CN107252733A - 基于电路的光电镊子 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

基于电路的光电镊子
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
在一些实施例中，一种微流体装置可以包括电路基板、腔体、第一电极、第二电极、开关机构和感光元件。介电泳(DEP)电极可以位于电路基板的表面上的不同位置处。腔体被配置为容纳在电路基板的表面上的液体介质。第一电极可以与介质电接触，并且第二电极可以与介质电绝缘。开关机构中的每个可以位于DEP电极中不同的相应的一个与第二电极之间，并且每个开关机构可以在其中停用相应的DEP电极的截止状态和其中激活相应的DEP电极的导通状态之间可切换。感光元件中的每个可以被配置为提供用于根据引导到感光元件上的光束来控制开关机构中不同的相应的一个的输出信号。
在一些实施例中，一种控制微流体装置的过程可以包括：将交流(AC)功率施加到微流体装置的第一电极和第二电极，其中，第一电极与微流体装置的电路基板的内表面上的腔体中的介质电接触，以及第二电极与介质电绝缘。该过程还可以包括激活电路基板的内表面上的介电泳(DEP)电极，其中，DEP电极是内表面上的与介质电接触的多个DEP电极中的一个。DEP电极可以通过将光束引导到电路基板中的感光元件上而激活，响应于光束从感光元件提供输出信号，以及响应于输出信号，将电路基板中的开关机构从其中DEP电极被停用的截止状态切换到其中DEP电极被激活的导通状态。
在一些实施例中，一种微流体装置可以包括电路基板和配置为容纳布置在电路基板的内表面上的液体介质的腔体。该微流体装置还可以包括用于响应于引导到内表面的第二区域上的光束，激活电路基板的内表面的第一区域处的介电泳(DEP)电极的装置，其中第二区域与第一区域隔开。
附图说明
图1A说明简化的现有技术的OET器件的透视图。
图1B示出图1A的OET器件的侧视截面图。
图1C是图1A的OET器件的等效电路图。
图2A是根据本发明的一些实施例的简化OET器件的透视图。
图2B示出图2A的OET器件的侧视截面图。
图2C是图2A的OET器件的电路基板的内表面的顶视图。
图3是图2A的OET器件的等效电路图。
图4示出根据本发明的一些实施例的OET器件的部分侧视截面图，其中，图2A-2C的感光元件包括光电二极管并且开关机构包括晶体管。
图5示出根据本发明的一些实施例的OET器件的部分侧视截面图，其中，图2A-2C的感光元件包括光电二极管并且开关机构包括放大器。
图6示出根据本发明的一些实施例的OET器件的部分侧视截面图，其中，图2A-2C的感光元件包括光电二极管并且开关机构包括放大器和开关。
图7是根据本发明的一些实施例的具有颜色检测器元件的OET器件的部分侧视截面图，
图8说明根据本发明的一些实施例的具有指示器元件的OET器件的部分侧视截面图，该指示器元件用于指示DEP电极是否被激活。
图9说明根据本发明的一些实施例的具有多个电源的OET器件的部分侧视截面图，该电源连接到多个额外的电极。
图10说明根据本发明的一些实施例的操作类似于图2A-2C和图4-9的器件的OET器件的过程的例子。
具体实施方式
本说明书描述了本发明的示例性实施例和应用。然而，本发明并不局限于这些示例性实施例和应用，或不局限于示例性实施例或应用在本文中所描述或操作的方式。此外，附图可以示出简化的或部分的视图，并且为了更加清楚，附图中的元件的尺寸可以扩大或不成比例。此外，作为在本文中使用的术语“在…上”、“附加到”、或“耦合到”，一个元件(例如材料、层、基板等)可以“在…上”、“附加到”、或“耦合到”另一个元件，而无论是否是一个元件直接地“在…上”、“附加到”、或“耦合到”另一个元件或者在该一个元件和另一个元件之间具有一个或多个间隔元件。此外，如果提供了方向(例如，以上、以下、顶、底、侧、上、下、之下、之上、较上、较下、水平、垂直、“x”、“y”、“z”等)，则其是相对的、且仅仅以例子的方式并且是为了容易示例和讨论而提供的，而不是限制性的。此外，在参考元件列表(例如元件a、b、c)时，这样的参考旨在包括列出的元件自身、非所有列出的元件的任何组合、和/或所有列出元件的组合中的任何一个。
如在本文中所使用地，“基本上”意味着对于期望的目的是足以实现的。术语“多个”意味着多于一个。
