[發明專利]一種微流控陣列電路和芯片

有效

• 申請號: 202010440723.9
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111686829B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 馮林潤;劉哲;杜江文;李駿
• 申請（專利權）人: 杭州領摯科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木

本申請實施例公開了一種流控陣列電路和芯片，該電路包括：微流控陣列，微流控陣列包含m行n列微流控像素單元；還包括與微流控陣列的控制信號輸入端相連的輸入信號分流電路以及為輸入信號分流電路提供時鐘信號的x個時鐘信號源CK；輸入信號分流電路包括列輸入信號分流電路和/或行輸入信號分流電路；每個輸入信號分流電路用于將一個控制信號源的輸入信號分流為x個分信號后分別為x行或x列微流控像素單元提供控制信號；輸入信號分流電路包括x個子分流電路；x個時鐘信號源CK分別為x個子分流電路提供時鐘信號。通過該實施例方案，能在基本保持成本不變和FPC綁定難度不變情況下擴增輸入信號的數量，增加單位有效面積內微流控陣列的解析度。

技術領域

本文涉及微流控技術，尤指一種微流控陣列電路和芯片。

背景技術

在免疫檢測、分子檢測、核酸蛋白包括基因測序樣本預處理的過程中，需要使用到微流控芯片。微流控芯片的工作原理是通過調整施加在液滴-固體電極之間的電勢，來改變液滴和疏水電介質之間的表面張力，從而改變兩者之間的接觸角，造成液滴不對稱形變并產生內部壓強差，從而實現對液滴的操作和控制。根據背板設計的不同，微流控芯片可以分為無源型和有源型兩類。無源型微流控芯片是由金屬電極、介電層、疏水層構成，像素電極通過金屬走線直接和操作信號直接相連接。有源型微流控芯片是由金屬電極、半導體有源層、介電層和疏水層構成，像素電極通過半導體有源層構成的開關器件與操作信號相連接。

目前，市面上常見的微流控芯片是無源型芯片，加工工藝通常是PCB(電路印刷版)工藝或其他類似的微納加工工藝，像素電極較大。無源型芯片的優勢是設計和制作工藝簡單、成本低，缺點是無法同時操控多個液滴、可移動最小液滴體積較大，需要消耗很多生物樣本。此外，無源型微流控芯片的液滴移動路徑相對固定，如要修改液滴移動方案，則需要重新設計微流控芯片。有源型微流控芯片陣列單元數量可以做得很大，液滴移動路徑可以修改，因而液滴控制數較無源型芯片有明顯提升、最小可操控液滴體積更小，且能適用于更多液滴移動方案。

常見有源型微流控芯片的像素電路通常由一個薄膜晶體管(TFT)和一個電容構成(圖1)，通過TFT的打開和關閉(圖2)，完成像素電極的電壓寫入和保持，從而驅動像素電極上方的液滴移動。一般情況下，對一個分辨率為m行*n列的有源微流控陣列(如圖3所示)，需要提供m行掃描信號和n列數據信號。在實際的生物、化學或者材料實驗中，降低單次最小處理樣本量，也就是減小像素操控的液滴體積是很有實際科學及經濟意義的。

為了能操控更小的液滴移動，微流控芯片的像素面積應盡可能的縮小。為了達到這個目的，需要增加單位有效面積內微流控陣列的解析度，但這會導致掃描信號和數據信號的增加。掃描/數據信號的增加會導致兩個不利情況：1.IC驅動芯片的通道數增加，導致IC驅動芯片的成本增加；2.綁定通道數增加，導致FPC(柔性電路板)綁定難度加大，使得微流控芯片生產難度增加。

發明內容

本申請實施例提供了一種微流控陣列電路和芯片，能夠在基本保持成本不變和FPC綁定難度不變的情況下，增加單位有效面積內微流控陣列的解析度。

本申請實施例提供了一種微流控陣列電路，可以包括：微流控陣列，所述微流控陣列包含m行n列微流控像素單元；m、n均為自然數；還包括：與所述微流控陣列的控制信號輸入端相連的一個或多個輸入信號分流電路以及為所述一個或多個輸入信號分流電路提供時鐘信號的x個時鐘信號源CK；

所述一個或多個輸入信號分流電路可以包括：為所連接的每一列微流控像素單元提供控制信號的列輸入信號分流電路，和/或，為所連接的每一行微流控像素單元提供控制信號的行輸入信號分流電路；

其中，每個所述輸入信號分流電路，用于將一個控制信號源的輸入信號分流為x個分信號后分別為x行或x列微流控像素單元提供控制信號；x為大于1、小于或等于m的自然數；或者，x為大于1、小于或等于n的自然數；所述輸入信號分流電路包括：x個子分流電路；x個時鐘信號源CK分別為x個子分流電路提供時鐘信號。