域）。在703處，該方法可以包括以下步驟：將液滴分配在介電層的表面區域上。在705處，該方法可以包括以下步驟：由控制電路（例如主機）向電極施加時變控制電壓訊號，以跨介電層的疏水表面移動液滴，同時在親水表面區域上留下小的殘餘部分，以在該等親水表面區域上形成複數個微液滴，該等微液滴具有實質相同的尺寸。
第8圖是繪示依據本揭示內容的一個實施例用於操作整合晶片實驗室裝置的方法80的簡化流程圖。在一些實施例中，整合晶片實驗室裝置可以與第6圖中所示的整合晶片實驗室設備60相同或類似。亦即，整合晶片實驗室裝置包括：液滴接收區域，被配置為接收液滴；試劑接收區域，被配置為接收一或更多種試劑；混合區域，被配置為將液滴與一或更多種試劑混合；及EWOD設備陣列，被配置為將所接收的液滴（液滴接收區域的可能與一或更多種試劑混合的液滴或未與任何試劑混合的液滴）分割成複數個微液滴，該混合液滴用由混合區域64的表面下方的加熱器所控制的恆定或/及可變的溫度培養，且微液滴更藉由EWOD設備的表面下方的加熱器培養在恆定或/及可變的培養溫度下。在一個實施例中，晶片實驗室裝置可以更包括與微液滴相關聯且配置為量測微液滴的離子濃度或pH值的感測器陣列。參照第8圖，方法80可以包括以下步驟：在801處，將液滴分配在液滴接收區域的表面上。在803處，該方法可以包括以下步驟：跨混合區域朝向EWOD設備陣列的EWOD設備移動液滴，在該EWOD設備處，液滴被分割成複數個微液滴，該複數個微液滴在培養之前或/及之後的pH值可以由形成於EWOD設備上的ISFET感測器所確定。在807處，該方法可以將液滴的任何未使用（殘餘）的部分以及微液滴收集及丟棄在整合晶片實驗室裝置的廢料區域中。在一個實施例中，該方法亦可以包括以下步驟：在802處，將一或更多個試劑液滴分配到試劑接收區域的表面上。在802處，該方法可以更包括以下步驟：朝向混合區域移動該一或更多個試劑液滴，以供在向EWOD設備移動液滴以供將液滴分割成多個微液滴之前，在使用者界定的軟體程式下將該等試劑液滴與液滴混合。在一個實施例中，該方法可以更包括以下步驟：在802'處，在恆定或可變的溫度下培養混合液滴以供進行反應。在一個實施例中，該方法亦可以包括以下步驟：在804處，在培養溫度下在EWOD陣列中培養微液滴。在一個實施例中，將EWOD陣列區域中的培養溫度維持在恆定的培養溫度下。在一個實施例中，EWOD陣列區域中的培養溫度可以是可變的。在一些實施例中，在丟棄液滴的殘餘部分及已被量測過的微液滴之後，該方法可以在步驟801處重複。
第9圖是依據本揭示內容的一個實施例可以用來控制EWOD設備及晶片實驗室設備的行動計算設備90的簡化示意圖。參照第9圖，行動計算設備90可以包括監測器910、計算電子設備920、使用者輸出設備930、使用者輸入設備940、通訊介面950等等。
計算電子設備920可以包括經由匯流排子系統990與多個周邊設備通訊的一或更多個處理器960。該等周邊設備可以包括使用者輸出設備930、使用者輸入設備940、通訊介面950、及儲存子系統（例如隨機存取記憶體（RAM）970及磁碟機980）。
使用者輸入設備930可以包括用於向電腦設備920輸入資訊的所有任何類型的設備及介面，例如鍵盤、小鍵盤、觸控螢幕、滑鼠、軌跡球、軌跡板、搖桿、及其他類型的輸入設備。
使用者輸出設備940可以包括用於從計算電子設備920輸出資訊的任何類型的設備，例如顯示器（例如監測器910）。
通訊介面950提供了對其他通訊網路及設備的介面。通訊介面950可以充當用於從其他系統接收資料及向其他系統傳送資料的介面。例如，通訊介面950可以包括用於與EWOD設備或晶片實驗室設備通訊的USB介面。
RAM 940及磁碟機980是配置為儲存資料（例如本揭示內容的實施例，包括可執行電腦代碼、人類可讀代碼等等）的有形媒體的實例。其他類型的有形媒體包括軟碟、可移除式硬碟、光學儲存媒體（例如CD-ROM、DVD、及條碼）、半導體記憶體（例如快閃記憶體）、非暫時性唯讀記憶體（ROM）、電池支援的依電性記憶體、聯網儲存設備等等。可以將RAM 970及磁碟機980配置為儲存提供本發明的功能性的基本的程式化及資料結構。
可以將提供本揭示內容的功能性的軟體代碼模組及指令儲存在RAM 970及磁碟機980中。該等軟體模組可以由處理器960所執行。
仍參照第9圖，EWOD設備91及晶片實驗室設備92各自可以包括配置為提供對行動計算設備90的通訊的介面端口94。在一些實施例中，行動計算設備90可以經由介面端口94提供指令及控制訊號以控制EWOD設備91及晶片實驗室設備92中的電極的訊號水平。在一些實施例中，EWOD設備91可以包括如第2A圖至第2C圖、第3A圖至第3C圖、第4A圖至第4E圖中的一者所描述的基板結構及第5圖的ISFET元件中的一或更多者。EWOD設備91被設計為接受液滴及提供與該液滴相關聯的pH值。在一些實施例中，EWOD設備91可以是晶片實驗室設備92的一部分。 實例
以下實例被提供來說明而不是限制所主張的發明。
實例 1
此實例揭露介電層的表面上的圖案化的特徵的備製。第4A圖圖示介電層43a的橫截面圖。可以藉由常規的沉積（例如化學氣相沉積）過程將介電層43a沉積於基板（例如第2A圖中所示的基板22）上。介電層可以包括氧化矽、氮化矽、氟化矽酸鹽玻璃（FSG）、或有機矽酸鹽玻璃（OSG）。在一個實施例中，介電層塗有疏水材料。可以使用旋轉噴塗過程來塗覆疏水材料，在該過程中，疏水材料被噴塗到介電層的表面上。在另一個實施例中，介電層的表面暴露於一定溫度下的疏水溶液且達一定的持續時間。在又另一個實施例中，可以藉由沉積（例如化學氣相沉積）過程將疏水材料形成於介電層上。疏水材料可以包括有機或無機材料，例如十八烷基三氯矽烷、全氟癸基三氯矽烷、其他氟化層（例如四氟乙烯）等等。此後，將圖案化的光阻劑層形成於介電層（其塗有疏水材料）上以暴露介電層的表面部分。接著使介電層經受濕式親水性增加表面處理（例如旋轉噴塗過程），其中將圖案化的光阻劑層用作掩模來將親水性增加溶液噴塗到介電層的表面上。在另一個實施例中，介電層的受暴面與一定溫度下的親水性增加溶液接觸且達一定的持續時間。親水性增加溶液包括表面活性劑或潤溼劑，包括陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、及非離子表面活性劑中的一者。此後，移除圖案化的光阻劑層以在介電層的表面上獲得親水區域48a，如第4A圖或第4C圖中所示。
