CN112934280B - 一种微流控装置及其检测方法 - Google Patents

一种微流控装置及其检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112934280B
CN112934280B CN202110139615.2A CN202110139615A CN112934280B CN 112934280 B CN112934280 B CN 112934280B CN 202110139615 A CN202110139615 A CN 202110139615A CN 112934280 B CN112934280 B CN 112934280B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
light source
driving
layer
microfluidic device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110139615.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112934280A (zh
Inventor
林柏全
席克瑞
贾振宇
欧阳珺婷
秦锋
彭旭辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai AVIC Optoelectronics Co Ltd
Original Assignee
Shanghai AVIC Optoelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai AVIC Optoelectronics Co Ltd filed Critical Shanghai AVIC Optoelectronics Co Ltd
Priority to CN202110139615.2A priority Critical patent/CN112934280B/zh
Priority to US17/231,842 priority patent/US11660597B2/en
Publication of CN112934280A publication Critical patent/CN112934280A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112934280B publication Critical patent/CN112934280B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502769—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements
    • B01L3/502784—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics
    • B01L3/502792—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics for moving individual droplets on a plate, e.g. by locally altering surface tension
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K65/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element and at least one organic radiation-sensitive element, e.g. organic opto-couplers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0663—Whole sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819—Microarrays; Biochips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B01L2300/161—Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0427—Electrowetting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N2021/0346—Capillary cells; Microcells
    • G01N2021/035—Supports for sample drops

Abstract

本发明实施例公开了一种微流控装置及其检测方法，该微流控装置包括：第一基板、微流控通道层和第二基板；第一基板包括光源层，光源层包括多个光源结构，光源结构包括第一电极、第二电极和电致发光模块，光源结构在开启时发出的光线穿过微流控通道层射向第二基板；第二基板包括光电检测层和驱动电极层，光电检测层包括多个光电检测结构，光电检测结构包括第三电极、第四电极以及位于第三电极和第四电极之间的光电转换模块，光电检测结构在开启时根据入射光信号产生电信号；驱动电极层包括多个驱动电极及驱动电路，驱动电路用于给驱动电极施加电压，使液滴在微流控通道层的微流控通道内运动。本发明实施例，可以实时定位液滴位置。

Description

一种微流控装置及其检测方法
技术领域
本发明实施例涉及微流控技术，尤其涉及一种微流控装置及其检测方法。
背景技术
微流控芯片有着强大的集成性，处理样本时分析速度快、损耗低、物耗少、污染小，因此，微流控芯片在生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用具有极为广阔的前景。
目前，微流控芯片在进行样本检测过程，驱动时序已事先确定。然而，样本中液滴受到原材料、工艺或环境问题影响，液滴运动状态很难按照预设驱动时序执行。因此，实验人员难以得知液滴位置，如此容易影响后续实验进程，降低实验效率甚至造成实验失败。
发明内容
本发明实施例提供一种微流控装置及其检测方法，以实现实时定位液滴位置的效果。
本发明实施例提供了一种微流控装置，包括：相对设置的第一基板和第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的微流控通道层；
所述第一基板包括光源层，所述光源层包括多个光源结构，所述光源结构包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的电致发光模块，所述光源结构在开启时发出的光线穿过所述微流控通道层射向所述第二基板；
所述第二基板包括光电检测层和驱动电极层，所述光电检测层包括多个光电检测结构，所述光电检测结构包括第三电极、第四电极以及位于所述第三电极和所述第四电极之间的光电转换模块，所述光电检测结构在开启时根据入射光信号产生电信号；
所述驱动电极层包括多个驱动电极及驱动电路，所述驱动电路用于给所述驱动电极施加电压，使液滴在所述微流控通道层的微流控通道内运动。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种如上所述的微流控装置的检测方法，所述微流控装置的工作过程包括液滴驱动阶段和光电检测阶段，所述光电检测阶段包括位置检测子阶段；该检测方法包括：
在所述位置检测子阶段，控制所述光源结构发光，各所述光电检测结构分时开启以输出电信号，根据各所述光电检测结构输出的电信号对所述液滴进行定位；
在所述液滴驱动阶段，控制所述光源结构不发光，给所述驱动电极施加不同的电压，使相邻所述驱动电极之间产生电场，驱动所述液滴在所述微流控通道层内按照预设移动路径运动。
