Voltage Phase Control for Enhanced Addressability in Highly-Parallel Digital Microfluidic Architectures
Notice bibliographique
Résumé
Digital microfluidic architectures have been a source of great enthusiasm for on-chip fluid applications requiring precise control and reconfigurability. Droplet-based systems operating with exceedingly small volumes (pL) can make use of digital microfluidic control systems to direct fluid motion using voltages on cascaded electrode structures. The voltage on these electrodes can be adapted via software, thus the generalized templates offered by digital microfluidic systems can be tailored for numerous end-user applications. The work presented here addresses the two major challenges for implementing these digital microfluidics systems for end-user applications: parallel addressability and reduced input voltages. The challenges are overcome through dual-phase AC voltage routing in a 16×16 digital microfluidic multiplexer using low (10 Vrms) input voltages. The first challenge, related to parallel addressability, comes about because of the generalized template for digital microfluidics, with underlying square-grid electrodes forming a two-dimensional, M×N, plane. Such a structure cannot be readily scaled up for use in single-layered highly-parallel architectures as external address lines cannot be effectively contacted to internal square electrodes lying within a 2-dimensional. With this in mind, the work here introduces multiplexing with a cross-referenced architecture having only M+N input lines. Microdroplets lie between orthogonal overlying row electrodes and underlying column electrodes, and nonlinear threshold-voltage localization is used to initiate motion of the desired microdroplet in the two-dimensional plane. Microdroplet interference (motion of undesired microdroplets) along the activated row and column is avoided, as the applied voltage initiates motion only at the overlapped electrode region (where the voltage is doubled and above-threshold). A dual-phase AC voltage control system is used to address the above bi-layered cross-referenced electrode structure and simultaneously provides a natural solution to the second, reduced voltage, challenge of practical digital microfluidic architectures. Reduced input voltages can be achieved in the digital microfluidic system through an integrated centre-tap AC transformer (a dielectric layer in the digital microfluidic multiplexer limits the current and power consumption, allowing for step-up voltage transformation). The dual-phase outputs from this voltage transformer are 180° out-of-phase, and the AC signals from these outputs are routed to the appropriate row and column electrodes to bring about above-threshold motion. Controlled switching is demonstrated in this work for input voltages below 10 Vrms. Structural and electrical design issues for this dual-phase AC digital microfluidic integrated chip are addressed in this work, and results are presented for an integrated digital microfluidic multiplexer prototype.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».