在另一個實施例中，在介電層上形成圖案化的光阻劑層之後，將圖案化的光致抗蝕劑用作掩模來在介電層上執行蝕刻過程（濕蝕刻、乾蝕刻、或濕蝕刻與乾蝕刻的組合）以形成複數個凹陷的凹槽。此後，接著沉積親水性增加溶液從而填充凹槽。接著藉由化學機械拋光（CMP）過程移除圖案化的光阻劑層以獲得如第4B圖或第4D圖中所示的結構。
實例 2
此實例揭露介電層內的電極的形成。在一個實施例中，將第一介電層形成於基板上。接著將圖案化的光阻劑層形成於介電層上。接著將圖案化的光阻劑層用作掩模來將金屬層或摻雜過的多晶矽層沉積於第一介電層上。接著移除圖案化的光阻劑層。此後，將第二介電層形成於金屬層上以形成如第2A圖到第2C圖中所示的結構。
在另一個實施例中，將第一介電層形成於基板上。接著將金屬層沉積於第一介電層上。此後，將圖案化的光阻劑層形成於金屬層上。接著將圖案化的光阻劑層用作掩模來在金屬層上執行蝕刻過程。接著移除圖案化的光阻劑層。此後，將第二介電層形成於金屬層上以形成如第2A圖到第2C圖中所示的結構。
實例 3
此實例揭露藉由電潤濕由液滴產生極小液滴（微液滴）的大型陣列的新穎裝置及方法，該等極小液滴具有在奈升（10-9 升或nL）與皮升（10-12 升或pL）之間的範圍中的預定體積。新穎裝置可以是與第4A圖或第4B圖中所示的EWOD設備類似或相同的裝置。參照第3A圖到第3C圖圖示了分配的液滴的輸送機制。液滴在介電層的具有鼓起的親水區域（位點）的陣列的表面上方或在介電層的具有微井陣列的表面上方移動，每個微井具有親水的底部及側壁。鼓起（凸起）的親水區域（位點）及/或微井藉由填隙的疏水表面彼此隔開。在一個實施例中，鼓起的親水區域及/或微井具有圓形或卵形的形狀。在另一個實施例中，鼓起的親水區域及/或微井具有多邊形（矩形、方形、六角形）形狀。在一個實施例中，鼓起的親水區域（位點）及/或微井具有在1奈米與100U微米之間（較佳地是在1微米與10微米之間，且更佳地小於10奈米）的範圍中的高度。在一個實施例中，鼓起的親水區域及/或微井具有方形形狀，該方形形狀具有在1奈米與100微米之間（較佳地是在1微米與10微米之間，且更佳地小於10奈米）的範圍中的寬度或長度。在一個實施例中，鼓起的親水區域及/或微井具有圓形形狀，該圓形形狀具有在1奈米與100微米之間（較佳地是在1微米與10微米之間，且更佳地小於10奈米）的範圍中的直徑。
實例 4
此實例揭露具有帶有從微米到奈米的尺度（尺寸）的疏水/親水填隙表面的設備結構的形成。第4A圖及第4C圖中圖示了實例實施例。第10圖是依據本揭示內容的一些實施例具有差異表面區域的設備結構1000的橫截面圖。設備結構1000包括基板1001。包括複數個第一薄膜區域1011及複數個第二薄膜區域1021的表面層1002被設置在基板1001上。基板1001包括MOS電路系統（例如控制電路15）及電極（例如電極14），該等電極由如第1A圖中所示的控制電路系統15所致動或控制。
第一覆蓋層1012形成於第一薄膜區域1011的頂面上，且第二覆蓋層1022形成於第二薄膜區域1021的頂面上。在一些實施例中，藉由使第一覆蓋層1012的區域與第二覆蓋層1022的區域交錯來形成差異表面層。
依據一些實施例，提供了用於選定第一材料及第二材料來調整第一覆蓋層及第二覆蓋層的疏水性以形成差異疏水/親水表面的方法。
在一些實施例中，差異疏水/親水表面可以具有交錯的非極性分子區域及極性分子區域，該等非極性分子區域排斥水，該等極性分子區域可以與水分子形成離子鍵或氫鍵。在一些實施例中，一種方法包括以下步驟：首先形成無機SiO2 與金屬氧化物材料的交錯區域，該金屬氧化物材料包括各種金屬氧化物中的一或更多者，例如陽極化的鋁（Al2 O3 ）、氧化鉭（Ta2 O5 ）、氧化鈮（Nb2 O5 ）、氧化鋯（ZrO2 ）、及氧化鈦（TiO2 ）等等。可以在矽（Si）或玻璃基板上使用標準的半導體薄膜沉積及光刻過程來形成該等交錯的區域，如下文進一步描述。
接下來，可以處理金屬氧化物表面以修改表面性質。一種方法是選擇性地在80℃到100℃的溫度範圍中的溫度下使用聚乙烯磷酸（PVPA）來塗覆金屬氧化物表面，聚乙烯磷酸是一種在磷酸的原生pH值（pH=2）之內的親水聚合物。在一個特定的實施例中，可以在例如90℃下進行處理。在一些情況下，處理可以是相對快速的，例如是在小於2分鐘（min）內。此步驟之後可以是旨在支援共價鍵的形成的乾式退火步驟。可以在合適的溫度下（例如在80℃下）進行乾式退火過程達約10分鐘。此反應可以是有選擇性的，亦即SiO2 表面上將不發生反應。
另一種方法是選擇性地藉由自組裝單層（SAM）塗覆金屬氧化物區域，該自組裝單層基於從水溶液吸收烷基磷酸銨鹽。在相同的條件下，SAM形成並不發生在SiO2 表面上。可以藉由含水SAM形成溶液中的配方來調整塗覆的表面的疏水性，且水的接觸角的範圍可以從50到110度。在一些情況下，水的接觸角的範圍可以從20到130度。可以在退火期間形成共價鍵，且藉由DI水沖洗未反應的材料。
在PVPA或磷酸鹽處理之後，可以將基板乾化及用疏水的矽烷（例如氟化烷基矽烷、二烷基矽烷等等）處理。或者，可以將基板乾化及在溶液或化學氣相沉積中用親水的矽烷（例如羥烷基封端的矽烷）處理。該等處理可以與SiO2 表面形成穩定的共價鍵，且在不影響金屬氧化物表面的疏水性的情況下將表面改變成是疏水或親水的。