本发明实施例中，采用第一基板的光源结构作为光源产生结构，光源结构发出的光经过微流控通道层进入第二基板的光电检测结构，光电检测结构的光电转换模块根据接收的光强发生光电反应，则光电检测结构输出电信号，其中，液位位置的光电转换模块接收的光强与非液位位置的光电转换模块接收的光强大小是不一样的，从而根据各光电检测结构的电信号不同来判断液滴位置或液滴是否到达预设位置，实现实时液滴定位和液位位置检测。本发明实施例，光源结构产生光线进行液滴检测，使用环境不受限制；而且第一基板和第二基板之间设置微流控通道层，液滴在密闭洁净的微流控通道层内移动，所以检测精度不会受到使用环境的影响，提高了检测成功率和检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。
图1是本发明实施例提供的一种微流控装置的示意图；
图2是本发明实施例提供的光源层的示意图；
图3是本发明实施例提供的光源开关的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种驱动电极层的示意图；
图5是本发明实施例提供的第二种驱动电极层的示意图；
图6是本发明实施例提供的光电检测层的示意图；
图7是本发明实施例提供的光源结构的示意图；
图8是一个光源结构与一个光电检测结构的俯视示意图；
图9是本发明实施例提供的微流控装置的第一种局部示意图；
图10是本发明实施例提供的微流控装置的第二种局部示意图；
图11是本发明实施例提供的微流控装置的第三种局部示意图；
图12是本发明实施例提供的微流控装置的第四种局部示意图；
图13是本发明实施例提供的驱动电极和光源结构的俯视示意图；
图14是本发明实施例提供的驱动电极和液滴的俯视示意图；
图15是本发明实施例提供的微流控装置的第五种局部示意图；
图16是本发明实施例提供的驱动电极和光源结构的俯视示意图；
图17是本发明实施例提供的微流控装置的第六种局部示意图；
图18是本发明实施例提供的驱动电极和液滴的俯视示意图；
图19是本发明实施例提供的微流控装置的第七种局部示意图；
图20是本发明实施例提供的微流控装置的示意图；
图21是驱动电极和液滴的俯视示意图；
图22是多个光源结构与一个光电检测结构的俯视示意图；
图23是本发明实施例提供的微流控装置的第八种局部示意图；
图24是本发明实施例提供的微流控装置的第九种局部示意图；
图25是本发明实施例提供的微流控装置的第十种局部示意图；
图26是本发明实施例提供的微流控装置的第十一种局部示意图；
图27是本发明实施例提供的驱动电极和液滴的俯视示意图；
图28是本发明实施例提供的微流控装置的第十二种局部示意图；
图29是本发明实施例提供的微流控装置的第十三种局部示意图。
图30是本发明实施例提供的扇形光源结构的示意图；
图31是本发明实施例提供的扇形光电检测结构的示意图；
图32是本发明实施例提供的光电检测结构与光源结构的对应关系。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1所示，为本发明实施例提供的一种微流控装置的示意图，图2是本发明实施例提供的光源层的示意图，图3是本发明实施例提供的光源开关的示意图；图4是本发明实施例提供的驱动电极层的示意图。本实施例提供的微流控装置包括：相对设置的第一基板100和第二基板200以及位于第一基板100和第二基板200之间的微流控通道层300；第一基板100包括光源层110，光源层110包括多个光源结构111，光源结构111包括第一电极111a、第二电极111c以及位于第一电极111a和第二电极111c之间的电致发光模块111b，光源结构111在开启时发出的光线穿过微流控通道层300射向第二基板200；第二基板200包括光电检测层210和驱动电极层220，光电检测层210包括多个光电检测结构211，光电检测结构211包括第三电极211a、第四电极211c以及位于第三电极211a和第四电极211c之间的光电转换模块211b，光电检测结构211在开启时根据入射光信号产生电信号；驱动电极层220包括多个驱动电极221及驱动电路222，驱动电路222用于给驱动电极221施加电压，使液滴301在微流控通道层300的微流控通道内运动。
本实施例中，第一基板100包括光源层110，光源层110是用于发光的光源产生膜层。光源层110包括多个光源结构111，还包括光源控制电路112，光源控制电路112独立控制每个光源结构111发光与否，光源控制电路112控制光源结构111开启时，则光源结构111发出光线，光源控制电路112控制光源结构111关断时，则光源结构111不发光。可选光源控制电路112包括光源驱动芯片112a和多个光源开关112b，光源驱动芯片112a通过控制光源结构111的光源开关111b开启或关断，以控制每个光源结构111发光与否。在其他实施例中，还可选光源控制电路包括光源驱动芯片，光源驱动芯片可以直接控制每个光源结构发光与否。
光源结构111包括第一电极111a、第二电极111c以及位于第一电极111a和第二电极111c的电致发光模块111b。光源控制电路112给第一电极111a和第二电极111c同时通电，使第一电极111a和第二电极111c之间产生能够控制电致发光模块111b电致发光的电信号，则该电信号流经电致发光模块111b时电致发光模块111b电致发光。可选第一电极111a为阳极，且第二电极111c为阴极，可选多个光源结构111共用第二电极111c即第二电极111c为面电极，可选第一电极111a为块电极。在其他实施例中，还可选第一电极为阴极，且第二电极为阳极。
可选第一电极111a和第二电极111c层叠绝缘设置，电致发光模块111b位于第一电极111a和第二电极111c之间，且电致发光模块111b包括有机发光材料。
光源结构111在开启时发出的光线穿过微流控通道层300射向第二基板200，其中，第二电极111c靠近微流控通道层300，可选第一电极111a为反射电极，第二电极111c为透明电极，则可以保证光源结构111b发出的光线向第二基板200出射。例如第一电极111a为金属电极，第二电极111c为ITO电极。
光源开关112b的结构如图3中所示。可选光源结构111为OLED，则其光源开关112b是7T1C结构；或者，可选光源结构为micro LED，其光源开关是2T1C结构；在图2中用一个晶体管示例光源开关。在其他实施例中，还可选光源开关是MOS管，光源驱动芯片给光源开关提供PWM信号以控制光源结构111发光与否。其中，发光控制信号线EM控制驱动电流是否流入光源结构。
如图3所示，驱动晶体管T1用于为光源结构OLED提供驱动电流，发光控制信号控制T2和T3同时开启或同时关断，在T2和T3同时开启时，驱动电流流经OLED。光源开关112b的输出端与光源结构111的第一电极电连接，第二电极与公共电压信号线COM电连接。光源控制信号线G、光源输入信号线S和公共电压信号线COM分别电连接至光源驱动芯片112a。光源驱动芯片112a根据微流控装置的工作需求独立控制每个光源开关112b的开启和关断。
可以理解，光源结构111与微流控通道层300之间还设置有起绝缘作用的绝缘疏水层，该绝缘疏水层可以包括层叠设置的绝缘层和疏水层，绝缘层位于疏水层和第二电极之间。
可选光源层的光源结构在开启时发出的光线均为第一波段光线；或者，光源层至少包括发出第一波段光的第一光源结构和发出第二波段光的第二光源结构。本发明中，光源层的光源结构可以完全相同，例如采用相同制程制备的完全相同的红色有机发光二极管，相同颜色有机发光二极管发出的光的波段相同。还可选光源层包括多个光源组，每个光源组包括多个颜色不同的光源结构，例如一光源组包括红色有机发光二极管、绿色有机发光二极管和蓝色有机发光二极管，不同颜色有机发光二极管发出的光的波段不同。
本实施例中，位于第一基板100和第二基板200之间的微流控通道层300中包括至少一个微流控通道，一个或多个液滴301可以进入微流控通道，并在驱动电极层220的控制下在微流控通道内移动。第二基板200包括驱动电极层220，驱动电极层220包括多个驱动电极221及驱动电路222，驱动电路222用于给驱动电极221施加电压，使液滴301在微流控通道层300的微流控通道内运动。具体的，驱动电路222对驱动电极221施加电压，使相邻驱动电极221上的电压不同，进而在相邻驱动电极221之间形成电场，使液滴301内部产生压强差和不对称形变，实现液滴301在微流控通道中运动，可以理解，根据驱动电极221电位的不同可以改变液滴301的移动方向。
