CN115814871A - 微流体芯片及其使用方法 - Google Patents

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CN115814871A CN202211677373.3A CN202211677373A CN115814871A CN 115814871 A CN115814871 A CN 115814871A CN 202211677373 A CN202211677373 A CN 202211677373A CN 115814871 A CN115814871 A CN 115814871A
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Abstract

一种微流体芯片及其使用方法，微流体芯片适于操控微流体的移动及检测微流体的位置，其包括第一基板、第二基板、多条第一扫描线、多条第一信号线、多条第二扫描线、多条第二信号线、多个致动单元及多个加热单元。第一扫描线和第一信号线设置在第一基板上。第二扫描线和第二信号线设置在第二基板上。这些致动单元各自包括第一主动元件和驱动电极。第一主动元件电性连接一条第一扫描线、一条第一信号线和驱动电极。这些加热单元分别对应多个致动单元设置，且各自包括第二主动元件和负温度系数热敏电阻器。第二主动元件电性连接一条第二扫描线和一条第二信号线。

Description

微流体芯片及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种微流体控制元件及其使用方法，且特别涉及一种微流体芯片及其使用方法。
背景技术
微流体技术在传统生化分析上的应用很多，如微帮浦、微阀门、微过滤器、微混合器、微管道、微感测器等元件，大多集中制作在生物芯片上，以进行样品前处理、混合、传输、分离和检测等程序。其中，利用微流体芯片(microfluidic chip)进行生物医学检测或分析，具有降低人工操作的实验误差、提高系统稳定度、降低耗能与样品用量，以及节省人力与时间等优点。
一般而言，在微流体芯片中执行的检测或分析大多需要在特定温度范围内进行，因此需要设置加热装置。例如在微流体芯片中的特定区域直接形成微机电加热装置。此外，为了定位微流体在芯片中的位置，目前的现有技术大都采用摄影机取像的方式来进行，但也因此限制了微流体芯片的操作便利性。
发明内容
本发明提供一种微流体芯片，其微流体加热及位置检测的功能可由同一加热结构来执行，因此具有较简化的结构设计。
本发明提供一种微流体芯片的使用方法，其利用加热手段来判断微流体的所在位置。
本发明的微流体芯片适于操控微流体的移动及检测微流体的位置，其包括第一基板、第二基板、多条第一扫描线、多条第一信号线、多条第二扫描线、多条第二信号线、多个致动单元以及多个加热单元。第二基板与第一基板对向设置。这些第一扫描线和这些第一信号线设置在第一基板上。这些第二扫描线和这些第二信号线设置在第二基板上。这些致动单元设置在第一基板上，且各自包括第一主动元件和驱动电极。第一主动元件电性连接一条第一扫描线、一条第一信号线和驱动电极。这些加热单元设置在第二基板上，且分别对应多个致动单元设置。这些加热单元各自包括第二主动元件和负温度系数热敏电阻器。第二主动元件电性连接一条第二扫描线和一条第二信号线。
本发明的微流体芯片的使用方法，包括致能多个加热单元以进行第一次加热步骤、对流经各个加热单元的负温度系数热敏电阻器的电流值或各个加热单元的负温度系数热敏电阻器的跨压进行比较，以取得微流体的初始位置以及禁能这些加热单元中与位在初始位置的微流体接触的一部分。
基于上述，在本发明的一实施例的微流体芯片及其使用方法中，加热单元除了用来加热微流体外，还能用来检测微流体的所在位置。在加热过程中，被微流体所覆盖的加热单元，其负温度系数热敏电阻器的阻值变化会异于其他未被微流体覆盖的加热单元的负温度系数热敏电阻器。通过检测这个阻值变化所产生的跨压或电流改变来取得微流体的位置。由于本发明的微流体芯片无须设置额外的感测器即可取得微流体的位置，因此可具有较简化的结构设计。
附图说明
图1是依照本发明的第一实施例的微流体芯片的部分膜层的示意图。
图2是依照本发明的第一实施例的微流体芯片的俯视示意图。
图3是依照本发明的第一实施例的微流体芯片的剖视示意图。
图4A及图4B分别是图1的致动单元和加热单元的电路简图。
图5A至图5E是图3的微流体芯片的操作流程的俯视示意图。
图6A至图6E是图3的微流体芯片的操作流程的剖视示意图。
图7是依照本发明的第二实施例的微流体芯片的部分膜层的示意图。
图8是依照本发明的第二实施例的微流体芯片的俯视示意图。
图9是依照本发明的第二实施例的微流体芯片的剖视示意图。
图10A及图10B分别是图7的致动单元和加热单元的电路简图。
图11A至图11E是图9的微流体芯片的操作流程的俯视示意图。