在用不同疏水性的不同有機化學物質對無機SiO2 及金屬氧化物表面進行高度選擇性的表面處理的情況下，可以藉由半導體過程將差異疏水/親水表面製作為具有界限清楚的圖案。
第11A圖至第11F圖是繪示依據本揭示內容的一些實施例用於形成具有差異表面區域的第10圖的設備結構的方法的橫截面圖。用於形成具有差異表面的設備結構的方法包括以下步驟：提供基板，及在基板上形成具有交錯的第一薄膜區域及第二薄膜區域的表面層。將表面層暴露於第一材料以在第一薄膜區域上形成第一覆蓋層，但不在第二薄膜區域上形成第一覆蓋層。接著將表面層暴露於第二材料以在第二薄膜區域上形成第二覆蓋層，但不在現在由第一覆蓋層覆蓋的第一薄膜區域上形成第二覆蓋層。該方法包括以下步驟：選定第一材料及第二材料以調整第一覆蓋層及第二覆蓋層的疏水性。
第11A圖圖示形成於基板上的薄膜層。參照第11A圖，薄膜層1120形成於基板1101上。基板1101可以由任何合適的材料製作，例如玻璃或半導體。半導體基板可以包括各種半導體材料，例如矽、矽上III-V族、矽上石墨烯、絕緣體上矽、上述項目的組合等等。基板1101可以是裸晶圓。基板1101亦可以包括各種元件及電路結構。例如，基板1101可以包括CMOS電路系統層（包括例如控制電路及其他電子開關的基板12）及介電層（例如包括電極層14的介電層13）。
參照第11A圖，薄膜層1120形成於基板1101上。在一個實施例中，薄膜層1120含有無機氧化矽，例如SiO2 。在一些實施例中，薄膜層1120可以包括矽、氮化矽、金屬氧化物等等、或上述項目的組合。薄膜層1120亦可以包括可以矽烷化的其他材料。可以使用任何常規的半導體薄膜沉積技術來將薄膜層1120形成於基板1101上。
第11B圖圖示形成於第一薄膜層1120上的第二薄膜層1110。在一些實施例中，第二薄膜層1110可以包括金屬氧化物或金屬。合適的金屬氧化物可以包括例如陽極化的鋁（Al2 O3 ）、氧化鉭（Ta2 O5 ）、氧化鈮（Nb2 O5 ）、氧化鋯（ZrO2 ）、及氧化鈦（TiO2 ）等等。薄膜層1110亦可以包括金屬材料，例如鎢、鈦、氮化鈦、銀、鉭、氧化鉭、鉿、鉻、鉑、鎢、鋁、金、銅、上述項的組合或合金等等。亦可以使用常規的半導體薄膜沉積技術來形成薄膜層1110。
第11C圖圖示形成於薄膜層1110上的圖案化的掩模層1130。掩模層1130包括暴露薄膜層1110的區域的開口。可以依據任何合適的方法塗敷掩模層1130，例如旋轉塗覆、浸漬等等。掩模層1130亦可以是任何合適的材料，例如光致抗蝕劑。如第11C圖中所示，依據常規的半導體光刻技術來將掩模層1130圖案化為具有開口。在一些實施例中，掩模層1130可以是硬質掩模，該硬質掩模是具有合適蝕刻選擇性的合適薄膜材料的圖案化的層以充當蝕刻掩模。
在圖案化的掩模層1130形成之後，可以實現蝕刻過程以移除薄膜層1110中的受暴部分1117以獲得薄膜區域1111。可以依據常規的半導體處理技術來執行蝕刻過程。隨後，可以藉由常規的半導體處理技術來移除圖案化的掩模層1130。第11D圖中繪示了生成的設備結構。
第11E圖圖示選擇性地形成於薄膜區域1111上的覆蓋層1112。選擇性的覆蓋層形成是藉由以下步驟來實現的：將設備結構暴露於合適的第一材料，使得覆蓋層1112形成於薄膜區域1111的頂面上，但不形成於薄膜區域1121的頂面上。取決於薄膜區域1111及1121的材料，可以使用各種材料，如下文詳細描述。在處理材料之後，可以執行退火過程以選擇性地在薄膜區域1111上形成覆蓋層1112。可以在70℃-90℃的範圍中的溫度下實現退火過程達5-15分鐘。舉個例子，可以在80℃的溫度下實現乾式退火過程達10分鐘。可以藉由DI（去離子）水中的沖洗過程來移除未反應的材料。
第11F圖圖示選擇性地形成於第二薄膜區域1121的頂面上的第二覆蓋層1122。選擇性的覆蓋層是藉由以下步驟來形成的：將設備結構暴露於合適的第二材料，使得覆蓋層1122形成於薄膜區域1121的頂面上，但不形成於具有覆蓋層1112的薄膜區域1111的頂面上。取決於薄膜區域1111及1121的材料，可以使用各種材料，如下文詳細描述。在利用第二材料的過程之後，第11F圖圖示與第10圖的設備結構1000類似的設備結構1100的橫截面圖，設備結構1100依據本發明的一些實施例具有表面層1102，該表面層具有差異表面區域1112及1122。如所示，設備結構1100包括基板1101。包括複數個第一薄膜區域1111及複數個第二薄膜區域1121的表面層1102被設置在基板1101上。
第一覆蓋層1112形成於第一薄膜區域1111的頂面上，且第二覆蓋層1122形成於第二薄膜區域1121的頂面上。在此實施例中，藉由使第一覆蓋層1112的區域與第二覆蓋層1122的區域交錯來形成差異表面層。
在一些實施例中，差異表面區域可以包括交錯的親水表面及疏水表面。在一些實施例中，差異表面區域可以包括交錯的正電荷表面及負電荷表面。在以下的說明中，將薄膜區域1111稱為第一薄膜區域，且將薄膜區域1121稱為第二薄膜區域。將覆蓋層1112稱為第一覆蓋層，該第一覆蓋層是藉由第一薄膜區域與第一材料之間的反應形成的。將覆蓋層1122稱為第二覆蓋層，該第二覆蓋層是藉由第二薄膜區域與第二材料之間的反應形成的。
在一些實施例中，第一薄膜區域可以包括金屬氧化物或金屬的薄膜，如上所述。接著，金屬氧化物或金屬可以接受處理，且暴露於磷酸，例如PVPA（聚乙烯磷酸）。在一些實施例中，可以在範圍從80℃到100℃的溫度下實現處理達1-3分鐘。例如，可以在90℃下實現處理達2分鐘。此處理可以形成親水覆蓋層。
在一些實施例中，可以在SAM（自組裝單層）過程中將金屬氧化物或金屬暴露於磷酸鹽。例如，使用羥基十二烷基磷酸鹽的銨鹽（OH-DDPO4 (NH4 )2 ）的SAM過程可以形成具有約110度的接觸角的疏水覆蓋層。在另一個實例中，使用12羥基十二烷基磷酸鹽（OH-DDPO4 ）的SAM過程可以形成具有約50度的接觸角的親水覆蓋層。在又其他的實例中，使用不同磷酸鹽化合物的混合物的SAM過程可以形成具有不同的疏水性且接觸角的範圍從50到110度的覆蓋層。進一步地，利用不同磷酸鹽的合適組合，可以形成具有不同疏水性且接觸角的範圍可以從例如20到130度的覆蓋層。
