微流控器件及其驱动方法、微流控系统技术方案

本发明专利技术提供一种微流控器件及驱动方法、微流控系统，该微流控器件包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置在第一基板和第二基板之间的微腔，该微腔能够容纳液体。微流控器件还包括位于第一基板与第二基板之间的至少一层超声波层；其中，超声波层包括多个超声波传感器，用于对液体进行检测和驱动中的至少一种操作。本发明专利技术提供的微流控器件，其可以摆脱液滴中必须具有离子存在的约束，简化器件结构。

Microfluidic device and its driving method and microfluidic system

The invention provides a microfluidic device, a driving method and a microfluidic control system. The microfluidic device comprises a first substrate and a second substrate relatively arranged, and a microcavity arranged between the first substrate and the second substrate, which can accommodate a liquid. The microfluidic device also includes at least one ultrasonic layer located between the first substrate and the second substrate, wherein the ultrasonic layer comprises a plurality of ultrasonic sensors for at least one operation in detecting and driving a liquid. The microfluidic device provided by the invention can get rid of the restriction that the ion must exist in the droplet and simplify the device structure.

【技术实现步骤摘要】
微流控器件及其驱动方法、微流控系统
本专利技术涉及微流体
，具体地，涉及一种微流控器件及驱动方法、微流控系统。
技术介绍
微流控系统在化学和医学领域中对微小液滴(以下简称液滴)的控制及检测方面有诸多应用。目前的液滴驱动方式主要为将液滴置于上、下电极之间，并通过在上、下电极上施加电压产生电场来驱动液滴移动。但是，这种驱动方式要求液滴中必须具有离子存在，才能响应电场的驱动。而且，从检测角度来讲，液滴的主要检测方式为电容式或者光学式等，但是，这种检测方式会造成微流控器件的结构较为复杂。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种微流控器件及驱动方法、微流控系统，其可以摆脱液滴中必须具有离子存在的约束，简化器件结构。为实现本专利技术的目的而提供一种微流控器件，包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置在所述第一基板和第二基板之间的微腔，所述微腔能够容纳液体；所述微流控器件还包括位于所述第一基板与所述第二基板之间的至少一层超声波层；其中，所述超声波层包括多个超声波传感器，用于对所述液体进行检测和驱动中的至少一种操作。可选的，在所述第一基板与所述微腔之间设置有至少一层所述超声波层，和/或，在所述第二基板与所述微腔之间设置有至少一层所述超声波层。可选的，在所述第一基板或者第二基板与所述微腔之间设置有两层所述超声波层，其中一层所述超声波层中的每个所述超声波传感器与其中另一层所述超声波层中的每个所述超声波传感器在所述第一基板上的正投影不完全重叠；其中一层所述超声波层中的每个所述超声波传感器用于对所述液体进行检测；其中另一层所述超声波层中的每个所述超声波传感器用于对所述液体进行驱动。可选的，所述两层超声波传感器的体积不同。可选的，在所述第一基板与所述微腔之间设置有一层所述超声波层，以及在所述第二基板与所述微腔之间设置有一层所述超声波层；在所述第一基板与所述微腔之间的所述超声波层中的多个所述超声波传感器的排布密度，和在所述第二基板与所述微腔之间的所述超声波层中的多个所述超声波传感器的排布密度不同。可选的，在所述第一基板与所述微腔之间的所述超声波层中的多个所述超声波传感器，和在所述第二基板与所述微腔之间的所述超声波层中的各个相邻两个所述超声波传感器之间的间隔一一对应地相对设置。可选的，所述微流控器件还包括位于所述第一基板与所述第二基板之间，且相对设置的两层疏水层，以及位于两层所述疏水层之间的隔垫物，所述微腔由两层所述疏水层和所述隔垫物构成；所述超声波层位于所述疏水层的远离所述微腔的一侧。可选的，在所述微腔中还设置有填充介质；所述填充介质的声阻抗系数大于或者等于所述疏水层的声阻抗系数。可选的，每个所述超声波传感器包括沿远离所述微腔的方向依次设置的第一电极、压电层和第二电极，其中，所述第一电极和/或第二电极采用块状结构；所述微流控器件还包括晶体管层，所述晶体管层包括多个薄膜晶体管和绝缘层，其中，所述薄膜晶体管位于所述第一基板和/或第二基板的靠近所述微腔的一侧，且多个所述薄膜晶体管与多个所述超声波传感器一一对应地设置；所述绝缘层设置在所述第一基板和/或第二基板上，且覆盖多个所述薄膜晶体管；所述第二电极设置在所述绝缘层的靠近所述微腔的一侧，且通过过孔与所述薄膜晶体管电连接。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种微流控系统，包括本专利技术提供的上述微流控器件，以及处理单元，其中，所述处理单元用于驱动所述微流控器件。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种本专利技术提供的上述微流控器件的驱动方法，其包括：根据所述液体的检测参数以及目标位置确定液滴的移动路径；根据所述移动路径控制所述超声波传感器发射超声波，以驱动所述液滴自当前位置沿所述移动路径移动至所述目标位置。可选的，在所述根据所述移动路径控制所述超声波传感器发射超声波，以驱动所述液滴自当前位置沿所述移动路径移动至所述目标位置的步骤中，根据所述液滴的检测参数以及所述移动路径，选择至少一个超声波传感器朝向所述微腔发送超声波驱动信号。可选的，使发送所述超声波驱动信号的不同超声波传感器的延迟时间不同，以使不同的超声波传感器发送的超声波驱动信号能够在同一指定位置产生最大表面声压力。可选的，在所述根据所述液体的检测参数以及目标位置确定液滴的移动路径的步骤中，使用所述超声波传感器向所述微腔发送超声波检测信号，并根据来自所述微腔的反馈信号的超声波反射率的大小，确定所述液滴的检测参数。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的微流控器件及驱动方法、微流控系统的技术方案中，通过在位于第一基板与第二基板之间设置至少一层超声波层，该超声波层包括多个超声波传感器，用于对液体进行检测和驱动中的至少一种操作。通过借助超声波传感器对液体进行检测，可以简化器件结构。通过借助超声波传感器对液体进行驱动，可以摆脱液体中必须具有离子存在的约束。附图说明图1为超声波声压力应用的原理图；图2为本专利技术第一实施例提供的微流控器件的剖视图；图3为图2中I区域的放大图；图4A为本专利技术第一实施例采用的超声波传感器的第二电极的结构图；图4B为本专利技术第一实施例采用的超声波传感器的电极的一种结构图；图4C为本专利技术第一实施例采用的超声波传感器的电极的另一种结构图；图5为本专利技术第二实施例提供的微流控器件的剖视图；图6A为本专利技术第三实施例提供的微流控器件的剖视图；图6B为液滴的受力示意图。图7为超声波传感器的驱动原理图；图8为液滴的移动路径图；图9为微流控器件的驱动方法的流程框图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的微流控器件及驱动方法、微流控系统进行详细描述。本专利技术提供一种微流控器件，其包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置在第一基板和第二基板之间的微腔，该微腔能够容纳待检测液体。该待检测液体在微腔构成的微尺度环境下具有独特的流体性质，即形成液滴或者延伸一段距离的液柱。通过对液体进行检测和控制，可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。超声波属于机械波的一种，其以振动机械波的方式在介质中传播，在两种介质的表面会形成声压力。本专利技术提供的微流控器件可以将聚焦超声波产生的声压力作为对液体的驱动力，来使液体移动。具体地，如图1所示，超声波声压力应用的原理为：不同位置的超声波传感器(1‐5)发出驱动信号，该驱动信号的延迟时间不同，从而使不同位置的超声波传感器(1‐5)发出的超声波的初始振动时间不同，以使各个驱动信号在到达P点时恰好达到干涉振动加强的效果，从而在P点产生一个声压力F，用于驱动液体。可以通过调整不同位置的超声波传感器发出的驱动信号的延迟时间，来改变超声波振动加强点P的位置，从而可以精确地对指定液体进行驱动。基于上述原理，本专利技术提供的微流控器件还包括位于第一基板与第二基板之间的至少一层超声波层；其中，超声波层包括多个超声波传感器，用于对液体进行检测和驱动中的至少一种操作。也就是说，可以利用上述至少一层超声波层对液体进行检测和驱动；或者，也可以利用上述至少一层超声波层对液体进行驱动，并采用诸如电容检测法、光敏检测法等的其他方法对液体进行检测；或者，还可以利用上述至少一层超声波层对液体进行检测，并采用诸如电压驱动等的其他方法对液体进行驱动。通过借助超声波传感器对液体进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控器件，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置在所述第一基板和第二基板之间的微腔，所述微腔能够容纳液体；所述微流控器件还包括位于所述第一基板与所述第二基板之间的至少一层超声波层；其中，所述超声波层包括多个超声波传感器，用于对所述液体进行检测和驱动中的至少一种操作。

