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CN112892626B - 一种微流控装置及其制造方法 - Google Patents

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CN112892626B CN202110130018.3A CN202110130018A CN112892626B CN 112892626 B CN112892626 B CN 112892626B CN 202110130018 A CN202110130018 A CN 202110130018A CN 112892626 B CN112892626 B CN 112892626B
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Abstract

本发明实施例公开了一种微流控装置及其制造方法，该微流控装置包括：微流控基板，微流控基板包括衬底基板、位于衬底基板上的电极阵列层以及疏水层，电极阵列层包括多个呈阵列排布的电极；微流控结构层，微流控结构层包括至少一个微流控通道；微流控基板用于根据微流控通道对电极施加电压，驱动微流控通道内液滴移动。本发明实施例中，微流控基板控制电极电位以对液滴进行移动控制，无需额外的驱动设备，减小了设备体积，增加了便携性；微流控结构层内设置有微流控通道，可以限定液滴移动路径，对液滴的移动控制操作灵活，还能够防止液滴受到相邻电极串扰，避免液滴移动路径偏移。因此，微流控装置整体实现了集成化，降低了产品成本低。

Description

一种微流控装置及其制造方法
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制造方法。
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，微流控芯片的液滴驱动方式是采用外部驱动泵抽取液滴使其移动，该驱动方式的成本高，体积大，且控制不灵活。
发明内容
本发明实施例提供一种微流控装置及其制造方法，以实现微流控芯片的小体积、低成本和灵活控制。
本发明实施例提供了一种微流控装置，包括：
微流控基板，所述微流控基板包括衬底基板、位于所述衬底基板上的电极阵列层以及疏水层，所述电极阵列层包括多个呈阵列排布的电极；
微流控结构层，所述微流控结构层包括至少一个微流控通道；
所述微流控基板用于根据所述微流控通道对所述电极施加电压，驱动所述微流控通道内液滴移动。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种微流控装置的制造方法，包括：
提供一第一基板，所述第一基板包括衬底基板和位于所述衬底基板上的电极阵列层，所述电极阵列层包括多个呈阵列排布的电极；
在所述电极阵列层上形成第一疏水层和第一微流控结构层，所述第一微流控结构层包括至少一个微流控通道。
本发明实施例中，微流控基板控制电极电位以对液滴进行移动控制，不再需要额外的驱动泵设备，减小了设备体积，增加了使用便携性；微流控基板上的微流控结构层内设置有微流控通道，可以限定液滴移动路径，对液滴的移动控制操作灵活，还能够防止液滴受到相邻电极串扰，避免液滴移动路径偏移。因此，微流控装置整体实现了集成化，降低了产品成本。
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第一微流控装置的示意图；
图2是微流控基板的示意图；
图3是第一种微流控结构层的示意图；
图4是本发明实施例提供的第二微流控装置的示意图；
图5是本发明实施例提供的第三微流控装置的示意图；
图6是本发明实施例提供的第四微流控装置的示意图；
图7是本发明实施例提供的第五微流控装置的示意图；
图8为异常微流控通道的示意图；
图9是本发明实施例提供的第二种微流控结构层的示意图；
图10是本发明实施例提供的第三种微流控结构层的示意图；
图11是本发明实施例提供的第六微流控装置的示意图；
图12是本发明实施例提供的一种微流控装置的制造方法的示意图；
图13是本发明实施例提供的一种微流控装置的制造流程图；
图14是本发明实施例提供的微流控结构层的制造流程图；
图15是本发明实施例提供的另一种微流控装置的制造方法的示意图；
图16是本发明实施例提供的另一种微流控装置的制造流程图；
图17是本发明实施例提供的又一种微流控装置的制造方法的示意图；
