芯片基板及数字微流控芯片制造技术

本发明专利技术提供一种芯片基板及数字微流控芯片，属于数字液滴微流控技术领域，其可解决现有的数字微流控芯片无法确认液滴是否是按照预设路径进行移动的问题。本发明专利技术的芯片基板包括：基底，设置在所述基底上、且与控制区位置对应的驱动电极，所述驱动电极用于驱动液滴的移动，所述控制区中还包括：设置在所述基底上的压力检测模块，用于将液滴对基底的压力转换为电信号，以确定液滴的位置。

Chip substrate and digital microfluidic chip

The invention provides a chip substrate and a digital microfluidic chip, which belong to the field of digital liquid drop microfluidic technology, which can solve the problem of whether the existing digital microfluidic chips can not confirm whether the droplets are moving according to the default path. The chip substrate of the present invention comprises a substrate, a drive electrode arranged on the substrate and corresponding to the control area position, and the drive electrode is used to drive the movement of the droplets, and the control area also includes a pressure detection module set on the substrate to convert the pressure of the droplet to the base to an electrical signal. Determine the position of the droplet.

【技术实现步骤摘要】
芯片基板及数字微流控芯片
本专利技术属于数字液滴微流控
，具体涉及一种芯片基板及数字微流控芯片。
技术介绍
数字微流控技术能够精确驱动液滴进行移动，实现液滴的融合、分离等操作，完成各种生物化学反应。同一般微流控技术相比，数字微流控对液体的操作能够精确到每个液滴，以更少的试剂量完成目标反应，对反应速率和反应进度的控制更为精确。因此，数字微流控技术在生物检测领域具有卓越的发展前景。随着人类生物化学及医学技术的发展，对生物分子的检测提出了更多样的要求，对于生物检测反应条件的限制更为精确。但是现有的数字微流控芯片仅具有液滴驱动的功能，而无法对液滴位置和移动路径进行监控，也就是说，在实际实验过程中，数字微流控芯片无法确认液滴是否是按照预设路径进行移动的，而对于一些移动路径较复杂的反应，一旦出现液滴停滞等现象必然会影响最终实验产物或实验结果，不利于数字微流控产品和技术在复杂生化反应中的应用和推广。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种能够确定液滴位置的芯片基板及数字微流控芯片。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种数字微流控芯片用芯片基板，具有控制区，所述芯片基板包括：基底，设置在所述基底上、且与控制区位置对应的驱动电极，所述驱动电极用于驱动液滴的移动，所述控制区中还包括：设置在所述基底上的压力检测模块，用于将液滴对基底的压力转换为电信号，以确定液滴的位置。优选的，所述驱动电极具有开口，所述压力检测模块设置于所述开口中，且与所述驱动电极电连接。进一步优选的，所述开口为四个，分别为相对设置的第一开口和第二开口，以及相对设置的第三开口和第四开口，且第一开口、第二开口、第三开口、第四开口环绕驱动电极的周边区域设置。进一步优选的，所述压力检测模块包括四个压敏电阻，所述第一开口、第二开口、第三开口和第四开口中分别设置有一个压敏电阻。进一步优选的，所述压敏电阻包括第一电阻条和第二电阻条，第一电阻条的延伸方向与第二电阻条的延伸方向垂直，多个所述第一电阻条与多个所述第二电阻条连接构成弓字型图案。进一步优选的，第一开口和第二开口中的压敏电阻的延伸方向相同，第三开口和第四开口中的压敏电阻的延伸方向相同，且第一开口和第二开口中的压敏电阻的延伸方向垂直；每个所述压敏电阻中，所述第一电阻条的延伸方向与所述压敏电阻的延伸方向垂直；所述第一电阻条的长度大于所述第二电阻条的长度。优选的，所述控制区中还包括位于基底与驱动电极之间的第一支撑层和第二支撑层，所述第一支撑层相比所述第二支撑层更靠近所述基底；所述第一支撑层中设置有凹槽，所述第二支撑层覆盖所述凹槽；第一开口、第二开口、第三开口和第四开口在所述基底上的正投影与所述凹槽在所述基底上的正投影的边缘区域至少部分重叠。优选的，所述芯片基板还包括：设置于所述驱动电极和压力检测模块远离所述基底一侧的介质层和疏水层。所述电信号为电压信号；所述芯片基板还包括：电压检测模块，与所述压力检测模块电连接，用于根据所述压力检测模块所转换的电压信号确定液滴的位置。进一步优选的，所述电压检测模块包括惠斯通电桥。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种数字微流控芯片，包括上述任意一种芯片基板。本专利技术的芯片基板可用于数字微流控芯片，该芯片基板包括多个控制区，每个控制区中设置有压力检测模块，能够将液滴对基底的压力转换为电信号，从而可以根据各控制区中电信号的变化确定液滴当前位于哪个控制区，也即可以确定液滴的位置以及移动路径，进而可以对液滴的下一步移动进行精准控制，有利于数字微流控产品和技术在复杂生化反应中的应用和推广。附图说明图1为本专利技术的实施例1的芯片基板的剖视结构示意图；图2为本专利技术的实施例1的芯片基板的俯视结构示意图；图3为本专利技术的实施例2的数字微流控芯片的剖视结构示意图；图4为本专利技术的实施例3的芯片基板的制备方法的流程图；其中附图标记为：1、基底；2、驱动电极；3、压力检测模块3；41、第一支撑层；42、第二支撑层；5、介质层；6、疏水层；7、对盒基底；8、参考电极；9、液滴；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：如图1和图2所示，本实施例提供一种芯片基板，其可用于数字微流控芯片中驱动液滴9进行移动，实现液滴9的融合、分离等操作，完成各种生物化学反应。该芯片基板具有控制区，其包括：基底1，设置在基底1上、且与控制区位置对应的驱动电极2，驱动电极2用于驱动液滴9的移动。当芯片基板应用于数字微流控芯片中时，向驱动电极2施加相应的电信号，液滴9由于电场作用而受力不平衡，会在芯片基板上发生运动，由一个控制区运动到另一个控制区，从而实现对液滴9的驱动。特别的是，本实施例中，控制区中还包括：设置在基底1上的压力检测模块3，用于将液滴9对芯片基板的压力转换为电信号，以确定液滴9的位置。液滴9在芯片基板上无论处于静止或者运动状态，都会对位于其下方的芯片基板产生压力。本实施例中，在每个控制区中设置压力检测模块3，利用压力检测模块3检测液滴9对芯片基板的压力，将压力转换为电信号，从而可以根据各控制区中电信号的变化确定液滴9当前位于哪个控制区，也即可以确定液滴9的位置以及移动路径，进而可以对液滴9的下一步移动进行精准控制。优选的，驱动电极2具有开口，压力检测模块3设置于开口中，且与驱动电极2电连接。也即，本实施例中，驱动电极2与压力检测模块3同层设置，且二者电连接。其中，同层设置指在芯片基板中，驱动电极2和压力检测模块3所处位置位于同一水平面中。可以理解的是，在控制区中，驱动电极2的面积越大越好，且驱动电极2应尽量靠近芯片基板接触液滴9的位置，以保证对液滴9的驱动效果，而由于液滴9对芯片基板的压力是比较微小的，故压力检测模块3的位置也应尽量靠近芯片基板接触液滴9的位置。因此，本实施例中，通过将压力检测模块3置于驱动电极2的开口中，让二者同层设置且电连接，实现在液滴9驱动阶段，压力检测模块3也可以作为驱动电极2的一部分，以确保对液滴9的驱动效果；而在液滴9检测阶段，驱动电极2可以作为检测电路的部分导线(或者电阻)，不会影响对液滴9的位置检测。具体的，如图2所示，控制区中的驱动电极2为块状的驱动电极2片，具体可由铝(Al)、铜(Cu)、氧化铟锡(Indiumtinoxide；ITO)等导电材料形成。本实施例中，可通过刻蚀等构图工艺在驱动电极2片中形成一个或者多个开口，开口中设置与驱动电极2电连接的压力检测模块3。优选的，驱动电极2中的开口为四个，分别为相对设置的第一开口和第二开口，以及相对设置的第三开口和第四开口，且第一开口、第二开口、第三开口、第四开口环绕驱动电极2的周边区域设置。如图2所示，驱动电极2覆盖控制区中大部分区域，且驱动电极2的周边区域设有四个环绕驱动电极2中心区域的开口，压力检测模块3设置于其中。具体的，压力检测模块3可包括四个压敏电阻，第一开口、第二开口、第三开口和第四开口中分别设置有一个压敏电阻。压敏电阻为一种能将机械力转换为电信号的特殊元件，其电阻值可随外加力大小而改变。本实施例中，压敏电阻可包括电阻应变片，例如金属应变片。当液滴9位于控制区中时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字微流控芯片用芯片基板，具有控制区，所述芯片基板包括：基底，设置在所述基底上、且与控制区位置对应的驱动电极，所述驱动电极用于驱动液滴的移动，其特征在于，所述控制区中还包括：设置在所述基底上的压力检测模块，用于将液滴对基底的压力转换为电信号，以确定液滴的位置。

