数字微流控芯片及其像素驱动方法、以及恒温扩增方法技术

本发明专利技术涉及微流控技术领域，提供了一种数字微流控芯片，包括电极阵列、驱动模块以及设于所述电极阵列上方的顶盖，所述顶盖和所述电极阵列之间具有供小液滴安置的间隙，所述电极阵列包括多行电极阵列组，每行所述电极阵列组均包括若干个电极；所述驱动模块控制每行电极阵列组中的各电极依次开启，通过调节所述间隙以及所述电极阵列中的电极来调控所述小液滴的大小。还提供一种数字微流控芯片的像素驱动方法。还提供一种恒温扩增方法，采用上述的数字微流控芯片的像素驱动方法。本发明专利技术采用GOA和MUX电路组合设计，可大幅度缩减电极矩阵的驱动信号复杂度，提升稳定性，实现简单且灵活的电极驱动。的电极驱动。的电极驱动。

【技术实现步骤摘要】
数字微流控芯片及其像素驱动方法、以及恒温扩增方法


[0001]本专利技术涉及微流控
，具体为一种数字微流控芯片及其像素驱动方法、以及恒温扩增方法。

技术介绍

[0002]如何将一定体积的液体均匀分解成大量体积均匀的微滴是微流控技术需要关键解决的问题之一，是诸多应用领域包括数字聚合酶链式反应(ddPCR)、数字环介导等温扩增(dLAMP)、数字酶联免疫检测(dELISA)、单细胞组学等应用领域的关键环节。目前高通量生成纳升液滴的技术手段主要包括微滴微流控技术和微井微流控技术。微滴微流控的代表包括Bio
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Rad以及10XGenomics，该技术的特点是利用高精度微泵控制油，利用十字形结构对样本液体进行连续挤压从而生成大量皮升至纳升级别的小液滴。微井微流控的代表为Thermo Fisher，该技术的特点是利用机械里将样本溶液在微井阵列上进行涂布，使得样本被平均分配到每一个微井中，形成皮升至纳升级别的小液滴。数字微流控由于其拥有能够独立操控每一个微滴的能力使其成为高通量生成微滴的另一种技术手段。
[0003]基于微滴微流控技术高通量生成纳升液滴的方法依赖于高精度微泵的压强的精确控制和基于MEMS的高精度芯片加工工艺，产生的微滴依然被一起保存在同一容器中，检测时每个液滴需通过微流道逐一进行检测，设备成本高昂，系统复杂。基于微井微流控的技术通常需要借助机械力将试剂均匀的涂布至微井阵列表面，再用惰性介质液体填充微井的上下两面，该方法的缺点是操作流程相对复杂，自动化程度低，实验通量较低，样本准备时间长。基于数字微流控技术高通量生成纳升液滴的方法可将一个大液滴连续分离成大量的小液滴再将小液滴转移至相应位置。该方法的主要缺点在于传统数字微流控电路复杂度高，较高密度的电极意味着较差的芯片稳定性和更高的成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种数字微流控芯片及其像素驱动方法、以及恒温扩增方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种数字微流控芯片，包括电极阵列、驱动模块以及设于所述电极阵列上方的顶盖，所述顶盖和所述电极阵列之间具有供小液滴安置的间隙，所述电极阵列包括多行电极阵列组，每行所述电极阵列组均包括若干个电极；所述驱动模块控制每行电极阵列组中的各电极依次开启，通过调节所述间隙以及所述电极阵列中的电极来调控所述小液滴的大小。
[0006]进一步，所述驱动模块包括N个通道以及N个开关控制电路，各所述通道与各所述开关控制电路的一一对应配制，每一所述通道为与其对应的开关控制电路输出data信号；每个所述开关控制电路包括若干个开关，各所述开关与每行电极阵列组中的各电极一一对应配制，每个开关控制与其对应的电极开启。
[0007]进一步，所述开关的数量减半时，所述电极的尺寸较之未缩减前的的电极的尺寸
增加一倍；所述开关的数量缩减四分之一时，所述电极的尺寸较之未缩减前的电极的尺寸增加三倍。
[0008]进一步，所述电极阵列还包括覆盖于所述电极上的介电层以及覆盖于所述介电层上的第一疏水层，所述第一疏水层与所述顶盖之间具有所述间隙。
[0009]进一步，还包括位于所述电极阵列上方的顶盖，所述顶盖和所述电极阵列之间具有所述间隙。
[0010]进一步，所述顶盖包括第二疏水层、覆盖于所述第二疏水层上的导电层以及盖设于所述导电层上的上盖，所述第二疏水层和所述电极阵列之间具有所述间隙。
[0011]本专利技术实施例提供另一种技术方案：一种数字微流控芯片的像素驱动方法，用于上述的数字微流控芯片，该方法包括如下步骤：先采用通道输出data信号到开关控制电路，以控制所述开关控制电路的开关的通断状态，然后按照时序控制开关的通断，以控制电极阵列的每行电极阵列组中与该开关对应的阵列开启。
[0012]进一步，按照时序控制具体为：
[0013]S1，先依次设定T0、T1、T2、T3、T4直至Tn个时刻；