如图4所示，可选驱动电极层包括多条控制信号线222a和多条输入信号线222b，多条控制信号线222a和多条输入信号线222b绝缘限定出每个驱动电极221所在的区域，驱动电极221对应电连接一开关晶体管的输出端，该开关晶体管的控制端电连接控制信号线222a，开关晶体管的输入端电连接输入信号线222b，控制信号线222a控制开关晶体管导通与否，输入信号线222b通过导通的开关晶体管向驱动电极221提供电压信号。需要说明的是，在图4所示的结构中，控制信号线222a连接到左侧的驱动电路，输入信号线222b连接到下侧的驱动电路，但是，本申请实施例并不局限于此，还可以是控制信号线222a和输入信号线222b均连接到同一个驱动电路，例如，连接到一颗驱动芯片。在其他实施例中，如图5所示还可选驱动电路222可以与每个驱动电极221直接电连接，用于给驱动电极221传输电信号。
可以理解，驱动电极层210与微流控通道层300之间还设置有起绝缘作用的绝缘疏水层，该绝缘疏水层可以包括层叠设置的绝缘层和疏水层，绝缘层位于疏水层和驱动电极之间。
本实施例中，第二基板200还包括光电检测层210，光电检测层210用于进行光电检测。光电检测层210包括多个光电检测结构211，光电检测结构211包括第三电极211a、第四电极211c以及位于第三电极211a和第四电极211c之间的光电转换模块211b，光电检测结构211在开启时根据入射光信号产生电信号。光源结构111发出光线时，光电检测结构211开启，则光电检测结构211的光电转换模块211b接收到光源结构111发出的光线，以此产生光电反应。可以理解，光电检测结构211所在位置有液滴和无液滴时，进入光电检测结构211的光线强度不同，那么光电转换模块211b产生的光电反应不同。
可选光电检测结构211中第三电极211a作为偏置电极，第四电极211c作为检测电极，则光电检测阶段，光电检测层210给第三电极211a提供偏置电压信号，并通过第四电极211c检测流经光电转换模块211b的电流。或者，可选光电检测结构211中第三电极211a作为检测电极，第四电极211c作为偏置电极，则光电检测阶段，光电检测层210给第四电极211c提供偏置电压信号，并通过第三电极211a检测流经光电转换模块211b的电流。则光电检测层210可以根据各光电检测结构211的电流信号，判断出液滴所在位置。
参考图6所示，为本发明实施例提供的光电检测层的示意图。如图6所示，光电检测层210还包括光电检测电路212，光电检测电路212独立控制每个光电检测结构211工作与否。可选光电检测结构211还包括第一开关器件212a；第二基板200还包括：相互绝缘的多条第一源极线212b和多条第一栅极线212c；第一开关器件212a的控制端与第一栅极线212c电连接，第一开关器件212a的第一端与第一源极线212b电连接，第一开关器件212a的第二端与第三电极211a电连接。可以理解，图6中光电检测结构的电极和光电转换模块的上下位置关系仅是为了示例，实际上下位置关系参考图1所示。可选第二基板200还包括：偏置电压线212d；每个第四电极211c均与偏置电压线212d电连接。
本实施例中，光电检测阶段，光源结构111发出光线，光电检测结构211中的光电转换模块211b根据接收的光信号发生光电反应，可以理解，不同光电转换模块211b接收的光信号大小不同，则不同光电转换模块211b发生的光电反应不同。光电检测电路212通过偏置电压线212d给每个第四电极211c提供偏置电压信号，然后通过第一栅极线212c逐行开启第一开关器件212a，通过第一源极线212b读取第三电极211a的电流信号，该电流信号即为流经光电转换模块211b的电流信号。光电检测电路212获取每个光电检测结构211的电流信号，根据电流信号的大小可以判断液滴位置。
可以理解，光源结构发出的光线需进入光电转换模块，因此，光源结构的电致发光模块和光电转换模块之间的电极、绝缘层、介质层等各膜层均应选用相应的透光材料成膜。
在其他实施例中，还可选第四电极与第一开关器件的第二端电连接，第三电极与偏置电压信号线电连接。
基于上述微流控装置的结构，该微流控装置的工作过程包括液滴驱动阶段和光电检测阶段，光电检测阶段包括位置检测子阶段。该微流控装置的检测方法包括：
在液滴驱动阶段，控制光源结构不发光，给驱动电极施加不同的电压，使相邻驱动电极之间产生电场，驱动液滴在微流控通道层内按照预设移动路径运动；
在位置检测子阶段，控制光源结构发光，各光电检测结构分时开启以输出电信号，根据各光电检测结构输出的电信号对液滴进行定位。
在液滴驱动阶段，光源层不参与工作，且光电检测层不参与工作。参考图4所示，假设液滴当前位于驱动电极a所在位置上，且液滴移动方向为Y方向即a-b-c的方向。则液滴驱动流程如下：驱动电路给驱动电极b施加高于驱动电极a的电压，通常液滴移动需要的压差为20V，即驱动电极b的电压与驱动电极a的压差大于20V；则驱动电极a和b之间会形成穿过液滴的电场，该电场使驱动电极b上方液滴与绝缘疏水层的接触角变小，而驱动电极a上方液滴与绝缘疏水层的接触角基本不变；由于液滴两侧接触角差异变大，液滴内部产生Y方向的压强差，驱动液滴向驱动电极b方向移动。以此类推，当液滴处在驱动电极b上方位置时，在驱动电极c上施加高于驱动电极b的电压，同上述原理，液滴将向驱动电极c方向移动，以此类推，液滴将沿着电极设定方向持续移动。
在位置检测子阶段，光源层和光电检测层均参与工作，其中，驱动电极层中驱动时序稳定不发生编号，则液滴保持当前位置不动。光源控制电路控制各光源结构同步发光，光电检测电路通过偏置电压线给每个第四电极提供偏置电压信号，然后通过第一栅极线逐行开启第一开关器件使各光电检测结构分时开启以输出电信号，再通过第一源极线读取每个第三电极的电流信号，该电流信号即为流经光电转换模块的电流信号。光源结构发出的光线经过液滴与未经过液滴之后的光线强度不同，则光电检测电路根据各光电检测结构输出的电信号实现对液滴的定位。
可以理解，微流控装置的工作过程可以是连续多帧执行液滴驱动，然后中间穿插执行一次位置检测，以检测液滴是否移动至预设位置。或者，微流控装置的工作过程可以是先执行一次位置检测子阶段，对液滴进行定位后，再执行液滴驱动阶段。或者，微流控装置的工作过程可以是液滴移动两三次之后，执行一次位置检测，以检测液滴是否按照预设路径移动。
还可选光电检测阶段还包括光谱分析子阶段；在光谱分析子阶段，控制液滴所在位置区域的发第一波段光线的光源结构发光，控制液滴所在位置区域的各光电检测结构依次开启，根据各光电检测结构输出的电信号对液滴进行第一波段光谱分析。对液滴进行光谱分析时，首先需要执行位置检测子阶段以实现对液滴位置的定位，然后再执行光谱分析子阶段，控制液滴所在位置区域的光源结构按照时序发光以实现对液滴的光谱检测。
具体的，光谱分析子阶段，控制液滴所在位置区域的发第一波段光线的光源结构同时发光，再控制液滴所在位置区域的各光电检测结构依次开启，则各光电检测结构输出的电信号仅与第一波段光谱相关，以此根据各光电检测结构输出的电信号实现对液滴的第一波段光谱分析。例如第一波段光线为红光，则实现对液滴的红色光谱分析。
若还需要对液滴所在区域的绿色光线进行光谱分析，则控制液滴所在位置区域的发绿色光线的光源结构同时发光，控制液滴所在位置区域的各光电检测结构依次开启，以此根据各光电检测结构输出的电信号实现对液滴的绿色光谱分析。
参考图7所示，为本发明实施例提供的光源结构的示意图。如图7所示，第一电极111a和第二电极111c同层绝缘设置，电致发光模块111b位于第一电极111a和微流控通道层之间，且电致发光模块111b包括微型发光二极管。本实施例所示微流控装置与图1所示微流控装置的区别仅在于光源结构的类型不同，其工作原理类似，在此不再赘述。
如图7所示，第一电极111a和第二电极111c同层绝缘设置，电致发光模块111b位于第一电极111a和微流控通道层之间，且电致发光模块111b包括微型发光二极管。光源结构的第一电极111a和第二电极111c同层绝缘设置，电致发光模块111b分别与第一电极111a和第二电极111c电连接，具体的，电致发光模块111b位于第一电极111a面向微流控通道层的一侧表面上。其中，第一电极111a和第二电极111c均为块状电极，第二电极111c可选与公共电压信号线电连接，第一电极111a可选通过一开关晶体管与光源驱动芯片电连接，光源驱动芯片控制开关晶体管开启或关断，以控制给第一电极111a通电与否。
