CN107754962B - 一种数字微流控液滴驱动装置及驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字微流控液滴驱动装置及驱动方法。该数字微流控液滴驱动装置包括第一基板、第二基板以及控制电路层；第一基板和第二基板之间形成液滴容纳空间，第一基板一侧设置有参考电极，参考电极层一侧设置有第一疏水层；第二基板一侧设置有驱动电极层，驱动电极层包括多个彼此间隔设置的驱动电极块，驱动电极层一侧设置有介电层，介电层一侧设置有第二疏水层。控制电路层包括扫描线和第一驱动信号线，扫描线和第一驱动信号线交叉限定出多个控制单元，控制单元与驱动电极块一一对应设置。本发明提供的数字微流控液滴驱动装置可大幅提高微流控芯片中独立电极数量及可控液滴规模，可实现高密度液滴的自由移动、分离及合并功能。
Description
技术领域
本发明实施例涉及数字液滴微流控技术，尤其涉及一种数字微流控液滴驱动装置及驱动方法。
背景技术
现代生物医学工程技术的发展，微流控芯片和芯片实验室技术越来越广泛的关注。
由于微流控芯片所具备的灵活性、简单易用性和可重复使用性等性能，可在基因组学、蛋白质组学以及精准医疗等生物医学研究和应用中提供强大的样本前处理能力。微流控芯片的基本特征和最大优势是多种单元技术在微小可控平台上灵活组合和规模集成，可控制微芯片上的试剂进行自动采样、稀释、加试剂、分离等操作，实现微芯片的实验室功能。数字液滴微流控技术是微流控芯片技术的一种重要研究方向，其液滴驱动机理为电润湿和介电泳。目前数字微流控技术一般采用液滴驱动电压为一对一的输入模式，在液滴相应的下置电极上加电，受电场作用，液滴在介电质表面张力减小，接触角变小，介电质表面张力的改变引发液滴受力不平衡，从而驱动液滴在芯片平面上运动。
现有的数字微流控液滴驱动装置多采用一对一的输入模式通过信号线向各电极输入信号，进而控制液滴的运动。具体地，数字微流控液滴驱动装置包括第一基板、与第一基板对置的第二基板，第一基板和第二基板之间形成液滴容纳空间，第二基板靠近第一基板的一侧设置有驱动电极层，驱动电极层包括多个彼此间隔设置的驱动电极块，每个驱动电极块与一条信号线相连，不同的驱动电极块与不同的信号线相连。显然，现有的数字微流控液滴驱动装置中，驱动电极块的数量越多，与之匹配的信号线的数量也越多，数字微流控液滴驱动装置的制作难度越大，无疑这会大大限制了数字液滴大规模灵活多线程控制等优势的充分发挥。
发明内容
本发明提供一种数字微流控液滴驱动装置及驱动方法，实现了在驱动电极块数目众多的前提下，减少信号线的数量，降低数字微流控液滴驱动装置的制作难度，为数字液滴大规模灵活多线程控制等优势的充分发挥提供可能性。
第一方面，本发明实施例提供了一种数字微流控液滴驱动装置，包括第一基板、与所述第一基板对置的第二基板以及控制电路层；
所述第一基板和所述第二基板之间形成液滴容纳空间；
所述第一基板靠近所述第二基板的一侧设置有参考电极，所述参考电极层背离所述第一基板的一侧设置有第一疏水层；
所述第二基板靠近所述第一基板的一侧设置有驱动电极层，所述驱动电极层包括多个彼此间隔设置的驱动电极块，所述驱动电极层背离所述第二基板的一侧设置有介电层，所述介电层背离所述驱动电极层的一侧设置有第二疏水层；
所述控制电路层包括多条彼此平行设置的扫描线和多条彼此平行设置的第一驱动信号线，所述扫描线和所述第一驱动信号线交叉限定出多个控制单元，所述控制单元与所述驱动电极块一一对应设置，所述控制单元包括控制开关，所述控制开关包括控制端、信号输入端和信号输出端，所述控制开关的所述控制端与所述扫描线电连接，所述控制开关的所述信号输入端与所述第一驱动信号线电连接，所述信号输出端与所述驱动电极块电连接。