图12A至图12E是图9的微流体芯片的操作流程的剖视示意图。
图13A至图13E是图9的微流体芯片的另一种操作流程的俯视示意图。
图14A至图14E是图9的微流体芯片的另一种操作流程的剖视示意图。
图15A至图15E是图9的微流体芯片的又一种操作流程的俯视示意图。
图16A至图16E是图9的微流体芯片的又一种操作流程的剖视示意图。
附图标记说明：
10、20：微流体芯片
110：第一基板
115：第一驱动电路层
120：第二基板
125、125A：第二驱动电路层
140、141、142：致动单元
160、160A、161、162、163、164、165、166、161A、162A、163A、164A、165A、166A：加热单元
200：微流体
300：读取芯片
C：电容器
D1、D2、D3：方向
DE：驱动电极
GL1：第一扫描线
GL2：第二扫描线
GL3第三扫描线
GND：接地电位
IDATA：电流数据
IP：初始位置
R：电阻器
SCAN1：第一扫描信号
SCAN2：第二扫描信号
SCAN3：第三扫描信号
SL1：第一信号线
SL2：第二信号线
SL3：第三信号线
T1：第一主动元件
T2：第二主动元件
T3：第三主动元件
TMR：负温度系数热敏电阻器
TP：目标位置
VDATA1：第一电压信号
VDATA2：第二电压信号
Vout：跨压
具体实施方式
本文使用的“约”、“近似”、“本质上”、或“实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或例如±30％、±20％、±15％、±10％、±5％内。再者，本文使用的“约”、“近似”、“本质上”、或“实质上”可依测量性质、切割性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。
在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”可为二元件间存在其它元件。
此外，诸如“下”或“底部”和“上”或“顶部”的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件的“下”侧的元件将被定向在其它元件的“上”侧。因此，示例性术语“下”可以包括“下”和“上”的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件“下方”或“下方”的元件将被定向为在其它元件“上方”。因此，示例性术语“上面”或“下面”可以包括上方和下方的取向。
本文参考作为理想化实施例的示意图的截面图来描述示例性实施例。因此，可以预期到作为例如制造技术及/或(and/or)公差的结果的图示的形状变化。因此，本文所述的实施例不应被解释为限于如本文所示的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙及/或非线性特征。此外，所示的锐角可以是圆的。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不是旨在示出区域的精确形状，并且不是旨在限制权利要求。
现将详细地参考本发明的示范性实施方式，示范性实施方式的实例说明于说明书附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是依照本发明的第一实施例的微流体芯片的部分膜层的示意图。图2是依照本发明的第一实施例的微流体芯片的俯视示意图。图3是依照本发明的第一实施例的微流体芯片的剖视示意图。图4A及图4B分别是图1的致动单元和加热单元的电路简图。图5A至图5E是图3的微流体芯片的操作流程的俯视示意图。图6A至图6E是图3的微流体芯片的操作流程的剖视示意图。为清楚呈现起见，图5A至图5E仅示出图3的第二基板120和加热单元160的负温度系数热敏电阻器TMR，图2仅示出图3的第二基板120上的膜层结构。
请参照图1至图3，微流体芯片10适于操控微流体200的移动以及检测微流体200的位置，其包括第一基板110、第二基板120、第一驱动电路层115、第二驱动电路层125、多个致动单元140和多个加热单元160。第一基板110与第二基板120对向设置。第一驱动电路层115设置在第一基板110朝向第二基板120的一侧表面上，而第二驱动电路层125设置在第二基板120朝向第一基板110的一侧表面上。
第一驱动电路层115设有多条第一扫描线GL1和多条第一信号线SL1。第二驱动电路层125设有多条第二扫描线GL2和多条第二信号线SL2。举例来说，在本实施例中，这些第一扫描线GL1沿着方向D1排列于第一基板110上并且在方向D2上延伸。这些第一信号线SL1沿着方向D2排列于第一基板110上并且在方向D1上延伸。这些第二扫描线GL2沿着方向D1排列于第二基板120上并且在方向D2上延伸。这些第二信号线SL2沿着方向D2排列于第二基板120上并且在方向D1上延伸。其中，方向D1可选择性地垂直于方向D2。
