CN107607475A - 微全分析系统及方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种微全分析系统及方法。该微全分析系统包括：微流控器件，被配置为容纳待检测的液体；光学单元，被配置为形成照射到所述微流控器件的第一光，检测单元，被配置为检测所述待检测的液体并输出检测信号以获得检测信息。该智能微全分析系统集成度高，可实现待检测的液体和/或其成分的操作和检测。

Description

微全分析系统及方法
技术领域
本公开至少一示例涉及一种微全分析系统及方法。
背景技术
微型全分析系统(micro-Total Analysis System，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。
发明内容
本公开的至少一示例涉及一种微全分析系统及方法。该微全分析系统集成度高，可实现待检测的液体和/或其成分的操作和检测。
本公开至少一示例提供一种微全分析系统，包括：
微流控器件，被配置为容纳待检测的液体；
光学单元，被配置为形成照射到所述微流控器件的第一光，
检测单元，被配置为检测所述待检测的液体并输出检测信号以获得检测信息。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述微流控器件包括相对设置的第一衬底基板和第二衬底基板，所述检测单元设置在所述第一衬底基板上，所述光学单元设置在所述第二衬底基板上。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述微流控器件包括设置在所述第一衬底基板上的第一电极和设置在所述第二衬底基板上的第二电极，所述第一电极包括彼此绝缘的多个第一子电极，每个第一子电极与第一薄膜晶体管相连，所述待检测的液体设置在所述第一衬底基板和所述第二衬底基板形成的盒内。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述光学单元包括光源、导光板和光栅，所述光源被配置为发出第二光，所述导光板被配置为传导第二光，所述光栅被配置为将从所述导光板导出的所述第二光调整为第一光，并朝向所述微流控器件出射。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述光栅包括第一光栅部和第二光栅部，所述第一光栅部和所述第二光栅部被配置为形成不同特征的第一光，所述特征包括波长、强度至少之一。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述检测单元包括传感器组。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述传感器组为光学传感器，所述光学传感器被配置为检测第三光，所述第三光为所述第一光经过所述待检测的液体后的光。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述传感器组包括多个第二薄膜晶体管和多个光敏二极管，各光敏二极管分别与各第二薄膜晶体管相连，所述多个第二薄膜晶体管呈阵列排布，同一行第二薄膜晶体管连接至同一条栅线，同一列第二薄膜晶体管连接至同一条数据线。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述传感器组为电容式传感器；
所述微流控器件包括设置在第一衬底基板上的第一电极和设置在第二衬底基板上的第二电极，所述第二电极与所述第一电极彼此绝缘，所述第一电极和所述第二电极被配置为在第一时间段驱动所述待检测的液体并被配置为在第二时间段将所述第一电极和所述第二电极之间的电容信号输出，所述第一电极和所述第二电极构成所述电容式传感器。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述第一电极包括彼此绝缘的多个子部分，每个子部分包括彼此绝缘的多个第一子电极，每个第一子电极与第一薄膜晶体管相连，所述第二电极包括彼此绝缘的多个第二子电极，所述第二子电极和所述子部分在垂直于第一衬底基板的方向上有重叠部分。
根据本公开一示例提供的微全分析系统，所述传感器组包括至少两种不同类型的传感器，同一类型的传感器包括多个传感器，多个传感器均匀排布。