[0014]S2，其中T0时刻为其中一行电极阵列组的初始状态，此时其中一个开关控制电路的各个开关均断开，此时无信号输出至每个开关对应的电极，所有电极均关闭；在T1时刻时，其中一个开关控制电路的第一个开关闭合，其他开关断开，与该开关控制电路对应的通道的data信号写入闭合的开关对应的电极，该电极开启；在T2时刻时，其中一个开关控制电路的第二个开关闭合，其他开关断开，与该开关控制电路对应的通道的data信号写入闭合的开关对应的电极，该电极开启；在T3时刻时，其中一个开关控制电路的第三个开关闭合，其他开关断开，与该开关控制电路对应的通道的data信号写入闭合的开关对应的电极，该电极开启；在T4时刻时，其中一个开关控制电路的第四个开关闭合，其他开关断开，与该开关控制电路对应的通道的data信号写入闭合的开关对应的电极，该电极开启；直至在Tn时刻时，其中一个开关控制电路的第n个开关闭合，其他开关断开，与该开关控制电路对应的通道的data信号写入闭合的开关对应的电极，该电极开启；
[0015]S3，如此完成其中一行电极阵列组的各电极的控制；
[0016]S4，接着重复所述S2步骤的时序控制完成剩下各行电极阵列组的各电极的控制，以将信号输出至整个电极阵列。
[0017]进一步，将开关控制电路中的开关的数量减半，所述电极的尺寸较之未缩减前的电极的尺寸增加一倍；将开关控制电路中的开关的数量缩减四分之一，所述电极的尺寸较之未缩减前的电极的尺寸增加三倍。
[0018]本专利技术实施例提供另一种技术方案：一种恒温扩增方法，采用上述的数字微流控芯片的像素驱动方法。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]1、采用GOA和MUX电路组合设计，可大幅度缩减电极矩阵的驱动信号复杂度，提升稳定性，实现简单且灵活的电极驱动。
[0021]2、可通过控制MUX开关模块，调整电极组合，调控最小反应体系，提升液滴生成效率。
[0022]3、小液滴的体积通过调整间隙和电极组合精确调控，小液滴分离完成后可进行片
上实验。
[0023]4、可挑选任意液滴进行筛选或单独实验。
[0024]5、电极形状可以是任意形状或任意形状的组合。
[0025]6、无需高精度微泵等设备，系统成本降低。
[0026]7、扩展能力强，可通过优化时序和升级MUX电路，提升芯片的像素规模和驱动能力。
[0027]8、可适用于多种基于微滴的生化应用。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例提供的一种数字微流控芯片的像素驱动方法的驱动模块的示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例提供的一种数字微流控芯片的像素驱动方法的驱动模块的信号时序图；
[0030]图3为本专利技术实施例提供的一种数字微流控芯片的像素驱动方法的驱动模块合并一半像素后的示意图；
[0031]图4为本专利技术实施例提供的一种数字微流控芯片的像素驱动方法的驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字微流控芯片，其特征在于：包括电极阵列、驱动模块以及设于所述电极阵列上方的顶盖，所述顶盖和所述电极阵列之间具有供小液滴安置的间隙，所述电极阵列包括多行电极阵列组，每行所述电极阵列组均包括若干个电极；所述驱动模块控制每行电极阵列组中的各电极依次开启，通过调节所述间隙以及所述电极阵列中的电极来调控所述小液滴的大小。2.如权利要求1所述的数字微流控芯片，其特征在于：所述驱动模块包括N个通道以及N个开关控制电路，各所述通道与各所述开关控制电路的一一对应配制，每一所述通道为与其对应的开关控制电路输出data信号；每个所述开关控制电路包括若干个开关，各所述开关与每行电极阵列组中的各电极一一对应配制，每个开关控制与其对应的电极开启。3.如权利要求2所述的数字微流控芯片，其特征在于：所述开关的数量减半时，所述电极的尺寸较之未缩减前的的电极的尺寸增加一倍；所述开关的数量缩减四分之一时，所述电极的尺寸较之未缩减前的电极的尺寸增加三倍。4.如权利要求1所述的数字微流控芯片，其特征在于：所述电极阵列还包括覆盖于所述电极上的介电层以及覆盖于所述介电层上的第一疏水层，所述第一疏水层与所述顶盖之间具有所述间隙。5.如权利要求1所述的数字微流控芯片，其特征在于：还包括位于所述电极阵列上方的顶盖，所述顶盖和所述电极阵列之间具有所述间隙。6.如权利要求5所述的数字微流控芯片，其特征在于：所述顶盖包括第二疏水层、覆盖于所述第二疏水层上的导电层以及盖设于所述导电层上的上盖，所述第二疏水层和所述电极阵列之间具有所述间隙。7.一种数字微流控芯片的像素驱动方法，其特征在于，用于如权利要求1
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6任一所述的数字微流控芯片，该方法包括如下步骤：先采用通道输出data信号到开关控制电路，以控制所述开关控制电路的开关的通断状态，然后按照时序控制开关的通断，以控制电极阵列的每行...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲宁，杜茂华，
申请(专利权)人：佛山奥素博新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：