图18是本发明实施例提供的又一种微流控装置的制造流程图。
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是微流控基板的俯视示意图。本实施例提供的微流控装置包括：微流控基板100，微流控基板100包括衬底基板110、位于衬底基板110上的电极阵列层120以及疏水层130，电极阵列层120包括多个呈阵列排布的电极121；微流控结构层200，微流控结构层200包括至少一个微流控通道210；微流控基板100用于根据微流控通道210对电极121施加电压，驱动微流控通道210内液滴220移动。
本实施例中，微流控装置包括微流控结构层200。微流控结构层200内根据实验方案定制有1个或多个相互独立的微流控通道210，可以理解，根据实验方案的不同，微流控结构层200内微流控通道210的数量和路径可能不同，图3示出了一种微流控结构层200，其内定制有1个U型微流控通道210。
微流控结构层200内微流控通道210起到限定液滴220的移动路径的作用；微流控通道210还可辅助液滴220稳定移动，进而防止液滴220在电极121控制下移动时相邻其他电极串扰的情况，也能够避免重力影响导致液滴220移动路径偏移的现象。微流控结构层200与微流控基板100贴合，则微流控通道210为一个密闭环境，那么液滴220处于一个密闭洁净的生化反应环境内，不受外界杂质等影响，可提高实验结果准确性。
本实施例中，微流控装置还包括微流控基板100，微流控基板100包括衬底基板110、位于衬底基板110上的电极阵列层120以及疏水层130，微流控结构层200通过疏水层130与微流控基板100贴合。衬底基板110作为其他膜层结构的承载物，用于其他膜层在衬底基板110上依次堆叠设置。疏水层130为绝缘疏水层，起到绝缘和隔离水分作用。衬底基板110和疏水层130之间设置有电极阵列层120。
电极阵列层120包括多个呈阵列排布的电极121。可以理解，电极阵列层120的外围还设置有驱动电路122，电极阵列层120的每个电极121均与驱动电路122电连接，驱动电路122独立给每个电极121施加电压，使相邻电极121的电压不同且大于液滴移动阈值电压，那么在电极121的驱动下液滴220移动。在垂直于衬底基板110的方向上，液滴可能会与相邻两个电极产生交叠，若液滴的大部分位于其中一电极x上，那么在此可简称为液滴位于该电极x上。
在其他实施例中，还可选驱动电路采用有源方式控制电极。具体的，衬底基板上包括多条沿行方向延伸的第一信号线和多条沿列方向延伸的第二信号线，第一信号线和第二信号线绝缘交叉限定的区域为一电极区域，电极区域包括电极和与电极电连接的驱动子电路。一条第一信号线给一行驱动子电路施加信号使其导通或关断，一条第二信号线给一列驱动子电路施加传输至电极的电压，导通的驱动子电路将第二信号线传输的电压信号施加至电极。采用此有源驱动方式控制电极，以实现液滴移动控制。
微流控通道210内具有一液滴220，液滴220位于电极a上。驱动电路122给与电极a相邻的电极b施加高电压，电极b的电位高于电极a的电位，且电极a和电极b的电压差大于液滴移动阈值电压，那么电极a和电极b之间形成电场，使液滴220内部产生压强差和不对称形变，则液滴220从电极a上移动至电极b上。具体实施时，驱动电路122根据微流控通道210的路径控制电极121电位的不同，从而使液滴220在微流控通道210内移动，最终到达所需位置。
驱动电路122内预先存储有电极121电位的驱动时序，显然，该驱动时序必然与微流控通道210的路径一致，才能控制液滴220在微流控通道210内移动。若微流控结构层200内形成有多个独立的微流控通道210，那么驱动电路122内预先存储有多个独立的驱动时序，每一驱动时序与一微流控通道210一一对应，驱动电路122根据实验方案分时或同时按照多个驱动时序独立控制每个微流控通道210内的液滴移动。驱动电路122还根据实验方案按照驱动时序控制微流控通道210内的多个液滴独立移动或融合。
微流控基板100控制电极121的电位，以此实现液滴220移动控制，无需外部驱动系统驱动液滴，因此微流控装置整体实现了结构集成化，降低了产品成本。此外微流控基板100可控制多路微流控通道210内的液滴移动，对液滴移动的控制操作灵活，简便。