本公开至少一示例提供一种微全分析方法，包括：
在微流控器件中容纳待检测的液体；
形成照射到所述微流控器件的第一光，
检测所述待检测的液体并输出检测信号以获得检测信息。
根据本公开一示例提供的微全分析方法，微流控器件包括设置在第一衬底基板上的第一电极和设置在第二衬底基板上的第二电极，所述第二电极与所述第一电极彼此绝缘，采用分时进行驱动和电容检测，该包括：
在第一时间段，利用所述第一电极和所述第二电极驱动所述液体；以及
在第二时间段，将所述第一电极和所述第二电极之间的电容信号输出。
根据本公开一示例提供的微全分析方法，在第一时间段，向所述第二电极输入公共信号，向所述第一电极输入第一驱动信号，所述方法还包括根据电容检测结果实时调整第一驱动信号的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本公开示例的技术方案，下面将对示例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些示例，而非对本公开的限制。
图1为本公开一示例提供的微全分析系统的剖视图；
图2为本公开一示例提供的微全分析系统的剖视图；
图3为本公开一示例提供的微全分析系统中的微流控器件的剖视图；
图4为本公开一示例提供的微全分析系统的剖视图；
图5为本公开一示例提供的微全分析系统的剖视图；
图6为本公开一示例提供的微全分析系统的电路示意图；
图7为本公开一示例提供的微全分析系统中的微流控器件/电容式传感器组的剖视图；
图8为本公开一示例提供的微全分析系统中的微流控器件/电容式传感器组中的第一电极的俯视图；
图9为本公开一示例提供的微全分析系统中的微流控器件/电容式传感器组中的第二电极的俯视图；
图10A为本公开一示例提供的微全分析系统中的微流控器件/电容式传感器组中的第一电极和第二电极的俯视图；
图10B为本公开一示例提供的微全分析系统中的微流控器件/电容式传感器组中的第一电极和第二电极的剖视图；
图11A为本公开一示例提供的微全分析系统中的微流控器件/电容式传感器组的电路示意图；
图11B为本公开一示例提供的微全分析系统中的微流控器件/电容式传感器组中的驱动时序；
图12A为本公开一示例提供的微全分析系统的剖视图；
图12B为本公开一示例提供的微全分析系统的剖视图；
图13A为本公开一示例提供的微全分析系统中的检测单元的剖视图；
图13B为本公开一示例提供的微全分析系统中的检测单元的剖视图；
图14为本公开一示例提供的微全分析系统中的检测单元的俯视图；
图15为本公开一示例提供的微全分析系统中的检测单元的俯视图。
具体实施方式
为使本公开示例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开示例的附图，对本公开示例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的示例是本公开的一部分示例，而不是全部的示例。基于所描述的本公开的示例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他示例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
微流控器件或微流控芯片(Microfluidic chips)是微全分析系统中当前热点，它最集中地体现了将分析实验室的功能转移到芯片上的思想。
通常的微流控芯片针对特定应用设计、功能单一，仅作为液滴运输、分合等操作使用。需要配合显微镜系统、光源系统、操作环境检测系统等，才能构成完整的测试系统。
如图1所示，本公开至少一示例提供一种微全分析系统，包括：
微流控器件10，被配置为容纳待检测的液体131；
光学单元20，被配置为形成照射到微流控器件10的第一光L1；例如，第一光L1照射到微流控器件10中的待检测的液体131上；
检测单元30，被配置为检测待检测的液体131并输出检测信号以获得检测信息。检测信号例如可包括电压/电流信号。
本公开至少一示例提供的微全分析系统/检测平台，集成度高，智能，不仅可进行液体/待检测的液体131移动(运输)、分合、反应等操作，还可实现待检测的液体131的检测。体积小，操作灵活、方便。例如，液体可通入到微流控器件，待检测的液体131可为通入到微流控器件的液体在微流控器件中反应后得到的液体，本公开的示例对此不作限定。
