ELECTROMOUILLAGE : APPLICATIONS AUX LABOPUCES

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1 ELECTROMOUILLAGE : APPLICATIONS AUX LABOPUCES Yves Fouillet NOVEMBRE 2013 CEA 10 AVRIL PAGE 20121

2 Plan L électromouillage Microfluidique digitale AC-EWOD et autres curisotées Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/2013 2

3 Plateformes microfluidiques Monophasique Diphasique Hydrodynamique Lab-card Techno souple Lab on paper Droplets in channel Electrohydrodynamique Electroosmose Electrophorèse. Fluidigm Rain dance t. EWOD/LDEP Agilent Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/2013 3

4 Un support Un niveau électrique, une couche isolante et hydrophobe Une goutte d un liquide conducteur Une source de tension (qq dizaines de volts) Contrôle réversible et localisé de l apparente mouillabilité Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/2013 4

5 Charge électrique à la surface de la goutte Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/2013 5

6 CV γ γ cosθ + γ sg = (0) cosθ = cosθ + ( V ) ( 0) C V 2γ 2 B. Berge1993 Application optique : Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/2013 6

7 EWOD : Digital microfluidic Le pesant CNET (L-DEP) US 4,636,785 (1983) «Electrowetting-based actuation», Applied Physics Letter, 2000, M. Pollack et al. Duke Univ. «Towards digital microfluidic circuits» IEEE 2002 C.J. KIM et al. (UCLA) Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/2013 7

8 Technologie Ouvert Fermée Filière : silicium, PCB, Polymère, papier. Leti Advanced Liquid Logic Inc Univ. Toronto Microfabrication des electrodes par les techniques les plus standards Points critiques : Couche dielectrique et hydrophobique + packaging Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/2013 8

9 Fonctions élémentaires Déplacement (qqmm/s) Remplissage Dispense (64nl, CV <3%) Mélanges (10-15 déplacements) Fouillet Y et al. Microfluidics and Nanofluidics, Mouillage, 2007 Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/2013 9

10 Architecture Architecture générique Bus & 13 reservoirs, In/Out 130 Electrodes, 50 plots de contacts Electrodes : 800µm*800µm (gap 100µm), 64 nl 22mm*22mm Wafer Si 200mm Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/

11 PlateformePCR digitale Delattre et al. Biosensors and Bioelectronics 36 (2012) Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/

12 AC-EWOD R Malk, L. Davoust f : quelques dizaines à quelques khz Oscillation de l interface Ecoulement de dérive Applications potentielles Microbrassage Anti-sédimentation Resuspension de billes magnétiques Detection R. Malket al. ASME 2010 Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/

13 AC-EWOD : Ecoulement de dérive Cf: Kang, Langmuir Hz < f < 150 Hz Camera rapide Gap 3µm Structure axisymétrique de vortex toroïdaux Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/

14 AC-EWOD : Electrodes carrées Modèle (Approximation 2d) EWOD (400 Hz). Rupture de symétrie Configuration quadripolaire Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/

15 AC-EWOD Gap 10µm 10µm L. Davoust et al. Biomicrofluidics (2013) Position des particules fonction de la fréquence Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/

16 Fluidique reconfigurable A programmable and reconfigurable microfluidic chip, R. Renaudot et al., LOC Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/

17 System Integration - A Major Step toward Lab on a Chip Sin et al. Journal of Biological Engineering 2011, 5:6 Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/

18 Merci de votre attention LETI-DTBS/SBSC A. Rival, C. Delattre D. Jary R. Renaudlot R. Malk C. Allier, R. Charles, C. Chabrol F. Bottausci G.Castellan, O.Constantin, G.Alessio A.Bellemin-Comte G. Delapierre C. Peponnet. C. Delattre A. Rival J.L. Achard L Davoust Mouillage, Démouillage, Imprégnation Grenoble, 14/11/