一种有源矩阵数字微流控芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种有源矩阵数字微流控芯片，包括：控制电路、多个呈阵列排布的驱动单元，及与各驱动单元的位置一一对应的寻址单元；其中，控制电路，用于在驱动阶段，对各驱动单元依次施加驱动电压，来控制液滴在各驱动单元上按照预设路径运动；在检测阶段，对各寻址单元同时施加偏置电压后，检测各寻址单元的电荷损失量，并将电荷损失量与其他寻址单元不同的寻址单元对应的驱动单元所在区域确定为液滴的位置；其中，每个寻址单元的电荷损失量与其接收到的外界光线强度相关。由于控制电路不仅可以控制液滴运动，还通过光学寻址的方式实现了对液滴的定位，因此，在驱动液滴移动的同时实现了对液滴位置的准确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种有源矩阵数字微流控芯片
本专利技术涉及生物检测及生物芯片
，尤其涉及一种有源矩阵数字微流控芯片。
技术介绍
数字微流控技术能够精确操控液滴移动，实现液滴的融合、分离等操作，完成各种生物化学反应。同一般微流控技术相比，数字微流控技术对液体的操作能够精确到每个液滴，以更少的试剂量完成目标反应，对反应速率和反应进度的控制更为精确。现有有源矩阵数字微流控芯片通常包括控制电路和呈矩阵排列的驱动单元，其通过控制电路向驱动单元加载驱动电压，使得液滴按照预设路径进行运动。然而，在原材、工艺或环境问题导致驱动单元表面不平整或有杂质时，则会影响液滴运动状态。由于驱动时序已事先确定，如无液滴位置反馈机制，将影响后续进程。目前用于液滴定位的方法主要是基于传感器的反馈控制系统，常见的有利用电信号变化来确定液滴位置。但由于有源矩阵数字微流控芯片常用于检测生物化学反应，电信号可能十分微弱且液滴成分的变化会导致电信号的变化，故该方法精度不足。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种有源矩阵数字微流控芯片，用以在驱动液滴移动的同时实现对液滴位置的准确定位。因此，本专利技术实施例提供的一种有源矩阵数字微流控芯片，包括：控制电路和多个呈阵列排布的驱动单元；其中，所述控制电路，用于在驱动阶段，对各所述驱动单元依次施加驱动电压，来控制液滴在各所述驱动单元上按照预设路径运动；还包括：与各所述驱动单元的位置一一对应的寻址单元；所述控制电路，还用于在检测阶段，对各所述寻址单元同时施加偏置电压后，检测各所述寻址单元的电荷损失量，并将电荷损失量与其他所述寻址单元不同的所述寻址单元对应的所述驱动单元所在区域确定为液滴的位置；其中，每个所述寻址单元的电荷损失量与其接收到的外界光线强度相关。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述有源矩阵数字微流控芯片中，所述控制电路具体用于在驱动阶段，将液滴所在所述驱动单元对应的所述寻址单元的电荷变化量转换成驱动电压，并将驱动电压加载至预设运动路径上与液滴所在所述驱动单元相邻的下一所述驱动单元，使得液滴按照预设路径运动。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述有源矩阵数字微流控芯片中，每个所述驱动单元，包括：相对而置的上基板和下基板，依次位于所述下基板面向所述上基板一侧的驱动电极、第一绝缘层和第一疏水层，依次位于所述上基板面向所述下基板一侧的参比电极、第二绝缘层和第二疏水层，以及位于所述第一疏水层与所述第二疏水层之间的液滴容置空间。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述有源矩阵数字微流控芯片中，每个所述寻址单元包括：依次位于所述驱动电极面向所述下基板一侧的顶电极、光电转换层和底电极，其中所述顶电极为透明电极。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述有源矩阵数字微流控芯片中，所述寻址单元的顶电极复用为与该所述寻址单元对应的所述驱动单元的驱动电极。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述有源矩阵数字微流控芯片中，所述控制电路包括控制单元，开关单元，以及用于连接所述控制单元与所述开关单元的偏置电压线和读取线；其中，所述控制单元包括栅极驱动电路和数据驱动电路；所述开关单元包括：依次位于所述下基板面向所述上基板一侧同层设置的栅极和栅线，栅绝缘层，有源层，同层设置的源漏极和数据线，第三绝缘层；所述栅极与所述偏置电压线同层设置，且通过所述栅线与所述栅极驱动电路连接；所述源漏极与所述底电极、所述读取线同层设置，所述源漏极通过贯穿所述第三绝缘层的过孔与所述顶电极连接，且所述源漏极通过所述读取线与所述数据驱动电路连接；所述底电极通过贯穿所述栅绝缘层的过孔与所述偏置电压线连接，且所述偏置电压线与所述数据驱动电路或所述栅极驱动电路连接。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述有源矩阵数字微流控芯片中，所述数据线复用为所述读取线。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述有源矩阵数字微流控芯片中，各所述驱动单元的下基板为一体结构，各所述驱动单元的上基板为一体结构，各所述驱动单元的第一绝缘层为一体结构，各所述驱动单元的第二绝缘层为一体结构，各所述驱动单元的第一疏水层为一体结构，各所述驱动单元的第二疏水层为一体结构，各所述驱动单元的参比电极为一体结构。