需要说明的是，微流控基板不仅可以实现对液滴的驱动，还能够实现对液滴位置的定位。例如驱动电路采集各个电极之间的电容，并根据电容变化确定液滴位置。可以理解，液滴所在位置的电极与其周围其他电极之间形成的电容不同于非液滴位置处的电极间电容，从而驱动电路根据接收到的电容大小不同来判断液滴所在位置。因此电极阵列层中的电极作为传输电极，实现液滴移动；电极阵列层中的电极还可作为检测电极，实现液滴的位置定位。
本发明实施例中，微流控基板控制电极电位以对液滴进行移动控制，不再需要额外的驱动泵设备，增加了使用便携性；微流控基板上的微流控结构层内设置有微流控通道，可以限定液滴移动路径，还能够防止液滴受到相邻电极串扰，避免液滴移动路径偏移。因此，微流控装置整体实现了集成化，降低了产品成本，对液滴移动的控制操作灵活，简便。
示例性的，在上述技术方案的基础上，可选微流控结构层可拆卸的键合在疏水层上。
本实施例中，微流控结构层可拆卸的键合在疏水层上，那么微流控结构层为可更换结构。微流控结构层作为液滴反应结构层，是需要根据实验方案定制的，而不同实验方案所需的微流控通道可能不同，且液滴所需的生化环境需洁净，因此微流控结构层是一次性使用的耗材。
微流控基板通过疏水层与微流控结构层可拆卸的键合。在实验阶段，与实验方案对应的微流控结构层键合在疏水层上；更换实验方案后，原有微流控结构层从微流控基板上剥离，清洗更新疏水层后，再在疏水层上贴合新的微流控结构层。微流控装置中微流控基板重复使用，降低了成本。可以理解，微流控基板上的微流控结构层更换后，微流控基板内的驱动时序更换为与新的微流控结构层相对应的驱动时序。
可选微流控结构层的组成材料包括高分子聚合物。可选微流控结构层采用等离子表面键合工艺键合在疏水层上。可选微流控结构层为PDMS结构层或PC结构层。采用高分子聚合物制成一微流控结构衬底，再在该微流控结构衬底上制作微流控通道。微流控结构层采用高分子聚合物制成，则可以采用等离子表面键合工艺将微流控结构层键合在疏水层上。PDMS是聚二甲基硅氧烷，其作为一种高分子聚合物材料，具有廉价、加工简便、能透过可见及部分紫外光、具有生物兼容性等优点，因此适用于制备微流控结构层。在其他实施例中，还可选微流控结构层由PC(聚碳酸酯)材料构成。
可以理解，在保证微流控结构层的功能以及能够可拆卸键合在疏水层的基础上，微流控结构层可以选用其他材料和其他贴合工艺，不限于此。为了提高微流控结构层的性能或满足不同的实验需求，微流控结构层也可以采用多种材料复合制成，在此不再赘述。
可选微流控结构层的至少一侧边缘设置有剥离结构；在垂直于微流控基板的方向上，剥离结构与疏水层之间存在间隙，和/或，剥离结构在微流控基板上的正投影与疏水层不交叠且相邻设置。
参考图4所示，为本发明实施例提供的微流控装置的示意图。如图4所示，微流控结构层200的至少一侧边缘设置有剥离结构201；该剥离结构201可以是微流控装置的一凸起结构，在垂直于微流控基板100的方向上，剥离结构201在微流控基板100上的正投影与疏水层130不交叠且相邻设置。剥离结构201可辅助微流控结构层200和微流控基板100剥离，提高剥离成功率，防止剥离动作损伤微流控基板100的电极。
参考图5所示，为本发明实施例提供的微流控装置的示意图。如图5所示，微流控结构层200的至少一侧边缘设置有剥离结构202；该剥离结构202可以是微流控装置的一凹槽结构，在垂直于微流控基板100的方向上，剥离结构202可看作为微流控结构层200与疏水层130之间的间隙。剥离结构202可辅助微流控结构层200和微流控基板100剥离，提高剥离成功率，防止剥离动作损伤微流控基板100的电极。
需要说明的是，微流控结构层与疏水层的键合工艺参数，需满足微流控通道与疏水层之间能够形成密闭环境，避免外界杂质通过键合表面进入微流控通道而影响液滴；还需满足疏水层与微流控结构层易于剥离的条件，避免难以剥离而损伤微流控基板功能。
示例性的，可选疏水层可拆卸的粘接在电极阵列层上。
本实施例中，微流控结构层位于疏水层上，疏水层可拆卸的贴合在电极阵列层上，那么疏水层及其上的微流控结构层作为一整体，属于可更换结构。微流控结构层是一次性使用的耗材，疏水层可拆卸的贴合在电极阵列层上，将疏水层及其上的微流控结构层从微流控基板中剥离，再更换集成有疏水层的微流控结构层，可实现微流控装置中微流控结构层的更换以及微流控基板的重复使用。微流控装置中微流控基板重复使用，降低了装置成本。可以理解，微流控装置中微流控结构层更换后，微流控基板内的驱动时序更换为与新的微流控结构层相对应的驱动时序。
需要说明的是，疏水层与电极阵列层的贴合可以是采用胶层粘结，也可以是采用键合的方式贴合。可以理解，微流控基板的电极阵列层和疏水层之间通常还设置有其他膜层，如绝缘层等，那么疏水层与电极阵列层的贴合实际是疏水层与电极阵列层上的绝缘层进行贴合。在此不再赘述疏水层和电极阵列层之间的膜层结构。