进一步地，还包括第二驱动信号线和第三驱动信号线；
所述第二驱动信号线与所述参考电极电连接；
所述第三驱动信号线与所述驱动电极块电连接。
其中，所述控制电路层集成于所述第二基板上。
进一步地，还包括：与所述第二基板对置的第三基板；所述第二基板位于所述第一基板和所述第三基板之间；
所述第三基板包括靠近所述第二基板的第一表面以及多个连接引脚；
所述控制电路层集成于所述第三基板上，所述连接引脚位于所述第三基板的所述第一表面内，且与所述控制开关的输出端电连接，所述连接引脚与所述第二基板上的所述驱动电极块一一对应设置；所述控制开关的控制端通过所述连接引脚与所述驱动电极块电连接；
所述第三驱动信号线集成于所述第三基板上，所述第三驱动信号线通过所述连接引脚与所述驱动电极块电连接。
进一步地，所述第二基板和所述第三基板之间存在设定距离。
进一步地，所述第二基板的厚度为设定厚度。
第二方面，本发明实施例还提供了一种针对第一方面任一所述的数字微流控液滴驱动装置的数字微流控液滴驱动方法，其中包括：
获取液滴当前位置对应的驱动电极块的相关信息；
获取所述液滴的规划移动路径，所述规划移动路径包括移动方向以及所述规划移动路径所经过的各所述驱动电极块的相关信息；
按照所述规划移动路径的移动方向，依次调整所述规划移动路径经过的各所述驱动电极块上输入的第一驱动信号值，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动。
进一步地，所述数字微流控液滴驱动装置还包括第二驱动信号线和第三驱动信号线；
所述第二驱动信号线与所述参考电极电连接；
所述第三驱动信号线与所述驱动电极块电连接；
所述数字微流控液滴驱动方法中，所述按照所述规划移动路径的移动方向，依次调整所述规划移动路径经过的各所述驱动电极块上输入的第一驱动信号值，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动，包括：
按照所述规划移动路径的移动方向，依次调整所述规划移动路径经过的各所述驱动电极块上输入的第一驱动信号值，同时向所述参考电极输入第二驱动信号，向各所述驱动电极块输入第三驱动信号，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动。
其中，所述第二驱动信号和第三驱动信号为方波脉冲信号。
进一步地，所述方波脉冲信号的频率大于500Hz，占空比的范围为50％～90％。
本发明实施例通过设置所述控制电路层包括多条彼此平行设置的扫描线和多条彼此平行设置的第一驱动信号线，所述扫描线和所述第一驱动信号线交叉限定出多个控制单元，所述控制单元与所述驱动电极块一一对应设置，所述控制单元包括控制开关，所述控制开关包括控制端、信号输入端和信号输出端，所述控制开关的所述控制端与所述扫描线电连接，所述控制开关的所述信号输入端与所述第一驱动信号线电连接，所述信号输出端与所述驱动电极块电连接，以通过扫描线和第一驱动信号线控制驱动电极块上输入的第一驱动信号，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动，解决了现有的数字微流控液滴驱动装置中，因采用一对一的输入模式通过信号线向各驱动电极块上输入的第一驱动信号，使得当数字微流控液滴驱动装置中驱动电极块的数量越多时，与之匹配的信号线的数量也越多，数字微流控液滴驱动装置的制作难度越大的问题，实现了在驱动电极块数目众多的前提下，减少信号线的数量，降低数字微流控液滴驱动装置的制作难度，为数字液滴大规模灵活多线程控制等优势的充分发挥提供可能性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的数字微流控液滴驱动装置的俯视结构示意图。