【技术特征摘要】
1.一种微流控器件，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置在所述第一基板和第二基板之间的微腔，所述微腔能够容纳液体；所述微流控器件还包括位于所述第一基板与所述第二基板之间的至少一层超声波层；其中，所述超声波层包括多个超声波传感器，用于对所述液体进行检测和驱动中的至少一种操作。2.根据权利要求1所述的微流控器件，其特征在于，在所述第一基板与所述微腔之间设置有至少一层所述超声波层，和/或，在所述第二基板与所述微腔之间设置有至少一层所述超声波层。3.根据权利要求2所述的微流控器件，其特征在于，在所述第一基板或者第二基板与所述微腔之间设置有两层所述超声波层，其中一层所述超声波层中的每个所述超声波传感器与其中另一层所述超声波层中的每个所述超声波传感器在所述第一基板上的正投影不完全重叠；其中一层所述超声波层中的每个所述超声波传感器用于对所述液体进行检测；其中另一层所述超声波层中的每个所述超声波传感器用于对所述液体进行驱动。4.根据权利要求3所述的微流控器件，其特征在于，所述两层超声波传感器的体积不同。5.根据权利要求2所述的微流控器件，其特征在于，在所述第一基板与所述微腔之间设置有一层所述超声波层，以及在所述第二基板与所述微腔之间设置有一层所述超声波层；在所述第一基板与所述微腔之间的所述超声波层中的多个所述超声波传感器的排布密度，和在所述第二基板与所述微腔之间的所述超声波层中的多个所述超声波传感器的排布密度不同。6.根据权利要求2所述的微流控器件，其特征在于，在所述第一基板与所述微腔之间的所述超声波层中的多个所述超声波传感器，和在所述第二基板与所述微腔之间的所述超声波层中的各个相邻两个所述超声波传感器之间的间隔一一对应地相对设置。7.根据权利要求1‐6任意一项所述的微流控器件，其特征在于，所述微流控器件还包括位于所述第一基板与所述第二基板之间，且相对设置的两层疏水层，以及位于两层所述疏水层之间的隔垫物，所述微腔由两层所述疏水层和所述隔垫物构成；所述超声波层位于所述疏水层的远离所述微腔的一侧。8.根据权利要求7所述的微流控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，王海生，丁小梁，刘伟，曹学友，王鹏鹏，韩艳玲，王佳斌，李扬冰，郑智仁，邓立凯，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11