在第一覆蓋層形成於金屬氧化物或金屬薄膜上之後，可以選擇性地將第二覆蓋層形成於例如無機氧化矽的第二薄膜區域的區域上。例如，可以藉由在疏水矽烷（例如氟化烷基矽烷、二烷基矽烷等等）中處理設備來形成疏水覆蓋層。或者，可以藉由在親水矽烷（例如羥烷基封端的矽烷等等）中處理設備來形成親水覆蓋層。利用矽烷化合物的適當選擇，可以僅將第二覆蓋層形成於例如無機氧化矽的第二薄膜區域上，且不形成於已經形成於第一薄膜材料上的第一覆蓋層上。除了無機氧化矽以外，第二薄膜區域亦可以包括例如矽、氮化矽、金屬氧化物、或上述項目的組合的材料。
在上述的過程中，交錯的第一薄膜區域1110及第二薄膜區域1120是用一定順序形成的，使得第一薄膜區域1110形成於第二薄膜區域1120上。在一些其他的實施例中，可以將第二薄膜區域1120形成於第一薄膜區域1110上，如下文針對第12A圖至第12C圖所繪示。
第12A圖至第12C圖是繪示依據本揭示內容的替代實施例用於形成具有差異表面區域的第10圖的設備結構的方法的橫截面圖。
第12A圖圖示具有薄膜層1210與薄膜層1220的交錯表面區域的設備結構的橫截面圖。參照第12A圖，包括複數個第一薄膜區域1211及複數個第二薄膜區域1221的表面層形成於基板1201上。
第12A圖中的設備結構與第11D圖中的設備結構類似，其中第一薄膜層1210與第11D圖中的第一薄膜層1110對應，且第二薄膜層1220與第11D圖中的第二薄膜層1120對應。第11D圖及第12A圖中的結構之間的一個差異是，第一薄膜層1210是在第二薄膜層1220下方。可以使用與第11A圖至第11C圖中所描述的過程類似的過程來形成第12A圖中的設備結構，其中薄膜層形成的順序相反。
第12B圖圖示選擇性地形成於薄膜區域1211上的覆蓋層1212。選擇性的覆蓋層形成是藉由以下步驟來進行的：將設備結構暴露於合適的第一材料，使得覆蓋層1212形成於薄膜區域1210的頂面上，但不形成於薄膜區域1220的頂面上。處理過程及退火過程與跟第11E圖結合描述的彼等過程類似，其中覆蓋層1212與第11E圖中的覆蓋層1112對應。
第12C圖圖示選擇性地形成於第二薄膜區域1221的頂面上的第二覆蓋層1222。選擇性的覆蓋層形成是藉由以下步驟來進行的：將設備結構暴露於合適的第二材料，使得覆蓋層1222形成於薄膜區域1221的頂面上，但不形成於具有覆蓋層1212的薄膜區域1211的頂面上。處理過程與跟第11F圖結合描述的處理過程類似。在利用第二材料的過程之後，第28C圖圖示具有表面層2802的設備結構2800的橫截面圖，該表面層具有差異表面區域2812及2822。如第12C圖中所示，設備結構1200包括基板1201。包括複數個第一薄膜區域1211及複數個第二薄膜區域1221的表面層1202被設置在基板1201上。
第一覆蓋層1212形成於第一薄膜區域1211的頂面上，且第二覆蓋層1222形成於第二薄膜區域1221的頂面上。在此實施例中，藉由使第一覆蓋層1212的區域與第二覆蓋層1222的區域交錯來形成差異表面層。
在替代性的實施例中，亦可以修改第11A圖至第11F圖及第12A圖至第12C圖中所繪示的過程。例如，在正確選定薄膜材料及用於表面處理的化合物的情況下，可以反轉表面層形成的順序。在一些實施例中，在第11D圖至第11F圖中，可以先將覆蓋層1122形成於第11D圖的結構中的薄膜區域1121上，然後可以將覆蓋層1112形成於薄膜區域1111上。類似地，在第12A圖至第12C圖中，可以先將覆蓋層1222形成於第12A圖的結構中的薄膜區域1221上，然後可以將覆蓋層1212形成於薄膜區域1211上。
儘管本文中所述的過程是針對用一定的順序執行的一定數量的步驟所描述的，但亦可以預期，可以包括未明確圖示及/或描述的額外步驟。進一步地，可以預期，在不脫離所描述的實施例的範圍的情況下，可以包括比所圖示及描述的彼等步驟少的步驟（亦即所描述的步驟中的一者或一些可以是可選的）。此外，可以預期，可以用與所描述的順序不同的順序執行本文中所述的步驟。
例如，第一薄膜區域及第二薄膜區域可以是金屬或金屬氧化物、或氧化矽中的任一者。即使在上述實例中，首先形成在金屬氧化物上由磷酸或磷酸鹽所形成的覆蓋層，然後是由氧化矽上的矽烷所形成的覆蓋層。在一些實施例中，可以先藉由氧化矽上的矽烷來形成第一覆蓋層，然後可以藉由金屬氧化物上的磷酸或磷酸鹽來形成第二覆蓋層。在一些實施例中，在由金屬氧化物上的磷酸或磷酸鹽進行的處理之後是如上所述的退火過程。
實例 5
此實例揭露將液滴與一或更多種試劑混合及將混合液滴輸送到EWOD陣列以獲得複數個極小液滴（微液滴）的新穎裝置及方法。在一個實施例中，由新穎裝置及方法所產生的極小液滴（微液滴）具有均勻的尺寸。新穎裝置可以是與第6圖中所示的整合晶片實驗室設備類似或相同的整合晶片實驗室設備。在一些實施例中，新穎裝置可以包括不同的區域，例如用於接收液滴的液滴排放區域、用於接收試劑的試劑排放區域、用於將液滴與試劑混合的混合區域、及用於產生具有均勻尺寸的複數個試樣的IWOD設備陣列。在一個實施例中，該裝置亦可以包括溫度調整構件以供執行常規的PCR或在預定溫度下培養微液滴（等溫PCR）。在一個實施例中，IWOD區域各自的特徵可以是鼓起（凸起）的親水表面區域或位點的陣列（如第4A圖及第4C圖中所示）或凹陷的親水表面區域或微井的陣列（如第4B圖及第4D圖中所示）。在一些實施例中，位點或微井中的每一者均包括一或更多個ISFET以供量測相關聯的微液滴的離子濃度或pH值。在一個實施例中，該裝置可以包括配置為與外部主機通訊的介面端口，該外部主機收集試樣的量測到的pH值及計算液滴的DNA濃度。