图2是沿图1中A-A’的剖面结构示意图；
图3是图1中数字微流控液滴驱动装置中控制电路层的结构示意图；
图4是图3中控制开关示意图；
图5为图1中的数字微流控液滴驱动装置的电路图；
图6为数字微流控液滴驱动装置工作过程的等效电路图；
图7是本发明实施例二提供的另一种数字微流控液滴驱动装置的电路图；
图8是图7中晶体管截止和导通状态时的等效电路图；
图9是本发明实施例三提供的数字微流控液滴驱动装置的剖面示意图；
图10是本发明实施例三提供的数字微流控液滴驱动装置的电路图；
图11是本发明实施例四提供的数字微流控液滴驱动方法。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种数字微流控液滴驱动装置俯视结构示意图，图2是沿图1中剖面线A-A’的剖面结构示意图，图3是图1中数字微流控液滴驱动装置中控制电路层的结构示意图，图4是图3中控制开关示意图。参考图1、图2、图3和图4，该数字微流控液滴驱动装置具体包括第一基板11、第二基板12(图1中仅示出了第二基板12)以及控制电路层，第一基板11和第二基板12之间形成液滴10的容纳空间。其中，第一基板11靠近第二基板12的一侧设置有参考电极层13，参考电极层13背离第一基板11一侧设置有第一疏水层14。第二基板12靠近第一基板12一侧设置有驱动电极层15，驱动电极层15中包括多个彼此绝缘设置的驱动电极块151，驱动电极层15背离第二基板12一侧设置有介电层16，介电层16背离驱动电极层15的一侧设置有第二疏水层17。控制电路层包含多条彼此平行设置的扫描线21和多条彼此平行设置的第一驱动信号线22，扫描线21和第一驱动信号线22交叉限定出多个控制单元23，控制单元23与驱动电极块151一一对应设置，控制单元23中包括控制开关25。控制开关25包括控制端251、信号输入端252和信号输出端253，控制开关的控制端251连接扫描线21，控制开关的信号输入端232连接第一驱动信号线22。所述信号输出端253与所述驱动电极块151电连接。
继续参见图3，当需要向任意一个驱动电极块151提供第一驱动信号时，均可以调整与其电连接的扫描线21上的扫描信号以及第一驱动信号线22上的数据信号实现。
本发明实施例通过设置所述控制电路层包括多条彼此平行设置的扫描线和多条彼此平行设置的第一驱动信号线，所述扫描线和所述第一驱动信号线交叉限定出多个控制单元，所述控制单元与所述驱动电极块一一对应设置，所述控制单元包括控制开关，所述控制开关包括控制端、信号输入端和信号输出端，所述控制开关的所述控制端与所述扫描线电连接，所述控制开关的所述信号输入端与所述第一驱动信号线电连接，所述信号输出端与所述驱动电极块电连接，以通过扫描线和第一驱动信号线控制驱动电极块上输入的第一驱动信号，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动，解决了现有的数字微流控液滴驱动装置中，因采用一对一的输入模式通过信号线向各驱动电极块上输入的第一驱动信号，使得当数字微流控液滴驱动装置中驱动电极块的数量越多时，与之匹配的信号线的数量也越多，数字微流控液滴驱动装置的制作难度越大的问题，实现了在驱动电极块数目众多的前提下，减少信号线的数量，降低数字微流控液滴驱动装置的制作难度，为数字液滴大规模灵活多线程控制等优势的充分发挥提供可能性。