可选疏水层的组成材料包括高分子聚合物。疏水层采用等离子表面键合工艺键合在电极阵列层上。可选疏水层为PDMS结构层或PC结构层。
本实施例中，疏水层和微流控结构层可以采用相同的材料制成；例如采用PDMS制成微流控结构层，再在微流控结构层上键合一层同材料的疏水层。或者，疏水层和微流控结构层采用不同的材料制成；例如采用PDMS制成微流控结构层，再在微流控结构层上键合一层采用PC制成的疏水层。可以理解，在保证能够从微流控基板中剥离疏水层的基础上，疏水层可以选用其他材料和其他贴合工艺，不限于此；例如疏水层可以采用多种材料复合制成，在此不再赘述。
可选疏水层的至少一侧边缘设置有剥离结构；在垂直于微流控基板的方向上，剥离结构在微流控基板上的正投影与电极阵列层不交叠。
参考图6所示，为本发明实施例提供的微流控装置的示意图。如图6所示，疏水层130的至少一侧边缘设置有剥离结构131；该剥离结构131可以是微流控装置的一凸起结构，在垂直于微流控基板100的方向上，剥离结构131在微流控基板100上的正投影与电极阵列层120不交叠。剥离结构131可辅助疏水层从微流控基板100中剥离，提高剥离成功率，防止剥离动作损伤微流控基板100的电极。
参考图7所示，为本发明实施例提供的微流控装置的示意图。如图7所示，疏水层130的至少一侧边缘设置有剥离结构132；该剥离结构132可以是微流控装置的一凹槽结构，在垂直于微流控基板100的方向上，剥离结构132可看作为疏水层130和微流控基板100上相邻膜层之间的间隙。剥离结构132可辅助疏水层130从微流控基板100中剥离，提高剥离成功率，防止剥离动作损伤微流控基板100的电极。
需要说明的是，疏水层与微流控基板的键合工艺参数，需满足疏水层易于从微流控基板中剥离，避免难以剥离而损伤微流控基板的电极功能。
示例性的，在上述技术方案的技术上，可选微流控结构层包括多个间隔设置的微流控通道，相邻两个微流控通道之间的最小间隙在电极阵列层上的正投影覆盖至少一个电极；微流控基板用于根据每个微流控通道分别对电极施加电压，驱动各微流控通道内液滴分时或同时移动。
反面示例：参考图8所示，为发生液滴路径偏移的异常微流控通道的示意图。微流控结构层内包括两个间隔设置的微流控通道01和02，该两个微流控通道01和02之间的最小间隙小于一个电极03的尺寸，那么电极阵列层中必然存在至少一个特定电极y，在垂直于微流控结构层的方向上，该电极y分别与微流控通道01和02产生交叠。微流控通道01内液滴041向电极y1方向移动，微流控通道02内的液滴042向电极y2方向移动。驱动电路给电极y施加电压，则微流控通道01内液滴041移动至电极y之上，但微流控通道02内的液滴042也会向电极y方向移动，因此电极y对微流控通道02内液滴042的移动控制造成干扰，使得液滴042的移动路径发生错误，从而导致液滴042按照其相应的驱动时序无法到达预定位置，最终影响实验结果。基于此，本实施例中提供的微流控装置，控制相邻两个微流控通道之间的最小间隙在电极阵列层上的正投影覆盖至少一个电极。
参考图9所示，为本发明实施例提供的微流控结构层的示意图。如图9所示，微流控结构层200包括2个间隔设置的微流控通道210，相邻两个微流控通道210之间的最小间隙在电极阵列层上的正投影覆盖至少一个电极121，则相邻两个微流控通道210的液滴移动控制互不影响，避免了相邻电极121对液滴移动的串扰。基于此，微流控基板可以分时或同时对多个微流控通道内的液滴进行移动控制。
参考图10所示，为本发明实施例提供的微流控结构层的示意图。如图10所示，微流控结构层200包括1个微流控通道210，该微流控通道210包括多个子通道211，相邻子通道211之间的最小间隙在电极阵列层上的正投影覆盖至少一个电极121，则相邻两个子通道210的液滴移动控制互不影响，避免了相邻电极121对液滴移动的串扰。基于此，微流控基板可以分时或同时对一个微流控通道内的多个液滴进行移动控制。