應了解，本文中所述的實例及實施例僅用於說明的用途，且本領域中的技術人員將聯想到根據該等實例及實施例的各種變體或改變，且要將該等變體或改變包括在此申請案的精神及界限以及隨附請求項的範圍之內。本文中所援引的所有出版物、專利、及專利申請案的整體實質內容特此以引用方式併入。
要了解，以上說明旨在是說明性而非限制性的。本領域中的技術人員在閱讀以上說明之後將理解許多實施例。因此，本發明的範疇圍不應參照以上說明來確定，而是應該參照隨附請求項以及其等效物的全部範疇來確定。
儘管前述揭示內容圖示本揭示內容的說明性態樣，但應注意，在不脫離如由隨附請求項所界定的揭示內容的範疇的情況下，亦可以在本文中作出各種改變及修改。依據本文中所述的揭示內容的態樣的方法請求項的功能、步驟、及/或動作不需要用任何特定的順序執行。並且，儘管可能用單數來描述或主張本揭示內容的構件，但亦考慮複數，除非明確陳述限於單數。
對於本文中的所有流程圖而言，將了解，在不影響所實現的功能的情況下，步驟中的許多可以組合、並行執行、或用不同的順序執行。
10‧‧‧EWOD設備 11‧‧‧基板結構 12‧‧‧基板 13‧‧‧絕緣層 14‧‧‧電極陣列 15‧‧‧輸入-輸出電路 16‧‧‧液體液滴 22‧‧‧第一基板 23‧‧‧介電層 24‧‧‧致動電極 26‧‧‧液滴 27‧‧‧共用電極 28‧‧‧基板 29‧‧‧間隔物 35‧‧‧特徵 43‧‧‧介電層 44‧‧‧第一表面 46‧‧‧疏水表面 49‧‧‧微井 50‧‧‧ISFET元件 52‧‧‧基板 53‧‧‧介電層 55‧‧‧感測膜片 56‧‧‧微液滴 57‧‧‧參考電極 61‧‧‧液滴接收區域 62‧‧‧試劑接收區域 63‧‧‧試劑 64‧‧‧混合區域 66‧‧‧廢料區域 67‧‧‧控制電路 68‧‧‧輸入/輸出（IO）端口 70‧‧‧方法 80‧‧‧方法 90‧‧‧行動計算設備 91‧‧‧EWOD設備 92‧‧‧晶片實驗室設備 94‧‧‧介面端口 263‧‧‧混合液滴 461‧‧‧疏水填隙區域 491‧‧‧親水表面 611‧‧‧第一導電條帶陣列 612‧‧‧第二平行條帶陣列 701‧‧‧步驟 703‧‧‧步驟 705‧‧‧步驟 801‧‧‧步驟 802‧‧‧步驟 803‧‧‧步驟 804‧‧‧步驟 805‧‧‧步驟 807‧‧‧步驟 910‧‧‧監測器 920‧‧‧計算電子設備 930‧‧‧使用者輸出設備 940‧‧‧使用者輸入設備 950‧‧‧通訊介面 960‧‧‧處理器 970‧‧‧隨機存取記憶體（RAM） 980‧‧‧磁碟機 1001‧‧‧基板 1002‧‧‧表面層 1011‧‧‧第一薄膜區域 1012‧‧‧第一覆蓋層 1021‧‧‧第二薄膜區域 1022‧‧‧第二覆蓋層 1100‧‧‧設備結構 1101‧‧‧基板 1110‧‧‧第一薄膜區域 1111‧‧‧第一薄膜區域 1112‧‧‧第一覆蓋層 1117‧‧‧受暴部分 1120‧‧‧第二薄膜區域 1121‧‧‧第二薄膜區域 1122‧‧‧第二覆蓋層 1130‧‧‧掩模層 1200‧‧‧設備結構 1201‧‧‧基板 1202‧‧‧表面層 1210‧‧‧第一薄膜層 1211‧‧‧第一薄膜區域 1212‧‧‧第一覆蓋層 1220‧‧‧第二薄膜層 1221‧‧‧第二薄膜區域 1222‧‧‧第二覆蓋層 14a‧‧‧第一組電極 14b‧‧‧第二組電極 20A‧‧‧EWOD設備 20B‧‧‧EWOD設備 20C‧‧‧EWOD設備 20D‧‧‧EWOD設備 20E‧‧‧電場 20F‧‧‧電場 20G‧‧‧電場 22b‧‧‧基板 22c‧‧‧基板 23b‧‧‧介電層 23c‧‧‧介電層 24a‧‧‧致動電極 24b‧‧‧致動電極 24c‧‧‧致動電極 26'‧‧‧殘餘的小部分（微液滴） 26a‧‧‧微小液滴 26b‧‧‧剩餘的液滴 27b‧‧‧共用電極 27c‧‧‧共用電極 28c‧‧‧第二基板 29c‧‧‧間隔物 34a‧‧‧第一電極 34b‧‧‧第二電極 34c‧‧‧第三電極 40A‧‧‧EWOD設備 43a‧‧‧介電層 47a‧‧‧介電層 48a‧‧‧親水區域 60A‧‧‧整合晶片實驗室設備 60B‧‧‧電極 611a‧‧‧條帶 611b‧‧‧條帶 611c‧‧‧條帶 611d‧‧‧條帶 611e‧‧‧條帶 611f‧‧‧條帶 611g‧‧‧條帶 612a‧‧‧條帶 612b‧‧‧條帶 612c‧‧‧條帶 612d‧‧‧條帶 802'‧‧‧步驟 D‧‧‧汲極區域 E‧‧‧電場 F‧‧‧電動力 G‧‧‧閘極 gnd‧‧‧接地 Ids‧‧‧電流量 S‧‧‧源極區域 Vds‧‧‧電壓 Ve‧‧‧電壓 Vgs‧‧‧電壓
第1A圖是示意圖的簡化透視圖，繪示可以用來解釋實本揭示內容的實施例的EWOD設備。
第1B圖是第1A圖中所示的EWOD設備的沿著線B-B'截取的簡化橫截面圖。
第2A圖是依據本揭示內容的一個實施例的EWOD設備的一部分的簡化橫截面圖。
第2B圖是依據本揭示內容的另一個實施例的EWOD設備的一部分的簡化橫截面圖。
第2C圖是依據本揭示內容的又另一個實施例的EWOD設備的一部分的簡化橫截面圖。
第2D圖是依據本揭示內容的一個示例性實施例的EWOD設備的簡化平面圖。
第2E圖是繪示依據本揭示內容的一個實施例由電極所產生的電場的簡化橫截面圖。
第2F圖是繪示依據本揭示內容的另一個實施例由電極所產生的電場的簡化橫截面圖。
第2G圖是繪示依據本揭示內容的又另一個實施例由電極所產生的電場的簡化橫截面圖。
第3A圖到第3C圖是依據本揭示內容的實施例跨介電層的表面移動的液滴的簡化俯視圖。第3A圖是簡化俯視圖，繪示依據本揭示內容的一個實施例排放於電極陣列的第一電極上的液滴。第3B圖是簡化俯視圖，繪示依據一個本揭示內容的實施例液滴藉由EWOD設備在電場的影響之下移動到第二（相鄰）電極。圖第3C圖是簡化俯視圖，繪示液滴依據本揭示內容的一個實施例移出電極陣列，同時在第二電極上留下殘餘物。
第4A圖是依據本揭示內容的一個實施例的EWOD設備的一部分的橫截面圖。