在其他实施例中，还可选光源结构为其他类型，如OLED、LED或量子点发光器件等，不限于以上示例。以OLED为例，结合图1所示，第一电极和第二电极位于OLED模块的两侧，第一电极和第二电极分别提供电子和空穴给OLED模块，则OLED模块电致发光；此时，第一电极和第二电极层相对设置且交叠。LED发光器件和量子点发光器件的原理与现有技术相同，在此不再赘述。
本发明实施例中，采用第一基板的光源结构作为光源产生结构，光源结构发出的光经过微流控通道层进入第二基板的光电检测结构，光电检测结构的光电转换模块根据接收的光强发生光电反应，则光电检测结构输出电信号，其中，液位位置的光电转换模块接收的光强与非液位位置的光电转换模块接收的光强大小是不一样的，从而根据各光电检测结构的电信号不同来判断液滴位置或液滴是否到达预设位置，实现实时液滴定位和液位位置检测。本发明实施例，光源结构产生光线进行液滴检测，使用环境不受限制；而且第一基板和第二基板之间设置微流控通道层，液滴在密闭洁净的微流控通道层内移动，所以检测精度不会受到使用环境的影响，提高了检测成功率和检测精度。
基于上述微流控装置的基本结构，本发明实施例提供的微流控装置包括至少两种，第一种微流控装置中一个光源结构与一个光电检测结构对应设置，第二种微流控装置中多个光源结构与一个光电检测结构对应设置。
本实施例提供第一种微流控装置。图8是一个光源结构与一个光电检测结构的俯视示意图。
参考图9所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。一个光源结构111与一个光电检测结构211对应设置；在垂直于第二基板200的方向上，电致发光模块111b的正投影和光电转换模块211b的正投影产生交叠。图9仅示出了微流控装置中的部分膜层结构。在垂直于第二基板200的方向上，电致发光模块111b的正投影和光电转换模块211b的正投影产生交叠，则光源结构111发出的光线可以出射至光电转换模块211b，使光电转换模块211b发生光电反应，以此根据光电检测结果实现液滴位置检测和光谱检测。
参考图10所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。可选在垂直于第二基板200的方向上，电致发光模块111b的正投影位于光电转换模块211b的正投影内。则光电转换模块211b可接收到与其对应的光源结构111发出的光线，相邻光源结构111发出的光线基本无法出射至该光电转换模块211b，这样能够降低相邻光源结构111对光电检测结构211的影响，改善光源结构111的光路散射带来的相邻光电转换模块211b的串扰问题。
可选微流控装置具备独立的驱动电极层。对于一个光源结构与一个光电检测结构对应设置，且具备独立的驱动电极层的微流控装置，其检测方法包括：位置检测子阶段，光源层包括光源控制电路，光源控制电路用于控制光源结构同时开启；光电检测层的光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行液滴定位。光谱分析子阶段，光源控制电路用于控制液滴所在位置区域的光源结构，发相同波段光线的光源结构同时开启，且发不同波段光线的光源结构分时开启；液滴所在位置区域的光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行光谱检测。
驱动电极层位于光电检测层和微流控通道层300之间，可选在垂直于第二基板200的方向上，驱动电极221的正投影与电致发光模块111b的正投影交叠。
参考图11所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。如图11所示，一个驱动电极221与一个光源结构111对应设置；在垂直于第二基板200的方向上，驱动电极221的正投影与电致发光模块111b的正投影部分交叠。或者，
参考图12所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。参考图13所示，为本发明实施例提供的驱动电极和光源结构的俯视示意图。如图12和图13所示，在垂直于第二基板200的方向上，电致发光模块111b的正投影位于驱动电极221的正投影内。
驱动电极221与电致发光模块111b在第二基板200上的正投影至少部分交叠，那么位于驱动电极221上方的液滴301在第二基板200的正投影必然会与电致发光模块111b的正投影交叠，不会出现漏检或误检等情况发生。
参考图14所示，为本发明实施例提供的驱动电极和液滴的俯视示意图。如图14所示，可选微流控通道层300中液滴301为与光源结构111近似尺寸的小液滴。那么微流控装置的检测方法如下所示，
在液滴驱动阶段，光源结构和光电检测结构均不开启。驱动电极层按照逐行逐列方式对驱动电极221进行驱动以控制液滴301按照预设路径移动。
参考图15所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。如图15所示，驱动电极层位于光电检测层和微流控通道层300之间。参考图16所示，为本发明实施例提供的驱动电极和光源结构的俯视示意图。如图15和16所示，可选一个驱动电极221与m个光源结构111对应设置，m为大于1的正整数；在垂直于第二基板200的方向上，驱动电极221的正投影与m个电致发光模块111b的正投影交叠。驱动电极221在第二基板200上的正投影覆盖多个电致发光模块111b，那么位于驱动电极221上方的液滴301在第二基板200的正投影必然与电致发光模块111b的正投影交叠。
可选微流控通道层300中液滴301为与驱动电极221近似尺寸的液滴，此时一个液滴301可覆盖多个光源结构111。那么微流控装置的检测方法如下所示，
在液滴驱动阶段，光源结构和光电检测结构均不开启。驱动电极层按照逐行逐列方式对驱动电极221进行驱动以控制液滴301按照预设路径移动。
参考图17所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。如图17所示，驱动电极层位于光电检测层和微流控通道层300之间。参考图17所示，为本发明实施例提供的驱动电极和液滴的俯视示意图。如图17和18所示，可选驱动电极层包括多个驱动电极单元220a，驱动电极单元220a包括n个驱动电极221，n为大于1的正整数；驱动电路用于控制给驱动电极单元220a内各驱动电极221施加相同的电压，且控制给相邻两个驱动电极单元220a施加的电压差大于或等于液滴移动阈值电压，使液滴301在微流控通道内移动。可选在垂直于第二基板200的方向上，驱动电极单元220a的正投影覆盖多个光源结构111的电致发光模块111b的正投影。
可选微流控通道层300中液滴301为与n个驱动电极221近似尺寸的大液滴，此时一个液滴301可覆盖多个光源结构111，且覆盖n个驱动电极221。据此，根据液滴301尺寸将驱动电极层划分为多个驱动电极单元220a，每个驱动电极单元220a包括n个驱动电极221。基于此，驱动电路以驱动电极单元220a为液滴位移单位，控制液滴301从一个驱动电极单元220a移动至相邻的驱动电极单元220a。
液滴驱动阶段，光源结构和光电检测结构均不开启。驱动电路给驱动电极单元220a内各驱动电极221施加相同的电压，且给相邻两个驱动电极单元220a施加的电压差大于或等于液滴移动阈值电压，则液滴301可以在微流控通道内从一个驱动电极单元220a移动至相邻的驱动电极单元220a。
以上提供的微流控装置，能够识别并实时反馈液滴位置，检测精度高，无需搭载外部激光设备即可实现对液滴进行光谱分析，结构简单且成本低。
可选微流控装置的驱动电极层与光电检测层中的电极结构进行复用。对于一个光源结构与一个光电检测结构对应设置，且驱动电极与第三电极复用的微流控装置，其检测方法包括：位置检测子阶段，光源层包括光源控制电路，光源控制电路用于控制光源结构同时开启；光电检测层的光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行液滴定位。光谱分析子阶段，光源控制电路用于控制液滴所在位置区域的光源结构，发第一波段光线的光源结构同时开启；液滴所在位置区域的光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行第一波段光谱检测。