根据本实施例提供的方案，本发明的申请人已完成了将单路的液滴驱动电路扩展为20*20(20行和20列)，即得到了具备400个可独立加电的驱动电极块的液滴驱动装置，配合相应的数字液滴驱动软件，可实现100个液滴的自由移动、分离及合并功能，相比于现有技术中具备400个驱动电极块的液滴驱动装置需要400条对应连接的信号线，其制作难度可以想象，而本发明则仅仅使用了40条(包括20条扫描线和20条第一信号驱动线)，大大缩减了信号线的数量，降低了数字微流控液滴驱动装置的制作难度。本发明的好处还在于，行和列可以进行无限扩展，可得到任意大规模定制化的高通量数字液滴驱动平台。
图5为图1中的数字微流控液滴驱动装置的电路图，图6为数字微流控液滴驱动装置工作过程的等效电路图，下面结合图5至图6对本发明实施例提供的数字微流控液滴驱动装置的驱动方法进行详细说明。该数字微流控液滴驱动装置的液滴驱动方法包括：
S110、当液滴被滴入该数字微流控液滴驱动装置中后，获取液滴的当前位置信息。
在本步骤中液滴10的当前位置信息包括液滴10所处位置对应的驱动电极块的坐标值。
S120、获取所述液滴的规划移动路径，规划移动路径包括移动方向以及规划移动路径所经过的各所述驱动电极块的相关信息。
规划移动路径是指计划将液滴由当前位置移到目标位置的过程中，液滴的移动路径。规划移动路径可以为实验人员根据实验目的而自行设置的，也可以为该数字微流控液滴驱动装置的默认路径。
示例性地，若该液滴当前位置坐标值为(x0，y0)，其目标移动位置为(x0+2，y0+2)，则可以设定规划移动路径为先沿横向由(x0，y0)移动到(x0+1，y0)再到(x0+2，y)，然后再沿纵向由(x0+2，y0)移动到(x0+2，y0+1)再到(x0+2，y0+2)。
本步骤的实质是根据液滴的规划移动路径，确定液滴在规划移动路径上移动的过程中，液滴所经过的各个驱动电极块的坐标值，以及经过各驱动电极块的先后顺序。
S130、按照规划移动路径的移动方向，依次调整规划移动路径经过的各驱动电极块上输入的第一驱动信号值，以使液滴按照规划移动路径移动。
当向与液滴10当前位置信息相邻的驱动电极块输入第一驱动信号时，该驱动电极块输入第一驱动信号前后，其与参考电极形成的电容的电容值发生了变化，致使该驱动电极块与参考电极充电，使得该疏水膜层(包括第一疏水层14和第二疏水层17)由疏水性变为亲水性，液滴10与疏水膜层(包括第一疏水层14和第二疏水层17)的接触角发生变化，由此驱动了液滴向该具有亲水性的驱动电极块位置移动。
本步骤具体包括：按照液滴在规划移动路径上移动的过程中经过各驱动电极块的先后顺序，通过调整扫描线21和第一信号驱动线22上电压值，以达到调整所述规划移动路径经过的各所述驱动电极块上输入的第一驱动信号值的目的，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动。
可选地，在上述技术方案中，第一基板11可以为透明的玻璃基板。在具体制作时，可以通过热蒸镀或者磁控溅射在其上制备一层透明的金属氧化物电极层作为参考电极层14。第二基板12可以选用常规的PCB板，其上的驱动电极块可采用铜等金属，通过刻蚀工艺等将镀好的金属层刻蚀成彼此绝缘的金属块，即形成驱动电极块。介电层16的材质则可以选用有机高分子材料例如派瑞林，也可以是无机的氧化硅或氧化铝等，第一疏水层14与第二疏水层17可采用聚四氟乙烯材料制备，其中介电层16、第一疏水层14和第二疏水层17可以通过旋涂的方式制备，第一疏水层14和第二疏水层17的厚度可以是100nm，介电层16则若采用派瑞林时，其厚度可以设置为3μm。