第4B圖是依據本揭示內容的另一個實施例的EWOD設備的一部分的橫截面圖。
第4C圖是第4A圖中所示的EWOD設備的一部分的透視圖。
第4D圖是第4B圖中所示的EWOD設備的一部分的透視圖。
第4E圖是依據本揭示內容的一個實施例的EWOD設備的一部分的透視圖。
第5圖是依據本揭示內容的一個實施例的ISFET元件的橫截面圖。
第6A圖是依據本揭示內容的一個實施例的整合晶片實驗室（lab-on-a-chip）設備的簡化俯視圖。
第6B圖是依據本揭示內容的一個實施例的第6A圖中的整合晶片實驗室設備的電極的示例佈置的簡化俯視圖。
第7圖是繪示依據本揭示內容的一個實施例用於由液滴形成複數個試樣的方法的簡化流程圖。
第8圖是繪示依據本揭示內容的一個實施例用於操作整合晶片實驗室裝置的方法的簡化流程圖。
第9圖是依據本揭示內容的一個實施例可以用來控制EWOD設備及晶片實驗室設備的電腦系統的簡化示意圖。
第10圖是依據本揭示內容的一些實施例具有差異表面區域的設備結構的橫截面圖。
第11A圖至第11F圖是繪示依據本揭示內容的一些實施例用於形成具有差異表面區域的第10圖的設備結構的方法的橫截面圖。
第12A圖至第12C圖是繪示依據本揭示內容的替代實施例用於形成具有差異表面區域的第10圖的設備結構的方法的橫截面圖。
依據慣例，所描述的特徵及構件並非依比例繪製，而是繪製來強調與本揭示內容相關的特徵及構件。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
26‧‧‧液滴
44‧‧‧第一表面
26'‧‧‧殘餘的小部分(微液滴)
40A‧‧‧EWOD設備
43a‧‧‧介電層
47a‧‧‧介電層
48a‧‧‧親水區域

Claims (27)

  1. 一種用於由一液滴形成複數個微液滴的裝置，該裝置包括：一第一基板，具有一第一表面；一介電層，位於該第一基板的該第一表面上，且具有藉由一疏水表面彼此隔開的複數個親水表面區域；複數個電極，位於該介電層中，且被配置為回應於由一控制電路所提供的電壓跨該液滴形成一電場，以在一側向方向上跨該介電層之一上表面移動該液滴，同時在該等親水表面區域上留下該液滴的部分以在該等親水表面區域上形成該複數個微液滴，其中該複數個微液滴中的每一個皆佈置於該介電層之一上表面上並凸出至該通道中，且其中該複數個電極被配置為用來在該介電層之該上表面上移動該等微液滴。
  2. 如請求項1所述的裝置，其中該複數個親水表面區域被佈置在一均勻尺寸的結構的陣列中。
  3. 如請求項2所述的裝置，其中該等結構各自凸起於該介電層的一上表面上方。
  4. 如請求項2所述的裝置，其中該等結構具有一方形、多邊形、圓形、或卵形圓柱形的形狀。
  5. 如請求項2所述的裝置，其中該等結構各自是該介電層的一上表面下方的凹槽，其中該等凹槽各自包含一親水材料，該親水材料具有與該介電層的該上表面齊平的一上表面。
  6. 如請求項5所述的裝置，其中該等凹槽各自具有一垂直或傾斜的側壁。
  7. 如請求項1所述的裝置，其中該等親水表面係與該介電層的表面上的疏水填隙區域的表面齊平。
  8. 如請求項1所述的裝置，更包括分別與該等微液滴中的各者相關聯的複數個感測器，其中每個感測器均包括：一離子敏感場效電晶體，包括一離子感測膜，該離子感測膜被配置為暴露於一微液滴且提供與該微液滴的一濃度水平相關聯的一訊號；及一參考電極，被配置為全部地或部分地浸入一微液滴且與該感測膜間隔開來，以向該溶液提供一參考電壓。
  9. 如請求項1所述的裝置，更包括一第二基板，該第二基板具有一第二表面，該第二表面面向該第一基板的該第一表面且藉由具有一高度的一間隔物與該第一基板隔開，其中該間隔物的該高度確定該液滴的一通道。
  10. 如請求項9所述的裝置，更包括該第二基板的該第二表面上的一共用電極，其中該共用電極具有一共用電壓，該共用電壓小於向該複數個電極中的一或更多個電極施加的該等電壓。
  11. 如請求項10所述的裝置，其中向該複數個電極中的一或更多個電極施加的該等電壓是一直流(DC)電壓。
  12. 一種用於由一液滴形成複數個微液滴的裝置，該裝置包括：一基板結構，包括：一第一基板；一介電層，具有該第一基板上的一疏水表面；一控制電路；複數條導電佈線；及複數個電極，經由該等導電佈線與該控制電路通訊，且被配置為回應於由該控制電路所提供的電壓形成電場，其中該介電層包括：一第一區域，用於接收一液滴；一第二區域，用於接收一或更多種試劑，該第二區域與該第一區域連通且被配置為將該液滴與該一或更多種試劑混合以獲得一混合液滴；及一第三區域，與該第二區域連通且包括藉由該疏水表面彼此隔開的複數個親水表面區域，其中在該液滴在該等親水表面區域上方移動時，該液滴的一部分在該等親水表面區域上形成複數個微液滴， 其中該複數個微液滴中的每一個皆佈置於該介電層之一上表面上並凸出至該通道中。
  13. 如請求項12所述的裝置，其中該複數個電極被配置為在該介電層之該上表面上移動該等微液滴。
  14. 如請求項12所述的裝置，其中該複數個親水表面區域被佈置在一均勻尺寸的結構的陣列中；且其中該等結構各自凸起於該介電層的該疏水表面上方。
  15. 如請求項14所述的裝置，其中該等結構具有一方形、多邊形、圓形、或卵形圓柱形的形狀。
  16. 如請求項13所述的裝置，其中該等結構各自是該介電層的一上表面下方的凹槽，其中該等凹槽各自包含一親水材料，該親水材料具有與該介電層的該上表面齊平的一上表面。
  17. 如請求項12所述的裝置，其中該等親水表面係與該介電層的表面上的疏水填隙區域的表面齊平。
  18. 如請求項12所述的裝置，其中該基板結構更包括一第二基板，及位於該第二基板上且面向該介電層的該疏水表面的一導電層，且該導電層與該介電層之間的一空間形成該液滴的一通道。