参考图19所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。如图19所示，第三电极211a位于第四电极211c和微流控通道层300之间，第三电极211a复用为驱动电极。结合图6所示，光电检测结构211对应电连接一第一开关器件212a，驱动电路和光电检测电路复用。
如图19所示，微流控通道层300中液滴301为与光源结构111近似尺寸的小液滴。可选驱动电路用于控制光电检测结构分时开启以给第三电极施加电压，使液滴在微流控通道内移动。即光电检测电路212按照逐行逐列方式对第三电极211a进行驱动以控制液滴301按照预设路径移动。在液滴驱动阶段，光源结构和光电检测结构均不开启。光电检测电路212通过第一栅极线212c逐行控制第一开关器件212a开启，此时第一源极线212b作为驱动信号传输线，通过第一源极线212b逐列给第三电极211a施加电压，根据电润湿原理驱动液滴301移动。
参考图20所示，为本发明实施例提供的微流控装置的示意图，图21是驱动电极和液滴的俯视示意图。如图20和图21所示，微流控通道层300中液滴301为与n个第三电极211a近似尺寸的大液滴，则光电检测电路按照光电检测单元210a的方式进行驱动以控制液滴301按照预设路径移动，其中光电检测单元210a包括n个第三电极211a。
可选光电检测层包括多个光电检测单元210a，光电检测单元210a包括n个光电检测结构211，n为大于1的正整数；驱动电路用于控制光电检测单元210a内n个光电检测结构211同时开启以给第三电极211a施加相同的电压，还用于控制给相邻两个光电检测单元210a施加的电压差大于或等于液滴移动阈值电压的电压，使液滴301在微流控通道内移动。
如上所述，第三电极211a的尺寸较小，而液滴301的尺寸较大且覆盖n个第三电极211a，则光电检测电路以光电检测单元210a为液滴位移单位，控制液滴从一个光电检测单元210a移动至相邻的光电检测单元210a。
光谱分析子阶段，液滴301定位完成后，控制液滴301上方的光源结构111发光，光电检测电路212控制液滴301所在位置的第一栅极线212c输出电信号使第一开关器件212a开启，此时第一源极线212b作为读取信号线，通过第一源极线212b读取液滴301所在位置的第三电极211a的电信号，以此实现光电检测。
以上提供的微流控装置，能够识别并实时反馈液滴位置，检测精度高，无需搭载外部激光设备即可实现对液滴进行光谱分析，结构简单且成本低，还能够实现装置薄型化。
本实施例提供第二种微流控装置。图22是多个光源结构与一个光电检测结构的俯视示意图。
参考图23所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。多个光源结构111与一个光电检测结构211对应设置；在垂直于第二基板200的方向上，一个光电转换模块211b的正投影覆盖多个电致发光模块111b的正投影。图23仅示出了微流控装置中的部分膜层结构。在垂直于第二基板200的方向上，光电转换模块211b的正投影覆盖多个电致发光模块111b的正投影，则光源结构111发出的光线可以出射至光电转换模块211b，使光电转换模块211b发生光电反应，以此根据光电检测结果实现液滴位置检测和光谱检测。
可选微流控装置具备独立的驱动电极层。
参考图24所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。如图24所示，驱动电极层位于光电检测层和微流控通道层300之间。可选一个驱动电极221与一个光源结构111对应设置；在垂直于第二基板200的方向上，驱动电极221的正投影与电致发光模块111b交叠。那么位于驱动电极221上方的液滴301在第二基板200的正投影与电致发光模块111b的正投影交叠，光源结构111发出的光线可穿过液滴301。
若微流控通道层300中液滴301为与光源结构111近似尺寸的小液滴。那么在液滴驱动阶段，光源结构111和光电检测结构211均不开启，驱动电极层按照逐行逐列方式对驱动电极221进行驱动以控制液滴301按照预设路径移动。
参考图25所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。如图25所示，驱动电极层位于光电检测层和微流控通道层300之间。可选一个驱动电极221与k个光源结构111对应设置，k为大于1的正整数；在垂直于第二基板200的方向上，驱动电极221的正投影与k个电致发光模块111b交叠。可选微流控通道层300中液滴301为与驱动电极221近似尺寸的液滴，此时一个液滴301可覆盖多个光源结构111。那么在液滴驱动阶段，光源结构和光电检测结构均不开启，驱动电极层按照逐行逐列方式对驱动电极221进行驱动以控制液滴301按照预设路径移动。
参考图25所示，为本发明实施例提供的微流控装置的局部示意图。如图25所示，驱动电极层位于光电检测层和微流控通道层300之间。参考图27所示，为本发明实施例提供的驱动电极和液滴的俯视示意图。如图26和27所示，可选驱动电极层包括多个驱动电极单元220a，驱动电极单元220a包括y个驱动电极221，y为大于1的正整数；驱动电路用于控制给驱动电极单元220a内各驱动电极221施加相同的电压，且控制给相邻两个驱动电极单元220a施加的电压差大于或等于液滴移动阈值电压，使液滴301在微流控通道内移动。
可选微流控通道层300中液滴301为与y个驱动电极221近似尺寸的大液滴，此时一个液滴301可覆盖多个光源结构111，且覆盖y个驱动电极221。据此，根据液滴301尺寸将驱动电极层划分为多个驱动电极单元220a，每个驱动电极单元220a包括y个驱动电极221。基于此，驱动电路以驱动电极单元220a为液滴位移单位，控制液滴301从一个驱动电极单元220a移动至相邻的驱动电极单元220a。
液滴驱动阶段，光源结构和光电检测结构均不开启。驱动电路给驱动电极单元220a内各驱动电极221施加相同的电压，且给相邻两个驱动电极单元220a施加的电压差大于或等于液滴移动阈值电压，则液滴301可以在微流控通道内从一个驱动电极单元220a移动至相邻的驱动电极单元220a。
以上提供的微流控装置，能够识别并实时反馈液滴位置，检测精度高，无需搭载外部激光设备即可实现对液滴进行光谱分析，结构简单且成本低。
可选微流控装置的驱动电极层与光电检测层中的电极结构进行复用。对于多个光源结构与一个光电检测结构对应设置，且驱动电极与第三电极复用的微流控装置，其检测方法包括：位置检测子阶段，光源层包括光源控制电路，光源控制电路用于控制与一个光电检测结构所对应的多个光源结构分时开启；光电检测结构分时开启并输出多个电信号，以进行液滴定位。光谱分析子阶段，光源控制电路用于控制液滴所在位置区域的光源结构，发相同波段光线的光源结构同时开启，且发不同波段光线的光源结构分时开启；液滴所在位置区域的光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行光谱检测。
参考图28和图29所示，为本发明实施例提供的微流控装置的两种局部示意图。第三电极211a位于第四电极211c和微流控通道层300之间，第三电极211a复用为驱动电极。
如图28所示，微流控通道层300中液滴301为与光电检测结构211近似尺寸的小液滴。可选驱动电路用于控制光电检测结构分时开启以给第三电极施加电压，使液滴在微流控通道内移动。即光电检测电路212按照逐行逐列方式对第三电极211a进行驱动以控制液滴301按照预设路径移动。
如图29所示，微流控通道层300中液滴301为与n个第三电极211a近似尺寸的大液滴，则光电检测电路按照光电检测单元210a的方式进行驱动以控制液滴301按照预设路径移动，其中光电检测单元210a包括n个第三电极211a。
结合图6所示，光电检测结构211对应电连接一第一开关器件212a，驱动电路和光电检测电路复用。液滴驱动阶段，光源结构和光电检测结构均不开启。光电检测电路212通过第一栅极线212c控制第一开关器件212a开启，此时第一源极线212b作为驱动信号传输线，通过第一源极线212b给第三电极211a施加电压，根据电润湿原理驱动液滴301移动。
光谱分析子阶段，液滴301定位完成后，控制液滴301上方的光源结构111发光，光电检测电路212控制液滴301所在位置的第一栅极线212c输出电信号使第一开关器件212a开启，此时第一源极线212b作为读取信号线，通过第一源极线212b读取液滴301所在位置的第三电极211a的电信号，以此实现光电检测。