在本发明的一些实施例中，介电泳(DEP)电极可以由开关机构限定在光电镊子(OET)器件中，该开关机构将电路基板内表面上的导电端子连接到功率电极。开关机构可以在其中相应的DEP电极不是有效的“截止”状态和其中相应的DEP电极是有效的“导通”状态之间切换。每个开关机构的状态可以由连接到开关机构但与其间隔开的感光元件控制。图2A-2C说明根据本发明的一些实施例的这样的微流体OET器件200的例子。
如图2A-2C所示，OET器件200可以包括腔体204，用于容纳液体介质206。OET器件200也可以包括电路基板216、第一电极212、第二电极224和交流(AC)电源226，其可以连接到第一电极212和第二电极224。
第一电极212可以定位在器件200中，以与腔体204中的介质206电接触(并且因此电连接到其上)。在一些实施例中，第一电极212整个或一部分可以透光，以使得光束250能够通过第一电极212。与第一电极212相反地，第二电极224可以定位在器件200中，以与腔体204中的介质206电绝缘。例如，如图所示，电路基板216可以包括第二电极224。例如，第二电极224可以包括电路基板216上或电路基板216中的一个或多个金属层。虽然在图2B中示例为电路基板216内的层，但是可选择地，第二电极224也可以是电路基板216的表面218上的金属层的一部分。无论如何，这种金属层可以包括板、金属迹线图案等。
电路基板216可以包括具有相对高的阻抗的材料。例如，该电路基板216的阻抗一般可以大于腔体204中的介质206的电阻抗。例如，该电路基板216的阻抗可以是腔体204中的介质206的阻抗的两倍、三倍、四倍、五倍、或更多倍。在一些实施例中，该电路基板216可以包括无掺杂的、具有相对高电阻抗的半导体材料。
如图2B所示，电路基板216可以包括互连以形成电路的电路元件(例如，控制模块240，这将在下面讨论)。例如，这种电路可以是在电路基板216的半导体材料中形成的集成电路。因此，电路基板216可以包括不同材料的多个层，例如非掺杂半导体材料、半导体材料的掺杂区域、金属层、电绝缘层等，诸如在形成集成到半导体材料中的微电子电路领域中一般已知的。例如，如图2B所示，电路基板216可以包括第二电极224，它可以是电路基板216的一个或多个金属层的一部分。在一些实施例中，该电路基板216可以包括对应于例如互补型金属氧化物半导体(CMOS)集成电路技术、双极集成电路技术或双MOS集成电路技术的许多已知半导体技术中的任何一种的集成电路。
如图2B和2C所示，电路基板216可以包括内表面218，其可以是腔体204的一部分。还如图所示，DEP电极232可以位于表面218上。最好如图2C所示，DEP电极232可以是彼此截然不同的。例如，DEP电极232彼此不直接电连接。
如图2B和2C所示，每个DEP电极232可以包括导电端子，其可以具有任何许多不同的尺寸、形状、和表面218上的位置。例如，如由图2C的中列DEP电极232中的DEP电极232所示，每个DEP电极232的导电端子可以与相应的感光元件242隔开。如另一个例子，以及如图2C中的左列和右列DEP电极232所示，每个DEP电极232的导电端子可以被布置在相应的感光元件242周围(整体上如图所示或部分地如图所示(未示出)并且延伸离开相应的感光元件242，并且这些端子可以包括开口234(例如窗口)，光束250可以通过该开口触发感光元件242。可选择地，这样的DEP电极232的端子可以透光，因此可以覆盖相应的感光元件242而没有开口234。虽然DEP电极232在图2B和2C(以及其它附图)中所示为包括导电端子，但是一个或多个DEP电极232也可以选择性地仅仅包括电路基板的216的表面218的区域，其中一个开关机构246与腔体204中的介质206电接触。无论如何，可以在图2B中看到，内表面218可以是腔体204的一部分，并且介质206可以布置在内表面218和DEP电极232上。
如上所述地，电路基板216可以包括互连以形成电路的电路元件。如图2B所示，这种电路可以包括控制模块240，其可以包括感光元件242、控制电路244和开关机构246。