例如，第一光L1还可通过微流控器件10照射到检测单元30，例如，可通过检测单元30检测到的例如光强、亮度等信息获知待检测液体的检测信息。例如，穿过有液滴的部分和没液滴的部分的光的强度和/或亮度是不同的，从而可以得知检测信息。
例如，本公开至少一示例提供的微全分析系统可用于生物、医药、化学等领域，完成并行实验和检测，如将待测的血液液滴分离成若干子液滴，输送到不同位置同时发生反应，不同项目同时检测。该系统避免了庞大复杂的实验系统搭建，实验再现性强，降低了实验难度。
例如，通过微流控器件10的液体可以是液滴、流体等，以下以液滴为例进行说明。
如图1所示，为了利于第一光L1照射到待检测的液体131以及利于检测单元的检测，一个示例中，微流控器件10设置在光学单元20和检测单元30之间。例如，第一光L1可为激光，但不限于此。
如图1所示，为了利于微流控器件10、光学单元20和检测单元30的集成，一个示例中，微流控器件10包括相对设置的第一衬底基板101和第二衬底基板121，检测单元30设置在第一衬底基板101上，光学单元20设置在第二衬底基板121上。从而，各部件可整合在两个衬底基板上，但不限于此。例如，待检测的液体131设置在第一衬底基板101和第二衬底基板121之间。第一衬底基板101和第二衬底基板121的材料包括玻璃。第一衬底基板101和第二衬底基板121不限于玻璃，也可以是其他基板。玻璃基高度集成的系统，避免了昂贵的实验器材，提高了便携性降低了实验成本。
如图1所示，一个示例中，光学单元20包括光源201、导光板202和光栅203，光源201被配置为发出第二光L2，导光板202被配置为传导第二光L2，光栅203被配置为将从导光板202导出的第二光L2调整为第一光L1，并朝向微流控器件10出射。例如，光源经导光板202和光栅203处理可发出不同需求的光。例如，光在导光板202在设置光栅202处可将光导出，其余位置处可形成全反射。
例如，光学单元20通过不同设计的光栅，调节不同波长、不同强度的光照射到中间的微流控器件中的液体/液滴上，或者下面的检测单元(例如，传感器组的光敏传感器)上。不同光栅可形成不同的光，使液滴发生不同的反应；光栅可以设计成光路准直器提高光的照射精度。集成实现了分光计、光谱仪、检测光源等作用。
例如，光学单元一侧的光源，可为激光光源，激光打到导光板上通过导光板上不同位置不同设计的光栅，从相应位置发射出去不同波长的激光。优点是只使用一个激光源实现了不同激光源的需求，降低了功耗。不同项目采用不同子液滴对应不同荧光检测，省去了多种荧光同时检测一个液滴的滤光片设计。
如图1所示，为了满足不同特征(特征例如包括波长和/或强度)的第一光L1的测试需求，一个示例中，光栅203可包括第一光栅部2031和第二光栅部2032，第一光栅部2031和第二光栅部2032被配置为形成不同波长的第一光L1。需要说明的是，光栅203可以包括多个光栅部以形成更多不同波长的第一光，光栅部不限于两个。例如，光栅203可以包括四个光栅部，从而，可以形成四种不同波长的第一光L1。本公开的示例中，第一光L1也可只有一种波长，可根据检测需求确定需要怎样的第一光L1。
例如，光源201可以是点光源、面光源或多个点光源组合。导光板202可以是玻璃材质，也可以是其他材料。例如，光栅可采用全息光栅/微纳透镜，可包括水平结构和垂直结构部分，可以调节光的照射方向和控制透过光的波长。例如，光栅也可以是平面微结构，主要是调节光路。例如，光栅可以是全息材料经曝光工艺制成。本公开的示例对光栅结构不做限定，只要能起到调节光路和/或光的波长的作用即可。
例如，如图1所示，检测单元30可包括多个检测部301，多个检测部301，可设置在第三衬底基板300上。
例如，光学单元20可以分立，也可以集成制作在微流控器件10上。例如，如图2所示，光学单元20制作在微流控器件10的第二衬底基板121中。检测单元30可以分立，也可以如图2所示，检测单元30(多个检测部301)制作在微流控器件10上。
例如，对于对微流控器件有污染的实验，微全分析系统可进行模块化设计，只替换中间的微流控器件，进一步降低了成本。