该数字微流控液滴驱动装置中的控制电路层的具体布设位置可以有多种，例如，可以设置控制电路层集成于第二基板12上，也可在该数字微流控液滴驱动装置中增设其他基板，并将控制电路层集成于所增设其他基板上。其中，若设置控制电路层集成于第二基板12上，可以将控制电路层中的信号线铺设于驱动电极层15中的驱动电极块之间；也可将控制电路层设置于第二基板12背离驱动电极层15的一侧，并通过贯穿第二基板12的过孔实现电连接，例如将驱动电极层15和控制电路层设置在同一PCB板的不同层中。
控制电路层中的控制开关可以是晶体管，则晶体管的栅极为该控制开关的控制端，晶体管的源极则为该控制开关的信号输入端，晶体管的漏极则为该控制开关的输信号出端。
实施例二
图7是本发明实施例二提供的另一种数字微流控液滴驱动装置的电路图；图8是图7中晶体管截止和导通状态时的等效电路图。与实施例一相比，本实施例中，该该数字微流控液滴驱动装置还包括第二驱动信号线31和第三驱动信号线41。具体地，参见图7和图8，所述第二驱动信号线31与所述参考电极电连接；所述第三驱动信号线41与所述驱动电极块电连接。
下面结合图7和图8对本实施例提供的数字微流控液滴驱动装置的驱动方法进行详细说明。该数字微流控液滴驱动装置的液滴驱动方法包括：
S110、当液滴被滴入该数字微流控液滴驱动装置中后，获取液滴的当前位置信息。
S120、获取所述液滴的规划移动路径，规划移动路径包括移动方向以及规划移动路径所经过的各所述驱动电极块的相关信息。
S130、按照所述规划移动路径的移动方向，依次调整所述规划移动路径经过的各所述驱动电极块上输入的第一驱动信号值，同时向所述参考电极输入第二驱动信号，向各所述驱动电极块输入第三驱动信号，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动。
示例性地，参考图7，向参考电极13和驱动电极层15通过第二驱动信号线31和第三驱动信号线41分别通入高压信号HV，抬高参考电极13和各驱动电极块的电压，然后通过驱动电极块(x0+1，y0)所在的扫描线21给晶体管的栅极251通入高电平信号，通过驱动电极块(x0+1，y0)所在的第一驱动信号线222给晶体管的源极252通入0V的低电平信号，其余第一驱动信号线221则通入5V的高电平信号，由此可实现驱动电极块(x0+1，y0)对应的晶体管栅源电压大于晶体管开启电压，使该晶体管导通，而其余晶体管则截止，参考图8，由于驱动电极块(x0+1，y0)通过晶体管导通将原本的高压拉低为低电平，而其他驱动电极块由于晶体管截止，仍为高压，在驱动电极块(x0+1，y0)和参考电极13形成的电容中，驱动电极块(x0+1，y0)与参考电极13形成较大的电势差，其余驱动电极块和参考电极13形成的电容则不存在电势差，这使得驱动电极块(x0+1，y0)对应的介电层16和疏水膜层17充电，其疏水膜层17的接触角发生改变，从而具备了亲水性，致使疏水膜层上的液滴向具有亲水性的疏水膜层处移动，继而实现了液滴的数字驱动。
本发明实施例二提供的数字微流控液滴驱动装置，通过设置控制电路层，其中包括多条彼此平行设置的扫描线和多条彼此平行设置的第一驱动信号线以及与驱动电极块一一对应设置的控制单元，并利用控制单元控制信号的输入，利用第二驱动信号线和第三驱动信号线向参考电极和非目标驱动电极块分别输入信号，实现了对数目众多的驱动电极块更为有效地单独控制，同时能够大大减少信号线的数量，降低数字微流控驱动装置的制作难度，大幅度提高了微流控芯片中独立电极块数量及可控液滴规模，实现了高密度液滴的自由移动、分离及合并功能，为数字液滴大规模灵活多线程控制等优势的充分发挥提供可能。