如图2B所示，每个开关机构246可以将一个DEP电极232连接到第二电极224。此外，每个开关机构246可以在至少两个不同状态之间切换。例如，开关机构246可以在“截止”状态和“导通”状态之间可切换。在“截止”状态下，开关机构246不将相应的DEP电极232连接到第二电极224。另一方面，开关机构246只提供从相应的DEP电极232到第二电极224的高阻抗电气路径。此外，电路基板216不会另外提供从相应的DEP电极232到第二电极224的电连接，因此除了从相应的DEP电极232到第二电极224的高阻抗连接同时开关机构246处于截止状态以外，没有其它的。在导通状态下，开关机构246将相应的DEP电极232电连接到第二电极224，从而提供从相应的DEP电极232到第二电极224的低阻抗路径。当开关机构246在截止状态下时，相应的DEP电极232之间的高阻抗可以大于腔体204中的介质206的阻抗，并且由处于导通状态的开关机构246提供的从相应的DEP电极232到第二电极224的低阻抗连接可以具有比介质206小的阻抗。前述如图3所示。
图3说明等效电路，其中电阻器342代表腔体204中的介质206的阻抗，并且电阻器344代表开关机构246的阻抗、并且因此代表电路基板216的内表面218上的一个DEP电极232和第二电极224之间的阻抗。注意，相应的DEP电极232和第二电极224之间的阻抗(由电阻器344代表)大于在开关机构246处于截止状态时介质206的阻抗(由电阻器342代表)，但是相应的DEP电极232和第二电极224之间的阻抗(由电阻器344代表)变得小于在开关机构246处于导通状态时介质206的阻抗(由电阻器342代表)。因此，导通开关机构246会在介质206中产生一般从DEP电极232到电极212上的相应区域的非均匀电场。该非均匀电场可以在介质206中附近的微物质208(例如，微粒子或诸如细胞的生物物体等)上产生DEP力。由于DEP电极232和第二电极224之间的开关机构246或部分电路基板216需要是感光电路元件，甚至包括光导材料，所以开关机构246可以提供比现有的DET器件中的显著更低的从DEP电极232到第二电极224的阻抗连接，并且开关机构246可以比现有的OET器件中使用的光电晶体管小得多。
在一些实施例中，截止状态下的开关机构246的阻抗可以是导通状态下的阻抗的两倍、三倍、四倍、五倍、十倍、二十倍或更多倍。同样，在一些实施例中，截止状态下的开关246的阻抗可以是介质206的阻抗的两倍、三倍、四倍、五倍、十倍或更多倍，介质206的阻抗可以是导通状态下的开关机构246的阻抗的两倍、三倍、四倍、五倍、十倍或更多倍。
即使开关机构246不需要光导，控制模块240也可以配置为使得开关机构246由光束250控制。每个控制模块240的感光元件242可以是感光电路元件，其响应于光束250而被激活(例如导通)和停用(例如关断)。因此，例如，如图2B所示，感光元件242可以布置在电路基板216的内表面218上的区域。光束250(例如，来自诸如激光或其它光源的光源(未示出))可以被选择性地引导到感光元件242以激活元件242，并且光束250然后可以从感光元件242移除以停用元件242。该感光元件242的输出可以连接到开关机构246的控制输入以在截止状态和导通状态之间切换开关机构246。
在一些实施例中，如图2B所示，控制电路244可以将感光元件242连接到开关机构246。只要控制电路244利用感光元件242的输出来控制开关机构246的阻抗状态，就可以说控制电路244将感光元件242的输出“连接”到开关机构246，并且可以说感光元件242被连接到和/或控制开关机构246。然而，在一些实施例中，控制电路244不是必须存在的，并且感光元件242可以直接连接到开关机构246。无论如何，开关机构246的状态可以由感光元件242上的光束250控制。例如，开关机构246的状态可以通过感光元件242上的光束250的存在或不存在来控制。
控制电路244可以包括根据存储在存储器中的机器可读的指令(例如，软件、固件，微码等)而工作的模拟电路、数字电路、数字存储器和数字处理器，或前述中的一个或多个的组合。在一些实施例中，该控制电路244可以包括一个或多个数字锁存器(未示出)，其可以锁存由引导到感光元件242上的脉冲光束250所导致的感光元件242的脉冲输出。因此，控制电路244可以配置(例如，具有一个或多个锁存器)为在每次光束250的脉冲引导到感光元件242上时，在截止状态和导通状态之间切换开关机构246的状态。