以上提供的微流控装置，能够识别并实时反馈液滴位置，检测精度高，无需搭载外部激光设备即可实现对液滴进行光谱分析，结构简单且成本低，还能够实现装置薄型化。
基于上述任意实施例，本发明实施例还提供了一种微流控装置的检测方法，微流控装置为上述任意实施例所述的微流控装置，该微流控装置的工作过程包括液滴驱动阶段和光电检测阶段，光电检测阶段包括位置检测子阶段。该检测方法包括：
在位置检测子阶段，控制光源结构发光，各光电检测结构分时开启以输出电信号，根据各光电检测结构输出的电信号对液滴进行定位；
在液滴驱动阶段，控制光源结构不发光，给驱动电极施加不同的电压，使相邻驱动电极之间产生电场，驱动液滴在微流控通道层内按照预设移动路径运动。
以图19所示的驱动电极与第三电极复用的微流控装置为例，结合检测方法对微流控装置的工作过程进行描述。
微流控装置的第一基板集成有光源结构，其中光源结构的第一电极为金属电极，光源结构的第二电极为ITO透明电极，可以保证光线向第二基板照射。可选金属电极尺寸大于等于电致发光模块的尺寸。其中，金属电极可充当阳极，ITO透明电极充当阴极，将第一基板的ITO电压设定为0V或负压，有利于驱动电极层驱动液滴。光源结构发出的光经过液滴与不经过液滴相比，照射到第二基板的光电转换模块后引发的光电反应是不同的，通过检测经过光电转换模块的电流变化，即可判断此位置是否有液滴。可选光电转换模块包括PIN有源层。光源结构的尺寸可以做到几十微米，而光电检测结构的尺寸通常为毫米级别，所以可以通过较小的光源结构照射光电检测结构的中心位置，避免光路散射带来的串扰问题。
第二基板的第三电极通过TFT控制液滴驱动和光谱检测，在其他实施例中还可选第三电极通过a-Si/LTPS/IGZO等开关器件控制液滴驱动及光谱检测。第二基板中第四电极、源极线和源漏极等均可以采用同层金属制作。
液滴驱动阶段，可选液滴与驱动电极尺寸基本一致，则可以通过逐行逐列的方式给第三电极输入驱动信号，根据电润湿原理驱动液滴移动。在此阶段，可以给光源结构的第一电极和第二电极施加相同低电压，控制光源结构不发光；给光电检测结构的第四电极施加低电压，其中，第三电极与第四电极的电压差应小于液滴移动阈值电压。
位置检测子阶段，给光源结构的阳极施加高电压，且给光源结构的阴极施加低电压，则光源结构发光，其光线通过微流控通道层射入第二基板的光电检测结构。在此阶段，给光电检测结构的第四电极施加低电压，逐行逐列开启光电检测结构，并读取第三电极的电信号，根据各第三电极的电信号，确定液滴位置。可选微流控装置的一个工作周期包括至少一帧刷新画面，一帧刷新画面包括至少两个液晶驱动阶段和至少一个光电检测阶段。可选在每一次液滴移动后进行位置检测，还可选液滴移动n次后进行一次位置检测，相关从业人员可根据具体需求自行设定。
可选光电检测阶段还包括光谱分析子阶段；在光谱分析子阶段，控制液滴所在位置区域的发第一波段光线的光源结构发光，控制液滴所在位置区域的各光电检测结构依次开启，根据各光电检测结构输出的电信号对液滴进行第一波段光谱分析。可选光谱分析子阶段和位置检测子阶段的时间段至少部分重叠。
生化实验中对物质成分进行分析的一种有效手段是光谱法，通过对检测样本照射不同波长的光，并检测样本对不同光的吸收的吸收情况，可鉴定物质成分。本实施例中可以实现液滴光谱分析。
参考图29所示，一个液滴301覆盖3种不同颜色的光源结构，则光谱分析子阶段，液滴所在位置处的3种不同颜色光源结构分时发光，相同颜色光源结构同时发光；例如红色光源结构R发光，光电检测结构211开启并采集该红色光源下的电流结果，然后绿色光源结构G发光，光电检测结构211开启并采集该绿色光源下的电流结果，最后蓝色光源结构B发光，光电检测结构211开启并采集该蓝色光源下的电流结果。因此每个光电检测结构211输出三个不同波段光对应的电流结果，则光电检测电路可根据同一波段下各光电检测结构211的电流信息判断该波段下液滴301的吸收情况并得到该波长对应的光谱图，以此得到3种波段的光谱图。根据3个不同波段的光谱图，判断液滴301成分。
该光谱分析技术尤其适用于多种类液滴样本共同实验及判断混合是否达到充分。本实施例中，还可选设置光谱分析区域和位置检测区域，光谱分析区域的第三电极的尺寸小于位置检测区域的第三电极尺寸，使液滴在光谱分析区域可覆盖多个第三电极，液滴在位置检测区域覆盖一个第三电极，则能够减少信号线数量，降低驱动和检测难度。
需要说明的使，如果光谱分析子阶段，对于光谱的波长分类要求更高，可以增加更多不同波长的光源结构。光源结构的形状不限于方形，如图30所示还可选光源结构111为圆形被等分为6份的扇形等，构成一个圆形的6个不同颜色的光源结构111，其颜色可以包括红1、绿2、蓝3、黄4、紫5、橙6。如图31所示为与扇形光源结构所对应设置的扇形光电检测结构211，可与光源结构的形状对应设置。
在其他实施例中还可选，如图31所示一个发光单元包括多个不同颜色的光源结构111，一个发光单元可与一个光电检测结构211对应设置，液滴的尺寸可略大于光电检测结构211的第三电极(参考图1中211a)的尺寸。那么一个发光单元中多个不同颜色的光源结构111依次分时发光，这样光电检测结构211可依次分时得到不同颜色光源结构111所对应的电信号，还能够避免不同颜色光源结构111发光造成的颜色间干扰，保证单色光的纯度。
本发明实施例中，采用第一基板的光源结构作为光源产生结构，光源结构发出的光经过微流控通道层进入第二基板的光电检测结构，光电检测结构的光电转换模块根据接收的光强发生光电反应，则光电检测结构输出电信号，其中，液位位置的光电转换模块接收的光强与非液位位置的光电转换模块接收的光强大小是不一样的，从而根据各光电检测结构的电信号不同来判断液滴位置或液滴是否到达预设位置，实现液滴定位和液位位置检测。
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、相互结合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 (29)

1.一种微流控装置，其特征在于，包括：相对设置的第一基板和第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的微流控通道层；
所述第一基板包括光源层，所述光源层包括多个光源结构，所述光源结构包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的电致发光模块，所述光源结构在开启时发出的光线穿过所述微流控通道层射向所述第二基板；
所述第二基板包括光电检测层和驱动电极层，所述光电检测层包括多个光电检测结构，所述光电检测结构包括第三电极、第四电极以及位于所述第三电极和所述第四电极之间的光电转换模块，所述光电检测结构在开启时根据入射光信号产生电信号；
所述驱动电极层包括多个驱动电极及驱动电路，所述驱动电路用于给所述驱动电极施加电压，使液滴在所述微流控通道层的微流控通道内运动；
所述光源层至少包括发出第一波段光的第一光源结构和发出第二波段光的第二光源结构；
一个驱动电极对应多个光源结构，且多个光源结构发出的光的波段不同；
所述光电检测结构的第三电极复用为驱动电极，所述第三电极为偏置电极，第四电极为检测电极，在光电检测阶段，多个所述光源结构依次开启，所述光电检测层给所述第三电极提供偏置电压信号，并通过所述第四电极依次检测流经光电转换模块的电流。
2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极同层绝缘设置，所述电致发光模块位于所述第一电极和所述微流控通道层之间，且所述电致发光模块包括微型发光二极管。
3.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极层叠绝缘设置，所述电致发光模块位于所述第一电极和所述第二电极之间，且所述电致发光模块包括有机发光材料。
4.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述光电检测结构还包括第一开关器件；
所述第二基板还包括：相互绝缘的多条第一源极线和多条第一栅极线；
所述第一开关器件的控制端与所述第一栅极线电连接，所述第一开关器件的第一端与所述第一源极线电连接，所述第一开关器件的第二端与所述第三电极电连接。