继续参见图7，该数字微流控液滴驱动装置中，晶体管和二极管并联，这样设置的目的是，利于二极管保护晶体管，以防晶体管损坏。
进一步地，还可以通过串联电阻来降低第二驱动信号线和第三驱动信号线中的电流，以对该数字微流控液滴驱动装置进行保护。
具体制作时，第二驱动信号线和第三驱动信号线可在参考电极或驱动电极层制备过程中同时制备，例如铜的驱动电极层制备过程中，通过掩膜板的图案调控，可以同时刻蚀出铜的驱动电极块和第三驱动信号线。
实施例三
图9是本发明实施例三提供的数字微流控液滴驱动装置的剖面示意图，图10是本发明实施例三提供的另一种数字微流控液滴驱动装置的电路图。参见图9和图10，该数字微流控液滴驱动装置还包括与第二基板12对置的第三基板18；第二基板12位于第一基板11和第三基板18之间；第三基板18包括靠近第二基板12的第一表面以及多个连接引脚181；控制电路层集成于第三基板18上，连接引脚181位于第三基板18的第一表面内，且与控制开关的输出端电连接，连接引脚181与第二基板12上的驱动电极块一一对应设置；控制开关的控制端通过连接引脚181与驱动电极块电连接；第三驱动信号线41集成于所述第三基板18上，所述第三驱动信号线41通过所述连接引脚181与所述驱动电极块151电连接。
其中，连接引脚181用于将设置在第三基板18上的控制开关的输出端253以及第三驱动信号线41与设置在第二基板12上对应的驱动电极块实现一定距离地电连接。
本领域技术人员可以理解，将控制电路层及第三驱动信号线设置在第二基板上，会使得扫描线和驱动信号线中的电流流动影响驱动电极层中驱动电极块上的充电电荷，从而导致驱动电极块上对应的疏水层的疏水性混乱，干扰了液滴的正常驱动路径。除此之外，实际工艺中将控制电路层和第三驱动信号线与驱动电极块制备在同一PCB板即第二基板上，其中控制电路层的制备成本较高，由于成品率的原因，残次PCB板所消耗的成本代价过高。与将控制电路层和第三驱动信号线设置在第二基板上的技术方案相比，本发明实施例将布线包括控制电路层和第三驱动信号线设置于第三基板上，通过连接引脚实现了控制电路层与驱动电极层一定距离的电连接，能够有效防止第二基板上的驱动电极层受到控制电路层中扫描线和驱动信号线的信号干扰，使液滴驱动更加精确。并且，在实际制备工艺过程中，分开设置的驱动电极层即使在制备过程中PCB板制作失败，也不会影响控制电路层和第三驱动信号线所在的第三基板，可以有效降低成本消耗。
该连接引脚可以为pin针，以作为向驱动电极块中通入信号传输的连接器。需要注意的是，第三基板上控制电路层中的扫描线、第一驱动信号线、控制开关等元器件以及第三驱动信号线可以设置于第三基板第一表面或者另一表面，也可将扫描线和第一驱动信号线设置在第三基板内部，通过通孔实现元器件和布线的连接，本领域技术人员可根据实际情况进行设计选择，在此不做限制。
其中，为了进一步防止控制电路层中扫描线和第一驱动信号线以及第三驱动信号线的信号干扰，可以将控制电路层和第三驱动信号线与驱动电极层的距离拉大，即设置驱动电极层所在的第二基板与控制电路层和第三驱动信号线所在的第三基板存在设定的距离，该距离可以是现有技术中pin针的最小长度5mm或者大于5mm的距离。
除此之外，由于第二基板和第三基板通过连接引脚实现连接，为了保证第二基板和第三基板在对接连接引脚的过程中防止第二基板因为按压导致的变形，使液滴所在的第二基板各处处于同一水平位置，从而确保液滴的驱动过程不受影响，可以设置第二基板的厚度具备一定的厚度，例如可以是2mm或以上。
实施例四
本发明实施例提供了一种针对上述实施例所述的数字微流控液滴驱动装置的数字微流控液滴驱动方法，图11是本实施例四提供的数字微流控液滴驱动方法，参考图11，该液滴驱动方法具体包括：
