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CN109308880A - 具有输入上液滴预充电的微流体器件 - Google Patents

具有输入上液滴预充电的微流体器件 Download PDF

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CN109308880A
CN109308880A CN201810667262.1A CN201810667262A CN109308880A CN 109308880 A CN109308880 A CN 109308880A CN 201810667262 A CN201810667262 A CN 201810667262A CN 109308880 A CN109308880 A CN 109308880A
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小坂知裕
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Abstract

EWOD器件包括限定间隙且均包括面对间隙的绝缘表面的相对的基板。阵列元件包括施加有致动电压的电极元件。预充电结构限定与间隙流体连通的通道，其中，通道接收用于生成液滴的流体储液团的输入，并且预充电结构包括电暴露于通道的电元件。电元件对通道内的流体储液团预充电，并且间隙的含有与通道间隔开的液滴的部分与电元件电隔离，使得液滴在位于间隙的所述部分内时处于浮置电位。电元件可以是暴露于通道的电极部分或插入到通道中的外部连接的预充电元件。

Description

具有输入上液滴预充电的微流体器件
技术领域
本发明涉及用于执行液滴操纵操作的微流体器件(例如电介质上的有源矩阵电润湿(AM-EWOD)数字微流体器件)，并且更具体地涉及控制输入到阵列的液滴的电位以改善器件性能和可靠性。
背景技术
介质上电润湿(EWOD)是用于通过施加电场来操纵液滴的公知技术。常规EWOD器件的结构在图1的横截面图中示出。如图所示，EWOD器件包括下基板30和上(顶)基板36，所述上(顶)基板36与下基板30相对布置且通过间隔物32与其分离以形成流体间隙35。
导电材料形成在下基板30上并被图案化以形成多个可单独寻址的下电极38，如图1中所示，例如作为第一下电极38A和第二下电极38B。下电极38上方的绝缘层20形成在下基板30上，并且下疏水涂层16形成在绝缘层上方。疏水涂层由疏水材料形成。疏水材料通常但不一定是含氟聚合物。导电材料形成在上(顶)基板36上并且充当公共参考电极28。上疏水涂层26形成在公共参考电极28上方。可选地，另一绝缘层(未示出)可以插入在公共参考电极28和上疏水涂层26之间。
流体间隙填充有诸如油的非极性填充流体34和液滴4。液滴4(通常是水性和/或离子流体)包括极性材料，并且与下疏水涂层16和上疏水涂层26二者都接触。液滴4和填充流体34之间的界面与下疏水涂层16的表面形成接触角θ6。
在操作中，电压信号被施加到下电极38和公共参考电极28，以通过EWOD技术致动液滴4在流体间隙35内移动。典型地，下电极38被图案化以形成阵列或矩阵，其中阵列的每个元件包括单个可单独寻址的下电极38。因此，可以控制多个液滴在EWOD器件的流体间隙35内独立移动。示例性EWOD器件如下所示：
US6565727(Shenderov，2003年5月20日发布)公开了一种具有用于移动液滴的无源型阵列的EWOD器件。
US6911132(Pamula等人，2005年6月28日发布)公开了一种具有二维阵列的EWOD器件，以在两个维度上控制液滴的位置和移动。
US8815070(Wang等人，2014年8月26日发布)描述了一种EWOD器件，其中使用多个微电极来控制液滴的位置和移动。
US8173000(Hadwen等人，2012年5月8日发布)公开了一种通过将AC电压信号施加到公共参考电极而具有改进的可靠性的EWOD器件。
有源矩阵EWOD(AM-EWOD)是指在阵列的每个元件内并入晶体管的有源矩阵阵列中实现EWOD。晶体管可以是例如薄膜晶体管(TFT)，并且在每个阵列元件内形成电子电路以控制施加到下电极的电压信号。
US7163612(Sterling等人，2007年1月16日发布)描述了可以如何使用基于TFT的薄膜电子器件来通过使用与有源矩阵显示技术中采用的电路布置非常相似的电路布置来控制对EWOD阵列的电压脉冲的寻址。
US8653832(Hadwen等人，2014年2月18日发布)公开了一种AM-EWOD器件，其中阵列中的每个元件包括用于控制施加到下电极的电压信号并感测在该电极上方液滴的存在的电路系统。
针对EWOD器件操作的某些特定方面，US8702938(Srinivasan等人，2014年4月22日发布)描述了一种EWOD盒，其中流体通过顶基板中的孔输入。US9238222(Delattre等人，2016年1月19日发布)描述了通过在液滴操作期间保持液滴与电接地之间基本一致的接触来减少与液滴相邻的气泡形成以防止这种气泡形成。US9011662(Wang等人，2015年4月21日发布)类似地教导了优选的是，液滴保持与地或参考电极连续接触或频繁接触。
发明内容
本发明要解决的技术问题
可以对液滴电位、电润湿电位和由疏水涂层形成的跨顶基板绝缘体的电位进行电建模。在液滴的区域中，跨顶疏水涂层的电位差与施加到对应的元件电极的电压、施加到第二公共参考电极的电压以及形成在器件中的元件阵列的每个元件内的电容器的电容有关。这种电位差受到对应于在液滴被输入到器件中时液滴的初始电位的本文称为“V0”的DC偏移的影响。
电位V0取决于液滴如何输入到器件中。例如，液滴输入可以由用户(例如通过移液管)从另一微流体器件等从流体室来执行。在没有控制V0的特定措施的情况下，跨顶疏水层的该电位受到变化的影响，并且特别地例如可以取决于用于将液滴放入到以下项中的非导电结构的性质：输入孔、用户移液技术和/或外部静电环境(包括诸如大气湿度等的因素)。