多个致动单元140可沿着方向D1和方向D2排成阵列，且各自包括第一主动元件T1和驱动电极DE。第一主动元件T1电性连接驱动电极DE、一条第一扫描线GL1和一条第一信号线SL1。请同时参照图4A，详细地，第一主动元件T1的控制端可接收来自第一扫描线GL1的第一扫描信号SCAN1，其源极端可接收来自第一信号线SL1的第一电压信号VDATA1。驱动电极DE电性连接第一主动元件T1的漏极端。
特别说明的是，欲驱使微流体200移动时，例如从图3的初始位置IP移动至目标位置TP，重叠于微流体200的致动单元141的驱动电极DE与致动单元142的驱动电极DE间具有一电压差，使具有极性的微流体200在所述电压差所产生的横向电场下移动。举例来说，在本实施例中，第一驱动电路层115还可设有一共电极层(未示出)，此共电极层可具有一接地电位，并且与致动单元140的驱动电极DE形成如图4A中的电容器C。然而，本发明不限于此。在其他实施例中，微流体200的致动单元及其致动方式也可根据不同的产品应用或设计而有不同。
多个加热单元160可沿着方向D1和方向D2排成阵列，且各自包括第二主动元件T2和负温度系数热敏电阻器TMR。第二主动元件T2电性连接负温度系数热敏电阻器TMR、一条第二扫描线GL2和一条第二信号线SL2。请同时参照图4B，详细地，第二主动元件T2的控制端可接收来自第二扫描线GL2的第二扫描信号SCAN2，其源极端可接收来自第二信号线SL2的第二电压信号VDATA2。负温度系数热敏电阻器TMR的第一端电性连接第二主动元件T2的漏极端。
在本实施例中，第二驱动电路层125还设有多条第三信号线SL3，且负温度系数热敏电阻器TMR的第二端电性连接一条第三信号线SL3以将电流数据IDATA传递至读取芯片300。举例来说，这些第三信号线SL3可沿着方向D2排列在第二基板120上，并且在方向D1上延伸。需说明的是，在其他实施例中，扫描线和信号线的配置方式当可根据实际的应用或设计进行调整，本发明并不加以限制。虽然附图未示出，前述的第一扫描线GL1、第二扫描线GL2、第一信号线SL1和第二信号线SL2都可电性连接不同的驱动芯片、驱动电路或电路板，以接收来自外部的控制信号。
特别注意的是，第一基板110上的多个致动单元140分别对应第二基板120上的多个加热单元160设置(如图1所示)，即一对一的配置关系。更具体地，这些加热单元160的任一者的负温度系数热敏电阻器TMR在两基板的叠置方向(例如方向D3)上重叠于对应的致动单元140的驱动电极DE(如图3所示)。
以下将针对微流体芯片10的使用方法进行示范性地说明。请参照图4B、图5A及图6A，首先，致能所有的加热单元160以进行第一次加热步骤。举例来说，可按序开启连接不同第二扫描线GL2的多个加热单元160的第二主动元件T2，让电流流过负温度系数热敏电阻器TMR以产生热能进行加热。接着，对流经各个加热单元160的负温度系数热敏电阻器TMR的电流值进行比较。
由于负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值会随着自身温度的上升而下降，当所有的加热单元160都以大致上相同的设定进行加热时，与微流体200接触的加热单元160(例如加热单元161和加热单元162)，其负温度系数热敏电阻器TMR的温度会比其他未接触微流体200的加热单元160(例如加热单元163)来得低。因此，加热单元161(或加热单元162)的负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值会高于加热单元163的负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值。
换句话说，流经加热单元161(或加热单元162)的负温度系数热敏电阻器TMR的电流值会小于流经加热单元163的负温度系数热敏电阻器TMR的电流值。因此，通过将流经各个加热单元160的电流信号(即电流数据IDATA)传递至读取芯片300进行判读，即可取得微流体200的初始位置IP。举例来说，电流信号的判读步骤例如是确认流经各个加热单元160的负温度系数热敏电阻器TMR的电流值是否小于一预定电流值，但不以此为限。在其他实施例中，电流信号的判读步骤也可以是确认流经任两相邻的加热单元160的两电流值的差值是否大于一预定数值。或者是，确认流经各个加热单元160的电流值与流经所有加热单元160的平均电流值的差值是否大于一预定数值。
请参照图5B及图6B，在取得微流体200的初始位置IP后，禁能与位在初始位置IP的微流体200接触的加热单元160，例如加热单元161、加热单元162、加热单元164和加热单元165。特别注意的是，此时，未接触位在初始位置IP的微流体200的加热单元160仍维持被致能的状态。