参考图11所示，为本发明实施例提供的微流控装置的示意图。如图11所示，微流控装置的微流控结构层内包括多个微流控通道210，微流控通道210包括多个子通道211，相邻子通道211之间的最小间隙在电极阵列层上的正投影覆盖至少一个电极121，且相邻微流控通道210之间的最小间隙在电极阵列层上的正投影覆盖至少一个电极121。那么相邻微流控通道210及相邻子通道211之间的液滴移动控制互不影响，不会发生相邻电极串扰。基于此，微流控基板100可以分时或同时对多个微流控通道210内的液滴进行移动控制，和/或，对一个微流控通道210内的多个液滴进行移动控制。由此微流控装置可实现高通量的生化反应。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种微流控装置的制造方法，本实施例提供的制造方法可用于制造上述任意实施例所述的微流控装置。参考图12所示，为本发明实施例提供的一种微流控装置的制造方法的示意图，参考图13所示，为本发明实施例提供的微流控装置的制造流程图。
如图12所示，该制造方法包括：
S210、提供一第一基板，第一基板包括衬底基板和位于衬底基板上的电极阵列层，电极阵列层包括多个呈阵列排布的电极；
S220、在电极阵列层上形成第一疏水层和第一微流控结构层，第一微流控结构层包括至少一个微流控通道。
可选步骤S220的在电极阵列层上形成第一疏水层和第一微流控结构层的操作，包括：在电极阵列层上，采用涂覆工艺形成第一疏水层，或者，贴合一疏水层贴膜以形成第一疏水层，再将第一微流控结构层键合在第一疏水层上。或者，可选步骤S220的在电极阵列层上形成第一疏水层和第一微流控结构层的操作，包括：键合第一疏水层和第一微流控结构层，再将第一疏水层粘接在电极阵列层上。
如图13所示，提供一第一基板100，该第一基板100包括衬底基板110和位于衬底基板110上的电极阵列层120，电极阵列层120包括多个呈阵列排布的电极。可以理解，第一基板100的膜层结构包括但不限于衬底基板110和电极阵列层120，第一基板100还包括辅助电极阵列层中电极工作的其他膜层等。在电极阵列层120上形成第一疏水层130a和第一微流控结构层200a，第一微流控结构层200a包括至少一个微流控通道210。
具体的，可选第一微流控结构层200a的组成材料包括高分子聚合物，第一微流控结构层200a采用等离子表面键合工艺键合在第一疏水层130a上。可选第一疏水层130a的组成材料包括高分子聚合物。可选第一微流控结构层200a为PDMS结构层或PC结构层；和/或，第一疏水层130a为PDMS结构层或PC结构层。
参考图14所示，为本发明实施例提供的微流控结构层的制造流程图。第一微流控结构层采用如下工艺制成：提供一衬底10，例如Si衬底；在衬底10上涂覆光刻胶11；采用紫外光经过掩模版12对光刻胶11进行曝光；经过烘烤、显影后在衬底10上形成微流控通道掩模结构11a；对微流控通道掩模结构11a进行清洗后，在其上形成PDMS层13；对PDMS层13进行烘干、剥离和打孔处理，得到PDMS结构层13a。最后，将PDMS结构层13a与第一基板100上的第一疏水层130a进行键合，形成微流控装置。可以理解，采用PC材料或其他材料制作微流控结构层的方法如图14所示，不再赘述。
可选PDMS结构层与第一基板采用等离子表面键合工艺键合，其中，PDMS结构层的面向第一基板的一侧表面引入极性基团硅烷醇(Si-OH)，从而取代了PDMS结构层内的(Si-CH3)基团。硅烷醇(Si-OH)与第一基板表面的基团(如OH，COOH，C＝O)缩合形成共价键的紧密结合，从而实现两者键合。
参考图15所示，为本发明实施例提供的一种微流控装置的制造方法的示意图，参考图16所示，为本发明实施例提供的微流控装置的制造流程图。可选步骤S210的提供一第一基板的操作之前，还包括：
S101、剥离第一基板上原有的第二微流控结构层，再通过溶剂清洗或采用剥离手段去除电极阵列层上原有的第二疏水层。可选微流控结构层可拆卸的与第一基板结合。
如图16所示，若第一基板100上原有第二微流控结构层200b，第一微流控结构层200a为待更换结构层，则在键合第一微流控结构层200a和第一基板100之前，需要将第一基板100上原有的第二微流控结构层200b进行剥离。剥离后，第一基板100中原有的与第二微流控结构层200b直接接触的第二疏水层130b已经被液滴污染，且还可能存在剥离损伤，则通过溶剂清除第二疏水层130b，以此构成可再次使用的第一基板100。然后根据步骤S220所示的重新在第一基板100上涂覆疏水材料，以形成第一疏水层130a。
在其他实施例中，还可选疏水层为疏水贴膜，则去除基板上的疏水层时可采用直接剥离的方式去除基板上的原有疏水贴膜；和/或，在基板上重新形成疏水层时可采用直接贴附的方式在基板上贴合一疏水贴膜以形成新的疏水层。