如果DC偏移电压V0的电平呈现不想要的值，则这可能具有各种有害影响。例如，这种不想要的V0值可能导致液滴与顶基板电极之间不想要的DC偏移电位，这可能导致顶基板绝缘体或疏水层的损坏(例如气泡、击穿)。不想要的V0值还可能导致液滴与底基板电极之间的大的DC偏移电位，这可能由于绝缘层的介电击穿而导致损坏，从而导致灾难性器件失效。这种不想要的V0值还可能将液滴和TFT基板电极之间的DC电位偏移到该器件被设计为进行操作的减小的值。这又可能通过减少电润湿致动力来降低性能，这例如可能导致液滴的分裂/分配差或不可靠和/或液滴的移动速度较低。例如，如果DC电压在顶电极和TFT电极电位之间，则可能发生这种情况。本发明通过配置和操作为避免DC偏移电压V0的不想要的值来解决这些问题。
发明内容
本发明涉及用于EWOD器件，特别是AM-EWOD器件的增强配置，其避免DC偏移电压V0的不想要的值。如上所述，本发明的EWOD器件被配置和操作为避免DC偏移电压V0的不想要的值。
为了实现这样的结果，将从其形成液滴的输入流体储液团预充电，以在水性液体储液团进入到EWOD器件盒中的点处具有指定的或预设的DC电位(V0)。优选地，选择指定的或预设的DC电位以最小化跨顶基板层的平均电压。相应地，EWOD器件被配置为在一个或多个流体输入处并入预充电流体输入结构。在下疏水涂层和上疏水涂层是高质量且因此基本上电绝缘的EWOD器件中，在没有本发明的控制的情况下，流体间隙中储液团的DC电位可能呈现不期望的任意值。这是不利的，因为不合适的DC电位可能导致下基板电极和液滴之间的电位差减小，从而降低电润湿电位和器件驱动液滴的能力，以及在液滴和顶基板电极之间的不想要的DC偏移电位，这可能会损害器件的可靠性。本发明人已经认识到，通过将从其产生液滴的流体储液团预充电至输入上的预设DC电位，可以抵消这些潜在的缺点。
利用这样的配置，本发明解决了上述问题，只要DC液滴电位V0被良好选择。在示例性实施例中，可以选择合适的V0值，使得顶基板电极的结果电位通常确保顶基板电极和液体储液团之间的DC电位为零或接近于零，并且电润湿电压被最大化。在上述背景技术部分(参见例如特别是US923822和US9011662)中描述的常规配置中，教导具体地通过使液滴保持与地电极或参考电极连续接触或频繁接触来改善性能。本发明以不同的方式操作，由此该器件被配置为使得当处于由基板限定的且远离输入的间隙中时，从初始流体储液团产生的液滴不具有与DC电位的电连接。本发明还具有这样的配置，其在流体储液团处于流体输入结构中时将DC电位设置在指定或预设的初始化状态。因此，将V0设置在选定的合适初始电位。一旦例如通过将液滴移开或者通过将液滴分配/分裂出流体输入结构，流体储液团或从其拉出的液滴从流体输入结构分离，液滴处于浮置DC电位。
因此，本发明的方面是具有用于对液体储液团预充电的预充电结构的介质上电润湿(EWOD)器件。在示例性实施例中，EWOD器件包括：第一基板和相对的第二基板，其限定第一基板和第二基板之间的间隙，每个基板包括面对间隙的绝缘表面；包括多个单独元件的元件阵列，所述多个单独元件可致动以操纵间隙内的液滴，每个单独元件包括施加有致动电压的多个电极元件；以及预充电结构，所述预充电结构包括与间隙流体连通的通道，并且被配置为接收用于生成液滴的流体储液团，并且预充电结构包括电暴露于通道的电元件。电元件对通道内的流体储液团预充电，并且间隙的含有与通道间隔开的液滴的部分与电元件电隔离，使得液滴在位于间隙的所述部分内时处于浮置电位。
预充电结构可以包括限定与间隙流体连通的输入通道的输入结构，其中，输入通道是被配置为接收流体储液团的输入的通道，并且电元件包括多个电极元件的暴露于输入通道的电极部分。
本发明的另一方面是操作介质上电润湿(EWOD)器件的增强方法。该方法可以包括以下步骤：经由由EWOD器件限定的通道将流体储液团输入到EWOD器件中；在输入流体储液团位于所述通道内时，用电元件对液体储液团预充电；以及向EWOD器件施加致动电压，以从流体储液团生成液滴并将液滴移动到由EWOD器件限定的间隙中，其中，液滴移动到间隙的与电元件电隔离的部分，使得液滴在位于间隙的所述部分内时处于浮置电位。
在一个示例性实施例中，在预充电期间，流体储液团的电位在参考电极的电位处被初始化，其中，在致动电压的AC信号转变时，液滴和参考电极之间的电位差在AC信号转变的第一阶段期间为零，并且在AC信号转变的第二阶段期间负偏移。在另一示例性实施例中，在预充电期间，流体储液团的电位被初始化为相对于参考电极的电位偏移的电位，其中，在致动电压的AC信号转变时，液滴和参考电极之间的电位差在AC信号转变的第一阶段期间具有正偏移值，并且在AC信号转变的第二阶段期间具有负偏移值。
为了完成前述和相关目的，本发明然后包括：在下文中完全描述且在权利要求中具体指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的特定说明性实施例。然而，这些实施例指示可以使用本发明原理的各种方式中的仅一些方式。在结合附图考虑时，根据下面对本发明的详细描述，本发明的其他目的、优点和新颖性特征将变得清楚。
本发明的有益效果
本发明人已经认识到，通过将输入流体储液团预充电到输入上DC电位V0，可以抵消以上常规配置的潜在缺点。可以选择合适的V0值，使得顶基板电极的结果电位通常确保顶基板电极和液体流体储液团之间的DC电位为零或接近零，并且电润湿电压被最大化。该器件还被配置为使得：液滴当在远离输入流体储液团的流体间隙中时不电连接至DC电位。通过将输入流体储液团预充电到适当的V0，液滴与期望值的DC偏移的偏差被最小化，并且因此致动电压被优化，这避免了上述的有害影响。
附图说明
在附图中，相似的附图标记指示相似的部件或特征：
图1是描绘了常规EWOD器件的示意性横截面图的图。
图2A是描绘了用于EWOD器件的常规结构的图。
图2B是描绘了具有附加绝缘层的EWOD器件的另一常规结构的图。
图3是描绘了示例性EWOD器件和控制器系统的图。
图4是描绘了EWOD器件的示例性电模型的图。
图5阐明了描述与典型的液滴致动操作相关联的电性质的一组等式。
图6是描绘了示例性EWOD器件并且表示与器件操作有关的相关电压参数的图。
图7A是描绘了根据本发明第一实施例的示例性EWOD器件的图。
图7B是描绘了根据本发明第二实施例的示例性EWOD器件的图。
图8是描绘了根据本发明第三实施例的示例性EWOD器件的图。
图9A是描绘了根据本发明第四实施例的示例性EWOD器件的图。
图9B是描绘了根据本发明第四实施例的变型的示例性EWOD器件的图。
图10A是描绘了根据本发明第五实施例的示例性EWOD器件的图。
图10B是描绘了根据本发明第五实施例的变型的示例性EWOD器件的图。
图11是描绘了根据本发明第六实施例的示例性EWOD器件的图。
图12A和图12B是描绘了结合对液滴储液团预充电的施加驱动电压的备选方法的图。
具体实施方式
因此，现在将参考附图描述本发明的实施例，其中，相同的附图标记可以用于始终表示相同的元件。还应该理解的是，附图不一定是按比例的。
示例性EWOD器件200的结构在图2A中示出。示例性EWOD器件可以包括第一基板230、第二基板236和布置在两个基板之间以形成流体间隙235的间隔物232。第一基板230包括元件电极组238、绝缘体层220和第一疏水涂层216。第二基板236包括第二公共参考电极228和第二疏水涂层226。可选地，在该实施例和所有实施例中，如图2B所示，附加绝缘体层999也可以插入在电极228和疏水涂层226之间。
流体间隙填充有可在EWOD器件内操纵的填料流体234和液滴204。EWOD器件200可以包括元件(诸如元件292A-292F)的阵列290。元件阵列290的每个元件292A-292F可以包括来自元件电极组238的元件电极239以及第二公共参考电极228的一部分。液滴204可以占据与元件阵列中的元件292A-292F的子组(例如图2A的示例情况下的元件292B至292E)对应的流体间隙。
第一基板230和第二基板236可以由诸如玻璃的透明绝缘材料制成。用于形成元件电极组238的元件电极239和第二电极公共参考电极228的导电材料可以是诸如氧化铟锡(ITO)的透明导体。绝缘体层220可以是无机绝缘体，例如氮化硅或二氧化硅。层和结构可以使用标准制造技术(例如在LCD工业中常规的光刻法)在基板上形成。疏水层216和226的疏水材料可以是含氟聚合物。填料流体234可以是诸如油的非极性材料。液滴204可以是水性和/或离子流体。液滴204的电导率可以相当大地高于填料流体234的电导率。
如图3所示，图2A的EWOD器件可以结合硬件控制器310和处理单元320用作微流体系统的一部分。硬件控制器单元310包括信号发生器单元312，以生成施加到元件电极组238中的每个元件电极239的电压信号。在优选实施例中，EWOD器件内的电路(例如使用薄膜晶体管集成在第一基板230上)可以对由信号发生器单元提供的电压信号进行解码，并且生成施加到元件电极组238中的每个元件电极239的电压信号。这样的电路是众所周知的，例如如US 8653832(Hadwen等人，2014年2月18日发布)中所述。备选地，如本领域所公知的，信号发生器单元312可以将电压信号直接施加到元件电极。
在示例性实施例中，硬件控制器单元310可选地还可以包括液滴位置检测器314以检测元件阵列290上的液滴204的位置、大小和形状。在优选实施例中，EWOD器件200的元件阵列290的每个元件292内的电路可以用于测量元件电极239和第二公共参考电极228之间的电容。这样的电路是众所周知的，例如如US 8653832(Hadwen等人，2014年2月18日发布)中所述。在这样的布置中，液滴位置检测器314可以生成信号以控制所述感测电路的操作，并且处理由感测电路生成的信号以产生跨元件阵列的液滴204的位置、大小和形状的映射。备选地，如本领域已知的，液滴位置检测器314可以直接测量元件阵列中的每个元件的电容。备选地，如本领域已知的，液滴位置检测器314可以是光学成像系统，并且包括图像处理器以产生跨元件阵列的液滴位置的映射。
处理单元320包括模式生成器单元322、传感器数据分析单元324、存储器单元326(即，非暂时性计算机可读介质)和操作调度器328。模式生成器单元322在EWOD器件的一个特定操作周期期间生成要被致动的阵列中的元件的映射(致动模式)。模式生成器单元322与如上所述将致动模式转换为电压信号的信号发生器单元312进行通信。在包括位置检测器314的实施例中，传感器数据分析单元324与液滴位置检测器314通信，并处理由液滴位置检测器产生的映射，以便识别和追踪EWOD器件200上的各个液滴204。存储器单元326存储定义如何执行流体操作(即操纵EWOD器件200上的液滴204)以实现期望的效果的致动模式的序列。存储器单元326还存储用于流体操作库中的一系列不同流体操作的所述致动模式。此外，存储器单元326还存储要在EWOD器件上执行的预定义的一组流体操作，以便执行期望的流体方案。操作调度器328通过监测传感器液滴分析单元324的状态并且控制模式生成器单元322来执行期望的流体方案，以基于致动模式的序列、流体操作的库和存储器单元326中存储的所述组的流体操作来生成致动模式。
示例性EWOD器件的电建模在申请人于2017年4月4日提交的的共同未决申请序列号15/478,752中详细描述，其全部内容通过引用并入本文这种电建模的细节包括以下内容。
图4示出了用于图2A所示的示例情况的EWOD器件200的电路模型。元件阵列的每个元件292A-292F包括：
表示第二公共参考电极280的电阻的电阻器RE2405；
表示第二疏水涂层226(或者在存在附加绝缘体999的情况下，与附加绝缘体999串联的第二疏水层226)的电容的电容器CHC2410；
表示第一疏水涂层216的电容的电容器CHC1425；
表示绝缘体层220的电容的电容器CINS430；以及
表示元件电极239的电阻的电阻器RE1435。
与液滴204的位置对应的元件子组中的那些元件另外包括分别表示液滴204的电阻的电阻器RLD417和表示液滴204的电容的电容器CLD 422。与液滴204的位置相对应的元件的子组中的元件的数量由n表示。不与液滴的位置对应的那些元件另外包括分别表示填料流体234的电阻的电阻器RFF 415和表示填料流体234的电容的电容器CFF420。第一疏水涂层表面处的液滴的电压由VLD1表示。第二疏水涂层表面处的液滴的电压由VLD2表示。在典型的操作条件下，液滴的电导率使得可以假定电压VLD1和VLD2相等并且由VLD表示。致动电压VACT被定义为液滴204与元件电极239之间的电位差，即VACT＝VLD-VE1(n)。对于使用电润湿技术的液滴致动，电润湿致动电压(在下文中缩写为电润湿电压)的量值必须大于电润湿阈值电压VEW的量值，即，|VACT|＞|VEW|。
在液滴204的区域中，跨第二疏水涂层226(或在存在附加绝缘体999的情况下，第二疏水层和附加绝缘体999的串联组合)的电位差ΔVHC2与施加到对应的元件电极239的电压、施加到第二公共参考电极228的电压以及形成在元件阵列290的每个元件292内的电容器的电容有关。ΔVHC2由图5给出的一组等式表征。该组等式中的符号对应于上面的描述，其中V0是液滴的初始电位。因此，跨第二疏水涂层的电位差ΔVHC2基于液滴的初始电位V0和施加到与液滴区域相对应的第一电极组238的元件电极239的子组的电压和VEl(h)。
本发明的目的是提供一种器件配置和控制方法，用于将输入流体储液团的DC偏移或初始液滴电位V0设置到合适的预定量。在示例性实施例中，液体储液团的DC偏移V0基本上预设为使得跨第二疏水涂层的电位差ΔVHC2基本上为零。这种情况在图6中表征，图6阐述了液滴电压VLD和致动电极处的电润湿电压VEW以及致动电压VACT和跨第二疏水涂层的电位差ΔVHC2。在根据本发明的原理预设的DC偏移电压V0的情况下，VACT[＝(VEW-VLD)]约为VEW，并且ΔVHC2约为0V。在图6的描述中，为了便于说明，仅部分标记了器件组件。
在常规器件中，疏水涂层16和26的质量通常可能较差。在这种情况下，特别是在顶疏水涂层26和参考电极28之间可能存在电“泄漏”。这种泄漏可能是可变的，并且会破坏致动电压，从而致使液滴操纵可变、效率降低并且更难以可靠且可重复地执行。另外，可能存在放电释放致动电位的缺陷点，从而导致液滴粘附或锁定在器件上的区域中，其中不能再执行液滴操纵。这种放电也可能形成气泡，这进一步破坏器件的性能。
因此，非常希望使用高质量的疏水涂层16和26。然而，在这种情况下，疏水涂层基本上是完全绝缘的层，并且因此相对于顶电极28充当纯电容器而没有电连接(即，没有泄漏)。在使用高质量疏水涂层的常规配置中，液滴VLD的电位倾向于“浮置”，并且因此可以任意变化。如上所参考的，通常VACT[＝(VEW-VLD)]。因此，如果浮置的VLD超过期望地移动得更接近施加到电极38A的电润湿电压VEW，则致动电压降低并且液滴操纵被破坏。另一方面，如果VLD超过期望地从施加到电极38A的电润湿电压VEW移动更远，则导致过大的致动电压，这可能损坏器件层。灾难性的器件故障甚至可能发生并且已经被发明人观察到。通过浮置的VLD影响跨第二疏水涂层的电位差ΔVHC2，可能会发生类似的缺陷。期望的是，ΔVHC2小且优选为零，并且如果浮置的VLD导致非零的ΔVHC2，则粘滞的液滴操纵特别是可以在液滴的输入上发生。如果发生这种情况，则液滴可能无法正确分配。
顶板疏水涂层基本上用作绝缘体层(当制成高质量时)。相应地，该顶板疏水涂层可以被电建模为与电阻并联的电容器。每单位面积的电容是材料的厚度和介电常数的函数。该电阻主要由层的质量确定，并且如果该层构造良好，则电阻可以在106-1012欧姆的范围中或更高。在顶板疏水涂层和顶板电极之间包括附加绝缘体层的选项中，该绝缘体和疏水涂层的组合将具有带有非常低的DC电导率的甚至更像纯电容器的阻抗。
对于器件操作所关注的时间常数，该电阻可以被有效地建模为无限大，因此出于实用目的，顶板疏水涂层用作纯电容器。在这种情况下，液滴因此处于器件中的浮置电位。
鉴于上述情况，因此期望配置该器件以预设从其生成液滴(或流体储液团在其中完全可以作为液滴自身来操纵)的初始流体储液团的DC偏移电压V0以满足以下标准：(1)VACT[＝(VEW-VLD)]约为VEW，以及(2)ΔVHC2约为0V。为了实现这样的结果，用于形成液滴(或随后作为液滴被操作)的输入储液团被预充电以在水性液体进入到EWOD器件盒中的点处具有指定的或预设的DC电位(V0)。特别地，各种实施例的概括特征是，通过在进入到EWOD器件的输入结构中时将输入流体储液团暴露到电极布置的一部分而对输入流体储液团预充电。优选地，选择指定的或预设的DC电位以最小化跨顶基板层的平均电压。发明人已经认识到，通过将流体储液团预接地或预充电到输入上DC电位，可以抵消常规配置的潜在缺点。在从输入储液团分裂液滴或从输入结构移动输入储液团以形成液滴后，然后，将液滴从与电极部分的接触去除并且允许其处于浮置电位。由于输入储液团已经被预充电，所以远离输入结构的浮置电位趋于保持在期望的范围内。
利用这样的配置，本发明解决了上述问题，只要DC液滴电位V0被良好选择。在示例性实施例中，可以选择合适的V0值，使得顶基板电极的结果电位通常确保顶基板电极和液滴之间的DC电位为零或接近零，并且电润湿电压被最大化。在上述背景技术部分(参见例如特别是US923822和US9011662)中描述的常规配置中，教导具体地通过使液滴保持与地电极或参考电极连续接触或频繁接触来改善性能。本发明以不同方式操作，由此该器件被配置为使得液滴当在流体间隙中时不电连接至DC电位，如通常由于先前解释的原因而优选的。本发明还具有这样的配置，其在流体储液团处于流体输入结构中时将DC电位设置在指定的或预设的初始化状态。因此，将V0设置在选定的合适初始电位。一旦液滴从流体输入结构分离(例如通过将液滴分配/分裂出输入流体储液团而使液滴从流体输入结构移开)，则液滴处于浮置DC电位。
根据这样的特征，介质上电润湿(EWOD)器件包括限定第一基板和第二基板之间的间隙的第一(例如，顶)基板和相对的第二(例如，底)基板，每个基板包括面对间隙的绝缘表面。EWOD器件包括具有多个单独元件的元件阵列，所述多个单独元件可致动用于操纵间隙内的液滴，每个单独元件包括施加有致动电压的多个电极元件。预充电结构包括与间隙流体连通的通道，并且其被配置为接收用于生成液滴的流体储液团，并且预充电结构包括电暴露于通道的电元件。电元件对通道内的流体储液团预充电，并且间隙的含有与通道间隔开的液滴的部分与电元件电隔离，使得液滴在位于间隙的所述部分内时处于浮置电位。预充电结构可以被配置为限定与间隙流体连通的输入通道的输入结构，其中，输入通道是被配置为接收流体储液团的输入的通道，并且电元件包括多个电极元件的暴露于输入通道的电极部分。