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述有源矩阵数字微流控芯片中，还包括：激光头；所述激光头，用于按预设时序逐个照射预设路径上的各所述驱动单元；所述控制电路，还用于控制至少两个液滴在相互交叉的至少两条预设路径上运动至所述至少两条预设路径的交叉位置并停留预设时间，且在检测到停留有单一液滴的所述驱动单元的拉曼光谱图与停留有所述至少两个液滴的所述驱动单元的拉曼光谱图不同时，确定所述至少两个液滴发生了反应。本专利技术有益效果如下：本专利技术实施例提供的一种有源矩阵数字微流控芯片，包括：控制电路，多个呈阵列排布的驱动单元，以及与各驱动单元的位置一一对应的寻址单元；其中，控制电路，用于在驱动阶段，对各驱动单元依次施加驱动电压，来控制液滴在各驱动单元上按照预设路径运动；控制电路，还用于在检测阶段，对各寻址单元同时施加偏置电压后，检测各寻址单元的电荷损失量，并将电荷损失量与其他寻址单元不同的寻址单元对应的驱动单元所在区域确定为液滴的位置；其中，每个寻址单元的电荷损失量与其接收到的外界光线强度相关。由于在本专利技术提供的有源矩阵数字微流控芯片中，控制电路不仅可以控制液滴运动，还通过光学寻址的方式实现了对液滴的定位，因此，在驱动液滴移动的同时实现了对液滴位置的准确定位。附图说明图1为本专利技术实施例提供的数字微流控芯片的结构示意图之一；图2为本专利技术实施例提供的数字微流控芯片的结构示意图之二；图3为本专利技术实施例提供的数字微流控芯片实现反馈控制的原理示意图；图4为图2所示数字微流控芯片沿AA’与BB’的剖面结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的数字微流控芯片的结构示意图之三。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术实施例提供的有源矩阵数字微流控芯片的具体实施方式进行详细的说明。需要说明的是本说明书所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；此外，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的一种有源矩阵数字微流控芯片，如图1和图2所示，包括：多个呈阵列排布的驱动单元001，与各驱动单元001的位置一一对应的寻址单元002，以及控制电路003；其中，控制电路003，用于在驱动阶段，对各驱动单元001依次施加驱动电压，来控制液滴在各驱动单元001上按照预设路径运动；在检测阶段，对各寻址单元002同时施加偏置电压后，检测各寻址单元002的电荷损失量，并将电荷损失量与其他寻址单元002不同的寻址单元002对应的驱动单元001所在区域确定为液滴的位置；其中，每个寻址单元002的电荷损失量与其接收到的外界光线强度相关。在本专利技术实施例提供的上述有源矩阵数字微流控芯片中，由于液滴会对外界光线产生折射、散射等作用，使得液滴所在位置对应的寻址单元002接收到的外界光线强度与未被液滴覆盖的其他寻址单元002接收到的外界光线强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源矩阵数字微流控芯片，包括：控制电路和多个呈阵列排布的驱动单元；其中，所述控制电路，用于在驱动阶段，对各所述驱动单元依次施加驱动电压，来控制液滴在各所述驱动单元上按照预设路径运动；其特征在于，还包括：与各所述驱动单元的位置一一对应的寻址单元；所述控制电路，还用于在检测阶段，对各所述寻址单元同时施加偏置电压后，检测各所述寻址单元的电荷损失量，并将电荷损失量与其他所述寻址单元不同的所述寻址单元对应的所述驱动单元所在区域确定为液滴的位置；其中，每个所述寻址单元的电荷损失量与其接收到的外界光线强度相关。

【技术特征摘要】
1.一种有源矩阵数字微流控芯片，包括：控制电路和多个呈阵列排布的驱动单元；其中，所述控制电路，用于在驱动阶段，对各所述驱动单元依次施加驱动电压，来控制液滴在各所述驱动单元上按照预设路径运动；其特征在于，还包括：与各所述驱动单元的位置一一对应的寻址单元；所述控制电路，还用于在检测阶段，对各所述寻址单元同时施加偏置电压后，检测各所述寻址单元的电荷损失量，并将电荷损失量与其他所述寻址单元不同的所述寻址单元对应的所述驱动单元所在区域确定为液滴的位置；其中，每个所述寻址单元的电荷损失量与其接收到的外界光线强度相关。2.如权利要求1所述的有源矩阵数字微流控芯片，其特征在于，所述控制电路具体用于在驱动阶段，将液滴所在所述驱动单元对应的所述寻址单元的电荷变化量转换成驱动电压，并将驱动电压加载至预设运动路径上与液滴所在所述驱动单元相邻的下一所述驱动单元，使得液滴按照预设路径运动。3.如权利要求1所述的有源矩阵数字微流控芯片，其特征在于，每个所述驱动单元，包括：相对而置的上基板和下基板，依次位于所述下基板面向所述上基板一侧的驱动电极、第一绝缘层和第一疏水层，依次位于所述上基板面向所述下基板一侧的参比电极、第二绝缘层和第二疏水层，以及位于所述第一疏水层与所述第二疏水层之间的液滴容置空间。4.如权利要求3所述的有源矩阵数字微流控芯片，其特征在于，每个所述寻址单元包括：依次位于所述驱动电极面向所述下基板一侧的顶电极、光电转换层和底电极，其中所述顶电极为透明电极。5.如权利要求4所述的有源矩阵数字微流控芯片，其特征在于，所述寻址单元的顶电极复用为与该所述寻址单元对应的所述驱动单元的驱动电极。6.如权利要求5所述的有源矩阵数字微流控芯片，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕明阳，李月，李彦辰，李金钰，冯大伟，赵宇，王冬，郭旺，王海龙，耿越，蔡佩芝，庞凤春，古乐，车春城，崔皓辰，赵莹莹，赵楠，肖月磊，廖辉，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11