OpenDrop数字微流控液滴控制系统

OpenDrop数字微流控液滴控制系统

OpenDrop是用于研究目的，模块化的，开源数字微流控平台。 该设备使用最新的电润湿技术来控制小液滴，该技术可用于自动化的芯片设备实验室。

模块系统

OpenDrop是模块化电润湿控制器。 驱动板配备有一个连接器，该连接器可以容纳多达128个电极的芯片盒。 可以使用160V – 300V范围内的DC或AC电压分别激活所有电极。 该连接器还带有用于导电顶盖的虚拟接地连接以及卡盒检测探针。

在芯片盒和驱动器板之间有5.5毫米的高度，可用于特定的组件，例如用于加热和冷却的元件，用于磁珠的电磁体或用于反应测量的光学传感器。驱动器板可以与主板分离。 如果损坏，可以轻松更换连接器或驱动器。

驱动器板可以与主板分离。如果损坏，可以轻松更换连接器或驱动器。定制的特定驱动器板可以设计为具有附加功能。驱动板上有两条额外的信号线P1和P2以及GND和3.3V电源。

产品

· 设备拥有USB端口，可连接交流和直流电压作为驱动力。（最高300VAC）。

· 具有大量内存和功能的32位AVR SAMD21G18微处理器。

· 可设置电压、频率和AC / DC选择。

· 实时读取实际电压数值。

· 连接器可同时用于通信和供电（USB-C）。

· 高压电子槽式光耦合器和PhotoMOS光学隔离。

· 新型和弦音频放大器和扬声器。

· 芯片盒检测技术。

· 反馈放大器。

· 超级平板OLED显示屏

· 漂亮的操纵杆和2个按钮，3个LED提示灯。

· 复位按钮。

· 所有文件均在GitHub上开源，基于KiCAD设计

电极阵列

印刷电路板保持电极阵列。各个电极通过垂直互连（VIA）连接到电路板的背面，并与背面的芯片盒相连。

· 连接器可连接多达128个通道的电极板。

· 镀金的14×8电极阵列，尺寸为2.75毫米x 2.75毫米。

· 电极之间有4mil的间隙，具有互锁模式。

· 储罐新的电极阵列具有4个CT型储罐。

· 电路板厚度：1mm。

芯片盒

OpenDrop V4芯片盒是集成的盒式系统。该芯片盒提供了一个4×8可单独寻址的电极阵列和4个CT型储液池。它可以执行储液池内液体的“移动，混合，分割和分配”的所有数字微流控功能。

芯片盒通过244-pin 的DIMM连接器连接到OpenDrop V4，进行自动检测。ITO玻璃通过芯片盒连接器连接到反馈放大器，以进行反馈读取。

规格：

· 绝缘的15μm ETFE膜

· FluoroPel涂层的ETFE膜和玻璃盖片）

· ITO喷涂的玻璃盖片

· 镀金的14×8电极阵列，尺寸2.75mm 2.75mm，电极之间的间隙为 4mil

· 液间隙：240μm

· 液滴体积：2 μl

· 储液池体积：12μl

芯片盒的构成

芯片盒由多层构成。最底层是电极阵列电路板，上面是涂有来自Cytonix的FluoroPel PFC1601V疏水ETFE膜，然后是ITO镀层的导电玻璃，通过双面胶以准确的液隙厚度粘附在上面，顶盖和方框保护和固定玻璃盖片。

芯片盒套装

OpenDrop V4的套装包括组装电润湿芯片盒的所有试剂和配件。近年来，在数字生物学领域开发了一种用较易获得的材料组装电极阵列的简单程序。对于学习电润湿技术来说，该方法不需要任何特殊设备，是一种理想的工具，。该装置可嵌入进开放式或“无顶式”电润湿仪器中，使液滴在不带顶盖玻璃的情况下直立在芯片上，球形小水滴的旋转舞姿，引人注目。这种技术可适用于研讨会，教学和技术演示。

套件中的材料：

· 3个薄膜支架

· 1 m Parafilm M，实验室胶卷

· 5毫升聚二甲基硅氧烷（PDMS），粘度：6 cSt

· 2根电线

· 接地线，镀金弹簧针，带圆形末端

所需的其他工具和材料：

· 刀

· 尺子

· 胶带

· 手套

· 吸管

· 蒸馏水

· 墨水（可选）

开放的芯片盒可以用蒸馏水和墨水展示操作过程，不需要其他特殊的试剂。

注意：开放的芯片盒装置无法进行分流和水槽分配。为了进行分流和水槽分配，需要使用顶盖装置。

芯片盒的使用

将芯片盒安装在OpenDrop V4的连接器中。确保按照下图所示正确对齐，然后用双手按压直到芯片盒卡入。

将连接器正确对齐芯片盒。

在薄膜的顶部涂抹15ul PDMS油（粘度：6 cSt）使其防水。再次用手指将其均匀地分布在整个表面上。

现在打开高压开关。设置为240 VDC。打开的芯片盒不要使用交流电。
在活性电极上滴一滴15微升的蒸馏水。

将接地线和鳄鱼夹连接到OpenDrop的GND焊盘。将水滴到在有源电极上，用接地线的金色尖端接触水滴表面。从而清除液体中的所有静电荷。

液滴此时处于活动电极上，您可以使用内置操纵杆将其移动。

使用PC控制软件，可以操纵多个液滴并进行相关的实验。

内置软件

OpenDrop V3数字微流控平台配备有强大的ARM Cortex M0处理器，OLED显示器，操纵杆和按钮控制阵列上的液滴。OpenDrop是使用嵌入式代码预编程，通过控制面板上的操纵杆进行操作。还有一个通用的开源PC软件轻松控制复杂程序。对于您自行设计实验，该装置可以通过USB-C连接器，用Arduino集成开发环境（IDE）进行重编程。

嵌入式软件

OpenDrop设备可以即开即用，首次实验时。通过USB-C电线连接设备并涂上疏水涂层，可以使用内置操纵杆移动水滴。无需计算机或程序。OLED显示屏显示激活电极的位置以及坐标和电压水平。电压水平可以在板载菜单中进行调整。