接着，致能多个致动单元140的至少相邻两者，使微流体200自初始位置IP移动至目标位置TP，如图5C及图6C所示。举例来说，本实施例的目标位置TP例如是重叠加热单元162、加热单元163、加热单元165和加热单元166的位置，且微流体200是沿着方向D1从初始位置IP移动至目标位置TP。
请参照图5D及图6D，当微流体200移动至目标位置TP并接触加热单元163时，会降低加热单元163的负温度系数热敏电阻器TMR的温度。也就是说，加热单元163的负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值会高于其他未接触微流体200且被致能的加热单元160的负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值。因此，流经加热单元163的电流值会低于流经其他未接触微流体200且被致能的加热单元160的电流值。
此时，若对流经每一个加热单元160的负温度系数热敏电阻器TMR的电流值进行判读即可确认微流体200是否已移动至目标位置TP上。在确认微流体200已移动至目标位置TP后，禁能与微流体200接触的加热单元160，例如加热单元162、加热单元163、加热单元165和加热单元166，并且致能重叠于初始位置IP但已不接触微流体200的加热单元161和加热单元164，如图5E及图6E所示。
通过上述的操作方式，加热单元160除了用来加热微流体200之外，还能用来检测微流体200的所在位置。亦即，无须设置额外的感测器即可取得微流体200的位置，因此可简化微流体芯片10的结构设计。此外，在微流体200的移动过程中，还能通过上述的方法实时确认微流体200是否已移动至目标位置TP，达到实时检测的目的。
以下将列举另一些实施例以详细说明本公开，其中相同的构件将标示相同的符号，并且省略相同技术内容的说明，省略部分请参考前述实施例，以下不再赘述。
图7是依照本发明的第二实施例的微流体芯片的部分膜层的示意图。图8是依照本发明的第二实施例的微流体芯片的俯视示意图。图9是依照本发明的第二实施例的微流体芯片的剖视示意图。图10A及图10B分别是图7的致动单元和加热单元的电路简图。图11A至图11E是图9的微流体芯片的操作流程的俯视示意图。图12A至图12E是图9的微流体芯片的操作流程的剖视示意图。为清楚呈现起见，图11A至图11E仅示出图9的第二基板120和加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR和电阻器R，图8仅示出图9的第二基板120上的膜层结构。
请参照图7至图10B，本实施例的微流体芯片20与图3的微流体芯片10的主要差异于：加热单元的设计不同。具体而言，本实施例的微流体芯片20的加热单元160A还可包括电阻器R和第三主动元件T3，且第二驱动电路层125A还可设有多条第三扫描线GL3。这些第三扫描线GL3可沿着方向D1排列于第二基板120上并且在方向D2上延伸。第三主动元件T3电性连接负温度系数热敏电阻器TMR、电阻器R、一条第三扫描线GL3和一条第三信号线SL3。在本实施例中，电阻器R的电阻值为固定。
不同于图4B的加热单元160，在本实施例中，第二主动元件T2的漏极端电性连接电阻器R的第一端。电阻器R的第二端电性连接负温度系数热敏电阻器TMR的第一端和第三主动元件T3的源极端。负温度系数热敏电阻器TMR的第二端接地。第三主动元件T3的控制端可接收来自第三扫描线GL3的第三扫描信号SCAN3。第三主动元件T3的漏极端电性连接一条第三信号线SL3以将负温度系数热敏电阻器TMR两端的跨压Vout传递至读取芯片300。
在本实施例中，多个加热单元160A的任一者的负温度系数热敏电阻器TMR和电阻器R在两基板的叠置方向(例如方向D3)上重叠于对应的致动单元140的驱动电极DE(如图9所示)。
以下将针对微流体芯片20的使用方法进行示范性地说明。请参照图10B、图11A及图12A，首先，致能所有的加热单元160A以进行第一次加热步骤。举例来说，可按序开启连接不同第二扫描线GL2的多个加热单元160A的第二主动元件T2，让电流流过负温度系数热敏电阻器TMR和电阻器R以产生热能进行加热。接着，对流经各个加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压Vout进行比较。
由于负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值会随着自身温度的上升而下降，当所有的加热单元160A都以大致上相同的设定进行加热时，与微流体200接触的加热单元160A(例如加热单元161A和加热单元162A)，其负温度系数热敏电阻器TMR的温度会比其他未接触微流体200的加热单元160A(例如加热单元163A)来得低。因此，加热单元161A和加热单元162A各自的负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值会高于加热单元163A的负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值。