例如，感光元件242上光束250的第一脉冲--并且因此由感光元件242输出的正信号的第一脉冲--能够导致控制电路244将开关机构246置入导通状态。此外，甚至在光束250的脉冲从感光元件242移除之后，控制电路244也可以将开关机构246维持在导通状态。此后，感光元件242上的光束250的下一个脉冲--并且因此由感光元件242输出的正信号的下一个脉冲--能够使得控制电路244将开关机构246切换为截止状态。感光元件242上的光束250的后续脉冲--并且因此由感光元件242输出的正信号的后续脉冲--可以在截止状态和导通状态之间切换开关机构246。
作为另一个例子，控制电路244可以响应于感光元件242上的光束250的脉冲的不同模式，控制开关机构246。例如，控制电路244可被配置为响应于具有第一特性的感光元件242上的光束250的n个脉冲的序列(并且因此响应于从感光元件242到控制电路244的正信号的n个相应脉冲)而将开关机构246设置为截止状态，并且响应于具有第二特性的k个脉冲的序列(并且因此响应于从感光元件242到控制电路244的正信号的k个相应脉冲)而将开关机构246设置为导通状态，其中，n和k可以是相等的或不等的整数。第一特性和第二特性的例子可以包括以下情况：第一特性可以是发生在第一频率处的n个脉冲，并且第二特性可以是发生在与第一频率不同的第二频率处的k个脉冲。作为另一个例子，脉冲可以具有不同的宽度(例如，短的宽度和长的宽度)等，例如莫里斯代码。第一特性可以是光束250的n个短和/或长宽度的脉冲的具体模式，其构成预定的截止状态代码，并且第二特性可以是光束250的k个短和/或长宽度的脉冲的不同模式，其构成预定的导通状态代码。事实上，上述例子可以被配置为将开关机构246在多于两个的状态之间切换。因此，开关机构246可以不仅仅具有导通状态和截止状态，还具有更多和/或不同的状态。
作为再一个例子，控制电路244可被配置为，不仅根据光束250的存在或不存在，还根据光束250的特性(即从感光元件242到控制电路244的正信号的相应脉冲)来控制开关机构246的状态。例如，控制电路244可以根据光束250的亮度(即从感光元件242到控制电路244的正信号的相应脉冲的电平)来控制开关机构246。因此，例如，检测到的光束250的亮度水平(即从感光元件242到控制电路244的正信号的相应脉冲的电平)大于第一阈值但小于第二阈值可以使控制电路244将开关机构246设置为截止状态，并且检测到的光束250的亮度水平(即从感光元件242到控制电路244的正信号的相应脉冲的电平)大于第二阈值可以使控制电路244将开关机构246设置为导通状态。在一些实施例中，第一亮度水平和第二亮度水平之间可以具有二倍、五倍、十倍或更多倍的不同。将在下文中论述的图7说明了其中控制电路244可以根据光束250的颜色控制开关机构246的状态的例子。再次，上述例子可以被配置为将开关机构246在多于两个的状态之间切换。
作为又一个例子，控制电路244可被配置为根据光束250的上述特性或光束250的多个特性的任何组合来控制开关机构246的状态。例如，控制电路244可被配置为响应于光束250的具体频带内的n个脉冲的序列而将开关机构246设置为截止状态，以及响应于光束250的亮度超过预定阈值而将开关机构246设置为导通状态。
因此，控制模块240能够根据存在或不存在光束250、光束250的特性或内表面218的不同区域(例如与感光元件242的位置相对应地)处的光束250的脉冲的序列的特性，控制电路基板218的内表面218上的DEP电极232，其中该不同区域与第一DEP电极232隔开。因此，感光元件242、控制电路244、和/或开关元件246是用于响应于引导到内表面218的第二区域(例如，对应于感光元件242)上的光束(例如250)，激活电路基板(例如216)的内表面(例如218)上的第一区域(例如，未布置在相应的感光元件242之上的DEP电极232任何部分)处的DEP电极232的装置的例子，其中第二区域在内表面218上与第一区域隔开。
如图2B和2C所示，可以具有多个(例如，许多)控制模块240，每个模块配置为控制电路基板的内表面218上的不同DEP电极232。因此，图2A-2C的OET器件200可以包括许多DEP电极232形式的DEP电极，每个电极可以通过将光束250引导到感光元件242上或在其上移除而被控制。此外，每个DEP电极232的至少一部分可以在内表面218上与相应的感光元件242--即引导光250的内表面上的区域--隔开，该光250控制DEP电极232的状态。