S110、获取液滴当前位置对应的驱动电极块的相关信息；
S120、获取液滴的规划移动路径，规划移动路径包括移动方向以及规划移动路径所经过的各驱动电极块的相关信息；
S130、按照规划移动路径的移动方向，依次调整规划移动路径经过的各驱动电极块上输入的第一驱动信号值，以使液滴按照规划移动路径移动。
本发明实施例提供的一种数字微流控液滴驱动方法，通过获取液滴的当前位置信息和规划移动路径，利用控制电路层中的扫描线、第一驱动信号线以及与驱动电极块一一对应设置的控制单元，依次调整规划移动路径经过的各驱动电极块上输入的第一驱动信号值，实现了对数目众多的驱动电极块的单独控制，同时能够大大减少信号线的数量，降低数字微流控液滴驱动装置的制作难度，大幅度提高微流控芯片中独立电极块数量及可控液滴规模，实现高密度液滴的自由移动、分离及合并功能，为数字液滴大规模灵活多线程控制等优势的充分发挥提供可能性。
具体地，数字微流控液滴驱动装置还包括第二驱动信号线和第三驱动信号线；第二驱动信号线位于第一基板靠近第二基板的一侧，且与参考电极电连接；第三驱动信号线位于述第二基板靠近第一基板的一侧，且与驱动电极块电连接；
数字微流控液滴驱动方法的步骤S130中，按照规划移动路径的移动方向，依次调整规划移动路径经过的各驱动电极块上输入的第一驱动信号值，以使液滴按照规划移动路径移动，包括：
按照规划移动路径的移动方向，依次调整规划移动路径经过的各驱动电极块上输入的第一驱动信号值，同时向参考电极输入第二驱动信号，向各驱动电极块输入第三驱动信号，以使液滴按照规划移动路径移动。
其中，在依次调整规划移动路径经过的各驱动电极块上输入的第一驱动信号值，示例性地，参考图8，可以是同时通过第二驱动信号线向参考电极13输入第二驱动信号作为参考电极电压，通过第三驱动信号线向各驱动电极块输入第三驱动信号，第二驱动信号和第三驱动信号相同均为高压HV信号，所以参考电极13与其他各驱动电极块所构成的电容的两极板之间不存在电势差，从而不会产生充电现象，而规划移动路径经过的各驱动电极块上输入的第一驱动信号值与第三驱动信号值不同，从而导致移动方向上与液滴相邻的驱动电极块与参考电极13形成的电容两极板之间存在电势差，由此产生了充电现象，使该位置处的介电层和疏水膜层充电，疏水膜层变为亲水，继而通过该处的亲水性驱动液滴移动。
由于介电层的厚度通常只有3μm，在各驱动电极块上经常性地输入较高电压值的第三驱动信号时，可能会使介电层的寿命变短，更甚至会使介电层击穿，使液滴驱动装置工作失常，因此可以将第二驱动信号和第三驱动信号选用高压的脉冲信号，具体可以是方波脉冲信号，其中该方波脉冲信号的频率和占空比可以根据实际的驱动液滴和需要的驱动速度来进行选择，当液滴为去离子水时，其液滴驱动所使用的方波脉冲的频率范围可以大于500Hz，为保证合适的驱动速度，可以优选为1kHz，同时驱动速度也跟占空比相关，占空比可为50％～90％的范围，其中优选为80％，该方波脉冲信号的峰值也需要根据实际液滴的性质进行选择，例如当液滴为盐溶液时，该方波脉冲信号的峰值可选50V，当液滴为纯水或其他导电性不良的液滴时，峰值可以为200V。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种数字微流控液滴驱动装置，其特征在于，包括第一基板、与所述第一基板对置的第二基板以及控制电路层；
所述第一基板和所述第二基板之间形成液滴容纳空间；
所述第一基板靠近所述第二基板的一侧设置有参考电极，所述参考电极层背离所述第一基板的一侧设置有第一疏水层；