【技术特征摘要】
1.一种数字微流控芯片用芯片基板，具有控制区，所述芯片基板包括：基底，设置在所述基底上、且与控制区位置对应的驱动电极，所述驱动电极用于驱动液滴的移动，其特征在于，所述控制区中还包括：设置在所述基底上的压力检测模块，用于将液滴对基底的压力转换为电信号，以确定液滴的位置。2.根据权利要求1所述的芯片基板，其特征在于，所述驱动电极具有开口，所述压力检测模块设置于所述开口中，且与所述驱动电极电连接。3.根据权利要求2所述的芯片基板，其特征在于，所述开口为四个，分别为相对设置的第一开口和第二开口，以及相对设置的第三开口和第四开口，且第一开口、第二开口、第三开口、第四开口环绕驱动电极的周边区域设置。4.根据权利要求3所述的芯片基板，其特征在于，所述压力检测模块包括四个压敏电阻，所述第一开口、第二开口、第三开口和第四开口中分别设置有一个压敏电阻。5.根据权利要求4所述的芯片基板，其特征在于，所述压敏电阻包括第一电阻条和第二电阻条，第一电阻条的延伸方向与第二电阻条的延伸方向垂直，多个所述第一电阻条与多个所述第二电阻条连接构成弓字型图案。6.根据权利要求5所述的芯片基板，其特征在于，第一开口和第二开口中的压敏电阻的延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿越，蔡佩芝，庞凤春，古乐，车春城，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11