换句话说，加热单元161A和加热单元162A各自的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压Vout会大于加热单元163A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压Vout。因此，通过将各个加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压Vout传递至读取芯片300进行判读，即可取得微流体200的初始位置IP。举例来说，跨压Vout的判读步骤例如是确认各个加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压是否大于一预定电压值，但不以此为限。在其他实施例中，跨压的判读步骤也可以是确认任两相邻的加热单元160A的两负温度系数热敏电阻器TMR的跨压差值是否大于一预定数值。或者是，确认各个加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压与所有加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的平均跨压的差值是否大于一预定数值。
请参照图11B及图12B，在取得微流体200的初始位置IP后并且移动微流体200前，禁能所有的加热单元160A。也就是说，在本实施例中，所有的加热单元160A被禁能后，才致能多个致动单元140的至少相邻两者，使微流体200自初始位置IP移动至目标位置TP(如图11C及图12C)。举例来说，本实施例的目标位置TP例如是重叠加热单元162A和加热单元163A的位置，且微流体200是沿着方向D1从初始位置IP移动至目标位置TP。
请参照图11D及图12D，当微流体200停止移动后，致能所有的加热单元160A以进行第二次加热步骤。举例来说，可按序开启连接不同第二扫描线GL2的多个加热单元160A的第二主动元件T2(如图8及图10B所示)，让电流流过负温度系数热敏电阻器TMR和电阻器R以产生热能进行加热。接着，对流经各个加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压Vout进行比较，以取得微流体200的所在位置并确认是否为目标位置TP。由于此处取得目标位置TP的原理和前述取得初始位置IP的原理相同，详细的说明请参见前述相关段落，于此便不再赘述。在取得微流体200的目标位置TP后，禁能所有的加热单元160A，如图11E及图12E所示。
不同于前述实施例的操作方式，在本实施例中，检测微流体200的所在位置是采用全区加热及全区降温(即所有的加热单元160A同时被致能或被禁能)的方式来进行。通过上述的操作方式，加热单元160A除了用来加热微流体200之外，还能用来检测微流体200的所在位置。亦即，无须设置额外的感测器即可取得微流体200的位置，因此可简化微流体芯片20的结构设计。
特别说明的是，微流体芯片20的使用方法并不限于上述内容。以下将针对微流体芯片20的另一些使用方法进行示范性地说明。
图13A至图13E是图9的微流体芯片的另一种操作流程的俯视示意图。图14A至图14E是图9的微流体芯片的另一种操作流程的剖视示意图。为清楚呈现起见，图13A至图13E仅示出图14A至图14E中第二基板120上的膜层结构。
请参照图10B、图13A及图14A，首先，致能所有的加热单元160A以进行第一次加热步骤。举例来说，可按序开启连接不同第二扫描线GL2的多个加热单元160A的第二主动元件T2，让电流流过负温度系数热敏电阻器TMR和电阻器R以产生热能进行加热。接着，对流经各个加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压Vout进行比较，以取得微流体200的初始位置IP。由于此处取得初始位置IP的原理和前述实施例中取得初始位置IP的原理相同，详细的说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
请参照图13B及图14B，在取得初始位置IP后，致能部分致动单元140让微流体200自初始位置IP移动至设定的一目标位置TP。例如：致能与位在初始位置IP的微流体200重叠的致动单元140以及相邻于但未重叠于位在初始位置IP的微流体200的致动单元140。由于移动微流体200的原理相似于图3的实施例，详细说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