所述第二基板靠近所述第一基板的一侧设置有驱动电极层，所述驱动电极层包括多个彼此间隔设置的驱动电极块，所述驱动电极层背离所述第二基板的一侧设置有介电层，所述介电层背离所述驱动电极层的一侧设置有第二疏水层；
所述控制电路层包括多条彼此平行设置的扫描线和多条彼此平行设置的第一驱动信号线，所述扫描线和所述第一驱动信号线交叉限定出多个控制单元，所述控制单元与所述驱动电极块一一对应设置，所述控制单元包括控制开关，所述控制开关包括控制端、信号输入端和信号输出端，所述控制开关的所述控制端与所述扫描线电连接，所述控制开关的所述信号输入端与所述第一驱动信号线电连接，所述信号输出端与所述驱动电极块电连接；
还包括第二驱动信号线和第三驱动信号线；
所述第二驱动信号线与所述参考电极电连接；
所述第三驱动信号线与所述驱动电极块电连接；
所述第一驱动信号线向各所述驱动电极块提供低电平信号，所述第二驱动信号线和所述第三驱动信号线分别向所述参考电极和所述驱动电极块提供相同的高压信号。
2.根据权利要求1所述的数字微流控液滴驱动装置，其特征在于，所述控制电路层集成于所述第二基板上。
3.根据权利要求1所述的数字微流控液滴驱动装置，其特征在于，还包括：
与所述第二基板对置的第三基板；所述第二基板位于所述第一基板和所述第三基板之间；
所述第三基板包括靠近所述第二基板的第一表面以及多个连接引脚；
所述控制电路层集成于所述第三基板上，所述连接引脚位于所述第三基板的所述第一表面内，且与所述控制开关的输出端电连接，所述连接引脚与所述第二基板上的所述驱动电极块一一对应设置；所述控制开关的控制端通过所述连接引脚与所述驱动电极块电连接；
所述第三驱动信号线集成于所述第三基板上，所述第三驱动信号线通过所述连接引脚与所述驱动电极块电连接。
4.根据权利要求3所述的数字微流控液滴驱动装置，其特征在于，所述第二基板和所述第三基板之间存在设定距离。
5.根据权利要求3所述的数字微流控液滴驱动装置，其特征在于，所述第二基板的厚度为设定厚度。
6.一种针对权利要求1-5任一项所述的数字微流控液滴驱动装置的数字微流控液滴驱动方法，其特征在于，包括：
获取液滴当前位置对应的驱动电极块的相关信息；
获取所述液滴的规划移动路径，所述规划移动路径包括移动方向以及所述规划移动路径所经过的各所述驱动电极块的相关信息；
按照所述规划移动路径的移动方向，依次调整所述规划移动路径经过的各所述驱动电极块上输入的第一驱动信号值，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动；
所述数字微流控液滴驱动装置还包括第二驱动信号线和第三驱动信号线；
所述第二驱动信号线与所述参考电极电连接；
所述第三驱动信号线与所述驱动电极块电连接；
所述数字微流控液滴驱动方法中，所述按照所述规划移动路径的移动方向，依次调整所述规划移动路径经过的各所述驱动电极块上输入的第一驱动信号值，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动，包括：
按照所述规划移动路径的移动方向，依次调整所述规划移动路径经过的各所述驱动电极块上输入的第一驱动信号值，同时向所述参考电极输入第二驱动信号，向各所述驱动电极块输入第三驱动信号，以使所述液滴按照所述规划移动路径移动。
7.根据权利要求6所述的数字微流控液滴驱动方法，其特征在于，所述第二驱动信号和第三驱动信号为方波脉冲信号。
8.根据权利要求7所述的数字微流控液滴驱动方法，其特征在于，所述方波脉冲信号的频率大于500Hz，占空比的范围为50％～90％。
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