图2A-2C中的说明仅仅是例子，可以预期其变化。例如，注意，可以不需要有控制电路244，和感光元件242可以直接连接到开关机构246。作为另一个例子，每个控制模块240不需要包括控制电路244。替代地，在一种或多种情况下，可以在多个感光元件242和开关机构246之间共享控制电路244。作为再一个例子，DEP电极232不需要在电路基板216的表面218上，而是可以在表面218的开关机构246处于与腔体204中的介质206电接触的区域上包括不同的端子。
图4-6说明图2A-2C的感光元件242和开关机构246的各种实施例和示例性配置。
图4说明了除了感光元件242可以包括光电二极管开关442和开关机构246可以包括晶体管446以外，可以类似于图2A-2C的OET器件200的OET器件400。否则，OET器件400可以与OET器件200相同，事实上，图2A-2C和图4中类似编号的元件可以是相同的。如上所述，电路基板216可以包括半导体材料，光电二极管442和晶体管446可以形成在电路基板216的层中，如在半导体制造领域所知的。
光电二极管442的输入444可以由直流(DC)电源(未示出)偏置。光电二极管442可以被配置和定位为使得引导到内表面218上与光电二极管442对应的位置处的光束250能够激活光电二极管442，从而使得光电二极管442导通从而输出正信号到控制电路244。移除光束250可以停用光电二极管442，从而导致光电二极管442停止导通从而输出负信号到控制电路244。
晶体管446可以是任何类型的晶体管，而不必是光电晶体管。例如，晶体管446可以是场效应晶体管(FET)(例如，互补型金属氧化物半导体(CMOS)晶体管)、双极晶体管或双MOS晶体管。
如果晶体管446是FET晶体管，如图4所示，则漏极或源极可以连接到电路基板216的内表面218上的DEP电极232，并且漏极或源极中的另一个可以连接到第二电极224。光电二极管442的输出可以连接(例如，通过控制电路244)到晶体管446的栅极。可选择地，光电二极管442的输出可以直接连接到晶体管446的栅极。无论如何，晶体管446可以被偏置以使得提供到栅极的信号将晶体管446关断或导通。
如果晶体管446是双极晶体管，则集电极或发射极可以连接到电路基板216的内表面218上的DEP电极232，并且集电极或发射极中的另一个可以连接到第二电极224。光电二极管442的输出可以连接(例如，通过控制电路244)到晶体管446的基极。可选择地，光电二极管442的输出可以直接连接到晶体管446的基极。无论如何，晶体管446可以被偏置以使得提供到基极的信号将晶体管446关断或导通。
无论晶体管446是FET晶体管或是双极晶体管，晶体管446都可以相对于图2A-2C的开关机构226如以上讨论地工作。也就是说，导通时，晶体管446可以提供如上所讨论的相对于图2A-2C的开关机构226的从DEP电极232到第二电极224的低阻抗电路径。相反地，关断时，晶体管446可以提供如上所讨论的相对于开关机构226的从DEP电极232到第二电极224的高阻抗电路径。
图5说明了除了感光元件242包括光电二极管442(其可以与如上相对于图4所描述的相同)和开关机构246包括不需要具有光导性的放大器546以外，可以与图2A-2C的OET器件200类似的OET器件500。否则，OET器件500可以与OET器件200相同，替代地，在图2A-2C和图5中的类似编号的元件可以是相同的。如上所述，电路基板216可以包括半导体材料，并且如在半导体加工领域所知地，放大器546可以形成在电路基板216的层中。
放大器546可以是任何类型的放大器。例如，放大器546可以是运算放大器，一个或多个晶体管配置为用作放大器等。如图所示，控制电路244可以利用光电二极管442的输出控制放大器546的放大等级。例如，控制电路244可以控制放大器546以如上所讨论地关于图2A-2C的开关机构226工作。也就是说，在光束250在光电二极管442上不存在(因此来自光电二极管442的输出不存在)时，控制电路244可以将放大器546关断或将放大器546的增益设置为零，从而有效地使放大器546提供如上讨论的相对于开关机构246的从DEP电极232到第二电极224的高阻抗电连接。相反地，在光电二极管442上光束250的存在(因此来自光电二极管442的输出)会导致控制电路244将放大器546导通或将放大器546的增益设置为非零值，从而有效地使放大器546提供如上讨论的相对于开关机构246的从DEP电极232到第二电极224的低阻抗电连接。