参考图17所示，为本发明实施例提供的一种微流控装置的制造方法的示意图，参考图18所示，为本发明实施例提供的微流控装置的制造流程图。可选步骤S210的提供一第一基板的操作之前，还包括：
S111、剥离电极阵列层上原有的第二疏水层，使第二疏水层和原有的第二微流控结构层同步与电极阵列层剥离。可选第二疏水层可拆卸的与第一基板结合。
如图18所示，若第一基板100上原有第二微流控结构层200b，第一微流控结构层200a为待更换结构层，则在更换第一微流控结构层200a之前，将第一基板100上原有的第二疏水层130b进行剥离，则第二疏水层130b及其上的第二微流控结构层200b作为一个整体被从第一基板100上剥离。剥离后，提供一第一疏水层130和第一微流控结构层200a的键合结构，将第一疏水层130a键合在第一基板100上。
需要说明的是，剥离微流控结构层之前，根据实验需要，可以将微流控通道内的液体排出收集再剥离；也可以放置微流控结构层，不重复使用后随着疏水层的清洗或置换去除。
本发明实施例中，提供一集成有电润湿驱动功能的微流控装置，该装置为数字微流控装置和连续微流控装置的集成，对液滴的控制更加精确灵活，可降低试剂使用成本。该微流控装置的微流控基板为可重复使用结构，微流控装置的微流控结构层为可拆卸结构，则在不同实验方案中，可更换微流控基板上的微流控结构层，实现微流控基板的重复使用，降低了器件成本，其中，微流控通道为密闭结构，可实现各种生物试剂的实验测试。
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 (14)

1.一种微流控装置，其特征在于，包括：
微流控基板，所述微流控基板包括衬底基板、位于所述衬底基板上的电极阵列层以及疏水层，所述电极阵列层包括多个呈阵列排布的电极；
微流控结构层，所述微流控结构层包括至少一个微流控通道；
所述微流控基板用于根据所述微流控通道对所述电极施加电压，驱动所述微流控通道内液滴移动；
所述微流控结构层可拆卸的键合在所述疏水层上；所述疏水层可拆卸的粘接在所述电极阵列层上；
所述微流控结构层的至少一侧边缘设置有剥离结构。
2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述微流控结构层的组成材料包括高分子聚合物。
3.根据权利要求2所述的微流控装置，其特征在于，所述微流控结构层采用等离子表面键合工艺键合在所述疏水层上。
4.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，在垂直于所述微流控基板的方向上，
所述剥离结构与所述疏水层之间存在间隙，和/或，所述剥离结构在所述微流控基板上的正投影与所述疏水层不交叠且相邻设置。
5.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述疏水层的组成材料包括高分子聚合物。
6.根据权利要求5所述的微流控装置，其特征在于，所述疏水层采用等离子表面键合工艺键合在所述电极阵列层上。
7.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述疏水层的至少一侧边缘设置有剥离结构；
在垂直于所述微流控基板的方向上，所述剥离结构在所述微流控基板上的正投影与所述电极阵列层不交叠。
8.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述微流控结构层为PDMS结构层或PC结构层；或者，所述疏水层为PDMS结构层或PC结构层。
9.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述微流控结构层包括多个间隔设置的微流控通道，相邻两个所述微流控通道之间的最小间隙在所述电极阵列层上的正投影覆盖至少一个所述电极；
所述微流控基板用于根据每个所述微流控通道分别对所述电极施加电压，驱动各所述微流控通道内液滴分时或同时移动。
10.一种微流控装置的制造方法，其特征在于，包括：
提供一第一基板，所述第一基板包括衬底基板和位于所述衬底基板上的电极阵列层，所述电极阵列层包括多个呈阵列排布的电极；
在所述电极阵列层上形成第一疏水层和第一微流控结构层，所述第一微流控结构层包括至少一个微流控通道；
微流控结构层可拆卸的键合在第一疏水层上；所述疏水层可拆卸的粘接在所述电极阵列层上；
所述微流控结构层的至少一侧边缘设置有剥离结构。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，提供一第一基板之前，还包括：