在微流体200移动至目标位置TP后，于第一时间区间内禁能所有的加热单元160A，如图13C及图14C所示。接着，于第二时间区间内致能所有的加热单元160A以进行第二次加热步骤，如图13D及图14D所示。举例来说，可按序开启连接不同第二扫描线GL2的多个加热单元160A的第二主动元件T2(如图8及图10B所示)，让电流流过负温度系数热敏电阻器TMR和电阻器R以产生热能进行加热。
接着，对流经各个加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压Vout进行比较，以取得微流体200的所在位置并确认是否为目标位置TP。由于此处取得目标位置TP的原理和前述取得初始位置IP的原理相同，详细的说明请参见前述相关段落，于此便不再赘述。在取得微流体200的目标位置TP后，禁能所有的加热单元160A，如图13E及图14E所示。
特别注意的是，不同于图12A至图12C的操作方式，本实施例的微流体200在移动至目标位置TP的过程中，所有的加热单元160A仍维持被致能的状态。
图15A至图15E是图9的微流体芯片的又一种操作流程的俯视示意图。图16A至图16E是图9的微流体芯片的又一种操作流程的剖视示意图。为清楚呈现起见，图15A至图15E仅示出图16A至图16E中第二基板120上的膜层结构。
请参照图10B、图15A及图16A，首先，致能所有的加热单元160A以进行第一次加热步骤。举例来说，可按序开启连接不同第二扫描线GL2的多个加热单元160A的第二主动元件T2，让电流流过负温度系数热敏电阻器TMR和电阻器R以产生热能进行加热。接着，对流经各个加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压Vout进行比较，以取得微流体200的初始位置IP。由于此处取得初始位置IP的原理和前述实施例中取得初始位置IP的原理相同，详细的说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
请参照图15B及图16B，在微流体200的取得初始位置IP后，禁能与位在初始位置IP的微流体200接触的加热单元160A，例如加热单元161A、加热单元162A、加热单元164A和加热单元165A。特别注意的是，此时，未接触位在初始位置IP的微流体200的加热单元160(例如加热单元163A和加热单元166A)仍维持被致能的状态。
接着，致能多个致动单元140的至少相邻两者，使微流体200自初始位置IP移动至目标位置TP。举例来说，本实施例的目标位置TP例如是重叠加热单元162A、加热单元163A、加热单元165A和加热单元166A的位置，且微流体200是沿着方向D1从初始位置IP移动至目标位置TP，如图15C及图16C所示。欲移动微流体200时，致能与加热单元162A、加热单元163A、加热单元165A和加热单元166A相重叠的四个致动单元140。由于移动微流体200的原理相似于图3的实施例，详细说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
请参照图15D及图16D，当微流体200移动至目标位置TP并接触加热单元163A及加热单元166A时，会降低加热单元163A及加热单元166A的负温度系数热敏电阻器TMR的温度。也就是说，加热单元163A及加热单元166A的负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值会高于其他未接触微流体200且被致能的加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的电阻值。因此，加热单元163A及加热单元166A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压会大于其他未接触微流体200且被致能的加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压。
此时，若对每一个加热单元160A的负温度系数热敏电阻器TMR的跨压进行判读即可确认微流体200是否已移动至目标位置TP上。在确认微流体200已移动至目标位置TP后，禁能与微流体200接触的加热单元160A，例如加热单元162A、加热单元163A、加热单元165A和加热单元166A，并且致能重叠于初始位置IP但已不接触微流体200的加热单元161A和加热单元164A，如图15E及图16E所示。
通过上述的操作方式，加热单元160A除了用来加热微流体200之外，还能用来检测微流体200的所在位置。亦即，无须设置额外的感测器即可取得微流体200的位置，因此可简化微流体芯片20的结构设计。此外，在微流体200的移动过程中，还能通过上述的方法实时确认微流体200是否已移动至目标位置TP，达到实时检测的目的。
