TW202135941A - 用於精細液滴操作的薄膜電晶體系之數位微流體裝置上可變電極尺寸區域陣列 - Google Patents

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Abstract

一種數位微流體裝置，包括基板和控制器。基板包括：第一高解析度區域和第二低解析度區域以及疏水層。第一區域包括具有第一密度D1的第一複數個電極，以及耦合到第一複數個電極的第一組薄膜電晶體。第二區域包括具有第二密度D2(其中D2＜D1)的第二複數個電極，以及耦合到第二複數個電極的第二組薄膜電晶體。疏水層覆蓋第一和第二複數個電極以及第一和第二組薄膜電晶體。控制器可操作地耦合到第一組和第二組薄膜電晶體，並且被配置為向第一複數個電極的至少一部分和第二複數個電極的至少一部分提供推進電壓。

Description

用於精細液滴操作的薄膜電晶體系之數位微流體裝置上可變電極尺寸區域陣列
本申請案主張於2019年12月4日提交的美國臨時專利申請第62/943,295號的優先權。本文公開的所有專利和公開文獻均併入本文以供參考。
數位微流體裝置使用獨立的電極在受限的環境中推進、分裂和結合液滴，從而提供「晶片實驗室」(lab-on-a-chip)。數位微流體裝置也可稱為介質潤濕，或稱為“EWoD”，以進一步將該方法與依賴電泳流和/或微泵的競爭性微流體系統相區分。威勒(Wheeler)在2012年的Annu. Rev. Anal. Chem. 5：413-40有關「數位微流體」(Digital Microfluidics)的文獻中(整體併入本文以供參考)對電潤濕技術進行了評論。該技術允許使用少量的樣品和試劑進行樣品製備，測定和合成化學。近年來，使用電潤濕在微流體細胞中進行受控的液滴操作已成為商業可行的方法，而且現在有大型生命科學公司(如牛津納米孔)提供的產品上市。
關於EWoD的大多數文獻報導都涉及所謂的「被動矩陣」裝置(又稱「分段」裝置)，其中十到幾百個電極由一控制器直接驅動。儘管分段裝置易於製造，但是電極的數量受到空間和驅動約束的限制。因此，不可能在被動矩陣裝置中進行大規模的平行測定，反應等。相比之下，「主動矩陣」裝置(又稱主動矩陣EWoD，又稱AM-EWoD)裝置可以具有成千上萬，數十萬甚至數百萬個可尋址電極。電極通常通過薄膜電晶體(TFT)進行切換，液滴運動是可編程的，因此AM-EWoD陣列可用作通用裝置，從而為控制複數個液滴和執行同時的分析過程提供了極大的自由度。對於主動矩陣裝置，驅動信號通常從控制器輸出到閘極和掃描驅動器，後者依次提供所需的電流-電壓輸入，以激活主動矩陣中的各種TFT。但是，能夠接收例如圖像數據並輸出必要的電流-電壓輸入以激活TFT的控制器驅動器是可在市面上購得的。參見，例如，UltraChip提供的各種控制器驅動器。
並非總是在任何地方都需要高密度的電極，特別是在沒有執行複雜功能的情況下，因為這會給驅動器和所需的數據處理量增加不必要的複雜性。在某些情況下，具有較大的電極將是有益的。傳統上，電極陣列已被用來代表比基礎電極尺寸更大的結構，但是由於驅動線數量的增加和數據需求的增加，組合較小的電極來代表較大的電極會增加系統的複雜性。美國公開專利2016/0184823公開了8種不同尺寸的電極子陣列，但是由於驅動線和幾何學要求，它們不適用於TFT平台上的不同尺寸的電極的子陣列。重要的是，微型電極的佈置應跨過較大的電極，以保持正方形對稱性，並在微型和常規大小的子陣列上構建相同大小的液滴。
本發明藉由為用於具有可變電極尺寸區域的AM-EWoD，提供一替代架構來解決現有技術的缺點。在一個實例中，本發明提供了一種數位微流體裝置，其具有兩個電極密度不同的區域，即一高密度(又稱「高解析度」)面積和一低密度(又稱「低解析度」)。這樣的設計將允許用戶在需要的地方執行液滴操縱。總體而言，這種配置簡化了裝置的製造，同時還簡化了與感測功能相關的數據處理。
在一方面，數位微流體裝置包括一基板和一控制器。基板包括：第一高解析度區域和第二低解析度區域以及一疏水層。第一區域包括具有第一密度為D1電極/單位面積的第一複數個電極，以及耦合到第一複數個電極的第一組薄膜電晶體。第二區域包括具有第二密度為D2電極/單位面積的第二複數個電極，其中D2＜D1，以及耦合到第二複數個電極的第二組薄膜電晶體。單位面積可以是任何單位面積標準，例如mm2 、cm2 或in2 。疏水層覆蓋第一和第二複數個電極以及第一和第二組薄膜電晶體。控制器可操作地耦合到第一組和第二組薄膜電晶體，並且被配置為向第一複數個電極的至少一部分和第二複數個電極的至少一部分提供推進電壓。在一個實施例中，比率D1：D2等於大約2n ，n是自然數。例如，比率D1：D2可以等於大約2、4、8或16。在另一個實施例中，比率D1：D2等於大約3、5、6、7、9或其他不等於2n 的整數。在另一個實施例中，第一複數個電極的尺寸可以為約25μm至約200μm。在另一個實施例中，第二複數個電極的尺寸可以為約100μm至約800μm。所述第一區域可以小於所述第二區域，並且所述第一複數個電極可以佈置成正方形或矩形子陣列。疏水層可以由絕緣材料製成，或者介電層可以插入在疏水層與第一和第二複數個電極之間。
在一個實施例中，該裝置還包括一個以上的流體儲存器，通過儲存器出口可操作地連接到第一區域。該裝置可以包括一個以上的高解析度區域，每個高解析度區域都連接到其一組薄膜電晶體和一個以上的儲存器。在代表性的實施方式中，微流體裝置還包括單個頂部電極、覆蓋單個頂部電極的頂部疏水層、和一分隔疏水層和頂部疏水層並在疏水層和頂部疏水層之間形成微流體單元間隙的間隔物。可以在頂部疏水層和單個頂部電極之間插入一頂部介電層。在一實施例中，單元間隙為約20μm至500μm。在一實施例中，頂部電極包括至少一個透光區域，例如面積為10mm2 ，以能夠視覺地或分光光度地監測在裝置內的液滴。
在第二形態中，本發明提供了一種用於利用上述第一形態的數位微流體裝置來分析一樣品中的分析物的方法。該方法包括：在該裝置的第一高解析度區域的表面上沉積一樣品液滴；使該液滴經歷一個以上選自於由稀釋、混合、尺寸分級及其組合所組成的群組的處理步驟，以形成含有一測定產物的流體；將含有該測定產物的流體液滴轉移到該裝置的低解析度區域的表面；檢測該分析產物；及選擇性地測量該測定產物的濃度。在一個實施例中，分析物是一種診斷性生物標誌物，其可以藉由結合至與該生物標誌物匹配的抗體來檢測和定量，例如在酶聯免疫吸附測定中。
如上所述，本發明提供了一種介電質上的主動矩陣電潤濕(AM-EWoD)裝置，其包括在薄膜電晶體(TFT)平台上的不同尺寸的電極陣列。此形態藉由稍微修改傳統TFT製造程序中通常使用的遮罩圖案即可容易地製造。可變的電極尺寸使得可以更好的利用TFT裝置上可用的表面，並且可以在不必增加整體複雜性的情形下添加先進功能。在一示例實施例中，該陣列包括位於微型電極的子陣列所處位置的一個或多個高密度，高解析度區域。該微型子陣列實作允許改良的液滴尺寸分級(例如，裂解)，而與計量系統完全兼容，且被設計為實現最佳的尺寸控制。而且，微型電極面積允許更大的濃度範圍，並可減少為了獲得所需濃度所需的系列稀釋步驟的數量。
微型電極、高解析度區域(high resolution areas)可包括可以將「常規」尺寸的液滴組裝並饋送到包含常規或大型電極的子陣列的區域中的位置。這些區域與TFT製造兼容，並且可以輕鬆跨越EWoD裝置的主要數位微流體(DMF)陣列。該等高解析度區域將增加擴散界面的數量，並促進更完全的混合。然後，該技術與標準混合技術完全兼容。
典型的AM-EWoD裝置是由薄膜電晶體背板組成，該背板具有成規則形狀電極的暴露陣列，該規則形狀的電極可以佈置為像素。像素可以作為主動矩陣來控制，從而允許對樣品液滴的操作。通常用一介電材料來塗覆該陣列，然後再塗覆一疏水材料。一典型的EWoD裝置的基本操作顯示在圖2的截面圖中。EWoD200包括一個裝有油202和至少一水性液滴204的單元(cell)。單元間隙通常在50到200µm的範圍內，但是也可以更大。在一基本配置中，如圖2所示，一陣列推進電極205設置在一個基板上，而單個頂部電極206是設置在一相對的表面上。該單元另包括位在與油層接觸的表面上的疏水塗層207，以及在該推進電極205陣列和疏水塗層207之間的一介電層208。(上基板也可以包括一介電層，但圖2未顯示)。疏水層防止液滴將表面潤濕。當在電極和頂板之間未施加電壓差時，液滴將保持橢球形，以最大程度地減少與疏水表面(油和疏水層)的接觸。由於液滴不會潤濕表面，因此除非需要這種行為，否則它們不太可能會污染表面或與其他液滴相互作用。
雖然可以設計具有用於介電和疏水兩者功能的單層，但是這種層通常需要厚的無機層(以防止針孔)，從而導致低的介電常數，從而需要大於100V以執行液滴移動。為了實現低電壓驅動，通常最好有一個薄的無機層以獲得高電容，且沒有針孔(pinhole)，並在上面放一個薄的有機疏水層。藉由這種組合，可以在+/-10至+/-50V範圍內的電壓下進行電潤濕操作，而該電壓範圍是傳統TFT陣列可以提供的。
當在相鄰電極之間施加一電壓差時，一個電極上的電壓在介電-液滴界面處的液滴中吸引相反的電荷，且該液滴朝著該電極移動，如圖2所示。可接受的液滴推進所需的電壓取決於介電層和疏水層的特性。交流驅動用於減少液滴、介電質和電極因各種電化學作用所引起的降解(degradation)。EWoD的工作頻率可以在100Hz到1MHz的範圍內，但是最好將1kHz或更低的較低頻率用於運行速度受限的TFT。
如圖2所示，頂部電極206是一般上設置為零伏或公共電壓值(VCOM)的單個導電層，以考慮來自TFT的電容反沖(capacitive kickback)所引起的推進電極(propulsion electrode)205上的偏置電壓，該電容反沖被用於切換電極上的電壓(見圖3)。使用「頂部」和「底部」僅是一種慣例，因為兩個電極的位置是可以切換的，並且該裝置可以多種方式進行定向，例如，頂部和底部電極可以大致平行，而整個裝置是被定向成使基板垂直於工作表面。在一個實施例中，頂部電極包括一透光區域，例如面積為10mm2 ，以便能夠視覺的或分光光度的監測在裝置內部的液滴(未示出)。也可以對頂部電極施加一方波以增加液體上的電壓。這樣的配置允許較低的推進電壓用於TFT連接的推進電極205，因為頂板電壓206是TFT所提供電壓的附加電壓。
如圖3所示，推進電極的主動矩陣可以被佈置為由數據和閘極(選擇)線驅動，此與在液晶顯示器中的主動矩陣非常相似。閘極(選擇)線是以一次一行尋址(line-at-a time addressing)的方式掃描，而數據線承載待傳輸到推進電極進行電潤濕操作的電壓。如果不需要移動，或者如果液滴是要移離一推進電極，則施加0V到該(非目標)推進電極。如果要讓一液滴向推進電極移動，則施加一交流電壓到該(目標)推進電極上。
圖4示出了一示例性的TFT開關的推進電極的結構。介電質408應該足夠薄並且具有與低壓AC驅動兼容的介電常數，例如可以從用於LCD顯示器的傳統圖像控制器獲得。例如，介電層可包括約20-40nm的SiO2 層，頂部覆蓋有200-400nm的電漿沉積的氮化矽。替代地，該介電質可以包括原子層沉積的Al2 O3 ，較佳在5至500nm之間，較佳在150至350nm之間。TFT是通過使用本領域技術人員已知的方法，藉由創建具不同摻雜Si結構的交替層以及各種電極線來構建。
疏水層407可以由氟聚合物中的其中一種或多種混合來製成，所述氟聚合物例如是PTFE(聚四氟乙烯)、FEP(氟化乙烯丙烯)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PCTFE(聚氯三氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基聚合物)、FEP(氟化乙烯-丙烯)、ETFE(聚乙烯四氟乙烯)和ECTFE(聚乙烯氯三氟乙烯)。市售的氟聚合物Teflon®AF(Sigma-Aldrich，威斯康辛州密爾瓦基郡)和雪通尼斯(Cytonix)(馬里蘭州貝爾茨維爾Beltsville)生產的FluoroPelTM 塗層)，其等可旋塗在介電層408上。氟聚合物薄膜的一個優點是它們可以是高度惰性的，並且即使暴露於諸如電暈處理和電漿氧化之類的氧化處理之後，其等仍可保持疏水性。具有較高接觸角的塗層可以由一種或多種超疏水材料製成。超疏水材料上的接觸角通常超過150°，這意味著只有一小部分的液滴基與表面接觸。這賦予水滴幾乎球形的形狀。已經發現某些氟化矽烷，全氟烷基，全氟聚醚和RF電漿形成的超疏水材料可在電潤濕應用中充當塗層使用，並使其相對更容易沿表面滑動。某些類型的複合材料的特徵在於化學上的異質表面，其中一種組分提供粗糙度，而另一種組分提供低的表面能，從而產生具有超疏水特性的塗層。仿生的超疏水性塗層仰賴精細的微米或奈米結構來進行排斥，但應注意，因為此類結構易於因磨損或清潔而破壞。
[可變電極尺寸區域]
在本發明的一形態中，薄膜電晶體陣列的總體佈局可藉由在兩個以上區域中劃分劃分來修改。一個區域的電極的尺寸與至少另一個區域的尺寸不同，從而產生兩個以上具有不同電極矩陣密度並因此具有不同像素解析度的區域。除非另有說明，否則本文所用的術語電極的「尺寸」定義為表示最長的直線段的長度，該直線段連接電極外圍上的兩個點並完全位於電極的表面內。這種新穎的架構可在陣列的特定區域中實現先進的功能和高解析度操作，同時藉由降低不需要高解析度的低解析度區域中的電極解析度，為驅動器和數據要求增加了最小的複雜性。這種方法最大程度地減少了製造難度並節省了成本。如下所示，基於可變電極尺寸區域的電極矩陣配置減少了所需的源極/閘極線的數量和陣列的數據密度。
[閘極源極線密度]
除非另有說明，否則術語「線密度」(line density)是指子陣列的每個表面單元的源極或閘極驅動器線的數量。如果沿著陣列的源極驅動器，有N個區域包含線密度為a或b的子陣列，其中比率a：b=Q，則假設密度a區域的數量為X，則可以表明N均為a(Na )時所需的源極/閘極線與N包含a和b(Nab )時所需的源極/閘極線之間的比率Rlines 是如公式(1)所示：
Figure 02_image001
對於較大的N，Rlines 接近Q。因此，減少所需的源極和閘極線的數量將立即帶來好處。同樣，該陣列可以包括幾個包含線密度減少的子陣列的區域，例如，密度a的區域X1，密度b的區域X2和密度c的區域X3，依此類推，其中a＞b＞c＞d＞…，則可以證明Rlines 係如公式(2)所示：
Figure 02_image003
由於
Figure 02_image005
，則根據公式(2)的R必須大於1，從而證明Qn大於1，這是由於X1，X2，X3…的密度低於X1之故。
[數據密度]
可以看出，將所有N區域均為線密度a(Na )時的數據密度與當N是包含a和b(Nab )時的數據密度進行比較的比率Rdata 係如公式(3)所示，其中X和Y分別是源極線和閘極線的密度為a的區域數量：
Figure 02_image007
應當注意，乘積XY≤N2 ，因為X和Y最多等於N，即沿驅動器或源極側的面積的數量可以是電極密度a。為了減小X和Y，該比率接近Q2 。對於大X而言，該比率接近1的值。總而言之，從可變電極尺寸區域獲得的好處包括接近Q值的源極/閘極驅動器複雜度和接近Q2 值的數據複雜度。
範例 1
圖1的圖示顯示一範例性可變尺寸電極陣列的結構。該陣列被劃分為三個區域10、12和14，其中每個區域的子陣列由其各自的驅動線密度a、b或c定義。雖然圖1的區域具有相同的列和行(row and column)線密度，但這不是必需的。例如，區域10可以以列線密度a為特徵，但是也可以以行線密度a*為特徵，其可以取決於手邊的應用的需求而大於或小於a。在一個示例性實施方式中，低密度區域從一高密度區域分支出來。同樣，如果需要的話，閘極線和源極線可以被端接以為一所期望的密度作調整，因為人們敢嘗試進入陣列以避免在產生於高密度線的較低密度區域中的額外電容。此設計特色的優點在於能夠以閘極和/或源極線要求減少和較少數據處理的情形下，在陣列上執行高解析度操作。
圖5示出了用於源極線和驅動器線的示例性路由。在一個較佳實施例中，較高密度的驅動電極42的區域被分佈得較靠近源極和閘極驅動器，而較低密度的驅動電極44的區域則從較高密度的區域散開。閘極驅動線47從閘極驅動器45延伸，源極驅動線48從源極驅動器46延伸。(值得注意的是，控制每個驅動電極的薄膜電晶體未在圖5中示出。在圖5中，TFT是位於每個驅動電極的左上角。)在圖5中，複數個閘極驅動器線47和複數個源極驅動器線48提早端接(terminated)，如圖5的橢圓49所示。也就是說，某些驅動器線不會延伸跨越整個陣列，因為沒有其他TFT可以控制通過驅動器線終點。在本發明的實施例中，儘管驅動電極(42、44)的密度具有變化，該架構允許單個閘極驅動器45和單個源極驅動器26來驅動整個陣列。儘管可以創建一個信號來激活一像素，但是在TFT上不會同時有源極和閘極驅動器信號來激勵在較低密度區域中的電極。此外，藉由提早端接閘極驅動器線47和源極驅動器線48，在較低密度電極44與閘極驅動器線47和源極驅動器線48之間的電容耦合會較少，否則電容耦合需在較低密度電極44下方延伸。如圖5所示，從一個角落開始佈置較高密度的驅動電極42會形成較高密度的驅動電極42的第一正方形陣列的自然圖案(圖5中的4×4)，導致均勻分佈的較低密度的驅動電極44。在此配置中，偶數的閘極驅動器線47和源極驅動器線48提前端接。
範例 2
圖6顯示另一示例性可變尺寸陣列的結構。區域50具有線密度(列和行)a，且區域52具有線密度b。線密度a大於b。這樣，如果將D1定義為區域50的電極密度(例如以每100mm2 的電極數表示)，並且將D2定義為區域52的電極密度，則比率D1：D2會超過數值1。在代表性的實施例中，比率D1：D2等於大約2n ，其中n是自然數，以便維持正方形電極形式。例如，比率D1：D2可以等於大約2、4、8或16以適合手邊的應用。AM-EWoD裝置中的單個電極的尺寸通常在約50µm至約600µm的範圍內。因此，如果區域52的電極尺寸為600μm，則區域50的電極尺寸可以為300、150或75μm，取決於所期望的比率D1：D2是2、4還是8而定。
在此也構思了其中D1：D2之比等於3、5、6、7、9或其他不等於2n 的整數的實施例。在一種情況下，區域50的電極的尺寸可以在約25µm至約200µm的範圍內，而區域52的電極的尺寸可以在約100µm至約800µm的範圍內。因此，如果區域50的電極的尺寸為50µm，則比率D1：D2可以為2、3、4、5、6、7等，取決於為區域52的電極所選擇的尺寸而定。
在一個實施例中，區域50被設置為較靠近陣列的上邊緣和左邊緣，並且從該處，密度自移離邊緣開始逐漸減小。這種配置使得當子陣列穿過區域50進入區域52時，能夠降低子陣列的線密度。可替代地，可以沿著每一行或每一列維持線密度為恆定，但是不對像素本身進行連接。
範例 3
圖7的示意圖示出了一示例性的AM-EWoD裝置60。儲存器R1容納第一類型的流體，儲存器R2容納第二類型的流體，並且儲存器R3容納第三類型的流體。該裝置的TFT陣列在儲存器入口附近具有高電極密度區域62，從而可以從儲存器中取出樣品液滴並沉積在高電極密度區域的表面上。區域62的子陣列的高電極密度使得能夠對樣品液滴進行高精度的分析步驟，諸如稀釋、混合和定尺寸(分離)。在一個示例性實施例中，欲化驗一樣品液滴以決定一分析物的存在及/或濃度時，將該樣品液滴通過與一個以上的溶劑的液滴組合來加以稀釋，且可重複該稀釋步驟直到達到所期望的分析物濃度範圍。然後，將該經稀釋的樣品的一液滴與一個以上與該分析物形成可檢測的、可定量的測定產物的反應物的液滴相混合。
之後，可將樣品液滴轉移至低解析度區63，以檢測和測量該測定產物的濃度。檢測和測量技術的範例包括在可見光、紫外光和紅外光範圍內的分光光度法、時間分辨光譜法、螢光光譜法、拉曼光譜法、磷光光譜法以及例如循環伏安法(CV)的動電位電化學測量法。在分析物是診斷性生物標誌物，例如是與特定疾病或病症相關的蛋白質的情況下，可以將該樣品液滴與含有針對待測蛋白質的抗體的溶液液滴混合。在酶聯免疫吸附測定(ELISA)中，抗體與酶連接，然後添加另一個液滴，這次是包含酶受質物質的液滴。隨後的反應會產生一可檢測的信號，該信號最常見的是一種可以在低解析度區域内的一個以上像素處被檢測到及測量出的顏色變化。
如果樣本液滴的平均直徑測出大約是n個高解析度像素，則一高密度區域應當較佳地包括至少2n個像素，以便提供足夠的空間給液滴操縱用。藉由將專用於產生高解析度區域的源極線和/或驅動線的份額限制為總數的約25%至50%，可以降低閘極及/或源極驅動器的複雜度，以及數據複雜度。這也意味著閘極/源極要求減少了大約30%至60%，而數據量減少了2.3至3.4倍。
從前述內容可以看出，本發明可以提供僅在有授權的區域内才具有高複雜度的裝置，從而將總體複雜度保持在最低限度，並且同樣降低了製造和作業成本。對於本領域技術人員將顯而易見的是，可以在上述本發明的特定實施例中，在不脫離本發明的範疇下進行許多改變和修改。因此，上述整體說明旨在敘述而非限制。
10:陣列區域 12:陣列區域 14:陣列區域 42:較高密度的驅動電極 44:較低密度的驅動電極 45:閘極驅動器 46:源極驅動器 47:閘極驅動器線 48:源極驅動器線 49:橢圓 50:具有線密度a的區域 52:具有線密度b的區域 62:高電極密度區域 200:EWoD 202:油 204:水性液滴 205:陣列推進電極 206:頂部電極 207:疏水塗層 208:介電層 a:驅動線密度 b:驅動線密度 c:驅動線密度 a*:行線密度 D1:區域50的電極密度 D2:區域52的電極密度 R1:儲存器 R2:儲存器 R3:儲存器
圖1是一示例性可變尺寸電極陣列的示意圖。
圖2描繪了藉由在相鄰電極上提供不同的電荷狀態，水相液滴在相鄰電極之間的移動。
圖3示出了用於本發明的EWoD裝置的複數個推進電極的TFT架構。
圖4是第一基板的一部分的示意圖，該第一基板包括推進電極、薄膜電晶體、存儲電容器、介電質層和疏水層。
圖5示出了可以終止某些驅動器線以減小驅動器線與較大像素電極之間的電容耦合。
圖6是另一示例性可變尺寸電極陣列的示意圖。
圖7是具有可變尺寸的電極陣列和流體儲存器的AM-EWoD裝置的示意圖。
10:陣列區域
12:陣列區域
14:陣列區域
a:驅動線密度
b:驅動線密度
c:驅動線密度
a*:行線密度

Claims (20)

  1. 一種數位微流體裝置，包含： (i)一基板，包含： 第一高解析度區域，包含： 具有第一密度D1電極/單位面積的第一複數個電極，及 耦合到該第一複數個電極的第一組薄膜電晶體； 第二低解析度區域，包含： 具有第二密度D2電極/單位面積的第二複數個電極，其中D2＜D1，及 第二組薄膜電晶體，耦合到該第二組複數個電極；及 一疏水層，其覆蓋該第一及第二複數個電極，以及該第一及第二組薄膜電晶體；及 (ii)一控制器，其可操作地耦合到該第一組和第二組薄膜電晶體，且建構為向該第一複數個電極的至少一部分及該第二複數個電極的至少一部分提供一推進電壓。
  2. 根據請求項1所述的數位微流體裝置，其中，比率D1：D2等於2n ，n是自然數。
  3. 根據請求項2所述的數位微流體裝置，其中該比率D1：D2等於2、4、8或16。
  4. 根據請求項1所述的數位微流體裝置，其中該比率D1：D2等於3、5、6、7或9。
  5. 根據請求項1所述的數位微流體裝置，其中該第一複數個電極的尺寸為約25μm至約200μm。
  6. 根據請求項1所述的數位微流體裝置，其中該第二複數個電極的尺寸為約100μm至約800μm。
  7. 根據請求項1所述的數位微流體裝置，其中該第一高解析度區域小於該第二低解析度區域。
  8. 根據請求項1所述的數位微流體裝置，其中該第一複數個電極佈置成正方形或矩形子陣列。
  9. 根據請求項1所述的數位微流體裝置，其中該疏水層是絕緣體。
  10. 根據請求項1所述的數位微流體裝置，其進一步包含一介電層，所述介電層介於該疏水層與該第一和第二複數個電極之間。
  11. 如請求項1所述的數位微流體裝置，其另包括一通過一儲存器出口可操作地連接到該第一高解析度區域的流體儲存器。
  12. 根據請求項1所述的數位微流體裝置，另包含： 第二高解析度區域，其包含具有第一密度D1電極/單位面積的第三複數個電極； 與所述第三複數個電極相連的第三組薄膜電晶體，及 第二儲存器，可操作地連接到該第二高解析度區域。
  13. 如請求項1所述的數位微流體裝置，另包含單個頂部電極，一覆蓋該單個頂部電極的頂部疏水層及一間隔物，該間隔物分隔該疏水層及該頂部疏水層，並在該疏水層和該頂部疏水層之間形成一微流體單元間隙。
  14. 如請求項13所述的數位微流體裝置，另包括一插置在該頂部疏水層和該單個頂部電極之間的頂部介電層。
  15. 根據請求項13所述的數位微流體裝置，其中該單元間隙為約20μm至500μm。
  16. 根據請求項13所述的數位微流體裝置，其中該頂部電極包括至少一個透光區域。
  17. 根據請求項16所述的數位微流體裝置，其中該透光區域的面積為至少10mm2 。
  18. 一種使用請求項1的數位微流體裝置以測定一樣品中的分析物的方法，該方法包含： 在該裝置的第一高解析度區域的表面上沉積一樣品液滴； 使該液滴經歷一個以上選自於由稀釋、混合、尺寸分級及其組合所組成的群組的處理步驟，以形成一測定產物； 將該產品的液滴轉移到該裝置的低解析度區域的表面； 檢測該分析產物；及 選擇性地測量該測定產物的濃度。
  19. 根據請求項18所述的測定分析物的方法，其中該分析物是一診斷生物標誌物。
  20. 根據請求項19所述的測定分析物的方法，其中所述混合是與一包含有匹配該診斷生物標誌物的抗體的溶液相混合。
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