微流控器件以介质上电润湿微流控器件(EWOD)为例，基于介质上电润湿的数字微流控技术，是指在含有绝缘介质的芯片上，通过施加电压信号可以改变介质上液滴的接触角，使液滴发生不对称形变，从而产生内部力来达到液滴操控的一项技术。该技术由于具有实现简单、操控方便、可控性好、驱动能力高的许多优点，正受到越来越多的关注，被认为是微流控领域最有发展前景的技术。本公开的示例中，对微流控器件10的类型不做限定。
如图3所示，一个示例中，微流控器件10为电润湿微流控器件，包括设置在第一衬底基板101上的第一电极111和设置在第二衬底基板121上的第二电极122，第二电极122与第一电极111之间可形成电场，形成的电场可对待检测的液体131进行操作。第一电极111包括彼此绝缘的多个第一子电极1111，每个第一子电极1111与第一薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)151相连。例如，第二电极122可为面状(整面)电极。例如，第一TFT151可包括第一漏极1511、第一源极1512和第一栅极1513。
例如，当光学单元20集成在微流控器件10时，第二衬底基板121上可以设置光栅203和第二电极122。光栅203和第二电极122可以设置在第二衬底基板121的某一单面，也可以在第二衬底基板121的两面。
例如，微流控器件10中，第一电极111和第二电极122可采用透明材料制作，例如氧化铟锡(ITO)，避免对光的遮挡。液体驱动和检测电路可以制作在微流控器件10中，也可以制作在检测单元30中。
例如，在第二电极122上可形成第二疏水层123，在第一电极111上可形成绝缘层112和第一疏水层113。
例如，电润湿微流控器件制作工艺可如下。
(1)在第二衬底基板121上沉积整面的第二电极122。可以是等离子体增强化学的气相沉积法(asma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)沉积，电极是透明电极，如ITO电极。
(2)在第二电极122上制作第二疏水层123。
(3)在第一衬底基板101上形成第一TFT151和第一电极111(驱动电极阵列)；
(4)在第一电极111上沉积整面的电介质绝缘层112。电介质绝缘层例如可以是SiNx，SiOx等；
(5)在绝缘层112上，制作第一疏水层113，第一疏水层113可为整面的疏水材料。
例如，第一疏水层113和第二疏水层123可以是旋涂工艺涂覆，也可以是先沉积一层物质，例如SiF，再采用等离子体轰击产生低表面能疏水材料。本公开的示例对疏水层的材料和制作工艺不做限定。
例如，如图3所示，第一衬底基板101和第二衬底基板121对盒形成一个盒1211(cell)，液体/液滴可在盒1211中运动。例如，可采用封框胶141粘结第一衬底基板101和第二衬底基板121，但不限于此。例如，还可以制作隔墙，限制液体/液滴的位置。
一个示例中，检测单元30包括传感器组，但不限于此。例如，传感器组包括光学传感器、电容式传感器、温度传感器、超声波传感器中的至少一种。例如，检测单元30(传感器组)可以是分立的，也可以是集成的。为了方便检测，部分传感器可集成在微流控器件的衬底基板中制作，同理，微流控器件的控制电路也可以集成在检测单元中制作。例如，传感器组可实现位置检测、温度检测、光学检测等多种检测。例如，检测单元30也可以用CCD/CMOS/光电倍增管等技术进行检测。
光学式传感器，是通过不同光强照射光敏二极管产生不同的光电流来实现检测。利用导光板约束下来的光路照射光敏传感器可以检测液滴的位置、形状、体积等。利用目标细胞中的标记物发出的荧光照射光敏传感器可以检测不同检测项目的含量。例如，可检测待检测液体的成分、位置、形状等信息。
如图4所示，一个示例中，传感器组为光学传感器，光学传感器被配置为检测第三光L3。例如，第三光L3为第一光L1经过待检测的液体131后的光。例如，第三光L3为待检测的液体131在第一光L1的激发下所发出的光。第三光L3为待检测液体131中的目标细胞与标记细胞反应而携带的标记物在第一光L1的激发下所发出的光。例如，第三光L3可为荧光，但不限于此。第三光L3还可为第一光L1通过微流控器件10照射到检测单元30的例如有部分光损失的光，光损失例如可包括强度有衰减等，可通过检测光损失情况而输出检测信号。例如，利用该种类型的有部分光损失的光可获得待检测的液体/液滴的位置、形状等信息。