图7A是描绘了根据本发明第一实施例的示例性EWOD器件10的图。EWOD器件10具有与图1的常规器件中相当的组件的一部分，因此使用相同的附图标记来标识相同的组件。EWOD器件10包括：流体输入结构40，其限定输入通道42以用于流体储液团4A的输入。为了形成输入通道42，流体输入结构40包括在顶基板36中切开的开口44，液体储液团4A可以通过任何合适的外部装置(例如，移液管、来自流体室、来自另一微流体器件等)通过该开口44而输入。
通常，流体输入结构40包括：电极部分46，其在该实施例中是参考电极28的一部分。电极部分46暴露于输入通道42，即，在电极部分46与输入通道42之间不存在层或组件。在暴露的电极部分46和输入通道42的区域中，可以去除疏水涂层26以产生相对于电极28的阶梯配置，其中电极部分46包括暴露于输入通道42的第一表面48和第二表面50。例如，借助于光刻图案化(诸如蚀刻工艺或剥离工艺)，疏水涂层26可以从电极28的第二表面50去除。备选地，制造方法可以防止疏水涂层26在该区域中的第二表面50处附着到电极28，例如借助于然后被去除的机械阻挡层。
利用图7A的配置，液体储液团4A与电极部分46电接触，并因此呈现可根据上述参数设置的电极28的电位。以这种方式，液体储液团4A被预充电到初始电压V0以实现结合图6描述的期望的参数，即VACT[＝(VEW-VLD)]约为VEW，并且ΔVHC2约为0V。然后，通过从输入储液团4A分配(分裂)液滴4B，或者通过总体地移动储液团4B的整体远离输入通道42以形成液滴4B，可以在流体间隙35中产生远离输入通道42的液滴4B。在液滴是输入结构40中的储液团4A的一部分时，液滴4B的DC电位V0将由施加到电极28的电位来设置，并且当液滴4B变成位于与输入结构40间隔开的流体间隙35中时，液滴4B的DC电位V0通常倾向于在不再具有到达电极28的导电路径时保持在该DC偏移电压。
如果可行的话，图7A的配置允许相对于顶基板电极的DC偏移约为0V，或者接近0V的最佳电平。换言之，跨顶基板疏水涂层26的DC电位约为0V。这提供了高可靠性并且防止疏水涂层的电击穿，并且另外降低了在这种层处形成气泡的可能性。另外，液滴与致动电极之间的电位差，即电润湿电压VEW被最大化，这又使电润湿力最大化。由此实现了电润湿操作(例如，液滴移动速度、分配速度、分配可靠性)的改进的性能和可靠性。
图7B是描绘了根据本发明第二实施例的示例性EWOD器件10的图。图7B基本上是顶部平面图，其中去除了一些上层以显示疏水涂层26。图7B示出了可以在上述输入结构处与储液团4A间隔开地设置多个DC偏移设置结构52。以这种方式，DC偏移电压V0可以在整个EWOD器件10的各个位置处被重置，以确保液滴在远离输入通道42的流体间隙35中时足够的DC偏移。作为示例，图7B示出了四个DC偏移设置结构52，并且对于特定应用可以根据需要采用任何合适的数量。DC偏移设置结构52可以大且数量少或者可以小且数量多，并且可以例如通过光刻工艺来产生。用于产生偏移设置结构52的疏水涂层的备选图案化可以包括其中去除了疏水涂层的条或网格图案。与上述输入结构40的配置相比，每个偏移设置结构52可以被配置为具有相对于参考电极的疏水涂层的阶梯配置。
由该实施例描述的配置的优点在于偏移设置结构52可以位于从储液团4A(＝顶基板36中的开口的位置)稍微移位。由于制造原因，这可能是方便的；取决于用于制成顶基板36中的开口的制造工艺，去除紧邻开口的疏水涂层26可能并不方便，并且因此优选将偏移设置结构52从储液团4A稍微分离。图7B的配置的另一优点是，通过具有位于远离储液团4A的每个方向上的四个这样的偏移结构，当液滴从储液团4A在任何方向(例如，在图7B中，从储液团4A向上、向下、向左或向右离开)上分配时，可以实现预充电原理，这是因为每个分配的液滴然后将与偏移设置结构接触。
图8是描绘了根据本发明第三实施例的示例性EWOD器件11的图。该实施例与图7A的实施例具有相似性并且相当地操作。除此以外，相对于图7A的配置，图8的配置具有流体输入结构的替代配置。在图8的示例中，流体输入结构54具有疏水层26和电极28的直线配置，而不是图7A的阶梯配置。如第一实施例所述进行操作，储液团液体4A的电位被设置为与输入通道42的区域中的液体接触的顶基板电极28的电位。
在图8的配置中，流体输入结构54包括电极部分56，在该实施例中该电极部分56再次是参考电极28的一部分。类似地，电极部分56暴露于输入通道42，即在电极部分56和输入通道42之间不存在层或组件。在暴露的电极部分56和输入通道42的区域中，疏水涂层26可以被去除，但是在该实施例中疏水涂层26相对于电极28具有直线配置而不是阶梯配置。因此，电极28的电极部分56仅暴露在与输入通道42会聚的单个暴露表面58处。这样的配置相对于图7A的阶梯配置更直接构造，因为不需要执行任何用于图案化疏水涂层的专门制造技术(例如通过制造疏水涂层的旋涂、印刷或蒸发方法)。然而，暴露的电极部分56的表面面积相对于具有图7A的阶梯结构的暴露的电极部分46减小。因此，图8的配置在设置流体储液团4A的初始DC偏移电压方面可能不太有效。还可以理解的是，图8的配置也可以与多个DC偏移设置结构结合使用，如结合图7B所描述的。
图9A是描绘了根据本发明第四实施例的示例性EWOD器件12的图。该实施例与前面的实施例具有相似性并且相当地操作。否则，相对于之前的配置，图9A的配置具有流体输入结构的替代配置。在图9A的示例中，EWOD器件具有纵向输入配置，通过该纵向输入配置，流体储液团4A通过侧开口输入通道62将流体液滴4B供应到流体间隙35中。为了更容易地输入流体，当流体液滴被引入到间隙中时，侧支撑件63可以用于支撑流体储液团4A。侧面输入布置是已知的，并且与通过顶基板形成输入通道相比，侧面输入布置可以具有制造更容易或制造成本更低的优点。例如，在申请人的申请号EP16194632中描述了关于示例性侧面或纵向输入设计的附加细节，该申请通过引用并入本文。
在图9A的示例中，流体输入结构64形成在顶基板36的边缘处，并且具有相对于电极28的疏水层26的阶梯配置，类似于图7A的阶梯配置。如第一实施例所述进行操作，储液团液体4A的电位被设置为与输入通道62的区域中的液体接触的顶基板电极28的电位。流体输入结构64包括电极部分66，在该实施例中电极部分66是参考电极28的一部分。电极部分66暴露于输入通道42，即，在电极部分46与输入通道42之间不存在层或组件。在暴露的电极部分66和输入通道62的区域中，疏水涂层26已被去除以相对于电极28产生阶梯配置，其中电极部分66包括暴露于输入通道42的第一表面68和第二表面70。如前所述，可以通过任何合适的手段(例如通过光刻图案化、蚀刻、掩模、机械阻挡层等)从电极28的第二表面70去除疏水涂层26。采用阶梯配置，实现参考电极的暴露部分的较大表面积。还可以理解的是，图9A的配置也可以与多个DC偏移设置结构结合使用，如结合图7B所描述的。该实施例的优点在于其结合侧面填充输入结构实现本发明的基本原理。由于这种结构不需要制造顶基板36中的开口，所以该结构可以具有较低的制造成本。
图9B中示出了该实施例的变体。在这种布置中，侧面支撑结构63B是导电的并且提供到储液团液体4A的电连接。侧面支撑结构63B例如可以由导电材料形成或涂覆并且连接到偏移电位，偏移电位例如可以与顶基板电极66处于相同的电位。在该变体中，由于顶基板电极66不提供到储液团液体4A的电连接，所以不需要去除输入通道区域中的疏水涂层。
图10A是描绘了根据本发明第五实施例的示例性EWOD器件13的图。该实施例与先前的实施例具有相似性，并且在许多方面相当地操作相同，除了图10A的示例采用替代的电极配置之外。具体地，图10A的配置采用共面或共线电极配置，其中所有电极元件以共面方式定位在电极阵列38B内。换句话说，不存在与先前的实施例中存在的顶基板相关联的附加的公共参考电极(例如，电极28)。通过将不同的电压信号施加到阵列38B中的不同电极元件38A来生成致动电压，其中不同电极的特定电压变化为适合于期望的液滴操作。例如，在US7569129中描述了关于共面或共线电极配置的细节。其他共面或共线配置也在例如申请人的GB1500262.9中描述，其通过引用并入本文。这种配置的优点是通过不需要附加电极及其相关联的电连接，简化了器件的总体设计。
如上所述，各种实施例的一般特征是：通过在进入到EWOD器件中时将输入储液团暴露于电极布置的一部分而对输入储液团4A预充电。为了用共面或共线电极布置实现此目的，到流体间隙35中的输入通道72形成为延伸穿过底疏水层16和绝缘层20到达电极层38B的至少一部分。在图10A的示例中，流体输入结构74包括用于对液体储液团预充电的电极部分76，在该实施例中，电极部分76是电极阵列38B内的电极元件38A中的一个的至少一部分。在所示的示例中，电极部分76等同于电极元件38A中的一个，但是取决于用于将流体储液团预充电为适合于特定应用的期望的暴露区域，电极部分76备选地可以仅较窄的跨越一个这样的元件的一部分，或者可以跨越多个元件76A和76B的部分，如变体结构图10B所示。类似于先前的实施例，电极部分76暴露于输入通道72，即在电极部分76和输入通道72之间不存在层或组件，以允许接触以用于对液体储液团4A预充电。该实施例和共面电极布置的优点是通过去除对顶基板电极(以及与其相关联的电接触)的需求，器件的制造成本降低。
图11是描绘了根据本发明第六实施例的示例性EWOD器件14的图。该实施例与先前的实施例具有相似性，并且在许多方面相当地操作，除了图11的示例采用用于对液滴储液团4A预充电的替代机构之外。在图11的示例中，输入结构80限定输入通道82。作为输入结构80的一部分，在示例性实施例中，输入通道82可以由疏水涂层26的延伸部84限定。因此，在该实施例中，包括参考电极28的电极布置的任何部分都不暴露于液体储液团4A，这不同于先前实施例。
为了对液体储液团4A预充电，输入结构80包括预充电元件86。例如，预充电元件86可以是与输入通道82内的液体储液团4A接触的外部连接的接地结构(例如接地线)。外部连接的接地结构可以是集成到塑料壳体中的外部结构，该塑料壳体围绕并且以其它方式容纳EWOD器件。在另一示例配置中，预充电元件可以是延伸到输入通道82中的导电结构(导线)，其连接到与顶参考电极28连接的相同电源。在另一示例配置中，预充电元件可以在EWOD器件和电子控制器元件的一部分外部(参见图3)。在控制器实现的一个示例中，控制器可以包括用于自动移液待输入到EWOD器件中的液体的设备。移液管结构可以连接到电位，并且可以使用相同的电压信号来驱动参考电极28。使用外部连接的预充电元件的优点在于，不需要图案化顶基板疏水涂层以将电极部分暴露于液体储液团。另一优点是，在该布置中疏水涂层84可以延伸到输入通道82中，这可以便于容易制造。
可以采用操作介质上电润湿(EWOD)器件的方法来对输入流体储器进行预充电。该操作方法可以包括以下步骤：经由由EWOD器件限定的输入通道将输入流体储液团输入到EWOD器件中；在输入流体储液团位于输入通道内时，用电元件对液体储液团预充电；以及将致动电压施加到EWOD器件，以从输入流体储液团生成液滴并将流体液滴移动到由EWOD器件限定的间隙中，其中，将液滴移动到间隙的与电元件电隔离的部分，使得液滴在位于间隙的所述部分内时处于浮置电位。图12A和图12B是描绘了根据上述任何实施例的结合通过将液滴储液团暴露于预充电电位而对液滴储液团4A预充电来施加驱动电压的替代方法的图。
图12A示出了常规的AC驱动信号方案。在该示例性实施例中，施加到顶基板电极的AC电压脉冲是与未致动液滴状态期间施加到底基板电极的脉冲相同的脉冲，或者反相脉冲被施加到底基板电极以进行液滴致动。在图12A所示的示例性实施例中，在预充电期间，输入流体储液团的电位在参考电极的电位处被初始化，其中，在致动电压的AC信号转变时，液滴与参考电极之间的电位差在AC信号转变的第一阶段期间基本上为零，并且在AC信号转变的第二阶段期间负偏移。
因此，图12A示出了当输入流体储液团被预充电时，结合液滴电位施加该常规时序的电压信号的结果。虚线示出液滴的电位，其中实线是顶基板(参考)电极电位。液滴电位在顶基板电极电位(例如0伏)处被初始化。如垂直线所示，液滴电位保持在0伏，直到液滴4B从输入流体储液团4A分离。在AC信号转变时，参考电极电位变为VEW。如果致动一个或多个下基板电极，则本发明人已经发现，液滴电位通常遵循但不达到相称的量值，如根据基板内的绝缘层的相对电容所预期的VEW。
因此，在该实施例中，液滴与顶基板电极之间的电位差在第一阶段(阶段A)处基本上为零，而在AC电压信号的第二阶段(阶段B)处负偏移。
图12B示出了结合对液滴储液团预充电来施加驱动电压的增强方法。在图12B的实施例中，在预充电期间，输入流体储液团的电位被初始化在相对于参考电极的电位偏移的电位，其中，在致动电压的AC信号转变时，液滴和参考电极之间的电位差在AC信号转变的第一阶段期间具有正偏移值，并且在AC信号转变的第二阶段期间具有负偏移值。结果是，AC信号转变的多个周期上参考电极和液滴之间的平均DC电位差约为零。
具体而言，图12B示出了当从输入流体储液团4A产生液滴4B时，在预充电初始化阶段期间，顶基板电极电位被设为0伏的轻微正值。因此，从相对于致动驱动电压具有小DC偏移电压的储液团4A产生液滴4B。结果是，在AC转变期间，液滴电位与顶基板电极电位具有对称关系，在AC致动信号的第一阶段(阶段A)期间具有小的正偏移值，并且在AC致动信号的第二阶段(阶段B)期间具有小的负偏移值。图12B的驱动方法具有以下优点：顶基板电极和液滴之间的平均DC电位(在许多周期上平均)为零或约为零。
因此，本发明的方面是具有用于对液体储液团预充电的预充电结构的介质上电润湿(EWOD)器件。在示例性实施例中，EWOD器件包括：第一基板和相对的第二基板，其限定第一基板和第二基板之间的间隙，每个基板包括面对间隙的绝缘表面；包括多个单独元件的元件阵列，所述多个单独元件可致动以操纵间隙内的液滴，每个单独元件包括施加有致动电压的多个电极元件；以及预充电结构，所述预充电结构包括与间隙流体连通的通道，并且被配置为接收用于生成液滴的流体储液团，并且预充电结构包括电暴露于通道的电元件。电元件对通道内的流体储液团预充电，并且间隙的含有与通道间隔开的液滴的部分与电元件电隔离，使得液滴在位于间隙的所述部分内时处于浮置电位。EWOD器件可以单独地或组合地包括以下特征中的一个或多个。
在EWOD器件的示例性实施例中，预充电结构包括限定与间隙流体连通的输入通道的输入结构，其中，输入通道是被配置为接收流体储液团的输入的通道，并且电元件包括多个电极元件的暴露于输入通道的电极部分。
在EWOD器件的示例性实施例中，多个电极元件包括第二基板上的致动电极和第一基板上的参考电极，其中，电元件是参考电极的暴露于输入通道的一部分。
在EWOD器件的示例性实施例中，电极部分和第一基板的绝缘层在输入通道处具有阶梯配置，使得电极部分的多个表面暴露于输入通道。
在EWOD器件的示例性实施例中，电极部分和第一基板的绝缘层在输入通道处具有直线配置，使得电极部分的仅单个表面暴露于输入通道。
在EWOD器件的示例性实施例中，多个电极元件包括多个电极元件，所述多个电极元件以共面配置定位在第二基板上；通过第二基板上的绝缘层从间隙到电极元件中的至少一个的至少一部分切割输入通道，以将电极元件的这样的部分暴露于输入通道；以及电元件是电极元件的暴露于输入通道的部分。
在EWOD器件的示例性实施例中，电元件跨越多个电极元件。
在EWOD器件的示例性实施例中，电元件包括插入到通道中的外部连接的预充电元件。
在EWOD器件的示例性实施例中，预充电元件包括连接到地的电导体。
在EWOD器件的示例性实施例中，多个电极元件包括第一基板上的参考电极，并且预充电元件包括连接到与参考电极连接的相同电源的电导体。
在EWOD器件的示例性实施例中，通道包括输入通道，该输入通道由第一基板上的绝缘层的延伸部限定，使得电极元件的任何部分都不暴露于输入通道。
在EWOD器件的示例性实施例中，通道包括通过顶基板切开至间隙的开口。
在EWOD器件的示例性实施例中，通道包括第一基板和第二基板之间的与间隙流体连通的侧面开口。
在EWOD器件的示例性实施例中，EWOD器件还包括限定输入通道的通向侧面开口的部分的侧面支撑件。
在EWOD器件的示例性实施例中，侧面支撑件是导电的。
在EWOD器件的示例性实施例中，EWOD器件还包括多个偏移设置结构，其中电元件与间隙电连接，其中，偏移设置结构中的至少一个与输入结构间隔开以输入流体储液团。
本发明的另一方面是操作介质上电润湿(EWOD)器件的增强方法。该方法可以包括以下步骤：经由由EWOD器件限定的通道将流体储液团输入到EWOD器件中；在输入流体储液团位于所述通道内时，用电元件对液体储液团预充电；以及向EWOD器件施加致动电压，以从流体储液团生成液滴并将液滴移动到由EWOD器件限定的间隙中，其中，液滴移动到间隙的与电元件电隔离的部分，使得液滴在位于间隙的所述部分内时处于浮置电位。
在该方法的一个示例性实施例中，在预充电期间，流体储液团的电位在参考电极的电位处被初始化，其中，在致动电压的AC信号转变时，液滴和参考电极之间的电位差在AC信号转变的第一阶段期间为零，并且在AC信号转变的第二阶段期间负偏移。
在该方法的另一示例性实施例中，在预充电期间，流体储液团的电位被初始化为相对于参考电极的电位偏移的电位，其中，在致动电压的AC信号转变时，液滴和参考电极之间的电位差在AC信号转变的第一阶段期间具有正偏移值，并且在AC信号转变的第二阶段期间具有负偏移值。AC信号转变的多个周期上参考电极和液滴之间的平均DC电位差约为零。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是显然的是，在阅读和理解本说明书和附图后本领域技术人员将可以想到等同替换和修改。具体地，关于由以上描述的元件(组件、装配件、元件、组成等)执行的各种功能，除非另外指示，否则用于描述这些元件的术语(包括对“装置”的引用)意在与执行所描述的元件的指定功能的任何元件相对应(即，功能上等同)，即使结构上与执行本发明的本文中所示的示例性一个或多个实施例中的所述功能的所公开结构不等同。另外，虽然上文可能已经仅针对若干所示实施例中的一个或多个实施例描述了本发明的具体特征，但是这种特征可以与其他实施例中的对于任何给定或具体应用而言可以是期望的和有利的一个或多个其它特征相组合。
工业实用性
本发明成为作为增强的微流体器件的配置的应用。这样的器件可以用于执行化学或生物反应、测试等。应用可以包括医疗诊断测试、材料测试、化学或生化材料合成、蛋白质组学、用于在生命科学和法医学中进行研究的工具。
附图标记列表
4-液滴
4A-液体储液团
4B-液滴
6-接触角θ
10-EWOD器件
13-示例性EWOD器件
16-下疏水涂层
20-绝缘体层
26-上疏水涂层
28-参考电极
30-下基板
32-间隔物
34-非极性填料流体
35-流体间隙
36-上基板
38-下电极
38A-第一下电极
38B-第二下电极
40-流体输入结构
42-输入通道
44-开口
46-电极部分
50-第二表面
52-偏移设置结构
54-流体输入结构
56-电极部分
58-单个暴露表面
62-侧面开口输入通道
63-侧面支撑件
63B-导电侧面支撑件
64-流体输入结构
66-电极部分
68-第一表面
70-第二表面
72-输入通道
74-流体输入结构
76/76A/76B-电极部分
80-输入结构
82-输入通道
84-延伸部
86-预充电元件
200-示例性EWOD器件
204-液滴
216-第一疏水涂层
220-绝缘体层
226-第二疏水涂层
228-第二公共参考电极
230-第一基板
232-间隔物
234-填料流体
236-第二基板
238-元件电极组
239-元件电极
290-元件阵列
292A-元件
292B-元件
292C-元件
999-绝缘层

Claims (20)

1.一种介质上电润湿“EWOD”器件，包括：
第一基板和相对的第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间限定间隙，每个基板包括面对所述间隙的绝缘表面；
包括多个单独元件的元件阵列，所述多个单独元件能够致动以操纵所述间隙内的液滴，每个单独元件包括施加有致动电压的多个电极元件；以及
预充电结构，所述预充电结构包括与所述间隙流体连通的通道，并且所述预充电结构被配置为接收用于生成所述液滴的流体储液团，并且所述预充电结构包括电暴露于所述通道的电元件；
其中，所述电元件对所述通道内的流体储液团预充电，并且所述间隙的含有与所述通道间隔开的液滴的部分与所述电元件电隔离，使得所述液滴在位于所述间隙的所述部分内时处于浮置电位。
2.根据权利要求1所述的EWOD器件，其中，所述预充电结构包括限定与所述间隙流体连通的输入通道的输入结构，其中，所述输入通道是被配置为接收所述流体储液团的输入的通道，并且所述电元件包括所述多个电极元件的暴露于所述输入通道的电极部分。
3.根据权利要求2所述的EWOD器件，其中，所述多个电极元件包括所述第二基板上的致动电极和所述第一基板上的参考电极，其中，所述电元件是所述参考电极的暴露于所述输入通道的部分。
4.根据权利要求3所述的EWOD器件，其中，所述电极部分和所述第一基板的绝缘层具有在所述输入通道处的阶梯配置，使得所述电极部分的多个表面暴露于所述输入通道。
5.根据权利要求3所述的EWOD器件，其中，所述电极部分和所述第一基板的绝缘层具有在所述输入通道处的直线配置，使得仅所述电极部分的单个表面暴露于所述输入通道。
6.根据权利要求2所述的EWOD器件，其中：
所述多个电极元件包括以共面配置定位在所述第二基板上的多个电极元件；
以从所述间隙穿过第二基板上的绝缘层到所述电极元件中的至少一个的至少一部分的方式来切割所述输入通道，以将所述电极元件的这样的部分暴露于所述输入通道；以及
所述电元件是所述电极元件的暴露于所述输入通道的部分。
7.根据权利要求6所述的EWOD器件，其中，所述电元件跨越多个电极元件。
8.根据权利要求1所述的EWOD器件，其中，所述电元件包括插入到所述通道中的外部连接的预充电元件。
9.根据权利要求8所述的EWOD器件，其中，所述预充电元件包括连接到地的电导体。
10.根据权利要求8所述的EWOD器件，其中，所述多个电极元件包括所述第一基板上的参考电极，并且所述预充电元件包括连接到与所述参考电极连接的相同电源的电导体。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的EWOD器件，其中，所述通道包括输入通道，所述输入通道由所述第一基板上的绝缘层的延伸部限定，使得所述电极元件的任何部分都不暴露于所述输入通道。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的EWOD器件，其中，所述通道包括通过顶基板切开至所述间隙的开口。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的EWOD器件，其中，所述通道包括所述第一基板和所述第二基板之间的与所述间隙流体连通的侧面开口。
14.根据权利要求13所述的EWOD器件，还包括侧面支撑件，所述侧面支撑件限定所述输入通道的通向所述侧面开口的部分。
15.根据权利要求13或14所述的EWOD器件，其中，所述侧面支撑件是导电的。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的EWOD器件，还包括多个偏移设置结构，在所述多个偏移设置结构中电元件与所述间隙电连接，其中，所述偏移设置结构中的至少一个与用于输入所述流体储液团的输入结构间隔开。
17.一种操作介质上电润湿“EWOD”器件的方法，包括以下步骤：
经由由所述EWOD器件限定的通道将流体储液团输入到所述EWOD器件中；
在所述流体储液团位于所述通道内时，用电元件对所述流体储液团预充电；以及
将致动电压施加到所述EWOD器件，以从输入的所述流体储液团生成液滴并将所述液滴移动到由所述EWOD器件限定的间隙中，其中，将所述液滴移动到所述间隙的与所述电元件电隔离的部分，使得所述液滴在位于所述间隙的所述部分内时处于浮置电位。
18.根据权利要求17所述的操作EWOD器件的方法，其中：
所述EWOD器件包括多个阵列元件，每个阵列元件包括致动电极和参考电极；并且
在预充电期间，所述流体储液团的电位在所述参考电极的电位处被初始化，其中，在所述致动电压的AC信号转变时，所述液滴和所述参考电极之间的电位差在所述AC信号转变的第一阶段期间为零，并且在所述AC信号转变的第二阶段期间负偏移。
19.根据权利要求17所述的操作EWOD器件的方法，其中：
所述EWOD器件包括多个阵列元件，每个阵列元件包括致动电极和参考电极；并且
在预充电期间，所述流体储液团的电位在相对于所述参考电极的电位偏移的电位处被初始化，其中，在所述致动电压的AC信号转变时，所述液滴和所述参考电极之间的电位差在所述AC信号转变的第一阶段期间具有正偏移值，并且在所述AC信号转变的第二阶段期间具有负偏移值。
20.根据权利要求19所述的操作EWOD器件的方法，其中，在所述AC信号转变的多个周期上，所述参考电极与所述液滴之间的平均DC电位差约为零。
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