  19. 如請求項18所述的裝置，其中該導電層操作為一共用電極，且該複數個電極包括沿著一第一方向從該第一區域到該第三區域的一第一平行條帶陣列及位於該第二區域中且沿著與該第一方向垂直的一第二方向的一第二平行條帶陣列。
  20. 如請求項12所述的裝置，其中該第三區域更包括分別與該複數個親水表面區域中的各者相關聯的一或更多個感測器，其中一感測器包括：一離子敏感場效電晶體，包括一離子感測膜，該離子感測膜被配置為暴露於一微液滴且提供與該微液滴的一濃度水平相關聯的一訊號；及一參考電壓電極，被配置為全部地或部分地浸入一微液滴且與該感測膜間隔開來，以向該溶液施加一參考電壓。
  21. 如請求項12所述的裝置，更包括一第四區域，該第四區域與該第三區域連通且被配置為在該液滴的一剩餘部分已經移動跨越該第三區域之後收集該液滴的該剩餘部分。
  22. 一種用於由一液滴形成具有一實質均勻尺寸的複數個微液滴的方法，該方法包括以下步驟：提供一基板結構，該基板結構具有：一基板；一介電層，位於該基板上；複數個電極，位於該介電層中， 其中該介電層具有一疏水表面及藉由該疏水表面彼此隔開的複數個親水表面區域；將該液滴排放在該介電層上；向該等電極施加時變電壓波形，以跨該介電層的該等親水表面區域移動該液滴以在該等親水表面區域上形成該複數個微液滴，其中該複數個微液滴中的每一個皆佈置於該介電層之一上表面上並凸出至該通道中，及施加時變電壓波形至該等電極以在該介電層之該上表面上移動該等微液滴。
  23. 如請求項22所述的方法，更包括以下步驟：在跨該介電層的該等親水表面區域移動一混合液滴之前，將該液滴與一或更多種試劑混合以獲得該混合液滴。
  24. 如請求項22所述的方法，更包括以下步驟：在該液滴已經移動跨越該介電層的該等親水表面區域之後，丟棄該液滴的一未使用部分。
  25. 如請求項22所述的方法，更包括以下步驟：提供與該等親水表面區域中的一者相關聯的一或更多個感測器，其中一感測器包括：一離子敏感場效電晶體，包括一離子感測膜及一參考電極，該離子感測膜及該參考電極被配置為浸入在 一試樣中及提供與該試樣的一濃度水平相關聯的一訊號；一第一電壓源，向該參考電極施加；及一第二電壓源，向該離子敏感場效電晶體的一源極及一汲極施加。
  26. 如請求項22所述的方法，其中該等親水表面區域各自凸起於該介電層的一上表面上方。
  27. 如請求項22所述的方法，其中該等親水表面區域為凹槽，該等凹槽各自包含一親水材料，該親水材料具有與該介電層的該上表面齊平的一上表面。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12296341B2 (en) * 2018-08-02 2025-05-13 Mgi Tech Co., Ltd. Apparatus and method for forming droplets having predetermined volume by electrowetting
EP4022031A4 (en) 2019-08-28 2023-09-27 MGI Holdings Co., Limited TEMPERATURE REGULATION ON DIGITAL MICROFLUIDIC DEVICES
AU2020387047A1 (en) * 2019-11-22 2022-06-09 Nicoya Lifesciences, Inc. Digital microfluidics (DMF) device including an fet-biosensor (FETB) and method of field-effect sensing
CN114336511A (zh) * 2020-09-30 2022-04-12 富佳生技股份有限公司 介电润湿装置及其电路检测方法
CN114669335B (zh) * 2020-12-24 2023-06-16 广东奥素液芯微纳科技有限公司 一种微液滴的生成方法与微液滴的应用方法
CN112588332B (zh) * 2020-12-24 2023-02-10 广东奥素液芯微纳科技有限公司 一种微液滴生成方法和生成系统
CN114653410B (zh) * 2020-12-24 2023-07-14 广东奥素液芯微纳科技有限公司 一种微液滴生成方法及系统
CN114029100A (zh) * 2021-12-22 2022-02-11 上海天马微电子有限公司 一种微流控基板及其驱动方法、微流控芯片
WO2023220196A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-16 Avery Digital Data, Inc. Electronic devices and methods for scalable cellular engineering and screening

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140299472A1 (en) * 2012-12-17 2014-10-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Systems and Methods for an Integrated Bio-Entity Manipulation and Processing Semiconductor Device
CN105916689A (zh) * 2013-08-30 2016-08-31 Illumina公司 在亲水性或斑驳亲水性表面上的微滴操纵
TW201632261A (zh) * 2014-12-05 2016-09-16 明強 吳 具有整合式網狀接地的單邊光激微流體元件
US20170138901A1 (en) * 2015-11-17 2017-05-18 IIIumina, Inc. Electrode drive and sensing circuits and methods