例如，以基因检测为例，一示例提供的微全分析系统的工作原理如下。将微流控器件10中待测的液滴分离成若干子液滴，输送到不同位置，液滴中的目标细胞与相应位置的标记细胞反应，携带上标记物，如荧光素酶等。标记物在不同波长激光的激发下发射不同的荧光光子。光电传感器(例如，可为光敏二极管)接受荧光照射，产生相应大小的电压/电流信号，从而实现不同位置不同检测需求。可实现不同检测需求的并行检测。
如图4所示，一个示例中，传感器组包括多个第二TFT152和多个光敏二极管102，各光敏二极管102分别与各第二TFT152相连。例如，第二TFT152可包括第二漏极1521、第二源极1522和第二栅极1523。第一TFT151和第一电极111和传感器组可集成在第一衬底基板101上。例如，光敏二极管102可包括第一光敏电极、光敏材料层和第二光敏电极，但不限于此。例如，可形成PIN二极管，但不限于此。第一光敏电极可与第二TFT的第二漏极1521电连接。例如，在不同位置处，可设置不同的光敏二极管102。例如，可通过调节光敏二极管102的光敏材料、面积、厚度至少之一来实现不同的光转化率，使得在不同位置处，光敏二极管102不同。
如图4所示，为利用光敏二极管进行检测的结构图。每个光敏传感器(sensor)由一个光敏二极管和一个第二TFT组成。不同光强照射到二极管，产生不同大小的光电流，在第二TFT的控制下依次读出各个光敏二极管的电流差异，即可实现对液滴位置、检测项目含量的检测。更进一步，为了提高检测精度，可以针对不同位置处不同的荧光种类对二极管进行差异化设计，以实现最大的光电转换效率。
如图5所示，一个示例中，传感器组也可设置在第四衬底基板0101上。
如图6所示，一个示例中，多个第二TFT152可呈阵列排布，同一行第二TFT152连接至同一条第一栅线(gate line，GL)，同一列第二TFT连接至同一条第一数据线(data line，DL)。图6中共示出了GL1-GL4四条第一栅线GL，DL1-DL3共三条第一数据线DL，但本公开的示例不限于此，第一数据线DL和第一栅线的条数可根据需要而定。同一行第二TFT152的第二栅极1523连接至同一条第一栅线GL，同一列第二TFT的第一源极1521连接至同一条第一数据线DL。
例如，如图6所示，同一行第二TFT152的第二栅极可电连接，同一行第二TFT152的第二源极可电连接，从而，可以整行整列的引出驱动电极(光敏二极管的驱动电极)，变m×n条电极线为m+n条电极线，大大减少了引出线数，使得电路设置位置不受此限制。
例如，逐行扫描第一栅线GL，逐列输入数据信号，从而实现每个光敏二极管的单独控制。例如，如图6所示，第一栅线GL与第一数据线DL彼此绝缘，并交叉形成多个第一检测子单元311。以包括m行，n列的第一检测子单元311为例。设置第二TFT152可变m×n条电极线为m+n条电极线，大大减少了引出线数。
如图6所示，各第一数据线DL可与第一检测电路171电连接。第一检测电路171例如可为检测IC。例如，各第一数据线DL可连接至第一检测电路171的不同引脚。例如，光敏二极管102的检测信号可通过第二TFT152传送给第一检测电路171。
如图7所示，一个示例中，还可以在微流控器件10中整合电容式传感器。
如图7所示，微流控器件10包括设置在第一衬底基板101上的第一电极111和设置在第二衬底基板121上的第二电极122，第二电极122与第一电极111彼此绝缘，第一电极111和第二电极122被配置为在第一时间段驱动待检测的液体131并被配置为在第二时间段将第一电极111和第二电极122之间的检测信号(电容信号)输出，第一电极111和第二电极122构成电容式传感器。检测信号(电容信号)例如包括电压和/或电流信号。
本公开一示例提供一种微全分析系统，可分时进行液体驱动和电容检测，可实时获得电容检测结果。第一电极111和第二电极122既作为驱动待检测的液体131的电极，也作为电容检测的电极，易于制作，驱动和检测方式简单。
如图8所示，一个示例中，第一电极111包括彼此绝缘的多个子部分1110，每个子部分1110包括彼此绝缘的多个第一子电极1111，每个第一子电极111与第一TFT151相连。可向第一子电极1111输入第一驱动信号以控制对待检测的液体/液滴进行操作。
如图9所示，一个示例中，第二电极122包括彼此绝缘的多个第二子电极1221。
如图10A所示，一个示例中，为了利于电场和/或电容的形成，第二子电极1221和子部分1110在垂直于第一衬底基板101的方向上有重叠部分。例如，第二子电极1221在第一衬底基板101的正投影和子部分1110在第一衬底基板101的正投影有重叠部分。图10A示出了微流控器件中的第一电极111和第二电极122的俯视图，即，在垂直于第一衬底基板101的方向上的第一电极111和第二电极122。
图8-9、图10A示出了第一方向X、第二方向Y。例如，第一方向X为行方向，第二方向Y为列方向。
图10B示出了图10A中MN处的第一电极111和第二电极122剖视图。
如图11A所示，一个示例中，还包括第一薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)151(第一TFT151也可参见图7所示)，每个第一子电极1111与第一TFT151相连。例如，第一TFT151可包括第一漏极1511、第一源极1512和第一栅极1513(也可参见图7)。第一漏极1511可与第一子电极1111电连接。第一源极1512可与第二数据线(data line，DT)电连接。第一栅极1513可与第二栅线(gate line，GT)电连接。例如，第二栅线GT可被配置为向第一TFT151输入栅极信号，第二数据线DT可被配置为向第一TFT151输入数据信号。第二数据线DT可被配置为读出检测信号。检测信号例如可包括电容信号(例如包括电压/电流信号)。
如图11A所示，例如，每个第一子电极1111可与和其正对的第二子电极1221产生电容Cst，可通过检测Cst的大小来获知对液滴的操控情况。例如，Cst一端为第二电极122(第二子电极1221)，另一端为第一电极111(第一子电极1111)，第一电极111可通过第一TFT151连接至第二数据线DT。
例如，同一行第一TFT151的第一栅极1513可电连接，同一行第一TFT151的第一源极1512可电连接。例如，逐行扫描各第二栅线GT，逐列输入数据信号，从而实现每个第一子电极的单独控制。例如，如图11A所示，第二栅线GT与第二数据线DT彼此绝缘，并交叉形成多个第二检测子单元312。以包括m行，n列的第二检测子单元312为例。设置第二TFT152可变m×n条电极线为m+n条电极线，大大减少了引出线数。
例如，如图11A所示，器件中可利用第一TFT可以整行整列的引出驱动电极，变m×n条电极线为m+n条电极线，大大减少了引出线数，使得电路设置位置不受此限制。第一电极111/第一子电极1111可作为驱动电极。
例如，如图11A所示，多个第一TFT151可呈阵列排布，例如，为了减少引出线数，每个子部分包括的多个第一子电极1111，通过分别与各第一子电极1111连接的第一TFT151连接至同一条第二栅线GT，连接至同一列第一子电极1111的TFT的源极1511与同一条第二数据线DT电连接。
例如，同一行TFT151连接至同一条第二栅线(gate line，GT)，同一列TFT151连接至同一条第二数据线(data line，DT)。图11A中共示出了GT1-GT4四条第二栅线GT，DT1-DT4共四条第二数据线DT，但本公开的示例不限于此，第二数据线DT和第二栅线GT的条数可根据需要而定。同一行第一TFT151的第一栅极1513连接至同一条第二栅线GT，同一列TFT151的第一源极1511连接至同一条第二数据线DT。
如图11A所示，各第二数据线DT可与第二检测电路181电连接。第二检测电路181例如可为检测IC。例如，各第二数据线DT可连接至第二检测电路181的不同引脚。
如图11A所示，可通过TFT选通将感应电容逐个读出，感应电容信号可通过第二数据线DT读出到第二检测电路181中。例如，第一检测电路171和第二检测电路181可整合在一起，但不限于此。
如图11B所示，本公开一示例给出了微全分析系统的驱动时序(微流控/微全分析方法)，采用分时驱动的方式，时段TE包括第一时间段T1和第二时间段T2，第一时间段T1为驱动阶段，第二时间段T2为检测时间段。例如，液滴检测的结果可及时反馈给第二检测电路(系统处理器)用来检测当前驱动效果，判断液滴是否达到了预期的驱动效果、第一驱动信号(驱动电压)是否合适以及据此实时调整驱动电压，取得更好的液滴操控效果。图11B中，Tx是指驱动电极，Rx是指感应电极，Vf是指浮置(floating，Vf)。例如，浮置是指不加信号，空接。
本公开一示例提供一种微全分析/微流控方法，在第一时间段，向第二电极122输入公共信号，向第一电极111输入第一驱动信号。例如，第一驱动信号可为直流信号或交流信号(例如方波信号)。
本公开一示例提供一种微全分析/微流控方法，在第二时间段，向第二电极122输入第二驱动信号，将第一电极111浮置，第一电极111将产生的感应电容输出。例如，第二驱动信号可为直流信号或交流信号(例如方波信号)。
本公开一示例提供一种微流控方法，为了进行待检测液体/液滴的实时控制，还包括根据电容检测结果实时调整驱动信号的步骤。
例如，液滴驱动阶段，第二电极122(全部的第二子电极1221)给公共接地信号V1(参考电压端)，第一子电极1111根据需要由TFT选通选择性给第一驱动信号V2。V2电压的作用是控制液滴移动、分合等操作。可以是直流信号也可以是交流方波信号。例如，V2若采用直流信号，驱动阶段需要一直给直流信号，功耗要高一些。例如，若采用交流方波，高电平阶段电压会存储在CL(CL为上下子电极之间的介电层、液滴等等效的总电容)上，低电平阶段关闭第一TFT，但是由于第一TFT漏电流的存在，存储的电压会一点点漏掉，导致驱动能力下降，所以采用交流方波的驱动形式，既节省了功耗又保证了驱动效果。而且交流信号驱动有助于减小接触角迟滞、减少表面离子吸附等，取得更好的介电上电润湿效果。例如，第一驱动信号(驱动交流信号V2)频率大于液滴的共振频率小于器件的充电频率，可取的很好的电润湿效果。
例如，液滴检测阶段，可向第二电极122/第二子电极1221输入第二驱动信号(例如，方波信号)，第一子电极1111浮置(floating，Vf)，产生感应电容，有液滴和没液滴的地方感应电容大小不同，通过第一TFT选通将第一子电极1111的感应电容逐个读出。例如，可通过读出的感应电容得到液滴的位置形状图，通过相应算法计算还能得到液滴的体积、大小等信息。
如图12A所示，一个示例中，传感器组为温度传感器。温度传感器可为第三TFT153。第三TFT153可包括第三漏极1531、第三源极1532和第三栅极1533。温度传感器可被配置为感测温度，并输出相应的电流信号。适合于低驱动信号。
如图12B所示，一个示例中，温度传感器还可包括与第三TFT153串联的温敏电阻161。温敏电阻161一端与第三漏极1531电连接，另一端与参考电压端162相连。
例如，温敏电阻161以供在驱动信号为高电压信号时，替代第三TFT153来感测温度。例如，当温敏电阻161感测到的温度降低时，该温敏电阻St的阻值增大，第三TFT153输出的感应电流减小；当沟道感测到的温度升高时，该温敏电阻St的阻值减小，第三TFT153输出的感应电流增大。
例如，基因检测需要在稳定的温度环境中进行，温度传感器可以实时检测和调控操作环境温度。
如图13A所示，为多种传感器分立设计制作，独立检测结构、布线、驱动都较简单，灵活性强。如图13B所示，为多种传感器集成制作。
例如，如图14和15所示，不同传感器可以均匀分布，也可以视不同需求选择式排布
如图14和15所示，一个示例中，传感器组包括至少两种不同类型的传感器，同一类型的传感器包括多个传感器，多个传感器可均匀排布。例如，正方形图案可代表一种类型的传感器，三角形图案可代表另一类型的传感器。例如，不同种类的传感器的个数可相同，也可不同。可根据应用需求有选择的分布。
本公开一示例提供一种微全分析方法，包括：
在微流控器件中容纳待检测的液体；
形成照射到微流控器件的第一光，
检测待检测的液体并输出检测信号以获得检测信息。
本公开一示例提供的微全分析方法，微流控器件包括设置在第一衬底基板上的第一电极和设置在第二衬底基板上的第二电极，第二电极与第一电极彼此绝缘，采用分时进行驱动和电容检测，该包括：在第一时间段，利用第一电极和第二电极驱动液体；以及在第二时间段，将第一电极和第二电极之间的电容信号输出。
本公开一示例提供的微全分析方法，在第一时间段，向第二电极输入公共信号，向第一电极输入第一驱动信号，方法还包括根据电容检测结果实时调整第一驱动信号的步骤。
上述两个示例提供微全分析方法，具体细节可参照之前描述的电容式传感器的驱动方法，在此不再赘述。
本公开的示例中，光学传感器、电容传感器、温度传感器可分别设置各自的TFT、栅线、数据线，以实现各类型传感器引线条数的减少，但不限于此。检测方式可以是光学式、电容式、阻抗式等。
需要说明的是，为了清晰起见，在用于描述本公开的示例的附图中，层或区域的厚度被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
并且，在不冲突的情况下，本公开的同一示例及不同示例中的特征可以相互组合。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种微全分析系统，包括：
微流控器件，被配置为容纳待检测的液体；
光学单元，被配置为形成照射到所述微流控器件的第一光，
检测单元，被配置为检测所述待检测的液体并输出检测信号以获得检测信息。
2.根据权利要求1所述的微全分析系统，其中，所述微流控器件包括相对设置的第一衬底基板和第二衬底基板，所述检测单元设置在所述第一衬底基板上，所述光学单元设置在所述第二衬底基板上。
3.根据权利要求2所述的微全分析系统，其中，所述微流控器件包括设置在所述第一衬底基板上的第一电极和设置在所述第二衬底基板上的第二电极，所述第一电极包括彼此绝缘的多个第一子电极，每个第一子电极与第一薄膜晶体管相连，所述待检测的液体设置在所述第一衬底基板和所述第二衬底基板之间。
4.根据权利要求1所述的微全分析系统，其中，所述光学单元包括光源、导光板和光栅，所述光源被配置为发出第二光，所述导光板被配置为传导第二光，所述光栅被配置为将从所述导光板导出的所述第二光调整为第一光，并朝向所述微流控器件出射。
5.根据权利要求5所述的微全分析系统，其中，所述光栅包括第一光栅部和第二光栅部，所述第一光栅部和所述第二光栅部被配置为形成不同特征的第一光，所述特征包括波长、强度至少之一。
6.根据权利要求1所述的微全分析系统，其中，所述检测单元包括传感器组。
7.根据权利要求6所述的微全分析系统，其中，所述传感器组为光学传感器，所述光学传感器被配置为检测第三光，所述第三光为所述第一光经过所述待检测的液体后的光。
8.根据权利要求6所述的微全分析系统，其中，所述传感器组包括多个第二薄膜晶体管和多个光敏二极管，各光敏二极管分别与各第二薄膜晶体管相连，所述多个第二薄膜晶体管呈阵列排布，同一行第二薄膜晶体管连接至同一条栅线，同一列第二薄膜晶体管连接至同一条数据线。
9.根据权利要求6所述的微全分析系统，其中，所述传感器组为电容式传感器；
所述微流控器件包括设置在第一衬底基板上的第一电极和设置在第二衬底基板上的第二电极，所述第二电极与所述第一电极彼此绝缘，所述第一电极和所述第二电极被配置为在第一时间段驱动所述待检测的液体并被配置为在第二时间段将所述第一电极和所述第二电极之间的电容信号输出，所述第一电极和所述第二电极构成所述电容式传感器。
10.根据权利要求9所述的微全分析系统，其中，所述第一电极包括彼此绝缘的多个子部分，每个子部分包括彼此绝缘的多个第一子电极，每个第一子电极与第一薄膜晶体管相连，所述第二电极包括彼此绝缘的多个第二子电极，所述第二子电极和所述子部分在垂直于第一衬底基板的方向上有重叠部分。
11.根据权利要求6-10任一项所述的微全分析系统，其中，所述传感器组包括至少两种不同类型的传感器，同一类型的传感器包括多个传感器，多个传感器均匀排布。
12.一种微全分析方法，包括：
在微流控器件中容纳待检测的液体；
形成照射到所述微流控器件的第一光，
检测所述待检测的液体并输出检测信号以获得检测信息。
13.根据权利要求12所述的微全分析方法，微流控器件包括设置在第一衬底基板上的第一电极和设置在第二衬底基板上的第二电极，所述第二电极与所述第一电极彼此绝缘，采用分时进行驱动和电容检测，该包括：
在第一时间段，利用所述第一电极和所述第二电极驱动所述液体；以及
在第二时间段，将所述第一电极和所述第二电极之间的电容信号输出。
14.根据权利要求13所述的微全分析方法，其中，在第一时间段，向所述第二电极输入公共信号，向所述第一电极输入第一驱动信号，所述方法还包括根据电容检测结果实时调整第一驱动信号的步骤。
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