综上所述，在本发明的一实施例的微流体芯片及其使用方法中，加热单元除了用来加热微流体外，还能用来检测微流体的所在位置。在加热过程中，被微流体所覆盖的加热单元，其负温度系数热敏电阻器的阻值变化会异于其他未被微流体覆盖的加热单元的负温度系数热敏电阻器。通过检测这个阻值变化所产生的跨压或电流改变来取得微流体的位置。由于本发明的微流体芯片无须设置额外的感测器即可取得微流体的位置，因此可具有较简化的结构设计。

Claims (19)

1.一种微流体芯片，适于操控一微流体的移动以及检测该微流体的位置，该微流体芯片包括：
一第一基板；
一第二基板，与该第一基板对向设置；
多条第一扫描线与多条第一信号线，设置在该第一基板上；
多条第二扫描线与多条第二信号线，设置在该第二基板上；
多个致动单元，设置在该第一基板上，各该些致动单元包括一第一主动元件与一驱动电极，该第一主动元件电性连接该些第一扫描线的一者、该些第一信号线的一者和该驱动电极；以及
多个加热单元，设置在该第二基板上，且分别对应该些致动单元设置，各该些加热单元包括一第二主动元件和一负温度系数热敏电阻器，该第二主动元件电性连接该些第二扫描线的一者和该些第二信号线的一者。
2.如权利要求1所述的微流体芯片，其中该第二主动元件电性连接该负温度系数热敏电阻器的一第一端。
3.如权利要求2所述的微流体芯片，其中该负温度系数热敏电阻器的一第二端电性连接至一读取芯片。
4.如权利要求2所述的微流体芯片，其中该些加热单元的任一者的该负温度系数热敏电阻器重叠于对应该些加热单元的该任一者设置的该些致动单元的一者的该驱动电极。
5.如权利要求1所述的微流体芯片，其中各该些加热单元还包括一电阻器，该电阻器的一第一端电性连接在该第二主动元件，该电阻器的一第二端电性连接该负温度系数热敏电阻器的一第一端，且该电阻器的电阻值为固定。
6.如权利要求5所述的微流体芯片，还包括：
多条第三扫描线与多条第三信号线，设置在该第二基板上，其中各该些加热单元还包括一第三主动元件，该第三主动元件电性连接该些第三扫描线的一者、该些第三信号线的一者、该电阻器的该第二端以及该负温度系数热敏电阻器的该第一端，且该负温度系数热敏电阻器的一第二端接地。
7.如权利要求5所述的微流体芯片，其中该些加热单元的任一者的该电阻器和该负温度系数热敏电阻器重叠于对应该些加热单元的该任一者设置的该些致动单元的一者的该驱动电极。
8.一种如权利要求1所述的微流体芯片的使用方法，包括：
致能该些加热单元以进行第一次加热步骤；
对流经各该些加热单元的该负温度系数热敏电阻器的电流值或各该些加热单元的该负温度系数热敏电阻器的跨压进行比较，以取得该微流体的一初始位置；以及
禁能该些加热单元中与位在该初始位置的该微流体接触的一部分。
9.如权利要求8所述的微流体芯片的使用方法，还包括：
致能该些致动单元中的至少相邻两者，使该微流体自该初始位置移动至一目标位置。
10.如权利要求9所述的微流体芯片的使用方法，还包括：
对流经各该些加热单元的该负温度系数热敏电阻器的电流值进行判读以取得该微流体所在的该目标位置，其中电流值的判读步骤包括确认流经各该些加热单元的该负温度系数热敏电阻器的该电流值是否小于一预定电流值。
11.如权利要求9所述的微流体芯片的使用方法，其中在该微流体的移动步骤前，致能该些加热单元中不接触位在该初始位置的该微流体的另一部分以进行加热。
12.如权利要求9所述的微流体芯片的使用方法，其中在该微流体自该初始位置移动至该目标位置的过程中，致能该些加热单元中不接触位在该初始位置的该微流体的另一部分以进行加热。
13.如权利要求9所述的微流体芯片的使用方法，其中在取得该微流体的该初始位置后并且移动该微流体前，禁能该些加热单元。
14.如权利要求13所述的微流体芯片的使用方法，还包括：
在该微流体移动至该目标位置后，致能该些加热单元以进行第二次加热步骤。
15.如权利要求14所述的微流体芯片的使用方法，还包括：
对各该些加热单元的该负温度系数热敏电阻器的跨压进行判读以取得该微流体所在的该目标位置，其中跨压的判读步骤包括确认各该些加热单元的该负温度系数热敏电阻器的该跨压是否大于一预定电压值。
16.如权利要求15所述的微流体芯片的使用方法，其中在取得该微流体的该目标位置后，禁能该些加热单元。
17.如权利要求9所述的微流体芯片的使用方法，其中在该微流体移动至该目标位置后，于一第一时间区间内禁能该些加热单元，并于一第二时间区间内致能该些加热单元以进行第二次加热步骤，该第二时间区间在该第一时间区间之后。
18.如权利要求17所述的微流体芯片的使用方法，还包括：
在该第二时间区间内，对流经各该些加热单元的该负温度系数热敏电阻器的跨压进行判读以取得该微流体所在的该目标位置，其中跨压的判读步骤包括确认各该些加热单元的该负温度系数热敏电阻器的该跨压是否大于一预定电压值。
19.如权利要求17所述的微流体芯片的使用方法，其中在取得该微流体的该目标位置后，禁能该些加热单元。
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