[发明专利]一种微流体阵列控制器

说明书

本发明涉及一种微流体阵列控制器，属于微流体控制技术领域，解决了现有技术中不易实现大规模流体阵列控制的问题。本发明公开的微流体阵列控制器，包括由M×N个控制单元排列组合形成的M×N阵列、电源1和电源2，每个所述控制单元包括微流体通道器件、薄膜晶体管器件、电容。每个微流体通道器件内设置有液体，在对应的行控制信号和列控制信号的共同作用下，薄膜晶体管器件选通对应单元内的微流体通道器件，所述液体在该微流体通道器件的微通道内移动、分割、融合。本发明能够实现大规模的流体阵列控制，大幅度降低大规模微流体阵列控制难度，减少引线数量，为微流体控制芯片的实用化提供了一种新的技术途径。

技术领域

本发明涉及微流体控制技术领域，尤其涉及一种微流体阵列控制器。

背景技术

微流体控制是一种利用电压信号控制液滴的移动、分割、融合等操作的控制技术，它是实现微型电化学、化学、医疗和生物芯片的核心技术之一。

微流体控制器一般使用阵列化的控制电极来实现微流体的控制。但现有的微流体控制器，受互连引线数量的限制，其电极阵列的规模远远达不到使用需求，严重阻碍了微流体控制芯片的推广应用。

现有微流体阵列控制器的结构如图1所示，若阵列的规模为M×N，为了给每个微流体通道器件施加电压，需要引出M×N+1条引出线。采用这种结构，随着阵列规模的增大，引线数量呈几何倍数的增大，不仅使阵列制造难度增大，而且导致外围控制电路复杂，体积庞大。而且，微流体控制需要较高的电压，一般情况下需要大于50V，现有的微流体阵列控制技术无法满足要求。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种微流体阵列控制器，用以解决现有技术不易实现大规模流体阵列控制器的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种微流体阵列控制器，包括由M×N个控制单元排列形成的M×N阵列、电源1和电源2；

每个所述控制单元包括微流体通道器件、薄膜晶体管器件、电容；

所述阵列中，每一行，所有薄膜晶体管器件的栅电极相连，并与对应的行控制信号连接；每一列，所有薄膜晶体管器件的源电极相连，并与对应的列控制信号连接；所有薄膜晶体管器件的漏电极通过对应的微流体通道器件与电源1连接，并通过对应的电容与电源2连接。

上述技术方案的有益效果如下：通过行控制信号和列控制信号可以精确控制每个控制单元中微流体通道器件的工作状态，具体地，通过行方向的栅电极引线选通一行，再通过列方向的源电极引线向目标微流体通道器件内部写入电压值。通过栅引线的依次选通，实现整个阵列中电压值的设置，从而实现微流体控制。对于M×N阵列，其引线仅为M+N+2条，与背景技术中所述现有微流体阵列控制器相比，引线数量明显降低。当M＝100和N＝100时，引线数量仅为202，远远小于现有微流体阵列控制方法中的10001条。显然，这种方法通过将微流体通道器件、薄膜晶体管器件、电容进行了创造性结合，能够实现大规模的微流体阵列控制，为微流体控制芯片的实用化提供新的技术途径。

基于上述方案的另一个实施例中，所述微流体通道器件从上到下依次包括顶部电极、顶部疏水层、通道区、底部疏水层、绝缘层1和底部电极；

所述通道区内设置有液体。

上述技术方案的有益效果是：通过给顶部电极和底部电极施加电压，可以控制通道内液体的移动、分割、融合等操作。顶部疏水层和底部疏水层可以降低液体在微流体通道内运动的阻力。

进一步，所述薄膜晶体管器件包括源电极、漏电极、半导体层、栅绝缘层和栅电极；

所述栅绝缘层设置于所述栅电极上方；所述半导体层设置于所述栅绝缘层上方；所述源电极、漏电极设置于所述半导体层两侧，且与所述半导体层接触。

上述进一步方案的有益效果如下：上述结构形成一个薄膜晶体管，薄膜晶体管能够起到开关的作用，降低不同控制单元之间的串扰。