5.根据权利要求4所述的微流控装置，其特征在于，所述第二基板还包括：偏置电压线；每个所述第四电极均与所述偏置电压线电连接。
6.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，一个所述光源结构与一个所述光电检测结构对应设置；
在垂直于所述第二基板的方向上，所述电致发光模块的正投影和所述光电转换模块的正投影产生交叠。
7.根据权利要求6所述的微流控装置，其特征在于，在垂直于所述第二基板的方向上，所述电致发光模块的正投影位于所述光电转换模块的正投影内。
8.根据权利要求6所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动电极层位于所述光电检测层和所述微流控通道层之间。
9.根据权利要求8所述的微流控装置，其特征在于，一个所述驱动电极与m个所述光源结构对应设置，m为大于1的正整数；
在垂直于所述第二基板的方向上，所述驱动电极的正投影与m个所述电致发光模块的正投影交叠。
10.根据权利要求8所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动电极层包括多个驱动电极单元，所述驱动电极单元包括n个所述驱动电极，n为大于1的正整数；
所述驱动电路用于控制给所述驱动电极单元内各驱动电极施加相同的电压，且控制给相邻两个所述驱动电极单元施加的电压差大于或等于液滴移动阈值电压，使所述液滴在所述微流控通道内移动。
11.根据权利要求10所述的微流控装置，其特征在于，在垂直于所述第二基板的方向上，所述驱动电极单元的正投影覆盖多个所述光源结构的电致发光模块的正投影。
12.根据权利要求8所述的微流控装置，其特征在于，所述光源层包括光源控制电路，所述光源控制电路用于控制所述光源结构同时开启；
所述光电检测层的光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行液滴定位。
13.根据权利要求12所述的微流控装置，其特征在于，所述光源控制电路用于控制液滴所在位置区域的所述光源结构，发相同波段光线的所述光源结构同时开启，且发不同波段光线的所述光源结构分时开启；
所述液滴所在位置区域的所述光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行光谱检测。
14.根据权利要求6所述的微流控装置，其特征在于，所述第三电极位于所述第四电极和所述微流控通道层之间，所述第三电极复用为所述驱动电极。
15.根据权利要求14所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动电路用于控制所述光电检测结构分时开启以给所述第三电极施加电压，使所述液滴在所述微流控通道内移动。
16.根据权利要求14所述的微流控装置，其特征在于，所述光电检测层包括多个光电检测单元，所述光电检测单元包括n个所述光电检测结构，n为大于1的正整数；
所述驱动电路用于控制所述光电检测单元内n个所述光电检测结构同时开启以给所述第三电极施加相同的电压，还用于控制给相邻两个所述光电检测单元施加的电压差大于或等于液滴移动阈值电压的电压，使所述液滴在所述微流控通道内移动。
17.根据权利要求16所述的微流控装置，其特征在于，所述光源层包括光源控制电路，所述光源控制电路用于控制所述光源结构同时开启；
所述光电检测层的光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行液滴定位。
18.根据权利要求17所述的微流控装置，其特征在于，所述光源控制电路用于控制液滴所在位置区域的所述光源结构，发第一波段光线的所述光源结构同时开启；
所述液滴所在位置区域的所述光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行第一波段光谱检测。
19.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，多个所述光源结构与一个所述光电检测结构对应设置；
在垂直于所述第二基板的方向上，一个所述光电转换模块的正投影覆盖多个所述电致发光模块的正投影。
20.根据权利要求19所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动电极层位于所述光电检测层和所述微流控通道层之间。
21.根据权利要求20所述的微流控装置，其特征在于，一个所述驱动电极与k个所述光源结构对应设置，k为大于1的正整数；
在垂直于所述第二基板的方向上，所述驱动电极的正投影与k个所述电致发光模块交叠。
22.根据权利要求20所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动电极层包括多个驱动电极单元，所述驱动电极单元包括y个所述驱动电极，y为大于1的正整数；
所述驱动电路用于控制给所述驱动电极单元内各驱动电极施加相同的电压，且控制给相邻两个所述驱动电极单元施加的电压差大于或等于液滴移动阈值电压，使所述液滴在所述微流控通道内移动。
23.根据权利要求19所述的微流控装置，其特征在于，所述第三电极位于所述第四电极和所述微流控通道层之间，所述第三电极复用为所述驱动电极。
24.根据权利要求19所述的微流控装置，其特征在于，所述光源层包括光源控制电路，所述光源控制电路用于控制与一个所述光电检测结构所对应的多个所述光源结构分时开启；
所述光电检测结构分时开启并输出多个电信号，以进行液滴定位。
25.根据权利要求24所述的微流控装置，其特征在于，所述光源控制电路用于控制液滴所在位置区域的所述光源结构，发相同波段光线的所述光源结构同时开启，且发不同波段光线的所述光源结构分时开启；
所述液滴所在位置区域的所述光电检测结构分时开启并输出电信号，以进行光谱检测。
26.一种如权利要求1-25任一项所述的微流控装置的检测方法，其特征在于，所述微流控装置的工作过程包括液滴驱动阶段和光电检测阶段，所述光电检测阶段包括位置检测子阶段；
该检测方法包括：
在所述位置检测子阶段，控制所述光源结构发光，各所述光电检测结构分时开启以输出电信号，根据各所述光电检测结构输出的电信号对所述液滴进行定位；
在所述液滴驱动阶段，控制所述光源结构不发光，给所述驱动电极施加不同的电压，使相邻所述驱动电极之间产生电场，驱动所述液滴在所述微流控通道层内按照预设移动路径运动。
27.根据权利要求26所述的检测方法，其特征在于，所述光电检测阶段还包括光谱分析子阶段；
在所述光谱分析子阶段，控制液滴所在位置区域的发第一波段光线的所述光源结构发光，控制所述液滴所在位置区域的各所述光电检测结构依次开启，根据各所述光电检测结构输出的电信号对所述液滴进行第一波段光谱分析。
28.根据权利要求27所述的检测方法，其特征在于，所述光谱分析子阶段和所述位置检测子阶段的时间段至少部分重叠。
29.根据权利要求26所述的检测方法，其特征在于，所述微流控装置的一个工作周期包括至少一帧刷新画面，所述一帧刷新画面包括至少两个液晶驱动阶段和至少一个光电检测阶段。
CN202110139615.2A 2021-02-01 2021-02-01 一种微流控装置及其检测方法 Active CN112934280B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110139615.2A CN112934280B (zh) 2021-02-01 2021-02-01 一种微流控装置及其检测方法
US17/231,842 US11660597B2 (en) 2021-02-01 2021-04-15 Microfluidic device and detection method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110139615.2A CN112934280B (zh) 2021-02-01 2021-02-01 一种微流控装置及其检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112934280A CN112934280A (zh) 2021-06-11
CN112934280B true CN112934280B (zh) 2023-03-10