图6的OET器件600可以类似于图5的OET器件500，除了开关机构246(见图2A-2C)可以包括与放大器602串联的开关604以外。开关604可以包括任何种类的包括诸如图4的晶体管442的晶体管的电开关。放大器602可以像图5放大器546。一般如上所述地，开关604和放大器602可以形成在电路基板216中。
控制电路244可以被配置为控制开关604是否根据光电二极管442的输出而断开或闭合。可选择地，光电二极管442的输出可以直接连接到开关604。无论如何，当开关604断开时，开关604和放大器602可以提供如上讨论的从DEP电极232到第二电极224的高阻抗电连接。相反地，当开关604闭合时，开关604和放大器602可以提供如上讨论的从DEP电极232到第二电极224的低阻抗电连接。
图7说明除了一个或多个(例如所有的)感光元件242中的每一个可以用颜色检测器元件710替换以外，可与图2A-2C的器件200类似的OET器件700的部分侧视截面图。一种颜色检测器元件710如图7所示，但在图1A-1C中的每个感光元件242可以由这样的元件710替换。图7中的控制模块740可类似于图1A-1C中的控制模块240，并且图1A-1C和图7中类似编号的元件是相同的。
如图所示，颜色检测器元件710可以包括多个彩色光电检测器702、704(示出了两个，但可以有更多个)。每个通过颜色检测器702、704可以被配置为响应于不同颜色的光束250而将正信号提供到控制电路244。例如，光电检测器702可以被配置为当第一颜色的光束250引导到光电检测器702、704上时，将正信号提供到控制电路244，并且光电检测器704可被配置为当光束250是可与第一颜色不同的第二颜色时，将正信号提供到控制电路244。
如图所示，每个光电检测器702、704可包括彩色滤波器706和感光元件708。每个滤波器706可被配置为仅通过特定的颜色。例如，第一个光电检测器702的滤波器706基本上可以仅通过第一颜色，第二个光电检测器704的滤波器706基本上可以仅通过第二颜色。该感光元件708都可以与如上讨论的图2A-2C的感光元件242类似或相同。
在图7中示出的彩色光电检测器702、704的配置仅仅是个例子，可以预期各种改变。例如，可以是一个或两个彩色光电检测器702、704可以包括配置为仅响应特定颜色的光而导通的光电二极管，而不是包括滤波器706和感光元件708。
无论如何，控制电路244可以被配置为响应于第一颜色的光束250脉冲而将开关机构246设置为一个状态(例如导通状态)，以及响应于第二颜色的光束250脉冲而将将开关机构246设置到另一个状态(例如截止状态)。如上所述地，彩色检测器元件710可以包括多于两个的彩色光电检测器702、704，并且因此，控制电路244可以被配置为将开关机构246在多于两个的不同状态之间切换。
图8是除了每个控制模块840还可以包括指示器元件802以外，可与图2A-2C的器件200类似的OET器件800的部分侧视截面图。也就是说，除了控制模块840可替换每个控制模块240以外，器件800可以与图2A-2C的器件200类似，并且因此，可以具有与每个DEP电极232关联的指示器元件802。此外，器件800可以与图2A-2C的器件200类似，并且图2A-2C和图8中类似编号的元件是相同的。
如图所示，指示器元件802可以连接到控制电路244的输出，该控制电路可以被配置为将指示器元件802设置到不同的状态，每个状态对应于开关机构246的一个可能的状态。因此，例如，控制电路244可以将指示器元件802导通，同时开关机构246处于导通状态，并且可以将指示器元件802关断，同时开关机构246处于截止状态。在上述的例子中，指示器元件802可以被导通，同时与其关联的DEP电极232被激活，并且指示器元件802可以被关断，同时DEP电极232没被激活。
指示器元件802可以仅当导通时，才提供视觉指示(例如，发光804)。指示器元件802的非限制的例子包括诸如发光二极管(其可以形成在电路基板216上)、灯泡等光源。如图所示，DEP电极232可以包括用于指示器单元802的第二开口834(例如窗口)。可选择地，指示器元件802可以与DEP电极232隔开，从而不被DEP电极232覆盖，在这种的情况下，DEP电极232中不需要具有第二窗口834。另外可选择地，DEP电极232可以透光，在这种情况下，即使DEP电极232覆盖指示器元件802也不需要第二窗口834。
图9是除了器件900可以不仅包括第二电极而且可以包括一个或多个额外电极924、944(示出两个，但是可以具有一个或多个)和相应的多个额外电源926、946以外，可与图2A-2C的器件200类似的OET器件900的部分侧视截面图。此外，器件900可以与图2A-2C的器件200类似，并且图2A-2C和图9中类似编号的元件是相同的。
如图所示，每个开关机构246可以被配置为将相应的DEP电极232电连接到电极224、924、944中的一个。因此，开关机构246可以被配置为选择性地将相应的DEP电极232连接到第二电极224、第三电极924、或第四电极944。每个开关机构246也可以被配置为将第一电极212与所有的电极224、924、944断开。
同样如图所示，电源226可以连接到如上讨论的第一电极212和第二电极224(从而在它们之间提供电源)。电源926可以连接到第一电极212和第三电极924(从而在它们之间提供电源)，并且电源946可以连接到第一电极212和第四电极944(从而在它们之间提供电源)。
每个电极924、944一般可以类似于如上讨论的第二电极224。例如，每个电极924、944可以与腔体204中的介质206电绝缘。作为另一个例子，每个电极924、944可以是电路基板216的表面218上或电路基板216内的金属层的一部分。每个电源926、946可以是交流(AC)电源，类似于如上所讨论的电源226。
然而，电源926、946可以被配置为不同于电源226。例如，每个电源226、926、946可以被配置为提供不同水平的电压和/或电流。在这样的例子中，因此每个开关机构246可以在其中DEP电极232不连接任何电极224、944、924的“截止”状态和其中DEP电极232连接到任何一个电极224、944、924的多个“导通”状态中的任何一个之间切换与相应的DEP电极232的电连接。
作为电源226、926、946如何可以不同地配置的另一个例子，每个电源226、926、946可以被配置为提供具有不同相移的电力。例如，在包括电极224、924和电源226、926(而不是电极944和电源946)的实施例中，电源926可以提供与由电源226提供的电力的相位具有接近(例如上下百分之十)一百八十(180)度不同的电力。在这样的实施例中，每个开关机构246可以被配置为在将相应的DEP电极232连接到第二电极224和第三电极924之间切换。器件900可以被配置为使得当DEP电极232连接到电极224、924中的一个(例如224)时相应的DEP电极232被激活(因此被导通)，以及当DEP电极232连接到电极224、924中的另一个(例如924)时相应的DEP电极232被停用(因此被关断)。与图2A-2C的器件200相比，这样的实施例可以减少关断的DEP电极232的漏电流。
注意，一个或多个下文可以包括以下例子：用于响应于引导到内表面的第二区域上的光束而激活电路基板内表面的第一区域处的DEP电极的装置，其中，第二区域与第一区域隔开；激活装置进一步用于响应于引导到内表面的多个第二区域上的光束而激活电路基板内表面的第一区域处的多个DEP电极，其中，每个第二区域与每个第一区域隔开；激活装置进一步用于响应于具有第一特性的光束而激活DEP电极，并且响应于具有第二特性的光束而停用DEP电极；激活装置进一步用于响应于具有第一特性的光束的n个脉冲的序列而激活DEP电极；激活装置进一步用于响应于具有第二特性的光束的k个脉冲的序列而停用DEP电极，其中：感光元件242包括光电二极管442和/或多频率光电检测器710；控制电路244以本文中描述或说明的任何方式配置；和/或开关机构246包括晶体管446、放大器546、和/或放大器602和开关604。
图10说明根据本发明的一些实施例的用于控制微流体OET器件中的DEP电极的过程1000。如图所示，在步骤1002处，可以获得微流体OET器件。例如，在步骤1002处，可以获得图2A-2C和图4-9中的微流体OET器件200、400、500、600、700、800、900中的任何一个或类似的器件。在步骤1004处，AC电源可以施加到在步骤1002处获得的器件的电极。例如，如上所讨论地，AC电源226可以连接到与腔体204中的介质206电接触的第一电极212和与介质206绝缘的第二电极224。在步骤1006处，在步骤1002处获得的器件的DEP电极可以被选择性地激活和停用。例如，如上所讨论地，可以通过选择性将光束250引导到感光元件242(例如，图4、5和6中的光电二极管442)或从其上移除光束250，以如上所讨论地切换开关机构246(例如，图4的晶体管446、图5的放大器556和图5的开关602和放大器604)的阻抗状态，而选择性地激活和停用上述DEP电极232。
尽管已经在本说明书中描述了本发明的具体实施例和应用，但是这些实施例和应用是示例性的，可以进行许多的改变。

Claims (10)

1.一种微流体装置，包括：
电路基板，所述电路基板包括表面和在所述表面的不同位置处的介电泳(DEP)电极；
腔体，所述腔体被配置为容纳布置在所述电路基板的所述表面上的液体介质；
第一电极，所述第一电极被布置为与所述介质电接触；
第二电极，所述第二电极被布置为与所述介质电绝缘；
开关机构，每个所述开关机构被布置在所述DEP电极的不同的相应一个与所述第二电极之间并与所述DEP电极的不同的相应一个和所述第二电极电连接，其中，每个所述开关机构被配置为接收输出信号，并根据所述输出信号进行切换，使得所述开关机构在其中停用所述相应的DEP电极的截止状态和其中激活所述相应的DEP电极的导通状态之间切换；以及
感光元件，每个所述感光元件被配置为根据被引导到所述感光元件上的光束来将所述输出信号提供至控制所述开关机构中不同的相应一个。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，
当每个所述开关机构处于所述截止状态时，在所述相应的DEP电极和所述第二电极之间具有高电阻抗，所述高电阻抗大于所述腔体中的所述介质的电阻抗，以及
在所述导通状态下，每个所述开关机构在所述相应的DEP电极和所述第二电极之间提供低电阻抗，所述低电阻抗低于所述介质的所述电阻抗。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述高电阻抗是所述低电阻抗的至少两倍。
4.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述开关机构包括串联的开关和放大器，所述开关和放大器将所述相应的DEP电极连接到所述第二电极，以及
所述电路基板包括半导体材料，所述开关和所述放大器形成在所述电路基板中。
5.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述开关机构包括晶体管，所述晶体管将所述相应的DEP电极连接到所述第二电极，以及
所述电路基板包括半导体材料，所述晶体管形成在所述电路基板中。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述晶体管为场效应晶体管或双极晶体管。
7.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述感光元件包括光电二极管，以及
所述电路基板包括半导体材料，所述光电二极管形成在所述电路基板中。
8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括控制电路，每个所述控制电路将所述感光元件中的相应一个连接到所述开关机构中的相应一个，其中，每个所述控制电路被配置为根据来自所述感光元件中的所述相应一个的所述输出信号，控制所述相应的开关机构是处于所述截止状态或是处于所述导通状态。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制电路被配置为响应于来自所述感光元件中的所述相应一个的一个或更多个信号输出来将所述相应的开关机构切换至导通状态，其中，所述感光元件中的所述相应一个响应于被引导到所述感光元件上的所述光束的脉冲来产生所述一个或更多个信号输出中的每一个。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述控制电路被配置为响应于来自所述感光元件中的所述相应一个的一个或更多个第二信号输出来将所述相应的开关机构切换至截止状态，其中所述感光元件中的所述相应一个响应于被引导到所述感光元件上的所述光束的脉冲来产生所述一个或更多个第二信号输出中的每一个。
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