剥离所述第一基板上原有的第二微流控结构层；
再通过溶剂清洗或采用剥离手段去除所述电极阵列层上原有的第二疏水层。
12.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，提供一第一基板之前，还包括：
剥离所述电极阵列层上原有的第二疏水层，使所述第二疏水层和原有的第二微流控结构层同步与所述电极阵列层剥离。
13.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在所述电极阵列层上形成第一疏水层和第一微流控结构层包括：
在所述电极阵列层上，采用涂覆工艺形成所述第一疏水层，或者，贴合一疏水层贴膜以形成所述第一疏水层；
再将所述第一微流控结构层键合在所述第一疏水层上。
14.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在所述电极阵列层上形成第一疏水层和第一微流控结构层包括：
键合所述第一疏水层和所述第一微流控结构层；
再将所述第一疏水层粘接在所述电极阵列层上。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN114100716B (zh) * 2021-12-01 2023-04-21 上海天马微电子有限公司 微流控装置及其驱动方法
WO2023173277A1 (zh) * 2022-03-15 2023-09-21 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片、其使用方法及微流控系统

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7723120B2 (en) * 2005-10-26 2010-05-25 General Electric Company Optical sensor array system and method for parallel processing of chemical and biochemical information
KR100773563B1 (ko) * 2006-11-14 2007-11-07 삼성전자주식회사 미세유체 처리 소자를 포함한 미세유체 처리 장치 및 이의제조방법
US8187864B2 (en) * 2008-10-01 2012-05-29 The Governing Council Of The University Of Toronto Exchangeable sheets pre-loaded with reagent depots for digital microfluidics
CN103703366B (zh) * 2011-07-12 2015-08-05 塔斯马尼亚大学 多孔聚合物材料用于存储生物样品的用途
US8821705B2 (en) * 2011-11-25 2014-09-02 Tecan Trading Ag Digital microfluidics system with disposable cartridges
CN102896009B (zh) * 2012-10-25 2014-07-02 哈尔滨工业大学 胶带自由流电泳芯片及其加工方法
EP2972331B1 (en) * 2013-03-15 2018-10-17 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Microfluidic distributing device
CN109420532B (zh) * 2017-09-01 2020-11-10 京东方科技集团股份有限公司 数字微流控基板及其制作方法、数字微流控芯片及方法
CN108277154B (zh) * 2017-12-29 2021-08-20 中国人民解放军国防科技大学 螺旋式变截面微流控pcr芯片及其制作方法
CN109894169B (zh) * 2019-03-26 2021-09-28 上海天马微电子有限公司 电润湿面板及其工作方法
CN110918146B (zh) * 2019-12-19 2021-07-09 上海天马微电子有限公司 微流控面板

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