Family

ID=76241255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110139615.2A Active CN112934280B (zh) 2021-02-01 2021-02-01 一种微流控装置及其检测方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11660597B2 (zh)
CN (1) CN112934280B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113769802B (zh) * 2021-09-24 2023-03-10 上海天马微电子有限公司 微流控装置
CN114130437A (zh) * 2021-11-03 2022-03-04 北京大学深圳研究生院 一种电致发光微流控液滴移动装置
CN114146736B (zh) * 2021-11-30 2024-02-06 上海天马微电子有限公司 微流控装置及其驱动电路和驱动方法
CN116899640A (zh) * 2022-09-29 2023-10-20 成都天马微电子有限公司 微流控装置的驱动方法及微流控装置
CN117065817B (zh) * 2023-10-12 2024-01-23 惠科股份有限公司 微流控芯片

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106933142A (zh) * 2017-02-24 2017-07-07 华南师范大学 一种基于电润湿的微流控液滴定位系统及方法
CN107649223A (zh) * 2017-09-27 2018-02-02 京东方科技集团股份有限公司 液滴控制检测器件及其工作方法
CN109092379A (zh) * 2018-09-05 2018-12-28 仲恺农业工程学院 微流反应芯片及其液滴定位控制系统和控制方法
CN111359688A (zh) * 2020-03-31 2020-07-03 京东方科技集团股份有限公司 一种微流控芯片及其使用方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0806831B8 (pt) * 2007-02-09 2021-07-27 Advanced Liquid Logic Inc métodos atuadores de gotículas empregando esferas magnéticas
US8810882B2 (en) 2009-08-14 2014-08-19 University Of Cincinnati Display pixels, displays, and methods of operating display pixels
CN107589600B (zh) 2017-09-22 2021-03-02 京东方科技集团股份有限公司 一种像素结构、显示面板及显示装置
CN110806386B (zh) 2018-08-06 2021-09-24 京东方科技集团股份有限公司 微量样品的检测芯片、其使用方法、使用装置及检测系统
EP3870952A4 (en) * 2018-10-22 2022-10-26 Bioelectronica Corporation MULTIPLEXED TEST SYSTEMS AND METHODS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106933142A (zh) * 2017-02-24 2017-07-07 华南师范大学 一种基于电润湿的微流控液滴定位系统及方法
CN107649223A (zh) * 2017-09-27 2018-02-02 京东方科技集团股份有限公司 液滴控制检测器件及其工作方法
CN109092379A (zh) * 2018-09-05 2018-12-28 仲恺农业工程学院 微流反应芯片及其液滴定位控制系统和控制方法
CN111359688A (zh) * 2020-03-31 2020-07-03 京东方科技集团股份有限公司 一种微流控芯片及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210229096A1 (en) 2021-07-29
US11660597B2 (en) 2023-05-30
CN112934280A (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112934280B (zh) 一种微流控装置及其检测方法
CN108169966B (zh) 液滴控制检测器件及液滴控制检测方法
US11067535B2 (en) Fluorescent testing system, dielectrophoresis device, and molecular testing method
CN109174219A (zh) 微流控基板及其驱动方法和微流控装置
US11130135B2 (en) Microfluidic system and driving method thereof
CN108620143B (zh) 数字微流控芯片及其驱动方法
CN107971049B (zh) 微流控芯片及其驱动方法、微流控器件和生物传感器
US20180307088A1 (en) Display component and display device
JP7410026B2 (ja) 分光器及びその製造方法
US8619249B2 (en) Light angle selecting light detector device
EP2065698B1 (de) Chip zum Analysieren eines Mediums mit integriertem organischem Lichtemitter und Verfahren zur Herstellung eines solchen Chips
US20050017621A1 (en) White light led with multicolor light-emitting layers of macroscopic structure widths, arranged on a light diffusing glass
WO2020137129A1 (ja) 検出装置
CN108855266B (zh) 液滴移动装置、微流控系统及其工作方法
WO2018171174A1 (zh) 显示面板和显示装置
JP4957336B2 (ja) 生体高分子分析装置及び生体高分子分析方法
CN107301835B (zh) 发光二极管显示器
CN108970658B (zh) 一种有源矩阵数字微流控芯片
US11383238B2 (en) Microfluidic apparatus, and method of detecting substance using microfluidic apparatus
US10859813B2 (en) Optically black AM-EWOD array element structure
JPWO2020075000A1 (ja) 検査装置および検査装置の動作方法
US10976281B2 (en) Chemical sensing unit, chemical sensor, and chemical sensing device electrically coupled to light emitting diode
DE102017113292A1 (de) Mehrkanal-Fluoreszenz-Detektiervorrichtung und Verfahren zur Verwendung derselben
KR20080098855A (ko) 다중 유기전계 광원을 이용한 무필터 바이오센서
WO2022052363A1 (zh) 体外诊断分析系统及光学检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant