微流控基板及微全分析系统技术方案

本发明专利技术提供一种微流控基板及微全分析系统，属于生物检测技术领域。本发明专利技术的微流控基板，包括：背板，位于所述背板上的驱动电极，位于所述驱动电极所在层上的疏液层，所述微流控基板还包括：位于所述驱动电极所在层与所述疏液层之间有机电介质层。本发明专利技术的微流控基板可以采用低电压驱动，故其功耗较低。

Microfluidic Substrate and Micrototal Analysis System

The invention provides a microfluidic substrate and a micrototal analysis system, belonging to the technical field of biological detection. The microfluidic substrate of the invention comprises a backplane, a driving electrode located on the backplane, a liquid drainage layer located on the layer where the driving electrode is located, and an organic dielectric layer located between the layer where the driving electrode is located and the liquid drainage layer. The microfluidic substrate of the invention can be driven by low voltage, so its power consumption is low.

【技术实现步骤摘要】
微流控基板及微全分析系统
本专利技术属于生物检测
，具体涉及一种微流控基板及微全分析系统。
技术介绍
微型全分析系统(micro-TotalAnalysisSystem，微全分析系统)目的是通过化学分析设备的微型化与集成化，最大限度地把分析实验室的功能转移到便携的分析设备中，甚至集成到方寸大小的芯片上。最终目标是实现分析实验室的“个人化”、“家用化”，从而使分析科学及分析仪器从化学实验室解放出来，进入千家万户。在微全分析系统中，可以实现控制微量的液滴移动、分离、聚合、化学反应、生物侦测等行为。将液滴滴在疏液层上，并通过驱动电极移动到指定位置，而光源经过光波导分离出不同波长的垂直光，从指定位置出射，光敏传感器(也即感光单元)通过检测经过液滴之后的光来判断液滴位置、成分等。专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：在现有的微全分析系统中，由于疏液层的材料通常采用特氟龙，该种材料的介电常数较小，因此导致驱动电极的驱动电压需要在40V以上，才能够驱动液滴的移动，导致微全分析系统的功耗较大。
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，提供一种微流控基板及微全分析系统。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种微流控基板，包括：背板，位于所述背板上的驱动电极，位于所述驱动电极所在层上的疏液层，所述微流控基板还包括：位于所述驱动电极所在层与所述疏液层之间有机电介质层。优选的是，所述背板包括：基底，位于所述基底上第一控制线、驱动电压写入线、开关单元；第二控制线、信号读取线、检测单元；其中，所述开关单元，用于在所述第一控制线的控制下，将驱动电压写入线上所写入的驱动电压输出给驱动电极；所述检测单元，用于在第二控制线的控制下，将对光信号进行检测，并通过读取线进行输出。优选的是，所述开关单元包括第一开关晶体管；所述检测单元包括第二开关晶体管和感光元件；其中，所述第一开关晶体管的第一极连接所述驱动电压写入线，第二极连接驱动电极，控制极连接第一控制线；所述第二开关晶体管的第一极连接读取线，第二极连接所述感光元件的第一极，控制极连接第二控制线；所述感光元件的第二极连接固定电源电压端；所述第一开关晶体管和/或所述第二开关晶体管包括低温多晶硅薄膜晶体管。优选的是，所述背板上还包括位于所述基底上的驱动芯片；所述驱动芯片与所述第一控制线、所述驱动电压写入线、所述第二控制线、所述信号读取线绑定连接。优选的是，所述微流控基板还包括：位于所述驱动电极所在层与有机电介质层之间的隔离层。优选的是，所述隔离层的材料包括氮化硅。优选的是，所述微流控基板还包括：位于所述隔离层上的粘结层；所述粘结层在于所述驱动电极对应的位置具有镂空区；所述有机电介质层填充所述镂空区。优选的是，所述微流控基板还包括：位于所述驱动电极所在层与有机电介质层之间的粘结层。优选的是，所述有机电介质层的材料包括：聚乙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯共聚物中的任意一种。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种微全分析系统，包括上述的微流控基板和光学单元。附图说明图1为本专利技术的实施例1的微流控基板的结构示意图；图2为本专利技术的实施例2的微流控基板的结构示意图；图3为本专利技术的实施例3的一种微流控基板的结构示意图；图4为本专利技术的实施例3的另一种微流控基板的结构示意图。其中附图标记为：1、背板；2、驱动电极；3、疏液层；4、有机电介质层；5、隔离层；6、粘结层。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。首先，对现有的微全分析系统的结构进行说明。微全分析系统通常包括两大部分，也即微流控基板和光学单元。其中，微流控基板包括：背板，依次设置背板之上的驱动电极、平坦化层、疏水层；背板包括：基底，位于基底上第一控制线、驱动电压写入线、开关单元；第二控制线、信号读取线、检测单元；其中，开关单元用于在所述第一控制线的控制下，将驱动电压写入线上所写入的驱动电压输出给驱动电极，以驱动液滴的移动；检测单元用于在第二控制线的控制下，将对经过液滴的光信号进行检测，并通过读取线进行输出，以对液滴的状态进行检测。光学单元包括光源、光波导层、公共电极和疏液层；具体的，光源设置在所述光波导层的侧边，能够输出多路不同波长的光；共波导层上设置有公共电极层和疏液层；光波导层具有公共电极层的一侧与所述微流控基板相对设置。其中，在液滴驱动和液滴检测时，液滴是位于微流控基板和光学单元之间的。具体的，通过控制施加在驱动电极上的电压值的大小以实现驱动液滴的移动，当液滴移动的某一位置时，液滴会遮挡一部分上方光源光线，导致感光单元接收的信号发生区域性变化，如此即可侦测到液滴的大小和位置信息。而不同的浓度，遮挡的光强信息不同，导致区域感光单元阵列的信号量不同，如此根据信号的大小即可读取出液滴的实时浓度信息。专利技术人发现，由于与液滴接触的疏液层的材料通常采用聚四氟乙烯，该种材料介电常数小，导致在驱动液滴移动时，施加给驱动电极的电压要大于50V，也即需要较大的驱动电压才能够驱动液滴移动，因此会造成微全分析系统的功耗较大。对此以下实施例中提供几种微流控基板及微全分析系统，以解决上述问题。实施例1：如图1所示，本实施例提供一种微流控基板，其包括背板1，位于背板1上的间隔设置的多个驱动电极2，位于驱动电极2所在层上的有机电介质层4，位于有机电介质层4上的疏液层3。由于本实施例的微流控基板，在驱动电极2所在层和疏液层3之间设置有机电介质层4，有机电介质层4的柔性好、介电损耗低、易于加工，与此同时可以提高介电层的电容，且有机电介质层4和疏液层3增加形成双电层的介质层的电荷的密度，根据同性电荷的互相排斥原理，电荷密度的增加，斥力变大，电解液的润湿性加大，接触角变小，从而可以降低器件的驱动电压，此时驱动电压小于20V，进而降低微流控基板的功耗。其中，背板1包括：基底，位于基底上第一控制线、驱动电压写入线、开关单元；第二控制线、信号读取线、检测单元；其中，开关单元用于在所述第一控制线的控制下，将驱动电压写入线上所写入的驱动电压输出给驱动电极2；检测单元用于在第二控制线的控制下，将对光信号进行检测，并通过读取线进行输出。具体的，开关单元包括第一开关晶体管；检测单元包括第二开关晶体管和感光元件；其中，第一开关晶体管的第一极连接所述驱动电压写入线，第二极连接驱动电极2，控制极连接第一控制线；第二开关晶体管的第一极连接读取线，第二极连接所述感光元件的第一极，控制极连接第二控制线；感光元件的第二极连接固定电源电压端。在本实施例中，第一开关晶体管和/或第二开关晶体管包括低温多晶硅薄膜晶体管。为了便于背板1的制备，在本实施例中第一开关晶体管和第二开关晶体管均采用低温多晶体薄膜晶体管。而且，由于低温多晶体薄膜晶体管在制备时，可以利用连续沉积工艺，而无需缓冲层，因此可以大大提高背板1的迁移率。其中，感光元件优选采用PIN光电二极管，将PIN光电二极管嵌入背板1中形成感光元件，可以大大提高微流控基板的灵敏度。本实施例的背板1的基底上还设置有驱动芯片，该驱动芯片与第一控制线、驱动电压写入线、第二控制线、信号读取线绑定连接。这样一来，可以达到系统整合、节省电路所占空间及降低驱动芯片的成本。在本实施例中，有机电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控基板，包括：背板，位于所述背板上的驱动电极，位于所述驱动电极所在层上的疏液层，其特征在于，所述微流控基板还包括：位于所述驱动电极所在层与所述疏液层之间有机电介质层。

【技术特征摘要】
1.一种微流控基板，包括：背板，位于所述背板上的驱动电极，位于所述驱动电极所在层上的疏液层，其特征在于，所述微流控基板还包括：位于所述驱动电极所在层与所述疏液层之间有机电介质层。2.根据权利要求1所述的微流控基板，其特征在于，所述背板包括：基底，位于所述基底上第一控制线、驱动电压写入线、开关单元；第二控制线、信号读取线、检测单元；其中，所述开关单元，用于在所述第一控制线的控制下，将驱动电压写入线上所写入的驱动电压输出给驱动电极；所述检测单元，用于在第二控制线的控制下，将对光信号进行检测，并通过读取线进行输出。3.根据权利要求2或3所述的微流控基板，其特征在于，所述开关单元包括第一开关晶体管；所述检测单元包括第二开关晶体管和感光元件；其中，所述第一开关晶体管的第一极连接所述驱动电压写入线，第二极连接驱动电极，控制极连接第一控制线；所述第二开关晶体管的第一极连接读取线，第二极连接所述感光元件的第一极，控制极连接第二控制线；所述感光元件的第二极连接固定电源电压端；所述第一开关晶体管和/或所述第二开关晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓欣，张锋，刘文渠，吕志军，董立文，崔钊，孟德天，王利波，姚琪，
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