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1450956A2 (en) * 2001-11-26 2004-09-01 Keck Graduate Institute Method, apparatus and article for microfluidic control via electrowetting, for chemical, biochemical and biological assays and the like
WO2008147568A1 (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Digital Biosystems Electrowetting based digital microfluidics
CN101687191A (zh) 2007-07-03 2010-03-31 Nxp股份有限公司 操纵流体微滴的微流控芯片以及方法
WO2013006312A2 (en) 2011-07-06 2013-01-10 Advanced Liquid Logic Inc Reagent storage on a droplet actuator
US8367370B2 (en) 2008-02-11 2013-02-05 Wheeler Aaron R Droplet-based cell culture and cell assays using digital microfluidics
US8654571B2 (en) * 2010-07-06 2014-02-18 Sharp Kabushiki Kaisha Static random-access cell, active matrix device and array element circuit
US20140287423A1 (en) * 2011-10-28 2014-09-25 Life Technologies Corporaton Device and method for apportionment and manipulation of sample volumes
AU2012336040B2 (en) * 2011-11-07 2015-12-10 Illumina, Inc. Integrated sequencing apparatuses and methods of use
US10150058B2 (en) * 2014-08-18 2018-12-11 Princeton University System and method for emulsion breaking and phase separation by droplet adhesion
CN104846100B (zh) * 2015-05-24 2017-10-10 北京工业大学 一种可用于微滴数字pcr的微滴制备方法
EP3862088B1 (en) 2015-10-27 2025-01-29 Bruker Cellular Analysis, Inc. Method of manufacturing microfluidic electrowetting device having a covalently bound hydrophobic surface
EP3405428B1 (en) * 2016-01-20 2021-05-19 The Regents of the University of California Methods and devices for fluid manipulation by electrodewetting
EP3459115A4 (en) * 2016-05-16 2020-04-08 Agilome, Inc. GRAPHENE FETING DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS OF USE THEREOF FOR NUCLEIC ACID SEQUENCING
US12296341B2 (en) * 2018-08-02 2025-05-13 Mgi Tech Co., Ltd. Apparatus and method for forming droplets having predetermined volume by electrowetting

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140299472A1 (en) * 2012-12-17 2014-10-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Systems and Methods for an Integrated Bio-Entity Manipulation and Processing Semiconductor Device
CN105916689A (zh) * 2013-08-30 2016-08-31 Illumina公司 在亲水性或斑驳亲水性表面上的微滴操纵
TW201632261A (zh) * 2014-12-05 2016-09-16 明強 吳 具有整合式網狀接地的單邊光激微流體元件
US20170138901A1 (en) * 2015-11-17 2017-05-18 IIIumina, Inc. Electrode drive and sensing circuits and methods

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